JP6316561B2

JP6316561B2 - 給液装置の運転装置、及び給液装置

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Publication number: JP6316561B2
Application number: JP2013193064A
Authority: JP
Inventors: 健太塚越; 康貴小西; 正和駒井; 小松　崇秀; 崇秀小松
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2013-09-18
Filing date: 2013-09-18
Publication date: 2018-04-25
Anticipated expiration: 2033-09-18
Also published as: JP2015059480A

Description

本発明は、給液装置の運転装置、及び給液装置に関するものである。

従来、水などの液体を様々な場所へ供給するために給液装置が用いられている。給液装置は、液体を移送するためのポンプ、ポンプを駆動するためのモータ、及びポンプの運転を制御するための運転装置（コントローラ）などを備えている。

ポンプは一般的に、ケーシングとケーシング内に設けられた羽根車とを備えており、羽根車は回転軸に取り付けられ、回転軸をモータによって回転駆動することによって液体を供給するようになっている。給液装置には様々な種類のポンプが用いられるが、その一例として、自吸式ポンプが知られている。自吸式ポンプとは、ケーシング内部又は吸い込み配管内に気体が混入していることによってケーシング内部又は吸い込み配管が液体で満たされていない状態でも、ポンプ自身の運転によって気体を排出して揚排液を行うことができるポンプである。

ところで、羽根車の回転が停止している状態でケーシング内に満たされた液体の温度が凝固点（液体が水であれば０℃）まで低下すると、液体が凝固して膨張する。これによってケーシングが破損したり、ケーシングを設置するための土台が破損したりするおそれがある。

これに対して従来技術では、ケーシング内の液体の温度を測定するための温度センサを設け、温度センサの検出値があらかじめ設定された温度を下回った場合に、ケーシングに設置したヒータに通電を行うことによって液体の凍結を防止することが知られている。

また、他の従来技術では、ケーシング内の温度を測定するための温度センサを設け、温度センサの検出値が水の凍結危険温度以下である場合には、モータに備えられたステータに通電してモータの回転軸に固定されたロータをモータ部内のみで逆回転させることが知られている。この従来技術によれば、ロータとステータの間に配置されたキャンに渦電流が発生し、流路抵抗による渦電流損が生じてキャンが発熱することによって、液体の凍結を防止する又は液体凍結物を融解することができるとされている。

実用新案登録第２５４３２９２号公報特開２００５−２９９６１７号公報

しかしながら、従来技術は、ケーシング内の液体が凝固するおそれがある場合に、迅速に液体の温度を上昇させることについて考慮されていない。

すなわち、上記従来技術では、ヒータをケーシングに固定したり、ヒータに通電を行うための配線等を設けたりするので、給液装置の組み立てが複雑化するおそれがある。また、ヒータに通電を行うことによって液体を加熱するだけでは液体の温度を上昇させるのに比較的長い時間を要する場合がある。

一方、上記の他の従来技術は、モータ部内の回転軸に固定されたロータが正方向に回転した場合にのみモータ回転軸から羽根車に対する駆動力の伝達が行われるワンウェイクラッチを用いるものである。また、この従来技術は、水が凍結した場合又は凍結しそうな場合にステータに通電してロータをモータ部内のみで逆回転させるものであるが、ワンウェイクラッチを用いているので羽根車にはモータ回転軸の駆動力が伝達されない。つまり従来技術によれば、キャンやステータの発熱によって液体の加熱が行われるだけであるので、液体の温度を上昇させるのに比較的長い時間を要する場合がある。

そこで、本願発明は、ケーシング内の液体が凝固するおそれがある場合に、迅速に液体の温度を上昇させることを課題とする。

本願発明の給液装置の運転装置の一形態は、上記課題に鑑みなされたもので、羽根車、及び液体の吸い込み口及び吐き出し口が設けられたポンプと、前記羽根車を回転駆動する駆動部と、を有する給液装置の運転を制御するための運転装置であって、前記ポンプ内の液体の温度又は前記ポンプ内の液体の温度に相関する温度を検出する温度検出部と、前記温度検出部によって検出された温度があらかじめ設定された第１しきい値より低くなったら、前記液体を前記吐き出し口から吐き出す際の回転方向とは反対の回転方向に前記羽根車を回転させる制御部と、を備えることを特徴とする。

また、前記ポンプの運転モードと停止モードとを切り替えるための切り替えスイッチをさらに備え、前記制御部は、前記切り替えスイッチによって前記ポンプが停止モードになっている場合に、前記温度検出部によって検出された温度が前記第１しきい値より低くなったら、前記液体を前記吐き出し口から吐き出す際の回転方向とは反対の回転方向に前記羽根車を回転させる、ことができる。

また、前記制御部は、前記切り替えスイッチによって前記ポンプが運転モードになっている場合に、前記温度検出部によって検出された温度が前記第１しきい値より低くなったら、前記液体を前記吐き出し口から吐き出す際の回転方向に前記羽根車を回転させる、ことができる。

また、前記制御部は、前記温度検出部によって検出された温度が前記第１しきい値より低くなったことに起因して前記羽根車を回転させた後に、前記温度検出部によって検出された温度が前記第１しきい値より高く設定された第２しきい値より高くなったら、前記羽根車の回転を停止させる、ことができる。

また、本願発明の給液装置の一形態は、羽根車、及び液体の吸い込み口及び吐き出し口が設けられたポンプと、前記吸い込み口に連結された吸い込み配管と、前記吐き出し口に連結された吐き出し配管と、前記羽根車を回転駆動可能な駆動部と、前記駆動部を制御することによって前記羽根車の回転を制御する制御部と、前記ポンプ内の液体の温度又は前記ポンプ内の液体の温度に相関する温度を検出する温度検出部と、を備え、前記制御部は、前記温度検出部によって検出された温度があらかじめ設定された第１しきい値より低くなったら、前記液体を前記吐き出し配管から吐き出す際の回転方向とは反対の回転方向に前記羽根車を回転させる、ことを特徴とする。

また、前記駆動部に電力を供給するインバータをさらに設ける、ことができる。

また、前記駆動部は、前記羽根車を回転駆動させるための単相モータ又は３相モータであり、前記単相モータに供給される電源の相を入れ替え可能な、又は前記３相モータに供給される電源の相のうち２相を入れ替え可能な、切り替え回路をさらに備え、前記制御部は、前記温度検出部によって検出された温度が前記第１しきい値より低くなったら、前記切り替え回路を用いて前記電源の相を入れ替えることによって、前記液体を前記吐き出し配管から吐き出す際の回転方向とは反対の回転方向に前記羽根車を回転させる、ことができる。

また、前記羽根車の回転が停止しているときは、前記ポンプ内に水が残留するようにすることができる。

また、前記ポンプの吸い込み口側に逆止弁を設ける、ことができる。

かかる本願発明によれば、ケーシング内の液体が凝固するおそれがある場合に、迅速に液体の温度を上昇させることができる。

図１は、本実施形態のポンプの運転装置、及び給水装置の構成を示すブロック図である。図２は、本実施形態の給水装置で使用される自吸式ポンプの構成を示す図である。図３は、本実施形態の給水装置の使用例を示す図である。図４は、本実施形態の給水装置の土台を裏面側から見た図である。図５は、第１実施形態の凍結防止運転に関するフローチャートである。図６は、第２実施形態の凍結防止運転に関するフローチャートである。図７は、ポンプの運転装置、及び給水装置の変形例（単相）の構成を示すブロック図である。図８は、ポンプの運転装置、及び給水装置の変形例（３相）の構成を示すブロック図である。図９は、ポンプの運転装置の他の適用例について説明するための図である。

以下、本願発明の一実施形態に係るポンプの運転装置、及び給液装置を図面に基づいて説明する。以下では、給液装置の一例として給水装置を説明するが、これには限られない。また、以下では、ポンプの一例として自吸式ポンプ（渦流ポンプ（ウェスコポンプ））を説明するが、これには限られない。

図１は、本実施形態のポンプの運転装置、及び給水装置の構成を示すブロック図である。図２は、本実施形態の給水装置で使用される自吸式ポンプの構成を示す図である。図３は、本実施形態の給水装置の使用例を示す図である。

図１に示すように、給水装置１０００は、ウェスコポンプ２００と、ウェスコポンプ２００を駆動するためのモータ（駆動部）３００と、モータ３００の回転周波数及び回転方向などを制御してモータ３００に電力を供給するためのインバータ４００と、ウェスコポンプ２００（給水装置１０００）の運転を制御するための給水装置コントローラ（ポンプの運転装置）５００を備える。インバータ４００及び給水装置コントローラ５００には、商用電源６００から電源が供給される。

図２に示すように、ウェスコポンプ２００は、水の吸い込み口２１２及び水の吐き出し口２１４が形成されたケーシング２１０を備える。ケーシング２１０内の吸い込み口２１２と吐き出し口２１４との間にはポンプ室２２０が形成されている。ウェスコポンプ２００は、ポンプ室２２０に設置された羽根車２２２を備える。この羽根車２２２は、ポンプ室内まで挿入されたモータ３００の回転軸に取り付けられている。また、ウェスコポンプ２００は、羽根車２２２の吐き出し側の圧力を検出する圧力センサ２０８を有する。

ポンプ室２２０と吐き出し口２１４との間におけるケーシング２１０の上部には呼び水口２１６が形成されており、呼び水口２１６には呼び水栓２１８が設けられている。また、ケーシング２１０内の、吸い込み口２１２からポンプ室２２０に至るまでの吸い込み流路２３０にはフロート２３２が設けられており、フロート２３２はフロートスイッチ２３４と連結されている。

ウェスコポンプ２００の自吸運転を行う際には、まず、呼び水栓２１８を開けて呼び水口２１６から呼び水を行う。これにより図２に示すようにケーシング２１０内は呼び水時水位２４３まで満水となる。この時、フロートスイッチ２３４はフロート２３２の自重で閉じているため、吸い込み口２１２まで水は流れ込まない。すなわち、フロート２３２は逆止弁と同様の機能を備えており、その意味でフロート２３２は「逆止弁」と言える。

この状態でウェスコポンプ２００の運転を開始する。すると、羽根車２２２の回転によりケーシング２１０内の水が撹拌されると同時に吸い込み口２１２側に負圧が発生する。吸い込み口２１２から入ってくる吸い込み流路２３０の空気はフロート２３２を押し上げポンプ室２２０内へ吸い込まれる。吸い込まれた空気とケーシング２１０内の水の混合液がポンプ室２２０より吐き出される。

吐き出された混合液は、ケーシング２１０内の、羽根車２２２の吐き出し側に設けられたバッフル２４２にぶつかり、ケーシング２１０内の、ポンプ室２２０と吐き出し口２１４との間に設けられた気水分離室２４０へ流れる。気水分離室２４０で分離された空気は吐き出し口２１４側へ流れ、水は気水分離室２４０の下方の穴２４４より再びポンプ室２２０へ戻る。ポンプ室２２０内では常に戻ってくる水により吸い込み口２１２側に負圧を発生させている。

吸い込み流路２３０内の空気がなくなり、水が上がってくると、気水分離室２４０の役目は終わり、ポンプ室２２０の吐き出し側（気水分離室２４０を含む）は吐き出し圧で満たされる。そして、ケーシング２１０内に完全に空気が無くなり水で満たされると、圧力が上昇して給水が行われる。

本実施形態では、気水分離室２４０を形成するケーシング２１０の一部が気水分離室２
４０の方向へ陥没しており、ケーシング２１０の陥没部分の温度センサ２５０（サーミスタ）が設けられている。温度センサ２５０は、ケーシング２１０内の水の温度を直接計測しているわけではないが、ケーシング２１０の陥没部分に設けられているため、ケーシング２１０内の水の温度に相関する温度を計測する。なお、ケーシング２１０内の水の温度を直接計測可能な温度センサ２５０を用いることもできる。

本実施形態の給水装置１０００は、例えば、図３に示すように井戸用の給水装置として使用することができる。図３に示すように、ウェスコポンプ２００及びモータ３００等は、樹脂等で形成された土台２９０の上に設置されており、全体をカバー２９９で覆われている。土台２９０には、ウェスコポンプ２００の吸い込み口２１２と連通する吸い込み部２９１と、ウェスコポンプ２００の吐き出し口２１４と連通する吐き出し部２９３が設けられている。

吸い込み部２９１には、吸い込み配管２６０が接続されている。吸い込み配管２６０は、一方の端部が吸い込み部２９１に接続され、他方の端部が井戸などの貯水内に埋没するように設置されている。吸い込み配管２６０の他方の端部には、貯水内の異物を除去するためのストレーナ２７０が設けられる。また、吐き出し部２９３には吐き出し配管２８０が接続されている。吐き出し配管２８０は、一方の端部が吐き出し部２９３に接続され、他方の端部が需要者側配管（例えば水栓６１０）へ接続されるように設置されている。

ところで、上述の説明では、ケーシング２１０の陥没部分の温度センサ２５０を設ける例を示したが、これには限られない。図４は、本実施形態の給水装置の土台を裏面側から見た図である。

土台２９０には、上述の吐き出し部２９３の他に、吐き出し部２９２、及び吐き出し部２９４が形成されている。これは、給水装置１０００の様々な設置態様に応じて、水の吐き出し位置を適宜選択可能にするためである。ウェスコポンプ２００の吐き出し口２１４と吐き出し部２９２は連通している。また、ウェスコポンプ２００の吐き出し口２１４と吐き出し部２９３，２９４は、連通管２９５を介して連通されている。連通管２９５は、土台２９０の裏面において、土台２９０の対角に延伸するように配置されている。例えば、連通管２９５に温度センサ２５０を設けることによって、ケーシング２１０内の水の温度に相関する温度を計測することができる。凍結防止を目的にするため、温度センサはウェスコポンプ２００のみならず、ウェスコポンプ２００吸い込み口２１２や吐き出し口２１４に接続される配管など、ウェスコポンプ２００のモータ３００の回転駆動による発熱が伝熱される範囲にも設けることができる。凍結した際にウェスコポンプ２００や土台２９０に機械的な影響を及ぼすことが判断できる位置に設けることが好ましい。なお、吐き出し部２９２，２９３，２９４のうち使用する吐き出し部を開口させ、使用しない吐き出し部を閉口させることができるようになっている。

ウェスコポンプ２００はその運転中に羽根車の回転が停止すると、フロート２３２が閉じることによってケーシング内、例えばポンプ室２２０内に水が残留する構造となっている。

図１の説明に戻って、インバータ４００は、インバータ制御部４１０、及び運転指令部４２０を有する。

インバータ制御部４１０は、運転信号線５８０を介して給水装置コントローラ５００から送られてくる運転状態信号（周波数値、圧力値、流量、温度、電圧値、電流値等、装置の運転状態を示す信号）に基づいて、電圧や周波数の制御や各種演算を行う。

また、運転指令部４２０は、インバータ制御部４１０によって演算された演算結果に基づいて、インバータ４００からモータ３００に電力を供給しモータ３００を介してウェスコポンプ２００を回転駆動する。

一方、給水装置コントローラ５００は、表示器５１０、警報機５２０、外部出力端子５３０、温度検出部５４０、制御部５５０、記憶装置５６０、及び運転切り替えスイッチ５７０を有する。

温度検出部５４０は、温度センサ２５０によって計測された温度、すなわちケーシング２１０内の水の温度又はケーシング２１０内の水の温度に相関する温度を検出する。温度検出部５４０は、ウェスコポンプ２００内又は吸い込み口２１２や吐き出し口２１４の近傍の接続配管内などの水が凝固点に接近しているか否か、又は凝固点になっているか否かを判定するために用いられる。

制御部５５０は、圧力センサ２０８によって検出された圧力信号を受信し、この信号に基づいて、あらかじめ記憶装置５６０に記憶された運転プログラムに従って演算処理を行い、演算処理の結果を、運転信号線５８０を介してインバータ４００へ出力する。運転プログラムは、給水装置として運転するために必要なプログラムであり、給水装置の運転方法、例えば、吐き出し圧力一定制御や推定末端圧力一定制御などである。通常運転では負荷運転となり、吐き出し圧力一定制御、推定末端圧力一定制御により制御された回転速度で自吸式ポンプの運転が行われる。

制御部５５０による演算結果は、表示器５１０、警報機５２０、外部出力端子５３０などを用いて、外部へ通知することができる。なお、運転信号線５８０での通信は給水装置コントローラ５００からインバータ４００への出力だけではなく、給水装置コントローラ５００がインバータ４００の過電流などの異常も把握し得るように、インバータ４００から給水装置コントローラ５００への信号送信も可能な双方向通信となっている。

運転切り替えスイッチ５７０は、ウェスコポンプ２００（給水装置１０００）の運転モードと停止モードとを切り替えるための切り替えスイッチである。ここで、運転モードとは、給水装置１０００を使用する場合に設定されるモードであり、運転モードになっている場合には例えば水栓６１０が開けられたら給水が行われる。一方、停止モードとは、給水装置１０００を使用しない場合に設定されるモードであり、停止モードになっている場合には例えば水栓６１０が開けられても給水が行われない。

ここで、本実施形態の制御部５５０は、ウェスコポンプ２００内の水の凍結防止のための制御を行う。以下、ウェスコポンプ２００内の水の凍結防止について説明する。

（第１実施形態）
制御部５５０は、温度検出部５４０によって検出された温度があらかじめ設定された第１しきい値（例えば、５℃）より低くなったら、水を吐き出し口２１４から吐き出す際の回転方向とは反対の回転方向に羽根車２２２を回転させる。具体的には、制御部５５０は、運転切り替えスイッチ５７０によって給水装置１０００が運転モードに設定されているか、停止モードに設定されているか、に関わらず、温度検出部５４０によって検出された温度があらかじめ設定された第１しきい値より低くなったら、インバータ４００及びモータ３００を介して給水時の回転方向とは反対の回転方向に羽根車２２２を回転させる。

また、制御部５５０は、温度検出部５４０によって検出された温度が第１しきい値より低くなったことに起因して羽根車２２２を逆回転させた後に、温度検出部５４０によって検出された温度が第１しきい値より高く設定された第２しきい値（例えば、１０℃）より
高くなったら、羽根車２２２の回転を停止させる。

次に、第１実施形態の凍結防止運転の動作フローについて説明する。図５は、第１実施形態の凍結防止運転に関するフローチャートである。

まず、制御部５５０は、ウェスコポンプ２００のモータ３００が駆動中であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。具体的には、制御部５５０は、ウェスコポンプ２００の羽根車２２２が給水のために回転駆動されているか否かを判定する。

制御部５５０は、ウェスコポンプ２００のモータ３００が駆動中であると判定した場合（ステップＳ１０１、Ｙｅｓ）、処理を終了する。すなわち、ウェスコポンプ２００が駆動している場合には、ケーシング２１０内の水が凍結するおそれはないと見なして処理を終了する。

一方、制御部５５０は、ウェスコポンプ２００のモータ３００が駆動中ではないと判定した場合（ステップＳ１０１、Ｎｏ）、温度検出部５４０によって検出された温度が第１しきい値（例えば、５℃）より低いか否かを判定する（ステップＳ１０２）。

制御部５５０は、温度検出部５４０によって検出された温度が第１しきい値（例えば、５℃）より低いと判定した場合（ステップＳ１０２，Ｙｅｓ）、羽根車２２２の回転方向を逆方向、すなわち水を吐き出し口２１４から吐き出す際の回転方向とは反対の回転方向に設定する（ステップＳ１０３）。

続いて、制御部５５０は、凍結防止運転を開始する（ステップＳ１０４）。すなわち、制御部５５０は、ステップＳ１０３において羽根車の回転方向を逆方向に設定した状態で、羽根車２２２を回転駆動する。停止モードでも強制的に羽根車２２２の回転方向を逆方向にして回転駆動をすることができる。また、運転モードであっても見かけ上羽根車２２２の回転が停止している状態や間欠的に回転駆動する状態、例えばウェスコポンプ２００が小水量停止動作後の駆動停止中の状態においても、この逆方向の回転駆動を強制的に行うことが好ましい。さらに、ウェスコポンプ２００の吐き出し圧力の異常など故障を検出し、故障でポンプが一時停止中の場合にも駆動可能な場合は、強制的に運転を行うことが好ましい。

また、ステップＳ１０２において、制御部５５０は、温度検出部５４０によって検出された温度が第１しきい値（例えば、５℃）以上であると判定した場合（ステップＳ１０２，Ｎｏ）、温度検出部５４０によって検出された温度が第２しきい値（例えば、１０℃）より高いか否かを判定する（ステップＳ１０５）。

制御部５５０は、温度検出部５４０によって検出された温度が第２しきい値（例えば、１０℃）以下であると判定したら（ステップＳ１０５，Ｎｏ）、処理を終了する。

一方、制御部５５０は、温度検出部５４０によって検出された温度が第２しきい値（例えば、１０℃）より高いと判定したら（ステップＳ１０５，Ｙｅｓ）、凍結防止運転が行われていれば、凍結防止運転を終了する（ステップＳ１０６）。

ここで、温度検出部５４０によって検出された温度の第１しきい値は凝固点以上が望ましく、温度検出部５４０によって検出された温度の第２しきい値を、第１しきい値よりも高い温度に設定するとよい。逆回転して停止することを繰り返すようなハンチングを防止できるからである。

第１実施形態によれば、凍結防止運転が開始されると、羽根車２２２を負荷回転させることに伴うモータ３００の発熱によってケーシング２１０内の水の温度が上昇するとともに、羽根車２２２の回転によってケーシング２１０内の水が撹拌されるので、迅速にケーシング２１０内の水の温度を上昇させることができる。

また、少ない消費電力で水の温度を上昇させることができる。その結果、ケーシング２１０が破損したり、ケーシング２１０を設置するための土台２９０が破損したりするのを、より効果的に抑制することができる。なお、逆回転させる羽根車２２２の回転周波数は任意である。

これに加えて、本実施形態では、凍結防止運転を行うことによってユーザの意図に反して水栓６１０から水が出るという弊害が生じるのを防止することができる。すなわち、凍結防止運転のために羽根車２２２を強制的に正回転させると、ユーザの意図に反して水栓６１０から水が出るおそれがある。これに対して本実施形態では、凍結防止運転の際に羽根車２２２を逆回転させているため、ユーザの意図に反して水栓６１０から水が出るという弊害が生じるのを防止することができる。さらには、ヒータを用いることがないため、ヒータを固定したり、ヒータに通電を行うための配線等を設けることがなく、給液装置の組み立てが複雑化することを避けることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態は、第１実施形態と比較して、運転切り替えスイッチ５７０のＯＮ／ＯＦＦに応じて凍結防止運転における羽根車２２２の回転方向を切り替える点が異なる。第１実施形態と異なる部分を中心に説明を行い、第１実施形態と同様の部分については説明を省略する。

制御部５５０は、運転切り替えスイッチ５７０によってウェスコポンプ２００が運転モード（ＯＮ）になっている場合に、温度検出部５４０によって検出された温度が第１しきい値より低くなったら、水を吐き出し口２１４から吐き出す際の回転方向（正方向）に羽根車２２２を回転させる。なお、正方向に羽根車２２２を回転させる凍結防止運転においては、ウェスコポンプ２００が小水量停止動作後の駆動停止時においても強制的に凍結防止運転を行うことができる。

一方、制御部５５０は、運転切り替えスイッチ５７０によってウェスコポンプ２００が停止モード（ＯＦＦ）になっている場合に、温度検出部５４０によって検出された温度が第１しきい値より低くなったら、水を吐き出し口２１４から吐き出す際の回転方向とは反対の回転方向（逆方向）に羽根車２２２を回転させる。この場合においても、前述のように強制的に凍結防止運転を行うことができる。

また、制御部５５０は、温度検出部５４０によって検出された温度が第１しきい値より低くなったことに起因して羽根車２２２を正方向又は逆方向に回転させた後に、温度検出部５４０によって検出された温度が第１しきい値より高く設定された第２しきい値より高くなったら、羽根車２２２の回転を停止させる。

次に、第２実施形態の凍結防止運転の動作フローについて説明する。図６は、第２実施形態の凍結防止運転に関するフローチャートである。

まず、制御部５５０は、ウェスコポンプ２００のモータ３００が駆動中であるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。具体的には、制御部５５０は、ウェスコポンプ２００の羽根車２２２が給水のために回転駆動されているか否かを判定する。

制御部５５０は、ウェスコポンプ２００のモータ３００が駆動中であると判定した場合（ステップＳ２０１、Ｙｅｓ）、処理を終了する。すなわち、ウェスコポンプ２００が駆動している場合には、ケーシング２１０内の水が凍結するおそれはないと見なして処理を終了する。

一方、制御部５５０は、ウェスコポンプ２００のモータ３００が駆動中ではないと判定した場合（ステップＳ２０１、Ｎｏ）、温度検出部５４０によって検出された温度が第１しきい値（例えば、５℃）より低いか否かを判定する（ステップＳ２０２）。

制御部５５０は、温度検出部５４０によって検出された温度が第１しきい値（例えば、５℃）より低いと判定した場合（ステップＳ２０２，Ｙｅｓ）、運転切り替えスイッチ５７０がＯＮになっているか否かを判定する（ステップＳ２０３）。

制御部５５０は、運転切り替えスイッチ５７０がＯＮになっている場合（ステップＳ２０３，Ｙｅｓ）、羽根車２２２の回転方向を正方向、すなわち水を吐き出し口２１４から吐き出す際の回転方向に設定する（ステップＳ２０４）。一方、制御部５５０は、運転切り替えスイッチ５７０がＯＦＦになっている場合（ステップＳ２０３，Ｎｏ）、羽根車２２２の回転方向を逆方向、すなわち水を吐き出し口２１４から吐き出す際の回転方向とは反対の回転方向に設定する（ステップＳ２０５）。

ステップＳ２０４又はステップＳ２０５の後、制御部５５０は、凍結防止運転を開始する（ステップＳ２０６）。すなわち、制御部５５０は、ステップＳ２０４又はステップＳ２０５において設定された回転方向で羽根車２２２を回転駆動する。

また、ステップＳ２０２において、制御部５５０は、温度検出部５４０によって検出された温度が第１しきい値（例えば、５℃）以上であると判定した場合（ステップＳ２０２，Ｎｏ）、温度検出部５４０によって検出された温度が第２しきい値（例えば、１０℃）より高いか否かを判定する（ステップＳ２０７）。

制御部５５０は、温度検出部５４０によって検出された温度が第２しきい値（例えば、１０℃）以下であると判定したら（ステップＳ２０７，Ｎｏ）、処理を終了する。

一方、制御部５５０は、温度検出部５４０によって検出された温度が第２しきい値（例えば、１０℃）より高いと判定したら（ステップＳ２０７，Ｙｅｓ）、凍結防止運転が行われていれば、凍結防止運転を終了する（ステップＳ２０８）。

温度検出部５４０によって検出された温度のしきい値についても、第１実施形態と同様に設定するとよい。

第２実施形態によれば、凍結防止運転が開始されると、羽根車２２２を負荷回転させることに伴うモータ３００の発熱によってケーシング２１０内の水の温度が上昇するとともに、羽根車２２２の回転によってケーシング２１０内の水が撹拌されるので、迅速にケーシング２１０内の水の温度を上昇させることができる。

また、少ない消費電力でケーシング２１０内の水の温度を上昇させることができる。その結果、ケーシング２１０が破損したり、ケーシング２１０を設置するための土台２９０が破損したりするのを、より効果的に抑制することができる。これに加えて、本実施形態では、凍結防止運転を行うことによってユーザの意図に反して水栓６１０から水が出るという弊害が生じるのを防止することができる。すなわち、運転切り替えスイッチ５７０がＯＮになっている場合には、ユーザは給水装置１０００を使用する意思があるので、給水
を行わない場合には水栓６１０を閉めていると想定されるからユーザーにとって不都合はない。そこで、第２実施形態では、運転切り替えスイッチ５７０がＯＮになっている場合には、羽根車２２２を正回転させることによって凍結防止運転を行う。一方、運転切り替えスイッチ５７０がＯＦＦになっている場合には、ユーザは給水装置１０００を使用する意思がないので、水栓６１０が開いた状態になっている場合も想定される。この状況において、仮に凍結防止運転のために羽根車２２２を強制的に正回転させると、ユーザの意図に反して水栓６１０から水が出るおそれがある。これに対して本実施形態では、運転切り替えスイッチ５７０がＯＦＦになっている場合には、凍結防止運転の際に羽根車２２２を逆回転させるため、ユーザの意図に反して水栓６１０から水が出るという弊害が生じるのを防止することができる。

なお、上述の説明は、井戸用などに用いられる自給式ポンプとしてウェスコポンプを例に挙げて説明したが、給水する運転を停止した際にポンプのケーシング内に水が残留する自給式ポンプであれば、これには限られない。自給式ポンプが遠心ポンプのようにボリュートを有するポンプの場合、羽根車を逆回転させても流体が逆流しない場合があるが、ポンプが他の容積式ポンプ（カスケードポンプ等）の場合、羽根車を逆回転することによって流体が逆流するおそれがある。ウェスコポンプ２００のフロート２３２のように逆止弁と同等のものを設けることが望ましい。逆止弁を設けることによって凍結防止のためにポンプ２１００の羽根車の逆回転を行っても、液体が逆流するのをより確実に防止することができる。

（変形例：単相モータ）
なお、上述の説明では、給水装置１０００がインバータ４００を有する場合を例に挙げて説明したが、これには限られない。図７は、ポンプの運転装置、及び給水装置の変形例（単相）の構成を示すブロック図である。

図７に示すように、インバータ４００を備えない場合、給水装置コントローラ５００は、商用電源６００からモータ３００へ供給される第１の電源ライン６１０のＯＮ／ＯＦＦを切り替える切り替えスイッチ５７２と、商用電源６００からモータ３００へ供給される第２の電源ライン６２０のＯＮ／ＯＦＦを切り替える切り替えスイッチ５７４と、を備える。また、給水装置コントローラ５００は、第１の電源ライン６１０における切り替えスイッチ５７２の上流側と、第２の電源ライン６２０における切り替えスイッチ５７４の下流側とを接続する第１の切り替えライン６３０のＯＮ／ＯＦＦを切り替える切り替えスイッチ５７６を備える。また、給水装置コントローラ５００は、第１の電源ライン６１０における切り替えスイッチ５７２の下流側と、第２の電源ライン６２０における切り替えスイッチ５７４の上流側とを接続する第２の切り替えライン６４０のＯＮ／ＯＦＦを切り替える切り替えスイッチ５７８を備える。

また、給水装置コントローラ５００は、切り替えスイッチ５７２，５７４，５７６，５７８のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるための正転逆転切り替えスイッチ５７０を備える。正転逆転切り替えスイッチ５７０は、制御部５５０から出力された信号に基づいて、切り替えスイッチ５７２，５７４，５７６，５７８のＯＮ／ＯＦＦを切り替える。例えば、モータ３００（羽根車２２２）を正方向に回転させる場合には、制御部５５０は、正転逆転切り替えスイッチ５７０によって、切り替えスイッチ５７２，５７４をＯＮにし、切り替えスイッチ５７６，５７８をＯＦＦにする。一方、モータ３００（羽根車２２２）を逆方向に回転させる場合には、制御部５５０は、正転逆転切り替えスイッチ５７０によって、切り替えスイッチ５７６，５７８をＯＮにし、切り替えスイッチ５７２，５７４をＯＦＦにする。

制御部５５０は、温度検出部５４０によって検出された温度が第１しきい値より低くな
ったら、正転逆転切り替えスイッチ５７０を用いてモータ３００に供給される電源の相を入れ替えることによって、水を吐き出し配管２８０から吐き出す際の回転方向とは反対の回転方向に羽根車２２２を回転させる。

（変形例：３相モータ）
また、モータ３００は、３相モータであってもよい。図８は、ポンプの運転装置、及び給水装置の変形例（３相）の構成を示すブロック図である。

図８に示すように、インバータ４００を備えない場合、給水装置コントローラ５００は、商用電源６００からモータ３００へ供給される３相のうちの１つの相である第１の電源ライン６５０のＯＮ／ＯＦＦを切り替える切り替えスイッチ５７２と、商用電源６００からモータ３００へ供給される３相のうちの他の１つの相である第２の電源ライン６６０のＯＮ／ＯＦＦを切り替える切り替えスイッチ５７４と、を備える。また、給水装置コントローラ５００は、第１の電源ライン６５０における切り替えスイッチ５７２の上流側と、第２の電源ライン６６０における切り替えスイッチ５７４の下流側とを接続する第１の切り替えライン６７０のＯＮ／ＯＦＦを切り替える切り替えスイッチ５７６を備える。また、給水装置コントローラ５００は、第１の電源ライン６５０における切り替えスイッチ５７２の下流側と、第２の電源ライン６６０における切り替えスイッチ５７４の上流側とを接続する第２の切り替えライン６８０のＯＮ／ＯＦＦを切り替える切り替えスイッチ５７８を備える。

制御部５５０は、温度検出部５４０によって検出された温度が第１しきい値より低くなったら、正転逆転切り替えスイッチ５７０を用いてモータ３００に供給される電源の相を入れ替えることによって、水を吐き出し配管２８０から吐き出す際の回転方向とは反対の回転方向に羽根車２２２を回転させる。

（他の適用例）
なお、上述の説明は、井戸用の給水装置を例に挙げて説明したが、これには限られない。ポンプは、様々な用途で使用される。例えば、熱交換器に冷温水を循環供給して空調を行うような設備では、一般的にポンプが多く使用されている。本願におけるポンプの運転装置は、例えば、ポンプによって液体を循環させる設備に適用することができる。

図９は、ポンプの運転装置の他の適用例について説明するための図である。図９に示すように、空調設備２０００は、ポンプ２１００、熱交換器２２００、逆止弁２３００、及びポンプ２１００、熱交換器２２００、逆止弁２３００を循環連結する配管２４００を備えている。なお、図９では図示を省略しているが、ポンプ２１００は、液体の吸い込み口及び吐き出し口が形成されたケーシングと、ケーシング内に設けられた羽根車と、を有している。また、図９では図示を省略しているが、空調設備２０００には、ポンプ２１００を駆動するために、図１と同様のモータ、インバータ、及び給水装置コントローラのよう
なポンプ２１００の運転を制御するコントローラも設けられる。

ポンプ２１００から吐き出された液体は、配管２４００を通って熱交換器２２００において熱交換された後、逆止弁２３００を介してポンプ２１００に吸引される。逆止弁２３００を設けていることによって、液体は一方向に循環し、逆流は防止される。このような空調設備２０００における液体の循環経路では、通常の使用において、外部に流体が流出することは無く、常に所定の方向で循環する。なお、逆止弁２３００は、上述のフロート２３２（フロートスイッチ２３４）に相当するものである。

空調設備２０００においても、ポンプ２１００が運転していない状態でポンプ２１００のケーシング内に液体が残留していれば、液体の温度低下によって液体が凝固し、ケーシング等が破損するおそれがある。

そこで、ポンプ２１００の運転を制御するコントローラは、上述と同様の凍結防止運転を行うことができる。すなわち、コントローラは、ポンプ２１００のケーシング内の液体の温度又はケーシング内の液体の温度に相関する温度があらかじめ設定された第１しきい値より低くなったら、液体を吐き出し口から吐き出す際の回転方向とは反対の回転方向に羽根車を回転させる。

なお、ポンプ２１００が遠心ポンプのようにボリュートを有するポンプの場合、羽根車を逆回転させても流体が逆流しない場合があるが、ポンプ２１００が容積式ポンプ（歯車ポンプ、カスケードポンプ等）の場合、羽根車を逆回転することによって流体が逆流するおそれがある。これに対して、空調設備２０００のように逆止弁２３００を設けていることによって、凍結防止のためにポンプ２１００の羽根車の逆回転を行っても、液体が逆流するのをより確実に防止することができる。なお、凍結防止運転の詳細な内容は、上述の第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。

２００ウェスコポンプ
２１０ケーシング
２１２吸い込み口
２１４吐き出し口
２２２羽根車
２３２フロート
２３４フロートスイッチ
２５０温度センサ
２６０吸い込み配管
２８０吐き出し配管
２９０土台
２９５連通管
３００モータ
４００インバータ
５００給水装置コントローラ
５４０温度検出部
５５０制御部
５７０運転切り替えスイッチ
１０００給水装置

Claims

羽根車、及び液体の吸い込み口及び吐き出し口が設けられたポンプと、
前記吸い込み口に連結された吸い込み配管と、
前記吐き出し口に連結された吐き出し配管と、
前記羽根車を回転駆動可能な駆動部と、
前記駆動部を制御することによって前記羽根車の回転を制御する制御部と、
前記ポンプ内の液体の温度又は前記ポンプ内の液体の温度に相関する温度を検出する温度検出部と、
前記ポンプの運転モードと停止モードとを切り替えるための切り替えスイッチと、を備え、
前記制御部は、前記切り替えスイッチによって前記ポンプが停止モードになっている場合に、前記温度検出部によって検出された温度が前記第１しきい値より低くなったら、前記液体を前記吐き出し口から吐き出す際の回転方向とは反対の回転方向に前記羽根車を回転させ、
前記第１しきい値は、前記液体の凝固点以上である、
ことを特徴とする給液装置。
請求項１の給液装置において、
前記制御部は、
前記切り替えスイッチによって前記ポンプが運転モードになっている場合に、前記温度検出部によって検出された温度が前記第１しきい値より低くなったら、前記液体を前記吐き出し口から吐き出す際の回転方向に前記羽根車を回転させる、
ことを特徴とする給液装置。
請求項１又は２のいずれか1項の給液装置において、
前記制御部は、前記温度検出部によって検出された温度が前記第１しきい値より低くなったことに起因して前記羽根車を回転させた後に、前記温度検出部によって検出された温
度が前記第１しきい値より高く設定された第２しきい値より高くなったら、前記羽根車の回転を停止させる、
ことを特徴とする給液装置。
請求項１から３のいずれか１項の給液装置において、
前記駆動部に電力を供給するインバータをさらに設けた、
ことを特徴とする給液装置。
請求項１から４のいずれか１項の給液装置において、
前記駆動部は、前記羽根車を回転駆動させるための単相モータ又は３相モータであり、
前記単相モータに供給される電源の相を入れ替え可能な、又は前記３相モータに供給される電源の相のうち２相を入れ替え可能な、切り替え回路をさらに備え、
前記制御部は、前記温度検出部によって検出された温度が前記第１しきい値より低くなったら、前記切り替え回路を用いて前記電源の相を入れ替えることによって、前記液体を前記吐き出し配管から吐き出す際の回転方向とは反対の回転方向に前記羽根車を回転させる、
ことを特徴とする給液装置。
請求項１から５のいずれか１項の給液装置において、
前記羽根車の回転が停止しているときは、前記ポンプ内に水が残留する、
ことを特徴とする給液装置。
請求項３に従属する請求項６の給液装置において、
前記第１しきい値は５℃であり、前記第２しきい値は１０℃である、
ことを特徴とする給液装置。
請求項１から７のいずれか１項の給液装置において、
前記ポンプの吸い込み口側に逆止弁を設けた、
ことを特徴とする給液装置。