JP4894438B2

JP4894438B2 - 遠心ポンプ

Info

Publication number: JP4894438B2
Application number: JP2006264166A
Authority: JP
Inventors: 義雄藤居; 憲一朗濱岸; 敏信篠原
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec America Corp
Priority date: 2006-09-28
Filing date: 2006-09-28
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2026-09-28
Also published as: US20080080975A1; CN101153611A; JP2008082268A; US8047816B2; CN101153611B

Description

本発明は、遠心ポンプ、特に車両に搭載され、液体を循環させることを補助する遠心ポンプに関する。

現在、地球の温暖化防止を目的として、車両が信号待ち等の停車状態において、エンジンを停止することによって、排気ガスの排出を抑制するアイドリングストップ機能を搭載する車両が増えている。このアイドリングストップ機能を搭載することにより、車両の燃費効率も改善されている。

しかしながら、リヒート式の車両用空気調和装置において、アイドリングストップ機能によってエンジンが停止した場合、エンジンから排水された高温の冷却水がヒータコアに循環しないために、エアコンの暖房機能が低下してしまう可能性がある。その対策として、車両には、エンジンが停止した場合、冷却水を循環するように作動する電動ポンプが搭載されている（このようなアイドリングストップ機能の例として、例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−２１９０４３号公報

しかしながら、電動ポンプは、エンジンが駆動している場合においては、電動ポンプは作動しない状態であり、エンジンからヒータコアに冷却水を循環する水路の一部となる。この場合、電動ポンプのインペラは、形状によっては水路中の冷却水の流れの邪魔をしてしまう可能性がある。その結果、水路中の、特に電動ポンプ内の通水抵抗が大きくなり、エンジンからヒータコアまでの冷却水の循環効率が低下してしまう可能性がある。特に車両乗車中においては、エンジンが停止している状態よりもエンジンが駆動している状態の方が長いために、電動ポンプが水路として作用する場合の通水抵抗は重要なものとなる。

本発明は上記問題に鑑み、なされたものであり、その目的とするところは、電動ポンプが水路として使用される場合における電動ポンプ内の通水抵抗を低減した電動ポンプを提供することである。

本発明の請求項１によれば、電動式の遠心ポンプであって、該遠心ポンプの外形を形成する流入口および流出口を備えるケーシングと、前記ケーシングの内部に形成され、渦巻状の液体流路を備えるポンプ室と、前記ポンプ室に配置され、前記流入口より前記ポンプ室に流入した前記液体を前記流出口に流すように回転するインペラと、前記インペラの回転軸と同軸に配置され、該インペラと一体的に回転するロータマグネットと、前記ロータマグネットと間隙を介して対向して配置され、回転磁界を発生させる電機子と、を備え、前記遠心ポンプが非作動時においては、当該遠心ポンプは前記液体を前記流入口から前記流出口へ流す水路として利用され、前記インペラは、前記回転軸を中心として放射状に伸び、回転周方向に所定間隙を介して配置される複数の羽根を備え、前記複数の羽根は、径方向および軸方向にほぼストレートに延びるように形成されることを特徴とする。

本発明の請求項１に従えば、複数の羽根を径方向および軸方向にほぼストレート形状とすることによって、遠心ポンプを水路として利用する際に、通水抵抗を低減することができる。且つ、遠心ポンプの作動時においては、複数の羽根が周方向に湾曲する湾曲形状と比較して、送水流量を増加させることができる。

本発明の請求項２によれば、請求項１に係り、前記遠心ポンプは、一方向の回転のみにて駆動され、前記複数の羽根の径方向の外周側は、回転周方向における前記一方向とは反対方向に向かって一様な角度にてそれぞれ傾斜していることを特徴とする。

本発明の請求項２に従えば、複数の羽根の径方向の外周側を回転方向とは反対側の方向に角度を設けて傾斜させることによって、複数の羽根は、水を良好に径方向外側に排水することができる。したがって、ポンプ効率を向上させることができる。

本発明の請求項３によれば、請求項１および請求項２のいずれかに係り、前記複数の羽根は、該羽根の内周側が径方向内側に向かい軸方向下側に傾斜するテーパ形状をそれぞれ有することを特徴とする。

本発明の請求項３に従えば、羽根の内側にテーパ面を設けることによって、流入口における水の流れの抵抗となることを防ぐことができる。したがって、遠心ポンプが水路として利用される場合においては、通水抵抗を低減することができる。そして遠心ポンプを駆動させる場合においては、ポンプ効率を向上させることができる。

本発明の請求項４によれば、請求項１乃至請求項３のいずれかに係り、前記回転軸と同軸に配置され、前記流入口と反対側である下端が前記ケーシングに固定されるシャフトと、前記シャフトに対して摺動する内周面を有し、前記インペラおよび前記ロータマグネットと一体的に回転する軸受機能を果たすスリーブと、を有し、前記シャフトの上端は、前記スリーブの端面より上端側に突出しており、且つ、前記スリーブの軸方向上側への抜け止めを果たす抜け止め機構が形成されることを特徴とする。

本発明の請求項４に従えば、シャフトを下端側のみにて固定することにより、流入口側にシャフトを支持する構造を設けなくてもよい。したがって、流入口からの水の流れの抵抗を減らすことができる。その結果、遠心ポンプが水路して利用される場合においては、通水抵抗を低減することができる。そして遠心ポンプを駆動させる場合においては、ポンプ効率を向上させることができる。

本発明の請求項５によれば、請求項４に係り、前記抜け止め機構は、前記スリーブの上端面より上部に前記シャフトの外径より小さい内径を有し、且つ前記シャフトの外径より大きい外径を有する環状のワッシャを配置し、前記ワッシャを前記シャフトの上面およびネジにて挟むことによって固定することを特徴とする。

本発明の請求項５に従えば、ネジとワッシャとによって抜け止め機構を形成することにより、抜け止め機構を安易に製造することができる。

本発明の請求項６によれば、請求項５に係り、前記インペラには、前記複数の羽根を保持する略筒状の径方向保持部が前記スリーブの外周面と接触するように一体的に成形され、前記径方向保持部の内周側に収容されるように前記ネジが配置されることを特徴とする。

本発明の請求項６に従えば、ネジが径方向保持部の内周側に収容されることによって、ネジが流入口からの水の流れの抵抗となることを防ぐことができる。したがって、遠心ポンプが非作動時には、通水抵抗を低減することができる。そして遠心ポンプが作動時には、ポンプ効率を向上させることができる。

本発明の請求項７によれば、請求項１乃至請求項６のいずれかに係り、前記電機子は、２相であり、スロット数が４であることを特徴とする。

本発明の請求項７に従えば、電機子を２相とすることによってスロット数を４とすることができる。したがって、スロット数が４であると、各ティースの周方向の間隙を大きくとることができるので、コギングを大きくすることができる。その上、コギングが大きくなることによって、遠心ポンプを水路として利用する場合、インペラが回転しにくくなることによって、逆起電力による回路基板への悪影響を低減することができる。さらに、遠心ポンプを水路として利用する場合、インペラが回転すると、水の一部がインペラの回転する仕事に使用されるために、流入口から流出口へと流れる水の損失となってしまう。その結果、通水抵抗が高くなってしまう。しかしながら、本発明では、コギングを大きくすることによって、インペラを回転しにくくしたために、水がインペラの回転する仕事に使用されることを抑えることができるために、通水抵抗を抑えることができる。

本発明の請求項８によれば、請求項１乃至請求項７のいずれかに係り、前記ロータマグネットは、異方性を有していることを特徴とする。

本発明の請求項８に従えば、ロータマグネットが異方性を有していることにより、等方性と比較して、磁力を大きくすることができる。したがって、コギングを大きくすることができる。その結果、遠心ポンプを水路として利用する場合において、インペラが回転しにくくなることによって、通水抵抗の増加を防ぐことができる。

本発明の請求項９によれば、請求項１乃至請求項８のいずれかに係り、車両用のエンジンと車内に冷風もしくは温風を送風するエアコンとの間に配置され、前記エンジンを冷却する冷却水を循環し、前記エンジンから排水された冷却水を前記エアコンに送水することを特徴とする。

本発明の請求項１０によれば、請求項９に係り、当該遠心ポンプは、前記エンジンがアイドリングストップ時において作動状態となり、前記エンジンが駆動時において非作動状態となり、水路として利用されることを特徴とする。

本発明の請求項９および請求項１０に従えば、エンジンから排水された冷却水を良好にエアコンに流すことができる。特にエンジンがアイドリングストップ時において作動状態となることによって、エンジンが駆動していない状態でも冷却水をエアコンにながることができる。したがって、エンジンが駆動していない状態でもエアコンの暖房機能の低下を防ぐことができる。またエンジン駆動時において、遠心ポンプが水路として利用されることにより、エンジンとエアコンとの間の通水抵抗を低くすることができる。

本発明によれば、遠心ポンプが水路の一部として使用される場合における遠心ポンプ内の通水抵抗を低減した電動式の遠心ポンプを提供することができる。

＜電動ポンプの全体構造＞
本発明の遠心ポンプである電動ポンプ１の実施例の一形態について図１を参照して説明する。図１は、本発明の電動ポンプ１の実施例の一形態を示した、軸方向に切った模式断面図である。

図１を参照して、電動ポンプ１は、吸水口２１１および排水口２１２を備え、水路の一部となるポンプ室２３を備えたポンプ部２と、ポンプ部２内に収容されたインペラ３１を含み、所定の中心軸Ｊ１に沿って回転する回転体３と、ポンプ部２の外側に配置された電機子４１を含む固定体４と、を備える。ここで、以下の説明では、中心軸Ｊ１に沿って吸水口２１１側を上側、電機子４１側を下側として説明するが、中心軸Ｊ１は必ずしも重力方向とは一致しない。

ポンプ部２は、吸水口２１１および排水口２１２を一体的に形成した上側ケーシング２１と、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒形状の有底円筒部２２１を有し、上側ケーシング２１と嵌合する下側ケーシング２２と、を有する。上側ケーシング２１と下側ケーシング２２とは、樹脂材料を成形することによって成形される。そして上側ケーシング２１と下側ケーシング２２とは、振動溶着によって固定される。

また下側ケーシング２２の有底円筒部２２１における底部２２１１には、中心軸Ｊ１に沿って伸びる上面凹形状である円柱形状のシャフト固定部２２１１ａが形成されている。そしてシャフト固定部２２１１ａの上面には、中心軸Ｊ１に沿って伸びる固定軸であるシャフト２５が固定されている。

回転体３は、シャフト２５に挿通され、シャフト２５の外周面と摺動する内周面を有する略円筒形状のスリーブ３２が配置される。スリーブ３２の外周面には、インペラ３１が一体的に成形される。インペラ３１は、回転することによって水流を発生させる複数の羽根部３１１（本実施例では、４枚）と、複数の羽根部３１１の内周面および下面を一体的に固定する羽根基部３１２と、羽根基部３１２の下側から中心軸Ｊ１に沿って延びる略円筒形状の磁気駆動部３１３と、を備える。この磁気駆動部３１３は、下側ケーシング２２の有底円筒部２２１に殆ど収容される。

スリーブ３２の中心軸Ｊ１に沿った両端面には、スリーブ３２の軸方向の摺動を図るスラストワッシャ３３、３３が配置される。スリーブ３２の下側に配置されたスラストワッシャ３３は、スリーブ３２の下面とシャフト固定部２２１１ａの上面との間に挟まれる。そして、スリーブ３２の上側に配置されたスラストワッシャ３３は、スリーブ３２の上面とシャフト２５の上面に固定されたネジ２６の下面との間に挟まれる。またネジ２６およびスラストワッシャ３３によってスリーブ３２、および回転体３の上側への移動が規制される抜け止め機構を形成する。

固定体４は、有底円筒部２２１の周囲に固定された電機子４１と、電機子４１の下側に配置され、電機子４１と電気的接続を図る回路基板４２と、を備えている。この回路基板４２には磁気駆動部３１３の磁極を検出するホール素子（不図示）や各相の出力の切り替えを行うトランジスタ等のスイッチング素子（不図示）等の電子部品が実装され、電機子４１の通電制御を行うことによって回転体３の回転制御を実現する。

また下側ケーシング２２の有底円筒部２２１より径方向外側には、有底円筒部２２１と略同軸となるように形成された略円筒形状の外壁部２２２が形成される。外壁部２２２の内周面には、径方向内側に向かい延びる平面を有する段部２２２１が形成される。この段部２２２１に電機子４１が当接することによって電機子４１の中心軸Ｊ１方向の位置決めを図ることができる。また電機子４１は、その内周面が有底円筒形部２２１の外周面と当接することによって径方向の位置を決定している。

この外壁部２２２の周方向の一部には、径方向外側に延びる外側延長部２２２２が形成される。そしてこの外側延長部２２２２には、外側延長部２２２２より径方向外側に突出するようにコネクタ２７が一体的に成形されている。このコネクタ２７は、回路基板４２と電気的接続を図る。そして外部電源（不図示）からの電流は、コネクタ２７および回路基板４２を通じ、電機子４１に通流される。そして、電機子４１に発生した磁界と磁気駆動部３１３とによって、中心軸Ｊ１を中心とした回転トルクが発生し、回転体３は回転する。

＜インペラ３１の構造＞
次にインペラ３１の構造について図２および図３を参照して説明する。図２は、インペラ３１を中心軸Ｊ１に沿って切った模式断面図であり、図３は、インペラを上側より見た平面図である。

図２を参照して、インペラ３１の羽根基部３１２は、中心軸Ｊ１に沿って延び、複数の羽根３１１の内周と連続し、この複数の羽根３１１を径方向から保持する径方向保持部である円筒部３１２１と、円筒部３１２１から径方向外側に延び、複数の羽根３１１の下端と連続する円盤部３１２２と、を備える。円筒部３１２１から円盤部３１２２に連続する位置には、曲面部３１２３が形成される。また円盤部３１２２より下側に、円盤部３１２２の外径の大きさより小さい外径を有する円筒形状の磁気駆動部３１３が連続して形成される。またこのインペラ３１は、成形性の良さからフェライトプラスチック等のプラスチックマグネットによって一体的に成形される。

磁気駆動部３１３は、異方性を有するように成形される。特に本発明の磁気駆動部３１３は、極異方性である。したがって、磁気駆動部３１３の磁力は等方性と比較して、大きくなる。したがって、回転体３の中心軸Ｊ１を中心とした回転トルクを大きくすることができる。また磁気駆動部３１３の磁極は、周方向に４極となる。

各羽根３１１は、内周側が下側に向かい径方向内側に傾斜する内周テーパ面３１１１と、外周側が下側に向かい径方向外側に傾斜する外周テーパ面３１１２と、外周テーパ面３１１２と連続して、下側に中心軸Ｊ１に沿って伸びる最外面３１１３と、が設けられる。

図３を参照して、各羽根３１１は、実質的に水流の発生に作用する作用面３１１４が中心軸Ｊ１に沿った略平面となるように形成される。そしてこの作用面３１１４が回転方向に対して遅れる方向に向かい周方向に傾斜している。

＜ポンプ部２の構造＞
次にポンプ部２の構造および水の流れについて図４および図５を参照して説明する。図４は、図１のポンプ室２３周囲の拡大図であり、図５は、ポンプ１におけるポンプ室２３を上側より見た平面図である。図５の点線円は、水がポンプ室２３へと流入する流入口２３１を示す。

図４を参照して、吸水口２１１は、中心軸Ｊ１に対して略垂直方向に開口している。そして吸水口２１１からポンプ室２３へ延びる第1接続管２１３が一体的に形成されている。この第１接続管２１３は、ポンプ室２３と中心軸Ｊ１に沿って接続される。すなわち、ポンプ室２３における水の流入口２３１は、中心軸Ｊ１に沿った方向に開口する。そのために第1接続管２１３は、略Ｌ字形状に形成される。

また排水口２１２は、吸水口２１１と略平行となるように開口している。そして排水口２１２はからポンプ室２３へ延びる第２接続管２１４が一体的に形成されている。この第２接続管２１４は、ポンプ室２３における水の流出口２３２（図５参照）に接続される。

流入口２３１から連続する上側ケーシング２１の内壁は、各羽根３１１の外周テーパ面３１１２に対向し、且つ外周テーパ面３１１２に対して略平行となるように拡径する傾斜周面２１５が形成される。ここで、この傾斜周面２１５と外周テーパ面３１１２との間隙は極力小さく形成することが望ましい。傾斜周面２１５と外周テーパ面３１１２との間隙を小さくすることによって、流入口２３１から流出口２３２へ流れる水の抵抗を抑えることによって、水の損失を抑えることができる。また流入口２３１に対して拡径するように所定の角度を傾斜させる傾斜周面２１５および外周テーパ面３１１２を形成することにより、流入口２３１から流出口２３２へ流れる水の抵抗を抑えることにより、水の損失を抑えることができる。したがって、ポンプ効率を向上させることができる。

ネジ２６は、羽根基部３１２の円筒部３１２１の内周面に収容される。ネジ２６の上端面は、複数の羽根３１１の内周テーパ面３１１１と外周テーパ面３１１２とが交差する上端面の高さより下側となるように設けられる。特にネジ２６の上端面は、円筒部３１２１の上端面の高さと同等、もしくはより下側となることが望ましい。ネジ２６の上端面が複数の羽根３１１の上端面より低く設けられることにより、流入口２３１から流れる水の流れを邪魔することを防ぐことができる。すなわち、水の抵抗となることを防ぐことができる。

図５を参照して、ポンプ室２３を構成する上側ケーシング２１の内壁には、流水口２３２と隣接する位置に舌部２１６が形成される。この舌部２１６の内面とインペラ３２とにおいて径方向の間隙は最も小さくなる。そして上側ケーシング２１の内壁とインペラ３２との間隙は、回転方向に向かい連続的に大きくなるように形成される。

＜水の流れ＞
次にポンプ部２を通過する水の流れについて図６および図７を参照して説明する。図６は、電動ポンプ１が作動状態における水の流れを図５に追加した図であり、図７は、電動ポンプ１が非作動状態における水の流れを図５に追加した図である。図８は、作用面を曲面とした場合の電動ポンプ１が非作動状態における水の流れを示した、ポンプ室２３ａを上側から見た平面図であり、ａ）は、作用面を回転方向とは反対側に湾曲させた羽根を示し、ｂ）は、作用面を回転方向に沿って湾曲させた羽根を示す。

図６を参照して、電動ポンプ１が作動状態である場合、水は舌部２１６を始点とした渦巻き状の水流を形成する。作用面３１１４によって、水を回転方向および径方向外側に流れる。すなわち、作用面３１１４が回転方向に対して遅れるように周方向に傾斜することにより、作用面３１１４上を径方向外側に向かって滑る力が発生して、水を径方向外側に流す。したがって、流入口２３１から複数の羽根３１１に向かい流れる水は、良好に複数の羽根３１１より径方向外側に流れる。その結果、複数の羽根３１１の周囲の圧力が低下するので、流入口２３１からの水を効率よく流出口２３２に流すことができる。したがって、ポンプ効率を向上させることができる。

図７を参照して、ポンプ１が非作動状態である場合、水Ｗ１は周方向に隣り合う羽根３１１の間を径方向外側に向かい流れる。そして水Ｗ１は上側ケーシング２１の内壁に沿って流出口２３２に向かい流れる。

ここで図８のａ）を参照して、インペラ３１ａの複数の羽根３１１ａにおける作用面３１１４ａは、回転方向に対して反対側に湾曲する湾曲部３１１４ｂが形成される。この場合、作用面３１１４ａ上に沿って流れる水は、湾曲部３１１４ｂに沿って流れるために、上側ケーシング２１の内壁に沿って回転方向に流れる水と衝突してしまう。その結果、大きな乱流が発生してしまい、流入口２３１から流出口２３２に流れる水の抵抗となってしまう。すなわち、通水抵抗が大きくなってしまう。

また図８のｂ）を参照して、インペラ３１ｂの複数の羽根３１１ｂにおける作用面３１１４ｃは、回転方向に向かい湾曲する湾曲部３１１４ｄが形成される。この場合、作用面３１１４ｂ上に沿って流れる水は、湾曲部３１１４ｄに沿って流れるために、周方向に隣り合う羽根３１１ｂの間を流れる水と衝突してしまう。その結果、大きな乱流が発生してしまい、流入口２３１から流出口２３２に流れる水の抵抗となってしまう。すなわち、通水抵抗が大きくなってしまう。

図８のａ）およびｂ）と比較して、本発明の複数の羽根３１１の作用面３１１４は、径方向および軸方向に向かい略ストレートに延びる形状であるために、作用面３１１４に沿って流れる水は、周方向に隣り合う羽根３１１の間を流れる水と衝突することを防ぐことができる。その結果、通水抵抗を小さくすることができる。

＜電機子＞
次に電機子４１の構成について、図９を参照して説明する。図９は、電機子４１を上側より見た平面図である。

電機子４１は、磁性体である薄板の鋼板を中心軸Ｊ１に沿って複数積層して形成されたステータコア４１１と、ステータコア４１１を中心軸Ｊ１に沿った両方向から覆う２つのインシュレータ４１２と、インシュレータ４１２の上から導線４１３１を複数層巻回することによって形成されるコイル４１３と、を備える。

ステータコア４１１は、円環形状のコアバック部４１１１と、コアバック部４１１１から中心軸Ｊ１に向かい延びる周方向に離間した複数のティース部４１１２（本実施例では４個）と、から構成される。このコアバック部４１１１とティース部４１１２とは、別体として作製した後に、互いを嵌合して形成してもよい。ティース部４１１２が４個であることにより、電機子４１のスロット数は４となる。

インシュレータ４１２は、ティース部４１１２に中心軸Ｊ１に沿った両方向から嵌合される。そしてティース部４１１２の内周面以外を覆う。またインシュレータ４１２は、コアバック部４１１１の内周面を覆うように周方向延長部４１２１が形成される。

コイル４１３は、ｕ相、ｖ相となる２つの導線４１３１を各ティース部４１１２の周囲を集中巻きにて巻回していく。すなわち、ｕ相導線４１３１ａは、周方向に対向した２つのティース部４１１２ａ、４１１２ｃを連続的に巻回し、そして、ｖ相導線４１３１ｂは、同様にティース部４１１２ｂ、４１１２ｄを連続的に巻回する。ｕ相導線４１３１ａおよびｖ相導線４１３１ｂのそれぞれの巻き始めの端部および巻き終わりの端部は、周方向に離間した３つの絡げピン４１４に固定する。２つの導線４１３１の巻き終わりの端部は、共通となる所定の絡げピン４１４ａに固定することによって、中性点を形成する。

本発明の電機子４１のスロット数が４であるので、コギングの大きさが大きくなる。すなわち、スロット数が４以上である電機子と比較して、周方向に隣り合うティース部４１１２の周方向の間隙を大きくすることができる。特に本発明の電機子４１は、２相であるので、スロット数を４とすることができる。また回転体３が１周する間のコギングの回数は、スロット数と磁極数との最小公倍数にて計算される。したがって、スロット数が４であると、スロット数と磁極数との最小公倍数を小さく設定することができる。すなわち、例えば、磁極数が４である場合、スロット数が４の場合、最小公倍数は４であるのに対して、他のスロット数、例えば、３相であれば最小スロット数である３の場合、最小公倍数は１２となる。これは、磁極数が最小である２の場合においても、スロット数が４の場合、最小公倍数は４であるのに対して、スロット数が３の場合、最小公倍数が６となる。したがって、コギング総量が同等である場合、コギング回数の少ない方がコギング１回当たりのコギングの大きさが大きくなる。したがって、電動ポンプ１を水路として使用する際、ポンプ室２３内の水の流れに対して複数の羽根３１１は回転しにくくなる。その結果、電動電ポンプ１を水路して利用した場合、すなわち、電動ポンプ１を非作動状態にて使用した場合、逆起電力による回路基板４２への悪影響を抑えることができる。特にスイッチング素子は、逆起電力の影響に弱いために好適である。またインペラ３１の複数の羽根３１１が回転しにくくなることによって、流入口２３１から流出口２３２へ流れる水が、複数の羽根３１１を回転させる仕事に使用されることがなくなるので、水流れの損失を防ぐことができる。したがって、通水抵抗を抑えることができる。

＜空気調和装置の構造＞
次に、車両に搭載される、エアミックスドアを備えない、いわゆるリヒート方式の空気調和装置について図１０および図１１を参照して説明する。図１０は本発明のリヒート方式の空気調和装置の全体の実施形態の一例を示す模式図である。図１１は、空気調和装置の実施形態の一例を示す模式図である。図１０、および図１１の点線矢印は、冷却水５２１、５２１１の流れを示す。また図１１の実線矢印は、空気の流れを示す。

＜空気調和装置の全体構成＞
図１０を参照して、リヒート方式の空気調和装置５００は、エンジン５１０の冷却を行う冷却水５２１が循環する冷却水回路５２０と、冷却水回路５２０の一部を構成し、車内に冷風もしくは温風を送るエアコン装置５３０と、を備える。

エンジン５１０には、エンジン５１０を駆動源として作動する機械式のエンジン駆動ポンプ５１１が近接して設けられる。

冷却水回路５２０は、エンジン５１０から排水されたエンジン熱を有する冷却水５２１１を空冷するラジエータ５２２と、この冷却水５２１１をエアコン装置５３０への流れを補助する電動ポンプ５２３と、が設けられる。

エアコン装置５３０には、冷却水５２１１の熱を吸収するヒータコア５３１が設けられる。

＜エアコン装置＞
図１１を参照して、エアコン装置５３０は、エアコン装置５３０の外形を構成する通風ダクト５３２と、通風ダクト５３２内に収容され、空気流を発生させるブロアファン５３３と、ブロアファン５３３から発生した空気流を冷却するエバポレータ５３４と、ブロアファン５３３から発生した空気流を加熱するヒータコア５３１と、を備える。

通風ダクト５３２には、外部から空気を吸い込む吸入口５３２１と、通風ダクト５３２内の空気を外部（車内）に排出する複数の吹出口５３２２と、を備える。この複数の吹出口５３２２は、それぞれ車両用窓ガラス（不図示）に向かい送風するデフロスタ用吹出口５３２２ａと、車内に乗車する乗員（不図示）の上半身に向けて送風するフェイス用吹出口５３２２２ｂと、車内に乗車する乗員の下半身に向けて送風するフット用吹出口５３２２ｃと、を備える。

ブロアファン５３３は、吸込口５３２１からの空気をエバポレータ５３４およびヒータコア５３１に向かい送風する。エバポレータ５３４およびヒータコア５３１は、通風ダクト５３２内にほぼ隙間なく配置される。

車内に冷風を送風する場合、エバポレータ５３４自体が冷却回路（不図示）によって冷却されることによって、ブロアファン５３３からの空気流を冷却し、吹出口５３２２より送風する。

車内に温風を送風する場合、ヒータコア５３１自体が冷却水回路５２０によって加熱されることによって、ブロアファン５３３からの空気流を加熱し、吹出口５３２２より送風する。

＜冷却水の流れ＞
１）エンジン駆動時
図１０を参照して、エンジン５１０が駆動している状態である場合、エンジン駆動ポンプ５１１が作動状態となるので、冷却水５２１をエンジン５１０側に通水し、エンジン５１０によって加熱された冷却水５２１１をヒータコア５３１およびラジエータ５２２へと送水する。この際、電動ポンプ５２３は、非作動状態であり、水路の一部として使用される。

２）エンジン非駆動時
アイドリングストップ時等のエンジン５１０が停止した状態では、エンジン駆動ポンプ５１１は非作動状態となる。このエンジン非駆動時において、電動ポンプ５２３は、作動状態となる。したがって、冷却水回路５２０の冷却水５２１、５２１１の循環を電動ポンプ５２３が補助する。したがって、エンジン５１０が非駆動時においても、ヒータコア５３１に冷却水５２１１を送水することができる。これによって、エンジン５１０が非駆動時においても、エアコン装置５３０の暖房機能の低下を防ぐことができる。

特に電動ポンプ５２３に本発明の電動ポンプ１を適用することによって、エンジン５１０が駆動している状態において、冷却水回路５２０の特にエンジン５１０からヒータコア５３１までの通水抵抗の低い空気調和装置を提供することができる。特に乗車中においては、アイドリングストップの時間より、エンジン５１０が駆動している時間が長いので、本発明の電動ポンプ１は有効である。

以上、本発明の電動ポンプ１および空気調和装置５００について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、特許請求の範囲内において、種々の変形が可能である。

例えば、本発明の電動ポンプ１において、スリーブ３２の上側への移動の規制をネジ２６およびスラストワッシャ３３にて行ったが、これに限定されることはない。シャフト２５自体が断面Ｔ字に形成して、スリーブ３２の上側への移動の規制を図っても良い。またシャフト２５の外周側に別部材を固定し、この別部材の下面とスリーブ３２の上面とが当接することによって、スリーブ３２の上側への移動の規制を図っても良い。

また例えば、本発明のインペラ３１は、磁気駆動部３１３と複数の羽根３１１および羽根基部３１２とが一体に成形されていたが、これに限定されることはない。例えば、磁気駆動部３１３は円筒形状のロータマグネット（例えば、フェライトマグネット）として形成し、複数の羽根３１１および羽根基部３１２は樹脂材料によって一体に成形してもよい。これにより、複数の羽根３１１および羽根基部３１２を樹脂材料にて成形することにより、材料費を安価にすることができる。

本発明の遠心ポンプの実施例の一形態を示した、軸方向に切った模式断面図である本発明のインペラの実施例の一形態を示した、軸方向に切った模式断面図である本発明のインペラの実施例の一形態を示した、上側より見た平面図である図１のポンプ部の拡大図である本発明のポンプ部を示した、上側より見た平面図である図５における遠心ポンプが作動状態の場合を示した、上側より見た平面図である図５における遠心ポンプが非作動状態の場合を示した、上側より見た平面図であるポンプ部において、インペラの羽根の外周側が回転方向に沿った湾曲形状である場合を示した、上側より見た平面図であるポンプ部において、インペラの羽根の外周側が回転方向とは反対側に沿った湾曲形状である場合を示した、上側より見た平面図である本発明の電機子の実施例の一形態を示した、上側より見た平面図である本発明の空気調和装置の実施例の一形態を示した、模式図である本発明のエアコン装置の実施例の一形態を示した、模式図である

符号の説明

１電動ポンプ（遠心ポンプ）
２１上側ケーシング（ケーシング）
２２下側ケーシング（ケーシング）
２３ポンプ室
２５シャフト
２６ネジ
２３１流入口
２３２流出口
３１インペラ
３１１羽根
３１１１内周テーパ
３１３磁気駆動部（ロータマグネット）
３１１２円筒部（径方向保持部）
３２スリーブ
３３スラストワッシャ（ワッシャ）
４１電機子
５００空気調和装置
５１０エンジン
５２１、５２１１冷却水
５３０エアコン装置（エアコン）

Claims

電動式の遠心ポンプであって、
該遠心ポンプの外形を形成する流入口および流出口を備えるケーシングと、
前記ケーシングの内部に形成され、渦巻状の液体流路を備えるポンプ室と、
前記ポンプ室に配置され、前記流入口より前記ポンプ室に流入した前記液体を前記流出口に流すように回転するインペラと、
前記インペラの回転軸と同軸に配置され、該インペラと一体的に回転するロータマグネットと、
前記ロータマグネットと間隙を介して対向して配置され、回転磁界を発生させる電機子と、
を備え、
前記遠心ポンプが非作動時においては、当該遠心ポンプは前記液体を前記流入口から前記流出口へ流す水路として利用され、
前記インペラは、
前記回転軸を中心として放射状に伸び、回転周方向に所定間隙を介して配置される複数の羽根を備え、
前記複数の羽根は、径方向および軸方向にほぼストレートに延びるように形成されることを特徴とする遠心ポンプ。
前記遠心ポンプは、一方向の回転のみにて駆動され、
前記複数の羽根の径方向の外周側は、回転周方向における前記一方向とは反対方向に向かって一様な角度にてそれぞれ傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の遠心ポンプ。
前記複数の羽根は、該羽根の内周側が径方向内側に向かい軸方向下側に傾斜するテーパ形状をそれぞれ有することを特徴とする請求項１および請求項２のいずれかに記載の遠心ポンプ。
前記回転軸と同軸に配置され、前記流入口と反対側である下端が前記ケーシングに固定されるシャフトと、
前記シャフトに対して摺動する内周面を有し、前記インペラおよび前記ロータマグネットと一体的に回転する軸受機能を果たすスリーブと、
を有し、
前記シャフトの上端は、前記スリーブの端面より上端側に突出しており、且つ、前記スリーブの軸方向上側への抜け止めを果たす抜け止め機構が形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の遠心ポンプ。
前記抜け止め機構は、前記スリーブの上端面より上部に前記シャフトの外径より小さい内径を有し、且つ前記シャフトの外径より大きい外径を有する環状のワッシャを配置し、
前記ワッシャを前記シャフトの上面およびネジにて挟むことによって固定することを特徴とする請求項４に記載の遠心ポンプ。
前記インペラには、前記複数の羽根を保持する略筒状の径方向保持部が前記スリーブの外周面と接触するように一体的に成形され、
前記径方向保持部の内周側に収容されるように前記ネジが配置されることを特徴とする請求項５に記載の遠心ポンプ。
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の遠心ポンプであって、
前記電機子は、２相であり、スロット数が４であることを特徴とする遠心ポンプ。
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の遠心ポンプであって、
前記ロータマグネットは、異方性を有していることを特徴とする遠心ポンプ。
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の遠心ポンプであって、
車両用のエンジンと車内に冷風もしくは温風を送風するエアコンとの間に配置され、前記エンジンを冷却する冷却水を循環し、
前記エンジンから排水された冷却水を前記エアコンに送水することを特徴とする遠心ポンプ。
請求項９に記載の遠心ポンプであって、
当該遠心ポンプは、
前記エンジンがアイドリングストップ時において作動状態となり、
前記エンジンが駆動時において非作動状態となり、水路として利用される、
ことを特徴とする遠心ポンプ。