JP6064578B2 - ポンプおよびポンプの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ポンプおよびポンプの製造方法に関する。

従来、モータ部と、モータ部により駆動されるポンプ部と、モータ部とポンプ部を隔離する仕切板とを有するポンプが知られている。従来のポンプの構造については、例えば、特許第４２８５５１９号公報に記載されている。当該公報のポンプは、ポンプ部からモータ部への水の浸入や、高湿度によるモータ部の腐食を防止するために、モータ部を樹脂で覆い固めることで保護している（段落０００３，００１４）。樹脂の成型は、内部にモータ部と仕切板とを配置した金型内に樹脂を流し込むことにより行う（段落００２３，００２４，図３）。
特許第４２８５５１９号公報

樹脂成型時には、樹脂が硬化する過程において、樹脂からガスが発生する。このため、仕切板をインサート部品としてインサート成型を行うと、樹脂から発生したガスが、樹脂と仕切板との間に残留する。また、金型内部には、当初の金型内部に存在していた空気の一部が、成型後の金型内部に残留する場合がある。この空気は、成型品に対して、先に詳述した樹脂から発生するガスと、同様の影響を及ぼすこととなる。そうすると、残留ガスや残留空気の圧力により、仕切板の変形や浮き上がりなどの問題が起きる。

この点について、特許第４２８５５１９号公報に記載のポンプは、金型内部に残留していた空気による仕切板の変形を防ぐために、仕切板の非接水面に抜け止め用突起を設けている。これにより、抜け止め用突起が樹脂の中に埋設されるので、樹脂から仕切板が浮き上がることが、防止される（段落００２６，００２９，００３１）。

しかしながら、当該公報のポンプでは、仕切板に複雑な形状の突起を設けるため、仕切板の製造コストが増大する。

また、当該公報のポンプでは、仕切板と樹脂との間の残留空気は外部へ排出されていない（段落００２６）。したがって、樹脂および仕切板は、残留空気からの圧力を受け続けることとなる。

本発明の目的は、仕切板と樹脂との間に溜まったガスを排出することができるポンプを提供することである。

本願の例示的な第１発明は、前後に延びる中心軸に沿って配置されたシャフトと、前記シャフトの周囲において回転するロータと、前記ロータの前方側に位置し、前記ロータとともに回転するインペラと、前記ロータの径方向外側に配置されたステータと、前記ステータの少なくとも一部分を覆う、樹脂製のモータフレームと、前記モータフレームの前方側に位置し、前記ロータの少なくとも一部分をその前方側に収容する第１ケーシングと、前記第１ケーシングの前方側に配置され、流体の取込口と排出口とを有する第２ケーシングと、を有し、前記第１ケーシングは、前記中心軸を囲み、軸方向に延びる略円筒形の内側面を備えた円筒部と、前記円筒部の後方の端部を閉じる板状部と、を有し、前記第１ケーシングおよび前記第２ケーシングにより構成される筐体の内部空間に、前記インペラが収容され、前記モータフレームは、前記板状部に沿って広がる前方端部と、後方端部と、前記前方端部と前記後方端部とをつなぎ、略軸方向に延びる、少なくとも１つのベント孔と、前記第１ケーシングと接触する接触面と、を有し、前記接触面は、軸方向に見て、環状に前記ベント孔を囲むポンプである。

本願の例示的な第２発明は、 前後に延びる中心軸と略同軸の円筒部および前記円筒部の後方の端部を閉じる板状部を有する第１ケーシングと、前記第１ケーシングの後方側に配置される樹脂製のモータフレームと、前記モータフレームに覆われたステータとを有するポンプの製造方法であって、ａ）軸方向に延びるピンを有する金型の内部に、前記第１ケーシングと前記ステータとを配置し、前記板状部と前記ピンの先端とを対向させる工程と、ｂ）前記工程ａ）の後に、前記金型の内部に、溶融樹脂を射出する工程と、ｃ）前記工程ｂ）の後に、前記溶融樹脂を固化させて、前記モータフレームを得る工程と、ｄ）前記工程ｃ）の後に、前記金型から、前記モータフレームを取り出す工程と、を有し、前記工程ｃ）では、前記ピンにより、前記モータフレームに、前記板状部と対向する面から後方外側端面まで軸方向に延びるベント孔が形成されるポンプの製造方法である。

本願の例示的な第１発明によれば、第１ケーシングとモータフレームとの間に溜まったガスを排出できる。したがって、残留ガスに起因する第１ケーシングの変形を抑制できる。

本願の例示的な第２発明によれば、モータフレームの成型時に、第１ケーシングとモータフレームとの間に溜まったガスが、金型からモータフレームを取り出した後に、ベント孔を介して外部へ抜ける。したがって、残留ガスに起因する第１ケーシングの変形を抑制できる。

図１は、第１実施形態に係る自吸式ポンプの断面図である。 図２は、第２実施形態に係る自吸式ポンプの正面図である。 図３は、第２実施形態に係る自吸式ポンプの斜視図である。 図４は、第２実施形態に係る自吸式ポンプの断面図である。 図５は、第２実施形態に係る自吸式ポンプの分解斜視図である。 図６は、第２実施形態に係る自吸式ポンプの分解斜視図である。 図７は、第２実施形態に係る第１ケーシングの斜視図である。 図８は、第２実施形態に係るモータフレームおよび第1ケーシングの背面図である。 図９は、第２実施形態に係るモータフレームの製造工程の一部分を示したフローチャートである。 図１０は、第２実施形態に係るモータフレームの製造工程のステップＳ１における断面図である。 図１１は、第２実施形態に係るモータフレームの製造工程のステップＳ２における断面図である。 図１２は、第２実施形態に係るモータフレームの製造工程のステップＳ３における断面図である。 図１３は、変形例に係るモータフレームおよび第１ケーシングの部分断面図である。 図１４は、変形例に係るモータフレームおよび第１ケーシングの背面図である。 図１５は、変形例に係るモータフレームの製造工程における断面図である。 図１６は、変形例に係るモータフレームの製造工程における断面図である。 図１７は、変形例に係るモータフレームの製造工程における断面図である。 図１８は、変形例に係るモータフレームの製造工程における断面図である。 図１９は、変形例に係るモータフレームの製造工程における断面図である。

以下、本発明の例示的な実施形態について説明する。なお、本願では、ポンプの中心軸と平行な方向を「軸方向」、ポンプの中心軸に直交する方向を「径方向」、ポンプの中心軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、とそれぞれ称する。また、本願では、軸方向を前後方向とし、第１ケーシングに対して第２ケーシング側を前として、各部の形状や位置関係を説明する。本願の各図には、前方側（Ｆ）と後方側（Ｒ）とが、明示されている。また、本願において「平行な方向」とは、略平行な方向も含む。また、本願において「直交する方向」とは、略直交する方向も含む。

＜１．第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るポンプ１Ａの断面図である。図１に示すように、ポンプ１Ａは、シャフト２７Ａ、ロータ３１Ａ、インペラ３２Ａ、ステータ２０１Ａ、モータフレーム２０Ａ、第１ケーシング２１Ａおよび第２ケーシング２２Ａを有する。

シャフト２７Ａは、前後に延びる中心軸９Ａに沿って配置されている。ロータ３１Ａは、シャフト２７Ａの周囲において回転する。インペラ３２Ａは、ロータ３１Ａの前方側に位置し、ロータ３１Ａとともに回転する。ステータ２０１Ａは、ロータ３１Ａの径方向外側に配置されている。

モータフレーム２０Ａは、ステータ２０１Ａを保持する樹脂製の部材である。モータフレーム２０Ａは、ポンプ１Ａの最も後方側に配置されている。モータフレーム２０Ａは、ステータ２０１Ａおよび第１ケーシング２１Ａが挿入された金型の内部に、樹脂を流し込むことにより得られたインサート成型品である。したがって、ステータ２０１Ａの少なくとも一部分は、モータフレーム２０Ａを構成する樹脂に覆われている。

モータフレーム２０Ａは、前方端部６１Ａ、後方端部６２Ａ、および、接触面６５Ａを有する。前方端部６１Ａは、後述する第１ケーシング２１Ａの板状部２１２Ａに沿って広がっている。後方端部６２Ａは、モータフレーム２０Ａの後方側の端部である。接触面６５Ａは、第１ケーシング２１Ａの一部に接触している。接触面６５Ａは環状に繋がっており、軸方向に見て、後述するベント孔２０４Ａを環状に囲んでいる。

第１ケーシング２１Ａは、円筒部２１１Ａおよび板状部２１２Ａを有している。円筒部２１１Ａは、中心軸９Ａを囲み、軸方向に延びる略円筒形の内側面を備えている。円筒部２１１Ａの後方の端部は板状部２１２Ａで閉じられている。第１ケーシング２１Ａは、モータフレーム２０Ａの前方に配置されている。ロータ３１Ａの少なくとも一部分は、板状部２１２Ａの前方側かつ円筒部２１１Ａの径方向内側に収容されている。

第２ケーシング２２Ａは、第１ケーシング２１Ａの前方側に配置されている。第２ケーシング２２Ａは、流体の取込口２２１Ａと、流体の排出口２２２Ａとを有する。

第１ケーシング２１Ａおよび第２ケーシング２２Ａにより構成される筐体の内部には、インペラ室２９Ａ、流入流路２９１Ａ、および流出流路２９２Ａが設けられている。インペラ室２９Ａは、第１ケーシング２１Ａと第２ケーシング２２Ａとにより構成される。インペラ３２Ａは、インペラ室２９Ａの内部に収容される。流入流路２９１Ａは、取込口２２１Ａからインペラ室２９Ａへ連通する。流出流路２９２Ａは、インペラ室２９Ａから排出口２２２Ａへ連通する。

シャフト２７Ａの後方側の端部は、第１ケーシング２１Ａに固定されている。一方、シャフト２７Ａの前方側の端部は、第２ケーシング２２Ａに設けられた軸支え部２２３Ａに固定されている。

図１に示すように、モータフレーム２０Ａは、ベント孔２０４Ａを有している。ベント孔２０４Ａは、前方端部６１Ａと後方端部６２Ａとをつなぎ、略軸方向に延びている。したがって、モータフレーム２０Ａの成型時に、接触面６５Ａの軸方向内側において、モータフレーム２０Ａと第１ケーシング２１Ａとの間に溜まったガスが、ベント孔２０４Ａを介して排出される。その結果、ガスの圧力による第１ケーシングの変形が抑制されている。

＜２．第２実施形態＞
＜２−１．自吸式ポンプの全体構成について＞
図２は、本発明の第２実施形態に係る自吸式ポンプ１の正面図である。図３は、自吸式ポンプ１の斜視図である。図４は、自吸式ポンプ１の断面図である。図４の自吸式ポンプ１の断面は、図２中のＡ−Ａ断面に相当する。また、図５および図６は、自吸式ポンプ１の分解斜視図である。

本実施形態の自吸式ポンプ１は、例えば、家庭用のガス給湯器に搭載され、浴槽に貯留された温水を循環させるために使用される。ただし、本発明のポンプは、ガス給湯器以外の用途に使用されるものであってもよい。例えば、本発明のポンプは、床暖房や加湿器等の家庭用機器や、輸送機器、医療機器、製造機器などに搭載されて、種々の流体を送り出すものであってもよい。

図２〜図６に示すように、自吸式ポンプ１は、静止部２と回転部３とを有する。静止部２は、ガス給湯器の枠体に、固定される。回転部３は、静止部２に対して回転可能に支持される。

本実施形態の静止部２は、モータ部１００、第１ケーシング２１、第２ケーシング２２およびシャフト２７を有する。

モータ部１００は、モータフレーム２０、ステータ２０１、および回路基板２０２を有する。また、モータ部１００は、前方側の端面から後方へ向けて窪むロータ穴２０３を有する。ステータ２０１は、図４のように部分的にロータ穴２０３内に露出していてもよく、あるいは、モータフレーム２０に完全に覆われていてもよい。

モータフレーム２０は、ステータ２０１および回路基板２０２を保持する樹脂製の部材である。モータフレーム２０は、自吸式ポンプ１の最も後方側に、配置されている。本実施形態のモータフレーム２０は、ステータ２０１、回路基板２０２および第１ケーシング２１が挿入された金型の内部に、樹脂を流し込むことにより得られたインサート成型品である。したがって、ステータ２０１および回路基板２０２は、モータフレーム２０を構成する樹脂に、少なくとも部分的に覆われている。また、図４に示すように、本実施形態では、モータフレーム２０の内周面とステータ２０１の径方向内側の端面とで、上述したロータ穴２０３が形成されている。

また、モータフレーム２０は、ベント孔２０４および位置決め孔２０５を有する。ベント孔２０４および位置決め孔２０５の詳細な構成については、後述する。

図４に示すように、ステータ２０１は、ロータ穴２０３の径方向外側に配置されている。ステータ２０１は、ステータコア４１、インシュレータ４２およびコイル４３を有する。ステータコア４１は、例えば、電磁鋼板が軸方向に積層された積層鋼板からなる。また、ステータコア４１は、円環状のコアバック４１１と、コアバック４１１から径方向内側へ向けて突出した複数のティース４１２と、を有する。すなわち、ティース４１２は、周方向に配列されている。インシュレータ４２は、ステータコア４１の各ティース４１２に、取り付けられている。インシュレータ４２は、絶縁材料である樹脂からなる。コイル４３は、インシュレータ４２に巻かれた導線により、構成される。インシュレータ４２は、ティース４１２とコイル４３との間に介在して、ティース４１２とコイル４３とを電気的に絶縁する。また、インシュレータ４２は、後述する第1ケーシング２１の板状部２１２より後方側へ突出した、回路基板取付部４２１を有する。

回路基板２０２は、第１ケーシング２１の板状部２１２の後方に、板状部２１２と略平行に配置されている。回路基板２０２には、コイル４３へ駆動電流を供給するための電子回路が実装されている。回路基板２０２は、インシュレータ４２の回路基板取付部４２１に固定されている。

また、回路基板２０２は、ベント孔２０４と軸方向において重ならない位置に配置されている。本実施形態においては、回路基板２０２は基板孔５１を有している。基板孔５１は、回路基板２０２の略中央を軸方向に貫通している。ベント孔２０４は、後述する前方端部６１から、基板孔５１を通って、後述する後方端部６２に達する。仮に、このような基板孔５１を設けることなく、回路基板２０２をベント孔２０４と軸方向において重ならない位置に配置しようとすると、回路基板２０２の実装面積を小さくせざるを得ない。しかしながら、本実施形態では、回路基板２０２に基板孔５１を設けることにより、実装面積の縮小が抑制されている。

第１ケーシング２１は、円筒部２１１、板状部２１２、フランジ部２１３およびシャフト支持部２１４を有する。円筒部２１１は、中心軸９を囲み、軸方向に延びる略円筒形の内側面を備えている。円筒部２１１の後方側の端部は、板状部２１２により閉じられている。フランジ部２１３は、円筒部２１１の前方側の端部から、径方向外側へ向けて広がっている。第１ケーシング２１は、モータフレーム２０の前方に配置されている。円筒部２１１および板状部２１２は、ロータ穴２０３の内部に配置されている。前述の通り、モータフレーム２０は、第１ケーシング２１が挿入された金型の内部に、樹脂を流し込むことにより得られたインサート成型品である。板状部２１２の前方側かつ円筒部２１１の径方向内側には、後述するロータ３１の少なくとも一部分が、収容されている。シャフト支持部２１４は、板状部２１２の前方側の面の略中央から前方側へ突出している。

図７は、第１ケーシング２１の斜視図である。図７に示すように、円筒部２１１は、外周面から径方向外側へ突出するリブ２１５を有する。円筒部２１１の外周面と、ステータコア４１のティース４１２とは、径方向に対向する位置に配置されている。また、リブ２１５は、周方向に隣り合う一対のティース４１２の間に配置されている。そして、リブ２１５とティース４１２とが周方向に接触する。これにより、モータフレーム２０のインサート成型時における、第１ケーシング２１とステータ２０１との周方向の相対移動が制限される。

第２ケーシング２２は、第１ケーシング２１の前方側に配置されている。本実施形態の第２ケーシング２２は、中間ケーシング２３，前方ケーシング２４、仕切板２５およびパッキン２６を有する。ただし、第２ケーシング２２は、単一の部材で構成されていてもよい。

中間ケーシング２３は、中心軸９に直交する方向に、略板状に広がっている。中間ケーシング２３の材料には、例えば樹脂が使用される。図６に示すように、中間ケーシング２３の後方側の面には、インペラ収容部２３１が設けられている。インペラ収容部２３１は、中間ケーシング２３の後方側の面から、前方側へ向けて、円形に窪んでいる。インペラ収容部２３１の内部には、後述するインペラ３２の少なくとも一部分が、収容される。

また、図５に示すように、中間ケーシング２３の前方側の面には、インペラ収容部２３１の下流側の流路を構成する流路溝２３２が、設けられている。インペラ収容部２３１と流路溝２３２とは、中間ケーシング２３内に設けられた孔を介して、連通している。さらに、中間ケーシング２３には、ケーシング貫通孔２３３と、戻り孔２３４とが、設けられている。ケーシング貫通孔２３３は、インペラ収容部２３１の中央を、軸方向に貫通している。戻り孔２３４は、インペラ収容部２３１の下端部付近を、軸方向に貫通している。

前方ケーシング２４は、中間ケーシング２３の前方側に配置されている。前方ケーシング２４は、中心軸９に直交する方向に、略板状に広がっている。前方ケーシング２４の材料には、例えば樹脂が使用される。前方ケーシング２４は、外部から流体を取り込む取込口２２１と、流体を外部へ排出する排出口２２２と、前方ケーシング２４から流体を完全に排出したいときに使用されるドレイン口２４３とを有する。

取込口２２１および排出口２２２は、前方ケーシング２４の上部に、設けられている。ドレイン口２４３は、前方ケーシングの下部に、設けられている。また、図６に示すように、前方ケーシング２４の後方側の面には、取込口２２１に連通する流路溝２４４と、排出口２２２およびドレイン口２４３に連通する流路溝２４５とが設けられている。

中間ケーシング２３と前方ケーシング２４との間には、仕切板２５およびパッキン２６が、介在している。本実施形態では、パッキン２６より後方側に、仕切板２５が配置されている。ただし、パッキン２６より前方側に、仕切板２５が配置されていてもよい。仕切板２５の材料には、例えば樹脂が使用される。パッキン２６の材料には、例えば、エラストマーが使用される。仕切板２５およびパッキン２６は、いずれも、中心軸９に直交する方向に、略板状に広がっている。中間ケーシング２３の流路溝２３２と、前方ケーシング２４の流路溝２４４，２４５との間では、仕切板２５およびパッキン２６によって、流路が分離されている。

仕切板２５は、第１後方孔２５１および第２後方孔２５２を有する。第１後方孔２５１は、仕切板２５を軸方向に貫通する円孔である。また、第１後方孔２５１は、中心軸９と略同軸に配置されている。第２後方孔２５２は、第１後方孔２５１より径方向外側かつ上側の位置において、仕切板２５を軸方向に貫通している。

パッキン２６は、第１前方孔２６１、第２前方孔２６２、および第３前方孔２６３を有する。第１前方孔２６１は、パッキン２６を軸方向に貫通する円孔である。また、第１前方孔２６１は、中心軸９と略同軸に配置されている。第２前方孔２６２は、第１前方孔２６１より径方向外側かつ上側の位置において、パッキン２６を軸方向に貫通している。第３前方孔２６３は、第１前方孔２６１より径方向外側かつ下側の位置において、パッキン２６を軸方向に貫通している。第１前方孔２６１および第３前方孔２６３は、第１後方孔２５１と軸方向に連通する。また、第２前方孔２６２は、第２後方孔２５２と軸方向に連通する。

モータフレーム２０と、第１ケーシング２１とは、インサート成型により互いに固定されている。モータフレーム２０および第１ケーシング２１と、第２ケーシング２２とは、ねじ止めにより、互いに固定されている。すなわち、モータフレーム２０、第１ケーシング２１および第２ケーシング２２に設けられたねじ孔に、軸方向に延びる複数のねじ２８が、締結されている。

なお、複数のねじ２８は、仕切板２５およびパッキン２６には、締結されていない。仕切板２５およびパッキン２６は、中間ケーシング２３と前方ケーシング２４との間に挟まれることにより、保持されている。

シャフト２７は、後述するロータ３１の径方向内側において、前後に延びる中心軸９に沿って配置されている。シャフト２７は、例えば、ステンレス等の金属により形成される。シャフト２７の後方側の端部は、第１ケーシング２１のシャフト支持部２１４に固定されている。例えば、シャフト支持部２１４に設けられた穴に、シャフト２７の後方側の端部が、圧入されている。シャフト２７の前方側の端部は、中間ケーシング２３に設けられた軸支え部２２３に、固定されている。

本実施形態の回転部３は、ロータ３１およびインペラ３２を有する。

ロータ３１は、シャフト２７の周囲に、軸受を介して回転可能に取り付けられている。図４に示すように、ロータ３１は、略円筒状のロータコア３１１と、ロータコア３１１の内部に埋め込まれた円環状のマグネット３１２と、を有する。マグネット３１２の径方向外側の面は、ステータ２０１と径方向に対向する磁極面となっている。磁極面には、Ｎ極とＳ極とが、周方向に交互に着磁されている。

インペラ３２は、ロータ３１の前方側の端部に固定され、ロータ３１とともに回転する。インペラ３２は、周方向に配列された複数の羽根３２１を有する。また、インペラ３２は、第１ケーシング２１と中間ケーシング２３のインペラ収容部２３１とで構成されるインペラ室２９に、収容されている。

このような自吸式ポンプ１において、回路基板２０２を介してコイル４３に駆動電流を供給すると、ステータコア４１のティース４１２に、磁束が生じる。そして、ティース４１２とマグネット３１２との間の磁束の作用により、周方向のトルクが発生する。その結果、ロータ３１およびインペラ３２が、中心軸９を中心として回転する。また、インペラ３２が回転すると、インペラ室２９に貯留された流体が、複数の羽根３２１により、接線方向へ加速される。これにより、自吸式ポンプ１の内部に流体の流れが生じる。

＜２−２．自吸式ポンプ内の流路について＞
第１ケーシング２１および第２ケーシング２２により構成される筐体の内部には、流入流路２９１、流出流路２９２、および戻り流路２９３が、設けられている。図５および図６中に破線矢印で示すように、流入流路２９１は、取込口２２１から、前方ケーシング２４の流路溝２４４、パッキン２６の第１前方孔２６１、および仕切板２５の第１後方孔２５１を通ってインペラ室２９へ連通している。流出流路２９２は、インペラ室２９から、中間ケーシング２３の流路溝２３２、仕切板２５の第２後方孔２５２、およびパッキン２６の第２前方孔２６２を通って、排出口２２２へ連通している。

取込口２２１から取り込まれた流体は、流入流路２９１を通って、インペラ室２９へ送られる。インペラ室２９の内部では、インペラ３２の回転により、流体が加速される。その後、加速された流体は、インペラ室２９から流出流路２９２を通って排出口２２２へ送られ、排出口２２２から筐体の外部へ排出される。

なお、第２前方孔２６２を通過した流体の一部は、排出口２２２から排出されず、前方ケーシング２４の流路溝２４５を、下方へ向けて流れる。そして、当該流体は、戻り流路２９３を通って、つまり、パッキン２６の第３前方孔２６３、仕切板２５の第１後方孔２５１、および中間ケーシング２３の戻り孔２３４を通って、インペラ室２９へ戻される。その後、インペラ室２９へ戻された流体は、インペラ３２により再び加速され、流出流路２９２へ送られる。

この自吸式ポンプ１が動作を開始した直後には、液体と筐体内に残る気体とが、インペラ３２により混合されて、流出流路２９２へ送り出される。ただし、当該混合流体のうち、比較的比重の軽い気体は排出口２２２から排出され、比較的比重の重い液体はインペラ室２９へ戻される。これにより、筐体内に残る気体を、自吸式ポンプ１自体の駆動力によって、排出することができる。そして、気体が排出された後、排出口２２２から液体が排出される。

＜２−３．ベント孔の構造について＞
図８は、モータ部１００および第１ケーシング２１の背面図である。図４，図６および図８に示すように、モータフレーム２０は、ベント孔２０４および位置決め孔２０５を有している。

図４に示すように、モータ部１００のロータ穴２０３は、後述する第１ケーシング２１の円筒部２１１と接する。また、モータフレーム２０は、第１前方端部６１、後方端部６２、第２前方端部６３、接触部６４、および、接触面６５を有する。第１前方端部６１は、第１ケーシング２１の板状部２１２に沿って広がる。第２前方端部６３は、第１ケーシング２１のフランジ部２１３に沿って広がる。後方端部６２は、モータフレーム２０の後方側の端部である。接触部６４は、ステータコア４１の後方側の面と接触する。接触面６５は、第１ケーシング２１の円筒部２１１と接触する。接触面６５は環状に繋がっており、軸方向に見て、ベント孔２０４を環状に囲んでいる。本実施形態において、接触面６５は円筒部２１１と接触しているが、第１ケーシング２１の一部に接触する面であれば、板状部２１２やフランジ部２１３に接触していてもよい。

ベント孔２０４は、前方端部６１と後方端部６２とをつなぎ、略軸方向に延びている。これにより、接触面６５の軸方向内側において、第１ケーシング２１の板状部２１２とモータフレーム２０との間に溜まったガスが、前方端部６１からベント孔２０４へと流出し、さらにベント孔２０４の後方端部６２からモータフレーム２０の後方へ排出される。その結果、ガスの圧力による第１ケーシング２１の変形が抑制されている。

位置決め孔２０５は、接触部６４と後方端部６２とをつなぎ、略軸方向に延びている。位置決め孔２０５は、インサート成型によるモータフレーム２０の製造過程において成型される。なお、本実施形態のモータフレーム２０では、接触部６４がステータコア４１の後方側の面と接触しているが、接触部６４は、回路基板２０２の後方側の面に接触していてもよい。すなわち、位置決め孔２０５は、回路基板２０２の後方において、略軸方向に延びていてもよい。

モータフレーム２０は、例えば、熱硬化性不飽和ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂にて成型される。熱硬化性不飽和ポリエステル樹脂は、放熱性や吸振性に優れた材料である。従って、モータフレーム２０を熱硬化性不飽和ポリエステル樹脂で成型することによって、モータフレーム２０の放熱性が高まり、また、回転部３に起因する振動が抑制される。

一方、熱硬化性不飽和ポリエステル樹脂は、成型時に樹脂が硬化する過程において、ガスを発生しやすい性質を有する。このため、第１ケーシング２１をインサート部品としてインサート成型を行うと、樹脂から発生したガスが、樹脂と第１ケーシング２１との間に残留する。そうすると、残留ガスの圧力により、第１ケーシング２１の変形などの問題が起こることがある。

本実施形態に係る自吸式ポンプ１においては、残留ガスは、主に第１ケーシング２１の板状部２１２とモータフレーム２０との間に溜まる。モータフレーム２０または第１ケーシング２１がベント孔２０４を有していない場合、残留ガスの圧力により、板状部２１２の中央付近が前方に突き出る形状に変形する。このことにより、板状部２１２から突出したシャフト支持部２１４の位置がずれる。すなわち、シャフト２７の位置がずれる。

これに対し、本実施形態のモータフレーム２０は、上記のようなベント孔２０４を有する。このため、モータフレーム２０の成型時に発生したガスは、ベント孔２０４を介してモータフレーム２０の後方側の空間へと排出される。すなわち、ガスは、モータフレーム２０と板状部２１２との間に溜まらない。その結果、板状部２１２の変形が抑制されている。従って、シャフト支持部２１４およびシャフト２７の位置ずれが抑制されている。

特に、本実施形態では、図８に示すように、後方側から軸方向に見て、ベント孔２０４は、第１ケーシング２１の板状部２１２の略中央と重なっている。すなわち、ベント孔２０４は、板状部２１２の略中央に対向する位置に配置されている。その結果、モータフレーム２０と板状部２１２との間に溜まったガス塊の略中央からガスが排出される。このため、ガスの排出効率が良い。

また、図８に示すように、本実施形態のベント孔２０４は、軸方向に見て略円形である。ベント孔２０４の形状は、軸方向に見て略正方形や略正六角形などであっても良いが、略円形が好ましい。ベント孔２０４が軸方向に見て略円形の場合、略正方形などの角のある形状と比べて、ベント孔２０４周辺におけるモータフレーム２０の応力耐性が高い。すなわち、モータフレーム２０の強度低下が抑制されている。

また、本実施形態において、モータフレーム２０は、単一のベント孔２０４を有している。ベント孔２０４が単一であることによって、モータフレーム２０の強度低下がさらに抑制されている。

＜２−４．モータフレームの製造工程＞
図９は、上記のモータフレーム２０の製造工程の一部分を示した、フローチャートである。以下では、モータフレーム２０の製造工程のうち、樹脂のインサート成型に関する工程について、図９を参照しつつ、説明する。

図９の例では、まず、金型８の内部に第１ケーシング２１およびステータ２０１を配置する（ステップＳ１）。図１０は、金型８の内部に第１ケーシング２１およびステータ２０１を配置したときの様子を示した断面図である。金型８は、上金型８１および下金型８２からなる。上金型８１は、溶融樹脂２００を金型８の内部に射出するためのゲート８１１、ベント孔形成ピン８１２および位置決めピン８１３を有する。

ステップＳ１では、まず、下金型８２の上に、第１ケーシング２１が、前方側の面が下向きになるように載置される。次に、第１ケーシング２１の上方に、ステータ２０１と、ステータ２０１に固定された回路基板２０２とが配置される。そして、上金型８１の下面と下金型８２の上面を密着させる。これにより、金型８の内部に溶融樹脂２００を充填させるための空洞部８０が形成される。

このとき、ベント孔形成ピン８１２および位置決めピン８１３は、空洞部８０内を軸方向に延びている。位置決めピン８１３の先端の固定部５３は、ステータコア４１の後方側の面に対向して配置される。これにより、溶融樹脂２００の射出圧によってステータ２０１および回路基板２０２が上金型８１方向へ浮き上がるのを防止する。本実施形態においては、位置決めピン８１３は、ステータコア４１の後方側の面に対向して配置されているが、位置決めピン８１３は、回路基板２０２の後方側の面に対向して配置されてもよい。

また、ベント孔形成ピン８１２の先端部５２は、第１ケーシング２１の板状部２１２の後方側の面の略中央に対向して配置される。このとき、図１０中に拡大して示したように、先端部５２と板状部２１２は、溶融樹脂２００が充填されない程度の距離を有する。すなわち、ベント孔形成ピン８１２の先端部５２と、板状部２１２との間に、溶融樹脂２００が流入不能な隙間が介在する。例えば、熱硬化性不飽和ポリエステル樹脂を使用する場合、先端部５２と板状部２１２との距離は、１ミリメートル以下であればよい。これにより、先端部５２と板状部２１２との接触に起因する、第１ケーシング２１の変形を防止することができる。

次に、金型８の内部に溶融樹脂２００を射出する（ステップＳ２）。図１１は、ゲート８１１から金型８の内部に溶融樹脂２００を射出している様子を示した断面図である。ゲート８１１から金型８の内部に溶融樹脂２００を射出することにより、空洞部８０が溶融樹脂２００で充填される。このとき、ベント孔形成ピン８１２の先端部５２と、第１ケーシング２１の板状部２１２との間には、溶融樹脂２００は回り込めず、充填されない。

続いて、溶融樹脂２００を、冷却して、固化する（ステップＳ３）。図１２は、金型８内に溶融樹脂２００が充填された後、溶融樹脂２００が固化している様子を示した断面図である。空洞部８０に充填された溶融樹脂２００は、固化されることにより、モータフレーム２０となる。モータフレーム２０の成型時には、モータフレーム２０に、ベント孔形成ピン８１２によってベント孔２０４が成型され、位置決めピン８１３によって位置決め孔２０５が成型される。また、溶融樹脂２００の固化とともに、第１ケーシング２１、ステータ２０１、および回路基板２０２と、モータフレーム２０とが固定される。

ステップＳ３では、溶融樹脂２００が固化する過程において、ガスが発生し始める。発生したガスは、第１ケーシング２１の板状部２１２とモータフレーム２０との間に溜まり始める。

その後、金型８からモータフレーム２０を離型する（ステップＳ４）。すなわち、金型８からモータフレーム２０を取り出す。モータフレーム２０を金型８から離型すると、モータフレーム２０の前方端部６１と後方端部６２とが、ベント孔２０４を介して連通する。したがって、ステップＳ３において発生したガスが、ベント孔２０４を通って、モータフレーム２０の後方側へと排出される。一方、金型８からモータフレーム２０を離型した後も、モータフレーム２０からガスが発生し続ける。そして、発生したガスは、板状部２１２とモータフレーム２０との間に集まり、ベント孔２０４を介してモータフレーム２０の外部へ排出される。その結果、板状部２１２とモータフレーム２０との間にガスが溜まるのが抑制される。したがって、第１ケーシング２１の変形が抑制される。

＜３．変形例＞
以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。

＜３−１．変形例１＞
図１３は、一変形例に係るモータフレーム２０Ｂおよび第１ケーシング２１Ｂの部分断面図である。図１３の例では、ベント孔２０４Ｂは、その内部に封止部材２０６Ｂを有している。封止部材２０６Ｂは、後方端部６２Ｂと回路基板２０２Ｂとのベント孔２０４Ｂを介した連通を遮断する。すなわち、封止部材２０６Ｂは、モータフレーム２０Ｂの後方側に存在する水分が、ベント孔２０４Ｂを介して回路基板２０２Ｂへと達するのを防止する。封止部材２０６Ｂは、後方端部６２Ｂと回路基板２０２Ｂとの連通を遮断するものであれば、ベント孔２０４Ｂの内部全体を封止するものでなくてもよい。例えば、ベント孔２０４Ｂの軸方向略中央や、後方端部６２Ｂ付近にのみ、封止部材２０６Ｂが配置されていてもよい。また、封止部材２０６Ｂは、予め成型されてベント孔２０４Ｂに圧入されるものであってもよいし、ベント孔２０４Ｂに注入されるペースト状の封止剤であってもよい。

当該変形例に係るモータフレーム２０Ｂの製造工程は、上記インサート成型に関するステップＳ１からＳ４の後に、さらに、ベント孔２０４Ｂを封止する工程を有する。ただし、上記ステップＳ４の後、モータフレーム２０Ｂは完全に固化するまでガスを発生し続ける。したがって、ガスの発生が終了した後に、ベント孔２０４Ｂを封止することが好ましい。このとき、ベント孔２０４Ｂを封止するとともに、位置決め孔を封止してもよい。その結果、モータフレーム２０Ｂの後方側に存在する水分が、位置決め孔を介してステータへと達するのを防止することができる。

＜３−２．変形例２＞
図１４は、他の変形例に係るモータフレーム２０Ｃおよび第１ケーシング２１Ｃの背面図である。図１４の例では、モータフレーム２０Ｃは、複数のベント孔２０４Ｃを有している。したがって、第１ケーシング２１Ｃとモータフレーム２０Ｃとの間に溜まったガスが、より早く、より確実に排出される。複数のベント孔２０４Ｃは、周方向に略等間隔に配列されることが好ましい。そうすると、ガスが周方向にほぼ均等に排出されるため、第１ケーシング２１Ｃのガスによる変形が、周方向に不均一に生じることを抑制できる。

＜３−３．変形例３＞
また、第１ケーシングの板状部の後方側の面は、凹部または突出部を有していてもよい。この場合、凹部または突出部付近にガスが溜まりやすくなるため、ベント孔によるガス排出の必要性が高い。以下に、変形例を具体的に挙げる。

図１５は、変形例に係るモータフレーム２０Ｄの製造工程における断面図である。図１５中に拡大して示したように、第１ケーシング２１Ｄの板状部２１２Ｄは、後方側の面に、凹部７１Ｄを有している。凹部７１Ｄは、板状部２１２Ｄの後方側の面の略中央に配置されている。ベント孔２０４Ｄは、凹部７１Ｄと対向する位置に設けられる。ベント孔２０４Ｄの前方側の端部の内径は、凹部７１Ｄの内径よりも大きい。したがって、板状部２１２Ｄの凹部７１Ｄ付近と、モータフレーム２０Ｄとの間に溜まったガスが、ベント孔２０４Ｄから効率よく排出される。

図１６は、他の変形例に係るモータフレーム２０Ｅの製造工程における断面図である。図１６中に拡大して示したように、第１ケーシング２１Ｅの板状部２１２Ｅは、後方側の面に、凹部７１Ｅを有している。凹部７１Ｅは、板状部２１２Ｅの後方側の面の略中央に配置されている。ベント孔２０４Ｅは、凹部７１Ｅと対向する位置に設けられる。ベント孔２０４Ｅの前方側の端部の内径は、凹部７１Ｅの内径以下である。したがって、ベント孔２０４Ｅを大きくすることなく、板状部２１２Ｅの凹部７１Ｅ付近と、モータフレーム２０Ｅとの間に溜まったガスが、効率よく排出される。ベント孔２０４Ｅの内径を小さくすることにより、モータフレーム２０Ｅの強度低下が抑制される。

図１７は、他の変形例に係るモータフレーム２０Ｆの製造工程における断面図である。図１７中に拡大して示したように、第１ケーシング２１Ｆの板状部２１２Ｆは、後方側の面に、凹部７１Ｆを有している。凹部７１Ｆは、板状部２１２Ｆの後方側の面に配置されている。凹部７１Ｆと、ベント孔２０４Ｆの前方側の端部とは、軸方向において対向しない。このように、凹部７１Ｆと、ベント孔２０４Ｆの前方側の端部とが、対向していなくてもよい。

図１８は、他の変形例に係るモータフレーム２０Ｇの製造工程における断面図である。図１８中に拡大して示したように、第１ケーシング２１Ｇの板状部２１２Ｇは、後方側の面に、突出部７２Ｇを有している。突出部７２Ｇは、板状部２１２Ｇの後方側の面の略中央から後方に向けて突出している。ベント孔２０４Ｇは、突出部７２Ｇと対向する位置に設けられている。このように、板状部２１２Ｇの後方側の面に突出部７２Ｇを設けることにより、板状部２１２Ｇの強度を上げることができる。したがって、例えば、モータフレーム２０Ｇのインサート成型時に、ベント孔形成ピン８１２Ｇの先端が板状部２１２Ｇに接触したとしても、板状部２１２Ｇが変形しにくい。

図１９は、他の変形例に係るモータフレーム２０Ｈの製造工程における断面図である。図１９に示したように、第１ケーシング２１Ｈの板状部２１２Ｈは、後方側の面に、突出部７２Ｈを有している。突出部７２Ｈは、板状部２１２Ｈの後方側の面の略中央から後方に向けて略軸方向に延びている。突出部７２Ｈは、ベント孔２０４Ｈを通って、モータフレーム２０Ｈの後方端部６２Ｈに達する。また、モータフレーム２０Ｈのベント孔２０４Ｈを構成する内周面と、突出部７２Ｈの外周面とは、接触している。図１９の例では、製造過程において生じたガスが、モータフレーム２０Ｈのベント孔２０４Ｈを構成する内周面と、突出部７２Ｈの外周面との間から、モータフレーム２０Ｈの後方側へ排出される。また、図１９の例では、金型８Ｈにベント孔成型ピンを設ける必要がない。また、モータフレーム２０Ｈの成型後に、ベント孔２０４Ｈを封止する工程を要しない。

＜３−４．その他の変形例＞
また、ポンプの細部の形状や寸法については、本願の各図に示された形状や寸法と、相違していてもよい。例えば、リブの数は２つ以上であってもよい。

また、本発明のポンプは、遠心ポンプ等の自吸式以外のポンプであってもよい。

また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。

本発明は、ポンプおよびポンプの製造方法に利用できる。

１ 自吸式ポンプ
１Ａ ポンプ
２ 静止部
３ 回転部
８，８Ｈ 金型
９，９Ａ 中心軸
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｆ，２０Ｇ，２０Ｈ モータフレーム
２１，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅ，２１Ｆ，２１Ｇ，２１Ｈ 第１ケーシング
２２，２２Ａ 第２ケーシング
２３ 中間ケーシング
２４ 前方ケーシング
２７，２７Ａ シャフト
３１，３１Ａ ロータ
３２，３２Ａ インペラ
４１ ステータコア
５１ 基板孔
５２ 先端部
５３ 固定部
６１ 第１前方端部
６１Ａ 前方端部
６２，６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｈ 後方端部
６３ 第２前方端部
６４ 接触部
６５，６５Ａ 接触面
７１Ｄ，７１Ｅ，７１Ｆ 凹部
７２Ｇ，７２Ｈ 突出部
１００ モータ部
２００ 樹脂
２０１，２０１Ａ ステータ
２０２，２０２Ｂ 回路基板
２０４，２０４Ａ，２０４Ｂ，２０４Ｃ，２０４Ｄ，２０４Ｅ，２０４Ｆ，２０４Ｇ，２０４Ｈ ベント孔
２０５ 位置決め孔
２０６Ｂ 封止部材
２１１，２１１Ａ 円筒部
２１２，２１２Ａ，２１２Ｄ，２１２Ｅ，２１２Ｆ，２１２Ｇ，２１２Ｈ 板状部
２１５ リブ
４１１ コアバック
４１２ ティース
８１２，８１２Ｇ ベント孔形成ピン
８１３ 位置決めピン

Claims (21)

1. 前後に延びる中心軸に沿って配置されたシャフトと、
   
   前記シャフトの周囲において回転するロータと、
   
   前記ロータの前方側に位置し、前記ロータとともに回転するインペラと、
   
   前記ロータの径方向外側に配置されたステータと、
   
   前記ステータの少なくとも一部分を覆う、樹脂製のモータフレームと、
   
   前記モータフレームの前方側に位置し、前記ロータの少なくとも一部分をその前方側に収容する第１ケーシングと、
   
   前記第１ケーシングの前方側に配置され、流体の取込口と排出口とを有する第２ケーシングと、
   
   を有し、
   
   前記第１ケーシングは、
   
   前記中心軸を囲み、軸方向に延びる略円筒形の内側面を備えた円筒部と、
   
   前記円筒部の後方の端部を閉じる板状部と、
   
   を有し、
   
   前記第１ケーシングおよび前記第２ケーシングにより構成される筐体の内部空間に、前記インペラが収容され、
   
   前記モータフレームは、
   
   前記板状部に沿って広がる前方端部と、
   
   後方端部と、
   
   前記前方端部と前記後方端部とをつなぎ、略軸方向に延びる、少なくとも１つのベント孔と、
   
   前記第１ケーシングと接触する接触面と、
   
   を有し、
   
   前記接触面は、軸方向に見て、環状に前記ベント孔を囲む、ポンプ。
2. 請求項１に記載のポンプにおいて、
   
   少なくとも１つの前記ベント孔の前方側の端部が、前記板状部の略中央に対向する位置に設けられたポンプ。
3. 請求項１または請求項２に記載のポンプにおいて、
   
   前記モータフレームは、単一の前記ベント孔を有するポンプ。
4. 請求項１または請求項２に記載のポンプにおいて、
   
   前記モータフレームは、複数の前記ベント孔を有するポンプ。
5. 請求項１から請求項４までのいずれかに記載のポンプにおいて、
   
   前記第１ケーシングは、前記板状部の前方側の面の略中央から前方側へ突出するシャフト支持部をさらに有するポンプ。
6. 請求項１から請求項５までのいずれかに記載のポンプにおいて、
   
   前記ステータに駆動電流を供給する回路基板をさらに有し、
   
   前記回路基板は、前記ベント孔と軸方向において重ならない位置に配置され、
   
   前記回路基板は、前記モータフレームを構成する樹脂に覆われているポンプ。
7. 請求項６に記載のポンプにおいて、
   
   前記回路基板は、前記第１ケーシングの前記板状部の後方に、前記板状部と略平行に配置され、
   
   前記回路基板は、基板孔を有し、
   
   前記ベント孔が、前記前方端部から前記基板孔を通って前記後方端部に達するポンプ。
8. 請求項６または請求項７に記載のポンプにおいて、
   
   前記ベント孔は、その内部または前記後方端部に封止部材を有し、
   
   前記封止部材が、前記後方端部と前記回路基板との連通を遮断するポンプ。
9. 請求項６から請求項８までのいずれかに記載のポンプにおいて、
   
   前記モータフレームは、
   
   前記回路基板または前記ステータと接触する接触部と、
   
   前記接触部と前記後方端部とをつなぎ、略軸方向に延びる位置決め孔と、
   
   を有するポンプ。
10. 請求項１から請求項９までのいずれかに記載のポンプにおいて、
    
    前記第１ケーシングは、前記板状部の後方側の面に凹部を有するポンプ。
11. 請求項１０に記載のポンプにおいて、
    
    前記凹部は、前記板状部の後方側の面の略中央に配置され、
    
    前記ベント孔の前方側の端部の内径は、前記凹部の内径よりも大きく、
    
    前記ベント孔は、前記凹部と対向する位置に設けられたポンプ。
12. 請求項１０に記載のポンプにおいて、
    
    前記凹部は、前記板状部の後方側の面の略中央に配置され、
    
    前記ベント孔の前方側の端部の内径は、前記凹部の内径以下であり、
    
    前記ベント孔は、前記凹部と対向する位置に設けられたポンプ。
13. 請求項１０に記載のポンプにおいて、
    
    前記凹部と、前記ベント孔の前方側の端部とは、軸方向において対向していないポンプ。
14. 請求項１から請求項９までのいずれかに記載のポンプにおいて、
    
    前記第１ケーシングは、前記板状部の後方側の面の略中央から後方に向けて突出する突出部を有し、
    
    前記ベント孔は、前記突出部と対向する位置に設けられたポンプ。
15. 請求項１から請求項１４までのいずれかに記載のポンプにおいて、
    
    前記ステータは、周方向に配列された複数のティースを有し、
    
    前記ティースは、前記円筒部の外周面と対向する位置に配置され、
    
    前記円筒部は、前記外周面から径方向外側へ突出するリブを有し、
    
    前記リブは、周方向に隣り合う一対の前記ティースの間に位置するポンプ。
16. 請求項１から請求項１５までのいずれかに記載のポンプにおいて、
    
    前記モータフレームを構成する樹脂は、熱硬化性不飽和ポリエステル樹脂であるポンプ。
17. 請求項１から請求項１６までのいずれかに記載のポンプにおいて、
    
    前記ベント孔は、軸方向に見て略円形であるポンプ。
18. 前後に延びる中心軸と略同軸の円筒部および前記円筒部の後方の端部を閉じる板状部を有する第１ケーシングと、前記第１ケーシングの後方側に配置される樹脂製のモータフレームと、前記モータフレームに覆われたステータとを有するポンプの製造方法であって、
    
    ａ）軸方向に延びるピンを有する金型の内部に、前記第１ケーシングと前記ステータとを配置し、前記板状部と前記ピンの先端とを対向させる工程と、
    
    ｂ）前記工程ａ）の後に、前記金型の内部に、溶融樹脂を射出する工程と、
    
    ｃ）前記工程ｂ）の後に、前記溶融樹脂を固化させて、前記モータフレームを得る工程と、
    
    ｄ）前記工程ｃ）の後に、前記金型から、前記モータフレームを取り出す工程と、
    
    を有し、
    
    前記工程ｃ）では、前記ピンにより、前記モータフレームに、前記板状部と対向する面から後方外側端面まで軸方向に延びるベント孔が形成されるポンプの製造方法。
19. 請求項１８に記載の製造方法において、
    
    ｅ）前記工程ｄ）の後に、前記ベント孔を封止する工程
    
    をさらに備えるポンプの製造方法。
20. 請求項１８または請求項１９に記載の製造方法において、
    
    前記工程ａ）、ｂ）およびｃ）において、前記ピンの先端と、前記板状部との間に、前記溶融樹脂が流入不能な隙間が介在するポンプの製造方法。
21. 請求項１８から請求項２０までのいずれかに記載の製造方法において、
    
    前記第１ケーシングは、前記板状部の後方側の面の略中央から後方に向けて延びる突出部をさらに有し、
    
    前記工程ａ）において、前記突出部と前記ピンの先端とを対向させる工程を
    
    さらに備えたポンプの製造方法。

Images