(57)【要約】      （修正有）【課題】一軸偏心ねじポンプにおけるステータの劣化状態を精度良く判定するステータ劣化状態判定装置、このステータ劣化状態判定装置を備えた一軸偏心ねじポンプシステムおよびステータの劣化状態を精度良く判定する方法を提供する。【解決手段】ポンプＰは、ステータ２０の内側であってロータ３０との間に相当する部分に流体搬送路４０を有する。流体搬送路４０に内圧検知手段４２を設け、制御装置Ｃに設けられた劣化判定部で、内圧検知手段４２で検知した内圧に基づき、ステータ２０の劣化状態を判定する。【選択図】図１
2010248978.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状で内周面に雌ねじ形状に形成されたステータと、
前記ステータの内周面によって囲まれた貫通孔と、
雄ねじ形状に形成され、前記貫通孔内において回転可能なロータと、
前記貫通孔内に前記ロータを挿通することにより前記ロータの外周面と前記ステータの内周面との間に形成された流体搬送路と、
一軸偏心ねじポンプにおけるステータの劣化状態を判定するステータ劣化状態判定装置とを備えており、
前記ステータ劣化状態判定装置が、
前記一軸偏心ねじポンプの吐出圧を検知可能な吐出圧検知手段と、
前記流体搬送路の内圧を検知可能な内圧検知手段と、
前記吐出圧及び前記流体搬送路の内圧の差に基づいてステータの劣化状態を判定可能な劣化状態判定手段とを有することを特徴とする一軸偏心ねじポンプシステム。
【請求項２】
筒状で内周面に雌ねじ形状に形成されたステータと、
前記ステータの内周面によって囲まれた貫通孔と、
雄ねじ形状に形成され、前記貫通孔内において回転可能なロータと、
前記貫通孔内に前記ロータを挿通することにより前記ロータの外周面と前記ステータの内周面との間に形成された流体搬送路と、
一軸偏心ねじポンプにおけるステータの劣化状態を判定するステータ劣化状態判定装置とを備えており、
前記ステータ劣化状態判定装置が、
前記流体搬送路の内圧を検知可能な内圧検知手段と、
前記流体搬送路の内圧に基づき、ステータの劣化状態を判定可能な劣化状態判定手段とを有することを特徴とする一軸偏心ねじポンプシステム。
【請求項３】
流体搬送路の長手方向所定位置に設定された内圧検知位置において内圧検知手段により流体搬送路の内圧を検知し、
前記内圧検知位置と、前記内圧検知手段によって検知される内圧との関係に基づき、劣化状態判定手段が、ステータの劣化状態を判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の一軸偏心ねじポンプシステム。
【請求項４】
内圧検知手段によって検知される内圧が所定の基準圧力を超えることを条件として、劣化状態判定手段により、ステータが劣化している旨の判定がなされることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の一軸偏心ねじポンプシステム。
【請求項５】
ステータの内周面形成された雌ねじ形状部分及びロータを構成する雄ねじ形状部分のリードの長さＬが同一であり、
前記雌ねじ形状部分及び雄ねじ形状部分の条数が相違しており、
前記雌ねじ形状部分及び雄ねじ形状部分が、前記長さＬの複数倍の長さを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の一軸偏心ねじポンプシステム。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の一軸偏心ねじポンプシステムに用いられるステータ劣化状態判定装置。
【請求項７】
筒状で内周面に雌ねじ形状に形成されたステータと、前記ステータの内周面によって囲まれた貫通孔と、雄ねじ形状に形成され、前記貫通孔内において回転可能なロータと、前記貫通孔内に前記ロータを挿通することにより前記ロータの外周面と前記ステータの内周面との間に形成された流体搬送路と、前記流体搬送路の内圧を検知可能な内圧検知手段とを有する一軸偏心ねじポンプにおける前記ステータの劣化状態を判定するステータ劣化状態判定方法であって、
前記流体搬送路の内圧に基づき、ステータの劣化状態を判定することを特徴とするステータ劣化状態判定方法。
【請求項８】
流体搬送路の長手方向所定位置に設定された内圧検知位置において流体搬送路の内圧を検知し、
前記内圧検知位置と、前記内圧検知位置において検知される流体搬送路の内圧との関係に基づき、ステータの劣化状態を判定することを特徴とする請求項７に記載のステータ劣化状態判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一軸偏心ねじポンプにおけるステータの劣化状態を判定可能なステータ劣化状態判定装置や、このステータ劣化状態判定装置を備えた一軸偏心ねじポンプシステム、ステータの劣化状態を判定する判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、下記特許文献１に開示されているような一軸偏心ねじポンプが提供されている。この種のポンプでは、ゴムや樹脂などで構成されるステータの内周面に金属などの硬質な素材で作成されたロータが接触しながら回転するため、ステータが摩耗してしまい、その結果として吐出能力が低下してしまうといった現象が生じる。そのため、一軸偏心ねじポンプにおいて安定した吐出能力を発揮させるためには、適切な時期にステータの交換を行うことが望ましい。
【０００３】
ここで一般的に、一軸偏心ねじポンプでは、ステータが摩耗しつつある状態において一定の吐出能力を発揮させるためには、ロータの回転速度を向上させて吐出能力を補完せねばならない。そこで、従来技術ではこのような特性に着目し、一定の吐出能力を得るために必要なロータの回転速度の推移を確認し、回転速度が高くなる兆候を捉えてステータの交換時期を判定するという方策が採られている。またその他の方策として、従来技術では、ステータの寿命を経験則あるいは実験とその結果に基づいて所定の期間に定め、一軸偏心ねじポンプの作動期間に基づいてステータの交換時期を判定するという方法が採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１７５１９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した従来技術のようにロータの回転速度の推移や、一軸偏心ねじポンプの作動時間に基づいて、ステータの摩耗状態や交換時期を判定することとした場合、ステータが未だ使用可能であるにもかかわらず交換時期との判定がなされてしまうことがあった。具体的には、上述したようにロータの回転速度の推移に基づいてステータの寿命や交換時期を判定する場合、吐出量の減少に伴いロータの回転速度が高くなる兆候が現れた後、ステータを交換すべき状態になるまでの期間は一定ではなく、使用条件や搬送対象物の性状などの要因によってばらつきがある。そのため、ロータの回転速度に基づいて判定する場合は、ステータの摩耗状態や交換時期を必ずしも精度良く判定できる訳ではなかった。また、ステータの寿命や交換時期を経験や実験結果に基づいて設定した場合についても、実際の使用条件や搬送対象物の性状などの要因次第で、実際にステータを交換等しなければならない時期を精度良く判定できるとは限らなかった。
【０００６】
そこで、本発明は、一軸偏心ねじポンプにおけるステータの劣化状態を精度良く判定可能なステータ劣化状態判定装置や、このステータ劣化状態判定装置を備えた一軸偏心ねじポンプシステム、ステータの劣化状態を精度良く判定可能な判定方法の提供を目的とした。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した課題を解決すべく提供される本発明の第１の態様に係る一軸偏心ねじポンプシステムは、筒状で内周面に雌ねじ形状に形成されたステータと、前記ステータの内周面によって囲まれた貫通孔と、雄ねじ形状に形成され、前記貫通孔内において回転可能なロータと、前記貫通孔内に前記ロータを挿通することにより前記ロータの外周面と前記ステータの内周面との間に形成された流体搬送路と、一軸偏心ねじポンプにおけるステータの劣化状態を判定するステータ劣化状態判定装置とを備えている。本発明の一軸偏心ねじポンプシステムは、前記ステータ劣化状態判定装置が、前記一軸偏心ねじポンプの吐出圧を検知可能な吐出圧検知手段と、前記流体搬送路の内圧を検知可能な内圧検知手段と、前記吐出圧及び前記流体搬送路の内圧の差に基づいてステータの劣化状態を判定可能な劣化状態判定手段とを有することを特徴としている。
【０００８】
本発明の第２の態様に係る一軸偏心ポンプシステムは、筒状で内周面に雌ねじ形状に形成されたステータと、前記ステータの内周面によって囲まれた貫通孔と、雄ねじ形状に形成され、前記貫通孔内において回転可能なロータと、前記貫通孔内に前記ロータを挿通することにより前記ロータの外周面と前記ステータの内周面との間に形成された流体搬送路と、一軸偏心ねじポンプにおけるステータの劣化状態を判定するステータ劣化状態判定装置とを備えている。本発明の一軸偏心ねじポンプシステムで採用されているステータ劣化状態判定装置は、前記流体搬送路の内圧を検知可能な内圧検知手段と、前記流体搬送路の内圧に基づき、ステータの劣化状態を判定可能な劣化状態判定手段とを有することを特徴としている。
【０００９】
本発明の一軸偏心ねじポンプシステムは、流体搬送路の長手方向所定位置に設定された内圧検知位置において内圧検知手段により流体搬送路の内圧を検知し、前記圧力検知位置と、前記内圧検知手段によって検知される内圧との関係に基づき、劣化状態判定手段が、ステータの劣化状態を判定するものであることが好ましい。また、本発明の一軸偏心ねじポンプシステムは、内圧検知手段によって検知される内圧が所定の基準圧力を超えることを条件として、劣化状態判定手段により、ステータが劣化している旨の判定がなされるものであることが好ましい。
【００１０】
本発明の一軸偏心ねじポンプシステムは、一軸偏心ねじポンプがステータの内周面形成された雌ねじ形状部分及びロータを構成する雄ねじ形状部分のリードの長さＬが同一であり、前記雌ねじ形状部分及び雄ねじ形状部分の条数が相違しており、前記雌ねじ形状部分及び雄ねじ形状部分が、前記長さＬの複数倍の長さを有する場合に好適である。
すなわち、リードの長さＬを基準として「基準長Ｓ」を設定し、この基準長Ｓのｄ倍の長さを有する雄ねじ形状部分や雌ねじ形状部分を「ｄ段」の雄ねじ形状部分や雌ねじ形状部分と規定した場合、本発明の一軸偏心ねじポンプシステムは、複数段（ｄが２以上）の雌ねじ形状に形成されたステータと、複数段（ｄが２以上）の雄ねじ形状に形成されたロータとを組み合わせてなる、いわゆる「多段型」の一軸偏心ねじポンプを備えている場合に、これに用いられているステータの劣化状態を好適に判定できる。
なお、前述した「基準長Ｓ」は、リードの長さＬと同一であってもよく、例えば長さＬのＸ倍といったように、長さＬを基準として所定の基準で設定される長さであってもよい。
【００１１】
本発明のステータ劣化状態判定装置は、筒状で内周面がねじ形状に形成されたステータと、前記ステータの内周面によって囲まれた貫通孔と、雄ねじ形状に形成され、前記貫通孔内において回転可能なロータと、前記貫通孔内に前記ロータを挿通することにより前記ロータの外周面と前記ステータの内周面との間に形成された流体搬送路とを備えた一軸偏心ねじポンプに用いられるものである。
【００１２】
本発明のステータ劣化状態判定方法は、筒状で内周面に雌ねじ形状に形成されたステータと、前記ステータの内周面によって囲まれた貫通孔と、雄ねじ形状に形成され、前記貫通孔内において回転可能なロータと、前記貫通孔内に前記ロータを挿通することにより前記ロータの外周面と前記ステータの内周面との間に形成された流体搬送路と、前記流体搬送路の内圧を検知可能な内圧検知手段とを有する一軸偏心ねじポンプにおける前記ステータの劣化状態を判定するためのものである。本発明のステータ劣化状態判定方法は、前記流体搬送路の内圧に基づき、ステータの劣化状態を判定することを特徴とするものである。また、本発明のステータ劣化状態判定方法は、流体搬送路の長手方向所定位置に設定された内圧検知位置において流体搬送路の内圧を検知し、前記内圧検知位置と、前記内圧検知位置において検知される流体搬送路の内圧との関係に基づき、ステータの劣化状態を判定することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の第１の態様に係る一軸偏心ねじポンプシステムは、ステータの劣化状態が、吐出圧と流体搬送路の内圧との間に存在する相関関係に反映されるとの知見に基づいて発明されたものである。さらに詳細には、本発明者らが鋭意検討したところ、一軸偏心ねじポンプでは、ステータの劣化が進むと、流体搬送路の内圧が吐出圧の影響を受けて高くなり、両者の差が小さくなる現象が生じることが判明した。本発明の一軸偏心ねじポンプシステムは、かかる知見に基づいて提供されるものであり、吐出圧と流体搬送路の内圧との差に基づき、劣化状態判定手段によってステータの劣化状態を正確に把握することが可能である。
【００１４】
ここで、本発明者らがさらに検討を重ねたところ、ステータの劣化に伴い流体搬送路の内圧が高くなる現象が比較的顕著に現れ、例えば高粘性流体などを取り扱う場合には特に内圧の変化が顕著に現れることが判明した。
また、上述したように、一軸偏心ねじポンプでは、吐出量を一定に維持するために、ステータの劣化に伴ってロータの回転速度を高める等の方策が一般的に採られている。このような方策が採られると、その分だけ吐出圧が高くなる。また、ステータが劣化した場合における流体搬送路の内圧の上昇は、吐出圧の影響を受けて起こるものと考えられるため、吐出圧の上昇に伴い、流体搬送路の内圧の上昇もより一層顕著に現れるものと考えられる。
よって、このような場合は、吐出圧と流体搬送路の内圧との差を求めなくても、流体搬送路の内圧の変化を確認するだけで、ステータの劣化状態を正確に把握できるものと想定される。
【００１５】
上述したような知見に基づき、本発明の第２の態様に係る一軸偏心ねじポンプシステムでは、前記流体搬送路の内圧を検知可能な内圧検知手段により検知される流体搬送路の内圧に基づき、劣化状態判定手段によってステータの劣化状態を判定することとしている。そのため、本発明によれば、装置構成や、ステータの劣化状態の判定に至る過程をより一層簡略化しつつ、従来技術よりも精度良くステータの寿命や劣化状態を判定することが可能となる。
【００１６】
また、本発明の一軸偏心ねじポンプシステムは、一軸偏心ねじポンプにおいてステータの劣化が進行するにつれて、流体搬送路の内圧が流体搬送路の長手方向に順次変化していくとの知見に基づいて構成されたものであり、内圧検知手段によって内圧を検知する位置（内圧検知位置）と、この位置で検知される内圧との関係に基づき、ステータの劣化状態を判定することとしている。そのため、本発明によれば、ステータの劣化の進行状態を的確に把握することが可能となる。
【００１７】
本発明の一軸偏心ねじポンプシステムは、初期状態において低圧であった流体搬送路の内圧が、ステータの劣化に伴って高圧になるとの知見に基づいて構成されたものであり、所定の基準圧力を設定し、内圧検知手段によって検知される内圧が前記基準圧力を超えることを条件として、劣化状態判定手段によってステータが劣化している旨の判定を行うこととしている。そのため、本発明によれば、ステータの劣化や交換時期などを適切に判断することが可能となる。
【００１８】
ここで、本発明者らは、ステータの内周面形成された雌ねじ形状部分及びロータを構成する雄ねじ形状部分のリードの長さＬが同一であり、前記雌ねじ形状部分及び雄ねじ形状部分の条数が相違しており、前記雌ねじ形状部分及び雄ねじ形状部分が、前記長さＬの複数倍の長さを有する、いわゆる「多段型」の一軸偏心ねじポンプでは、流体搬送路の内圧が吐出側にある段から優先的に高圧になり、ステータの劣化に伴って、内圧が高圧である段が吸込側にまで及ぶ傾向にあることを見いだした。すなわち、リードの長さＬを基準として「基準長Ｓ」を設定し、この基準長Ｓのｄ倍の長さを有する雄ねじ形状部分や雌ねじ形状部分を「ｄ段」の雄ねじ形状部分や雌ねじ形状部分と規定した場合、吐出側から１段目に相当する位置における流体搬送路の内圧が優先的に高圧になる。ステータの劣化（摩耗）が進むと、吐出側から２段目、３段目、・・・、ｄ段目のように順次流体搬送路の内圧が高くなる位置が吸込側に近づいてくる傾向にある。従って、本発明の一軸偏心ねじポンプシステムのように内圧検知手段によって流体搬送路の内圧を検知可能することとすれば、内圧検知手段によって内圧を検知している段の位置と、検知される内圧との関係に基づいて、ステータの劣化状態を正確に把握できる。
【００１９】
本発明のステータ劣化状態判定装置は、一軸偏心ねじポンプにおける流体搬送路の内圧がステータの劣化状態を反映して変化するとの知見に基づいて構成されたものであり、前記流体搬送路の内圧を検知可能な内圧検知手段を設け、これによって検知された流体搬送路の内圧に基づき、劣化状態判定手段がステータの劣化状態を判定できる構成とされている。そのため、本発明のステータ劣化状態判定装置によれば、ステータの劣化状態や寿命、交換時期などを適切に判断することが可能となる。
【００２０】
上述したように、一軸偏心ねじポンプでは、流体搬送路の内圧とステータの劣化状態との間に高い相関関係にある。そのため、本発明のステータ劣化状態判定方法のように、ステータ内に形成された流体搬送路の内圧に基づいてステータの劣化状態を判定することとすれば、ステータの寿命や交換時期などを適切に判断することが可能となる。
【００２１】
また上述したように、一軸偏心ねじポンプでは、流体搬送路の内圧が、ステータの劣化状態を反映して流体搬送路の長手方向に変化していく。そのため、流体搬送路の長手方向の所定位置に設けられた前記内圧検知位置と、前記内圧検知手段によって検知される内圧との関係に基づけば、ステータの劣化状態を正確に判断することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る一軸偏心ねじポンプシステムの構成を示す概念図である。
【図２】図１に示す一軸偏心ねじポンプにおいて採用されているステータの断面図であり、（ａ）はステータの軸方向に沿って断面視した状態を示す断面図、（ｂ）〜（ｄ）はそれぞれ（ａ）のＡ−Ａ断面図、Ｂ−Ｂ断面図、Ｃ−Ｃ断面図である。
【図３】流体搬送路の内圧分布を簡略化して示したグラフであり、（ａ）は理想状態における内圧分布状態、（ｂ）は低粘度流体を取り扱った際に吐出側の段から吸込側に隣接する段に向けて流体の漏れが発生していない状態における内圧分布状態、（ｃ）は低粘度流体を取り扱った際に吐出側の段から吸込側に隣接する段に流体の漏れが発生した状態における内圧分布状態を示すものである。
【図４】高粘度の流体や脱水ケーキなどを取り扱った場合における流体搬送路の内圧分布を簡略化して示したグラフであり、（ａ）は吐出側の段から吸込側に隣接する段に向けて流体の漏れが発生していない状態での内圧分布状態を示し、（ｂ）〜（ｄ）はそれぞれ、流体の漏れが発生した後における内圧分布状態を順を追って示したグラフである。
【図５】図１に示す一軸偏心ねじポンプに設けられた流体搬送路の各所における内圧の推移を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
続いて、本発明の一実施形態に係る一軸偏心ねじポンプシステム１０（以下、単に「ポンプシステム」１０とも称す）について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、ポンプシステム１０は、後に詳述するように一軸偏心ねじポンプＰ（以下、単に「ポンプ」Ｐとも称す）に設けられたステータ２０の劣化状態を判定するための制御装置Ｃや、劣化状態の判定方法に特徴を有するが、これについての説明に先立って、ポンプＰや制御装置Ｃの全体構造について説明する。
【００２４】
ポンプＰは、いわゆる回転容積型のポンプであり、図１に示すように、ケーシング１２の内部にステータ２０や、ロータ３０、動力伝達機構５０などが収容された構成とされている。ケーシング１２は、金属製で筒状の部材あり、長手方向一端側に取り付けられた円板形のエンドスタッド１２ａに第１開口１４ａが設けられている。また、ケーシング１２の外周部分には、第２開口１４ｂが設けられている。第２開口１４ｂは、ケーシング１２の長手方向中間部分に位置する中間部１２ｄにおいてケーシング１２の内部空間に連通している。
【００２５】
第１，２開口１４ａ，１４ｂは、それぞれポンプＰの吸込口および吐出口として機能する部分である。さらに詳細に説明すると、本実施形態のポンプＰは、ロータ３０を正方向に回転させることにより、第１開口１４ａが吐出口として機能し、第２開口１４ｂが吸込口として機能するように流体を圧送することが可能である。またこれとは逆に、ポンプＰは、ロータ３０を逆方向に回転させることにより、第１開口１４ａが吸込口として機能し、第２開口１４ｂが吐出口として機能するように流体を圧送させることが可能である。本実施形態のポンプＰは、第１開口１４ａが吐出口として機能し、第２開口１４ｂが吸込口として機能するように作動する。また、吐出口として機能する第１開口１４ａの近傍には、吐出圧Ｐｏを検知するための吐出圧検知手段１５が設けられている。
【００２６】
ステータ２０は、ゴムに代表される弾性体や樹脂などで作成され、ほぼ円筒形の外観形状を有する部材である。ステータ２０の材質は、ポンプＰを用いて移送する被搬送物である流体の種類や性状などにあわせて適宜選択される。ステータ２０は、ケーシング１２において第１開口１４ａに隣接する位置にあるステータ取付部１２ｂ内に収容されている。ステータ２０の外径は、ステータ取付部１２ｂの内径とほぼ同一である。そのため、ステータ２０は、その外周面がステータ取付部１２ｂの内周面にほぼ密着するような状態で取り付けられている。また、ステータ２０は、一端側にあるフランジ部２０ａをケーシング１２の端部においてエンドスタッド１２ａによって挟み込み、エンドスタッド１２ａとケーシング１２の本体部分とに亘ってステーボルト１６を取り付けて締め付けることにより固定されている。そのため、ステータ２０は、ケーシング１２のステータ取付部１２ｂ内において位置ずれ等を起こさない。
【００２７】
図１や図２に示すように、ステータ２０の内周面２４は、３６０度を１ピッチとする２条で多段の雌ねじ形状とされている。さらに具体的には、ステータ２０の内部には、ステータ２０の長手方向に沿って伸び、前述したピッチでねじれた貫通孔２２が設けられている。ステータ２０は、内部に形成された雌ねじ形状部分のリードの長さＬ（ピッチの長さに条数を乗じた長さ）を基準長Ｓとした場合に、この基準長Ｓのｄ倍（ｄ＝自然数）の長さを有する多段（ｄ段）の雌ねじ形状とされている。また、図２（ｂ）〜（ｄ）に示すように、貫通孔２２は、ステータ２０の長手方向のいずれの位置において断面視しても、その断面形状（開口形状）がほぼ長円形となるように形成されている。
【００２８】
ロータ３０は、金属製の軸体であり、１条で多段の偏心した雄ねじ形状とされている。さらに詳細には、ロータ３０のリードの長さＬは、上述したステータ２０と同一である。また、ロータ３０は、リードの長さＬに相当する基準長Ｓのｄ倍（ｄ＝自然数）の長さを有する多段（ｄ段）の雄ねじ形状となるように形成されている。ロータ３０は、長手方向のいずれの位置で断面視しても、その断面形状がほぼ真円形となるように形成されている。ロータ３０は、上述したステータ２０に形成された貫通孔２２に挿通され、貫通孔２２の内部において自由に偏心回転可能とされている。
【００２９】
ロータ３０をステータ２０に対して挿通すると、ロータ３０の外周面３２とステータ２０の内周面２４とが両者の接線にわたって当接した状態になる。また、この状態において、貫通孔２２を形成しているステータ２０の内周面２４と、ロータ３０の外周面との間には、流体搬送路４０が形成される。流体搬送路４０は、上述したステータ２０やロータ３０のリードの長さＬを基準長Ｓとした場合に、ステータ２０やロータ３０の軸方向にリードの基準長Ｓのｄ倍の長さを有する多段（ｄ段）の流路となっている。
【００３０】
流体搬送路４０は、ステータ２０やロータ３０の長手方向に向けて螺旋状に延びている。また、流体搬送路４０は、ロータ３０をステータ２０の貫通孔２２内において回転させると、ステータ２０内を回転しながらステータ２０の長手方向に進む。そのため、ロータ３０を回転させると、ステータ２０の一端側から流体搬送路４０内に流体を吸い込むと共に、この流体を流体搬送路４０内に閉じこめた状態でステータ２０の他端側に向けて移送し、ステータ２０の他端側において吐出させることが可能である。すなわち、ロータ３０を正方向に回転させると、第２開口１４ｂから吸い込んだ流体を圧送し、第１開口１４ａから吐出することが可能である。また、ロータ３０を逆方向に回転させると、第１開口１４ａから吸い込んだ流体を第２開口１４ｂから吐出することが可能である。
【００３１】
また、流体搬送路４０には内圧検知手段４２が設けられており、これを用いて流体搬送路４０の内圧Ｐｉを検知することが可能である。内圧検知手段４２は、圧力を検知する部分（以下、「圧力検知部」４２ａとも称す）をステータ２０の外側からステータ２０の径方向外側から内側方向に向けて差し込むことにより取り付けられている。圧力検知部４２ａは、ステータ２０の吸込側から数えて２段目に取り付けられている。そのため、本実施形態では、圧力検知手段４２によって流体搬送路４０の内圧Ｐｉを検知する位置（内圧検知位置）が吸込側に偏在している。
【００３２】
動力伝達機構５０は、ケーシング１２の外部に設けられたモータなどの動力源（図示せず）から上述したロータ３０に対して動力を伝達するために設けられている。動力伝達機構５０は、動力接続部５２と偏心回転部５４とを有する。動力接続部５２は、ケーシング１２の長手方向の一端側、さらに詳細には上述したエンドスタッド１２ａやステータ取付部１２ｂが設けられたのとは反対側（以下、単に「基端側」とも称す）に設けられた軸収容部１２ｃ内に設けられている。また、偏心回転部５４は、軸収容部１２ｃとステータ取付部１２ｂとの間に形成された中間部１２ｄに設けられている。
【００３３】
動力接続部５２は、ドライブシャフト５６を有し、これが２つの軸受５８ａ，５８ｂによって自由に回転可能なように支持されている。ドライブシャフト５６は、ケーシング１２の基端側の閉塞部分から外部に取り出されており、動力源に接続されている。そのため、動力源を作動させることにより、ドライブシャフト５６を回転させることが可能である。動力接続部５２が設けられた軸収容部１２ｃと中間部１２ｄとの間には、例えばメカニカルシールやグランドパッキンなどからなる軸封装置６０が設けられており、これにより中間部１２ｄ側から軸収容部１２ｃ側に被搬送物たる流体が漏れ出さない構造とされている。
【００３４】
偏心回転部５４は、上述したドライブシャフト５６とロータ３０とを動力伝達可能なように接続する部分である。偏心回転部５４は、連結軸６２と、２つの連結体６４，６６とを有する。連結軸６３は、従来公知のカップリングロッドや、スクリューロッドなどによって構成されいる。連結体６４は連結軸６２とロータ３０とを連結するものであり、連結体６６は連結軸６２とドライブシャフト５６とを連結するものである。連結体６４，６６は、いずれも従来公知のユニバーサルジョイントなどによって構成されており、ドライブシャフト５６を介して伝達されてきた回転動力をロータ３０に伝達し、ロータ３０を偏心回転させることが可能である。
【００３５】
本実施形態のポンプシステム１０は、上述したポンプＰの動作制御を行うための制御装置Ｃを有する。制御装置Ｃは、動作制御部８０と、劣化判定部８２（ステータ劣化状態判定手段）とを有する。動作制御部８０は、ドライブシャフト５６に接続されたモータなどの動力源（図示せず）について動作制御を行うものである。動作制御部８０は、ポンプＰにおいて必要とされる吐出量などにあわせて適宜、動力源の出力調整を行うことが可能である。具体的には、動作制御部８０は、ポンプＰの吐出量が一定になるようにロータ３０の回転数を調整する。そのため、ステータ２０が摩耗し吐出量が減少傾向になると、動作制御部８０は、一定の吐出量を確保できるようロータ３０の回転数を上昇させる。
【００３６】
劣化判定部８２は、ポンプＰを構成するステータ２０の劣化状態を判定するためのものである。劣化判定部８２は、上述したポンプＰにおいて流体搬送路４０に設けられている内圧検知手段４２との組み合わせにより、ステータ劣化状態判定装置１００（以下、「判定装置」１００とも称す）として機能する。内圧検知手段４２により検知された流体搬送路４０の内圧Ｐｉに関する検知データは、逐次、劣化判定部８２に送信される。劣化判定部８２は、ポンプＰの吐出圧Ｐｏと内圧検知手段４２によって検知された内圧Ｐｉとの相関関係に基づいてステータ２０が劣化しているものと判定する。さらに具体的には、劣化判定部８２は、吐出圧Ｐｏと内圧Ｐｉとの差（Ｐｏ−Ｐｉ）が所定の範囲内になることを条件としてステータ２０が劣化しているものと判断する。
【００３７】
さらに詳細に説明すると、ポンプＰにおいて未使用状態のステータ２０を用いた場合は、図３（ｂ）や図４（ａ）に示すように流体搬送路４０のうち最も吐出側に位置する段における内圧Ｐｉが、これよりも吸込側に位置する他の段の内圧Ｐｉよりも格段に高くなる。具体的には、未使用状態であったステータ２０を使用しはじめた直後における流体搬送路４０の内圧分布は、流体の粘度が低い場合は図３（ｂ）のようになり、粘度が高い場合は図４（ａ）になるが、いずれの場合においても流体搬送路４において最も吐出側に位置する段においてほぼ全ての圧力が受け持たれ、他の段にはほとんど圧力が作用しない。
【００３８】
これに対し、ステータ２０の摩耗が進み劣化し始めると、図３（ｃ）や図４（ｂ）〜（ｄ）に示すように、流体搬送路４０のうち最も吐出側に位置する段だけでなく、これよりも吸込側の段にも順次内圧Ｐｉが作用し始める。すなわち、流体搬送路４０の吐出側から１段目、２段目、・・・、ｄ段目（ｄ＝自然数）と規定した場合、ステータ２０の劣化が進行するに連れて、吐出圧Ｐｏに近い高圧の内圧Ｐｉが作用する段の段数が大きくなり、吸引側に近づいていく。この理由は、おおむね以下の通りであると推察される。
【００３９】
さらに詳細には、本実施形態のポンプＰを４段のものと仮定し、吐出側から順に１段目〜４段目と規定した場合、理想状態における流体搬送路４０の内圧Ｐｉの分布は、図３（ａ）に示すように吐出側から吸込側に向けて段階的に低下した状態になるものと想定される。また、水などのような粘度の低い流体をポンプＰによって取り扱う場合において、吸込効率を略１００［％］としたとき、吐出側の段から吸込側に隣接する段に向けて流体の漏れが発生しない圧力までは、図３（ｂ）に示すように最も吐出側の段においてほぼ全ての圧力を受けるが、漏れが発生する圧力に達すると、図３（ｃ）に示すように吐出側の段に作用する圧力の約半分の圧力が、これに対して吸込側に隣接する段に作用するという現象が生じる。
【００４０】
また、高粘度の流体や、脱水ケーキなどをポンプＰで取り扱う場合において、吸込効率を略８０［％］と仮定したときについても、吐出側の段から吸込側に隣接する段に向けて流体の漏れが発生しない圧力までは、図４（ａ）に示すように最も吐出側の段においてほぼ全ての圧力を受けることになる。一方、漏れが発生する圧力に達すると、図４（ｂ）に示すように吐出側の段に作用する圧力とほぼ同等の圧力が、これに対して吸込側に隣接する段にも作用するという現象が生じる。その後、さらに流体の漏れが進行する、すなわちステータの摩耗が進行すると、図４（ｂ）の状態から図４（ｃ）や図４（ｄ）に示すように高い内圧Ｐｉが作用する段の位置が徐々に吸込側に近づいてくる。
【００４１】
上記したように、ポンプＰでは、吐出側の段から吸込側に隣接する位置にある段に向けて流体の漏れが発生する状態、すなわちステータ２０の劣化が進んだ状態になると、当初は低圧であった吸込側の段の内圧Ｐｉが高圧になるという現象が顕著に発生する。また、このような内圧Ｐｉの挙動は、ステータ２０の劣化の進行に伴って吐出側の段から吸込側の段に向けて順番に発生する。そのため、流体搬送路４０において内圧Ｐｉが吐出圧Ｐｏと略同等になり、吐出圧Ｐｏと内圧Ｐｉとの差が所定の範囲内に収まっている段の段数や、吐出側の端部から内圧Ｐｉが吐出圧Ｐｏと略同等になっている部位までの長さは、ステータ２０の劣化状態を示す指標として機能する。
【００４２】
ここで、上述したように、内圧検知手段４２が取り付けられた段は、流体搬送路４０において吸込側から数えて２段目の位置にある。そのため、内圧検知手段４２によって検知された内圧Ｐｉが吐出圧Ｐｏと大差なく、両者の差（Ｐｏ−Ｐｉ）が所定の範囲内になったことが確認された場合は、ステータ２０の劣化が相当進んでおり、交換すべきタイミングにあると考えられる。よって、吐出圧Ｐｏと内圧検知手段４２によって検知された内圧Ｐｉとの差（Ｐｏ−Ｐｉ）が所定の範囲内に収まった状態になることを条件として、劣化判定部８２は、ステータ２０が劣化しているものと判断する。
【００４３】
本実施形態の判定装置１００では、ポンプＰにおけるステータ２０の劣化状態と流体搬送路４０の内圧Ｐｉとの間に上述したような相関関係があるとの知見に基づき、流体搬送路４０の内圧Ｐｉを内圧検知手段４２で検知し、この検知結果に基づいて劣化判定部８２によってステータ２０の劣化状態を判定することが可能である。そのため、上記した構成によれば、一定の吐出圧Ｐｏや吐出量を得るために必要なロータ３０の回転速度や、ポンプＰの作動時間に基づいて判定する場合よりも精度よくステータ２０の寿命や劣化状態を判定することが可能となる。
【００４４】
また、本実施形態の判定装置１００では、ステータ２０の劣化の進行に伴って、流体搬送路４０の内圧Ｐｉが吐出側の段から吸込側の段に向けて順次高くなっていくことに着目し、吸込側に近い段に当たる位置に内圧検知手段４２を設けている。そのため、上記実施形態に示したポンプシステム１０において、判定装置１００や、これを用いて行われる判定方法（ステータ劣化状態判定方法）によれば、ステータ２０が摩耗し、取り替えねばならない状態に近づいた時に、このような状態であることを適切に判定し、報知等することが可能である。
【００４５】
なお、上記実施形態では、ステータ２０を取り替えねばならない時期よりも少し前に使用者に報知すべく、最も流体搬送路４０において最も吸込側の段ではなく、吸込側から数えて２段目の段に内圧検知手段４２を設けた例を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。具体的には、ステータ２０が劣化し、交換せねばならない状態になってから劣化している旨を判定し報知するような場合は、流体搬送路４０において最も吸込側に位置する段に内圧検知手段４２を設けた構成としてもよい。また逆に、ステータ２０の劣化を判定するタイミングを上記実施形態で例示した場合よりもさらに早めたい場合は、内圧検知手段４２を上述した取付位置よりも吐出側に位置する段に設ければよい。すなわち、内圧検知手段４２の取付位置をステータ２０やこの内側に形成される流体搬送路４０の長手方向にずらすことにより、ステータ２０の劣化判定を行うタイミングを適宜調整することが可能である。
【００４６】
また、上記実施形態では、内圧検知手段４２を一カ所（単一の段）にだけ設けた構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、内圧検知手段４２を複数箇所（複数の段）に設けた構成としてもよい。かかる構成とすることにより、ステータ２０の劣化状況を段階的に判定可能となる。
【００４７】
上記実施形態では、ステータ２０やロータ３０としてねじ形状部分の長さが基準長Ｓのｄ倍（ｄ＝２以上の自然数）である多段のネジ形状に形成され、流体搬送路４０も多段に形成されたものを例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、１段のものであってもよい。かかる構成とした場合は、上述したように複数箇所（段）において流体搬送路４０の内圧Ｐｉを検知し、ステータ２０の劣化状態を段階的に把握することはできないが、吐出圧Ｐｏと内圧検知手段４２によって検知される内圧Ｐｉとの差が所定の範囲内に収まった状態になった時点でステータ２０が劣化した状態にあり、交換が推奨される状態にあると判定できる。
【００４８】
上記実施形態では、ポンプＰの吐出圧Ｐｏと流体搬送路４０の内圧Ｐｉとの相関関係を両者の差（Ｐｏ−Ｐｉ）に基づいて導出し、この導出結果に基づいてステータ２０の劣化状態を判定している。そのため、上記実施形態で示した例では、搬送する流体の性状やポンプＰの段数などに応じて変化する吐出圧Ｐｏを加味した上で、ステータ２０の劣化状態を適切に判断することが可能である。
【００４９】
なお、上記実施形態では、吐出圧Ｐｏと内圧Ｐｉの差そのものに基づき、ステータ２０の劣化状態を判定する例を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の変動要件を加味等するために、吐出圧Ｐｏと内圧Ｐｉの差（Ｐｏ−Ｐｉ）を元にして所定の数式や方法によって適宜調整した値を用いてステータ２０の劣化状態を判定することとしてもよい。この場合、前述した他の変動要件についても加味した上でステータ２０の劣化状態を判定することが可能となり、より一層判定精度が高まるものと想定される。
【００５０】
上記実施形態では、吐出圧Ｐｏと内圧Ｐｉの差に基づいてステータ２０の劣化状態を判定する例を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、吐出圧Ｐｏなどを加味して適宜の基準圧力Ｐｓを設定し、内圧Ｐｉが基準圧力Ｐｓを超えるか否かによってステータ２０の劣化状態を判定することとしてもよい。
【００５１】
さらに詳細には、ステータ２０の劣化に伴う流体搬送路４０の内圧Ｐｉの上昇は比較的顕著に現れ、特に高粘性流体などを取り扱う場合には内圧Ｐｉの変化が顕著に現れる。また、吐出量を一定に維持するためにロータ３０の回転速度が高速になり、その分だけ吐出圧Ｐｏが高くなると、吐出圧Ｐｏの上昇に伴って流体搬送路４０の内圧Ｐｉの上昇もより一層顕著に現れるものと考えられる。よって、このような特性を加味し、ポンプシステム１０は、流体搬送路４０の内圧Ｐｉの変化を確認し、これが予め設定された基準圧力Ｐｓを超えた場合にステータ２０の劣化が進んでいる旨の判定をすることとしてもよい。このような構成とした場合についても、上述したように吐出圧Ｐｏと流体搬送路４０の内圧Ｐｉとの相関関係（差）に基づいて判定する場合と同様に、ステータ２０の劣化状態を精度良く判定できる。
【００５２】
上記した基準圧力Ｐｓは、ポンプＰの吐出圧Ｐｏや、ポンプＰの段数、ポンプＰで取り扱う流体の粘性などを加味して適宜設定することが可能である。また、基準圧力Ｐｓは、経験則や実験結果などに基づいて適宜設定することが可能である。具体的には、基準圧力Ｐｓは、ポンプＰによって移送する流体の粘度などを考慮して適宜設定されるものであってもよい。この場合、０．１［ＭＰａ］〜０．５［ＭＰａ］の範囲内で設定することが好ましい。また、ポンプＰで取り扱う流体の粘度が高い場合は、流体搬送路４０内に空気がかみこむなどすることにより、内圧検知手段４２によって検知される内圧Ｐｉがわずかに高くなることがある。そのため、流体の粘度が高い場合は、空気の流入や滞留などの影響を考慮した上で、基準圧力Ｐｓをやや高めに設定することが好ましい。具体的には、高粘度の流体をポンプＰで圧送する場合は、基準圧力Ｐｓを０．５［ＭＰａ］程度に設定することが好ましい。
【００５３】
上記実施形態では、内圧検知手段４２の圧力検知部４２ａをステータ２０の径方向に差し込むことにより、流体搬送路４０における流体の流れを原因として、内圧検知手段４２によって検知される検知圧力に誤差が発生するのを防止している。そのため、上記した構成によれば、ポンプＰにおけるステータ２０の劣化状態を精度良く判定することが可能である。なお、上述した圧力検知部４２ａの取付方向は、本発明の一例に過ぎず、これとは異なる方向に圧力検知部４２ａを配した構成としてもよい。
【実施例１】
【００５４】
続いて、上述したポンプシステム１０を用いて行った実験結果について説明する。本実施例に係る実験では、図２に示すように、ステータ２０の長手方向に３カ所に分散して内圧検知手段４２（以下の説明において、それぞれを「内圧検知手段」４２ａ〜４２ｃとも称す）を設け、各内圧検知手段４２ａ〜４２ｃによって検知される内圧Ｐｉの推移を調べた。内圧検知手段４２ａは３つの内圧検知手段４２ａ〜４２ｃのうちで最もステータ２０において吐出側の段（吐出側から数えて１段目）に取り付けられた。また、内圧検知手段４２ｂは上記実施形態で示した内圧検知手段４２と同様に、ステータ２０において吸込側から数えて２段目の段に取り付けられ、内圧検知手段４２ｃは内圧検知手段４２ｂよりも吸込側（吸込側から数えて１段目）の段に取り付けられた。
【００５５】
上記したようにして各部に内圧検知手段４２ａ〜４２ｃを取り付けた状態でポンプＰ（ロータ３０）を作動させ、ポンプＰ（ロータ３０）の作動時間と内圧Ｐｉとの相関関係を調べた。基準圧力Ｐｓを吐出圧Ｐｏと設定した場合、図５に示すように、吐出側に最も近い位置に取り付けられている内圧検知手段４２ａによって検知される内圧Ｐｉａが先ず急激に変化して高圧になった。高圧になった後の内圧Ｐｉａは、０．５［Ｍｐａ］に設定された基準圧力Ｐｓを越え、ポンプＰの吐出圧Ｐｏとの差がほとんどない程度になった。この時点では、ステータ２０の摩耗はさほど進んでおらず、未だ交換の必要がない状態であった。
【００５６】
内圧検知手段４２ａによって検知された内圧Ｐｉａが基準圧力Ｐｓである吐出圧Ｐｏと同程度になった後さらにしばらくポンプＰ（ロータ３０）を作動させると、吸込側から２段目に取り付けられた内圧検知手段４２ｂによって検知された内圧Ｐｉｂが基準圧力Ｐｓを越え、吐出圧Ｐｏと同程度まで急激に上昇する現象が発生した。この現象が発生した時点においてステータ２０の摩耗の程度を確認すると、上述した内圧検知手段４２ａの検知圧量が基準圧力Ｐｓを超えた時点よりもステータ２０の摩耗が進んでおり、もう少し摩耗が進むと交換が推奨される状態になるであろうと推察される状態であった。
【００５７】
最も吸引側に位置する内圧検知手段４２ｃによる検知圧力（内圧Ｐｉｃ）は、内圧検知手段４２ｂによって検知された内圧Ｐｉｂが基準圧力Ｐｓを超えた後、しばらくしてから基準圧力Ｐｓに当たる０．５［ＭＰａ］以上の高圧に達し、吐出圧Ｐｏと内圧Ｐｉｃとの差（Ｐｏ−Ｐｉｃ）が急激に小さくなった。この時点でステータ２０の摩耗状態を確認すると、ステータ２０は摩耗が相当進んでおり、交換が推奨される状態であった。
【００５８】
上記したように、ポンプＰにおいてステータ２０の摩耗（劣化）状態と、流体搬送路４０における内圧分布との間には一定の相関関係があり、内圧Ｐｉが基準圧力Ｐｓを超え、吐出圧Ｐｏと内圧Ｐｉ（Ｐｉａ，Ｐｉｂ，Ｐｉｃ）との差が小さくなった段が吐出側から吸込側に近づくほどステータ２０の摩耗が進行した状態にあることが判明した。従って、上記実施形態で例示したように、吐出圧Ｐｏと内圧Ｐｉとの差を求めたり、内圧Ｐｉと基準圧力Ｐｓとの大小関係を比較する等、流体搬送路４０に設けた内圧検知手段４２によって検知される内圧Ｐｉに基づいてステータ２０の劣化状態を判定することとすれば、従来技術の判定方法等に比べてステータ２０の劣化状態を精度良く判定することが可能となる。
【００５９】
また、上記実施形態で示した内圧検知手段４２と同様に、吸込側から何段か吐出側に当たる段（本実施例では吸込側から数えて２段目）に設けた内圧検知手段４２ｂによって検知される内圧Ｐｉが基準圧力Ｐｓを超え、吐出圧Ｐｏと内圧Ｐｉとの差（Ｐｏ−Ｐｉ）が所定値よりも小さくなった場合は、ステータ２０の交換が推奨される状態の一歩手前の状態である。そのため、内圧検知手段４２を最も吸込側の段よりも吐出側の段に設ければ、適切なタイミングにおいて摩耗して寿命に近づいている旨の通知をしたり、交換を促すことが可能である。また、このように交換を促す等するタイミングの調整については、吸込側から内圧検知手段４２を設けた位置までの距離（段数）に基づいて調整できる。
【００６０】
以上、本発明の実施形態の一例を示してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、本特許請求の範囲及び明細書の精神及び教示を逸脱しない範囲で他の改良例、変形例が存在することは当業者に容易であることが理解されよう。
【符号の説明】
【００６１】
１０    一軸偏心ねじポンプシステム（ポンプシステム）
１５    吐出圧検知手段
２０    ステータ
２２    貫通孔
２４    内周面
３０    ロータ
４０    流体搬送路
４２    内圧検知手段
８２    劣化判定部（劣化判定手段）
１００    ステータ劣化状態判定装置
Ｐ    一軸偏心ねじポンプ
Ｃ    制御装置
Ｐｏ    吐出圧
Ｐｉ    内圧
Ｐｓ    基準圧力
Ｌ    ピッチ
Ｓ    基準長
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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