JP2018141421A - 流体ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】コストを抑えつつ、アウトレットに対するインレットの角度の設定の自由度を向上させる。【解決手段】流体ポンプ１０は、ステータ１２及びロータ１４を有するモータ部５０と、モータ部５０の軸方向一方側に配置されロータ１４と一体に回転するインペラ１６と、モータ部５０を収容するボデー２４と、ボデー２４の軸方向一方側に配置されたケーシング２６とを備える。ボデー２４は、軸方向視で内周面がインボリュート曲線状に形成されると共に軸方向一方側に開口しインペラ１６を収容するインボリュート部７４と、インボリュート部７４の内側と連通する吐出口を有しインボリュート部７４の接線方向に延びるアウトレット７６とを有する。ケーシング２６は、インボリュート部７４の軸方向一方側の開口８６を塞ぐ蓋部９２と、インボリュート部７４の内側と連通する吸入口を有しインボリュート部７４の径方向に延びるインレット９６とを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、インペラの回転に伴いインレットから流体を吸入しアウトレットから流体を吐出する流体ポンプに関する。

この種の流体ポンプとしては、以下のものが例示される（例えば、特許文献１参照）。すなわち、この例示に係る流体ポンプは、ステータ及びロータを有するモータ部と、ロータと一体に回転するインペラと、モータ部を収容するボデーと、インペラを収容するケーシングとを備える。この流体ポンプにおいて、ケーシングは、軸方向視で内周面がインボリュート曲線状に形成されたインボリュート部と、インボリュート部の内側と連通する吸入口を有しインボリュート部の軸方向に延びるインレットと、インボリュート部の内側と連通する吐出口を有しインボリュート部の接線方向に延びるアウトレットとを有する。

特開２０１６−２０８５９７号公報

上述の例示に係る流体ポンプのように、インレットがインボリュート部の軸方向に延びていると、インレットに接続されるホースもインボリュート部の軸方向に延びるため、流体ポンプを実際に使用する場合には、流体ポンプ及びホースの配置スペースを流体ポンプの軸方向に確保する必要がある。

ところが、流体ポンプの使用環境よっては、周辺構造物との干渉等により流体ポンプ及びホースの配置スペースを流体ポンプの軸方向に確保できない場合がある。その場合には、インレットをインボリュート部の軸方向ではなく径方向に延ばした構造とすることが考えられる。

このようにすると、インレットがインボリュート部の径方向に延びる分、流体ポンプを軸方向に小型化できると共に、インレットに接続されるホースもインボリュート部の径方向に延びるため、流体ポンプ及びホースの配置スペースを流体ポンプの軸方向に縮小することができる。

ところで、インレットをインボリュート部の径方向に延ばした構造にした場合、インレット及びアウトレットがいずれもインボリュート部の軸方向と直交する方向に延びることになる。この場合、インボリュート部の軸方向視でアウトレットとインレットとの成す角度を流体ポンプの使用環境に応じて種々変更したいという要望が出ることが想定される。

しかしながら、インレット及びアウトレットがケーシングに設けられている場合には、要求される角度毎にケーシングを製造する必要があるため、アウトレットに対するインレットの角度の設定の自由度が低い。特に、インボリュート部がケーシングにある場合には、ケーシングの構造が複雑で製造の難易度が高くなるため、このことが自由度を低くさせる一因となる。

また、ケーシングを樹脂成形で製造する場合に、インレットとアウトレットとの間に角度を付けると、ケーシングを成形するための金型に割型やスライド型等が必要になるため、金型の大型化を招き、コストアップになる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、コストを抑えつつ、アウトレットに対するインレットの角度の設定の自由度を向上させることができる流体ポンプを提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１に記載の流体ポンプは、ステータ及びロータを有するモータ部と、前記モータ部の軸方向一方側に配置され、前記ロータと一体に回転するインペラと、前記モータ部を収容する収容部と、軸方向視で内周面がインボリュート曲線状に形成されると共に軸方向一方側に開口し前記インペラを収容するインボリュート部と、前記インボリュート部の内側と連通する吐出口を有し前記インボリュート部の接線方向に延びるアウトレットとを有するボデーと、前記インボリュート部の軸方向一方側の開口を塞ぐ蓋部と、前記インボリュート部の内側と連通する吸入口を有し前記インボリュート部の径方向に延びるインレットとを有するケーシングと、を備える。

この流体ポンプによれば、インボリュート部及びアウトレットは、ボデーに形成されており、インレットは、ケーシングに形成されている。したがって、アウトレットに対するインレットの角度を変更するためには、例えば、ボデーに対するケーシングの周方向への取付角度を変更すれば良いので、アウトレットに対するインレットの角度の設定の自由度を向上させることができる。

また、ケーシングには、インボリュート部、アウトレット、及び、インレットのうちのインレットのみが形成されているので、インボリュート部、アウトレット、及び、インレットの全てがケーシングに形成されている場合に比して、ケーシングの構造が簡素化される。したがって、ケーシングを成形するための金型の大型化を抑制できるので、コストを抑えることができる。

請求項２に記載の流体ポンプは、請求項１に記載の流体ポンプにおいて、前記インボリュート部が、前記軸方向視で円形に形成された接合部を有し、前記蓋部が、前記軸方向視で円形に形成され前記接合部と接合された被接合部を有するものである。

この流体ポンプによれば、インボリュート部及び蓋部には、互いに接合される接合部及び被接合部が形成されており、この接合部及び被接合部は、それぞれ軸方向視で円形に形成されている。したがって、インボリュート部に形成された円形の接合部に、ケーシングの蓋部に形成された円形の接合部を仮に組み付けた状態（接合する前の状態）で、接合部に対して被接合部を回転させることにより、ボデーに対するケーシングの取付角度を容易に変更することができる。これにより、アウトレットに対するインレットの角度の設定の自由度をより一層向上させることができる。

請求項３に記載の流体ポンプは、請求項２に記載の流体ポンプにおいて、前記接合部の周方向の一部に、凹状又は凸状の係合部が形成され、前記被接合部の周方向の一部に、前記係合部と係合する被係合部が形成されたものである。

この流体ポンプによれば、接合部及び被接合部の周方向の一部には、係合部及び被係合部が形成されており、この係合部及び被係合部の凹凸が係合することにより、ボデーに対するケーシングの取付角度、ひいては、アウトレットに対するインレットの角度を規定することができる。これにより、アウトレットに対するインレットの角度のばらつきを抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る流体ポンプの縦断面図である。 図１に示される流体ポンプを軸方向一方側から見た平面図である。 図１に示されるボデー及びケーシングの分解状態を示す縦断面図である。 本発明の一実施形態に係る流体ポンプにおいてアウトレットに対するインレットの角度を変更した変形例を示す平面図である。 図１に示されるボデー及びケーシングに形成された接合部及び被接合部の第一変形例をボデー及びケーシングの分解状態で示す縦断面図である。 図５に示される第一変形例に係る流体ポンプの平面図である。 図１に示されるボデー及びケーシングに形成された接合部及び被接合部の第二変形例をボデー及びケーシングの分解状態で示す縦断面図である。 図７に示される第二変形例に係る流体ポンプの平面図である。

以下、本発明の一実施形態について説明する。

図１に示されるように、本発明の一実施形態に係る流体ポンプ１０は、ステータ１２と、ロータ１４と、インペラ１６と、モータシャフト１８と、回路基板２０と、カバー２２（エンドハウジング）と、ボデー２４（モータハウジング）と、ケーシング２６（ポンプハウジング）とを備えている。矢印Ａ１は、流体ポンプ１０の軸方向一方側を示し、矢印Ａ２は、流体ポンプ１０の軸方向他方側を示している。

ステータ１２は、ステータコア３０と、インシュレータ３２と、巻線３４と、ステータホルダ３６とを有している。ステータコア３０は、放射状に延びる複数のティース部３８を有している。インシュレータ３２は、ステータ１２に装着されており、巻線３４は、インシュレータ３２を介してティース部３８に巻回されている。ステータホルダ３６は、筒状に形成されており、ステータコア３０は、ステータホルダ３６の内側に圧入されている。このステータ１２は、全体として概略円環状に形成されている。

ロータ１４は、ロータ本体４２と、軸受４４と、ロータマグネット４６とを有している。軸受４４は、ロータ本体４２の内周部に設けられており、ロータマグネット４６は、ロータ本体４２の外周部に設けられている。このロータ１４は、全体として概略円筒状（軸芯部に孔を有する概略円柱状）に形成されている。軸受４４の内側には、モータシャフト１８が挿入されており、ロータ１４は、モータシャフト１８に回転可能に支持されている。ロータ１４は、ステータ１２の径方向内側にステータ１２と対向して配置されている。このロータ１４は、ステータ１２と共にモータ部５０を構成している。

インペラ１６は、ロータ１４の軸方向一方側に配置されている。このインペラ１６は、一例として樹脂製であり、一対の円板６２、６４と、複数の羽根６６とを有している。一対の円板６２、６４は、インペラ１６の軸方向に離間して配置されている。複数の羽根６６は、一対の円板６２、６４の間に配置されており、一対の円板６２、６４の中心部を中心に放射状に延びている。一対の円板６２、６４のうちロータ１４側の円板６４と、複数の羽根６６は、ロータ本体４２と共に樹脂で一体に形成されており、インペラ１６の全体は、ロータ１４と一体に回転する。

回路基板２０は、モータ部５０の軸方向他方側に配置されている。回路基板２０には、ステータ１２から延びる巻線３４の端末部が接続されている。この回路基板２０には、巻線３４に電流を供給するためのモータドライバや、モータドライバを制御するための制御素子等が実装されている。

カバー２２は、ボデー２４の軸方向他方側に配置されており、ステータホルダ３６及びボデー２４に組み付けられている。カバー２２は、軸方向一方側に開口する凹状に形成されており、回路基板２０を覆っている。

ボデー２４は、一例として樹脂製であり、収容部７２と、インボリュート部７４と、アウトレット７６（図２参照）とを有する。収容部７２は、モータ部５０を収容している。この収容部７２は、いずれも有底筒状である内筒７８及び外筒８０を有する二重構造となっている。内筒７８は、ボデー２４の軸方向一方側に開口し、外筒８０は、ボデー２４の軸方向他方側に開口している。

内筒７８の内側には、ロータ１４が回転可能に収容されており、内筒７８と外筒８０との間には、ステータ１２が収容されている。内筒７８の底壁部には、ボデー２４の軸方向一方側に開口する凹状のシャフト支持部８２が形成されており、このシャフト支持部８２には、流体ポンプ１０の軸方向に沿って配置されたモータシャフト１８の軸方向他端側が圧入されている。

インボリュート部７４は、収容部７２の軸方向一方側に収容部７２と一体に形成されている。インボリュート部７４の内周面７４Ａは、インボリュート部７４の軸方向視でインボリュート曲線状に形成されている。インボリュート部７４の内側は、ポンプ室８４として形成されている。インボリュート部７４は、軸方向一方側に開口８６を有する凹状に形成されており、このインボリュート部７４の内側には、インペラ１６が回転可能に収容されている。開口８６の周縁部は、インボリュート部７４の軸方向視で円形の接合部８８として形成されている（図３も参照）。

図２に示されるように、アウトレット７６は、インボリュート部７４の接線方向に延びる筒状に形成されている。このアウトレット７６は、インボリュート部７４の内側（ポンプ室８４）と連通する吐出口７６Ａを有している。

ケーシング２６は、ボデー２４と別体に構成されている。このケーシング２６は、一例として樹脂製であり、蓋部９２と、筒状部９４と、インレット９６とを有する。蓋部９２は、円板状に形成されており、インボリュート部７４の軸方向一方側の開口８６を塞いでいる。筒状部９４は、蓋部９２の軸方向一方側に延びており、インペラ１６と同軸上に配置されている。筒状部９４の軸芯部には、軸方向他方側に延びて、軸受４４の軸方向一方側の端面を支持する支持部９５が形成されている。

インレット９６は、筒状部９４の先端側に形成されている。このインレット９６は、インボリュート部７４の径方向に延びる筒状に形成されている。インレット９６は、筒状部９４の内側を介してインボリュートの内側（ポンプ室８４）と連通する吸入口９６Ａを有している。

蓋部９２の外縁部は、蓋部９２の軸方向視で円形の被接合部９８として形成されている（図３も参照）。被接合部９８は、ケーシング２６及びボデー２４の軸方向に接合部８８と接した状態で、例えば、振動溶着等により接合部８８と接合される。ケーシング２６は、被接合部９８が接合部８８と接合されることで、ボデー２４に組み付けられている。

図２に示されるように、本実施形態では、一例として、アウトレット７６に対するインレット９６の角度が鋭角を成すように、ケーシング２６は、ボデー２４に取り付けられている。アウトレット７６に対するインレット９６の角度は、アウトレット７６の中心軸線に対するインレット９６の中心軸線で規定される。

そして、この流体ポンプ１０では、回路基板２０からステータ１２に電流が供給されると、ステータ１２によって回転磁界が形成され、これにより、ロータ１４と共にインペラ１６が回転する。また、インペラ１６が回転すると、インレット９６から流体が吸入されてインボリュート部７４の内側のポンプ室８４に流体が搬送され、このポンプ室８４に搬送された流体はアウトレット７６から吐出される。

次に、本発明の一実施形態の作用及び効果について説明する。

以上詳述したように、本実施形態に係る流体ポンプ１０によれば、インボリュート部７４及びアウトレット７６は、ボデー２４に形成されており、インレット９６は、ケーシング２６に形成されている。したがって、アウトレット７６に対するインレット９６の角度を変更するためには、例えば、ボデー２４に対するケーシング２６の周方向への取付角度を変更すれば良いので、アウトレット７６に対するインレット９６の角度の設定の自由度を向上させることができる。

また、ケーシング２６には、インボリュート部７４、アウトレット７６、及び、インレット９６のうちのインレット９６のみが形成されているので、インボリュート部７４、アウトレット７６、及び、インレット９６の全てがケーシング２６に形成されている場合に比して、ケーシング２６の構造が簡素化される。したがって、インレット９６とアウトレット７６との間に角度を付ける場合でも、ケーシング２６を成形するための金型の大型化を抑制できるので、コストを抑えることができる。

また、インボリュート部７４及び蓋部９２には、互いに接合される接合部８８及び被接合部９８が形成されており、この接合部８８及び被接合部９８は、それぞれ軸方向視で円形に形成されている。したがって、インボリュート部７４に形成された円形の接合部８８に、ケーシング２６の蓋部９２に形成された円形の接合部８８を仮に組み付けた状態（接合する前の状態）で、接合部８８に対して被接合部９８を回転させることにより、ボデー２４に対するケーシング２６の取付角度を容易に変更することができる。これにより、アウトレット７６に対するインレット９６の角度の設定の自由度をより一層向上させることができる。

次に、本発明の一実施形態の変形例について説明する。

上記実施形態では、一例として、アウトレット７６に対するインレット９６の角度が鋭角に設定されているが（図３参照）、図４に示されるように、アウトレット７６に対するインレット９６の角度が鈍角を成すように、ケーシング２６がボデー２４に取り付けられても良い。

また、上記実施形態において、接合部８８及び被接合部９８は、ケーシング２６及びボデー２４の軸方向に接した状態で互いに接合される。しかしながら、図５、図６に示されるように、接合部８８が凹状に形成され、被接合部９８が凹状の接合部８８に収容された状態で接合部８８と接合（より具体的には接合部８８の底面及び内周面と接合）されても良い。

このように構成されていても、インボリュート部７４に形成された円形の接合部８８に、ケーシング２６の蓋部９２に形成された円形の接合部８８を仮に組み付けた状態（接合する前の状態）で、接合部８８に対して被接合部９８を回転させることにより、ボデー２４に対するケーシング２６の取付角度を容易に変更することができる。これにより、アウトレット７６に対するインレット９６の角度の設定の自由度をより一層向上させることができる。

なお、図５、図６に示される変形例では、接合部８８が凹状に形成され、被接合部９８が凹状の接合部８８に収容された状態で接合部８８と接合されるが、被接合部９８が凹状に形成され、接合部８８が凹状の被接合部９８に収容された状態で被接合部９８と接合されても良い。

また、上記実施形態においては、図７、図８に示されるように、複数の係合部１０２が接合部８８に形成されると共に、複数の被係合部１０４が被接合部９８に形成されても良い。複数の係合部１０２は、それぞれ接合部８８の周方向の一部に凹状に形成されており、複数の被係合部１０４は、それぞれ被接合部９８の周方向の一部に凸状に形成されている。そして、複数の係合部１０２は、複数の被接合部９８のそれぞれと係合されている。

このように構成されていると、複数の係合部１０２及び複数の被係合部１０４の凹凸をそれぞれ係合させることで、ボデー２４に対するケーシング２６の取付角度、ひいては、アウトレット７６に対するインレット９６の角度を規定することができる。これにより、アウトレット７６に対するインレット９６の角度のばらつきを抑制することができる。

なお、図７、図８に示される変形例において、複数の係合部１０２は、それぞれ凹状に形成され、複数の被係合部１０４は、それぞれ凸状に形成されているが、複数の係合部１０２は、それぞれ凸状に形成され、複数の被係合部１０４は、それぞれ凹状に形成されても良い。そして、複数の係合部１０２は、複数の被接合部９８のそれぞれと係合されても良い。

また、図７、図８に示される変形例では、係合部１０２及び被係合部１０４がそれぞれ複数形成されているが、係合部１０２及び被係合部１０４は、それぞれ一つずつでも良い。

また、凸状の被係合部１０４が一つ形成され、凹状の係合部１０２が複数形成されても良い。そして、凸状の被係合部１０４が複数の凹状の係合部１０２に選択的に係合されることで、アウトレット７６に対するインレット９６の角度が規定されても良い。

また、凸状の係合部１０２が一つ形成され、凹状の被係合部１０４が複数形成されても良い。そして、複数の凹状の被係合部１０４のいずれかが凸状の係合部１０２に選択的に係合されることで、アウトレット７６に対するインレット９６の角度が規定されても良い。

また、上記実施形態において、接合部８８及び被接合部９８は、軸方向視で円形に形成されているが、例えば、軸方向視で多角形状などの円形以外の形状で形成されても良い。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

１０…流体ポンプ、１２…ステータ、１４…ロータ、１６…インペラ、１８…モータシャフト、２０…回路基板、２２…カバー、２４…ボデー、２６…ケーシング、３０…ステータコア、３２…インシュレータ、３４…巻線、３６…ステータホルダ、３８…ティース部、４２…ロータ本体、４４…軸受、４６…ロータマグネット、５０…モータ部、６２、６４…円板、６６…羽根、７２…収容部、７４…インボリュート部、７４Ａ…内周面、７６…アウトレット、７６Ａ…吐出口、７８…内筒、８０…外筒、８２…シャフト支持部、８４…ポンプ室、８６…開口、８８…接合部、９２…蓋部、９４…筒状部、９６…インレット、９６Ａ…吸入口、９８…被接合部、１０２…係合部、１０４…被係合部

Claims (3)

1. ステータ及びロータを有するモータ部と、
   前記モータ部の軸方向一方側に配置され、前記ロータと一体に回転するインペラと、
   前記モータ部を収容する収容部と、軸方向視で内周面がインボリュート曲線状に形成されると共に軸方向一方側に開口し前記インペラを収容するインボリュート部と、前記インボリュート部の内側と連通する吐出口を有し前記インボリュート部の接線方向に延びるアウトレットとを有するボデーと、
   前記インボリュート部の軸方向一方側の開口を塞ぐ蓋部と、前記インボリュート部の内側と連通する吸入口を有し前記インボリュート部の径方向に延びるインレットとを有するケーシングと、
   を備える流体ポンプ。
2. 前記インボリュート部は、前記軸方向視で円形に形成された接合部を有し、
   前記蓋部は、前記軸方向視で円形に形成され前記接合部と接合された被接合部を有する、
   請求項１に記載の流体ポンプ。
3. 前記接合部の周方向の一部には、凹状又は凸状の係合部が形成され、
   前記被接合部の周方向の一部には、前記係合部と係合する被係合部が形成されている、
   請求項２に記載の流体ポンプ。