JP2021071057A - 排水ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】騒音を効果的に低減できる排水ポンプを提供する。【解決手段】排水ポンプ１は、ハウジング１０と、ハウジング１０に回転可能に収容された回転羽根３０と、を有している。回転羽根３０は、複数の大径羽根３３と、大径羽根３３の下端に連設された複数の小径羽根３４と、複数の大径羽根３３の下端を連結する円環板状の下板３６と、複数の大径羽根３３の上端を連結する円環板状の上板３８と、を有している。ハウジング１０は、円筒状の周壁部１２と、周壁部１２の上端に連設された円環板状の天井部１３と、天井部１３の内周縁１３ａに連設され、当該内周縁１３ａから下方に延びる円筒部１５と、を有している。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、空気調和機のドレン水の排出に用いられる排水ポンプに関する。

室内に設置する空気調和機は、室内熱交換器の表面で凝縮したドレン水を受け入れるドレンパンと、ドレンパン内のドレン水を排出する排水ポンプ（ドレンポンプ）と、を有している。

従来の排水ポンプの一例を図４に示す。図４に示す排水ポンプ８０１は、ハウジング８１０内に、ドレン水を掻き上げる回転羽根８３０を有している。回転羽根８３０は、放射方向に延びる大径羽根８３３と、大径羽根の下部に連設される小径羽根８３４と、大径羽根の外周部を覆うリング部材８５０と、を有する。このような構成の排水ポンプは、特許文献１などに開示されている。

排水ポンプ８０１において回転羽根８３０によって掻き上げられたドレン水は、図４に模式的に示すように、断面が二次曲線となる気液境界面Ｓが中心に生じる回転流となる。図４において、ドットで塗りつぶした領域がドレン水を示し、ドット密度が比較的高い領域が吐出管８１８内のドレン水と同程度の水圧であることを示している。図５においても同様である。そして、ドレン水は、矢印Ｆで示すように遠心力によりリング部材８５０を乗り越えて吐出管８１８に向かう。このとき、大径羽根８３３の上端における気液境界面Ｓ近傍でドレン水を掻くことにより、ドレン水と空気とが混ざり合って気泡を生じる。この気泡が騒音の原因になる。

このような騒音を抑制するため、特許文献２に開示されている排水ポンプを採用することが考えられる。図５に特許文献２の排水ポンプと同様の構成の排水ポンプを示す。図５に示す排水ポンプ９０１の回転羽根９３０は、放射方向に延びる大径羽根９３３と、大径羽根の下部に連設される小径羽根９３４と、大径羽根９３３の下端を連結する円環状の下板９３６と、大径羽根９３３の上端を連結する円環状の上板９３８と、を有する。

排水ポンプ９０１において回転羽根９３０によって掻き上げられたドレン水は、図５に模式的に示すように、断面が二次曲線となる気液境界面Ｓが中心に生じる回転流となるが、上昇するドレン水の流れは上板９３８に突き当たり、矢印Ｆで示すように吐出管９１８に向かう。これにより、大径羽根９３３の上端において上昇するドレン水を掻くことがなくなる。そのため、気泡の発生が抑制され、騒音が低減される。

特開２００６−１７７１８４号公報 特開２０１８−１７２９９２号公報

図５に示す排水ポンプ９０１では、回転流となったドレン水の一部が上板９３８とハウジング９１０との隙間から上板９３８の上方の空間９２２に流れ込む。この上方の空間９２２の径方向内側には壁がなく開放されていることから、上方の空間９２２に流れ込んだドレン水は上方の空間９２２に留まることなく上板９３８の開口９３９から落下して、大径羽根９３３によって再度回転流となり、矢印Ｆｃで示す循環流が生じる。そして、上方の空間９２２に流れ込んだドレン水は、上板９３８上を流れる際および上板９３８から落下する際に空気と混ざり合って気泡を生じ、この気泡が循環流に乗ることにより騒音を生じてしまっていた。

そこで、本発明の目的は、騒音を効果的に低減できる排水ポンプを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る排水ポンプは、ハウジングと、前記ハウジングに回転可能に収容された回転羽根と、を有する排水ポンプであって、前記回転羽根は、軸部と、前記軸部から放射方向に延びる複数の大径羽根と、前記大径羽根の下端に連設された複数の小径羽根と、前記複数の大径羽根の下端を連結しかつ前記複数の小径羽根が内側に挿通される円環状の下板と、前記複数の大径羽根の上端を連結しかつ前記軸部が内側に挿通される円環状の上板と、を有し、隣り合う前記大径羽根の間の空間が側方に開放されており、前記ハウジングは、円筒状の周壁部と、周壁部の上端に連設された環状の天井部と、前記天井部の内周縁に連設され、当該内周縁から下方に延びる円筒部と、を有していることを特徴とする。

本発明において、前記円筒部の下端が、軸方向から見たときに、前記上板の内周縁の内側に配置されていることが好ましい。

本発明によれば、回転羽根を収容するハウジングが、円筒状の周壁部と、周壁部の上端に連設された環状の天井部と、天井部の内周縁に連設され、当該内周縁から下方に延びる円筒部と、を有している。このようにしたことから、回転羽根の上板と、ハウジングの周壁部、天井部および円筒部と、で上板の上方にトーラス状の空間が形成される。そのため、回転羽根によってドレン水を掻き上げたときにトーラス状の空間にドレン水が充填されて空気が追い出されるので、回転羽根の上板上を流れるドレン水が空気と混ざり合うことを抑制できる。また、トーラス状の空間の径方向内側に壁となる円筒部があることによって、トーラス状の空間に流れ込んだドレン水は当該空間に留まり、ドレン水の一部が円筒部の下端と回転羽根との隙間から流出して落下する。そのため、落下するドレン水が空気と接する面積を少なくすることができ、落下する際に空気と混ざり合って生じる気泡の量を抑制できる。したがって、循環流に乗る気泡の量を抑制して騒音を効果的に低減できる。

また、前記円筒部の下端が、軸方向から見たときに、前記上板の内周縁の内側に配置されていることで、回転羽根の上板上を流れるドレン水が空気と混ざり合うことをさらに抑制できる。そのため、循環流に乗る気泡の量をさらに抑制して騒音をより効果的に低減できる。

本発明の一実施例に係る排水ポンプの断面図である。 図１の排水ポンプが有する回転羽根を示す図である。 図１の排水ポンプにおけるドレン水の様子を模式的に示す断面図である。 従来の排水ポンプにおけるドレン水の様子を模式的に示す断面図である。 従来の他の排水ポンプにおけるドレン水の様子を模式的に示す断面図である。

以下、本発明の一実施例に係る排水ポンプの構成について図１〜図３を参照して説明する。本実施例に係る排水ポンプは、一例として、空気調和機の室内ユニットのドレンパン内に溜まったドレン水を外部に排出するためのものである。もちろん、この排水ポンプの用途は、ドレン水の排出に限られず、各種液体の排出や汲み上げなどに用いることができる。

図１は、本発明の一実施例に係る排水ポンプの回転羽根の軸方向に沿う断面図（縦断面図）である。図２は、図１の排水ポンプが有する回転羽根を示す図である。図２（ａ）〜（ｃ）は、順に斜視図、平面図および正面図である。図３は、図１の排水ポンプにおけるドレン水の様子を模式的に示す縦断面図である。図３において、ドットで塗りつぶした領域がドレン水を示し、ドット密度が比較的高い領域が吐出管１８内のドレン水と同程度の水圧であることを示している。なお、図１、図３において、ハウジングは断面図であるが、回転羽根は正面から見た状態を示している。

図１に示すように、本実施例の排水ポンプ１は、ハウジング１０と、回転羽根３０と、駆動部４０と、を有している。本実施例において、ハウジング１０および回転羽根３０は、合成樹脂製である。

ハウジング１０は、底壁部１１と、周壁部１２と、天井部１３と、円筒部１５と、を有している。底壁部１１は、逆円錐台状に形成されている。周壁部１２は、円筒状に形成されており、底壁部１１の外周縁に連設されている。天井部１３は、円環板状に形成されており、周壁部１２の上端に連設されている。天井部１３の中央には空気導入用として開口１４が設けられている。天井部１３における開口１４を画定する内周縁１３ａには、下方に延びる円筒部１５が連設されている。ハウジング１０の内側にはポンプ室２１が設けられている。

底壁部１１の中央には、下方に延びる円筒状の吸込管１７が設けられている。吸込管１７は、下方を向く吸込口１７ａを有している。周壁部１２には、側方（図１の左方）に延びる円筒状の吐出管１８が設けられている。吐出管１８は、側方を向く吐出口１８ａを有している。本実施例において、吐出管１８は、直線状に形成されているが、これに限定されるものではない。例えば、吐出管１８は、吐出口１８ａが上方を向く略Ｌ字状や円弧状に形成されていてもよい。吸込管１７および吐出管１８は、ポンプ室２１に接続されている。

回転羽根３０は、図２に示すように、軸部３１と、大径羽根３３と、小径羽根３４と、下板３６と、上板３８と、を有している。回転羽根３０は、平板状に形成された大径羽根３３および小径羽根３４を複数枚有しており、本実施例においてはそれぞれ４枚ずつ有している。回転羽根３０は、ポンプ室２１に回転可能に収容されている。回転羽根３０は、駆動部４０によって矢印Ｒで示す向きに回転される。

軸部３１は、円柱状に形成されている。軸部３１の上端面には、駆動部４０が有する図示しないモーターの回転軸が嵌合される軸嵌合穴３１ａが設けられている。軸部３１は、ハウジング１０が有する天井部１３の内側である開口１４に挿通されている。

複数の大径羽根３３は、軸部３１の外周面から放射方向（径方向）に延びている。複数の大径羽根３３は、回転方向に等間隔で配置されている。隣り合う大径羽根３３の間の空間は側方に開放されている。

複数の小径羽根３４は、各大径羽根３３の下端における径方向内側部分に連設されている。複数の小径羽根３４の下端部は吸込管１７に挿入されている。

下板３６は、円環状に形成されており、中央に開口３７が設けられている。下板３６は、各大径羽根３３の下端における径方向外側部分を互いに連結している。下板３６の内側である開口３７には、複数の小径羽根３４が挿通されている。

上板３８は、円環状に形成されており、中央に開口３９が設けられている。上板３８は、各大径羽根３３の上端における径方向外側部分を互いに連結している。上板３８の内側である開口３９には、軸部３１が挿通されている。

上板３８は、ハウジング１０の周壁部１２、天井部１３および円筒部１５とともに、回転羽根３０の上方にトーラス状の上部空間２２を形成している。上部空間２２は、周壁部１２と上板３８との隙間２２ａを通じて、上板３８より下方の下部空間２３と接続されている。また、上部空間２２は、円筒部１５の下端１５ａと上板３８における開口３９を画定する内周縁３８ａとの隙間２２ｂ、を通じて、下部空間２３と接続されている。

本実施例において、ハウジング１０の円筒部１５の下端１５ａは、軸線Ｌ方向から見たときに、上板３８の内周縁３８ａの内側に配置されている。

駆動部４０は、回転羽根を軸線Ｌ周りに回転させる図示しないモーターを有している。駆動部４０は、ハウジング１０の天井部１３の上方に配置されている。

ハウジング１０の周壁部１２、天井部１３および円筒部１５、ならびに、回転羽根３０のそれぞれの軸は、軸線Ｌに一致するように配置されている。

次に、本実施例の排水ポンプ１の動作（作用）について説明する。

駆動部４０により回転羽根３０が回転されると、ドレン水が吸込口１７ａからポンプ室２１内に吸い上げられる。ポンプ室２１内のドレン水は、大径羽根３３によって矢印Ｒの向きに押され、上板３８より下方の下部空間２３において径方向外側に向かう遠心力が生じて回転流となる。ドレン水は大径羽根３３に沿って径方向内側から外側に向かって流れてハウジング１０の周壁部１２に突き当たる。そして、大径羽根３３が吐出管入口１８ｂを通過する際に、ドレン水が吐出管入口１８ｂに流れ込み、吐出管１８を通って吐出口１８ａから排出される。

回転流となったドレン水が周壁部１２に突き当たると、ドレン水の一部が周壁部１２と上板３８との隙間２２ａから上部空間２２に流れ込む。上部空間２２に流れ込んだドレン水は径方向内側に向かって流れるが、円筒部１５が壁となって上部空間２２内に留められる。これにより、上部空間２２がドレン水で満たされて、上部空間２２から空気が追い出される。そのため、上板３８上を流れるドレン水が空気と混ざり合うことがない。

上部空間２２内のドレン水の一部は、円筒部１５の下端１５ａと上板３８の内周縁３８ａとの隙間２２ｂから下部空間２３に落下して、再度回転流となる。そして、円筒部１５を有することによりドレン水が隙間２２ｂを通過して落下するため、円筒部１５がない従来の排水ポンプに比べて、落下するドレン水が空気に接する面積（気液境界面Ｓ）が小さくなる。そのため、ドレン水が落下する際に空気と混ざり合って生じる気泡が少なくなる。

以上より、本実施例の排水ポンプ１によれば、回転羽根３０を収容するハウジング１０が、円筒状の周壁部１２と、周壁部１２の上端に連設された環状の天井部１３と、天井部１３の内周縁１３ａに連設され、当該内周縁１３ａから下方に延びる円筒部１５と、を有している。このようにしたことから、回転羽根３０の上板３８と、ハウジング１０の周壁部１２、天井部１３および円筒部１５と、で上板３８の上方にトーラス状の上部空間２２が形成される。そのため、回転羽根３０によってドレン水を掻き上げたときに上部空間２２にドレン水が充填されて空気が追い出されるので、回転羽根３０の上板３８上を流れるドレン水が空気と混ざり合うことを抑制できる。また、上部空間２２の径方向内側に壁となる円筒部１５があることによって、上部空間２２に流れ込んだドレン水は上部空間２２に留まり、ドレン水の一部が円筒部１５の下端１５ａと上板３８の内周縁３８ａとの隙間２２ｂから流出して落下する。そのため、落下するドレン水が空気と接する面積を少なくすることができ、落下する際に空気と混ざり合って生じる気泡の量を抑制できる。したがって、循環流に乗る気泡の量を抑制して騒音を効果的に低減できる。

また、円筒部１５の下端１５ａが、軸線Ｌ方向（軸方向）から見たときに、上板３８の内周縁３８ａの内側に配置されている。このようにすることで、回転羽根３０の上板３８の上面全体が上部空間２２に面することになるので、上板３８上を流れるドレン水が空気と混ざり合うことをさらに抑制できる。そのため、循環流に乗る気泡の量をさらに抑制して騒音をより効果的に低減できる。

上記に本発明の実施例を説明したが、本発明はこれらの例に限定されない。前述の実施例に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、実施例の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。

１…排水ポンプ、１０…ハウジング、１１…底壁部、１２…周壁部、１３…天井部、１３ａ…内周縁、１４…開口、１５…円筒部、１５ａ…下端、１７…吸込管、１７ａ…吸込口、１８…吐出管、１８ａ…吐出口、１８ｂ…吐出管入口、２１…ポンプ室、２２…上部空間、２２ａ、２２ｂ…隙間、２３…下部空間、３０…回転羽根、３１…軸部、３１ａ…軸嵌合穴、３３…大径羽根、３４…小径羽根、３６…下板、３７…開口、３８…上板、３８ａ…内周縁、３９…開口、４０…駆動部、Ｌ…軸線、Ｓ…気液境界面

Claims (2)

1. ハウジングと、前記ハウジングに回転可能に収容された回転羽根と、を有する排水ポンプであって、
   前記回転羽根は、軸部と、前記軸部から放射方向に延びる複数の大径羽根と、前記大径羽根の下端に連設された複数の小径羽根と、前記複数の大径羽根の下端を連結しかつ前記複数の小径羽根が内側に挿通される円環状の下板と、前記複数の大径羽根の上端を連結しかつ前記軸部が内側に挿通される円環状の上板と、を有し、隣り合う前記大径羽根の間の空間が側方に開放されており、
   前記ハウジングは、円筒状の周壁部と、周壁部の上端に連設された環状の天井部と、前記天井部の内周縁に連設され、当該内周縁から下方に延びる円筒部と、を有していることを特徴とする排水ポンプ。
2. 前記円筒部の下端が、軸方向から見たときに、前記上板の内周縁の内側に配置されている、請求項１に記載の排水ポンプ。

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