JP2005188296A

JP2005188296A - Ｄｃブラシレスポンプ

Info

Publication number: JP2005188296A
Application number: JP2003426828A
Authority: JP
Inventors: Takuya Akiyoshi; 卓也秋吉
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-12-24
Filing date: 2003-12-24
Publication date: 2005-07-14
Anticipated expiration: 2023-12-24
Also published as: JP4438407B2

Abstract

【課題】ポッティング剤の流出を防ぎ、かつ制御基板へ応力を加えないＤＣブラシレスポンプを提供することを目的とする。
【解決手段】ケーシング１に羽根車４を内蔵し、また基板ケース８に制御基板６を収納したＤＣブラシレスポンプであって、制御基板６に施されるポッティング剤７の目張りに発泡素材から成るパッキン１３で、形状は四角形の外形状をし、コネクタ１０の形状に合わせた四角形の貫通孔が設けられ、平面部には両面ともに機密性を向上させるための縁取り突起があるものを用いることで、制御基板６に応力をかけることなく、ポッティング時の安定した機密性を確保させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、メカニカルシール等を用いない、ＤＣブラシレスポンプに関するものである。

メカニカルシール等を用いない、シールレスポンプの従来の技術に関して、ＤＣブラシレスポンプを用いて説明する。ＤＣブラシレスポンプは、給湯暖房用の循環用や、浴室の風呂水循環用等で幅広く使用されている。特に、長時間運転を必要とする暖房用ポンプとしては、メカニカルシール方式のポンプと異なり、ライフエンドになっても水漏れの発生がなく、ボールベアリングが不要のため長寿命であり、かつ消費電力が少ないこと、そして能力可変というＤＣの特徴を生かすことにより、近年需要が高まってきている。

以下、従来のＤＣブラシレスポンプについて説明する。図３は従来のポンプの横断面図、図４は従来のパッキンの斜視図である。図３において１はケーシング、２は分離板、３はモーターフレームである。ケーシング１と分離板２がＯリング５を介して接合されており、これにて圧力容器を構成している。ケーシング１には羽根車４が内蔵されており、羽根車４が回転することでポンプ作用を生じる構成となっている。

羽根車４の回転原理について更に説明すると、羽根車４には永久磁石４ａが組込まれており、この永久磁石４ａに同軸上に近接してコイル３ａが配置されている。コイル３ａに電流を流すのは、センサー基板３ｂおよび制御基板６の働きによるものである。センサー基板３ｂにはホール素子３ｃが配置されており、このホール素子３ｃが永久磁石４ａの磁極位置を検出し、その検出信号を内部配線６ａを通じて制御基板６へ送り、制御基板６上の制御回路が適正な電流を内部配線６ａを通じてコイル３ａへ供給することで回転磁界を生じさせ、羽根車４に組み込まれた永久磁石４ａを誘導し、回転力を与えるという動作原理となっている（例えば特許文献１参照）。
特開平０８−３１２２１号公報

ところで従来のＤＣブラシレスポンプにおいては、ＤＣブラシレスポンプを給湯暖房機へ組み込んで用いる場合、その設置場所は通常屋外となることが多く、機器はさまざまな温度変化や、筺体の隙間より進入する風雨等にさらされることになる。前述のようにＤＣポンプには基板や電子部品が搭載されているため、温度変化による結露や機器内部に進入した水滴等により基板箔等が腐食するという恐れがあるため、基板にポッティング処理を施すことで基板を樹脂で覆い、腐食等を防ぐという対策が必要となる場合がある。図３において、８が基板ケース、７がポッティング剤、１２が基板ケース蓋である。基板ケース８に収納された制御基板６には、外部電源をつなぎこむためのコネクタ１０が設けられており、給湯暖房機本体からの電源線に設けたコネクタ１１を、コネクタ１０へつなぎこむことで、ポンプを正常に駆動させることができる。

さて、制御基板６にポッティング処理を施す場合、容器となる基板ケース８の開口部にポッティング剤７を注ぐという作業となる。この際、作業時に基板ケース８の底部となる８ａには内部配線６ａが通じているため、底部に穴が開いたような状態になっている。この場合、内部配線６ａの周りを接着剤等で塞いでしまうか、もしくはコイル３ａやセンサー基板３ｂを含めたモーターフレーム３の内部すべてに対し、ポッティングを施すかのいずれかとなる。センサー基板３ｂはホール素子３ｃを適正な位置に配するのが主な機能で
あるが、センサー基板３ｂ上には複雑な回路や高電力のＩＣ等はなく、必ずしもポッティングまでを必要としない場合がある。このような場合は、モーターフレーム３内部へのポッティング実施は、余計な費用を生じてしまうことになりかねない。あるいはモーターフレーム３内部へポッティングを行わない場合は、前述のように基板ケース底部８ａを接着剤等でふさいでしまうことが必要となる。この作業において、基板ケース底部８ａへの接着剤塗布が不完全なものであると、ポッティング剤７がモーターフレーム３内部へ漏れ出ることとなり確実性が要求されるため、塗布作業の精度管理等、余計な労力を生じてしまうこととなる。

このような構造をとらない場合、以下のような構造をとる方法もある。図１は本発明の一実施の形態および従来におけるＤＣブラシレスポンプの横断面図である。図１において、制御基板６は基板ケース８に内蔵されており、さらにはポッティング剤７で覆われている構成となっている。基板ケース８はブラケット９を介してモーターフレーム３と接続されており、ブラケット９を貫通する形で内部配線６ａが制御基板６とセンサー基板３ｂを結線している。内部配線６ａ末端には内部コネクタ６ｂが設けられており、内部コネクタ６ｂは着脱自在である。従って、基板ケース８とモーターフレーム３は、内部コネクタ６ｂを着脱することで取り外し自在となるため、たとえば制御基板６が故障した際には、基板ケース８ごと交換するということが可能という構造となっている。

ここで、基板ケース８へポッティングを施すにあたり、必要となる構造詳細について説明する。基板ケース８の底部にはコネクタ取出し口８ｂが設けられており、取出し口と同じ位置にコネクタ１０が制御基板６上に配されている。図よりわかるように、ポッティング剤７を注ぐ場合、コネクタ取出し口８ｂは下側となるため、コネクタ１０とコネクタ取出し口８ｂとの隙間である開口部を、ポッティング剤７の流出を防ぐために目張りをする必要がある。

ここに用いているのがパッキン１３である。パッキン１３は、図４に示すように四角形の外形状をしており、これにコネクタ１０の形状に合わせた四角形の貫通孔１３ａが設けられている。また、平面部には両面ともに機密性を向上させるための縁取り突起１３ｂがある。突起１３ｂの高さは０．５ｍｍであり、先端にＲを設けた断面形状をしている。この突起１３ｂの役割は、機密性の向上と、１３ｃ方向の寸法精度の吸収である。パッキン１３の材質にはゴム硬度６０°程度の、ＮＢＲ等のエラストマー素材が用いられており、具体的寸法を呈してより詳しく説明すると、パッキン１３の高さ１３ｄは２．５ｍｍであり、これに突起１３ｂの高さを加えた寸法１３ｃは合計３．５ｍｍとなり、３．５ｍｍに対する公差はプラス０．１ｍｍ，マイナス０．１ｍｍである。ゆえにパッキン１３は３．４ｍｍから３．６ｍｍのばらつきを持っていることとなる。これに対して、隙間寸法８ｃは複数部品の累積寸法であるから、その寸法は３ｍｍプラス０．２ｍｍ，マイナス０．２ｍｍとなっており、２．８ｍｍから３．２ｍｍのばらつきを持っている。以上より、隙間寸法８ｃはパッキン１３の高さよりも広くなることはなく、いかなる場合でも機密は保たれるという設計となっている。

しかし、基板ケース８の隙間寸法８ｃが最小寸法２．８ｍｍと狭く、パッキン１３の高さ寸法が最大値３．６ｍｍと厚いものであった場合、パッキン１３は１３ｃ方向に０．８ｍｍつぶされることとなるため、突起１３ｂがほとんどつぶされた状態となり、つぶされた寸法に応じた反力を制御基板６へ加えることとなる。実験により求めた値によると、上記の最悪条件では、制御基板６へ１０Ｎの力を加えることとなる。制御基板６上には、基板箔や制御機能を果たす精密電子部品が多数配されており、通常、このような基板面に対し応力を加えることは、原則的に避けなければならないものとされている。以上に述べたように、ポッティング剤７の流出を防ぐということと、制御基板６へ応力を加えないということの双方を両立させることができないという短所があった。

そこで本発明は前記従来の問題点を解決するもので、ポッティング剤の流出を防ぎ、かつ制御基板へ応力を加えない、ＤＣブラシレスポンプを提供することを目的とする。

本発明のＤＣブラシレスポンプは、ケーシングに羽根車を内蔵し、また基板ケースに制御基板を収納したＤＣブラシレスポンプであって、前記制御基板に施されるポッティング剤の目張りに発泡素材から成るパッキンを用いる。

また望ましくは、前記パッキンが、前記基板ケースのポッティング液面下の開口部を目張りするために用いられている。

本発明のＤＣブラシレスポンプは、ポッティング剤の目張りに発泡素材から成るパッキンを用いることで、制御基板に応力をかけることなく、ポッティング時の安定した機密性を確保できる。

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照し説明する。図１は本発明の一実施の形態および従来におけるＤＣブラシレスポンプの横断面図、図２は本発明の一実施の形態におけるパッキン斜視図、図１においては前述従来のポンプの構造とそのまま同一であるため、説明は省略する。図１において、１３がパッキンであることは先に説明済であるが本発明の一実施の形態として、このパッキン１３の詳細について図２を参照して詳細に説明する。

図２において、パッキン１３は発泡素材製の既製シート材を打ち抜いたものであり、ゴム硬度は、ほぼ０°である。発泡材にはクロロプレンゴムを用い、外形形状は四角形、中央部にはコネクタ１０の形状に合わせた四角形の貫通孔１３ａが打ち抜きにより設けられている。また、パッキン１３の片面には、両面テープ１３ｅが貼り付けてあり、組立作業性を向上させるための配慮がなされている。

さて、発泡素材であるパッキン１３はＮＢＲ等のエラストマー材とは異なり、多孔質であるがために小さな荷重を加えたのみで形状が容易に変形するという性質がある。つまり、素材であるシート材そのままの元寸法に対し、小さな荷重を加えるだけで容易に厚さを変えることができるため、つぶして用いても小さな応力しか生じないものである。この特性を、従来の問題の解決に用いた例を、具体的寸法を交えて説明する。

図２において１３ｄのパッキン高さ寸法は３．５ｍｍプラス・マイナス０．２ｍｍである。従って部品のばらつきは、３．３ｍｍから３．７ｍｍまで許容されていることとなるが、従来の形態と同様、基板ケース８の隙間寸法８ｃは２．８ｍｍから３．２ｍｍの範囲でばらつきを持っているため、隙間寸法８ｃはパッキン１３の１３ｄの高さよりも狭くなることはなく、いかなる場合でも機密は保たれるという設計となっている。しかし、基板ケース８の隙間寸法８ｃが最小寸法２．８ｍｍと狭く、パッキン１３の高さ寸法が最大値３．７ｍｍと厚くなった場合、パッキン１３は１３ｃ方向に０．９ｍｍもつぶされることとなる。この場合でも、前述のようにパッキン１３は発泡素材であるから、小さな荷重で寸法を変えることができ、制御基板６へ与えてしまう応力値も小さなもので済む。実験により求めた値によると、上記の最悪条件では基板へ１Ｎの力を加えることとなるが、制御基板６へ与える影響としては小さなものであり支障のない程度である。

また、発泡剤は力を継続して加えることで、永久歪を生じてしまい、機密性が保たれる
かどうかという心配を残すが、このパッキン１３の機能は、ポッティング剤７が硬化するまでの間のみ機密を保持できれば良いものなので、何ら支障はないはずである。

以上の説明から明らかなように、ポッティング剤７の目張りに発泡素材を用いることで、制御基板に応力をかけることなく、ポッティング時の安定した機密性を確保したＤＣブラシレスポンプを提供することができる。

本発明のＤＣブラシレスポンプは、制御基板に応力をかけることなく、ポッティング時の安定した機密性を確保することができるので、電子制御装置等のＤＣブラシレスポンプとして有用である。

本発明の一実施の形態および従来におけるＤＣブラシレスポンプの横断面図本発明の一実施の形態におけるパッキン斜視図従来のポンプの横断面図従来のパッキンの斜視図

符号の説明

１ケーシング
３モーターフレーム
４羽根車
６制御基板
７ポッティング剤
８基板ケース
９ブラケット
１０コネクタ
１３パッキン

Claims

ケーシングに羽根車を内蔵し、また基板ケースに制御基板を収納したＤＣブラシレスポンプであって、前記制御基板に施されるポッティング剤の目張りとして発泡素材から成るパッキンを用いることを特徴とするＤＣブラシレスポンプ。
前記パッキンが、前記基板ケースのポッティング液面下の開口部を目張りするために用いられていることを特徴とする請求項１記載のＤＣブラシレスポンプ。