JP5889051B2 - 排水ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、空気調和機の室内熱交換器で凝縮した水を受け入れるドレンパン内のドレン水を排水する排水ポンプに関する。

従来、室内の天井に埋込む形式の空気調和機においては、空気調和機の室内熱交換器の表面で凝縮したドレン水を受け入れるドレンパンが装備される。このドレンパン内のドレン水を室外へ排水するため、排水ポンプ（ドレンポンプ）が用いられる。

空気調和機に用いられる排水ポンプの一例が図１７に示されている。図１７において、（ａ）は排水ポンプの一部を破断して示す正面図、（ｂ）は（ａ）に示す排水ポンプに用いる回転羽根の一例の平面図、（ｃ）は（ｂ）に示す回転羽根の正面図である（特許文献１参照）。

全体を符号１で示す排水ポンプは、モータ１０と、モータ１０にブラケット２０を介して取り付けられるポンプ本体３０とを有する。ポンプ本体３０はプラスチック製であって、上部が開口したハウジング４０と、ハウジング４０の上部開口を覆うカバー３２とを備えている。ハウジング４０は、下端部に開口部４３を有するパイプ状の吸込口４２、内部に形成されているポンプ室４４及び側方に向かって突出する吐出口４６を有している。カバー３２はブラケット２０と一体に形成されており、ハウジング４０との間にシール部材３４を挟みこんだ状態でハウジング４０と連結されている。

ハウジング４０のポンプ室４４内には、モータ１０によって回転する回転羽根５０が収容される。回転羽根５０は、軸部５２と、軸部５２の外周部から放射方向に延びる複数（図示の例では４枚）の平板状の大径羽根６０と、各大径羽根６０の下端縁部に連結されるとともに吸込口４２に挿入される複数（大径羽根６０と同数の４枚）の平板状の小径羽根５４とを有している。

軸部５２は、カバー３２の中央に形成された貫通孔３６を貫通してモータ１０側へ突出しており、軸部５２の中心軸に沿って設けた穴５３にモータ１０の駆動軸１２が挿入されて固定されている。軸部５２の上面には、水切円板１４が取り付けられており、この水切円板１４は、カバー３２の貫通孔３６から噴出するドレン水がモータ１０側へ飛散するのを防止する。

大径羽根６０の下端縁部はテーパ状に形成されており、この下端縁部は開口部６３を有する円盤状の環状部材６２で連結されている。隣り合う大径羽根６０，６０の間には補助羽根６８（図示の例では４枚）が設けられており、この補助羽根６８と大径羽根６０とによりポンプの揚程を確保することができる。大径羽根６０と補助羽根６８の外側縁部はリング状壁部材６４によって連結されている。リング状壁部材６４の上端縁部の位置は、大径羽根６０と補助羽根６８の上端縁部の位置より低くされている。大径羽根６０の回転によりドレン水内から発生した気泡は、リング状壁部材６４を乗り越えて吐出口４６へスムーズに流れるので、カバー３２の底面３５への気泡の衝突が緩和され、騒音が減少する。また、排水ポンプ１が停止したときに、吐出口４６からハウジング４０のポンプ室４４へ戻る水は、リング状壁部材６４に突き当たり、リング状壁部材６４の緩衝により徐々に拡散されるので、戻り水に起因する騒音も低減される。

リング状壁部材６４の下端部は、大径羽根６０と補助羽根６８の下端縁部を連結する環状部材６２に環状連結される。この環状部材６２により、吸込口４２から上昇してくるドレン水の液面がほぼ上下に分断され、大径羽根６０に接する水の量が減少し、気泡の発生量が減少することとなる。大径羽根６０と補助羽根６８の下端縁部は小径羽根５４に向かって傾斜する形状に形成され、環状部材６２もこの傾斜に合わせて皿状に形成されている。

排水ポンプ１の運転は、空気調和機の主スイッチがオフとされた後、熱交換器である蒸発器の表面からの落水がほぼ完了した時点で停止し、排水を完了するように設定されている。排水ポンプ１が停止すると、室内機の外部に通じる立ち上がり排水管内のドレン水が吐出口４６を通じて逆方向に流れて排水ポンプ１に戻ろうとし、また、排水管から戻った排水ポンプ１内のドレン水はドレンパンに流入して貯留される。

特開２００６−２９２１４号公報

上記従来の排水ポンプにおいては、羽根の外側周囲にリング状壁部材６４を設けることにより排水管からのドレン水の戻り防止や排水ポンプの静音性に効果が出ているが、一般にはリング状壁部材６４は羽根が掃き出す水に対して壁のように作用して、排水性能（吐出能力）が低下する原因になっている。吐出能力の低下を回避するにはリング状壁部材６４の高さを低くすることが考えられるが、その場合、回転方向後方側の羽根間スペースに水が入り込み易くなり、排水ポンプの騒音や振動が高くなるという問題がある。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、吐出能力の向上と運転時の静粛性の両立を図った排水ポンプを提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明による排水ポンプは、モータと、前記モータの出力軸に連結される回転羽根と、下端部に吸込口が設けられるとともに側部に吐出口が設けられ、前記回転羽根を回転自在に収容するハウジングとを備え、前記回転羽根は、前記モータの出力軸に連結される軸部と、前記軸部から放射方向に延びる複数の板状の大径羽根と、前記大径羽根の下端縁部に連結される複数の板状の小径羽根とを有する排水ポンプであって、前記大径羽根の縁部に、前記大径羽根がかき回す水流を該大径羽根の外方に向けて案内する段部を設けたことを特徴としている。

この排水ポンプにおいて、前記大径羽根の縁部に設ける前記段部は、例えば、前記大径羽根の上端縁部及び前記大径羽根の外側端縁部に、或いは前記大径羽根の上端縁部と外側端縁部とのいずれかに設けることができる。
また、小径羽根にも小径羽根がかき回す水流を小径羽根の外方に向けて案内する段部を設けることができる。この段部も小径羽根の外側端縁部に設けた構成とすることができる。

本発明の排水ポンプによれば、大径羽根がかき回す水が、大径羽根の縁部に設けた段部により外方に向けて案内されるので、大径羽根の下流の空間に流れ込みにくくなり、気液境界面が大径羽根に接することによる振動や騒音を軽減することができる。したがって、リング状壁部材の高さを低くしても、振動や騒音を抑制することができるので、吐出能力の向上と運転時の静粛性を両立させることができる。
また、小径羽根に段部を設ける場合には、特に起動時の静粛性が向上する。

本発明による排水ポンプに用いられる回転羽根の第１実施例を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は一部拡大平面図、（ｃ）は正面図である。 本発明による排水ポンプに用いられる回転羽根の第２実施例を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は一部拡大平面図、（ｃ）は正面図である。 本発明による排水ポンプに用いられる回転羽根の第３実施例を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は一部拡大平面図、（ｃ）は正面図である。 本発明による排水ポンプに用いられる回転羽根の効果を説明するための比較例を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は一部拡大平面図、（ｃ）は正面図である。 図１の回転羽根の変形例を示す図であって、（ａ）は一部拡大平面図、（ｂ）は一部拡大正面図である。 図１の回転羽根の変形例を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。 図１の回転羽根の変形例を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。 図１の回転羽根の変形例を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。 本発明による排水ポンプに用いられる回転羽根の第４実施例を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は下面図である。 図９に示す回転羽根の説明図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は（ｂ）のＤ−Ｄ断面図である。 （ａ）は図１０（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図、（ｃ）はＣ−Ｃ断面図である。 第４実施例の回転羽根の一部を切り欠いた斜視図である。 本発明による排水ポンプに用いられる回転羽根の第５実施例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は（ｂ）のＤ−Ｄ断面図である。 図１３に示す回転羽根の断面図であって、（ａ）は図１３（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図、（ｃ）はＣ−Ｃ断面図である。 第５実施例の一部を切り欠いた斜視図である。 本発明の効果を示すグラフである。 従来の排水ポンプの一例を示す図である。

以下、添付した図面に基づいて、本発明による排水ポンプの実施例を説明する。図１〜図３は本発明の実施例を示している。本実施例の説明に先立って、本発明の構造を備えていない回転羽根の例を図４に従って説明する。なお、図１７に示す従来の回転羽根と共通する部分には同一の符号を付してある。この回転羽根１００の大径羽根６０及び補助羽根６８の縁部には段部が設けられていない。また、大径羽根６０の外周部を連結するリング状壁部材を備えておらず、その代わりに、環状部材６２の外周部に軸部５２の軸線方向と略平行な方向を向いた環状平坦面１６４が形成されている。このような構造にすることで、吐出能力を向上させることができるものの、大径羽根６０及び補助羽根６８の外側を回り込むドレン水の流れＦ４が回転方向後方の空間に流入しやすくなる。これによって、大径羽根６０及び補助羽根６８の上方に気液境界面Ｓが形成され、この気液境界面Ｓが大径羽根６０及び補助羽根６８に接することにより、振動と騒音が生じることが観測されている。

（第１実施例）
図１は本発明による排水ポンプに用いられる回転羽根の一例を示す図であり、（ａ）は回転羽根の全体を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）に示す回転羽根の一部を拡大して示す平面図、（ｃ）は（ａ）に示す回転羽根の正面図である。本発明の実施例の説明において、図１７に示す従来の回転羽根及び図４に示す比較例の回転羽根と共通する構造については同じ符号を付すことで、再度の詳細な説明を省略する。なお、この実施例の回転羽根７０の大径羽根と補助羽根については、符号６０Ａ，６８Ａを付している。

図１に示す排水ポンプの回転羽根７０には、大径羽根６０Ａの縁部のうち上端縁部７１に段部７２、外側縁部８１に段部８２が設けられている。また、この例では、大径羽根６０Ａのみならず、補助羽根６８Ａにおいても、その上端縁部７３に段部７４、外側縁部８３に段部８４が設けられている。段部７２，７４は、各羽根６０Ａ，６８Ａの上端縁部７１，７３の全長に亘って形成されている。段部７２，７４は、ドレン水を上方に撥ね上げて上外方に案内する作用を奏する。また、段部８２，８４は、各羽根６０Ａ，６８Ａの外側端縁部８１，８３の全長に亘って形成されている。段部８２，８４は、符号Ｆ１で示す如く、ドレン水を回転羽根７０の径方向外方に案内する作用を奏する。段部７２，７４，８２及び８４の相乗作用により、ドレン水の気液境界面の位置が従来のＳから外側にドーム状に膨らんでＳ’で示す位置となり、図１（ｃ）に示す如く、羽根の外側端部に掛かる程度になるので、振動と騒音を低減することができる。

また、環状部材６２の最外周には、図１７に示した従来例が備えるような大径羽根６０と補助羽根６８の外周端を連結する円筒状壁部材６４が設けられておらず、軸部５２の軸線方向と略平行な方向を向いた環状平坦面１６４が形成されている。このような構造にすることで、吐出能力を向上させることができるものの、図４に示す例と同様に、回転方向後方の羽根間スペースにドレン水が流入しやすくなるため、騒音と振動が増大する。本実施例では、上述したように、ドレン水が各羽根６０Ａ，６８Ａの段部７２，７４，８２及び８４で外方に案内されるため、かかる環状平坦面１６４を備えていても、騒音及び振動を抑えることができる。また、環状平坦面１６４を備えることで、環状部材６２の底面に沿って上昇するドレン水流ｆ（図５参照）が、大径羽根６０Ａ及び補助羽根６８Ａの外側端縁部を跨いで流れるドレン水流Ｆ１と干渉しなくなり、気泡の発生が抑制されるという効果を奏する。

（第２実施例）
図２は本発明による排水ポンプに用いられる回転羽根の別の例を示す図であり、（ａ）は回転羽根の全体を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）に示す回転羽根の一部を拡大して示す平面図、（ｃ）は（ａ）に示す回転羽根の正面図である。なお、この実施例の回転羽根８０の大径羽根と補助羽根については、符号６０Ｂ，６８Ｂを付している。

図２に示す排水ポンプの回転羽根８０には、大径羽根６０Ｂの縁部のうち外側端縁部８１にのみ段部８２が設けられている。また、補助羽根６８Ｂの外側端縁部８３にも段部８４が設けられている。段部８２，８４は、各羽根６０Ｂ，６８Ｂの外側端縁部８１，８３の全長に亘って形成されている。段部８２，８４は、Ｆ２で示すように、ドレン水を回転羽根８０の径方向外側に案内する作用を奏する。これにより、回転方向後方の大径羽根６０や補助羽根６８との間のスペースにドレン水が側方から回り込む動作が抑制されて、騒音や振動を低減することができる。

（第３実施例）
図３は本発明による排水ポンプに用いられる回転羽根の第３の実施例を示す図であり、（ａ）は回転羽根の全体を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）に示す回転羽根の一部を拡大して示す平面図、（ｃ）は（ａ）に示す回転羽根の正面図である。なお、この実施例での回転羽根９０の大径羽根と補助羽根については、符号６０Ｃ，６８Ｃを付している。

図３に示す排水ポンプの回転羽根９０においては、大径羽根６０Ｃの縁部のうち上端縁部７１に段部７２が設けられている。また、補助羽根６８Ｃの上端縁部７３にも段部７４が設けられている。段部７２，７４は、各羽根６０Ｃ，６８Ｃの上端縁部７１，７３の全長に亘って形成されている。段部７２，７４は、ドレン水を上方に撥ね上げて上外方に案内する作用を奏する。したがって、段部７２，７４が設けられない場合と比較して、回転方向後方の大径羽根６０Ｃや補助羽根６８Ｃとの間のスペースにドレン水が回り込む動作を抑制して、騒音や水掻き音を低減することができる。なお、気液境界線は、従来のＳの位置から径方向外側のＳ’’の位置へと移動する。羽根６０Ｃ及び６８Ｃの外側を回り込むドレン水の流れがＦ３で示されている。

図５は、本発明による排水ポンプに用いられる回転羽根の変形例を示す拡大図である。この回転羽根１００においては、大径羽根６０Ａの段部８２が、水を案内する方向に沿うように横断面円弧状の曲面に形成されている。その他の構造は第１実施例と同様である。このように形成する場合には、水が段部８２を乗り越える際にはく離を低減できるようになるので、振動や騒音をより低減することができるとともに、抵抗も少なくなるので、消費電力も低減する。なお、段部７２についても、水を案内する方向に沿う縦断面円弧状の曲面に形成することで、同様の効果を得ることができる。

図６〜図８は、第１実施例の回転羽根の変形例を示している。図６は環状平坦面１６４に替えてリング状壁部材６４を設けた例を示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図を示している。この回転羽根１１０では、リング状壁部材６４の高さを大径羽根６０Ａの高さよりも低くして戻り水に起因する騒音の低減を図るとともに、段部７２、７４、８２及び８４により騒音と振動の低減を図っている。

図７に示す例では、大径羽根６０Ａの下端縁部を連結する環状部材６２の外周部６２ａを大径羽根６０Ａの外側縁面と対向する位置まで突出させている。この回転羽根１２０では、リング状壁部材６４を設ける場合と比べて吐出能力を向上させることができるとともに、リング状壁部材６４と近い効果を奏することができるという利点を有する。

図８に示す例では、環状部材６２の外周面６２ｂが大径羽根６０Ａの外側縁面と面一になるように形成されている。この回転羽根１３０では、径を小さくすることができるという利点がある。

リング状壁部材６４を低くしたり、環状部材６２の外周部６２ａの径（大径羽根からの突出量）を小さくするほど吐出能力が向上するが、排水管からのドレン水の戻りを抑制する効果が小さくなるので、その効果と吐出能力とのバランスを考慮して、リング状壁部材の高さや環状部材の径が選択される。

（第４実施例）
図９〜図１２は、本発明の第４実施例に係る排水ポンプの回転羽根を示す。
回転羽根２００は穴２１２を有する軸部２１０を備えることは先の実施例と同様である。

円筒状壁部材２２０内に設けられる大径羽根２３０は段部２３２を有し、また、補助羽根２４０も段部２４２を有する。本実施例の回転羽根２００にあっては、円筒状壁部材２２０の上端縁部の高さ位置は大径羽根２３０、補助羽根２４０の上端縁部の高さ位置と一致しており、円筒状壁部材２２０の内壁面に円筒状壁部材の段部２２２が形成される。

円筒状壁部材２２０の段部２２２の作用効果は、ドレン水を上外方にスムーズに流して騒音の低下を図ることで、大径羽根２３０の段部２３２や補助羽根２４０の段部２４２と同様である。
また、本実施例の回転羽根２００の小径羽根２５０は段部２５２を有する。

図１０は、回転羽根２００の説明図であって、（ｃ）は（ｂ）のＤ−Ｄ断面を示す。図１０の（ｃ）にあっては、小径羽根２５０は矢印Ｒ_１方向に回転する。ポンプ本体の吸込口内にある小径羽根２５０は回転により水を揚水する際に、水流は矢印Ｆ６に示すように流れ、騒音を低減する効果を生ずる。

（第５実施例）
図１３〜図１５は、本発明の第５実施例に係る排水ポンプの回転羽根を示す。
回転羽根３００は、穴３１２を有する軸部３１０を備える。
円筒状壁部材３２０の上端縁部の高さ位置より大径羽根３３０、補助羽根３４０の上端縁部の高さ位置が高くなるように形成されている。本実施例にあっては円筒状壁部材３２０、大径羽根３３０、補助羽根３４０のいずれも段部を有さない。

小径羽根３５０は第４実施例で説明した小径羽根２５０と同様に段部３５２を備える。小径羽根３５０は、図１３（ｃ）で示すように、矢印Ｒ１方向に回転し、小径羽根３５０が回転により揚水する際に、水流は矢印Ｆ６に示すように流れ、騒音を低減する。

図１６は、小径羽根に段部を設けた本発明の排水ポンプと従来の排水ポンプの騒音を比較したグラフである。
グラフは横軸に回転数を縦軸に騒音レベルをとったもので、破線は従来のものを、実線は本発明のものを示す。
図１６（ａ）は吸込み始めの状態を示し、（ｂ）は所定の揚程で吐出した状態を示し、（ｃ）は所定の揚程でバランスした状態を示す。
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）共に本発明の排水ポンプの騒音が低減されることを示しているが、特に吸込み始め状態で本発明の排水ポンプの騒音の低減効果が大きなことが実験により確認された。

なお、本発明は上記の各実施例に限定されるものではなく、種々の改変を施すことがで
きる。
例えば、上記第１〜第３実施例では、大径羽根と補助羽根の両方に段部を設けているが、大径羽根にのみ段部を設けるようにしてもよい。
その他にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲で上記の各実施例に種々の改変を施すこと
ができる。

１０ モータ
１２ 駆動軸
４０ ハウジング
４２ 吸込口
４６ 吐出口
５２ 軸部
５４ 小径羽根
６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ 大径羽根
６２ 環状部材
６８Ａ，６８Ｂ，６８Ｃ 補助羽根
７０，８０，９０，１００，１１０，１２０，１３０ 回転羽根
７２，７４，８２，８４ 段部
１６４ 環状平坦面
２００，３００ 回転羽根
２１０，３１０ 軸部
２１２，３１２ 穴
２２０，３２０ 円筒状壁部材
２２２，３２２ 円筒状壁部材の段部
２３０，３３０ 大径羽根
２３２，３３２ 大径羽根の段部
２４０，３４０ 補助羽根
２４２，３４２ 補助羽根の段部
２５０，３５０ 小径羽根
２５２，３５２ 小径羽根の段部

Claims (15)

1. モータと、該モータの出力軸に
   連結される回転羽根と、下端部に吸込口が設けられるとともに側部に吐出口が設けられ、前記回転羽根を回転自在に収容するハウジングとを備え、前記回転羽根は、前記モータの出力軸に連結される軸部と、該軸部から放射方向に延びる複数の板状の大径羽根と、該大径羽根の下端縁部に連結される複数の板状の小径羽根とを有する排水ポンプであって、前記大径羽根の縁部に、前記大径羽根がかき回す水流を外方に向けて案内する段部を設けたことを特徴とする排水ポンプ。
2. 前記大径羽根に形成される段部は、前記大径羽根の上端縁部及び外側端縁部に設けられることを特徴とする請求項１記載の排水ポンプ。
3. 前記大径羽根に形成される段部は、前記大径羽根の上端縁部に設けられることを特徴とする請求項１記載の排水ポンプ。
4. 前記大径羽根に形成される段部は、前記大径羽根の外側端縁部に設けられることを特徴とする請求項１記載の排水ポンプ。
5. 隣り合う前記大径羽根間に補助羽根が設けられ、該補助羽根には、前記大径羽根に設けられる段部と同じ態様の段部が設けられることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項記載の排水ポンプ。
6. 前記複数の大径羽根の下端縁部を連結する環状部材を備え、該環状部材の外周部が前記大径羽根の外側端縁部よりも外方に突出するとともに、その上面が前記軸部の軸線方向と略直交する環状平坦面とされていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の排水ポンプ。
7. 前記複数の大径羽根の外周部を連結するリング状壁部材を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の排水ポンプ。
8. 前記リング状壁部材の高さは前記大径羽根の高さよりも低く設定されることを特徴とする請求項７記載の排水ポンプ。
9. 前記複数の大径羽根の下端縁部を連結する環状部材を備え、該環状部材の外周部が前記大径羽根の外側端面と対向する位置まで突出していることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の排水ポンプ。
10. 前記大径羽根に形成される段部は、ドレン水を案内する方向に沿う断面円弧状の曲面に形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の排水ポンプ。
11. 前記補助羽根に形成される段部は、ドレン水を案内する方向に沿う断面円弧状の曲面に形成されていることを特徴とする請求項５〜１０のいずれかに記載の排水ポンプ。
12. 前記小径羽根に、前記小径羽根がかき回す水流を外方に向けて案内する段部を設けたことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の排水ポンプ。
13. 前記小径羽根に形成される段部は、小径羽根の外側端縁部に設けられることを特徴とする請求項１２記載の排水ポンプ。
14. モータと、該モータの出力軸に連結される回転羽根と、下端部に吸込口が設けられるとともに側部に吐出口が設けられ、前記回転羽根を回転自在に収容するハウジングとを備え、前記回転羽根は、前記モータの出力軸に連結される軸部と、該軸部から放射方向に延びる複数の板状の大径羽根と、該大径羽根の下端縁部に連結される複数の板状の小径羽根とを有する排水ポンプであって、前記小径羽根に、前記小径羽根がかき回す水流を外方に向けて案内する段部を設けたことを特徴とする排水ポンプ。
15. 前記小径羽根に形成される段部は、前記小径羽根の外側端縁部に設けられることを特徴とする請求項１４記載の排水ポンプ。

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