JP2013245623A - 回転ポンプ装置の安全装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ベルト駆動方式のポンプ装置においてポンプがロックした場合でも、ベルトのスリップを発生させることなく電動機を停止できる回転ポンプ装置の安全装置を提供する。
【解決手段】複数の回転ポンプ１０の回転軸１１と、１台の電動機２１の駆動軸２２とが、ベルト駆動手段３０を介して互いに連結されたポンプ装置１において、回転ポンプ１０の回転部の回転数を検出する回転数検出手段２と、回転数検出手段２の検出値から回転ポンプ１０の回転数低下を判断して異常信号を出力する演算部３を有し、演算部３から異常信号が出力されたとき、電動機２１への電源供給を遮断する保護手段４を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、並設された排気ポンプ、吸気ポンプ等の複数の回転ポンプが、１台の電動機によりベルト駆動手段を介して共に駆動される回転ポンプ装置の安全装置に関するものである。

上記回転ポンプ装置は、排気ポンプ、吸気ポンプ等の回転ポンプの回転軸に嵌着された従動プーリと電動機の駆動軸に嵌着された駆動プーリとが、Ｖベルト等の無端ベルトを介して互いに連結された構造をしている。そして、電動機の駆動軸の回転力が、電動機の駆動軸に嵌着された駆動プーリと、回転ポンプの回転軸に嵌着された従動プーリと、それらのプーリの周囲に架け渡された無端ベルトとを介して、回転ポンプの回転軸に伝えられる構造をしている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、上記のような回転ポンプ装置において、回転ポンプの劣化や異物の吸入等により回転ポンプのロック等が発生し、過負荷となった場合に作動する安全装置として過負荷保護器が設けられ、回転ポンプを駆動する電動機の過電流を検知して電動機への電源供給を遮断して電動機を停止させる。

特許文献２に示されているように、電動機の駆動軸と回転ポンプの回転軸とが、カップリング等により連結される直結駆動方式の回転ポンプ装置において回転ポンプがロックした場合には、回転ポンプの回転軸がロックされると同時に電動機の駆動軸もロックされるため、電動機に設けられた過負荷保護器が瞬時に作動する。

特開２００５−６９０９１号公報 特開２０００−２４９０８０号公報

しかしながら、電動機の駆動力を、ベルトを介して回転ポンプに伝えるベルト駆動方式の回転ポンプ装置において回転ポンプがロックした場合、電動機に過負荷保護器が設置されていない、また設置されていても遮断電流の設定値に余裕がある場合、ベルトの張りが弱いなどの場合には、回転ポンプの回転軸がロックされても、電動機が回転を継続しているため、プーリにおいてベルトのスリップが発生することがある。

また、上記のように電動機１台で回転ポンプ２台を駆動させる場合には、１台の回転ポンプがロックしても、もう１台の回転ポンプが正常に回転している状態では、電動機に掛かる抵抗が小さいため、ベルト駆動方式の回転ポンプ装置で電動機と回転ポンプとがそれぞれ１台で構成される場合と比べてベルトのスリップが発生する可能性が高い。さらにそういった状態では、電動機の負荷上昇が小さく過電流とならないため、過負荷保護器が作動せずにベルトのスリップが継続してしまう。

ベルトのスリップが発生すると、ベルトとプーリとの摩擦により、高温となったベルトから煙が発生して火災報知器が作動する、ベルトが損傷、破断するといったおそれがあった。さらに最悪の場合、発火して火災に至るおそれがあった。

本発明は、かかる改善すべき課題に鑑みてなされたものであり、ベルト駆動方式のポンプ装置においてポンプがロックした場合でも、ベルトのスリップを発生させることなく電動機を停止できる回転ポンプ装置の安全装置を提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく、請求項１記載の回転ポンプ装置の安全装置は、複数の回転ポンプの回転軸と、１台の電動機の駆動軸とが、複数のプーリと無端ベルトとを介して互いに連結されたポンプ装置において、前記回転ポンプの回転部の回転数を検出する回転数検出手段と、前記回転数検出手段の検出値から前記回転ポンプの回転数低下を判断して異常信号を出力する演算部を有し、前記演算部からの前記異常信号が入力されたとき、前記電動機への電源供給を遮断する保護手段を有することを特徴とする。

また、請求項２記載の回転ポンプ装置の安全装置は、前記回転数検知手段の回転検出場所である前記回転部は、回転ポンプの回転軸に設けられたポンプ冷却ファンであることを特徴とする。

さらに、請求項３記載の回転ポンプ装置の安全装置は、前記回転数検知手段の回転検出場所である前記回転部は、回転ポンプの回転軸に設けられた従動プーリであることを特徴とする。

また、請求項４記載の回転ポンプ装置の安全装置は、前記回転数検知手段の回転検出場所である前記回転部は、回転ポンプの回転軸であることを特徴とする。

本発明の安全装置によれば、回転ポンプがロックした場合に回転ポンプの回転部の回転数を検出する回転数検出手段の検出値から、回転ポンプの回転数低下を判断して出力された異常信号を受けた保護手段によって電動機への電源供給を遮断することができ、ポンプロック状態での電動機回転を防止して、ベルトスリップの発生を防止することができる。ベルトスリップが発生しないため、摩擦による煙の発生、ベルトの損傷や破断、発火による火災も防止することができる。

本発明の実施の形態に係る回転ポンプ装置の安全装置の構成概念を示す図である。 本発明の実施の形態に係る回転ポンプ装置の構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係る回転ポンプ装置の構成の詳細を示す図である。 本発明の実施の形態に係る回転ポンプ装置の安全装置の実施の形態を示す図である。 本発明の実施の形態に係る回転ポンプ装置の安全装置の他の実施の形態を示す図である。 本発明の実施の形態に係る回転ポンプ装置の安全装置の他の実施の形態を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る回転ポンプ装置の安全装置の実施の形態について説明する。

図１は本発明に係る回転ポンプ装置の安全装置の一例である概念図であって、電動機２１、ベルト駆動手段３０、複数の回転ポンプ１０で構成される回転ポンプ装置１、複数の回転数検出手段２、演算部３、保護手段４、電源供給部５によって構成されている。

回転ポンプ１０はベーンポンプ等の回転ポンプであり、電動機２１の駆動力をベルト駆動手段３０によって回転ポンプ１０に伝達し、回転駆動している。電源供給部５は保護手段４を介して電動機２１に電源を供給している。保護手段４は電動機２１の過電流を検知して遮断する過負荷保護機能を有する。回転数検出手段２は、回転ポンプ１０の回転数を検出し、その検出値を演算部３に入力する。回転ポンプ装置１が複数台ある場合は、それぞれに回転数検出手段２を設ける。演算部３は、回転数検出手段２から入力された検出値を予め定められた設定値と比較し、回転ポンプ１０の回転数が低下したと判断された場合、保護手段４に対し異常信号を出力する。演算部３から異常信号を受けた保護手段４は、電動機２１に対する電源の供給を遮断して電動機２１を停止させる。

さらに、回転ポンプ装置の実施の形態について、図２、図３を参照して詳細に説明する。

回転ポンプ１０はベーンポンプ等のポンプであり、ベース２０の右側端部に２台並列に搭載されている。２台の回転ポンプ１０は、一例として、１台が吸入側を真空圧力とする吸気ポンプ、もう１台が排気側をブロワー空気として使用する排気ポンプとなっており、ポンプ本体１４、吸気フィルターケース１５、排気フィルターケース１６、冷却ファン１２、回転軸１１とから構成されている。吸気フィルターケース１５には回転ポンプ１０への空気吸入口が設けられ、排気フィルターケース１６には回転ポンプ１０からの空気排気口が設けられている。回転軸１１はポンプ本体１４を貫通しており、片端部には従動プーリ３２が嵌着されている。回転軸１１のもう一方の端部には冷却ファン１２が嵌着され、回転軸１１の回転によってポンプ本体１４に冷気を送り、冷却している。冷却ファン１２の周囲には冷気が通過する開口が設けられたファンカバー１３が設けられ、回転部分に手が触れないようにしている。

２台の回転ポンプ１０の前方、ベース２０の左側端部には電動機２１が搭載されている。回転ポンプ１０と電動機２１とは、図３に示したようにベルト駆動手段３０を介して互いに連結されており、１台の電動機２１により２台の回転ポンプ１０を共に回転駆動させることができる構造となっている。ベルト駆動手段３０は、電動機２１の駆動軸２２に嵌着された駆動プーリ３１と、回転ポンプ１０の回転軸１１に嵌着された従動プーリ３２と、それら各プーリの周囲に架け渡されたベルト３３とから構成されている。そして図２に示したようにベルト駆動手段３０の周囲にはベルトカバー３４が設けられ、回転部分に手が触れないようにしている。

次に、図４を参照して回転ポンプ装置の安全装置の実施の形態について詳細に説明する。

回転数検出手段２は、一例として回転体に当たって戻ってきた反射光を検出する光電式の回転検出器を用いており、２台の回転ポンプ１０それぞれの冷却ファン１２の回転を、ファンカバー１３の開口部を通して検出できるように設置されている。回転数検出手段２によって検出された回転数の検出値は演算部３に入力され、回転ポンプ１０の回転数が表示部６に表示され、回転数を視認できるようになっている。演算部３には予め異常信号出力の判断に用いられる設定値を記憶させておく。設定値の例として、電動機２１の定格回転数が毎分およそ１４００回転であるため、設定値は定格回転数より１０％減の毎分１２６０回転とする。

回転ポンプ１０が異常なく正常に運転を継続している場合には、回転数検出手段２から演算部３に入力された検出値は演算部３に記憶された設定値を上回っているため、演算部３は異常信号を出力せずに演算を継続し、保護手段４は電源の遮断を行なうことなく、回転ポンプ１０は運転を継続する。回転ポンプ１０の劣化や異物の吸入等によって回転ポンプ１０がロックし、回転軸１１の回転数が低下または回転しなくなった場合には、回転数検出手段２から演算部３に入力された検出値は演算部３に記憶された設定値を下回ることになり、演算部３は回転ポンプ１０にロック等の異常が発生したと判断し、保護手段４に対して異常信号を出力する。

演算部３から異常信号を受けた保護手段４は、電動機２１に対する電源の供給を遮断して電動機２１を停止させる。これにより、回転ポンプ１０に異常が生じて回転軸１１の回転数が低下または回転しなくなった状態で電動機２１の運転が継続することを防ぎ、ベルト駆動手段３０においてベルト３３がスリップすることを防止でき、ベルト３３の損傷や破断、煙の発生による火災報知機の作動、発火による火災を防止できる。また、電動機２１は、回転ポンプ１０の回転数低下または停止によって停止させられるため、過負荷で運転をすることがなく過電流が流れることがないため、電動機２１の損傷を防止することができる。

次に、図５を参照して回転ポンプ装置の安全装置の他の実施の形態について説明する。実施例１では回転数検出手段２である光電式の回転検出器を、回転ポンプ１０の冷却ファン１２の回転を検出するように設置したが、本発明はこれに限定されない。回転数検出手段２である光電式の回転検出器を、ベルト駆動手段３０における従動プーリ３２の回転数を検出するように設置することができる。従動プーリ３２と冷却ファン１２は同一の回転軸１１に嵌着されているため、回転数は同一である。そのためこの場合においても、実施例１と同じ効果を得ることができる。

さらに、図６に示すように、回転数検出手段２である光電式の回転検出器を、回転軸１１の回転数を検出するように設置することができ、この場合も実施例１、実施例２と同じ効果を得ることができる。

以上、本発明につき好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのはもちろんである。例えば、回転数検出手段２には光電式の回転検出器ではなく、磁束の変化により回転を検出する電磁式の回転検出器等を用いることができる。

１ 回転ポンプ装置
２ 回転数検出手段
３ 演算部
４ 保護手段
５ 電源供給部
６ 表示部
１０ 回転ポンプ
１１ 回転軸
１２ 冷却ファン
１３ ファンカバー
１４ ポンプ本体
１５ 吸気フィルターケース
１６ 排気フィルターケース
２０ ベース
２１ 電動機
２２ 駆動軸
３０ ベルト駆動手段
３１ 駆動プーリ
３２ 従動プーリ
３３ ベルト
３４ ベルトカバー

Claims (4)

1. 複数の回転ポンプの回転軸と、１台の電動機の駆動軸とが、複数のプーリと無端ベルトとを介して互いに連結された回転ポンプ装置において、前記回転ポンプの回転部の回転数を検出する回転数検出手段と、前記回転数検出手段の検出値から前記回転ポンプの回転数低下を判断して異常信号を出力する演算部を有し、前記演算部からの前記異常信号が入力されたとき、前記電動機への電源供給を遮断する保護手段を有することを特徴とする回転ポンプ装置の安全装置。
2. 前記回転数検知手段の回転検出場所である前記回転部は、前記回転ポンプの前記回転軸に設けられたポンプ冷却ファンであることを特徴とする請求項１記載の回転ポンプ装置の安全装置。
3. 前記回転数検知手段の回転検出場所である前記回転部は、前記回転ポンプの前記回転軸に設けられた従動プーリであることを特徴とする請求項１記載の回転ポンプ装置の安全装置。
4. 前記回転数検知手段の回転検出場所である前記回転部は、前記回転ポンプの前記回転軸であることを特徴とする請求項１記載の回転ポンプ装置の安全装置。

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