JPH03111697A

JPH03111697A - 小型遠心ポンプ

Info

Publication number: JPH03111697A
Application number: JP1247779A
Authority: JP
Inventors: Masao Irie; 入江　政雄
Original assignee: Jidosha Denki Kogyo KK
Current assignee: Jidosha Denki Kogyo KK
Priority date: 1989-09-22
Filing date: 1989-09-22
Publication date: 1991-05-13
Also published as: DE4029814A1; US5106263A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】【発明の目的】

（産業上の利用分野）本発明は、自動車のウィンドシールド等の洗浄用ウオツ
シャ液を供給するのに利用される電動ウォッシャボンズ
に係わり、特に低比速度であっても効率の良いポンプ特
性を得るのに適したポンプ構造を有する小型遠心ポンプ
に関するものである。（従来の技術）自動車用のヘッドランプ洗浄用のウオツシャ液を供給す
るための電動ウオッシャポンプは、ウオッシャタンク内
の一足量のウオツシャ液を使用して洗浄するため、少量
のウオツシャ液で効率の良い洗浄を行う必要がある。そ
のため、通常の場合には、１０００　ｃ　ｃ　／　ｌ　
Ｏｓ　ｅ　ｃ程度のウオツシャ液を、約３．０ｋｇｆ／
ｃｍ２という高い噴射圧力で吐出させている。それゆえ
、ポンプの比速度は８０前後という非常に低い値である
。現在、ウオッシャポンプとして用いられているポンプ型
式には、遠心ポンプ、ベーンポンプ、歯車ポンプがある
が、ある特殊な条件下以外では、一般に遠心ポンプが用
いられている。その理由は、低コストで製造も容易であ
るうえ、非接触タイプであるため、騒音も比較的小さい
ことにある。ところが、遠心ポンプでは、周知の通り、
比速度が低くなると、インペラ直径に対して、インペラ
高さが小さくなる。それゆえ、インペラ内の波路が平面
的になり、流路内の循環による損失、又は羽根の表面で
の剥離が生じることによる損失により、効率が怨念に低
下することになる。とくに、ウオッシャポンプでは、インペラ径が３０ｍｍ
程度であり、通常の理論計算では、第５図（ａ）に示す
ように、インペラ５１の出口高さｈ２は１ｍｍ以下にな
ってしまう、したがって、インペラ５１の出目高さｈ２
とポンプ室のクリアランスＣとの比（ｈ２／Ｃ）が小さ
くなるため、ポンプ自体の性能低下に加えポンプ室内の
漏れ損失が大きくなり、所定の性能が得られなくなる。このことは、小型ポンプであるがゆえに、その傾向が強
い。そこで、現行品のウオッシャポンプでは、第５図（ｂ）
に示すように、インペラ５１の高さＨを４〜６ｍｍ程度
にし、あえて、設定より高い比速度のポンプを使用して
いる。ところが、所定の性能は得られるものの必要以」
〕にイインテのもつ容量（インペラの波路の体積）が設
定より大きいため、剥離や循環による損失が大きく、高
い効率が得られない。つまり、効率は二の次として、必
要なポンプ性能を得るのを優先している状態である。これに対し、特開昭６２−１５０１００号公報に記載の
ように、インペラ径と吐出孔との位置を最適に設定する
ことにより効率の向上を計っている例がある。しかし、
この方法は、インペラで得た速度エネルギを効率良く圧
力エネルギに変換する手段にしかすぎない、それゆえ、
インペラ自体の効率向上が計られていないため、効率の
良いポンプを得るための根本的な解決案とはなっていな
い。（発明が解決しようとする課題）ところが、現行のインペラでは、ブレード間の流路は第
５図（Ｃ）に示すように中心から外周に向かって広くな
っているため、流体の流れがブレードに沿わず、流路内
の圧力分布も不均一となり、剥離・循環が生じ、インペ
ラ内損失の原因となっている。また、インペラ自体が設
定より高い比速度の形状（インペラ高さが高い形状）と
なっているので、インペラ内流路体積が必要以上に大き
く、過剰な流体をインペラ内で無駄に回転させているこ
とから効率の低下をもたらしているという課題があった
。（発明の目的）本発明は、上記した従来の課題にかんがみてなされたも
ので、低比速度仕様のポンプにおいて、ポンプ効率の良
いポンプ構造をもった小型遠心ポンプを提供することを
目的としている。

【発明の構成】

（課題を解決するための手段）本発明は、モータ部と前記モータ部を駆動源として回転
するインペラを有するポンプ部をそなえた小型遠心ポン
プにおいて、＞７ｉＪ記インペラの回転中心軸方向にお
ける高さがインペラ中心より外周に向かって減少した形
状をなすと共に、前記インペラの流路が当該インペラの
入口部分における高さｈｌと流路の幅Ｗとの比Ｗ／ｈ　
１が０．５〜１．２の範囲にあるインペラを有するポン
プ部をそなえた構成としたことを特徴としており、この
ような小型遠心ポンプの構成を上述した従来の課題を解
決するための手段としている。このように、本発明に係わる小型遠心ポンプにおいては
、ポンプ比速度にとられれず、インペラの出

【」部分に
おける高さｈ２をより望ましくはイ１１ンペラＦｆ１径の一〜−程度にし、かつ、インペラの４人口部分における高さｈｌと出口部分における高さｈｌ
との関係がｈＩ＞ｈｌとなるようにインペラの中心より
外周に向かって高さが減少する傾斜を持つ比速度の高い
インペラ形状にする。そして、インペラに設けられる流路は、目標仕様に添っ
て理論計算で算出される大きさと同等となるように、一
実施態様においては、流路形状が、中心を同じくする２
つの異なる半径ｒ１ｒ２によって流路の幅が一定したも
のとなるように形成されたものとし、他の実施態様にお
いては、流路形状が、一定角度だけシフトした２つのイ
ンボリュート曲線によって流路の幅がほぼ一定したもの
となるように形成されたものとすることにより、本発明
の目的が達成される。（発明の作用）本発明に係わる小型遠心ポンプでは、インペラの回転中
心軸方向における高さがインペラ中心より外周に向かっ
て減少した形状をなすと共に、前記インペラの流路が当
該インペラの入口部分における高さｈｌ　と流路の幅Ｗ
との比Ｗ／　ｈ　、が０．５〜１．２の範囲にあるイン
ペラを有するものとし、１ｉ、路の幅がインペラ入口部
分から出［コ部分に向かって広がることがないようにし
ているので、インペラのブレード近辺における剥敲・循
環の発生が防［ヒされるようになる。また、波路の幅が
広がることがないようしたうえでインペラ高さがインペ
ラ半径方向に沿って減少したものとＬ７ていることによ
り流路面積が減少したものとなっており、それによって
、インペラ内での流体の速度は人目側から出口側に向か
って増速されたものとなる。したがって、流路面積の変
化は流体の流れにＩＩＩ／ｉ　１５　して剥敲の発生が
防止されるようになる。さらに、インペラの流路目体の体積が、目標仕様のもの
と同じため過剰な流体の流れがなくなるので、効率の良
いポンプ特性となる。（実施例）以下、本発明の一実施例を第１図〜第４図により説明す
る。第１図は１本発明に係わる小型遠心ポンプの実施例を示
すウオッシャポンプの縦断面図である。このウオッシャポンプ１は、ポンプｆｒＢＰとポンプを
駆動するモータ部Ｍと前記ポンプ部ＰからモータＭＭへ
のウオツシャ液の流入を防ぐためのウォータシール部Ｓ
とをそなえている。これらのうち、モータ？ＢＭは、アーマチュア２とヨー
ク３とマグネット４とホルダーベース５とこれらを収納
するモータケース６とから主として構成されている。そ
して、モータケース６は、モータ部Ｍを収納すると共に
、ウォータシール部Ｓを構成するウォータシール７の取
つけ部およびポンプケース８を兼ねており、樹脂の一体
成形により作られている。このモータ部Ｍとポンプケース８は同一軸上に設置され
ており、前記アーマチュア２のシャフト２ａの一端が、
前記ウォータシール７を通って、ポンプケース８内に延
びている。ポンプ部Ｐは、ポンプケース８とインペラ９とポンプカ
バー１０とから主として構成されている。そして、この
ポンプケース８は、前述の通りモータケース６と一体で
樹脂成形によって形成されている。このポンプ部Ｐにお
いて、第２図に示すように、ポンプケース８は、前記モ
ータシャフト２ａと同一軸上にあり、軸直角断面形状は
円形である。そして、このポンプケース８の任意接線方
向にはアウトレット１１を有している。また、ポンプカ
バー１０は、インレット１２とポンプ室１３の前面シュ
ラウド１４から構成されている。インレット１２は、ポンプカバー１０の中心軸長手方向
に長く伸びた円筒形をなしており、その外径は、ウオツ
シャ液を入れておくタンクに取付けるための嵌合部を兼
ねている。また、前面シュラウド１４は、インレット１
２から外周に向かって傾斜をなしている。そして、前記
ポンプケース８とポンプカバー１０は、いずれも樹脂成
形品であり、インレット１２とアウトレット１１を除き
気密姓を持つように超音波溶着により接合されている。これにより、ポンプ室１３はボンプケース８とポンプカ
バー１０により形成される。このポンプ室１３内には、第３図または第４図に示すよ
うなインペラタが前記モータシャフト２ａに遊びをもっ
た状態で嵌合している。このインペラ２は、シャフト２
ａとの嵌合部りａと補助ブレード２ｂとインペラ本体に
形成した流路２Ｃとをそなえている。これらのうち、嵌
合部りａはモータ部Ｍからの回転力を得るためにＤカッ
トタｄが形成されている。また、補助ブレードタｂは、
インペラ２の中心に軸長手方向に数枚の直線羽根で構成
されており、前記インレット１２の中に延びている。さ
らに、流路２Ｃは、インペラ本体の中心から外周へと延
びている。第３図に例示するインペラ２において、その流路２Ｃは
同一中心より異なる２つの半径ｒ１ｒ２によって描かれ
る形状をなしているものである。つまり、流路２Ｃの幅
は２つの半径ｒ１ｒ２の差ｒ２−ｒ、であり、中心部か
ら外周部に至るまでほぼ一定した幅を有するものである
。また、第４図に例示するインペラ９において、その流路
９Ｃは２つのインボリュート曲線を一定角度０だけシフ
トして描いた形状をなしているものである。この場合も
、流路９Ｃの幅は、中心部から外周部に至るまで、基礎
円の直径Ｄｇとシフト角０の積で表わされる幅ＤｇＸθ
でほぼ一定したものとなる。第３図および第４図に示したいづれのインペラ９の場合
においても、インペラ９の高さＨに対して、流路９Ｃの
ｌ１ｌＩｌＩＷの比Ｗ／Ｈは０．５〜１．２の範囲であ
る。また、インペラ９の高さは、入口部分における高さ
ｈｌに対して、出口部分における高さｈ２は常にり、＞
ｈ２の関係にあり、インペラの高さはインペラ中心より
外周に向かって減少した形状をなしている。次に、ポンプの動作についての説明を行う。モータ部Ｍに電圧が印加されることにより、アーマチュ
ア２が回転する。このアーマチュア２の回転は、ウォー
タシール７を通ってポンプ室１３内に延びたシャフト２
ａによりインペラ９に伝えられる。このとき、シャフト
２ａとインペラ９の嵌合部９ａとはＤカット９ｄにより
同期して回転する。インペラ９が回転することにより、
ウオツシャ液中に接しているインレット１２内の補助プ
レード９ｂがウオツシャ液に回転力を与え、インレット
内で吸上げてポンプ室１３内へと導く、ポンプ室１３内
に導かれたウオツシャ液は、インペラ９内の流路９Ｃに
より、遠心ポンプの原理に基づき、運動エネルギをかえ
られながらインペラ外周へと送り出され、さらにはアウ
トレット１１よりウオツシャ液の供給系へと送り出され
る。前にも述べたように、流路９Ｃの幅Ｗとインペラ９の高
さ（流路高さ）Ｈとの比Ｗ／Ｈが０．５〜１．２の範囲
となっているため、流路９Ｃ内を流れるウオツシャ液が
流路側壁から受ける粘性の影響が少なく、ポンプ室１３
とインペラ９との間のクリアランスのもれによる損失が
少ない、また流路９Ｃの幅Ｗが一定であるため、流路断
面の形状変化による損失や剥離・うず損失が少ない、ま
た、流路９Ｃ内で連動エネルギを得てインペラ外周に近
くなる程増速されるのに対して、インペラ高さｈを外周
にいく程小さくすることによって剥離を防Ｉ１．．でき
る。それゆえ、第６図より明らかなように、Ｏ印で示す従来
例のポンプ特性に対し、０印で示す本発明例のポンプ特
性は飛躍的に向上していることが実験によっても立証さ
れている。また、第７図は流路の幅を変化させた時のポ
ンプ特性の変化を示すものであるが、流路の幅Ｗとイン
ペラの高さＨとの比Ｗ／Ｈが０．８前後で最も効率が良
くなっている。さらに従来例のポンプと本発明例のポン
プとにおいてそれらの効率を比較すると、従来例のポン
プの効率が約２３％程度であったのに対して、本発明例
のポンプの効率は約３６％と大幅に向」−していた。【発明の効果】本発明によれば、小流７ｉ）高圧型の低比速度小型遠心
ポンプにおいて、インペラ高さを設計設定値より高くシ
、流路幅を狭くかつ一定幅にすると共にインペラ高さを
中心から外周に向かって減少するように変化させること
により、流路内での損失を飛躍的に減少することができ
るので、効率の良いポンプ特性が得られるという効果が
もたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる小型遠心ポンプの一実施例を示
すウオッシャポンプの縦断面図、第２図は第１図のウオ
ッシャポンプのポンプ室の横断面図、第３図（ａ）（ｂ
）は波路を円弧で形成したインペラの各々断面図および
正面図、第４図（ａ）（ｂ）は流路をインボリュート曲
線で形成したインペラの各々断面図および正面図、第５
図（ａ）（ｂ）（ｃ）は従来のインペラの断面図および
正面図、第６図は従来例のポンプ特性と本発明例のポン
プ特性を比較して示す特性図、第７図は流路幅とインペ
ラ高さとの比（寸法比）がポンプ特性に与える影響を示
す特性図である。１・・・ウオッシャポンプ（小型遠心ポンプ）、９・・
・インペラ、９Ｃ・・・流路、Ｍ・・・モータ部、Ｐ・・・ポンプ部、Ｗ・・・流路の幅、ｈ、・・・インペラの入口部分における高さ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）モータ部と前記モータ部を駆動源として回転する
インペラを有するポンプ部をそなえた小型遠心ポンプに
おいて、前記インペラの回転中心軸方向における高さが
インペラ中心より外周に向かって減少した形状をなすと
共に、前記インペラの流路が当該インペラの入口部分に
おける高さｈ＿１と流路の幅Ｗとの比Ｗ／ｈ＿１が０．
５〜１．２の範囲にあるインペラを有するポンプ部をそ
なえたことを特徴とする小型遠心ポンプ。
（２）請求項第１項に記載の小型遠心ポンプにおいて、
インペラの流路形状が、同一中心とする２つの半径ｒ＿
１、ｒ＿２によって流路の幅がほぼ一定したものとなる
ように形成されていることを特徴とする小型遠心ポンプ
。
（３）請求項第１項に記載の小型遠心ポンプにおいて、
インペラの流路形状が、２つのインボリュート曲線によ
って流路の幅がほぼ一定したものとなるように形成され
ていることを特徴とする小型遠心ポンプ。