(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記プリント基板の前記モータ収納部側の面に実装されている電子部品の数は、前記プリント基板の前記面の反対側の面に実装されている電子部品の数よりも多い、請求項1乃至8の何れかの電動ポンプ。
【発明を実施するための形態】
【0009】
図1Aは、電動ポンプ1の上面図、
図1Bは、電動ポンプ1の側面図、
図2は、
図1AのA−A断面図である。電動ポンプ1は、互いに固定されたケース10及び20を備える。ケース20には、モータMを収納するモータ収納部RHが形成されている。モータMは、ロータR、鉄心30、鉄心30に巻回された複数のコイル34を含む。モータ収納部RHには、ロータRを回転可能に収納するロータ室RCを画定する。ロータRには詳しくは後述するがインペラ部48を含み、インペラ部48はケース10のインペラ収納部IHが画定するインペラ室IC内に収納されている。また、コイル34に導通ピン39を介してプリント基板60が電気的に接続されており、プリント基板60は、ケース10側に配置されている。プリント基板60には、コイル34の通電状態を制御してモータMの駆動を制御する駆動回路が実装されている。また、ケース10には、流体をインペラ収納部IH内に導入する導入管部11、流体をインペラ収納部IHから排出する排出管部12が形成されている。ここで、流体は具体的には液体であるが、気体であってもよい。ケース10は、アルミや黄銅等の金属製であってもよいし、熱伝導性の良い合成樹脂製であってもよい。
【0010】
ケース20は、断面視で略凹状であり、ロータRの外周を包囲するように略筒状の周壁部25と、ロータRを回転可能に支持し略板状の底壁部27とを含み、例えば合成樹脂製である。周壁部25及び底壁部27は、モータ収納部RHを画定する。ケース20は、鉄心30、ロータRを回転可能に支持する軸部材40、軸部材40の端部42に固定された鍔部材50と共にインサート成型されている。周壁部25には、鉄心30、コイル34、導通ピン39の一部が埋設されている。底壁部27に、軸部材40の端部42、鍔部材50が埋設されている。
【0011】
ロータRは、上述した軸部材40周りに嵌合した軸受Bを介して回転可能に支持された保持部材47、保持部材47の基端側で保持されケース20の周壁部25と対向する複数の永久磁石46、を含む。保持部材47の先端側には、導入管部11から流体を吸入し排出管部12から排出するインペラ部48が形成されている。インペラ部48は、軸部材40の端部41側に位置する。コイル34に電流が流れることにより、鉄心30が所定の極性に励磁され、鉄心30と永久磁石46との間に作用する磁力によってロータRが回転し、インペラ部48が回転する。尚、本明細書では、モータMの回転軸心の方向を軸心方向D1と称し、軸心方向D1に直交するモータMの径方向を径方向D2と称する。
【0012】
尚、ケース20には周壁部25から径方向D2の外側に略C字状の固定部29が突出している。固定部29は、電動ポンプ1を他の部材に固定するための機能を有している。
【0013】
図2に示すように、ケース10は、ケース20よりも軸心方向D1の一方側、詳細には、インペラ部48が位置している側でケース20に固定されている。ケース10は、導入管部11、上壁部13、周壁部15、固定壁部17、及び包囲壁部18が一体に形成されている。導入管部11は、軸心方向D1でケース20側に延在している。尚、排出管部12も、導入管部11と隣接しており、ケース20に対して同じ一方側に位置している。上壁部13は、導入管部11から湾曲しながら径方向D2の外側に延在している。周壁部15は、上壁部13から軸心方向D1のケース20側に延在している。上壁部13及び周壁部15は、インペラ収納部IHを画定する。固定壁部17は、周壁部15から径方向D2の外側に延在しケース20の上面23に固定されている。包囲壁部18は、周壁部15よりも径方向D2の外側に位置して固定壁部17から立ち上がっている。包囲壁部18は、
図1Aに示すように略円形状であるが、部分的に径方向D2の外側に突出した突壁部181が形成されている。
【0014】
上壁部13は、インペラ部48の形状に対応するように、径方向D2の外側に従って、拡径するように湾曲しており、インペラ部48と軸心方向D1で対向している。周壁部15は、インペラ部48の径方向D2の外側に位置している。インペラ室ICは、詳細には、ケース10のインペラ収納部IHとケース20の上面23とにより画定されている。
【0015】
プリント基板60の中央部には、導入管部11を逃がした切欠部63が形成されている。また、プリント基板60は、上壁部13、周壁部15、固定壁部17、及び包囲壁部18により画定される基板室PC内に、インペラ収納部IHと対向するように配置されている。プリント基板60は、モータ収納部RH側の面61と、面61とは反対側の面62とを有し、電子部品E1等のプリント基板60に実装されている電子部品であって、背が高い又は放熱が必要な電子部品の多くが面61側に実装されている。
【0016】
また、導通ピン39の一部分は、包囲壁部18に包囲される基板室PC内にまで延びてプリント基板60に接続されている。また、基板室PC内には、プリント基板60、後述する電子部品E1〜E3及び導通ピン39等と共に、ポッティング樹脂PRが充填されて硬化しており、これによりこれら部品は封止されている。このため、これらの部品の防水性や防塵性、外部からの耐衝撃性が確保されている。また、基板室PC内でのプリント基板60のがたつきや、インペラ部48が液体を攪拌する際の騒音の増大も抑制される。
【0017】
図2に示すようにプリント基板60は、ケース20の上面23から導入管部11の上端までの軸心方向D1での高さHの範囲内に配置され、詳細にはインペラ収納部IH及び導入管部11に対向してインペラ収納部IH近傍に配置されている。このため、軸心方向D1での電動ポンプ1の大型化が抑制されている。
【0018】
また、インペラ室ICや導入管部11には流体が流れるため、プリント基板60や電子部品E1〜E3の熱をポッティング樹脂PRや上壁部13等を介して流体に逃がすことができ、プリント基板60及びプリント基板60に実装されており詳しくは後述する電子部品E1〜E3の高温化が抑制されている。また、プリント基板60には導入管部11を逃がす切欠部63が形成されているため、プリント基板60をできる限りインペラ収納部IH近傍に配置できる。これにより、プリント基板60及び電子部品E1〜E3の熱を、インペラ室ICを流れる流体に効率的に逃がすことができ、プリント基板60及び電子部品E1〜E3の高温化が更に抑制されている。
【0019】
次にプリント基板60に関する構造について詳細に説明する。
図3Aは、ケース10の上面図であり、
図3Bは、
図3AのB−B断面図である。
図3A及び
図3Bでは、プリント基板60を組み付ける前のケース10のみを示している。
図3Aに示すように、インペラ収納部IHはモータMの回転軸心方向から見て、排出管部12と周壁部15とが接続した巻始位置151から時計方向に従ってモータMの回転軸心からの径が徐々に増大するように渦巻状に形成されているが、円形状であってもよい。排出管部12は、インペラ収納部IHから外側に延びており、包囲壁部18内から外部へと延びている。
図4Aはプリント基板60の底面図であり、
図4Bはプリント基板60の側面図である。プリント基板60の面61には、高さの異なる複数の電子部品E1〜E3が実装されている。電子部品E1〜E3は、モータMの駆動を実現するために設けられた電子部品であり、例えばトランジスタやコンデンサ、コイル等である。
図4Bに示すように、電子部品E1〜E3のうち、電子部品E1が最も背が低く、電子部品E3が最も背が高い。電子部品E1及びE2は、インペラ収納部IHの上壁部13に軸心方向D1で対向し、電子部品E3は、インペラ収納部IHの周壁部15に径方向D2に対向する。また、プリント基板60は、略円形状の部分から径方向D2の外側に突出したコネクタ部69を有する。コネクタ部69には、導通ピン39の先端が接続される。
【0020】
また、プリント基板60の外縁近傍には、3つの孔661〜663が形成されている。
図3Aに示すように、包囲壁部18で包囲された部分には、軸心方向D1に延び、軸心周りに略等角度間隔に配置された3つの支持ピン161〜163が設けられている。孔661〜663にそれぞれ支持ピン161〜163が嵌合することにより、プリント基板60は支持ピン161〜163に支持される。支持ピン161は、排出管部12上に形成されている。支持ピン162は、インペラ収納部IH、具体的には、包囲壁部18と周壁部15との間に形成されている。支持ピン163は、包囲壁部18と周壁部15の間であるが、周壁部15から離れて包囲壁部18側に形成されている。支持ピン161及び162は、基板支持部の一例である。
【0021】
また、上壁部13及び排出管部12の一部には、軸心方向D1の一方側に突出した、電子部品E1及びE2を支持するための複数の支持リブ13Eが設けられている。支持リブ13Eは、部品支持部の一例である。複数の支持リブ13Eは、略平行に並んだ形状であるがこのような形状に限定されない。例えば、支持リブ13Eは、円柱状や角柱状であってもよい。ここで、モータMの駆動を実現するために用いられる電子部品E1〜E3の温度は、一般的にインペラ室IC内を流れる流体の温度よりも高い。従って、支持リブ13Eは、インペラ室IC内を流れる流体によって電子部品E1及びE2の温度よりも低い温度に維持される。このため、電子部品E1及びE2を冷却でき、電子部品E1及びE2の高温化を抑制できる。尚、電子部品E1及びE2と支持リブ13Eとの間に、熱伝導性が良いシリコンや放熱シートを介在させてもよい。
【0022】
また、プリント基板60をケース10に組み付ける際にも、支持ピン161〜163と共に支持リブ13Eによってもプリント基板60を安定して支持できるため、プリント基板60のケース10への組付作業や、その後の基板室PC内へのポッティング樹脂PRを充填する作業が容易となる。
【0023】
図3Aには、電子部品E3が配置される位置を点線で示している。プリント基板60に実装された電子部品のうち最も背の高い電子部品E3は、周壁部15よりも径方向D2の外側に配置される。これにより、電子部品E3とインペラ収納部IHとの干渉を防止しつつ、デッドスペースを有効活用して、軸心方向D1での電動ポンプ1の大型化が抑制される。また、電子部品E3は、
図3Aに示すように、巻始位置151から時計方向にα度、具体的には約60度の範囲内に位置している。ここで、インペラ収納部IHの周壁部15は巻始位置151から時計方向に徐々に径が増大するが、上記の範囲内であれば比較的周壁部15の径は小さい。このように周壁部15の径が小さい領域の径方向D2の外側に背の高い電子部品E3が配置されるため、電動ポンプ1の径方向D2の大型化も抑制されている。また、電子部品E1及びE2のみならず電子部品E3も、プリント基板60の面61に実装されて、インペラ収納部IH近傍に配置されるため、高温化が抑制される。
【0024】
また、導通ピン39は、
図2に示すように、コイル34から径方向D2の外側に延びて途中で折れ曲がり、軸心方向D1にプリント基板60に向かって延びた略L字状である。また、導通ピン39の先端は、
図3Aに示した突壁部181と固定壁部17との隙間Gを通過して、
図4Aに示したコネクタ部69に接続されている。コネクタ部69は、隙間Gに重なって突壁部181に対応するように配置される。コネクタ部69は、インペラ収納部IHよりも径方向D2の外側に位置しており、導通ピン39も同様にインペラ収納部IHよりも径方向D2の外側に位置して延びている。このため、導通ピン39がインペラ収納部IHに干渉することなく、モータ収納部RHに対して同じ一方側に配置されたインペラ収納部IH及びプリント基板60の導通性を確保できる。また、コネクタ部69は、排出管部12及び電子部品E1〜E3から退避した位置に設けられているため、導通ピン39が排出管部12や電子部品E1〜E3と干渉せずに導通性が確保されている。
【0025】
また、
図3Aに示すように、隙間G、即ちコネクタ部69は、モータMの回転軸心周りに巻始位置151から時計方向にα度からβ度、具体的には約60度〜360度の範囲内に位置し、電子部品E3は、上述したように巻始位置151から時計方向に約60度の範囲内に位置している。これにより、導通ピン39と電子部品E3と干渉することなく、プリント基板60とコイル34との導通性を確保できる。尚、導通ピン39は、
図2に示すように断面視で略L字状であるが、これに限定されない。また、導通ピン39の代わりに、導電性のコイルやその他の部材であってもよい。導通ピン39は、導通部材の一例である。
【0026】
また、電動ポンプ1は、ケース10に対して、ロータR、ケース20、及びプリント基板60を、全て同じ側から組み付けることができる。このため、電動ポンプ1の組立作業性が向上している。
【0027】
また、プリント基板60の外周縁は、基板室PCを画定する包囲壁部18により包囲されている。このため、基板室PC内にポッティング樹脂PRが充填される前においても、プリント基板60を直接触れることなく作業者はケース10や電動ポンプ1を取り扱うことができる。これによっても作業性が向上している。
【0028】
包囲壁部18は、
図2に示すように、プリント基板60と共に導入管部11の少なくとも一部、具体的には導入管部11の根元部であって、導入管部11とインペラ収納部IHとの境界付近を包囲している。更に包囲壁部18は、
図3Aに示すように、排出管部12の根元部であって、排出管部12とインペラ収納部IHとの境界付近をも包囲している。これにより、電動ポンプ1に外部から衝撃が加えられた場合に、プリント基板60への衝撃を抑制できると共に、導入管部11や排出管部12の根元部にも衝撃が加わることが抑制され、プリント基板60や導入管部11、排出管部12が損傷することが抑制される。
【0029】
上記実施例では、プリント基板60を包囲する包囲壁部18は、ケース10に一体に形成されている。このため、ケース10とは別体に包囲壁部を形成した場合と比較して、部品点数が抑制されている。
【0030】
上記実施例では、基板室PC内にポッティング樹脂PRが充填されて硬化しているが、これに限定されず、例えば、導入管部11を逃がす切欠部が形成された蓋体を、ケース10に取り付けてもよい。この場合、基板室PCを画定する包囲壁部は、上記実施例のようにケース10に一体に形成されていてもよいが、蓋体に一体に形成されていてもよい。これによっても、インペラ収納部IHが外周から包囲されるため、インペラ部48からの騒音を抑制できる。
【0031】
上記実施例では、プリント基板60は高温化抑制の観点からはインペラ収納部IHに近い方が望ましいが、
図2Aに示した高さH内に配置されていればよい。軸心方向D1での大型化が抑制されるからである。
【0032】
プリント基板を支持する基板支持部は、排出管部12にのみ設けられていてもよいし、上壁部13にのみ設けられていてもよい。同様に、電子部品を支持する部品支持部は、排出管部12にのみ設けられていてもよいし、上壁部13にのみ設けられていてもよい。
【0033】
上記実施例では、
図2及び
図3Bに示すように、インペラ収納部IHの上壁部13の軸心方向D1での高さは、径方向D2の外側から内側に近づくほど、即ち、導入管部11に近づくほど高くなる。このため、例えば、プリント基板60の面61側に背の高さの異なる複数の電子部品が上壁部13に実装し、背の低い電子部品を導入管部11に近くに配置し、背の高い電子部品を背の低い電子部品よりも導入管部11から離して配置してもよい。これにより、軸心方向D1での大型化が抑制される。また、この場合、背の高い電子部品を、インペラ収納部IHよりも径方向D2の外側に位置してもよい。
【0034】
周壁部15と包囲壁部18とが共通の壁部により実現されていてもよい。即ち、単一の周壁部によって、インペラ収納部IHを画定すると共に基板室PCを画定する構成であってもよい。
【0035】
次に、変形例であるケース10aについて説明する。尚、ケース10aに関して、上述したケース10と同一、類似の構成については、同一、類似の符号を付することにより重複する説明を省略する。
図5Aは、変形例であるケース10aの上面図、
図5Bは、
図5AのC−C断面図である。尚、
図5A及び
図5Bは、ケース20への組み付け前であって基板室PCaにポッティング樹脂PRを充填する前のケース10を示している。
【0036】
導入管部11aは、インペラ室ICaよりも径方向D2の外側に延びており、排出管部12aと略平行に延びている。プリント基板60aは、導入管部11aを逃がすように、直線状に切欠部63aが形成されている。また、インペラ室ICaは、上述したインペラ室ICと比較して扁平状である。インペラ収納部IHaの上壁部13aもほぼ径方向D2に平行に形成されている。プリント基板60aは、インペラ収納部IHa、包囲壁部18a、及び突壁部181に包囲される基板室PCa内に配置されている。
【0037】
このような構成においても、プリント基板60aは、軸心方向D1でのケース20の上面23から導入管部11aの上端までの高さHaの範囲内に配置されてインペラ収納部IHa及び導入管部11aに対向して配置され、切欠部63aによりインペラ収納部IHaの近傍に配置されているため、軸心方向D1での大型化及びプリント基板60a及びプリント基板60aに実装されている電子部品の高温化が抑制される。また、
図5Bでは図示を省略してあるが、プリント基板60aの面61aには、面62aよりも多くの電子部品が実装されているため、電子部品の高温化も抑制できる。また、上壁部13aには支持ピン161aが形成されているため、プリント基板60aを安定して支持することができ、作業性が向上している。
【0038】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、変形・変更が可能である。
【0039】
プリント基板60及び60aは、共に略円形状であるがこれに限定されず、切欠部63及び63aの形状も図示した例に限定されない。プリント基板60の面61に実装されている電子部品の数が、面62に実装されている電子部品の数より多ければ、面62に電子部品が実装されていてもよい。プリント基板60aについても同様である。尚、上記実施例及び変形例では、プリント基板60及び60a自体を上述のように配置することによって高温化が抑制されているため、例えば面62に実装されている電子部品があっても、この電子部品についても高温化が抑制される。また、上記変形例では、導入管部11aの上部にプリント基板60aを配置してもよい。
【課題】モータの回転軸心の方向での大型化を抑制しつつ、プリント基板及びプリント基板に実装されている電子部品の高温化を抑制する電動ポンプを提供することを課題とする。
【解決手段】モータと、前記モータにより回転するインペラと、前記モータを収納したモータ収納部と、前記インペラを収納し、前記モータ収納部よりも前記モータの回転軸心の一方側に位置したインペラ収納部と、前記インペラ収納部内に流体を導入し、前記モータ収納部よりも前記一方側に位置した導入管部と、前記インペラ収納部から前記流体を排出する排出管部と、前記モータのコイルに電気的に接続され、前記モータ収納部よりも前記一方側に位置したプリント基板と、前記プリント基板に実装された電子部品と、を備え、前記プリント基板は、前記インペラ収納部に対向し、前記モータ収納部よりも前記一方側に位置している、電動ポンプ。