JP4937313B2

JP4937313B2 - 排水ポンプ

Info

Publication number: JP4937313B2
Application number: JP2009184816A
Authority: JP
Inventors: 達志二宮; 正樺山; 正幸今井
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 2009-08-07
Filing date: 2009-08-07
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2020-06-02
Also published as: JP2009270579A

Description

本発明は、空調装置に装備されてドレイン水の排水に使用される排水ポンプに関する。

この種の排水ポンプは、下部に吸入口を、上部側面に吐出口を有するポンプ本体内に板状の羽根を有する羽根部材を収容し、この羽根部材をモータにより駆動して排水を行うもので、大きな揚程を必要とはしないが、空調装置の室内ユニットに備えられるので、静かな運転が必要とされる。特許文献１には、本出願人が提案した低騒音の排水ポンプが開示されている。

特開平８−１８９６６２号公報

この種の排水ポンプにあっては、回転する羽根部材の内周に、水と空気との境界面が形成される。この気液境界面の形成は、運転条件、特にポンプ揚程により変化し、騒音の発生量も変化する。本発明は、揚程が変化しても、騒音発生を低い状態に保つことができる排水ポンプを提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明の排水ポンプは、下端部に吸入口を設け、上部側面に吐出口を設けたポンプ本体と、ポンプ本体に回転自在に納められる羽根部材と、羽根部材を駆動するモータとからなり、羽根部材は、モータの出力軸に連結されるシャフト部と、シャフト部から半径方向に延びる板状の大径羽根と、大径羽根の下部に連結されるとともに出力軸の軸方向に延びる小径羽根と、大径羽根の外周縁を連結する円筒部材と、円筒部材の下部に設けられて大径羽根の下縁部を連結するとともに開口部を有する底面部材とを備え、
前記大径羽根は、前記円筒部材の内径面よりも内側の領域のみにおいて前記円筒部材の上方に突出するように形成されているものである。
なお、大径羽根の外縁部は、円筒部材の上面と平行に内径側に切り込まれ、切り込まれた平面の端部から上方に立ち上がるように形成することができる。

また、大径羽根における円筒部材よりも上方に突出する部分の外縁部は、垂直面又は円弧面又はテーパー面に形成することができる。

本発明の排水ポンプは以上のように、回転体である羽根部材の周囲に形成される気液境界面が揚程により変化することを観察し、揚程の変化によって、気液境界面での気泡の発生を抑制するように羽根の形状、構造の改良を図ったものである。この改良により、排出ポンプ全体の構造を変更することなく、運転音の静かな排水ポンプを得ることができるものである。

本発明の排水ポンプの使用状態を示す説明図。排水ポンプの気液境界面を示す説明図。本発明の排水ポンプの平面図及び断面図本発明の排水ポンプの要部を示す拡大図。本発明の排水ポンプの要部を示す拡大図。本発明の効果を示すグラフ。

図１は、本発明が適用される排水ポンプの使用状態を示す説明図である。全体を符号１で示す排水ポンプは、ポンプ本体１０と、ポンプ本体１０内に装備される羽根部材１００を駆動するモータ５０を有する。ポンプ本体１０は、内部にポンプ室１６が形成され、ポンプ室１６に吸込口１２と吐出口１４が連通される。

例えば、空調装置の室内ユニットに設けられるドレインパン６０は、室内ユニット内で発生するドレイン水Ｄ_１を収容する。排水ポンプ１は、このドレインパン６０内のドレイン水Ｄ_１を吸水し、吐出口１４に連結されるホース７０を介してドレイン水をユニット外へ排出する。この時の排水ポンプ１の揚程Ｈ_１は、ドレイン水の量やユニットの設置個所等により変化する。

図２は、ポンプ部の詳細を示す平面図と断面図である。ポンプ本体１０の上部は開口しており、羽根部材１００を挿入した後に蓋部材３０をポンプ本体１０に結合する。蓋部材３０は、中央に羽根部材１００のシャフト１１０が貫通する貫通穴３２を有する。この貫通穴３２を通って、ドレイン水が噴出する場合があるので、シール部材３４を設けてモータ５０側への水の飛散を防止する。

羽根部材１００は、樹脂を成形してつくられ、シャフト１１０と、シャフト１１０の下部から半径方向に延びる板状の大径羽根１３０を有する。図２の実施例では、４枚の大径羽根１３０を有する。

大径羽根１３０の外周縁は、円筒部材１２０で連結される。この円筒部材１２０の下部は、半径方向内側に折り曲げられて、底面部材１４０と一体に連結される。底面部材１４０の中心部には、開口部１５０が形成される。

したがって、大径羽根１３０の下縁部は、底面部材１４０と連結され、底面部材１４０の開口部１５０からテーパー縁１３２として突出し、小径羽根１６０に連結される。小径羽根１６０は４枚の板状の羽根を構成する。４枚の大径羽根１３０の中間部に、円筒部材１２０から底面部材１４０に沿って内側に延びる４枚の補助大径羽根１３５を設けてある。

この羽根部材１００を回転させて揚水を行うと、ポンプ室内の水は仮想線Ｗ_１で示すような水と大気の境界面、即ち気液境界面が形成される。この気液境界面Ｗ_１は、揚程Ｈ_１により形状が変化し、揚程Ｈ_１が高いときには、円筒部材１２０の内側に気液境界面Ｗ_１が形成される。この状態にあっては、空気の気泡の発生は少なく、また発生した気泡は円筒部材１２０の内側に閉じ込められるので、気泡に起因する騒音の発生は少ない。

揚程Ｈ_１が小さくなると、この気液境界面Ｗ_１が半径方向に拡がり、気泡の発生量が増加する。そして、この気液境界面Ｗ_１が羽根部材１００の円筒部材１２０の上縁部に一致する近傍で、騒音が増大することが実験により確認された。この現象は、気液境界面付近で発生する気泡が、円筒部材１２０上面で回転する大径羽根１３４や補助大径羽根１３５に衝突し、気泡がつぶされる際に騒音が発生することによるものと考えられる。上述した実験とその解析に基づいて、羽根部材の形状、構造の改良を図った。

図３は、改良された羽根２００を装備した排水ポンプのポンプ部の平面図と断面図を示す。羽根部材２００は、樹脂を成形してつくられ、シャフト２１０と、シャフト２１０の下部から半径方向に延びる板状の大径羽根２３０を有する。図の実施例では、４枚の大径羽根２３０を有する。

大径羽根２３０の外周縁は、円筒部材２２０で連結される。この円筒部材２２０の下部は、半径方向内側に折り曲げられて、底面部材２４０と一体に連結される。底面部材２４０の中心部には、開口部２５０が形成される。

したがって、大径羽根２３０の下縁部は、底面部材２４０と連結され、底面部材２４０の開口部２５０からテーパー縁２３２として突出し、小径羽根２６０に連結される。小径羽根２６０は４枚の板状の羽根を構成する。４枚の大径羽根２３０の中間部に、円筒部材２２０の内周面から底面部材２４０に沿って内側に延びる４枚の補助大径羽根２３５を設けてある。

図４は、円筒部材２２０の上面２２０ａと大径羽根２３０の外縁部との形状、構造を示す説明図である。この羽根２００にあっては、円筒部材２２０の厚さ寸法ｔ_１を従来の羽根より大きくしてある。これは、円筒部材２２０の上面２２０ａ上に形成される気液境界面をスムーズに流し気泡の発生を抑制することを目的としている。

大径羽根２３０（補助大径羽根２３５も同様であるので説明を省略する。）は直径寸法Ｄ_１を有し、図の（ａ）の例においては、その外縁部２３０ａは、円筒部材２２０の内径面２２０ｂからこれと平行に立ち上がる形状に形成されている。

図６は、横軸に大径羽根の外径寸法Ｄ_１に対する円筒部材の厚さ寸法ｔ_１の割合をパーセントで示し、例えば実用上の揚程が５００ｍｍの場合で、揚程を例えば１００〜１５０ｍｍに設定したときの騒音の発生量（縦軸に示す）を測定した実験結果を示す。大径羽根の外径寸法に対して、円筒部材の厚さ寸法を約５％以上としたときに、騒音の低減効果を得ることができることが判明した。

これは、円筒部材２２０上面で回転する大径羽根が存在せず、かつ気液境界面を円筒部材２２０上に位置するように円筒部材２２０を厚く形成することで気泡の発生を抑制し、気液境界面の気泡と水をかき混ぜないことにより騒音が低減されていることに基づく。

図４の（ｂ）は、大径羽根２３０の外縁部２３０ｂを円弧状に形成した例を示し、図４の（ｃ）は、大径羽根２３０の外縁部２３０ｃをテーパー状に形成した例を示す。

図５は、大径羽根２３０の外縁部を円筒部材２２０の上面２２０ａと同一の平面を形成するように半径方向内側に切り欠いて平坦面２３０ｄを形成し、この平坦面２３０ｄから外縁部を形成した例を示す。図５の（ａ）は、垂直面２３０ｅ、（ｂ）は円弧面２３０ｆ、（ｃ）はテーパー面２３０ｇの各形状を示す。いずれの形状においても、図６に示すような効果を得ることができる。

１排水ポンプ１０ポンプ本体
１２吸込口１４吐出口
１６ポンプ室３０蓋部材
５０モータ６０ドレインパン
１００羽根部材１１０シャフト部材
２００羽根部材２１０シャフト
２２０円筒部材２３０大径羽根
２３０ｄ平坦面２３０ｅ垂直面
２３０ｆ円弧面２３０ｇテーパ面
２４０底面部材２５０開口部

Claims

下端部に吸入口を設け、上部側面に吐出口を設けたポンプ本体と、該ポンプ本体に回転自在に納められる羽根部材と、該羽根部材を駆動するモータとからなり、前記羽根部材は、前記モータの出力軸に連結されるシャフト部と、該シャフト部から半径方向に延びる板状の大径羽根と、該大径羽根の下部に連結されるとともに前記出力軸の軸方向に延びる小径羽根と、前記大径羽根の外周縁を連結する円筒部材と、該円筒部材の下部に設けられて前記大径羽根の下縁部を連結するとともに開口部を有する底面部材とを備え、
前記大径羽根は、前記円筒部材の内径面よりも内側の領域のみにおいて前記円筒部材の上方に突出するように形成され、
前記大径羽根の外縁部は、前記円筒部材の上面と平行に内径側に切り込まれ、切り込まれた平面の端部から上方に立ち上がることを特徴とする排水ポンプ。
下端部に吸入口を設け、上部側面に吐出口を設けたポンプ本体と、該ポンプ本体に回転自在に納められる羽根部材と、該羽根部材を駆動するモータとからなり、前記羽根部材は、前記モータの出力軸に連結されるシャフト部と、該シャフト部から半径方向に延びる板状の大径羽根と、該大径羽根の下部に連結されるとともに前記出力軸の軸方向に延びる小径羽根と、前記大径羽根の外周縁を連結する円筒部材と、該円筒部材の下部に設けられて前記大径羽根の下縁部を連結するとともに開口部を有する底面部材とを備え、
前記大径羽根は、前記円筒部材の内径面よりも内側の領域のみにおいて前記円筒部材の上方に突出するように形成され、
前記大径羽根における前記円筒部材よりも上方に突出する部分の外縁部が円弧面を形成することを特徴とする排水ポンプ。
下端部に吸入口を設け、上部側面に吐出口を設けたポンプ本体と、該ポンプ本体に回転自在に納められる羽根部材と、該羽根部材を駆動するモータとからなり、前記羽根部材は、前記モータの出力軸に連結されるシャフト部と、該シャフト部から半径方向に延びる板状の大径羽根と、該大径羽根の下部に連結されるとともに前記出力軸の軸方向に延びる小径羽根と、前記大径羽根の外周縁を連結する円筒部材と、該円筒部材の下部に設けられて前記大径羽根の下縁部を連結するとともに開口部を有する底面部材とを備え、
前記大径羽根は、前記円筒部材の内径面よりも内側の領域のみにおいて前記円筒部材の上方に突出するように形成され、
前記大径羽根における前記円筒部材よりも上方に突出する部分の外縁部がテーパー面を形成することを特徴とする排水ポンプ。
前記大径羽根における前記円筒部材よりも上方に突出する部分の外縁部が円弧面を形成することを特徴とする請求項１記載の排水ポンプ。
前記大径羽根における前記円筒部材よりも上方に突出する部分の外縁部がテーパー面を形成することを特徴とする請求項１記載の排水ポンプ。