JPS6380084A - 給水ポンプ用制御装置 - 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） 本発明は、　ａ住宅用小型ポンプ及びビルディング、学
校、病院、工場、集合住宅等の給水設備に設置した各種
給水ポンプの制御装置に関する。

（従来の技術） 従来、給水設備においては、給水ポンプの吐出側と配管
設備の間に次の如く三種類のバルブを介設している。

先ず、第１番目には水撃防止弁と称する一種の逆止弁が
存在し、この水撃防止弁は、ポンプの停止時に配管設備
側からの逆流を防止する役目を果たしている。

第２番目には、給水停止弁と称する切換弁が存在し、こ
の給水停止弁は、ポンプの試運転等を行う場合に受水槽
等へ水流を方向転換する為の手動切換弁である。

第３番目としてはフロースイッチバルブと称する一種の
流量検知弁が存在し、このフロースイッチバルブは、配
管設備側の水圧、即ち水の使用量の有無を検知する役目
を果たしている。従来の給水設備においては、このフロ
ースイッチバルブにより水の使用量の有無を検知し、こ
の検知情報に基づいて給水ポンプの駆動モーターをＯＮ
・ＯＦＦすべく構成している。

換言すると、このフロースイッチバルブは、水を使用し
ている限りはその流量に拘わらずポンプの駆動モーター
を駆動する情報を出し、水の使用が全く無い場合にのみ
ポンプの駆動モーターを停止させる情報を提供する構造
となっている。

（発明が解決しようとする問題点〉 ところが、ビルディングや学校、病院、工場及び集合住
宅等の給水設備においては、屡々、微小量の水を使用し
ている状態が続くことがある。

具体的には、多数の住宅の内１〜２軒が水道を使用して
いる様な場合があり、この様な状態においては、ごく僅
かといえども水が流れており、前記した従来のフロース
イッチバルブは、微小量ではあっても水流を検知してい
る為、ポンプの駆動モーターを駆動する情報を提供して
いる。

従って、ポンプの出力水量と使用水量のバランスが崩れ
、過負荷による駆動モーターの過熱、損傷を引き起こす
原因となっている。

この問題点を解決する為の簡易な手段の一つとして、流
量測定装置を付設し、その測定値を駆動モーターへフィ
ードバックして駆動モーターを制御することが考えられ
るが、高価な流量測定装置を付設することはコスト面か
らの観点で実現することは極めて困難なものである。

（問題点を解決する為の手段） 本発明は、以上の如き問題点に対処したもので、管体１
内部にコイルスプリング６等により弁体３を適宜押圧力
で弁座２に付勢支持してなる水！２防止弁を配設した給
水装置において、水撃防止弁の弁体に磁化済の磁性体を
取着し、管体１内壁側に磁性体の磁気を検知する磁気セ
ンサー１０を配設し、当該磁気センサー１０と信号処理
ユニット１２とを電気的に接続し、磁気センサー１０に
より検知した磁気信号に基づき信号処理ユニット１２で
給水ポンプを制御すべく構成したこと、この磁気センサ
ー１０をスイッチ出力型乃至リニア出力型にしたことを
特徴とするものである。即ち、第１図及び第２図に示す
如く、水撃防止弁の弁体３の先端部に磁化済の磁性体、
具体的には永久磁石７を取着し、管体１内壁側の弁体の
下方位置にスイッチ出力型乃至リニア出力型の磁気セン
サー１０を配設し、弁体３の位置をこの磁気センサー１
◎で検知し得る様に構成し、磁気センサー１０が検知し
た磁気信号を信号処理ユニット１２に伝達し、当該信号
処理ユニット１２で給水ポンプの駆動モーターを制御す
るものである。

（実施例） 本発明の実施例を添付図面に従って以下に説明する。

１は水撃防止弁の管体部分であって、該管体１の内壁下
方部には弁座２を形成している。３は弁体であって、該
弁体３の上面には弁棒４が立設されており、該弁棒４は
支持環５により上下動自在に支持されている。Ｓはコイ
ルスプリングであって、弁棒４を囲繞した状態で弁体３
の上面と支持環５との間に介装されており、当該コイル
スプリング６によって、弁体３を下方へ付勢している。

７は永久磁石であって、弁体３の下面に支持部材８によ
って取着されている。３はワッシャであって、永久磁石
７と弁体３との間に介在させることにより永久磁石７の
位置を調整可能としている。１０は磁気センサーであっ
て、弁座２のやや下方に支持筒１１により支持されてい
る。当該磁気センサー１０の取着位置については、第１
図に示す如く、永久磁石７の側方乃至第２図に示す如く
永久磁石１の直下のいずれであっても差し支え無い。１
２は信号処理ユニット、１３は電源ユニットであり、夫
々磁気センサー１０と電気的に接続されている。

第４図に従ってこの信号処理ユニット１２について説明
すると、１４は波形成形回路、１Ｓは積分回路、１６は
電圧比較器、１７はトランジスタ、１８はリレーである
。

−（作　用） 而して、磁気センサー１０をスイッチ出力型とした場合
に於ける本装置の作動状況を説明するに、前記の如く給
水ポンプの出力水量と配管設備側の使用水量の変化によ
って、弁体３が上下動し、それに伴って永久磁石１も磁
気センサー１０に接近乃至離脱する。そして、永久磁石
７が磁気センサー１０の悪巧位置迄接近すると磁気セン
サー１０の出力電圧はＯＦＦからＯＮへ急激に変化する
。

この電気信号を波形成形回路１４で急峻な上昇下降で且
つ正確な０Ｎ−ＯＦＦ信号に波形成形する。

ここでいうＯＮ・ＯＦＦ信号の電圧はＯＦＦ状態ではお
よそ電源電圧、ＯＮ状態ではおよそ０．５Ｖ以下である
。

そして、波形成形回路１４からの出力信号は適宜時定数
に設定したコンデンサＣと抵抗Ｒ＋　とからなる積分回
路１５及び電圧比較器１Ｇ、トランジスタ１１を介して
リレー１８へ伝達するものであるが、この時、弁体３は
極めて微妙な振動をし乍ら磁気センサー１０の感応位置
に接近してくる為、磁気センサー１０の出力電圧も微妙
な振動電圧となる。この状態を第３図（ａ）〜（ｃ）を
参照して説明すると、永久磁石７が振動し乍ら下降し、
磁気センサー１０に接近するに従って、第３図（ａ）に
示す如く次第にＯＮ・ＯＦＦの比率、即ちデユーティ−
比がＯＮが短＜ＯＦＦの長い＠動に変化し、永久磁石７
が磁気センサー１０の感応範囲の内、最も感応し易い位
置に接近した時には積分出力は殆ど変化しなくなる。こ
れは、波形成形回路１４の出力インピーダンスを積分回
路１５における抵抗Ｒ１の大きさに比べてＯＮの時もＯ
ＦＦの時も充分に小さな値にしておくことにより、デユ
ティ−比が１７２の時は、積分回路１５の出力電圧は殆
ど下降せず略電源電圧に近い値で充電され、デユティ−
比が１７３〜１／１０と変化するに従って、積分回路１
５の出力電圧が下降する為である。

この積分回路１５からの出力電圧が、電圧比較器１８の
設定値（しきい値）になると、電圧比較器１Ｂからの出
力電圧がＯＮからＯＦＦへ変化し、その結果、抵抗Ｒ２
を通してトランジスタ１１のベース電流が流れ、リレー
１８を作動させてリレー接点を閉じ、給水ポンプの駆動
モーターに停止信号を出力するものである。

尚、積分回路１５の出力電圧が電圧比較器１６のしきい
値付近で変化すると、それに伴って電圧比較器１６の出
力電圧もＯＮ・ＯＦＦを繰り返し電圧のバタツキを引き
起こすことになるが、この点については、電圧比較器１
Ｂに適当なヒステリシス電圧を持たせることにより対処
し得る。又、積分回路１５ついて説明を加えると、抵抗
Ｒ１とコンデンサＣの時定数を波形成形回路１４からの
出力電圧の振動周期よりも充分に長く設定することによ
り、永久磁石７が磁気センサー１０の感応範囲の内、最
も感応し易い位置迄接近しない限り、駆動モーターを制
御するＯＦＦ信号を出力しないこととなり、永久磁石７
の位置、即ち弁体３と弁座２との開口度を正確且つ安定
的に検知する結果となる。

次に、磁気センサー１０をリニア出力型とした場合を説
明するに、先ず、その信号処理ユニット１２の構成を第
４図に従って説明すると、１５は積分回路、１９はバッ
ファ増巾器、１６は電圧比較器、２０は、しきい値設定
用ボリューム、１７はトランジスタ、１３はリレーであ
る。

而して、その作動状況について説明すると、給水ポンプ
の出力水量と配管設備側の使用水量の変化によって、弁
体３が上下動し、それに伴って永久磁石１も磁気センサ
ー１０に接近乃至離脱する。

この点については、スイッチ出力型の場合と同様である
。そして、永久磁石７が磁気センサー１０の中心位置に
最も近接した時には、磁気センサー１Ｑに加わる磁束密
度は最大となり、磁気センサー１０の出力電圧はＯＮと
なる。又、永久磁石７が磁気センサー１０から離脱する
に従って、磁気センサー１０の出力電圧は第６図に示す
様に変化し、磁束密度に対する電圧を出力する。即ち、
磁気センサー１０の出力電圧は、略弁体３の位置に比例
した値となる。この時、弁体３は極めて微妙な振動をし
乍ら磁気センサー１０に接近してくる為、磁気センサー
１０の出力電圧も第７図（ａ）に示す如く微妙な振動電
圧となる。斯様な振動電圧では、制御信号を得るには不
適当である為、第４図に示す抵抗Ｒ４とコンデンサＣと
からなる積分回路１５を高域カットフィルターとして使
用し、第７図（ｂ）に示す様な周期の長い安定した信号
に変換する。バッファ増巾器１９は、積分回路１５の動
作の正確化を図る為、高インピーダンス入力とし、電圧
比較器１６に適当な大きさの出力電圧となる様に電圧増
巾を行う、バッファ増巾器１９の出力電圧、即ち電圧比
較器１６の入力電圧がしきい値に達すると、電圧比較器
１Ｇからの出力電圧がＯＮからＯＦＦへ変化し、その結
果、抵抗Ｒ２を通してトランジスタ１７にベース電流が
流れ、リレー１８を作動させてリレー接点を閉じ、給水
ポンプの駆動モーターに停止信号を出力するものである
。

又、電圧比較器１６に付設した、しきい値設定用ボリュ
ーム２０を操作することにより出力電圧を所望の段階で
ＯＮからＯＦＦへ反転させることが可能となる。この時
、バッファ増巾器１９の出力電圧の大きさは、永久磁石
１の位置、即ち弁体３の位置に比例した大きさであるか
ら、駆動モーターを駆動し給水ポンプを運転し乍ら、し
きい値設定用ボリューム２０によって弁体３と弁座２と
の開口度を適宜選択して給水ポンプの運転を制御し得る
。

このリニア出力型の磁気センサーを用いた場合とスイッ
チ出力型磁気センサーを用いた場合とを比較すると、リ
ニア出力型の場合には次の様な特長を有する。即ち、ス
イッチ出力型磁気センサーでは永久磁石を取着した弁体
が予め設定したセンサーの位置迄接近した時にしか検知
信号を得ることができない。従って、給水設備に本装置
を組み付けた後には設定値の調整は不可能となるがリニ
ア出力型磁気センサーでは、しきい値設定用ボリューム
を操作することにより、弁体の位置がセンサーの感応範
囲内であればその検知位置を任意に調整することができ
る。

（発明の効果） 本発明は、管体１内部にコイルスプリングＢ等により弁
体３を適宜押圧力で弁座２に付勢支持してなる水撃防止
弁を配設した給水装置において、水撃防止弁の弁体に磁
化済の磁性体を取着し、管体１内壁側に磁性体の磁気を
検知する磁気センサー１０を配設し、当該磁気センサー
１ｏと信号処理ユニット１２とを電気的に接続し、磁気
センサー１０により検知した磁気信号に基づき信号処理
ユニット１２で給水ポンプを制御すべく構成したこと及
びこの磁気センサー１０をスイッチ出力型乃至リニア出
力型にしたことを特徴とするもので、従来の給水設備に
おけるフロースイッチバルブが不必要となり、システム
全体のコストダウンが可能となる。　又、高価な流量測
定装置を使用せず、従来の水撃防止弁の逆止弁としての
本来の機能を損なうことなく、磁石と磁気センサーとい
う廉価且つ簡易な検知手段を付設して弁体の位置を検知
し、当該検知信号に基づいて信号処理ユニットで給水ポ
ンプの駆動モーターを制御し得る。　その結果、微小量
の水を使用している状態においても、的確なコントロー
ルを成し得、駆動モーターの過熱、損傷を未然に防止し
、ひいては節電効果をも発揮する極めて優れた発明であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は縦断面図、第３図（ａ）〜（ｃ）は振
動電圧の変化を示す波形図、第４図はスイッチ出力型磁
気センサー用信号処理ユニットの回路図、第５図はリニ
ア出力型磁気センサー用の同図、第６図はリニア出力型
磁気センサーの出力電圧と永久磁石の磁束密度との相関
関係を示すグラフ、第７図（ａ）〜（ｂ）はリニア出力
型磁気センサーの出力電圧の変化を示すグラフである。 符　　　　号　　　　表 １　　管　　　体　　　　　　　２　　弁　　　座３　
　弁　　　体　　　　　　　４　　弁　　　棒５　支持
環　　　　　６　コイルスプリング１　永久磁石　　　
　　８　支持部材 ３　ワッシャ　　　　　１０　磁気センサー１１　支持
筒　　　　　１２　信号処理ユニット１３電源ユニツト
　　　１４　波形成形回路１５積分回路　　　　１６電
圧比較器 １１　トランジスタ　　　１８　リ　シー１９バツフア
増巾器 ２０　　Ｌきい値設定用ボリューム 特許出願人　中部プランニング株式会社第６図 第７図 一→ｔ −→ｔ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）管体１内部にコイルスプリング６等により適宜押
   圧力で弁体３を弁座２に付勢支持してなる水撃防止弁を
   配設した給水装置において、弁体３に磁化済の磁性体を
   取着し、管体１内壁側に磁性体の磁気を検知する磁気セ
   ンサー１０を配設し、当該磁気センサー１０と信号処理
   ユニット１２とを電気的に接続し、磁気センサー１０に
   より検知した磁気信号に基づき信号処理ユニット１２で
   給水ポンプを制御すべく構成したことを特徴とする給水
   ポンプ用制御装置。
2. （２）磁化済の磁性体を永久磁石７としたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の記載の給水ポンプ用制
   御装置。
3. （３）磁気センサー１０をスイッチ出力型としたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項及び第２項記載の給水
   ポンプ用制御装置。
4. （４）磁気センサー１０をリニア出力型としたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項及び第２項記載の給水ポ
   ンプ用制御装置。