JP2018119515A - Fluid pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は自動車の冷却系等に使用される流体ポンプに係り、特に流体ポンプを構成するインペラ部が合成樹脂で形成された流体ポンプに関するものである。 The present invention relates to a fluid pump used for a cooling system of an automobile, and more particularly to a fluid pump in which an impeller portion constituting the fluid pump is formed of a synthetic resin.
近年、自動車の低燃費化への要求が高まるにつれ、アイドルストップ機能付きの自動車やハイブリッド車の実用化が進んでいる。これらの車両は、内燃機関の停止時に内燃機関によって駆動される流体ポンプも停止するため、内燃機関以外の流体ポンプの駆動源が必要となる。また、ハイブリッド車や電気自動車においては、走行用モータやその制御装置、またはバッテリを冷却するための流体ポンプが必要とされる。これらの背景から、電動機を使用してインペラ部が固定されたロータに回転力を付与してポンプ作用を行う電動流体ポンプの使用が増加する傾向にある。 In recent years, as the demand for reducing fuel consumption of automobiles has increased, commercialization of automobiles with an idling stop function and hybrid cars has progressed. Since these vehicles also stop the fluid pump driven by the internal combustion engine when the internal combustion engine stops, a drive source for a fluid pump other than the internal combustion engine is required. Moreover, in a hybrid vehicle or an electric vehicle, a travel motor, its control device, or a fluid pump for cooling the battery is required. From these backgrounds, there is a tendency to increase the use of electric fluid pumps that perform a pump action by applying a rotational force to a rotor having an impeller portion fixed using an electric motor.
電動流体ポンプにおいては、インペラ部が収容されるポンプ室と連通する空間内にロータを収容し、隔壁部材によりロータ収容空間から液密に隔成された空間内に巻線を含むステータを収容するキャンド型の電動流体ポンプが使用意されている。そして、インペラ部は羽根部本体とこの羽根部本体を覆うシュラウドから構成されており、これらは合成樹樹脂で作られている。 In the electric fluid pump, the rotor is accommodated in a space communicating with the pump chamber in which the impeller portion is accommodated, and the stator including the winding is accommodated in a space that is liquid-tightly separated from the rotor accommodating space by the partition member. A canned electric fluid pump is in use. And the impeller part is comprised from the shroud main body and the shroud which covers this blade | wing part main body, and these are made from the synthetic tree resin.
このような合成樹脂からなるインペラ部を備えた電動流体ポンプとしては、特開2015-29480号公報(特許文献1)に記載されている。ここで、羽根部本体とシュラウドは、一般的には一体モールド成形できないため、両者を超音波溶着によって固定して一体化している。 An electric fluid pump having such an impeller portion made of a synthetic resin is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-29480 (Patent Document 1). Here, since the blade body and the shroud cannot generally be integrally molded, they are fixed and integrated by ultrasonic welding.
ところで、このような合成樹脂からなるインペラ部を備えた電動流体ポンプにおいては、羽根部本体とシュラウドの溶着部部分は図16に示すような形状となっている。 By the way, in the electric fluid pump provided with the impeller part which consists of such a synthetic resin, the welding part part of a blade | wing part main body and a shroud has a shape as shown in FIG.
図16において、参照番号50は羽根部本体の1枚の羽根を示しており、この羽根50の溶着表面50Sには溶着部51が形成されている。溶着部51の断面は、溶着開始時の溶け込み性を考慮して、溶着表面50Sから先端側に向けて全体が三角形状に形成されている。一方、羽根部本体に溶着されるシュラウド52には、溶着部51が収納される被溶着部である溶着凹部53が形成されており、羽根部本体とシュラウドが正規の位置で位置決めされると、溶着部51と溶着凹部53とが対向して配置される構成となっている。
In FIG. 16,
この状態で超音波溶着装置によって、羽根部本体の羽根50とシュラウド52の間を互いに加圧して超音波振動を与えることで、溶着部51及び溶着凹部53が互いに溶けて一体化されるものである。ところで、超音波溶着装置による溶着工程で、加圧管理(ストローク管理)のばらつき等によって、溶着部51の溶着高さがばらつくことがある。
In this state, the ultrasonic welding apparatus pressurizes between the
そして、溶着部51の断面形状が溶着開始時の溶け込み性を考慮して、全体が連続した三角形状に形成されているため、溶着部51の高さがばらつくと、図16に示すP線位置の断面とQ線位置の断面での溶着断面積が不均一となって、溶着強度が不安定化する恐れがある。尚、溶着部51の高さがばらつきは、超音波溶着装置による加圧管理(ストローク管理)のばらつきだけではなく、羽根部本体やシュラウドの寸法ばらつきによっても発生する。
And since the whole cross-sectional shape of the
また、溶着した時に生じる合成樹脂の溶融破片や「バリ」のような異物Dが、羽根50とシュラウド52の溶着表面50Sから外部に流出することがある。そして、このように溶融破片や「バリ」等の異物Dが流出すると、インペラ部の回転に侵入することでインペラの回転がロックされるといった現象を生じ、ポンプ性能に悪影響を及ぼすことになる。
Further, a foreign matter D such as a melted piece of synthetic resin or “burr” generated at the time of welding may flow out from the
本発明の第1の目的は、溶着によって生じる異物が溶着面から外部に流出するのを抑制する新規な流体ポンプを提供することにある。 A first object of the present invention is to provide a novel fluid pump that suppresses foreign matter generated by welding from flowing out from a welding surface.
本発明の第2の目的は、溶着部の高さがばらついても、溶着断面積が均一となって所定の溶着強度が安定して得られ、また、溶着によって生じる異物が溶着面から外部に流出するのを抑制する新規な流体ポンプを提供することにある。 The second object of the present invention is to provide a uniform welding cross-sectional area and to obtain a predetermined welding strength stably even if the height of the welded portion varies, and foreign matters generated by the welding from the welding surface to the outside. It is an object of the present invention to provide a novel fluid pump that suppresses outflow.
本発明の第1の特徴は、羽根の溶着表面側に形成された溶着部の周りに溶着によって生じた異物を貯留する貯留部を形成した、ところにある。 The first feature of the present invention resides in that a storage portion for storing foreign matter generated by welding is formed around the welding portion formed on the welding surface side of the blade.
本発明の第2の特徴は、溶着する前の状態において、羽根の溶着表面側に形成された溶着部の短手方向の断面形状を、羽根の溶着面から先端方向に向けて一定の断面積となる形状に形成し、更に溶着部の周りに溶着によって生じた異物を貯留する貯留部を形成した、ところにある。 The second feature of the present invention is that the cross-sectional shape in the short direction of the welded portion formed on the welding surface side of the blade in the state before welding is a constant cross-sectional area from the welding surface of the blade toward the tip direction. Further, a storage part for storing foreign matter generated by welding is formed around the welded part.
本発明の第1の特徴によれば、溶着によって生じる異物が溶着部の周りに形成された貯留部に貯留されるので、異物が溶着面から流出することを抑制できる。 According to the first feature of the present invention, the foreign matter generated by the welding is stored in the storage portion formed around the welding portion, so that the foreign matter can be prevented from flowing out from the welding surface.
本発明の第2の特徴によれば、溶着部の高さがばらついても、溶着部の断面積が一定であるため、所定の溶着強度が安定して得られるようになる。また、溶着によって生じる異物が溶着部の周りに形成された貯留部に貯留されるので、異物が溶着面から流出することを抑制できる。 According to the second feature of the present invention, even if the height of the welded portion varies, the cross-sectional area of the welded portion is constant, so that a predetermined weld strength can be obtained stably. Moreover, since the foreign material produced by welding is stored in the storage part formed around the welding part, it can suppress that a foreign material flows out from a welding surface.
本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。流体ポンプも電動及び機械駆動に関係なく駆動部を有する流体ポンプであれば、どれにでも本発明の範囲に含まれる。以下、本発明になる電動流体ポンプの実施形態を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications and application examples are included in the technical concept of the present invention. It is included in the range. Any fluid pump having a drive unit regardless of electric drive or mechanical drive is included in the scope of the present invention. Embodiments of an electric fluid pump according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
先ず、本実施形態になる電動流体ポンプの構成について説明するが、図1は電動流体ポンプの断面を示している。図1に示す電動流体ポンプは、作動流体として自動車の冷却系の冷却水を用い、熱交換器であるラジエータやサーモコアに接続された循環回路中に組み込まれる流体ポンプであり、例えばハイブリッド自動車において内燃機関や駆動用モータ、インバータ等に冷却水を供給するものである。 First, the configuration of the electric fluid pump according to the present embodiment will be described. FIG. 1 shows a cross section of the electric fluid pump. The electric fluid pump shown in FIG. 1 is a fluid pump that uses cooling water of a cooling system of an automobile as a working fluid and is incorporated in a circulation circuit connected to a radiator or a thermo core as a heat exchanger. Cooling water is supplied to an engine, a drive motor, an inverter, and the like.
本実施例になる電動流体ポンプ10は、ポンプ部11と、ポンプ部11を駆動する駆動部としてのモータ部12と、モータ部12の作動を制御する制御部13とを一体化した1つの組立体として構成されている。
The
ポンプ部11は、ポンプ室14を形成するポンプハウジング15と、ポンプ室14内に回転自在に収容されたインペラ部16とを有している。
The
ポンプハウジング15は、ポンプ室14内に開口する吸入口(図示せず)と、ポンプ室14の外周部からポンプ室14外に開口する吐出口(図示せず)とを有している。ポンプ部11は、インペラ部16が回転することで冷却水に対して径方向に圧力を与える遠心ポンプである。インペラ部16が回転することにより、冷却水は、吸入口からポンプ室14内に吸入され、インペラ部16の外周側の吐出流路を経て、吐出口から吐出(圧送)される。
The
インペラ部16は、複数の羽根17を有する羽根車であり、モータ部12のロータ部18の一端に、ロータ部18と同軸一体に形成されてポンプ室14内に設置されている。各羽根17は、ロータ部18の中心軸を中心として放射状に配置されている。各羽根17は、例えば、外径側に向かうにつれてインペラ部16の回転方向とは反対側に傾斜するように配置され、全体として渦巻き状に設置されている。
The
ポンプハウジング15には、ロータ部18及びインペラ部16の軸向側への移動を規制する、移動規制部材19がポンプハウジング15と一体に形成されている。この移動規制部材19には中央にロータ18の支持軸20の一端が挿入されており、これによって支持軸20の一端を支持している。
In the
モータ部12は、所謂インナロータ型のDCブラシレスモータであり、筒状のステータ部21と、ステータ部21の内周側に設けられたロータ部18と、これらを収納するモータ室22を形成するモータハウジング23と、モータハウジング23に設けられロータ部18を回転自在に支持する支持軸20とを有している。
The
モータハウジング23は合成樹脂から作られており、このモータハウジング23はステータ部21がインサート成型によって一体化されている。同様に、支持軸20もインサート成型によって一体化されている。モータハウジング23は上述したように合成樹脂で形成されており、有底の円筒状の形状を有している。そして、円形の底面部23Aの中心付近に支持軸20が植立するように合成樹脂内に埋設されている。
The
ステータ21は複数の巻線24を有しており、巻線24への通電により内周側に磁束を生じさせる。ロータ部18は磁極保持部25と軸部26を一体に有しており、例えば合成樹脂材料を射出成形することでインペラ部16と一体に形成されている。磁極保持部25は永久磁石より構成されており、合成樹脂によってロータ部18内に強固に取り付けられている。ロータ部18は冷却水と接触するため磁極保持部25は合成樹脂で覆われていることが重要である
磁極保持部25は、ステータ21の内周面と僅かな隙間(エアギャップ)を介して対向するように設置される円柱状の部材であり、その内部にはステータ部21の複数の巻線24に対応して複数の磁極(周方向で交互にN極、S極が並ぶ永久磁石)が保持されている。
The
軸部26は、インペラ部16を回転させるための動力を伝達する軸部材であり、磁極保持部25と同軸に中空に設けられている。ロータ部18の磁極保持部25付近とインペラ部16付近には第1軸受保持部と第2軸受保持部が形成され、これらの軸受保持部には第1軸受27と第2軸受28が夫々設置され、各軸受27、28はロータ18に対して固定されている。軸受27、28は共に滑り軸受であり、各軸受28、28の内周面の直径は、支持軸20の直径よりも僅かに大きく設けられている。
The
支持軸20はロータ28の軸中心に形成された支持孔を貫通し、ロータ18が支持軸20に設置された状態で、ロータ18に固定された軸受28、28の内周面と支持軸20の外周面との間には僅かな隙間が存在する。すなわち、各軸受27、28は支持軸20に対して摺動可能に設けられており、ロータ18は各軸受27、28を介して支持軸20に回転自在に支持される。
The
ステータ部21は、鉄心29に一体的に形成した複数の突極部29Aに合成樹脂のボビンを介して巻線24が巻回されており、突極部29Aに形成した円弧状のティースの内周にロータ部18が位置している。したがって巻線24に順次電力を与えることによってロータ部18が回転することになる。
The
モータハウジング23の底面部23Aのロータ18が位置する側の反対面には制御部13が取り付けられている。制御部13はモータ部12の駆動電流を供給するドライバであり、基板収容室30を形成する制御ハウジング31と、基板収容室30に収容される電子部品が搭載された基板32等を有している。
A
基板32には、電子回路素子(CPUやトランジスタ等)が搭載されており、これらの回路素子とキャパシタ等により変換器及び制御回路が構成されている。変換器は、直流電源であるバッテリから電力供給を受けてモータ部12の巻線24へ交流電力を供給する。制御回路は変換器を構成するMOSFETのオン-オフを制御するものであり、マイクロコンピュータ等から構成されている。
Electronic circuit elements (CPU, transistor, etc.) are mounted on the
ステータ部21とロータ18の間には隔壁部材33が配置されている。この隔壁部材33は薄い断面を有した金属薄板からなっている。隔壁部材33は両端が開口した開口端を有する直管の円筒状に形成されおり、ロータ部18の軸方向に沿って延びている。隔壁部材33の一方の開口端はインペラ部16側のモータハウジング23の側面部23Bと接合され、隔壁部材33の他方の開口端はモータハウジング23の底面部23Aに埋め込まれるように埋設されている。
A
そして、図からわかるように、ロータ部18はこの隔壁部材33の内部に収納され、かつ隔壁部材33内部には冷却水が導入されてくるものである。更に、ステータ部21の突極部29Aに形成した円弧状のティースの内周面は、隔壁部材33の外周面と一致する円弧形状に形成されており、隔壁部材33の外周面と金属接触している。これによって、巻線24の銅損による熱や周囲環境から入熱する内燃機関の熱は突極部29Aを介して隔壁部材33に伝熱され、更に冷却水に伝熱されて放熱されるようになっている。
As can be seen from the figure, the
図2は、ポンプハウジング15を取り外した状態のポンプ入口側を示しており、インペラ部16が配置されているポンプ室14に繋がる吐出通路34が形成されている。吐出通路34は吐出口とポンプ室14の間に存在する冷却水の流通路である。そして、ラジエータやヒータコアの冷却水は、電動流体ポンプ10に吸引、集合され、その後に再び内燃機関に向けて吐出されるものである。
FIG. 2 shows the pump inlet side with the
次に、図3〜図10に基づき本実施形態を詳細に説明する。図3、図4はインペラ部とロータ部の構成を示し、図5は羽根部本体を正面から見た羽根の形状を示し、図6は各羽根に形成した溶着部の形状を示し、図7は羽根部本体に溶着されるシュラウドの溶着面側から見たシュラウドの裏面を示し、図8はシュラウドの断面を示し、図8は羽根に形成した溶着部とシュラウドの溶着凹部付近の溶着前の断面を示し、図10はその溶着後の断面を示している。 Next, the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 4 show the configuration of the impeller portion and the rotor portion, FIG. 5 shows the shape of the blade when the blade body is viewed from the front, FIG. 6 shows the shape of the welded portion formed on each blade, and FIG. Fig. 8 shows the back surface of the shroud as seen from the welding surface side of the shroud welded to the blade body, Fig. 8 shows a cross section of the shroud, and Fig. 8 shows the welding portion formed on the blade and the welding portion in the vicinity of the welding recess of the shroud. FIG. 10 shows a cross section after the welding.
図3、図4において、モータ部12を構成するロータ部18は、内部に永久磁石をよりなる磁極を備えており、合成樹脂PRで覆われている。この合成樹脂PRは同時に軸部26と、インペラ部16の羽根部本体40を形成するものであり、永久磁石を一体モールドして形成されている。合成樹脂は耐熱性、寸法安定性に優れたPPS(ポリフェニレンサルファイド)樹脂が使用されている。
3 and 4, the
羽根部本体40のロータ部18側とは反対側に羽根17が植立するように形成されており、この羽根17を覆うように環状のシュラウド41が固定されている。このシュラウド41もPPS樹脂によって形成されている。シュラウド41の中央部には冷却水を吸入する開口41Aが形成されており、この開口41Aから吸い込まれた冷却水が羽根17によって加圧されて吐出されるものである。
The
ここで、シュラウド41と羽根部本体40とは形状が複雑であるため、一体にモールドすることができないので、シュラウド41と羽根部本体40は、別体に形成されて超音波溶着によって一体化されている。尚、シュラウド41と羽根部本体40は超音波溶着によって一体化されているが、超音波溶着ではなく「振動溶着」によって一体化することもできる。したがって、超音波溶着、及び振動溶着を含めた「振動を利用した摩擦溶着」によって、シュラウド41と羽根部本体40が一体化されているものである。そして、本実施形態では、15〜50キロヘルツ程度の超音波振動を圧力と共に、シュラウド41と羽根部本体40に加えて接合する超音波溶着を利用している。
Here, since the shape of the
シュラウド41と羽根部本体40が溶着される個所は、環状のシュラウド41と羽根17が重なる領域で、羽根17に形成した溶着部と、シュラウド41に形成され、溶着部が配置される溶着凹部とで溶着されているが、これらについては後述する。
The location where the
上述した通り、従来のシュラウド41と羽根部本体40においては、超音波溶着装置による溶着工程で、加圧管理(ストローク管理)のばらつき等によって、溶着部の溶着高さがばらつくことがある。そして、溶着部の断面形状が溶着開始時の溶け込み性を考慮して、全体が連続した三角形状に形成されているため、溶着部の高さがばらつくと、溶着断面積が不均一となって、溶着強度が不安定化する恐れがある。
As described above, in the
また、溶着した時に生じる合成樹脂の溶融破片や「バリ」のような異物Dが、羽根部本体40とシュラウド41の溶着面から外部に流出することがある。そして、このように溶融破片や「バリ」等の異物Dが流出すると、インペラ部の回転に侵入することでインペラの回転がロックされるといった現象を生じ、ポンプ性能に悪影響を及ぼすことになる。
Further, a foreign matter D such as a melted piece of synthetic resin or “burr” generated when welding may flow out from the welding surface of the
そこで、本実施形態では、このような課題を解決するため、羽根の溶着表面側に形成された溶着部の断面形状を、羽根の溶着表面から先端方向に向けて一定の断面積となる形状に形成し、更に溶着部の周りに溶着によって生じた異物を貯留する貯留部を形成した、ところにある。これによれば、溶着部の高さがばらついても、溶着部の断面積が一定であるため、所定の溶着強度が安定して得られるようになるものである。また、溶着によって生じる異物が溶着部の周りに形成した貯留部に貯留されるので、異物が溶着面から流出することを抑制できるようになる。 Therefore, in this embodiment, in order to solve such a problem, the cross-sectional shape of the welded portion formed on the welding surface side of the blade is changed to a shape that has a constant cross-sectional area from the welding surface of the blade toward the tip. In addition, a storage portion for storing foreign matter generated by welding is formed around the welded portion. According to this, even if the height of the welded portion varies, since the cross-sectional area of the welded portion is constant, a predetermined weld strength can be stably obtained. Moreover, since the foreign material which arises by welding is stored by the storage part formed around the welding part, it becomes possible to suppress that a foreign material flows out from a welding surface.
次に本実施形態の詳細を説明するが、以下の実施形態及び変形例においては、断面積が一定になる形状部分を備えた溶着部を使用した第2の発明について説明する。しかしながら、異物が溶着表面から流出するのを抑制するには、貯留部だけを設ければ良いので、第1の発明のように、必ずしも断面積が一定になる形状部分を備えた溶着部でなく、図16に示す溶着部を使用しても良いものである。 Next, details of the present embodiment will be described. In the following embodiments and modifications, a second invention using a welded portion having a shape portion having a constant cross-sectional area will be described. However, since it is only necessary to provide a storage portion in order to prevent the foreign matter from flowing out from the welding surface, it is not a welding portion having a shape portion having a constant cross-sectional area as in the first invention. The welded part shown in FIG. 16 may be used.
図5は羽根部本体40の羽根側を示しており、複数の羽根17が放射状に外周側に向けて伸びており、羽根17は中心側から外周側に向けて高さが低くなっている。そして、その途中に溶着部42が形成されており、この溶着部42の形成位置は、シュラウド41の開口41A(破線で示す)より外周側に形成されているものである。
FIG. 5 shows the blade side of the blade part
図6は、図5のR部を拡大して斜め上方から見た溶着部42の形状を示している。溶着部42は、図6にあるように、羽根17の溶着表面17Aからシュラウド41側に向かって延びるように、溶着表面17Aから植立して羽根17と一体的に、しかも羽根17に沿って長手方向に所定の長さだけ形成されている。溶着部42は、溶着表面17Aから離れる方向(先端方向側)に向かって2つの領域から形成されており、羽根17が外周側に延びる方向で見て、直方体形状部42Aと、三角柱形状部42Bからなっている。
FIG. 6 shows the shape of the welded
このように三角柱形状部42Bを形成するのは、後述する溶着凹部との面圧を高くして、溶着開始時の合成樹脂の溶け込み性を良くする機能を持たせるためである。また、直方体形状部42Aを形成するのは、溶着高さがばらついた時に溶着断面積を均一にするためである。つまり、直方体形状部42Aの領域で溶着高さがばらついたとしても、直方体であるため溶着断面積は一定となるので、溶着強度の安定化を図ることができるものである。尚、直方体形状部42Aと三角柱形状部42Bの先端方向への高さは、後述する溶着凹部との寸法に合わせて任意に決めることができる。
The triangular prism-shaped
また、溶着部42を形成する直方体形状部42Aと溶着表面17Aの交差面には貯留部44が形成されている。この貯留部44は、溶着表面17Aから軸方向で内側に向けて掘り込まれた溝形状に形成されている。この貯留部44は、羽根17の溶着部42とシュラウド41が溶着された時に生じる溶融破片や「バリ」を貯留する機能を備えている。
In addition, a
つまり、溶着部42とシュラウド41が溶着されるときに生じる溶融破片等の異物は、従来では溶着表面17Aを流れ出たりして、溶着表面17Aから流出する挙動をとることがある。これに対して、貯留部44を形成することによって、溶着部42とシュラウド41が溶着されるときに生じる溶融破片等の異物Dは、貯留部44に貯留されて溶着表面17Aから流れ出ないようになる。尚、図6では溶着部42の全周囲に貯留部44を形成しているが、溶着部42とシュラウド41が溶着されるときに生じる溶融破片等の異物は、長手方向に流れ出ることが多いので、長手方向だけに溶着部44を形成することができる。
That is, foreign matter such as molten fragments generated when the welded
図7は羽根部本体40の羽根17と溶着されるシュラウド41の裏面を示し、図8は図7のB−B断面を示している。シュラウド41の裏面には、羽根17の形状に沿った溶着凹部43が形成されており、シュラウド41を羽根本体部40に取り付けた時に、溶着部42が溶着凹部43に嵌まり込むようになっている。
FIG. 7 shows the back surface of the
溶着凹部42を短手方向に断面した断面形状は、矩形状に切り取られた形状をしており、底面部となる面は平面であり、この平面部分と溶着部42の三角柱形状部42Bの稜線とが当接し、この間で加圧されて超音波振動が与えられるものである。この場合、溶着部42と溶着凹部43は、隙間を有して嵌まり込む形状となっており、溶着工程において融けた合成樹脂が逃げる空間を確保している。
The cross-sectional shape of the
次に、羽根部本体40の羽根17とシュラウド41の溶着について図9を用いて説明する。図9は、溶着部42の短手方向の断面を示し、羽根17とシュラウド41が対向して配置され、溶着する前の状態を示している。つまり、羽根17とシュラウド41は、羽根17の溶着表面に形成した溶着部42をシュラウド41に形成された溶着凹部43内に配置して形成した超音波溶着領域を備える形態となる。尚、振動溶着を利用した場合は「振動溶着領域」となるが、実質的には「振動を利用した溶着」による「溶着領域」と言い換えることができる。
Next, the welding of the
この状態で、超音波溶着装置のホーンをシュラウド41に接触させ、シュラウド41を加圧しながら超音波振動させると、溶着凹部43の底面部と溶着部42の三角柱形状部42Bの先端側の稜線とが、高い面圧で接触して溶着が開始される。このように、三角柱形状部42Bの先端側の稜線の面圧が高いので、溶着開始時の溶け込み性が良好となっている。
In this state, when the horn of the ultrasonic welding device is brought into contact with the
この状態で超音波溶着装置のホーンのストロークが大きくなり、溶着工程が進行していくことになる。そして、溶着工程の進行に伴って、溶着部42が先端側から融けていき、これにしたがってシュラウド41も羽根17側に移動して最終的に所定の位置で溶着工程が終了して、図10に示すように両者は強固に結合されることになる。
In this state, the stroke of the horn of the ultrasonic welding apparatus becomes large, and the welding process proceeds. Then, as the welding process proceeds, the
ここで、超音波溶着装置のホーンのストローク管理によって溶着高さがばらつくことがある。例えば、図9にあるP線位置で溶着工程が終了する場合と、Q線位置で溶着工程が終了する場合とがある。このように、溶着高さがばらつくと、従来の溶着部の形状だと、図14にある通り溶着断面積が異なることから、溶着強度が安定しないという課題があった。 Here, the welding height may vary depending on the stroke management of the horn of the ultrasonic welding apparatus. For example, there are a case where the welding process ends at the P line position in FIG. 9 and a case where the welding process ends at the Q line position. As described above, when the welding height varies, there is a problem that the welding strength is not stable because the welding cross-sectional area is different as shown in FIG.
これに対して、本実施形態では、溶着部42に直方体形状部42Aを形成するように構成したため、超音波溶着装置のホーンのストローク管理によって溶着高さがばらついてP線位置で溶着工程が終了する場合と、Q線位置で溶着工程が終了する場合とであっても、その溶着断面積が同じになるので溶着強度が安定するようになるものである。
On the other hand, in this embodiment, since the rectangular parallelepiped shaped
このように、本実施形態によれば、羽根の溶着表面側に形成された溶着部を直方体形状部と三角柱形状部とで形成したものである。このため、羽根の溶着表面から先端方向に向けて直方体形状部を形成することで、一定の溶着断面積が得られるようになる。これによって、溶着部の高さがばらついても、溶着部の断面積が一定であるため、所定の溶着強度が安定して得られるようになるものである。 Thus, according to this embodiment, the welding part formed in the welding surface side of a blade | wing is formed with the rectangular parallelepiped shape part and the triangular prism shape part. For this reason, a fixed welding cross-sectional area comes to be obtained by forming a rectangular parallelepiped shape part toward the front-end | tip direction from the welding surface of a blade | wing. As a result, even if the height of the welded portion varies, the cross-sectional area of the welded portion is constant, so that a predetermined weld strength can be stably obtained.
また、直方体形状部より先端側に三角柱形状部を形成しているので、溶着凹部との溶着の開始に際して溶け込み性を良くできるので、溶着作業を円滑に進めることができるようになる。 Further, since the triangular prism-shaped portion is formed on the tip side from the rectangular parallelepiped-shaped portion, the weldability can be improved at the start of welding with the weld recess, so that the welding operation can proceed smoothly.
更に、図10に示すように、溶着工程において生じる合成樹脂の溶融破片や「バリ」のような異物Dは、重力によって図面の下側に移動していくが、貯留部44によって貯留されるので、溶着表面17Aから外部に流れ出すことが抑制されるようになる。これによって、溶融破片や「バリ」等の異物Dが流出することによる、インペラ部の回転に侵入することでインペラの回転がロックされるといった現象を抑制でき、ポンプ性能に悪影響を及ぼすことを抑制できるようになる。
Furthermore, as shown in FIG. 10, the synthetic resin molten debris and foreign matter D such as “burrs” generated in the welding process move to the lower side of the drawing by gravity, but are stored by the
次に本実施形態の変形例を幾つか説明する。第1変形例は、三角柱形状部42Bを縮小した例であり、第2変形例は、三角柱形状部42Bを縮小した直方体形状部に変更した例であり、第3変形例は、貯留部44を溶着表面から植立した環状の壁部で形成した例であり、第4変形例は、溶着表面17Aとシュラウド41の下面を当接させて貯留部を形成した例であり、第5変形例は、シュラウド41の溶着凹43の側周面に貯留部を形成した例である。
Next, some modified examples of this embodiment will be described. The first modified example is an example in which the triangular prism shaped
第1変形例を示す図11は、三角柱形状部を縮小した例を示している。図11においては溶着部42の短手方向の断面を示し、直方体形状部42Aの先端側には図9に示した三角柱形状部42Bに比べて、一回り小さい三角柱形状部42Cが形成されているものである。また、貯留部44は、図9に示すように溶着表面17Aから軸方向に掘り込まれた溝形状になっている。
FIG. 11 showing the first modification shows an example in which the triangular prism shape portion is reduced. FIG. 11 shows a cross section in the short direction of the welded
この場合も図9に示す例と同様に、溶着部の高さがばらついても、溶着部の断面積が一定であるため、所定の溶着強度が安定して得られるようになるものである。また、直方体形状部より先端側に三角柱形状部を形成しているので、溶着凹部との溶着の開始に際して溶け込み性を良くできるので、溶着作業を円滑に進めることができるようになる。尚、溶着部の先端形状は三角形状だけでなく、円弧等の形状であっても良いものである。 In this case as well, as in the example shown in FIG. 9, even if the height of the welded portion varies, the cross-sectional area of the welded portion is constant, so that a predetermined weld strength can be obtained stably. Further, since the triangular prism-shaped portion is formed on the tip side from the rectangular parallelepiped-shaped portion, the weldability can be improved at the start of welding with the weld recess, so that the welding operation can proceed smoothly. The tip shape of the welded portion is not limited to a triangular shape, and may be a shape such as an arc.
同様に、溶着工程において生じる合成樹脂の溶融破片や「バリ」のような異物Dは、重力によって図面の下側に移動していくが、貯留部44によって貯留されるので、溶着表面17Aから外部に流れ出すことが抑制されるようになる。
Similarly, a foreign matter D such as a melted piece of synthetic resin or “burr” generated in the welding process moves to the lower side of the drawing due to gravity, but is stored by the
第2変形例を示す図12は、三角柱形状部を縮小した直方体形状部に変更した例を示している。図12においては溶着部42の短手方向の断面を示し、直方体形状部42Aの先端側には、直方体形状部42Aに比べて、一回り小さい直方体形状部42Dが形成されているものである。また、貯留部44は、図9に示すように溶着表面17Aから軸方向に掘り込まれた溝形状になっている。
FIG. 12 which shows a 2nd modification has shown the example changed into the rectangular parallelepiped shape part which reduced the triangular prism shape part. FIG. 12 shows a cross section in the short direction of the welded
この場合も図9に示す例と同様に、溶着部の高さがばらついても、溶着部の断面積が一定であるため、所定の溶着強度が安定して得られるようになるものである。また、直方体形状部より先端側に縮小された直方体形状部を形成しているので、溶着凹部との溶着の開始に際して溶け込み性を良くできるので、溶着作業を円滑に進めることができるようになる。 In this case as well, as in the example shown in FIG. 9, even if the height of the welded portion varies, the cross-sectional area of the welded portion is constant, so that a predetermined weld strength can be obtained stably. In addition, since the rectangular parallelepiped portion reduced from the rectangular parallelepiped shape portion is formed on the front end side, the weldability can be improved at the start of welding with the welding concave portion, so that the welding operation can proceed smoothly.
同様に、溶着工程において生じる合成樹脂の溶融破片や「バリ」のような異物Dは、重力によって図面の下側に移動していくが、貯留部44によって貯留されるので、溶着表面17Aから外部に流れ出すことが抑制されるようになる。
Similarly, a foreign matter D such as a melted piece of synthetic resin or “burr” generated in the welding process moves to the lower side of the drawing due to gravity, but is stored by the
第3変形例を示す図13は、貯留部44を溶着表面17Aから突出した壁部で形成した例を示している。図13においては、溶着表面17Aから溶着部42が延びる軸方向に沿って、貯留部44を形成する環状の壁部45が形成されている。このような構成においても、溶着工程において生じる合成樹脂の溶融破片や「バリ」のような異物Dは、重力によって図面の下側に移動していくが、貯留部44によって貯留されるので、溶着表面17Aから外部に流れ出すことが抑制されるようになる。
FIG. 13 which shows a 3rd modification has shown the example which formed the
第4変形例を示す図14は、貯留部44を溶着平面17Aとシュラウド41の下面で形成した例を示している。図14においては、溶着表面17Aの幅WLに対して、溶着凹部43の幅WSの方が短く形成されている。このため、溶着表面17Aと溶着凹部43を形成するシュラウド41の下面41Bとが当接する状態となるように溶着すると、溶着表面17Aとシュラウド41の下面41Bとで、貯留部44が形成されるようになる。
FIG. 14 showing a fourth modification shows an example in which the
このような構成において、溶着工程において生じる合成樹脂の溶融破片や「バリ」のような異物Dは、重力によって図面の下側に移動していくが、溶着部分より先行してシュラウド41の下面41Bが溶着表面17Aに近づいて当接する。このため、異物Dは、溶着表面17Aと溶着凹部43の下面41Bとで形成される貯留部44に封止され、溶着表面17Aから外部に流れ出すことが抑制されるようになる。
In such a structure, the synthetic resin molten debris and foreign matter D such as “burrs” generated in the welding process move to the lower side of the drawing by gravity, but the
第5変形例を示す図15は、貯留部44をシュラウド41の溶着凹部43を形成する側周面に形成した例を示している。図15においては、溶着凹部43を形成する側周面43Aに環状の溝46を設けて貯留部44を形成している。
FIG. 15 showing a fifth modification shows an example in which the
このような構成においても、溶着工程において生じる合成樹脂の溶融破片や「バリ」のような異物Dは、重力によって図面の下側に移動していくが、途中で環状の溝46に取り込まれるようになる。このため、異物Dは、側周面43Aに設けられた環状の溝46からなる貯留部44に貯留され、溶着表面17Aから外部に流れ出すことが抑制されるようになる。
Even in such a configuration, the melted pieces of synthetic resin and foreign matter D such as “burrs” generated in the welding process move to the lower side of the drawing by gravity, but are taken into the
以上述べた通り、第1の発明によれば、羽根の溶着表面側に形成された溶着部の周りに溶着によって生じた異物を貯留する貯留部を形成した。これによれば、溶着によって生じる異物が溶着部の周りに形成された貯留部に貯留されるので、異物が溶着面から流出することを抑制できる。 As described above, according to the first invention, the storage portion for storing the foreign matter generated by the welding is formed around the welding portion formed on the welding surface side of the blade. According to this, since the foreign material produced by welding is stored in the storage part formed around the welding part, it can suppress that a foreign material flows out from a welding surface.
また、第2の発明によれば、羽根の溶着表面側に形成された溶着部の短手方向の断面形状を、羽根の溶着表面から離れる方向に向けて一定の断面積となる形状に形成し、更に溶着部の周りに溶着によって生じた異物を貯留する貯留部を形成した。これによれば、溶着部の高さがばらついても、溶着部の断面積が一定であるため、所定の溶着強度が安定して得られる。また、溶着によって生じる異物が溶着部の周りに形成された貯留部に貯留されるので、異物が溶着面から流出することを抑制できる。 According to the second invention, the cross-sectional shape in the short direction of the welded portion formed on the welding surface side of the blade is formed into a shape having a constant cross-sectional area in a direction away from the welding surface of the blade. Further, a storage part for storing foreign matter generated by welding is formed around the welded part. According to this, even if the height of the welded portion varies, since the cross-sectional area of the welded portion is constant, a predetermined weld strength can be stably obtained. Moreover, since the foreign material produced by welding is stored in the storage part formed around the welding part, it can suppress that a foreign material flows out from a welding surface.
尚、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 In addition, this invention is not limited to an above-described Example, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
10…電動流体ポンプ、11…ポンプ部、12…モータ部、13…制御部、14…ポンプ室、15…ポンプハウジング、16…インペラ部、17…羽根、17A…溶着表面、18…ロータ部、19…移動規制部材、20…支持軸、21…ステータ部、22…モータ室、23…モータハウジング、24…巻線、25…磁極保持部、26…軸部、27、28…軸受、29…鉄心、29A…突極部、34…吐出通路、40…羽根部本体、41…シュラウド、42…溶着部、42A…直方体形状部、42B…三角柱形状部、43…溶着凹部、44…貯留部、45…環状の壁部、46…環状の溝。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記ポンプ部を駆動する駆動部と、
前記ポンプ部を構成し、吸入口から吸入された流体を吐出口に搬送する前記駆動部によって回転される、合成樹脂からなる羽根部本体と、前記羽根部本体に形成された羽根と固定される合成樹脂からなるシュラウドを備えたインペラ部とからなり、
前記羽根と前記シュラウドは、前記羽根の溶着表面に形成された溶着部を前記シュラウドに形成された溶着凹部内に配置して形成された溶着領域を備えると共に、前記溶着部の周りの前記溶着表面に、溶着によって生じた異物を貯留する貯留部が形成されていることを特徴とする流体ポンプ。 A pump section;
A drive unit for driving the pump unit;
A wing part body made of synthetic resin, which is rotated by the drive part that constitutes the pump part and conveys the fluid sucked from the suction port to the discharge port, and the wings formed on the wing part body are fixed. It consists of an impeller with a shroud made of synthetic resin,
The blade and the shroud include a welding region formed by arranging a welding portion formed on the welding surface of the blade in a welding recess formed in the shroud, and the welding surface around the welding portion. In addition, a fluid pump is formed in which a reservoir for storing foreign matter generated by welding is formed.
前記溶着部は、前記羽根に沿った形状に形成されており、
更に前記貯留部は、前記溶着部を囲む形状、或いは前記溶着部の長手方向の両側に形成されている
ことを特徴とする流体ポンプ。 The fluid pump of claim 1,
The welded portion is formed in a shape along the blade,
Furthermore, the storage part is formed in the shape surrounding the welding part or on both sides in the longitudinal direction of the welding part.
前記貯留部は、前記溶着表面に掘り込まれた溝部、或いは前記溶着表面から前記溶着部に沿って延びる壁部から形成されている
ことを特徴とする流体ポンプ。 The fluid pump according to claim 2, wherein
The fluid storage pump is characterized in that the storage part is formed from a groove part dug into the welding surface or a wall part extending from the welding surface along the welding part.
前記ポンプ部を駆動制御する駆動部と、
前記ポンプ部を構成し、吸入口から吸入された流体を吐出口に搬送する前記駆動部によって回転される、合成樹脂からなる羽根部本体と、前記羽根部本体に形成された羽根と固定される合成樹脂からなるシュラウドを備えたインペラ部とからなり、
前記羽根と前記シュラウドは、前記羽根の溶着表面に形成された溶着部を前記シュラウドに形成された溶着凹部内に配置して形成された溶着領域を備えると共に、溶着する前の状態において、前記羽根に形成された前記溶着部の短手方向の断面形状は、前記羽根の前記溶着表面から離れる方向に向けて一定の断面積となる形状に形成され、更に前記溶着部の周りの前記溶着表面に、溶着によって生じた異物を貯留する貯留部が形成されていることを特徴とする流体ポンプ。 A pump section;
A drive unit that drives and controls the pump unit;
A wing part body made of synthetic resin, which is rotated by the drive part that constitutes the pump part and conveys the fluid sucked from the suction port to the discharge port, and the wings formed on the wing part body are fixed. It consists of an impeller with a shroud made of synthetic resin,
The blade and the shroud include a welding region formed by arranging a welding portion formed on the welding surface of the blade in a welding recess formed in the shroud, and in a state before welding, the blade The cross-sectional shape of the weld portion formed in the short direction is formed into a shape having a constant cross-sectional area in a direction away from the weld surface of the blade, and further on the weld surface around the weld portion. A fluid pump characterized in that a reservoir for storing foreign matter generated by welding is formed.
前記溶着部は、前記羽根に沿った形状に形成されており、
更に前記貯留部は、前記溶着部を囲む形状、或いは前記溶着部の長手方向の両側に形成されている
ことを特徴とする流体ポンプ。 The fluid pump according to claim 4.
The welded portion is formed in a shape along the blade,
Furthermore, the storage part is formed in the shape surrounding the welding part or on both sides in the longitudinal direction of the welding part.
前記貯留部は、前記溶着表面に掘り込まれた溝部、或いは前記溶着表面から前記溶着部に沿って延びるか壁部から形成されている
ことを特徴とする流体ポンプ。 The fluid pump according to claim 5, wherein
2. The fluid pump according to claim 1, wherein the storage portion is a groove portion dug into the welding surface, or extends from the welding surface along the welding portion, or is formed from a wall portion.
前記シュラウドに形成された前記溶着凹部の前記溶着部と対向する面は、平面状に形成されていることを特徴とする流体ポンプ。 The fluid pump according to claim 6.
The fluid pump according to claim 1, wherein a surface of the welding concave portion formed on the shroud is opposed to the welding portion.
前記羽根に形成された前記溶着部は、前記羽根に沿って形成され、前記羽根と一体的に形成された直方体形状部を備えていることを特徴とする流体ポンプ。 The fluid pump according to claim 6.
The fluid pump, wherein the welded portion formed on the blade includes a rectangular parallelepiped-shaped portion formed along the blade and formed integrally with the blade.
前記羽根に形成された前記溶着部は、前記直方体形状部より先端側に形成した三角柱形状部を備えていることを特徴とする流体ポンプ。 The fluid pump according to claim 8.
The fluid pump according to claim 1, wherein the welded portion formed on the blade includes a triangular prism-shaped portion formed on a tip side of the rectangular parallelepiped-shaped portion.
前記羽根に形成された前記溶着部は、前記直方体形状部より先端側に形成した前記直方体形状部より小さい直方体形状部を備えていることを特徴とする流体ポンプ。 The fluid pump according to claim 8.
The fluid pump according to claim 1, wherein the welding portion formed on the blade includes a rectangular parallelepiped portion smaller than the rectangular parallelepiped shape portion formed on a distal end side with respect to the rectangular parallelepiped shape portion.
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