JP6683462B2 - ポンプ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ポンプ装置に関し、特に、水中ポンプユニットを備えたポンプ装置に関するものである。

井戸内の水を地上に移送するためのポンプ装置が知られている。このタイプのポンプ装置は、井戸内に配置された水中ポンプユニットと、吸込管を通じて水中ポンプユニットに接続された陸上ユニットとを備えている。水中ポンプユニットは、水を吸い上げるポンプと、このポンプを駆動するための電動機とを備えている。陸上ユニットは、水中ポンプユニットの電動機を変速可能とするインバータ、該インバータの動作を制御する制御部などの構成要素を備えている。水中ポンプユニットが駆動されると、井戸内の水は吸込管を通じて陸上ユニットに送られ、さらに陸上ユニットに接続された排出管を流れる。

陸上ユニット内を流れる水の流量が所定の値にまで低下すると、制御部は、インバータに指令を出して、ポンプの運転を停止させる。また、ポンプの吐出側圧力が所定の値まで低下すると、制御部は、インバータに指令を出して、ポンプを始動させる。ポンプが運転されている間は、制御部は、上記吐出側圧力と目標圧力値との差を０にするための電動機の回転速度指令値をインバータに出力する。その結果、ポンプは、安定した圧力を有する水を供給することができる。

特許第４５８９０２６号公報

ポンプ装置が最初に設置されたとき、吸込管および陸上ユニット内に水は存在しない。したがって、ポンプの吐出側圧力値は０である。この状態で、ポンプを始動すると、ポンプの吐出側圧力値と目標圧力値との差が非常に大きいために、制御部は、ポンプの回転速度が最大となるような回転速度指令値をインバータに出力する。その結果、ポンプの回転速度は一瞬で（例えば、１秒で）最大の回転速度に到達する。

このような場合、ポンプは、井戸内の水に浮遊する異物（例えば、砂および塵など）を吸い込んでしまうことがある。特に、ポンプ装置を設置した直後は、井戸内の水に多量の異物が浮遊していることがある。吸い込まれた異物は、陸上ユニットまで移送され、フロースイッチ、圧力センサ、圧力タンクなどのポンプ装置の構成要素を故障させてしまうことがあった。

また、水中ポンプユニットの交換および点検などのポンプ装置のメンテナンスを実施した後は、吸込管や陸上ユニット内に水が存在しない場合がある。したがって、メンテナンス後にポンプを初めて始動するときに、同様の問題が発生することがある。

そこで、本発明は、ポンプ装置の構成要素の故障を発生させずに、ポンプを始動させることができるポンプ装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、ポンプおよび電動機を備え、水中に設置された水中ポンプユニットと、地上に配置され、前記水中ポンプユニットと吸込管を介して接続される陸上ユニットと、前記ポンプの吐出側圧力を測定する圧力センサと、前記吐出側圧力の測定値と目標圧力値との差に基づいて、前記ポンプの回転速度を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、該制御部に電力が供給された後で、最初に前記ポンプを始動して、前記水中ポンプから前記陸上ユニットに水を送るときは、予め決定された増加レートにしたがって、前記目標圧力値を設定圧力値まで増加させるスロースタート制御を実行することを特徴とするポンプ装置である。

本発明の好ましい態様は、前記増加レートは、前記目標圧力値が０から前記設定圧力値まで１０秒から６０秒かけて増加するレートであることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記増加レートは、前記制御部に電力が供給された後で、２回目以降に前記ポンプを始動するときの、前記ポンプの吐出側圧力の増加レートよりも小さいことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記制御部は、前記目標圧力値が前記設定圧力値に到達した後は、前記目標圧力値を前記設定圧力値に維持することを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記スロースタート制御が実行されていることを表示する表示器をさらに備えていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記制御部は、外部表示器と有線通信または無線通信で接続することができることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記制御部は、近距離無線通信（ＮＦＣ）によって前記外部表示器に接続できることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記制御部は、前記外部表示器からの電波を受信して該電波を電力に変換する制御部側アンテナ部と、前記電力によって駆動される集積回路および記憶部とを備えることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記制御部は、前記スロースタート制御の実行履歴を示すデータを前記記憶部に記憶し、前記集積回路は、前記記憶部から前記データを読み取り、前記制御部側アンテナ部は前記データを前記外部表示器に送信することを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記陸上ユニットは、前記吸込管に接続された配水管と、前記配水管に接続された空気抜き配管と、前記空気抜き配管に配置された開閉弁と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、制御部は、予め決定された増加レートにしたがって徐々に上昇する目標圧力値と、ポンプの吐出側圧力の測定値との差に基づいて、ポンプの回転速度を制御する。したがって、目標圧力値とポンプの吐出側圧力の測定値との差が小さい状態で、ポンプの回転速度が制御されるので、ポンプの回転速度をゆっくりと上昇させることができる。その結果、ポンプに吸い込まれる異物が減少し、フロースイッチ、圧力センサ、圧力タンクなどのポンプ装置の構成要素の故障を防止することができる。

本発明の一実施形態に係るポンプ装置を示す模式図である。 図１に示すポンプ装置の詳細を示す図である。 ポンプの吐出側圧力の測定値が始動圧力まで低下したときに、ポンプを始動させる通常スタート制御を説明するためのグラフである。 スロースタート制御に用いられる増加レートを説明するためのグラフである。 スロースタート制御が実行されるときの、ポンプの吐出側圧力の変化を表すグラフである。 配水管内に水が残っているときの、スロースタート制御を説明するためのグラフである。 制御部のより詳細な構成を示す図である。 記憶部の詳細を示す図である。 ポンプ装置の他の実施形態を示す図である。 ポンプ装置のさらに他の実施形態を示す図である。 ポンプ装置のさらに他の実施形態を示す図である。 ポンプ装置のさらに他の実施形態を示す図である。 ポンプ装置のさらに他の実施形態を示す図である。 ポンプ装置のさらに他の実施形態を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るポンプ装置を示す模式図である。図２は図１に示すポンプ装置の詳細を示す図である。図１および図２に示すように、ポンプ装置は、井戸内などの水中に設置することができる水中ポンプユニット１と、吸込管４を介して水中ポンプユニット１に接続された陸上ユニット５とを備えている。水中ポンプユニット１は、羽根車（図示しない）を有するポンプ２と、このポンプ２を回転させる電動機３とを備えている。電動機３が駆動されると、ポンプ２が回転し、水は吸込管４を通じて陸上ユニット５に送られる。

陸上ユニット５は地上に配置されている。陸上ユニット５は、水中ポンプユニット１の動作を制御する制御ユニット１０と、吸込管４に接続された配水管１１と、配水管１１を流れる水の流量が所定の値にまで低下したことを検知するフロースイッチ１２と、ポンプ２の吐出側圧力を測定する圧力センサ１３とを備えている。フロースイッチ１２および圧力センサ１３は配水管１１に接続されており、圧力センサ１３はフロースイッチ１２の下流側に設けられている。配水管１１の一端は吸込管４に接続され、他端は排出管１８に接続されている。排出管１８には水栓などの給水器具１９が接続されている。吸込管４には、逆止弁２１が取り付けられている。この逆止弁２１は、ポンプ２が停止したときの水の逆流を防止するために設けられている。さらに、本実施形態では、配水管１１には空気抜き管３３が接続されており、空気抜き管３３には、開閉弁３５が配置されている。

陸上ユニット５は、ポンプ２の吐出側圧力を保持するための圧力タンク１５をさらに備えている。圧力タンク１５は配水管１１に接続されており、圧力センサ１３の下流側に設けられている。圧力タンク１５は、その耐圧容器の内部にゴム製のブラダを有している。ポンプ２の吐出側圧力が上昇すると、ブラダの外側の空気は圧縮され、水が加圧状態で貯留される。配水管１１内の圧力が低下すると、ブラダに保持された水は圧縮された空気によって配水管１１内に押し出される。このようにして、ポンプ２が停止しても、しばらくの間、圧力タンク１５から配水管１１に水が供給される。

制御ユニット１０は、電動機３を変速可能とするインバータ２２と、インバータ２２の動作を制御する制御部２０を備えている。インバータ２２は制御部２０に接続されている。本実施形態では、インバータ２２および制御部２０には、電源１６から電力が供給される。制御部２０は、インバータ２２を構成するパワー素子（例えば、ＩＧＢＴなどのスイッチング素子）のスイッチング動作を制御することで、電動機３の回転速度、すなわちポンプ２の回転速度を制御する。

フロースイッチ１２および圧力センサ１３は信号線を介して制御部２０に接続されている。配水管１１を流れる水の流量が所定の値にまで低下したことをフロースイッチ１２が検出すると、制御部２０はポンプ２の運転速度を一時的に上げ、圧力タンク１５に蓄圧してからポンプ２の運転を停止させる。ポンプ２の吐出側圧力が所定の始動圧力まで低下したことを圧力センサ１３が検出すると、制御部２０はポンプ２を始動させる。

所望の圧力を有する水が給水器具１９から吐出されるように、制御部２０は、ポンプ２の回転速度を制御するための目標圧力値を予め記憶している。さらに、制御部２０は、圧力センサ１３によって測定されるポンプ２の吐出側圧力を監視している。ポンプ２が始動すると、制御部２０は、ポンプ２の吐出側圧力と目標圧力値との差に基づいて、ポンプ２の回転速度を制御する。より具体的には、制御部２０は、目標圧力値とポンプ２の吐出側圧力との差を０にするためのポンプ２の回転速度指令値を算出する。制御部２０によって算出された回転速度指令値は、インバータ２２に送られ、インバータ２２は、送られた回転速度指令値に基づいて、電動機３の回転速度、すなわち、ポンプ２の回転速度を変更する。このように、制御部２０は、インバータ２２の動作を制御することで、ポンプ２の回転速度を制御する。

図３は、ポンプ２の吐出側圧力が始動圧力まで低下したときに、ポンプ２を始動させる通常スタート制御を説明するためのグラフである。図３の縦軸はポンプ２の吐出側圧力を表し、図３の横軸は時間を表す。図３に示されるように、通常スタート制御では、インバータ２２の動作を制御するための目標圧力値ＰＳは一定である。ポンプ２の吐出側圧力が所定の始動圧力ＰＯまで低下すると、制御部２０はポンプ２を始動させる。このとき、制御部２０は、所定の始動圧力ＰＯと目標圧力値ＰＳの差ΔＰＩを０にするための回転速度指令値を算出し、この回転速度指令値をインバータ２２に送る。ポンプ２の運転中、制御部２０は、ポンプ２の吐出側圧力値が目標圧力値ＰＳに維持されるように、回転速度指令値を算出し、ポンプ２の回転速度を制御する。

ポンプ装置が最初に設置されたときは、吸込管４と配水管１１（図２参照）内に水は存在しない。この場合、圧力センサ１３によって測定されるポンプ２の吐出側圧力の値は０である。ポンプ２の吐出側圧力値が０の状態で、ポンプ２を始動すると、目標圧力値ＰＳとポンプ２の吐出側圧力値（すなわち、０）との差が非常に大きいために、制御部２０は、ポンプ２の回転速度が最大になる回転速度指令値をインバータに出力する。その結果、ポンプ２の回転速度は、一瞬で（例えば、１秒で）最大回転速度に到達する。

このような場合、ポンプ２は、水中に浮遊する異物（例えば、砂および塵など）を吸い込んでしまうことがある。特に、ポンプ装置を設置した直後は、水中に多量の異物が浮遊していることがある。吸い込まれた異物は、陸上ユニット５まで移送され、フロースイッチ１２、圧力センサ１３、圧力タンク１５などの構成要素を故障させてしまうおそれがある。

また、水中ポンプユニット１の交換および点検などのポンプ装置のメンテナンスを実施した後は、吸込管４および配水管１１内に水が存在しない場合がある。したがって、メンテナンス後にポンプ２を初めて始動するときに、同様の問題が発生することがある。

そこで、本実施形態では、制御部２０に電源１６から電力が供給された後で、最初にポンプ２を始動するときは、予め決定された増加レートにしたがって、目標圧力値を設定圧力値まで増加させるスロースタート制御を実行する。以下では、スロースタート制御が説明される。

ポンプ装置の設置後に、制御部２０には電源１６から電力が供給される。制御部２０は、電源１６から電力が供給されているか否かを検知する検知部（図示しない）を内蔵している。一旦、ポンプ装置に電力が供給されると、水栓などの給水器具１９に水を供給できる状態を維持するために、ポンプ装置には、電源１６から常に電力が供給され続ける。したがって、制御部２０は、検知部によって、制御部２０への電源１６からの電力の供給を検出することにより、ポンプ２の始動がポンプ装置の設置後で、最初のポンプ２の始動であるか否かを検出することができる。

水中ポンプユニット１の交換または点検などのメンテナンスを実施するときは、電源１６からの電力の供給を停止することがある。メンテナンス後に、ポンプ装置を電源１６に接続すると、検知部は、制御部２０への電力の供給が開始されたことを検知する。したがって、制御部２０は、検知部によって、制御部２０への電源１６からの電力の供給を検出することにより、ポンプ２の始動がメンテナンスの実施後で、最初のポンプ２の始動であるか否かを検出することができる。

図４は、スロースタート制御に用いられる増加レートを説明するためのグラフである。図４の縦軸は目標圧力値を表し、図４の横軸は、ポンプ２を始動してからの時間を表す。制御部２０には、設定圧力値が予め記憶されている。この設定圧力値は、上述した目標圧力値ＰＳに等しい。さらに、制御部２０には、増加レートを決定するための設定時間ＴＳが図示しない入力器を通じて入力される。制御部２０は、目標圧力値が０から設定圧力値（＝ＰＳ）まで設定時間ＴＳをかけて増加する増加レートを算出する。具体的には、制御部２０は、設定圧力値（＝ＰＳ）を設定時間ＴＳで割り算することにより、増加レートを決定する。図４に示されるように、増加レートは、単位時間ΔＴあたりの目標圧力値の増加量ΔＰであり、直線ＬＰの傾きに相当する。このようにして決定された増加レートは、制御部２０に記憶される。

スロースタート制御が実行されるときは、制御部２０は、この増加レートにしたがって、目標圧力値を設定圧力値（＝ＰＳ）まで徐々に増加させる。例えば、ポンプ２の始動から時間Ｔ１が経過したときの目標圧力値はＰ１であり、ポンプ２の始動から時間Ｔ２が経過したときの目標圧力値はＰ２である。このように、目標圧力値はポンプ２の始動からの時間の経過にしたがって、徐々に増加していく。

図５は、スロースタート制御が実行されるときの、ポンプ２の吐出側圧力の変化を表すグラフである。図５において、圧力センサ１３によって測定されたポンプ２の吐出側圧力は点線で示されている。

本実施形態では、スロースタート制御を開始する前に、まず、空気抜き配管３３に配置されている開閉弁３５を開く（図２参照）。この状態で、スロースタート制御が開始される。ポンプ２が始動すると、最初に空気のみが空気抜き配管３３から吐出される。このとき、配水管１１には、空気のみが流れているため、圧力センサ１３によって測定されるポンプ２の吐出側圧力は実質的に０である。なお、図２に示した実施形態とは異なるが、空気抜き配管３３および開閉弁３５を省略して、配出管１８から空気を吐出させてもよい。この場合も、配水管１１に空気のみが流れているときは、圧力センサ１３によって測定されるポンプ２の吐出側圧力は実質的に０である。

ポンプ２の始動からある程度の時間が経過すると、水と空気との混合流体が空気抜き配管３３から吐出され始める（時間ＴＡ）。配水管１１を流れる空気に対する水の割合が増加するにつれて、圧力センサ１３によって測定されるポンプ２の吐出側圧力は徐々に増加する。さらに、ポンプ２の始動からある程度の時間が経過すると、空気抜き管３３からは水のみが吐出され（時間ＴＢ）、開閉弁３５が閉じられる。

ポンプ２が運転されるにつれて、やがて、吐出側圧力は、設定圧力値（＝ＰＳ）に到達する（時間ＴＣ）。時間ＴＣの後は、制御部２０は、目標圧力値を設定圧力値（＝ＰＳ）に維持する。したがって、制御部２０に電力が供給された後で、２回目以降にポンプ２を始動するときは、制御部２０は、図３に示される通常スタート制御を実行する。通常スタート制御では、図３に示されるように始動圧力ＰＯと目標圧力値ＰＳの差ΔＰＩに基づいて、ポンプ２の回転速度が制御される。

図５に示されるように、ポンプ２の始動から時間ＴＡが経過したときに、制御部２０は、目標圧力値ＰＡと０（＝ポンプ２の吐出側圧力値）との差ΔＰＩＡを０にするための回転速度指令値を算出し、この回転速度指令値をインバータ２２に送る。図５から分かるように、この差ΔＰＩＡは、目標圧力値ＰＳと０との差よりも小さい。同様に、ポンプ２の始動から時間ＴＢが経過したときに、制御部２０は、目標圧力値ＰＢとポンプ２の現在の吐出側圧力値ＰＣとの差ΔＰＩＢを０にするための回転速度指令値を算出し、この回転速度指令値をインバータ２２に送る。この差ΔＰＩＢは、目標圧力値ＰＳと０との差よりも小さい。したがって、ポンプ２の回転速度がゆっくりと増加される。

本実施形態によれば、制御部２０は、予め決定された増加レートにしたがって徐々に上昇する目標圧力値と、ポンプ２の吐出側圧力の測定値との差に基づいて、ポンプ２の回転速度を制御する。したがって、目標圧力値とポンプの吐出側圧力の測定値との差が小さい状態で、ポンプ２の回転速度が制御されるので、ポンプ２の回転速度をゆっくりと上昇させることができる。その結果、ポンプ２に吸い込まれる異物（例えば、砂および塵）が減少し、フロースイッチ１２、圧力センサ１３、圧力タンク１５などのポンプ装置の構成要素の故障を防止することができる。

上述したように、時間ＴＡと時間ＴＢの間の時間において、空気抜き配管３３から水と空気の混合流体が吐出される。本実施形態によれば、ポンプ２の回転速度がゆっくりと増加するために、混合流体が空気抜き配管３３から緩やかに吐出され、その結果、水が陸上ユニット５の周囲に広範囲にわたって飛び散ることがない。

スロースタート制御における上記増加レートは、図３に示される通常スタート制御におけるポンプ２の吐出圧力の増加レートよりも小さいことが好ましい。この観点から、設定時間ＴＳは、１０秒以上６０秒以下に設定されるのが好ましい。すなわち、上記増加レートは、目標圧力値が０から設定圧力値ＰＳまで１０秒から６０秒かけて増加するレートであるのが好ましい。

図６は、吸込管４および配水管１１内に水が残っているときの、スロースタート制御を説明するためのグラフである。例えば、ポンプ装置のメンテナンスを実施した後で、吸込管４および配水管１１内に水が残っている場合がある。メンテナンス後に、制御部２０に電源１６から電力を供給すると、配水管１１内に残っている水の圧力の測定値Ｐ３が圧力センサ１３から制御部２０に送られる。以下の説明では、配水管１１内に残っている水の圧力の測定値Ｐ３を残圧値Ｐ３と称する。

制御部２０に電源１６から電力を供給したときに、圧力センサ１３から制御部２０に残圧値Ｐ３が送られた場合、制御部２０は、スロースタート制御を開始する初期目標圧力値を残圧値Ｐ３に設定する。ポンプ２を始動させた後は、制御部２０は、残圧値Ｐ３から設定圧力値（＝ＰＳ）まで、図４を参照して説明された増加レートにしたがって、目標圧力値を徐々に増加させる。すなわち、制御部２０は、設定圧力値（＝ＰＳ）を設定時間ＴＳで割り算することにより得られた増加レートにしたがって、残圧値Ｐ３から設定圧力値ＰＳまで目標圧力値を徐々に増加させる。このように、配水管１１内に水が残っている場合においても、制御部２０に電力が供給された後で、最初にポンプ２を始動するときは、スロースタート制御が実行される。

ポンプ２の吐出側圧力の測定値が設定圧力値ＰＳに到達した後は、制御部２０は、目標圧力値を設定圧力値（＝ＰＳ）に維持する。したがって、制御部２０に電力が供給された後で、２回目以降にポンプ２を始動するときは、制御部２０は、図３に示される通常スタート制御を実行する。

次に、上述したポンプ装置のより詳細な構成について図７を参照して説明する。図７に示すように、ポンプ装置は、スロースタート制御が実行されていることを含む運転情報を表示する表示器４９をさらに備えている。制御部２０は、設定部４６、記憶部４７、演算部４８、Ｉ／Ｏ部５０、および運転パネル５１を備えている。運転パネル５１は、ヒューマンインターフェースとして機能する。設定部４６には、ポンプ２の運転制御に関する各種設定値が入力される。例えば、上述した圧力増加レートを算出するための設定時間ＴＳが設定部４６に入力される。設定部４６および表示器４９は、運転パネル５１に設けられている。表示器４９は液晶パネルであり、設定部４６はタッチパネル式操作器でもよい。本実施形態では、表示器４９は制御部２０に取り付けられているが、表示器４９は制御部２０から離れて配置されてもよい。また、表示器４９は液晶パネルと７セグメントＬＥＤや表示灯を組み合わせた構成でもよい。

記憶部４７は、スロースタート制御の実行の履歴などを記憶する。演算部４８としては、ＣＰＵが使用される。表示器４９は、ヒューマンインターフェースとして機能し、スロースタート制御が実行されていることを含む運転情報を表示する。ユーザーは、設定部４６上のクリアボタン５３を押すことにより、表示器４９での表示を消去することができる。

図８は記憶部４７の詳細を示す図である。図８に示すように、記憶部４７は、不揮発性メモリから構成された不揮発性記憶領域４７ａと、揮発性メモリから構成された揮発性記憶領域４７ｂを備えている。不揮発性記憶領域４７ａは、スロースタート制御の実行の履歴、ポンプ２の運転に必要な各種設定値、故障履歴、運転履歴などを記憶する領域である。揮発性記憶領域４７ｂは、スロースタート制御の実行、圧力信号、ポンプ回転数、電流値、故障、警報などを記憶する領域である。

図９はポンプ装置の他の実施形態を示す図である。本実施形態では、表示器４９に加えて、外部表示器６１がさらに設けられている。図９に示すように、制御部２０は通信部６０をさらに備えている。制御部２０は有線通信または無線通信によって外部表示器６１に接続されている。外部表示器６１として、例えばスマートフォンや携帯電話、パソコン、タブレットの汎用端末機器または遠隔監視器などの専用端末機器が採用される。本実施形態では、表示器４９は７セグメントＬＥＤや表示灯などの簡易な表示器であり、外部表示器６１は液晶画面と液晶画面のタッチ入力方式や押圧ボタン方式用いた高機能表示器である。簡易な表示器４９に比べて外部表示器６１は表示できる情報量が格段に多いため、外部表示器６１にスロースタート制御が実行されていることを表示することによって、ポンプ装置に不慣れなユーザーは誤解することなく、スロースタート制御が実行されていることを認識することが出来る。

ポンプ装置は機械室やポンプ室などの電気的なノイズの多い環境に設置されることがある。本実施形態によれば、ポンプ装置に組み込まれる表示器４９として、液晶表示やタッチパネルよりも電気的ノイズに強い７セグメントＬＥＤや表示灯、機械的な押圧ボタンなどにて構成された表示器を使用することにより、外部環境から発生される電気的なノイズにより外部表示器６１の液晶表示やタッチパネル操作に異常が発生した場合でも、表示器４９によりポンプ装置の運転に必要な最低限度の表示や操作を行うことが可能なため、ポンプ装置を電気的ノイズの多い環境下にも設置することができる。さらに、外部表示器６１として、スマートフォン、携帯電話、パソコン、タブレットなどの汎用端末機器を使用すると、ユーザーは専用のアプリケーションソフトウエアを用いて、スロースタート制御が実行されていることを表示させることができるため、専用のアプリケーションソフトウエアを複数用意し使い分けることによりユーザーのレベルに沿ったスロースタート制御の実行の表示を提供することが可能である。

図１０はポンプ装置のさらに他の実施形態を示す図である。本実施形態では、制御部２０に表示器４９は設けられていなく、代わりに外部表示器（高機能表示器）６１のみが設けられる。その他の構成は、図９に示す実施形態と同様である。図１０に示す実施形態によれば、ポンプ装置には表示器自体を設ける必要がなくなるので、ポンプ装置全体のコストを更に下げることが可能である。

図１１はポンプ装置のさらに他の実施形態を示す図である。図１１において、表示器４９は７セグメントＬＥＤや表示灯などの簡易な表示器である。通信部６０は公衆回線を介して保守管理会社または管理人室に設けられた外部表示器６５に接続されている。制御部２０は、スロースタート制御が実行されていることを判断し、外部表示器６５は制御部２０に公衆回線を通じて定期的に通信し、スロースタート制御が実行されているか否かを制御部２０に問い合わせる。そして、スロースタート制御が実行されている場合は、外部表示器６５はスロースタート制御が実行されていることを表示する。外部表示器６５はスロースタート制御が実行されていることを他の情報に追加的に表示してもよい。

本実施形態の制御部２０は、図７に示すクリアボタン５３を備えていなく、代わりに、外部表示器６５は、図１１に示すように、クリアボタン６６を備えている。ユーザーがこのクリアボタン６６を押すと、外部表示器６５上に表示されているスロースタート制御の実行の表示が消去される。

図１２はポンプ装置のさらに他の実施形態を示す図である。本実施形態の制御部２０の基本的構成は図１０に示す実施形態の制御部２０の構成と同じであるが、制御部２０が通信部６０に代えて、制御部側アンテナ部６７を備えている点、および制御部側アンテナ部６７に接続された集積回路６８を備えている点で異なっている。集積回路６８は、不揮発性記憶領域４７ａ、揮発性記憶領域４７ｂを有する記憶部４７に電気的に接続されている。なお、本実施形態の制御部２０は表示器４９を備えていないが、制御部２０に表示器４９を設けてもよい。

外部表示器７０は、電波を送受信する表示器側アンテナ部７１と、表示器側アンテナ部７１で受信したデータを読み取るデータリーダー７４と、データリーダー７４によって読み取られたデータ（例えば、スロースタート制御の実行、ポンプ２の運転状態、吐出し圧力など）を表示する表示部７２と、データリーダー７４、表示器側アンテナ部７１、および表示部７２に電力を供給するバッテリー７３とを備えている。外部表示器７０として、例えばスマートフォンや携帯電話、パソコン、タブレット等の汎用端末機器でもよく、遠隔監視器などの専用の端末機器でもよい。特に、スマートフォンなどの汎用端末機器を外部表示器として使用すれば、専用の表示器を制作するコストが削減できるので、ポンプ装置のコストを下げることができる。また、複数のユーザーが個々の汎用端末機器にスロースタート制御の実行を表示させることができるので、マンションやビルの管理人のようなポンプ装置に関する専門知識のないユーザーに対しても、スロースタート制御が実行されていることを分かり易く知らせることができるポンプ装置を安価に提供することができる。

外部表示器７０は、近距離無線通信（ＮＦＣ：Near Field Communication）の技術によって制御部２０と接続される。より具体的には、外部表示器７０を制御部２０に近づけた状態で、表示器側アンテナ部７１が電波を発生すると、その電波を制御部側アンテナ部６７が受け取り、制御部側アンテナ部６７は電波を電力に変換する。この電力は集積回路６８および記憶部４７に供給されてこれら集積回路６８および記憶部４７を駆動する。集積回路６８は記憶部４７に記憶されている上記データを読み取り、制御部側アンテナ部６７にデータを送る。制御部側アンテナ部６７は、データとともに電波を表示器側アンテナ部７１に送信する。データリーダー７４は、表示器側アンテナ部７１が受信したデータを読み取り、そのデータを表示部７２に表示させる。

外部表示器７０は、スロースタート制御の実行の表示を消去するためのクリアボタン６６を備えている。ユーザーがこのクリアボタン６６を押すと、表示部７２に表示されているスロースタート制御の実行の表示が消去される。本実施形態のクリアボタン６６は、表示部７２の画面上に現れる仮想的なボタンであるが、クリアボタン６６は表示部７２の外に設けられた機械的なボタンであってもよい。本実施形態の制御部２０はクリアボタンを備えていないが、制御部２０にクリアボタンを設けてもよい。なお、これらの操作には、操作制限を設けてもよい。具体的には、ユーザーが主に使用する外部表示器７０にクリアボタン６６を設け、メンテナンス員が主に使用する制御部２０にリセットボタン５２を設ける。このように制御部２０にのみリセットボタン５２を設けることで、ユーザーのリセットボタン５２の誤操作を防ぐことができる。パスワード等の複雑な使用制限の解除方法ではなく、外部表示器７０を設けることで、ユーザーの誤操作によるスロースタート制御の実行のクリアを防止することができる。

本実施形態では、外部表示器７０と制御部２０との間で無線通信が行われ、記憶部４７に記憶されているスロースタート制御の実行などを含むデータは、制御部２０から外部表示器７０に送られる。本実施形態によれば、ポンプ装置の電源が入っていない場合でも、制御部側アンテナ部６７は外部表示器７０から発せられる電波から電力を発生し、集積回路６８および記憶部４７を駆動することができる。したがって、ポンプ装置のメンテンナンス中などにおいて制御部２０に電力が供給されていないときでも、外部表示器７０は、制御部２０の記憶部４７からスロースタート制御の実行の履歴を含むデータを取得し、該データを表示することができる。

制御部２０が故障した場合には新制御部２０に交換する必要がある。この制御部２０の交換時に、故障した旧制御部２０はすでに電源が入らない状態においても、本実施形態では、旧制御部２０のスロースタート制御の実行の履歴に関するデータを新制御部２０の記憶部４７に継承することが可能となる。具体的には、旧制御部２０の記憶部４７の該データを外部表示器７０にて表示し、その表示を確認しながらメンテナンス員が新制御部２０の操作部より入力し、新制御部２０の記憶部４７に該データを記憶させてもよいし、旧制御部２０の該データを外部表示器７０にて取得し、外部表示器７０から新しい制御部２０の記憶部４７へと通信手段にて書き込んでもよい。制御部２０が電源が入らない状態で故障しても、不揮発性記憶領域４７ａに記憶されているデータを新制御部２０の記憶部４７に継承できるので、スロースタート制御の実行の履歴のデータが損失されることない。これは、ポンプ装置が新制御部２０にて自動運転を開始した後でも、スロースタート制御の実行の履歴を表示することができることを意味する。

本実施形態によれば、ポンプ装置に電力が供給されていないときでも、ユーザーやメンテナンス員が外部表示器７０を制御部２０に近づけるだけで、記憶部４７からスロースタート制御の実行の履歴を含む情報を取得することが可能である。

本実施形態で採用される近距離無線通信（ＮＦＣ：Near Field Communication）は、数ｃｍの近距離でのみ相互通信が可能な技術である。したがって、外部表示器７０にスロースタート制御の実行やその他の各種情報を表示させるためには、ユーザーやメンテナンス員は外部表示器７０を制御部２０に近づける必要がある。このことは、外部表示器７０を操作するときは、ユーザーやメンテナンス員はポンプ装置の近くにいることを意味する。したがって、ユーザーやメンテナンス員はポンプ装置を目視しながら外部表示器７０を操作することになり、誤操作に起因したポンプ装置の予期しない動作を防止することに繋がる。また、複数のポンプ装置が設置された現場では、スロースタート制御の実行を表示したいポンプ装置の近距離でのみ通信可能となる為、無線通信にてよくある意図しない別のポンプ装置のスロースタート制御の実行を表示してしまうという誤表示を防止することが出来る。

図１３はポンプ装置のさらに他の実施形態を示す図である。本実施形態では、制御部２０は通信部６０を備えている。通信部６０は、有線通信または無線通信によって外部表示器７５の通信部７６に接続されている。外部表示器７５は制御部８０を備えており、制御部８０は通信部７６、記憶部７７、演算部７８、および表示部７９を備えている。制御部２０は、表示器４９を備えていてもよい。また、記憶部７７は記憶部４７と同様に図８の構成とする。

図１４はポンプ装置のさらに他の実施形態を示す図である。本実施形態では、制御部２０には表示器は設けられておらず、代わりに、外部表示器７５に表示部７９と設定部８２が設けられている。その他の構成は図１３に示す実施形態と同様である。本実施形態では、スロースタート制御の実行の状態は表示部７９に表示され、その他各種設定値の入力は、外部表示器７５の設定部８２を通じて行われる。

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲とすべきである。

１ 水中ポンプユニット
２ ポンプ
３ 電動機
４ 吸込管
５ 陸上ユニット
１０ 制御ユニット
１１ 配水管
１２ フロースイッチ
１３ 圧力センサ
１５ 圧力タンク
１６ 電源
１８ 排出管
１９ 給水器具
２０，８０ 制御部
２１ 逆止弁
２２ インバータ
３３ 空気抜き配管
３５ 開閉弁
４６ 設定部
４７ 記憶部
４７ａ 不揮発性記憶領域
４７ｂ 揮発性記憶領域
４８ 演算部
４９ 表示部
５０ Ｉ／Ｏ部
５１ 運転パネル
５２ リセットボタン
５３，６６ クリアボタン
６０ 通信部
６１，６５，７０，７５ 外部表示器
６７ 制御部側アンテナ部
６８ 集積回路
７１ 表示器側アンテナ部
７２ 表示部
７３ バッテリー
７４ データリーダー
７９ 表示部
８２ 設定部

Claims (10)

1. ポンプおよび電動機を備え、水中に設置された水中ポンプユニットと、
   地上に配置され、前記水中ポンプユニットと吸込管を介して接続される陸上ユニットと、
   前記ポンプの吐出側圧力を測定する圧力センサと、
   前記吐出側圧力の測定値と目標圧力値との差に基づいて、前記ポンプの回転速度を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、該制御部に電力が供給された後で、最初に前記ポンプを始動して、前記水中ポンプから前記陸上ユニットに水を送るときは、予め決定された増加レートにしたがって、前記目標圧力値を設定圧力値まで増加させるスロースタート制御を実行することを特徴とするポンプ装置。
2. 前記増加レートは、前記目標圧力値が０から前記設定圧力値まで１０秒から６０秒かけて増加するレートであることを特徴とする請求項１に記載のポンプ装置。
3. 前記増加レートは、前記制御部に電力が供給された後で、２回目以降に前記ポンプを始動するときの、前記ポンプの吐出側圧力の増加レートよりも小さいことを特徴とする請求項１または２に記載のポンプ装置。
4. 前記制御部は、前記目標圧力値が前記設定圧力値に到達した後は、前記目標圧力値を前記設定圧力値に維持することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のポンプ装置。
5. 前記スロースタート制御が実行されていることを表示する表示器をさらに備えていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のポンプ装置。
6. 前記制御部は、外部表示器と有線通信または無線通信で接続することができることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のポンプ装置。
7. 前記制御部は、近距離無線通信（ＮＦＣ）によって前記外部表示器に接続できることを特徴とする請求項６に記載のポンプ装置。
8. 前記制御部は、前記外部表示器からの電波を受信して該電波を電力に変換する制御部側アンテナ部と、前記電力によって駆動される集積回路および記憶部とを備えることを特徴とする請求項７に記載のポンプ装置。
9. 前記制御部は、前記スロースタート制御の実行履歴を示すデータを前記記憶部に記憶し、
   前記集積回路は、前記記憶部から前記データを読み取り、前記制御部側アンテナ部は前記データを前記外部表示器に送信することを特徴とする請求項８に記載のポンプ装置。
10. 前記陸上ユニットは、
    前記吸込管に接続された配水管と、
    前記配水管に接続された空気抜き配管と、
    前記空気抜き配管に配置された開閉弁と、を備えることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載のポンプ装置。

Images