JP2667307B2 - 液面制御装置及び該液面制御装置を備えたポンプ装置 - Google Patents

液面制御装置及び該液面制御装置を備えたポンプ装置

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JP2667307B2 JP3123919A JP12391991A JP2667307B2 JP 2667307 B2 JP2667307 B2 JP 2667307B2 JP 3123919 A JP3123919 A JP 3123919A JP 12391991 A JP12391991 A JP 12391991A JP 2667307 B2 JP2667307 B2 JP 2667307B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、受水槽または井戸等
の液面に応じてポンプを駆動する液面制御装置及び該液
面制御装置を備えたポンプ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】地下水の汲み上げには水中ポンプが使用
され、汲み上げられた水は、一旦、受水槽に貯蔵される
ことが多い。この場合、受水槽の液面は所定の範囲に保
持されなければならない。また、水を汲み上げる井戸の
水位自体を所定の範囲に維持しなければならないことも
ある。そのために、液面検出部の液面信号に基いて、水
中ポンプをオン、オフ制御する液面制御装置が用いられ
る。
【0003】一方、三相交流電源によって誘導電動機を
駆動する場合、負荷が重くなったことに伴う過電流、相
回転を逆にして接続する反相、三線中の1本が切離され
る欠相から電動機を保護しなければならない。そこで、
計器用変流器等の電流検出部の電流信号に基いてこれ
ら、過電流、反相および欠相を検出し、電動機の電源経
路に設けられた電磁接触器等の電流制御部にオフ指令を
与えて電流経路を遮断する電動機保護装置が設けられ
る。
【0004】しかして、三相誘導電動機で駆動される水
中ポンプによって地下水を汲み上げ、受水槽の液面を制
御する場合、液面制御装置と併せて電動機保護装置を設
けるのが一般的である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】近年、種々の分野で制
御部のマイクロコンピュータ化が進み、上記の液面制御
においては、マイクロコンピュータを用いた液面制御装
置と、マイクロコンピュータを用いた電動機保護装置の
両方を用いることになる。
【0006】この場合、液面制御装置および電動機保護
装置間で、構成要素の共用も可能であるにも拘らず、従
来はそれぞれ別個に設置していたため、構成が複雑化す
ると共に、装置価格が高騰するという問題があった。
【0007】なお、電流制御部のみを共用する構成を採
用すると、それぞれマイクロコンピュータの出力によっ
てこれを動作させるため、電流制御部がどちらのマイク
ロコンピュータによって動作せしめられたかの判別がで
き難く、従って、電動機保護機能の異常原因である電動
機の過負荷、欠相、反相のいずれか、あるいは、液面制
御機能の異常原因として考えられる異常渇水、異常増
水、空転異常、チャタリング異常のいずれか、というよ
うな大まかな異常原因の追及さえ難しいという問題もあ
った。
【0008】この発明は上記の問題点を解決するために
なされたもので、構成の簡易化および装置価格の低廉化
を図ると共に、異常原因の追及が容易な液面制御装置及
び該液面制御装置を備えたポンプ装置を得ることを目的
とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、受水槽または
井戸等の液面に応じてポンプを駆動する液面制御装置に
おいて、前記受水槽または井戸等の液面を検出する液面
検出部と、前記ポンプを駆動する電動機の電流を検出す
る電流検出部と、スイッチ素子のオン、オフ動作により
前記電動機の電流を制御し得る電流制御部と、検出され
た液面信号に基づき前記電流制御部に指令を与えて前記
受水槽または井戸等の液面を所定の範囲に保持する液面
制御機能、および、検出された電流信号に基づき前記電
流制御部に指令を与えて前記電動機を保護する電動機保
護機能を単一のマイクロコンピュータに持たせた主制御
部と、この主制御部の制御内容を表示する表示部とを備
えたものである。この場合、前記電動機の保護の閾値、
液面制御動作の制御方式、および、前記表示器の表示内
容のうち、少なくとも一つを切換え操作する制御方式切
換スイッチを設けるとよい。また、上記の液面制御装置
とポンプとを併せたポンプ装置とすることもできる。
【0010】
【作用】液面信号に基づく液面制御機能と電流信号に基
づく電動機保護機能を単一のマイクロコンピュータに持
たせたので、マイクロコンピュータを含めた各種構成部
品の共用化が可能となり、これによって、液面制御装置
及びこの液面制御装置を含めたポンプ装置の構成の簡易
化および装置価格の低廉化が実現される。
【0011】また、このマイクロコンピュータを含む主
制御部の制御内容を表示部に表示するようにしたので、
異常原因等を容易に追及することができる。
【0012】なおまた、制御方式切換スイッチを設けれ
ば、構成をより一層簡易化することができる。
【0013】
【実施例】以下、実施例によりこの発明をさらに詳しく
説明する。
【0014】図1はこの発明に係る液面制御装置の一実
施例の構成を示すブロック図である。同図において、主
制御部1はマイクロコンピュータを主体に構成されてい
る。この主制御部1には受水槽の液面を検出する受水槽
液面検出部2と、後述する水中ポンプを駆動する三相誘
導電動機の入力電流を検出する電動機電流検出部3とが
接続されている。また、主制御部1には制御内容を表示
するべく、16桁のLCDでなる表示部4が接続される
他、電動機の保護の閾値、液面制御動作の制御方式、お
よび、前記表示器の表示内容等を切換える制御方式切換
スイッチ5が接続されている。主制御部1は受水槽液面
検出部2の液面信号に基いて論理演算を実行して液面制
御信号を出力する液面制御機能11と、電動機電流検出部
3の電流信号に基いて論理演算を実行して電動機保護信
号を出力する電動機保護機能12とを備えている。これら
の出力信号は、パワートランジスタやリレーでなる出力
部6を介して、電磁接触器等でなる電流制御部7に加え
られる。水中ポンプ8は商用の三相交流電源R,S,T
に接続され、その電源経路に前記電流制御部7が設けら
れる。電動機電流検出部3は例えば、計器用変流器(C
T)でなり、水中ポンプ8を構成する三相誘導電動機9
の入力電流を検出する。
【0015】図2は制御方式切換スイッチ5の詳細な構
成説明図である。これは、9連のディップスイッチでな
り、「液面制御グループ」「チャタリング回数」「イン
チング回数」等を設定する条件設定部41と、3連のディ
ップスイッチでなり、電動機の「電流範囲」を設定する
条件設定部42と、ロータリースイッチにより表示内容を
選択する表示選択部43とで構成される。
【0016】上記のように構成された本実施例の動作
を、図3乃至図5に示すフローチャートおよび図6に示
す制御方式の説明図をも参照して以下に説明する。図3
乃至図5に示すフローチャートは主制御部1を構成する
マイクロコンピュータの制御手順の一例を示したもの
で、主に、受水槽液面検出部2の液面信号、;電動機電
流検出部3の電流信号および制御方式切換スイッチ5の
条件信号に従って論理演算を実行する。
【0017】この場合、先ず、タイマのリセット、RA
Mのクリア、表示部4を駆動するLCDモジュールの初
期化等の初期化処理を実行し (ステップ101)、続いて、
プログラム中で行う演算に必要な定数を設定し (ステッ
プ102)、さらに、制御方式切換スイッチ5を構成する条
件設定部41,42および表示選択部43の内容読取りと、チ
ャタリングの除去とを実行する (ステップ103)。
【0018】ここで、液面制御の条件が成立したか否か
を判定するが (ステップ104)、受水槽液面検出部2の液
面信号および電動機電流検出部3の電流信号に対する処
理が済んでいないとすればその処理をし (ステップ10
5)、次のサイクルで液面制御可能と判断して液面制御処
理を実行する (ステップ106)。
【0019】次に、液面信号および電流信号のチャタリ
ングおよびインチングを検出し、条件設定部41で設定さ
れた条件に照らし合わせた処理 (ステップ107)を実行し
た後、設定電流に対する過電流の比率を計算してそれに
応じた動作時間を設定する過電流検出 (ステップ108)、
電流波形のリップル分と直流分とを比較して所定のレベ
ル以上であるか否かを判断する欠相検出 (ステップ10
9)、反相信号を受けて動作時間を設定する反相検出 (ス
テップ110)、不足電圧信号を受けて動作時間を設定する
不足電圧検出 (ステップ111)の各処理を実行して表示デ
ータをRAMに設定する表示処理を実行する (ステップ
112)。
【0020】次に、タイマの時間を読取り、メインルー
チンの1周期時間32ミリ秒(msec)が経過したか否かを判
定し (ステップ113)、32ミリ秒が経過した時点でデータ
領域を初期化し (ステップ114)、上記の処理を繰り返
す。この場合、メインルーチンの開始から0.1 秒(sec)
が経過したか否かを判定し (ステップ115)、0.1 秒(se
c) 毎に表示部4に対する出力処理と、電流制御部7に
対する出力処理とを実行する (ステップ116)。
【0021】一方、主制御部1を構成するマイクロコン
ピュータはこの他に、図4に示す過電流処理と、図5に
示す表示処理を割込み処理として実行する。
【0022】ところで、本実施例においては、条件設定
部41に液面制御グループ設定スイッチを備えているがそ
の機能を図6を参照して説明する。図6(a),(b),(c) は
一つの制御装置で三つの液面制御方式を実現しようとす
る従来方式を例示したものである。
【0023】(a) においては、井戸20に水中ポンプ8を
設置すると共に、浅、深各位置でそれぞれ液面を検出す
る電極棒21を設置し、図示省略の電子回路ユニットに付
帯する端子板30の端子R3およびR0に浅い位置の電極棒21
を、端子R4およびR0に深い位置の電極棒21をそれぞれ接
続し、圧力タンク22の圧力スイッチ23を端子F1, f2に接
続している。これにより、浅い位置の電極棒21が水中に
あるときに水中ポンプ8の運転が開始されて汲み上げた
水が圧力タンク22に貯蔵され、この浅い位置の電極棒21
が水面上に現れたら水中ポンプ8の運転を停止し、深い
位置の電極棒21が液面上に出たとき水中ポンプ8の空転
防止の措置が講じられる。その後、浅い位置の電極棒21
のレベルまで水位が回復したとき水中ポンプ8が自動的
に復帰運転される。また、圧力スイッチ23の値によって
水中ポンプ8の運転、停止が成される。
【0024】(b) においては、井戸20に水中ポンプ8を
設置すると共に、浅、中、深の各位置で液面を検出する
電極棒21を設置し、浅い位置の電極棒を端子板30の端子
R1およびR0に、中の位置の電極棒21を端子R2およびR0
に、深い位置の電極棒21を端子R4,R0に接続している。
これにより、浅い位置の電極棒21が水中にあるときに水
中ポンプ8の運転が開始され、中の位置の電極棒21が液
面上に出たとき水中ポンプ8の運転が停止され、深い位
置の深い位置の電極棒21が液面上に出たとき水中ポンプ
8の空転防止の措置が講じられる。
【0025】(c) においては、井戸20に水中ポンプ8を
設置する一方、受水槽24に4個の電極棒を有する液面計
25を設置し、最も短い電極棒を端子R3に、これより僅か
に長い電極棒を端子R1に、さらに長い電極棒を端子R2
に、最も長い電極棒を端子R0に接続している。これによ
り、受水槽24の液面をある範囲に維持し、この範囲の上
限を超えたとき漏水警報が発せられ、液面が底に近くな
ったとき空転防止の措置が講じられる。
【0026】本実施例においては、これら制御方式が端
子に対する接続位置を変える代わりに、液面制御グルー
プ設定スイッチを操作し、その設定状態に従ってマイク
ロコンピュータが自動的に制御方式を選択するように構
成している。これにより、各種の制御方式に容易に対応
できることは明らかである。また、この実施例において
は、液面制御グループの設定だけでなく、電流範囲や、
表示内容等を、制御方式切換スイッチ5により随時設定
できるようにしたので、全体構成が一段と簡易化される
ことになる。さらに、この実施例においては、制御方式
切換スイッチ5によって、主制御部1の多数の制御内容
を選択表示するようにしたので、故障原因の追及も著し
く容易になる。
【0027】なお、上記実施例では、電流制御部7とし
て電磁接触器を用いて水中ポンプ8の電源経路をオン、
オフ制御したが、電流制御部7としてインバータを用い
る場合には、この制御部に対応する制御指令および保護
指令を出力するようにすればよい。また、上記実施例で
は井戸や受水槽の水位の制御について説明したが、本発
明はこれに限定されるものではなく、広範な液面制御に
適用できることは言うまでもない。
【0028】
【発明の効果】以上の説明によって明らかなようにこの
発明によれば、検出した液面信号に基いて受水槽または
井戸等の液面を所定の範囲に保持する液面制御機能と、
検出した電流信号に基いてポンプ駆動電動機を保護する
電動機保護機能とを単一のマイクロコンピュータに持た
せたので、マイクロコンピュータを含めた各種構成部品
の共用化が可能となり、これによって、全体構成の簡易
化および装置価格の低廉化が実現される。
【0029】また、電動機の保護の閾値、液面制御動作
の制御方式、および、表示器の表示内容のうち、少なく
とも一つを切換え操作する制御方式切換スイッチを設け
ることにより、構成をより一層簡易化することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例の全体構成を示すブロック
図。
【図2】この発明の一実施例の制御方式切換スイッチの
詳細な構成を示す説明図。
【図3】この発明の一実施例の主制御部の動作を説明す
るためのフローチャート。
【図4】この発明の一実施例の主制御部の動作を説明す
るためのフローチャート。
【図5】この発明の一実施例の主制御部の動作を説明す
るためのフローチャート。
【図6】この発明の一実施例に適用される各種の制御方
式を示した説明図。
【符号の説明】
1 主制御部 2 受水槽液面検出部 3 電動機電流検出部 4 表示部 5 制御方式切換スイッチ 6 出力部 7 電流制御部 8 水中ポンプ 9 三相誘導電動機

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】受水槽または井戸等の液面に応じてポンプ
    を駆動する液面制御装置において、前記受水槽または井
    戸等の液面を検出する液面検出部と、前記ポンプを駆動
    する電動機の電流を検出する電流検出部と、スイッチ素
    子のオン、オフ動作により前記電動機の電流を制御し得
    る電流制御部と、検出された液面信号に基づき前記電流
    制御部に指令を与えて前記受水槽または井戸等の液面を
    所定の範囲に保持する液面制御機能、および、検出され
    た電流信号に基づき前記電流制御部に指令を与えて前記
    電動機を保護する電動機保護機能を単一のマイクロコン
    ピュータに持たせた主制御部と、この主制御部の制御内
    容を表示する表示部とを備えたことを特徴とする液面制
    御装置。
  2. 【請求項2】前記電動機の保護の閾値、液面制御動作の
    制御方式、および、前記表示器の表示内容のうち、少な
    くとも一つを切換え操作する制御方式切換スイッチを備
    えたことを特徴とする請求項1記載の液面制御装置。
  3. 【請求項3】受水槽または井戸等に吸排水するポンプ
    と、前記受水槽または井戸等の液面を検出する液面検出
    部と、前記ポンプを駆動する電動機の電流を検出する電
    流検出部と、少なくともオン、オフ動作をさせて前記電
    動機の電流を制御し得る電流制御部と、検出された液面
    信号に基づき前記電流制御部に指令を与えて前記受水槽
    または井戸等の液面を所定の範囲に保持する液面制御機
    能、および、検出された電流信号に基づき前記電流制御
    部に指令を与えて前記電動機を保護する電動機保護機能
    を単一のマイクロコンピュータに持たせた主制御部と、
    この主制御部の制御内容を表示する表示部とを備えたこ
    とを特徴とするポンプ装置。
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