(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下端部に設けた吸込口と上部側面に設けた排水口とを有するケースと、上記ケース内に回転自在に納められた回転羽根と、上記回転羽根を回転させるモータとを備える排水ポンプを制御する方法であって、
上記モータを停止状態から通常運転状態へ増速するとき又は通常運転状態から停止状態へ減速するときに、停止状態と通常運転状態との間に通常運転状態の回転数よりも低い回転数の定回転域を備えることを特徴とする排水ポンプ制御方法。
【請求項２】
請求項１記載の排水ポンプ制御方法において、
上記定回転域から通常運転状態へ増速するときの増速割合が停止状態から上記定回転域へ増速するときの増速割合よりも緩やかであることを特徴とする排水ポンプ制御方法。
【請求項３】
請求項１記載の排水ポンプ制御方法において、
通常回転状態から上記定回転域へ減速するときの減速割合が上記定回転域から停止状態へ減速するときの減速割合よりも緩やかであることを特徴とする排水ポンプ制御方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の排水ポンプ制御方法により制御される排水ポンプを備える空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱交換器に結露した凝縮水を排出する排水ポンプ、特に天井裏設置型の空気調和機に適した排水ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の天井取付型空気調和機の排水ポンプ部分の構造を、図６に示す。
排水ポンプ１´は、ケース１１´と、回転体１２´と、モータ１３´とを備えている。
【０００３】
ケース１１´は、下端部に設けられた吸水口１１１´と上部側面に設けられた排水口１１２´とを有している。
回転体１２´は、ケース１１´内に回転自在に納められており、三角板上をしたインペラ１２１´を同軸状に取付けていて、このインペラ１２１´のボス´部分に設けた軸孔に、縦向きに設置したモータ１３´の駆動軸１３１´が軸嵌されている。
モータ１３´は、回転体１２´を回転させる駆動源であり、交流モータ（例えばくま取りモータ）が使用されている。
ドレンパン２´は、熱交換器の表面に結露して落下する凝縮水（ドレン水）を一時的に貯留しており、ドレンパン２´内の水面が吸水口１１１´を塞ぐ水位に達した状態で、モータ１３´を駆動させると、インペラ１２１´の高速回転に伴って、その下端に接触した水が遠心力によってインペラ１２１´に沿いながら上昇して排水口１１２´の位置に達し、排水管１１６´を介して空気調和機の外に排出されるようになっている。
【０００４】
従来の排水ポンプ１´は、起動時における停止状態から定常回転になるまでの時間又は定常状態から停止するまで時間については、なるべく早く定常回転にする又は停止するようにしていた。このため、これらの時間における排水ポンプ１´の振舞について、あまり考慮されていなかった。
【０００５】
例えば、空気調和機の運転を始めると、冷媒によって冷された空気調和機の表面に結露したドレン水２１´はドレンパン２´に貯留される。そして、ドレンパン２´に一定量貯留されたドレン水２１´は排水ポンプ１´の吸水口１１１´に達すると、モータ１３´により回転する回転羽根１２１´に触れて揚水され、排水口１１２´及び排水管１１６´より室内ユニット外に排出されるようになる。その際、ドレン水２１´が排水ポンプ１´内へ急激に入り込み、回転羽根１２１´に多量の空気が混入したドレン水２１´が当たり、排水ポンプ１´は、異常音や振動を発生する。また、空気調和機の運転をやめると、排水ポンプ１´の排水管１１６´に残っている水が戻り水となってポンプ排出口１１２´より逆流し、ケース１１´からあふれてモータ１３´を濡らしてしまったり、戻り水により、排水管１１６´、排水口１１２´、吸水口１１１´を通りドレンパン２´に戻る過程で、水の流れる音が生じて騒音の原因になっていた。
【０００６】
また、排水ポンプ１´に使用されるモータ１３´として、交流モータ（くま取りモータ）を使用しているため、以下のような改善すべき問題点が挙げられる。１）排水ポンプは、天井裏の狭い空間に室内ユニットを設置する空気調和機に用いられるのであるが、交流モータを用いるため効率が悪く、その構造上外形が嵩張ることとなり、上記ポンプ自体の大型化と重量化を招き、しいては空気調和機の小型化を妨げている。
２）交流モータを使用することから、周波数によるトルク変動が発生しやすく、このため振動が発生し、騒音の原因となり空気調和機の静音化を妨げている。これらを解決するために直流モータを使用する排水ポンプも提案されているが（例えば、特開平６−１９３５８２号公報）、排水ポンプの起動時や停止時については考慮されてはいなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、上記排水ポンプを極力小形でかつ簡易な構造として高効率化と軽量化を図り、周波数によるトルク変動を除去するとともに、排水ポンプの起動時や停止時についても考慮することにより、上述の不都合をもたらす問題を解消して、空気調和機の小型化・静音化を実現できるようにすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明は、下端部に設けた吸込口と上部側面に設けた排水口とを有するケースと、上記ケース内に回転自在に納められた回転羽根と、上記回転羽根を回転させるモータとを備える排水ポンプを制御する方法であって、上記モータを停止状態から通常運転状態へ増速するとき又は通常運転状態から停止状態へ減速するときに、停止状態と通常運転状態との間に通常運転状態の回転数よりも低い回転数の定回転域を備えることを特徴とする排水ポンプ制御方法である。また、本発明は、上記定回転域から通常運転状態へ増速するときの増速割合が停止状態から上記定回転域へ増速するときの増速割合よりも緩やかであることを特徴とする排水ポンプ制御方法である。そして、通常回転状態から上記定回転域へ減速するときの減速割合が上記定回転域から停止状態へ減速するときの減速割合よりも緩やかであることを特徴とする排水ポンプ制御方法である。更に、本発明は、上記の排水ポンプ制御方法により制御される排水ポンプを備える空気調和機である。
【０００９】
【作用】
ポンプ起動時に徐々に回転速度を上昇するモータを使用するので、羽根回転数を停止状態から徐々に定常回転数に立ち上げることができる。このため、排水ポンプ内の空気と水のキャビテーションは緩和され、ドレン水がポンプ内へ急激に入り込み回転羽根に多量の空気が混入したドレン水が当たることなく徐々に揚程することができるので、揚程し排水を開始するまでの間、排水ポンプは異常音や振動を発生することはない。
【００１０】
また、ポンプ停止時に徐々に回転速度を下降するモータを使用するので、羽根回転数を定常回転数から停止状態に徐々に下げることができる。このため、排水管からの戻り水が少しずつドレンパンに戻り、戻り水が噴出することはなく、排水ポンプ連通口より噴出してモータを濡らすことはない。そして、戻り水が排水管・ポンプ内・吸込口を通りドレンパンに戻る過程で生じる水の流れる音もなくなり、耳ざわりな戻り水音の発生を防止することができる。
【００１１】
なお、直流モータを使用すれば、交流モータに比較して構造上外形が嵩張ることはなく、更に、徐々に低速回転や減速回転となるように制御することもでき、例えば使用する直流の電圧値を調整することにより、容易に実行することができて、排水ポンプの小型化、軽量化や低振動騒音とすることが可能であり、空気調和機の室内ユニットの小型化・軽量化や静音化が実現できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の発明の実施の形態を説明する。
以下、本発明の排水ポンプ及びそれを用いた空気調和機の室内ユニットの要部の一実施例について、第１図〜第５図を用いて説明する。
【００１３】
本実施例の排水ポンプ１は、ケース１１と、回転体１２と、モータ１３とを備えている。ケース１１は、下端部に設けられた吸水口１１１と上部側面に設けられた排水口１１２とを有している。
吸水口１１１は、ドレンパン２内のドレン水２１中に浸漬されている。ドレン水２１は、空気調和機３に結露して落下することにより、ドレンパン２内に貯留される。また、上記排水ポンプ１のケース１１の上方の位置にはモータとして直流ブラシレスモータ１３が配置されており、その駆動軸１３１はケース１１の内部へと導入されている。
回転体１２は、ケース１１内に回転自在に納められており、三角板上をしたインペラ（回転羽根）１２１はモータの駆動軸１３１に同軸状に取り付けられており、このインペラ１２１のボス部分に設けた軸孔に、縦向きに設置したモータ１３の駆動軸１３１を軸嵌させている。
駆動軸１３１の先端部には、揚水手段としての回転羽根１２１が取着されており、この回転羽根１２１の回転によって、ドレンパン２内のドレン水２１を上記吸水口１１１から汲上げ、上記排水口１１２を経由して外部へと排出し得るようになされている。
モータ１３はネジ１１４にて筒状の受け部材１１３に固定されており、そして、受け部材１１３は直流ブラシレスモータ１３とケース１１との間に設けられ、消音ボックスを兼用している。
なお、１１５は水切りであって、排水ポンプ１の運転を止めたとき、排水口１１２に接続された排水管１１６の水が戻り、受け部材１１３と回転羽根１２１の駆動軸１３１間の気体均圧空間より吹き出す水がモータ１３にかかるのを防止する目的で取付けられたものである。
【００１４】
かかる構成の排水ポンプ１において、ポンプ起動時とポンプ停止時の運転について、図３〜図５に示す実験データを用いて説明する。排水ポンプ１に直流モータ１３を使用しているため、モータ１３の使用電圧の値を上昇又は下降させて徐々に低速回転又は減速回転させる。その際、連続的に制御する方法と中間に定回転域を設ける制御を行う方法がある。
【００１５】
まず、回転数を制御する際に連続的に電圧を徐々に上昇又は下降させることについて、図３及び図４を用いて説明する。
電圧上昇時、電源投入して直流電圧を０Ｖから２１Ｖまで連続的にそして徐々に上昇させる。具体的には、電圧が２１Ｖになるまでに要する時間を０、３、６、９、１２及び１５秒としてそれぞれ上昇させる（図３（ａ）に示す。）。また、電圧下降時、直流電圧を２１Ｖで排水ポンプを運転した後、０Ｖまで連続的にそして徐々に下降させる。具体的には、０、３、６、９、１２及び１５秒にてそれぞれ下降させる（図３（ｂ）に示す。）。そして、これらの結果を図３（ｃ）に示す。図３（ｃ）において、上昇時の測定結果を実線で、下降時の測定結果を点線で、それぞれ示す。横軸は、電圧上昇時間（電圧が０Ｖから２１Ｖになるまでに要する時間）又は電圧下降時間（電圧が２１Ｖから０Ｖになるまでに要する時間）を表しており、縦軸は図４に示す、ドレンパン２内のドレン水２１の水位１０ｍｍ、揚程３００ｍｍであるときの排水ポンプ１の上方１ｍでマイク４を使用して騒音を測定して得られた騒音値ｄＢ（Ａ）を示す。なお、図４において、１１６は排水管、５は電圧を制御することができる可変電源である。そして、排水ポンプ１の吸水口は、ドレンパン２の底面より８ｍｍの位置に設けている。この実験データをみると、運転起動時の騒音は、起動時に低速運転をせずに、即ち、電圧上昇時間がほとんど０秒のときは、３８ｄＢ（Ａ）であるが、電圧上昇時間を６秒以上にすると低下が見られ、１２秒以上では通常運転時（０秒）と比較して９ｄＢ（Ａ）低下していることがわかる。また、運転停止時は、電圧下降時間３秒にすると騒音値が低下し、９秒以上では通常運転時（０秒）と比較して５ｄＢ（Ａ）低下している。なお、電源５を切ると排水管１１６内の水がドレンパン２に戻るのに約１秒必要である。
【００１６】
次に、電圧を徐々に上昇又は下降させる場合について、図５を用いて説明する。使用する排水ポンプ１等は、図４と同じである。電圧上昇時、電源投入後、電圧を０Ｖから１２Ｖまで連続的に上昇させ、そして１２Ｖにて所定時間保ったのち、再度電圧を２１Ｖまで連続的にそして徐々に上昇させる。具体的には、電圧が０Ｖから１２Ｖまでの時間を１秒、そして１２Ｖでの時間を２秒としたのち、１２Ｖから２１Ｖまで達する時間を１、３、５及び７秒にてそれぞれ行う（図５（ａ）に示す。）。また、電圧下降時、電圧を２１Ｖでポンプを運転した後、電圧を２１Ｖから１２Ｖまで連続的に下降させ、そして１２Ｖで所定時間保ったのち、再度電圧を１２Ｖから０Ｖまで連続的にそして徐々に下降させる。具体的には、電圧が２１Ｖから１２Ｖまでの時間を１、３、５及び７秒とし、そして１２Ｖでの時間を２秒としたのち、電源を切る（図５（ｂ）に示す。）。その際、排水管１１６内の水がドレンパン２に戻るのに約１秒かかった。その結果を図５（ｃ）に示す。上昇時の測定結果を実線で、下降時の測定結果を点線で、それぞれ示す。横軸は、電圧上昇時間（電圧が１２Ｖから２１Ｖに達する時間）又は電圧下降時間（電圧が２１Ｖから１２Ｖに達する時間）を表しており（括弧内は、０Ｖから又は２１Ｖからの経過時間を示す。）、縦軸は図４に示すような水位１０ｍｍ、揚程３００ｍｍの排水ポンプ１の上方１ｍのマイク４で騒音を測定したときの騒音値ｄＢを示す。これをみると、運転起動時の騒音は、電圧上昇時間（電圧が１２Ｖから２１Ｖに達する時間）を３秒以上にて低下が見られ、５秒以上では通常運転時（０秒）と比較して９ｄＢ（Ａ）低下していることがわかる。また、運転停止時は、電圧下降時間（電圧が２１Ｖから１２Ｖに達する時間）が１秒にて騒音値が低下し、５秒以降では通常運転時（０秒）と比較して５ｄＢ（Ａ）低下している。
【００１７】
なお、電圧を徐々に上昇又は下降させるのを連続的にするのと中間に定回転域を設けるのとを比較すると（図３（ｃ）及び図５（ｃ）を参照）、上昇時について騒音が９ｄＢ（Ａ）低下するのは、連続的のときは０Ｖから１２秒であるが、中間に定回転域を設けるときは０Ｖから８秒であり、また、下降時について騒音が５ｄＢ（Ａ）低下するのは、連続的のときは２１Ｖから９秒であるが、中間に定回転域を設けるときは２１Ｖから７秒であって、上昇時及び下降時とも断続的にするほうが、騒音について低速回転又は減速回転とする時間を少なくしても騒音が低下するという良好な結果が得られた。
【００１８】
このように、ポンプ起動時及びポンプ停止時に徐々に低速回転又は減速回転するモータを使用することにより、騒音や振動を低下させることができる。
【００１９】
なお、モータの使用電圧として２１Ｖのときの実験データを示したが、これ以外の使用電圧のときでも騒音や振動を低下させることはできる。また、断続的に電圧を上昇又は下降するときの途中の一定の電圧や時間は、１２Ｖや２秒以外でも騒音や振動を低下させることは可能である。そして、回転数を徐々に変化させるのに電圧値を制御して実行する以外の方法も可能であり、使用するモータとして直流モータ以外のもの、例えば交流モータのときでも、その回転数を制御すれば騒音や振動を低下させることができる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明の排水ポンプにおいては、小型化・軽量化及び静音化することが可能となり、空気調和機の室外ユニットの小型化・軽量化を一層向上することができる。
また、可変電源等により、凝縮水の発生量に応じて、直流モータの回転数を変えることにより、効率のよい排水ポンプを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の排水ポンプの一実施例の説明図。
【図２】本発明の排水ポンプを使用した空気調和機の一例の説明図。
【図３】本発明の排水ポンプを使用したときの一例の騒音測定データの説明図。
【図４】本発明の排水ポンプを使用したときの一例の騒音測定の説明図。
【図５】本発明の排水ポンプを使用したときの一例の騒音測定データの説明図。
【図６】従来の排水ポンプの説明図。
【符号の説明】
１  排水ポンプ
１１  ケース
１１１  吸水口
１１２  排水口
１１３  受け部材
１１４  ネジ
１１５  水切り
１１６  排水管
１２  回転体
１２１  回転羽根
１３  モータ
１３１  駆動軸
２  ドレンパン
２１  ドレン水
３  空気調和機
４  マイク
５  電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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