(57)【要約】【課題】本発明は、ポンプの振動、騒音を低減することを図った液体供給装置を提供するものである。【解決手段】液体を吸排する羽根車を内蔵したポンプ部１３、１４とポンプ部１３、１４を駆動するモーター部とから構成される少なくとも一対のポンプと、ポンプを固定する筐体１０とを有し、前記モーター部に互いに平行になるよう設けられた回転軸１５、１６を備え、ポンプを同時に運転して所定の方向から見たときに回転軸１５，１６の回転方向が互いに逆向きとなるように前記ポンプを筐体１０に配置した。【選択図】図１
2006233793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吸排する羽根車を内蔵したポンプ部とポンプ部を駆動するモーター部とから構成される少なくとも一対のポンプと、ポンプを固定する筐体とを有し、前記モーター部に互いに平行になるよう設けられた回転軸を備え、ポンプを同時に運転して所定の方向から見たときに回転軸の回転方向が互いに逆向きとなるように前記ポンプを筐体に配置したことを特徴とする液体供給装置。
【請求項２】
前記ポンプは、モーター部側の回転軸方向から見たときに回転軸の回転方向が互いに逆方向であってかつポンプを互いに所定の同じ向きで筐体に配置したことを特徴とする請求項１記載の液体供給装置。
【請求項３】
前記ポンプは、モーター部側の回転軸方向から見たときに回転軸の回転方向が互いに同方向であってかつポンプを互いに所定の逆の向きで筐体に配置したことを特徴とする請求項１記載の液体供給装置。
【請求項４】
前記モーター部の通電をオンまたはオフさせるスイッチング機能をもった駆動回路と、モーター部の回転数を検出する回転数検出手段と、回転数検出手段により検出されたモーター部の回転数をもとに駆動回路を制御する制御部とを備え、前記制御部はモーター部の回転数が等しくなるように駆動回路のスイッチングのデューティー比を増減する制御モードとしたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の液体供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
モーターにより駆動され、液体を吸込んで吐出する少なくとも一対のポンプを備えた液体供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来液体供給装置のポンプ用モーターとしてＡＣモーターが利用されてきたが、省エネルギー化や小型化、またはポンプ性能可変等に対応することが可能な、例えばＤＣブラシレスモーターが広く用いられるようになってきた。
【０００３】
図５の従来の液体供給装置の制御部を示すブロック図に示すようにモーター部駆動用電源１があり、モーター部駆動用電源１はＦＥＴやトランジスタなどの駆動回路２に接続されていて、その駆動回路２には、駆動回路２のオンまたはオフを制御する制御部３が接続されている。
【０００４】
また駆動回路２は、ポンプの例えばＤＣブラシレスモーター等からなるモーター部４に接続されていて、制御部３が駆動回路２を制御することによりモーター部４を制御できるようになっている。
【０００５】
モーター部４により駆動されるポンプ部６には、ポンプ部６に水を導入する吸込み管７とポンプ部６から水を排出する吐出し管８が取りつけられている。
【０００６】
吐出し管８には圧力センサー５が接続されていて吐出し管８の圧力を検出しており、その圧力センサー５は制御部３に接続されていて、制御部３は圧力センサー５によって検出された吐出し管８の圧力からモーター部４の駆動を制御している。
【０００７】
以上の構成において、従来の液体供給装置の動作について説明する。
【０００８】
圧力センサー５の圧力が低下すると、ポンプ部６の吐出し管８が開放されたとして、制御部３は駆動回路２をオンしてモーター部４が駆動される。モーター部４が駆動されると、ポンプ部６が吸込み管７から液体を吸込み、吐出し管８より液体を吐出する。吐出し管８から液体が吐出されると吐出し管８内の圧力が上昇する。このとき吐出し管８内の圧力が所定の一定の値になるように制御部３が駆動回路２を通じてモーター部４を制御することで、吐出し管８から排出される液体の流量を所定の流量に制御することができる。
【特許文献１】特開２００１−３４２９８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来のポンプでは高揚程化もしくは高流量化するに当たりモーターの出力を大きくすると、振動や騒音が大きくなっていた。
【００１０】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、低振動かつ低騒音のポンプを備えた液体供給装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上記目的を達成するために、液体を吸排する羽根車を内蔵したポンプ部とポンプ部を駆動するモーター部とから構成される少なくとも一対のポンプと、ポンプを固定する筐体とを有し、前記モーター部に互いに平行になるよう設けられた回転軸を備え、ポンプを同時に運転して所定の方向から見たときに回転軸の回転方向が互いに逆向きとなるように前記ポンプを筐体に配置したことを特徴としている。
【００１２】
この構成により、少なくとも一対のポンプを同時に運転するときに、ポンプのモータ部の回転方向を互いに逆方向とすることで、モーター部やポンプ部の振動および騒音を低減することができるという作用が達成できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、低振動かつ低騒音のポンプを備えた液体供給装置を提供できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の実施の形態は、液体を吸排する羽根車を内蔵したポンプ部とポンプ部を駆動するモーター部とから構成される少なくとも一対のポンプと、ポンプを固定する筐体とを有し、前記モーター部に互いに平行になるよう設けられた回転軸を備え、ポンプを同時に運転して所定の方向から見たときに回転軸の回転方向が互いに逆向きとなるように前記ポンプを筐体に配置したものである。
【００１５】
これにより、モーター部やポンプ部の振動および騒音を低減して、低振動かつ低騒音のポンプを備えた液体供給装置を提供することができる。
【００１６】
また、前記ポンプは、モーター部側の回転軸方向から見たときに回転軸の回転方向が互いに逆方向であってかつポンプを互いに所定の同じ向きで筐体に配置してもよい。
【００１７】
これにより、モーター部やポンプ部の振動および騒音を低減して、低振動かつ低騒音のポンプを備えた液体供給装置を提供することができる。
【００１８】
また、前記ポンプは、モーター部側の回転軸方向から見たときに回転軸の回転方向が互いに同方向であってかつポンプを互いに所定の逆の向きで筐体に配置してもよい。
【００１９】
これにより、モーター部やポンプ部の振動および騒音を低減して、低振動かつ低騒音のポンプを備えた液体供給装置を提供することができる。
【００２０】
そして、前記モーター部の通電をオンまたはオフさせるスイッチング機能をもった駆動回路と、モーター部の回転数を検出する回転数検出手段と、回転数検出手段により検出されたモーター部の回転数をもとに駆動回路を制御する制御部とを備え、前記制御部はモーター部の回転数が等しくなるように駆動回路のスイッチングのデューティー比を増減する制御モードとすることで、モーター部やポンプ部の振動および騒音をさらに低減することができる。
【実施例】
【００２１】
以下本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００２２】
（実施例１）
図１の本発明の実施例１及び実施例２における液体供給装置の上面図及び図２の本発明の実施例１における液体供給装置の正面図に示すように、１０は筐体でありこの筐体１０にポンプが取り付けられる。１１、１２はポンプ駆動動力としてのモーター部ａ及びモーター部ｂであり具体的にはＤＣブラシレスモーター部である。
【００２３】
１３、１４はポンプ部ａ及びポンプ部ｂであり具体的には羽根車や渦形室、ケーシング等で構成される。１５，１６は回転軸ａ及び回転軸ｂでそれぞれモーター部ａ１１とモーター部ｂ１２の回転軸である。
【００２４】
７は吸込み管でポンプ部ａ１３に液体を導入する管であり、８は吐出し管でポンプ部ｂ１４から最終的に液体を吐出す管である。９は連結管でありポンプ部ａ１３から吐出された液体をポンプ部ｂ１４に導入する。
【００２５】
また図４に示すように、１はモーター部駆動用電源であり、通常は交流を整流ダイオードにて直流に変換したものである。１８，１９はスイッチングによりＯＮ、ＯＦＦすることで、それぞれモーター部駆動用電源１の電圧をモーター部ａ１１及びモーター部ｂ１２に通電する駆動回路ａと駆動回路ｂであり、トランジスタやＦＥＴなどを用いる。
【００２６】
２０，２１は回転数検出手段ａ及び回転数検出手段ｂであり、それぞれモーター部ａ１１及びモーター部ｂ１２の回転数を検出する。具体的にはモーター部４のローター位置の検出手段であるホールＩＣもしくはホール素子の信号や駆動回路ａ１８及び駆動回路ｂ１９の起動信号をもとに単位時間あたりの回転数を検出する。
【００２７】
１７は回転数検出手段ａ２０及び回転数検出手段ｂ２１により検出されたモーター部回転数をもとに、駆動回路ａ１８及び駆動回路ｂ１９のスイッチングのタイミングを判断、命令する制御部である。
【００２８】
このような構成を持つポンプについて、以下図１、図２及び図４を用いて説明する。
【００２９】
モーター部ａ１１及びモーター部ｂ１２を駆動しポンプ部ａ１３及びポンプ部ｂ１４内の羽根車を回転させることでポンプ部ａ１３及びポンプ部ｂ１４が各々揚水作用をもつ。
【００３０】
よって吸込み管７から吸込まれた液体はポンプ部ａ１３に導入され、ポンプ部ａ１３から吐出された液体は連結管９により再びポンプ部ｂ１４に導入され、吐出し管８から排出される。
【００３１】
このときモーター部ａ１１のローター部、及びポンプ部ａ１３内の羽根車が回転することでモーター部ａ１１のローター部、及びポンプ部ａ１３内の羽根車の回転数、質量、径の大きさに応じた角運動量が発生する。
【００３２】
またポンプ部ａ１３内を円運動して移動していく液体にも角運動量が発生する。そしてこれらの角運動量は液体を搬送する際に時間的に変化する。上記角運動量の時間的変化分は回転軸ａ１５の周りに反トルクとして現れる。
【００３３】
モーター部ａ１１内のローターを回転させているのはモーター部ａ１１内のステーターであるので、反トルクはモーター部ａ１１内のステーターに伝わり、結果モーター部ａ１１を取り付けている筐体１０にポンプ部ａ１３及びモーター部ａ１１の反トルクが伝えられる。
【００３４】
また同様に、モーター部ｂ１２のローター部、及びポンプ部ｂ１４内の羽根車が回転することでモーター部ｂ１２のローター部、及びポンプ部ｂ１４内の羽根車の回転数、質量、径の大きさに応じた角運動量が発生する。
【００３５】
またポンプ部ｂ１４内を円運動して移動していく液体にも角運動量が発生する。そしてこれらの角運動量は液体を搬送する際に時間的に変化する。上記角運動量の時間的変化分は回転軸ｂ１６の周りに反トルクとして現れる。
【００３６】
モーター部ｂ１２内のローターを回転させているのはモーター部ｂ１２内のステーターであるので、反トルクはモーター部ｂ１２内のステーターに伝わり、結果モーター部ｂ１２を取り付けている筐体１０にポンプ部ｂ１４及びモーター部ｂ１２の反トルクが伝えられる。
【００３７】
ここで、回転軸ａ１５と回転軸ｂ１６が平行となるように筐体１０にモーター部ａ１１及びモーター部ｂ１２が取り付けられ、且つモーター部ａ１１及びモーター部ｂ１２を同一回転軸方向から眺めたときにモーター部ａ１１とモーター部ｂ１２の回転方向が互いに逆向きとなるように各々を回転させると、モーター部ａ１１及びポンプ部ａ１３から筐体１０に伝達される前記反トルクと、モーター部ｂ１２及びポンプ部ｂ１４から筐体１０に伝達される反トルクは、互いに打ち消しあう方向に働く。
【００３８】
このとき回転数検出手段ａ２０及び回転数検出手段ｂ２１から得られる各々のモーター部４の回転数情報が等しくなるように、制御部１７から駆動回路ａ１８及び駆動回路ｂ１９のスイッチングのデューティー比を増減する指令を出し、モーター部ａ１１及びモーター部ｂ１２の回転数が等しくなるよう制御することで、モーター部ａ１１及びポンプ部ａ１３からなるポンプの角運動量とモーター部ｂ１２及びポンプ部ｂ１４からなるポンプの角運動量が等しくなり、結果各々のポンプから発生する反トルクの大きさが等しくなることで互いのトルクが打ち消され、両ポンプ動作時の振動、騒音を低減することができる。
【００３９】
なお、筐体１０にポンプ部ａ１３とポンプ部ｂ１４を取り付けるようにしてもよい。
【００４０】
また、上記ポンプはポンプ部ａ１３とポンプ部ｂ１４とを連結管９により直列につないだ連合運転としたが、吸込み管７をポンプ部ａ１３及びポンプ部ｂ１４の双方につなぎ、吐出し管８もポンプ部ａ１３及びポンプ部ｂ１４の双方につないだ並列の連合運転としても同様の効果を得られる。ポンプ部６も遠心ポンプやカスケード（ウエスコ）ポンプ等、羽根車をモーター部４により回転運動させるポンプであれば同様の効果を有する。またモーター部４もＤＣブラシレスモーター部、ＤＣモーター部、ＡＣモーター部等いずれのモーター部４であってもかまわない。
【００４１】
（実施例２）
図１、図３の本発明の実施例２における液体供給装置の正面図及び図４の本発明の実施例１及び実施例２における液体供給装置の制御部を示すブロック図に示すようにモーター部ａ１１及びモーター部ｂ１２を駆動しポンプ部ａ１３及びポンプ部ｂ１４内の羽根車を回転させることでポンプ部ａ１３及びポンプ部ｂ１４が各々揚水作用をもつ。
【００４２】
よって吸込み管７から吸込まれた液体はポンプ部ａ１３に導入され、ポンプ部ａ１３から吐出された液体は連結管９により再びポンプ部ｂ１４に導入され、吐出し管８から排出される。
【００４３】
このときモーター部ａ１１のローター部、及びポンプ部ａ１３内の羽根車が回転することでモーター部ａ１１のローター部、及びポンプ部ａ１３内の羽根車の回転数、質量、径の大きさに応じた角運動量が発生する。
【００４４】
またポンプ部ａ１３内を円運動して移動していく液体にも角運動量が発生する。そしてこれらの角運動量は液体を搬送する際に時間的に変化する。上記角運動量の時間的変化分は回転軸ａ１５の周りに反トルクとして現れる。
【００４５】
モーター部ａ１１内のローターを回転させているのはモーター部ａ１１内のステーターであるので、反トルクはモーター部ａ１１内のステーターからポンプ部ａ１３に伝わり、結果ポンプ部ａ１３を取り付けている筐体１０にポンプ部ａ１３及びモーター部ａ１１の反トルクが伝えられる。
【００４６】
また同様に、モーター部ｂ１２のローター部、及びポンプ部ｂ１４内の羽根車が回転することでモーター部ｂ１２のローター部、及びポンプ部ｂ１４内の羽根車の回転数、質量、径の大きさに応じた角運動量が発生する。
【００４７】
またポンプ部ｂ１４内を円運動して移動していく液体にも角運動量が発生する。そしてこれらの角運動量は液体を搬送する際に時間的に変化する。上記角運動量の時間的変化分は回転軸ｂ１６の周りに反トルクとして現れる。
【００４８】
モーター部ｂ１２内のローターを回転させているのはモーター部ｂ１２内のステーターであるので、反トルクはモーター部ｂ１２内のステーターに伝わり、結果モーター部ｂ１２を取り付けている筐体１０にポンプ部ｂ１４及びモーター部ｂ１２の反トルクが伝えられる。
【００４９】
ここで、回転軸ａ１５と回転軸ｂ１６が平行となるように筐体１０にポンプ部ａ１３及びモーター部ｂ１２が取り付けられ、且つモーター部ａ１１及びモーター部ｂ１２を同一回転軸方向から眺めたときにモーター部ａ１１とモーター部ｂ１２の回転方向が互いに逆向きとなるように各々を回転させる。
【００５０】
つまり同一方向に回転して性能を出すポンプ２つが上下逆となるように取り付けると、モーター部ａ１１及びポンプ部ａ１３から筐体１０に伝達される前記反トルクと、モーター部ｂ１２及びポンプ部ｂ１４から筐体１０に伝達される反トルクは、互いに打ち消しあう方向に働く。
【００５１】
このとき回転数検出手段ａ２０及び回転数検出手段ｂ２１から得られる各々のモーター部４の回転数情報が等しくなるように、制御部１７から駆動回路ａ１８及び駆動回路ｂ１９のスイッチングのデューティー比を増減する指令を出し、モーター部ａ１１及びモーター部ｂ１２の回転数が等しくなるよう制御することで、モーター部ａ１１及びポンプ部ａ１３からなるポンプの角運動量とモーター部ｂ１２及びポンプ部ｂ１４からなるポンプの角運動量が等しくなり、結果各々のポンプから発生する反トルクの大きさが等しくなることで互いのトルクが打ち消され、両ポンプ動作時の振動、騒音を低減することができる。筐体１０にモーター部ａ１１とポンプ部ｂ１４を取り付けるようにしてもよい。
【００５２】
なお、上記ポンプはポンプ部ａ１３とポンプ部ｂ１４とを連結管９により直列につないだ連合運転としたが、吸込み管７をポンプ部ａ１３及びポンプ部ｂ１４の双方につなぎ、吐出し管８もポンプ部ａ１３及びポンプ部ｂ１４の双方につないだ並列の連合運転としても同様の効果を得られる。
【００５３】
さらにポンプ部６も遠心ポンプやカスケード（ウエスコ）ポンプ等、羽根車をモーター部４により回転運動させるポンプであれば同様の効果を有する。
【００５４】
またモーター部４もＤＣブラシレスモーター、ＤＣモーター、ＡＣモーター等いずれのモーターであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明の液体供給装置は、例えば燃料電池装置やヒートポンプ装置等に使用される様々な液体供給装置への応用が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施例１及び実施例２における液体供給装置の上面図
【図２】本発明の実施例１における液体供給装置の正面図
【図３】本発明の実施例２における液体供給装置の正面図
【図４】本発明の実施例１及び実施例２における液体供給装置の制御部を示すブロック図
【図５】従来の液体供給装置の制御部を示すブロック図
【符号の説明】
【００５７】
１    モーター部駆動用電源
２    駆動回路
３    制御部
４    モーター部
５    圧力センサー
６    ポンプ部
７    吸込み管
８    吐出し管
９    連結管
１０    筐体
１１    モーター部ａ
１２    モーター部ｂ
１３    ポンプ部ａ
１４    ポンプ部ｂ
１５    回転軸ａ
１６    回転軸ｂ
１７    制御部
１８    駆動回路ａ
１９    駆動回路ｂ
２０    回転数検出手段ａ
２１    回転数検出手段ｂ
【図１】
2006233793.tif 000003
【図２】
2006233793.tif 000004
【図３】
2006233793.tif 000005
【図４】
2006233793.tif 000006
【図５】
2006233793.tif 000007