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技術 集塵装置

出願人 株式会社東芝
発明者 小野俊生
出願日 2010年5月21日 (9年5ヶ月経過) 出願番号 2010-117596
公開日 2011年12月8日 (7年11ヶ月経過) 公開番号 2011-250487
状態 特許登録済
技術分野 電動機、発電機の冷却 回転形集電装置 電動機、発電機の集電
主要キーワード 磨耗係数 巻線型誘導電動機 中空部内周面 ダンパ駆動 回転摩擦 集塵ファン メンテナンス頻度 ブラシ温度
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2011年12月8日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

課題

集塵機能とともに良好な温度制御機能を有する集塵装置を提供する。

解決手段

巻線型誘導電動機1のスリップリング7とブラシ8を収容するコレクタ室9に風洞12を介して集塵室15と集塵ファン16を有する集塵部14を接続し、集塵ファン16により風洞12内に風を発生しコレクタ室9内部に外気を取り込んでコレクタ室9内部を負圧に保持させ、この状態で、ブラシ8より発生する粉塵Bを、風洞12を介して集塵室15で収集するようにしたもので、風洞12には、ダンパ17が設けられ、温度制御部18により予め設定された設定温度T0と温度センサ19より検出されるコレクタ室9内部の温度T1との比較結果に応じてダンパ17により風洞12内の風量を調整してコレクタ室9内部への外気の取り込み量を制御し、コレクタ室9の内部温度を制御する。

概要

背景

浄水場などに設置されるポンプには、例えば巻線型誘導電動機直流機などの大型の回転電機が用いられている。これら巻線型誘導電動機や直流機では、回転子側にスリップリングが設けられ、このスリップリングに常に接触するようにブラシが配置されている。このため、回転子とともに回転しているスリップリングに接触するブラシは、スリップリングの回転にともなう回転摩擦により摺動磨耗し、大量の磨耗粉粉塵として発生し、この粉塵が大気中に飛散されると周囲に多大な悪影響を及ぼすことがある。

そこで、従来、ブラシによる粉塵を大気中に飛散させないようにするため、スリップリングとブラシを密閉されたコレクタ室収納し、このコレクタ室内部の気圧を負圧に保持するとともに粉塵を外部に排出して収集する集塵装置が設けられている。

概要

集塵機能とともに良好な温度制御機能を有する集塵装置を提供する。巻線型誘導電動機1のスリップリング7とブラシ8を収容するコレクタ室9に風洞12を介して集塵室15と集塵ファン16を有する集塵部14を接続し、集塵ファン16により風洞12内に風を発生しコレクタ室9内部に外気を取り込んでコレクタ室9内部を負圧に保持させ、この状態で、ブラシ8より発生する粉塵Bを、風洞12を介して集塵室15で収集するようにしたもので、風洞12には、ダンパ17が設けられ、温度制御部18により予め設定された設定温度T0と温度センサ19より検出されるコレクタ室9内部の温度T1との比較結果に応じてダンパ17により風洞12内の風量を調整してコレクタ室9内部への外気の取り込み量を制御し、コレクタ室9の内部温度を制御する。

目的

本発明にかかる実施形態は、上記事情に鑑みてなされたもので、集塵機能とともに良好な温度制御機能を有する集塵装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

粉塵が発生する空間内部に外気を取り込み前記空間内部を負圧に保持して前記粉塵を収集する集塵装置本体と、前記空間内部の温度を検出する第1の温度検出手段と、前記第1の温度検出手段の検出温度に応じて前記空間内部への前記外気の取り込み量を調節し前記空間内部の温度を制御する温度制御手段と、を具備したことを特徴とする集塵装置。

請求項2

前記空間内部は、回転電機ブラシが収納され、前記集塵装置本体は、前記空間内部で前記ブラシより発生する粉塵を収集する通風路と、該通風路の風量を調整する風量調整手段を有し、前記温度制御手段は、前記第1の温度検出手段の検出温度に応じて前記風量調整手段による前記通風路の風量を調整し前記空間内部への前記外気の取り込み量を制御することを特徴とする請求項1に記載の集塵装置。

請求項3

前記風量調整手段は、前記通風路に設けられる風量調整用ダンパからなり、前記温度制御手段は、前記第1の温度検出手段の検出温度に応じて前記風量調整用ダンパによる風量調整を制御することを特徴とする請求項2記載の集塵装置。

請求項4

さらに外気の温度を検出する第2の温度検出手段を有し、前記温度制御手段は、前記第1の温度検出手段の検出温度に応じて調整される前記風量調整手段による前記通風路の風量を前記第2の温度検出手段の検出温度により補正可能にしたことを特徴とする請求項2記載の集塵装置。

請求項5

前記風量調整手段は、前記通風路の風量を調整可能な送風手段を有し、前記第1の温度検出手段の検出温度に応じて前記送風手段による送風量を制御することを特徴とする請求項2記載の集塵装置。

技術分野

0001

本発明の実施形態は、温度制御機能を有する集塵装置に関するものである。

背景技術

0002

浄水場などに設置されるポンプには、例えば巻線型誘導電動機直流機などの大型の回転電機が用いられている。これら巻線型誘導電動機や直流機では、回転子側にスリップリングが設けられ、このスリップリングに常に接触するようにブラシが配置されている。このため、回転子とともに回転しているスリップリングに接触するブラシは、スリップリングの回転にともなう回転摩擦により摺動磨耗し、大量の磨耗粉粉塵として発生し、この粉塵が大気中に飛散されると周囲に多大な悪影響を及ぼすことがある。

0003

そこで、従来、ブラシによる粉塵を大気中に飛散させないようにするため、スリップリングとブラシを密閉されたコレクタ室収納し、このコレクタ室内部の気圧を負圧に保持するとともに粉塵を外部に排出して収集する集塵装置が設けられている。

先行技術

0004

特開平3−40735号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかし、スリップリングとブラシを収納したコレクタ室内部の温度は、スリップリングとブラシの間の電路抵抗による発熱により常に高い状態にあり、炭素(カーボン)を主構成要素とするブラシにとって、ブラシ温度所定値を超える高温になると、磨耗係数が上昇しブラシ磨耗が増大して磨耗の進行が早まり、ブラシのメンテナンス頻度交換頻度)が高くなるという問題を生じる。

0006

本発明にかかる実施形態は、上記事情に鑑みてなされたもので、集塵機能とともに良好な温度制御機能を有する集塵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

0007

上記の課題を解決するために、
請求項1記載の発明は、粉塵が発生する空間内部に外気を取り込み前記空間内部を負圧に保持して前記粉塵を収集する集塵装置本体と、前記空間内部の温度を検出する第1の温度検出手段と、前記第1の温度検出手段の検出温度に応じて前記空間内部への前記外気の取り込み量を調節し前記空間内部の温度を制御する温度制御手段と、を具備したことを特徴としている。

0008

請求項2記載の発明は、請求項1記載において、前記空間内部は、回転電機のブラシが収納され、前記集塵装置本体は、前記空間内部で前記ブラシより発生する粉塵を収集する通風路と、該通風路の風量を調整する風量調整手段を有し、前記温度制御手段は、前記第1の温度検出手段の検出温度に応じて前記風量調整手段による前記通風路の風量を調整し前記空間内部への前記外気の取り込み量を制御することを特徴としている。

0009

請求項3記載の発明は、請求項2記載において、前記風量調整手段は、前記通風路に設けられる風量調整用ダンパからなり、前記温度制御手段は、前記第1の温度検出手段の検出温度に応じて前記風量調整用ダンパによる風量調整を制御することを特徴としている。

0010

請求項4記載の発明は、請求項2記載において、さらに外気の温度を検出する第2の温度検出手段を有し、前記温度制御手段は、前記第1の温度検出手段の検出温度に応じて調整される前記風量調整手段による前記通風路の風量を前記第2の温度検出手段の検出温度により補正可能にしたことを特徴としている。

0011

請求項5記載の発明は、請求項2記載において、前記風量調整手段は、前記通風路の風量を調整可能な送風手段を有し、前記第1の温度検出手段の検出温度に応じて前記送風手段による送風量を制御することを特徴としている。

図面の簡単な説明

0012

本発明の第1の実施形態の集塵装置の概略構成を示す図。
本発明の第2の実施形態の集塵装置の概略構成を示す図。
本発明の第3の実施形態の集塵装置の概略構成を示す図。

実施例

0013

以下、本発明の実施形態について、詳細に説明する。

0014

(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態にかかる集塵装置を回転電機としての巻線型誘導電動機に適用した場合の概略構成を示している。

0015

図1において、1は巻線型誘導電動機で、この巻線型誘導電動機1は、略円筒状をしたハウジング2を有している。ハウジング2は、中空部内周面固定子巻線3aが施された固定子3を備え、この固定子3の中空部には回転子巻線4aが施された回転子4が回転可能に配置されている。この場合、回転子4は回転軸5を有し、この回転軸5をハウジング2の両端に設けられたエンドブラケット2a、2bに軸受6a、6bを介して保持され、回転可能になっている。

0016

回転軸5には、スリップリング7が設けられている。このスリップリング7は、回転子4の回転子巻線4aに電気的に接続されている。スリップリング7には、ブラシ8が対応して配置されている。ブラシ8は、不図示の弾性部材によりスリップリング7に対して所定の押圧力で接触され、スリップリング7に対する電路が形成されている。また、ブラシ8は、ハウジング2外部に配置される不図示の端子に電気的に接続されている。

0017

ハウジング2内部は、仕切り板91により仕切られ、スリップリング7とブラシ8が配置される空間がコレクタ室9として形成されている。仕切り板91は、固定子3や回転子4が配置される空間側に、ブラシ8より発生する粉塵Bが行かないようにするためのものでもある。

0018

ハウジング2には、コレクタ室9内部に貫通する複数の開口部10が形成されている。これら開口部10は、外気をコレクタ室9内部に取り込むためのものである。また、ハウジング2には、排出口11が形成されている。この排出口11には、通風路として風洞12が連通され、この風洞12を介して集塵装置本体13が接続されている。風洞12は、コレクタ室9内部でブラシ8より発生する粉塵Bを、排出口11を介して送風により集塵装置本体13側に送り込む。ここでの風洞12は、集塵装置本体13の一部を構成している。

0019

集塵装置本体13は、粉塵Bが発生するコレクタ室9内部に開口部10を通して外気を取り込むことでコレクタ室9内部を負圧に保持して粉塵Bを収集するもので、集塵部14、風量調整手段としてのダンパ17および温度制御手段としての温度制御部18を有している。

0020

集塵部14は、集塵室15と送風手段としての集塵ファン16を有するとともに、集塵室15を、ダンパ17を介して風洞12に接続されている。集塵ファン16は、一定速度で回転していて風洞12内に図示矢印A方向の風を発生させ、コレクタ室9内に開口部10を通して外気を取り込むとともにコレクタ室9内部を常に負圧に保持させる。集塵室15は、フィルタ15aを有しており、風洞12内に発生する図示矢印A方向の風によりコレクタ室9内部の粉塵Bを空気と共に取り込み、このうち空気のみをフィルタ15aを通して外部に排出することで粉塵Bを収集する。ダンパ17は、ダンパ駆動部17aにより駆動され風洞12の断面積を変化可能にしたもので、このときの断面積の変化により風洞12内の風量を調整可能にしている。温度制御部18は、コレクタ室9内部の温度を制御するもので、予め所定温度に設定された設定温度T0と第1の温度検出手段としての温度センサ19より検出されるコレクタ室9内部の温度T1が与えられ、これら設定温度T0と温度T1との比較結果に応じてダンパ駆動部17aの制御信号を発生し、ダンパ17により風洞12内の風量を調整してコレクタ室9内部への外気の取り込み量を制御し、コレクタ室9の内部温度が常に設定温度T0になるようにする。この場合、設定温度T0は、コレクタ室9内のブラシ8にとって磨耗の進行を抑制するのに最適な摩擦係数が維持できる温度に設定される。この設定温度T0は、ブラシ8の種類などによって異なる最適な値が用意される。

0021

次に、このように構成した実施形態の作用を説明する。

0022

いま、巻線型誘導電動機1の固定子3に対し回転子4が回転している状態で、回転軸5に設けられたスリップリング7に接触されるブラシ8には、スリップリング7の回転にともなう回転摩擦により摺動磨耗し、磨耗粉が発生する。この磨耗粉は、粉塵Bとしてコレクタ室9内に充満している。

0023

集塵装置本体13では、集塵部14の集塵ファン16が一定速度で回転され、風洞12内に図示矢印A方向の風を発生させる。これにより、コレクタ室9内部には、開口部10を通して外気が取り込まれコレクタ室9内部が常に負圧に保持される。この状態で、集塵室15には、風洞12内に発生する風によりコレクタ室9内部の粉塵Bが排出口11より排出され、風洞12を通って空気と共に取り込まれ、このうち空気のみがフィルタ15aを通して外部に排出されて粉塵Bが収集される。

0024

温度センサ19より検出されるコレクタ室9内部の温度T1が温度制御部18に入力される。温度制御部18では、温度センサ19より検出されたコレクタ室9内部の温度T1と予め設定された設定温度T0とを比較し、この比較結果を制御信号としてダンパ17のダンパ駆動部17aに出力する。ダンパ17は、温度制御部18からの制御信号に応じてダンパ駆動部17aが駆動され、風洞12の断面積を変化して風洞12内の風量を調整する。これにより、このときの風洞12内の風量に応じてコレクタ室9内部への外気の取り込み量が調整され、コレクタ室9の内部温度が制御される。

0025

ここで、温度制御部18は、コレクタ室9内部の温度T1が高い場合は、風洞12内の風量を増加させるようにダンパ17を制御しコレクタ室9内部への外気の取り込み量を増加させてコレクタ室9内部の温度T1を下げるように制御し、逆に、コレクタ室9内部の温度T1が低い場合は、風洞12内の風量を減少させるようにダンパ17を制御し、コレクタ室9内部への外気の取り込み量が減少させてコレクタ室9内部の温度T1を上げるように制御する。これにより、コレクタ室9内の温度は、常に設定温度T0、つまり、ブラシ8にとって磨耗の進行を抑制する最適な摩擦係数が維持できる所定温度に調整される。

0026

したがって、このような実施形態によれば、巻線型誘導電動機1のスリップリング7とブラシ8を収容するコレクタ室9に風洞12を介して集塵室15と集塵ファン16を有する集塵部14を接続し、集塵ファン16により風洞12内に風を発生しコレクタ室9内部に外気を取り込んで、コレクタ室9内部を負圧に保持させ、この状態で、ブラシ8より発生する粉塵Bを、風洞12を介して集塵室15で収集するようなもので、風洞12には、ダンパ17が設けられ、温度制御部18により予め設定された設定温度T0と温度センサ19より検出されるコレクタ室9内部の温度T1を比較し、この比較結果に応じてダンパ17により風洞12内の風量を調整してコレクタ室9内部への外気の取り込み量を制御し、コレクタ室9の内部温度を所定の温度、ここでは設定温度T0になるように制御するようにした。これにより、コレクタ室9内でブラシ8より発生する粉塵Bを集塵部14の集塵室15に収集できると同時に、コレクタ室9の内部温度を、常に設定温度T0、つまり、コレクタ室9内のブラシ8にとって摺動磨耗の進行を抑制できる最適な摩擦係数を維持可能な温度に調整できるので、ブラシ8の寿命延ばすことができ、メンテナンス頻度(交換頻度)を低く抑えることができる。

0027

(第2の実施形態)
図2は、本発明の第2の実施形態にかかる集塵装置を巻線型誘導電動機に適用した場合の概略構成を示している。ここで、図2は、図1と同一部分には同符号を付している。

0028

第2の実施形態では、巻線型誘導電動機1のコレクタ室9の外部に外気温度を検出する第2の温度検出手段として温度センサ20が設けられている。この温度センサ20は、コレクタ室9に取り込まれる外気の温度をできるだけ正確に検出するためコレクタ室9の開口部10の近傍に配置されるのが好ましい。

0029

温度センサ20より検出される温度T2は、温度制御部18に与えられる。温度制御部18は、予め所定温度に設定された設定温度T0と温度センサ19より検出されるコレクタ室9内部の温度T1の比較結果を、温度センサ20より検出される温度T2により補正してダンパ17の制御信号を発生する。例えば、外気温度が高く、コレクタ室9内部の温度T1が高い場合は、ダンパ17による風洞12内の風量調整によりコレクタ室9内部への外気の取り込み量を抑制するように補正し、逆に、コレクタ室9内部の温度T1が低い場合は、ダンパ17による風洞12内の風量調整によりコレクタ室9内部への外気の取り込み量を増加させるように補正する。また、外気温度が低く、しかもコレクタ室9内部の温度T1が高い場合は、ダンパ17による風洞12内の風量調整によりコレクタ室9内部への外気の取り込み量を増加するように補正し、逆に、コレクタ室9内部の温度T1が低い場合は、ダンパ17による風洞12内の風量調整によりコレクタ室9内部への外気の取り込み量を抑制するように補正する。

0030

このようにしても、第1の実施形態と同様な効果を得られ、さらに、外気温度、つまり温度センサ20より検出される外気の温度T2によってコレクタ室9内部への外気の取り込み量をさらに調整することができ、コレクタ室9内部の温度を、きめ細かに精度よく制御できるので、この場合も、コレクタ室9の内部温度を、ブラシ8にとって最適な摩擦係数を維持できる温度に常に調整することができる。

0031

(第3の実施形態)
図3は、本発明の第3の実施形態にかかる集塵装置を巻線型誘導電動機に適用した場合の概略構成を示している。ここで、図3は、図2と同一部分には同符号を付している。

0032

この場合、第3の実施形態では、図2に示すダンパ17を削除する。そして、温度制御部18には、風量調整手段としてインバータ21と集塵ファン22が接続されている。この場合、インバータ21は、温度制御部18の制御信号に基づいて集塵ファン22の回転速度を制御する。例えば、コレクタ室9内部の温度T1が高い場合は、インバータ21により集塵ファン22の回転速度を上げて風洞12内の風量を増加させコレクタ室9内部への外気の取り込み量を増加させてコレクタ室9内部の温度T1を下げるように制御し、逆に、コレクタ室9内部の温度T1が低い場合は、インバータ21により集塵ファン22の回転速度を下げて風洞12内の風量を減少させ、コレクタ室9内部への外気の取り込み量が減少させてコレクタ室9内部の温度T1を上げるように制御する。

0033

この場合も、第2の実施形で述べたように、温度制御部18は、予め所定温度に設定された設定温度T0と温度センサ19より検出されるコレクタ室9内部の温度T1の比較結果を、温度センサ20より検出される温度T2により補正してインバータ21の制御信号を発生する。

0034

このようにしても、第1の実施形態と同様な効果を得られ、さらに、風量調整手段は、インバータ21と集塵ファン22により構成できるので、風量調整手段として、構成が簡単で装置の小型化を実現することができる。

0035

なお、かかる第3の実施形態は、外気の温度を検出する温度センサ20を設けていないものにも適用できるのは勿論である。

0036

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものでなく、実施段階では、その要旨を変更しない範囲で種々変形することが可能である。上述した実施形態では、回転電機として巻線型誘導電動機について述べたが、ブラシを有する直流電動機にも適用することができる。また、本発明の集塵装置は、回転電機にのみに限定されず、粉塵を発生する空間内部の粉塵を集塵部で収集すると同時に、空間内部の温度を所定の温度に制御する必要のあるものならば、回転電機以外の他の機器にも適用できることは勿論である。

0037

さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施の形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題を解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。

0038

1…巻線型誘導電動機、2…ハウジング
3…固定子、4…回転子、5…回転軸
7…スリップリング、8…ブラシ
9…コレクタ室、10…開口部、11…排出口
12…風洞、13…集塵装置本体、14…集塵部
15…集塵室、15a…フィルタ
16…集塵ファン、17…ダンパ、18…温度制御部
19…温度センサ、20…温度センサ、21…インバータ
22…集塵ファン

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