(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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
【図１】
0003655485.tif 000002
【図２】
0003655485.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003655485.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003655485.tif 000007
【図７】
0003655485.tif 000008