JP4680922B2

JP4680922B2 - 立軸形遠心ポンプおよびそのロータならびに空気調和装置

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Publication number: JP4680922B2
Application number: JP2006537728A
Authority: JP
Inventors: 昭則古郡; 雅彦吉田; 道明大野
Original assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Current assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Priority date: 2004-09-30
Filing date: 2005-09-26
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2025-09-26
Also published as: JPWO2006035724A1; CN101031723A; WO2006035724A1; KR100970822B1; CN100451342C; KR20070058489A

Description

本発明は立軸形遠心ポンプおよびこの立軸形遠心ポンプに用いられるポンプ用ロータに関し、特に静寂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である。

立軸形遠心ポンプにおいては、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が吐出される。また、この液体の吐出動作に伴って新たな液体がケーシング内に吸い込まれる。この立軸形遠心ポンプは、例えば空気調和装置の排水ポンプなどとして利用される。

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。

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に開示されたものが知られている。これらに開示された排水ポンプにおいては、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ている。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ことができる。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管からポンプ室の外に液体が排出される。また、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に新たな液体が吸い込まれる。

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。従来のこの羽根板は、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もっているのが普通である。

特許文献３に開示された羽根も、基本的には特許文献１および特許文献２とほぼ同様なものである。この特許文献３においては、羽根車軸と羽根外周壁部との間の円板部に貫通穴を設け、軸方向の振動に伴う騒音を防止している。このような貫通穴を特許文献１や特許文献２に適用しても、羽根板が水をかくときに発生する騒音の低減は充分とは言えない。

近年、空気調和機における運転音の低減化が求められており、この空気調和機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。

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は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。しかも、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する。

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べて低く、その負荷が本質的に小さいという特性を有している。このような特性を考慮すると、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と言えよう。

実用新案登録第２５９３９８６号公報特許第３２８２７７２号公報特開２００２−２４２８８５号公報

本発明の目的は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、静粛性に優れた立軸形遠心ポンプおよびこの立軸形遠心ポンプに組み込まれるロータならびにこの立軸形遠心ポンプを排水ポンプとして組み込んだ空気調和装置を提供することにある。

本発明の第１の形態は、ロータと、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ロータ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、前記ケーシングの側壁部から前記ロータの半径方向外側に突出し、前記ポンプ室内に臨む吐出ポートが開口する吐出管とを有する立軸形遠心ポンプであって、前記ロータは、前記カバーの外から駆動モータに上端部が連結されるロータ軸と、このロータ軸に同心状をなして一体的に連結される円形の主板と、この主板から前記ロータ軸の軸線とほぼ平行に突出する複数本のピンと、前記主板に形成されてその表面側と裏面側とを連通する均圧部とを具えていることを特徴とするものである。

本発明においては、ロータ軸の上端部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ロータが回転する。このため、ロータの主板から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ロータ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の連れ回りに伴う遠心力が発生し、この遠心力によりポンプ室内に介在する液体の表面が放物面状に変形し、液体がポンプ室からその外周部に臨む吐出ポートが開口した吐出管に吐出され、これに伴ってポンプ室の中央部に連通する吸込み通路から液体がポンプ内に吸い込まれる。ロータ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。

本発明の第１の形態の立軸形遠心ポンプによると、ロータ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。これにより、主板の上下で圧力差が発生し、均圧部から水流が上昇してくるため、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が抑制される。

本発明の第１の形態による立軸形遠心ポンプにおいて、ロータ軸の軸線に沿ってその一端部から突出する攪拌部材を吸込管の吸込通路内に配することができ、この攪拌部材はロータ軸の軸線から放射状に突出する複数枚の羽根部材であってよい。ロータ軸の軸線に沿ってその一端部から突出する攪拌部材を吸込管の吸込通路内に配した場合、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。

カバーには、ここからロータ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形成することができる。この仕切り壁は、ケーシングに形成された吐出ポートと対向してこれをさえぎるように位置していることが好ましい。これにより、ポンプ室内に介在する空気が吐出ポート側に流れ込むのを阻止して気泡がポンプ室から吐出ポートへと移動する際に発生していた騒音を無くすことができる。

ポンプ室内と外部とを連通する大気連通路をカバーに形成することも可能である。この場合、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よく吐出ポートからポンプ室外へ排出させることができる。

主板が環状をなし、その内周面とロータ軸の外周面との間に形成される環状の空隙を均圧部として機能させることも可能である。この場合、主板とロータ軸とをこの空隙を横切る複数本のステーを介して一体的に連結することができる。これにより、ポンプ室内に吸い上げられる液体の表面を迅速に放物面状に形成することが可能となる。

主板の表面側と裏面側とを連通する複数の連通孔を形成し、これら連通孔を均圧部として機能させることも有効であり、主板の裏面外周側直下に介在する気泡を連通孔からその表面側へと逃がして吐出ポート側に流れ込まないようにすることができる。この場合、主板の円周方向にほぼ沿った第１の方向およびこれと直交する方向にピンおよび連通孔を配列した第１の配列グループと、第１の方向に対して４５度傾斜した方向およびこれと直交する方向にピンおよび連通孔を配列した第２の配列グループとを円周方向に沿って交互に配列することができる。これにより、第１のおよび第２の配列グループによってそれぞれ得られる液体の旋回流の方向および流速を微妙に異ならせることができ、個々のピンと液体との間に発生する気泡を効率よく消泡することができる。

主板の回転方向に対して垂直な面に投影した個々のピンの面積がロータ軸の半径方向内側に位置するピンほど小さくなるように設定することができる。これによって、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ことができる。また、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。個々のピンの突出長さをロータ軸の半径方向内側ほど短く設定することによっても同様な効果を得ることができる。また、ロータ軸の半径方向内側に位置するピンのロータ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小さくする設定することによっても同様な効果を得ることができる。あるいは、ロータ軸の半径方向内側に位置するピンの間隔を同外側の間隔と同じかもしくは広くすることによっても同様な効果を得ることができる。

ロータ軸の軸線に対して垂直な面における個々のピンの断面形状は、円形，楕円形，矩形などの多角形，あるいは翼形などの非対称形状を適宜採用することができる。この場合、主板の回転方向に沿ったピンの最大長さは、ロータ軸の半径方向に沿ったピンの最大幅寸法と同じか、あるいはそれ以上に設定することができる。

駆動モータとしてＡＣモータよりも振動が少なく、かつ小型軽量であって制御も容易なＤＣブラシレスモータを採用することができる。

本発明の第２の形態は、ロータ軸と、このロータ軸に同心状をなして一体的に連結される主板と、この主板から前記ロータ軸の軸線とほぼ平行に突出する複数本のピンと、前記主板の表面側と裏面側とを連通する均圧部とを具えたことを特徴とするポンプ用ロータにある。このポンプ用ロータは、本発明の第１の形態による立軸形遠心ポンプにおけるロータとして好適である。

本発明の第３の形態は、本発明の第１の形態による立軸形遠心ポンプを排水ポンプとして組み込んだことを特徴とする空気調和装置にある。

図１は、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取り付け状況を表す概念図である。図２は、図１中の矢視II部の抽出拡大断面図である。図３は、図１に示した実施形態における排水ポンプユニットの概略構造を表す縦断面図である。図４は、図３に示した排水ポンプユニットの平面図である。図５は、図３に示した排水ポンプユニットの底面図である。図６は、図３に示した排水ポンプユニットにおけるカバーの部分の底面図である。図７は、図３中のVII−VII矢視断面図である。図８は、図３中のVIII−VIII矢視断面図である。図９は、図３に示した排水ポンプユニットにおけるロータの外観を表す立体投影図である。図１０は、図９に示したロータの裏面図である。図１１は、図１２と共に図９に示したロータにおける第１の配列グループによる流体の流動方向を模式的に示す概念図である。図１２は、図１１と共に図９に示したロータにおける第２の配列グループによる流体の流動方向を模式的に示す概念図である。図１３は、本発明によるロータを図３に示した排水ポンプユニットのロータに応用した他の実施形態における平面図である。図１４は、図１３に示したロータの底面図である。図１５は、本発明によるロータを図３に示した排水ポンプユニットのロータに応用した別な実施形態の縦断面図である。図１６は、本発明によるロータを図３に示した排水ポンプユニットのロータに応用したさらに他の実施形態の縦断面図である。図１７は、本発明によるロータを図３に示した排水ポンプユニットのロータに応用したさらに別な実施形態の縦断面図である。図１８は、本発明による立軸形遠心ポンプを図３に示す排水ポンプユニットに応用した他の実施形態の概略構造を表す縦断面図である。

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１８を参照にしながら詳細に説明する。本発明はこれらの実施形態のみに限らず、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る。従って、本発明はそ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。

本実施形態における排水ポンプユニットの取り付け状況を図１に示し、その矢視II部を図２に抽出拡大して図２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、そのブラケット１１を介して空気調和装置の筺体隔壁１２に形成された固定部１３に取り付けられている。固定部１３と矩形の板状をなすブラケット１１との間には、防振機能とシール機能とを併せ持つガスケット１４が挟み込まれている。固定部１３にねじ込まれる取り付けねじ１５によってブラケット１１の取り付け部１１ａが筺体隔壁１２の固定部１３にねじ止めされた状態となっている。後述するロータを駆動するための駆動モータ１６が筺体隔壁１２の外側に位置するように、駆動モータ１６がブラケット１１の連結部１１ｂに搭載されている。駆動モータ１６の作動を制御するための制御盤１７が筺体隔壁１２の外側に設置され、この制御盤１７と駆動モータ１６に取り付けられたコネクタ１８とがケーブル１９を介して連結されている。

なお、本実施形態における駆動モータ１６のコネクタ１８は、図４中の二点鎖線で示すような位置に配置することも可能となっており、ケーブル１９の接続作業性や他の部材との干渉を考慮して適宜選択することができる。また、本実施形態におけるブラケット１１は、後述する駆動モータ１６の作動に悪影響を与えないオーステナイト系ステンレス鋼やアルミニウムなどの非磁性体にて形成されている。

この排水ポンプユニット１０の主要部分の内部構造を図３に示し、その平面形状，底面形状をそれぞれ図４，図５に示し、そのカバーの部分の底面形状を図６に示す。また、図３中のVII−VII，VIII−VIII矢視断面構造をそれぞれ図７，図８に示し、ロータの部分の外観を図９に示し、その底面形状を図１０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２０ａと円錐状の底壁部２０ｂとを有するケーシング２０と、このケーシング２０の側壁部２０ａの上端部に連結されて当該ケーシング２０とでポンプ室２１を形成するカバー２２とを具えている。この排水ポンプユニット１０はまた、ポンプ室２１内に収容されるロータ２３と、このロータ２３に連結されてこれを回転させる駆動モータ１６と、カバー２２と駆動モータ１６との間に組み込まれてこれらを仕切る前述のブラケット１１とをさらに具えている。本実施形態では空気調和装置の筺体隔壁１２の外側に配される駆動モータ１６と、筺体隔壁１２の内側に配されるカバー２２およびケーシング２０を仕切るように、ブラケット１１が筺体隔壁１２の固定部１３に取り付けられている。このため、カバー２２と駆動モータ１６との間に駆動モータ１６の軸受部分を保護するための水切板を設ける必要がなくなる。しかも、能力が異なる駆動モータを使用するような場合であっても、排水ポンプユニット１０としては単に駆動モータ１６を交換するだけで良い。この結果、ブラケット１１などの交換が全く不要となる利点をも有する。

なお、本実施形態ではＤＣブラシレスモータを駆動モータ１６として採用しており、振動の大きなＡＣモータよりも大幅な小型軽量化が可能であり、その駆動制御も容易である。ＤＣモータの欠点である高周波振動は、空気調和装置の筺体隔壁１２とブラケット１１の取り付け部１１ａとの間に上述したガスケット１４を介装することにより確実に遮断することができる。

本実施形態では、ケーシング２０の底壁部２０ｂ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２０ｂ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２０には、底壁部２０ｂの中央から下向きに突出し、ポンプ室２１内に連通する吸込通路２４を形成する吸込管２５が一体的に形成されている。また、このケーシング２０には、側壁部２０ａからロータ２３の半径方向外側に突出し、ポンプ室２１内に臨む吐出ポート２６が開口する吐出管２７も一体的に形成されている。吸込管２５は、図３中、二点鎖線で示す空気調和装置のドレンパン２８内に位置決めされ、このドレンパン２８内に溜まる凝縮水の中にほぼ没する状態となる。また、吐出管２７には先端部が空気調和装置の筺体隔壁１２の外に導き出されるドレン管２９の基端部が連結されている。

なお、本実施形態では吐出管２７の内径を下流側ほど太くしてポンプ室２１に臨む吐出ポート２６を絞った状態にしているが、吐出管２７の外径を一定にしてドレン管２９を嵌合する際の作業性およびこれらの間でのシール性を確保できるように配慮している。このため、吐出管２７の肉厚が基端側ほど厚くなるけれども、本実施形態では吐出管２７の外周部に肉抜き処理を施し、これによって吐出管２７の高剛性化および軽量化も同時に達成している。吐出管２７に対するドレン管２９の嵌合の容易性およびシール性を確保することができさえすれば、吐出管２７の外周に形成される肉抜きは、どのような形態および形状であってもよい。

樹脂の成形品であるカバー２２の下部外周には、上向きに半径方向外側へと突出する複数（図示例では４個）の係止爪３０が円周方向に沿って等間隔に形成されている。これらの係止爪３０をそれぞれ係止し得る半径方向に弾性変形可能な枠状をなす爪ホルダ３１がケーシング２０の側壁部２０ａの外周に設けられている。従って、ケーシング２０に対してカバー２２を上方から押し込むことにより、係止爪３０を爪ホルダ３１に対してスナップ止めすることができる。このため、ケーシング２０とカバー２２とを極めて容易に一体化することができ、しかもカバー２２に対するケーシング２０の相対回転位置を選択することが可能である。つまり、図５中の二点鎖線で示すように、他の部材の配置などに合わせて吐出管２７の向きを４方向の何れかに変更することができる。本実施形態では、爪ホルダ３１を枠状に形成することにより、係止爪３０が爪ホルダ３１に対して係止した状態においてケーシング２０に対するカバー２２の回転を拘束することが可能である。このため、爪ホルダ３１が半径方向に僅かに弾性変形しさえすれば、ガラス繊維や無機物のウィスカなどを混入した硬質複合樹脂材料にてケーシング２０および爪ホルダ３１を成形することができ、ケーシング２０を高強度に設計することができる。

カバー２２の上端外周には、ブラケット１１の連結部１１ｂおよび駆動モータ１６に形成された取り付けフランジ１６ａをそれぞれ貫通する複数本（図示例では４本）の連結ピン３２が突設されている。この連結ピン３２の上端を溶融してかしめ部３２ａを形成することにより、カバー２２とブラケット１１の連結部１１ｂおよび駆動モータ１６とを一体的に接合している。連結ピン３２の上端に形成されるかしめ部３２ａは、超音波溶着などの技術を利用することが可能であり、その形状は駆動モータ１６およびブラケット１１が容易に抜け外れないような形状でありさえすれば良い。

カバー２２の底板３３中央には、上面が塞がった円筒形断面を有するボス部３４が上向きに形成され、さらにこのボス部３４を囲む半円弧状をなす一対のスペーサ３５が突設されている。ボス部３４は、その中央に位置して駆動モータ１６のスピンドル１６ｂが貫通する穴３４ａと、その外周部に位置してポンプ室２１内を大気圧に保つための複数（図示例では４つ）のスリット３４ｂとが形成されている。スペーサ３５の上端はブラケット１１の連結部１１ｂに当接する。隣接するスペーサ３５の間の空隙３５ａは、カバー２２の外周縁に形成された一対のラビリンス構造を有する空隙２２ａと共に大気連通路を形成する。本実施形態では、隣接するスペーサ３５の間の空隙３５ａとカバー２２の外周縁に形成された一対の空隙２２ａとの回転位相をほぼ９０度ずらしている。これにより、ポンプ室２１からスリット３４ｂおよび空隙３５ａ，２２ａを介して排水ポンプユニット１０の外につながる大気連通路を大きく屈曲させることができる。この結果、ポンプ室２１内で発生する直進性の高い高周波（１０００Ｈz以上）の騒音に対して大きな消音効果を得ることができる。

なお、駆動モータ１６を停止した場合、ドレン管２９から吐出ポート２６を介してポンプ室２１側に逆流する排水の一部がスリット３４ｂから溢流する場合がある。しかしながら、本実施形態ではロータ２３の回転方向（図７中、左回転方向）とは逆向き、つまり図７中、時計回りの接線方向に沿ってスリット３４ｂをボス部３４に形成しているため、スリット３４ｂから溢れ出る排水の量を低減させることができる。

ポンプ室２１側に臨むカバー２２の底板３３の外周縁部には、ケーシング２０の側壁部２０ａとの間に環状の空隙３６を形成する筒状の仕切り壁３７がケーシング２０の底壁部２０ｂに向けて下向きに突設されている。従って、ポンプ室２１の上部周縁に位置する凝縮水は仕切り壁３７の存在によって下向きに流れ、仕切り壁３７の下端とケーシング２０の底壁部２０ｂとの間の隙間３８を通って環状の空隙３６から吐出ポート２６内へ導かれる。この結果、ポンプ室２１の上部周縁に介在する気泡が吐出ポート２６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３７は、ポンプ室２１の上部周縁に介在する気泡が吐出ポート２６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２２の全周を亙って形成する必要はない。しかしながら、吐出ポート２６と対向する位置にのみ仕切り壁３７を形成した場合には、この仕切り壁３７の吐出ポート２６よりも上流側をケーシング２０の側壁部２０ａの内周面に近接させておく必要がある。これによって、ポンプ室２１内を流動する気泡を含む凝縮水が環状の空隙３６内に直接流入しないようにすることができる。また、この仕切り壁３７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。

なお、ケーシング２０とカバー２２の仕切り壁３７との間にはＯリング３９が装着され、ケーシング２０およびカバー２２の嵌合部分から凝縮水が外部に漏出しないように配慮している。

本実施形態におけるロータ２３は、駆動モータ１６のスピンドル１６ｂが連結される筒状の接続部４０ａを上端部に有するロータ軸４０と、このロータ軸４０から放射状に突出する複数本（図示例では４本）のステー４１とを具えている。また、このロータ２３は、ステー４１を介してロータ軸４０に対して一体的に連結される円環状をなす主板４２と、主板４２の表面、つまり上面側からロータ軸４０の軸線とほぼ平行に突出する多数本のピン４３とをさらに具えている。さらに、ロータ２３は、ピン４３と共に主板４２に形成されてその表面側と裏面、つまり下面側とを連通する多数個の連通孔４４と、ロータ軸４０の下端から当該ロータ軸４０の軸線に沿って突出し、吸込通路２４内に位置する攪拌部材４５とをさらに具えている。

主板４２はロータ軸４０に対して同心状をなしており、その内周面とロータ軸４０の外周面との間に上述した連通孔４４と共に本発明の均圧部として機能する空隙４６が形成されている。上述したステー４１は、この空隙４６を横切った状態となってロータ軸４０と主板４２とを連結している。また、本実施形態では第１の配列グループＡと、第２の配列グループＢとを主板４２の円周方向に沿って交互に４組ずつ形成している。第１の配列グループＡは、主板４２の円周方向にほぼ沿った第１の方向（図８中、左右方向）およびこれと直交する方向にピン４３および連通孔４４がそれぞれ交互に配列する。また、第２の配列グループＢは、第１の方向に対して４５度傾斜した方向およびこれと直交する方向にピン４３および連通孔４４がそれぞれ交互に配列する。個々のピン４３は、ロータ軸４０の軸線に対して垂直な平面で切った断面形状がほぼ正方形となる正四角柱状をなし、その四隅の稜部に丸みを持たせることにより、水掻き音が極力少なくなるように配慮している。さらに、攪拌部材４５は、ロータ軸４０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４５ａを有する。

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１６が作動を始めると、吸込通路２４内に介在する凝縮水が攪拌部材４５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４５と共に吸込通路２４内で旋回し始める。吸込通路２４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２４の上端を越えてポンプ室２１の底壁部２０ｂへとせり上がり、さらに主板４２およびピン４３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２１内に入って来る凝縮水は、回転するロータ２３の主板４２およびピン４３によってさらに高速で旋回する。そして、凝縮水の一部がケーシング２０の底壁部２０ｂとカバー２２の仕切り壁３７の下端との隙間を通って環状の空隙３６から吐出ポート２６へと排出される。この凝縮水の排出に伴ってドレンパン２８内の新たな凝縮水が吸込通路２４内に吸い込まれ、連続的にドレンパン２８内の凝縮水が吐出ポート２６からドレン管２９を介して外部に排出される。この場合、ロータ２３の回転数とその最大径、つまり主板４２の外径とによってロータ２３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。しかしながら、その排水量は主板４２の回転方向に対して垂直な面に投影したピン４３の面積によって左右される。

排水ポンプユニット１０の作動中においては、ロータ２３のピン４３が凝縮水の旋回速度よりも高速で回転している。このため、その周囲に介在する凝縮水は、静止中のピン４３に対して凝縮水がポンプ室２１内を旋回していると見なした場合、ピン４３の外周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、たとえロータ２３の最外周側に位置するピン４３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しない。この結果、キャビテーションに起因する騒音を大幅に低減させることができる。特に、本実施形態ではピン４３および連通孔４４の第１の配列グループＡによって形成される凝縮水の流動方向は、その流動状態を模式的に表す図１１に示すように、半径方向に対してほぼ４５度傾斜した方向となる。この流動方向は、比較的大きな運動エネルギーを凝縮水に与える。これに対し、第２の配列グループＢによって形成される凝縮水の流動方向は、その流動状態を模式的に表す図１２に示すように、ほぼ主板４２の円周方向となって凝縮水に対し比較的小さな運動エネルギーを与える。この結果、これら２種類の凝縮水の流動によって消泡効果をより一層高めることができる。また、吸込管２５内での凝縮水の旋回周速度は、ポンプ室２１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４５が抵抗の大きな羽根板４５ａ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２２に形成された仕切り壁３７の存在により、吐出ポート２６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る。また、気泡が吐出ポート２６側に排出される際の騒音をなくすことも可能である。

主板４２の外周をロータ軸４０の軸線を中心とする完全な円形にする必要はなく、またロータ軸４０の軸線に対して垂直な面で切ったピン４３の断面形状が上述した実施形態の如き略正方形状以外、種々の形状のものを採用することが可能である。例えば、本発明によるロータ２３の別な実施形態の平面形状，底面形状をそれぞれを図１３，図１４に示す。図１３，図１４に示すように、主板４２の外周面を不定形の歯車状にすることができる。あるいは、ロータ軸４０の軸線に対して垂直な平面で切った断面形状が楕円形となるようなピン４３を採用し、その長径方向が主板４２の円周方向に沿うように配列させるようなことも可能である。この場合、主板４２の外周面に形成された凹凸部分により、凝縮水に対する攪拌作用が高まり、排水ポンプとしての能力を向上させることができる。なお、図１３，図１４において、先の実施形態と同一機能の要素にはこれと同一符号を記してある。

上述した実施形態では、個々のピン４３の上端が同一水平面上に位置するように、個々のピン４３の高さを設定している。このため、ロータ２３の回転中においてはポンプ室２１内の凝縮水の水面がすり鉢状に変位し、ロータ軸４０に近い内周側のピン４３の上部が水面から露出して凝縮水を攪拌できなくなる。そこで、本発明によるロータ２３の別な実施形態の主要部の断面構造を図１５に示す。図１５から明らかなように、ポンプ室２１内に形成される凝縮水の旋回水面（図中、二点鎖線で示す）の高さに応じてロータ軸４０から遠いピン４３ほどその高さを高く設定し、半径方向に配列するピン４３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、主板４２の回転方向に対して垂直な面に投影したピン４３の面積がロータ軸４０の半径方向内側に位置するピン４３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、例えば図１６に示すように、ロータ軸４０２７に近いピン４３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することなどが可能である。

上述した実施形態では、ピン４３を主板４２の表面側から上方に突出させているが、図１７に示すように主板４２の裏面からピン４３を下向きに突出させるようにしてもよい。図１７に示したロータ２３の場合、ロータ軸４０に近いピン４３ほど外径が小さくなるような小径部４３ａを下端側に有する段付きに形成している。このように、主板４２の裏面からピン４３を下向きに突出させた本発明による排水ポンプユニット１０の他の実施形態の概略構造を図１８に示すが、先の実施形態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、本実施形態におけるロータ２３は、カバー２２の底板３３に近接するように主板４２が形成され、この主板４２の裏面から多数のピン４３がケーシング２０の底壁部２０ｂに向けて突出している。各ピン４３の下端は、ケーシング２０の底壁部２０ｂにほぼ等距離にて近接するように、ロータ２３の径方向内周側に位置するピン４３ほど主板４２からの突出長さを長く設定している。本実施形態の場合、カバー２２の底板３３に近接して配された主板４２により、ポンプ室２１内に吸引される凝縮水に対してより大きな整流効果を得ることができる。本実施形態では、ブラケット１１の取り付け部１１ａと連結部１１ｂとの間に駆動モータ１６を囲む筒部１１ｃが形成されており、これによって駆動モータ１６にて発生する騒音の伝播方向を規制することができる。

なお、ピン４３や連通孔４４を上述した実施形態のような配列グループＡ，Ｂのように整列させず、主板４２にランダムに形成することができる。あるいは、ピン４３を主板４２の表裏両面から突出させることも可能である。何れにおいても、排水ポンプユニット１０に要求される揚程や排水量を確保すると同時に振動や騒音を少なくするため、これらの数量やレイアウトなどを適宜調整することが望ましい。同様に、主板４２をケーシング２０の円錐状をなす底壁部２０ｂと平行となるように円錐状に形成してもよい。

Claims

ロータと、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ロータ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、前記ケーシングの側壁部から前記ロータの半径方向外側に突出し、前記ポンプ室内に臨む吐出ポートが開口する吐出管とを有する立軸形遠心ポンプであって、前記ロータは、
前記カバーの外から駆動モータに上端部が連結されるロータ軸と、
このロータ軸に同心状をなして一体的に連結される円形の主板と、
この主板から前記ロータ軸の軸線とほぼ平行に突出する複数本のピンと、
前記主板に形成されてその表面側と裏面側とを連通する均圧部と
を具えていることを特徴とする立軸形遠心ポンプ。
前記ロータは、そのロータ軸の一端部から当該ロータ軸の軸線に沿って突出し、前記吸込管の吸込通路内に位置する攪拌部材をさらに具えていることを特徴とする請求項１に記載の立軸形遠心ポンプ。
前記カバーは、前記ロータ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または請求項２に記載の立軸形遠心ポンプ。
前記仕切り壁は、前記ケーシングに形成された吐出ポートと対向してこれを遮るように配されていることを特徴とする請求項３に記載の立軸形遠心ポンプ。
前記カバーには、前記ポンプ室内と外部とを連通する大気連通路が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。
前記主板の表面側と裏面側とを連通する複数の連通孔を具え、これら連通孔が前記均圧部として機能する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。
前記ピンおよび連通孔は、第１の配列グループと第２の配列グループとが円周方向に沿って交互に配列していることを特徴とする請求項６に記載の立軸形遠心ポンプ。
前記第１の配列グループは、前記主板の円周方向にほぼ沿った第１の方向およびこれと直交する方向に前記ピンおよび連通孔が配列し、前記第２の配列グループは、前記第１の方向に対して４５度傾斜した方向およびこれと直交する方向に前記ピンおよび連通孔が配列していることを特徴とする請求項７に記載の立軸形遠心ポンプ。
前記主板の旋回方向に対して垂直な面に投影した個々の前記ピンの面積が前記ロータ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１から請求項８の何れかに記載の立軸形遠心ポンプ。
ロータ軸と、
このロータ軸に同心状をなして一体的に連結される主板と、
この主板から前記ロータ軸の軸線とほぼ平行に突出する複数本のピンと、
前記主板の表面側と裏面側とに連通する均圧部と
を具えたことを特徴とするポンプ用ロータ。
前記ロータ軸の一端部からこのロータ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１０に記載のポンプ用ロータ。
前記主板の表面側と裏面側とを連通する複数の連通孔を具え、これら連通孔が前記均圧部として機能することを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載のポンプ用ロータ。
前記ピンおよび連通孔は、第１の配列グループと第２の配列グループとが円周方向に沿って交互に配列していることを特徴とする請求項１２に記載のポンプ用ロータ。
前記第１の配列グループは、前記主板の円周方向にほぼ沿った第１の方向およびこれと直交する方向に前記ピンおよび連通孔が配列し、前記第２の配列グループは、前記第１の方向に対して４５度傾斜した方向およびこれと直交する方向に前記ピンおよび連通孔が配列していることを特徴とする請求項１３に記載のポンプ用ロータ。
前記ロータ軸の回転方向に対して垂直な面に投影した個々の前記ピンの面積が前記ロータ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１０から請求項１４の何れかに記載のポンプ用ロータ。
請求項１から請求項９の何れかに記載の立軸形遠心ポンプが排水ポンプとして組み込まれていることを特徴とする空気調和装置。