(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗濯機の洗濯槽に給水するための遠心力を利用した給水ポンプと、洗濯中に気泡を供給するエアーポンプと、前記給水ポンプおよび前記エアーポンプを駆動する駆動源となる共通のモータとを備え、前記給水ポンプは、インペラが収納された円形の流路外壁側面で接線方向に向けて一方側のみに吐出口が開口し、前記インペラが正常な送出方向に回転するときには給水ポンプとして機能するとともに前記インペラが前記正常な送出方向と逆回転するときには給水ポンプとして機能しないように構成し、
且つ、前記エアーポンプは、空気を内部に収納したポンプ室壁部の振動によるポンプ室の体積変化で気泡を発生するように構成し、前記モータの回転数が、エアーポンプの慣性質量が追随できる共振周波数近傍で気泡発生機能が大きくなりエアーポンプとして機能するとともに、前記モータの回転数がエアーポンプの慣性質量が追随できない周波数で気泡発生機能が小さくなりエアーポンプとして機能しないように構成し、
前記モータは、前記インペラが正常な送出方向に回転するときには前記エアーポンプの慣性質量が追随できない周波数となる回転数で駆動されるとともに、前記インペラが前記正常な送出方向と逆回転するときには前記エアーポンプの慣性質量が追随できる共振振動数近傍となる回転数で駆動されることを特徴とするポンプ装置。
【請求項２】
前記エアーポンプは、前記モータによって駆動されるマグネットまたは磁性体の一方側との磁気的相互作用で生じるポンプ室の体積変化で気泡を発生する構成であることを特徴とする請求項１に記載のポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は洗濯機に係わり、より具体的にはキャビテーションの水撃作用により、超音波洗浄効果が期待されかつ洗剤を溶け易くする気泡を洗濯槽に送り込む機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、全自動洗濯機で、風呂水を洗濯槽に給水するポンプと気泡を放出するポンプとを装備したものがある。この全自動洗濯機では、エアーポンプを使用して洗濯中に気泡を放出し、気泡の渦が水面ではじけるときに発生する超音波で洗浄力を高めている。この場合、図５に概略の電気系統図で示すように、給水ポンプ１０１は、ＡＣ１００Ｖ（５０／６０Ｈｚ）の電源１００からＡＣ−ＤＣ変換器１０２を経て直流で駆動するＤＣモータ１０３が回転数および回転方向を経時的プログラムに従ってマイコン１０４に制御され、エアーポンプ１０５は別個に内設されて、マイコン１０４が直接制御する電磁コイル１０６によっては独立に駆動されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このように、個々に独立して制御される給水ポンプ１０１とエアーポンプ１０５には、それぞれの駆動源としてＤＣモータ１０３と電磁コイル１０６が必要で、またそれぞれを制御する回路構成とそのための配線を施さなければならないから、配線に要する手間やそのためのスペース等でコストが増大する。
【０００４】
そこで本発明の目的は、第一に、給水ポンプとエアーポンプを共通のモータで駆動させることである。第二に、モータを給水ポンプに適用するときは時計回転させ、エアーポンプに適用するときは反時計回転させるというように、別々の回転方向で制御することである。第三に、モータ回転数を給水ポンプとして使用するときは約７０００ｒｐｍ、エアーポンプとして使用するときは約３０００ｒｐｍというように、異なる回転数で制御することである。
【０００５】
第四に、モータロータの一方の軸端に給水ポンプ用のインペラを取付け、他方の軸端にエアーポンプを駆動するマグネットを取付けて、一つのモータで給水ポンプとエアーポンプの両方を兼備えるハイブリッドポンプを構成することである。第五に、給水ポンプのモータによって回転されるマグネットに対向配置されたマグネットが吸引反発して振動し、その振動力でエアーポンプを作動させるようにした給水ポンプとエアーポンプとを兼用するハイブリッドポンプを構成することである。第六に、エアーポンプの振動レバーの支点を設けたエアーポンプケースを給水ポンプ上部に備えたハイブリッドポンプを構成することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係わるポンプ装置は、洗濯機の洗濯槽に給水するための遠心力を利用した給水ポンプと、洗濯中に気泡を供給するエアーポンプと、前記給水ポンプおよび前記エアーポンプを駆動する駆動源となる共通のモータとを備え、前記給水ポンプは、インペラが収納された円形の流路外壁側面で接線方向に向けて一方側のみに吐出口が開口し、前記インペラが正常な送出方向に回転するときには給水ポンプとして機能するとともに前記インペラが前記正常な送出方向と逆回転するときには給水ポンプとして機能しないように構成し、且つ、前記エアーポンプは、空気を内部に収納したポンプ室壁部の振動によるポンプ室の体積変化で気泡を発生するように構成し、前記モータの回転数が、エアーポンプの慣性質量が追随できる共振周波数近傍で気泡発生機能が大きくなりエアーポンプとして機能するとともに、前記モータの回転数がエアーポンプの慣性質量が追随できない周波数で気泡発生機能が小さくなりエアーポンプとして機能しないように構成し、前記モータは、前記インペラが正常な送出方向に回転するときには前記エアーポンプの慣性質量が追随できない周波数となる回転数で駆動されるとともに、前記インペラが前記正常な送出方向と逆回転するときには前記エアーポンプの慣性質量が追随できる共振振動数近傍となる回転数で駆動されることを特徴とする。
【０００７】
そして、本発明において、前記エアーポンプは、前記モータによって駆動されるマグネットまたは磁性体の一方側との磁気的相互作用で生じるポンプ室の体積変化で気泡を発生する構成であることが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係わるポンプ装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係わるポンプ装置の一実施例を示す概略の構成図で、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。図１（ｂ）において、給水ポンプ１０のモータ１１におけるロータ１２の回転軸１３のインペラ１４取付端と反対の端部を延長してエアーポンプ１５を駆動する円柱状のロータマグネット１６を固着する。ロータマグネット１６は所定の極性に着磁されている。エアーポンプ１５は、ロータマグネット１６の両側で対称に配置されて互いに対称な構成をもつ一対の振動機構からなる（図１（ａ）参照）。
【０００９】
図１において、１７は弾性体で形成した振動レバーで、ロータマグネット１６を挟んで対称に配置され、一端部を片持支持する支点１８がエアーポンプケース１９に設けられる。振動レバー１７の支点１８と反対の側でロータマグネット１６に相対する自由端部にはマグネットブロック２０がそれぞれ一体に固定される。ロータ回転軸１３に取付けたロータマグネット１６が回転すると、一定の極性に着磁されて両側に対向配置されているマグネットブロック２０は、磁気的相互作用で吸引または反発されて振動する。
【００１０】
両方の振動レバー１７の中間に同じ構成で伸縮自在のゴムベローズ２１が固着される。ゴムベローズ２１はバルブ取付部材２２に気密に連結され、ゴムベローズ２１が伸びたとき空気を吸込む吸込口２３と、縮んだとき空気を吐出す吐出口２４とがそれぞれに設けられる。バルブ取付部材２２はエアーポンプケース１９と一体に構成され、エアーポンプケース１９に設けた吐出口２４にバルブ取付部材２２の吸込口２３がそれぞれ適当な逆止弁を介して連通される。
【００１１】
ゴムベローズ２１が伸びると、バルブ取付部材２２の吸込口２３を通り、そこにセットされている逆止弁（図示しない）を経由して、ゴムベローズ２１内に空気が取り込まれる。また、ゴムベローズ２１が縮むと、エアーポンプケース１９にセットされている逆止弁（図示しない）を経由して吐出口２４から気泡が吐出される。エアーポンプケース１９の吸込口２３にはフェルトがフィルター（図示しない）としてセットされ、ごみの侵入による目詰まりを防止している。
【００１２】
さらに、ゴムベローズ２１とバルブ取付部材２２の間はゴムパッキング２５が挿入されて気密に接続され、空気漏れを防止している。同様に、エアーポンプケース１９とバルブ取付部材２２間の接続も気密に保たれる。バルブ取付部材２２の内部構成は両側に装着されるゴムベローズ２１に対して、全く同様の吸／排気機構が対称に構成されている。すなわち、ロータマグネット１６の回転に連動して、ゴムベローズ２１がバルブ取付部材２２の両側で吸引／反発による振動を同時に繰り返すことによって、エアーポンプ１５は、吐出口２４から気泡を連続的に放出して洗濯槽内に供給する。
【００１３】
次に、本発明に係わるポンプ装置３０が実際に洗濯機（図示しない）に使用される場合の動作について説明する。図２は図１（ｂ）の２−２線に沿った裏面からの断面図である。給水ポンプ１０は中央に吸込口３２があり、ほぼ円形の流路外壁３９ａ，３９ｂ側面でおおむね直径線上の二箇所に接線方向に向けて吐出口３３ａ，３３ｂが開口し、放射状に配列して仰角を持たせて固定した複数の羽根３１の回転先行面で浴槽から取込んだ水流に遠心力を作用させ、両吐出口３３ａ，３３ｂから放出する水流を形成する。すなわち、ポンプ装置３０の給水ポンプ１０を風呂水汲込みに使用する場合には、仰角面が先行する図中時計方向（矢印Ａ方向）に約７０００ｒｐｍで回転させる。
【００１４】
この場合、給水ポンプ１０としては、インペラ１４の羽根３１の向きが正常な送出方向（図中矢印Ａ）に回転するために、自吸および給水ポンプ１０として問題なく動作する（図２参照）。すなわち、水流（図中矢印Ｂ）は、給水ポンプ１０中央の吸込口３２から流入して、図２に示す二つの吐出口３３ａ，３３ｂから矢印Ｃ1，Ｃ2で示したように流出する。このとき、エアーポンプ１５も同じモータ１１で駆動されている。エアーポンプ１５はロータ１２の回転方向に関係なく作動するが、回転数が７０００ｒｐｍでは、エアーポンプ１５の慣性質量が追随できず固有の共振振動数とはかなりのずれがあるため、振幅は小さくエアーポンプ１５としての気泡発生機能は弱いものとなる。
【００１５】
ポンプ装置３０のエアーポンプ１５を気泡発生に使用する場合は、図２の紙面側から見て反時計方向（図中矢印Ｄ）に３０００ｒｐｍで回転させる。この場合、エアーポンプ１５の振動レバー１７とゴムベローズ２１を含む系の共振振動数に近くなるため、振動レバー１７の振幅は大きくなり、エアーポンプ１５として確実に作動する。給水ポンプ１０としては逆回転で、羽根３１の俯角面が先行するため、遠心力は流水に作用せず、自吸および給水ポンプ１０として機能しなくなる。給水ポンプ１０とエアーポンプ１５との切替え（回転方向および回転数の変更）は、洗濯機（図示しない）に組込まれたマイコン５０（図４参照）によって制御される。
【００１６】
図４は、本発明に係るポンプ装置の概略の電気系統図で、給水ポンプ１０とエアーポンプ１５とを合体させたポンプ装置３０を一台のＤＣモータ１１で駆動する。マイコン５０は、洗濯プログラムに従ってスイッチ５３を開閉すると共に、商用周波数（５０／６０Ｈｚ）の一般家庭用ＡＣ電源（１００ボルト）５１からＡＤコンバータ５２を介して直流で駆動されるＤＣモータ１１の回転方向と回転数を制御線５４で直流制御するだけでよく、従来の電気系統図（図５参照）と比較すると分かるように電気回路構成はかなり簡略化される。
【００１７】
図３はエアーポンプ１５の第二実施例で符号１５０で示す。第一実施例と共通する部材は同じ符号で示す。（ａ）は平面図、（ｂ）は一部を断面で示した側面図である。第二実施例のエアーポンプ１５０は、ロータマグネット１６に誘導コア１５１を設けたものである。ロータマグネット１６が回転すると、誘導コア１５１は中央の極歯１５１ａが両側の極歯１５１b1，１５１b2との間でそれぞれ構成する第一極歯対１５１ａ，１５１b1および第二極歯対１５１ａ，１５１b2間で間欠的に磁路が形成される。
【００１８】
一対の振動レバー１１７は第一実施例の振動レバー１７と同様に弾性体で形成され、一端部がエアーポンプケース１９に設けた支点１８に片持支持され、鏡像対称に対向配置されている。振動レバー１１７それぞれの自由端は、第一極歯対１５１ａ，１５１b1および第二極歯対１５１ａ，１５１b2に相対するように直角に屈曲され、それぞれ所定の磁極パターンが着磁されたマグネットブロック１２０が一体に固装される。ロータマグネット１６が回転すると、中央の極歯１５１ａと両側の極歯１５１b1，１５１b2とには交互に異極が励磁される。
【００１９】
例えば図示のように、マグネットブロック１２０が極歯１５１ａ，１５１b1，１５１b2側にＮ極が着磁されていて、ロータマグネット１６のＮＳ着磁が回転のある瞬間において図示のように内側にＳ極、外側にＮ極がきたとき、両方のマグネットブロック１２０は近接する方向に付勢され、Ｓ極、Ｎ極の位置が逆になると両方のマグネットブロック１２０は離間する方向に付勢される。回転方向に関係なく、固有の共振振動数に近い低速で回転するロータマグネット１６に追随して、両方のマグネットブロック１２０は接近と離間を反復して振動レバー１１７を振動状態にする。
【００２０】
振動レバー１１７には、バルブ取付部材２２と気密に連結されたゴムベローズ２１が固着され、吸込口２３から空気を吸引して吐出口２４から気泡を放出する機構は、第一実施例と全く同じ構成であるから説明を省略する。従って、給水ポンプ１０が機能を停止する回転方向にロータマグネット１６を低速回転（約３０００ｒｐｍ）させてエアーポンプ１５０だけを機能させることができる。
【００２１】
以上、本発明に係るポンプ装置の実施例について説明したが、上記実施例は、本発明を限定するものではなく、本発明の要旨は給水ポンプと気泡発生ポンプとを一つの駆動源で作動させる一体型ポンプの構成であって、例えば、着磁手段や振動レバーの構成やエアーポンプ作動時に給水ポンプの機能を完全に停止させる手段等に、特許請求の範囲内で多様な変更例や再構成が可能であることは当然予期されるところである。
【００２２】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明に係わるポンプ装置によれば、洗濯機の給水ポンプとエアーポンプが一台のモータで駆動できるようになるため、取付スペースが少なくなり、電気回路構成も簡略化されてトータルコストが削減される。また、モータはマイコン制御で回転数を共振振動数に一致させるので、地域差による商用周波数の違いにポンプ装置の機能が影響されることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるポンプ装置の一実施例を示す概略の構成図で（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図２】図１（ｂ）の２−２線に沿った裏面の平面図である。
【図３】本発明に係わるポンプ装置におけるエアーポンプの第二実施例で（ａ）は平面図、（ｂ）は一部を断面で示した側面図である。
【図４】本発明に係わるポンプ装置における概略の電気系統図である。
【図５】従来の気泡発生装置付ポンプ装置における概略の電気系統図である。
【符号の説明】
１０  給水ポンプ
１１  モータ
１２  ロータ
１３  回転軸
１４  インペラ
１５  エアーポンプ
１６  ロータマグネット
１７  振動レバー
１８  支点
２０  マグネットブロック
２１  ゴムベローズ
２２  バルブ取付部材
２３  吸込口（エアーポンプ）
２４  吐出口（エアーポンプ）
３０  ポンプ装置
３２  吸込口（給水ポンプ）
３３  吐出口（給水ポンプ）
【図１】
0004065109.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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