JP3314224B2 - underwater pump - Google Patents

underwater pump

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JP3314224B2
JP3314224B2 JP02976995A JP2976995A JP3314224B2 JP 3314224 B2 JP3314224 B2 JP 3314224B2 JP 02976995 A JP02976995 A JP 02976995A JP 2976995 A JP2976995 A JP 2976995A JP 3314224 B2 JP3314224 B2 JP 3314224B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は土木工事における排水
などに利用される水中ポンプに関するもので、特に、静
電容量型の水位検出センサによって水位を検出し、その
検出信号に応答してポンプ本体の動作が制御される水中
ポンプに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a submersible pump used for drainage in civil engineering works, and more particularly to a pump main body which detects a water level by a capacitance type water level detection sensor and responds to the detection signal. The present invention relates to a submersible pump whose operation is controlled.

【0002】[0002]

【従来の技術】土木工事の排水などに利用される水中ポ
ンプは、排水すべき水(以下「貯留水」)がある程度の
水位になった時に自動的に排水動作を開始するととも
に、排水によって水位が低下したときには自動的に排水
動作を停止させることが必要である。このため、このよ
うな水中ポンプにおいては水位を検出するセンサとポン
プ本体とを協働されるように構成される。このような水
位検出センサには種々のものがあるが、その中で、貯留
水中の油分などの影響を受けないものとして静電容量型
のセンサが特に有用である。このような静電容量型セン
サの従来例としては、たとえば実公昭63−36246
号公報や実公昭47−11638号公報に開示されたも
のがある。また、後者(実公昭47−11638号)で
は、そのようなセンサとポンプ本体とを一体化した構成
が開示されている。
2. Description of the Related Art A submersible pump used for drainage in civil engineering works automatically starts a draining operation when water to be drained (hereinafter referred to as "reserved water") reaches a certain level, and the water level is reduced by the drainage. It is necessary to automatically stop the draining operation when the water level decreases. For this reason, in such a submersible pump, a sensor for detecting a water level and the pump main body are configured to cooperate. There are various types of such water level detection sensors. Among them, a capacitance type sensor is particularly useful because it is not affected by oil in the storage water. As a conventional example of such a capacitance type sensor, for example, Japanese Utility Model Publication No. Sho 63-36246
And Japanese Utility Model Publication No. 47-11638. The latter (Japanese Utility Model Publication No. 47-11638) discloses a configuration in which such a sensor and a pump body are integrated.

【0003】図6(a)はこのような静電容量型センサ
を使用した従来の水中ポンプにおける水位検出原理を模
式的に示した図であり、センサの静電容量の両電極を構
成する非接地電極101と接地電極102(基準電位電
極)とがポンプの外面に取り付けられ、その表面はゴム
などの絶縁層103で防水被覆されている。このセンサ
において非接地電極101より上の位置まで水位が上が
って電極101,102が共に貯留水Wに対向するよう
になると、水の誘電率が空気の誘電率より大きいために
電極101,102の間の静電容量が増加する。そし
て、このような静電容量の変化を電気的信号の変化へと
変換し、その変化に基づいてポンプ本体のモータをON
にする。また、水位が下がってきたときにはこの逆の動
作によってポンプ本体のモータがOFFとなる。なお、
この図における破線Eは、両電極間の電気力線を示して
いる。
FIG. 6A is a diagram schematically showing a principle of detecting a water level in a conventional submersible pump using such a capacitance type sensor, and a non-constituting electrode constituting both electrodes of the capacitance of the sensor. A ground electrode 101 and a ground electrode 102 (reference potential electrode) are attached to the outer surface of the pump, and the surface is waterproof-coated with an insulating layer 103 such as rubber. In this sensor, when the water level rises to a position above the non-grounded electrode 101 and the electrodes 101 and 102 both face the stored water W, the dielectric constant of water is larger than the dielectric constant of air, so that the electrodes 101 and 102 The capacitance between them increases. The change in the capacitance is converted into a change in an electric signal, and the motor of the pump body is turned on based on the change.
To When the water level drops, the motor of the pump body is turned off by the reverse operation. In addition,
A dashed line E in this figure indicates a line of electric force between the two electrodes.

【0004】また、図6(b)のような対向型の電極配
置もあり、ここでは絶縁層103a,103bでそれぞ
れ防水被覆された電極101,102が対向配置されて
いる。この場合の水位検出とポンプ制御との原理は図6
(a)の場合と同様である。
There is also a facing-type electrode arrangement as shown in FIG. 6 (b), in which electrodes 101 and 102 covered with insulating layers 103a and 103b, respectively, are opposed to each other. The principle of water level detection and pump control in this case is shown in FIG.
This is the same as the case (a).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで従来の水中ポ
ンプでは静電容量型の水位検出センサがこのような構成
とされているため、両電極101,102間の電気力線
Eは2度にわたって絶縁層を通過する。すなわち、図6
(a)の場合には電気力線Eが非接地電極101から貯
留水Wに入るまでに1回と、その後に電気力線Eが貯留
水Wから接地電極102に戻るまでに1回との計2回で
ある。また、図6(b)の場合には絶縁層103aおよ
び103bを1回ずつ電気力線Eが通過することに対応
する。したがって、いずれの場合にもこれらの電極10
1,102間の静電容量値に対する絶縁層103(10
3a,103b)の影響が大きく、貯留水Wの水位によ
る静電容量値の変化は相対的に小さくなってしまう。そ
の結果、このような技術の場合には水位の検出精度が低
いという問題がある。
In the conventional submersible pump, since the capacitance type water level detecting sensor has such a structure, the electric line of force E between the electrodes 101 and 102 is insulated twice. Pass through the layers. That is, FIG.
In the case of (a), once before the electric line of force E enters the reservoir water W from the non-ground electrode 101, and once after the electric line of force E returns from the reservoir water W to the ground electrode 102. Two times in total. In the case of FIG. 6B, this corresponds to the case where the electric lines of force E pass through the insulating layers 103a and 103b once. Therefore, in each case, these electrodes 10
The insulating layer 103 (10
3a, 103b), the change in capacitance value due to the water level of the storage water W becomes relatively small. As a result, in such a technique, there is a problem that the detection accuracy of the water level is low.

【0006】また、このように感度が低いという状況に
対処するために、静電容量値の変化を電気的信号に変換
する際の利得を大きくするという改良も考えられる。し
かしながらこの場合には回路構成が複雑になるだけでな
く、ノイズなども増幅されてしまうために誤検出が生じ
やすいという問題もある。
Further, in order to cope with such a situation where the sensitivity is low, it is conceivable to improve the gain when converting a change in capacitance value into an electric signal. However, in this case, not only the circuit configuration becomes complicated, but also noise and the like are amplified, so that there is a problem that erroneous detection is likely to occur.

【0007】[0007]

【発明の目的】この発明は従来技術における上記の問題
の克服を意図しており、比較的簡単な構成で確実な水位
検出を行うことができるとともに、それによって水位変
化による動作制御を正確に行うことができる水中ポンプ
を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to overcome the above-mentioned problems in the prior art, and to perform a reliable water level detection with a relatively simple configuration, thereby accurately controlling an operation based on a water level change. It is an object of the present invention to provide a submersible pump.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段とその作用】この発明にお
いては、土木工事の排水などにおける貯留水はそれ自身
がその底で地面に接触していることに着目する。すなわ
ち、このような場合には地面が接地電極として機能する
ためにそれを利用すればセンサ側に接地電極を設けなく
てもよいことになる。
In the present invention, attention is paid to the fact that the stored water in the drainage of civil engineering works itself is in contact with the ground at the bottom. That is, in such a case, since the ground functions as a ground electrode, if it is used, the ground electrode need not be provided on the sensor side.

【0009】地面を接地電極として利用するためにはセ
ンサの接地側を地面に電気的に接続する必要がある。こ
れは、センサの接地電線を引き回して排水現場の周辺で
地面に接続するとによっても達成可能であるが、工事現
場などで接地配線を行うことは手数がかかるだけでな
く、接地不良によって検出エラーを招く可能性もある。
そこで、この発明ではポンプ本体の動作電力を取るため
の商用電力電線などには接地線が含まれていることに着
目し、センサにおける水位検出用の静電容量の電気的接
地をポンプ本体の電源線側への接続によって達成する。
In order to use the ground as a ground electrode, it is necessary to electrically connect the ground side of the sensor to the ground. This can be achieved by routing the ground wire of the sensor and connecting it to the ground around the drainage site.However, performing ground wiring at a construction site is not only troublesome, but also causes detection errors due to poor grounding. There is also the possibility of inviting.
Therefore, in the present invention, attention is paid to the fact that a commercial power line or the like for obtaining the operating power of the pump body includes a ground line, and the electric grounding of the capacitance for detecting the water level in the sensor is performed by the power supply of the pump body. Achieved by connecting to the wire side.

【0010】このため、水位検出において静電容量を形
成する電極のうちの接地電極に相当する部分を設ける必
要がないだけでなく、接地電極を貯留水に対して電気的
に絶縁するための絶縁被覆層も不要となって、そのよう
な絶縁被覆層の存在による感度の低下が防止できる。
Therefore, it is not necessary to provide a portion corresponding to the ground electrode among the electrodes forming the capacitance in detecting the water level, and it is also necessary to provide an insulation for electrically insulating the ground electrode from the stored water. A coating layer is not required, and a decrease in sensitivity due to the presence of such an insulating coating layer can be prevented.

【0011】一方、このような接地の改良においてセン
サとポンプ本体とを空間的に分離したままではセンサの
接地レベルを電源線に接続するための配線が長くなって
しまう。そこで、この発明ではポンプ本体にセンサを付
設し、上記のようなポンプ本体の電源線側へのセンサの
接地接続を行う。これによってセンサの上記接地接続の
ために別途の長い配線をする必要もなくなり、構成の簡
単化が達成されるとともに、長い配線に伴う信頼性の低
下も防止できる。
On the other hand, in such grounding improvement, if the sensor and the pump body are spatially separated, the wiring for connecting the grounding level of the sensor to the power supply line becomes long. Therefore, in the present invention, a sensor is attached to the pump main body, and the ground connection of the sensor to the power supply line side of the pump main body as described above is performed. This eliminates the need for a separate long wiring for the ground connection of the sensor, simplifies the configuration, and prevents a reduction in reliability due to the long wiring.

【0012】[0012]

【実施例】【Example】

<1.実施例の水中ポンプの外観構成>図1はこの発明
の一実施例である排水用の水中ポンプ1の概略外観図で
ある。この水中ポンプ1は、ポンプ本体10とセンサ部
20とに大別され、ポンプ本体10にセンサ部20が付
設されて一体化されている。ポンプ本体10はメインケ
ーシング11の中にポンプ12を収容しており、この水
中ポンプ1が水中に配置されて排水動作を行うときには
ポンプ本体10の下部から矢印INのように貯留水を吸
入して排水口13から矢印OUTのように排水する。こ
の排水口13にはホース(図示せず)が連結され、その
ホースは排水先まで伸びている。
<1. FIG. 1 is a schematic external view of a submersible pump 1 for drainage according to an embodiment of the present invention. The submersible pump 1 is roughly divided into a pump main body 10 and a sensor section 20, and the pump main body 10 is provided with the sensor section 20 and integrated therewith. The pump body 10 accommodates a pump 12 in a main casing 11, and when the submersible pump 1 is disposed in water to perform a draining operation, the pump body 10 sucks stored water from the lower part of the pump body 10 as indicated by an arrow IN. Water is drained from the drain port 13 as indicated by an arrow OUT. A hose (not shown) is connected to the drain 13, and the hose extends to the drain.

【0013】一方、センサ部20は静電容量型水位セン
サを含む部分であり、このセンサにおいて水位に応じた
静電容量の変化を生ずべきキャパシタの非接地電極(検
知電極)22がケーシング21の外面に設けられて外部
に対向している。この非接地電極22はこのセンサのセ
ンサヘッドに相当する。また、後に図2に関して詳述す
る制御回路30がサブケーシング21内に収容されてい
る。そして、サブケーシング21は防水および電気的絶
縁のためにゴムなどの絶縁層23で被覆されており、こ
の被覆は非接地電極22の表面をも覆っている。また、
商用電源線などに接続される電源ケーブル50が上部か
ら入ってセンサ部20を経由し、ポンプ本体10内のモ
ータに接続されている。
On the other hand, the sensor section 20 is a section including a capacitance type water level sensor. In this sensor, a non-grounded electrode (detection electrode) 22 of a capacitor which should produce a change in capacitance according to the water level is formed by a casing 21. Is provided on the outer surface of the device and faces the outside. This ungrounded electrode 22 corresponds to the sensor head of this sensor. A control circuit 30, which will be described in detail later with reference to FIG. The sub-casing 21 is covered with an insulating layer 23 of rubber or the like for waterproofing and electrical insulation, and this covering also covers the surface of the non-grounded electrode 22. Also,
A power cable 50 connected to a commercial power line or the like enters from above, passes through the sensor unit 20, and is connected to a motor in the pump body 10.

【0014】<2.実施例の電気的構成>図2は図1の
センサ部20に内蔵される制御回路30を中心にしてそ
の周辺の電気的構成を示す回路図である。この制御回路
30は電源回路PCとセンサ制御回路SCとに大別され
ている。まず、電源回路PCにおいては、図1で説明し
た電源ケーブル50が図2において単相の交流電源線5
1,52の対となっており、これらの間には電源回路P
C内の整流降圧回路38と、キャパシタC4,C5の直
列回路とが並列的に接続されている。このうち整流降圧
回路38はトランスやダイオードなどで構成され、後述
する反転増幅器32やフリップフロップ33などの回路
要素への直流動作電力を生成して供給する(図2ではこ
の直流動作電力の供給先への配線は省略してある)。な
お、これらのキャパシタC4,C5の容量値の選定につ
いては後述する。
<2. Electrical Configuration of the Embodiment> FIG. 2 is a circuit diagram showing an electrical configuration around a control circuit 30 built in the sensor section 20 of FIG. The control circuit 30 is roughly divided into a power supply circuit PC and a sensor control circuit SC. First, in the power supply circuit PC, the power supply cable 50 described with reference to FIG.
1,52, and a power supply circuit P
A rectifying step-down circuit 38 in C and a series circuit of capacitors C4 and C5 are connected in parallel. The rectifying step-down circuit 38 includes a transformer, a diode, and the like, and generates and supplies DC operation power to circuit elements such as an inverting amplifier 32 and a flip-flop 33, which will be described later. The wiring to is omitted.) The selection of the capacitance values of these capacitors C4 and C5 will be described later.

【0015】電源線51,52のうち一方の電源線51
はまた、トライアック37を介してポンプ12に接続さ
れている。トライアック37の一方の主電極と制御電極
との間には、トライアック37のON/OFF制御のた
めにフォトトライアック36が抵抗R5を介して接続さ
れている。また、ポンプ12は上記のようにトライアッ
ク37を介して電源線51(A相電源線)に接続される
とともに、他方の電源線52(B相電源線)にも接続さ
れている。したがって、後述する動作によってトライア
ック37が点弧するとこれらの電源線51,52からの
交流電力がポンプ12を介して流れ、それによってポン
プ12内のモータが回転を開始する。また、トライアッ
ク37が消弧するとこのモータの回転は停止する。
One of the power supply lines 51, 52
Is also connected to the pump 12 via a triac 37. A phototriac 36 is connected between one main electrode of the triac 37 and the control electrode via a resistor R5 for ON / OFF control of the triac 37. The pump 12 is connected to the power supply line 51 (A-phase power supply line) via the triac 37 as described above, and is also connected to the other power supply line 52 (B-phase power supply line). Therefore, when the triac 37 is ignited by the operation described later, AC power from these power supply lines 51 and 52 flows through the pump 12, and the motor in the pump 12 starts rotating. When the triac 37 is extinguished, the rotation of the motor stops.

【0016】一方、センサ制御回路SCの初段(図2の
左側)にはシュミットトリガ機能付のCMOS反転増幅
器32と帰還抵抗R1とからなる発振回路31が設けら
れている。この発振回路31は、これらの構成要素の回
路定数で定まる周期で繰返しパルスを発生する。なお、
この発振回路31はキャパシタC1を介して接地線GL
線に接続されている。
On the other hand, an oscillation circuit 31 including a CMOS inverting amplifier 32 having a Schmitt trigger function and a feedback resistor R1 is provided at the first stage (left side in FIG. 2) of the sensor control circuit SC. The oscillation circuit 31 generates a repetitive pulse at a period determined by the circuit constants of these components. In addition,
This oscillation circuit 31 is connected to a ground line GL via a capacitor C1.
Connected to the wire.

【0017】発振回路31の出力は2つの遅延回路に並
列的に入力される。このうち第1の遅延回路は抵抗R2
と等価キャパシタC2との結合で構成されるRC可変遅
延回路VDyであり、第2の遅延回路は抵抗R3とキャ
パシタC3との結合で構成されるRC固定遅延回路CD
yである。
The output of the oscillation circuit 31 is input to two delay circuits in parallel. The first delay circuit includes a resistor R2
Variable delay circuit VDy constituted by a combination of a resistor R3 and a capacitor C3. An RC fixed delay circuit CD constituted by a combination of a resistor R3 and a capacitor C3.
y.

【0018】このうちRC可変遅延回路VDyの等価キ
ャパシタC2は、図1で説明した非接地電極22と、排
水現場の地面(貯留水の底の地面)GNDとの間に形成
されるキャパシタであり、その出力は図2のフリップフ
ロップ33のデータ入力Dとなっている。ただし、排水
現場の地面GNDには接地線を設けるのではなくこの地
面GNDは自然の状態で接地レベルにある。それは、貯
留水Wが地面GNDに物理的に接触しているからであ
る。また、接地線GLはこの発明の特徴に従ってキャパ
シタC4,C5を介して電源線51,52に接続される
が、これらの電源線51,52の一方は商用電源の発電
施設(あるいは変電施設)40において接地されている
(図2における接地41)。この接地41は地面を通じ
て貯留水の底における地面GNDと共通電位にある。こ
のため、接地線GLは電源線51または52を介して地
面GNDと等電位となっており、地面GNDがセンサ制
御回路SCにおける等価キャパシタC2の接地電極とし
て機能する。したがって、実際の装置構成からは等価キ
ャパシタC2については非接地電極22だけを設けてお
けばよく、接地電極をセンサ側に設ける必要はない。キ
ャパシタC2を「等価」キャパシタと呼ぶのも、装置と
しては通常のキャパシタのように1対の電極を持つわけ
ではないが、地面GNDを考えたときに等価的にキャパ
シタとして機能するためである。
The equivalent capacitor C2 of the RC variable delay circuit VDy is a capacitor formed between the ungrounded electrode 22 described with reference to FIG. 1 and the ground at the drainage site (the ground at the bottom of the storage water) GND. The output is the data input D of the flip-flop 33 of FIG. However, the ground GND at the drainage site is not provided with a ground line, but the ground GND is at the ground level in a natural state. This is because the stored water W is physically in contact with the ground GND. The ground line GL is connected to the power lines 51 and 52 via the capacitors C4 and C5 according to the characteristics of the present invention. One of these power lines 51 and 52 is a commercial power generation facility (or substation facility) 40. (Ground 41 in FIG. 2). This ground 41 is at the same potential as the ground GND at the bottom of the stored water through the ground. Therefore, the ground line GL has the same potential as the ground GND via the power supply line 51 or 52, and the ground GND functions as a ground electrode of the equivalent capacitor C2 in the sensor control circuit SC. Therefore, only the non-ground electrode 22 needs to be provided for the equivalent capacitor C2 from the actual device configuration, and the ground electrode need not be provided on the sensor side. The capacitor C2 is called an "equivalent" capacitor because the device does not have a pair of electrodes like a normal capacitor, but functions equivalently as a capacitor when considering the ground GND.

【0019】一般にRC遅延回路の遅延時間は容量値と
抵抗値との積に比例するため、この実施例におけるRC
可変遅延回路VDyの遅延時間も積:「C2×R2」に
比例する。また、貯留水の水位が上がると貯留水表面が
非接地電極22に近づくために等価キャパシタC2の接
地側の電極面積が大きくなることと等価な状態となり、
それによって等価キャパシタC2の容量値は大きくな
る。したがって、水位が上るとRC可変遅延回路VDy
における遅延時間は長くなる。逆に、水位が下がると等
価キャパシタC2の容量値は小さくなり、RC可変遅延
回路VDyの遅延時間は短くなる。
Generally, the delay time of an RC delay circuit is proportional to the product of the capacitance value and the resistance value.
The delay time of the variable delay circuit VDy is also proportional to the product: “C2 × R2”. Further, when the level of the stored water rises, the surface of the stored water approaches the non-grounded electrode 22, which is equivalent to an increase in the ground-side electrode area of the equivalent capacitor C 2,
Thereby, the capacitance value of the equivalent capacitor C2 increases. Therefore, when the water level rises, the RC variable delay circuit VDy
Is longer. Conversely, when the water level decreases, the capacitance value of the equivalent capacitor C2 decreases, and the delay time of the RC variable delay circuit VDy decreases.

【0020】一方、RC固定遅延回路CDyにおいては
抵抗R3およびキャパシタC3は固定であり、したがっ
て、その遅延時間も固定されている。その固定の遅延を
受けた後の出力はフリップフロップ33のクロック入力
CK(サンプリングタイミング入力)となっている。
On the other hand, in RC fixed delay circuit CDy, resistor R3 and capacitor C3 are fixed, and therefore, the delay time is also fixed. The output after receiving the fixed delay is the clock input CK (sampling timing input) of the flip-flop 33.

【0021】フリップフロップ33は位相比較器ないし
は位相弁別器として機能し、データ入力DとクロックC
Kとの位相を比較してその結果に応じた出力Qを発生す
る。この位相比較動作の例は後述するが、このようにし
て得られる出力Qは、反転増幅器34,フォトトライア
ック35および抵抗R4の直列接続を介して接地レベル
線GLに接続されている。
The flip-flop 33 functions as a phase comparator or a phase discriminator.
An output Q corresponding to the result is generated by comparing the phase with K. Although an example of this phase comparison operation will be described later, the output Q thus obtained is connected to the ground level line GL via a series connection of the inverting amplifier 34, the phototriac 35 and the resistor R4.

【0022】<3.実施例の動作>このような構成によ
る水位検出とポンプ制御とを、センサ制御回路SCのタ
イミング図である図3と、水位とポンプ1との示した図
4とを参照して説明すると以下のようになる。
<3. Operation of Embodiment> The water level detection and pump control by such a configuration will be described below with reference to FIG. 3 which is a timing chart of the sensor control circuit SC and FIG. 4 showing the water level and the pump 1. Become like

【0023】<3−1.水位が低いとき>まず図4
(a)に例示するように水位が低いときには等価キャパ
シタC2の容量値が小さいため、図3(a)に例示する
ようにRC可変遅延回路VDyにおける遅延時間T1がR
C固定遅延回路CDyにおける遅延時間T2より短くな
る。ただし、これらの遅延時間は発振器31の発振パル
ス(図示せず)の立ち上がり時刻t0を基準としてい
る。このようにT1<T2の関係があるときには、図3
(a)に示すようにフリップフロップ33のデータ入力
DがクロックCKより先に「H(High Level)」に立ち
上がる。すると、フリップフロップ33がクロックCK
の立ち上がり時点tでデータ入力Dをサンプリングした
ときにはこのデータ入力Dは既に「H」であり、出力Q
は「H」となってこの「H」レベルでラッチされる。こ
れは水位が低い状態が続く限り同様の結果となる。この
出力Q(=「H」)は図2の反転増幅器34で増幅反転
されて「L(Low Level)」となる。このため、フォト
トライアック35はOFFであって発光は行わず、トラ
イアック37もOFFであって、ポンプ12は停止状態
となる。
<3-1. When the water level is low>
When the water level is low as illustrated in FIG. 3A, the capacitance value of the equivalent capacitor C2 is small, so that the delay time T1 in the RC variable delay circuit VDy is R as illustrated in FIG.
This is shorter than the delay time T2 in the C fixed delay circuit CDy. However, these delay times are based on the rising time t0 of the oscillation pulse (not shown) of the oscillator 31. When there is a relationship of T1 <T2, FIG.
As shown in (a), the data input D of the flip-flop 33 rises to "H (High Level)" before the clock CK. Then, the flip-flop 33 outputs the clock CK
When the data input D is sampled at the rising point t of the data, the data input D is already "H" and the output Q
Becomes "H" and is latched at this "H" level. This has the same result as long as the water level remains low. This output Q (= “H”) is amplified and inverted by the inverting amplifier 34 in FIG. 2 to become “L (Low Level)”. For this reason, the photo triac 35 is OFF and does not emit light, the triac 37 is also OFF, and the pump 12 is stopped.

【0024】<3−2.水位が高いとき>一方、図4
(b)に例示するように水位が高くなったときには、等
価キャパシタC2の容量値が大きいため、図3(b)に
例示するようにRC可変遅延回路VDyにおける遅延時
間T1がRC固定遅延回路CDyにおける遅延時間T2よ
り長くなり、フリップフロップ33のデータ入力Dがク
ロックCKより後で「H」に立ち上がる。このため、フ
リップフロップ33がクロックCKの立ち上がり時点t
でサンプリングしたときにはデータ入力Dはまだ「L」
であり、出力Qは「L」でラッチされる。これは水位が
高い状態が続く限り同様の結果となる。この出力Q(=
「L」)は反転増幅器34で増幅反転されて「H」とな
る。このため、フォトトライアック35はONとなり、
その発光に応答してトライアック37がONとなる。そ
れに応答してポンプ12は動作状態となり、排水が行わ
れる。
<3-2. When the water level is high> On the other hand, FIG.
When the water level rises as illustrated in FIG. 3B, the capacitance value of the equivalent capacitor C2 is large. Therefore, as illustrated in FIG. 3B, the delay time T1 in the RC variable delay circuit VDy is changed to the RC fixed delay circuit CDy. , The data input D of the flip-flop 33 rises to “H” after the clock CK. For this reason, the flip-flop 33 operates at the rising time t of the clock CK.
Data input D is still "L"
And the output Q is latched at “L”. This has the same effect as long as the water level remains high. This output Q (=
“L”) is amplified and inverted by the inverting amplifier 34 to become “H”. For this reason, the photo triac 35 is turned on,
The triac 37 is turned on in response to the light emission. In response, the pump 12 is activated and drains.

【0025】<4.キャパシタの容量値>ところで、既
述したようにこの実施例ではこの発明の特徴に対応して
センサ制御回路SC(したがって等価キャパシタC2)
の接地線GLを、キャパシタC4,C5を介して電源線
51,52に接続している。これらのキャパシタC4,
C5の容量値は、電源線51,52からの商用周波数に
対してはセンサ制御回路SCを電源線51,52から電
気的に分離しつつ、センサ制御回路SCで生成される高
周波(発振回路31の発振パルス周波数)については導
通状態となって接地による接続が電気的に有効になるよ
うに選択する。
<4. By the way, as described above, in this embodiment, the sensor control circuit SC (therefore, equivalent capacitor C2) corresponds to the feature of the present invention.
Is connected to power supply lines 51 and 52 via capacitors C4 and C5. These capacitors C4,
The capacitance value of C5 is equal to the high frequency (oscillation circuit 31) generated by the sensor control circuit SC while electrically separating the sensor control circuit SC from the power lines 51 and 52 with respect to the commercial frequency from the power lines 51 and 52. (The oscillation pulse frequency) is selected so as to be in a conductive state so that the connection by ground is electrically effective.

【0026】具体的には、キャパシタC4,C5の容量
値は、商用電源周波数(50Hzまたは60Hz)の交
流に対しては十分大きいインピーダンスとなり、等価キ
ャパシタC2の容量値に対しては十分小さいインピーダ
ンスとなるように選定することになる。この実施例では
C4,C5=1000pFであり、この場合にはたとえ
ば60Hzの商用電源周波数に対して約3MΩのインピ
ーダンスとなり、漏れ電流は約70μA以下である。し
たがって、安全上からも節電上からも問題はない。ま
た、通常、等価インピーダンスC2は数10pFである
から、これに対して十分に小さいインピーダンスとなっ
ている。
More specifically, the capacitance of the capacitors C4 and C5 has a sufficiently large impedance with respect to the alternating current of the commercial power frequency (50 Hz or 60 Hz), and has a sufficiently small impedance with respect to the capacitance of the equivalent capacitor C2. Will be selected. In this embodiment, C4 and C5 = 1000 pF. In this case, the impedance becomes about 3 MΩ for a commercial power supply frequency of 60 Hz, for example, and the leakage current is about 70 μA or less. Therefore, there is no problem in terms of safety and power saving. Further, since the equivalent impedance C2 is usually several tens of pF, the impedance is sufficiently small.

【0027】なお、キャパシタC4,C5を介して接地
線GLを2本の電源線51,52の双方に接続しておく
のは、電源線51,52を商用電源にコンセント形式で
接続するときに、電源線51,52のいずれが商用電源
の接地側となるかが区々であるため、いずれの場合でも
対処可能としていることに起因する。このため、原理的
には複数の電源線のうちの接地側に接続しておけばよ
い。たとえば、商用電源を交直変換器を通じて直流化す
る配電盤が設けられており、その配電盤から直流電源を
取って直流モータを駆動するようなポンプの場合には、
電源線の接地側が明確であるために、その接地側のみに
センサ制御回路の接地線を接続しておけばよい。
The reason why the ground line GL is connected to both of the two power lines 51 and 52 via the capacitors C4 and C5 is that the power lines 51 and 52 are connected to a commercial power supply in an outlet form. , And which of the power supply lines 51 and 52 is on the ground side of the commercial power supply, is different. Therefore, in principle, it may be connected to the ground side of the plurality of power supply lines. For example, in the case of a pump that is provided with a switchboard that converts commercial power to DC through an AC / DC converter, and that drives a DC motor by taking DC power from the switchboard,
Since the ground side of the power supply line is clear, the ground line of the sensor control circuit may be connected only to the ground side.

【0028】一方、等価キャパシタC2との関係におけ
る固定側キャパシタC3の容量値の決定については、図
4(a)のように水位が非接地電極22あたりとなった
ときに、ちょうど2つの遅延回路の点時間が反転するよ
うに固定側キャパシタC3の容量値を決定しておくこと
が好ましい。これは実験によって容易に決定することが
できる。厳密に言えばポンプを使用する場所ごとに貯留
水Wの成分は異なるが、その導電率の変動幅は水と空気
の導電率の差ほどではないため、固定キャパシタC3の
容量値を使用の場所ごとに調整する必要はない。
On the other hand, regarding the determination of the capacitance value of the fixed-side capacitor C3 in relation to the equivalent capacitor C2, when the water level is around the non-grounded electrode 22 as shown in FIG. It is preferable that the capacitance value of the fixed-side capacitor C3 is determined in advance so that the point time is inverted. This can easily be determined by experiment. Strictly speaking, the components of the stored water W differ depending on the place where the pump is used. However, the fluctuation range of the conductivity is not as large as the difference between the conductivity of the water and the air. There is no need to adjust each time.

【0029】<5.実施例のセンサの感度と配線>図5
は実施例の水中ポンプ1における水位検出センサの感度
に関する説明図である。図1において説明したように、
図5の非接地電極22はゴムなどの絶縁層23で被覆さ
れた状態となっているため、非接地電極22からの電気
力線Eはこの絶縁層23を介して貯留水Wに至る。そし
てこの電気力線Eは等価的に接地電極に相当する地面
(貯留水の底の地面)GNDに至るが、この地面に到達
する段階ではゴムなどの絶縁層を通らない。すなわち、
図6で説明した従来の場合には絶縁層を2度通るが、こ
の実施例の場合には1度だけである。
<5. Sensitivity and Wiring of Sensor of Example> FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram relating to the sensitivity of a water level detection sensor in the submersible pump 1 of the embodiment. As explained in FIG.
Since the ungrounded electrode 22 in FIG. 5 is covered with an insulating layer 23 such as rubber, the lines of electric force E from the ungrounded electrode 22 reach the stored water W via the insulating layer 23. The lines of electric force E equivalently reach the ground (ground at the bottom of the storage water) GND corresponding to the ground electrode, but do not pass through an insulating layer of rubber or the like when reaching the ground. That is,
In the case of the related art described with reference to FIG. 6, the insulating layer passes through the insulating layer twice, but in the case of this embodiment, only once.

【0030】したがって、図2の等価キャパシタC2に
おいては絶縁層による影響が少なく、等価キャパシタC
2に占める貯留水Wの寄与が相対的に大きい。したがっ
て、水位の変化に対してセンサの出力感度が大きく、複
雑な高利得の回路を必要としない。また、耐ノイズ性も
高い。したがって、ポンプ全体としての制御が正確とな
る。
Therefore, the equivalent capacitor C2 shown in FIG.
2 is relatively large. Therefore, the output sensitivity of the sensor is large with respect to a change in water level, and a complicated high-gain circuit is not required. Also, the noise resistance is high. Therefore, control of the pump as a whole is accurate.

【0031】また、この実施例では図1のセンサ部20
をポンプ本体10に付設して一体化しているため、接地
配線GLを長くとらなくても電源線51,52に接続可
能である。このため、配線上で有利であるだけでなく、
信頼性も高くなっている。
In this embodiment, the sensor unit 20 shown in FIG.
Is attached to the pump body 10 and integrated, so that it is possible to connect to the power supply lines 51 and 52 without taking the ground wiring GL long. This is not only advantageous in terms of wiring, but also
Reliability has also increased.

【0032】<6.変形例>上記実施例のようにセンサ
部20をポンプ本体10の外側に付設するような構成と
すれば、センサを持たないポンプにセンサ部20を付加
することによってこの発明のポンプが実現できるという
利点がある。しかしながら、単一のケーシングにポンプ
本体とセンサ部とを収容することも可能であり、この発
明における「付設」とはこのような場合も含んでいる。
<6. Modification> If the sensor section 20 is provided outside the pump body 10 as in the above embodiment, the pump of the present invention can be realized by adding the sensor section 20 to a pump having no sensor. There are advantages. However, it is also possible to house the pump body and the sensor unit in a single casing, and the “attachment” in the present invention includes such a case.

【0033】また、上記実施例ではセンサ制御回路30
の接地線GLをラインとして説明したが、プリント基板
上などにおける接続点(ノード)であってもかまわな
い。
In the above embodiment, the sensor control circuit 30
Although the ground line GL has been described as a line, it may be a connection point (node) on a printed circuit board or the like.

【0034】なお、上記実施例では抵抗R3を固定抵抗
とするとともにキャパシタC3を固定キャパシタとした
が、そのかわりに可変抵抗または可変容量を使用してそ
の調整スイッチを付加すれば、ポンプのON/OFFの
切換え水位の変更機能を持たせることもできる。
In the above embodiment, the resistor R3 is a fixed resistor and the capacitor C3 is a fixed capacitor. However, if the adjustment switch is added using a variable resistor or a variable capacitor, the ON / OFF of the pump can be changed. A function for changing the water level for switching OFF can also be provided.

【0035】この発明のポンプは、工事現場における排
水だけでなく、地面との間に電気的絶縁物がないような
状態の貯留水の排水であればどような用途でも使用可能
である。
The pump of the present invention can be used not only for drainage at a construction site, but also for any purpose as long as drainage of stored water is in a state where there is no electrical insulation between the pump and the ground.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、貯留水はその底部で電気的に接地されていることに
応じて、センサの水位検出用静電容量の接地レベルを電
源線側への接続によって達成している。
As described above, according to the present invention, the ground level of the water level detecting capacitance of the sensor is changed to the power line side in accordance with the fact that the stored water is electrically grounded at the bottom. Achieved by connecting to.

【0037】このため、センサの静電容量を形成する電
極のうちの接地電極に相当する部分を設ける必要がない
だけでなく、水に対して接地電極を電気的に絶縁するた
めの絶縁被覆層も不要となって、そのような絶縁被覆層
の存在による感度の低下が防止できる。
For this reason, it is not necessary to provide a portion corresponding to the ground electrode among the electrodes forming the capacitance of the sensor. In addition, an insulating coating layer for electrically insulating the ground electrode from water is provided. And the sensitivity can be prevented from lowering due to the presence of such an insulating coating layer.

【0038】また、センサはポンプ本体に付設されてい
るため、水位検出用静電容量の接地レベルを電源線側へ
接続するにあたって長い配線なども必要としない。
Further, since the sensor is attached to the pump body, a long wiring is not required to connect the ground level of the water level detection capacitance to the power supply line.

【0039】したがって比較的簡単な構成で確実な水位
検出を行うことができるとともに、それによって水位変
化による動作制御を正確に行うことができる。
Therefore, the water level can be reliably detected with a relatively simple configuration, and the operation control based on the water level change can be accurately performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の一実施例である水中ポンプの概略外
観図である。
FIG. 1 is a schematic external view of a submersible pump according to an embodiment of the present invention.

【図2】実施例の水中ポンプの制御回路の回路図であ
る。
FIG. 2 is a circuit diagram of a control circuit of the submersible pump according to the embodiment.

【図3】図2の制御回路における位相比較動作の例を示
す波形図である。
FIG. 3 is a waveform chart showing an example of a phase comparison operation in the control circuit of FIG. 2;

【図4】実施例の水中ポンプにおける水位の状態の説明
図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a state of a water level in the submersible pump according to the embodiment.

【図5】実施例の水中ポンプにおけるセンサ感度の説明
図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of sensor sensitivity in the submersible pump according to the embodiment.

【図6】従来の水中ポンプに使用されているセンサの概
念説明図である。
FIG. 6 is a conceptual explanatory view of a sensor used in a conventional submersible pump.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 水中ポンプ 10 ポンプ本体 11 メインケーシング 12 ポンプ 20 センサ部 21 サブケーシング 22 非接地電極 23 絶縁被覆 30 制御回路 31 発振回路 40 商用交流電源 41 商用交流電源の接地 50 電源ケーブル 51,52 電源ケーブル内の電源線 C2 等価キャパシタ PC 電源回路 SC センサ制御回路 GL センサ制御回路の接地線 W 貯留水 GND 貯留水の底の地面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Submersible pump 10 Pump main body 11 Main casing 12 Pump 20 Sensor part 21 Sub-casing 22 Non-ground electrode 23 Insulating coating 30 Control circuit 31 Oscillation circuit 40 Commercial AC power supply 41 Grounding of commercial AC power supply 50 Power supply cable 51, 52 Power line C2 Equivalent capacitor PC Power circuit SC Sensor control circuit GL Ground line of sensor control circuit W Reservoir GND GND Ground of the bottom of the reservoir

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−249395(JP,A) 特開 昭54−41768(JP,A) 特開 昭61−233323(JP,A) 特開 昭54−104872(JP,A) 実開 昭47−11638(JP,U) 実開 昭63−36246(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F04D 13/08 F04D 15/00 G01F 23/26 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-3-249395 (JP, A) JP-A-54-41768 (JP, A) JP-A-61-233323 (JP, A) JP-A-54-41 104872 (JP, A) Fully open Showa 47-11638 (JP, U) Fully open show 63-36246 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) F04D 13/08 F04D 15 / 00 G01F 23/26

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 静電容量型の水位検出センサからの検出
信号に応答して動作制御が行われる水中ポンプにおい
て、 ポンプ本体に前記センサが付設され、 前記センサにおける水位検出用の静電容量の電気的接地
が、前記ポンプ本体の電源線側への接続によって達成さ
れていることを特徴とする水中ポンプ。
1. A submersible pump in which operation control is performed in response to a detection signal from a capacitance type water level detection sensor, wherein the sensor is attached to a pump body, and a capacitance of the sensor for detecting a water level in the sensor is provided. A submersible pump, wherein electrical grounding is achieved by connecting the pump body to a power line side.
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