JPS61291799A - 電気ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、水の使用状態にかかわらず、自動的に一定
の圧力にポンプ制ａを行なうことのできる電気ポンプに
関するものである。

〔従来の技術〕

従来仁の種の装置として例えば実公昭８９−１１ｉ？４
１号公報に開示されているものがある。これを第９図で
説明する。図において、＋１１は井戸内の水を揚水する
吸込管、ｉｌｌ　ｄモートル（３１と直結されたポンプ
、（４）は揚水した水を貯水する圧力タンク、１ｌｉｌ
ｉ圧力タンク（４）内の圧力を検出する圧力スイッチｄ
ｌｌ圧力タンク＋４１内の水を蛇口ζ１■８）へ送水す
る送水管である。

上記のように構成されたものにお暦て、蛇口（７）全開
放して給水すると、圧力タンク（４１内の圧力が徐々に
低下し、圧力スイッチ＋Ｆ１がオンする。

このため、モートル（３１が再始動されてポンプ（２１
が駆動され、圧力タンク（４１内に吸込管１１］ヲ介し
て井戸内の水が供給される。ここで、蛇口（７）を閉じ
ると、圧力タンク＋４１内の圧力が上昇し、圧力スイッ
チ（６１の規定圧に達すると、圧力スイッチ（６）がオ
フし、モートル（３１が停止し、ポンプ＋２１は圧力タ
ンク（４）内への水の供給を停止する。通常の使用にお
いては、水の使用状況に対応し、モートル１！１　＃’
ｆ再始動、停止を繰シ返し、蛇口（７）から自動的に給
水されるものである。

仁の動作を第１０図で詳細に説明すると、図において、
（９１ｔｆポンプ（２１の押上圧力と流量との関係を示
す性能曲線、１１０１は蛇口（７）を開放した時の圧力
損失と流量上の関係を示す抵抗曲線、（川は蛇口＋？）
　＋８３の双方を開放した時の圧力損失と流量との関係
を示す抵抗曲線である。ここで、蛇口（７）のみを開放
すると、抵抗曲線＋１０と、圧ガスイッチ（６）のオフ
圧力値Ｐ４との交点ム４から抵抗曲線−に沿って圧力が
低下し、圧力スイッチＩＩＩのオン圧力値Ｐ１との交点
ム１まで流量が減少する。

りまシ、流量けＱ４から魁へ減少する。次に、モートル
（３）が回転し、ポンプ＋２１が駆動されると、圧力は
抵抗曲線（１αに沿って上昇し、再び圧力スイッチ（６
）のオフ圧力値Ｐ４に達し、ポンプ（創は停止される・
このように、抵抗曲線＋１（１のム皿からＡ４の範囲で
変動することになり、押上圧力はＰ、からＰ４、流量は
ａｔから９４のように一定間期で変化する。

ところで、このように蛇口ｔ７）ｔ−開放している状態
で、蛇口＋８１　？：開放すると、抵抗曲線（ｌωは例
えば抵抗曲線（川に変化し、抵抗曲線（１１）は性能曲
線（９）の点Ａ＠で交じわる。この点ＡＩでの押上圧力
Ｐａｒ？圧力スイッチ（６）のオフ圧力値Ｐ４ヲ下回っ
ているため、ポンプ（２）は交点Ａ１１にて連続的に運
転される。この場合、蛇口１７１のみを見ると、流量は
押上圧力Ｐ８と抵抗曲線（！１の交点Ａ＄での値Ｑｓと
なり、この状態では定流量Ｑａ”Ｔ：’送水されること
になる。ここで、蛇口（８）ヲ再び大きく開口すると、
抵抗曲線（川は例えば抵抗曲線α乃に変化し、性能曲線
（９）とは交点Ａ＆で、交わり、圧力値は烏となる。こ
の状態で、蛇口（７）のみを見ると、流量は押上圧力Ｐ
、と抵抗曲線（ｌωの交点Ａ、での値Ｑ３となる。この
ように、蛇口（７）での押上圧力はＰ、からＰ畠、流量
ｉ　ＱｓからＱｌと変化することになる。

この結果、蛇口の開度を変化させない場合でも、圧力ス
イッチ＋５１のオン、オフ動作に応じて圧力、流量が変
化する問題があるばかりでなく、また、他の蛇口の操作
によって操作しない蛇口の圧力、流量も変化し、例えば
温水を送水している場合にはその温度が変化したりする
欠点があり、しかも、圧力タンクのオン、オフでモート
ルのインチングが頻繁におこなわれ、モートルの焼損や
圧力スイッチの故障が発生する恐れもあった。

このため、この対策として特開ｆ＠　５Ｇ−１４１７（
Ｈ１号公報に示されるものがあったが、これに開示され
ているものは送水管内の圧力を圧力検出装置で検出し、
その圧力を一定に保つべくポンプ駆動用モートルの速度
制御するものであり、この構成のものは、一般に、常時
モートルが回転されている。つまシ、ビル等での給水に
使用されているものであり、夜間であっても、−ずれか
１つの蛇口が開放されることが多いため、モートルには
常に通電されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

来従の電気ポンプは、以上のように蛇口からの出圧力を
一定に保つために、モートルが常に運転されており１例
えば家庭用の電気ポンプのように正味の運転トータル時
間が１日の２０％前後となるものでは、モートルに常時
通電されることから消費電力が大となるばかりでなく、
モートルの寿命も低下するという問題点があった・ この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
九もので、他の蛇口の操作によって使用中の吐出圧力を
一定に保つことができるばかりでなく、モートルへの通
電時間を減少でき、省エネルギー化とモートルの寿命の
向上を計ることができるポンプ装置を得ることを目的と
する。

〔問題点を解決するための手段〕 この発明に係るポンプ装置は、ポンプを駆動するモート
ルを電圧位相制御する電圧位相制御手段、上記ポンプの
吐出側の圧力変化に応動じ良信号を発生する圧力検出手
段、この圧力検出手段から、上記ポンプ吐出側の圧力に
応動した信号を入力して、そのポンプ吐出圧力がはｔＸ
　一定になるべく上記電圧位相制御手段を制御する定圧
制御手段１及び上記電圧位相制御角力（大きくなつ九場
合、上記位相制御角を予め定めた角度に制限する制御角
制限手段を備えたものである。

〔作用〕

この発明における電気ポンプは、圧力検出手段からポン
プ吐出側の圧力に応動した信号を入力して、そのポンプ
吐出側圧力がほぼ一定になるべく定圧制御手段で電圧位
相制御手段を制御し、その電圧位相制御角が大きくなっ
た場合、位相制御角を予め定めた角度に制御角制限手段
で制限し、モートルの失速を防止して−る０〔実施例〕 以下、第１図ないし第８図でこの発明の一実施例を説明
する。まず、第１図において、　（１：１は送水管１６
１に装着されて送水管（６）内の吐出圧力に応じた圧力
信号を発生する圧力検出手段、Ｉは送水管（６１の流量
を検出して所定流量以上で流量信号を出力する流量検出
手段、ａ−はモートル（３１を電圧位相制御する電圧位
相制御手段、Ｑｌは圧力検出手段（＋：１の圧力信号を
入力し、その大きさが所定値以下となった時に給電開始
信号を出力してモートル（３１への給電を開始するよう
電圧位相制御手段（＋５１を制御する給電開始手段、ｎ
’ｔ）は上記圧力検出手段０１から上記ポンプ１２１の
出力側の圧力変化に応動した信号を受は上記電圧位相制
御手段０１に圧力変動信号を供給して上記電圧位相制御
手段（ｉ＋！からモートル（３１への給電量がポンプ１
２１の出力側の圧力がほぼ一定となるように変わるべく
上記電圧位相制御手段ａｌｌ制御する定圧制御手段、＋
Ｉ１１は流量検出手段０４からの流量信号を入力して電
圧位相制御手段０嚇に給電停止信号を供給してモートル
（３１ヲ停止させる給電停止手段、ｒＩＩ＃−ｉ′モモ
−ルに対する制御角を予め設定できるように構成された
制御角設定手段、　１０はこの制御角制限手段の設定値
よシも電圧位相制御手段に対する位相制御角信号が大な
る時には予め制御角制限手段で設定された値に移相制御
角を制限する制御角制限手段である。なお、給電開始手
段（１１、定圧制御手段−、給電停止手段。

０１、制御角制限手段１１ａ後述するマイクロコンピュ
ータからなる制御装置全構成している。

第８図は第１図の実施例の電気接続を示す回路図で、図
において、翰はストレンゲージのブリッジ回路からなり
、送水管（６１に装着された圧力検出器で、送水管（６
）内の圧力に応動した量を電気信号に変換するものであ
る。−はその電気信号を増幅し、アナログ信号を出力す
る増幅器、＠１１は増幅器−から出力信号をデジタル信
号に変換する％変換器で、圧力検出器ａ鴫と増幅器−に
なった時に開放するスイッチ、＠１２４は電源電圧＋ｖ
６分圧する一対の抵抗で１スイツチ（社）とで流量検出
手段０４を構成している。１２１Ｆ′ｉ給電開始手段Ｈ
と定圧制御手段同と給電停止手段−とを構成するマイク
ロコンピュータからなる制御装置で、ＣＰＵ細とメモリ
面と入力回路（至）と出力回路−とを有している。−は
モートルｔｉｌｌと直列接続された双方向性サイリスタ
、Ｃ３１はサイリスターに点弧信号を与えるホトカプラ
で、抵抗＠を介してサイリスターのゲート（８０ａ）に
接続されてｉる。＠は制御装置（至）からの制御信号を
抵抗ｅ４ヲ介して入力し、ホトカプラ（ロ）を点弧制御
するトランジスタ％（至）はホトカプラ（至）に直列接
続された電流制限用の抵抗で、サイリスター、ホトカプ
ラ（２）、トランジスタ曽、抵抗（至）（財）とともに
給電制御手段（１ｍを構成しているｅｏＩはモートル（
３）全駆動するための電源、四−は制御角設定手段−の
設定値を２進数で設定する設定器で、スイッチＮ　Ｉｔ
＞’７１　、分圧抵抗・（＠−−−で構成されている。

次に動作について説明する。まず、制御角設定手段−で
設定された値は第３図のステップ翰で入力回路（ハ）に
入力されメモリ（ロ）に記憶される。

次に送水管（８）の吐出圧力は、圧力検出手段（１′４
の圧力検出器（ＩＩで電気信号に変換され、増幅器−、
％プンパータ＠１１ｋ介して入力回路−に入力される。

ここで、入力回路（ハ）に入力された圧力信号は第３図
のステップ（ロ）にてＣＰＵｅｌｌを介してメモリ同に
記憶される。また一方、送水管（６）の流量は、流量検
出手段ｔＪ４の流量スイッチ（社）のオン又はオフに基
づく状態信号として同様に入力回路（至）に入力される
。つまり、所定流量以下では、流量スイッチ（社）がオ
フとなり、入力回路（財）にＬが入力され、所定流量を
越えると流量スイッチ＠がオンとなり、■が入力される
。

入力回路−に入力された流量信号は、第８図のステップ
（至）にてｃｐｒ：ｔ＠を介してメモリ鰭に記憶される
・次に、第３図のステップ四においては、メモリーに記
憶されて−る流量信号がｃｐσ’２８に取シ込まれて■
又はＬかが判定される・Ｒであれば、所定流量を越えて
いるため、ＯＰσ−では、第３図ステップ−のように点
弧７ラグが立てられる。更に、第３図ステップ四におい
てＣＰＵ翰にて点弧角１１１ｊ式によって算出し、更に
、その点弧角に対応する点弧時間ヲ（２１式によって算
出する。

θＩＩ−θＰ　＋Ｋ　（Ｐ−Ｐｓ）　（ｌａｇ）”　Ｉ
ｌｌここで、θＮ−新しく算出され九点弧角θＰ−前回
の点弧角 Ｐ−今回メモリ（ロ）に取り込まれた圧力値 Ｐｓ−メモリ＠に予め設定された基準圧力値に一モータ
１ｍ＋とポンプ（２）によって定まる定数 ところで、この１１１式においては、ｐ＜ｐ−であれば
、この差に比例した値Ｉ　Ｋ　ＣＰ−Ｐｓ）Ｉが前回の
点弧角θＰから減じられ、また、Ｆ＞Ｐａであれば、Ｋ
（Ｐ−Ｐ、）がθＰに加えられ、Ｐ　−Ｐａ　ｖｃなる
と、点弧角θには前回の点弧角θＰと等しくなり、この
＋１）式によって基準圧力２口になるような点弧角θＮ
が算出される。

次に、１ｍ１式においては、（１）式にて算出された点
弧角θＮに対応した点弧時間Ｔ１つまシ、第６図（イ）
の電源電圧がＯの位置から点弧パルス金出力するまでの
時間Ｔが算出される。

仁こで、Ｔｓ−電源電圧がＯの位置から点弧パルスを出
力するまでの時間 Ｉ−電源周波数　この１２１式から攻められた値では、
更にステップＩにて設定値（θｍａｘ）に比較され、小
さい場合はその値がメモリーに記憶され、大きい場合に
は、ステップケ埠でθＮ−θｍａｘに制限され、・時間
Ｔが算出される０ この値１］＋ｔｔこの第８図のステップＶ２にてメモリ
ーに記憶される・ 一方、第８図のステップ（至）で流量信号がＬと判断さ
れた場合には、第８図のステップ曲において、ステップ
匈での収り込み圧力値Ｐと基準量低圧力値ＰＭＨＩとが
比較され、Ｐ　（Ｐｓｘｙであれば第８図のステップ−
で同様にＣＰｔｒ’Ｍの点弧７５Ｆグが立てられて、第
８図のステップ（財）で点弧角θ夏と点弧時間Ｔが算出
される。一方、第８図のステップ（２）においてＰ　）
　Ｐｗｘｘであれば、第８図のステップ的にてＣＰ　Ｕ
ｆｉの点弧７ラグが降される。次に、このような手順の
動作の途中において、電源電圧に同期して、第４図のフ
ローチャートで示すような割込がスタートされる。

まずステップ−において、上述のステップ−に）での点
弧フラグの状態が判定され、点弧７ラグがステップ叫に
立てられている場合には、ステップ員において割込スタ
ートから’ｌ’５ａ：経過したか否かが判定され、Ｔｓ
Ｉｒ：経過すれば、ステップ■においてＣＰｔ７！Ｘ！
ｌから出力回路−に点弧信号が出力されるゆなお、この
Ｔ五はステップＧ１υ又はステップ＋７２にお暦て算出
された点弧時間Ｔと同一のものである。と仁ろで、出力
回路−に出力された点弧信号は、直ちに抵抗■を介して
点弧トランジスタ０１ヲ動作させ、フォトカブラｅη全
点弧させる。従って、サイリスタ■のゲート（８０ａ）
に点弧信号が与えられ、サイリスターがＴ五のタイミン
グで導通される。なお、割込ルーチンは、電源周波数の
半サイクル毎に同期して実行される。

一方、ステップ■においては、点弧７ラグが降されてい
ると判断された場合には、ステップに）Ｈは実行されな
いので、出力回路囚からはトランジスタ（至）へは点弧
パ２スは出力されず、サイリスターはオフとなり、モー
トル（３Ｂは停止状態となる。

ところで、第３図、第鳴図の７０−チャートで得られる
ポンプ（２１の動作特性を第６図ないし＠６図で詳述す
ると、まず、第６図（ロ）において、点弧角θＨｍＱ”
、点弧時間’ｌ’ｍＱｓｅｃの場合、性能曲線（ロ）を
得るとすると、第６図（ハ）の場合には点弧角θＮは＃
里に制御されるため性能曲線−１Ｍ６図に）ないしくホ
）の場合には、点弧角θ篇が＃３゜〃畠に制御されるた
めに性能曲線−ないしｃｏを得ることになる。ここで、
蛇口（７）を開放した場合、抵抗曲線■が得られたとす
ると、吐出圧力値Ｐ１が基準圧力値Ｐ１１　　よシも大
であれば、第３図のステップ（２）にお−て、点弧角θ
Ｍが層され、第６図（ハ）で示すように＃菫となり、性
能曲線−と抵抗曲線１ａとの交点ＡＩで動作しようとす
るが、またこのＡＩの位置では吐出圧力ｐ、＞ｐ・であ
るため、更に第８図のステップ（ロ）にお−て１点弧角
θ葺は第６図に）を経て最終的に第６図（ホ）の−富を
得ることになり、吐出圧力Ｐ−及び流量Ｃｈが得られる
。

ここで、更に蛇口（８）が開放されて双方の蛇口から吐
出されると、抵抗曲線Ｆｉｌ＋は抵抗曲線−に図のステ
ップ−でｐｓ＜Ｐ−のため点弧角θ菖が−＄から例えば
第６図に）のように＃雪へ減じられ性能曲線−を得るこ
とになシ、交点Ａ・では、ｐｍ（Ｐｓであるため、更に
、点弧角θＨＦ１ｌｌｓから第６図（ハ）のようにθ、
に点弧角が減じられ、性能曲線−と抵抗曲線−との交点
Ａ１で動作し、吐出圧力は基準圧力Ｐ８に等しくなる。

即ち、蛇口鬼フ）のみを見た場合、抵抗曲線■において
圧力＃：ｔＰ−であるため、流量＃″ｊＱ鵞のままとな
り、１つの蛇口（７）からの吐出圧力並びに流量は他の
蛇口（８）の操作Ｋかかわらず、一定値を維持すること
になる。

ここで、双方の蛇口（７）（８）が大きく閉じられるか
又は、全閉されると、流量はＱ１以下となり、第８図の
ステップ（至）にお−て、流量信号りが取シ込まれ、ま
た、一方、第３図のステップ（２）で取り込まれた吐出
圧力信号Ｐ・に等しいか又は大をなるため、第３図のス
テップに）にて基準低圧力Ｐｓｘｘ　（Ｐと判断され、
ステップ（至）で点弧フラグが降され、モートル（３）
は停止状態になる。その後、蛇口１７＋　＋８）が全閉
状態を維持されていると、圧力Ｐは基準最低圧力ＰＭＸ
Ｍよシも低下せず、モートル（３）は停止状＠を維持す
るととくなる。

次に、蛇口（７）又は（８）が開かれると、吐出圧力Ｐ
が基準最低圧力ＰＭｘＭに向って低下し、ＰＭｘＭ′）
Ｐになると、第３図のステップ（６）において、ＰＭｘ
Ｍ〉Ｐと判定され、第３図のステップ−において、点弧
フラグが立てられ、給電が開始される・このようにして
、低流量でモートル（３）を停止でき、モートル（３）
の正味の運転時間を低減できる。

次に、第７図ないし第８図でモートル（３）に対する位
相制御角が大となシ、モートル（３１への通電時間が小
となった場合につ−て説明する。位相−制御角を制御す
ることによシ、モートル（３）のトルク−回転数特性は
第７図のようにＴ鳳〜Ｔ４に変化し、更にはＴ・に低下
する。ここで、モー上ル（３）の負荷曲線（ハ）にによ
シ運転回転数ｔｆＮｓ〜Ｎ４と変化し、トルクＴｅの場
合にはＮａとなり、この場合には最大トルクＴａｍａｘ
よシも図中左側において小となる。このような場合には
モートル（３１が失速するため、制御角設定手段−では
、位相制御角をトルクＴＳよシも大なる値θｍａｘ　Ｋ
設定してｈる。

ポンプ特性にて詳細を説明すると、トルクＴＩでは曲線
（７４，）ルクＴｌでは曲線σ四、トルクＴＳでは曲線
−、トルク’Ｉ’、では同、トルクＴ１では曲線（Ｆｌ
であり、制御角設定手段−でトルクが例えばＴ４に設定
された七すると、曲線ｎｔ−得ることになる。つまシ、
抵抗曲線が四〜（＠に変化した場合、ポンプ＋２１はＢ
、〜Ｂ４で運転され、失速する恐れがあるポンプ曲線ｆ
ｆｌでの運転が避けられる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、ポンプを駆動するモ
ートルを電圧位相制御する電圧位相制御手段、上記ポン
プの吐出側の圧力変化に応動した信号を発生する圧力検
出手段、この圧力検出手段から、上記ポンプ吐出側の圧
力に応動した信号を入力して、そのポンプ吐出圧力がほ
ぼ一定になるべく上記電圧位相制御手段を制御する定圧
制御手段、及び上記電圧位相制御角が大きくなった場合
、上記位相制御手段を予め定め、　　九角度に制限する
制御角制限手段を備えたので、他の蛇口の操作によって
使用中の蛇口の吐出圧力を一定に保つ仁とができるばか
りでなく、低流量域ではモートルへの通電が停止されて
モートルへの通電時間を減少でき、省エネルギー化とモ
ートルの寿命の向上を計ることができる効果があ泰、し
かも低流量域でのモートルの失速が防止され、信領性の
高い装置を得ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第ｘｒＩＡはこの発明の一実施例を示すブロック図、第
３図はその電気接続會示す回路図、第３図、第４図はそ
の動作を示す７０−チャート、第５図はその動作特性を
示す特性図、第６図はその波形図、第７図は低流量域で
の動作特性を示す特性図、第８図はその波形図、第９図
は従来装置の全体構成図、第１０図は第７図の装置の動
作特性を示す特性図である。 図中、（２］はポンプ、（３１はモートル、輌は圧力検
出手段、０４Ｆ１流量検出手段、Ｏｆ９は電圧位相制御
手段％傾は給電開始手段、＋１７１は定圧制御手段、ａ
ｌｌは給電停止手段、四は制御装置、鵜は制御角設定手
段、ｓｅ＃：を制御角制限手段である。 なお、各図中同一符号は同−又は相当部分を示す・

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ポンプを駆動するモートルを電圧位相制御する電圧位相
   制御手段、上記ポンプの吐出側の圧力変化に応動した信
   号を発生する圧力検出手段、この圧力検出手段から、上
   記ポンプ吐出側の圧力に応動した信号を入力して、その
   ポンプ吐出圧力がほぼ一定になるべく上記電圧位相制御
   手段を制御する定圧制御手段、及び上記電圧位相制御角
   が大きくなつた場合、上記位相制御角を予め定めた角度
   に制限する制御角制限手段を備えた電気ポンプ。