JP6474202B2 - 電動機及び該電動機を備えるディスポーザ - Google Patents

Description

本発明は、電動機、特に水回りでの使用に適した電動機、並びに該電動機を備えるディスポーザに関する。

ディスポーザは、キッチンのシンクの下に配置される（例えば、特許文献１）。ディスポーザを駆動する電動機の回転軸は、厨芥を粉砕する処理室の内部に突出して、シンクから流入する水に接するので、電動機の回転軸からシンクに漏電する危険がある。また、電動機の回転軸が処理室の底板を貫通する部分には軸シールを備えて、処理室からの漏水を防止しているが、長期の使用の結果、軸シールが摩耗して処理室内の水が漏れて、電動機の内部に侵入することもある。また、一般にシンクの下は湿度が高いので、電動機の内部で結露が生じる危険もある。そのため、ディスポーザは漏電及び感電の危険性が高いので、アース接続（接地）することが求められている（例えば、特許文献２）。また、漏電ブレーカを接続することが求められている（例えば、特許文献３）。

特開平９−１２２５２６号公報 特表２００６−５２０２６６号公報 特開２００７−４３６１７号公報

しかしながら、ディスポーザの設置を予定して設計された新築家屋ならともかく、既存の家屋のシンクにディスポーザの設置する場合は、設置場所の近くにアース端子が存在しないことが多く、アース接続工事に手間がかかるという問題がある。また、ディスポーザ本体価格と取付工事費の２〜３割に相当する費用がアース接続工事費として追加的に必要になるので、需要者の負担が大きいという問題がある。また、アース接続することによって、感電の危険を回避できるとしても、水濡れによって生じる故障等は回避できないという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、アース接続工事の必要のない電動機を提供することを目的とする。また、水を被っても故障し難い電動機を提供することを目的とする。さらに、該電動機を備えるディスポーザを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る電動機は、電力が供給される固定子と、電力が供給されない回転子を備えて、縦置きで使用されて、出力軸が上方に突出する電動機において、絶縁性材料で構成された負荷側及び反負荷側のブラケットと、前記固定子と前記回転子の間にあって、前記固定子の内面に当接されて支持されて、前記固定子と前記回転子を電気的に絶縁する、前記回転子の回転中心を中心軸とする絶縁円筒を備えるとともに、前記反負荷側のブラケットは、前記回転子と前記固定子の間にあって、前記電動機の内部に突出する円環状突起を備え、前記絶縁円筒の下端は、前記回転子の回転中心と前記円環状突起の間の、前記円環状突起の上端より低い位置にあって、前記絶縁円筒の下端と前記円環状突起の間には隙間が存在するものである。

本発明に係るディスポーザは、上記の電動機を備える。

前記ディスポーザをシンク下に取り付ける場合に、前記シンクと前記電動機の間に絶縁性部材が介在するように構成しても良い。

前記電動機の周囲を絶縁性材料で構成されたカバーで閉囲するようにしても良い。

前記電動機のハウジングの上面および下面の前記絶縁円筒よりも前記回転子に寄った位置に水抜き穴を開けるようにしても良い。

本発明に係るディスポーザは、電力が供給される固定子と、電力が供給されない回転子と、前記固定子と前記回転子の間に配置されて、前記固定子と前記回転子を電気的に絶縁する絶縁部材と、を備える電動機を備えるディスポーザにおいて、前記電動機のハウジングの上面および下面の前記絶縁部材よりも前記回転子に寄った位置に水抜き穴が開けられているものであっても良い。

前記ハウジングの下方に取り付けられて、前記水抜き穴から排出される水を受ける水溜容器を備えるようにしても良い。

本発明に係る電動機は、電力が供給される固定子と、電力が供給されない回転子の間に、固定子と回転子を電気的に絶縁する絶縁部材を備えるので、電動機の内部に水が侵入したとしても、固定子と回転子の間に導通が生じることがない。そのため、固定子巻き線の絶縁に不良が生じていても、電流が回転子と回転軸を通って該電動機の外部に流れることがない。

負荷側及び反負荷側のブラケットを絶縁性材料で構成すれば、電動機の内部で絶縁不良が生じても、ブラケットを通って外部に電流が流れることがない。絶縁部材を、前記電動機の回転軸を中心軸とする円筒状にして、固定子の内面に当接されて支持されるようにすれば、絶縁部材を固定子の内側に差し込むだけで、絶縁部材の取付が完了するから、電動機の組み立てが容易になる。

反負荷側の前記ブラケットに、前記回転子の回転中心と前記固定子の間にあって、前記電動機の内部に突出する円環状の突起を備えれば、前記突起が、電動機の内部に侵入した水が固定子側に流れることを防ぐ堰として機能する。また、絶縁部材の下端と前記突起の間に隙間を設ければ、突起の内側に溜まった水が毛細管現象でもって固定子側に移動する虞がない。

本発明に係るディスポーザは、上記いずれかの電動機を備えるので、万一、電動機の内部に絶縁不良が生じても、電流が外部に流れることがない。そのため、感電の危険が減少する。

前記ディスポーザをシンク下に取り付ける場合に、前記シンクと前記電動機の間に絶縁性部材が介在するように構成すれば、万一、電動機の内部に絶縁不良が生じて、電動機の外殻に電流が流れても、その電流がシンクに流れることがない。そのため、感電の危険が更に減少する。

前記電動機のハウジングの上面および下面の前記絶縁筒よりも前記回転子に寄った位置に水抜き穴を開ければ、ディスポーザの一部が破損して（例えば、ディスポーザのシールが摩耗して）水漏れが生じて、その結果、電動機が水を被っても、絶縁筒の内側の空間を通って排出されるから、固定子が水に濡れることがない。その為、固定子の水濡れに起因する絶縁不良の危険が減少する。ひいては、漏電・感電の危険が減少する。

前記ハウジングの下方に取り付けられて、前記水抜き穴から排出される水を受ける水溜容器を備えるようにすれば、ディスポーザの設置場所の床等を汚すことがない。

本発明によれば、電動機の内部で絶縁不良が生じた場合であっても、回転軸を通って電動機の外部に電流が流れないので、電動機の安全性が向上する。また該電動機を備えるディスポーザの安全性が向上する。該電動機をディスポーザに取り付けて、その周囲を絶縁性材料で構成されたカバーで閉囲すれば、該電動機は二重絶縁されるからアース接続の必要がなくなる。そのため、ディスポーザの設置工事を簡易化できる。

本発明の実施形態を例示するディスポーザの断面図である。 図１の部分拡大図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施形態を例示するディスポーザ１を断面図示して、その構成を説明する図である。ディスポーザ１はシンク２の下方に取り付けられて、シンク２から排出される厨芥（図示せず）を粉砕して水とともに排出する装置であり、取付フランジ３、連結管４及びディスポーザ本体５とから構成される。

取付フランジ３はシンク２の上方からシンク２の排水口に挿入されるプラスチック製の部品であって、ナット６で締め上げられてシンク２に固定される。取付フランジ３の素材は、特に限定されないが、電気的絶縁性と相応の機械的強度を有する素材、例えばＡＢＳ樹脂が選ばれる。連結管４は取付フランジ３とディスポーザ本体５を連結するゴム製の部品であって、金属製のバンド７でもって、取付フランジ３とディスポーザ本体５に固縛されている。

ディスポーザ本体５の最上部には、処理室カバー８と処理室ブラケット９が配置されて、処理室１０を構成している。つまり処理室１０は、処理室カバー８と処理室ブラケット９で囲まれた空間である。処理室１０の内部には固定歯１１と回転歯１２が配置され、回転歯１２は電動機１３によって回転駆動される。シンク２に投入された厨芥（図示せず）と水は、取付フランジ３を通って処理室１０に入り、固定歯１１と回転歯１２に挟まれて粉砕され、スラリーとなって排出管１４から排出される。なお、処理室カバー８及び処理室ブラケット９の素材も、特に限定されないが、電気的絶縁性と相応の機械的強度を有する素材、例えばＡＢＳ樹脂が選ばれる。

前述したように、電動機１３は回転歯１２を回転駆動するモータであって、処理室ブラケット９から吊り下げられて固定されている。なお、電動機１３の固定は、電動機１３を貫通するボルト１５を処理室ブラケット９に鋳込まれたナット１６に螺合させて行う。処理室ブラケット９の素材は電気的絶縁性を有するので、ボルト１５あるいはナット１６と処理室ブラケット９の間に導通は生じない。また、ここでは繁雑を避けるために、ボルト１５とナット１６を１組だけ描いたが、ディスポーザ１は、ボルト１５とナット１６を３組あるいは４組以上を備えている。電動機１３を安定して保持するためである。

電動機１３は、モータフレーム１７、負荷側ブラケット１８及び反負荷側ブラケット１９でハウジングを構成し、該ハウジングの内部に固定子２０と回転子２１を配置している。モータフレーム１７は電動機１３の外殻を構成する鋼製の円筒である。負荷側ブラケット１８及び反負荷側ブラケット１９は、回転子２１を回転自在に支持するとともに、モータフレーム１７の上下端を塞ぐ「蓋」として機能する部品であって、絶縁性のプラスチックを素材としている。また、回転子２１の回転軸２２は、負荷側ブラケット１８を貫通して電動機１３の外に突出して、回転歯１２と結合される。なお、負荷側ブラケット１８、反負荷側ブラケット１９の素材も特に限定されないが、処理室ブラケット９等と同様に、電気的絶縁性と相応の機械的強度を有する素材、例えばＡＢＳ樹脂が選ばれる。

次に、図２を参照して、電動機１３の詳細な構成を説明する。電動機１３はいわゆる永久磁石同期電動機であって、固定子２０は回転子２１と同心に配置されて、回転子２１を取り囲む電磁石であって、固定子鉄心２３と巻線２４とから構成される。回転子２１は、回転子鉄心２５に永久磁石２６を放射状に配置して構成される。したがって、固定子２０には電力が供給されるが、回転子２１には電力は供給されない。

固定子２０と回転子２１の間には絶縁筒２７が配置される。絶縁筒２７は絶縁素材で構成されるとともに、回転子２１の回転中心を回転軸とする薄肉円筒（厚さ０．４ｍｍ以上）であって、固定子２０の内面に当接して、摩擦力によって固定子２０に保持される。また、負荷側ブラケット１８の内面（下側）には、凸部２８が下向きに形成されている。凸部２８は負荷側ブラケット１８を平面視する場合に、つまりディスポーザ１をシンク２の上方から見る場合に回転子２１の回転中心を形状の中心とする円環状をなしている。また、反負荷側ブラケット１９の内面（上側）には、凸部２９が上向きに形成されている。凸部２９は、やはり負荷側ブラケット１８を平面視する場合に、回転子２１の回転中心と固定子２０の内側の輪郭の間にあって、回転子２１の回転中心を形状の中心とする円環状をなしている。

絶縁筒２７の上端は、凸部２８の外側（固定子２０側）にあって、直径が広げられるとともに、縁が外側に折り曲られて、凸部２８との間に隙間が空けられている。絶縁筒２７の下端は、凸部２９の内側（回転子２１側）にあって、直径が狭められるとともに、縁が内側に折り曲られて、凸部２９との間に隙間（本実施形態における最小隙間は１ｍｍである）が空けられている。このため、凸部２９の内側に水が溜まっても、毛細管現象でもって水が固定子２０側に移動する虞がない。また、絶縁筒２７の中段部２７ａはクランク状に形成されて、固定子鉄心２３の隅部と係合しているので、絶縁筒２７の下方へのずれ（落下）が防止される。絶縁筒２７の素材は特に限定されないが、電気的絶縁性があって、薄肉成形が容易であって、しかも相応の機械的強度を有する素材、例えばＡＢＳ樹脂が選ばれる

なお、絶縁筒２７の厚さは、経済産業省の「電気用品の技術上の基準を定める省令の解釈について」（http://www.meti.go.jp/policy/consumer/seian/denan/kaishaku20130701.pdf）４２１ページの別表第８、１共通の事項、（７）二重絶縁構造、イ（ロ）（ｃ）の「外傷を受けるおそれのない部分に用いる絶縁物の厚さは、０．４ｍｍ以上であること。」を根拠としている。二重絶縁構造に係るその他の絶縁物に付いても前記「‥‥省令の解釈について」の関連規定を参照されたい。

このように、固定子２０と回転子２１の間に絶縁筒２７が配置されているので、例え、電動機１３の中に水が侵入しても、固定子２０と回転子２１の間で導通が生じることはない。そのため、巻線２４の絶縁に不良が生じていても、巻線２４を流れる電流が回転子２１に流れることはない。当然回転軸２２や回転歯１２に流れることはない。

なお、巻線２４は固定子鉄心２３に対して絶縁されているが、固定子鉄心２３とモータフレーム１７の間には、格別の絶縁はされていないから、巻線２４の絶縁に不良が生じると、巻線２４を流れる電流がモータフレーム１７に流れる可能性がある。しかし、電動機１３とシンク２の間には電気的絶縁性を有する部材（つまり、処理室ブラケット９、処理室カバー８、連結管４及び取付フランジ３）が介在するから、そのような場合であっても、シンク２に電流が流れることはない。

また、電動機１３の外側には、電動機カバー３０があって、モータフレーム１７を含む電動機１３全体を閉囲している。電動機カバー３０は絶縁性のプラスチック材料で構成された有底円筒状の容器であって、底部は反負荷側ブラケット１９に当接し、上縁は処理室ブラケット９に接している。そのため、万一、巻線２４の絶縁に不良が生じて、巻線２４を流れる電流がモータフレーム１７に流れることがあっても、人がモータフレーム１７に触れることがないから、感電の危険がない。電動機カバー３０の素材も、特に限定されないが、処理室ブラケット９等と同様に、電気的絶縁性と相応の機械的強度を有する素材、例えばＡＢＳ樹脂が選ばれる。

また、処理室ブラケット９において回転軸２２が貫通する部分には、シール３１があって処理室１０内の水が漏れるのを防いでいるが、経年劣化等に起因してシール３１が破損すると、処理室１０内の水が漏れて電動機１３に流れることがある。ディスポーザ１においては、このような場合であっても、電動機１３の破損を予防する構造上の配慮がされている。また、電動機１３が水を被っても直ちに漏電の危険が生じないような工夫がされている。以下、この工夫について説明する。

さて、シール３１が万一破損すると、処理室１０内の水は電動機１３の回転軸２２を伝って下に流れるが、回転軸２２にはリング３２が嵌着されている。リング３２は円環状の平面形を有する、刀の鍔に似た部品であり、図１，２に示したような断面形状においてリング３２の外縁端を下向きに折り曲げて、リング３２の上面で受けた水が、下方に（凹所３３に）向けて落下するよう誘導している。そのため、回転軸２２を伝わる水はリング３２で遮られて、負荷側ブラケット１８の外側（上側）に形成された凹所３３（凸部２８の裏側）に流れる。その結果、水がベアリング３４に流入することがないので、グリースが水で流されて潤滑不良が生じてベアリング３４が焼け付くことがない。

また、凹所３３には水抜き穴３５が開けられていて、リング３２から凹所３３に流れ落ちた水は水抜き穴３５を通って電動機１３の内部に入るので、凹所３３に水が溜まって溢れてベアリング３４に流れることはない。そして反負荷側ブラケット１９にも水抜き穴３６が開けられていて、電動機１３の内部に入った水は、水抜き穴３６を通って外部に速やかに排出される。なお、水抜き穴３５と水抜き穴３６は、負荷側ブラケット１８及び反負荷側ブラケット１９を平面視する場合に絶縁筒２７の内側になる位置に開けられているので、水抜き穴３５から電動機１３内に流入した水は、固定子２０から隔離された内側の（つまり回転子２１寄りの）空間を通って、水抜き穴３６から排出される。そのため、水抜き穴３５から落ちる水が固定子２０を濡らすことがない。その結果、固定子２０の水濡れに起因する絶縁不良や漏電の危険を避けることができる。なお、この場合、回転子２１は水に濡れるが、回転子２１には電気が流れないので、回転子２１が濡れたとしても、ただちに大きな問題は生じない。また、回転軸２２には回転子２１の下方においてリング３７が嵌装されている。リング３７の作用はリング３２と同様なので説明を繰り返さないが、リング３７が存在するので、水抜き穴３５から流入する水がベアリング３８に被ることがない。

また、前述したように、絶縁筒２７は反負荷側ブラケット１９の凸部２９の内側に挿入されていて、更に絶縁筒２７の下端は内側に向けて（回転子２１に向けて）折り曲げられているので、絶縁筒２７の内面を伝って水が流れたとしても、その水は絶縁筒２７の下端において、回転子２１に向けて流れ落ちる。また、水抜き穴３６は凸部２９の内側に配置されているので、凸部２９の内側に水が溜まって溢れて固定子２０に流れることがない。

また、水抜き穴３６の下方には水溜容器３９が取り付けられていて、水抜き穴３６から排出される水は水溜容器３９に溜まるので、ディスポーザ１の設置場所の床（図示せず）、あるいは調理台の棚板（図示せず）等を汚すことがない。水溜容器３９の素材も、特に限定されないが、例えば、ＰＰ樹脂やＰＥ（ポリエチレン樹脂）が選ばれる。

なお、水溜容器３９を透明あるいは半透明の素材で構成すれば、水溜容器３９に水が溜まった場合に、容易に視認できるから都合が良い。水漏れを早期に検知できれば、修理が容易だからである。あるいは、水の存在を検出するセンサを水溜容器３９又は凹所３３に配置して、該センサが水の存在を検出した場合に警報を送出するようにすれば、水漏れの検出はさらに容易になる。

なお、上記の実施形態は、本発明の具体的実施態様の一例を示すものであって、本発明の技術的範囲を画すものではない。本発明は特許請求の範囲に記述された技術的思想の限りにおいて、自由に変形、応用あるいは改良して実施することができる。

上記実施形態においては、電動機１３を永久磁石同期電動機としたが、本発明に係る電動機は、永久磁石同期電動機には限定されない。本発明に係る電動機は、電力が供給される固定子と、電力が供給されない回転子を備える電動機であれば足りる。つまり、本発明に係る電動機は、誘導電動機（かご形、巻線形の別を問わない）であっても良いし、いわゆるブラシレスモータであっても良い。また、本発明に係る電動機は交流機には限定されない。直流機（回転子に永久磁石を備えるＤＣブラシレスモータ）であっても良い。

また、上記実施形態の説明において、処理室ブラケット９、負荷側ブラケット１８、反負荷側ブラケット１９、絶縁筒２７等の素材について具体的な材料名を例示したが、これらの材料名は、あくまでも例示であって、本願発明の技術的範囲はこれらの材料を素材とするものには限定されない。所望の条件を満足する材料を適宜選択して使用することができる。

また、上記実施形態の説明において、絶縁筒２７を固定子２０の内面に当接させて、摩擦力で絶縁筒２７を固定子２０に保持する例を示したが、本願発明の技術的範囲はこのような機械的構造を有するものには限定されない。様々な機械的構造を選択することができる。例えば、負荷側ブラケット１８あるいは反負荷側ブラケット１９のいずれかと絶縁筒２７を一体に成形しても良い。あるいは、絶縁筒２７を固定子２０又は回転子２１の表面に接着しても良い。

また、固定子２０又は回転子２１に配置される絶縁体は絶縁筒２７のような固体部品には限定されない。例えば、固定子２０又は回転子２１の表面を絶縁性の樹脂でコーティングして絶縁層を形成するようにしても良い。

また、負荷側ブラケット１８あるいは反負荷側ブラケット１９のいずれか、あるいは両方と絶縁筒２７の間を接着材あるいは液体シール材で充填しても良い。また、断面図（図１，図２）において絶縁筒２７の上下端に現れる「折り曲げ部」、および絶縁筒２７の中段部２７ａに現れる「クランク」が任意的な構成要素であることは言うまでもない。

また、上記実施形態では、電動機１３とシンク２の間に電気的絶縁性を有する部材を介在させる具体例として、処理室ブラケット９、処理室カバー８、連結管４及び取付フランジ３の全てを電気的絶縁性材料で構成する例を示したが、少なくとも処理室ブラケット９が電気的絶縁性を備えていれば足りる。

また、図１，２に示された、ディスポーザ１の部品の形状、寸法あるいは構成が例示であることは言うまでもない。部品の形状、寸法あるいは構成は、目的や用途に応じて任意に設計できる。

１ ディスポーザ
２ シンク
３ 取付フランジ
４ 連結管
５ ディスポーザ本体
６ ナット
７ バンド
８ 処理室カバー
９ 処理室ブラケット
１０ 処理室
１１ 固定歯
１２ 回転歯
１３ 電動機
１４ 排出管
１５ ボルト
１６ ナット
１７ モータフレーム
１８ 負荷側ブラケット
１９ 反負荷側ブラケット
２０ 固定子
２１ 回転子
２２ 回転軸
２３ 固定子鉄心
２４ 巻線
２５ 回転子鉄心
２６ 永久磁石
２７ 絶縁筒
２８ 凸部
２９ 凸部
３０ 電動機カバー
３１ シール
３２ リング
３３ 凹所
３４ ベアリング
３５ 水抜き穴
３６ 水抜き穴
３７ リング
３８ ベアリング
３９ 水溜容器

Claims (7)

1. 電力が供給される固定子と、電力が供給されない回転子を備えて、縦置きで使用されて、出力軸が上方に突出する電動機において、
   絶縁性材料で構成された負荷側及び反負荷側のブラケットと、
   前記固定子と前記回転子の間にあって、前記固定子の内面に当接されて支持されて、前記固定子と前記回転子を電気的に絶縁する、前記回転子の回転中心を中心軸とする絶縁円筒を備えるとともに、
   前記反負荷側のブラケットは、前記回転子と前記固定子の間にあって、前記電動機の内部に突出する円環状突起を備え、
   前記絶縁円筒の下端は、前記回転子の回転中心と前記円環状突起の間の、前記円環状突起の上端より低い位置にあって、
   前記絶縁円筒の下端と前記円環状突起の間には隙間が存在する
   ことを特徴とする電動機。
2. 請求項１に記載の電動機を備える
   ディスポーザ。
3. 前記ディスポーザをシンク下に取り付ける場合に、前記シンクと前記電動機の間に絶縁性部材が介在するように構成されている
   ことを特徴とする請求項２に記載のディスポーザ。
4. 前記電動機の周囲を絶縁性材料で構成されたカバーで閉囲した
   ことを特徴とする請求項３に記載のディスポーザ。
5. 前記電動機のハウジングの上面および下面の前記絶縁円筒よりも前記回転子に寄った位置に水抜き穴が開けられている
   ことを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか一項に記載のディスポーザ。
6. 電力が供給される固定子と、
   電力が供給されない回転子と、
   前記固定子と前記回転子の間に配置されて、前記固定子と前記回転子を電気的に絶縁する絶縁部材と、を備える電動機を備えるディスポーザにおいて、
   前記電動機のハウジングの上面および下面の前記絶縁部材よりも前記回転子に寄った位置に水抜き穴が開けられている
   ことを特徴とするディスポーザ。
7. 前記ハウジングの下方に取り付けられて、前記水抜き穴から排出される水を受ける水溜容器を備える
   ことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のディスポーザ。

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