JP2015045257A - 多点水位検知フロートと、それを用いた自動運転型水中ポンプ - Google Patents

多点水位検知フロートと、それを用いた自動運転型水中ポンプ Download PDF

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Abstract

【課題】複数のフロートスイッチを設けることなく、一つのフロートスイッチで複数の水位検知を可能とする自動運転型水中ポンプを提供する。【解決手段】モータ3を原動機とする自動運転型水中ポンプにおいて、液位の増減に伴い浮遊姿勢が変化するよう自動運転型水中ポンプに繋留された一つのフロート6内に、屈曲形成された管体10内に移動可能な形態の磁性体11を封入し、該管体の両端に第一と第二のリードスイッチ9A、9Bを装備し、該フロート6の浮遊姿勢の変化に伴い、該磁性体11が、前記第一と第二のリードスイッチ9A、9Bに近接あるいは離隔することで得られる夫々の水位に対応した検知信号に応じて、運転水位h3でモータ3が起動し、停止水位h2でモータ3が停止し、異常水位h5でモータ3が緊急時の運転対応を行うよう構成したことを特徴とする自動運転型水中ポンプ。【選択図】図3

Description

本発明は、水位の変動に伴うフロートスイッチの姿勢変化により水位検知がなされることで、モータの起動および停止の切換えがなされる自動運転型水中ポンプに関するものである。
異常水位、上限水位、下限水位に対応する複数のフロートスイッチをポンプ外部に繋留し、該フロートスイッチの姿勢変化により、ポンプ装置の起動および停止の切換えがなされるよう構成された自動運転型水中ポンプは公知である(例えば、特許文献1参照。)
特開2003−269359号公報
しかし、前記のような構成の自動運転型水中ポンプにおいては、水位に応じた複数のフロートスイッチが必要であるため、コストが高くなるとともに、フロートスイッチの配線等によりポンプの構造が複雑化する上に、フロートスイッチ同士が絡み合い、あるいはフロート同士が干渉しあう為、各フロートスイッチの位置調整が困難であるという問題がある。
そこで、本発明は複数のフロートスイッチを設けることなく、一つのフロートスイッチで複数の水位検知を可能とする自動運転型水中ポンプを提供することを目的とする。
本発明に係る請求項1記載の自動運転型水中ポンプでは、液位の増減に伴い浮遊姿勢が変化するよう自動運転型水中ポンプに繋留された一つのフロート内に、くの字状に屈曲形成されたくの字状管体を具備し、該くの字状管体内には移動可能な形態の磁性体を封入し、該くの字状管体の両端に第一と第二のリードスイッチを装備し、該フロートの浮遊姿勢の変化に伴い、該くの字状管体端部の一方または他方が垂下されることで、該くの字状管体内に封入された磁性体が、該垂下端側のくの字状管体端に装備された第一または第二のリードスイッチに近接することで、当該リードスイッチが磁化されて接点が閉じることでON信号となり、それとは逆に他方リードスイッチは該磁性体から離隔されて磁化が開放され接点が開くことでOFF信号となり、更にまたくの字状管体の両端が上傾位置になることで、該磁性体が前記くの字状の屈曲形成部にて一旦係止保持されて、双方のリードスイッチから離隔されることで磁化が開放され接点が開くことでOFF信号となることから、該フロートの浮遊姿勢の変化に伴う夫々の水位に対応した、第一または第二のリードスイッチの検知信号に応じて、モータの起動または停止が切換えられるよう構成したことを最も主要な特徴とする。
本発明に係る請求項2記載の自動運転型水中ポンプでは、液位の増減に伴い浮遊姿勢が変化するよう自動運転型水中ポンプに繋留された一つのフロート内に、第一と第二の管体内に移動可能な形態の第一と第二の磁性体を封入した、第一と第二の管体の一端にそれぞれ個別に第一と第二のリードスイッチを装備した、第一と第二の管体の反リードスイッチの封止端側をくの字状に対向配設し、該フロートの浮遊姿勢の変化に伴い、該第一または第二の管体のリードスイッチ側の封止端が垂下されることで、当該垂下の管体内に封入された磁性体がリードスイッチに近接することで、当該リードスイッチが磁化されて接点が閉じることでON信号となり、それとは逆に他方の管体のリードスイッチは該磁性体から離隔されて磁化が開放され接点が開くことでOFF信号となり、更にまた第一と第二の管体のリードスイッチ側の双方の封止端が上傾位置になることで、双方の磁性体が同時にリードスイッチから離隔されることで磁化が開放され接点が開くことでOFF信号となることから、該フロートの浮遊姿勢の変化に伴う夫々の水位に対応した、第一または第二のリードスイッチの検知信号に応じて、モータの起動または停止が切換えられるよう構成されている。
本発明の自動運転型水中ポンプによれば、水位の増減に伴い浮遊姿勢が変化するようポンプ外部に繋留された一つのフロート内に、該フロートの浮遊姿勢の変化に伴い、水位検知を行う第一と第二の検知部を有し、該第一と第二の検知部の水位検知結果によりモータの起動および停止の切換えがなされるよう構成することで、一つのフロートスイッチで複数の水位検知を行う事ができるので、コストを低く抑えることができるとともに、フロートスイッチの配線等によるポンプの構造が複雑化せずに、フロートスイッチ同士が絡み合い、あるいはフロート同士が干渉しあう事無く、フロートスイッチの位置調整も容易に行う事が可能となる。
以下、本発明の自動運転型水中ポンプの実施の形態を実施例に基づき、図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施例の形態によりこの発明が限定されるものではない。
図1に示すように、本発明の主ポンプAの自動運転型水中ポンプは、ポンプケーシング1と、自動運転型水中ポンプの外部に繋留され、水位の増減に伴い浮遊姿勢が変化することで水位を検知する一つのフロートスイッチ2aと、ポンプケーシング1の上部に位置し、羽根車を回転させるモータ3と、フロートスイッチ2aの検知信号に応じてモータ3の運転の制御を行う制御部4と、該制御部4を収容するヘッドカバ5から構成される。
そして、本発明の主ポンプAの自動運転型水中ポンプは、一般的に自動交互運転の為に別途副ポンプBを用いて、主ポンプAと副ポンプBの交互運転により液槽内の水の排水を行うよう構成されており、本実施形態では、主ポンプAが2回に1回の割合で運転開始するよう、一回運転するごとに運転モードと停止モードを切り替える設定がなされている。
主ポンプAは一つのフロートスイッチ2aを具備し、副ポンプBは二つのフロートスイッチ2bおよび2cを具備しており、主ポンプAのフロートスイッチ2aは異常水位h5と主ポンプAの運転水位h3および停止水位h2を検知し、副ポンプBのフロートスイッチ2bは副ポンプBの運転水位h4を検知し、フロートスイッチ2cは副ポンプBの停止水位h1を検知するように構成されており、夫々の検知水位の位置関係は、主ポンプAの停止水位h2は副ポンプBの停止水位h1よりも高い位置に設定されており、副ポンプBの運転水位h4は主ポンプAの運転水位h3よりも高い位置に設定されており、また、異常水位h5は副ポンプBの運転水位h4より高い位置に設定されている。
前記各フロートスイッチ2a,2b,2cの検知水位の配置関係において、正常な槽内流入時における主ポンプAと副ポンプBの運転の動作態様について図1と図2を用いて説明すると、先ず主ポンプAが運転モードである場合、水位が漸増し、副ポンプBの停止水位h1、主ポンプAの停止水位h2の順に水位が増し、主ポンプAの運転水位h3に到達すると、主ポンプAが起動し(P1)、排水が開始されることで主ポンプAの運転水位h3から低下して、主ポンプAの停止水位h2を下回ることで、主ポンプAは停止する(P2)と共に、停止モードで待機する。
そして、水位が漸増して主ポンプAの運転水位h3に到達されるが、主ポンプAは停止モードであることから、主ポンプAは起動することなく停止状態が継続される(P3)ので、さらに水位が上昇して副ポンプBの運転水位h4に到達すると、副ポンプBが起動し(P4)、排水が開始されることで水位が低下し、水位は異常水位h5に到達することなく順次低下し、主ポンプAの運転水位h3からさらに低下して、主ポンプAの停止水位h2を下回ることで主ポンプAは運転モードに切替られて停止状態を継続しながら待機し、さらに水位が副ポンプBの停止水位h1を下回ることで、副ポンプBは停止する(P5)。
再び水位が漸増して主ポンプAの運転水位h3に到達すると運転モード待機中の主ポンプAが起動し(P6)、排水が開始されることで主ポンプAの運転水位h3から低下して、主ポンプAの停止水位h2を下回ることで、主ポンプAは停止する(P2)と共に、停止モードで待機することとなり、前述の如く自動的に主ポンプAと副ポンプBが交互に運転と停止を繰り返す交互運転が行われる。
次に異常な槽内流入時の場合において、主ポンプAが停止モードで待機している場合、液槽内の水位が漸増し、副ポンプBの停止水位h1、主ポンプAの停止水位h2の順に水位が増し、主ポンプAの運転水位h3に到達するが、主ポンプAは起動することなく停止状態が継続される(P3)ので、水位が上昇して副ポンプBの運転水位h4に到達すると、副ポンプBが起動し(P4)、排水が開始されるが、液槽内への流入量が副ポンプBの排水量を上回る異常時では、液槽内の水位が上昇し続ける事となり、液槽内の水位が異常水位h5にまで達すると主ポンプAも起動し(P7)、主ポンプAと副ポンプBの双方のポンプによる排水が行われることで、液槽内の水位が低下して主ポンプAの停止水位h2を下回るまでは主ポンプAと副ポンプBの双方のポンプは運転を継続し、該停止水位h2を下回ると主ポンプAは運転を停止する(P8)と共に運転モードで待機するが、副ポンプBはそのまま運転され、さらに水位がh1を下回ると副ポンプBの運転が停止する(P9)。
そして、主ポンプAが運転モードで待機している場合、液槽内の水位が漸増し、副ポンプBの停止水位h1、主ポンプAの停止水位h2の順に水位が増し、主ポンプAの運転水位h3に到達すると、主ポンプAが起動し(P1orP6)、排水が開始されるが、液槽内への流入量が主ポンプAの排水量を上回る異常時では、液槽内の水位が上昇し続ける事となり、液槽内の水位が副ポンプBの運転水位h4に到達すると、副ポンプBも起動し(P4)、主ポンプAと副ポンプBの双方のポンプによる排水が行われることで、液槽内の水位が低下して主ポンプAの停止水位h2を下回るまでは主ポンプAと副ポンプBの双方のポンプは運転を継続し、該停止水位h2を下回ると主ポンプAの運転が停止する(P8)と共に停止モードで待機するが、副ポンプBはそのまま運転され、さらに水位がh1を下回ると副ポンプBの運転が停止する(P9)。
更にまた、前記主ポンプAと、副ポンプBの双方のポンプによる排水が行われても、更に液槽内の水位が増し、異常水位h5に到達した場合の別対応の実施例として、例えば液槽内への流入量が異常である旨の警報を発したり、液槽内への流入を止める事や、更に他のポンプを運転させる等の制御を行うこともできる。
以上のような構成の自動運転型水中ポンプに基づき、本発明の主ポンプAに適用されるフロートスイッチ2aについて、実施例を以下に説明する。
図3において、実施例1における主ポンプAのフロートスイッチ2aは、電線挿入口7からの挿入電線8により繋留され水位の増減に伴い浮遊姿勢が変化するようにした中空密閉状のフロート6、フロートスイッチ2aの浮遊姿勢の変更に伴い接点が開閉される第一のリードスイッチ9Aおよび第二のリードスイッチ9B、くの字状に屈曲形成されたくの字状管体10の両端に、例えば該両端部分を封止するストッパ12外端面、或いはくの字状管体10の両端外周面に、該第一のリードスイッチ9Aおよび第二のリードスイッチ9Bが装備されたくの字状管体10、該くの字状管体10内に封入されフロートスイッチ2aの浮遊姿勢の変更に伴い前記くの字状管体10内を移動する磁性体11、くの字状管体10の両端部分を封止するストッパ12から構成される。
例えば、磁性体11は、くの字状管体10内を転動して移動しやすいよう球体形状や、くの字状管体10内を滑って移動しやすいようラグビーボール状をしている事が望ましい。
第一のリードスイッチ9Aおよび第二のリードスイッチ9Bは、それぞれ磁化されて接点が閉じ、磁化が解除されて接点が開くよう構成されており、図1と図3におけるフロートスイッチ2aの各水位における第一のリードスイッチ9Aおよび第二のリードスイッチ9Bの接点の開閉状態を表1に示す。
Figure 2015045257
従って、液槽内の水位が主ポンプAの停止水位h2にある場合、フロートスイッチ2aは、第一のリードスイッチ9Aの接点が開いており(OFF)、第二の接点が閉じている状態であり(ON)、液槽内の水位が主ポンプAの運転水位h3にある場合、フロートスイッチ2aは、第一のリードスイッチ9Aおよび第二のリードスイッチ9Bの接点が共に開いている状態であり(OFF)、液槽内の水位が異常水位h5にある場合、フロートスイッチ2aは、第一のリードスイッチ9Aの接点が閉じており(ON)、第二のリードスイッチ9Bの接点が開いている状態(OFF)となるよう構成されている。
液槽内の水位が主ポンプAの停止水位h2にある場合、例えば図3(A)に示すようにフロートスイッチ2aが真下に垂れ下がっており、くの字状管体10は、第一のリードスイッチ9A側が上傾姿勢となり、第二のリードスイッチ9B側が立設しているので、磁性体11は重力により第一のリードスイッチ9Aから離隔し、第二のリードスイッチ9Bに接近するよう移動して、第二のリードスイッチ9B側のストッパ12にて停止するので、第一のリードスイッチ9Aの接点は開いた状態となるが、第二のリードスイッチ9Bの接点は閉じた状態となり、このように第二のリードスイッチ9Bの接点のみが閉じた状態にある場合、フロートスイッチ2aにより液槽内の水位は主ポンプAの停止水位h2である事が検知される。
しかし、液槽内の水位が漸増し、主ポンプAの運転水位h3に到達すると、例えば図3(B)に示すようにフロートスイッチ2aは上傾姿勢となり、それに伴いスイッチ保持筒10の第二のリードスイッチ9B側が上に傾き、くの字状管体10の両端は上傾姿勢となるので、磁性体11は重力により下向きに移動し、スイッチ保持筒10の屈曲部にて一旦係止保持されることで移動を停止し、磁性体11は第一のリードスイッチ9Aと第二のリードスイッチ9Bから離隔しているので第一のリードスイッチ9Aの接点は開いた状態を維持するとともに、第二のリードスイッチ9Bの接点も開いた状態となり、このように第一のリードスイッチ9Aの接点と、第二のリードスイッチ9Bの接点がともに開いた状態になると、フロートスイッチ2aにより液槽内の水位が運転水位h3に到達した事が検知され、主ポンプAが起動し、排水が開始される。
さらに水位が増し、異常水位h5に到達すると、例えば図3(C)に示すように、フロートスイッチ2aは図3(A)の状態から反転状態の姿勢となって真上を向き、スイッチ保持筒10の第二のリードスイッチ9B側が垂下し、第一のリードスイッチ9A側が下傾姿勢となるので、磁性体11は、重力によりくの字状管体10の屈曲部を乗り越え、第二のリードスイッチ9Bから離隔し、第一のリードスイッチ9Aに接近するよう移動し、第一のリードスイッチ9A側のストッパ12にて停止するので、第一のリードスイッチ9Aの接点は閉じた状態となるが、第二のリードスイッチ9Bの接点は開いた状態を維持し、このように第一のリードスイッチ9Aの接点のみが閉じた状態になると、フロートスイッチ2aにより液槽内の水位が主ポンプに異常水位h5に到達した事が検知され、前記段落番号0018乃至0020記載のように、主ポンプAと副ポンプBは適正に緊急時の運転対応を行う。
図4において、実施例2における主ポンプAのフロートスイッチ2aは、第一のリードスイッチ9Aと第二のリードスイッチ9Bをそれぞれ個別に装備され、両端にストッパ12が設けられ封止された第一の管体10Aと第二の管体10Bを有し、該第一と第二の管体10A,10Bの反リードスイッチ側端部をくの字状に対向配設し、該第一の管体10Aと第二の管体10Bの内部に第一の磁性体11Aおよび第二の磁性体11Bをそれぞれ移動可能に設けている構成が実施例1における主ポンプAのフロートスイッチ2aと相違し、その他の構成において共通する。
そのため、実施例1と共通する構成についてはその説明を省略し、同一の符号を用いて以下実施例2の説明を行う。
フロートスイッチ2aの各水位における第一のリードスイッチ9Aおよび第二のリードスイッチ9Bの接点の開閉状態についても、前記表1と同様であり、第一のリードスイッチ9Aおよび第二のリードスイッチ9Bは、それぞれ磁化されて接点が閉じ、磁化が解除されて接点が開くよう構成されており、液槽内の水位が停止水位h2にある場合、例えば図4(A)に示すようにフロートスイッチ2aが真下に垂れ下がっており、第一の管体10Aが上傾姿勢となり、第二の管体10Bが立設しているので、重力により第一の磁性体11Aは第一のリードスイッチ9Aとは離隔する方向に移動し、対向端側のストッパ12にて停止するため、第一のリードスイッチ9Aの接点は開いた状態となり、第二の磁性体11Bは第二のリードスイッチ9Bに接近する方向へ移動して第二のリードスイッチ9B側のストッパ12にて停止し、第二のリードスイッチ9Bの接点は閉じた状態となり、このように第二のリードスイッチ9Bの接点のみが閉じた状態にある場合、フロートスイッチ2aにより液槽内の水位は停止水位h2である事が検知される。
しかし、液槽内の水位が漸増し、主ポンプAの運転水位h3に到達すると、例えば図4(B)に示すようにフロートスイッチ2aは上傾姿勢となり、それに伴い第一の管体10Aと、第二の管体10Bの双方が上傾姿勢となるので、重力により第一の磁性体11Aは対向端側のストッパ12での停止状態を維持し、第二の磁性体11Bは第二のリードスイッチ9Bから離隔する方向に移動し、対向端側のストッパ12にて停止するため、第一のリードスイッチ9Aの接点と、第二のリードスイッチ9Bの接点はともに開いた状態となり、このように第一の磁性体11Aと第二の磁性体11Bが同時に対向端側のストッパ12にて一旦係止保持され、第一のリードスイッチ9Aの接点と、第二のリードスイッチ9Bの接点がともに開いた状態になると、フロートスイッチ2aにより液槽内の水位が運転水位h3に到達した事が検知され、主ポンプAが起動し、排水が開始される。
さらに水位が増し、異常水位h5に到達すると、例えば図4(C)に示すように、フロートスイッチ2aは図4(A)の状態から反転状態の姿勢となって真上を向き、第二の管体10Bが垂下し、第一の管体10Aが下傾姿勢となるので、重力により第二の磁性体11Bは第二のスイッチ保持筒10Bの対向端側のストッパ12にて停止する状態を維持し、第一の磁性体11Aは第一のリードスイッチ9Aに接近する方向へ移動し、第一のリードスイッチ9A側のストッパ12にて停止するので、第一のリードスイッチ9Aの接点は閉じた状態となるが、第二のリードスイッチ9Bの接点は開いた状態を維持し、このように第一のリードスイッチ9Aの接点のみが閉じた状態になると、フロートスイッチ2aにより液槽内の水位が主ポンプに異常水位h5に到達した事が検知され、前記段落番号0018乃至0020記載のように、主ポンプAと副ポンプBは適正に緊急時の運転対応を行う。
本発明に係る自動運転型水中ポンプの一実施形態を示す模式図である。 図1に示す自動運転型水中ポンプの動作を槽内の水位の変化を示すタイミングチャートである。 実施例1の各水位におけるフロートスイッチの状態を示す断面図であり、(A)は停止水位h2の状態を示し、(B)は運転水位h3の状態を示し、(C)は異常水位h5の状態を示す。 実施例2の各水位におけるフロートスイッチの状態を示す断面図であり、(A)は停止水位h2の状態を示し、(B)は運転水位h3の状態を示し、(C)は異常水位h5の状態を示す。
3 モータ
6 フロート
9A 第一のリードスイッチ
9B 第二のリードスイッチ
10 くの字状管体
10A 第一の管体
10B 第二の管体
11 磁性体
11A 第一の磁性体
11B 第二の磁性体

Claims (2)

  1. モータを原動機とする自動運転型水中ポンプにおいて、液位の増減に伴い浮遊姿勢が変化するよう自動運転型水中ポンプに繋留された一つのフロート内に、くの字状に屈曲形成されたくの字状管体を具備し、該くの字状管体内には移動可能な形態の磁性体を封入し、該くの字状管体の両端に第一と第二のリードスイッチを装備し、該フロートの浮遊姿勢の変化に伴い、該くの字状管体端部の一方または他方が垂下されることで、該くの字状管体内に封入された磁性体が、該垂下端側のくの字状管体端に装備された第一または第二のリードスイッチに近接することで、当該リードスイッチが磁化されて接点が閉じることでON信号となり、それとは逆に他方リードスイッチは該磁性体から離隔されて磁化が開放され接点が開くことでOFF信号となり、更にまたくの字状管体の両端が上傾位置になることで、該磁性体が前記くの字状の屈曲形成部にて一旦係止保持されて、双方のリードスイッチから離隔されることで磁化が開放され接点が開くことでOFF信号となることから、該フロートの浮遊姿勢の変化に伴う夫々の水位に対応した、第一または第二のリードスイッチの検知信号に応じて、モータの起動または停止が切換えられるよう構成されることを特徴とする自動運転型水中ポンプ。
  2. モータを原動機とする自動運転型水中ポンプにおいて、液位の増減に伴い浮遊姿勢が変化するよう自動運転型水中ポンプに繋留された一つのフロート内に、第一と第二の管体内に移動可能な形態の第一と第二の磁性体を封入した、第一と第二の管体の一端にそれぞれ個別に第一と第二のリードスイッチを装備した、第一と第二の管体の反リードスイッチの封止端側をくの字状に対向配設し、該フロートの浮遊姿勢の変化に伴い、該第一または第二の管体のリードスイッチ側の封止端が垂下されることで、当該垂下の管体内に封入された磁性体がリードスイッチに近接することで、当該リードスイッチが磁化されて接点が閉じることでON信号となり、それとは逆に他方の管体のリードスイッチは該磁性体から離隔されて磁化が開放され接点が開くことでOFF信号となり、更にまた第一と第二の管体のリードスイッチ側の双方の封止端が上傾位置になることで、双方の磁性体が同時にリードスイッチから離隔されることで磁化が開放され接点が開くことでOFF信号となることから、該フロートの浮遊姿勢の変化に伴う夫々の水位に対応した、第一または第二のリードスイッチの検知信号に応じて、モータの起動または停止が切換えられるよう構成されることを特徴とする自動運転型水中ポンプ。
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