JP2005233089A

JP2005233089A - ポンプ

Info

Publication number: JP2005233089A
Application number: JP2004043555A
Authority: JP
Inventors: Motoi Sawazaki; 基澤▲崎▼
Original assignee: Nidec Shibaura Corp
Current assignee: Nidec Shibaura Corp
Priority date: 2004-02-19
Filing date: 2004-02-19
Publication date: 2005-09-02

Abstract

【課題】ポンプに流れ込む水が異常圧力になって隔離板が撓んでも、モータやポンプを保護することができるポンプを提供する。
【解決手段】マグネットカップリング型ポンプ１０において、ヨーク３６と羽根車４６との間に設けられている隔離板５２が水の異常圧力によりヨーク３６側に撓んだ場合には、過電流検出回路６０がモータ１６の駆動電流の異常電流を検出して異常信号をモータ制御部５８に出力し、モータ制御部５８がモータ１６の回転を停止させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、マグネットカップリング型のポンプに関するものである。

従来より、給湯器用のポンプとして、ポンプ室とモータ支持部との間に隔離板を設け、ポンプ室内に回転自在に設けた羽根車に磁石を取り付け、隔離板を介してモータの出力側の磁石を有したヨークと、羽根車の磁石とを対向させたマグネットカップリング型のポンプが提案されている（特許文献１）。
特開平５−１４９２８８号公報

上記構成のポンプにおいて、ポンプを形成するケーシングは合成樹脂製であるため、ポンプに水が異常な圧力で供給された場合には隔離板がヨーク側に撓み、モータの回転を妨げると共にケーシングの破壊に至るという問題点がある。

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、ポンプに流れ込む水が異常圧力になって隔離板が撓んでも、モータやポンプを保護することができるポンプを提供するものである。

請求項１に係る発明は、モータを支持しているモータ支持部とポンプ室と間に隔離板が設けられ、前記ポンプ室内部に磁石を有した羽根車が回転自在に配され、前記モータの出力軸に磁石を有したヨークが設けられ、前記ヨークと前記羽根車が前記隔離室を挟んで配され、前記ヨークの回転と共に前記羽根車が回転するマグネットカップリング型のポンプにおいて、前記モータに供給される駆動電流を検出し、この検出した駆動電流が基準電流を越えた場合に異常信号を出力する過電流検出手段と、前記過電流検出手段から異常信号が入力すると、前記隔離板が前記ヨーク側に撓み、前記ヨークに接触したと判断して前記モータの回転を停止させるモータ制御手段と、を有することを特徴とするポンプである。

請求項２に係る発明は、モータを支持しているモータ支持部とポンプ室と間に隔離板が設けられ、前記ポンプ室内部に磁石を有した羽根車が回転自在に配され、前記モータの出力軸に磁石を有したヨークが設けられ、前記ヨークと前記羽根車が前記隔離室を挟んで配され、前記ヨークの回転と共に前記羽根車が回転するマグネットカップリング型のポンプにおいて、前記モータの回転数を検出し、この検出した回転数が基準回転数以下になると異常信号を出力する回転数検出手段と、前記回転数検出手段から異常信号が入力すると、前記隔離板が前記ヨーク側に撓み、前記ヨークに接触したと判断して前記モータの回転を停止させるモータ制御手段と、を有することを特徴とするポンプである。

請求項３に係る発明は、前記モータ制御手段は、前記異常信号が入力すると報知信号を出力し、また、前記報知信号が入力すると前記ポンプが異常であることを報知する報知手段を有することを特徴とする請求項１記載のポンプである。

請求項４に係る発明は、前記モータが、ブラシレスＤＣモータであることを特徴とする請求項１記載のポンプである。

請求項５に係る発明は、前記ポンプが、給湯器用ポンプであることを特徴とする請求項１記載のポンプである。

請求項１に係る発明のポンプであると、ポンプ室に水が異常圧力で流れ込むと隔離板がヨーク側に撓むこととなる。すると、隔離板に接触したヨークによってモータの回転が妨げられ、モータに供給される駆動電流が増大する。

この駆動電流が増大して基準電流を越えた場合には、過電流検出手段がそれを検出して異常信号を出力する。モータ制御手段に過電流検出手段から異常信号が入力すると、隔離板がヨーク側に撓みヨークに接触したと判断してモータの回転を停止させる。

これによって、異常圧力による隔離板の撓みによるモータやポンプの破壊を防止することができる。

請求項２に係る発明のポンプにおいては、ポンプ室に流入する水が異常圧力になると隔離板がヨーク側に撓み、ヨークに接触する。隔離板がヨークに接触するとモータの回転が妨げられ、モータの回転数が低下する。モータの回転数が低下して基準回転数以下になると回転数検出手段がそれを検出して異常信号を出力する。モータ制御手段においては、回転数検出手段から異常信号が入力すると、隔離板がヨーク側に撓みヨークに接触したと判断してモータの回転数を停止させる。

これによって、異常圧力により隔離板がヨーク側に撓んで接触しても、モータやポンプを保護することができる。

請求項３に係る発明のポンプにおいては、異常信号が入力するとモータ制御手段は報知信号を出力し、報知手段は報知信号が入力するとポンプが異常であることを、音や光などでユーザーに知らせる。これによって、ユーザーはポンプが異常であることを知ることができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態のマグネットカップリング型のポンプ１０について図１から図１４に基づいて説明する。

（１）ポンプ１０の構成
ポンプ１０の構成について、図３の半縦断面図に基づいて説明する。

ポンプ１０は、大きく分けてポンプ室１２と、モータ１６とより構成されている。

（１−１）モータ１６の構成
モータ１６は、ブラシレスＤＣモータであって、また、モールドモータでもある。

モータ１６のリング状の固定子１８は、リング板状の配線基板２０と共にモールド樹脂によって一体にモールドされており、このモールド樹脂によってモータ１６のケーシング２２を構成している。なお、ケーシング２２の出力側においては出力側のブラケット２４が前記モールド樹脂によって一体に埋設されている。

また、配線基板２０には、モータ１６を駆動させるための駆動装置５４が配されている。

ケーシング２２の中心の空洞部には、回転子２６が配され、この回転子２６は軸受け２８，３０によってケーシング２２に対し回転自在に配されている。軸受け２８は、前記した出力側のブラケット２４に取り付けられ、軸受け３０は、ケーシング２２とは別体の反出力側のブラケット３２に取り付けられている。なお、反出力側のブラケット３２はケーシング２２にネジ止めされている。

このモータ１６の出力軸３４には、永久磁石を内蔵した円板状のヨーク３６が取り付けられている。

（１−２）ポンプ室１２の構成
ポンプ室１２は、合成樹脂製の第１ケーシング３８と、第２ケーシング４０とより構成されている。第１ケーシング３８及び第２ケーシング４０共に平面形状が円形であり、シール部材４３を介して取り付けられている。

第１ケーシング３８の上面中央部には水の吸込口４２が開口し、外周部には螺旋状に突出した排出口４４が開口し、この第１ケーシング３８はポンプ室１２の上面と側面とを構成している。

第２ケーシング４０は、ポンプ室１２の下面を構成すると共に、その縁部からモータ支持部１４がフランジ状に突出している。このモータ支持部１４にモータ１６がネジ４１によって止められている。

ポンプ室１２の内部には、羽根車４６が回転自在に配されている。すなわち、ポンプ室１２の中央部には固定軸４８が設けられ、この固定軸４８と羽根車４６とが軸受け５０を介して回転自在となっている。また、羽根車４６は、永久磁石が取り付けられている。

羽根車４６は、第２ケーシング４０の下面である隔離板５２を挟んで、ヨーク３６と対向して配される。

（２）モータ１６の駆動装置の構成
次に、図４に基づいてモータ１６を駆動させる構成について説明する。

モータ１６の駆動装置５４は、インバータ回路５６、モータ制御部５８、過電流検出回路６０、回転数検出回路６２とより構成されている。また、この駆動装置５４は、給湯器の主制御部６４に接続されている。

モータ１６は、ブラシレスＤＣモータであり、６個のスイッチング素子から構成されているインバータ回路５６から駆動電流がモータ１６の固定子１８に巻回されている固定子巻線に供給される。

このインバータ回路５６をＰＷＭ制御するのがモータ制御部５８であり、給湯器の主制御部６４からの速度指令信号に基づいてＰＷＭ信号を生成し、このＰＷＭ信号をインバータ回路５６を構成するスイッチング素子に出力する。この場合に、回転数検出回路６２から出力されたモータ１６の回転数に基づいて、主制御部６４からの速度指令信号に対応するようにフィードバック制御を行っている。

回転数検出回路６２は、モータ制御部５８に回転数信号を出力するものであり、この回転数検出回路６２はモータ１６の回転子２６の近傍に設けられた３個のホールＩＣ６６，６６，６６からの位置検出信号に基づいてモータ１６の回転数を検出する。

過電流検出回路６０は、インバータ回路５６からモータ１６に供給される駆動電流を常に検出し、この駆動電流が基準電流を越えた場合に、モータ制御部５８に異常信号を出力する。モータ制御部５８では過電流検出回路６０から異常信号が入力するとモータ１６の回転を停止させる。

給湯器の主制御部６４は、前記したモータ制御部５８に速度指令信号を出力すると共に、モータ制御部５８から異常信号が入力すると、ポンプ１０に水を供給する途中に設けられている給水弁６８を閉状態とすると共に、点火装置７０を消火状態とする。さらに、報知装置７２を使ってユーザーにポンプ１０が異常であることを知らせる。この報知方法としては、ブザーや、ランプによって報知する。

（３）ポンプ１０の動作状態
次に、ポンプ１０の動作状態について、図１及び図２に基づいて説明する。

図１及び図２は、図３で説明しているポンプ１０の構成を簡略化して示したものであり、図１は異常圧力で水が流入している場合であり、図２は通常圧力で水がポンプ室１２に流入している場合の概略図である。

（３−１）通常圧力の場合
図２に示すように、水がポンプ室１２に通常の圧力で流入している場合には、隔離板５２が正常な位置で配されているため、ヨーク３６の回転と共に羽根車４６が回転し、吸込口４２から流入した水が排出口４４に送られ排出される。この場合に、主制御部６４においては、過電流検出回路６０から異常信号は入力することなく、また、回転数検出回路６２で検出している回転数は、主制御部６４から入力している速度指令信号に対応した回転数となっているため、モータ１６を通常のＰＷＭ制御で制御している。

（３−２）異常圧力の場合
何らかの理由によって、異常圧力で水がポンプ室１２に流入すると、その異常圧力によって合成樹脂製の隔離板５２が図１に示すようにヨーク３６側に撓み、隔離板５２がヨーク３６に接触する。すると、ヨーク３６の回転が妨げられ、モータ１６のトルクが増大して駆動電流が増大することとなる。

駆動電流が増大し基準電流を越えると過電流検出回路６０が異常信号をモータ制御部５８に出力する。

モータ制御部５８では異常信号が入力すると、隔離板５２によってヨーク３６の回転が妨げられたものとして、モータ１６の回転を停止させる。これによって、それ以上ヨーク３６が回転せず、モータ１６が破壊されることがない。

モータ制御部５８から主制御部６４に異常信号が出力されると、主制御部６４は給水弁６８を閉状態にしてポンプ１０に流れる水の流入を止めて、それ以上ポンプ室１２が異常圧力にならないようにする。これによって、隔離板５２の撓みが停止し、合成樹脂製のポンプ室１２が破壊されることがない。

また、点火装置７０を消火状態とし、報知装置７２を用いてユーザーにポンプ１０が異常であることを報知する。これによって、給湯器も消火状態となり、ポンプ１０が異常であることをユーザーに知らせることができるため、安全を確実に確保することができる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、過電流検出回路６０によって駆動電流が基準電流を越えた場合に異常圧力があったと判断していたが、この過電流検出回路６０を設けないで、回転数検出回路６２でその異常圧力を検出してもよい。

すなわち、隔離板５２が撓みヨーク３６の回転が妨げられた場合には、モータ１６の回転数が低下するため、回転数検出回路６２では検出した回転数が基準回転数以下になった場合に異常信号を出力する。

モータ制御部５８では、回転数検出回路６２から異常信号が入力した場合に、モータ１６の回転を停止させる。

この第２の実施形態においても、ポンプ１０の安全を確保することができる。（変更例）
本発明は上記各実施形態に限らず、その主旨を逸脱しない限り種々に変更することができる。

例えば、モータ１６としては、ブラシレスＤＣモータに限らず誘導電動機であってもよい。

また、給湯器に使われるポンプに限らず、洗濯機で使用されるポンプや、井戸水を汲み上げるポンプ等に使用してもよい。

本発明のポンプは、給湯器用ポンプ、洗濯機用ポンプ、その他水などの流体を流すポンプに使用することが好適である。

本発明の第１の実施形態を示すポンプの概略図であって、異常圧力の水が流れた場合の図である。同じく通常圧力の水が流れた場合の概略図である。本実施形態のポンプの半縦断面図である。ポンプの駆動装置のブロック図である。

符号の説明

１０ポンプ
１２ポンプ室
１４モータ支持部
１６モータ
３４出力軸
３６ヨーク
４２吸込口
４４排出口
４６羽根車
５２隔離板
５８モータ制御部
６０過電流検出回路
６２回転数検出回路
６４主制御部
７２報知装置

Claims

モータを支持しているモータ支持部とポンプ室と間に隔離板が設けられ、
前記ポンプ室内部に磁石を有した羽根車が回転自在に配され、
前記モータの出力軸に磁石を有したヨークが設けられ、
前記ヨークと前記羽根車が前記隔離室を挟んで配され、前記ヨークの回転と共に前記羽根車が回転するマグネットカップリング型のポンプにおいて、
前記モータに供給される駆動電流を検出し、この検出した駆動電流が基準電流を越えた場合に異常信号を出力する過電流検出手段と、
前記過電流検出手段から異常信号が入力すると、前記隔離板が前記ヨーク側に撓み、前記ヨークに接触したと判断して前記モータの回転を停止させるモータ制御手段と、
を有する
ことを特徴とするポンプ。
モータを支持しているモータ支持部とポンプ室と間に隔離板が設けられ、
前記ポンプ室内部に磁石を有した羽根車が回転自在に配され、
前記モータの出力軸に磁石を有したヨークが設けられ、
前記ヨークと前記羽根車が前記隔離室を挟んで配され、前記ヨークの回転と共に前記羽根車が回転するマグネットカップリング型のポンプにおいて、
前記モータの回転数を検出し、この検出した回転数が基準回転数以下になると異常信号を出力する回転数検出手段と、
前記回転数検出手段から異常信号が入力すると、前記隔離板が前記ヨーク側に撓み、前記ヨークに接触したと判断して前記モータの回転を停止させるモータ制御手段と、
を有する
ことを特徴とするポンプ。
前記モータ制御手段は、前記異常信号が入力すると報知信号を出力し、
また、前記報知信号が入力すると前記ポンプが異常であることを報知する報知手段を有する
ことを特徴とする請求項１記載のポンプ。
前記モータが、ブラシレスＤＣモータである
ことを特徴とする請求項１記載のポンプ。
前記ポンプが、給湯器用ポンプである
ことを特徴とする請求項１記載のポンプ。