JP2011026983A

JP2011026983A - ポンプ装置

Info

Publication number: JP2011026983A
Application number: JP2009171266A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Yokoyama; 智横山; Hideaki Ito; 秀明伊藤
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 2009-07-22
Filing date: 2009-07-22
Publication date: 2011-02-10
Anticipated expiration: 2029-07-22
Also published as: JP5414406B2

Abstract

【課題】モータの出力軸の動きを所定範囲内で規制することで発生する騒音を低減したポンプ装置を提供する。
【解決手段】モータ１０と、該モータ１０の出力軸１４の一端に固定されたインペラ２０と、前記モータ１０が収納されたモータ室３８、および前記インペラ２０が収納されると共にそのインペラ２０の回転によって移送される流体の流路となるインペラ室３９が設けられたケース３０と、前記出力軸１４に接触して前記インペラ室３９から前記モータ３８室への流体の浸入を阻止するシール部材４０とを備え、前記インペラ室３９の内壁と前記インペラ２０との当接により前記出力軸１４の軸線方向への移動が規制された構成とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、流体を移送するポンプ装置に関し、さらに詳しくは、モータ室に収納されたモータ、およびこのモータの出力軸の先端に固定されてインペラ室に収納されたインペラを備え、このインペラの回転によって流体を移送するポンプ装置に関するものである。

一般家庭では、節約のため風呂の残り湯を洗濯水として利用することが行われている。このような作業を楽に行うことができるようにするため、洗濯機には、浴槽の残り湯を汲み上げて洗濯槽まで移送するポンプ装置を備えたものがある。なお、この種のポンプ装置としては、運転開始時に洗濯機と浴槽とを繋ぐホース内に溜まった空気を吸い出す（自吸動作を行う）必要があるため、いわゆる自吸式ポンプ装置が多く用いられている。

下記特許文献１には、従来の自吸式ポンプ装置の一例が開示されている。このポンプ装置は、モータの出力軸に固定されたインペラの回転によって流体が移送される構造を有するものであり、ケース内にモータおよびインペラが配設されてなる。図７は、特許文献１に記載されるような従来型の自吸式ポンプ装置が有するシール構造を示した概略図である。

図示されるように、モータ１０３は、出力側軸受１０８および反出力側軸受１０９に回転可能に支持された出力軸１０４を有する。この出力軸１０４の先端にインペラ１０２が固定されている。インペラ１０２は、モータ１０３の出力軸１０４が挿入（圧入）される固定孔が形成された筒部１０２ａを有する。この筒部１０２ａの外周面には、シール部材（オイルシール）１０６が、インペラ１０２と一体的に設けられた金属製の金具１０２ｂを介して接触している。シール部材１０６は、インペラ１０２の回転によって移送される流体（以下、単に水ということもある。）が、モータ１０３側に（インペラが収納されるインペラ室からモータが収納されるモータ室に）浸入しないよう阻止する。これにより、コイル等の電気的部品を有するモータ１０３が保護されると共に、装置外部への水漏れが防止される。

また、金具１０２ｂは、インサート成形等によりインペラ１０２と一体的に設けられている部材であり、シール部材１０６との摺接によってインペラ１０２が摩耗しないように保護する部材である。

なお、このポンプ装置において、モータ１０３の出力軸１０４は、軸線方向に少しがたつく程度に遊びを持たせた状態で、出力側軸受１０８および反出力側軸受１０９に支持されている。この出力軸１０４の軸線方向における動き（遊び量）は、一端に固定されたインペラ１０２の上端面１０２ｃと、出力側軸受１０８の下端面１０８ａとの当接によって所定範囲内に規制される。

特開２００２−８１３９３号公報

ところで、かかる構成を有する従来のポンプ装置では、金具１０２ｂがプレスによって形成された金属部品であるため、シール部材１０６のような射出成形によって形成された部品に比して寸法精度（円筒度）が低い。つまり、従来型のポンプ装置では、金具１０２ｂと摺接するシール部材１０６の摩耗に伴うシール性能の低下により、モータ１０３側に水が浸入してしまうことがあった。

これに対し、本願発明者は、図８に示すように、シール部材１０６をモータの出力軸１０４と接触させることによってシール機能を発揮させるという対策を講じた。このような構成とすれば、モータ１０３の出力軸１０４は切削加工等によって形成される円筒度の高い部品であるため、金具１０２ｂとシール部材１０６とを接触させた構成よりもシール部材１０６の摩耗の進行が抑えられ、シール性能を向上させることができる。

ところが、この図８に示す構成では、インペラ１０２の径方向外側ではなく、軸方向外側（モータ１０３側）にシール部材１０６が配設される。つまり、シール部材１０６は、インペラ１０２と出力側軸受１０８との間に位置する。したがって、図７に示した構成のように、インペラ１０２の上端面１０２ｃと、出力側軸受１０８の下端面１０８ａとを当接させることにより、出力軸１０４の軸線方向における動きを規制する構成とすることができない。例えば、インペラ１０２の上端面１０２ｃとシール部材１０６との当接によって出力軸１０４の動きを規制する構成とすることはできるが、シール部材１０６のシール性能が低下してしまうおそれがあり適当ではない。そのため、本願発明者は、出力軸１０４のインペラ１０２が固定された側とは反対側の端部（上端）１０４ａと、ポンプ装置のケース１１０との当接により、出力軸１０４の軸線方向の動きが所定範囲内で規制される構成を採用した。

しかしながら、このような構成とした場合、装置運転中にインペラ１０２に掛かる流体の圧力が様々な条件により不規則に変化するため、出力軸１０４が不規則に上下動し、出力軸１０４とケース１１０との当接によってカタカタという衝突音が発生してしまうという問題があった。特に、図８に示されるような出力軸１０４とケース１１０との当接部分が装置の外側に位置する場合には、衝突音が外に漏れやすく、装置の静音性の面で大きな問題であった。

上記問題に鑑みて、本発明が解決しようとする課題は、インペラが配設されるインペラ室からモータが配設されるモータ室への流体の浸入を阻止するシール部材によるシール性能およびシール部材の耐久性を向上させると共に、モータの出力軸の動きを所定範囲内で規制することで発生する騒音を低減した静音性に優れるポンプ装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係るポンプ装置は、モータと、該モータの出力軸の一端に固定されたインペラと、前記モータが収納されるモータ室、および前記インペラが収納されると共にそのインペラの回転によって移送される流体の流路となるインペラ室が設けられたケースと、前記出力軸に接触して前記インペラ室から前記モータ室への流体の浸入を阻止するシール部材とを備え、前記インペラ室の内壁と前記インペラとの当接により前記出力軸の軸線方向への移動が規制されていることを要旨とするものである。

このような構成を備える本発明に係るポンプ装置によれば、シール部材を出力軸に接触させて配設させることでシール部材による高いシール性能およびシール部材の高い耐久性を確保した上で、出力軸の動きを所定範囲内で規制することにより発生する騒音をインペラ室内を流れる流体によって低減することができる。つまり、モータの出力軸の軸線方向における動きが、インペラ室内に配設されたインペラとインペラ室内壁との当接により所定範囲内で規制されるように構成したため、インペラとインペラ室内壁との衝突音がインペラ室内を流れる流体によって低減され、静音性に優れたポンプ装置とすることができる。

この場合、前記モータのステータは、樹脂によりモールドされており、その樹脂部分に形成された凹部に前記シール部材が固定され、該凹部の開口は、部分的にまたは全面的に前記インペラ室の外壁に覆われていれば好適である。

このように、シール部材がステータをモールドする樹脂に形成された凹部に固定されている場合、その凹部の開口の少なくとも一部がインペラ室の外壁によって覆われるようにすれば、シール部材の凹部からの脱落が防止される。このように、インペラ室を構成する壁が、上述のようにモータの出力軸の動きを規制する規制部材として機能すると共に、シール部材の脱落を防止する脱落防止部材としても機能するため、部品点数を増加させずにすむ。

また、前記ケース内に、前記インペラ室から吐出された前記流体を液体と気体に分離するための気液分離室が設けられていればよい。

このように、気液を分離することができる、いわゆる自吸式ポンプ装置の場合には、上記モータ室およびインペラ室を構成するケースによってその気液分離室を構成すれば、部品点数を増加させずにすみ、装置の製造コスト削減につながる。

本発明に係るポンプ装置によれば、モータの出力軸の軸線方向における動きが、インペラ室内に配設されたインペラとインペラ室内壁に設けられた規制部との当接により所定範囲内で規制されるように構成したため、インペラとインペラ室内壁との衝突音がインペラ室内を流れる流体によって低減される。したがって、従来型のポンプ装置と比較して、シール部材の高いシール性能や、その高い耐久性を確保した上で、静音性に優れたポンプ装置とすることができる。

本発明の一実施形態に係るポンプ装置の断面図である。図１に示したポンプ装置の断面の分解斜視図である。シール部材およびインペラを拡大した、図１におけるＡ部拡大図である。ステータ（モールド部）とケース本体との嵌合構造を拡大した、図３におけるＢ部拡大図である。図１におけるＣ−Ｃ線断面図である。図１におけるＤ−Ｄ線断面図である。従来型のポンプ装置が有するシール構造を説明するための概略図である。従来型のポンプ装置が有する軸線方向におけるモータ出力軸の位置規制構造を説明するための概略図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は本実施形態に係る気液分離機能を備えた自吸式ポンプ装置１（以下、単にポンプ装置１という。）の概略構成を示す断面図であり、図２は、その断面の分解斜視図である。なお、以下の説明において軸線方向とは、モータ１０の出力軸１４の軸線方向、すなわち図１の上下方向をいい、径方向とは、モータ１０の出力軸１４の径方向、すなわち上記軸線方向に直交する方向をいうものとする。また、出力側（モータ１０の出力側）とは、図１の下側をいい、反出力側（モータ１０の反出力側）とは、図１の上側をいうものとする。

本実施形態に係るポンプ装置１は、モータ１０と、このモータ１０の出力軸１４の一端に固定されたインペラ２０と、モータ１０が収納されたモータ室３８およびインペラ２０が収納されたインペラ室３９が内部に設けられたケース３０と、出力軸１４に接触してインペラ室３９からモータ室３８への流体の浸入を阻止すると共に、装置外部への水漏れを防止するシール部材（オイルシール）４０とを備える。

モータ１０は、ロータ１２およびステータ１６とを備える。このモータ１０は、ステータ１６の外側にロータ１２のマグネット（永久磁石）１２１が配設された、いわゆるアウターロータタイプのモータである。このようなアウターロータタイプのモータは、ロータのマグネットがステータ１６の内側に配設された、同程度の大きさのインナーロータタイプのモータと比較し、ロータの外径を大きくすることができるため、出力トルクを大きくすることができるという利点を有する。

このようなアウターロータであるロータ１２は、出力軸１４と、マグネット１２１とが連結部材１２２で連結されてなる。上述のようにマグネット１２１は、ステータ１６の外周面と対向するように位置する。一方、出力軸１４は、ステータ１６の内側に位置する。

マグネットの内側に位置するステータ１６は、駆動コイル１６１や、この駆動コイル１６１から発生する磁界によって着磁されるステータコア１６２等を備える。このステータ１６は、図１に示されるように、合成樹脂材料によりモールドされて（覆われて）いる（以下、ステータ１６をモールドした樹脂部分をモールド部１８と称する。）。ステータ１６をこのように合成樹脂でモールドすることにより、電気的な部材である駆動コイル１６１等が保護され、湿気による腐食や短絡等の発生が防止されている。

ここで、モールド部１８を構成する合成樹脂としては、熱可塑性樹脂よりも成形精度に優れる熱硬化性樹脂であることが好ましい。なお、ここでいう熱硬化性樹脂とは、熱硬化性樹脂を主成分とした材料を含むものとする。具体的な好適な材料としては、不飽和ポリエステルにガラス繊維等を混合したＢＭＣ（ＢｕｌｋＭｏｌｄＣｏｍｐｏｕｎｄ）等が例示できる。

モールド部１８の中央には、ロータ１２の出力軸１４が挿通される貫通穴１８１が形成されている。また、モールド部１８の反出力側には、貫通穴１８１と連通し、貫通孔１８１より大径の反出力側凹部１８２が形成されている。この反出力側凹部１８２には、出力軸１４の反出力側端部を回転自在に支持する反出力側軸受１９２（ラジアル軸受）が圧入により固定されている。一方、モールド部１８の出力側には、貫通孔１８１と連通した出力側凹部１８３が形成されている。この出力側凹部１８３は、貫通孔１８１より大径であって、相対的に小径の小径凹部１８３ａ、および相対的に大径の大径凹部１８３ｂ（本発明における凹部に相当する。）とからなる。小径凹部１８３ａには、出力軸１４の中央からやや出力側よりを回転自在に支持する出力側軸受１９３（ラジアル軸受）が圧入により固定されている。つまり、出力軸１４、すなわちロータ１２は、反出力側軸受１９２および出力側軸受１９３によって、ステータ１６の軸線を中心として回転自在に支持されている。

さらに、出力側凹部１８３の大径凹部１８３ｂには、シール部材４０が圧入により固定されている。このシール部材４０の構造および機能の詳細については、後述する。

インペラ２０は、筒状部２２および羽根部２４を備え、モータ１０の出力軸１４の一端に固定されている。具体的には、出力軸１４の端部にはローレット加工が施されており、そのローレット部分がインペラ２０の筒状部２２に形成された軸固定孔２２１に圧入されている。なお、かかる固定方法は例示であり適宜変更可能であるが、後述のようにインペラ２０は出力軸１４の軸線方向における位置規制部材として働くため、出力軸１４に対するインペラ２０のがたつきが発生しないように十分な固定強度を確保する必要がある。例えば、ボルト等の連結部材により出力軸１４に固定された構成とすればさらに好適である。

このような構成のモータ１０およびインペラ２０は、ケース３０に収納されている。このケース３０は、ケース本体３１に対し、底蓋３２と、パイプ３３と、インペラケース３４と、上蓋３５とが組み付けられてなり、内部にはモータ１０が収納される空間であるモータ室３８、インペラ２０が収納される空間であるインペラ室３９、移送される流体の流路５、および自吸工程（ポンプ装置１内やホース内の空気を排出する工程。後述の動作説明参照。）で流体と気体とを分離する気液分離室５０等が構成される。

具体的には、ケース本体３１に対し、底蓋３２および上蓋３５が組み付けられることにより、ケース３０の外壁が構成される。底蓋３２は、水漏れ防止用のＯリング９０を介して例えばボルト等によりケース本体３１と連結されている。上蓋３５は、爪部３５１がケース本体３１の係止孔３１１に係止されることにより固定されている。このようにケース本体３１に上蓋３５が固定されることによって、モータ１０が収納される空間であるモータ室３８が構成されている。

さらに、ケース本体３１の上部には、移送される流体をポンプ装置１内に引き込む吸引口３１２が形成されており、この吸引口３１２と連通するようにＯリング９１を介してパイプ３３が連結されている。パイプ３３は、逆止弁３３１を有する略Ｌ字形状の筒状部材である。そして、パイプ３３の吸引口３１２と連結された反対側には、パイプ３３の外側に嵌め込まれるようにしてインペラケース３４が連結されている。このインペラケース３４は、パイプ３３と連結された反対側が、ケース本体３１のインペラ室側壁３１３の外側に嵌め込まれるようにしてケース本体３１と連結されている。このパイプ３３およびインペラケース３４とにより、ポンプ装置１内に引き込まれた流体の流路５が形成されている。このように、インペラ２０が収納される空間であるインペラ室３９は、ケース本体３１とインペラケース３４とにより構成されている。

以下、このモータ室３８内およびインペラ室３９内の具体的な構成について説明する。

図３は、モータ室３８に収納されたシール部材４０およびインペラ室３９に収納されたインペラ２０を拡大して示した図（図１におけるＡ部拡大図）である。シール部材４０は、ケース３０に形成されたインペラ室３９からモータ室３８への流体の浸入を阻止する役割を果たす合成樹脂製の部材であり、円筒部４１と、その円筒部４１の内側に形成された軸線方向に並んだ二つのリップ４２，４３とを有する。上述したように、シール部材４０は、モールド部１８に形成された出力側凹部１８３の大径凹部１８３ｂに、円筒部４１を弾性変形させながら圧入により固定されている。具体的には、シール部材４０の反出力側端面４０１が、出力側凹部１８３の小径凹部１８３ａと大径凹部１８３ｂとの境界に存在する段部（大径凹部１８３ｂの底面）と当接する位置まで圧入される。

このようにして固定されるシール部材４０のリップ４２，４３は、反出力側軸受１９２および出力側軸受１９３に回転自在に支持された出力軸１４の外周面に接触している。つまり、装置運転中には、リップ４２，４３は回転する出力軸１４と摺接する。これにより、インペラ２０の回転によって移送される流体のインペラ室３９からモータ室３８への浸入が阻止されると共に、モータ室３８を通っての装置外部への水漏れが防止される。なお、正確には、シール部材４０はモータ室３８内に設けられるため、シール部材４０のリップ４２，４３が出力軸１４と、シール部材４０の円筒部４１が出力側凹部１８３の大径凹部１８３ｂと当接する位置までは流体が浸入可能である。すなわち、モータ室３８内における大径凹部１８３ｂまでは流体が入り込み、シール部材４０によって出力側凹部１８３の小径凹部１８３ａからの（軸線方向からの）流体の浸入が阻止される。つまり、本実施形態における「モータ室３８への流体の浸入が阻止される」とは、モータ室３８における出力側凹部１８３の大径凹部１８３ｂ（すなわちシール部材４０が配設された空間）を除いた部分への流体の浸入が阻止されることをいう。

一方、図２および図３に示すように、ケース本体３１には、モータ室３８の底面（下側の面）の中央から円筒状に突出した凸部３９５が設けられ、凸部３９５の中央には、出力軸１４が挿通される貫通孔３８２が形成されている。また、凸部３９５の周囲には、環状に突出した環状突出部３８３が形成されている。この環状突出部３８３に、ステータ１６（モールド部１８）が位置決め固定されている。

この点について、図３および図４（図３におけるＢ部の拡大図）を参照して具体的に説明する。ステータ１６のモールド部１８の反出力側には、環状の突起である第一の壁部１８４と、この第一の壁部１８４よりも外側に設けられた第二の壁部１８５とが形成されている。この第一の壁部１８４と、第二の壁部１８５との間に環状突出部３８３を嵌め込むようにしてステータ１６がモータ室３８内に位置決め固定されている。このケース本体３１に対するステータ１６の位置決め固定される際、ケース本体３１とモールド部１８との間には、Ｏリング９２が介在される。

具体的には、相対的に内側に位置する第一の壁部１８４は、外周面までの径が相対的に大径の大径壁部１８４ａと相対的に小径の小径壁部１８４ｂとからなり、両者の境界に生じる段差を利用して第一の壁部１８４と環状突出部３８３との間にＯリング９２が挟み込まれている。つまり、第一の壁部１８４の小径壁部１８４ｂと環状突出部３８３との間にＯリング９２が挟み込まれる。これにより、大径凹部１８３ｂの径方向からモータ室３８内（ステータ１６の外側）への流体の浸入が阻止される。また、環状突出部３８３は、第一の壁部１８４の大径壁部１８４ａと第二の壁部１８５との間に嵌合（圧入）される。

かかる構成とすることにより、ポンプ装置１では、シール部材４０によって出力軸１４の軸方向から流体の浸入が防止されると共に、Ｏリング９２によって大径凹部１８３ｂの径方向からモータ室３８内への流体の浸入が防止される。そのため、モータ室３８内への流体の浸入が阻止され、ロータ１２やステータ１６の水濡れによる故障や腐食等が確実に防止される。また、モータ室３８を経由してのポンプ装置１外部への水漏れが確実に防止される。

また、図１および図３から分かるように、モータ室３８の底面の中央から円筒状に突出した凸部３９５は、大径凹部１８３ｂに入り込んで位置する。つまり、大径凹部１８３ｂの開口は、インペラ室３９の外壁である凸部３９５に覆われている。

モータ室３８内に配設されたモータ１０の出力軸１４は、凸部３９５に形成された貫通孔３８２を通ってその先端部分がモータ室３８から突出し、インペラ室３９内に位置する。インペラ２０は、この出力軸１４の先端部分に固定され、インペラ室３９内に収容されている。具体的には、図３に示すように、インペラ２０の筒状部２２は、モータ室３８の底面の中央から円筒状に突出した凸部３９５によってインペラ室３９内に生まれた凹状の空間３９１内に位置し、筒状部２２の反出力側端面２２２は、所定のクリアランス隔てて凹状の空間３９１の底部３９１ａと対向している。つまり、出力軸１４は、その軸線方向にある程度上下動可能となるように、遊びをもった状態で固定される。このような遊びが無いと、各構成部品の製造誤差等により、組み付けが困難になるおそれがあるからである。また、羽根部２４は、その旋回径よりも大きく形成されたインペラ室３９の主空間３９２内に位置する。

図５は、インペラ２０の羽根部２４を軸線方向と直交する方向に切断した断面図（図１におけるＣ−Ｃ線断面図）である。また、図６は、インペラ２０の羽根部２４より下を軸線方向と直交する方向に切断した断面図（図１におけるＤ−Ｄ線断面図）である。図５に示されるように、インペラ室３９の側壁３１３には、二つの吐出口３１３ａが形成されている。これにより、インペラ２０の回転によって吸い込み口３９４からインペラ室３９内に引き込まれた流体は、インペラ２０の回転遠心力により、この吐出口３１３ａを通って気液分離室５０に押し出される。

また、図６に示されるように、インペラ室３９の主空間３９２の側壁３１３には、戻り口３１３ｂが形成されている。戻り口３１３ｂは、気液分離室５０の下部と連通しており、インペラ２０の回転によって一旦気液分離室５０に押し出された流体を、再びインペラ室３９に戻すための流路となる。そのため、戻り口３１３ｂは、インペラ２０の回転によって気液分離室５０からインペラ室３９内に流体が引き込まれるよう、負圧が発生するインペラ２０の羽根部２４より下方に設けられている。

インペラ２０によって押し出された流体が移動する気液分離室５０は、ケース３０の内部空間の大部分を占める。具体的には、ケース３０の内部空間における、モータ室３８、インペラ室３９、およびパイプ３３やインペラケース３４によって構成された流体の流路５を除く部分が気液分離室５０となっている。図２に示すように、この気液分離室５０（ケース本体３１）の上部には、自吸工程において気液分離室５０と連通して分離された空気を外部に排出するため、および自吸工程終了後の水を外部に排出するための排出口５１が設けられている。また、この排出口５１と並んで、予めケース３０内に所定量の呼び水を導入するための呼び水供給口５２が設けられている。

以下、このように構成されるポンプ装置１の動作について説明する。まず、ケース３０の内部空間内には、インペラ２０が空回りしないよう、少なくともインペラ２０の羽根部２４の全てが浸かる程度の呼び水が呼び水供給口５２から供給される。

所定量の呼び水供給後、モータ１０のステータ１６が有する駆動コイル１６１に給電する。すると、駆動コイル１６１を備えるステータ１６から磁界が発生し、ステータ１６の外側に位置するマグネット１２１を備えるロータ１２が回転する。ロータ１２が回転すると、ロータ１２が有する出力軸１４の先端に固定されているインペラ２０がインペラ室３９内で回転する。

インペラ２０の回転により、インペラ室３９の主空間３９２内に存在していた呼び水が、側壁３１３に形成された二つの吐出口３１３ａから気液分離室５０へ押し出されて、インペラ室３９内は負圧になる。すると、パイプ３３に設けられた逆止弁３３１が開き、一方が吸引口３１２に連結されると共に他方が流体源に連結されている（例えば、風呂の残り湯を洗濯機に引き込む場合には、流体源である風呂釜の水中に落とし込まれている）ホースの内部に存在していた空気がケース３０内に引き込まれる。ケース３０内に取り込まれた空気は、パイプ３３やインペラケース３４によって形成された流体の流路５を通って吸い込み口３９４からインペラ室３９内に吸い込まれれる。そして、インペラ２０の回転によって呼び水と攪拌されながら混合され、インペラ室３９から吐出口３１３ａを通って気液分離室５０へ押し出される。

押し出された流体（気液混合体）は、気液分離室５０を上下方向に貫くパイプ３３の周りを旋回しながら「縦渦」状態で上昇する。そのため、この流体の流れによる「縦渦」の中心位置が真空となり、呼び水がその真空部分に引き寄せられ、空気と水が容易に分離される。すなわち、気液分離室５０内では、激しく気液混合体がかき回されるが、その流れが「縦渦」を形成しているため、「横渦」と比較すると気液混合体が上昇するのに時間が掛かる。その結果、気液混合体は、気液分離室５０の上部に達するまでに空気と水とに分離され、質量の軽い空気は気液分離室５０の上部に溜まる。したがって、分離された空気は徐々に排出口５１から排出される。

一方、質量の重い水は気液分離室５０の下部に移動し、上述の側壁３１３に形成された戻り口３１３ｂからインペラ室３９内に引き込まれる。そして、再び空気と混合されたあと、気液分離室５０へ押し出される。

このような動作を繰り返すことにより、ケース３０内やホース内に存在していた空気のみが徐々に排出口５１から排出される。空気が排出されると、流体源から水が徐々に引き込まれる。そして、完全に空気が排出され、ケース３０内やホース内が水で満たされると、自吸運転状態から定常の給水運転状態（液体を移送している状態。風呂の残り湯を洗濯機に引き込む場合には、風呂釜の水を洗濯槽内に移送している状態。）となり、吸引口３１２から装置内に引き込まれた水が連続的に排出口５１から排出される。

なお、給水動作終了後、モータ１０への給電を停止し、インペラ２０の回転が停止されると、インペラ室３９内の負圧は消滅する。すると、ケース３０内への流体の引き込み作用が無くなり、流体は逆流しようとするが、パイプ３３に設けられた逆止弁３３１が流体の流路５を塞ぐため、流体が逆流することはない。

以上、本実施形態に係るポンプ装置１の構成ならびに動作について説明したが、かかる構成を備えるポンプ装置１によれば次のような作用効果が奏される。

上述のよう動作するポンプ装置１の運転中、インペラ室３９内の流体圧力は、様々に変化する。そのため、若干軸線方向に上下動可能となるような遊びをもって配設されているインペラ２０が固定された出力軸１４は、インペラ室３９内の圧力変化によってその遊びの大きさ分上下動する。本実施形態では、図３に示すインペラ２０の筒状部２２の反出力側端面２２２とインペラ室３９の内壁（凹状の空間３９１の底部３９１ａ）とが当接することで、その上方向に移動する出力軸１４の位置が規制される。つまり、出力軸１４がその軸線方向に上下動しても、常に流体（気液混合体）で満たされているインペラ室３９内においてインペラ２０とインペラ室３９の内壁が当接する構成であるため、両者の衝突音がインペラ室３９内を流れる流体によって低減され、静音性に優れたポンプ装置１とすることができる。

また、ケース本体３１に形成された、モータ室３８の底面の中央から円筒状に突出した凸部３９５は、シール部材４０が固定された大径凹部１８３ｂ内に入り込んで位置する。つまり、大径凹部１８３ｂの開口側は、インペラ室３９の外壁である凸部３９５に覆われた状態となる。このように、大径凹部１８３ｂの開口を凸部３９５で塞いだ構成とすることで、大径凹部１８３ｂに圧入により固定されたシール部材４０の脱落が防止される。

なお、このようなシール部材４０の脱落防止効果を得るという観点からすれば、凸部３９５の大きさは特に限定されない。つまり、大径凹部１８３ｂの開口の少なくとも一部が凸部３９５に覆われていれば、シール部材４０が大径凹部１８３ｂから脱落することはない。

また、本実施形態に係るポンプ装置１は、運転開始時に流路内の空気を分離することができる、いわゆる自吸式のポンプ装置であり、気液分離室５０を備える。そして、本実施形態では、この気液分離室５０が、モータ１０が収納されるモータ室３８およびインペラが収納されるインペラ室３９と共に、ケース３０内に構成されているため、部品点数の増加が抑えられる。

さらに、モータ１０の出力軸１４を回転自在に支持する反出力側軸受１９２および出力側軸受１９３は、それぞれ、ステータ１６を覆うモールド部１８の反出力側凹部１８２、出力側凹部１８３（小径凹部１８３ａ）に圧入により固定されている。また、出力軸１４に摺接するシール部材４０は、モールド部１８の出力側凹部１８３（大径凹部１８３ｂ）に圧入により固定されている。つまり、反出力側軸受１９２、出力側軸受１９３、およびシール部材４０のいずれもが、モールド部１８に固定されているため、これらの部材を高い同軸度で配設することができる。その結果、反出力側軸受１９２および出力側軸受１９３に支持される出力軸１４と、その出力軸１４に摺接するシール部材４０の高い同軸度を確保することができるため、シール部材４０による高いシール性能を有するポンプ装置１とすることができる。

なお、反出力側軸受１９２、出力側軸受１９３、およびシール部材４０の固定方法としては、圧入以外のものを採用することもできる。ただし、これらの部材の高い同軸度を確保するためには、モールド部１８に対するそれぞれの部材の固定位置のばらつきを小さくしなければならない（反出力側凹部１８２や出力側凹部１８３内で、これらの部材ががたつくような固定方法は避けなければならない）ため、本実施形態のように圧入による固定方法が最も好適である。場合によっては、圧入による固定強度を向上させるため、接着剤等を用いてもよい。

また、本実施形態では、ステータ１６を覆うモールド部１８は、熱硬化性樹脂で形成されているため、成形品であるモールド部１８の寸法精度が高い。したがって、モールド部１８に固定される反出力側軸受１９２、出力側軸受１９３、およびシール部材４０の固定位置精度も向上するため、出力軸１４に摺接するシール部材４０のシール性能がさらに向上する。

また、ポンプ装置１では、ケース本体３１に形成された環状突出部３８３と、ステータ１６を覆うモールド部１８に形成された第一の壁部１８４の小径壁部１８４ｂとの間にＯリング９２が挟持されることにより、大径凹部１８３ｂの径方向からのモータ室３８内への流体の浸入ならびにモータ室３８を経由した装置外部への水漏れが防止されている。そして、このケース本体３１とモールド部１８とが嵌合される際、環状突出部３８３が第二の壁部１８５によって案内されるため、ケース本体３１に対しモールド部１８が傾いた状態で嵌合されるようなことはない。つまり、Ｏリング９２を所定位置に確実に収めることができるため、上記モールド部１８とケース本体３１とによるシール構造は、高い信頼性を有する。

なお、本実施形態では、ケース本体３１に設けられた環状突出部３８３が、モールド部１８に設けられた第一の壁部１８４と第二の壁部１８５との間に嵌合される構成であることを説明したが、その逆、すなわちモールド部１８に設けられた環状突出部が、ケース本体３１に設けられた第一の壁部と第二の壁部との間に嵌合される構成としてもよい。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

１ポンプ装置
１０モータ
１４出力軸
１６ステータ
１８モールド部
１８２反出力側凹部
１８３出力側凹部
１９２反出力側軸受
１９３出力側軸受
２０インペラ
３０ケース
３８モータ室
３９インペラ室
４０シール部材
５０気液分離室

Claims

モータと、該モータの出力軸の一端に固定されたインペラと、前記モータが収納されるモータ室、および前記インペラが収納されると共にそのインペラの回転によって移送される流体の流路となるインペラ室が設けられたケースと、前記出力軸に接触して前記インペラ室から前記モータ室への流体の浸入を阻止するシール部材とを備え、前記インペラ室の内壁と前記インペラとの当接により前記出力軸の軸線方向への移動が規制されていることを特徴とするポンプ装置。
前記モータのステータは、樹脂によりモールドされており、その樹脂部分に形成された凹部に前記シール部材が固定され、該凹部の開口は、部分的にまたは全面的に前記インペラ室の外壁に覆われていることを特徴とする請求項１に記載のポンプ装置。
前記ケース内に、前記インペラ室から吐出された前記流体を液体と気体に分離するための気液分離室が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のポンプ装置。