JP2005291180A - ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 維持管理の手間を抑えたポンプ装置を提供する。
【解決手段】 流体を吐出するポンプ３１０と、ポンプ３１０中の水の温度を検出する温度検出器であって、温度上昇で抵抗値が低下し、温度低下で抵抗値が上昇する特性の温度検出器３２９と、温度検出器３２９で検出された温度が第１の所定の閾値を越えたらポンプ３１０の運転を停止する制御器２３０とを備え、制御器２３０は、温度検出器３２９で検出された温度が前記第１の所定の閾値よりも低い第２の所定の閾値を下回ったら、警報信号を出力するように構成されるポンプ装置。
【選択図】 図６

Description

本発明は、ポンプ装置に関し、特に、維持管理の手間を抑えたポンプ装置に関する。

従来から、家庭に給水を行うために、受水槽に蓄えた水や井戸水を供給するのにポンプを使用して、供給水量や吐出圧力を検出して、それらに基づいて自動的にポンプを発停する自動給水装置が多く用いられている。また、このような従来の自動給水装置はインバータ装置を搭載しており、これを電源として誘導電動機を駆動し、吐出圧力一定制御を行っている（例えば特許文献１参照）。このようなポンプ装置には各種の異常停止条件が設定されている。その条件の一つにポンプ過熱がある。すなわちポンプケーシング中の水温が異常に上昇したときポンプを停止するものである。

特開昭６０−１４２０９７号公報

従来のポンプ装置では、ポンプ過熱は、その他の異常、例えば流量低下等に準ずる補助的な条件であり、流量が低下したにも拘わらずポンプが運転され続けるのを防止するダブルチェック的な使い方をされることが多い。一方、軽微な異常等による警告で点検作業を強いられたくないとの要請もある。すなわち、ポンプ過熱を検出する温度センサの脱落等の度に、ポンプを停止し点検をすることは避けたい。しかしながら警告が出れば点検作業をしなければならず、維持管理の手間を抑えることができなかった。

そこで本発明は、維持管理の手間を抑えたポンプ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１にかかる発明によるポンプ装置は、例えば、図１、図２に示すように、流体を吐出するポンプ３１０と；ポンプ３１０中の水の温度を検出する温度検出器であって、温度上昇で抵抗値が低下し、温度低下で抵抗値が上昇する特性（図５参照）の温度検出器３２９と；温度検出器３２９で検出された温度が第１の所定の閾値（図５の例では６５℃）を越えたらポンプ３１０の運転を停止する制御器２３０とを備え；制御器２３０は、温度検出器３２９で検出された温度が前記第１の所定の閾値よりも低い第２の所定の閾値（図５の例では−４０℃）を下回ったら、警報信号を出力するように構成される。

このように構成すると、温度上昇で抵抗値が低下し、温度低下で抵抗値が上昇する特性の温度検出器を備えるので、温度検出器の脱落を温度の上昇として検出することがない。また温度検出器で検出された温度が第１の所定の閾値を越えたらポンプの運転を停止する制御器を備えるので、温度上昇停止が可能である。また制御器は、温度検出器で検出された温度が前記第１の所定の閾値よりも低い第２の所定の閾値を下回ったら、警報信号を出力するように構成されるので、温度検出器に何らかの問題が生じた可能性を警報することができる。

温度検出器としては、典型的には温度が低いとき抵抗値が高く、温度が高くなると抵抗値が低くなるサーミスタを用いる。このように構成すると、サーミスタの断線等ではポンプは停止しない。したがって運転を取り敢えず継続することができる。

ポンプ中の水の温度を検出するとは、直接水の温度を検出する他、間接的に水の温度を検出する場合であってもよい。例えば、ポンプケーシングの温度で検出してもよい。

また請求項２に記載のように、請求項１に記載のポンプ装置では、制御器２３０は、温度検出器３２９で検出された温度が前記第２の所定の閾値を下回ったら、ポンプ３１０を所定の時間間隔（例えば５分）で強制的に停止するように構成してもよい。

ポンプを所定の時間間隔で強制的に停止するように構成されるので、温度異常が生じたままポンプを長時間運転することがない。

また請求項３に記載のように、請求項１又は請求項２に記載のポンプ装置は、制御器３２０が、ポンプ３１０を、吐出側の圧力低下で始動するようするように構成してもよい。

本発明によれば、制御器は、温度検出器で検出された温度が前記第１の所定の閾値よりも低い第２の所定の閾値を下回ったら、警報信号を出力するように構成されるので、温度検出器に何らかの問題が生じた可能性を警報することができる。
また、制御器２３０が、温度検出器３２９で検出された温度が前記第２の所定の閾値を下回ったら、ポンプ３１０を所定の時間間隔で強制的に停止するように構成するときは、温度異常が生じたままポンプを長時間運転することがないポンプ装置を提供することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において互いに同一あるいは相当する部材には同一符号を付し、重複した説明は省略する。

図１の平面図（ａ）と一部断面正面図（ｂ）を参照して、本発明の実施の形態のポンプ装置としての給水装置２０１を説明する。本実施の形態では、ポンプとしてカスケードポンプ３１０を備える。カスケードポンプは摩擦ポンプの名前でも呼ばれるポンプであり、周縁に多数の溝を切った円板として形成された羽根車３１１を備える。このポンプは小型であるが、１個の羽根車で数段の渦巻ポンプに匹敵する揚程を得られ、小容量高揚程の目的に適している。また自吸性を有するので、家庭に給水を行うために受水槽に蓄えた水や井戸水を供給するのに適している。羽根車３１１はポンプケーシング３１２に収納されている。ポンプケーシング３１２の羽根車の軸の方向から見た正面には、ポンプケーシングカバー３１３がボルトで取り付けられており、これを取り外すと羽根車３１１にアクセスでき、保守点検が容易である。

また自動給水装置２０１は、ポンプ３１０を駆動する電動機２１０を備える。ポンプ３１０は可変速運転を行なうことにより吐出圧を制御できるように、インバータ装置２３０を備える。インバータ装置２３０は、電動機２１０の近傍に配置されている。

ポンプ吸込口３２６と羽根車３１３との間の流路には、チェッキ弁３２１が配置されている。なお吐出側の圧力維持の観点からは、チェッキ弁３２１は、前記位置に限らず、吐出管３２５の圧力タンク３２２取り付け位置よりも上流側にあればよい。しかしながら、呼水保持の観点から、ポンプ３１０の吸込側に設けるのがよい。

羽根車３１１の下流側には、気水分離室１１２が設けられ、気水分離室１１２の下流側にフロースイッチ３２４、その近傍に圧力検出器（圧力センサ）（圧力発信器）３２３が配置されている。フロースイッチ３２４と圧力センサ３２３とは、気水分離室１１２の下流に設けられた吐出管３２５に配置されている。吐出管３２５の下流には、ポンプ装置の吐出口３２７が設けられている。吐出管３２５には圧力タンク３２２が接続されている。圧力タンク３２２の鉛直方向上部には呼水栓３２８が設けられている。圧力タンク３２２は、ポンプ３１０の吐出側で、フロースイッチ３２４よりも下流側に設けられている。

以上の構成機器、ポンプ３１０、電動機２１０、インバータ装置２３０、圧力タンク３２２は、ユニットベース３３２の上に載置されボルトで固定されており、全体としてコンパクトにまとめられている。またこれらの機器全体を覆う、樹脂製のユニットカバー３３１を備える。ユニットカバー３３１には、ポンプ３１０の吸込口３２６と吐出口３２７に外部からアクセスできる開口３３１ａ、３３１ｂがそれぞれ形成されているが、ユニットカバー３３１とユニットベース３３２とで、前記構成機器全体をほぼ密閉的に覆っている。したがって、風雨から構成機器を守ることができると共に、高い防音効果を与えている。

本実施の形態では気水分離室１１２の水に浸る部分に温度センサ３２９の感温部が装着されている。温度センサ３２９はケーシング内部の水の温度を間接的に検知するものである。ステンレスのプレスポンプ等であれば、ケーシングの肉厚が薄いので、温度センサ３２９がケーシングの外側に取り付けられていても内側の水温がほとんど直ちに温度センサ３２９で検出できる。鋳物ケーシングであっても多少の時間遅れをもって検出できる。温度センサ３２９は、ケーシングを貫通して内部に埋め込まれたウエル中に装着、即ちケーシング内部に装着してもよく、その場合は、温度センサ３２９は水温を直接的に検出できる。温度センサ３２９の特性は後で詳しく説明する。

ポンプケーシング３１３の外側、ほぼ気水分離室１１２の外側には、凍結防止ヒータ３３３が、吐出管３２５の外側には、凍結防止ヒータ３３４が、それぞれ貼り付けられている。

図２のフローシートを参照して、ポンプ装置としての給水装置２０１の各構成機器につき、水の流れに則した配置と作用を説明する。ここで給水装置２０１は自動給水装置であり、水の使用量に応じてポンプ３１０を自動的に発停し、また運転速度を自動的に可変速する。

図２において、地上Ｓから掘られた井戸Ｗｅｌｌには水ＷがレベルＬの所まで溜まっている。自動給水装置２０１は井戸Ｗｅｌｌに近接して、地上Ｓに据え付けられている。

吸込管３０９は給水装置２０１のポンプ３１０の吸込口３２６に接続されている。吸い込まれた水は、チェッキ弁３２１を経てポンプ３１０の羽根車３１１に吸い込まれる。チェッキ弁３２１は、ポンプ３１０が停止したときに、水が井戸Ｗｅｌｌに逆流しないようにする逆止弁である。ポンプ３１０はカスケードポンプであるので、始動時に吸込管３０９中に空気があっても、それを排出して水Ｗを吸い上げることができるが、チェッキ弁３２１が設けられているので、発停ごとに空気を追い出す必要がない。

このような構造を有するので、水の需要がなくなり水の供給がなくなっても、ポンプケーシング中には水が保持されたままとなる。したがって、ポンプの羽根車が回転し続けると、ケーシングの中の水を攪拌する結果、水温が上昇する。

フロースイッチ３２４は、ポンプ３１０の吐出水量を検出し、検出結果をインバータ装置２３０に送信し電動機２１０を発停する。圧力センサ３２３は、ポンプ３１０の吐出圧力を検出し、検出結果をインバータ装置２３０内のマイコン１１に送信する。

吐出管３２５に設けられた圧力タンク３２２は、耐圧容器内にゴム製のブラダが内蔵されており、吐出圧が上昇するとブラダの外側の空気を圧縮し水が加圧状態で貯留される。また、吐出圧が低下するにつれて、圧縮された空気が膨張し、貯留された水を吐出管３２５に押し出す。このようにして、ポンプ３１０が停止しても、しばらくは圧力タンク３２２から吐出管３２５に水が供給される。

ポンプ３１０のケーシングには、ポンプの温度を検出する温度センサ３２９が取り付けられている。ポンプの温度は、実際はケーシング内の水の温度を反映するものである。したがって、温度センサ３２９は、ケーシング内の水温を検出するものと言ってもよい。温度センサ３２９は、検出結果をインバータ装置２３０に送信し、過熱であると判断した場合に電動機２１０を停止する。

図３のフロー図を参照して、本実施の形態の給水装置の制御装置及び作用につき説明する。図中信号ラインに（Ｄ）で示す信号はデジタル信号、（Ａ）で示す信号はアナログ信号である。インバータ装置２３０（二点鎖線で表示）は、電動機としての直流ブラシレスモータ２１０に駆動電力を供給するＩＰＭ（Intelligent Power Module）２３２、ＩＰＭ２３２をコントロールするＤＣＢＬコントローラ２３５、ＤＣＢＬコントローラ２３５をコントロールするマイコン１１を備える。

マイコン１１には、ＣＰＵ１２、ＣＰＵ１２で用いるプログラムを保存したメモリー１７、外部からの入力信号を受け付け、また外部に信号を出力する中継装置であるＩ／Ｏ（入出力インターファイス）１８を備える。

圧力タンク３２２は、フロースイッチ３２４よりも下流側に設置されているので、ポンプ３１０が停止しているときに圧力タンク３２２から供給される水流をフロースイッチ３２４が検出することはない。

ＩＰＭ２３２は、直流ブラシレスモータ２１０から磁極信号のフィードバックを受けて、駆動電力の周波数を直流ブラシレスモータ２１０の回転数に同期させ、モータ２１０の固定子に回転磁界を形成する。

ＤＣＢＬ（直流ブラシレス）コントローラ２３５は、ＩＰＭ２３２にＰＷＭ波形信号を送信する。ＩＰＭ２３２は、その信号に対応した（と同波形の）電力を直流ブラシレスモータ２１０に供給する。

圧力センサ３２３からの圧力信号は、圧力コントローラ部１４に入力され、圧力コントローラ部１４は速度コントローラ部１３に速度設定値を送る。速度コントローラ部１３は、モータ２１０の回転速度のフィードバックを受けて、設定速度と実際の運転速度との差に応じた制御信号（電圧信号Ｖｅ）をＤＣＢＬコントローラ２３５に出力する。

ＩＰＭ２３２は、先に説明したように電動機２１０に駆動電力を供給する。ＩＰＭ２３２は、ＤＣＢＬ（直流ブラシレス）コントローラ２３５からＰＷＭ駆動波形信号を受信して、その信号波形と同じ波形の電力を生成する。いわば増幅器である。ＩＰＭ２３２は、電力トランジスタを内蔵しており、そのゲートにオン／オフ信号が入力し、その信号と同じオン／オフの電力を出力する。電力トランジスタは、いわゆるスイッチング動作をする。

本実施の形態で用いるブラシレス直流電動機２１０は、永久磁石を組み込んだ回転子と、コイルを備えて回転磁界を形成する固定子とを含んで構成される。回転子と回転子からなる構成自体は、交流同期電動機と同様な構造である。但し磁極信号をＤＣＢＬコントローラ２３５に送信する点で交流同期電動機とは異なる。

ＤＣＢＬモータ２１０で使用する信号波形と電力波形を説明する。ＤＣＢＬコントローラ２３５は、オン・オフの直流信号をＩＰＭ２３２に送信する。オンとオフの発生周期は一定であり、オンの継続時間に広狭がある。オン／オフの広狭は所定の周期で繰り返される。この継続時間幅の広狭の割合をデューティ比とよぶ。ＤＣＢＬコントローラ２３５は、速度コントローラ部１３から入力される電圧信号Ｖｅ（０〜５ボルト）に応じてデュティ比を変える。Ｖｅが高いときはデュティ比を、全体的に幅が大きくなるように変える。

引き続き図３を参照して、本実施の形態の給水装置の制御装置及び作用の説明を続ける。ＩＰＭ２３２では、ＤＣＢＬコントローラ２３５からのオン・オフ信号と同じ周期で、電力トランジスタにスイッチング動作をさせる。この結果、オンとオフの発生周期が一定で、オンの継続時間に広狭があり、オン／オフの広狭が所定の周期で繰り返される、電圧が一定の直流電力が得られる。直流ではあるが、時間幅の狭い箇所は実効値が低く、広い箇所は高い、全体的に所定の周期の交流電力と同等の電力となる。

また、信号電圧Ｖｅが高いときは、時間幅が全体的に広くなるので、交流電力と見たときの全体の実効値が高くなる。このようにして、ポンプ３１０の負荷が大きくなっても回転速度が維持される。

ＤＣＢＬコントローラ２３５は、ＣＰＵ１２中の速度コントローラ部１３から、電圧信号Ｖｅを受信する。電圧信号Ｖｅは、ＣＰＵ１２から出力されるときは、デジタル信号であるが、途中に備えられたＤ／Ａ（デジタルアナログ変換器）２０でアナログ信号（０〜５Ｖ）に変換されＤＣＢＬコントローラ２３５に入力する。ＣＰＵ１２はＩＣ構造を有する。電圧信号Ｖｅの定めるデューティ比は、広狭の幅を１山ずつではなく１周期分につき１セットで定める。

一方ＤＣＢＬコントローラ２３５は、電動機２１０から磁極信号のフィードバックを受けて、出力信号であるＰＷＭ駆動波形信号の周期Ｔを調節する。電動機２１０の回転子の回転速度と固定子の回転磁界の回転速度が等しくないと、いわゆる脱調を起こすからである。

例えば、ポンプ３１０の負荷が増大してモータ２１０の回転子の回転が落ちてくると、それはＤＣＢＬコントローラ２３５にフィードバックされて、固定子の回転磁界の回転速度も低下する。このときポンプの吐出圧力が低下するので、圧力コントローラ部１４と速度コントローラ部１３が働いて電圧信号Ｖｅが高くなり、先に説明したように、ＩＰＭ２３２からの駆動電力の実効電圧が高くなり、電動機２１０の出力が増大しポンプ３１０の回転速度が維持され、吐出圧力が維持されることになる。

ＤＣＢＬコントローラ２３５の出力であるＰＷＭ駆動波形の周期が可変、すなわち周波数が可変であり、結局電動機２１０の回転速度が可変であることにより、ポンプ３１０の流量に応じて適正な吐出圧力を得るような制御が可能となる。

ＣＰＵ１２は、速度コントローラ部１３と、圧力コントローラ部１４と、推定末端圧力一定制御用演算部１５を含んで構成されている。さらに自動発停制御部分１６も含む。推定末端圧力一定制御については、別図を参照して説明する。

速度コントローラ部１３には、圧力コントローラ部１４からの設定速度信号（デジタル信号）が入力される。またＤＣＢＬコントローラ２３５から出力されたデジタルの速度信号がフィードバックされる。ここでいうデジタルの速度信号は、回転数に比例した時間当たりパルス数のパルス出力である。

速度コントローラ部１３は、圧力コントローラ部１４からの設定速度とフィードバックされた速度との差が０になるようにＰＩ（比例積分）制御する。速度コントローラ部１３には圧力コントローラ部１４からの設定速度信号が入力する。圧力コントローラ部１４には、ポンプ３１０の吐出圧力を検出した圧力発信器３２３からのアナログの圧力信号がＡ／Ｄ変喚器１９でデジタル信号に変換されて入力する。一方、設定圧力信号（デジタル信号）が、推定末端圧力一定制御用演算部１５から入力する。

圧力コントローラ部１４は、ポンプ３１０の吐出圧力が設定圧力信号による設定圧力になるように、設定速度信号を調節する。すなわち、ポンプ吐出圧力が低下すると設定速度を高めるように調節する。これもＰＩ制御である。

速度コントローラ部１３が設けられているので、ポンプ３１０の最高回転速度の上限を抑えるような設定が可能となる。すなわちオーバースピードを防止する制御が可能である。

また、速度コントローラ部１３を設けたので、そこに入力する設定速度信号を推定末端圧力一定制御用演算部で用いる回転速度信号として利用することができる。なお、ＤＣＢＬコントローラ２３５からの速度信号を、上記目的に利用してもよい。推定末端圧力一定制御のための演算部１５については、後述する。

ＣＰＵ１２は自動発停制御部１６を有しており、自動発停信号を外部から受信して、停止信号を速度コントローラ部１３とＤＣＢＬコントローラ２３５に送信する。
自動発停には、大きく分けて次の２種類がある：
（１）流量・圧力に基づく運転・停止の切換（正常時の自動発停）
（２）異常時の保護のための停止及びリトライによる運転再開（異常時の自動発停）
（１）の場合は、ＤＣＢＬコントローラ２３５への発停信号は運転状態のままとなっている。停止するときは、Ｖｅ＝０とするだけで、発停信号は運転中の状態から変わらない。
（２）の場合は、一部の保護（例えばＩＰＭ２３２のエラー）では、ＤＣＢＬコントローラ２３５への発停信号を停止状態とするとともに、Ｖｅ＝０とするが、その他の保護では、Ｖｅ＝０とするだけである。

ＣＰＵ１２へ入力されるデジタル信号が、フロースイッチ３２４からのオン／オフ信号であるとき、ＣＰＵ１２に別途取り込まれる例えば圧力信号と組み合わせて発停がＣＰＵ１２によって決定される。

また、自動発停信号が、例えば電動機温度に関するものであるとき、ＣＰＵ１２に取り込まれる信号は温度信号であり、自動発停制御部１６が上限値を記憶しており、これに基づいて停止すべきか否かを判断し、必要に応じて停止信号を発信する。

ＣＰＵ１２はマイコンの中核部品である。ＣＰＵ１２が演算するためのプログラムは、マイコン１１内のメモリー１７に保存されている。

ＣＰＵ１２には、先に説明したように、圧力コントローラ部１４、速度コントローラ部１３、推定末端圧力一定制御用演算部１５、自動発停制御部１６があり、メモリー１７に保存されたコントロールプログラム、演算プログラムによって、演算処理が行なわれる。ＤＣＢＬコントローラ２３５は、ＩＣで構成されており、各種の情報信号が入力される。

ポンプ水温過熱によるポンプ停止については後述する。

図４のポンプ運転特性曲線図を参照して、推定末端圧力一定制御を説明する。横軸が水量であり、縦軸がヘッドすなわち揚程（以下適宜「圧力」ともいう）であり、曲線Ｈzxはポンプ回転速度一定の運転特性である。ここで抵抗曲線Ｒは、ポンプ３１０から需要先末端迄の使用水量に応じた管路損失であり、水量Ｑが０の点を原点としたとき使用水量の略二乗に比例した曲線となっている。したがって、ポンプ３１０の吐出側の圧力を一定に制御するためには、需要先末端の圧力Ｐｂが一定となるようにポンプ の回転速度をＨzoとＨzb’との間で制御すればよい。このような制御をすると最小流量では末端の圧力は必要以上の圧力となる。一方、推定末端圧力一定制御においては使用水量に応じた（抵抗曲線Ｒで示される）管路損失を見込む必要があるため、この損失を考慮してポンプ 回転速度をＨzoとＨzbとの間で制御する。中間の流量では、中間の回転速度Ｈzaで運転する。ポンプの吐出圧力は抵抗曲線Ｒに沿って変化する。

先に説明した推定末端圧力一定制御用演算部１５は、ポンプ３１０の回転速度Ｎに応じて抵抗曲線Ｒに乗るような設定圧力ｆ（Ｎ）を演算で求めて、その設定値ｆ（Ｎ）を圧力コントロ−ラ部１４に設定値として与えるものである。

本自動給水装置２０１は、水の使用量の下限を設定しておき、フロースイッチ３２４がその下限値を検出すると、マイコン１１が作動して電動機２１０を、ひいてはポンプ３１０を停止する。その後水が使用されるとしばらくは圧力タンク３２２から水が供給されるが、圧力タンク３２２内の水が少なくなり、さらに圧力が低下すると、圧力センサ３２３がこれを検出して、マイコン１１が電動機２１０を始動する。

このとき、水量が低下して電動機２１０を停止する際に、一時的にポンプの運転速度を上昇させることにより吐出圧力を上昇させ、圧力タンク３２２内に十分な水が貯留されるようにするとよい。水の流量低下によるポンプ３１０の停止は、フロースイッチ３２３によらず、回転速度の下限値に基づいて行なってもよい。

図５のサーミスタの温度・抵抗曲線を参照して、温度センサ３２９の特性を説明する。この線図は横軸に検出する温度（℃）、立軸にサーミスタの抵抗値（Ω）をとる。本実施の形態で使用するサーミスタは、温度が低下すると抵抗値が増え、温度が上昇すると抵抗値が減るという特性を有する。本実施の形態では、第１の所定の閾値としての６５℃に対応する抵抗値をΩ１、第２の所定の閾値としての−４０℃に対応する抵抗値をΩ２とする。温度センサ３２９が、このような特性を有するので、例えば温度センサ３２９の脱落や導線の断線などがあったとしても、温度の異常上昇とは逆の現象であるので、ポンプが直ちには停止しない。したがって、過剰点検を回避する上では都合がよい。温度と抵抗が同じ傾向で上下するセンサもあるが、それでは断線等すると温度上昇と見てポンプを停止してしまって、過剰な点検作業を強いられる。

抵抗値がΩ１を下回ったとき、すなわちポンプ内の水温が６５℃を上回ったときにポンプ過熱と判断した警報を発すると共に、ポンプを停止する。抵抗値がΩ１よりも高いとき、すなわち水温が６５℃よりも低いときは、温度センサ３２９の検出結果によりポンプを停止したり始動したりする必要は一般にはない。しかしながら、本実施の形態では、日本ではまずあり得ない温度、又は水を扱うポンプではあり得ない温度である−４０℃に対応する抵抗値Ω２を基準として、以下説明するような特別の運転モードに入る。

ここで第１の所定の閾値は、正常な運転では起こりそうも無い高い温度、水用ポンプであれば５０℃以上、好ましくは６０℃以上とする。上限として、温度による異常がポンプに生じない温度、水用ポンプであれば、１００℃以下、好ましくは８０℃以下、さらに好ましくは７０℃以下とする。したがって、具体的には例えば６５℃程度とするのがよい。

第２の所定の閾値は、正常な運転では起こりそうも無い低い温度、水用ポンプであれば０℃以下、好ましくは−１０℃以下とするが、温度センサの脱落や、同用導線の切断等を検知できればよいことに鑑みて、また誤作動を避けるためには、現実にまずあり得ない低い温度、例えば−４０℃とするのがよい。

図６のフロー図を参照して本実施の形態の運転モードを説明する。ここでは、正常な運転の際には、ポンプの自動発停は、既に説明したように、流量低下で停止し、吐出側の圧力低下で始動するものとして説明する。

ポンプ装置を使用すべく、使用者が装置のスタートをする（ステップＳ１（以下単にＳ１と記載する））。ポンプは始動する（Ｓ２）。フロースイッチ３２４が検出する流量が低下したか否かを判断する（Ｓ３）。所定の閾値を下回った（判断がＹｅｓ）とき、ポンプを自動停止する（Ｓ４）。その後圧力センサ３２３の検出する圧力が所定の閾値を下回ったかを判断し（Ｓ５）、圧力が維持されているとき（判断がＮｏ）は停止したままとし、圧力が閾値よりも低下したとき（判断がＹｅｓ）ポンプを自動始動する（Ｓ２）。

流量低下の判断（Ｓ３）が流量低下なし（判断がＮｏ）のとき、ポンプ過熱を判断する（Ｓ６）。温度センサの抵抗値がΩ１より低いとき、すなわち検出値温度が閾値６５℃を越えているときは過熱と判断される（判断がＹｅｓ）。このときは、警報を発し、ポンプを停止する（Ｓ７）。温度センサの抵抗値がΩ１以上すなわち検出値温度が閾値６５℃以下のときは過熱なしと判断される（判断がＮｏ）。過熱なしのときは、さらに温度センサ３２９がポンプ温度の異常低温を検出しているかを判断する（Ｓ８）。すなわち−４０℃に対応する抵抗値Ω２を越えるような抵抗値を示しているかを判断する。日本であれば、また水を扱うポンプである以上は、そのような検出値であるときは、サーミスタが脱落している、あるいは導線が断線していると判断できる。

サーミスタの脱落等は、必ずしも致命的な異常とは言えないので、先に説明したように、それだけでポンプの停止はしない。また、サーミスタの脱落や断線程度でサービス員がその都度点検作業をするのは無駄である。どうしても点検整備しなければならないのは、本当に流量が低下、あるいは流量がゼロであるにもかかわらずポンプが停止せずに、ポンプが過熱した場合である。

一方、サーミスタの脱落等が起こっていると、他の異常停止条件、例えばポンプの流量低下や極端な場合で流量ゼロの状態が生じていながら、ポンプが停止しないという現象が起こり得る。すなわちポンプ過熱の保護が効かないことになる。
異常に対するダブルチェック機能を残すために、サーミスタ３２９の抵抗値がΩ２を越えているか、言い換えればポンプ異常低温の現象が起こっているかを判断する（Ｓ８）。

ポンプ異常低温ではないと判断（Ｓ８の判断がＮＯ）したときは、サーミスタは正常に作動しており、ポンプ過熱もなく（Ｓ６）、流量低下もない（Ｓ３）のであるから、そのまま運転を継続する。

ポンプが異常低温と判断された（Ｓ８の判断がＹｅｓ）ときは、ポンプを一旦停止モードに入れる（Ｓ９）。確実を期すために、サーミスタの抵抗がΩ２を越える状態が所定の時間例えば３秒以上続いたときにポンプ一旦停止モードに入れるのがよい。このモードでは、とにかく一定期間毎にポンプを停止して様子を見る。一定期間は、何らかの異常があってポンプが停止しない現象が起こっていても、大きな問題とならない程度の時間、例えば５分程度に設定する。

所定の時間は、１秒以上とし、さらに好ましくは２秒以上とする。この時間が短すぎると、断線等が実際には起こっていないのに、誤検出により、特別のモードに入れてしまう可能性が高くなるからである。また２０秒以下とし、好ましくは１０秒以下、さらに好ましくは５秒以下とする。この時間が長すぎても、誤検出防止を確実にするのにあまり貢献しないばかりでなく、特別モードでの監視運転に入れずに運転を長く継続することとなるからである。

一定期間毎にポンプを停止して様子を見る一定期間は、１分以上とし、好ましくは２分以上、さらに好ましくは３分以上とする。この時間が短すぎると、ポンプに頻繁な発停を強いることとなるからである。また１５分以下とし、好ましくは１０分以下、さらに好ましくは７分以下とする。この時間が長すぎると、何らかの異常があってポンプが停止しない現象が起こったとき、その異常によりポンプに損傷を与える可能性が出てくるからである。この時間は、実際にポンプ締切運転が継続してもポンプ内の水温上昇が第１の所定の閾値を超えて上昇しない範囲でできるだけ長い時間とするのがよい。ポンプ毎に実験的に求めてもよいし、ポンプの表面積、羽根車の回転による発熱量、熱伝達率に基づいて設計的に計算で求めてもよい。

サーミスタの脱落や断線を検知したときに出力する警報信号は、軽微な警報を示すものとするとよい。例えば、その警報に従って単なる断線可能性を示すランプ表示をする程度でよい。
またここでいう警報信号は、必ずしもランプ表示させたりする信号として用いるものに限らず、前記ポンプ一旦停止モードに入れるための信号として用いるものであってもよい。すなわち、ランプ表示させたりする信号とポンプ一旦停止モードに入れるための信号とを２つ出力してもよいし、一つの信号を両方の目的に用いてもよい。

一旦停止した後、吐出側の圧力が低下するか否かの判断（Ｓ５）をして、低下なし（判断がＮｏ）の場合は、停止したままである。吐出側の圧力低下なしということは、水の需要がなく流量がゼロまたはほとんどゼロということを示す。したがってポンプを始動してはならない。

吐出側の圧力の低下あり（判断がＹｅｓ）の場合は、ポンプを始動する（Ｓ２）。吐出側の圧力低下ありということは、水の需要があるということを示す。このときは、ポンプ過熱は生じていないはずであるから、サーミスタの脱落によりポンプ過熱の監視がされていないとしても、ポンプを始動して差し支えない。その後ステップＳ３、Ｓ６、Ｓ８を経由して、５分毎の一旦停止モード（Ｓ９）が継続される。

ポンプ一旦停止モードに入ったときは、適切な時期にサービスマンが点検をする。定期的な巡回に合わせて点検をするものとしてもよい。本実施の形態によれば、サーミスタ脱落等で直ちにサービスマンが急行することを回避できるので、維持管理負担を大幅に抑えることが可能となる。

なお、本発明のポンプ装置は、以上説明した実施の形態に限定されるものではなく、また図示例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは言うまでもない。

本発明の実施の形態による給水装置の平面図及び正面図である。 本発明の実施の形態による給水装置を説明するフロー図である。 本発明の実施の形態による給水装置の制御装置及び作用につき説明するフロー図である。 推定末端圧力一定制御を説明するポンプの運転特性図である。 サーミスタの温度・抵抗特性を示す線図である。 本発明の実施の形態の運転例を示すフロー図である。

符号の説明

１１ マイコン
１２ ＣＰＵ
１３ 速度コントローラ部
１４ 圧力コントローラ部
１５ 推定末端圧力一定制御用演算部
１６ 自動発停制御部
１７ メモリー
１８ Ｉ／Ｏ
１９ Ａ／Ｄ
２０ Ｄ／Ａ
１１２ 気水分離室
２０１ 給水装置
２１０ 電動機
２１１ 電動機本体
２３０ インバータ装置
２３２ ＩＰＭ素子
３０９ 吸込管
３１０ ポンプ
３１１ 羽根車
３１２ ポンプケーシング
３１３ ポンプケーシングカバー
３２１ チェッキ弁
３２２ 圧力タンク
３２３ 圧力センサ
３２４ フロースイッチ
３２５ 吐出管
３２６ 吸込口
３２７ 吐出口
３２８ 呼水栓
３２９ 温度センサ
３３１ ユニットカバー
３３１ａ ユニットカバー開口（吸込側）
３３１ｂ ユニットカバー開口（吐出側）
３３２ ユニットベース
３３３、３３４ 凍結防止ヒータ
Ｌ レベル
Ｓ 地上
Ｗ 水
Ｗｅｌｌ 井戸

Claims (3)

1. 流体を吐出するポンプと；
   前記ポンプ中の水の温度を検出する温度検出器であって、温度上昇で抵抗値が低下し、温度低下で抵抗値が上昇する特性の温度検出器と；
   前記温度検出器で検出された温度が第１の所定の閾値を越えたら前記ポンプの運転を停止する制御器とを備え；
   前記制御器は、前記温度検出器で検出された温度が前記第１の所定の閾値よりも低い第２の所定の閾値を下回ったら、警報信号を出力するように構成された；
   ポンプ装置。
2. 前記制御器は、前記温度検出器で検出された温度が前記第２の所定の閾値を下回ったら、前記ポンプを所定の時間間隔で強制的に停止するように構成された、請求項１に記載のポンプ装置。
3. 前記制御器は、前記ポンプを、吐出側の圧力低下で始動するようするように構成された、請求項１又は請求項２に記載のポンプ装置。

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