JP5193317B2

JP5193317B2 - 空気調和機用排水ポンプ

Info

Publication number: JP5193317B2
Application number: JP2011006721A
Authority: JP
Inventors: 康明小野寺
Original assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Current assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Priority date: 2011-01-17
Filing date: 2011-01-17
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2031-01-17
Also published as: CN102705265A; JP2012149529A; CN102705265B

Description

本発明は、空気調和機のドレンパンに溜まったドレン水（結露水）を排水するための空気調和機用排水ポンプに関する。

従来、空気調和機において、ドレンパンに溜まったドレン水（結露水）を排水する排水ポンプの駆動、停止の制御をするために、ドレンパンに溜まっている水の量を検出する必要がある。このため、ドレンパン内のドレン水（結露水）の水位（ドレン水位）を検出するフロートスイッチを備えたものが特開２００１−１２７９３号公報（特許文献１）、特開２００４−８５００１号公報（特許文献２）に開示されている。また、殺菌装置を動作させるために、ドレン水位を検知するドレン水位センサを備えたものが特開２０１０−７９０６号公報（特許文献３）に開示されている。

特開２００１−１２７９３号公報特開２００４−８５００１号公報特開２０１０−７９０６号公報

特許文献１のものは、ドレン容器内にドレンポンプ（排水ポンプ）とフロートスイッチをそれぞれ別部品として設置している。特許文献２のものは、ドレンポンプとフロートスイッチが並設され、両者に取付けられる支持機構により一体化した状態となっている。また、特許文献３のものは、ドレン水位センサがドレンポンプの取り付け部材に固定される。

このように、従来の技術ではフロートスイッチあるいはドレン水位センサが、ドレンポンプの外に設けられているので、空気調和機内で余分な取付けスペースを必要としている。

本発明は、ドレン水位を検出できるようにしながら空気調和機内での占有スペースの削減を図れる空気調和機用排水ポンプを提供することを課題とする。

請求項１の空気調和機用排水ポンプは、モータ部によりポンプ部のインペラを回転させて、前記ポンプ部で水の吸込み及び排出を行う空気調和機用排水ポンプにおいて、前記ポンプ部は、前記モータ部の駆動軸に連結される前記インペラを収容するポンプ室ケースと、前記ポンプ室ケースの前記モータ部側に配設されるとともに前記駆動軸から離れた位置で前記モータ部を支持する支持部が形成された蓋ケースとを備え、前記支持部の内側で前記駆動軸の周りに、円筒形状のフロートを前記駆動軸の軸線方向に移動可能に配設するとともに、前記モータ部の前記ポンプ部側に前記フロートの接近により作動する感知器を設けたことを特徴とする。

請求項２の空気調和機用排水ポンプは、請求項１に記載の空気調和機用排水ポンプであって、前記蓋ケースの前記支持部が、円筒形状でその外周に前記軸線と平行に複数の凸条が形成された縦壁と、該縦壁の外側の外壁とからなり、前記フロートにはその中央の貫通孔と外周を導通する溝が形成されるとともに、前記縦壁と前記外壁にはそれぞれスリットが形成され、該縦壁と外壁の前記モータ部側の端面で該モータ部を支持するとともに、前記フロートの溝から、縦壁の内側、縦壁のスリット、縦壁と外壁の間の空隙、外壁のスリットを通って外部に通じる通路が前記凸条を含むことでラビリンス構造を構成していることを特徴とする。

請求項３の空気調和機用排水ポンプは、請求項１に記載の空気調和機用排水ポンプであって、前記フロートの外周に前記軸線と平行に複数の凸条が形成され、前記蓋ケースの前記支持部が、円筒形状の外壁であり、前記フロートにはその中央の貫通孔と外周を導通する溝が形成されるとともに、前記外壁にはスリットが形成され、該外壁の前記モータ部側の端面で該モータ部を支持するとともに、前記フロートの溝から、フロートと外壁の間の空隙、外壁のスリットを通って外部に通じる通路が前記凸条を含むことでラビリンス構造を構成していることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機用排水ポンプ。

請求項４の空気調和機用排水ポンプは、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の空気調和機用排水ポンプであって、前記モータ部は、樹脂モールド部内にステータユニットを一体成型したステータ回路部を有するＤＣブラシレスモータであり、前記フロートの前記モータ部側に磁石が設けられ、前記感知器が前記磁石により作動する磁気検出器であり、該磁気検出器が前記モータ部の樹脂モールド部内で前記ポンプ部側の端面に接近して該樹脂モールド部と一体成型されていることを特徴とする。

請求項１の空気調和機用排水ポンプによれば、モータ部をポンプ部側の蓋ケースの支持部により支持し、この支持部の内側でモータ部の駆動軸の周りにフロートを配設し、このフロートの浮上をモータ部の感知器で感知するようにしたので、ドレン水位を検出する手段を排水ポンプ内に内蔵した構成となり、空気調和機内の占有スペースを削減することができる。

請求項２の空気調和機用排水ポンプによれば、請求項１の効果に加えて、モータ部を支持する支持部のラビリンス構造によりポンプの水掻き音が外部に漏れるのを防止することができる。

請求項３の空気調和機用排水ポンプによれば、請求項１の効果に加えて、モータ部を支持する外壁を支持部とし、この支持部とフロートとで構成されるラビリンス構造によりポンプの水掻き音が外部に漏れるのを防止することができるとともに、フロートがラビリンス構造を兼ねているので、構造を簡単にすることができる。

請求項４の空気調和機用排水ポンプによれば、請求項１乃至３のいずれか一項の効果に加えて、ステータユニットを一体成型した樹脂モールド部に感知器を埋設し、この感知器をポンプ部側の端面に接近して配置するようにしたので、樹脂モールド部による耐水性、耐腐食性の向上効果とともに、感知器によるフロートの接近を感知する感度が高まる。

本発明の実施形態の空気調和機用排水ポンプの一部破断側面図である。実施形態の空気調和機用排水ポンプにおけるフロートと蓋ケースの斜視図である。実施形態の空気調和機用排水ポンプのフロートの他の例を示す斜視図である。

次に、本発明の空気調和機用排水ポンプの実施形態を図面を参照して説明する。図１は実施形態の空気調和機用排水ポンプの一部破断側面図、図２は同空気調和機用排水ポンプにおけるフロートと蓋ケースの斜視図である。なお、図１は図２のＡ−Ａ断面に対応する。以下の説明で、空気調和機用排水ポンプを単に「排水ポンプ」ともいう。この排水ポンプはモータ部１０とポンプ部２０と固定部（ブラケット）３０を備えている。

モータ部１０は、軸受アッセンブリ１，２、ステータ回路部３及びロータ４を備えている。モータ部１０の中央には貫通孔３ａが形成され、貫通孔３ａの開口部内に軸受アッセンブリ１，２が配設されるとともに、この貫通孔３ａ内にロータ４が配設され、ロータ４の駆動軸４１は軸受アッセンブリ１，２により軸支持されている。ステータ回路部３は、樹脂モールド部３１内に、ステータユニット３２、回路基板３３、「感知器」としての磁気スイッチ３４等を一体成形により埋設して構成したものである。磁気スイッチ３４は回路基板３３に搭載されている。

樹脂モールド部３１はＢＭＣ（Ｂｕｌｋｍｏｌｄｉｎｇｃｏｍｐｏｕｎｄ）樹脂で形成されている。このＢＭＣ樹脂は、不飽和ポリエステルにガラス繊維のフィラーと炭酸カルシウム（充填剤）を混合してバルク状にした成形材料である。そして、ステータユニット３２及び回路基板３３等を金型にセットした後、金型にこのＢＭＣ樹脂を充填し、加圧・加熱処理を施すことで一体成形されている。そして、ステータユニット３１とロータ４は三相のＤＣブラシレスモータを構成している。

ポンプ部２０は、樹脂製で薄型円筒形のポンプ室ケース５と樹脂製で円筒形状の蓋ケース６とを有している。ポンプ室ケース５には、空気調和機の図示しないドレンパン内に配置される吸込み口５１と、図示しない排出管が接続される吐出し口５２とが形成されている。なお、ポンプ室ケース５の外周の２箇所には図示しない嵌合部が形成され、この嵌合部を蓋ケース６の下端部にスナップフィットすることによりポンプ室ケース５と蓋ケース６が取り付け固定されている。

ポンプ室ケース５内には、インペラ７が配設されている。インペラ７は、軸嵌合部７１を有するとともに、この軸嵌合部７１の下方に中心軸Ｌの方向に沿って延びる４枚の板状の小羽根７２を有しており、この小羽根７２は、吸込み口５１内に配置されている。そして、軸嵌合部７１がモータ部１０の駆動軸４１に固定されている。また、軸嵌合部７１と小羽根７２との間には、略逆円錐状に形成されたドーナツ状の中空円錐板７３を有しており、モータ部１０によりインペラ７が回転し、吸込み口５１内で小羽根７２が回転することにより、ドレンパンの水が吸込み口５１内に上昇し、その水が遠心力により中空円錐板７３側に移動する。そして、この中空円錐板７３と中空円錐板７３上に設けた大羽根７４とによりポンプ室ケース５内の水が回転し、その遠心力により水が吐出口５２から吐出される。

蓋ケース６の中央には、駆動軸４１及びポンプ部２０の中心軸Ｌの周りに水切り部６１が形成されており、この水切り部６１を駆動軸４１が貫通している。水切り部６１の外側には、モータ部１０側に延設された円筒状の縦壁６２が形成されている。図２に示すように、縦壁６２には、互いに１８０°離間した位置にスリット６２ａが形成されるとともに、外周には複数の縦の凸条６２ｂが形成されている。さらに、縦壁６２の外周にモータ部１０側に延設された円筒状の外壁６３が形成されている。この外壁６３の外周には２箇所に取付ボス部６３ａが形成されている。また、外壁６３には、縦壁６２のスリット６２ａから９０°離間した位置で、互いに１８０°離間した位置にスリット６３ｂが形成されている。

縦壁６２と外壁６３のモータ部１０側の端面はステータ回路部３の面内に位置しており、この縦壁６２の端面の全周がステータ回路部３の樹脂モールド部３１に当接することで、縦壁６２とがモータ部１０を支持している。なお、縦壁６２と外壁６３は「支持部」を構成している。そして、固定部３０をモータ部１０に嵌合させ、この固定部３０の取付ボス部３０ａと蓋ケース６の取付ボス部６３ａとを突き合せて、タッピングネジＮにより固定部３０が蓋ケース６にネジ止めされている。

縦壁６２の内側には、樹脂製で円筒形状のフロート８が配設されている。フロート８は、中央に貫通孔８ａを有しており、この貫通孔８ａに水切り部６１が遊嵌されるとともにモータ部１０の駆動軸４１が通されている。また、フロート８の底部には、貫通孔８ａと外周を導通する溝８ｂが形成されている。さらに、フロート８のモータ１０側となる面には、その全周にシート状のマグネット８１が貼着されている。図１に示すように、フロート８の軸Ｌ方向の高さは縦壁６２の高さよりＤだけ低くなっており、このフロート８は縦壁６２内で軸Ｌ方向に距離Ｄだけ移動可能に配置されている。

以上の構成により、空気調和機の運転で溜まったドレン水（結露水）はドレンポンプによって排水されるが、ドレンポンプにゴミの噛みこみ等が発生した場合は、ドレン水位が上昇し、蓋ケース６の内部まで水が浸入すると、フロート８が浮いてモータ部１０側にフロート８が移動する。所定の位置まで移動すると、モータ部１０の磁気スイッチ３４がフロート８の上部のマグネット８１の磁界に反応し、磁気スイッチ３４がＯＮ状態となり、外部へ異常信号として出力する。異常の原因には、ドレンパン内のゴミの噛みこみによって排水ポンプの排水量が減少し、ドレン水（結露水）の溜まるスピードの方が勝っている事などが考えられる。この磁気スイッチ３４の信号は、モータを駆動する電流を供給するためのＶｃｃ線及びＧＮＤ線が配設されたコネクタから外部に取り出される。

他の使用方法の一例として、フロートをドレンポンプの電源スイッチの代わりに使用する場合は、水位上昇を検出したときは異常と判断せずにドレンポンプに電源を投入し、当該排水ポンプのモータが駆動され、排水が行われる。ここで、水位検出のＯＮ／ＯＦＦ閾値付近でのチャタリング(ＯＮ／ＯＦＦの繰り返し)を防止するために、ＯＮ／ＯＦＦ閾値に適度のヒステリシスを設けることが良い。

ところで、水位が下がり排水ポンプのモータを停止したとき、又は排水ポンプへのＶｃｃ電源供給を止めた場合、あるいは意図せずに排水ポンプへのＶｃｃ電源供給が止まった場合には、ポンプの駆動力が失われるので、排出管の内部に残っている一定量の水が吐出口５２からポンプ室ケース５内に戻ってくる。この戻り水は、水切り部６１から蓋ケース６内にも溢れ出す。このとき、戻り水によりフロート８が押し上げられることがあり、このことによって磁気スイッチがＯＮとなる問題が考えられる。

しかしながら戻り水による水位上昇については、これを検出しないようにすることが適宜可能である。例えば、（１）排水ポンプ電源Ｖｃｃと磁気スイッチ電源とを共用とし、排水ポンプ電源ＶｃｃがＯＦＦのときには、磁気スイッチの電源もＯＦＦになるのでスイッチからの出力が出なくなる。（２）排水ポンプ電源Ｖｃｃと磁気スイッチ電源とが別になっている場合には、戻り水がフロートの周りから排出されるまでの時間を想定して、制御回路に緩応答回路(積分回路)を設ける。これらの例では、排水ポンプの制御回路の構成やプログラムにより調整することができる。なお、フロート８には溝８ｂが形成されており、フロート８の貫通孔８ａ内の戻り水は、フロート８の外部、縦壁６２及び外壁６３の外部に排出される。

回路構成の工夫について、上記（１）の例では、排水ポンプ電源Ｖｃｃと磁気スイッチ電源とを共用としたが、両者の電源を別々の２電源式にした場合を考える。このように、排水ポンプ電源Ｖｃｃと磁気スイッチ電源とを別々の２電源式にした場合には、排水ポンプが動いてないときであっても、フロートの上昇を検出することができ、水位の上下によってポンプを動かす制御が可能となる。このことは、省エネの効果をもたらすことになる。

縦壁６２と外壁６３はその間に空隙を形成している。また、縦壁６２の２つのスリット６２ａと、外壁６３の２つのスリット６３ｂは、軸Ｌ周りに互いに９０°離間した位置に形成されている。そして、フロート８の溝８ｂから、縦壁６２の内側、スリット６２ａ、縦壁６２と外壁６３の間の空隙、スリット６３ｂを通って外部に通じる通路は、ラビリンス構造となっている。したがって、主に吸込み口５１内で発生する水掻き音が、スリット６３ｂから外部に漏れるのを低減することができる。さらに、縦壁６２には、縦壁６２と外壁６３の間の空隙側に複数の凸条６２ｂが形成されているので、この凸条６２ｂにより音の乱反射や吸収が行われ、さらに、水掻き音が外部に漏れるのを低減することができる。

図３はフロートの他の実施形態を示している。このフロート９は、前記フロート８と同様に貫通孔９ａを有し、この貫通孔９ａに水切り部６１が遊嵌されるとともにモータ部１０の駆動軸４１が通されている。また、フロート９の貫通孔９ａと外周を導通する溝９ｂが形成され、さらに、モータ１０側となる面の全周にシート状のマグネット９１が貼着されている。このフロート９も軸Ｌ方向の高さが縦壁６２の高さよりＤだけ低くなっており、縦壁６２を無くした外壁６３内で軸Ｌ方向に距離Ｄだけ移動可能に配置されている。溝９ｂ、マグネット９１の作用は、フロート８と同様である。

このフロート９は、縦壁６２を無くした構造の蓋ケース６内に配設するものであり、蓋ケース６は縦壁６２が無いこと以外は前記の構造どおりである。この場合、外壁６３が「支持部」を構成する。フロート９の外周面には、複数の縦の凸条９２が形成されている。そして、フロート９の溝９ｂから、フロート９と外壁６３の間の空隙、スリット６３ｂを通って外部に通じる通路は、ラビリンス構造となる。また、フロート９には複数の凸条６２ｂが形成されている。したがって、前記同様に、主に吸込み口５１内で発生する水掻き音が、スリット６３ｂから外部に漏れるのを低減することができる。

以上の実施形態では、フロート８，９には、その全周にシート状のマグネット８１，９１を貼着するようにしているが、これは、フロート８，９が回動しても、磁気スイッチ３４をマグネット８１，９１の磁界に反応させるためである。しかし、マグネット８１，９１は、フロート８，９のモータ部１０側の磁気スイッチ３４に対向する位置の一箇所に設けるようにしてもよい。この場合は、フロート８，９の回動を防止する構造を採用する。この回動を防止する構造としては、例えば、水切り部６１を、軸Ｌに直角な面の断面形状として一箇所に直線部を設けたＤカット構造とし、フロート８，９の貫通孔８ａ，９ａも同様なＤカット構造とすることができる。

また、磁気スイッチ３４は、リードスイッチのような機械的なスイッチでもよいし、ホール素子や磁気抵抗素子等の磁気センサでもよい。

以上の実施形態では、モータ部１０が、ステータユニット３２、回路基板３３及び磁気スイッチ３４を樹脂モールド部３１内に埋設して構成したものであり、耐水性、耐腐食性にも優れている。さらに、磁気スイッチ３４を樹脂モールド部３１のポンプ部２０側の端面に接近して設けることができるので、磁気スイッチ３４による感度を高めることができる。

また、モータ部としては、モータケース内にステータユニット、回路基板、磁気スイッチ（感知器）、ロータ等を収容したタイプでもよい。

また、実施形態では、ポンプ部の蓋ケースにおいて外壁（及び縦壁）を全周に形成し、この外壁あるいは縦壁によりモータ部を支持するようにしているが、モータ部を支持する構造であれば別の構造でもよい。例えば、蓋ケースに、軸Ｌを挟んで対向する２箇所に一部の壁をモータ部側に延設し、この２箇所によりモータ部を支持するような構造でもよい。ラビリンス構造とはならないが、蓋ケースの構造を簡略化できる。

１，２軸受アッセンブリ
３ステータ回路部
３１樹脂モールド部
３２ステータユニット
３３回路基板
３４磁気スイッチ（感知器）
４ロータ
４１駆動軸
５ポンプ室ケース
６蓋ケース
６１水切り部
６２縦壁（支持部）
６２ａスリット
６３外壁（支持部）
６３ｂスリット
７インペラ
７１軸嵌合部
８，９フロート
８１，９１マグネット
１０モータ部
２０ポンプ部
３０固定部（ブラケット）
Ｌ軸

Claims

モータ部によりポンプ部のインペラを回転させて、前記ポンプ部で水の吸込み及び排出を行う空気調和機用排水ポンプにおいて、
前記ポンプ部は、前記モータ部の駆動軸に連結される前記インペラを収容するポンプ室ケースと、前記ポンプ室ケースの前記モータ部側に配設されるとともに前記駆動軸から離れた位置で前記モータ部を支持する支持部が形成された蓋ケースとを備え、
前記支持部の内側で前記駆動軸の周りに、円筒形状のフロートを前記駆動軸の軸線方向に移動可能に配設するとともに、前記モータ部の前記ポンプ部側に前記フロートの接近により作動する感知器を設けたことを特徴とする空気調和機用排水ポンプ。
前記蓋ケースの前記支持部が、円筒形状でその外周に前記軸線と平行に複数の凸条が形成された縦壁と、該縦壁の外側の外壁とからなり、前記フロートにはその中央の貫通孔と外周を導通する溝が形成されるとともに、前記縦壁と前記外壁にはそれぞれスリットが形成され、該縦壁と外壁の前記モータ部側の端面で該モータ部を支持するとともに、前記フロートの溝から、縦壁の内側、縦壁のスリット、縦壁と外壁の間の空隙、外壁のスリットを通って外部に通じる通路が前記凸条を含むことでラビリンス構造を構成していることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機用排水ポンプ。
前記フロートの外周に前記軸線と平行に複数の凸条が形成され、前記蓋ケースの前記支持部が、円筒形状の外壁であり、前記フロートにはその中央の貫通孔と外周を導通する溝が形成されるとともに、前記外壁にはスリットが形成され、該外壁の前記モータ部側の端面で該モータ部を支持するとともに、前記フロートの溝から、フロートと外壁の間の空隙、外壁のスリットを通って外部に通じる通路が前記凸条を含むことでラビリンス構造を構成していることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機用排水ポンプ。
前記モータ部は、樹脂モールド部内にステータユニットを一体成型したステータ回路部を有するＤＣブラシレスモータであり、前記フロートの前記モータ部側に磁石が設けられ、前記感知器が前記磁石により作動する磁気検出器であり、該磁気検出器が前記モータ部の樹脂モールド部内で前記ポンプ部側の端面に接近して該樹脂モールド部と一体成型されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の空気調和機用排水ポンプ。