JP3116943B2 - 自吸式ポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、洗濯に用いる水を
浴槽等から吸い上げ洗濯槽に給水する自吸式ポンプおよ
びそれを用いて給水する洗濯機に関する。

【０００２】

【従来の技術】自吸式ポンプについては従来から種々の
構造がとられている。なお洗濯機に風呂水等を吸水する
たの自吸式ポンプを内蔵し、このポンプを介して浴槽内
の残り湯を洗濯槽内に供給する先行技術としては、例え
ば特開平８−１３５５９０号公報等を挙げることができ
る。

【０００３】上記特開平８−１３５５９０号公報に記載
された自吸式ポンプでは、ポンプケースのボリュート部
をダブルボリュート方式とし、各々のボリュート部に
は、ランナー（羽根車）に向かった分離壁を形成すると
ともに、ボリュート部の内外を連通する戻り水穴を設け
ていることが開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】洗濯機にポンプを内蔵
する場合、運転開始時には、ポンプと浴槽間を連通する
吸水ホース内は空気で満たされており、この空気を排出
して浴槽内の残り湯をポンプまで呼び込む自吸運転が必
要となる。この自吸運転はポンプランナー室内で空気と
ポンプランナー室に導水した呼び水とを撹拌して呼び水
内に空気を混合し、更にポンプランナー室外でこれを気
水分離することを繰り返して吸水ホース内の空気を排出
する必要がある。

【０００５】しかし従来技術の自吸式ポンプでは、この
自吸運転時間及び自吸運転時の騒音そして小型化につい
て配慮されていない。すなわち、特開平８−１３５５９
０号公報記載の自吸式ポンプでは自吸運転時の戻し水の
補給に問題があり、自吸時間が長くまた自吸時騒音が大
きいという課題があった。またポンプ形状が大きく、洗
濯機トップカバーの後部パネル内に搭載する場合には、
後部パネルの奥行き幅を大きくする必要があり、同トッ
プカバー中央に併置される円形の洗濯物投入口が小さく
なり、洗濯物の出し入れが困難であるという課題があっ
た。

【０００６】本発明の目的は、風呂水等の自吸時間を短
縮すると同時に騒音をも低減するコンパクトな自吸式ポ
ンプを提供し、これを搭載した洗濯機の使い勝手を向上
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】一般に自吸式ポンプでは
気水分離室の容積を減少させると気水分離の効率が下が
るため、自吸時間が増大する。自吸式ポンプのコンパク
ト化には気水分離室容積を減少せざるを得ず、自吸時間
の増大を相殺するためには水戻し効率を上げる必要があ
る。

【０００８】このとき、自吸用の水の戻し孔の開口部の
大きさを上流側の始端部から下流側の終端部まで漸減す
るように形成することにより、戻し孔から流れ出る水を
考慮してボリュートを流れる水の流速がほぼ一定にで
き、水戻し効率をあげることができる。

【０００９】

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【００１４】また、洗濯機においては、本発明の自吸式
ポンプを備えることにより、自吸式ポンプの自吸時間を
短縮することにより洗濯時間を短くすることができ、使
い勝手を向上することができる。また、騒音を低減する
ことにより、洗濯機を使用する時間帯を拘束されること
が無くなり、使い勝手が向上する。さらに、自吸式ポン
プのコンパクト化を図すことにより、洗濯機もコンパク
トに構成できるため、狭いスペースに配置することがで
き、作業空間も確保し易いため、使い勝手が向上する。
このとき、本発明の自吸式ポンプを洗濯物の投入口近傍
に配置する場合、投入口を大きくすることができるた
め、使い勝手が向上する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照し説明する。

【００１６】図１は本発明による自吸式ポンプを搭載す
る全自動洗濯機の外観図である。図２は図１Ａ−Ａ線に
沿う断面図である。外装は、鋼鈑製の外枠１とその上部
に取り付けられたトップカバー１７等により構成され
る。水受け槽である外槽４は、外枠１の上部四隅から吊
り棒２及びコイルバネや摺動リングからなる防振装置３
によって外枠１内に吊り下げ状態に支持され、洗い工程
での洗い水及びすすぎ工程でのすすぎ水（以下、洗濯水
と呼ぶ）を溜める。外槽４内には、ステンレス製の洗濯
兼脱水槽５（以下、洗濯槽と呼ぶ）を回転自在に設け
る。洗濯槽５側面には多数の脱水孔５ａを設け、中央底
部には回転翼６を回転可能に設け、上縁部にはバランサ
ー５ｂを設ける。外槽４の底面には支持板１０が取り付
けられており、支持板１０には駆動装置が固定されてい
る。

【００１７】駆動装置は、電動機７と歯車減速機構とク
ラッチ機構及びブレーキ機構を組み合わせた伝動装置９
から構成され、電動機７の回転はプーリ８ａとベルト８
ｂで伝動装置９に伝達される。伝動装置９の出力軸は外
槽４の底壁を水密状態に貫通して外槽４内に突出し、回
転翼６及び洗濯槽５と連結されている。駆動装置は、洗
い工程及びすすぎ工程時には洗濯槽５を静止させ、回転
翼６を時計方向（正）及び反時計方向（逆）に回転させ
る。また脱水工程時には洗濯槽５を一方向に回転させ
る。

【００１８】外槽４側面下方には外槽内の水圧を水位セ
ンサ１１に伝達する水位センサチューブ１２が設けてあ
る。また、外槽４底面には洗濯水の排水を行う排水弁１
３が設けてあり、排水弁に接続した排水ホース１６で洗
濯水を洗濯機外に排出する。

【００１９】外枠１の上部に設けられるトップカバー１
７は、洗濯物を投入する投入口１７ａと、水道栓口２
６、給水電磁弁２７、本発明の吸水式ポンプ２８を収納
する後部収納箱１７ｂとマイコン等の電気部品を収納す
る前部操作箱１７ｃ等で構成される。投入口１７ａの上
面には蓋１８を開閉自在に設けてある。

【００２０】前部操作箱１７ｃの上面には操作パネル１
９ａが取りつけてあり、その下にはマイコン等を内蔵し
た制御部１９ｂが設けてある。また前部操作箱１７ｃ内
には、外槽４内の水圧を検出することにより、規定水位
まで水が溜まったかを判定する水位センサ１１が設けて
ある。図３に示す操作パネル１９ａには、電源スイッチ
２０、各種表示器２１、各種操作ボタン２２、ブザー２
３等が配置されており、使用者が操作ボタン２２で洗濯
機を操作し、またその動作状態を表示器２１、ブザー２
３で確認できるようになっている。また風呂水を再利用
して行う洗濯工程を指示する風呂水洗濯ボタン２５が設
けてある。

【００２１】図４は本発明の吸水式ポンプ２８が内臓さ
れる後部収納箱１７ｂの上蓋をはずした時の背面部分の
平面図（図１中にＢＢ線で示す断面）である（前面側を
省略している）。

【００２２】後部収納箱１７ｂには水道栓等からのホー
スが接続される水道栓口２６、これに続いて給水電磁弁
２７、風呂水を吸水する本発明の自吸式ポンプ２８、洗
濯槽５内に洗濯水を流下させる傾斜流路２９等が収納さ
れている。傾斜流路２９の上流側には流路２９に開口す
る部屋Ａ３０、部屋Ｂ３１が設けられる。給水電磁弁２
７の吐出口は傾斜流路２９の部屋Ａ３０に接続される。

【００２３】図５に部屋Ａ３０及び部屋Ｂ３１の断面と
自吸式ポンプ２８への配管を示す。部屋Ａ３０の上部に
は呼び水給水口３２が設けられ、給水電磁弁２７の吐出
口から吐出された水の一部は、図に矢印で示すように呼
び水給水口３２直近の壁３３に当たり、呼び水ホース３
４を介して自吸式ポンプ２８の呼び水口３５に導かれ
る。自吸式ポンプ２８の吸水栓３６には浴槽等に連通す
る吸水ホース３７が接続される。自吸式ポンプ２８の吐
出口３８からの風呂水は部屋Ｂ３１の横に設けられた風
呂水給水口３９に吐出ホース４０で導かれ、部屋Ｂ３１
を満たして、斜流経路２９から、洗濯槽５に流れ込む。

【００２４】図６に本発明の自吸式ポンプ２８の内部構
造を示す。（ａ）は正面図であり、（ｂ）は上面図であ
る。自吸式ポンプ２８は二つのケーシング（ポンプケー
シング５０とモータケーシング５１）、仕切り板５２、
羽根車５３、モータ５４、逆止弁５５等から構成され
る。二つのケーシングはパッキング５６を挿んで、ケー
シング端面四隅に設けられたネジ５７で締結され、接合
面がシールされた一つのケーシングを形成する。ポンプ
ケーシング５０とモータケーシング５１の間には仕切り
板５２が挟み込まれて固定される。モータケーシング５
１の円筒部にはモータ５４が外からはめ込まれ、モータ
止５１ｉで押さえて固定される。

【００２５】図７にポンプケーシング５０の詳細を示
す。（ａ）は正面図、（ｂ）前面図である。ポンプケー
シング５０にはポンプ内に呼び水を導入する呼び水口３
５と風呂水を吐出する吐出口３８および浴槽等に連通す
る風呂水吸水ホース３７を接続する吸水栓３６がケーシ
ング外に開口する。ポンプケーシング５０にはその内部
に吸込み室壁５０ａで形成される吸込み室５０ｂが設け
られ、その吸込み室内には吸水栓３６とそれに続く吸水
管５０ｋが連通する。連通した吸水管５０ｋの吸込み室
側開口部５０ｃには、逆止弁５５が設置され、ポンプ内
の水が吸水ホース３７から浴槽等に逆流するのを防止す
る。また気水分離の際に、空気と水の混合流体の流れを
制御するための泡防止リブＤ５０ｄ、泡防止リブＥ５０
ｅが設けてある。それ以外の空間が前部上気水分離室５
０ｉ、前部下気水分離室５０ｊを構成する。

【００２６】図８にモータケーシング５１の詳細を示
す。（ａ）は正面図、（ｂ）前面図である。モータケー
シングにはモータ５４を保持する円筒部５１ａとメカニ
カルシール５１ｂを収納する部屋Ｃ５１ｃと気水分離室
の一部を成す後部気水分離室５１ｄと冷却用水路５１ｅ
とが一体に設けられている。円筒部５１ａにはモータ５
４が挿入され、モータの一端には外部に電気接続端子５
４ａと他端にはモータシャフト軸５４ｂが設けられてい
る。円筒部５１ａに挿入されたモータ５４はゴムパッキ
ン５１ｊとモータ止５１ｉで円筒部５１ａ内に固定され
る。

【００２７】更にモータケーシング５１の円筒部にはメ
カニカルシール５１ｂからの漏水を排水する水抜き穴５
１ｆ、部屋Ｃ及びモータの周辺に発生した蒸気を排出す
る蒸気抜き穴５１ｇ、モータ筐体を接地する金属線を通
すための接地穴５１ｈが設けられている。円筒部５１ａ
上部のモータ収納側にはリブ５１ｉが設けられ、モータ
挿入時にモータ上部に空間５１ｊが形成されるようにな
っており、先の蒸気がこの空間を介して蒸気抜き穴５１
ｇからポンプ外に排出される。なお蒸気抜き穴をモータ
後部位置に設けたのは後部気水分離室５１ｄの容積を広
く、そこでの流れを自然とし、自吸時の気水分離を促進
するためである。

【００２８】前述のポンプケーシング内の前部上気水分
離室５０ｉ、前部下気水分離室５０ｊ及びモータケーシ
ング内の後部気水分離室５１ｄ、冷却用水路５１ｅが一
体となって水密な気水分離室を構成している。

【００２９】図９に仕切り板５２の詳細を示す。（ａ）
は正面図、（ｂ）断面図、（ｃ）前面図である。なお図
中一転鎖線でランナー（羽根車）５３の外径を示す。５
２ａは水戻し孔、５２ｂは分離壁、５２ｃは吸込み室５
０ａに開口するマウスリングである。仕切り板５２の
（ａ）に示す円筒部５１ａの端面５１ｍに接合する側に
はランナー５３の回転面に垂直方向に分離壁５２ｂが形
成され、分離壁端面が円筒部５１ａの端面５１ｍに接合
することでポンプランナー室５８を構成する。

【００３０】また仕切り板５２の（ｃ）に示す側は吸込
み室端面５０ａに枠５２ｄで嵌合され、マウスリング５
２ｃは吸込み室５０ｂに開口する。

【００３１】ポンプランナー室５８に連通する水戻し孔
５２ａは図９（ａ）に示すように分離壁５２ｂの螺旋と
ランナー外径で下ボリュート（通路）５２ｅ、上ボリュ
ート（通路）５２ｆが形成され、水戻し孔５２ａは最下
面（下ボリュート５２ｅが最大に開く位置）でボリュー
ト幅の約１／２の幅があり、ランナーの回転方向に従い
その幅を漸減する形の半月形をなし、最下面からおよそ
６０度以上の角度まで開口している。

【００３２】図中Ａ〜Ｂ〜Ｃの区間は周方向に通路幅が
漸増するいわゆるスパイラル形とする。水戻し孔５２ａ
はＣ近傍を始端とし、その幅を下流側に漸減させる。Ｃ
〜Ｄ〜Ｅ間は水戻し孔５２ａの幅に応じた始端幅とし、
その下流側はＡ〜Ｃ間と同様にその幅を漸増させ、流速
をほぼ一定に保つ。そして水戻し孔５２ａの幅もここか
らの流出を考慮して流速がほぼ一定になるように漸減さ
せ、全通路内の流速がほぼ同じになるようにする。水戻
し孔５２ａは周方向に６０度以上、９０度以下に設定
し、ランナー外周側より十分な水を供給する。

【００３３】さらに自吸時に、上ボリュート５２ｆ端の
開口５２ｈから吐出された気水混合流体は、旋回方向の
成分を含み空気を気水分離室Ｂ５０ｉの下方に巻き込む
恐れがあるため、仕切り板５２には分離壁の上端を延長
して気泡防止リブＡ５２ｇを構成し、空気の下方への巻
き込みを少なくしている。

【００３４】図１０にランナー５３の詳細を示す。
（ａ）は正面図、（ｂ）断面図である。ランナーは吸込
み口５３ａのある上シュラウド５３ｂと下シュラウド５
３ｃの間に１０枚の直線羽根５３ｄを配して構成され
る。下シュラウド５３ｃ中心からは外側にランナーシャ
フト５３ｅが一体に形成される。シャフト一端にはその
中央にモータシャフトが挿入固着される孔５３ｆが開け
てある。これがランナーポンプ室２８内でＰ方向に回転
することで遠心渦巻きポンプとして動作する。ランナー
シャフト５３ｅには金属円筒５３ｇが嵌められ、この端
面は下シュラウド５３ｃまで延び、ランナー全体をも強
度補強するようにしている。

【００３５】仕切り板５２の分離壁５２ｂと円筒部端面
５１ｅで構成されるポンプランナー室５８内には、ラン
ナー（羽根車）５３が設置され、このランナーシャフト
５３ｅは円筒部５１ａ内にメカニカルシール５１ｂを介
して水密に貫通し、ここにモータシャフト５４ｂが挿入
固着される。

【００３６】このように構成された自吸式ポンプ２８は
図３に示すように洗濯機本体のトップカバー後部収納箱
１７ｂに内臓され、風呂水を導く吸水ホース３７のオー
リングを備えた一端を吸水栓３６に接続し、他端を浴槽
等に投入しておく。

【００３７】水道栓からのホースは水道栓口２６に接続
される。水道水は給水電磁弁２７開閉により給水電磁弁
吐出口から流出する。そして部屋Ａ４７から傾斜流路４
６に流下して外槽４（洗濯槽５）に給水される。

【００３８】浴槽の水は自吸式ポンプ２８の吸水栓３６
に接続される吸水ホース３７で汲み出される。まず水道
栓口２６からの水道水を給水電磁弁２７を開き部屋Ａ３
０を通して、その一部を呼び水口３５から自吸式ポンプ
２８に呼び水する。その後ポンプモータ５４を回転させ
て風呂水を吸水栓３６から自吸し、吐出口３８から部屋
Ｂ３１を介して傾斜流路２９に導き、ここから洗濯槽５
に給水する。

【００３９】図１１はマイクロコンピュータ６０を中心
に構成される洗濯機制御部のブロック図である。マイク
ロコンピュータ６０は、操作ボタン入力回路６１や水位
センサ１１とも接続され使用者のボタン操作、洗濯槽内
の洗濯水水位の情報信号を受ける。マイクロコンピュー
タ６０からの出力は、駆動回路６２に接続され、自吸式
ポンプ２８、給水電磁弁２７、排水弁１３等に商用電源
を供給して、これらの開閉あるいは回転を制御する。ま
た使用者に洗濯機の動作を知らせるため、ブザー２３や
表示器２１などの報知手段にも接続される。電源回路６
３は商用電源を整流平滑してマイクロコンピュータ６０
に必要な直流電源を作る。自吸式ポンプ２８と駆動回路
の間には電流センサ６４が挿入され、これが検出する電
流値はマイクロコンピュータ６０に伝えられる。

【００４０】次に本発明による自吸式ポンプ２８の動作
を説明する。使用者が洗濯物を洗濯槽５に入れ、電源ス
イッチ１９を押し、風呂水洗濯ボタン２５を操作する
と、マイクロコンピュータ６０は布量センサ（図示せ
ず）により洗濯物の量を測定し、測定結果に応じた水
量、洗剤量を表示器２１に表示し、使用者に知らせる。
使用者は、表示を参考に適量の洗剤を洗濯槽５に投入す
る。

【００４１】自吸式ポンプの動作は呼び水、自吸、ポン
プ揚水の三つに分けられる。マイクロコンピュータ６０
は、給水電動弁２７を開とする。水道水は水道栓口２６
から、給水電磁弁２７を通過して部屋Ａ３０に至り、大
部分は傾斜路２９から外槽４（洗濯槽５）内に溜まる。
一部分は呼び水給水口３２に至り、呼び水ホース３４か
ら自吸式ポンプ２８の呼び水口３５に注水される。この
水道水は自吸式ポンプ２８のケーシング内部（気水分離
室）に流入し、これを満たす。水道水は仕切り板５２の
水戻し孔５２ａから、分離壁５２ｂとモータケーシング
５１の円筒部５１ａ端面で仕切られ、内部にランナー５
３があるポンプランナー室２８にも流入する。そしてポ
ンプランナー室内のランナー５３と仕切り板５２のマウ
スリング５２ｃの隙間から吸い込み室５０ｂにも流入す
る。所定時間たとえば１５秒経過し、ケーシング内が水
道水で満たされたら、マイクロコンピュータは、給水電
動弁２７を閉じる。以上が呼び水行程である。

【００４２】続いてマイクロコンピュータはモータ５４
を駆動する。吸い込み室内の呼び水はランナー中央から
空気と攪拌されながらこれを水中に取り込み、ランナー
で加圧加速され、分離壁で気水分離室とは隔たれたボリ
ュート（通路）に沿って減速されながら流れ、ボリュー
ト開口５２ｈから前部上気水分離室５０ｉ内に排出され
る。気水分離室は吐出口３８、呼び水口３５で大気に開
口しており、加圧され水中に泡の形で閉じ込められた空
気はここで分離され吐出口及び呼び水口から大気に排出
される。

【００４３】自吸中は図１２に示すようにランナー（羽
根車）の羽根の回転方向Ｐと反対側（裏側）の部分（図
中Ａで示す）が低圧となり、呼び水の一部が戻り孔５２
ａから同低圧部を経てランナーの吸込み口５３ａに至
り、仕切り板のベルマウス５２ｃ近傍の空気を巻き込ん
で、次の羽根の回転方向（表側）の部分で再度ランナー
の外周側に放出される。これが繰り返されて吸水ホース
内の空気が排出され、浴槽内の風呂水がホース栓口から
これに連通する吸い込み室内に吸水される。以上が自吸
行程である。

【００４４】この時、モータの電流が電流センサ６４で
監視されており、モータ負荷が小さい（自吸）時間が所
定時間例えば１５０秒経過した場合には、風呂水吸水が
不可（風呂水がないあるいは吸水ホースに穴が開いてい
る、あるいは吸水栓口のフィルターの詰まり）と判断
し、モータ給電を止め、給水電磁弁２７を再び開き水道
からの給水に切り替える。

【００４５】吸水ホース内の空気が排出されると吸い込
み室は風呂水で満たされ、ポンプランナー室のポンプ作
用で風呂水の揚水行程が始まる。揚水が始まるとランナ
ーが水中で回転することになりモータの負荷が大とな
り、駆動電流は増加する。電流センサ６４による電流監
視および水位センサ１１による洗濯槽内水位の監視でモ
ータ駆動の停止すなわち風呂水給水の停止が行われる。
この後、洗いあるいはすすぎ行程に移行する。

【００４６】以上本実施例の概略動作説明を行った。次
に自吸動作の詳細を説明する。気水分離室には図７に示
すように吐出ホースが接続される吐出口３８と呼び水ホ
ースが接続される呼び水口３５が連通している。吸水ホ
ース３７の先端を浴槽に挿入し、洗濯機の電源スイッチ
を「入」にして、風呂水洗濯ボタン２５を押すと、前述
のごとく１５秒間給水電磁弁２７に通電され、水道水が
給水される。

【００４７】電磁弁２７の吐出口から出た水は呼び水供
給口３２近傍の壁３３にあたり、呼び水ホース３４を通
してポンプケーシング５１の呼び水口３５からポンプケ
ーシング５１の中へ呼び水として供給される。水は更に
水戻し孔からポンプランナー室５８に入り、下ボリュー
ト（通路）５２ｅ、上ボリュート（通路）５２ｆ、ラン
ナー５３を経て、マウスリングから吸込み室内にも入
り、やがて、吐出口および呼び水口の下端まで水位が上
昇して満水状態となる。

【００４８】１５秒が経過すると給水電磁弁の通電が停
止し、モータ５４へ通電される。モータ５４が回転する
と、モータシャフト５４ｂ、ランナーシャフト５３ｅを
介してランナー５３がＰ方向に回転する。起動と同時に
吸込み室内の水は連れ出される。この時、モータ回転を
急速に立ち上げると、上ボリュート５２ｆ端の開口５２
ｈから突出するため、この水勢でケーシングを満たして
いた呼び水の一部が呼び水口３５および吐出口３８から
外に排出される恐れがあるため、徐々に回転を高めるの
が好ましい。

【００４９】吸込み室内の水が連れ出されると、代わり
に給水管５０ｋ内の空気が逆止弁５５を押し開いて、吸
込み室５０ｂに流入し、同室の水面が低下する。やがて
水面はマウスリング５２ｃに至り、空気の吸入によって
ランナーのポンプ作用が停止し、水面の低下が止まる。
ランナーの吸込み口５３ａ近傍は水と空気が混在した状
態となり、この時点からランナーは本格的な自吸作用を
開始する。

【００５０】回転するランナーの吸込み口５３ａからは
水がほとんど供給されないから、羽根の回転方向と反対
側（裏側）の部分は低圧となる。前部下気水分離室内の
水は水戻し孔から前記低圧部となる羽根裏を経て吸込み
口に至り、同部の空気を巻き込んで次の羽根の回転方向
側（表側）の部分より再度ランナーの外周側に放出され
る。

【００５１】ランナー５３がＰ方向に回転すると、ラン
ナーで加速された水は、上及び下ボリュート５２ｆ、５
２ｅに沿ってボリュート出口５２ｈからポンプ室上部に
形成された前部上気水分離室５０ｉに吐出する。

【００５２】ランナー５３の回転により、吸込み室５０
ｂは負圧になり、逆止弁５５を開いて吸込み口３６に接
続された吸込みホース３７内の空気を吸込み、空気と水
の混合したものを気水分離室５０ｉへ送り出す。この空
気の混合した水は気泡防止リブ５２ｇ、５０ｄ、５０ｅ
の効果で短時間で空気と水に分離される。

【００５３】自吸運転中ポンプランナー室５８から吐出
された水には多量の空気を含んだ気水混合体となってい
るが、気水分離室に至ると比重の差によって、空気は気
水分離室の上部５０ｉに至り、水は気水分離室の下方５
０ｊに溜まる。

【００５４】ランナー５３の回転により、気水分離室内
５０ｊの水は戻り水孔５２ａを通ってボリュート５２
ｅ、５２ｆ内側に流れ込み、戻り水孔からボリュートの
内側に流れ込んだ水はランナー５３の羽根裏の負圧で引
き込まれ、ランナー中央、マウスリング５２ｃ隙間から
吸込み室５０ｂ側に至り空気を一緒に巻き込んで羽根車
５３の羽根表により再び加圧されてボリュート（通路）
で加速され、気水分離室５０ｉに吐出される。

【００５５】このような動作を繰り返すことにより、ホ
ース内の空気を排出しながら、浴槽の湯水を吸込み室ま
で揚水する。吸込み室５０ｂ内が水で満たされると通常
の給水運転に移行する。

【００５６】従来は図１２に破線で示すように、渦巻き
通路内の一部に局所的に窓状の戻し孔を設けて羽根内に
水を供給する手段がとられていた。本実施例では複数の
羽根間にまたがる形状に水戻し孔を開口させている。一
方自吸中の騒音に関してはランナーの羽根枚数が少ない
と前後２枚の羽根間隔が大きすぎてその中間付近に気泡
を含んだ水が滞留し、旋回して大きな自吸騒音を発生す
る。このため、羽根の枚数を増加させて羽根間の距離を
縮小させる必要があるが、縮小すると、前後一組の羽根
間内に流入する戻り水の量が減少して排気能力が低下す
る。

【００５７】従来は、羽根枚数が４枚と破線で示す周方
向に短い戻し孔のため、前後２枚の一組程度の羽根にし
か水を供給できないため、少なくなった流入流量のため
必然的に排気能力が低下して自吸時間が長くなってい
た。またランナーの外周に設ける渦巻き型の通路には自
吸が終了して定常の揚水運転に移行した際にランナーか
ら吐出した水を流速がほぼ一定の状態で効率よく外部に
導く役割があるが、途中戻し孔から揚水の一部が直接外
部に流出するためそれより下流側の流量が減少する。し
かし水通路はそのまま拡大を続けるから流速は大きく減
速して揚水効率が低下していた。本実施例では、羽根枚
数を１０枚と増加させ、水戻し孔を周方向に６０度以上
開口させており、前後２枚の二組程度の羽根に水を供給
できるため、排気能力を従来以上に維持でき、自吸時間
を低減している。また羽根間隔が狭くなっているため、
自吸時の騒音も低減できる。

【００５８】このような効果は、６０度以上開口させる
代わりに、羽根車の内周側から外周側まで直線状に形成
された直線羽根を有する羽根車において、戻し孔の始端
部と終端部を結ぶ中心角を羽根車の羽根間角度よりも大
きくするとよい。また、羽根車の内周側から外周側まで
の間で羽根面を径方向に湾曲させた羽根の場合には、羽
根の外周端角度（羽根車の回転中心と羽根の外周端とを
結ぶ線分が隣り合う羽根との間で成す角度）よりも大き
くするとよい。すなわち、戻し孔の始端部から終端部ま
でを２つの羽根間に形成される流路の幅よりも広く開口
させるとよい。

【００５９】図１３、図１４に自吸時の気水混合流体の
流れを示す。図１３（ａ）はポンプケーシング側を見た
図、同図（ｂ）はモータケーシング側を見た図である。
図１４（ａ）はポンプポンプ横から見た図、同図（ｂ）
はポンプ上から見た図である。自吸時に、上ボリュート
５２ｆ端の開口５２ｈから吐出された気水混合流体は、
旋回方向の成分を含み空気を前部上気水分離室５０ｉの
下方に巻き込む恐れがあるため、仕切り板５２には分離
壁の上端を延長して気泡防止リブＡ５２ｇを構成し、空
気の下方への巻き込みを少なくしている。また気泡防止
リブＡの延長上、ポンプケーシング側にも気泡防止リブ
Ｄ５０ｄを設けている。気泡防止リブＡに誘導されケー
シング端面に到達した流れの大部分はここで反転し、吐
出口３８に向かう。そこで更に吐出口周辺にも気泡と共
に呼び水が吐出口から流出するのを防止するため気泡防
止リブＥ５０ｅを設けている。ここに到達した流れはリ
ブへの衝突で気水分離が促進される。そして分離した空
気はここにたまり、水は前部下気水分離室５０ｊに流れ
戻り孔から再び吸込み室に流入する。

【００６０】一方、気泡防止リブＡに誘導されケーシン
グ端面に到達した流れの一部分はモータケーシング側に
流れ、円筒部上の後部気水分離室５１ｄで図示するよう
に大きく円を描いてその部屋の行き止まりで反転してポ
ンプケーシング側に戻る。蒸気抜き穴５１ｇを後部気水
分離室後端の設けたのは、この長い気水混合流体の流れ
を作ためである。この長い流れの間に気水分離が促進さ
れ、後部気水分離室５１ｄの上部に空気が停留し徐々に
この空気は吐出口から大気中に排出される。また水は後
部気水分離室５１ｄに連通する冷却水路５１ｅを通って
再び水戻し孔に供給される。この時後部気水分離室５１
ｄに連通して、冷却水路５１ｅが設けられているため呼
び水あるいは吸水された風呂水が冷却水路５１ｅを循環
し、モータを冷却するとともに、モータの騒音を吸収し
ている。

【００６１】本実施例では図１３に示すように、ケーシ
ングねじ止め部分を除いた実質的なポンプ幅Ｗ（気水分
離室幅）を、後部収納箱１７ｂの奥行きＤ内にコンパク
トに内臓するため、羽根径Ｄ（２６ｍｍΦ）の２倍以内
としている。従来は３倍以上であった。このため先に説
明したように、上ボリュート５２ｆ端の開口５２ｈから
吐出された気水混合流体は、ケーシング端面に高流速で
ぶつかり、到達した流れの大部分はここで反転し、気泡
防止リブＤ及びＥで整流され図に実線矢印で示す流れと
なる。もし気泡防止リブＤがなければ、図破線矢印で示
すように、気水混合流体の多くは前部下気水分離室に流
れ、水戻し孔に十分に気水分離されないまま（泡を含ん
だまま）戻る。このため排気能力がそがれ、自吸時間の
増大を招くことになる。従来ではケーシング端面に至る
までに距離があり流速も落ちるため、上述の不具合は起
きなかった。また吐出口に至るまでの行程が短いため、
もし気泡防止リブＤがなければ、高速で吐出口にぶつか
り、気泡とともに呼び水の一部を吐出口から外部に吐出
してしまう。実験によれば、気水分離室幅Ｗを羽根径Ｄ
（２６ｍｍΦ）の２倍以内とした場合には気泡防止リブ
Ａ、ＤおよびＥは必須であった。

【００６２】定常運転になると吸水された風呂水は、羽
根車５３とポンプランナー室で構成される遠心ポンプ作
用で、ボリュート開口５２ｈから気水分離室を経て、吐
出口３８から吐出ホースを介して部屋Ｂに至り、傾斜流
路２９から洗濯槽５内に供給される。給水が完了する
と、洗い、すすぎ動作が行われる。

【００６３】図１５に洗濯機と浴槽の配置例を示す。こ
の場合、図中で示す高さの揚程Ｈ（＝１．２−（0．8−
0．6）＋０．８＝１．８ｍ）に打ち勝って浴槽の水を自
吸式ポンプ２８の吸込み室まで持ち上げる必要がある。
自吸が進むにつれ、吸込み室内は負圧になり、最終的に
はこの負圧は図１５の場合−１８００ｍｍＡｑに達す
る。仕切り板５２は枠５２ｄで吸込室５０ｂの隔壁５０
ａに嵌合され、円筒部端面で分離壁５２ｂを介して押さ
れる形で密接しているが、少しでも隙間があれば、前述
の負圧で気密が破れることになる。自吸初期では吸込み
室は呼び水に水没する形で、少しの隙間は水で満たさ
れ、毛細管現象で気密がたもたれるが、自吸が進むにつ
れ、吸込み室特に上部は呼び水水面が低下して大気に晒
される。図１６にこの状態を示す。また吸込み室内の負
圧も高まってくる。このため、前述の少しの隙間から空
気が吸込み室内に流入することになる。吸込み室内の空
気は前述したように、羽根車の回転による気水分離で排
出され続けるが、一方ではこの空気流入が起きることに
なる。このため気水分離での空気排出量と空気漏れ量が
バランスしたところで吸込み室内の圧力は一定となる。
もし図１５に示す配管で自吸しようとした場合この隙間
による漏れで吸込み室内圧力が−１５００ｍｍＡｑで安
定するのであれば、自吸できないことになる。これを防
止するために、吸込み室壁５０ａ端面とこれに当接する
枠５２ｄの内縁部の平滑度を高める必要がある。製造上
の公差でこれを管理するのが困難であれば、上記当接部
にシール材を塗布した後、嵌合してもよい。また嵌合面
をラビリンス構造とするのも良い。さら嵌合した後に当
接部を超音波等で溶接する方法でも良い。このような措
置はポンプ２８の自吸揚程を大きくするために必要であ
る。

【００６４】また図１３に示す羽根中心から吐出口まで
の高さＨを羽根径Ｄの１．４倍以上にすれば、自吸が進
んだ状態でも、吸込み室上部が水面から露出するのを防
止でき、上述したと同様の効果を得ることができる。

【００６５】以上本実施例によればポンプ性能を落さず
に小型化できる。そして洗濯機上面後部にコンパクトに
内臓でき、上面に設けられる洗濯物投入口を大きくで
き、使用者の使い勝手を向上できる。

【００６６】図１７に本発明の他の一実施例を示す。図
１８は図１７のモータケーシング正面図である。自吸時
間は気水分離室の容積に逆比例する。つまり気水分離室
容積を大とすれば気水分離が促進され、結果自吸時間を
低減することができる。本実施例はモータケーシングの
気水分離室５１ｄの容積を第１の実施例に比べ増加させ
ている。これによって、気水分離をより効率的に行うこ
とが可能となり、自吸時間をさらに短縮することが可能
となる。他の動作は第１の実施例と同様なため説明を省
略する。

【００６７】図１９に本発明の他のポンプケーシング実
施例を示す。本実施例は気水分離をさらに促進するた
め、ポンプケーシングに泡防止リブＦ５０ｆを追加した
場合である。またこの時に用いる仕切り板を図２０に示
す。仕切り板５２にも泡防止リブＡ５２ｇに加え、もう
一つの泡防止リブＢ５２ｉを追加する。泡防止リブＢ５
２ｉの延長上にポンプケーシングの泡防止リブＦ５０ｆ
が配置される。これらの泡防止リブにより自吸時の気水
混合流体は前部上気水分離室内で循環することになり、
水戻し孔に分離されない気泡が戻ることがなくなり、さ
らに自吸時間を短縮できる。

【００６８】また図２１に本発明の他のモータケーシン
グ実施例を示す。本実施例は気水分離をさらに促進する
ため、モータケーシングに泡防止リブＫ５１ｋ、泡防止
リブＬ５１ｌを追加した場合である。これにより自吸時
の気水混合流体は後部気水分離室内で循環することにな
り、水戻し孔に分離されない気泡が戻ることがなくな
り、さらに自吸時間を短縮できる。

【００６９】

【発明の効果】本発明によれば、自吸ポンプをコンパク
トに構成でき（特に幅及び長さを短縮した構成）、かつ
洗濯機に装着した場合には後部収納室の奥行きを狭くで
きるため、衣類投入口を広く開口できるようになり、使
用者の衣類の出し入れを容易にできる。さらにポンプ給
水性能（流量）を維持して、自吸時間を短縮できるた
め、風呂水等の総給水時間しいては洗濯時間を短縮でき
る。また自吸時間での騒音を抑えているため、深夜等に
も洗濯を可能としている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のポンプを内蔵した全自動洗濯機の外観
斜視図。

【図２】本発明のポンプを内蔵した全自動洗濯機の縦断
面図。

【図３】全自動洗濯機の操作パネル図。

【図４】後部収納箱内部の平面図。

【図５】給水電磁弁および傾斜路、風呂水吸水ポンプ配
管の詳細を示す図。

【図６】本発明による風呂水吸水ポンプの構造図。

【図７】ポンプケーシングの詳細図。

【図８】モータケーシングの詳細図。

【図９】仕切り板の詳細図。

【図１０】ランナー（羽根車）の詳細図。

【図１１】本発明のポンプを内蔵した全自動洗濯機の電
気接続図。

【図１２】ランナーの羽根間の流れを示す図。

【図１３】自吸時におけるポンプ内気水混合流体の流れ
を示す図。

【図１４】自吸時におけるポンプ内気水混合流体の流れ
を示す図。

【図１５】本発明のポンプを内蔵した全自動洗濯機と浴
槽との配管を示す図。

【図１６】自吸時におけるポンプ内の状態を示す図。

【図１７】本発明によるポンプの他の実施例。

【図１８】本発明によるポンプのモータケーシングの他
の実施例。

【図１９】本発明によるポンプのポンプケーシングの他
の実施例。

【図２０】本発明によるポンプの仕切り板の他の実施
例。

【図２１】本発明によるポンプのモータケーシングの他
の実施例。

【符号の説明】

１７ｂ…後部収納箱、２７…給水電磁弁、２８…自吸式
ポンプ、３５…呼び水口、３６…吸水栓、３７…吐出
口、５０…ポンプケーシング、５０ｂ…吸込み室、５０
ｄ…泡防止リブＤ、５０ｄ…泡防止リブＤ、５０ｅ…泡
防止リブＥ、５０ｋ…吸水管、５０ｉ…前部上気水分離
室、５０ｊ…前部下気水分離室、５０ｆ…泡防止リブ
Ｆ、５１…モータケーシング、５１ａ…円筒部、５１ｄ
…後部気水分離室、５１ｅ…冷却用水路、５１ｇ…蒸気
抜き穴、５１ｉ…リブ、５１ｋ…泡防止リブＫ、５１ｌ
…泡防止リブＬ、５２…仕切り板、５２ａ…水戻し孔、
５２ｂ…分離壁、５２ｅ…下ボリュート（通路）、５２
ｆ…上ボリュート（通路）、５２ｇ…泡防止リブＡ、５
２ｉ…泡防止リブＢ、５３…ランナー（羽根車）、５４
…モータ、５５…逆止弁、５８…ポンプランナー室。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小池 敏文 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (56)参考文献 特開 平10−103282（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−312568（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04D 9/00

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】最初は吸込み管中の空気を排除する真空ポ
   ンプとして働き、前記吸込み管中の空気を排除した後は
   揚水ポンプとして作動する自吸式ポンプにおいて、自吸
   用の水の戻し孔を羽根車の外周に設けた渦巻き通路内に
   設けるとともに、前記戻し孔の開口部の大きさを始端部
   から終端部まで漸減するようにしたことを特徴とする自
   吸式ポンプ。
2. 【請求項２】請求項１に記載の自吸式ポンプにおいて、
   前記戻し孔の始端部と終端部を結ぶ中心角を６０度以上
   ９０度以下に設定したことを特徴とする自吸式ポンプ。
3. 【請求項３】請求項１に記載の自吸式ポンプにおいて、
   前記戻し孔の始端部と終端部を結ぶ中心角を前記羽根車
   の羽根間角度よりも大きくしたことを特徴とする自吸式
   ポンプ。
4. 【請求項４】請求項１に記載の自吸式ポンプにおいて、
   前記羽根車の羽根は羽根車の径方向に湾曲して形成さ
   れ、前記戻し孔の始端部と終端部を結ぶ中心角を、羽根
   の外周端角度よりも大きくしたことを特徴とする自吸式
   ポンプ。
5. 【請求項５】請求項１に記載の自吸式ポンプにおいて、
   羽根車の外周部に前記戻し孔始端部までの通路幅を漸増
   する第一の渦巻き通路と、前記戻し孔始端部から水通路
   終端までの通路幅を漸増する第二の渦巻き通路を設ける
   ようにしたことを特徴とする自吸式ポンプ。
6. 【請求項６】請求項１に記載の自吸式ポンプにおいて、
   前記戻し孔を前記渦巻き通路の底面に設けるようにした
   ことを特徴とする自吸式ポンプ。
7. 【請求項７】請求項６に記載の自吸式ポンプにおいて、
   前記戻し孔の始端部を渦巻き通路の最下端近傍に設ける
   ようにしたことを特徴とする自吸式ポンプ。
8. 【請求項８】請求項１に記載の自吸式ポンプにおいて、
   羽根車の羽根数を８枚以上に設定するようにしたことを
   特徴とする自吸式ポンプ。