JP2002054598A - 陸上ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸込ケーシング及び吐出ブラケットにおける
強度、耐食性或いは防錆性、コスト低減の問題と、配管
取付用フランジと吸込ケーシングとのボルト・ナット締
結における問題と、中間ケーシングにおけるコンパクト
化の問題と、インバータ付きポンプにおけるインバータ
設置スペース或いは大型化の問題と、ポンプ運転におけ
る高精度化及び高効率化の問題を解決することが出来る
陸上ポンプの提供。 【解決手段】 内部に羽根車（１２・・・）を収納した
胴部ケーシングの吸込側（１９）に設けられている吸込
ケーシング（２０）の吸込ケーシング本体（２４）は構
造部材として必要な強度を有する材料から形成され、吸
込ケーシング（２０）の第１及び第２の吸込カバー（２
６、２８）は接液部材として必要な不錆性を有する薄板
材料から形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、陸上に設置されて
使用されるポンプの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１８は、陸上に設置されて使用される
ポンプの従来技術を示している。図１８において、全体
を符号１で示すポンプは、モータ（誘導電動機）２によ
り駆動される。このポンプ１の外郭は、外ケーシング
３、中間ケーシング（吸込用）４、中間ケーシング５で
包囲されている。そして、これ等のケーシング３、４、
５の内部を、羽根車６でヘッドが付加された水が流過し
て、吐出口７から吐出される。

【０００３】なお図１８において、符号８は、ポンプ１
及びモータ２を載置するためのベースである。

【０００４】ここで、ポンプの段数が増えて、寸法が大
きくなれば、外ケーシング３が無い場合、中間ケーシン
グ（吸込用）４は、配管荷重等のため、構造部材として
一定以上の強度が要求される事となる。しかし、図１８
で示す従来技術においては、中間ケーシング（吸込用）
４は板金製であるため、構造部材としての強度を持たせ
る事が困難である。そこで、外ケーシング３が必要とな
る。

【０００５】一方、例えばアルミニウム等により、別
途、外ケーシングの代わりに吸込ケーシングを鋳造によ
り製造すれば、構造部材として必要な強度を持たせるこ
とは可能である。しかし、吸込ケーシングは接液部材で
あるため、アルミニウム鋳造品で構成した場合には、腐
食・劣化という問題を生じてしまう。

【０００６】ステンレスにより吸込ケーシングを構造部
材として製造すれば、強度及び耐食性の問題は解消出来
る。しかし、ステンレスを吸込ケーシングとして加工す
るのであれば、その製造コストが高騰してしまうという
問題を有している。これに対して従来技術では、上述し
た様な吸込ケーシングの強度と耐食性或いは防錆性と、
コスト低減という３つの要請を同時に解決する事が出来
ない。そして吐出ブラケットについても、同様な問題が
存在している。

【０００７】これに加えて、構造部材として吸込ケーシ
ングを構成した場合には、配管取付用フランジと吸込ケ
ーシングとが確実且つ容易に接続されなければならな
い。そして、接続に際しては、その作業性及び確実性か
ら、所謂ボルト・ナット締結を行うのが好ましい。しか
し、配管取付用フランジと吸込ケーシングとをボルト・
ナット締結するに際して、吸込ケーシング内に孔を穿孔
して、当該孔内にナットを挿入して、ボルトと締結する
のが一般的であるが、締結に際して、ナットが孔内を回
転したり、或いは移動してしまい、ボルトとナットとが
螺合せず、ボルト・ナット締結が出来ないという事態が
考慮される。

【０００８】さらに、中間ケーシングにおいては、その
寸法を小さくして、コンパクト化したいという要請が非
常に強い。しかし、従来技術においては、中間ケーシン
グをコンパクト化する事が困難である。

【０００９】また、ポンプ運転に際して精緻な制御を実
現するために、インバータ及びインバータ冷却構造を配
置したいという要請が存在する。しかし、図１８で示す
様な従来のポンプにおいては、インバータ付きポンプと
して構成した場合において、インバータを設置するスペ
ースを確保することが困難であるため、大型化してしま
う。このことは、昨今のコンパクト化の要請に反してし
まう。

【００１０】これに加えて、より精度の高い制御を行
い、効率的な運転を実現したいという要請が存在する。
しかし、誘導電動機を駆動源とする従来のポンプでは、
それ以上の高精度制御及び高効率化は不可能である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した様
な従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、吸
込ケーシング及び吐出ブラケットにおける強度、耐食性
或いは防錆性、コスト低減の問題と、配管取付用フラン
ジと吸込ケーシングとのボルト・ナット締結における問
題と、中間ケーシングにおけるコンパクト化の問題と、
インバータ付きポンプにおけるインバータ設置スペース
或いは大型化の問題と、ポンプ運転における高精度化及
び高効率化の問題を解決することが出来る陸上ポンプの
提供を目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明のポンプは、内部
に羽根車を収納した胴部ケーシングの吸込側に設けられ
ている吸込ケーシングが、構造部材として作用する吸込
ケーシング本体と、吸込ケーシングの接液表面を被覆す
る第１及び第２の吸込カバーと、該第１の吸込カバーと
第２の吸込カバーとの接続箇所に配置されたＯ−リン
グ、とを含み、前記吸込ケーシング本体は構造部材とし
て必要な強度を有する材料から形成され、前記第１及び
第２の吸込カバーは接液部材として必要な不錆性を有す
る薄板材料から形成されていることを特徴としている。

【００１３】かかる構成を具備する本発明によれば、吸
込ケーシングが、ポンプケーシングの構造部材として外
力や各種荷重を剛性の高い材料製の吸込ケーシング本体
が受け持ち、接液部材としての不錆性は、不錆性の薄板
材料から形成された第１及び第２の吸込カバーが受け持
つ。従って、必要な強度及び不錆性とを両立する事が出
来る。そして、不錆性材料であるステンレス等から削り
出すことに比較して、吸込ケーシング製造に関する労
力、コストを極めて低く抑える事が出来る。

【００１４】また本発明のポンプは、内部に羽根車を収
納した胴部ケーシングの吸込側に設けられている吸込ケ
ーシングは配管取付用フランジに接続されており、前記
吸込ケーシングに穿孔された孔内の段部にナットが固定
されており、該孔の周縁部の一部が押し潰された状態で
ナットの頭部を抑え込んでおり、前記配管取付用フラン
ジの外側から挿入されたボルトが前記ナットに螺合して
いることを特徴としている。

【００１５】そして本発明の固定方法は、段部を有する
孔内に締結部材（例えばナット）を固定する固定方法に
おいて、前記孔の段部に前記締結部材の底面が当接する
様に当該締結部材を前記孔内に挿入する工程と、工具
（例えばポンチ）により前記孔の周縁部の一部を潰しつ
つ当該工具を前記締結部材に向けて押し込み、潰しつつ
押し込まれた前記周縁部の一部で前記締結部材を抑え込
む工程、とを含むことを特徴としている。

【００１６】かかる構成によれば、吸込ケーシング本体
に穿孔された孔の段部に、ナットの様な締結部材を、そ
の底面が当接する様に挿入する。そして、所謂「ポン
チ」その他の工具により当該孔の周縁部の一部を潰しつ
つ、当該工具をナットに向けて押し込むことにより、工
具により潰された部分がナットの頭部を抑え込む様に加
工される。そのため、締結部材（例えばナット）が孔内
を回転したり、或いは移動する事が防止され、例えばボ
ルトとナットとを確実に螺合する事が出来る。そのた
め、例えば配管取付用フランジと吸込ケーシングとを、
容易且つ確実に接続することが出来る。

【００１７】本発明のポンプは、内部に羽根車を収納し
た胴部ケーシングの吐出側に設けられている吐出ブラケ
ットが、構造部材として作用する吐出ブラケット本体
と、吐出ブラケットの接液表面を被覆する吐出ブラケッ
トカバー、とを含み、前記吐出ブラケット本体は構造部
材として必要な強度を有する材料から形成され、前記吐
出ブラケットカバーは接液部材として必要な不錆性を有
する薄板材料から形成されていることを特徴としてい
る。

【００１８】この様な構成の本発明によれば、吐出ブラ
ケットは、構造部材として必要な強度を吐出ブラケット
本体に受け持たせ、接液部材として必要な不錆性を吐出
ブラケットカバーに受け持たせることにより、強度と不
錆性とを併せ持つ事が出来る。それと共に、吐出ブラケ
ットの加工コスト、或いは吐出ブラケットの加工作業に
費やされる労力を、大幅に節減する事が出来る。

【００１９】さらに本発明のポンプは、ポンプの吐出口
が中間ケーシング（吐出用）に形成されており、当該吐
出口を概略四角形に形成して、中間ケーシング（吐出
用）の軸線方向寸法及びバーリング高さを小さく構成し
たことを特徴としている。

【００２０】この様に、吐出口の平面形状或いは断面形
状を四角形とすることにより、中間ケーシング（吐出
用）軸線方向寸法とバーリング高さとを小さくし、以っ
て、中間ケーシング（吐出用）のコンパクト化を実現す
ると共に、バーリング工程を容易にする事が出来るので
ある。

【００２１】ここで、中間ケーシング（吐出用）の吐出
口の平面形状を四角形としたことによって、従来のシー
ル（例えばＯ−リング）をそのまま使用する事は出来な
い。しかし本発明のポンプは、ポンプの吐出口が形成さ
れた中間ケーシング（吐出用）は吐出ブラケットと接続
されており、その接続箇所にはスペーサが介装されてお
り、該スペーサは中心線方向に３つの段部が設けられて
おり、第１の段部は断面形状に対応して四角形に形成さ
れ、第２及び第３の段部はＯリングによって吐出ブラケ
ットとの間のシールが出来る様に、円形に形成されてい
る。

【００２２】この様に構成すれば、前記スペーサに３つ
の段部を設け、各々の形状を四角形、円形、円形とする
ことにより、断面形状が四角形となった中間ケーシング
（吐出用）の端部が、通常のＯ−リングにより、十分に
シールされた状態で吐出ブラケットと接続する事が出来
る。

【００２３】これに加えて、本発明のポンプはベース上
に載置されており、当該ベースの内部空間にはインバー
タ及びインバータ冷却構造が配置されている。

【００２４】ポンプを設置したベースの内部空間にイン
バータ及びインバータ冷却構造を配置することにより、
インバータ付きポンプ中にインバータ設置スペースを確
保しつつ、全体をコンパクト化する事が可能となる。

【００２５】本発明のポンプは、インバータを有し、且
つ、直流ブラシレスモータを駆動源として用いているポ
ンプにおいて、前記駆動源を制御する制御手段を備え、
該制御手段は、始動点から効率が最良となるポンプ定格
運転点までは定格トルクに等しいトルクにて運転を行
い、該ポンプ定格運転点から回転数が最大許容回転数に
到達する点までは出力を定格出力にて一定となる様な運
転を行い、前記回転数が最大許容回転数に到達する点か
ら基底回転速度点までは回転数が一定となる様な運転を
行う様に前記駆動源を制御する様に構成されている。

【００２６】また本発明のポンプの運転方法は、インバ
ータを有し、且つ、直流ブラシレスモータを駆動源とし
て用いているポンプの運転方法において、始動点から効
率が最良となるポンプ定格運転点までは定格トルクに等
しいトルクにて運転を行い、該ポンプ定格運転点から回
転数が最大許容回転数に到達する点までは出力を定格出
力にて一定となる様な運転を行い、前記回転数が最大許
容回転数に到達する点から基底回転速度点までは回転数
が一定となる様な運転を行うことを特徴としている。

【００２７】かかる構成を具備する本発明によれば、直
流ブラシレスモータを駆動源として用いるので、従来の
誘導電動機を駆動源とするポンプに比較して、より精度
の高い制御を行う事が可能であり、従来の誘導電動機で
は不可能であった定トルク運転、定出力運転、定回転数
運転を行うことが出来る。それにより、効率的な運転が
達成されるのである。

【００２８】

【発明を実施する最良の形態】図１において、全体を符
号１０で示すポンプは陸上に設置されて使用されるもの
であり、且つ、例えば電動モータＭの様な駆動手段によ
り駆動される。ここで図示の実施形態で示すポンプを駆
動するモータＭとしては、ＤＣブラシレスモータが用い
られる。

【００２９】明確には図示されていないが、モータの電
流、電圧、回転数等の情報がセンサ（図示せず）により
計測され、計測された情報は制御部（図示せず）に送ら
れ、該情報に基いて制御部ではトルク或いは出力を計算
する。ここで、モータ回転数については、モータに設け
られたホール素子等のセンサ（図示せず）からのパルス
をカウントすることにより、モータ回転数に換算出来る
情報を得ている。

【００３０】モータＭの出力軸１１には複数の（図１で
は４段或いは５段の）羽根車１２が取り付けられてお
り、吸込口１４から供給される作動液体（例えば水）は
複数段設けられた羽根車１２…によりヘッドを付加され
て、吐出口１６から吐出される。なお、この様な作動液
体（水）の流れは、図１においては、一点鎖線で示す矢
印Ｔにより、表現されている。

【００３１】羽根車１２…は、板金製の胴部ケーシング
１８内に収容されており、胴部ケーシング（吸込用）１
９の吸込口１４側は、吸込ケーシング２０に接続されて
いる。図示のポンプにおいては、ポンプケーシングは、
胴部ケーシング１８、吸込ケーシング２０等で構成され
ている。なお、吸込ケーシング２０には、後述する態様
にて配管取付用フランジが接続される。

【００３２】吸込ケーシング２０について、図２、図３
をも参照して、さらに詳細に説明する。

【００３３】吸込ケーシング２０は、ポンプケーシング
においては、力を受ける構造部材であると共に、作動液
体である水と接触する接液部材でもある。従って、所定
以上の強度と、水に接触しても錆びない不錆性とを兼ね
備えている必要がある。

【００３４】そのため吸込ケーシング２０は、特に図２
で明確に示されている通り、吸込ケーシング本体２４の
接液表面を、第１の吸込カバー２６及び第２の吸込カバ
ー２８で被覆し、且つ、第１の吸込カバー２６と第２の
吸込カバー２８との接続箇所にＯ−リング３０を配置し
た構成となっている。そして、吸込ケーシング本体２４
は、剛性の高い材料を用いて鋳物、（アルミ）ダイキャ
スト等により形成されており、第１及び第２の吸込カバ
ー２６、２８は、錆の発生しない不錆性の薄板材料から
形成されている。

【００３５】この様に構成すれば、ポンプケーシングの
構造部材として外力や各種荷重を受け持つ際には、剛性
の高い材料製の吸込ケーシング本体２４が受け持ち、接
液部材としての不錆性は、不錆性の薄板材料から形成さ
れた第１及び第２の吸込カバー２６、２８が受け持つ。
従って、必要な強度及び不錆性とを両立する事が出来
る。それに加えて、不錆性材料であるステンレス等から
削り出すことに比較して、吸込ケーシング２０製造に関
する労力、コストを極めて低く抑える事が出来るのであ
る。

【００３６】ここで、第２のカバー部材２８の端部２８
Ａは、Ｏ−リング３０の挿入以前は図２で点線で示す様
になっており、Ｏ−リング３０を挿入・設置した後に実
線で示す位置までかしめられる（かしめ構造）。そし
て、第２のカバー部材２８の端部２８Ａが「かしめ」ら
れることにより、Ｏ−リング３０は圧縮変形して、第１
及び第２の吸込カバー２６、２８とそれぞれ線接触をす
る。その結果、ポンプの作動流体である水が第１の吸込
カバー２６と第２の吸込カバー２８との接続箇所を通過
することは出来なくなり、吸込ケーシング本体２４が水
と接触して発錆する事が防止される。

【００３７】この吸込ケーシング２０を図２で示す矢印
Ｆ３方向から見た状態が、図３で示されている。図１に
関連して上述した通り、吸込ケーシング２０には配管取
付用フランジが接続される。

【００３８】ここで、吸込ケーシング本体２４は、例え
ばアルミニウムで構成されているが、アルミニウム製の
吸込ケーシング本体２４にネジ孔を切っても、必要な強
度が得られず、強度不足のネジ孔（或いは雌ネジ部）が
形成されてしまう。そのため、図１−図３で示す通り、
吸込ケーシング本体２４にはネジ孔（或いは雌ネジ部）
を形成せずに、ナット３４を吸込ケーシング本体２４に
穿孔された孔３３（図２）内に埋設し、ボルト３２（図
１参照）と螺合することにより、吸込ケーシング２０と
配管取付用フランジ２２とが接続している。

【００３９】なお、図３において、符号３６で示す複数
の孔は、ポンプ組立用のボルト（図示せず）を貫通する
ための貫通孔である。

【００４０】吸込ケーシング本体２４内に埋設されたナ
ット３４を用いて配管取付用フランジ２２を接続するに
際して、ナット３４が孔３３内で回転すること、及び、
図２の矢印３５方向へ移動してしまう事を防止する必要
がある。そのため、図示の実施形態によれば、図４、図
５で示す態様にて、ナット３４を孔３３内に埋設してい
る。

【００４１】図４において、吸込ケーシング本体２４に
穿孔された孔３３の段部３３Ｓにナット３４の底面３４
Ｓが当接する様に、ナット３４を孔３３内に挿入する。
そして、所謂「ポンチ」その他の工具３９により孔３３
の周縁部の一部（図４において符号４０で示す部分）が
潰されつつ、当該工具３９がナット３４に向けて押し込
まれる。その結果、図５で示す様に、工具３９が孔３３
の周縁部の一部を潰しつつ（図４の箇所４０）押し込ん
だ箇所４０Ａが、ナット３４の頭部３４Ｈを抑え込む様
に加工される。

【００４２】換言すれば、ナット３４は、孔３３の段部
３３Ｓと、工具３９により押し潰されて変形した部分４
０Ａとの双方から押圧され、或いは挟み込まれる。さら
に、ナット３４の挿入スペースに当たる孔３３の奥の部
分は、ナットの形状に合わせ、６角形としている。その
ため、ナット３４が孔３３内を回転したり、或いは、矢
印３５方向へ移動する事が防止されるのである。その結
果、ボルト３２（図１）はナット３４と確実に螺合し、
配管取付用フランジ２２が吸込ケーシング２０へ接続さ
れるのである。

【００４３】図１において、ポンプ１０の吐出口１６に
隣接する箇所であって、ポンプ１０と電動モータＭとの
境界箇所には、吐出ブラケット５０が設けられている。
図６を参照すれば明らかな様に、この吐出ブラケット５
０は、各種部材の荷重或いは外力を受け持つ構造部材で
ある吐出ブラケット本体５２と、吐出ブラケット本体５
２の接液箇所を被覆し以って水と接触する接液部材とし
て作用する吐出ブラケットカバー５４、とから構成され
ている。そして、吐出ブラケットカバー５４は、不錆性
材料から形成されており、水と接触しても発錆しない。

【００４４】従って、図６で示す吐出ブラケット５０に
よれば、構造部材として必要な強度と、接液部材として
必要な不錆性とを併せ持つ事が出来る。それと共に、ス
テンレスの様な不錆性材料から吐出ブラケットを削り出
していた従来の製造方法に比較して、図６で示す様な吐
出ブラケットであれば、加工コスト、加工作業に費やさ
れる労力を、大幅に節減する事が出来るのである。

【００４５】再び図１において、ポンプ１０の吐出口１
６は、中間ケーシング（吐出用）６０に形成されてい
る。中間ケーシング（吐出用）６０は、図７、図８にお
いて詳細に示されている。

【００４６】当該中間ケーシング（吐出用）６０（図
７、図８において（Ａ）で示す側に図示されているケー
シング）を上方から見た平面図である図７を参照すれば
明らかな様に、図示の実施形態の中間ケーシング（吐出
用）６０では、その吐出口１６が概略四角形（正方形）
に形成されている。そして、吐出口１６の平面（断面）
形状が四角形である点で、中間ケーシング（吐出用）６
０は、従来の中間ケーシング（吐出用）６０Ｂ（図７、
図８において（Ｂ）で示す側に図示されているケーシン
グ）と、明確に相違する。

【００４７】そして、図７から明らかな様に、吐出口１
６を四角形状に形成した本実施形態にかかる中間ケーシ
ング（吐出用）６０（図７の（Ａ）側）の軸線Ｃ方向寸
法ＲＡは、円形の吐出口１６Ｂを有する従来の中間ケー
シング（吐出用）６０Ｂ（図７の（Ｂ）側）の軸線Ｃ方
向寸法ＲＢに比較して、明らかに小さくなっている。な
お、図７において、本実施形態にかかる中間ケーシング
（吐出用）６０の軸線Ｃ方向寸法の減少分は、符号「Ｒ
δ」で示されている。

【００４８】また、図８から明らかな様に、本実施形態
にかかる中間ケーシング（吐出用）６０（図８の（Ａ）
側）のバーリング高さＨＡは、従来の中間ケーシング
（吐出用）６０Ｂ（図８の（Ｂ）側）のバーリング高さ
ＨＢに比較して、明らかに小さくなっており、その減少
分は符号「Ｈδ」で示されている。

【００４９】すなわち、図７、図８の（Ａ）側で示す本
実施形態にかかる中間（吐出用）ケーシング６０によれ
ば、吐出口の平面形状或いは断面形状を四角形とするこ
とにより、コンパクト化を実現し、バーリング工程を容
易にする事が出来る。

【００５０】ここで、図７、図８で示す様に吐出口１６
の平面形状を四角形（正方形）としたことによって、図
８から明らかな様に、中間ケーシング（吐出用）６０
（図８の（Ａ）側のケーシング）の形状は、従来の中間
ケーシング（吐出用）６０Ｂ（図８の（Ｂ）側のケーシ
ング）と相違する事となる。そのため、吐出ブラケット
５０（図６）との接続箇所において、従来のシール（例
えばＯ−リング）をそのまま使用する事は出来ない。そ
のため図示の実施形態においては、図９で示す様に、中
間ケーシング（吐出用）６０と吐出ブラケット５０との
接続箇所に、従来のものとは異なるスペーサ６４を設け
ている。

【００５１】図９において、中間ケーシング（吐出用）
６０の端部（図９では右端部）６０Ｅに吐出ブラケット
５０が接続されており、その接続箇所には、上述したス
ペーサ６４とＯ−リング６６とが配置されている。な
お、図９において、符号５２は吐出ブラケット本体、符
号５４は吐出ブラケットカバーを示している。

【００５２】図９及び図１０を参照してスペーサ６４の
形状を説明すると、スペーサ６４は３つの段部６４−
１、６４−２、６４−３を有しており、段部６４−１
は、四角形（正方形）の断面形状に対応する形状となっ
ており、段部６４−２、６４−３は、Ｏリング６６によ
って吐出ブラケット５０との間のシールが出来る様に、
円形に形成されている。

【００５３】図示の実施形態では、この様に３段に構成
されたスペーサを用いることにより、断面形状が特殊な
形状をしている中間ケーシング（吐出用）６０の端部６
０Ｅが、通常のＯ−リング６６により接続箇所が十分に
シールされた状態で、吐出ブラケット５０と接続する事
が出来る。

【００５４】図１１、図１２で示す本発明の実施形態に
おいては、ポンプ１０はベース７０上に載置されてい
る。そして、当該ベース７０の内部空間７０Ｉ（図１１
においてハッチングを付した箇所）には、明確には図示
されていないが、インバータ及びインバータ冷却構造が
配置されている。なお、インバータ及びインバータ冷却
構造は、公知・市販のものを使用可能である。換言すれ
ば、ベース７０の内部空間７０Ｉにインバータ及びイン
バータ冷却構造を配置した図１１、図１２のポンプは、
所謂「インバータ付きポンプ」として構成されているの
である。

【００５５】この様に構成した結果、図１１、図１２で
示す実施形態においては、インバータを設置するスペー
スを確保し、且つ、ポンプ装置全体をコンパクト化する
事に成功している。

【００５６】ここで、インバータ付きポンプを運転する
に際して、本発明によれば、直流ブラシレスモータ（Ｄ
Ｃブラシレスモータ）を駆動源として用いているので、
従来の誘導電動機を駆動源とするポンプに比較して、よ
り精度の高い制御を行う事が可能である。そのため、図
示の実施形態では、駆動源であるＤＣブラシレスモータ
は、図１３で示す様な特性を目指した制御を行ってい
る。

【００５７】図１３において、横軸方向は回転速度を示
しており、縦軸方向はトルクを示している。そして、図
１３で示す（目標とする）制御特性においては、回転速
度がゼロとなる点を始動点Ａとしている。そして、始動
点Ａから効率が最良となるポンプ定格運転点Ｂまでの領
域（符号Ａ−Ｂ間の領域）では、定格トルクに等しいト
ルクにて運転を行う（定トルク運転）。そして、ポンプ
の効率が最良となるポンプ定格運転点Ｂから、回転数が
最大許容回転数（基底回転数）に到達する点Ｃまでの領
域（符号Ｂ−Ｃ間の領域）では、出力を定格出力（効率
が最良となる出力）にて一定となる様な運転（定出力運
転）を行う。さらに、点Ｃから基底回転速度点Ｄまでの
領域（符号Ｃ−Ｄ間の領域）については、回転数が一定
となる様な運転を行う（定回転数運転）。

【００５８】ここで、明確には図示されていないが、図
示の実施形態にかかるポンプ或いは駆動モータには、そ
のトルクを測定するトルク測定手段、出力を測定する出
力測定手段、回転数を測定する回転数測定手段、これ等
の種々の測定手段からの測定結果信号に基いてポンプ又
はモータの運転を制御する運転制御手段、を有してい
る。なお、上述した各種運転手段は公知・市販のものを
使用すれば良く、運転制御手段のハードウェアも公知・
市販の制御手段を用いれば良い。

【００５９】図１４は、図１３で示す制御特性（図示の
実施形態で目指している特性）と、従来のポンプにおい
て駆動源として用いられている誘導電動機の特性とを比
較して示している。図１４において、図１３で示す特性
は実線で示されており、誘導電動機の特性は一点鎖線で
示す特性線ＰＡＭで示されている。なお、図１４におけ
る各種符号は、図１３で用いられている符号と同様であ
る。

【００６０】図１３で示す様な制御特性を有する（目標
としている）ＤＣブラシレスモータを駆動源としている
図示の実施形態のポンプ特性と、従来の誘導電動機を駆
動源とするポンプの特性とが、図１５において比較して
示されている。図１５において、太い実線で示す特性曲
線ＰＩＰは、図１３の制御特性を有するＤＣブラシレス
モータを駆動源としているポンプの特性曲線を示してい
る。そして、細い実線で示す特性曲線ＰＰＡは、誘導電
動機を駆動源とする従来のポンプの特性曲線を示してい
る。

【００６１】締切点（図１５において、特性曲線の各々
が縦軸と接触している点）から、定回転数、定出力領域
を経て、一定トルクとなる点Ｂ（設計点：出力基準点）
に至るまでの領域において、図示の実施形態にかかるポ
ンプのヘッド（揚程）は、従来のポンプのヘッドよりも
大きい。この事から、図示の実施形態にかかるポンプの
方が見掛け上の性能が向上している事が明らかであり、
見掛け上の性能がどの程度向上したかについては、図１
５においてハッチングで示す領域ＩＩＰが示している。

【００６２】図１６で示す「吐出量−出力特性図」にお
いて、太い実線で示す特性曲線は図示の実施形態で用い
られているＤＣブラシレスモータの特性を示しており、
吐出量が少ない領域（始動点に近い側）において、回転
数に上限を設けず、定格出力まで使用した場合の特性曲
線ｉＰＩＭと、回転数に上限を設け、定回転数制御を行
った場合の特性曲線ｒＰＩＭとに分かれている。細い実
線で示す特性曲線ＰＰＭは従来の誘導電動機の特性を示
している。

【００６３】ここで、締切点Ｐ（定格出力時の特性曲線
ｉＰＩＭと縦軸とが接触している点）でモータを運転し
続けた場合には、モータの温度上昇が著しく大きくな
り、焼損の恐れがある。また、小水量側の揚程が著しく
上昇する、という好ましくない状況が生じる。

【００６４】そのため、現実の特性曲線ｒＰＩＭによれ
ば、締切点はＱとなり定格出力の約５０％の地点となっ
ている。これにより、締切点において、モータの温度上
昇を抑えることが出来、小水量側の不要な揚程の上昇を
も抑えることが出来る。そして、図１６において符号Ｃ
で示す箇所で、定格出力時の特性曲線ｉＰＩＭと重な
る。現実の特性曲線ｒＰＩＭの締切点Ｑは、モータの温
度上昇の抑制が可能である範囲で、且つ、定格出力時の
特性曲線ｉＰＩＭに出来る限り近づける様に設定され
る。そして、同様な観点にて、現実の特性曲線ｒＰＩＭ
と定格出力時の特性曲線ｉＰＩＭとが重なる点Ｃも設定
される。

【００６５】図１３−図１６に関連して特性を説明した
ＤＣブラシレスモータにより図示の実施形態のポンプを
始動するに際して、図１６で示す締切点Ｑで温度上昇を
抑制する。そして、図１６の点Ｃに相当する条件に到達
するまで、一定回転数出運転を行う。次に、図１３、図
１４で説明した様に、ポンプ定格トルクとなる点Ｂに到
達するまでは一定出力で運転を行い、点Ｂから最大水量
点Ｒまで一定トルクで運転を行う。ここで、明確には図
示されていないが、例えばアナログ入力により、最高回
転数（最大回転数）の変更が可能である。

【００６６】次に図１７をも参照して、図１３−図１６
で説明した特性を実現するための運転制御について述べ
る。

【００６７】図１３−図１７で示すポンプの運転を開始
したら（図１７の「ＳＴＡＲＴ」）、ポンプを運転する
旨の指令が有るか否かを判断する（図１７のステップＳ
１）。ポンプを運転する旨の指令が無ければ（ステップ
Ｓ１がＮＯの場合）、ポンプ停止状態と判断し（ステッ
プＳ２）、ステップＳ１までリターンする（ステップＳ
３）。

【００６８】ポンプ運転指令がある場合には（ステップ
Ｓ１がＹＥＳ）、ポンプを始動し、加速する（ステップ
Ｓ４）。そして、トルクが定格トルク以下か否かを判定
する（ステップＳ５）。ここで、トルクの測定は図示し
ないトルク測定手段により行い、定格トルク以下か否か
の判定は図示しない制御手段で行われる。

【００６９】運転トルクが定格トルクを超えていれば
（ステップＳ５がＮＯ）、運転トルクが定格トルクとな
るまで回転数を下げてポンプ運転を行い（ステップＳ
６）、スタートにリターンする（ステップＳ７）。一
方、ステップＳ５において、運転トルクが定格トルク以
下ならば（ステップＳ５がＹＥＳ）、運転出力が定格出
力以下か否かを判断する（ステップＳ８）。ここで、運
転出力は図示しない出力測定手段により測定される。

【００７０】運転出力が定格出力を超えていれば（ステ
ップＳ８がＮＯ）、定格出力となる回転数まで回転数を
下げ（ステップＳ９）、スタートにリターンする（ステ
ップＳ１０）。一方、運転出力が定格出力以下ならば
（ステップＳ８がＹＥＳ）、回転数が最高回転数以下か
否かを判定する（ステップＳ１１）。

【００７１】回転数が最高回転数を超えていれば（ステ
ップＳ１１がＮＯ）、回転数を最高回転数まで下げて
（ステップＳ１２）、リターンする（ステップＳ１
３）。回転数が最高回転数以下ならば（ステップＳ１１
がＹＥＳ）、そのままスタートにリターンする（ステッ
プＳ１４）。

【００７２】以上の過程により、定格のトルク、出力、
回転数を超えること無く、定トルク、定出力、定回転数
の何れかの領域で、運転を継続することが出来る。

【００７３】なお、図示の実施形態はあくまでも例示で
あり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記載ではな
い。換言すれば、本発明の技術的範囲内であれば、図示
の実施形態を変形或いは変更する事が可能である。

【００７４】

【発明の効果】以上説明した本発明に係る陸上ポンプに
よれば、吸込ケーシングが、ポンプケーシングの構造部
材として外力や各種荷重を受け持つ際には、剛性の高い
材料製の吸込ケーシング本体が受け持ち、接液部材とし
ての不錆性は、不錆性の薄板材料から形成された第１及
び第２の吸込カバーが受け持つので、必要な強度及び不
錆性とを両立する事が出来る。それに加えて、不錆性材
料であるステンレス等から削り出すことに比較して、吸
込ケーシング製造に関する労力、コストを極めて低く抑
える事が出来る。

【００７５】また、吸込ケーシングの取付に際しては、
吸込ケーシング本体に穿孔された孔の段部にナット底面
が当接する様に挿入し、所謂「ポンチ」その他の工具に
より当該孔の周縁部の一部を潰しつつ、当該工具をナッ
トに向けて押し込むことにより、工具により潰された部
分がナットの頭部を抑え込む様に加工される。そのた
め、ナットが孔内を回転したり、或いは移動する事が防
止され、ボルトはナットと確実に螺合し、配管取付用フ
ランジと吸込ケーシングとが確実且つ容易に接続され
る。

【００７６】さらに本発明によれば、吐出ブラケット
は、構造部材として必要な強度と、接液部材として必要
な不錆性とを併せ持つ事が出来る。それと共に、ステン
レスの様な不錆性材料から吐出ブラケットを削り出して
いた従来の製造方法に比較して、吐出ブラケットの加工
コスト、或いは吐出ブラケットの加工作業に費やされる
労力を、大幅に節減する事が出来る。

【００７７】そして本発明によれば、吐出口の平面形状
或いは断面形状を四角形とすることにより、中間ケーシ
ング軸線方向寸法とバーリング高さとを小さくすること
が出来、中間ケーシングのコンパクト化を実現すると共
に、バーリング工程を容易にする事が出来る。

【００７８】ここで、中間ケーシングの吐出口の平面形
状を四角形としたことによって、従来のシール（例えば
Ｏ−リング）をそのまま使用する事は出来ない。しかし
本発明によれば、３つの段部を有するスペーサを設ける
ことにより、（吐出口の平面形状が四角形となった）中
間ケーシングの端部が、通常のＯ−リングにより接続箇
所が十分にシールされた状態で、吐出ブラケットと接続
する事が出来るのである。

【００７９】これに加えて本発明によれば、ポンプを設
置したベースの内部空間にインバータ及びインバータ冷
却構造を配置したので、インバータ付きポンプにおい
て、インバータを設置するスペースを確保しつつ、全体
をコンパクト化している。

【００８０】ここで、本発明は直流ブラシレスモータを
駆動源として用いるので、従来の誘導電動機を駆動源と
するポンプに比較して、より精度の高い制御を行う事が
可能である。その結果、従来の誘導電動機では不可能で
あった定トルク運転、定出力運転、定回転数運転を行う
ことにより、効率的な運転が可能となるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるポンプの全体構成を示す正面断
面図。

【図２】本発明で用いられる吸込ケーシングの正面断面
図。

【図３】図２で示す吸込ケーシングの側面図。

【図４】図２及び図３で示す吸込ケーシングを配管取付
用フランジに接続するためにボルト・ナット結合するた
めの作業における途中過程を示す断面図。

【図５】図４で示す作業の結果としてナットが固定され
た状態を示す断面図。

【図６】本発明で用いられる吐出ブラケットを示す拡大
断面図。

【図７】本発明で用いられる中間ケーシング（吐出用）
（Ａ）と従来の中間ケーシング（吐出用）（Ｂ）とを比
較して示す平面図。

【図８】本発明で用いられる中間ケーシング（吐出用）
（Ａ）と従来の中間ケーシング（吐出用）（Ｂ）とを比
較して示す正面図。

【図９】中間ケーシング（吐出用）と吐出ブラケットと
の接続状態を示す断面正面図。

【図１０】中間ケーシング（吐出用）と吐出ブラケット
とを接続するのに用いられるスペーサの拡大図。

【図１１】ベースに載置された状態の陸上ポンプを示す
一部破断側面図。

【図１２】ベースに載置された状態の陸上ポンプを示す
一部破断正面図。

【図１３】駆動源がＤＣブラシレスモータである場合の
目標とする制御特性を示す特性図。

【図１４】図１３で示す制御特性（目標とする特性）と
従来のポンプにおいて駆動源として用いられている誘導
電動機の特性とを比較して示す特性図。

【図１５】ＤＣブラシレスモータを駆動源としており且
つ図１３で示す様な制御特性を目標としているポンプの
特性と、従来の誘導電動機を駆動源とするポンプの特性
とを比較して示す特性図。

【図１６】本発明で用いられるＤＣブラシレスモータの
特性と、従来の誘導電動機の特性とを比較して示す特性
図。

【図１７】図１３−図１６で説明した特性を実現するた
めの運転制御を行うためのフローチャートを示す図。

【図１８】従来の陸上ポンプの一例を示す断面正面図。

【符号の説明】

１０・・・陸上ポンプ Ｍ・・・電動モータ １１・・・出力軸 １２・・・羽根車 １４・・・吸込口 １６・・・吐出口 １８・・・胴部ケーシング １９・・・胴部ケーシング（吸込用） ２０・・・吸込ケーシング ２２・・・配管取付用フランジ ２４・・・吸込ケーシング本体 ２６・・・第１の吸込カバー ２８・・・第２の吸込カバー ３０、６６・・・Ｏ−リング ３２・・・ボルト ３４・・・ナット ３６・・・ボルト貫通孔 ３９・・・工具 ３３・・・孔 ３３Ｓ・・・孔の周縁部 ３４Ｈ・・・ナットの頭部 ５０・・・吐出ブラケット ５２・・・吐出ブラケット本体 ５４・・・吐出ブラケットカバー ６０、６０Ｂ・・・中間ケーシング（吐出用） ６０Ｅ・・・中間ケーシング（吐出用）の端部 ＨＡ、ＨＢ・・・中間ケーシング（吐出用）のバーリン
グ高さ ６４・・・スペーサ ６４−１、６４−２、６４−３・・・段部 ７０・・・ベース ７０Ｉ・・・ベースの内部空間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０４Ｄ 29/60 Ｆ０４Ｄ 29/60 Ｅ (72)発明者 伊 藤 昭 二 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 Ｆターム(参考） 3H020 AA02 BA02 DA05 3H022 AA01 BA01 BA07 CA28 CA50 CA51 DA02 DA07 DA09 DA14 DA20 3H034 AA01 AA11 BB01 BB06 BB17 CC03 DD02 DD05 DD24 EE03 EE05 EE12 EE13 EE15

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に羽根車を収納した胴部ケーシング
   の吸込側に設けられている吸込ケーシングが、構造部材
   として作用する吸込ケーシング本体と、吸込ケーシング
   の接液表面を被覆する第１及び第２の吸込カバーと、該
   第１の吸込カバーと第２の吸込カバーとの接続箇所に配
   置されたＯ−リング、とを含み、前記吸込ケーシング本
   体は構造部材として必要な強度を有する材料から形成さ
   れ、前記第１及び第２の吸込カバーは接液部材として必
   要な不錆性を有する薄板材料から形成されていることを
   特徴とするポンプ。
2. 【請求項２】 内部に羽根車を収納した胴部ケーシング
   の吸込側に設けられている吸込ケーシングは配管取付用
   フランジに接続され、前記吸込ケーシングに穿孔された
   孔内の段部にナットが固定されており、該孔の周縁部の
   一部が押し潰された状態でナットの頭部を抑え込んでお
   り、前記配管取付用フランジの外側から挿入されたボル
   トが前記ナットに螺合することを特徴とするポンプ。
3. 【請求項３】 段部を有する孔内に締結部材を固定する
   固定方法において、前記孔の段部に前記締結部材の底面
   が当接する様に当該締結部材を前記孔内に挿入する工程
   と、工具により前記孔の周縁部の一部を潰しつつ当該工
   具を前記締結部材に向けて押し込み、潰しつつ押し込ま
   れた前記周縁部の一部で前記締結部材を抑え込む工程、
   とを含むことを特徴とする固定方法。
4. 【請求項４】 内部に羽根車を収納した胴部ケーシング
   の吐出側に設けられている吐出ブラケットが、構造部材
   として作用する吐出ブラケット本体と、吐出ブラケット
   の接液表面を被覆する吐出ブラケットカバー、とを含
   み、前記吐出ブラケット本体は構造部材として必要な強
   度を有する材料から形成され、前記吐出ブラケットカバ
   ーは接液部材として必要な不錆性を有する薄板材料から
   形成されていることを特徴とするポンプ。
5. 【請求項５】 ポンプの吐出口が中間ケーシング（吐出
   用）に形成されており、当該吐出口を概略四角形に形成
   して、中間ケーシング（吐出用）の軸線方向寸法及びバ
   ーリング高さを小さく構成したことを特徴とするポン
   プ。
6. 【請求項６】 ポンプの吐出口が形成された中間ケーシ
   ング（吐出用）は吐出ブラケットと接続されており、そ
   の接続箇所にはスペーサが介装されており、該スペーサ
   には中心線方向に３つ段部が設けられており、第１の段
   部は吐出口に対応して四角形に形成され、第２、第３の
   段部は円形に形成されており、前記第２の段部と吐出ブ
   ラケットとの境界部分にはＯ−リングが挟持されている
   請求項５のポンプ。
7. 【請求項７】 前記ポンプはベース上に載置されてお
   り、当該ベースの内部空間にはインバータ及びインバー
   タ冷却構造が配置されている請求項１−６のいずれか１
   項のポンプ。
8. 【請求項８】 インバータを有し、且つ、直流ブラシレ
   スモータを駆動源として用いているポンプにおいて、前
   記駆動源を制御する制御手段を備え、該制御手段は、始
   動点からポンプ定格出力に到達する点までは定格トルク
   に等しいトルクにて運転を行い、その点から回転数が最
   大許容回転数に到達する点までは出力を定格出力にて一
   定となる様な運転を行い、前記回転数が最大許容回転数
   に到達する点から基底回転速度点までは回転数が一定と
   なる様な運転を行う様に前記駆動源を制御する様に構成
   されていることを特徴とするポンプ。
9. 【請求項９】 インバータを有し、且つ、直流ブラシレ
   スモータを駆動源として用いているポンプの運転方法に
   おいて、始動点からポンプ定格出力に到達する点までは
   定格トルクに等しいトルクにて運転を行い、その点から
   回転数が最大許容回転数に到達する点までは出力を定格
   出力にて一定となる様な運転を行い、前記回転数が最大
   許容回転数に到達する点から基底回転速度点までは回転
   数が一定となる様な運転を行うことを特徴とするポンプ
   の運転方法。