JP6072211B1 - 給水ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】パドル式の流量センサを用いた場合に圧力損失を可能な限り抑えること。【解決手段】駆動モータにより駆動される渦流ポンプの吐出口側に設けられた自吸室と、この自吸室内に鉛直方向に沿って設けられた気液分離板と、前記気液分離板上方の前記自吸室内壁面であって前記自吸室の吐出口側に設けられた凹部と、この凹部の底面側に設けられた磁気センサと、前記凹部に設けられ、材の軸方向に交差する向きに配置された揺動軸と、この揺動軸に軸支され、前記流体の通流が無い時は前記気液分離板側に位置し、前記流体の通流によって前記磁気センサに近接する方向に揺動すると共に凹部内に収容される磁石が内蔵されたパドルと、前記磁気センサからの出力に基づいて前記駆動モータを制御する電装部を備えている。【選択図】図２

Description

本発明は、受水槽からの送水や井戸水の揚水等に用いられる給水ユニットに関する。

流路を流れる水の流量を検出することで、給水末端の蛇口が閉じられたことを検出する流量スイッチが設けられた給水ユニットが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

図８は、フロート式の流量スイッチ２４０が自吸室２２０の上方に設けられた給水ユニット２００を示す断面図である。給水ユニット２００は、ベース２１０と、このベース２１０上に設けられ、電源投入時に受水槽や井戸水から水を自吸するための自吸室２２０と、この自吸室２２０の上部に設けられたセンサ部２３０と、渦流ポンプ２６０と、この渦流ポンプ２６０を駆動する電動モータ２７０と、アキュムレータ２８０と、各部を制御する電装部２９０とを備えている。

自吸室２２０内には、上下方向に沿って気液分離板２２１が設けられている。センサ部２３０には、内部が空洞のセンサボディ２３１が備えられている。センサボディ２３１には、流路２３２が接続され、吐出口２３３に接続されている。センサボディ２３１の自吸室２２０側には流量スイッチ２４０が、アキュムレータ２８０側には圧力センサ２５０がそれぞれ設けられている。流量スイッチ２４０は、自吸室２２０側に設けられた筒状の流路を有するフロート受け部２４１と、このフロート受け部２４１の内部に設けられ、流量に応じて昇降する磁石を内蔵したフロート２４２と、このフロート２４２の位置により変化する磁力の有無によって開閉（ＯＮ／ＯＦＦ）するリードスイッチ２４３とを備えている。

流量スイッチ２４４により検出する停止流量は、アキュムレータ２８０の容量と停止時間を勘案して、３〜４Ｌ／ｍｉｎに設定されている。

電装部２９０は、各部を駆動・制御するモータ、回転子の位置検出用ホールＩＣ、圧力センサ、温度センサ、操作コントローラ、マイクロコンピュータ・駆動回路・温度センサ・周辺回路からなる制御部等の電気系部品が搭載されている。

フロ−ト式の流量スイッチ２４０は、フロート２４２が昇降するスペースが必要であるため、自吸室２２０等への取り付け位置が制約される場合や、自吸室２２０等が複雑な形状になる場合があった。さらに、給水ユニット２００の標準的な停止流量である３〜４Ｌ／ｍｉｎといった少ない流量を検出するためには、フロート受け部２４１の内径壁とフロート２４２の外周部とのギャップを狭く設定する必要がある。このため、中・大流量域においては圧力損失が大きくなり、給水ユニット２００の揚水性能が低下する。また、ポンプ起動時の急激な流量増加により、フロート２４２が急上昇してセンサボディ２３１に衝突し、その衝撃によりリードスイッチ２４３の接点が密着することがある。これを防止するために、緩衝ゴムを追加する等すると、部品コストが増加する。また、緩衝ゴムを追加しても、センサボディ２３１への衝撃が残るため、流量スイッチ２４０と圧力センサ２５０とが一体となっている場合、衝撃が圧力センサ２５０側にも伝播し、圧力センサ２５０の故障の虞がある。また、フロート２４２への水あかの付着や、フロート２４２に内蔵された磁石への砂鉄の付着により、停止流量が変化する虞や、フロート２４２とフロート受け部２４１との間に細砂が侵入し、フロート２４２が降下せず、ポンプ装置が停止しないといった虞がある。このような不具合を防止するためには、揚水した水の量を広範囲で検知できる流量スイッチが必要とされているが、その具体的構成は開示されていない。

また、揚水管の落水等により、ポンプが揚水不能に陥った場合、本来、圧力センサが圧力低、流量スイッチが流量なしの状態を検出して故障停止するが、蛇口が閉まり、吐出し配管中に水が充満していることで、圧力センサが高圧を検出し、ポンプ自吸室内の気泡により、流量スイッチであるフロートが上下動を繰り返して、正常停止または圧力低下検出ができず、ポンプ自吸室が異常過熱する。

フロ−ト式以外の流量検出方式としては、電磁流量式、超音波式、渦流量式、羽根車式、パドル式等が知られている。

特開２００７−１８７００２号公報

上述した給水ユニットにおいては、次のような問題があった。すなわち、電磁流量式及び超音波式は、流量検出の精度が高いものの測定機構が複雑であるため高コストとなる。渦流量式は、流路内に形成したバッフルプレートの２次側に発生するカルマン渦の振動周波数を圧電素子等で検出するものであるが、バッフルによる圧力損失が生じる。羽根車式は、流量に比例したパルス出力が得られる特長があるが、羽根車を正回転させるために流路断面を絞り込んで変形するため圧力損失が生じる。

一方、パドル式は安価であり、パドルの稼働スペースも小さく、大流量時にパドルが通流方向に沿って回動するため、フロート式、渦流量式、羽根車式と比べれば圧力損失が抑えられるといった利点が知られている。

図９はこのようなパドル式の流量スイッチ３００を用いた給水ユニットの要部を示している。図９中Ｋ１〜Ｋ３は、給水ユニットから受水槽や井戸から水を吸い上げる管部材を示している。流量スイッチ３００は、管部材Ｋ１の外壁部に取り付けられ、内部に基板等が設けられた支持部３１０と、管部材Ｋ１内に突出され棒状に形成されたセンサ本体３２０と、管部材Ｋ１の流路内に配置されてセンサ本体３２０に対し揺動可能に支持されるパドル部材３３０とを有している。

センサ本体３２０には、永久磁石の磁力によって作動するラッチ式ホールＩＣ３２１が設けられている。パドル部材３３０には、永久磁石３３１が設けられている。永久磁石３３１の磁力は、パドル部材３２０が揺動していない初期位置（下向き）にある状態においてラッチ式ホールＩＣ３２１の検出範囲にあり、出力信号はＨとなり、パドル部材３３０が初期位置に対して揺動した状態（図９中破線Ｍ）においてラッチ式ホールＩＣ３２１の検出範囲から外れ、出力信号はＬとなり、停止流量をＨ/Ｌレベルで計測することが可能となる。

パドル式の流量スイッチ３００は、センサ本体３２０が管部材Ｋ１内に突出しており、圧力損失が生じるという問題があった。

なお、給水ユニットは屋外に設置されることが多く、寒冷期には、サーミスタ等の感温素子を自吸室に挿入して、保温用のヒータに通電し、凍結を防止していた。また、吐出し圧力一定制御を行うインバータ給水ユニットは、電装部内に内蔵する温度センサにより、自吸室温度を推定し、凍結の虞のある温度より高くマージンを取った低温値を設定して、ポンプ停止中に、電装部内が上記の低温値以下になると、ポンプを強制起動して、目標圧力になるよう、運転していた。

しかし、感温素子を自吸室に装着する場合は、製造コストのコストアップや配線の煩雑さがあり、感温素子を電装部内の基板上に配置した場合は、コストアップを最小限に抑えることが可能であるが、正確に自吸室の温度を検出できず、無駄な電力消費が生じるといった欠点があった。

そこで本発明は、パドル式の流量スイッチを用いた場合であっても圧力損失を可能な限り抑えることができる給水ユニットを提供することを目的とする。

前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の給水ユニットは次のように構成されている。

ポンプと、このポンプを駆動する駆動モータと、前記ポンプの吐出口側に設けられた自吸室と、この自吸室内に鉛直方向に沿って設けられた気液分離板と、前記気液分離板上方の前記自吸室内壁面であって前記自吸室の吐出口側に設けられた凹部と、この凹部の底面側に設けられた磁気センサと、前記凹部に設けられ、流体の通流方向に交差する向きに配置された揺動軸と、この揺動軸に軸支され、前記流体の通流が無い時は前記気液分離板側に位置し、前記流体の通流によって前記磁気センサに近接する方向に揺動すると共に凹部内に収容される磁石が内蔵されたパドルと、前記磁気センサからの出力に基づいて前記駆動モータを制御する電装部とを備えていることを特徴とする。

本発明によれば、パドル式の流量スイッチを用いた場合であっても圧力損失を可能な限り抑えることが可能となる。

本発明の一実施形態に係る給水ユニットを一部切欠して示す平面図。 同給水ユニットに組み込まれた自吸室を示す縦断面図。 同給水ユニットに組み込まれた自吸室を拡大して示す平面図。 同給水ユニットに組み込まれた自吸室を図３中Ａ−Ａ線で切断して示す断面図。 同給水ユニットに組み込まれた圧力センサを示す縦断面図。 同給水ユニットの流量と揚程との関係を示すグラフ。 同給水ユニットに組み込まれた磁気センサにおける磁束密度と出力電圧との関係を示すグラフ。 給水ユニットの一例を示す縦断面図。 パドル式の流量スイッチが組み込まれた給水ユニットの要部を示す縦断面図。

図１は本発明の一実施形態に係る給水ユニット１０を一部切欠して示す平面図、図２は給水ユニット１０に組み込まれた自吸室５０を示す縦断面図、図３は給水ユニット１０に組み込まれた自吸室５０を拡大して示す平面図、図４は給水ユニット１０に組み込まれた自吸室を図３中Ａ−Ａ線で切断して示す断面図、図５は給水ユニット１０に組み込まれた圧力センサを示す縦断面図、図６は給水ユニット１０の流量と揚程との関係を示すグラフ、図７は給水ユニット１０に組み込まれた磁気センサにおける磁束密度と出力電圧との関係を示すグラフである。

給水ユニット１０は、インバータにより吐出し圧力一定制御が行われる給水ユニットである。図１に示すように、給水ユニット１０は、床面等に固定されるベース１１を備えている。このベース１１上に、受水槽や井戸等に連結される吸込管２０と、吸込管２０を介して水を吸い上げるための渦流ポンプ３０と、この渦流ポンプ３０を駆動する電動モータ（駆動モータ）４０と、電源投入時に受水槽や井戸から水を自吸するための自吸室５０と、この自吸室５０の上部に設けられた流量検出部７０及び圧力検出部８０と、自吸室５０に接続された吐出管９０と、この吐出管９０の一方の端部に取り付けられたアキュムレータ１００と、吐出管９０の他方の端部に取り付けられた吐出口１１０と、各部を制御する電装部１２０とが設けられている。流量検出部７０と圧力検出部８０とは、水平方向に離間している。電装部１２０は、所定の動作プログラムに基づいて演算を行う演算部１２１及び電源電圧における磁束密度と出力電圧との関係を決定するテーブル、基準水温等を記憶する記憶部１２２を備えている。

図２に示すように、自吸室５０は、有底筒状で金属製の下部自吸室５１と、下部自吸室５１に設けられた気液分離壁５２と、下部自吸室５１の開口部を覆う樹脂材製の上部自吸室５３と、この上部自吸室５３に設けられ鉛直方向に沿って形成された気液分離板５４とを備えている。下部自吸室５１と上部自吸室５３とはパッキン５５により液密に接続されている。下部自吸室５１の底部は渦流ポンプ３０の吐出口と連通している。また、上部自吸室５３の上部側の側壁には吐出孔５３ａが設けられ、連結曲管８８を介して、吐出管９０に接続されている。気液分離板５４は、上部自吸室５３の内部のうち略下半分側を渦流ポンプ３０側と吐出管９０側とに仕切っている。

さらに、上部自吸室５３の上部（被された状態で天井側）には、凹部５６が設けられており、この凹部５６には流量検出部７０が設けられている。凹部５６は、パドル７２が磁気センサ７４に近接する方向に揺動した場合にパドル７２が収納され、その際のパドル７２の下面が吐出孔５３ａの上壁面と面一になる寸法に形成されている。

流量検出部７０は、吐出孔５３ａ近傍に設けられている。流量検出部７０は、上部自吸室５３の上部に取り付けられ、自吸室５０内に露出して取り付けられた軸受部７１と、この軸受部７１に揺動自在に取り付けられたパドル７２と、軸受部７１と水平方向に離間した位置に設けられた液密のセンサ収納部７３とを備えている。センサ収納部７３内部には、永久磁石７２ｃの磁束を検出する磁気センサ７４及び温度センサ７６が収容されており、これらの出力信号は出力基板７７を介して、電装部１２０に出力される。センサ収納部７３の下底面は薄肉に形成され、かつ下方へ突出させて設けられているため、上部自吸室５３内の水温を温度センサ７６により精度よく検出可能である。

軸受部７１は、図３に示すように下方へ突出した１組の突起部７１ａと、これら突起部７１ａ間に設けられた軸７１ｂとを有している。パドル７２は、板状のパドル板７２ａと、このパドル板７２ａに設けられた円筒部７２ｂと、パドル７２内部に取り付けられた永久磁石７２ｃとを有している。円筒部７２ｂが軸７１ｂに係合することで、軸受けが形成されている。

また、パドル７２が揺動する空間は、自吸室５０の吐出孔５３ａと正対する位置にある。すなわち、図２に示すように下方側に位置するパドル７２表面の法線Ｒと、吐出孔５３ａの法線Ｔとが平行になるように位置決めされている。

磁気センサ７４は、例えば、検出した磁束密度に比例した電圧を出力するリニア出力タイプを用いる。磁気センサ７４において、流量の増加に伴いパドル７２が正方向に回転すると、検出される磁束密度が増加して出力電圧が増加し、流量の減少に伴いパドル７２が静止方向に回転すると、検出される磁束密度が減少して、出力電圧が減少するよう設定する。これにより、電装部１２０において、流量を計測することができ、給水ユニット１０の停止流量を調整可能とする。

流量検出部７０は、気液分離板５４の上端と吐出孔５３ａとの間の位置に設けられているため、少水量の場合であってもパドル７２が上方へ揺動するので、流量を検出することが可能となる。

上部自吸室５３の上底部には、凹部５６とは水平方向に離間した位置に上部自吸室５３を貫通する貫通孔５７が設けられている。この貫通孔５７の上部に圧力検出部８０が配置されている。圧力検出部８０は、図４、５に示すように、圧力検出部８０は、貫通孔５７の内壁面に形成された係止部８１と、この係止部８１に係止され、貫通孔５７を閉塞するゴム製のダイヤフラム８２と、このダイヤフラム８２の上方に設けられた円盤状のカバー部材８３と、このカバー部材８３に積層配置されるブリッジ電圧増幅基板８４と、このブリッジ電圧増幅基板８４及びカバー部材８３とを締結する樹脂材製の押え板８５並びに締結具８５ａとを備えている。

カバー部材８３の中央には開口部８３ａが設けられ、開口部８３ａの内壁面には後述する圧力センサ８６の脱落防止用の段差部８３ｅが形成された有底筒状のパッキン８３ｂが収容されている。カバー部材８３には、上側円環部８３ｃと下側円環部８３ｄは、同軸的に設けられている。下側円環部８３ｄの外周面は係止部８１の内周面に係止されると共に、ダイヤフラム８２を押圧している。

パッキン８３ｂ内部には、ブリッジ電圧増幅基板８４の下面に取り付けられた半導体式の圧力センサ８６の先端側から上方より挿入配置されている。パッキン８３ｂの下端は、カバー部材８３とダイヤフラム８２との間に形成されたシリコンオイル室８７に露出している。

シリコンオイル室８７には、シリコンオイルＳが充填されている。なお、シリコンオイル以外の非腐食性液体を用いてもよい。パッキン８３ｂにより、シリコンオイルが外部へ漏出しないよう、圧力センサ８６とカバー部材８３とを液密に締結している。

ブリッジ電圧増幅基板８４には、圧力センサ８６の差動電圧出力を増幅しシングルエンド出力に変換する回路が搭載されている。さらに、ブリッジ電圧増幅基板８４は、出力基板７７に接続されている。

なお、磁気センサ７４、温度センサ７６、圧力センサ８６の電源は、例えば５Ｖに統一した上で磁気センサ７４、温度センサ７６、圧力センサ８６の出力電圧をデジタル化してデジタル通信とすれば、圧力センサ８６の増幅信号と、磁気センサ７４及び温度センサ７６の電圧出力、グランド（０Ｖ）の５線式の複合センサが構成される。このような複合センサ化により、電装部１２０との接続作業を単純化できる。なお、圧力センサ８６として、増幅・信号変換回路内蔵の半導体式圧力センサを採用すれば、ブリッジ電圧増幅基板８４に増幅回路が不要となる。

また、出力基板７７に、圧力センサ８６用の増幅・変換回路を内蔵するマイコン７７ａを搭載し、直流電源とグランド（０Ｖ）、データ送信線、データ受信線の４線式センサとして、少ない信号線により通信を行ってもよい。
また、電装部１２０との調歩同期シリアル通信により、圧力・磁気・温度の３種類データを送信する方式とすることで、信号線をより少なく、ノイズに強い構成をとってもよい。また、パラレル通信としてもよい。

このように構成された給水ユニット１０は、次のように動作する。最初に通常の給水動作、次に故障自己判断動作、最後に凍結防止動作について説明する。

給水プロセスでは、次のように動作する。電源が投入されると、電動モータ４０が回転し、渦流ポンプ３０により受水槽や井戸から揚水する自吸運転が開始される。この時、自吸室５０内部では、気液分離板５４により、揚水管内部の空気を含んだ水から空気を分離して排気する。揚水完了後は、渦流ポンプ３０の吐出し口からの水流は気液分離板５４の上部を通過する。したがって、ポンプ運転時には、水流が流量検出部７０のパドル７２近傍に案内される。すなわち、少水量であっても、パドル７２が吐出孔５３ａへ向かう水流を受け止め、上方へ押し上げられて磁気センサ７４に近接することで、給水ユニット１０の標準的な停止流量である４Ｌ／ｍｉｎ（約６７ｍＬ／ｓ）といった低い流量を検出することが可能となる。

さらに、流量検出部７０のパドル７２は、大流量時に略水平方向まで揺動すると、凹部５６内に全体が収容されることになる。この時、パドル７２の下面が上部自吸室５３の内壁面と面一になるため、水流の抵抗とならない。これにより、圧力損失を最小限に抑えることができる。図６は同じパドル式の流量検出部を用いた場合に、パドル７２が凹部５６内に収納される構成を有する給水ユニット１０における揚水性能α１とポンプ効率η１と、一般的な凹部が設けられない構成を有する給水ユニットにおける揚水性能α２とポンプ効率η２とを比較して示す説明図である。図６に示すように、給水ユニット１０は一般的な給水ユニットよりも約１０Ｌ／ｍｉｎ以上の流量域で揚水性能及びポンプ効率が向上している。例えば、ポンプ効率の場合、ポンプ効率η２が最大３８％（２９Ｌ／ｍｉｎ）であったものが、ポンプ効率η１が最大４０％（３１Ｌ／ｍｉｎ）へ向上している。

また、センサ収納部７３の外底面が下方へ突出し、パドル７２が上方に回転した時、狭い面積で突き当たる。このため、パドル７２の９０度を超える回転を規制するストッパとして機能する。これにより、大流量時にパドル７２が自吸室外壁上部に長時間密着することで固着して、少流量時にパドル７２が静止方向へ回転しなくなることを防止できる。

電装部１２０では、流量検出部７０における流量検出時において、次のような処理が行われている。すなわち、ポンプの発生する水流はその流量が一定であっても、パドル７２は多少揺動する。このため、例えば、電装部１２０のマイコンにて毎秒、１００ｍｓ間隔で１０個のデータを平均化する処理を行うことが好ましい。水流によるパドル７２の揺動の乱れを平均化するためである。

電装部１２０は、所定の間隔（例えば１秒）で、磁気センサ７４の出力電圧を平均化処理し、運転インタロック終了後に、出力電圧が停止流量相当以下の状態が一定時間（例えば２秒）継続した場合、停止流量以下であると判断して、ポンプ運転を停止する。

次に、電源電圧とパドル７２の回転角、磁束密度、磁気センサ７４の出力電圧、流量との関係について説明する。すなわち、例えば、給水ユニット１０は、図７に示すように、電源（Ｖｃｃ）が５Ｖの場合については、パドル７２の回転角０〜９０°に対して、磁束密度はＮ極０．５〜４８ｍＴに変化し、磁気センサ７４の出力電圧は２．５〜５．０Ｖとなる。

そして、流量２Ｌ／ｍｉｎにおける回転角は約６０°となり、磁気センサ７４位置での磁束密度は約６．６ｍＴであり、磁気センサ７４の出力電圧は２．９Ｖとなる。さらに、停止流量である流量４Ｌ／ｍｉｎにおける回転角は約８０°となり、磁気センサ７４位置での磁束密度は約１１ｍＴであり、磁気センサ７４の出力電圧は３．３Ｖであった。

このようなマイコンパラメータについて図７に示すテーブルを電装部１２０の記憶部１２２に記憶しておくことで、停止流量等の設定を行うことができる。なお、電源が４Ｖ、３Ｖについても図７に示すように同様のテーブルを記憶するようにしてもよい。

このように給水動作において圧力損失を防止できるという効果がある。また設計時においては、次のような効果がある。一般的にパドル式の流量検出部を設計する場合、一般的に、パドルの受圧面積や比重、内蔵する磁石の表面磁束密度、磁束の磁気センサへの貫流角度、磁気センサの磁束感度、要求される停止流量と、自吸室の気液分離板上部及び吐出し口の断面積によって定まる流速等、様々なパラメータを検討する必要がある。

流量検出部７０では、検出したい流量域に適合した磁気感度の磁気センサ７４を選定することにより、図７に示すように、停止流量の近傍で流量の減少に伴い検出される磁束密度が大きく減少する。

そして、実機試験により、所望の停止流量（例えば、４Ｌ／ｍｉｎ）における磁束密度（例えば１１ｍＴ）に対応した出力電圧（例えば３．３Ｖ）を決定し、マイコンパラメータとして設定すればよいため、精度よく、停止流量を設定可能となる。

また、実機試験により停止流量にて運転して、電装部１２０の操作により、磁気センサ７４の出力電圧を読み込むこととすれば、磁気センサ７４や磁石の磁束密度等のバラツキを補正することが可能となる。また、設置現場において、アキュムレータを増設した時に断続運転領域を拡大するために停止流量を大きくしたい場合、電装部１２０を操作して、停止流量を変更することも可能となる。

次に、故障自己判断動作について説明する。電装部１２０は、一定時間、圧力センサ８６の出力電圧が一定の閾値、例えば０．３Ｖ（＝吐出揚程０ｍ）未満の場合、圧力センサ８６の故障と判断する。

さらに、電装部１２０は、一定時間、温度センサ７６の出力電圧が通常の動作範囲である一定の閾値範囲、例えば０．７Ｖ（１００℃）〜２．２Ｖ（−２０℃）から外れている場合、温度センサ７６の故障と判断する。
また、出力基板７７にマイコン７７ａを搭載して、上記の圧力センサ故障と温度センサ故障を検出して、電装部１２０へ圧力センサ故障信号と温度センサ故障信号を送出すれば、電装部１２０側の演算部１２１で、上記圧力・磁気・温度の３データをＡＤ変換したり、故障検出する必要がなく、吐出し圧力一定制御のためのモータ制御や出力回路の保護検出に専念でき、圧力の変動に対応して、高精度かつ高速の応答が可能となる。

さらに、電装部１２０側では、一定時間、圧力・流量（磁気）・温度データの送信がなかった場合、センサ側のマイコンの故障と判断して、故障停止する。

一方、給水ユニット１０は、温度センサ７６により、ポンプ停止後に、自吸室内温度を測定して、電装部１２０にて基準水温として記憶する。一方、ポンプ運転中に、自吸室内温度を測定して、電装部１２０において、「基準水温＋過熱温度差」以上に上昇した場合、渦流ポンプ３０を故障停止する。これにより、渦流ポンプ３０が何らかの原因で締切運転や揚水不能となり自吸室内部の温度が上昇したことを検出して渦流ポンプ３０を安全に故障停止する。これにより、過熱温度差を水温の変動を考慮して十分なマージンである例えば１０℃に決定すれば、基準水温との比較により過熱状態を判定することで、少ない温度上昇で故障検出できる。したがって、樹脂製のハウジング等の過熱変形を防止することができる。

さらに、基準水温を設定すれば、通常の清水用の給水ユニットと温水用の給水ユニットにおいて、個別に過熱状態の水温について設定する必要がなく、同一製品で対応可能となる。

また、基準水温が４０℃超であった場合、電動モータ４０の温度上昇が過大にならないよう、吐出し圧力または最高回転速度を低減して可変速運転することも可能となる。

次に、凍結防止プロセスについて説明する。凍結防止プロセスとして、温度低下時の低速運転と間欠運転とがあり、いずれも自吸室５０及びその周辺部に収容された水を渦流ポンプ３０の種類、制御方法、使用者の選択等によって適宜設定を行う。

低速運転は、電装部１２０は、ポンプ停止中に温度センサ７６により検出した水温が、設定された凍結防止運転温度（例えば３℃）以下に低下した場合、定格の最高回転速度の約５０％の低速運転でポンプを運転する。また、吐出し圧力が起動圧力より低下した場合、通常の吐出し圧力一定制御運転に移行するようにしている。なお、凍結防止運転は、運転中に検出した水温が設定された凍結防止運転停止温度（例えば６℃）以上になった場合、停止される。

低速運転では、回転速度を低速に設定することにより、消費電力を低減して、効率よく、ポンプ部と自吸室を保温することが可能となる。

間欠運転は、電装部１２０は、ポンプ停止中に温度センサ７６により検出した水温が、設定された凍結防止運転温度（例：３℃）以下に低下した場合、ポンプを、間欠運転（例：１０秒運転・１０秒停止）することとしている。なお、間欠運転は、運転または停止中に検出した水温が設定された凍結防止運転停止温度（例：６℃）以上になった場合、中止される。

間欠運転では、通常の誘導電動機を使用したポンプの場合、回転速度を制御できないため、連続運転すると、ポンプ部において、急激に水温が上昇する一方で、感温素子に伝導されるまでにタイムラグが存在するためであり、間欠運転時の停止中の水温を検出することにより、運転再開を決定して、ポンプ部の異常過熱を防止している。

このように本実施の形態に係る給水ユニット１０によれば、パドル式の流量検出部を用いた場合であっても圧力損失を可能な限り抑えることが可能となる。また、センサが故障した場合でも、その他の部位に影響を与えることなくポンプを停止することができるので、ハウジングや電動モータの故障等を未然に防止することができる。さらに、凍結防止に際して、消費電力を大幅に節減することが可能となる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなくこの他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。

１０…給水ユニット、２０…吸込管、３０…渦流ポンプ、４０…電動モータ（駆動モータ）、５０…自吸室、５３…上部自吸室、５３ａ…吐出孔、５４…気液分離板、５６…凹部、７０…流量検出部、７１…軸受部、７２…パドル、７３…センサ収納部、７５…磁気センサ、７６…温度センサ、７７…出力基板、８０…圧力検出部、８２…ダイヤフラム、８３…カバー部材、８３ｂ…パッキン、８４…ブリッジ電圧増幅基板、８６…圧力センサ、８８…連結曲管、９０…吐出管、１００…アキュムレータ、１１０…吐出口、１２０…電装部、Ｓ…シリコンオイル。

Claims (12)

1. ポンプと、
   このポンプを駆動する駆動モータと、
   前記ポンプの吐出口側に設けられた自吸室と、
   この自吸室内に鉛直方向に沿って設けられた気液分離板と、
   前記気液分離板上方の前記自吸室内壁面であって前記自吸室の吐出口側に設けられた凹部と、
   この凹部の底面側に設けられた磁気センサと、
   前記凹部に設けられ、流体の通流方向に交差する向きに配置された揺動軸と、
   この揺動軸に軸支され、前記流体の通流が無い時は前記気液分離板側に位置し、前記流体の通流によって前記磁気センサに近接する方向に揺動すると共に凹部内に収容される磁石が内蔵されたパドルと、
   前記磁気センサからの出力に基づいて前記駆動モータを制御する電装部とを備えていることを特徴とする給水ユニット。
2. 前記磁気センサは、検出した磁束密度に比例した電圧を出力し、
   前記電装部は、前記磁気センサの出力に基づき、前記ポンプの停止流量を設定可能であることを特徴とする請求項１に記載の給水ユニット。
3. 前記電装部は、前記ポンプの複数の停止流量を選択可能であることを特徴とする請求項１に記載の給水ユニット。
4. 前記自吸室の上部に設けられた貫通孔と、
   この貫通孔を閉塞するダイヤフラムと、
   前記貫通孔に設けられ、前記ダイヤフラムとの間に、非腐食性液体を充填した空洞部を形成すると共に、中央部に開口孔が設けられたカバー部材と、
   前記開口孔の内壁面に沿って配置された円筒状のパッキンと、
   このパッキンの中心に配置され、その先端側が前記空洞部側に向けて配置された圧力センサとを備えていること特徴とする請求項１に記載の給水ユニット。
5. 前記電装部は、一定時間、前記圧力センサの出力電圧が一定の閾値未満の場合、圧力センサの故障と判断して、圧力センサ故障信号を出力することを特徴とする請求項４に記載の給水ユニット。
6. 前記磁気センサは、前記自吸室に対し液密に、かつ、前記自吸室側の壁面が薄肉に形成されたセンサ収納部に温度センサと共に収納されていることを特徴とする請求項１に記載の給水ユニット。
7. 前記電装部は、一定時間、温度センサの出力電圧が予め設定された通常の動作範囲から外れている場合温度センサの故障と判断することを特徴とする請求項６に記載の給水ユニット。
8. 前記電装部は、ポンプ停止後に、前記温度センサにより測定された自吸室内温度を、基準水温として記憶し、ポンプ運転中の自吸室内温度を検出し、前記自吸室内温度が前記基準水温よりも所定の過熱温度差以上に上昇した場合、ポンプを故障停止することを特徴とする請求項６に記載の給水ユニット。
9. 前記電装部は、ポンプ停止中に検出した水温が、設定された凍結防止運転温度以下に低下した場合、ポンプを間欠運転し、運転または停止中に検出した水温が、上記の凍結防止運転温度より高く設定された凍結防止運転停止温度以上になった場合、間欠運転を中止することを特徴とする請求項６に記載の給水ユニット。
10. 前記電装部は、吐出し圧力一定制御を行うインバータを有し、
    前記ポンプの停止中に検出した水温が、所定の凍結防止運転温度以下に低下した場合、定格よりも低い低速運転で前記ポンプを運転し、運転中に検出した水温が、上記の凍結防止運転温度より高く設定された凍結防止運転停止温度以上になった場合、ポンプを停止するとともに、吐出し圧力が起動圧力より低下した場合は、通常の吐出し圧力一定制御運転に移行することを特徴とする請求項６に記載の給水ユニット。
11. 前記電装部は、基準水温が４０℃超であった場合、吐出し圧力または最高回転速度を低減して可変速運転することを特徴とする請求項１０記載の給水ユニット。
12. 前記磁気センサの近傍に温度センサが配置され、
    前記圧力センサ、前記磁気センサ及び前記温度センサの電圧出力をデジタル化し、前記電装部との間でデジタル通信を行うことを特徴とする請求項４に記載の給水ユニット。