JP2005146959A - インペラ、正逆転ポンプ及び食器洗浄機 - Google Patents

Abstract

【課題】 ２つのポンプを単一のモータで駆動する場合、一方のポンプのみを機能させ他方のポンプを機能させる必要がないときに、モータに掛かる余分な負荷を低減する。
【解決手段】 回転軸２に連結されて回転軸２と共に正逆回転する基体３と、この基体３に同心円状に設けられ回転軸２が一方の回転方向に回転したときにポンプが機能する方向に流体を送り出す複数の羽根４とを備えるインペラ１であって、複数の羽根４は、回転軸２の回転により流体の抵抗を受け流体を移動させることが可能な第１の位置と、この第１の位置よりも流体の抵抗が少ない第２の位置とを、回転軸２の回転方向に応じて選択可能にした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、インペラ、正逆転ポンプ及び食器洗浄機に関する。

従来のポンプとして、例えば食器洗浄機等に搭載されているポンプは、一つのモータ（モータ部）の回転軸に洗浄用ポンプと排水用ポンプとを結合したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このポンプによれば、モータを一方向（正方向）へ回転駆動させることにより洗浄用ポンプが機能し、洗浄水タンク内の洗浄水が吸引されてその洗浄水が食器へ向けて吐出され、食器等の洗浄が行われる。また、洗浄作業終了後にモータを他方向（逆方向）へ回転駆動させることにより排水用ポンプが機能し、洗浄水タンク内の洗浄水が吸引されてその洗浄水が食器洗浄機外へ排水される。

このような洗浄用ポンプ及び排水用ポンプは、それぞれポンプ室に設けられたインペラを回転させることによりポンプ機能を発揮している。このような排水用ポンプに使用されるインペラを図６示す。このインペラ１０１は、複数の羽根１０２が基体１０３に形成されており、このインペラ１０１が回転すると羽根１０２が洗浄水を押圧し、洗浄水が排水される。

特開平９−１３１２９２号公報

しかしながら、例えば、このように洗浄用ポンプと排水用ポンプとが同一の軸に結合されていると、食器の洗浄時には洗浄用ポンプの駆動のみが必要であるにも関わらず、排水用ポンプまで駆動されてしまう。このとき、インペラ１０１を正方向に回転させることによる羽根１０２に対する洗浄水の抵抗がモータに余分な負荷として掛かってしまい、洗浄用ポンプに対する駆動力が低下して、洗浄用ポンプから吐出される水量が低下し、洗浄水の散水圧力が低下してしまうという問題がある。

また、洗浄時において、排水用ポンプのインペラ１０１が正方向に回転することにより、排水用ポンプの排出口から空気を吸い込んでしまうという問題がある。この空気が排水用ポンプのポンプ室内に留まることによって、洗浄水にインペラ１０１の駆動力が十分伝わらなくなり、排水時の排水用ポンプの吐出性能が低下してしまう。

本発明の目的は、２つのポンプを単一のモータで駆動する場合、一方のポンプのみを機能させ他方のポンプを機能させる必要がないときに、モータに掛かる余分な負荷を低減することが可能なインペラ、このインペラを用いた正逆転ポンプ及びこの正逆転ポンプを用いた食器洗浄機を提供することである。

本発明は、回転軸に連結されて前記回転軸と共に正逆回転する基体と、この基体に同心円状に設けられ前記回転軸が一方の回転方向に回転したときにポンプが機能する方向に流体を送り出す複数の羽根とを備え、前記複数の羽根は、前記回転軸の回転により流体の抵抗を受け流体を移動させることが可能な第１の位置と、前記第１の位置よりも流体の抵抗が少ない第２の位置とを、回転軸の回転方向に応じて選択可能なようにした。

本発明によれば、２つのポンプを単一のモータで駆動する場合、一方のポンプのみを機能させ他方のポンプを機能させる必要がないときに、モータに掛かる余分な負荷を低減することができる。

本発明の一実施の形態を図１ないし図４に基づいて説明する。図１は本実施の形態のインペラであるバケット型インペラを示し、（ａ）は羽根４が第１の位置に位置付けられた状態を示す水平断面図、（ｂ）は羽根が第２の位置に位置付けられた状態を示す水平断面図である。

図１に示すように、本実施の形態のバケット型インペラ１は、正逆回転自在な回転軸２に連結され回転軸２と共に正逆回転する基体３と、この基体３に回転軸２を中心とした同心円状に設けられた６個のバケット形状の羽根４とを備えている。このバケット型インペラ１は、詳しくは後述するが、食器洗浄機に内蔵される正逆転ポンプに用いられるインペラである。

羽根４には、流体を押して送り出す作用面４ａが鉛直方向に形成されている。羽根４の長手方向の一端部は、基体３に設けられた支軸５によって回転軸２の正逆転方向と同じ方向に回動自在に支持されており、これにより、羽根４が基体３に対して回動自在となっている。詳しくは、羽根４は、第１の位置（図１（ａ））と第２の位置（図１（ｂ））との間で回動自在である。第１の位置は、基体３が一方の方向（本実施の形態では、羽根４を上方から見て反時計回りの方向、図中矢印ａの方向、以後逆方向という）に回転するときに作用面４ａが流体に対向し、作用面４ａが流体を送り出す作用をする位置である。また、第２の位置は、羽根４の自由端側が基体３側に移動し羽根４が基体３に形成された収納部６に収納される位置であって、羽根４が受ける流体の抵抗が第１の位置よりも少ない位置であり、基体３が他方の方向（本実施の形態では、羽根４を上方から見て時計回りの方向、図中矢印ｂの方向、以後正方向という）に回転するときに羽根が作動（機能）しない位置である。

羽根４の回動方向の前後には、羽根４に当接して羽根４の移動を規制する位置規制部材である突起７が各羽根４に対応して基体３に設けられており、これらの突起７により羽根４が第１の位置及び第２の位置で位置決めされる。

これらの羽根４は、回転軸２とともに基体３が逆方向に回転したときに流体の力を受けて、羽根４を上方から見て時計回りの方向で第２の位置から第１の位置に回動して突起７により位置決めされ、この位置に維持される。そして、羽根４は、回転軸２と共に基体３が正方向に回転したときに流体の力を受けて、羽根４を上方から見て反時計回りの方向で第１の位置から第２の位置に回動して突起７により位置決めされ、この位置に維持される。

次に、このバケット型インペラ１を用いた正逆転ポンプを図２及び図３に基づいて説明する。図２は正逆転ポンプを示す縦断側面図、図３は図２におけるＡ−Ａ線断面図である。

図２に示すように、正逆転ポンプ１０は、モータ一体型のポンプであり、内部に筒状のステータ１１を収納したハウジング１２、ステータ１１内に軸心回りに正逆回転自在に収納されたロータ１３、ロータ１３の回転軸２に固定されてロータ１３と共に正逆回転するバケット型インペラ１を備え、回転軸２が上下方向に延出してバケット型インペラ１が下側に位置する向きに取付けられている。そして、この正逆転ポンプ１０は、その上部側が第一のポンプ１６とされ、その下部側が第二のポンプ１７とされている。

ロータ１３の外周部には、インペラとして機能する螺旋状の凹部１８が形成されている。この凹部１８により、ロータ１３の一端側から他端側に向けて螺旋状の流路１８ａが形成されている。ロータ１３の上方側端部には遠心インペラ１３ａが一体に形成されている。ロータ１３の内部には、先端部をステータ１１の内周面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。

ステータ１１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１９、ステータコア１９の内周側に放射状に等間隔で一体形成された６個の凸部２０、各凸部２０に巻かれた巻線２１、凸部２０と巻線２１との間を絶縁するボビン２２等により構成されている。

ステータ１１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２３が取付けられている。キャン２３はステータ１１に対する防水機能を有し、キャン２３の上方側端部とハウジング１２との間にはＯリング２４が介装され、キャン２３の下方側端部とハウジング１２との間にはＯリング２５が介装されている。

ハウジング１２の上方側端部には遠心インペラ１３ａの上方を覆う上部ケース２６が固定され、この上部ケース２６内の遠心インペラ１３ａの周囲の空間が圧力室２７とされている。

ハウジング１２の下端部には、ロータ１３が正回転したときにキャン２３内へ流体を吸入する第一の吸入口２８が設けられている。ハウジング１２の上端部に設けられている圧力室２７には、第一の吸入口２８から吸入された流体が流路１８ａに沿って上昇して圧力室２７内に入り込んだ後、その流体が圧力室２７から吐き出される第一の吐出口３０が設けられている。

ハウジング１２の下方側端部にはバケット型インペラ１の下方を覆う下部ケース３２が固定され、この下部ケース３２内のバケット型インペラ１の周囲の空間がポンプ室３３とされている。

ポンプ室３３には、ロータ１３及び回転軸２が逆回転したときに、流体をポンプ室３３へ吸入する第二の吸入口３４が設けられている。さらに、ポンプ室３３には、図３に示すように、第二の吸入口３４から吸入された流体が吐き出される第二の吐出口３６が設けられている。

図２に示すように、上述した第一のポンプ１６は、ステータ１１、ロータ１３、上部ケース２６、圧力室２７、第一の吸入口２８、第一の吐出口３０等により構成されている。また、上述した第二のポンプ１７は、バケット型インペラ１、下部ケース３２、ポンプ室３３、第二の吸入口３４、第二の吐出口３６等により構成されている。また、ステータ１１、ロータ１３などによりモータであるモータ部５１が構成されている。第一のポンプ１６と第二のポンプ１７との間にはこれらの第一・第二のポンプ１６，１７を仕切る仕切板３７が設けられている。この仕切板３７を回転軸２が貫通し、回転軸２の周囲にはキャン２３内とポンプ室３３とを連通する連通穴３８が形成されている。

回転軸２の上下は、軸受４０，４１により軸支されている。

この構造では、ステータ１１の巻線２１への通電が開始されると、ロータ１３とバケット型インペラ１とが回転軸２とともに正回転を開始する。この回転により、ロータ１３の流路１８ａ内の流体が流路１８ａに沿って上昇し、上昇した流体は遠心インペラ１３ａにより加圧されて第一の吐出口３０から吐き出される。また、流路１８ａ内の流体が上昇することにより、第一の吸入口２８から流体がキャン２３内に流入し、この流体も流路１８ａ内を上昇して第一の吐出口３０から吐き出される。

このとき、回転軸２が正回転することにより、バケット型インペラ１の羽根４が流体の力を受けて第１の位置から第２の位置に移動して突起７により位置決めされ、この位置に維持される。このときには、羽根４が第１の位置に位置しているときよりも羽根４に掛かる流体の抵抗が小いので、これにより、モータ部５１へ掛かる余分な負荷が低減される。

次に、巻線２１に対する通電パターンが切り替えられ、ロータ１３とバケット型インペラ１とが回転軸２とともに逆回転すると、羽根４は、流体の力を受けて第２の位置から第１の位置に移動して突起７により位置決めされ、この位置に維持される。これによりバケット型インペラ１の羽根４の作用面４ａがポンプ室３３内の洗浄水に対して略直角に衝突し、ポンプ室３３内の流体は第二の吐出口３６からポンプ室３３外へ送り出される。また、これにより、第二の吸入口３４から流体がポンプ室３３へ吸い込まれる。このように、回転軸２が逆回転したときには、バケット型インペラ１の羽根４が第１の位置に位置付けられてこの位置に維持され、第二のポンプ１７が機能することとなる。

次に、この正逆転ポンプ１０を内蔵する食器洗浄機を図４に基づいて説明する。図４は食器洗浄機の全体構成を示す縦断側面図である。

図４に示すように、食器洗浄機６１は、食器籠６２に載置された食器６３が収納される食器収納部６４、食器収納部６４の下方に配置されて流体である洗浄水が吐出する複数のノズル６５が設けられたノズル体６６、ノズル体６６の下方に配置された洗浄水を貯留する貯留タンク６７、貯留タンク６７内の洗浄水をノズル６５から吐出させる機能と貯留タンク６７内の洗浄水を食器洗浄機６１外へ排出する機能とを備えた正逆転ポンプ１０等を備えている。なお、食器洗浄機６１には洗浄水を供給するための水道管（図示せず）が接続されている。また、食器洗浄機６１の正面には開閉自在な扉６８が設けられ、この扉６８を開放することにより食器収納部６４への食器６３の出し入れを行える。

正逆転ポンプ１０における第一のポンプ１６の第一の吸入口２８は、第一の吸入パイプ６９により貯留タンク６７に接続されている。第一のポンプ１６の第一の吐出口３０は、供給パイプ７０によりノズル体６６に接続されている。正逆転ポンプ１０における第二のポンプ１７の第二の吸入口３４は、第二の吸入パイプ７１により貯留タンク６７に接続されている。また、第二のポンプ１７の第二の吐出口３６には、洗浄水を食器洗浄機６１外へ排水するための排水パイプ（図示せず）が接続されている。

貯留タンク６７の上方には、残滓を捕捉するフィルタ７２が配置されている。また、貯留タンク６７内には、この貯留タンク６７内に貯留された洗浄水を設定温度に加熱するヒータ７３が設けられている。

このような構成において、洗浄する食器６３を食器籠６２に載置して食器収納部６４に収納し、図示しない洗浄スタートボタンを押すと、図示しない制御部からの制御により、貯留タンク６７内への洗浄水の供給、供給した洗浄水のヒータ７３による加熱等が自動的に行われる。洗浄水の水温が設定温度に上昇するとステータ１１の巻線２１への通電が開始され、ロータ１３とバケット型インペラ１とが回転軸２とともに正回転を開始する。

この回転により、第一の吸入パイプ６９を介して貯留タンク６７内の洗浄水が第一のポンプ１６内に吸入され、吸入された洗浄水が第一のポンプ１６の第一の吐出口３０から供給パイプ７０へ吐き出され、供給パイプ７０内を流れてノズル体６６へ供給され、ノズル体６６のノズル６５から食器６３に向けて吐出され、食器６３の洗浄が行われる。

ノズル６５から吐出された洗浄水は食器６３を洗浄した後に貯留タンク６７内に戻り、貯留タンク６７内の洗浄水は第一の吸入パイプ６９内を流れて第一の吸入口２８から第一のポンプ１６内へ流入し、再びノズル６５から食器６３に向けて吐出される。このようにして貯留タンク６７内の洗浄水が循環され、食器６３の洗浄が行われる。

このとき、回転軸２が正回転することにより、バケット型インペラ１の羽根４は、第２の位置に位置付けられ、この位置に維持されている。このときには、羽根４が第１の位置に位置している場合に比べて羽根４に掛かる洗浄水の抵抗が小さい。これにより、モータ部５１へ掛かる余分な負荷が低減される。

また、このとき、羽根４への洗浄水の抵抗が小さくなっていることにより、羽根４による流体を第二の吐出口３６からポンプ室３３内への吸い込む力は小さいので、第二の吐出口３６からポンプ室３３内への空気の吸い込みを少なくすることができる。これにより、仕切板３７の連通穴３８を介しての第二のポンプ１７から第一のポンプ１６への空気の移動が少なくなる。ここで、第一のポンプ１６へ空気が入り込みむと第一のポンプ１６の吐出性能の低下が引き起こされるが、本実施の形態ではこのように第一のポンプ１６への空気の移動が少ないので、第一のポンプ１６の吐出性能の低下が抑えられる。

つぎに、ロータ１３を正回転させる食器６３の洗浄を開始してから所定時間が経過すると、制御部からの制御により巻線２１に対する通電パターンが切り替えられ、ロータ１３とバケット型インペラ１とが回転軸２とともに逆回転を開始する。

バケット型インペラ１が逆回転することにより、羽根４は、第１の位置に位置付けられ、この位置に維持される。この状態でのバケット型インペラ１の回転により、貯留タンク６７内の洗浄水が第二の吸入パイプ７１を介して第二のポンプ１７内へ吸引され、吸引された洗浄水は第二の吐出口３６から排水パイプ内へ送り込まれ、食器洗浄機６１外へ排水される。このとき、第一のポンプ１６内の洗浄水は、仕切板３７の連通穴３８を通ってポンプ室３３内に流入し、排水される。

このように、本実施の形態においては、羽根４は、回転軸２の回転により流体の抵抗を受け流体を移動させることが可能な第１の位置と、この第１の位置よりも流体の抵抗が少ない第２の位置とを、回転軸２の回転方向（正逆方向）に応じて選択可能であるので、２つのポンプ１６，１７を単一のモータ部５１で駆動する場合、第一のポンプ１６のみを機能させ第二のポンプ１７を機能させる必要がないときに、モータ部５１に掛かる余分な負荷を低減することができる。

また、本実施の形態においては、基体３には、複数の羽根４に対応して位置規制部材である突起７が設けられ、羽根４は、その長手方向の一端部が基体３に支軸５により回動可能に支持され、回転軸２の一方の回転方向（本実施の形態では、逆方向）への回転により、支軸５を中心にして第１の位置に回動し、突起７によりその位置を維持することが可能なことにより、羽根４の回動構造が簡単に実現できる。

なお、本実施の形態では、第二のポンプ１７の羽根４を回動自在に設けた例を説明したが、これに限るものではなく、第一のポンプ１６の機能をそのままにして構造を第二のポンプ１７と同様にして、第一のポンプ１６の羽根４を回動自在に設けてもよい。

本発明の一実施の形態のバケット型インペラを示し、（ａ）は羽根が第１の位置に位置付けられた状態を示す水平断面図、（ｂ）は羽根が第２の位置に位置付けられた状態を示す水平断面図である。 正逆転ポンプを示す縦断側面図である。 図２におけるＡ−Ａ線断面図である。 食器洗浄機の全体構成を示す縦断側面図である。 従来のインペラを示す平面図である。

符号の説明

１ バケット型インペラ（インペラ）
２ 回転軸
３ 基体
４ 羽根
５ 支軸
７ 突起（位置規制部材）
１０ 正逆転ポンプ
１６ 第一のポンプ
１７ 第二のポンプ
６１ 食器洗浄機

Claims (4)

1. ポンプに用いられ、回転軸に連結されて前記回転軸と共に正逆回転する基体と、この基体に同心円状に設けられ前記回転軸が一方の回転方向に回転したときに前記ポンプが機能する方向に流体を送り出す複数の羽根とを備えるインペラにおいて、
   前記複数の羽根は、前記回転軸の回転により流体の抵抗を受け流体を移動させることが可能な第１の位置と、前記第１の位置よりも流体の抵抗が少ない第２の位置とを、回転軸の回転方向に応じて選択可能なことを特徴とするインペラ。
2. 前記基体には、前記複数の羽根に対応して位置規制部材が設けられ、
   前記羽根は、その長手方向の一端部が前記基体に支軸により回動可能に支持され、前記回転軸の一方の回転方向への回転により、前記支軸を中心にして前記第１の位置に回動し、前記位置規制部材によりその位置を維持することが可能なことを特徴とする請求項１記載のインペラ。
3. 正逆回転される回転軸と、この回転軸に連結されて前記回転軸と共に正逆回転するインペラを有する２つのポンプとを備え、前記回転軸を一方の回転方向に回転させることにより２つの前記ポンプのうちの一方が機能し、前記回転軸を他方の回転方向に回転させることにより２つの前記ポンプのうちの他方が機能する正逆転ポンプにおいて、
   ２つの前記ポンプのうちの少なくとも一方の前記インペラは、請求項１又は２記載のインペラであることを特徴とする正逆転ポンプ。
4. 食器洗浄のために洗浄水を吐出する第一のポンプ及び洗浄水を排水する第二のポンプの２つのポンプを正逆回転自在な単一の回転軸に連結した正逆転ポンプを備え、前記回転軸を一方の回転方向に回転させることにより前記第一及び第二のポンプのうちの一方が機能し、前記回転軸を他方の回転方向に回転させることにより前記第一及び第二のポンプのうちの他方が機能する食器洗浄機において、
   前記正逆転ポンプは、請求項３記載の正逆転ポンプであることを特徴とする食器洗浄機。
   

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