JPH0491395A - 液体ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、特に空調機器等から発生するドレンなどを排
出する液体ポンプの液体排出時に発生ずる振動と騒音を
一層低減するための立て軸遠心小型液体ポンプの改良に
係わる。

〔従来の技術〕

一般家庭や業務用の天井埋込型を含む冷房機など空調機
器のドレン排水ポンプとしては、従来から多くの技術が
提案されている。

例えば、本願出願人が先に提案した実開昭６３−５４８
８３号の排水ポンプにおいては、ポンプ本体の内部を大
気開放するための本体上部に嵌着した蓋とランナの軸と
の間隙からポンプ内部へ落下侵入する塵埃を阻止し、ま
たこの間隙から溢流するドレンが水切板等によって飛散
する水滴を防ぐためにモータと蓋との間に防塵カバーを
覆装し、更にドレンの溢流骨をドレンタンクに戻すため
の開放路を蓋の上部に設けている。

そしてまた、ドレン量が少なくなり、ドレンに空気が介
入して分断された氷塊による変動的渦巻状波をランナが
叩いて生ずる耳ざわりな騒音や振動を避け、ポンプの作
動中はランナ及びモータはその回転ごとに均一的な負荷
で回転して衝撃な（、従って作動音も遮断され、がっド
レンの量の多少に拘わらず、本体内部の排出口の開口部
を塞ぐようにドレンの水位を満たす水層を存在させるた
めに、前記開口部の上縁は、ランナーの上平行部に連な
る逆三角形の底辺である大径部と水平方向にほぼ一致す
るか、もしくはこれを越えない下方に位置する如く配設
する構成として遮音効果を求めている。

そして更に、実開平１−８５４９５号公報開示の排水ポ
ンプの技術によってドレンの発生が少ないことなどによ
ってその排出量の比較的少ないときに、前記開口部上縁
にあって恰もこれを覆って厚膜状に形成されていた旋回
水層が何等抵抗なく開口部から流出して空となって、そ
こから本体内に空気が呼込まれて再び前記振動や騒音の
発生する事を防止する目的をもって、前記厚膜状の旋回
水層を前記開口部から流出しないための掩堤を、前記開
口部の上縁の頂点を含む開口部端縁の上部に、本体内に
突起した面状に設けてさらに遮音効果を高めようとして
いる。

畝上のように改良した従来技術によって、前記振動およ
び騒音は甚だ減少し、振動は殆ど感じなくなったがしか
し、遠くの渓流のせせらぎか線画の様な音に混じって不
規則に高いシャリシャリという音が発生して耳ざわりで
ある。

この従来技術による液体ポンプを第３図Ａ、同Ｂの一部
断面を表す縦断面図、第３図Ｃのインペラ底面図によっ
て説明する。遠心ポンプであるからランナは以下インペ
ラと呼称を統一する。

この第３図Ａに示す液体ポンプは、モータ１７の駆動軸
１８と共にインペラ１０　’　″がポンプの本体１の内
部で回転すると、図示しないドレンパン（第２図Ａ２５
参照）のドレンが吸入口２から矢印ａの如く（第１図お
よび第２図Ａ参照）吸引され排出口３を経て矢印すの如
く（第１図および第２図Ａ参照）排出管２４から排出さ
れる。このときのドレンの水位は吸入口端３〜 縁２２（第１図参照）に常時接している状態に置くよう
にして騒音の測定をした。

この騒音の状態を第６図に示す。図は縦軸に騒音の高さ
ｄＢ（Ａ）をとり、横軸には時間ｔｓｅＣと、つぎに周
波数ｆＨｚをとる。

はじめに６　ｓｅｃ間騒音を測定し、ついで２０ｋＨｚ
までの音の周波数分析を行ったものである。

図において太い実線（イ）がこの従来技術のものであっ
て、その騒音の大きさは約３７〜３８ｄＢ　（Ａ）　、
人間の聴覚で所謂耳ざわりの音となる２〜５ｋＨｚの周
波数帯域では図示の通り騒音が高い。

このとくに発生する前記耳ざわすな騒音は渓流のせせら
ぎや馳雨の様な音であることは、何れにしても、気中で
水が打たれる現象によって発生するものと考えられる。

そこでこのポンプにおける液体の流動状態を観察するた
めに、本体ｌを透明プラスチックとし、本体１の排出口
３に接続する排出管２４も同様透明な管にした。

モータ１７は交流１００または２００Ｖ、２０Ｗ１回転
数は６０Ｈｚで滑りがあるため３０００〜３１００　Ｐ
ＰＭ、排出管２４の高さ６００ｎ＋ｎ＋とした。

このとき、ポンプ排水中に、本体１の中央部に気液混合
体が柱状に発生して、その状態を継続し図示する様にそ
の直径ｄ２は約３２ｍ／ｍである。ポンプ運転中の初期
以外は、ドレン水位が吸入口２を超えている限り、排出
管２４から気泡の上昇流出する状態は目視では認められ
ず排出流量は８８０ｍ１／分であった。

そこで、この気液混合体を発生する気体の混入は、空気
孔２１、開放路１５から、蓋１２とインペラ１０”のボ
ス９との間隙１３から、インペラ１０″の回転によって
その軸に近い中央部付近に負圧を生じて空気が本体１内
に導入することによるものではないかとの疑問をもった
。それ故、前記空気の導入を阻止するために、モータ１
７と空気孔２１および開放路１５を埋める閉塞充填材２
９を施して第３図Ｂに示すようになした。

その結果、前記柱状の気液混合体の直径ｄ３は約３０．
５　ｍ／ｍ、排出流量は９．００　ｍ　］　／分、運転
中の騒音は更に低下したが相変わらず不規則にやや高い
シャリシャリという耳ざわりな音が発生している。

そして、この音はポンプを取り付けた空調装置や建物の
天井壁等に反響したり共鳴すると矢張り騒音の苦情とな
る。

勿論、排出管２４内には第３図Ａの場合と同様気泡の存
在を目視することはできなかった。

前記した柱状の気液混合体の直径ｄ、、　ｄ３は、本体
ｌの立軸心から排出口３の開口部の下端までの距離の２
倍に近く、またランナＪＯ’″の羽根の三角大径部分の
底辺のほぼ２倍である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ここにおいて、この柱状の気液混合体の発生の要因はラ
ンナｌＯ″のほぼ三角形の羽根の回転時に比較的比重の
大きなドレン水は遠心力によって羽根の外周付近に旋回
水層を作りながら流出するが、空気は羽根の間の凹所に
抱込まれて外周方向に放出されずに残留してドレン水の
一部と混合して、ドレン水が渦状波の波立ちを起こして
いるためである。この問題点を解決することを本願発明
の目的とする。

〔問題を解決する為の手段〕

本発明は、以上の問題点を解決する為に、以下記述する
構成をもってその手段とするものである。

即ち、軸線を垂直としたぼぼ中空逆円錐形の本体内にこ
れとの間に間隙を有して回転自在に収められたインペラ
を備え、このインペラには、前記本体の下部の吸入口に
臨む小径部と、前記本体の上部の外周要部に設けた排出
口の開口部に臨みかつインペラの上平行部に連なる大径
部とがそれぞれ形成されている立て軸遠心ポンプであっ
て、 前記インペラは、その回転時に複数個の羽根の間に気液
混合体を包含残留させないための曲率をもって前記羽根
の外周縁を結びほぼ逆角錐状に構成して、騒音を低減さ
せたことを特徴とする特にドレン排水用の液体ポンプを
提供することによってその目的を達成したものである。

〔作用〕

本発明は、上記構成によって、モータと共にインペラが
回転し、本体下部の吸入口からのドレンは、該吸入口に
臨むインペラの小径部から逆角錐の稜の部分の周速度の
増大するのに伴い上方に送られて大径部に到り、さらに
この大径部に連なる上平行部で外周方向に遠心力で振り
切られようとするが、この最大周速度の部分およびその
上部にある本体内のドレンは、そこに排出口が開口して
いないので厚膜状の旋回水層が形成されそれにより空気
孔や開放路からの外気を遮断している一方、前記大径部
と水平方向に一致するか少なくともこれを超えない位置
に配設されている開口部頂点を有する排出口からドレン
はポンプの外部に排出処理される。

ドレンの排出管の立上げ高さ即ち吐出ヘッドの高い場合
に、ドレンの量が低下して該排出管から間欠的な逆流が
あっても、前記旋回水層はポンプ本体上部の外気を遮断
している。そして開口部頂点を含む開口部端縁の上部に
、本体内部に突起した面状の掩堤を備えたことによって
、前記旋回水層を形成しているドレンが排出口の方へ吸
出され難（障害となって、前記水層を維持し続は従って
遮音効果を助けてい、る。

更に、インペラが、その回転時に複数個の羽根の間に気
液混合体を包含残留せしめないための曲率をもって前記
羽根の外周を結びほぼ逆角錐状に形成しているので本体
内に柱状の気液混合体の発生がなく従って騒音を低減さ
せて殆ど聴覚では惑しられない程度である。

そして、ドレン量が増大したり、排出管の吐出ヘッドが
高いときに、ポンプで排出しきれなかったり、ポンプ停
止時に前記排出後から逆流した場合の溢流分は前記開放
路からドレンパンに戻される。更に前記溢流分によって
のモータや周辺機器の発錆や電気絶縁不良の要因発生を
防ぎ、かつ上部からの塵埃等の落下侵入を阻止すること
は前記防塵カバーの覆装によって解決されている。

〔実施例〕

本発明を、以下その実施例の一部断面を示す縦断面説明
図の第１図および透明な本体と排出管を備えてポンプ作
用中における本体内のドレン等流体の状態を観察するた
めの第２図Ａおよびそのインペラの形状を示す第２図Ｂ
、インペラの底面図を示す第３図Ｃによってこれを説明
する。

図において、モータ１７の駆動軸１８に軸のボス９をも
って同軸に直結され、該両軸１Ｂ。

９の軸線を垂直に、そしてその軸線の延線上のほぼ中空
逆円錐形のポンプ本体ｌ内にこれと適宜の間隙１１を有
して回転自在に収められ、前記本体１の下部の吸入口２
１に臨みその小径部６を、前記本体１の上部の外周要部
に設けた５字型の排出接手４に讃孔した排出口３の開口
部５に臨み、その上平行部７に連なる大径部８をそれぞ
れ形成したインペラ１０は、その回転時に複数個の羽根
の間に気液混合体を包含残留せしめない様な曲率をもっ
て前記羽根の外周を結びほぼ逆角錐状に形成している。

前記曲率については後記詳述する。

前記本体１の内部に二段に形成された逆円錐面２３にお
ける前記排出口３の開口部５の頂点はインペラ１０の大
径部８と水平方向にほぼ一致するか、もしくは少なくと
もこれを超えない下方に位置する。更に前記開口部５の
頂点を含む開口部５の端縁の上部に、本体ｌ内に突起し
た面状でアーチ形に開口部５の上部を覆う掩堤２０を設
けている。

前記本体ｌの上部には、蓋１２を嵌着固定し、蓋１２と
ボス９とに間隙１３を有する。モータ１７は蓋１２に螺
締着して取り付けである。駆動軸１８には、ボス９との
隙間に水切板１９を嵌装する。

蓋１２の上部とモータ１７の間には防塵カバー１４をバ
ッキング１６を介して覆装してあり、該バッキング１６
はその一部を欠除した溝状の空気孔２１を備える。

そしてまた蓋１２の上部に前記間隙１３を経て本体１の
内部と連通ずる溝状の開放路１５を設ける。排管接手４
には排出管２４を接続しである。

なお、モータ１７は隈取線輪型で、かつ、含油メタルの
軸受の潤滑油が下方へ流下するものを回収して上方へ吸
い上げ循環する配慮がなされている。

畝上の構成をもってなる本発明にかかる液体ポンプは、
第２図Ａに示す実験で、前述した第３図Ａ、Ｂにおける
が如き柱状の気液混合体を透明な本体１内に発見出来ず
、僅かにボス９と蓋１３との間隙１３の部分に直径ｄ、
で示す気泡混入部分を見受けるのみであり、勿論透明な
排出管２４内にも気泡は目視できなかった。

この第２図Ａに示した本発明の実験においては、前記し
た第３図Ａ、　Ｂの場合と全く同一条件であって、相違
するところはインペラＩＯのみである。

この本発明における実験において騒音のより一層低下し
たことは、第６図の細い実線（ロ）がこれを示しており
、その騒音の大きさは約３５ｄＢ　（Ａ）　、周波数分
析においても図示の様に低下している。流量は１．０１
／分を超え、吐出ヘッドｈを６５０１１１ｍとすること
も可能であった。

そして、ドレン水位がポンプの吸入口端縁２２を常に埋
設叫ている状態では、ポンプからの至近距離約２０ｃｍ
でも排水中の騒音は聴覚では殆ど惑しられない程静粛で
ある。

この流量および吐出ヘッドｈが従来技術の第３図Ａ、Ｂ
の場合より増加した理由は、インペラ１０の回転時に前
述した気液混合体を包含残留せしめないので、圧縮され
やすい空気が無く従ってポンプの効率が上昇する為と考
えられる。

なお図中、ドレンパン２５にドレン溜部２６で示す凹所
を設けそこにドレンをストレーナ２８を介して集めさせ
ているのは、−船釣な空調機器においては外気温度や湿
度によって若干の相違はあるが、そこに発生するドレン
の水量は、３ＨＰのもので１００ｍ１／分、Ｉ　ＯＨＰ
のもので３５０ｍ１／分程度の少量であるためにポンプ
は絶えず間欠運転状態であり、ポンプの吸入口２の吸入
口端縁をなるべく水没させて置くことが望ましいからで
あるが、このドレン溜部２６の凹所を備えずとも差し支
えない。

つぎに、本発明におけるインペラ１０について、第２図
Ｂの斜視図および第２図Ｃの底面図によって説明する。

第２図ＢにおけるインペラＩＯの回転方向は矢印Ｃで示
し、第２図Ｃにおい′ζは回転方向を矢印ｅで示してい
るが、これは、第３図Ｃに示す従来技術のインペラｌＯ
″の回転方向の矢印ｅ′と同様である。

その他の符号は第１図の場合と同様である。

つぎに、インペラ１０の特にそのほぼ角錐面の形状は、
従来技術のもの即ち第３図Ｃに示すようなその回転時気
液混合体を包含残留せしめる凹部を有することの無いも
のとしている。

即ち第２図Ｃに示す様に、各羽根の外周を結びほぼ逆角
錐状に形成したインペラ１０の上平行部７、大径部８、
小径部６を含む各稜間を結ぶ線は直線に近い曲率半、径
の大きなものになる。

詳しくは、前記各校は、前記上平打部７等にポリュート
ポンプの羽根の形状の一部をもった幅ｌのランドを備え
ているので、前記曲率半径のインペラ１０の軸心に最も
近い個所ｇにおける内接円の接線ｇ−ｊが図の様に次の
稜線をかすめずに外れている程度であれば、前記気液混
合体の包含残留現象は発生しない様になり、ドレン排水
時インペラの回転開始後数秒でポンプの本体ｌ内の気泡
は排出されてしまう。

換言すれば、前記はぼ逆角錐状のインペラ１０の各角錐
面の何れの個所にあっても軸心に直角な断面における内
接円の接線ｇ−ｊが、つぎの稜線に接しない程度の曲率
をもった曲線でインペラの外周を形成すれば、前記柱状
の気液混合体を発生することがなく、従って排水時に耳
ざわりな騒音の発生もないのである。

また、第４図ＡおよびＢに示す様に１、上平行部７′を
角柱とし、大径部８′と小径部６′の間を截頭角錐とし
たインペラ１０′を用いた場合も騒音防止効果は、第２
図への場合と同様であった。

因みに、前記第４図ＡおよびＢにおける上平行部７′の
角柱面の部分を第２図Ｃに示すもの、曲率半径よりやや
小さいものに変更したものはポンプの流量はやや増加す
るが泉の水が礫床の小水路を流れるときの様な音を発生
する。

さらに、第５図ＡおよびＢに示す様に、第４図Ａの上平
行部７′相当の７″および大径部８′から小径部６′相
当の８＃から６“の間を外史の形状としたインペラｌＯ
″を利用すると第２図Ａと同様な騒音防止効果があるが
ポンプの流量は低下する。

以上述べた実施例においてのインペラはほぼ逆三角錐状
のものを列挙したが、これに限るものではなく、排出流
量および排出揚程の低下を慮外するならば、四角、五轡
等はぼ逆子角錐状のインペラでも騒音の低下は可能であ
る。

〔発明の効果〕

以上、詳述した通り本発明にかかる液体ポンプは、つぎ
に述べる様な効果がある。

（ａ）インペラは、その回転時に複数個の羽根の間に気
液混合体を包含残留せしめないための曲率をもって前記
羽根の外周縁を結びほぼ逆角錐状に構成して、ポンプの
本体内に柱状の気液混合体の発生することを排除し、従
って、液体の渦状波による波立ち水撃が無くなり、耳ざ
わすな騒音を防止する。

（ｂ）前記インペラの回転中に本体内部との間に被圧縮
性の気泡を介在させないので、ポンプの液体排出量と吐
出揚程を増し効率を高める。

（ｃ）本発明の詳細な説明作用の欄に記載した様に、イ
ンペラの上平行部およびその上部の本体内のドレンが旋
回水層を形成して遮音効果が助長されていると共に、ポ
ンプの排出口の開口部の頂点を含む開口端縁に上部に本
体内部に突起した旧状に設けた掩堤によって、前記旋回
水層を形成しているドレンが排出口の方へ吸い込まれる
のを防いで該旋回水層を維持している。

そしてポンプから溢流するドレンば、ポンプ４゜ の蓋の上部に設けた開放路からドレンパンに戻されモー
タの駆動軸に設けた水切板によって飛散する水滴は防塵
カバーによって遮蔽されているのでモータおよび周辺機
器の発錆や電気絶縁不良の要因発生のおそれなく、イン
ペラ軸のボスと蓋との間隙から落下侵入する塵埃等も前
記防塵カバーの覆装によって阻止されることは、先に提
案した実開昭６３−５４８８３号公報ならびに実開平１
−８５４９５号公報に開示された従来技術と同様である
。

以上詳述した利点を具備する本発明の液体ポンプは特に
空調機器などのドレン排水用として利用価値が甚だ大き
いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例の一部断面を表した縦断説明
図、第２Ａ図は第１図に示した本発明の実験説明図、第
２Ｂ図および第２Ｃ図は第１図に示した本発明のインペ
ラの斜視図ならびに底面図、第３Ａ図および第３Ｂ図は
従来技術によるポンプの実験説明図、第３Ｃ図は従来技
術によるインペラの底面図、第４Ａ図、第５Ａ図は本発
明の他の実施例のインペラの側面図、第４Ｂ図、第５Ｂ
図は第４Ａ図、第５Ａ図に示すインペラのそれぞれ底面
図、第６図は本発明および従来技術による液体ポンプに
おける騒音測定ならびに騒音の周波分析比較線図である
。 図中参照番号 １・・・・・・ ２・・・・・・ ３・・・・・・ ６．６’、６” ７．７’７″ ８．８’、８″ ９・・・・・・ １０．１０’ ・・本体 ・・吸入口 ・・排出口 ・・・・・・・小径部 ７″′・・・上平行部 ・・・・・・・大径部 ボス １０″　　１０″’ ・・・インペラ １１．１３・・・・間隙 １２　・　・　・　・　・　・　・蓋 １４・・・・・・・防塵カバー １５・・・・・・・開放路 ２０・・・・・・・掩堤 ２１・・・・・・・空気孔

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）軸線を垂直としたほぼ中空逆円錐形の本体内に、
   これとの間に間隙を有して回転自在に収められたインペ
   ラを備え、このインペラには、前記本体の下部の吸入口
   に臨む小径部と、前記本体の上部の外周要部に設けた排
   出口の開口部に臨みかつインペラの上平行部に連なる大
   径部とがそれぞれ形成されている立て軸遠心ポンプであ
   って、 前記インペラは、その回転時に複数個の羽根の間に気液
   混合体を包含残留させないための曲率をもって前記羽根
   の外周縁を結びかつほぼ逆角錐状に構成して、騒音を低
   減させたことを特徴とする特にドレン排水用の液体ポン
   プ。