(57)【要約】【課題】低揚程の場合であっても、ポンプロータに起因した水掻き音の音圧レベルを低減することができ、しかも、ドレンポンプの小型化を図ることができる。【解決手段】ポンプロータ１２が撹拌体を構成する複数の串形の突起片２０ａｉ（ｉ＝１〜７２）と、吸入口１０ａ内に挿入される軸部１２Ｂを下端に有し突起片２０ａｉの下端と一体に形成される円錐台状の支持体１２Ａとを含んで構成され、ポンプロータ１２の支持体１２Ａの外周面とロアハウジング１０の側壁の内周面との間には、１ｍｍ以上２ｍｍ以下の隙間ＣＬが形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入口および吐出口を有するポンプハウジングと、
前記ポンプハウジングにおけるロータ収容室内に回動可能に配され、回転駆動手段により回動されるとき、前記吸入口を通じて導入された流体に遠心力を付与する複数の突起片が所定の間隔で形成される支持板を有するポンプロータと、を備え、
前記複数の突起片が、前記吸入口に向き合う前記ロータ収容部の中央から周縁に向かうにつれて基準となる第１の配列に対し相似形となる少なくとも第２の配列を形成し、前記ポンプロータの支持板の外周面と前記ポンプハウジングの内周面との間の隙間が１ｍｍ以上２ｍｍ以下に設定されることを特徴とするドレンポンプ。
【請求項２】
前記複数の突起片の最先端が、共通の平面上にあることを特徴とする請求項１記載のドレンポンプ。
【請求項３】
前記突起片は、矩形断面を有し、前記隣接する複数の突起片の前記所定の間隔が、零を越え１．５ｍｍ以下に設定されることを特徴とする請求項１記載のドレンポンプ。
【請求項４】
前記複数の突起片の最先端と該突起片の最先端に向き合う前記ロータ収容室を形成する壁面との間の隙間は、前記ポンプロータの支持板の外周面と前記ポンプハウジングの内周面との間の隙間に比して小であることを特徴とする請求項１記載のドレンポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプロータを有するドレンポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
空調機器においては、ドレンパンに溜まった水等を外部に排出するドレンポンプが設けられている。ドレンポンプは、例えば、特許文献１にも示されるように、吸入口を形成する吸入管を中央部下端に有するロアハウジング（特許文献１においてはケーシングと呼称される）と、ロアハウジングのロータ収容室内に回動可能に配されるロータと、ロアハウジングの内周部とともにロータ収容室（ポンプ室）を形成するアッパハウジング（特許文献１においては、カバーと呼称される）と、アッパハウジングに支持されロータを駆動する駆動用モータとを主な要素として含んで構成されている。
【０００３】
ロアハウジングの内周部は、吸入口を中心として漏斗状に広がるように形成されている。その吸入口の一端が、ドレンパン内に配されている。これにより、後述されるロータが作動状態とされる場合、ドレンパン内の水等がロータ収容室に導入される。また、ロアハウジングの側壁には、吸入口の中心軸線に直交する方向に沿って吐出口部が延びている。ロータ収容室内の流体を吐出する吐出口部は、ロアハウジングのロータ収容室に連通する小径部および大径部から構成されている。
【０００４】
アッパハウジングの下端に形成される円筒状部は、Ｏリングを介してロアハウジングにおける上端部の開口端に接続されている。アッパハウジングの底板の外周縁部には、例えば、特許文献１に示されるように、筒状の仕切り壁が、吐出口部における気泡による騒音を低減するためにロアハウジングの底壁に向けて突出するように設けられる場合がある。これにより、ロアハウジングの側壁と仕切り壁との間に隙間が形成されている。また、その環状の隙間を通じて流体が吐出口部に導かれる。その際、ポンプ室の上部周縁に存在する気泡が、上述の仕切り壁により吐出口部に導かれることが抑制されるので吐出口部における気泡による騒音が低減される。
【０００５】
アッパハウジングにおける円筒状部の平坦部の中央部には、駆動用モータの出力軸を回動可能に支持する軸受部が平坦部の貫通孔に対向して形成されている。上述の平坦部の貫通孔は、ロータ収容室に連通している。
【０００６】
ロータは、吸入口内に挿入される軸部を下端に有する円錐台状部と、円錐台状部に一体に形成される複数のピンとから構成されている。
【０００７】
円錐台状部の中央部の孔には、駆動用モータの出力軸が接続されるハブ部材が配されている。複数のピンは、それぞれ、正四角柱状を有している。各ピンは、特許文献１において図８に示されるように、円錐台状部における環状面に各連通孔に隣接してハブ部材の中心軸線に沿って設けられている。複数のピンは、ハブ部材の回りに縦横に所定の間隔で配列されている。このように複数のピンが配列されることにより、キャビテーションの発生が抑制されるのでキャビテーションに起因した騒音が低減される。
【０００８】
斯かる構成において、ロータが回動される場合、例えば、ドレンポンプが高揚程となり、吐出量が減少するとき、吸入口から吸い込まれる流体に対し吐出口部側からの高い背圧が作用するので吸い込まれた流体に含まれる空気層が上述の孔の真上であって最も内側の複数のピンよりも内側となるロータのハブ部材近傍に滞留せしめられる。
【０００９】
一方、ロータが回動される場合、例えば、ドレンポンプが低揚程となり、吐出量が増大するとき、吸入口から吸い込まれる流体に対し吐出口部側からの背圧が、高揚程のときに比べて小となるので吸い込まれた流体に含まれる空気層が孔の真上位置から上方に向けて末広がりとなる。即ち、液体と空気との境界面である気液境界面が最も外側に位置する複数のピンに向けて移行することとなる。これにより、空気領域が、拡大される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第４６８０９２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述したようにドレンポンプにおいて、ドレンポンプが低揚程となるとき、空気領域が拡大するので空気層と流体の液体層とが混じり合い、気泡が複数のピンのうち比較的外側に位置するピン近傍に発生する場合がある。このような場合、比較的外側に位置する複数のピンと気液境界面との相対速度が速くなり、その複数のピンと気液境界面との接触面積が増大するので所謂、水掻き音は、ドレンポンプが高揚程となるときに比べて大きくなるという問題を伴う。ドレンポンプにおける作動において、吐出量を確保するために揚程が低揚程に設定される場合、この問題が商品価値として弊害となるので水掻き音の音圧レベルを低減することが要望される。
【００１２】
また、ドレンポンプは、空調機器の小型化に応じて小型化が要望される。しかしながら、上述の特許文献１において示されるような、吐出口部における気泡による騒音を低減するために筒状の仕切り壁が、アッパハウジングの底板の外周縁部に設けられる場合、ドレンポンプの小型化が容易でない。
【００１３】
以上の問題点を考慮し、本発明は、ポンプロータを有するドレンポンプであって、低揚程の場合であっても、ポンプロータに起因した水掻き音の音圧レベルを低減することができ、しかも、ドレンポンプの小型化を図ることができるドレンポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述の目的を達成するために、本発明に係るドレンポンプは、吸入口および吐出口を有するポンプハウジングと、ポンプハウジングにおけるロータ収容室内に回動可能に配され、回転駆動手段により回動されるとき、吸入口を通じて導入された流体に遠心力を付与する複数の突起片が所定の間隔で形成される支持板を有するポンプロータと、を備え、複数の突起片が、吸入口に向き合うロータ収容部の中央から周縁に向かうにつれて基準となる第１の配列に対し相似形となる少なくとも第２の配列を形成し、ポンプロータの支持板の外周面とポンプハウジングの内周面との間の隙間が１ｍｍ以上２ｍｍ以下に設定されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るドレンポンプによれば、複数の突起片が、吸入口に向き合うロータ収容部の中央から周縁に向かうにつれて単位面積あたりの数量が増大するように支持板に縦横に配列され、ポンプロータの支持板の外周面とポンプハウジングの内周面との間の隙間が１ｍｍ以上２ｍｍ以下に設定されるので低揚程の場合であっても、ポンプロータに起因した水掻き音の音圧レベルを低減することができ、しかも、ドレンポンプの小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るドレンポンプの一例を示す断面図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿って示される部分断面図である。
【図３】図１における部分拡大図である。
【図４】図２における部分拡大図である。
【図５】本発明に係るドレンポンプの一例における騒音の音圧レベルの特性を示す特性図である。
【図６】本発明に係るドレンポンプの一例および比較例における騒音の音圧レベルの特性を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図２は、本発明に係るドレンポンプの一例の構成を示す。
【００１８】
図２において、ドレンポンプは、吸入口１０ａを形成する吸入管を中央部下端に有するロアハウジング１０と、ロアハウジング１０内に回動可能に配されるポンプロータ１２と、ロアハウジング１０の内周部とともにロータ収容室を形成するアッパハウジング１４と、アッパハウジング１４に配されポンプロータ１２を駆動する駆動用モータ１６とを主な要素として含んで構成されている。
【００１９】
ロアハウジング１０の吸入口１０ａの一端は、例えば、ドレンパン（不図示）に配される。
【００２０】
ロアハウジング１０の内周部は、吸入口１０ａを中心として漏斗状に広がるように形成されている。また、ロアハウジング１０の側壁には、吸入口１０ａの中心軸線に直交する方向に沿って吐出口部が延びている。吐出口部は、ロアハウジング１０のロータ収容室に連通する小径部１０ｂおよび大径部１０ｃから構成されている。
【００２１】
アッパハウジング１４の下端に形成される円筒状部は、Ｏリング１８を介してロアハウジング１０における上端部の開口端に接続されている。アッパハウジング１４における円筒状部の平坦部１４Ｗの中央部には、駆動用モータ１６の出力軸１６Ｓを回動可能に支持する軸受部（不図示）が貫通孔１４ａに対向して一体に形成されている。その軸受部は、駆動用モータ１６の出力軸１６Ｓの中心軸線と共通の軸線上に配されている。ロータ収容室（以下、ポンプ室ともいう）内に連通している貫通孔１４ａには、出力軸１６Ｓおよび後述するポンプロータ１２のハブ部材２２が挿入されている。なお、軸受部は、内側に出力軸１６Ｓの外周部を密封するシール部材を備えている。従って、ポンプハウジングが、ロアハウジング１０およびアッパハウジング１４により形成されることとなる。
【００２２】
駆動用モータ１６は、例えば、扁平型のＤＣブラシレスモータとされ、アッパハウジング１４の上部に支持されている。また、駆動用モータ１６の出力軸１６Ｓの回転数は、吐出流量に応じて図示が省略される制御基板により制御される。また、アッパハウジング１４は、図示が省略されるが、大気連通孔を数箇所に有している。なお、駆動用モータ１６は、斯かる例に限られることなく、回転数制御可能なＡＣモータ、例えば、エンコーダ付きの隈取モータであってもよい。
【００２３】
ポンプロータ１２は、図１および図２に示されるように、流体に遠心力を付与する撹拌体を構成する複数の串形の突起片２０ａｉ（ｉ＝１〜７２）と、吸入口１０ａ内に挿入される軸部１２Ｂを下端に有し突起片２０ａｉの下端と一体に形成される円錐台状の支持体１２Ａとを含んで構成されている。
【００２４】
支持体１２Ａは、例えば、樹脂材料で成形され、吸入口１０ａ内に挿入される軸部１２Ｂを下端に有している。約４１ｍｍの直径を有する支持体１２Ａの中央部の貫通孔１２ａには、図１に示されるように、駆動用モータ１６の出力軸１６Ｓが接続されるハブ部材２２が配されている。ハブ部材２２は、軸部１２Ｂの中心軸線と共通の中心軸線上に一体に形成され、上述の貫通孔１４ａを貫通するように突出している。即ち、ハブ部材２２は、支持体１２Ａの支持面に対し略垂直に形成されている。ハブ部材２２は、連結片１２Ｒ１〜１２Ｒ４により貫通孔１２ａの周縁に連結されている。連結片１２Ｒ１〜１２Ｒ４は、それぞれ、その円周方向に沿って均等間隔で４箇所に分岐し軸部１２Ｂの端部に一体成形されている。
【００２５】
７２本の突起片２０ａｉは、例えば、樹脂材料で支持体１２Ａと一体に成形され、約１．８ｍｍ角の矩形断面を有している。突起片２０ａｉは、支持体１２Ａの貫通孔１２ａの周囲に所定の間隔で縦横に形成されている。突起片２０ａｉの配列は、貫通孔１２ａの最も近傍の位置に例えば、図１に拡大されて示されるように、所定の間隔Ｄｂ、および、Ｄａで一辺に７本を有する基準となる矩形の第１の配列を含んでいる。また、第２の配列が、第１の配列を囲う相似形のように形成されている。第２の配列は、貫通孔１２ａから離れる方向に所定の間隔Ｄｂ、および、Ｄａで基準となる第１の配列における各突起片２０ａｉに向かい合い、一辺に７本の突起片２０ａｉからなる。その際、第２の配列は、基準となる第１の配列における各辺の角の突起片２０ａｉに向かい合う２本の突起片２０ａｉが、支持体１２Ａの最外周の円周上の位置となるように形成されている。さらに、第３の配列が、第２の配列の各辺と支持体１２Ａの最外周との間に、それぞれ、第２の配列の各辺に対し貫通孔１２ａから離れる方向に所定の間隔Ｄｂ、および、Ｄａで平行に形成されている。第３の配列の各辺は、５本の突起片２０ａｉが所定の間隔Ｄｂ、および、Ｄａで形成されている。隣接する突起片２０ａｉ相互間の所定の間隔Ｄａは、図３に拡大されて示されるように、例えば、零を超えた値から約１．５ｍｍまでの範囲の値に設定される。間隔Ｄａは、好ましくは、約１．５ｍｍに設定される。なお、間隔Ｄｂ、および、Ｄａは、互いに同一あっても、異なっていてもよい。また、間隔Ｄｂ、および、Ｄａは、支持体１２Ａの内縁から外縁に向かうにつれて徐々に小となるように設定されてもよい。
【００２６】
各突起片２０ａｉの軸線に沿った長さは、突起片２０ａｉの最上端位置が共通の平面上に位置するように異なり、支持板１２の外周縁に向かうにつれて短くなる。各突起片２０ａｉの軸線に沿った平均長さは、例えば、５〜１０ｍｍとされる。突起片２０ａｉの最上端とアッパハウジング１４の平坦部１４Ｗにおけるポンプ室に対向する面との間には、図２に示されるように、所定の隙間ＧＡが形成されている。また、ポンプロータ１２の支持体１２Ａの外周面とロアハウジング１０の側壁の内周面との間には、所定の隙間ＣＬが形成されている。隙間ＣＬの寸法は、１ｍｍ以上２ｍｍ以下に、好ましくは、１ｍｍ以上１．５ｍｍ以下に設定されている。
【００２７】
なお、基準となる第１の配列は、矩形に形成されているが、必ずしも、このようになされる必要がなく、例えば、基準となる第１の配列は、円形に形成され、第２の配列、第３の配列がその基準となる第１の配列に倣う相似形となるように所定の均等間隔で形成されてもよい。
【００２８】
隙間ＣＬの寸法が１ｍｍ未満に設定される場合、作動中、ポンプロータ１２の支持体１２Ａの外周面がロアハウジング１０の側壁の内周面に接触する虞があるので隙間ＣＬの寸法は、１ｍｍ以上が適切である。また、隙間ＣＬの寸法が２ｍｍを超える場合、後述するように、低揚程において、水掻き音の音圧レベルが急激に上昇するので隙間ＣＬの寸法は、２ｍｍ以下が適切である。従って、隙間ＣＬの寸法は、１ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲で設定される。なお、上述の隙間ＧＡの値は、隙間ＣＬの値以下に設定されている。
【００２９】
これにより、駆動用モータ１６が作動状態の場合、回動されるポンプロータ１２による遠心力により、矢印の示す方向に沿って吸入口１０ａから吸い込まれた流体は、ロアハウジング１０の内周部およびアッパハウジング１４の下端の内周部により形成される空間、即ち、ロータ収容室に貫通孔１２ａを介して導かれ、小径部１０ｂおよび大径部１０ｃを通じて矢印の示す方向に沿って外部に吐出される。なお、駆動用モータ１６によるポンプロータ１２の回転方向は、時計回り方向または反時計回り方向のいずれの方向であってもよい。
【００３０】
斯かる構成において、駆動用モータ１６の出力軸の回転数が制御されることより、ポンプロータ１２の回転数が制御される場合、例えば、吐出量が約４００ｃｃ／ｍｉｎ程度の低揚程のとき、図２に示されるように、吸入口１０ａおよび貫通孔１２ａを通じて吸い込まれた流体である環状の液体層の内側に、気液境界面ＢＰを境に大気連通孔および貫通孔１４ａを介して侵入した空気により空気相ＡＰＨが形成される。気液境界面ＢＰを介して空気相ＡＰＨの回りに、液相ＬＰＨが形成される。気液境界面ＢＰは、作動中のポンプロータ１２による遠心力と吐出口部からの水頭圧および遠心力に起因したロアハウジング１０の内周部からの反作用力との釣り合いにより形成される。
【００３１】
これにより、ロータ収容室内の液体は、遠心力により、ロアハウジング１０の内周部およびアッパハウジング１４の下端の内周部に導かれ、小径部１０ｂおよび大径部１０ｃを通じて矢印Ｆの示す方向に沿って外部に吐出される。従って、ポンプロータ１２の支持体１２Ａの外周面とロアハウジング１０の側壁の内周面との間の隙間ＣＬの寸法が、１ｍｍ以上２ｍｍ以下に設定されることにより、ポンプロータ１２が、例えば、矢印Ｒの示す方向に回転されるとき、図３および図４に拡大されて示されるように、斜線で示される高圧領域ＨＰが液相に形成されるのでその液相が増し、気液境界面ＢＰが貫通孔１２ａ側に移行せしめられる。その結果、ポンプロータ１２の突起片２０ａｉの数量は、貫通孔１２ａに向かうにつれて減少し、ポンプロータ１２の周速度も遅くなるので気泡の量も低下することによって水掻き音の音圧レベルが小さくなる。
【００３２】
図５は、本発明に係るドレンポンプの一例である図１および図２に示される一例（以下、ドレンポンプＡともいう）を用いて上述の隙間（クリアランス）ＣＬにおける音圧レベルの低減効果について検証された結果を示す。
【００３３】
ドレンポンプＡは、直径約４１ｍｍの支持板１２Ａを有するポンプロータ１２を含んで構成される。支持板１２Ａは、１．８ｍｍ角の７２本の突起片２０ａｉを有するものとされる。隣接する突起片２０ａｉの相互間距離Ｄａは、１．５ｍｍに設定されている。
【００３４】
斯かる実験の方法は、水頭圧１５０ｍｍ程度の低揚程となるように約４００ｃｃ／ｍｉｎ程度の吐出量が設定されたドレンポンプＡにおいて、上述の隙間（クリアランス）ＣＬを０．５ｍｍから３ｍｍまで変化させるように直径の異なる各ポンプロータを装着することにより、それぞれの隙間において発生した音を測定した。発生した音は、吐出口部から５００ｍｍ程度離れた無響箱内の騒音計（小野測器（株）社製：ＬＡ５１２０）により、Ａ特性で測定された。
【００３５】
図５は、縦軸に音圧レベル（対数値）（ｄＢ）がとられ、横軸にクリアランスＣＬ（ｍｍ）がとられ、ドレンポンプＡにおける音圧レベルの変化を示す曲線Ｌａを示す。
【００３６】
図５において、曲線Ｌａから明らかなように、隙間ＣＬが２ｍｍを超えた場合、音圧レベルが急激に大きくなっていることが確認された。これにより、隙間ＣＬが１ｍｍから２ｍｍ未満の場合、低揚程において音圧レベルが低減されることが確認された。
【００３７】
図６は、上述のドレンポンプＡと、比較例として特許文献１に示される従来のドレンポンプ（ドレンポンプＢともいう）とが用いられ、音圧レベルの低減効果について比較検証された結果を示す。上述したように、ドレンポンプＡは、直径約４１ｍｍの支持板１２Ａを有するポンプロータ１２を含んで構成される。支持板１２Ａは、１．８ｍｍ角の７２本の突起片２０ａｉを有するものとされる。隣接する突起片２０ａｉの相互間距離Ｄａは、１．５ｍｍに設定されている。また、上述の隙間（クリアランス）ＣＬは、１．５ｍｍに設定されている。ドレンポンプＢは、特許文献１において図３および図８に示されるような、約４１ｍｍの直径を有するロータ２３を含んで構成される。ロータ２３は、７２本のピン４３および複数個の連通孔４４を有している。ドレンポンプＢは、ドレンポンプＡとは異なり、ケーシング２０の内周部とそのロータ２３の外周部との間に筒状の仕切り壁３７を備えている。これにより、ケーシング２０の内周部とロータ２３の外周部との隙間の寸法が、１．５ｍｍを超える大きな寸法に設定されている。
【００３８】
斯かる実験の方法は、ドレンポンプＡおよびドレンポンプＢにそれぞれ所定の吐出量を吐出させ、ドレンポンプＡおよびドレンポンプＢの吐出口部に接続されるホースの一端の位置を変化させることによって揚程を変化させながら、吐出口部近傍から発生した音が、騒音計により測定されることにより、行われた。発生した音は、吐出口部から５００ｍｍ程度離れた無響箱内の騒音計（小野測器（株）社製：ＬＡ５１２０  ）により、Ａ特性で測定された。その際、ドレンポンプＡおよびドレンポンプＢの吐出口部に接続されるホースの一端は、吐出口部の位置から上方へ０．１ｍ高さの位置から徐々に１．１２５ｍの高さの位置まで上昇せしめられる。
【００３９】
図６は、縦軸に音圧レベル（対数値）（ｄＢ）がとられ、横軸に揚程（ｍｍ）がとられ、ドレンポンプＡにおける音圧レベルの変化を示す曲線Ｌｂ、ドレンポンプＢにおける音圧レベルの変化を示す曲線Ｌｃを示す。なお、揚程１１２５ｍｍのとき、音圧レベルが０（零）ｄＢとされている。
【００４０】
実験の結果、曲線Ｌｂから明らかなように、全揚程において、ドレンポンプＡにおける騒音の音圧レベルが、ドレンポンプＢにおける騒音の音圧レベルに比して小となり、ドレンポンプＡにおける騒音が改善されることが確認された。特に、図６の曲線Ｌｂから明らかなように、例えば、曲線Ｌｂにおける揚程が１００ｍｍ〜５００ｍｍの範囲、即ち、低揚程の範囲において、ドレンポンプＡにおける騒音の音圧レベルがドレンポンプＢの音圧レベルに比して２ｄＢ以上減少しているので低揚程のとき、ドレンポンプＡにおいて隙間（クリアランス）ＣＬが、１．５ｍｍに設定されることによる騒音改善の効果があることが立証された。
【００４１】
従って、ドレンポンプＡにおいて、ドレンポンプＢのような筒状の仕切り壁３７を設けることなく、騒音改善が可能なのでドレンポンプＡの小型化が図られることとなる。
【符号の説明】
【００４２】
１０    ロアハウジング
１２    ポンプロータ
１２Ａ    支持体
１４    アッパハウジング
２０ａｉ    突起片
ＣＬ    隙間
【図１】
2015055164.tif 000003
【図２】
2015055164.tif 000004
【図３】
2015055164.tif 000005
【図４】
2015055164.tif 000006
【図５】
2015055164.tif 000007
【図６】
2015055164.tif 000008