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発明の名称 ドレン排水用ポンプ
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−207987(P2001−207987A)
公開日 平成13年8月3日(2001.8.3)
出願番号 特願2000−15064(P2000−15064)
出願日 平成12年1月24日(2000.1.24)
代理人 【識別番号】100096275
【弁理士】
【氏名又は名称】草野 浩一
【テーマコード(参考)】
3H022
3L050
5H019
5H607
【Fターム(参考)】
3H022 AA01 BA06 CA01 CA13 CA28 DA07 DA11 DA13 DA20 
3L050 BF02
5H019 AA06 AA10 CC02 CC03 DD01 EE01 FF01 FF03
5H607 AA00 AA04 BB01 BB04 BB09 BB13 BB14 BB25 CC01 CC05 DD17 DD19 FF06 GG01 GG02 GG09 GG25
発明者 藤田 誠 / 小俣 道夫 / 小笠原 元男 / 田口 勝也 / 粕谷 晃
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 空気調和機の室内機に装備されるドレン排水用ポンプにおいて、ポンプ室が上部ケーシングと下部ケーシングにより形成され、上部ケーシングには空気流入口及びドレン排出口が形成され、下部ケーシングにはドレン水の吸入口及び前記空気流入口に通じ、駆動用モータの回転軸に連結する回転羽根を収納する第1の空間と該第1の空間に通じ、上部ケーシングのドレン水の吐出口に通じる第2の空間を設けたことを特徴とするドレン排水用ポンプ。
【請求項2】 上部ケーシングにポンプ駆動用DCモータを装着した請求項1記載のドレン排水用ポンプ。
【請求項3】 空気流入口を上部ケーシングの側方に設けた請求項1又は請求項2記載のドレン排水用ポンプ。
【請求項4】 ドレン水の吐出口を、上方に延長して設けた請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のドレン排水用ポンプ。
【請求項5】 ドレン水吐出口を、ポンプの羽根車の最大径部より外側に設け、前記ドレン水吐出口の中心線を駆動用モータの回転軸と平行にした請求項1ないし請求項4のいずれかに記載のドレン排水用ポンプ。
【請求項6】 上部ケーシングに装着したDCモータをディスク型とした請求項1ないし請求項5のいずれかに記載のドレン排水用ポンプ。
【請求項7】 上部ケーシングにDCブラシレスモータを装着した請求項1ないし請求項6のいずれかに記載のドレン排水用ポンプ。
【請求項8】 駆動用モータの軸に溝、上部ケーシング側にメタル軸受けとその下部に軸受油流出防止用油受けとを設けた請求項1ないし請求項7のいずれかに記載のドレン排水用ポンプ。
【請求項9】 上部ケーシングと下部ケーシングをフランジ結合する際の下部ケーシングに設けたOリングを収容する溝の中心は回転羽根の中心よりずらした請求項1ないし請求項8のいずれかに記載のドレン排水用ポンプ。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、空気調和機の室内機に装備されるドレン排水用ポンプに関するものである。
【0002】
【従来の技術】空気調和機の室内機には、冷房運転時に蒸発用熱交換機の表面に空気中の水分が凝縮して滴下しドレン水となるため、このドレン水を周囲のごみと共にドレンパンに受けると共にドレン排水用ポンプの吸込口をドレンパン内に配置して、ドレン排水用ポンプで外部にドレン及びごみ等を排出することが行われている。
【0003】このような、ドレン排水用ポンプにおいては、電動機によりポンプケーシング内で高速回転される回転羽根が空気調和機の室内機のドレンパンに溜まったドレンを回転攪拌する。そして、このドレン水は、回転羽根と共に回転しながら遠心力によりポンプケーシングの内周面に押しつけられた状態になり、表面が上昇しケーシングの中心孔にドレン排水用ポンプの空気流入孔から空気が導入され、回転するドレン水の表面に略放物線の自由表面が形成される。即ちドレン水の速度エネルギーが、ポンプケーシング内周面を押圧する圧力エネルギーに変換され、ポンプケーシング内周面にある吐出口からドレン排水管を介して外部に排出される。
【0004】
【発明が解決しょうとする課題】従来のドレン排水用ポンプの駆動用電動機は、隈取りモーターを用いていたため、排水作用を行うポンプ部を小形化しても隈取りモーターが小形化できず、したがって、ドレン排水用ポンプとしてはあまり小形化ができず、軽量化もできなかった。
【0005】また、前記ポンプを構成する空気流入口を有する上部ケーシングと下部に垂直にドレン水吸込口を有し、側部に水平にドレン水排出口を有する下部ケーシングで構成されているので、ドレン排水管が下部ケーシング側方に突出しており、ドレン排水を外部に排水するドレン排水管をドレン排水口に装着した後に、前記ドレン排水管を上方に曲げるための空間を必要し、空気調和機の室内機の小形化の妨げになっていた。
【0006】又、駆動用電動機の効率が悪く、軸受の温度上昇が高く、耐久性の向上が図れなかった。
【0007】本発明は、ポンプ機能を損なわずに小形化、軽量化され、室内機の設置空間の縮小して室内機の小形化も可能になるドレン排水用ポンプを提供することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解決するために、空気調和機の室内機に装備されるドレン排水ポンプにおいて、ポンプ室が上部ケーシングと下部ケーシングにより形成され、上部ケーシングには空気流入口及びドレン排出口が形成され、下部ケーシングにはドレン水の吸入口及び前記空気流入口に通じ、駆動用モータの回転軸に連結する回転羽根を収納する第1の空間と該第1の空間に通じ、上部ケーシングのドレン水の吐出口に通じる第2の空間を設けた構成を主要な手段とするものである。
【0009】また、上記課題を解決するために、上部ケーシングにポンプ駆動用DCモータを装着した構成、空気流入口を上部ケーシングの側方に設けた構成、ドレン水の吐出口を上方に延長して設けた構成、ドレン水吐出口をポンプの羽根車の最大径部より外側に設け、前記ドレン水吐出口の中心線を駆動用モータの回転軸と平行にした構成、上部ケーシングに装着したDCモータをディスク型とした構成、上部ケーシングに装着したDCブラシレスモータ構成、駆動用モータの軸に溝、上部ケーシング側にメタル軸受けを設け、その下部に軸受油流出防止用油受けを設けた構成、及び上部ケーシングと下部ケーシングをフランジ結合する際の下部ケーシングに設けたOリングを収容する溝の中心は回転羽根の中心よりずらした構成を更に他の手段とするものである。
【0010】本発明は、上記のような多様な手段を採用することにより、ドレン排水用ポンプは、ポンプ機能を損なわずに小形化され、軽量化され、室内機のドレン排水用ポンプの設置空間の縮小により、室内機の小形化も可能になる。
【0011】具体的には、DCモータを使用したので、入力値が下がり、省エネルギーになり、電圧を可変することにより、回転数の制御が容易になり、また高速回転できるので、回転羽根の外径やケーシングの寸法も小形化が可能になる。高効率のモータを使用すると、モータの温度上昇が低くでき、軸受の耐久性が向上し、ポンプ自身の寿命も延びる。
【0012】上記モータを小形化と軽量化することができるので、ケーシング外周上方にはモータが張り出さないため、ケーシングの外周に沿ってドレン排水用ポンプの吐出口を設けることができる。これにより、取り付けホースの長さを短縮でき、吐出口の向きに対する考慮が不要になる。したがって、ポンプスペースを削減できる。また、ポンプの吐出口を上方に位置させることができたので、ドレン排水用ポンプ全体の形状がほぼ円柱状になり、梱包しやすい形状になる。そして、ホース取り付け時の荷重方向がシールの締め付け方向と一致するため、無理な荷重が係らない構造となる。
【0013】駆動用DCモータの重心とドレン排水用ポンプの重心を一致させることができるので、ドレン排水用ポンプ全体のバランスが向上し、駆動用モータの振動を減衰させることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態におけるドレン排水用ポンプを図面に従って説明する。図1に例示されるこの発明の実施の第1形態におけるドレン排水用ポンプは、円筒形の上部ケーシング1とポンプ室となる下端小径の略円錐形をなす円筒形の下部ケーシング2とがOリング3を介してフランジ結合で結合されて形成されている。
【0015】図2に示すように、上部ハウジング1には中心部に油を含浸したメタル軸受4を設け、駆動モータMの軸には前記メタル軸受4の下部近傍に溝7を設ける、また、ローターケース6が、他方の軸受けを有する円盤状のキャップ5に圧入されている。ローターケース6の内部にはマグネットロータ8、メタル軸受4を設けた軸10が収容されており、上部ケーシング1に封止接合されている。駆動用モータの軸10に溝7を設け、その下部に軸受油流出防止用油受け9が設けられている。さらに前記軸10には水切り板11と、その下方に回転羽根12が設けられている。
【0016】図3に示すように、上部ケーシング1の外部にはDCブラシレスモータMを収納する円筒部13が設けられている。円筒部13の内側には、奇数個の電磁コイルよりなるステータコイル14,15,16がローターケース6の外周にマグネットロータ8に磁力が対面するように固定されている。ステータコイルにはリード線17を結線し、樹脂で密閉固着されている。上部ケーシング1の外部円筒部に沿ってステータコイル15,16の間にドレン水の吐出管23が設けられている。さらに上部ハウジング1の側面19には、下部ハウジング2に通じる空気流入口18が設けられている。
【0017】図1に示す下部ケーシング2には、ドレン水の吸入口20に通じ、回転羽根12によりドレン水が高速回転する略円錐の第1の空間S1と、第1の空間S1に通じ、ポンプの羽根車の最大径部の外側に位置する吐出管23の吐出口22に通じる第2の空間S2が設けられている。上部ケーシング1と回転羽根12の中心と、中心をずらした溝9にOリング3を封入して封止し、フランジ結合されている。
【0018】図5には第2の実施形態を示す。この説明で第1実施形態と同じ部品、形状は同一の番号を用いる。図5に示す第2実施形態のドレン排水用ポンプは、円筒状の上部ケーシング1とポンプ室となる下端が小径部を有する略円錐形をなす円筒形の下部ケーシング2とは、Oリング3を介してフランジ結合されて形成されている。
【0019】上部ケーシング1の中心部には油を含浸したメタル軸受4を設け、他の軸受けを有する円盤状のキャップ5は、Oリング24を介して固定されている。上部ケーシング1とキャップ5で構成する空間内には、DCモータMの円盤状のロータマグネット25と軸受け4が設けられている。軸10は軸受け4により支持され水切り板11と、その下方に回転羽根12が設けられている。複数の電磁コイルからなるステータコイル26は、ロータマグネット25に磁力線が対面するように取付けられている。上部ケーシング1とキャップ5で構成される外部円筒部に沿って吐出管23が立設されており、上部ケーシング1の外側に吐出口22が設けられている。上部ケーシング1の底部面に仕切板27が嵌合され、下部ケーシング2に接続されている。仕切板27の中心孔28は空気流入口18と連接されている。
【0020】上部ケーシング1には、空気流入口18と連通してドレン水の増加によるメタル軸受け4にドレン水の侵入を防ぐ水切り板11が設けられている。仕切板27の中心には、上部に小径中心孔29、下部に大径中心孔30が、連通して形成され、大径中心孔30には下向きに突出した環状の返し部31が形成されている。仕切板27の上面は、ポンプ停止時に、ドレンが逆流した際、そこからドレンが流出し、仕切板27の上面に残留滞積しないように、小径中心孔29に向う緩い傾斜の円錐面にする。
【0021】下部ケーシング2はドレン水の吸入口20に通じ、回転羽根12とドレン水が高速回転する略円錐の第1の空間S1と、第1の空間S1と通じ吐出口22、吐出管23に通じる第2の空間S2で構成されている。下部ケーシング2は、上部ケーシング1とOリング3とでフランジ結合されている。
【0022】上記のような構成を有するドレン排水用ポンプの使用の態様について説明すると、ドレン排水用ポンプのコイルに電圧を印加すると、モータの回転軸と一体になったロータが回転を開始する。これに伴い回転軸に連結された回転羽根も同じに回転をはじめる。回転羽根の下方に滞留し接触したドレンは、羽根の遠心力によりケーシング内壁に飛ばされ、ケーシング内に流入される。このとき、ケーシング内壁部は高圧となり、回転軸の中心部は低圧になる。そして、ケーシング側部に設けた空気流入口より空気が流入し、ケーシング内部に空気とドレンの境界の自由表面が形成され、ケーシング側部上方に配置された吐出口からドレンは排出され、揚水される。
【0023】
【発明の効果】請求項1に記載した構成にすることにより、ドレン排水用ポンプの投影面積を減少させ、ポンプ設置面積を縮小することができる。また、ケーシング側部が満水になった後、上方よりドレンが吐出するので、吐出始めの空気、ドレン水混合流体のケーシング側壁への衝突音が緩和され、吐出始めの騒音を減少することができる。また、第2の空間を設けることにより、ドレン流体は上方の吐出口方向へまっすぐに流れ込み、従来のように吐出口側部でのドレンの剪断剥離は起こらず、緩やかに吐出口よりドレンを吐出することができる。また、吐出口を上方に設置することによりドレン排水用ポンプの投影面積を小さくすることができる。
【0024】請求項2に記載した構成にすることにより、電動機の著しく小形化することができる。更に、駆動用モータとポンプとのねじ締結の工数の削減が可能になる。
【0025】請求項3に記載した構成にすることにより、空気流入経路が長くなり、ポンプの水掻き音が、空気流入口内で減衰するため、水掻き騒音を緩和することができる。
【0026】請求項4に記載した構成にすることにより、空気調和機の室内機に設けるドレン排水用ポンプの設置面積を小さくすることができる。
【0027】請求項5に記載した構成にすることにより、ケーシング内部発生圧力はポンプの揚水能力を決定するが、ある回転数でのポンプの最大揚水能力を得るためにはケーシングの圧力分布をとらえ、最大圧力点に吐出口を設ける必要がある。その結果、請求項1の気体混入形遠心ポンプは、回転羽根最大径部より外側がもっとも高圧であり、その点でポンプの最大揚水能力を得ることができる。また、吐出口は側部だけでなく上方にも設置することができる。
【0028】請求項6に記載した構成にすることにより、ロータ外径をモータ収納内径ぎりぎりまでおおきくすることができ、同じモータ外径でもトルク性能を向上させることができる。したがって、必要なトルクが満足できれば、ディスクタイプに変更することで小形化が図れる。
【0029】請求項7に記載した構成にすることにより、低い消費電力で作動することができ、更に静音化と低振動化を実現することができる。また、電圧を容易に可変にすることができるので、回転数の制御が可能になり、静かで無駄のない最適な運転をすることができる。
【0030】軸受の寿命は含油の残量でほぼ左右されるが、軸受を設置したままでは、摩擦熱により、流出した潤滑油は垂れ流しになってしまい、軸受寿命は低下する。請求項8に記載した構成にすることにより、軸受の下部に油受け座を設けて回転軸を伝って下方へ流出する油を受けることができる。また、軸受の、含油密度は油の流出により上部ほど薄くなるが、軸受(焼結)の給油作用により、同密度を保持しようと働くため、油受けにたまった軸受油は再び軸受内部に戻り、モータ及びポンプの寿命を伸ばすことができる。また、駆動モータの軸の溝とメタル軸受けの間を油が循環するので、ドレン排水用ポンプの耐久性が増し、騒音を減少させることができる。
【0031】ポンプを小形化するためにはシールする部分を楕円にすることが望ましいが、楕円にした場合、Oリング組み付け時に、Oリング溝に嵌入しずらく、また外れ飛ぶ等の組み付け性が悪くなる。しかしながら、請求項9に記載した構成にすることにより、芯をずらすことにより、Oリングの組み付け性を保持することができる。




 

 


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