(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動手段にて回転駆動される雄ねじ形ロータを、雌ねじ形ステータ内に回転可能に嵌挿して偏心回転させることにより移送物を移送する一軸偏心ネジポンプにおいて、
前記ステータに形成され前記ステータの内周面側が閉塞された非貫通孔と、
該非貫通孔に嵌挿して取り付けられ前記ステータの温度を検出する温度検出センサと、
前記温度検出センサよりの信号を受け、前記ステータの温度が設定温度を越えたときに、空運転であると判定する第１の空運転判定手段と、
前記温度検出センサよりの信号を受け、前記ステータの温度上昇の勾配が設定温度勾配を越えたときに、空運転であると判定する第２の空運転判定手段とを備えることを特徴とする一軸偏心ネジポンプ。
【請求項２】
前記第２の空運転判定手段は、一定の周期で検出されるステータの温度に基づき温度上昇の勾配を順次演算し、その演算された温度上昇の勾配が設定温度勾配を越えるときに、空運転であると判定するものであるところの請求項１記載の一軸偏心ネジポンプ。
【請求項３】
前記第１及び第２の空運転判定手段は、それぞれ、前記設定温度及び設定温度勾配を変更可能である設定値変更部を備えるところの請求項１又は２記載の一軸偏心ネジポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、雌ねじ形ステータ内において、雄ねじ形ロータを偏心回転させることにより、移送物を移送する一軸偏心ネジポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一軸偏心ネジポンプは、周知のように、ポンプケーシングの一端部に設けられた駆動モータの駆動軸にコネクチングロッドを介して連結した雄ねじ形ロータを、雌ねじ形ステータ内に回転可能に嵌挿して偏心回転させることにより移送物を移送するように構成されている。そして、主要部品であるステータは、ゴムで形成されているため、空運転は厳禁である。
【０００３】
そのため、従来より、ポンプの空運転を検知したり、それを防止したりする方法がいろいろ工夫されている。例えば、図５及び図６に示すように、ステータ１０１，２０１のゴム厚肉部１０１ａ，２０１ａに貫通孔１０１ｂ，２０１ｂを設け、その貫通孔１０１ｂ，２０１ｂにステータ１０１、２０１の温度を検出する温度検出センサ１０２を取り付け、前記温度検出センサ１０２を、図６に示すように、制御手段１０３に接続している。
【０００４】
そして、制御手段１０３において、温度検出センサ１０２での検知温度が、設定温度（移送物が移送されている通常運転時の温度＋５℃程度が目安）を越えた場合に空運転であると判定し、警報手段１０４に警報指令信号を出力することにより、警報手段１０４を動作させて警報を発し、使用者の注意を喚起することで、空運転を防止することが行われている。このように、ステータ１０１，２０１の温度により検知する方法が最も汎用的で、比較的安価に実現できるため、それが実際に使用されている。
【０００５】
そのほか、空運転を検知するために、液状の移送物の液面レベルの検知や流量の低下の検知を利用する等、種々の方法が提案されているが、それらは検知の確実性や汎用性に問題があるため、使用範囲が限定されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述したステータ１０１，２０１の温度により空運転を検知する方法においては、温度検出センサ１０２を取り付けるためにステータ１０１，２０１の厚肉部１０１ａ，２０１ａに貫通孔１０１ｂ，２０１ｂを設ける構造であるため、ステータ内部の発熱等の影響は受けにくい反面、貫通孔１０１ｂ，２０１ｂを通じての熱移動が大きく、空運転時における温度上昇が鈍い。そのため、通常運転時の温度に比して設定温度を高くとれないので、移送物の温度の変化に対応しにくく、また、設定温度を高くすると、空運転発生時の検知が遅れることとなる。特に、ステータは大きさ、ゴム材質等によって異なるが、かなり高価な部品であり、空運転で焼き付かせると、大きな損失となり、確実に検知することが必要であり、一方、誤検知による運転の停止も極力回避する必要がある。
【０００７】
また、貫通孔１０１ｂ，２０１ｂを設けていると、いわゆるＣＩＰ（クリーニング・イン・プラント）洗浄などには本質的に適さない。
【０００８】
さらに、テストデータからは非貫通孔の方が貫通孔よりも空運転時におけるステータの温度上昇が大きいことが確認されており、これはステータ内部の発熱等による影響が寄与していると考えられる。
【０００９】
そこで、本発明は、ステータの温度を検出する温度センサを取り付ける孔を貫通孔ではなく、非貫通孔とすることで、空運転を精度よく検出することができる一軸偏心ネジポンプを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、駆動手段にて回転駆動される雄ねじ形ロータを、雌ねじ形ステータ内に回転可能に嵌挿して偏心回転させることにより移送物を移送する一軸偏心ネジポンプにおいて、前記ステータに形成され前記ステータの内周面側が閉塞された非貫通孔と、該非貫通孔に嵌挿して取り付けられ前記ステータの温度を検出する温度検出センサと、前記温度検出センサよりの信号を受け、前記ステータの温度が設定温度を越えたときに、空運転であると判定する第１の空運転判定手段と、前記温度検出センサよりの信号を受け、前記ステータの温度上昇の勾配が設定温度勾配を越えたときに、空運転であると判定する第２の空運転判定手段とを備えるものである。ここで、温度上昇の勾配とは、単位時間当たりのステータの上昇温度の変化の割合を意味する。
【００１１】
請求項１の発明によれば、前述したように温度検出センサをステータの非貫通孔に設けるようにしているので、低回転・低吐出圧領域においては、移送物が存在している通常運転時においてはステータ内部の発熱等の影響も少なく、ステータの温度と移送物の温度とがあまり変わらない一方、移送物がない空運転時には、ステータの温度上昇が緩やかでかつ大きくなり、設定温度を、通常運転時の温度よりも１５〜２０℃程度と、充分余裕を持って大きく設定することができる。そのため、低回転・低吐出圧領域では、第１の空運転判定手段にて、前記ステータの温度が設定温度を越えたときに、空運転であると精度よく判定される。
【００１２】
一方、高回転・高吐出圧領域においては、通常運転時においても、ステータ内部の発熱等の影響によりステータの温度が移送物の温度よりかなり高めとなるので、ステータの検知温度が設定温度を越えることで空運転を検出することができないのに対し、空運転時にはステータ内部の発熱等の影響もあって通常運転時よりも温度上昇の勾配が大きくなることから、温度上昇の勾配が設定温度勾配を越えたときに、空運転と判定することができるので、第２の空運転判定手段にて、前記ステータの温度上昇の勾配が設定温度勾配を越えたときに、空運転であると精度よく判定され、運転領域に関係なく、確実な空運転の検知が可能とされる。このように空運転であると判定された場合には、警報手段を駆動して警報を発することで、作業者の注意を喚起するようにしてもよいし、ロータを回転駆動する駆動手段への電力の供給を遮断し、ポンプを直ちに停止させるようにしてもよい。
【００１３】
ところで、誤判定をなくす等の理由から、低回転・低吐出圧領域と高回転・高吐出圧領域とで、第１及び第２の空運転判定手段のいずれか一方のみが動作するように使い分けるようにすることも可能であるが、それらを併用しておくだけで、空運転であれば、運転領域に応じて、いずれかの空運転判定手段が空運転と判定するので、特に使い分ける必要もない。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１の一軸偏心ネジポンプにおいて、前記第２の空運転判定手段が、一定の周期で検出されるステータの温度に基づき温度上昇の勾配を順次演算し、その演算された温度上昇の勾配が設定温度勾配を越えるときに、空運転であると判定するものである。
【００１５】
請求項２の発明によれば、一定の周期でステータの温度が順次検出され、その検出された温度に基づき温度上昇の勾配が演算され、該温度上昇の勾配と設定温度勾配とが比較され、検出された温度上昇の勾配が設定温度勾配を越えると、空運転であると第２の空運転判定手段によって判定される。
【００１６】
請求項３の発明は、請求項１又は２の一軸偏心ネジポンプにおいて、前記第１及び第２の空運転判定手段が、それぞれ、前記設定温度及び設定温度勾配を変更可能である設定値変更部を備えるものである。
【００１７】
請求項３の発明によれば、例えば操作パネルの設定スイッチなどを操作することにより、第１及び第２の空運転判定手段の設定値変更部において、設定温度及び設定温度勾配が変更される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１は本発明に係る一軸偏心ネジポンプの一部である温度検出センサの取り付け部分の断面図である。
【００２０】
前記一軸偏心ネジポンプは、駆動手段（例えば駆動モータ）にて回転駆動される雄ねじ形ロータを、ゴムからなる雌ねじ形ステータ１内に回転可能に嵌挿して偏心回転させることにより移送物を移送するものであり、図１に示すように、前記ステータ１の厚肉部１ａには、取り付け孔２が形成され、該取り付け孔２に温度検出センサ３が嵌挿されることで取り付けられている。前記取り付け孔２は、内周面側が閉塞されステータ外筒４側が開口する非貫通孔である。
【００２１】
前記温度検出センサ３は、一部がステータ外筒４の外側に突出するように取り付け具５にて取り付けられるとともに、コントローラ６（図２参照）に信号を送るためのケーブル７側の接続具８Ａを着脱可能に接続するための接続受け具８Ｂが設けられている。
【００２２】
前記コントローラ６は、前記温度検出センサ３よりの信号を受け、前記ステータ１の温度が設定温度を越えたときに、空運転であると判定する第１の空運転判定手段６Ａと、前記温度検出センサ３よりの信号を受け、温度上昇の勾配が設定温度勾配を越えたときに、空運転であると判定する第２の空運転判定手段６Ｂとを備える。ここで、前記設定温度及び設定温度勾配は、第１の空運転判定手段６Ａが主として低回転・低吐出圧領域で空運転を判定し、第２の空運転判定手段６Ｂが主として高回転・高吐出圧領域で空運転を判定するように設定される。
【００２３】
そして、低回転・低吐出圧領域においては、前記第１の空運転判定手段６Ａによって、前記ステータ１の温度が設定温度を越えたときに、空運転であると判定し、警報手段１０に作動信号を出力する。その結果、警報手段１０によって、空運転であることを作業者に知らせる警報が発せられ、使用者の注意を喚起することになる。
【００２４】
また、高回転・高吐出圧領域においては、前記第２の空運転判定手段６Ｂによって、温度上昇の勾配が設定温度勾配を越えたときに、空運転であると判定し、警報手段１０に作動信号を出力する。その結果、前述した場合と同様に警報が発せられ、使用者の注意を喚起することになる。ここで、高回転・高吐出圧領域においては、一定の周期で温度上昇の勾配を順次演算し、その演算された温度上昇の勾配が設定温度勾配を一度でも越えれば、空運転であると判定するようにしてもよいが、前記第２の空運転判定手段６Ｂは、一定の周期で順次検出される温度上昇の勾配が設定温度勾配を越えることが、設定回数だけ連続するときに、空運転であると判定するように構成することで、空運転の判定精度を高め、誤判定が生じないようにしている。また、判定に他の条件（ポンプ回転速度、測定温度等）を組み合わせることや、温度勾配の値を累積して累積値で検知することにより、さらに判定精度を高めることも可能である。
【００２５】
すなわち、第２の空運転判定手段６Ｂによる空運転の判定は、図３に示すように、一定の周期でステータの温度が読み込まれ、そのステータ１の温度に基づいて、現在と、過去（一周期前）の温度ＰＶの差を、前記周期に相当する時間で除して、温度勾配を順次演算し、その演算された温度勾配と予め設定された設定温度勾配とを比較し、演算された温度上昇の勾配が設定温度勾配を越えると判断されることが、設定回数分だけ連続して生じると、警報手段１０に作動信号を出力し、警報手段１０が警報ブザー、警報ランプ等の警報を発することで、作業者の注意を喚起するようになっている。
【００２６】
また、前記警報の解除は、図示しないスイッチによって警報の保持が選択されていない場合は、前記演算された温度上昇の勾配が設定温度勾配未満になると、警報が解除されるようになっている。一方、警報の保持が選択されている場合は、電源がＯＦＦされるまで、警報が維持される。
【００２７】
なお、前記第１及び第２の空運転判定手段６Ａ，６Ｂは、それぞれ、前記設定温度及び設定温度勾配を変更可能である設定値変更部（図示せず）を備え、運転条件に応じて、前記設定温度及び設定温度勾配を変更可能である。
【００２８】
上記のように構成すれば、ステータ１の温度を検出する温度検出センサ３を、ステータ１の厚肉部１ａに形成した非貫通孔である取り付け孔２に嵌挿することで取り付けているので、ステータ１の内部（移送物が移送される部分）が外部に開放されていないこととなり、ＣＩＰ洗浄等に対応することが可能となる。
【００２９】
また、低回転・低吐出圧領域においては第１の空運転判定手段６Ａによって設定温度への到達により、高回転・高吐出圧領域においては第２の空運転判定手段６Ｂによって温度上昇の勾配が設定温度勾配を越えることにより、それぞれ空運転であると判定され、いずれの運転領域においても、ポンプの空運転を精度よく検出することができるようになる。つまり、空運転であれば、運転領域に応じて、いずれかの空運転判定手段６Ａ，６Ｂが空運転であると判定するので、いずれかの空運転判定手段６Ａ，６Ｂにて空運転であると判定されたときに、例えば警報を発することで、作業者の注意を喚起して、空運転でステータを焼き付かせるのを防止し、誤検知による運転が停止するのを回避することが可能となる。
【００３０】
前記実施の形態においては、ステータの温度や温度上昇の勾配のみに基づいてポンプの空運転を検出するようにしているが、移送物の温度を検出するセンサを別途設けて移送物の温度も検出するようにすれば、特に移送物が８０℃以上と周囲温度よりもかなり高くなる場合には、もし空運転であれば、ポンプ内部の温度が高くならないので、そのことを利用して検出精度を高めることもできる。
【００３１】
また、前記実施の形態においては、温度検出センサ３の取り付け具５がステータ外筒４の外側に位置するようにしているが、図４に示すように、取り付け具５をステータ外筒４及びステータ１の厚肉部１ａに形成される凹部内に位置させるようにすることも可能であり、温度検出センサ３の取り付け態様は制限されない。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は、以上に説明したような形態で実施され、以下に述べるような効果を奏する。
【００３３】
請求項１の発明は、温度検出センサにてステータの温度を検出し、第１の空運転判定手段によって、前記ステータの温度が設定温度を越えたときに、空運転と判定する一方、第２の空運転判定手段によって、ステータの温度上昇の勾配が設定温度勾配を越えたときに、空運転と判定するようにしているので、運転領域に応じていずれかの空運転判定手段が空運転を判定し、低回転・低吐出圧領域であっても高回転・高吐出圧領域であっても、空運転を精度よく検知することができる。
【００３４】
請求項２の発明は、一定の周期で検出されるステータの温度に基づき温度上昇の勾配を順次演算し、その演算された温度上昇の勾配が設定温度勾配を越えることが空運転であると判定するようにしているので、第２の空運転判定手段による空運転の判定精度が高まる。よって、第２の空運転判定手段によって主として空運転が判定される高回転・高吐出圧領域での判定精度が高まることになる。
【００３５】
請求項３の発明は、第１及び第２の空運転判定手段の設定値変更部において、設定温度及び設定温度勾配を、運転条件に応じて変更することができるので、運転条件に応じて最適の制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る一軸偏心ネジポンプの温度検出センサの取り付け部分の概略断面図である。
【図２】同ポンプの制御系のブロック図である。
【図３】本発明に係るポンプの、第２の空運転判定手段の温度上昇勾配による空運転の判定の説明図である。
【図４】他の実施の形態についての図１と同様の図である。
【図５】従来例についての図１と同様の図である。
【図６】従来例についての図４と同様の図である。
【図７】従来例についての図２と同様の図である。
【符号の説明】
１      ステータ
１ａ    厚肉部
２      取り付け孔（非貫通孔）
３      温度検出センサ
４      ステータ外筒
６      コントローラ
６Ａ    第１の空運転判定手段
６Ｂ    第２の空運転判定手段
１０      警報手段
【図１】
0004191857.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0004191857.tif 000006
【図６】
0004191857.tif 000007
【図７】
0004191857.tif 000008