JP2013253583A - ドレンポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】低揚程の場合であっても、ポンプローターに起因した水掻き音の音圧レベルを低減することができること。
【解決手段】ポンプローター１１は、環状の多孔質体２０と、環状の多孔質体２０を支持する支持体１２とを含んで構成され、多孔質体２０が、回転中、ローター収容室内の流体中に発生した気泡を内部に閉じ込めるとともに、その流体に遠心力を付与するもの。
【選択図】図１

Description

本発明は、ポンプローターを有するドレンポンプに関する。

空調機器においては、ドレンパンに溜まった水等を外部に排出するドレンポンプが設けられている。ドレンポンプは、例えば、特許文献１または図６（Ａ）および（Ｂ）にも示されるように、吸入口１ａを形成する吸入管を中央部下端に有するロアハウジング１と、ロアハウジング１のインペラ収容室内に回動可能に配されるインペラ（回転羽根）２と、ロアハウジング１の内周部とともにインペラ収容室（ポンプ室）を形成するアッパハウジング４と、アッパハウジング４に支持されインペラ２を駆動する駆動用モータ６とを主な要素として含んで構成されている。

ロアハウジング１の内周部は、吸入口１ａを中心として漏斗状に広がるように形成されている。吸入口１ａには、一端がドレンパンに配されるドレンホースの他端が接続されている。また、ロアハウジング１の側壁には、吸入口１ａの中心軸線に直交する方向に沿って吐出口部が延びている。吐出口部は、ロアハウジング１のインペラ収容室に連通する小径部１ｂおよび大径部１ｃから構成されている。アッパハウジング４の下端に形成される円筒状部は、Ｏリング５を介してロアハウジング１における上端部の開口端に接続されている。アッパハウジング４における円筒状部の平坦部の中央部には、駆動用モータ６の出力軸６Ｓを回動可能に支持する軸受部４Ｂが平坦部の貫通孔に対向して形成されている。駆動用モータ６の出力軸６Ｓの回転数は、吐出流量に応じて図示が省略される制御基板により制御される。上述の平坦部の貫通孔は、インペラ収容室に連通している。

インペラ２は、図６（Ａ）に示されるように、吸入口１ａ内に挿入される軸部を下端に有する円錐台状部と、円錐台状部に一体に形成される複数の羽根２Ｗ１〜２Ｗ８とから構成されている。

円錐台状部の中央部の貫通孔２ａには、駆動用モータ６の出力軸６Ｓが接続されるハブ部材８が配されている。ハブ部材８は、その円周方向に沿って均等間隔で４箇所に設けられる連結片２Ｒ１〜２Ｒ４により貫通孔２ａの周縁に連結されている。矢印の示す方向に沿って吸入口１ａから吸い込まれた流体を回転させる複数の羽根２Ｗ１〜２Ｗ８は、それぞれ、円錐台状部の円周方向に沿って均等間隔で設けられている。これにより、駆動用モータ６が作動状態の場合、吸入口１ａから吸い込まれた流体は、回動される複数の羽根２Ｗ１〜２Ｗ８による遠心力により、ロアハウジング１の内周部およびアッパハウジング４の下端の内周部に導かれ、小径部１ｂおよび大径部１ｃを通じて吐出される。

斯かる構成において、インペラ２が回動される場合、例えば、ドレンポンプが高揚程となり、吐出量が減少するとき、吸入口１ａから吸い込まれる流体に対し吐出口部側からの高い背圧が作用するので吸い込まれた流体に含まれる空気層が貫通孔２ａの真上であって羽根２Ｗ１〜２Ｗ８よりも内側となるインペラ２のハブ部材８近傍に滞留せしめられる。

一方、インペラ２が回動される場合、例えば、ドレンポンプが低揚程となり、吐出量が増大するとき、吸入口１ａから吸い込まれる流体に対し吐出口部側からの背圧が、高揚程のときに比べて小となるので図６（Ａ）および（Ｂ）に示されるように、吸い込まれた流体に含まれる空気層が貫通孔２ａの真上位置から上方に向けて末広がりとなる。これにより、空気層が羽根２Ｗ１〜２Ｗ８の内周縁まで侵入することとなる。

特開２００５−３０２６２号公報

上述したようにドレンポンプにおいて、ドレンポンプが低揚程となるとき、空気層が羽根２Ｗ１〜２Ｗ８の内周縁まで侵入するので空気層と流体の液体層とが混じり合い、気泡が羽根２Ｗ１〜２Ｗ８の周縁に発生する場合がある。このような場合、所謂、羽根２Ｗ１〜２Ｗ８による水掻き音は、ドレンポンプが高揚程となるときに比べて大きくなるという問題を伴う。ドレンポンプにおける作動において、吐出量を確保するために揚程が低揚程に設定される場合、この問題が商品価値として弊害となるので水掻き音の音圧レベルを低減することが要望される。

以上の問題点を考慮し、本発明は、ポンプローターを有するドレンポンプであって、低揚程の場合であっても、ポンプローターに起因した水掻き音の音圧レベルを低減することができるドレンポンプを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明に係るドレンポンプは、吸入口および吐出口を有するポンプハウジングと、ポンプハウジングにおけるローター収容室内に回動可能に配され、回転駆動手段により回動されるとき、吸入口を通じて導入されたローター収容室内の流体中に発生した気泡を内部に閉じ込めるとともに、流体に遠心力を付与するポンプローターと、を備えて構成される。

本発明に係るドレンポンプによれば、ポンプローターが、回転駆動手段により回動されるとき、吸入口を通じて導入されたローター収容室内の流体中に発生した気泡を内部に閉じ込めるとともに、流体に遠心力を付与することにより、ローター収容室内の液体層および空気層が撹拌されないので低揚程の場合であっても、ポンプローターに起因した水掻き音の音圧レベルを低減することができる。

（Ａ）は、本発明に係るドレンポンプの一例を示す断面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）における１Ｂ−１Ｂ線に沿って示される部分断面図である。 （Ａ）は、本発明に係るドレンポンプの一例に用いられるポンプローターの他の一例を示す平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示される例における断面図である。 （Ａ）は、本発明に係るドレンポンプの一例に用いられるポンプローターのさらなる他の一例を示す平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示される例における断面図である。 （Ａ）は、本発明に係るドレンポンプの一例に用いられるポンプローターのさらなる他の一例を示す平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示される例における断面図である。 本発明に係るドレンポンプの一例および比較例における騒音の音圧レベルの特性を示す特性図である。 （Ａ）は、従来のドレンポンプの一例を示す断面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）における６Ｂ−６Ｂ線に沿って示される部分断面図である。

図１（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、本発明に係るドレンポンプの一例の構成を示す。

図１（Ａ）において、ドレンポンプは、吸入口１０ａを形成する吸入管を中央部下端に有するロアハウジング１０と、ロアハウジング１０内に回動可能に配されるポンプローター１１と、ロアハウジング１０の内周部とともにローター収容室を形成するアッパハウジング１４と、アッパハウジング１４に配されポンプローター１１を駆動する駆動用モータ１６とを主な要素として含んで構成されている。

ロアハウジング１０の吸入口１０ａは、例えば、一端がドレンパンに配されるドレンホース（不図示）の他端に接続される。

ロアハウジング１０の内周部は、吸入口１０ａを中心として漏斗状に広がるように形成されている。また、ロアハウジング１０の側壁には、吸入口１０ａの中心軸線に直交する方向に沿って吐出口部が延びている。吐出口部は、ロアハウジング１のローター収容室に連通する小径部１０ｂおよび大径部１０ｃから構成されている。

アッパハウジング１４の下端に形成される円筒状部は、Ｏリング１８を介してロアハウジング１０における上端部の開口端に接続されている。アッパハウジング１４における円筒状部の平坦部１４Ｗの中央部には、駆動用モータ１６の出力軸１６Ｓを回動可能に支持する軸受部１４Ｂが貫通孔１４ａに対向して形成されている。軸受部１４Ｂは、駆動用モータ１６の出力軸１６Ｓの中心軸線と共通の軸線上に配されている。ローター収容室内に連通している貫通孔１４ａには、出力軸１６Ｓおよび後述するポンプローターのハブ部材２２が挿入されている。なお、軸受部１４Ｂは、内側に出力軸１６Ｓの外周部を密封するシール部材を備えている。平坦部１４Ｗの周縁には、環状の突起部１４ｆがローター収容室に向けて突出するように形成されている。突起部１４ｆは、小径部１０ｂの開口端に向かい合う位置まで延びている。従って、ポンプハウジングが、ロアハウジング１０およびアッパハウジング１４により形成されることとなる。

駆動用モータ１６は、例えば、扁平型のＤＣブラシレスモータとされ、アッパハウジング１４の上部に支持されている。また、駆動用モータ１６の出力軸１６Ｓの回転数は、吐出流量に応じて図示が省略される制御基板により制御される。なお、駆動用モータ１６は、斯かる例に限られることなく、回転数制御可能なＡＣモータ、例えば、エンコーダ付きの隈取モータであってもよい。

ポンプローター１１は、環状の多孔質体２０と、環状の多孔質体２０を支持する支持体１２とを含んで構成されている。

貫通孔２０ａを中央部に有する多孔質体２０は、例えば、ポリウレタン、ウレタン、シリコン、ゴム（ＮＢＲ）等で海綿状に作られ、約４０ｍｍ以上４２ｍｍ以下程度の直径を有している。多孔質体２０の微細な空孔は、所定の空孔率および平均径を有している。空孔率は、例えば、２５ｍｍ角あたり約５個〜１００個程度される。また、空孔の平均径は、例えば、約２５０〜５０００（μｍ）程度とされる。このような構成により、多孔質体２０は、後述するように、回転中、ローター収容室内の流体中に発生した気泡を内部に閉じ込めるとともに、その流体に遠心力を付与するものとされる。

支持体１２は、例えば、樹脂材料で成形され、上述の多孔質体２０を支持する円錐台状部１２Ａを有している。円錐台状部１２Ａは、吸入口１０ａ内に挿入される軸部１２Ｂを下端に有している。多孔質体２０は、例えば、接着剤により円錐台状部１２Ａの支持面部に固定されている。なお、多孔質体２０は、円錐台状部１２Ａの支持面部に接着されているが、斯かる例に限られることなく、多孔質体２０および支持体１２が、例えば、二色成形で一体とされてもよい。

多孔質体２０の貫通孔２０ａに連通する円錐台状部１２Ａの中央部の貫通孔１２ａには、駆動用モータ１６の出力軸１６Ｓが接続されるハブ部材２２が配されている。ハブ部材２２は、連結片１２Ｒ１〜１２Ｒ４により貫通孔１２ａの周縁に連結されている。連結片１２Ｒ１〜１２Ｒ４は、それぞれ、その円周方向に沿って均等間隔で４箇所に分岐し軸部１２Ｂの端部に一体成形されている。これにより、駆動用モータ１６が作動状態の場合、回動されるポンプローター１１による遠心力Ｆにより、矢印の示す方向に沿って吸入口１０ａから吸い込まれた流体は、ロアハウジング１０の内周部およびアッパハウジング１４の下端の内周部に導かれ、小径部１０ｂおよび大径部１０ｃを通じて矢印の示す方向に沿って外部に吐出される。なお、駆動用モータ１６によるポンプローター１１の回転方向は、時計回り方向または反時計回り方向のいずれの方向であってもよい。

斯かる構成において、駆動用モータ１６の出力軸の回転数が制御されることより、ポンプローター１１の回転数が制御される場合、例えば、吐出量が約４００ｃｃ／ｍｉｎ程度の低揚程のとき、図１（Ａ）に示されるように、吸入口１０ａおよび貫通孔１２ａを通じて吸い込まれた流体である環状の液体層の内側に空気層が形成される。その空気層は、例えば、図１（Ａ）および（Ｂ）に二点鎖線で示されるように、アッパハウジング１４の平坦部１４Ｗに向けて多孔質体２０の貫通孔２０ａおよび支持体１２の貫通孔１２ａの直径よりも大きく末広がりに形成される。図６（Ａ）および（Ｂ）に示されるような、上述した従来のドレンポンプにおいては、水掻き音の原因となる気泡が流体内に発生することとなるのに対し、一方、図１（Ａ）に示される例においては、回動されるポンプローター１１における多孔質体２０は、毛細管現象により液体および気泡を内部に閉じ込めるとともに、液体に遠心力Ｆを付与することとなる。
これにより、ローター収容室内の液体は、遠心力Ｆにより、ロアハウジング１０の内周部およびアッパハウジング１４の下端の内周部に導かれ、小径部１０ｂおよび大径部１０ｃを通じて矢印の示す方向に沿って外部に吐出される。従って、ローター収容室内の液体層および空気層が撹拌されないのでポンプローター１１に起因した水掻き音の音圧レベルが低減されることとなる。

図５は、本発明者により、音圧レベルの低減効果について検証された実験結果を示す。

斯かる実験は、本発明に係るドレンポンプの一例である図１（Ａ）および（Ｂ）に示される一例（以下、ドレンポンプＡともいう）と、比較例として図６（Ａ）および（Ｂ）に示される従来のドレンポンプ（ドレンポンプＢともいう）とが用いられて行われた。ドレンポンプＡは、２５ｍｍ角あたり５０個の空孔を有し直径約４１ｍｍのポリウレタン製多孔質体２０を備えるポンプローター１１を含んで構成される。ドレンポンプＢは、同様な直径を有するインペラ２を含んで構成される。即ち、ドレンポンプＡおよびドレンポンプＢにおけるポンプローター１１、インペラ２を除き、ドレンポンプＡおよびドレンポンプＢにおけるその他の構造は、互いに同一とされる。

実験方法は、ドレンポンプＡおよびドレンポンプＢにそれぞれ所定の吐出量を吐出させ、ドレンポンプＡおよびドレンポンプＢの吐出口部に接続されるホースの一端の位置を変化させることによって揚程を変化させながら、吐出口部近傍から発生した音が、騒音計により測定されることにより、行われた。発生した音は、吐出口部から５００ｍｍ程度離れた無響箱内の騒音計（小野測器（株）社製：ＬＡ５１２０ ）により、Ａ特性で測定された。その際、ドレンポンプＡおよびドレンポンプＢの吐出口部に接続されるホースの一端は、吐出口部の位置から上方へ０．１ｍ高さの位置から徐々に１．１２５ｍの高さの位置まで上昇せしめられる。

図５は、縦軸に音圧レベル（ｄＢ）がとられ、横軸に揚程（ｍｍ）がとられ、ドレンポンプＡにおける音圧レベルの変化を示す曲線Ｌ２、ドレンポンプＢにおける音圧レベルの変化を示す曲線Ｌ１を示す。

実験の結果、曲線Ｌ２から明らかなように、全揚程において、ドレンポンプＡにおける騒音の音圧レベルが、ドレンポンプＢにおける騒音の音圧レベルに比して小となり、ドレンポンプＡにおける騒音が改善されることが確認された。特に、図５におけるＡ部から明らかなように、例えば、曲線Ｌ２において、揚程が１００ｍｍ〜５００ｍｍの範囲、即ち、低揚程の範囲において、ドレンポンプＡにおける騒音の音圧レベルがドレンポンプＢの音圧レベルに比して減少しているので低揚程のとき、ポンプローター１１による騒音改善の効果があることが立証された。

ポンプローター１１は、斯かる例に限られることなく、例えば、図２（Ａ）および（Ｂ）、図３（Ａ）および（Ｂ）、および、図４（Ａ）および（Ｂ）に、それぞれ、示されるような、ポンプローターであってもよい。

図２（Ａ）および（Ｂ）において、ポンプローター３１は、プラスチック製繊維を円柱状に束ねた線状体３０ａｉ（ｉ＝１〜ｎ．ｎは正の整数）と、複数の線状体３０ａｉを支持する支持体３２とを含んで構成されている。

線状体３０ａｉは、円周方向に沿って所定の間隔で３重の同心円上に配列される。最も内側の同心円上に配される線状体３０ａｉの数量は、例えば、最も外側の同心円上に配される線状体３０ａｉの数量に比して１／４程度とされる。線状体３０ａｉは、回転中、ローター収容室内の流体中に発生した気泡を内部に閉じ込めるとともに、その流体に遠心力を付与するものとされる。

支持体３２は、例えば、樹脂材料で成形され、上述の複数の線状体３０ａｉを支持する円錐台状部３２Ａを有している。円錐台状部３２Ａは、吸入口１０ａ内に挿入される軸部３２Ｂを下端に有している。線状体３０ａｉの下端は、例えば、止め金具（不図示）により円錐台状部３２Ａの支持面部に形成される溝（不図示）に固定される。

最も内側の同心円上に配される線状体３０ａｉの内側に連通する円錐台状部３２Ａの中央部の貫通孔３２ａには、駆動用モータ１６の出力軸１６Ｓが接続されるハブ部材３４が配されている。ハブ部材３４は、連結片３２Ｒ１〜３２Ｒ４により貫通孔３２ａの周縁に連結されている。連結片３２Ｒ１〜３２Ｒ４は、それぞれ、その円周方向に沿って均等間隔で４箇所に分岐し軸部３２Ｂの端部に一体成形されている。

なお、図２（Ａ）および（Ｂ）に示される例においては、隣接する線状体３０ａｉが所定の相互間隔で分布するように配置されているが、斯かる例に限られることなく、例えば、隣接する線状体３０ａｉが互いに隙間無く密に配列されているものでもよい。

図３（Ａ）および（Ｂ）において、ポンプローター４１は、複数の仕切片４２Ｆｉ（ｉ＝１〜８）を円周方向に沿って均等間隔で有する支持体４２と、隣接する仕切片４２Ｆｉ相互間にそれぞれ配される複数の多孔質体４０と、を含んで構成されている。

多孔質体４０は、例えば、ポリウレタン、ウレタン、シリコン、ゴム（ＮＢＲ）等で海綿状に作られている。多孔質体４０の微細な空孔は、所定の空孔率および平均径を有している。空孔率は、例えば、２５ｍｍ角あたり約５個〜１００個程度される。また、空孔の平均径は、例えば、約２５０〜５０００（μｍ）程度とされる。このような構成により、多孔質体４０は、回転中、ローター収容室内の流体中に発生した気泡を内部に閉じ込めるとともに、その流体に遠心力を付与するものとされる。

支持体４２は、例えば、樹脂材料で成形され、各多孔質体４０を支持する円錐台状部４２Ａを有している。円錐台状部４２Ａは、吸入口１０ａ内に挿入される軸部４２Ｂを下端に有している。多孔質体４０は、例えば、接着剤により円錐台状部４２Ａの支持面部における隣接する仕切片４２Ｆｉ相互間に固定されている。なお、多孔質体４０は、円錐台状部４２Ａの支持面部に接着されているが、斯かる例に限られることなく、多孔質体４０および支持体４２が、例えば、二色成形で一体とされてもよい。

多孔質体４０の内周部４０ａに連通する円錐台状部４２Ａの中央部の貫通孔には、駆動用モータ１６の出力軸１６Ｓが接続されるハブ部材４４が配されている。ハブ部材４４は、連結片４２Ｒ１〜４２Ｒ４により貫通孔の周縁に連結されている。連結片４２Ｒ１〜４２Ｒ４は、それぞれ、その円周方向に沿って均等間隔で４箇所に分岐し軸部４２Ｂの端部に一体成形されている。

図４（Ａ）および（Ｂ）において、ポンプローター５２は、複数のリブ５２Ｌｉ（ｉ＝１〜８）を円周方向に沿って均等間隔で有する円錐台状部５２Ａと、円錐台状部５２Ａの下端から吸入口１０ａ内に突出する軸部５２Ｂとから構成されている。

円錐台状部５２Ａおよび軸部５２Ｂは、例えば、多孔質のプラスチック材料、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ）で成形されている。円錐台状部５２Ａは、吸入口１０ａ内に挿入される軸部５２Ｂを下端に一体に有している。円錐台状部５２Ａは、回転中、ローター収容室内の流体中に発生した気泡を内部に閉じ込めるとともに、その流体に遠心力を付与するものとされる。

円錐台状部５２Ａの中央部の貫通孔５２ａには、駆動用モータ１６の出力軸１６Ｓが接続されるハブ部材５４が配されている。ハブ部材５４は、連結片５２Ｒ１〜５２Ｒ４により貫通孔５２ａの周縁に連結されている。連結片５２Ｒ１〜５２Ｒ４は、それぞれ、その円周方向に沿って均等間隔で４箇所に分岐し軸部５２Ｂの端部に一体成形されている。

１１，３１，４１，５２ ポンプローター
１２ 支持体
２０、４０ 多孔質体

Claims (4)

1. 吸入口および吐出口を有するポンプハウジングと、
   前記ポンプハウジングにおけるローター収容室内に回動可能に配され、回転駆動手段により回動されるとき、前記吸入口を通じて導入された該ローター収容室内の流体中に発生した気泡を内部に閉じ込めるとともに、該流体に遠心力を付与するポンプローターと、
   を具備して構成されるドレンポンプ。
2. 前記ポンプローターは、前記ローター収容室内の流体中に発生した気泡を内部に閉じ込めるとともに、該流体に遠心力を付与する多孔質体を有することを特徴とする請求項１記載のドレンポンプ。
3. 前記ポンプローターは、前記ローター収容室内の流体中に発生した気泡を内部に閉じ込めるとともに、該流体に遠心力を付与する線状体を有することを特徴とする請求項１記載のドレンポンプ。
4. 前記ポンプローターは、多孔質のプラスチック材料で形成されることを特徴とする請求項１記載のドレンポンプ。

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