JPH11257282A

JPH11257282A - 周波数変換器付流体機械ユニット群

Info

Publication number: JPH11257282A
Application number: JP7136798A
Authority: JP
Inventors: Makoto Kobayashi; 真小林; Masakazu Yamamoto; 雅和山本; Yoshio Miyake; 良男三宅; Junya Kawabata; 潤也川畑; Keita Uei; 圭太上井; Yoshiaki Miyazaki; 義晶宮崎; Katsuji Iijima; 克自飯島
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1998-03-05
Filing date: 1998-03-05
Publication date: 1999-09-21

Abstract

(57)【要約】【課題】不特定多数のユーザおよび多種類の用途に対
し、適正な価格で異なる機能のポンプ等の流体機械を合
理的に製作することができる周波数変換器付流体機械ユ
ニット群を提供する。【解決手段】モータによって駆動され羽根車８が回転
することによって圧力を発生する流体機械と、モータ８
に電力を供給する周波数変換器組立体５０が一体に構成
される流体機械ユニット群において、周波数変換器組立
体５０をユニット側に取付けられるベース４６と、ベー
スに取付けられるカバー４７に分割し、カバーの種類を
複数用意し、カバーを取替えることで、機能又は性能が
異なるように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は周波数変換器を一体
に設けた流体機械ユニットに係り、特に周波数変換器の
カバーを複数種類用意することによって、様々な用途に
好適に用いられるように構成した流体機械ユニット群に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】インバータに代表される周波数変換器
と、モータ及びポンプを一体に構成したポンプユニット
が知られている。この種のポンプユニットは特別の付帯
設備を別途に設けることなく、容易に電力の節減を図る
ことができる等の理由によって評価されている。

【０００３】しかしながら、この種のユニットは一般ユ
ーザを対象にしており、既にインバータに手慣れた専門
家にとっては、都合の悪い部分もあった。すなわち、ポ
ンプ専用インバータとして特化し、必要最小限の機能し
か盛り込んでいないため、外部信号入力やその他の付帯
機能を必要に応じて追加したい場合に対応が困難であっ
た。この場合、標準品において上記の機能を盛り込むこ
とは可能であるが、コスト高になってしまう不都合があ
った。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題点
に鑑み、不特定多数のユーザおよび多種類の用途に対
し、適正な価格で異なる機能のポンプ等の流体機械を合
理的に製作することができる周波数変換器付流体機械ユ
ニット群を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明は、モータによって駆動され羽根車が回転す
ることによって圧力を発生する流体機械と、モータに電
力を供給する周波数変換器組立体が一体に構成される流
体機械ユニット群において、周波数変換器組立体をユニ
ット側に取付けられるベースと、ベースに取付けられる
カバーに分割し、カバーの種類を複数用意し、カバーを
取替えることで、機能又は性能が異なるように構成した
ことを特徴とするものである。

【０００６】請求項１に記載の発明においては、周波数
変換器組立体をベースとカバーに分割し、ベースはどの
種類のポンプユニットにも使用する共通部品とし、カバ
ーを複数種類用意することで、多種多様な要求に都度対
応できるようにしている。

【０００７】請求項２に記載の発明においては、ベース
の内部には主として動力系回路を設け、カバーの内部に
は主として制御回路を設けている。この場合、流体機械
をモータの外周部に環状流路を有した全周流型ポンプを
構成し、ベースを全周流型ポンプの外面に取付けること
により、動力系回路の発生熱を効果的に取扱液に放熱で
きる。そして、用途に応じて、制御回路を備えたカバー
のみを取替えて製品シリーズを構成することができる。

【０００８】請求項３に記載の発明においては、標準カ
バーとは別に、外部信号の入出力用ケーブルを設けたカ
バーを用意している。入力信号としては、例えばポンプ
の始動・停止、増速・減速信号などが対象となる。ま
た、出力信号としては、例えば運転周波数や運転電流値
などが対象となる。これらの信号の処理は、標準カバー
とは別途の制御回路や信号ケーブルが必要となるため、
コスト高となる。従って、一般ユーザに対しては標準カ
バーを取付けたものを供給し、上記機能が必要なユーザ
にのみ、信号ケーブル付カバーを取付けて供給すること
で、合理的な製品供給が可能となる。

【０００９】請求項４に記載の発明においては、ユニッ
ト内信号を入力するケーブルを設けたカバーを用意して
いる。例えばポンプに圧力センサを設けて、この信号を
周波数変換器組立体内の制御回路に導くようにする。こ
うすることで、流量が変化してもポンプ吐出圧が常に一
定となる吐出圧一定制御などを容易に実現できる。この
場合、カバーに吐出圧設定ツマミを設けておけば、簡便
に手動にて圧力を調整できる。この場合も、全てのユー
ザがこの機能を望んでいる訳ではないので、要求に応じ
て都度、標準カバーとは別途のカバーを用意し、カバー
交換を実施することになる。

【００１０】請求項５に記載の発明においてはカバーの
種類として用意すべきものを提案している。１）力率改善用リアクトル一般にインバータの一次側の電流波形は、高周波の影響
によって歪みを生じる。この歪みは力率の低下となって
現われ、その度合は電源容量の大きさなどによって左右
される。すなわち、電源容量が過大な場合には、消費電
力は同一であっても、電流値が高めの値を示す。この問
題を解決するためには力率改善用リアクトルを設置する
方法が一般的に用いられる。そこで、カバーの種類の中
に、力率改善用リアクトルを備えたものを用意すること
で、ポンプを現地で運転してみた後でも簡便に力率改善
を図ることができる。

【００１１】２）ノイズフィルタ一般に、インバータを使用すると高周波ノイズが発生す
ることが知られている。このノイズは、他の一般機器に
対して影響を与える程のレベルではないが、まれに弱電
機器にて干渉する場合がある。この様な場合、ノイズフ
ィルタ付のカバーを用意しておくことで、都度、適切な
対応が可能となる。

【００１２】３）電流計、電圧計、電力計、運転周波数
計これらの計器を設けたカバーを用意することで、実際の
運転状況を確認する上で、都合が良い。

【００１３】請求項６に記載の発明においては、周波数
変換器組立体（インバータ）内の圧力変化を吸収する手
段を提案するもので、圧力吸収部材はカバーに設けても
良い。例えば全周流型ポンプでは、取扱液の液温の変
化、インバータ及びモータの負荷変動、更には気温や直
射日光の有無によってインバータ内の圧力（気圧）が変
化する。圧力変動はインバータ内の部品にわずかながら
影響を与えるものと考えられる。この場合、本発明の圧
力吸収部材を設けることにより、インバータ内の内部圧
力の変動を抑制できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る周波数変換器
付流体機械ユニット群の実施の形態を図１を参照して説
明する。図１は本発明の周波数変換器付流体機械ユニッ
ト群の１実施形態を示す周波数変換器付全周流型モータ
ポンプを示す断面図である。図１に示す実施形態は、標
準型のカバーを具備した例を示すものである。

【００１５】本実施形態の全周流型モータポンプは、ポ
ンプケーシング１と、このポンプケーシング１内に収容
されたキャンドモータ６と、このキャンドモータ６の主
軸７の端部に固定された羽根車８とを備えている。ポン
プケーシング１はポンプケーシング外筒２と、このポン
プケーシング外筒２の両端にケーシングフランジ６１，
６２によってそれぞれ接続された吸込ケーシング３と、
吐出ケーシング４とからなっている。ケーシングフラン
ジ６１，６２は外筒２に吸込ケーシング３及び吐出ケー
シング４を固定するためのルーズ型のリング状ケーシン
グフランジを構成している。ポンプケーシング外筒２、
吸込ケーシング３および吐出ケーシング４はステンレス
スチール等からなる板金によって形成されている。

【００１６】外筒２の外側面には、ブラケット４５が取
付けられている。そして、ブラケット４５には周波数変
換器組立体５０が取付けられている。周波数変換器組立
体５０は、ブラケット４５に取付けられるベース４６
と、ベース４６に取付けられるカバー４７と、ベース４
６及びカバー４７によって囲まれる空間内に配置された
周波数変換器（インバータ）４８とから構成されてい
る。周波数変換器４８はベース４６に固定された動力系
回路４９とカバー４７に固定された制御回路５１とから
構成され、動力系回路４９と制御回路５１とは信号線８
１によって接続されている。動力系回路４９には電源ケ
ーブル５２が接続されている。

【００１７】前記ブラケット４５およびベース４６に
は、キャンドモータ６と周波数変換器４８をリード線８
２によって電気的に接続するための穴４５ａおよび４６
ａが形成されている。ブラケット４５、ベース４６及び
カバー４７は、それぞれアルミ合金からなる熱良導体に
て構成されている。

【００１８】一方、キャンドモータ６は、固定子１３
と、この固定子１３の外周部に設けられたモータフレー
ム外胴１４と、モータフレーム外胴１４の両開放端に溶
接固定されるモータフレーム側板１５，１６と、固定子
１３の内周部に嵌着され上記モータフレーム側板１５，
１６に溶接固定されるキャン１７とを備えている。また
固定子１３内に回転可能に収容されている回転子１８は
主軸７に焼き嵌め固定されている。モータフレーム外胴
１４と外筒２との間には環状空間（流路）４０が形成さ
れている。

【００１９】また、キャンドモータ６のモータフレーム
側板１６には、流体を半径方向外方から内方に導くガイ
ド部材１１が保持されている。そして、ガイド部材１１
には羽根車８を収容する内ケーシング１２が固定されて
いる。また、ガイド部材１１の外周部には、シール部材
８５が介装されている。

【００２０】ガイド部材１１の内端にはライナリング７
６が設けられ、このライナリング７６は羽根車８の前面
部（吸込マウス側）と摺動するようになっている。内ケ
ーシング１２は概略ドーム形状を有し、キャンドモータ
６の主軸７の軸端を覆いかくす形状になっている。この
内ケーシング１２は羽根車８から吐出された流体を案内
するガイドベーン又はボリュートからなる案内装置１２
ａを有している。また、内ケーシング１２は先端部に空
気抜き穴１２ｂを有している。

【００２１】モータフレーム外胴１４にはターミナルケ
ース２０が溶接によって固定されており、このターミナ
ルケース２０を介してモータフレーム外胴１４内のコイ
ルからリード線８２を外部に引出し、ブラケット４５の
穴４５ａ、ベース４６のリード線取出穴４６ａを介して
ベース４６及びカバー４７内の周波数変換器（インバー
タ）４８に接続している。前記外筒２には穴２ａが形成
されており、この穴２ａにターミナルケース２０が挿入
されている。

【００２２】次に羽根車８側の軸受周辺部について説明
する。軸受ブラケット２１には、ラジアル軸受２２と、
固定側スラスト軸受２３が設けられている。ラジアル軸
受２２の端面は、固定側スラスト摺動部材としての機能
も付与されている。ラジアル軸受２２と固定側スラスト
軸受２３を挟んで両側には、回転側スラスト摺動部材で
ある回転側スラスト軸受２４と回転側スラスト軸受２５
が設けられている。回転側スラスト軸受２４は、スラス
トディスク２６に固定され、このスラストディスク２６
はキーを介して主軸７に固定されている。回転側スラス
ト軸受２５は、スラストディスク２７に固定され、この
スラストディスク２７はキーを介して主軸７に固定され
ている。

【００２３】前記軸受ブラケット２１はモータフレーム
側板１６に設けられたインローに弾性材からなるＯリン
グ２９を介して挿入されている。なお、図中３１はラジ
アル軸受２２と摺動部を形成するスリーブである。

【００２４】次に反羽根車８側の軸受周辺部について説
明する。軸受ブラケット３２には、ラジアル軸受３３が
設けられている。図中３４はラジアル軸受３３と摺動部
を形成するスリーブであり、スリーブ３４は座金３５に
当接し、この座金３５は主軸７の端部に設けられたネジ
およびダブルナット３６によって固定されている。軸受
ブラケット３２は、モータフレーム側板１５に設けられ
たインローに弾性材からなるＯリング３７を介して挿入
されている。

【００２５】また、モータフレーム外胴１４にはステー
４３が溶接されており、このステー４３と外筒２とは溶
接により固定されている。キャンドモータ６の回転数
は、周波数変換器４８によって商用電源の周波数より高
い周波数に変換することにより４０００ｒｐｍ以上に設
定されている。

【００２６】吐出ケーシング４には吐出ノズル７０が溶
接によって固定されている。吐出ノズル７０は、外径及
び肉厚が大きい環状部材からなっている。吐出ノズル７
０はケーシング本体と同材質のステンレススチール等か
らなり、その前端面が相手側フランジ（図示せず）との
シール面７０ｓになっている。一方、吐出ノズル７０に
固定される吐出フランジ７１は、ケーシング本体とは異
なった材料、例えば、鋳鉄（ＦＣ）等からなり、吐出ノ
ズル７０に螺合されている。吐出フランジ７１は、図１
に示すように上部が一部面取りされている。また吐出フ
ランジ７１には据付用の脚７１Ｌが一体に形成されてい
る。

【００２７】また吐出ノズル７０には、圧力取出用パイ
プ７２の先端部が螺合されている。圧力取出用パイプ７
２にはプラグ７３が着脱可能に取り付けられている。圧
力取出用パイプ７２は、吐出フランジ７１の最大外径部
を避けた面取り位置に取り付けられている。プラグ７３
を取り外して圧力取出用パイプ７２に圧力ゲージを取り
付ければ、吐出圧を測定することができる。

【００２８】また、図１に示すように、ケーシング本体
を構成する吸込ケーシング３にも同様に吸込ノズル７４
が固定され、吸込ノズル７４に吸込フランジ７５が固定
されている。吸込フランジ７５には脚７５Ｌが一体に形
成されている。吐出フランジ７１及び吸込フランジ７５
の外径はケーシングフランジ６１，６２の内径よりも大
きくなっている。

【００２９】図１に示す全周流型ポンプの作用を簡単に
説明すると、吸込ケーシング３に接続された吸込ノズル
７４より吸い込まれた流体は、吸込ケーシング３を通っ
て外筒２とキャンドモータ６のモータフレーム外胴１４
との間に形成された環状流路４０に流入し、この流路４
０を通ってガイド部材１１に案内されて羽根車８内に導
かれる。羽根車８から吐出された流体は、案内装置１２
ａを経て吐出ケーシング４に接続された吐出ノズル７０
より吐出される。

【００３０】図２は本発明の周波数変換器付流体機械ユ
ニット群の他の実施例を示す図である。本実施形態にお
ける周波数変換器組立体５０においては、カバー４７Ａ
が図１に示すカバー４７とは異なっている。即ち、図２
に示す実施形態においては、カバー４７Ａに外部信号の
入出力用ケーブル５３が設けられている。外部信号の入
出力用ケーブル５３はカバー４７Ａに固定された制御回
路５１に接続されている。ポンプ等のその他の構成は、
図１に示す例と同様である。

【００３１】図３は本発明の周波数変換器付流体機械ユ
ニット群の更に他の実施形態を示す図である。本実施形
態における周波数変換器組立体５０においては、カバー
４７Ｂが図１及び図２に示すカバーとは異なっている。
即ち、図３に示す実施形態においては、カバー４７Ｂ
に、圧力取出用パイプ７２に設置された圧力センサ５５
からの信号を周波数変換器組立体５０の制御回路５１に
入力するためのユニット内信号の入力用ケーブル５６が
設けられている。その他の構成は、図１に示す例と同様
である。

【００３２】図４は、本発明の周波数変換器付流体機械
ユニット群の基本概念を示す図である。ポンプ本体Ｐに
周波数変換器組立体５０のベース４６を取り付けたユニ
ットが基本形のユニットＵとなる。ベース４６には動力
系回路４９が取り付けられている。この基本形ユニット
Ｕに、標準カバー４７、外部信号の入出力用ケーブル５
３を設けたカバー４７Ａ、ユニット内信号の入力用ケー
ブル５６を設けたカバー４７Ｂがそれぞれ選択的に取り
付けられ、ポンプユニットＵ₁、Ｕ₂、Ｕ₃が完成する。
カバー４７，４７Ａ，４７Ｂにはそれぞれ制御回路５１
が取付けられている。また前記カバー４７，４７Ａ，４
７Ｂに代えて、力率改善用リアクトル又はノイズフィル
タ又は電流計又は電圧計又は電力計又は運転周波数計の
いずれかを設けたカバーを用意し、図４に示すように、
基本形ユニットＵに取り付け、ポンプユニットを製作す
ることもできる。

【００３３】図５は、本発明の周波数変換器付流体機械
ユニット群の更に他の実施形態を示す図である。本実施
形態の周波数変換器組立体５０においては、カバー４７
Ｃに圧力吸収部材を構成するゴム製ダイヤフラム５８が
設けられている。全周流型ポンプでは、取扱液の液温の
変化、周波数変換器４８及びモータの負荷変動、更には
気温や直射日光の有無によって周波数変換器組立体５０
内の圧力（気圧）が変化する。圧力変動は周波数変換器
組立体５０内の部品にわずかながら影響を与えるものと
考えられる。この場合、ゴム製ダイヤフラム５８を設け
ることにより、周波数変換器組立体５０内の内部圧力の
変動を抑制できる。その他の構成は、図１に示す例と同
様である。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
不特定多数のユーザ及び多種類の用途に対し、適正な価
格で異なる機能のポンプ等の流体機械を合理的に製作で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る周波数変換器付流体機械ユニット
群の１実施形態を示す断面図である。

【図２】本発明に係る周波数変換器付流体機械ユニット
群の他の実施形態を示す断面図である。

【図３】本発明に係る周波数変換器付流体機械ユニット
群の更に他の実施形態を示す断面図である。

【図４】本発明の周波数変換器付流体機械ユニット群の
基本概念を示す図である。

【図５】本発明に係る周波数変換器付流体機械ユニット
群の更に他の実施形態を示す断面図である。

【符号の説明】

１ポンプケーシング２ポンプケーシング外筒３吸込ケーシング４吐出ケーシング６キャンドモータ７主軸８羽根車１２内ケーシング１３固定子１４モータフレーム外胴１５，１６モータフレーム側板１７キャン１８回転子２０ターミナルケース２１，３２軸受ブラケット２２，３３ラジアル軸受２３固定側スラスト軸受２４，２５回転側スラスト軸受２６，２７スラストディスク２９，３７Ｏリング３１，３４スリーブ３５座金３６ダブルナット４０環状空間（流路）４３ステー４５ブラケット４５ａ穴４６ベース４６ａリード線取出穴４７，４７Ａ，４７Ｂ，４７Ｃカバー４８周波数変換器（インバータ）４９動力系回路５０周波数変換器組立体５１制御回路５２電源ケーブル５３入出力用ケーブル５５圧力センサ５６入力用ケーブル５８ダイヤフラム６１，６２ケーシングフランジ７０吐出ノズル７１吐出フランジ７１Ｌ脚７４吸込ノズル７５吸込フランジ７５Ｌ脚７６ライナリング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者川畑潤也東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内 (72)発明者上井圭太東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内 (72)発明者宮崎義晶東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内 (72)発明者飯島克自東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モータによって駆動され羽根車が回転す
ることによって圧力を発生する流体機械と、モータに電
力を供給する周波数変換器組立体が一体に構成される流
体機械ユニット群において、周波数変換器組立体をユニ
ット側に取付けられるベースと、ベースに取付けられる
カバーに分割し、カバーの種類を複数用意し、カバーを取替えることで、
機能又は性能が異なるように構成したことを特徴とする
流体機械ユニット群。
【請求項２】前記ベースの内部には、主に動力系回路
を設け、前記カバーの内部には、主に制御系回路を設け
たことを特徴とする請求項１記載の流体機械ユニット
群。
【請求項３】外部信号の入出力用ケーブルを設けたカ
バーを用意することを特徴とする請求項１又は２記載の
流体機械ユニット群。
【請求項４】流体機械ユニット内信号の入力用ケーブ
ルを設けたカバーを用意することを特徴とする請求項１
又は２記載の流体機械ユニット群。
【請求項５】力率改善用リアクトル又はノイズフィル
タ又は電流計又は電圧計又は電力計又は運転周波数計の
いずれかを設けたカバーを用意することを特徴とする請
求項１又は２記載の流体機械ユニット群。
【請求項６】モータによって駆動され羽根車が回転す
ることによって圧力を発生する流体機械と、モータに電
力を供給する周波数変換器組立体が一体に構成される流
体機械ユニットにおいて、周波数変換器組立体に内部圧
力の変動を吸収するための圧力吸収部材を設けたことを
特徴とする流体機械ユニット。