JP5030468B2 - ポンプ - Google Patents

Description

本発明はポンプに係り、特に合成樹脂製ケーシングを備えたポンプの強度を高めたポンプに関する。

近年、給湯装置等の使用機器の小型化、軽量化及び低価格化に伴い、使用機器に組み込まれるポンプにも、小型、軽量化及び低価格化が要求されている。

図６に示すように、このようなポンプ４０として、合成樹脂製の前部及び後部ケーシング５、６間の空間部に回転子１０を配し、この回転子１０の外周に沿ってリング状の固定子１４が配設されてポンプのモータを構成したキャンドタイプが用いられている。

前部及び後部ケーシング５、６はパッキン８を挟みポンプ４０の内部を密閉し、一側の空間部にポンプ室５ｃを設け、このポンプ室５ｃを連通する流体の吸水口５ａと吐出口５ｂが前部ケーシング５から突出している。

回転子１０は、ケーシング内部のポンプ中心に固定された固定軸１１に、回転軸１２を介して、さらにスラストワッシャー１３を配して回転自在に軸支されている。

この回転子１０は、回転軸１２に回転子基部１０ｂを接続し、この回転子基部１０ｂに羽根車９を連設し、回転軸１２の周囲にマグネット１０ａを固定している。マグネット１０ａは後部ケーシング６のカップ状空間部内に配されている。

固定子１４は、リング状の積層鉄心１４ａと巻線１４ｂとからなり、プリント基板１５と共にモールド樹脂内にモールド成形され円環状の樹脂成形体７を形成している。

樹脂成形体７は、後部ケーシング６の外側であってマグネット１０ａの外周部に配されて後部ケーシング６に固定され、ブラシレスＤＣモータを構成し、羽根車９を回転して、吸水口５ａからポンプ室５ｃ内に吸引した流体を羽根車９により加圧して吐出口５ｂより吐出させる。

前部及び後部ケーシング５、６、樹脂成形体７は長ねじ１７によって一体化されている。

このような従来のポンプ４０では、樹脂成形体７が後部ケーシング６との接触部において、ポンプ内部の圧力を後部ケーシング６を通じて受けるようになり、ポンプ内圧が高くなるとプリント基板１５との間の樹脂層の薄い接触部において樹脂成形体７にクラック等の損傷を生じ、最終的には樹脂成形体７が後部ケーシング６から脱落することがある。

また、ポンプ４０では、後部ケーシング６に固定された樹脂成形体７の内周部と後部ケーシング６の外周部との間に最大で０．４ｍｍ程度の隙間Ｓが生じ、この隙間Ｓで樹脂成形体が変形したり、後部ケーシング６がポンプ内圧を受ける度に後部ケーシング６が隙間Ｓ分の膨張を繰り返すようになる。この変形や膨張の繰り返しにより、樹脂にクラックが発生したり、強度の弱い後部ケーシング６のウェルドラインにクラックを発生し易くし、ポンプ４０の水漏れの原因になるという問題がある。

このような樹脂製ケーシングを用いることによる問題点を解決するため、水圧による樹脂製ケーシングの変位を抑えてポンプの耐水圧性を向上させるためには、樹脂製ケーシングに比べて強度の高い金属製ケーシングを使用することが行われている。

しかし、金属製ケーシングの場合、金属製カバーを立体的なケーシング形状にプレス加工や溶接により形成するのが容易でなく加工コストが高くなるという難点があり、またポンプの重量増や耐腐食性に対する対策も必要になる。

なお、回転子をケーシング内部に密閉し、回転子を駆動する固定子をケーシングの外側に設けてブラシレスＤＣモータを構成し、回転子に接続された羽根車がポンプ室に配置されたキャンドタイプのポンプに関する提案がなされている（特許文献１）。
特開２００１−３１７４８６号公報

本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、樹脂製ケーシングを用いることを可能にし、高耐水圧で、小型、軽量化及び低価格化が可能なポンプを提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明に係るポンプは、外面にポンプの吸水口と吐出口が設けられ、内部に羽根車が配されたポンプ室を形成する合成樹脂製の前部ケーシングと、前記前部ケーシングの一面側に水密的に接合されるとともに、中央部にカップ状の空間部を形成するように反前部ケーシング側へ膨出する有底、薄肉の膨出部が設けられ、前記空間部に前記羽根車に連設する回転子が収容される合成樹脂製の後部ケーシングと、前記回転子の外周部に配される固定子をモールド樹脂内に設けて成形された円環状の樹脂成形体を備え、前記前部ケーシングと後部ケーシングと樹脂成形体を組み合わせてモータを構成するポンプにおいて、前記前部ケーシングの一側と前記樹脂成形体の一側を各々金属製カバーで覆うとともに、前記前部ケーシングと後部ケーシングと樹脂成形体を挟持するように前記両カバーを固定具により連結して固定し、前記樹脂成形体の内周面と前記後部ケーシングの外周面間に生じる隙間に、充填部材を充填することを特徴とする。

本発明に係るポンプによれば、樹脂製ケーシングを用いることを可能にし、高耐水圧で、小型、軽量化及び低価格化が可能なポンプを提供することができる。

本発明に係るポンプの一実施形態について添付図面を参照して説明する。

図１は本発明の一実施形態に係るポンプの斜視図、図２は本発明の一実施形態に係るポンプの一部を縦断面で示す側面図、図３は図２のＡ部の拡大図、図４、図５は本発明の一実施形態に係るポンプの分解斜視図である。

図１及び図２に示すように、本発明の一実施形態に係るポンプ１は、キャンド型であり、合成樹脂製のポンプ本体２の両側面から金属製の前面カバー３及び金属製の後面カバー４で挟持してなり、ポンプ本体２は、前部ケーシング５と、この前部ケーシング５の後面側に水密的に接合する後部ケーシング６と、この後部ケーシング６の後面側に配され、この後部ケーシング６の後面側突出部分を囲うように嵌合される樹脂成形体７から構成している。

前部ケーシング５は外形輪郭形状が略八角形状をなし、外面に吸水口５ａ、この吸水口５ａと直交するように吐出口５ｂを設け、内部にポンプ室５ｃを設け、このポンプ室５ｃには羽根車９を配する。

後部ケーシング６は前部ケーシング５と同様の外形輪郭形状をなし、中央部に後方へ延出するカップ状の空間部６ａを形成するように後側に膨出する有底、薄肉の膨出部６ｂが設けられ、さらに、この膨出部６ｂの周囲には、前部ケーシング５に設けたリング状の係合凸部５ｄがリング状パッキング８を介して水密的に嵌合するリング状の係合凹部６ｃが設けられ、この係合によりケーシングを形成し、空間部６ａには羽根車９が連設する回転子１０を収容する。

この回転子１０はマグネット１０ａを備え、空間部６ａの中心に前部、後部ケーシング５、６間で固定される固定軸１１に、回転子基部１０ｂ、回転軸１２を介して軸支され、回転軸１２の両端は固定軸１１に設けたスラストワッシャー１３によって支持される。

樹脂成形体７は前部ケーシング５と同様の外形輪郭形状で環状をなし、中央部に円筒状凹部７ａが設けられ、この円筒状凹部７ａを囲う周囲部には固定子１４がモールド成形により一体に収容され、固定子１４を回転子１０の外周に沿って配するため、膨出部６ｂに円筒状凹部７ａが外嵌する。固定子１４はリング状の積層鉄心１４ａと巻線１４ｂとからなり、制御回路を持つプリント基板１５と共に樹脂成形体７内にモールド成形される。

樹脂成形体７が後部ケーシング６の膨出部６ｂに外嵌することで、回転子１０のマグネット１０ａの外周部に固定子１４が配されてポンプ１のモータを形成する。

このモータはブラシレスＤＣモータを構成するもので、プリント基板１５より固定子１４に通電されると、固定子１４に回転磁界が発生し回転子１０が回転する。回転子１０の回転に伴って羽根車９も回転し、吸水口５ａから流体をポンプ室５ｃ内に吸引し、羽根車９により加圧された流体を吐出口５ｂより吐出させるものである。

図３に示すように、嵌合する固定子１４と回転子１０間には、充填部材１６を介在させる。

樹脂成形体７の円筒状凹部７ａは後部ケーシング６の膨出部６ｂに外嵌されるが、膨出部６ｂが薄肉であるため、円筒状凹部７ａと膨出部６ｂ間には、最大０．４ｍｍ程度の僅かな隙間Ｓが生じる。

そこで、この隙間Ｓに充填部材１６が充填される。充填部材１６の充填は、樹脂成形体７の後部ケーシング６への嵌合時、樹脂成形体７の内周面と後部ケーシング６の外周面とのいずれか一方の面、あるいは両面に充填部材１６を設けることで容易に充填できる。この充填部材１６としては、後部ケーシング６の外周面に隙間Ｓと同等の厚みをもつテープを巻回するなどの手段を用いる。充填部材は、例えばナイロン、ポリエチレン、塩化ビニルなどの合成樹脂製フィルムやゴム材料をリボン状に裁断したテープが密着性や取り扱い性、耐久性、価格等の点で好ましい。なお、このテープは片面に粘着剤を塗布したものでもよい。

充填用テープは、隙間Ｓを埋める厚みに後部ケーシング６の膨出部６ｂに予め巻き付けておき、樹脂成形体７を外嵌させることで、容易に隙間Ｓにテープを充填させることができる。

このように、隙間Ｓにテープなどの充填部材１６を充填することで隙間Ｓを０．１ｍｍ以下にすることが可能になり、樹脂成形体７の変形量を減少させ、また隙間Ｓに生じる内圧時の後部ケーシング６の膨張を抑制して耐水圧性を向上させ、この変形や膨張の繰り返しによる後部ケーシング６の損傷を防止し、ポンプ１の耐久性を向上させることができる。すなわち、後部ケーシング６がポンプ内圧より膨張するのを抑制して、後部ケーシング６が隙間Ｓ内での膨張の繰り返しを防止して、後部ケーシング６のウェルドラインからのクラック発生を防ぐことができる。

なお、本実施形態では充填部材にテープを用いる例で説明したが、薄板リング形状のものを介設するなど如何なる形状のものでもよく、テープに限定されるものではない。

図４に示すように、ポンプ本体２を挟持する前面及び後面カバー３、４は、前部、後部ケーシング５、６及び樹脂成形体７と略同様の外形輪郭形状をなし、ステンレス鋼板あるいはアルミニウム合金板等をプレス加工で打ち抜くことで製造される。このためその製造が容易である。

前面及び後面カバー３、４の少なくとも外形輪郭の形状が同一のものを用いることで、さらに、製造コストと打抜型のコストの低減を図ることができる。

さらに、前面及び後面カバー３、４の外形輪郭形状をポンプ本体２の外形輪郭形状に合わせることで、金属製カバーのポンプ断面からのはみ出し部分を最小限にしてポンプ１の重量増を抑え、組立性も良好にすることができ好ましい。

また、前面及び後面カバー３、４の打ち抜き時、吸水口５ａ用の開口３ａ、樹脂成形体７用の開口４ａ、上記各開口３ａ、４ａを中心とした周囲方向に形成する各４箇所のねじ孔３ｅ、３ｆ、４ｅ、４ｆ及び下端縁近傍の左右に形成する２箇所のねじ孔３ｇ，４ｇを同時に打ち抜くのが好ましい。

ポンプ１の組立は次のようにして行われる。

図４及び図５に示すように、前面カバー３、図２に示した羽根車９が連設された回転子１０を前部ケーシング５内にセットした状態で、回転子１０を後部ケーシング６の空間部６ａに収容し、４本の長ねじ１７を用いて、この長ねじ１７を前面カバー３の開口３ａより十字の方向の周縁部付近４箇所に形成する各ねじ孔３ｅに夫々貫通させ、前部ケーシング５及び後部ケーシング６の中心より十字方向の周縁部付近４箇所に形成する各ねじ孔５ｅ、６ｅに螺合して、前面カバー３、前部ケーシング５及び後部ケーシング６を一体的に組み立て、さらに、２本の短ねじ１８を用いて、この短ねじ１８を前部カバー３の下側近傍左右に設けた２箇所のねじ孔３ｇに夫々貫通させ、金属製ポンプベース１９の上方折り返し片１９ａに設けた２箇所のねじ孔１９ｇに螺合して、前面カバー３を金属製ポンプベース１９に固定する。

また、４本の総組立用の長ねじ２０を用いて、この長ねじ２０を後面カバー４の開口４ａよりＸ字方向の周縁部付近４箇所に形成する各ねじ孔４ｆを貫通させ、総組立用長ねじ２０に挿入された間隔保持用のカラー２１を介して樹脂成形体７の中心よりＸ字方向の周縁部付近４箇所に形成するねじ孔７ｆを貫通させ、さらに、後部ケーシング６及び前部ケーシング５の中心よりＸ字方向の周縁部付近４箇所に形成するねじ孔６ｆ、５ｆを貫通させ、総組立用長ねじ２０先端部を前面カバー３の開口３ａよりＸ字方向の周縁部付近４箇所に形成するねじ孔３ｆに螺合させ前面カバー３と後面カバー４とを、間に前部ケーシング５と後部ケーシング６及び樹脂成形体７を結合挟持した状態で連結固定する。さらに、２本の短ねじ１８を用いて、この短ねじ１８を後部カバー４の下側近傍左右に設けた２箇所のねじ孔４ｇに夫々貫通させ、金属製ポンプベース１９の上方折り返し片１９ｂに設けた２箇所のねじ孔１９ｇに螺合して、後面カバー３を金属製ポンプベース１９に固定することで、ポンプ１を組み立てる。

このようにして組み立てられたポンプ１は、総組立用の長ねじ２０がポンプ本体２を貫通して前面及び後面カバー３、４同士を両側から固定して一体化し、前面カバー３と後面カバー４とが連結して挟持する状態になるため、作動時のポンプ内の圧力による樹脂成形体の前後方向への変形膨張を抑え、高耐水圧に耐える構造となる。

このポンプの組立時、後部ケーシング６の膨出部６ｂに樹脂成形体７の円筒状凹部７ａを嵌合させる際、充填用テープを予め膨出部６ｂの外周に巻き付けておき両者を嵌合させ組み立てることで、樹脂成形体７と後部ケーシング６との隙間Ｓを充填部材１６で充填することができる。

また、ポンプ１は、前面及び後面カバー３、４の各々の下部に螺着された金属製ポンプベース１９を介して取付部材に固定される。これにより、ポンプの給湯装置への取り付け性や安定性が向上する。

さらに、前面及び後面カバー３、４に金属製ポンプベース１９を取り付けることで、取り付け性及び安定性が向上する。

本実施形態に係るポンプによれば、羽根車と回転子が収容される前部、後部ケーシング、固定子が一体にモールドされる樹脂成形体を合成樹脂製にするとともに、これらを前面、後面カバーで挟持し、固定具で一体化することで、従来の金属ケーシングを用いるもの、あるいは合成樹脂製ケーシングを用い金属製カバーを用いないものとは異なり、樹脂製ケーシングを用いることを可能にし、高耐水圧で、小型、軽量化及び低価格化が可能なポンプが実現される。

本発明の一実施形態に係るポンプの斜視図。 本発明の一実施形態に係るポンプの一部を縦断面で示す側面図。 図２のＡ部の拡大図。 本発明の一実施形態に係るポンプの組立時の斜視図。 本発明の一実施形態に係るポンプの組立時の斜視図。 従来ポンプの一部を縦断面で示す側面図。

符号の説明

１…ポンプ、２…ポンプ本体、３…金属製前面カバー、４…金属製後面カバー、５…前部ケーシング、５ａ…吸水口、５ｂ…吐出口、５ｃ…ポンプ室、６…後部ケーシング、６ａ…空間部、６ｂ…膨出部、６ｃ…係合凹部、７…樹脂成形体、７ａ…円筒状凹部、８…パッキング、９…羽根車、１０…回転子、１１…固定軸、１２…回転軸、１４…固定子、１４ａ…積層鉄心、１４ｂ…巻線、１５…プリント基板、１６…充填部材、１９…金属製ポンプベース、２０…総組立用長ねじ。

Claims (2)

1. 外面にポンプの吸水口と吐出口が設けられ、内部に羽根車が配されたポンプ室を形成する合成樹脂製の前部ケーシングと、
   前記前部ケーシングの一面側に水密的に接合されるとともに、中央部にカップ状の空間部を形成するように反前部ケーシング側へ膨出する有底、薄肉の膨出部が設けられ、前記空間部に前記羽根車に連設する回転子が収容される合成樹脂製の後部ケーシングと、
   前記回転子の外周部に配される固定子をモールド樹脂内に設けて成形された円環状の樹脂成形体を備え、
   前記前部ケーシングと後部ケーシングと樹脂成形体を組み合わせてモータを構成するポンプにおいて、
   前記前部ケーシングの一側と前記樹脂成形体の一側を各々金属製カバーで覆うとともに、前記前部ケーシングと後部ケーシングと樹脂成形体を挟持するように前記両カバーを固定具により連結して固定し、
   前記樹脂成形体の内周面と前記後部ケーシングの外周面間に生じる隙間に、充填部材を充填することを特徴とするポンプ。
2. 前記両金属製カバーを同一外形輪郭形状の板金部品で形成するとともに、この両金属製カバーのそれぞれの下部に金属製ポンプベースが取り付けられることを特徴とする請求項１に記載のポンプ。

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