JPH0510271A - ポンプ装置の軽負荷運転防止装置 - Google Patents

ポンプ装置の軽負荷運転防止装置

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JPH0510271A
JPH0510271A JP3190751A JP19075191A JPH0510271A JP H0510271 A JPH0510271 A JP H0510271A JP 3190751 A JP3190751 A JP 3190751A JP 19075191 A JP19075191 A JP 19075191A JP H0510271 A JPH0510271 A JP H0510271A
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JP
Japan
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pump
motor
rotation speed
upper limit
light load
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Application number
JP3190751A
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English (en)
Inventor
Eiji Miyamoto
栄治 宮本
Yoshinori Kojima
善徳 小島
Tadashi Yakabe
正 矢ケ部
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Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
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Publication date
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  • Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ポンプの空運転等の軽荷状態を確実に検知
し、ポンプを停止することができるポンプ装置の軽負荷
運転防止装置を提供すること。 【構成】 ポンプと該ポンプを駆動する直流モータM1
を具備するポンプ装置に、ポンプ又はモータの回転速度
を検出する回転速度検出部16と、予めポンプの上限回
転速度を設定した設定部17と、回転速度検出部16か
らの検出回転速度と設定部17の上限回転速度とを比較
し、ポンプの回転速度が該上限回転速度以上の場合、ポ
ンプを停止する停止信号を出力する処理部18を設け、
該停止信号を受けて出力電圧制御部19はベース駆動回
路20を介してモータM1を停止させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はポンプを駆動するモータ
に直流モータを使用するポンプ装置の軽負荷運転防止装
置に関するものである。
【0002】
【従来技術】ポンプを直流モータで駆動する場合、その
直流モータにはブラシ付直流モータとブラシレス直流モ
ータがある。図5はブラシ付直流モータの駆動回路の構
成を示す図であり、図6はブラシレス直流モータの駆動
回路の構成を示す図である。
【0003】ブラシ付直流モータの駆動回路は、図5に
示すように、交流電源101からの交流を全波整理回路
102及び平滑用コンデンサ103等を介して直流に変
換し、ブラシ付直流モータM1に供給している。
【0004】ブラシレス直流モータの駆動回路は、図6
に示すように、交流電源101からの交流を全波整理回
路102及び平滑用コンデンサ103を介して変換した
直流をパワートランジスタ等のスイッチング素子群10
4を介して、ブラシレス直流モータM2に供給してい
る。スイッチング素子群104の制御はホール素子等か
らなる位置検出部105で検出された回転子の位置検出
信号を位置検出信号処理部106で処理して、オンオフ
制御信号を作成しベース駆動回路部107を介してスイ
ッチング素子群104をオンオフして行っている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来、直流モータで駆
動するポンプの軽負荷運転を防止する方法としては、モ
ータの駆動電流を検出し、該駆動電流の変化によりポン
プ運転状態を検知し、ポンプの空運転時にモータを停止
してポンプの空運転を防止するという方法が用いられて
いるが、空運転時と正規運転時の電流差が小さいと誤作
動するという問題があった。
【0006】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、上記問題点を除去し、ポンプの空運転等の軽荷状態
を確実に検知し、ポンプ(モータ)を停止することがで
きるポンプ装置の軽負荷運転防止装置を提供することを
目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、ポンプと該ポンプを駆動する直流モータを具
備するポンプ装置に、ポンプ又はモータの回転速度を検
出する速度検出部と、予めポンプの上限回転速度を設定
した設定部と、速度検出部からの回転速度信号と設定部
の上限回転速度とを比較し、ポンプの回転速度が該上限
回転速度以上の場合、ポンプを停止する停止信号を出力
する処理部を設け、該停止信号によりモータを停止させ
ることを特徴とする。
【0008】また、前記設定部に設定された上限回転速
度がポンプ吐出弁締切運転点を含む運転可能な最小流量
点から運転可能な最大流量点までの範囲の最高回転速度
以上で、且つポンプ空運転時の回転速度以下の値である
ことを特徴とする。
【0009】また、前記設定部に設定されたポンプの上
限回転速度がポンプ吐出弁締切運転点を含む運転可能な
最小流量点から運転可能な最大流量点までの間のポンプ
を運転する任意の運転点の回転速度以上でポンプ吐出弁
締切運転点を含む運転可能な最小流量点から運転可能な
最大流量点までの範囲の最高回転速度以下の値であるこ
とを特徴とする。
【0010】また、前記ポンプが遠心ポンプ又は渦流ポ
ンプ又はギアポンプであることを特徴とする。
【0011】また、前記ポンプが羽根車を回転させるロ
ータに永久磁石を設けると共に、モータ側に設けた該永
久磁石と磁気的に結合する磁石を設け磁気的結合でモー
タ回転力をポンプに伝達するポンプであることを特徴と
する。
【0012】
【作用】直流モータのトルク(負荷)−回転数特性は、
トルクが増大すると、回転数は低下する。この傾向は誘
導電動機でも同様の傾向にあるが、直流モータの場合そ
の変化量は図3に示すように大きい。直流モータでポン
プを駆動すると、ポンプ負荷(トルク)変化と共に、モ
ータ回転数が変化する。また、ポンプが空運転状態とな
った時がポンプ負荷は一番小さくなり、モータ回転速度
は図4に示すように一番速くなる。従って、ポンプ吐出
弁締切状態から全開状態における回転数及び空運転時の
回転速度を事前に測定しておき、空運転時の回転速度以
下でポンプ運転点以上の任意の回転速度を基準回転速度
として設定し、モータ回転速度が基準回転速度以上とな
った時にポンプ(モータ)を停止するようにすれば、ポ
ンプ軽負荷運転、即ち、ポンプのキャビテーション発生
運転、空気混入運転又は空運転を防止できる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1は本発明のポンプ装置の過負荷防止装置の構
成を示す図である。図示するように、交流電源11から
の交流を全波整理回路12及び平滑用コンデンサ13等
を介して直流に変換し、該直流をパワートランジスタ1
4でオンオフしてパルスとし、該パルスをコイル15a
及びコンデンサ15bから成る平滑回路15により再び
直流に変換し、パルスのデューティ比(パワートランジ
スタ14のオン時間とオフ時間の比)に比例した電圧を
ブラシ付の直流モータM1に供給する。これにより直流
モータM1は供給電圧に応じた回転数で回転し、図示し
ないポンプを駆動する。前記パワートランジスタ14の
オンオフはベース駆動回路部20が出力電圧制御部19
から出力されるオンオフ制御信号を受けて行う。
【0014】直流モータM1の回転速度は回転速度検出
部16で検出され、該回転速度検出部16の出力は処理
部18に出力される。また、該処理部18には設定部1
7の出力が入力されている。該設定部17には予めポン
プの上限回転速度が設定されており、処理部18は回転
速度検出部16で検出された検出回転速度と設定部17
に設定された上限回転速度とを比較し、該検出回転速度
が上限回転速度を越えた場合、出力電圧制御部19にモ
ータ停止信号を出力する。出力電圧制御部19はこのモ
ータ停止信号を受けてパワートランジスタ14をオフす
るオフ信号をベース駆動回路部20に出力する。ベース
駆動回路部20はこのオフ信号を受けて、パワートラン
ジスタをオフし、モータM1は停止する。
【0015】図3はモータ回転数N(rpm)とトルク
T(kg,cm)の関係を示す図で、図4はポンプ流量
Q(リットル/min)と全揚程度H(m)と回転数
(回転速度)N(rpm)の関係を示す図である。
【0016】直流モータのトルクT(負荷)−回転数特
性Nは、図3に示すようにトルクTが増大すると回転数
Nは低下する。従って、直流モータでポンプを駆動する
と、図4に示すようにポンプ負荷(流量Q)の変化と共
にモータ回転数Nが変化する。また、ポンプが空運転状
態となった時がポンプ負荷は一番小さくなり、モータ回
転速度は一番速くなる。従って、ポンプ吐出弁締切状態
から全開状態における回転数及び空運転時の回転速度を
事前に測定しておき、空運転時の回転速度以下でポンプ
運転点以上の任意の回転速度を基準回転速度として設定
部17に設定しておくことにより、モータ回転速度Nが
基準回転速度以上となった時にポンプ(モータ)M1を
停止するようにすれば、ポンプ空運転等の軽負荷運転を
防止できる。
【0017】特に、設定部17に設定する回転速度をポ
ンプ吐出弁締切運転点を含む運転可能な最小流量点から
運転可能な最大流量点までの間のポンプを運転する任意
の運転点の回転速度以上でポンプを吐出弁締切運転点を
含む運転可能な最小流量点から運転可能な最大流量点ま
での範囲の最高回転速度以下の値に設定することによ
り、図4の斜線を付した範囲で発生するポンプのキャビ
テーション発生運転、空気混入運転又は空運転を防止で
きる。
【0018】図2は本発明のポンプ装置の他の軽負荷運
転防止装置の構成を示す図である。図2において、図1
と同一符号を付した部分は同一又は相当部分を示す。本
軽負荷運転防止装置ではブラシレス直流モータM2を使
用している。全波整流回路12からの直流はインバータ
回路22を介してパルスに変換され、ブラシレス直流モ
ータM2に供給される。ブラシレス直流モータM2の回
転子の回転位置はホール素子等からなる位置検出部24
により検出され、その検出信号は位置検出信号処理部2
5で処理され出力電圧制御部19に入力される。
【0019】出力電圧制御部19は位置検出信号処理部
25からの信号により、ベース駆動回路部20を介して
インバータ回路22を構成するパワートランジスタ22
a,22b,22c,22d,22e,22fのベース
にオンオフ信号を出力する。これにより各パワートラン
ジスタ22a,22b,22c,22d,22e,22
fは所定のタイミングでオンオフし、ブラシレス直流モ
ータM2にパルス状の駆動電流を供給する。
【0020】ブラシレス直流モータM2の回転速度は各
パワートランジスタ22a,22b,22c,22d,
22e,22fのオン時間とオフ時間の比(即ちデュー
ティ比)を変え固定子コイルに印加される平均電圧値を
変えると変化する特性を持っている。即ち、デューティ
比を大にすれば回転速度は速く小さければ遅い特性を有
している。
【0021】従って、位置検出信号処理部25の出力信
号を速度検出部23に入力し、該速度検出部23でモー
タの回転速度を検出し、処理部18に出力する。一方設
定部17には前記ポンプの上限回転速度を設定してお
き、処理部18でこの基準回転速度とモータ回転速度と
を比較し、モータ回転速度がこの基準回転速度を越えた
場合、出力電圧制御部19にモータ停止信号を出力す
る。出力電圧制御部19はこのモータ停止信号を受け、
ベース駆動回路部20にパワートランジスタ22a,2
2b,22c,22d,22e,22fの全てをオフす
るオフ信号を出力し、該ベース駆動回路部20を通し
て、パワートランジスタ22a,22b,22c,22
d,22e,22fの全てをオフする。これによりブラ
シレス直流モータM2を停止する。これによりポンプの
空運転等の軽負荷運転を防止できることは、図1の場合
と同様である。
【0022】以上のように上記実施例によれば、処理部
18は設定部17に予めポンプの上限回転速度とモータ
回転速度とを比較し、該モータ回転速度がこの上限回転
速度を越えると、出力電圧制御回路部19及びベース駆
動回路部19を介してパワートランジスタ14又はパワ
ートランジスタ22a,22b,22c,22d,22
e,22fのオフするので、ポンプのキャビテーション
発生運転、空気混入運転、空運転等の軽負荷運転を確実
に検出し、防止することが可能となる。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ポ
ンプの回転速度を検出してポンプ空運転等を軽負荷運転
を検出するから、ポンプの軽負荷運転を確実に防止でき
る。特に、ポンプが羽根車を回転させるロータに永久磁
石を設けると共にモータ側に設けた該永久磁石と磁気的
に結合する磁石を設け磁気的結合でモータ回転力をポン
プに伝達する型式のポンプにおいては、ポンプ液中軸受
の破損防止及び空運転時の軸受摺動発熱によるプラスチ
ック製ケーシング類の溶融といった決定的なトラブルを
防止できるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のポンプ装置の軽負荷運転防止装置の構
成を示す図である。
【図2】本発明のポンプ装置の他の軽負荷運転防止装置
の構成を示す図である。
【図3】モータ回転数N(rpm)とトルクT(kg,
cm)の関係を示す図である。
【図4】ポンプ流量Q(リットル/min)と全揚程度
H(m)と回転数(回転速度)N(rpm)の関係を示
す図である。
【図5】ブラシ付直流モータ駆動回路の構成を示す図で
ある。
【図6】ブラシレス直流モータ駆動回路の構成を示す図
である。
【符号の説明】
11 交流電源 12 全波整理回路 13 コンデンサ 14 パワートランジスタ 15 平滑回路 16 回転速度検出部 17 設定部 18 処理部 19 出力電圧制御部 20 ベース駆動回路部 22 インバータ 23 速度検出部 25 位置検出信号処理部

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポンプと該ポンプを駆動する直流モータ
    を具備するポンプ装置に、 前記ポンプ又はモータの回転速度を検出する速度検出部
    と、 予めポンプの上限回転速度を設定した設定部と、 前記速度検出部からの回転速度信号と前記設定部の上限
    回転速度とを比較し、 ポンプの回転速度が該上限回転速度を越えた場合、前記
    ポンプを停止するポンプ停止信号を出力する処理部を設
    け、該ポンプ停止信号で前記モータを停止することを特
    徴とするポンプ装置の軽負荷運転装置。
  2. 【請求項2】 前記設定部に設定された上限回転速度
    が、ポンプ吐出弁締切運転点を含む運転可能な最小流量
    点から運転可能な最大流量点までの範囲の最高回転速度
    以上で、且つポンプ空運転時の回転速度以下の値である
    ことを特徴とする請求項1記載のポンプ装置の軽負荷運
    転装置。
  3. 【請求項3】 前記設定部に設定されたポンプの上限回
    転速度がポンプ吐出弁締切運転点を含む運転可能な最小
    流量点から運転可能な最大流量点までの間のポンプを運
    転する任意の運転点の回転速度以上でポンプ吐出弁締切
    運転点を含む運転可能な最小流量点から運転可能な最大
    流量点までの範囲の最高回転速度以下の値であることを
    特徴とする請求項1記載のポンプ装置の軽負荷運転装
    置。
  4. 【請求項4】 前記ポンプが遠心ポンプ又は渦流ポンプ
    又はギアポンプであることを特徴とする請求項1又は2
    又は3記載のポンプ装置の軽負荷運転装置。
  5. 【請求項5】 前記ポンプが羽根車を回転させるロータ
    に永久磁石を設けると共に、モータ側に設けた該永久磁
    石と磁気的に結合する磁石との磁気的結合でモータ回転
    力をポンプに伝達するポンプであることを特徴とする請
    求項1又は2又は3記載のポンプ装置の軽負荷運転装
    置。
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