JPH0510272A - ポンプ装置の過負荷運転防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ポンプの液比重の増大や異物のかみ込み等の
過負荷状態を確実に検知し、ポンプを停止することがで
きるポンプ装置の過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、予めポンプの下限回
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の下限回転速度とを比較
し、ポンプの回転速度が該下限回転速度を下回った場
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、出力電圧制御部１９はこのポンプ停止信号を受け
てベース駆動回路部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過負荷運転防止装
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
動するポンプの過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
プ過負荷運転状態を検知し、ポンプの過負荷運転時にモ
ータを停止してポンプの過負荷運転を防止するという方
法が用いられているが、液比重や液粘性の増大等による
過負荷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、ポンプの過負荷運転状態を確
実に検知し、ポンプ（モータ）を停止することができる
ポンプ装置の過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、予めポンプ又はモータの下限回転
速度を設定した設定部と、速度検出部からの回転速度信
号と設定部の下限回転速度とを比較し、ポンプの回転速
度が該下限回転速度以下の場合、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下限回転速
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低回転速度
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下
限回転速度がポンプ締切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下でモータの定格出力時の回
転速度以上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、直流モータにあって
はその変化量は図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。液比重や液粘性の増大や
異物のかみ込みでモータ定格出力を越えた時はポンプの
回転速度は低下する。従って、液比重や液粘性の増大や
異物のかみ込み時の回転速度を事前に測定しておき、該
回転速度以上の任意の回転速度を下限回転速度として設
定し、モータ回転速度が該下限回転速度以下となった時
にポンプ（モータ）を停止することにより、ポンプ過負
荷運転を防止できる。

【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１４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Ｍ
１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
プの下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
に設定された下限回転速度とを比較し、該検出回転速度
が下限回転速度を下回った場合、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１４をオフし、モータＭ１は停止する。

【００１５】図３はモータ回転数（回転速度）Ｎ（ｒｐ
ｍ）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、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、ポンプが液比重の増大或いは異物の
かみ込み状態となった時がポンプ負荷は大きくなり、モ
ータ回転速度は図４に示すように低下する。従って、設
定部１７に設定する下限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
量点までの範囲の最低回転速度にすることにより、モー
タ回転速度Ｎがこの下限回転速度以下となった時にポン
プ（モータ）Ｍ１を停止するようにすれば、液比重の増
大や異物のかみ込みによるポンプの過負荷運転を防止で
きる。

【００１７】図２は本発明のポンプ装置の他の過負荷運
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
過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２５で処理され出力電圧制
御部１９に入力される。

【００１８】出力電圧制御部１９は位置検出信号処理部
１８からの信号により、ベース駆動回路部１９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
にオンオフ制御信号を出力する。これにより各パワート
ランジスタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ，
２２ｆ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。

【００１９】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。

【００２０】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には前記ポンプの下限回転速度を設定してお
き、処理部１８でこの下限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下回っ
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
過負荷運転を防止できることは、図１との場合と同様で
ある。

【００２１】以上のように上記実施例によれば、処理部
１８は設定部１７に予め設定されたポンプの下限回転速
度とモータ回転速度とを比較し、該モータ回転速度がこ
の上限回転速度を下回ると、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１
４又はパワートランジスタ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２
２ｄ，２２ｅ，２２ｆをオフするので、液比重の増大や
異物のかみ込み等のポンプの過負荷運転を確実に検出し
防止することが可能となる。

【００２２】

【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過負荷運転を検出し、
ポンプを停止するから、ポンプの過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、過負荷状
態での脱調現象の防止にも役立ち、主軸や軸受の破損と
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過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過負荷運転防止装置
の構成を示す図である。

【図３】モータ回転数（回転速度）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、 ポンプ又はモータの回転速度を検出する速度検出部と、 予めポンプの下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下限
   回転速度とを比較し、 ポンプ又はモータの回転速度が該下限回転速度以下とな
   った場合、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過負荷運転防止装
   置。
2. 【請求項２】 前記設定部に設定された下限回転速度が
   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低回転速度以下
   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
   の過負荷運転防止装置。
3. 【請求項３】 前記設定部に設定されたポンプの下限回
   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下でモータの定格出力
   時の回転速度以上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過負荷運転防止装置。
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過負荷運転防止装置。
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過負荷運転防止装
   置。