JP2014218988A - Pump device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pump device that can improve performance in a broad operation range from an operation region of low-pressure and large flow rate to an operation region of high-pressure and small flow rate while suppressing rating output of a motor used for driving a pump.SOLUTION: In the pump device, when a load on the motor 20 for driving a pump unit 10 is increased, the revolving speed of the motor is reduced, and when the load on that is reduced, the revolving speed of the motor is increased and the revolving speed of the motor 20 is controlled so that the load does not exceed a predetermined upper limit. Thus, compared with a conventional method that maintains the revolving speed of a motor constant, the pump device can be improved in the performance thereof in a broad operation range from an operation region of low-pressure and large flow rate to an operation region of high-pressure and small flow rate.

Description

本発明は、駆動用の原動機を備えたポンプ装置に係り、特に、吐出し圧力が高く流量が少ない運転領域での性能を高めたポンプ装置に関するものである。   The present invention relates to a pump device provided with a prime mover for driving, and more particularly to a pump device having improved performance in an operation region where discharge pressure is high and flow rate is low.

一般に、渦巻き式の遠心ポンプは、圧力が高く水量が少ない運転領域(排水場所までの距離や揚程が長い場合、吐出し口を絞った場合など)において負荷(回転軸の駆動に必要な動力)が小さく、逆に、圧力が低く水量が多い運転領域において負荷が大きいことが知られている(下記特許文献を参照)。   In general, a centrifugal centrifugal pump is a load (power required to drive a rotating shaft) in an operating region where the pressure is high and the amount of water is low (when the distance to the drainage site, the head is long, or when the discharge port is throttled). In contrast, it is known that the load is large in an operation region where the pressure is low and the amount of water is large (see the following patent document).

特開2000−227084号公報JP 2000-227084 A

ポンプの駆動に使用する原動機は、運転に必要な最大の動力に見合うものを選定しなければならない。渦巻き式の遠心ポンプの場合、上記のような特性を有するため、低圧・大流量時の最大負荷に合わせて原動機が選定されることになる。しかしながら、低圧・大流量時に合わせて動力の大きな原動機を選んでも、その動力は高圧・小流量時において過剰になる。すなわち、動力の大きな原動機を選定しているにも関わらず、その動力が高圧・小流量の運転領域においてポンプの性能に寄与せず、無駄になっている。   The prime mover used to drive the pump must be selected to meet the maximum power required for operation. In the case of the centrifugal centrifugal pump, since it has the above characteristics, the prime mover is selected in accordance with the maximum load at a low pressure and a large flow rate. However, even if a prime mover with large power is selected for low pressure and large flow rate, the power becomes excessive at high pressure and small flow rate. That is, although a prime mover with high power is selected, the power does not contribute to the performance of the pump in the high pressure / low flow operation region, and is wasted.

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ポンプの駆動に使用する原動機の定格出力を抑えつつ、低圧・大流量の運転領域から高圧・小流量の運転領域までの広い動作範囲で性能を向上できるポンプ装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and its purpose is wide from a low pressure / high flow rate operation region to a high pressure / low flow rate operation region while suppressing the rated output of the prime mover used to drive the pump. An object of the present invention is to provide a pump device capable of improving performance in the operating range.

本発明に係るポンプ装置は、ポンプ部と、前記ポンプ部を駆動する原動機と、前記原動機の回転速度を検出する回転速度検出部と、前記回転速度検出部において検出される前記回転速度が目標回転速度へ近づくように、前記原動機の回転速度を制御する回転速度制御部と、前記原動機の負荷を検出する負荷検出部と、前記負荷が大きくなると前記回転速度が遅くなり、前記負荷が小さくなると前記回転速度が速くなり、かつ、前記負荷の上限値が定められている、前記負荷と前記回転速度との所定の関係に近づくように、前記負荷検出部における前記負荷の検出値に応じて前記目標回転速度を調節する目標回転速度調節部とを有する。   The pump device according to the present invention includes a pump unit, a prime mover that drives the pump unit, a rotational speed detection unit that detects a rotational speed of the prime mover, and the rotational speed detected by the rotational speed detection unit is a target rotation. A rotation speed control unit that controls the rotation speed of the prime mover so as to approach the speed, a load detection unit that detects a load of the prime mover, and the rotation speed becomes slow when the load increases, and the load decreases The target according to the detected value of the load in the load detection unit so as to approach a predetermined relationship between the load and the rotational speed at which the rotational speed is increased and an upper limit value of the load is determined. And a target rotation speed adjustment unit that adjusts the rotation speed.

好適に、前記ポンプ部は、自吸式のポンプであり、前記目標回転速度調節部は、前記ポンプ部の始動を指示する信号を受けた場合、前記所定の関係において規定される最速の回転速度よりも速い自吸動作用の目標回転速度を前記回転速度制御部に設定する。   Preferably, the pump unit is a self-priming pump, and the target rotation speed adjustment unit receives the signal for instructing the pump unit to start, and is the fastest rotation speed defined in the predetermined relationship. A faster target rotational speed for self-priming operation is set in the rotational speed control section.

好適に、前記目標回転速度調節部は、前記自吸動作用の目標回転速度を前記回転速度制御部に設定した後、前記負荷の検出値と所定の下限値とを比較し、前記負荷の検出値が前記下限値を超えたならば、前記負荷の検出値に応じた前記目標回転速度の前記調節を行う。   Preferably, the target rotational speed adjustment unit sets the target rotational speed for the self-priming operation in the rotational speed control unit, and then compares the detected value of the load with a predetermined lower limit value to detect the load. If the value exceeds the lower limit value, the adjustment of the target rotational speed according to the detected value of the load is performed.

好適に、前記目標回転速度調節部は、前記自吸動作用の目標回転速度を前記回転速度制御部に設定した後、前記負荷の検出値が前記下限値より小さい状態が一定時間続いたならば、前記原動機の回転を停止させる。   Preferably, the target rotational speed adjustment unit sets the target rotational speed for the self-priming operation in the rotational speed control unit, and then the state where the detected value of the load is smaller than the lower limit value continues for a certain period of time. The rotation of the prime mover is stopped.

好適に、前記目標回転速度調節部は、前記ポンプ部の始動を指示する信号を受けた場合、所定の初期目標回転速度を前記回転速度制御部に設定し、当該設定の後、前記負荷の検出値と前記下限値とを比較し、前記負荷の検出値が前記下限値より小さいならば、前記自吸動作用の目標回転速度を前記回転速度制御部に設定する。   Preferably, when the target rotational speed adjustment unit receives a signal instructing start of the pump unit, the target rotational speed adjustment unit sets a predetermined initial target rotational speed in the rotational speed control unit, and detects the load after the setting. If the detected value of the load is smaller than the lower limit value, the target rotational speed for the self-priming operation is set in the rotational speed control unit.

好適に、前記目標回転速度調節部は、前記負荷の検出値に応じた前記目標回転速度の前記調節を行う場合、前記所定の関係において前記負荷の検出値に対応する所定の回転速度と、前記回転速度制御部に設定中の目標回転速度との差を算出し、前記算出した差が所定のしきい値を超えるならば、前記所定の回転速度から前記設定中の目標回転速度までの範囲に含まれ、かつ、前記所定の回転速度との差が前記算出した差より小さい新たな目標回転速度を前記回転速度制御部に設定する。   Preferably, when the target rotational speed adjustment unit performs the adjustment of the target rotational speed according to the detected value of the load, the predetermined rotational speed corresponding to the detected value of the load in the predetermined relationship; A difference from the target rotational speed being set in the rotational speed control unit is calculated, and if the calculated difference exceeds a predetermined threshold value, a range from the predetermined rotational speed to the target rotational speed being set is set. A new target rotational speed that is included and has a difference from the predetermined rotational speed smaller than the calculated difference is set in the rotational speed control unit.

好適に、前記目標回転速度調節部は、前記所定の回転速度から前記設定中の目標回転速度までの範囲における中間の回転速度を、前記新たな目標回転速度として前記回転速度制御部に設定する。   Preferably, the target rotation speed adjustment unit sets an intermediate rotation speed in a range from the predetermined rotation speed to the target rotation speed being set in the rotation speed control unit as the new target rotation speed.

好適に、前記目標回転速度調節部は、前記負荷の検出値に応じた前記目標回転速度の前記調節を行う場合、前記負荷の検出値が前記上限値を超えるならば、前記負荷の検出値が前記上限値より小さくなるまで前記目標回転速度を減少させる。   Preferably, when the target rotational speed adjustment unit performs the adjustment of the target rotational speed according to the detected value of the load, if the detected value of the load exceeds the upper limit value, the detected value of the load is The target rotational speed is decreased until it becomes smaller than the upper limit value.

好適に、前記目標回転速度調節部は、前記負荷の検出値が前記上限値を超え、かつ、前記回転速度制御部に設定中の目標回転速度が前記所定の関係において規定される最低の回転速度より速いならば、当該最低の回転速度を前記目標回転速度として前記回転速度制御部に設定し、当該設定後も前記負荷の検出値が前記上限値を超えるならば、前記負荷の検出値が前記上限値より小さくなるまで前記目標回転速度を所定の変化分ずつ減速させる。   Preferably, the target rotational speed adjustment unit has a minimum rotational speed at which the detected value of the load exceeds the upper limit value and the target rotational speed set in the rotational speed control unit is defined in the predetermined relationship. If it is faster, the lowest rotational speed is set as the target rotational speed in the rotational speed control unit, and even after the setting, if the detected value of the load exceeds the upper limit value, the detected value of the load is The target rotational speed is decelerated by a predetermined change amount until it becomes smaller than the upper limit value.

好適に、前記目標回転速度調節部は、前記負荷の検出値に応じた前記目標回転速度の前記調節を行う場合、前記回転速度制御部に設定中の目標回転速度が前記所定の関係において規定される最低の回転速度より遅く、前記負荷の検出値が前記上限値より小さく、かつ、前記負荷の検出値と前記上限値との差が所定のしきい値を超えるならば、前記負荷の検出値と前記上限値との差が前記しきい値より小さくなるまで前記目標回転速度を増速させる。   Preferably, when the target rotational speed adjustment unit performs the adjustment of the target rotational speed according to the detected value of the load, the target rotational speed set in the rotational speed control unit is defined in the predetermined relationship. If the detected value of the load is smaller than the upper limit value and the difference between the detected value of the load and the upper limit value exceeds a predetermined threshold value, the detected value of the load And the target rotation speed is increased until the difference between the upper limit value and the upper limit value becomes smaller than the threshold value.

本発明によれば、負荷が大きくなると回転速度が遅くなり、負荷が小さくなると回転速度が速くなり、かつ、負荷が所定の上限を超えないように回転速度が制御されるため、原動機の定格出力を抑えつつ、低圧・大流量の運転領域から高圧・小流量の運転領域までの広い動作範囲で性能を向上できる   According to the present invention, when the load increases, the rotational speed decreases, and when the load decreases, the rotational speed increases, and the rotational speed is controlled so that the load does not exceed a predetermined upper limit. Performance can be improved over a wide operating range from low pressure / high flow rate operation range to high pressure / low flow rate operation range.

本発明の実施形態に係るポンプ装置の外観の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the external appearance of the pump apparatus which concerns on embodiment of this invention. 図1に示すポンプ装置におけるポンプ部の内部構成を例示する図である。It is a figure which illustrates the internal structure of the pump part in the pump apparatus shown in FIG. 本発明の実施形態に係るポンプ装置における制御系の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the control system in the pump apparatus which concerns on embodiment of this invention. スロットル開度と回転速度との関係を表したグラフである。It is a graph showing the relationship between the throttle opening and the rotation speed. ポンプの始動から停止までの回転速度の調節動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the adjustment operation of the rotational speed from the start of a pump to a stop. 目標回転速度の調節に関わる動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the operation | movement in connection with adjustment of a target rotational speed. 予め定めた負荷と回転速度との関係に近づくように目標回転速度を調節する例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example which adjusts a target rotational speed so that the relationship between a predetermined load and rotational speed may be approached. 負荷が上限値を超える場合の動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating operation | movement when load exceeds an upper limit. 負荷が上限値より小さく、目標回転速度が図4における最低の回転速度よりも遅い場合の動作を説明するためのフローチャートである。5 is a flowchart for explaining an operation when a load is smaller than an upper limit value and a target rotation speed is slower than a minimum rotation speed in FIG. 4. 吐出し流量Qと揚程Hの関係、並びに、吐出し流量Qとスロットル開度Sとの関係を表したグラフである。4 is a graph showing the relationship between the discharge flow rate Q and the head H, and the relationship between the discharge flow rate Q and the throttle opening S. 本発明の他の実施形態に係るポンプ装置における、回転速度の調節動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating adjustment operation | movement of rotational speed in the pump apparatus which concerns on other embodiment of this invention.

図1は、本発明の実施形態に係るポンプ装置の外観の一例を示す図である。図1に示すポンプ装置は、ポンプ部10と原動機20を有する。ポンプ部10と原動機20は、フレーム5において固定される。   Drawing 1 is a figure showing an example of the appearance of the pump device concerning the embodiment of the present invention. The pump device shown in FIG. 1 has a pump unit 10 and a prime mover 20. The pump unit 10 and the prime mover 20 are fixed in the frame 5.

図1に示す原動機20は、内燃機関としてのエンジンである。原動機20(エンジン)は、目標とする回転速度が得られるように、吸気路に配置されたスロットルバルブの開度(スロットル開度)を調節する装置(電子ガバナ等)を備える。   A prime mover 20 shown in FIG. 1 is an engine as an internal combustion engine. The prime mover 20 (engine) includes a device (such as an electronic governor) that adjusts the opening degree (throttle opening degree) of a throttle valve disposed in the intake passage so that a target rotational speed can be obtained.

図1に示すポンプ部10は、渦巻き式の遠心ポンプである。図2は、そのポンプ部10の内部構成の一例を示す。ポンプ部10は、原動機20の回転軸21に結合されたインペラ14と、インペラ14を収容する渦巻きケーシング13を有する。インペラ14が回転すると、吸込口11の水(流体)は渦巻きケーシング13を通って吐出口12に運ばれる。   The pump unit 10 shown in FIG. 1 is a spiral centrifugal pump. FIG. 2 shows an example of the internal configuration of the pump unit 10. The pump unit 10 includes an impeller 14 coupled to a rotating shaft 21 of a prime mover 20 and a spiral casing 13 that houses the impeller 14. When the impeller 14 rotates, the water (fluid) in the suction port 11 is conveyed to the discharge port 12 through the spiral casing 13.

ポンプ部10は、例えば自吸式ポンプであり、内部に呼び水を入れた状態で始動することにより、吸込み側の配管に空気が溜まった状態でもポンプ動作を開始することができる。充水栓15は、始動時にポンプ部10の内部を呼び水で満たすために使用される。   The pump unit 10 is, for example, a self-priming pump, and can start the pump operation even when air is accumulated in the suction-side piping by being started with priming water inside. The filling tap 15 is used to fill the inside of the pump unit 10 with priming water at the time of starting.

図3は、本発明の実施形態に係るポンプ装置の制御系の構成例を示す図である。
図3の例において、ポンプ装置は、原動機20の回転速度を検出する回転速度検出部30と、原動機20の負荷(回転軸21の駆動に必要な動力)を検出する負荷検出部40と、制御部50を有する。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of a control system of the pump device according to the embodiment of the present invention.
In the example of FIG. 3, the pump device includes a rotation speed detection unit 30 that detects the rotation speed of the prime mover 20, a load detection unit 40 that detects a load of the prime mover 20 (power necessary for driving the rotary shaft 21), and a control. Part 50.

回転速度検出部30は、例えば、原動機20の内部のギヤに連動して回転する磁石の磁束変化をホールセンサによってパルス信号に変換し、そのパルス信号の周波数に基づいて回転速度を検出する。   For example, the rotation speed detection unit 30 converts a magnetic flux change of a magnet that rotates in conjunction with a gear inside the prime mover 20 into a pulse signal by a Hall sensor, and detects the rotation speed based on the frequency of the pulse signal.

負荷検出部40は、例えば、原動機20の負荷に関わる信号として、原動機20の吸気路に配置されたスロットルバルブの開度(スロットル開度)を検出するセンサである。このセンサは、例えばポテンショメータを含んで構成される。   The load detection unit 40 is, for example, a sensor that detects the opening (throttle opening) of a throttle valve disposed in the intake passage of the prime mover 20 as a signal related to the load of the prime mover 20. This sensor includes, for example, a potentiometer.

制御部50は、原動機20の動作を制御する装置であり、例えばマイクロコンピュータを含んで構成される。制御部50は、回転速度検出部30や負荷検出部40などの信号に応じて、原動機20のスロットルバルブやチョーク弁を調節するアクチュエータを駆動し、負荷の状態に応じた適切な回転速度が得られるように制御を行う。   The control unit 50 is a device that controls the operation of the prime mover 20 and includes, for example, a microcomputer. The control unit 50 drives an actuator that adjusts the throttle valve and choke valve of the prime mover 20 in accordance with signals from the rotation speed detection unit 30 and the load detection unit 40 to obtain an appropriate rotation speed according to the load state. To control.

制御部50は、回転速度の制御に関わる機能的な構成要素として、回転速度制御部51と目標回転速度調節部52を有する。
回転速度制御部51は、回転速度検出部30において検出される回転速度が目標回転速度Rtへ近づくように原動機20の回転速度を制御する。
目標回転速度調節部52は、原動機20の負荷と回転速度との関係が、予め定められた関係(図4)に近づくように、負荷検出部40における負荷の検出値(スロットル開度S)に応じて目標回転速度Rtを調節する。
The control unit 50 includes a rotation speed control unit 51 and a target rotation speed adjustment unit 52 as functional components related to rotation speed control.
The rotation speed control unit 51 controls the rotation speed of the prime mover 20 so that the rotation speed detected by the rotation speed detection unit 30 approaches the target rotation speed Rt.
The target rotation speed adjustment unit 52 sets the load detection value (throttle opening S) in the load detection unit 40 so that the relationship between the load and the rotation speed of the prime mover 20 approaches a predetermined relationship (FIG. 4). Accordingly, the target rotational speed Rt is adjusted.

図4は、スロットル開度Sと回転速度Raとの関係を表したグラフである。図4における回転速度Raは、負荷検出部40において検出されるスロットル開度Sに対して定められた原動機20の回転速度を示す。図4の例では、スロットル開度Sにほぼ比例して減少するように回転速度Raが定められている。スロットル開度Sは、例えば「0」から「95」までの数値範囲を有しており、「0」はスロットルバルブの全閉状態、「95」は全開状態を示す。
目標回転速度調節部52は、スロットル開度Sに対応する回転速度Raの値を、例えば所定の計算式に基づいて算出してもよいし、あるいは、スロットル開度Sと回転速度Raとを対応づけて記憶装置に格納したデータテーブルから読みだしてもよい。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the throttle opening S and the rotation speed Ra. The rotational speed Ra in FIG. 4 indicates the rotational speed of the prime mover 20 determined with respect to the throttle opening S detected by the load detection unit 40. In the example of FIG. 4, the rotational speed Ra is determined so as to decrease substantially in proportion to the throttle opening S. The throttle opening S has, for example, a numerical range from “0” to “95”, where “0” indicates the fully closed state of the throttle valve and “95” indicates the fully open state.
The target rotation speed adjustment unit 52 may calculate the value of the rotation speed Ra corresponding to the throttle opening S based on, for example, a predetermined calculation formula, or correspond the throttle opening S and the rotation speed Ra. Then, it may be read from the data table stored in the storage device.

目標回転速度調節部52は、この図4に示すスロットル開度Sと回転速度Raとの関係に近づくように、目標回転速度Rtを調節する。すなわち、目標回転速度調節部52は、原動機20の負荷が大きくなると回転速度が遅くなり、負荷が軽くなると回転速度が速くなるように目標回転速度Rtを調節する。また、目標回転速度調節部52は、原動機20の負荷が所定の上限値(スロットル開度S=80)を超えないように目標回転速度Rtを調節する。   The target rotation speed adjustment unit 52 adjusts the target rotation speed Rt so as to approach the relationship between the throttle opening S and the rotation speed Ra shown in FIG. In other words, the target rotational speed adjustment unit 52 adjusts the target rotational speed Rt so that the rotational speed decreases when the load of the prime mover 20 increases, and the rotational speed increases when the load decreases. Further, the target rotational speed adjustment unit 52 adjusts the target rotational speed Rt so that the load of the prime mover 20 does not exceed a predetermined upper limit value (throttle opening S = 80).

更に、目標回転速度調節部52は、ポンプ部10の始動を指示する図示しないスイッチ等からの信号が制御部50に入力された場合、図4に示すスロットル開度Sと回転速度Raとの関係における最速の回転速度(3800rpm)よりも速い、自吸動作用の目標回転速度Rt(例えば4000rpm)を回転速度制御部51に設定する(自吸運転モード)。   Further, when a signal from a switch (not shown) for instructing the start of the pump unit 10 is input to the control unit 50, the target rotation speed adjustment unit 52 is related to the throttle opening S and the rotation speed Ra shown in FIG. The target rotational speed Rt (for example, 4000 rpm) for self-priming operation, which is faster than the fastest rotational speed (3800 rpm) in the above, is set in the rotational speed controller 51 (self-priming operation mode).

自吸動作用の高速な目標回転速度Rtを回転速度制御部51に設定した後、目標回転速度調節部52は、負荷検出部40が検出したスロットル開度Sと所定の下限値とを比較する。スロットル開度Sがこの下限値を超えると、目標回転速度調節部52は、自吸動作用の高速な目標回転速度Rtを設定する自吸運転モードから、図4に示すスロットル開度Sと回転速度Raとの関係に近づくように目標回転速度Rtを調節する運転モード(通常運転モード)へ移行する。   After setting a high target rotation speed Rt for self-priming operation in the rotation speed control unit 51, the target rotation speed adjustment unit 52 compares the throttle opening S detected by the load detection unit 40 with a predetermined lower limit value. . When the throttle opening S exceeds this lower limit value, the target rotation speed adjustment unit 52 rotates from the self-priming operation mode in which a high target rotation speed Rt for self-priming operation is set to the throttle opening S and rotation shown in FIG. The operation mode (normal operation mode) for adjusting the target rotation speed Rt so as to approach the relationship with the speed Ra is shifted to.

ただし、自吸動作用の目標回転速度Rtを回転速度制御部51に設定してから一定時間が経過してもスロットル開度Sが所定の下限値より小さい場合、目標回転速度調節部52は、原動機20の回転を停止させる。これにより、自吸モードが長時間続いて、回転速度の高速な状態が原動機20とポンプ部10に過大な負担を与えることを防止する。   However, if the throttle opening S is smaller than a predetermined lower limit value even after a fixed time has elapsed since the target rotational speed Rt for self-priming operation is set in the rotational speed control section 51, the target rotational speed adjustment section 52 The rotation of the prime mover 20 is stopped. This prevents the self-priming mode from continuing for a long period of time and causing an excessive burden on the prime mover 20 and the pump unit 10 due to the high rotational speed state.

自吸運転モードから通常運転モードに移行すると、目標回転速度調節部52は、図4に示すスロットル開度Sと回転速度Raとの関係において、負荷検出部40が検出したスロットル開度Sに対応する所定の回転速度Raを取得し、回転速度制御部51に設定中の目標回転速度Rtとこの回転速度Raとの差DRを算出する。目標回転速度調節部52は、この差DRを所定のしきい値と比較し、差DRがしきい値を超える(目標回転速度Rtが回転速度Raから離れている)場合、現在設定中の目標回転速度Rtよりも回転速度Raに近い新たな目標回転速度Rtを回転速度制御部51に設定する。すなわち、目標回転速度調節部52は、回転速度Raから現在の目標回転速度Rtまでの範囲に含まれ、かつ、回転速度Raとの差が現在の目標回転速度Rtよりも小さい新たな目標回転速度Rtを回転速度制御部51に設定する。例えば、目標回転速度調節部52は、回転速度Raから現在の目標回転速度Rtまでの範囲における中間の回転速度を、新たな目標回転速度Rtとして回転速度制御部51に設定する(図7)。   When shifting from the self-priming operation mode to the normal operation mode, the target rotation speed adjustment unit 52 corresponds to the throttle opening S detected by the load detection unit 40 in the relationship between the throttle opening S and the rotation speed Ra shown in FIG. The predetermined rotational speed Ra is acquired, and a difference DR between the target rotational speed Rt currently set in the rotational speed control unit 51 and the rotational speed Ra is calculated. The target rotational speed adjustment unit 52 compares the difference DR with a predetermined threshold value, and if the difference DR exceeds the threshold value (the target rotational speed Rt is away from the rotational speed Ra), the target currently being set A new target rotation speed Rt closer to the rotation speed Ra than the rotation speed Rt is set in the rotation speed control unit 51. That is, the target rotational speed adjustment unit 52 is a new target rotational speed that is included in the range from the rotational speed Ra to the current target rotational speed Rt and that has a difference from the rotational speed Ra that is smaller than the current target rotational speed Rt. Rt is set in the rotation speed control unit 51. For example, the target rotational speed adjustment unit 52 sets an intermediate rotational speed in the range from the rotational speed Ra to the current target rotational speed Rt as the new target rotational speed Rt in the rotational speed control unit 51 (FIG. 7).

通常運転モードにおいて負荷検出部40のスロットル開度Sが上限値(80)を超える場合、目標回転速度調節部52は、負荷検出部40のスロットル開度Sがこの上限値(80)より小さくなるまで目標回転速度Rtを減少させる。例えば、目標回転速度調節部52は、スロットル開度Sと上限値(80)の比較結果に応じて目標回転速度Rtを所定の変化分ずつ減速させる処理を、スロットル開度Sが上限値(80)より小さくなるまで繰り返す。目標回転速度Rtの減速は、例えば、元の速度から一定の速度を減算することにより行ってもよいし、あるいは、全体の速度を一定の割合ずつ減速させることにより行ってもよい。   When the throttle opening S of the load detection unit 40 exceeds the upper limit value (80) in the normal operation mode, the target rotational speed adjustment unit 52 causes the throttle opening S of the load detection unit 40 to be smaller than the upper limit value (80). Until the target rotational speed Rt is decreased. For example, the target rotational speed adjustment unit 52 performs a process of decelerating the target rotational speed Rt by a predetermined change amount according to a comparison result between the throttle opening S and the upper limit value (80). ) Repeat until smaller. The target rotational speed Rt may be reduced by, for example, subtracting a constant speed from the original speed, or by reducing the overall speed by a constant rate.

次に、上述した構成を有するポンプ装置における回転速度の調節動作について、フローチャートを参照しながら説明する。   Next, the rotation speed adjustment operation in the pump apparatus having the above-described configuration will be described with reference to a flowchart.

図5は、ポンプの始動から停止までの回転速度の調節動作を説明するためのフローチャートである。
ポンプ部10の始動を指示する図示しないスイッチ等からの信号が制御部50に入力されると(ST105)、目標回転速度調節部52は、自吸動作用の高速な目標回転速度Rtを回転速度制御部51に設定する(ST125)。これにより、ポンプ装置は、自吸動作用の高速な回転速度で運転を開始する(自吸運転モード)。
他方、ポンプの始動ではない場合(例えば再起動などの場合)、目標回転速度調節部52は、後述するステップST140に移行する。
FIG. 5 is a flowchart for explaining the operation of adjusting the rotational speed from the start to the stop of the pump.
When a signal from a switch or the like (not shown) for instructing start of the pump unit 10 is input to the control unit 50 (ST105), the target rotation speed adjustment unit 52 sets the high target rotation speed Rt for self-priming operation to the rotation speed. The control unit 51 is set (ST125). Accordingly, the pump device starts operation at a high rotational speed for self-priming operation (self-priming operation mode).
On the other hand, when the pump is not started (for example, in the case of restarting or the like), the target rotation speed adjustment unit 52 proceeds to step ST140 described later.

回転速度制御部51の制御によって原動機20の回転速度が自吸動作用の目標回転速度Rtに到達すると、目標回転速度調節部52は、負荷検出部40からスロットル開度Sを取得し(ST130)、これを所定の下限値と比較する(ST135)。自吸動作において原動機20の負荷は著しく低くなるため、スロットル開度Sは下限値よりも低くなる。   When the rotational speed of the prime mover 20 reaches the target rotational speed Rt for self-priming operation by the control of the rotational speed control section 51, the target rotational speed adjustment section 52 acquires the throttle opening S from the load detection section 40 (ST130). This is compared with a predetermined lower limit value (ST135). In the self-priming operation, the load on the prime mover 20 is significantly reduced, so that the throttle opening S is lower than the lower limit value.

スロットル開度Sが下限値より小さい場合(自吸動作が続いている場合)、目標回転速度調節部52は、回転速度制御部51に自吸動作用の目標回転速度Rtを設定してからの経過時間が一定時間に達したか否かを判定する(ST180)。経過時間(自吸運転モードの時間)が一定時間より短い場合、目標回転速度調節部52はステップST130に戻り、スロットル開度Sが下限値を超えたか否かの判定を繰り返す。経過時間が一定時間に達した場合、目標回転速度調節部52はステップST155に移行し、原動機20の回転を停止させる。これにより、自吸運転モードでの高速な回転速度が長時間続き、原動機20とポンプ部10に過大な負担がかかることを防止できる。   When the throttle opening S is smaller than the lower limit (when the self-priming operation continues), the target rotational speed adjustment unit 52 sets the target rotational speed Rt for the self-priming operation in the rotational speed control unit 51. It is determined whether or not the elapsed time has reached a certain time (ST180). When the elapsed time (time in the self-priming operation mode) is shorter than the predetermined time, the target rotational speed adjustment unit 52 returns to step ST130 and repeats the determination of whether or not the throttle opening S exceeds the lower limit value. When the elapsed time reaches a certain time, the target rotational speed adjustment unit 52 proceeds to step ST155 and stops the rotation of the prime mover 20. As a result, it is possible to prevent a high rotation speed in the self-priming operation mode from continuing for a long time and applying an excessive burden to the prime mover 20 and the pump unit 10.

スロットル開度Sが所定の下限値より大きくなると(自吸動作が終わって水の汲み上げが始まると)、目標回転速度調節部52は、通常運転モードに移行する。目標回転速度調節部52は、目標回転速度Rtを所定の初期値(例えば3600rpm)に設定し(ST140)、負荷検出部40のスロットル開度Sに応じた目標回転速度の調節を開始する(ST145)。通常運転モードにおいて、ポンプの停止を指示する図示しないスイッチからの信号が制御部50に入力されると(ST150)、目標回転速度調節部52は原動機20の回転を停止させる。   When the throttle opening S becomes larger than a predetermined lower limit value (when the self-priming operation ends and the pumping of water starts), the target rotational speed adjustment unit 52 shifts to the normal operation mode. The target rotation speed adjustment unit 52 sets the target rotation speed Rt to a predetermined initial value (eg, 3600 rpm) (ST140), and starts adjusting the target rotation speed according to the throttle opening S of the load detection unit 40 (ST145). ). In a normal operation mode, when a signal from a switch (not shown) that instructs to stop the pump is input to the control unit 50 (ST150), the target rotation speed adjustment unit 52 stops the rotation of the prime mover 20.

図6は、図5のステップST145における処理の詳細を示すフローチャートであり、通常運転モードにおける目標回転速度Rtの調節に関わる動作を示す。
目標回転速度調節部52は、負荷検出部40からスロットル開度Sを取得し(ST205)、スロットル開度Sが上限値(80)より大きいか否か判定する(ST210)。スロットル開度Sが上限値(80)より大きい場合、目標回転速度調節部52は、後述するステップST305(図8)に移行する。また、回転速度制御部51に現在設定している目標回転速度Rtが図4に示すグラフにおける最低の回転速度(3600rpm)より遅いか否か判定し、最低の回転速度より遅い場合は、後述するステップST405(図9)に移行する。
FIG. 6 is a flowchart showing details of the process in step ST145 of FIG. 5, and shows operations related to the adjustment of the target rotational speed Rt in the normal operation mode.
The target rotational speed adjustment unit 52 acquires the throttle opening S from the load detection unit 40 (ST205), and determines whether the throttle opening S is larger than the upper limit value (80) (ST210). When the throttle opening S is larger than the upper limit (80), the target rotational speed adjustment unit 52 proceeds to step ST305 (FIG. 8) described later. Further, it is determined whether or not the target rotational speed Rt currently set in the rotational speed control unit 51 is slower than the lowest rotational speed (3600 rpm) in the graph shown in FIG. The process proceeds to step ST405 (FIG. 9).

スロットル開度Sが上限値(80)より小さく、かつ、目標回転速度Rtが図4に示すグラフにおける最低の回転速度(3600rpm)より速い場合、目標回転速度調節部52は、ステップST205で取得したスロットル開度Sに対応する所定の回転速度Ra(図4)を取得し(ST220)、目標回転速度Rtと回転速度Raとの差DRを算出する(ST225)。そして、差DRがしきい値より大きい場合、目標回転速度調節部52は、目標回転速度Rtと回転速度Raの中間値を新たな目標回転速度Rtとして回転速度制御部51に設定する(ST235)。差DRがしきい値より小さい場合、目標回転速度調節部52は、設定中の目標回転速度Rtを維持する。   When the throttle opening S is smaller than the upper limit value (80) and the target rotational speed Rt is faster than the lowest rotational speed (3600 rpm) in the graph shown in FIG. 4, the target rotational speed adjustment unit 52 is acquired in step ST205. A predetermined rotational speed Ra (FIG. 4) corresponding to the throttle opening S is acquired (ST220), and a difference DR between the target rotational speed Rt and the rotational speed Ra is calculated (ST225). When the difference DR is larger than the threshold value, the target rotational speed adjustment unit 52 sets the intermediate value between the target rotational speed Rt and the rotational speed Ra as a new target rotational speed Rt in the rotational speed control unit 51 (ST235). . When the difference DR is smaller than the threshold value, the target rotation speed adjustment unit 52 maintains the target rotation speed Rt being set.

図7は、図4のグラフに示す負荷(スロットル開度S)と回転速度との関係に近づくように目標回転速度Rtを調節する例を説明するための図である。図7に示すグラフは、図4に示すグラフの一部を表している。図7における「P1」〜「P3」は、スロットル開度Sと目標回転速度Rtによって表される原動機20の動作点を示す。   FIG. 7 is a diagram for explaining an example of adjusting the target rotational speed Rt so as to approach the relationship between the load (throttle opening S) and the rotational speed shown in the graph of FIG. The graph shown in FIG. 7 represents a part of the graph shown in FIG. “P1” to “P3” in FIG. 7 indicate operating points of the prime mover 20 represented by the throttle opening S and the target rotational speed Rt.

動作点P1のスロットル開度S1に対応して定められた回転速度Ra1は、動作点P1の目標回転速度Rt1に比べて速く、その差DRはしきい値より大きい。そのため、回転速度Ra1と目標回転速度Rt1の中間値Rt2が、新たな目標回転速度に設定される(ST235)。   The rotational speed Ra1 determined corresponding to the throttle opening S1 at the operating point P1 is faster than the target rotational speed Rt1 at the operating point P1, and the difference DR is larger than the threshold value. Therefore, an intermediate value Rt2 between the rotational speed Ra1 and the target rotational speed Rt1 is set as a new target rotational speed (ST235).

新たな目標回転速度Rt2は、元の目標回転速度Rt1に比べて速いことから、原動機20の負荷は大きくなる。そのため、目標回転速度を「Rt1」から「Rt2」へ変更することにより、スロットル開度は元の「S1」より大きい「S2」となる。すなわち、新たな動作点P2(S2,Rt2)は、元の動作点P1(S1,Rt1)の右上方向に移動する。図7に示すように、動作P2は、元の動作点P1に比べて、負荷(スロットル開度S)と回転速度との関係を表すグラフの線に接近していている。   Since the new target rotational speed Rt2 is faster than the original target rotational speed Rt1, the load on the prime mover 20 increases. Therefore, by changing the target rotational speed from “Rt1” to “Rt2”, the throttle opening becomes “S2” which is larger than the original “S1”. That is, the new operating point P2 (S2, Rt2) moves in the upper right direction of the original operating point P1 (S1, Rt1). As shown in FIG. 7, the operation P2 is closer to a graph line representing the relationship between the load (throttle opening S) and the rotation speed than the original operation point P1.

図7の例では、更に目標回転速度Rtの調節が行われることにより、動作点が「P2」から「P3」へ移動する。動作点P3の目標回転速度Rt3は、上記と同様に、動作点P2のスロットル開度S2に対応する回転速度Ra2と目標回転速度Rt2との中間値として求められる。動作点P3は、動作点P2に比べて、更にグラフ上の線に接近している。   In the example of FIG. 7, the operating point moves from “P2” to “P3” by further adjusting the target rotational speed Rt. Similarly to the above, the target rotational speed Rt3 at the operating point P3 is obtained as an intermediate value between the rotational speed Ra2 corresponding to the throttle opening S2 at the operating point P2 and the target rotational speed Rt2. The operating point P3 is closer to the line on the graph than the operating point P2.

このように、ステップST205〜ST235の処理を繰り返すことによって、原動機20の回転速度は、差DRが所定のしきい値より小さくなるまで、図4のグラフに示す負荷と回転速度との関係に近づくように制御される。   As described above, by repeating the processes of steps ST205 to ST235, the rotational speed of the prime mover 20 approaches the relationship between the load and the rotational speed shown in the graph of FIG. 4 until the difference DR becomes smaller than a predetermined threshold value. To be controlled.

図8は、負荷検出部40において検出される負荷(スロットル開度S)が上限値(80)を超える場合の動作を説明するためのフローチャートである。
ステップST210(図6)においてスロットル開度Sが上限値(80)より大きいと判定された場合、目標回転速度調節部52は、回転速度制御部51に設定中の目標回転速度Rtが3600rpm(図4に示すグラフにおける最低の回転速度)より速いか否か判定する(ST305)。目標回転速度Rtが3600rpmより遅い場合、目標回転速度調節部52は、目標回転速度Rtを所定の変化分だけ減速させた新たな目標回転速度Rtを回転速度制御部51に設定する(ST325)。
FIG. 8 is a flowchart for explaining the operation when the load (throttle opening S) detected by the load detector 40 exceeds the upper limit value (80).
When it is determined in step ST210 (FIG. 6) that the throttle opening S is larger than the upper limit value (80), the target rotational speed adjustment unit 52 sets the target rotational speed Rt set in the rotational speed control unit 51 to 3600 rpm (FIG. 6). 4 is determined whether it is faster than the minimum rotational speed in the graph shown in FIG. 4 (ST305). When the target rotation speed Rt is slower than 3600 rpm, the target rotation speed adjustment unit 52 sets a new target rotation speed Rt obtained by decelerating the target rotation speed Rt by a predetermined change in the rotation speed control unit 51 (ST325).

他方、目標回転速度Rtが3600rpmより速い場合、目標回転速度調節部52は、目標回転速度Rtを3600rpmに設定する(ST310)。目標回転速度調節部52は、原動機20の回転速度が3600rpmに達したところで、再び負荷検出部40のスロットル開度Sを取得し(ST315)、上限値(80)と比較する(ST320)。回転速度を3600rpmに設定してもスロットル開度Sが上限値(80)を超える場合、目標回転速度調節部52は、目標回転速度Rtを所定の変化分だけ減速させた新たな目標回転速度Rtを回転速度制御部51に設定する(ST325)。   On the other hand, when target rotation speed Rt is faster than 3600 rpm, target rotation speed adjustment unit 52 sets target rotation speed Rt to 3600 rpm (ST310). When the rotational speed of the prime mover 20 reaches 3600 rpm, the target rotational speed adjustment unit 52 acquires the throttle opening S of the load detection unit 40 again (ST315) and compares it with the upper limit value (80) (ST320). If the throttle opening S exceeds the upper limit (80) even if the rotation speed is set to 3600 rpm, the target rotation speed adjustment unit 52 reduces the target rotation speed Rt by a predetermined change amount to a new target rotation speed Rt. Is set in the rotation speed control unit 51 (ST325).

上述したステップST305〜ST325の処理を繰り返すことにより、原動機20の目標回転速度Rtは、スロットル開度Sが上限値(80)より小さくなるまで減速される。
なお、図8のフローチャートに示す処理では、図4に示すグラフにおける最低の回転速度(3600rpm)よりも速い回転速度において負荷(スロットル開度S)が上限値(80)を超える場合、目標回転速度Rtが直ちに最低の回転速度(3600rpm)まで減速される。これにより、原動機20に過大な負荷がかかる時間を短くすることができる。
By repeating the processes of steps ST305 to ST325 described above, the target rotational speed Rt of the prime mover 20 is decelerated until the throttle opening S becomes smaller than the upper limit value (80).
In the process shown in the flowchart of FIG. 8, when the load (throttle opening S) exceeds the upper limit (80) at a rotational speed faster than the lowest rotational speed (3600 rpm) in the graph shown in FIG. Rt is immediately decelerated to the lowest rotational speed (3600 rpm). Thereby, the time which an excessive load is applied to the prime mover 20 can be shortened.

図9は、負荷検出部40において検出される負荷(スロットル開度S)が上限値(80)より小さく、かつ、目標回転速度Rtが図4における最低の回転速度(3600rpm)よりも遅い場合の動作を説明するためのフローチャートである。
この場合、目標回転速度調節部52は、負荷検出部40で検出されたスロットル開度Sと上限値(80)との差DSを算出し(ST405)、この差DSが所定のしきい値より大きいか否かを判定する(ST410)。差DSが所定のしきい値より大きい場合、目標回転速度調節部52は、目標回転速度Rtを所定の変化分だけ増速させた新たな目標回転速度Rtを回転速度制御部51に設定する(ST415)。目標回転速度Rtの増速は、例えば、元の速度に一定の速度を加算することにより行ってもよいし、あるいは、全体の速度を一定の割合ずつ増速させることにより行ってもよい。
9 shows a case where the load (throttle opening S) detected by the load detector 40 is smaller than the upper limit value (80) and the target rotational speed Rt is slower than the lowest rotational speed (3600 rpm) in FIG. It is a flowchart for demonstrating operation | movement.
In this case, the target rotational speed adjustment unit 52 calculates a difference DS between the throttle opening S detected by the load detection unit 40 and the upper limit value (80) (ST405), and this difference DS is calculated from a predetermined threshold value. It is determined whether it is larger (ST410). When the difference DS is larger than a predetermined threshold value, the target rotational speed adjustment unit 52 sets a new target rotational speed Rt obtained by increasing the target rotational speed Rt by a predetermined change in the rotational speed control unit 51 ( ST415). The target rotational speed Rt may be increased by, for example, adding a constant speed to the original speed, or by increasing the overall speed by a constant rate.

上述したステップST405〜ST415の処理を繰り返すことにより、原動機20の目標回転速度Rtは、スロットル開度Sと上限値(80)との差DSが所定のしきい値より小さくなるまで増速される。   By repeating the processes of steps ST405 to ST415 described above, the target rotational speed Rt of the prime mover 20 is increased until the difference DS between the throttle opening S and the upper limit value (80) becomes smaller than a predetermined threshold value. .

図10は、ポンプ装置の性能の一例を表すグラフである。曲線CV1,CV2は吐出し流量Qと揚程Hの関係を表し、曲線CV3は吐出し流量Qとスロットル開度Sの関係を表す。
点線で示す曲線CV1は、原動機の回転速度を定格速度(3600rpm)に保った場合の特性を表し、実線で示す曲線CV2は、負荷(スロットル開度S)と目標回転速度Rtとの関係が図4に示す関係に近づくように上述した制御を行った場合の特性を表す。
曲線CV1とCV2を比較して分かるように、目標回転速度Rtの制御を行うことによって、同じ吐出し水量Qにおける揚程Hが高くなっている。また、吐出し水量Qが300[リットル/min]より大きい運転領域において、負荷(スロットル開度S)が上限値(80)を超えないように制限される。
FIG. 10 is a graph showing an example of the performance of the pump device. Curves CV1 and CV2 represent the relationship between the discharge flow rate Q and the head H, and the curve CV3 represents the relationship between the discharge flow rate Q and the throttle opening S.
A curved line CV1 indicated by a dotted line represents characteristics when the rotational speed of the prime mover is maintained at a rated speed (3600 rpm), and a curved line CV2 indicated by a solid line shows the relationship between the load (throttle opening S) and the target rotational speed Rt. The characteristic at the time of performing the control mentioned above so that the relationship shown in 4 may be approximated is represented.
As can be seen by comparing the curves CV1 and CV2, the head H at the same discharge water amount Q is increased by controlling the target rotational speed Rt. Further, the load (throttle opening S) is restricted so as not to exceed the upper limit (80) in the operation region where the discharged water amount Q is larger than 300 [liter / min].

以上説明したように、本実施形態に係るポンプ装置によれば、ポンプ部10を駆動する原動機20の負荷が大きくなるとその回転速度が遅くなり、負荷が小さくなると回転速度が速くなり、かつ、負荷が所定の上限を超えないように、原動機20の回転速度が制御される。そのため、図10のグラフにおいて示すように、原動機の回転速度を一定に保つ従来の方式に比べて、低圧・大流量の運転領域から高圧・小流量の運転領域までの広い動作範囲で性能を向上できる。   As described above, according to the pump device according to the present embodiment, when the load of the prime mover 20 that drives the pump unit 10 is increased, the rotation speed is decreased, and when the load is decreased, the rotation speed is increased. The rotational speed of the prime mover 20 is controlled so that does not exceed a predetermined upper limit. Therefore, as shown in the graph of FIG. 10, the performance is improved over a wide operating range from the low pressure / large flow rate operation range to the high pressure / small flow rate operation range, compared to the conventional method of keeping the rotation speed of the prime mover constant. it can.

また、本実施形態に係るポンプ装置によれば、ポンプ始動時の自吸運転モードにおいて、通常運転モードよりも原動機20の回転速度を高速にすることから、実質的なポンプ動作が開始するまでの時間を短縮することができる。更に、自吸動作が終わったか否かを原動機20の負荷(スロットル開度S)に基づいて判定し、自吸動作の終了を判定した場合には自動的に通常運転モードへ移行するため、速やかにポンプ動作を開始させることができる。しかも、自吸運転モードが一定時間続いた場合には原動機20の回転を停止させることから、自吸動作用の高速な回転速度による原動機20及びポンプ部10の過大な負荷が長時間続くことを効果的に防止できる。   Further, according to the pump device according to the present embodiment, in the self-priming operation mode at the time of starting the pump, since the rotational speed of the prime mover 20 is made higher than that in the normal operation mode, the substantial pump operation is started. Time can be shortened. Further, whether or not the self-priming operation has ended is determined based on the load of the prime mover 20 (throttle opening S), and when the end of the self-priming operation is determined, the mode automatically shifts to the normal operation mode. The pump operation can be started. Moreover, since the rotation of the prime mover 20 is stopped when the self-priming operation mode continues for a certain time, the excessive load on the prime mover 20 and the pump unit 10 due to the high rotational speed for the self-priming operation continues for a long time. It can be effectively prevented.

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形例を含んでいる。   In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, Various modifications are included.

図11は、本発明の他の実施形態に係るポンプ装置における、回転速度の調節動作を説明するためのフローチャートである。
図11に示すフローチャートは、図5に示すフローチャートにおけるステップST105とステップST125の間に、ステップST110〜ST120を追加したものである。
この場合、目標回転速度調節部52は、ポンプの始動信号の入力を受けて目標回転速度Rtを自吸動作用の高速な回転速度(例えば4000rpm)に設定する前に、これよりも遅い回転速度(例えば3600rpm)を初期値の目標回転速度Rtとして回転速度制御部51に設定する(ST110)。そして、目標回転速度調節部52は、この初期値の回転速度において負荷検出部40のスロットル開度Sを取得し(ST115)、スロットル開度Sが所定の下限値より小さいか否か判定する(ST120)。スロットル開度Sが下限値よりも小さい場合、目標回転速度調節部52は、目標回転速度Rtを自吸動作用の高速な回転速度に設定する(ST125)。
このように、図11のフローチャートの処理によれば、比較的低い回転速度において自吸動作が確認されてから高速な回転速度に変更されるため、原動機20とポンプ部10に過大な負荷がかかることを効果的に防止できる。
FIG. 11 is a flowchart for explaining a rotation speed adjusting operation in a pump device according to another embodiment of the present invention.
The flowchart shown in FIG. 11 is obtained by adding steps ST110 to ST120 between step ST105 and step ST125 in the flowchart shown in FIG.
In this case, the target rotational speed adjusting unit 52 receives an input of the pump start signal and sets the target rotational speed Rt to a high rotational speed (for example, 4000 rpm) for self-priming operation, so that the rotational speed slower than this is set. (For example, 3600 rpm) is set in the rotational speed control unit 51 as the initial target rotational speed Rt (ST110). Then, the target rotational speed adjustment unit 52 acquires the throttle opening S of the load detection unit 40 at this initial rotational speed (ST115), and determines whether the throttle opening S is smaller than a predetermined lower limit value (ST115). ST120). When the throttle opening S is smaller than the lower limit value, the target rotational speed adjustment unit 52 sets the target rotational speed Rt to a high rotational speed for self-priming operation (ST125).
As described above, according to the processing of the flowchart of FIG. 11, since the self-priming operation is confirmed at a relatively low rotational speed and then the rotational speed is changed to a high rotational speed, an excessive load is applied to the prime mover 20 and the pump unit 10. Can be effectively prevented.

上述した実施形態では、負荷検出値(スロットル開度)が上限値(80)より小さい通常の運転モードにおいて、負荷検出値に対応する回転速度Ra(図4)と目標回転速度Rtとの差DRが所定のしきい値より大きい場合に、回転速度Raと目標回転速度Rtの中間の回転速度を新たな目標回転速度Rtに設定しているが(ST235,図6)、本発明はこれに限定されない。すなわち、新たな目標回転速度Rtは、負荷検出値に対応する回転速度Raから元の目標回転速度Rtまでの範囲に含まれ、かつ、回転速度Raとの差DRが元の目標回転速度Rtに比べて小さくなるような回転速度であればよく、上述のように、回転速度Raと目標回転速度Rtの中間値に限定されるものではない。   In the embodiment described above, the difference DR between the rotation speed Ra (FIG. 4) corresponding to the load detection value and the target rotation speed Rt in the normal operation mode in which the load detection value (throttle opening) is smaller than the upper limit value (80). Is larger than a predetermined threshold value, the rotational speed intermediate between the rotational speed Ra and the target rotational speed Rt is set as a new target rotational speed Rt (ST235, FIG. 6), but the present invention is limited to this. Not. That is, the new target rotational speed Rt is included in the range from the rotational speed Ra corresponding to the load detection value to the original target rotational speed Rt, and the difference DR from the rotational speed Ra is the original target rotational speed Rt. The rotation speed may be any lower speed than that of the rotation speed, and is not limited to an intermediate value between the rotation speed Ra and the target rotation speed Rt as described above.

上述した実施形態では、ポンプ部10が遠心ポンプの場合を例に挙げているが、本発明はこれに限定されない。本発明のポンプ部には、遠心ポンプ以外の種々の形式のポンプを用いてよい。   In embodiment mentioned above, although the case where the pump part 10 is a centrifugal pump is mentioned as an example, this invention is not limited to this. Various types of pumps other than centrifugal pumps may be used in the pump unit of the present invention.

上述した実施形態では、原動機20がエンジン(レシプロエンジン)である場合を例に挙げているが、本発明はこれに限定されない。本発明の原動機には種々の形式の内燃機関を用いてよく、また、内燃機関以外の動力源として、例えば電動のモータを用いてもよい。   In the embodiment described above, a case where the prime mover 20 is an engine (reciprocating engine) is taken as an example, but the present invention is not limited to this. Various types of internal combustion engines may be used for the prime mover of the present invention. For example, an electric motor may be used as a power source other than the internal combustion engine.

5…フレーム、10…ポンプ部、11…吸込口、12…吐出口、13…渦巻きケーシング、14…インペラ、15…充水栓、20…原動機、21…回転軸、30…回転速度検出部、40…負荷検出部、50…制御部、51…回転速度制御部、52…目標回転速度調節部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 ... Frame, 10 ... Pump part, 11 ... Suction port, 12 ... Discharge port, 13 ... Spiral casing, 14 ... Impeller, 15 ... Water filling stopper, 20 ... Motor | power_engine, 21 ... Rotating shaft, 30 ... Rotation speed detection part, DESCRIPTION OF SYMBOLS 40 ... Load detection part, 50 ... Control part, 51 ... Rotational speed control part, 52 ... Target rotational speed adjustment part.

本発明は、駆動用の原動機を備えたポンプ装置に係り、特に、吐出し圧力が高く流量が少ない運転領域での性能を高めたポンプ装置に関するものである。   The present invention relates to a pump device provided with a prime mover for driving, and more particularly to a pump device having improved performance in an operation region where discharge pressure is high and flow rate is low.

一般に、渦巻き式の遠心ポンプは、圧力が高く水量が少ない運転領域(排水場所までの距離や揚程が長い場合、吐出し口を絞った場合など)において負荷(回転軸の駆動に必要な動力)が小さく、逆に、圧力が低く水量が多い運転領域において負荷が大きいことが知られている(下記特許文献を参照)。   In general, a centrifugal centrifugal pump is a load (power required to drive a rotating shaft) in an operating region where the pressure is high and the amount of water is low (when the distance to the drainage site, the head is long, or when the discharge port is throttled). In contrast, it is known that the load is large in an operation region where the pressure is low and the amount of water is large (see the following patent document).

特開2000−227084号公報JP 2000-227084 A

ポンプの駆動に使用する原動機は、運転に必要な最大の動力に見合うものを選定しなければならない。渦巻き式の遠心ポンプの場合、上記のような特性を有するため、低圧・大流量時の最大負荷に合わせて原動機が選定されることになる。しかしながら、低圧・大流量時に合わせて動力の大きな原動機を選んでも、その動力は高圧・小流量時において過剰になる。すなわち、動力の大きな原動機を選定しているにも関わらず、その動力が高圧・小流量の運転領域においてポンプの性能に寄与せず、無駄になっている。   The prime mover used to drive the pump must be selected to meet the maximum power required for operation. In the case of the centrifugal centrifugal pump, since it has the above characteristics, the prime mover is selected in accordance with the maximum load at a low pressure and a large flow rate. However, even if a prime mover with large power is selected for low pressure and large flow rate, the power becomes excessive at high pressure and small flow rate. That is, although a prime mover with high power is selected, the power does not contribute to the performance of the pump in the high pressure / low flow operation region, and is wasted.

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ポンプの駆動に使用する原動機の定格出力を抑えつつ、低圧・大流量の運転領域から高圧・小流量の運転領域までの広い動作範囲で性能を向上できるポンプ装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and its purpose is wide from a low pressure / high flow rate operation region to a high pressure / low flow rate operation region while suppressing the rated output of the prime mover used to drive the pump. An object of the present invention is to provide a pump device capable of improving performance in the operating range.

本発明の第1の観点に係るポンプ装置は、ポンプ部と、前記ポンプ部を駆動する原動機と、前記原動機の回転速度を検出する回転速度検出部と、前記回転速度検出部において検出される前記回転速度が目標回転速度へ近づくように、前記原動機の回転速度を制御する回転速度制御部と、前記原動機の負荷を検出する負荷検出部と、前記負荷が大きくなると前記回転速度が遅くなり、前記負荷が小さくなると前記回転速度が速くなり、かつ、前記負荷の上限値が定められている、前記負荷と前記回転速度との所定の関係に近づくように、前記負荷検出部における前記負荷の検出値に応じて前記目標回転速度を調節する目標回転速度調節部とを有する。 A pump device according to a first aspect of the present invention includes a pump unit, a prime mover that drives the pump unit, a rotational speed detection unit that detects a rotational speed of the prime mover, and the rotational speed detection unit that detects the rotational speed. A rotation speed control unit that controls the rotation speed of the prime mover, a load detection unit that detects a load of the prime mover, and the rotation speed decreases as the load increases, so that the rotation speed approaches a target rotation speed, The detected value of the load in the load detecting unit approaches the predetermined relationship between the load and the rotational speed, in which the rotational speed increases as the load decreases and the upper limit value of the load is determined. And a target rotational speed adjusting unit that adjusts the target rotational speed according to the above.

好適に、前記ポンプ部は、自吸式のポンプであり、前記目標回転速度調節部は、前記ポンプ部の始動を指示する信号を受けた場合、前記所定の関係において規定される最速の回転速度よりも速い自吸動作用の目標回転速度を前記回転速度制御部に設定する。   Preferably, the pump unit is a self-priming pump, and the target rotation speed adjustment unit receives the signal for instructing the pump unit to start, and is the fastest rotation speed defined in the predetermined relationship. A faster target rotational speed for self-priming operation is set in the rotational speed control section.

好適に、前記目標回転速度調節部は、前記自吸動作用の目標回転速度を前記回転速度制御部に設定した後、前記負荷の検出値と所定の下限値とを比較し、前記負荷の検出値が前記下限値を超えたならば、前記負荷の検出値に応じた前記目標回転速度の前記調節を行う。   Preferably, the target rotational speed adjustment unit sets the target rotational speed for the self-priming operation in the rotational speed control unit, and then compares the detected value of the load with a predetermined lower limit value to detect the load. If the value exceeds the lower limit value, the adjustment of the target rotational speed according to the detected value of the load is performed.

好適に、前記目標回転速度調節部は、前記自吸動作用の目標回転速度を前記回転速度制御部に設定した後、前記負荷の検出値が前記下限値より小さい状態が一定時間続いたならば、前記原動機の回転を停止させる。   Preferably, the target rotational speed adjustment unit sets the target rotational speed for the self-priming operation in the rotational speed control unit, and then the state where the detected value of the load is smaller than the lower limit value continues for a certain period of time. The rotation of the prime mover is stopped.

好適に、前記目標回転速度調節部は、前記ポンプ部の始動を指示する信号を受けた場合、前記自吸動作用の目標回転速度よりも遅い初期目標回転速度を前記回転速度制御部に設定し、当該設定の後、前記負荷の検出値と前記下限値とを比較し、前記負荷の検出値が前記下限値より小さいならば、前記自吸動作用の目標回転速度を前記回転速度制御部に設定する。 Preferably, when the target rotational speed adjustment unit receives a signal instructing start of the pump unit, the target rotational speed adjustment unit sets an initial target rotational speed slower than the target rotational speed for the self-priming operation in the rotational speed control unit. After the setting, the load detection value is compared with the lower limit value, and if the load detection value is smaller than the lower limit value, the target rotation speed for the self-priming operation is transferred to the rotation speed control unit. Set.

好適に、前記目標回転速度調節部は、前記負荷の検出値に応じた前記目標回転速度の前記調節を行う場合、前記所定の関係において前記負荷の検出値に対応する所定の回転速度と、前記回転速度制御部に設定中の目標回転速度との差を算出し、前記算出した差が所定のしきい値を超えるならば、前記所定の回転速度から前記設定中の目標回転速度までの範囲に含まれ、かつ、前記所定の回転速度との差が前記算出した差より小さい新たな目標回転速度を前記回転速度制御部に設定する。   Preferably, when the target rotational speed adjustment unit performs the adjustment of the target rotational speed according to the detected value of the load, the predetermined rotational speed corresponding to the detected value of the load in the predetermined relationship; A difference from the target rotational speed being set in the rotational speed control unit is calculated, and if the calculated difference exceeds a predetermined threshold value, a range from the predetermined rotational speed to the target rotational speed being set is set. A new target rotational speed that is included and has a difference from the predetermined rotational speed smaller than the calculated difference is set in the rotational speed control unit.

好適に、前記目標回転速度調節部は、前記所定の回転速度から前記設定中の目標回転速度までの範囲における中間の回転速度を、前記新たな目標回転速度として前記回転速度制御部に設定する。   Preferably, the target rotation speed adjustment unit sets an intermediate rotation speed in a range from the predetermined rotation speed to the target rotation speed being set in the rotation speed control unit as the new target rotation speed.

好適に、前記目標回転速度調節部は、前記負荷の検出値に応じた前記目標回転速度の前記調節を行う場合、前記負荷の検出値が前記上限値を超えるならば、前記負荷の検出値が前記上限値より小さくなるまで前記目標回転速度を減少させる。   Preferably, when the target rotational speed adjustment unit performs the adjustment of the target rotational speed according to the detected value of the load, if the detected value of the load exceeds the upper limit value, the detected value of the load is The target rotational speed is decreased until it becomes smaller than the upper limit value.

好適に、前記目標回転速度調節部は、前記負荷の検出値が前記上限値を超え、かつ、前記回転速度制御部に設定中の目標回転速度が前記所定の関係において規定される最低の回転速度より速いならば、当該最低の回転速度を前記目標回転速度として前記回転速度制御部に設定し、当該設定後も前記負荷の検出値が前記上限値を超えるならば、前記負荷の検出値が前記上限値より小さくなるまで前記目標回転速度を所定の変化分ずつ減速させる。   Preferably, the target rotational speed adjustment unit has a minimum rotational speed at which the detected value of the load exceeds the upper limit value and the target rotational speed set in the rotational speed control unit is defined in the predetermined relationship. If it is faster, the lowest rotational speed is set as the target rotational speed in the rotational speed control unit, and even after the setting, if the detected value of the load exceeds the upper limit value, the detected value of the load is The target rotational speed is decelerated by a predetermined change amount until it becomes smaller than the upper limit value.

好適に、前記目標回転速度調節部は、前記負荷の検出値に応じた前記目標回転速度の前記調節を行う場合、前記回転速度制御部に設定中の目標回転速度が前記所定の関係において規定される最低の回転速度より遅く、前記負荷の検出値が前記上限値より小さく、かつ、前記負荷の検出値と前記上限値との差が所定のしきい値を超えるならば、前記負荷の検出値と前記上限値との差が前記しきい値より小さくなるまで前記目標回転速度を増速させる。   Preferably, when the target rotational speed adjustment unit performs the adjustment of the target rotational speed according to the detected value of the load, the target rotational speed set in the rotational speed control unit is defined in the predetermined relationship. If the detected value of the load is smaller than the upper limit value and the difference between the detected value of the load and the upper limit value exceeds a predetermined threshold value, the detected value of the load And the target rotation speed is increased until the difference between the upper limit value and the upper limit value becomes smaller than the threshold value.

本発明の第2の観点は、ポンプを駆動する原動機の制御装置に関する。この制御装置は、前記原動機の回転速度を検出する回転速度検出部と、前記回転速度検出部において検出される前記回転速度が目標回転速度へ近づくように、前記原動機の回転速度を制御する回転速度制御部と、前記原動機の負荷を検出する負荷検出部と、前記負荷が大きくなると前記回転速度が遅くなり、前記負荷が小さくなると前記回転速度が速くなり、かつ、前記負荷の上限値が定められている、前記負荷と前記回転速度との所定の関係に近づくように、前記負荷検出部における前記負荷の検出値に応じて前記目標回転速度を調節する目標回転速度調節部とを有する。The 2nd viewpoint of this invention is related with the control apparatus of the motor | power_engine which drives a pump. The control device includes: a rotation speed detection unit that detects a rotation speed of the prime mover; and a rotation speed that controls the rotation speed of the prime mover so that the rotation speed detected by the rotation speed detection unit approaches a target rotation speed. A control unit, a load detection unit for detecting the load of the prime mover, and the rotation speed decreases when the load increases, the rotation speed increases when the load decreases, and an upper limit value of the load is determined. A target rotational speed adjusting unit that adjusts the target rotational speed in accordance with a detected value of the load in the load detecting unit so as to approach a predetermined relationship between the load and the rotational speed.

好適に、前記目標回転速度調節部は、前記負荷の検出値に応じた前記目標回転速度の前記調節を行う場合、前記所定の関係において前記負荷の検出値に対応する所定の回転速度と、前記回転速度制御部に設定中の目標回転速度との差を算出し、前記算出した差が所定のしきい値を超えるならば、前記所定の回転速度から前記設定中の目標回転速度までの範囲に含まれ、かつ、前記所定の回転速度との差が前記算出した差より小さい新たな目標回転速度を前記回転速度制御部に設定する。Preferably, when the target rotational speed adjustment unit performs the adjustment of the target rotational speed according to the detected value of the load, the predetermined rotational speed corresponding to the detected value of the load in the predetermined relationship; A difference from the target rotational speed being set in the rotational speed control unit is calculated, and if the calculated difference exceeds a predetermined threshold value, a range from the predetermined rotational speed to the target rotational speed being set is set. A new target rotational speed that is included and has a difference from the predetermined rotational speed smaller than the calculated difference is set in the rotational speed control unit.

本発明の第3の観点は、ポンプを駆動する原動機の制御方法に関する。この制御方法は、前記原動機の回転速度を検出する第1工程と、前記第1工程において検出される前記回転速度が目標回転速度へ近づくように、前記原動機の回転速度を制御する第2工程と、前記原動機の負荷を検出する第3工程と、前記負荷が大きくなると前記回転速度が遅くなり、前記負荷が小さくなると前記回転速度が速くなり、かつ、前記負荷の上限値が定められている、前記負荷と前記回転速度との所定の関係に近づくように、前記第3工程における前記負荷の検出値に応じて、前記第2工程の前記目標回転速度を調節する第4工程とを有する。A third aspect of the present invention relates to a control method for a prime mover that drives a pump. The control method includes a first step of detecting the rotational speed of the prime mover, and a second step of controlling the rotational speed of the prime mover so that the rotational speed detected in the first step approaches a target rotational speed. The third step of detecting the load of the prime mover, the rotation speed becomes slow when the load becomes large, the rotation speed becomes fast when the load becomes small, and an upper limit value of the load is determined, And a fourth step of adjusting the target rotational speed of the second step in accordance with the detected value of the load in the third step so as to approach a predetermined relationship between the load and the rotational speed.

好適に、前記第4工程は、前記負荷の検出値に応じた前記目標回転速度の前記調節を行う場合、前記所定の関係において前記負荷の検出値に対応する所定の回転速度と、前記第2工程において設定中の目標回転速度との差を算出し、前記算出した差が所定のしきい値を超えるならば、前記所定の回転速度から前記設定中の目標回転速度までの範囲に含まれ、かつ、前記所定の回転速度との差が前記算出した差より小さい回転速度を前記第2工程の新たな目標回転速度として設定する。Preferably, in the fourth step, when the adjustment of the target rotational speed according to the detected value of the load is performed, a predetermined rotational speed corresponding to the detected value of the load in the predetermined relationship; Calculating a difference with the target rotational speed being set in the process, and if the calculated difference exceeds a predetermined threshold, it is included in a range from the predetermined rotational speed to the target rotational speed being set; In addition, a rotation speed whose difference from the predetermined rotation speed is smaller than the calculated difference is set as a new target rotation speed in the second step.

本発明によれば、負荷が大きくなると回転速度が遅くなり、負荷が小さくなると回転速度が速くなり、かつ、負荷が所定の上限を超えないように回転速度が制御されるため、原動機の定格出力を抑えつつ、低圧・大流量の運転領域から高圧・小流量の運転領域までの広い動作範囲で性能を向上できる   According to the present invention, when the load increases, the rotational speed decreases, and when the load decreases, the rotational speed increases, and the rotational speed is controlled so that the load does not exceed a predetermined upper limit. Performance can be improved over a wide operating range from low pressure / high flow rate operation range to high pressure / low flow rate operation range.

本発明の実施形態に係るポンプ装置の外観の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the external appearance of the pump apparatus which concerns on embodiment of this invention. 図1に示すポンプ装置におけるポンプ部の内部構成を例示する図である。It is a figure which illustrates the internal structure of the pump part in the pump apparatus shown in FIG. 本発明の実施形態に係るポンプ装置における制御系の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the control system in the pump apparatus which concerns on embodiment of this invention. スロットル開度と回転速度との関係を表したグラフである。It is a graph showing the relationship between the throttle opening and the rotation speed. ポンプの始動から停止までの回転速度の調節動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the adjustment operation of the rotational speed from the start of a pump to a stop. 目標回転速度の調節に関わる動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the operation | movement in connection with adjustment of a target rotational speed. 予め定めた負荷と回転速度との関係に近づくように目標回転速度を調節する例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example which adjusts a target rotational speed so that the relationship between a predetermined load and rotational speed may be approached. 負荷が上限値を超える場合の動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating operation | movement when load exceeds an upper limit. 負荷が上限値より小さく、目標回転速度が図4における最低の回転速度よりも遅い場合の動作を説明するためのフローチャートである。5 is a flowchart for explaining an operation when a load is smaller than an upper limit value and a target rotation speed is slower than a minimum rotation speed in FIG. 4. 吐出し流量Qと揚程Hの関係、並びに、吐出し流量Qとスロットル開度Sとの関係を表したグラフである。4 is a graph showing the relationship between the discharge flow rate Q and the head H, and the relationship between the discharge flow rate Q and the throttle opening S. 本発明の他の実施形態に係るポンプ装置における、回転速度の調節動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating adjustment operation | movement of rotational speed in the pump apparatus which concerns on other embodiment of this invention.

図1は、本発明の実施形態に係るポンプ装置の外観の一例を示す図である。図1に示すポンプ装置は、ポンプ部10と原動機20を有する。ポンプ部10と原動機20は、フレーム5において固定される。   Drawing 1 is a figure showing an example of the appearance of the pump device concerning the embodiment of the present invention. The pump device shown in FIG. 1 has a pump unit 10 and a prime mover 20. The pump unit 10 and the prime mover 20 are fixed in the frame 5.

図1に示す原動機20は、内燃機関としてのエンジンである。原動機20(エンジン)は、目標とする回転速度が得られるように、吸気路に配置されたスロットルバルブの開度(スロットル開度)を調節する装置(電子ガバナ等)を備える。   A prime mover 20 shown in FIG. 1 is an engine as an internal combustion engine. The prime mover 20 (engine) includes a device (such as an electronic governor) that adjusts the opening degree (throttle opening degree) of a throttle valve disposed in the intake passage so that a target rotational speed can be obtained.

図1に示すポンプ部10は、渦巻き式の遠心ポンプである。図2は、そのポンプ部10の内部構成の一例を示す。ポンプ部10は、原動機20の回転軸21に結合されたインペラ14と、インペラ14を収容する渦巻きケーシング13を有する。インペラ14が回転すると、吸込口11の水(流体)は渦巻きケーシング13を通って吐出口12に運ばれる。   The pump unit 10 shown in FIG. 1 is a spiral centrifugal pump. FIG. 2 shows an example of the internal configuration of the pump unit 10. The pump unit 10 includes an impeller 14 coupled to a rotating shaft 21 of a prime mover 20 and a spiral casing 13 that houses the impeller 14. When the impeller 14 rotates, the water (fluid) in the suction port 11 is conveyed to the discharge port 12 through the spiral casing 13.

ポンプ部10は、例えば自吸式ポンプであり、内部に呼び水を入れた状態で始動することにより、吸込み側の配管に空気が溜まった状態でもポンプ動作を開始することができる。充水栓15は、始動時にポンプ部10の内部を呼び水で満たすために使用される。   The pump unit 10 is, for example, a self-priming pump, and can start the pump operation even when air is accumulated in the suction-side piping by being started with priming water inside. The filling tap 15 is used to fill the inside of the pump unit 10 with priming water at the time of starting.

図3は、本発明の実施形態に係るポンプ装置の制御系の構成例を示す図である。
図3の例において、ポンプ装置は、原動機20の回転速度を検出する回転速度検出部30と、原動機20の負荷(回転軸21の駆動に必要な動力)を検出する負荷検出部40と、制御部50を有する。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of a control system of the pump device according to the embodiment of the present invention.
In the example of FIG. 3, the pump device includes a rotation speed detection unit 30 that detects the rotation speed of the prime mover 20, a load detection unit 40 that detects a load of the prime mover 20 (power necessary for driving the rotary shaft 21), and a control. Part 50.

回転速度検出部30は、例えば、原動機20の内部のギヤに連動して回転する磁石の磁束変化をホールセンサによってパルス信号に変換し、そのパルス信号の周波数に基づいて回転速度を検出する。   For example, the rotation speed detection unit 30 converts a magnetic flux change of a magnet that rotates in conjunction with a gear inside the prime mover 20 into a pulse signal by a Hall sensor, and detects the rotation speed based on the frequency of the pulse signal.

負荷検出部40は、例えば、原動機20の負荷に関わる信号として、原動機20の吸気路に配置されたスロットルバルブの開度(スロットル開度)を検出するセンサである。このセンサは、例えばポテンショメータを含んで構成される。   The load detection unit 40 is, for example, a sensor that detects the opening (throttle opening) of a throttle valve disposed in the intake passage of the prime mover 20 as a signal related to the load of the prime mover 20. This sensor includes, for example, a potentiometer.

制御部50は、原動機20の動作を制御する装置であり、例えばマイクロコンピュータを含んで構成される。制御部50は、回転速度検出部30や負荷検出部40などの信号に応じて、原動機20のスロットルバルブやチョーク弁を調節するアクチュエータを駆動し、負荷の状態に応じた適切な回転速度が得られるように制御を行う。   The control unit 50 is a device that controls the operation of the prime mover 20 and includes, for example, a microcomputer. The control unit 50 drives an actuator that adjusts the throttle valve and choke valve of the prime mover 20 in accordance with signals from the rotation speed detection unit 30 and the load detection unit 40 to obtain an appropriate rotation speed according to the load state. To control.

制御部50は、回転速度の制御に関わる機能的な構成要素として、回転速度制御部51と目標回転速度調節部52を有する。
回転速度制御部51は、回転速度検出部30において検出される回転速度が目標回転速度Rtへ近づくように原動機20の回転速度を制御する。
目標回転速度調節部52は、原動機20の負荷と回転速度との関係が、予め定められた関係(図4)に近づくように、負荷検出部40における負荷の検出値(スロットル開度S)に応じて目標回転速度Rtを調節する。
The control unit 50 includes a rotation speed control unit 51 and a target rotation speed adjustment unit 52 as functional components related to rotation speed control.
The rotation speed control unit 51 controls the rotation speed of the prime mover 20 so that the rotation speed detected by the rotation speed detection unit 30 approaches the target rotation speed Rt.
The target rotation speed adjustment unit 52 sets the load detection value (throttle opening S) in the load detection unit 40 so that the relationship between the load and the rotation speed of the prime mover 20 approaches a predetermined relationship (FIG. 4). Accordingly, the target rotational speed Rt is adjusted.

図4は、スロットル開度Sと回転速度Raとの関係を表したグラフである。図4における回転速度Raは、負荷検出部40において検出されるスロットル開度Sに対して定められた原動機20の回転速度を示す。図4の例では、スロットル開度Sにほぼ比例して減少するように回転速度Raが定められている。スロットル開度Sは、例えば「0」から「95」までの数値範囲を有しており、「0」はスロットルバルブの全閉状態、「95」は全開状態を示す。
目標回転速度調節部52は、スロットル開度Sに対応する回転速度Raの値を、例えば所定の計算式に基づいて算出してもよいし、あるいは、スロットル開度Sと回転速度Raとを対応づけて記憶装置に格納したデータテーブルから読みだしてもよい。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the throttle opening S and the rotation speed Ra. The rotational speed Ra in FIG. 4 indicates the rotational speed of the prime mover 20 determined with respect to the throttle opening S detected by the load detection unit 40. In the example of FIG. 4, the rotational speed Ra is determined so as to decrease substantially in proportion to the throttle opening S. The throttle opening S has, for example, a numerical range from “0” to “95”, where “0” indicates the fully closed state of the throttle valve and “95” indicates the fully open state.
The target rotation speed adjustment unit 52 may calculate the value of the rotation speed Ra corresponding to the throttle opening S based on, for example, a predetermined calculation formula, or correspond the throttle opening S and the rotation speed Ra. Then, it may be read from the data table stored in the storage device.

目標回転速度調節部52は、この図4に示すスロットル開度Sと回転速度Raとの関係に近づくように、目標回転速度Rtを調節する。すなわち、目標回転速度調節部52は、原動機20の負荷が大きくなると回転速度が遅くなり、負荷が軽くなると回転速度が速くなるように目標回転速度Rtを調節する。また、目標回転速度調節部52は、原動機20の負荷が所定の上限値(スロットル開度S=80)を超えないように目標回転速度Rtを調節する。   The target rotation speed adjustment unit 52 adjusts the target rotation speed Rt so as to approach the relationship between the throttle opening S and the rotation speed Ra shown in FIG. In other words, the target rotational speed adjustment unit 52 adjusts the target rotational speed Rt so that the rotational speed decreases when the load of the prime mover 20 increases, and the rotational speed increases when the load decreases. Further, the target rotational speed adjustment unit 52 adjusts the target rotational speed Rt so that the load of the prime mover 20 does not exceed a predetermined upper limit value (throttle opening S = 80).

更に、目標回転速度調節部52は、ポンプ部10の始動を指示する図示しないスイッチ等からの信号が制御部50に入力された場合、図4に示すスロットル開度Sと回転速度Raとの関係における最速の回転速度(3800rpm)よりも速い、自吸動作用の目標回転速度Rt(例えば4000rpm)を回転速度制御部51に設定する(自吸運転モード)。   Further, when a signal from a switch (not shown) for instructing the start of the pump unit 10 is input to the control unit 50, the target rotation speed adjustment unit 52 is related to the throttle opening S and the rotation speed Ra shown in FIG. The target rotational speed Rt (for example, 4000 rpm) for self-priming operation, which is faster than the fastest rotational speed (3800 rpm) in the above, is set in the rotational speed control unit 51 (self-priming operation mode).

自吸動作用の高速な目標回転速度Rtを回転速度制御部51に設定した後、目標回転速度調節部52は、負荷検出部40が検出したスロットル開度Sと所定の下限値とを比較する。スロットル開度Sがこの下限値を超えると、目標回転速度調節部52は、自吸動作用の高速な目標回転速度Rtを設定する自吸運転モードから、図4に示すスロットル開度Sと回転速度Raとの関係に近づくように目標回転速度Rtを調節する運転モード(通常運転モード)へ移行する。   After setting a high target rotation speed Rt for self-priming operation in the rotation speed control unit 51, the target rotation speed adjustment unit 52 compares the throttle opening S detected by the load detection unit 40 with a predetermined lower limit value. . When the throttle opening S exceeds this lower limit value, the target rotation speed adjustment unit 52 rotates from the self-priming operation mode in which a high target rotation speed Rt for self-priming operation is set to the throttle opening S and rotation shown in FIG. The operation mode (normal operation mode) for adjusting the target rotation speed Rt so as to approach the relationship with the speed Ra is shifted to.

ただし、自吸動作用の目標回転速度Rtを回転速度制御部51に設定してから一定時間が経過してもスロットル開度Sが所定の下限値より小さい場合、目標回転速度調節部52は、原動機20の回転を停止させる。これにより、自吸モードが長時間続いて、回転速度の高速な状態が原動機20とポンプ部10に過大な負担を与えることを防止する。   However, if the throttle opening S is smaller than a predetermined lower limit value even after a fixed time has elapsed since the target rotational speed Rt for self-priming operation is set in the rotational speed control section 51, the target rotational speed adjustment section 52 The rotation of the prime mover 20 is stopped. This prevents the self-priming mode from continuing for a long period of time and causing an excessive burden on the prime mover 20 and the pump unit 10 due to the high rotational speed state.

自吸運転モードから通常運転モードに移行すると、目標回転速度調節部52は、図4に示すスロットル開度Sと回転速度Raとの関係において、負荷検出部40が検出したスロットル開度Sに対応する所定の回転速度Raを取得し、回転速度制御部51に設定中の目標回転速度Rtとこの回転速度Raとの差DRを算出する。目標回転速度調節部52は、この差DRを所定のしきい値と比較し、差DRがしきい値を超える(目標回転速度Rtが回転速度Raから離れている)場合、現在設定中の目標回転速度Rtよりも回転速度Raに近い新たな目標回転速度Rtを回転速度制御部51に設定する。すなわち、目標回転速度調節部52は、回転速度Raから現在の目標回転速度Rtまでの範囲に含まれ、かつ、回転速度Raとの差が現在の目標回転速度Rtよりも小さい新たな目標回転速度Rtを回転速度制御部51に設定する。例えば、目標回転速度調節部52は、回転速度Raから現在の目標回転速度Rtまでの範囲における中間の回転速度を、新たな目標回転速度Rtとして回転速度制御部51に設定する(図7)。   When shifting from the self-priming operation mode to the normal operation mode, the target rotation speed adjustment unit 52 corresponds to the throttle opening S detected by the load detection unit 40 in the relationship between the throttle opening S and the rotation speed Ra shown in FIG. The predetermined rotational speed Ra is acquired, and a difference DR between the target rotational speed Rt currently set in the rotational speed control unit 51 and the rotational speed Ra is calculated. The target rotational speed adjustment unit 52 compares the difference DR with a predetermined threshold value, and if the difference DR exceeds the threshold value (the target rotational speed Rt is away from the rotational speed Ra), the target currently being set A new target rotation speed Rt closer to the rotation speed Ra than the rotation speed Rt is set in the rotation speed control unit 51. That is, the target rotational speed adjustment unit 52 is a new target rotational speed that is included in the range from the rotational speed Ra to the current target rotational speed Rt and that has a difference from the rotational speed Ra that is smaller than the current target rotational speed Rt. Rt is set in the rotation speed control unit 51. For example, the target rotational speed adjustment unit 52 sets an intermediate rotational speed in the range from the rotational speed Ra to the current target rotational speed Rt as the new target rotational speed Rt in the rotational speed control unit 51 (FIG. 7).

通常運転モードにおいて負荷検出部40のスロットル開度Sが上限値(80)を超える場合、目標回転速度調節部52は、負荷検出部40のスロットル開度Sがこの上限値(80)より小さくなるまで目標回転速度Rtを減少させる。例えば、目標回転速度調節部52は、スロットル開度Sと上限値(80)の比較結果に応じて目標回転速度Rtを所定の変化分ずつ減速させる処理を、スロットル開度Sが上限値(80)より小さくなるまで繰り返す。目標回転速度Rtの減速は、例えば、元の速度から一定の速度を減算することにより行ってもよいし、あるいは、全体の速度を一定の割合ずつ減速させることにより行ってもよい。   When the throttle opening S of the load detection unit 40 exceeds the upper limit value (80) in the normal operation mode, the target rotational speed adjustment unit 52 causes the throttle opening S of the load detection unit 40 to be smaller than the upper limit value (80). Until the target rotational speed Rt is decreased. For example, the target rotational speed adjustment unit 52 performs a process of decelerating the target rotational speed Rt by a predetermined change amount according to a comparison result between the throttle opening S and the upper limit value (80). ) Repeat until smaller. The target rotational speed Rt may be reduced by, for example, subtracting a constant speed from the original speed, or by reducing the overall speed by a constant rate.

次に、上述した構成を有するポンプ装置における回転速度の調節動作について、フローチャートを参照しながら説明する。   Next, the rotation speed adjustment operation in the pump apparatus having the above-described configuration will be described with reference to a flowchart.

図5は、ポンプの始動から停止までの回転速度の調節動作を説明するためのフローチャートである。
ポンプ部10の始動を指示する図示しないスイッチ等からの信号が制御部50に入力されると(ST105)、目標回転速度調節部52は、自吸動作用の高速な目標回転速度Rtを回転速度制御部51に設定する(ST125)。これにより、ポンプ装置は、自吸動作用の高速な回転速度で運転を開始する(自吸運転モード)。
他方、ポンプの始動ではない場合(例えば再起動などの場合)、目標回転速度調節部52は、後述するステップST140に移行する。
FIG. 5 is a flowchart for explaining the operation of adjusting the rotational speed from the start to the stop of the pump.
When a signal from a switch or the like (not shown) for instructing start of the pump unit 10 is input to the control unit 50 (ST105), the target rotation speed adjustment unit 52 sets the high target rotation speed Rt for self-priming operation to the rotation speed. The control unit 51 is set (ST125). Accordingly, the pump device starts operation at a high rotational speed for self-priming operation (self-priming operation mode).
On the other hand, when the pump is not started (for example, in the case of restarting or the like), the target rotation speed adjustment unit 52 proceeds to step ST140 described later.

回転速度制御部51の制御によって原動機20の回転速度が自吸動作用の目標回転速度Rtに到達すると、目標回転速度調節部52は、負荷検出部40からスロットル開度Sを取得し(ST130)、これを所定の下限値と比較する(ST135)。自吸動作において原動機20の負荷は著しく低くなるため、スロットル開度Sは下限値よりも低くなる。   When the rotational speed of the prime mover 20 reaches the target rotational speed Rt for self-priming operation by the control of the rotational speed control section 51, the target rotational speed adjustment section 52 acquires the throttle opening S from the load detection section 40 (ST130). This is compared with a predetermined lower limit value (ST135). In the self-priming operation, the load on the prime mover 20 is significantly reduced, so that the throttle opening S is lower than the lower limit value.

スロットル開度Sが下限値より小さい場合(自吸動作が続いている場合)、目標回転速度調節部52は、回転速度制御部51に自吸動作用の目標回転速度Rtを設定してからの経過時間が一定時間に達したか否かを判定する(ST180)。経過時間(自吸運転モードの時間)が一定時間より短い場合、目標回転速度調節部52はステップST130に戻り、スロットル開度Sが下限値を超えたか否かの判定を繰り返す。経過時間が一定時間に達した場合、目標回転速度調節部52はステップST155に移行し、原動機20の回転を停止させる。これにより、自吸運転モードでの高速な回転速度が長時間続き、原動機20とポンプ部10に過大な負担がかかることを防止できる。   When the throttle opening S is smaller than the lower limit (when the self-priming operation continues), the target rotational speed adjustment unit 52 sets the target rotational speed Rt for the self-priming operation in the rotational speed control unit 51. It is determined whether or not the elapsed time has reached a certain time (ST180). When the elapsed time (time in the self-priming operation mode) is shorter than the predetermined time, the target rotational speed adjustment unit 52 returns to step ST130 and repeats the determination of whether or not the throttle opening S exceeds the lower limit value. When the elapsed time reaches a certain time, the target rotational speed adjustment unit 52 proceeds to step ST155 and stops the rotation of the prime mover 20. As a result, it is possible to prevent a high rotation speed in the self-priming operation mode from continuing for a long time and applying an excessive burden to the prime mover 20 and the pump unit 10.

スロットル開度Sが所定の下限値より大きくなると(自吸動作が終わって水の汲み上げが始まると)、目標回転速度調節部52は、通常運転モードに移行する。目標回転速度調節部52は、目標回転速度Rtを所定の初期値(例えば3600rpm)に設定し(ST140)、負荷検出部40のスロットル開度Sに応じた目標回転速度の調節を開始する(ST145)。通常運転モードにおいて、ポンプの停止を指示する図示しないスイッチからの信号が制御部50に入力されると(ST150)、目標回転速度調節部52は原動機20の回転を停止させる。   When the throttle opening S becomes larger than a predetermined lower limit value (when the self-priming operation ends and the pumping of water starts), the target rotational speed adjustment unit 52 shifts to the normal operation mode. The target rotation speed adjustment unit 52 sets the target rotation speed Rt to a predetermined initial value (eg, 3600 rpm) (ST140), and starts adjusting the target rotation speed according to the throttle opening S of the load detection unit 40 (ST145). ). In a normal operation mode, when a signal from a switch (not shown) that instructs to stop the pump is input to the control unit 50 (ST150), the target rotation speed adjustment unit 52 stops the rotation of the prime mover 20.

図6は、図5のステップST145における処理の詳細を示すフローチャートであり、通常運転モードにおける目標回転速度Rtの調節に関わる動作を示す。
目標回転速度調節部52は、負荷検出部40からスロットル開度Sを取得し(ST205)、スロットル開度Sが上限値(80)より大きいか否か判定する(ST210)。スロットル開度Sが上限値(80)より大きい場合、目標回転速度調節部52は、後述するステップST305(図8)に移行する。また、回転速度制御部51に現在設定している目標回転速度Rtが図4に示すグラフにおける最低の回転速度(3600rpm)より遅いか否か判定し、最低の回転速度より遅い場合は、後述するステップST405(図9)に移行する。
FIG. 6 is a flowchart showing details of the process in step ST145 of FIG. 5, and shows operations related to the adjustment of the target rotational speed Rt in the normal operation mode.
The target rotational speed adjustment unit 52 acquires the throttle opening S from the load detection unit 40 (ST205), and determines whether the throttle opening S is larger than the upper limit value (80) (ST210). When the throttle opening S is larger than the upper limit (80), the target rotational speed adjustment unit 52 proceeds to step ST305 (FIG. 8) described later. Further, it is determined whether or not the target rotational speed Rt currently set in the rotational speed control unit 51 is slower than the lowest rotational speed (3600 rpm) in the graph shown in FIG. The process proceeds to step ST405 (FIG. 9).

スロットル開度Sが上限値(80)より小さく、かつ、目標回転速度Rtが図4に示すグラフにおける最低の回転速度(3600rpm)より速い場合、目標回転速度調節部52は、ステップST205で取得したスロットル開度Sに対応する所定の回転速度Ra(図4)を取得し(ST220)、目標回転速度Rtと回転速度Raとの差DRを算出する(ST225)。そして、差DRがしきい値より大きい場合、目標回転速度調節部52は、目標回転速度Rtと回転速度Raの中間値を新たな目標回転速度Rtとして回転速度制御部51に設定する(ST235)。差DRがしきい値より小さい場合、目標回転速度調節部52は、設定中の目標回転速度Rtを維持する。   When the throttle opening S is smaller than the upper limit value (80) and the target rotational speed Rt is faster than the lowest rotational speed (3600 rpm) in the graph shown in FIG. 4, the target rotational speed adjustment unit 52 is acquired in step ST205. A predetermined rotational speed Ra (FIG. 4) corresponding to the throttle opening S is acquired (ST220), and a difference DR between the target rotational speed Rt and the rotational speed Ra is calculated (ST225). When the difference DR is larger than the threshold value, the target rotational speed adjustment unit 52 sets the intermediate value between the target rotational speed Rt and the rotational speed Ra as a new target rotational speed Rt in the rotational speed control unit 51 (ST235). . When the difference DR is smaller than the threshold value, the target rotation speed adjustment unit 52 maintains the target rotation speed Rt being set.

図7は、図4のグラフに示す負荷(スロットル開度S)と回転速度との関係に近づくように目標回転速度Rtを調節する例を説明するための図である。図7に示すグラフは、図4に示すグラフの一部を表している。図7における「P1」〜「P3」は、スロットル開度Sと目標回転速度Rtによって表される原動機20の動作点を示す。   FIG. 7 is a diagram for explaining an example of adjusting the target rotational speed Rt so as to approach the relationship between the load (throttle opening S) and the rotational speed shown in the graph of FIG. The graph shown in FIG. 7 represents a part of the graph shown in FIG. “P1” to “P3” in FIG. 7 indicate operating points of the prime mover 20 represented by the throttle opening S and the target rotational speed Rt.

動作点P1のスロットル開度S1に対応して定められた回転速度Ra1は、動作点P1の目標回転速度Rt1に比べて速く、その差DRはしきい値より大きい。そのため、回転速度Ra1と目標回転速度Rt1の中間値Rt2が、新たな目標回転速度に設定される(ST235)。   The rotational speed Ra1 determined corresponding to the throttle opening S1 at the operating point P1 is faster than the target rotational speed Rt1 at the operating point P1, and the difference DR is larger than the threshold value. Therefore, an intermediate value Rt2 between the rotational speed Ra1 and the target rotational speed Rt1 is set as a new target rotational speed (ST235).

新たな目標回転速度Rt2は、元の目標回転速度Rt1に比べて速いことから、原動機20の負荷は大きくなる。そのため、目標回転速度を「Rt1」から「Rt2」へ変更することにより、スロットル開度は元の「S1」より大きい「S2」となる。すなわち、新たな動作点P2(S2,Rt2)は、元の動作点P1(S1,Rt1)の右上方向に移動する。図7に示すように、動作P2は、元の動作点P1に比べて、負荷(スロットル開度S)と回転速度との関係を表すグラフの線に接近していている。   Since the new target rotational speed Rt2 is faster than the original target rotational speed Rt1, the load on the prime mover 20 increases. Therefore, by changing the target rotational speed from “Rt1” to “Rt2”, the throttle opening becomes “S2” which is larger than the original “S1”. That is, the new operating point P2 (S2, Rt2) moves in the upper right direction of the original operating point P1 (S1, Rt1). As shown in FIG. 7, the operation P2 is closer to a graph line representing the relationship between the load (throttle opening S) and the rotation speed than the original operation point P1.

図7の例では、更に目標回転速度Rtの調節が行われることにより、動作点が「P2」から「P3」へ移動する。動作点P3の目標回転速度Rt3は、上記と同様に、動作点P2のスロットル開度S2に対応する回転速度Ra2と目標回転速度Rt2との中間値として求められる。動作点P3は、動作点P2に比べて、更にグラフ上の線に接近している。   In the example of FIG. 7, the operating point moves from “P2” to “P3” by further adjusting the target rotational speed Rt. Similarly to the above, the target rotational speed Rt3 at the operating point P3 is obtained as an intermediate value between the rotational speed Ra2 corresponding to the throttle opening S2 at the operating point P2 and the target rotational speed Rt2. The operating point P3 is closer to the line on the graph than the operating point P2.

このように、ステップST205〜ST235の処理を繰り返すことによって、原動機20の回転速度は、差DRが所定のしきい値より小さくなるまで、図4のグラフに示す負荷と回転速度との関係に近づくように制御される。   As described above, by repeating the processes of steps ST205 to ST235, the rotational speed of the prime mover 20 approaches the relationship between the load and the rotational speed shown in the graph of FIG. 4 until the difference DR becomes smaller than a predetermined threshold value. To be controlled.

図8は、負荷検出部40において検出される負荷(スロットル開度S)が上限値(80)を超える場合の動作を説明するためのフローチャートである。
ステップST210(図6)においてスロットル開度Sが上限値(80)より大きいと判定された場合、目標回転速度調節部52は、回転速度制御部51に設定中の目標回転速度Rtが3600rpm(図4に示すグラフにおける最低の回転速度)より速いか否か判定する(ST305)。目標回転速度Rtが3600rpmより遅い場合、目標回転速度調節部52は、目標回転速度Rtを所定の変化分だけ減速させた新たな目標回転速度Rtを回転速度制御部51に設定する(ST325)。
FIG. 8 is a flowchart for explaining the operation when the load (throttle opening S) detected by the load detector 40 exceeds the upper limit value (80).
When it is determined in step ST210 (FIG. 6) that the throttle opening S is larger than the upper limit value (80), the target rotational speed adjustment unit 52 sets the target rotational speed Rt set in the rotational speed control unit 51 to 3600 rpm (FIG. 6). 4 is determined whether it is faster than the minimum rotational speed in the graph shown in FIG. 4 (ST305). When the target rotation speed Rt is slower than 3600 rpm, the target rotation speed adjustment unit 52 sets a new target rotation speed Rt obtained by decelerating the target rotation speed Rt by a predetermined change in the rotation speed control unit 51 (ST325).

他方、目標回転速度Rtが3600rpmより速い場合、目標回転速度調節部52は、目標回転速度Rtを3600rpmに設定する(ST310)。目標回転速度調節部52は、原動機20の回転速度が3600rpmに達したところで、再び負荷検出部40のスロットル開度Sを取得し(ST315)、上限値(80)と比較する(ST320)。回転速度を3600rpmに設定してもスロットル開度Sが上限値(80)を超える場合、目標回転速度調節部52は、目標回転速度Rtを所定の変化分だけ減速させた新たな目標回転速度Rtを回転速度制御部51に設定する(ST325)。   On the other hand, when target rotation speed Rt is faster than 3600 rpm, target rotation speed adjustment unit 52 sets target rotation speed Rt to 3600 rpm (ST310). When the rotational speed of the prime mover 20 reaches 3600 rpm, the target rotational speed adjustment unit 52 acquires the throttle opening S of the load detection unit 40 again (ST315) and compares it with the upper limit value (80) (ST320). If the throttle opening S exceeds the upper limit (80) even if the rotation speed is set to 3600 rpm, the target rotation speed adjustment unit 52 reduces the target rotation speed Rt by a predetermined change amount to a new target rotation speed Rt. Is set in the rotation speed control unit 51 (ST325).

上述したステップST305〜ST325の処理を繰り返すことにより、原動機20の目標回転速度Rtは、スロットル開度Sが上限値(80)より小さくなるまで減速される。
なお、図8のフローチャートに示す処理では、図4に示すグラフにおける最低の回転速度(3600rpm)よりも速い回転速度において負荷(スロットル開度S)が上限値(80)を超える場合、目標回転速度Rtが直ちに最低の回転速度(3600rpm)まで減速される。これにより、原動機20に過大な負荷がかかる時間を短くすることができる。
By repeating the processes of steps ST305 to ST325 described above, the target rotational speed Rt of the prime mover 20 is decelerated until the throttle opening S becomes smaller than the upper limit value (80).
In the process shown in the flowchart of FIG. 8, when the load (throttle opening S) exceeds the upper limit (80) at a rotational speed faster than the lowest rotational speed (3600 rpm) in the graph shown in FIG. Rt is immediately decelerated to the lowest rotational speed (3600 rpm). Thereby, the time which an excessive load is applied to the prime mover 20 can be shortened.

図9は、負荷検出部40において検出される負荷(スロットル開度S)が上限値(80)より小さく、かつ、目標回転速度Rtが図4における最低の回転速度(3600rpm)よりも遅い場合の動作を説明するためのフローチャートである。
この場合、目標回転速度調節部52は、負荷検出部40で検出されたスロットル開度Sと上限値(80)との差DSを算出し(ST405)、この差DSが所定のしきい値より大きいか否かを判定する(ST410)。差DSが所定のしきい値より大きい場合、目標回転速度調節部52は、目標回転速度Rtを所定の変化分だけ増速させた新たな目標回転速度Rtを回転速度制御部51に設定する(ST415)。目標回転速度Rtの増速は、例えば、元の速度に一定の速度を加算することにより行ってもよいし、あるいは、全体の速度を一定の割合ずつ増速させることにより行ってもよい。
9 shows a case where the load (throttle opening S) detected by the load detector 40 is smaller than the upper limit value (80) and the target rotational speed Rt is slower than the lowest rotational speed (3600 rpm) in FIG. It is a flowchart for demonstrating operation | movement.
In this case, the target rotational speed adjustment unit 52 calculates a difference DS between the throttle opening S detected by the load detection unit 40 and the upper limit value (80) (ST405), and this difference DS is calculated from a predetermined threshold value. It is determined whether it is larger (ST410). When the difference DS is larger than a predetermined threshold value, the target rotational speed adjustment unit 52 sets a new target rotational speed Rt obtained by increasing the target rotational speed Rt by a predetermined change in the rotational speed control unit 51 ( ST415). The target rotational speed Rt may be increased by, for example, adding a constant speed to the original speed, or by increasing the overall speed by a constant rate.

上述したステップST405〜ST415の処理を繰り返すことにより、原動機20の目標回転速度Rtは、スロットル開度Sと上限値(80)との差DSが所定のしきい値より小さくなるまで増速される。   By repeating the processes of steps ST405 to ST415 described above, the target rotational speed Rt of the prime mover 20 is increased until the difference DS between the throttle opening S and the upper limit value (80) becomes smaller than a predetermined threshold value. .

図10は、ポンプ装置の性能の一例を表すグラフである。曲線CV1,CV2は吐出し流量Qと揚程Hの関係を表し、曲線CV3は吐出し流量Qとスロットル開度Sの関係を表す。
点線で示す曲線CV1は、原動機の回転速度を定格速度(3600rpm)に保った場合の特性を表し、実線で示す曲線CV2は、負荷(スロットル開度S)と目標回転速度Rtとの関係が図4に示す関係に近づくように上述した制御を行った場合の特性を表す。
曲線CV1とCV2を比較して分かるように、目標回転速度Rtの制御を行うことによって、同じ吐出し水量Qにおける揚程Hが高くなっている。また、吐出し水量Qが300[リットル/min]より大きい運転領域において、負荷(スロットル開度S)が上限値(80)を超えないように制限される。
FIG. 10 is a graph showing an example of the performance of the pump device. Curves CV1 and CV2 represent the relationship between the discharge flow rate Q and the head H, and the curve CV3 represents the relationship between the discharge flow rate Q and the throttle opening S.
A curved line CV1 indicated by a dotted line represents characteristics when the rotational speed of the prime mover is maintained at a rated speed (3600 rpm), and a curved line CV2 indicated by a solid line shows the relationship between the load (throttle opening S) and the target rotational speed Rt. The characteristic at the time of performing the control mentioned above so that the relationship shown in 4 may be approximated is represented.
As can be seen by comparing the curves CV1 and CV2, the head H at the same discharge water amount Q is increased by controlling the target rotational speed Rt. Further, the load (throttle opening S) is restricted so as not to exceed the upper limit (80) in the operation region where the discharged water amount Q is larger than 300 [liter / min].

以上説明したように、本実施形態に係るポンプ装置によれば、ポンプ部10を駆動する原動機20の負荷が大きくなるとその回転速度が遅くなり、負荷が小さくなると回転速度が速くなり、かつ、負荷が所定の上限を超えないように、原動機20の回転速度が制御される。そのため、図10のグラフにおいて示すように、原動機の回転速度を一定に保つ従来の方式に比べて、低圧・大流量の運転領域から高圧・小流量の運転領域までの広い動作範囲で性能を向上できる。   As described above, according to the pump device according to the present embodiment, when the load of the prime mover 20 that drives the pump unit 10 is increased, the rotation speed is decreased, and when the load is decreased, the rotation speed is increased. The rotational speed of the prime mover 20 is controlled so that does not exceed a predetermined upper limit. Therefore, as shown in the graph of FIG. 10, the performance is improved over a wide operating range from the low pressure / large flow rate operation range to the high pressure / small flow rate operation range, compared to the conventional method of keeping the rotation speed of the prime mover constant. it can.

また、本実施形態に係るポンプ装置によれば、ポンプ始動時の自吸運転モードにおいて、通常運転モードよりも原動機20の回転速度を高速にすることから、実質的なポンプ動作が開始するまでの時間を短縮することができる。更に、自吸動作が終わったか否かを原動機20の負荷(スロットル開度S)に基づいて判定し、自吸動作の終了を判定した場合には自動的に通常運転モードへ移行するため、速やかにポンプ動作を開始させることができる。しかも、自吸運転モードが一定時間続いた場合には原動機20の回転を停止させることから、自吸動作用の高速な回転速度による原動機20及びポンプ部10の過大な負荷が長時間続くことを効果的に防止できる。   Further, according to the pump device according to the present embodiment, in the self-priming operation mode at the time of starting the pump, since the rotational speed of the prime mover 20 is made higher than that in the normal operation mode, the substantial pump operation is started. Time can be shortened. Further, whether or not the self-priming operation has ended is determined based on the load of the prime mover 20 (throttle opening S), and when the end of the self-priming operation is determined, the mode automatically shifts to the normal operation mode. The pump operation can be started. Moreover, since the rotation of the prime mover 20 is stopped when the self-priming operation mode continues for a certain time, the excessive load on the prime mover 20 and the pump unit 10 due to the high rotational speed for the self-priming operation continues for a long time. It can be effectively prevented.

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形例を含んでいる。   In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, Various modifications are included.

図11は、本発明の他の実施形態に係るポンプ装置における、回転速度の調節動作を説明するためのフローチャートである。
図11に示すフローチャートは、図5に示すフローチャートにおけるステップST105とステップST125の間に、ステップST110〜ST120を追加したものである。
この場合、目標回転速度調節部52は、ポンプの始動信号の入力を受けて目標回転速度Rtを自吸動作用の高速な回転速度(例えば4000rpm)に設定する前に、これよりも遅い回転速度(例えば3600rpm)を初期値の目標回転速度Rtとして回転速度制御部51に設定する(ST110)。そして、目標回転速度調節部52は、この初期値の回転速度において負荷検出部40のスロットル開度Sを取得し(ST115)、スロットル開度Sが所定の下限値より小さいか否か判定する(ST120)。スロットル開度Sが下限値よりも小さい場合、目標回転速度調節部52は、目標回転速度Rtを自吸動作用の高速な回転速度に設定する(ST125)。
このように、図11のフローチャートの処理によれば、比較的低い回転速度において自吸動作が確認されてから高速な回転速度に変更されるため、原動機20とポンプ部10に過大な負荷がかかることを効果的に防止できる。
FIG. 11 is a flowchart for explaining a rotation speed adjusting operation in a pump device according to another embodiment of the present invention.
The flowchart shown in FIG. 11 is obtained by adding steps ST110 to ST120 between step ST105 and step ST125 in the flowchart shown in FIG.
In this case, the target rotational speed adjusting unit 52 receives an input of the pump start signal and sets the target rotational speed Rt to a high rotational speed (for example, 4000 rpm) for self-priming operation, so that the rotational speed slower than this is set. (For example, 3600 rpm) is set in the rotational speed control unit 51 as the initial target rotational speed Rt (ST110). Then, the target rotational speed adjustment unit 52 acquires the throttle opening S of the load detection unit 40 at this initial rotational speed (ST115), and determines whether the throttle opening S is smaller than a predetermined lower limit value (ST115). ST120). When the throttle opening S is smaller than the lower limit value, the target rotational speed adjustment unit 52 sets the target rotational speed Rt to a high rotational speed for self-priming operation (ST125).
As described above, according to the processing of the flowchart of FIG. 11, since the self-priming operation is confirmed at a relatively low rotational speed and then the rotational speed is changed to a high rotational speed, an excessive load is applied to the prime mover 20 and the pump unit 10. Can be effectively prevented.

上述した実施形態では、負荷検出値(スロットル開度)が上限値(80)より小さい通常の運転モードにおいて、負荷検出値に対応する回転速度Ra(図4)と目標回転速度Rtとの差DRが所定のしきい値より大きい場合に、回転速度Raと目標回転速度Rtの中間の回転速度を新たな目標回転速度Rtに設定しているが(ST235,図6)、本発明はこれに限定されない。すなわち、新たな目標回転速度Rtは、負荷検出値に対応する回転速度Raから元の目標回転速度Rtまでの範囲に含まれ、かつ、回転速度Raとの差DRが元の目標回転速度Rtに比べて小さくなるような回転速度であればよく、上述のように、回転速度Raと目標回転速度Rtの中間値に限定されるものではない。   In the embodiment described above, the difference DR between the rotation speed Ra (FIG. 4) corresponding to the load detection value and the target rotation speed Rt in the normal operation mode in which the load detection value (throttle opening) is smaller than the upper limit value (80). Is larger than a predetermined threshold value, the rotational speed intermediate between the rotational speed Ra and the target rotational speed Rt is set as a new target rotational speed Rt (ST235, FIG. 6), but the present invention is limited to this. Not. That is, the new target rotational speed Rt is included in the range from the rotational speed Ra corresponding to the load detection value to the original target rotational speed Rt, and the difference DR from the rotational speed Ra is the original target rotational speed Rt. The rotation speed may be any lower speed than that of the rotation speed, and is not limited to an intermediate value between the rotation speed Ra and the target rotation speed Rt as described above.

上述した実施形態では、ポンプ部10が遠心ポンプの場合を例に挙げているが、本発明はこれに限定されない。本発明のポンプ部には、遠心ポンプ以外の種々の形式のポンプを用いてよい。   In embodiment mentioned above, although the case where the pump part 10 is a centrifugal pump is mentioned as an example, this invention is not limited to this. Various types of pumps other than centrifugal pumps may be used in the pump unit of the present invention.

上述した実施形態では、原動機20がエンジン(レシプロエンジン)である場合を例に挙げているが、本発明はこれに限定されない。本発明の原動機には種々の形式の内燃機関を用いてよく、また、内燃機関以外の動力源として、例えば電動のモータを用いてもよい。   In the embodiment described above, a case where the prime mover 20 is an engine (reciprocating engine) is taken as an example, but the present invention is not limited to this. Various types of internal combustion engines may be used for the prime mover of the present invention. For example, an electric motor may be used as a power source other than the internal combustion engine.

5…フレーム、10…ポンプ部、11…吸込口、12…吐出口、13…渦巻きケーシング、14…インペラ、15…充水栓、20…原動機、21…回転軸、30…回転速度検出部、40…負荷検出部、50…制御部、51…回転速度制御部、52…目標回転速度調節部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 ... Frame, 10 ... Pump part, 11 ... Suction port, 12 ... Discharge port, 13 ... Spiral casing, 14 ... Impeller, 15 ... Water filling stopper, 20 ... Motor | power_engine, 21 ... Rotating shaft, 30 ... Rotation speed detection part, DESCRIPTION OF SYMBOLS 40 ... Load detection part, 50 ... Control part, 51 ... Rotational speed control part, 52 ... Target rotational speed adjustment part.

本発明は、駆動用の原動機を備えたポンプ装置に係り、特に、吐出し圧力が高く流量が少ない運転領域での性能を高めたポンプ装置に関するものである。   The present invention relates to a pump device provided with a prime mover for driving, and more particularly to a pump device having improved performance in an operation region where discharge pressure is high and flow rate is low.

一般に、渦巻き式の遠心ポンプは、圧力が高く水量が少ない運転領域(排水場所までの距離や揚程が長い場合、吐出し口を絞った場合など)において負荷(回転軸の駆動に必要な動力)が小さく、逆に、圧力が低く水量が多い運転領域において負荷が大きいことが知られている(下記特許文献を参照)。   In general, a centrifugal centrifugal pump is a load (power required to drive a rotating shaft) in an operating region where the pressure is high and the amount of water is low (when the distance to the drainage site, the head is long, or when the discharge port is throttled). In contrast, it is known that the load is large in an operation region where the pressure is low and the amount of water is large (see the following patent document).

特開2000−227084号公報JP 2000-227084 A

ポンプの駆動に使用する原動機は、運転に必要な最大の動力に見合うものを選定しなければならない。渦巻き式の遠心ポンプの場合、上記のような特性を有するため、低圧・大流量時の最大負荷に合わせて原動機が選定されることになる。しかしながら、低圧・大流量時に合わせて動力の大きな原動機を選んでも、その動力は高圧・小流量時において過剰になる。すなわち、動力の大きな原動機を選定しているにも関わらず、その動力が高圧・小流量の運転領域においてポンプの性能に寄与せず、無駄になっている。   The prime mover used to drive the pump must be selected to meet the maximum power required for operation. In the case of the centrifugal centrifugal pump, since it has the above characteristics, the prime mover is selected in accordance with the maximum load at a low pressure and a large flow rate. However, even if a prime mover with large power is selected for low pressure and large flow rate, the power becomes excessive at high pressure and small flow rate. That is, although a prime mover with high power is selected, the power does not contribute to the performance of the pump in the high pressure / low flow operation region, and is wasted.

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ポンプの駆動に使用する原動機の定格出力を抑えつつ、低圧・大流量の運転領域から高圧・小流量の運転領域までの広い動作範囲で性能を向上できるポンプ装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and its purpose is wide from a low pressure / high flow rate operation region to a high pressure / low flow rate operation region while suppressing the rated output of the prime mover used to drive the pump. An object of the present invention is to provide a pump device capable of improving performance in the operating range.

本発明に係るポンプ装置は、ポンプ部と、前記ポンプ部を駆動する原動機と、前記原動機の回転速度を検出する回転速度検出部と、前記回転速度検出部において検出される前記回転速度が目標回転速度へ近づくように、前記原動機の回転速度を制御する回転速度制御部と、前記原動機の負荷を検出する負荷検出部と、前記負荷が大きくなると前記回転速度が遅くなり、前記負荷が小さくなると前記回転速度が速くなり、かつ、前記負荷の上限値が定められている、前記負荷と前記回転速度との所定の関係に近づくように、前記負荷検出部における前記負荷の検出値に応じて前記目標回転速度を調節する目標回転速度調節部とを有する。 Pump device according to the present onset Ming, a pump unit, and a prime mover for driving the pump portion, a rotation speed detector for detecting the rotational speed of the prime mover, the rotational speed of the target to be detected in the rotation speed detecting unit A rotation speed control unit that controls the rotation speed of the prime mover so as to approach the rotation speed, a load detection unit that detects a load on the prime mover, and the rotation speed becomes slower and the load becomes smaller as the load increases. According to the detected value of the load in the load detection unit so as to approach a predetermined relationship between the load and the rotational speed, where the rotational speed is increased and an upper limit value of the load is determined. A target rotation speed adjusting unit that adjusts the target rotation speed.

本発明の第1の観点において、前記目標回転速度調節部は、前記負荷の検出値に応じた前記目標回転速度の前記調節を行う場合、前記所定の関係において前記負荷の検出値に対応する所定の回転速度と、前記回転速度制御部に設定中の目標回転速度との差を算出し、前記算出した差が所定のしきい値を超えるならば、前記所定の回転速度から前記設定中の目標回転速度までの範囲に含まれ、かつ、前記所定の回転速度との差が前記算出した差より小さい新たな目標回転速度を前記回転速度制御部に設定する。In the first aspect of the present invention, when the target rotational speed adjustment unit performs the adjustment of the target rotational speed according to the detected value of the load, a predetermined value corresponding to the detected value of the load in the predetermined relationship. And the target rotational speed being set in the rotational speed control unit, and if the calculated difference exceeds a predetermined threshold, the target being set from the predetermined rotational speed is calculated. A new target rotation speed that is included in the range up to the rotation speed and that is smaller than the calculated difference is set in the rotation speed control unit.
例えば、前記目標回転速度調節部は、前記所定の回転速度から前記設定中の目標回転速度までの範囲における中間の回転速度を、前記新たな目標回転速度として前記回転速度制御部に設定する。For example, the target rotation speed adjustment unit sets an intermediate rotation speed in the range from the predetermined rotation speed to the target rotation speed being set to the rotation speed control unit as the new target rotation speed.

本発明の第2の観点において、前記目標回転速度調節部は、前記負荷の検出値に応じた前記目標回転速度の前記調節を行う場合、前記負荷の検出値が前記上限値を超え、かつ、前記回転速度制御部に設定中の目標回転速度が前記所定の関係において規定される最低の回転速度より速いならば、当該最低の回転速度を前記目標回転速度として前記回転速度制御部に設定し、当該設定後も前記負荷の検出値が前記上限値を超えるならば、前記負荷の検出値が前記上限値より小さくなるまで前記目標回転速度を所定の変化分ずつ減速させる。In the second aspect of the present invention, when the target rotational speed adjustment unit performs the adjustment of the target rotational speed according to the detected value of the load, the detected value of the load exceeds the upper limit value, and If the target rotational speed being set in the rotational speed control unit is faster than the minimum rotational speed defined in the predetermined relationship, the minimum rotational speed is set as the target rotational speed in the rotational speed control unit, If the detected load value exceeds the upper limit value even after the setting, the target rotational speed is decreased by a predetermined change amount until the detected load value becomes smaller than the upper limit value.

本発明の第3の観点において、前記目標回転速度調節部は、前記負荷の検出値に応じた前記目標回転速度の前記調節を行う場合、前記回転速度制御部に設定中の目標回転速度が前記所定の関係において規定される最低の回転速度より遅く、前記負荷の検出値が前記上限値より小さく、かつ、前記負荷の検出値と前記上限値との差が所定のしきい値を超えるならば、前記負荷の検出値と前記上限値との差が前記しきい値より小さくなるまで前記目標回転速度を増速させる。In the third aspect of the present invention, when the target rotational speed adjustment unit performs the adjustment of the target rotational speed according to the detected value of the load, the target rotational speed set in the rotational speed control unit is If it is slower than the minimum rotational speed defined in the predetermined relationship, the detected value of the load is smaller than the upper limit value, and the difference between the detected value of the load and the upper limit value exceeds a predetermined threshold value The target rotation speed is increased until the difference between the load detection value and the upper limit value becomes smaller than the threshold value.

好適に、前記ポンプ部は自吸式のポンプであり、前記目標回転速度調節部は、前記ポンプ部の始動を指示する信号を受けた場合、前記所定の関係において規定される最速の回転速度よりも速い自吸動作用の目標回転速度を前記回転速度制御部に設定する。 Preferably, the pump unit is a self-priming pump, and the target rotation speed adjusting unit receives a signal instructing start of the pump unit from a maximum rotation speed defined in the predetermined relationship. The target rotational speed for the fast self-priming operation is set in the rotational speed control section.

好適に、前記目標回転速度調節部は、前記自吸動作用の目標回転速度を前記回転速度制御部に設定した後、前記負荷の検出値と所定の下限値とを比較し、前記負荷の検出値が前記下限値を超えたならば、前記負荷の検出値に応じた前記目標回転速度の前記調節を行う。 Preferably, the target rotational speed adjustment unit sets the target rotational speed for the self-priming operation in the rotational speed control unit, and then compares the detected value of the load with a predetermined lower limit value to detect the load. If the value exceeds the lower limit value, the adjustment of the target rotational speed according to the detected value of the load is performed.

好適に、前記目標回転速度調節部は、前記自吸動作用の目標回転速度を前記回転速度制御部に設定した後、前記負荷の検出値が前記下限値より小さい状態が一定時間続いたならば、前記原動機の回転を停止させる。 Preferably, the target rotational speed adjustment unit sets the target rotational speed for the self-priming operation in the rotational speed control unit, and then the state where the detected value of the load is smaller than the lower limit value continues for a certain period of time. The rotation of the prime mover is stopped.

好適に、前記目標回転速度調節部は、前記ポンプ部の始動を指示する信号を受けた場合、前記自吸動作用の目標回転速度よりも遅い初期目標回転速度を前記回転速度制御部に設定し、当該設定の後、前記負荷の検出値と前記下限値とを比較し、前記負荷の検出値が前記下限値より小さいならば、前記自吸動作用の目標回転速度を前記回転速度制御部に設定する。 Preferably, when the target rotational speed adjustment unit receives a signal instructing start of the pump unit, the target rotational speed adjustment unit sets an initial target rotational speed slower than the target rotational speed for the self-priming operation in the rotational speed control unit. After the setting, the load detection value is compared with the lower limit value, and if the load detection value is smaller than the lower limit value, the target rotation speed for the self-priming operation is transferred to the rotation speed control unit. Set.

本発明によれば、負荷が大きくなると回転速度が遅くなり、負荷が小さくなると回転速度が速くなり、かつ、負荷が所定の上限を超えないように回転速度が制御されるため、原動機の定格出力を抑えつつ、低圧・大流量の運転領域から高圧・小流量の運転領域までの広い動作範囲で性能を向上できる   According to the present invention, when the load increases, the rotational speed decreases, and when the load decreases, the rotational speed increases, and the rotational speed is controlled so that the load does not exceed a predetermined upper limit. Performance can be improved over a wide operating range from low pressure / high flow rate operation range to high pressure / low flow rate operation range.

本発明の実施形態に係るポンプ装置の外観の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the external appearance of the pump apparatus which concerns on embodiment of this invention. 図1に示すポンプ装置におけるポンプ部の内部構成を例示する図である。It is a figure which illustrates the internal structure of the pump part in the pump apparatus shown in FIG. 本発明の実施形態に係るポンプ装置における制御系の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the control system in the pump apparatus which concerns on embodiment of this invention. スロットル開度と回転速度との関係を表したグラフである。It is a graph showing the relationship between the throttle opening and the rotation speed. ポンプの始動から停止までの回転速度の調節動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the adjustment operation of the rotational speed from the start of a pump to a stop. 目標回転速度の調節に関わる動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the operation | movement in connection with adjustment of a target rotational speed. 予め定めた負荷と回転速度との関係に近づくように目標回転速度を調節する例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the example which adjusts a target rotational speed so that the relationship between a predetermined load and rotational speed may be approached. 負荷が上限値を超える場合の動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating operation | movement when load exceeds an upper limit. 負荷が上限値より小さく、目標回転速度が図4における最低の回転速度よりも遅い場合の動作を説明するためのフローチャートである。5 is a flowchart for explaining an operation when a load is smaller than an upper limit value and a target rotation speed is slower than a minimum rotation speed in FIG. 4. 吐出し流量Qと揚程Hの関係、並びに、吐出し流量Qとスロットル開度Sとの関係を表したグラフである。4 is a graph showing the relationship between the discharge flow rate Q and the head H, and the relationship between the discharge flow rate Q and the throttle opening S. 本発明の他の実施形態に係るポンプ装置における、回転速度の調節動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating adjustment operation | movement of rotational speed in the pump apparatus which concerns on other embodiment of this invention.

図1は、本発明の実施形態に係るポンプ装置の外観の一例を示す図である。図1に示すポンプ装置は、ポンプ部10と原動機20を有する。ポンプ部10と原動機20は、フレーム5において固定される。   Drawing 1 is a figure showing an example of the appearance of the pump device concerning the embodiment of the present invention. The pump device shown in FIG. 1 has a pump unit 10 and a prime mover 20. The pump unit 10 and the prime mover 20 are fixed in the frame 5.

図1に示す原動機20は、内燃機関としてのエンジンである。原動機20(エンジン)は、目標とする回転速度が得られるように、吸気路に配置されたスロットルバルブの開度(スロットル開度)を調節する装置(電子ガバナ等)を備える。   A prime mover 20 shown in FIG. 1 is an engine as an internal combustion engine. The prime mover 20 (engine) includes a device (such as an electronic governor) that adjusts the opening degree (throttle opening degree) of a throttle valve disposed in the intake passage so that a target rotational speed can be obtained.

図1に示すポンプ部10は、渦巻き式の遠心ポンプである。図2は、そのポンプ部10の内部構成の一例を示す。ポンプ部10は、原動機20の回転軸21に結合されたインペラ14と、インペラ14を収容する渦巻きケーシング13を有する。インペラ14が回転すると、吸込口11の水(流体)は渦巻きケーシング13を通って吐出口12に運ばれる。   The pump unit 10 shown in FIG. 1 is a spiral centrifugal pump. FIG. 2 shows an example of the internal configuration of the pump unit 10. The pump unit 10 includes an impeller 14 coupled to a rotating shaft 21 of a prime mover 20 and a spiral casing 13 that houses the impeller 14. When the impeller 14 rotates, the water (fluid) in the suction port 11 is conveyed to the discharge port 12 through the spiral casing 13.

ポンプ部10は、例えば自吸式ポンプであり、内部に呼び水を入れた状態で始動することにより、吸込み側の配管に空気が溜まった状態でもポンプ動作を開始することができる。充水栓15は、始動時にポンプ部10の内部を呼び水で満たすために使用される。   The pump unit 10 is, for example, a self-priming pump, and can start the pump operation even when air is accumulated in the suction-side piping by being started with priming water inside. The filling tap 15 is used to fill the inside of the pump unit 10 with priming water at the time of starting.

図3は、本発明の実施形態に係るポンプ装置の制御系の構成例を示す図である。
図3の例において、ポンプ装置は、原動機20の回転速度を検出する回転速度検出部30と、原動機20の負荷(回転軸21の駆動に必要な動力)を検出する負荷検出部40と、制御部50を有する。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of a control system of the pump device according to the embodiment of the present invention.
In the example of FIG. 3, the pump device includes a rotation speed detection unit 30 that detects the rotation speed of the prime mover 20, a load detection unit 40 that detects a load of the prime mover 20 (power necessary for driving the rotary shaft 21), and a control. Part 50.

回転速度検出部30は、例えば、原動機20の内部のギヤに連動して回転する磁石の磁束変化をホールセンサによってパルス信号に変換し、そのパルス信号の周波数に基づいて回転速度を検出する。   For example, the rotation speed detection unit 30 converts a magnetic flux change of a magnet that rotates in conjunction with a gear inside the prime mover 20 into a pulse signal by a Hall sensor, and detects the rotation speed based on the frequency of the pulse signal.

負荷検出部40は、例えば、原動機20の負荷に関わる信号として、原動機20の吸気路に配置されたスロットルバルブの開度(スロットル開度)を検出するセンサである。このセンサは、例えばポテンショメータを含んで構成される。   The load detection unit 40 is, for example, a sensor that detects the opening (throttle opening) of a throttle valve disposed in the intake passage of the prime mover 20 as a signal related to the load of the prime mover 20. This sensor includes, for example, a potentiometer.

制御部50は、原動機20の動作を制御する装置であり、例えばマイクロコンピュータを含んで構成される。制御部50は、回転速度検出部30や負荷検出部40などの信号に応じて、原動機20のスロットルバルブやチョーク弁を調節するアクチュエータを駆動し、負荷の状態に応じた適切な回転速度が得られるように制御を行う。   The control unit 50 is a device that controls the operation of the prime mover 20 and includes, for example, a microcomputer. The control unit 50 drives an actuator that adjusts the throttle valve and choke valve of the prime mover 20 in accordance with signals from the rotation speed detection unit 30 and the load detection unit 40 to obtain an appropriate rotation speed according to the load state. To control.

制御部50は、回転速度の制御に関わる機能的な構成要素として、回転速度制御部51と目標回転速度調節部52を有する。
回転速度制御部51は、回転速度検出部30において検出される回転速度が目標回転速度Rtへ近づくように原動機20の回転速度を制御する。
目標回転速度調節部52は、原動機20の負荷と回転速度との関係が、予め定められた関係(図4)に近づくように、負荷検出部40における負荷の検出値(スロットル開度S)に応じて目標回転速度Rtを調節する。
The control unit 50 includes a rotation speed control unit 51 and a target rotation speed adjustment unit 52 as functional components related to rotation speed control.
The rotation speed control unit 51 controls the rotation speed of the prime mover 20 so that the rotation speed detected by the rotation speed detection unit 30 approaches the target rotation speed Rt.
The target rotation speed adjustment unit 52 sets the load detection value (throttle opening S) in the load detection unit 40 so that the relationship between the load and the rotation speed of the prime mover 20 approaches a predetermined relationship (FIG. 4). Accordingly, the target rotational speed Rt is adjusted.

図4は、スロットル開度Sと回転速度Raとの関係を表したグラフである。図4における回転速度Raは、負荷検出部40において検出されるスロットル開度Sに対して定められた原動機20の回転速度を示す。図4の例では、スロットル開度Sにほぼ比例して減少するように回転速度Raが定められている。スロットル開度Sは、例えば「0」から「95」までの数値範囲を有しており、「0」はスロットルバルブの全閉状態、「95」は全開状態を示す。
目標回転速度調節部52は、スロットル開度Sに対応する回転速度Raの値を、例えば所定の計算式に基づいて算出してもよいし、あるいは、スロットル開度Sと回転速度Raとを対応づけて記憶装置に格納したデータテーブルから読みだしてもよい。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the throttle opening S and the rotation speed Ra. The rotational speed Ra in FIG. 4 indicates the rotational speed of the prime mover 20 determined with respect to the throttle opening S detected by the load detection unit 40. In the example of FIG. 4, the rotational speed Ra is determined so as to decrease substantially in proportion to the throttle opening S. The throttle opening S has, for example, a numerical range from “0” to “95”, where “0” indicates the fully closed state of the throttle valve and “95” indicates the fully open state.
The target rotation speed adjustment unit 52 may calculate the value of the rotation speed Ra corresponding to the throttle opening S based on, for example, a predetermined calculation formula, or correspond the throttle opening S and the rotation speed Ra. Then, it may be read from the data table stored in the storage device.

目標回転速度調節部52は、この図4に示すスロットル開度Sと回転速度Raとの関係に近づくように、目標回転速度Rtを調節する。すなわち、目標回転速度調節部52は、原動機20の負荷が大きくなると回転速度が遅くなり、負荷が軽くなると回転速度が速くなるように目標回転速度Rtを調節する。また、目標回転速度調節部52は、原動機20の負荷が所定の上限値(スロットル開度S=80)を超えないように目標回転速度Rtを調節する。   The target rotation speed adjustment unit 52 adjusts the target rotation speed Rt so as to approach the relationship between the throttle opening S and the rotation speed Ra shown in FIG. In other words, the target rotational speed adjustment unit 52 adjusts the target rotational speed Rt so that the rotational speed decreases when the load of the prime mover 20 increases, and the rotational speed increases when the load decreases. Further, the target rotational speed adjustment unit 52 adjusts the target rotational speed Rt so that the load of the prime mover 20 does not exceed a predetermined upper limit value (throttle opening S = 80).

更に、目標回転速度調節部52は、ポンプ部10の始動を指示する図示しないスイッチ等からの信号が制御部50に入力された場合、図4に示すスロットル開度Sと回転速度Raとの関係における最速の回転速度(3800rpm)よりも速い、自吸動作用の目標回転速度Rt(例えば4000rpm)を回転速度制御部51に設定する(自吸運転モード)。   Further, when a signal from a switch (not shown) for instructing the start of the pump unit 10 is input to the control unit 50, the target rotation speed adjustment unit 52 is related to the throttle opening S and the rotation speed Ra shown in FIG. The target rotational speed Rt (for example, 4000 rpm) for self-priming operation, which is faster than the fastest rotational speed (3800 rpm) in the above, is set in the rotational speed controller 51 (self-priming operation mode).

自吸動作用の高速な目標回転速度Rtを回転速度制御部51に設定した後、目標回転速度調節部52は、負荷検出部40が検出したスロットル開度Sと所定の下限値とを比較する。スロットル開度Sがこの下限値を超えると、目標回転速度調節部52は、自吸動作用の高速な目標回転速度Rtを設定する自吸運転モードから、図4に示すスロットル開度Sと回転速度Raとの関係に近づくように目標回転速度Rtを調節する運転モード(通常運転モード)へ移行する。   After setting a high target rotation speed Rt for self-priming operation in the rotation speed control unit 51, the target rotation speed adjustment unit 52 compares the throttle opening S detected by the load detection unit 40 with a predetermined lower limit value. . When the throttle opening S exceeds this lower limit value, the target rotation speed adjustment unit 52 rotates from the self-priming operation mode in which a high target rotation speed Rt for self-priming operation is set to the throttle opening S and rotation shown in FIG. The operation mode (normal operation mode) for adjusting the target rotation speed Rt so as to approach the relationship with the speed Ra is shifted to.

ただし、自吸動作用の目標回転速度Rtを回転速度制御部51に設定してから一定時間が経過してもスロットル開度Sが所定の下限値より小さい場合、目標回転速度調節部52は、原動機20の回転を停止させる。これにより、自吸モードが長時間続いて、回転速度の高速な状態が原動機20とポンプ部10に過大な負担を与えることを防止する。   However, if the throttle opening S is smaller than a predetermined lower limit value even after a fixed time has elapsed since the target rotational speed Rt for self-priming operation is set in the rotational speed control section 51, the target rotational speed adjustment section 52 The rotation of the prime mover 20 is stopped. This prevents the self-priming mode from continuing for a long period of time and causing an excessive burden on the prime mover 20 and the pump unit 10 due to the high rotational speed state.

自吸運転モードから通常運転モードに移行すると、目標回転速度調節部52は、図4に示すスロットル開度Sと回転速度Raとの関係において、負荷検出部40が検出したスロットル開度Sに対応する所定の回転速度Raを取得し、回転速度制御部51に設定中の目標回転速度Rtとこの回転速度Raとの差DRを算出する。目標回転速度調節部52は、この差DRを所定のしきい値と比較し、差DRがしきい値を超える(目標回転速度Rtが回転速度Raから離れている)場合、現在設定中の目標回転速度Rtよりも回転速度Raに近い新たな目標回転速度Rtを回転速度制御部51に設定する。すなわち、目標回転速度調節部52は、回転速度Raから現在の目標回転速度Rtまでの範囲に含まれ、かつ、回転速度Raとの差が現在の目標回転速度Rtよりも小さい新たな目標回転速度Rtを回転速度制御部51に設定する。例えば、目標回転速度調節部52は、回転速度Raから現在の目標回転速度Rtまでの範囲における中間の回転速度を、新たな目標回転速度Rtとして回転速度制御部51に設定する(図7)。   When shifting from the self-priming operation mode to the normal operation mode, the target rotation speed adjustment unit 52 corresponds to the throttle opening S detected by the load detection unit 40 in the relationship between the throttle opening S and the rotation speed Ra shown in FIG. The predetermined rotational speed Ra is acquired, and a difference DR between the target rotational speed Rt currently set in the rotational speed control unit 51 and the rotational speed Ra is calculated. The target rotational speed adjustment unit 52 compares the difference DR with a predetermined threshold value, and if the difference DR exceeds the threshold value (the target rotational speed Rt is away from the rotational speed Ra), the target currently being set A new target rotation speed Rt closer to the rotation speed Ra than the rotation speed Rt is set in the rotation speed control unit 51. That is, the target rotational speed adjustment unit 52 is a new target rotational speed that is included in the range from the rotational speed Ra to the current target rotational speed Rt and that has a difference from the rotational speed Ra that is smaller than the current target rotational speed Rt. Rt is set in the rotation speed control unit 51. For example, the target rotational speed adjustment unit 52 sets an intermediate rotational speed in the range from the rotational speed Ra to the current target rotational speed Rt as the new target rotational speed Rt in the rotational speed control unit 51 (FIG. 7).

通常運転モードにおいて負荷検出部40のスロットル開度Sが上限値(80)を超える場合、目標回転速度調節部52は、負荷検出部40のスロットル開度Sがこの上限値(80)より小さくなるまで目標回転速度Rtを減少させる。例えば、目標回転速度調節部52は、スロットル開度Sと上限値(80)の比較結果に応じて目標回転速度Rtを所定の変化分ずつ減速させる処理を、スロットル開度Sが上限値(80)より小さくなるまで繰り返す。目標回転速度Rtの減速は、例えば、元の速度から一定の速度を減算することにより行ってもよいし、あるいは、全体の速度を一定の割合ずつ減速させることにより行ってもよい。   When the throttle opening S of the load detection unit 40 exceeds the upper limit value (80) in the normal operation mode, the target rotational speed adjustment unit 52 causes the throttle opening S of the load detection unit 40 to be smaller than the upper limit value (80). Until the target rotational speed Rt is decreased. For example, the target rotational speed adjustment unit 52 performs a process of decelerating the target rotational speed Rt by a predetermined change amount according to a comparison result between the throttle opening S and the upper limit value (80). ) Repeat until smaller. The target rotational speed Rt may be reduced by, for example, subtracting a constant speed from the original speed, or by reducing the overall speed by a constant rate.

次に、上述した構成を有するポンプ装置における回転速度の調節動作について、フローチャートを参照しながら説明する。   Next, the rotation speed adjustment operation in the pump apparatus having the above-described configuration will be described with reference to a flowchart.

図5は、ポンプの始動から停止までの回転速度の調節動作を説明するためのフローチャートである。
ポンプ部10の始動を指示する図示しないスイッチ等からの信号が制御部50に入力されると(ST105)、目標回転速度調節部52は、自吸動作用の高速な目標回転速度Rtを回転速度制御部51に設定する(ST125)。これにより、ポンプ装置は、自吸動作用の高速な回転速度で運転を開始する(自吸運転モード)。
他方、ポンプの始動ではない場合(例えば再起動などの場合)、目標回転速度調節部52は、後述するステップST140に移行する。
FIG. 5 is a flowchart for explaining the operation of adjusting the rotational speed from the start to the stop of the pump.
When a signal from a switch or the like (not shown) for instructing start of the pump unit 10 is input to the control unit 50 (ST105), the target rotation speed adjustment unit 52 sets the high target rotation speed Rt for self-priming operation to the rotation speed. The control unit 51 is set (ST125). Accordingly, the pump device starts operation at a high rotational speed for self-priming operation (self-priming operation mode).
On the other hand, when the pump is not started (for example, in the case of restarting or the like), the target rotation speed adjustment unit 52 proceeds to step ST140 described later.

回転速度制御部51の制御によって原動機20の回転速度が自吸動作用の目標回転速度Rtに到達すると、目標回転速度調節部52は、負荷検出部40からスロットル開度Sを取得し(ST130)、これを所定の下限値と比較する(ST135)。自吸動作において原動機20の負荷は著しく低くなるため、スロットル開度Sは下限値よりも低くなる。   When the rotational speed of the prime mover 20 reaches the target rotational speed Rt for self-priming operation by the control of the rotational speed control section 51, the target rotational speed adjustment section 52 acquires the throttle opening S from the load detection section 40 (ST130). This is compared with a predetermined lower limit value (ST135). In the self-priming operation, the load on the prime mover 20 is significantly reduced, so that the throttle opening S is lower than the lower limit value.

スロットル開度Sが下限値より小さい場合(自吸動作が続いている場合)、目標回転速度調節部52は、回転速度制御部51に自吸動作用の目標回転速度Rtを設定してからの経過時間が一定時間に達したか否かを判定する(ST180)。経過時間(自吸運転モードの時間)が一定時間より短い場合、目標回転速度調節部52はステップST130に戻り、スロットル開度Sが下限値を超えたか否かの判定を繰り返す。経過時間が一定時間に達した場合、目標回転速度調節部52はステップST155に移行し、原動機20の回転を停止させる。これにより、自吸運転モードでの高速な回転速度が長時間続き、原動機20とポンプ部10に過大な負担がかかることを防止できる。   When the throttle opening S is smaller than the lower limit (when the self-priming operation continues), the target rotational speed adjustment unit 52 sets the target rotational speed Rt for the self-priming operation in the rotational speed control unit 51. It is determined whether or not the elapsed time has reached a certain time (ST180). When the elapsed time (time in the self-priming operation mode) is shorter than the predetermined time, the target rotational speed adjustment unit 52 returns to step ST130 and repeats the determination of whether or not the throttle opening S exceeds the lower limit value. When the elapsed time reaches a certain time, the target rotational speed adjustment unit 52 proceeds to step ST155 and stops the rotation of the prime mover 20. As a result, it is possible to prevent a high rotation speed in the self-priming operation mode from continuing for a long time and applying an excessive burden to the prime mover 20 and the pump unit 10.

スロットル開度Sが所定の下限値より大きくなると(自吸動作が終わって水の汲み上げが始まると)、目標回転速度調節部52は、通常運転モードに移行する。目標回転速度調節部52は、目標回転速度Rtを所定の初期値(例えば3600rpm)に設定し(ST140)、負荷検出部40のスロットル開度Sに応じた目標回転速度の調節を開始する(ST145)。通常運転モードにおいて、ポンプの停止を指示する図示しないスイッチからの信号が制御部50に入力されると(ST150)、目標回転速度調節部52は原動機20の回転を停止させる。   When the throttle opening S becomes larger than a predetermined lower limit value (when the self-priming operation ends and the pumping of water starts), the target rotational speed adjustment unit 52 shifts to the normal operation mode. The target rotation speed adjustment unit 52 sets the target rotation speed Rt to a predetermined initial value (eg, 3600 rpm) (ST140), and starts adjusting the target rotation speed according to the throttle opening S of the load detection unit 40 (ST145). ). In a normal operation mode, when a signal from a switch (not shown) that instructs to stop the pump is input to the control unit 50 (ST150), the target rotation speed adjustment unit 52 stops the rotation of the prime mover 20.

図6は、図5のステップST145における処理の詳細を示すフローチャートであり、通常運転モードにおける目標回転速度Rtの調節に関わる動作を示す。
目標回転速度調節部52は、負荷検出部40からスロットル開度Sを取得し(ST205)、スロットル開度Sが上限値(80)より大きいか否か判定する(ST210)。スロットル開度Sが上限値(80)より大きい場合、目標回転速度調節部52は、後述するステップST305(図8)に移行する。また、回転速度制御部51に現在設定している目標回転速度Rtが図4に示すグラフにおける最低の回転速度(3600rpm)より遅いか否か判定し、最低の回転速度より遅い場合は、後述するステップST405(図9)に移行する。
FIG. 6 is a flowchart showing details of the process in step ST145 of FIG. 5, and shows operations related to adjustment of the target rotational speed Rt in the normal operation mode.
The target rotational speed adjustment unit 52 acquires the throttle opening S from the load detection unit 40 (ST205), and determines whether the throttle opening S is larger than the upper limit value (80) (ST210). When the throttle opening S is larger than the upper limit (80), the target rotational speed adjustment unit 52 proceeds to step ST305 (FIG. 8) described later. Further, it is determined whether or not the target rotational speed Rt currently set in the rotational speed control unit 51 is slower than the lowest rotational speed (3600 rpm) in the graph shown in FIG. The process proceeds to step ST405 (FIG. 9).

スロットル開度Sが上限値(80)より小さく、かつ、目標回転速度Rtが図4に示すグラフにおける最低の回転速度(3600rpm)より速い場合、目標回転速度調節部52は、ステップST205で取得したスロットル開度Sに対応する所定の回転速度Ra(図4)を取得し(ST220)、目標回転速度Rtと回転速度Raとの差DRを算出する(ST225)。そして、差DRがしきい値より大きい場合、目標回転速度調節部52は、目標回転速度Rtと回転速度Raの中間値を新たな目標回転速度Rtとして回転速度制御部51に設定する(ST235)。差DRがしきい値より小さい場合、目標回転速度調節部52は、設定中の目標回転速度Rtを維持する。   When the throttle opening S is smaller than the upper limit value (80) and the target rotational speed Rt is faster than the lowest rotational speed (3600 rpm) in the graph shown in FIG. 4, the target rotational speed adjustment unit 52 is acquired in step ST205. A predetermined rotational speed Ra (FIG. 4) corresponding to the throttle opening S is acquired (ST220), and a difference DR between the target rotational speed Rt and the rotational speed Ra is calculated (ST225). When the difference DR is larger than the threshold value, the target rotational speed adjustment unit 52 sets the intermediate value between the target rotational speed Rt and the rotational speed Ra as a new target rotational speed Rt in the rotational speed control unit 51 (ST235). . When the difference DR is smaller than the threshold value, the target rotation speed adjustment unit 52 maintains the target rotation speed Rt being set.

図7は、図4のグラフに示す負荷(スロットル開度S)と回転速度との関係に近づくように目標回転速度Rtを調節する例を説明するための図である。図7に示すグラフは、図4に示すグラフの一部を表している。図7における「P1」〜「P3」は、スロットル開度Sと目標回転速度Rtによって表される原動機20の動作点を示す。   FIG. 7 is a diagram for explaining an example of adjusting the target rotational speed Rt so as to approach the relationship between the load (throttle opening S) and the rotational speed shown in the graph of FIG. The graph shown in FIG. 7 represents a part of the graph shown in FIG. “P1” to “P3” in FIG. 7 indicate operating points of the prime mover 20 represented by the throttle opening S and the target rotational speed Rt.

動作点P1のスロットル開度S1に対応して定められた回転速度Ra1は、動作点P1の目標回転速度Rt1に比べて速く、その差DRはしきい値より大きい。そのため、回転速度Ra1と目標回転速度Rt1の中間値Rt2が、新たな目標回転速度に設定される(ST235)。   The rotational speed Ra1 determined corresponding to the throttle opening S1 at the operating point P1 is faster than the target rotational speed Rt1 at the operating point P1, and the difference DR is larger than the threshold value. Therefore, an intermediate value Rt2 between the rotational speed Ra1 and the target rotational speed Rt1 is set as a new target rotational speed (ST235).

新たな目標回転速度Rt2は、元の目標回転速度Rt1に比べて速いことから、原動機20の負荷は大きくなる。そのため、目標回転速度を「Rt1」から「Rt2」へ変更することにより、スロットル開度は元の「S1」より大きい「S2」となる。すなわち、新たな動作点P2(S2,Rt2)は、元の動作点P1(S1,Rt1)の右上方向に移動する。図7に示すように、動作P2は、元の動作点P1に比べて、負荷(スロットル開度S)と回転速度との関係を表すグラフの線に接近していている。   Since the new target rotational speed Rt2 is faster than the original target rotational speed Rt1, the load on the prime mover 20 increases. Therefore, by changing the target rotational speed from “Rt1” to “Rt2”, the throttle opening becomes “S2” which is larger than the original “S1”. That is, the new operating point P2 (S2, Rt2) moves in the upper right direction of the original operating point P1 (S1, Rt1). As shown in FIG. 7, the operation P2 is closer to a graph line representing the relationship between the load (throttle opening S) and the rotation speed than the original operation point P1.

図7の例では、更に目標回転速度Rtの調節が行われることにより、動作点が「P2」から「P3」へ移動する。動作点P3の目標回転速度Rt3は、上記と同様に、動作点P2のスロットル開度S2に対応する回転速度Ra2と目標回転速度Rt2との中間値として求められる。動作点P3は、動作点P2に比べて、更にグラフ上の線に接近している。   In the example of FIG. 7, the operating point moves from “P2” to “P3” by further adjusting the target rotational speed Rt. Similarly to the above, the target rotational speed Rt3 at the operating point P3 is obtained as an intermediate value between the rotational speed Ra2 corresponding to the throttle opening S2 at the operating point P2 and the target rotational speed Rt2. The operating point P3 is closer to the line on the graph than the operating point P2.

このように、ステップST205〜ST235の処理を繰り返すことによって、原動機20の回転速度は、差DRが所定のしきい値より小さくなるまで、図4のグラフに示す負荷と回転速度との関係に近づくように制御される。   As described above, by repeating the processes of steps ST205 to ST235, the rotational speed of the prime mover 20 approaches the relationship between the load and the rotational speed shown in the graph of FIG. 4 until the difference DR becomes smaller than a predetermined threshold value. To be controlled.

図8は、負荷検出部40において検出される負荷(スロットル開度S)が上限値(80)を超える場合の動作を説明するためのフローチャートである。
ステップST210(図6)においてスロットル開度Sが上限値(80)より大きいと判定された場合、目標回転速度調節部52は、回転速度制御部51に設定中の目標回転速度Rtが3600rpm(図4に示すグラフにおける最低の回転速度)より速いか否か判定する(ST305)。目標回転速度Rtが3600rpmより遅い場合、目標回転速度調節部52は、目標回転速度Rtを所定の変化分だけ減速させた新たな目標回転速度Rtを回転速度制御部51に設定する(ST325)。
FIG. 8 is a flowchart for explaining the operation when the load (throttle opening S) detected by the load detector 40 exceeds the upper limit value (80).
When it is determined in step ST210 (FIG. 6) that the throttle opening S is larger than the upper limit value (80), the target rotational speed adjustment unit 52 sets the target rotational speed Rt set in the rotational speed control unit 51 to 3600 rpm (FIG. 6). 4 is determined whether it is faster than the minimum rotational speed in the graph shown in FIG. 4 (ST305). When the target rotation speed Rt is slower than 3600 rpm, the target rotation speed adjustment unit 52 sets a new target rotation speed Rt obtained by decelerating the target rotation speed Rt by a predetermined change in the rotation speed control unit 51 (ST325).

他方、目標回転速度Rtが3600rpmより速い場合、目標回転速度調節部52は、目標回転速度Rtを3600rpmに設定する(ST310)。目標回転速度調節部52は、原動機20の回転速度が3600rpmに達したところで、再び負荷検出部40のスロットル開度Sを取得し(ST315)、上限値(80)と比較する(ST320)。回転速度を3600rpmに設定してもスロットル開度Sが上限値(80)を超える場合、目標回転速度調節部52は、目標回転速度Rtを所定の変化分だけ減速させた新たな目標回転速度Rtを回転速度制御部51に設定する(ST325)。   On the other hand, when target rotation speed Rt is faster than 3600 rpm, target rotation speed adjustment unit 52 sets target rotation speed Rt to 3600 rpm (ST310). When the rotational speed of the prime mover 20 reaches 3600 rpm, the target rotational speed adjustment unit 52 acquires the throttle opening S of the load detection unit 40 again (ST315) and compares it with the upper limit value (80) (ST320). If the throttle opening S exceeds the upper limit (80) even if the rotation speed is set to 3600 rpm, the target rotation speed adjustment unit 52 reduces the target rotation speed Rt by a predetermined change amount to a new target rotation speed Rt. Is set in the rotation speed control unit 51 (ST325).

上述したステップST305〜ST325の処理を繰り返すことにより、原動機20の目標回転速度Rtは、スロットル開度Sが上限値(80)より小さくなるまで減速される。
なお、図8のフローチャートに示す処理では、図4に示すグラフにおける最低の回転速度(3600rpm)よりも速い回転速度において負荷(スロットル開度S)が上限値(80)を超える場合、目標回転速度Rtが直ちに最低の回転速度(3600rpm)まで減速される。これにより、原動機20に過大な負荷がかかる時間を短くすることができる。
By repeating the processes of steps ST305 to ST325 described above, the target rotational speed Rt of the prime mover 20 is decelerated until the throttle opening S becomes smaller than the upper limit value (80).
In the process shown in the flowchart of FIG. 8, when the load (throttle opening S) exceeds the upper limit (80) at a rotational speed faster than the lowest rotational speed (3600 rpm) in the graph shown in FIG. Rt is immediately decelerated to the lowest rotational speed (3600 rpm). Thereby, the time which an excessive load is applied to the prime mover 20 can be shortened.

図9は、負荷検出部40において検出される負荷(スロットル開度S)が上限値(80)より小さく、かつ、目標回転速度Rtが図4における最低の回転速度(3600rpm)よりも遅い場合の動作を説明するためのフローチャートである。
この場合、目標回転速度調節部52は、負荷検出部40で検出されたスロットル開度Sと上限値(80)との差DSを算出し(ST405)、この差DSが所定のしきい値より大きいか否かを判定する(ST410)。差DSが所定のしきい値より大きい場合、目標回転速度調節部52は、目標回転速度Rtを所定の変化分だけ増速させた新たな目標回転速度Rtを回転速度制御部51に設定する(ST415)。目標回転速度Rtの増速は、例えば、元の速度に一定の速度を加算することにより行ってもよいし、あるいは、全体の速度を一定の割合ずつ増速させることにより行ってもよい。
9 shows a case where the load (throttle opening S) detected by the load detector 40 is smaller than the upper limit value (80) and the target rotational speed Rt is slower than the lowest rotational speed (3600 rpm) in FIG. It is a flowchart for demonstrating operation | movement.
In this case, the target rotational speed adjustment unit 52 calculates a difference DS between the throttle opening S detected by the load detection unit 40 and the upper limit value (80) (ST405), and this difference DS is calculated from a predetermined threshold value. It is determined whether it is larger (ST410). When the difference DS is larger than a predetermined threshold value, the target rotational speed adjustment unit 52 sets a new target rotational speed Rt obtained by increasing the target rotational speed Rt by a predetermined change in the rotational speed control unit 51 ( ST415). The target rotational speed Rt may be increased by, for example, adding a constant speed to the original speed, or by increasing the overall speed by a constant rate.

上述したステップST405〜ST415の処理を繰り返すことにより、原動機20の目標回転速度Rtは、スロットル開度Sと上限値(80)との差DSが所定のしきい値より小さくなるまで増速される。   By repeating the processes of steps ST405 to ST415 described above, the target rotational speed Rt of the prime mover 20 is increased until the difference DS between the throttle opening S and the upper limit value (80) becomes smaller than a predetermined threshold value. .

図10は、ポンプ装置の性能の一例を表すグラフである。曲線CV1,CV2は吐出し流量Qと揚程Hの関係を表し、曲線CV3は吐出し流量Qとスロットル開度Sの関係を表す。
点線で示す曲線CV1は、原動機の回転速度を定格速度(3600rpm)に保った場合の特性を表し、実線で示す曲線CV2は、負荷(スロットル開度S)と目標回転速度Rtとの関係が図4に示す関係に近づくように上述した制御を行った場合の特性を表す。
曲線CV1とCV2を比較して分かるように、目標回転速度Rtの制御を行うことによって、同じ吐出し水量Qにおける揚程Hが高くなっている。また、吐出し水量Qが300[リットル/min]より大きい運転領域において、負荷(スロットル開度S)が上限値(80)を超えないように制限される。
FIG. 10 is a graph showing an example of the performance of the pump device. Curves CV1 and CV2 represent the relationship between the discharge flow rate Q and the head H, and the curve CV3 represents the relationship between the discharge flow rate Q and the throttle opening S.
A curved line CV1 indicated by a dotted line represents characteristics when the rotational speed of the prime mover is maintained at a rated speed (3600 rpm), and a curved line CV2 indicated by a solid line shows the relationship between the load (throttle opening S) and the target rotational speed Rt. The characteristic at the time of performing the control mentioned above so that the relationship shown in 4 may be approximated is represented.
As can be seen by comparing the curves CV1 and CV2, the head H at the same discharge water amount Q is increased by controlling the target rotational speed Rt. Further, the load (throttle opening S) is restricted so as not to exceed the upper limit (80) in the operation region where the discharged water amount Q is larger than 300 [liter / min].

以上説明したように、本実施形態に係るポンプ装置によれば、ポンプ部10を駆動する原動機20の負荷が大きくなるとその回転速度が遅くなり、負荷が小さくなると回転速度が速くなり、かつ、負荷が所定の上限を超えないように、原動機20の回転速度が制御される。そのため、図10のグラフにおいて示すように、原動機の回転速度を一定に保つ従来の方式に比べて、低圧・大流量の運転領域から高圧・小流量の運転領域までの広い動作範囲で性能を向上できる。   As described above, according to the pump device according to the present embodiment, when the load of the prime mover 20 that drives the pump unit 10 is increased, the rotation speed is decreased, and when the load is decreased, the rotation speed is increased. The rotational speed of the prime mover 20 is controlled so that does not exceed a predetermined upper limit. Therefore, as shown in the graph of FIG. 10, the performance is improved over a wide operating range from the low pressure / large flow rate operation range to the high pressure / small flow rate operation range, compared to the conventional method of keeping the rotation speed of the prime mover constant. it can.

また、本実施形態に係るポンプ装置によれば、ポンプ始動時の自吸運転モードにおいて、通常運転モードよりも原動機20の回転速度を高速にすることから、実質的なポンプ動作が開始するまでの時間を短縮することができる。更に、自吸動作が終わったか否かを原動機20の負荷(スロットル開度S)に基づいて判定し、自吸動作の終了を判定した場合には自動的に通常運転モードへ移行するため、速やかにポンプ動作を開始させることができる。しかも、自吸運転モードが一定時間続いた場合には原動機20の回転を停止させることから、自吸動作用の高速な回転速度による原動機20及びポンプ部10の過大な負荷が長時間続くことを効果的に防止できる。   Further, according to the pump device according to the present embodiment, in the self-priming operation mode at the time of starting the pump, since the rotational speed of the prime mover 20 is made higher than that in the normal operation mode, the substantial pump operation is started. Time can be shortened. Further, whether or not the self-priming operation has ended is determined based on the load of the prime mover 20 (throttle opening S), and when the end of the self-priming operation is determined, the mode automatically shifts to the normal operation mode. The pump operation can be started. Moreover, since the rotation of the prime mover 20 is stopped when the self-priming operation mode continues for a certain time, the excessive load on the prime mover 20 and the pump unit 10 due to the high rotational speed for the self-priming operation continues for a long time. It can be effectively prevented.

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形例を含んでいる。   In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, Various modifications are included.

図11は、本発明の他の実施形態に係るポンプ装置における、回転速度の調節動作を説明するためのフローチャートである。
図11に示すフローチャートは、図5に示すフローチャートにおけるステップST105とステップST125の間に、ステップST110〜ST120を追加したものである。
この場合、目標回転速度調節部52は、ポンプの始動信号の入力を受けて目標回転速度Rtを自吸動作用の高速な回転速度(例えば4000rpm)に設定する前に、これよりも遅い回転速度(例えば3600rpm)を初期値の目標回転速度Rtとして回転速度制御部51に設定する(ST110)。そして、目標回転速度調節部52は、この初期値の回転速度において負荷検出部40のスロットル開度Sを取得し(ST115)、スロットル開度Sが所定の下限値より小さいか否か判定する(ST120)。スロットル開度Sが下限値よりも小さい場合、目標回転速度調節部52は、目標回転速度Rtを自吸動作用の高速な回転速度に設定する(ST125)。
このように、図11のフローチャートの処理によれば、比較的低い回転速度において自吸動作が確認されてから高速な回転速度に変更されるため、原動機20とポンプ部10に過大な負荷がかかることを効果的に防止できる。
FIG. 11 is a flowchart for explaining a rotation speed adjusting operation in a pump device according to another embodiment of the present invention.
The flowchart shown in FIG. 11 is obtained by adding steps ST110 to ST120 between step ST105 and step ST125 in the flowchart shown in FIG.
In this case, the target rotational speed adjusting unit 52 receives an input of the pump start signal and sets the target rotational speed Rt to a high rotational speed (for example, 4000 rpm) for self-priming operation, so that the rotational speed slower than this is set. (For example, 3600 rpm) is set in the rotational speed control unit 51 as the initial target rotational speed Rt (ST110). Then, the target rotational speed adjustment unit 52 acquires the throttle opening S of the load detection unit 40 at this initial rotational speed (ST115), and determines whether the throttle opening S is smaller than a predetermined lower limit value (ST115). ST120). When the throttle opening S is smaller than the lower limit value, the target rotational speed adjustment unit 52 sets the target rotational speed Rt to a high rotational speed for self-priming operation (ST125).
As described above, according to the processing of the flowchart of FIG. 11, since the self-priming operation is confirmed at a relatively low rotational speed and then the rotational speed is changed to a high rotational speed, an excessive load is applied to the prime mover 20 and the pump unit 10. Can be effectively prevented.

上述した実施形態では、負荷検出値(スロットル開度)が上限値(80)より小さい通常の運転モードにおいて、負荷検出値に対応する回転速度Ra(図4)と目標回転速度Rtとの差DRが所定のしきい値より大きい場合に、回転速度Raと目標回転速度Rtの中間の回転速度を新たな目標回転速度Rtに設定しているが(ST235,図6)、本発明はこれに限定されない。すなわち、新たな目標回転速度Rtは、負荷検出値に対応する回転速度Raから元の目標回転速度Rtまでの範囲に含まれ、かつ、回転速度Raとの差DRが元の目標回転速度Rtに比べて小さくなるような回転速度であればよく、上述のように、回転速度Raと目標回転速度Rtの中間値に限定されるものではない。   In the embodiment described above, the difference DR between the rotation speed Ra (FIG. 4) corresponding to the load detection value and the target rotation speed Rt in the normal operation mode in which the load detection value (throttle opening) is smaller than the upper limit value (80). Is larger than a predetermined threshold value, the rotational speed intermediate between the rotational speed Ra and the target rotational speed Rt is set as a new target rotational speed Rt (ST235, FIG. 6), but the present invention is limited to this. Not. That is, the new target rotational speed Rt is included in the range from the rotational speed Ra corresponding to the load detection value to the original target rotational speed Rt, and the difference DR from the rotational speed Ra is the original target rotational speed Rt. The rotation speed may be any lower speed than that of the rotation speed, and is not limited to an intermediate value between the rotation speed Ra and the target rotation speed Rt as described above.

上述した実施形態では、ポンプ部10が遠心ポンプの場合を例に挙げているが、本発明はこれに限定されない。本発明のポンプ部には、遠心ポンプ以外の種々の形式のポンプを用いてよい。   In embodiment mentioned above, although the case where the pump part 10 is a centrifugal pump is mentioned as an example, this invention is not limited to this. Various types of pumps other than centrifugal pumps may be used in the pump unit of the present invention.

上述した実施形態では、原動機20がエンジン(レシプロエンジン)である場合を例に挙げているが、本発明はこれに限定されない。本発明の原動機には種々の形式の内燃機関を用いてよく、また、内燃機関以外の動力源として、例えば電動のモータを用いてもよい。   In the embodiment described above, a case where the prime mover 20 is an engine (reciprocating engine) is taken as an example, but the present invention is not limited to this. Various types of internal combustion engines may be used for the prime mover of the present invention. For example, an electric motor may be used as a power source other than the internal combustion engine.

5…フレーム、10…ポンプ部、11…吸込口、12…吐出口、13…渦巻きケーシング、14…インペラ、15…充水栓、20…原動機、21…回転軸、30…回転速度検出部、40…負荷検出部、50…制御部、51…回転速度制御部、52…目標回転速度調節   DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 ... Frame, 10 ... Pump part, 11 ... Suction port, 12 ... Discharge port, 13 ... Spiral casing, 14 ... Impeller, 15 ... Water filling stopper, 20 ... Motor | power_engine, 21 ... Rotating shaft, 30 ... Rotation speed detection part, 40 ... Load detection unit, 50 ... Control unit, 51 ... Rotation speed control unit, 52 ... Target rotation speed adjustment

Claims (10)

ポンプ部と、
前記ポンプ部を駆動する原動機と、
前記原動機の回転速度を検出する回転速度検出部と、
前記回転速度検出部において検出される前記回転速度が目標回転速度へ近づくように、前記原動機の回転速度を制御する回転速度制御部と、
前記原動機の負荷を検出する負荷検出部と、
前記負荷が大きくなると前記回転速度が遅くなり、前記負荷が小さくなると前記回転速度が速くなり、かつ、前記負荷の上限値が定められている、前記負荷と前記回転速度との所定の関係に近づくように、前記負荷検出部における前記負荷の検出値に応じて前記目標回転速度を調節する目標回転速度調節部と
を有するポンプ装置。
A pump section;
A prime mover for driving the pump unit;
A rotational speed detector for detecting the rotational speed of the prime mover;
A rotation speed control unit that controls the rotation speed of the prime mover so that the rotation speed detected by the rotation speed detection unit approaches a target rotation speed;
A load detector for detecting a load of the prime mover;
When the load increases, the rotation speed decreases, and when the load decreases, the rotation speed increases, and a predetermined upper limit value of the load is set and approaches a predetermined relationship between the load and the rotation speed. Thus, the pump apparatus which has a target rotational speed adjustment part which adjusts the said target rotational speed according to the detected value of the said load in the said load detection part.
前記ポンプ部は、自吸式のポンプであり、
前記目標回転速度調節部は、前記ポンプ部の始動を指示する信号を受けた場合、前記所定の関係において規定される最速の回転速度よりも速い自吸動作用の目標回転速度を前記回転速度制御部に設定する、
請求項1に記載のポンプ装置。
The pump unit is a self-priming pump,
When the target rotational speed adjustment unit receives a signal instructing start of the pump unit, the target rotational speed control unit sets a target rotational speed for self-priming operation faster than the fastest rotational speed defined in the predetermined relationship. Set
The pump device according to claim 1.
前記目標回転速度調節部は、前記自吸動作用の目標回転速度を前記回転速度制御部に設定した後、前記負荷の検出値と所定の下限値とを比較し、前記負荷の検出値が前記下限値を超えたならば、前記負荷の検出値に応じた前記目標回転速度の前記調節を行う、
請求項2に記載のポンプ装置。
The target rotational speed adjustment unit sets the target rotational speed for the self-priming operation in the rotational speed control unit, and then compares the detected value of the load with a predetermined lower limit value. If the lower limit is exceeded, the adjustment of the target rotational speed according to the detected value of the load is performed.
The pump device according to claim 2.
前記目標回転速度調節部は、前記自吸動作用の目標回転速度を前記回転速度制御部に設定した後、前記負荷の検出値が前記下限値より小さい状態が一定時間続いたならば、前記原動機の回転を停止させる、
請求項3に記載のポンプ装置。
The target rotational speed adjustment unit sets the target rotational speed for the self-priming operation in the rotational speed control unit, and if the state where the detected load value is smaller than the lower limit value continues for a certain period of time, the prime mover Stop rotating,
The pump device according to claim 3.
前記目標回転速度調節部は、前記ポンプ部の始動を指示する信号を受けた場合、所定の初期目標回転速度を前記回転速度制御部に設定し、当該設定の後、前記負荷の検出値と前記下限値とを比較し、前記負荷の検出値が前記下限値より小さいならば、前記自吸動作用の目標回転速度を前記回転速度制御部に設定する、
請求項3又は4に記載のポンプ装置。
The target rotation speed adjustment unit, when receiving a signal instructing the start of the pump unit, sets a predetermined initial target rotation speed in the rotation speed control unit, and after the setting, the detected value of the load and the load Comparing with a lower limit value, if the detected value of the load is smaller than the lower limit value, the target rotational speed for the self-priming operation is set in the rotational speed control unit,
The pump device according to claim 3 or 4.
前記目標回転速度調節部は、前記負荷の検出値に応じた前記目標回転速度の前記調節を行う場合、前記所定の関係において前記負荷の検出値に対応する所定の回転速度と、前記回転速度制御部に設定中の目標回転速度との差を算出し、前記算出した差が所定のしきい値を超えるならば、前記所定の回転速度から前記設定中の目標回転速度までの範囲に含まれ、かつ、前記所定の回転速度との差が前記算出した差より小さい新たな目標回転速度を前記回転速度制御部に設定する、
請求項1乃至5の何れか一項に記載のポンプ装置。
The target rotational speed adjusting unit, when performing the adjustment of the target rotational speed according to the detected value of the load, a predetermined rotational speed corresponding to the detected value of the load in the predetermined relationship, and the rotational speed control A difference with the target rotational speed being set in the part, and if the calculated difference exceeds a predetermined threshold, it is included in a range from the predetermined rotational speed to the target rotational speed being set, And, a new target rotational speed that is smaller than the calculated difference is set in the rotational speed control unit.
The pump apparatus as described in any one of Claims 1 thru | or 5.
前記目標回転速度調節部は、前記所定の回転速度から前記設定中の目標回転速度までの範囲における中間の回転速度を、前記新たな目標回転速度として前記回転速度制御部に設定する、
請求項6に記載のポンプ装置。
The target rotational speed adjustment unit sets an intermediate rotational speed in a range from the predetermined rotational speed to the target rotational speed being set to the rotational speed control unit as the new target rotational speed.
The pump device according to claim 6.
前記目標回転速度調節部は、前記負荷の検出値に応じた前記目標回転速度の前記調節を行う場合、前記負荷の検出値が前記上限値を超えるならば、前記負荷の検出値が前記上限値より小さくなるまで前記目標回転速度を減少させる、
請求項1乃至7の何れか一項に記載のポンプ装置。
When the target rotational speed adjustment unit performs the adjustment of the target rotational speed according to the detected value of the load, if the detected value of the load exceeds the upper limit value, the detected value of the load becomes the upper limit value. Reducing the target rotational speed until it becomes smaller,
The pump apparatus as described in any one of Claims 1 thru | or 7.
前記目標回転速度調節部は、前記負荷の検出値が前記上限値を超え、かつ、前記回転速度制御部に設定中の目標回転速度が前記所定の関係において規定される最低の回転速度より速いならば、当該最低の回転速度を前記目標回転速度として前記回転速度制御部に設定し、当該設定後も前記負荷の検出値が前記上限値を超えるならば、前記負荷の検出値が前記上限値より小さくなるまで前記目標回転速度を所定の変化分ずつ減速させる、
請求項8に記載のポンプ装置。
The target rotation speed adjustment unit is configured such that the detected value of the load exceeds the upper limit value and the target rotation speed set in the rotation speed control unit is faster than the minimum rotation speed defined in the predetermined relationship. For example, if the minimum rotation speed is set in the rotation speed control unit as the target rotation speed and the detected value of the load exceeds the upper limit value even after the setting, the detected value of the load is more than the upper limit value. Decrease the target rotational speed by a predetermined change until it becomes smaller,
The pump device according to claim 8.
前記目標回転速度調節部は、前記負荷の検出値に応じた前記目標回転速度の前記調節を行う場合、前記回転速度制御部に設定中の目標回転速度が前記所定の関係において規定される最低の回転速度より遅く、前記負荷の検出値が前記上限値より小さく、かつ、前記負荷の検出値と前記上限値との差が所定のしきい値を超えるならば、前記負荷の検出値と前記上限値との差が前記しきい値より小さくなるまで前記目標回転速度を増速させる、
請求項1乃至9の何れか一項に記載のポンプ装置。
When the target rotational speed adjustment unit performs the adjustment of the target rotational speed according to the detected value of the load, the target rotational speed set in the rotational speed control unit is the lowest specified in the predetermined relationship. If the load detection value is lower than the rotation speed, the load detection value is smaller than the upper limit value, and the difference between the load detection value and the upper limit value exceeds a predetermined threshold, the load detection value and the upper limit Increasing the target rotational speed until the difference from the value is smaller than the threshold value,
The pump apparatus as described in any one of Claims 1 thru | or 9.
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