JPH0830468B2 - ポンプのエアロツク状態検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜技術分野＞ この発明は、ポンプのエアロック状態検出装置に関す
るものであり、特に、負荷が大になったときや自吸動作
中に誤ってエアロック状態を検出することを防止したエ
アロック状態検出装置に係わるものである。

＜従来技術＞ 一般に、給水ポンプにおいては、その作動中に多量の
気泡を吸込んでエアロック状態に至ると、ロータが空転
し、回転軸の焼付き等故障の原因となるので、該エアロ
ック状態を検出して適宜警報装置を作動させることが行
われている。そして、該エアロック状態の検出装置とし
ては、従来、ポンプの吐出側の給水管中の圧力を監視
し、これが予め設定した許容しうる下限圧力より低下し
たときに、これを検出して発報するものが採用されてい
た。

ところが、上記従来のエアロック状態検出装置では、
給水管での圧力低下のみをチェックするものであるの
で、ポンプに大きな負荷が生じた場合、即ち、給水が大
量に消費された場合には、同様に低圧となり、この場合
にも誤ってエアロック状態としてこれを検出してしまう
という欠点があった。又、給水ポンプが自吸水型ポンプ
である場合には、自吸動作中の低圧状態を誤ってエアロ
ック状態として検出してしまうという欠点もあった。

＜目的＞ この発明の目的は、上記従来技術に基づくエアロック
状態検出装置の構造上の制約による大負荷時や自吸動作
時の誤検出等の問題点に鑑み、下限流量判別手段や警報
信号生成手段を付加する構成とすることにより、前記欠
点を除去し、的確にエアロック状態を検出することがで
きるエアロック状態検出装置を提供せんとするものであ
る。

＜構成＞ 上記目的に沿う第１の発明の構成は、ポンプ駆動用電
動機のスイッチ手段への駆動信号に基づいてポンプの運
転状態を判別して、運転状態信号を得、給水管内の圧力
に応じて圧力検出手段から圧力信号を出力し、該圧力信
号で表わされる圧力が予め設定された下限圧力以下であ
ることを判別して下限圧力信号を得、一方、給水管中の
流量に応じて流量検出手段から流量信号を出力し、該流
量信号で表わされる流量が予め設定された下限流量以下
であることを判別して下限流量信号を得、上記運転状態
信号と下限圧力信号と下限流量信号の同時的供給に基づ
いて、エアロック状態判別手段にてエアロック状態を判
別して、エアロック状態信号を出力し、これに応答し
て、警報信号生成手段から予め設定された自吸期間の経
過後に、警報信号又は停止指令信号を出力するようにし
たことを要旨とするものである。

そして、第２の発明の構成は、上記第１の発明の構成
での自吸期間を基準期間に拡張して、基準期間変更設定
手段をさらに付設することで、ポンプ始動時には、上記
基準期間を自吸期間に設定し、ポンプ始動時以降の経常
運転時には、上記基準期間を自吸期間よりも相当に短い
期間に変更して設定するようにしたことを要旨とするも
のである。

＜第１の発明の実施例＞ 次に、第１の発明の前提的な実施例を図に基づいて説
明すれば以下の通りである。

第１図はハードウエア上の構成とソフトウエア上の機
能実現手段とを同時的に表わすブロック図であり、ポン
プＰを駆動するための電動機Ｍをスイッチ手段１を介し
て電源２に接続し、一方、ポンプＰの給水管３中には流
量検出手段４を設けると共に、圧力検出手段５を付設し
てある。６は圧力調整タンクである。

10は演算処理部を表わし、その機能実現手段は、スイ
ッチ手段１に駆動信号S1を供給する駆動信号生成手段11
と、前記駆動信号S1の供給を受けて運転状態信号S2を出
力する運転状態判別手段12と、前記圧力検出手段５から
の圧力信号S3の供給を受けて下限圧力信号S4を出力する
下限圧力判別手段13と、前記流量検出手段４からの流量
信号S5の供給を受けて下限流量信号S6を出力する下限流
量判別手段14と、前記運転状態判別手段12、下限圧力判
別手段13、下限流量判別手段14に後続して、運転状態信
号S2と下限圧力信号S4と下限流量信号S6との同時的供給
を受けてエアロック状態信号S7を出力するエアロック状
態判別手段15と、該エアロック状態判別手段15に後続し
て、エアロック状態信号S7の供給を受けて警報信号又は
停止指令信号S8を出力する警報信号生成手段16とから成
る。そして、前記エアロック状態判別信号S7は図外の表
示器に至り、ランプを点灯させる。又、警報信号S8は図
外のブザーを鳴動させ、停止指令信号S8は駆動信号生成
手段11に至り、駆動信号S1を強制的に消滅させるもので
ある。

上記構成の動作を、演算処理部10のフローチャートを
示す第２図及び第３図を参照しつつ説明すれば以下の通
りである。

スタート（第２図ａ）した演算処理部10では、運転状
態判別手段12においてポンプＰが運転状態にあるか否か
を判別し（第２図ｂ）、その判定結果がYESのとき、圧
力検出手段５からの圧力信号S3を受けて下限圧力判別手
段13は、その圧力と予め設定された下限圧力との大小関
係を比較判定する（第２図ｃ）。その判定結果がYESの
とき、即ち、給水管３内の媒体圧力が下限圧力にまで低
下しているとき、流量検出手段４からの流量信号S5を受
けて下限流量判別手段14は、その流量と予め設定された
下限流量との大小関係を比較判定する（第２図ｄ）。そ
の判定結果がYESのとき、即ち、給水管３内の媒体流量
が下限流量にまで低下しているとき、エアロック状態信
号S7を出力する（第２図ｅ）。つまり、ポンプＰが運転
状態にあり、給水管３内の媒体の圧力が下限圧力にまで
低下し、かつ、流量が下限流量にまで低下したとき、エ
アロック状態を検出して、そのエアロック状態信号S7を
図外の表示器に送ってランプを点灯するものである。演
算処理部10では、その後、エアロック状態検出のための
監視を続けるか否かを判定し（第２図ｆ）、停止すると
きは検出作業を終了し（第２図ｇ）、続行するときは、
第２図ｂの工程に戻り、以後の工程（第２図ｂ〜ｆ）を
繰り返す。尚、運転状態の判定、下限圧力の判定、下限
流量の判定のいずれかがNOのときは、第２図ｆ工程にス
キップして、以後の工程を行なうものである。

次いで、第１の発明の構成における警報信号生成手段
16の動作を第３図に基づいて説明すると、第３図ａから
第３図ｅの工程までは、第２図ａ〜ｅ工程と同様であ
る。そして、エアロック状態信号S7を出力すると（第３
図ｅ）、内部タイマをセットし（第３図ｆ）、前記エア
ロック状態信号S7の継続時間を計時するが、その際の該
継続時間がポンプＰの自吸期間を越えて該内部タイマが
タイムアップすると、内部割込みを生じ（第３図ｇ）、
警報信号生成手段16から警報信号又は停止指令信号S8が
出力される（第３図ｈ）。この信号S8を警報信号として
出力するときは、図外の警報ブザーを鳴動するものと
し、停止指令信号として出力するときは、駆動信号生成
手段11に至って、駆動信号S1を強制的に消滅させるもの
とし、あるいは、この両者を組合わせてもよい。

警報信号又は停止指令信号S8が出力されると、リター
ンして（第３図ｉ）、監視を停止するか否かを判定する
が（第３図ｊ）、その後の動作は第２図の場合と同様で
ある。又、運転状態の判定、下限圧力の判定、下限流量
の判定のいずれかがNOであるときは、タイマーをリセッ
トして（第３図ｌ）、第３図ｊ工程に移行するものであ
る。

＜第２の発明の実施例＞ ところで、上記第１の発明の実施例では、エアロック
状態判別手段15から出力されるエアロック状態信号S7
が、ポンプＰの自吸期間以上に継続する場合に限り、警
報信号／停止指令信号S8を出力するようにしたものであ
るが、通常、この種の給水ポンプは、運転期間が数10時
間から数日間あるいはそれ以上に及び、長時間にわたっ
ての連続運転が普通であるので、エアロック状態信号S7
の継続時間が自吸期間以上であるか否かを比較判別する
のは、例えば数日間に１度位のポンプ始動時のみでよ
く、このときの自吸動作をエアロック状態として誤検出
するのを回避すれば済む。しかしながら、それ以降に発
生するエアロック状態信号S7の継続時間を、エアロック
状態検出のために判定する際に、基準期間として自吸期
間を採用する第１の実施例では、毎回のエアロック状態
の検出に要する時間が長くなるので、ポンプの各部に無
理な力がかかり悪影響を及ぼす惧れがある。

そこで、第４図以下に示す第２の発明の実施例では、
ポンプ始動時にのみに、エアロック状態信号の継続期間
についての、エアロック状態検出のための基準期間を自
吸期間に設定し、ポンプ始動時以降の経常運転時には、
上記基準期間を自吸期間よりも相当に短い期間に変更し
て設定し、この短い期間を基準期間として、エアロック
状態信号の継続時間を判定することで、ポンプ始動時以
降の経常運転時には、必要以上に長期間にわたってエア
ロック状態が続くことがないようにするものである。

かかる第２の発明の実施例においては、内部に自吸期
間より若干長めの期間にセットされた長時間タイマーTM
2と、自吸期間より相当程度に短い期間にセットされた
短時間タイマーTM1とが組込まれるとともに、エアロッ
ク状態信号のチャタリング期間に相当する期間にセット
された補助タイマーTM3が組込まれており、更に、自吸
動作の完了を検出したときにフラグ「１」を立てる２回
目フラグレジスタが備えられている。

第５図〜第７図にエアロック状態検出のタイムチャー
トが示されており、上記３つのタイマーTM1、TM2、TM3
及び２回目フラグ（２回目フラグレジスタの内容）の経
時的状態の相互関係が示されている。

第５図において、エアロック状態信号S7が出力される
と（第５図（Ａ）ａ）、エアロック状態が表示され（第
５図（Ｂ）ａ）、長時間タイマーTM2と短時間タイマーT
M1がそれぞれセットされてエアロック状態信号S7の継続
時間を計時する（第５図（Ｄ）ａ、第５図（Ｅ）ａ）。
次いで、エアロック状態信号S7が長時間タイマーTM2の
設定期間T2（即ち、ポンプの自吸期間）以内に消滅する
と（第５図（Ａ）ｂ）、エアロック状態の表示が消滅す
る（第５図（Ｂ）ｂ）とともに長時間タイマーTM2と短
時間タイマーTM1がそれぞれリセットされ（第５図
（Ｄ）ｂ、第５図（Ｅ）ｂ）、同時的に、補助タイマー
TM3がセットされてチャタリング期間T3の計時を開始す
る（第５図（Ｇ）ａ）。そして、エアロック状態信号S7
の消滅がチャタリングである場合には、エアロック状態
信号S7がチャタリング期間T3以内に再び出力されて（第
５図（Ａ）ｃ）、エアロック状態の表示を行う（第５図
（Ｂ）ｃ）とともに、長時間タイマーTM2と短時間タイ
マーTM1をセットし（第５図（Ｄ）ｃ、第５図（Ｅ）
ｃ）、補助タイマーTM3をリセットする（第５図（Ｇ）
ｂ）。

そして、エアロック状態信号S7が長時間タイマーTM2
の設定期間T2以内に再び消滅すると（第５図（Ａ）
ｄ）、補助タイターTM3がセットされて（第５図（Ｇ）
ｃ）、該タイマーTM3がチャタリング期間T3を計時（第
５図（Ｇ）ｄ）したときに、２回目フラグレジスタ内に
２回目フラグの「１」が立てられる（第５図（Ｆ）
ａ）。

この場合、エアロック状態信号S7の消滅直後にチャタ
リングによる該エアロック状態信号の再発生を伴うこと
はなく、且つ、長時間タイマーTM2がタイムアップして
いないということは、ポンプの自吸動作の完了、即ち、
それまでのエアロック状態信号S7の継続が自吸動作によ
るもので、真のエアロック状態によるものではないこと
を意味するものである。そして、この間に短時間タイマ
ーTM1がタイムアップしていても（第５図（Ｅ）ｄ）、
この時点では、後述する２回目フラグの「１」が立って
いないので（第５図Ｆ）、警報信号／停止指令信号S8は
出力されない（第５図Ｃ）。

このようにして、ポンプ始動時の自吸動作をエアロッ
ク状態として誤検出することを回避した後は、第６図に
示すタイムチャートに従って作動する。

エアロック状態信号S7が出力されると（第６図（Ａ）
ａ）、エアロック状態の表示が行われ（第６図（Ｂ）
ａ）、長時間タイマーTM2と短時間タイマーTM1とがセッ
トされる（第６図（Ｄ）ａ、第６図（Ｅ）ａ）ことは第
５図の動作と同様であるが、エアロック状態信号S7の継
続中に、短時間タイマーTM1が設定期間T1を計時すると
（第６図（Ｅ）ｂ）、この時点で２回目フラグの「１」
が立っているか否かをみて、ここに第５図の動作の結果
として「１」が立っているので（第６図（Ｆ）ｂ）、警
報信号／停止指令信号S8が出力される（第６図（Ｃ）
ａ）ものである。

なお、ポンプの始動時に自吸動作の失敗があって、第
５図の動作と同様に、２回目フラグの「１」が立ってい
ない状態で、長時間タイマーTM2がタイムアップした場
合には、第７図のタイムチャートに示すように、長時間
タイマーTM2がタイムアップした（第７図（Ｄ）ｂ）時
点で、警報信号／停止指令信号S8が出力される（第７図
（Ｃ）ａ）。この時に、短時間タイマーTM1はすでにタ
イムアップしている（第７図（Ｅ）ｂ）が、この時点で
は、２回目フラグの「１」が立っていないので（第７図
（Ｆ）ｃ）、警報信号／停止指令信号S8が出力されるこ
とはない。

ここで、例えば、長時間タイマーTM2の設定期間T2を
ポンプの自吸期間との関係で10分程度に選定し、短時間
タイマーTM1の設定期間T1を１分程度に選定すれば、自
吸動作完了後のエアロック状態の検出のために要する時
間を大幅に短縮することができる。

次いで、第２の発明の実施例でのタイマーTM1、TM2、
TM3及び２回目フラグレジスタの、上述のような動作を
確保するための演算処理装置10（第１図兼用）全体の動
作を、そのフローチャートを示す第4A図〜第4B図に基づ
いて説明すれば以下の通りである。

第4A図のａからｄまでの工程は、第３図ａからｄまで
の工程と同じである。そして、運転状態の判定、下限圧
力の判定、下限流量の判定の各判定結果がいずれもYES
であるときは、補助タイマーTM3をリセットして（第4A
図ｅ）、エアロック状態信号S7を出力し（第4A図ｆ）、
短時間タイマーTM1と長時間タイマーTM2とを同時的にセ
ットする（第4A図ｇ）（第4A図ｈ）。短時間タイマーTM
1と長時間タイマーTM2はそれぞれ前記エアロック状態信
号S7の継続時間を計時するが、短時間タイマーTM1がそ
の設定期間T1を計時すると、内部割込みが発生し（第4B
図ｉ）、自身をリセットし（第4B図ｊ）、次いで２回目
フラグの「１」が立っているか否かを判定する（第4B図
ｋ）。その判定結果がNOのとき、即ち、ポンプの自吸動
作が完了していないときには、リターンして（第4B図
ｍ）、監視を停止するか否かを判定し（第4A図ｐ）、そ
の後の動作は第３図のフローチャートで示されるものと
同じである。

又、２回目フラグの判定結果（第4B図ｋ）がYES、即
ち、自吸動作が既に完了しているときには、警報信号／
停止指令信号S8を出力してから（第4B図ｌ）、リターン
する（第4B図ｍ）。

一方、タイマーTM2が設定期間、即ち、自吸期間T2を
計時すると、内部割込みが発生し（第4B図ｎ）、自身を
リセットしてから（第4B図ｏ）、警報信号／停止指令信
号S8を出力して（第4B図ｌ）、リターンする（第4B図
ｍ）。

前記運転状態の判定（第4A図ｂ）、下限圧力の判定
（第4A図ｃ）、下限流量の判定（第4A図ｄ）の各判定結
果のいずれかがNOのときには、すでに警報を発報してい
るか否かを判定し（第4A図ｒ）、その判定結果がNOのと
きには、直前の状態がエアロック状態であったか否かを
判定する（第4A図ｓ）。そして、この判定結果（第4A図
ｓ）がYESのときには補助タイマーTM3をセットし（第4A
図ｔ）、エアロック状態信号S7を消滅させ（第4A図
ｕ）、次いで、短時間タイマーTM1と長時間タイマーTM2
をリセットしてから（第4A図ｖ）、第4A図ｐ工程に移行
する。この間、第4A図ｔ工程において、補助タイマーTM
3はエアロック状態信号S7の消滅状態の継続時間を計時
しているが、その設定期間、即ち、チャタリング期間T3
を計時すると、内部割込みが生じ（第4B図ｗ）、２回目
フラグの「１」を立て（第4B図ｘ）、補助タイマーTM3
をリセットした（第4B図ｙ）後、リターンする（第4B図
ｚ）ものである。

一方、前記第4A図ｒ工程での判定結果がYESであると
きには、第4A図ｖ工程に移行して短時間タイマーTM1と
長時間タイマーTM2をリセットする。

又、前記第4A図ｓ工程での判定結果がNOのときには、
第4A図ｕ工程に移行してエアロック状態信号を消滅させ
るものである。なお、一般的に、電源投入時に初期設定
が行われ、その際に２回目フラグレジスタもリセットさ
れて、フラグの「１」が消滅するが、電源投入時以外の
任意の時点で、該レジスタをリセット可能に構成するの
は随意である。

＜効 果＞ 上記のように、第１発明によれば、電動機に給電する
スイッチ手段への駆動信号を受けて運転状態を判定し、
圧力検出手段からの圧力信号を受けて、給水管内の媒体
の圧力が下限圧力にまで低下したか否かを判定し、流量
信号を受けて流量が下限流量にまで低下したかを判定
し、上記判定結果がいずれもYESのときにエアロック状
態信号を出力する構成としたことにより、大負荷が生じ
て給水が大量に消費されて圧力低下が起こり、下限圧力
以下になったときでも、その流量が大であれば、下限流
量との比較判定の結果はNO、即ち、下限流量にまで流量
が低下していないことが判別されるので、エアロック状
態信号を出力することがなく、大負荷発生時に誤ってエ
アロック状態を検出することがないという利点を前提と
した構成において、上記エアロック状態信号が出力され
た時点から、その継続時間を計時して、その継続信号が
ポンプの自吸時間を越えたときに初めて警報信号又は停
止指令信号を出力するように構成したことにより、自吸
型ポンプにおける自吸期間中に低圧力、低流量となって
も、これを誤ってエアロック状態として検出することが
ないので、かかる自吸期間中の低圧力、低流量の状態か
らエアロック状態を判然と区別して見地可能であるとい
う優れた効果が奏される。

さらに、第２の発明によれば、エアロック状態信号の
継続期間を予め設定された基準期間との対比により判定
して警報信号又は停止指令信号を生成する際に、ポンプ
始動時には、上記基準期間を自吸期間に設定し、ポンプ
始動時以降の経常運転時には、上記基準期間を自吸期間
よりも相当に短い期間に変更して設定する構成としたこ
とにより、ポンプ始動時以降の経常運転時には、自吸期
間よりも相当に短い期間で、エアロック状態の検知が可
能であるので、自吸期間中の低圧力、低流量の状態から
エアロック状態を判然と区別して検知できるという第１
の発明の効果を奏するにも拘らず、かかる第１の発明の
構成によりもたらされるエアロック状態検出時の基準期
間の長大化による検出遅れからの悪影響を除去するとい
う背反二律の課題を克服することで、実質的に運転期間
のほとんど全部を占める経常運転時に自吸期間相当の長
大な期間に亙って、ポンプがエアロック状態に留まって
しまうことに由来する悪影響を有効に排除できるという
優れた効果が奏される。

しかも、第１、第２の発明の構成に関しては、従来装
置におけるポンプの給水圧を一定に保つためのオン・オ
フ制御装置の一部、例えば、駆動信号生成手段や圧力検
出手段等をそのまま共用することができるので、経済的
であるという利点もある。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の実施例を示すものであり、第１図はブロ
ック図、第２図はフローチャート、第３図は第２の発明
の実施例におけるフローチャート、第4A図以下は第２の
発明の他の実施例に関するものであり、第4A図〜第４図
Ｂは演算処理部10でのフローチャート、第５図〜第７図
はエアロック状態検出のフローチャートである。 Ｐ……ポンプ、Ｍ……電動機 １……スイッチ手段、３……給水管 ４……流量検出手段、５……圧力検出手段 10……演算処理部、11……駆動信号生成手段 12……運転状態判別手段 13……下限圧力判別手段 14……下限流量判別手段 15……エアロック状態判別手段 16……警報信号生成手段 S1……駆動信号、S2……運転状態信号 S3……圧力信号、S4……下限圧力信号 S5……流量信号、S6……下限流量信号 S7……エアロック状態信号 S8……警報信号／停止指令信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−153301（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−32993（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−138901（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−267467（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−85082（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−169856（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】給水管３に給水するポンプＰと、 給電を受けて、該ポンプＰを駆動する電動機Ｍと、 駆動信号S1の供給を受けて、該電動機Ｍに給電するスイ
   ッチ手段１と、 スイッチ手段１への駆動信号S1の供給に基づいて、ポン
   プの運転状態を判別し、運転状態信号S2を出力する運転
   状態判別手段12と、 給水管３に設けられ、該給水管内の媒体の圧力に応じた
   圧力信号S3を出力する圧力検出手段５と、 圧力信号S3により表わされる圧力が予め設定された下限
   圧力以下であることを判別して、下限圧力信号S4を出力
   する下限圧力判別手段13と、給水管３に設けられ、該給
   水管中の媒体の流量に応じた流量信号S5を出力する流量
   検出手段４と、 流量信号S5により表わされる流量が予め設定された下限
   流量以下であることを判別して、下限流量信号S6を出力
   する下限流量判別手段14と、運転状態信号S2と下限圧力
   信号S4と下限流量信号S6との同時的供給に基づいて、エ
   アロック状態を判別し、エアロック状態信号S7を出力す
   るエアロック状態判別手段15と、 エアロック状態信号S7に応答して、予め設定された自吸
   期間の経過後に、警告信号又は停止指令信号S8を出力す
   る警報信号生成手段16と を備えていることを特徴とするポンプのエアロック状態
   検出装置。
2. 【請求項２】給水管３に給水するポンプＰと、 給電を受けて、該ポンプＰを駆動する電動機Ｍと、 駆動信号S1の供給を受けて、該電動機Ｍに給電するスイ
   ッチ手段１と、 スイッチ手段１への駆動信号S1の供給に基づいて、ポン
   プの運転状態を判別し、運転状態信号S2を出力する運転
   状態判別手段12と、 給水管３に設けられ、該給水管内の媒体の圧力に応じた
   圧力信号S3を出力する圧力検出手段５と、 圧力信号S3により表わされる圧力が予め設定された下限
   圧力以下であることを判別して、下限圧力信号S4を出力
   する下限圧力判別手段13と、給水管３に設けられ、該給
   水管中の媒体の流量に応じた流量信号S5を出力する流量
   検出手段４と、 流量信号S5により表わされる流量が予め設定された下限
   流量以下であることを判別して、下限流量信号S6を出力
   する下限流量判別手段14と、運転状態信号S2と下限圧力
   信号S4と下限流量信号S6との同時的供給に基づいて、エ
   アロック状態を判別し、エアロック状態信号S7を出力す
   るエアロック状態判別手段15と、 エアロック状態信号S7に応答して、予め設定された基準
   期間の経過後に、警報信号又は停止指令信号S8を出力す
   る警報信号生成手段16と、 ポンプ始動時には、上記基準期間を自吸期間に設定し、
   ポンプ始動時以降の経常運転時には、上記基準期間を自
   吸期間よりも相当に短い期間に変更して設定する基準期
   間変更設定手段と を備えていることを特徴とするポンプのエアロック状態
   検出装置。