JPS6166881A - 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（ζかかわらず、自動的に一
定の圧力にポンプ制御を行なうことのできる電気ポンプ
譬ζ関するものである。

〔従来の技術〕

従来この狸の装置として第１２図に示すものがあった。

図において、（１）は井戸内の水を揚水する吸込管、（
２）はモードル（３）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、（５）は圧力タンク（
４）内の圧力を検出する圧力スイッチ、（６）は圧出タ
ンク（４）内の水を蛇口（７）　（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いて、蛇口（７）を開
放して給水すると、圧力タンク（４）内の圧力が徐々（
こ低下し、圧力スイッチ（５）がオンする。このため、
モードル（３）が再始動されてポンプ（２）が駆動され
、圧力タンク（４）内に吸込管（１）を介して井戸内の
水が供給される。ここで、蛇口（７）を閉じると、圧力
タンク（４）内の圧力が上昇″し、圧力スイッチ（５）
の規定圧昏こ達すると、圧力スイッチ（５）がオフし、
モードル（３）が停止し、ポンプ（２）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、そ−）ｚｌｚ（３）は再始動
、停止を繰り返し、蛇口（７）から自動的（こ給水され
るものである。

この動作を第２図で詳細に説明すると、図において、（
９）はポンプ（２）の押上圧力と流量との関係を示す性
能曲線、ＱＯは蛇口（７）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、（ロ）は蛇口（７）　（８
）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
、抵抗曲線顛と圧力スイッチ（５）のオフ圧力値Ｐ４と
の交点Ａ４から抵抗曲線ａＯに沿って圧力が低下し、圧
力スイッチ（５）のオン圧力値Ｐ１との交点んまで流量
が減少する。つまり、流量はＱ４からＱｌへ減少する。

次に、モードル（３）が回転し、ポンプ（２）が駆動さ
れると、圧力は抵抗曲線αＱに沿って上昇し、再び圧力
スイッチ（５）のオフ圧力値Ｐ４ＩＣ達し、ポンプ（２
）は停止される。このように、抵抗曲線αＱのＡ１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ＱｌからＱ４のように一定周期で変化する
。

ところで、このように蛇口（７）を開放している状態で
、蛇口（８）を開放すると、抵抗曲線αＱは例えば抵抗
曲線（ロ））こ変化し、抵抗曲線（ロ）は性能曲線（９
）の点ＡＩ！で交じわる。この点Ａｌｌでの押上圧出Ｐ
、は圧力スイッチ（５）のオフ圧力（Ｋｉｓｓを下回っ
ているため、ポンプ（２）は交点ＡＡにて連筒的に運転
される。この場合、蛇口（７ンのみを見ると、流量は押
上圧力Ｐ３と抵抗曲線００の交点Ａ３での（！！Ｑ３と
なり、この状ｒでは定流ｔＱ３で送水されることになる
。ここで、蛇口（３）を再び大きく開口すると、抵抗面
Ｐ卸は例又は抵抗曲線（２）に変化し、性能曲線（９）
とは交点へ６で交わり、圧力値はＰ２となる。この状態
で、蛇口（７）のみを見ると、流量は押上圧力Ｐ２と抵
抗曲、１（１１の交点Ａｌでの直（ｈとなる。このよう
に、蛇口（７）での押上圧力はＰ、からＰ２、流量はＱ
３からＱｚと変化することＩこなる。

従来の電動ポンプは以上のように構成されているので、
蛇口の開度を変化させない場合でも、圧力スイッチ（５
）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（８）の操作（こ
よって操作しない蛇口（７）の圧力、流量も変化し、例
えば温水を送水していない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
モードルのインチングが頻繁におこなわれ、モードルの
焼損や圧力スイッチの故障が発生する恐れもあった。

また、この穏の他の従来装置として特開昭５０−１４１
７０２　　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ドル
の速度制御するものであり、この構成のものは、一般に
、常時モードルが回転されている。つまり、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、い
ずれか１つの蛇口が開放されることが多いため、モード
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〕

上記のような従来の電気ポンプでは、モードルに常に通
電されているから、近年の省エネルギ一時代に反するば
かりでなく、モータの寿命も低下し、更には、電気ポン
プは唯一の圧力値（ζ設定されるものであり、客先の設
置状況を確認して客先の要望圧力値にその都に調整され
ることになり、客先毎に仕様が異なる等製品の標準化が
困難となるばかりでなく、一旦設置した後には圧力値の
変更が極めて困難となる問題点を有していた。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、設定圧力値の変更が極めて容易となり、しかも、
設定場所でその圧力値の切換も実施でき、１種の製品が
多種の設定状態に対応できる電気ポンプを得ることを目
的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明にかかる電気ポンプは、複数の負荷に対して共
通のポンプを使用する電気ポンプにおいて、ポンプモー
タの圧力変化１ζ応動じ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モータの圧力に応動
した信号を入力して上記ｌンブモータへの給ｆＫ！が上
記ポンプモータの圧力がほぼ一定１こなるように変わる
べく制御する定圧制御する定圧制御手段、及びこの定圧
制御手段の一定制御圧力値を異なる２つ以上の予め与え
られた圧力値のうちの１つに設定する制御圧力設定手段
を備えたものである。

〔作用〕

この発明においては、定圧制御手段の一定圧力制御にお
ける設定圧力値が、制御圧力設定手段に予め記憶されて
いる異なる２つ以上の圧力値の中から迎択され、１つの
圧力値に定圧制御手段の制御圧力が設定される。

〔実施例〕

以下・第１図ないし第１０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、（至）は送水％ｆ（６
）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、α彎は送水管（６）の流
量を検出して所定流産以上で流量信号を出力する流量検
出手段、（至）はモードル（３）への給電量を制御する
給電制御手段、（ト）は圧力検出手段（２）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ａＳ
始信号を出力してモードル（３）への給電を開始するよ
う給電制御手段（至）を制御する給電開始手段、（ロ）
は上記圧力検出手段（２）から上記ポンプ（２）の出力
側の圧力変化（ζ応動じた信号を受は上記給電制御手段
（至）に圧力変動信号を供給して上記給電制御手段（ト
）からモードル（３）への給電量がポンプ（２）出力側
の圧力がほぼ一定となるように変わるべく上記給電制御
手段（至）を制御する定圧制御手段、（至）は流量検出
手段ａ４からの流量信号を入力して給電制御手段（２）
に給電停止信号を供給してモードル（３）を停止させる
給電停止手段、随は後述する複数の切換スイッチ等で構
成された制御圧力切換手段、旬は高圧力、低圧力の２段
階の圧力値を有し、上記制御圧力切換手段−にて指定さ
れた圧力値を上記２段階の圧力値から選択して１つの圧
力値を設定する制御圧力設定手段である。なお、給電開
始手段（２）、定圧制御手段（財）、給電停止手段（至
）、制御圧力設定手段旬は後述するマイクロコンピュー
タからなる制御装置を構成している。

第２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、　Ｑ！Ｉはストレンゲージのブリッジ回路か
らなり、送水管（６）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。勾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、（２）は増幅器（１）から出力信号
をデジタル信号に変換するめ変換器で、圧力検出器ｑＱ
と増幅器（２）とで圧力検出手段（至）を構成している
。（２）は送水管（６）に装着されて送水管（６）内の
流量が所定値以下になった時に開放するスイッチ、＠（
２）は電源電圧＋■を分圧する一対の抵抗で、スイッチ
（２）とで流量検出手段Ｑ４を構成している。に）は給
電開始手段α０と定圧制御手段的と給電停止手段（至）
と制御圧力設定手段旬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に）とメモリ妨と入力回
路（至）と出力回路（２）とを有している。（至）はモ
ードル（３）と直列接続された双方向性サイリスタ、（
至）はサイリスタ（至）に点弧信号を与えるホトカブラ
で、抵抗に）を介してサイリスタ匈のゲート（Ｂｏａ”
）に接続されている。（至）は制御装置（７）からの制
御信号の抵抗（至）を介して入力し、ホトカブラ（ロ）
を点弧制御するトランジスタ、（７）はホトカブラ（ロ
）に直列接続された電流制限用の抵抗で、サイリスタ曽
、ホトカブラ鐸、トランジスタ（至）、抵抗（２）（至
）とともに給電制御手段（至）を構成している。（至）
はモードル（３）を駆動するための電源、−は作業者の
手操作によりオン、オフされる切換スイッチ−と、電源
電圧十Ｖを分圧する抵抗＠−で構成された第１の切換手
段、關は同様に切換スイッチ−１抵抗ｅｔｏｅｔｃで構
成された第２の切換手段で第１の切換手段−と共に制御
圧力切換手段−を構成している。

次に動作について説明する。まず、送水管（６）の吐出
圧力は、圧力検出手段（２）の圧力検出器Ｑ嗜で電気信
号に変換され、増幅器曽、〜勺コンバータ（ハ）を介し
て入力回路（至）に入力される。ここで、入力回路（至
）に入力された圧力信号は第８図のステップ蜀にてＣＰ
Ｕ（至）を介してメモリ（２）に記憶される。

また一方、送水管（６）の流量は、流量検出手段０４の
流量スイッチ（２）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、流量スイッチ翰がオフとなり、入力回路
（至）にＬが出力され、所定流量を越えると流量スイッ
チ固がオンとなり、Ｈが入力される。

入力回路（至）に入力された流量信号は、第８因のステ
ップ（至）にてＣＰＵ　９６を介してメモリ鋤に記憶さ
れる。次に、第８図のステップ（至）においては、メモ
リ（財）に記憶されている流量信号がＣＰＵ（７）に取
り込まれてＨ又はＬかが判定される。Ｈであれば、所定
流ルを越えているため、ＣＰＵ（ホ）では、第８図ステ
ップ−のように点弧フラグが立てられる。

更に、＠３図ステップゆにおいてＣＰＵ　ｇＲにて点弧
角を（１）式によって算出し、更（ζ、その点弧角に対
応する点弧時間を（２）式によって算出する。

θＮ＝θｐ　＋　Ｋ　（Ｐ−Ｐｓ　）　（ｄｅｇ　）　
−−−（１）ここで、θＮ＝新しく算出された点弧角θ
Ｐ＝前回の点弧角 Ｐ＝今回メモリ（財）に取り込まれた圧力値ｐｓ　＝メ
モリに）に予め設定された基準圧力値 に；モータ（３）とポンプ（２）によって定まる定数 ところで、この（１）式においては、Ｐ＜Ｐｓであれば
、この差【ζ比例した値ＩＫ（Ｐ−ＰＢ）ｌが前回の点
弧角θＰから減じられ、また、Ｐ　＞　ｐｓであれば、
Ｋ　（Ｐ−Ｐｓ）がθＰに加えられ、Ｐ−ｐｓになると
、点弧角θＮは前回の点弧角θＰと等しくなり、この（
］）式によって基準圧力Ｐ８になるような点弧角θＮが
算出される。

次に、（２）式においては、（１）式にて算出された点
弧角θドに対応した点弧時間Ｔ、つまり、第６図（イ）
の［１７［圧が０の位置から点弧パルスを出力するまで
の時間Ｔが算出される。

ここで、Ｔ＝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 プ＝電源周波数 この（２）式から求められた値Ｔが第８図のステップゆ
にてメモリ妨に記憶される。

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（ロ）において、ス
テップ（ロ）での取り込み圧力値Ｐと基準最低圧力値Ｐ
ＭＩＮとが比較され、Ｐ（ＰＭｌ、であれば、第８図の
ステップ（イ）で同様にＣＰＵ（至）の点弧フラグが立
てられて、第８図のステップゆで点弧角θＮと点弧時間
Ｔが算出される。一方、第８図のステップ四においてＰ
＞ＰＭＩＮであれば、第８図のステップ彎にてＣＰＵ（
７）の点弧フラグが降される。次に、このような手順の
動作の途中におとて、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、上述のステップーーでの点弧フ
ラグの状態が判定され、点弧フラグがステップ−にて立
てられている場合には、ステップ−において割込スター
トからＴ　ｓｅｃ経過したか否かが判定され、Ｔ　ｓｅ
ｃ経過すれば、ステップ彎において、ＣＰＵ（至）がら
出力回路翰ζこ点弧信号が出力される。なお、このＴ　
ｓｅｅ　ハステップ（ロ）において算出された点弧時間
Ｔと同一のものである。ところで、出力回路（２）に出
力された点弧信号は、直ちに抵抗（ロ）を介して点弧ト
ランジスタ（至）を動作させ、フォトカブラ（ロ）を点
弧させる。従って、サイリスタ曽のゲート（８０ａ）に
点弧信号が与えられ、サイリスタ曽がＴ　ｓｅｃのタイ
ミングで導通される。なお、割込みルーチンは、Ｎ＠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（財）において、点弧フラグか降されて
いると判断された場合には、ステップーーは実行されな
いので、出力回路に）からはトランジスタ付へに点弧パ
ルスは出力されず、サイリスタ（至）はオフとなり、モ
ードル（３）は停止状態となる。

ところで、第８図、第４図のフローチャートで得られる
ポンプ（２）の動作特性を第５図ないし第６図で詳述す
ると、まず、第６図（ロ）において、点弧角θＮ＝００
、点弧時間Ｔ＝Ｏｓｅｃ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θ１に
制御されるため性能曲ｉ（至）、第６図に）ないしＧ的
の場合には、点弧角θＮが０７．θ３に制御されるため
に性能曲線■ないし−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ｉｌｌが得られたとす
ると、吐出圧力値Ｐ１が基準圧力値Ｐｓよりも大であれ
ば、第３図のステップ（６）において、点弧角θＮは増
され、第６図（ハ）で示すようにθ１と７７Ｉ′ｌ、性
能曲線に）と抵抗曲線−υとの交点Ａ、で動作しようと
するが、またこのＡ、の位１電では吐出圧力ｐ２〉ｐ５
であるため、更に第３図のステップ（６）において、点
弧角θＮは第６図に）を経て最終的に第６図（ホ）の０
３を得ることになり、吐出圧力Ｐ３及び流ｍＱｚ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Ｉｔ）は抵抗曲線−に変化し、そ
の結果、性能曲線輪とはＡ＋ｔで交わること（こなり、
吐出圧力はｐｓからＰｉに低下しようとするが、第８図
のステップ（ロ）でＰ６＜Ｐ５のため点弧角θＮがθ１
から例えば第６図に）のよう（こθ２へ減じられ性能曲
線−を持ることになり、交点Ａ・では、Ｐ４＜Ｐ３であ
るため、更憂こ、点弧角θＮはθ２から第６図（ハ）の
ようにθ、（こ点弧角が減じられ、性能曲線（噂と抵抗
曲線−との交点Ａアで動作し、吐出圧力は基準圧力Ｐｓ
に等しくなる。即ち、蛇口（７）のみを見た場合、抵抗
曲線旬において圧力はＰ、′Ｑあるため、流量はＱ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）の操作にかかわらず、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Ｑ＋以下となり、第８図の
ステップ（２）において、流量信号りが取り込まれ、ま
た、一方、第８図のステップ（ロ）で取り込まれた吐出
圧力信号はＰ、に等しいか又は大となるため、第８図の
ステップ四にて基準最低圧力ＰＭＩＮ　＜　Ｐと判断さ
れ、ステップ祷で点弧フラグが降ろされ。

モードル（３）は停止状態となる。その後、蛇口（７）
　（８）が全開状態を維持されていると、圧力Ｐは基準
最低圧力ＰＭＩＮよりも低下せず、モードル（３）は停
止状態を維持することになる。

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ＰＭ！ｘに向って低下し、ＰＭＩＮ＞　
Ｐになると、第８図のステップ−において、　ＰＭＩＮ
　＞　Ｐと判定され、第８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、低流量でモードル（３）を停止でき、モードル（３
）の正味の運転時間を低減できる。

次（こ、制御圧力切換手段−と制御圧力設定手段−との
制御動作について説明する。まず、定圧制御手段（財）
の定圧制御動作に際して、第１の切換手段−の切換スイ
ッチ−がオンされると、制御装置（２）の制御圧力切換
手段目では低圧力Ｐｓｌ　　に設定される。また、第２
の切換手段−の切換スイッチ−がオンされると、制御圧
力設定手段−では高圧力Ｐｓ！に設定される。この動作
を第７図のフローチャートで股間すると、ステップ四で
は、第１の切換手段−の切換スイッチ−と第２の切換手
段−の切換スイッチ藺のいずれかオンされているか判断
される。次（こ、切換スイッチ−がオンであれば、ステ
ップ四において、制御圧力設定手段β」では低圧力値Ｐ
ｓｉ　を基準圧力ｐｓとして設定し、また、切換スイッ
チ靭がオンであれば、ステップ（２）において、制御圧
力設定手段ゆでは高圧力値Ｐｓｉを基準圧力値Ｐｓとし
て設定すること（こなる。この圧力値Ｐａｌ　とＰｉ２
の関係を以下第８図ないし第１１図で説明すると、まず
、電気ポンプを第１０図のように井戸揚水用として用い
た場合には、蛇口（７）での圧力は、ポンプ（２）の押
上圧力Ｐ（こて定まることになり、その圧力値は第８図
のようにｐｓはＰＳｌ　　となる。ここで、この電気ポ
ンプと同一のものを第１１図のよう（こポンプアップ用
として用いた場合には、ポンプ（２）の押上圧力と流量
とからなるポンプ特性は第８図のポンプ特性よりも大と
なり、第９図で示されるポンプ特性を得る。これは、周
知のように吸上高さが押上圧力に寄与されたためであり
、このような場合、基準圧力Ｐ、を第８図と同様のＰｓ
ｌに設定したとすると、第９図のポンプ性能曲線であれ
ばポンプ容量が大きすぎることになり、ポンプ特性が有
効に利用されていないことになる。従って、第１１図の
ようなポンプアップ用では、制御圧力切換手段−を切換
えて切換スイッチ（資）をオンすること（こより、制御
圧力は制御圧力設定手段ｉｌｌによって第９図の如＜Ｐ
３２に設定され、ポンプ性能が有効に利用される。また
、この切換作業は、切換スイッチ１４−のオン、オフで
実行されるものであり、製品出荷時や、設置作業時にい
つでも切換できることｆこなる。

なお、上記説明では、圧力値が高圧力Ｐｓ２　と低圧力
Ｐｓ１に設定されるものについて述べたが、この設定圧
力値は多数設けても良く、また更匡、設定圧力値の切換
については、上記説明では切換スイッチ（財）−で切換
るものについて述べたが、例えば、予めポンプの押上圧
力と流量との関係からなるポンプ性能を確認して、制御
装置に）内で自動的に制御圧力Ｐ、を変更するようにし
ても同様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上のよう１ここの発明は、複数の負荷に対して共通の
ポンプを使用する電気ポンプにおいて、ポンプモータの
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モータの圧力に応動した信
号を入力して上記ポンプモータへの給電量が上記ポンプ
モータの圧力がほぼ一定になるように変わるべく制御す
る定圧制御手段、及びこの定圧制御手段の一定制御圧力
値を異なる２つ以上の予め与えられた圧力値のうちの１
つに設定する制御圧力設定手段を備えたもので、定圧制
御手段の定圧制御圧力値を容易１こ切換でき、しかも、
電気ポンプのポンプ性能を有効に利用して１種の製品を
多種の設置状態に流用でき、用途拡大も計ることが可能
となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２囚
はその電気接続を示す回路図、第３図、第４図はその動
作を示すフローチャート、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囚はこの発明の動作
の要部のフローチャート、第８図はその特性を示す特性
図、第９図は同様にその特性を示す特性図、第１０図は
その１つの設置状態を示す構成図、第１１図は同様に他
の設置状態を示す構成図、第１２図は従来装置の全体構
成図、第１８図はその動作を示す特性図である。図中、
（２）はポンプ、（３月よモードル、的は圧力検出手段
、Ｑ４は流量検出手段、（至）は給電制御手段、（２）
は給電開始手段、（ロ）は定圧制御手段、（至）は給電
停止手段、に）は制御装置、圓（至）は制御値切換手段
、−は制御決定手段である。 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. （１）複数の負荷に対して共通のポンプを使用する電気
   ポンプにおいて、ポンプ出力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
   ポンプ出力側の圧力に応動した信号を入力して上記ポン
   プモータへの給電量が上記ポンプ出力側の圧力がほぼ一
   定になるように変わるべく制御する定圧制御手段、及び
   この定圧制御手段の一定制御圧力値を、異なる２つ以上
   の予め与えられた圧力値のうちの１つに設定する制御圧
   力設定手段を備えた電気ポンプ。