JP4159733B2 - 自吸式ポンプ装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、洗濯機用のバスポンプ等の自吸式ポンプ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の洗濯機、たとえば全自動洗濯機において、洗濯部位に洗浄用の流体を汲み上げる流体ポンプとして、たとえばお風呂の湯水を汲み上げて洗濯機の槽内に供給するバスポンプを備えたものがある。このようなバスポンプは、従来、モータにポンプ部品を組み付けることによってポンプ装置を構成している。
【0003】
なお、このタイプのポンプは、洗濯機と浴槽とをつなぐホース内に溜まった空気を吸い出した後に風呂水を吸い上げる必要があり、通常、この動作(自吸過程)が可能な自吸式ポンプ装置となっている。このような従来構造のポンプ装置は、たとえば、特開平8−135590号、特開平8−303379号、特開平10−196582号公報等に開示されている。
【0004】
上述したような自吸式ポンプ装置は、ポンプケースに設けられた吐出口及び吸引口に連通されたインペラ室内で、モータの駆動力によりインペラを回転させて液体を吸引口から吸い上げ、吸い上げた液体を吐出口から吐出させるように構成されている。なお、自吸式ポンプ装置では、ポンプケース内にインペラの少なくとも半分程度が浸水する程度に予め呼び水を貯めておき、その状態からインペラを回転させないと自吸できない。すなわち、空気を吸い出す動作及び風呂水の吸水する動作が行われない。そのため、自吸過程を始める前に、予めポンプケース内に呼び水を貯めておく。
【0005】
そして、上述の自吸動作が正常に行われ、ホース及びポンプケース内の空気が完全に排出された後に、風呂水が吸い上げられる(ポンプ動作)。このポンプ動作は、モータを停止させインペラの回転を停止させると終了する。
【0006】
上述したように構成された自吸式ポンプ装置は、自吸動作時及び吸水動作時において、液体源である風呂側へポンプケース内の水を逆流させようとする負圧が発生する。インペラは、この風呂側への負圧に抗して風呂水をポンプ側に吸引する。しかしながら、風呂側への負圧がインペラの回転によって起こすインペラ側への負圧に瞬間的に打ち勝ち、ポンプ内の水が風呂側に逆流しようとすることがある。このような逆流が起こり、ポンプケース内の液量が所定量以下となってしまうとポンプ動作は行えなくなる。したがって、通常、このような逆流を防止するため、インペラを収納するインペラ室とポンプケースに形成された吸引口との間の経路に、逆流防止用の逆止弁が設けられている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上述の逆止弁は、風呂側への負圧がインペラの回転によって発生する負圧に打ち勝つと、吸引口とインペラ室間の経路を封鎖し、風呂側への負圧による逆流を防止するようになっている。そのため、インペラの回転を停止してインペラの回転によって発生する負圧をゼロにしてしまうと、当然逆止弁が閉まって上述の経路は封鎖される。このため、インペラの回転停止後は、インペラ室内を含めポンプケース内に液体が残留する。この残留量は、上述した呼び水と同程度、すなわちインペラの少なくとも半分程度を浸水させる程度である。
【0008】
このようにポンプ動作終了後、呼び水と同程度の水がポンプケース内に残留するため、長期の不使用期間があると残留水が腐ってしまうという問題がある。また、その長期不使用期間が冬季である場合には、残留水が凍結しポンプケースや内部のインペラ室及びインペラ等が破損する恐れもある。
【0009】
なお、自吸式ポンプ装置の中には、特に逆止弁が設けられていないものもある。このようなタイプの自吸式ポンプ装置は、その構成上、インペラ側への負圧力を大きくするためにインペラの外径が大きく設定されており、常にインペラ側の負圧が風呂側の負圧に打ち勝つ構成となっている。また、このようなタイプの自吸式ポンプ装置は、インペラの回転中心に風呂水を吸引しやすいように、インペラがポンプケース内に横置き(回転中心軸が底面と平行)となっていると共に、インペラ室の吸い込み口がインペラの回転中心と同軸上に横向きに配置される。そのため、吸い込み口の位置は、比較的、ケース底面から離れている。
【0010】
そのため、逆止弁はないが、ポンプ動作終了後の水の残留は発生する。すなわち、吸い込み口が横向きであるため、風呂側への負圧による逆流がしにくくなっている。しかも、吸い込み口より下部側の水は、風呂側からの負圧によっては吸い上げられない。したがって、ポンプ動作終了後においてもインペラ室内に水が残留し、上述の残留水に関する問題が生じる。
【0011】
本発明の目的は、上述した問題点に鑑みて、ポンプ動作終了後はポンプケース内の液体が風呂側に戻ってポンプケース内に水がほぼ残留しないようにし、これによって残留水の腐敗や凍結を防止した自吸式ポンプ装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記した目的に鑑みて、本発明は、駆動源としてのモータと、このモータのロータ出力軸の下端側に連結されて回転し流体を移送するインペラと、流体を内部に吸い込む吸い込み口及び内部に吸い込んだ流体を外部へ吐出する吐出口を備えると共に上記インペラを内部に収納するインペラ室と、を有し、上記インペラの回転軌跡が自吸動作及びポンプ動作前にポンプケース内に予め貯められる呼び水の液面と平行となると共に、洗濯機のバスポンプに用いられる自吸式ポンプ装置において、上記吸い込み口を上記インペラの下部に形成し、上記ポンプケースにこのポンプケースの外部と内部とを連通し風呂から上記ポンプケース内に流体を吸引するための吸引口およびインペラ室内に呼び水を供給するための呼び水供給口を備え、この吸引口と上記吸い込み口とを吸水パイプで連結すると共に、上記吸引口と上記吸い込み口間は常時開放された状態となっており、ポンプ動作終了後、上記風呂側に発生する負圧によって、上記インペラ室内の流体が上記吸い込み口、上記給水パイプ及び上記吸引口を経由して上記ポンプケースの外部に排出可能になっていることを特徴としている。
【0013】
上述の発明によれば、ポンプケースの吸引口とインペラ室の吸い込み口間が常時開放された状態とされている。加えて、吸い込み口は、モータのロータ出力軸の下端側に連結されたインペラのさらに下部、すなわちポンプケースの底面に近い位置に配置されている。したがって、一連のポンプ動作終了後には、液体源と接続される吸引口からの負圧によって、インペラ室内の液体がインペラの下部に配置された吸い込み口から吸水パイプを逆流してポンプケース外に排出されるため、ポンプケース内には液体がほとんど残留しない。その一方で、インペラ室に呼び水を供給するための呼び水供給口をポンプケースに備え、自吸過程で必要とされる呼び水を供給することができるようにされている。この結果、自吸式ポンプ装置でありながら、長期間の不使用による残留水の腐敗及び凍結を防止できる。
【0014】
また、他の発明は、上述の自吸式ポンプ装置において、ポンプケース内に、インペラ室の吐出口から吐出された流体を気体と液体とに分離するための気液分離室を設け、この気液分離室内とインペラ室内との間及びインペラ室内と吸水パイプ内との間を同一平面上で仕切ると共に各間をシールする平板状シール部材を配置したことを特徴としている。
【0015】
そのため、自吸動作時やポンプ動作時における気液分離室内とインペラ室内との間及びインペラ室内と吸水パイプ内との間の液漏れが防止でき、これによってインペラの回転による負圧力を高めることができる。そのため、自吸動作時やポンプ動作時には、より確実に液体源側からの負圧に対抗し打ち勝って、液体源側への水の逆流を防止できる。
【0016】
また、他の発明は、上述の自吸式ポンプ装置において、吸水パイプは、一端を吸引口に接続され吸引口から下部に直線的に垂下された第1のパイプ部材と、一端側が湾曲しその先端がインペラ室の吸い込み口に接続されかつポンプケースの底面に平行に配置された部位を有しさらに他端側が湾曲された第2のパイプ部材から構成され、第1のパイプ部材の他端と第2のパイプ部材の他端とが平板状シール部材を挟んで連結され、かつこの連結部位と吸い込み口と第2のパイプ部材との接続部位とを平板状シール部材で同一平面上でシールしていることを特徴としている。
【0017】
上述の発明によれば、吸引口に連結される第1のパイプ部材と吸い込み口に連結される第2のパイプ部材とを平板状シール部材を挟んで連結している。加えて、この平板状シール部材は、第2のパイプ部材と吸引口との接続部位も第1及び第2のパイプ部材の連結部位と同一平面上にてシールしている。そのため、平板状シール部材の保持がより確実となり、上述した各室間のシール性が向上する。特に、負圧が強く発生するインペラ近傍ではなく、インペラ側への負圧が弱いインペラから離れた位置における平板状シール部材を両パイプ部材で挟持して、この部位のシール性を高めることができるため、自吸動作時及びポンプ動作時における液体源側への水の逆流をさらに防止できる。また、ポンプケース上部側に形成される吸引口とポンプケース下部側に配置され、かつ単に直線状の管ではなく複雑な形状をした吸水パイプを2部材に分割して構成することにより、成型性が向上される。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の自吸式ポンプ装置の実施の形態について、図1から図4を参照しながら説明する。図1は、本発明の自吸式ポンプ装置の平面図、図2は図1のV−O−V断面図である。図3は、図1と同方向から平板状シール部材を示した平面図である。図4は、本発明の実施の形態の自吸式ポンプ装置のインペラの構成を示す図である。
【0019】
本実施の形態の自吸式ポンプ装置3は、図1及び図2に示すように、内部に流体を吸い込むための吸引口2a及び内部に吸い込んだ流体を外部に吐出するための排出口2bとを有するポンプケース2と、ポンプケース2の内部に配置された駆動源としてのモータ4と、このモータ4のロータ出力軸41aの下端側に連結されたインペラ1を有している。そして、モータ4の駆動力でインペラ1を回転させることにより、吸引口2aから流体を吸引して排出口2b側へ移送し、排出口2bから外部へ吐出するものとなっている。なお、本発明の自吸式ポンプ装置3は、インペラ1の回転軌跡が自吸動作及びポンプ動作前にポンプケース2内に予め貯められる呼び水Wの液面Lと平行となるように構成された、いわゆる縦置き配置のポンプ装置となっている。
【0020】
ポンプケース2は、上下方向の上側略半分でかつ図2において左右方向左側半分を占めるモータ4を配置させるためのモータ取り付け用凹部5を有し、この凹部5内の空間と壁によって空間的に隔てられた内部空間をこの凹部5の右隣り及び下部に備えた本体部21と、この本体部21の最下部に形成された開放部分を塞いで内部空間を封止すると共に、後述する吸水パイプ8の一部となる第2のパイプ部材82が一体的に形成された底蓋部22から構成されている。
【0021】
底蓋部22は、このケース2全体の底面を形成するものとなっており、平板状シール部材30を挟んで本体部21の開放端に嵌め込まれた状態で本体部21にボルト24によって固定される。さらに、詳述すると、底蓋部22は、本体部21の外周縁に形成された段部21aに対向しこの段部21aと協動して平板状シール部材30の外枠シール部31を挟む段部22aをその外周端に備えている。また、底蓋部22は、ポンプケース2の底面となる平面状の底面部22bと、この底面部22b略中央近傍に形成された凹部を有している。底面部22bは、後述するインペラ室6と気液分離室7及び吸水パイプ8との境目の部分や吸水パイプ8を構成する第1及び第2のパイプ部材81,82を連結する部位等、シールの必要箇所においては平板状シール部材30を挟んだ状態で本体部21側に対向し、シールがなされていない部分においてはそのままポンプケース2の気液分離室7の底面となっている。また、この底面部22bに形成された凹部は、後述する吸水パイプ8を構成する第2のパイプ部材82の図2における下側半円筒形状部分を構成するものとなっている。
【0022】
このような構成により、ケース2内部の流体が、本体部21と底蓋部22の合わせ面から外部に漏れ出るのを防止するようになっている。また、平面状シール部材30を挟んで本体部21側に固定されるだけで、第1のパイプ部材81側に形成された第1のパイプ部材81と底蓋部22側に形成された第2のパイプ部材82とが平面状シール部材30の第3の内部シール部35を挟んで連結されて後述する吸水パイプ8を構成するため、組み立て性が良好となっている。
【0023】
平板状シール部材30は、後述するインペラ室6内と気液分離室7内との間、気液分離室7内と吸水パイプ8内との間、及びインペラ室6内と吸水パイプ8内との間を同一面上で仕切りかつシールするものとなっている。この平板状シール部材30については、さらに後で詳述する。
【0024】
モータ取り付け用凹部5の上端には、モータ4の上面側を覆うモータ収納用蓋5aが被せられている。なお、モータ取り付け用凹部5は、中心部にはモータ4のロータ出力軸41aを回転自在に挿通支持すると共に、モータ4のステータ42を支持固定する支持筒部51が形成されている。この支持筒部51は、モータ取り付け用凹部5の底面の中心位置に形成された円形の凸面部52の中心部分に立設されたものとなっている。そして、この支持筒部51の孔内両端には、ロータ出力軸41aを回転自在に支承するスラスト軸受け51a,51bが嵌め込まれている。また、支持筒部51の外周部分には、ステータ部42を載置固定するための段部51cが形成されている。
【0025】
また、ポンプケース2の本体部21は、図1に示すように、上述した吸引口2a及び排出口2bと、さらに呼び水供給口2cとによって外部と内部とが連通するようになっている。ポンプケース2の内部には、インペラ1を回転自在に収納したインペラ室6と、自吸過程時にインペラ1の回転により気液混合させた流体を気体と液体とに分離するための気液分離室7とが備えられている。
【0026】
インペラ室6は、モータ4の下部となるスペースの一部に形成されており、内部にはインペラ1が回転自在に収納されている。このインペラ室6は、本体部21側に一体的に形成されインペラ1の周囲を囲繞するボリュート部9と、インペラ1の軸方向(図2において上下方向)両側に配置される上面部10a及び下面部10bとによって画成された内部空間となっている。インペラ1の上方に位置する上面部10aは、インペラ室6とモータ4との間に配置された壁となっており、このインペラ室6の上方部分の密封をオイルシール15と協働して行うようになっている。この上面部10aは、ケース2の壁、すなわちモータ取り付け用凹部5の底面を利用したものとなっている。したがって、インペラ1のポンプケース2を隔てた上部は、モータ取り付け用凹部5となっており、ここにモータ4が装填されている。
【0027】
なお、インペラ室6を画成する下面部10bの中央部分でインペラ1の回転中心と同軸上の位置には、インペラ室6内部へ流体を吸い込むための吸い込み口16が設けられている。この吸い込み口16は、吸水パイプ8を介して吸引口2aと連結されている。なお、この吸い込み口16と吸引口2aとの間には、逆止弁が配置されておらず、常に開放された状態となっている。
【0028】
そのため、ポンプケース2の外部の液体源側に負圧が発生しかつインペラ1の回転に伴うインペラ1方向への負圧が発生していない場合、もしくは液体源側への負圧の方がインペラ1側への負圧より大きい場合には、インペラ室6内のほとんどの水が負圧によって液体源側へ排出されてしまう。したがって、モータ4の駆動停止によりポンプ動作を停止すると、ポンプケース2内には水が残留しない。この結果、ポンプ停止後、長期間の不使用期間があっても、残留水が腐敗したりあるいは凍結しポンプケース2等が破損する等の問題が生じない。
【0029】
また、インペラ室6の下面部10bは、平板状シール部材30の第1の内部シール部33の一部を利用したものとなっており、この第1の内部シール部33をボリュート部9の先端部分に当接させることにより、上述した上面部10aとボリュート部9と協働してインペラ室6を形成するものとなっている。
【0030】
また、気液分離室7は、ケース2の内部空間のうちのインペラ室6以外の大部分のスペースを占めている。具体的には、気液分離室7は、モータ取り付け用凹部5の下部のスペースのインペラ室6以外の部分(以下、(気液分離室7の)狭いスペース7aという)とケース2の右側半分のうちの吸水パイプ8によって仕切られた空間以外の部分(以下、(気液分離室7の)広いスペース7bという)とからなり、これらの両スペース7a,7bは一連のものとなっている。
【0031】
ボリュート部9は、ポンプケース2の外部から吸引口2a及び吸水パイプ8を通ってインペラ室6内部に吸い込まれ、インペラ1の回転遠心力によりインペラ1の外方へ押しやられる流体をインペラ室6から気液分離室7側へ吐出させる2つの吐出口(図示省略)及び、自吸過程時に気体と分離された液体を気液分離室7からインペラ室6内へ戻すための戻し孔(図示省略)を備えている。
【0032】
上述した吸引口2aは、モータ取り付け用凹部5の右隣となるポンプケース2の上面の略中央に設けられている。この部分は、気液分離室7の広いスペース7bの上面7cとなっており、吸引口2aは気液分離室7の上面7cの中央位置に形成されていることとなる。
【0033】
この吸引口2aは、ポンプケース2の内外にそれぞれ突出された筒形状で形成されており、外側に突出された部分は風呂等の貯水源に一端を浸したホースの他端の接続部となっている。この吸引口2aは、ポンプケース2の本体部21と一体的に形成されている。このように形成された吸引口2aのポンプケース2の内部に突出された部分は、気液分離室7内を貫く吸水パイプ8の第1のパイプ部材81となっている。この第1のパイプ部材81の下端部分には、平板状シール部材30を挟んで吸水パイプ8の第2のパイプ部材82が連結されており、この第2のパイプ部材82の一端が、インペラ室6の吸い込み口16に連結されている。すなわち、吸引口2aは、第1のパイプ部材81及び第2のパイプ部材82からなる吸水パイプ8を介してインペラ室6の吸い込み口16に接続されており、吸引口2aから浸入してくる流体がインペラ室6へ入るようになっている。
【0034】
排出口2bは、ポンプケース2の右側のスペース、すなわち広いスペース7bを形成する側面上部に形成されている。本実施の形態では、自吸過程時にインペラ1の回転によってインペラ室6から吐き出される気液混合体が、吸水パイプ8のストレート部分となる第1のパイプ部材81の周囲を回転しながら上昇していく。排出口2bは、自吸過程時においてこのように上昇する気液混合体が吐出しない位置に設けられている。また、呼び水供給口2cは、自吸過程時に予めケース2の内部空間内に呼び水Wを供給するためのものとなっており、排出口2bと並列的に設けられている。
【0035】
吸水パイプ8は、本体部21の吸引口2aから直線的に垂下された第1のパイプ部材81と、この第1のパイプ部材81に平板状シール部材30を挟んで連結された第2のパイプ部材82から構成されている。なお、第2のパイプ部材82の一部、具体的には図2において下側に配置される半円筒部分は、底蓋部22の底面部22bに形成された凹部で形成されている。また、この第2のパイプ部材82の上面部分は、平板状シール部材30の第2の内部シール部34を利用して形成されている。
【0036】
なお、本実施の形態では、平板状シール部材30の各部位は、本体部21と底蓋部22とによって挟持されるようになっているが、上述の第2の内部シール部34のみ両者21,22によって上下方向から挟持されていない。そのため、本実施の形態では、この第2の内部シール部34は、その両側に配置された第1の内部シール部33(インペラ室6の下面部10bを兼ねている)及び第3の内部シール部35(両パイプ部材81,82間に挟持されている)への連結によってのみ保持されている。しかしながら、この状態では保持が不安定な場合は、例えば、本体部21もしくは底蓋部22に一体的にこの第2の内部シール部34を押さえる保持部を設けるようにしても良い。
【0037】
第2のパイプ部材82は、一端が湾曲しその先端が上述の吸い込み口16に接続されていると共に、他端も湾曲されている。この第2のパイプ部材82の他端の湾曲部分が、第1のパイプ部材81の下端に対峙し、平板状シール部材30を挟んで第1のパイプ部材81に連結されている。また、第2のパイプ部材82の両端近傍の湾曲部を繋ぐ部分は、ポンプケース2の底面に平行に配置された部位となっている。このように形成された吸水パイプ8は、吸引口2aから入ってきた流体をインペラ室6内へ移送するための経路となっている。
【0038】
次に、図3(A)及び(B)を用いて平板状シール部材30について説明する。平板状シール部材30は、硬質のゴム製の平板状部材で、陸上用のトラック形状に類似した形状の外枠シール部31と、この外枠シール部31の内径の長い部分を橋渡しした連結部32とを有している。外枠シール部31は、上述の本体部21と底蓋部22とを一体化させる際に両部材21,22の外縁にそれぞれ形成された段部21a,22aで挟み込まれる部位となっている。この外枠部31は、ポンプケース2内部から外部への水漏れを防止するためのものとなっている。
【0039】
また、連結部32には、インペラ室6内と吸水パイプ8内及び気液分離室7とを仕切ると共にシールするドーナツ形状の第1の内部シール部33と、気液分離室7内と第2のパイプ部材82内とを仕切ると共にシールする略矩形状の第2の内部シール部34と、第1のパイプ部材81と第2のパイプ部材82に挟まれ両パイプ部材81,82間の接合部分のシールを行うドーナツ形状の第3の内部シール部35と、第1の内部シール部33と外枠シール部31とを橋渡しする第1の橋渡し部36と、第3の内部シール部35と外枠シール部31とを橋渡しする第2の橋渡し部37とが設けられている。
【0040】
第1の内部シール部33は、その外径が上述したインペラ室6の側壁を構成するボリュート部9の外径より大きく形成されており、外周端から見て若干内側の部分がこのボリュート部9の先端部分に当接するように構成されている。これにより、第1の内部シール部33は、インペラ室6の底面を構成しており、その中央部には上述した吸い込み口16が形成されている。このように構成された第1の内部シール部33は、その大部分がインペラ室6内と気液分離室7内との間を仕切ると共にシールする部分となっている(図3中矢示X1で示す)。また、吸い込み口16から第2の内部シール部34に向かう部分(矢示X2で示す)は、インペラ室6内と吸水パイプ8内との間を仕切ると共にシールする部分となっている。
【0041】
第2の内部シール部34は、気液分離室7の広いスペース7bの底面の一部となると共に吸水パイプ8の第2のパイプ部材82の上面となっており、気液分離室7内と吸水パイプ8内との間を仕切ると共にシールする部分となっている。この第2の内部シール部34の下面(図3において紙面奥側、図3(B)参照)には、底蓋部22の底面部22bに形成された凹部上端の両外側にはまり込むリブ34aが設けられている。このリブ34aは、第2の内部シール部34と底蓋部22との嵌合及びシールを強化するためのものとなっている。
【0042】
第3の内部シール部35は、その外径が第1及び第2のパイプ部材81,82の接続部位の口径より大きく形成されかつ内側に両パイプ部材81,82を連通するための孔35aを備えたものとなっている。なお、孔35aの内周端には、図3において紙面手前側、すなわち第1のパイプ部材81側に伸びるように立設された円形のリブ35bが形成されている。このリブ35bは、第1のパイプ部材81と第2のパイプ部材82の接合位置の位置ズレ防止、及び接合強度の強化のためのものとなっている。
【0043】
本実施の形態の自吸式ポンプ装置3では、上述したように平板状シール部材30によって同一平面上で各シール必要部位のシール及び仕切を行っている。そのため、各室間における水漏れが最小限に防止でき、ポンプ性能の低下を防止できる構成となっている。そのため、本実施の形態では、上述したように逆止弁がなく通常のポンプ動作時や自吸動作時において流体源側への水の逆流の危険性が高い構成となっているが、平板状シール部材30で各室間の水漏れを強固に防止することにより、インペラ1側への負圧力を高めて風呂側への水の逆流を防止するようになっている。
【0044】
次に、インペラ室6内のインペラ1の説明を行う。インペラ1は、図2及び図4に示すような形状となっている。インペラ1は、回転中心に配置される保持部材11と、この保持部材11に保持された複数の羽根部材14と、各羽根部材14を連結するドーナツ形状の連結部17から主に構成されている。
【0045】
保持部材11は、各羽根部材14を保持すると共にロータ出力軸41aへの取付部となっている。保持部材11は、円板形状の平面部11aと、この平面部11aの一側の面の回転中心部に立設された筒状部11bとを備えている。平面部11aは、複数の羽根部材14を保持するための部位となっている。筒状部11bの内側の穴は、インペラ1を上述のロータ出力軸41aの下端部分にはめ込むためのものとなっており、筒状部11bをロータ出力軸41aにはめ込むことによりインペラ1はロータ出力軸41aと一体的に回転するようになっている。
【0046】
各羽根部材14は、流体を攪拌するための部材となっており、保持部材11の平面部11aの筒状部11bが形成された面とは反対側の面の外周端縁に保持されている。これらの羽根部材14は、保持部材11の回転中心から半径方向に所定寸法L1(図4参照)離れた位置において保持部材11の半径方向及び軸方向に突出するように保持されている。
【0047】
連結部17は、各羽根部材14の剛性を保つと共にポンプ駆動時にインペラ1にかかる推力を相殺するための逆方向への推力を起こすための部材となっている。連結部17は、ドーナツ形状の円板部材で形成されている。この連結部材17は、各羽根部材14の軸方向に突出した側の端部の外周側部分を連結し、この外周側部分を軸方向において閉塞するように配置されている。
【0048】
このように構成されたインペラ1は、図2に示すように、モータ4のロータ出力軸41aの下端部分に回転中心軸となる保持部材11の筒状部11bが挿入固定され、回転水平面が自吸過程時にポンプケース2内に予め溜められる呼び水Wの液面Lに対して平行となるようにインペラ室6内に配置されている。インペラ1の回転中心は、上述した吸い込み口16と重なる位置に配置される。インペラ1がモータ4によって回転すると、インペラ1の回転中心部分に負圧が発生し吸引口2a側の流体がインペラ室6内に取り込まれ、インペラ1によって攪拌されながら、インペラ1の外周側に押しやられることとなる。
【0049】
モータ4は、ステータ42の外周部分に対向するマグネット41bを備えたアウターロータで構成されたロータ41と、通電部となるステータ42とから構成されている。そして、このロータ41の回転中心位置には、下端部分にインペラ1がはめ込まれたロータ出力軸41aが固定されている。
【0050】
上述したように構成された本実施の形態の自吸式ポンプ装置3の動作について説明する。
【0051】
ポンプケース2の内部空間には、予め少なくともインペラ1が浸かる程度の呼び水Wが溜められる。この呼び水Wの液面Lは、ロータ出力軸41aに対して垂直な面、すなわち、インペラ1の回転水平面と平行な面となる。この程度の量の呼び水Wがポンプケース2内に供給された後、モータ4のステータ42に電力を供給する。すると、ロータ41が、ロータ出力軸41aを回転中心として回転し、これによってインペラ1が回転する。
【0052】
インペラ1の回転により、インペラ室6内は負圧になり、吸引口2aに接続されているホース(図示しない)よりまず空気が吸い込まれる。なお、液体源となる風呂側からポンプケース2側への流体の移動があった場合、風呂側へも負圧が発生するが、インペラ1側への負圧力の方が風呂側への負圧に打ち勝つため、流体の移動がなされる。なお、本実施の形態では、上述したように、インペラ室6内と気液分離室7内との間、インペラ室6内と吸水パイプ8内との間、及び気液分離室7内と吸水パイプ8内との間が全て同一平面上で上述の平板状シール部材30によってシールされている。したがって、各間での水漏れがなく、ポンプ揚程が低下しにくい。この結果、インペラ1側への負圧力が安定し、この負圧力が風呂側への負圧力に負けにくく、安定して流体をインペラ室6側へ移動させるようになっている。すなわち、自吸動作中における流体の液体源側への逆流が確実に防止されている。
【0053】
そして、ポンプケース2内に取り込まれた空気が吸い込み口16からインペラ室6に吸い込まれ、インペラ1の回転によって呼び水Wと攪拌されながら混合し、インペラ室6のボリュート部9に形成された2つの吐出口から気液分離室7側へ吐き出される。このときの気液分離室7の広いスペース7b内での流路は、気液分離室7内を貫く吸水パイプ8のストレート部分を周回しながら「縦渦」状態で上昇するものとなる。
【0054】
このため、流体の流れによって形成された「縦渦」の中心位置が真空となり、呼び水がその真空部分に引き寄せられる。この結果、気液分離室7内で形成される「縦渦」では、空気と水とが容易に分離される。すなわち、この自吸動作中、気液分離室7内では、激しく気液混合体がかき回された状態で移動するが、液体の流れが「縦渦」を形成しているため、「横渦」と比べると気液混合体が上部に達するまでに時間がかかる。この結果、気液混合体が気液分離室7の上部に達するまでに空気と水とが確実に分離され、液体が上部に形成された排出口2bから吐出されにくい。このようにして気液分離されると、質量の軽い空気は気液分離室7の上部へ溜まり、その後排出口2bから排出され、質量の重い水は気液分離室7の下部へ落ちてきて、主に広いスペース7b側に形成された戻し孔からインペラ室6内に戻り、再び空気とかき混ぜられた後、気液分離室7側に吐き出される。
【0055】
この動作を繰り返すことにより、インペラ1によって気液分離室7へ吐き出された呼び水と空気のうち、空気のみが排出口2bから排出されていく。空気が排出されると、徐々に水がホース内を上昇してくる。
【0056】
なお、上述のような動作を継続し、ホース内の空気が全て排出され、ホース内が水で満たされると、自吸運転状態から定常の給水運転状態(液体を移送している状態)になり、吸引口2aからの水が連続的に排出口2bから排出される。
【0057】
なお、このようなポンプ動作終了後、モータ4を停止させインペラ1の回転を停止させると、インペラ1側への負圧は一気になくなる。一方、液体源となる風呂側へは上述したように負圧が発生している。したがって、インペラ1側への負圧がなくなった状態では、風呂側への負圧によりポンプケース2内に残留していた水は気液分離室7、インペラ室6、吸水パイプ8と逆流し、吸引口2aから風呂側へ戻される。
【0058】
なお、本実施の形態の自吸式ポンプ装置3は、上述したように縦型配置でインペラ室6の吸い込み口16が下向きとなっている。そのため、この風呂側への負圧で、インペラ室6内の水は残らず全て風呂側へ逆流する。しかも、本実施の形態の自吸式ポンプ3では、吸い込み口16がインペラ1の下部でかつポンプケース2の底面に近い位置に配置されている。そのため、万が一、ポンプ動作後のモータ駆動停止でポンプケース2内に水が残るとしても、この吸い込み口16より下側部分にしか残らず残量はごく僅かとなる。そのため、凍結が起こったとしてもポンプケース2が破壊される危険性は低い。
【0059】
上述のように、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限らず種々の変形、応用が可能である。例えば、上述の実施の形態では、平板状シール部材30を用いて、本体部21と底蓋部22との外枠部分、インペラ室6の下面部10bの部分、第2のパイプ部材82の上面部分、及び第1のパイプ部材81と第2のパイプ部材82との接合部分の4箇所を、同一平面上で仕切ると共にシールしたが、各シール部位は同一平面上でなくても良い。加えて、分割されていても良い。
【0060】
また、上述の実施の形態では、各部位のシール強度は、上述の構成からいずれの部位でもほぼ均等となるが、必要に応じてシール強度に差を設けても良い。例えば、自吸動作時及びポンプ動作時において、インペラ1の近傍となるインペラ室6の下面部10bの部位は、インペラ1側に大きな負圧がかかっており、それほど風呂側への負圧対策としてシール強度を高める必要ないことから、この部位のシール強度はそれ程高くなくても良い。
【0061】
また、上述の実施の形態では、吸引口2aと吸い込み口16とを連結する吸水パイプ8を、直線状の第1のパイプ部材81と、両端が湾曲した形状の第2のパイプ部材82とを接続して形成したが、各パイプ部材81,82の形状は特にこれに限定されない。加えて、吸水パイプ8を2部材で構成せず、一連の部材としても良い。その場合は、接続部がなくなるため、この部位にはシールが必要なくなる。
【0062】
また、上述の実施の形態では、第2のパイプ部材82のストレート部分の下面部分を底蓋部22に形成した凹部で構成し、上面部分を平板状シール部材30の第2の内部シール部34で構成するようにしたが、この第2のパイプ部材82のストレート部分は一連の筒状部材で構成されていても良い。加えて、第2のパイプ部材82を底蓋部22に一体とせず、底蓋部22とは別部材で構成しても良い。
【0063】
また、上述の実施の形態では、第1のパイプ部材81を本体ケース21の吸引口2aに一体的に設けたが、別部材で設けて接続するようにしても良い。さらに、上述の実施の形態では、インペラ1自体の構成を、図2における下方向へのスラスト荷重を低減するように工夫した構成としたが、インペラ1はこのような工夫を施したものに限定されるものではない。
【0064】
【発明の効果】
本発明の自吸式ポンプ装置によれば、ポンプケースの吸引口とインペラ室の吸い込み口間が常時開放され、かつ吸い込み口がロータの下部に配置されたインペラのさらに下部、すなわちポンプケースの底面に近い位置に配置されている。したがって、一連のポンプ動作終了後には、液体源と接続される吸引口からの負圧によって、インペラ室内の液体がインペラの下部に配置された吸い込み口から吸水パイプを逆流してポンプケース外に排出されるため、ポンプケース内には液体がほとんど残留しない。この結果、長期間の不使用による残留水の腐敗及び凍結を防止できる。また、若干の残流水があるとしてもその量は極少量であるため、少なくとも凍結による破損は生じない。
【0065】
また、気液分離室内とインペラ室内との間、インペラ室内と吸水パイプ内との間、及び気液分離室内と吸水パイプ内との間を同一平面上で仕切る平板状シール部材を配置すると、各間のシール性が向上し、自吸動作及びポンプ動作中のインペラ側への負圧力を高めることができ、液体源側への逆流をより確実に防止することが可能となる。また、ポンプケースの吸引口とインペラ室の吸い込み口間を連結する吸水ポンプを2つのパイプ部材で構成し、接続部位を平板状シール部材を利用してシールするようにすれば、吸水ポンプの成形性が向上し、かつ両パイプ部材間の水漏れによる揚程の低下も防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の自吸式ポンプ装置を示す平面図である。
【図2】図1の自吸式ポンプ装置のV−O−V断面図であって、非駆動時の状態を示したものである。
【図3】図1の自吸式ポンプ装置の平板状シール部材を示した図で、(A)は図1と同方向から平板状シール部材を示した平面図、(B)は(A)のB−B断面図である。
【図4】図2の自吸式ポンプ装置のインペラを図2の上側から見た場合の平面図である。
【符号の説明】
1 インペラ
2 ポンプケース
2a 吸引口
3 自吸式ポンプ装置
4 モータ
6 インペラ室
7 気液分離室
8 吸水パイプ
16 吸い込み口
30 平板状シール部材
41 ロータ
41a ロータ出力軸
81 第1のパイプ部材
82 第2のパイプ部材
L 液面
W 呼び水

Claims (3)

  1. 駆動源としてのモータと、このモータのロータ出力軸の下端側に連結されて回転し流体を移送するインペラと、流体を内部に吸い込む吸い込み口及び内部に吸い込んだ流体を外部へ吐出する吐出口を備えると共に上記インペラを内部に収納するインペラ室と、を有し、
    上記インペラの回転軌跡が自吸動作及びポンプ動作前にポンプケース内に予め貯められる呼び水の液面と平行となると共に、洗濯機のバスポンプに用いられる自吸式ポンプ装置において、
    上記吸い込み口を上記インペラの下部に形成し、
    上記ポンプケースにこのポンプケースの外部と内部とを連通し風呂から上記ポンプケース内に流体を吸引するための吸引口およびインペラ室内に呼び水を供給するための呼び水供給口を備え、この吸引口と上記吸い込み口とを吸水パイプで連結すると共に、上記吸引口と上記吸い込み口間は常時開放された状態となっており、
    ポンプ動作終了後、上記風呂側に発生する負圧によって、上記インペラ室内の流体が上記吸い込み口、上記給水パイプ及び上記吸引口を経由して上記ポンプケースの外部に排出可能になっていることを特徴とする自吸式ポンプ装置。
  2. 前記ポンプケース内に、前記インペラ室の吐出口から吐出された流体を気体と液体とに分離するための気液分離室を設け、この気液分離室内と前記インペラ室内との間及び前記インペラ室内と前記吸水パイプ内との間を同一平面上で仕切ると共に各間をシールする平板状シール部材を配置したことを特徴とする請求項1記載の自吸式ポンプ装置。
  3. 前記吸水パイプは、一端を前記吸引口に接続され吸引口から下部に直線的に垂下された第1のパイプ部材と、一端側が湾曲しその先端が前記インペラ室の吸い込み口に接続されかつ前記ポンプケースの底面に平行に配置された部位を有しさらに他端側が湾曲された第2のパイプ部材から構成され、上記第1のパイプ部材の他端と上記第2のパイプ部材の他端とが前記平板状シール部材を挟んで連結され、かつこの連結部位と前記吸い込み口と上記第2のパイプ部材との接続部位とを前記平板状シール部材で同一平面上でシールしていることを特徴とする請求項2記載の自吸式ポンプ装置。
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