JP6592231B2

JP6592231B2 - ポンプ装置

Info

Publication number: JP6592231B2
Application number: JP2013235595A
Authority: JP
Inventors: 義幸山岡
Original assignee: 平戸敏明
Priority date: 2013-11-14
Filing date: 2013-11-14
Publication date: 2019-10-16
Anticipated expiration: 2033-11-14
Also published as: JP2015094330A

Description

本発明は、自吸式ポンプと、該自吸式ポンプの運転を制御する制御回路と、を備えるポンプ装置、及び該制御回路を備える制御装置に関する。

従来、例えばモータの駆動力を利用して、取水管を介して取水槽から液体を取水して、取水した液体を、例えば排水槽に排水する自吸式ポンプが知られている。自吸式ポンプは、陸上設置されるものである。自吸式ポンプは、人手で取水管に液体を満たす必要なく、取水槽から液体の吸い上げが可能である。

特許文献１に示すように、水位検出器で取水槽の水位を検出し、制御回路が検出した水位でポンプの運転を制御すれば、ポンプの自動運転が可能となる。より具体的には、特許文献１に示す制御回路は、取水槽の液面付近に配置された水位検出器から水位を示す信号を取得し、取得した信号が示す水位をトリガとして、ポンプを運転又は停止させる。

特許文献１に示す例は、ポンプの運転の制御のトリガとして水位を示す信号を用いているが、例えば、取水管の取水口で液体の存在有無を検出し、検出結果（液体の存在有無）をトリガとすることも考えられる。この場合も、制御回路は、検出結果を示す信号を取得する必要がある。

特開平８−１２９４２１号公報

しかしながら、特許文献１に示すポンプ装置は、水位を示す信号の伝送のために、取水槽に配置される水位検出器から制御回路まで配線を引き回す必要があり、設置に手間がかかる。

取水管の取水口で液体の存在有無を検出する場合も、検出結果を示す信号の伝送のために、配線の引き回しが必要となる。

そこで、本発明は、取水槽付近からの配線を必要としないで自吸式ポンプを自動運転することを目的とする。

本発明のポンプ装置は、取水管を介して吸込室に液体を吸い込み、吸い込んだ液体を吐出室に輸送する自吸式ポンプと、吸込室の室内の圧力値である第１圧力値を検出する第１検出部と、当該第１検出部が検出した第１圧力値に基づいて自吸式ポンプの運転を制御する制御回路と、を備える。

自吸式ポンプは、動力源（例えばモータ又はエンジン）を備える。自吸式ポンプは、動力源からの駆動力で例えばインペラ（羽根車）を回転させて取水管を介して吸込室に液体を吸込む。そして、吸込室に吸い込まれた液体は、インペラの回転により、吐出室に輸送される。制御回路は、例えばモータへの電力供給を開始したり停止したりすることで、自吸式ポンプの運転を制御する。

吸込室の室内の圧力値（気圧値）は、取水管に液体が満たされておらず、かつ取水管で液体を吸い上げ始めると、大気圧値から徐々に減少する。取水管及び吸込室に液体が満たされると、吸込室の室内の圧力値はさらに減少する。厳密には、吸込室の室内の圧力値は、液体による圧力値が加わるが、液体による圧力値は、吸込室の室内の圧力の減少量に比べて無視できるほど小さい。さらに、取水槽から取水できる液体がなくなって取水管内及び吸込室内の液体がなくなると、吸込室の圧力値は増加して、大気圧値に近づく。従って、吸込室の室内の圧力値を求めることにより、取水管で取水できているか否かを示す取水状況が分かる。

本発明のポンプ装置は、取水できているか否かを示す取水状況を取得するために、吸込室の圧力値（第１圧力値）を検出する。従って、本発明のポンプ装置は、取水できるかどうかを検出するために、例えば取水槽付近に水位を検出する水位検出器を配置する必要がなく、取水槽付近から配線を引き回さなくても、取水状況に応じて自吸式ポンプを自動運転できる。

ただし、取水管の管内のうち吸込室に近い管内の圧力値は、吸込室の圧力値と略同じであるため、本発明のポンプ装置は、取水管の管内のうち吸込室に近い管内の圧力値を用いて、取水状況を取得してもよい。

また、制御回路は、自吸式ポンプを第１の所定時間運転させた後、第１検出部が検出した第１圧力値が、吸込室に液体を吸い込むことが可能となる負圧である第１閾値以下の場合、自吸式ポンプを連続運転させてもよい。さらに、制御回路は、自吸式ポンプを第１の所定時間運転させた後、第１検出部が検出した第１圧力値が第１閾値より大きい場合、自吸式ポンプの運転を停止させてもよい。

第１の所定時間には、取水管で液体を吸込室まで吸い上げるために必要な時間（例えば３分）が設定される。第１閾値は、大気圧値より小さく、かつ取水中の吸込室の室内における圧力値より大きく設定される。

例えば、制御回路は、自吸式ポンプを３分間運転させた後、吸込室の室内の圧力値が第１閾値以下となると、取水管を介して取水槽から正常に取水できていると判断して、自吸式ポンプを連続運転させる。制御回路は、自吸式ポンプを３分間運転させた後、吸込室の圧力値が第１閾値より大きいと、取水槽から正常に取水できていない（例えば取水管の取水口付近に液体がない場合又は混入した異物がインペラに絡む等により吸込室が負圧にならない場合）と判断して、自吸式ポンプの運転を停止させる。これにより、ポンプ装置は、自吸式ポンプ内の液体の過剰な温度上昇及び故障を防止することができる。

上述の例は、自吸式ポンプの運転を制御するためのトリガを、吸込室の室内の圧力値としているが、吸込室の室内の圧力値の変化速度を自吸式ポンプの運転の制御のトリガとしてもよい。すなわち、制御回路は、急激に吸込室の室内の圧力値が減少し、該圧力値の変化速度が第２閾値以下となると、正常に取水できていると判断する。

また、正常に取水及び排水していれば、吐出室の室内の圧力値（第２圧力値）は大気圧値から増加する。吐出されるべき液体が吐出室からなくなると、吐出室の室内の圧力値は減少する。さらに、排水管からも液体がなくなると、吐出室の室内の圧力値は、さらに減少して大気圧値に近づく。よって、動力源の駆動を制御するためのトリガは、吸込室の圧力値（第１圧力値）と、吐出室の圧力値（第２圧力値）との組としてもよい。

より具体的には、制御回路は、自吸式ポンプを第１の所定時間運転させた後、第１検出部が検出した第１圧力値が第１閾値以下、かつ、第２検出部が検出した第２圧力値が所定の第２閾値以上の場合、自吸式ポンプを連続運転させる。又、制御回路は、自吸式ポンプを第１の所定時間運転させた後、第１検出部が検出した第１圧力値が第１閾値より大きく、又は、第２検出部が検出した第２圧力値が第２閾値より小さい場合、自吸式ポンプの運転を停止させる。

これにより、ポンプ装置は、正常に取水しているが排水が異常な状態では、自吸式ポンプの運転を停止するため、よりフェールセーフである。例えば、自吸式ポンプ内でキャビテーションが発生すると、第２圧力値は大気圧値から増加しない。従って、ポンプ装置は、キャビテーションが発生すると、自吸式ポンプの運転を停止させるため、キャビテーションが続くことによるインペラ等の破損を防ぐことができる。

また、制御回路は、自吸式ポンプを運転させている間に、第１検出部が検出した第１圧力値が第３閾値以下になった場合、自吸式ポンプの運転を停止させてもよい。

第３閾値は、第１閾値より小さく設定される。例えば取水中に取水管が詰まると吸込室の圧力値は正常に取水しているときの吸込室の圧力値から減少する。制御回路は、取水管が詰まると自吸式ポンプの運転を停止させる。従って、ポンプ装置は、取水管等の詰まりによって動力源に負荷が過剰にかかることを防止できる。

また、ポンプ装置は、音又は光で報知する報知部をさらに備え、制御回路は、自吸式ポンプを運転させている間に、第１検出部が検出した第１圧力値が第３閾値以下になった場合、報知部に報知させてもよい。

これにより、ユーザは、ポンプ装置の異常に気付きやすくなる。

また、本発明は、ポンプ装置に限らず、取水管を介して吸込室に液体を吸込み、吸込んだ液体を吐出室に輸送する自吸式ポンプを制御する制御装置であってもよい。

制御装置は、吸込室の吸込口に取り付けられる管接続アダプタと、管接続アダプタの管内の圧力値を検出する検出部と、当該検出部が検出した圧力値に基づいて、自吸式ポンプの運転を制御する制御回路とを備える。

自吸式ポンプの吸込口及び吐出口は、所定の規格に従って形状及び大きさが定まっている。管接続アダプタの形状及び大きさは、それぞれ自吸式ポンプの規格に適合するように設定される。これにより、管接続アダプタは、本発明の制御回路を備えない自吸式ポンプの吸込口と、取水管とを接続する。

制御回路は、吸込室の室内の圧力値と略同じ値になると見做すことができる管接続アダプタの管内の圧力値に基づいて、自吸式ポンプの運転を制御する。従って、自吸式ポンプが吸込室の内部に圧力値を検出する構成を備えなくても、該自吸式ポンプに管接続アダプタを取り付けることにより、該自吸式ポンプの自動運転が可能となる。

本発明によれば、ポンプ装置は、取水状況を取得するために吸込室の内部の圧力値を検出し、検出した圧力値に基づいて自吸式ポンプの運転を制御するため、取水できるか否かを検出するために取水槽付近から配線を引き回さなくても自吸式ポンプを自動運転できる。

実施形態１に係るポンプ装置１の使用の概念を説明するための図ポンプ装置１の構成を説明するための図ポンプ装置１の制御装置２０の構成の一部を示すブロック図制御装置２０の制御回路２１の動作を示すフローチャート制御装置２０の制御回路２１の動作の一例を示すタイムチャート実施形態２に係るポンプ装置１Ａの制御装置２０Ａの構成の一部を示すブロック図制御装置２０Ａの制御回路２１の動作を示すフローチャート実施形態３に係る制御装置２０Ｂを説明するための図

本発明の実施形態１に係るポンプ装置１について、図１、図２、及び図３を用いて説明する。なお、図１及び図２において、白抜き矢印は、液体９０３の輸送の方向を示している。

図１に示すように、ポンプ装置１は、例えば地表９００に設置されて使用される。ポンプ装置１は、取水管１００及び排水管２００が取り付けられる。ポンプ装置１は、取水管１００で取水槽９０１の液体９０３を吸い上げて取水し、取水した液体９０３を排水管２００から排水槽９０２に排水する。ただし、ポンプ装置１は、取水した液体９０３を排水槽９０２ではなく、河川等に排水することも可能である。

図２に示すように、ポンプ装置１は、自吸式ポンプ１０と制御装置２０とを備える。自吸式ポンプ１０は、制御装置２０の制御に従って運転するものである。なお、図２は、自吸式ポンプ１０の構成の説明のために、モータ１６以外の自吸式ポンプ１０の構成のみを断面として示している。

自吸式ポンプ１０は、陸上設置型のポンプであり、ポンプ内に呼び水がされれば、人手で取水管１００に液体９０３を満たさなくても取水槽９０１から液体９０３を吸い上げることが可能である。

図２に示すように、自吸式ポンプ１０は、吸込口１１、吐出口１２、吸込室１３、吐出室１４、インペラ１５、及びモータ１６を備える。

吸込口１１は、吸込室１３の側面に形成されている。吸込室１３は、吸込口１１を介して液体９０３が外部に流出することを防ぐために、吸込口１１との接続部分に逆止弁１３Ｂを備えている。吐出口１２は、吐出室１４の上面に形成されている。

吸込口１１は、端部にあるフランジ１１Ａが取水管１００のフランジ１００Ａに固定されることにより、取水管１００に接続される。吐出口１２は、端部にあるフランジ１２Ａが排水管２００のフランジ２００Ａに固定されることにより、排水管２００に接続される。

吸込室１３と吐出室１４とは、インペラ１５を介して連通している。インペラ１５は、回転すると、吸込室１３の液体９０３又は空気を吐出室１４に輸送する。

モータ１６は、電源１６Ａから電力が供給されると、回転軸１６Ｂを回転させる。回転軸１６Ｂは、インペラ１５に接続されている。ただし、モータ１６は、コッグドベルト等を介してインペラ１５の回転軸を回転させる態様であっても構わない。

このような構成により、吸込室１３は、電源１６Ａからの電力供給によってモータ１６がインペラ１５を回転させると、室内が負圧（圧力値が大気圧値より小さい状態）となる。吐出室１４は、電源１６Ａからの電力供給によってモータ１６がインペラ１５を回転させると、室内が陽圧（圧力値が大気圧値より大きい状態）となる。

このような構成により、自吸式ポンプ１０は、吸込室１３の室内を負圧にすることにより、取水管１００で取水槽９０１から液体９０３を吸い上げる。自吸式ポンプ１０は、吐出室１４の室内を陽圧にすることにより、排水管２００で吐出室１４の液体９０３を排水槽９０２に排水する。

吸込室１３の内壁には、圧力センサ素子１７が配置されている。圧力センサ素子１７は、半導体圧力センサ素子であり、ダイアフラムと歪ゲージとを備えている。半導体圧力センサ素子の歪ゲージは、吸込室１３の室内の圧力（気圧又は水圧）の変化によってシリコンダイアフラムが歪むと電気抵抗値が変化する。このように、圧力センサ素子１７は、吸込室１３の室内の圧力の変化を電気的な値に変換する。圧力センサ素子１７は、吸込室１３の室内の圧力の変化を変換した電気的な値を示す信号を圧力検出回路２２（図３を参照。）に出力する。

ただし、圧力センサ素子１７は、半導体圧力センサ素子に限らず、他の方式で吸込室１３の室内の圧力の変化を電気的な値に変換するものであってもよい。また、圧力センサ素子１７は、吸込室１３の内壁に限らず、吸込室１３の内部であればどこに配置されてもよい。

図３に示すように、制御装置２０は、制御回路２１、圧力検出回路２２、操作入力部２３、及び報知回路２４を備える。

制御回路２１は、他の回路を統括的に制御する。制御回路２１は、時間の経過を算出するために、時間情報を示す信号を出力するタイマ回路２１Ａを備える。

制御回路２１は、モータ１６に電力を供給することを示す信号である電源ＯＮ信号を自吸式ポンプ１０の電源１６Ａに出力する。電源１６Ａは、電源ＯＮ信号を制御回路２１から取得すると、モータ１６に電力を供給する。換言すれば、電源１６Ａは、制御回路２１が電源ＯＮ信号の出力を停止すると、モータ１６に電力を供給しない。

圧力検出回路２２は、圧力センサ素子１７から信号を取得する。圧力検出回路２２は、圧力センサ素子１７の歪ゲージの電気抵抗値を検出し、検出した電気抵抗値を圧力値Ｐｉｎｔに変換して、圧力値Ｐｉｎｔを示す信号を制御回路２１に出力する。圧力値Ｐｉｎｔは、吸込室１３の室内の圧力（気圧又は水圧）に対応する。

操作入力部２３は、所謂ユーザインターフェースであり、ポンプ装置１に対する運転開始指示や設定値（圧力値に対する閾値等）の入力操作を受け付ける。操作入力部２３は、ユーザから受け付けた入力操作を示す信号を制御回路２１に出力する。

報知回路２４は、スピーカ２４Ａを備える。報知回路２４は、制御回路２１の制御に従って、スピーカ２４Ａから出力させるべき音の信号を生成する。このような構成により、ポンプ装置１は、運転の状況を音でユーザに報知する。ただし、ポンプ装置１は、音で報知するものに限らず、ランプを備え、光で報知してもよい。

まず、図４に示すように、ユーザが操作入力部２３に対して運転開始を指示する入力操作を行うと、制御回路２１は、電源ＯＮ信号を常時出力して、所定時間モータ１６を駆動する（Ｓ１）。所定時間は、取水管１００に液体９０３が満たされるまで取水に必要な時間（例えば３分間）が設定される。

次に、制御回路２１は、圧力値Ｐｉｎｔが閾値Ｔｈ１以下か否かを判断する（Ｓ２）。閾値Ｔｈ１は、大気圧値（以下、大気圧値を１００ｋＰａとする。）より小さい圧力値（例えば７０ｋＰａ）が設定される。より具体的には、制御回路２１は、圧力検出回路２２から圧力値Ｐｉｎｔを示す信号を取得して、コンパレータ等で閾値Ｔｈ１を示す信号と比較することにより、圧力値Ｐｉｎｔが閾値Ｔｈ１以下か否かを判断する。

制御回路２１は、圧力値Ｐｉｎｔが閾値Ｔｈ１以下の場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、取水槽９０１の液体９０３を取水管１００で吸込室１３まで吸い上げられたと判断して、ステップＳ３に進む。制御回路２１は、圧力値Ｐｉｎｔが閾値Ｔｈ１より大きい場合（Ｓ２：ＮＯ）、取水槽９０１の液体９０３を取水管１００で吸込室１３まで吸い上げられていないと判断して、ステップＳ６に進む。

制御回路２１は、ステップＳ３に進むと、圧力値Ｐｉｎｔが閾値Ｔｈ２（例えば９５ｋＰａ）以上か否かを判断する。閾値Ｔｈ２は、大気圧に近い負圧の圧力値が設定される。

制御回路２１は、圧力値Ｐｉｎｔが閾値Ｔｈ２以上の場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、取水槽９０１に取水管１００で取水できる液体９０３がなくなり、かつ取水管１００及び吸込室１３の液体９０３がなくなったと判断して、ステップＳ４に進む。制御回路２１は、圧力値Ｐｉｎｔが閾値Ｔｈ２より小さい場合（Ｓ３：ＮＯ）、取水槽９０１に取水管１００で取水できる液体９０３が存在し、又は取水管１００及び吸込室１３の液体９０３がなくなっていないと判断して、電源ＯＮ信号を常時出力したまま待機する。

制御回路２１は、ステップＳ４に進むと、常時出力していた電源ＯＮ信号の出力を停止して、モータ１６を停止させる。そして、制御回路２１は、所定時間（例えば３０分間）待機後、リトライ回数をリセットして（Ｓ５）ステップＳ１に戻る。すなわち、制御回路２１は、３０分後に、自吸式ポンプ１０の運転を再開する。

制御回路２１は、圧力値Ｐｉｎｔが閾値Ｔｈ１より大きい場合（Ｓ２：ＮＯ）、ステップＳ６に進み、常時出力していた電源ＯＮ信号の出力を停止して、モータ１６を停止させる。

制御回路２１は、ステップＳ６の次にステップＳ７に進み、リトライ回数が所定回数を超えたか否かを判断する。

制御回路２１は、図４に示すフローチャートのスタート時点からステップＳ１の処理を実行した回数をカウントしている。制御回路２１は、ステップＳ１の処理の実行回数をリトライ回数として一時記憶している。制御回路２１は、ステップＳ７では、一時記憶されているリトライ回数と所定回数（例えば３回）とを比較して、リトライ回数が所定回数を超えたか否かを判断する。

制御回路２１は、リトライ回数が所定回数を超えていない場合（Ｓ７：ＮＯ）、ステップＳ８に進む。制御回路２１は、リトライ回数が所定回数を超えていた場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、ステップＳ９に進む。

制御回路２１は、ステップＳ８に進むと、所定時間（例えば２分間）待機した後、ステップＳ１に戻り、ステップＳ１の処理を繰り返す。すなわち、制御回路２１は、ステップＳ８では、ステップＳ７において電源ＯＮ信号の常時出力を停止したため、モータ１６の駆動を停止させたまま、所定時間待機する。

制御回路２１は、ステップＳ９に進むと、警報音出力処理を実行する。制御回路２１は、警報音出力処理では、報知回路２４を制御して、警報音をスピーカ２４Ａから出力させる。そして、制御回路２１は、処理を終える（エンド）。

ここで、制御回路２１の動作の一例について図５を用いて説明する。図５は、吸込室１３の室内の圧力を示す圧力値Ｐｉｎｔの時間変化を示す模式図と並べて示している。

図５に示すように、まず、制御回路２１は、時間が運転開始時点から３分を経過するまで、電源ＯＮ信号を常時出力する（Ｓ１）。すると、吸込室１３内の空気が吐出室１４に輸送されて、圧力値Ｐｉｎｔは、大気圧値から徐々に減少していく。取水槽９０１の液体９０３は、圧力値Ｐｉｎｔが減少すると、取水管１００で吸い上げられる。

そして、制御回路２１は、時間が運転開始時点から３分を経過すると、圧力値Ｐｉｎｔが閾値Ｔｈ１より大きいため（Ｓ２：ＮＯ）、電源ＯＮ信号の出力を停止する（Ｓ６）。取水管１００で吸い上げられた液体９０３は、電源ＯＮ信号の出力が停止している間、逆止弁１３Ｂによって、取水槽９０１に戻ってしまうことがない。従って、圧力値Ｐｉｎｔは、電源ＯＮ信号の出力が停止している間、増加しない。

そして、制御回路２１は、リトライ回数（経過時間が３分の状態では１回。）と、所定回数の３回を超えていないため（Ｓ７：ＮＯ）、電源ＯＮ信号の出力を停止したまま、時間が５分を経過するまで２分間、待機する（Ｓ８）。

制御回路２１は、時間が５分を経過すると、時間が８分を経過するまで、再び電源ＯＮ信号を常時出力する（Ｓ１）。取水管１００内部の空気及び吸込室１３内部の空気は、さらに吐出室１４に輸送される。その結果、圧力値Ｐｉｎｔは、さらに徐々に減少していく。取水槽９０１の液体９０３は、圧力値Ｐｉｎｔがさらに減少すると、取水管１００でさらに吸い上げられる。

そして、制御回路２１は、時間が８分を経過すると、圧力値Ｐｉｎｔが閾値Ｔｈ１より大きいため（Ｓ２：ＮＯ）、電源ＯＮ信号の出力を停止する（Ｓ６）。

そして、制御回路２１は、リトライ回数が２回と、所定回数の３回を超えていないため（Ｓ７：ＮＯ）、電源ＯＮ信号の出力を停止したまま、時間が１０分を経過するまで２分間、待機する（Ｓ８）。

制御回路２１は、時間が１０分を経過すると、時間が１３分を経過するまで、再び電源ＯＮ信号を常時出力する（Ｓ１）。すると、取水管１００内部の空気及び吸込室１３内部の空気は、さらに吐出室１４に輸送される。この例では、時間が１３分を経過するまでに、取水管１００内部の空気及び吸込室１３内部の空気が全て吐出室１４に輸送されたとする。すると、圧力値Ｐｉｎｔは、徐々に減少して良き、取水管１００内部の空気及び吸込室１３内部の空気が全て吐出室１４に輸送された後、一定の値となる。厳密には、液体９０３からの圧力によって圧力値Ｐｉｎｔは、若干増加するが、液体９０３からの圧力値は大気圧値からの減少量に比べて無視できるほど小さい。

そして、制御回路２１は、時間が１３分を経過すると、圧力値Ｐｉｎｔが閾値Ｔｈ１以下となったため（Ｓ２：ＹＥＳ）、圧力値Ｐｉｎｔが閾値Ｔｈ２以上となるまで電源ＯＮ信号の出力を継続する（Ｓ３）。これにより、ポンプ装置１は、取水及び排水を行う。

この例では、時間が２３分を経過するまで取水を続けると、取水槽９０１から吸い上げられる液体９０３がなくなったとする。従って、時間が２３分を経過すると、圧力値Ｐｉｎｔは増加する。そこで、制御回路２１は、圧力値Ｐｉｎｔが閾値Ｔｈ２以上となったため（Ｓ３：ＹＥＳ）、電源ＯＮ信号の出力を停止して（Ｓ４）、３０分間待機してリトライ回数をリセットし（Ｓ５）、ステップＳ１に戻る。

以上のように、ポンプ装置１は、取水槽９０１に水位を検出する水位検出器又は取水管１００の取水口付近の液体９０３の存在を検出するセンサを備える必要がなく、取水槽９０１付近から配線を引き回さなくても、圧力値Ｐｉｎｔに基づいて自吸式ポンプ１０を自動運転する。より具体的には、ポンプ装置１は、圧力値Ｐｉｎｔに基づいて取水管１００で液体９０３を吸い上げ終わったと判断すると自吸式ポンプ１０を連続運転し、圧力値Ｐｉｎｔに基づいて取水管１００で取水できる液体９０３が無くなったと判断すると自吸式ポンプ１０の運転を停止する。

なお、計測管内の液体９０３の通過流量に応じた機械的変化で液体９０３の流量を検出する流量スイッチを利用して、自吸式ポンプ内部に液体９０３が所定量流れていれば、自吸式ポンプの運転を続ける従来の制御方法がある。しかし、ポンプ装置１は、この従来の制御方法に対して、液体９０３の流量を検出するための流量スイッチを備えないため、流量スイッチの計測管内の詰まりによる検出不良を発生させることがない。従って、ポンプ装置１は、異物が多く詰まりやすい液体９０３に対しても、障害を発生させずに、輸送することが可能である。

また、ポンプ装置１は、吸い上げられる液体９０３がなくなっても３０分後に運転を再開するため、吸い上げられる液体９０３がなくなってから取水槽９０１の液体９０３が増加しても、自動的に取水して取水槽９０１の水位を一定に保つことができる。ただし、ポンプ装置１は、取水槽９０１の液体９０３が増加しない設置環境では、ステップＳ４の後、処理を終了してもよい（エンド）。

ここで、ユーザは、操作入力部２３を介して、ポンプ装置１の設置環境及び自吸式ポンプ１０の能力に合わせて、閾値Ｔｈ１及び閾値Ｔｈ２を調整することができる。例えば、閾値Ｔｈ１は、取水管１００の内径が長く、かつ液体９０３を吸い上げるべき高さが高い場合、７０ｋＰａより小さく設定される。また、閾値Ｔｈ１は、自吸式ポンプ１０の吸い上げ能力（吸い上げ可能な高さ及び液量）が低い場合、７０ｋＰａより大きく設定される。

また、閾値Ｔｈ１は、閾値Ｔｈ２と同じ値に設定されてもよい。例えば、閾値Ｔｈ１と閾値Ｔｈ２とを８０ｋＰａに設定すると、ポンプ装置１は、取水管１００で液体９０３を吸込室１３まで吸い上げ終わっていなくても、ある程度取水すれば自吸式ポンプ１０を連続運転し、取水管１００で吸い上げられる液体９０３が完全に無くなっていなくても、取水管１００内の液体９０３がある程度少なくなれば、自吸式ポンプ１０を停止することも可能になる。

なお、上述の制御回路２１の処理は、アナログ回路で実現されてもよいし、プログラマブルコントローラやＩＣチップで実現されてもよい。また、上述の制御回路２１の処理は、プログラムで実現されてもよい。

上述の例では、ポンプ装置１は、圧力値Ｐｉｎｔそのものを用いて自吸式ポンプ１０を自動運転しているが、圧力値Ｐｉｎｔの変化速度を用いて自吸式ポンプ１０を自動運転してもよい。

より具体的には、制御回路２１は、圧力値Ｐｉｎｔを所定の時間間隔（例えば１秒間）で取得し、前回取得した圧力値Ｐｉｎｔと今回取得した圧力値Ｐｉｎｔとの差分を算出し、当該差分を所定の時間間隔で除算して圧力値Ｐｉｎｔの変化速度（Ｐａ／ｓ）を求める。そして、制御回路２１は、圧力値Ｐｉｎｔの変化速度が所定の閾値以下となると、取水管１００で取水できていると判断して電源ＯＮ信号の出力を継続する。

また、ポンプ装置１は、ステップＳ１の実行時間を３分間として、その後２分間ポンプの運転を休止することにより、自吸式ポンプ１０の負荷が続く時間を減らすことができる。

また、ポンプ装置１は、液体９０３を吸い上げる回数をリトライ回数で制限することにより、自吸式ポンプ１０の吸い上げ能力を超えて液体９０３を吸い上げることがないため、自吸式ポンプ１０の損傷を防ぐことができる。さらに、ポンプ装置１は、液体９０３を吸い上げる回数をリトライ回数で制限することにより、取水管１００から吸い上げられる液体９０３が存在しない場合に自吸式ポンプ１０が空転し続けない。これにより、ポンプ装置１は、自吸式ポンプ１０の無駄なエネルギー消費及び自吸式ポンプ１０内の液体９０３の過剰な温度上昇を抑えることができる。従って、ポンプ装置１は、液体９０３の過剰な温度上昇による自吸式ポンプ１０の自吸能力の低下及び回転に関する部品（特に、メカニカルシール及びグランドパッキン等の軸封部品）の破損を防ぐこともできる。

また、制御回路２１は、圧力値Ｐｉｎｔを圧力検出回路２２から常時取得して、モータ１６の駆動を常時制御してもよい。例えば、制御回路２１は、電源ＯＮ信号の出力中に、圧力値Ｐｉｎｔが所定の閾値Ｔｈ３（例えば４０ｋＰａ）以下となった場合、電源ＯＮ信号の出力を停止してもよい。これにより、ポンプ装置１は、取水管１００が詰まって圧力値Ｐｉｎｔが異常低値となったことを検出して自吸式ポンプ１０の運転を停止するため、自吸式ポンプ１０及び取水管１００の損傷を防ぐことができる。

また、自吸式ポンプ１０は、モータ１６に代えて、回転軸１６Ｂを回転させるエンジンを備えてもよい。この場合、制御回路２１は、電源ＯＮ信号に代えて、エンジンを始動させるセルモータを駆動する信号を出力する。また、制御回路２１は、電源ＯＮ信号の出力停止に代えて、エンジンのイグニッションに電力を供給することを停止する。

さらに、自吸式ポンプ１０はモータ１６を自装置に備えず、モータ１６は、自吸式ポンプ１０の外部装置として備えられる態様であっても構わない。

次に、実施形態２に係るポンプ装置１Ａについて図６及び図７を用いて説明する。

図６及び図７に示すように、ポンプ装置１Ａは、主に、圧力センサ素子１８を備える点、及び、制御装置２０Ａが圧力値Ｐｉｎｔと吐出室１４の室内の圧力値Ｐｄｉｓとに基づいてモータ１６の駆動を制御する点において、ポンプ装置１と相違する。ポンプ装置１と重複する構成及び動作の説明は省略する。

圧力センサ素子１８の構成は、圧力センサ素子１７と同じである。圧力センサ素子１８は、例えば吐出室１４の内壁に配置される。

図６に示すように、圧力検出回路２２Ａは、圧力センサ素子１７及び圧力センサ素子１８から信号を取得する。圧力検出回路２２Ａは、例えば圧力センサ素子１８の歪ゲージの電気抵抗値を検出し、検出した電気抵抗値を圧力値Ｐｄｉｓに変換して、圧力値Ｐｄｉｓを示す信号を制御回路２１に出力する。圧力値Ｐｄｉｓは、吐出室１４の室内の圧力（気圧又は水圧）に対応する。

図７に示すフローチャートは、ステップＳ２に代えてステップＳ２’の処理を実行する点、及びステップＳ３に代えてステップＳ３’の処理を実行する点において、図４に示すフローチャートと相違する。

図７に示すように、制御回路２１は、ステップＳ２’では、圧力値Ｐｉｎｔが閾値Ｔｈ１以下であり、かつ圧力値Ｐｄｉｓが閾値Ｔｈ４以上であるか否かを判断する。閾値Ｔｈ４は、大気圧値より高い値（例えば１３０ｋＰａ）が設定される。取水管１００で液体９０３の吸い上げが完了し、吐出室１４から排水管２００に液体９０３を排水している状態では、吐出室１４の圧力値は、大気圧値から増加する。そこで、制御回路２１は、正常に取水及び排水している状態を取得するために、圧力値Ｐｉｎｔと圧力値Ｐｄｉｓとを取得する。

制御回路２１は、圧力値Ｐｉｎｔが閾値Ｔｈ１以下であり、かつ圧力値Ｐｄｉｓが閾値Ｔｈ４以上である場合（Ｓ２’：ＹＥＳ）、ステップＳ３’に進む。制御回路２１は、圧力値Ｐｉｎｔが閾値Ｔｈ１より大きいか、又は圧力値Ｐｄｉｓが閾値Ｔｈ４より小さい場合（Ｓ２’：ＹＥＳ）、ステップＳ６に進む。

制御回路２１は、ステップＳ３’に進むと、圧力値Ｐｉｎｔが閾値Ｔｈ２以上であるか、又は、圧力値Ｐｄｉｓが閾値Ｔｈ５以下であるか否かを判断する。閾値Ｔｈ５は、大気圧に近い陽圧の圧力値（例えば１０５ｋＰａ）が設定される。吐出室１４及び排水管２００から液体９０３がなくなると、吐出室１４の圧力値は減少して、大気圧値に近い値となる。そこで、制御回路２１は、正常に取水及び排水が終了した状態を取得するために、圧力値Ｐｉｎｔと圧力値Ｐｄｉｓとを取得する。

制御回路２１は、圧力値Ｐｉｎｔが閾値Ｔｈ２以上であるか、又は、圧力値Ｐｄｉｓが閾値Ｔｈ５以下である場合（Ｓ３’：ＹＥＳ）、ステップＳ４に進む。制御回路２１は、圧力値Ｐｉｎｔが閾値Ｔｈ２より小さく、かつ、圧力値Ｐｄｉｓが閾値Ｔｈ５より大きい場合（Ｓ３’：ＮＯ）、電源ＯＮ信号を常時出力したまま待機する。

以上のように、ポンプ装置１Ａは、圧力値Ｐｉｎｔと圧力値Ｐｄｉｓとの両方を用いるため、取水状況及び排水状況に応じて、自吸式ポンプ１０を運転する。例えば、ポンプ装置１Ａは、取水状況が正常であっても排水状況が異常（例えば吐出室１４から液体９０３が漏れて圧力が下がる状態。）であれば、自吸式ポンプ１０の運転を停止する。

また、例えば自吸式ポンプ１０内でキャビテーションが発生すると、圧力値Ｐｄｉｓは大気圧値から増加しない。従って、ポンプ装置１Ａは、キャビテーションが発生すると、自吸式ポンプ１０の運転を停止させるため、キャビテーションが続くことによるインペラ１５等の破損を防ぐことができる。従って、ポンプ装置１Ａは、よりフェールセーフである。

なお、実施形態１と同様に、実施形態２において制御回路２１は、圧力値Ｐｄｉｓを常時取得してモータ１６の駆動を常時制御してもよい。例えば、制御回路２１は、電源ＯＮ信号の出力中に、圧力値Ｐｄｉｓが所定の閾値Ｔｈ６（例えば１５０ｋＰａ）以上となった場合、電源ＯＮ信号の出力を停止してもよい。これにより、ポンプ装置１Ａは、排水管２００が詰まって圧力値Ｐｄｉｓが異常高値となったことを検出して自吸式ポンプ１０の運転を停止するため、自吸式ポンプ１０及び排水管２００の損傷を防ぐことができる。

次に、実施形態３に係るポンプ装置１Ｂについて図８を用いて説明する。なお、図８において、白抜き矢印は、液体９０３の輸送の方向を示す。

ポンプ装置１Ｂは、管接続アダプタ２５を備える点、及び、圧力センサ素子１７が自吸式ポンプ１０Ｂではなく管接続アダプタ２５に備えられる点、においてポンプ装置１と相違する。従って、ポンプ装置１と重複する構成の説明は省略する。

図８に示すように、ポンプ装置１Ｂの制御装置２０Ｂは、制御装置２０と管接続アダプタ２５とを備える。管接続アダプタ２５は、筒状であり、吸込口１１と取水管１００との接続を介する。

管接続アダプタ２５は、一端にフランジ２５Ａを備え、他端にフランジ２５Ｂを備える。フランジ２５Ａは、取水管１００のフランジ１００Ａに固定される。フランジ２５Ｂは、吸込口１１のフランジ１１Ａに固定される。

フランジ２５Ａ及びフランジ２５Ｂは、それぞれポンプの規格に適合する形状及び大きさである。例えば、フランジ２５Ａ及びフランジ２５Ｂの内径の長さは、ポンプの規格に適合している。

管接続アダプタ２５は、筒状の管部２５Ｃの内壁に圧力センサ素子１７を備える。管部２５Ｃ内部の圧力は、管部２５Ｃの内部が吸込口１１を介して吸込室１３と連通するため、吸込室１３の室内の圧力と同じと見做すことができる。

制御装置２０Ｂは、圧力センサ素子１７を備えない自吸式ポンプ１０Ｂに対しても、自吸式ポンプ１０Ｂの規格に適合する管接続アダプタ２５が取り付けられることにより、圧力値Ｐｉｎｔに基づいて自吸式ポンプ１０Ｂを自動運転させる。さらに、圧力センサ素子１７は、管接続アダプタ２５の取り外しが可能であるため、メンテナンスが容易である。

なお、ポンプ装置１Ｂは、圧力センサ素子１８を内部に備える管接続アダプタ２５を吐出口１２に取り付けてもよい。これにより、ポンプ装置１Ｂは、自吸式ポンプ１０Ｂが圧力センサ素子１７及び圧力センサ素子１８を備えなくても、圧力値Ｐｉｎｔと圧力値Ｐｄｉｓとに基づいて自吸式ポンプ１０Ｂを自動運転する。

１、１Ａ、１Ｂ…ポンプ装置
１０、１０Ｂ…自吸式ポンプ
１１…吸込口
１２…吐出口
１１Ａ、１２Ａ…フランジ
１３…吸込室
１３Ｂ…逆止弁
１４…吐出室
１５…インペラ
１６…モータ
１６Ａ…電源
１６Ｂ…回転軸
１７、１８…圧力センサ素子
２０、２０Ａ、２０Ｂ…制御装置
２１…制御回路
２１Ａ…タイマ回路
２２、２２Ａ…圧力検出回路
２３…操作入力部
２４…報知回路
２４Ａ…スピーカ
２５…管接続アダプタ
２５Ａ、２５Ｂ…フランジ
２５Ｃ…管部
１００…取水管
２００…排水管
１００Ａ、２００Ａ…フランジ

Claims

取水管を介して吸込室に液体を吸い込み、吸い込んだ液体を吐出室に輸送する自吸式ポンプと、
前記吸込室の室内の圧力値である第１圧力値を検出する第１検出部と、
前記吐出室の室内の圧力値である第２圧力値を検出する第２検出部と、
前記第１圧力値と前記第２圧力値とに基づいて前記自吸式ポンプの運転を制御する回路であって、前記自吸式ポンプを第１の所定時間運転させた後、前記第１圧力値が、前記吸込室に液体を吸い込むことが可能となる負圧である第１閾値以下であるか否かの第１判断と、前記第２圧力値が、前記吐出室から液体を吐き出すことが可能となる陽圧である第２閾値以上であるか否かの第２判断と、を行う制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、
前記第１判断にて前記第１圧力値が前記第１閾値以下であると判断し、且つ、前記第２判断にて前記第２圧力値が前記第２閾値以上であると判断したとき、前記自吸式ポンプの運転を継続する第１制御を行い、
前記第１判断にて前記第１圧力値が前記第１閾値以下でないと判断するか、又は、前記第２判断にて前記第２圧力値が前記第２閾値以上でないと判断したとき、前記自吸式ポンプの運転を停止する第２制御を行い、
前記制御回路は、前記第２制御にて前記自吸式ポンプの運転を第２の所定時間停止させた後、前記自吸式ポンプの運転を再開し、当該自吸式ポンプを前記第１の所定時間運転させた後、再び前記第１判断及び前記第２判断を行い、それらの結果に応じて前記第１制御と前記第２制御とを選択的に行い、前記第２制御において、前記自吸式ポンプの運転を前記第２の所定時間停止させる回数が予め設定したリトライ回数に達すると警報出力処理を行う、ポンプ装置。
取水管を介して吸込室に液体を吸い込み、吸い込んだ液体を吐出室に輸送する自吸式ポンプと、
前記吸込室の室内の圧力値である第１圧力値を検出する第１検出部と、
前記第１圧力値に基づいて前記自吸式ポンプの運転を制御する回路であって、前記自吸式ポンプを第１の所定時間運転させた後、前記第１圧力値が、前記吸込室に液体を吸い込むことが可能となる負圧である第１閾値以下であるか否かの判断を行う制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、
前記判断にて前記第１圧力値が前記第１閾値以下であると判断したとき、前記自吸式ポンプの運転を継続する第１制御を行い、
前記判断にて前記第１圧力値が前記第１閾値以下でないと判断したとき、前記自吸式ポンプの運転を停止する第２制御を行い、
前記第２制御にて前記自吸式ポンプの運転を第２の所定時間停止させた後、前記自吸式ポンプの運転を再開し、当該自吸式ポンプを前記第１の所定時間運転させた後、再び前記判断を行い、その結果に応じて前記第１制御と前記第２制御とを選択的に行い、前記第２制御において、前記自吸式ポンプの運転を前記第２の所定時間停止させる回数が予め設定したリトライ回数に達すると警報出力処理を行う、ポンプ装置。