JP2020007909A - Pump device and control method of pump device - Google Patents

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陽一 富永
Yoichi Tominaga
陽一 富永
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Abstract

To solve such a problem that a conventional control method of a pump has a risk of erroneously detecting clogging of foreign matters in the pump since the control method does not discriminate between reduction of the number of revolutions of the pump due to the clogging of the foreign matters and the reduction due to reduction of electric power supplied to the pump.SOLUTION: A pump device 1 has a pump part 20 having a motor 21, and a control device 32. The control device has a drive circuit part 31 supplying power to the motor, and a control part controlling the drive circuit part. At least one of the pump part and the control device has a detection part 33 detecting a physical quantity relating to a load of the motor. The control part determines presence or absence of abnormality on the basis of the physical quantity detected by the detection part, and controls the drive circuit part in a normal-time control mode when determining that the pump is normal, and controls the drive circuit part in the abnormal-time control mode when determining that the pump is abnormal.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ポンプ装置及びポンプ装置の制御方法に関する。   The present invention relates to a pump device and a control method for the pump device.

特許文献1で開示されるポンプの制御方法は、ポンプの回転数に基づいて、ポンプの羽根車に絡みついた異物の詰まりを検出する。   The pump control method disclosed in Patent Literature 1 detects clogging of a foreign object entangled in an impeller of a pump based on the rotation speed of the pump.

特開2006−29222号公報JP 2006-29222 A

しかし、ポンプに供給される電力が減少した場合でもポンプの回転数は下がる。特許文献1で開示されるポンプの制御方法は、ポンプの回転数が下がった場合に、異物の詰まりによってポンプの回転数が下がったのか、ポンプに供給される電力の減少によってポンプの回転数が下がったのか、を区別していない。そのため、特許文献1で開示されるポンプの制御方法は、異物の詰まりを誤検出するおそれがある。   However, even when the power supplied to the pump decreases, the rotation speed of the pump decreases. In the pump control method disclosed in Patent Document 1, when the rotation speed of the pump decreases, whether the rotation speed of the pump decreases due to clogging of foreign matter or the rotation speed of the pump decreases due to a decrease in power supplied to the pump. Did not distinguish whether fell. Therefore, the pump control method disclosed in Patent Literature 1 may erroneously detect foreign matter clogging.

以上の点に鑑みて、本発明は、異常の誤検出を防止することができるポンプ装置及びポンプ装置の制御方法を提供する。   In view of the above, the present invention provides a pump device and a control method of the pump device that can prevent erroneous detection of an abnormality.

本発明の例示的なポンプ装置は、モータを有するポンプ部と、制御装置と、を有する。前記制御装置は、前記モータに対して通電を行う駆動回路部と、前記駆動回路部を制御する制御部と、を有する。前記ポンプ部及び前記制御装置の少なくともいずれか一方は、前記モータの負荷に関する物理量を検出する検出部を有する。前記制御部は、前記検出部によって検出された物理量に基づいて異常の有無を判定し、正常であると判定した場合に正常時制御モードで前記駆動回路部を制御し、異常であると判定した場合に異常時制御モードで前記駆動回路部を制御する。   An exemplary pump device of the present invention includes a pump unit having a motor and a control device. The control device includes a drive circuit unit that energizes the motor, and a control unit that controls the drive circuit unit. At least one of the pump unit and the control device has a detection unit that detects a physical quantity related to the load of the motor. The control unit determines the presence or absence of an abnormality based on the physical quantity detected by the detection unit, controls the drive circuit unit in the normal control mode when it is determined that it is normal, determined that there is an abnormality In this case, the drive circuit section is controlled in the abnormal time control mode.

本発明の例示的な制御方法は、モータを有するポンプ部と、前記モータに対して通電を行う駆動回路部と、を有するポンプ装置の制御方法であって、前記モータの負荷に関する物理量を検出する第1ステップと、検出された物理量に基づいて異常の有無を判定する第2ステップと、前記第2ステップでの判定結果を用い、前記駆動回路部を制御する第3ステップと、を有する。   An exemplary control method according to the present invention is a control method for a pump device including a pump unit having a motor and a drive circuit unit that energizes the motor, and detects a physical quantity related to a load of the motor. The method includes a first step, a second step of determining the presence or absence of an abnormality based on the detected physical quantity, and a third step of controlling the drive circuit unit using a result of the determination in the second step.

例示的な本発明によれば、異常の誤検出を防止することができるポンプ装置及びポンプ装置の制御方法を提供することができる。   According to an exemplary embodiment of the present invention, it is possible to provide a pump device and a control method of the pump device that can prevent erroneous detection of an abnormality.

図1は、本発明の実施形態に係るポンプ装置の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a pump device according to an embodiment of the present invention. 図2は、本発明の実施形態に係るポンプ装置が有するポンプ部及びその周辺の構成を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of a pump unit and its periphery of the pump device according to the embodiment of the present invention. 図3は、制御部の動作の一例を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of the operation of the control unit. 図4は、本発明の例示的な実施形態に係るポンプ装置の第1変形例を説明するためのブロック図である。FIG. 4 is a block diagram for explaining a first modification of the pump device according to the exemplary embodiment of the present invention. 図5は、第1変形例における制御部の動作の一例を示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of the operation of the control unit according to the first modification. 図6は、本発明の例示的な実施形態に係るポンプ装置の第2変形例を説明するためのブロック図である。FIG. 6 is a block diagram for explaining a second modification of the pump device according to the exemplary embodiment of the present invention.

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

<1.駆動装置の概略>
まず、本発明の例示的な実施形態に係るポンプ装置の概略構成について説明する。図1は、本発明の実施形態に係るポンプ装置1の構成を示すブロック図である。電源部10はポンプ装置1に電力を供給する。ポンプ装置1は、ポンプ部20と、制御装置30とを有する。
<1. Outline of driving device>
First, a schematic configuration of a pump device according to an exemplary embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a pump device 1 according to an embodiment of the present invention. The power supply unit 10 supplies power to the pump device 1. The pump device 1 has a pump unit 20 and a control device 30.

本実施形態では、電源部10は、自然エネルギーを利用して発電する。電源部10がポンプ装置1に電力を供給するので、本実施形態のポンプ装置1は、電力インフラが整っていない地域でも利用することができる。   In the present embodiment, the power supply unit 10 generates power using natural energy. Since the power supply unit 10 supplies power to the pump device 1, the pump device 1 of the present embodiment can be used even in an area where power infrastructure is not prepared.

電源部10は、例えば、太陽光発電装置、風力発電装置、波力発電装置、及び地熱発電装置のうちのいずれかであってよい。なお、波力発電装置は、海水等の波のエネルギーを利用して発電する装置である。   The power supply unit 10 may be, for example, any one of a solar power generation device, a wind power generation device, a wave power generation device, and a geothermal power generation device. The wave power generation device is a device that generates power using energy of waves such as seawater.

電源部10は、自然エネルギーを利用する発電装置を複数種類含んでもよい。本実施形態では、電源部10は太陽光発電装置である。   The power supply unit 10 may include a plurality of types of power generation devices that use natural energy. In the present embodiment, the power supply unit 10 is a solar power generation device.

ポンプ部20はモータ21を有する。本実施形態では、モータ21はブラシレスモータである。図2は、本発明の実施形態に係るポンプ装置1が有するポンプ部20及びその周辺の構成を示す模式図である。図2に示すように、ポンプ部20は、モータ21に接続されるインペラ部22を有する。インペラ部22は、モータ21の駆動によって回転する羽根(不図示)を有する。   The pump section 20 has a motor 21. In the present embodiment, the motor 21 is a brushless motor. FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of the pump unit 20 and its surroundings of the pump device 1 according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the pump section 20 has an impeller section 22 connected to a motor 21. The impeller section 22 has blades (not shown) that are rotated by driving the motor 21.

ポンプ装置1は、インペラ部22に接続される流水ケーブル40と、貯水槽41とを有する。ポンプ部20は、例えば地中の水源に浸される。ポンプ装置1は、インペラ部22が有する羽根の回転によって水を吸い上げる。吸い上げられた水は、流水ケーブル40を通って地上に汲み上げられる。汲み上げられた水は、貯水槽41に貯められる。   The pump device 1 has a running water cable 40 connected to the impeller section 22 and a water storage tank 41. The pump unit 20 is immersed in an underground water source, for example. The pump device 1 sucks up water by rotation of the impeller of the impeller section 22. The sucked water is pumped to the ground through the flowing water cable 40. The pumped water is stored in a water storage tank 41.

制御装置30は、ポンプ部20と電気ケーブルで接続され、地上に配置される。制御装置30は、入力装置(不図示)からの指令によって駆動する。入力装置は、例えば、制御装置30を収容する筐体に設けられてもよいし、リモートコントローラであってもよい。入力装置は、例えば、制御装置30のオンとオフとを切り替える電源スイッチを有してよい。また、入力装置は、制御装置30を操作する複数の入力キーを有してよい。入力キーは、例えばボタン或いはタッチパネル等であってよい。   The control device 30 is connected to the pump unit 20 by an electric cable, and is arranged on the ground. The control device 30 is driven by a command from an input device (not shown). The input device may be provided, for example, in a housing that accommodates the control device 30, or may be a remote controller. The input device may include, for example, a power switch that switches the control device 30 on and off. The input device may include a plurality of input keys for operating the control device 30. The input key may be, for example, a button or a touch panel.

<2.制御装置の詳細>
制御装置30は、駆動回路部31と、制御部32と、検出部33と、報知部34とを有する。本実施形態では、駆動回路部31、制御部32、検出部33、及び報知部34は1つの制御ボックスの中に収容される。本実施形態では、報知部34は表示装置である。例えば報知部34が液晶表示装置である場合には表示画面が制御ボックスの外部から視認可能な位置に設置され、例えば報知部34がLED(Light Emitting Diode)表示装置である場合にはLEDの発光部が制御ボックスの外部から視認可能な位置に設置される。
<2. Details of control device>
The control device 30 includes a drive circuit unit 31, a control unit 32, a detection unit 33, and a notification unit 34. In the present embodiment, the drive circuit unit 31, the control unit 32, the detection unit 33, and the notification unit 34 are housed in one control box. In the present embodiment, the notification unit 34 is a display device. For example, when the notification unit 34 is a liquid crystal display device, the display screen is installed at a position visible from the outside of the control box. For example, when the notification unit 34 is an LED (Light Emitting Diode) display device, the LED emits light. The unit is installed at a position visible from the outside of the control box.

駆動回路部31は、電源部10から供給される電力を変換してポンプ部20に三相交流電力を供給する。本実施形態では、駆動回路部31は、PWM(Pulse Width Modulation)制御方式のインバータである。   The drive circuit unit 31 converts the power supplied from the power supply unit 10 and supplies the three-phase AC power to the pump unit 20. In the present embodiment, the drive circuit unit 31 is a PWM (Pulse Width Modulation) control type inverter.

制御部32は、駆動回路部31を制御する制御信号を出力する。本実施形態では、制御部32は、駆動回路部31をPWM信号によって制御する。制御部32は、モータ21の回転数を検知してモータ21の回転数が最大になるように駆動回路部31を制御する。本実施形態では、制御部32は、検出部33から検出されるモータ電流信号を用いてモータ21の回転数を検知する。また、本実施形態では、制御部32は、CPU(Central Processing Unit)32a及びメモリ32bを有するマイコンである。メモリ32bは、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)を有する。ROMには、モータ21の駆動を制御するために必要なプログラム及びデータが記憶されている。なお、CPU32aがメモリ32bに記憶されたプログラムを実行することで実現される機能のうち一部又は全部を、ソフトウェアを用いないハードウェアで実現してもよい。すなわち、制御部32は、マイコンとソフトウェアを用いないハードウェアとによって構成されてもよく、ソフトウェアを用いないハードウェアのみによって構成されてもよい。ソフトウェアを用いないハードウェアとしては、例えばASIC(Application Specific Integrated Circuit)等がある。   The control unit 32 outputs a control signal for controlling the drive circuit unit 31. In the present embodiment, the control unit 32 controls the drive circuit unit 31 with a PWM signal. The control unit 32 detects the rotation speed of the motor 21 and controls the drive circuit unit 31 so that the rotation speed of the motor 21 is maximized. In the present embodiment, the control unit 32 detects the rotation speed of the motor 21 using the motor current signal detected from the detection unit 33. In the present embodiment, the control unit 32 is a microcomputer having a CPU (Central Processing Unit) 32a and a memory 32b. The memory 32b has a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory). The ROM stores programs and data necessary for controlling the driving of the motor 21. Note that some or all of the functions realized by the CPU 32a executing the programs stored in the memory 32b may be realized by hardware that does not use software. That is, the control unit 32 may be constituted by a microcomputer and hardware not using software, or may be constituted only by hardware not using software. Examples of hardware that does not use software include an ASIC (Application Specific Integrated Circuit).

検出部33は、モータ21の負荷に関する物理量を検出し、前記検出結果に関する検出信号を出力する。物理量とは、定められた物理単位の倍数として表すことができる量のことであり、例えば電流値、電圧値などである。本実施形態の一例として、検出部33は、前記物理量としてモータ21に対して通電される駆動電流とモータ21が回転した時に発生する逆起電流を合算した値であるモータ電流を検出し、前記検出信号であるモータ電流信号を出力する。また、本実施形態の一例として、検出部33は、シャント抵抗を用いて構成された電流測定回路である。検出部33で用いられるシャント抵抗は、駆動回路部31から電源部10へと繋がるグラウンド上に設置される。検出部33は、シャント抵抗に代えて、電流センサであってもよい。   The detection unit 33 detects a physical quantity related to the load of the motor 21 and outputs a detection signal related to the detection result. The physical quantity is a quantity that can be expressed as a multiple of a predetermined physical unit, such as a current value and a voltage value. As an example of the present embodiment, the detection unit 33 detects a motor current that is a value obtained by adding a drive current supplied to the motor 21 and a back electromotive current generated when the motor 21 rotates as the physical quantity, A motor current signal, which is a detection signal, is output. In addition, as an example of the present embodiment, the detection unit 33 is a current measurement circuit configured using a shunt resistor. The shunt resistor used in the detection unit 33 is provided on a ground connected from the drive circuit unit 31 to the power supply unit 10. The detection unit 33 may be a current sensor instead of the shunt resistor.

報知部34は、制御部32によって異常があると判定された場合に異常を報知する。これにより、ポンプ装置1の使用者は、ポンプ装置1に異常が発生した場合にポンプ装置1に異常が発生したことを認識することができる。本実施形態では、報知部34は、前記制御部によって異常があると所定時間継続して判定された場合に異常を報知する。例えば報知部34が液晶表示装置である場合には報知部34は表示画面にエラーメッセージを表示することにより異常を報知し、例えば報知部34がLED表示装置である場合には報知部34は点灯又は点滅することにより異常を報知する。   The notification unit 34 notifies the abnormality when the control unit 32 determines that there is an abnormality. Thereby, the user of the pump device 1 can recognize that the abnormality has occurred in the pump device 1 when the abnormality has occurred in the pump device 1. In the present embodiment, the notification unit 34 notifies the abnormality when the control unit continuously determines that there is an abnormality for a predetermined time. For example, when the notification unit 34 is a liquid crystal display device, the notification unit 34 notifies an abnormality by displaying an error message on a display screen. For example, when the notification unit 34 is an LED display device, the notification unit 34 is turned on. Alternatively, the abnormality is notified by blinking.

<3.制御モードの詳細>
制御部32は、検出部33によって検出されたモータ21の負荷に関する物理量に基づいて異常の有無を判定し、正常であると判定した場合に正常時制御モードで駆動回路部31を制御し、異常であると判定した場合に異常時制御モードで駆動回路部31を制御する。モータ21の負荷に関する物理量とは、例えば、モータ電流の値である。ここで、モータ21に供給される電力が変動すれば、モータ21の負荷に関する物理量も変動する。よって、モータ21の負荷に関する物理量を検出すれば、モータ21に供給される電力が変動しても、誤検出せず異常を検出することができる。
<3. Details of control mode>
The control unit 32 determines the presence or absence of an abnormality based on the physical quantity related to the load of the motor 21 detected by the detection unit 33, and controls the drive circuit unit 31 in the normal control mode when it is determined that the abnormality is normal. When it is determined that the driving circuit unit 31 is in the abnormal state, the driving circuit unit 31 is controlled in the abnormal time control mode. The physical quantity related to the load of the motor 21 is, for example, a value of a motor current. Here, if the power supplied to the motor 21 changes, the physical quantity related to the load of the motor 21 also changes. Therefore, if the physical quantity related to the load of the motor 21 is detected, even if the power supplied to the motor 21 fluctuates, an abnormality can be detected without erroneous detection.

図3は、制御部32の動作の一例を示すフローチャートである。制御装置30の電源がオンされると、図3に示すフローチャートの動作が開始される。また、制御装置30の電源がオンされると、駆動回路部31及び検出部33の動作も開始される。制御部32、駆動回路部31、及び検出部33は制御装置30の電源がオフされるまで動作を継続する。   FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of the operation of the control unit 32. When the power of the control device 30 is turned on, the operation of the flowchart shown in FIG. 3 is started. When the power of the control device 30 is turned on, the operations of the drive circuit unit 31 and the detection unit 33 are also started. The control unit 32, the drive circuit unit 31, and the detection unit 33 continue to operate until the power of the control device 30 is turned off.

制御部32は、図3に示すステップS1〜S5の処理を実行している間、正常時制御モードで駆動回路部31を制御する。制御部32は、図3に示すステップS11〜S14の処理を実行している間、間欠駆動モードで駆動回路部31を制御する。制御部32は、図3に示すステップS21〜S23の処理を実行している間、逆回転モードで駆動回路部31を制御する。制御部32は、図3に示すステップS31〜S32の処理を実行している間、保護モードで駆動回路部31を制御する。間欠駆動モード、逆回転モード、及び保護モードはそれぞれ異常時制御モードに属する。間欠駆動モード、逆回転モード、及び保護モードの具体的な動きは、後段で説明する。   The control unit 32 controls the drive circuit unit 31 in the normal control mode while executing the processing of steps S1 to S5 shown in FIG. The control unit 32 controls the drive circuit unit 31 in the intermittent drive mode while performing the processing of steps S11 to S14 shown in FIG. The control unit 32 controls the drive circuit unit 31 in the reverse rotation mode while performing the processing of steps S21 to S23 illustrated in FIG. The control unit 32 controls the drive circuit unit 31 in the protection mode while performing the processes of steps S31 to S32 illustrated in FIG. Each of the intermittent drive mode, the reverse rotation mode, and the protection mode belongs to the abnormality control mode. Specific operations of the intermittent drive mode, the reverse rotation mode, and the protection mode will be described later.

制御装置30の電源がオンされると、制御部32の制御によって、駆動回路部31はモータ21を第1の回転方向で回転させる(ステップS1)。モータ21が第1の回転方向で回転すると、インペラ部22の羽根の回転によって水を吸い上げる。   When the power of the control device 30 is turned on, the drive circuit unit 31 rotates the motor 21 in the first rotation direction under the control of the control unit 32 (step S1). When the motor 21 rotates in the first rotation direction, water is sucked up by the rotation of the blades of the impeller unit 22.

次に、制御部32は、モータ電流からモータ21の回転数を算出し、後述するステップS3で用いる閾値をモータ21の回転数に応じて変更する(ステップS2)。ここで、閾値とは、モータ21が過負荷状態であるか否かを判定するための基準値である。モータ電流を大きくすればモータ21の回転数が大きくなるので、本実施形態では、制御部32は、モータ21の回転数が大きいほど閾値を大きくする。   Next, the control unit 32 calculates the rotation speed of the motor 21 from the motor current, and changes the threshold value used in step S3 described later according to the rotation speed of the motor 21 (step S2). Here, the threshold value is a reference value for determining whether the motor 21 is in an overload state. Since the rotation speed of the motor 21 increases as the motor current increases, in the present embodiment, the control unit 32 increases the threshold value as the rotation speed of the motor 21 increases.

その後、制御部32は、検出部33によって検出されたモータ電流が閾値より小さいか否かを判定する(ステップS3)。つまり、ステップS3では、モータ21が過負荷であるか否かを判定している。本実施形態では、制御部32は、検出部33によって検出されたモータ電流の実効値が閾値より大きいか否かを判定する。インペラ部22が異物によって詰まっている場合、モータ21の回転数が下がり、モータ電流が高くなる。したがって、ステップS3の判定によって、インペラ部22が異物によって詰まっているか否かを判定することができる。   Thereafter, the control unit 32 determines whether the motor current detected by the detection unit 33 is smaller than a threshold (Step S3). That is, in step S3, it is determined whether the motor 21 is overloaded. In the present embodiment, the control unit 32 determines whether the effective value of the motor current detected by the detection unit 33 is larger than a threshold. When the impeller unit 22 is clogged with foreign matter, the rotation speed of the motor 21 decreases and the motor current increases. Therefore, it is possible to determine whether or not the impeller unit 22 is clogged with the foreign matter by the determination in step S3.

検出部33によって検出されたモータ電流が閾値より大きいと判定された場合、制御部32は、検出部33によって検出されたモータ電流が閾値より大きいという判定結果が所定時間(例えば1分間)継続しているか否かを判定する(ステップS4)。所定時間継続していないと判定された場合、ステップS1に戻って、ステップS1以降の処理が実行される。所定時間継続していると判定された場合、後述するステップS10に移行する。   When it is determined that the motor current detected by the detection unit 33 is larger than the threshold, the control unit 32 continues the determination result that the motor current detected by the detection unit 33 is larger than the threshold for a predetermined time (for example, one minute). It is determined whether or not it has been performed (step S4). If it is determined that it has not continued for the predetermined time, the process returns to step S1, and the processing after step S1 is executed. If it is determined that the predetermined time has been maintained, the process proceeds to step S10 described below.

検出部33によって検出されたモータ電流が閾値以下であると判定された場合、制御部32は、ステップS4で判定していた継続時間をゼロにリセットする(ステップS5)。ステップS5の処理が実行された後、ステップS1に戻って、ステップS1以降の処理が実行される。   When it is determined that the motor current detected by the detection unit 33 is equal to or smaller than the threshold, the control unit 32 resets the duration determined in step S4 to zero (step S5). After the process of step S5 is performed, the process returns to step S1, and the processes after step S1 are performed.

ステップS4の処理を実行することで、ノイズ等が原因となって検出部33によって検出されたモータ電流が瞬間的に閾値より大きくなった場合に、制御部32の制御モードが誤って正常時制御モードから異常時制御モードに移行することを防止することができる。   By executing the processing of step S4, when the motor current detected by the detection unit 33 becomes instantaneously larger than the threshold value due to noise or the like, the control mode of the control unit 32 is erroneously controlled to be normal. It is possible to prevent a transition from the mode to the abnormal time control mode.

ステップS10では、制御部32は、検出部33によって検出されたモータ電流が第1所定値より大きいか否かを判定する。第1所定値はステップS2で用いた閾値よりも大きい。本実施形態では、制御部32は、検出部33によって検出されたモータ電流の実効値が第1所定値より大きいか否かを判定する。   In step S10, the control unit 32 determines whether the motor current detected by the detection unit 33 is larger than a first predetermined value. The first predetermined value is larger than the threshold used in step S2. In the present embodiment, the control unit 32 determines whether the effective value of the motor current detected by the detection unit 33 is larger than a first predetermined value.

検出部33によって検出されたモータ電流が第1所定値より大きいと判定された場合、後述するステップS20に移行する。   When it is determined that the motor current detected by the detection unit 33 is larger than the first predetermined value, the process proceeds to step S20 described below.

検出部33によって検出されたモータ電流が閾値より大きく第1所定値以下であると判定された場合、制御部32の制御によって、駆動回路部31は所定時間(例えば2秒間)モータ21を停止させる(ステップS11)。これにより、制御部32の制御モードは、正常時制御モードから間欠駆動モードに移行する。ステップS11の処理が完了した後、制御部32の制御によって、駆動回路部31は所定時間(例えば2秒間)モータ21を第1の回転方向で回転させる(ステップS12)。ステップS12の処理が完了した後、制御部32は、ステップS11の処理及びS12の処理をそれぞれ所定回数(例えば10回)実行したか否かを判定する(ステップS13)。   When it is determined that the motor current detected by the detection unit 33 is larger than the threshold value and equal to or smaller than the first predetermined value, the drive circuit unit 31 stops the motor 21 for a predetermined time (for example, two seconds) under the control of the control unit 32. (Step S11). As a result, the control mode of the control unit 32 shifts from the normal control mode to the intermittent drive mode. After the process of step S11 is completed, the drive circuit unit 31 rotates the motor 21 in the first rotation direction for a predetermined time (for example, two seconds) under the control of the control unit 32 (step S12). After the processing of step S12 is completed, the control unit 32 determines whether the processing of step S11 and the processing of S12 have been executed a predetermined number of times (for example, 10 times) (step S13).

ステップS11の処理及びS12の処理がそれぞれ所定回数実行されていないと判定された場合、ステップS11に戻って、ステップS11以降の処理が実行される。   If it is determined that the processing of step S11 and the processing of S12 have not been performed a predetermined number of times, the process returns to step S11, and the processing of step S11 and thereafter is performed.

一方、ステップS11の処理及びS12の処理がそれぞれ所定回数実行されたと判定された場合、制御部32の制御によって、駆動回路部31はモータ21を停止させる(ステップS14)。これにより、間欠駆動モードが終了する。そして、ステップS1に戻って、ステップS1以降の処理が実行される。つまり、制御部32の制御モードが正常時制御モードに戻る。   On the other hand, when it is determined that the processing of step S11 and the processing of S12 have been executed a predetermined number of times, the drive circuit unit 31 stops the motor 21 under the control of the control unit 32 (step S14). Thus, the intermittent drive mode ends. Then, the process returns to step S1, and the processes after step S1 are executed. That is, the control mode of the control unit 32 returns to the normal control mode.

ステップS20では、制御部32は、検出部33によって検出されたモータ電流が第2所定値より大きいか否かを判定する。第2所定値はステップS10で用いた第1所定値よりも大きい。本実施形態では、制御部32は、検出部33によって検出されたモータ電流の実効値が第2所定値より大きいか否かを判定する。   In step S20, the control unit 32 determines whether the motor current detected by the detection unit 33 is larger than a second predetermined value. The second predetermined value is larger than the first predetermined value used in step S10. In the present embodiment, the control unit 32 determines whether the effective value of the motor current detected by the detection unit 33 is larger than a second predetermined value.

検出部33によって検出されたモータ電流が第2所定値より大きいと判定された場合、後述するステップS31に移行する。   When it is determined that the motor current detected by the detection unit 33 is larger than the second predetermined value, the process proceeds to step S31 described below.

検出部33によって検出されたモータ電流が第1所定値より大きく第2所定値以下であると判定された場合、制御部32の制御によって、駆動回路部31は所定時間(例えば30秒間)モータ21を停止させる(ステップS21)。これにより、制御部32の制御モードは、正常時制御モードから逆回転モードに移行する。ステップS21の処理が完了した後、制御部32の制御によって、駆動回路部31は所定時間(例えば30秒間)モータ21を第1の回転方向とは逆方向で回転させる(ステップS22)。ステップS22の処理が完了した後、制御部32の制御によって、駆動回路部31はモータ21を停止させる(ステップS23)。これにより、逆回転モードが終了する。そして、ステップS1に戻って、ステップS1以降の処理が実行される。つまり、制御部32の制御モードが正常時制御モードに戻る。   When it is determined that the motor current detected by the detection unit 33 is larger than the first predetermined value and equal to or less than the second predetermined value, the control of the control unit 32 causes the drive circuit unit 31 to operate the motor 21 for a predetermined time (for example, 30 seconds). Is stopped (step S21). Thereby, the control mode of the control unit 32 shifts from the normal control mode to the reverse rotation mode. After the process of step S21 is completed, under the control of the control unit 32, the drive circuit unit 31 rotates the motor 21 in a direction opposite to the first rotation direction for a predetermined time (for example, 30 seconds) (step S22). After the process of step S22 is completed, the drive circuit unit 31 stops the motor 21 under the control of the control unit 32 (step S23). Thus, the reverse rotation mode ends. Then, the process returns to step S1, and the processes after step S1 are executed. That is, the control mode of the control unit 32 returns to the normal control mode.

ステップS31では、制御部32の制御によって、駆動回路部31はモータ21を停止させる(ステップS31)。これにより、制御部32の制御モードは、正常時制御モードから保護モードに移行する。ステップS31の処理が完了した後、制御部32は、運転を再開することを指示する指令が有るか否かを判定する(ステップS32)。運転を再開することを指示する指令は、上述した入力装置から出力される。運転を再開することを指示する指令がないと判定された場合、ステップS32に戻って、ステップS32の判定を繰り返す。一方、運転を再開することを指示する指令が有ると判定された場合、ステップS1に戻って、ステップS1以降の処理が実行される。つまり、制御部32の制御モードが保護モードから正常時制御モードに移行する。   In step S31, under the control of the control unit 32, the drive circuit unit 31 stops the motor 21 (step S31). As a result, the control mode of the control unit 32 shifts from the normal control mode to the protection mode. After the process of step S31 is completed, the control unit 32 determines whether or not there is an instruction to restart the operation (step S32). The command instructing to resume the operation is output from the input device described above. If it is determined that there is no command to restart the operation, the process returns to step S32, and the determination in step S32 is repeated. On the other hand, when it is determined that there is an instruction to restart the operation, the process returns to step S1, and the processes after step S1 are executed. That is, the control mode of the control unit 32 shifts from the protection mode to the normal control mode.

なお、制御部32が間欠駆動モード、逆回転モード、及び保護モードのいずれかで駆動回路部31を制御している間、報知部34は、異常を報知する。   While the control unit 32 controls the drive circuit unit 31 in any of the intermittent drive mode, the reverse rotation mode, and the protection mode, the notification unit 34 notifies the abnormality.

制御部32が間欠駆動モードで駆動回路部31を制御した場合、異物に加わる力の大きさが変動するのでポンプ部20の吸入側から排出側に向かう方向に異物が移動することを促すことができる。これにより、一旦ポンプ部20の排出側から吸入側に向かう方向に異物が戻ることを抑えることができ、異物を効率良くポンプ部20の吸入側から排出することができる。また、制御部32が間欠駆動モードで駆動回路部31を制御した場合、モータ21の回転が間欠的に停止するので、モータ21が過負荷状態であるにもかかわらずモータ電流を間欠的に下げることができる。これにより、モータ21への負担を軽減させながら、ポンプ装置1が水を吸い上げることができる。   When the control unit 32 controls the drive circuit unit 31 in the intermittent drive mode, the magnitude of the force applied to the foreign matter varies, so that it is urged that the foreign matter moves in the direction from the suction side to the discharge side of the pump unit 20. it can. Accordingly, it is possible to suppress the foreign substance from returning once in the direction from the discharge side to the suction side of the pump section 20, and it is possible to efficiently discharge the foreign substance from the suction side of the pump section 20. Further, when the control unit 32 controls the drive circuit unit 31 in the intermittent drive mode, the rotation of the motor 21 is intermittently stopped, so that the motor current is intermittently reduced even though the motor 21 is overloaded. be able to. Thus, the pump device 1 can suck up water while reducing the load on the motor 21.

制御部32が逆回転モードで駆動回路部31を制御した場合、ポンプ部20の排出側から吸入側に向かう方向に異物が移動することを促すことができる。例えば図2に示す構成である場合、ポンプ部20の排出側から吸入側に向かう方向と異物に加わる重力の方向とが略一致するので、異物の移動を促す力を大きくすることができる。したがって、インペラ部22の異物による詰まりを間欠駆動モードよりも強力に解消することができる。   When the control unit 32 controls the drive circuit unit 31 in the reverse rotation mode, it is possible to urge the foreign substance to move in a direction from the discharge side to the suction side of the pump unit 20. For example, in the case of the configuration shown in FIG. 2, the direction from the discharge side to the suction side of the pump unit 20 substantially coincides with the direction of gravity applied to the foreign matter, so that the force for promoting the movement of the foreign matter can be increased. Therefore, clogging of the impeller section 22 with foreign matter can be more strongly eliminated than in the intermittent drive mode.

制御部32が保護モードで駆動回路部31を制御した場合、過負荷状態となった時、モータを止めて安全に停止させる。   When the control unit 32 controls the drive circuit unit 31 in the protection mode, when an overload state occurs, the motor is stopped to safely stop.

<4.変形例>
図4は、本発明の例示的な実施形態に係るポンプ装置1の第1変形例を説明するためのブロック図である。以下、図4に示す第1変形例について説明する。
<4. Modification>
FIG. 4 is a block diagram for explaining a first modification of the pump device 1 according to the exemplary embodiment of the present invention. Hereinafter, a first modified example shown in FIG. 4 will be described.

第1変形例では、電源部10として太陽光発電装置を用いている。電源部10が太陽光発電装置の場合、日射量によって発電量が異なるため、電力低下によりポンプ部20のモータ21の回転数が低下する。しかしながら、ポンプ部20を地中の水源に浸してポンプ装置1を使用する場合、ポンプ部20を水源に設置後、土壌が崩れて水源に例えば泥、砂利などの異物が多く含まれると、インペラ部22に異物が詰まりモータ21の回転数が下がって流量が減少するため、自動的にインペラ部22から異物を取り除き、流量を正常に戻す必要がある。ところが、特許文献1のように、ポンプの回転数を検出する方法では、電力低下による回転数の低下なのか、インペラ部22に異物が詰まったことによる回転数の低下なのか判別できず、自動的にインペラ部22から異物を除去する制御に切り替わることができない。よって、これから説明する第1変形例では、太陽光発電装置を電源部10として用いても、その発電量の変動に応じて、閾値を変化させて、インペラ部22の異物の詰まりを検知し、自動的にインペラ部22から異物を除去することを目的としている。   In the first modification, a solar power generation device is used as the power supply unit 10. When the power supply unit 10 is a photovoltaic power generator, the amount of power generation varies depending on the amount of solar radiation. However, when the pump unit 1 is used by immersing the pump unit 20 in the underground water source, if the soil collapses after the pump unit 20 is installed in the water source and the water source contains many foreign substances such as mud and gravel, the impeller Since the foreign matter is clogged in the portion 22 and the rotational speed of the motor 21 decreases, the flow rate decreases. Therefore, it is necessary to automatically remove the foreign material from the impeller portion 22 and return the flow rate to normal. However, in the method of detecting the number of revolutions of the pump as disclosed in Patent Document 1, it is not possible to determine whether the number of revolutions is decreased due to a decrease in power or the number of revolutions is decreased due to foreign matter clogging the impeller 22. The control cannot be switched to the control for removing foreign matter from the impeller section 22. Therefore, in the first modified example to be described below, even if the photovoltaic power generation device is used as the power supply unit 10, the threshold is changed in accordance with the fluctuation of the power generation amount, and the clogging of the impeller unit 22 with the foreign matter is detected. The purpose is to automatically remove foreign matter from the impeller section 22.

制御装置30の内部に検出部35が設置される。検出部35は、太陽光発電装置である電源部10がポンプ装置1に供給する直流電圧(ソーラー電圧)と、ポンプ装置1に供給される直流電流(ソーラー電流)とを検出する。   The detection unit 35 is provided inside the control device 30. The detection unit 35 detects a DC voltage (solar voltage) supplied from the power supply unit 10 as a solar power generation device to the pump device 1 and a DC current (solar current) supplied to the pump device 1.

制御部32は、電源部10が生成する直流電力(ソーラー電圧とソーラー電流との積)の最大電力点を追尾する。すなわち、制御部32は電源部10に対してMPPT(Maximum Power Point Tracking)制御を行う。そして、制御部32は、モータ21の負荷が定格負荷でなく過負荷状態に近いと判断した場合に、インペラ部22に異物が絡まっていると判断し、異物除去の動作を行う。 The control unit 32 tracks the maximum power point of the DC power (the product of the solar voltage and the solar current) generated by the power supply unit 10. That is, the control unit 32 performs MPPT (Maximum Power Point Tracking) control on the power supply unit 10. When the control unit 32 determines that the load of the motor 21 is not a rated load but is close to an overload state, the control unit 32 determines that foreign matter is entangled in the impeller unit 22 and performs an operation of removing foreign matter.

図5は、制御部32の動作の一例を示すフローチャートである。図5に示すフローチャートは図3に示すフローチャートのステップS2、S3、S10、及びS20をそれぞれステップS2’、S3’、S10’、及びS20’に置換した点のみが図3に示すフローチャートと異なる。したがって、以下ではステップS2’、S3’、S10’、及びS20’のみを説明する。   FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of the operation of the control unit 32. The flowchart shown in FIG. 5 differs from the flowchart shown in FIG. 3 only in that steps S2, S3, S10, and S20 of the flowchart shown in FIG. 3 are replaced with steps S2 ', S3', S10 ', and S20', respectively. Therefore, only steps S2 ', S3', S10 ', and S20' will be described below.

制御部32は、電源部10からポンプ装置1に供給される直流電力の最大電力点を、検出部35の検出結果から算出し、後述するステップS3’で用いる閾値を、電源部10からポンプ装置1に供給される直流電力の最大電力点に応じて変更する。本実施形態では、制御部32は、電源部10からポンプ装置1に供給される直流電力の最大電力点が大きいほど、閾値を大きくする。   The control unit 32 calculates the maximum power point of the DC power supplied from the power supply unit 10 to the pump device 1 from the detection result of the detection unit 35, and sets a threshold value used in step S3 ′ described below from the power supply unit 10 to the pump device 1. 1 is changed according to the maximum power point of the DC power supplied to 1. In the present embodiment, the control unit 32 increases the threshold as the maximum power point of the DC power supplied from the power supply unit 10 to the pump device 1 increases.

ステップS3’では、制御部32は、検出部35によって検出されたソーラー電圧が閾値より小さいか否かを判定する。   In step S3 ', the control unit 32 determines whether the solar voltage detected by the detection unit 35 is smaller than a threshold.

ステップS10’では、制御部32は、検出部35によって検出されたソーラー電圧が第1所定値より小さいか否かを判定する。第1所定値はステップS3’で用いた閾値よりも小さい。   In step S10 ', the control unit 32 determines whether the solar voltage detected by the detection unit 35 is smaller than a first predetermined value. The first predetermined value is smaller than the threshold used in step S3 '.

ステップS20’では、制御部32は、検出部35によって検出されたソーラー電圧が第2所定値より小さいか否かを判定する。第2所定値はステップS10’で用いた第1所定値よりも小さい。   In step S20 ', the control unit 32 determines whether the solar voltage detected by the detection unit 35 is smaller than a second predetermined value. The second predetermined value is smaller than the first predetermined value used in step S10 '.

次に、本発明の例示的な実施形態に係るポンプ装置1の第2変形例について説明する。図6は、本発明の例示的な実施形態に係るポンプ装置1の第2変形例を説明するためのブロック図である。図6に示す第2変形例では、ポンプ部20の内部に検出部33が設置される。また、図1に示す構成を変形して検出部33が駆動回路部31の内部に設置される構成にしてもよく、図6に示す構成を変形して検出部33がモータ21の内部に設置される構成にしてもよい。また、図4に示す第1変形例を更に変形して、制御装置30の内部ではなくポンプ部20の内部に検出部33が設置される構成にしてもよい。   Next, a second modification of the pump device 1 according to the exemplary embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a block diagram for explaining a second modification of the pump device 1 according to the exemplary embodiment of the present invention. In the second modification shown in FIG. 6, a detection unit 33 is provided inside the pump unit 20. Further, the configuration shown in FIG. 1 may be modified so that the detection unit 33 is installed inside the drive circuit unit 31, and the configuration shown in FIG. 6 may be modified so that the detection unit 33 is installed inside the motor 21. A configuration may be adopted. Further, the first modification example shown in FIG. 4 may be further modified so that the detection unit 33 is installed inside the pump unit 20 instead of inside the control device 30.

以上においては、ポンプ装置1が電源部10を有さない構成を説明した。しかしながら、この構成は例示である。ポンプ装置1は電源部10を有する構成であってもよい。また、図1に示す本発明の例示的な実施形態に係るポンプ装置1では、電源部10が商用交流電源であってもよい。電源部10が商用交流電源である場合、駆動回路部31は、電源部10からポンプ装置1に供給される交流電力を直流電力に変換するAC/DC変換器を有する構成にするとよい。商用交流電源の安定性は国又は地域によって異なる。図1に示す本発明の例示的な実施形態に係るポンプ装置1は、商用交流電源からポンプ装置1に供給される交流電圧の変動が大きい国又は地域において特に有用である。   In the above, the configuration in which the pump device 1 does not have the power supply unit 10 has been described. However, this configuration is exemplary. The pump device 1 may have a configuration including the power supply unit 10. In the pump device 1 according to the exemplary embodiment of the present invention shown in FIG. 1, the power supply unit 10 may be a commercial AC power supply. When the power supply unit 10 is a commercial AC power supply, the drive circuit unit 31 may be configured to include an AC / DC converter that converts AC power supplied from the power supply unit 10 to the pump device 1 into DC power. The stability of the commercial AC power supply differs from country to country or region. The pump device 1 according to the exemplary embodiment of the present invention shown in FIG. 1 is particularly useful in a country or a region where the AC voltage supplied from the commercial AC power supply to the pump device 1 is large.

その他、以上に示した実施形態及び変形例の構成は、本発明の例示にすぎない。実施形態及び変形例の構成は、本発明の技術的思想を超えない範囲で適宜変更されてもよい。また、複数の実施形態及び変形例は、可能な範囲で組み合わせて実施されてよい。   In addition, the configurations of the above-described embodiments and modified examples are merely examples of the present invention. The configurations of the embodiment and the modified examples may be appropriately changed without departing from the technical idea of the present invention. Further, a plurality of embodiments and modifications may be implemented in combination as far as possible.

本発明は、モータを有するポンプ部を有するポンプ装置及びモータを有するポンプ部を有するポンプ装置の制御方法に利用できる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applicable to a pump device having a pump unit having a motor and a control method of a pump device having a pump unit having a motor.

1・・・ポンプ装置、10・・・電源部、20・・・ポンプ部、21・・・モータ、22・・・インペラ部、30・・・制御装置、31・・・駆動回路部、32・・・制御部、33・・・検出部、34・・・報知部、40・・・流水ケーブル、41・・・貯水槽 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Pump apparatus, 10 ... Power supply part, 20 ... Pump part, 21 ... Motor, 22 ... Impeller part, 30 ... Control device, 31 ... Drive circuit part, 32 ... Control unit, 33 ... Detection unit, 34 ... Notification unit, 40 ... Flowing water cable, 41 ... Reservoir

Claims (11)

モータを有するポンプ部と、
制御装置と、
を有し、
前記制御装置は、
前記モータに対して通電を行う駆動回路部と、
前記駆動回路部を制御する制御部と、
を有し、
前記ポンプ部及び前記制御装置の少なくともいずれか一方は、前記モータの負荷に関する物理量を検出する検出部を有し、
前記制御部は、
前記検出部によって検出された物理量に基づいて異常の有無を判定し、
正常であると判定した場合に正常時制御モードで前記駆動回路部を制御し、異常であると判定した場合に異常時制御モードで前記駆動回路部を制御する、ポンプ装置。
A pump unit having a motor,
A control device;
Has,
The control device includes:
A drive circuit unit for energizing the motor,
A control unit that controls the drive circuit unit;
Has,
At least one of the pump unit and the control device has a detection unit that detects a physical quantity related to the load of the motor,
The control unit includes:
Determine the presence or absence of an abnormality based on the physical quantity detected by the detection unit,
A pump device that controls the drive circuit unit in a normal control mode when it is determined to be normal, and controls the drive circuit unit in an abnormal control mode when it is determined to be abnormal.
前記検出部は、前記モータに通電される駆動電流を含むモータ電流を検出し、
前記制御部は、前記検出部によって検出されたモータ電流が閾値より大きい場合に異常であると判定し、前記閾値を前記モータの回転数に応じて変更する、請求項1に記載のポンプ装置。
The detection unit detects a motor current including a drive current supplied to the motor,
2. The pump device according to claim 1, wherein the control unit determines that the motor current is abnormal when the motor current detected by the detection unit is larger than a threshold, and changes the threshold according to the rotation speed of the motor. 3.
前記ポンプ装置は、太陽光発電装置から直流電力が供給され、
前記検出部は、前記太陽光発電装置の出力電圧を検出し、
前記制御部は、前記検出部によって検出された前記太陽光発電装置の出力電圧が閾値より小さい場合に異常であると判定し、前記閾値を前記直流電力の最大電力点に応じて変更する、請求項1に記載のポンプ装置。
The pump device is supplied with DC power from a solar power generation device,
The detection unit detects an output voltage of the solar power generation device,
The control unit determines that the output voltage of the photovoltaic power generator detected by the detection unit is abnormal when the output voltage is smaller than a threshold, and changes the threshold according to the maximum power point of the DC power. Item 2. The pump device according to item 1.
前記正常時制御モードは、前記モータを第1の回転方向で回転させ続ける制御モードであり、
前記異常時制御モードは、前記モータを前記第1の回転方向で回転させる制御と前記モータを停止させる制御とを交互に繰り返す制御モードを有する、請求項1から3のいずれか一項に記載のポンプ装置。
The normal control mode is a control mode in which the motor is continuously rotated in the first rotation direction,
4. The abnormal state control mode according to claim 1, wherein the abnormal state control mode includes a control mode in which control for rotating the motor in the first rotation direction and control for stopping the motor are alternately repeated. 5. Pump device.
前記正常時制御モードは、前記モータを第1の回転方向で回転させ続ける制御モードであり、
前記異常時制御モードは、前記モータを前記第1の回転方向とは逆方向に回転させる制御モードを有する、請求項1から4のいずれか一項に記載のポンプ装置。
The normal control mode is a control mode in which the motor is continuously rotated in the first rotation direction,
The pump device according to claim 1, wherein the abnormal-time control mode includes a control mode in which the motor is rotated in a direction opposite to the first rotation direction.
前記異常時制御モードは、前記モータの駆動を停止する制御モードを有する、請求項4又は5に記載のポンプ装置。   The pump device according to claim 4, wherein the abnormal-time control mode includes a control mode for stopping driving of the motor. 前記制御部は、
異常であると判定した場合に、前記異常時制御モードに該当する複数の制御モードの中から前記検出部によって検出された物理量に基づいて一つの制御モードを選択し、選択した制御モードで前記駆動回路部を制御する、請求項6に記載のポンプ装置。
The control unit includes:
When it is determined that there is an abnormality, one control mode is selected based on the physical quantity detected by the detection unit from the plurality of control modes corresponding to the abnormal time control mode, and the drive is performed in the selected control mode. The pump device according to claim 6, which controls a circuit unit.
前記制御部は、
異常であるとの判定が所定時間継続した場合、異常時制御モードで前記駆動回路部を制御し、
異常であるとの判定が前記所定時間継続しなかった場合、再度、前記検出部によって検出された物理量に基づいて異常の有無を判定する、請求項1から7のいずれか一項に記載のポンプ装置。
The control unit includes:
If the determination that the abnormality is continued for a predetermined time, the drive circuit unit is controlled in the abnormal time control mode,
The pump according to any one of claims 1 to 7, wherein if the determination that the abnormality is not made has continued for the predetermined time, the presence or absence of the abnormality is determined again based on the physical quantity detected by the detection unit. apparatus.
前記制御部によって異常があると判定された場合に異常を報知する報知部を有する、請求項1から7のいずれか一項に記載のポンプ装置。   The pump device according to any one of claims 1 to 7, further comprising a notification unit that notifies the abnormality when the control unit determines that there is an abnormality. 前記制御部によって異常があると所定時間継続して判定された場合に異常を報知する報知部を有する、請求項8に記載のポンプ装置。   The pump device according to claim 8, further comprising: a notification unit that notifies the abnormality when the control unit determines that the abnormality is continued for a predetermined time. モータを有するポンプ部と、前記モータに対して通電を行う駆動回路部と、を有するポンプ装置の制御方法であって、
前記モータの負荷に関する物理量を検出する第1ステップと、
検出された物理量に基づいて異常の有無を判定する第2ステップと、
前記第2ステップでの判定結果を用い、前記駆動回路部を制御する第3ステップと、
を有する、制御方法。
A pump unit having a motor, and a drive circuit unit that energizes the motor, a control method of a pump device having:
A first step of detecting a physical quantity related to the load of the motor;
A second step of determining the presence or absence of an abnormality based on the detected physical quantity;
A third step of controlling the drive circuit unit using a result of the determination in the second step;
A control method comprising:
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