JP2020133566A - ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安価に使い勝手が悪くなる恐れを抑制することができるポンプ装置を提供する。【解決手段】電動機で回転駆動される羽根車を有し、該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を有し、該ポンプ部から吐出された液体の圧力を検知する圧力センサを具備し、該ポンプ部にはポンプ部の温度を検知する温度検知素子３９と、該電動機を制御する制御部と運転状態を表示する表示部４ａを有した。【選択図】図３

Description

本発明はポンプ装置に関するものである。

特許文献１に記載のポンプは、上記コントロ−ラは上記水量検出手段により一定水量以上と判定され、上記圧力検出手段により設定圧力以下であると判定され、上記可変速制御手段の運転周波数が最大運転周波数であると判定された場合には、上記ポンプは停止しないで警報のみを発する手段と、 この手段により警報を発した後、上記水量検出手段により一定水量以下と判定された場合には、上記ポンプを停止する手段と、 上記流量検出手段が一定水量以下と判定し、上記圧力検出手段により設定圧力以下であると判定された場合には、ポンプを停止する手段とを備えていることが記載されている。

特開平１０−２１３０７４号公報

ポンプは、井戸などから水を汲み上げようとするとき、水位が高い場合や配管全長が長い場合には揚水するまでにポンプ部が発熱してしまい、揚水するまでに時間を要してしまう。速やかに揚水するためには、ポンプ部が発熱したときに呼び水を補充することが有効な手段となる。

特許文献１に記載の構造では発熱によるポンプ性能低下が発生していない場合でもポンプの運転を停止させることになり、使い勝手が悪くなってしまう恐れがある。

本発明では、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。

本発明は、課題を解決するために、電動機で回転駆動される羽根車を有し、該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室を形成するケーシングを有するポンプ装置において、前記電動機の回転数と入力電流を検出し制御する制御部と、前記ポンプ室に温度検知素子を有したことを特徴とする。

本発明によると、圧力値と電流値とポンプ室の温度を同時に検出することが可能となり、例えば温度上昇を検知することで呼び水を補充するタイミングを使用者にお知らせすることで、安価に使い勝手が悪くなる恐れを抑制することができる。

ポンプ部の温度と電流値を検知することで、呼び水を補充する適切なタイミングを使用者にお知らせすることで自吸動作中に発生する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の右側面である。 図１の上面図である。 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。 温度と吸込圧力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。図１は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２は図１の右側面である。図３は図１の上面図である。

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。操作基板４には、運転状態を表示する表示部４ａと操作ボタン４ｂとが備えられている。

ポンプ部１５は、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、側部には温度検知素子３９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、および周辺回路から構成される。 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。このとき、自吸動作中のポンプの電流値と吸込圧力は比例関係にあり、吸込圧力が吸上高さに近づくほど電流値が高くなる特性がある。

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。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ないため、熱を蓄熱してしまう。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、揚水不能に至る恐れがある。

本発明によると、自吸動作中であることを検知し、かつポンプ部１５の温度と電流を常に監視、発熱によりポンプ性能が低下する前に使用者に呼び水の補充をお知らせすることで、ポンプ部１５の発熱を抑制し、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の温度と電流値の関係について説明する。電流値は吸込圧力と比例し徐々上昇し、電流値Ａに達したとき自吸動作が完了する。このときの単位時間あたりの電流変化量をΔＡとする。電流変化量ΔＡとポンプ部温度は反比例の関係にあり、ポンプ部１５の温度が高いとポンプ性能が低下するため、電流変化量ΔＡは小さくなり自吸が完了するまでに時間を要する。

本発明ではこの性質を利用し、電流変化量ΔＡが予め定めた電流変化量の閾値ΔＢ未満であるとき、発熱によりポンプ性能が低下したと推定することが出来る。

しかし、電流値による判断だけでは、例えば配管全長が長い場合や、使用者が任意に製品仕様より太い配管を使用した場合、電流変化量ΔＡが閾値ΔＢに限りなく近くなり、誤検知してしまう可能性がある。そこで、温度閾値をＡＮＤ条件で検知することとする。ポンプはポンプ部１５の温度が４０度を超えると、著しくポンプ性能が低下する。これらの性質を利用し、電流変化量がΔＢ未満かつポンプ部１５の温度が４０度を超えたとき、発熱によるポンプ低下と確定し、ポンプの運転を停止、使用者に呼び水を補給してもらうべく、お知らせ表示を点灯させる。

その後、使用者が呼び水を給水するか、自然放熱によりポンプ部１５の温度が低下したとき、ポンプ性能が回復したと判断し、自動で運転を再開させる。

尚、温度検知のみで同様の制御を実現させようとした場合、たとえば猛暑などによる影響で外気温が４０度を超えた場合、温度検知素子３９が外気温を検知することで、誤検知してしまう可能性があるため、電流値と温度をＡＮＤ条件で検知し、より確実なものとする。

１ 圧力タンク
２ モータ
３ 制御基板
４ 操作基板
４ａ 表示部
４ｂ 操作ボタン
１０ ポンプカバー
３９ 温度検知素子

Claims (2)

1. 電動機で回転駆動される羽根車を有し、該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を有し、該ポンプ部から吐出された液体の圧力を検知する圧力センサを具備し、該ポンプ部にはポンプ部の温度を検知する温度検知素子と、該電動機を制御する制御部と運転状態を表示する表示部を有したことを特徴とするポンプ装置。
2. 請求項１に記載のポンプ装置において、前記制御部は、電動機の入力電流を検出することを特徴とするポンプ装置。

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