流体装置およびポンプ装置
【課題】電磁部と流体室との間に介在する隔壁部材に貫通穴を形成した場合でも高い液密性や気密性を確保することのできるポンプ装置や水力発電装置などの流体装置を提供すること。
【解決手段】ポンプ装置１００では、複数の固定部材１１のうち、ホルダ部材５には、隔壁部材４に対してモータ部２が位置する側で回転軸７の外周面との間に環状空間８０を構成するシール部材収納用筒部５１が形成され、かかる環状空間８０には、回転軸７の外周面およびシール部材収納用筒部５１の内周面に接する第１環状シール部材８が配置されている。また、環状空間８０より外周側では、隔壁部材４とホルダ部材５との間に第２環状シール部材９１が挟持されている。
【解決手段】ポンプ装置１００では、複数の固定部材１１のうち、ホルダ部材５には、隔壁部材４に対してモータ部２が位置する側で回転軸７の外周面との間に環状空間８０を構成するシール部材収納用筒部５１が形成され、かかる環状空間８０には、回転軸７の外周面およびシール部材収納用筒部５１の内周面に接する第１環状シール部材８が配置されている。また、環状空間８０より外周側では、隔壁部材４とホルダ部材５との間に第２環状シール部材９１が挟持されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁部と流体室との間に介在する隔壁部材に形成された貫通穴を電磁部から回転軸が貫通してインペラ体に連結されたポンプ装置や水力発電装置などの流体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポンプ装置としては、モータ部（電磁部）とポンプ室（流体室）との間に介在する隔壁部材に形成された貫通穴をモータの回転軸が貫通してインペラ体に連結されたタイプのものが提案されており、かかるポンプ装置では、一般に、インペラ体に形成された連結用円筒部内に回転軸の端部が圧入された構造になっている。また、ポンプ装置では、ポンプ室を通過する液体が隔壁部材の貫通穴を介してモータ部の側に漏れることを防止するとともに、モータ部の側から隔壁部材の貫通穴を介してポンプ室に気泡が侵入しないように、インペラ体に形成された連結用円筒部と隔壁部材に設けたシール部材収納用筒部とによって構成された環状空間にオイルシールなどといった環状シール部材が設けられている（特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２１３４９１号公報
【特許文献２】特開２００９−５９５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１、２に記載の構成のように、インペラ体に形成された連結用円筒部の周りに環状シール部材を設けた構成では、液密性や気密性が低いという問題点がある。すなわち、インペラ体は、回転軸に連結されていることから、かかる連結部分の誤差などに起因してインペラ体に回転振れが発生し、液密性や気密性が低下する。また、インペラ体の連結用円筒部に回転軸を圧入した際、連結用円筒部がわずかでも変形すると、連結用円筒部の外周面の真円度が低下し、液密性や気密性が低下する。同様な問題点は、水力発電装置でも共通する課題である。
【０００５】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、機構部と流体室との間に介在する隔壁部材に貫通穴を形成した場合でも高い液密性や気密性を確保することのできるポンプ装置や水力発電装置などの流体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明では、ロータおよびステータコイルが配置された電磁部と、インペラ体が配置された流体室と、該流体室と前記電磁部との間に介在する隔壁部材を含む複数の固定部材と、を有し、前記隔壁部材に形成された貫通穴を前記電磁部から回転軸が貫通して前記インペラ体に連結された流体装置において、前記複数の固定部材のいずれか１つの固定部材には、前記隔壁部材に対して前記電磁部が位置する側で前記回転軸の外周面との間に環状空間を構成するシール部材収納用筒部が形成され、前記環状空間には、前記回転軸の外周面および前記シール部材収納用筒部の内周面に接する第１環状シール部材が設けられていることを特徴とする。
【０００７】
本発明において、流体装置はポンプ装置や水力発電装置として構成される。流体装置が水力発電装置である場合、インペラ体は発電用羽根車である。また、流体装置がポンプ装置である場合、インペラ体は、遠心型インペラ体、軸流型インペラ体等、「流体にエネルギーを与えるための羽根を持つ回転体」である。
【０００８】
本発明では、電磁部と流体室との間に介在する隔壁部材に形成された貫通穴を電磁部から回転軸が貫通してインペラ体に連結されており、流体装置がポンプ装置である場合、回転軸が回転すると、流体室でインペラ体が回転し、流体室での流体の吸入および吐出が行なわれる。また、流体装置が水力発電装置である場合、流体室を流れる流体によってインペラが回転すると、回転軸が回転して発電が行なわれる。ここで、複数の固定部材のいずれか１つの固定部材には、隔壁部材に対して電磁部が位置する側で回転軸の外周面との間に環状空間を構成するシール部材収納用筒部が形成され、かかる環状空間には、回転軸の外周面およびシール部材収納用筒部の内周面に接する第１環状シール部材が設けられている。このため、流体室から流体が回転軸の外周面を伝って電磁部の側に漏れることを防止することができるとともに、電磁部の側から回転軸の外周面を伝って流体室に気泡が侵入することを防止することができる。特に本発明では、第１環状シール部材が回転軸の外周面に直接、接しているため、第１環状シール部材がインペラ体と接している構造と違って、第１環状シール部材と回転軸との同芯度が高い。それ故、液密性や気密性が高いので、流体室から流体が回転軸の外周面を伝って電磁部の側に漏れることを確実に防止することができるとともに、電磁部の側から回転軸の外周面を伝って流体室に気泡が侵入することを確実に防止することができる。
【０００９】
本発明において、前記複数の固定部材のうち、前記シール部材収納用筒部が形成されている固定部材は、前記回転軸に対するラジアル軸受を保持するホルダ部材であることが好ましい。かかる構成を採用すると、シール部材収納用筒部と回転軸との同芯度が高いので、第１環状シール部材と回転軸との同芯度が高い状態を確実に実現することができる。
【００１０】
本発明において、前記環状空間より外周側では、前記隔壁部材と前記ホルダ部材との間に第２環状シール部材が挟持されていることが好ましい。かかる構成を採用すると、流体室から流体が隔壁部材とホルダ部材との間を伝って外部に漏れることを防止することができるとともに、外部から隔壁部材とホルダ部材との間を伝って流体室に気泡が侵入することを防止することができる。
【００１１】
本発明において、前記貫通穴の内径寸法は、前記シール部材収納用筒部の内径寸法より小さく、前記環状空間において前記隔壁部材が位置する側の開口は、当該隔壁部材によって略封鎖されていることが好ましい。かかる構成を採用すると、第１環状シール部材が流体室の側にずれることを隔壁部材によって防止することができる。
【００１２】
本発明において、前記隔壁部材において前記流体室が位置する側に、前記インペラ体に直接あるいは摺動部材（例えば、スラストワッシャ）を介して当接して当該インペラ体および前記回転軸の前記電磁部側への変位を規制するスラスト受け部が設けられている構成を採用することができる。かかる構成によれば、スラスト受け部がモータ回転軸線の近くに位置するため、スラスト受け部での摺動ロスが小さいという利点がある。
【００１３】
本発明において、前記インペラ体は、前記隔壁部材と対向する面側に、放射状に延在する複数の裏羽根を備え、当該裏羽根は、前記インペラ体において前記スラスト受け部と対向する環状領域の外周縁から径方向外側に延在していることが好ましい。かかる構成を採用すると、インペラ体の裏面側と隔壁部材との間に異物が侵入することを抑制することができる。また、貫通穴付近を負圧にすることができるので、第１環状シール部材のシール性能が低下しても、流体室から電磁部へ流体が漏れることを抑制することができる。
【００１４】
本発明において、前記回転軸において前記電磁部側に位置する端部には、前記ステータコイルに対して軸線方向で対向する底板部を備えた金属製のロータケースが連結され、前記底板部において前記ステータコイルと対向する面には絶縁シートが貼付されていることが好ましい。このように構成すると、ステータコイルとロータとの間には、ステータコイルとロータケースに貼付された絶縁シートとの間に介在する空気層からなる第１絶縁層と、絶縁シートからなる第２絶縁層とが設けられているため、絶縁性能に優れている。しかも、かかる絶縁構造であれば、流体装置内の狭い隙間に設けることができるので、流体装置の小型化を図るのに適している。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、複数の固定部材のいずれか１つの固定部材には、隔壁部材に対して電磁部が位置する側で回転軸の外周面との間に環状空間を構成するシール部材収納用筒部が形成され、かかる環状空間には、回転軸の外周面およびシール部材収納用筒部の内周面に接する第１環状シール部材が設けられている。このため、流体室から流体が回転軸の外周面を伝って電磁部の側に漏れることを防止することができるとともに、電磁部の側から回転軸の外周面を伝って流体室に気泡が侵入することを防止することができる。特に本発明では、第１環状シール部材が回転軸の外周面に直接、接しているため、第１環状シール部材がインペラ体と接している構造と違って、第１環状シール部材と回転軸との同芯度が常に高い。それ故、液密性や気密性が高いので、流体室から流体が回転軸の外周面を伝って電磁部の側に漏れることを確実に防止することができるとともに、電磁部の側から回転軸の外周面を伝って流体室に気泡が侵入することを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係るポンプ装置の平面図、およびＡ−Ａ′断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るポンプ装置の要部を拡大して示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るポンプ装置に用いた隔壁部材の断面図、およびホルダ部材の断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るポンプ装置に用いたインペラ体の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。本発明の流体装置は、ポンプ装置および水力発電装置の双方に適用できるが、以下、本発明をポンプ装置に適用した例を中心に説明する。
【００１８】
図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係るポンプ装置の平面図、およびＡ−Ａ′断面図である。図２は、本発明の実施の形態に係るポンプ装置の要部を拡大して示す断面図であり、図２（ａ）にホルダ部材およびその周辺を拡大して示し、図２（ｂ）には隔壁部材の貫通穴およびその周辺をさらに拡大して示してある。図３（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係るポンプ装置に用いた隔壁部材の断面図、およびホルダ部材の断面図である。
【００１９】
図１（ａ）、（ｂ）および図２に示す遠心型インペラ体を備えたポンプ装置１００（流体装置）は、例えば、全自動洗濯機において、洗濯部位に洗浄用の流体を汲み上げる流体ポンプであり、例えば、洗濯槽内の洗浄水を循環させて洗濯部位に供給する。また、本形態のポンプ装置１００は、排水ポンプなどとして用いることもできる。かかるポンプ装置１００を構成するにあたって、本形態では、以下に説明するように、ポンプとモータが一体構造となっている。
【００２０】
本形態のポンプ装置１００は、ポンプ室１（流体室）とモータ部２（電磁部）との間に介在する隔壁部材４、ポンプケース３、およびホルダ部材５などの固定部材１１を備えており、隔壁部材４の一方面側にポンプケース３が被せられることによって、隔壁部材４の一方面側には、インペラ体６を備えたポンプ室１が構成されている。これに対して、隔壁部材４の他方面側には回転軸７を備えたモータ部２が構成されている。隔壁部材４、ポンプケース３およびホルダ部材５は、樹脂製であり、かかる樹脂材料としては、ガラスを混入したガラス入りＰＰ樹脂などの複合材料を用いることもある。
【００２１】
図１（ｂ）および図２に示すように、隔壁部材４においてモータ軸線Ｌ上には貫通穴４０が形成されており、モータ部２の側から突出した回転軸７は貫通穴４０を貫通してインペラ体６と圧入結合されている。このため、回転軸７が回転すると、ポンプ室１でインペラ体６が回転し、ポンプ室１での流体の吸入および吐出が行なわれる。
【００２２】
（ポンプケース３および隔壁部材４の構成）
図２および図３（ａ）に示すように、ポンプケース３は、内側にインペラ体６が配置されたカップ状の本体部分３０と、この本体部分３０の上底部３６の中央からモータ軸線Ｌ方向に延在する円筒状の吸引管部３３と、本体部分３０の円筒状胴部３７からその接線方向に延在する吐出管部３５とを備えている。
【００２３】
隔壁部材４は、モータ部２側に開口するカップ形状を有しており、モータ軸線方向に垂直な板状本体部分４１と、板状本体部分４１の外周縁からモータ部２の側に起立する側壁部４９とを有している。隔壁部材４において、板状本体部分４１の略中央部分には、ポンプ室１に向けて突出した表側円筒部４２を備えており、かかる表側円筒部４２の内周側には、中央部分がモータ部２の側に凹んだ隔壁部４７が設けられている。隔壁部４７は、半径方向外側部分がポンプ室１に向けて斜めに突出したテーパ部４３になっており、かかるテーパ部４３の底部は、モータ軸線Ｌに対して直交する底板部４４になっている。底板部４４において、ポンプ室１の側に位置する表面側は、中央領域が浅い凹部４７８になっており、凹部４７８の底部の中央領域は、さらに浅く凹んだ凹部４７９になっている。
【００２４】
隔壁部４７において、底板部４４の中央には、回転軸７をモータ部２からポンプ室１に向けて貫通させる円形の貫通穴４０が形成されており、かかる貫通穴４０は、凹部４７９の中央で開口している。本形態において、貫通穴４０の内径寸法は、回転軸７の外径寸法よりわずかに大きい。このため、貫通穴４０の内周縁と回転軸７の外周面との間には狭い環状隙間が介在している。
【００２５】
隔壁部４７において、モータ部２が位置する裏面側には、モータ部２の側に向けて突出する円筒部４６が形成されており、円筒部４６は、貫通穴４０と同芯状に形成されている。円筒部４６の先端部では、内面側に２つの環状段部が形成されている。また、隔壁部４７の裏面側には、円筒部４６より内側に、円筒部４６と同芯状に環状突起４７１が形成されている。かかる環状突起４７１は円筒部４６に比較して突出寸法がかなり小さい。
【００２６】
隔壁部材４の裏面側において、円筒部４６より外周側には、隔壁部４７に相当する部分を囲むようにモータ部２の側に突出する側板部４１１が形成されている。かかる側板部４１１、円筒部４６および側壁部４９は、後述するように、隔壁部材４とホルダ部材５とを連結する際、ホルダ部材５の位置決めなどに用いられる。
【００２７】
図２に示すように、ポンプケース３は、本体部分３０が隔壁部材４の表側円筒部４２の外側に嵌った状態で、隔壁部材４と結合されている。表側円筒部４２の根元部分の外側には液密用および気密用のＯリング９２が装着されており、かかるＯリング９２は、ポンプケース３の本体部分３０の円筒状胴部３７の開放端側でわずかに拡径する段部と、表側円筒部４２の根元部分との間に挟持されている。
【００２８】
（インペラ体６の構成）
図４は、本発明の実施の形態に係るポンプ装置１００に用いたインペラ体６の説明図であり、図４（ａ）、（ｂ）は、インペラ体６をポンプ室１の側からみた斜視図、およびモータ部２の側からみた斜視図である。
【００２９】
図２および図４（ａ）、（ｂ）に示すように、インペラ体６は、円板部６０と、この円板部６０の中央からポンプ室１側に突出する有底の連結用円筒部６５と、円板部６０においてポンプ室１側に面する表面側で起立する５枚の表羽根６１とを備えており、５枚の表羽根６１は、連結用円筒部６５の周りで等角度間隔に形成されている。
【００３０】
また、インペラ体６は、円板部６０においてモータ部２側に面する裏面側に、円板部６０の中央からモータ部２の側に突出する環状突部６４と、環状突部６４の周りでモータ部２の側に向けて起立する１０枚の裏羽根６６とを備えており、１０枚の裏羽根６６は、環状突部６４の周りで等角度間隔に形成されている。裏羽根６６は、環状突部６４の外周縁から径方向外側に延在しており、裏羽根６６の径方向外側端部は、円板部６０の外周縁まで届いている。
【００３１】
裏羽根６６において、モータ軸線Ｌ方向の寸法（幅寸法）は、円板部６０の中央側で大であるのに対して、外周側で小になっている。このため、裏羽根６６のモータ軸線方向のモータ部２側の端部は、外周側にいくに従ってモータ部２側から離間し、裏羽根６６のモータ軸線方向のモータ部２側の端部は、中央側にいくに従ってモータ部２側に接近している。但し、隔壁部材４の板状本体部分４１の表面側には、大径の凹部４７８が形成されているとともに、凹部４７８の中央には小径の凹部４７９が形成されている。このため、裏羽根６６のモータ軸線方向のモータ部２側の端部と、隔壁部材４の板状本体部分４１の表面側とは、径方向において略同一の間隔を隔てた形状になっている。また、裏羽根６６の外周側端部は、斜めに切断された形状のテーパ面６６０になっている。
【００３２】
（モータ部２の構成）
図２に示すように、本形態のポンプ装置１００は、モータ部２の側にホルダ部材５を備えており、ホルダ部材５は、モータ軸線Ｌ方向に対して直交する方向に広がる板状本体部分５６と、この板状本体部分５６の略中央からモータ部２が位置する側に突出する軸受保持部５５とを備えている。軸受保持部５５には、回転軸７が貫通する軸穴５７が形成されており、かかる軸穴５７の内径寸法は回転軸７の外径寸法よりわずかに大きい。軸穴５７において、ホルダ部材５のモータ軸線Ｌ方向の両端には一対の環状段部５７２、５７３が形成されている。本形態では、かかる環状段部５７２、５７３に、回転軸７を回転可能に支持する円筒状のラジアル軸受２４、２５が保持されている。また、回転軸７において、ポンプ室１が位置する側とは反対側の端部にはワッシャ７７が取り付けられており、かかるワッシャ７７は、ラジアル軸受２５の端部に当接して回転軸７がポンプ室１の側に変位することを規制する。
【００３３】
本形態では、回転軸７のポンプ室１側の端部７１は、隔壁部材４の貫通穴４０を貫通して、インペラ体６の円筒部６５の内側に圧入固定されており、回転軸７においてインペラ体６に嵌められる端部７１には、圧入結合を強化するためのローレットなどが形成されている。
【００３４】
ホルダ部材５において、板状本体部分５６の略中央には、ポンプ室１の側に向けて円筒状のシール部材収納用筒部５１が突出しており、かかるシール部材収納用筒部５１は、回転軸７の外周面との間に環状空間８０を形成している。
【００３５】
また、ホルダ部材５の板状本体部分５６において、シール部材収納用筒部５１の付け根部分の外周側は、隔壁部材４の円筒部４６に形成された２つの環状段部のうち、外周側の段部の内側に嵌る環状段部５９が形成されている。さらに、ホルダ部材５の板状本体部分５６においてポンプ室１の方を向く表面側には、隔壁部材４に形成した側板部４１１と係合する段部などが形成されており、ホルダ部材５と隔壁部材４とは、ホルダ部材５の板状本体部分５６と隔壁部材４の板状本体部分４１とは、モータ軸線Ｌ方向に所定の間隔があくように結合されている。
【００３６】
ホルダ部材５において、軸受保持部５５の外周側は、ステータコア２６を保持するコア保持部になっており、軸受保持部５５の外周側において板状本体部分５６から離間した位置には、ボルト２６０によって、複数枚のコア板を積層してなるステータコア２６が固定されている。また、ステータコア２６では、内側の環状部から径方向外側に向けて複数の突極が延在しており、かかる突極の周りにはステータコイル２７が巻回されている。
【００３７】
ホルダ部材５の板状本体部分５６において、ステータコア２６が位置する側には柱状突起５６１が複数、形成されており、かかる柱状突起５６１の端部には小突起が形成されている。本形態では、ステータコイル２７に給電するためのモータ基板２９の穴に柱状突起５６１の小突起を嵌めた後、小突起の先端部を押し潰すことにより、柱状突起５６１の先端部にモータ基板２９が保持されている。
【００３８】
（ロータの構成）
本形態のポンプ装置１００では、回転軸７においてポンプ室１が位置する側とは反対側の端部には、ステータコイル２７に対してモータ軸線Ｌ方向で対向する底板部２１８を備えた金属製のロータケース２１が連結されている。また、ロータケース２１において底板部２１８の外周縁から起立する円筒状胴部２１９の内周面にはステータコア２６に対して径方向外側で対向する円筒状のロータマグネット２２が保持されている。
【００３９】
かかる構成のポンプ装置１００のモータ部２では、漏電防止という観点から、ステータコイル２７と金属製の回転軸７との間に十分な絶縁が必要である。そこで、本形態では、ロータケース２１においてステータコイル２７とモータ軸線Ｌ方向で対向する底板部２１８には、接着剤層によって絶縁性を有するＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の樹脂シートを複数枚積層した絶縁シート２３が貼付されている。従って、本形態のポンプ装置１００において、ステータコイル２７とロータケース２１の底板部２１８との間には、ロータケース２１に貼付された絶縁シート２３との間に介在する空気層からなる第１絶縁層と、絶縁シート２３からなる第２絶縁層とが設けられている。
【００４０】
（ポンプ室１側とモータ部２側とのシール構造）
本形態では、回転軸７の端部は、隔壁部材４の貫通穴４０を貫通してインペラ体６に連結されている。このため、ポンプ室１の液体が隔壁の貫通穴４０を介してモータ部２の側に漏れるおそれがある。また、モータ部２の側から隔壁の貫通穴４０を介してポンプ室１に気泡が侵入するおそれがある。
【００４１】
そこで、本形態では、ホルダ部材５には、回転軸７の外周面との間に環状空間８０を形成するシール部材収納用筒部５１が形成されており、かかる環状空間８０には第１環状シール部材８が設けられている。第１環状シール部材８の内周部分は回転軸７の外周面に接し、第１環状シール部材８の外周面はシール部材収納用筒部５１の内周面に接している。本形態では、第１環状シール部材８として、嵌め合い部としての外周側円環部８１と、内周側円環部８２とが連結部８３で繋がったゴム製のオイルシールが用いられており、内周側円環部に８２は、シールリップ部８２１とダストリップ部８２２とが円環状に形成されている。また、連結部８３において隔壁部材４と対向する外面には環状突起８３１が形成されており、かかる環状突起８３１は、隔壁部材４の裏面側に形成された環状突起４７１に当接している。
【００４２】
ここで、貫通穴４０の内径寸法は、回転軸７の外径寸法よりわずかに大きく、シール部材収納用筒部５１の内径寸法よりかなり小さい。このため、環状空間８０において隔壁部材４が位置する側の開口は、隔壁部材４によって略封鎖されている。
【００４３】
また、本形態では、ホルダ部材５と隔壁部材４とを結合すると、シール部材収納用筒部５１の付け根部分の外周側と、隔壁部材４の円筒部４６の段部との間には環状の隙間が形成されており、環状の隙間には第２環状シール部材９１が配置されている。すなわち、本形態では、ホルダ部材５と隔壁部材４とを結合する際、シール部材収納用筒部５１の外周側に第２環状シール部材９１を装着しておき、ホルダ部材５と隔壁部材４とを結合した際、ホルダ部材５と隔壁部材４との間に第２環状シール部材９１が挟持されるようにしてある。本形態において、第２環状シール部材９１としてゴム製のＯリングが用いられている。
【００４４】
（インペラ体６に対するスラスト受けの構造）
本形態では、隔壁部材４に対してモータ部２の側に第１環状シール部材８が配置され、隔壁部材４よりポンプ室１の側には第１環状シール部材８が配置されていない。そこで、本形態では、回転軸７においてインペラ体６との結合部付近に摺動部材であるスラストワッシャ６９を装着し、隔壁部材４においてスラストワッシャ６９と対向する環状領域によって、インペラ体６にスラストワッシャ６９を介して当接してインペラ体６および回転軸７のモータ部２側への変位を規制するスラスト受け部４８が構成されている。すなわち、本形態では、隔壁部材４において貫通穴４０の開口縁付近をインペラ体６および回転軸７のモータ部２側への変位を規制するスラスト受け部４８として利用している。なお、インペラ体６および隔壁部材４の材質によっては、スラストワッシャ６９を省略することもあり、この場合、隔壁部材４のスラスト受け部４８は、インペラ体６に直接、当接してインペラ体６および回転軸７のモータ部２側への変位を規制する。なお、小径の凹部４７８をスラスト受け部４８としても良い。
【００４５】
ここで、スラストワッシャ６９およびスラスト受け部４８は、インペラ体６の環状突部６４と外径寸法が略等しい。従って、裏羽根６６は、インペラ体６においてスラスト受け部４８と対向する環状領域の外周縁から径方向外側に延在していることになる。
【００４６】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態のポンプ装置１００では、複数の固定部材１１のうち、ホルダ部材５には、隔壁部材４に対してモータ部２が位置する側で回転軸７の外周面との間に環状空間８０を構成するシール部材収納用筒部５１が形成され、かかる環状空間８０には、回転軸７の外周面およびシール部材収納用筒部５１の内周面に接する第１環状シール部材８が配置されている。このため、ポンプ室１から流体が回転軸７の外周面を伝ってモータ部２の側に漏れることを防止することができるとともに、モータ部２の側から回転軸７の外周面を伝ってポンプ室１に気泡が侵入することを防止することができる。
【００４７】
特に本形態では、第１環状シール部材８が回転軸７の外周面に直接、接しているため、第１環状シール部材８がインペラ体６と接している構造と違って、液密性や気密性が高い。すなわち、インペラ体６の側に第１環状シール部材８を当接させると、回転軸７とインペラ体６との同芯度の誤差に起因して、回転軸７が回転した際にインペラ体６に回転振れが発生する結果、液密性や気密性が低下するという問題がある。しかるに本形態では、第１環状シール部材８が直接、回転軸７の外周面に当接しており、第１環状シール部材８と回転軸７との間では高い同芯度が常に維持されるため、かかる問題がない。また、インペラ体６において回転軸７が圧入された円筒部の外周面と第１環状シール部材８を当接させた構造の場合、回転軸７を圧入した際、インペラ体６の円筒部の外周面が変形してインペラ体６の円筒部の外周面と第１環状シール部材８との同芯度が低下し、液密性や気密性が低下するという問題や、インペラ体６の外周部に変形を防止する金属製のシール部材が必要となるが、本形態によれば、第１環状シール部材８が直接、回転軸７の外周面に当接しているので、かかる問題がない。
【００４８】
それ故、本形態のポンプ装置１００は、液密性や気密性が高いので、ポンプ室１から流体が回転軸７の外周面を伝ってモータ部２の側に漏れることを確実に防止することができるとともに、モータ部２の側から回転軸７の外周面を伝ってポンプ室１に気泡が侵入することを確実に防止することができる。しかも、シール部材収納用筒部５１は、複数の固定部材１１のうち、ラジアル軸受２４、２５を保持するホルダ部材５に形成されているため、シール部材収納用筒部５１と回転軸７との同芯度が高い。それ故、第１環状シール部材８と回転軸７との同芯度が高い状態を確実に実現することができる。
【００４９】
また、本形態では、環状空間８０より外周側では、隔壁部材４とホルダ部材５との間に第２環状シール部材９１が挟持されているため、ポンプ室１から流体が隔壁部材４とホルダ部材５との間を伝って外部に漏れることを防止することができるとともに、外部から隔壁部材４とホルダ部材５との間を伝ってポンプ室１に気泡が侵入することを防止することができる。
【００５０】
さらに、隔壁部材４の貫通穴４０の内径寸法は、シール部材収納用筒部５１の内径寸法より小さく、環状空間８０において前記隔壁部材４が位置する側の開口は、当該隔壁部材４によって略封鎖されている。このため、第１環状シール部材８がポンプ室１の側にずれることを隔壁部材４によって防止することができる。
【００５１】
また、隔壁部材４の貫通穴４０の内周縁は、回転軸７の外周面との間に狭い隙間を形成するほど、モータ軸線Ｌ近傍に位置しているため、隔壁部材４においてポンプ室１が位置する側に、インペラ体６にスラストワッシャ６９を介して当接してインペラ体６および回転軸７のモータ部２側への変位を規制するスラスト受け部４８を設けることができる。また、スラスト受け部４８は、モータ軸線Ｌの近くに位置するため、スラスト受け部４８での摺動ロスが小さいという利点がある。
【００５２】
さらに、インペラ体６は、隔壁部材４と対向する面側に裏羽根６６を備えているため、インペラ体６の裏面側と隔壁部材４との間に異物が侵入することを抑制することができる。また、貫通穴４０付近を負圧にすることができるので、第１環状シール部材８が破損しても、貫通穴４０から流体が漏れることを抑制することができる。また、裏羽根６６の外周側端部は、斜めに切断された形状のテーパ面になっているため、糸屑などの異物が裏羽根６６に絡みにくい。
【００５３】
また、貫通孔４０と回転軸７との隙間部がインペラ体６の裏羽根６６と隔壁部材４７との間より小さい。このため、シール部材８が設けられている円筒状胴部３７（シール部材側）への異物の混入を確実に防止することができる。また、自給式ポンプでは、運転直後はポンプ室内の圧力が変動するが、本形態では、インペラ体６に裏羽根６６を設けるとともに、貫通孔４０の内径と回転軸７の外径との隙間を狭くしてあるので、ポンプ室１内の圧力変動がシール部材８の側に及ぶことを緩和することができる。それ故、シール部材８を用いたシール部での水漏れを抑制することができる。
【００５４】
さらにまた、回転軸７においてモータ部２側に位置する端部には、ステータコイル２７に対してモータ軸線Ｌ方向で対向する底板部２１８を備えた金属製のロータケース２１が連結され、底板部２１８においてステータコイル２７と対向する面には絶縁シート２３が貼付されている。このため、本形態のポンプ装置１００では、ステータコイル２７と回転軸７との間には、ステータコイル２７とロータケース２１に貼付された絶縁シート２３との間に介在する空気層からなる第１絶縁層と、複数枚の絶縁シート２３からなる第２絶縁層とが設けられているため、絶縁性能に優れている。しかも、かかる絶縁構造であれば、ポンプ装置１００内の狭い隙間に設けることができるので、ポンプ装置１００の小型化を図るのに適している。
【符号の説明】
【００５５】
１ ポンプ室（流体室）
２ モータ部（電磁部）
３ ポンプケース（固定部材）
４ 隔壁部材（固定部材）
５ ホルダ部材（固定部材）
６ インペラ体
７ 回転軸
８ 第１環状シール部材
１１ 固定部材
２１ ロータケース
２２ ロータマグネット
２３ 絶縁シート
２４、２５ ラジアル軸受
２６ ステータコア
２７ ステータコイル
４０ 貫通穴
４８ スラスト受け部
５１ シール部材収納用筒部
６１ 表羽根
６６ 裏羽根
６５ 連結用円筒部
６９ スラストワッシャ（摺動部材）
８０ 環状空間
９１ 第２環状シール部材
１００ ポンプ装置（流体装置）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁部と流体室との間に介在する隔壁部材に形成された貫通穴を電磁部から回転軸が貫通してインペラ体に連結されたポンプ装置や水力発電装置などの流体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポンプ装置としては、モータ部（電磁部）とポンプ室（流体室）との間に介在する隔壁部材に形成された貫通穴をモータの回転軸が貫通してインペラ体に連結されたタイプのものが提案されており、かかるポンプ装置では、一般に、インペラ体に形成された連結用円筒部内に回転軸の端部が圧入された構造になっている。また、ポンプ装置では、ポンプ室を通過する液体が隔壁部材の貫通穴を介してモータ部の側に漏れることを防止するとともに、モータ部の側から隔壁部材の貫通穴を介してポンプ室に気泡が侵入しないように、インペラ体に形成された連結用円筒部と隔壁部材に設けたシール部材収納用筒部とによって構成された環状空間にオイルシールなどといった環状シール部材が設けられている（特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２１３４９１号公報
【特許文献２】特開２００９−５９５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１、２に記載の構成のように、インペラ体に形成された連結用円筒部の周りに環状シール部材を設けた構成では、液密性や気密性が低いという問題点がある。すなわち、インペラ体は、回転軸に連結されていることから、かかる連結部分の誤差などに起因してインペラ体に回転振れが発生し、液密性や気密性が低下する。また、インペラ体の連結用円筒部に回転軸を圧入した際、連結用円筒部がわずかでも変形すると、連結用円筒部の外周面の真円度が低下し、液密性や気密性が低下する。同様な問題点は、水力発電装置でも共通する課題である。
【０００５】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、機構部と流体室との間に介在する隔壁部材に貫通穴を形成した場合でも高い液密性や気密性を確保することのできるポンプ装置や水力発電装置などの流体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明では、ロータおよびステータコイルが配置された電磁部と、インペラ体が配置された流体室と、該流体室と前記電磁部との間に介在する隔壁部材を含む複数の固定部材と、を有し、前記隔壁部材に形成された貫通穴を前記電磁部から回転軸が貫通して前記インペラ体に連結された流体装置において、前記複数の固定部材のいずれか１つの固定部材には、前記隔壁部材に対して前記電磁部が位置する側で前記回転軸の外周面との間に環状空間を構成するシール部材収納用筒部が形成され、前記環状空間には、前記回転軸の外周面および前記シール部材収納用筒部の内周面に接する第１環状シール部材が設けられていることを特徴とする。
【０００７】
本発明において、流体装置はポンプ装置や水力発電装置として構成される。流体装置が水力発電装置である場合、インペラ体は発電用羽根車である。また、流体装置がポンプ装置である場合、インペラ体は、遠心型インペラ体、軸流型インペラ体等、「流体にエネルギーを与えるための羽根を持つ回転体」である。
【０００８】
本発明では、電磁部と流体室との間に介在する隔壁部材に形成された貫通穴を電磁部から回転軸が貫通してインペラ体に連結されており、流体装置がポンプ装置である場合、回転軸が回転すると、流体室でインペラ体が回転し、流体室での流体の吸入および吐出が行なわれる。また、流体装置が水力発電装置である場合、流体室を流れる流体によってインペラが回転すると、回転軸が回転して発電が行なわれる。ここで、複数の固定部材のいずれか１つの固定部材には、隔壁部材に対して電磁部が位置する側で回転軸の外周面との間に環状空間を構成するシール部材収納用筒部が形成され、かかる環状空間には、回転軸の外周面およびシール部材収納用筒部の内周面に接する第１環状シール部材が設けられている。このため、流体室から流体が回転軸の外周面を伝って電磁部の側に漏れることを防止することができるとともに、電磁部の側から回転軸の外周面を伝って流体室に気泡が侵入することを防止することができる。特に本発明では、第１環状シール部材が回転軸の外周面に直接、接しているため、第１環状シール部材がインペラ体と接している構造と違って、第１環状シール部材と回転軸との同芯度が高い。それ故、液密性や気密性が高いので、流体室から流体が回転軸の外周面を伝って電磁部の側に漏れることを確実に防止することができるとともに、電磁部の側から回転軸の外周面を伝って流体室に気泡が侵入することを確実に防止することができる。
【０００９】
本発明において、前記複数の固定部材のうち、前記シール部材収納用筒部が形成されている固定部材は、前記回転軸に対するラジアル軸受を保持するホルダ部材であることが好ましい。かかる構成を採用すると、シール部材収納用筒部と回転軸との同芯度が高いので、第１環状シール部材と回転軸との同芯度が高い状態を確実に実現することができる。
【００１０】
本発明において、前記環状空間より外周側では、前記隔壁部材と前記ホルダ部材との間に第２環状シール部材が挟持されていることが好ましい。かかる構成を採用すると、流体室から流体が隔壁部材とホルダ部材との間を伝って外部に漏れることを防止することができるとともに、外部から隔壁部材とホルダ部材との間を伝って流体室に気泡が侵入することを防止することができる。
【００１１】
本発明において、前記貫通穴の内径寸法は、前記シール部材収納用筒部の内径寸法より小さく、前記環状空間において前記隔壁部材が位置する側の開口は、当該隔壁部材によって略封鎖されていることが好ましい。かかる構成を採用すると、第１環状シール部材が流体室の側にずれることを隔壁部材によって防止することができる。
【００１２】
本発明において、前記隔壁部材において前記流体室が位置する側に、前記インペラ体に直接あるいは摺動部材（例えば、スラストワッシャ）を介して当接して当該インペラ体および前記回転軸の前記電磁部側への変位を規制するスラスト受け部が設けられている構成を採用することができる。かかる構成によれば、スラスト受け部がモータ回転軸線の近くに位置するため、スラスト受け部での摺動ロスが小さいという利点がある。
【００１３】
本発明において、前記インペラ体は、前記隔壁部材と対向する面側に、放射状に延在する複数の裏羽根を備え、当該裏羽根は、前記インペラ体において前記スラスト受け部と対向する環状領域の外周縁から径方向外側に延在していることが好ましい。かかる構成を採用すると、インペラ体の裏面側と隔壁部材との間に異物が侵入することを抑制することができる。また、貫通穴付近を負圧にすることができるので、第１環状シール部材のシール性能が低下しても、流体室から電磁部へ流体が漏れることを抑制することができる。
【００１４】
本発明において、前記回転軸において前記電磁部側に位置する端部には、前記ステータコイルに対して軸線方向で対向する底板部を備えた金属製のロータケースが連結され、前記底板部において前記ステータコイルと対向する面には絶縁シートが貼付されていることが好ましい。このように構成すると、ステータコイルとロータとの間には、ステータコイルとロータケースに貼付された絶縁シートとの間に介在する空気層からなる第１絶縁層と、絶縁シートからなる第２絶縁層とが設けられているため、絶縁性能に優れている。しかも、かかる絶縁構造であれば、流体装置内の狭い隙間に設けることができるので、流体装置の小型化を図るのに適している。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、複数の固定部材のいずれか１つの固定部材には、隔壁部材に対して電磁部が位置する側で回転軸の外周面との間に環状空間を構成するシール部材収納用筒部が形成され、かかる環状空間には、回転軸の外周面およびシール部材収納用筒部の内周面に接する第１環状シール部材が設けられている。このため、流体室から流体が回転軸の外周面を伝って電磁部の側に漏れることを防止することができるとともに、電磁部の側から回転軸の外周面を伝って流体室に気泡が侵入することを防止することができる。特に本発明では、第１環状シール部材が回転軸の外周面に直接、接しているため、第１環状シール部材がインペラ体と接している構造と違って、第１環状シール部材と回転軸との同芯度が常に高い。それ故、液密性や気密性が高いので、流体室から流体が回転軸の外周面を伝って電磁部の側に漏れることを確実に防止することができるとともに、電磁部の側から回転軸の外周面を伝って流体室に気泡が侵入することを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係るポンプ装置の平面図、およびＡ−Ａ′断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るポンプ装置の要部を拡大して示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るポンプ装置に用いた隔壁部材の断面図、およびホルダ部材の断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るポンプ装置に用いたインペラ体の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。本発明の流体装置は、ポンプ装置および水力発電装置の双方に適用できるが、以下、本発明をポンプ装置に適用した例を中心に説明する。
【００１８】
図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係るポンプ装置の平面図、およびＡ−Ａ′断面図である。図２は、本発明の実施の形態に係るポンプ装置の要部を拡大して示す断面図であり、図２（ａ）にホルダ部材およびその周辺を拡大して示し、図２（ｂ）には隔壁部材の貫通穴およびその周辺をさらに拡大して示してある。図３（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係るポンプ装置に用いた隔壁部材の断面図、およびホルダ部材の断面図である。
【００１９】
図１（ａ）、（ｂ）および図２に示す遠心型インペラ体を備えたポンプ装置１００（流体装置）は、例えば、全自動洗濯機において、洗濯部位に洗浄用の流体を汲み上げる流体ポンプであり、例えば、洗濯槽内の洗浄水を循環させて洗濯部位に供給する。また、本形態のポンプ装置１００は、排水ポンプなどとして用いることもできる。かかるポンプ装置１００を構成するにあたって、本形態では、以下に説明するように、ポンプとモータが一体構造となっている。
【００２０】
本形態のポンプ装置１００は、ポンプ室１（流体室）とモータ部２（電磁部）との間に介在する隔壁部材４、ポンプケース３、およびホルダ部材５などの固定部材１１を備えており、隔壁部材４の一方面側にポンプケース３が被せられることによって、隔壁部材４の一方面側には、インペラ体６を備えたポンプ室１が構成されている。これに対して、隔壁部材４の他方面側には回転軸７を備えたモータ部２が構成されている。隔壁部材４、ポンプケース３およびホルダ部材５は、樹脂製であり、かかる樹脂材料としては、ガラスを混入したガラス入りＰＰ樹脂などの複合材料を用いることもある。
【００２１】
図１（ｂ）および図２に示すように、隔壁部材４においてモータ軸線Ｌ上には貫通穴４０が形成されており、モータ部２の側から突出した回転軸７は貫通穴４０を貫通してインペラ体６と圧入結合されている。このため、回転軸７が回転すると、ポンプ室１でインペラ体６が回転し、ポンプ室１での流体の吸入および吐出が行なわれる。
【００２２】
（ポンプケース３および隔壁部材４の構成）
図２および図３（ａ）に示すように、ポンプケース３は、内側にインペラ体６が配置されたカップ状の本体部分３０と、この本体部分３０の上底部３６の中央からモータ軸線Ｌ方向に延在する円筒状の吸引管部３３と、本体部分３０の円筒状胴部３７からその接線方向に延在する吐出管部３５とを備えている。
【００２３】
隔壁部材４は、モータ部２側に開口するカップ形状を有しており、モータ軸線方向に垂直な板状本体部分４１と、板状本体部分４１の外周縁からモータ部２の側に起立する側壁部４９とを有している。隔壁部材４において、板状本体部分４１の略中央部分には、ポンプ室１に向けて突出した表側円筒部４２を備えており、かかる表側円筒部４２の内周側には、中央部分がモータ部２の側に凹んだ隔壁部４７が設けられている。隔壁部４７は、半径方向外側部分がポンプ室１に向けて斜めに突出したテーパ部４３になっており、かかるテーパ部４３の底部は、モータ軸線Ｌに対して直交する底板部４４になっている。底板部４４において、ポンプ室１の側に位置する表面側は、中央領域が浅い凹部４７８になっており、凹部４７８の底部の中央領域は、さらに浅く凹んだ凹部４７９になっている。
【００２４】
隔壁部４７において、底板部４４の中央には、回転軸７をモータ部２からポンプ室１に向けて貫通させる円形の貫通穴４０が形成されており、かかる貫通穴４０は、凹部４７９の中央で開口している。本形態において、貫通穴４０の内径寸法は、回転軸７の外径寸法よりわずかに大きい。このため、貫通穴４０の内周縁と回転軸７の外周面との間には狭い環状隙間が介在している。
【００２５】
隔壁部４７において、モータ部２が位置する裏面側には、モータ部２の側に向けて突出する円筒部４６が形成されており、円筒部４６は、貫通穴４０と同芯状に形成されている。円筒部４６の先端部では、内面側に２つの環状段部が形成されている。また、隔壁部４７の裏面側には、円筒部４６より内側に、円筒部４６と同芯状に環状突起４７１が形成されている。かかる環状突起４７１は円筒部４６に比較して突出寸法がかなり小さい。
【００２６】
隔壁部材４の裏面側において、円筒部４６より外周側には、隔壁部４７に相当する部分を囲むようにモータ部２の側に突出する側板部４１１が形成されている。かかる側板部４１１、円筒部４６および側壁部４９は、後述するように、隔壁部材４とホルダ部材５とを連結する際、ホルダ部材５の位置決めなどに用いられる。
【００２７】
図２に示すように、ポンプケース３は、本体部分３０が隔壁部材４の表側円筒部４２の外側に嵌った状態で、隔壁部材４と結合されている。表側円筒部４２の根元部分の外側には液密用および気密用のＯリング９２が装着されており、かかるＯリング９２は、ポンプケース３の本体部分３０の円筒状胴部３７の開放端側でわずかに拡径する段部と、表側円筒部４２の根元部分との間に挟持されている。
【００２８】
（インペラ体６の構成）
図４は、本発明の実施の形態に係るポンプ装置１００に用いたインペラ体６の説明図であり、図４（ａ）、（ｂ）は、インペラ体６をポンプ室１の側からみた斜視図、およびモータ部２の側からみた斜視図である。
【００２９】
図２および図４（ａ）、（ｂ）に示すように、インペラ体６は、円板部６０と、この円板部６０の中央からポンプ室１側に突出する有底の連結用円筒部６５と、円板部６０においてポンプ室１側に面する表面側で起立する５枚の表羽根６１とを備えており、５枚の表羽根６１は、連結用円筒部６５の周りで等角度間隔に形成されている。
【００３０】
また、インペラ体６は、円板部６０においてモータ部２側に面する裏面側に、円板部６０の中央からモータ部２の側に突出する環状突部６４と、環状突部６４の周りでモータ部２の側に向けて起立する１０枚の裏羽根６６とを備えており、１０枚の裏羽根６６は、環状突部６４の周りで等角度間隔に形成されている。裏羽根６６は、環状突部６４の外周縁から径方向外側に延在しており、裏羽根６６の径方向外側端部は、円板部６０の外周縁まで届いている。
【００３１】
裏羽根６６において、モータ軸線Ｌ方向の寸法（幅寸法）は、円板部６０の中央側で大であるのに対して、外周側で小になっている。このため、裏羽根６６のモータ軸線方向のモータ部２側の端部は、外周側にいくに従ってモータ部２側から離間し、裏羽根６６のモータ軸線方向のモータ部２側の端部は、中央側にいくに従ってモータ部２側に接近している。但し、隔壁部材４の板状本体部分４１の表面側には、大径の凹部４７８が形成されているとともに、凹部４７８の中央には小径の凹部４７９が形成されている。このため、裏羽根６６のモータ軸線方向のモータ部２側の端部と、隔壁部材４の板状本体部分４１の表面側とは、径方向において略同一の間隔を隔てた形状になっている。また、裏羽根６６の外周側端部は、斜めに切断された形状のテーパ面６６０になっている。
【００３２】
（モータ部２の構成）
図２に示すように、本形態のポンプ装置１００は、モータ部２の側にホルダ部材５を備えており、ホルダ部材５は、モータ軸線Ｌ方向に対して直交する方向に広がる板状本体部分５６と、この板状本体部分５６の略中央からモータ部２が位置する側に突出する軸受保持部５５とを備えている。軸受保持部５５には、回転軸７が貫通する軸穴５７が形成されており、かかる軸穴５７の内径寸法は回転軸７の外径寸法よりわずかに大きい。軸穴５７において、ホルダ部材５のモータ軸線Ｌ方向の両端には一対の環状段部５７２、５７３が形成されている。本形態では、かかる環状段部５７２、５７３に、回転軸７を回転可能に支持する円筒状のラジアル軸受２４、２５が保持されている。また、回転軸７において、ポンプ室１が位置する側とは反対側の端部にはワッシャ７７が取り付けられており、かかるワッシャ７７は、ラジアル軸受２５の端部に当接して回転軸７がポンプ室１の側に変位することを規制する。
【００３３】
本形態では、回転軸７のポンプ室１側の端部７１は、隔壁部材４の貫通穴４０を貫通して、インペラ体６の円筒部６５の内側に圧入固定されており、回転軸７においてインペラ体６に嵌められる端部７１には、圧入結合を強化するためのローレットなどが形成されている。
【００３４】
ホルダ部材５において、板状本体部分５６の略中央には、ポンプ室１の側に向けて円筒状のシール部材収納用筒部５１が突出しており、かかるシール部材収納用筒部５１は、回転軸７の外周面との間に環状空間８０を形成している。
【００３５】
また、ホルダ部材５の板状本体部分５６において、シール部材収納用筒部５１の付け根部分の外周側は、隔壁部材４の円筒部４６に形成された２つの環状段部のうち、外周側の段部の内側に嵌る環状段部５９が形成されている。さらに、ホルダ部材５の板状本体部分５６においてポンプ室１の方を向く表面側には、隔壁部材４に形成した側板部４１１と係合する段部などが形成されており、ホルダ部材５と隔壁部材４とは、ホルダ部材５の板状本体部分５６と隔壁部材４の板状本体部分４１とは、モータ軸線Ｌ方向に所定の間隔があくように結合されている。
【００３６】
ホルダ部材５において、軸受保持部５５の外周側は、ステータコア２６を保持するコア保持部になっており、軸受保持部５５の外周側において板状本体部分５６から離間した位置には、ボルト２６０によって、複数枚のコア板を積層してなるステータコア２６が固定されている。また、ステータコア２６では、内側の環状部から径方向外側に向けて複数の突極が延在しており、かかる突極の周りにはステータコイル２７が巻回されている。
【００３７】
ホルダ部材５の板状本体部分５６において、ステータコア２６が位置する側には柱状突起５６１が複数、形成されており、かかる柱状突起５６１の端部には小突起が形成されている。本形態では、ステータコイル２７に給電するためのモータ基板２９の穴に柱状突起５６１の小突起を嵌めた後、小突起の先端部を押し潰すことにより、柱状突起５６１の先端部にモータ基板２９が保持されている。
【００３８】
（ロータの構成）
本形態のポンプ装置１００では、回転軸７においてポンプ室１が位置する側とは反対側の端部には、ステータコイル２７に対してモータ軸線Ｌ方向で対向する底板部２１８を備えた金属製のロータケース２１が連結されている。また、ロータケース２１において底板部２１８の外周縁から起立する円筒状胴部２１９の内周面にはステータコア２６に対して径方向外側で対向する円筒状のロータマグネット２２が保持されている。
【００３９】
かかる構成のポンプ装置１００のモータ部２では、漏電防止という観点から、ステータコイル２７と金属製の回転軸７との間に十分な絶縁が必要である。そこで、本形態では、ロータケース２１においてステータコイル２７とモータ軸線Ｌ方向で対向する底板部２１８には、接着剤層によって絶縁性を有するＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の樹脂シートを複数枚積層した絶縁シート２３が貼付されている。従って、本形態のポンプ装置１００において、ステータコイル２７とロータケース２１の底板部２１８との間には、ロータケース２１に貼付された絶縁シート２３との間に介在する空気層からなる第１絶縁層と、絶縁シート２３からなる第２絶縁層とが設けられている。
【００４０】
（ポンプ室１側とモータ部２側とのシール構造）
本形態では、回転軸７の端部は、隔壁部材４の貫通穴４０を貫通してインペラ体６に連結されている。このため、ポンプ室１の液体が隔壁の貫通穴４０を介してモータ部２の側に漏れるおそれがある。また、モータ部２の側から隔壁の貫通穴４０を介してポンプ室１に気泡が侵入するおそれがある。
【００４１】
そこで、本形態では、ホルダ部材５には、回転軸７の外周面との間に環状空間８０を形成するシール部材収納用筒部５１が形成されており、かかる環状空間８０には第１環状シール部材８が設けられている。第１環状シール部材８の内周部分は回転軸７の外周面に接し、第１環状シール部材８の外周面はシール部材収納用筒部５１の内周面に接している。本形態では、第１環状シール部材８として、嵌め合い部としての外周側円環部８１と、内周側円環部８２とが連結部８３で繋がったゴム製のオイルシールが用いられており、内周側円環部に８２は、シールリップ部８２１とダストリップ部８２２とが円環状に形成されている。また、連結部８３において隔壁部材４と対向する外面には環状突起８３１が形成されており、かかる環状突起８３１は、隔壁部材４の裏面側に形成された環状突起４７１に当接している。
【００４２】
ここで、貫通穴４０の内径寸法は、回転軸７の外径寸法よりわずかに大きく、シール部材収納用筒部５１の内径寸法よりかなり小さい。このため、環状空間８０において隔壁部材４が位置する側の開口は、隔壁部材４によって略封鎖されている。
【００４３】
また、本形態では、ホルダ部材５と隔壁部材４とを結合すると、シール部材収納用筒部５１の付け根部分の外周側と、隔壁部材４の円筒部４６の段部との間には環状の隙間が形成されており、環状の隙間には第２環状シール部材９１が配置されている。すなわち、本形態では、ホルダ部材５と隔壁部材４とを結合する際、シール部材収納用筒部５１の外周側に第２環状シール部材９１を装着しておき、ホルダ部材５と隔壁部材４とを結合した際、ホルダ部材５と隔壁部材４との間に第２環状シール部材９１が挟持されるようにしてある。本形態において、第２環状シール部材９１としてゴム製のＯリングが用いられている。
【００４４】
（インペラ体６に対するスラスト受けの構造）
本形態では、隔壁部材４に対してモータ部２の側に第１環状シール部材８が配置され、隔壁部材４よりポンプ室１の側には第１環状シール部材８が配置されていない。そこで、本形態では、回転軸７においてインペラ体６との結合部付近に摺動部材であるスラストワッシャ６９を装着し、隔壁部材４においてスラストワッシャ６９と対向する環状領域によって、インペラ体６にスラストワッシャ６９を介して当接してインペラ体６および回転軸７のモータ部２側への変位を規制するスラスト受け部４８が構成されている。すなわち、本形態では、隔壁部材４において貫通穴４０の開口縁付近をインペラ体６および回転軸７のモータ部２側への変位を規制するスラスト受け部４８として利用している。なお、インペラ体６および隔壁部材４の材質によっては、スラストワッシャ６９を省略することもあり、この場合、隔壁部材４のスラスト受け部４８は、インペラ体６に直接、当接してインペラ体６および回転軸７のモータ部２側への変位を規制する。なお、小径の凹部４７８をスラスト受け部４８としても良い。
【００４５】
ここで、スラストワッシャ６９およびスラスト受け部４８は、インペラ体６の環状突部６４と外径寸法が略等しい。従って、裏羽根６６は、インペラ体６においてスラスト受け部４８と対向する環状領域の外周縁から径方向外側に延在していることになる。
【００４６】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態のポンプ装置１００では、複数の固定部材１１のうち、ホルダ部材５には、隔壁部材４に対してモータ部２が位置する側で回転軸７の外周面との間に環状空間８０を構成するシール部材収納用筒部５１が形成され、かかる環状空間８０には、回転軸７の外周面およびシール部材収納用筒部５１の内周面に接する第１環状シール部材８が配置されている。このため、ポンプ室１から流体が回転軸７の外周面を伝ってモータ部２の側に漏れることを防止することができるとともに、モータ部２の側から回転軸７の外周面を伝ってポンプ室１に気泡が侵入することを防止することができる。
【００４７】
特に本形態では、第１環状シール部材８が回転軸７の外周面に直接、接しているため、第１環状シール部材８がインペラ体６と接している構造と違って、液密性や気密性が高い。すなわち、インペラ体６の側に第１環状シール部材８を当接させると、回転軸７とインペラ体６との同芯度の誤差に起因して、回転軸７が回転した際にインペラ体６に回転振れが発生する結果、液密性や気密性が低下するという問題がある。しかるに本形態では、第１環状シール部材８が直接、回転軸７の外周面に当接しており、第１環状シール部材８と回転軸７との間では高い同芯度が常に維持されるため、かかる問題がない。また、インペラ体６において回転軸７が圧入された円筒部の外周面と第１環状シール部材８を当接させた構造の場合、回転軸７を圧入した際、インペラ体６の円筒部の外周面が変形してインペラ体６の円筒部の外周面と第１環状シール部材８との同芯度が低下し、液密性や気密性が低下するという問題や、インペラ体６の外周部に変形を防止する金属製のシール部材が必要となるが、本形態によれば、第１環状シール部材８が直接、回転軸７の外周面に当接しているので、かかる問題がない。
【００４８】
それ故、本形態のポンプ装置１００は、液密性や気密性が高いので、ポンプ室１から流体が回転軸７の外周面を伝ってモータ部２の側に漏れることを確実に防止することができるとともに、モータ部２の側から回転軸７の外周面を伝ってポンプ室１に気泡が侵入することを確実に防止することができる。しかも、シール部材収納用筒部５１は、複数の固定部材１１のうち、ラジアル軸受２４、２５を保持するホルダ部材５に形成されているため、シール部材収納用筒部５１と回転軸７との同芯度が高い。それ故、第１環状シール部材８と回転軸７との同芯度が高い状態を確実に実現することができる。
【００４９】
また、本形態では、環状空間８０より外周側では、隔壁部材４とホルダ部材５との間に第２環状シール部材９１が挟持されているため、ポンプ室１から流体が隔壁部材４とホルダ部材５との間を伝って外部に漏れることを防止することができるとともに、外部から隔壁部材４とホルダ部材５との間を伝ってポンプ室１に気泡が侵入することを防止することができる。
【００５０】
さらに、隔壁部材４の貫通穴４０の内径寸法は、シール部材収納用筒部５１の内径寸法より小さく、環状空間８０において前記隔壁部材４が位置する側の開口は、当該隔壁部材４によって略封鎖されている。このため、第１環状シール部材８がポンプ室１の側にずれることを隔壁部材４によって防止することができる。
【００５１】
また、隔壁部材４の貫通穴４０の内周縁は、回転軸７の外周面との間に狭い隙間を形成するほど、モータ軸線Ｌ近傍に位置しているため、隔壁部材４においてポンプ室１が位置する側に、インペラ体６にスラストワッシャ６９を介して当接してインペラ体６および回転軸７のモータ部２側への変位を規制するスラスト受け部４８を設けることができる。また、スラスト受け部４８は、モータ軸線Ｌの近くに位置するため、スラスト受け部４８での摺動ロスが小さいという利点がある。
【００５２】
さらに、インペラ体６は、隔壁部材４と対向する面側に裏羽根６６を備えているため、インペラ体６の裏面側と隔壁部材４との間に異物が侵入することを抑制することができる。また、貫通穴４０付近を負圧にすることができるので、第１環状シール部材８が破損しても、貫通穴４０から流体が漏れることを抑制することができる。また、裏羽根６６の外周側端部は、斜めに切断された形状のテーパ面になっているため、糸屑などの異物が裏羽根６６に絡みにくい。
【００５３】
また、貫通孔４０と回転軸７との隙間部がインペラ体６の裏羽根６６と隔壁部材４７との間より小さい。このため、シール部材８が設けられている円筒状胴部３７（シール部材側）への異物の混入を確実に防止することができる。また、自給式ポンプでは、運転直後はポンプ室内の圧力が変動するが、本形態では、インペラ体６に裏羽根６６を設けるとともに、貫通孔４０の内径と回転軸７の外径との隙間を狭くしてあるので、ポンプ室１内の圧力変動がシール部材８の側に及ぶことを緩和することができる。それ故、シール部材８を用いたシール部での水漏れを抑制することができる。
【００５４】
さらにまた、回転軸７においてモータ部２側に位置する端部には、ステータコイル２７に対してモータ軸線Ｌ方向で対向する底板部２１８を備えた金属製のロータケース２１が連結され、底板部２１８においてステータコイル２７と対向する面には絶縁シート２３が貼付されている。このため、本形態のポンプ装置１００では、ステータコイル２７と回転軸７との間には、ステータコイル２７とロータケース２１に貼付された絶縁シート２３との間に介在する空気層からなる第１絶縁層と、複数枚の絶縁シート２３からなる第２絶縁層とが設けられているため、絶縁性能に優れている。しかも、かかる絶縁構造であれば、ポンプ装置１００内の狭い隙間に設けることができるので、ポンプ装置１００の小型化を図るのに適している。
【符号の説明】
【００５５】
１ ポンプ室（流体室）
２ モータ部（電磁部）
３ ポンプケース（固定部材）
４ 隔壁部材（固定部材）
５ ホルダ部材（固定部材）
６ インペラ体
７ 回転軸
８ 第１環状シール部材
１１ 固定部材
２１ ロータケース
２２ ロータマグネット
２３ 絶縁シート
２４、２５ ラジアル軸受
２６ ステータコア
２７ ステータコイル
４０ 貫通穴
４８ スラスト受け部
５１ シール部材収納用筒部
６１ 表羽根
６６ 裏羽根
６５ 連結用円筒部
６９ スラストワッシャ（摺動部材）
８０ 環状空間
９１ 第２環状シール部材
１００ ポンプ装置（流体装置）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータおよびステータコイルが配置された電磁部と、インペラ体が配置された流体室と、該流体室と前記電磁部との間に介在する隔壁部材を含む複数の固定部材と、を有し、前記隔壁部材に形成された貫通穴を前記電磁部から回転軸が貫通して前記インペラ体に連結された流体装置において、
前記複数の固定部材のいずれか１つの固定部材には、前記隔壁部材に対して前記電磁部が位置する側で前記回転軸の外周面との間に環状空間を構成するシール部材収納用筒部が形成され、
前記環状空間には、前記回転軸の外周面および前記シール部材収納用筒部の内周面に接する第１環状シール部材が設けられていることを特徴とする流体装置。
【請求項２】
前記複数の固定部材のうち、前記シール部材収納用筒部が形成されている固定部材は、前記回転軸に対するラジアル軸受を保持するホルダ部材であることを特徴とする請求項１に記載の流体装置。
【請求項３】
前記環状空間より外周側では、前記隔壁部材と前記ホルダ部材との間に第２環状シール部材が挟持されていることを特徴とする請求項２に記載の流体装置。
【請求項４】
前記貫通穴の内径寸法は、前記シール部材収納用筒部の内径寸法より小さく、
前記環状空間において前記隔壁部材が位置する側の開口は、当該隔壁部材によって略封鎖されていることを特徴とする請求項２または３に記載の流体装置。
【請求項５】
前記隔壁部材において前記流体室が位置する側に、前記インペラ体に直接あるいは摺動部材を介して当接して当該インペラ体および前記回転軸の前記電磁部側への変位を規制するスラスト受け部が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の流体装置。
【請求項６】
前記インペラ体は、前記隔壁部材と対向する面側に、放射状に延在する複数の裏羽根を備え、
当該裏羽根は、前記インペラ体において前記スラスト受け部と対向する環状領域の外周縁から径方向外側に延在していることを特徴とする請求項５に記載の流体装置。
【請求項７】
前記回転軸において前記流体室が位置する側とは反対側の端部には、前記ステータコイルに対して軸線方向で対向する底板部を備えた金属製のロータケースが連結され、
前記底板部において前記ステータコイルと対向する面には絶縁シートが貼付されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の流体装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか一項に記載の流体装置からなることを特徴とするポンプ装置。
【請求項１】
ロータおよびステータコイルが配置された電磁部と、インペラ体が配置された流体室と、該流体室と前記電磁部との間に介在する隔壁部材を含む複数の固定部材と、を有し、前記隔壁部材に形成された貫通穴を前記電磁部から回転軸が貫通して前記インペラ体に連結された流体装置において、
前記複数の固定部材のいずれか１つの固定部材には、前記隔壁部材に対して前記電磁部が位置する側で前記回転軸の外周面との間に環状空間を構成するシール部材収納用筒部が形成され、
前記環状空間には、前記回転軸の外周面および前記シール部材収納用筒部の内周面に接する第１環状シール部材が設けられていることを特徴とする流体装置。
【請求項２】
前記複数の固定部材のうち、前記シール部材収納用筒部が形成されている固定部材は、前記回転軸に対するラジアル軸受を保持するホルダ部材であることを特徴とする請求項１に記載の流体装置。
【請求項３】
前記環状空間より外周側では、前記隔壁部材と前記ホルダ部材との間に第２環状シール部材が挟持されていることを特徴とする請求項２に記載の流体装置。
【請求項４】
前記貫通穴の内径寸法は、前記シール部材収納用筒部の内径寸法より小さく、
前記環状空間において前記隔壁部材が位置する側の開口は、当該隔壁部材によって略封鎖されていることを特徴とする請求項２または３に記載の流体装置。
【請求項５】
前記隔壁部材において前記流体室が位置する側に、前記インペラ体に直接あるいは摺動部材を介して当接して当該インペラ体および前記回転軸の前記電磁部側への変位を規制するスラスト受け部が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の流体装置。
【請求項６】
前記インペラ体は、前記隔壁部材と対向する面側に、放射状に延在する複数の裏羽根を備え、
当該裏羽根は、前記インペラ体において前記スラスト受け部と対向する環状領域の外周縁から径方向外側に延在していることを特徴とする請求項５に記載の流体装置。
【請求項７】
前記回転軸において前記流体室が位置する側とは反対側の端部には、前記ステータコイルに対して軸線方向で対向する底板部を備えた金属製のロータケースが連結され、
前記底板部において前記ステータコイルと対向する面には絶縁シートが貼付されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の流体装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか一項に記載の流体装置からなることを特徴とするポンプ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−２７５９４８（Ｐ２０１０−２７５９４８Ａ）
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３０１６７（Ｐ２００９−１３０１６７）
【出願日】平成２１年５月２９日（２００９．５．２９）
【出願人】（０００００２２３３）日本電産サンキョー株式会社 (1,337)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月２９日（２００９．５．２９）
【出願人】（０００００２２３３）日本電産サンキョー株式会社 (1,337)
【Ｆターム（参考）】
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