JP3748695B2 - ポンプ回転方向検出方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、インバ−タを使用してポンプを自動運転する自動給水装置において、ポンプの逆転運転による騒音,振動の上昇や、インペラナットの外れや、電動機の過負荷運転を防ぐようにしたポンプ回転方法検出方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年においては自動給水装置に用いられるポンプをインバ−タで制御して、ポンプの回転速度を制御して、ポンプの吐出圧力を一定に保つようにしている。このように、自動給水装置に用いられるポンプをインバ−タで制御することにより、自動給水装置を省エネルギ−で運転するようにしている。
また、電源投入後、自動的に回転方向を変換することが非常に難しかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
このようにインバ−タによりポンプの自動運転を行う場合に、ポンプが回転すると、騒音が発生すると共にポンプが振動し、運転電流が上昇して、ポンプを破損しかねないという問題があった。
【0004】
ポンプの逆回転は、実際にポンプを駆動する電動機の主軸の回転方向を見るしか方法がなかったため、設置場所の現場においては、運転圧力、周波数、電流、騒音等を考慮して熟練した職人の感に頼るケ−スが多かった。
【0005】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的は、インバ−タを用いてポンプを自動運転している自動給水装置において、ポンプの回転方向を電気的に検出することができるポンプ回転方向検出方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係わるポンプ回転方向検出方法は、ポンプを駆動する電動機を可変速運転させる可変速運転手段と、上記ポンプの吐出圧力を検出する圧力検出手段と、上記可変速運転手段の出力周波数を検出する周波数検出手段とを備えた自動給水装置において、上記可変速運転手段の回転方向を一回転方向とすると共にある周波数で運転し、一定時間後に、上記圧力検出手段により上記ポンプの吐出圧力を検出する第1の工程と、上記可変速運転手段の回転方向を上記一回転方向とは逆の回転方向にすると共に第1工程と同じ周波数で運転し、一定時間後に、上記圧力検出手段により上記ポンプの吐出圧力を検出する第2の工程と、上記第1の工程で検出された上記ポンプの吐出圧力及び上記第2の工程で検出された上記ポンプの吐出圧力とを比較し、吐出圧力の高い方を上記ポンプの正転方向とする判定工程とを具備したことを特徴とする。
【0007】
請求項2に係わるポンプ回転方向検出方法は、請求項1記載の第1の工程及び第2の工程において、上記可変速運転手段で設定されるある周波数は、最初は低い周波数で設定され、上記判定工程で判断ができない場合には、徐々に周波数を上昇させるようにしたことを特徴とする。
【0008】
請求項3に係わるポンプ回転方向検出方法は、ポンプを駆動する電動機を可変速運転させる可変速運転手段と、上記ポンプの吐出圧力を検出する圧力検出手段と、上記可変速運転手段の出力周波数を検出する周波数検出手段とを備えた自動給水装置において、上記可変速運転手段の回転方向を一回転方向とすると共にある吐出圧力で運転し、一定時間後に、上記周波数検出手段により上記可変速運転手段の運転周波数を検出する第1の工程と、上記可変速運転手段の回転方向を上記一回転方向とは逆の回転方向にすると共に第1工程と同じ吐出圧力で運転し、一定時間後に、上記周波数検出手段により上記可変速運転手段の運転周波数を検出する第2の工程と、上記第1の工程で検出された上記可変速運転手段の運転周波数及び上記第2の工程で検出された上記可変速運転手段の運転周波数とを比較し、運転周波数の低い方を上記ポンプの正転方向とする判定工程とを具備したことを特徴とする。
【0009】
請求項4に係わるポンプ回転方向検出方法は、請求項3記載の第1の工程及び第2の工程において、ある吐出圧力で運転され、上記判定工程で判断できない場合には、徐々に吐出圧力を下げるようにしたことを特徴とする。
【0010】
請求項5に係わるポンプ回転方向検出方法は、請求項1乃至請求項4いずれか一記載において、ポンプから吐出される流量を検出する流量検出手段とを具備し、この流量検出手段により検出された流量が設定流量以上である場合に、上記判断工程を行うことを特徴とする。
【0011】
請求項6に係わるポンプ回転方向検出方法は、請求項1乃至請求項5いずれか一において、ポンプの二次側に電磁開閉弁を設け、上記第1の工程及び第2の工程での測定中は、上記電磁開閉弁を開くようにしたことを特徴とする。
【0012】
請求項7に係わるポンプ回転方向検出方法は、請求項1乃至請求項5いずれか一において、上記判定工程において、上記可変速運転手段の回転方向と上記ポンプの回転方向が異なった場合には、上記可変速運転手段の回転方向の逆転方向に運転することを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。図1は自動給水装置の全体構成図である。図1において、11は井戸である。この井戸11には水12が貯められている。
【0014】
この井戸11の水12に浸るように、給水管13の一端が設置されている。
この給水管13の他端はチェックバルブ14を介してポンプ15の吸込み口に接続される。
【0015】
このポンプ15の回転はモ−タ15mにより制御される。
このモ−タ15mの運転周波数は制御部16内のインバ−タ(可変速運転手段)16bにより制御される。
【0016】
また、このポンプ15の吐出口には、流量センサ(FS)17が介装された給水配管18が接続される。この流量センサ17によりポンプ15の吐出口から排出される流量Iが検出される。
【0017】
給水配管18において、流量センサ17の下流位置には圧力タンク19が接続されている。
さらに、給水配管18に圧力タンク19が接続されている位置よりさらに下流位置に圧力センサ(PS)20が接続される。この圧力センサ20によりポンプ15の吐出圧力Pが検出される。
【0018】
また、給水配管18において、圧力センサ20が接続されている位置よりも更に下流位置に分岐管21の一端が接続されている。
この分岐管21には常閉の電磁開閉弁22が介装されている。
【0019】
ところで、制御部16はCPU16a及びインバ−タ16bを中心に構成されている。さらに、制御部16はモ−タ15mの運転周波数を検出する出力周波数検出部16cを備えている。
【0020】
さらに、制御部16には、インバ−タ16bから見る正転方向と、ポンプ15の正転方向とが違う場合に、警報を発する警報器16dが接続されている。
次に、上記のように構成された本発明の第1の実施の形態の動作について説明する。まず、インバ−タ16bの運転周波数として周波数を選択する(ステップS11)。
【0021】
そして、インバ−タ16bから見て一回転方向、つまり正転方向にステップS11で選択された一定周波数信号をモ−タ16mに出力する(ステップS12)。
【0022】
そして、ポンプ15の吐出口から排出される流量Iが流量センサ17で検出される(ステップS13)。
そして、この流量センサ17で検出された流量Iが設定流量Ioより小さいかが判定される(ステップS14)。
【0023】
このステップS14の判定で「YES」と判定された場合には、ポンプ15の二次側、つまり吐出側の分岐管21に介装された電磁開閉弁22を開く制御が行われる(ステップS15)。これは、締切運転では、インバ−タ16bの出力周波数が上昇せずに後述する判断が難しいため、ポンプ15から設定流量Io以上の流量が流れるようにしている。
【0024】
ところで、ステップS14の判定で「NO」と判定された場合には、前述したステップS15の処理はスキップしてステップS16以降の処理に進む。
そして、前述したステップS12において、自動運転が開始されてから一定時間後にデ−タAの測定を行う(第1の工程)(ステップS16)。
【0025】
つまり、圧力センサ20で検出されるポンプ15の吐出圧力Pを検出する。
次に、ステップS12で設定した正転方向とは反転方向にして、インバ−タ16bからモ−タ16mにステップS11と同じ周波数である運転周波数信号を出力する(ステップS17)。
【0026】
そして、ステップS17で運転が開始されてから一定時間後にデ−タBの測定を行う(第2の工程)(ステップS18)。
つまり、圧力センサ20で検出されるポンプ15の吐出圧力Pを検出する。
【0027】
次に、デ−タAとデ−タBとの比較を行う(ステップS19)。
このステップS19において、第1の工程において圧力センサ20で検出されたポンプ15の吐出圧力と、第2の工程において圧力センサ20で検出されたポンプ15の吐出圧力とがほぼ等しい場合には、大小関係を比較できないとしてインバ−タ16bの運転周波数を一定の割合でアップし、前述したステップS12〜S17の処理を経て再度ステップS18の比較を行う(ステップS20)。
【0028】
このように、徐々に周波数を上昇させるようにしたので、ポンプ15の吐出圧力の異常な上昇を防止することができる。
一方、ステップS19において、第1の工程で検出されたポンプ15の吐出圧力が第2の工程で検出されたポンプ15の吐出圧力より十分に大きいと判定された場合には、インバ−タ16bの運転周波数の回転方向は正常であると判定される(ステップS21)。つまり、インバ−タ16bから見た正転方向(つまり、ステップS12で設定した方向)とポンプ15の正転方向とが等しいと判定される。
【0029】
ポンプ15の二次側の電磁開閉弁22を閉じる制御を行う(ステップS22)。
そして、自動運転(目標圧力一定運転)が可能であると判定され、自動運転が行われる(ステップS23)。
【0030】
一方、ステップS19の比較において、第1の工程で検出されたポンプ15の吐出圧力が第2の工程で検出されたポンプ15の吐出圧力より十分に小さいと判定された場合には、インバ−タ16bの正転方向とモ−タ16mの正転方向とが逆であると判定する(ステップS24)。
【0031】
そして、ポンプ15を強制的に停止する処理がなされる(ステップS25)。
そして、警報器16dから警報を出力する(ステップS26)。
なお、ステップS24において、インバ−タ16bの正転方向とモ−タ16mの正転方向とが逆であると判定された後、ポンプ15を強制停止するのではなく、次回からインバ−タ16bの反転方向を正転方向に置き換える処理を行った(ステップS27)後に、ステップS22の処理に進むようにしても良い。
【0032】
以上のように、インバ−タ16bから見て正転方向に一定周波数で運転した場合の吐出圧力と、インバ−タ16bから見て反転方向に一定周波数で運転した場合の吐出圧力とを比較して、吐出圧力の十分に大きい方のインバ−タ16bの回転方向は正常であると判断することができる。
【0033】
一方、インバ−タ16bから見て正転方向に一定周波数で運転した場合の吐出圧力がインバ−タ16bから見て反転方向に一定周波数で運転した場合の吐出圧力より十分に小さいと判定された場合には、ポンプ15を強制的に停止させたり、インバ−タ16bの反転方向を正転方向に置き換えることにより、インバ−タ16bの正転方向とポンプ15の正転方向とを一致させるようにしている。
【0034】
このようにすることにより、ポンプ15の逆転運転による騒音、振動、電流の上昇を防ぎ、インペラナットの外れ防止やポンプ15の破損を防止させることができる。
【0035】
次に、本発明の第2の実施の形態の動作について図3のフロ−チャ−トを参照して説明する。まず、ポンプ15の吐出圧力として、ある吐出圧力を設定する(ステップS31)。
【0036】
そして、インバ−タ16bから見て一回転方向、つまり正転方向にステップS一定周波数信号をモ−タ16mに出力する(ステップS32)。
そして、ポンプ15の吐出口から排出される流量Iが流量センサ17で検出される(ステップS33)。
【0037】
そして、この流量センサ17で検出された流量Iが設定流量Ioより小さいかが判定される(ステップS34)。
このステップS34の判定で「YES」と判定された場合には、ポンプ15の二次側、つまり吐出側の分岐管21に介装された電磁開閉弁22を開く制御が行われる(ステップS35)。これは、締切運転では、インバ−タ16bの出力周波数が上昇せずに後述する判断が難しいため、ポンプ15から設定流量Io以上の流量が流れるようにしている。
【0038】
ところで、ステップS34の判定で「NO」と判定された場合には、前述したステップS35の処理はスキップしてステップS36以降の処理に進む。
そして、前述したステップS32において、自動運転が開始されてから一定時間後にデ−タAの測定を行う(第1の工程)(ステップS36)。
【0039】
つまり、出力周波数検出部16cによりインバ−タ16bの運転周波数を検出する。
次に、ステップS32で設定した正転方向とは反転方向にして、ステップS32と同じ吐出圧力で運転を開始する(ステップS37)。
【0040】
そして、ステップS37で運転が開始されてから一定時間後にデ−タBの測定を行う(第2の工程)(ステップS38)。
つまり、出力周波数検出部16cでインバ−タ16cの運転周波数を検出する(ステップS38)。
【0041】
次に、デ−タAとデ−タBとの比較を行う(ステップS19)。
このステップS19において、第1の工程において出力周波数検出部16cで検出されたインバ−タ16cの運転周波数と、第2の工程において出力周波数検出部16cで検出されたインバ−タ16cの運転周波数とがほぼ等しい場合には、大小関係を比較できないとしてポンプ15の吐出圧力を一定の割合でダウンさせ、前述したステップS32〜S38の処理を経て再度ステップS39の比較を行う(ステップS40)。
【0042】
一方、ステップS39において、第1の工程において出力周波数検出部16cで検出されたインバ−タ16cの運転周波数が第2の工程において出力周波数検出部16cで検出されたインバ−タ16cの運転周波数より十分小さいと判定された場合には、インバ−タ16bの運転周波数の回転方向は正常であると判定される(ステップS41)。つまり、インバ−タ16bから見た正転方向(つまり、ステップS12で設定した方向)とポンプ15の正転方向とが等しいと判定される。
【0043】
そして、ポンプ15の二次側の電磁開閉弁22を閉じる制御を行う(ステップS42)。
そして、自動運転(目標圧力一定運転)が可能であると判定され、自動運転が行われる(ステップS43)。
【0044】
一方、ステップS39の比較において、第1の工程において出力周波数検出部16cで検出されたインバ−タ16cの運転周波数が第2の工程において出力周波数検出部16cで検出されたインバ−タ16cの運転周波数より十分大きいと判定された場合には、インバ−タ16bの正転方向とモ−タ16mの正転方向とが逆であると判定する(ステップS44)。
【0045】
そして、ポンプ15を強制的に停止する処理がなされる(ステップS45)。
そして、警報器16dから警報を出力する(ステップS46)。
なお、ステップS44において、インバ−タ16bの正転方向とモ−タ16mの正転方向とが逆であると判定された後、ポンプ15を強制停止するのではなく、次回からインバ−タ16bの反転方向を正転方向に置き換える処理を行った(ステップS47)後に、ステップ42の処理に進むようにしても良い。
【0046】
以上のように、インバ−タ16bから見て正転方向に設定圧力で運転した場合に出力周波数検出部16cで検出されるインバ−タ16bの運転周波数が、インバ−タ16bから見て反転方向に設定圧力で運転した場合に出力周波数検出部16cで検出されるインバ−タ16bの運転周波数より十分に小さいと判定された場合には、インバ−タ16bの回転方向は正常であると判断することができる。
【0047】
一方、インバ−タ16bから見て正転方向に設定圧力で運転した場合に出力周波数検出部16cで検出されるインバ−タ16bの運転周波数が、インバ−タ16bから見て反転方向に設定圧力で運転した場合に出力周波数検出部16cで検出されるインバ−タ16bの運転周波数より十分に大きいと判定された場合には、ポンプ15を強制的に停止させたり、インバ−タ16bの反転方向を正転方向に置き換えることにより、インバ−タ16bの正転方向とポンプ15の正転方向とを一致させるようにしている。
【0048】
このようにすることにより、ポンプ15の逆転運転による騒音、振動、電流の上昇を防ぎ、インペラナットの外れ防止やポンプ15の破損を防止させることができる。
【0049】
なお、上記した第1の実施の形態では、ポンプ15の吐出圧力Pの判定を圧力センサ20により検出するようにしたが、ポンプ15の吸入側に吸込圧力を検出するための圧力センサを設け、吐出圧力Pと吸込圧力との差(つまり、ポンプ15で加圧した分)を圧力判定するにしても良い。
【0050】
さらに、第1及び第2の実施の形態において、井戸11の水位を検出するための水位検出装置を設け、井戸11の水位とポンプ15の吐出圧力とを同時に測定し、ポンプ15により加圧した分のみで圧力判定を行うようにしても良い。
【0051】
また、ステップS11乃至S23あるいはステップS31乃至S43までのフロ−チャ−トに相当するプログラムを追加するだけで、自動的にインバ−タ16bの正転方向とポンプ15の正転方向とを一致させることができるので、人手を頼らずに簡単に調整を行うことができる。
【0052】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、インバ−タを一定周波数で正転した場合と反転させて運転した場合の吐出圧力を比較することにより、インバ−タの回転方向が正常であるかを判定するようにしたので、インバ−タの回転方向が正常であるかを人手を頼らずに判定することができる。
【0053】
請求項2記載の発明によれば、請求項1のインバ−タを最初は低い周波数で運転しておき、徐々に周波数を上昇するようにしたので、ポンプの吐出圧力の異常な上昇を防止することができる。
【0054】
請求項3記載の発明によれば、ポンプの吐出圧力を一定とし、インバ−タを一定周波数で正転した場合と反転させて運転した場合のインバ−タの運転周波数を比較することにより、インバ−タの回転方向が正常であるかを判定するようにしたので、インバ−タの回転方向が正常であるかを人手を頼らずに判定することができる。
【0055】
請求項4記載の発明によれば、請求項3の吐出圧力を徐々に下げるようにしたので、異常な運転周波数の上昇を防止することができる。
請求項5記載の発明によれば、ポンプから吐出される流量が設定流量以上の場合に比較を行うようにしたので、締切り運転時であっても正確にポンプの回転方向を検出することができる。
【0056】
請求項6記載の発明によれば、測定中には電磁開閉弁を必ず開いて流量をある状態を作り出すようにしたので、締切り運転時であっても正確にポンプの回転方向を検出することができる
請求項7記載の発明によれば、インバ−タの回転方向とポンプの回転方向が逆であった場合には、インバ−タの回転方向を逆転させるようにしたので、インバ−タの回転方向とポンプの回転方向とを自動的に一致させることができる。
これにより、ポンプの逆転運転による騒音、振動、電流の上昇を防ぎ、インペラナットの外れ防止やポンプの破損を防止させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1及び第2の実施の形態に共通な自動給水装置の構成を示す図。
【図2】第1の実施の形態の動作を説明するためのフロ−チャ−ト。
【図3】第2の実施の形態の動作を説明するためのフロ−チャ−ト。
【符号の説明】
11…井戸、
12…水、
13…給水管、
14…チェックバルブ、
15…ポンプ、
15m…モ−タ、
16…制御部、
17…流量センサ、
20…圧力センサ、
22…電磁開閉弁。
Claims (7)
- ポンプを駆動する電動機を可変速運転させる可変速運転手段と、上記ポンプの吐出圧力を検出する圧力検出手段と、上記可変速運転手段の出力周波数を検出する周波数検出手段とを備えた自動給水装置において、
上記可変速運転手段の回転方向を一回転方向とすると共にある周波数で運転し、一定時間後に、上記圧力検出手段により上記ポンプの吐出圧力を検出する第1の工程と、
上記可変速運転手段の回転方向を上記一回転方向とは逆の回転方向にすると共に第1工程と同じ周波数で運転し、一定時間後に、上記圧力検出手段により上記ポンプの吐出圧力を検出する第2の工程と、
上記第1の工程で検出された上記ポンプの吐出圧力及び上記第2の工程で検出された上記ポンプの吐出圧力とを比較し、吐出圧力の高い方を上記ポンプの正転方向とする判定工程とを具備したことを特徴とするポンプ回転方向検出方法。 - 上記第1の工程及び第2の工程において、上記可変速運転手段で設定されるある周波数は、最初は低い周波数で設定され、上記判定工程で判断ができない場合には、徐々に周波数を上昇させるようにしたことを特徴とする請求項1記載のポンプ回転方向検出方法。
- ポンプを駆動する電動機を可変速運転させる可変速運転手段と、上記ポンプの吐出圧力を検出する圧力検出手段と、上記可変速運転手段の出力周波数を検出する周波数検出手段とを備えた自動給水装置において、
上記可変速運転手段の回転方向を一回転方向とすると共にある吐出圧力で運転し、一定時間後に、上記周波数検出手段により上記可変速運転手段の運転周波数を検出する第1の工程と、
上記可変速運転手段の回転方向を上記一回転方向とは逆の回転方向にすると共に第1工程と同じ吐出圧力で運転し、一定時間後に、上記周波数検出手段により上記可変速運転手段の運転周波数を検出する第2の工程と、
上記第1の工程で検出された上記可変速運転手段の運転周波数及び上記第2の工程で検出された上記可変速運転手段の運転周波数とを比較し、運転周波数の低い方を上記ポンプの正転方向とする判定工程とを具備したことを特徴とするポンプ回転方向検出方法。 - 上記第1の工程及び第2の工程において、ある吐出圧力で運転され、上記判定工程で判断できない場合には、徐々に吐出圧力を下げるようにしたことを特徴とする請求項3記載のポンプ回転方向検出方法。
- 上記ポンプから吐出される流量を検出する流量検出手段とを具備し、この流量検出手段により検出された流量が設定流量以上である場合に、上記判断工程を行うことを特徴とする請求項1乃至請求項4いずれか一記載のポンプの回転方向検出方法。
- 上記ポンプの二次側に電磁開閉弁を設け、上記第1の工程及び第2の工程での測定中は、上記電磁開閉弁を開くようにしたことを特徴とする請求項1乃至請求項5いずれか一記載のポンプの回転方向検出方法
- 上記判定工程において、上記可変速運転手段の回転方向と上記ポンプの回転方向が異なった場合には、上記可変速運転手段の回転方向の逆転方向に運転することを特徴とする請求項1乃至請求項5いずれか一記載のポンプの回転方向検出方法。
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