KR20230160311A

KR20230160311A - 모터 펌프, 펌프 유닛, 및 모터 펌프의 임펠러의 밸런스 조정 방법

Info

Publication number: KR20230160311A
Application number: KR1020237035704A
Authority: KR
Inventors: 야스타카 고니시; 히로유키 가와사키
Original assignee: 가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
Priority date: 2021-03-24
Filing date: 2022-01-05
Publication date: 2023-11-23
Also published as: EP4317695A1; WO2022201731A1; TW202237991A; JPWO2022201731A1

Abstract

본 발명은, 모터 펌프, 펌프 유닛 및 모터 펌프의 임펠러의 밸런스 조정 방법에 관한 것이다. 모터 펌프는, 임펠러(1)와, 회전자(2)와, 고정자(3)와, 베어링(5)을 구비한다. 회전자(2) 및 베어링(5)은, 임펠러(1)의 흡입측 영역(Ra)에 배치되어 있다.

Description

모터 펌프, 펌프 유닛, 및 모터 펌프의 임펠러의 밸런스 조정 방법

본 발명은, 모터 펌프, 펌프 유닛, 및 모터 펌프의 임펠러의 밸런스 조정 방법에 관한 것이다.

커플링에 의해 연결된 모터 및 펌프를 구비하는 펌프 장치가 알려져 있다. 이러한 펌프 장치는, 커플링을 통해서, 모터의 구동력을 펌프의 임펠러에 전달하는 구조를 갖고 있다.

일본 특허 공개 제2000-303986호 공보

그러나, 이러한 펌프 장치에서는, 펌프 및 모터는 나란히 배치되기 때문에, 설치 면적이 커져 버린다. 한편, 근년, 콤팩트화(및 에너지 절약화)의 수요가 높아지고 있어, 결과적으로, 펌프 및 모터의 일체 구조에 대한 요구도 높아지고 있다.

이에 따라, 본 발명은, 콤팩트한 구조를 갖는 모터 펌프 및 펌프 유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 콤팩트한 구조를 갖는 모터 펌프의 임펠러의 밸런스 조정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

콤팩트한 구조를 갖는 복수의 모터 펌프를 접속함으로써, 펌프 유닛은, 설치 면적을 크게 하지 않고 운전할 수 있다. 그러나, 복수의 모터 펌프를 안정적으로 운전하는 경우에는, 이들 복수의 모터 펌프의 상태를 감시하면서, 운전 상황에 따라서 복수의 모터 펌프의 운전을 제어할 필요가 있다.

이에 따라, 본 발명은, 복수의 모터 펌프의 상태를 감시하고, 또한 복수의 모터 펌프의 운전을 제어할 수 있는 펌프 유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.

일 양태에서는, 임펠러와, 상기 임펠러에 고정된 회전자와, 상기 회전자의 반경 방향 외측에 배치된 고정자와, 상기 임펠러를 지지하는 베어링을 구비하는 모터 펌프가 제공된다. 상기 회전자 및 상기 베어링은, 상기 임펠러의 흡입측 영역에 배치되어 있다.

일 양태에서는, 상기 모터 펌프는, 상기 임펠러의 배면측에 배치된 리턴 베인을 구비하고 있다.

일 양태에서는, 상기 모터 펌프는, 상기 임펠러의 배면에 마련된 스러스트 하중 저감 구조를 구비하고 있다.

일 양태에서는, 상기 스러스트 하중 저감 구조는, 상기 임펠러의 배면에 설치된 복수의 이면 베인을 구비하고 있다.

일 양태에서는, 상기 스러스트 하중 저감 구조는, 상기 임펠러의 중심측을 향해서 연장되는 복수의 노치 구조이다.

일 양태에서는, 상기 베어링은, 상기 임펠러에 장착된 회전측 베어링체와, 상기 회전측 베어링체의 흡입측에 배치된 고정측 베어링체를 구비한 미끄럼 베어링이다.

일 양태에서는, 상기 임펠러 및 상기 베어링 중 적어도 1개는, 경량 재질로 구성되어 있다.

일 양태에서는, 상기 임펠러는, 중앙 부분에 흡입부가 형성되고, 또한 주판에 대향하여 배치된 측판을 구비한 원심 임펠러이며, 상기 측판은, 상기 측판의 외연부로부터 상기 흡입부를 향해서 연장되고, 또한 상기 회전자가 고정된 환상의 돌기부를 갖고 있다.

일 양태에서는, 상기 모터 펌프는, 상기 임펠러의 흡입측에 배치된 흡입 케이싱을 구비하고 있고, 상기 흡입측 영역은, 상기 흡입 케이싱과 상기 임펠러의 사이의 영역이다.

일 양태에서는, 상기 복수의 모터 펌프와, 상기 복수의 모터 펌프 각각의 동작을 제어하는 인버터를 구비하는 펌프 유닛이 제공된다.

일 양태에서는, 상기 복수의 모터 펌프는, 직렬적으로 배치되어 있다.

일 양태에서는, 상기 복수의 모터 펌프는, 병렬적으로 배치되어 있다.

일 양태에서는, 상기 모터 펌프의 임펠러의 밸런스 조정 방법이 제공된다. 상기 밸런스 조정 방법은, 상기 임펠러의 중심에 관통 구멍을 형성하는 공정과, 밸런스 조정 지그를 상기 관통 구멍에 삽입하여, 상기 밸런스 조정 지그와 함께 상기 임펠러를 회전시키는 공정과, 상기 임펠러를 회전시킨 상태에서, 상기 임펠러의 무게 중심 위치를 결정하고, 상기 무게 중심 위치를 조정하는 공정을 포함한다.

일 양태에서는, 상기 밸런스 조정 방법은, 상기 밸런스 조정 지그를 뽑아내고, 그 후, 상기 관통 구멍에 센터 캡을 삽입하는 공정을 포함한다.

일 양태에서는, 상기 모터 펌프의 임펠러의 밸런스 조정 방법이 제공된다. 상기 밸런스 조정 방법은, 밸런스 조정 지그를 상기 임펠러에 장착된 회전측 베어링체에 삽입하여, 상기 밸런스 조정 지그와 함께 상기 임펠러를 회전시키는 공정과, 상기 임펠러를 회전시킨 상태에서, 상기 임펠러의 무게 중심 위치를 결정하고, 상기 무게 중심 위치를 조정하는 공정을 포함한다.

일 양태에서는, 상기 모터 펌프의 임펠러의 밸런스 조정 방법이 제공된다. 상기 밸런스 조정 방법은, 복수의 추 삽입 구멍을 상기 회전자의 주위 방향을 따라 형성하는 공정과, 상기 임펠러의 무게 중심 위치를 결정하는 공정과, 상기 복수의 추 삽입 구멍의 적어도 하나에 추를 삽입하여, 상기 무게 중심 위치를 조정하는 공정을 포함한다.

일 양태에서는, 상기 모터 펌프의 임펠러의 밸런스 조정 방법이 제공된다. 상기 밸런스 조정 방법은, 상기 임펠러의 무게 중심 위치를 결정하는 공정과, 상기 임펠러의 무게 중심 위치의 어긋남의 원인이 되는, 무게의 과잉분을 제거하는 공정을 포함한다.

일 양태에서는, 복수의 모터 펌프와, 상기 복수의 모터 펌프를 가변속 운전하는 제어 장치를 구비하는 펌프 유닛이 제공된다. 상기 복수의 모터 펌프 각각은, 임펠러와, 상기 임펠러에 고정된 회전자와, 상기 회전자의 반경 방향 외측에 배치된 고정자와, 상기 임펠러를 지지하는 베어링을 구비하고, 상기 회전자 및 상기 베어링은, 상기 임펠러의 흡입측 영역에 배치되어 있다.

일 양태에서는, 상기 복수의 모터 펌프는, 직렬로 접속되어 있고, 상기 제어 장치는, 상기 모터 펌프의 통상의 운전 시에 상정되는 상정 전류값에 기초하여 하한 전류값을 산출하고, 상기 모터 펌프의 현재의 운전 시에서의 측정 전류값과 상기 하한 전류값을 비교하여, 상기 측정 전류값이 상기 하한 전류값보다 낮은 경우에는, 상기 복수의 모터 펌프의 적어도 하나에 이상이 발생하고 있다고 판단한다.

일 양태에서는, 상기 측정 전류값은, 상기 모터 펌프의 기동 시에서의 기동 전류값에 상당한다.

일 양태에서는, 상기 측정 전류값은, 상기 모터 펌프의 정상 운전 시에서의 운전 전류값에 상당한다.

일 양태에서는, 상기 제어 장치는, 상기 모터 펌프의 정격 전류값 및 허용 전류값 중 적어도 하나에 기초하여 상기 상정 전류값을 결정한다.

일 양태에서는, 상기 제어 장치는, 상기 모터 펌프의 토출측 유량에 기초하여 상기 상정 전류값을 결정한다.

일 양태에서는, 상기 제어 장치는, 상기 모터 펌프의 토출측 압력에 기초하여 상기 상정 전류값을 결정한다.

일 양태에서는, 상기 하한 전류값은, 상기 복수의 모터 펌프의 대수에 기초하여 결정된다.

일 양태에서는, 상기 복수의 모터 펌프는 병렬로 접속되어 있고, 상기 제어 장치는, 상기 복수의 모터 펌프 각각의 기동 타이밍을 어긋나게 하도록 구성되어 있다.

일 양태에서는, 상기 제어 장치는, 상기 복수의 모터 펌프 중 1대의 모터 펌프를 기동한 후, 상기 기동된 모터 펌프에 인접하는 모터 펌프를 기동한다.

일 양태에서는, 상기 복수의 모터 펌프와, 상기 복수의 모터 펌프의 동작을 제어하는 복수의 인버터를 구비하는 펌프 유닛이 제공된다. 상기 복수의 인버터 각각은, 상기 복수의 모터 펌프 각각의 동작을 제어한다.

일 양태에서는, 임펠러와, 상기 임펠러에 고정된 회전자와, 상기 회전자의 반경 방향 외측에 배치된 고정자와, 상기 임펠러를 지지하는 베어링을 구비하는 모터 펌프가 제공된다. 상기 회전자 및 상기 베어링은, 상기 임펠러의 흡입측 영역에 배치되어 있고, 상기 임펠러는, 중앙 부분에 흡입부가 형성되고, 또한 주판에 대향하여 배치된 측판을 구비한 원심 임펠러이며, 상기 측판은, 상기 회전자가 고정되고, 또한 상기 측판의 외연부의 반경 방향 내측에 배치된 환상의 돌기부를 갖고 있다.

일 양태에서는, 상기 모터 펌프는, 상기 고정자의 노출 부분을 덮는 커버를 구비하고 있다.

일 양태에서는, 임펠러와, 상기 임펠러에 고정된 회전자와, 상기 회전자의 반경 방향 외측에 배치된 고정자와, 상기 임펠러를 지지하는 베어링을 구비하는 모터 펌프가 제공된다. 상기 회전자 및 상기 베어링은, 상기 임펠러의 흡입측 영역에 배치되어 있고, 상기 임펠러는, 중앙 부분에 흡입부가 형성되고, 또한 주판에 대향하여 배치된 측판을 구비한 원심 임펠러이며, 상기 회전자는, 상기 주판과 상기 측판 사이에 형성된, 상기 임펠러의 유로를 가로막도록 상기 측판에 고정되어 있다.

일 양태에서는, 제1 임펠러와, 상기 제1 임펠러에 고정된 회전자와, 상기 회전자의 반경 방향 외측에 배치된 고정자와, 상기 제1 임펠러를 지지하는 베어링과, 상기 제1 임펠러에 접속된 연통 축과, 상기 연통 축에 접속된 제2 임펠러를 구비하는 모터 펌프가 제공된다. 상기 회전자 및 상기 베어링은, 상기 제1 임펠러의 흡입측 영역에 배치되어 있다.

일 양태에서는, 상기 모터 펌프는, 상기 제1 임펠러와 상기 제2 임펠러 사이에 배치된 중간 케이싱을 구비하고 있다.

일 양태에서는, 상기 모터 펌프는, 상기 연통 축을 회전 가능하게 지지하고, 또한 상기 제2 임펠러의 토출측에 배치된 토출측 베어링을 구비하고 있다.

일 양태에서는, 상기 모터 펌프는, 상기 제1 임펠러 및 상기 제2 임펠러를 적어도 포함하는, 복수의 임펠러를 구비하고 있다.

일 양태에서는, 다른 사이즈를 갖는 복수의 임펠러와, 상기 복수의 임펠러에 고정되고, 또한 다른 길이를 갖는 복수의 회전자와, 상기 복수의 회전자의 길이에 대응하는 길이를 갖는 복수의 고정자와, 상기 복수의 고정자를 수용하고, 또한 상기 복수의 고정자의 길이에 대응하는 길이를 갖는 복수의 고정자 케이싱과, 상기 복수의 임펠러 각각을 지지하는 베어링을 구비하는 모터 펌프가 제공된다. 상기 복수의 회전자 각각 및 상기 베어링은, 상기 복수의 임펠러 각각의 흡입측 영역에 배치되어 있다.

일 양태에서는, 상기 복수의 임펠러는, 동일한 직경을 갖는 복수의 측판과, 다른 직경을 갖는 복수의 주판을 구비하고 있다.

일 양태에서는, 임펠러와, 상기 임펠러에 고정된 회전자와, 상기 회전자의 반경 방향 외측에 배치된 고정자와, 상기 임펠러를 지지하는 베어링과, 상기 임펠러의 배면측에 배치된 선회 스톱부를 구비하는 모터 펌프가 제공된다. 상기 회전자 및 상기 베어링은, 상기 임펠러의 흡입측 영역에 배치되어 있다.

일 양태에서는, 임펠러와, 상기 임펠러에 고정된 회전자와, 상기 회전자의 반경 방향 외측에 배치된 고정자와, 상기 임펠러를 지지하는 베어링과, 상기 임펠러에 인접해서 배치된 흡입 케이싱 및 토출 케이싱을 구비하는 모터 펌프가 제공된다. 상기 회전자 및 상기 베어링은, 상기 임펠러의 흡입측 영역에 배치되어 있고, 상기 흡입 케이싱 및 상기 토출 케이싱은, 평탄한 플랜지 형상을 갖고 있다.

일 양태에서는, 상기 모터 펌프는, 상기 흡입 케이싱 및 상기 토출 케이싱을 서로 체결하는 관통 볼트를 구비하고 있고, 상기 흡입 케이싱 및 상기 토출 케이싱의 적어도 하나는, 상기 관통 볼트의 헤드부를 수용하는 볼트 수용부를 갖고 있다.

일 양태에서는, 상기 복수의 모터 펌프를 구비하는 펌프 유닛이 제공된다. 상기 복수의 모터 펌프는, 직렬로 접속되어 있고, 서로 인접해서 배치된 상기 흡입 케이싱 및 상기 토출 케이싱은, 서로 면 접촉하고 있다.

회전자 및 베어링은, 임펠러의 흡입측 영역에 배치되어 있다. 따라서, 모터 펌프는, 데드 스페이스를 유효하게 활용할 수 있어, 결과적으로, 콤팩트한 구조를 가질 수 있다.

도 1은 모터 펌프의 일 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 2는 회전측 베어링체와 고정측 베어링체의 사이의 간극을 통과하는 취급액의 흐름을 도시하는 도면이다.
도 3은 고정측 베어링체의 플랜지부에 형성된 복수의 홈의 일 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 4a는 고정측 베어링체의 원통부에 형성된 복수의 홈의 일 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 4b는 고정측 베어링체의 원통부에 형성된 홈의 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 4c는 고정측 베어링체의 원통부에 형성된 홈의 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 5a는 임펠러의 배면에 마련된 스러스트 하중 저감 구조의 일 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 5b는 도 5a를 A선 화살표에서 본 도면이다.
도 6은 스러스트 하중 저감 구조의 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 7a는 고정자에 대해서 어긋나게 해서 배치된 회전자를 도시하는 도면이다.
도 7b는 고정자에 대해서 어긋나게 해서 배치된 회전자를 도시하는 도면이다.
도 8은 테이퍼 구조를 갖는 베어링의 일 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 9는 테이퍼 구조를 갖는 베어링의 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 10은 복수의 모터 펌프를 구비하는 펌프 유닛을 도시하는 도면이다.
도 11은 펌프 유닛의 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 12는 펌프 유닛의 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 13a는 비교예로서의 모터 펌프를 도시하는 도면이다.
도 13b는 모터 펌프의 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 13c는 모터 펌프의 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 14는 밸런스 조정 방법의 일 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 15는 밸런스 조정 방법의 일 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 16은 밸런스 조정 방법의 일 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 17은 밸런스 조정 방법의 일 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 18은 밸런스 조정 방법의 일 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 19는 밸런스 조정 지그의 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 20은 밸런스 조정 방법의 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 21a는 펌프 유닛의 다른 실시 형태를 도시하는 사시도이다.
도 21b는 도 21a에 도시하는 펌프 유닛의 평면도이다.
도 22는 제어 장치에 의한 모터 펌프의 제어 플로를 도시하는 도면이다.
도 23은 임펠러의 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 24는 임펠러의 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 25는 커버와 측판의 사이에 배치된 시일 부재를 도시하는 도면이다.
도 26은 임펠러의 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 27은 모터 펌프의 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 28은 모터 펌프의 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 29는 모터 펌프의 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 30은 운전 조건에 따라, 다양한 구성 부품을 선택 가능한 모터 펌프를 도시하는 도면이다.
도 31a는 다른 실시 형태에 관한 모터 펌프의 단면도이다.
도 31b는 도 31a에 도시하는 모터 펌프를 축선 방향에서 보았을 때의 도면이다.
도 32a는 다른 실시 형태에 관한 모터 펌프의 단면도이다.
도 32b는 도 32a에 도시하는 모터 펌프의 흡입 케이싱의 정면도이다.
도 33은 직렬로 접속된 모터 펌프를 구비하는 펌프 유닛을 도시하는 도면이다.
도 34는 임펠러의 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 35는 모터 펌프의 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다.
도 36은 상술한 실시 형태에 관한 모터 펌프에 마련된 사이드 플레이트를 도시하는 도면이다.
도 37은 사이드 플레이트의 다른 실시 형태이다.

이하, 모터 펌프의 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다. 이하의 실시 형태에 있어서, 동일 또는 상당하는 구성 요소에는, 동일한 부호를 부여하고 중복된 설명을 생략한다.

도 1은 모터 펌프의 일 실시 형태를 도시하는 도면이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 모터 펌프(MP)는, 임펠러(1)와, 임펠러(1)에 고정된 환상의 회전자(2)와, 회전자(2)의 반경 방향 외측에 배치된 고정자(3)와, 임펠러(1)를 지지하는 베어링(5)을 구비하고 있다.

도 1에 도시하는 실시 형태에서는, 모터 펌프(MP)는, 영구 자석형 모터를 구비한 회전 기계이지만, 모터 펌프(MP)의 종류는, 본 실시 형태에 한정되지는 않는다. 일 실시 형태에서는, 모터 펌프(MP)는, 유도형 모터를 구비해도 되고, 또는 릴럭턴스형 모터를 구비해도 된다. 모터 펌프(MP)가 영구 자석형 모터를 구비하고 있을 경우, 회전자(2)는 영구 자석이다. 모터 펌프(MP)가 유도형 모터를 구비하고 있을 경우, 회전자(2)는 바구니형 로터이다.

도 1에 도시하는 실시 형태에서는, 임펠러(1)는, 원심 임펠러이다. 보다 구체적으로는, 임펠러(1)는, 원반상의 주판(10)과, 주판(10)에 대향하여 배치된 측판(11)과, 주판(10)과 측판(11)의 사이에 배치된 복수의 날개(12)를 구비하고 있다. 원심 임펠러로서의 임펠러(1)를 구비하는 모터 펌프(MP)는, 축류 펌프나 사류 펌프 등의 펌프에 비해서, 양압력 특성이 우수하여, 높은 압력을 발생시킬 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서의 모터 펌프(MP)는, 그 내부에서 발생한 압력차를 이용하여, 임펠러(1)의 회전 안정성에 공헌할 수 있다.

측판(11)은, 그 중앙 부분에 형성된 흡입부(15)와, 흡입부(15)에 접속된 본체부(16)를 구비하고 있다. 흡입부(15)는, 모터 펌프(MP)의 중심선(CL) 방향으로 연장되어 있고, 본체부(16)는, 중심선(CL)에 대해서 경사지는 방향(보다 구체적으로는, 수직 방향)으로 연장되어 있다. 중심선(CL)은, 모터 펌프(MP)의 운전에 의해 흐르는 액체(취급액)의 흐름 방향과 평행하다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 측판(11)은, 측판(11)의 외연부(11a)(보다 구체적으로는, 본체부(16)의 단부)로부터 흡입부(15)를 향해서 연장되는 환상의 돌기부(17)를 구비하고 있다. 도 1에 도시하는 실시 형태에서는, 본체부(16) 및 돌기부(17)는 일체적으로 구성되어 있지만, 돌기부(17)는 본체부(16)와는 별도의 부재이어도 된다.

회전자(2)는, 돌기부(17)의 외경보다 큰 내경을 갖고 있고, 돌기부(17)의 외주면(17a)에 고정되어 있다. 고정자(3)는, 회전자(2)를 둘러싸도록 배치되어 있고, 고정자 케이싱(20)에 수용되어 있다. 고정자 케이싱(20)은, 임펠러(1)의 반경 방향 외측에 배치되어 있다.

모터 펌프(MP)는, 고정자 케이싱(20)의 양측에 배치된 흡입 케이싱(21) 및 토출 케이싱(22)을 구비하고 있다. 흡입 케이싱(21)은, 임펠러(1)의 흡입측에 배치되어 있고, 토출 케이싱(22)은, 임펠러(1)의 토출측에 배치되어 있다. 임펠러(1), 회전자(2) 및 베어링(5)은, 고정자 케이싱(20)의 반경 방향 내측에 배치되어 있고, 흡입 케이싱(21)과 토출 케이싱(22)의 사이에 배치되어 있다.

흡입 케이싱(21)은, 그 중앙 부분에 흡입구(21a)를 갖고 있다. 토출 케이싱(22)은, 그 중앙 부분에 토출구(22a)를 갖고 있다. 이들 흡입구(21a) 및 토출구(22a)는, 중심선(CL)을 따라 일직선으로 나란히 배치되어 있다. 따라서, 흡입구(21a)로부터 흡입되어, 토출구(22a)로부터 토출되는 취급액은, 일직선으로 흐른다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 작업자는, 고정자 케이싱(20)을 흡입 케이싱(21)과 토출 케이싱(22)의 사이에 끼운 상태에서, 관통 볼트(25)를 흡입 케이싱(21) 및 토출 케이싱(22)에 삽입하고, 관통 볼트(25)를 체결한다. 이와 같이 하여 모터 펌프(MP)는 조립된다.

모터 펌프(MP)가 운전되면, 취급액은, 흡입 케이싱(21)의 흡입구(21a)로부터 흡입된다(도 1의 흑색선 화살표 참조). 임펠러(1)는, 그 회전에 의해, 취급액을 승압하고, 취급액은, 임펠러(1)의 내부에서, 중심선(CL)과 수직 방향(즉, 원심 방향)으로 흐른다. 임펠러(1)의 외부에 토출된 취급액은, 고정자 케이싱(20)의 내주면(20a)에 충돌하여, 취급액의 방향이 전환된다. 그 후, 취급액은, 임펠러(1)의 배면(보다 구체적으로는, 주판(10))과 토출 케이싱(22)의 사이의 간극을 통해서, 토출구(22a)로부터 토출된다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 모터 펌프(MP)는, 임펠러(1)의 배면측에 배치된 리턴 베인(30)을 구비하고 있다. 도 1에 도시하는 실시 형태에서는, 나선상으로 연장되는 복수의 리턴 베인(30)이 마련되어 있다. 이들 복수의 리턴 베인(30)은, 토출 케이싱(22)에 고정되어 있고, 임펠러(1)의 주판(10)에 대향하고 있다. 리턴 베인(30)을 마련함으로써, 임펠러(1)로부터 토출된 취급액은, 원활하게 토출구(22a)에 안내된다. 리턴 베인(30)은, 임펠러(1)로부터 토출된 취급액의, 속도 에너지에서 압력 에너지로의 변환에 기여한다.

도 1에 도시하는 실시 형태에서는, 모터 펌프(MP)는, 그 영역을, 흡입측 영역(Ra)과, 토출측 영역(Rb)과, 흡입측 영역(Ra)과 토출측 영역(Rb)의 사이의 중간 영역(Rc)으로 구획된다. 흡입측 영역(Ra)은, 흡입 케이싱(21)(보다 구체적으로는, 흡입 케이싱(21)의 흡입구(21a))과 임펠러(1)(보다 구체적으로는, 임펠러(1)의 측판(11))의 사이의 영역이다. 토출측 영역(Rb)은, 토출 케이싱(22)(보다 구체적으로는, 토출 케이싱(22)의 토출구(22a))과 임펠러(1)(보다 구체적으로는, 임펠러(1)의 주판(10))의 사이의 영역이다. 중간 영역(Rc)에는, 복수의 날개(12)가 배치되어 있다.

회전자(2) 및 베어링(5)은, 임펠러(1)의 흡입측 영역(Ra)에 배치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 임펠러(1)는, 흡입측 영역(Ra)으로부터 토출측 영역(Rb)을 향해서 넓어지는 테이퍼 형상을 갖는 측판(11)을 구비하고 있다. 따라서, 임펠러(1)의 흡입측 영역(Ra)에는, 공간(데드 스페이스)이 형성된다. 본 실시 형태에 따르면, 회전자(2) 및 베어링(5)을 흡입측 영역(Ra)에 배치함으로써, 모터 펌프(MP)는 데드 스페이스를 유효하게 활용한 구조를 가질 수 있어, 결과적으로, 콤팩트한 구조를 가질 수 있다.

베어링(5)은, 측판(11)의 돌기부(17)에 장착된 회전측 베어링체(6)와, 흡입 케이싱(21)에 장착된 고정측 베어링체(7)를 구비하고 있다. 고정측 베어링체(7)는, 회전측 베어링체(6)의 흡입측에 배치되어 있다. 회전측 베어링체(6)는, 임펠러(1)의 회전과 함께 회전하는 회전 부재이며, 고정측 베어링체(7)는, 임펠러(1)가 회전해도 회전하지 않는 정지 부재이다.

회전측 베어링체(6)는, 돌기부(17)의 내경보다 작은 외경을 갖는 원통부(6a)와, 원통부(6a)로부터 외측으로 돌출된 플랜지부(6b)를 갖고 있다. 따라서, 회전측 베어링체(6)의 단면은 L자 형상을 갖고 있다. 돌기부(17)의 내주면(17b)과 원통부(6a)의 사이에는, 시일 부재(예를 들어, O링)(31)가 배치되어 있다.

회전측 베어링체(6)는, 그 원통부(6a)에 시일 부재(31)가 장착된 상태에서, 임펠러(1)의 돌기부(17)에 장착된다. 회전측 베어링체(6)의 장착에 의해, 회전자(2)는 회전측 베어링체(6)의 플랜지부(6b)에 인접해서 배치된다.

고정측 베어링체(7)는, 회전측 베어링체(6)의 원통부(6a)에 대향하여 배치된 원통부(7a)와, 회전측 베어링체(6)의 플랜지부(6b)에 대향하여 배치된 플랜지부(7b)를 구비하고 있다. 고정측 베어링체(7)의 단면은, 회전측 베어링체(6)의 단면과 마찬가지로, L자 형상을 갖고 있다. 고정측 베어링체(7)의 원통부(7a)와 흡입 케이싱(21)의 사이에는, 시일 부재(32, 33)가 배치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 2개의 시일 부재(32, 33)가 배치되어 있지만, 시일 부재의 수는, 본 실시 형태에 한정되지는 않는다.

도 2는 회전측 베어링체와 고정측 베어링체의 사이의 간극을 통과하는 취급액의 흐름을 도시하는 도면이다. 취급액은, 임펠러(1)의 회전에 의해 승압되기 때문에, 토출측 영역(Rb)에서의 취급액의 압력은, 흡입측 영역(Ra)에서의 취급액의 압력보다 크다. 따라서, 임펠러(1)로부터 토출된 취급액의 일부는, 흡입측 영역(Ra)으로 역류한다(도 2의 흑색선 화살표 참조).

보다 구체적으로는, 취급액의 일부는, 고정자 케이싱(20)과 회전자(2)의 사이의 간극을 통과하여, 회전측 베어링체(6)의 플랜지부(6b)와 고정측 베어링체(7)의 플랜지부(7b)의 사이의 간극으로 유입된다.

도 3은 고정측 베어링체의 플랜지부에 형성된 복수의 홈의 일 실시 형태를 도시하는 도면이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 고정측 베어링체(7)는, 플랜지부(7b)에 형성된 복수의 홈(40)을 갖고 있다. 이들 복수의 홈(40)은, 플랜지부(7b)의, 회전측 베어링체(6)의 플랜지부(6b)와의 대향면에 형성되어 있다. 복수의 홈(40)은, 취급액의 동압을 플랜지부(7b)와 플랜지부(6b)의 사이의 간극에 발생시키기 위해서 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 복수의 홈(40)은, 나선상으로 연장되는 나선 홈이다. 일 실시 형태에서는, 복수의 홈(40)은, 방사상으로 연장되는 방사 홈이어도 된다. 복수의 홈(40)을 형성함으로써, 베어링(5)은, 임펠러(1)의 스러스트 하중을 비접촉으로 지지할 수 있다.

도 3에 도시하는 실시 형태에서는, 복수의 홈(40)은, 플랜지부(7b)에 형성되어 있지만, 일 실시 형태에서는, 복수의 홈(40)은, 회전측 베어링체(6)의 플랜지부(6b)에 형성되어도 된다. 이러한 형성에 의해서도, 베어링(5)은, 임펠러(1)의 스러스트 하중을 비접촉으로 지지할 수 있다.

도 4a는 고정측 베어링체의 원통부에 형성된 복수의 홈의 일 실시 형태를 도시하는 도면이다. 도 4a는 중심선(CL) 방향에서 보았을 때의 복수의 홈(41)을 나타내고 있다. 고정측 베어링체(7)는, 원통부(7a)의 원주 방향을 따라, 원통부(7a)에 형성된 복수의 홈(41)을 가져도 된다. 도 4a에 도시하는 실시 형태에서는, 복수의 홈(41)은, 등간격으로 배치되어 있지만, 부등간격으로 배치되어도 된다.

이들 복수의 홈(41)은, 원통부(7a)의, 회전측 베어링체(6)의 원통부(6a)와의 대향면에 형성되어 있고, 원통부(7a)(즉, 중심선(CL) 방향)와 평행하게 연장되어 있다. 도 4a에 도시하는 실시 형태에서는, 복수의 홈(41) 각각은, 중심선(CL) 방향에서 보았을 때, 원호상으로 오목하게 들어간 형상을 갖고 있다. 복수의 홈(41)의 형상은, 본 실시 형태에 한정되지는 않는다. 일 실시 형태에서는, 복수의 홈(41) 각각은, 중심선(CL) 방향에서 보았을 때, 오목 형상으로 오목하게 들어간 형상을 가져도 된다.

도 4b 및 도 4c는 고정측 베어링체의 원통부에 형성된 홈의 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다. 도 4b 및 도 4c에 도시하는 바와 같이, 고정측 베어링체(7)는, 원통부(7a)의 원주 방향을 따라, 원통부(7a)에 형성된 환상의 홈(42)을 갖고 있다. 홈(42)은, 원통부(7a)의 일부에 형성되어 있고, 중심선(CL) 방향과 수직인 방향에서 보았을 때, 오목 형상을 갖고 있다(도 4b 및 도 4c 참조). 홈(42)의, 중심선(CL) 방향에서의 양단(42a, 42a)에는, 원통부(7a)가 존재하고 있다. 이러한 구조에 의해, 임펠러(1)에 레이디얼 하중이 작용해도, 고정측 베어링체(7)(보다 구체적으로는, 원통부(7a))는, 회전측 베어링체(6)를 통해서 임펠러(1)를 확실하게 지지할 수 있다. 또한, 중심선(CL) 방향에서의 홈(42)의 길이는, 특별히 한정되지는 않는다. 도 4b 및 도 4c에 도시하는 실시 형태에서는, 고정측 베어링체(7)는, 단일한 홈(42)을 갖고 있지만, 일 실시 형태에서는, 고정측 베어링체(7)는, 중심선(CL) 방향을 따라서 배치된 복수의 홈(42)을 가져도 된다.

플랜지부(6b)와 플랜지부(7b)의 사이의 간극을 통과한 취급액은, 원통부(6a)와 원통부(7a)의 사이의 간극으로 유입된다. 임펠러(1)와 함께 회전측 베어링체(6)가 회전하면, 이 간극을 흐르는 취급액에는 점성 저항이 발생해 버린다. 이 점성 저항은, 모터 펌프(MP)의 운전 효율에 악영향을 미칠 우려가 있다.

상술한 실시 형태에 나타내는 바와 같이, 복수의 홈(41)(또는 홈(42))을 형성함으로써, 원통부(6a)와 원통부(7a)의 사이의 간극에 형성된 협소 영역의 크기는 저감된다. 따라서, 취급액에 발생하는 점성 저항을 저감할 수 있다. 또한, 복수의 홈(41)(또는 홈(42))을 형성함으로써, 취급액의 동압이 발생하고, 베어링(5)은, 임펠러(1)의 레이디얼 하중을 비접촉으로 지지할 수 있다. 플랜지부(6b)와 플랜지부(7b)의 사이에 형성된 협소 영역의 크기의 저감에 의해 점성 저항을 저감시키는 효과는, 복수의 홈(40)(도 3 참조)을 마련함으로써도 나타낼 수 있다.

도 4a 내지 도 4c에 도시하는 실시 형태에서는, 홈(41, 42)은, 원통부(7a)에 형성되어 있지만, 일 실시 형태에서는, 홈(41, 42)은, 회전측 베어링체(6)의 원통부(6a)에 형성되어도 된다. 이러한 형성에 의해서도, 베어링(5)은, 임펠러(1)의 레이디얼 하중을 비접촉으로 지지할 수 있다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 회전측 베어링체(6)의 원통부(6a)와 고정측 베어링체(7)의 원통부(7a)의 사이의 간극을 통과한 취급액은, 임펠러(1)의 측판(11)과 흡입 케이싱(21)의 사이의 간극을 통과하여, 모터 펌프(MP)의 흡입측으로 되돌려진다. 본 실시 형태에서는, 베어링(5)은, 취급액의 누설 흐름의 진로 상에 배치되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 취급액의 일부는, 회전측 베어링체(6)와 고정측 베어링체(7)의 사이의 미소한 간극으로 유입되어, 결과적으로, 모터 펌프(MP)는 취급액의 누설을 억제할 수 있다.

상술한 바와 같이, 토출측 영역(Rb)에서의 취급액의 압력은, 흡입측 영역(Ra)에서의 취급액의 압력보다 크다. 따라서, 임펠러(1)에는, 토출 케이싱(22)의 토출구(22a)로부터 흡입 케이싱(21)의 흡입구(21a)를 향해서 스러스트 하중이 작용한다(도 1의 백색 바탕 화살표 참조). 본 실시 형태에 관한 모터 펌프(MP)는, 스러스트 하중을 저감시키는 구조를 갖고 있다.

도 5a는 임펠러의 배면에 마련된 스러스트 하중 저감 구조의 일 실시 형태를 도시하는 도면이다. 도 5b는, 도 5a를 A선 화살표에서 본 도면이다. 도 5a 및 도 5b에 도시하는 바와 같이, 모터 펌프(MP)는, 임펠러(1)의 배면(보다 구체적으로는, 주판(10))에 마련된 스러스트 하중 저감 구조(45)를 구비하고 있다. 도 5a 및 도 5b에 도시하는 실시 형태에서는, 스러스트 하중 저감 구조(45)는, 주판(10)에 설치된, 나선상으로 연장되는 복수의 이면 베인(46)이다. 이들 복수의 이면 베인(46)은, 임펠러(1)의 회전에 의해, 스러스트 하중과는 반대 방향의 하중을 발생시킬 수 있다. 결과적으로, 스러스트 하중 저감 구조(45)는, 모터 펌프(MP)에 발생하는 스러스트 하중을 저감할 수 있다.

도 6은 스러스트 하중 저감 구조의 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다. 도 6에 도시하는 바와 같이, 스러스트 하중 저감 구조(45)는, 임펠러(1)(보다 구체적으로는, 주판(10))의 주위 방향을 따라 형성된, 임펠러(1)의 중심측을 향해서 연장되는 복수의 노치 구조이어도 된다. 도 6에 도시하는 실시 형태에서는, 임펠러(1)의 주판(10)에는, 복수의 노치(47)가 형성되어 있다. 복수의 노치(47)를 형성함으로써, 취급액의, 주판(10)과의 접촉 면적은 저감된다. 결과적으로, 스러스트 하중 저감 구조(45)는, 모터 펌프(MP)에 발생하는 스러스트 하중을 저감할 수 있다. 도시하지 않지만, 도 5에 도시하는 실시 형태와 도 6에 도시하는 실시 형태는 조합되어도 된다.

본 실시 형태에서는, 임펠러(1)는, 항상, 토출측으로부터 흡입측을 향해서 스러스트 하중을 받는다. 또한, 베어링(5)은, 회전력을 발생시키는 임펠러(1)를 지지하고 있다. 따라서, 임펠러(1) 자체의 평행은 유지되어, 임펠러(1)의 흔들거림을 억제할 수 있다. 결과적으로, 단일한 베어링(5)을 흡입측 영역(Ra)에 배치할 뿐인 구조(즉, 단일 베어링 구조)로, 모터 펌프(MP)는, 그 운전을 안정적으로 계속할 수 있다.

일 실시 형태에서는, 임펠러(1) 및 베어링(5) 중 적어도 1개는, 경량 재질로 구성되어도 된다. 경량 재질로서, 수지 또는 비중이 작은 금속(예를 들어, 알루미늄 합금, 마그네슘 합금, 티타늄 합금 등)을 들 수 있다. 이러한 구조에 의해, 모터 펌프(MP) 자체의 중량을 경감할 수 있고, 나아가, 베어링(5)(및 임펠러(1))의 한층 더한 콤팩트화를 실현할 수 있다. 또한, 임펠러(1) 및 베어링(5) 등의, 액체에 접촉하는 부재(즉, 접액 부재)의 재질은, 특별히 한정되지는 않고, 액질에 따라 적절하게 임의의 재질로 변경 가능하다.

또한 본 실시 형태에서는, 복수의 리턴 베인(30)(도 1 참조)은, 임펠러(1)에 발생하는 레이디얼 하중을 저감할 수 있다. 복수의 리턴 베인(30)은, 토출구(22a)의 주위 방향을 따라 등간격으로 배치되어 있다. 이러한 배치에 의해, 레이디얼 하중은 균등하게 분배되어, 결과적으로, 임펠러(1)에 발생하는 레이디얼 하중은 경감된다.

본 실시 형태에서는, 모터 펌프(MP)는, 영구 자석형 모터를 구비하고 있다. 따라서, 모터 펌프(MP)의 시동 시에는, 자력에 기인하는 반발력을 회전력으로 변환하기 위한 일정 하중이 베어링(5)에 작용한다. 이 하중은 회전자(2)에 발생하는 힘이며, 베어링(5)은 이 하중을 지지한다.

도 7a 및 도 7b는 고정자에 대해서 어긋나게 해서 배치된 회전자를 도시하는 도면이다. 도 7a에 도시하는 바와 같이, 고정자(3)에 대해서, 회전자(2)를 토출측으로 어긋나게 해서 배치한 경우, 임펠러(1)는, 회전자(2)와 고정자(3)의 사이에 발생하는 자력의 영향에 의해, 회전측 베어링체(6)가 고정측 베어링체(7)에 근접하는 방향으로 작용하는 힘을 받는다(도 7a의 화살표 참조). 이러한 배치에 의해, 고정측 베어링체(7)에 작용하는 회전측 베어링체(6)의 스러스트 하중을 조정(증가)할 수 있다.

도 7b에 도시하는 바와 같이, 고정자(3)에 대해서, 회전자(2)를 흡입측으로 어긋나게 해서 배치한 경우, 임펠러(1)는, 회전자(2)와 고정자(3)의 사이에 발생하는 자력의 영향에 의해, 회전측 베어링체(6)가 고정측 베어링체(7)로부터 이격되는 방향으로 작용하는 힘을 받는다(도 7b 참조). 이러한 배치에 의해, 고정측 베어링체(7)에 작용하는 회전측 베어링체(6)의 스러스트 하중을 조정(저감)할 수 있다.

도 8은 테이퍼 구조를 갖는 베어링의 일 실시 형태를 도시하는 도면이다. 도 8에 도시하는 실시 형태에서는, 베어링(5)은, 회전측 베어링체(6)와 고정측 베어링체(7)의 사이의 간극이 흡입측으로부터 토출측을 향해서 중심선(CL)(즉, 임펠러(1)의 중심 부분)에 근접하는 방향으로 연장되는 테이퍼 구조를 갖고 있다. 도 8에 도시하는 바와 같이, 회전측 베어링체(6) 및 고정측 베어링체(7)는, 서로 대향하는 경사면(50, 51)을 각각 갖고 있다. 이와 같은 구성에 의해, 베어링(5)은, 회전측 베어링체(6) 및 고정측 베어링체(7)에 작용하는 레이디얼 하중 및 스러스트 하중을 경사면(50, 51)에 집약할 수 있고, 베어링(5)은, 심플한 구조를 가질 수 있다.

도 9는 테이퍼 구조를 갖는 베어링의 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다. 도 9에 도시하는 실시 형태에서는, 베어링(5)은, 회전측 베어링체(6)와 고정측 베어링체(7)의 사이의 간극이 흡입측으로부터 토출측을 향해서 중심선(CL)(즉, 임펠러(1)의 중심 부분)으로부터 이격되는 방향으로 연장되는 테이퍼 구조를 갖고 있다. 도 9에 도시하는 바와 같이, 회전측 베어링체(6) 및 고정측 베어링체(7)는, 서로 대향하는 경사면(53, 54)을 각각 갖고 있다.

도 10은 복수의 모터 펌프를 구비하는 펌프 유닛을 도시하는 도면이다. 도 10에 도시하는 바와 같이, 펌프 유닛(PU)은, 직렬적으로 배치된 복수의 모터 펌프(MP)와, 복수의 모터 펌프(MP) 각각의 동작을 제어하는 인버터(60)를 구비해도 된다. 도 10에 도시하는 실시 형태에서는, 복수의 모터 펌프(MP) 각각은, 상술한 실시 형태에서 나타낸 구조와 동일한 구조를 갖고 있다. 따라서, 모터 펌프(MP)의 상세한 설명을 생략한다.

도 10에 도시하는 실시 형태에서는, 펌프 유닛(PU)은, 3개의 모터 펌프(MP)를 구비하고 있지만, 모터 펌프(MP)의 수는 본 실시 형태에 한정되지는 않는다. 상술한 바와 같이, 펌프 유닛(PU)의 흡입구(21a) 및 토출구(22a)는, 중심선(CL)을 따라 일직선으로 나란히 배치되어 있다. 따라서, 복수의 모터 펌프(MP)를 연속적으로 일직선 상에 배치할 수 있고, 펌프 유닛(PU)은, 용이하게 다단의 모터 펌프 구조를 가질 수 있다.

도 10에 도시하는 바와 같이, 1단째의 임펠러(1A)에 인접해서 배치된 흡입 케이싱(21)과, 3단째의 임펠러(1C)에 인접해서 배치된 토출 케이싱(22)의 사이에는, 2개의 중간 케이싱(61)이 배치되어 있다. 이들 중간 케이싱(61, 61)의 사이에는, 2단째의 임펠러(1B)가 배치되어 있다. 중간 케이싱(61, 61) 각각은, 흡입 케이싱(21)과 공통의(즉, 유사) 구조를 갖고 있다. 작업자는, 흡입 케이싱(21)과 토출 케이싱(22)의 사이에 중간 케이싱(61, 61)을 끼운 상태에서, 관통 볼트(25)를 이들 흡입 케이싱(21), 중간 케이싱(61, 61) 및 토출 케이싱(22)에 삽입하여 체결함으로써, 펌프 유닛을 조립할 수 있다.

도 10에 도시하는 바와 같이, 복수의 모터 펌프(MP)의 고정자(3)에는, 1대의 인버터(60)가 접속되어 있다. 인버터(60)는, 복수의 모터 펌프(MP) 각각을 독립적으로 제어할 수 있다. 따라서, 작업자는, 펌프 유닛의 운전 조건에 따라, 적어도 1대의 모터 펌프(MP)를 임의의 타이밍에 운전할 수 있다.

도 11 및 도 12는 펌프 유닛의 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다. 도 11 및 도 12에 도시하는 실시 형태에서는, 펌프 유닛(PU)은, 병렬적으로 배치된 복수의 모터 펌프(MP)를 구비하고 있다. 도 11에서는, 간략적으로 그려지고 있지만, 이들 복수의 모터 펌프(MP) 각각은, 배관(65)의 내측에 설치되어 있다. 도 11에서는, 4대의 모터 펌프(MP)가 마련되어 있지만, 모터 펌프(MP)의 수는 본 실시 형태에 한정되지는 않는다. 도 12에 도시하는 바와 같이, 3대의 모터 펌프(MP)가 마련되어도 된다.

도 13a는 비교예로서의 모터 펌프를 도시하는 도면이다. 도 13b 및 도 13c는 모터 펌프의 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다. 도 13a에 도시하는 바와 같이, 비교예로서의 모터 펌프는, 회전축(RS)을 구비하고 있지만, 본 실시 형태에 관한 모터 펌프(MP)는, 회전축(RS)을 갖고 있지 않다. 그 대신에, 임펠러(1)는, 그 중심 부분에 배치된, 둥그스름한 볼록부(70)를 구비하고 있다.

도 13b에 도시하는 실시 형태에서는, 임펠러(1)는, 제1 곡률 반경을 갖는 볼록부(70A)를 갖고 있고, 도 13c에 도시하는 실시 형태에서는, 임펠러(1)는, 제1 곡률 반경과는 다른 제2 곡률 반경을 갖는 볼록부(70B)를 갖고 있다. 이하, 볼록부(70A, 70B)를 구별하지 않고, 단순히 볼록부(70)라고 칭하는 경우가 있다.

볼록부(70)는, 주판(10)의 중심 부분에 배치되어 있고, 주판(10)과 일체적으로 구성되어 있다. 일 실시 형태에서는, 볼록부(70)는 주판(10)과는 다른 부재이어도 된다. 이 경우, 모터 펌프의 운전 조건에 따라, 곡률 반경이 다른 볼록부(70)를 교환해도 된다.

볼록부(70)의 선단부(71)는, 매끄러운 볼록 형상을 갖고 있고, 임펠러(1)에 유입되는 취급액은, 볼록부(70)의 선단부(71)에 접촉한다. 볼록부(70)를 마련함으로써, 취급액은, 그 흐름이 저해되지 않고, 원활하면서 또한 효율적으로 날개(12)에 안내된다. 한편, 비교예로서의 모터 펌프에서는, 회전축(RS)은, 너트(Nt)에 의해 임펠러에 고정되어 있기 때문에, 취급액의 흐름은, 너트(Nt)(및 회전축(RS))에 의해 저해되어 버릴 우려가 있다.

도 13b에 도시하는 볼록부(70A)는, 도 13c에 도시하는 볼록부(70B)의 곡률 반경보다 큰 곡률 반경을 갖고 있다. 볼록부(70)의 곡률 반경을 크게 함으로써, 볼록부(70)와 측판(11)의 사이의 거리는 작아진다. 반대로, 볼록부(70)의 곡률 반경을 작게 함으로써, 볼록부(70)와 측판(11)의 사이의 거리는 커진다. 이와 같이, 볼록부(70)의 곡률 반경을 변경함으로써, 취급액의, 임펠러(1)의 유로의 크기를 조정할 수 있다. 도 13c에 도시하는 임펠러(1)의 유로는, 도 13b에 도시하는 임펠러(1)의 유로보다 크다.

본 실시 형태에 따르면, 모터 펌프(MP)는, 회전축을 갖고 있지 않기 때문에, 부품 개수를 삭감할 수 있고, 유로의 크기 조정도 가능하다. 또한, 회전축을 마련할 필요는 없기 때문에, 임펠러(1)는 콤팩트한 사이즈를 가질 수 있다. 결과적으로, 모터 펌프(MP) 전체는, 콤팩트한 사이즈를 가질 수 있다.

모터 펌프는, 그 운전에 의해, 임펠러(1)를 고속으로 회전시킨다. 가령, 임펠러(1)의 무게 중심 위치가 어긋나 있으면, 임펠러(1)는, 편심된 상태에서 고속으로 회전해 버린다. 결과적으로, 소음이 발생할 우려가 있으며, 최악의 경우, 모터 펌프가 고장나 버릴 우려가 있다.

그래서, 작업자는, 임펠러(1)의 무게 중심 위치를 원하는 위치에 결정하는 밸런스(다이내믹 밸런스) 조정 방법을 실행한다. 도 13a에 도시하는 바와 같이, 임펠러에 회전축(RS)이 설치되어 있을 경우, 회전축(RS)을 시험기에 설치하여, 회전축(RS)과 함께 임펠러를 회전시킬 필요가 있다. 본 실시 형태에서는, 임펠러(1)에는, 회전축(RS)이 설치되어 있지 않기 때문에, 작업자는, 이하에서 설명하는 밸런스 조정 방법을 실행하는 것이 가능하다.

도 14 내지 도 18은 밸런스 조정 방법의 일 실시 형태를 도시하는 도면이다. 도 14에 도시하는 바와 같이, 먼저, 작업자는, 임펠러(1)의 중심(보다 구체적으로는, 주판(10))에 관통 구멍(10a)을 형성하는 공정을 실행한다. 그 후, 도 15에 도시하는 바와 같이, 작업자는, 밸런스 조정 지그(75)의 축체(76)를 관통 구멍(10a)에 삽입한다. 밸런스 조정 지그(75)의 축체(76)는, 회전축에 상당한다.

그 후, 도 16에 도시하는 바와 같이, 작업자는, 임펠러(1)의 배면측에 고정체(77)를 배치하고, 축체(76)를 고정체(77)에 체결한다. 이 상태에서, 작업자는, 밸런스 조정 지그(75)와 함께 임펠러(1)를 회전시킨 상태에서, 임펠러(1)의 무게 중심 위치를 결정하고, 무게 중심 위치를 조정하는 공정을 실행한다. 이와 같이, 밸런스 조정 지그(75)는, 임펠러(1)의 중심을 지지하는 구조를 갖고 있다. 따라서, 밸런스 조정 지그(75)는, 센터 서포트 조정 지그라고 불려도 된다.

작업자는, 임펠러(1)의 무게 중심 위치를 원하는 위치에 결정한 후, 밸런스 조정 지그(75)의 축체(76)를 뽑아내고, 그 후, 센터 캡(80)을 관통 구멍(10a)에 삽입하여, 관통 구멍(10a)을 폐색한다(도 17 및 도 18 참조). 센터 캡(80)은, 도 13b 및 도 13c에 도시하는 실시 형태에 관한 볼록부(70)와 마찬가지로, 둥그스름한 형상을 갖고 있다. 따라서, 취급액은, 그 흐름이 저해되지 않고, 원활하면서 또한 효율적으로 날개(12)에 안내된다.

도 19는 밸런스 조정 지그의 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다. 도 18에 도시하는 실시 형태에서는, 밸런스 조정 지그(75)는, 임펠러(1)의 중심을 지지하는 구조를 갖고 있다. 도 19에 도시하는 실시 형태에서는, 밸런스 조정 지그(85)는, 베어링(5)의 회전측 베어링체(6)를 지지하는 서포터(86)와, 서포터(86)에 고정된 축부(87)를 구비하고 있다. 이와 같이, 밸런스 조정 지그(85)는, 임펠러(1)의 단부를 지지하는 구조를 갖고 있다. 따라서, 밸런스 조정 지그(85)는, 에지 서포트 조정 지그라고 불려도 된다.

서포터(86)는, 회전측 베어링체(6)의 내경보다 작은 외경을 갖는 환상 형상을 갖고 있으며, 서포터(86)를 회전측 베어링체(6)에 삽입함으로써, 밸런스 조정 지그(85)는, 회전측 베어링체(6)를 통해서 임펠러(1)를 지지한다. 이 상태에서, 작업자는, 밸런스 조정 지그(85)와 함께 임펠러(1)를 회전시키는 공정을 실행한다. 그 후, 작업자는, 임펠러(1)를 회전시킨 상태에서, 임펠러(1)의 무게 중심 위치를 결정하고, 무게 중심 위치를 조정하는 공정을 실행한다.

도 19에 도시하는 실시 형태에 따르면, 작업자는, 관통 구멍(10a)을 형성할 필요는 없다. 도 19에 도시하는 실시 형태에서도, 임펠러(1)는, 그 중심 위치에 형성된 볼록부(70)를 가져도 된다(도 13a 및 도 13b 참조).

도 20은 밸런스 조정 방법의 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다. 도 20에 도시하는 바와 같이, 회전자(2)는, 환상의 철심(2a)과, 철심(2a)에 매립된 복수의 자석(2b)을 구비하고 있다. 복수의 자석(2b)은, 회전자(2)(보다 구체적으로는, 철심(2a))의 주위 방향을 따라 등간격으로 배치되어 있다. 작업자는, 회전자(2)의 주위 방향을 따라, 복수의 추 삽입 구멍(90)을 형성하는 공정을 실행한다. 이 추 삽입 구멍(90)을 형성하는 공정은, 철심(2a)의 제조 시에 행해진다.

추 삽입 구멍(90)은, 서로 인접하는 자석(2b)의 사이에 형성되어 있다. 작업자는, 임펠러(1)의 무게 중심 위치를 결정하는 공정을 실행하여, 현재의 임펠러(1)의 무게 중심 위치를 결정한다. 임펠러(1)의 무게 중심 위치가 어긋나 있는 경우, 작업자는, 복수의 추 삽입 구멍(90)의 적어도 하나에 추(91)를 삽입하여, 무게 중심 위치를 조정하는 공정을 실행한다.

일 실시 형태에서는, 임펠러(1)의 무게 중심 위치가 어긋나 있는 경우, 작업자는, 추 삽입 구멍(90)에 추(91)를 삽입하는 대신에, 임펠러(1)의 무게 중심 위치의 어긋남의 원인이 되는, 무게의 과잉분을 제거해도 된다.

도 21a는 펌프 유닛의 다른 실시 형태를 도시하는 사시도이다. 도 21b는 도 21a에 도시하는 펌프 유닛의 평면도이다. 도 21a 및 도 21b에 도시하는 바와 같이, 펌프 유닛(PU)은, 복수(본 실시 형태에서는, 3대)의 모터 펌프(MP)와, 복수의 모터 펌프(MP)를 가변속 운전하는 제어 장치(100)와, 제어 장치(100)에 전기적으로 접속되고, 또한 복수의 모터 펌프(MP)에 공급되는 전류를 검출하는 전류 센서(101)를 구비하고 있다.

본 실시 형태에서는, 2개의 전류 센서(101)가 배치되어 있지만, 적어도 하나의 전류 센서(101)가 배치되어도 된다. 전류 센서(101)의 일 예로서, 홀 소자, CT(전류 변환기)를 들 수 있다.

펌프 유닛(PU)은, 복수의 모터 펌프(MP)로부터 연장되는 전력선(105) 및 신호선(106)과, 전류 센서(101), 전력선(105) 및 신호선(106)을 보호하는 보호 커버(107)를 구비하고 있다. 전력선(105) 및 신호선(106)은, 인버터(60)에 전기적으로 접속되어 있다.

복수의 모터 펌프(MP)의 사이에는, U상, V상 및 W상의 구리 바(바꾸어 말하면, 통전판, 동판)(108)가 걸쳐져 있고, 전류 센서(101)는, 이들 구리 바(108)의 1개에 접속되어 있다. 각 모터 펌프(MP)는, 단자 대(102)를 구비하고 있고, 구리 바(108)는 단자 대(102)에 접속되어 있다.

제어 장치(100)는, 인버터(60)에 전기적으로 접속되어 있어, 인버터(60)를 통해서 모터 펌프(MP)의 동작을 제어하도록 구성되어 있다. 제어 장치(100)는, 인버터(60)의 외부에 배치되어도 되고, 또는 인버터(60)의 내부에 배치되어도 된다.

제어 장치(100)는, 신호선(106)을 통해서 전류 센서(101)로부터 신호를 수신하는 신호 수신부(100a)와, 모터 펌프(MP)의 운전에 관한 정보나 운전 프로그램을 기억하는 기억부(100b)와, 신호 수신부에서 수신한 데이터 및 기억부에 기억된 데이터에 기초하여, 모터 펌프(MP)의 운전을 제어하는 제어부(100c)를 구비하고 있다.

본 실시 형태에서는, 펌프 유닛(PU)은, 복수의 모터 펌프(MP)에 대해서 1대의 인버터(60)를 구비하고 있지만, 펌프 유닛(PU)은, 모터 펌프(MP)의 수에 대응하는 수를 갖는 인버터(60)를 구비해도 된다. 복수의 모터 펌프(MP)가 배치되어 있는 경우, 복수의 인버터(60) 각각은, 제어 장치(100)에 의해 복수의 모터 펌프(MP) 각각의 동작을 제어한다.

상술한 바와 같이, 모터 펌프(MP)는, 데드 스페이스를 유효하게 활용한 콤팩트한 구조를 갖고 있다. 따라서, 이들 복수의 모터 펌프(MP)를 직렬로 접속함으로써, 펌프 유닛(PU)은, 그 설치 면적을 크게 하지 않고, 고양정으로 운전을 할 수 있다.

모터 펌프(MP)는 영구 자석형 모터를 구비한 회전 기계이다. 이러한 모터는, 기동 시에 강제적으로 전압을 인가함으로써, 무제어로 회전한다. 인버터(60)에 의한 모터 펌프(MP)의 회전 속도의 제어는, 즉시 개시되고, 그 후, 모터 펌프(MP)의 정상 운전이 개시된다.

본 실시 형태에서는, 펌프 유닛(PU)은, 복수의 모터 펌프(MP)를 구비하고 있다. 따라서, 모터 펌프(MP)의 회전 속도의 제어를 개시하기 전에, 복수의 모터 펌프(MP)의 사이에서의 회전 속도차가 해소되면 문제 없지만, 회전 속도차가 해소되지 않을 경우에는, 모터 펌프(MP)의 기동 불량이 발생할 우려가 있다.

일반적으로, 회전자(2)의 자극수가 많아지면, 모터 펌프(MP)는 매끄럽게 회전하여, 복수의 모터 펌프(MP)의 사이에서의 회전 속도차가 해소되기 쉬워진다. 본 실시 형태에서의 모터 펌프(MP)는, 회전자(2)의 내측에 유로를 형성하는 구조를 갖고 있고, 회전자(2)의 외경을 크게 설계하고 있다.

회전자(2)의 외경이 큰 경우, 회전자(2)의 외주 방향의 크기가 커지기 때문에, 복수의 자석을 용이하게 배치할 수 있어, 자극수를 증가시킬 수 있다. 이와 같은 구성에 의해, 펌프 유닛(PU)은, 복수의 모터 펌프(MP)의 사이에서의 회전 속도차를 해소할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 저렴한 평면 자석을 사용함으로써, 회전자(2)는, 만곡된 자석을 사용하는 일반적인 모터에 비해서, 비용을 삭감할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 모터 펌프(MP)는, 고정자(3)가 고정자 케이싱(20)에 수용된 캔드 모터 구조를 갖고 있어, 회전자(2)와 고정자(3)의 사이의 거리는, 일반적인 모터에 비해서 크다. 따라서, 모터 펌프(MP)는, 토크의 변동폭을 의미하는 토크 리플을 경감할 수 있어, 결과적으로, 펌프 유닛(PU)은, 복수의 모터 펌프(MP)의 사이에서의 회전 속도차를 해소할 수 있다.

이와 같이, 펌프 유닛(PU)은, 회전 속도차를 해소할 수 있지만, 모터 펌프(MP)의 기동 시 및/또는 정상 운전 시에 있어서, 모터 펌프(MP)를 더욱 안정적으로 운전하는 것이 바람직하다.

그래서, 이하, 모터 펌프(MP)의 제어 방법에 대해서 설명한다. 본 실시 형태에서는, 복수의 모터 펌프(MP)는 직렬로 접속되어 있다. 이 경우, 취급액에 이물이 포함되어 있으면, 이물이 모터 펌프(MP)(특히, 1대째의 모터 펌프(MP))에 걸려서, 결과적으로, 이물에 의해 펌프 유닛(PU)의 운전이 저해될 우려가 있다. 또한, 어떠한 원인에 의해, 복수의 모터 펌프(MP)의 사이에서의 회전 속도차가 해소되지 않을 우려도 있다.

도 22는 제어 장치에 의한 모터 펌프의 제어 플로를 도시하는 도면이다. 도 22의 스텝 S101에 나타내는 바와 같이, 인버터(60)에 전기적으로 접속된 제어 장치(100)는, 인버터(60)의 출력 전류에 기초하여, 모터 펌프(MP)의 현재의 운전 시의 복수의 모터 펌프(MP)의 전류값(보다 구체적으로는, 각 모터 펌프(MP)의 전류값의 합계)을 측정한다.

그 후, 제어 장치(100)는, 모터 펌프(MP)의 통상의 운전 시(보다 구체적으로는, 기동 시 및 정상 운전 시)에 있어서, 상정되는 상정 전류값에 기초해서 하한 전류값을 산출하여, 측정된 전류값의 합계(측정 전류값(Amax))와 소정의 하한 전류값을 비교한다(스텝 S102 참조). 일 실시 형태에서는, 제어 장치(100)의 기억부(100b)는, 각 모터 펌프(MP)의 상정 전류값과, 복수의 모터 펌프(MP)의 상정 전류값을 기억하고 있다. 기억부(100b)는, 각 모터 펌프(MP)의 상정 전류값으로부터 복수의 모터 펌프(MP)의 상정 전류값을 산출해도 된다.

제어 장치(100)는, 각 모터 펌프(MP)의 정격 전류값 및 허용 전류값 중 적어도 하나에 기초하여, 「통상의 운전 시에 상정되는 상정 전류값」을 결정해도 되고, 모터 펌프(MP)의 복수대 운전 시의 전류값에 기초하여 「통상의 운전 시에 상정되는 상정 전류값」을 결정해도 된다.

일 실시 형태에서는, 제어 장치(100)는, 복수의 모터 펌프(MP)의 대수에 기초하여 하한 전류값을 결정한다. 예를 들어, 하한 전류값은, 다음 계산식에 의해 구해진다.

하한 전류값=복수의 모터 펌프(MP)의 상정 전류값×(1-1/모터 펌프의 대수(n))

본 실시 형태에서는, 3대의 모터 펌프(MP)가 배치되어 있기 때문에, 하한 전류값은 상정 전류값의 2/3이다.

스텝 S102 후, 제어 장치(100)는, 산출된 하한 전류값과 측정 전류값을 비교한다(스텝 S103 참조). 보다 구체적으로는, 제어 장치(100)는, 측정 전류값이 하한 전류값보다 낮은지 여부를 판단한다(측정 전류값(Amax)>하한 전류값).

측정 전류값이 하한 전류값보다 낮은 경우에는(스텝 S103의 「"예"」 참조), 본 실시 형태에서는, 측정 전류값이 상정 전류값의 2/3(즉, 하한 전류값)를 하회하고 있는 경우에는, 제어 장치(100)는, 복수의 모터 펌프(MP)의 적어도 하나에 이상이 발생하고 있다고 판단한다(스텝 S104 참조). 측정 전류값이 하한 전류값보다 저하되지 않은 경우에는 (스텝 S103의 「"아니오"」 참조), 제어 장치(100)는, 스텝 S102, S103을 반복한다.

제어 장치(100)가 이상 발생을 판단한 경우에는, 제어 장치(100)는, 모터 펌프(MP)의 운전을 계속하면서 알람을 발보해도 되고, 모터 펌프(MP)의 운전을 정지하고 알람을 발보해도 된다.

이러한 제어 플로는, 모터 펌프(MP)의 기동 시에 행해도 되고, 모터 펌프(MP)의 정상 운전 시에 행해도 된다. 모터 펌프(MP)의 기동 시에 제어 플로를 행하는 경우에는, 측정 전류값은, 복수의 모터 펌프(MP)의 기동 시에서의 기동 전류값에 상당하고, 상정 전류값은, 복수의 모터 펌프(MP)의 통상의 기동 시에 상정되는 전류값이다.

모터 펌프(MP)의 정상 운전 시에 제어 플로를 행하는 경우에는, 측정 전류값은, 복수의 모터 펌프(MP)의 정상 운전 시에서의 운전 전류값에 상당하고, 상정 전류값은, 복수의 모터 펌프(MP)의 통상의 정상 운전 시에 상정되는 전류값이다.

기동 전류값 및 운전 전류값은, 동일해도 되고 달라도 된다. 마찬가지로, 통상의 기동 시에 상정되는 상정 전류값 및 통상의 정상 운전 시에 상정되는 상정 전류값은, 동일해도 되고 달라도 된다.

일 실시 형태에서는, 제어 장치(100)는, 복수의 모터 펌프(MP)의 토출측 유량에 기초하여 상정 전류값을 결정해도 된다. 이 경우, 펌프 유닛(PU)은, 취급액의 유량을 검출하는 유량 센서(도시 생략)를 구비하고 있고, 유량 센서는, 제어 장치(100)에 전기적으로 접속되어 있다.

제어 장치(100)의 기억부(100b)는, 통상의 운전 시의 취급액의 유량과, 통상의 운전 시에 있어서 복수의 모터 펌프(MP)에 공급되는 전류의 상관 관계를 나타내는 데이터를 기억하고 있다. 제어 장치(100)는, 이 데이터에 기초하여 상정 전류값을 결정하고, 결정된 상정 전류값에 기초하여 하한 전류값을 산출한다. 하한 전류값의 산출식의 일 예로서, 상기 계산식을 들 수 있다.

제어 장치(100)는, 복수의 모터 펌프(MP)의 정상 운전 시의 측정 전류값과, 하한 전류값을 비교하여, 측정 전류값이 하한 전류값보다 낮은 경우에는, 복수의 모터 펌프(MP)의 적어도 하나에 이상이 발생하고 있다고 판단한다.

일 실시 형태에서는, 제어 장치(100)는, 복수의 모터 펌프(MP)의 토출측 압력에 기초하여 상정 전류값을 결정해도 된다. 이 경우, 펌프 유닛(PU)은, 취급액의 압력을 검출하는 압력 센서(도시 생략)를 구비하고 있고, 압력 센서는, 제어 장치(100)에 전기적으로 접속되어 있다.

제어 장치(100)의 기억부(100b)는, 취급액의 압력과, 통상의 운전 시에 있어서 복수의 모터 펌프(MP)에 공급되는 전류의 상관 관계를 나타내는 데이터를 기억하고 있다. 제어 장치(100)는, 이 데이터에 기초하여 상정 전류값을 결정하고, 결정된 상정 전류값에 기초하여 하한 전류값을 산출한다. 하한 전류값의 산출식의 일 예로서, 상기 계산식을 들 수 있다.

도 21a 및 도 21b에 도시하는 실시 형태에서는, 펌프 유닛(PU)은, 1대째의 모터 펌프(MP)(제1 모터 펌프(MP))와 2대째의 모터 펌프(MP)(제2 모터 펌프(MP))의 사이에 배치된 전류 센서(101)(제1 전류 센서(101))와, 제2 모터 펌프(MP)와 3대째의 모터 펌프(MP)(제3 모터 펌프(MP))의 사이에 배치된 전류 센서(101)(제2 전류 센서(101))를 구비하고 있다.

따라서, 제어 장치(100)는, 제1 전류 센서(101)로부터 보내지는 신호에 기초하여, 제1 모터 펌프(MP)의 전류값(즉, 측정 전류값(Aa1))을 측정하고, 제2 전류 센서(101)로부터 보내지는 신호에 기초하여, 제1 모터 펌프(MP)의 측정 전류값(Aa1) 및 제2 모터 펌프(MP)의 측정 전류값(Aa2)의 합계(즉, 측정 전류값(Ab)(=Aa1+Aa2))를 측정할 수 있다.

제어 장치(100)는, 측정 전류값(Aa1)과, 각 모터 펌프(MP)의 통상의 운전 시(시동 시, 정상 운전시)에 상정되는 상정 전류값을 비교하고, 측정 전류값(Aa1)이 상정 전류값보다 낮은(Aa1<상정 전류값) 경우에는, 제1 모터 펌프(MP)에 이상이 발생하고 있다고 판단한다.

제어 장치(100)는, 측정 전류값(Aa1)과, 각 모터 펌프(MP)의 통상의 운전 시(시동 시, 정상 운전 시)에 상정되는 상정 전류값을 비교하여, 측정 전류값(Aa1)이 상정 전류값보다 크고(Aa1>상정 전류값), 또한 측정 전류값(Ab)에서 측정 전류값(Aa1)을 감산한 값(즉, Ab-Aa1)이 상정 전류값보다 작은((Ab-Aa1)<상정 전류값) 경우에는, 제2 모터 펌프(MP)에 이상이 발생하고 있다고 판단한다. 측정 전류값(Ab)에서 측정 전류값(Aa1)을 감산한 값은, 측정 전류값(Aa2)에 상당한다.

제어 장치(100)는, 측정 전류값(Amax)이 하한 전류값보다 낮다고 판단하고, 또한 제1 모터 펌프(MP) 및 제2 모터 펌프(MP)에 이상이 발생하고 있지 않다고 판단한 경우에는, 제3 모터 펌프(MP)에 이상이 발생하고 있다고 결정한다.

펌프 유닛(PU)이 직렬로 접속된 4대의 모터 펌프(MP)를 구비하고 있을 경우, 펌프 유닛(PU)은, 제3 모터 펌프(MP)와 4대째의 모터 펌프(MP)(제4 모터 펌프(MP))의 사이에 배치된 전류 센서(101)(제3 전류 센서(101))를 구비하고 있다.

제어 장치(100)는, 제3 전류 센서(101)로부터 보내지는 신호에 기초하여 제1 모터 펌프(MP)의 측정 전류값(Aa1), 제2 모터 펌프(MP)의 측정 전류값(Aa2) 및 제3 모터 펌프(MP)의 측정 전류값(Aa3)의 합계(즉, 측정 전류값(Ac))를 측정할 수 있다.

제어 장치(100)는, 측정 전류값(Aa1)이 상정 전류값보다 크고(Aa1>상정 전류값), 측정 전류값(Ab)에서 측정 전류값(Aa1)을 감산한 값(즉, Ab-Aa1)이 상정 전류값보다 크고((Ab-Aa1)>상정 전류값), 또한, 측정 전류값(Ac)에서 측정 전류값(Ab)을 감산한 값(즉, Ac-Ab, 여기서, Ab=Aa1+Aa2)이 상정 전류값보다 낮은 경우에는, 제3 모터 펌프(MP)에 이상이 발생하고 있다고 판단한다. 측정 전류값(Ac)에서 측정 전류값(Ab)을 감산한 값은, 상정 전류값(Aa3)에 상당한다.

제어 장치(100)는, 측정 전류값(Amax)이 하한 전류값보다 낮다고 판단하고, 또한 제1 모터 펌프(MP), 제2 모터 펌프(MP) 및 제3 모터 펌프(MP)에 이상이 발생하고 있지 않다고 판단한 경우에는, 제4 모터 펌프(MP)에 이상이 발생하고 있다고 결정한다. 또한, 펌프 유닛(PU)이 직렬로 접속된 5대 이상의 모터 펌프(MP)를 구비하고 있을 경우에도, 제어 장치(100)는, 상술한 방법과 마찬가지의 방법에 의해, 각 모터 펌프(MP)의 이상을 판단할 수 있다.

상술한 실시 형태에서는, 직렬로 접속된 복수의 모터 펌프(MP)의 제어 방법에 대해서 설명하였지만, 펌프 유닛(PU)은, 병렬로 접속된 복수의 모터 펌프(MP)를 제어해도 된다. 병렬로 접속된 복수의 모터 펌프(MP)(도 11 및 도 12 참조)를 제어하는 경우, 제어 장치(100)는, 복수의 모터 펌프(MP) 각각의 기동 타이밍을 어긋나게 하도록 구성되어도 된다.

기동 타이밍을 어긋나게 함으로써, 펌프 유닛(PU)은, 배관(65) 내에 선회류를 형성할 수 있다. 선회류를 형성함으로써, 배관(65)에 부착되는 이물이나 공기를 제거할 수 있고, 나아가, 취급액의 체류를 방지할 수 있다.

선회류를 형성하기 위해서, 제어 장치(100)는, 복수의 모터 펌프(MP) 중 1대(제1 모터 펌프(MP))를 기동한 후, 기동된 모터 펌프(MP)(즉, 제1 모터 펌프(MP))에 인접하는 모터 펌프(MP)(제2 모터 펌프(MP))를 기동해도 된다. 이와 같이, 인접하는 모터 펌프(MP)를 연속적으로 기동함으로써, 펌프 유닛(PU)은, 모터 펌프(MP)의 기동순에 따라 선회하는 선회류를 형성할 수 있다.

예를 들어, 3대의 모터 펌프(MP)가 배치되어 있는 경우, 제어 장치(100)는, 제1 모터 펌프(MP)를 기동하고, 그 후, 제2 모터 펌프(MP)를 기동해도 되고, 또는 제3 모터 펌프(MP)를 기동한 후, 제3 모터 펌프(MP)에 인접하는 제1 모터 펌프(MP)를 기동해도 된다.

도 23은 임펠러의 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다. 본 실시 형태에서는, 베어링(5)의 도시는 생략되어 있다. 상술한 실시 형태에서는, 임펠러(1)는, 측판(11)의 외연부(11a)로부터 흡입부(15)를 향해서 연장되는 환상의 돌기부(17)를 구비하고 있다(도 1 참조). 도 23에 도시하는 실시 형태에서는, 임펠러(1)의 측판(11)은, 측판(11)의 외연부(11a)의 반경 방향 내측에 배치된 환상의 돌기부(117)를 갖고 있다.

회전자(2)는, 측판(11)의 외연부(11a)와 돌기부(117)의 사이에 형성된 환상 단차부에 배치되어 있고, 회전자(2)의 노출 부분은 커버(110)에 의해 덮여 있다. 커버(110)는 모터 펌프(MP)의 구성 요소의 하나이다. 커버(110)의 일 예로서, 내부식성을 갖는 캔, 수지 코트 또는 Ni 도금 코트를 들 수 있다.

일 실시 형태에서는, 회전자(2)의 철심(2a)은, 접착제, 압입, 수축 끼워맞춤, 용접 등의 수단에 의해, 돌기부(117)에 접합되어 있다. 마찬가지로, 커버(110)는, 접착제, 압입, 수축 끼워맞춤, 용접 등의 수단에 의해, 임펠러(1)에 접합되어 있다.

도 24는 임펠러의 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다. 본 실시 형태에서는, 베어링(5)의 도시는 생략되어 있다. 도 24에 도시하는 바와 같이, 임펠러(1)는, 돌기부(117)의 반경 방향 외측에 배치된 환상의 장착부(118)를 구비해도 된다. 장착부(118)와 돌기부(117)의 사이의 환상 공간에 회전자(2)를 삽입함으로써, 회전자(2)를 보다 확실하게 측판(11)에 고정할 수 있다. 본 실시 형태에서도, 회전자(2)의 노출 부분은, 커버(110)로 덮여 있다.

도 25는 커버와 측판의 사이에 배치된 시일 부재를 도시하는 도면이다. 본 실시 형태에서는, 베어링(5)의 도시는 생략되어 있다. 도 25에 도시하는 바와 같이, 커버(110)와 측판(11)(보다 구체적으로는, 측판(11)의 외연부(11a) 및 돌기부(117))의 사이에 시일 부재(예를 들어, O링)(120, 121)를 배치함으로써, 액체의, 회전자(2)에의 접촉을 확실하게 방지할 수 있다.

도 1 내지 도 25에 도시하는 실시 형태에 관한 임펠러(1)는, 예를 들어 주조 제조나 스테인리스 프레스 성형이나 수지 성형 등의 수단에 의해 제조된다. 이하에 설명하는 도 26 내지 도 34에 도시하는 실시 형태에 관한 임펠러(1)도 마찬가지로, 주조 제조나 스테인리스 프레스 성형이나 수지 성형 등의 수단에 의해 제조되어도 된다.

도 26은 임펠러의 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다. 본 실시 형태에서는, 베어링(5)의 도시는 생략되어 있다. 도 26에 도시하는 바와 같이, 회전자(2)는, 주판(10)과 측판(11)의 사이에 형성된 임펠러(1)의 유로(즉, 출구 유로)를 가로막도록, 측판(11)의 외연부(11a)에 고정되어 있다. 본 실시 형태에서도, 회전자(2)는, 흡입측 영역(Ra)에 배치되어 있다.

도 26에 도시하는 실시 형태에서는, 회전자(2)는, 커버(110)로 덮여 있지 않고, 회전자(2)는, 내부식성을 갖는 재질로 구성되어 있다. 상술한 실시 형태에서도, 회전자(2)는, 반드시 커버(110)로 덮일 필요는 없으며, 내부식성을 갖는 재질로 구성되어도 된다. 일 실시 형태에서는, 회전자(2)는 커버(110)로 덮여도 된다.

이와 같은 구성에 의해, 출구 유로를 통과하는 취급액은, 회전자(2)의 내주면에 충돌하여, 취급액의 방향이 전환된다. 그 후, 취급액은, 주판(10)과 토출 케이싱(22)의 사이의 간극을 통해서 토출구(22a)로부터 토출된다.

도 23 내지 도 26에 도시하는 실시 형태에서도, 회전자(2) 및 베어링(5)은, 임펠러(1)의 흡입측 영역(Ra)에 배치되어 있기 때문에, 모터 펌프(MP)는, 콤팩트한 구조를 갖고 있다.

도 27은 모터 펌프의 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다. 도 27에 도시하는 바와 같이, 모터 펌프(MP)는, 흡입구(21a) 측에 배치된 제1 임펠러(1A)와, 토출구(22a) 측에 배치된 제2 임펠러(1B)와, 제1 임펠러(1A) 및 제2 임펠러(1B)에 접속된 연통 축(126)을 구비하고 있다. 회전자(2)는, 제1 임펠러(1A)에 고정되어 있고, 고정자(3)는 회전자(2)의 반경 방향 외측에 배치되어 있다. 베어링(5)은 제1 임펠러(1A)를 지지하고 있고, 제2 임펠러(1B)는, 연통 축(126)을 통해서 베어링(5)에 의해 지지되어 있다.

도 27에 도시하는 실시 형태에서는, 모터 펌프(MP)는, 제1 임펠러(1A)와 제2 임펠러(1B)의 사이에 배치된 중간 케이싱(125)을 구비하고 있다. 중간 케이싱(125)은, 제1 임펠러(1A)의 토출측과 제2 임펠러(1B)의 흡입측을 격리하는 환상의 격벽이다. 본 실시 형태에서는, 중간 케이싱(125)은, 고정자 케이싱(20)에 고정되어 있다.

도 27에 도시하는 실시 형태에서는, 모터 펌프(MP)는, 2매의 임펠러(1)를 구비하고 있지만, 임펠러(1)의 수는 본 실시 형태에 한정되지는 않는다. 모터 펌프(MP)는, 임펠러(1)의 수에 따라, 복수의 중간 케이싱(125)을 구비해도 된다. 바꾸어 말하면, 모터 펌프(MP)는, 제1 임펠러(1A) 및 제2 임펠러(1B)를 적어도 포함하는, 복수의 임펠러(1)를 구비해도 된다.

도 28은 모터 펌프의 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다. 도 28에 도시하는 바와 같이, 모터 펌프(MP)는, 연통 축(126)을 회전 가능하게 지지하며, 또한 제2 임펠러(1B)의 토출측에 배치된 토출측 베어링(128)을 더 구비하고 있다. 토출측 베어링(128)은, 토출 케이싱(22)에 장착되어 있고, 토출측 베어링(128)과 토출 케이싱(22)의 사이의 간극에는, 시일 부재(예를 들어, O링)(127A, 127B)가 배치되어 있다. 또한, 도 28에 도시하는 실시 형태에서도, 모터 펌프(MP)는, 2매의 임펠러(1)를 구비하고 있지만, 임펠러(1)의 수는 본 실시 형태에 한정되지는 않는다. 모터 펌프(MP)는, 제1 임펠러(1A) 및 제2 임펠러(1B)를 적어도 포함하는, 복수의 임펠러(1)를 구비해도 된다.

도 28에 도시하는 바와 같이, 토출 케이싱(22)은, 토출구(22a)에 연통하는 유로(129)를 갖고 있다. 유로(129)는, 연통 축(126)의 반경 방향 외측에 배치되어 있다. 제2 임펠러(1B)로부터 토출된 취급액은 유로(129) 및 토출구(22a)를 통해서 외부로 토출된다.

도 28에 도시하는 실시 형태에서는, 제1 임펠러(1A) 및 제2 임펠러(1B)는, 베어링(5)뿐만 아니라, 토출측 베어링(128)에 의해서도 지지되어 있다. 토출측 베어링(128)은, 레이디얼 베어링이다. 이러한 구조에 의해, 모터 펌프(MP)는, 제1 임펠러(1A) 및 제2 임펠러(1B)의, 레이디얼 방향으로의 변위를 억제할 수 있다.

도 29는 모터 펌프의 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다. 도 29에 도시하는 바와 같이, 모터 펌프(MP)는, 1매의 임펠러(1)가 고정된 연통 축(126)과, 연통 축(126)을 회전 가능하게 지지하는 토출측 베어링(128)을 구비해도 된다.

도 30은, 운전 조건에 따라, 다양한 구성 부품을 선택 가능한 모터 펌프를 도시하는 도면이다. 도 30에서, 횡축은 유량을 나타내고 있고, 종축은 양정을 나타내고 있다. 도 30에 도시하는 바와 같이, 모터 펌프(MP)는, 다양한 운전 조건(즉, 유량의 크기 및 양정의 크기)에 따라, 최적의 구성 부품을 선택 가능하게 구성되어 있다.

도 30에 도시하는 실시 형태에서는, 모터 펌프(MP)는, 양정의 크기 및 유량의 크기에 따라, 복수(본 실시 형태에서는, 4개)의 다른 구성에서 선택 가능하다(도 30의 MPA 내지 MPD 참조). 본 실시 형태에 있어서, 모터 펌프(MP)는, 다른 사이즈를 갖는 복수의 임펠러(1)와, 복수의 임펠러(1)에 고정되고, 또한 다른 길이를 갖는 복수의 회전자(2)와, 복수의 회전자(2)의 길이에 대응하는 길이를 갖는 복수의 고정자(3)와, 복수의 고정자(3)를 수용하고, 또한 복수의 고정자(3)의 길이에 대응하는 길이를 갖는 복수의 고정자 케이싱(20)을 구비하고 있다.

모터 펌프(MP)의 모터 용량의 크기는, 고정자(3)의 길이(Lg)의 길이에 의존하고 있다. 모터 펌프(MP)의 양정의 크기는, 임펠러(1)의 직경(D1)의 크기에 의존하고 있다. 모터 펌프(MP)의 유량의 크기는, 임펠러(1)의 출구 유로(B2)의 크기에 의존하고 있다.

복수의 임펠러(1)는, 동일한 직경을 갖는 복수의 측판(11)과 다른 직경을 갖는 복수의 주판(10)을 구비하고 있다. 본 명세서에서, 임펠러(1)의 직경(D1)은, 주판(10)의 직경에 상당한다.

모터 펌프(MPA) 및 모터 펌프(MPB)의 관계성에 대해서 설명한다. 도 30에 도시하는 바와 같이, 모터 펌프(MPA) 및 모터 펌프(MPB)는, 동일한 모터 용량을 갖고 있다(즉, LgA=LgB). 모터 펌프(MPA)는, 모터 펌프(MPB)보다 높은 양정 능력을 갖고 있다(즉, D1A>D1B). 모터 펌프(MPB)는, 모터 펌프(MPA)보다 높은 유량 능력을 갖고 있다(즉, B2B>B2A).

모터 펌프(MPA) 및 모터 펌프(MPC)의 관계성에 대해서 설명한다. 모터 펌프(MPC)는, 모터 펌프(MPA)보다 큰 모터 용량을 갖고 있다(즉, LgC>LgA). 모터 펌프(MPC)는, 모터 펌프(MPA)와 동일한 양정 능력을 갖고 있다(즉, D1A=D1C). 모터 펌프(MPC)는, 모터 펌프(MPA)보다 높은 유량 능력을 갖고 있다(즉, B2C>B2A).

모터 펌프(MPB) 및 모터 펌프(MPC)의 관계성에 대해서 설명한다. 모터 펌프(MPC)는, 모터 펌프(MPB)보다 큰 모터 용량을 갖고 있다(즉, LgC>LgB). 모터 펌프(MPC)는, 모터 펌프(MPB)보다 높은 양정 능력을 갖고 있다(즉, D1C>D1B). 모터 펌프(MPB)의 임펠러(1)의 출구 유로(B2B)는, 모터 펌프(MPC)의 임펠러(1)의 출구 유로(B2C)와 동일하거나 또는 출구 유로(B2C)보다 큰 크기를 갖고 있다(즉, B2B≥B2C).

모터 펌프(MPC) 및 모터 펌프(MPD)의 관계성에 대해서 설명한다. 모터 펌프(MPC)는, 모터 펌프(MPD)와 동일한 모터 용량을 갖고 있다(즉, LgC=LgD). 모터 펌프(MPC)는, 모터 펌프(MPD)보다 높은 양정 능력을 갖고 있다(즉, D1C>D1D). 모터 펌프(MPD)는, 모터 펌프(MPC)보다 높은 유량 능력을 갖고 있다(즉, B2D>B2C).

모터 펌프(MPB) 및 모터 펌프(MPD)의 관계성에 대해서 설명한다. 모터 펌프(MPD)는, 모터 펌프(MPB)보다 큰 모터 용량을 갖고 있다(즉, LgD>LgB). 모터 펌프(MPD)는, 모터 펌프(MPB)보다 높은 유량 능력을 갖고 있다(즉, B2D>B2B). 모터 펌프(MPB)는, 모터 펌프(MPD)와 동일한 양정 능력을 갖고 있다(즉, D1B=D1D).

도 30에 도시하는 바와 같이, 모든 모터 펌프(MP)에 있어서, 고정자 케이싱(20)의 내경(D2) 및 외경(D3)은 동일하다. 따라서, 작업자는, 양정 능력 및 유량 능력에 따라, 다른 사이즈를 갖는 구성 부품을 준비해 두고, 모터 펌프(MP)의 운전 조건에 기초하여, 복수의 구성 부품에서 최적의 구성 부품을 선택할 수 있다.

고정자 케이싱(20)의 내경(D2) 및 외경(D3)을 동일하게 함으로써, 양정 능력이나 유량 능력에 의존하지 않는 구성 부품(예를 들어, 베어링(5), 흡입 케이싱(21) 및 토출 케이싱(22))의 사이즈를 변경하지 않고, 펌프 유닛(PU)은, 그 성능을 용이하게 변경할 수 있다.

도 31a는 다른 실시 형태에 관한 모터 펌프의 단면도이며, 도 31b는 도 31a에 도시하는 모터 펌프를 축선 방향에서 보았을 때의 도면이다. 도 31a 및 도 31b에 도시하는 바와 같이, 모터 펌프(MP)는, 임펠러(1)의 배면측에 배치된 선회 스톱부(바꾸어 말하면, 파울 스톱)(130)를 구비해도 된다.

도 31b에 도시하는 실시 형태에서는, 1개의 선회 스톱부(130)가 배치되어 있지만, 적어도 하나의 선회 스톱부(130)가 배치되어도 된다. 선회 스톱부(130)는, 토출 케이싱(22)에 고정되어 있고, 임펠러(1)의 주판(10)에 대향하고 있다. 선회 스톱부(130)는, 임펠러(1)로부터 토출된 취급액의, 임펠러(1)와 토출 케이싱(22)의 사이에서의 선회를 방지할 수 있다.

도 32a는 다른 실시 형태에 관한 모터 펌프의 단면도이며, 도 32b는 도 32a에 도시하는 모터 펌프의 흡입 케이싱의 정면도이다. 도 32a 및 도 32b에 도시하는 바와 같이, 모터 펌프(MP)는, 평탄한 플랜지 형상을 갖는 흡입 케이싱(141) 및 토출 케이싱(142)을 구비하고 있다.

상술한 실시 형태에서는, 흡입 케이싱(21)의 흡입구(21a)는, 흡입 케이싱(21)의 외면으로부터 돌출되어 있고, 마찬가지로, 토출 케이싱(22)의 토출구(22a)는, 토출 케이싱(22)의 외면으로부터 돌출되어 있다. 본 실시 형태에서는, 흡입 케이싱(141)은 평탄한 플랜지 형상을 갖고 있기 때문에, 흡입구(141a)는, 흡입 케이싱(141)의 외면과 동일 평면 상에 형성되어 있다. 마찬가지로, 토출 케이싱(142)은 평탄한 플랜지 형상을 갖고 있기 때문에, 토출구(142a)는, 토출 케이싱(142)의 외면과 동일 평면 상에 형성되어 있다.

이러한 구조에 의해, 모터 펌프(MP)에 접속된 접속관(140)을 흡입 케이싱(141)에 직접 접속할 수 있다. 도시하지 않지만, 접속관(140)을 평탄한 플랜지 형상을 갖는 토출 케이싱(142)에 직접 접속해도 된다.

이와 같은 구성에 의해, 접속관(140) 및 흡입 케이싱(141)을 연결하는 부재(연결 부재)를 배치할 필요는 없어, 배관(도시 생략)을 모터 펌프(MP)에 접속하기 위한 부품 개수를 삭감할 수 있다.

연결 부재는 액체의 누설이 상정되는 부재이기 때문에, 연결 부재를 배제함으로써, 액체의 누설을 확실하게 방지할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 도시하지 않지만, 접속관(140)과 흡입 케이싱(141)의 사이에는, 시일 부재(예를 들어, O링 또는 가스킷)가 배치되어 있다.

흡입 케이싱(141)의 흡입구(141a)의 반경 방향 외측에는, 접속관(140)과 흡입 케이싱(141)을 체결하기 위한 체결구(150)가 삽입되는 삽입 구멍(141b)이 형성되어 있다. 접속관(140)은, 삽입 구멍(141b)에 연통하는 관통 구멍(140a)을 갖고 있다. 작업자는, 체결구(150)를 관통 구멍(140a) 및 삽입 구멍(141b)에 삽입함으로써, 접속관(140) 및 흡입 케이싱(141)을 서로 체결할 수 있다.

토출 케이싱(142)의 토출구(142a)의 반경 방향 외측에는, 관통 볼트(25)의 헤드부(25a)를 수용하는 볼트 수용부(142b)가 형성되어 있다. 볼트 수용부(142b)에 관통 볼트(25)의 헤드부(25a)를 수용함으로써, 헤드부(25a)가 토출 케이싱(22)으로부터 돌출되는 것을 방지할 수 있다.

일 실시 형태에서는, 흡입 케이싱(141)은, 볼트 수용부(142b)에 상당하는 볼트 수용부를 가져도 된다. 즉, 흡입 케이싱(141) 및 토출 케이싱(142)의 적어도 하나는, 관통 볼트(25)의 헤드부(25a)를 수용하는 볼트 수용부를 갖고 있다.

도 33은 직렬로 접속된 모터 펌프를 구비하는 펌프 유닛을 도시하는 도면이다. 도 33에 도시하는 바와 같이, 도 32a 및 도 32b에 도시하는 모터 펌프(MP)는, 평탄한 플랜지 형상을 갖는 흡입 케이싱(141) 및 토출 케이싱(142)을 구비하고 있기 때문에, 서로 인접해서 배치된 흡입 케이싱(141) 및 토출 케이싱(142)은, 서로 면 접촉할 수 있다. 서로 면 접촉하는 흡입 케이싱(141) 및 토출 케이싱(142)은, 중간 케이싱에 상당한다.

도시하지 않지만, 서로 면 접촉하는 흡입 케이싱(141)과 토출 케이싱(142)의 사이에는, 시일 부재(예를 들어, O링 또는 가스킷)가 배치되어 있다.

본 실시 형태에 따르면, 중간 케이싱(61)(도 10 참조)을 배치할 필요는 없으며, 동일 구조를 갖는 복수의 모터 펌프(MP)를 직접, 직렬로 접속할 뿐인 간단한 작업에 의해, 복수의 모터 펌프(MP)를 구비하는 펌프 유닛(PU)을 구성할 수 있다.

본 실시 형태에 관한 모터 펌프(MP)는, 심플한 주요한 구성 부품(즉, 임펠러(1)와, 회전자(2) 및 고정자(3)와, 베어링(5))을 구비하고 있어, 소형 경량화가 도모되고 있다. 따라서, 관통 볼트(25)를 사용함으로써, 직렬로 배치된 복수의 모터 펌프(MP)를 용이하게 일체적으로 체결할 수 있다.

또한, 흡입 케이싱(141) 및 토출 케이싱(142)을 서로 면 접촉함으로써, 펌프 유닛(PU)의 열전도율을 향상시킬 수 있어, 복수의 모터 펌프(MP)의 사이에서의 온도 평형을 도모할 수 있다. 결과적으로, 펌프 유닛(PU)은, 안정적으로 운전할 수 있다.

도 34는 임펠러의 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다. 상술한 실시 형태에서는, 임펠러(1)는 원심 임펠러이다. 보다 구체적으로는, 임펠러(1)는, 중심선(CL) 방향과 수직으로 연장되는 주판(10)을 구비하고 있어, 임펠러(1)에 의해 승압된 액체는, 중심선(CL)에 대해서 수직으로 토출된다. 도 34에 도시하는 실시 형태에서는, 임펠러(1)는 사류 임펠러이다. 보다 구체적으로는, 임펠러(1)는, 중심선(CL) 방향에 대해서 소정 각도로 경사지는 주판(160)을 구비하고 있다. 주판(160)은, 흡입측으로부터 토출측을 향해서 경사져 있어, 임펠러(1)에 의해 승압된 액체는, 중심선(CL)에 대해서 경사 방향 외측으로 토출된다.

도 35는 모터 펌프의 다른 실시 형태를 도시하는 도면이다. 도 35에 도시하는 실시 형태에서는, 모터 펌프(MP)는, 모터 펌프(MP)의 중심선(CL) 방향에 대해서 수직인 연직 방향으로 연장되는 토출 포트(322)를 갖는 토출 케이싱(22)을 구비하고 있다. 토출 포트(322)는, 상방을 향해서 개구되는 토출구(322a)를 갖고 있고, 흡입구(21a) 및 토출구(322a)는, 서로 직교하고 있다.

도 35에 도시하는 실시 형태에서는, 모터 펌프(MP)는, 흡입구(21a) 및 토출구(322a)가 직교하는, 소위 엔드 톱형 모터 펌프이다. 이러한 모터 펌프(MP)는, 콤팩트한 구조를 갖는다. 예를 들어, 모터 펌프(MP)의 설치 환경에 따라서는, 흡입구(21a) 및 토출구(22a)가 일직선 상에 나열되도록 배치된 구조를 갖는 모터 펌프(MP)를 설치할 수 없는 경우가 있다. 이러한 경우에도, 엔드 톱형 모터 펌프(MP)는 설치 가능하다. 이와 같이, 본 실시 형태에서는, 모터 펌프(MP)를, 모든 설치 환경에 대응해서 설치할 수 있다.

도 35에 도시하는 바와 같이, 모터 펌프(MP)는, 임펠러(1)에 의해 승압된 액체(취급액)의, 토출 포트(322)로의 유출을 제한하는 사이드 플레이트(300)를 더 구비해도 된다. 도 35에 도시하는 실시 형태에서는, 사이드 플레이트(300)는, 원반 형상을 갖고 있고, 리턴 베인(30)에 고정되어 있다.

사이드 플레이트(300)는, 임펠러(1)의 주판(10)과 리턴 베인(30)의 사이에 배치되어 있다. 임펠러(1)에 의해 승압된 액체의 일부는, 리턴 베인(30)을 통해서 사이드 플레이트(300)와 토출 케이싱(22)의 사이의 간극을 통과하여 토출 포트(322)에 유입되어, 토출구(322a)로부터 토출된다. 임펠러(1)에 의해 승압된 액체의 다른 부분은, 사이드 플레이트(300)와 임펠러(1)의 주판(10)의 사이의 간극으로 유입된다.

임펠러(1)가 회전하면, 임펠러(1)에는, 임펠러(1)를 토출 케이싱(22) 측에 누르는 액체의 힘(즉, 유체력)이 작용한다. 사이드 플레이트(300)와 주판(10)의 사이의 간극에 유입된 액체의 흐름은, 사이드 플레이트(300)에 의해 제한되기 때문에, 승압된 액체는, 사이드 플레이트(300)와 주판(10)의 사이의 간극에 체류한다. 사이드 플레이트(300)와 주판(10)의 사이의 간극에 체류하는 액체는, 임펠러(1)에 작용하는 유체력을 받아 들이기 때문에, 임펠러(1)의, 토출 케이싱(22) 측으로의 이동은 제한된다.

모터 펌프(MP)가 정상적으로 운전되면, 임펠러(1)에는, 토출 케이싱(22) 측으로부터 흡입 케이싱(21) 측으로의 스러스트력이 작용한다. 따라서, 임펠러(1)에 유체력이 작용해도, 임펠러(1)는, 베어링(5)에 안정적으로 보유 지지된다.

도 36은 상술한 실시 형태에 관한 모터 펌프에 마련된 사이드 플레이트를 도시하는 도면이다. 도 36에 도시하는 바와 같이, 사이드 플레이트(300)는, 엔드 톱형 모터 펌프뿐만 아니라, 상술한 실시 형태에 관한 모터 펌프(MP)에도 적용 가능하다.

도 37은 사이드 플레이트의 다른 실시 형태이다. 도 37에 도시하는 바와 같이, 사이드 플레이트(300)는, 그 중앙에 형성된 개구(300a)를 가져도 된다. 상술한 바와 같이, 사이드 플레이트(300)와 주판(10)의 사이의 간극에 유입된 액체는, 사이드 플레이트(300)와 주판(10)의 사이의 간극에 체류하는 경우가 있다.

이 경우, 임펠러(1)의 회전에 의해, 체류하는 액체는 선회하고, 결국에는, 발열할 우려가 있다. 개구(300a)를 사이드 플레이트(300)에 형성함으로써, 사이드 플레이트(300)와 토출 케이싱(22)의 사이의 간극과, 사이드 플레이트(300)와 임펠러(1)의 사이의 간극의 사이에서의, 액체의 순환류가 형성된다. 따라서, 사이드 플레이트(300)와 임펠러(1)의 사이에 존재하는 액체는, 토출 케이싱(22) 측으로 유입되어, 액체의 발열이 방지되어, 액체의 온도를 일정하게 유지할 수 있다. 또한, 개구(300a)는, 체류하는 액체에 포함되는 공기를 토출 케이싱(22) 측에 배출하는 역할을 할 수 있다.

도 37에 도시하는 실시 형태에서는, 사이드 플레이트(300)의 개구(300a)는, 중심선(CL) 상에 형성된 단일한 개구이지만, 개구(300a)의 수는 본 실시 형태에 한정되지는 않는다. 사이드 플레이트(300)는, 임펠러(1)의, 토출 케이싱(22) 측으로의 이동을 제한하는 한도에 있어서, 복수의 개구(300a)를 가져도 된다.

또한, 개구(300a)는, 액체의 순환류를 형성할 수 있으면, 반드시 중심선(CL) 상에 형성될 필요는 없다. 예를 들어, 사이드 플레이트(300)는, 중심선(CL)을 중심으로 동심원상으로 배치된 적어도 하나의 개구(300a)를 가져도 된다.

개구(300a)의 형상도 특별히 한정되지는 않고, 원 형상을 가져도 되고, 다각 형상(예를 들어, 삼각 형상 또는 사각 형상)을 가져도 된다. 개구(300a)의 크기(즉, 면적)도 마찬가지로, 사이드 플레이트(300)가 토출 케이싱(22) 측으로의 이동을 제한하는 한도에 있어서, 특별히 한정되지는 않는다.

상술한 실시 형태는, 본 발명이 속하는 기술 분야에서의 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 실시할 수 있는 것을 목적으로 기재된 것이다. 상기 실시 형태의 다양한 변형예는, 당업자라면 당연히 이룰 수 있는 것이며, 본 발명의 기술적 사상은 다른 실시 형태에도 적용할 수 있는 것이다. 따라서, 본 발명은, 기재된 실시 형태에 한정되지는 않고, 특허 청구 범위에 의해 정의되는 기술적 사상에 따른 가장 넓은 범위로 해석되는 것이다.

본 발명은, 모터 펌프, 펌프 유닛 및 모터 펌프의 임펠러의 밸런스 조정 방법에 이용 가능하다.

1, 1A, 1B, 1C: 임펠러 2: 회전자
2a: 철심 2b: 자석
3: 고정자 5: 베어링
6: 회전측 베어링체 6a: 원통부
6b: 플랜지부 7: 고정측 베어링체
7a: 원통부 7b: 플랜지부
10: 주판 10a: 관통 구멍
11: 측판 11a: 외연부
12: 날개 15: 흡입부
16: 본체부 17: 돌기부
17a: 외주면 17b: 내주면
20: 고정자 케이싱 20a: 내주면
21: 흡입 케이싱 21a: 흡입구
22: 토출 케이싱 22a: 토출구
25: 관통 볼트 25a: 헤드부
30: 리턴 베인 31: 시일 부재
32, 33: 시일 부재 40, 41, 42: 홈
41a: 양단 45: 하중 저감 구조
46: 이면 베인 47: 노치
50, 51: 경사면 53, 54: 경사면
60: 인버터 61: 중간 케이싱
65: 배관 70, 70A, 70B: 볼록부
71: 선단부
75: 밸런스 조정 지그(센터 서포트 조정 지그)
76: 축체 77: 고정체
80: 센터 캡
85: 밸런스 조정 지그(에지 서포트 조정 지그)
86: 서포터 87: 축부
90: 추 삽입 구멍 91: 추
100: 제어 장치 100a: 신호 수신부
100b: 기억부 100c: 제어부
101: 전류 센서 102: 단자 대
105: 전력선 106: 신호선
107: 보호 커버 108: 구리 바
110: 커버 117: 돌기부
118: 장착부 120: 시일 부재
121: 시일 부재 125: 중간 케이싱
126: 연통 축 127A: 시일 부재
127B: 시일 부재 128: 토출측 베어링
129: 유로 130: 선회 스톱부
140: 접속관 141: 흡입 케이싱
141a: 흡입구 141b: 삽입 구멍
142: 토출 케이싱 142a: 토출구
142b: 볼트 수용부 150: 체결구
160: 주판 300: 사이드 플레이트
300a: 개구 322: 토출 포트
322a: 토출구 MP: 모터 펌프
PU: 펌프 유닛 CL: 중심선
Ra: 흡입측 영역 Rb: 토출측 영역
Rc: 중간 영역 RS: 회전축
Nt: 너트

Claims

임펠러와,
상기 임펠러에 고정된 회전자와,
상기 회전자의 반경 방향 외측에 배치된 고정자와,
상기 임펠러를 지지하는 베어링을 구비하고,
상기 회전자 및 상기 베어링은, 상기 임펠러의 흡입측 영역에 배치되어 있는, 모터 펌프.
제1항에 있어서, 상기 모터 펌프는, 상기 임펠러의 배면측에 배치된 리턴 베인을 구비하고 있는, 모터 펌프.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 모터 펌프는, 상기 임펠러의 배면에 마련된 스러스트 하중 저감 구조를 구비하고 있는, 모터 펌프.
제3항에 있어서, 상기 스러스트 하중 저감 구조는, 상기 임펠러의 배면에 설치된 복수의 이면 베인을 구비하고 있는, 모터 펌프.
제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 스러스트 하중 저감 구조는, 상기 임펠러의 중심측을 향해서 연장되는 복수의 노치 구조인, 모터 펌프.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베어링은,
상기 임펠러에 장착된 회전측 베어링체와,
상기 회전측 베어링체의 흡입측에 배치된 고정측 베어링체를 구비한 미끄럼 베어링인, 모터 펌프.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 임펠러 및 상기 베어링 중 적어도 1개는, 경량 재질로 구성되어 있는, 모터 펌프.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 임펠러는, 중앙 부분에 흡입부가 형성되고, 또한 주판에 대향하여 배치된 측판을 구비한 원심 임펠러이며,
상기 측판은, 상기 측판의 외연부로부터 상기 흡입부를 향해서 연장되고, 또한 상기 회전자가 고정된 환상의 돌기부를 갖고 있는, 모터 펌프.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모터 펌프는, 상기 임펠러의 흡입측에 배치된 흡입 케이싱을 구비하고 있고,
상기 흡입측 영역은, 상기 흡입 케이싱과 상기 임펠러의 사이의 영역인, 모터 펌프.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 복수의 모터 펌프와,
상기 복수의 모터 펌프 각각의 동작을 제어하는 인버터를 구비하는, 펌프 유닛.
제10항에 있어서, 상기 복수의 모터 펌프는, 직렬적으로 배치되어 있는, 펌프 유닛.
제10항에 있어서, 상기 복수의 모터 펌프는, 병렬적으로 배치되어 있는, 펌프 유닛.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 모터 펌프의 임펠러의 밸런스 조정 방법이며,
상기 밸런스 조정 방법은,
상기 임펠러의 중심에 관통 구멍을 형성하는 공정과,
밸런스 조정 지그를 상기 관통 구멍에 삽입하여, 상기 밸런스 조정 지그와 함께 상기 임펠러를 회전시키는 공정과,
상기 임펠러를 회전시킨 상태에서, 상기 임펠러의 무게 중심 위치를 결정하고, 상기 무게 중심 위치를 조정하는 공정을 포함하는, 밸런스 조정 방법.
제13항에 있어서, 상기 밸런스 조정 방법은, 상기 밸런스 조정 지그를 뽑아내고, 그 후, 상기 관통 구멍에 센터 캡을 삽입하는 공정을 포함하는, 밸런스 조정 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 모터 펌프의 임펠러의 밸런스 조정 방법이며,
상기 밸런스 조정 방법은,
밸런스 조정 지그를 상기 임펠러에 장착된 회전측 베어링체에 삽입하여, 상기 밸런스 조정 지그와 함께 상기 임펠러를 회전시키는 공정과,
상기 임펠러를 회전시킨 상태에서, 상기 임펠러의 무게 중심 위치를 결정하고, 상기 무게 중심 위치를 조정하는 공정을 포함하는, 밸런스 조정 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 모터 펌프의 임펠러의 밸런스 조정 방법이며,
상기 밸런스 조정 방법은,
복수의 추 삽입 구멍을 상기 회전자의 주위 방향을 따라 형성하는 공정과,
상기 임펠러의 무게 중심 위치를 결정하는 공정과,
상기 복수의 추 삽입 구멍의 적어도 하나에 추를 삽입하여, 상기 무게 중심 위치를 조정하는 공정을 포함하는, 밸런스 조정 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 모터 펌프의 임펠러의 밸런스 조정 방법이며,
상기 밸런스 조정 방법은,
상기 임펠러의 무게 중심 위치를 결정하는 공정과,
상기 임펠러의 무게 중심 위치의 어긋남의 원인이 되는, 무게의 과잉분을 제거하는 공정을 포함하는, 밸런스 조정 방법.
복수의 모터 펌프와,
상기 복수의 모터 펌프를 가변속 운전하는 제어 장치를 구비하고,
상기 복수의 모터 펌프 각각은,
임펠러와,
상기 임펠러에 고정된 회전자와,
상기 회전자의 반경 방향 외측에 배치된 고정자와,
상기 임펠러를 지지하는 베어링을 구비하고,
상기 회전자 및 상기 베어링은, 상기 임펠러의 흡입측 영역에 배치되어 있는, 펌프 유닛.
제18항에 있어서, 상기 복수의 모터 펌프는, 직렬로 접속되어 있고,
상기 제어 장치는,
상기 모터 펌프의 통상 운전 시에 상정되는 상정 전류값에 기초하여 하한 전류값을 산출하고,
상기 모터 펌프의 현재의 운전 시의 측정 전류값과 상기 하한 전류값을 비교하여,
상기 측정 전류값이 상기 하한 전류값보다 낮은 경우에는, 상기 복수의 모터 펌프의 적어도 하나에 이상이 발생하고 있다고 판단하는, 펌프 유닛.
제19항에 있어서, 상기 측정 전류값은, 상기 모터 펌프의 기동 시에서의 기동 전류값에 상당하는, 펌프 유닛.
제19항에 있어서, 상기 측정 전류값은, 상기 모터 펌프의 정상 운전 시에서의 운전 전류값에 상당하는, 펌프 유닛.
제21항에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 모터 펌프의 정격 전류값 및 허용 전류값 중 적어도 하나에 기초하여 상기 상정 전류값을 결정하는, 펌프 유닛.
제21항에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 모터 펌프의 토출측 유량에 기초하여 상기 상정 전류값을 결정하는, 펌프 유닛.
제21항에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 모터 펌프의 토출측 압력에 기초하여 상기 상정 전류값을 결정하는, 펌프 유닛.
제19항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하한 전류값은, 상기 복수의 모터 펌프의 대수에 기초하여 결정되는, 펌프 유닛.
제18항에 있어서, 상기 복수의 모터 펌프는, 병렬로 접속되어 있고,
상기 제어 장치는, 상기 복수의 모터 펌프 각각의 기동 타이밍을 어긋나게 하도록 구성되어 있는, 펌프 유닛.
제26항에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 복수의 모터 펌프 중 1대의 모터 펌프를 기동한 후, 상기 기동된 모터 펌프에 인접하는 모터 펌프를 기동하는, 펌프 유닛.
제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 기재된 복수의 모터 펌프와,
상기 복수의 모터 펌프의 동작을 제어하는 복수의 인버터를 구비하고,
상기 복수의 인버터 각각은, 상기 복수의 모터 펌프 각각의 동작을 제어하는, 펌프 유닛.
임펠러와,
상기 임펠러에 고정된 회전자와,
상기 회전자의 반경 방향 외측에 배치된 고정자와,
상기 임펠러를 지지하는 베어링을 구비하고,
상기 회전자 및 상기 베어링은, 상기 임펠러의 흡입측 영역에 배치되어 있고,
상기 임펠러는, 중앙 부분에 흡입부가 형성되고, 또한 주판에 대향하여 배치된 측판을 구비한 원심 임펠러이며,
상기 측판은, 상기 회전자가 고정되고, 또한 상기 측판의 외연부의 반경 방향 내측에 배치된 환상의 돌기부를 갖고 있는, 모터 펌프.
제29항에 있어서, 상기 모터 펌프는, 상기 고정자의 노출 부분을 덮는 커버를 구비하고 있는, 모터 펌프.
임펠러와,
상기 임펠러에 고정된 회전자와,
상기 회전자의 반경 방향 외측에 배치된 고정자와,
상기 임펠러를 지지하는 베어링을 구비하고,
상기 회전자 및 상기 베어링은, 상기 임펠러의 흡입측 영역에 배치되어 있고,
상기 임펠러는, 중앙 부분에 흡입부가 형성되고, 또한 주판에 대향하여 배치된 측판을 구비한 원심 임펠러이며,
상기 회전자는, 상기 주판과 상기 측판 사이에 형성된, 상기 임펠러의 유로를 가로막도록 상기 측판에 고정되어 있는, 모터 펌프.
제1 임펠러와,
상기 제1 임펠러에 고정된 회전자와,
상기 회전자의 반경 방향 외측에 배치된 고정자와,
상기 제1 임펠러를 지지하는 베어링과,
상기 제1 임펠러에 접속된 연통 축과,
상기 연통 축에 접속된 제2 임펠러를 구비하고,
상기 회전자 및 상기 베어링은, 상기 제1 임펠러의 흡입측 영역에 배치되어 있는, 모터 펌프.
제32항에 있어서, 상기 모터 펌프는, 상기 제1 임펠러와 상기 제2 임펠러 사이에 배치된 중간 케이싱을 구비하고 있는, 모터 펌프.
제32항 또는 제33항에 있어서, 상기 모터 펌프는, 상기 연통 축을 회전 가능하게 지지하고, 또한 상기 제2 임펠러의 토출측에 배치된 토출측 베어링을 구비하고 있는, 모터 펌프.
제32항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모터 펌프는, 상기 제1 임펠러 및 상기 제2 임펠러를 적어도 포함하는 복수의 임펠러를 구비하고 있는, 모터 펌프.
다른 사이즈를 갖는 복수의 임펠러와,
상기 복수의 임펠러에 고정되고, 또한 다른 길이를 갖는 복수의 회전자와,
상기 복수의 회전자의 길이에 대응하는 길이를 갖는 복수의 고정자와,
상기 복수의 고정자를 수용하고, 또한 상기 복수의 고정자의 길이에 대응하는 길이를 갖는 복수의 고정자 케이싱과,
상기 복수의 임펠러 각각을 지지하는 베어링을 구비하고,
상기 복수의 회전자 각각 및 상기 베어링은, 상기 복수의 임펠러 각각의 흡입측 영역에 배치되어 있는, 모터 펌프.
제36항에 있어서, 상기 복수의 임펠러는, 동일한 직경을 갖는 복수의 측판과, 다른 직경을 갖는 복수의 주판을 구비하고 있는, 모터 펌프.
임펠러와,
상기 임펠러에 고정된 회전자와,
상기 회전자의 반경 방향 외측에 배치된 고정자와,
상기 임펠러를 지지하는 베어링과,
상기 임펠러의 배면측에 배치된 선회 스톱부를 구비하고,
상기 회전자 및 상기 베어링은, 상기 임펠러의 흡입측 영역에 배치되어 있는, 모터 펌프.
임펠러와,
상기 임펠러에 고정된 회전자와,
상기 회전자의 반경 방향 외측에 배치된 고정자와,
상기 임펠러를 지지하는 베어링과,
상기 임펠러에 인접해서 배치된 흡입 케이싱 및 토출 케이싱을 구비하고,
상기 회전자 및 상기 베어링은, 상기 임펠러의 흡입측 영역에 배치되어 있고,
상기 흡입 케이싱 및 상기 토출 케이싱은, 평탄한 플랜지 형상을 갖고 있는, 모터 펌프.
제39항에 있어서, 상기 모터 펌프는, 상기 흡입 케이싱 및 상기 토출 케이싱을 서로 체결하는 관통 볼트를 구비하고 있고,
상기 흡입 케이싱 및 상기 토출 케이싱의 적어도 하나는, 상기 관통 볼트의 헤드부를 수용하는 볼트 수용부를 갖고 있는, 모터 펌프.
제39항 또는 제40항에 기재된 복수의 모터 펌프를 구비하고,
상기 복수의 모터 펌프는, 직렬로 접속되어 있고,
서로 인접해서 배치된 상기 흡입 케이싱 및 상기 토출 케이싱은, 서로 면 접촉하고 있는, 펌프 유닛.