JP2011064113A - 自動圧力タンク式ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】インチングが発生したときに圧力タンク内に空気を補給する自動圧力タンク式ポンプを提供することを課題とする。
【解決手段】ポンプヘッド６と、ポンプヘッド６で加圧された水を蓄水する圧力タンク１０と、ポンプヘッド６と圧力タンク１０を接続する送水管８ａの水圧を計測する圧力センサ４と、圧力タンク１０に空気を補給する空気補給装置１１と、制御装置３とを備える自動圧力タンク式ポンプ１とする。そして、制御装置３は、ポンプヘッド６が駆動している間に圧力センサ４が計測する送水管水圧の変化が、所定の計測時間内に所定の判定回数閾値以上、所定の目標圧力を通過した場合にインチングが発生したと判定して、ポンプヘッド６の駆動停止後に空気補給装置１１を作動し、圧力タンク１０に空気を補給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、井戸から水を汲み上げるのに用いられる家庭用の自動圧力タンク式ポンプに関する。

従来、井戸から水を汲み上げるのに用いられる家庭用の自動圧力タンク式ポンプは、圧力タンク内の空気量が不足している場合に発生するインチングを防止するため、例えば特許文献1に示されるように、ポンプを駆動する電動機（モータ）の起動時に機械式弁を動作して大気から空気を吸い込み、吸い込んだ空気を圧力タンクに補給している。

また、圧力タンクを小型化したときにポンプの断続運転の間隔が非常に短くなってインチングが発生しやすくなるのを防止するため、例えば特許文献２に示されるように、インチングが激しい使用水量範囲では、設定された時間内にポンプの起動回数が予め設定された所定回数以上のときに連続運転している。
さらに、例えば特許文献３に示されるように、圧力タンク内の圧力と井戸から揚水した水の流量の組み合わせに基づいて、ポンプを駆動する電動機の回転速度を予め設定し、圧力タンク内の圧力の急激な変化を防止してインチングの発生を抑制する技術が知られている。

インチングは、駆動及び駆動停止を繰り返すようにポンプが制御される現象であり、インチングが継続すると、ポンプを制御する制御装置に過大な負荷電流が流れて過負荷状態になって、最悪の場合はポンプの制御装置が破損する虞があることから、インチングを好適に抑制する技術が求められている。

特開平１０−８２３９４号公報 特開昭６２−１２９５９７号公報 特開２００７−１８７００２号公報

しかしながら、例えば特許文献１〜３に開示される技術では、インチングを検出することができないため、インチングが発生したときにはインチングを好適に抑制することができない。

例えば特許文献１に開示される技術は、吸込側の負圧によって機械的に空気補給装置を作動する技術であり、インチングが発生していない場合であっても空気補給装置が作動する。したがって空気補給装置の作動回数が多くなって、寿命が短くなるという問題がある。また、インチングが発生したとき、圧力タンク内への空気補給量より圧力タンク内の空気減少量が大きい場合は、圧力タンクへの空気補給量が不足してインチングが継続してしまうという問題がある。
また、例えば特許文献２に開示される技術は、使用水量に基づいてポンプを連続回転することでインチングを抑制する技術である。したがって、実際にインチングが発生したときにインチングを抑制することができないという問題がある。
また、例えば特許文献３に開示される技術は、圧力タンク内の圧力と井戸から揚水した水の流量の組み合わせに基づいて電動機の回転速度を設定して圧力タンク内が急激に減圧することを防止する技術である。したがって、実際にインチングが発生したときにインチングを抑制することができないという問題がある。

そこで本発明は、インチングが発生したときに圧力タンク内に空気を補給する自動圧力タンク式ポンプを提供することを課題とする。

前記課題を解決するため本発明は、ポンプと圧力タンクを接続する送水管の水圧の変化に応じて圧力タンク内に空気を補給できる自動圧力タンク式ポンプとする。

本発明によると、インチングが発生したときに圧力タンク内に空気を補給する自動圧力タンク式ポンプを提供できる。

自動圧力タンク式ポンプの構成を示す図である。 制御装置の構成を示す図である。 ポンプヘッドが駆動している間の送水管水圧の変化を、圧力タンク内の空気量が適切な場合と圧力タンク内の空気量が不足している場合に分けて示す図である。 空気補給装置の構造を示す断面図で、（ａ）は、空気室の容積が拡大した状態を示す図、（ｂ）は、空気室の容積が縮小した状態を示す図である。 ポンプヘッドが駆動している間の送水管水圧の変化と判定回数の関係を示す図である。 インチング判定手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について、適宜図を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、自動圧力タンク式ポンプ１は、井戸から水を汲み上げるポンプであるポンプヘッド６、井戸から汲み上げた水の逆流を防止する逆止弁５、ポンプヘッド６を駆動する電動機７、汲み上げた水を吸い込む吸込口８、制御装置３、操作コントローラ１３等を含んで構成されるポンプ部２と、ポンプヘッド６によって汲み上げられてたまった水（蓄水された水）の吐出口９が備わる圧力タンク１０とが、送水管８ａで接続されて構成される。
なお、電動機７には、例えば、３相ＤＣブラシレスモータが用いられる。

吸込口８とポンプヘッド６、及びポンプヘッド６と圧力タンク１０はそれぞれ送水管８ａで配管接続され、例えば井戸から汲み上げられた水が吸込口８からポンプヘッド６を経由して圧力タンク１０に蓄水されるように構成されている。
また、ポンプヘッド６と圧力タンク１０を接続する送水管８ａには、圧力計測手段として圧力センサ４が配設され、送水管８ａの水圧を計測する。
このように配設される圧力センサ４が計測する送水管８ａの水圧を、以下、送水管水圧Ｐｗと称する。

ポンプヘッド６は、例えば井戸から水を汲み上げるとともに汲み上げた水を所定の吐出圧力で吐出する機能を有し、ポンプヘッド６により井戸から汲み上げられた水は吐出圧力に加圧されて圧力タンク１０に蓄水される。このとき、圧力タンク１０の内部には、空気層１０ａと水層１０ｂが形成されることが好適である。また、圧力タンク１０の内部は、所定の内部圧力に維持されている。
そして、吐出口９に接続される図示しない給水栓を利用者が開くと、圧力タンク１０に蓄水される水が、内部圧力によって図示しない給水栓まで送水（圧送）されて利用者に供給される。
なお、圧力タンク１０には、内部圧力を計測する図示しない圧力計が備わっている。

また、ポンプ部２には、圧力タンク１０に空気を補給するための空気補給装置１１が配設されている。空気補給装置１１の詳細は後記する。

操作コントローラ１３は、図示しない表示部及び操作スイッチ等を備え、自動圧力タンク式ポンプ１の状態等を表示するとともに、例えば利用者が操作スイッチを操作したときに、操作スイッチの操作に応じて自動圧力タンク式ポンプ１の設定を変更する機能を有する。

制御装置３は、例えば図２に示すように構成され、電源電圧として入力される交流電圧（例えば、商用電圧の交流１００Ｖ）をノイズフィルタ３ａを介して整流素子３ｂと平滑電解コンデンサ３ｃに入力し、直流電圧に変換する。
変換された直流電圧は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３ｄで所定の電圧に調整された後、電動機７の駆動電流（電動機駆動電流）を発生するインバータモジュール３ｅに入力される。
電動機７が３相ＤＣブラシレスモータの場合、電動機駆動電流は３相交流電流になる。

制御装置３に備わるマイコン（マイクロコンピュータ）３ｆには、圧力センサ４が送水管水圧Ｐｗを計測した信号（水圧計測信号ｓ１）、商用電圧を電圧変換した信号（入力電流検知信号ｓ２）、電動機７の位置センサ７ａが計測したロータ位置を示す信号（ロータ位置信号ｓ３）が入力される。マイコン３ｆは、入力された水圧計測信号ｓ１によって送水管水圧Ｐｗを検知するとともに、入力された入力電流検知信号ｓ２によって電源電圧からの入力電流値を検知し、送水管水圧Ｐｗと電源電圧からの入力電流値に基づいて電動機７の回転速度を制御する。
すなわち、マイコン３ｆは、送水管水圧Ｐｗと電源電圧からの入力電流値に基づいて電動機７の回転速度を設定するとともに、設定した回転速度で電動機７を駆動するための電動機駆動電流を設定する。そして、設定した電動機駆動電流を発生するように制御信号ｃ１を送信してインバータモジュール３ｅを制御する。

このとき、マイコン３ｆは、ロータ位置信号ｓ３で検知する電動機７のロータ位置に応じた３相交流電流を発生するような制御信号ｃ１をインバータモジュール３ｅに送信する。
インバータモジュール３ｅは、例えば、３相上下アーム２個のＦＥＴ（Field Effect Transistor）を含んで構成され、マイコン３ｆから入力される制御信号ｃ１によって各相のＦＥＴをＯＮ／ＯＦＦして電動機７の電動機駆動電流（３相交流電流）を発生する。

このように、マイコン３ｆは電動機７の回転速度を制御することでポンプヘッド６を制御する。
なお、マイコン３ｆが、送水管水圧Ｐｗ、電源電圧からの入力電流値、電動機７のロータ位置に基づいて電動機７の回転速度を制御する技術は公知の技術であり、詳細な説明は省略する。

制御装置３には、空気補給装置１１を作動させるための電流（作動電流Ｉｍ）を発生して空気補給装置１１に供給する作動電流発生器３ｇが備わる。マイコン３ｆは、必要に応じて作動電流発生器３ｇに制御信号ｃ２を送信し、作動電流発生器３ｇから空気補給装置１１に作動電流Ｉｍを供給して空気補給装置１１を作動する。
以上のように、制御装置３はポンプヘッド６と空気補給装置１１を制御する。

本実施形態に係る制御装置３は、圧力タンク１０（図１参照）に備わる図示しない圧力計によって圧力タンク１０の内部圧力を常時監視するように構成される。そして、制御装置３は、圧力タンク１０の内部圧力が所定値以下になるとポンプヘッド６（図１参照）を駆動して井戸から水を汲み上げ、圧力タンク１０の内部圧力が予め設定される所定値以上になると圧力タンク１０への蓄水が終了したと判定してポンプヘッド６を停止する。
井戸から汲み上げられた水は、吸込口８（図１参照）から送水管８ａ（図１参照）を流通し、ポンプヘッド６で加圧されて圧力タンク１０に蓄水される。

利用者に供給されるなどして圧力タンク１０（図１参照）の蓄水量が減少し、圧力タンク１０の内部圧力が予め設定される所定値以下になると、制御装置３（図１参照）はポンプヘッド６（図１参照）を駆動して井戸から水を汲み上げる。
このときの電動機７（図１参照）の回転速度は、送水管水圧Ｐｗが所定の目標圧力になるように制御装置３によって制御（圧力フィードバック制御）される。

所定の目標圧力は、圧力タンク１０の吐出口９（図１参照）における水圧の目標値であり、吐出口９から図示しない給水栓までの距離などに応じて適宜設定されることが好ましい。
また、本実施形態に係る自動圧力タンク式ポンプ１（図１参照）では、圧力センサ４（図１参照）が計測する送水管水圧Ｐｗを吐出口９における水圧とする。
そこで制御装置３（図１参照）は、送水管水圧Ｐｗが所定の目標圧力になるように、送水管水圧Ｐｗに応じて電動機７（図１参照）の回転速度を制御する。

例えば、送水管水圧Ｐｗが目標圧力より低い場合、制御装置３（図１参照）は電動機７（図１参照）の回転速度を上昇して送水管水圧Ｐｗを上昇させる。このとき、制御装置３は、送水管水圧Ｐｗと目標圧力の偏差に応じて電動機７の回転速度を設定する。

電動機７（図１参照）によってポンプヘッド６（図１参照）が駆動し、井戸から汲み上げた水を圧力タンク１０（図１参照）へ蓄水するとき、圧力タンク１０内の空気量が適切であれば、図３に実線で示すように送水管水圧Ｐｗは長い周期で緩やかに変化する。
図３は送水管水圧Ｐｗの変化を時間ｔの経過に伴って示している。
制御装置３（図１参照）は、送水管水圧Ｐｗの変化に追従して電動機７の回転速度を制御するため、インバータモジュール３ｅ（図２参照）が発生する電動機駆動電流は緩やかに変化する。

一方、圧力タンク１０（図１参照）内の空気量が不足している状態でポンプヘッド６（図１参照）が駆動すると、図３に破線で示すように、送水管水圧Ｐｗが短い周期で急激に変化する。
したがって、制御装置３のマイコン３ｆ（図２参照）は送水管水圧Ｐｗの変化に追従して電動機７（図１参照）の回転速度を短い周期で急激に変化させるべく、インバータモジュール３ｅ（図２参照）が発生する電動機駆動電流を急激に変化させる。
このことによって電動機７は大きな回転トルクが必要となって過負荷状態になり、電動機７に通電する電動機駆動電流が増大する。
そして、電動機７に通電する電動機駆動電流が増大すると、インバータモジュール３ｅ（図２参照）にも大きな電流が通電する。
このようにしてインバータモジュール３ｅに大きな電流が通電すると、半導体接合部の温度が上昇するなどして、インバータモジュール３ｅの寿命が短くなる。さらに最悪の場合はインバータモジュール３ｅの破損に至る。

以上のように、図１に示すポンプヘッド６を駆動する場合に、圧力タンク１０内の空気量が不足しているとインチングが発生し、電動機７の電動機駆動電流を発生するインバータモジュール３ｅ（図２参照）の寿命が短くなり、ひいては、自動圧力タンク式ポンプ１の寿命が短くなるという問題がある。

そこで、図１に示すように自動圧力タンク式ポンプ１に空気補給装置１１を配設し、大気中の空気を取り込んで圧力タンク１０に補給し、圧力タンク１０内の空気の量が不足しないように構成してインチングの発生を抑制する。
図４の（ａ）、（ｂ）に示すように、空気補給装置１１は、ポンプヘッド６（図１参照）と圧力タンク１０（図１参照）を接続する送水管８ａに取り付けられている。

空気補給装置１１は、内部にダイヤフラム１１ｄが備わる空間が形成される本体１１ａを有し、ダイヤフラム１１ｄと本体１１ａに囲まれた空間に空気室１１ｅが形成される。
そして、ダイヤフラム１１ｄは空気室１１ｅの容積を拡大・縮小するように往復動する。
空気室１１ｅは通気管１１ｇを介して送水管８ａと連通し、内部の空気を送水管８ａに送り込むことが可能なように構成される。

通気管１１ｇの端部は拡径し、且つ、送水管８ａの内側に突出して閉塞し、ボール弁１１ｈが転動するガイド部１１ｊを形成している。そして、ガイド部１１ｊには、空気吐出口１１ｋが開口している。
ポンプヘッド６（図１参照）から圧力タンク１０（図１参照）に送水されるとき、ボール弁１１ｈは、送水管８ａにかかる水圧（送水管水圧Ｐｗ）によって通気管１１ｇの拡径していない狭路部側に移動し、通気管１１ｇを閉鎖するように構成される。
この構成によって、送水管８ａの水が空気補給装置１１の空気室１１ｅに流入することを防止できる。

ダイヤフラム１１ｄは、ソレノイド１１ｂで駆動するアーム１１ｃで、空気室１１ｅの容積を拡大・縮小するように往復動する。
例えば、アーム１１ｃは、制御装置３の作動電流発生器３ｇが発生する作動電流Ｉｍがソレノイド１１ｂの励磁電流として供給（ＯＮ）されると、図４の（ｂ）に示すように空気室１１ｅの容積を縮小する方向にダイヤフラム１１ｄを動作させ、作動電流Ｉｍの供給が停止（ＯＦＦ）されると、図４の（ａ）に示すように空気室１１ｅの容積を拡大する方向にダイヤフラム１１ｄを動作させるように構成される。
このようにダイヤフラム１１ｄは、ソレノイド１１ｂに供給される作動電流Ｉｍ（励磁電流）のＯＮ／ＯＦＦに同期して往復動するように構成される。
以下、ダイヤフラム１１ｄが往復動する動作をポンピング動作と称する。

さらに、空気室１１ｅには、大気中の空気を取り込むためのエアバルブ１１ｆが備わる。
エアバルブ１１ｆは、空気室１１ｅの容積が拡大して空気室１１ｅ内が減圧すると開弁して大気中の空気を空気室１１ｅに取り込み、空気室１１ｅの容積が縮小して空気室１１ｅ内が昇圧すると閉弁するように構成されている。

以上のように構成される空気補給装置１１のソレノイド１１ｂに制御装置３から作動電流Ｉｍ（励磁電流）が供給（ＯＮ）されると、図４の（ｂ）に示すように、アーム１１ｃは、空気室１１ｅの容積を縮小する方向にダイヤフラム１１ｄを動作する。
空気室１１ｅの空気は圧縮されて昇圧して通気管１１ｇを流れ、ボール弁１１ｈをガイド部１１ｊが閉塞している側に移動させる。
そして、ガイド部１１ｊに流れ込んだ空気は、空気吐出口１１ｋから送水管８ａに吐出されて圧力タンク１０に空気が補給される。

ソレノイド１１ｂへの作動電流Ｉｍ（励磁電流）の供給が停止（ＯＦＦ）されると、図４の（ａ）に示すように、ダイヤフラム１１ｄはアーム１１ｃによって、空気室１１ｅの容積を拡大する方向に動作する。
空気室１１ｅ内は減圧し、開弁したエアバルブ１１ｆを介して大気中の空気が取り込まれる。

このように、制御装置３は、空気補給装置１１への作動電流Ｉｍの供給及び供給停止を切り替えることで空気補給装置１１を作動することができ、圧力タンク１０へ空気を補給できる。
また、空気補給装置１１は、ソレノイド１１ｂへの作動電流Ｉｍ（励磁電流）の供給と供給停止に同期してダイヤフラム１１ｄが往復動し、圧力タンク１０に空気を補給する。
すなわち、空気補給装置１１はソレノイド１１ｂへの作動電流Ｉｍ（励磁電流）の供給（ＯＮ）と供給停止（ＯＦＦ）に同期してポンピング動作し、圧力タンク１０に空気を補給する。
換言すると、制御装置３は、ソレノイド１１ｂへの作動電流Ｉｍ（励磁電流）の供給（ＯＮ）と供給停止（ＯＦＦ）を切り替えて、空気補給装置１１をポンピング動作する。

なお、空気補給装置１１は、制御装置３の制御によって圧力タンク１０に空気を供給できる構成であれば、図４の（ａ）、（ｂ）に示す構成に限定されるものではない。
例えば、ソレノイド１１ｂに作動電流Ｉｍが供給されると、アーム１１ｃが空気室１１ｅの容積を拡大する方向にダイヤフラム１１ｄを動作し、ソレノイド１１ｂへの作動電流Ｉｍの供給が停止されると、アーム１１ｃが空気室１１ｅの容積を縮小する方向にダイヤフラム１１ｄを動作するように構成されていてもよい。
又は、アーム１１ｃが図示しないモータによって往復動するように構成されていてもよい。

本実施形態に係る自動圧力タンク式ポンプ１は、以上のように構成される空気補給装置１１を備える。
そして、制御装置３は、ポンプヘッド６が駆動している間の送水管水圧Ｐｗの変化を監視し、送水管水圧Ｐｗの変化に基づいてインチングを検出した場合は空気補給装置１１の作動を決定する。
さらに、制御装置３は、空気補給装置１１の作動を決定した場合、圧力タンク１０への蓄水が終了してポンプヘッド６が停止した後に空気補給装置１１を作動して圧力タンク１０に空気を補給しインチングを抑える。

図３に破線で示すように、ポンプヘッド６（図１参照）が駆動して圧力タンク１０（図１参照）に蓄水するとき、圧力タンク１０内の空気量が不足してインチングが発生すると、実線で示すインチングが発生しない場合（圧力タンク１０内の空気量が適切な場合）に比べて、送水管水圧Ｐｗが短い周期で急激に変化する。

そこで、例えば図５に示すように、制御装置３（図１参照）がインチングを検出するための所定の計測時間を設定する。この計測時間は、ポンプヘッド６（図１参照）が駆動している間に制御装置３がインチングを好適に検出できる時間とすればよく、実験等によって適宜設定すればよい。
なお、図５は図３と同様、ポンプヘッド６が駆動している間の送水管水圧Ｐｗの変化を時間ｔの経過に伴って示している。

制御装置３（図１参照）は、計測時間内に送水管水圧Ｐｗの変化が目標圧力を通過した回数（以下、判定回数と称する）を計測し、判定回数が所定の判定回数閾値以上の場合にインチングが発生したと判定することでインチングを検出する。
なお、図５にＡで示すように送水管水圧Ｐｗが目標圧力未満から目標圧力より高く上昇したとき、又は、図５にＢで示すように送水管水圧Ｐｗが目標圧力より高い水圧から目標圧力未満に低下したとき、送水管水圧Ｐｗの変化が目標圧力を通過したとする。

例えば図５に実線で示すように、圧力タンク１０（図１参照）内の空気量が適切でインチングが発生しない場合、所定の計測時間内に送水管水圧Ｐｗの変化は目標圧力を２回通過し、判定回数が２回になる。
一方、図５に破線で示すように、圧力タンク１０内の空気量が不足してインチングが発生すると、所定の計測時間内に送水管水圧Ｐｗの変化は目標圧力を５回通過し、判定回数が５回になる。

そこで、例えば、所定の判定回数閾値を「４回」と設定すれば、制御装置３（図１参照）は、判定回数が２回の場合は自動圧力タンク式ポンプ１（図１参照）にインチングが発生していないと判定でき、判定回数が５回の場合は自動圧力タンク式ポンプ１にインチングが発生していると判定できる。

そして、制御装置３（図１参照）は、自動圧力タンク式ポンプ１（図１参照）にインチングが発生したと判定したらインチングを検出したとして、空気補給装置１１（図１参照）の作動を決定し、圧力タンク１０（図１参照）への蓄水が終了してポンプヘッド６（図１参照）の駆動が停止した後に空気補給装置１１（図１参照）を作動して圧力タンク１０に空気を補給する。

本実施形態において制御装置３は、空気補給装置１１を所定回数ポンピング動作して圧力タンク１０に空気を補給する。
すなわち、制御装置３は、空気補給装置１１のソレノイド１１ｂ（図４の（ａ）参照）への作動電流Ｉｍ（励磁電流）の供給（ＯＮ）と供給停止（ＯＦＦ）を１０回などの所定回数切り替えてダイヤフラム１１ｄ（図４の（ａ）参照）を往復動し、空気補給装置１１を所定回数（例えば１０回）ポンピング動作する。
圧力タンク１０内は空気量が適切になって、次回以降に井戸から水を汲み上げるときのインチングの発生を抑えることができる。

なお、所定の判定回数閾値として示した「４回」は一例であって判定回数閾値を限定するものではない。
この判定回数閾値は、自動圧力タンク式ポンプ１（図１参照）に要求される性能や設定する計測時間等に基づいて適宜設定されることが好ましい。
また、空気補給装置１１（図４の（ａ）参照）のポンピング回数の所定回数は限定されるものではなく、圧力タンク１０（図１参照）の容積や空気室１１ｅ（図４の（ａ）参照）の容積等に基づいて適宜設定されることが好ましい。
なお、空気補給装置１１を作動する作動時間を予め設定し、制御装置３（図１参照）は予め設定される作動時間に亘って空気補給装置１１を作動する構成としてもよい。
この場合の作動時間も、空気室１１ｅの容積等に基づいて適宜設定すればよい。

図６を参照して、制御装置３（図１参照）が、インチングの発生を判定する手順（以下、インチング判定手順と称する）を説明する（適宜図１〜図５参照）。
このインチング判定手順は、例えば、制御装置３のマイコン３ｆが実行するプログラムにサブルーチンとして組み込まれ、マイコン３ｆが所定のサイクル（例えば、１００ｍｓｅｃごとなど）で実行するように構成すればよい。

制御装置３は、ポンプヘッド６の駆動中でなければ（ステップＳ１→Ｎｏ）インチング判定手順を終了してリターンするが、ポンプヘッド６の駆動中であれば（ステップＳ１→Ｙｅｓ）、所定の計測時間中の場合に（ステップＳ２→Ｙｅｓ）、送水管水圧Ｐｗの変化が目標圧力を通過したか否かを判定する（ステップＳ３）。
例えば、１サイクル前にインチング判定手順を実行したときの送水管水圧Ｐｗが目標圧力ではなく、今回のインチング判定手順で圧力センサ４が計測する送水管水圧Ｐｗが目標圧力の場合に、制御装置３は、送水管水圧Ｐｗの変化が目標圧力を通過したと判定する（ステップＳ３→Ｙｅｓ）。

または、１サイクル前にインチング判定手順を実行したときの送水管水圧Ｐｗが目標圧力未満で、今回のインチング判定手順で圧力センサ４が計測する送水管水圧Ｐｗが目標圧力以上の場合や、１サイクル前にインチング判定手順を実行したときの送水管水圧Ｐｗが目標圧力以上で、今回のインチング判定手順で圧力センサ４が計測する送水管水圧Ｐｗが目標圧力未満の場合に、制御装置３は、送水管水圧Ｐｗの変化が目標圧力を通過したと判定する（ステップＳ３→Ｙｅｓ）。

そして、制御装置３は、送水管水圧Ｐｗの変化が目標圧力を通過していなければ（ステップＳ３→Ｎｏ）そのままインチング判定手順を終了してリターンし、送水管水圧Ｐｗの変化が目標圧力を通過した場合は（ステップＳ３→Ｙｅｓ）、判定回数に１を加算して（ステップＳ４）リターンする。

ステップＳ２に戻って、計測時間中でない場合（ステップＳ２→Ｎｏ）、制御装置３は、判定回数が所定の判定回数閾値以上の場合（ステップＳ５→Ｙｅｓ）にインチングが発生したと判定し（ステップＳ６）、空気補給装置１１の作動を決定する（ステップＳ７）。
一方、判定回数が所定の判定回数閾値未満の場合（ステップＳ５→Ｎｏ）は、インチングが発生しないと判定して、計測時間を開始する（ステップＳ８）。

このように、ポンプヘッド６の駆動中（ステップＳ１→Ｙｅｓ）にインチングが発生しない場合、計測時間が終了したとき（ステップＳ２→Ｎｏ）に計測時間を開始する（ステップＳ８）構成によって、制御装置３は継続して、ポンプヘッド６の駆動中に発生するインチングを検出できる。

制御装置３は、インチングが発生したと判定して（ステップＳ６）、すなわち、インチングを検出して空気補給装置１１の作動を決定した場合（ステップＳ７）、圧力タンク１０への蓄水が終了しポンプヘッド６の駆動を停止した後、空気補給装置１１を作動して圧力タンク１０へ空気を補給する。

なお、例えば、制御装置３がインチングを検出した場合、圧力タンク１０へ空気を補給するまでインチング判定手順を実行しない構成とすれば、制御装置３が重複してインチングを検出することを回避できる。

また、ポンプヘッド６の駆動中に初めてインチング判定手順を実行する場合、制御装置３が判定回数を「０」にクリアする構成とすれば、ポンプヘッド６の駆動中に初めてインチング判定手順を実行するときは判定回数が判定回数閾値未満になり、制御装置３は、ステップＳ８を実行して計測時間を開始できる。

以上のように、本実施形態に係る自動圧力タンク式ポンプ１の制御装置３（図１参照）は、ポンプヘッド６（図１参照）が駆動している間の送水管水圧Ｐｗの変化によってインチングを検出した場合、空気補給装置１１（図１参照）の作動を決定する。換言すると、制御装置３は、送水管水圧Ｐｗの変化に基づいて空気補給装置１１の作動を決定する。そして、圧力タンク１０（図１参照）への蓄水が終了してポンプヘッド６の駆動を停止した後に空気補給装置１１を作動して圧力タンク１０に空気を補給する。
この構成によって、圧力タンク１０内の空気量を適切に維持することができ、インチングの発生を抑制できるという優れた効果を奏する。

また、インチングを検出しないときは、圧力タンク１０（図１参照）に空気を補給することがなく、空気補給装置１１（図１参照）の作動回数を低減することができる。したがって、空気補給装置１１の劣化を抑えることができ寿命が短くなることを防止できる。
さらに、空気補給装置１１のソレノイド１１ｂ（図４の（ａ）参照）に供給する作動電流Ｉｍを節約できる。

なお、本実施形態に係る自動圧力タンク式ポンプ１（図１参照）は、圧力タンク１０（図１参照）への蓄水が終了し、ポンプヘッド６（図１参照）の駆動が停止した後に制御装置３（図１参照）が空気補給装置１１（図１参照）を作動して、圧力タンク１０に空気を補給する構成としたが、例えば、大量に圧力タンク１０に蓄水する場合など、長時間に亘ってポンプヘッド６が連続駆動する場合に制御装置３がインチングを検出したときは、ポンプヘッド６の駆動を停止（一時停止）して圧力タンク１０に空気を補給する構成としてもよい。

例えば、ポンプヘッド６（図１参照）が連続駆動するときの連続駆動時間が所定の設定時間（例えば１０分）以上の場合に、制御装置３（図１参照）がインチングを検出して空気補給装置１１（図１参照）の作動を決定したとき、制御装置３は圧力タンク１０（図１参照）への蓄水が終了していない状態であってもポンプヘッド６の駆動を停止（一時停止）する。そして、空気補給装置１１を、例えば１０回ポンピング動作して圧力タンク１０に空気を補給する。
さらに、制御装置３は、圧力タンク１０への空気の補給が終了した後、ポンプヘッド６の駆動を再開する。
なお、この場合の設定時間は「１０分」に限定されるものではなく、インチングの発生頻度等に基づいて適宜設定すればよい。

この構成によると、ポンプヘッド６（図１参照）の連続駆動時間が所定の設定時間（例えば１０分）以上の場合にインチングが発生すると、ポンプヘッド６の駆動を停止して圧力タンク１０（図１参照）に空気を補給することができる。そして、インチングが発生しない状態でポンプヘッド６の駆動を再開できるという優れた効果を奏する。

なお、本実施形態において、図１に示す制御装置３は、送水管水圧Ｐｗの変化が目標圧力を通過した回数を判定回数としてインチングを検出しているが、これは限定されるものではなく、例えば、送水管水圧Ｐｗの変化におけるピーク値の回数を判定回数としてもよい。
又は、制御装置３が送水管水圧Ｐｗを微分して変化率を算出し、例えば、その変化率が所定値より大きい場合にインチングが発生したと判定する構成であってもよい。

１ 自動圧力タンク式ポンプ
２ ポンプ部
３ 制御装置
４ 圧力センサ（圧力計測手段）
６ ポンプヘッド（ポンプ）
７ 電動機
８ 吸込口
８ａ 送水管
１０ 圧力タンク
１１ 空気補給装置

Claims (5)

1. 電動機で駆動するポンプと、
   前記ポンプで加圧された水を蓄水する圧力タンクと、
   前記ポンプと前記圧力タンクを接続する送水管の水圧を計測する圧力計測手段と、
   前記圧力タンクに空気を補給する空気補給装置と、
   少なくとも前記ポンプ及び前記空気補給装置を制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、前記ポンプが駆動している間の前記送水管の水圧の変化に基づいて前記空気補給装置の作動を決定することを特徴とする自動圧力タンク式ポンプ。
2. 前記制御装置は、
   前記ポンプが駆動している間の前記送水管の水圧の変化が、所定の計測時間内に所定の判定回数閾値以上、所定の目標圧力を通過した場合に、前記空気補給装置の作動を決定することを特徴とする請求項１に記載の自動圧力タンク式ポンプ。
3. 前記制御装置は前記空気補給装置の作動を決定したとき、
   前記圧力タンクへの蓄水が終了して前記ポンプの駆動を停止した後に前記空気補給装置を作動することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の自動圧力タンク式ポンプ。
4. 前記ポンプの連続駆動時間が所定の設定時間以上の場合、
   前記制御装置は前記空気補給装置の作動を決定したとき、前記ポンプの駆動を停止して前記空気補給装置を作動し、前記圧力タンクに空気を補給した後に前記ポンプの駆動を再開することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の自動圧力タンク式ポンプ。
5. 前記空気補給装置は、ソレノイドに供給される励磁電流のＯＮ／ＯＦＦの切り替えに同期するポンピング動作によって前記圧力タンクに空気を補給し、
   前記制御装置は、前記空気補給装置を作動するとき、前記ソレノイドに供給する励磁電流のＯＮ／ＯＦＦを所定回数切り替えて前記ポンピング動作することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の自動圧力タンク式ポンプ。

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