JP2004060585A

JP2004060585A - ポンプ

Info

Publication number: JP2004060585A
Application number: JP2002222778A
Authority: JP
Inventors: Takanori Matsuo; 松尾　孝徳
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-07-31
Filing date: 2002-07-31
Publication date: 2004-02-26

Abstract

【課題】本発明は、合成樹脂の肉厚の薄い部分から内部流体が透過して放散するのを抑制し、安価で小型、薄型、軽量のポンプを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明のポンプは、合成樹脂で形成された部分に内部流体の透過を許容限度以上に起こす所定厚さ以下の肉厚部分が設けられ、モータフレーム２とケーシング１の少なくとも肉厚部分には、内部流体の透過を抑えるめっきが形成されたことを特徴とする。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内部流体の透過が許容限度以上に起こる所定厚さ以下の肉厚部分を有するポンプ、とくに内部流体の透過を防ぐことができるポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、特に機器組込み用のポンプは、機器の小型，軽量化，省エネルギ化の流れの中、ポンプ自体も小型，軽量，省エネルギ化が望まれている。このようなポンプの１つとして、隔壁で密閉されたロータとこのロータを駆動するステータを隔壁の外側に設けたキャンドモータ型のポンプにおいて、モータをＤＣブラシレスモータとしたものが提案されている。図３に従来のポンプの構造図を示す。
【０００３】
図３において、１０１はケーシング、１０２は吸込口、１０３は羽根車、１０４は吐出口、１０５は固定軸である。従来のポンプは、図３に示すように吸込口１０２及び吐出口１０４を備えたケーシング１０１の内部に、流体を加圧する羽根車１０３を収納するとともに回転しないように固定された固定軸１０５が組み込まれている。
【０００４】
また、図３において、１０６はケ―シング１０１に固定された軸受板，１０７は羽根車１０３に固定された回転自在の軸受、１０８は永久磁石、１０９は永久磁石１０８を内蔵したロータ、１１０は通電することによリロータ１０９を回転させるステータ、１１１はロータ１０９とステータ１１０を隔てる隔壁、１１２はステータ１１０に通電する電流を制御する制御部、１１３はモータフレーム、１１４は制御部１１２に電源や制御信号を伝えるリード線、１１５はモータフレーム１１３と隔壁１１１をシールするＯリング、１１６はケーシング１０１と隔壁１１１をシールするＯリング、１１７はリード線１１４とモータフレーム１１３をシールするシール部材、１１８はドライブ素子である。
【０００５】
このように従来のポンプにおいては、ステータ１１０の内部に隔壁１１１を介してロータ１０９が配置され、ロータ１０９と羽根車１０３は一体で成形され、ロータ１０９の中心の軸受１０７と接続されている。また、軸受１０７はロ―タ１０９の中央を貫通しケーシング１０１と隔壁１１１に両側で固定された固定軸１０５に回転自在に取付けられている。
【０００６】
そして従来のポンプは以上の構造により、制御部１１２よりステータ１１０に通電されると、ステータ１１０に回転磁界が発生しロータ１０９が回転する。羽根車１０３はロータ１０９に一体で成形されているため、ロータ１０９が回転すると羽根車１０３も回転し流体を加圧する。実際の流体の動きは、吸込口１０２より流入し、羽根車１０３により加圧され、吐出口１０４より吐出される。流体を加圧すると、羽根車１０３の前後で圧力差が生じ、ロータ１０９にスラスト荷重がかかる。このスラスト荷重を受けるため、軸受１０７の吸込側に軸受板１０６を設け摺動させる構造となっている。制御部１１２は外部からの水の進入による誤動作や破壊を防止するため、モータフレーム１１３と隔壁１１１をＯリング１１５でシールするとともに、モータフレーム１１３とリード線１１４をシール部材１１７によりシールすることで密閉される構造となっている。以上のような構成とすることで、耐水性に優れ小型，軽量，省エネルギのポンプを得ることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の密閉構造のポンプでは、さらなる小型、薄型化が要求される薄型、軽量機器に組込んで密閉水路による閉循環系で使用するような場合、小型、薄型化のために合成樹脂製ケーシングやモータフレームの肉厚をかなり薄くせざるを得ず、また、使用される閉循環系が小さいため内部循環水量も少量であり、ケーシングやモータフレームの薄肉部からの水分透過（合成樹脂内の透過）が起こり長時間経過すると閉循環系内の循環水が不足して機能しなくなるという課題があった。
【０００８】
本発明は、合成樹脂の肉厚の薄い部分から内部流体が透過して放散するのを抑制し、安価で小型、薄型、軽量のポンプを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために本発明のポンプは、合成樹脂で形成された部分に内部流体の透過を許容限度以上に起こす所定厚さ以下の肉厚部分が設けられたポンプであって、モータフレームとケーシングの少なくとも肉厚部分には、内部流体の透過を抑えるめっきが形成されたことを特徴とする。
【００１０】
これにより、合成樹脂製ケーシングやモータフレームの薄肉部にめっきを形成して水分透過量を抑制して、安価で小型、軽量のポンプが得られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、モータフレームとケーシングによって羽根車が収容され、該モータフレームとケーシングの少なくとも一部が合成樹脂から形成されるとともに、該合成樹脂で形成された部分に内部流体の透過を許容限度以上に起こす所定厚さ以下の肉厚部分が設けられたポンプであって、モータフレームとケーシングの少なくとも肉厚部分には、内部流体の透過を抑えるめっきが形成されたことを特徴とするポンプであり、合成樹脂製ケーシングやモータフレームの薄い肉厚部分にめっきを形成して流体の透過量を抑制して、内部流体が透過後気化等して放散されるのを防ぎ、安価で小型、軽量のポンプが得られるという作用を有する。
【００１２】
本発明の請求項２に記載の発明は、閉循環系に配設された請求項１記載のポンプであって、許容限度が循環流体を封入してからの経過時間と閉循環系内の流体の減少量とに基づいて決定されることを特徴とする請求項１記載のポンプであり、閉循環系に循環流体を封入してからの経過時間と閉循環系から減少した流体の減少量で許容限度を設定するため、実用的で設定が容易である。
【００１３】
本発明の請求項３に記載の発明は、モータフレームの環状凹部にステータを配置するとともに、該環状凹部の外周のポンプ室内に該ステータによって駆動されるロータが設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載のポンプであり、ステータとロータと環状凹部の構成によって小型のポンプを実現でき、モータフレームの表面積が大きく薄い肉厚部分のところが多い点はめっきで透過を防ぐことができる。
【００１４】
本発明の請求項４に記載の発明は、めっきがＮｉめっきであることを特徴とする請求項１に記載のポンプであり、めっきの中ではごく一般的かつ安価な方法であるＮｉめっきを使用することで、水分透過量を抑制するという作用を有している。
【００１５】
本発明の請求項５に記載の発明は、めっきがＮｉめっきとＣｕめっきの２層で構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のポンプであり、２層構成とすることにより、めっきムラの抑制と樹脂製の被めっき材への接合強度を保持した状態で、水分透過量の抑制を増強する作用を有している。
【００１６】
本発明の請求項６に記載の発明は、２層の構成において、Ｃｕめっきを下地とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のポンプであり、物性的に柔軟性に富むＣｕめっきを下地にすることにより、被めっき材からのはがれ防止効果を向上させ、被めっき材との接合強度を保持した状態で、Ｎｉめっき等の第２層めのめっき層を形成することで、水分透過量の抑制を増強する作用を有している。
【００１７】
本発明の請求項７に記載の発明は、めっき皮膜の膜厚が５〜２０μｍであることを特徴とする請求項１〜４に記載のポンプであり、めっき皮膜の膜厚が厚過ぎると剥がれ易くなり、また薄過ぎると水分透過防止の効果が減少するため、５〜２０μｍという所定の範囲のめっき皮膜の膜厚により、確実に水分透過量を抑制するという作用を有している。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図１（ａ）（ｂ）、図２を用いて説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
図１（ａ）は本発明の実施の形態１におけるポンプの吸込側正面図、図１（ｂ）は（ａ）のポンプの断面図、図２は本発明の実施の形態１におけるポンプの水分透過量の推移を示すグラフである。なお、従来の技術と同様のものには同一の符号を付して説明を省略する。
【００２０】
図１（ａ）（ｂ）において、１は肉厚が所定厚さ以下の部位の表面に脱脂処理された後にＮｉめっき処理されたケーシング、２は肉厚が所定厚さ以下の部位の表面に脱脂処理された後にＮｉめっき処理され隔壁１１１と一体に形成されたモータフレームである。ケーシング１とモータフレーム２は少なくとも一部がＰＰＥ等の合成樹脂から形成されたものであり、本実施の形態１においては軽量化のため全部が合成樹脂から形成されている。モータフレーム２には側方外側に向けて環状凹部が設けられ、この環状凹部の中にステータ１１０が配置される。またステータ１１０の外周（環状凹部の外周）のポンプ室内にはステータ１１０によって駆動されるロータ１０９が設けられる。すなわち、キャンドモータ型のポンプである。３，４はケーシング１とモータフレーム２にそれぞれ設けられた超音波溶着用リブで組立て時にケーシング及びモータフレームは溶着されシールされる。５はケーシング１とモータフレーム２の間に配置され溶着時に溶着カスが内部に混入するのを防止し且つシールの働きをするＯリング、６はウレタン樹脂等によるシール部材、７はＮｉめっきやこのＮｉめっきとＣｕめっきの２層等で構成される皮膜である。
【００２１】
以上の構造により、制御部１１２よりステータ１１０に通電されると、ステータ１１０に回転磁界が発生しロータ１０９が回転する。羽根車１０３はロータ１０９に一体で成形されているため、ロータ１０９が回転すると羽根車１０３も回転し流体を加圧する。実際の流体の動きは、吸込口１０２より流入し、羽根車１０３により加圧され、吐出口１０４より吐出される。流体を加圧すると、羽根車１０３の前後で圧力差が生じ、ロータ１０９にスラスト荷重がかかる。このスラスト荷重を受けるため、軸受１０７の吸込側に軸受板１０６を設け、摺動させる構造となっている。制御部１１２は外部からの流体の進入による誤動作や破壊を防止するため、及びモータフレーム２からの流体透過を抑制するために、モータフレーム２とリード線１１４をウレタン樹脂によるシール部材６によりシールすることで密閉される構造となっている。
【００２２】
次に、図２はポンプ組立て状態で循環水を満水とし吸込口１０２及び吐出口１０４を封止した状態で、７０℃雰囲気内に放置したときの重量変化グラフである。なお、ここでの循環水は水である。この重量変化分（本発明の減少量）が水分透過により循環水が減少したものと考えられる。また、本発明の実施の形態１における循環水は最大温度が５５℃であったため、水蒸気圧が２倍となる７０℃で放置することによる影響を加速係数２で換算した。すなわち、２倍の水蒸気圧であるために飽和までの時間が２倍かかるとの仮定から、経過時間を求めるときに１／２倍している。
【００２３】
グラフ１は、合成樹脂ＰＰＥでケーシング１及びモータフレーム２を構成し、薄肉部の肉厚を１．２ｍｍとしたときのグラフである。薄肉部は、通常、ケーシング１及びモータフレーム２の接水部分であるが、薄型、小型化したポンプの場合、ケーシング１では天面部１１９及び吸込口１０２と吐出口１０４も薄肉部となるし、モータフレーム２では隔壁１１１が薄肉部となる。この薄肉部を内部流体が透過するのを防がねばならないが、透過の許容限度は、実施の形態１においてはグラフ１の時間と重量変化量から設定される。また実施の形態１の所定厚さはこの許容限度を示すときの肉厚で決定される。例えば、４０時間で０．１２ｇの重量変化が許容限度であれば、このときの肉厚１．２ｍｍが許容限度を示す所定の肉厚となる。
【００２４】
グラフ２は、グラフ１の樹脂条件にＮｉめっきを施し、めっき膜厚約１０μｍとしたときのグラフである。なおＮｉめっきの皮膜７の厚さは、めっきの際の通電量に比例するので、通電時間を調整することによって自在に制御できる。実施の形態１のポンプは、合成樹脂材料からの水分透過量をＮｉめっき皮膜７によって抑制することができる。
【００２５】
本発明の実施の形態１では、肉厚が所定厚さ以下の部位、すなわちケーシング１では天面部１１９及び吸込口１０２と吐出口１０４、モータフレーム２では隔壁１１１に、Ｎｉめっきで皮膜するようにしたが、マスキング等による手間を省くために、ケーシング１とモータフレーム２の全体へ皮膜する方法でも良い。また、Ｎｉめっきの皮膜７の膜厚を１０μｍとしたが、膜厚が厚過ぎると処理時間が長くかかり費用が増加するとともに、めっき膜の柔軟性が著しく低下するために、被めっき樹脂材から剥がれ易くなり、接合強度が低下する。また、めっきの膜厚が薄過ぎると、めっきムラが生じた場合等にマイクロポア（微細な孔）が生じたり、極薄のめっき層が形成される部分ができる可能性があり、水分透過量の抑制効果が減少する。従って、Ｎｉめっきの膜厚は５〜２０μｍの範囲で形成されることが適当である。
【００２６】
また、めっきを２層構成として、Ｃｕめっき等の柔軟性のあるものを下地として使用し、その上層にＮｉめっき等の硬質のめっき層を形成させることにより、被めっき樹脂材からの剥がれ防止効果を向上させ接合強度を維持し、さらに水分透過量の抑制効果を増強することもできる。
【００２７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明のポンプによれば、合成樹脂製ケーシングやモータフレームの薄い肉厚部分にめっきを形成して流体の透過量を抑制して、内部流体が透過後気化等して放散するのを防ぎ、安価で小型、軽量のポンプが得られるという作用を有する。閉循環系に循環流体を封入してからの経過時間と閉循環系から減少した流体の減少量で許容限度を設定するため、実用的で設定が容易である。ステータとロータと環状凹部の構成によって小型のポンプを実現でき、モータフレームの表面積が大きく薄い肉厚部分のところが多い点はめっきで透過を防ぐことができる。
【００２８】
また、めっきがＮｉめっきであるため、めっきの中ではごく一般的かつ安価な方法であるＮｉめっきを使用することで、水分透過量を抑制するという作用を有している。さらにめっきがＮｉめっきとＣｕめっきの２層で構成されるから、２層構成とすることにより、めっきムラの抑制と樹脂製の被めっき材への接合強度を保持した状態で、水分透過量の抑制を増強することができる。
【００２９】
そして、２層の構成においてＣｕめっきを下地とするため、物性的に柔軟性に富むＣｕめっきを下地にすることにより、被めっき材からのはがれ防止効果を向上させ、被めっき材との接合強度を保持した状態で、Ｎｉめっき等の第２層めのめっき層を形成することで、水分透過量の抑制を増強することができる。また、めっき皮膜の膜厚が５〜２０μｍであるから、確実に水分透過量を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１におけるポンプの吸込側正面図
（ｂ）（ａ）のポンプの断面図
【図２】本発明の実施の形態１におけるポンプの水分透過量の推移を示すグラフ
【図３】従来のポンプの構造図
【符号の説明】
１，１０１　ケーシング
２，１１３　モータフレーム
３，４　超音波溶着リブ
５，１１５，１１６　Ｏリング
６，１１７　シール部材
１０２　吸込口
１０３　羽根車
１０４　吐出口
１０５　固定軸
１０６　軸受板
１０７　軸受
１０８　永久磁石
１０９　ロータ
１１０　ステータ
１１１　隔壁
１１２　制御部
１１４　リード線
１１８　ドライブ素子
１１９　天面部

Claims

モータフレームとケーシングによって羽根車が収容され、該モータフレームと前記ケーシングの少なくとも一部が合成樹脂から形成されるとともに、該合成樹脂で形成された部分に内部流体の透過を許容限度以上に起こす所定厚さ以下の肉厚部分が形成されたポンプであって、
前記モータフレームと前記ケーシングの少なくとも前記肉厚部分には、内部流体の透過を抑えるめっきが形成されたことを特徴とするポンプ。
閉循環系に配設された請求項１記載のポンプであって、前記許容限度が循環流体を封入してからの経過時間と前記閉循環系内の流体の減少量とに基づいて決定されることを特徴とする請求項１記載のポンプ。
前記モータフレームの環状凹部にステータを配置するとともに、該環状凹部の外周のポンプ室内に該ステータによって駆動されるロータが設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載のポンプ。
前記めっきがＮｉめっきであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のポンプ。
前記めっきがＮｉめっきとＣｕめっきの２層で構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のポンプ。
前記２層の構成において、Ｃｕめっきを下地とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のポンプ。
前記めっき皮膜の膜厚が５〜２０μｍであることを特徴とする請求項１〜４に記載のポンプ。