JP3163387U - エンジン冷却システムに冷却作動流体を送るための流動ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】優れた熱分散効率を実現できる流動ポンプを提供する。【解決手段】本流動ポンプは、エンジン冷却システムに冷却作動流体を送るための流動ポンプであって、前方チャンバ３０１および後方チャンバ３０２を規定する筐体ユニット３と、前方チャンバ３０１の中心領域３０３の上流に配置された入口５０１と、前方チャンバ３０１の周辺領域３０４の下流に配置された出口と、ステーター６１およびローター６３を収容するために、後方チャンバ３０２をステーター側の空間３０５とローター側の空間３０６とに分けるキャニスター部材４と、ローター６３とともに回転することでインペラ６７を回転させるとともに通路６２０を規定する中空シャフト６２と、入口５０１と後方チャンバ３０２とを連絡し、作動流体の一部を内部ダクト３２１および通路６２０へ通過させることで筐体ユニット３内で生じた熱を拡散させる補助管７とを備えている。【選択図】図３

Description

本考案は、流動ポンプに関し、より詳細には、エンジン冷却システムに冷却作動流体を送るための流動ポンプに関する。

エンジンの冷却管内へタンクの水を汲み上げる乗物のエンジン冷却システムに流動ポンプを利用することは、良く知られている。流動ポンプの動作中、流動ポンプにおける、ステータ、内部制御回路等は、熱エネルギーを発する。ステータ外部の熱エネルギーは、伝導または対流により、分散され得る。しかし、ステータ内部の熱エネルギーは、次第に蓄積する。それゆえ、流動ポンプ内部の温度は、かなり高くなり、結果として、流動ポンプが故障し、流動ポンプの分散効率が低下する。

このような欠点に対処するために、回転軸を収容するためのキャニスターを覆うようにカバーが配置され、ローターが、上記キャニスターの内部チャンバと流体を介して連絡する複数のホールとともに形成された流動ポンプが提案されている。それゆえ、流動ポンプにおけるステータおよびコントローラに生じた熱エネルギーを分散するため、作動流体が上記内部チャンバの内部および外部に流れる。しかし、作動流体は、ホールを通過して流入および流出するため、上記内部チャンバ内の流体の循環が、安定せず、円滑に行われない。すなわち、上記内部チャンバ内の加熱流体は、迅速にホールを通過して流出し得ない一方、上記内部チャンバ外部を流れる冷却流体は、内部チャンバへ迅速に流入し、充填し得ない。よって、流動ポンプ内部の熱エネルギーは、効率的に分散し得ない。

本考案の目的は、優れた熱分散効率を実現できる流動ポンプを提供することにある。

本考案によれば、流動ポンプは、筐体ユニットと、キャニスター部材と、流体汲上げ機構と、補助管とを備えている。筐体ユニットは、中心軸に沿って延びる収容チャンバを規定し、該収容チャンバを前方チャンバおよび後方チャンバに分ける隔壁を有している。後方チャンバは、内部チャンバを有する。前方チャンバは、互いに半径方向に対向した、中心領域と周辺領域とを有する。入口は、上記前方チャンバよりも前方で、かつ上記中心領域の上流に配置されている。出口は、上記周辺領域の下流に配置されている。キャニスター部材は、上記後方チャンバに配置され、上記後方チャンバをステーター側の空間とローター側の空間とに分ける。キャニスター部材は、さらに、上記隔壁に固定された前方管状端部、および半径方向に延び、ステーター側の空間と内部ダクトとの間の流体を介した連絡を遮る後方端壁を備えている。また、キャニスター部材は、中心軸に沿って延びるエントリーダクトを備え、内部ダクトと流体を介して連絡している。流体汲上げ機構は、ステーター、中空シャフト、ローター、およびインペラを備えている。ステーターは、ステーター側の空間に配置されている。ローター側の空間に配置された中空シャフトは、中心領域内へ延びる出力スピンドルを備え、中心軸に沿って延び内部ダクトと中心領域とを連絡する通路を規定する。ローターは、ローター側の空間に装着され、外部スピンドルを回転させる。インペラは、中心領域に装着され、出力スピンドルとともに回転し、入口を介して導入された作動流体を、周辺領域および出口に向けて流す。補助管は、中心領域の上流、かつ入口の下流に配置された流入ポートを有し、内部ダクトと流体を介して連絡するように延びており、導入された冷却作動流体の一部を、内部ダクト、および、通路、ならびに、出力スピンドルの外側に直接通過させ、ローターの回転によって生じた熱を拡散させる。

本考案のさらに他の特徴、および優れた点は、以下に示す記載によって充分判るであろう。また、本考案の利点は、添付図面を参照した次の説明で明白になるであろう。

本考案の流動ポンプによれば、優れた熱分散効率を実現することができる。

本考案の好ましい形態にかかる流動ポンプの斜視図である。 本考案の好ましい形態にかかる流動ポンプを他の方向からみた斜視図である。 本考案の好ましい形態にかかる流動ポンプの断面図である。

図１〜３を参照して、本考案にかかる流動ポンプの好ましい形態について説明する。本考案にかかる流動ポンプは、エンジン冷却システム（不図示）に冷却作動流体を送るために供されており、図１〜３に示されるように、筐体ユニット３、キャニスター部材４、流体汲上げ機構６、および補助管７を備えている。

筐体ユニット３は、中心軸に沿って延びる収容チャンバ３０を規定する。具体的には、筐体ユニット３は、中心軸を取り囲む後方周壁３１、後方マウント壁３２、隔壁３３、およびカバー３４を備えている。半径方向に延びる後方マウント壁３２は、中心軸に沿って延びる内部ダクト３２１を有している。また、隔壁３３は、後方周壁３１と水漏れなしに連結しており、後方周壁３１および後方マウント壁３２と連携して後方チャンバ３０２を規定するために、半径方向に延びている。カバー３４は、隔壁３３に連結した周辺壁３４１を有する。そして、周辺壁３４１は、中心軸に向かって前方に延びて入口５０１で終端となり、隔壁３３と連携して前方チャンバ３０１を規定している。前方チャンバ３０１は、互いに半径方向に対向した、中心領域３０３および周辺領域３０４を有している。好ましくは、周辺領域３０４は、中心領域３０３から中心軸に対し螺旋状に延び、出口５０２で終端となるような構成になっている。それゆえ、入口５０１は、前方チャンバ３０１よりも前方であり、かつ、中心領域３０３の上流に配置されている。出口５０２は、周辺領域３０４の下流に配置されている。さらに、隔壁３３は、中心軸を囲む環状ベアリング壁３３１を有している。

キャニスター部材４は、後方チャンバ３０２に配置されており、後方チャンバ３０２を、ステーター側の空間３０５とローター側の空間３０６とに分ける構成になっている。キャニスター部材４は、隔壁３３に固定された前方管状端部４３、および半径方向に延び、ステーター側の空間３０５と内部ダクト３２１との間の流体を介した連絡を遮る後方端壁４１を備えている。また、キャニスター部材４は、中心軸に沿って延びるエントリーダクト４１１を備え、内部ダクト３２１と流体を介して連絡している。

流体汲上げ機構６は、ステーター６１、中空シャフト６２、ローター６３、およびインペラ６７を備えている。ステーター６１は、ステーター側の空間３０６に配置されており、制御ユニット６６によって、公知の様式で制御されている。中空シャフト６２は、ローター側の空間３０６に配置されており、前方軸受端部６２１および後方軸受端部６２２を有している。前方軸受端部６２１および後方軸受端部６２２はそれぞれ、環状ベアリング壁３３１および後方端壁４１に、ベアリングユニット６４および６５を通過する中心軸回りに回転可能に装着されている。このため、前方軸受端部６２１および後方軸受端部６２２の軸方向の移動を防ぐことができる。また、前方軸受端部６２１は、中心領域３０３内へ延び、出力スピンドル６２４として機能する。中空シャフト６２は、中心軸に沿って延び内部ダクト３２１と中心領域３０３とを連絡する通路６２０を規定する。ローター６３は、ローター側の空間３０６側に配され、中空シャフト６２に装着されており、中心軸回りに外部スピンドル６２４を回転するようになっている。インペラ６７は、中心領域３０３側に配され、出力スピンドル６２４に装着されており、出力スピンドル６２４とともに回転するようになっている。それゆえ、流動ポンプに動力が供給されたとき、ステーター６１は、ローター６３および中空シャフト６２を回転させる磁界を発生させる。中空シャフト６２の回転により、インペラ６７が駆動し、入口５０１を介して導入された冷却作動流体が、強制的に周辺領域３０４に向かって流れ、出口５０２を通って流出するようになる。

補助管７は、後方区域７１、伸長区域７２、および前方区域７３を有している。後方区域７１は、筐体ユニット３の後方マウント壁３２の後方に位置し、流体を介して内部ダクト３２１と連絡するように半径方向に延びている。伸長区域７２は、後方区域７１から、後方周壁３１に沿って前方に延びている。前方区域７３は、カバー３４の周辺壁３４１に配置されており、周辺領域３０４よりも前方、かつ入口５０１の下方に延びている。また、前方区域７３は、中心軸に向かって延びており、入口５０１と流体を介して連絡する流入ポート７３０を規定する。それゆえ、補助管７は、中心領域３０３の上流、かつ入口５０１の下流に配置されており、内部ダクト３２１と連絡している。

インペラ６７の回転中、冷却作動流体が中心領域３０３に導入されると、導入された作動流体のうち一部は、補助管７および通路６２０内で生じた、負圧吸引力により降下する。そして、流入ポート７３０、補助管７、内部ダクト３２１、エントリーダクト４１１、および、通路６２０、ならびに、出力スピンドル６２４の外側を直接通過し、中心領域３０３内に戻る。ここで、中心領域３０３内に戻った作動流体は、出口５０５を介して流出する前に、中心領域３０３に存在している比較低温度の、冷却作動流体と混合する。したがって、通路６２０に冷却作動流体の一部を通過させることにより、ローター６３の回転により生じた熱を拡散させることができ、流動ポンプの温度を低下させることができる。

以下の表に示されるように、入口５０１を通過する作動流体の温度が８０℃である場合、本考案では、制御ユニット６６周辺の温度は、８６．１℃（約３５９．１°Ｋ）になる。この温度は、上述の従来の流動ポンプにおけるコントローラ周辺の温度（９２．６℃（約３６５．６°Ｋ））よりも低くなっている。

説明したように、後方周壁３１の外側に配置された補助管７により、冷却作動流体の一部は、筐体ユニット３の外部から、中空シャフト６２の通路６２０内に流入し得、作動流体の一部は、通路６２０に入る前に、比較的冷却された状態を維持する。それゆえ、本考案の流動ポンプの動作中、比較的冷却作動流体は、筐体ユニット３の内部を循環し得、制御ユニット６６、ステーター６１、および中空シャフト６２の周辺の熱を分散させ、効率的かつ迅速に制御ユニット６６周辺の温度を低下させる。これにより、流動ポンプの耐用年数が長くなる。また、作動流体は、比較的冷却された状態で維持され得るので、流動ポンプにおける熱分散効率を向上させることができる。

本考案について、最も実用的であり、かつ好ましい形態を説明してきたが、本考案は、上述の開示した形態に限定されず、広範な解釈および均等な構成の精神および範囲内で種々の構成を包含すると理解される。

３ 筐体ユニット
３０ 収容チャンバ
３０１ 前方チャンバ
３０２ 後方チャンバ
３０３ 中心領域
３０４ 周辺領域
３０５ ステーター側の空間
３０６ ローター側の空間
３１ 後方周壁
３２ 後方マウント壁
３２１ 内部ダクト
３３ 隔壁
３３１ 環状ベアリング壁
３４ カバー
３４１ 周辺壁
４ キャニスター部材
４１ 後方端壁
４１１ エントリーダクト
４３ 前方管状端部
５０１ 入口
５０２ 出口
６１ ステーター
６２ 中空シャフト
６２０ 通路
６２１ 前方軸受端部
６２２ 後方軸受端部
６２４ 出力スピンドル
６３ ローター
６７ インペラ
７ 補助管
７１ 後方区域
７２ 伸長区域
７３ 前方区域
７３０ 流入ポート

Claims (5)

1. エンジン冷却システムに冷却作動流体を送るための流動ポンプであって、上記流動ポンプは、
   中心軸に沿って延びる収容チャンバ（３０）を規定するとともに、上記収容チャンバ（３０）を水漏れなしに前方チャンバ（３０１）および後方チャンバ（３０２）に分ける隔壁（３３）を備えた筐体ユニット（３）であって、上記後方チャンバ（３０２）が、中心軸を囲む後方周壁（３１）と、半径方向に延びる後方マウント壁（３２）とを備え、上記前方チャンバ（３０１）が、互いに半径方向で対向するように配置された、中心領域（３０３）および周辺領域（３０４）を備えた構成となっている筐体ユニット（３）；
   上記前方チャンバ（３０１）よりも前方で、かつ上記中心領域（３０３）の上流に配置された、入口（５０１）；
   上記周辺領域（３０４）の下流に配置された、出口（５０２）；
   上記後方チャンバ（３０２）に配置され、水漏れなしに上記後方チャンバ（３０２）をステーター側の空間（３０５）とローター側の空間（３０６）とに分けるとともに、上記隔壁（３３）に固定された前方管状端部（４３）を有する、キャニスター部材（４）；
   上記ステーター側の空間（３０５）に配置された、ステーター（６１）；
   上記ローター側の空間（３０６）に配置されているとともに、上記中心領域（３０３）内へ延びる出力スピンドル（６２４）を有する、中空シャフト（６２）；
   上記ローター側の空間（３０６）に装着され、上記出力スピンドル（６２４）を中心軸回りに回転させるローター（６３）；および
   上記中心領域（３０３）に装着され、上記出力スピンドル（６２４）とともに回転するとともに、上記出力スピンドル（６２４）とともに回転したときに、入口（５０１）を介して導入された冷却作動流体を、強制的に上記周辺領域（３０４）に向かって流し、上記出口（５０２）を通って流出する構成になっている、インペラ（６７）、を備え、
   上記後方マウント壁（３２）は、上記中心軸に沿って延びる内部ダクト（３２１）を有し；
   上記キャニスター部材（４）は、半径方向に延び、上記ステーター側の空間（３０５）と上記内部ダクト（３２１）との間の流体を介した連絡を遮る後方端壁（４１）を備えているとともに、中心軸に沿って延びるエントリーダクト（４１１）を備え、上記内部ダクト（３２１）と流体を介して連絡しており；
   上記中空シャフト（６２）は、中心軸に沿って延びる通路（６２０）を規定し、上記内部ダクト（３２１）と上記中心領域（３０３）とを連絡し；
   上記流動ポンプは、さらに、上記中心領域（３０３）の上流、かつ上記入口（５０１）の下流に配置された流入ポート（７３０）を有する補助管（７）を備え、該補助管（７）は、上記内部ダクト（３２１）と流体を介して連絡するように延びており、導入された冷却作動流体の一部を、上記内部ダクト（３２１）、および、上記通路（６２０）、ならびに、上記出力スピンドル（６２４）の外側に直接通過させ、上記ローター（６３）の回転によって生じた熱を拡散させることを特徴とする流動ポンプ。
2. 上記周辺領域（３０４）は、上記中心領域（３０３）から中心軸に対し螺旋状に延び、上記出口（５０２）で終端となるような構成になっていることを特徴とする、請求項１に記載の流動ポンプ。
3. 上記補助管（７）は、上記筐体ユニット（３）の上記後方マウント壁（３２）の後方に位置し、流体を介して上記内部ダクト（３２１）と連絡するように半径方向に延びた後方区域（７１）と、上記後方区域（７１）から、上記後方周壁（３１）に沿って前方に延びた伸長区域（７２）と、上記伸長領域（７２）から中心軸に向かって延び、上記流入ポート（７３０）を規定する前方区域７３とを有し、上記流入ポート（７３０）は、上記入口（５０１）と、流体を介して連絡していることを特徴とする、請求項１に記載の流動ポンプ。
4. 上記筐体ユニット（３）は、上記隔壁（３３）に連結した周辺壁（３４１）を有するカバー（３４）を備え、周辺壁（３４１）は、中心軸に向かって前方に延びて上記入口（５０１）で終端となり、上記隔壁（３３）と連携して上記前方チャンバ（３０１）を規定しており、上記補助管（７）の上記前方区域（７３）は、上記周辺壁（３４１）に配置され、上記周辺領域（３０４）よりも前方、かつ上記入口（５０１）の下方に延びて、上記補助管（７）の上記流入ポート（７３０）を規定することを特徴とする、請求項３に記載の流動ポンプ。
5. 上記隔壁（３３）は、中心軸を囲む環状ベアリング壁（３３１）を有し、上記中空シャフト（６２）は、前方軸受端部（６２１）および後方軸受端部（６２２）を有し、前方軸受端部（６２１）および後方軸受端部（６２２）はそれぞれ、上記環状ベアリング壁（３３１）および上記後方端壁（４１）に、中心軸回りに回転可能に装着され、上記前方軸受端部（６２１）は、上記中心領域（３０３）内へ延び、上記出力スピンドル（６２４）として機能することを特徴とする、請求項１に記載の流動ポンプ。
   
   

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