JP5715803B2

JP5715803B2 - 給水装置

Info

Publication number: JP5715803B2
Application number: JP2010259913A
Authority: JP
Inventors: 耕司豊田; 充玉川; 一真飯見
Original assignee: 株式会社川本製作所
Priority date: 2010-11-22
Filing date: 2010-11-22
Publication date: 2015-05-13
Anticipated expiration: 2030-11-22
Also published as: JP2012112257A

Description

この発明は、井戸等の水をポンプで汲み上げて使用場所へ供給する給水装置に関する。

井戸や受水槽の水をポンプで汲み上げて使用場所（負荷）へ供給する給水装置として、回転数可変のポンプを備え、そのポンプの吐出圧力が設定値となるようポンプの回転数を制御するものが知られている（例えば特許文献１）。

特開２０１０−０２４９３１号公報

上記のように、ポンプの吐出圧力を設定値に維持する制御は、例えば、蛇口の開度変化（＝使用水量変化）による圧力の変動が望ましくない住宅内給水等には適しているものの、散水等の高い圧力が必要となる状況には不向きである。

この発明の目的は、使用状況に適した安定かつ信頼性の高い給水が可能な給水装置を提供することである。

この発明の給水装置は、水を吸込んで吐出するポンプと、このポンプの駆動用モータに対する周波数可変の駆動電力を出力するインバータ回路と、前記ポンプの吐出圧力を検出する圧力検出手段と、前記駆動用モータに流れる電流を検出する電流検出手段と、前記圧力検出手段の検出圧力が一定値となるよう前記インバータ回路の出力周波数を制御する吐出圧力一定制御モードの第１制御手段と、前記電流検出手段の検出電流が許容最大電流値を超えない範囲で前記駆動用モータができるだけ高い回転数で動作するよう前記インバータ回路の出力周波数を制御する電流値一定制御モードの第２制御手段と、前記第１制御手段による吐出圧力一定制御モードおよび前記第２制御手段による電流値一定制御モードのいずれかを選択的に設定する制御モード選択手段と、異常に対する保護機能が働いた場合にその保護状態をリセットするために操作されるリセット操作手段と、前記ポンプの吸込み対象となる水の水面レベルが所定以上の場合に閉成し、所定未満になると開放するフロートスイッチと、このフロートスイッチが接続される一対の端子を有し、そのフロートスイッチの閉成時は同フロートスイッチを通して両端子間が短絡され、同フロートスイッチの開放時は両端子間が開放されるフロートスイッチ接続部と、前記フロートスイッチの非使用時にそのフロートスイッチに代えて前記フロートスイッチ接続部の両端子間に接続される短絡手段と、前記フロートスイッチ接続部の両端子間が短絡状態にあれば前記ポンプの運転を許容し、その両端子間が開放状態にあれば前記ポンプの運転を禁止する許容・禁止制御手段と、を備え、前記制御モード選択手段は、前記フロートスイッチ接続部の両端子間が開放状態のまま前記リセット操作手段が所定時間以上にわたり継続して操作されるごとに、前記吐出圧力一定制御モードと前記電流値一定制御モードとを交互に選択する。

この発明によれば、使用状況に適した安定かつ信頼性の高い給水が可能な給水装置を提供できる。

一実施形態の全体的な構成を示す斜視図。一実施形態の制御回路のブロック図。一実施形態の制御を説明するためのフローチャート。

［１］以下、一実施形態について説明する。
図１に示すように、基台（ベースともいう）１上に、ポンプ２、そのポンプ２の駆動用モータ２Ｍ、流量・圧力検出装置３、蓄圧装置４、電装箱５、吸込口６、吐出口７などが搭載され、これら部品が開閉自在なカバー１０によって被われる。

上記ポンプ２は、駆動用モータ２Mの動作により吸込口６から水を吸込み、それを吐出口７から吐出する。電装箱５には、後述する制御部２０およびインバータ回路３０が収容される。この電装箱５から電源コード８ａおよびアース線９ａが導出される。電源コード８ａの先端には電源プラグ８が設けられ、アース線９ａの先端にはアース棒９が設けられる。

上記流量・圧力検出装置３は、ポンプ２から吐出される水の流量が所定値以上か否かを検出する流量検出部を内蔵するとともに、ポンプ２から吐出される水の圧力に比例する電圧レベルの電気信号を出力する圧力検出部を内蔵している。

また、電装箱５の側面に、チャージランプ１１、アラームランプ１２、リセット操作手段であるリセット釦１３、流量・圧力検出装置結線部（ファインセンサ結線部ともいう）１４、オプション部品接続部１５、フロートスイッチ接続部１６が配置されている。

上記チャージランプ１１は、電源プラグ８からの通電があるときに点灯する。アラームランプ１２は、異常に対する保護機能が働いた場合およびフロートスイッチ接続部１６の両端子１６ａ，１６ｂ間が開放された場合にその旨を点滅発光により報知する。リセット釦１３は、異常に対する保護機能が働いた場合にその保護状態をリセットするために用意されており、作業員により押圧操作される。流量・圧力検出装置結線部１４には、上記流量・圧力検出装置３から導出されるケーブル１９が接続される。

上記フロートスイッチ接続部１６は、破線で示すフロートスイッチ１８の接続用であり、図２に示す一対の端子１６ａ，１６ｂを有し、フロートスイッチ１８の閉成時はそのフロートスイッチ１８を通して両端子１６ａ，１６ｂ間が短絡し、フロートスイッチ１８の開放時は両端子１６ａ，１６ｂ間が開放状態となる。フロートスイッチ１８は、ポンプ２の吸込み対象となる井戸や受水槽の中に配置され、内部の水の水面レベルが所定以上（例えば渇水レベル以上）の場合に閉成し、所定未満になると開放する。

当該給水装置が出荷されて現場に設置されるまではフロートスイッチ１８の代わりに短絡手段である短絡線ユニット１７がフロートスイッチ接続部１６に接続される。短絡線ユニット１７は、図２に示すように、フロートスイッチ接続部１６の両端子１６ａ，１６ｂに挿入接続される一対の端子１７ａ，１７ｂ、この両端子１７ａ，１７ｂを繋ぐ導線１７ｃを有し、フロートスイッチ接続部１６に接続されることで両端子１６ａ，１６ｂ間を短絡する。

電装箱５内の制御回路を図２に示す。
２０は制御部で、マイクロコンピュータおよびその周辺回路からなり、トランス２１を介して上記電源プラグ８に接続される。この制御部２０に、上記チャージランプ１１、アラームランプ１２、リセット釦１３、流量・圧力検出装置結線部１４、オプション部品接続部１５、フロートスイッチ接続部１６、およびインバータ回路３０が接続される。

インバータ回路３０は、電源プラグ８に入力される交流電圧を整流して直流電圧に変換し、その直流電圧を制御部２０からの指令に応じた周波数の交流電圧に変換し出力する。この出力が駆動用モータ２Ｍに駆動電力として供給される。駆動用モータ２Ｍは、インバータ回路３０から供給される交流電圧の周波数（出力周波数）に応じた回転数で動作する。この駆動用モータ２Ｍの回転数が増えるとポンプ２の吐出圧力が増大し、駆動用モータ２Ｍの回転数が減るとポンプ２の吐出圧力が減少する。

なお、インバータ回路３０は、駆動用モータ２Ｍの相巻線に流れる電流を当該インバータ回路３０内で検出する電流検出手段を内蔵している。

制御部２０は、主要な機能として次の（１）〜（８）の手段を有する。

（１）インバータ回路３０における上記電流検出手段の検出電流から駆動用モータ２Ｍのロータの回転位置を検出し、その検出位置に基づいてインバータ回路３０のスイッチングを制御することにより、インバータ回路３０から任意の周波数（および電圧レベル）の交流電圧を出力させて駆動用モータ２Ｍの回転数を制御する回転数制御手段。

（２）当該給水装置に何らかの異常が発生した場合にその異常に対する保護たとえば運転停止を実行し、その保護状態を異常の解除およびリセット釦１３の押圧操作に応じてリセットする保護手段。異常の例として、電源地絡、駆動用モータ２Ｍの欠相運転、駆動用モータ２Ｍの軸受けのロック、駆動用モータ２Ｍの異常高速運転などがある。

（３）フロートスイッチ接続部１６の両端子１６ａ，１６ｂ間が短絡状態にあればポンプ２の運転を許容し、その両端子１６ａ，１６ｂ間が開放状態にあればポンプ２の運転を禁止（強制停止を含む）する許容・禁止制御手段。

（４）上記保護手段による保護機能が働いた場合およびフロートスイッチ接続部１６の両端子１６ａ，１６ｂ間が開放された場合に、その旨をアラームランプ１２の点滅発光によって報知する第１報知手段。

（５）流量・圧力検出装置３の検出圧力が一定値となるよう、インバータ回路３０の出力周波数を制御する吐出圧力一定制御モードの制御手段。

（６）上記電流検出手段の検出電流が駆動用モータ２Ｍの許容最大電流値を超えない範囲で駆動用モータ２Ｍができるだけ高い回転数で動作するようインバータ回路３０の出力周波数を制御する電流値一定制御モードの制御手段。

（７）上記吐出圧力一定制御モードおよび上記電流値一定制御モードのいずれかを選択する制御モード選択手段。具体的には、フロートスイッチ接続部１６の両端子１６ａ，１６ｂ間が開放状態のままリセット釦１３が所定時間以上にわたり継続して押圧操作されるごとに、上記吐出圧力一定制御モードと上記電流値一定制御モードとを交互に選択する。

（８）上記制御モード選択手段により新たに選択される制御モードを前記アラームランプの所定の発光パターンにより報知し、その報知をフロートスイッチ接続部１６の両端子１６ａ，１６ｂ間が短絡された場合に終了する第２報知手段。

つぎに、制御部２０の制御を図３のフローチャートを参照しながら説明する。
電装箱５のフロートスイッチ接続部１６に短絡ユニット１７が接続され、フロートスイッチ接続部１６の両端子１６ａ，１６ｂが短絡状態となる（ステップ１０１のＮＯ）。この場合、駆動用モータ２Ｍの動作によるポンプ２の運転が許容される（ステップ１０２）。

フロートスイッチ接続部１６から短絡ユニット１７が取り外されると、フロートスイッチ接続部１６の両端子１６ａ，１６ｂ間が開放状態となる（ステップ１０１のＹＥＳ）。この場合、運転が禁止され（ステップ１０３）、たとえ電源プラグ８が電源コンセントに差し込まれても、駆動用モータ２Ｍは動作しない。

こうして、フロートスイッチ接続部１６の両端子１６ａ，１６ｂ間が開放状態にあるとき、リセット釦１３が押圧操作されると（ステップ１０４のＹＥＳ）、タイムカウントｔが開始され（ステップ１０５）、そのタイムカウントｔと所定時間たとえば５秒間とが比較される（ステップ１０６）。
タイムカウントｔが５秒間に達しないうちにリセット釦１３の押圧操作が解除されると（ステップ１０４のＮＯ）、タイムカウントｔがクリアされる（ステップ１０７）。

リセット釦１３が押圧操作されたままタイムカウントｔが５秒間に達すると（ステップ１０６のＹＥＳ）、制御モードが切換わる（ステップ１０８）。すなわち、これまで選択されていたのが電流値一定制御モードであれば、その電流値一定制御モードに代わって新たに吐出圧力一定制御モードが選択される。これまで選択されていたので吐出圧力一定制御モードであれば、その吐出圧力一定制御モードに代わって新たに電流値一定制御モードが選択される。

このとき、新たに選択された制御モードが何であるかが、アラームランプ１２の所定の発光パターンにより報知される（ステップ１０９）。たとえば、新たに吐出圧力一定制御モードが選択されると、アラームランプ１２が通常の点滅発光のパターンとは異なる例えば０．８秒間隔で点滅発光する。これを見た作業員やユーザは、吐出圧力一定制御モードが選択されたことを察知する。新たに電流値一定制御モードが選択された場合は、アラームランプ１２が２秒間の点灯と０．５秒間の消灯とを交互に繰り返す。これを見た作業員やユーザは、電流値一定制御モードが選択されたことを察知する。

これらアラームランプ１２の所定の発光パターンは、作業員やユーザによりフロートスイッチ接続部１６に短絡ユニット１７が接続されて両端子１６ａ，１６ｂ間が短絡されることにより、終了する。

流量・圧力検出装置３の検出圧力が一定値となるよう、インバータ回路３０の出力周波数を制御する吐出圧力一定制御モードは、例えば、蛇口の開度変化（＝使用水量変化）による圧力の変動が望ましくない住宅内給水等の使用状況には適しているが、散水等の高い圧力が必要となる使用状況には不向きである。

一方、駆動用モータ２Ｍに流れる電流が駆動用モータ２Ｍの許容最大電流値を超えない範囲で駆動用モータ２Ｍができるだけ高い回転数で動作するようインバータ回路３０の出力周波数を制御する電流値一定制御モードでは、例えば使用水量の変化に伴いポンプ２の負荷が増して駆動用モータ２Ｍに流れる電流が許容最大電流値を超えた場合、駆動用モータ２Ｍができるだけ高い回転数を保ちつつ駆動用モータ２Ｍに流れる電流が許容最大電流値未満に収まるようインバータ回路３０の出力周波数が低減される。この制御は、散水等の高い圧力が必要となる使用状況に適している。

そこで、使用状況が住宅内給水等であれば、吐出圧力一定制御モードを選択することにより、蛇口の開度変化（＝使用水量変化）にかかわらずポンプ２の吐出圧力を最適値に維持することができ、住宅内給水等に適した安定かつ信頼性の高い給水が可能となる。また、使用状況が散水等であれば、電流値一定制御モードを選択することにより、高い圧力が必要となる散水等に適した安定かつ信頼性の高い給水が可能となる。

このように、設置する現場状況やユーザの要望に１台の給水装置で適切に対応でき、汎用性にすぐれたものとなる。

しかも、制御モードの選択手段として、電装箱５に既存のリセット釦１３および短絡ユニット１７を用いるので、専用の選択スイッチが不要である。専用の選択スイッチが不要なので、コストの上昇を抑制できるとともに、電装箱５の外面が多数の部品で煩雑となる不具合を防ぐことができる。

しかも、制御モードの選択状態をアラームランプ１２で的確に報知できるので、報知用の例えばディスプレイを設ける必要もなく、その点でもコストの上昇を抑えることができる。

また、制御モードの選択に際しては、フロートスイッチ接続部１６からフロートスイッチ１８が取り外された状態でリセット釦１３が押圧されるが、フロートスイッチ１８が取り外されるのと同時に運転が強制停止となるので、ポンプ２の空運転を防ぐことができる。これにより、高い安全性を確保できる。

なお、上記実施形態において、タイムカウントｔに対する所定時間を５秒間としたが、その時間については適宜に変更可能である。アラームランプ１２の所定の発光パターンについても、適宜に設定可能である。

その他、上記実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、書き換え、変更を行うことができる。これら実施形態や変形は、発明の範囲は要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］水を吸込んで吐出するポンプと、
このポンプの駆動用モータに対する周波数可変の駆動電力を出力するインバータ回路と、
前記ポンプの吐出圧力を検出する圧力検出手段と、
前記駆動用モータに流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記圧力検出手段の検出圧力が一定値となるよう前記インバータ回路の出力周波数を制御する吐出圧力一定制御モードの制御手段と、
前記電流検出手段の検出電流が許容電流値を超えない範囲で前記駆動用モータができるだけ高い回転数で動作するよう前記インバータ回路の出力周波数を制御する電流値一定制御モードの制御手段と、
前記吐出圧力一定制御モードおよび前記電流値一定制御モードのいずれかを選択する制御モード選択手段と、
を備えることを特徴とする給水装置。
［２］異常に対する保護機能が働いた場合にその保護状態をリセットするために操作されるリセット操作手段と、
前記ポンプの吸込み対象となる水の水面レベルが所定以上の場合に閉成し、所定未満になると開放するフロートスイッチと、
このフロートスイッチが接続される一対の端子を有し、そのフロートスイッチの閉成時は同フロートスイッチを通して両端子間が短絡され、同フロートスイッチの開放時は両端子間が開放されるフロートスイッチ接続部と、
前記フロートスイッチの非使用時にそのフロートスイッチに代えて前記フロートスイッチ接続部の両端子間に接続される短絡手段と、
前記フロートスイッチ接続部の両端子間が短絡状態にあれば前記ポンプの運転を許容し、その両端子間が開放状態にあれば前記ポンプの運転を禁止する許容・禁止制御手段と、
を備え、
前記制御モード選択手段は、前記フロートスイッチ接続部の両端子間が開放状態のまま前記リセット操作手段が所定時間以上にわたり継続して操作されるごとに、前記吐出圧力一定制御モードと前記電流値一定制御モードとを交互に選択する、
ことを特徴とする［１］記載の給水装置。
［３］前記保護機能が働いた場合および前記フロートスイッチ接続部の両端子間が開放された場合にその旨を報知するアラームランプと、
前記制御モード選択手段により新たに選択される制御モードを前記アラームランプの所定の発光パターンにより報知する制御モード報知手段と、
ことを特徴とする［１］または［２］記載の給水装置。

１…基台、２…ポンプ、２Ｍ…駆動用モータ、３…流量・圧力検出装置、４…蓄圧装置、５…電装箱、６…吸込口、７…吐出口、８…電源プラグ、８ａ…電源コード、９…アース棒、９ａ…アース線、１１…チャージランプ、１２…アラームランプ、１３…リセットスイッチ（リセット操作手段）、１４…ファインセンサ接続部、１５…オプション部品接続部、１６…フロートスイッチ接続部、１６ａ，１６ｂ…一対の端子、１７…短絡ユニット、１７ａ，１７ｂ…一対の端子、１８…フロートスイッチ、１９…ケーブル、２０…制御部、３０…インバータ回路

Claims

水を吸込んで吐出するポンプと、
このポンプの駆動用モータに対する周波数可変の駆動電力を出力するインバータ回路と、
前記ポンプの吐出圧力を検出する圧力検出手段と、
前記駆動用モータに流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記圧力検出手段の検出圧力が一定値となるよう前記インバータ回路の出力周波数を制御する吐出圧力一定制御モードの制御手段と、
前記電流検出手段の検出電流が許容電流値を超えない範囲で前記駆動用モータができるだけ高い回転数で動作するよう前記インバータ回路の出力周波数を制御する電流値一定制御モードの制御手段と、
前記吐出圧力一定制御モードおよび前記電流値一定制御モードのいずれかを選択する制御モード選択手段と、
異常に対する保護機能が働いた場合にその保護状態をリセットするために操作されるリセット操作手段と、
前記ポンプの吸込み対象となる水の水面レベルが所定以上の場合に閉成し、所定未満になると開放するフロートスイッチと、
このフロートスイッチが接続される一対の端子を有し、そのフロートスイッチの閉成時は同フロートスイッチを通して両端子間が短絡され、同フロートスイッチの開放時は両端子間が開放されるフロートスイッチ接続部と、
前記フロートスイッチの非使用時にそのフロートスイッチに代えて前記フロートスイッチ接続部の両端子間に接続される短絡手段と、
前記フロートスイッチ接続部の両端子間が短絡状態にあれば前記ポンプの運転を許容し、その両端子間が開放状態にあれば前記ポンプの運転を禁止する許容・禁止制御手段と、
を備え、
前記制御モード選択手段は、前記フロートスイッチ接続部の両端子間が開放状態のまま前記リセット操作手段が所定時間以上にわたり継続して操作されるごとに、前記吐出圧力一定制御モードと前記電流値一定制御モードとを交互に選択する、
ことを特徴とする給水装置。
前記保護機能が働いた場合および前記フロートスイッチ接続部の両端子間が開放された場合にその旨を報知するアラームランプと、
前記制御モード選択手段により新たに選択される制御モードを前記アラームランプの所定の発光パターンにより報知する制御モード報知手段と、
ことを特徴とする請求項１に記載の給水装置。