(57)【要約】      （修正有）【課題】正転及び逆転が可能に駆動されるインペラを備えたポンプに関し、比較的少ない流量でも安定して開閉させることができる切替弁について、その動作性を向上させる。【解決手段】切替弁２０は、ケーシング２に回動可能に支持されて、インペラ４の回転によってポンプ室５内を流動する流体が衝突する流体作用部を有し、流体作用部に流体が衝突することにより、切替弁２０が、閉じ位置又は開き位置に回動付勢されるように構成されていて、流体作用部に、流体を一時的に捕捉する流体捕捉部２７が設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正転及び逆転が可能に駆動されるインペラと、
前記インペラを収容するポンプ室が区画されたケーシングと、
前記ケーシングに設けられ、流体を前記ポンプ室に吸い込む吸込口と、
前記ケーシングに設けられ、流体を前記ポンプ室から吐き出す複数の吐出口と、
前記ポンプ室内に配置され、前記インペラの正転又は逆転に対応して前記吐出口の少なくともいずれか１つを開閉する切替弁と、
を含み、
前記切替弁は、前記ケーシングに回動可能に支持されて、前記インペラの回転によって前記ポンプ室内を流動する流体が衝突する流体作用部を有し、
前記流体作用部に流体が衝突することにより、前記切替弁が、前記吐出口を閉じる閉じ位置又は前記吐出口を開く開き位置に回動付勢されるように構成されていて、
前記流体作用部に、流体を一時的に捕捉する流体捕捉部が設けられているポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載のポンプであって、
前記切替弁が、
前記ケーシングに支持される軸支部と、
前記軸支部に一端が連なる弁壁部と、
前記弁壁部の一方の面に設けられ、前記吐出口を閉塞可能な弁体と、
を有し、
前記弁壁部の他方の面が前記流体作用部とされ、
前記流体作用部側に前記弁壁部の他端側を屈曲することにより前記流体捕捉部が設けられているポンプ。
【請求項３】
請求項２に記載のポンプであって、
前記切替弁に、前記軸支部に一端が連なって前記弁壁部の他方の面に対して斜め対向状に延びる規制壁部が設けられているポンプ。
【請求項４】
請求項３に記載のポンプであって、
前記弁壁部の側端縁と前記規制壁部の側端縁との間が仕切壁部によって塞がれているポンプ。
【請求項５】
請求項１に記載のポンプであって、
前記切替弁が、
前記ケーシングに支持される軸支部と、
前記軸支部に一端が連なる弁本体部と、
前記弁本体部に設けられ、前記吐出口を閉塞可能な弁体と、
を有し、
前記弁本体部における前記弁体が設けられた部分の反対側の部分が前記流体作用部とされ、
前記流体作用部に凹みを形成することにより前記流体捕捉部が設けられているポンプ。
【請求項６】
請求項１に記載のポンプであって、
前記切替弁を前記閉じ位置に付勢する付勢部材を備え、
前記切替弁が、
前記ケーシングに支持される軸支部と、
前記軸支部に一端が連なる弁壁部と、
前記弁壁部の一方の面に設けられ、前記吐出口を開閉可能に塞ぐ弁体と、
前記軸支部に一端が連なって前記弁壁部の他方の面に対して斜め対向状に延びる作用壁部と、
を有し、
前記作用壁部における前記弁壁部との対向面が前記流体作用部とされ、
前記流体作用部側に前記作用壁部の他端側を屈曲することにより前記流体捕捉部が設けられているポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正転及び逆転が可能に駆動されるインペラを備えたポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のポンプは、例えば、特開２０００−３３３８９６号公報や特開２００６−２２００３４号公報に開示されている。
【０００３】
そこでは、吐出口の開閉を切り替える切替弁について、その動作性を向上させる構造が提案されている。
【０００４】
例えば、前者では、羽根車の回転に対応して、洗浄水吐出口及び汚水吐出口のいずれか一方に切り替えて、洗浄水または汚水を吐出する切替弁を有する食器洗浄機用のポンプが開示されている。そして、切替弁の動作性やシール性が向上でき、運転音が低減できるように、切替弁が、洗浄水弁部と汚水弁部と受圧面と止水面とを含む断面略台形の６面体に形成されている。
【０００５】
この切替弁は、羽根車が正転すると、止水面が洗浄水の作用を受けることによって汚水吐出口を閉じる側に回動し、羽根車が逆転すると、受圧面、次いで汚水弁部が汚水の作用を受けることによって洗浄水吐出口を閉じる側に回動するように構成されている。
【特許文献１】特開２０００−３３３８９６号公報
【特許文献２】特開２００６−２２００３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように流動方向が逆転する流体の作用を利用して切替弁を回動させる場合、流体の流量が十分であれば問題はないが、流量が少なくなると切替弁に作用する力が減少するため、その切替動作が不安定になる虞がある。その一方で、切替弁の切替動作が安定するように流量を大きく設定すれば、それだけインペラを高速で回転させなければならず、ポンプの大型化や、騒音の発生、モータの負担の増加、ランニングコストの上昇を招く虞がある。
【０００７】
本発明の目的は、比較的少ない流量でも安定して切替弁を回動させることができるポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のポンプは、正転及び逆転が可能に駆動されるインペラと、前記インペラを収容するポンプ室が区画されたケーシングと、前記ケーシングに設けられ、流体を前記ポンプ室に吸い込む吸込口と、前記ケーシングに設けられ、流体を前記ポンプ室から吐き出す複数の吐出口と、前記ポンプ室内に配置され、前記インペラの正転又は逆転に対応して前記吐出口の少なくともいずれか１つを開閉する切替弁と、を含み、前記切替弁は、前記ケーシングに回動可能に支持されて、前記インペラの回転によって前記ポンプ室内を流動する流体が衝突する流体作用部を有し、前記流体作用部に流体が衝突することにより、前記切替弁が、前記吐出口を閉じる閉じ位置又は前記吐出口を開く開き位置に回動付勢されるように構成されていて、前記流体作用部に、流体を一時的に捕捉する流体捕捉部が設けられている。
【０００９】
かかる構成によれば、流体が衝突する切替弁の流体作用部に、流体を一時的に捕捉する流体捕捉部が設けられているので、流体作用部に衝突した流体は流体作用部に衝突した後、直ぐに切替弁から離れずに流体捕捉部に留まってその流動による力を効率よく流体作用部に作用させるようになる。
【００１０】
例えば、前記切替弁が、前記ケーシングに支持される軸支部と、前記軸支部に一端が連なる弁壁部と、前記弁壁部の一方の面に設けられ、前記吐出口を閉塞可能な弁体と、を有し、前記弁壁部の他方の面が前記流体作用部とされ、前記流体作用部側に前記弁壁部の他端側を屈曲することにより前記流体捕捉部が設けられているようにすることができる。
【００１１】
そうすれば、屈曲した弁壁部の全体で衝突した流体を効率よく捕捉できるようになるので、流体の力を効果的に切替弁に作用させることができる。また、弁壁部を屈曲させるだけの極めて簡単な構造であるため、生産性や耐久性にも優れる。
【００１２】
前記切替弁に、前記軸支部に一端が連なって前記弁壁部の他方の面に対して斜め対向状に延びる規制壁部を設けておくとよい。そうすれば、規制壁部により、流体捕捉部において流体を捕捉しやすくなる。また、規制壁部によって開き位置にある切替弁の弁壁部が直接ケーシングの内壁面に当接するのが規制され、インペラの回転が切り替わって正転し始めたときに流体を流体作用部に効率よく作用させることができる。また、インペラを逆転駆動したときにも、逆流する流体を規制壁部に衝突させて切替弁を閉じ位置から開き位置方向に効果的に回動させることができる。
【００１３】
更に、前記弁壁部の側端縁と前記規制壁部の側端縁との間が仕切壁部によって塞がれているようにすれば、流体捕捉部がポケット状になって更に効率よく流体を捕捉できるようになる。
【００１４】
また、流体の作用で切替弁を開ける場合にも適用できる。例えば、前記切替弁を前記閉じ位置に付勢する付勢部材を備え、前記切替弁が、前記ケーシングに支持される軸支部と、前記軸支部に一端が連なる弁壁部と、前記弁壁部の一方の面に設けられ、前記吐出口を開閉可能に塞ぐ弁体と、前記軸支部に一端が連なって前記弁壁部の他方の面に対して斜め対向状に延びる作用壁部と、を有し、前記作用壁部における前記弁壁部との対向面が前記流体作用部とされ、前記流体作用部側に前記作用壁部の他端側を屈曲することにより前記流体捕捉部が設けられているようにすればよい。
【発明の効果】
【００１５】
したがって、本発明によれば、多少インペラの回転数が小さくなっても、切替弁で吐出口を安定して開閉できるようになり、ポンプの小型化や低騒音化、消費電力の抑制等が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、第１実施形態のポンプの概略断面図である。
【図２】図２は、図１における要部を示す概略断面図である。インペラの正転時の状態を表している。
【図３】図３は、第１実施形態の切替弁の概略斜視図である。
【図４】図４は、図１における要部を示す概略断面図である。インペラの逆転時の状態を表している。
【図５】図５は、第２実施形態の図１における要部を示す概略断面図である。インペラの正転時の状態を表している。
【図６】図６は、第２実施形態の図１における要部を示す概略断面図である。インペラの逆転時の状態を表している。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００１８】
（第１実施形態）
図１に本実施形態のポンプ１を示す。このポンプ１は、例えば、洗浄用の水を食器洗浄室に供給して循環させる機能と、洗浄後の水を外部に排出する機能とが求められる食器洗浄機に好適なように構成されている。
【００１９】
すなわち、このポンプ１は、ケーシング２やモータ３、インペラ４などで構成されていて、インペラ４が正転方向及び逆転方向に駆動されることにより、１台でその両機能が発揮できるようになっている。
【００２０】
ケーシング２は、外観視ブロック状の樹脂加工品であり、内部に水（流体）の流れるポンプ室５が区画形成されている。ケーシング２の一端面には、吸込口６が開口しており、この吸込口６には、例えば、食器洗浄室からの洗浄水の回収配管や水道配管に連通する給水配管７が接続されるようになっている。
【００２１】
ポンプ室５は、略円筒状のロータ配置領域５ａと、このロータ配置領域５ａに連なってロータ配置領域５ａよりも半径方向に拡がるインペラ配置領域５ｂとを有している。
【００２２】
インペラ配置領域５ｂの半径方向側の一側端には第１吐出口８が開口しており、この第１吐出口８は吐出経路１０を介して送水口１１に連通している。そして、この送水口１１には、食器洗浄室へ向かう洗浄水供給配管１２が接続されるようになっている。
【００２３】
図２にも示すように、インペラ配置領域５ｂの半径方向側における第１吐出口８の反対側には第２吐出口１４が開口している。この第２吐出口１４は、排水用となっており、第１吐出口８よりも小さく形成されている。第２吐出口１４は排水経路を介して排水口１６に連通しており、この排水口１６には排水配管１７が接続されるようになっている。
【００２４】
モータ３は、所謂インナーロータ型のモータであり、ポンプ室５のロータ配置領域５ａの周りに配設されるステータ３１や、ロータ配置領域５ａに配設されるロータ３２などで構成されている。ステータ３１は、ステータコア３３やインシュレータ３５、コイル３６などで構成されており、これらはモールド樹脂中に埋設されて一体に形成された後、ケーシング２に組み付けられている。ロータ３２は、樹脂により一体成型されており、ケーシング２に固定されたシャフト３７に回転自在に支持された略円筒状のロータ部３９と、ロータ部３９の外周面に配置され、ステータ３１に向けて磁界が発生するように着磁されたマグネット部３９ａとを有している。ロータ部３９におけるシャフト３７に嵌合する嵌合面は、シャフト３７に対して摺動性が良好となる面として形成されている。本実施形態では、ロータ３２とインペラ４とが一体に構成されている。
【００２５】
インペラ４は、円盤状のベース４ａの下面に放射状に配列された複数のフィン４ｂを有し、吸込口６から吸い込んだ水を、第１吐出口８側へ水を送り出す正転方向（図２において時計回り）と、第２吐出口１４側へ水を送り出す逆転方向（図２において反時計回り）とに、モータ３によって回転駆動制御されるようになっている。
【００２６】
第２吐出口１４の近傍には、インペラ４の回転によってポンプ室５内を流動する水の作用でインペラ４の正転時に第２吐出口１４を閉じて、インペラ４の逆転時に開く切替弁２０が配設されている。
【００２７】
図３に詳しく示すように、この切替弁２０は、軸支部２１と、この軸支部２１に一端が連なる板壁状の弁壁部２２と、この弁壁部２２の一方の面に設けられ、第２吐出口１４を閉塞可能な弾性部材からなる弁体２４とを有している。
【００２８】
弁壁部２２の他端側はその他方の面側に屈曲されている。詳しくは、弁壁部２２は、軸支部２１側の主壁部２２ａと、この主壁部２２ａに連なって他方の面側に略直交状に折り曲がった屈曲壁部２２ｂと、この屈曲壁部２２ｂに連なって略直交状に折り曲がり、主壁部２２ａと略平行に延びる突出壁部２２ｃとを含んでいる。尚、弁体２４は主壁部２２ａに設けられている。
【００２９】
本実施形態の切替弁２０は、更に軸支部２１に一端が連なって主壁部２２ａの他方の面に対して斜め対向状に延びる規制壁部２５を有している。規制壁部２５は、弁壁部２２よりも十分小さく形成されている。また、この規制壁部２５の各側端縁と弁壁部２２の各側端縁との間は、一対の仕切壁部２６、２６によって塞がれており、切替弁２０の弁体２４の反対側にはポケット状の流体捕捉部２７が形成されている。
【００３０】
流体捕捉部２７は、主壁部２２ａと屈曲部２２ｂのみでもポケット状の部位を構成できるため、規制壁部２５や仕切壁部２６は省略することができる。しかし、規制壁部２５等があるとそれだけ水を捕捉しやすくできるし、仕切壁部２６があると切替弁２０の剛性が向上する利点がある。
【００３１】
図２に示すように、このような形態の切替弁２０は、弁体２４側をケーシング２の内壁面２ｂ側に向けた状態で、軸支部２１の両端の軸部２１ａ，２１ａケーシング２の天面及び底面の各々に設けられた凹部に摺動自在に支持されていて、弁体２４がその内壁面２ｂに圧着して第２吐出口１４を閉じる閉じ位置と、図４に示すように、第２吐出口１４を開く開き位置とに回動変位可能となっている。尚、この開き位置では、規制壁部２５がケーシング２の内壁面２ｂに突き当たって受け止められることにより、切替弁２０の回動が規制されている。
【００３２】
図２に示すように、インペラ４が正転方向に回転すると、洗浄用の水が吸込口６から吸い込まれ、図２において矢印線が示すように、その水がインペラ４の半径方向外方に向けて押し出され、インペラ４の周囲を時計回りに流動付勢される。そうして、ポンプ室５内から押し出される水は、第１吐出口８、吐出経路１０、送水口１１、洗浄水供給配管１２を経由して食器洗浄室に供給されることとなる。
【００３３】
このとき、切替弁２０における弁壁部２２の他方の面側は、その流動する水が効率よく作用するよう、水の流動方向に対して略直交するように設定されている（流体作用部）。したがって、インペラ４が正転方向に回転している場合には切替弁２０は閉じ位置側に回動付勢され、弁体２４が内壁面２ｂに圧着して第２吐出口１４が閉じられる。
【００３４】
このとき、切替弁２０には水を一時的に捕捉する流体捕捉部２７が設けられているため、水の流量が比較的少ない状態でも切替弁２０を安定して閉じ位置に保持させることができる。すなわち、弁壁部２２が屈曲されることにより、流動する水が向かってくる方向へ屈曲壁部２２ｂが延びるように設定されているので、水を効率よく捕捉することができる。また、屈曲壁部２２ｂが延びる分、弁壁部２２全体の表面積を大きくすることができ、捕捉する水の力を効率よく切替弁２０に作用させることができる。更に、流体捕捉部２７はポケット状に形成されているので、よりいっそう効率よく水を捕捉され、その力が切替弁２０に作用するようになっている。
【００３５】
図４に示すように、インペラ４が逆転方向に回転すると、洗浄後の水が吸込口６から吸い込まれ、図４において矢印線が示すようにその水がインペラ４の半径方向外方に向けて押し出され、インペラ４の周囲を反時計回りに流動付勢される。
【００３６】
このとき、流動する水は、仮想線で示した切替弁２０の弁壁部２２の突出壁部２２ｃにおける一方の面側とケーシング２の内壁面２ｂとの間に入り込み、この突出壁部２２ｃの一方の面を中心に衝突し、切替弁２０を開き位置側に回動付勢する。また、流動する水は規制壁部２５にも衝突して切替弁２０を開き位置側に回動付勢する。そうして、切替弁２０が回動すると、規制壁部２５がケーシング２の内壁面２ｂに突き当たるため、切替弁２０は所定の開き位置に保持される。
【００３７】
このように、規制壁部２５によって、排水側への切替初期には、切替弁２０の回動を効果的に導くことができるし、開き位置にある切替弁２０の弁壁部２２が直接ケーシング２の内壁面２ｂに当接するのが規制されるため、インペラ４が正転し始めるときには、水を流体捕捉部２７に効果的に作用させることができる。
【００３８】
そうして開口した第２吐出口１４、排水口１６、排水配管１７を経由することにより、ポンプ室５内の水が押し出されて排水されることとなる。
【００３９】
（第２実施形態）
第１実施形態では、流体捕捉部２７が、インペラ４の正転時にその機能を発揮する例を示したが、それに限らず、インペラ４の逆転時にその機能を発揮するように構成することもできる。
【００４０】
例えば、図５、図６はその一例を示したものであるが、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、同じ構成の部材については同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点について詳しく説明する。
【００４１】
このポンプ１の切替弁５０には、閉じ位置側に回動付勢するコイルバネ４０（付勢部材）が備えられている。そして、切替弁５０は、ケーシング２に支持される軸支部５１と、この軸支部５１に一端が連なる板壁状の弁壁部５２と、この弁壁部５２の一方の面に設けられ、第２吐出口１４を開閉可能に塞ぐ弁体５４と、軸支部５１に一端が連なって弁壁部５２の他方の面に対して斜め対向状に延びる作用壁部５５とを有している。
【００４２】
作用壁部５５は、先端側に向かうにつれて弁壁部５２と作用壁部５５とが近接するように緩やかに湾曲した主作用壁部５５ａと、この主作用壁部５５ａの先端に連なって、主作用壁部５５ａの逆方向に湾曲した副作用壁部５５ｂとを含んでいる。そして、その主作用壁部５５ａと副作用壁部５５ｂとの接続部位の弁壁部５２側には、作用壁部５５の幅方向に壁状に延びる突起部５６が形成されている。
【００４３】
図５に示すように、このような形態の切替弁５０は、その弁壁部５２の弁体５４側をケーシング２の内壁面２ｂ側に向けた状態で、軸支部５１の両端の軸部５１ａ，５１ａが、ケーシング２の天面及び底面に設けられた凹部に摺動自在に支持されていて、弁体５４がその内壁面２ｂに圧着して第２吐出口１４を閉じる閉じ位置と、図６に示すように、第２吐出口１４を開く開き位置とに回動変位可能となっている。尚、この切替弁５０の場合、上述したようにコイルバネ４０によって閉じ位置側に常時回動付勢されている。
【００４４】
したがって、図５に示すように、インペラ４が正転方向に回転し、吸込口６から吸い込まれた水がインペラ４の半径方向を同図において矢印線が示すように時計回りに流動付勢されているときには、切替弁５０は、コイルバネ４０の付勢力と、作用壁部５５、特に副作用壁部５５ｂが流動する水から受ける力との作用によって弁体５４が内壁面２ｂに圧着して第２吐出口１４が閉じられるため、比較的流量が小さい場合であっても安定して切替弁５０を閉じ位置に保持することができるようになっている。
【００４５】
そして、図６に示すように、インペラ４が逆転方向に回転して、吸込口６から吸い込まれる洗浄後の水がインペラ４の半径方向を同図において矢印線が示すように反時計回りに流動付勢されるときには、切替弁５０は、作用壁部５５における弁壁部５２との対向面に流動する水が効率よく作用するように設定されていて（流体作用部）、水の力だけで、コイルバネ４０の力に抗して切替弁５０を開き位置側に回動付勢するように構成されている。
【００４６】
詳しくは、作用壁部５５は、図５の閉じ位置では、湾曲することによってその主作用壁部５５ａの先端側が逆流時の水の流動方向に向かって延びるように設定されているため、逆転方向への切替初期には水を効率よく捕捉することができる（流体捕捉部２７）。しかも、作用壁部５５に形成された突起部５６が流体捕捉部２７に取り込んだ水が流出するのを規制して流体捕捉部２７内に巻き込むように作用するため、水の力がよりいっそう切替弁５０に作用するようになっている。
【００４７】
特に、副作用壁部５５ｂは、図５に示すように閉じ位置にある切替弁５０に対し、インペラ４の回転が正転方向から逆転方向に切り替わった際に、逆流時の水の流動方向が副作用壁部５５ｂの受動面（突起部５６側の面）に対して略直交するように設けられている。そのため、副作用壁部５５ｂは、水の力を切替弁５０の全体に作用しやすくしている。
【００４８】
また、開き位置においても作用壁部５５が切替弁５０を回動規制するため、正転初期に作用壁部５５に水が作用し易くなっている。更に、開き位置では副作用壁部５５ｂの先端側が正転時の水の流動方向に向かって延びるように設定されているため、正転方向への切替初期の水を効率よく捕捉することができる。
【００４９】
以上説明したように、本発明のポンプ１によれば、ポンプ室５内で流動する水の力を効率よく利用して切替弁２０（５０）を閉じ位置と開き位置とに回動変位させることができるため、多少インペラ４の回転数が小さくなっても、第２吐出口１４を安定して開閉できるようになり、ポンプ１の小型化や低騒音化、消費電力の抑制を実現することができるようになる。
【００５０】
なお、本発明にかかるポンプ１は、前記の各実施形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。
【００５１】
例えば、第１実施形態の流体捕捉部２７は、弁壁部２２や規制壁部２５、仕切壁部２６によってポケット状に形成したが、それに限るものではない。例えば切替弁２０を、ケーシング２に支持される第１実施形態と同様の軸支部２１と、この軸支部２１に一端が連なる立体的な形状の弁本体部と、この弁本体部に設けられ、第２吐出口１４を閉塞可能な弁体２４と、を有するように構成し、この弁本体部の流体作用部に相当する部分を窪ませて凹みを形成することによって形成してあってもよい。
【００５２】
第２実施形態の切替弁５０においても、弁壁部５２と作用壁部５５との両側端縁間を一対の仕切壁で塞いで第１実施形態と同様にポケット状にしてあってもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１  ポンプ
２  ケーシング
４  インペラ
５  ポンプ室
６  吸込口
８  第１吐出口
１４  第２吐出口
２０  切替弁
２１  軸支部
２２  弁壁部
２７  流体捕捉部
【図１】
2010196683.tif 000003
【図２】
2010196683.tif 000004
【図３】
2010196683.tif 000005
【図４】
2010196683.tif 000006
【図５】
2010196683.tif 000007
【図６】
2010196683.tif 000008