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特許7004300電動ポンプ

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-01-06

(45)【発行日】2022-01-21

(54)【発明の名称】電動ポンプ

(51)【国際特許分類】

F04D 13/06 20060101AFI20220114BHJP

F16C 17/02 20060101ALI20220114BHJP

F16C 17/04 20060101ALI20220114BHJP

F16C 33/10 20060101ALI20220114BHJP

【ＦＩ】

F04D13/06 C

F04D13/06 J

F16C17/02 Z

F16C17/04 Z

F16C33/10 Z

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2018027197

(22)【出願日】2018-02-19

(65)【公開番号】P2019143514

(43)【公開日】2019-08-29

【審査請求日】2020-12-08

(73)【特許権者】

【識別番号】392008437

【氏名又は名称】株式会社久保田鉄工所

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】特許業務法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】森田泰之

(72)【発明者】

【氏名】中平毅

(72)【発明者】

【氏名】藤田直丈

【審査官】大瀬円

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－３４６７７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１５４２１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－０３８６９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０６８４４４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｄ１３／０６

Ｆ１６Ｃ１７／０２

Ｆ１６Ｃ１７／０４

Ｆ１６Ｃ３３／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体の流通路が設けられたケーシングと、複数の羽根を有して該流通路に配設されたインペラと、該インペラを回転可能に支持する支持軸と、該支持軸周りに該インペラを回転させるモータとを備えた電動ポンプであって、
前記流通路を流れる流体の一部を、前記インペラと前記支持軸との摺動面に流すように分岐させる分岐路と、
前記インペラと前記支持軸との摺動面を流れた流体を前記流通路に戻す循環路とを備え、
前記支持軸には、軸方向に延びて前記循環路側に開口する開口孔と、該開口孔と前記分岐路とに連通する連通孔とが形成され、
前記インペラには、前記支持軸に摺動可能に嵌め込まれる軸受が設けられ、
前記軸受における前記分岐路側の端部には、該軸受の軸孔の周縁部が全周にわたって窪んだ全周溝が形成され、
前記支持軸の前記連通孔は、前記全周溝を介して前記分岐路に連通していることを特徴とする電動ポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電動ポンプに関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来より、回転動作によって水の吸引や吐出を行うインペラと、インペラを回転可能に支持する支持軸（回転支持棒）と、インペラを回転させるモータとを備えた電動ポンプが知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

ここで、特許文献１の電動ポンプでは、第２ケース部の第２収容凹部とロータとの間に隙間が設けられており、収容空間を流れる水の一部が、この隙間を通って支持軸とインペラのラジアル軸受（ベアリング）との摺動面に流れる。これにより、支持軸とインペラのラジアル軸受との摺動面が水で潤滑されるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１７－１６６４０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、支持軸とインペラのラジアル軸受との隙間は非常に小さいため、水に異物が混入していた場合には、この隙間に異物が詰まってしまい、インペラがスムーズに回転できなくなるおそれがある。

【0006】

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、流体に含まれる異物がインペラと支持軸との摺動面に入り込むのを抑えることにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、流体の流通路が設けられたケーシングと、複数の羽根を有して該流通路に配設されたインペラと、該インペラを回転可能に支持する支持軸と、該支持軸周りに該インペラを回転させるモータとを備えた電動ポンプを対象とし、次のような解決手段を講じた。

【0008】

すなわち、第１の発明は、前記流通路を流れる流体の一部を、前記インペラと前記支持軸との摺動面に流すように分岐させる分岐路と、
前記インペラと前記支持軸との摺動面を流れた流体を前記流通路に戻す循環路とを備え、
前記支持軸には、軸方向に延びて前記循環路側に開口する開口孔と、該開口孔と前記分岐路とに連通する連通孔とが形成されていることを特徴とするものである。

【0009】

第１の発明では、流通路を流れる流体の一部は、分岐路を通ってインペラと支持軸との摺動面に向かって流れる。そして、分岐路を流れる流体の一部は、インペラと支持軸との摺動面を流れて潤滑した後で、循環路を通って流通路に戻る。一方、残りの流体は、支持軸に形成された連通孔及び開口孔を流れ、循環路を通って流通路に戻る。

【0010】

このように、支持軸に開口孔及び連通孔を形成することで、分岐路を流れる流体の一部が、インペラと支持軸との摺動面を迂回できるような別の経路を設けるようにしている。

【0011】

これにより、流体に異物が含まれていた場合でも、この異物を含む流体が、インペラと支持軸との摺動面ではなく、支持軸の連通孔及び開口孔を流れることで、摺動面の隙間に異物が詰まるのを抑えることができる。

【0012】

第２の発明は、第１の発明において、
前記インペラには、前記支持軸に摺動可能に嵌め込まれる軸受が設けられ、
前記軸受における前記分岐路側の端部には、該軸受の軸孔の周縁部が全周にわたって窪んだ全周溝が形成され、
前記支持軸の前記連通孔は、前記全周溝を介して前記分岐路に連通していることを特徴とするものである。

【0013】

第２の発明では、インペラの軸受に全周溝を形成することで、インペラがどのような回転角度であっても、分岐路と支持軸の連通孔とが、全周溝を介して常に連通された状態となる。つまり、インペラによって連通孔が塞がれてしまうことがなく、分岐路から全周溝に入り込んだ流体を、支持軸の連通孔にスムーズに流すことができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、流体に含まれる異物がインペラと支持軸との摺動面に入り込むのを抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本実施形態に係る電動ポンプの構成を示す平面図である。

【図2】電動ポンプの構成を示す側面断面図である。

【図3】インペラの構成を示す平面図である。

【図4】スラスト軸受の構成を示す平面図である。

【図5】電動ポンプ内部における水の流れを示す側面断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

【0017】

図１及び図２に示すように、電動ポンプ１０は、車両の各種領域（例えば、ラジエター、ヒータコア、オイルクーラー等）に水を供給するためのものであり、側面視で略Ｔ字状をなす樹脂製のケーシング１１を備えている。

【0018】

ケーシング１１は、略円形パネル状の第１ケース部１２と、略矩形板状の第２ケース部２０とを組み合わせることで、内部に収容空間を有するように構成されている。

【0019】

第１ケース部１２には、裏面側（図２では下面側）に開口する第１収容凹部１２ａが形成されている。第１ケース部１２の表面（図２では上面）には、第１収容凹部１２ａの中央部分に連通する円筒状の流入管部１３が設けられている。

【0020】

流入管部１３は、第１ケース部１２の表面に対して直交するように設けられ、第１収容凹部１２ａに水を流入させる。流入管部１３の第１ケース部１２側は、第１ケース部１２に向かって徐々に拡管された形状となっている。

【0021】

また、第１ケース部１２の表面には、第１収容凹部１２ａの側方部分に連通する円筒状の流出管部１４が設けられている。流出管部１４は、第１ケース部１２の表面に沿って設けられ、第１収容凹部１２ａの水を流出させる。

【0022】

このように、ケーシング１１の内部には、流入管部１３から流出管部１４に向かって水が流通する流通路１５が形成される。

【0023】

第２ケース部２０は、第１ケース部１２の裏面側に設けられている。第２ケース部２０の長手方向一端側の半分が、第１ケース部１２の裏面側全域を覆っている。

【0024】

第２ケース部２０の第１収容凹部１２ａに対応する位置には、第１ケース部１２側に張り出してその先端部分で第１収容凹部１２ａの開口部分を塞ぐ張出部２０ａが形成されている。

【0025】

張出部２０ａの張出面には、第１収容凹部１２ａ側に開口する第２収容凹部２０ｂが形成される一方、張出部２０ａにおける第２収容凹部２０ｂの反対側には、取付凹部２０ｃが形成されている。

【0026】

第２ケース部２０の中央には、支持軸２５が取り付けられている。支持軸２５の先端部は、第２ケース部２０の表面側から突出している。

【0027】

取付凹部２０ｃには、いわゆるアキシャル型のモータ３０を構成するステータ３１が設けられている。

【0028】

ステータ３１は、鉄製のステータコア３２を備えている。ステータコア３２の外周部分には、第２ケース部２０側に向かって突設された複数のティース部３３が設けられている。ティース部３３には、コイル３５が巻き付けられている。

【0029】

そして、ティース部３３にコイル３５が巻き付けられた状態で、ステータコア３２の中央部分を締結ネジ３６によって支持軸２５の一端に固定するとともに、第２ケース部２０とステータ３１との間の隙間を樹脂材で埋めることにより、ステータ３１が第２ケース部２０に固定されている。

【0030】

ケーシング１１の内部には、樹脂製のインペラ５０が収容されている。インペラ５０に設けられた後述するロータ４０と第２収容凹部２０ｂとの間には、所定の隙間が形成されている。具体的に、ロータ４０の外周面と第２収容凹部２０ｂの内周面との間と、ロータ４０の裏面と第２収容凹部２０ｂの底面との間に隙間が形成されている。この隙間は、インペラ５０から吐出されて流出管部１４に向かう水の一部が分岐する分岐路４５となっている。分岐路４５に分岐した水は、インペラ５０と支持軸２５との摺動面に向かって流れる。

【0031】

インペラ５０は、射出成形により形成され、先端側がテーパ状に形成されたボス部５１を有する。ボス部５１の内部には、インペラ５０と支持軸２５との摺動面を流れた水が通過する循環路５５が形成されている。ボス部５１の先端部には、循環路５５に連通する先端孔５１ａが形成されており、循環路５５を流れた水は、先端孔５１ａを通って流通路１５に戻される。

【0032】

図３にも示すように、ボス部５１の外周面の基端側には、複数の羽根５２が設けられている。複数の羽根５２は、ボス部５１の回転軸心周りに等間隔に設けられている。なお、図３に示す例では、８枚の羽根５２が設けられているが、その他の枚数であってもよい。

【0033】

複数の羽根５２のボス部５１先端側には、ボス部５１と所定の間隔をあけてボス部５１の周りを環状に延びる円環プレート５３が、羽根５２と一体に設けられている。

【0034】

円環プレート５３の内周側は、ボス部５１に向かって徐々にボス部５１の先端側に位置するよう緩やかに湾曲していて、当該部分が水を吸入する吸入口５３ａとなっている。

【0035】

ボス部５１の基端側には、焼成処理が施されたカーボンからなるラジアル軸受５６が設けられている。ラジアル軸受５６は、インペラ５０を射出成形する際に、一体成形されている。

【0036】

ラジアル軸受５６は、支持軸２５の先端部に回転可能に嵌め込まれている。ラジアル軸受５６における分岐路４５側の端部（図２では下端部）には、ラジアル軸受５６の軸孔の周縁部が全周にわたって窪んだ全周溝５７が形成されている。

【0037】

ラジアル軸受５６の基端部は、スラスト軸受６０によって支持されている。図４にも示すように、スラスト軸受６０は、リング状の板材で形成され、中央部の孔に支持軸２５が嵌合される。

【0038】

そして、スラスト軸受６０におけるラジアル軸受５６との摺動面には、放射状に延びる３つの放射状溝６１が形成されている。ここで、インペラ５０の回転に伴って放射状溝６１を水が通過すると、ラジアル軸受５６の基端部とスラスト軸受６０との間に水が介在して、インペラ５０がフローティング軸受される。なお、放射状溝６１は３つに限らず、その他の数であってもよい。

【0039】

インペラ５０におけるボス部５１の基端側には、モータ３０を構成するロータ４０が取り付けられている。ロータ４０は、リング状をなす鉄製のヨーク４１と、リング状の磁石４２とを有する。ロータ４０は、ヨーク４１と磁石４２とを、互いの軸心を一致させた状態で重ね合わせることで構成されている。

【0040】

磁石４２は、プラスチックマグネット材で構成されている。磁石４２は、インサート成形によってヨーク４１と一体に形成されている。磁石４２は、ヨーク４１と一体成形された後、着磁作業を行うことで磁化されている。例えば、ロータ４０の中心軸周りにＮ極とＳ極とが４つずつ交互に並ぶことで、片面に８極の着磁形態となっている。なお、その他の極数の磁石４２を用いる構成であってもよい。

【0041】

ステータ３１は、ステータコア３２及びコイル３５と、磁石４２とによる磁気作用で、ロータ４０とともにインペラ５０を支持軸２５周りに回転させるようになっている。このようなインペラ５０及びロータ４０の回転動作により、インペラ５０が水の吸引や吐出を周期的に行うようになっている。

【0042】

ここで、インペラ５０から吐出されて流出管部１４に向かう水の一部は、分岐路４５からスラスト軸受６０の放射状溝６１を通って、ラジアル軸受５６と支持軸２５との摺動面に流れる。これにより、インペラ５０のラジアル軸受５６と支持軸２５との摺動面が水で潤滑されるようになっている。ラジアル軸受５６と支持軸２５との摺動面を流れた後の水は、循環路５５から先端孔５１ａを通って流通路１５に戻される。

【0043】

しかしながら、インペラ５０のラジアル軸受５６と支持軸２５との隙間は非常に小さいため、水に異物が混入していた場合には、この隙間に異物が詰まってしまい、インペラ５０がスムーズに回転できなくなるおそれがある。

【0044】

そこで、本実施形態では、水に混入されている異物が摺動面を迂回できるような経路を設けるようにしている。

【0045】

具体的に、図５に示すように、支持軸２５には、軸方向に延びて循環路５５側に開口する開口孔２６と、開口孔２６と分岐路４５とに連通するように径方向に延びる連通孔２７とが形成されている。連通孔２７は、ラジアル軸受５６の全周溝５７と、スラスト軸受６０の放射状溝６１とを介して、分岐路４５に連通している。

【0046】

ここで、ケーシング１１の流通路１５を流れる水の一部は、分岐路４５を通ってインペラ５０のラジアル軸受５６と支持軸２５との摺動面に向かって流れる。そして、分岐路４５を流れる水の一部は、放射状溝６１及び全周溝５７を通り、インペラ５０のラジアル軸受５６と支持軸２５との摺動面を流れて潤滑した後で、循環路５５及び先端孔５１ａを通って流通路１５に戻る。

【0047】

一方、分岐路４５を流れる残りの水は、放射状溝６１及び全周溝５７を通り、支持軸２５に形成された連通孔２７及び開口孔２６を流れ、循環路５５及び先端孔５１ａを通って流通路１５に戻る。

【0048】

このように、支持軸２５に開口孔２６及び連通孔２７を形成することで、分岐路４５を流れる水が、インペラ５０のラジアル軸受５６と支持軸２５との摺動面を迂回できるような別の経路を設けるようにしている。ここで、この別の経路である開口孔２６及び連通孔２７の通路径は、インペラ５０のラジアル軸受５６と支持軸２５との摺動面の隙間よりも大きく設定されている。そのため、分岐路４５を流れる水の大部分は、支持軸２５の開口孔２６及び連通孔２７を通ることとなる。

【0049】

これにより、水に異物が含まれていた場合でも、この異物を含む水が、インペラ５０のラジアル軸受５６と支持軸２５との摺動面ではなく、支持軸２５の連通孔２７及び開口孔２６を流れることで、摺動面の隙間に異物が詰まるのを抑えることができる。

【0050】

また、インペラ５０のラジアル軸受５６に全周溝５７を形成することで、インペラ５０がどのような回転角度であっても、分岐路４５と支持軸２５の連通孔２７とが、全周溝５７を介して常に連通された状態となる。つまり、インペラ５０によって連通孔２７が塞がれてしまうことがなく、分岐路４５から放射状溝６１を通って全周溝５７に入り込んだ水を、支持軸２５の連通孔２７にスムーズに流すことができる。

【0051】

《その他の実施形態》
前記実施形態については、以下のような構成としてもよい。

【0052】

本実施形態では、磁石４２をプラスチックマグネット材で構成しているが、この形態に限定するものではない。例えば、焼結マグネットなど、他のマグネットで構成しても良い。

【0053】

また、本実施形態では、磁石４２をインサート成形によってヨーク４１と一体に形成しているが、この形態に限定するものではない。例えば、接着、カシメ、ボルト締結など、その他の方法によって、磁石４２をヨーク４１に取り付けるようにしても良い。

【0054】

また、本実施形態では、ヨーク４１と磁石４２とを一体に成形した後、磁石４２に着磁を施しているが、磁石４２に着磁を施した後、ヨーク４１と磁石４２とを一体にしてもよい。

【0055】

また、本実施形態では、ラジアル軸受５６を焼成処理が施されたカーボンで形成しているが、これに限らず、ラジアル軸受５６を樹脂等のその他の材料で形成してもよい。

【0056】

また、本実施形態の電動ポンプ１０は、水の吸引や吐出を行っているが、その他の流体、例えば、オイルの吸引や吐出を行うこともできる。