JP6116446B2

JP6116446B2 - 多点水位検知フロートと、それを用いた自動運転型水中ポンプ

Info

Publication number: JP6116446B2
Application number: JP2013176420A
Authority: JP
Inventors: 弘泰三好; 福田　正彦; 正彦福田
Original assignee: Tsurumi Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Tsurumi Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2013-08-28
Filing date: 2013-08-28
Publication date: 2017-04-19
Anticipated expiration: 2033-08-28
Also published as: JP2015045257A

Description

本発明は、水位の変動に伴うフロートスイッチの姿勢変化により水位検知がなされることで、モータの起動および停止の切換えがなされる自動運転型水中ポンプに関するものである。

異常水位、上限水位、下限水位に対応する複数のフロートスイッチをポンプ外部に繋留し、該フロートスイッチの姿勢変化により、ポンプ装置の起動および停止の切換えがなされるよう構成された自動運転型水中ポンプは公知である（例えば、特許文献１参照。）

特開２００３−２６９３５９号公報

しかし、前記のような構成の自動運転型水中ポンプにおいては、水位に応じた複数のフロートスイッチが必要であるため、コストが高くなるとともに、フロートスイッチの配線等によりポンプの構造が複雑化する上に、フロートスイッチ同士が絡み合い、あるいはフロート同士が干渉しあう為、各フロートスイッチの位置調整が困難であるという問題がある。

そこで、本発明は複数のフロートスイッチを設けることなく、一つのフロートスイッチで複数の水位検知を可能とする自動運転型水中ポンプを提供することを目的とする。

本発明に係る請求項１記載の自動運転型水中ポンプでは、液位の増減に伴い浮遊姿勢が変化するよう自動運転型水中ポンプに繋留された一つのフロート内に、くの字状に屈曲形成されたくの字状管体を具備し、該くの字状管体外周には移動可能な形態の磁性体を設け、該くの字状管体の両端に第一と第二のリードスイッチを装備し、該フロートの浮遊姿勢の変化に伴い、該くの字状管体端部の一方または他方が垂下されることで、該くの字状管体外周に設けられた磁性体が、該垂下端側のくの字状管体端に装備された第一または第二のリードスイッチに近接することで、当該リードスイッチが磁化されて接点が閉じることでＯＮ信号となり、それとは逆に他方リードスイッチは該磁性体から離隔されて磁化が開放され接点が開くことでＯＦＦ信号となり、更にまたくの字状管体の両端が上傾位置になることで、該磁性体が前記くの字状の屈曲形成部にて一旦係止保持されて、双方のリードスイッチから離隔されることで磁化が開放され接点が開くことでＯＦＦ信号となることから、該フロートの浮遊姿勢の変化に伴う夫々の水位に対応した、第一または第二のリードスイッチの検知信号に応じて、モータの起動または停止が切換えられるよう構成したことを最も主要な特徴とする。

本発明に係る請求項２記載の自動運転型水中ポンプでは、液位の増減に伴い浮遊姿勢が変化するよう自動運転型水中ポンプに繋留された一つのフロート内に、第一と第二の管体内に移動可能な形態の第一と第二の磁性体を封入した、第一と第二の管体の一端にそれぞれ個別に第一と第二のリードスイッチを装備した、第一と第二の管体の反リードスイッチの封止端側をくの字状に対向配設し、該フロートの浮遊姿勢の変化に伴い、該第一または第二の管体のリードスイッチ側の封止端が垂下されることで、当該垂下の管体内に封入された磁性体がリードスイッチに近接することで、当該リードスイッチが磁化されて接点が閉じることでＯＮ信号となり、それとは逆に他方の管体のリードスイッチは該磁性体から離隔されて磁化が開放され接点が開くことでＯＦＦ信号となり、更にまた第一と第二の管体のリードスイッチ側の双方の封止端が上傾位置になることで、双方の磁性体が同時にリードスイッチから離隔されることで磁化が開放され接点が開くことでＯＦＦ信号となることから、該フロートの浮遊姿勢の変化に伴う夫々の水位に対応した、第一または第二のリードスイッチの検知信号に応じて、モータの起動または停止が切換えられるよう構成されている。

本発明の自動運転型水中ポンプによれば、水位の増減に伴い浮遊姿勢が変化するようポンプ外部に繋留された一つのフロート内に、該フロートの浮遊姿勢の変化に伴い、水位検知を行う第一と第二の検知部を有し、該第一と第二の検知部の水位検知結果によりモータの起動および停止の切換えがなされるよう構成することで、一つのフロートスイッチで複数の水位検知を行う事ができるので、コストを低く抑えることができるとともに、フロートスイッチの配線等によるポンプの構造が複雑化せずに、フロートスイッチ同士が絡み合い、あるいはフロート同士が干渉しあう事無く、フロートスイッチの位置調整も容易に行う事が可能となる。

以下、本発明の自動運転型水中ポンプの実施の形態を実施例に基づき、図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施例の形態によりこの発明が限定されるものではない。

図１に示すように、本発明の主ポンプＡの自動運転型水中ポンプは、ポンプケーシング１と、自動運転型水中ポンプの外部に繋留され、水位の増減に伴い浮遊姿勢が変化することで水位を検知する一つのフロートスイッチ２ａと、ポンプケーシング１の上部に位置し、羽根車を回転させるモータ３と、フロートスイッチ２ａの検知信号に応じてモータ３の運転の制御を行う制御部４と、該制御部４を収容するヘッドカバ５から構成される。

そして、本発明の主ポンプＡの自動運転型水中ポンプは、一般的に自動交互運転の為に別途副ポンプＢを用いて、主ポンプＡと副ポンプＢの交互運転により液槽内の水の排水を行うよう構成されており、本実施形態では、主ポンプＡが２回に１回の割合で運転開始するよう、一回運転するごとに運転モードと停止モードを切り替える設定がなされている。

主ポンプＡは一つのフロートスイッチ２ａを具備し、副ポンプＢは二つのフロートスイッチ２ｂおよび２ｃを具備しており、主ポンプＡのフロートスイッチ２ａは異常水位ｈ５と主ポンプＡの運転水位ｈ３および停止水位ｈ２を検知し、副ポンプＢのフロートスイッチ２ｂは副ポンプＢの運転水位ｈ４を検知し、フロートスイッチ２ｃは副ポンプＢの停止水位ｈ１を検知するように構成されており、夫々の検知水位の位置関係は、主ポンプＡの停止水位ｈ２は副ポンプＢの停止水位ｈ１よりも高い位置に設定されており、副ポンプＢの運転水位ｈ４は主ポンプＡの運転水位ｈ３よりも高い位置に設定されており、また、異常水位ｈ５は副ポンプＢの運転水位ｈ４より高い位置に設定されている。

前記各フロートスイッチ２ａ，２ｂ，２ｃの検知水位の配置関係において、正常な槽内流入時における主ポンプＡと副ポンプＢの運転の動作態様について図１と図２を用いて説明すると、先ず主ポンプＡが運転モードである場合、水位が漸増し、副ポンプＢの停止水位ｈ１、主ポンプＡの停止水位ｈ２の順に水位が増し、主ポンプＡの運転水位ｈ３に到達すると、主ポンプＡが起動し（Ｐ１）、排水が開始されることで主ポンプＡの運転水位ｈ３から低下して、主ポンプＡの停止水位ｈ２を下回ることで、主ポンプＡは停止する（Ｐ２）と共に、停止モードで待機する。

そして、水位が漸増して主ポンプＡの運転水位ｈ３に到達されるが、主ポンプＡは停止モードであることから、主ポンプＡは起動することなく停止状態が継続される（Ｐ３）ので、さらに水位が上昇して副ポンプＢの運転水位ｈ４に到達すると、副ポンプＢが起動し（Ｐ４）、排水が開始されることで水位が低下し、水位は異常水位ｈ５に到達することなく順次低下し、主ポンプＡの運転水位ｈ３からさらに低下して、主ポンプＡの停止水位ｈ２を下回ることで主ポンプＡは運転モードに切替られて停止状態を継続しながら待機し、さらに水位が副ポンプＢの停止水位ｈ１を下回ることで、副ポンプＢは停止する（Ｐ５）。

再び水位が漸増して主ポンプＡの運転水位ｈ３に到達すると運転モード待機中の主ポンプＡが起動し（Ｐ６）、排水が開始されることで主ポンプＡの運転水位ｈ３から低下して、主ポンプＡの停止水位ｈ２を下回ることで、主ポンプＡは停止する（Ｐ２）と共に、停止モードで待機することとなり、前述の如く自動的に主ポンプＡと副ポンプＢが交互に運転と停止を繰り返す交互運転が行われる。

次に異常な槽内流入時の場合において、主ポンプＡが停止モードで待機している場合、液槽内の水位が漸増し、副ポンプＢの停止水位ｈ１、主ポンプＡの停止水位ｈ２の順に水位が増し、主ポンプＡの運転水位ｈ３に到達するが、主ポンプＡは起動することなく停止状態が継続される（Ｐ３）ので、水位が上昇して副ポンプＢの運転水位ｈ４に到達すると、副ポンプＢが起動し（Ｐ４）、排水が開始されるが、液槽内への流入量が副ポンプＢの排水量を上回る異常時では、液槽内の水位が上昇し続ける事となり、液槽内の水位が異常水位ｈ５にまで達すると主ポンプＡも起動し（Ｐ７）、主ポンプＡと副ポンプＢの双方のポンプによる排水が行われることで、液槽内の水位が低下して主ポンプＡの停止水位ｈ２を下回るまでは主ポンプＡと副ポンプＢの双方のポンプは運転を継続し、該停止水位ｈ２を下回ると主ポンプＡは運転を停止する（Ｐ８）と共に運転モードで待機するが、副ポンプＢはそのまま運転され、さらに水位がｈ１を下回ると副ポンプＢの運転が停止する（Ｐ９）。

そして、主ポンプＡが運転モードで待機している場合、液槽内の水位が漸増し、副ポンプＢの停止水位ｈ１、主ポンプＡの停止水位ｈ２の順に水位が増し、主ポンプＡの運転水位ｈ３に到達すると、主ポンプＡが起動し（Ｐ１ｏｒＰ６）、排水が開始されるが、液槽内への流入量が主ポンプＡの排水量を上回る異常時では、液槽内の水位が上昇し続ける事となり、液槽内の水位が副ポンプＢの運転水位ｈ４に到達すると、副ポンプＢも起動し（Ｐ４）、主ポンプＡと副ポンプＢの双方のポンプによる排水が行われることで、液槽内の水位が低下して主ポンプＡの停止水位ｈ２を下回るまでは主ポンプＡと副ポンプＢの双方のポンプは運転を継続し、該停止水位ｈ２を下回ると主ポンプＡの運転が停止する（Ｐ８）と共に停止モードで待機するが、副ポンプＢはそのまま運転され、さらに水位がｈ１を下回ると副ポンプＢの運転が停止する（Ｐ９）。

更にまた、前記主ポンプＡと、副ポンプＢの双方のポンプによる排水が行われても、更に液槽内の水位が増し、異常水位ｈ５に到達した場合の別対応の実施例として、例えば液槽内への流入量が異常である旨の警報を発したり、液槽内への流入を止める事や、更に他のポンプを運転させる等の制御を行うこともできる。

以上のような構成の自動運転型水中ポンプに基づき、本発明の主ポンプＡに適用されるフロートスイッチ２ａについて、実施例を以下に説明する。

図３において、実施例１における主ポンプＡのフロートスイッチ２ａは、電線挿入口７からの挿入電線８により繋留され水位の増減に伴い浮遊姿勢が変化するようにした中空密閉状のフロート６、フロートスイッチ２ａの浮遊姿勢の変更に伴い接点が開閉される第一のリードスイッチ９Ａおよび第二のリードスイッチ９Ｂ、くの字状に屈曲形成されたくの字状管体１０の両端に、例えば該両端部分を封止するストッパ１２外端面、或いはくの字状管体１０の両端外周面に、該第一のリードスイッチ９Ａおよび第二のリードスイッチ９Ｂが装備されたくの字状管体１０、該くの字状管体１０の外周に設けられフロートスイッチ２ａの浮遊姿勢の変更に伴い前記くの字状管体１０外周を移動する磁性体１１、くの字状管体１０の両端部分を封止するストッパ１２から構成される。

例えば、磁性体１１は、くの字状管体１０内を転動して移動しやすいよう球体形状や、くの字状管体１０内を滑って移動しやすいようラグビーボール状をしている事が望ましい。

第一のリードスイッチ９Ａおよび第二のリードスイッチ９Ｂは、それぞれ磁化されて接点が閉じ、磁化が解除されて接点が開くよう構成されており、図１と図３におけるフロートスイッチ２ａの各水位における第一のリードスイッチ９Ａおよび第二のリードスイッチ９Ｂの接点の開閉状態を表１に示す。

従って、液槽内の水位が主ポンプＡの停止水位ｈ２にある場合、フロートスイッチ２ａは、第一のリードスイッチ９Ａの接点が開いており（ＯＦＦ）、第二の接点が閉じている状態であり（ＯＮ）、液槽内の水位が主ポンプＡの運転水位ｈ３にある場合、フロートスイッチ２ａは、第一のリードスイッチ９Ａおよび第二のリードスイッチ９Ｂの接点が共に開いている状態であり（ＯＦＦ）、液槽内の水位が異常水位ｈ５にある場合、フロートスイッチ２ａは、第一のリードスイッチ９Ａの接点が閉じており（ＯＮ）、第二のリードスイッチ９Ｂの接点が開いている状態（ＯＦＦ）となるよう構成されている。

液槽内の水位が主ポンプＡの停止水位ｈ２にある場合、例えば図３（Ａ）に示すようにフロートスイッチ２ａが真下に垂れ下がっており、くの字状管体１０は、第一のリードスイッチ９Ａ側が上傾姿勢となり、第二のリードスイッチ９Ｂ側が立設しているので、磁性体１１は重力により第一のリードスイッチ９Ａから離隔し、第二のリードスイッチ９Ｂに接近するよう移動して、第二のリードスイッチ９Ｂ側のストッパ１２にて停止するので、第一のリードスイッチ９Ａの接点は開いた状態となるが、第二のリードスイッチ９Ｂの接点は閉じた状態となり、このように第二のリードスイッチ９Ｂの接点のみが閉じた状態にある場合、フロートスイッチ２ａにより液槽内の水位は主ポンプＡの停止水位ｈ２である事が検知される。

しかし、液槽内の水位が漸増し、主ポンプＡの運転水位ｈ３に到達すると、例えば図３（Ｂ）に示すようにフロートスイッチ２ａは上傾姿勢となり、それに伴いスイッチ保持筒１０の第二のリードスイッチ９Ｂ側が上に傾き、くの字状管体１０の両端は上傾姿勢となるので、磁性体１１は重力により下向きに移動し、スイッチ保持筒１０の屈曲部にて一旦係止保持されることで移動を停止し、磁性体１１は第一のリードスイッチ９Ａと第二のリードスイッチ９Ｂから離隔しているので第一のリードスイッチ９Ａの接点は開いた状態を維持するとともに、第二のリードスイッチ９Ｂの接点も開いた状態となり、このように第一のリードスイッチ９Ａの接点と、第二のリードスイッチ９Ｂの接点がともに開いた状態になると、フロートスイッチ２ａにより液槽内の水位が運転水位ｈ３に到達した事が検知され、主ポンプＡが起動し、排水が開始される。

さらに水位が増し、異常水位ｈ５に到達すると、例えば図３（Ｃ）に示すように、フロートスイッチ２ａは図３（Ａ）の状態から反転状態の姿勢となって真上を向き、スイッチ保持筒１０の第二のリードスイッチ９Ｂ側が垂下し、第一のリードスイッチ９Ａ側が下傾姿勢となるので、磁性体１１は、重力によりくの字状管体１０の屈曲部を乗り越え、第二のリードスイッチ９Ｂから離隔し、第一のリードスイッチ９Ａに接近するよう移動し、第一のリードスイッチ９Ａ側のストッパ１２にて停止するので、第一のリードスイッチ９Ａの接点は閉じた状態となるが、第二のリードスイッチ９Ｂの接点は開いた状態を維持し、このように第一のリードスイッチ９Ａの接点のみが閉じた状態になると、フロートスイッチ２ａにより液槽内の水位が主ポンプに異常水位ｈ５に到達した事が検知され、前記段落番号００１８乃至００２０記載のように、主ポンプＡと副ポンプＢは適正に緊急時の運転対応を行う。

図４において、実施例２における主ポンプＡのフロートスイッチ２ａは、第一のリードスイッチ９Ａと第二のリードスイッチ９Ｂをそれぞれ個別に装備され、両端にストッパ１２が設けられ封止された第一の管体１０Ａと第二の管体１０Ｂを有し、該第一と第二の管体１０Ａ，１０Ｂの反リードスイッチ側端部をくの字状に対向配設し、該第一の管体１０Ａと第二の管体１０Ｂの内部に第一の磁性体１１Ａおよび第二の磁性体１１Ｂをそれぞれ移動可能に設けている構成が実施例１における主ポンプＡのフロートスイッチ２ａと相違し、その他の構成において共通する。

そのため、実施例１と共通する構成についてはその説明を省略し、同一の符号を用いて以下実施例２の説明を行う。

フロートスイッチ２ａの各水位における第一のリードスイッチ９Ａおよび第二のリードスイッチ９Ｂの接点の開閉状態についても、前記表１と同様であり、第一のリードスイッチ９Ａおよび第二のリードスイッチ９Ｂは、それぞれ磁化されて接点が閉じ、磁化が解除されて接点が開くよう構成されており、液槽内の水位が停止水位ｈ２にある場合、例えば図４（Ａ）に示すようにフロートスイッチ２ａが真下に垂れ下がっており、第一の管体１０Ａが上傾姿勢となり、第二の管体１０Ｂが立設しているので、重力により第一の磁性体１１Ａは第一のリードスイッチ９Ａとは離隔する方向に移動し、対向端側のストッパ１２にて停止するため、第一のリードスイッチ９Ａの接点は開いた状態となり、第二の磁性体１１Ｂは第二のリードスイッチ９Ｂに接近する方向へ移動して第二のリードスイッチ９Ｂ側のストッパ１２にて停止し、第二のリードスイッチ９Ｂの接点は閉じた状態となり、このように第二のリードスイッチ９Ｂの接点のみが閉じた状態にある場合、フロートスイッチ２ａにより液槽内の水位は停止水位ｈ２である事が検知される。

しかし、液槽内の水位が漸増し、主ポンプＡの運転水位ｈ３に到達すると、例えば図４（Ｂ）に示すようにフロートスイッチ２ａは上傾姿勢となり、それに伴い第一の管体１０Ａと、第二の管体１０Ｂの双方が上傾姿勢となるので、重力により第一の磁性体１１Ａは対向端側のストッパ１２での停止状態を維持し、第二の磁性体１１Ｂは第二のリードスイッチ９Ｂから離隔する方向に移動し、対向端側のストッパ１２にて停止するため、第一のリードスイッチ９Ａの接点と、第二のリードスイッチ９Ｂの接点はともに開いた状態となり、このように第一の磁性体１１Ａと第二の磁性体１１Ｂが同時に対向端側のストッパ１２にて一旦係止保持され、第一のリードスイッチ９Ａの接点と、第二のリードスイッチ９Ｂの接点がともに開いた状態になると、フロートスイッチ２ａにより液槽内の水位が運転水位ｈ３に到達した事が検知され、主ポンプＡが起動し、排水が開始される。

さらに水位が増し、異常水位ｈ５に到達すると、例えば図４（Ｃ）に示すように、フロートスイッチ２ａは図４（Ａ）の状態から反転状態の姿勢となって真上を向き、第二の管体１０Ｂが垂下し、第一の管体１０Ａが下傾姿勢となるので、重力により第二の磁性体１１Ｂは第二のスイッチ保持筒１０Ｂの対向端側のストッパ１２にて停止する状態を維持し、第一の磁性体１１Ａは第一のリードスイッチ９Ａに接近する方向へ移動し、第一のリードスイッチ９Ａ側のストッパ１２にて停止するので、第一のリードスイッチ９Ａの接点は閉じた状態となるが、第二のリードスイッチ９Ｂの接点は開いた状態を維持し、このように第一のリードスイッチ９Ａの接点のみが閉じた状態になると、フロートスイッチ２ａにより液槽内の水位が主ポンプに異常水位ｈ５に到達した事が検知され、前記段落番号００１８乃至００２０記載のように、主ポンプＡと副ポンプＢは適正に緊急時の運転対応を行う。

本発明に係る自動運転型水中ポンプの一実施形態を示す模式図である。図１に示す自動運転型水中ポンプの動作を槽内の水位の変化を示すタイミングチャートである。実施例１の各水位におけるフロートスイッチの状態を示す断面図であり、（Ａ）は停止水位ｈ２の状態を示し、（Ｂ）は運転水位ｈ３の状態を示し、（Ｃ）は異常水位ｈ５の状態を示す。実施例２の各水位におけるフロートスイッチの状態を示す断面図であり、（Ａ）は停止水位ｈ２の状態を示し、（Ｂ）は運転水位ｈ３の状態を示し、（Ｃ）は異常水位ｈ５の状態を示す。

３モータ
６フロート
９Ａ第一のリードスイッチ
９Ｂ第二のリードスイッチ
１０くの字状管体
１０Ａ第一の管体
１０Ｂ第二の管体
１１磁性体
１１Ａ第一の磁性体
１１Ｂ第二の磁性体

Claims

モータを原動機とする自動運転型水中ポンプにおいて、液位の増減に伴い浮遊姿勢が変化するよう自動運転型水中ポンプに繋留された一つのフロート内に、くの字状に屈曲形成されたくの字状管体を具備し、該くの字状管体外周には移動可能な形態の磁性体を設け、該くの字状管体の両端に第一と第二のリードスイッチを装備し、該フロートの浮遊姿勢の変化に伴い、該くの字状管体端部の一方または他方が垂下されることで、該くの字状管体外周に設けられた磁性体が、該垂下端側のくの字状管体端に装備された第一または第二のリードスイッチに近接することで、当該リードスイッチが磁化されて接点が閉じることでＯＮ信号となり、それとは逆に他方リードスイッチは該磁性体から離隔されて磁化が開放され接点が開くことでＯＦＦ信号となり、更にまたくの字状管体の両端が上傾位置になることで、該磁性体が前記くの字状の屈曲形成部にて一旦係止保持されて、双方のリードスイッチから離隔されることで磁化が開放され接点が開くことでＯＦＦ信号となることから、該フロートの浮遊姿勢の変化に伴う夫々の水位に対応した、第一または第二のリードスイッチの検知信号に応じて、モータの起動または停止が切換えられるよう構成されることを特徴とする自動運転型水中ポンプ。
モータを原動機とする自動運転型水中ポンプにおいて、液位の増減に伴い浮遊姿勢が変化するよう自動運転型水中ポンプに繋留された一つのフロート内に、第一と第二の管体内に移動可能な形態の第一と第二の磁性体を封入した、第一と第二の管体の一端にそれぞれ個別に第一と第二のリードスイッチを装備した、第一と第二の管体の反リードスイッチの封止端側をくの字状に対向配設し、該フロートの浮遊姿勢の変化に伴い、該第一または第二の管体のリードスイッチ側の封止端が垂下されることで、当該垂下の管体内に封入された磁性体がリードスイッチに近接することで、当該リードスイッチが磁化されて接点が閉じることでＯＮ信号となり、それとは逆に他方の管体のリードスイッチは該磁性体から離隔されて磁化が開放され接点が開くことでＯＦＦ信号となり、更にまた第一と第二の管体のリードスイッチ側の双方の封止端が上傾位置になることで、双方の磁性体が同時にリードスイッチから離隔されることで磁化が開放され接点が開くことでＯＦＦ信号となることから、該フロートの浮遊姿勢の変化に伴う夫々の水位に対応した、第一または第二のリードスイッチの検知信号に応じて、モータの起動または停止が切換えられるよう構成されることを特徴とする自動運転型水中ポンプ。