(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上方に向かって径が大きくなる円筒状の壁とその下部に設けた吸い込み口と前記壁の上部に設けた吐出口とを有するポンプ室、及び該ポンプ室内に収容され回転羽根軸に取り付けられた回転羽根を有するポンプ部と、前記回転羽根を回転させるモータと、このモータの上方に固定された緩衝材と、を備え、前記回転羽根が回転することにより上方に向かう水流を形成し、前記ポンプ室上方の吐出口から排水する排水ポンプであって、
前記回転羽根は、回転時に水圧により押されて上向きの力が働くように形成され、
前記モータは、前記回転羽根に連結され上下方向に延びるとともに上下方向に移動自在の回転軸と、この回転軸に固定されたロータと、通電しない状態において磁気中心線が前記ロータの磁気中心線に対して距離ａだけ上方に位置するように配置されたステータと、を備え、
前記モータに通電しない状態における前記回転軸の上端と前記緩衝材の下面との間の距離をｂとしたとき、０．１ｍｍ≦a−b≦０．５ｍｍとなるように構成された、
ことを特徴とする排水ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は空調機等のドレン水等を排するための排水ポンプ、特に排水ポンプに用いるモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
空調機等に用いられる排水ポンプは、図４に示すように、回転軸を縦方向に配置したモータ１と、該モータの下方に設けたポンプ部２と、ポンプ部内に収容される回転羽根２５とから構成される。なお、図４はモータの一部を破断した断面図を示している。
【０００３】
モータ１はステータヨーク１１と、ロータ（図示せず）と、回転軸１３とを有しており、ポンプ部２は、上方に向かって径が大きくなる円筒状の壁２１とそのの下部に設けた吸い込み口２２と壁２１の上部に設けた吐出口２３とからなるポンプ室２０と、該ポンプ室２０内に収容され回転羽根軸２４に取り付けられた回転羽根（インペラ）２５と、ポンプ室２０の上部開口を軸回りを開放にして塞ぐ蓋２６とから構成されている。
【０００４】
ポンプ２の回転羽根２５は、モータ１の回転軸１３に取付けられた回転羽根軸２４を介して回転される。
【０００５】
図５は排水ポンプ用のモータの一部破断をした説明図であり、同図を用いて排水ポンプ用モータ１の各部の構成をより詳細に説明する。
【０００６】
モータ１は、磁性鋼板を積層したステータヨーク１１と、磁性鋼板を積層したロータ１２と、該ロータ１２が固着された回転軸１３と、軸受１５Ａ、１５Ｂを支持したエンドブラケット１４Ａ，１４Ｂとから構成される。
【０００７】
ステータヨーク１１の一端にはロータ１２がギャップを介して位置する空間が設けられるとともに他端にはコイル１１１が巻廻され、リード線１１２を介してこのコイルに通電することによってロータ１２を通る磁束が形成される。
【０００８】
回転軸１３には、前述のロータ１２の他に樹脂からなるカラー１３１Ａ，１３１Ｂが固定されるとともに、回転軸１３が回転方向と軸方向に摺動できるように鉄銅系焼結含油軸受からなる軸受１５Ａ，１５Ｂが取り付けられている。カラー１３１Ａ、１３１Ｂは、回転軸１３の軸方向の移動量を規制する働きを持っている。カラー１３１Ｂと軸受１５Ｂとの間には、樹脂製のスライダ１３２を介在させて摩擦を低減させている。
【０００９】
アルミダイカスト製のエンドブラケット１４Ａ，１４Ｂには、それぞれ、電気亜鉛メッキ鋼板からなるバネ受１４１Ａ，１４１Ｂが固定され、潤滑油を含ませたウィック１４２Ａ，１４２Ｂが保持され、前記バネ受にピアノ線材からなるバネ１４３Ａ，１４３Ｂの一端が受けられている。
【００１０】
鉄銅系焼結含油軸受からなる軸受１５Ａ，１５Ｂは、前記バネ１４３Ａ，１４３Ｂの他端を受ける電気亜鉛メッキ鋼板からなるバネ受１５１Ａ，１５１Ｂによってエンドブラケット１４Ａ，１４Ｂに押し付けられている。
【００１１】
モータ１の上部となるエンドブラケット１４Ａの内面には、回転軸１３の上端部１３Ａが所定距離を有して対向するとともに回転軸がその軸方向の移動によって接触して規制される樹脂製の緩衝材１６が設けられている。
【００１２】
このようなモータ１の停止時と駆動時の状態を、モータの構成部材の位置関係を示す図である図６を用いて説明する。図６（Ａ）は非通電時を示しており、図６（Ｂ）は通電時を示している。
【００１３】
非通電時には、ロータ１２はその自重および回転羽根２５の自重によってスライダ１３２およびカラー１３１Ｂを介して軸受１５Ｂの上面に乗って静止しており、ロータの磁気中心線１２１は、ステータの磁気中心線１１０より距離ａだけ下方にずれている。すなわち距離ａは非通電時におけるロータの磁気中心線とステータの磁気中心線とのずれ距離である。
【００１４】
ここで、ロータの磁気中心線１２１とは、ロータコアの積層方向の中間に引いた線をいい、ステータの磁気中心線１１０とは、ステータヨーク１１の積層方向の中間に引いた線すなわち磁束の中心線をいう。
【００１５】
従来、ロータの磁気中心線１２１とステータの磁気中心線１１０は距離ａだけずれており、また、回転軸の上端面１３Ａと上部エンドブラケット１４Ａの内面に設けた緩衝材１６との間は距離ｂだけ離れて対向し、距離ａと距離ｂが等しく設定されていた。ここで距離ｂは非通電時における回転軸の上端面と緩衝材との間の距離である。
【００１６】
このような状態でステータコイル１１１に通電すると、通電直後にロータに上向きに働く力ＦＡとロータに下向きに働く力ＦＢは、通電直後に距離ａを０にしようとする磁気的な力をＦＡ1、通電直後にポンプ内でインペラが水流に押されて働く力（揚水条件によって可変）をＦＡ2とし、ロータ自重による下向きの力をＦＢ1とし、インペラ自重による下向きの力をＦＢ2とすると、それぞれ、
ＦＡ＝ＦＡ1＋ＦＡ2、
ＦＢ＝ＦＢ1＋ＦＢ2
となり（図６（Ａ））、ステータヨーク１１を通る磁束の中心がロータの磁気中心線１２１を通るようにロータ１２を上方に引上げる。
【００１７】
ＦＡがＦＢより大きい場合、距離ａと距離ｂは等しく設定されているので、通電時には、回転軸１３の上端面１３Ａが緩衝材１６に当接して、図６（Ｂ）の状態でバランスする。
【００１８】
したがって、通電時には、ロータの磁気中心線１２１とステータの磁気中心線１１０とが一致するようにロータ１２が上方に動き、その結果、ロータの磁気中心線１２１とステータの磁気中心線１１０との距離ａ´がほとんど０になり、回転軸１３の上端面１３Ａと緩衝材１６との距離ｂ´もほとんど０となる。ここで距離ａ´は通電時におけるロータの磁気中心線１２１とステータの磁気中心線１１０との間の距離である。
【００１９】
そのため、通電時に距離ａ´を０にしようとする磁気的な力ＦＡ1´´もほとんど０になるが、通電時にポンプ内でインペラが水圧（水流）に押されて働く力ＦＡ2´´は前記ＦＡ2と同様に揚水条件により変動する。したがって、通電時にロータに上向きに働く力ＦＡ´´（＝ＦＡ1´´＋ＦＡ2´´）は、ほとんど    ＦＡ2´´に等しくなる。
【００２０】
一方、ロータに下向きに働く力ＦＢ´´はロータ自重とインペラ自重とによる下向きの力である為通電時も略一定である。したがって、変化する上向きの力  ＦＡ´´と略一定の下向きの力ＦＢ´´の大小関係により、回転軸１３の上端面１３Ａは緩衝材１６にくっついたり、離れたりするという不安定な接触となり、この不安定な接触状態で回転するロータのアンバランス等による上下振動が緩衝材１６に伝わる為、ロータのおどり音や回転軸と緩衝材の当り音等の振動音を発生するという問題があった。
【００２１】
排水ポンプは、空調機等特にその室内機側に取付られているので、この音が室内の静粛性を損なうという問題を生じることがあった。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、モータの回転軸の通電時の上下方向の振動をなくし、振動音の発生を抑えることによって、室内で使用しても静粛となるような空調機等に用いる排水ポンプを提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上方に向かって径が大きくなる円筒状の壁とその下部に設けた吸い込み口と前記壁の上部に設けた吐出口とを有するポンプ室、及び該ポンプ室内に収容され回転羽根軸に取り付けられた回転羽根を有するポンプ部と、前記回転羽根を回転させるモータと、このモータの上方に固定された緩衝材と、を備え、前記回転羽根が回転することにより上方に向かう水流を形成し、前記ポンプ室上方の吐出口から排水する排水ポンプであって、前記回転羽根は、回転時に水圧により押されて上向きの力が働くように形成され、前記モータは、前記回転羽根に連結され上下方向に延びるとともに上下方向に移動自在の回転軸と、この回転軸に固定されたロータと、通電しない状態において磁気中心線が前記ロータの磁気中心線に対して距離ａだけ上方に位置するように配置されたステータと、を備え、前記モータに通電しない状態における前記回転軸の上端と前記緩衝材の下面との間の距離をｂとしたとき、０．１ｍｍ≦a−b≦０．５ｍｍとなるように構成された、ことを特徴とする排水ポンプである。
【００２５】
この構成により、モータの回転軸上端面は緩衝材に接したり離れたりするという不安定な接触の回数が減り、モータの騒音が低減できる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明を図１〜図３を用いて説明する。
図１は本発明に係る排水ポンプのモータ１の要部構成を説明する説明図で、図１（Ａ）は、非通電時のモータ１のロータ１２、ステータ１１、緩衝材１６等の位置関係を示しており、図１（Ｂ）は、通電時のモータ１のロータ１２、ステータ１１、緩衝材１６等の位置関係を示しており、ずれ距離ａ´は通電時におけるステータの磁気中心線１１０に対し、ロータの磁気中心線１２１が下方にずれて位置する距離を表す。
【００２７】
図２は、通電時のロータの磁気中心線のステータの磁気中心線からのずれ距離ａ´の設定値と通電時のモータの騒音の関係を示す曲線であり、モータの上方１０ｃｍでの騒音測定値を示す。単位はｄＢ（Ａ）であり、実線は５０Ｈｚで、破線は６０Ｈｚでの測定データである。
【００２８】
図３は、通電時のロータの磁気中心線のステータの磁気中心線からのずれ距離ａ´の設定値と通電時のモータの上下方向の振動の振幅の関係を示す曲線であり、単位はピーク−ピーク値でμｍであり、実線は５０Ｈｚで、破線は６０Ｈｚでの測定データである。
【００２９】
【実施例】
本発明の１実施例をモータの要部構成を示す図１に基づいて説明する。図１（Ａ）は非通電時の状態を示し、図１（Ｂ）は通電時の状態を示している。
【００３０】
本発明は、排水ポンプに使用されるモータ１の回転軸１３を縦方向にして使用する。そして、非通電時において、モータ１のロータの磁気中心線１２１とステータの磁気中心線１１０とのずれ距離ａを回転軸１３の上端面１３Ａと緩衝材１６との距離ｂより大きく設定している。このことによって、通電時でもロータの磁気中心線１２１はステータの磁気中心線１１０より下方にずれたままとなる。
【００３１】
通電時におけるロータの磁気中心線とステータの磁気中心線とのずれ距離ａ´を０にしようとする磁気的な力をＦＡ1´、通電時にポンプ内でインペラが水圧（水流）に押されて働く力（揚水条件によって可変）をＦＡ2´とし、ロータ自重による下向きの力をＦＢ1´、インペラ自重による下向きの力をＦＢ2´とすると、通電時にロータ１２に上向きに働く力ＦＡ´、及びロータに下向きに働く力ＦＢ´は、
ＦＡ´＝ＦＡ1´＋ＦＡ2´
ＦＢ´＝ＦＢ1´＋ＦＢ2´
となる。
【００３２】
通電時にはロータの磁気中心線１２１とステータの磁気中心線１１０とが一致するようにロータが上方に動くが、非通電時のロータの磁気中心線１２１とステータの磁気中心線１１０とのずれ距離ａが回転軸１３の上端面１３Ａと緩衝材１６との距離ｂより大きく設定されているので、通電時の回転軸１３の上端面１３Ａと緩衝材１６との距離ｂは０になるが、通電時のロータの磁気中心線１２１とステータの磁気中心線１１０とのずれ距離ａ´は０とはならず、ステータの磁気中心線１１０に対しロータの磁気中心線１２１はずれ距離ａ´を有して下方に位置することになる。そのため、上向きの力ＦＡ1´は０より大きな値を有し、その結果、本発明における上向きの力ＦＡ´は従来例における上向きの力ＦＡ´より大きな値となる。
【００３３】
したがって、本発明の場合は上向きの力ＦＡ´が下向きの力ＦＢ´より小さくなる回数は少なくなり、その結果、回転軸１３の上端面１３Ａが緩衝材１６と離れてカラー１３１Ｂが軸受１５Ｂに当たる回数、および、回転軸１３の上端面１３Ａが緩衝材１６に再度当たる回数が少なくなり、回転するロータの上下振動が軸受１５Ｂ又は緩衝材１６に伝わりモータの振動音を発生する回数が低減することになる。
【００３４】
このことは、図２および図３のデータにもよく表れており、通電時のロータの磁気中心線１２１とステータの磁気中心線１１０とのずれ距離ａ´をステータの磁気中心線に対して上下にずらした場合のモータの騒音やモータの振動について良い結果が得られている。
【００３５】
なお、図２および図３から明らかなように、ロータの磁気中心線のずれ距離  ａ´には最適値があり、非通電時のロータの磁気中心線１２１とステータの磁気中心線１１０とのずれ距離ａと回転軸１３の上端面１３Ａと緩衝材１６との距離ｂとの差、即ち、通電時のロータの磁気中心線１２１とステータの磁気中心線１１０との下方へのずれ距離ａ´を０．１〜０．５ｍｍとすることが好ましいことがわかる。そのときの騒音値は５０Ｈｚのとき約２７〜２８ｄＢ、振動振幅値は５０Ｈｚのとき２μｍ程度である。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、回転軸１３の上端面１３Ａは緩衝材１６にくっついたり、離れたりするという不安定な接触となる回数が低減することとなり、ロータのおどり音や回転軸と緩衝材への当り音等の振動音の発生が生じにくくなって、本発明の排水ポンプを取付けた空調機等が、室内の静粛性を損なうということが生じにくくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の排水ポンプ用モータの要部構成を説明する説明図。
【図２】ロータ位置がモータの騒音に及ぼす実験データの説明図。
【図３】ロータ位置がモータの振動に及ぼす実験データの説明図。
【図４】モータを空調機等の排水ポンプに取付けたときの説明図。
【図５】排水ポンプ用モータの一部破断をした説明図。
【図６】従来例の排水ポンプ用モータの構成部材の位置関係の説明図。
【符号の説明】
１  モータ
２  ポンプ部
１１  ステータヨーク
１２  ロータ
１３  回転軸
１４  エンドブラケット
１６  緩衝材
２０  ポンプ室
２４  回転羽根軸
２５  回転羽根（インペラ）
２６  蓋
１１０  ステータの磁気中心線
１２１  ロータの磁気中心線
【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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