JP6694615B2 - ポンプ用回転羽根部材および排水ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、ポンプ用回転羽根部材および排水ポンプに関する。

排水ポンプは液体を引き込み（吸込み）、引き込まれた液体をポンプ外に排出するために使用される。この排水ポンプには、回転して液体を吸い込むためのポンプ用回転羽根部材が用いられる。

関連する技術として、特許文献１には、空調装置で凝縮されたドレン水などを排水するための排水ポンプが開示されている。特許文献１に記載の排水ポンプは、本特許出願人により出願されたものであり、ドレン水を吸い上げ、排出させる為の回転羽根を備える。回転羽根は、大径羽根と、小径羽根と、大径羽根と小径羽根との間に設けられ中央に開口部（孔）を備えた円盤状の部材と、大径羽根の外周縁を連結する壁部材とを備える。特許文献１に記載の排水ポンプでは、排水ポンプの停止時に、吐出口側から吸入口側に流れる戻り水は、大径羽根の外周縁を連結する壁部材に突き当たって緩衝され、スムーズに落下する。したがって、戻り水がポンプハウジングの上部から噴出することがなくなり、また当該排水ポンプの駆動時における騒音も低減する。

特許第３３１７８０８号公報

特許文献１に記載の排水ポンプでは、大径羽根の外周縁を連結する壁部材を備える。このため、回転羽根によって引き上げられた水は、すべて、回転羽根の上部から放出され、回転羽根の側部から水が放出されることはない。特許文献１に記載の排水ポンプでは、回転羽根の側部から水が放出されないため、水に付与される遠心力が相対的に小さい。その結果、排水ポンプの水の引き上げ能力が高いとはいえない。

そこで、本発明の目的は、水等の液体の引き上げ能力の高いポンプ用回転羽根部材および排水ポンプを提供することにある。あるいは、本発明の目的は、ポンプ用回転羽根部材の小径化を可能とするポンプ用回転羽根部材および排水ポンプを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明によるポンプ用回転羽根部材は、上板と下板とを含む複数の板部材と、前記上板と前記下板との間に配置された大径羽根と、前記下板の下方に配置された小径羽根とを具備する。前記上板と前記下板との間には側部開口が形成されている。前記上板は、流体が通過可能な第１孔を備える。また、前記下板は、流体が通過可能な第２孔を備える。

前記大径羽根の外端を結ぶ仮想円の直径を、前記上板及び／又は前記下板の直径と同一又は異なるようにしても良い。
また、上記ポンプ用回転羽根部材において、前記複数の板部材は、前記上板と前記下板との間に配置された中板を更に具備していてもよい。前記中板は、流体が通過可能な第３孔を備える。
また、前記中板の直径は、前記上板及び／又は前記下板の直径と同一又は異なるようにしても良い。

上記ポンプ用回転羽根部材において、前記複数の板部材の各々は、リング形状を有していてもよい。

上記ポンプ用回転羽根部材において、前記複数の板部材の各々の上面は、傾斜面であってもよい。

上記ポンプ用回転羽根部材において、前記小径羽根の外縁は、底面視で、前記下板の内縁の内側に配置されていてもよい。

上記ポンプ用回転羽根部材において、前記第１孔を通過するように配置された回転シャフトを更に具備していてもよい。また、前記上板と前記下板との間に配置された前記大径羽根は、前記回転シャフトに直接接続されていてもよい。

本発明による排水ポンプは、上述のいずれかの段落に記載のポンプ用回転羽根部材と、前記ポンプ用回転羽根部材を収容するポンプ室を有するポンプケースと、ポンプ用回転羽根部材を回転駆動するモータと、前記モータを支持するモータ支持部材とを具備する。

本発明により、水等の液体の引き上げ能力の高いポンプ用回転羽根部材および排水ポンプを提供することができる。あるいは、本発明により、ポンプ用回転羽根部材を小径化することができる。

図１は、第１の実施形態における回転羽根部材の概略斜視図である。 図２は、第１の実施形態における回転羽根部材の平面図及び正面図を示す概略２面図である。 図３は、第１の実施形態における回転羽根部材の底面図である。 図４Ａは、比較例における回転羽根部材の概略斜視図である。 図４Ｂは、水が大径羽根を乗り越えて移動する様子を示す模式図である。 図５は、第１の実施形態における回転羽根部材の正面図であり、気液境界面について説明するための模式図である。 図６は、図２のＡ−Ａ矢視断面図である。 図７は、図２のＢ−Ｂ矢視断面図である。 図８は、図２のＣ−Ｃ矢視断面図である。 図９は、第２の実施形態における回転羽根部材の概略斜視図である。 図１０は、第２の実施形態における回転羽根部材の平面図及び正面図を示す概略２面図である。 図１１は、図１０のＤ−Ｄ矢視断面図である。 図１２は、図１０のＥ−Ｅ矢視断面図である。 図１３は、第３の実施形態における排水ポンプの一部切り欠き側面図である。 図１４は、各回転羽根部材と、排水ポンプからの水の吐出し量との関係、および、各回転羽根部材と締切揚程との関係を示すグラフである。

以下、図面を参照して、実施形態におけるポンプ用回転羽根部材および排水ポンプについて説明する。なお、以下の実施形態の説明において、同一の機能を有する部位、部材については同一の符号を付し、同一の符号が付された部位、部材についての繰り返しとなる説明は省略する。なお、以下の実施形態において、ポンプ用回転羽根部材が引き上げる液体が「水」である例について説明する。しかし、ポンプ用回転羽根部材が引き上げる液体は、水に限定されず任意である。

（第１の実施形態）
図１乃至図３を参照して、第１の実施形態におけるポンプ用の回転羽根部材１Ａについて説明する。図１は、第１の実施形態における回転羽根部材１Ａの概略斜視図である。図２は、第１の実施形態における回転羽根部材１Ａの概略２面図である。図２の上側には、平面図が記載され、図２の下側には、側面図が記載されている。図３は、第１の実施形態における回転羽根部材１Ａの底面図である。

第１の実施形態におけるポンプ用の回転羽根部材１Ａは、複数の板部材２と、大径羽根３と、小径羽根４とを具備する。

図１に記載の例では、複数の板部材２は、上板２ａと下板２ｂとを含み、それぞれの外形形状は円形である。上板２ａは、大径羽根３の上端の少なくとも一部を覆う。

図４Ａに記載された比較例（ポンプ用の回転羽根部材９０が、上板を備えない場合の例）を参照しつつ、ポンプ用の回転羽根部材１Ａが上板２ａを備える場合（例えば、図１に記載の例）の効果について説明する。図４Ａおよび図４Ｂに示されるように、水が大径羽根３を乗り越えて移動する場合を想定する。水が大径羽根３を乗り越えて移動すると、水が空気と混合され、水に多くの気泡が巻き込まれる。多くの気泡を含む水が排水ポンプの壁面等に衝突すると、騒音が発生する。これに対し、第１の実施形態におけるポンプ用の回転羽根部材１Ａは、上板２ａを含む。このため、水が大径羽根３を乗り越えて移動することがない。あるいは、大径羽根３（より具体的には、後述の露出部３ｃ）を乗り越えて移動する水が少ない。こうして、水と空気との混合が抑制され、水に含まれる気泡の量が低減される。その結果、水が排水ポンプの壁面等に衝突することに起因して発生する騒音が低減される。

図１を参照して、大径羽根３は、上板２ａと下板２ｂとの間に配置される。また、上板２ａと下板２ｂとの間にある羽根（大径羽根３）の外縁３１は、下板２ｂの下方にある羽根（小径羽根４）の外縁４１よりも、ポンプ用の回転羽根部材の回転中心軸ＡＸから遠い位置にある。このため、本明細書では、上板２ａと下板２ｂとの間にある羽根のことを「大径羽根」と呼び、下板２ｂの下方にある羽根のことを「小径羽根」と呼ぶ。

図４Ａに記載された比較例（大径羽根３の外縁部の全体が周壁９２によって囲まれている例）を参照しつつ、回転羽根部材１Ａが側部開口ＯＰを備える場合（例えば、図１に記載の例）の効果について説明する。図４Ａに記載の例において、大径羽根３が回転中心軸ＡＸまわりを回転すると、大径羽根３に衝突する水には遠心力が付与される。遠心力を付与された水は、周壁９２の内面に衝突し、水の運動量が低下する。水の運動量が低下する結果、回転羽根部材９０の水の引き上げ能力が低下する。これに対し、第１の実施形態における回転羽根部材１Ａでは、上板２ａと下板２ｂとの間に、側部開口ＯＰが形成されている。このため、遠心力を付与された水は、運動量を維持した状態で、回転羽根部材１Ａから、側部開口ＯＰを介して、放出される。このため、第１の実施形態における回転羽根部材１Ａは、比較例における回転羽根部材９０と比較して、水の引き上げ能力が高い。

小径羽根４は、下板２ｂの下方に配置される。小径羽根４は、小径羽根４が回転中心軸ＡＸまわりを回転することにより、小径羽根４に接触するドレン水等の水を上方に引き上げる。

図２に示されるように、上板２ａは、ドレン水などの液体や空気などの気体（すなわち流体）が通過可能な円形の第１孔２０ａを備える。図１に記載の例では、第１孔２０ａは、上板２ａの中央部に形成されている。また、上板２ａの中心、および、第１孔２０ａは、回転中心軸ＡＸ上にある。

図３に示されるように、下板２ｂは、ドレン水などの液体や空気などの気体が通過可能な第２孔２０ｂを備える。図３に記載の例では、第２孔２０ｂは、下板２ｂの中央部に形成されている。また、下板２ｂの中心、および、第２孔２０ｂの中心は、回転中心軸ＡＸ上にある。

上板２ａが第１孔２０ａを備え、下板２ｂが第２孔２０ｂを備えることによる効果について説明する。図５を参照して、回転羽根部材１Ａが回転中心軸ＡＸまわりを回転するとき、回転羽根部材１Ａに衝突する水には遠心力が付与される。その結果、排水ポンプのポンプ室内には、気液境界面ＤＳが形成される。気液境界面ＤＳの外側には液体（水）が存在し、気液境界面ＤＳの内側には気体（空気）が存在する。

上板２ａが第１孔２０ａを備え、下板２ｂが第２孔２０ｂを備える場合には、当該気液境界面ＤＳが、下板２ｂの下方の領域ＡＲ１から、上板２ａの上方の領域ＡＲ３に跨って形成される。このため、回転羽根部材１Ａによる水の引き上げ能力が高い。これに対し、上板２ａに液体が通過可能な第１孔２０ａが設けられない場合には、上板２ａの下方に気体が入らないため、回転羽根部材１Ａによる水の引き上げ能力が低下する。また、下板２ｂに液体が通過可能な第２孔２０ｂが設けられない場合には、下板２ｂの下方に気体が入らないため、小径羽根４による水の引き上げ（吸い上げ）能力が低下する。

以上のとおり、第１の実施形態における回転羽根部材１Ａは、大径羽根３の上端の少なくとも一部を覆う上板２ａを備える。このため、水と空気との混合が抑制され、騒音の発生が抑制される。また、第１の実施形態における回転羽根部材１Ａは、上板２ａと下板２ｂとの間に側部開口ＯＰを備える。そして、水の運動量が維持された状態で、水が、側部開口ＯＰを通って、回転羽根部材１Ａの外部に放出される。このため、回転羽根部材１Ａの水の引き上げ能力が高い。さらに、第１の実施形態では、上板２ａが第１孔２０ａを備え、下板２ｂが第２孔２０ｂを備える。このため、広範に気液境界面ＤＳが形成される。その結果、回転羽根部材１Ａの水の引き上げ能力が高い。

第１の実施形態における回転羽根部材１Ａでは、上板２ａと、下板２ｂと、上板２ａと下板２ｂとの間に配置された大径羽根３と、下板２ｂの下方に配置された小径羽根４と、上板２ａに設けられた第１孔２０ａと、下板２ｂに設けられた第２孔２０ｂとが組み合わせられることにより、騒音発生の低減と、水の引き上げ能力の向上という２つの効果が相乗的に奏される。また、水の引き上げ能力は、水の運動量が維持されることと、気液境界面ＤＳが広範に形成されることとによって、相乗的に向上する。

（第１の実施形態のより詳細な説明）
図１乃至図３、および、図６乃至図８を参照して、第１の実施形態の一例についてより詳細に説明する。図６は、図２のＡ−Ａ矢視断面図であり、図７は、図２のＢ−Ｂ矢視断面図であり、図８は、図２のＣ−Ｃ矢視断面図である。

図２に記載の例では、上板２ａは、リング形状（中央に円形孔を有する同一幅の環状形状）を有する。上板２ａは、当該回転羽根部材１Ａの回転時に吸い上げられたドレン水が大径羽根３の上方を越えるのを抑制・防止する。この結果、吐き出されるドレン水に気泡が混じりにくくなり、当該排水ポンプの駆動時の騒音を低減することができる。また、図３に記載の例では、下板２ｂは、リング形状を有する。下板２ｂは、当該回転羽根部材１Ａの回転時に吸い上げられたドレン水が大径羽根３の下方を通過するのを抑制・防止する。この結果、吐き出されるドレン水に気泡が混じりにくくなり、当該排水ポンプの駆動時の騒音を低減することができると共に、ドレン水の排水効率が向上する。

図２に記載の例では、上板２ａの上面２２ａは、傾斜面である。上板２ａの上面２２ａが、水平面である場合には、回転羽根部材１Ａの停止時に、水が上板２ａの上面２２ａに留まる。この場合、上板２ａの上面２２ａに留まる水が蒸発等することにより固形成分が析出し、析出した固形成分が上板２ａの上面２２ａに堆積する可能性がある。これに対し、上板２ａの上面２２ａが傾斜面である場合には、回転羽根部材１Ａの停止時に、水が上板２ａの上面２２ａに留まりにくい。このため、上板２ａの上面２２ａに固形成分が堆積しにくい。

なお、上板２ａの上面２２ａは、上板の内縁２３ａから上板の外縁２４ａに向けて、鉛直方向の位置が徐々に下がる傾斜面であることが好ましい。しかし、上板２ａの上面２２ａは、上板の内縁２３ａから上板の外縁２４ａに向けて、鉛直方向の位置が徐々に上がる傾斜面であっても構わない。なお、本明細書において、「上面が傾斜面である」とは、上面の面積のうちの少なくとも５０％以上が傾斜面であることを意味する。よって、上面の一部（５０％未満の面積）が、水平面であっても構わない。

同様に、図１に記載の例では、下板２ｂの上面２２ｂは、傾斜面である。下板２ｂの上面２２ｂが傾斜面である場合には、回転羽根部材１Ａの停止時に、水が下板２ｂの上面２２ｂに留まりにくい。このため、下板２ｂの上面２２ｂに固形成分が堆積しにくい。

なお、下板２ｂの上面２２ｂは、下板の内縁２３ｂから下板の外縁２４ｂに向けて、鉛直方向の位置が徐々に下がる傾斜面であることが好ましい。しかし、下板２ｂの上面２２ｂは、下板の内縁２３ｂから下板の外縁２４ｂに向けて、鉛直方向の位置が徐々に上がる傾斜面であっても構わない。

図２に記載の例では、大径羽根３の上端３０ａが上板２ａの下面に連結され、大径羽根３の下端３０ｂが下板２ｂの上面に連結されている。よって、上板２ａと、大径羽根３と、下板２ｂとによって構成される構造体の強度が高い。また、構造体の構造強度が高いため、上板２ａ、大径羽根３、下板２ｂの薄肉化が可能である。

図２および図３に記載の例では、小径羽根４の外縁４１は、底面視で、下板２ｂの内縁２３ｂの内側に配置されている。このため、小径羽根４によって斜め上方（上方かつ径外方向）に向けて持ち上げられる水の大部分が、第２孔２０ｂを介して、下板２ｂの上方の空間にスムーズに案内される。

図２および図３に記載の例では、大径羽根３の数は４個であり、大径羽根３は、回転中心軸ＡＸまわりに、９０度間隔で配置されている。また、小径羽根４の数は４個であり、小径羽根４は、回転中心軸ＡＸまわりに、９０度間隔で配置されている。しかし、大径羽根３の数、および、小径羽根４の数の各々は、４個に限定されず、任意である。また、図２に記載の例では、すべての大径羽根３の内縁３３が、後述の回転シャフト５に直接接続されているが、少なくとも１つの大径羽根３の内縁３３と、回転シャフト５とは、直接接続されていなくてもよい。なお、大径羽根３の数が、Ｎ個（Ｎは、２以上の自然数）である時、上板２ａと下板２ｂとの間に形成される側部開口ＯＰの数は、Ｎ個となる。なお、側部開口ＯＰは、上板２ａと、下板２ｂと、２個の大径羽根３とによって規定される開口である。

図６（図２のＡ−Ａ矢視断面図）を参照して、回転中心軸ＡＸと大径羽根３の外縁３１との間の距離Ｌ１は、例えば、１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下である。第１の実施形態における回転羽根部材１Ａは、水の引き上げ能力が高いため、従来の回転羽根部材と比較して、回転羽根部材を小径化することが可能である。なお、上板の上面２２ａと下板の下面２５ｂとの間の距離Ｌ２は、例えば、５ｍｍ以上１５ｍｍ以下である。

図６、および、図７（図２のＢ−Ｂ矢視断面図）に記載の例では、大径羽根３の外縁３１と、小径羽根４の外縁４１とは、大径羽根３の下端３０ｂを介して繋がっている。換言すれば、１個の大径羽根３と１個の小径羽根４とによって一枚の板が構成され、当該大径羽根３と小径羽根４との間には段差部がある。当該段差部は、大径羽根３の下端３０ｂに対応する。

図７に記載の例では、大径羽根３の内縁３３と回転中心軸ＡＸとの間の距離は、上板２ａの内縁２３ａと回転中心軸ＡＸとの間の距離よりも小さい。換言すれば、大径羽根３の内側部分が、上板２ａよりも内方に突出している。この場合、大径羽根３の上面の一部（露出部３ｃ）は、第１孔２０ａに露出することとなる。このため、回転羽根部材１Ａが回転するとき、水の一部が露出部３ｃを乗り越える可能性がある（水と空気との混合が起こる可能性がある）。しかし、回転羽根部材１Ａが定常回転している時に、気液境界面ＤＳは、露出部３ｃよりも外側に位置するため、露出部３ｃは、基本的には、気体（空気）の領域内に位置する。よって、回転羽根部材１Ａが定常回転している時に、露出部３ｃにおいて、水と空気とが混合されることはない。

図７に記載の例では、大径羽根３の外側部分の上端が、上板２ａに接続されている。このため、気液境界面ＤＳよりもの外側の領域（液体の領域）において、水が、大径羽根３の上端を乗り越えるように移動することはない。

図７に記載の例では、回転羽根部材１Ａは、回転シャフト５を備える。そして、回転シャフト５は、上板２ａの第１孔２０ａを通過するように配置されている。このため、回転シャフト５の外周面５ａと、上板２ａの内縁２３ａとの間の隙間が、空気などが通過可能な隙間Ｇとして機能する。

また、図７に記載の例では、回転シャフト５と大径羽根３の内縁３３とは、直接接続されている。そして、大径羽根３は、上板２ａと下板２ｂと回転シャフト５とによって、３方から支持されている。このため、大径羽根３と、上板２ａと、下板２ｂと、回転シャフト５とを含む構造体の構造強度が高い。

図７に記載の例では、回転シャフト５は、モータの出力軸を受け入れる軸穴５０を備える。なお、回転シャフト５とモータの出力軸との間の係合は、軸穴５０と、出力軸との間の圧接（出力軸が軸穴に圧入されること）に限定されず任意である。

図７に記載の例では、回転シャフト５の上部５１は、モータの出力軸に連結される部分である。また、回転シャフト５の中間部５２は、大径羽根３の支持部として機能し、中間部５２から、大径羽根３が放射状に延びている。回転シャフト５の下部５３は、下板２ｂの第２孔２０ｂを通過している。そして、回転シャフト５の下部５３からは、小径羽根４が、放射状に延びている。なお、回転シャフト５の下部５３は、上方から下方に向かうにつれて外径が減少する縮径部５４を備えていてもよい。縮径部５４の存在により、小径羽根４によって引き上げられた水が、大径羽根３に向けてスムーズに案内される。

図７に記載の例では、小径羽根４は、上部４６と、中間部４７と、下部４８とを備える。上部４６の外縁と回転中心軸ＡＸとの間の距離は、下部４８の外縁と回転中心軸ＡＸとの間の距離よりも大きい。また、中間部４７の外縁は、上方から下方に向かうにつれて、回転中心軸ＡＸとの間の距離が小さくなる傾斜面である。そして、上部４６の外縁と下部４８の外縁とは、中間部４７の外縁を介して繋がっている。

図７に記載の例では、小径羽根４の外縁と回転中心軸ＡＸとの間の距離は、下方から上方に向かうにつれ、大きくなる。このため、小径羽根４によって引き上げられた水が、大径羽根３に向けてスムーズに案内される。図７に記載の例では、小径羽根４の上部４６の外縁と、下板２ｂの内縁２３ｂとの間には隙間がある。代替的に、小径羽根４の上部４６の外縁は、下板２ｂの内縁２３ｂに接続されていてもよい。

図７に記載の例では、上板２ａ、大径羽根３、下板２ｂ、小径羽根４、回転シャフト５の各々の材質は、樹脂である。また、上板２ａ、大径羽根３、下板２ｂ、小径羽根４、および、回転シャフト５は、一体成形されている。代替的に、上板２ａ、大径羽根３、下板２ｂ、小径羽根４、および、回転シャフト５が２個以上の部材によって形成され、２個以上の部材が互いに固着されてもよい。
なお、各図に示された第１の実施形態においては、上板２ａ及び下板２ｂの直径、並びに大径羽根３の外縁３１を結ぶ仮想円の直径は全て同一であるが、実施形態はこれに限定されることはなく、大径羽根３の外縁３１を結ぶ仮想円の直径と、上板２ａ及び下板２ｂの直径とは異なる寸法であっても良い。大径羽根３の外縁３１を結ぶ仮想円の直径が、上板２ａ及び下板２ｂの直径よりも小さい場合には、上述の各図に示された実施形態と同様、大径羽根３の上方及び下方にドレン水が移動することが良好に抑制・防止され、この結果、吐き出されるドレン水に気泡が混じりにくくなり、当該排水ポンプの駆動時の騒音を低減することができると共に、ドレン水の排水効率が向上する。
また、上板２ａの直径と下板２ｂの直径とを、異なるようにしても良いことは当然である。

（第２の実施形態）
図９乃至図１２を参照して、第２の実施形態におけるポンプ用の回転羽根部材１Ｂについて説明する。図９は、第２の実施形態における回転羽根部材１Ｂの概略斜視図である。図１０は、第２の実施形態における回転羽根部材１Ｂの概略２面図である。図１０の上側には、平面図が記載され、図１０の下側には、側面図が記載されている。図１１は、図１０のＤ−Ｄ矢視断面図である。図１２は、図１０のＥ−Ｅ矢視断面図である。

第２の実施形態におけるポンプ用の回転羽根部材１Ｂは、上板２ａと下板２ｂとの間に配置された中板２ｃを備える点において、第１の実施形態におけるポンプ用の回転羽根部材１Ａとは異なる。その他の点では、第２の実施形態におけるポンプ用の回転羽根部材１Ｂは、第１の実施形態におけるポンプ用の回転羽根部材１Ａと同様である。よって、第２の実施形態では、中板２ｃを中心に説明し、その他の構成についての繰り返しとなる説明は省略する。

図１２に示されるように、中板２ｃは、ドレン水などの液体や空気などの気体が通過可能な第３孔２０ｃを備える。図１２に記載の例では、第３孔２０ｃは、中板２ｃの中央部に形成されている。また、中板２ｃの中心、および、第３孔２０ｃの中心は、回転中心軸ＡＸ上にある。

図９を参照して、大径羽根３は、上板２ａと中板２ｃとの間に配置された上部大径羽根３ａと、中板２ｃと下板２ｂとの間に配置された下部大径羽根３ｂとを備える。そして、上板２ａと中板２ｃとの間には、上側の側部開口ＯＰ１が形成され、中板２ｃと下板２ｂとの間には、下側の側部開口ＯＰ２が形成されている。

上板２ａと下板２ｂとの間の距離が大きく、かつ、上板２ａと下板２ｂとの間に中板２ｃが配置されない場合には、回転羽根部材の回転に伴い、上板２ａと下板２ｂとの間に存在する水の上下方向の運動量が大きくなる可能性がある。また、上板２ａと下板２ｂとの間の距離が大きいことに起因して、上板２ａと下板２ｂとの間に存在する水の移動方向が、大きくばらつく可能性がある。その結果、上板２ａと下板２ｂとの間の水が、上板２ａまたは下板２ｂ等に衝突し、騒音が発生する可能性がある。これに対し、上板２ａと下板２ｂとの間に、中板２ｃが配置される場合には、上板２ａと下板２ｂとの間に存在する水の上下方向の運動量が制限される。また、上板２ａと中板２ｃとの間の距離、および、中板２ｃと下板２ｂとの間の距離が、相対的に小さいため、水の移動方向のばらつきが低減される。その結果、騒音が低減される。

第２の実施形態は、第１の実施形態と同様の効果を奏する。加えて、第２の実施形態における回転羽根部材１Ｂは、中板２ｃを備える。このため、騒音がより一層低減される。

（第２の実施形態のより詳細な説明）
図９乃至図１２を参照して、第２の実施形態の一例についてより詳細に説明する。

図１２に記載の例では、中板２ｃは、リング形状を有する。中板２ｃは、当該回転羽根部材１Ｂの回転時に吸い上げられたドレン水の上下の移動を制限（上板２ａと下板２ｂとの間の空間内の移動をほぼその中間部において制限）し、該ドレン水に気泡を混じりにくくし、当該排水ポンプの駆動時の騒音をさらに低減する。

図１１（図１０のＤ−Ｄ矢視断面図）に記載の例では、中板２ｃの上面２２ｃは、傾斜面である。中板２ｃの上面２２ｃが傾斜面である場合には、回転羽根部材１Ｂの停止時に、水が中板２ｃの上面２２ｃに留まりにくい。このため、中板２ｃの上面２２ｃに固形成分が堆積しにくい。なお、中板２ｃの上面２２ｃは、中板の内縁２３ｃから中板の外縁２４ｃに向けて、鉛直方向の位置が徐々に下がる傾斜面であることが好ましい。しかし、中板２ｃの上面２２ｃは、中板の内縁２３ｃから中板の外縁２４ｃに向けて、鉛直方向の位置が徐々に上がる傾斜面であっても構わない。

図１１に記載の例では、上部大径羽根３ａの上端３０ａが上板２ａの下面に連結され、上部大径羽根３ａの下端が中板２ｃの上面に連結されている。また、下部大径羽根３ｂの上端が中板２ｃの下面に連結され、下部大径羽根３ｂの下端３０ｂが下板２ｂの上面に連結されている。このため、上板２ａと、上部大径羽根３ａと、中板２ｃと、下部大径羽根３ｂと、下板２ｂとによって構成される構造体の強度が高い。また、構造体の構造強度が高いため、上板２ａ、上部大径羽根３ａ、中板２ｃ、下部大径羽根３ｂ、下板２ｂの薄肉化が可能である。

図１１に記載の例では、１個の上部大径羽根３ａと、１個の下部大径羽根３ｂと、１個の小径羽根４とによって一枚の板が構成されている。すなわち、上部大径羽根３ａの内側部分と、下部大径羽根３ｂの内側部分とは、連結部分３８を介して接続されており、下部大径羽根３ｂの下端と小径羽根４の上端も接続されている。

また、図１１に記載の例では、上板２ａ、上部大径羽根３ａ、中板２ｃ、下部大径羽根３ｂ、下板２ｂ、小径羽根４、回転シャフト５の各々の材質は、樹脂である。また、上板２ａ、上部大径羽根３ａ、中板２ｃ、下部大径羽根３ｂ、下板２ｂ、小径羽根４、および、回転シャフト５は、一体成形されている。代替的に、上板２ａ、上部大径羽根３ａ、中板２ｃ、下部大径羽根３ｂ、下板２ｂ、小径羽根４、および、回転シャフト５が２個以上の部材によって形成され、２個以上の部材が互いに固着されてもよい。

図９に記載の例では、上部大径羽根３ａの数は４個であり、上部大径羽根３ａは、回転中心軸ＡＸまわりに、９０度間隔で配置されている。また、下部大径羽根３ｂの数は４個であり、下部大径羽根３ｂは、回転中心軸ＡＸまわりに、９０度間隔で配置されている。しかし、上部大径羽根３ａの数、および、下部大径羽根３ｂの数の各々は、４個に限定されず、任意である。また、図９に記載の例では、すべての上部大径羽根３ａの内縁３３が、回転シャフト５に直接接続されているが、少なくとも１つの上部大径羽根３ａの内縁３３と、回転シャフト５とは、直接接続されていなくてもよい。同様に、すべての下部大径羽根３ｂの内縁３３が、回転シャフト５に直接接続されていてもよいし、少なくとも１つの下部大径羽根３ｂの内縁３３と、回転シャフト５とが、直接接続されていなくてもよい。なお、上部大径羽根３ａの数および下部大径羽根３ｂの数の各々が、Ｎ個（Ｎは、２以上の自然数）である時、上板２ａと下板２ｂとの間に形成される側部開口ＯＰの数は、２Ｎ個となる。なお、上側の側部開口ＯＰ１は、上板２ａと、中板２ｃと、２個の上部大径羽根３ａとによって規定される開口であり、下側の側部開口ＯＰ２は、中板２ｃと、下板２ｂと、２個の下部大径羽根３ｂとによって規定される開口である。

第２の実施形態では、中板２ｃの数が１個である例について説明された。代替的に、上板２ａと下板２ｂとの間に配置される中板２ｃの数は、２個以上であってもよい。
また、図９〜図１２に示された第２の実施形態においては、上板２ａ、中板２ｃ及び下板２ｂの直径、並びに大径羽根３（３ａ、３ｂ）の外縁３１を結ぶ仮想円の直径は全て同一であるが、実施形態はこれに限定されることはなく、第１の実施形態と同様、大径羽根３の外縁３１を結ぶ仮想円の直径と、上板２ａ、中板２ｃ及び下板２ｂの直径とは異なる寸法であっても良い。
また、上板２ａ、中板２ｃ及び下板２ｂの直径も、それらの少なくとも１つの直径を他の直径と異なるようにしても良い。特に、中板２ｃは、上板２ａ及び下板２ｂの間の流体の移動を制限するだけなので、この中板２ｃの直径を、上板２ａ及び下板２ｂの直径よりも小さくすれば、中板２ｃを設けたことによる重量増加の抑制（あるいは軽量化）と静音性の双方の効果を得ることができる。

（第３の実施形態）
図１３を参照して、第３の実施形態における排水ポンプ１００について説明する。図１３は、第３の実施形態における排水ポンプ１００の一部切り欠き側面図である。図１３において、ポンプケース１１０、および、モータ支持部材１３０の一部は、内部が視認できるように、切り欠かれている。

第３の実施形態における排水ポンプ１００は、第１の実施形態における回転羽根部材１Ａまたは第２の実施形態における回転羽根部材１Ｂと、回転羽根部材を収容するポンプ室を有するポンプケース１１０と、モータ１２０と、モータ１２０を支持するモータ支持部材１３０と、回転羽根部材に接続されるモータ出力軸１４０とを具備する。以下の説明では、回転羽根部材が、第２の実施形態における回転羽根部材１Ｂである例について説明するが、回転羽根部材は、第１の実施形態における回転羽根部材１Ａであってもよい。

ポンプケース１１０は、ポンプ室ＳＰを規定する下部ハウジング１１１と、下部ハウジング１１１に連結され、下部ハウジング１１１の上部を覆う蓋部材１１３と、吸込口１１５ａを規定する吸込管１１５と、吐出口１１６ａを規定する吐出管１１６とを備える。

図１３に記載の例では、下部ハウジング１１１が、吸込管１１５と吐出管１１６とを一体的に備えるが、下部ハウジング１１１と、吸込管１１５と、吐出管１１６とは、別体として準備され、これらが互いに接合されてもよい。吸込管１１５の内部には、回転羽根部材１Ｂの小径羽根４の一部が挿入されている。

吐出管１１６は、ポンプケース１１０の側壁から外側に向かって水平方向に延びている。吐出口１１６ａ（すなわち、ポンプ室ＳＰと吐出管１１６の内部流路との境界）の高さは、上板２ａの高さより低く、下板２ｂの高さよりも高い。更により詳細には、吐出口１１６ａの上端は、上板２ａの高さよりも低く、吐出口１１６ａの下端は、下板２ｂの高さよりも高い。

図１３に記載の例では、ポンプ室ＳＰは、上側の大径空間と、大径空間の下方に配置され、下方に向かうにつれて径が小さくなる逆円錐台形状の空間とを有する。大径空間の上方は、蓋部材１１３の貫通孔１１３ａに連なっており、逆円錐台形状の空間は、吸込管１１５の内部流路に連なっている。

蓋部材１１３は、中央部に、貫通孔１１３ａを有する。そして、貫通孔１１３ａには、上述の回転シャフト５、または、上述の回転シャフト５に連結されるモータ出力軸１４０が挿通される。なお、図１３に記載の例では、蓋部材１１３と下部ハウジング１１１との間にＯリング等のシール部材１１３ｂが配置されている。

なお、ポンプケース１１０の形状および構造、ポンプ室ＳＰの形状は、図１３に記載の例に限定されず任意である。

ポンプケース１１０の上方には、モータ１２０を支持するモータ支持部材１３０が配置されている。図１３に記載の例では、モータ支持部材１３０は、上部に取り付けブラケット１３１を備えている。また、図１３に記載の例では、モータ支持部材１３０は、上側部材１３３と下側部材１３５とを備え、上側部材１３３と下側部材１３５とが係合部材１３７を介して着脱自在に構成されている。

モータ１２０は、モータ出力軸１４０に動力を伝達する。モータ出力軸１４０が回転すると、モータ出力軸１４０に連結された回転羽根部材１Ｂが回転する。こうして、大径羽根３および小径羽根４が回転する。小径羽根４は、吸込管１１５内の水を遠心力で上方空間に向けて引き上げる。下板２ｂと上板２ａとの間の空間に引き上げられた水には、大径羽根３によって、遠心力が付与される。その結果、水は、吐出管１１６内の流路に向かって放出される。

図１３に記載の例では、大径羽根３が、上板２ａと下板２ｂとの間に挟まれているため、水と空気との混合が起こりにくい。このため、排水ポンプ１００は静音性に優れている。また、上板２ａの中央、および、下板２ｂの中央には孔が設けられている（図１３に記載の例では、上板２ａの中央、中板２ｃの中央、および、下板２ｂの中央には孔が設けられている）。このため、図１３に記載の例では、排水ポンプ１００の作動中に、広範に気液境界面が形成される。その結果、排水ポンプ１００の水の引き上げ能力が高い。さらに、回転羽根部材１Ｂは、側部開口ＯＰを備える。よって、遠心力を付与された水が、そのまま、吐出管１１６に向けて放出される。このため、排水ポンプ１００の水の引き上げ能力が高い。

（実験結果）
図１４を参照して、実験結果について説明する。図１４は、各回転羽根部材と、排水ポンプ１００からの水の吐出し量との関係、および、各回転羽根部材と締切揚程との関係を示すグラフである。なお、グラフ中、吐出し量は揚程１２００ｍｍ時のときのものであり、締切揚程は吸上げ高さを意味する。

比較例は、図４Ａに記載の回転羽根部材９０を排水ポンプ１００に適用した結果を示し、実施例２は、第２の実施形態における回転羽根部材１Ｂを排水ポンプ１００に適用した結果を示し、実施例１は、第１の実施形態における回転羽根部材１Ａを排水ポンプ１００に適用した結果を示す。

図１４から把握されるように、実施例１および実施例２では、比較例と比べて、排水ポンプ１００からの水の吐出し量が飛躍的に増加していることがわかった（約４倍の水の吐出し量が実現できることがわかった）。また、実施例１および実施例２では、比較例と比べて、締切揚程もかなり増加していることがわかった。

本発明は、上述の実施形態に限定されない。本発明の範囲内において、上述の各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

１Ａ、１Ｂ ：回転羽根部材
１Ｂ ：回転羽根部材
２ａ ：上板
２ｂ ：下板
２ｃ ：中板
３ ：大径羽根
３ａ ：上部大径羽根
３ｂ ：下部大径羽根
３ｃ ：露出部
４ ：小径羽根
５ ：回転シャフト
５ａ ：外周面
２０ａ ：第１孔
２０ｂ ：第２孔
２０ｃ ：第３孔
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ：上面
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ：内縁
２４ａ、２４ｂ、２４ｃ：外縁
２５ｂ ：下面
３０ａ ：上端
３０ｂ ：下端
３１ ：外縁
３３ ：内縁
３８ ：連結部分
４１ ：外縁
４６ ：上部
４７ ：中間部
４８ ：下部
５０ ：軸穴
５１ ：上部
５２ ：中間部
５３ ：下部
５４ ：縮径部
９０ ：回転羽根部材
９２ ：周壁
１００ ：排水ポンプ
１１０ ：ポンプケース
１１１ ：下部ハウジング
１１３ ：蓋部材
１１３ａ ：貫通孔
１１３ｂ ：シール部材
１１５ ：吸込管
１１５ａ ：吸込口
１１６ ：吐出管
１１６ａ ：吐出口
１２０ ：モータ
１３０ ：モータ支持部材
１３１ ：取り付けブラケット
１３３ ：上側部材
１３５ ：下側部材
１３７ ：係合部材
１４０ ：モータ出力軸
ＡＸ ：回転中心軸
ＤＳ ：気液境界面
Ｇ ：隙間
ＯＰ、ＯＰ１、ＯＰ２：側部開口
ＳＰ ：ポンプ室

Claims (9)

1. 上板と下板とを含む複数の板部材と、
   前記上板と前記下板との間に配置された大径羽根と、
   前記下板の下方に配置された小径羽根と
   を具備し、
   前記上板と前記下板との間には側部開口が形成され、
   前記上板は、流体が通過可能な第１孔を備え、
   前記下板は、流体が通過可能な第２孔を備えるポンプ用回転羽根部材。
2. 前記大径羽根の外端を結ぶ仮想円の直径は、前記上板及び／又は前記下板の直径と同一又は異なる請求項１に記載のポンプ用回転羽根部材。
3. 前記複数の板部材は、前記上板と前記下板との間に配置された中板を具備し、
   前記中板は、流体が通過可能な第３孔を備える請求項１または２に記載のポンプ用回転羽根部材。
4. 前記中板の直径は、前記上板及び／又は前記下板の直径と同一又は異なる請求項３記載のポンプ用回転羽根部材。
5. 前記複数の板部材の各々は、リング形状を有する請求項１乃至４のいずれか一項に記載のポンプ用回転羽根部材。
6. 前記複数の板部材の各々の上面は、傾斜面である請求項１乃至５のいずれか一項に記載のポンプ用回転羽根部材。
7. 前記小径羽根の外縁は、底面視で、前記下板の内縁の内側に配置されている請求項１乃至６のいずれか一項に記載のポンプ用回転羽根部材。
8. 前記第１孔を通過するように配置された回転シャフトを更に具備し、
   前記上板と前記下板との間に配置された前記大径羽根は、前記回転シャフトに直接接続されている請求項１乃至７のいずれか一項に記載のポンプ用回転羽根部材。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載のポンプ用回転羽根部材と、
   前記ポンプ用回転羽根部材を収容するポンプ室を有するポンプケースと、
   前記ポンプ用回転羽根部材を回転駆動するモータと、
   前記モータを支持するモータ支持部材と、
   を具備する排水ポンプ。