JP2018178856A - ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ポンプ装置の自吸動作中のケーシングの発熱を抑制する。【解決手段】モータ（２）で回転駆動される羽根車（１６）と、羽根車（１６）の外周を覆うように位置すると共に外郭でポンプ部（１５）を形成するケーシング（１７）と、ポンプ部（１５）から吐出される液体の圧力を検知する圧力センサ（５）と、モータ（２）に流れる電流を検出する電流センサ（３８）と、圧力センサ（５）及び電流センサ（３８）の検出結果に応じてモータ（２）を制御する制御部（３５）とでポンプ装置を構成する。制御部（３５）は、自吸動作完了までのモータの回転数を揚水動作時の回転数より低く抑えるように制御する。【選択図】図４

Description

本発明はポンプ装置に関するものである。

ポンプは一般に、ポンプ部と、ポンプ部を駆動させる電動機と電動機を制御する制御部とを有しており、ポンプ部から吐出された流体が流れる通水路に圧力を検知するための圧力センサと蓄圧のための圧力タンクとで概略構成されている。制御部は圧力センサより発信される圧力情報に基づき、吐出圧力が一定となるよう電動機の回転数を変化させている。

特許文献１には、安価でかつ耐食性に優れた長寿命のポンプ装置が示されている。このポンプ装置は、電動機の回転軸が合成樹脂製のケーシングカバーを通して羽根車に接続されることを特徴としている。

特開２０１２−８７６５７

ポンプは、例えば井戸水源より水を吸上げる際、自吸動作を行うが、水位が高い、吸込管径が太い、吸込管の横引きが長いなどの条件下ではポンプ部が発熱し、揚水不能となる恐れがあった。

また、特許文献１に示すように、ポンプ部を構成するケーシングが樹脂製であるとき、従来の金属製に比べると放熱性が悪くなるため、ポンプ部が発熱するおそれが高くなる。

解決策として「繰返し呼び水を行う」ことや「フロースイッチや流量センサを具備する」ことが挙げられるが、何れも手間やコスト増などの課題があり、有効な手段とは言えなかった。

本発明では、自吸動作中であることを検知することで、安価に上記問題点を解決するポンプを提供することを目的とする。

本発明のポンプ装置は、モータ（２）で回転駆動される羽根車（１６）と、羽根車（１６）の外周を覆うように位置すると共に外郭でポンプ部（１５）を形成するケーシング（１７）と、ポンプ部（１５）から吐出される液体の圧力を検知する圧力センサ（５）と、モータ（２）に流れる電流を検出する電流センサ（３８）と、圧力センサ（５）及び電流センサ（３８）の検出結果に応じてモータ（２）を制御する制御部（３５）を有する。制御部（３５）は、圧力センサ（５）及び電流センサ（３８）の値により自吸動作完了を検知し、自吸動作完了までのモータの回転数を揚水動作時の回転数より低く抑えるように制御する。

本発明によると、吸込環境により発生する自吸動作中のケーシングの発熱を抑制し、速やかな自吸を促す効果を奏する。

本発明の一実施例に係るもので、ポンプ装置の縦断面図である。 図１を紙面右側から見た図である。 図１を紙面上から見た図である。 本発明の一実施例に係るポンプ装置の制御ブロック図である。 本発明の運転動作を時系列的に示した揚水特性図である。

以下、本発明を図面に基づき詳述する。まず、本発明のポンプ装置の概要について図１から図３を引用して説明する。

ポンプ装置は、圧力タンク１と、この圧力タンク１の上に配置されたモータ２と、モータ２の回転数を変化させる速度制御装置が搭載された制御基板３と、モータ２の上に配置されポンプ装置の吐出圧力値の表示や運転圧力等の設定を切替操作できる操作基板４が通信線で制御基板３（制御手段）と接続され、それらをポンプカバー１０が覆う構造である。

ポンプ部１５は、モータ２で回転駆動される羽根車１６と、この羽根車１６を内置するケーシング１７と、ケーシング１７の全面を閉じるケーシングカバー１８を有する。

このポンプ装置は、ウエスコポンプと称するもので、ケーシング１７に吸込口１７（ａ）と吐出口１７（ｂ）を有する。なお、本発明の説明は、代表的ポンプであるウエスコポンプを例示するが、本発明はウエスコポンプに限定されるものでない。

ポンプ部１５の上部には、気水分離室１９が備わる。気水分離室１９は圧力タンク１の流入口に連通するように配置され、ネジ等でポンプ部１５に固定される。

また吸込流路に連通する吸込室２０には逆止弁２１が備わる。この逆止弁２１は吸込口側からケーシング１５側への水の流れを許すが、逆向きの流れを阻止するよう動作する。吸込流路の吸込継手２２は、圧力タンク１に取付けられる。

一方、圧力タンク１の側面には揚水されて加圧された水を水栓へ送水するために設けた配管接続用の吐出フランジ６が接続されている。フランジ６と圧力タンク１はボルト２５により固定されている。

気水分離室１９の上部にはねじ込み式の呼び水給水用栓２３が備わる。この呼び水給水用栓２３を外して呼び水を給水する。

図４は、本発明のポンプ装置の制御ブロック図を示す。制御基板３に搭載される制御部３５は、マイクロコンピュータ３６、モータ２を駆動する駆動回路３７、モータ２に流れる電流を検出する電流センサ３８の検出結果をマイクロコンピュータ３６に入力する電流検出回路３２、および周辺回路で概略構成される。

圧力センサ５は吐出側の水圧を検出する手段であり、検出結果は電気信号として制御部３５に入力され、制御部３５は、圧力変化に応じて自動的に駆動回路３７を介してモータ２の回転数を変化させ、吐出圧力を所定の圧力（制御圧力）に制御する。

次にポンプ装置の動作および本発明が解決する問題点について説明する。ポンプ装置の動作はモータ２を運転することにより行われる。まず、自吸動作が行われ、吸込圧力がポンプ装置から井戸水面までの高さ（吸上高さ）に相当したとき自吸動作が終了し、揚水動作に移行する。

揚水動作では、吸上げられた水がフランジ６を介して水栓に送り出される。水栓が閉じられると、水栓から下流側の圧力が上がり、圧力センサ５が動作しモータ２の運転が停止する。

再び水栓を開くと、圧力センサ５が動作しモータ２を運転させ、吐出圧力が停止圧力に達するまで最大回転数で運転する。

従来のポンプ装置において、自吸動作では、揚水しない状態、かつ最大回転数でモータ２を運転させるため、羽根車１６の回転により発生する熱を放熱させることが出来ず蓄熱してしまう。ポンプ装置、とくにウエスコポンプにおいては、水の粘性により揚水を可能としているが、水は温度に比例し粘度を失う性質を備えているため、ポンプ部１５が発熱することでポンプ性能が著しく低下し、揚水不能に至る。

本発明によると、自吸動作中であることを検知し、モータ２を適正な回転数に調整することで、ポンプ部１５の発熱を抑制し、ポンプ性能を維持することで、速やかに自吸動作を行うことが可能となる。

次に図５を用いて本発明のポンプ部１５の発熱を抑制する制御について説明する。自吸動作中は水を揚水していないため、揚水動作中に比べると電流値と吐出圧力が低くなる。ここで自吸動作から揚水動作に移行する直前の電流値を電流値Ａと定める。

ポンプに電源を投入した際、電流値Ａ未満かつ圧力Ａ未満であれば、自吸動作が完了していないと判断し、回転数Ａにて自吸動作を行う。自吸動作中は時間とともに吸込圧力が徐々に低下し、それに比例して電流値が徐々に増加していく。吸上高さに相当する圧力まで吸込圧力が低下したとき、自吸動作が完了し揚水動作に移行する。このとき、吸込圧力に比例し増加していた電流値が電流値Ａ以上になる。次に揚水動作した瞬間に吐出圧力は上昇し、圧力Ａ以上となるため、自吸動作が完了したと判断し、最大回転数にて揚水運転を継続する。

モータ・・・２、圧力センサ・・・５、羽根車・・・１６、ポンプ部・・・１５、ケーシング・・・１７、制御部・・・３５、駆動回路・・・３７、電流センサ３８

Claims (1)

1. モータで回転駆動される羽根車と、前記羽根車の外周を覆うように位置すると共に外郭でポンプ部を形成するケーシングと、前記ポンプ部から吐出される液体の圧力を検知する圧力センサと、前記モータに流れる電流を検出する電流センサと、前記圧力センサ及び前記電流センサの検出結果に応じて前記モータを制御する制御部を有するポンプ装置において、
   前記制御部は、自吸動作完了までのモータの回転数を揚水動作時のモータの回転数より低く抑えるように制御することを特徴とする、ポンプ装置。

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