JP2005330957A - 汚水圧送ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】全高を低く抑えて小型化を図るとともに、軸封部を廃して水漏れを確実に防ぐことができる汚水圧送ポンプを提供すること。
【解決手段】モータケース２を挟んでその上にカッター２３、下にインペラ２９をそれぞれ配し、前記モータケース２内に収容されたモータ軸４の回転をマグネット１６，２２及びマグネット１７，３０で構成されるマグネットカップリングを介して前記カッター２３及びインペラにそれぞれ伝達するよう構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、水洗トイレや洗面台等から排出される汚水を圧送するための汚水圧送ポンプに関するものである。

住宅建設においては、着工前に設計図に盛り込まれた箇所にしか配水管が設置されず、従って、水洗トイレや洗面台等の設置箇所は限定されていた。このため、その後の家族構成の変化や部屋の模様替え等のために水洗トイレや洗面台等の設置位置を変更することは不可能であり、例えば病人のいる部屋に水洗トイレを仮設するようなことはできなかった。

そこで、近年、後付け式の水洗トイレ等が提案され、その一部は既に実用に供され始めている。この後付け式の水洗トイレ等を設置する場合には、設置箇所には排水管が存在しないため、水洗トイレ等からの汚水を小型の汚水圧送ポンプによって強制排出することが必要となり、そのための汚水圧送ポンプに関する提案も幾つかなされている（例えば特許文献１，２参照）。

ところで、水洗トイレに用いられる汚水圧送ポンプには、駆動源である「モータ」以外に、大便等の汚物やトイレットペーパー等を粉砕或は切断するカッターやミキサーから成る「粉砕部」と、汚物粉砕後の汚物混入水を排水するインペラとケーシングから成る「ポンプ部」を設ける必要がある。

斯かる汚水圧送ポンプには、汚水受入れ容器（以下、単に「容器」と称する）内に「粉砕部」と「ポンプ部」を分離して収納し、カッターやインペラを別々の「モータ」で駆動する形式のもの（特許文献３参照）や、「粉砕部」と「ポンプ部」を１つの「モータ」で駆動する形式のものがある。

「粉砕部」と「ポンプ部」を１つの「モータ」で駆動する形式の汚水圧送ポンプの構成としては、容器内での「粉砕部」と「ポンプ部」及び「モータ」の配置によって３タイプが考えられる。つまり、「粉砕部」をＣ、「ポンプ部」をＰ、「モータ」をＭと表示すれば、上から「Ｍ−Ｃ−Ｐ」、「Ｃ−Ｍ−Ｐ」及び「Ｍ−Ｐ−Ｃ」と配置する３タイプの構成が考えられる。

特願２００２−２９７８８５号明細書 特願２００３−２６２７４３号明細書 特許第３１０４３９２号公報

ここで、前記３タイプの汚水圧送ポンプの特徴について説明する。

１）「Ｍ−Ｃ−Ｐ」タイプ：
このタイプは、図７に示すように、モータ（Ｍ）を最上部に配置し、その下に粉砕部（Ｃ）とポンプ部（Ｐ）を順次配置する構成を採用するものであって、この配置構成によればモータ軸１０４を長く設計し、モータ（Ｍ）の底部と粉砕部（Ｃ）との間に汚物混入水を受け入れるための空間Ｓを形成する必要がある。このため、全高が高くなるとともに、長さの長いモータ軸１０４の振動対策が必要となる他、前記空間Ｓを貫通するモータ軸１０４にトイレットペーパー等の異物が絡み付いて種々の不具合を発生するという問題がある。特に、便器に誤って落としたハンカチ等はカッター１２３によって完全に細分化することができず、千切れたハンカチ等がカッター１２３やモータ軸１０４に絡み付いてモータ（Ｍ）の回転を阻害することがあり、最悪の場合にはポンプの揚水不能を招くことさえある。

他方、本構成を採用すると、モータ（Ｍ）は他の２つの「Ｃ−Ｍ−Ｐ」及び「Ｍ−Ｃ−Ｐ」タイプに比べて高い位置の水面よりも上に配置されるため、モータ（Ｍ）の軸貫通部のシールとしては水しぶき等に対する簡単な軸封で済むという利点が得られる。

ところが、何らかの原因で水洗トイレの洗浄水が止まらないような場合、インペラ１２９は回転を続けてモータ（Ｍ）の発熱を招き、保護回路の作動でモータ（Ｍ）が停止してしまうとポンプの停止に繋がり、部屋内に水が溢れるという不具合も発生する。

２）「Ｃ−Ｍ−Ｐ」タイプ：
このタイプは、図８に示すように、モータ（Ｍ）を中心としてその上に粉砕部（Ｃ）を配し、下にポンプ部（Ｐ）を配しているため、「Ｍ−Ｃ−Ｐ」タイプに比べて容器の汚水受入れ口が高くなる。便器からの汚水を淀みなく流すためには、便器の流出口から容器の汚水受入れ口までの間に導水勾配を確保する必要があるため、十分な導水勾配を得るには容器を便器の床面より掘り下げた位置に設置するか、便器を一段高い位置に設置する必要がある。

ところで、後部排出型便器からの汚水流出口は、一般には直径がφ８０ｍｍ〜φ９０ｍｍであり、その中心高さは１４０ｍｍ前後である。このことから、導水勾配を考慮して逆算すると、本構成において便器と容器を同一床面に配するには、床面から粉砕部（Ｃ）の頂部までの高さを９５ｍｍ以下に抑える必要がある。

一方、本構成では、「Ｍ−Ｃ−Ｐ」タイプに比べて、貫通軸がないためにトイレットペーパー等のモータ軸２０４への絡み付きは少ないが、ハンカチ等に関しては事態は同様で、揚水不能を招く可能性がある。又、モータ（Ｍ）は水中型である上、モータ軸２０４が上下に貫通しているため、軸貫通部のシールが大きな問題となる。

本構成のポンプ全体の軸方向長さを縮めるため、水中型モータに軸封装置として一般的に採用されているメカニカルシールに代えてオイルシールを使用する提案もなされているが（特許文献３）、軸封装置が必須である限り、軸方向長さの短縮には限度がある。

３）「Ｍ−Ｐ−Ｃ」タイプ：
このタイプは、図９に示すように、モータ（Ｍ）が最上部に位置するが、「Ｍ−Ｃ−Ｐ」タイプのように汚物混入水を受け入れるための空間を形成する必要がないため、「Ｍ−Ｃ−Ｐ」タイプほどはモータ軸３０４の長さを長くする必要がない。但し、本構成では粉砕部のカッター３２３とポンプ部（Ｐ）のインペラ３２９を直列に取り付けるため、モータ軸３０４の突出量は「Ｃ−Ｍ−Ｐ」タイプのそれよりも大きくなる。

本構成を採用すると、大便等の汚物は、ポンプ部（Ｐ）の吸引による水の流れに任せて粉砕部（Ｃ）へと導かれるため、強制的に送り込む他のタイプのものに比べて粉砕部（Ｃ）への送りが不十分で、容器内の隅等に汚物が残留する可能性がある。

又、粉砕部（Ｃ）のカッター３２３がポンプ部（Ｐ）のインペラ３２９の下に位置しているため、カッター３２３が邪魔となり、又、インペラ３２９の位置が高くなり、容器内の汚物混入水を完全に排出することが困難である。その上、カッター３２３による予旋回が生じ、これがインペラ３２９の性能を低下させる原因となる。そして、このタイプのポンプにおいても、ハンカチ等が吸い込まれると揚水不能に陥る可能性があるばかりか、「Ｃ−Ｍ−Ｐ」タイプのものと同様にモータＭとして水中型モータを使用するため、軸封装置が必要となる。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、全高を低く抑えて小型化を図るとともに、軸封部を廃して水漏れを確実に防ぐことができる汚水圧送ポンプを提供することにある。

又、本発明の目的とする処は、ハンカチ等の絡み付きに伴う揚水不能を防ぐことができる汚水圧送ポンプを提供することにある。

更に、本発明の目的とする処は、停電時にも運転することができる汚水圧送ポンプを提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、モータケースを挟んでその上にカッター、下にインペラをそれぞれ配し、所謂「Ｃ−Ｍ−Ｐ」構成ではあるが、前記モータケース内に収容されたモータ軸の回転をマグネットカップリングを介して前記カッター及びインペラにそれぞれ伝達するよう構成したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記モータケースの上下面に短軸をそれぞれ突設し、上方の短軸に前記カッターを、下方の短軸に前記インペラを軸受ブッシュを介してそれぞれ回転自在に支承せしめたことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記カッターと前記インペラを前記モータケースとの間で隙間を介して凹凸嵌合せしめたことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記カッターへの伝達トルクＴｃと前記インペラへの伝達トルクＴｉ及びモータの駆動トルクＴｍとの間に、
Ｔｍ＞Ｔｉ＞Ｔｃ
Ｔｍ≧Ｔｉ＋Ｔｃ
なる関係が成立することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、モータケースの下にインペラを配し、前記モータケース内に収容されたモータ軸の回転をマグネットカップリングを介して前記インペラに伝達するよう構成したことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記モータケースの下面に短軸を突設し、該短軸に前記インペラを軸受ブッシュを介して回転自在に支承せしめたことを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記インペラを前記モータケースとの間で隙間を介して凹凸嵌合せしめたことを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項１〜７の何れかに記載の発明において、前記モータケース内に振動センサを設置したことを特徴とする。

請求項９記載の発明は、請求項１〜８の何れかに記載の発明において、駆動源としてＤＣモータを使用し、ＡＣ電源をＡＣ／ＤＣ変換器にてＤＣ電源に変換して前記ＤＣモータを駆動するとともに、ＤＣバッテリを充電し、停電時には前記ＤＣバッテリにて前記ＤＣモータを駆動することを特徴とする。

請求項１０記載の発明は、請求項１〜８の何れかに記載の発明において、駆動源としてＤＣモータを使用し、ＡＣ電源をＡＣ／ＤＣ変換器にてＤＣ電源に変換してＤＣバッテリを充電し、該ＤＣバッテリによって前記ＤＣモータを駆動することを特徴とする。

請求項１〜４記載の発明によれば、モータからカッター及びインペラへの動力伝達をマグネットカップリングを介して行う構成を採用したため、軸封部を省略することができ、その分だけ当該ポンプの全高を低く抑えて小型化を図ることができるとともに、水漏れを確実に防ぐことができる。

又、モータからカッター及びインペラへの動力伝達をマグネットカップリングを介して行うとともに、カッターへの伝達トルクＴｃをインペラへの伝達トルクＴｉよりも小さく（Ｔｃ＜Ｔｉ）設定したため、カッターにハンカチ等の異物が絡み付いて該カッターの回転がロックした場合であっても、インペラは回転を続けて所要のポンプ機能を果たすため、汚水の圧送が継続してなされ、汚水が容器から溢れ出す等の不具合が発生することがない。

請求項５〜７記載の発明によれば、モータからインペラへの動力伝達をマグネットカップリングを介して行う構成を採用したため、軸封部を省略することができ、その分だけ当該ポンプの全高を低く抑えて小型化を図ることができるとともに、水漏れを確実に防ぐことができる。

請求項８記載の発明によれば、何らかの原因でマグネットカップリングに脱調現象が発生したような場合には大きな振動が発生するため、この振動を振動センサによって検知することによって異常の発生を迅速に知ることができ、アラーム等を発して適切な措置を促すことができる。

請求項９記載の発明によれば、停電のために商用電源であるＡＣ電源が使用できない場合であっても、ＤＣバッテリを駆動電源としてＤＣモータを駆動することができるため、停電時においても汚水圧送ポンプを駆動して汚水を圧送することができ、停電に伴う不具合が発生することがない。

請求項１０記載の発明によれば、ＤＣモータの駆動は常にＤＣバッテリを駆動源としてなされるため、停電時においても汚水圧送ポンプを駆動して汚水を圧送することができ、停電に伴う不具合が発生することがない。

以下に本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

＜実施の形態１＞
図１は本発明の実施の形態１に係る汚水圧送ポンプの断面図である。

本実施の形態に係る汚水圧送ポンプ１は、水洗トイレからの大便等の汚物を粉砕し、粉砕された汚物を含む汚水（汚物混入水）を圧送するポンプであって、上から粉砕部（Ｃ）、モータ（Ｍ）、ポンプ部（Ｐ）を配置して成る「Ｃ−Ｍ−Ｐ」タイプのポンプである。この汚水圧送ポンプ１において、モータ（Ｍ）のハウジングを構成するモータケース２は、ケース本体２Ａとその上部に被着されたカバー２Ｂとで構成され、ケース本体２Ａの下部にはポンプケース３が一体に形成されている。尚、本実施の形態では、モータ（Ｍ）にはブラシレス直流モータを使用している。

上記モータケース２内には、その中心部にモータ軸４が垂直に配され、該モータ軸４は、上下一対のボールベアリング５によって回転自在に支承されている。そして、モータ軸４にはロータ６が挿通固着され、その周囲にはコイル巻線であるリング状のステータ７が配されている。又、モータケース２内の基板８には、ホール素子から成る回転センサ９と超小型の加速度センサ１０が設置されており、モータ軸４の回転数は回転センサ９によって検出され、振動は加速度センサ１０によって検知される。尚、本実施の形態では、前記ロータ６は、磁粉を樹脂に混ぜて成形して成る永久磁石を構成している。又、ステータ７には、不図示の電源から延びたリード線１１が接続されている。

ところで、前記ロータ６の上下面には、ドラム状のマグネットホルダ１２，１３が複数のボルト１４とこれに螺着されたナット１５によって固定されており、これらのマグネットホルダ１２，１３にはＮ極とＳ極の磁極を交互に配してドーナツリング状に成形されたマグネット（永久磁石）１６，１７がそれぞれ固定されている。

一方、モータケース２の上部（カバー２Ｂ）と下部（ケース本体２Ａ）には、短軸１８，１９が前記モータ軸４と同軸的にそれぞれ一体に突設されており、上方の短軸１８には軸受ブッュ２０を介して樹脂製のミキサー（カッター台）２１が回転自在に支承されている。そして、ミキサー２１には、モータケース２のカバー２Ｂを介して前記マグネット１６に対向するマグネット（永久磁石）２２がモールドされており、同ミキサー２１の上面には金属製のカッター２３が複数のビス（図には１本のみ図示）２４によって取り付けられている。又、短軸１８のカバー２Ｂとミキサー２１との間にはリング状のスラストパッド２５が介設されており、ミキサー２１とカッター２３に作用する下向きのスラスト力（マグネット１６，２２による吸引力）は、スラストパッド２５によって受けられる。尚、マグネット２２は、マグネット１６と同様にＮ極とＳ極の磁極を交互に配してリング状に成形されており、これらの一対のマグネット１６，２２はマグネットカップリングを構成している。

ここで、ミキサー２１とカッター２３は粉砕部（Ｃ）を構成するが、これらはモータケース２の上部に複数のボルト２６によって取り付けられた円筒状のカッターケース２７内に収容されており、カッターケース２７には、円孔状の大きな１つの流入口（不図示）と同じく円孔状の小さな複数の流出口２７ｂが形成されている。そして、流入口には、不図示の便器から斜め下方に延びる不図示の接続管が接続されている。

又、下方の短軸１９には、軸受ブッシュ２８を介して樹脂製のインペラ２９が回転自在に支承されており、該インペラ２９には、モータケース２のケース本体２Ａ（ポンプケース３）を介して前記マグネット１７に対向するマグネット（永久磁石）３０がモールドされている。そして、短軸１９には、インペラ２９を上下から挟持するようにリング状の上下一対のスラストパッド３１，３２が設けられており、インペラ２９に作用する上向きのスラスト力（マグネット１７，３０による吸引力）はスラストパッド３１によって受けられ、下方向きのスラスト力（水の吸引力）はスラストパッド３２によって受けられる。尚、下方のスラストパッド３２は、短軸１９の端部に嵌着されたスナップリング３３によって固定されている。

ここで、マグネット３０は、マグネット１７と同様にＮ極とＳ極の磁極を交互に配してリング状に成形されており、これらの一対のマグネット１７，３０はマグネットカップリングを構成している。

又、前記軸受ブッシュ２０，２８はカーボン含浸樹脂で構成され、スラストパッド２５，３１，３２はジルコニア又はアルミナ製のセラミックスで構成されている。

ところで、ポンプ部（Ｐ）における前記ポンプケース３の下面には、底板３４が複数のボルト（図１には１本のみ図示）３５によって取り付けられており、その中央部には前記インペラ２９の中心部に開口する吸入口３６が形成されている。そして、ポンプケース３内にはスクロール状のポンプ室３７が形成されており、このポンプ室３７内には前記インペラ２９が回転自在に配されている。尚、ポンプケース３の側部には吐出ノズル３ａが突設されており、該吐出ノズル３ａには吐出口３８が開口している。

而して、以上の構成を有する汚水圧送ポンプ１は不図示の容器内に収納されている。

次に、本発明に係る汚水圧送ポンプ１の作用について説明する。

不図示の便器からの汚水は、不図示の接続管の傾斜に沿って容器内の汚水圧送ポンプ１に流れ込む。汚水圧送ポンプ１においては、モータ（Ｍ）が駆動されており、該モータ（Ｍ）のモータ軸４の回転は相対向するマグネット１６，２２及びマグネット１７，３０によってそれぞれ構成されるマグネットカップリングによってミキサー２１とカッター２３及びインペラ２９にそれぞれ伝達され、これらが所定の速度で回転駆動される。即ち、モータ（Ｍ）のモータ軸４が回転駆動されると、これと共に上下のマグネット１６，１７が回転し、該マグネット１６，１７とこれらにそれぞれ対向するマグネット２２，３０との間に存在する一般的な永久磁石の原理によって、相対向する一対のマグネット１６と２２間及びマグネット１７，３０間の各円周方向にＮ・Ｓ極による吸引・反発力が発生し、この吸引・反発力によってモータ軸４の回転がミキサー２１とカッター２３及びインペラ２９にそれぞれ伝達され、これらが各短軸１８，１９を中心として前述のように所定の速度で回転駆動される。

尚、ミキサー２１とカッター２３及びインペラ２９の各回転中心には軸受ブッシュ２０，２８がそれぞれ嵌着され、これらの軸受ブッシュ２０，２８が各短軸１８，１９の周りを回転するため、両者間の摺動抵抗が小さく抑えられる。又、ミキサー２１及びカッターに作用するスラスト力はスラストパッド２５によって受けられ、インペラ２９に作用するスラスト力はスラストパッド３１，３２によって受けられる。因に、カッター２３は粉砕作用を行うだけで、上方へのスラスト力（吸引力）は発生しないため、カッター２３及びミキサー２１に対しては１つのスラストパッド２５を設けるだけで良い。

ここで、モータ（Ｍ）からカッター２３への伝達トルクをＴｃ、インペラ２９への伝達トルクをＴｉ、モータ（Ｍ）の駆動トルクＴｍとすると、これらの間には次の大小関係が成立するよう構成されている。

Ｔｍ＞Ｔｉ＞Ｔｃ …（１）
Ｔｍ≧Ｔｉ＋Ｔｃ …（２）
本実施の形態では、モータ（Ｍ）の駆動トルクＴｍは約１５０Ｗ、カッター２３への駆動トルクＴｃは約４０Ｗ、インペラ２９への伝達トルクＴｉは約１００Ｗにそれぞれけ設定されており、上記（１）式と（２）式を共に満足している。

ところで、（１）式に示すように、カッター２３への駆動トルクＴｃをインペラ２９への伝達トルクＴｉよりも小さくする（Ｔｃ＜Ｔｉ）ための方法としては、磁束密度の異なるマグネットを使用する方法（マグネット２２としてマグネット３０よりも小さな磁束密度のものを使用する）、磁束密度が同じマグネットを使用する場合にはそれらのモールド深さを変える方法（マグネット２２のモールド深さをマグネット３０のそれよりも深くする方法（図示例では、マグネット２２の右側の深さｈを左側の深さｈ’よりも深くしている（ｈ＞ｈ’）））、マグネットカップリングを構成する一対のマグネット間の距離を変える方法（例えば、スラストパッド２５の間にワッシャを介設してマグネット１６，２２間の距離をマグネット１７，３０間の距離よりも大きく設定する）等が考えられる。

而して、前述のようにカッター２３がカッターケース２７内で回転するとともに、インペラ２９がポンプケース３内のポンプ室３７で回転すると、カッターケース２７の側壁に開口する流入口からカッターケース２７内へと流れ込んだ汚水に含まれる大便等の異物は、カッター２３によって細かく粉砕され、汚水と共に複数の流出口から容器内へと流出する。そして、流出した汚水は、ポンプ室３７内で回転するインペラ２９のポンプ作用によって吸入口３６からポンプ室３７内へと吸引され、インペラ２９によって昇圧された後に吐出ノズル３ａの吐出口３８へと排出され、該吐出ノズル３ａに接続された不図示の排水管を経て不図示の下水管や浄化槽へと圧送される。

ところで、誤ってハンカチ等を便器に落としてしまった場合、このハンカチ等はカッター２３で切断することができないため、このハンカチ等がカッター２３やミキサー２１に絡み付いてカッター２３とミキサー２１の回転がロックされる。このような場合であっても、モータ軸４からカッター２３及びミキサー２１への動力の伝達にはマグネットカップリングが使用され、しかも、前述のようにカッター２３への駆動トルクＴｃをインペラ２９への伝達トルクＴｉよりも小さく（Ｔｃ＜Ｔｉ）したため、モータ軸４は回転を続け、マグネット１７，３０で構成されるマグネットカップリングは正常に機能してモータ軸４の回転をインペラ２９に伝達する。この結果、インペラ２９は、回転軸４と共に回転し続け、カッター２３による粉砕機能が停止した場合であっても、少なくともインペラ２９は正常に回転して汚水を圧送し続けるため、揚水不能という事態の発生が免れ、汚水が容器から溢れ出す等の不具合が発生することがない。

尚、ハンカチ等の絡み付きによってカッター２３とミキサー２１の回転がモータ軸４の回転に同調できなくなり、所謂脱調現象が発生すると、マグネット１６，２２間においてＮ極とＳ極による同極同士の反発と異極同士の引合が交互に繰り返され、カッター２３への伝達トルクＴｃは平均的にはほぼ０となる（Ｔｃ≒０）。又、ドーナツリング状のマグネット１６，２２によって構成されたマグネットカップリンクセに脱調現象が発生すると、大きな振動が発生するが、Ｎ極とＳ極による前記反発と引合によって大きな振動が発生するが、この振動は加速度センサ１０によって検知されるため、この検知によって例えばアラームを発して脱調現象の発生を知らせ、適切な処置を促すことができる。

以上において、本実施の形態に係る汚水圧送ポンプ１においては、モータ（Ｍ）からカッター２３とミキサー２１及びインペラ２９への動力伝達をマグネットカップリングを介して行う構成を採用したため、軸封部を設ける必要がなくなり、これによって全高を約９０ｍｍと低く抑えて小型化を図ることができ、ポンプ形式として「Ｃ−Ｍ−Ｐ」タイプを採用しても、便器と容器を同一床面に設置することができるとともに、便器と同一床面での排水が可能となる。

又、モータ（Ｍ）として、水中で駆動される水中モータを採用したため、該モータ（Ｍ）は水によって常時冷却され、その過熱が防がれる。

更に、前述のように、モータ（Ｍ）からミキサー２１とカッター２３及びインペラ２９への動力伝達の手段としてマグネットカップリングを採用したため、水漏れの原因となる軸貫通部が不要となり、水漏れに起因する電気的な絶縁を招く可能性がない。

＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施形態２を図２に基づいて説明する。

図２は本実施の形態に係る汚水圧送ポンプの断面図であり、本図においては、図１に示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての説明は省略する。

本実施の形態に係る汚水圧送ポンプ１Ａにおいては、モータケース２の上下面（カバー２Ｂの上面とケース本体２Ａの下面）に半球状の凸部３９，４０がねじ４１，４２によってそれぞれ螺着されている。

他方、ミキサー２１の底面とインペラ２９の背面（上面）の中心部に嵌着されたスラストパッド４３，４４の各回転中心部には半球状の凹部４３ａ，４４ａがそれぞれ形成されており、ミキサー２１とカッター２３及びインペラ２９は、これらに形成された前記凹部４３ａ，４４ａをモータケース２に螺着された前記凸部３９，４０に所定の隙間（０．１〜０．２ｍｍ）を介して嵌合せしめることによって、径方向の位置決めがなされ、マグネットカップリングを構成する一対のマグネット１６，２２間及びマグネット１７，３０間に発生する磁気的な吸引力によってモータケース２側へと吸引され、各スラストパッド４３，４４がモータケース２に当接する状態で保持されている。

而して、本実施形態に係る汚水圧送ポンプ１Ａにおいても、モータ（Ｍ）のモータ軸４の回転は相対向するマグネット１６，２２及びマグネット１７，３０によってそれぞれ構成されるマグネットカップリングによってミキサー２１とカッター２３及びインペラ２９にそれぞれ伝達され、これらが所定の速度で回転駆動され、カッター２３による異物粉砕とインペラ２９による汚水の圧送がなされる。

以上において、本実施の形態に係る汚水圧送ポンプ１Ａは、カッター２３とミキサー２１及びインペラ２９の保持構造が前記実施の形態１と異なるのみで、他の構成は実施の形態１と同様であるため、本実施の形態においても前記実施の形態１と同様の効果が得られる。

＜実施の形態３＞
次に、本発明の実施の形態３を図３に基づいて説明する。

図３は本実施の形態に係る汚水圧送ポンプの断面図であり、本図においては、図２に示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての説明は省略する。

本実施の形態に係る汚水圧送ポンプ１Ｂは、台所、洗面台、浴室等からの汚水を圧送するインライン型のポンプであって、前記実施の形態２に係る汚水圧送ポンプ１Ａにおいて粉砕部（Ｃ）を省略したものであり、他の構成は実施の形態２に係る汚水圧送ポンプ１Ａのそれと同じである。

而して、本実施形態に係る汚水圧送ポンプ１Ｂにおいては、モータ（Ｍ）のモータ軸４の回転は相対向するマグネット１７，３０によって構成されるマグネットカップリングを介してインペラ２９に伝達され、該インペラ２９が所定の速度で回転駆動されるため、排水管４５からポンプケース３内のポンプ室３７に吸引された汚水は、インペラ２９によって昇圧された後に吐出ノズル３ａの吐出口３８へと排出され、吐出ノズル３ａに接続された不図示の排水管を経て不図示の下水管へと圧送される。

以上において、本実施の形態に係る汚水圧送ポンプ１Ｂは、図２に示す実施の形態２に係る汚水圧送ポンプ１Ａの粉砕部（Ｃ）を省略したものであるため、その全高が更に低く抑えられる。又、モータ（Ｍ）からインペラ２９への動力伝達手段としてマグネットカップリングを使用しているため、前記実施の形態１，２と同様の効果が得られる。

尚、図示しないが、図１に示した実施の形態１に係る汚水圧送ポンプ１において粉砕部（Ｃ）を省略することによって、本実施の形態と同様の汚水圧送ポンプを構成することができる。即ち、モータケース（ケース本体）の下面に突設された短軸にインペラを軸受ブッシュを介して回転自在に支承せしめる構成を採用することができる。

＜実施の形態４＞
次に、本発明の実施の形態４を図４に基づいて説明する。

図４は本実施の形態に係る汚水圧送ポンプの断面図であり、本図においては、図３に示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての説明は省略する。

本実施の形態に係る汚水圧送ポンプ１Ｃも、台所、洗面台、浴室等からの汚水を圧送するポンプであるが、不図示の容器内に収納される点が前記実施の形態３のものとは異なり、その他は実施の形態３に係る汚水圧送ポンプ１Ｂと同じである。

而して、本実施形態に係る汚水圧送ポンプ１Ｃにおいても、モータ（Ｍ）のモータ軸４の回転は相対向するマグネット１７，３０によって構成されるマグネットカップリングを介してインペラ２９に伝達され、該インペラ２９が所定の速度で回転駆動されるため、不図示の排水管から容器内に導入された汚水は、インペラ２９によって昇圧された後に吐出ノズル３ａの吐出口３８へと排出され、吐出ノズル３ａに接続された不図示の排水管を経て不図示の下水管へと圧送される。

以上において、本実施の形態に係る汚水圧送ポンプ１Ｃは、基本的に図３に示した実施の形態３に係る汚水圧送ポンプ１Ｂと同じであるため、実施の形態３と同様の効果が得られる。

尚、図示しないが、図１に示した実施の形態１に係る汚水圧送ポンプ１において粉砕部（Ｃ）を省略することによって、本実施の形態と同様の汚水圧送ポンプを構成することができる。即ち、モータケース（ケース本体）の下面に突設された短軸にインペラを軸受ブッシュを介して回転自在に支承せしめる構成を採用することができる。

ところで、以上の実施の形態１〜４に係る汚水圧送ポンプ１，１Ａ〜１Ｃには、駆動源として全てＤＣモータ（Ｍ）が使用されているが、このＤＣモータ（Ｍ）の電源としてはＡＣ電源（商用電源）が使用されている。このため、ＡＣ電源を不図示のＡＣ／ＤＣ変換器によってＤＣ電源に変換し、このＤＣ電源によってＤＣモータ（Ｍ）を駆動するようにしている。

ところが、停電のために商用電源であるＡＣ電源が使用できない場合には、ＤＣモータ（Ｍ）、つまりは汚水圧送ポンプ１，１Ａ〜１Ｃを駆動することができず、汚水を圧送することができないという不具合が発生する。

そこで、本発明では、ＤＣバッテリを充電し、停電時（或は通常時にも）前記ＤＣバッテリにてＤＣモータ（Ｍ）を駆動するようにした。その方法には次の２方法が考えられ、各方法を実現するための電気回路を図５、図６にそれぞれ示す。

即ち、第１の方法は、図５に示すように、通常は不図示のＡＣ１００Ｖ電源（家庭用電源等）を不図示のＡＣ／ＤＣ変換器によってＤＣ電源に変換して成る直流安定化電源（ＤＣ ＩＮ）からダイオード（Ｄ１）及び抵抗（Ｒ）を介してニッカド電池等のＤＣバッテリ（Ｂ）にＤＣ電流を流して該ＤＣバッテリ（Ｂ）を充電するとともに、モータ（Ｍ）を駆動して汚水圧送ポンプ１，１Ａ〜１Ｃによって汚水を圧送する。

そして、停電時には、ＤＣバッテリ（Ｂ）からダイオード（Ｄ２）を介してモータ（Ｍ）へ駆動用電源が供給されるため、汚水圧送ポンプ１，１Ａ〜１Ｃによって汚水が圧送される。このように、停電時においても、汚水圧送ポンプ１，１Ａ〜１Ｃの運転が停止されることがないため、停電のために汚水を圧送することができなくなるという不具合が発生することがない。尚、抵抗（Ｒ）は充電抵抗であって、ＤＣバッテリ（Ｂ）を構成する電池の特性によって抵抗値が決められる。

又、第２の方法は、図６に示すように、汚水圧送ポンプ１，１Ａ〜１Ｃを必要なときのみ間欠駆動する場合に採用されるものであって、通常は直流安定化電源（ＤＣ ＩＮ）からダイオード（Ｄ１）及び抵抗（Ｒ）を介してＤＣバッテリ（Ｂ）にＤＣ電流を流して該ＤＣバッテリ（Ｂ）を充電しており、モータ（Ｍ）が駆動されるときには、ダイオード（Ｄ２）を介してＤＣバッテリ（Ｂ）からモータ（Ｍ）にＤＣ電流を流して該モータ（Ｍ）を駆動して汚水圧送ポンプ１，１Ａ〜１Ｃを必要な時間（通常は５〜１０秒以内）だけ運転する。

上述のように、本方法では、モータ（Ｍ）はＤＣバッテリ（Ｂ）を電源として駆動され、停電時以外の通常時にＤＣバッテリ（Ｂ）は充電されているため、停電時においても、通常時と同様にモータ（Ｍ）はＤＣバッテリ（Ｂ）を電源として駆動される。従って、この方法によれば、停電時においても汚水圧送ポンプ１，１Ａ〜１Ｃの間欠運転を通常時と同様に行うことができるため、停電のために汚水を圧送することができなくなるという不具合が発生することがない。尚、抵抗（Ｒ）は充電抵抗であって、ＤＣバッテリ（Ｂ）を構成する電池の特性によって抵抗値が決められるが、直流安定化電源（ＤＣ ＩＮ）に「電流制限機能」が備えられている場合には、抵抗（Ｒ）を省略することができる。

以上において、図５に示す方法では、直流安定化電源（ＤＣ ＩＮ）にはモータ（Ｍ）を駆動するに十分な容量が必要であるが、図６に示す方法では、直流安定化電源（ＤＣ ＩＮ）の容量としてはＤＣバッテリ（Ｂ）を充電するに十分な小さな容量で済むため、電源回路を小型化してコストダウンを図ることができる。但し、間欠運転の間にＤＣバッテリ（Ｂ）を充電しておく必要がある。

本発明に係る汚水圧送ポンプは、水洗トイレ、台所、洗面台、浴室等から排出される汚水を圧送する水中モータ型のポンプとしてのみならず、適当な吸込管を接続することによって陸上ポンプとしての用途にも供することができる。

本発明の実施の形態１に係る汚水圧送ポンプの断面図である。 本発明の実施の形態２に係る汚水圧送ポンプの断面図である。 本発明の実施の形態３に係る汚水圧送ポンプの断面図である。 本発明の実施の形態４に係る汚水圧送ポンプの断面図である。 停電時においても汚水圧送ポンプを運転するための第１の方法を示す電気回路図である。 停電時においても汚水圧送ポンプを運転するための第２の方法を示す電気回路図である。 従来の汚水圧送ポンプ（「Ｍ−Ｃ−Ｐ」タイプ）の断面図である。 従来の汚水圧送ポンプ（「Ｃ−Ｍ−Ｐ」タイプ）の断面図である。 従来の汚水圧送ポンプ（「Ｍ−Ｐ−Ｃ」タイプ）の断面図である。

符号の説明

１，１Ａ〜１Ｃ 汚水圧送ポンプ
２ モータケース
３ ポンプケース
４ モータ軸
９ 回転センサ
１０ 加速度センサ（振動センサ）
１６，１７ マグネット
１８，１９ 短軸
２０ 軸受ブッシュ
２１ ミキサー
２２ マグネット
２３ カッター
２５ スラストパッド
２７ カッターケース
２８ 軸受ブッシュ
２９ インペラ
３０ マグネット
３１，３２ スラストパッド
３７ ポンプ室
３９，４０ 凸部
４３，４４ スラストパッド
４３ａ，４４ａ 凹部
Ｂ ＤＣバッテリ
Ｄ１，Ｄ２ ダイオード
ＤＣ ＩＮ 直流安定化電源
Ｃ 粉砕部
Ｍ モータ
Ｐ ポンプ部
Ｒ 充電抵抗

Claims (10)

1. モータケースを挟んでその上にカッター、下にインペラをそれぞれ配し、前記モータケース内に収容されたモータ軸の回転をマグネットカップリングを介して前記カッター及びインペラにそれぞれ伝達するよう構成して成ることを特徴とする汚水圧送ポンプ。
2. 前記モータケースの上下面に短軸をそれぞれ突設し、上方の短軸に前記カッターを、下方の短軸に前記インペラを軸受ブッシュを介してそれぞれ回転自在に支承せしめたことを特徴とする請求項１記載の汚水圧送ポンプ。
3. 前記カッターと前記インペラを前記モータケースとの間で隙間を介して凹凸嵌合せしめたことを特徴とする請求項１記載の汚水圧送ポンプ。
4. 前記カッターへの伝達トルクＴｃと前記インペラへの伝達トルクＴｉ及びモータの駆動トルクＴｍとの間に、
   Ｔｍ＞Ｔｉ＞Ｔｃ
   Ｔｍ≧Ｔｉ＋Ｔｃ
   なる関係が成立することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の汚水圧送ポンプ。
5. モータケースの下にインペラを配し、前記モータケース内に収容されたモータ軸の回転をマグネットカップリングを介して前記インペラに伝達するよう構成して成ることを特徴とする汚水圧送ポンプ。
6. 前記モータケースの下面に短軸を突設し、該短軸に前記インペラを軸受ブッシュを介して回転自在に支承せしめたことを特徴とする請求項５記載の汚水圧送ポンプ。
7. 前記インペラを前記モータケースとの間で隙間を介して凹凸嵌合せしめたことを特徴とする請求項５記載の汚水圧送ポンプ。
8. 前記モータケース内に振動センサを設置したことを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の汚水圧送ポンプ。
9. 駆動源としてＤＣモータを使用し、ＡＣ電源をＡＣ／ＤＣ変換器にてＤＣ電源に変換して前記ＤＣモータを駆動するとともに、ＤＣバッテリを充電し、停電時には前記ＤＣバッテリにて前記ＤＣモータを駆動することを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の汚水圧送ポンプ。
10. 駆動源としてＤＣモータを使用し、ＡＣ電源をＡＣ／ＤＣ変換器にてＤＣ電源に変換してＤＣバッテリを充電し、該ＤＣバッテリによって前記ＤＣモータを駆動することを特徴とする請求項〜８の何れかに記載の汚水圧送ポンプ。

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