JPH10238489A

JPH10238489A - 小型流体ポンプ

Info

Publication number: JPH10238489A
Application number: JP5552197A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Nishida; 茂西田
Original assignee: Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 1997-02-24
Filing date: 1997-02-24
Publication date: 1998-09-08

Abstract

(57)【要約】【課題】モータへ流体が漏れても感電や漏電等が発生
しない小型流体ポンプを提供する。【解決手段】ステータ部３２に電流を供給することに
よりステータ部３２に対向配置したロータ部２８を回転
させるように構成したモータ部３と、流体を吸引するた
めの吸引口２０と流体を吐出するための吐出口２１とを
有するポンプ部２との間に、ポンプ部２内の流体のモー
タ部３への侵入を防止する第１のシール部２９を設けて
いる。さらに、モータ部３内には、ステータ部３２とロ
ータ部２８とを分離する分離壁３４が設けてあり、万が
一、流体がモータ部３内に侵入した場合に、流体が給電
部の一部となるステータ３２に付かないための第２のシ
ール部となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体を汲み上げる
小型流体ポンプに関し、特に、浴槽等の流体源に接続さ
れ流体を汲み上げると共に、汲み上げた流体を熱交換器
等に供給し、再度浴槽等の流体源に還流させるに好適な
小型流体ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、風呂等の流体源の流体を熱す
るための熱交換器や、流体を浄化するための浄化フィル
ター等に流体を通過させるために、流体源より水や湯等
の流体を汲み上げるとともに汲み上げた流体を流体源に
還流させる装置として、図１１に示すような、自吸式ポ
ンプ６１が知られている（実開平４−８４７９５号公報
参照）。この自吸式ポンプ６１は、第１のケーシング６
２で形成されたタンク室６３と、第２のケーシング６４
で形成されたポンプ室６５と、タンク室６３及びポンプ
室６５内の流体を吸排出させるための駆動部が配置され
るモータ部６６とから主に構成されている。なお、第１
のケーシング６２と第２のケーシング６４とは、分離部
材６７を挟んで一体化されている。

【０００３】モータ部６６は、図示しないステータとス
テータに対向配置されたロータとロータを固定した回転
軸６８とからなる誘導型のモータ６９と、このモータ６
９をねじ止め固定した地板７０と、地板７０と第２のケ
ーシング６４とをねじ止め固定することによって形成さ
れた空間７１とから構成されている。モータ６９は、ス
テータが通電されると回転磁界が発生しロータ及び回転
軸６８が回転されるようになっている。この回転軸６８
は、空間７１及びポンプ室６５内に突出されており、先
端部分には羽根車７２が固定されている。すなわち羽根
車７２は、ポンプ室６５内に格納されている。なお、第
２のケーシング６４には挿通孔７３が形成されており、
回転軸６８はこの挿通孔７３を通ってポンプ室６５内に
突出されている。

【０００４】一方、ポンプ室６５は、第２のケーシング
６４で形成された空間となっており、羽根車７２を格納
するインペラ室７４と、このインペラ室７４と図示しな
い挿通孔で連通するように形成されている貯水室７５か
ら構成されている。なお、第２のケーシング６４には、
モータ６９を固定した地板７０が固定されており、この
地板７０と第２のケーシング６４とで形成された空間７
１が上述したようにモータ部６６の一部となっている。

【０００５】また、インペラ室７４には、モータ部６６
の回転軸６８を挿通するための挿通孔７３が設けられて
いる。この挿通孔７３には、樹脂等の弾性部材で形成さ
れたフローティングシート７６、フローティングパッキ
ン７７及びメカニカルシール７８からなるシール部７９
が設けられている。なお、フローティングシート７６及
びフローティングパッキン７７は、第２のケーシング６
４側に固定されており、メカニカルシール７８は回転軸
６８側に固定されている。そして、メカニカルシール７
８は、回転軸６８と一体的に回転すると共にフローティ
ングシート７６と摺動するようになっている。この摺動
部分には、摺動による摩擦熱を冷やすように流体が周囲
を囲むようになっている。この構成によって、インペラ
室７４に廻った流体が挿通孔７３からモータ部６６に漏
れないようになっている。

【０００６】また、第１のケーシング６２は、分離部材
６７及び分離用パッキン８０を挟んで第２のケーシング
６４に固定されており、タンク室６３を画成している。
このタンク室６３は、流体源の流体が流入する流入路
と、流体が熱交換器等へ流出するための流出路とに分離
されている。流入路には、タンク室６３内に流体源の流
体を吸引するための吸水口８１が設けられている。流出
路には、タンク室６３内の流体を吐出するための吐出口
（図示省略）が設けられている。そして、吸水口８１
は、流体源と図示しないパイプにより連結されていると
共に、吐出口は、流体を熱するための熱交換器等（図示
省略）にパイプで連結されている。なお、この熱交換器
等は流体源に連結されており、熱交換器等で熱しられた
流体は再び流体源に還流されるようになっている。ま
た、分離部材６７及び分離用パッキン８０には、貯水室
７５と流出路とを連通させるための連通孔８２と、イン
ペラ室７４と流入路とを挿通させるための通し孔８３と
が設けられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の自吸式ポンプ６１においては、インペラ室７４
の挿通孔７３にシール部７９を設けているにも拘らず、
流体源の流体がインペラ室７４に浸入したときに、流体
がシール部７９からモータ部６６に漏れることがある。
このように流体漏れが起こる原因としては、シール部
７９のフローティングシート７６もしくはフローティン
グパッキン７７あるいはメカニカルシール７８の経時劣
化ポンプ室６５内の内部圧力の上昇によるシール部７
９の破壊等が考えられる。

【０００８】このようにしてモータ部６６への流体漏れ
が生じると、流体が誘導型のモータ６９内に設けられた
モータ給電部に浸入することとなる。モータ給電部に流
体がついてしまうと、漏電や感電あるいは発火の原因と
なり、非常に危険となる。

【０００９】このような危険を回避するため、特開平５
−１８７３８６号公報に記載された電動ポンプのよう
に、ロータ及びステータをケーシングで囲って分離する
とともに、モータ内部のロータとステータとを囲って形
成されたパイプ内に流体を取り込んで潤滑剤もしくは冷
却水として使用する電動ポンプも知られている。この構
成によれば、ケーシングが破れない限り、流体はステー
タに浸入せず、漏電や感電等の原因とはならない。

【００１０】しかしながら、このタイプの電動ポンプ
は、風呂等のように流体内に異物が多量に混合されてい
るような場所に使用する場合、パイプが異物等によって
詰まってしまうという問題が生じる。

【００１１】本発明の目的は、上述した問題に鑑みて、
モータ部への流体漏れを防止すると共に、モータ部への
流体漏れが発生しても流体がステータ等のモータ給電部
に付かないような安全でしかも信頼性のある小型流体ポ
ンプを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、請求項１記載の小型流体ポンプは、流体を吸引する
ための吸引口と流体を吐出するための吐出口とを有する
ケース体で形成されると共に内部に羽根車が回転自在に
配置されたポンプ部と、電流を供給されることにより磁
界を発生するステータ部と、該ステータ部に対向配置さ
れ磁界によって駆動されるロータ部と、該ロータ部を固
定しロータ部と一体的に回転されると共に羽根車を回転
自在に支持する回転軸と、から構成された小型流体ポン
プにおいて、ポンプ部内の流体がロータ部に侵入するの
を防止する第１のシール部をポンプ部とロータ部との間
に設けると共に、ロータ部とステータ部とを分離する分
離壁を設けてこの分離壁を流体がロータ部に漏れた場合
に流体がロータ部からステータ部に侵入するのを防止す
る第２のシール部としている。

【００１３】さらに、請求項２記載の小型流体ポンプ
は、請求項１記載の発明に加えて、分離壁は、非磁性材
料で形成されている。また、請求項３記載の小型流体ポ
ンプは、請求項１または２記載の発明に加えて、分離壁
は、厚さが１００μｍ〜３００μｍとなっている。

【００１４】請求項１記載の発明によれば、第１のシー
ル部をポンプ部とロータ部との間に設けているのでポン
プ部内の流体がモータのロータ部に浸入しないようにな
っている。またさらに、ロータ部とステータ部とを分離
する第２のシール部としての分離壁が設けられているの
で、万が一、流体がロータ部に漏れた場合でも、流体が
ロータ部からステータ部に侵入しない。

【００１５】また、請求項２記載の発明によれば、分離
壁が非磁性材料で形成されているので、ステータ部に電
流を供給したときに発生する磁界が、分離壁に影響され
ることなくロータ部に働きかけることができる。さら
に、請求項３記載の発明によれば、分離壁の厚さが１０
０μｍ〜３００μｍとなっているので、磁界がロータ部
に対して分離壁によって影響されずに働きかけることが
可能となっている。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の小型流体ポンプの第１の
実施の形態について、図１から図８を用いて説明する。

【００１７】小型流体ポンプ１は、図１に示したよう
に、ポンプ部２と、モータ部３と、モータ部３の駆動力
によって回転される羽根車４とを有している。この小型
流体ポンプ１は、図２に示すように、流体源５及び熱交
換器６とそれぞれパイプ７，８で連結されている。そし
て、小型流体ポンプ１は、羽根車４の回転力によって流
体源５の流体をポンプ部２内に吸い上げ、この流体をポ
ンプ部２から熱交換器６に供給するための自吸式電動ポ
ンプとなっている。なお、熱交換器６は、流体源５とパ
イプ９で連結されており、熱交換器６で温められた流体
が流体源５に還流するようになっている。

【００１８】ポンプ部２は、第１ケース体１０及び第２
ケース体１１の２つのケース半体同士を連結固定して形
成した１つのケース体で構成されている。すなわち、第
１ケース体１０は、図３に示すように、第２ケース体１
１に対して６ヶ所の固定部１２でネジ等で固定されてい
る。そして、この第１ケース体１０と第２ケース体１１
との間には、ポンプ部２内の空間をタンク室１３とポン
プ室１４とに仕切るための地板１５及びゴムシール１６
が挟持されている（図１参照）。すなわち、タンク室１
３は、第１ケース体１０と、地板１５及びゴムシール１
６とで仕切られた空間で形成されている。また、ポンプ
室１４は、第２ケース体１１と、地板１５及びゴムシー
ル１６とで仕切られた空間で形成されている。

【００１９】地板１５には、図４に示すように、通し孔
１５ａと連通孔１５ｂと呼び水通し孔１５ｃ，１５ｃが
形成されている。また、図５に示すように、ゴムシール
１６にも、地板１５の通し孔１５ａ、連通孔１５ｂ及び
呼び水通し孔１５ｃ，１５ｃと重なる位置にそれぞれ通
し孔１６ａと連通孔１６ｂと呼び水通し孔１６ｃ，１６
ｃとが形成されている。通し孔１５ａ，１６ａは、後述
するように、ポンプ部２内に吸引した流体をタンク室１
３からポンプ室１４に通すための連絡孔となっている。
また、連通孔１５ｂ，１６ｂは、後述するように、ポン
プ室１４に吸引し羽根車４によって撹拌された流体及び
空気を、ポンプ室１４からタンク室１３へ還流させるた
めの連絡孔となっている。また、呼び水通し孔１５ｃ，
１５ｃ，１６ｃ，１６ｃは、後述する自吸過程におい
て、ポンプ室１４からタンク室１３へ還流されてきた流
体を、再度、ポンプ室１４に供給するための通し孔とな
っており、羽根車４の外周部分に流体が戻るような位置
に設けられている。

【００２０】また、タンク室１３の内部には、図３に示
すように、第１ケース体１０の内部側表面より地板１５
及びゴムシール１６側に向かって延出された仕切り板１
７が設けられている。この仕切り板１７の端部は、ゴム
シール１６に密着しており、タンク室１３は仕切り板１
７によって吸入路１８と吐出路１９とに分離されてい
る。

【００２１】タンク室１３の吸入路１８側には、流体源
５の流体をポンプ部２内に吸引するための吸引口２０が
設けられている。この吸引口２０は、ポンプ部２の吸入
路１８と外部とを挿通する口部２０ａと、この口部２０
ａの内周端より第１ケース体１０の外部に延出されてパ
イプ７と接続される突出部２０ｂとからなっている。そ
して、図２に示すように、吸引口２０の突出部２０ｂに
パイプ７の一端を接続させると共に、パイプ７の他端を
流体源５に接続することによって、ポンプ部２は流体源
５と連通されている。また、吸入路１８は、通し孔１５
ａ，１６ａによってポンプ室１４と連通されており、流
体をポンプ室１４へ送出するようになっている。

【００２２】また、タンク室１３の吐出路１９側には、
熱交換器６側へ流体を吐出するための吐出口２１が設け
られている。この吐出口２１は、吸引口２０と同様に、
ポンプ部２の吐出路１９と外部とを挿通する口部２１ａ
と、この口部２１ａの内周端より第１ケース体１０の外
部に延出された突出部２１ｂとからなっている。そし
て、図２に示すように、突出部２１ｂにパイプ８の一端
を接続させると共に、パイプ８の他端を熱交換器６に接
続することによって、ポンプ部２は熱交換器６と連通さ
れている。

【００２３】さらに、吐出路１９は、連通孔１５ｂ，１
６ｂによってポンプ室１４と連通されており、流体をポ
ンプ室１４からタンク室１３へ還流するようになってい
る。また、吐出路１９は、呼び水通し孔１５ｃ，１５
ｃ，１６ｃ，１６ｃによってポンプ室１４の後述するイ
ンペラ室２３と連通されており、自吸過程において還流
されてきた流体を再びポンプ室１４に設けられたインペ
ラ室２３へ送出するようになっている。なお、第１ケー
ス体１０には、ポンプ部２内の凍結防止等のためにポン
プ部２内の流体を抜くための排水口２２が設けられてお
り、一定期間小型ポンプ装置１を使用しない場合には、
ポンプ部２内から流体を抜くことが出来るようになって
いる。

【００２４】このような構成によって、流体源５の流体
及びパイプ７内に滞留している空気は、パイプ７を通っ
て吸引口２０からポンプ部２の吸入路１８に侵入するよ
うになっている。なお、吸入路１８に侵入した流体は、
通し孔１５ａ，１６ａからポンプ室１４へ送られること
となる。そしてさらに、ポンプ室１４へ送られた流体
は、ポンプ室１４から連通孔１５ｂ，１６ｂを経由して
タンク室１３の吐出路１９へ還流されることとなる。こ
のようにポンプ室１４からタンク室１３の吐出路１９へ
還流してきた流体は、吐出口２１よりパイプ８を通って
熱交換器６に送られることとなる。

【００２５】また、第２ケース体１１は、図１に示すよ
うに、モータ部３に嵌合固定されている。なお、嵌合方
法については、後述する。第２ケース体１１は、図１及
び図６に示すように、地板１５及びゴムシール１６と協
同してポンプ室１４を形成している。このポンプ室１４
は、羽根車４が格納されるインペラ室２３と、このイン
ペラ室２３と連通している貯水室２４とに分離されてい
る。インペラ室２３は、通し孔１５ａ，１６ａによって
吸入路１８と連通されており、吸入路１８内の流体及び
空気はインペラ室２３に送られてくるようになってい
る。

【００２６】一方、貯水室２４は、連通孔１５ｂ，１６
ｂによって吐出路１９と連通されており、インペラ室２
３から貯水室２４へ送られてきた流体及び空気は、連通
孔１５ｂ，１６ｂより吐出路１９へ還流するようになっ
ている。なお、インペラ室２３は、呼び水通し孔１５，
１５ｃ，１６ｃ，１６ｃによって吐出路１９とも連通さ
れており、吐出路１９へ還流された流体が自吸過程にお
いてインペラ室２３の羽根車４の外側に戻るようになっ
ている。また、貯水室２４内には、インペラ室２３から
送られてきた流体を連通孔１５ｂ，１６ｂへスムーズに
導くための案内壁２５が設けられている。

【００２７】また、インペラ室２３のモータ部３側に
は、後述するようなモータ部３の回転軸２６を挿通する
ための挿通孔２７が設けてある。この挿通孔２７は、ポ
ンプ部２とモータ部３内のロータ部２８の境界部分に設
けられており、径の大きさの異なる３つの部分、すなわ
ちポンプ部２側から順に大孔部２７ａ、小孔部２７ｂ、
中孔部２７ｃを有している。なお、大孔部２７ａと中孔
部２７ｃの間には、小孔部２７ｂを囲むようにフランジ
２７ｄが設けられている。また、小孔部２７ｂの内径
は、回転軸２６の外径より僅かに大きく形成されてい
る。

【００２８】そして、ポンプ部２とロータ部２８との
間、すなわち挿通孔２７の大孔部２７ａには、第１のシ
ール部２９が圧入されている。なお、第１のシール部２
９は、フランジ２７ｄによって軸方向に突き当てられて
いる。この第１のシール部２９に関しては、後で詳述す
る。また、中孔部２７ｃには、回転軸２６の一方を回転
自在に支承する軸受部３０が接着もしくは圧入されてい
る。なお、軸受部３０は、フランジ２７ｄに対して突き
当てられている。

【００２９】なお、インペラ室２３内に設けられている
羽根車４は、モータ部３の回転軸２６の一方の先端部分
に固定されている。この羽根車４は、図１及び図６に示
したように、インペラ室２３の内径より僅かに小さな外
径を有する２枚の円形状の平板４ａ，４ｂと、２枚の平
板４ａ，４ｂを複数に区切られた内部空間Ｓを持たせて
重ねるように連結している複数の連結部４ｃと、から主
に構成されている。

【００３０】また、第１ケース体１０側の平板４ａの中
央部分には、吸入孔形成部４ｄが形成されている。この
吸入孔形成部４ｄは、タンク室１３の吸入路１８側に突
出されていると共に、複数の内部空間Ｓとそれぞれ連通
されており、流体が吸入路１８から複数の内部空間Ｓ内
へ吸引され易いようになっている。一方、複数の内部空
間Ｓは、それぞれ中心方向側で吸入孔形成部４ｄと連通
されていると共に外周側は開放されており、吸入孔４ｆ
から吸引された流体が各内部空間Ｓを通って羽根車４の
外側へいくようになっている。

【００３１】一方、複数の連結部４ｃは、それぞれ羽根
車４の吸入孔４ｆの縁部分より螺旋形状に外周方向に放
射するように形成されている。このため、各内部空間Ｓ
も、外周に行くに従い徐々に横幅が広くなる螺旋形状と
なっている。また、羽根車４の連結部４ｃの外周部分に
は、外周部分の一部を切り欠いて形成した撹拌部４ｅが
複数箇所に設けられている。このように連結部４ｃの外
周部分に撹拌部４ｅを設けることによって、タンク室１
３の吐出路１９から呼び水通し孔１５ｃ，１５ｃ，１６
ｃ，１６ｃを通ってインペラ室２３に戻ってきた呼び水
等の流体を撹拌し、空気と効率よく混合するようになっ
ている。

【００３２】このように構成された羽根車４がモータ部
３の駆動力によって回転軸２６と一体的に回転すると、
羽根車４の回転によってインペラ室２３内の内側（羽根
車４の中心部側）と外側（羽根車４の外周部側）とに圧
力差が生じ、この圧力差の影響で吸入路１８内の流体及
び空気がインペラ室２３内に吸込まれるようになってい
る。また、インペラ室２３内に吸込まれた流体及び空気
は、上述したように外周側に撹拌部４ｅが形成された羽
根車４によってインペラ室２３内で撹拌されるので、流
体と空気との混合を促進し、小型流体ポンプ１のポンプ
能力を向上させる効果を有している。

【００３３】また、挿通孔２７の大孔部２７ａに圧入さ
れた第１のシール部２９は、インペラ室２３内に吸引し
た流体が挿通孔２７より後述するモータ部３のロータ部
２８へ侵入するのを防止するために設けられている。こ
の第１のシール部２９は、図７に示すように、円環状部
材でかつ断面形状は略Ｕ字溝状に形成されている。すな
わち、第１のシール部材２９は、大孔部２７ａに当接す
る円筒形状の周壁面部２９ａと、フランジ部２７ｄに当
接する平面形状の度当たり面部２９ｂと、回転軸２６に
摺接する円環形状の摺接面部２９ｃとから形成されてお
り、これらの周壁面部２９ａと度当たり面部２９ｂと摺
接面部２９ｃとが連続した一体の部材となっている。

【００３４】なお、このような形状で形成された第１の
シール部２９は、図７に示すように、周壁面部２９ａの
内部から度当たり面部２９ｂの内部にかけて板バネで形
成された弾性骨部２９ｄを内蔵した樹脂で形成されてい
る。この弾性骨部２９ｄは、挿通孔２７の大孔部２７ａ
の内周壁に対して付勢し押圧するようになっている。こ
のため第１のシール部２９を大孔部２７ａに圧入する
と、その押圧力に対しての反発力によって摺接面部２９
ｃは回転軸２６側に付勢されることとなる。

【００３５】またさらに、この摺接面部２９ｃの外側、
すなわち周壁面部２９ａ側の羽根車４に近い側には、付
勢リング２９ｅが嵌められており、この付勢リング２９
ｅの付勢力によっても摺接面部２９ｃが回転軸２６側に
付勢されるようになっている。そのため、摺接面部２９
ｃは、回転軸２６に強い圧力で当接することとなり、流
体をインペラ室２３からモータ部３のロータ部２８へ侵
入させないようになっている。なお、摺接面部２９ｃの
回転軸２６との摺接面には、空間が設けられており、こ
の空間部分に潤滑用のオイルＡが充填されている。この
潤滑用オイルＡは、回転軸２６の回転ロスを防止した
り、その油膜によりシール性を高めるものとなってい
る。

【００３６】このように第１のシール部２９が構成され
ているので、インペラ室２３内に吸引されてきた流体
は、周壁面部２９ａ、度当たり面部２９ｂ及び摺接面部
２９ｃによって形成されたＵ字溝内までは侵入するもの
の、モータ部３のロータ部２８には漏れないようになっ
ている。

【００３７】一方、モータ部３は、図１に示すように、
モータケース３１と、ステータ部３２と、ロータ部２８
と、このロータ部２８を固定した回転軸２６と、回転軸
２６を支承する２つの軸受部３０，３３と、ステータ部
３２とロータ部２８とを分離するカップ形状の分離壁３
４とから主に構成されている。なお、このモータ部３
は、本発明の第１の実施の形態の小型流体ポンプ１にお
ける駆動源となっており、ステータ部３２に電力を供給
すると回転磁界が発生し、この回転磁界にロータ部２８
が誘導される誘導モータとなっている。このため、小型
流体ポンプ１は、モータ部３の駆動時に、同期モータ等
に比して騒音が少ないものとなっている。

【００３８】モータケース３１は、略円筒形状の外面部
３５と、この外面部３５の一端を閉塞する円底部３６
と、ポンプ部２の一部を形成する第２ケース体１１に当
接する当接面部３７とから形成されている。なお、円底
部３６の内側の中央部分には、モータケース３１の内部
側に突出する凸部３８が設けられている。この凸部３８
は、中央部分がえぐれるように形成されており、このえ
ぐれた部分には、分離壁３４の円形底面３９に形成され
た凹部４０が嵌合するようになっている。なお、この凹
部４０内には、回転軸２６の他方を回転自在に支承する
他方の軸受部３３が配置されている。

【００３９】また、当接面部３７の中央部分には、第２
ケース体１１を嵌合固定するための嵌合孔部４１が形成
されている。なお、第２ケース体１１の嵌合孔部４１に
嵌合された部分には、挿通孔２７の中孔部２７ｃに接着
もしくは圧入された軸受部３０が配置されるようになっ
ている。したがって、回転軸２６は、この軸受部３０
と、分離壁３４の凹部４０内に設けられた軸受部３３と
の２点で回転自在に支承されることとなる。また、嵌合
孔部４１は、孔の縁よりモータ部３の内部側に延出する
ように形成された円筒形状を有しており、その内周面に
分離壁３４が当接している。そして、この分離壁３４を
Ｏリング４２と共に挟み込むようにして円筒形状部分に
第２ケース体１１が嵌合されている。なお、Ｏリング４
２は、第２ケース体１１のモータ部３側の端面の外周部
分に設けられた段部４３に嵌め込まれている。

【００４０】ステータ部３２は、図１に示すように、モ
ータケース３１の内側に配置されている。そして、ステ
ータ部３２は、磁性材で形成されたコア部材４４と巻線
４５で形成されており、巻線４５に電流を供給すること
によりロータ部２８を回転させる回転磁界を発生させる
ようになっている。

【００４１】一方、ロータ部２８は、珪素合板や軟鉄等
の磁性部材を積層して構成されていると共に、周面がス
キューされた円柱部材で形成されている。このロータ部
２８の中央部分には、貫通孔２８ａが設けられており、
この貫通孔２８ａ内には回転軸２６が固定されている。
このように構成されたロータ部２８は、ステータ部３２
のコア４４に対して、分離壁３４を挟んで対向するよう
に配置されている。したがって、ロータ部２８は、ステ
ータ部３２が通電され回転磁界が発生すると、この回転
磁界に誘導される誘導子となっており、回転軸２６と一
体的に回転するようになっている。

【００４２】また、ロータ部２８を固定した回転軸２６
は、第２ケース体１１に設けられた挿通孔２７内を挿通
されて、ポンプ部２のインペラ室２３内に突出してい
る。そして、回転軸２６の一端、すなわちインペラ室２
３内に突出した部位には、羽根車４が固定されている。
また、回転軸２６の他端は、カップ状の分離壁３４の円
形底面３９に設けられた凹部４０に設けられた軸受部３
３に支承されている。

【００４３】また、分離壁３４は、モータケース３１の
当接面部３７に形成された嵌合孔部４１に連続された円
筒面４８と、この円筒面４８のポンプ部２側とは反対側
の端部に形成された円形底面３９と、モータケース３１
の凸部３８の内周壁に嵌合する凹部４０とからなるキャ
ン構造で形成されている。すなわち、分離壁３４は、ス
テータ部３２のコア部材４４に密着され、かつロータ部
２８の外周面から隙間３００μｍ離した位置に配置され
ており、ロータ部２８とステータ部３２とを分離するよ
うに設けられている。

【００４４】この分離壁３４は、万が一、インペラ室２
３内の流体が第１のシール部２９のシール機能を破って
モータ部３に漏れた場合に、流体がステータ部３２へ侵
入するのを防止する第２のシール部となっている。さら
に、分離壁３４は、ステータ部３２とロータ部２８との
エアギャップが広がらないように円筒面４８が薄く形成
されている。この円筒面４８の厚さは、具体的には２０
０μｍで形成されている。したがって、ステータ部３２
のコア部材４４とロータ部２８の外周面との隙間は、円
筒面の厚さ２００μｍと円筒面４８とロータ部２８との
隙間３００μｍとを加算した５００μｍとなっている。

【００４５】なお、ステータ部３２とロータ部２８との
エアギャップが、図８に示すように、５００μｍを超す
と、モータ部３はモータ効率が略５０％以下となり、モ
ータとして実用的でなくなる。また、分離壁３４の円筒
面４８の内周面とロータ部２８の外周面との隙間は、回
転精度の誤差を考慮して最低限２００μｍとる必要があ
る。したがって、分離壁３４の円筒面４８の厚さは、３
００μｍ以下とする必要がある。一方、分離壁３４の強
度及び製造上の要請から、円筒面４８は、１００μｍ以
上の厚さとするのが好ましい。

【００４６】また、分離壁３４の円形底面３９の中央部
分には、凹部４０が形成されており、この凹部４０に
は、軸受部３３が嵌合されると共にその軸受部３３に回
転軸２６が挿通されるようになっている。すなわち、円
形底面３９の外側の面の一部となる凹部４０は、モータ
ケース３１の円底部３６に設けられた凸部３８の内周面
と当接するようになっている。なお、このように構成さ
れた分離壁３４は、ＳＵＳやアルミ材等の非磁性部材で
形成されており、ステータ部３２とロータ部２８との間
の回転磁界を阻害しないようになっている。

【００４７】上述したように構成された本発明の第１の
実施の形態の小型流体ポンプ１の動作について、以下に
説明する。

【００４８】この小型流体ポンプ１は、吸引口２０の突
出部２０ｂにパイプ７を連結し、このパイプ７を流体源
５と接続されることによって流体源５と連結される。こ
のとき、小型流体ポンプ１と流体源５とを連結したパイ
プ７内には空気が滞留している。一方、ポンプ部２内に
は、予め自吸過程に必要な呼び水が、インペラ室２３の
羽根車４全体が漬かる程度、すなわちポンプ部２の容積
の２／３程度に供給されている。また、小型流体ポンプ
１は、吐出口２１の突出部２１ｂにパイプ８を連結する
ことによって、熱交換器６とも連結されている。さら
に、この熱交換器６は、パイプ９によって流体源５と連
通されている。

【００４９】上述したように設定された小型流体ポンプ
１は、以下のような手順で自吸過程を行なう。まず、コ
ア部材４４に挿入もしくは巻き付けられた巻線４５に電
力が供給されると、ステータ部３２には回転磁界が発生
する。この回転磁界は、分離壁３４に阻害されることな
くコア部材４４よりロータ部２８に伝達されることとな
る。

【００５０】ロータ部２８は、ステータ部３２で発生さ
れた回転磁界よって駆動される誘導子となっており、ス
テータ部３２で発生された磁界によって回転軸２６を回
転中心として回転軸２６と一体的に回転する。この回転
軸２６は、挿通孔２７よりポンプ部２のインペラ室２３
内に突出されていると共に、このインペラ室２３内に突
出されている部位に羽根車４が固定されている。したが
って、羽根車４は、ステータ部３２で発生した回転磁界
によって、回転軸２６と一体的にインペラ室２３内で回
転される。なお、この回転軸２６の回転は、モータケー
ス３１の円底部３６の凸部３８に設けられた軸受部３３
と、挿通孔２７の中孔部２７ｃに接着もしくは圧入され
た軸受部３０の２点で支承されることとなる。

【００５１】このようにステータ部３２に電流を供給す
ることにより羽根車４がインペラ室２３内で回転される
と、ポンプ室１４のインペラ室２３内では、予め供給さ
れた呼び水と空気とが羽根車４の回転によって撹拌され
る。このとき、インペラ室２３内の呼び水と空気は、羽
根車４の回転により発生する遠心力でインペラ室２３内
の外側へいく。そして、羽根車４の回転中心部分は、略
真空状態となって負圧となる。これによって、吸入路１
８内の空気およびパイプ７内に滞留している空気は、羽
根車４の吸入孔４よりインペラ室２３の中心部分に徐々
に吸込まれる。このようにパイプ７内の空気が徐々にイ
ンペラ室２３に向かって吸引されると、この空気に続い
て流体源５の流体は、空気に追従してインペラ室２３に
向かって吸込まれる。

【００５２】ポンプ室１４のインペラ室２３内で撹拌さ
れたインペラ室２３の外側へ行った呼び水と空気とは、
インペラ室２３から貯水室２４へ送られる。そしてさら
に、貯水室２４へ送られた呼び水と空気とは、連通孔１
５ｂ，１６ｂよりタンク室１３の吐出路１９へ還流され
る。この吐出路１９では、呼び水と空気とが分離され
る。呼び水は、吐出路１９より呼び水通し孔１５ｃ，１
６ｃを通ってポンプ室１４のインペラ室２３に戻され
る。このとき空気は、吐出路１９より吐出口２１を通っ
てパイプ８方向に吐出される。また、インペラ室２３内
の羽根車４の外側にに戻された呼び水は、パイプ７より
インペラ室２３内に侵入してきた空気と再度撹拌混合さ
れる。

【００５３】なお、羽根車４の連結部４ｃの外側には、
撹拌部４ｅが形成されているので、インペラ室２３の外
側部分に戻された呼び水は、撹拌部４ｅによって撹拌さ
れることとなる。これによって、インペラ室２３内の呼
び水と空気との撹拌が促進され、呼び水と空気とが早く
混合されることとなる。

【００５４】上述したように自吸過程においては、呼び
水はタンク室１３とポンプ室１４との間を循環する。一
方、空気は、自吸過程において、パイプ７よりタンク室
１３の吸入路１８に侵入し、吸入路１８からポンプ室１
４のインペラ室２３に吸引される。さらに、空気は、イ
ンペラ室２３で呼び水と撹拌されて貯水室２４に運ば
れ、貯水室２４よりタンク室１３の吐出路１９へ吐き出
される。さらに、空気は、吐出路１９から吐出口２１を
通ってパイプ８方向へ吐出される。すなわち、呼び水が
タンク室１３とポンプ室１４との間を循環している間
に、パイプ７に滞留している空気は呼び水と撹拌されな
がらパイプ８方向へ移動されることとなる。この空気の
移動に伴い、流体源５の流体が空気の移動に追従して、
小型流体ポンプ１に吸い上げられることとなる。

【００５５】なお、上述したポンプ動作、すなわちステ
ータ部２９に電力を供給し続けると、流体源の流体はホ
ースを通って吸引口２０より吸入路１８へ侵入してく
る。さらに、このポンプ動作を維持すると、流体源の流
体は吸入路１８から通し孔１５ａ，１６ａを通って吸入
孔４ｆよりインペラ室２３内に入ってくる。なお、この
インペラ室２３内では、図６の矢示ａ1 〜ａ9 のよう
に、流体は吸入孔４ｆより羽根車４の各内部空間Ｓを通
ってインペラ室２３の外周側へいくようになる。このよ
うにしてインペラ室２３内に侵入した流体は、貯水室２
４内に移動し、さらに、貯水室２４から連通孔１５ｂ，
１６ｂを通って吐出路１９へ送られる。そして、ポンプ
部２内、すなわちタンク室１３とポンプ室１４が流体で
満たされる（自吸過程が終了する）と、流体は吐出路１
９に設けた吐出口２１よりパイプ８を通って熱交換器６
へ送られる。また、熱交換器６で温められた流体は、パ
イプ９を通って流体源５に戻される。

【００５６】なお、インペラ室２３には、このインペラ
室２３とモータ部３とを挿通する挿通孔２７が設けられ
ている。この挿通孔２７には、第１のシール部２９が設
けられており、この第１のシール部２９はインペラ室２
３内の流体がモータ部３へ漏れるのを防止している。す
なわち、第１のシール部２９は、外側の周壁面部２９ａ
が挿通孔２７の大孔部２７ａ内に圧入されていると共
に、内側の摺接面部２９ｃが回転軸２６に摺接してお
り、挿通孔２７及び回転軸２６によって形成されている
隙間を埋めている。なお、摺接面部２９ｃの内側、すな
わち回転軸２６と摺接する側には、潤滑用オイルＡが充
填されているので回転軸２６の軸受ロスを最小限にして
いる。

【００５７】また、このように構成された第１のシール
部２９のシール機能が万が一、何等かの原因によって破
壊されると、この流体は挿通孔２７よりモータ部３内に
入ってしまうこととなる。しかし、第２ケース体１１を
嵌合するモータケース３１の嵌合孔部４１には、有底の
分離壁３４が連続している。したがって、第１のシール
部２９のシール機能が破壊されたとき、挿通孔２７から
モータ部３内に侵入してくる流体は、キャン構造を有す
る分離壁３４内に閉じ込められることとなる。

【００５８】すなわち、分離壁３４は、万が一、流体が
モータ部３内に侵入した場合に、この流体がステータ部
３２に漏れないように第２のシール部として設けられた
ものである。この分離壁３４が、モータの給電部の一部
を構成するステータ部３２側への流体の侵入を防止する
ことによって、小型流体ポンプ１を、漏電及び感電等の
事故がないようなポンプとすることが可能となってい
る。

【００５９】次に、本発明の第２の実施の形態の小型流
体ポンプ４９について、図９及び図１０を用いて説明す
る。なお、この第２の実施の形態における小型流体ポン
プ４９は、第１の実施の形態の小型流体ポンプ１と第１
のシール部２９及びこの第１のシール部２９が設けられ
た挿通孔２７以外の部分について同じ構成を有してい
る。また、小型流体ポンプ４９は、動作及び効果も第１
の実施の形態の小型流体ポンプ１とほぼ同様となってい
るので、この小型流体ポンプ４９の第１のシール部５０
の周囲についてのみ詳細に説明することとする。

【００６０】小型流体ポンプ４９には、ポンプ部２とモ
ータ部３とを挿通する挿通孔５１が、第１の実施の形態
の小型流体ポンプ１同様設けられている。この挿通孔５
１は、３種類の内径の異なる部分を連続させた孔となっ
ており、ポンプ部２側より長孔部５１ａ、小孔部５１
ｂ、大孔部５１ｃの順に構成されている。そして、小孔
部５１ｂを囲むようにフランジ５１ｄが設けられてい
る。このように構成された挿通孔５１内には、回転軸２
６が挿通される。

【００６１】第１のシール部５０は、図９及び図１０に
示したように、挿通孔５１の長孔部５１ａ内に配置され
たメカニカルシールで構成されている。この第１のシー
ル部５０は、回転軸２６に固定され回転軸２６と一体的
に回動するように円筒状に形成された回動部材５２と、
回転軸２６を挿通していると共に回転軸２６とは当接さ
せないように第２ケース体１１に固定された摺動部材５
３とから構成されている。なお、この摺動部材５３の端
面が、回動部材５２と摺接するように形成されており、
この構成によって、インペラ室２３の流体が、挿通孔５
１内の小孔部５１ｂには漏れないようになっている。

【００６２】回動部材５２は、回転軸２６に圧入固定さ
れた固定リング５４と、この固定リング５４に一端を固
定されかつ回転軸２６を挿通させているスプリング５５
と、このスプリング５５の他端が固定され回転軸２６と
一体的に回転する従動リング５６とから構成されてい
る。なお、この回動部材５２は、スプリング５５によっ
て従動リング５６を図１０において左方向に付勢してい
る。これによって、従動リング５６は、摺動部材５３の
端面に常に押し付けられていることとなる。したがっ
て、回転軸２６が回転すると、従動リング５６は、摺動
部材５３に押し付けられながら回転軸２６と一体的に回
転するので、摺動部材５３に対しては摺動させられるこ
ととなる。

【００６３】上述したように構成した第２の実施の形態
における小型流体ポンプ４９の動作及び効果について
は、第１の実施の形態として既に述べた小型流体ポンプ
１と同様となっている。しかしながら、第２の実施の形
態における小型流体ポンプにおいては、回転軸２６の回
転時の摺接部分、すなわち従動リング５６と摺接部材５
３との摺接部分が摩耗しても、スプリング５５の付勢力
によって常に従動リング５６を図１０において左方向に
付勢しているので、摺接圧力の低下が少なく、長期にわ
たってシール力を保持することが可能となっている。

【００６４】本発明の小型流体ポンプの各実施の形態
は、上述したように構成されているが、特にこれに限定
されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種
々変更が可能である。例えば、各実施の形態では、自吸
式の小型流体ポンプとなっているが、自吸式ではないポ
ンプにも本発明を適用できる。循環式のポンプではな
く、単なる吸水式ポンプにも適用できる。さらに、モー
タとしてはＡＣ誘導型モータが好適であるが、ＡＣ同期
モータ等他のモータとしても良い。

【００６５】また、各実施の形態では、インペラ室２３
に挿通孔２７，５１を設けて、この挿通孔２７，５１内
に回転軸２６を挿通させると共に、この回転軸２６の先
端部分に羽根車４を固定した構成となっているが、羽根
車４は直接回転軸２６に固定しなくとも良い。すなわ
ち、本発明の小型流体ポンプ１では、回転軸２６の回転
力が確実に羽根車４に伝達されればよく、例えば、回転
軸２６の先端部分にマグネットを固定すると共に羽根車
４にも回転軸２６に固定されたマグネットに追従するマ
グネットを固定するマグネットカップリング方式による
結合によって、回転軸２６と羽根車４とを結合しても良
い。

【００６６】この方式では、インペラ室２３に挿通孔２
７，５１を形成せずにロータ部２８の回転力が羽根車４
に伝達できるので、インペラ室２３内の流体が挿通孔２
７，５１からモータ部３側に漏れることがなくなる。し
かし、マグネットカップリングの結合力を高めるために
両マグネット間を薄く形成しているので、何等かの原因
によって破壊されてしまうことが生じる。このため、マ
グネットカップリング方式を採用する場合は、インペラ
室２３自体を第１のシール部２９とすると共に、万が
一、流体がモータ部３へ侵入したとしてもステータ部３
２へは行かないようにした分離壁３４を設けて第２のシ
ール部としている。このように構成すれば、インペラ室
２３の両マグネット間に位置する部分が破壊されたとし
ても、漏電や感電の原因とはならないこととなる。

【００６７】また、各実施の形態における羽根車４は、
２枚の平板４ａ，４ｂを複数の連結部４ｃで連結し、複
数の内部空間Ｓを設けると共に連結部４ｃの外周側に撹
拌部４ｅが形成された形状を有したものが使用されてい
るが、とくにこの形状には限定されない。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、第１のシール部をポンプ部とロータ部との
間に設けているので、ポンプ部内の流体がモータのロー
タ部に浸入しないようになっている。またさらに、ロー
タ部とステータ部とを分離する第２のシール部としての
分離壁が設けられているので、万が一、流体がロータ部
に漏れた場合でも、流体がロータ部からモータの給電部
となっているステータ部に侵入しないので、漏電や感電
等を発生しない安全性の高い小型流体モータとなる。

【００６９】また、請求項２記載の発明によれば、分離
壁が非磁性材料で形成されているので、ステータ部に電
流を供給したときに発生する磁界が分離壁に影響される
ことなくロータ部に働きかけ、モータ効率の良い小型流
体ポンプとなり、高いポンプ能力が得られる。さらに、
請求項３記載の発明によれば、分離壁の厚さが１００μ
ｍ〜３００μｍとなっているので、十分な強度の分離壁
となると共にステータ部とロータ部の間のエアギャップ
が広くならず、モータ効率の良い小型流体ポンプとな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における小型流体ポ
ンプを示した縦断面図である。

【図２】図１に示した小型流体ポンプの使用例を示した
模式図である。

【図３】図１に示した小型流体ポンプの第１ケース体を
矢示ＩＩＩ方向から見た図である。

【図４】図１に示した小型流体ポンプの地板を矢示ＩＩ
Ｉ方向から見た図である。

【図５】図１に示した小型流体ポンプのゴムシールを矢
示Ｖ方向から見た図である。

【図６】図１に示した小型流体ポンプの第２ケース体を
矢示Ｖ方向から見た図である。

【図７】図１に示した小型流体ポンプの第１のシール部
付近の縦断面図である。

【図８】本発明の小型流体ポンプのモータ効率と、ロー
タ部とステータ部とのエアギャップとの関係を示したグ
ラフである。

【図９】本発明の第２の実施の形態における小型流体ポ
ンプを示した縦断面図である。

【図１０】図９に示した小型流体ポンプの第１のシール
部付近の縦断面図である。

【図１１】従来の自吸式ポンプを示した縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１小型流体ポンプ２ポンプ部３モータ部４羽根車４ｅ撹拌部１０第１ケース体（ケース体）１１第２ケース体（ケース体）１３タンク室１４ポンプ室２０吸引口２１吐出口２６回転軸２８ロータ部２９第１のシール部３２ステータ部３４分離壁（第２のシール部）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流体を吸引するための吸引口と上記流体
を吐出するための吐出口とを有するケース体で形成され
ると共に内部に羽根車が回転自在に配置されたポンプ部
と、電流を供給されることにより磁界を発生するステー
タ部と、該ステータ部に対向配置され上記磁界によって
駆動されるロータ部と、該ロータ部を固定し上記ロータ
部と一体的に回転されると共に上記羽根車を回転自在に
支持する回転軸と、から構成された小型流体ポンプにお
いて、上記ポンプ部内の上記流体が上記ロータ部に侵入
するのを防止する第１のシール部を上記ポンプ部と上記
ロータ部との間に設けると共に、上記ロータ部と上記ス
テータ部とを分離する分離壁を設けてこの分離壁を上記
流体が上記ロータ部に漏れた場合に上記流体が上記ロー
タ部から上記ステータ部に侵入するのを防止する第２の
シール部としたことを特徴とする小型流体ポンプ。
【請求項２】前記分離壁は、非磁性材料で形成された
ことを特徴とする請求項１記載の小型流体ポンプ。
【請求項３】前記分離壁は、厚さが１００μｍ〜３０
０μｍであることを特徴とする請求項１または２記載の
小型流体ポンプ。