JP2004313958A

JP2004313958A - 洗浄装置

Info

Publication number: JP2004313958A
Application number: JP2003112310A
Authority: JP
Inventors: Takahiko Manda; 隆彦萬田; Yoshifumi Tanabe; 佳史田辺; Kazunori Murakami; 和則村上; Toshiyasu Takura; 敏靖田倉
Original assignee: Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba TEC Corp
Priority date: 2003-04-17
Filing date: 2003-04-17
Publication date: 2004-11-11

Abstract

【課題】小型でポンプ効率の高いモータ一体型のポンプを搭載したハンディ型の洗浄装置を提供することである。
【解決手段】ステータ９とロータ６とを有するモータ一体型のポンプの吸入口２とこのポンプから流出した流体が吐出される吐出口３とが直線上に配置されるので、洗浄装置１の小型軽量化を図ることができる。また、この洗浄装置１では、吸入側に位置する第１整流部材３４と吐出側に位置する第２整流部材３３とにより流体をスムーズに導くことができるために流体のエネルギー損失を抑えることができ、洗浄性能を高めることができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、小型化を可能にするポンプを備えた洗浄装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常使用されている洗浄装置は、水道から水をホース等で導入し、そのホース先端に蛇口を設けたものが使用されている。しかし、洗浄を行う場所に水道からの供給源がない場合は、別途ポンプ等を設けて洗浄水を供給する必要があるが、手元にポンプを備えたハンディ型の洗浄装置は、一般に実用化されていない。
【０００３】
また、ハンディ型の洗浄装置を従来の技術を用いて実現しようとすると、例えば、図８に示すように、ポンプ１０１の外壁部にモータ１０２を取付け、このモータ１０２によりポンプ１０１内に設けられた軸流インペラ１０３を回転駆動し、ポンプ１０１の吸入口１０４から流体を吸入してその流体をポンプ１０１の吐出口１０５から吐出させる機構が想定される。
【０００４】
このようなハンディ型の洗浄装置では、吸入口１０４と吐出口１０５とを同一直線上（軸流インペラ１０３の回転軸心上）に形成することは困難であるので、吸入口１０４から吐出口１０５に到るポンプ１０１内の流路を図８に示すように略直角に近い角度に曲げる必要が生じる。そして、吸入口１０４と吐出口１０５との間の流路を図８に示すように略直角に近い角度に曲げることにより、ポンプ１０１が大型化し、ひいては、ハンディ型の洗浄装置も大型化することになる。また、ポンプ１０１内で流路を略直角に曲げることにより、流体のエネルギー損失が大きくなってポンプ効率が低下し、ひいては、洗浄装置の洗浄性能が低下することになる。
【０００５】
また、ポンプとモータとを一体化して小型化を図るとともに吸入口と吐出口とを同一直線上に配置できるモータ一体型のポンプとして、特許文献１に開示されたものが知られている。特許文献１の図９によれば、モータのステータの内周に配置されているロータの外周面に螺旋状の流路が形成されており、ロータが回転駆動されることにより吸入口から吸入された流体がロータに形成された螺旋状の流路内を流れ、その流体が吐出口から吐出される。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−２８５９８５公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１の図９に開示されたモータ一体型のポンプでは、ロータに形成された螺旋状の流路から流路の傾斜方向に沿って流出した流体が圧力室内に流入し、その流体は圧力室の外周部に形成された複数の案内孔を通過して吐出口から吐出される。このため、その流路構造が複雑であり、流体のエネルギー損失が大きくなってポンプ効率が低下するので、特許文献１に開示されたモータ一体型のポンプでは、流体の吐出性能が高いことを要求される洗浄装置に適用することは難しい。
【０００８】
本発明の目的は、小型でポンプ効率の高いモータ一体型のポンプを搭載したハンディ型の洗浄装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の洗浄装置は、外周面に螺旋状の流路が形成されたロータを筒状のステータ内に軸心回りに回転自在に収納し、前記ロータの軸心方向に沿った一端側に設けられて前記ロータの回転に伴って流体が吸入される吸入口と前記流路の流入側端部との間に、前記吸入口から吸入された流体を前記流路の傾斜方向に沿う向きに旋回させつつ案内する第１整流部材を設ける。また、前記ロータの軸心方向に沿った他端側に設けられた吐出口と前記流路の流出側端部との間に、前記流路からこの流路の傾斜方向に沿って流出する流体をその流出方向に沿って旋回させつつ前記吐出口に向けて案内する第２整流部材を設ける。
【００１０】
したがって、この洗浄装置によれば、ステータとロータとを有するモータ一体型のポンプの吸入口とこのポンプから流出した流体が吐出される吐出口とが直線上に配置されるので、洗浄装置の小型軽量化を図ることができる。また、この洗浄装置では、吸入側に位置する第１整流部材と吐出側に位置する第２整流部材とにより流体をスムーズに導くことができるために流体のエネルギー損失を抑えることができ、洗浄性能が高くなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施の形態を図１ないし図６に基づいて説明する。図１はモータ一体型のポンプを利用した洗浄装置を示す縦断正面図、図２及び図３はその一部を示す分解斜視図、図４ないし図６は流量調整機構の位置関係を説明する正面図である。
【００１２】
本実施の形態の洗浄装置１は、吸入口２から流体を吸入してその流体を流出口３ａから流出させるモータ一体型のポンプ４、ポンプ４を把持するハンドル５、ポンプ４における流出口３ａ側に連結されて先端部に吐出口３を有する吐出口体１５、ロータ６と共に回転する回転軸７、回転軸７の先端部に取付けられて吐出口３を覆う位置に位置付けられ、吐出口３から吐出される流体を複数の吐出孔（図示せず）から分散して吐出させる吐出ノズル８等により構成されている。
【００１３】
ポンプ４は、内部に筒状のステータ９を収納するポンプハウジング１０、１１、ステータ９内に軸心回りに回転自在に収納されたロータ６、ポンプハウジング１０の一端側にネジ止めされて吸入口２が形成されている吸入口体１２、ポンプハウジング１１の排出口３ａ側の端部にネジ止めされたリング形状の固定ケース１３等により構成されている。吸入口体１２には、タンク内の水や水道水などを導くためのホース１２ａが接続されている。また、ポンプハウジング１０にハンドル５が固定されている。
【００１４】
固定ケース１３の外周部には回動ケース１４が螺号され、回動ケース１４の一端側に吐出口体１５がネジ止めされている。
【００１５】
ステータ９は、板状の珪素鋼板を積層して形成した筒状のステータコア１６、ステータコア１６の内側に等間隔で一体に形成された６個の凸部１７、各凸部１７に巻かれた巻線１８、凸部１７と巻線１８との間を絶縁するボビン１９等により構成されている。
【００１６】
ステータ９の内周側には、アルミニウムやＳＵＳ等の非磁性体で薄肉に形成された円筒状のキャン２０が取付けられている。キャン２０とステータ９との間には粘性を有する熱伝導部材であるシリコーングリースが充填され、このシリコーングリースを介してステータ９とキャン２０との間の熱伝導が良好に行われる。また、キャン２０はステータ９に対する防水機能を有し、キャン２０の一端側とポンプハウジング１０との間にはＯリング２１が介装され、キャン２０の他端側とポンプハウジング１１との間にはＯリング２２が介装されている。
【００１７】
ロータ６は、ロータコア２３、ロータコア２３を軸心回りに回転自在に保持するロータ軸２４等により構成されている。ロータコア２３の外周面には、ロータ６の一端側から他端側に向けて螺旋状の流路２５が形成されている。ロータコア２３の内部には、先端部をステータ９の凸部１７に対向する向きに配置された複数の永久磁石（図示せず）が設けられている。
【００１８】
ロータ軸２４の一端側はポンプハウジング１０に設けられた軸受２７により軸支され、ロータ軸２４の他端は固定ケース１３に設けられた軸受２８により軸支されている。
【００１９】
図２及び図３に示すように、固定ケース１３の端面部１３ａには複数個（例えば、３個）の穴２９が同一円周上に等間隔で設けられ、回動ケース１４の端面部１４ａには複数個（例えば、３個）の穴３０と複数個（例えば、３個）のＯリング３１とが同一円周上に等間隔で設けられている。なお、穴２９が設けられている固定ケース１３の円周と穴３０及びＯリング３１が設けられている回動ケース１４の円周とは、中心が一致した同一径の円周である。このため、回動ケース１４を回動操作することにより、穴２９と穴３０とを完全に重ね合わせて連通させることができ（図４参照）、又は、穴２９の一部と穴３０の一部とを重ね合わせて連通させることができ（図５参照）、又は、穴２９をＯリング３１で閉止することができる（図６参照）。これらの固定ケース１３と回動ケース１４とにより、ロータ６と後述する第２整流部材との間に位置して吐出口３から吐出される流体の流量を調整する流量調整機構３２が構成されている。
【００２０】
また、穴２９、３０が形成されている円周上に、流路２５の流出側の開口部分が位置するように、穴２９、３０と流路２５とが形成されている。これにより、ロータ６の回転に伴って流路２５からロータ６の外周方向へ流出した流体は穴２９、３０を通過して流出する。
【００２１】
回動ケース１４の端面部１４ａにおける吐出口体１５がネジ止めされる側の面には、流路２５の流出側端部である流出口３ａと吐出口３との間に配置され、流路２５から流出する流体を吐出口３に向けて案内する第２整流部材３３が取付けられている。
【００２２】
第２整流部材３３は各穴３０の縁部に固定されて３個設けられており、穴３０の縁部に固定された側の部分であって流路２５の傾斜角度と同等の傾斜角度を有して穴３０から流出した流体をその流出方向に沿って案内する上流側案内部３３ａと、この上流側案内部３３ａに沿って案内される流体を旋回させつつ吐出口３に向けて案内する下流側案内部３３ｂとから構成されている。
【００２３】
ポンプハウジング１０における軸受２７の外周部分には、吸入口２と流路２５の流入側端部との間に配置され、吸入口２から吸入された流体を流路２５の傾斜方向に沿う向きに案内する第１整流部材３４が取付けられている。この第２整流部材３４は、第１整流部材３３を上流側と下流側とを逆向きにした形状に形成されており、ホース１２ａから吸入された流体をその吸入方向（ロータ６の軸心方向）に沿って案内する上流側案内部３４ａと、この上流側案内部３４ａに沿って案内される流体を旋回させつつロータ６に形成された流路２５の傾斜方向に沿って案内する下流側案内部３４ｂとから構成されている。
【００２４】
回転軸７はロータ軸２４と同一軸心上に配置され、固定ケース１３に固定された軸受ケース３５に取付けられた軸受３６により軸支されている。また、回転軸７とロータ軸２４とは、ロータ６の回転を減速して回転軸７に伝える減速ギア機構３７を介して連結されている。この減速ギア機構３７としては、例えば、遊星ギア機構を用いることができる。
【００２５】
回転軸７の先端部は吐出口３の外部に延出しており、その先端部に吐出ノズル８が取付けられている。吐出ノズル８は、不織布又は発泡材により筒状に形成されており、吐出口体１５に形成された吐出口３を覆う位置に位置付けられ、その内部には吐出口３から吐出する流体が流入する凹部３８が形成されている。吐出ノズル８における吐出口３から吐出する流体の吐出方向先端側、及び、吐出ノズル８における吐出口３から吐出する流体の吐出方向と直交する方向には複数の吐出孔（図示せず）が形成されており、凹部３８内に流入した流体はこれらの吐出孔から分散して吐出される。
【００２６】
なお、凹部３８の内周面を部分的にシールすることにより、例えば、吐出口３から吐出する流体の吐出方向と直交する方向の内周面をシールすることにより、吐出口３から吐出した流体をその流体の吐出方向先端側に位置する吐出孔のみから吐出させることができる。また、吐出口３から吐出する流体の吐出方向先端側の内周面をシールすることにより、吐出口３から吐出する流体をその流体の吐出方向と直交する方向に位置する吐出孔のみから流体を吐出させることができる。
【００２７】
このような構成において、ステータ９に設けられている各巻線１８に対して所定のタイミングで通電することにより、ステータ９とロータ６との間にロータ６を軸心回りに回転させるトルクが発生し、ロータ６が軸心回りに回転駆動される。
【００２８】
ロータ６が軸心回りに回転駆動されることにより、流体がホース１２ａを介して吸入口２から吸入され、吸入された流体はロータ６に形成された流路２５内を流れ、流路２５の流出側端部である流出口３ａから流出した後に吐出口体１５内を流れて吐出口３から吐出される。吐出口３から吐出された流体は吐出ノズル８内の凹部３８に流入し、凹部３８に流入した流体は凹部３８に形成されている複数の吐出孔から分散して吐出される。
【００２９】
ロータ６の回転駆動時には、ロータ軸２４に減速ギア機構３７を介して連結されている回転軸７が軸心回りに回転し、回転軸７と一体に吐出ノズル８が回転する。これにより、回転する吐出ノズル８の吐出孔から流体が分散して吐出されるので、この吐出ノズル８を洗浄対象物に押し当てることにより、洗浄対象物の洗浄作業を行える。不織布又は発泡材により形成されている吐出ノズル８は柔軟性を有し、洗浄対象物の凹凸に対する追従性が良いので、吐出ノズル８を用いた洗浄性能が向上する。また、高速回転するロータ６の回転が減速ギア機構３７で減速されて回転軸７に伝えられることにより、吐出ノズル８を洗浄作業に適した低速回転で回転させることができる。
【００３０】
吸入口２から吸入された流体が流路２５に送り込まれる過程において、ロータ６の軸心方向に沿って吸入口２から吸入された流体は、第１整流部材３４により流路２５の傾斜方向に沿って流路２５の流入側端部に向けて案内される。このため、吸入口２から吸入された流体が流路２５内へスムーズに送り込まれるようになり、吸入口２から吸入された流体が流路２５に入り込む過程における圧力損失が低減される。
【００３１】
また、流路２５から流路２５の傾斜方向に沿って流出する流体は、第２整流部材３３により吐出口３へ向けて案内される。このため、流路２５から流出した流体が吐出口３へスムーズに送り込まれるようになり、流路２５から流出した流体が吐出口３から吐出される過程における圧力損失が低減される。
【００３２】
したがって、この洗浄装置１によれば、モータ一体型のポンプ４の吸入口２とこのポンプ４から流出した流体が吐出される吐出口３とが直線上に配置されるので、ポンプ４内に流体の流れ方向を可変する領域を設ける必要がなく、ポンプ４及びこのポンプ４を用いた洗浄装置１の小型軽量化を図ることができる。しかも、この洗浄装置１では、流体の吸入側と吐出側とに第１整流部材３４と第２整流部材３３とが設けられているために圧力損失が少ないので、流体の吐出性能、ひいては、洗浄装置１の洗浄性能を高めることができる。
【００３３】
この洗浄作業時において、吐出口３から吐出した流体が吐出ノズル８の凹部３８内に流入し、その後に吐出ノズル８に形成されている吐出孔から分散して吐出されるので、吐出口３から吐出した流体の水はねを防止することができる。
【００３４】
さらに、洗浄作業時において、必要に応じて流量調整機構３２を調整することにより、吐出する流体の量を調整することができる。具体的には、回動ケース１４を回動操作し、図４に示すように固定ケース１３の穴２９と回動ケース１４の穴３０とを完全に重ね合わせることにより吐出流量を最大とすることができ、図５に示すように固定ケース１３の穴２９と回動ケース１４の穴３０とを一部を重ね合わせることにより吐出流量を少量とすることができ、図６に示すように穴２９をＯリング３１で閉止することにより流体の吐出を停止させることができる。流体の吐出を停止させた状態でロータ６を回転駆動させることにより、洗浄以外の作業、例えば、吐出ノズル８によるワックスがけ、ワックスふき取り、コーティング剤の塗布等の作業を行える。
【００３５】
巻線１８へ通電するロータ６の回転時には巻線１８から熱が発生し、この熱は、ステータコア１６やキャン２０を介して流路２５内を流れる流体へ放熱される。この放熱に際し、キャン２０はアルミニウムやＳＵＳ等の金属で形成されているために伝熱性がよく、放熱を良好に行え、洗浄装置１を長時間連続使用した場合でも過熱されることが防止される。
【００３６】
本発明の第２の実施の形態を図７に基づいて説明する。なお、図１ないし図６において説明した部分と同じ部分は同じ符号で示し、説明も省略する。
【００３７】
本実施の形態の洗浄装置４１の基本的構造は第１の実施の形態の洗浄装置１と同じであり、洗浄装置４１の主要部を構成するものとしてモータ一体型のポンプ４が用いられている。この洗浄装置４１は、第１の実施の形態で説明した吐出口体１５に延長パイプ４３を接続した構造であり、延長パイプ４３の先端部が吐出口４４とされている。延長パイプ４３の途中には、屈曲部４３ａが形成されている。
【００３８】
回転軸７の先端部には回転軸である延長回転軸４５が連結され、この延長回転軸４５の途中には自在継手４６が設けられている。延長回転軸４５は延長パイプ４３内に配設され、自在継手４６が延長パイプ４３の屈曲部４３ａの位置に位置付けられている。
【００３９】
延長回転軸４５の先端部には吐出ノズル８が取付けられ、この吐出ノズル８は延長パイプ４３に形成された吐出口４４を覆う位置に位置付けられ、吐出ノズル８の内部には吐出口４４から吐出する流体が流入する凹部３８が形成されている。
【００４０】
このような構成において、巻線１８に対して所定のタイミングで通電することによりロータ６を軸心回りに回転駆動させると、流体がホース１２ａを介して吸入口２から吸入され、吸入された流体はロータ６に形成された流路２５内を流れ、流路２５の流出側端部である流出口３ａから流出した後に吐出口体１５内と延長パイプ４３内とを流れて吐出口４４から吐出される。吐出口４４から吐出された流体は吐出ノズル８内の凹部３８に流入し、凹部３８に流入した流体は凹部３８に形成されている複数の吐出孔から分散して吐出される。
【００４１】
また、このロータ６の回転駆動時において、自在継手４６を備えた延長回転軸４５が軸心回りに回転し、延長回転軸４５と一体に吐出ノズル８が回転する。これにより、回転する吐出ノズル８の吐出孔から流体が分散して吐出されるので、この吐出ノズル８を洗浄対象物に押し当てることにより、洗浄対象物の洗浄作業を行える。しかも、吐出ノズル８が屈曲部４３ａを有する延長パイプ４３の先端側に位置し、吐出ノズル８が屈曲部４３ａに対応する位置に設けられた自在継手４６を有する延長回転軸４５の先端部に取付けられているので、手を伸ばしただけでは届かないような高い箇所や、隙間部分の奥まった箇所等に対する洗浄作業を容易に行える。
【００４２】
なお、上記に示した本願発明の実施の形態においては、吐出口３、４４側へ延出してロータ６と共に回転する回転軸７、４５を有し、その回転軸７、４５に吐出ノズル８を連結した洗浄装置１、４１について述べた。このような洗浄装置１、４１では、洗浄作業時に吐出ノズル８を回転させることにより、例えば、自動車のボディー表面の洗浄等においては、ブラッシングしながら洗浄が可能なので、有効な洗浄効果を得ることができる。
【００４３】
しかし、ブラッシングを要しない、単に洗浄水のみを吐出させる洗浄装置の場合には、ロータ６と共に回転する回転軸７、４５及び吐出ノズル８を設ける必要はなく、上述した回転軸７、４５や吐出ノズル８を有さずに吐出口３、４４から流体を直接吐出させる形式の洗浄装置にも本発明が同様に適用されることは言うまでもない。
【００４４】
【発明の効果】
本発明の洗浄装置によれば、ステータとロータとを有するモータ一体型のポンプの吸入口とこのポンプから流出した流体が吐出される吐出口とが直線上に配置されるので洗浄装置の小型軽量化を図ることができ、また、この洗浄装置では、吸入側に位置する第１整流部材と吐出側に位置する第２整流部材とにより流体をスムーズに導くことができるので、流体のエネルギー損失を抑えて洗浄性能を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の洗浄装置を示す縦断正面図図である。
【図２】その一部を示す分解斜視図である。
【図３】その一部を示す分解斜視図である。
【図４】流量調整機構の全開状態の位置関係を説明する正面図である。
【図５】流量調整機構の一部開放状態の位置関係を説明する正面図である。
【図６】流量調整機構の閉止状態の位置関係を説明する正面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態の洗浄装置を示す縦断正面図である。
【図８】斜流ポンプを用いた洗浄装置の従来例を示す縦断正面図である。
【符号の説明】
２吸入口
３吐出口
６ロータ
７回転軸
８吐出ノズル
９ステータ
１８巻線
２０キャン
２５流路
３２流量調整機構
３３第２整流部材
３３ａ上流側案内部
３３ｂ下流側案内部
３４第１整流部材
３４ａ上流側案内部
３４ｂ下流側案内部
３７減速ギア機構
３８凹部
４５回転軸
４６自在継手

Claims

複数の巻線を有する筒状のステータと、
外周面に螺旋状の流路が形成されて前記ステータ内に軸心回りに回転自在に収納され、前記巻線へ通電することにより軸心回りに回転するロータと、
前記ロータの軸心方向に沿った一端側に設けられ、前記ロータの回転に伴って前記ステータ内に向けて流体が吸入される吸入口と、
前記ロータの軸心方向に沿った他端側に設けられ、前記ロータの回転に伴って前記吸入口から吸入された流体が前記流路内を流れた後に吐出する吐出口と、
前記吸入口と前記流路の流入側端部との間に配置され、前記吸入口から吸入された流体を前記流路の傾斜方向に沿う向きに旋回させつつ案内する第１整流部材と、
前記流路の流出側端部と前記吐出口との間に配置され、前記流路からこの流路の傾斜方向に沿って流出する流体をその流出方向に沿って旋回させつつ前記吐出口に向けて案内する第２整流部材と、
を有する洗浄装置。
前記ロータに連結されて前記吐出口側へ延出して設けられ、前記ロータと共に回転する回転軸と、
前記回転軸に連結されて前記吐出口を覆う位置に位置付けられ、前記吐出口から吐出される流体を洗浄方向に向けて吐出させる複数の吐出孔を有する吐出ノズルと、
を有することを請求項１記載の洗浄装置。
前記第２整流部材は、前記流路の傾斜角度と同等の傾斜角度を有して前記流路から流出した流体をその流出方向に沿って案内する上流側案内部と、この上流側案内部に沿って案内される流体を旋回させつつ前記流出口に向けて案内する下流側案内部とを有する請求項１又は２記載の洗浄装置。
前記第１整流部材は、前記ロータの軸心方向に沿って前記吸入口から吸入した流体をその吸入方向に沿って案内する上流側案内部と、この上流側案内部に沿って案内される流体を旋回させつつ前記ロータに形成された前記流路の傾斜方向に沿って案内する下流側案内部とを有する請求項１ないし３のいずれか一記載の洗浄装置。
前記ステータの内側にこのステータと接触して設けられ、前記ステータを前記流路内を流れる流体からシールするキャンを有する請求項１ないし４のいずれか一記載の洗浄装置。
前記吐出孔は、前記吐出ノズルにおける前記吐出口から吐出する流体の吐出方向先端側に設けられている請求項２ないし５のいずれか一記載の洗浄装置。
前記吐出孔は、前記吐出ノズルにおける前記吐出口から吐出する流体の吐出方向と直交する方向に設けられている請求項２ないし５のいずれか一記載の洗浄装置。
前記吐出ノズルは、不織布又は発泡材により形成されている請求項２ないし７のいずれか一記載の洗浄装置。
前記回転軸は、自在継手を有する請求項２ないし８のいずれか一記載の洗浄装置。
前記ロータと前記回転軸との間に、減速ギア機構が介装されている請求項２ないし９のいずれか一記載の洗浄装置。
前記ロータと前記第２整流部材との間に、前記吐出口から吐出される流体の流量を調整する流量調整機構が設けられている請求項１ないし１０のいずれか一記載の洗浄装置。