JP7475253B2

JP7475253B2 - ポンプシステム

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Publication number: JP7475253B2
Application number: JP2020167495A
Authority: JP
Inventors: 孝英小澤; 和馬西村; 直輝片山; 凱太田辺
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2020-10-02
Filing date: 2020-10-02
Publication date: 2024-04-26
Anticipated expiration: 2040-10-02
Also published as: JP2022059730A

Description

本発明は、ポンプシステムに関する。

井戸内の水を地上の供給先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。

供給先にて水の使用が少なくなり、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、ポンプの吐出側に設けられた圧力タンクに水を貯めるため、インバータに指令を出して、吐出側圧力が所定の圧力（停止圧力）となるように蓄圧運転を行った後にポンプの運転を停止させる。また、供給先にて水の使用があり、ポンプの吐出側圧力が所定の値（始動圧力）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、ＰＩ制御によりポンプの吐出側圧力を制御する。具体的には、上記吐出側圧力と目標圧力との偏差を基にしたＰＩ演算にて、電動機の回転速度指令値を算出して、インバータに出力する。その結果、ポンプは、給水先に必要な吐出側圧力にて、水を供給することができる。

上述した様なポンプ装置は、陸上ユニットに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とポンプの吐き出し側圧力を検出する圧力計や流れを検出するフロースイッチが備えられ、ポンプを駆動するためのモータは水中に備えられる構成になっている。そして、前述した吐き出し側の圧力センサで検出した圧力が一定になる様に圧力制御を行い、電動機の回転数を可変速して運転している。

米国特許公開２０１０／１２９１０５１７号公報米国特許公開２０１１／１３１１６７３４号公報

一方、インバータ一体型モータを水中ポンプに適用する場合には、その構造上、水中ポンプユニットのモータを変速可能とするインバータは、モータと一体構造となるため、水中に備えられることになる。このようなケースでは、センサ（例えば圧力センサ）を水中にあるポンプの吐き出し側に取り付け、その信号を水中ポンプユニットのインバータ（あるいは制御部）へ取り込み、制御（例えば圧力制御）を行う場合がある。

圧力センサを水中にあるポンプの吐き出し側に取り付け、その信号を水中ポンプユニットのインバータ（あるいは制御部）へ取り込み、圧力制御を行っているようなケースでは（例えば特許文献１または特許文献２参照）、ポンプが水中にあるため、圧力センサの信号をインバータ（あるいは制御部）へ信号を伝えるために、特殊な構造が必要になる。特殊な構造として、例えば、ポンプの側面に信号線用の特別な配管を備える必要がある。

この様な特殊な構造は、気密性を保つ必要があり信頼性を保つことが難しい場合があり、またコストアップの要因となっている。また、圧力センサが水中のポンプと一体となっているため、圧力センサ自体が水中に配置されることになり、ポンプの設置される水深により影響を受け、地上における吐出側圧力の情報がない状態で、地上における吐出側圧力が所定の圧力になる様に制御することは難しい。このように、インバータ一体型モータを水中ポンプに適用する場合において、地上におけるセンサ値が所定の値になる様に制御することが難しい。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、インバータ一体型モータを水中ポンプに適用する場合において、地上におけるセンサ値が所定の値になる様に制御することを容易化するポンプシステムを提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に係るポンプシステムは、地上に設けられており、交流電源に電力線を介して接続されており当該電力線から供給される電力で駆動し且つセンサに接続されている第１の通信インタフェースと、前記交流電源に電力線を介して接続されており当該電力線から供給される電力で駆動し水中で用いられる水中ポンプユニットと、を備え、前記水中ポンプユニットは、ポンプと、当該ポンプを駆動するモータ及び当該モータを駆動するインバータが一体となったインバータ一体型モータと、前記第１の通信インタフェースと電力線通信方式を用いて通信する第２の通信インタフェースと、を有し、前記第１の通信インタフェースは、前記センサから取得したセンサ値または当該センサ値に応じた指令周波数を、電力線通信方式を用いて前記電力線を介して送信し、前記第２の通信インタフェースは、前記電力線通信方式で送信されたセンサ値または前記指令周波数を受信し、前記インバータは、前記受信されたセンサ値に応じたモータ駆動周波数もしくは前記受信された前記指令周波数で前記モータを駆動する。

この構成によれば、ポンプが設置される水深に影響されずに、地上におけるセンサ値（例えば吐出側圧力）が所定の値（例えば所定の圧力）になる様に制御が可能になる。それとともに、信号用の配線は細いので水中で断線する可能性もあるが、地上の通信インタフェースと水中のインバータ一体型モータの間の配線を信号用に追加することなく、電力線のみの配線となることで、この懸念が解決されるので信頼性が向上する。また、水中でポンプに特別にセンサ（例えば圧力センサ）を取り付ける構造も不要となるという利点がある。またセンサ故障時で、点検、交換作業の際に、水中からポンプを引き上げる必要もないので、メンテナンス作業を行うことが容易になる。

本発明の第２の態様に係るポンプシステムは、第１の態様に係るポンプシステムであって、前記第２の通信インタフェースは、前記センサ値を受信し、前記インバータ一体型モータは、センサ値に応じてモータ駆動周波数を決定し、当該モータ駆動周波数で前記モータを駆動するようインバータを制御する制御部を備える。

この構成によれば、センサ値に応じて、ポンプを駆動することができる。

本発明の第３の態様に係るポンプシステムは、第２の態様に係るポンプシステムであって、前記センサは圧力センサであり、前記第１の通信インタフェースは、前記センサから圧力値をセンサ値として取得し、当該圧力値を、電力線通信方式を用いて前記電力線を介して送信し、前記第２の通信インタフェースは、前記圧力値を受信し、前記制御部は、前記圧力値に応じてモータ駆動周波数を決定し、当該モータ駆動周波数で前記モータを駆動するようインバータを制御する。

この構成によれば、ポンプが設置される水深に影響されずに、地上における吐出側圧力が所定の圧力になるように制御が可能になる。

本発明の第４の態様に係るポンプシステムは、第３の態様に係るポンプシステムであって、前記センサは複数の圧力センサであり、前記第１の通信インタフェースは、複数あり、前記それぞれの第１の通信インタフェースは、それぞれ異なる圧力センサから圧力値を取得し、当該圧力値それぞれを、電力線通信方式を用いて前記電力線で送信し、前記第２の通信インタフェースは、複数の圧力値を受信し、前記制御部は、圧力値それぞれに応じてモータ駆動周波数を決定する。

この構成によれば、制御部は、圧力センサそれぞれが設けられた先での圧力をそれぞれ維持するようにすることができる。

本発明の第５の態様に係るポンプシステムは、第１または２の態様に係るポンプシステムであって、前記センサは複数あり、前記第１の通信インタフェースは、複数あり、前記第１の通信インタフェースそれぞれは、それぞれ異なるセンサからセンサ値を取得し、当該センサ値それぞれを、電力線通信方式を用いて前記電力線で送信し、前記第２の通信インタフェースは、複数のセンサ値を受信し、前記制御部は、前記受信されたセンサ値の組み合わせに応じてモータ駆動周波数を決定する。

この構成によれば、制御部は、複数のセンサそれぞれが設けられた先での圧力、流量または水位等をそれぞれ維持するようにすることができる。

本発明の第６の態様に係るポンプシステムは、地上に設けられており、センサに接続されており且つ無線通信可能な第１の通信インタフェースと、地上に設けられており、交流電源に電力線を介して接続されており当該電力線から供給される電力で駆動し且つ前記第１の通信インタフェースと無線通信可能な第２の通信インタフェースと、前記交流電源に電力線を介して接続されており当該電力線から供給される電力で駆動し水中で用いられる水中ポンプユニットと、を備え、前記水中ポンプユニットは、ポンプと、当該ポンプを駆動するモータ及び当該モータを駆動するインバータが一体となったインバータ一体型モータと、前記第２の通信インタフェースと電力線通信方式を用いて通信する第３の通信インタフェースと、を有し、前記第１の通信インタフェースは、前記センサから取得したセンサ値または当該センサ値に応じた指令周波数を、無線通信で送信し、前記第２の通信インタフェースは、無線送信されたセンサ値または指令周波数を受信し、当該センサ値または当該指令周波数を、電力線通信方式を用いて前記電力線を介して送信し、前記第３の通信インタフェースは、前記電力線通信方式で送信されたセンサ値または前記指令周波数を受信し、前記インバータは、前記受信されたセンサ値に応じたモータ駆動周波数もしくは前記受信された前記指令周波数で前記モータを駆動する。

この構成によれば、第１の通信インタフェースと第２の通信インタフェースとの間を無線通信で対応することで、地上の所望のエリア内に設置されたセンサのセンサ値を、水中ポンプに送信する際に、第１の通信インタフェースと第２の通信インタフェースとの間に電力線の設置が必要なくなるので、第１の通信インタフェースの設置に係る労力を低減することができる。

本発明の第７の態様に係るポンプシステムは、第６の態様に係るポンプシステムであって、前記センサは複数あり、前記第１の通信インタフェースは、複数あり、前記第１の通信インタフェースそれぞれは、それぞれ異なるセンサからセンサ値を取得し、当該センサ値それぞれを、無線通信で送信し、前記第２の通信インタフェースは、前記無線送信されたセンサ値それぞれを受信し、当該センサ値それぞれを、電力線通信方式を用いて前記電力線で送信し、前記第３の通信インタフェースは、前記電力線通信方式で送信されたセンサ値それぞれを受信し、前記受信されたセンサ値の組み合わせに応じてモータ駆動周波数を決定する制御部を備える。

この構成によれば、複数の第１の通信インタフェースと第２の通信インタフェースとの間を無線通信で対応することで、地上の複数の所望のエリア（例えば田畑とか公園とか戸外レジャー施設など）内に設置されたセンサそれぞれのセンサ値を、水中ポンプに送信する際に、複数の第１の通信インタフェースと第２の通信インタフェースとの間にそれぞれ電力線の設置が必要なくなるので、複数の第１の通信インタフェースの設置に係る労力を低減することができる。

本発明の一態様によれば、ポンプが設置される水深に影響されずに、地上におけるセンサ値（例えば吐出側圧力）が所定の値（例えば所定の圧力）になる様に制御が可能になる。それとともに、信号用の配線は細いので水中で断線する可能性もあるが、地上の通信インタフェースと水中のインバータ一体型モータの間の配線を信号用に追加することなく、電力線のみの配線となることで、この懸念が解決されるので信頼性が向上する。また、水中でポンプに特別にセンサ（例えば圧力センサ）を取り付ける構造も不要となるという利点がある。またセンサ故障時で、点検、交換作業の際に、水中からポンプを引き上げる必要もないので、メンテナンス作業を行うことが容易になる。

第１の実施形態に係るポンプシステムの概略構成図である。第１の実施形態の変形例１に係るポンプシステムの概略構成図である。第１の実施形態の変形例２に係るポンプシステムの概略構成図である。第１の実施形態の変形例３に係るポンプシステムの概略構成図である。第２の実施形態に係るポンプシステムの概略構成図である。

以下、各実施形態について、図面を参照しながら説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

＜本実施形態の一態様の解決手段の概要＞
本実施形態の一態様のポンプシステムは、圧力センサが地上の排水管に設けられ、この圧力センサで検出された圧力情報を、電力線通信（Power Line Communication：PLCともいう）で水中ポンプユニットのインバータ（または水中ポンプユニットの制御部）に伝達し、その圧力情報が示す圧力が所定の圧力になるように、モータを可変速運転する。

これにより、ポンプが設置される水深に影響されずに、地上における吐出側圧力が所定の圧力になる様に制御が可能になる。それとともに、信号用の配線は細いので水中で断線する可能性もあるが、地上の陸上ユニットと水中の水中ポンプユニットの間の配線を信号用に追加することなく、電力線のみの配線となることで、この懸念が解決されるので信頼性が向上する。また、水中ポンプユニットに特別にセンサ（例えば圧力センサ）を取り付ける構造も不要となるという利点がある。またセンサ故障時で、点検、交換作業の際に、水中からポンプを引き上げる必要もないので、メンテナンス作業を行うことが容易になる。

図１は、第１の実施形態に係るポンプシステムの概略構成図である。図１に示すように、ポンプシステムは、井戸内などの水中に設置して用いられる水中ポンプユニット１と、吸込管１４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１０とを備える。水中ポンプユニット１は、交流電源１６に電力線３２を介して接続されており当該電力線３２から供給される電力で駆動する。

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を駆動するインバータ一体型モータ４とを備える。インバータ一体型モータ４は、交流電源１６に電力線３２を介して接続されており当該電力線３２から供給される電力で駆動し且つ水中で用いられる。インバータ一体型モータ４は例えば、回転軸がポンプ２に接続されポンプ２を駆動するモータ４１と、モータ４１を駆動するインバータ４２と、通信インタフェース４３とを有する。なお、本実施形態では、通信インタフェース４３は、インバータ一体型モータ４に内蔵されているものとして説明するが、水中ポンプユニット１内であって且つインバータ一体型モータ４に外付けで設けられていてもよい。また、本実施形態では一例としてインバータ４２は当該インバータ４２を可変速制御する制御部４２１を有するものとして説明する。なお、制御部４２１は、インバータ４２に内蔵である必要はなく、インバータ４２の外部に設けられていてもよい。

具体的には例えば、制御部４２１はインバータ４２を構成する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、モータ４１の回転速度、すなわちポンプ２の回転速度を制御する。インバータ４２によってモータ４１が駆動されると、ポンプ２が回転し、水は吸込管１４を通じて陸上ユニット１０に送られる。

陸上ユニット１０は地上に配置されている。陸上ユニット１０は、吸込管１４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１４に接続され、他端は排出管１８に接続されている。排出管１８には例えば水栓などの不図示の給水器具が接続されている。吸込管１４には、逆止弁２０が取り付けられている。この逆止弁２０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３４が接続されており、空気抜き管３４には、開閉弁３５が配置されている。

陸上ユニット１０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は例えば、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。

陸上ユニット１０は、通信インタフェース２１を更に備え、この通信インタフェース２１は、地上に設けられており、電力線３２に電力線３１を介して接続されており且つセンサ（ここでは一例としてフロースイッチ１２と圧力センサ１３）に接続されている。この通信インタフェース２１は、交流電源１６に電力線３１を介して接続されており電力線３１から供給される電力で駆動する。
通信インタフェース２１は、センサ（ここでは一例としてフロースイッチ１２及び／または圧力センサ１３）から取得したセンサ値または当該センサ値に応じた指令周波数を、電力線通信方式を用いて電力線３１及び電力線３２を介して通信インタフェース４３へ送信する。ここで指令周波数とは、指令されたインバータの出力周波数である。通信インタフェース２１を第１の通信インタフェースともいう。

通信インタフェース４３は、通信インタフェース２１によって電力線通信方式で送信されたセンサ値または指令周波数を受信する。本実施系形態ではその一例として、通信インタフェース４３がセンサ値を受信する。通信インタフェース４３は、第２の通信インタフェースともいう。

インバータ４２は、通信インタフェース４３によって受信されたセンサ値に応じたモータ駆動周波数もしくは受信された指令周波数でモータ４１を駆動する。本実施系形態ではその一例として、通信インタフェース４３がセンサ値を受信するので、制御部４２１は一例として、センサ値に応じてモータ駆動周波数を決定し、当該モータ駆動周波数でモータ４１を駆動するようインバータ４２を制御する。これにより、センサ値に応じて、ポンプを駆動することができる。

具体例として、例えばセンサが圧力センサ１３の場合について説明する。この場合、通信インタフェース２１は、圧力センサ１３から圧力値をセンサ値として取得し、当該圧力値を、電力線通信方式を用いて電力線３１及び電力線３２を介して送信する。通信インタフェース４３は、当該圧力値を受信し、制御部４２１は、当該圧力値に応じてモータ駆動周波数を決定する。具体的には例えば制御部４２１は、当該圧力値がと目標圧力との偏差を基にしたＰＩ演算にて、モータ駆動周波数を決定する。制御部４２１は、当該決定したモータ駆動周波数でモータ４１を駆動するようインバータ４２を制御する。これにより、ポンプが設置される水深に影響されずに、地上における吐出側圧力が所定の圧力になるように制御が可能になる。

以上、第１の実施形態に係るポンプシステムＳ１は、地上に設けられており、交流電源１６に電力線３１を介して接続されており当該電力線３１から供給される電力で駆動し且つセンサ（例えばフロースイッチ１２および／または圧力センサ１３）に接続されている通信インタフェース２１と、前記交流電源１６に電力線３２を介して接続されており当該電力線３２から供給される電力で駆動し水中で用いられる水中ポンプユニット１と、を備える。
水中ポンプユニット１は、ポンプ２と、当該ポンプ２を駆動するモータ４１及び当該モータ４１を駆動するインバータ４２が一体となったインバータ一体型モータ４と、通信インタフェース２１と電力線通信方式を用いて通信する通信インタフェース４３と、を有する。通信インタフェース２１は、前記センサから取得したセンサ値を、電力線通信方式を用いて電力線３１、３２を介して送信する。通信インタフェース４３は、電力線通信方式で送信されたセンサ値を受信する。インバータ４２は、受信されたセンサ値に応じたモータ駆動周波数でモータ４１を駆動すると、を有する。

この構成によれば、ポンプが設置される水深に影響されずに、地上におけるセンサ値（例えば吐出側圧力）が所定の値（例えば所定の圧力）になる様に制御が可能になる。それとともに、信号用の配線は細いので水中で断線する可能性もあるが、地上の通信インタフェース２１と水中のインバータ一体型モータ４の間の配線を信号用に追加することなく、電力線のみの配線となることで、この懸念が解決されるので信頼性が向上する。また、水中でポンプに特別にセンサ（例えば圧力センサ）を取り付ける構造も不要となるという利点がある。またセンサ故障時で、点検、交換作業の際に、水中からポンプを引き上げる必要もないので、メンテナンス作業を行うことが容易になる。

＜変形例１＞
続いて第１の実施形態に係る変形例１について図２を用いて説明する。図２は、第１の実施形態の変形例１に係るポンプシステムの概略構成図である。図２に示すように、第１の実施形態に係る変形例１に係るポンプシステムＳ１ｂは、図１のポンプシステムＳ１に比べて、配水管１１ａに設けられた圧力センサ１３ａが通信インタフェース２１ａに接続され、配水管１１ｂに設けられた圧力センサ１３ｂが通信インタフェース２１ｂに接続され、通信インタフェース２１ａが電力線３１ａを介して電力線３２に接続されており、通信インタフェース２１ｂが電力線３１ｂを介して電力線３２に接続されている点で異なっている。

この構成により、通信インタフェース２１ａは、圧力センサ１３ａから取得したセンサ値を、電力線通信方式を用いて電力線３１ａ、３２を介して通信インタフェース４３へ送信し、通信インタフェース２１ｂは、圧力センサ１３ｂから取得したセンサ値を、電力線通信方式を用いて電力線３１ｂ、３２を介して通信インタフェース４３へ送信する。これにより、通信インタフェース４３は、複数の圧力センサ１３からのセンサ値を電力線通信によって受信し、インバータ一体型モータ４の制御部４２１は、当該受信されたセンサ値に応じたモータ駆動周波数でモータを駆動することができる。

このように、水を使用する場所に設置された複数の圧力センサのセンサ値を用いて末端圧制御をする。圧力センサと通信インタフェースをセットにしたものを建物内の吸込管に設けてコンセントに後付けするか、既に設けられた圧力センサに通信インタフェースを跡付けてすることができる。そして、それぞれの使用先での圧力を維持するための末端圧制御を水中ポンプユニット１の制御部４２１にて実施できる。更に水中ポンプユニット１が有するインバータ一体型モータは、インバータ制御による可変速運転をするので、省エネルギー効果が得られ、また水中で使用するので、発熱を伴うモータ４１及び制御部４２１を冷却することができる。

なお、変形例１では、二つの圧力センサの例について説明したが、圧力センサは、一つでもよいし、三つ以上であってもよい。

以上、変形例１では、センサは複数の圧力センサであり、地上に設けられる通信インタフェースは、複数あり、通信インタフェース２１ａ、２１ｂそれぞれは、それぞれ異なる圧力センサ１３ａ、１３ｂから圧力値を取得し、当該圧力値それぞれを、電力線通信方式を用いて電力線で送信し、通信インタフェース４３は、複数の圧力値を受信し、制御部４２１は、圧力値それぞれに応じてモータ駆動周波数を決定する。

この構成により、制御部４２１は、圧力センサ１３ａ、１３ｂそれぞれが設けられた先での圧力をそれぞれ維持するようにすることができる。

＜変形例２＞
続いて第１の実施形態に係る変形例２について図３を用いて説明する。図３は、第１の実施形態の変形例２に係るポンプシステムの概略構成図である。図３に示すように、第１の実施形態に係る変形例２に係るポンプシステムＳ１ｃは、図１のポンプシステムＳ１に比べて、配水管１１ａに設けられたフロースイッチ１２が通信インタフェース２１ａに接続され、配水管１１ｂに設けられた圧力センサ１３ｂが通信インタフェース２１ｂに接続され、水槽１７に設けられた水位センサ１９が通信インタフェース２１ｃに接続されている点で異なっている。ここで水位センサ１９は、水槽１７の水位を検知する。更に、通信インタフェース２１ａが電力線３１ａを介して電力線３２に接続されており、通信インタフェース２１ｂが電力線３１ｂを介して電力線３２に接続されており、通信インタフェース２１ｃが電力線３１ｃを介して電力線３２に接続されている点でも異なっている。ここで、図３におけるＷＬは、水槽１７の水位を表す。

この構成により、通信インタフェース２１ａは、フロースイッチ１２から取得したセンサ値を、電力線通信方式を用いて電力線３１ａ、３２を介して通信インタフェース４３へ送信する。また通信インタフェース２１ｂは、圧力センサ１３ｂから取得したセンサ値を、電力線通信方式を用いて電力線３１ｂ、３２を介して通信インタフェース４３へ送信する。また通信インタフェース２１ｃは、水位センサ１９から取得したセンサ値（ここでは水位）を、電力線通信方式を用いて電力線３１ｃ、３２を介して通信インタフェース４３へ送信する。

これにより、通信インタフェース４３は、複数のセンサ（ここでは、フロースイッチ１２、圧力センサ１３ｂ、水位センサ１９）からのセンサ値を電力線通信によって受信し、インバータ一体型モータ４の制御部４２１は、当該受信されたセンサ値に応じたモータ駆動周波数でモータを駆動することができる。具体的には例えば制御部４２１は、圧力センサ１３ｂで検出した圧力と目標圧力との第１の偏差と水位センサ１９が検出した水位と目標水位との第２の偏差を基にしたＰＩ演算（例えば、第１の偏差と第２の偏差の和を最小にするようにする演算）にて、モータ駆動周波数を決定してもよい。

このように、地上に設けられた電力線に接続された、あらゆるセンサからの入力を水中ポンプユニット１で受信してその制御部４２１で制御できる。水位センサ１９にも対応できるので、自宅で圧力センサ１３ｂによって目標水圧を維持したい場合にも、田畑等で水位センサ１９によって水位管理したいときでも両方対応することができる。更に水中ポンプユニット１が有するインバータ一体型モータは、インバータ制御による可変速運転をするので省エネルギー効果が得られ、また水中で使用するので、発熱を伴うモータ４１及び制御部４２１を冷却することができる。

以上、第２の変形例において、センサは複数あり、地上に設けられた第１の通信インタフェースは、複数あり、第１の通信インタフェースそれぞれは、それぞれ異なるセンサからセンサ値を取得し、当該センサ値それぞれを、電力線通信方式を用いて前記電力線で送信する。通信インタフェース４３は、複数のセンサ値を受信し、制御部４２１は、センサ値の組み合わせに応じてモータ駆動周波数を決定する。

この構成により、制御部４２１は、複数のセンサそれぞれが設けられた先での圧力、流量または水位等をそれぞれ維持するようにすることができる。

＜変形例３＞
続いて第１の実施形態に係る変形例３について図４を用いて説明する。図４は、第１の実施形態の変形例３に係るポンプシステムの概略構成図である。図４に示すように、第１の実施形態に係る変形例３に係るポンプシステムＳ１ｄは、図１のポンプシステムＳ１に比べて、配水管１１に設けられた圧力センサ１３が通信インタフェース２１に接続され、必要圧力値を入力可能な入力インタフェース１３１が圧力センサ１３とともに設けられている点で異なっている。ここで、入力インタフェース１３１は例えばリモコンであってもよい。更に、通信インタフェース２１との間で無線通信可能であり電力線３３を介して電力線３２に接続されており且つ通信インタフェース４３との間で電力線通信方式を用いて通信可能な通信インタフェース２２を備える点でも異なっている。

なお、通信インタフェース２１が制御ユニットと接続されていてもよく、制御ユニットが当該センサ値に応じた指令周波数を決定し、通信インタフェース２１は当該決定された指令周波数を無線通信で送信してもよい。

以上、第１の実施形態に係る変形例３に係るポンプシステムＳ１ｄは、地上に設けられており、センサに接続されており且つ無線通信可能な通信インタフェース２１と、地上に設けられており、交流電源１６に電力線３３を介して接続されており当該電力線３３から供給される電力で駆動し且つ通信インタフェース２１と無線通信可能な通信インタフェース２２と、交流電源１６に電力線３２を介して接続されており当該電力線３２から供給される電力で駆動し水中で用いられる水中ポンプユニット１と、を備える。

水中ポンプユニット１は、ポンプ２と、当該ポンプ２を駆動するモータ４１及び当該モータ４１を駆動するインバータ４２が一体となったインバータ一体型モータ４と、通信インタフェース２２と電力線通信方式を用いて通信する通信インタフェース４３（この例では第３の通信インタフェースともいう）と、を有する。
通信インタフェース２１は、センサから取得したセンサ値または当該センサ値に応じた指令周波数を、無線通信で送信する。
通信インタフェース２２は、前記無線送信されたセンサ値または指令周波数を受信し、当該センサ値または当該指令周波数を、電力線通信方式を用いて前記電力線を介して送信する。
通信インタフェース４３は、前記電力線通信方式で送信されたセンサ値または前記指令周波数を受信する。
インバータ４２は、前記受信されたセンサ値に応じたモータ駆動周波数もしくは前記受信された前記指令周波数でモータ４１を駆動する。

この構成により、通信インタフェース２１と通信インタフェース２２との間を無線通信で対応することで、地上の所望のエリア（例えば田畑とか公園とか戸外レジャー施設など）内に設置されたセンサ（なお、センサは後付け可能）のセンサ値を、水中ポンプに送信する際に、通信インタフェース２１と通信インタフェース２２との間に電力線の設置が必要なくなるので、通信インタフェース２１の設置に係る労力を低減することができる。

なお、変形例３ではセンサが一つで通信インタフェース２１が一つであったが、変形例２のように、センサが複数あり、通信インタフェース２１が複数あってもよい。その場合、ポンプシステムは、地上に設けられた通信インタフェース２２（第２の通信インタフェースともいう）は、制御部が付いていてもよく、地上に設けられた複数のセンサのセンサ値それぞれを集めてもよい。この場合、通信インタフェース２２と各センサ間の通信は、各種無線通信で対応する。すなわち、通信インタフェース２２は、各センサと接続された通信インタフェース２１（第１の通信インタフェースともいう）それぞれと無線通信可能である。これにより、地上の特定エリア（例えば、田畑、公園または戸外のレジャー施設など）内に設置された各種センサ（なお、各種センサは後付け可能）のセンサ値を当該センサに接続された通信インタフェース２１との無線通信により、通信インタフェース２２で集め、通信インタフェース２２が水中ポンプユニット１に電力線で接続されており、電力線通信方式で集めたセンサ値それぞれを水中ポンプユニット１へ送信してもよい。これにより、汎用性の高いポンプシステムを構築することができる。なお、通信インタフェース２２は制御部と一体のものとして説明したが、別個のものであってもよい。

このように、前記センサは複数あり、通信インタフェース２１は、複数あり、通信インタフェースそれぞれは、それぞれ異なるセンサからセンサ値を取得し、当該センサ値それぞれを、無線通信で送信する。通信インタフェース２２は、無線送信されたセンサ値それぞれを受信し、当該センサ値それぞれを、電力線通信方式を用いて前記電力線で送信する。通信インタフェース４３は、前記電力線通信方式で送信されたセンサ値それぞれを受信する。水中ポンプユニットの制御部４２１は、前記受信されたセンサ値の組み合わせに応じてモータ駆動周波数を決定する。

この構成により、複数の通信インタフェース２１と通信インタフェース２２との間を無線通信で対応することで、地上の複数の所望のエリア（例えば田畑とか公園とか戸外レジャー施設など）内に設置されたセンサそれぞれのセンサ値を、水中ポンプに送信する際に、複数の通信インタフェース２１と通信インタフェース２２との間にそれぞれ電力線の設置が必要なくなるので、複数の通信インタフェース２１の設置に係る労力を低減することができる。

＜第２の実施形態＞
続いて第２の実施形態について図５を用いて説明する。図５は、第２の実施形態に係るポンプシステムの概略構成図である。図５に示すように、第２の実施形態に係るポンプシステムＳ２は、図１のポンプシステムＳ１に比べて、水中ポンプユニット１ｂのインバータ一体型モータ４ｂにおいて制御部が設けられておらず、そのかわりに、陸上ユニット１０ｂにおいて、通信インタフェース２１に接続された制御部２３が設けられ、フロースイッチ１２と圧力センサ１３がこの制御部２３に接続されている点が異なっている。制御部２３は、フロースイッチ１２及び／または圧力センサ１３から取得したセンサ値に応じた指令周波数を決定し、電力線通信方式を用いて電力線３１、３２を介して、当該決定した指令周波数を通信インタフェース２１から送信させる。この場合、通信インタフェース４３は、電力線通信方式で送信された指令周波数を受信する。そしてインバータ４２は、受信された指令周波数でモータ４１を駆動する。

以上、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１水中ポンプユニット
１０、１０ｂ陸上ユニット
１１、１１ａ、１１ｂ配水管
１２フロースイッチ
１３、１３ａ、１３ｂ圧力センサ
１３１入力インタフェース
１４吸込管
１５圧力タンク
１６交流電源
１７水槽
１８排出管
１９水位センサ
２ポンプ
２１、２１ａ、２１ｂ通信インタフェース
２２通信インタフェース
２３制御部
３１、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３２、３３電力線
３４空気抜き管
３５開閉弁
４インバータ一体型モータ
４１モータ
４２インバータ
４２１制御部
４３通信インタフェース
Ｓ１、Ｓ１ｂ、Ｓ１ｃ、Ｓ１ｄ、Ｓ２ポンプシステム

Claims

地上に設けられており、交流電源に電力線を介して接続されており当該電力線から供給される電力で駆動し且つセンサに接続されている第１の通信インタフェースと、
前記交流電源に電力線を介して接続されており当該電力線から供給される電力で駆動し水中で用いられる水中ポンプユニットと、
を備え、
前記水中ポンプユニットは、ポンプと、当該ポンプを駆動するモータ及び当該モータを駆動するインバータが一体となったインバータ一体型モータと、前記第１の通信インタフェースと電力線通信方式を用いて通信する第２の通信インタフェースと、を有し、
前記第１の通信インタフェースは、前記センサから取得したセンサ値または当該センサ値に応じた指令周波数を、電力線通信方式を用いて前記電力線を介して送信し、
前記第２の通信インタフェースは、前記電力線通信方式で送信されたセンサ値または前記指令周波数を受信し、
前記インバータは、前記受信されたセンサ値に応じたモータ駆動周波数もしくは前記受信された前記指令周波数で前記モータを駆動する
ポンプシステム。
前記第２の通信インタフェースは、前記センサ値を受信し、
前記インバータ一体型モータは、
センサ値に応じてモータ駆動周波数を決定し、当該モータ駆動周波数で前記モータを駆動するようインバータを制御する制御部を備える
請求項１に記載のポンプシステム。
前記センサは圧力センサであり、
前記第１の通信インタフェースは、前記センサから圧力値をセンサ値として取得し、当該圧力値を、電力線通信方式を用いて前記電力線を介して送信し、
前記第２の通信インタフェースは、前記圧力値を受信し、
前記制御部は、前記圧力値に応じてモータ駆動周波数を決定し、当該モータ駆動周波数で前記モータを駆動するようインバータを制御する
請求項２に記載のポンプシステム。
前記センサは複数の圧力センサであり、
前記第１の通信インタフェースは、複数あり、
前記それぞれの第１の通信インタフェースは、それぞれ異なる圧力センサから圧力値を取得し、当該圧力値それぞれを、電力線通信方式を用いて前記電力線で送信し、
前記第２の通信インタフェースは、複数の圧力値を受信し、
前記制御部は、圧力値それぞれに応じてモータ駆動周波数を決定する
請求項３に記載のポンプシステム。
前記センサは複数あり、
前記第１の通信インタフェースは、複数あり、
前記第１の通信インタフェースそれぞれは、それぞれ異なるセンサからセンサ値を取得し、当該センサ値それぞれを、電力線通信方式を用いて前記電力線で送信し、
前記第２の通信インタフェースは、複数のセンサ値を受信し、
前記制御部は、前記受信されたセンサ値の組み合わせに応じてモータ駆動周波数を決定する
請求項２に記載のポンプシステム。
地上に設けられており、センサに接続されており且つ無線通信可能な第１の通信インタフェースと、
地上に設けられており、交流電源に電力線を介して接続されており当該電力線から供給される電力で駆動し且つ前記第１の通信インタフェースと無線通信可能な第２の通信インタフェースと、
前記交流電源に電力線を介して接続されており当該電力線から供給される電力で駆動し水中で用いられる水中ポンプユニットと、
を備え、
前記水中ポンプユニットは、ポンプと、当該ポンプを駆動するモータ及び当該モータを駆動するインバータが一体となったインバータ一体型モータと、前記第２の通信インタフェースと電力線通信方式を用いて通信する第３の通信インタフェースと、を有し、
前記第１の通信インタフェースは、前記センサから取得したセンサ値または当該センサ値に応じた指令周波数を、無線通信で送信し、
前記第２の通信インタフェースは、無線送信されたセンサ値または指令周波数を受信し、当該センサ値または当該指令周波数を、電力線通信方式を用いて前記電力線を介して送信し、
前記第３の通信インタフェースは、前記電力線通信方式で送信されたセンサ値または前記指令周波数を受信し、
前記インバータは、前記受信されたセンサ値に応じたモータ駆動周波数もしくは前記受信された前記指令周波数で前記モータを駆動する
ポンプシステム。
前記センサは複数あり、
前記第１の通信インタフェースは、複数あり、
前記第１の通信インタフェースそれぞれは、それぞれ異なるセンサからセンサ値を取得し、当該センサ値それぞれを、無線通信で送信し、
前記第２の通信インタフェースは、前記無線送信されたセンサ値それぞれを受信し、当該センサ値それぞれを、電力線通信方式を用いて前記電力線で送信し、
前記第３の通信インタフェースは、前記電力線通信方式で送信されたセンサ値それぞれを受信し、
前記受信されたセンサ値の組み合わせに応じてモータ駆動周波数を決定する制御部を備える
請求項６に記載のポンプシステム。