JP7033401B2 - ポンプ装置及びポンプ装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、ポンプ装置及びポンプ装置の制御方法に関するものである。

従来からポンプ装置として、電動機によってポンプを駆動する電動ポンプが知られている。このような電動ポンプを始動する際、制御装置の電子部品の性能のバラツキやポンプの使用状況（環境）によって、始動トルク不足が発生し、故障状態となる場合がある。この場合、電動機側で必要なトルクに相当する電流が流れようとするため、負荷の状態によっては、定格電流より大きい電流が流れようとする。

そこで、制御装置側では、保護機能を動作させて、電流が設定値以上流れた場合にポンプを停止するようにしている。また、上記の事象が発生した場合、再度ポンプを始動させることを繰り返すリトライ動作を複数回行い、故障を確定させるようにしている。このような保護機能を有するポンプ装置として、例えば、特許文献１に記載された可変速ポンプを用いた給水装置が知られている。

特開平１－１９０９８９号公報

ところで、上述したように電動機の過トルク状態によりポンプ装置を停止させると、故障要因に関する保護を確立できるが、一方でポンプから配送される液体の供給がなくなり、使用者にとって利便性の低下を招く。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、保護機能が動作した場合であっても液体の供給を続けていくことができる利便性の高いポンプ装置及びポンプ装置の制御方法の提供を目的とする。

（１）本発明の一態様に係るポンプ装置は、ポンプと、前記ポンプを駆動する電動機と、前記電動機に電力を供給するインバータ装置と、前記インバータ装置に制御信号を出力して前記ポンプの動作を制御する制御装置と、を備えるポンプ装置であって、前記制御装置は、保護レベル以上の電流が前記インバータ装置に流れた場合に、前記ポンプを停止させる保護手段と、前記保護手段により停止した前記ポンプを再起動させるリトライ手段と、前記リトライ手段により前記ポンプが再起動する度に前記保護レベルを上昇させる保護レベル上昇手段と、を有する。

（２）上記（１）に記載されたポンプ装置であって、初期の前記保護レベルは、前記電動機の定格電流値であり、前記保護レベル上昇手段は、前記電動機の定格電流値から前記インバータ装置の電流許容値に至るまで、前記リトライ手段により前記ポンプが再起動する度に前記保護レベルを段階的に上昇させしてもよい。
（３）上記（１）または（２）に記載されたポンプ装置であって、前記保護手段は、前記保護レベル上昇手段が前記保護レベルを上昇させる度に、前記インバータ装置に前記保護レベル以上の電流が流れているか否かを検出するための検出時間を短くしてもよい。
（４）上記（１）～（３）に記載されたポンプ装置であって、前記制御装置は、前記リトライ手段により前記ポンプが再起動した後、前記インバータ装置に流れる電流が、一定時間、前記電動機の定格電流値以下で収まっている場合に、前記保護レベルを初期の保護レベルに戻すリセット手段を有してもよい。
（５）上記（１）～（４）に記載された上記ポンプ装置であって、前記制御装置は、前記インバータ装置に流れる電流が、前記保護レベルよりも低く設定された電流制限制御レベルになった場合に、前記インバータ装置に流れる電流を制限する電流制限制御手段と、前記リトライ手段により前記ポンプが再起動する度に前記電流制限制御レベルを上昇させる電流制限制御レベル上昇手段と、を有してもよい。

（６）本発明の一態様に係るポンプ装置の制御方法は、ポンプと、前記ポンプを駆動する電動機と、前記電動機に電力を供給するインバータ装置と、を備えるポンプ装置の制御方法であって、保護レベル以上の電流が前記インバータ装置に流れた場合に、前記ポンプを停止させる保護ステップと、前記保護ステップにより停止した前記ポンプを再起動させるリトライステップと、前記リトライステップにより前記ポンプが再起動する度に前記保護レベルを上昇させる保護レベル上昇ステップと、を有する。

上記本発明の態様によれば、保護機能が動作した場合であっても液体の供給を続けていくことができるため、ポンプ装置の利便性が高くなる。

第１実施形態に係るポンプ装置１を示す正面図である。 第１実施形態に係るポンプケーシング３０の内部構造を示す縦断面図である。 第１実施形態に係るポンプ装置１の概略構成を示すブロック図である。 第１実施形態に係る制御ユニット４の構成を示すブロック図である。 第１実施形態に係る過電流保護レベルとリトライ回数との関係を示すグラフである。 第１実施形態に係る過電流検出時間とリトライ回数との関係を示すグラフである。 第１実施形態に係るインバータ装置７０のパワー素子の電流許容レベルと時間との関係を示すグラフである。 第１実施形態に係るポンプ装置１の運転フローである。 第１実施形態において、一旦停止したポンプ２を再起動させるリトライ動作を示すフローである。 第２実施形態に係るポンプ装置１Ａの概略構成を示すブロック図である。 第２実施形態に係る過電流保護レベル及び電流制限制御レベルとリトライ回数との関係を示すグラフである。 第２実施形態において、一旦停止したポンプ２を再起動させるリトライ動作を示すフローである。

以下、ポンプ装置及びポンプ装置の制御方法の一実施形態について図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るポンプ装置１を示す正面図である。図２は、第１実施形態に係るポンプケーシング３０の内部構造を示す縦断面図である。
図１に示すように、ポンプ装置１は、水を汲み上げるポンプ２と、ポンプ２の背面側に設けられ、ポンプ２を駆動する電動機３（後述する図３及び図４参照）と、ポンプ２の動作を制御する制御ユニット４と、を有する。ポンプ２、電動機３、制御ユニット４は、合成樹脂製のユニットベース５に支持され、合成樹脂製のユニットカバー６によって略全体を覆われている。

ポンプ２は、摩擦ポンプとも称されるカスケードポンプであって、図２に示すように、羽根車２０と、羽根車２０を収納するポンプ室３１を形成するポンプケーシング３０と、を有する。ポンプケーシング３０の正面側には、図１に示すように、ポンプケーシングカバー５０が取り付けられており、これを取り外すと羽根車２０にアクセスすることができる。羽根車２０は、図２に示すように、周縁部に多数の溝２１が切られた円板状に形成されており、その周縁部によって、ポンプ室３１に存在する水を、ほぼ１回転させながら昇圧させるものである。

このポンプ２は小型であるが、１個の羽根車２０で数段の渦巻ポンプに匹敵する揚程を得られ、小容量高揚程の目的に適している。また、カスケードポンプは、自吸性を有するので、ポンプ２よりも低い位置に設置された受水槽に蓄えた水や井戸水を汲み上げるのに適している。

図１に示すように、ポンプ装置１の正面には、ユニットカバー６から露出する吸込口７と、吐出し口８とが設けられている。吸込口７は、図２に示すポンプケーシング３０の内部に形成された内部流路３２の一端部３２ａと連通し、吐出し口８は、この内部流路３２の他端部３２ｂと連通している。内部流路３２には、ポンプ室３１と、気水分離室３３とが形成されている。

内部流路３２のうち、一端部３２ａからポンプ室３１までの吸込流路３４には、フローチェッキ弁３５が設けられている。フローチェッキ弁３５は、ポンプ室３１よりも高い位置に設けられ、ポンプ２の駆動に先立ち、ポンプ室３１の内部を満水させて自吸に必要な水位を確保すると共に、ポンプ２の停止時の水の逆流を防止し、常にポンプ室３１を満水にする役割を有する。すなわち、フローチェッキ弁３５は、ポンプ２の停止時、自重によって吸込流路３４を閉じ、ポンプ２の駆動時には、吸込流路３４を上ってくる水（始動時は空気を含む）によって押し上げられて吸込流路３４を開く。

ポンプ室３１の下流側には、気水分離室３３が配置されている。内部流路３２のうち、ポンプ室３１と気水分離室３３との間の接続流路３６には、ポンプ室３１から吐出された液体が衝突するバッフル３７が配置されている。気水分離室３３の底部には、ポンプ室３１に連通する孔部３３ａが形成されている。孔部３３ａは、ポンプ２の始動時の自吸運転時に、気水分離室３３で空気と分離した水を、ポンプ室３１に再び戻すものであり、これによりポンプ室３１における負圧を発生させ、吸込流路３４内の空気をなくし、水を吸い上げる。

気水分離室３３の上方には、呼び水口３８が形成されている。呼び水口３８は、呼び水栓３９によって閉止されている。呼び水栓３９は、ポンプ２の設置時等でポンプケーシング３０内に水が満たされていない状態で、且つ、ポンプ２の始動前に開けられ、呼び水口３８から呼び水を注水することにより、気水分離室３３は呼び水時水位４０まで満水となる。上述したポンプ２の駆動によって、自吸運転が行われ、吸込流路３４内の空気がなくなり、水が上がってくると、自吸運転は終わり、気水分離室３３及び気水分離室３３より下流側が水で満たされた後は、ポンプ２の駆動によって揚液運転がなされる。

内部流路３２のうち、気水分離室３３から他端部３２ｂまでの吐出流路４１には、圧力センサ４２が設けられている。圧力センサ４２は、呼び水時水位４０よりも上方に配置され、自吸運転が完了し、水で満たされた吐出流路４１の圧力（吐出し圧力）を検出する。

また、吐出流路４１には、図示しない圧力タンクが設けられている。圧力タンクは、耐圧容器内にゴム製のブラダが内蔵されており、ポンプ２の吐出し圧力が上昇するとブラダの外側の空気を圧縮し水が加圧状態で貯留される。また、例えば、水の使用に伴い、吐出流路４１内の圧力が低下するにつれて、圧縮された空気が膨張し、貯留された水を吐出流路４１に押し出す。このようにして、ポンプ２の起動直後で、給水に十分な回転速度まで上昇していなくても、しばらくは圧力タンクから吐出流路４１に水を供給することができる。

図３は、第１実施形態に係るポンプ装置１の概略構成を示すブロック図である。図４は、第１実施形態に係る制御ユニット４の構成を示すブロック図である。
図３に示すように、制御ユニット４は、電動機３に電力を供給するインバータ装置７０と、インバータ装置７０に制御信号を出力してポンプ２の動作を制御する制御装置６０と、を有する。インバータ装置７０には商用電源１００が接続されており、当該商用電源１００から供給される交流電力は、インバータ装置７０によって所望の周波数を持つ交流電力に変換されて電動機３に供給される。なお、上述したフローチェッキ弁３５は、図３に示すように、水の逆流を防止するチェッキ弁３５ａと、ポンプ２に流れる水の流量の低下を検出するフロースイッチ３５ｂと、を有する。

制御装置６０は、不図示のＩ／Ｏ部、演算部並びに記憶部を備える。Ｉ／Ｏ部は、圧力センサ４２、フロースイッチ３５ｂ、電圧センサ７１、電流センサ７２並びに温度センサ８０，８１，８２等の各種センサと接続されており、各種センサの検出結果を演算部に出力するとともに演算部からの指令信号を（例えば、ポンプ２の回転速度）をインバータ装置７０へ出力する。また、Ｉ／Ｏ部は、ポンプ装置１の状態を接点信号や通信を用いて、外部へ出力する不図示の外部出力端子を備えてもよいし、ポンプ装置１の状態を表示するＧＵＩを備えてもよい。制御装置６０の演算部は、例えばＣＰＵ（中央処理装置）によって実現され、ポンプ装置１の各種制御プログラムが実行される。例えば、Ｉ／Ｏ部を介して入力される各種センサ等の検出結果に基づいて、インバータ装置７０へ出力する指令信号を演算し、その指令信号をＩ／Ｏ部に出力する。制御装置６０の演算部で実行される制御プログラムの例としては、吐出し圧力と流量低下信号にてポンプ２の起動停止を指令したり、吐出し圧力をうけて設定圧ＰＡに対して該知の吐出圧一定制御または推定末端圧一定制御の演算を行い、目標圧ＳＶを算出して、現在圧ＰＶが目標圧ＳＶとなるように、ポンプ２の回転速度を制御する。また、演算部は、ポンプ装置１の状態を示す情報（吐出し圧力、回転速度、積算運転時間、積算運転回数等）を求めて記憶部に記憶させる。記憶部は、演算部で実行される各種制御プログラム、演算部で用いられる各種情報、及び演算部で求められた各種情報を記憶する各種メモリを備える。なお、上述した制御装置６０のＩ／Ｏ部、演算部並びに記憶部は、ポンプ制御部６０ａとインバータ制御部６０ｂのそれぞれに備えても、併用してもよい。

図４に示すように、制御装置６０は、ポンプ制御部６０ａと、インバータ制御部６０ｂと、を有する。ポンプ制御部６０ａには、上述したように、流量低下信号および吐出し圧力の測定値が入力されるようになっており、ポンプ２の吐出し圧力が目標の圧力に一定に保たれるように、インバータ制御部６０ｂにポンプ２の回転速度の指令を発する。インバータ制御部６０ｂは、ポンプ制御部６０ａから送られるポンプ２の目標回転速度とポンプ２の実際の回転速度との差分を最小とするためのＰＷＭ信号を生成する。

インバータ装置７０は、インバータ制御部６０ｂからのＰＷＭ信号に基づいて交流電圧を生成し、この交流電圧を電動機３に印加するインバータ回路であり、コンバータ部７０ａと、直流電圧平滑回路７０ｂと、インバータ部７０ｃと、ゲートドライバ７０ｄと、を備えている。コンバータ部７０ａは、商用電源１００から供給される３相の交流電圧を直流電圧に変換するために、ダイオードなどにより構成される整流回路を有する。直流電圧平滑回路７０ｂは、コンデンサを備えており、コンバータ部７０ａにより変換された直流電圧を平滑化する。

インバータ部７０ｃは、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）などのパワー素子、およびパワー素子に並列に接続されるダイオードを複数有しており、直流電圧平滑回路７０ｂによって平滑化された直流電圧から３相の交流電圧を生成するように構成されている。ゲートドライバ７０ｄは、インバータ制御部６０ｂからのＰＷＭ信号に基づいて、インバータ部７０ｃの各パワー素子をスイッチング動作させるためのゲートドライブ信号を生成する。

インバータ制御部６０ｂには、インバータ回路の二次側に配置された電圧センサ７１と、電流センサ７２とが接続されている。電圧センサ７１および電流センサ７２で得られた電圧および電流の測定値は、インバータ制御部６０ｂに入力される。インバータ制御部６０ｂは、フィードバックされた電流の測定値から電動機３（およびポンプ２）の実際の回転速度を推定し、この推定された回転速度と目標回転速度との差分を最小とするためのＰＷＭ信号を生成する。なお、制御装置６０にてインバータ回路の二次側の電圧と電流が予測できるのであれば、電圧センサ７１並びに電流センサ７２はなくてもよい。

なお、図４に示す例では、ポンプ２、電動機３、インバータ装置７０に、これらの温度を測定する温度センサ８０，８１，８２がそれぞれ取り付けられている。ポンプ制御部６０ａは、温度センサ８０，８１，８２のうちの少なくとも１つの温度の測定値が所定の上限に達したときは、電動機３の回転速度を定常運転時よりも低下させるようにインバータ制御部６０ｂに指令を発してもよい。

上述した制御装置６０は、電動機３やインバータ装置７０の保護機能として、図３に示すように、保護レベル以上の電流がインバータ装置７０に流れた場合に、ポンプ２を停止させる保護手段６１と、保護手段６１により停止したポンプ２を再起動させるリトライ手段６２と、リトライ手段６２によりポンプ２が再起動する度に保護レベルを上昇させる保護レベル上昇手段６３と、上昇させた保護レベルを初期の保護レベルに戻すリセット手段６４と、を有している。これらの保護機能により、電動機３やインバータ装置７０の過電流に起因する故障が発生するのを防止することができる。

制御装置６０の演算部は、電流センサ７２の測定値などから保護レベル以上の電流がインバータ装置７０に流れたか否か、すなわち異常（過電流）が発生したか否かを判定し、上述した各種制御（保護手段６１，リトライ手段６２，保護レベル上昇手段６３，及びリセット手段６４による制御）を行う。この制御装置６０は、例えば、制御装置６０の記憶部に上記の各種制御（保護手段６１，リトライ手段６２，保護レベル上昇手段６３，及びリセット手段６４による制御）を行うためのプログラムが格納され、制御装置６０の演算部にて該プログラムが実行され、制御装置６０のＩ／Ｏ部にて演算結果を各機器へ出力することで実現される。

以下では、上記のように構成されたポンプ装置１の動作（ポンプ装置１の制御方法）、具体的には、制御装置６０による過電流保護動作について詳しく説明する。
図５は、第１実施形態に係る過電流保護レベル（保護レベル）とリトライ回数との関係を示すグラフである。図６は、第１実施形態に係る過電流検出時間とリトライ回数との関係を示すグラフである。図７は、第１実施形態に係るインバータ装置７０のパワー素子の電流許容レベルと時間との関係を示すグラフである。図８は、第１実施形態に係るポンプ装置１の運転フローである。図９は、第１実施形態において、一旦停止したポンプ２を再起動させるリトライ動作を示すフローである。

図８に示すように、ポンプ装置１の運転フローでは、先ず、制御装置６０は、ポンプ２の起動条件が成立している否かを判定する（ステップＳ１）。ポンプ２の起動条件が成立している場合（「ＹＥＳ」の場合）、ポンプ２を起動させるべく、制御装置６０は、電動機３の加速を開始させる（ステップＳ２）。一方、ポンプ装置１の起動条件が成立していない場合（「ＮＯ」の場合）、制御装置６０は、ポンプ２を停止させた状態で、ポンプ装置１の起動条件が成立するまで待機する（ステップＳ３）。

ステップＳ２においてポンプ２が起動すると、図５に示すように、時間と共に電流値が上昇する。ここで制御装置６０は、電流センサ７２の測定値に基づいて、異常（過電流）が発生したか否かを判定する（ステップＳ４）。具体的に、制御装置６０は、電流センサ７２の測定値が、図５に示す過電流保護レベル１（初期の保護レベル）を超えた場合に、異常が発生したと判定する。本実施形態の過電流保護レベル１は、設定変更が可能な設定値とし、例えば、電動機３の定格電流値、すなわちポンプ２が定格運転するときの電動機３の電流値と同じレベルに設定されているとよい。

電流センサ７２の測定値が過電流保護レベル１を超えた場合（「ＹＥＳ」の場合）、すなわち過電流保護レベル以上の電流がインバータ装置７０に流れた場合、制御装置６０は、異常が発生したとしてポンプ２を停止させる（保護ステップ）。その後、制御装置６０は、停止したポンプ２を再起動させるリトライ動作を行う（ステップＳ５：リトライステップ）。一方、電流センサ７２の測定値が過電流保護レベル１を超えなかった場合（「ＮＯ」の場合）、制御装置６０は、通常の運転動作（例えば、公知の吐出圧一定制御）を行う（ステップＳ６）。

図９に示すように、リトライ動作では、先ず、制御装置６０は、リトライカウンタのカウントを１増やす（ステップＳ１１）。次に、制御装置６０は、過電流保護レベルを１レベル増やす（ステップＳ１２）。具体的に、制御装置６０は、図５に示すように、保護レベルを、過電流保護レベル１から過電流保護レベル２に上昇させる（保護レベル上昇ステップ）。なお、ステップＳ１２における保護レベルの上昇幅は、設定変更が可能な設定値とし、例えば、過電流保護レベル１を１００％としたときに、その１０％程度の上昇幅に設定されている。

次に、制御装置６０は、過電流保護時間を減らす（ステップＳ１３）。過電流保護時間とは、インバータ装置７０に過電流保護レベル以上の電流が流れているか否かを検出するための検出時間のことである。具体的に、制御装置６０は、図６に示すように、過電流保護レベル１のときの検出時間１よりも、リトライ１回目で過電流保護レベル２のときの検出時間２の方を短くする。なお、過電流保護時間（検出時間）は、電流センサ７２の測定値がリトライ回数に応じた過電流保護レベルを超えたときからカウントする。

過電流保護レベル２は、設定変更が可能な設定値とし、本実施形態では過電流保護レベル１の一例である電動機３の定格電流値よりも高いレベルに設定されているため、長い時間、大きな電流が流れてしまうと、インバータ装置７０に大きな負担が掛かる。図７に示すように、インバータ装置７０の電流許容値、具体的には、そのパワー素子の電流許容値と時間との関係は、反比例の関係にある。したがって、短時間であれば、インバータ装置７０のパワー素子に電動機３の定格電流値を超える電流が流れても、パワー素子はその電流を許容することができる。

次に、制御装置６０は、ポンプ２が停止してから予め設定されたリトライ間隔が経過したか否かを判定する（ステップＳ１４）。ここで、リトライ間隔は、設定変更が可能な設定値とするとよい。リトライ間隔が経過した場合（「ＹＥＳ」の場合）、ポンプ２を再起動させるべく、制御装置６０は、電動機３の加速を開始させる（ステップＳ１５）。一方、リトライ間隔が経過していない場合（「ＮＯ」の場合）、制御装置６０は、リトライ間隔が経過するのを待って、ポンプ２を再起動させる。

次に、制御装置６０は、電流センサ７２の測定値に基づいて、異常（過電流）が発生したか否かを判定する（ステップＳ１６）。具体的に、制御装置６０は、電流センサ７２の測定値が、図５に示す過電流保護レベル２（リトライ１回目）を超えた場合に、異常が発生したと判定する。電流センサ７２の測定値が過電流保護レベル２を超えた場合（「ＹＥＳ」の場合）、すなわち過電流保護レベル２以上の電流がインバータ装置７０に流れた場合、制御装置６０は、異常が発生したとしてポンプ２を停止させる（保護ステップ）。

次に、制御装置６０は、リトライカウンタが予め設定されたリトライ回数Ｎ以上となっているか否かを判定する（ステップＳ１７）。このリトライ回数Ｎは、設定変更が可能な設定値であり、例えば、５回（Ｎ＝５）程度に設定されている。リトライカウンタがＮ回以下の場合、ステップＳ１１に戻り、上述したように、リトライカウンタを１つ増やすと共に、過電流保護レベルをまた１つ引き上げる。このように、制御装置６０は、ポンプ２が再起動する度に過電流保護レベルを上昇させる。

なお、過電流保護レベルの上昇にも限界があり、その限界（最大許容レベル）は、図７に示すインバータ装置７０のパワー素子の電流許容値によって決まる。すなわち、制御装置６０は、電動機３の定格電流値からインバータ装置７０の電流許容値に至るまで、ポンプ２が再起動する度に過電流保護レベルを段階的に上昇させる。この過電流保護レベルがインバータ装置７０の電流許容値に至るまでのリトライ回数がＮであり、ステップＳ１７において、リトライカウンタがリトライ回数Ｎ以上となった場合（「ＹＥＳ」の場合）には、ポンプ２の異常を確定させ、ポンプ２のそれ以上の再起動を停止させる（ステップＳ１８）。

一方、ステップＳ１６の判定が「ＮＯ」の場合、すなわち、図５に示すように、リトライ回数ｎ（５未満）において、電流センサ７２の測定値がそのリトライ回数ｎに応じた過電流保護レベルを超えなかった場合、制御装置６０は、通常の運転状態に戻すべく、電流一定制御を行う（ステップＳ１９）。すなわち、何回かリトライを繰り返すうちに、異常の原因（例えば、羽根車２０の固着等）が取り除かれるケースがあり、それにより過電流が発生しなくなった場合には、制御装置６０は、通常の運転状態に戻す制御を行う。

次に、制御装置６０は、電流一定制御の結果、電流センサ７２の測定値（実電流値）が電動機３の定格電流値（過電流保護レベル１）以下になったか否かを判定する（ステップＳ２０）。なお、電流一定制御とは、設定変更が可能な設定値である所定時間、電流が制限レベルを超えないように、電流が一定になるようにする制御である。電流センサ７２の測定値が電動機３の定格電流値よりも大きい場合（「ＮＯ」の場合）、制御装置６０は、ステップＳ１９に戻り、電流一定制御を継続する。一方、電流センサ７２の測定値が電動機３の定格電流値以下になった場合（「ＹＥＳ」の場合）、制御装置６０は、リトライカウンタをクリアする（ステップＳ２１）。

具体的に、制御装置６０は、インバータ装置７０に流れる電流が、一定時間、電動機３の定格電流値以下で収まっている場合には、通常の運転状態に戻ったと判定し、過電流保護レベルを過電流保護レベル１（初期の保護レベル）に戻す（リセットステップ）。その後、制御装置６０は、通常の運転動作（例えば、公知の吐出圧一定制御）を行う（ステップＳ２２）。
以上により、ポンプ装置１のリトライ動作が終了する。

上述した図５における過電流保護レベル（保護レベル）、図６における過電流検出時間とリトライ回数、図７におけるインバータ装置７０のパワー素子の電流許容レベル等を含む各種設定値は、制御装置６０の記憶部に記憶されるとともにＩ／Ｏ部より設定変更が可能とするとよい。図５から図７にて説明する各種演算ならびに図８におけるポンプ装置１の運転フロー、並びに図９のリトライ動作を示すフローを実現する具体的な手段として、Ｉ／Ｏ部にて入力された各種値に基づいて、演算部にて各制御プログラムを実行し、Ｉ／Ｏ部より主にインバータ装置７０に制御信号を出力する。言い換えれば、制御装置６０が有する保護手段６１，リトライ手段６２，保護レベル上昇手段６３，及びリセット手段６４は、それぞれ上述した保護ステップ、リトライステップ、保護レベル上昇ステップ及びリセットステップを実現する手段であって、Ｉ／Ｏ部にて入力された各種値に基づいて、演算部にて各ステップに係る制御プログラムを実行し、Ｉ／Ｏ部よりインバータ装置７０に各種制御信号（例えば、起動、停止、回転速度等）を出力する。

よって、ポンプ装置１は、ポンプ２と、ポンプ２を駆動する電動機３と、電動機３に電力を供給するインバータ装置７０と、インバータ装置７０に制御信号を出力して前記ポンプの動作を制御する制御装置６０と、を備える。制御装置６０は、保護レベル以上の電流がインバータ装置７０に流れた場合に、ポンプ２を停止させる保護手段６１と、該保護手段６１により停止したポンプ２を再起動させるリトライ手段６２と、リトライ手段６２によりポンプ２が再起動する度に該保護レベルを上昇させる保護レベル上昇手段６３と、を有する。

このように、上述した本実施形態によれば、保護機能が動作した場合（過電流保護レベル１を超えた場合）であってもすぐに停止することなく液体の供給を続けていくことができるため、ポンプ装置１の利便性が高くなる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成及びステップについては同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。

図１０は、第２実施形態に係るポンプ装置１Ａの概略構成を示すブロック図である。
図１０に示すように、第２実施形態では、制御装置６０が、電動機３やインバータ装置７０に過電流が流れて過トルクが発生しないようにする保護機能として、第１実施形態のポンプ装置１にて上述した保護手段６１，リトライ手段６２，保護レベル上昇手段６３，及びリセット手段６４に加え、インバータ装置７０に流れる電流が、過電流保護レベルよりも低く設定された電流制限制御レベルになった場合に、インバータ装置７０に流れる電流を制限する電流制限制御手段６５と、リトライ手段６２によりポンプ２が再起動する度に電流制限制御レベルを上昇させる電流制限制御レベル上昇手段６６と、を有する。

図１１は、第２実施形態に係る過電流保護レベル及び電流制限制御レベルとリトライ回数との関係を示すグラフである。図１２は、第２実施形態において、一旦停止したポンプ２を再起動させるリトライ動作を示すフローである。
図１１に示すように、電流制限制御レベルは、設定変更が可能な設定値であり、過電流保護レベルよりも低く設定されている。制御装置６０は、当該電流制限制御レベルを設け、電流センサ７２の測定値が電流制限制御レベルを超えないように、ポンプ２の回転速度をＰＩ制御やＰＩＤ制御して、ポンプ２がすぐに停止してしまうことを防止する。すなわち、過電流保護レベルよりも低いレベルで電流の上昇を足踏みさせることで、上述した保護機能が過敏に動作してしまうことを防止する。

図１２に示すように、第２実施形態のリトライ動作では、ステップＳ１２とステップＳ１３との間に、電流制限制御レベルを増やすステップＳ１２Ａが追加されている。このステップＳ１２Ａは、過電流保護レベルと同様に、リトライ回数に応じて電流制限制御レベルを上昇させるステップである。電流制限制御レベルの上昇幅は、設定変更が可能な設定値であり、過電流保護レベルの上昇幅と同様に設定することが好ましい。これにより、過電流保護レベルが上昇しても、過電流保護レベルと電流制限制御レベルとの差が一定に維持され、ＰＩ制御やＰＩＤ制御をすることが容易になる。

また、第２実施形態のリトライ動作では、ステップＳ１６で「ＮＯ」の場合、ステップＳ１９の前に、電流センサ７２の測定値が電流制限制御レベルを超えたか否かの判定をするステップＳ１６Ａが追加されている。電流センサ７２の測定値が電流制限制御レベルを超えていない場合（「ＮＯ」の場合）、ステップＳ１６に戻る。一方、電流センサ７２の測定値が電流制限制御レベルを超えている場合（「ＹＥＳ」の場合）、ステップＳ１９に移行し、電流制限制御（電流一定制御）を行う。

ステップＳ１９とステップＳ２０との間には、制御装置６０が、電流センサ７２の測定値が過電流保護レベルを超えたか否かを判定するステップＳ１９Ａが追加されている。電流制限制御によっても電流センサ７２の測定値が過電流保護レベルを超えた場合（「ＹＥＳ」の場合）、ステップＳ１７に移行する。そして、リトライカウンタがＮ未満の場合には、ステップＳ１１に戻り、リトライカウンタを１つ増やすと共に、過電流保護レベル及び電流制限制御レベルを１つ引き上げる。このように、制御装置６０は、ポンプ２が再起動する度に過電流保護レベル及び電流制限制御レベルを上昇させる。

一方、ステップＳ１９Ａの判定において、電流センサ７２の測定値が過電流保護レベルを超えなかった場合（「ＮＯ」の場合）、ステップＳ２０に移行する。その後は、第１実施形態と同様のフローになり、電流センサ７２の測定値（実電流値）が電動機３の定格電流値（過電流保護レベル１）以下になった場合（「ＹＥＳ」の場合）、制御装置６０は、リトライカウンタをクリアし（ステップＳ２１）、通常の運転動作（例えば、公知の吐出圧一定制御）に戻る。

このように、第２実施形態では、電流制限制御レベルを設け、過電流保護レベルよりも低いレベルで電流の上昇を足踏みさせることで、ポンプ２の停止を防止し、第１実施形態よりも液体の供給を続けていくことが可能となるため、ポンプ装置１の利便性が高くなる。

以上、本発明の好ましい実施形態を記載し説明してきたが、これらは本発明の例示的なものであり、限定するものとして考慮されるべきではないことを理解すべきである。追加、省略、置換、およびその他の変更は、本発明の範囲から逸脱することなく行うことができる。従って、本発明は、前述の説明によって限定されていると見なされるべきではなく、特許請求の範囲によって制限されている。

例えば、温度センサ８０，８１，８２によって負荷の温度（例えば、ポンプケーシング３０の温度（取扱い液温度）、電動機３の巻線温度、インバータ装置７０のインバータ回路の温度）も同時に検出して、上述したリトライ動作を繰り返す間の温度上昇を記録して、ある設定値以上になるまで、リトライを繰り返しても良い。また、設定値以上になった場合は、ポンプを停止して、故障を確定させてもよい。
また、例えば、負荷の振動（例えば、軸受の振動、ポンプ装置の振動）についても温度同様に検出して、同様に設定値を設けて、リトライの継続または故障を確定させてもよい。
また、例えば、ポンプ２の再起動が成功した場合は、過電流保護レベルをすぐに通常のレベルに戻すのではなく、段階的に過電流保護レベルを引き下げていってもよい。

また、例えば、上述した第２実施形態の電流制限制御レベル、電流制限制御レベルの上昇幅およびリトライ回数等の各種設定値は、制御装置６０の記憶部に記憶されるとともにＩ／Ｏ部より設定変更が可能とするとよい。

すなわち、上述した第２実施形態の制御装置６０は、インバータ装置７０に流れる電流が、保護レベルよりも低く設定された電流制限制御レベルになった場合に、インバータ装置７０に流れる電流を制限する電流制限制御手段６５と、リトライ手段６２によりポンプ２が再起動する度に電流制限制御レベルを上昇させる電流制限制御レベル上昇手段６６と、を有する。具体的には、電流制限制御手段６５は、インバータ装置７０に流れる電流を制御装置６０のＩ／Ｏ部にて取得し記憶部に記憶する。また、記憶部は、保護レベルよりも低く設定された電流制限制御レベルを記憶する。演算部にてインバータ装置７０に流れる電流が電流制限制御レベルになったと判断したら、Ｉ／Ｏ部にてインバータ装置７０にインバータ装置７０に流れる電流を制限する指令を出力する。電流制限制御レベル上昇手段６６も同様に制御装置６０によって、リトライ手段６２によりポンプ２が再起動する度に電流制限制御レベルを上昇させる手段である。以上により、保護機能が動作した場合（過電流保護レベル１を超えた場合）であってもすぐに停止することなく液体の供給を続けていくことができるため、ポンプ装置１Ａの利便性が高くなる。

上記実施形態で説明したポンプ装置１は、１台のポンプを備えるものであったが、ポンプの数は２台以上であっても良い。その場合、電動機３並びにインバータ装置７０は、ポンプの台数に応じた数だけ設ければ良い。更にインバータ装置７０は起動するポンプに接続を切り替えて用いてもよい。

１ ポンプ装置
１Ａ ポンプ装置
２ ポンプ
３ 電動機
４ 制御ユニット
５ ユニットベース
６ ユニットカバー
７ 吸込口
８ 吐出し口
２０ 羽根車
２１ 溝
３０ ポンプケーシング
３１ ポンプ室
３２ 内部流路
３２ａ 一端部
３２ｂ 他端部
３３ 気水分離室
３３ａ 孔部
３４ 吸込流路
３５ フローチェッキ弁
３５ａ チェッキ弁
３５ｂ フロースイッチ
３６ 接続流路
３７ バッフル
３８ 呼び水口
３９ 呼び水栓
４０ 呼び水時水位
４１ 吐出流路
４２ 圧力センサ
５０ ポンプケーシングカバー
６０ 制御装置
６０ａ ポンプ制御部
６０ｂ インバータ制御部
６１ 保護手段
６２ リトライ手段
６３ 保護レベル上昇手段
６４ リセット手段
６５ 電流制限制御手段
６６ 電流制限制御レベル上昇手段
７０ インバータ装置
７０ａ コンバータ部
７０ｂ 直流電圧平滑回路
７０ｃ インバータ部
７０ｄ ゲートドライバ
７１ 電圧センサ
７２ 電流センサ
８０ 温度センサ
８１ 温度センサ
８２ 温度センサ
１００ 商用電源
Ｓ１ ステップ
Ｓ２ ステップ
Ｓ３ ステップ
Ｓ４ ステップ
Ｓ５ ステップ
Ｓ６ ステップ
Ｓ１１ ステップ
Ｓ１２ ステップ
Ｓ１２Ａ ステップ
Ｓ１３ ステップ
Ｓ１４ ステップ
Ｓ１５ ステップ
Ｓ１６ ステップ
Ｓ１６Ａ ステップ
Ｓ１７ ステップ
Ｓ１８ ステップ
Ｓ１９ ステップ
Ｓ１９Ａ ステップ
Ｓ２０ ステップ
Ｓ２１ ステップ
Ｓ２２ ステップ

Claims (5)

1. 液体を供給するポンプと、
   前記ポンプを駆動する電動機と、
   前記電動機に電力を供給するインバータ装置と、
   前記インバータ装置に制御信号を出力して前記ポンプの動作を制御する制御装置と、を備えるポンプ装置であって、
   前記制御装置は、
   保護レベル以上の電流が前記インバータ装置に流れた場合に、前記ポンプを停止させる保護手段と、
   前記保護手段により停止した前記ポンプを再起動させるリトライ手段と、
   前記リトライ手段により前記ポンプが再起動する度に前記保護レベルを上昇させる保護レベル上昇手段と、
   前記インバータ装置に流れる電流が、前記保護レベルよりも低く設定された電流制限制御レベルになった場合に、前記インバータ装置に流れる電流を制限する電流制限制御手段と、
   前記リトライ手段により前記ポンプが再起動する度に、前記保護レベルの上昇幅と同様に前記電流制限制御レベルを上昇させる電流制限制御レベル上昇手段と、を有する、ことを特徴とするポンプ装置。
2. 初期の前記保護レベルは、前記電動機の定格電流値であり、
   前記保護レベル上昇手段は、前記電動機の定格電流値から前記インバータ装置の電流許容値に至るまで、前記リトライ手段により前記ポンプが再起動する度に前記保護レベルを段階的に上昇させる、ことを特徴とする請求項１に記載のポンプ装置。
3. 前記保護手段は、前記保護レベル上昇手段が前記保護レベルを上昇させる度に、前記インバータ装置に前記保護レベル以上の電流が流れているか否かを検出するための検出時間を短くする、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. 前記制御装置は、前記リトライ手段により前記ポンプが再起動した後、前記インバータ装置に流れる電流が、一定時間、前記電動機の定格電流値以下で収まっている場合に、前記保護レベルを初期の保護レベルに戻すリセット手段を有する、ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載のポンプ装置。
5. 液体を供給するポンプと、
   前記ポンプを駆動する電動機と、
   前記電動機に電力を供給するインバータ装置と、を備えるポンプ装置の制御方法であって、
   保護レベル以上の電流が前記インバータ装置に流れた場合に、前記ポンプを停止させ保護ステップと、
   前記保護ステップにより停止した前記ポンプを再起動させるリトライステップと、
   前記リトライステップにより前記ポンプが再起動する度に前記保護レベルを上昇させる保護レベル上昇ステップと、
   前記インバータ装置に流れる電流が、前記保護レベルよりも低く設定された電流制限制御レベルになった場合に、前記インバータ装置に流れる電流を制限する電流制限制御ステップと、
   前記リトライステップにより前記ポンプが再起動する度に、前記保護レベルの上昇幅と同様に前記電流制限制御レベルを上昇させる電流制限制御レベル上昇ステップと、を有する、ことを特徴とするポンプ装置の制御方法。

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