JP2021120568A - ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ポンプ室内で流体が凍結した場合でも、インペラおよびケーシングの破損を抑制できるとともに、ポンプ性能の低下を抑制できるポンプ装置を提供する。【解決手段】ポンプ装置１は、インペラ１１、インペラ１１と同軸に延びる軸部１２、および軸部１２に固定され当該軸部１２の軸線方向Ｌでインペラ１１と離間するマグネット１３、を備えるロータ２と、インペラ１１を収容する凹部４１を備えるケース１５、および軸線方向Ｌからケース１５に被せられて当該ケース１５とともにロータ２を収容するポンプ室３を区画する隔壁部材１６、を備えるケーシング４を有する。隔壁部材１６においてインペラ１１と軸線方向Ｌに対向する対向部５１には、弾性部材２５と、軸線方向Ｌから見て弾性部材２５の一部と重なる仕切り部材２６が配置される。【選択図】図２

Description

本発明は、ケーシング内に設けたポンプ室内でインペラを回転させるポンプ装置に関する。

ケーシング内に設けたポンプ室内でインペラを回転させるポンプ装置は、特許文献１に記載されている。同文献のポンプ装置は、インペラおよびマグネットを備えるロータと、ロータを収容するポンプ室と、ポンプ室を区画するケーシングと、ケーシングを挟んでマグネットと対向するコイルと、を備える。マグネットは、インペラの軸線方向でインペラと離間する位置に固定されている。また、ポンプ装置は、凍結時にケーシングが破損することを防止するために、ポンプ室内に配置された弾性部材を備える。弾性部材は、軸線方向で、マグネットに対してインペラとは反対側に配置されている。

特開２００２−２２７７９１号公報

ポンプ室は、インペラを収容する凹部を備えたケースと、ロータとステータとの間に配置されて軸線方向からケースに被せられる隔壁部材によって区画される。特許文献１のポンプ装置は、隔壁部材は、軸線方向からインペラと対向する対向部を備えている。ポンプ室において、隔壁部材の対向部に弾性部材を配置したので、インペラの周辺で当該ポンプ室の容量を拡大させてケーシングの破損を抑制することができる。

しかしながら、隔壁部材の対向部に弾性部材を配置した場合、ポンプ装置が作動する際の圧力によって弾性部材が変形して弾性部材とインペラとのギャップが拡大する。弾性部材とインペラとのギャップが変化すると、流体が流れる隙間の寸法が変化する。そのため、揚程が低下してしまうことが懸念され、ポンプ性能の低下が懸念される。

本発明の課題は、このような点に鑑みて、ポンプ室内で流体が凍結した場合でも、ケーシングの破損を抑制できるとともに、ポンプ性能の低下を抑制することが可能なポンプ装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明のポンプ装置は、インペラ、前記インペラと同軸に延びる軸部、および前記軸部に固定され当該軸部の軸線方向で前記インペラと離間するマグネット、を備えるロータと、前記インペラを収容する凹部を備えるケース、および前記軸線方向から前記ケースに被せられて当該ケースとともに前記ロータを収容するポンプ室を区画する隔壁部材、を備えるケーシングと、前記隔壁部材において前記インペラと前記軸線方向に対向する対向部に配置される弾性部材と、前記弾性部材と前記インペラとの間に配置され、前記隔壁部材に固定される仕切り部材と、を有し、前記仕切り部材は、前記軸線方向から見て前記弾性部材の一部と重なることを特徴とする。

本発明によれば、ポンプ室を区画する隔壁部材は、インペラと軸線方向に対向する対向部を備えており、対向部に弾性部材が配置される。また、弾性部材とインペラとの間に配置される仕切り部材は、弾性部材の一部と重なる。従って、ポンプ室内に弾性部材の一部
が露出するので、凍結によりポンプ室内に残留した流体の体積が増加した場合には、ポンプ室内において流体が存在する空間が大きいインペラの周辺において弾性部材が圧縮されて当該ポンプ室の容量が拡大する。これにより、流体の凍結時にポンプ室の内壁面にかかる圧力を低減できるので、ケーシングの破損を抑制できる。また、仕切り部材によって弾性部材を位置決めできるので、ポンプ装置が作動している際に流体の圧力によって弾性部材が変形してインペラと弾性部材の間隔が拡がることを抑制できる。従って、ポンプ室に弾性部材を配置したことに起因して揚程が低下することを抑制できるので、流体の凍結時にケーシングの破損を抑制できるとともに、ポンプ性能の低下を抑制できる。

本発明において、前記対向部は、環状の底部と、前記底部の内周縁から前記軸線方向に延びる内側周壁部と、前記底部の外周縁から前記軸線方向に延びる外側周壁部と、を備え、前記弾性部材は、前記底部、前記内側周壁部、および前記外側周壁部に囲まれる環状の弾性部材収容凹部に配置され、前記外側周壁部の前記軸線方向の高さは、前記弾性部材の前記軸線方向の高さよりも低いことが好ましい。このようにすると、弾性部材の外周面がポンプ室内に露出するので、ポンプ装置が作動している際には、流体の圧力が弾性部材の外周面に作用して弾性部材が内周側に圧縮される。これにより、インペラと弾性部材の間隔が拡がることを抑制できるので、揚程が低下することを抑制でき、ポンプ性能の低下を抑制できる。

本発明において、前記仕切り部材は環状であり、前記仕切り部材の外径は、前記弾性部材の外径よりも小さいことが好ましい。このようにすると、弾性部材の外周部分をポンプ室内に露出させることができる。

本発明において、前記仕切り部材は、前記内側周壁部に設けられた溶着部に溶着されることが好ましい。このようにすると、固定部品が不要である。また、仕切り部材の固定強度を高めることができる。

本発明において、前記内側周壁部は、前記仕切り部材が前記軸線方向に当接する載置面を備えることが好ましい。このようにすると、仕切り部材を軸線方向に位置決めできる。従って、仕切り部材を介して弾性部材を軸線方向に位置決めできる。

本発明において、前記仕切り部材は、可撓性のシート部材であることが好ましい。このようにすると、仕切り部材によって弾性部材の変形を適度に抑制できる。従って、流体の凍結時にケーシングの破損を抑制できるとともに、ポンプ装置が作動している際には、流体の圧力による弾性部材の変形を抑制できる。従って、ポンプ性能の低下を抑制できる。

本発明において、前記弾性部材は、独立気泡発泡体である。独立気泡発泡体を用いることにより、凍結時に弾性部材が圧縮されることによってポンプ室の容量を拡大させることができる。

本発明によれば、ポンプ室を区画する隔壁部材は、インペラと軸線方向に対向する対向部を備えており、対向部に弾性部材が配置される。また、弾性部材とインペラとの間に配置される仕切り部材は、弾性部材の一部と重なる。従って、ポンプ室内に弾性部材の一部が露出するので、凍結によりポンプ室内に残留した流体の体積が増加した場合には、ポンプ室内において流体が存在する空間が大きいインペラの周辺において弾性部材が圧縮されて当該ポンプ室の容量が拡大する。これにより、流体の凍結時にポンプ室の内壁面にかかる圧力を低減できるので、ケーシングの破損を抑制できる。また、仕切り部材によって弾性部材を位置決めできるので、ポンプ装置が作動している際に流体の圧力によって弾性部材が変形してインペラと弾性部材の間隔が拡がることを抑制できる。従って、ポンプ室に
弾性部材を配置したことに起因して揚程が低下することを抑制できるので、流体の凍結時にケーシングの破損を抑制できるとともに、ポンプ性能の低下を抑制できる。

本発明を適用したポンプ装置の外観斜視図である。 図１のポンプ装置の断面図である。 図１のポンプ装置を軸線方向の一方側から見た分解斜視図である。 ケースを軸線方向の他方側から見た斜視図である。 隔壁部材および凍結破壊防止部を軸線方向の一方側から見た斜視図である。 隔壁部材および凍結破壊防止部の分解斜視図である。 凍結破壊防止部の部分断面図（図２の領域Ａの部分断面図）である。

以下に、図面を参照して、本発明を適用したポンプ装置の実施形態を説明する。

（全体構成）
図１は、本発明を適用したポンプ装置１の外観斜視図である。図２は、図１のポンプ装置１の断面図である。図３は、図１のポンプ装置１を軸線方向Ｌの一方側Ｌ１から見た分解斜視図である。本形態のポンプ装置１は、給湯器、洗濯機、食洗機等の装置に搭載される。ポンプ装置１は、水道水などの流体を装置に供給する。

図２に示すように、ポンプ装置１は、ロータ２と、ロータ２を収容するポンプ室３を備える。また、ポンプ装置１は、ポンプ室３を区画するケーシング４を備える。さらに、ポンプ装置１は、ロータ２を回転させるモータ機構部５を備える。本明細書において、ロータ２の回転軸線に沿う方向を軸線方向Ｌとする。また、軸線方向Ｌの一方側をＬ１とし、軸線方向Ｌの他方側をＬ２とする。

図２、図３に示すように、ロータ２は、インペラ１１、インペラ１１から同軸に延びる軸部１２、および軸部１２に固定された環状のマグネット１３を備える。インペラ１１とマグネット１３とは、軸線方向Ｌで離間する位置に設けられている。インペラ１１は軸線方向Ｌの一方側Ｌ１に位置し、マグネット１３は軸線方向Ｌの他方側Ｌ２に位置する。

図２に示すように、ケーシング４は、ケース１５と、隔壁部材１６とを備える。ケース１５および隔壁部材１６は、軸線方向Ｌで重ね合されている。ポンプ室３は、ケース１５と隔壁部材１６との間に形成される。ケース１５は、ポンプ室３に連通する給水管４３および吐出管４４を備える。給水管４３は軸線方向Ｌの一方側Ｌ１へ突出し、吐出管４４はケース１５の外周側へ延びている。ポンプ装置１は、給水管４３からポンプ室３へ吸い込んだ流体を吐出管４４から送出する。

図２に示すように、モータ機構部５は、隔壁部材１６に対してポンプ室３とは反対側で、マグネット１３を径方向外側から囲むステータ１７を備える。ステータ１７は、ステータコア１８と複数のコイル１９とを備える。ステータコア１８およびコイル１９は、ロータ２のマグネット１３とともにモータ機構部５を構成する。

また、ポンプ装置１は、コイル１９の巻線の端部が接続された回路基板２１と、ステータ１７および回路基板２１を覆う樹脂封止部材２２と、樹脂封止部材２２に固定された金属製のベース部材２３を備える。樹脂封止部材２２は、ポンプ装置１の外装の一部分を構成する。

さらに、ポンプ装置１は、ポンプ室３に配置された弾性部材２５と、弾性部材２５を軸
線方向Ｌに位置決めする仕切り部材２６を備える。弾性部材２５は、ポンプ室３に残留した流体が凍結した際に圧縮されてポンプ室３の容積を増大させる。これにより、ポンプ室３に残留した流体が凍結した際にケーシング４およびインペラ１１に加わる圧力が低減される。従って、弾性部材２５および仕切り部材２６は、ケーシング４およびインペラ１１の破損を防止するための凍結破壊防止部２９を構成している。

（ロータ）
図２、図３に示すように、インペラ１１は、軸線方向Ｌから見た場合の形状が円環状の第１環状板部３１と、第１環状板部３１の軸線方向Ｌの他方側Ｌ２に位置する円環状の第２環状板部３２と、第１環状板部３１と第２環状板部３２との間に設けられた複数本の羽根３３と、を備える。第１環状板部３１は、内周側から外周側に向かって僅かに軸線方向Ｌの他方側Ｌ２に傾斜する。また、第１環状板部３１は、内周側の縁から軸線方向Ｌの一方側Ｌ１に突出する環状突部３１ａを備える。第２環状板部３２は、軸線方向Ｌから見た場合に、第１環状板部３１と重なる。複数本の羽根３３は、それぞれ、第１環状板部３１と第２環状板部３２との間を、内周側から外周側に向かって回転方向Ｒの前方に湾曲して延びている。本形態では、各羽根３３は、第１環状板部３１から軸線方向Ｌの他方側Ｌ２に突出するリブである。第２環状板部３２は、各羽根３３の軸線方向Ｌの他方側Ｌ２の端部に、超音波溶着によって接続される。

軸部１２は筒状であり、軸線方向Ｌに貫通する軸孔１２ａを備える。軸部１２は、インペラ１１における第２環状板部３２の内周側の端縁から軸線方向Ｌの他方側Ｌ２に延びている。図２に示すように、軸孔１２ａの内部には、スベリ軸受であるスリーブ３５が固定される。スリーブ３５の中心穴には、ロータ２を回転可能に支持する支軸４０が挿入される。支軸４０は、ステンレス製であり、軸線方向Ｌに延びている。支軸４０の軸線方向Ｌの一方側Ｌ１の端部は、ケース１５によって支持され、軸線方向Ｌの他方側Ｌ２の端部は、隔壁部材１６によって支持される。

軸部１２は、軸線方向Ｌの途中から外周側に突出する鍔部３６を備える。図２、図に示すように、軸部１２の外周面において、鍔部３６の軸線方向Ｌの他方側Ｌ２の領域には、マグネット１３が固定される。マグネット１３は環状であり、周方向にＳ極とＮ極とが交互に着磁されている。

（ケーシング）
図４は、ケース１５を軸線方向Ｌの他方側Ｌ２から見た斜視図である。図２、図４に示すように、ケース１５は、インペラ１１を収容する凹部４１を備えるケース本体４２、凹部４１に連通する給水流路が設けられた給水管４３、および凹部４１に連通する吐出流路が設けられた吐出管４４を備える。

凹部４１は、環状の底面４１ａと、底面４１ａの外周縁から軸線方向Ｌの他方側Ｌ２に延びる円筒状の内周面４１ｂを備える。底面４１ａの中央には、給水管４３のポンプ室側開口４３ａが設けられている。ポンプ室側開口４３ａの内周縁には、環状段部４５が設けられている。また、底面４１ａには、環状段部４５を囲む環状凹部４６が設けられている。凹部４１の内周面４１ｂの周方向の一部分には、吐出管４４のポンプ室側開口４４ａが設けられている。吐出管４４は、内周面４１ｂの接線方向に延びている。

ケース１５は、凹部４１の径方向の中心において軸線方向Ｌに延びるケース側ロータ支持部４７を備える。ケース側ロータ支持部４７は、給水管４３のポンプ室側開口４３ａから流入する流体の流入方向の前方に位置する。ケース側ロータ支持部４７は、ポンプ室側開口４３ａの内壁面から軸線方向Ｌの他方側Ｌ２に突出する三本の脚部４８によって支持される。

図２に示すように、ケース側ロータ支持部４７には、ロータ２のスリーブ３５からケース１５の側に突出する支軸４０の軸線方向Ｌの一方側Ｌ１の端部が挿入される。スリーブ３５とケース側ロータ支持部４７との間には、ワッシャ５０が配置される。スリーブ３５とケース側ロータ支持部４７とは、ワッシャ５０を介して軸線方向Ｌに当接する。

図２に示すように、隔壁部材１６は、インペラ１１の軸線方向Ｌの他方側にロータ２の軸部１２およびマグネット１３を収容する凹部空間を形成するとともに、マグネット１３の外周側に配置されるステータ１７から流体を遮蔽する。隔壁部材１６は、軸線方向Ｌの他方側Ｌ２からインペラ１１に対向する環状の対向部５１、対向部５１の内周側の端縁から軸線方向Ｌの他方側Ｌ２に延びてマグネット１３を外周側から囲む筒部５２、および筒部５２の軸線方向Ｌの他方側Ｌ２の端部を封鎖する封鎖部５３を備える。対向部５１は、インペラ１１を介して、ケース本体４２の凹部４１の底面４１ａと対向する。

隔壁部材１６の対向部５１は、後述するように、軸線方向Ｌの一方側Ｌ１に開口する環状の弾性部材収容凹部５１０を備える。弾性部材収容凹部５１０には、凍結破壊防止部２９を構成する弾性部材２５が配置される。また、対向部５１の外周縁には、径方向外側に拡がるフランジ部５５が接続されている。

図２に示すように、隔壁部材１６は、対向部５１がケース本体４２の凹部４１の内側に嵌まっており、フランジ部５５は、ケース本体４２の軸線方向Ｌの他方側Ｌ２の端面に当接する。凹部４１の軸線方向Ｌの他方側Ｌ２の開口縁には、内周面４１ｂから径方向外側に凹む環状の段部５７が設けられている。段部５７には、Ｏリング５８が配置される。Ｏリング５８は、ケース本体４２と対向部５１の外周面との間で径方向に圧縮された状態で、ケース本体４２と隔壁部材１６との間を封止する。

図２に示すように、隔壁部材１６は、封鎖部５３の中央部分から軸線方向Ｌの一方側Ｌ１に突出する隔壁部材側ロータ支持部６２を備える。隔壁部材側ロータ支持部６２は、軸線方向Ｌの一方側Ｌ１の端面に開口する支軸固定用凹部６３を備える。支軸固定用凹部６３には、支軸４０の軸線方向Ｌの他方側Ｌ２の端部が挿入される。

隔壁部材側ロータ支持部６２は、ロータ２の軸部１２の軸孔１２ａに軸線方向Ｌの他方側Ｌ２から挿入される。隔壁部材側ロータ支持部６２の外周面と軸孔１２ａの内壁面との間には、隙間がある。隔壁部材側ロータ支持部６２の軸線方向Ｌの一方側Ｌ１には、スリーブ３５が位置する。ポンプ装置１が動作してインペラ１１が回転すると、ロータ２は、軸線方向Ｌの一方側Ｌ１に変位して、隔壁部材側ロータ支持部６２の軸線方向Ｌの一方側Ｌ１の端面とスリーブ３５との間に隙間が形成される。

ケース本体４２の凹部４１の内周面（底面４１ａおよび内周面４１ｂ）、隔壁部材１６の対向部５１の軸線方向Ｌの一方側Ｌ１の面、筒部５２の内周面、および封鎖部５３の軸線方向Ｌの一方側Ｌ１の端面は、ポンプ室３の内壁面を構成する。

（ステータ）
図２に示すように、ステータ１７は、隔壁部材１６の筒部５２の外周側に配置されている。ステータ１７は、環状に配置された複数のコアを備えるステータコア１８と、各コアに設けられた突極６６にインシュレータ６７を介して巻回された複数のコイル１９を備える。各突極６６の内周側の端面は、筒部５２を介して、ロータ２のマグネット１３と径方向で対向する。

本形態では、モータ機構部５は、三相ブラシレスモータである。すなわち、本形態では
、９本の突極６６を備えており、各突極６６に巻き回された九つのコイル１９は、三個のＵ相コイル１９と三個のＶ相コイル１９と三個のＷ相コイル１９を構成する。また、これら９つのコイル１９は、Ｕ相コイル１９、Ｖ相コイル１９、Ｗ相コイル１９が、この順番で繰り返し並ぶように配置される。

図２に示すように、隔壁部材１６の封鎖部５３の軸線方向Ｌの他方側Ｌ２には、回路基板２１が配置される。回路基板２１には、ステータ１７のコイル１９から引き出された巻線の端が電気的に接続される。また、回路基板２１には、コネクタ６８が取り付けられている。ステータ１７および回路基板２１は、樹脂封止部材２２により封止される。樹脂封止部材２２は、熱硬化性樹脂材料であるＢＭＣ(Bulk Molding Compound)である。

樹脂封止部材２２の軸線方向Ｌの他方側Ｌ２の端面には、ベース部材２３が固定される。ベース部材２３は、樹脂封止部材２２を補強する補強部材である。ベース部材２３は、円盤形状であり、外周縁における軸線回りの４か所にネジ孔２３ａを備える。

図１に示すように、樹脂封止部材２２は、ポンプ装置１の外装の一部分を構成する。図３に示すように、ケース１５は、周方向の４か所に、軸線方向Ｌに貫通するケース側貫通孔１５ａを備える。また、隔壁部材１６は、周方向の４か所に、軸線方向Ｌに貫通する隔壁部材側貫通孔１６ａを備える。さらに、樹脂封止部材２２は、周方向の４か所に、軸線方向Ｌに貫通する樹脂封止部材側貫通孔２２ａを備える。ケース１５は、ケース側貫通孔１５ａ、樹脂封止部材２２側貫通孔、および樹脂封止部材側貫通孔２２ａを軸線方向Ｌに貫通して、ベース部材２３のネジ孔２３ａに捩じ込まれる有頭のネジ６９（図１参照）により、隔壁部材１６に固定される。

ポンプ装置１を駆動する際には、ステータ１７の各コイル１９に所定の順番で電力を供給して、ロータ２を回転させる。これにより、インペラ１１が所定の回転方向Ｒに回転するので、ポンプ室３内において、流体が周回方向に流動する。よって、給水管４３からポンプ室３内に流体が吸入され、吐出管４４から流体が吐出される。

（凍結破壊防止部）
本形態のポンプ装置１には、ポンプ室３の内壁面において、インペラ１１に対して軸線方向Ｌの他方側Ｌ２から対向する内壁面部分である対向部５１に凍結破壊防止部２９が設けられている。凍結破壊防止部２９は、ポンプ室３に配置されて流体の凍結時に圧縮される弾性部材２５と、弾性部材２５を軸線方向Ｌに位置決めする仕切り部材２６を備える。

図５は、隔壁部材１６および凍結破壊防止部２９を軸線方向Ｌの他方側から見た斜視図である。図６は、隔壁部材１６および凍結破壊防止部２９の分解斜視図である。図７は、凍結破壊防止部２９の部分断面図であり、図２の領域Ａの部分断面図である。図６、図７に示すように、隔壁部材１６の対向部５１は、環状の底部５１１と、底部５１１の内周縁からケース１５に向けて軸線方向Ｌの一方側Ｌ１に延びる内側周壁部５１２と、底部５１１の外周縁からケース１５に向けて軸線方向Ｌの一方側Ｌ１に延びる外側周壁部５１３を備える。弾性部材収容凹部５１０は、底部５１１、内側周壁部５１２、および外側周壁部５１３に囲まれる環状の溝である。内側周壁部５１２は、筒部５２の軸線方向Ｌの一方側Ｌ１の端部に接続される。また、外側周壁部５１３は、凹部４１の開口縁の内側に嵌まっている。フランジ部５５は、外側周壁部５１３の軸線方向Ｌの他方側Ｌ２の端部に接続される。

図５、図６に示すように、弾性部材２５は環状であり、弾性部材収容凹部５１０に配置される。仕切り部材２６は環状であり、弾性部材２５とインペラ１１との間に配置される（図２参照）。仕切り部材２６は、軸線方向Ｌから見て弾性部材２５の一部と重なる。図
５、図７に示すように、本形態では、仕切り部材２６の外径は弾性部材２５の外径よりも小さいので、仕切り部材２６は、軸線方向Ｌから見て弾性部材２５の内周部分と重なる。従って、弾性部材２５の軸線方向Ｌの一方側Ｌ１の端面は、仕切り部材２６によって覆われずにポンプ室３内に露出する第１露出部２５１を備える。

図７に示すように、本形態では、弾性部材２５の外周側に配置される外側周壁部５１３の軸線方向Ｌの高さＨ１は、弾性部材２５の軸線方向Ｌの高さＨ０よりも小さい。従って、弾性部材２５の外周面は、外側周壁部５１３によって覆われずにポンプ室３内に露出する第２露出部２５２を備える。

弾性部材２５は、独立気泡発泡体である。本形態では、弾性部材２５は、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）である。例えば、弾性部材２５としては、テフロン（登録商標）、ニトリルゴムなどを例示することができる。弾性部材２５は、少なくとも、インペラ１１と対向する面および外周面に、気泡が露出しない平滑面を備える。弾性部材２５は、ポンプ室３内に残留する流体が凍結した場合に、凍結によって増加する流体の体積分を、弾性部材２５の弾性変形によって吸収可能な大きさを備える。本形態では、弾性部材２５は、自然状態から圧縮状態に変化したときに、ポンプ室３の容積の１０％に相当する体積分以上の弾性変形が可能な大きさである。

仕切り部材２６は、内側周壁部５１２に設けられた溶着部５１４に溶着される。図６に示すように、内側周壁部５１２の先端部には、環状の載置面５１５と、載置面５１５の内周側において軸線方向Ｌの一方側Ｌ１へ突出する環状凸部５１６が設けられている。環状凸部５１６は、仕切り部材２６の内周側に嵌まっており、仕切り部材２６は、載置面５１５に軸線方向Ｌの一方側Ｌ１から当接する。これにより、仕切り部材２６は軸線方向Ｌに位置決めされる。溶着部５１４は、載置面５１５から突出する凸部である。本形態では、溶着部５１４は、８か所に形成され、周方向に等間隔で配置される。各溶着部５１４は、仕切り部材２６の内周縁に設けられた溶着用切欠き部２６１に配置される。各溶着部５１４を加熱して潰すことにより、仕切り部材２６が隔壁部材１６に熱溶着される。

仕切り部材２６は、ポリエチレン製フィルム（ＰＥＴフィルム）などの可撓性のシート部材である。例えば、仕切り部材２６として、東レ株式会社製のルミラー（登録商標）を例示することができる。なお、仕切り部材２６として、他の素材からなるシート部材を用いることもできる。あるいは、仕切り部材２６として板金部材を用いることもできる。

本形態の凍結破壊防止部２９を備えたポンプ装置１は、凍結試験においてケーシング４の割れが発生せず、インペラ１１の破損も発生しないことが確認された。また、インペラ１１と軸線方向Ｌに対向する対向部５１に体積の大きな弾性部材２５を配置したことにより、弾性部材２５を配置しない場合と比較して揚程が低下するものの、弾性部材２５の一部を仕切り部材２６によって覆うことにより、揚程の低下が抑制され、ポンプ特性の低下が抑制されることが確認された。

（本形態の主な作用効果）
以上のように、本形態のポンプ装置１は、インペラ１１、インペラ１１と同軸に延びる軸部１２、および軸部１２に固定され当該軸部１２の軸線方向Ｌでインペラ１１と離間するマグネット１３、を備えるロータ２と、インペラ１１を収容する凹部４１を備えるケース１５、および軸線方向Ｌからケース１５に被せられて当該ケース１５とともにロータ２を収容するポンプ室３を区画する隔壁部材１６、を備えるケーシング４と、隔壁部材１６においてインペラ１１と軸線方向Ｌに対向する対向部５１に配置される弾性部材２５と、弾性部材２５とインペラ１１との間に配置され、隔壁部材１６に固定される仕切り部材２６と、を有する。仕切り部材２６は、軸線方向Ｌから見て弾性部材２５の一部と重なる。

本形態によれば、インペラ１１と軸線方向Ｌに対向する対向部５１に配置される弾性部材２５の一部がポンプ室３内に露出するので、凍結によりポンプ室３内に残留した流体の体積が増加した場合には、ポンプ室３内において流体が存在する空間が大きいインペラ１１の周辺において弾性部材２５が圧縮されて当該ポンプ室３の容量が拡大する。これにより、流体の凍結時にポンプ室３の内壁面にかかる圧力を低減できるので、ケーシング４の破損を抑制できる。また、仕切り部材２６によって弾性部材２５を位置決めできるので、ポンプ装置が作動している際に流体の圧力によって弾性部材２５が変形してインペラ１１と弾性部材２５の間隔が拡がることを抑制できる。従って、体積の大きな弾性部材２５をポンプ室３に配置した場合でも、インペラ１１と弾性部材２５の間隔が拡がって揚程が低下することを抑制できる。よって、流体の凍結時にケーシング４の破損を抑制できるとともに、ポンプ性能の低下を抑制できる。

本形態のポンプ装置１を提案するにあたって、以下の事項を考慮している。寒冷等によりポンプ装置内のポンプ室、給水管、吐出管に接続された接続管内に残存した流体が凍結した場合、ポンプ室は、接続管に近いインペラ周辺の空間に流体が残存しやすいため、インペラ周辺で凍結による流体の体積膨張が発生しやすい。従来、弾性部材がインペラから離間する位置に配置されているポンプ装置が提案されている。しかしながら、このような構成では、インペラ周辺から流体の凍結が始まった場合には、インペラ周辺でポンプ室の容量を拡大させて流体の体積膨張を吸収することができず、ケーシングが破損するおそれがあった。本形態のポンプ装置１は、上記のように、インペラ１１の周辺において弾性部材２５が圧縮されてポンプ室３の容量が拡大するように構成されているので、ケーシング４の破損を抑制できる。

本形態では、対向部５１は、環状の底部５１１と、底部５１１の内周縁からケース１５に向けて軸線方向Ｌに延びる内側周壁部５１２と、底部５１１の外周縁からケース１５に向けて軸線方向Ｌに延びる外側周壁部５１３と、を備えており、弾性部材２５は、底部５１１、内側周壁部５１２、および外側周壁部５１３に囲まれる弾性部材収容凹部５１０に配置される。外側周壁部５１３の軸線方向Ｌの高さＨ１は、弾性部材２５の軸線方向Ｌの高さＨ０よりも低い。従って、弾性部材２５の外周面の一部がポンプ室３内に露出するので、ポンプ装置１が作動している際には、流体の圧力が弾性部材２５の外周面に作用して弾性部材２５が内周側に圧縮される。よって、インペラ１１と弾性部材２５の軸線方向Ｌの間隔が拡がることを抑制できるので、揚程が低下することを抑制でき、ポンプ性能の低下を抑制できる。

本形態では、仕切り部材２６は環状であり、仕切り部材２６の外径は、弾性部材２５の外径よりも小さい。従って、弾性部材２５の外周部分をポンプ室３内に露出させることができるので、凍結時に弾性部材２５を圧縮させてポンプ室３の内壁面にかかる圧力を低減させることができる。

本形態では、対向部５１の内側周壁部５１２は、仕切り部材２６が軸線方向Ｌに当接する載置面５１５を備えている。従って、仕切り部材２６を軸線方向Ｌに位置決めできる。また、仕切り部材２６を介して、弾性部材２５を軸線方向Ｌに位置決めできる。

本形態において、仕切り部材２６は、内側周壁部５１２に設けられた溶着部５１４に溶着されるため、固定部品が不要である。また、仕切り部材２６の固定強度を高めることができる。

本形態では、仕切り部材２６は、可撓性のシート部材であるため、仕切り部材２６によって弾性部材２５の変形を適度に抑制できる。従って、流体の凍結時にケーシング４の破
損を抑制できるとともに、ポンプ装置１が作動している際には、流体の圧力による弾性部材２５の変形を抑制できる。従って、ポンプ性能の低下を抑制できる。

本形態において、弾性部材２５は、独立気泡発泡体である。独立気泡発泡体を用いることにより、凍結時に弾性部材２５が圧縮されることによってポンプ室３の容量を拡大させることができる。

１…ポンプ装置、２…ロータ、３…ポンプ室、４…ケーシング、５…モータ機構部、１１…インペラ、１２ａ…軸孔、１２…軸部、１３…マグネット、１５…ケース、１５ａ…ケース側貫通孔、１６…隔壁部材、１６ａ…隔壁部材側貫通孔、１７…ステータ、１８…ステータコア、１９…コイル、２１…回路基板、２２…樹脂封止部材、２２ａ…樹脂封止部材側貫通孔、２３…ベース部材、２３ａ…ネジ孔、２５…弾性部材、２６…仕切り部材、２９…凍結破壊防止部、３１…第１環状板部、３１ａ…環状突部、３２…第２環状板部、３３…羽根、３５…スリーブ、３６…鍔部、４０…支軸、４１…凹部、４１ａ…底面、４１ｂ…内周面、４２…ケース本体、４３…給水管、４３ａ…ポンプ室側開口、４４…吐出管、４４ａ…ポンプ室側開口、４５…環状段部、４６…環状凹部、４７…ケース側ロータ支持部、４８…脚部、４９…溶着部、４９ａ…突起部、４９ｂ…突起部の端面、５０…ワッシャ、５１…対向部、５２…筒部、５３…封鎖部、５５…フランジ部、５７…段部、５８…Ｏリング、６２…隔壁部材側ロータ支持部、６３…支軸固定用凹部、６６…突極、６７…インシュレータ、６８…コネクタ、６９…ネジ、２５１…第１露出部、２５２…第２露出部、２６１…溶着用切欠き部、５１０…弾性部材収容凹部、５１１…底部、５１２…内側周壁部、５１３…外側周壁部、５１４…溶着部、５１５…載置面、５１６…環状凸部、Ｌ…軸線方向、Ｌ１…一方側、Ｌ２…他方側、Ｒ…回転方向

Claims (7)

1. インペラ、前記インペラと同軸に延びる軸部、および前記軸部に固定され当該軸部の軸線方向で前記インペラと離間するマグネット、を備えるロータと、
   前記インペラを収容する凹部を備えるケース、および前記軸線方向から前記ケースに被せられて当該ケースとともに前記ロータを収容するポンプ室を区画する隔壁部材、を備えるケーシングと、
   前記隔壁部材において前記インペラと前記軸線方向に対向する対向部に配置される弾性部材と、
   前記弾性部材と前記インペラとの間に配置され、前記隔壁部材に固定される仕切り部材と、を有し、
   前記仕切り部材は、前記軸線方向から見て前記弾性部材の一部と重なることを特徴とするポンプ装置。
2. 前記対向部は、環状の底部と、前記底部の内周縁から前記軸線方向に延びる内側周壁部と、前記底部の外周縁から前記軸線方向に延びる外側周壁部と、を備え、
   前記弾性部材は、前記底部、前記内側周壁部、および前記外側周壁部に囲まれる環状の弾性部材収容凹部に配置され、
   前記外側周壁部の前記軸線方向の高さは、前記弾性部材の前記軸線方向の高さよりも低いことを特徴とする請求項１に記載のポンプ装置。
3. 前記仕切り部材は環状であり、
   前記仕切り部材の外径は、前記弾性部材の外径よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載のポンプ装置。
4. 前記仕切り部材は、前記内側周壁部に設けられた溶着部に溶着されることを特徴とする請求項２または３に記載のポンプ装置。
5. 前記内側周壁部は、前記仕切り部材が前記軸線方向に当接する載置面を備えることを特徴とする請求項２から４の何れか一項に記載のポンプ装置。
6. 前記仕切り部材は、可撓性のシート部材であることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載のポンプ装置。
7. 前記弾性部材は、独立気泡発泡体であることを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載のポンプ装置。
   
   

Images