JP6082977B2 - 自吸式ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、洗濯機に内蔵される風呂水吸水ポンプ等の自吸式ポンプに関するものである。

従来の洗濯機では、節水を目的として、風呂水吸水ポンプ等の自吸式ポンプ（以下、ポンプと呼ぶ）を内蔵し、洗濯槽に洗濯水を給水する給水行程にて、ポンプを動作させて、風呂水の残り湯を吸水し、洗濯水として再利用するものがある。（例えば、特許文献１）
特許文献１に記載されたポンプを内蔵した洗濯機では、洗濯機上部に配された給水電磁弁に水道蛇口から給水ホースが接続されている。

一方、ポンプ上部の吸水口には吸水ホースが接続され、吸水ホースの他端は浴槽の湯水へと配されている。そして、ポンプの呼び水口と吐出口から溢れた水は、洗濯槽へ導かれる構成となっている。

まず、給水電磁弁を通電し、給水電磁弁から水道水を供給する。供給された水道水は、その一部が呼び水口へ接続されたホースを通じてポンプ内に呼び水として供給される。給水電磁弁の通電停止後、ポンプモータの回転によってランナー（羽根車）室にてランナー（羽根車）が回転し、吸水ホース内の空気と呼び水が攪拌され気水混合状態となる。

その後、気水混合流体は、気水分離室にて再度、空気と水に分離される。分離された空気は吐出口と呼び水口から排出されるので、吸水ホース内の気圧が低下し、吸水ホース内に浴槽の湯水が吸い上げられる。吸い上げられた湯水は、ポンプ内に到達し、吐出口と呼び水口から排出されて洗濯槽へ給水される。

ここで、洗濯機においては、ポンプや他の機器が取り付けられる洗濯機上部の空間を有効活用するために、ポンプの小型化が求められてきた。

具体的には、ポンプの気水分離室の容積を小さくすることや、呼び水口や吐出口をより下部に配して吸水口のみを洗濯機上部板から露出させることで、ポンプを取り付ける洗濯機上部の空間の上下幅を小さくすることなどである。

特許文献１に示されるポンプ構造では、吸水ホース内の空気と呼び水が攪拌されて気水混合状態となっている間は、ポンプモータの回転に伴って、ランナー室より吐出された気水混合流体が、ポンプケーシング面にぶつかるために、呼び水口側が吐出口側よりも***した水面状態となる。

それは、渦巻形に形成されたランナー室から気水混合流体が呼び水口側の側面に向かって排出されるためである。

呼び水口を低くした場合、その***された水が呼び水口の内部に流れ込み、呼び水口の内部が満水状態となり、***される気水混合流体の水圧に押されて、呼び水口から呼び水の一部が徐々に排出されていき、呼び水水量が十分確保できなくなって気水分離の効率が低下し、自吸時間が増加する場合や自吸不能となる場合があった。

この課題に対して、例えば、特許文献２では呼び水口を吐出口よりも下部に配したポンプにおいて、内側にＬ字形パイプを接続し、他端開口部を吐出口最下部より上方に備える
ことでポンプ内からの呼び水の排出を防ぎ、呼び水口の位置を、従来よりも低くすることを提案している。

特開２０００−２９１５８１号公報 特許第２９０４１２６号公報

しかしながら、特許文献２に記載のＬ字形のパイプでは、給水電磁弁からの水道水の一部を呼び水としてポンプに給水する際に、Ｌ字形パイプの開口部が呼び水口よりもより上方に配されるため、給水電磁弁から供給される水道水の水圧が低く、結果的に呼び水口に到達する呼び水の水圧が低い場合、呼び水がポンプ内に供給できない場合があった。

また、呼び水口が斜め下方となるように傾斜して設置された場合に、水が入りにくくなるという欠点もあった。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、呼び水口を低く配した場合でも、呼び水口からの呼び水の排出を防ぎ、また、呼び水の水圧が低い場合でも、呼び水供給を妨げない構造を持つ自吸式ポンプを提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の自吸式ポンプは、モータ側ケーシングと、ホース側ケーシングと、仕切板などから構成された自吸式ポンプであって、ランナーと、前記ランナーを回転するポンプモータと、前記モータ側ケーシングと前記仕切板とにより形成され前記ランナーが収容され渦巻き形状に形成されたランナー室と、前記ホース側ケーシングに形成され前記ランナーの回転により風呂水を前記ホース側ケーシングと前記仕切板とにより形成された吸込室内に吸水する吸水口と、前記仕切板に設けられ前記吸込室と前記ランナー室とを連通する吸込孔と、前記モータ側ケーシングと前記仕切板と前記ホース側ケーシングとにより形成され前記ランナーの回転により前記ランナー室の渦巻き形状の端部に形成されたランナー室出口から水が排出される気水分離室と、前記ホース側ケーシングに設けられ前記気水分離室内に吸水された水を吐出する吐出口と、前記ホース側ケーシングに設けられ前記気水分離室内に呼び水を供給する呼び水口と、前記ランナー室に設けられ前記気水分離室から前記ランナー室に水が流入するための孔と、を備え、前記気水分離室内部において、前記呼び水口は、前記ランナー室出口の上部に設けられ、前記ホース側ケーシングには、前記呼び水口と連通した筒状構造体を設け、前記筒状構造体の断面積は、前記呼び水口の断面積よりも大きいことを特徴とするものである。

これによって、呼び水口を低く配した場合でも、呼び水口からの呼び水の排出を防ぎ、また、呼び水の水圧が低い場合でも、呼び水供給を妨げない構造を持つ自吸式ポンプを実現することができるようになる。

本発明の自吸式ポンプは、呼び水口を低く配した場合でも、呼び水口からの呼び水の排出を防ぎ、また、呼び水の水圧が低い場合でも、呼び水供給を妨げない構造を持つ自吸式ポンプを実現することができる。

実施の形態１における自吸式ポンプの断面図 実施の形態１における自吸式ポンプのホース側ケーシングの上面図 実施の形態１における洗濯機の自吸式ポンプの配管図 実施の形態１における自吸式ポンプの側面図 実施の形態１における自吸式ポンプの傾斜時の状態を示す側面図 実施の形態２における自吸式ポンプのホース側ケーシングの平面図 （ａ）実施の形態２における筒状構造体の断面図（ｂ）同、筒状構造体の他の例を示す断面図（ｃ）同、筒状構造体の他の例を示す断面図 実施の形態２における自吸式ポンプの筒状構造体を示す側面図 （ａ）実施の形態３における筒状構造体の断面図（ｂ）同、筒状構造体の他の例を示す断面図（ｃ）同、筒状構造体の他の例を示す断面図 従来の自吸式ポンプのホース側ケーシングの上面図 従来の自吸式ポンプにおける運転時の状態を示す側面図

第１の発明は、モータ側ケーシングと、ホース側ケーシングと、仕切板などから構成された自吸式ポンプであって、ランナーと、前記ランナーを回転するポンプモータと、前記モータ側ケーシングと前記仕切板とにより形成され前記ランナーが収容され渦巻き形状に形成されたランナー室と、前記ホース側ケーシングに形成され前記ランナーの回転により風呂水を前記ホース側ケーシングと前記仕切板とにより形成された吸込室内に吸水する吸水口と、前記仕切板に設けられ前記吸込室と前記ランナー室とを連通する吸込孔と、前記モータ側ケーシングと前記仕切板と前記ホース側ケーシングとにより形成され前記ランナーの回転により前記ランナー室の渦巻き形状の端部に形成されたランナー室出口から水が排出される気水分離室と、前記ホース側ケーシングに設けられ前記気水分離室内に吸水された水を吐出する吐出口と、前記ホース側ケーシングに設けられ前記気水分離室内に呼び水を供給する呼び水口と、前記ランナー室に設けられ前記気水分離室から前記ランナー室に水が流入するための孔と、を備え、前記気水分離室内部において、前記呼び水口は、前記ランナー室出口の上部に設けられ、前記ホース側ケーシングには、前記呼び水口と連通した筒状構造体を設け、前記筒状構造体の断面積は、前記呼び水口の断面積よりも大きいことを特徴とする自吸式ポンプとすることにより、筒状構造体および呼び水口内部に空気層を形成できるため、呼び水の排出を防ぐことができる。また、筒状構造体の断面が呼び水口の断面積より大きいため、呼び水の水圧が低い場合でも呼び水を供給しやすくなる。

第２の発明は、特に、第１の発明の筒状構造体の断面形状は、楕円、または多角形、または円弧と矩形との組み合わせからなる形状を有することにより、単純な円形状で発生しやすい表面張力の影響を低減して、呼び水の水圧が低い場合でも、呼び水の流入を容易とすることができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明の筒状構造体の断面積は、前記筒状構造体の軸方向に沿って徐々に変化するようにしたことにより、呼び水水圧が低い場合に、軸方向内面の傾斜を利用して、水を重力方向に沿って流すことで、呼び水の流入を容易とすることができる。

第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明の筒状構造体の内周面には、前記内周面に立設するリブを設けたことにより、呼び水水圧が低い場合に、筒状構造体内部に流入した呼び水を整流してポンプ内部に導くことができるので、呼び水の流入を容易とすることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、従来例と同じ構成のものは同一符号を付して説明を省略する。またこの実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態における自吸式ポンプの断面図を示し、洗濯機に搭載し風呂水を洗濯水として利用するための風呂水吸水ポンプとして機能する。図２は、本実施の形態における自吸式ポンプのホース側ケーシングの上面図、図３は、本実施の形態における洗濯機の給水電磁弁および自吸式ポンプの配管図を示す。

図１において、自吸式ポンプ（以下、ポンプと呼ぶ）は２つのケーシング（モータ側ケーシング１とホース側ケーシング２）、仕切板３、ポンプモータ４、ランナー５、逆止弁６などから構成されている。

モータ側ケーシング１は、ポンプモータ４の収納部７とオイルシール部８があり、ポンプモータ４は、オイルシール部８を介してモータ側ケーシング１に結合され、モータ軸１０には、ランナー５が取り付けられている。

ホース側ケーシング２には、浴槽まで接続する風呂水吸水ホース１５の吸水口１１と、吸込室１２が形成されている。また、ポンプ内に呼び水を供給する呼び水口１３と、ランナー５の回転により吸水口１１から吸水した風呂水を吐出する吐出口１４が設けられてい
る。

吸込室１２には、風呂水吸水ホース１５側に水が逆流するのを防ぐための逆止弁６が配されている。モータ側ケーシング１とホース側ケーシング２の間には仕切板３が配されており、２つのケーシングは、気密性が保たれるように接合されている。

この仕切板３は、ランナー室１６と吸込室１２を区分けしており、中央の吸込孔１７によって連通する。後述する図６に示すように、ランナー室１６は、渦巻き形状で、ランナー室１６にはケーシングから水が流入する孔２６が設けられている。ポンプ内部には気水分離室１８が形成されている。

次にポンプの動作について説明する。

図３において、風呂水吸水動作が開始になると、蛇口に接続された給水電磁弁１９が通電されて水道水が給水される。水は給水室２０に３０秒間供給され、給水電磁弁１９は非通電となって停止する。

給水室２０と給水電磁弁１９はパッキン２１によって接続され、給水室２０とポンプの呼び水口１３はパッキン２２ａを介して接続され、給水室２０とポンプの吐出口１４はパッキン２２ｂを介してで接続されている。

給水室２０は、大気開放となっており、大気圧に近い圧力の一部の水が給水時に呼び水口１３を通じてポンプ内へ供給され、溢れた水は下部の洗濯槽へと導かれる。

ポンプモータ４の回転により、ランナー５が回転する。これに伴い、吸水口１１を介して吸込室１２に接続された風呂水吸水ホース１５内の空気が吸込まれて吸込室１２は負圧となり、ランナー室１６内にて水が気水混合状態とされて気水分離室１８側に排出される。

気水分離室１８にて分離された水と空気のうち、空気は呼び水口１３及び吐出口１４より排出され、水は再び、孔２６を通じて、ランナー室１６に戻り風呂水吸水ホース１５内の空気を吸込んでいく。

図１０は、従来の自吸式ポンプのホース側ケーシングの上面図を示しており、図１０に示すように、ポンプ内に呼び水を入れてかつ吸水した風呂水を一部吐出する呼び水口１３と、吸水した風呂水を吐出する吐出口１４を設けている。

また、図１１は、従来の自吸式ポンプにおける運転時の状態を示す側面図で、呼び水口１３側のケーシング内部の水位２４が示されている。

従来、図１１に示すように、ランナー室１６から出てくる水が、ポンプケース壁面にぶつかってポンプケース内で***し水位２４が高くなる。そのため、ポンプを小型化し、呼び水口１３をより下方に配置しようとすると、***した水が呼び水口１３内で満水となるため、風呂水吸水ホース１５内部の空気を排出している途中では、呼び水口１３から水が排出されて、呼び水が低下してしまう。

しかしながら、本実施の形態によれば、図２に示すように、ケーシングの内部には、呼び水口１３と連通した筒状構造体２３を設けたのでこのようなことは生じない。

図４は、本実施の形態における自吸式ポンプの側面図で、呼び水口１３側のケーシング
内部の水位２４が示されている。

筒状構造体２３は、呼び水口１３と連通しており、ポンプのケーシング内部に延長されている。この構成において、ポンプモータ４が回転されると、ランナー室１６から排出された水が***して水位２４が上昇する。その***水位は、ランナー室出口２８の上部をピークとして低くなる。そして低くなった部分は空気層となる。

ランナー室出口２８の上部には、筒状構造体２３があるため、風呂水吸水ホース１５内の空気を気水混合している間は、***された水が筒状構造体２３の下部にぶつかるだけで筒状構造体２３の内部に入らず、また、筒状構造体２３の他端周辺も、空気層ができる位置となっているため、筒状構造体２３の内部に水はほとんど入らない。

このように、筒状構造体２３の端部をケーシング内の空気層まで到達する長さとすることで、筒状構造体２３および呼び水口１３内部を空気層とすることができ、呼び水口１３内部が満水になることがなく、呼び水の排出を防ぐことができる。

ポンプモータ４の運転を継続すると、やがて、風呂水吸水ホース１５内の全ての空気が排出され、浴槽からの水を吸込んでポンプ内で呼び水口１３及び吐出口１４より排出する。

このときは、ポンプ内が満水状態となるため筒状構造体２３内部も水で満たされて呼び水口１３も水で満たされるため、呼び水口１３と吐出口１４両方から水が排出される。

ポンプモータ４の運転を停止すると、ポンプ内の水位２４は呼び水口１３の下部の位置まで自然流出して低下した後、停止する。

このように筒状構造体２３を備えれば、ポンプ運転中のランナー部の水の***があっても呼び水が排出されずに継続してポンプ動作を行える。

図４に示すように、筒状構造体２３を呼び水口１３の断面積より大きく、断面の下端が呼び水口の下端よりも下に配することによって、呼び水口１３から入ってきた水が重力によって下側へ流れるので、呼び水口１３と同形状の筒状構造体２３にするよりも、呼び水が入りやすい。

図５は、本実施の形態における自吸式ポンプの傾斜時の状態を示す側面図で、呼び水口１３側が、若干下向きに傾いたときの水位２４の状態においても、筒状構造体２３の断面の広がり分が傾斜の影響を吸収するので、呼び水の水圧が低い場合でも呼び水を容易に供給することができる。

また、この筒状構造体２３の構成としては、ホース側ケーシング２と一体成型してもよいし、別部品をホース側ケーシング２の内側から呼び水口部に接合してもよい。

このように、呼び水口の断面積より大きい断面積を持つ筒状構造体を延長して備えることにより、呼び水の水圧が低い場合や、呼び水口と吐出口側が斜め下方になるように傾斜して取り付けられても、呼び水が入りやすい構造となり、自吸するための呼び水を十分確保することができる。

（実施の形態２）
図６は、モータ側ケーシング１側から見たホース側ケーシング２の平面図を示す。

仕切板３にランナー室１６が形成され、ランナー室１６は渦巻き構造となっている。ランナー室１６から排出された気水混合状態の水は、気水分離板２５ａ、２５ｂ、２５ｃに衝突して流速が低減し、気体と水に分離されて空気だけが呼び水口１３と吐出口１４から排出されていく。

ここで、図６においては、筒状構造体２３の断面形状は、断面積が呼び水口１３よりも大きい円形を例示したが、図７は、筒状構造体２３の他の断面形状を例示したものである。

呼び水口１３の断面は、通常、ホースを接続するために円形状をしているが、筒状構造体２３側は、ホース接続という条件がないので円形以外の形状であっても良い。例えば、図７（ａ）に示す楕円形状、図７（ｂ）に示す長方形形状、図７（ｃ）に示す円弧と矩形との組み合わせからなる形状とすることができる。

図７（ａ）、図７（ｂ）、図７（ｃ）に示すように、筒状構造体２３の断面形状の下端を呼び水口１３の下端よりも下方の位置にずらすことによって、呼び水口１３から入ってきた水が、呼び水口１３と筒状構造体２３との連通部で重力によって下方に落下し、水の流れを発生させて呼び水を入り易くすることができる。

また、水は円弧状に表面張力を発生する性質があり、その影響で低水圧時に、筒状構造体２３内部で水の流れが阻害される場合があるが、図７（ａ）に示す楕円形状や、図７（ｂ）に示す長方形形状にすることで、低水圧時でも水の流れが阻害されることはない。

図８は、筒状構造体２３の他の例を示す側面図である。

図８において、筒状構造体２３は若干下方に向けて傾斜しており、また、筒状構造体２３の断面積が、筒状構造体２３の軸方向に沿って徐々に変化するようにしたものである。

このように、筒状構造体２３に傾斜部分を設けることで、傾斜部分に水を伝わらせることによって水の流れを発生させて呼び水を入り易くすることができる。

なお、呼び水口１３は、ランナー室１６の出口より上位置までは下げて対応することができる。

（実施の形態３）
図９に示すように、筒状構造体２３の内周面の下部に、内側に凸のリブ２７を設ける。

このように、筒状構造体２３の内周面に立設するリブを設けることで、筒状構造体２３の中を流れる水が整流されて、より滑らかに呼び水がポンプ内に供給できる。

以上のように、本発明にかかる自吸式ポンプは、呼び水口の位置低い場合でも、ポンプモータ運転中の呼び水排出を防ぐことができるので、風呂水吸水ポンプ等の自吸式ポンプを備えた機器に適用できる。

４ ポンプモータ
５ ランナー
１１ 吸水口
１３ 呼び水口
１４ 吐出口
２３ 筒状構造体
２７ リブ

Claims (4)

1. モータ側ケーシングと、ホース側ケーシングと、仕切板などから構成された自吸式ポンプであって、ランナーと、前記ランナーを回転するポンプモータと、前記モータ側ケーシングと前記仕切板とにより形成され前記ランナーが収容され渦巻き形状に形成されたランナー室と、前記ホース側ケーシングに形成され前記ランナーの回転により風呂水を前記ホース側ケーシングと前記仕切板とにより形成された吸込室内に吸水する吸水口と、前記仕切板に設けられ前記吸込室と前記ランナー室とを連通する吸込孔と、前記モータ側ケーシングと前記仕切板と前記ホース側ケーシングとにより形成され前記ランナーの回転により前記ランナー室の渦巻き形状の端部に形成されたランナー室出口から水が排出される気水分離室と、前記ホース側ケーシングに設けられ前記気水分離室内に吸水された水を吐出する吐出口と、前記ホース側ケーシングに設けられ前記気水分離室内に呼び水を供給する呼び水口と、前記ランナー室に設けられ前記気水分離室から前記ランナー室に水が流入するための孔と、を備え、前記気水分離室内部において、前記呼び水口は、前記ランナー室出口の上部に設けられ、前記ホース側ケーシングには、前記呼び水口と連通した筒状構造体を設け、前記筒状構造体の断面積は、前記呼び水口の断面積よりも大きいことを特徴とする自吸式ポンプ。
2. 前記筒状構造体の断面形状は、楕円、または多角形、または円弧と矩形との組み合わせからなる形状を有することを特徴とする請求項１に記載の自吸式ポンプ。
3. 前記筒状構造体の断面積は、前記筒状構造体の軸方向に沿って徐々に変化するようにした請求項１または２に記載の自吸式ポンプ。
4. 前記筒状構造体の内周面には、前記内周面に立設するリブを設けた請求項１〜３のいずれか１項に記載の自吸式ポンプ。