JPH1193859A - ポンプ駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置の起動運転を確実に行う。 【解決手段】 正逆二方向に回転方向の変更可能なモー
タ２と、モータ２の回転方向に応じて、搬送方向が切り
替わるポンプ３と、制御装置４とで構成され、制御装置
４は、モータ２の逆転動作を伴う起動モードを備えてい
る。逆転動作時の機械的振動により、装置内部の異物の
粉砕、除去が可能となり、よって確実な起動が行える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体を搬送するポ
ンプの駆動装置に関するものであり、特に空調装置にお
いて熱媒体を搬送する際に使用するポンプに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の装置としては、モータなど
の駆動力を利用して、流体を搬送する回転式の容積型ポ
ンプが多数提案されており、その断面構造は、例えば図
１２のようになっていた。１３はケーシング、１４は液
体流路、１５は回転軸A、１６は回転軸Ｂであり、回転
軸A１５にはギヤA１７が、回転軸Ｂ１６にはギヤＢ１８
が連結されている。回転軸A１５はモータ（図示せず）
の駆動力により時計方向に回転し、ギヤＡ１７、ギヤＢ
１８を介して、回転軸Ｂ１６は反時計方向に回転する。
この時、液体は流体流路１４の左方向から吸入され、ギ
ヤＡ１７とギヤＢ１８のギャップを通ることにより加圧
され、流体流路１４の右方向へ吐出される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ポンプでは、経年劣化により配管表面で発生した酸化ス
ケール等の異物が発生し、系内を循環すると、ギヤのギ
ャップに蓄積したり、ギヤが異物をかみ込んだりする場
合があった。これらの場合には、起動時は通常より大き
なトルクが必要となり、起動不良が発生するという課題
を有していた。また、起動不良に陥った場合には、外見
から、その異常の度合いを判断することは難しいため、
その度毎にポンプ自体の分解、点検等が必要であり、使
い勝手および、メンテナンスの上で課題を有していた。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、本発明のポンプ駆動装置は、正逆二方向に
回転方向の変更が可能なモータと、前記モータの回転方
向に応じて液体の搬送方向の変更が可能なポンプと、前
記ポンプおよび前記モータの駆動を制御する制御装置を
備え、前記制御装置は、前記モータの回転方向を切り替
える方向切り替え手段と、起動運転モードと定常運転モ
ードを切り替えるモード設定手段を備え、定常運転モー
ドは前記方向切り替え手段により前記モータを正方向に
回転させ、起動運転モードは前記方向切り替え手段によ
り前記モータを逆回転させることを特徴とし、前記モー
ド設定手段は起動運転モード終了後に定常運転モードに
切り替える構成としたものである。

【０００５】上記発明によれば、定常の逆方向にモータ
を回転させた後、再度定常の方向に回転させることが可
能となる。そのため、ギヤ部に蓄積した異物に対して、
機械的振動が与えられ、結果として、異物の粉砕、除去
が可能となり、運転起動が確実に行える。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明は、正逆二方向に回転方向
の変更が可能なモータと、前記モータの回転方向に応じ
て液体の搬送方向の変更が可能なポンプと、前記ポンプ
および前記モータの駆動を制御する制御装置を備え、前
記制御装置は、前記モータの回転方向を切り替える方向
切り替え手段と、起動運転モードと定常運転モードを切
り替えるモード設定手段を備え、定常運転モードは前記
方向切り替え手段により前記モータを正方向に回転さ
せ、起動運転モードは前記方向切り替え手段により前記
モータを逆回転させることを特徴とし、前記モード設定
手段は起動運転モード終了後に定常運転モードに切り替
える構成としている。

【０００７】そして、モード設定手段と方向切り換え手
段により、モータを逆方向に回転させた後、正方向へ回
転させる動作が行えるようになり、結果として、異物の
粉砕、除去が可能となり、運転起動が確実に行える。

【０００８】また、制御装置は、前記モータの回転数を
設定する回転数設定手段を備え、前記回転数設定手段
は、起動運転モード時には設定回転数を周期的に変化さ
せる構成としている。

【０００９】そして、起動運転モードでは、回転数設定
手段により、モータ回転数を周期的に変化させているの
で、モータの微妙な振動が加えられることにより、異物
の粉砕、除去が可能となり、運転起動が確実に行える。

【００１０】また、正逆二方向に回転方向の変更が可能
なモータと、前記モータの回転方向に応じて液体の搬送
方向の変更が可能なポンプと、前記ポンプおよび前記モ
ータの駆動を制御する制御装置を備え、前記制御装置
は、前記モータの回転方向を切り替える方向切り替え手
段と、起動運転モードと定常運転モードを切り替えるモ
ード設定手段と、前記モータ回転数を設定する回転数設
定手段を備え、定常運転モードは前記方向切り替え手段
により前記モータを正方向に回転させ、起動運転モード
は前記方向切り替え手段により前記モータの回転方向を
周期的に切り替えるとともに前記回転数設定手段により
前記モータの回転数を周期的に切り替えることを特徴と
し、前記モード設定手段は起動運転モード終了後に定常
運転モードに切り替える構成としている。

【００１１】そして、起動運転モードでは、方向切り替
え手段と、回転数設定手段により、モータの回転方向お
よび設定回転数を、周期的に変化させているので、更に
大きな振動が加えられるので、異物の粉砕、除去がより
確実となり、運転起動がより確実なものとなる。

【００１２】また、モータは直流モータとしている。そ
して、直流モータの特徴である起動時の大トルクと、機
械的振動の組み合わせにより、より確実な運転起動が行
える。

【００１３】また、モータは、回転数を検出する回転数
出手段を備え、制御装置は、前記回転数検出手段の出力
よりモータの回転異常を判断する異常判定手段を備え、
運転開始時は所定時間定常運転モードで運転すると同時
に前記異常判定手段が異常を判定したときのみ起動運転
モードに切り替える構成としている。

【００１４】そして、運転起動時には、一旦、正方向に
モータを駆動し、モータの回転が認められなかった時の
み、起動運転モードに切り替えて、モータの回転方向ま
たは回転方向と設定回転数の両方を変更しているので、
トータル消費電流の上昇をおさえつつ、確実な運転起動
が行える。

【００１５】また、制御装置は、前記モータの駆動電流
を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段の検出値
が予め定めた設定値を越えた時には運転を停止する停止
手段とを備えた構成としている。

【００１６】そして、起動運転モードにおいて、モータ
の駆動電流が所定値を越えていれば、異常と判断して、
運転を停止しているので、モータの動作不良の度合い
が、修復可能かいなかの判断が可能となり、メンテナン
スの向上を図ることができる。

【００１７】また、制御装置は、モータの駆動電流を検
出する電流検出手段と、電流検出手段の検出値を所定時
間積分する積分手段を備え、起動運転モード時に、積分
手段の値が所定値を越えたときには運転を停止する停止
手段とを備えた構成としている。

【００１８】そして、起動運転モードにおいて、モータ
の駆動電流の積分値が所定値を越えていれば、異常と判
断して、運転を停止しているので、モータの動作不良の
度合いが、修復可能かいなかの判断が可能となり、メン
テナンスの向上を図ることができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。

【００２０】（実施例１）図１は本発明の実施例１のポ
ンプ駆動装置の構成図である。また、図２は本実施例に
おけるポンプ駆動装置の動作を説明するタイムチャート
である。また、ポンプ本体の構成は従来例と同一である
ので、詳細な説明は省略する。

【００２１】図１において、１はポンプ、モータ一体型
のポンプ装置であり、２は正逆二方向に回転可能な三相
直流ブラシレスモータであり、３はモータ１の駆動力に
より回転し液体を搬送するポンプであり、モータ２の回
転方向に応じて液体の搬送方向の切り替えが可能であ
る。４はモータ２および、ポンプ部３を制御する制御装
置である。つづいて制御装置４の構成について説明す
る。モード設定手段５は、起動運転モード、定常運転モ
ードの２つの運転モードの設定が可能であり、モード設
定手段５が起動運転モードに切り替わると、方向設定手
段６によりモータ部２が逆転方向、すなわち液体が吐出
方向から吸入方向に搬送される方向に回転する。反対に
モード設定手段５が定常運転モードに切り替わると、方
向設定手段６により、モータ部１が正転方向、すなわ
ち、液体が吸入方向から吐出方向に搬送される方向に回
転する。

【００２２】次に動作、作用について説明する。運転開
始時には、モード設定手段５により、所定時間Ｔ１だけ
起動運転モードが選択され、方向切り替え手段６によ
り、モータ２が逆転方向に回転するように駆動信号が与
えられる。次に、モード設定手段５が定常運転モードに
切り替わり、方向切り替え手段６が、モータ２の回転方
向を正転方向に切り替える。モータ部２は三相直流ブラ
シレスモータを使っているので、３本の巻き線への通電
順序を切り替えることで、正逆二方向の回転切り替えが
可能となる。この、モータ部２が正転から逆転に切り替
わる時に与えられる機械振動により、ポンプ３のギヤに
蓄積していた、微小な異物が粉砕、除去されるので、正
転方向への起動が確実に行えるようになる。

【００２３】本実施例では、同一筐体にモータ部（回転
部）とポンプ部（搬送部）を備えた構成としているが、
これらを別個に備えたものであっても同様の効果が得ら
れる。

【００２４】また、モータ２は３相の直流ブラシレスモ
ータに限らず、単相の直流モータであれば電源の極性を
切り替えることで回転方向の切り換えが可能であり、３
相の誘導モータであっても、モータ巻き線への通電順序
を切り替えることにより回転方向の切換えが可能であ
る。

【００２５】（実施例２）図３は本発明の実施例２にお
けるポンプ駆動装置の構成図、図４は実施例２における
ポンプ駆動装置の動作を説明するタイムチャートであ
る。

【００２６】実施例１と異なる点は制御装置４が回転数
設定手段７を有する点、モード設定手段５の起動運転モ
ードでは、回転数設定手段７により、モータ部２の設定
回転数が一定周期Ｔaで切り替える点である。

【００２７】なお、実施例１と同一構造のものは同一構
造を有し説明は省略する。次に動作について説明する。
運転開始時には、モード設定手段５により、所定時間Ｔ
１だけ起動運転モードが選択され、方向切り替え手段６
により、モータ部２が逆転方向に回転するように駆動信
号が与えられる。さらに、この間、回転数設定手段７に
より、モータ部２の設定回転数が定められた周期Ｔａ
で、N1→N2→N1と変動する。次に、モード設定手段５が
定常運転モードに切り替わり、方向切り替え手段６が、
モータ部２の回転方向を正転方向に切り替わる。すなわ
ち、モータ部２の逆回転時の回転数変動に伴う機械振動
と、モータ１が逆転から正転に切り替わる時に与えられ
る機械振動により、ポンプのギヤに蓄積していた、微小
な異物が粉砕、除去されるので、正転方向への起動が確
実に行えるようになる。

【００２８】（実施例３）図５は本発明の実施例３にお
けるポンプ駆動装置の動作を説明するタイムチャートで
ある。また、ポンプ駆動装置の構成要素は図３と同等で
あり、動作のみ異なるため、図３を用いて説明する。

【００２９】実施例１と異なる点は制御装置４が回転数
設定手段７を有する点、モード設定手段５の起動運転モ
ードでは、方向切り替え手段６および回転数設定手段７
により、モータ部２の回転方向および設定回転数および
が一定周期Ｔｂで切り替わる点である。

【００３０】なお、実施例１と同一構造のものは同一構
造を有し説明は省略する。次に動作について説明する。
運転開始時には、モード設定手段５により、所定時間Ｔ
１だけ起動運転モードが選択され、方向切り替え手段６
により、モータ部２の回転方向が一定周期Ｔｂで周期的
に切り替わるとともに、回転数設定手段７により、モー
タ部２の設定回転数が定められた周期Ｔｂで、N3→N4→
N3と交互に変動する。次に、モード設定手段５が定常運
転モードに切り替わり、方向切り替え手段６が、モータ
部２の回転方向を正転方向に切り替える。したがって、
運転開始時においては、モータ２の回転方向が切り替え
る毎に、機械的な振動が加えられることになり、ポンプ
３のギヤに蓄積していた、微小な異物が粉砕、除去され
るので、正転方向への起動が確実に行えるようになる。

【００３１】また、実施例１ないし３においては直流モ
ータを用いているが、一般に直流モータは、起動トルク
が大きいため、モータの回転方向の切り換えにより発生
する機械的振動と、起動時の大トルクとの組み合わせに
より、異物の粉砕、除去が一層確実となり、正転方向へ
の起動がより一層確実なものとなる。

【００３２】（実施例４）図６は本発明の実施例４にお
けるポンプ駆動装置の構成図、図７は実施例４における
ポンプ駆動装置の動作を説明するタイムチャートであ
る。

【００３３】実施例１と異なる点は、モータ２が回転数
を検出するホール素子すなわち回転数検出手段８を備え
た三相ブラシレス直流モータであり、制御装置４が、モ
ータ２の回転数を設定する回転数設定手段６と、回転数
検出手段８の出力により、モータ２の回転・非回転を判
断する異常検出手段９を備えており、更に、運転開始時
には、モード設定手段５が、定常運転モードに切り替わ
り、この時の異常検出手段９が異常を判断した時のみ、
モード設定手段５が、起動運転モードに切り替える点で
ある。

【００３４】なお、実施例１と同一構造のものは同一構
造を有し説明は省略する。次に動作、作用について説明
する。運転開始時には、モード設定手段５により、定常
運転モードが選択され、方向切り替え手段６により、モ
ータ部２の回転方向が正転方向に、回転数設定手段７に
より回転数がＮ５に設定される。この時、回転数検出手
段８はモータ部２の回転数を監視する。そして、定めら
れた時間Ｔ２の間に設定回転数Ｎ５に達しなければ、異
常検出手段９が回転異常と判断し、モード設定手段５に
より所定時間Ｔ１だけ起動運転モードに切り替える。起
動運転モードでは、方向切り替え手段６により、モータ
部２の回転方向を逆転方向に切り替えるとともに、回転
数設定手段７により回転数がＮ６に設定される。

【００３５】モータ２を定常と逆方向に回転させた時に
は、一般に負荷が増大し、したがって、消費電流も増加
する。したがって、運転開始時に、モータ２を正転方向
に回転させて、回転が認められなかったときのみ、逆転
方向に回転させることにより、トータル消費電流の増加
を極力抑えつつ、起動を確実に行うことができる。

【００３６】なお、本実施例では、モータの回転数検出
をホール素子で行う構成としているが、ホール素子を持
たない三相モータの場合には、巻き線間の誘起電圧を用
いて検出することが可能である。

【００３７】（実施例５）図８は本発明の実施例５にお
けるポンプ駆動装置の構成図、図９は実施例５における
ポンプ駆動装置の動作を説明するタイムチャートであ
る。

【００３８】実施例４と異なる点は、制御装置４が、モ
ータ２の駆動電流を検出する電流検出手段１０と、電流
検出手段１０の出力値を基にモータ部３を停止する停止
手段１１を備えており、さらには、機動運転モード時
に、電流検出手段１０の出力値が所定値を越えると、停
止手段１１がモータ２を停止する点である。

【００３９】なお、実施例４と同一構造のものは同一構
造を有し説明は省略する。次に動作、作用について説明
する。運転開始時に、定常運転モードでスタートし、時
間Ｔ１の間にモータ部３の回転が認められなければ、定
常運転モードに切り替わる。このとき、電流検出手段１
０で検出したモータ部３の駆動電流がI1を越えると停止
手段１１がモータ部２を停止する。すなわち、モータ２
が逆回転したときの電流値で、モータ負荷を判断し、こ
れが許容値を越えていれば、修復困難な機動不良と判断
し、モータ２の駆動を停止している。すなわち、モータ
２の回転方向を切り替えても、モータ負荷の軽減を図れ
ない場合には、回復不能な異常とみて、運転を停止させ
ている。したがって、起動不良の度合いを判断できるよ
うになり、使い勝手とメンテ性の向上が図れる。

【００４０】停止手段１１は、定常運転モードにおいて
も、電流検出手段１０の出力値を基に、モータ２の駆動
を停止させる構成としても良い。ただし、定常運転モー
ドにおいては、異常を判断する電流の設定値は、I１よ
りも小さい値となる。すなわち、モータ２を逆回転させ
たときにはモータ負荷も大きいため、駆動電流も大きく
なるためである。

【００４１】（実施例６）図１０は本発明の実施例６に
おけるポンプ駆動装置の構成図、図１１は実施例６にお
けるポンプ駆動装置の動作を説明するタイムチャートで
ある。

【００４２】実施例４と異なる点は、制御装置４が、モ
ータ部２の駆動電流を検出する電流検出手段１０と、電
流検出手段１０で検出した電流値を積分する積分手段１
２と、積分手段１２の出力値を基にモータ部３を停止す
る停止手段１１を備えており、さらには、機動運転モー
ド時に、積分手段１２の出力値が所定値を越えると、停
止手段１１がモータ部３を停止する点である。

【００４３】なお、実施例４と同一構造のものは同一構
造を有し説明は省略する。次に動作、作用について説明
する。運転開始時に、定常運転モードでスタートし、時
間Ｔ１の間にモータ部３の回転が認められなければ、定
常運転モードに切り替わる。このとき、積分手段１２
は、電流検出手段１１で検出したモータ部２の駆動電流
の積分を開始する。そして、駆動電流の積分値がI２を
越えると停止手段１１がモータ部２を停止する。すなわ
ち、モータ部２が逆回転したときの電流の積分値で、モ
ータ負荷を判断し、これが許容値を越えていれば、修復
困難な機動不良と判断し、モータ部２の駆動を停止して
いる。

【００４４】すなわち、モータ２の回転方向を切り替え
ても、モータ負荷の軽減を図れない場合には、回復不能
な異常とみて、運転を停止させている。したがって、起
動不良の度合いを判断できるようになり、使い勝手とメ
ンテ性の向上が図れる。

【００４５】実施例５においては、電流の瞬時値で、停
止の判断を行っているが、本実施例の方法によれば、モ
ータ部２の巻き線温度の上昇時など、負荷が徐々に増大
していくケースなども見分けることが可能となる。

【００４６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、モータの
逆転動作を伴う起動運転モードを備えることにより、異
物の粉砕、除去が可能となり、運転起動が確実に行え
る。

【００４７】また、起動運転モードでは、モータの逆転
動作を伴うとともに、モータ回転数を周期的に変化させ
ているので、モータの微妙な振動が加えられることによ
り、異物の粉砕、除去が可能となり、運転起動が確実に
行える。

【００４８】また、起動運転モードでは、モータの回転
方向と、回転数を周期的に変化させているので、モータ
の微妙な振動が加えられることにより、異物の粉砕、除
去が可能となり、運転起動が確実に行える。

【００４９】また、起動トルクの大きい直流モータを用
いているので、運転起動が確実に行える。

【００５０】また、定常運転モードで、モータの回転が
認められなかった時のみ、起動運転モードに切り替えて
いるので、トータル消費電流の上昇をおさえつつ、確実
な運転起動が行える。

【００５１】また、起動運転モードにおいて、モータの
駆動電流が所定値を越えていれば、異常と判断して、運
転を停止しているので、モータの動作不良の度合いが、
修復可能かいなかの判断が可能となり、メンテ性の向上
を図ることができる。

【００５２】また、起動運転モードにおいて、モータの
駆動電流の積算値が所定値を越えていれば、異常と判断
して、運転を停止しているので、モータの動作不良の度
合いが、修復可能かいなかの判断が可能となり、メンテ
性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１のポンプ駆動装置の構成図

【図２】同装置の動作を説明するタイムチャート

【図３】本発明の実施例２および３のポンプ駆動装置の
構成図

【図４】同装置の動作を説明する実施例２のタイムチャ
ート

【図５】同装置の動作を説明する実施例３のタイムチャ
ート

【図６】本発明の実施例４のポンプ駆動装置の構成図

【図７】同装置の動作を説明するタイムチャート

【図８】本発明の実施例５のポンプ駆動装置の構成図

【図９】同装置の動作を説明するタイムチャート

【図１０】本発明の実施例６のポンプ駆動装置の構成図

【図１１】同装置の動作を説明するタイムチャート

【図１２】従来のポンプ装置の断面図

【符号の説明】

２ モータ ３ ポンプ ４ 制御装置 ５ モード設定手段 ６ 方向切り替え手段 ７ 回転数設定手段 ８ 回転数検出手段 ９ 異常検出手段 １０ 電流検出手段 １１ 停止手段 １２ 積分手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石井 隆仁 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 松本 聡 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】正逆二方向に回転方向の変更が可能なモー
   タと、前記モータの回転方向に応じて液体の搬送方向の
   変更が可能なポンプと、前記ポンプおよび前記モータの
   駆動を制御する制御装置を備え、前記制御装置は、前記
   モータの回転方向を切り替える方向切り替え手段と、起
   動運転モードと定常運転モードを切り替えるモード設定
   手段を備え、定常運転モードは前記方向切り替え手段に
   より前記モータを正方向に回転させ、起動運転モードは
   前記方向切り替え手段により前記モータを逆回転させ、
   前記モード設定手段は起動運転モード終了後に定常運転
   モードに切り替えるポンプ駆動装置。
2. 【請求項２】制御装置は、モータの回転数を設定する回
   転数設定手段を備え、前記回転数設定手段は、起動運転
   モード時には設定回転数を周期的に変化させる請求項１
   記載のポンプ駆動装置。
3. 【請求項３】正逆二方向に回転方向の変更が可能なモー
   タと、前記モータの回転方向に応じて液体の搬送方向の
   変更が可能なポンプと、前記ポンプおよび前記モータの
   駆動を制御する制御装置を備え、前記制御装置は、前記
   モータの回転方向を切り替える方向切り替え手段と、起
   動運転モードと定常運転モードを切り替えるモード設定
   手段と、前記モータ回転数を設定する回転数設定手段を
   備え、定常運転モードは前記方向切り替え手段により前
   記モータを正方向に回転させ、起動運転モードは前記方
   向切り替え手段により前記モータの回転方向を周期的に
   切り替えるとともに前記回転数設定手段により前記モー
   タの回転数を周期的に切り替え、前記モード設定手段は
   起動運転モード終了後に定常運転モードに切り替えるポ
   ンプ駆動装置。
4. 【請求項４】モータは直流モータである請求項１、２ま
   たは３記載のポンプ駆動装置。
5. 【請求項５】モータは回転数を検出する回転数検出手段
   を備え、制御装置は前記回転数検出手段の出力より前記
   モータの回転異常を判断する異常判定手段を備え、運転
   開始時は所定時間定常運転モードで運転すると同時に前
   記異常判定手段が異常を判定したときのみ起動運転モー
   ドに切り替える請求項１〜４のいずれか１項記載のポン
   プ駆動装置。
6. 【請求項６】制御装置は、モータの駆動電流を検出する
   電流検出手段と、起動運転モード中に前記電流検出手段
   の検出値が予め定めた設定値を越えた時には運転を停止
   する停止手段とを備えた請求項５記載のポンプ駆動装
   置。
7. 【請求項７】制御装置は、モータの駆動電流を検出する
   電流検出手段と、前記電流検出手段の検出値を所定時間
   積分する積分手段を備え、起動運転モード中に前記積分
   手段の値が所定値を越えたときには運転を停止する停止
   手段とを備えた請求項５記載のポンプ駆動装置。