JP2010242521A - Pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ポンプ、殊にポンプに備えた回転部位の磨耗に伴うポンプ寿命の検知に関するものである。 The present invention relates to the detection of pump life associated with wear of a pump, particularly a rotating part provided in the pump.
従来のポンプ1は、例えば図10に示すように、ロータ3の回転に伴い液体や気体を吸排する羽根車5と、コイルを巻いたティースを備えたステータ2と、電子部品を備えた回路部4と、を有したものであった。
For example, as shown in FIG. 10, the
そして、上記ロータ3は回転中心である回転軸12の軸周りに軸受13を介して回転すると共に、ロータ3の回転時には羽根車5の回転により上記回転軸12の軸方向に沿って推力が生じ、生じた推力がロータ3や軸受13等にかかっていた。
The
そのため、上記推力に付勢された軸受13と軸受13を位置保持する受板15とが摺動して軸受13の受板15との接触部位に磨耗を生じていた。
Therefore, the bearing 13 biased by the thrust and the receiving
そして、上記磨耗が進行すると、ロータ3の振れ回りが増大して回転が不安定になり、ポンプ性能が低下すると共に、ロータ3がステータ2やポンプ1のケーシング11等に接触して破損する等の不具合を生じるものであった。
As the wear progresses, the runout of the
そこで、ポンプが上記ポンプ性能の低下や不具合が生じた状態で使用されることを防止するため、回転部品の磨耗を検知してポンプ寿命を判定することが求められていた。 Therefore, in order to prevent the pump from being used in a state where the pump performance is deteriorated or malfunctions, it has been required to determine the pump life by detecting the wear of the rotating parts.
上記ポンプ寿命の判定するものとして、例えば、特許文献1に示すように、ターボ翼で吸排する気体がガス圧縮室からシール機構を介して漏洩する流量の変化からポンプ寿命を判定するガス圧縮機があった。
As for determining the pump life, for example, as shown in
これは、転がり軸受のベアリング等の磨耗によるガタの増大に伴いシャフトの振れ回りが増すことで、シャフトに設けたシール機構の隙間が広がり、ガス圧縮室からシール機構を介して漏洩するガスの流量が増すことを利用したものである。 This is because the swirling of the shaft increases with the backlash due to wear of rolling bearings, etc., and the clearance of the seal mechanism provided on the shaft widens, and the flow rate of gas leaking from the gas compression chamber through the seal mechanism This is an increase in the use of
そして、漏洩するガスの流量を流量センサで検出し、検出した漏洩量が増大して所定以上となると転がり軸受の寿命が近づいていると判断するものであった。 Then, the flow rate of the leaking gas is detected by a flow sensor, and when the detected leakage amount increases to a predetermined value or more, it is determined that the life of the rolling bearing is approaching.
また、特許文献2に示すように、ポンプケースのケースドレインの流量あるいは流量の変化率から部品の磨耗を検知し、検知された磨耗が所定レベルを越えるとポンプ寿命と判断するものがあった。
Further, as shown in
これは、ポンプにより吸排される流体の流量を流量センサで測定し、測定した流量をプロセッサが所定の定数と比較し、所定の定数を越えているとポンプ寿命と判断するものであった。 In this method, the flow rate of the fluid sucked and discharged by the pump is measured by a flow sensor, and the processor compares the measured flow rate with a predetermined constant, and determines that the pump life is exceeded if the predetermined flow rate is exceeded.
なお、前述した従来例の図10中における符号16はステータ2をロータ3及び流体から隔離する円筒形状の分離板である。そして、分離板16にステータ2及び回路部4がモールド成形によって固定されている。また、回転軸12の両端付近に夫々位置する符号14は回転軸12の軸方向の各端をケーシング11あるいは分離板16に固定保持する軸固定部である。
しかし、特許文献1及び特許文献2のいずれも、流量からポンプ寿命を判定するため、流量センサとプロセッサだけでは精度が低く、精度の良い判定を行うには、圧力センサ、温度センサ等の多数の部品を備える必要があった。
However, since both
つまり、従来技術ではポンプ寿命を精度良く判定するために、内蔵部品の増加及び配線等の構造の複雑化をまねいており、ポンプが大型化すると共に、生産工程及び生産コストが増大するという問題があった。 In other words, in the prior art, in order to accurately determine the pump life, the internal parts are increased and the structure of wiring and the like is complicated, and there is a problem that the pump becomes larger and the production process and production cost increase. there were.
そこで、本発明は上記事情に鑑みて発明したものであり、判定精度を低下させることなく、内部構造の複雑化やポンプの大型化及び生産コストの増加を抑えて、ポンプ寿命を判定できるポンプを提供することを課題とした。 Therefore, the present invention was invented in view of the above circumstances, and a pump capable of determining the pump life without reducing the accuracy of determination, suppressing the complication of the internal structure, the enlargement of the pump, and the increase in production cost. It was an issue to provide.
上記課題を解決するために、本発明のポンプ1は、マグネット31を備えたロータ3と、ロータ3の回転軸12の軸方向の一端に固定された羽根車5と、コイルの巻かれたティースを備えたステータ2と、ステータ2の通電制御を行う制御部41を備えた回路部4と、を有している。そして、ロータ3の磁力を検知する磁力検知部6をロータ3の回転軸12の軸方向におけるマグネット31の端部の側方に設けると共に、回路部4に磁力検知部6の検知情報からポンプ寿命に達しているか否かを判定する判定部43を設けたことを特徴としている。
In order to solve the above problems, the
このような構成としたことで、磁力検知部6の検知した磁力の変化からロータ3の軸受13等の回転部分の磨耗状況によるポンプ寿命の判定を判定部43が行えるため、ポンプ寿命を判定するための用いる検知部の数及びその種類を抑えることができる。
With such a configuration, the pump life can be determined because the
また、請求項2に係る発明は、磁力検知部6をロータ3に羽根車5が固定された側と反対に位置する端部の側方に設けたものであることを特徴としている。
The invention according to
また、請求項3に係る発明は、ロータ3の磁極位置を検知してロータ3の回転制御を行うための回転検知部7を磁力検知部6とステータ2との回転軸12の軸方向に沿った間に配置したものであることを特徴としている。
In the invention according to
また、請求項4に係る発明は、磁力検知部6がロータ3の磁極位置を検知する回転検知部7を兼ねたものであることを特徴としている。
The invention according to
また、請求項5に係る発明は、判定部43がポンプ寿命と判定すると、回路部4がステータ2への通電を停止する制御を行うものであることを特徴としている。
The invention according to
上記のように、本発明のポンプは磁力検知部により回転部分の磨耗に伴うポンプ寿命の判定を行えるため、判定部がポンプ寿命を判定するための検知部の数及び種類を低減でき、ポンプの内部構造の大型化を抑制することができるものとなっている。そして、上記ポンプ寿命を判定するための検知部が一種類であるため、内部構造の複雑化及び生産工程の多様化による複雑化を防止でき、生産時間の増加を抑えられ、生産コストを低減することができる。 As described above, since the pump of the present invention can determine the pump life due to wear of the rotating part by the magnetic force detection unit, the determination unit can reduce the number and types of detection units for determining the pump life, The increase in size of the internal structure can be suppressed. And since there is only one type of detector for determining the pump life, it is possible to prevent complications due to complication of internal structure and diversification of production processes, suppressing an increase in production time, and reducing production costs. be able to.
また、磁力検知部をロータに羽根車が固定された側と反対に位置する端部の側方に設けたことで、回転時で生じる推力がロータを羽根車側に向けて引っ張るものによる回転部分の磨耗状況の検知に対応でき好ましい。 In addition, by providing the magnetic force detection unit on the side of the end opposite to the side on which the impeller is fixed to the rotor, the rotating part due to the thrust generated during rotation pulling the rotor toward the impeller side It is preferable that it can cope with the detection of the wear state of the.
また、磁力検知部よりステータ側に回転検知部を設けたことで、回転部分が磨耗しても、ポンプ寿命と判定されるまでは回転検知部が磁極位置を安定して検知することができ好ましい。 In addition, by providing a rotation detection unit on the stator side from the magnetic force detection unit, even if the rotation part is worn, the rotation detection unit can stably detect the magnetic pole position until it is determined that the pump life is reached. .
また、磁力検知部が回転検知部を兼ねたことで、内部構造をより簡素にすることができると共に、生産コストをより低減することができ好ましい。 Further, it is preferable that the magnetic force detection unit also serves as the rotation detection unit, so that the internal structure can be simplified and the production cost can be further reduced.
また、ポンプ寿命と判定された際に回路部がステータへの通電を停止することで、ポンプ寿命時にロータが回転しないため、寿命となったポンプの使用による事故を防止でき、ポンプの安全性を向上することができ好ましい。 In addition, the circuit unit stops energizing the stator when it is determined that the pump has reached the end of its life, so that the rotor does not rotate during the life of the pump. It can improve and is preferable.
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。なお、前述の図10を用いた従来例で説明した内容と同一の構成には同じ符号を付加して説明は省略し、従来例で説明を行わなかった構成や差異点である本実施例の特徴を以下に述べる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure as the content demonstrated in the prior art example using the above-mentioned FIG. The features are described below.
本発明の実施形態1のポンプ1は、図1−4に示すように、分離板16の円筒内周側にロータ3が配置されており、円筒外周側にステータ2が配置されている。
In the
そして、ロータ3のマグネット31の外周部32と、ステータ2のティースの内周部とが分離板16を挟んでラジアル方向に沿って向き合ったものとなっている。
The outer
また、上記ロータ3により回転する羽根車5は上記分離板16より軸方向に向かって外方に位置しており、回転により羽根車5に生じる推力は軸方向に沿ってロータ3を羽根車5側に引き寄せる向きでかかるものとなっている。
The
つまり、ロータ3の回転に伴い羽根車5が回転すると、生じた推力に付勢されてロータ3及び羽根車5が回転軸12の軸方向に沿って羽根車5側の外方に向かって引き寄せられる。
That is, when the
そして、前述の受板15のうち、軸受13より羽根車5側に配置された受板15と軸受13の羽根車5側の端部とが摺動して、軸受13の受板15に接触した端部に磨耗を生じるものとなっている。
Of the
また、上記分離板16の羽根車5と反対に位置する側は底部17となっており、上記底部17より軸方向に沿った外方に上記回路部4が底部17に対向して配置されている。
Further, the side of the separating
そして、上記回路部4の上記対向面には、ステータ2と、ロータ3の回転を検知する回転検知部7と、上記磨耗に伴うロータ3の位置ずれを検知する磁力検知部6と、が電気的に接続されている。
The
更に、回路部4の対向面の裏面側には、ステータ2の通電制御を行う制御部41と、外部に露出して回路部4と外部を電気的に接続する外部コネクタ44と、が配設されている。
Furthermore, on the back side of the opposite surface of the
詳しくは、上記回路部4からステータ2に向けて突設されたホルダー45に上記回転検知部7と、上記磁気検知部6とが軸方向に並んで取り付けられており、回転検知部7が磁力検知部6よりステータ2に近い位置となっている。
Specifically, the
また、上記回転検知部7はその検知面71をマグネット31の外周部32と対向させたものとなっている。
The
つまり、回転検知部7は、ステータ2とロータ3の間に生じる磁束のうち、上記検知面71に流れた磁束からロータ3の磁力の極性や強弱等から磁極位置を検知して、回路部4を介して制御部41に検知信号を出力するものである。
That is, the
そして、上記制御部41は入力された検知信号に基づいてロータ3の回転状況を判断し、ステータ2のコイル通電を制御することで、ロータ3を安定して回転させ、ポンプ性能にばらつきが生じることを防止している。
And the said
また、上記磁力検知部6は回転軸12の羽根車5と反対に位置する分離板16の底部17側の端部の外周に位置して、回転軸12の軸方向に沿って底部17側に位置するマグネット31の端部と磁力検知部6とがラジアル方向に並んでいる。
The magnetic
そして、上記磁力検知部6の検知面61はロータ3の回転中心へ向いてロータ3の回転軸12の軸方向における分離板16の底部17側の端部の側方に配置されており、上記検知面61がマグネット31の外周部32と対向したものとなっている。
And the
つまり、軸受13が推力により動く方向を前方とすると、マグネット31の羽根車5側の端部が前端となり、他端が後端となり、磁力検知部6は検知面61をマグネット31の外周部32の後端付近の部位に向けて配置したものとなっている。
That is, assuming that the direction in which the
そして、磁力検知部6は、例えば、ホール素子であり、ステータ2とロータ3との間に生じる磁束のうち、検知面61を流れた磁束の磁力レベルを検知し、検知した磁力レベルを出力電圧として出力するものである。
And the magnetic
出力された上記出力電圧は回路部4に設けた信号増幅部42で増幅された後、判定部43に出力されており、判定部43が増幅された出力電圧と予め記憶された基準電圧値とを比較することで、磨耗に伴うポンプ寿命か否かの判定が行われている。
The output voltage output is amplified by the
上記判定部43によるポンプ寿命の判定は増幅された出力電圧が上記基準電圧値を上回るか否かの比較判定であり、出力電圧が基準電圧値以下であると判定すると、磨耗が進行しておりポンプ寿命に達していると、判決を下すものとなっている。
The determination of the pump life by the
なお、上記基準電圧値はポンプ1に不具合が生じた際に検知される予想出力電圧に所定の安全率を付加して算出されたものであり、これはポンプ1に不具合が生じる前にポンプ寿命と判定してポンプ1の不具合による事故の発生を防止している。
The reference voltage value is calculated by adding a predetermined safety factor to the expected output voltage detected when a malfunction occurs in the
つまり、軸受13が磨耗すると、ロータ3の位置が羽根車5側にずれるため、磁力検知部6の検知面61の検知する磁束の磁力レベルが低下して、磁力検知部6の検知結果である出力電圧も磨耗前の初期状態に比べ低下したものとなる。
That is, when the
そして、軸受13の磨耗が進行して、図2に示すように、磁力検知部6の検知面61とマグネット31の端部とが軸方向に所定量離れると、出力電圧が基準電圧値と略同じあるいは基準電圧値を下回るものとなり、判定部43がポンプ寿命と判定する。
As the wear of the
そして、上記比較判定によりポンプ寿命と判定されると、判定部43から制御部41に寿命信号が出力され、制御部41は寿命信号を受け取るとステータ2への通電を中止してポンプ1を停止させる。
When the pump life is determined by the comparison determination, a life signal is output from the
つまり、判定部43から寿命信号が出力されると、制御部41がポンプ寿命と判定されたポンプ1の駆動を停止し、且つポンプ1の使用を禁止するため、不具合の生じたポンプ1による事故を防止でき、安全性の向上したポンプ1となっている。
That is, when a life signal is output from the
また、このとき、ポンプ1の回転も不安定となっているため、制御部41は安定した回転を行えない状態のポンプ1を使用することも禁止するものとなっている。
At this time, since the rotation of the
従って、マグネット31の羽根車5と反対側の端部の外周部32に対向して磁力検知部6の検知面61を設けたことで、一つの磁力検知部6でロータ3の軸受13の磨耗状況を検知することができるポンプ1となっている。
Therefore, by providing the
そして、磁力検知部6で検知する磁力レベルの変化は軸受13の磨耗によるロータ3のずれであるため、軸受13の磨耗状況に直接影響された変化を検知したものとなっている。
Since the change in the magnetic force level detected by the magnetic
そのため、軸受13の磨耗の進行と対応した検知情報が得られ、軸受13の磨耗によるポンプ寿命を精度良く判定することができるポンプ1となっている。
Therefore, the detection information corresponding to the progress of the wear of the
更に、磁力検知部6と、信号増幅部42及び判定部43とでポンプ寿命を判定できるため、判定精度を低下させることなく、寿命判定のための構造を簡素にでき、ポンプ1の大型化を抑制することができると共に、生産コストも抑えることができる。
Furthermore, since the pump life can be determined by the magnetic
また、回路部4に回転検知部7を保持固定するホルダー45に磁力検知部6を取り付けたことで、磁力検知部6用の取付部を別途設ける必要が無くなり、磁力検知部6に要する製造工程が増加することを抑制でき、生産コストを低減することができる。
Further, since the magnetic
そして、回転検知部7を磁力検知部6より軸方向に沿って羽根車5側に近い位置に取り付けたため、軸受13に磨耗が生じても磁力検知部6が寿命と検知するまでは回転検知部7の検知面71とマグネット31の外周部32との対向を保つことができる。
And since the
つまり、寿命到達まで上記回転検知部7とマグネット31との対向が保たれるため、寿命前に回転検知部7の検知信号に不具合を生じることを防止でき、寿命到達まで安定したポンプ性能で動作するポンプ1となっている。
That is, since the
なお、磁力検知部6による磁力レベルの検知はポンプ1起動後、所定時間経過してから行われるものとしてもよく、これはロータ回転初期の不安定な磁束での判定を防止でき好ましい。
It should be noted that the detection of the magnetic force level by the magnetic
そして、上記回転検知部7と磁力検知部6をティース間の円周方向の隙間に配置し、同一円周上に上記各検知部とステータ2とが並んだものとしてもよく、これはロータ3の軸方向の寸法をステータ2と略同じにできてポンプ1の小型化を行なえ好ましい。
The
もちろん、本発明のポンプ1は、ロータ3が分離板16の外周、ステータ2が内周に位置したものや、ロータ3にコイルが形成されており回転軸12の軸方向におけるコイルの端部の側方に磁力検知部6を配置したものであってもよい。
Of course, in the
また、実施形態2として、図5−7に示すように、磁力検知部6が回転検知部7を兼ねた例を説明する。なお、前述の従来例あるいは実施例で説明した内容と同一の構成には同じ符号を付加して説明は省略して本実施例の特徴を以下に述べる。
Moreover, as
本例は磁力検知部6の出力電圧を、信号増幅部42と、制御部41と、に夫々出力することで、磁力検知部6が回転検知部7を兼ねたものとなっている。
In this example, by outputting the output voltage of the
そのため、配置空間を広く取る必要が無くなると共に、マグネット31の軸方向に沿った寸法を小さくでき、ポンプ1をより小型化したものとなっている。
Therefore, it is not necessary to make a large arrangement space, and the dimension along the axial direction of the
そして、検知部が一つとなったため、ポンプ1の内部構造を簡素にできると共に、生産コストを低減することができる。
And since the detection part became one, while being able to simplify the internal structure of the
また、実施形態3として、図8及び図9に示すように、判定部43が判定結果を外部コネクタ44に出力する例を説明する。なお、前述の従来例あるいは実施例で説明した内容と同一の構成には同じ符号を付加して説明は省略して本実施例の特徴を以下に述べる。
Further, as the third embodiment, an example in which the
判定部43が寿命信号を外部コネクタ44に出力しており、外部コネクタ44と電気的に接続された外部装置に寿命信号が出力されるものとなっている。
The
例えば、外部コネクタ44に報知部が接続されていると、寿命信号に基づいて報知部によりポンプ1の寿命を外部に表示や音声で報知され、容易にポンプ寿命を使用者に報知することができる。
For example, when a notification unit is connected to the
もちろん、判定部43が寿命信号を外部コネクタ44と制御部41の双方に夫々出力し、制御部41による停止と、外部コネクタ44に接続された外部装置による動作とを両方行うものであってもよい。
Of course, even if the
なお、各実施形態において、判定部43が寿命時の寿命信号だけでなく非寿命時に出力電圧と基準電圧値との差も制御部41あるいは外部コネクタ44に出力するものであれば、出力先でポンプ寿命到達までの予想稼働時間を演算することもできる。
In each embodiment, if the
1 ポンプ
11 ケーシング
12 回転軸
13 軸受
14 軸固定部
15 受板
16 分離板
17 底部
2 ステータ
3 ロータ
31 マグネット
4 回路部
41 制御部
42 信号増幅部
43 判定部
44 外部コネクタ
45 ホルダー
5 羽根車
6 磁力検知部
7 回転検知部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
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JP2009089371A JP2010242521A (en) | 2009-04-01 | 2009-04-01 | Pump |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2017061924A (en) * | 2015-07-24 | 2017-03-30 | 杭州三花研究院有限公司Hangzhou Sanhua Research Institute Co.,Ltd. | Electric drive pump and method of manufacturing electric drive pump |
-
2009
- 2009-04-01 JP JP2009089371A patent/JP2010242521A/en not_active Withdrawn
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