JP3967529B2

JP3967529B2 - ポンプ装置

Info

Publication number: JP3967529B2
Application number: JP2000207168A
Authority: JP
Inventors: 毅中曽根
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Sankyo Corp
Priority date: 2000-07-07
Filing date: 2000-07-07
Publication date: 2007-08-29
Anticipated expiration: 2020-07-07
Also published as: TW498139B; JP2002018960A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内部の気密性を高めるために溶着により一体化されるケース体をポンプケースとするポンプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポンプケースは、その内部にインペラを回転自在に格納し、このインペラの回転により流体源からその内部に流体を吸引し外部へ吐出する機能を備えたものとなっている。この機能及び構成上、ポンプケースの組立は、一方のケース部材内の所定位置に上述のインペラを配置した後に他方のケース部材を被せて両ケース部材を一体化させることによりなされるが、ケース内からの流体の漏れを防止する対策が必要となる。その対策の一例として、両ケース部材を溶着する手法がある。溶着とは、両ケース部材の所定位置を当接させて一定の圧力をかけながら振動させることにより、両ケース部材の当接部位を瞬間的に溶融させて接着する方法である。
【０００３】
図４は、ポンプケース等の溶着部位の構造を示したものである。第１のケース部材１の外周壁１１の先端部分には、フランジ１２が形成され、このフランジ１２の第２のケース部材２との対向部位には、嵌合溝１３が設けられている。一方、第２のケース部材２の第１のケース部材１との対向部位には、嵌合溝１３にはまり込む凸部２３が設けられている。この凸部２３の先端部分には、さらに断面略三角形の突起２４が設けられている。第１のケース部材１の嵌合溝１３と第２のケース部材２の凸部２３は溶着部位であると共に、両ケース部材１，２のケース内外方向の位置決め部も兼ねている。そのため、凸部２３は、嵌合溝１３に対してほとんど隙間なく（挿入するために若干の隙間は必要であるが）はめ込まれることとなる。
【０００４】
そして、このように凸部２３を嵌合溝１３内に挿入し、上述の突起２４が嵌合溝１３の内底壁に当接した状態で振動を加える。具体的には、フランジ１２に受け台３１を当接させた状態で、第２のケース部材２の裏側、すなわち凸部２３を嵌合溝１３のさらに奥側に押し当てるように、ホーン３２で圧力をかけながら同時に振動を与える。これにより、第２のケース部材２の第１のケース部材１との当接部位となる突起２４と、この突起２４と当接している第１のケース部材１側の部位とが溶融し、瞬時に冷却されて固まる。この結果、第１のケース部材１と第２のケース部材２とが図に示された溶着部位で一体化され、内部空間を密閉されたポンプケースとなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
溶着による一体化構造を有するポンプケースにおいては、その溶着時に溶着バリと呼ばれるバリが発生することが知られている。すなわち、図４に示すように、突起２４と第１のケース部材１とが重複する部分（図４で細かいハッチングで示した部分）の樹脂が溶けだして、これがいわゆる溶着バリとなる。この重複する部分、すなわち溶ける樹脂の量を減らすと、バリの発生を少なくできるが、溶着箇所の強度が弱くなってしまう。そのため、この溶着箇所の強度を確保するためには、重複する部分を大きくとり樹脂の溶ける量を多くする必要がある。
【０００６】
しかし、上述の溶ける樹脂の量が溶部（樹脂が溶け出す部位の意味）周辺の空間よりも多く発生すると、その溶けた樹脂（バリ）が第１のケース部材１の嵌合溝１３と第２のケース部材２の凸部２３との間の狭い隙間を素早く通り、さらに両ケース部材１，２の対向面部をも素早く通過してポンプケースの内外へ放出される（図４の矢示Ｘ，Ｙ参照）。すなわち、溶融により形成されるバリは、嵌合溝１３と凸部２３との間の隙間に滞留しようとするがそのスペースが非常に狭いため、あとから押し出されてきたバリによってその場所を押し出されてさらにポンプケースの内外に放出される。なお、嵌合溝１３と凸部２３との間の隙間を広くすれば、バリの滞留スペースが大きく形成されることとなるが、この嵌め合わせ構造は、第１及び第２のケース部材１，２の互いの位置決め構造を兼ねているため、この隙間を広くすると、ケース体の寸法精度自体に大きな狂いが生じる。
【０００７】
そして、上述したバリが、ポンプケースの内部側に放出されてそこで固まってしまうと、ポンプケース内部に配置されるインペラの回転に影響を与える。すなわち、内部側に吐出されたバリがインペラの回転を阻止しようと働いたり、あるいは回転不能に陥らせたりすることとなる。一方、例えば、バリが、ポンプケースの外側に放出されてそこで固まってしまうと、ポンプケースの外観が悪くなるばかりか、搬出用の所定の箱への箱詰めができない等の不具合が生じる。
【０００８】
本発明の目的は、上述した問題に鑑みて、溶着時に発生するバリのケース体の内外への放出を防止し、インペラの回転動作及びケース体の外観に悪影響を与えず、かつ寸法精度にも狂いが生じない構造となるポンプ装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するため、本発明のポンプ装置は、第１のケース部材と第２のケース部材との少なくとも２つのケース部材が超音波溶着で一体化され、内部空間を有するケース体と、このケース体に収納されたインペラとを備え、第１のケース部材の第２のケース部材との対向部位には溶着部位となる嵌合溝が形成され、第２のケース部材の第１のケース部材との対向部位には嵌合溝内にはまり込む凸部が形成され、この凸部が嵌合溝内にはまり込んだ際にケース体内外方向に所定の隙間が形成され、第２のケース部材には、第１のケース部材をこの第２のケース部材に対してケース体内外方向において位置決めする位置決め部が凸部よりも内側に設けられ、この位置決め部は、第１のケース部材の内周壁に当接するように、第２のケース部材の全周にわたって連続的に形成されている。
【００１０】
このため、溶着時に発生するバリは、第１のケース部材の嵌合溝と第２のケース部材の凸部との間に形成される所定の隙間内で滞留しそのまま固まる。この隙間は、従来の溶着構造に比して非常に大きく設定されているため、多少溶融量が多くてもバリのほとんどがこの隙間内に滞留可能となる。すなわち、従来に比して、溶着部位内にバリの逃げ場が十分設けられることとなる。したがって、バリがこの隙間内で固まり、ケース体の内外まで放出される危険性がほぼ無くなる。また、本発明は、このように嵌合溝と凸部との隙間を大きく設けても、この溶着部位が位置決め部を兼ねていない構造となっているため、特に両ケースのケース内外方向における位置精度が悪くなるという不具合は生じない。しかも、バリの逃げ場が十分あるため、溶着させる際に圧力を大きめにかけたりあるいは振動時間を長目にしたりすることもできる。この結果、溶着部位の強度が高まり、ケース内部の流体の漏れをより確実に防止できる。また、位置決め部が、溶着する際に発生するバリのポンプケース内部への放出を防止する防御壁の役割を持つこととなり、特にポンプケースの内部空間へのバリの進出が防止される。このため、バリの発生に起因するインペラの回転不良等の不具合が防止される。
【００１１】
また、他の発明は、上述のポンプ装置に加えて、凸部の先端を嵌合溝の内底面に当接させて溶着すると共に、凸部が嵌合溝内にはまり込んだ際に形成されるケース体内外方向の隙間は、凸部から見てケース体の内側方向に形成される隙間とケース体の外側方向に形成される隙間とが同寸法となっている。このため、凸部の先端と嵌合溝の内底面とを溶着する際に発生するバリが、凸部の内外両側に形成される両隙間に均等に滞留することとなる。したがって、一方の隙間が狭くて、この狭い隙間側のバリがケース体の内側もしくは外側に放出されるという危険性がさらに低下する。
【００１２】
また、他の発明は、上述のポンプ装置に加えて、第２のケース部材の第１のケース部材との対向部位であって、凸部から見てケース体内側方向または外側方向のいずれか一方もしくは双方に、第１のケース部材と第２のケース部材とを溶着する際に出るバリを受けるバリ溜まり部としての凹部を設けている。このため、凸部と嵌合溝との間に形成される隙間内にバリが収まりきらなかったとしても、凸部の根本近傍に形成される凹部内に滞留し、ケース体の内側や外側までは放出されないものとなる。すなわち、このような危険性をさらに低減することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態における溶着構造およびポンプ装置を図１に基づき説明する。なお、溶着構造の説明に関し、上述した従来技術と同じ作用効果を有する部位については同じ符号を付して説明することとする。
【００１５】
図１中の拡大図面は、本発明の実施の形態の溶着部位の構造を示したものであり、ポンプ装置のポンプケースの一部を示した断面図である。第１のケース部材１の外周壁１１の先端部分にはフランジ１２が形成され、このフランジ１２の第２のケース部材２との対向部位には嵌合溝１３が設けられている。
【００１６】
一方、第２のケース部材２の第１のケース部材１との対向部位には、嵌合溝１３に対して所定の隙間Ｓが形成されるようにはまり込む凸部２３が設けられている。この凸部２３と嵌合溝１３との間に形成される隙間Ｓは、従来の溶着構造において溶着部位に形成される隙間に比して非常に大きなスペースとなる。これは、本発明の溶着構造では、後述するようにこの溶着部位以外の部位に両ケース部材１，２のケース内外方向における位置決め部２６が設けられており、この溶着部位が位置決め部を兼ねていないためである。このような構成としたため、本発明の溶着構造では、凸部２３と嵌合溝１３との間に形成される隙間Ｓを大きなスペースとすることができる。
【００１７】
なお、本実施の形態では、位置決め部２６によって第１及び第２のケース部材１，２が位置決めされることにより、上述の所定の隙間Ｓは、図１に示すように、凸部２３から見てケース体内側方向及び外側方向の両側に同じ寸法で形成される。このため、溶着時に発生するバリが、両隙間Ｓ，Ｓに均等に溜まることとなり、一方側の隙間Ｓのみバリがあふれてしまうという不具合が生じにくいものとなっている。なお、本実施の形態では、このように凸部２３の両側に均等に隙間Ｓが形成されるようにしたが、本発明は、特にこれに限定されるものではなく、両隙間Ｓの寸法が異なっていても良いし、あるいは隙間Ｓが外側もしくは内側の一方にのみ形成されていても良い。
【００１８】
そして、凸部２３の先端部分には、さらに断面略三角形の突起２４が設けられている。この突起２４は、溶着を行う際に第１のケース部材１の嵌合溝１３の内底壁と当接し溶融する部分となっている。なお、溶着を行う際は、この突起２４が溶融し、この突起２４の裾の部分となる凸部２３の先端部分も突起２４と同様、溶融することとなる。
【００１９】
また、第２のケース部材２の第１のケース部材１との対向部位において、凸部２３から見てケース体内側方向にずれた部位及び外側方向にずれた部位には、凹部２５，２５が設けられている。この凹部２５，２５は、溶着を行う際に発生するバリが、万が一、上述の両隙間Ｓからあふれた場合の溜まり部となっている。このため、本実施の形態の溶着構造は、より確実にバリのケース内外への流出を防止できるものとなっている。
【００２０】
また、第２のケース部材２の第１のケース部材１との対向部位よりケース体内側方向にずれた部位には、第１のケース体の外周壁１１の内面となる内周壁１４に当接する位置決め部２６が立設されている。すなわち、第１のケース部材１と第２のケース部材２は、この位置決め部２６に第１のケース部材１の内周壁１４を当接させながらはめ合わせることにより精度良くはめ合わされる。なお、この位置決め部２６は、溶着時において発生するバリが、凸部２３から見てケース内側方向に形成された隙間Ｓ及び凹部２５からあふれた場合、これがケース内部に放出されるのを防止する防止壁の役割をも有する。加えて、この位置決め部２６は、ケース体内部の流体の外部への漏れを防止する役割も有する。このため、本実施の形態では、位置決め部２６が第２のケース部材２の全周にわたって形成されている（図２参照）。しかし、位置決め部２６を単なる位置決め用の部材とし、バリの放出防止壁や流体の漏れ防止壁を兼ねるものとしない場合は、この位置決め部２６は全周にわたって形成する必要はなく一部に形成するようにしても良い。
【００２１】
上述したような構造を備えた溶着部位を溶着する場合は、上述した凸部２３を嵌合溝１３内に挿入し、上述の突起２４が嵌合溝１３の内底壁に当接した状態で超音波により振動を加える。すなわち、一般的に、超音波溶着といわれている製法である。より具体的には、フランジ１２に受け台３１を当接させた状態で、第２のケース部材２の裏側、すなわち凸部２３を嵌合溝１３のさらに奥側に押し当てるように、ホーン３２で圧力をかけながら同時に超音波振動を与える。これにより、第２のケース部材２の第１のケース部材１との当接部位となる突起２４と、この突起２４と当接している第１のケース部材１側の部位とが溶融し、瞬時に冷却されて固まる。この結果、第１のケース部材１と第２のケース部材２とがこの溶着部位で一体化され、内部空間を密閉されたポンプケースとなる。
【００２２】
なお、本発明では、超音波溶着を行う際に発生するバリの逃げ場が従来に比して十分確保されている。そのため、上述のホーン３２による圧力を高めたり、あるいは振動時間を従来より長目にしたりして、バリの発生が多少多目になっても、そのバリがケースの内部または外部まで放出される危険性は低い。このため、従来より高圧力としたりあるいは超音波振動を長時間として、溶着箇所を強固とすることができる。この結果、ケース内部の流体の溶着部位から漏れを、より確実に防止することができる。
【００２３】
次に、ポンプ装置５０の構造について説明する。ポンプ装置は、図１に示すように、駆動源となるモータ５１と、このモータ５１の駆動力によって回転するインペラ５２と、このインペラ５２を回転自在に収納するポンプケース１０を有している。ポンプケース１０は、上述の第１のケース部材１と第２のケース部材２とを所定の部位で溶着し一体化させることによって形成される。
【００２４】
モータ５１は、当該ポンプ装置５０をジャーポット３０（図３参照）の所定位置に固定するための固定用部材５４に、出力軸５１ａが下方に回転自在に突出するように保持されている。そして、出力軸５１ａの下端部には、円盤状部材５６ａの回転中心部が固定されており、この円盤状部材５６ａの下面にはリング状の回転マグネット５６ｂが固定されている。これら出力軸５１ａ、円盤状部材５６ａ及び回転マグネット５６ｂは、モータケース５１ｃの下端面に固定された収納ケース５７内に収納されている。
【００２５】
収納ケース５７の下方には、ポンプケース１０が固定されている。このポンプケース１０は、インペラ５２の軸方向両側からインペラ５２を挟むように配置された略円盤状の平面部が設けられると共に、この両平面部の外周端縁を略円筒状の壁部で連結するような形状となっている。ポンプケース１０の上側の平面部は、当該ポンプケース１０の内部空間とモータ５１側とを隔絶する隔壁となっている。そして、ポンプケース１０の上側の平面部（隔壁）には、インペラ軸１５が固定されており、このインペラ軸１５にはインペラ５２が回転自在に支持されている。
【００２６】
このインペラ５２は、上述の隔壁を隔てて駆動源側の回転マグネット５６ｂと対向する従動マグネット１６が備えられている。このため、モータ５１の駆動力により回転マグネット５６ｂが回転すると、インペラ５２は隔壁を通して磁気吸引力により回転マグネット５６ｂに従動し回転する。
【００２７】
また、ポンプケース１０の下側の平面部、すなわち第２のケース部材２の中央には、インペラ５２が回転することにより貯水容器６０（図示省略）内から当該ポンプケース１０内に液体を吸入する吸入口１７が設けられている。この吸入口１７の中央には、インペラ５２のスラスト下降を受けるスラスト受け部１７ａがポンプケース１０に一体的に設けられている。このスラスト受け部１７ａは、液体を吸引した際に受ける圧力等によりインペラ５２が下降した際に、インペラ５２がこのスラスト受け部１７ａに当接しそれ以上下降させない機能を有するものとなっている。
【００２８】
また、インペラ５２の半径方向外側となるポンプケース１０の第１外壁部１１には、インペラ５２の回転によりポンプケース１０内に吸入した液体を吐出させるための吐出口１８が設けられている。そして、この吐出口１８には、当該ポンプケース１０の径方向外側に突出されかつ上方へ延出された吐出管１９が連設されている。なお、これら吐出口１８及び吐出管１９は、第１のケース部材１及び第２のケース部材２の協動によって形成されている。このように構成されたポンプケース１０は、内部でインペラ５２が回転することにより上述の吸入口１７から液体が流れ込み、この流れ込んだ液体が吐出口１８から吐出管１９へ吐出されるようになっている。
【００２９】
図３に示すように、上述のポンプ装置５０は、ジャーポット３０の給湯用装置となっており、ジャーポット３０の貯水容器６０の側壁６０ａと外装ケース３１の側壁３１ａの間のスペースに配置される。上述した吸引口１７は、連結パイプ３３を介して貯水容器６０の底面６０ｂに形成された排出口６０ｃに連結され、一方、吐出管１９は、連結管３５を介して注ぎ口３７に連結されている。そして、ポンプ装置５０が駆動され、ポンプケース１０内でインペラ５２が回転すると、貯水容器６０内の流体がポンプ装置５０に吸い込まれ、このポンプ装置５０から排出されて注ぎ口３７から外装ケース３１の外部に吐出されるようになっている。
【００３０】
なお、上述の実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の例であるが、これに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において種々変形実施可能である。たとえば、上述の実施の形態では、凸部２３の両側に、バリ溜まり部としての凹部２５，２５を設けたが、凹部２５は凸部２３の両側でなく内側もしくは外側の一方のみに設けても良いし、または無くても良い。なお、凹部２５の片側もしくは両側を無くすと、溶着する際に発生するバリを溜めるためのスペースが小さくなってしまうが、この程度のスペースの縮小ではバリの内部もしくは外部流出が発生しない場合もあるので、その場合は特に影響がない。また、もしバリの流出のおそれがある場合は、上述した実施の形態のものより隙間Ｓをさらに拡大しても良い。
【００３１】
また、上述の実施の形態では、溶着バリのポンプケース１０内への流出を防止する防止壁等を兼用させるために、位置決め部２６を第１のケース部材１の内壁１４に当接するように構成した。しかし、位置決め部２６を凸部２３の内外両側に設け、この２つの位置決め部２６でフランジ１２を内外両側から挟むようにしても良い。なお、本発明の参考形態として、位置決め部２６を単に位置決め用の部材としてのみ使用するなら、上述したように全周に連続して形成しなくても良いし、また、位置決め部２６がフランジ１２の外側部分に当接するように構成しても良い。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のポンプ装置は、第２のケース部材に形成された凸部が第１のケース部材の嵌合溝内にはまり込んだ際にケース体内外方向に所定の隙間が形成され、かつ第２のケース部材に第１のケース部材の内周壁に当接し第１のケース部材をこの第２のケース部材に対してケース体内外方向において位置決めする位置決め部が設けられている。
【００３３】
このため、溶着時に発生するバリは、嵌合溝と凸部との間の広い隙間内で滞留したまま固まる。したがって、バリがケース体の内外まで放出される危険性がほぼ無くなる。また、この溶着部位とは別の部位に、両ケース部材のケース内外方向の位置決めを行う位置決め部が設けられているため、嵌合溝と凸部との隙間を大きく設けても、特に両ケースのケース内外方向における位置精度が悪くなるという不具合は生じない。また、本発明によれば、従来に比して溶着部位内にバリの逃げ場が十分あるため、溶着する際に圧力を大きめにかけたりあるいは振動時間を長目にしたりすることもできる。この結果、溶着部位の強度が高まり、ケース体内部の流体の漏れをより確実に防止することができる。
【００３４】
また、本発明のポンプ装置では、位置決め部が、第１のケース部材の内周壁に当接するように第２のケース部材の全周にわたって連続的に形成されている。そのため、位置決め部が、溶着する際に発生するバリのポンプケース内部への放出を防止する防御壁の役割を持つと共に、内部の流体の外部への漏れ防止壁の役割をも持つこととなり、バリのポンプケースの内部空間への進出が防止され、かつ流体漏れもより確実に防止される。このため、作動確実性及び信頼性の高いポンプ装置となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における溶着構造及びポンプ装置を示した縦断面図で、特に、円内に示した一部拡大図により溶着構造を詳細に説明した図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるポンプ装置の第２のケース部材を示した平面図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるポンプ装置をジャーポット装置内に配置させた状態を示した縦断面図である。
【図４】従来のポンプケース等の溶着部位における溶着構造を示した縦断面図である。
【符号の説明】
１第１のケース部材
２第２のケース部材
１０ポンプケース（ケース体）
１３嵌合溝
２３凸部
２５凹部
２６位置決め部
５２インペラ
Ｓ所定の隙間

Claims

第１のケース部材と第２のケース部材との少なくとも２つのケース部材が超音波溶着で一体化され、内部空間を有するケース体と、このケース体に収納されたインペラとを備え、
上記第１のケース部材の上記第２のケース部材との対向部位には溶着部位となる嵌合溝が形成され、
上記第２のケース部材の上記第１のケース部材との対向部位には上記嵌合溝内にはまり込む凸部が形成され、
この凸部が上記嵌合溝内にはまり込んだ際に上記ケース体内外方向に所定の隙間が形成され、
上記第２のケース部材には、上記第１のケース部材をこの第２のケース部材に対して上記ケース体内外方向において位置決めする位置決め部が上記凸部よりも内側に設けられ、
この位置決め部は、上記第１のケース部材の内周壁に当接するように、上記第２のケース部材の全周にわたって連続的に形成されていることを特徴とするポンプ装置。
前記凸部の先端を前記嵌合溝の内底面に当接させて溶着すると共に、
前記凸部が前記嵌合溝内にはまり込んだ際に形成される前記ケース体内外方向の隙間は、前記凸部から見て前記ケース体の内側方向に形成される隙間と前記ケース体の外側方向に形成される隙間とが同寸法となることを特徴とする請求項１記載のポンプ装置。
前記第２のケース部材の前記第１のケース部材との対向部位であって、前記凸部から見て前記ケース体内側方向または外側方向のいずれか一方もしくは双方に、前記第１のケース部材と前記第２のケース部材とを溶着する際に出るバリを受けるバリ溜まり部としての凹部を設けたことを特徴とする請求項１または２記載のポンプ装置。