JP2000291580A - 空調機器ドレンポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 単数または複数のパドルのみからなる従来の
除湿および結露水排出用の空調機器ドレンポンプの揚水
時の水に対する打撃による振動と騒音の発生を減少させ
ることである。 【解決手段】 このドレンポンプは、漏斗状の下ケーシ
ング(11)とこれに嵌着する上ケーシング(10)に回転自在
に収められたランナボス(15)と、厚い円盤状のランナデ
イスク(16)およびその下方に、ランナボスの縦軸心延接
線上の直截平面において等間隔に三枚の三角形の羽根を
配してなる旋回羽根とを一体に形成したランナを有す
る。ランナデスクの下面に旋回羽根(17)の軸心基部から
放射状にその外周に向けて連通開口するようにランナデ
スクの上面側に天井部分を残した逆割溝状の流通路(18)
を設けるとともに、流通路からランナボスの近傍のラン
ナデスクの上面に開口する通気路(18)を穿設し、ランナ
ボスには、直流ブラシレスモータ(1) の外側回転子(3)
に取り付けた駆動軸(2) を挿入固定してある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば空気調和
機の結露した凝縮水、すなわち除湿水をドレンパンから
揚水して外部に排出する自吸式の非容積形回転ポンプに
関する。

【０００２】

【従来技術】空調機器などから発生した除湿水をドレン
パンから揚水排出する排水ポンプは多くの特許公報など
に記載の従来技術がある。さらにブラシレス直流モータ
駆動による排水ポンプが提案されている。すなわちこの
ブラシレスモータは、直流モータから、ブラシ、整流子
などの機械的接触部を取り去り、これを電子的に置き換
えた一種の直流モータであって、直流モータを無接点化
することでいろいろのメリットが出てくるが、その最大
特徴はブラシレス化のために原理的に機械的にも電気的
にもノイズを発生しないことである。そして前記接触部
をもたないので磨耗がなく、高速回転、長寿命のモータ
を容易に得ることができるとされている。

【０００３】そして、もともと制御性の優れた直流モー
タから前記ブラシ、整流子などの機械的接続部を取除い
た利点が加重されたのである。

【０００４】特開平６−１９３５８２号公報に開示の従
来技術は、このブラシレスモータを利用した所謂ドレン
ポンプであって、従来の隈取線輪型の交流モータの重心
位置がポンプの羽根の回転中心位置と一致していないの
で、ポンプの高揚程排水で吐出量を増大するための高速
回転はもともと望めず、仮に高速回転を可能としても、
或いは大形化してもそれによる振動騒音発生は免れず、
そのために隈取線輪型の交流モータに代えて、上記ブラ
シレスモータにより、ポンプの小形、軽量、低振動、高
揚程、高耐食で長寿命の排水ポンプで目的の吐出揚程に
合わせてポンプの吐出揚程を羽根の回転数制御により容
易かつ幅広い調整を可能にしたと述べている。

【０００５】また、特開平１０−２９９６８６号公報開
示の従来技術がある。これは、前記従来例に述べられて
いるが如き隈取線輪形交流モータの欠点を排除して直流
ブラシレスモータを採用したうえ、排水ポンプを極力小
形でかつ簡易な構造として高効率化と軽量化を図り、周
波数によるトルク変動を除去すると共に、排水ポンプの
起動時や停止時のモータを制御して空調機器の小形静音
化を図るために、ポンプ起動時又は停止時に上記モータ
を徐々に回転速度を上昇又は下降させるものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記した特開平６−１
９３５８２号および特開平１０−２９９６８６号各公報
開示の従来技術は、ポンプの回転体である羽根全体が何
れも１〜３枚のパドル（櫂）であるために、揚水時の水
に対する打撃による振動と騒音や脈動による所謂、息つ
き音の発生は免かれない。

【０００７】これらの脈動、振動はこの排水ポンプを組
込み取付けた空調機器の筐体に伝導されて、いわゆる耳
ざわりな騒音発生となり、神経に障り嫌悪されることが
多い。

【０００８】三枚の回転羽根を備えた前記従来例の先行
技術の実施品を市場からもとめて、本願発明による実施
の形態のものと同一条件で実験した結果を後述するが、
振動や騒音脈動と息つき現象について、従来技術による
ものは未だ充分にこれらの問題が解決されていないこと
が判明した。一乃至二枚の回転羽根を備えた従来技術の
実施品は、三枚羽根のものよりもさらに振動、騒音脈動
等の発生が大きいことは理の当然であって、この点未だ
充分解決されていない。

【０００９】なお、因に述べるが、前記従来例の先行技
術で、モータの回転数など徐々に出力を上昇させるため
には、その制御電気回路の大きなコストアップとなり、
該制御回路基板の複雑大型化およびモータ自体の大型化
も避けられない。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明による除湿および結露水排出用の空調機器ド
レンポンプ（以下単にドレンポンプという）は、流入口
を有する下端部と、吐出口を上部側方に備えたほぼ漏斗
状の下ケーシングおよびこれに嵌着する、軸挿入口を有
する上ケーシングに回転自在に収められて、モータの駆
動軸と同軸に嵌合連結されたランナボスと、厚い円盤状
のランナディスクおよびその下方に、前記ランナボスの
縦軸心延線上の直截平面において等間隔に少なくとも三
枚の三角形の比較的小形の羽根を配してなる旋回羽根と
を一体に形成したランナを有するものであって、前記ラ
ンナディスクには、その下面に前記旋回羽根の軸心基部
から放射状にその外周に向けて連通開口するように前記
旋回羽根の羽根の少なくとも倍数のランナディスクの上
面側に天井部分を残した逆割溝状の流通路を設けると共
に、該流通路からランナボスの近傍のランナディスクの
上面に開口する通気路を穿設し、該ランナボスには、直
流ブラシレスモータの外側回転子を取付けた駆動軸を挿
入固定した空調除湿水排出用ポンプ（ドレンポンプ）で
ある。

【００１１】さらに、前記外側回転子を含むモータを囲
繞するところの防塵、防滴、保護および遮音をかねた帽
状のカバーを前記上ケーシングに冠着固定したことを特
徴とする請求項１記載のドレンポンプである。

【００１２】またさらに、前記カバーとフランジを上ケ
ーシングの上側に螺締着する止めねじの位置と、下ケー
シングを前記上ケーシングの下側に螺締着する止めねじ
の位置とが、ポンプの軸心線を直截した投影面におい
て、周方向に互に９０^o ずらして対応したことを特徴と
する、請求項１または２記載のドレンポンプである。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明を、以下図示する一つの実
施の形態によって説明する。図１は本発明の一つの実施
の形態の一部縦断面を示す説明図であり、図２は、図１
の平面図、図３は同じく底面図、図４は同じく側面を示
す外観図であり、図５は、図１のランナの底面図であ
る。図１において、下ケーシング１１の下端部には流入
口１２と、上側部に吐出口１３を有する吐出接手１４と
を配し、この下ケーシング１１とその上部に嵌着する、
軸挿入口２１を備えた上ケーシング１０との内部に回転
自在に収められて、モータ１の駆動軸２と同軸に嵌合連
結されたランナボス１５と、厚い円盤状のランナディス
ク１６およびその下方に、前記ランナボス１５の縦軸心
延線上の直截平面において、等間隔に少なくとも三枚の
三角形の比較的小形の羽根を備えてなる旋回羽根１７と
を一体に形成したランナ２５を有しているものであっ
て、前記ランナディスク１６には、その下面に前記旋回
羽根１７の軸心基部から放射状にその外周に向けて連通
開口するように、前記旋回羽根１７の羽根の数の少なく
とも倍数の、ランナディスク１６の上面側に天井部分を
残した逆割溝状の流通路１８を設けると共に該流通路１
８からランナボス１５の近傍のランナディスク１６の上
面に開口する通気路１９を穿設してある。

【００１４】この通気路１９はこの図においては小径の
円孔であるが、これに限るものではなく楕円形、扇形の
孔などであってもよい。本発明においては、後述するよ
うに、外側回転子３を含むモータ１を囲繞する防塵、防
滴、保護および遮音をかねた帽状のたとえば耐水、耐食
性の合成樹脂などをもってなるカバー９を上ケーシング
１０に冠着固定してあるので、特許第２８３４６４４号
公報開示の空気流通路のように小径の孔にしなくても外
部に洩れる騒音を遮蔽することができるので比較的大き
な開口としても差支ない。むしろこのことがドレン中に
介在するゴミなどの夾雑物によるこの通気路１９の目詰
りを防止できて便利である。

【００１５】前記カバー９とフランジ２２を上ケーシン
グ１０の上側に螺締着する複数個、例えば一対の止めね
じ２７の位置と、下ケーシング１１を前記ケーシング１
０の下側に螺締着する例えば一対の止めねじ２８の位置
が、ポンプのランナ２５を含む縦軸心線を直截した投影
面において、周方向に互に９０^o ずらして対応させてあ
るので、それぞれの取付ねじの嵌合部分を外周方向に拡
げる必要もなく取付スペースを縮小できて省資材を可能
とする。

【００１６】直流ブラシレスモータ１は本発明の実施の
一形態ではアウターロータ形であって、外側回転子３の
軸心に固定された駆動軸２は、上ケーシング１０に前記
カバー９と共に止めねじ２７によって螺締着するフラン
ジ２２に固定盤６、駆動回路基板５などと共に一体に取
付けられた固定子４に軸装され、前記軸挿入口２１に臨
むランナボス１５に同軸に嵌合固定され、ランナボス１
５の上部に水切板８を嵌設している。

【００１７】このモータ１の駆動回路基板に給電ケーブ
ル２６を経て図示していない直流電源から通電するとモ
ータ１は回転し、従ってランナ２５も回転して、図示し
ないが、空気調和機すなわち冷房機器の結露した凝結
水、除湿水を溜めたドレンパンから、流入口１２を経
て、旋回羽根とランナディスクを含むランナ２５の遠心
力によって吐出口１３からこれも図示しない配管を通
り、揚水されたドレンは、外部に吐出排出処理される。

【００１８】ポンプの停止時には、吐出側の配管からの
逆流する戻り水は、吐出口１３、上、下ケーシング１
０，１１から流入口１２に到り、ドレンパンに戻される
と共に、逆流する量が大きい場合には、その一部は軸挿
入口２１から溢流するが上ケーシング１０の上部外周壁
の底側部に開口する開放路２０からその外側を落下して
ドレンパンに戻される。また水切板８もこの溢水を遮え
ぎると共に、駆動軸２の回転時には、付着した水を振切
り回転する。

【００１９】前記、直流ブラシレスモータ１は、上記し
たようにブラシレスであるために原理的に機械的にも電
気的にもノイズを発生せず、接触部をもたないために、
その磨耗がなく、高速回転ができ長寿命であるが、ポン
プの水車の旋回羽根の数が特に少ないと、または形状に
もよって、脈流、振動、騒音などの発生の要因となる。

【００２０】前記羽根の数が多過ぎると三角形の羽根の
場合には限りなく逆三角錐に近づき、羽根の数が多くな
るに従って脈流の発生は少なく円滑になり、逆三角錐に
近づくに従って旋回される水は水滴から次第に噴霧状に
変ってゆき、水車は遠心筒の作用をする様になるが、羽
根の堀込みがない様になると旋回による揚水量は低下し
てしまう。

【００２１】それ故、限られた大きさの上、下ケーシン
グ内で旋回する水車の羽根の数は前記した脈流防止と必
要とする揚水吐出流量との兼ねあいから適宜定めるべき
である。

【００２２】本発明による上記実施の形態のものは、ド
レンパンの水面に臨み接するランナ２５の先端部には比
較的小形の三角形の羽根３枚を配して形成した旋回羽根
１７でドレンを汲み上げ、厚さの大なる円盤状のランナ
ディスク１６に設けた前記旋回羽根１７の数の倍数以上
の前記逆割溝状の流通路１８を通るときに生ずる遠心力
とこのランナディスク１６の質量を大きくしたことによ
るフライホイール的作用によって、ランナの水に対する
衝撃を緩和させて円滑に回転させて、脈流、振動、騒音
などを抑制して揚水させることを可能にしたものであ
る。

【００２３】なお、モータ１の外側回転子３の上部に配
した複数の流気孔７は、外側回転子３の内部に設けた固
定子４、駆動軸２等の熱発生源からの熱の放散に役立つ
ものである。

【００２４】なお、固定子コイルを含む固定子４および
駆動回路基板などを耐湿性、電気絶縁性さらに要すれば
熱伝導性および浸透性の良好な合成樹脂をもって塗布も
しくは浸透固着させて被覆し保護することも好ましい。

【００２５】また、本発明のドレンポンプの駆動モータ
は、前記したように、商用交流電源の１００乃至２００
ボルトの電圧電流によって駆動される隈取線輪形モータ
ではなく直流電流でしかも後述するように２０ボルト程
度であるから、この場合には絶縁不充分による感電事故
の危険は一層少なくなる。

【００２６】つぎに、本発明のポンプと前記従来技術の
ポンプとの吐出流量、揚程、発生する振動、騒音、その
他についての測定比較データを以下表１にそれぞれ示し
て、これを説明する。

【００２７】上記本発明の実施品は図１に示す構成のポ
ンプでこれをＡ品とし、従来技術による実施品は、前述
した様な３枚の羽根のみのインペラを有するポンプでこ
れをＢ品と以下称する。Ａ品のランナディスクの直径寸
法とＢ品の三角羽根の外周の直径の寸法はほぼ同一で、
この場合２６ｍｍであり、それぞれに取付けられたＤＣ
ブラシレスモータは後記するデータに示す様にほぼ同等
の性能である。

【００２８】ドレンパンの水面からの水中に浸かる下ケ
ーシングの流入口下端までの深さの寸法はそれぞれＡ品
は６ｍｍ、Ｂ品は８ｍｍとした。これはＡ品の方が下ケ
ーシング１１内に収められた旋回羽根１７からランナデ
ィスク１６に至る距離が短いので、前記浸かる寸法が同
じであるとＡ品の方が流量が増大してしまうので、Ｂ品
と同じ吐出量として比較するために敢えて浸かる寸法を
換えて調整の上、特に騒音と振動の発生の度合いを比較
したものである。なお騒音測定は、このドレンポンプが
実際に空調機器に取付けられて利用される場合を考慮し
て、住居地域の鉄筋コンクリート建屋内において、夜間
に行ったものである。暗騒音は３５ｄＢＡスケールであ
った。騒音計のマイクロホンをドレンポンプからの水平
距離が短い０．２ｍの位置に据えたことは、騒音測定値
を求め易くしたためである。

【００２９】ポンプの吐出揚程は３００ｍｍに規制した
ことは、この様な小形のドレンポンプは小形の空調機器
に取付けられ、ドレンの排出揚程もこの程度で充分利用
可能であることと、揚程を上げると、揚液中に含まれる
空気が圧縮されてこの混合液体を旋回羽根が打撃する音
が低下し、反対に揚程を下げると該混合液体中の溶存空
気が膨張するので前記水撃音が高くなり、騒音の度合い
が高まることを考慮してこの揚程に定めた。

【００３０】 表１ 機種 ポンプ Ａ品 ポンプ Ｂ品 駆動電圧 DC 19.5V 21V 22.5V 19.5V 21V 22.5V 性能特性 最大揚程 mm 380 450 510 380 450 500 揚程300mm の時の 吐出流量 ml/min 310 420 480 300 420 480 モータ電流値 DCmA 53 59 65 50 54 57 負荷時モータの 回転数 rpm 2200 2370 2500 2400 2570 2750 無負荷時モータの 回転数 rpm 3100 3000 振動 μ peak-peak 3〜4 3〜4 6〜9 7.5 〜13 騒音 41 44 42 〜44 45〜47 dB Ascale 変動なし 変動息つぎ音あり 吐出流状態 変動うねり共になし 変動、うねりあり Ａ品とＢ品のＤＣブラシレスモータは、それぞれのラン
ナもしくはインペラを取外しポンプを分解することは断
線その他破損のおそれがあるので、これを避けたのでそ
れぞれの回転数や消費電力に若干の相違があるままにこ
の測定試験を行った。

【００３１】上記表１のそれぞれ測定値によるとＡ品
は、吐出流量の変動やうねりがなく、所謂吐出流の息つ
ぎ現象もないので、ドレン排出配管内を流れる水音もな
く、吸入口を通りドレンパンに戻る水音の発生も覗え
ず、騒音や振動の発生もわずかで人間の聴覚では殆ど感
じられない程静粛である。これに反しＢ品の方は耳ざわ
りな騒音、息つぎ音が感じられ、さらにこの音や振動等
が空調機器の筐体や配管に伝播して共鳴し、騒音や振動
の拡大となることが多い。

【００３２】そしてポンプの吐出性能もＡ品の方がＢ品
より若干優れ、形状も小形である利点がある。

【００３３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によるドレ
ンポンプは次に述べるような効果を生じる。 （ａ）少なくとも三枚の旋回羽根と、これよりも大径で
厚みの大なるほぼ円盤状でその下面に前記旋回羽根の数
の少なくとも倍数で放射状にその外周に向けて開口する
逆溝状の流通路を設けたランナデイスクと結合させた遠
心力ポンプであり、前記流通路のインペラーと質量の大
きいランナデイスクのフライホイールの作用とにより比
較的小形であるにもかかわらず、吐出揚程、量共に仕様
条件を満足すると共に、特に揚水時の振動および騒音を
抑制し、このポンプを取付けた空調機器における共振や
共鳴音、特に耳ざわりな音響の発生を防止することが可
能となった。

【００３４】しかも、前述の様に小形軽量化されたので
これを取付ける空調機器筐体ユニットも同様小形化され
て経済的である。 （ｂ）以上の効果は、駆動用にＤＣブラシレスモータを
直結したことにより、その回転数を制御してポンプの吐
出能力を調整可能としたのみならず、機械的にも電気的
にもノイズを発生せず、モータがブラシレスであるため
にその点については接触部がないので磨耗もせず長寿命
であることは論を俣たないものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態で、ドレンポンプの一部
断面を表わす縦断面説明図である。

【図２】図１の平面図である。

【図３】図１の底面図である。

【図４】図１の側面を示す外観図である。

【図５】図１のランナの底面図である。

【符号の説明】

１： ＤＣブラシレスモータ ２： 駆動軸 ３： 外側回転子（アウタロータ） ４： 固定子（ステータ） ５： 駆動回路基板 ８： 水切板 ９： カバー １０： 上ケーシング １１： 下ケーシング １２： 流入口 １３： 吐出口 １５： ランナボス １６： ランナデイスク １７： 旋回羽根 １８： 流通路 １９： 通気路 ２０： 開放路 ２１： 軸挿入口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田辺 和市 東京都大田区池上５−23−13 太産工業株 式会社内 Ｆターム(参考） 3L050 BF02

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流入口（１２）を有する下端部と、吐出
   口（１３）を上部側方に備えたほぼ漏斗状の下ケーシン
   グ（１１）およびこれに嵌着する、軸挿入口（２１）を
   有する上ケーシング（１０）に回転自在に収められて、
   モータ（１）の駆動軸（２）と同軸に嵌合連結されたラ
   ンナボス（１５）と、厚い円盤状のランナデイスク（１
   ６）およびその下方に、前記ランナボス（１５）の縦軸
   心延線上の直截平面において等間隔に少なくとも三枚の
   三角形の比較的小形の羽根を配してなる旋回羽根（１
   ７）とを一体に形成したランナ（２５）を有し、前記ラ
   ンナディスク（１６）には、その下面に、前記旋回羽根
   （１７）の軸心基部から放射状にその外周に向けて連通
   開口するように前記旋回羽根（１７）の羽根の少なくと
   も倍数の、ランナディスク（１６）の上面側に天井部分
   を残した逆割溝状の流通路（１８）を設けると共に、該
   流通路（１８）からランナボス（１５）の近傍のランナ
   ディスク（１６）の上面に開口する通気路（１９）を穿
   設し、 該ランナボス（１５）には、直流ブラシレスモータ
   （１）の外側回転子（アウターロータ）（３）に取付け
   た駆動軸（２）を挿入固定したことを特徴とする除湿お
   よび結露水を排出する空調機器ドレンポンプ。
2. 【請求項２】 前記外側回転子（３）を含むモータ
   （１）を囲繞する防塵、防滴、保護および遮音をかねた
   帽状のカバー（９）を前記上ケーシング（１０）に冠着
   固定したことを特徴とする、請求項１記載の空調機器ド
   レンポンプ。
3. 【請求項３】 前記カバー（９）とフランジ（２２）を
   上ケーシング（１０）の上側に螺締着する止めねじ（２
   ７）の位置と、下ケーシング（１１）を前記上ケーシン
   グ（１０）の下側に螺締着する止めねじ（２８）の位置
   とが、ポンプの軸心線を直截した投影面において、周方
   向に互に９０^o ずらして対応したことを特徴とする、請
   求項１または２に記載の空調機器ドレンポンプ。