JP2021134769A - 流体ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】流体ポンプのポンプ構成部にて生じた静電気を除電する除電回路における電動モータ構成部に形成される少なくとも一部の除電回路を、簡素な構成で安定して確実に除電が行われるようにする。【解決手段】流体ポンプはポンプ構成部と電動モータ構成部１４とから成り、ポンプ構成部において流体と絶縁物の回転体との摩擦により生じる静電気を除電する除電回路が、ポンプ構成部と電動モータ構成部１４にまたがって構成されており、ポンプ構成部に生じた静電気を除電回路を通じて除電する。そして、電動モータ構成部１４に形成される除電回路における少なくとも一部の除電回路は、簡素な構成の除電回路形成部ＲＫ１とされている。この除電回路形成部ＲＫ１は、電動モータ構成部１４における回転駆動部３２を構成するロータ３４とステータ３６との間に形成されており、ロータ３４の外周の一部が突出部５６とされている。【選択図】図３

Description

本明細書に開示の技術は、流体ポンプに関する。詳細には、流体を圧送する流体ポンプであって、高速で回転する絶縁物で形成された回転体（インペラ）と流体との摩擦により生じた静電気によるノイズを低減（抑制）できる除電回路を有する流体ポンプに関する。

自動車等の車両には、各種の流体ポンプが備えられる。例えば、最近では、自動車等車両には、燃料タンクの蒸発燃料を内燃機関の吸気通路に供給して処理する蒸発燃料処理回路が形成されており、この蒸発燃料処理回路に流体ポンプが備えられる。この流体ポンプは、燃料タンクの蒸発燃料を吸着処理するキャニスタと内燃機関の吸気通路との間の回路に備えられる。最近では、ハイブリッド車両のように、車両走行中に内燃機関の停止状態が多くなって吸気通路によるキャニスタの蒸発燃料の処理が困難になったことから、流体ポンプにより吸引して蒸発燃料の処理が行われるようになった。

蒸発燃料処理回路に配置される流体ポンプは、流体を圧送するポンプ構成部と、このポンプ構成部を回転駆動する電動モータ構成部とから成る。流体ポンプにおいては、ポンプ構成部において、絶縁物で形成された高速で回転するインペラ（回転体）と流体（蒸発燃料）との摩擦により静電気が生じる。この静電気を除電するために、流体ポンプにおいては、一般的に、ポンプ構成部と電動モータ構成部にまたがって除電回路が形成されて、この除電回路を通じて、静電気の除電作用が行われるようになっている。

このため、従来から、流体ポンプにおける静電気を除電する除電回路に関する各種提案がなされている。例えば、下記特許文献１に示す提案がある。この提案の流体ポンプは、電動モータを用い、絶縁部材で覆われた流体ポンプにおいて、ステータ（鋼板積層体）を挿通する締結手段（ボルト）を有し、この締結手段を介して静電気の除電回路を構成することで、体格増加を防止しつつ除電する構成である。

特開２０１４−１３６９７５号公報

上述の特許文献１の流体ポンプにあっては、除電回路を構成するためにステータを挿通する締結手段を用いる構成となっている。このため、除電回路を構成する部品点数が多くなり、コストも増加する。

なお、除電回路については、一般的に、次のような問題が指摘されている。流体とインペラ（絶縁物の回転体）の摩擦で静電気が生じた場合に、この静電気をロータ側からステータ側に放電すると電磁ノイズが発生する。ロータとステータの距離が回転時に変動すると、この電磁ノイズのレベルが不安定となる問題がある。

あるいは、上記において、ステータ以外への放電が発生する状態であると、流体ポンプの周辺に配設される周辺機器の誤作動を招く恐れがある。

なお、上記の場合の対策としては、ロータとステータの対向面全体の距離を一定にする方策が考えられる。しかし、この方策は、ロータとステータの部品精度の管理が煩雑となり、コストが増加する難点がある。

而して、本明細書に開示の技術が解決しようとする課題は、上述した点に鑑みて創案されたものであって、流体ポンプのポンプ構成部にて生じた静電気を除電する除電回路における少なくとも一部の除電回路を、簡素な構成で除電が行われる回路構成とすることにある。

上記課題を解決するために、本明細書に開示の流体ポンプは、次の手段をとる。

第１の手段は、流体を圧送するポンプ構成部と、前記ポンプ構成部を回転駆動する電動モータ構成部とから成り、前記ポンプ構成部において流体と絶縁物で形成される回転体との摩擦により生じる静電気を除電する除電回路が前記ポンプ構成部と前記電動モータ構成部にまたがって構成されており、前記ポンプ構成部に生じた静電気を前記除電回路を通じて除電する流体ポンプであって、前記除電回路における少なくとも一部の除電回路は、簡素な構成で除電が行われる除電回路形成部とされている流体ポンプである。

上記第１の手段によれば、電動モータ構成部に形成される除電回路における少なくとも一部の除電回路は、簡素な構成で除電が行われる除電回路形成部とされる。これにより除電回路形成部では、簡素な構成で除電作用が行われる。

第２の手段は、上述した第１の手段の流体ポンプであって、前記除電回路形成部は、前記電動モータ構成部における回転駆動部を構成するロータとステータとの間に形成されており、前記ロータの外周または前記ステータの内周の少なくとも円周方向の一部が、前記ロータと前記ステータとの間の隙間方向に延びる突出部とされている流体ポンプである。

上記第２の手段によれば、電動モータ構成部を構成するロータの外周とステータの内周との距離を管理する部分が突出部のみで良くなる。これにより、ロータとステータを構成する部品精度の管理が簡素化される。その結果、電磁ノイズの発生状態を安定させるためのコストの低減を図ることができる。

第３の手段は、上述した第１の手段の流体ポンプであって、前記ステータは表面が絶縁部で絶縁された積層板で構成されているとともに、前記積層板の表面の絶縁部の一部が欠如された構成とされており、当該欠如個所の積層板同士が接触状態とされて導通可能な導電部を構成している流体ポンプである。

上記第３の手段によれば、ステータを構成する積層板同士の導通が締結手段なしで図れるため、除電回路形成部の構成が簡素化できる。

第４の手段は、上述した第１の手段〜第３の手段のいずれかの手段の流体ポンプであって、前記電動モータ構成部における回転駆動部と他部品とを組付ける導電性の組付部材を有し、前記除電回路は前記組付部材を介して構成される流体ポンプである。

上記第４の手段によれば、流体ポンプが本来備える部材を利用して除電回路が構成できるため、流体ポンプの構造が簡素化できる。

第５の手段は、上述した第１の手段〜第４の手段のいずれかの手段の流体ポンプであって、当該流体ポンプは、前記電動モータ構成部における回転駆動部と絶縁された導電性の筐体を有し、前記除電回路は前記筐体を含めて構成される流体ポンプである。

上記第５の手段によれば、上記の第４の手段と同様に、流体ポンプが本来備える部材を利用して除電回路が構成できるため、流体ポンプの構造が簡素化できる。

本明細書に開示の流体ポンプによれば、流体ポンプのポンプ構成部にて生じた静電気を除電する除電回路における少なくとも一部の除電回路を、簡素な構成で除電が行われる回路構成とすることができる。

本実施形態の流体ポンプの全体構成を示す断面図である。 図１のII-II線矢視断面図である。 図１のIII矢視個所を拡大して示す、電動ポンプ構成部におけるロータとステータ間に形成される除電回路形成部の第１実施形態を示す構成図である。 図１のIV矢視個所を拡大して示す、電動ポンプ構成部におけるステータの積層板に形成される除電回路形成部の第２実施形態を示す構成図である。 図１のＶ矢視個所を拡大して示す、ロータの取付部材及びフランジに形成される除電回路形成部の第３実施形態を示す構成図である。

以下、本明細書に開示の技術である流体ポンプ１０の実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、本明細書の説明における左右、上下等の方向表示説明は、当該図示状態における方向を示すものであり、特に指定しない限り、本流体ポンプ１０を車両等に搭載した状態の方向を示すものではない。

（本実施形態の流体ポンプの適用個所）
本実施形態の流体ポンプ１０が適用される個所は、前述の背景技術で説明したように、燃料タンクの蒸発燃料を内燃機関の吸気通路に供給して処理する蒸発燃料処理回路である。この蒸発燃料処理回路における流体ポンプ１０の配置個所は、燃料タンクの蒸発燃料を吸着処理するキャニスタと内燃機関の吸気通路との間である。この蒸発燃料処理回路に配置される流体ポンプ１０の特性としては、ポンプ作用をなすインペラ２０は絶縁物で形成され、高速で回転することから、インペラ２０と流体との摩擦により静電気が生じることである。

（流体ポンプ１０の全体構成）
図１は本実施形態の流体ポンプ１０の全体構成を示す。本実施形態の流体ポンプ１０は、大別して、ポンプ構成部１２と、電動モータ構成部１４とからなる。図１で見て、ポンプ構成部１２は上方に配置されており、電動モータ構成部１４は下方に配置されている。ポンプ構成部１２で静電気が発生し、この静電気を、ポンプ構成部１２と電動モータ構成部１４にまたがって形成される除電回路（図１に破線で示す回路）Ｒを通じて除電する構成となっている。その構成の詳細を以下に説明する。

（ポンプ構成部１２）
ポンプ構成部１２は、流体を圧送する機能を果たす構成部位である。図１に示すように、ポンプカバー１６とフランジ１８によりインペラ室２１が形成され、このインペラ室２１にインペラ２０が回転可能に配設される。なお、ポンプカバー１６は絶縁物で形成される。本実施形態では樹脂製とされている。フランジ１８は導電体で形成される。本実施形態では金属製とされている。インペラ２０は絶縁物で形成される。本実施形態では樹脂製とされている。なお、本実施形態における「インペラ２０」が、本明細書における上述した第１の手段における「回転体」に相当する。

図１で見て、インペラ２０の上側には羽根部材２２が形成されており、この羽根部材２２側に配設されるポンプカバー１６の中央部位置に流体の導入口２４が上方に向けて形成されている。そして、インペラ室２１の外周部に吐出口２６が形成されている。吐出口２６は図１では右方に向けて形成されている。なお、本実施形態では、導入口２４はキャニスタのパージポート（不図示）に接続され、吐出口２６は内燃機関の吸気通路（不図示）に接続される。

インペラ２０は後述するロータ軸２８と連結されており、回転駆動させられる。なお、ロータ軸２８は金属製の軸受３０を介してフランジ１８に回転支持される構成となっている。

ポンプ構成部１２では、上記の構成により、導入口２４から導入された流体（蒸発燃料）と高速で回転する絶縁物のインペラ２０との摩擦により、静電気が発生する。静電気は、通常、インペラ２０と流体の接触部に生じる。その静電気が生じる位置の一例を、雷矢印Ｙで示した。

（電動モータ構成部１４）
次に、電動モータ構成部１４について説明する。電動モータ構成部１４は前述のポンプ構成部１２のインペラ２０を回転駆動させる機能を果たす構成部位である。電動モータ構成部１４の主要構成部として回転駆動部３２を有する。回転駆動部３２はロータ３４とステータ３６とから構成される。

ロータ３４は、前述のポンプ構成部１２のインペラ２０と一体回転するロータ軸２８に一体的に取付けられている。ロータ３４は磁石３８が磁石カバー４０で包囲されて構成されており、図１で見て、ロータ３４は上下位置に配設された取付部材４２により位置決めされてロータ軸２８に取付けられる。なお、磁石カバー４０及び取付部材４２は導電性部材とされている。

図１で見て、ロータ軸２８の下端部は軸受４４を介してケース部材４６に回動可能に支持されている。なお、軸受４４とケース部材４６の下面部４６Ａとの間にはスプリング４８が介在されて、ロータ軸２８を上方に付勢してガタなく取付けている。なお、ケース部材４６は回転駆動部３２のステータ３６を被覆する部材として配設されており、非導電性の部材で形成されている。本実施形態では樹脂製で形成されている。

ステータ３６は、積層板（ステータコア）５０と巻き線５２とから構成される。周知のように巻き線５２が積層板５０を巻いた形態として構成される。そして、巻き線５２が巻かれた積層板５０に面して前述のロータ３４は配設される。すなわち、前述のロータ３４の外周面位置に僅かな隙間（少隙間）を以てステータ３６は配設される。

図１で見て、ロータ３４とステータ３６とからなる回転駆動部３２の下方位置には、当該回転駆動部３２を制御する制御回路を形成する制御回路基板６４が配設されている。制御回路基板６４は回転駆動部３２のステータ３６を被覆するケース部材４６の下面部４６Ａに面して配設される。

前述したロータ３４とステータ３６とからなる回転駆動部３２と、この回転駆動部３２を制御する制御回路を形成する制御回路基板６４とは、図２に示すように、導通連結板６６を介して導通状態とされており、除電回路Ｒを形成している。したがって、導通連結板６６は長尺部材として形成されており、導通部材で形成されている。

図２で見て、導通連結板６６の上端部６６Ａは断面Ｖ字形状に折り曲げ形成されており、バネ作用を有する構造とされて、ステータ３６の積層板５０と導通状態とされている。そして、導通連結板６６の下端部６６Ｂは断面Ｕ字形状に形成されて、Ｕ字形状の底面部が制御回路基板６４に面して配設されている。なお、導通連結板６６の下端部６６Ｂに形成される断面Ｕ字形状の断面幅（図２で見て左右幅）は、上端部６６Ａの断面Ｖ字形状の断面幅に比べて大きな断面幅とされている。

導通連結板６６の下端部６６Ｂに形成される断面Ｕ字形状の断面幅内において、締結ボルト６８による制御回路基板６４と導通連結板６６とのケース部材４６への組付けが行われている。その構成を以下に説明する。

図２に示すように、導通連結板６６の下端部６６Ｂは、制御回路基板６４とケース部材４６とに挟まれた状態で、締結ボルト６８により固定されて取付けられる。すなわち、締結ボルト６８により、制御回路基板６４と導通連結板６６はケース部材４６に固定されている。したがって、導通連結板６６と制御回路基板６４とは導通状態となり、除電回路Ｒを形成する。したがって、本明細書における上述した第４の手段における「他部品」は本実施形態の「制御回路基板６４」に相当し、「組付部材」は「導通連結板６６」に相当する。

上述の締結ボルト６８による締結の詳細構造は、図２に示すように、制御回路基板６４に挿通孔７０が形成されており、ケース部材４６に螺合孔７２が形成されており、締結ボルト６８が挿通孔７０を挿通して、螺合孔７２に螺合することにより締結される。なお、締結ボルト６８の締結に当たっては、導通連結板６６の下端部６６Ｂに形成された挿通孔７１を挿通して、導通連結板６６の組付けも一緒に行われる。このようにして、導通連結板６６の組付けも容易に行うことができる。すなわち、制御回路基板６４のケース部材４６への取付を利用して、導通連結板６６の組付けを一緒に行い、取付け構成の簡素化を図ることができる。

図２に示すように、導通連結板６６の下端部６６Ｂにおける断面Ｕ字形状の同図で見て左端部６６Ｃは、ヒートシンク５８におけるケース部材４６との取付面５８Ａに接触状態として配設される。これにより、ヒートシンク５８も除電回路Ｒの一部となる。すなわち、ヒートシンク５８は導電性部材で形成されるが、非導通部材で形成されるケース部材４６に支持されるため絶縁状態の配置となる。しかし、かかる導通連結板６６の下端部６６Ｂの配置構成により、除電回路Ｒとして構成される。したがって、本実施形態におけるヒートシンク５８は、上述した本明細書に記載した第５の手段における「電動モータ構成部における回転駆動部と絶縁された導電性の筐体」に相当する。

上記のようにヒートシンク５８を除電回路Ｒに含ませることにより、制御回路基板６４の制御回路から幅射したノイズをヒートシンクで遮蔽し、ラジオノイズの低減を図ることができる。

（除電回路）
上記のポンプ構成部１２と電動モータ構成部１４の構成により、両構成部１２、１４にまたがって、除電回路Ｒが形成される。除電回路Ｒは図１に破線で示す回路として形成される。この除電回路Ｒは、ポンプ構成部１２と電動モータ構成部１４を構成する構成部材のうち、導通部材で形成される構成部材が接続接触として配設されることにより形成される。本実施形態において、除電回路Ｒを構成する構成部材は、次の部材である。フランジ１８、軸受３０、ロータ軸２８、ロータ３４（磁石３８、磁石カバー４０）、ステータ３６（積層板５０）、導通連結板６６、制御回路基板６４、等である。

なお、除電回路Ｒは制御回路基板６４に電気接続される電気配線経路７４を通じて、車両グランドに接続されて流体ポンプ１０で生じた静電気は除電される。すなわち、アースされる。

（除電回路形成部）
本実施形態では、上記の除電回路Ｒにおける少なくとも一部の除電回路Ｒにおいて、簡素な構成で除電が行われる除電回路形成部ＲＫが形成される。以下に、除電回路形成部ＲＫの各種の実施形態を説明する。

（除電回路形成部ＲＫの第１実施形態）
図３は除電回路形成部ＲＫの第１実施形態を示す。第１実施形態の除電回路形成部ＲＫ１は、電動モータ構成部１４における回転駆動部３２を構成するロータ３４とステータ３６との間に形成される。その構成は、ロータ３４の外周またはステータ３６の内周の少なくとも円周方向の一部が、ロータ３４とステータ３６との間の隙間方向に延びる突出部５６が形成される構成である。

図３に示す本実施形態の場合は、突出部５６はロータ３４の外周面３４Ｓからステータ３６との隙間方向に向かって突出して形成されている。本実施形態では一条の突出部５６がロータ３４の外周面から円環状に突出した形態として形成されている。突出部５６はロータ３４と同じ材質で形成されており、導電性の材質とされている。なお、図３に示す第１実施形態に図示された構成箇所には、前述した実施形態と同じ符号を付すことにより説明を省略した。以下の各実施形態においても同じ。

（第１実施形態の作用効果）
上述した第１実施形態の除電回路形成部ＲＫ１によれば、ロータ３４とステータ３６との間に形成される除電回路Ｒは、ロータ３４から突出形成された突出部５６と、ステータ３６の内周面とにより形成される。これにより、第１実施形態の除電回路形成部ＲＫ１では、突出部５６による簡素な構成で除電作用が行われる。その結果、ノイズを低減（抑制）できる。

（除電回路形成部ＲＫの第２実施形態）
図４は除電回路形成部ＲＫの第２実施形態を示す。第２実施形態の除電回路形成部ＲＫ２も、電動モータ構成部１４における回転駆動部３２に形成されており、ステータ３６に構成されている。その構成は、ステータ３６は絶縁部６２で絶縁された複数の積層板５０が積層されて構成されているとともに、積層板５０の表面の絶縁部６２の一部が欠如された構成とされており、当該欠如個所の積層板５０同士が接触状態とされて導通可能な導電部６０を構成している。なお、積層板５０は導通部材で形成されている。

図４の図示状態で見て、導電部６０は左右方向の中央部位置に設定されており、導電部６０では、積層板５０の表面の絶縁部６２は欠如された構成となっている。そして、導電部６０を形成する積層板５０箇所は、図４の図示状態で見て、下方に凹み形状とされており、凹みが重ね合わされて、確実に導通状態を確保する構成とされている。本実施形態では、積層板５０はボルト等の締結手段なしで構成されている。

（第２実施形態の作用効果）
上述した第２実施形態の除電回路形成部ＲＫ２によれば、ステータ３６を構成する積層板５０同士の導通が締結手段なしで図れるため、除電回路形成部ＲＫ２の構成が簡素化できる。

（除電回路形成部ＲＫの第３実施形態）
図５は除電回路形成部ＲＫの第３実施形態を示す。第３実施形態の除電回路形成部ＲＫ３は、ロータ３４を位置決めして取付ける取付部材４２、及びフランジ１８に形成されている。その構成は、取付部材４２については、取付部材４２の外周面に、前述の第１実施形態と同様に、円環状に突出部７６が形成されて構成されている。フランジ部１８については、軸受３０を支持するフランジ１８の外周部に突出部７８が形成されて構成されている。また、フランジ１８の下面位置に突出部８０が形成されて構成されている。

（第３実施形態の作用効果）
上述した第３実施形態の除電回路形成部ＲＫ３によっても、前述の第１実施形態及び第２実施形態と同様の作用効果を成す。

（他の実施形態）
本明細書に開示の技術は、上記した実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。

例えば、上述した実施形態の流体ポンプは、自動車等車両における蒸発燃料処理回路に配置される流体ポンプであった。本明細書に開示の技術の流体ポンプは、自動車等車両におけるその他の装置にも適用可能である。更には、自動車等車両以外にも、静電気が生じる流体ポンプには適用可能である。

また、上述の第１実施形態の除電回路形成部ＲＫ１における突出部５６は、ロータ３４に形成した場合であったが、ステータ３６に形成する構成であってもよい。また、突出部５６は同じ位置であれば、ロータ３４とステータ３６の両方に設ける構成であってもよい。

また、上述の第２実施形態では、積層板５０に形成する導電部６０の位置は、中央部位置であったが、必ずしも中央部位置である必要はない。左右位置であってもよい。

１０ 流体ポンプ
１２ ポンプ構成部
１４ 電動モータ構成部
１６ ポンプカバー
１８ フランジ
２０ インペラ
２１ インペラ室
２２ 羽根部材
２４ 導入口
２６ 吐出口
２８ ロータ軸
３０ 軸受
３２ 回転駆動部
３４ ロータ
３６ ステータ
３８ 磁石
４０ 磁石カバー
４２ 取付部材
４４ 軸受
４６ ケース部材
４６Ａ 下面部
４８ スプリング
５０ 積層板
５２ 巻き線
５６ 突出部
５８ ヒートシンク
６０ 導電部
６２ 絶縁部
６４ 制御回路基板
６６ 導通連結板
６８ 締結ボルト
７０ 挿通孔
７１ 挿通孔
７２ 螺合孔
７４ 電気配線経路
７６ 突出部
７８ 突出部
８０ 突出部
Ｒ 除電回路
ＲＫ 除電回路形成部

Claims (5)

1. 流体を圧送するポンプ構成部と、前記ポンプ構成部を回転駆動する電動モータ構成部とから成り、前記ポンプ構成部において流体と絶縁物で形成される回転体との摩擦により生じる静電気を除電する除電回路が前記ポンプ構成部と前記電動モータ構成部にまたがって構成されており、前記ポンプ構成部に生じた静電気を前記除電回路を通じて除電する流体ポンプであって、
   前記除電回路における少なくとも一部の除電回路は、簡素な構成の除電回路形成部とされている流体ポンプ。
2. 請求項１に記載の流体ポンプであって、
   前記除電回路形成部は、前記電動モータ構成部における回転駆動部を構成するロータとステータとの間に形成されており、
   前記ロータの外周または前記ステータの内周の少なくとも円周方向の一部が、前記ロータと前記ステータとの間の隙間方向に延びる突出部とされている流体ポンプ。
3. 請求項１に記載の流体ポンプであって、
   前記除電回路形成部は、前記電動モータ構成部における回転駆動部を構成するステータに形成されており、
   前記ステータは表面が絶縁部で絶縁された積層板で構成されているとともに、前記積層板の表面の絶縁部の一部が欠如された構成とされており、当該欠如個所の積層板同士が接触状態とされて導通可能な導電部を構成している流体ポンプ。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかの請求項に記載の流体ポンプであって、
   前記電動モータ構成部における回転駆動部と他部品とを組付ける導電性の組付部材を有し、前記除電回路は前記組付部材を介して構成される流体ポンプ。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかの請求項に記載の流体ポンプであって、
   当該流体ポンプは、前記電動モータ構成部における回転駆動部と絶縁された導電性の筐体を有し、前記除電回路は前記筐体を含めて構成される流体ポンプ。

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