JPS6170187A - 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】 ［発明の技術分野］ この発明は、例えば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御を行なうことのできる電気ポ
ンプに関するものである。

Ｅ従来の技術］ 従来この種の装置として第１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）　＃ｉ
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）は圧力
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）内の圧力が徐々に
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
定圧に達すると、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、モードル（３）は再始動、停止を繰
り返し、蛇口（７）から自動的に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、図忙おいて、（
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、（１０）　＃′ｉ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、（１１）　Ｖｉ
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（１０）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（１
０）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Ａ、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１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（１０）Ｋ１つて上昇し、再び圧力スイッチ（５）の
オフ圧力値Ｐ４に達し、ポンプ（２）　Ｖｉ停止される
。このようＫ、抵抗曲線（１０）のＡ１からＡ４の範囲
で変動する仁とＫなり、押上圧力はＰｌからＰ４、流量
はＱｌからＱ４のように一定同期で変化する。

ところで、このように蛇口（力を開放している状態で、
蛇口（８）を開放すると、抵抗曲線（Ｉｌｌ）は例えば
抵抗曲線（１１）　Ｋ変化し、抵抗曲線（１１）は性能
曲線（９）の点Ａ５で交じわる。この点Ａ５での押上圧
力Ｐ３は圧力スイッチ（５）のオフ圧力値Ｐａｔ下回っ
ているため、ポンプ（２）は交点Ａ５にて連続的に運転
される。

この場合、蛇口（７）のみを見ると、流−は押上圧力Ｐ
３と抵抗曲線（１（１）の交点Ａ３での値Ｑ３となり、
この状態では定流ｔｈ′ＩＱ３で送水されることになる
。ここで、蛇口（８）を再び大きく開口するり、抵抗曲
線（１１）　Ｖｉ例えば抵抗曲線（１２）に変化し、性
能曲線（９）とは交点Ａ６で交わり、圧力値ＶｉＰ２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と抵抗曲線（１０）の交点Ａ２での値Ｑ２と
なる。このように、蛇口（７）での押上圧力ＶｉＰｓか
らＰ２、流量はＱ３からＱ２と変化することになる。

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）の操作によ
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
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、この種の他の従来装置として特囲昭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１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
は常に通電されることになり、近年の省エネルギ時代に
反するばかりでなく、モータの寿命も低下する欠点を有
していた。

しかも、定圧制御動作は圧力検出手段の出力に頼ってい
るため、万一、圧力検出手段が故障した場合には異常な
制御動作が実行される欠点を有していた。

〔発明の概要〕

この発明は以上の欠点を解消するためになされたもので
、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ＫＥＸ動じたｇ！ｉ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例なる
ように変わるべく制御する定圧制御手段、及び上記圧力
検出手段からの出力を受け、その値が大気圧又は大気圧
よりも小さい所定値以下であれば上記圧力検出手段の故
障と判断して上記ポンプモータへの給電を停止する圧力
検出故障判定手段を備えることにより、信頼性が向上す
る電気ポンプを提供すると七を目的としている。

〔実施例〕

以下、第３図ないし＠ｌＯ図でこの発明の一実施例を説
明する。まず、第３図において、（１３）は送水管（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、（１４）は導水管（６）
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、（１５）はモードル（３）への給電量を制
御する給電制御手段、（１６）は圧力検出手段（１３）
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ドル（１２）への給電
を開始するよう給電制御手段（１５）を制御する給電開
始手段、（１７）は上記圧力検出器ｊ＋　（１３）から
上記ポンプ（２）の出力側の圧力変化ＫＥ切した信号を
受は上記給電制御手段（１５）　Ｋ圧力変動信号を供給
して上記給電制御手段（１５）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（１５）を制御する定
圧制御手段、（１８）は流量検出手段（１４）からの流
量信号を入力して給電制御手段（１５）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、
（６０）は圧力検出手段（１３）の出力がＰＭＩＮＫ相
当する第１の所定値（第１１図中０Ｖ）よりも小さい第
２の所定値（第１１図中０．５Ｖ）以下の時に圧力検出
手段（１３）の故障と判断する圧力検出故障判定手段、
（６１）は圧力検出故障判定手段（６０）の出力により
ランプ等で故障を表示すると共にモードル（３）への通
電を停止する圧力検出故障表示手段である。なお、圧力
検出手段（１３）　＃−ｔ、絶対圧計であり、大気圧に
てＩＶ、ポンプの圧力が出ている時にＶｉ２Ｖを出力し
ている。なお、給電開始手段（１６）、定圧制曲１手段
（１７）、給電停止手段（１８）、圧力検出故障判定手
段（６０）、圧力検出故障表示手段（６１）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４図は第３図の実施例の電気接続を示す回路図で、図
において、（１９）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。（２０）　＃−ｉその電気信号を増幅し、
アナログ信号を出力する増幅器、（２１）は増幅器（２
０）から出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換
器で、圧力検出器（１９）と増幅器（２０）とで圧力検
出手段（１３）を構成している。（２２）　＃′ｉ、送
水管（６）Ｋ装着されて送水管（６）内の流量が所定値
Ｑ１以下になった時に開放するスイッチ、（２３）（２
４）は電源電圧＋Ｖを分圧する一対の抵抗で、スイッチ
（２２）とで流量検出手段（１４）をｉ成している。（
２５）は給電開始手段（１６）と定圧制御手段（１７）
と給電停止手段（１８）と圧力検出故障判定手段（６ｏ
）、圧力検出故障表示手段（６１）とをｍ成するマイク
ロコンピュータからなる制御装置で、ＣＰＵ（２６）と
メモリ（２７）と入力回路（２８）と出力回路（２９）
とを有している。（３０）　Ｉ／′ｉモードル（３）と
直列接続された双方向性サイリスク、（３１）はサイリ
スタ（３０）に点弧信号を与えるホトカプラで、抵抗（
３２）を介してサイリスタ（３０）のゲー）　（３０ａ
）　Ｋ接続されている。（３３）Ｖｉ制御装置（２５）
からの制御信号を抵抗（３４）を介して入力し、ホトカ
プラ（３１）を点弧制御するトランジスタ、（３５）は
ホトカプラ（３１）に直列接続された電流制限用の抵抗
で、サイリスタ（３０）　、ホトカプラ（３１）、トラ
ンジスタ（３３）、抵抗（３２）　（３４）とともに給
電制御手段（１５）を構成している。（３６）はモード
ル（３）を駆動するための電源である。

次に動作例ついて説明する。まず、送水管（６）の吐出
圧力は、圧力検出手段（１３）の圧力検出器（１９）で
電気信号に変換され、増＠ａ器（２０）、Ａ／Ｄコンバ
ータ（２１）を介して入力回路（２８）に出力される。

ここで、入力量ｖＰＩ（２８）に入力された圧力信号は
第５図のステップ（３７）にてＣＰ　Ｕ　（２６）を介
してメモリ（２７）に記憶される。また一方、送水管（
６）の流量は、流量検出手段（１４）の流量スイッチ（
２２）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（２８）に入力される。つまり、所定流１ｔＱ＋
以下では、流量スイッチ（２２）がオフとなり、入力回
路（２８）ＫＬが出力され、所定流量Ｑ１を越えると流
量スイッチ（２２）がオンとなり、Ｈが入力される。入
力回路（２８）　Ｋ入力された流量信号は、第５図のス
テップ（３８）　ＫてＣＰ　Ｕ　（２６）を介してメモ
リ（２７）に記憶される。次に１第５図のステップ（３
９）においては、メモリ（２７）に記憶されている流量
信号がＣＰＵ（２６）に取り込まれてＨ又ＶｉＴ、かが
判定される。Ｈであれば、所定流量を越えているため、
ＣＰＵ（２６）では、第５図ステップ（４０）のように
点弧フラグが立てられる。更に、第５図ステップ（４１
）　においてｃ　Ｐ　Ｕ　（２６）にて点弧角を（１）
弐によって算出し、更に１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十Ｋ　（Ｐ−ＰＢ　）　（ｄｅｇ）　　　　
　　　・聞・（１）ここで、θＮ＝新しく算出された点
弧角θＰ＝前回の点弧角 Ｐ　＝今回メモリ（２７）Ｋ取シ込まれた圧力値Ｐ８＝
メモリ（２７）に予め設定された基準圧カーＫ　＝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くＰ８であれば、この差に
比例した値ＩＫ（Ｐ−Ｐ、）Ｉが前回の点弧角θＰから
減じられ、また、Ｐ＞Ｐ８であれば、Ｋ（ｐ−ｐ８）が
θｐＫ加えられ、ｐ＝ｐ８になると、点弧角θＮＶｉ前
回の点弧角θＰと等しくなり、この（１）弐忙よって基
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）弐〈て算出され要点
弧角θＮＫ対応した点弧時間Ｔ、つまり、第８図（イ）
の電源電圧がＯの位置がら点弧パルスを出力するまでの
時間Ｔが算出される。

θＮＩ Ｔ　ｉ前ヒｒ　（ａｓ　ｃ　）　　　　　　　　　””
”　（２）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 ｆ＝電源間波数 この（２）式から求められた値Ｔが第５図のステップ（
４１）にてメモリ（２７）　Ｋ記憶される。

一方、第５図のステップ（３９）で流量信号がＬと判断
された場合には、第５図のステップ（４２）において、
ステップ（３７）での取り込み圧力値Ｐ七基準最低圧力
値ＰＭＩＮとが比較され、Ｐ　＜　Ｐ　ＭＩＮであれば
、第５図のステップ（４０）で同様Ｋ　ＣＰ　Ｕ　（２
６）ノ点弧フラグが立てられて、第５図のステップ（４
１）で点弧角〜と点弧時間Ｔが算出される。一方、第５
図のステップ（４２）　においてＰ＞ＰＭＩＮであれば
、第５図のステップ（４３）にてＣＰ　Ｕ　（２６）の
点弧フラグが降される。次に１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６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（４４）において、上述のステップ（４ｏ）（４３
）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（４ｏ）にて立てられている場合には、ステップ（
４５）において割込スタートがらＴ８６゜経過したか否
かが判定され％　Ｔ　８６Ｑ経過すれば、ステップ（４
６）Ｋオイて、ＣＰ　Ｕ　（２６）から出力回路（２９
）に点弧信号が出力される。なお、このＴ　ｓｅａはス
テップ（４１）において算出された点弧時間でと同一の
ものである。ところで、出力回路（２９）に出力された
点弧信号は、直ちに抵抗（３４）を介して点弧トランジ
スタ（３３）を動作させ、フォトカプラ（３１）を点弧
させる。従って、サイリスク（３ｏ）のゲート（３０ａ
）　Ｋ点弧信号が与えられ、サイリスク（３ｏ）がＴａ
２Ｏのタイミングで＃Ｉ通される。なお、割込みルーチ
ンは、電源同波数の牛サイタル毎に同期して実行される
。

一方、ステップ（４４）において、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（４５）（４６
）　＃ｉ実行されないので、出力回路（２９）からはト
ランジスタ（３３）へに点弧パルスは出力されず、サイ
リスタ（３０）はオフとなり、モードル（３）は停止状
態となる。

ところで、第５図、第６図の７０−チャートで（１３〕 得られるポンプ（２）の動作特性を第７図ないし第８図
で詳述すると、まず、第８図（ロ）において、点弧角θ
Ｎ＝ｏ°、点弧時間Ｔ　＝　Ｏｓｅａの場合、性能曲線
（４７）を得るきすると、第８図ｒｔの場合には点弧角
ムはθ１に制御されるため性能面４１　（４８）、第８
図に）ないしくホ）の場合には、点弧角ムがθ２．θ３
に制御されるために性能曲線（４９）ないしく５０）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（５１）が得られたとすると、吐出圧力値Ｐ、
が基準圧力値Ｐ８よりも大であれば、第５図のステップ
（４１）において、点弧角θＮＶｉ増され、第８図（ハ
）で示すようにθｌとなり、性能曲線（４８）と抵抗曲
線（５１）との交点Ａ２で動作しようとするが、またこ
のＡｇの位置では吐出圧力Ｐ２　＞　Ｐ８であるため、
更に第５図のステップ（４１）において、点弧角θＮは
第８図に）を経て最終的に第８図（ホ）の０３を得るこ
とになり、吐出圧力Ｐ８及び流量Ｑ２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（５１）は抵抗曲線（５２）に変
化し、その結果、性能曲線（５０）とＦｉＡｓで交わる
ことＫなり、吐出圧力ＶｉＰ８からｐｓに低下しようと
するが、第５図のステップ（４１）でｐＨ＜ｐ８のため
点弧角θＮがθ３から例えば第８図に）のように０２へ
減じられ性能曲線（４９）を得ることＫなり、交点Ａ５
ではｐ４＜ｐ８であるため、更Ｋ、点弧角θＮはθ２か
ら第８図（ハ）のようにθ１に点弧角が減じられ、性能
曲線（４８）と抵抗曲線（５２）との交点Ａ７で動作し
、吐出圧力は基準圧力Ｐ８に等しくなる。即ち、蛇口（
７）のみを見た場合、抵抗曲線（５１）において圧力は
Ｐ８であるため、流量はＱ２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＃ｉＱ１以下となり、第５
図のステップ（３９）　において、流量信号りが取り込
まれ、また、一方、第５図のステップ（３７）で取り込
まれた吐出圧力信’ｊ）＃’ｉＰ８に等しいか又は大と
なるため、第５図のステップ（４２）　Ｋて基準最低圧
力ＰＭＩＮ　（Ｐと判断され、ステップ（４３）で点弧
フラグが降らされ、モードル（３）は停止状態となる。

その後、蛇口（７）　（８）が全閉状態を維持されてい
ると、圧力Ｐ＃′ｉ、基準最低圧力ｐｕｔＮよりも低下
せず、モードル（３）　Ｖｉ停止状態を維持することＫ
なる。

次に１蛇口（７）又は（８〕が開かれると、吐出圧力Ｐ
が基準最低圧力ＰＭＩＮＫ向ッテ低下し、ＰｓｘＮ＞Ｐ
Ｋなると、第５図のステップ（４２）においてｓ　ＰＭ
ｒＮ）Ｐと判定され、第５図のステップ（４０）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Ｋ、圧力検出故障判定手段（６ｔＪ）と圧力検出故障
表示手段（６１）の動作について、第９図のフローチャ
ートで説明する。まず、ステップ（６２）では、モード
ル（３）に通電中か否か判断される。次に、通電中であ
れば、ステップ（６３）において、圧力Ｐが所定値ｐｏ
よりも小さいか否か判断される。つまり、圧力検出手段
（１３）の出力は、第１０図のように大気圧でＩＶＫ設
定されている場合には、所定値Ｐ０は例えば０．５ｖで
あり、ＰくＰｏであれば、送水管（６）の圧力は大気圧
１ｖよりも小さくなることはあり得ないことから、圧力
検出手段（１３）　Ｖｉ異常状態となっていることにな
る。これにより、圧力検出故障判定手段（６０）により
故障判定が実行されたことＫなる。次に、ステップ（６
４）では圧力検出故障判定手段（６０）の出力によ抄、
圧力検出故障表示手段（６１）が動作してランプ等が点
灯され、故障状態が表示される。

なお、ポンプ（２）が正常に運転されている場合には、
圧力検出手段（１３）は例えば第１０図のように２Ｖを
出力しており、空運転表示や圧力検出故障表示は実施さ
れることはない。次に、ステップ（６５）では、圧力検
出故障表示手段（６１）が点灯されると給電制御手段（
１５）にはモードル（３）を停止すべく信号が出力され
、モードル（３）が停止することになる。

〔発明の効果〕

以上のようＫ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
を入力して上記ボンブ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跋わるべく制御する
定圧制御手段、及び上記圧力検出手段からの出力を受け
、その値が大気圧又は大気圧よりも小さい所定値以下で
あれば上記圧力検出手段の故障と判断して上記ポンプモ
ータへの給電を停止する圧力検出故障判定手段を備えた
ので、圧力検出手段の故障を素速く検出でき、定圧制御
動作の異常動作を防止でき、信頼性が著しく向上する定
圧制御を得ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の全体構成図、第２図は第１図の装置
の動作特性を示す特性図、第３図はこの発明の一実施例
を示すブロック図、第４図はその電気接続を示す回路図
、第５図、第６図はその動作を示すフローチャート、第
７図はその動作特性を示す特性図、第８図はその波形図
、第９図はこの発明の要部の動作を示す７０−チャート
、第１０図は第３図の圧力検出手段の出力を示す図であ
る。 図中、（２）はポンプ、（３）　Ｖｉ、モードル、（１
３）は圧力検出手段、（１４）　、　（６０）＃ｉ流量
検出手段、（１５）は給電制御手段、（１６）　Ｖｉ給
電開始手段、（１７）　Ｖｉ定圧制御手段、（１８）　
ｉｌｔ給電停止手段、（２５）は制御装置、（６０）Ｆ
ｉ圧力検出故障判定手段、（６１）は圧力検出故障表示
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. 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、及び上記圧
   力検出手段からの出力を受け、その値が大気圧又は大気
   圧よりも小さい所定値以下であれば上記圧力検出手段の
   故障と判断して上記ポンプモータへの給電を停止する圧
   力検出故障判定手段を備えた電気ポンプ。