JP6127477B2 - ポンプコントローラ - Google Patents

Description

この発明は、液槽への液体の供給または排出を行う電動機で駆動されるポンプ（以下電動ポンプという）と、この電動ポンプを可変速駆動するインバータとを備えたポンプ装置により、液槽に貯留されている液体の液位を所望の状態に制御するポンプコントローラに関する。

この種のポンプコントローラにおいては、全体の制御を行うＣＰＵ（中央演算処理装置、マイコンとも称する）や電動ポンプを可変速駆動するインバータ等の構成機器へ給電する例えば商用電源が停電や電源異常などによる電圧低下を発生したときには、これを速やかに検知すると共に、この電圧低下が発生する直前の各構成機器の動作状態を不揮発性メモリに退避して保存した後に各構成機器の動作を停止させ、電圧低下が回復した後には、これを検知すると共に、前記不揮発性メモリに保存した内容に基づいて、各構成機器の動作を再開させることが行われている。

例えば下記特許文献１に開示されている従来装置では、停電や電圧低下を検出する手段として、インバータの中間直流電圧を監視する手段を設け、この中間直流電圧を監視する手段により、この中間直流電圧が予め定めた判定値以下になったことが検知されたとき、停電が発生したと見做して、この停電が発生する直前の状態を不揮発性メモリに退避させて保存することを行っている。

特開２００１−２６８９８８号公報

しかしながら、通常、インバータには数百ボルトの中間直流電圧が印加されることから、前記従来装置におけるインバータの中間直流電圧を監視する手段は、高耐圧の回路部品や直流電圧の電圧値を絶縁して検出する機能を有する回路構成が求められており、停電や電圧低下の検出手段としての中間直流電圧を監視する手段が大型化するとともに高価格になるという難点があった。

この発明の課題は、上記問題点を解消して、電源の停電や電圧低下を検出する手段が小形で安価となる電動ポンプコントローラを提供することにある。

この発明は、液槽に貯留されている導電性液体の液位を検出するための長さが異なる複数個の電極対に、それぞれ前記液槽へ液体の供給または排出を行う電動ポンプを可変速駆動するインバータ等の構成機器へ給電する外部の交流電源から絶縁しつつ降圧された交流電圧を印加し、これら電極対の導通状態に基づいた液位情報に基づいて、前記インバータを制御して前記液位を所望の状態に制御するポンプコントローラにおいて、前記電極対に印加される降圧された交流電圧を監視し、これが予め定めた判定値より低下したことを検知したとき前記交流電源の不足電圧検出信号とする不足電圧検出回路を備えたことを特徴とする。

また、上記においてにおいて、前記不足電圧検出回路が前記降圧された交流電圧またはこの電圧を整流した直流電圧の低下を検知したときには、前記電動ポンプコントローラの各種情報を不揮発性メモリに退避して保存するものとする。

液槽に貯留されている導電性液体の液位を所望の状態に制御するポンプコントローラは、導電性液体の液位を検出するための液位検出回路を備えている。この液位検出回路は、液槽に貯留されている導電性液体の液位を検出するための複数個の電極対を備え、これら複数個の電極対にそれぞれ外部の交流電源から絶縁しつつ降圧された交流電圧を印加し、各電極対の導通状態を監視することにより、液槽内の導電性液体の液位を検出している。

この発明は、電動ポンプコントローラの上記液位検出回路が、外部の交流電源から絶縁され、かつ降圧された交流電圧を使用していることに着目してなされたものであり、液位を検出するために用いられている前記降圧された交流電圧が電源電圧に比例するという特性を利用して、電源電圧の停電や電圧低下をするものである。このため、ポンプコントローラに備えられる電源の停電や電圧低下を検出する不足電圧検出回路は、インバータの主回路から絶縁する必要がなく、かつ低電圧の定格の電子部品により構成できるので、小形で安価な回路とすることができる。

この発明の実施の形態を示す電動ポンプコントローラの模式的概念構成図 図１の部分詳細回路構成図 図２の動作を説明する波形図 図２の動作を説明する波形図

図１は、この発明の実施の形態を示すポンプコントローラの模式的概念構成図である。

この図において、１は水等の導電性液体２を貯留する液槽、４は配管３を介して一旦液槽１に貯留した導電性液体２を各末端（例えば、各家庭の水道の蛇口等）へ圧力をかけて送り出す交流の電動ポンプ、５は電動ポンプ４を可変速駆動するインバータ、１０はこの電動ポンプコントローラの全体の演算制御を行うＣＰＵ（中央演算処理ユニット）、１１はインバータ５とＣＰＵ１０との間のデータ通信処理を行うための通信インタフェース、１２は配管３に設置された流量センサや圧力センサ等の各種の状態監視センサからの状態監視信号をＣＰＵ１０に伝達するためのセンサインタフェース、１３はこのポンプコントローラの各種情報を保存するための不揮発性メモリとしてのＥＥＰＲＯＭ、２０はこのポンプコントローラの構成機器へ給電する商用電源などの外部の交流電源（例えばＡＣ２００Ｖ）から絶縁しつつ低電圧、例えばＡＣ１２Ｖに降圧された交流電圧を生成するための変圧器、２１、２２、・・・２３は変圧器２０で生成された前記のＡＣ１２Ｖに降圧された交流電圧が印加される長さの異なる複数個の電極対である。電極対は図示の例では２１、２２、・・・２３の順に電極長さを順次長くなっており、浸漬レベルが深くなっている。

２４は液位検出回路であり、液槽１内の導電性液体２の液位状態（例えば、満水，減水，渇水等の状態）を監視している。この液位検出回路２４は抵抗、ダイオード、コンパレータ素子、ホトカプラ素子などにより構成された検出回路を電極対２１、２２、・・・２３それぞれに対して備え、電極対２１、２２、・・・２３の内のどの浸漬レベルの電極対が導通しているかによって液槽１に貯留されている導電性液体２の液位を検出する動作を行っている。

すなわち、図示の液位ｈの液面以下に位置する電極対は液槽内の液体を通して導通状態になっていることから、検出抵抗Ｒ１、Ｒ２の直列回路に電極対を通してＡＣ１２Ｖの低電圧の交流電圧が印加されることになる。その結果、対応するダイオードＤとコンパレータ素子ＣＰとを介したホトカプラ素子ＰＣそれぞれが半サイクル毎にオン・オフする動作状態がＣＰＵ２０に伝達されることにより、導電性液体２の液位を検出することができる。このとき、導通状態にある電極対に流れる交流電流を僅少に制限することで、該電極対の電気分解作用に基づく磨耗を軽減させている。

また、変圧器２０からのＡＣ１２Ｖに対してダイオード２５とコンデンサ２６とを介することにより、コンデンサ２６の両端にはＡＣ１２Ｖを整流した電圧ＤＣ１７Ｖ（図示の＋１７）が得られる。このＡＣ１２Ｖを整流したＤＣ１７Ｖが外部の交流電源の電圧に比例するという特性を利用するため、この整流電圧を後述の不足電圧検出回路３０へ直流電源として加える。

上述のように、このポンプコントローラは、液槽１に貯留されている導電性液体２の液位を検出するための複数個の電極対２１、２２、・・・２３に、それぞれ外部の交流電源から変圧器２０により絶縁しつつ低電圧に降圧された交流電圧が印加され、これらの電極対２１、２２、・・・２３の導通状態に基づく液位検出回路２４から液位検出信号が出力される。そして、ＣＰＵ１０が液位検出回路２４からの液位検出信号に従って液槽１内のその都度の液位状態を判定し、インバータ５を制御して電動ポンプ４を可変速駆動し、液槽１内の導電性液体２の液位を所望の状態に制御する動作を行っている。

図２は、図１に示した不足電圧検出回路３０の詳細回路構成図であり、抵抗３１と３２で電圧検出回路を構成し、抵抗３３とは定電圧ダイオード３４とで基準電圧回路を構成する。コンパレータ素子３５は電圧検出回路の検出電圧Ｖ２と基準電圧回路で生成された基準電圧Ｖｚ（低電圧ダイオード３４のツェナ―電圧）とを比較して、Ｖ２≧Ｖｚのとき出力電圧ＶｃをＬレベルとし、Ｖ２＜Ｖｚのとき、出力電圧ＶｃをＨレベルとする。この出力電圧Ｖｃは、ホトカプラ素子３７を介して、ＣＰＵ１０へ入力される。

図２に示した不足電圧検出回路３０の動作を、図３，４に示した波形図を参照しつつ、以下に説明する。

図３は、この発明のポンプコントローラの構成機器へ給電する商用電源などの交流電源が正常なときの不足電圧検出回路３０の動作を説明するための各部の電圧波形を示す。Ｖ１は不足電圧検出回路３０の入力電圧、すなわち、コンデンサ２６の両端の整流電圧（図示の＋１７）の波形を示し、Ｖ２は前記Ｖ１を抵抗３１と抵抗３２とにより分圧した電圧波形を示す。Ｖｚは基準電圧であり、抵抗３３と定電圧ダイオード３４の回路に印加される図示の＋１７が、定電圧ダイオード３４によりほぼ一定値Ｖｚとされた電圧波形を示す。

図３において電圧Ｖ２は、常にＶ２≧Ｖｚの関係にあるので、コンパレータ素子３５の出力Ｖｃは常に論理「Ｌ」レベルにあり、その結果、抵抗３６を介したホトカプラ素子３７により、この論理「Ｌ」レベルの信号がＣＰＵ１０に伝達され、ＣＰＵ１０では、前記交流電源の電圧が正常な電圧にあると判断する。

図４は、この発明のポンプコントローラの構成機器へ給電する商用電源などの交流電源が停電（瞬時停電も含む）もしくは電源異常などにより、例えば正常時の約５０％相当まで電源電圧が低下したときの不足電圧検出回路３０の動作を説明する波形図である。

図４において、Ｖ１´は図３に示したＶ１（図４では破線の波形）が異常に低下したときの不足電圧検出回路３０に加わる入力電圧波形を示し、Ｖ２´は前記Ｖ１´を抵抗３１と抵抗３２とにより分圧した電圧波形を示し、Ｖｚは定電圧ダイオード３４によりほぼ一定値にされた基準電圧の電圧波形を示す。

ここで、Ｖ２´＜Ｖｚの関係の領域が予め定めた所定期間（例えば２ミリ秒以上の期間）存在する状態になると、コンパレータ素子３５の出力Ｖｃは、この領域では論理「Ｈ」レベルとなり、従って、抵抗３６を介してホトカプラ素子３７により、この論理「Ｈ」レベル信号がＣＰＵ１０に伝達される（図４）のＶｃ参照）。ＣＰＵ１０は、これによって前記交流電源が異常な不足電圧状態に陥ったと判断する。その結果、ＣＰＵ１０は電源が完全にダウンする前に、電動ポンプ制御のために必要な前記ポンプコントローラの各種情報をＥＥＰＲＯＭ１３に退避して保存する動作を行う。

また、電源異常からの正常な状態への復帰条件は、Ｖ２＞Ｖｚの関係にある状態が予め定めた一定期間（前記所定期間よりも長い期間であり、例えば１００ミリ秒以上の期間）連続して存在することとする。この条件は、ＣＰＵ１０でコンパレータ素子１０の出力電圧Ｖｃの論理「Ｌ」レベルとなる期間をカウントして判定する。コンパレータ素子１０の出力電圧Ｖｃの論理「Ｌ」レベルとなる期間が連続して１００ミリ秒を超える期間を越える期間継続することが検知され、前記の条件が成立したら電源異常から復帰したと看做してＣＰＵ１０は退避していた電動ポンプコントローラの各種情報をＥＥＰＲＯＭ１３から読み込むようにする。

上述のように、液槽１に貯留されている導電性液体２の液位を検出するための低電圧の交流電圧（ＡＣ１２Ｖ）を、交流電源の異常を検出すると共用することにより、交流電源の異常状態を検出する不足電圧検出回路３０を電圧定格の低い電子部品で簡単に構成することができるので、これのコストを低減することができる。交流電源が異常状態になった場合に電動ポンプの運転に必要な各種情報を退避するなどの処置を行うことが可能になる。

１…液槽、２…導電性液体、３…配管、４…電動ポンプ、５…インバータ、１０…ＣＰＵ、１１…通信インタフェース、１２…センサインタフェース、１３…ＥＥＰＲＯＭ、２０…変圧器、２２、２２、・・・２３…電極対、２４…液面検出回路、２５…ダイオード、２６…コンデンサ、３０…不足電圧検出回路、３１〜３３…抵抗、３４…定電圧ダイオード、３５…コンパレータ素子、３６…抵抗、３７…ホトカプラ素子。

Claims (3)

1. 液槽に貯留されている導電性液体の液位を検出するための長さが異なる複数個の電極対に、それぞれ前記液槽へ液体の供給または排出を行う電動ポンプを可変速駆動するインバータ等の構成機器へ給電する外部の交流電源から絶縁しつつ降圧された交流電圧を印加し、これら電極対の導通状態に基づいた液位状態に基づいて、
   前記インバータを制御して前記液位を所望の状態に制御するポンプコントローラにおいて、前記電極対に印加される降圧された交流電圧を監視し、これが予め定めた判定値より低下したことを検知したとき前記交流電源の不足電圧検出信号とする不足電圧検出回路を備えたことを特徴とするポンプコントローラ。
2. 請求項１に記載の電動ポンプコントローラにおいて、
   前記不足電圧検出回路では、前記降圧された交流電圧を整流して得られる直流電圧が予め定めた判定値より低下したことを検出することを特徴とするポンプコントローラ。
3. 請求項１又は請求項２に記載の電動ポンプコントローラにおいて、
   前記不足電圧検出回路が前記交流電圧またはこれを整流した直流電圧の低下を検知したときには、前記電動ポンプコントローラの各種情報を不揮発性メモリに退避して保存するようにしたことを特徴とするポンプコントローラ。
   

Images