JP5127818B2 - ポンプ及びヒートポンプ式給湯装置 - Google Patents
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モールド固定子に、椀状隔壁部品と、モールド固定子の穴部に形成される下穴部とが熱可塑性樹脂により一体成形されてモールド固定子組立が形成され、
ケーシングをモールド固定子組立の下穴部にタッピングネジにより締結するものである。
ポンプ部とモールド固定子とをタッピングネジで締結する際に、モールド固定子のモールド樹脂(熱硬化性樹脂)のポンプ部設置面の四隅に形成された下穴にタッピングネジを締結すると、熱硬化性樹脂は硬くて脆いため、締結後組付け強度が低下する恐れがある。本実施の形態は、モールド固定子のそれぞれの穴部に、熱可塑性樹脂で形成されたタッピングネジの下穴部を一体に成形する。熱可塑性樹脂製のタッピングネジの下穴部は、一体成形後表出している。そして、ポンプ部に形成されたねじ穴を介してポンプ部とモールド固定子とをタッピングネジで熱可塑性樹脂製の下穴部に締結して組み付けることにより、ポンプ部とモールド固定子とを強固に組み付ける点に特徴がある。
(1)モールド固定子50のモールド樹脂53の穴部75の丸穴75aに対応して形成される円筒部81a;
(2)穴部75の第1の段差部75bに対応する第1の段差部81b;
(3)穴部75の第1のテーパ穴75cに対応して形成される第1のテーパ状円筒部81c;
(4)穴部75の第2の段差部75dに対応する第2の段差部81d;
(5)穴部75の第2のテーパ穴75eに対応して形成される第2のテーパ状円筒部81e;
(6)第1の段差部81bから第1のテーパ状円筒部81cの外周に軸方向に形成される突出部81f(図10の例では4個、但し突出部81fの数、形状は任意でよい);
(7)円柱状の下穴81g。
(1)厚さが0.1〜0.7mm程度の電磁鋼板が帯状に打ち抜かれ、かしめ、溶接、接着等で積層された帯状の固定子鉄心54を製作する。帯状の固定子鉄心54は、複数個のティースを備える。図3に示すモールド固定子50の内周部に、固定子鉄心54のティースの先端部が露出している。ここで示す固定子鉄心54は、薄肉連結部(図示せず)で連結されている6個のティースを有するので、図3においても、6箇所に固定子鉄心54のティースの先端部が露出している。但し、図3で見えているのは2箇所のみ。
(2)ティースには、絶縁部56が施される。絶縁部56は、例えば、PBT(ポリブチレンテレフタレート)等の熱可塑性樹脂を用いて、固定子鉄心54と一体に又は別体で成形される。
(3)絶縁部56が施されたティースに集中巻のコイルが巻回される。6個の集中巻のコイル57を接続して、三相のシングルY結線の巻線を形成する。
(4)三相のシングルY結線であるので、絶縁部56の結線側には、各相(U相、V相、W相)のコイル57(図5参照)が接続される端子59(電源が供給される電源端子及び中性点端子)が組付けられる。電源端子は3個、中性点端子は1個である。
(5)基板58が結線側の絶縁部56(端子59が組付けられる側)に取り付けられる。基板58は、基板押え部品95により絶縁部56との間に挟持される。基板58には、電動機(ブラシレスDCモータ)を駆動するIC58a(駆動素子)、回転子60の位置を検出するホール素子(位置検出素子、基板58の裏側にあるため図11では見えていない)等が実装されている。IC58aやホール素子を電子部品と定義する。また、基板58には、その外周縁部付近の切り欠き部にリード線52を口出しするリード線口出し部品61が、取り付けられる。
(6)リード線口出し部品61が取り付けれたられた基板58が基板押え部品95により絶縁部56に固定され、端子59と基板58とが半田付けされることで固定子組立49が完成する。
(1)水の吸水口42と吐出口43とを有し、内部に回転子60の羽根車60bを収納するケーシング41:ケーシング41は、PPS(ポリフェニレンサルファイド)などの熱可塑性樹脂を用いて成形される。ケーシング41には、吸水口42側の端部に、ポンプ部40とモールド固定子50とを組み付ける際に用いられるねじ穴44aを有するボス部44が4箇所に設けられる。また、ケーシング41には、ポンプ10を、例えば、ヒートポンプ式給湯装置300のタンクユニット200に固定するための孔45aを有する取付脚45を3箇所に備える。
(2)第1のスラスト軸受71a:第1のスラスト軸受71aの材質は、例えば、アルミナ等のセラミックである。回転子60は、ポンプ10の運転中、回転子60の羽根車60bの表裏に作用する水の圧力差により第1のスラスト軸受71aを介してケーシング41に押し付けられるため、第1のスラスト軸受71aにはセラミックにより製作されたものを使用し、耐摩耗性、摺動性を確保している。
(3)回転子60:回転子60は、回転子部60aと、羽根車60bとを備える。回転子部60aは、フェライト等の磁性粉末と樹脂を混練したペレットを成形したリング状(円筒状)の樹脂マグネット68と、樹脂マグネット68の内側に設けられる円筒形のスリーブ軸受66(例えば、カーボン製)とが、例えばPPE(ポリフェニレンエーテル)等の樹脂67で一体化される。羽根車60bは、例えばPPE(ポリフェニレンエーテル)等の樹脂成形品である。回転子部60aと、羽根車60bとが超音波溶着等により接合される。
(4)軸70:椀状隔壁部品90の軸支持部94に軸70の一端が挿入され、軸70の他端がケーシング41の軸支持部46に挿入される。椀状隔壁部品90の軸支持部94に挿入される軸70の一端は、軸支持部94に対して回転しないように挿入される。そのため、軸70の一端は所定の長さ(軸方向)円形の一部を切り欠いている。軸支持部94の孔もそれに合わせた形状になっている。ケーシング41の軸支持部46に挿入される軸70の他端も所定の長さ(軸方向)円形の一部を切り欠いている。即ち、軸70は長さ方向に対称形である。但し、軸70の他端は、ケーシング41の軸支持部46に回転可能に挿入される。軸70が長さ方向に対称形なのは、軸70を椀状隔壁部品90の軸支持部94に挿入する際に、上下の向きを意識することなく組立を可能とするためである。
(5)第2のスラスト軸受71b:第2のスラスト軸受71bの材質はSUSである。回転子60は、ポンプ10の運転中、回転子60の羽根車60bの表裏に作用する水の圧力差により第1のスラスト軸受71aを介してケーシング41に押し付けられるが、運転状態によっては、回転子60が第2のスラスト軸受71bを介して椀状隔壁部品90の軸支持部94に接触するケースも考えられるため、第2のスラスト軸受71bを使用している。
(6)Oリング80:Oリング80は、ポンプ部40のケーシング41と椀状隔壁部品90とのシールを行う。
(7)椀状隔壁部品90:椀状隔壁部品90は、PPE(ポリフェニレンエーテル)などの熱可塑性樹脂を用いて成形される。椀状隔壁部品90は、モールド固定子50との嵌合部である椀状隔壁部90aと、鍔部90bとを備える。椀状隔壁部90aは、円形の底部と円筒形の隔壁とで構成される。円形の底部の内面の略中央部に、軸70の一端が挿入される軸支持部94が立設している。椀状隔壁部90aの外周面に軸方向に延びるリブ91が形成されている。リブ91は、椀状隔壁部90aの根元(鍔部90bとの連結部)から軸方向に所定の長さ形成されている。そして、リブ91の径方向の寸法は、椀状隔壁部90aの根元側が大きく、先に行くに従って小さくなるテーパ形状である。鍔部90bには、鍔部90bを補強する補強リブ(図示せず)が径方向に放射状に6個形成されている。その中の任意の一つの補強リブに椀状隔壁部90aのリブ91が接続している。これにより、椀状隔壁部品90の成形金型の製作が容易になる。また、鍔部90bには、モールド固定子50のポンプ部40のポンプ部設置面63に形成される環状の第3の溝65に納まる環状リブ(図示せず)を備える。また、鍔部90bには、タッピングネジ160が通る孔90dが4箇所に形成されている。さらに、鍔部90bのケーシング41側の面に、Oリング80を収納する環状のOリング収納溝90cが形成されている。
(1)ステップ1:固定子を製造する。先ず、厚さが0.1〜0.7mm程度の電磁鋼板が帯状に打ち抜かれ、かしめ、溶接、接着等で積層され、薄肉連結部で連結された帯状の固定子鉄心を製作する。ティースには、PBT(ポリブチレンテレフタレート)等の熱可塑性樹脂を用いる絶縁部が施される。絶縁部が施されたティースに集中巻のコイルが巻回される。例えば、6個の集中巻のコイルを接続して、三相のシングルY結線の巻線を形成する。三相のシングルY結線であるので、絶縁部の結線側には、各相(U相、V相、W相)のコイルが接続される端子59(電源が供給される電源端子及び中性点端子)が組付けられる。併せて、基板58を製造する。基板58は、基板押え部品95により絶縁部56との間に挟持される。基板58には、電動機(ブラシレスDCモータ)を駆動するIC58a、回転子60の位置を検出するホール素子等が実装されている。また、基板58には、その外周縁部付近の切り欠き部にリード線52を口出しするリード線口出し部品61が、取り付けられる。併せて、回転子部60aを製造する。回転子部60aは、フェライト等の磁性粉末と樹脂を混練したペレットを成形したリング状(円筒状)の樹脂マグネット68と、樹脂マグネット68の内側に設けられる円筒形のスリーブ軸受66(例えば、カーボン製)とが、例えばPPE(ポリフェニレンエーテル)等の樹脂で一体化される。さらに、併せて、羽根車60bを成形する。羽根車60bは、PPE(ポリフェニレンエーテル)などの熱可塑性樹脂を用いて成形される。
(2)ステップ2:基板58を固定子に固定する。リード線口出し部品61が取り付けられた基板58が基板押え部品95により絶縁部56に固定される。併せて、回転子部60aに羽根車60bを超音波溶着等により組付ける。併せて、椀状隔壁部品90を成形する。併せて、軸70と第1のスラスト軸受71a、第2のスラスト軸受71bを製造する。軸70は、SUSで製造される。第1のスラスト軸受71aは、セラミックで製造される。第2のスラスト軸受71bは、SUSで製造される。
(3)ステップ3:端子59(電源が供給される電源端子及び中性点端子)と基板58とを半田付けすることで、固定子組立49を製造する。椀状隔壁部品90に回転子60等を組付ける。さらに、併せて、ケーシング41を成形する。ケーシング41は、PPS(ポリフェニレンサルファイド)などの熱可塑性樹脂を用いて成形される。
(4)ステップ4:ポンプ部40を組み付ける足部にタッピングネジの下穴部81形成用の穴部75を有するように、固定子組立49をモールド成形してモールド固定子50を製造する。併せて、椀状隔壁部品90にケーシング41を固定してポンプ部40を組立てる。さらに、併せて、タッピングネジ160を製造する。
(5)ステップ5:モールド固定子50に備えるタッピングネジの下穴部81形成用の穴部75に、熱可塑性樹脂を一体に成形し、タッピングネジの下穴部81を形成する。下穴部81は、PBT(ポリブチレンテレフタラート)等の熱可塑性樹脂を用いて成形される。
(6)ステップ6:ポンプ10の組立を行う。モールド固定子50にポンプ部40を組付け、下穴部81にタッピングネジ160で固定する。モールド固定子50とポンプ部40とを組み付ける際、モールド固定子50の内径に備える第1の溝51(図13)と、椀状隔壁部品90のモールド固定子50の内径との椀状隔壁部品90に備えるリブ91(図13)とが嵌合うことにより、回転方向に対する位置決めとなる。
本実施の形態は、モールド固定子に、椀状隔壁部品を熱可塑性樹脂で一体に成形する点に特徴がある。このとき、モールド固定子の穴部に、タッピングネジの下穴部が、熱可塑性樹脂の椀状隔壁部品と一体に同時に成形される。従って、熱可塑性樹脂のタッピングネジの下穴部が、容易に得られる点に特徴がある。
(1)水の吸水口42と吐出口43とを有し、内部に回転子60の羽根車60bを収納するケーシング41:ケーシング41は、PPS(ポリフェニレンサルファイド)などの熱可塑性樹脂を用いて成形される。ケーシング41には、吸水口42側の端部に、ポンプ部40とモールド固定子50とを組み付ける際に用いられるねじ穴44aを有するボス部44が4箇所に設けられる。また、ケーシング41には、ポンプ10を、例えば、ヒートポンプ式給湯装置300のタンクユニット200に固定するための孔45aを有する取付脚45を3箇所に備える。
(2)第1のスラスト軸受71a:第1のスラスト軸受71aの材質は、例えば、アルミナ等のセラミックである。回転子60は、ポンプ10の運転中、回転子60の羽根車60bの表裏に作用する水の圧力差により第1のスラスト軸受71aを介してケーシング41に押し付けられるため、第1のスラスト軸受71aにはセラミックにより製作されたものを使用し、耐摩耗性、摺動性を確保している。
(3)回転子60:回転子60は、回転子部60aと、羽根車60bとを備える。回転子部60aは、フェライト等の磁性粉末と樹脂を混練したペレットを成形したリング状(円筒状)の樹脂マグネット68と、樹脂マグネット68の内側に設けられる円筒形のスリーブ軸受66(例えば、カーボン製)とが、例えばPPE(ポリフェニレンエーテル)等の樹脂67で一体化される。羽根車60bは、例えばPPE(ポリフェニレンエーテル)等の樹脂成形品である。回転子部60aと、羽根車60bとが超音波溶着等により接合される。
(4)軸70:椀状隔壁部品90の軸支持部94に軸70の一端が挿入され、軸70の他端がケーシング41の軸支持部46に挿入される。椀状隔壁部品90の軸支持部94に挿入される軸70の一端は、軸支持部94に対して回転しないように挿入される。そのため、軸70の一端は所定の長さ(軸方向)円形の一部を切り欠いている。軸支持部94の孔もそれに合わせた形状になっている。ケーシング41の軸支持部46に挿入される軸70の他端も所定の長さ(軸方向)円形の一部を切り欠いている。即ち、軸70は長さ方向に対称形である。但し、軸70の他端は、ケーシング41の軸支持部46に回転可能に挿入される。軸70が長さ方向に対称形なのは、軸70を椀状隔壁部品90の軸支持部94に挿入する際に、上下の向きを意識することなく組立を可能とするためである。
(5)第2のスラスト軸受71b:第2のスラスト軸受71bの材質はSUSである。回転子60は、ポンプ10の運転中、回転子60の羽根車60bの表裏に作用する水の圧力差により第1のスラスト軸受71aを介してケーシング41に押し付けられるが、運転状態によっては、回転子60が第2のスラスト軸受71bを介して椀状隔壁部品90の軸支持部94に接触するケースも考えられるため、第2のスラスト軸受71bを使用している。
(6)Oリング80:Oリング80は、ポンプ部40のケーシング41と椀状隔壁部品90とのシールを行う。
(7)モールド固定子組立600:椀状隔壁部品90が、PPE(ポリフェニレンエーテル)などの熱可塑性樹脂を用いてモールド固定子350に一体成形されて、モールド固定子組立600となる。モールド固定子350は、図23に示すように、椀状隔壁部品90を一体成形時に、熱可塑性樹脂を注入する円錐状穴部350aが、軸方向の開口部(図23では上側)と反対側の閉じた軸方向端部に形成されている点が、実施の形態1のモールド固定子50と異なる。モールド固定子350のその他の構成は、実施の形態1のモールド固定子50と同じである。椀状隔壁部品90はモールド固定子50に一体成形されるので、椀状隔壁部品90のみで存在しないが、理解しやすいように図22に椀状隔壁部品90のみを分離して示す。図22に示すように、椀状隔壁部品90は、モールド固定子350との嵌合部である椀状隔壁部90aと、鍔部90bとを備える。椀状隔壁部90aは、円形の底部と円筒形の隔壁とで構成される。椀状隔壁部90aの円形の底部の内側に、軸70を支持する軸支持部94が軸方向に立設している。また、実施の形態1の下穴部81に相当する下穴部90eが鍔部90bに一体に形成されている(モールド固定子350の穴部375(図23)に一体に形成される)。図22では、下穴部90eは、一つだけ見えているが、実際には、四個形成されている。椀状隔壁部品90がPPE(ポリフェニレンエーテル)などの熱可塑性樹脂を用いてモールド固定子350に一体成形されるので、下穴部90eも熱可塑性樹脂で成形される。そのため、ケーシング41とモールド固定子組立600とを強固に組み付けることが可能となる。また、椀状隔壁部品90の成形時に、樹脂注入部90f(図20〜図22参照)から、PPE(ポリフェニレンエーテル)などの熱可塑性樹脂が注入されて成形される。また、鍔部90bには、鍔部90bを補強する補強リブ(図示せず)が径方向に放射状に複数個形成されている。また、鍔部90bには、モールド固定子350のポンプ部40のポンプ部設置面63に形成される環状の第3の溝65(図3参照)に納まる環状リブ(図示せず)を備える。また、鍔部90bには、タッピングネジ160が通る孔90d(図12のものと同じである)が4箇所に形成されている。さらに、鍔部90bのケーシング41側の面に、Oリング80を収納する環状のOリング収納溝90cが形成されている。
(1)ステップ1:固定子を製造する。先ず、厚さが0.1〜0.7mm程度の電磁鋼板が帯状に打ち抜かれ、かしめ、溶接、接着等で積層され、薄肉連結部で連結された帯状の固定子鉄心54を製作する。ティースには、PBT(ポリブチレンテレフタレート)等の熱可塑性樹脂を用いる絶縁部56が施される。絶縁部56が施されたティースに集中巻のコイル57が巻回される。例えば、6個の集中巻のコイル57を接続して、三相のシングルY結線の巻線を形成する。三相のシングルY結線であるので、絶縁部56の結線側には、各相(U相、V相、W相)のコイルが接続される端子59(電源が供給される電源端子及び中性点端子)が組付けられる。併せて、基板58を製造する。基板58は、基板押え部品95により絶縁部56との間に挟持される。基板58には、電動機(ブラシレスDCモータ)を駆動するIC58a、回転子60の位置を検出するホール素子等が実装されている。また、基板58には、その外周縁部付近の切り欠き部にリード線52を口出しするリード線口出し部品61が、取り付けられる。併せて、回転子部60aを製造する。回転子部60aは、フェライト等の磁性粉末と樹脂を混練したペレットを成形したリング状(円筒状)の樹脂マグネット68と、樹脂マグネット68の内側に設けられる円筒形のスリーブ軸受66(例えば、カーボン製)とが、例えばPPE(ポリフェニレンエーテル)等の樹脂で一体化される。さらに、併せて、羽根車60bを成形する。羽根車60bは、PPE(ポリフェニレンエーテル)などの熱可塑性樹脂を用いて成形される。
(2)ステップ2:基板58を固定子に固定する。リード線口出し部品61が取り付けられた基板58が基板押え部品95により絶縁部56に固定される。併せて、回転子部60aに羽根車60bを超音波溶着等により組付ける。併せて、軸70と第1のスラスト軸受71a、第2のスラスト軸受71bを製造する。軸70は、SUSで製造される。第1のスラスト軸受71aは、セラミックで製造される。第2のスラスト軸受71bは、SUSで製造される。併せて、ケーシング41を成形する。さらに、併せて、タッピングネジ160を製造する。
(3)ステップ3:端子59(電源が供給される電源端子及び中性点端子)と基板58とを半田付けすることで、固定子組立49を製造する。
(4)ステップ4:固定子組立49をモールド成形してモールド固定子350を製造する。
(5)ステップ5:モールド固定子350にタッピングネジの下穴部90eと椀状隔壁部品90とをPBT(ポリブチレンテレフタラート)等の熱可塑性樹脂で一体成形することで、モールド固定子組立600を製造する。
(6)ステップ6:ポンプ310の組立を行う。モールド固定子組立600に回転子60、ケーシング41等を組付け、タッピングネジ160で固定してポンプ310の組立を行う。
Claims (6)
- 固定子組立をモールド樹脂で成形してなり、外周近傍に軸方向に形成された複数の穴部を有するモールド固定子と、椀状隔壁部と鍔部とを有する椀状隔壁部品と、水の吸水口と吐出口とを有するケーシングと、を備えたポンプにおいて、
前記モールド固定子に、前記椀状隔壁部品と、前記モールド固定子の前記穴部に形成される下穴部とが熱可塑性樹脂により一体成形されてモールド固定子組立が形成され、
前記ケーシングを前記モールド固定子組立の前記下穴部にタッピングネジにより締結するとともに、
前記モールド固定子は、軸方向の開口部と反対側の閉じた軸方向端部に、前記椀状隔壁部品と前記下穴部との一体成形時に熱可塑性樹脂を注入する円錐状穴部を備えたことを特徴とするポンプ。 - 前記円錐状穴部は、軸方向の開口部と反対側の閉じた軸方向端面から前記モールド固定子の内部に向かって、穴が縮小するテーパ状であることを特徴とする請求項1記載のポンプ。
- 固定子組立をモールド樹脂で成形してなり、外周近傍に軸方向に形成された複数の穴部を有するモールド固定子と、椀状隔壁部と鍔部とを有する椀状隔壁部品と、水の吸水口と吐出口とを有するケーシングと、を備えたポンプにおいて、
前記モールド固定子に、前記椀状隔壁部品と、前記モールド固定子の前記穴部に形成される下穴部とが熱可塑性樹脂により一体成形されてモールド固定子組立が形成され、
前記ケーシングを前記モールド固定子組立の前記下穴部にタッピングネジにより締結するとともに、
前記下穴部は、軸方向の抜け及び周方向の回転が抑制されるように前記穴部に一体成形されることを特徴とするポンプ。 - 前記モールド固定子の前記穴部を、軸方向の両端部の直径が大きく内部にいくにつれ直径が小さくなる形状としたことを特徴とする請求項3記載のポンプ。
- 前記モールド固定子の前記穴部は、両端部に中間部よりも径の大きい所定の形状の穴を備えることを特徴とする請求項4記載のポンプ。
- 請求項1乃至5のいずれかに記載のポンプを搭載したことを特徴とするヒートポンプ式給湯装置。
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