JP2000257584A - 自動運転水中ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特別な電極をケーシング本体から突出させる
ことなく、製作・組付けが容易でコストを削減すると共
に手荒な取扱いをされても電極が折損するようなことが
なく、かつ電極表面の汚れや析出物付着の影響を受けに
くい自動運転水中ポンプを提供する。 【解決手段】 水中モータを覆って形成されたハウジン
グ（Ｈ）の第１の部分（８）をハウジング（Ｈ）の第２
の部分（１）から電気的に絶縁し、この絶縁された第１
の部分（８）を水面検知用第１電極（Ｐ１）とし、その
第１電極（Ｐ１）よりも低い位置にある水中モータのハ
ウジング（Ｈ）の第２の部分（１）を第２電極（Ｐ２）
とし、自動運転制御装置（１１）は水中ポンプが設置さ
れている槽等の水位が第１電極（Ｐ１）に達し、第１電
極（Ｐ１）と第２電極（Ｐ２）間とが電気的に導通する
ことによって水位を検知し、その検知信号によってポン
プを運転し、遅延回路（２５）の動作によって予め設定
された遅延回路定数に基づき一定時間後にポンプを停止
させる機能を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、土木工事現場にお
ける排水や浄化槽での汚水の移送に簡便に設置でき、且
つ、ポンプを電源に接続することだけで水位に応じた自
動運転可能な自動運転運転回路を内蔵した自動運転水中
ポンプに関し、特に水位の検知に電極を使用したものに
関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０で示す従来技術は、静電容量型レ
ベルスイッチを有する水中ポンプを開示している。より
詳細に述べると、図１０で示す水中ポンプは、上限電極
４１と下限電極４２とをポンプ本体４３の上部及び下部
に所要間隔を保って取付け、また共通電極をポンプ本体
部として、共通電極と上限、下限電極間で形成される揚
液の静電容量を検知してポンプを自動運転させる静電容
量型レベルスイッチを有する水中ポンプである。

【０００３】図１１は、さらに別の従来技術を示してお
り、電動ポンプの自動運転装置に関するものである。図
１１で示す従来技術においては、外部ケーシング３３と
電気的に絶縁して導出された電極３４を設け、その電極
３４を第１電極とし、外部ケーシング３３を第２電極と
して構成されている。移送対象となる導電性液体３１の
液位が上昇して第１電極に達すると、第１電極と第２電
極との間に電気的導通が生じ、これによって液位を検出
し、ポンプ３２を自動運転させている。そして、ポンプ
運転開始後はタイマー設定により一定時間、両極間の電
圧印加の停止が行われることが示されている。

【０００４】これらの従来技術においては、何れもポン
プ本体部を共通電極としているが、図１１の方式は図１
０の方式と比較して液位検知電極が一本であることに特
徴がある。そして、これらの技術は、何れも特別な電極
をポンプ或いはモータの外部に設けており、電極導出部
の絶縁処理や気密処理にコストがかかり、より安価な製
品を提供するのに限界があった。

【０００５】また、土木工事現場における排水に用いる
自動運転式水中ポンプでは、ポンプの作動環境が劣悪で
あり、ポンプに対する取扱いが一般的に粗く、図１１の
様な突出した電極形状を用いた場合には、当該電極の突
出した部分が折損する等のトラブルが発生し易いという
問題があった。

【０００６】一方、図１０の様な突出しない電極構造で
は実際上、電極表面積を十分に確保することが困難で、
汚水による汚れや工事現場での排水では炭酸カルシウム
の表面付着等によって液の検出感度が大きく影響を受
け、自動運転が出来なくなってしまう、という問題が存
在する。

【０００７】さらに、図１０及び図１１で示す様な従来
の電極方式自動運転水中ポンプにおいては、外部ケーシ
ングからの電極の導出位置で液位検知位置が決定されて
おり、ポンプの設置環境に応じた始動液位の調整が困難
であり、利便性においても改善の余地が存在していた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した従来
技術における問題点に鑑みて提案されたものである。本
発明の最大の課題は、ポンプ本体の一部を利用して液位
検知電極及び共通電極を形成することで、特別な電極を
外部ケーシングと電気的に絶縁して導出するためのコス
トを削減することである。以って、より安価な製品を市
場に提供することを課題としている。

【０００９】また、本発明は、特別な電極をケーシング
本体から突出させないことで、手荒な取扱いをされても
電極が折損することのない堅牢なポンプの提供をも課題
としている。

【００１０】さらに、ポンプ本体の一部を利用して液位
検知電極及び共通電極を形成することで、従来の液位検
知電極と比較して広い表面積の電極を実現することと、
電極表面の汚れや析出物付着の影響を受け難い、安定し
た液位検出電極を実現することも課題としている。

【００１１】これに加えて本発明は、ポンプの設置環
境、即ち、流入或いは湧水量、水槽面積といった条件に
応じて、液位検知位置の設定が変えられる様な自動運転
水中ポンプを提供することも課題としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の自動運転水中ポ
ンプは、水中モータの軸に羽根車を取付けたモータポン
プであって、水位検知電極からの信号に基づいてポンプ
を自動運転させる自動運転制御装置を有する自動運転水
中ポンプにおいて、水中モータのハウジングのモータフ
レーム以外の部分を前記ハウジングのその他の部分に対
して電気的に絶縁し、前記モータフレーム以外の部分を
水位検知用第１電極とし、前記その他の部分を水位検知
用第２電極とし、前記自動運転制御装置は、水中ポンプ
設置箇所の水位が第１電極に達して第１電極と第２電極
間とが電気的に導通することにより当該水位を検知し、
当該水位を検知した旨の信号を発生し、当該信号によっ
て前記水中モータを作動せしめる機能を有する様に構成
されている。

【００１３】ここで本明細書において、「水」なる単語
は、所謂汚水や各種溶液等も包含する概念として用いら
れている。

【００１４】上述した様な構成を具備する本発明によれ
ば、水中ポンプのハウジングを構成している部分であっ
てモータフレーム以外の部分（水中モータのハウジング
のモータフレーム以外の部分：例えばモータカバー）
を、ハウジングを構成する部品であると同時に水位検知
電極（水位検知用第１電極）そのものとして利用し、そ
れ以外の部分（前記その他の部分：前記第１電極を構成
する部分以外の部分、例えばモータフレーム）を第２電
極として用いている。従って、例えば図１に示す各種部
材を例にとれば、自動運転制御装置（１１）からの第１
電極との接続用リード線（１３）を端子ねじ（１５）を
介して、直接モータカバー内面に接続をするだけで、モ
ータカバー（８）が第１電極（水位検知電極：ハウジン
グのモータフレーム以外の部分）となる。さらに、自動
運転制御装置（１１）からの第２電極との接続用リード
線（１２）を端子ねじ（１４）を介してモータフレーム
（１：前記その他の部分）の一部に接続すれば、本発明
の主要な構成要素である自動運転用水位検知部が構成さ
れる。従って本発明によれば、単に特別な電極を設ける
ための費用を削減できるだけでなく、自動運転制御装置
の組付けの為の所要時間も短縮することが出来る。

【００１５】また本発明によれば、例えばモータカバー
のような大きな構造体そのものが電極として利用されて
いるので、従来の自動運転型水中ポンプの電極と比べ
て、水位検知用の電極の面積を飛躍的に増加させること
が出来る。その結果、この種の水中ポンプにおいて従来
から問題とされていた電極表面への汚れや、異物及び析
出物の付着の影響を受け難くなる。すなわち、安定した
水位検出電極が実現できる。

【００１６】本発明において、ハウジングが塗装された
場合には、電極としての機能を喪失する恐れがある。し
かし、第１の電極を構成する部材（水中モータのハウジ
ングのモータフレーム以外の部分：例えばモータカバ
ー）では、ハンドル部及びハンドル取付けボルトをステ
ンレス鋼で構成すれば、この部分は一般に塗装されない
ので、前記ハウジングのモータフレーム以外の部分（第
１電極を構成する部分）の全体が電極としての接能を失
うことはない。ステンレス鋼表面は隙間腐食を防止する
ために塗装されないのが一般であるし、そして、この部
分を塗装しないように取扱説明書等で指示することもで
きるからである。

【００１７】そして本発明によれば、従来の方式で設け
られていた外部ケーシングと電気的に絶縁して導出させ
た特別な電極は設けていない。

【００１８】一般に水中ポンプのハウジングは気密性、
堅牢性を有している必要があり、モータフレームやモー
タカバーは他の部材と金属面で接触させ、且つ、互いに
ボルトで堅固に締結されるので、それぞれの部品は電気
的に導通された状態になっている。これに対して本発明
では、第１電極を構成する部分（例えばモータカバー）
を、例えばガスケットとしての機能を兼ね備えた絶縁シ
ートによって、第２電極を構成する部分（例えばモータ
フレーム）と金属面で接触することを防止し、且つ、両
者の締結ボルト自体にも例えば絶縁コーティングを施し
たボルトを使用して、第１電極を構成する部分（例えば
モータカバー）と第２電極を構成する部分（前記その他
の部分：例えばモータフレーム）との間を、空気中にお
いて電気的に絶縁した状態にしている。そして、モータ
カバーと前記その他の部分とを電気的に絶縁することに
より、モータカバーをアルミニウム、鋳鉄或いはステン
レス鋳鋼等で製作して、液位検知用第１電極として用い
ることが可能となったのである。

【００１９】本発明の実施に際して、前記自動運転制御
装置は遅延回路を備えており、第１電極と第２電極とが
電気的な導通を遮断されたことを検知した後、前記遅延
回路の作動によって且つ予め設定された遅延回路定数に
基づいて、一定時間後にポンプを停止させる機能を有す
る様に構成されているのが好ましい。

【００２０】また、前記モータフレーム以外の部分に、
前記その他の部分よりも突出した突出部を設け、その突
出部に結合手段によって延長電極を取付けているのが好
ましい。この様に構成すれば、水位検知位置をより低水
位側へ変えたい場合の対応として、前記突出部に取り付
けられる延長電極の長さを、所望の水位検知位置に対応
する長さとすれば良いのである。

【００２１】さらに本発明において、前記第１電極を構
成している前記モータフレーム以外の部分と、前記第２
電極を構成している前記その他の部分との境界部分に、
ハウジングと同一の断面形状を有する絶縁部材を介装さ
せるのが好ましい。かかる構成を採用すれば、前記モー
タフレーム以外の部分（例えばモータカバー）と、前記
その他の部分（例えばモータフレーム）とを結合するに
際して用いられる締結部材に、絶縁処理を施す必要が無
くなる。そのため、かかる構成によれば、本発明の自動
運転水中ポンプの組み立てに際しては、絶縁処理を施し
ていない通常の締結部材（ボルト等）により前記モータ
カバーと前記絶縁部材とを結合し、そして、当該通常の
締結部材により前記絶縁部材と前記その他の部分（例え
ばモータフレーム）とを締結すれば良い。前記絶縁部材
を介装する構成を採用すれば、モーターカバーの組み立
てに際して特殊な締結部材（絶縁処理を施したボルト
等）を使用する必要が無く、通常のボルトの様な締結部
材を用いれば良いので、頻繁にメインテナンスを行う必
要がある場合に、特に好適である。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図１−
図５に基づいて説明する。図１及び図２は本発明に基づ
く第１の実施形態を示す水中モータポンプの構成を示し
ており、図１は全体の構成を示しており、図２はその主
要部の構成を示している。図１及び図２において、縦型
水中モータの軸２の下端に羽根車３が羽根止めナット４
によって取付けられており、該羽根車３を内蔵したポン
プケーシング５が中間ケーシング６を介してモータフレ
ーム１の下部に取付けられている。ここに符号５１はポ
ンプの吸込口、５２はポンプ吐出口である。

【００２３】モータフレーム１の上部にはブラケット７
及びモータカバー８が取付けられ、これらはガスケット
と絶縁シートの機能を持つ絶縁部材９を介してボルト１
０によってモータフレーム１上部に組み付けられ、ハウ
ジングＨが構成されている。ボルト１０の表面は高分子
絶縁材がコーティングされており、ブラケット７とモー
タカバー８は電気的に絶縁されている。

【００２４】絶縁部材９は図６、図７において詳細に示
されている。なお図６、図７において、符号９Ｈはボル
ト孔を示しており、該ボルト孔９Ｈに絶縁処理を施され
た前記ボルト１０が挿入されて、絶縁部材９を結合する
のである。

【００２５】ここで、符号１１は内蔵された自動運転制
御装置を示し、この自動運転制御装置１１から配線され
たリード線１３は接続端子用ねじ１５によってモータカ
バー８に接続されている。また、自動運転制御装置１１
から配線された他のリード線１２は接続端子用ねじ１４
によってブラケット７に接続されている。ブラケット７
はモータフレーム１に金属接触しており、電気的に導通
している。そして、モータフレーム１は中間ケーシング
６及びポンプケーシング５と金属接触或いはボルトによ
って電気的に導通しており、絶縁部材９で絶縁されたモ
ータカバー８を除く他の水中モータ及びポンプハウジン
グは電気的には一体である。

【００２６】かかる構成により、図１、図２の実施形態
において、モータカバー８は「水中モータのハウジング
のモータフレーム以外の部分」として、水位検知用第１
電極を構成する。一方、モータフレーム１、中間ケーシ
ング６、ポンプケーシング５は、「前記その他の部分」
として、水位検知用第２電極を構成する。

【００２７】図１中、符号１６はポンプ搬送用のハンド
ル、１７は電源供給用のケーブル、そして１８はモータ
の過熱保護用オートカットを示している。

【００２８】図３は本発明における自動運転制御装置１
１の構成の一実施形態を示すものである。符号２１は発
振回路で交流矩形波が出力され、もし水位が第１電極Ｐ
１と第２電極Ｐ２を導通させるレベルに達しておれば水
位検知回路２４が動作し、遅延回路２５、バッファ回路
２６を介して開閉手段２７をオン状態にし、モータＭを
始動させる。なお、上述した通り、モータカバー８が第
１電極Ｐ１に相当し、その他のハウジング部分（例え
ば、モータフレーム１）が第２電極Ｐ２に対応する。

【００２９】次に、図１−図３で示す実施形態の作用を
説明する。水位がモータカバー８にまで到達すると、換
言すれば水位が水位検知用第１電極まで到達すれば、水
位検知用第２電極の一部であるモータフレーム１と、水
位検知用第１電極であるモーターカバー８とは、ポンプ
作動流体である水により電気的に接続されて、図３で説
明した様に閉回路を形成し、モータＭを始動させる。

【００３０】ポンプが排水することによって水位が低下
し、モータカバー８よりも低くなると、上述した通りモ
ータフレーム１とモータカバー８とは電気的に絶縁され
ているので、図３において電極Ｐ１、Ｐ２間は開放さ
れ、図３の回路は開いてしまう。ここで、遅延回路２５
は、Ｐ１−Ｐ２間の導通が遮断されてから予め設定され
た遅延回路定数に基づき一定時間後にオフ信号を開閉手
段２７に送り、ポンプを停止させる。

【００３１】図４は本発明の第２実施形態を示してい
る。図４で示す実施形態では、水中モータ及びポンプハ
ウジングＨの第２の部分から電気的に絶縁されたモータ
カバー８の側面の一部に突出部８１が形成されており、
該突出部８１に結合手段であるねじで結合された延長電
極８２が下方に向けて取付けられている。

【００３２】ここで、延長電極８２は例えばステンレス
鋼製の丸棒で作られ、従って、用途に応じて任意の長さ
に設定できる。この方式を用いれば、より低水位からポ
ンプを始動させたい場合に、簡便な始動水位変更手段を
提供することができる。その他の構成及び作用効果につ
いては、図４の実施形態は図１−図３の実施形態と同様
である。

【００３３】図５は本発明の第３実施形態を示してい
る。図５において、モータカバー８とモータフレーム１
との間（水面検知用第１電極を構成しているモータカバ
ー８と、水面検知用第２電極を構成している前記その他
の部分との境界部分）には、例えば合成樹脂の様な絶縁
材で製造された絶縁性部材２０が介装されている。そし
て、モータカバー８と絶縁性部材２０とはボルト９１Ｌ
（図５では１つのみ表示）により結合されており、モー
タフレーム１と絶縁性部材とはボルト９１Ｒ（図５では
１つのみ表示）により結合されており、その結果、モー
タカバー８、絶縁性部材２０、モータフレーム１が一体
に結合される。

【００３４】絶縁性部材２０については、図８、図９で
詳細に示されている。図８、図９において、符号２２で
示す凹部は、モータフレーム１と絶縁性部材とを結合す
るボルト９１Ｒのヘッドが収容される空間であり、符号
２４はボルト９１Ｒが挿入されるボルト孔である。また
符号２６は、モータカバー８と絶縁性部材２０とを結合
するボルト９１Ｌの軸とが係合する雌ネジ部が形成され
たボルト孔である。

【００３５】この様な絶縁性部材２０を介してモータフ
レーム１とモータカバー８との組み付けを行うに際して
は、先ず、ボルト９１Ｒにより、絶縁性部材２０をモー
タフレーム１に結合する。そして、ボルト９１Ｌによ
り、モータカバー８を絶縁性部材２０に結合すれば良い
のである。

【００３６】ここで、ボルト９１Ｒとボルト９１Ｌは、
金属製の部材（モータカバー８或いはモータフレーム
１）と絶縁性部材２０とを結合しており、モータカバー
８とモータフレーム１とを直接結合するものではない。
従って、ボルト９１Ｒ、９１Ｌとして、絶縁処理を行わ
ない通常のボルトを使用しても、モータカバー８とモー
タフレーム１とが電気的に結合されてしまう事は無い
（絶縁状態は維持される）。すなわち、高分子絶縁材が
コーティングされたボルトの使用が必要となる図１−図
３の実施形態とは異なり、図５の実施形態によれば、一
般のボルトを用いれば良いので、特にメインテナンスの
頻度が高いポンプにおいては有利である。

【００３７】

【発明の効果】本発明の作用効果を、以下に列挙する。 （１） ポンプ本体の一部を利用して水位検知電極及び
共通電極を形成することができるので、特別な電極をハ
ウジングと電気的に絶縁して突出する必要がない。その
ため、その電極を製作・組付けするための費用・工数を
削減することができる。これによってより安価に製品を
市場に提供することができる。 （２） 特別な電極をハウジングから突出させていない
ことで、ポンプに対して手荒な取扱いが為されても電極
が折損することが無い様な、堅牢なポンプを提供するこ
とが出来る。これによって土木工事現場における排水用
の自動運転式水中ポンプのように、手荒な取扱いがされ
る場合でも、破損をしない信頼性の高いポンプが提供で
きる。 （３） ポンプ本体の一部を利用して水位検知電極及び
共通電極を形成することで、従来の水位検知電極と比較
して広い表面積を有する電極を設けることが出来るの
で、電極表面の汚れや析出物付着の影響を受けにくい安
定した水位検出電極を設けることができる。 （４） 第１電極を構成している前記モータカバーに、
前記その他の部分よりも突出した突出部を設け、その突
出部に結合手段によって延長電極を取付けている様に構
成した場合には、流入或いは湧水量、水槽面積といった
各種条件に対応して、水位検知位置の設定を低くするこ
とが出来る。その結果、より低水位からポンプを始動さ
せたい場合にも簡便に対応することがでさる。 （５） 前記第１電極を構成している前記モータカバー
と、前記第２電極を構成しているハウジングのその他の
部分との境界部分に、ハウジングと同一の断面形状を有
する絶縁部材を介装させれば、締結部材（ボルト）等に
対して特殊な絶縁材をコーティング処理を施す必要が無
くなり、メインテナンスを頻繁に行う用途に対しても利
便性の高い自動運転水中ポンプを提供することが出来
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自動運転水中ポンプの一実施形態を示
す断面図。

【図２】図１で示す自動運転水中ポンプの部分断面図。

【図３】図１、図２の実施形態で用いられている自動運
転制御装置の構成を示す図。

【図４】本発明の自動運転水中ポンプの第２実施形態を
示す断面図。

【図５】本発明の自動運転水中ポンプの第３実施形態を
示す断面図。

【図６】本発明の第１実施形態で用いられる絶縁部材を
示す平面図。

【図７】図６で示す絶縁部材の正面断面図。

【図８】本発明の第３実施形態で用いられる絶縁性部材
を示す平面図。

【図９】図８のＡＯＡ矢視断面図。

【図１０】従来技術の１例を示す図。

【図１１】図１０とは別の従来技術を示す図。

【符号の説明】

１・・・モータフレーム ２・・・モータ軸 ３・・・羽根車 ４・・・ナット ５・・・ポンプケーシング ６・・・中間ケーシング ７・・・ブラケット ８・・・モータカバー ９・・・絶縁部材 ９Ｈ、２４、２６・・・ボルト孔 １０・・・ボルト １１・・・自動運転制御装置 １２、１３・・・リード線 ２０・・・絶縁性部材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水中モータの軸に羽根車を取付けたモー
   タポンプであって、水位検知電極からの信号に基づいて
   ポンプを自動運転させる自動運転制御装置を有する自動
   運転水中ポンプにおいて、水中モータのハウジングのモ
   ータフレーム以外の部分を前記ハウジングのその他の部
   分に対して電気的に絶縁し、前記モータフレーム以外の
   部分を水位検知用第１電極とし、前記その他の部分を水
   位検知用第２電極とし、前記自動運転制御装置は、水中
   ポンプ設置箇所の水位が第１電極に達して第１電極と第
   ２電極間とが電気的に導通することにより当該水位を検
   知し、当該水位を検知した旨の信号を発生し、当該信号
   によって前記水中モータを作動せしめる機能を有する様
   に構成されていることを特徴とする自動運転水中ポン
   プ。
2. 【請求項２】 前記自動運転制御装置は遅延回路を備え
   ており、第１電極と第２電極とが電気的な導通を遮断さ
   れたことを検知した後、前記遅延回路の作動によって且
   つ予め設定された遅延回路定数に基づいて、一定時間後
   にポンプを停止させる機能を有する様に構成されている
   請求項１の自動運転水中ポンプ。
3. 【請求項３】 前記モータフレーム以外の部分に、前記
   その他の部分よりも突出した突出部を設け、その突出部
   に結合手段によって延長電極を取付けている請求項１、
   ２のいずれかの自動運転水中ポンプ。
4. 【請求項４】 前記第１電極を構成しているモータフレ
   ーム以外の部分と、前記第２電極を構成しているその他
   の部分との境界部分に、ハウジングと同一の断面形状を
   有する絶縁部材を介装させた請求項１−３のいずれか１
   項の自動運転水中ポンプ。