JP4065109B2 - Pump device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は洗濯機に係わり、より具体的にはキャビテーションの水撃作用により、超音波洗浄効果が期待されかつ洗剤を溶け易くする気泡を洗濯槽に送り込む機構に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、全自動洗濯機で、風呂水を洗濯槽に給水するポンプと気泡を放出するポンプとを装備したものがある。この全自動洗濯機では、エアーポンプを使用して洗濯中に気泡を放出し、気泡の渦が水面ではじけるときに発生する超音波で洗浄力を高めている。この場合、図5に概略の電気系統図で示すように、給水ポンプ101は、AC100V(50/60Hz)の電源100からAC−DC変換器102を経て直流で駆動するDCモータ103が回転数および回転方向を経時的プログラムに従ってマイコン104に制御され、エアーポンプ105は別個に内設されて、マイコン104が直接制御する電磁コイル106によっては独立に駆動されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
このように、個々に独立して制御される給水ポンプ101とエアーポンプ105には、それぞれの駆動源としてDCモータ103と電磁コイル106が必要で、またそれぞれを制御する回路構成とそのための配線を施さなければならないから、配線に要する手間やそのためのスペース等でコストが増大する。
【0004】
そこで本発明の目的は、第一に、給水ポンプとエアーポンプを共通のモータで駆動させることである。第二に、モータを給水ポンプに適用するときは時計回転させ、エアーポンプに適用するときは反時計回転させるというように、別々の回転方向で制御することである。第三に、モータ回転数を給水ポンプとして使用するときは約7000rpm、エアーポンプとして使用するときは約3000rpmというように、異なる回転数で制御することである。
【0005】
第四に、モータロータの一方の軸端に給水ポンプ用のインペラを取付け、他方の軸端にエアーポンプを駆動するマグネットを取付けて、一つのモータで給水ポンプとエアーポンプの両方を兼備えるハイブリッドポンプを構成することである。第五に、給水ポンプのモータによって回転されるマグネットに対向配置されたマグネットが吸引反発して振動し、その振動力でエアーポンプを作動させるようにした給水ポンプとエアーポンプとを兼用するハイブリッドポンプを構成することである。第六に、エアーポンプの振動レバーの支点を設けたエアーポンプケースを給水ポンプ上部に備えたハイブリッドポンプを構成することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係わるポンプ装置は、洗濯機の洗濯槽に給水するための遠心力を利用した給水ポンプと、洗濯中に気泡を供給するエアーポンプと、前記給水ポンプおよび前記エアーポンプを駆動する駆動源となる共通のモータとを備え、前記給水ポンプは、インペラが収納された円形の流路外壁側面で接線方向に向けて一方側のみに吐出口が開口し、前記インペラが正常な送出方向に回転するときには給水ポンプとして機能するとともに前記インペラが前記正常な送出方向と逆回転するときには給水ポンプとして機能しないように構成し、且つ、前記エアーポンプは、空気を内部に収納したポンプ室壁部の振動によるポンプ室の体積変化で気泡を発生するように構成し、前記モータの回転数が、エアーポンプの慣性質量が追随できる共振周波数近傍で気泡発生機能が大きくなりエアーポンプとして機能するとともに、前記モータの回転数がエアーポンプの慣性質量が追随できない周波数で気泡発生機能が小さくなりエアーポンプとして機能しないように構成し、前記モータは、前記インペラが正常な送出方向に回転するときには前記エアーポンプの慣性質量が追随できない周波数となる回転数で駆動されるとともに、前記インペラが前記正常な送出方向と逆回転するときには前記エアーポンプの慣性質量が追随できる共振振動数近傍となる回転数で駆動されることを特徴とする。
【0007】
そして、本発明において、前記エアーポンプは、前記モータによって駆動されるマグネットまたは磁性体の一方側との磁気的相互作用で生じるポンプ室の体積変化で気泡を発生する構成であることが好ましい。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係わるポンプ装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は本発明に係わるポンプ装置の一実施例を示す概略の構成図で、図1(a)は平面図、図1(b)は図1(a)のB−B線に沿った断面図である。図1(b)において、給水ポンプ10のモータ11におけるロータ12の回転軸13のインペラ14取付端と反対の端部を延長してエアーポンプ15を駆動する円柱状のロータマグネット16を固着する。ロータマグネット16は所定の極性に着磁されている。エアーポンプ15は、ロータマグネット16の両側で対称に配置されて互いに対称な構成をもつ一対の振動機構からなる(図1(a)参照)。
【0009】
図1において、17は弾性体で形成した振動レバーで、ロータマグネット16を挟んで対称に配置され、一端部を片持支持する支点18がエアーポンプケース19に設けられる。振動レバー17の支点18と反対の側でロータマグネット16に相対する自由端部にはマグネットブロック20がそれぞれ一体に固定される。ロータ回転軸13に取付けたロータマグネット16が回転すると、一定の極性に着磁されて両側に対向配置されているマグネットブロック20は、磁気的相互作用で吸引または反発されて振動する。
【0010】
両方の振動レバー17の中間に同じ構成で伸縮自在のゴムベローズ21が固着される。ゴムベローズ21はバルブ取付部材22に気密に連結され、ゴムベローズ21が伸びたとき空気を吸込む吸込口23と、縮んだとき空気を吐出す吐出口24とがそれぞれに設けられる。バルブ取付部材22はエアーポンプケース19と一体に構成され、エアーポンプケース19に設けた吐出口24にバルブ取付部材22の吸込口23がそれぞれ適当な逆止弁を介して連通される。
【0011】
ゴムベローズ21が伸びると、バルブ取付部材22の吸込口23を通り、そこにセットされている逆止弁(図示しない)を経由して、ゴムベローズ21内に空気が取り込まれる。また、ゴムベローズ21が縮むと、エアーポンプケース19にセットされている逆止弁(図示しない)を経由して吐出口24から気泡が吐出される。エアーポンプケース19の吸込口23にはフェルトがフィルター(図示しない)としてセットされ、ごみの侵入による目詰まりを防止している。
【0012】
さらに、ゴムベローズ21とバルブ取付部材22の間はゴムパッキング25が挿入されて気密に接続され、空気漏れを防止している。同様に、エアーポンプケース19とバルブ取付部材22間の接続も気密に保たれる。バルブ取付部材22の内部構成は両側に装着されるゴムベローズ21に対して、全く同様の吸/排気機構が対称に構成されている。すなわち、ロータマグネット16の回転に連動して、ゴムベローズ21がバルブ取付部材22の両側で吸引/反発による振動を同時に繰り返すことによって、エアーポンプ15は、吐出口24から気泡を連続的に放出して洗濯槽内に供給する。
【0013】
次に、本発明に係わるポンプ装置30が実際に洗濯機(図示しない)に使用される場合の動作について説明する。図2は図1(b)の2−2線に沿った裏面からの断面図である。給水ポンプ10は中央に吸込口32があり、ほぼ円形の流路外壁39a,39b側面でおおむね直径線上の二箇所に接線方向に向けて吐出口33a,33bが開口し、放射状に配列して仰角を持たせて固定した複数の羽根31の回転先行面で浴槽から取込んだ水流に遠心力を作用させ、両吐出口33a,33bから放出する水流を形成する。すなわち、ポンプ装置30の給水ポンプ10を風呂水汲込みに使用する場合には、仰角面が先行する図中時計方向(矢印A方向)に約7000rpmで回転させる。
【0014】
この場合、給水ポンプ10としては、インペラ14の羽根31の向きが正常な送出方向(図中矢印A)に回転するために、自吸および給水ポンプ10として問題なく動作する(図2参照)。すなわち、水流(図中矢印B)は、給水ポンプ10中央の吸込口32から流入して、図2に示す二つの吐出口33a,33bから矢印C1,C2で示したように流出する。このとき、エアーポンプ15も同じモータ11で駆動されている。エアーポンプ15はロータ12の回転方向に関係なく作動するが、回転数が7000rpmでは、エアーポンプ15の慣性質量が追随できず固有の共振振動数とはかなりのずれがあるため、振幅は小さくエアーポンプ15としての気泡発生機能は弱いものとなる。
【0015】
ポンプ装置30のエアーポンプ15を気泡発生に使用する場合は、図2の紙面側から見て反時計方向(図中矢印D)に3000rpmで回転させる。この場合、エアーポンプ15の振動レバー17とゴムベローズ21を含む系の共振振動数に近くなるため、振動レバー17の振幅は大きくなり、エアーポンプ15として確実に作動する。給水ポンプ10としては逆回転で、羽根31の俯角面が先行するため、遠心力は流水に作用せず、自吸および給水ポンプ10として機能しなくなる。給水ポンプ10とエアーポンプ15との切替え(回転方向および回転数の変更)は、洗濯機(図示しない)に組込まれたマイコン50(図4参照)によって制御される。
【0016】
図4は、本発明に係るポンプ装置の概略の電気系統図で、給水ポンプ10とエアーポンプ15とを合体させたポンプ装置30を一台のDCモータ11で駆動する。マイコン50は、洗濯プログラムに従ってスイッチ53を開閉すると共に、商用周波数(50/60Hz)の一般家庭用AC電源(100ボルト)51からADコンバータ52を介して直流で駆動されるDCモータ11の回転方向と回転数を制御線54で直流制御するだけでよく、従来の電気系統図(図5参照)と比較すると分かるように電気回路構成はかなり簡略化される。
【0017】
図3はエアーポンプ15の第二実施例で符号150で示す。第一実施例と共通する部材は同じ符号で示す。(a)は平面図、(b)は一部を断面で示した側面図である。第二実施例のエアーポンプ150は、ロータマグネット16に誘導コア151を設けたものである。ロータマグネット16が回転すると、誘導コア151は中央の極歯151aが両側の極歯151b1,151b2との間でそれぞれ構成する第一極歯対151a,151b1および第二極歯対151a,151b2間で間欠的に磁路が形成される。
【0018】
一対の振動レバー117は第一実施例の振動レバー17と同様に弾性体で形成され、一端部がエアーポンプケース19に設けた支点18に片持支持され、鏡像対称に対向配置されている。振動レバー117それぞれの自由端は、第一極歯対151a,151b1および第二極歯対151a,151b2に相対するように直角に屈曲され、それぞれ所定の磁極パターンが着磁されたマグネットブロック120が一体に固装される。ロータマグネット16が回転すると、中央の極歯151aと両側の極歯151b1,151b2とには交互に異極が励磁される。
【0019】
例えば図示のように、マグネットブロック120が極歯151a,151b1,151b2側にN極が着磁されていて、ロータマグネット16のNS着磁が回転のある瞬間において図示のように内側にS極、外側にN極がきたとき、両方のマグネットブロック120は近接する方向に付勢され、S極、N極の位置が逆になると両方のマグネットブロック120は離間する方向に付勢される。回転方向に関係なく、固有の共振振動数に近い低速で回転するロータマグネット16に追随して、両方のマグネットブロック120は接近と離間を反復して振動レバー117を振動状態にする。
【0020】
振動レバー117には、バルブ取付部材22と気密に連結されたゴムベローズ21が固着され、吸込口23から空気を吸引して吐出口24から気泡を放出する機構は、第一実施例と全く同じ構成であるから説明を省略する。従って、給水ポンプ10が機能を停止する回転方向にロータマグネット16を低速回転(約3000rpm)させてエアーポンプ150だけを機能させることができる。
【0021】
以上、本発明に係るポンプ装置の実施例について説明したが、上記実施例は、本発明を限定するものではなく、本発明の要旨は給水ポンプと気泡発生ポンプとを一つの駆動源で作動させる一体型ポンプの構成であって、例えば、着磁手段や振動レバーの構成やエアーポンプ作動時に給水ポンプの機能を完全に停止させる手段等に、特許請求の範囲内で多様な変更例や再構成が可能であることは当然予期されるところである。
【0022】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明に係わるポンプ装置によれば、洗濯機の給水ポンプとエアーポンプが一台のモータで駆動できるようになるため、取付スペースが少なくなり、電気回路構成も簡略化されてトータルコストが削減される。また、モータはマイコン制御で回転数を共振振動数に一致させるので、地域差による商用周波数の違いにポンプ装置の機能が影響されることはない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わるポンプ装置の一実施例を示す概略の構成図で(a)は平面図、(b)は(a)のB−B線に沿った断面図である。
【図2】図1(b)の2−2線に沿った裏面の平面図である。
【図3】本発明に係わるポンプ装置におけるエアーポンプの第二実施例で(a)は平面図、(b)は一部を断面で示した側面図である。
【図4】本発明に係わるポンプ装置における概略の電気系統図である。
【図5】従来の気泡発生装置付ポンプ装置における概略の電気系統図である。
【符号の説明】
10 給水ポンプ
11 モータ
12 ロータ
13 回転軸
14 インペラ
15 エアーポンプ
16 ロータマグネット
17 振動レバー
18 支点
20 マグネットブロック
21 ゴムベローズ
22 バルブ取付部材
23 吸込口(エアーポンプ)
24 吐出口(エアーポンプ)
30 ポンプ装置
32 吸込口(給水ポンプ)
33 吐出口(給水ポンプ)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a washing machine, and more specifically to a mechanism for sending bubbles into a washing tub, which is expected to have an ultrasonic cleaning effect and easily dissolves detergent, by a water hammer effect of cavitation.
[0002]
[Prior art]
In general, there is a fully automatic washing machine equipped with a pump for supplying bath water to a washing tub and a pump for discharging bubbles. In this fully automatic washing machine, air bubbles are discharged during washing using an air pump, and the cleaning power is enhanced by ultrasonic waves generated when the vortex of the bubbles repels on the water surface. In this case, as shown in the schematic electric system diagram of FIG. 5, the
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the
[0004]
Therefore, an object of the present invention is to first drive the water supply pump and the air pump with a common motor. Secondly, when the motor is applied to a water supply pump, it is rotated in a clockwise direction, and when it is applied to an air pump, it is controlled in a different direction of rotation, such as rotating counterclockwise. Third, the motor rotation speed is controlled at different rotation speeds such as about 7000 rpm when used as a water supply pump and about 3000 rpm when used as an air pump.
[0005]
Fourth, a hybrid pump that has an impeller for a water supply pump attached to one shaft end of a motor rotor and a magnet that drives an air pump attached to the other shaft end, and has both a water supply pump and an air pump with a single motor Is to configure. Fifth, a hybrid pump that serves both as a water supply pump and an air pump, in which a magnet disposed opposite to a magnet rotated by a motor of the water supply pump vibrates and repels and vibrates. Is to configure. Sixth, it is to constitute a hybrid pump provided with an air pump case provided with a fulcrum of the vibration lever of the air pump at the upper part of the water supply pump.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a pump apparatus according to the present invention includes a water supply pump using centrifugal force for supplying water to a washing tub of a washing machine, an air pump for supplying bubbles during washing, and the water supply pump. And a common motor serving as a drive source for driving the air pump, and the water supply pump has a discharge port opened only on one side toward the tangential direction on the side surface of the circular flow path outer wall in which the impeller is housed, When the impeller rotates in the normal delivery direction, it functions as a water supply pump, and when the impeller rotates in the reverse direction to the normal delivery direction, the impeller is configured not to function as a water supply pump. It is configured so that bubbles are generated by the volume change of the pump chamber due to vibration of the pump chamber wall housed in the pump chamber, and the rotational speed of the motor is the characteristic of the air pump In the vicinity of the resonance frequency that can be followed, the bubble generation function becomes larger and functions as an air pump, and at the frequency where the rotation speed of the motor cannot follow the inertial mass of the air pump, the bubble generation function becomes smaller and does not function as an air pump When the impeller rotates in the normal delivery direction, the motor is driven at a rotational speed at which the inertial mass of the air pump cannot follow, and when the impeller rotates in the reverse direction to the normal delivery direction. The air pump is driven at a rotational speed in the vicinity of a resonance frequency that can be followed by an inertial mass of the air pump .
[0007]
And, in the present invention, before Symbol air pump is preferably configured to generate bubbles in the volume change of the pump chamber caused by magnetic interaction between one side of the magnet or magnetic body is driven by the motor .
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of a pump device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a pump device according to the present invention, FIG. 1 (a) is a plan view, and FIG. 1 (b) is a cross section taken along line BB in FIG. 1 (a). FIG. In FIG. 1 (b), a
[0009]
In FIG. 1,
[0010]
A
[0011]
When the
[0012]
Further, a
[0013]
Next, the operation when the
[0014]
In this case, the
[0015]
When the
[0016]
FIG. 4 is a schematic electrical system diagram of the pump device according to the present invention. The
[0017]
FIG. 3 shows a second embodiment of the
[0018]
The pair of vibration levers 117 is formed of an elastic body, like the
[0019]
For example, as shown in the figure, the
[0020]
A rubber bellows 21 that is airtightly connected to the
[0021]
As mentioned above, although the Example of the pump apparatus which concerns on this invention was described, the said Example does not limit this invention, The summary of this invention operates a water supply pump and a bubble generation pump by one drive source. Various types of modifications and reconfigurations within the scope of the claims, such as the configuration of the integrated pump, such as the configuration of the magnetizing means and the vibration lever, and the means for completely stopping the function of the water supply pump when the air pump is activated It is naturally expected that this is possible.
[0022]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the pump device of the present invention, the water supply pump and the air pump of the washing machine can be driven by one motor, so that the installation space is reduced and the electric circuit configuration is also reduced. It is simplified and the total cost is reduced. Moreover, since the motor matches the resonance frequency with the resonance frequency by microcomputer control, the function of the pump device is not affected by the difference in commercial frequency due to regional differences.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B are schematic configuration diagrams showing an embodiment of a pump device according to the present invention, in which FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
FIG. 2 is a plan view of the back surface along line 2-2 in FIG.
3A is a plan view of a second embodiment of an air pump in the pump apparatus according to the present invention, and FIG. 3B is a side view showing a part thereof in cross section.
FIG. 4 is a schematic electrical system diagram of a pump device according to the present invention.
FIG. 5 is a schematic electrical system diagram of a conventional pump device with a bubble generator.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
24 Discharge port (air pump)
30
33 Discharge port (water supply pump)
Claims (2)
且つ、前記エアーポンプは、空気を内部に収納したポンプ室壁部の振動によるポンプ室の体積変化で気泡を発生するように構成し、前記モータの回転数が、エアーポンプの慣性質量が追随できる共振周波数近傍で気泡発生機能が大きくなりエアーポンプとして機能するとともに、前記モータの回転数がエアーポンプの慣性質量が追随できない周波数で気泡発生機能が小さくなりエアーポンプとして機能しないように構成し、
前記モータは、前記インペラが正常な送出方向に回転するときには前記エアーポンプの慣性質量が追随できない周波数となる回転数で駆動されるとともに、前記インペラが前記正常な送出方向と逆回転するときには前記エアーポンプの慣性質量が追随できる共振振動数近傍となる回転数で駆動されることを特徴とするポンプ装置。 A water supply pump using centrifugal force for supplying water to a washing tub of a washing machine, an air pump for supplying air bubbles during washing, and a common motor serving as a drive source for driving the water supply pump and the air pump The water supply pump functions as a water supply pump when a discharge port is opened only on one side in a tangential direction on the side surface of the circular flow path outer wall in which the impeller is accommodated, and the impeller rotates in a normal delivery direction. The impeller is configured not to function as a water supply pump when rotating in the reverse direction to the normal delivery direction,
In addition, the air pump is configured to generate bubbles by a change in volume of the pump chamber due to vibration of a pump chamber wall portion in which air is housed, and the rotational speed of the motor can follow the inertial mass of the air pump. The bubble generation function is increased near the resonance frequency and functions as an air pump, and the rotation speed of the motor is configured so that the bubble generation function is decreased at a frequency at which the inertial mass of the air pump cannot follow and does not function as an air pump.
The motor is driven at a rotation speed at a frequency at which the inertial mass of the air pump cannot follow when the impeller rotates in a normal delivery direction, and when the impeller rotates in the reverse direction to the normal delivery direction, the air A pump device that is driven at a rotational speed in the vicinity of a resonance frequency at which the inertial mass of the pump can follow .
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