JP6918367B2 - 排水ポンプ用回転羽根およびそれを有する排水ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、例えば、空気調和機の室内ユニット等に用いられる排水ポンプ、および、この排水ポンプが有する排水ポンプ用回転羽根に関する。

空気調和機の室内ユニットでは、冷房運転時に空気中の水分が凝縮して熱交換器に付着する。熱交換器に付着した水分は水滴となってドレンパンに落下する。そして、ドレンパンに溜まった水（ドレン水）は、排水ポンプによって室内ユニット外部に排出される。このような空気調和機に用いられる排水ポンプの一例が特許文献１に開示されている。

特許文献１の排水ポンプに用いられる回転羽根を図６に示す。図６（ａ）〜（ｃ）は、この回転羽根の斜視図、平面図および正面図である。この回転羽根９３０は、軸部９３１から放射方向に延びる複数の平板状の大径羽根９３３と、大径羽根９３３の下端部に連設される複数の平板状の小径羽根９３４と、隣り合う大径羽根９３３の間に設けられた複数の平板状の補助羽根９３５と、を有している。大径羽根９３３および補助羽根９３５は、それぞれの下端部が中央に開口９３７が設けられた円環状の連結部９３６によって連結されている。大径羽根９３３の回転方向前方を向く水掻き面９３３ａの上端部および外側端部には、各羽根が掻く水を羽根の外側に向けて案内する段部９３３ｂ、９３３ｃが設けられている。補助羽根９３５の水掻き面９３５ａの上端部および外側端部にも同様に段部９３５ｂ、９３５ｃが設けられている。これらの段部によって、振動や騒音を抑制することができる。

特開２０１３−６４３９６号公報

本発明者らは、回転羽根９３０のさらなる静音性の向上を目指して鋭意検討を行った。その結果、大径羽根９３３が軸部９３１に接続されている一方で補助羽根９３５が軸部９３１に接続されていないことから、小径羽根９３４によって掻き上げられて連結部９３６の開口９３７を通った水について、大径羽根９３３が掻く量に比べて補助羽根９３５が掻く量が少ないことが判明した。図６（ｂ）において、大径羽根９３３が掻く水の流れを矢印ｅ１で模式的に示し、補助羽根９３５が掻く水の流れを矢印ｅ２で模式的に示す。各矢印ｅ１、ｅ２は、線が太いほど掻く水の量が多いことを示す。

これにより、補助羽根９３５の後側より大径羽根９３３の後側の方が負圧が大きくなる。この負圧の違いによって、大径羽根９３３の外側端部から後側に引き込まれる水の流れ（矢印ｆ２で模式的に示す）が、補助羽根９３５の外側端部から後側に引き込まれる水の流れ（矢印ｆ１で模式的に示す）より径方向内方により大きく引き込まれて、この水の流れの違いによる振動が発生していた。そこで、本発明者らは、補助羽根９３５を径方向内方に延ばして軸部９３１に接続することにより、連結部９３６の開口９３７を通った水について大径羽根９３３が掻く量と補助羽根９３５が掻く量との差を小さくすることで、振動の発生を抑制し、振動に起因する騒音のさらなる低減を実現した。または、補助羽根９３５を、小径羽根９３４が連接された大径羽根９３３に置き換えることでも同様に振動の発生を抑制できる。

しかしながら、振動や騒音への対策として大径羽根９３３および補助羽根９３５は段部９３３ｂ、９３３ｃおよび段部９３５ｂ、９３５ｃを設けるだけの厚さが必要であるところ、補助羽根９３５を軸部９３１に接続したことにより当該補助羽根９３５が連結部９３６の開口９３７を径方向にまたぐことから当該開口９３７の面積が小さくなる。これにより、小径羽根９３４によって掻き上げられて当該開口９３７を通る水の量が減少してしまい、吐出し能力が低下するという別の問題が生じてしまった。

そこで、本発明は、吐出し能力の低下を抑制しつつ静音性を効果的に高めることができる排水ポンプ用回転羽根およびそれを有する排水ポンプを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る排水ポンプ用回転羽根は、軸部と、前記軸部から径方向に延びる複数の平板状の大径羽根と、前記複数の大径羽根の下端部に連設された複数の小径羽根と、中央に開口が設けられ、前記複数の大径羽根の下端部を連結する連結部と、を有する排水ポンプ用回転羽根であって、前記複数の大径羽根における前記開口をまたぐ箇所の少なくとも下端部に前記複数の大径羽根における前記連結部によって連結される箇所より厚さの小さい平板状の薄肉部が設けられていることを特徴とする。

本発明において、前記軸部から径方向に延び、隣り合う前記大径羽根の中間に配置され、前記複数の小径羽根が下端部に連設されていない複数の平板状の補助羽根をさらに有し、前記連結部が、前記複数の大径羽根の下端部とともに前記複数の補助羽根の下端部も連結し、前記複数の補助羽根における前記開口をまたぐ箇所の少なくとも下端部に前記複数の補助羽根における前記連結部によって連結される箇所より厚さの小さい平板状の薄肉部が設けられていることが好ましい。

本発明において、前記薄肉部が、前記複数の大径羽根の回転方向後方を向く後面を肉盗みすることにより設けられていることが好ましい。

本発明において、前記複数の大径羽根の回転方向前方を向く前面の上端部および外側端部の少なくとも一方に段部が設けられていることが好ましい。

本発明において、前記薄肉部が、前記複数の補助羽根の回転方向後方を向く後面を肉盗みすることにより設けられていることが好ましい。

本発明において、前記複数の補助羽根の回転方向前方を向く前面の上端部および外側端部の少なくとも一方に段部が設けられていることが好ましい。

本発明において、前記複数の小径羽根の回転方向前方を向く前面の外側端部に段部が設けられ、前記複数の小径羽根が、前記複数の大径羽根に対して回転方向前方にずれて配置されていることが好ましい。

上記目的を達成するために、本発明の他の一態様に係る排水ポンプは、下方に向く吸込口を有する吸込管を有するハウジングと、前記ハウジングに収容された回転羽根と、前記回転羽根を回転させるモータと、を有する排水ポンプであって、前記回転羽根が、上記排水ポンプ用回転羽根である。

本発明によれば、複数の大径羽根は、それぞれの下端部が中央に開口が設けられた連結部によって連結されている。そして、これら複数の大径羽根のうち連結部の開口をまたぐ箇所の少なくとも下端部に薄肉部が設けられている。このようにしたことから、薄肉部を設けることにより複数の大径羽根の下端面の面積が減り、連結部の開口の面積を増やすことができる。これにより、小径羽根によって掻き上げられて連結部の開口を通る水の量の減少を効果的に抑制できる。したがって、吐出し能力の低下を抑制しつつ静音性を効果的に高めることができる。

また、軸部から径方向に延び、隣り合う大径羽根の中間に配置された複数の補助羽根をさらに有し、連結部が、複数の大径羽根の下端部とともに複数の補助羽根の下端部も連結し、複数の補助羽根のうち開口をまたぐ箇所の少なくとも下端部に薄肉部が設けられていてもよい。このようにすることで、薄肉部を設けることにより複数の補助羽根の下端面の面積が減り、連結部の開口の面積を増やすことができる。これにより、小径羽根によって掻き上げられて連結部の開口を通る水の量の減少を効果的に抑制できる。したがって、吐出し能力の低下を抑制しつつ静音性を効果的に高めることができる。

また、複数の小径羽根の前面の外側端部に段部が設けられ、複数の小径羽根が、複数の大径羽根に対して回転方向前方にずれて配置されていてもよい。このようにすることで、段部を設けることにより厚さが小さく（薄く）なった小径羽根の外側端部を大径羽根の下端面における前面寄りの箇所に配置することができる。これにより、大径羽根の後面を軸部により近い箇所まで肉盗みして薄肉部を設けることができ、連結部の開口の面積をさらに増やすことができる。

本発明の第１実施例に係る排水ポンプを示す図である。 図１の排水ポンプに用いられる回転羽根を示す図である。 図２の回転羽根の断面図である。 図２の回転羽根の底面図である。 図２の回転羽根の変形例の構成を示す図である。 従来の排水ポンプに用いられる回転羽根を示す図である。

以下、本発明の実施例に係る排水ポンプの構成について図１〜図５を参照して説明する。本実施例の排水ポンプは、一例として、空気調和機の室内ユニットのドレンパンに溜まったドレン水を外部に排出するためのものである。もちろん、この排水ポンプの用途は、ドレン水の排出に限られず、各種液体の排出や汲み上げなどに用いることができる。

図１は、本発明の実施例に係る排水ポンプを示す図であり、具体的には、排水ポンプの下部について吐出管の軸線を通る面で切断した部分断面図を含む正面図である。図２は、図１の排水ポンプに用いられる回転羽根を示す図であり、（ａ）〜（ｃ）は、順に斜視図、平面図および正面図である。図３は、図２の回転羽根の断面図であり、具体的には、図２（ｂ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図４（ａ）は図２の回転羽根の底面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）の小径羽根近傍を拡大した底面図である。図５は、図２の回転羽根の変形例の構成を示す図であり、（ａ）は回転羽根の底面図であり、（ｂ）は図５（ａ）の小径羽根近傍を拡大した底面図である。

図１に示すように、本実施例の排水ポンプ１は、ハウジング１０と、カバー２０と、排水ポンプ用回転羽根である回転羽根３０と、モータ４０と、を有している。本実施例において、ハウジング１０、カバー２０および回転羽根３０は、合成樹脂製である。

ハウジング１０は、本体部１１と、吸込管１６と、吐出管１８とを一体に有している。本体部１１は、逆円錐台形状を有する底壁部１２と、底壁部１２の外周縁に連設された周壁部１３と、を有している。吸込管１６は、底壁部１２の中心から下方に延びている。吸込管１６の下端には、下方に向く吸込口１７が設けられている。吐出管１８は、周壁部１３から側方（図１の右方向）に延びている。吐出管１８の先端には、側方を向く吐出口１９が設けられている。本体部１１の周壁部１３には、吐出管１８への入口となる吐出管入口１５が設けられている。

ハウジング１０は、その内側に後述する回転羽根３０が配置される空間を有しており、当該空間をカバー２０とともに囲むことでポンプ室２５を形成している。

カバー２０は、略円筒形状を有し、その下端部がハウジング１０の本体部１１の周壁部１３と嵌合されて、図示しないスナップフィット機構によりハウジング１０に固定して取り付けられる。カバー２０の上端部には、係止部２１を介してブラケット２２が取り付けられている。ブラケット２２には、排水ポンプ１を他の機器に取り付けるための取付部２３が設けられている。カバー２０には、回転羽根３０を回転させるモータ４０が収容されている。

回転羽根３０は、ポンプ室２５に回転可能に収容されている。回転羽根３０は、図２〜図４に示すように、軸部３１と、複数の大径羽根３３と、複数の小径羽根３４と、複数の補助羽根３５と、を有している。また、回転羽根３０は、逆円錐台形状を有し、中央に開口３７が設けられた円環状の連結部３６を有している。連結部３６は、軸部３１と同軸に配置される。本実施例において、回転羽根３０は、大径羽根３３、小径羽根３４および補助羽根３５が同じ厚さの平板状に形成されており、それぞれを４枚ずつ有している。回転羽根３０は、図２（ｂ）において軸部３１を中心に反時計方向に回転され、図４において時計方向に回転される。

軸部３１は、円柱状に形成されており、カバー２０の中央に設けられた貫通孔２４に通されている。軸部３１の上端部には取付穴３２が設けられている。取付穴３２は、モータ４０の駆動軸４１が嵌合されている。

複数の大径羽根３３は、軸部３１の外周面から放射方向（径方向外方）に延びている。複数の大径羽根３３は、下端部が連結部３６によって互いに連結されており、軸部３１を中心に等角度間隔（本実施例においては９０度間隔）で配置されている。複数の大径羽根３３は、回転方向前方を向く前面である水掻き面３３ａの上端部および径方向外方寄りの端部である外側端部に階段状の段部３３ｂ、３３ｃが設けられている。段部３３ｂは、ドレン水を上方に撥ね上げて外方に案内する作用を奏する。段部３３ｃは、ドレン水を径方向外方に案内する作用を奏する。これらの段部３３ｂ、３３ｃの相乗作用によって、水の気液境界面の位置がより外側に膨らんで大径羽根３３の外側端部にかかる程度になるので、振動と騒音を抑制することができる。これら段部３３ｂ、３３ｃは、少なくとも一方が設けられていることが好ましいが、段部３３ｂ、３３ｃを省略した構成でもよい。

複数の大径羽根３３の下端部における連結部３６の開口３７をまたぐ箇所には、薄肉部３８が設けられている。この薄肉部３８は、大径羽根３３の回転方向後方を向く後面３３ｄを肉盗みすることにより設けられている。薄肉部３８を設けることにより大径羽根３３の下端面３３ｅの面積が減る。そのため、連結部３６の開口３７の面積を増やすことができる。なお、薄肉部３８は、水掻き面３３ａを肉盗みすることにより設けることも可能であるが、大径羽根３３が掻く水の流れに乱れを生じさせるおそれがあるため、後面３３ｄを肉盗みして薄肉部３８を設けることが好ましい。

複数の小径羽根３４は、各大径羽根３３の下端部における軸部３１寄りの部分に連設されており下方に延びている。複数の小径羽根３４は、吸込管１６に挿入されている。複数の小径羽根３４は、軸部３１を中心に等角度間隔（本実施例においては９０度間隔）で配置されている。各小径羽根３４における回転方向前方を向く前面である水掻き面３４ａの外側端部３４ｆには階段状の段部３４ｃが設けられている。

複数の小径羽根３４は、図４に示すように、複数の大径羽根３３に対して回転方向前方にずれて配置されている。すなわち、大径羽根３３と小径羽根３４とがなす角度θが０より大きい（θ＞０）。図４（ｂ）において、線Ｓは、下方から見たときの一の大径羽根３３の延在方向を示す線であり、線Ｔは、下方から見たときの当該一の大径羽根３３に連接された一の小径羽根３４の延在方向を示す線である。このようにすることで、段部３４ｃを設けることにより厚さが小さく（薄く）なった小径羽根３４の外側端部３４ｆを、大径羽根３３の下端面３３ｅにおける水掻き面３３ａ寄りの箇所に配置することができる。これにより、小径羽根３４を径方向に小さくすることなく、大径羽根３３の後面３３ｄを軸部３１により近い箇所まで肉盗みして薄肉部３８を設けることができ、連結部３６の開口３７の面積をさらに増やすことができる。なお、図５に示す回転羽根３０Ａのように、大径羽根３３と小径羽根３４とが回転方向にずれていない構成（すなわち線Ｓと線Ｔとが一致する構成、θ＝０）を採用してもよい。

複数の補助羽根３５は、複数の大径羽根３３と同様に、軸部３１の外周面から放射方向（径方向外方）に延びている。複数の補助羽根３５は、複数の大径羽根３３とともに下端部が連結部３６によって連結されており、回転方向に隣り合う大径羽根３３の中間に配置されている。複数の補助羽根３５の下端部には、小径羽根３４が連設されていない。複数の補助羽根３５は、回転方向前方を向く前面である水掻き面３５ａの上端部および外側端部に階段状の段部３５ｂ、３５ｃが設けられている。これら段部３５ｂ、３５ｃは、大径羽根３３の段部３３ｂ、３３ｃと同様の作用効果を奏する。これら段部３５ｂ、３５ｃは、少なくとも一方が設けられていることが好ましいが、段部３５ｂ、３５ｃを省略した構成でもよい。

複数の補助羽根３５の下端部における連結部３６の開口３７をまたぐ箇所には、薄肉部３９が設けられている。この薄肉部３９は、補助羽根３５の回転方向後方を向く後面３５ｄを肉盗みすることにより設けられている。薄肉部３９を設けることにより補助羽根３５の下端面３５ｅの面積が減る。そのため、連結部３６の開口３７の面積を増やすことができる。なお、薄肉部３９は、水掻き面３５ａを肉盗みすることにより設けることも可能であるが、補助羽根３５が掻く水の流れの乱れを生じさせるおそれがあるため、後面３５ｄを肉盗みすることが好ましい。

以上より、本実施例の排水ポンプ１によれば、複数の大径羽根３３および複数の補助羽根３５は、それぞれの下端部が中央に開口３７が設けられた連結部３６によって連結されている。そして、複数の大径羽根３３の下端部における開口３７をまたぐ箇所に薄肉部３８が設けられ、複数の補助羽根３５の下端部における開口３７をまたぐ箇所に薄肉部３９が設けられている。このようにしたことから、薄肉部３８および薄肉部３９を設けることにより複数の大径羽根３３の下端面３３ｅおよび複数の補助羽根３５の下端面３５ｅの面積が減り、その分、連結部３６の開口３７の面積を増やすことができる。これにより、小径羽根３４によって掻き上げられて連結部３６の開口３７を通る水の量の減少を効果的に抑制できる。したがって、吐出し能力の低下を抑制しつつ静音性を効果的に高めることができる。

上述した実施例では、隣り合う大径羽根３３の中間に補助羽根３５を設けた構成であったが、補助羽根３５を、小径羽根３４が下端部に連接された大径羽根３３に置き換えた構成を採用してもよい。この構成においても、上記実施例と同様の作用効果を奏する。

上記に本発明の実施例を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。上記の実施例に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、実施例の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の趣旨に反しない限り、本発明の範囲に含まれる。

１…排水ポンプ、１０…ハウジング、１１…本体部、１２…底壁部、１３…周壁部、１５…吐出管入口、１６…吸込管、１７…吸込口、１８…吐出管、１９…吐出口、２０…カバー、２１…係止部、２２…ブラケット、２３…取付部、２４…貫通孔、２５…ポンプ室、３０…回転羽根、３１…軸部、３２…取付穴、３３…大径羽根、３３ａ…水掻き面、３３ｂ…段部、３３ｃ…段部、３３ｄ…後面、３３ｅ…下端面、３４…小径羽根、３４ａ…水掻き面、３４ｃ…段部、３４ｆ…外側端部、３５…補助羽根、３５ａ…水掻き面、３５ｂ…段部、３５ｃ…段部、３５ｄ…後面、３５ｅ…下端面、３６…連結部、３７…開口、３８…薄肉部、３９…薄肉部、４０…モータ、４１…駆動軸

Claims (8)

1. 軸部と、前記軸部から径方向に延びる複数の平板状の大径羽根と、前記複数の大径羽根の下端部に連設された複数の小径羽根と、中央に開口が設けられ、前記複数の大径羽根の下端部を連結する連結部と、を有する排水ポンプ用回転羽根であって、
   前記複数の大径羽根における前記開口をまたぐ箇所の少なくとも下端部に前記複数の大径羽根における前記連結部によって連結される箇所より厚さの小さい平板状の薄肉部が設けられていることを特徴とする排水ポンプ用回転羽根。
2. 前記軸部から径方向に延び、隣り合う前記大径羽根の中間に配置され、前記複数の小径羽根が下端部に連設されていない複数の平板状の補助羽根をさらに有し、
   前記連結部が、前記複数の大径羽根の下端部とともに前記複数の補助羽根の下端部も連結し、
   前記複数の補助羽根における前記開口をまたぐ箇所の少なくとも下端部に前記複数の補助羽根における前記連結部によって連結される箇所より厚さの小さい平板状の薄肉部が設けられている、請求項１に記載の排水ポンプ用回転羽根。
3. 前記薄肉部が、前記複数の大径羽根の回転方向後方を向く後面を肉盗みすることにより設けられている、請求項１に記載の排水ポンプ用回転羽根。
4. 前記複数の大径羽根の回転方向前方を向く前面の上端部および外側端部の少なくとも一方に段部が設けられている、請求項３に記載の排水ポンプ用回転羽根。
5. 前記薄肉部が、前記複数の補助羽根の回転方向後方を向く後面を肉盗みすることにより設けられている、請求項２に記載の排水ポンプ用回転羽根。
6. 前記複数の補助羽根の回転方向前方を向く前面の上端部および外側端部の少なくとも一方に段部が設けられている、請求項５に記載の排水ポンプ用回転羽根。
7. 前記複数の小径羽根の回転方向前方を向く前面の外側端部に段部が設けられ、
   前記複数の小径羽根が、前記複数の大径羽根に対して回転方向前方にずれて配置されている、請求項３または請求項４に記載の排水ポンプ用回転羽根。
8. 下方に向く吸込口を有する吸込管を有するハウジングと、前記ハウジングに収容された回転羽根と、前記回転羽根を回転させるモータと、を有する排水ポンプであって、
   前記回転羽根が、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の排水ポンプ用回転羽根である、排水ポンプ。

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