JP3723556B2 - 立軸形遠心ポンプおよびポンプ用羽根車 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、立軸形遠心ポンプおよびこのポンプに用いられるポンプ用羽根車に関し、特に静粛性が求められる空気調和装置に組み込まれる排水ポンプに応用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
立軸形遠心ポンプは、羽根車の回転によってケーシング内に介在する液体を連れ回りさせ、これによって発生する遠心力を利用してケーシング外に液体を吐出する一方、これに応じて新たな液体をケーシング内に吸い込むようにしたものであり、例えば空気調和装置の排水ポンプなどとして利用されている。
【０００３】
空気調和装置においては、冷房運転中に発生する空気中の凝縮水を室外に排出するため、これをドレンパンに一時的に溜め、ここから排水ポンプを用いて室外に排出することが一般的に行われている。
【０００４】
このような排水ポンプとしては、特許文献１や特許文献２に開示されたようなものが周知である。これらに開示された排水ポンプは、カバーとケーシングとで囲まれたポンプ室内に羽根車を収容し、この羽根車の羽根車軸にモータを連結し、このモータを駆動することによってポンプ室内で羽根車を回転させ、ポンプ室内に介在する水などの液体を羽根車と共に連れ回りさせるようにしたものである。つまり、ポンプ室内の液体を羽根車と共に連れ回りさせることにより、液体に発生する遠心力を利用してポンプ室の外周部に連通する吐出し管からポンプ室の外に液体を排出する一方、このポンプ室からの液体の排出に伴って、ポンプ室の下端中央部に連通する吸込管からポンプ室内に新たな液体を吸い込むようにしている。
【０００５】
ケーシングと共に排水ポンプの主要部を構成する羽根車は、モータに連結される羽根車軸と、この羽根車軸の周囲に放射状に突設される複数枚の羽根板とを具えている。従来の羽根板は、ポンプ室内に介在する液体の連れ回りを促進するため、羽根板の回転方向に対してほぼ直交する広い面を持っているのが普通である。
【０００６】
【特許文献１】
実用新案登録第２５９３９８６号公報
【０００７】
【特許文献２】
特許第３２８２７７２号公報
【０００８】
【特許文献３】
特開２００２−４８０８４号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
近年、空気調和装置における運転音の低減化が求められており、この空気調和装置に組み込まれた排水ポンプの作動音およびこれに伴って発生する各種騒音の類も低減させることが求められている。例えば、排水ポンプの作動によって発生する僅かな水かき音ですら問題となっているほどである。
【００１０】
周知のように、羽根車軸の軸線を中心に回転する羽根車の羽根板の回転方向側を向く面とその反対側に位置する面とでそれぞれ発生する圧力の差は、羽根板の周速度の二乗に比例して大きくなる。このため、羽根車軸の軸線を中心に回転する羽根車の羽根板の特に外周端縁部において、羽根板の回転方向と反対側の面にキャビテーションが発生し易く、このキャビテーションは上述した騒音の大きな原因の１つとなる。また、羽根車の回転によって羽根板の上端部がポンプ室内で連れ回る液体の液面から露出し始めた状態となっている箇所では、羽根板の周囲に介在する液体が羽根板の上端縁を乗り越える際、ポンプ室内に介在する空気を巻き込んで騒音が発生してしまう。
【００１１】
このように、従来の排水ポンプにおける羽根車の羽根板は、ポンプ室内に介在する液体の連れ回りを促進するため、羽根車の回転方向に対してほぼ直交する広い面を持っており、これが上述したような騒音発生の一因となっている。しかしながら、空気調和装置に組み込まれる排水ポンプは、締切揚程が他のポンプと比較して低く、その負荷が本質的に小さいという特性を考慮すると、羽根車の回転方向に対してほぼ直交する広い面を持った従来の羽根板は、空気調和装置に組み込まれる排水ポンプとしては不適当な形状であると言えよう。
【００１２】
【発明の目的】
本発明の目的は、静粛性に優れた立軸形遠心ポンプおよびこのポンプに組み込まれる羽根車を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の形態は、羽根車と、ケーシングと、このケーシングに装着されて当該ケーシングとで前記羽根車が収容されるポンプ室を形成するカバーと、前記ケーシングに突設されて前記ポンプ室の下端中央部に連通する吸込通路を形成する吸込管と、前記ケーシングに突設されて前記ポンプ室の外周部に連通する吐出し通路を形成する吐出し管とを有する立軸形遠心ポンプであって、前記羽根車は、上端部に前記カバーの外から駆動モータが連結される羽根車軸と、この羽根車軸の下端部からその半径方向に放射状に突出する複数本のステーと、これら個々のステーから前記羽根車軸の軸線と平行に上方にそれぞれ突出する複数本のピンとを具えたことを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の第２の形態は、羽根車と、ケーシングと、このケーシングに装着されて当該ケーシングとで前記羽根車が収容されるポンプ室を形成するカバーと、前記ケーシングに突設されて前記ポンプ室の下端中央部に連通する吸込通路を形成する吸込管と、前記ケーシングに突設されて前記ポンプ室の外周部に連通する吐出し通路を形成する吐出し管とを有する立軸形遠心ポンプであって、前記羽根車は、上端部に前記カバーの外から駆動モータが連結される羽根車軸と、この羽根車軸と同心状をなすように複数本のステーを介して当該羽根車軸の下端部に連結され、該羽根車軸の外周面との間に空隙を形成する環状の主板と、この主板から前記羽根車軸の軸線と平行に上方に突出する複数本のピンとを具えたことを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の第１または第２の形態によると、羽根車軸に連結される駆動モータが作動すると、水などの液体が介在するポンプ室内で羽根車が回転する。このため、羽根車のステーまたは主板からから上向きに突出するピンが液体内にて回転するのに伴い、ポンプ室内の液体がその粘性によって次第に羽根車と共に連れ回りし始める。このようにしてポンプ室内に介在する液体が連れ回りすると遠心力が発生し、この遠心力により液体がポンプ室からその外周部に連通する吐出し通路に吐出され、これに伴ってポンプ室の中央部に連通する吸込通路から液体がポンプ室内に吸い込まれる。羽根車の軸心を中心としてポンプ室内で旋回するピンは、その周囲に介在する液体に対し、これをほぼ層流状態で後方へと回り込ませるように移動する。
【００１６】
本発明の第１または第２の形態による立軸形遠心ポンプにおいて、羽根車軸の軸線を中心とする円周方向に沿った個々のピンの長さ寸法がその半径方向に沿った幅寸法と同じか、あるいはそれよりも大きく設定されていることが好ましい。
【００１７】
羽根車の周囲を囲むようにカバーから下向きに突出し、ケーシングの内壁との間に環状の空隙を形成する仕切り壁を形成することができる。
【００１８】
駆動モータのスピンドルが貫通すると共にポンプ室内と外部とを連通する開口をカバーの中央部に形成することができる。
【００１９】
羽根車軸の一端部から羽根車軸の軸線に沿って突出し、吸込通路内に位置する攪拌部材を羽根車が有するものであってよい。
【００２０】
本発明の第３の形態は、羽根車軸と、この羽根車軸の一端部からその半径方向に放射状に突出する複数本のステーと、これら個々のステーから前記羽根車軸の軸線と平行に当該羽根車軸の他端部側に向けてそれぞれ突出する複数本のピンとを具えたことを特徴とするポンプ用羽根車にある。
【００２１】
本発明の第４の形態は、羽根車軸と、この羽根車軸と同心状をなすように当該羽根車軸の一端部に複数本のステーを介して連結され、該羽根車軸の外周面との間に空隙を形成する環状の主板と、この主板から前記羽根車軸の軸線と平行に該羽根車軸の他端部側に向けて突出する複数本のピンとを具えたことを特徴とするポンプ用羽根車にある。
【００２２】
本発明の第３または第４の形態によるポンプ用羽根車において、個々のピンが、羽根車軸の軸線を中心とする円周方向に沿った長さ寸法がその半径方向に沿った幅寸法と同じか、あるいはそれよりも大きく設定されていることが好ましい。個々のピンは、その旋回方向に対して垂直な面に投影した面積が羽根車軸の半径方向内側に位置するピンほど小さく設定されていることが好ましい。この場合、複数本のピンの突出高さを羽根車軸の半径方向内側ほど低く設定したり、あるいは羽根車軸の半径方向内側に位置するピンの羽根車軸の半径方向に沿った先端部の幅寸法を基端部のそれよりも小さく設定することによって対応することができる。
【００２３】
羽根車軸の軸線に対して垂直に切ったピンの断面形状が円形であってよい。あるいは、個々のピンが羽根車軸側に面する内側弧状面と、その反対側の外側弧状面とを有し、この外側弧状面の弧の長さを内側弧状面のそれよりも長く設定したものであってよい。
【００２４】
羽根車軸の一端部からこの羽根車軸の軸線に沿って突出する攪拌部材をさらに具えることができる。この場合、攪拌部材が羽根車軸の軸線と平行に並ぶ複数本の円柱状部材であってよい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明による立軸形遠心ポンプを空気調和装置に組み込まれる排水ポンプユニットに応用した実施形態について、図１〜図１１を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限らず、これらをさらに組み合わせたり、この明細書の特許請求の範囲に記載された本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が可能であり、従って本発明の精神に帰属する他の任意の技術にも当然応用することができる。
【００２６】
本実施形態における排水ポンプユニットの概略構造を図１に示し、その羽根車の部分の外観を図２に示し、図１中のIII−III矢視断面構造を図３に示す。すなわち、本実施形態における排水ポンプユニット１０は、筒状の側壁部１１ａと円錐状の底壁部１１ｂとを有するケーシング１１と、このケーシング１１の側壁部１１ａの上端部に嵌合されて当該ケーシング１１とでポンプ室１２を形成するカバー１３と、このポンプ室１２内に収容される羽根車１４と、この羽根車１４に連結されてこれを回転させる駆動モータ１５と、図示しない周知のスナップ止め機構を介してカバー１３に連結され、このカバー１３との間に駆動モータ１５を挟み込むホルダ１６とを具えている。
【００２７】
本実施形態では、ケーシング１１の底壁部１１ｂを中央部が下向きに窪んだ円錐状に設定しているが、底壁部１１ｂを水平面と平行ないわゆる平底状に設定しても何ら問題はない。このケーシング１１には、底壁部１１ｂの中央から下向きに突出し、ポンプ室１２内に連通する吸込通路１７を形成する吸込管１８と、側壁部１１ａから羽根車１４の半径方向外側に突出し、ポンプ室１２内に連通する吐出し通路１９を形成する吐出し管２０とが一体的に形成されている。吸込管１８は、図１中、二点鎖線で示す空気調和装置のドレンパン内に位置決めされ、このドレンパン内に溜まる凝縮水の中にほぼ没する状態となる。
【００２８】
上述したケーシング１１と、図示しない周知のスナップ止め機構を介してケーシング１１に固定されるカバー１３との嵌合部分には、Ｏリング２１が装着され、これらの嵌合部分から水などの液体が外部に漏出しないように配慮している。カバー１３の中央部には、駆動モータ１５のスピンドル２２を通すと共に、ポンプ室１２内を大気圧に保つための開口２３を形成したボス部１３ａが上向きに突設されており、開口２３の内径は駆動モータ１５のスピンドル２２の外径よりも充分大きく設定されている。また、このボス部１３ａを囲む一対の半円筒状をなすスペーサ２４がカバー１３と一体的に形成されており、これら一対のスペーサ２４の上端に駆動モータ１５が載置されるようになっている。さらに、ポンプ室１２内に臨むカバー１３の外周縁部には、ケーシング１１の側壁部１１ａとの間に環状の空隙２５を形成する筒状の仕切り壁２６がケーシング１１の底壁部１１ｂに向けて下向きに突設されている。従って、ポンプ室１２内の上部周縁に位置する液体は、仕切り壁２６の存在によって下向きに流れ、仕切り壁２６の下端とケーシング１１の底壁部１１ｂとの間の隙間を通って空隙２５から吐出し通路１９内に導かれる結果、ポンプ室１２の上部周縁に介在する気泡が吐出し通路１９側に流れ込むのを阻止することができる。つまり、本実施形態における仕切り壁２６は、ポンプ室１２の上部周縁に介在する気泡が吐出し通路１９側に流れ込むのを抑制するためのものであるので、本実施形態のようにカバー１３の全周に亙って形成する必然性は全くない。しかしながら、この仕切り壁２６の下端部は、凝縮水の円滑な流れを妨げないように、その断面形状が半円状などの曲面にて形成されていることが好ましい。
【００２９】
本実施形態における羽根車１４は、上端部にカバー１３の外から駆動モータ１５が連結される羽根車軸２７と、ケーシング１１の底壁部１１ｂの傾斜に沿って羽根車軸２７の下端部からその半径方向に放射状に突出する複数本（図示例では４本）のそれぞれ丸棒状をなすステー２８と、これら個々のステー２８から羽根車軸２７の軸線とほぼ平行に上方にそれぞれ突出する複数本のピン２９と、羽根車軸２７の下端から当該羽根車軸２７の軸線に沿って突出し、吸込通路１７内に位置する攪拌部材３０とを具えている。羽根車軸２７は、上端面が開口する中空の筒状をなし、ここに駆動モータ１５のスピンドル２２の下端が圧入されて一体化し、ポンプ室１２に対する羽根車１４の相対位置が適切に設定される。羽根車軸２７の軸線に対して垂直な断面形状が円形となったピン２９は、１本のステー２８に付き、それぞれ３本ずつ等間隔に突設された状態となっている。また、これらの上端位置は、羽根車軸２７の軸線に対して垂直な単一平面内、つまり同一水平面内に位置するように個々のピン２９の長さが設定されている。さらに、本実施形態における攪拌部材３０は、羽根車軸２７の軸線に対して垂直な断面形状が十文字状となるような４枚の羽根板部３０ａを具えている。
【００３０】
羽根車１４を回転させる駆動モータ１５は、この駆動モータ１５を跨ぐような枠状をなすホルダ１６にねじ止めされ、ホルダ１６の下端部をスナップ止め機構を介してカバー１３に連結することにより、スペーサ２４の上端とホルダ１６とに挟み付けられた状態となってこれらが一体化される。これらカバー１３とホルダ１６とのスナップ止め機構や、上述したケーシング１１とカバー１３とのスナップ止め機構は、例えば特許文献３などで周知であり、しかもこれらは本発明の特徴部分でもないので、これらの構成についてのさらなる説明は省略する。
【００３１】
スナップ止め機構やカバー１３と一体のスペーサ２４によってカバー１３との間隔が所定に保持される駆動モータ１５のハウジング３１と、カバー１３のボス部１３ａとの間に位置するスピンドル２２の部分には、水滴などがスピンドル２２からハウジング３１内に浸入しないように、水切板３２が嵌着されている。
【００３２】
このような構成を持つ排水ポンプユニット１０の駆動モータ１５が作動を始めると、吸込通路１７内に介在する凝縮水が攪拌部材３０の回転によって攪拌され、その粘性によって次第に攪拌部材３０と共に吸込通路１７内で旋回し始める。吸込通路１７内での凝縮水の旋回に伴って発生する遠心力により、その水面が凹状の立体放物曲面を描きながら吸込通路１７の上端を越えてポンプ室１２の底壁部１１ｂへとせり上がり、さらにステー２８およびピン２９が凝縮水で浸された状態となる。このようにしてポンプ室１２内に入って来る凝縮水は、回転する羽根車１４のステー２８およびピン２９によってさらに高速で旋回し、凝縮水の一部がケーシング１１の底壁部１１ｂとカバー１３の仕切り壁２６の下端との隙間を通って空隙２５から吐出し通路１９へと排出される。この凝縮水の排出に伴ってドレンパン内の新たな凝縮水が吸込通路１７内に吸い込まれ、連続的にドレンパン内の凝縮水が吐出し通路１９から外部に排出される。この場合、羽根車１４の回転数とその最大径、つまりステー２８の長さとによって羽根車１４の径方向中心側と径方向外側端との圧力差が決まるため、この排水ポンプユニット１０の締切揚程も自ずと決まるが、その排水量は羽根車１４の旋回方向に対して垂直な面に投影したステー２８やピン２９の面積によって左右されることとなる。
【００３３】
排水ポンプユニット１０の作動中においては、羽根車１４のピン２９が凝縮水の旋回速度よりも高速で回転しているため、その周囲に介在する凝縮水は、静止中のピン２９に対して凝縮水がポンプ室１２内を旋回していると見なした場合、その流線を二点鎖線で模式的に表す図３に示すように、ピン２９の外周面を巻くようにして比較的滑らかに後方に流下する状態となる。つまり、従来のように羽根車１４の回転方向に対してほぼ直交する広い面を持った抵抗の大きな羽根板を使用していないため、たとえ羽根車１４の最外周側に位置するピン２９であっても、その旋回方向の後側にはキャビテーションがほとんど発生せず、キャビテーションに起因する騒音をなくすことができる。同様なことが丸棒状をなすステー２８においても当てはまる。また、吸込管１８内での凝縮水の旋回周速度は、ポンプ室１２内での凝縮水の旋回周速度よりも相当遅いため、攪拌部材３０が抵抗の大きな羽根板部３０ａであってもここでキャビテーションが発生するような不具合は生じない。また、排水ポンプユニット１０の始動時および低揚程時においても、カバー１３に形成された仕切り壁２６の存在により、吐出し通路１９側に排出される凝縮水に気泡が混入するのを阻止することができ、気泡が吐出し通路１９側に排出される際の騒音をなくすことができる。
【００３４】
上述した実施例では、ピン２９の上端が同一水平面上に位置するように、個々のピン２９の高さを設定したが、羽根車１４の回転中においてはポンプ室１２内の凝縮水の水面がすり鉢状に変位し、羽根車軸２７に近いピン２９の上部が水面から露出して凝縮水を攪拌できなくなる。このため、本発明による羽根車の別な実施形態の主要部の断面構造を表す図４に示すように、ポンプ室１２内に形成される凝縮水の旋回水面（図中、二点鎖線で示す）の高さに応じて羽根車軸２７から遠いピン２９ほどその高さを高く設定し、ピン２９の機能を最大限に発揮させることが有効である。あるいは、同じような効果を得るため、個々のピン２９の旋回方向に対して垂直な面に投影した面積が羽根車軸２７の半径方向内側に位置するピン２９ほど小さく設定することによっても対処可能である。具体的には、図５に示すように、羽根車軸２７に近いピン２９ほどそのテーパ角θが大きくなるような先細りのテーパ状に形成したり、図６に示すように羽根車軸２７に近いピン２９ほど外径が小さくなるような小径部２９ａを先端側に有する段付きに形成する。
【００３５】
また、上述した実施例では、羽根車軸２７の軸線に対して垂直な断面形状が円形となるようなピン２９を採用したが、三角形，四角形，六角形などの多角形や水滴形など任意の断面形状のピン２９を採用することが可能である。ただし、上述したキャビテーションの発生を抑制する観点から、個々のピン２９は、羽根車軸２７の軸線を中心とする円周方向に沿った長さ寸法をその半径方向に沿った幅寸法と同じか、あるいはそれよりも大きく設定することが好ましく、これらの周囲に介在する凝縮水が滑らかに、つまり可能な限り層流状態でピン２９の外周面を回り込むことができるようにすることが好ましい。例えば、正方形の断面を持つピン２９を採用した場合には、図７に示すように正方形の１つの頂点３３がその回転方向上流側を向くようにし、この正方形の対角側に位置する頂点３４を回転方向下流側を向くように設定することが好ましい。同様に、水滴形のピン２９を採用した場合には、図８に示すように一端側の球面部２９ｂがその回転方向上流側を向くように設定し、他端側の尾部２９ｃがその回転方向下流側を向くように設定することが好ましい。この場合、水滴形のピン２９を羽根車軸２７からの距離に応じた曲率半径で湾曲させることも有効である。また、羽根車軸２７と反対側に位置する外側弧状面２９ｄの長さを羽根車軸２７側に面する内側弧状面２９ｅの弧の長さよりも長く設定することにより、これらの近傍を通過する凝縮水の周速度の相違による乱流の発生を抑制することも可能となる。
【００３６】
上述した実施例では、羽根車１４のステー２８からピン２９が直接突出するようにしたが、羽根車１４の強度を高めるために環状の主板を羽根車１４に設け、この主板からピン２９を突出させた構造を採用することも可能である。
【００３７】
このような本発明によるポンプ用羽根車の他の実施形態の平面形状を図９に示し、その正面形状を破断状態で図１０に示すが、先の実施例と同一機能の要素にはこれと同一符号を記すに止め、重複する説明は省略するものとする。すなわち、羽根車軸２７の軸線に対して垂直な環状をなす主板３５は、羽根板部３０ａの上端から延在する４本のそれぞれ板状をなすステー２８を介し、羽根車軸２７と同心をなすように羽根車軸２７の下端部に設けられている。主板３５の表面には、羽根車軸２７の軸線に対して垂直な断面形状が半円柱状をなす多数のピン２９が所定間隔で複数列（図示例では４列）同心状に突設されているが、全体を螺旋状に配列させることも可能である。これら個々のピン２９は、円弧面２９ｄが羽根車１４の外周側を向くように配されている。本実施形態では、吸込通路１７からポンプ室１２を通って吐出し通路１９へと流れる凝縮水が主板３５の存在によって整流化され、吸込通路１７からの凝縮水は羽根車軸２７の外周面と主板３５の内周面との空隙３６からポンプ室１２内に導かれる。
【００３８】
図１１は、本発明によるポンプ用羽根車の別な実施形態の外観を示しており、先の実施例と同一機能の要素には、これと同一符号を記してある。本実施形態においては、すり鉢状に成形された主板３５に比較的大径の円柱状をなすピン２９を複数本（図示例では４個）突設し、攪拌部材３０を羽根車軸２７の軸線と平行な２本の円柱体３０ｂにて形成している。ピン２９の外径は、羽根車軸２７の径方向に沿った主板３５の幅寸法とほぼ同じに設定されているが、羽根車１４の回転中にキャビテーションが発生しないように、これらの外径寸法を適切に設定する必要がある。
【００３９】
【発明の効果】
本発明の第１の形態の立軸形遠心ポンプによると、上端部にカバーの外から駆動モータが連結される羽根車軸と、この羽根車軸の下端部からその半径方向に放射状に突出する複数本のステーと、これら個々のステーから羽根車軸の軸線とほぼ平行に上方にそれぞれ突出する複数本のピンとを羽根車が具えているので、羽根車の軸心を中心としてポンプ室内で旋回するピンは、その周囲に介在する液体に対し、これをほぼ層流状態で後方へと回り込ませるように移動する結果、ステーおよびピンの周囲でのキャビテーションの発生や空気の巻き込みによる騒音を抑制することができる。
【００４０】
本発明の第２の形態の立軸形遠心ポンプによると、上端部にカバーの外から駆動モータが連結される羽根車軸と、この羽根車軸と同心状をなすように複数本のステーを介して当該羽根車軸の下端部に連結され、該羽根車軸の外周面との間に空隙を形成する環状の主板と、この主板から羽根車軸の軸線とほぼ平行に上方に突出する複数本のピンとを羽根車が具えているので、羽根車の軸心を中心としてポンプ室内で旋回するピンが、その周囲に介在する液体に対し、これをほぼ層流状態で後方へと回り込ませるように移動する結果、ピンの周囲でのキャビテーションの発生や空気の巻き込みによる騒音を抑制することができる。
【００４１】
羽根車軸の軸線を中心とする円周方向に沿った個々のピンの長さ寸法をその半径方向に沿った幅寸法と同じか、あるいはそれよりも大きく設定した場合、その周囲に介在する液体をより確実に層流状態で後方へと回り込ませることができ、騒音をさらに抑制することができる。
【００４２】
羽根車の周囲を囲むように下向きに突出してケーシングの内壁との間に環状の空隙を形成する仕切り壁をカバーが有する場合、ポンプ室内の空気が吐出し通路側に流れ込むのを阻止して気泡がポンプ室から吐出し通路へと移動する際に発生していた騒音をなくすことができる。
【００４３】
駆動モータのスピンドルが貫通し、ポンプ室内と外部とを連通する開口をカバーの中央部に形成した場合には、ポンプ室内を常に大気圧に保つことができるため、遠心力を有効に利用して液体を効率良く吐出し通路側へ排出させることができる。
【００４４】
羽根車軸の一端部から当該羽根車軸の軸線に沿って突出し、吸込通路内に位置する攪拌部材をさらに具えた場合には、吸込通路からポンプ室内へと吸い込まれる液体に旋回流を与えることができ、ポンプ効率をさらに向上させることが可能となる。
【００４５】
本発明の第３の形態のポンプ用羽根車によると、羽根車軸と、この羽根車軸の一端部からその半径方向に放射状に突出する複数本のステーと、これら個々のステーから羽根車軸の軸線とほぼ平行に当該羽根車軸の他端部側に向けてそれぞれ突出する複数本のピンとを具えたので、ステーおよびピンの周囲でのキャビテーションの発生や空気の巻き込みによる騒音を抑制することができる。
【００４６】
本発明の第４の形態のポンプ用羽根車によると、羽根車軸と、この羽根車軸と同心状をなすように当該羽根車軸の一端部に複数本のステーを介して連結され、該羽根車軸の外周面との間に空隙を形成する環状の主板と、この主板から羽根車軸の軸線とほぼ平行に該羽根車軸の他端部側に向けて突出する複数本のピンとを具えたので、ピンの周囲でのキャビテーションの発生や空気の巻き込みによる騒音を抑制することができる。
【００４７】
羽根車軸の軸線を中心とする円周方向に沿った個々のピンの長さ寸法をその半径方向に沿った幅寸法と同じか、あるいはそれよりも大きく設定した場合には、ピンの周囲に介在する液体をより確実に層流状態で後方へと回り込ませることができ、騒音をさらに抑制することができる。
【００４８】
個々のピンの旋回方向に対して垂直な面に投影した面積を羽根車軸の半径方向内側に位置するピンほど小さく設定した場合、ポンプ室内に介在する液体の液面からピンが突出しないようにすることができるため、半径方向内側に位置するピンの周囲における空気の巻き込みを抑えて騒音を抑制する一方、半径方向外側に位置するピンの運動エネルギーを有効に液体に作用させて締切揚程を改善することができる。
【００４９】
羽根車軸の軸線に対して垂直に切ったピンの断面形状が円形の場合、あるいは個々のピンが羽根車軸側に面する内側弧状面と、その反対側の外側弧状面とを有し、この外側弧状面の弧の長さを内側弧状面のそれよりも長く設定した場合、ピンの周囲に介在する液体をより確実に層流状態で後方へと回り込ませることができ、騒音をさらに抑制することができる。
【００５０】
羽根車軸の一端部からこの羽根車軸の軸線に沿って突出する攪拌部材をさらに具えた場合、吸込通路からポンプ室内へと吸い込まれる液体に旋回流を与えることができ、ポンプ効率をさらに向上させることが可能となる。
【００５１】
攪拌部材が羽根車軸の軸線と平行に並ぶ複数本の円柱状部材の場合、これらの周囲に介在する液体を滑らかに後方へと回り込ませてキャビテーションや騒音の発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による立軸形遠心ポンプを空気調和装置用排水ポンプユニットに応用した一実施形態の概略構造を表す縦断面図である。
【図２】図１に示した実施形態における羽根車の部分の外観を表す立体投影図である。
【図３】図１中のIII−III矢視に沿った拡大断面図である。
【図４】本発明によるポンプ用羽根車の一実施形態における主要部を抽出した断面図である。
【図５】本発明によるポンプ用羽根車の他の実施形態におけるステーの先端部を抽出した拡大断面図である。
【図６】本発明によるポンプ用羽根車の別な実施形態におけるステーの先端部を抽出した拡大断面図である。
【図７】本発明によるポンプ用羽根車の他の実施形態におけるピンの拡大断面図である。
【図８】本発明によるポンプ用羽根車の別な実施形態におけるピンの拡大断面図である。
【図９】本発明によるポンプ用羽根車のさらに他の実施形態の平面図である。
【図１０】図９に示したポンプ用羽根車の破断正面図である。
【図１１】本発明によるポンプ用羽根車のさらに別な実施形態の外観を表す立体投影図である。
【符号の説明】
１０ 排水ポンプユニット
１１ ケーシング
１１ａ 側壁部
１１ｂ 底壁部
１２ ポンプ室
１３ カバー
１３ａ ボス部
１４ 羽根車
１５ 駆動モータ
１６ ホルダ
１７ 吸込通路
１８ 吸込管
１９ 吐出し通路
２０ 吐出し管
２１ Ｏリング
２２ スピンドル
２３ 開口
２４ スペーサ
２５ 空隙
２６ 仕切り壁
２７ 羽根車軸
２８ ステー
２９ ピン
２９ａ 小径部
２９ｂ 球面部
２９ｃ 尾部
２９ｄ 外側弧状面
２９ｅ 内側弧状面
３０ 攪拌部材
３０ａ 羽根板部
３０ｂ 円柱体
３１ ハウジング
３２ 水切板
３３，３４ 正方形の対角上にある頂点
３５ 主板
３６ 空隙
θ ピンのテーパ角
【発明の属する技術分野】
本発明は、立軸形遠心ポンプおよびこのポンプに用いられるポンプ用羽根車に関し、特に静粛性が求められる空気調和装置に組み込まれる排水ポンプに応用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
立軸形遠心ポンプは、羽根車の回転によってケーシング内に介在する液体を連れ回りさせ、これによって発生する遠心力を利用してケーシング外に液体を吐出する一方、これに応じて新たな液体をケーシング内に吸い込むようにしたものであり、例えば空気調和装置の排水ポンプなどとして利用されている。
【０００３】
空気調和装置においては、冷房運転中に発生する空気中の凝縮水を室外に排出するため、これをドレンパンに一時的に溜め、ここから排水ポンプを用いて室外に排出することが一般的に行われている。
【０００４】
このような排水ポンプとしては、特許文献１や特許文献２に開示されたようなものが周知である。これらに開示された排水ポンプは、カバーとケーシングとで囲まれたポンプ室内に羽根車を収容し、この羽根車の羽根車軸にモータを連結し、このモータを駆動することによってポンプ室内で羽根車を回転させ、ポンプ室内に介在する水などの液体を羽根車と共に連れ回りさせるようにしたものである。つまり、ポンプ室内の液体を羽根車と共に連れ回りさせることにより、液体に発生する遠心力を利用してポンプ室の外周部に連通する吐出し管からポンプ室の外に液体を排出する一方、このポンプ室からの液体の排出に伴って、ポンプ室の下端中央部に連通する吸込管からポンプ室内に新たな液体を吸い込むようにしている。
【０００５】
ケーシングと共に排水ポンプの主要部を構成する羽根車は、モータに連結される羽根車軸と、この羽根車軸の周囲に放射状に突設される複数枚の羽根板とを具えている。従来の羽根板は、ポンプ室内に介在する液体の連れ回りを促進するため、羽根板の回転方向に対してほぼ直交する広い面を持っているのが普通である。
【０００６】
【特許文献１】
実用新案登録第２５９３９８６号公報
【０００７】
【特許文献２】
特許第３２８２７７２号公報
【０００８】
【特許文献３】
特開２００２−４８０８４号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
近年、空気調和装置における運転音の低減化が求められており、この空気調和装置に組み込まれた排水ポンプの作動音およびこれに伴って発生する各種騒音の類も低減させることが求められている。例えば、排水ポンプの作動によって発生する僅かな水かき音ですら問題となっているほどである。
【００１０】
周知のように、羽根車軸の軸線を中心に回転する羽根車の羽根板の回転方向側を向く面とその反対側に位置する面とでそれぞれ発生する圧力の差は、羽根板の周速度の二乗に比例して大きくなる。このため、羽根車軸の軸線を中心に回転する羽根車の羽根板の特に外周端縁部において、羽根板の回転方向と反対側の面にキャビテーションが発生し易く、このキャビテーションは上述した騒音の大きな原因の１つとなる。また、羽根車の回転によって羽根板の上端部がポンプ室内で連れ回る液体の液面から露出し始めた状態となっている箇所では、羽根板の周囲に介在する液体が羽根板の上端縁を乗り越える際、ポンプ室内に介在する空気を巻き込んで騒音が発生してしまう。
【００１１】
このように、従来の排水ポンプにおける羽根車の羽根板は、ポンプ室内に介在する液体の連れ回りを促進するため、羽根車の回転方向に対してほぼ直交する広い面を持っており、これが上述したような騒音発生の一因となっている。しかしながら、空気調和装置に組み込まれる排水ポンプは、締切揚程が他のポンプと比較して低く、その負荷が本質的に小さいという特性を考慮すると、羽根車の回転方向に対してほぼ直交する広い面を持った従来の羽根板は、空気調和装置に組み込まれる排水ポンプとしては不適当な形状であると言えよう。
【００１２】
【発明の目的】
本発明の目的は、静粛性に優れた立軸形遠心ポンプおよびこのポンプに組み込まれる羽根車を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の形態は、羽根車と、ケーシングと、このケーシングに装着されて当該ケーシングとで前記羽根車が収容されるポンプ室を形成するカバーと、前記ケーシングに突設されて前記ポンプ室の下端中央部に連通する吸込通路を形成する吸込管と、前記ケーシングに突設されて前記ポンプ室の外周部に連通する吐出し通路を形成する吐出し管とを有する立軸形遠心ポンプであって、前記羽根車は、上端部に前記カバーの外から駆動モータが連結される羽根車軸と、この羽根車軸の下端部からその半径方向に放射状に突出する複数本のステーと、これら個々のステーから前記羽根車軸の軸線と平行に上方にそれぞれ突出する複数本のピンとを具えたことを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の第２の形態は、羽根車と、ケーシングと、このケーシングに装着されて当該ケーシングとで前記羽根車が収容されるポンプ室を形成するカバーと、前記ケーシングに突設されて前記ポンプ室の下端中央部に連通する吸込通路を形成する吸込管と、前記ケーシングに突設されて前記ポンプ室の外周部に連通する吐出し通路を形成する吐出し管とを有する立軸形遠心ポンプであって、前記羽根車は、上端部に前記カバーの外から駆動モータが連結される羽根車軸と、この羽根車軸と同心状をなすように複数本のステーを介して当該羽根車軸の下端部に連結され、該羽根車軸の外周面との間に空隙を形成する環状の主板と、この主板から前記羽根車軸の軸線と平行に上方に突出する複数本のピンとを具えたことを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の第１または第２の形態によると、羽根車軸に連結される駆動モータが作動すると、水などの液体が介在するポンプ室内で羽根車が回転する。このため、羽根車のステーまたは主板からから上向きに突出するピンが液体内にて回転するのに伴い、ポンプ室内の液体がその粘性によって次第に羽根車と共に連れ回りし始める。このようにしてポンプ室内に介在する液体が連れ回りすると遠心力が発生し、この遠心力により液体がポンプ室からその外周部に連通する吐出し通路に吐出され、これに伴ってポンプ室の中央部に連通する吸込通路から液体がポンプ室内に吸い込まれる。羽根車の軸心を中心としてポンプ室内で旋回するピンは、その周囲に介在する液体に対し、これをほぼ層流状態で後方へと回り込ませるように移動する。
【００１６】
本発明の第１または第２の形態による立軸形遠心ポンプにおいて、羽根車軸の軸線を中心とする円周方向に沿った個々のピンの長さ寸法がその半径方向に沿った幅寸法と同じか、あるいはそれよりも大きく設定されていることが好ましい。
【００１７】
羽根車の周囲を囲むようにカバーから下向きに突出し、ケーシングの内壁との間に環状の空隙を形成する仕切り壁を形成することができる。
【００１８】
駆動モータのスピンドルが貫通すると共にポンプ室内と外部とを連通する開口をカバーの中央部に形成することができる。
【００１９】
羽根車軸の一端部から羽根車軸の軸線に沿って突出し、吸込通路内に位置する攪拌部材を羽根車が有するものであってよい。
【００２０】
本発明の第３の形態は、羽根車軸と、この羽根車軸の一端部からその半径方向に放射状に突出する複数本のステーと、これら個々のステーから前記羽根車軸の軸線と平行に当該羽根車軸の他端部側に向けてそれぞれ突出する複数本のピンとを具えたことを特徴とするポンプ用羽根車にある。
【００２１】
本発明の第４の形態は、羽根車軸と、この羽根車軸と同心状をなすように当該羽根車軸の一端部に複数本のステーを介して連結され、該羽根車軸の外周面との間に空隙を形成する環状の主板と、この主板から前記羽根車軸の軸線と平行に該羽根車軸の他端部側に向けて突出する複数本のピンとを具えたことを特徴とするポンプ用羽根車にある。
【００２２】
本発明の第３または第４の形態によるポンプ用羽根車において、個々のピンが、羽根車軸の軸線を中心とする円周方向に沿った長さ寸法がその半径方向に沿った幅寸法と同じか、あるいはそれよりも大きく設定されていることが好ましい。個々のピンは、その旋回方向に対して垂直な面に投影した面積が羽根車軸の半径方向内側に位置するピンほど小さく設定されていることが好ましい。この場合、複数本のピンの突出高さを羽根車軸の半径方向内側ほど低く設定したり、あるいは羽根車軸の半径方向内側に位置するピンの羽根車軸の半径方向に沿った先端部の幅寸法を基端部のそれよりも小さく設定することによって対応することができる。
【００２３】
羽根車軸の軸線に対して垂直に切ったピンの断面形状が円形であってよい。あるいは、個々のピンが羽根車軸側に面する内側弧状面と、その反対側の外側弧状面とを有し、この外側弧状面の弧の長さを内側弧状面のそれよりも長く設定したものであってよい。
【００２４】
羽根車軸の一端部からこの羽根車軸の軸線に沿って突出する攪拌部材をさらに具えることができる。この場合、攪拌部材が羽根車軸の軸線と平行に並ぶ複数本の円柱状部材であってよい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明による立軸形遠心ポンプを空気調和装置に組み込まれる排水ポンプユニットに応用した実施形態について、図１〜図１１を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限らず、これらをさらに組み合わせたり、この明細書の特許請求の範囲に記載された本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が可能であり、従って本発明の精神に帰属する他の任意の技術にも当然応用することができる。
【００２６】
本実施形態における排水ポンプユニットの概略構造を図１に示し、その羽根車の部分の外観を図２に示し、図１中のIII−III矢視断面構造を図３に示す。すなわち、本実施形態における排水ポンプユニット１０は、筒状の側壁部１１ａと円錐状の底壁部１１ｂとを有するケーシング１１と、このケーシング１１の側壁部１１ａの上端部に嵌合されて当該ケーシング１１とでポンプ室１２を形成するカバー１３と、このポンプ室１２内に収容される羽根車１４と、この羽根車１４に連結されてこれを回転させる駆動モータ１５と、図示しない周知のスナップ止め機構を介してカバー１３に連結され、このカバー１３との間に駆動モータ１５を挟み込むホルダ１６とを具えている。
【００２７】
本実施形態では、ケーシング１１の底壁部１１ｂを中央部が下向きに窪んだ円錐状に設定しているが、底壁部１１ｂを水平面と平行ないわゆる平底状に設定しても何ら問題はない。このケーシング１１には、底壁部１１ｂの中央から下向きに突出し、ポンプ室１２内に連通する吸込通路１７を形成する吸込管１８と、側壁部１１ａから羽根車１４の半径方向外側に突出し、ポンプ室１２内に連通する吐出し通路１９を形成する吐出し管２０とが一体的に形成されている。吸込管１８は、図１中、二点鎖線で示す空気調和装置のドレンパン内に位置決めされ、このドレンパン内に溜まる凝縮水の中にほぼ没する状態となる。
【００２８】
上述したケーシング１１と、図示しない周知のスナップ止め機構を介してケーシング１１に固定されるカバー１３との嵌合部分には、Ｏリング２１が装着され、これらの嵌合部分から水などの液体が外部に漏出しないように配慮している。カバー１３の中央部には、駆動モータ１５のスピンドル２２を通すと共に、ポンプ室１２内を大気圧に保つための開口２３を形成したボス部１３ａが上向きに突設されており、開口２３の内径は駆動モータ１５のスピンドル２２の外径よりも充分大きく設定されている。また、このボス部１３ａを囲む一対の半円筒状をなすスペーサ２４がカバー１３と一体的に形成されており、これら一対のスペーサ２４の上端に駆動モータ１５が載置されるようになっている。さらに、ポンプ室１２内に臨むカバー１３の外周縁部には、ケーシング１１の側壁部１１ａとの間に環状の空隙２５を形成する筒状の仕切り壁２６がケーシング１１の底壁部１１ｂに向けて下向きに突設されている。従って、ポンプ室１２内の上部周縁に位置する液体は、仕切り壁２６の存在によって下向きに流れ、仕切り壁２６の下端とケーシング１１の底壁部１１ｂとの間の隙間を通って空隙２５から吐出し通路１９内に導かれる結果、ポンプ室１２の上部周縁に介在する気泡が吐出し通路１９側に流れ込むのを阻止することができる。つまり、本実施形態における仕切り壁２６は、ポンプ室１２の上部周縁に介在する気泡が吐出し通路１９側に流れ込むのを抑制するためのものであるので、本実施形態のようにカバー１３の全周に亙って形成する必然性は全くない。しかしながら、この仕切り壁２６の下端部は、凝縮水の円滑な流れを妨げないように、その断面形状が半円状などの曲面にて形成されていることが好ましい。
【００２９】
本実施形態における羽根車１４は、上端部にカバー１３の外から駆動モータ１５が連結される羽根車軸２７と、ケーシング１１の底壁部１１ｂの傾斜に沿って羽根車軸２７の下端部からその半径方向に放射状に突出する複数本（図示例では４本）のそれぞれ丸棒状をなすステー２８と、これら個々のステー２８から羽根車軸２７の軸線とほぼ平行に上方にそれぞれ突出する複数本のピン２９と、羽根車軸２７の下端から当該羽根車軸２７の軸線に沿って突出し、吸込通路１７内に位置する攪拌部材３０とを具えている。羽根車軸２７は、上端面が開口する中空の筒状をなし、ここに駆動モータ１５のスピンドル２２の下端が圧入されて一体化し、ポンプ室１２に対する羽根車１４の相対位置が適切に設定される。羽根車軸２７の軸線に対して垂直な断面形状が円形となったピン２９は、１本のステー２８に付き、それぞれ３本ずつ等間隔に突設された状態となっている。また、これらの上端位置は、羽根車軸２７の軸線に対して垂直な単一平面内、つまり同一水平面内に位置するように個々のピン２９の長さが設定されている。さらに、本実施形態における攪拌部材３０は、羽根車軸２７の軸線に対して垂直な断面形状が十文字状となるような４枚の羽根板部３０ａを具えている。
【００３０】
羽根車１４を回転させる駆動モータ１５は、この駆動モータ１５を跨ぐような枠状をなすホルダ１６にねじ止めされ、ホルダ１６の下端部をスナップ止め機構を介してカバー１３に連結することにより、スペーサ２４の上端とホルダ１６とに挟み付けられた状態となってこれらが一体化される。これらカバー１３とホルダ１６とのスナップ止め機構や、上述したケーシング１１とカバー１３とのスナップ止め機構は、例えば特許文献３などで周知であり、しかもこれらは本発明の特徴部分でもないので、これらの構成についてのさらなる説明は省略する。
【００３１】
スナップ止め機構やカバー１３と一体のスペーサ２４によってカバー１３との間隔が所定に保持される駆動モータ１５のハウジング３１と、カバー１３のボス部１３ａとの間に位置するスピンドル２２の部分には、水滴などがスピンドル２２からハウジング３１内に浸入しないように、水切板３２が嵌着されている。
【００３２】
このような構成を持つ排水ポンプユニット１０の駆動モータ１５が作動を始めると、吸込通路１７内に介在する凝縮水が攪拌部材３０の回転によって攪拌され、その粘性によって次第に攪拌部材３０と共に吸込通路１７内で旋回し始める。吸込通路１７内での凝縮水の旋回に伴って発生する遠心力により、その水面が凹状の立体放物曲面を描きながら吸込通路１７の上端を越えてポンプ室１２の底壁部１１ｂへとせり上がり、さらにステー２８およびピン２９が凝縮水で浸された状態となる。このようにしてポンプ室１２内に入って来る凝縮水は、回転する羽根車１４のステー２８およびピン２９によってさらに高速で旋回し、凝縮水の一部がケーシング１１の底壁部１１ｂとカバー１３の仕切り壁２６の下端との隙間を通って空隙２５から吐出し通路１９へと排出される。この凝縮水の排出に伴ってドレンパン内の新たな凝縮水が吸込通路１７内に吸い込まれ、連続的にドレンパン内の凝縮水が吐出し通路１９から外部に排出される。この場合、羽根車１４の回転数とその最大径、つまりステー２８の長さとによって羽根車１４の径方向中心側と径方向外側端との圧力差が決まるため、この排水ポンプユニット１０の締切揚程も自ずと決まるが、その排水量は羽根車１４の旋回方向に対して垂直な面に投影したステー２８やピン２９の面積によって左右されることとなる。
【００３３】
排水ポンプユニット１０の作動中においては、羽根車１４のピン２９が凝縮水の旋回速度よりも高速で回転しているため、その周囲に介在する凝縮水は、静止中のピン２９に対して凝縮水がポンプ室１２内を旋回していると見なした場合、その流線を二点鎖線で模式的に表す図３に示すように、ピン２９の外周面を巻くようにして比較的滑らかに後方に流下する状態となる。つまり、従来のように羽根車１４の回転方向に対してほぼ直交する広い面を持った抵抗の大きな羽根板を使用していないため、たとえ羽根車１４の最外周側に位置するピン２９であっても、その旋回方向の後側にはキャビテーションがほとんど発生せず、キャビテーションに起因する騒音をなくすことができる。同様なことが丸棒状をなすステー２８においても当てはまる。また、吸込管１８内での凝縮水の旋回周速度は、ポンプ室１２内での凝縮水の旋回周速度よりも相当遅いため、攪拌部材３０が抵抗の大きな羽根板部３０ａであってもここでキャビテーションが発生するような不具合は生じない。また、排水ポンプユニット１０の始動時および低揚程時においても、カバー１３に形成された仕切り壁２６の存在により、吐出し通路１９側に排出される凝縮水に気泡が混入するのを阻止することができ、気泡が吐出し通路１９側に排出される際の騒音をなくすことができる。
【００３４】
上述した実施例では、ピン２９の上端が同一水平面上に位置するように、個々のピン２９の高さを設定したが、羽根車１４の回転中においてはポンプ室１２内の凝縮水の水面がすり鉢状に変位し、羽根車軸２７に近いピン２９の上部が水面から露出して凝縮水を攪拌できなくなる。このため、本発明による羽根車の別な実施形態の主要部の断面構造を表す図４に示すように、ポンプ室１２内に形成される凝縮水の旋回水面（図中、二点鎖線で示す）の高さに応じて羽根車軸２７から遠いピン２９ほどその高さを高く設定し、ピン２９の機能を最大限に発揮させることが有効である。あるいは、同じような効果を得るため、個々のピン２９の旋回方向に対して垂直な面に投影した面積が羽根車軸２７の半径方向内側に位置するピン２９ほど小さく設定することによっても対処可能である。具体的には、図５に示すように、羽根車軸２７に近いピン２９ほどそのテーパ角θが大きくなるような先細りのテーパ状に形成したり、図６に示すように羽根車軸２７に近いピン２９ほど外径が小さくなるような小径部２９ａを先端側に有する段付きに形成する。
【００３５】
また、上述した実施例では、羽根車軸２７の軸線に対して垂直な断面形状が円形となるようなピン２９を採用したが、三角形，四角形，六角形などの多角形や水滴形など任意の断面形状のピン２９を採用することが可能である。ただし、上述したキャビテーションの発生を抑制する観点から、個々のピン２９は、羽根車軸２７の軸線を中心とする円周方向に沿った長さ寸法をその半径方向に沿った幅寸法と同じか、あるいはそれよりも大きく設定することが好ましく、これらの周囲に介在する凝縮水が滑らかに、つまり可能な限り層流状態でピン２９の外周面を回り込むことができるようにすることが好ましい。例えば、正方形の断面を持つピン２９を採用した場合には、図７に示すように正方形の１つの頂点３３がその回転方向上流側を向くようにし、この正方形の対角側に位置する頂点３４を回転方向下流側を向くように設定することが好ましい。同様に、水滴形のピン２９を採用した場合には、図８に示すように一端側の球面部２９ｂがその回転方向上流側を向くように設定し、他端側の尾部２９ｃがその回転方向下流側を向くように設定することが好ましい。この場合、水滴形のピン２９を羽根車軸２７からの距離に応じた曲率半径で湾曲させることも有効である。また、羽根車軸２７と反対側に位置する外側弧状面２９ｄの長さを羽根車軸２７側に面する内側弧状面２９ｅの弧の長さよりも長く設定することにより、これらの近傍を通過する凝縮水の周速度の相違による乱流の発生を抑制することも可能となる。
【００３６】
上述した実施例では、羽根車１４のステー２８からピン２９が直接突出するようにしたが、羽根車１４の強度を高めるために環状の主板を羽根車１４に設け、この主板からピン２９を突出させた構造を採用することも可能である。
【００３７】
このような本発明によるポンプ用羽根車の他の実施形態の平面形状を図９に示し、その正面形状を破断状態で図１０に示すが、先の実施例と同一機能の要素にはこれと同一符号を記すに止め、重複する説明は省略するものとする。すなわち、羽根車軸２７の軸線に対して垂直な環状をなす主板３５は、羽根板部３０ａの上端から延在する４本のそれぞれ板状をなすステー２８を介し、羽根車軸２７と同心をなすように羽根車軸２７の下端部に設けられている。主板３５の表面には、羽根車軸２７の軸線に対して垂直な断面形状が半円柱状をなす多数のピン２９が所定間隔で複数列（図示例では４列）同心状に突設されているが、全体を螺旋状に配列させることも可能である。これら個々のピン２９は、円弧面２９ｄが羽根車１４の外周側を向くように配されている。本実施形態では、吸込通路１７からポンプ室１２を通って吐出し通路１９へと流れる凝縮水が主板３５の存在によって整流化され、吸込通路１７からの凝縮水は羽根車軸２７の外周面と主板３５の内周面との空隙３６からポンプ室１２内に導かれる。
【００３８】
図１１は、本発明によるポンプ用羽根車の別な実施形態の外観を示しており、先の実施例と同一機能の要素には、これと同一符号を記してある。本実施形態においては、すり鉢状に成形された主板３５に比較的大径の円柱状をなすピン２９を複数本（図示例では４個）突設し、攪拌部材３０を羽根車軸２７の軸線と平行な２本の円柱体３０ｂにて形成している。ピン２９の外径は、羽根車軸２７の径方向に沿った主板３５の幅寸法とほぼ同じに設定されているが、羽根車１４の回転中にキャビテーションが発生しないように、これらの外径寸法を適切に設定する必要がある。
【００３９】
【発明の効果】
本発明の第１の形態の立軸形遠心ポンプによると、上端部にカバーの外から駆動モータが連結される羽根車軸と、この羽根車軸の下端部からその半径方向に放射状に突出する複数本のステーと、これら個々のステーから羽根車軸の軸線とほぼ平行に上方にそれぞれ突出する複数本のピンとを羽根車が具えているので、羽根車の軸心を中心としてポンプ室内で旋回するピンは、その周囲に介在する液体に対し、これをほぼ層流状態で後方へと回り込ませるように移動する結果、ステーおよびピンの周囲でのキャビテーションの発生や空気の巻き込みによる騒音を抑制することができる。
【００４０】
本発明の第２の形態の立軸形遠心ポンプによると、上端部にカバーの外から駆動モータが連結される羽根車軸と、この羽根車軸と同心状をなすように複数本のステーを介して当該羽根車軸の下端部に連結され、該羽根車軸の外周面との間に空隙を形成する環状の主板と、この主板から羽根車軸の軸線とほぼ平行に上方に突出する複数本のピンとを羽根車が具えているので、羽根車の軸心を中心としてポンプ室内で旋回するピンが、その周囲に介在する液体に対し、これをほぼ層流状態で後方へと回り込ませるように移動する結果、ピンの周囲でのキャビテーションの発生や空気の巻き込みによる騒音を抑制することができる。
【００４１】
羽根車軸の軸線を中心とする円周方向に沿った個々のピンの長さ寸法をその半径方向に沿った幅寸法と同じか、あるいはそれよりも大きく設定した場合、その周囲に介在する液体をより確実に層流状態で後方へと回り込ませることができ、騒音をさらに抑制することができる。
【００４２】
羽根車の周囲を囲むように下向きに突出してケーシングの内壁との間に環状の空隙を形成する仕切り壁をカバーが有する場合、ポンプ室内の空気が吐出し通路側に流れ込むのを阻止して気泡がポンプ室から吐出し通路へと移動する際に発生していた騒音をなくすことができる。
【００４３】
駆動モータのスピンドルが貫通し、ポンプ室内と外部とを連通する開口をカバーの中央部に形成した場合には、ポンプ室内を常に大気圧に保つことができるため、遠心力を有効に利用して液体を効率良く吐出し通路側へ排出させることができる。
【００４４】
羽根車軸の一端部から当該羽根車軸の軸線に沿って突出し、吸込通路内に位置する攪拌部材をさらに具えた場合には、吸込通路からポンプ室内へと吸い込まれる液体に旋回流を与えることができ、ポンプ効率をさらに向上させることが可能となる。
【００４５】
本発明の第３の形態のポンプ用羽根車によると、羽根車軸と、この羽根車軸の一端部からその半径方向に放射状に突出する複数本のステーと、これら個々のステーから羽根車軸の軸線とほぼ平行に当該羽根車軸の他端部側に向けてそれぞれ突出する複数本のピンとを具えたので、ステーおよびピンの周囲でのキャビテーションの発生や空気の巻き込みによる騒音を抑制することができる。
【００４６】
本発明の第４の形態のポンプ用羽根車によると、羽根車軸と、この羽根車軸と同心状をなすように当該羽根車軸の一端部に複数本のステーを介して連結され、該羽根車軸の外周面との間に空隙を形成する環状の主板と、この主板から羽根車軸の軸線とほぼ平行に該羽根車軸の他端部側に向けて突出する複数本のピンとを具えたので、ピンの周囲でのキャビテーションの発生や空気の巻き込みによる騒音を抑制することができる。
【００４７】
羽根車軸の軸線を中心とする円周方向に沿った個々のピンの長さ寸法をその半径方向に沿った幅寸法と同じか、あるいはそれよりも大きく設定した場合には、ピンの周囲に介在する液体をより確実に層流状態で後方へと回り込ませることができ、騒音をさらに抑制することができる。
【００４８】
個々のピンの旋回方向に対して垂直な面に投影した面積を羽根車軸の半径方向内側に位置するピンほど小さく設定した場合、ポンプ室内に介在する液体の液面からピンが突出しないようにすることができるため、半径方向内側に位置するピンの周囲における空気の巻き込みを抑えて騒音を抑制する一方、半径方向外側に位置するピンの運動エネルギーを有効に液体に作用させて締切揚程を改善することができる。
【００４９】
羽根車軸の軸線に対して垂直に切ったピンの断面形状が円形の場合、あるいは個々のピンが羽根車軸側に面する内側弧状面と、その反対側の外側弧状面とを有し、この外側弧状面の弧の長さを内側弧状面のそれよりも長く設定した場合、ピンの周囲に介在する液体をより確実に層流状態で後方へと回り込ませることができ、騒音をさらに抑制することができる。
【００５０】
羽根車軸の一端部からこの羽根車軸の軸線に沿って突出する攪拌部材をさらに具えた場合、吸込通路からポンプ室内へと吸い込まれる液体に旋回流を与えることができ、ポンプ効率をさらに向上させることが可能となる。
【００５１】
攪拌部材が羽根車軸の軸線と平行に並ぶ複数本の円柱状部材の場合、これらの周囲に介在する液体を滑らかに後方へと回り込ませてキャビテーションや騒音の発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による立軸形遠心ポンプを空気調和装置用排水ポンプユニットに応用した一実施形態の概略構造を表す縦断面図である。
【図２】図１に示した実施形態における羽根車の部分の外観を表す立体投影図である。
【図３】図１中のIII−III矢視に沿った拡大断面図である。
【図４】本発明によるポンプ用羽根車の一実施形態における主要部を抽出した断面図である。
【図５】本発明によるポンプ用羽根車の他の実施形態におけるステーの先端部を抽出した拡大断面図である。
【図６】本発明によるポンプ用羽根車の別な実施形態におけるステーの先端部を抽出した拡大断面図である。
【図７】本発明によるポンプ用羽根車の他の実施形態におけるピンの拡大断面図である。
【図８】本発明によるポンプ用羽根車の別な実施形態におけるピンの拡大断面図である。
【図９】本発明によるポンプ用羽根車のさらに他の実施形態の平面図である。
【図１０】図９に示したポンプ用羽根車の破断正面図である。
【図１１】本発明によるポンプ用羽根車のさらに別な実施形態の外観を表す立体投影図である。
【符号の説明】
１０ 排水ポンプユニット
１１ ケーシング
１１ａ 側壁部
１１ｂ 底壁部
１２ ポンプ室
１３ カバー
１３ａ ボス部
１４ 羽根車
１５ 駆動モータ
１６ ホルダ
１７ 吸込通路
１８ 吸込管
１９ 吐出し通路
２０ 吐出し管
２１ Ｏリング
２２ スピンドル
２３ 開口
２４ スペーサ
２５ 空隙
２６ 仕切り壁
２７ 羽根車軸
２８ ステー
２９ ピン
２９ａ 小径部
２９ｂ 球面部
２９ｃ 尾部
２９ｄ 外側弧状面
２９ｅ 内側弧状面
３０ 攪拌部材
３０ａ 羽根板部
３０ｂ 円柱体
３１ ハウジング
３２ 水切板
３３，３４ 正方形の対角上にある頂点
３５ 主板
３６ 空隙
θ ピンのテーパ角
Claims (14)
- 羽根車と、ケーシングと、このケーシングに装着されて当該ケーシングとで前記羽根車が収容されるポンプ室を形成するカバーと、前記ケーシングに突設されて前記ポンプ室の下端中央部に連通する吸込通路を形成する吸込管と、前記ケーシングに突設されて前記ポンプ室の外周部に連通する吐出し通路を形成する吐出し管とを有する立軸形遠心ポンプであって、前記羽根車は、
上端部に前記カバーの外から駆動モータが連結される羽根車軸と、
この羽根車軸の下端部からその半径方向に放射状に突出する複数本のステーと、
これら個々のステーから前記羽根車軸の軸線と平行に上方にそれぞれ突出する複数本のピンと
を具えたことを特徴とする立軸形遠心ポンプ。 - 羽根車と、ケーシングと、このケーシングに装着されて当該ケーシングとで前記羽根車が収容されるポンプ室を形成するカバーと、前記ケーシングに突設されて前記ポンプ室の下端中央部に連通する吸込通路を形成する吸込管と、前記ケーシングに突設されて前記ポンプ室の外周部に連通する吐出し通路を形成する吐出し管とを有する立軸形遠心ポンプであって、前記羽根車は、
上端部に前記カバーの外から駆動モータが連結される羽根車軸と、
この羽根車軸と同心状をなすように複数本のステーを介して当該羽根車軸の下端部に連結され、該羽根車軸の外周面との間に空隙を形成する環状の主板と、
この主板から前記羽根車軸の軸線と平行に上方に突出する複数本のピンと
を具えたことを特徴とする立軸形遠心ポンプ。 - 個々の前記ピンは、前記羽根車軸の軸線を中心とする円周方向に沿った長さ寸法がその半径方向に沿った幅寸法と同じか、あるいはそれよりも大きく設定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の立軸形遠心ポンプ。
- 前記カバーは、前記羽根車の周囲を囲むように下向きに突出して前記ケーシングの内壁との間に環状の空隙を形成する仕切り壁を有することを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の立軸形遠心ポンプ。
- 前記カバーは、前記駆動モータのスピンドルが貫通し、前記ポンプ室内と外部とを連通する開口がその中央部に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の立軸形遠心ポンプ。
- 前記羽根車は、その羽根車軸の一端部から当該羽根車軸の軸線に沿って突出し、前記吸込通路内に位置する攪拌部材をさらに具えたことを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載の立軸形遠心ポンプ。
- 羽根車軸と、
この羽根車軸の一端部からその半径方向に放射状に突出する複数本のステーと、
これら個々のステーから前記羽根車軸の軸線と平行に当該羽根車軸の他端部側に向けてそれぞれ突出する複数本のピンと
を具えたことを特徴とするポンプ用羽根車。 - 羽根車軸と、
この羽根車軸と同心状をなすように当該羽根車軸の一端部に複数本のステーを介して連結され、該羽根車軸の外周面との間に空隙を形成する環状の主板と、
この主板から前記羽根車軸の軸線と平行に該羽根車軸の他端部側に向けて突出する複数本のピンと
を具えたことを特徴とするポンプ用羽根車。 - 前記ピンは、前記羽根車軸の軸線を中心とする円周方向に沿った長さ寸法がその半径方向に沿った幅寸法と同じか、あるいはそれよりも大きく設定されていることを特徴とする請求項７または請求項８に記載のポンプ用羽根車。
- 個々の前記ピンは、その旋回方向に対して垂直な面に投影した面積が前記羽根車軸の半径方向内側に位置する前記ピンほど小さく設定されていることを特徴とする請求項７から請求項９の何れかに記載のポンプ用羽根車。
- 前記羽根車軸の軸線に対して垂直に切った前記ピンの断面形状が円形であることを特徴とする請求項７から請求項１０の何れかに記載のポンプ用羽根車。
- 個々の前記ピンは、前記羽根車軸側に面する内側弧状面と、その反対側の外側弧状面とを有し、この外側弧状面の弧の長さは、前記内側弧状面のそれよりも長く設定されていることを特徴とする請求項７から請求項１０の何れかに記載のポンプ用羽根車。
- 前記羽根車軸の一端部からこの羽根車軸の軸線に沿って突出する攪拌部材をさらに具えたことを特徴とする請求項７から請求項１２の何れかに記載のポンプ用羽根車。
- 前記攪拌部材は、前記羽根車軸の軸線と平行に並ぶ複数本の円柱状部材であることを特徴とする請求項１３に記載のポンプ用羽根車。
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