JP2002098086A

JP2002098086A - モータポンプ組立体

Info

Publication number: JP2002098086A
Application number: JP2000290665A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Miyake; 良男三宅; Teruo Yamaguchi; 輝雄山口; Yukimasa Nakamu; 幸正中務; Masakazu Yamamoto; 雅和山本; Katsuji Iijima; 克自飯島
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2000-09-25
Filing date: 2000-09-25
Publication date: 2002-04-05

Abstract

(57)【要約】【課題】各国で異なる周辺事情に都合よく対応できる
モータポンプ組立体を提供する。【解決手段】ポンプＰと、ポンプＰを駆動するモータ
Ｍと、モータＭに所定の電力を供給する電力供給手段と
を備えたモータポンプ組立体において、ポンプＰとモー
タＭと電力供給手段Ｆとを一体化したユニットとし、電
力供給手段は、入力電圧に拘らず、規定された電圧及び
周波数の電力を出力する電力変換器からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータポンプ組立
体に係り、特に各国で異なる周辺事情に都合良く対応で
きるモータポンプ組立体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】６００Ｖ以下の電圧で使用される一般の
汎用モータポンプは、都度、三相２００Ｖ用のモータを
取付けたり、三相４００Ｖ用のモータを取付けたりする
ことで、電源電圧に対応している。このため、汎用モー
タポンプ完成品の種類は、各国で異なる電源周波数（５
０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）に加えて、電源電圧の分だけ増え
てしまい、生産面だけでなく物流や在庫の観点でも弊害
となっていた。特に、モータ軸に直接ポンプの羽根車を
取付ける、所謂、直動型のモータポンプでは、容易にモ
ータを交換できないため、各国に対応するための手間が
多くかかった。

【０００３】他方、インバータ（周波数変換器）を実装
したモータポンプが知られている。例えば、板金製のポ
ンプケーシングの外面にインバータが取付けられてお
り、ポンプの取付液によってインバータを冷却している
モータポンプが知られている。また、板金製のポンプケ
ーシングの外面にアルミ合金製のブラケットが取付けら
れており、このブラケットに周波数変換器組立体が固定
されているモータポンプが知られている。そして、これ
らのポンプは電源から電力が供給されると、周波数変換
器組立体（インバータ）が自動的に所望の周波数および
電圧の電力をモータに供給する。

【０００４】この種のポンプは、電源の周波数が異なっ
ても、電圧さえ共通ならば同一の性能を発揮することが
できるため、例えば、日本のように二種類の電源周波数
（商用５０Ｈｚと６０Ｈｚ）が存在する国では、機種の
削減を図ることができ、生産、物流および在庫の面で有
利である。しかしながら、２００Ｖと４００Ｖのような
大きな電源電圧の違いに対しては、各電圧毎に、例えば
２００Ｖ用インバータと２００Ｖ用モータ、あるいは、
４００Ｖ用インバータと４００Ｖ用モータを組合せて対
応する必要があった。したがって、この種のポンプでも
電源電圧の異なる各国での使用に供するには、別々の製
品を用意する必要があった。また従来は、三相電源と単
相電源の違いによってもモータポンプを別々に用意する
必要があり、その結果、生産、在庫および物流の効率を
阻害していた。

【０００５】一方、ポンプの吸込口または吐出口の配管
接続用フランジは、各国によって規格（ＪＩＳ規格、Ｄ
ＩＮ規格等）が異なっている。そのため、各国毎に異な
った配線接続用フランジを用意しなければならず、これ
がポンプを共通化して対応する上での制約になってい
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記の問題点
に鑑み、各国で異なる周辺事情に都合よく対応できるモ
ータポンプ組立体を提供することを技術的課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、本発明の１態様は、ポンプと、ポンプを駆動するモ
ータと、モータに所定の電力を供給する電力供給手段と
を備えたモータポンプ組立体において、前記ポンプとモ
ータと電力供給手段とを一体化したユニットとし、前記
電力供給手段は、入力電圧に拘らず、規定された電圧及
び周波数の電力を出力する電力変換器からなることを特
徴とするものである。このように構成することで、電源
電圧と電源周波数が異なっても同一のモータポンプを使
用することが可能となる。例えば、三相誘導モータを実
効値電圧２００Ｖ（周波数８０Ｈｚ）にて設計し、イン
バータに代表される電力変換器は入力実効値電圧２００
Ｖ〜４８０Ｖ（周波数は５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）程度の
範囲内で、入力実効値電圧に拘らず、実効値電圧２００
Ｖ（周波数８０Ｈｚ）を出力する。

【０００８】また、交流入力電力の相数に拘らず、三相
交流電力を出力するように周波数変換器を構成しておけ
ば、モータポンプ完成品の種類を更に減らすことができ
る。なお、本発明において周波数変換器とモータの組合
せは、前述のような交流誘導モータを対象としたもので
もよく、直流モータ（ＤＣブラシレスモータ）を対象と
したものでよい。

【０００９】更に本発明の１態様は、ポンプの吸込口及
び／又は吐出口の配管接続用フランジを脱着型とし、モ
ータポンプ組立体の本体を共通とし、各種のフランジ規
格に合わせた配管接続用フランジを、都度、取付および
交換できるようにしている。電源の電圧および周波数に
関連する制約（電気的制約）とフランジ規格に関連する
制約（機械的制約）を取り払った結果、各国の事情に都
合よく応えられる、いわゆる世界対応型（又は世界標準
型）のモータポンプ組立体とすることができる。

【００１０】また本発明の１態様は、ポンプの吸込口及
び／又は吐出口に一体に設けた配管接続用フランジのボ
ルト締結用穴を長穴形状とし、異なるフランジ規格（Ｊ
ＩＳ規格、ＤＩＮ規格等）の複数の種類に対応可能とし
ている。この方法も、脱着型フランジと同様の効果を有
し、世界対応型（世界標準型）のモータポンプ組立体と
することができる。

【００１１】更に本発明の１態様は、ポンプと、ポンプ
を駆動するモータと、モータに所定の電力を供給する電
力供給手段とを備えたモータポンプ組立体において、前
記ポンプとモータと電力供給手段とを一体化したユニッ
トとし、前記電力供給手段は、電源の種類に応じて選択
され、規定された電圧及び周波数の電力を出力する電力
変換器からなることを特徴とするものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態につい
て、三相誘導モータを使用したモータポンプ組立体の事
例で説明する。図１は本発明のモータポンプ組立体の基
本構成を示す概略断面図である。図１に示すように、本
発明のモータポンプ組立体は、ポンプケーシングＣ内に
羽根車Ｉを収容して構成されるポンプＰと、ポンプケー
シングＣ内に配置されポンプＰの羽根車Ｉを回転駆動す
るモータＭと、モータＭに所定の電力を供給するための
周波数変換器（インバータ）Ｆとから構成されている。
周波数変換器ＦはモータＭおよび商用電源ＣＰに接続さ
れており、周波数変換器Ｆは電力変換器を構成してい
る。

【００１３】本発明のモータポンプ組立体は、モータＭ
の外周部とポンプケーシングＣとの間に環状流路Ｒを形
成した全周流型モータポンプである。前記ポンプケーシ
ングＣは、吸込側に吸込側配管と接続するための配管接
続用フランジＳＦを有し、吐出側に吐出側配管と接続す
るための配管接続用フランジＤＦを有している。配管接
続用フランジＳＦ，ＤＦは、吸込ノズルおよび吐出ノズ
ルにねじ込みによりそれぞれ固定されている。図１に示
すように、ポンプＰとモータＭと周波数変換器Ｆとは一
体化されて一体構造のユニットを形成している。

【００１４】図２は周波数変換器Ｆの詳細構成を示す回
路図である。周波数変換器Ｆは、交流を直流に変換する
整流回路７１、及び整流された電圧を平滑化する平滑コ
ンデンサ７２からなるコンバータ部と、直流から交流に
変換するインバータ部７３とから構成されている。

【００１５】直流部分であるコンバータ部には、補助電
源部７４と、コンバータ部の直流電圧を検出する電圧検
出部７５が接続されている。更に、補助電源部７４と電
圧検出部７５は、制御部７６に接続されており、制御部
７６からＰＷＭ信号によりインバータ部７３をドライブ
する。三相のインバータ部７３の出力側にはモータＭが
接続されている。本発明では、直流部の機能に関して
は、入力側電力が単相交流であっても三相交流であって
も無関係であり、又、入力側電力の相結線とは無関係で
ある。従って、入力交流電力の種類や結線順序に出力側
三相電力の相順は影響されず、モータの逆転を防止でき
る。

【００１６】６００Ｖ以下の低圧の電源電圧の中では、
米国の４６０Ｖクラスの電圧が世界で最も高いので、整
流回路は４６０Ｖに耐え得るものを使用する。そして、
この直流部の電圧を電圧検出部によって検出して把握
し、最終的に実効値電圧２００Ｖ（又は１００Ｖ）の電
力をモータに供給するように、制御部のシステムを制御
する。即ち、電源電圧が４６０Ｖであっても、２００Ｖ
又はそれ以外の電圧であっても、周波数変換器Ｆからの
出力は２００Ｖとなるように制御を行う。但し、モータ
Ｍを定格周波数以下で減速運転する際は、出力周波数と
同時に出力（実効値）電圧も低下させる。

【００１７】一般に、電源投入と共に自動的に運転を開
始するインバータ付モータポンプ等は、電源投入からポ
ンプが最高回転速度に至るまでの時間（ソフトスタート
時間）を３秒以上確保して、インバータ（周波数変換
器）が始動時過電流にならないように配慮している。従
って、前記の電圧認識制御は、ソフトスタートに遡るこ
と数ミリ秒程度の時間で完了すれば、ポンプとしての実
用上の問題（始動遅れ）はない。直流に変換された電力
は、インバータ部７３で三相交流に再度変換される。こ
のインバータ部７３には最大で電源電圧４６０Ｖ相当の
直流電圧が加わるため、相当の高電圧に耐え得る部品を
使用する。

【００１８】本発明の技術的要点は、電源からの電力の
供給と連動して自動的に出力を開始するように構成した
周波数変換器において、電源電圧を瞬時に検出および認
識して、いかなる電源電圧であっても、略同一の実効値
電圧の電力を出力することである。この周波数変換器
を、図１に示すように、モータポンプと一体にして構造
ユニット化することで、世界各国共通で使用できるモー
タポンプに代表される流体機械を供給できる。

【００１９】図２に示すように、単相交流電源から電力
を供給する場合は、周波数変換器の三相電源接続用の３
箇所の端子ｔのうち２箇所を使用する。この場合も三相
電源の場合と同様に、交流を直流に変換した後、三相交
流に再変換されてモータに電力を供給する。また図２に
示す構成の周波数変換器は、単相交流と同様に、燃料電
池や太陽電池などの直流電源についても対応可能であ
る。

【００２０】図３は周波数変換器における正弦波出力電
圧波形を示すグラフであり、図３（ａ）は電源電圧が２
００Ｖで出力電圧が２００Ｖの場合を示し、図３（ｂ）
は電源電圧が４００Ｖで出力電圧が２００Ｖの場合を示
す。電源電圧が２００Ｖで出力電圧が２００Ｖの場合の
出力電圧波形と、電源電圧が４００Ｖで出力電圧が２０
０Ｖの場合の出力電圧波形は、図３に示すように波高値
（図３（ａ）では波高値２００Ｖ×√２、図３（ｂ）で
は波高値４００Ｖ×√２）が異なり、矩形波の幅を調整
することで実効値を２００Ｖに合わせている。従って、
モータの絶縁耐力を十分に確保するため、電源電圧４０
０Ｖ時の出力電圧波高値を基準に、モータの電気設計が
行われている。なお、周波数変換器（インバータ）とモ
ータをつなぐ電気結線（動力ケーブル）が長いと、高い
値のサージ電圧が発生してモータの絶縁を破壊する等の
不都合があるが、本発明では、図２に示すように、周波
数変換器（インバータ）ＦとモータＭが一体に構成され
ているため、サージ電圧の発生が極めて低くモータの絶
縁破壊を抑えることができる。

【００２１】ポンプの吸込口や吐出口の配管接続用フラ
ンジＳＦ，ＤＦは、図１に示すように、ノズル外周部へ
ねじ込んで固定する脱着型となっている。モータポンプ
組立体の本体を共通とし、各国のフランジ規格（ＪＩＳ
規格、ＤＩＮ規格等）に合わせた配管接続用フランジ
を、都度、現地で取付および交換できるようにすること
で世界対応型（又は世界標準型）のモータポンプ組立体
を実現している。フランジ規格の世界対応化には、配管
接続用フランジのボルト締結用穴を長穴形状とすること
も効果的方法である。

【００２２】次に、本発明のモータポンプ組立体の具体
的構成を図４乃至図８を参照して説明する。図４は、本
発明に係るモータポンプ組立体の１例である全周流型イ
ンラインポンプを示す断面図である。図５は図４のＶ−
Ｖ線断面図である。

【００２３】本実施例に示す全周流型モータポンプは、
ポンプケーシング１と、このポンプケーシング１内に収
容されたキャンドモータ６と、このキャンドモータ６の
主軸７に固定された羽根車８，９とから構成されてい
る。ポンプケーシング１はポンプケーシング外筒２と、
このポンプケーシング外筒２の両端にフランジ５１，５
２によってそれぞれ接続された吸込ケーシング３と、吐
出ケーシング４とからなっている。ポンプケーシング外
筒２、吸込ケーシング３および吐出ケーシング４はステ
ンレススチール等からなる板金によって形成されてい
る。吸込ケーシング３および吐出ケーシング４のノズル
部には、配管接続用フランジＳＦ，ＤＦが着脱可能に螺
合されている。このように、ポンプの吸込口及び／又は
吐出口の配管接続用のフランジを脱着型とし、モータポ
ンプ組立体の本体を共通とし、各種のフランジ規格に合
わせた配管接続用フランジを取付できるようにしてい
る。

【００２４】前記外筒２の外側面には図２に示す構成の
周波数変換器４６を収容した上・下ケース４７，４８が
固定されている。また、上・下ケース４７，４８間には
ガスケット４９が介装されている。前記下ケース４８に
は、図５に示されるように複数の穴４８ａが形成され、
この穴４８ａと外筒２の外面を対応させ、この穴部を溶
接して下ケース４８と外筒２とを固定している。

【００２５】前記第１段目の羽根車８は戻り羽根１０ａ
を有した第１内ケーシング１０に収容され、第２段目羽
根車９は案内装置１１ａを有した第２内ケーシング１１
に収容されている。また第１内ケーシング１０と吸込ケ
ーシング３との間には弾性シール１２が介装されてい
る。第１，第２内ケーシング１０，１１の内端にはライ
ナーリング４５が設けられている。

【００２６】一方、キャンドモータ６は、固定子１３
と、この固定子１３の外周部に設けられたモータフレー
ム外胴１４と、モータフレーム外胴１４の両開放端に溶
接固定されるモータフレーム側板１５，１６と、固定子
１３の内周部に嵌着され上記モータフレーム側板１５，
１６に溶接固定されるキャン１７とを備えている。また
固定子１３内に回転可能に収容されている回転子１８は
主軸７に焼き嵌め固定されている。モータフレーム外胴
１４にはリード線ハウジング２０が溶接によって固定さ
れており、このリード線ハウジング２０を介してモータ
フレーム外胴１４内のコイルからリード線を外部に引出
し、下ケース４８のリード線取出穴４８ｂを介して上・
下ケース４７，４８内のインバータ４６に接続してい
る。また、上・下ケース４７，４８内で周波数変換器４
６のリード線を電源ケーブル５３と接続するようになっ
ている。

【００２７】前記外筒２には穴２ａが形成されており、
この穴２ａに前記リード線ハウジング２０が挿入され、
外筒２とリード線ハウジング２０とは密封溶接されてい
る。また上ケース４７の穴にはケーブル５３を保持する
ためのケーブルコネクタ４１が挿入され、更にケーブル
コネクタ４１と上ケース４７とは溶接により固定されて
いる。

【００２８】次に反スラスト荷重側の軸受周辺部につい
て説明する。軸受ブラケット２１には、ラジアル軸受２
２と、固定側スラスト軸受２３が設けられている。ラジ
アル軸受２２の端面は、固定側スラスト摺動部材として
の機能も付与されている。ラジアル軸受２２と固定側ス
ラスト軸受２３を挟んで両側には、回転側スラスト摺動
部材である回転側スラスト軸受２４とスラストカラー２
５が設けられている。回転側スラスト軸受２４は、スラ
ストディスク２６に固定され、このスラストディスク２
６は砂よけ２７を介して主軸７の端部に設けられたネジ
およびナット２８によって固定されている。

【００２９】前記軸受ブラケット２１はモータフレーム
側板１６に設けられたインローに弾性材からなるＯリン
グ２９を介して挿入されている。また軸受ブラケット２
１は弾性材からなるガスケット３０を介してモータフレ
ーム側板１６に当接している。なお、図中３１はラジア
ル軸受２２と摺動部を形成するスリーブである。

【００３０】次にスラスト荷重側の軸受周辺部について
説明する。軸受ブラケット３２には、ラジアル軸受３３
が設けられている。図中３４はラジアル軸受３２と摺動
部を形成するスリーブであり、スリーブ３４は座金３５
に当接し、この座金３５は羽根車９、スリーブ４２及び
羽根車８を介して主軸７の端部に設けられたネジおよび
ナット３６によって固定されている。軸受ブラケット３
２は、モータフレーム側板１５に設けられたインローに
弾性材からなるＯリング３７を介して挿入されている。
そして、軸受ブラケット３２はモータフレーム側板１５
に当接している。

【００３１】次に、キャンドモータ６とポンプケーシン
グ１との固定方法を説明する。キャンドモータ６のモー
タフレーム外胴１４に溶接されたリード線ハウジング２
０を外筒２の穴２ａに挿入し、外筒２とリード線ハウジ
ング２０を溶接する。また、モータフレーム外胴１４に
はステー４３が溶接されており、このステー４３と外筒
２とを溶接により固定する。なお符号４０は環状流路で
ある。

【００３２】図６は本発明に係るモータポンプの他の例
である全周流型インラインポンプを示す縦断面図であ
る。図７は図６のVII−VII線断面図、図８は図６のVIII
矢視図である。本実施形態に係る全周流型モータポンプ
は、内部にモータ固定子を収容する第１の筒状部１０１
と、第１の筒状部１０１の外側に設けられ第１の筒状部
１０１との間に取扱流体が流れる空間１５０を形成する
第２の筒状部１０２と、第２の筒状部１０２の外周部に
設けられた周波数変換器取付用の平面座１０３とを、非
オーステナイト系のステンレス鋳鋼材にて一体に成形し
たモータフレーム１０４を備えている。このモータフレ
ーム１０４は、例えば、ロストワックス鋳造法により成
形されている。

【００３３】第１の筒状部１０１の内部にはモータ固定
子１０７が焼き嵌めされ、第１の筒状部１０１の軸方向
開放端には、同じく非オーステナイト系のステンレス鋳
鋼材から形成されるモータフレーム側板１０５が密封溶
接されている。モータ固定子１０７の内周部には、オー
ステナイト系のステンレス薄板（ＳＵＳ３１６）製の固
定子キャン１０６が嵌着され、固定子キャン１０６はモ
ータフレーム１０４及びモータフレーム側板１０５と密
封溶接されている。ここで、固定子キャン１０６にオー
ステナイト系のステンレスを使用する理由は、極薄肉成
形が容易である点、及び、固定子キャン１０６が非磁性
材である方がモータ特性に有利である点に配慮したため
である。

【００３４】図７に示すように、モータフレーム１０４
の第２の筒状部１０２の外周部には、平坦な上面を有す
る平面座１０３が設けられ、この平面座１０３に、図２
に示す構成の周波数変換器１０８を収容した下ケース１
０９及び上ケース１１０が取付けられている。周波数変
換器１０８の出力は、図６に示すように、平面座１０３
に設けたリード線穴１０３ａからリード線１１１を介し
てモータ固定子１０７に供給される。なお、リード線穴
１０３ａの周囲にはＯリング１１２を設け、上下ケース
１０９，１１０からなるケースの内部及びモータフレー
ム１０４の内部と、外部との気密を確保している。

【００３５】モータ固定子１０７の内側には、モータ回
転子１１３が回転可能に収容されている。モータ回転子
１１３は主軸１１４に焼き嵌め固定され、回転子キャン
１１５と回転子側板１１６，１１６及び主軸１１４を密
封溶接することにより、モータ回転子１１３を取扱流体
による腐食から保護している。なお、回転子キャン１１
５と回転子側板１１６，１１６の材料として、オーステ
ナイト系のステンレスを使用する。これは、固定子キャ
ン１０６と同様、極薄肉成形が容易である点、及び非磁
性材の方がモータ特性に有利である点に配慮しているか
らである。

【００３６】一方、主軸１１４の材料は非オーステナイ
ト系のステンレスであり、好ましくは、クロム（Ｃｒ）
を１５〜１７％、モリブデン（Ｍｏ）を０．５〜２％、
ニッケル（Ｎｉ）を４〜６％含み、炭素（Ｃ）を０．０
５％以下に抑えたマルテンサイト系のステンレス材料を
用いる。マルテンサイト系のステンレス材料は、オース
テナイト系のステンレス鋼に比べ強度的に優れ、耐食性
は同等である。また、炭素（Ｃ）を極少量としているた
め、キャンなどとの溶接性も良好である。また、クロム
（Ｃｒ）を２０〜３０％、モリブデン（Ｍｏ）を０．５
〜４％含んだフェライト系のステンレス材料を用いても
よい。更に、主軸１１４だけでなく、モータフレーム１
０４等に上記マルテンサイト系のステンレス材料あるい
はフェライト系のステンレス材料を用いることもでき
る。

【００３７】主軸１１４は両端部においてモータフレー
ム１０４に設置された軸受（後述する）によって支承さ
れ、主軸１１４の一端には羽根車１１８が固定されてい
る。羽根車１１８は非オーステナイト系のステンレス鋳
鋼による鋳造成形品又は薄肉オーステナイト系のステン
レス鋼によるプレス成形・溶接品などが適宜選択される
が、図６では両者を上下半分ずつ記載した。

【００３８】次に、羽根車１１８と反対側に設けられた
反スラスト荷重側の軸受周辺部について説明する。軸受
ブラケット１２０には、ラジアル軸受１２１と固定側ス
ラスト軸受１２２が設けられている。ラジアル軸受１２
１の端面は、まれに発生する逆方向スラスト荷重を支え
る固定側スラスト軸受としての機能も付与されている。
ラジアル軸受１２１と固定側スラスト軸受１２２を挟ん
で両側には、正方向のスラスト荷重を支える回転側正方
向スラスト軸受１２３と、逆方向のスラスト荷重を支え
る回転側逆方向スラスト軸受１２４が設けられている。
二つのスラスト軸受１２３，１２４は各々スラストディ
スク１２５，１２６に焼き嵌め固定されており、二つの
スラストディスク１２５，１２６は、ラジアル軸受と摺
動部を構成するスリーブ１２７を間に挟んで、主軸１１
４の端部に設けられたダブルナット１２８によって固定
されている。

【００３９】上記軸受ブラケット１２０はモータフレー
ム側板１０５に設けられたいんろう１０５ａに弾性材か
らなるＯリング１２９を介して挿入されている。また、
軸受ブラケット１２０は弾性材からなるガスケット１３
０を介してモータフレーム側板１０５に当接している。
なお、スラスト軸受１２２，１２３，１２４、ラジアル
軸受１２１及びスリーブ１２７の材料は、セラミック材
料の一種であるシリコンカーバイド（ＳｉＣ）であり、
軸受ブラケット１２０及びスラストディスク１２５，１
２６の材料はステンレス鋼（オーステナイト系のステン
レス又は非オーステナイト系のステンレスを適宜選択す
る）である。

【００４０】次に羽根車側に設けられたスラスト荷重側
の軸受周辺部について説明する。軸受ブラケット１３１
にはラジアル軸受１３２が設けられており、モータフレ
ーム１０４のいんろう１０４ａに弾性材からなるＯリン
グ１３３を介して挿入されている。ラジアル軸受１３２
と摺動部を構成するスリーブ１３４は座金１３５及び羽
根車１１８を介して主軸１１４の端部に設けられたナッ
ト１３６によって固定されている。

【００４１】モータフレーム１０４の第２の筒状部１０
２の軸方向両端部には、取付部品との同軸度を確保する
ためのいんろう１０２ａ，１０２ａ及びボルト締結用の
ボルト座１０２ｂ，１０２ｂが設けてあり、Ｏリング１
３８を介してステンレス鋳鋼製のノズルケーシング１４
０，１４１が固定されている。このノズルケーシング１
４０，１４１の材料であるステンレス鋳鋼としては、オ
ーステナイト系のステンレス又は非オーステナイト系の
ステンレスを適宜選択する。但し、非オーステナイト系
のステンレス鋳鋼の方が応力腐食割れが発生しにくいの
で、ポンプ一般用途には好適である。吸込側ノズルケー
シング１４０及び吐出側ノズルケーシング１４１は、同
一部品とし、部品共用化によって生産性向上を図ってい
る。吸込側ノズルケーシング１４０には羽根車１１８と
摺動部を構成するライナリング１４２が固定されてい
る。

【００４２】また吸込側ノズルケーシング１４０は羽根
車１１８から吐出された流体を案内する樹脂製の案内装
置１４３をモータフレーム１０４との間で挟持してい
る。案内装置１４３と吸込側ノズルケーシング１４０と
の間にはゴムのような弾性材からなるガスケット１４４
が設けられ、寸法精度のばらつきによって案内装置１４
３に無用の応力が加わることを防止すると共に、案内装
置１４３によって圧力回復・昇圧された取扱流体が羽根
車側に逆流することも防いでいる。

【００４３】またノズルケーシング１４０には、図８に
示すように、円周方向の旋回流を効果的に防止し、吸込
性能等を向上させるためのリブ１４５が設けられてい
る。そして、ノズルケーシング１４０，１４１の外周部
には空気抜き弁１４６が取付けられると共に、圧力測定
用ネジ穴１４７や水抜き用ネジ穴１４８が設けられ、こ
れらネジ穴はプラグ１４９，１４９にて閉止されてい
る。また図８に示すように、配管接続用フランジ１４０
ｆには、複数のボルト締結用穴ｈが形成され、これらボ
ルト締結用穴ｈは長穴形状とし、異なるフランジ規格
（ＪＩＳ規格、ＤＩＮ規格等）の複数の種類に対応可能
になっている。

【００４４】上記周波数変換器取付用の平面座１０３
は、図７に示すように、モータフレーム１０４を軸方向
端部から見て、ノズルケーシング取付用のボルト座１０
２ｂとボルト座１０２ｂの間の位置に配置している。こ
れは周波数変換器１０８とノズルケーシング取付用のボ
ルト１５４及びナット１５５が干渉しないようにするた
めであり、周波数変換器取付用の平面座１０３の面積を
相対的に大きくできることから、周波数変換器１０８の
冷却に寄与するものである。なお、モータフレーム１０
４とノズルケーシング１４０，１４１とは前述のボルト
１５４及びナット１５５によって締結されている。

【００４５】第１の筒状部１０１と第２の筒状部１０２
をつなぐ軸方向のリブ１１７の長さは、少なくともモー
タフレーム１０４の全長の半分以上の長さを確保してい
る。この結果、周波数変換器１０８の発生熱はモータフ
レーム１０４の第２の筒状部１０２の内面からだけでな
く、リブ表面からも効果的に放熱される。また、吸込側
ノズルケーシング１４０から吸込まれた取扱流体は、羽
根車１１８と案内装置１４３を通過しモータフレーム１
０４の流路１５０に導かれるが、案内装置１４３から出
た取扱流体にはわずかに円周方向の流れ成分が含まれて
おり、ポンプの効率低下や騒音発生につながる可能性が
ある。ここではモータフレーム１０４の第１の筒状部１
０１と第２の筒状部１０２をつなぐリブ１１７の全長を
延ばすことで、この問題を同時に解決している。モータ
フレーム１０４の流路１５０に導かれた取扱流体は、モ
ータ固定子１０７の外周部と周波数変換器１０８を効果
的に冷却する。また一部の取扱流体は軸受１２１，１２
２，１２３，１２４，１３２及びスリーブ１２７，１３
４の潤滑及び冷却を行い、同時にモータ固定子１０７の
内周部とモータ回転子１１３を冷却する。

【００４６】モータフレーム１０４の軸方向端部とノズ
ルケーシング１４０，１４１は直接接触するように構成
されている。この結果、周波数変換器１０８の発生熱は
モータフレーム１０４の第２の筒状部１０２の内面から
放熱されるだけでなく、前述の接触面からノズルケーシ
ング１４０，１４１に伝わり、その内面からも取扱流体
によって効果的に放熱される。

【００４７】周波数変換器１０８は下ケース１０９内に
密着して固定され、発生熱を効果的に取扱流体へ放熱す
る。下ケース１０９と上ケース１１０は合わせ面にゴム
製のガスケット１５６を介してボルト等の締結手段によ
って固定されている。また、下ケース１０９には電源か
らの電力を入力する手段として動力ケーブル１５７が取
付けられている。このケーブル１５７は各芯線からの空
気の流通を防止した気密処理ケーブルである。従って、
上下ケース１０９，１１０からなるケース内は外気と完
全に遮断されているため、例えばポンプを高温多湿の環
境条件において冷水循環用に使用した場合であっても、
ケース内に結露を生じることがなく絶縁劣化の心配がな
い。

【００４８】図９は、本発明に係るモータポンプ組立体
の他の実施形態を示す概略断面図である。図９に示すよ
うに、本発明のモータポンプ組立体は、ポンプケーシン
グＣ内に羽根車Ｉを収容して構成されるポンプＰと、ポ
ンプケーシングＣ内に配置されポンプＰの羽根車Ｉを回
転駆動するモータＭと、複数種類の周波数変換器からな
る周波数変換器群Ｇから選択された１つの周波数変換器
とから構成されている。周波数変換器群Ｇは、少なくと
も三相交流用周波数変換器Ｆ１、単相交流用周波数変換
器Ｆ２および直流用周波数変換器Ｆ３を含んでいる。図
１乃至図３に示す第１の実施の形態においては電源の種
類に拘らず、一種類の周波数変換器Ｆを用意したが、本
実施形態においては電源の種類に応じて異なる周波数変
換器を用意する。即ち、周波数変換器群Ｇは、少なくと
も三相交流用周波数変換器Ｆ１、単相交流用周波数変換
器Ｆ２および直流用周波数変換器Ｆ３を含んでいる。そ
して、電源の種類、即ち、三相交流、単相交流、直流に
応じて、１つの周波数変換器Ｆ１又はＦ２又はＦ３を選
択してモータポンプ組立体と一体化する。このように、
本実施形態は、電源の種類に応じて周波数変換器を選択
してモータポンプに一体化する点が第１の実施形態と異
なっている。電源電圧に拘らず、一定の規定された電圧
及び周波数を出力する点は、第１の実施形態と同様であ
る。

【００４９】図１乃至図９に示す実施の形態において
は、ポンプは、モータを内蔵する全周流型ポンプの例を
説明したが、本発明が適用されるポンプはモータを連結
又は直結する通常の遠心ポンプ又はその他の形式のポン
プでもよいことは勿論である。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電源の周波数および電圧及び相数に無関係に、且つ同一
の性能および機能で使用できるモータポンプの製造およ
び供給が可能となる。また、配管接続用のフランジを規
格に応じて都度、現場で取り替えることができるため、
世界各国で異なるポンプの周辺事情に都合良く対応でき
るモータポンプ組立体を提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のモータポンプ組立体の基本構成を示す
概略断面図である。

【図２】周波数変換器の詳細構成を示す回路図である。

【図３】周波数変換器における正弦波出力電圧波形を示
すグラフであり、図３（ａ）は電源電圧が２００Ｖで出
力電圧が２００Ｖの場合を示し、図３（ｂ）は電源電圧
が４００Ｖで出力電圧が２００Ｖの場合を示す。

【図４】本発明に係るモータポンプ組立体の１例である
全周流型インラインポンプを示す断面図である。

【図５】図４のＶ−Ｖ線断面図である。

【図６】本発明に係るモータポンプの他の例である全周
流型インラインポンプを示す縦断面図である。

【図７】図６のVII−VII線断面図である。

【図８】図６のVIII矢視図である。

【図９】本発明に係るモータポンプ組立体の他の実施形
態を示す概略断面図である。

【符号の説明】

１，１０８，Ｃポンプケーシング２ポンプケーシング外筒３吸込ケーシング４吐出ケーシング６キャンドモータ７，１１４主軸８，９，１１８羽根車１０第１内ケーシング１０ａ戻り羽根１１第２内ケーシング１１ａ案内装置１２弾性シール１３固定子１４モータフレーム外胴１５，１６，１０５モータフレーム側板１７キャン１８回転子２０リード線ハウジング２１，３２，１２０，１３１軸受ブラケット２２，３３，１２１，１３２ラジアル軸受２３，１２２固定側スラスト軸受２４回転側スラスト軸受２５スラストカラー２６，１２５，１２６スラストディスク２７砂よけ２８，３６，１３６，１５５ナット２９，３７，１１２，１２９，１３３，１３８Ｏリ
ング３０，１３０，１４４，１５６ガスケット３１，３４，４２，１２７，１３４スリーブ３５，１３５座金４０環状流路４１ケーブルコネクタ４３ステー４６，Ｆ周波数変換器（インバータ）４７，４８，１０９，１１０ケース４８ｂリード線取出穴４８ａ穴４９ガスケット５１，５２フランジ５３電源ケーブル７１整流回路７２平滑コンデンサ７３インバータ部７４補助電源部７５電圧検出部７６制御部１０１，１０２筒状部１０２ａ，１０４ａいんろう１０２ｂボルト座１０３平面座１０３ａリード線穴１０４モータフレーム１０６，１１５固定子キャン１１６回転子側板１１１リード線１１３モータ回転子１２３回転側正方向スラスト軸受１２４回転側正方向スラスト軸受１２８ダブルナット１４０，１４１ノズルケーシング１４０ｆ配管接続用フランジ１４２ライナリング１４３案内装置１４５リブ１４６空気抜き弁１４７圧力測定用ネジ穴１４８水抜き用ネジ穴１４９プラグ１５０流路１５４ボルト１５７ケーブルｈボルト締結用穴ＣＰ商用電源ＤＦ，ＳＦ配管接続用フランジＦ１三相交流用周波数変換器Ｆ２単相交流用周波数変換器Ｆ３直流用周波数変換器Ｇ周波数変換器群Ｉ羽根車ＭモータＰポンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中務幸正東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内 (72)発明者山本雅和東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内 (72)発明者飯島克自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 AA01 BA00 CA08 DA00 DA04 5H605 AA02 BB07 BB10 BB17 CC01 CC02 CC06 CC10 DD01 DD05 DD09 DD13 DD17 DD32 DD37 EB02 EB06 EB12 EB17 EC01 EC13 EC14 EC20 FF03 GG02 GG06 5H607 AA02 AA12 BB01 BB06 BB14 CC01 CC05 CC07 CC09 DD01 DD03 DD09 DD19 FF06 GG01 GG02 JJ04 JJ05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポンプと、ポンプを駆動するモータと、
モータに所定の電力を供給する電力供給手段とを備えた
モータポンプ組立体において、前記ポンプとモータと電
力供給手段とを一体化したユニットとし、前記電力供給
手段は、入力電圧に拘らず、規定された電圧及び周波数
の電力を出力する電力変換器からなることを特徴とする
モータポンプ組立体。
【請求項２】前記電力変換器は、交流入力電力の相数
に拘らず、規定された電圧及び周波数の電力を出力する
ことを特徴とする請求項１に記載のモータポンプ組立
体。
【請求項３】ポンプの吸込口及び／又は吐出口の配管
接続用のフランジを脱着型とし、モータポンプ組立体の
本体を共通とし、各種のフランジ規格に合わせた配管接
続用フランジを取付できるようにしたことを特徴とする
請求項１又は２に記載のモータポンプ組立体。
【請求項４】ポンプの吸込口及び／又は吐出口に一体
に設けた配管接続用フランジのボルト締結用穴を長穴形
状とし、異なるフランジ規格の複数の種類に対応可能と
したことを特徴とする請求項１又は２に記載のモータポ
ンプ組立体。
【請求項５】ポンプと、ポンプを駆動するモータと、
モータに所定の電力を供給する電力供給手段とを備えた
モータポンプ組立体において、前記ポンプとモータと電
力供給手段とを一体化したユニットとし、前記電力供給
手段は、交流入力電力の電圧及び／又は相数に拘らず、
規定された電圧及び周波数の電力を出力する電力変換器
からなることを特徴とするモータ組立体。
【請求項６】流体機械と、流体機械を駆動するモータ
と、モータに所定の電力を供給する電力供給手段とを備
えた流体機械組立体において、前記流体機械とモータと
電力供給手段とを一体化したユニットとし、前記電力供
給手段は、交流入力電力の電圧及び／又は相数に拘ら
ず、規定された電圧及び周波数の電力を出力する電力変
換器からなることを特徴とする流体機械組立体。
【請求項７】ポンプと、ポンプを駆動するモータと、
モータに所定の電力を供給する電力供給手段とを備えた
モータポンプ組立体において、前記ポンプとモータと電
力供給手段とを一体化したユニットとし、前記電力供給
手段は、電源の種類に応じて選択され、規定された電圧
及び周波数の電力を出力する電力変換器からなることを
特徴とするモータポンプ組立体。