JP5723608B2 - ポンプ装置 - Google Patents

Description

本発明は、渦流ポンプ或いはカスケードポンプと呼ばれるポンプ装置に関するものである。

かかる液体圧送用のポンプ装置は特許文献１に記載されている。同文献のポンプ装置では、外周部分に羽根車を備えるロータが、ポンプケースの内部に形成された区画室内に回転可能な状態で配置されている。ロータの中心軸線方向の両側には、ポンプケースの区画室内周面と羽根車の円環状端面とを所定ギャップで対峙させた環状微小ギャップ部が形成されており、区画室内はこの環状微小ギャップ部によって、環状微小ギャップ部よりも外周側のポンプ室と、環状微小ギャップ部よりも内周側の内周側空間に区画されている。

特開２００８−２２３６５９号公報

このようなポンプ装置では、環状微小ギャップ部における羽根車の円環状端面とポンプケースの内周面部分との間の所定ギャップが狭いほどポンプ室の密閉度を高めることができるので、流量の損失を抑制でき、ポンプ装置の効率を向上させることができる。しかし、所定ギャップを小さくすると、ポンプ装置を乾燥状態から運転する際に、内周側空間に液体が入り込まずに、内周側空間内に空気が滞留した状態となることがある。

ここで、滞留した空気は、環状微小ギャップ部の所定ギャップからポンプ室へと排出される。或いは、滞留した空気は液体に溶け込むことによって自然に消滅する。しかし、空気と比較して液体の比重は高いので、羽根車が形成する渦流の遠心力によって空気は内周側空間に閉じ込められてしまい、環状微小ギャップ部を介した空気の自然排出には時間がかかる。また、空気の液体への溶解も短時間では行われない。このため、ポンプ装置の運転開始時には、滞留している空気に起因してロータの挙動が不安定になることがある。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、ポンプ室の内周側の内周側空間に滞留した空気を比較的短時間でポンプ室に排出することができるポンプ装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のポンプ装置は、内部に区画室を備えるポンプケースと、外周部分に羽根車を備えており、予め定めた中心軸線回りに回転可能な状態で前記区画室内に配置されているロータと、前記羽根車における前記中心軸線方向の両側の円環状端面のそれぞれに対して、前記ポンプケースの区画室内周面が第１ギャップで対峙している環状微小ギャップ部と、前記区画室内において、前記環状微小ギャップ部の外側に形成された円環状のポンプ室と、前記ポンプ室に連通している吸入口と、前記吸入口に対して前記羽根車の回転方向の下流側の位置において前記ポンプ室に連通している吐出口と、を有し、少なくとも一方の前記環状微小ギャップ部には、この環状微小ギャップ部における周方向の少なくとも一箇所に、前記区画室における前記環状微小ギャップ部の内側の内周側空間と前記ポンプ室とを前記第１ギャップよりも大きな第２ギャップで連通させる連通路が形成されており、前記連通路は、前記ポンプケースの区画室内周面に前記環状微小ギャップ部を分断して形成した連通溝であり、少なくとも１本の前記連通溝は、前記羽根車の回転方向における前記吸入口と前記吐出口との中間位置に形成されているか、前記羽根車の回転方向において前記吸入口よりも前記吐出口に近い側であって当該吐出口よりも前記中間位置に近い側の位置に形成されているか、または、前記羽根車の回転方向における前記中間位置と前記吐出口との中間に形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、羽根車の中心軸線方向の両側に形成されている環状の環状微小ギャップ部のうちの少なくとも一方の環状微小ギャップ部には、この環状微小ギャップ部の外側のポンプ室と内側の内周側空間を連通させる連通路が形成されている。従って、環状微小ギャップ部の内側の内周側空間に滞留した空気は、連通溝を介して、比較的短時間のうちに、ポンプ室に排出される。

また、本発明において、前記連通路は、前記ポンプケースの区画室内周面に前記環状微小ギャップ部を分断して形成した連通溝である。従って、連通路を環状微小ギャップ部の周方向の所定の位置に形成することができる。

この場合において、前記区画室内周面は、前記ポンプケースにおいて前記羽根車の前記円環状端面に向って突出している円環状突出部分の先端面とすることができる。

また、この場合において、前記ポンプ室に連通している吸入口と、前記吸入口に対して前記羽根車の回転方向の下流側の位置において前記ポンプ室に連通している吐出口とを有し、少なくとも１本の前記連通溝は、前記羽根車の回転方向において前記吸入口よりも前記吐出口に近い側の位置に形成されていることが望ましい。このようにすれば、連通溝を介してポンプ室の側に移動した空気が吐出口を介してポンプ室の外に排出されやすくなる。

本発明において、前記連通溝として第１連通溝および第２連通溝を備えており、前記第１連通溝は前記羽根車の回転方向において前記吸入口よりも前記吐出口に近い側の位置に形成されており、前記第２連通溝は前記羽根車の回転方向において前記吐出口よりも前記吸入口に近い側の位置に形成されていることが望ましい。発明者らの実験によれば、ポンプケースの区画室内周面にこのような２本の連通溝を形成した場合には、ポンプケースの区画室内周面に１本の連通溝を形成した場合と比較して、内周側空間に滞留した空気が比較的短時間のうちにポンプ室に排出されることが確認されている。

この場合において、前記第１連通溝と前記第２連通溝とは、前記吸入口および前記吐出口の間において左右対称に形成されていることが望ましい。このようにすれば、連通溝がポンプ室の吸入口に近い側の位置および吐出口に近い側の位置の２箇所に形成されるので、吸入口と吐出口を入れ替えてポンプ装置を使用する場合、すなわち、羽根車の回転方向を逆にしてポンプ装置を使用する場合において、連通溝を介して内周側空間からポンプ室に移動した空気をポンプ室の外に排出することが容易となる。また、２本の連通溝が吸入口および吐出口の間において左右対称に形成されているので、吸入口と吐出口を入れ替えてポンプ装置を使用する際に、環状微小ギャップ部における連通溝の周方向の位置が変化しない。従って、吸入口と吐出口を入れ替える前と後で流量が変化することを防止できる。

また、本発明において、前記ロータは、前記内周側空間に位置している部分に前記中心軸線方向の一方から他方に貫通する通気孔を備えていることが望ましい。このようにすれば、内周側空間においてロータの中心軸線方向の一方の側に滞留している空気を、通気孔を介して他方の側に移動させることができる。或いは、ロータの他方の側に滞留している空気を、通気孔を介して一方の側に移動させることができる。従って、連通溝が羽根車の一方の側および他方の側のいずれの側の環状微小ギャップ部に形成されている場合でも、内周側空間に滞留した空気を連通溝からポンプ室を介して外に排除できる。また、このような通気孔を備えれば、中心軸線方向におけるロータの一方の側と他方の側の圧力差を低減できるので、ロータを安定した状態で回転させることができる。

本発明において、前記区画室内で前記ロータを前記中心軸線回りに回転可能な状態で支持している支軸を有し、前記ロータに対向している前記支軸の支軸側対向面および前記支軸に対向している前記ロータのロータ側対向面のうちの少なくとも一方には、前記内周側空間に流入した液体を前記ロータおよび前記支軸の間に導入するための液体導入溝が形成されていることが望ましい。このようにすれば、ロータと支軸の間に液体を導入して、この液体を潤滑剤として利用することができるので、ロータおよび支軸に発生する磨耗を低減させることができる。また、本発明のポンプ装置は、前記ポンプケースに、周方向に複数の突極を備えたステータコアおよび当該突極に巻回されたコイルが搭載されており、前記ロータに、前記区画室内で前記突極に対して径方向で対向配置されているマグネットが搭載されているものとすることができる。

次に、本発明のポンプ装置は、内部に区画室を備えるポンプケースと、外周部分に羽根車を備えており、予め定めた中心軸線回りに回転可能な状態で前記区画室内に配置されているロータと、前記羽根車における前記中心軸線方向の両側の円環状端面のそれぞれに対して、前記ポンプケースの区画室内周面が第１ギャップで対峙している環状微小ギャップ部と、前記区画室内において、前記環状微小ギャップ部の外側に形成された円環状のポンプ室と、前記区画室内で前記ロータを前記中心軸線回りに回転可能な状態で支持している支軸と、を有し、少なくとも一方の前記環状微小ギャップ部には、この環状微小ギャップ部における周方向の少なくとも一箇所に、前記区画室における前記環状微小ギャップ部の内側の内周側空間と前記ポンプ室とを前記第１ギャップよりも大きな第２ギャップで連通させる連通路が形成されており、前記ロータに対向している前記支軸の支軸側対向面および前記支軸に対向している前記ロータのロータ側対向面のうちの少なくとも一方には、前記内周側空間に流入した液体を前記ロータおよび前記支軸の間に導入するための液体導入溝が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、区画室内をポンプ室と内周側空間に区画している環状の環状微小ギャップ部には、少なくとも周方向の１箇所にポンプ室と内周側空間とを第１ギャップよりも大きな第２ギャップで連通させる連通溝が形成されている。よって、内周側空間内に空気が滞留した場合でも、この空気は連通溝を介して比較的短時間のうちにポンプ室に移動する。従って、内周側空間に滞留した空気によってロータの挙動が不安定となることを低減することができる。

本発明を適用したポンプ装置の斜視図である。 本発明を適用したポンプ装置の断面図である。 本発明を適用したポンプ装置の分解斜視図である。 下側ケースを上方から見た斜視図および平面図である。 上側ケースを下方から見た斜視図および底面図である。 羽根車を上方から見た斜視図および下方から見た斜視図である。 運転開始時に区画室から空気が排出される様子を示す説明図である。 変形例のポンプ装置の下側ケースを示す平面図である。 別の変形例のポンプ装置の下側ケースを示す平面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態のポンプ装置を説明する。なお、以下の説明において、説明の便宜上、図の上下に従ってポンプ装置の上下を説明する。

（全体構成）
図１はポンプ装置の外観を示す斜視図である。本形態のポンプ装置１は冷媒等の液体を圧送するものである。図１に示すように、ポンプ装置１は直方体形状のポンプケース２と、ポンプケース２に積層された基板３を有している。ポンプケース２はＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等からなる樹脂製の下ケース（第１ケース）４および上ケース（第２ケース）５を備えている。下ケース４の前面からは吸入管６および吐出管７が装置前方に向って平行に突出している。基板３からは装置後方に向ってリード線８が引き出されている。

図２（ａ）は図１のＸ−Ｘ線におけるポンプ装置の縦断面図であり、図２（ｂ）は図１のＹ−Ｙ線におけるポンプ装置の縦断面図である。図３はポンプ装置の分解斜視図である。図２、図３に示すように、下ケース４と上ケース５はＯリング９を間に介して上下に積層されており、これら下ケース４と上ケース５によって構成されたポンプケース２の内側に区画室１０が設けられている。区画室１０には外周部分に羽根車１１が形成されたロータ１２が配置されている。ロータ１２は、上端部分が上ケース５に固定され、下端部分が下ケース４に固定されたステンレス鋼製の支軸１３に支持されており、支軸１３の中心軸線Ｌ回りに回転可能となっている。ロータ１２には中心軸線Ｌと同軸に配置された円環状のマグネット１４が搭載されている。

下ケース４は、羽根車１１の下側円環状端面１１ａに向って突出する円環状突出部分１５を備えており、この円環状突出部分１５の上端面（区画室内周面）１５ａと羽根車１１の下側円環状端面１１ａは第１ギャップＧ１を開けて対峙する下側の環状微小ギャップ部１６を形成している。上ケース５は、羽根車１１の上側円環状端面１１ｂに向って突出する円環状突出部分１７を備えており、この円環状突出部分１７の下端面（区画室内周面）１７ａと羽根車１１の上側円環状端面１１ｂは第１ギャップＧ１を開けて対峙する上側の環状微小ギャップ部１８を形成している。区画室１０は、上側および下側の環状微小ギャップ部１６、１８によって、環状微小ギャップ部１６、１８の外周側の円環状のポンプ室１９と内周側の内周側空間２０に区画されている。ポンプ室１９には羽根車１１の外周部分が挿入された状態となっている。

ポンプ室１９の中心軸線Ｌ方向の両側の内周面部分には、中心軸線Ｌ回りの所定の角度範囲に渡って液体流路２１が形成されている。より詳細には、ポンプ室１９の内周面の下側部分には半円形の断面形状を備える円弧溝からなる下側液体流路２２が形成されており、ポンプ室１９の内周面の上側部分には半円形の断面形状を備える円弧溝からなる上側液体流路２３が形成されており、これら下側液体流路２２および上側液体流路２３は中心軸線Ｌ方向から見たときに重なっている。本例では、液体流路２１は中心軸線Ｌ回りの２７０°を超える角度範囲に渡って形成されている。図３に示すように、ポンプ室１９において液体流路２１の一方の端が位置する部位は吸入管６が連通する吸入口１９ａとなっており、液体流路２１の他方の端が位置する部位は吐出管７が連通する吐出口１９ｂとなっている。

ここで、下側の環状微小ギャップ部１６を構成している下ケース４の円環状突出部分１５の上端面１５ａには、周方向に１８０°離れた２箇所に半径方向に延びる第１連通溝２４および第２連通溝２５が形成されている。ロータ１２が回転する第１方向Ｄ１（図３参照）において、第１連通溝２４は吸入口１９ａよりも吐出口１９ｂに近い側の位置に形成されており、第２連通溝２５は吐出口１９ｂよりも吸入口１９ａに近い側の位置に形成されている。第１連通溝２４および第２連通溝２５は、ポンプ室１９と内周側空間２０とを連通させる連通路である。

上ケース５の上面側、すなわち下ケース４とは反対側には、周方向に複数の突極２６ａを備えたステータコア２６および各突極２６ａに巻回された複数のコイル２７が搭載されている。ステータコア２６および複数のコイル２７は、中心軸線Ｌと同軸上に配置されており、各突極２６ａは、上ケース５を介して、区画室１０内のロータ１２のマグネット１４と対応している。従って、コイル２７を励磁することによってロータ１２を中心軸線Ｌ回りの第１方向Ｄ１に回転させることができる。

（下ケース）
図２、図４を参照して下ケース４を詳細に説明する。図４（ａ）は下ケース４を斜め上方から見た斜視図であり、図４（ｂ）は下ケース４の平面図である。下ケース４は矩形の底板部４ａと、底板部４ａの外周側部分から起立して上方に延びる環状の側壁部４ｂと、これら底板部４ａおよび側壁部４ｂによって形成された円形凹部３０を備えている。円形凹部３０の円形底面３０ａの中心には円環状突部３１が形成されており、この円環状突部３１の内周側は支軸１３を固定するための支軸固定用凹部３１ａとなっている。円環状突部３１の外周側には円環状凹部３２が円環状突部３１と同軸上に形成されている。また、円形底面３０ａには、円形凹部３０の外周縁に沿って支軸１３の中心軸線Ｌを中心とする円弧形状の下側液体流路２２が形成されている。下側液体流路２２は、円環状凹部３２よりも深く窪んでいる。

下側液体流路２２と円環状凹部３２との間は一定高さの突出部３３となっている。突出部３３は、羽根車１１の下側円環状端面１１ａとともに環状微小ギャップ部１６を構成している円環状突出部分１５と、円環状突出部分１５の前側部分から連続して前方に延びている封鎖部分３４を備えている。封鎖部分３４は下ケース４においてポンプ室１９の吸入口１９ａと吐出口１９ｂの間に位置する部分を封鎖している。円環状突出部分１５の上端面（先端面）１５ａは、平坦面であり、下ケース４と上ケース５によって区画される区画室１０内にロータ１２が配置された状態では、羽根車１１の下側円環状端面１１ａと第１ギャップＧ１を開けて対峙する。封鎖部分３４の上端面３４ａは、円環状突出部分１５の上端面１５ａに連続して前方に延びる平坦面である。

円環状突出部分１５の上端面１５ａには、円環状突出部分１５の周方向の一部分を分断することによって第１連通溝２４および第２連通溝２５が形成されている。第１連通溝２４は、中心軸線Ｌ回りの第１方向Ｄ１において、吸入口１９ａよりも吐出口１９ｂに近い下側液体流路２２の下流側部位２２ａと内周側空間２０とを連通させており、第２連通溝２５は、吐出口１９ｂよりも吸入口１９ａに近い下側液体流路２２の上流側部位２２ｂと内周側空間２０とを連通させている。

第１連通溝２４および第２連通溝２５は、それぞれ一定幅および一定深さで半径方向に延びており、ポンプ室１９と内周側空間２０を第１ギャップＧ１よりも大きな第２ギャップＧ２で連通させるものとなっている。第１連通溝２４および第２連通溝２５の断面形状は矩形であり、その幅寸法はそれぞれ下側液体流路２２の幅寸法（ポンプ室１９の幅寸法）と同一寸法となっている。第１連通溝２４および第２連通溝２５の底面は、円環状凹部３２の底面と同じ高さに位置しており、下側液体流路２２の底よりも高い位置にある。第１連通溝２４および第２連通溝２５の深さ寸法は、図２（ｂ）に示すように、下側液体流路２２の深さ寸法の１／２よりも大きな寸法となっている。なお、各連通溝２４、２５の断面形状は、矩形に限られるものではなく、例えば、円弧形状、三角形状を備えていてもよい。

また、第１連通溝２４は、下ケース４の円環状突出部分１５において、中心軸線Ｌ回りの第１方向Ｄ１における吸入口１９ａおよび吐出口１９ｂの中間位置１９ｃと、吐出口１９ｂの中間に形成されている。第２連通溝２５は、下ケース４の円環状突出部分１５において、中間位置１９ｃと吸入口１９ａの中間に形成されている。換言すれば、吸入口１９ａと吐出口１９ｂの間の液体流路２１（下側液体流路２２）が形成されていない部分の中心軸線Ｌ回りの中央Ｏ（図４（ｂ）参照）を０°の角度位置としたときに、第１連通溝２４および第２連通溝２５は、それぞれ反対方向に９０°の角度位置に形成されている。

円形凹部３０を取り囲んでいる側壁部４ｂの内周面の上端部分には、円環状段部３５が形成されている。側壁部４ｂの上端面はフランジ部３６となっている。円環状段部３５にはＯリング９が配置され、この状態で下ケース４の上方から上ケース５が被せられて固定される。

（上ケース）
図２、図３、図５を参照して上ケース５を説明する。図５（ａ）は上ケース５を斜め下方から見た斜視図であり、図５（ｂ）は上ケース５の底面図である。上ケース５は中央に円盤形状の支軸保持部４０を備えている。図５に示すように支軸保持部４０は下端面４０ａの中心に支軸１３を固定するための支軸固定用凹部４１を備えている。図５に示す状態では、支軸１３の上端部分が支軸固定用凹部４１に圧入されて固定されている。支軸保持部４０の上端面の中央部分４０１は上方に突出している。上ケース５を上方から見ると、図３に示すように、支軸保持部４０の外周側には下方に窪む上側環状凹部４２が支軸１３の中心軸線Ｌと同軸上に形成されている。図２に示すように、上側環状凹部４２には、コイル２７が巻き回されたステータコア２６が突極２６ａを外周側に向けて挿入される。また、コイル２７が巻き回されたステータコア２６と上側環状凹部４２との間にはエポキシ系やアクリル系等の絶縁性の樹脂が充填され、これによりコイル２７が巻き回されたステータコア２６は上ケース５に固定される。上ケース５の外周縁にはフランジ部４３が形成されており、フランジ部４３と上側環状凹部４２との間は円環状領域４４となっている。ここで、上ケース５は、コイル２７が巻き回されたステータコア２６と、区画室１０内に配置されるロータ１２を液密状態で隔てる隔壁として機能する。

上ケース５を下方から見ると、図５に示すように、支軸保持部４０の外周側には、支軸保持部４０から下方に突出する内側円環状突出部４５が形成されている。内側円環状突出部４５は上ケース５の上面側の上側環状凹部４２と対応するものであり支軸１３の中心軸線Ｌと同軸上に形成されている。内側円環状突出部４５の下端は内周縁部４５ａおよび外周縁部４５ｂがそれぞれテーパー面となっている。内側円環状突出部４５の内周面部分４５ｃには上下方向に延びる３本の溝４６が等角度間隔に形成されている。内側円環状突出部４５の外周側には上側に窪む下側円環状凹部４７が形成されている。図２に示すように、下側円環状凹部４７にはロータ１２のマグネット１４が挿入され、マグネット１４とステータコア２６の突極２６ａが、中心軸線Ｌの径方向において、上ケース５を介して対向配置された状態となる。下側円環状凹部４７の外周側には支軸１３の中心軸線Ｌと同軸上に外側円環状突部４８が形成されている。外側円環状突部４８の外周側はフランジ部４９となっている。

外側円環状突部４８の円環状下端面には、中心軸線Ｌを中心とする円弧形状の上側液体流路２３が形成されている。上側液体流路２３は下ケース４の下側液体流路２２とともに液体流路２１を構成する。

上側液体流路２３と下側円環状凹部４７との間は一定高さの環状の突出部５０となっている。突出部５０は、羽根車１１の上側円環状端面１１ｂとともに上側の環状微小ギャップ部１８を構成している円環状突出部分１７と、円環状突出部分１７の前側部分から連続して前方に延びている封鎖部分５１を備えている。封鎖部分５１は上ケース５においてポンプ室１９の吸入口１９ａと吐出口１９ｂの間に位置する部分を封鎖している。円環状突出部分１７の下端面（先端面）１７ａは、平坦な円環状面であり、下ケース４と上ケース５によって区画される区画室１０内にロータ１２が配置された状態では、羽根車１１の上側円環状端面１１ｂと第１ギャップＧ１を開けて対峙する。封鎖部分５１の下端面５１ａは、円環状突出部分１７の下端面１７ａから連続して前方に延びる平坦面である。

（ロータ）
図２、図６を参照してロータ１２を説明する。図６（ａ）はロータ１２を斜め上方から見た斜視図であり、図６（ｂ）はロータ１２を斜め下方から見た斜視図である。ロータ１２は、ＰＰＳ等からなる樹脂製であり、円盤部６０と、円盤部６０の上面の中心から上方に突出する円筒状の軸受部６１と、円盤部６０の上面から上方に突出しており、軸受部６１と所定の間隔を開けて当該軸受部６１を同軸上で包囲している円筒部６２と、円盤部６０の下面において円筒部６２よりも内周側に形成されている円環状突部６３を備えている。

軸受部６１の中心の貫通孔６１１の内周面（ロータ側対向面）６１１ａには、内周側空間２０内に流入した流体を支軸１３とロータ１２の間に導入するための液体導入溝６１２が形成されている。液体導入溝６１２は、中心軸線Ｌと平行に延びており、上端が軸受部６１の上端面６１ａに露出し、下端が軸受部６１の下端面６１ｂに露出している。円筒部６２の内周面には、円筒状のヨーク６４が保持され、ヨーク６４の内周面に円筒状のマグネット１４が保持される。ヨーク６４およびマグネット１４はインサート成形によってロータ１２と一体に形成される。

円盤部６０において、円筒部６２よりも内周側には複数の通気孔６５が周方向において等角度間隔に形成されている。円盤部６０において円筒部６２よりも外周側の外周部分は羽根車１１となっている。羽根車１１の外周部分には上下２段形成された凹部６６が周方向に等角度間隔で形成されている。凹部６６は円盤部６０の上面の外周縁を円弧形状に切り欠いて形成された上側凹部６７と、円盤部６０の下面の外周縁を円弧形状に切り欠いて形成された下側凹部６８を備えており、周方向で隣接する凹部６６の間はそれぞれ半径方向に延びる羽根６９となっている。上下方向で隣接する上側凹部６７と下側凹部６８の間は、周方向に延びて各羽根６９の間を上下に区画するリブ７０となっている。

ここで、図２に示すように、区画室１０内にロータ１２を配置する際には、軸受部６１の上端面６１ａに２枚のワッシャー７１が載置され、この状態で支軸１３が貫通孔６１１に挿入される。そして、区画室１０内にロータ１２が配置された状態では、円環状突部６３と下側凹部６８との間の下側円環状端面１１ａは、下ケース４の円環状突出部分１５とともに下側の環状微小ギャップ部１６を構成する。また、円筒部６２と上側凹部６７との間の羽根車１１の上側円環状端面１１ｂは、上ケース５の円環状突出部分１７とともに上側の環状微小ギャップ部１８を構成する。

（基板）
図２、図３に示すように、基板３は、上ケース５と同一の平面輪郭形状を備えており、中央部に円形開口７２を有している。基板３の下端面３ａには、ホール素子等の電子部品が実装されている。また、基板３の下端面３ａに形成された配線にはコイル２７から引き出されたコイル線の端末とリード線８が接続されている。基板３は上ケース５に上方から被せられて上ケース５のフランジ部４３に固定される。基板３が上ケース５に固定されると、上側環状凹部４２内に配置されているステータコア２６およびコイル２７は基板３によって上方から覆われ、円形開口７２には支軸保持部４０の中央部分４０１が挿入された状態となる。

リード線８は外部の駆動制御装置（不図示）に電気的に接続される。駆動制御装置からコイル２７に励磁電流が供給されるとロータ１２が所定の第１方向Ｄ１に回転する。これにより、液体は吸入管６からポンプ室１９内に吸い込まれ、ポンプ室１９内で加圧されて、吐出管７から吐出される。なお、本例のポンプ装置１は、駆動制御装置からコイル２７に極性が逆の励磁電流が供給されると、ロータ１２が第１方向Ｄ１とは反対の第２方向Ｄ２に回転する。この場合には、液体を吐出管７から吸入し、ポンプ室１９内で加圧して、吸入管６から吐出する。

（空気の排出）
図７は運転開始時に区画室１０から空気が排出される様子を示す説明図である。図７（ａ）は本例のポンプ装置１において区画室１０から空気が排出される様子を示しており、図７（ｂ）は下ケース４の円環状突出部分１５に第１連通溝２４および第２連通溝２５が形成されていない従来のポンプ装置１において区画室１０から空気が排出される様子を示している。図７（ａ）、（ｂ）はポンプ装置１を吸入管６および吐出管７を下方に向けた状態でポンプ装置１の上方から空気の様子を撮影している。図７（ａ）、（ｂ）における左側の図はポンプ装置１の運転開始直後の状態を示しており、右側の図は運転開始から１分経過後の状態を示している。色が薄くなっている部分が区画室１０に滞留している滞留空気８０である。

本例のポンプ装置１では、下ケース４の円環状突出部分１５の上端面１５ａと羽根車１１の下側円環状端面１１ａの間の第１ギャップＧ１、および、上ケース５の円環状突出部分１７の下端面１７ａと羽根車１１の上側円環状端面１１ｂの間の第１ギャップＧ１を、それぞれ０．１ｍｍと狭くすることによって、ポンプ室１９の密閉度を高めて、流量の損失を低減させている。しかし、このように第１ギャップＧ１を狭くした場合には、ポンプ装置１を乾燥状態から運転する際に、内周側空間２０に液体が入り込まず、内周側空間２０に空気が残留することがある。

ここで、内周側空間２０内の滞留空気８０は、下ケース４の円環状突出部分１５の上端面１５ａと羽根車１１の下側円環状端面１１ａの第１ギャップＧ１から、或いは、上ケース５の円環状突出部分１７の下端面１７ａとロータ１２と羽根車１１の上側円環状端面１１ｂの間の第１ギャップＧ１から、ポンプ室１９および吐出管７を介して自然と外に排出される。或いは、滞留空気８０は、液体に自然に溶け込むことにより消滅する。しかし、このような滞留空気８０の自然排出や液体への溶解には時間がかかるので、ポンプ装置１の運転開始時には、滞留空気８０に起因して発生するロータ１２の上下の圧力差によりロータ１２の挙動が不安定となることがある。また、滞留空気８０が存在することによって内周側空間２０内に液体が入り込んでいない場合には、ロータ１２と支軸１３などが液体を介さずに直接摺動する。より具体的には、ロータ１２の軸受部６１の貫通孔６１１の内周面６１１ａと支軸１３の環状の外周面１３ａ、および、ロータ１２の軸受部６１とワッシャー７１などが液体を介さずに直接摺動するので、これらの間に磨耗が発生し、経年使用による流量の低下並びに騒音および振動の増加、耐久性の低下などの原因となる。

これに対して、本例のポンプ装置１では、下ケース４の円環状突出部分１５の上端面１５ａに第１連通溝２４および第２連通溝２５が形成されており、内周側空間２０とポンプ室１９の間を第１ギャップＧ１よりも大きな第２ギャップＧ２（図２（ｂ）参照）で連通させているので、図７（ａ）に示すように、区画室１０内の滞留空気８０はロータ１２を第１方向Ｄ１に回転させた運転開始直後から減少しており、運転開始から１分経過した時点では、ごく僅かな気泡が滞留空気８０として内周側空間２０に滞留しているだけの状態となる。また、支軸１３の周囲から滞留空気８０が減少すると、貫通孔６１１の内周面６１１ａに形成されている液体導入溝６１２を介して液体がロータ１２と支軸１３の間に導入される。さらに、液体導入溝６１２を介して液体が流通するようになるので、ロータ１２と支軸１３およびロータ１２とワッシャー７１が液体を介して摺動する。これにより、液体が潤滑剤として機能するようになる。

一方、従来のポンプ装置１では、図７（ｂ）に示すように、運転開始から１分経過した時点においても滞留空気８０が支軸１３の回りに残っている。

このように、本例によれば、ポンプ室１９と内周側空間２０とを区画する環状微小ギャップ部１６を構成する下ケース４の円環状突出部分１５の上端面１５ａには、ポンプ室１９と内周側空間２０とを連通させる第１連通溝２４および第２連通溝２５が形成されているので、内周側空間２０内に空気が滞留している場合でも、この空気は第１連通溝２４および第２連通溝２５を介して比較的短時間のうちにポンプ室１９の側に移動し、吐出口１９ｂおよび吐出管７を介してポンプ装置１の外に排出される。従って、内周側空間２０に滞留した空気によってロータ１２の挙動が不安定となることを低減することができる。

また、滞留した空気を除去することによって内周側空間２０内に液体を入り込ませることができるとともに、内周側空間２０内に流入する液体を、液体導入溝６１２を介して液体がロータ１２と支軸１３の間に導入することができる。よって、ロータ１２と支軸１３などが液体を介して摺動し、液体が潤滑剤として機能する。この結果、摺動する部材間で発生する磨耗を抑制することができるので、経年使用による流量の低下、並びに、騒音および振動の増加を抑制でき、耐久性を向上させることができる。

さらに、本例では、内周側空間２０内に位置しているロータ１２には、ロータ１２の上面から下面に貫通する通気孔６５が形成されているので、内周側空間２０においてロータ１２の上側に滞留している空気を、通気孔６５を介して下側に移動させ、しかる後に、第１連通溝２４および第２連通溝２５を介してポンプ室１９から外に排出することができる。また、ロータ１２にこのような通気孔６５が形成されているので、ロータ１２の上側と下側の圧力差を低減でき、ロータ１２を安定した状態で回転させることができる。

また、本例では、第１連通溝２４が、下側液体流路２２において吸入口１９ａよりも吐出口１９ｂに近い下流側部位２２ａと内周側空間２０とを連通させているので、ロータ１２を第１方向Ｄ１に回転駆動したときに、内周側空間２０に滞留した空気が第１連通溝２４を介してポンプ室１９の側に移動し、吐出管７から外に排出され易い。

さらに、本例では、第２連通溝２５が、下側液体流路２２において吐出口１９ｂよりも吸入口１９ａに近い上流側部位２２ｂと内周側空間２０とを連通させている。従って、吸入管６と吐出管７を入れ替えてポンプ装置１を使用する場合、すなわち、ロータ１２を第１方向Ｄ１とは反対の第２方向Ｄ２に回転させて、吐出管７から液体を吸入して吸入管６から吐出する場合においても、内周側空間２０内に滞留した空気を第２連通溝２５からポンプ室１９に移動させ、ポンプ室１９から吸入口１９ａ、吸入管６を介して外に排出できる。従って、吸入管６と吐出管７を入れ替えてポンプ装置１を使用する場合でも、区画室１０内に滞留した空気は比較的短い時間で除去される。

さらに、本例では、第１連通溝２４と第２連通溝２５が吸入口１９ａおよび吐出口１９ｂの間において左右対称に形成されている。従って、吸入管６と吐出管７を入れ替えてポンプ装置１を使用する際に、中心軸線Ｌ回りの周方向における連通溝の位置が変化しない。従って、吸入口１９ａと吐出口１９ｂを入れ替える前と後で流量が変化することを防止できる。

ここで、第１連通溝２４を設けることによって、ポンプ室１９の吐出口１９ｂの近傍と内周側空間２０を連通させると流量が低下してポンプ装置１の効率を低下させることがあるが、本例によれば、第１連通溝２４は、下ケース４の円環状突出部分１５において、吐出口１９ｂと中間位置１９ｃの中間に形成されており、吐出口１９ｂから離れている。従って、ポンプ装置１の流量の低下を抑制できる。また、第２連通溝２５は、下ケース４の円環状突出部分１５において、吸入口１９ａと中間位置１９ｃの中間に形成されており、吸入口１９ａから離れている。従って、吸入管６と吐出管７を入れ替えてポンプ装置１を使用する場合でも、ポンプ装置１の流量の低下を抑制できる。

なお、ポンプ装置１の吸入管６と吐出管７を入れ替えて使用することがない場合には、すなわち、ロータ１２の回転方向が中心軸線Ｌ回りの第１方向Ｄ１に決められている場合には、第２連通溝２５を設けずに、吐出管７に近い側に位置する第１連通溝２４のみを設けてもよい。ただし、発明者らは、ポンプ室１９と内周側空間２０とを連通させる連通溝を円環状突出部分１５の上端面１５ａの１箇所に設ける場合と比較して、本例のポンプ装置１のように、ポンプ室１９と内周側空間２０とを連通させる連通溝を、円環状突出部分１５の上端面１５ａの周方向の異なる２箇所に設けた場合に、内周側空間２０に滞留した滞留空気８０をポンプ室１９の側に短時間で排出させることができることを実験により確認しているので、第１連通溝２４および第２連通溝２５の双方を形成しておくことが滞留空気８０を排出するという観点からは、望ましい。

（その他の実施の形態）
ここで、第１連通溝２４および第２連通溝２５の形成位置は、上記の例に限られるものではない。図８（ａ）および図８（ｄ）は第１連通溝および第２連通溝の形成位置を変更した変形例のポンプ装置の下ケース４を示す平面図である。図８（ｂ）および図８（ｃ）は参考例のポンプ装置の下ケース４を示す平面図である。なお、図８に示すいずれの例においても各連通溝は円環状突出部分１５の上端面１５ａに形成されている。

図８（ａ）に示すポンプ装置１Ａでは、第１連通溝２４Ａおよび第２連通溝２５Ａは、中心軸線Ｌよりも装置後側に位置している。換言すれば、第１連通溝２４Ａおよび第２連通溝２５Ａは、中心軸線Ｌ回りにおいて吸入口１９ａと吐出口１９ｂの間の液体流路２１（下側液体流路２２）が形成されていない部分の中央Ｏを０°の角度位置としたときに、９０°から１８０°未満の角度範囲に形成されている。図８（ｂ）に示すポンプ装置１Ｂでは第１連通溝２４Ｂおよび第２連通溝２５Ｂは、中心軸線Ｌよりも装置前側に位置している。すなわち、第１連通溝２４Ｂおよび第２連通溝２５Ｂは、中心軸線Ｌ回りにおいて吸入口１９ａと吐出口１９ｂの間の液体流路２１が形成されていない部分の中央Ｏを０°の角度位置としたときに、９０°未満の角度範囲にある。図８（ｃ）に示すポンプ装置１Ｃでは、第１連通溝２４Ｃは内周側空間２０と液体流路２１の吐出口１９ｂの近傍を連通させており、第２連通溝２５Ｃは内周側空間２０と液体流路２１の吸入口１９ａの近傍を連通させている。図８（ｄ）に示すポンプ装置１Ｄでは、一つの連通溝２４Ｄを備えており、この連通溝２４Ｄは、ポンプ室１９の中間位置１９ｃと内周側空間２０を連通させている。すなわち、中心軸線Ｌ回りにおいて、吸入口１９ａと吐出口１９ｂの間の液体流路２１が形成されていない部分の中央Ｏを０°の角度位置としたときに１８０°の角度位置に形成されている。

図８に示すいずれのポンプ装置１Ａ〜１Ｄにおいても、内周側空間２０に滞留した空気を比較的短時間のうちに外に排出することができる。なお、ポンプ装置１Ｂ、１Ｃについては、ポンプ装置１、１Ａ、１Ｄと比較して流量の低下が認められるので、第１、第２連通溝２４、２５を形成する位置は、下ケース４の円環状突出部分１５において、吸入口１９ａおよび吐出口１９ｂよりも中間位置１９ｃに近い側の位置とすることが好ましい。すなわち、液体流路２１が２７０°以上の角度範囲に渡って形成されているポンプ装置においては、第１、第２連通溝２４、２５は、吸入口１９ａと吐出口１９ｂの間の液体流路２１が形成されていない部分の中心軸線Ｌ回りの中央を０°の角度位置としたときに、９０°以上１８０°未満の角度範囲に形成されていることが好ましい。

図９は連通溝の形状を変更した変形例のポンプ装置の下ケース４を示す平面図である。なお、図９に示すいずれの例においても各連通溝は円環状突出部分１５の上端面１５ａに形成されている。上記の例では、第１連通溝２４および第２連通溝２５は、それぞれ支軸１３の中心軸線Ｌを中心として半径方向に一定幅で延びているが、図９（ａ）に示すポンプ装置１Ｅでは、第１連通溝２４Ｅを外周側に向って吐出口１９ｂの側に傾斜させ、第２連通溝２５Ｅを外周側に向って吸入口１９ａの側に傾斜させている。図９（ｂ）に示すポンプ装置１Ｆでは、第１連通溝２４Ｆおよび第２連通溝２５Ｆの平面形状を外周側が狭く内周側が広い扇型形状としている。図９（ｃ）に示すポンプ装置１Ｇでは、第１連通溝２４Ｇおよび第２連通溝２５Ｇの平面形状を外周側が広く内周側が狭い扇型形状としている。図９に示すポンプ装置１Ｅ〜１Ｇにおいても、内周側空間２０に滞留した空気を比較的短時間のうちに外に排出することができる。

また、上記の例では第１連通溝２４および第２連通溝２５の幅寸法はポンプ室１９の幅寸法と同一に形成されているが、第１連通溝２４および第２連通溝２５の幅の幅寸法は、これに限られるものではなく、適宜に変更してもよい。また、上記の例では、第１連通溝２４および第２連通溝２５の深さ寸法は、下側液体流路２２の深さ寸法に近い寸法となっているが、この深さ寸法は、第１ギャップＧ１より大きければよく、２倍以上であれば好ましい。

さらに、上記の例では、第１連通溝２４および第２連通溝２５はいずれも下ケース４の円環状突出部分１５の上端面１５ａに形成されているが、上ケース５の円環状突出部分１７の下端面１７ａに形成しておくこともできる。或いは、下ケース４の円環状突出部分１５の上端面１５ａおよび上ケース５の円環状突出部分１７の下端面１７ａの双方に形成しておくこともできる。

また、上記の例では、内周側空間２０とポンプ室１９とを連通させる連通路は溝として形成されているが、このような連通路として、環状微小ギャップ部１６、１８を構成している下ケース４の円環状突出部分１５或いは上ケース５の円環状突出部分１７を半径方向に貫通して内周側空間２０とポンプ室１９とを連通させる連通孔を設けてもよい。

さらに、上記の例では、ポンプケース２の側に連通溝を形成することにより、内周側空間２０とポンプ室１９とを第１ギャップＧ１よりも大きなギャップで連通させているが、下ケース４の円環状突出部分１５の上端面１５ａとともに環状微小ギャップ部１６を形成している羽根車１１の下側円環状端面１１ａ、或いは、上ケース５の円環状突出部分１７の下端面１７ａとともに環状微小ギャップ部１８を構成している羽根車１１の上側円環状端面１１ｂの側に連通溝を形成することによって、内周側空間２０とポンプ室１９とを第１ギャップＧ１よりも大きなギャップで連通させても、内周側空間２０に滞留した空気を、この連通溝を介して外に排出することができる。

また、上記の例では、支軸１３とロータ１２の間に液体を導入するための液体導入溝６１２をロータ１２の側に形成しているが、ロータ１２と対向する支軸１３の外周面（支軸側対向面）１３ａに形成してもよい。

なお、上記のポンプ装置１では、ロータ１２は支軸１３の回りを回転可能な状態で配置されているが、ロータ１２に回転軸を備え、下ケース４の支軸固定用凹部３１ａおよび上ケース５の支軸固定用凹部４１を回転軸の軸受けとすることにより、ロータ１２を区画室１０内に回転可能な状態に配置してもよい。

１・１Ａ〜１Ｇ・ポンプ装置、２・ポンプケース、３・基板、３ａ・下端面、４・下ケース、４ａ・底板部、４ｂ・側壁部、５・上ケース、６・吸入管、７・吐出管、８・リード線、９・リング、１０・区画室、１１・羽根車、１１ａ・下側円環状端面、１１ｂ・上側円環状端面、１２・ロータ、１３・支軸、１３ａ・外周面（支軸側対向面）、１４・マグネット、１５・円環状突出部分、１５ａ・上端面、１６・下側の環状微小ギャップ部、１７・円環状突出部分、１７ａ・下端面、１８・上側の環状微小ギャップ部、１９・ポンプ室、１９ａ・吸入口、１９ｂ・吐出口、１９ｃ・中間位置、２０・内周側空間、２１・液体流路、２２・下側液体流路、２２ａ・下流側部位、２２ｂ・上流側部位、２３・上側液体流路、２４・２４Ａ〜２４Ｇ・第１連通溝、２４ａ・底面、２５・２５Ａ〜２５Ｇ・第２連通溝、２６・ステータコア、２６ａ・突極、２７・コイル、３０・円形凹部、３０ａ・円形底面、３１・円環状突部、３１ａ・支軸固定用凹部、３２・円環状凹部、３３・突出部、３４・封鎖部分、３４ａ・上端面、３５・円環状段部、３６・フランジ部、４０・支軸保持部、４０ａ・下端面、４１・支軸固定用凹部、４２・上側環状凹部、４３・フランジ部、４４・円環状領域、４５ａ・内周縁部、４５ｂ・外周縁部、４５ｃ・内周面部分、４５・内側円環状突出部、４６・溝、４７・下側円環状凹部、４８・外側円環状突部、４９・フランジ部、５０・突出部、５１・封鎖部分、５１ａ・下端面、６０・円盤部、６１・軸受部、６１ａ・上端面、６１ｂ・下端面、６２・円筒部、６３・円環状突部、６４・ヨーク、６５・通気孔、６６・凹部、６７・上側凹部、６８・下側凹部、６９・羽根、７０・リブ、７１・ワッシャー、７２・円形開口、８０・滞留空気、４０１・中央部分、６１１・貫通孔、６１１ａ・内周面（ロータ側対向面）、６１２・液体導入溝、Ｄ１・第１方向、Ｄ２・第２方向、Ｇ１・第１ギャップ、Ｇ２・第２ギャップ、Ｌ・中心軸線、Ｏ・中央（０°の角度位置）

Claims (9)

1. 内部に区画室を備えるポンプケースと、
   外周部分に羽根車を備えており、予め定めた中心軸線回りに回転可能な状態で前記区画室内に配置されているロータと、
   前記羽根車における前記中心軸線方向の両側の円環状端面のそれぞれに対して、前記ポンプケースの区画室内周面が第１ギャップで対峙している環状微小ギャップ部と、
   前記区画室内において、前記環状微小ギャップ部の外側に形成された円環状のポンプ室と、
   前記ポンプ室に連通している吸入口と、
   前記吸入口に対して前記羽根車の回転方向の下流側の位置において前記ポンプ室に連通している吐出口と、を有し、
   少なくとも一方の前記環状微小ギャップ部には、この環状微小ギャップ部における周方向の少なくとも一箇所に、前記区画室における前記環状微小ギャップ部の内側の内周側空間と前記ポンプ室とを前記第１ギャップよりも大きな第２ギャップで連通させる連通路が形成されており、
   前記連通路は、前記ポンプケースの区画室内周面に前記環状微小ギャップ部を分断して形成した連通溝であり、
   少なくとも１本の前記連通溝は、前記羽根車の回転方向における前記吸入口と前記吐出口との中間位置に形成されているか、前記羽根車の回転方向において前記吸入口よりも前記吐出口に近い側であって当該吐出口よりも前記中間位置に近い側の位置に形成されているか、または、前記羽根車の回転方向における前記中間位置と前記吐出口との中間に形成されていることを特徴とするポンプ装置。
2. 請求項１において、
   少なくとも１本の前記連通溝は、前記羽根車の回転方向において前記吸入口よりも前記吐出口に近い側の位置に形成されていることを特徴とするポンプ装置。
3. 請求項１または２において、
   前記区画室内周面は、前記ポンプケースにおいて前記羽根車の前記円環状端面に向って突出している円環状突出部分の先端面であることを特徴とするポンプ装置。
4. 請求項２において、
   前記連通溝として第１連通溝および第２連通溝を備えており、
   前記第１連通溝は前記羽根車の回転方向において前記吸入口よりも前記吐出口に近い側の位置に形成されており、前記第２連通溝は前記羽根車の回転方向において前記吐出口よりも前記吸入口に近い側の位置に形成されていることを特徴とするポンプ装置。
5. 請求項４において、
   前記第１連通溝と前記第２連通溝とは、前記吸入口および前記吐出口の間において左右対称に形成されていることを特徴とするポンプ装置。
6. 請求項１ないし５のうちのいずれかの項において、
   前記ロータは、前記内周側空間に位置している部分に前記中心軸線方向の一方から他方に貫通する通気孔を備えていることを特徴とするポンプ装置。
7. 請求項１ないし６のうちのいずれかの項において、
   前記区画室内で前記ロータを前記中心軸線回りに回転可能な状態で支持している支軸を有し、
   前記ロータに対向している前記支軸の支軸側対向面および前記支軸に対向している前記ロータのロータ側対向面のうちの少なくとも一方には、前記内周側空間に流入した液体を前記ロータおよび前記支軸の間に導入するための液体導入溝が形成されていることを特徴とするポンプ装置。
8. 請求項１ないし７のうちのいずれかの項において、
   前記ポンプケースには、周方向に複数の突極を備えたステータコアおよび当該突極に巻回されたコイルが搭載されており、
   前記ロータには、前記区画室内で前記突極に対して径方向で対向配置されているマグネットが搭載されていることを特徴とするポンプ装置。
9. 内部に区画室を備えるポンプケースと、
   外周部分に羽根車を備えており、予め定めた中心軸線回りに回転可能な状態で前記区画室内に配置されているロータと、
   前記羽根車における前記中心軸線方向の両側の円環状端面のそれぞれに対して、前記ポンプケースの区画室内周面が第１ギャップで対峙している環状微小ギャップ部と、
   前記区画室内において、前記環状微小ギャップ部の外側に形成された円環状のポンプ室と、
   前記区画室内で前記ロータを前記中心軸線回りに回転可能な状態で支持している支軸と、を有し、
   少なくとも一方の前記環状微小ギャップ部には、この環状微小ギャップ部における周方向の少なくとも一箇所に、前記区画室における前記環状微小ギャップ部の内側の内周側空間と前記ポンプ室とを前記第１ギャップよりも大きな第２ギャップで連通させる連通路が形成されており、
   前記ロータに対向している前記支軸の支軸側対向面および前記支軸に対向している前記ロータのロータ側対向面のうちの少なくとも一方には、前記内周側空間に流入した液体を前記ロータおよび前記支軸の間に導入するための液体導入溝が形成されていることを特徴とするポンプ装置。