JP3655485B2 - ポンプ装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はポンプ装置に関し、特に食器洗い乾燥機に適するポンプ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のポンプ装置として、単体となるモータにポンプ部品を組み付けた構造を有しているものがある。このような従来構造のポンプ装置は、洗濯機に内蔵される自吸式ポンプに使用されている。このような自吸式ポンプは、たとえば、特開平8−135590号公報や特開平10−196582号公報に開示されている。また、従来のポンプ装置として、食器洗い乾燥機に使用されているポンプ装置がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上述の自吸式ポンプ装置は、モータとポンプが別部品であり、モータがポンプケースに組み込まれて一体化される構造となっているため、オイルシール保持部材とモータの出力軸との芯合わせが難しいものとなっている。芯合わせが不十分であると、ノイズが発生する、シールの寿命が短くなるなどの欠点がある。また、モータの保持のために、取付板等の別部品が必要となるので組立工数が多くなると共にコストアップになる。また、冷却するためのファンが別途必要な場合もあり、コストアップになりがちとなる。
【0004】
また、上述の食器洗い乾燥機に使用されているポンプ装置は、モータとしてインダクションモータが使用されているために、50/60Hzで特性が異なる。すなわち、モータの回転数が、50/60Hzでそれぞれ3000/3600rpmと低いために、ポンプ効率が悪く、ポンプが大型になる。また、インダクションモータのために、効率が悪く、発熱が大きい。さらに、冷却ファンが必要となる。
【0005】
そこで、本発明の目的は、ノイズが生じにくく、しかも部品の耐久性を向上させることができ、モータ部の発熱を抑えることができるポンプ装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記した目的に鑑みて、本発明のポンプでは、モータの出力軸にインペラが具備され、このインペラを回転駆動することにより流体を送り出すポンプ装置において、該ポンプ装置のポンプ部を構成するケーシングの一部で出力軸を回転自在に軸支する軸受装置を支持する軸受支持部を有すると共にステータコアを支持するステータ支持部を有し、ステータ支持部にはケーシングを介してステータコアと反対側にインペラ室が隣接して設けられている。これにより、モータの出力軸とこの出力軸に取り付けられる軸受装置やステータコアなどの各部品の同芯の確保が容易となる。また、ステータコアからの発熱をインペラ室の流体によって冷却することができる。
【0007】
また、本発明のポンプ装置では、ステータコアの中心に設けられた貫通孔に、軸受支持部とステータ支持部とを対向して配設し、ステータ支持部は、ステータコアの中心の内壁を支持するように設けられている。これにより、ステータ支持部が、ポンプ側ケーシングで代用されるため、部品点数が削減され、安価なポンプが可能になる。また、ステータコアの中心の貫通孔に、軸受支持部とステータ支持部とを配設するという簡単な構成のため、組み立てが容易となる。
【0008】
また、他の発明では、インペラは、その一部が軸受支持部とステータ支持部とで形成される空間に入り込み、インペラ室のその空間に入り込んでいる流体を撹拌する形状にされている。これにより、冷却効果が高められる。
【0009】
また、他の発明では、ステータコアの軸方向外側に、ファン羽根を備えたロータヨークを配置している。これにより、ステータコアの発熱を水冷と空冷の両方式で冷却することができる。
【0010】
また、他の発明では、ステータコアの軸方向外側に、マグネットを備えたロータヨークを配置するとともに、インペラ室にマグネットに対向するように磁性体からなる撹拌部材が設けられている。これにより、水冷効果が高められる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のポンプ装置の実施の形態について図1から図6を参照しながら説明する。図1は、本発明のポンプ装置の縦断面図、図2は正面図、図3は左側面図、図4は右側面図、図5は図4において矢印A方向から見た部分略図、図6は、ポンプ装置のモータ部の結線図である。
【0012】
本発明のポンプ装置は、従来のように別部品からなるポンプとモータを組み付けた構造ではなく、ポンプとモータが一体構造となっているとともに、モータが水冷構造になっていることを特徴としている。
【0013】
本発明のポンプ装置は、図示の例では食器洗い乾燥機用ポンプ装置になっている。このポンプ装置のポンプ部は、第1および第2のポンプ側ケーシングとしてのポンプ側ケーシング1,2と、ポンプ側ケーシング1,2間に配置される分離壁3と、第1および第2のインペラとしての樹脂製のインペラ4,5と、シール部材としてのゴム製のオイルシール6とからなり、循環水ポンプ部と排水ポンプ部を構成している。
【0014】
ポンプ側ケーシング1と分離壁3で囲まれる循環水ポンプ部は、ポンプ側ケーシング1の内壁で形成された吸水口7と、吸水口7に続くポンプ側ケーシング1の内壁と分離壁3とで形成され、インペラ4が配置されるインペラ室8と、インペラ室8と連通するようにポンプ側ケーシング1に一体形成された渦巻き状吐出部9とを備えている。インペラ4は、シャフト16が挿通される穴が開いた取付部4aと、羽根部4bと、羽根部4bに一体形成された環状リブ4cを備えている。分離壁3には、インペラ5の取付部5aが通る穴3aと、インペラ4の環状リブ4cが入り込むことによりラビリンス構造をなす環状溝3bが形成されている。
【0015】
排水ポンプ部には、ポンプ側ケーシング2と分離壁3で囲まれて、インペラ5が配置されるインペラ室10が形成されている。また、排水ポンプ部は、それぞれインペラ室10と連通するように、ポンプ側ケーシング2に一体形成された入水口23と出水口24を備えている。インペラ5は、シャフト16が挿通される穴が開いており、インペラ4の取付部4aにドッキングする取付部5aと、羽根部5bと、羽根部5bに一体形成された突起5cを備えている。
【0016】
ポンプ装置のモータ部は、円筒状のモータ側ケーシング11と、軸受装置としてのラジアル軸受(ボールベアリングや焼結軸受など)12,13と、ロータ用のマグネット14と、ロータヨーク15と、モータの出力軸となるシャフト16と、ステータコア17と、ボビン18と、コイル19と、基板20と、ホールIC21と、リード線22とから構成される。ロータヨーク15は、カップ状に形成されており、内周部にロータ用のマグネット14が固着される。ロータヨーク15は、マグネット14のバックアップヨークになっており、鉄製の磁性材料(たとえば、絞り性の良い低炭素鋼)が使用される。カップの側面には、ファンの羽根15aが切り起こされている。
【0017】
第2のポンプ側ケーシング2は、第1のモータ側ケーシング1の環状突出部1aがはめ込まれる環状溝部2aと、環状溝部2aから延びている大径円筒状延出部2bと、大径円筒状延出部2bの径より小さい径を有し、大径円筒状延出部2bから外向きに延びている中径円筒状延出部2cと、中径円筒状延出部2cの径より小さい径を有し、中径円筒状延出部2cから折り返してさらに内向きに延びている小径円筒状延出部2dとを備えている。
【0018】
第2のポンプ側ケーシング2の構造について、換言すると、ステータコア17中心に設けられた貫通孔に軸受支持部としての小径円筒状延出部2dと、ステータコア17中心の内壁を支持するステータ支持部としての中径円筒状延出部2cとを対向して配設している。第2のポンプ側ケーシング2の中径円筒状延出部2cと小径円筒状延出部2dとで形成される空間には、インペラ室10とつながってインペラ5の突起5cが入り込むインペラ室10Aが形成されている。
【0019】
ポンプ側ケーシング1,2とモータ側ケーシング11は、ねじ25で締め付けられ、一体化される。また、モータ側ケーシング11には、図5に示すように、リード線22の直径よりわずかに幅の狭いリード線通し穴11cが形成されている。このリード線通し穴11cは、ねじ25による締め付け時にリード線22を挟み付け、リード線22の抜け強度を確保している。また、モータ側ケーシング11の底壁(図1では右側)には、風通し穴11aが形成されている。
【0020】
次に、このポンプ装置の詳細構造と組み立て方法について説明する。
【0021】
まず、ポンプ側ケーシング2の中径円筒状延出部2cおよび小径円筒状延出部2dに、アウターロータ型モータを形成する各構成要素を取り付ける。すなわち、ポンプ側ケーシング2の中径円筒状延出部2cの外壁には、ステータコア組(ステータコア17と、ボビン18と、ボビン18に巻かれたコイル19と、ボビン19に取り付けられた基板20と、基板20に結線されたホールIC21およびリード線22を含む)をリード線22側から先に挿入し、ステータコア17と中径円筒状延出部2cとを超音波溶着などの接合手段で固定する。
【0022】
次に、小径円筒状延出部2dの一方の端部、すなわち先端部の内壁にオイルシール6を圧入等の接合方法方で固定する。次に、小径円筒状延出部2dの中間部と他方の端部に、軸受装置としてラジアル軸受12,13を圧入などの接合方法で固定する。その後、オイルシール6とラジアル軸受12および13に、吸水口7付近まで延びるようにシャフト16を挿通する。このシャフト16の一方の端部16aには、ロータ組(マグネット14が取り付けられたロータヨーク15からなる)が挿入、固定される。また、このロータ組の挿入とは反対側の端部16bからインペラ5と続いて分離壁3、インペラ4が挿入され、圧入等によって固定される。なお、インペラ4とインペラ5との係合は、軸方向に移動可能に結合されている。
【0023】
上記構造のモータは、三相DCブラシレスモータを構成し、図6の結線図に示すように、コイル19は、スター結線されて三相電圧が供給されるコイルA,BおよびCからなり、ホールIC21は、コイルA,BおよびCの間に配置されてDC電源(たとえば5ボルト)が供給される3個のホール素子HA,HBおよびHCからなる。
【0024】
ロータヨーク15が固定されるシャフト16の一方の端部16aは、圧入結合を強化するためのローレットが形成されている。また、インペラ4が固定されるシャフト16の他方の端部16bは、圧入結合を強化するためのセレーションが形成されている。モータ側ケーシング11は、アウターロータ型モータのロータ部の覆いとして共用されている。
【0025】
上記の構造では、ポンプ側ケーシング2の各延出部2c,2dに、オイルシール6と、ラジアル軸受12,13と、ステータコア17が固定、保持されるために、各部品の同芯の確保が容易となる。
【0026】
次に、上記構造のポンプ装置の動作について説明する。
【0027】
まず、食器洗い乾燥機の食器洗いモード時には、リード線22に三相電圧が供給されてモータが起動され、モータの出力軸となるシャフト16が、一定時間の間、図3から見て反時計回りに回転するように駆動される。それにより、インペラ4も反時計回りに回転する。それと同時に、インペラ5も反時計回りに回転するが、排水時と逆の回転のため、排水側への漏水はない。
【0028】
インペラ4の回転により、吸水口7から食器洗浄水が吸いこまれ、インペラ室8に供給される。このとき、インペラ室8の圧力が高まるので、インペラ室10側への水漏れが発生するおそれがあるが、インペラ4の環状リブ4cと分離壁3の環状溝によるラビリンス構造が水漏れを極力少なくするように働く。次いで、インペラ室8内の食器洗浄水は、インペラ4の羽根部4bの回転の働きによって渦巻き状吐出部9の入口9aに送り込まれる。送り込まれた食器洗浄水は、渦巻き状吐出部9の出口9bからポンプ装置外に噴出して、食器に注がれ、食器が洗浄される。洗浄後の食器洗浄水は、再び吸水口7から吸いこまれ、循環的に使用される。
【0029】
なお、食器洗い乾燥機の食器洗いモード時にはモータ側ケーシング2の中径円筒状延出部2cに固定されているステータコア17からの発熱は、ロータヨーク15のファン羽根15aの回転により、モータ側ケーシング11の風通し穴11aから入る風によって空冷される。また、インペラ室10Aに入り込んでいる温水または冷水によってもステータコア17は冷却される。ただし、温水の場合は、その冷却効果は小さいものとなる。
【0030】
次に、一定時間の間の食器洗浄作業が終了すると、続いて、リード線22に食器洗い動作時の三相電圧と順序が逆の関係になる三相電圧が供給され、モータが逆回転するように駆動される。モータが逆回転すると、モータの出力軸となるシャフト16が、図3から見て時計回りに回転するように駆動される。それにより、インペラ5も時計回りに回転する。それと同時に、インペラ4も時計回りに回転するが、その回転方向が渦巻き状吐出部9の渦巻き方向と逆であり、ポンプ効率が極端に悪くなるため、支障はない。
【0031】
インペラ5の回転により、食器洗い乾燥機内部の底に溜まった洗浄後の水は、入水口23から吸いこまれ、インペラ室10およびインペラ室10Aに供給される。次いで、インペラ室10内の水は、インペラ5の羽根部5bの回転の働きによって出水口24に送り込まれ、食器洗い乾燥機外に排水される。
【0032】
モータ側ケーシング2の中径円筒状延出部2cに固定されているステータコア17からの発熱は、ロータヨーク15のファン羽根15aの回転による空冷に加えて、インペラ室10A内への通水によって水冷される。このとき、インペラ室10A内の水は、インペラ5の突起5cの回転により撹拌され、冷却効果が高められる。
【0033】
以上説明した構成および動作により、次のような効果がある。
1)同一のポンプ側ケーシングに、オイルシール、軸受装置およびステータコアが固定、保持されるために、各部品の同芯の確保が容易となる。
2)従来構造におけるモータの取付板の代用として、ポンプ側ケーシングが共用に使用されるため、部品点数が削減され、安価なポンプが可能になる。
3)モータ部を含むトータルの組み立てが容易となり、精度も出し易くなる。
4)アウターロータ型モータを使用するため、マグネットが大きくなり、安価なフェライトマグネットを使用して必要とする磁束が確保できる。
5)アウターロータ型モータを使用するため、ステータコアが小さく、かつ巻線が容易となり、材料費、巻線費が安価になる。
6)ブラシレスDCモータを使用するため、50/60Hz特性が同じになる。
7)ブラシレスDCモータを使用するため、モータの回転数を容易にアップでき、回転数の高い領域での使用が可能となり、ポンプ効率がアップし、小型にできる。また、モータの効率アップも図れる。
8)アウターロータの側面をファンとして使用するため、冷却用の別ファンが不要となる。
9)ブラシレスモータを使用するため、効率が良く、発熱が抑えられる。
【0034】
上述のように、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限らず種々の変形、応用が可能である。たとえば、上述の実施の形態では、食器洗い乾燥機用ポンプ装置としたが、これに限らずポンプ一般に適用可能である。また、インペラを2つ備えるものではなく、1つのみのインペラを有するポンプ装置に適用しても良い。
【0035】
また、マグネット14を固定するロータヨーク部を鉄製の磁性材料とし、ファン羽根15aを切り起こしではなく樹脂製とし、ロータヨーク部およびシャフト16を、インサート成形で固定しても良い。
【0036】
また、他の実施例では、図7に示すように、ステータコア17の外側にあるロータヨーク15に、マグネット26を固定し、インペラ室10A内にマグネット26に対向するように磁性体からなる撹拌部材27を設けても良い。なお、この図7で示すポンプ装置は、図1から図6のポンプ装置と基本的に同一構造であり、同一部分には同一符号を付してその説明を省略または簡略化する。このポンプ装置は、液体の撹拌構造と、モータ側ケーシング11に風通し穴11aが形成されていないことと、ロータヨーク15にファン羽根15aが形成されていない点において、図1から図6のポンプ装置と異なる。
【0037】
図7に示すポンプ装置の撹拌構造は、モータ側ケーシング2の中径円筒状延出部2cと小径円筒状延出部2dの連結部分のインペラ室10A内に凹部28を形成し、撹拌部材27を断面弾丸形状にしてその先端を凹部28に当てるように配置する構成とされる。このように構成することにより、ロータヨーク15と一体回転するマグネット26が回転すると、それに応じて、撹拌部材27も回転し、インペラ室10A内の水が撹拌される。
【0038】
また、ステータコア17やラジアル軸受12,13等の支持をポンプ側ケーシング2で行う構成は、3相のDCブラシレスモータ以外に、AC同期モータ、ステッピングモータ等の他のブラシレスモータやDCブラシ付きモータ等のブラシ付きモータにも適用することができる。また、上述した各撹拌構造やファン羽根15aについても、各種のモータに適用することができる。
【0039】
【発明の効果】
本発明の各ポンプ装置は、同じポンプケーシングにオイルシール、軸受けおよびステータコアが固定、保持されるために、各部品の同心の確保が容易となる。また、モータの取付板の代用として、ポンプケーシングが共用に使用されるため、部品点数が削減され、安価なポンプが可能になる。また、モータ部も含み、トータルの組立が容易となり、精度も出し易くなる。また、ポンプ側ケーシングの形状を工夫することによってステータコアをポンプ装置内の液体の一部を利用して冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のポンプ装置の実施の形態を示す縦断面図で図3のI−I線断面図である。
【図2】図1に示すポンプ装置の正面図である。
【図3】図2に示すポンプ装置の左側面図である。
【図4】図2に示すポンプ装置の右側面図である。
【図5】 図4の矢印Aから見た部分略図である。
【図6】図1に示すポンプ装置のモータ部の結線図である。
【図7】本発明のポンプ装置の他の実施例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
1 ポンプ側ケーシング
2 ポンプ側ケーシング
2c 中径円筒状延出部(ステータ支持部)
2d 小径円筒状延出部(軸受支持部)
3 分離壁
4 インペラ
5 インペラ
5c 突起
10A インペラ室
12,13 ラジアル軸受(軸受装置)
15 ロータヨーク
15a ファン羽根
16 シャフト(モータの出力軸)
17 ステータコア
26 マグネット
27 撹拌部材
Claims (4)
- モータの出力軸にインペラが具備され、このインペラを回転駆動することにより流体を送り出すポンプ装置において、
該ポンプ装置のポンプ部を構成するケーシングの一部で上記出力軸を回転自在に軸支する軸受装置を支持する軸受支持部を有すると共にステータコアを支持するステータ支持部を有し、
上記ステータ支持部には上記ケーシングを介して上記ステータコアと反対側にインペラ室が隣接して設けられ、
上記ステータコアの中心に設けられた貫通孔に、上記軸受支持部と上記ステータ支持部とを対向して配設し、
上記ステータ支持部は、上記ステータコアの中心の内壁を支持することを特徴とするポンプ装置。 - モータの出力軸にインペラが具備され、このインペラを回転駆動することにより流体を送り出すポンプ装置において、
該ポンプ装置のポンプ部を構成するケーシングの一部で上記出力軸を回転自在に軸支する軸受装置を支持する軸受支持部を有すると共にステータコアを支持するステータ支持部を有し、
上記ステータ支持部には上記ケーシングを介して上記ステータコアと反対側にインペラ室が隣接して設けられ、
上記インペラは、その一部が上記軸受支持部と上記ステータ支持部とで形成される空間に入り込み、インペラ室のその空間に入り込んでいる流体を撹拌する形状にされていることを特徴とするポンプ装置。 - モータの出力軸にインペラが具備され、このインペラを回転駆動することにより流体を送り出すポンプ装置において、
該ポンプ装置のポンプ部を構成するケーシングの一部で上記出力軸を回転自在に軸支する軸受装置を支持する軸受支持部を有すると共にステータコアを支持するステータ支持部を有し、
上記ステータ支持部には上記ケーシングを介して上記ステータコアと反対側にインペラ室が隣接して設けられ、
上記ステータコアの軸方向外側に、ファン羽根を備えたロータヨークを配置したことを特徴とするポンプ装置。 - モータの出力軸にインペラが具備され、このインペラを回転駆動することにより流体を送り出すポンプ装置において、
該ポンプ装置のポンプ部を構成するケーシングの一部で上記出力軸を回転自在に軸支する軸受装置を支持する軸受支持部を有すると共にステータコアを支持するステータ支持部を有し、
上記ステータ支持部には上記ケーシングを介して上記ステータコアと反対側にインペラ室が隣接して設けられ、
上記ステータコアの軸方向外側に、マグネットを備えたロータヨークを配置するとともに、上記インペラ室に上記マグネットに対向するように磁性体からなる撹拌部材が設けられていることを特徴とするポンプ装置。
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