WO2018128004A1 - ポンプ装置及びポンプ装置の制御方法 - Google Patents

ポンプ装置及びポンプ装置の制御方法 Download PDF

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WO2018128004A1
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WO
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unit
motor
index
pump
pump device
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PCT/JP2017/038457
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English (en)
French (fr)
Inventor
陽一 富永
Original Assignee
日本電産テクノモータ株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/06—Control using electricity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D15/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems

Definitions

  • the present invention relates to a pump device and a control method of the pump device.
  • the pump operation confirmation device disclosed in Patent Document 1 performs pump operation confirmation and pump performance deterioration determination from the discharge amount detected by a flow meter.
  • the main factors that reduce the discharge rate are thought to be performance deterioration of the pump itself and piping clogging.
  • the repair method differs depending on the type of abnormality, so it is not sufficient to simply detect the abnormalities, and it is necessary to determine the type of the abnormalities.
  • the present invention provides a pump apparatus and a pump apparatus control method that can determine not only the presence or absence of abnormality but also the type of abnormality.
  • the exemplary pump device of the present invention includes a pump unit having a motor and a control device.
  • the control device includes a drive circuit unit that energizes the motor, a control unit that controls the drive circuit unit, and an abnormality detection unit.
  • At least one of the pump unit and the control device includes a detection unit that detects a physical quantity related to the load of the motor.
  • the abnormality detector includes a storage unit that stores information related to the motor load at normal time, information related to the motor load based on the physical quantity detected by the detection unit, and information stored in the storage unit. And a determination unit for determining presence / absence and type of abnormality based on the comparison result of the comparison unit.
  • An exemplary control method of the present invention is a control method for a pump device having a pump unit having a motor and a drive circuit unit for energizing the motor, and information regarding the load on the motor in a normal state
  • the second step of detecting the physical quantity relating to the motor load, the information relating to the motor load based on the detected physical quantity, and the stored information relating to the motor load are compared.
  • a pump device and a pump device control method capable of discriminating not only the presence / absence of abnormality but also the type of abnormality.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a pump device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of a pump unit and its surroundings included in the pump device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between motor current and motor rotation speed.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between motor current and motor power consumption.
  • FIG. 5 is a block diagram for explaining a second modification of the pump device according to the exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between motor current and solar power.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a pump device 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the power supply unit 10 supplies power to the pump device 1.
  • the pump device 1 includes a pump unit 20 and a control device 30.
  • the power supply unit 10 generates power using natural energy. Since the power supply part 10 supplies electric power to the pump apparatus 1, the pump apparatus 1 of this embodiment can be used also in the area where the power infrastructure is not prepared.
  • the power supply unit 10 may be, for example, any one of a solar power generation device, a wind power generation device, a wave power generation device, and a geothermal power generation device.
  • the wave power generation device is a device that generates power using wave energy such as seawater.
  • the power supply unit 10 may include a plurality of types of power generation devices that use natural energy.
  • the power supply unit 10 is a solar power generation device.
  • the pump unit 20 has a motor 21.
  • the motor 21 is a brushless motor.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the configuration of the pump unit 20 included in the pump device 1 according to the embodiment of the present invention and the periphery thereof. As shown in FIG. 2, the pump unit 20 has an impeller unit 22 connected to a motor 21. The impeller portion 22 has blades (not shown) that rotate when the motor 21 is driven.
  • the pump device 1 has a running water cable 40 connected to the impeller unit 22 and a water storage tank 41.
  • the pump unit 20 is immersed in, for example, an underground water source.
  • the pump device 1 sucks up water by rotation of blades of the impeller portion 22.
  • the sucked-up water is pumped to the ground through the running water cable 40.
  • the pumped water is stored in the water storage tank 41.
  • the control device 30 is connected to the pump unit 20 with an electric cable and arranged on the ground.
  • the control device 30 is driven by a command from an input device (not shown).
  • the input device may be provided in a housing that accommodates the control device 30 or may be a remote controller.
  • the input device may include a power switch that switches the control device 30 on and off, for example.
  • the input device may have a plurality of input keys for operating the control device 30.
  • the input key may be a button or a touch panel, for example.
  • the control device 30 includes a drive circuit unit 31, a control unit 32, a detection unit 33, an abnormality detection unit 34, a notification unit 35, and a protection unit 36.
  • the drive circuit unit 31, the control unit 32, the detection unit 33, the abnormality detection unit 34, the notification unit 35, and the protection unit 36 are accommodated in one control box.
  • the notification unit 35 is a display device.
  • the notification unit 35 is a liquid crystal display device
  • the display screen is installed at a position visible from the outside of the control box.
  • the notification unit 35 is an LED display device, light emission of an LED (Light Emitting Diode) The part is installed at a position that can be seen from the outside of the control box.
  • the drive circuit unit 31 converts the power supplied from the power supply unit 10 and supplies three-phase AC power to the pump unit 20.
  • the drive circuit unit 31 is a PWM (Pulse Width Modulation) control type inverter.
  • the control unit 32 outputs a control signal for controlling the drive circuit unit 31.
  • the control unit 32 controls the drive circuit unit 31 with a PWM signal.
  • the control unit 32 detects the rotational speed of the motor 21 and controls the drive circuit unit 31 so that the rotational speed of the motor 21 is maximized.
  • the control unit 32 detects the rotation speed of the motor 21 using the motor current signal detected from the detection unit 33.
  • the control unit 32, the abnormality detection unit 34, and the protection unit 36 are a single microcomputer having a CPU (Central Processing Unit) and a memory.
  • the memory includes a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory).
  • the ROM stores programs and data necessary for controlling the driving of the motor 21.
  • control unit 32, the abnormality detection unit 34, and the protection unit 36 may be configured by a microcomputer and hardware that does not use software, or may be configured only by hardware that does not use software.
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • the detection unit 33 detects a physical quantity related to the load of the motor 21 and outputs a detection signal related to the detection result.
  • the physical quantity is an amount that can be expressed as a multiple of a defined physical unit, such as a current value or a voltage value.
  • the detection unit 33 detects a motor current that is a value obtained by adding a drive current energized to the motor 21 as the physical quantity and a back electromotive current generated when the motor 21 rotates. A motor current signal that is a detection signal is output.
  • the detection unit 33 is a current measurement circuit configured using a shunt resistor.
  • the shunt resistor used in the detection unit 33 is installed on the ground connected from the drive circuit unit 31 to the power supply unit 10.
  • the detection unit 33 may be a current sensor instead of the shunt resistor.
  • the abnormality detection unit 34 detects an abnormality of the pump device 1 using the detection signal output from the detection unit 33. Details of the abnormality detection unit 34 will be described later.
  • the notification unit 35 When the determination unit 34c included in the abnormality detection unit 34 determines that there is an abnormality, the notification unit 35 notifies the type of abnormality determined by the determination unit 34c. Thereby, the user of the pump device 1 can recognize the occurrence of the abnormality and the type of the abnormality in the pump device 1 when the abnormality occurs in the pump device 1, and an appropriate repair method according to the type of the abnormality. You can choose.
  • the notification unit 35 is a liquid crystal display device
  • the notification unit 35 notifies the abnormality by displaying an error message indicating the occurrence of the abnormality and the type of abnormality on the display screen.
  • the notification unit 35 is an LED display device.
  • the notification unit 35 notifies the occurrence of abnormality and the type of abnormality by lighting or blinking with a lighting pattern or blinking pattern according to the type of abnormality.
  • the protection unit 36 outputs a stop command for stopping the driving of the motor 21 to the control unit 32 when the determination unit 34c included in the abnormality detection unit 34 determines that there is an abnormality.
  • the control unit 32 controls the drive circuit unit 31 according to the stop command to stop the driving of the motor 21. Since the drive of the motor 21 is stopped when an abnormality occurs, it is possible to prevent the device from operating in an abnormal state.
  • the abnormality detection unit 34 includes a storage unit 34a, a comparison unit 34b, and a determination unit 34c.
  • the storage unit 34a stores information related to the load on the motor 21 at the normal time.
  • the storage unit 34a stores, for example, information related to the relationship between two types of physical quantities at the normal time as information related to the load on the motor 21 at the normal time.
  • the information related to the relationship between the two types of physical quantities stored by the storage unit 34a may be, for example, data of a function formula indicating the relationship between the two types of physical quantities, or a function formula indicating the relationship between the two types of physical quantities. May be a data table indicating the relationship between two types of physical quantities.
  • the storage unit 34a stores information related to the relationship between the motor current and the motor rotation speed at the normal time.
  • the comparison unit 34b compares the information on the load of the motor 21 based on the physical quantity detected by the detection unit 33 with the information stored in the storage unit 34a. For example, the comparison unit 34b obtains information on the relationship between the two types of physical quantities based on the detection signal output from the detection unit 33 and information on the relationship between the two types of physical quantities based on the information stored in the storage unit 34a. Compare.
  • the comparison unit 34b generates information on the relationship between the two types of physical quantities based on the detection signal output from the detection unit 33 in accordance with the data format of the information on the relationship between the two types of physical quantities stored in the storage unit 34a. To do. For example, when the information regarding the relationship between the two types of physical quantities stored by the storage unit 34 a is data of a functional expression indicating the relationship between the two types of physical quantities, the comparison unit 34 b is output from the detection unit 33. Data of a functional expression indicating a relationship between two types of physical quantities based on the detection signal is generated.
  • the comparison unit 34b is configured such that the motor current and the motor rotation speed are based on the information related to the relationship between the motor current and the motor rotation speed based on the detection signal output from the detection section 33 and the information stored in the storage section 34a. Compare information about the relationship between them.
  • the comparison unit 34b calculates the motor rotation speed based on the motor current waveform detected by the detection unit 33.
  • the control unit 32 since it is necessary to detect the motor rotational speed in order to control the rotational speed of the motor 21, the control unit 32 must also calculate the motor rotational speed based on the motor current waveform detected by the detection unit 33. Don't be.
  • the function of calculating the motor rotation speed based on the motor current waveform detected by the detection unit 33 is preferably shared by the comparison unit 34 b and the control unit 32.
  • the discriminating unit 34c discriminates the presence and type of abnormality based on the comparison result of the comparing unit 34b.
  • the comparison result of the comparison unit 34b is a comparison between the information regarding the load of the motor 21 based on the physical quantity detected by the detection unit 33 and the information regarding the load of the motor 21 at the normal time stored in the storage unit 34a. It is a result.
  • the load on the motor 21 is different between normal and abnormal. Further, the load on the motor 21 varies depending on the type of abnormality. Accordingly, the determination unit 34c can determine not only the presence / absence of an abnormality but also the type of abnormality by making a determination based on the comparison result of the comparison unit 34b.
  • the discriminating unit 34c is, for example, a first index indicating a relationship between two types of physical quantities based on a detection signal output from the detection unit 33 and a relationship between two types of physical quantities based on information stored in the storage unit 34a. Is determined to be normal when the difference from the second index indicating is within a predetermined range, and is determined to be abnormal when the difference is outside the predetermined range. Since the normality is determined when the difference between the first index and the second index is within a predetermined range, it is possible to prevent the abnormality detection unit 34 from erroneously detecting an abnormality due to noise or the like.
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between motor current and motor speed.
  • the characteristic line L1 is a characteristic line showing the relationship between the motor current and the motor speed at normal times.
  • the characteristic line L2 is a characteristic line showing the relationship between the motor current and the motor rotational speed when the clogging of the running water cable 40 due to foreign matter occurs.
  • the characteristic line L3 is a characteristic line showing the relationship between the motor current and the motor speed when the impeller portion 22 is abnormal.
  • the abnormality of the impeller portion 22 is, for example, wear of the impeller portion 22 or the like.
  • the first current value (I1 in FIG. 3) is a minimum motor current value required for the pump device 1 to pump water and discharge water from the outlet of the running water cable 40 under normal conditions. Further, when the motor current is larger than the first current value (I1 in FIG. 3) and less than or equal to the second current value (I2 in FIG. 3), the characteristic lines L2 and L3 have substantially the same characteristics.
  • the second current value (I2 in FIG. 3) is the minimum motor current required for the pump device 1 to pump water and discharge water from the outlet of the running water cable 40 when there is an abnormality in the impeller 22. Value.
  • the motor speed does not increase so much even if the motor current is increased.
  • the load on the impeller 22 is greater than in the normal state, so the minimum motor current value required to discharge water from the outlet of the running water cable 40 is It becomes larger than normal.
  • the characteristic line L2 since the flowing water cable 40 is clogged and water is not discharged from the discharge port of the flowing water cable 40, the change amount of the motor rotation speed with respect to the change amount of the motor current becomes substantially constant.
  • the determination unit 34c can determine the presence / absence and type of abnormality based on the motor rotation speed when the motor current is a predetermined value larger than the second current value (I2 in FIG. 3), for example.
  • each of the first index and the second index is a motor rotation speed when the motor current is a predetermined value larger than the second current value (I2 in FIG. 3).
  • the configuration of the detection unit 33 is different between the first modification and the embodiment described above.
  • the detection unit 33 detects a motor current supplied to the motor 21 and a motor voltage applied to the motor 21, and outputs a motor current signal and a motor voltage signal that are the detection signals.
  • the detection unit 33 includes a current measurement circuit configured using a shunt resistor and a voltage measurement circuit configured using a voltage dividing resistor.
  • the storage unit 34a stores information related to the relationship between the motor current and the motor power consumption during normal operation.
  • the comparison unit 34b includes the motor current and the motor consumption based on the information on the relationship between the motor current and the motor power consumption based on the detection signal output from the detection unit 33 and the information stored in the storage unit 34a. Compare with information about the relationship between power.
  • the comparison unit 34b calculates the power consumption of the motor 21 based on the motor current signal and the motor voltage signal output from the detection unit 33. Since the power consumption of the motor 21 substantially matches the output power of the drive circuit unit 31, the comparison unit 34b calculates the output power of the drive circuit unit 31 based on the motor current signal and the motor voltage signal output from the detection unit 33.
  • the output power of the drive circuit unit 31 is regarded as the power consumption of the motor 21.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between motor current and motor power consumption.
  • a characteristic line L11 is a characteristic line showing a relationship between the motor current and the motor power consumption in a normal state.
  • the characteristic line L12 is a characteristic line showing the relationship between the motor current and the motor power consumption when the clogging of the running water cable 40 due to foreign matter occurs.
  • a characteristic line L13 is a characteristic line showing a relationship between the motor current and the motor power consumption when the impeller portion 22 is abnormal.
  • the impeller portion 22 has an abnormality
  • the blades of the impeller portion 22 have an irregular shape, so the load on the motor 21 increases. Therefore, when there is an abnormality in the impeller unit 22, the motor voltage applied to the motor 21 to which a certain motor current (for example, I3 in FIG. 4) is energized becomes larger than that in the normal state. As a result, when there is an abnormality in the impeller unit 22, the power consumption of the motor 21 to which a certain motor current (for example, I3 in FIG. 4) is energized is greater than in the normal state.
  • each of the first index and the second index is a change amount of the motor power consumption with respect to the change amount of the motor current.
  • the determination unit 34c determines that the impeller unit 22 is abnormal.
  • the determination unit 34c determines that the running water cable 40 is clogged. To do.
  • FIG. 5 is a block diagram for explaining a second modification of the pump device 1 according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the detection unit 37 is installed inside the control device 30.
  • the detection unit 37 detects a DC voltage (solar voltage) supplied from the power supply unit 10 that is a solar power generation device to the pump device 1 and a DC current (solar current) supplied from the power supply unit 10 to the pump device 1. To do.
  • the storage unit 34a stores information related to the relationship between the motor current and solar power during normal operation.
  • Solar power is DC power (product of solar voltage and solar current) supplied from the power supply unit 10 to the pump device 1.
  • the comparison unit 34b is configured to provide motor current solar power based on information related to the relationship between the motor current and solar power based on the detection signals output from the detection units 33 and 37 and information stored in the storage unit 34a. Compare with information about the relationship between power.
  • the comparison unit 34b calculates solar power based on the solar current signal and the solar voltage signal output from the detection unit 37.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between motor current and solar power.
  • the characteristic line L21 is a characteristic line indicating the relationship between the motor current and solar power in the normal state.
  • the characteristic line L22 is a characteristic line showing the relationship between the motor current and the solar power when the clogging of the running water cable 40 due to foreign matter occurs.
  • a characteristic line L23 is a characteristic line showing a relationship between the motor current and the solar power when the impeller portion 22 is abnormal.
  • the determination unit 34c can determine the presence and type of abnormality based on solar power when the motor current is a predetermined value larger than the second current value (I2 in FIG. 6), for example.
  • each of the first index and the second index is solar power when the motor current is a predetermined value larger than the second current value (I2 in FIG. 6).
  • the configurations of the above-described embodiments and modifications are merely examples of the present invention.
  • the configuration of the embodiment and the modification may be changed as appropriate without departing from the technical idea of the present invention.
  • the configuration shown in FIG. 1 may be modified so that the detection unit 33 is installed inside the drive circuit unit 31, or the configuration shown in FIG. 1 may be modified and the detection unit 33 is installed inside the pump unit 20. You may make it the structure installed.
  • the configuration shown in FIG. 5 may be modified so that the detection unit 33 is installed inside the drive circuit unit 31.
  • the detection unit 33 may be installed inside the motor 21.
  • a plurality of embodiments and modifications may be implemented in combination within a possible range.
  • the present invention can be used for a pump device having a pump unit having a motor and a control method for a pump device having a pump unit having a motor.

Abstract

ポンプ装置は、モータを有するポンプ部と、制御装置と、を有する。前記制御装置は、前記モータに対して通電を行う駆動回路部と、前記駆動回路部を制御する制御部と、異常検出部と、を有する。前記ポンプ部及び前記制御装置の少なくともいずれか一方は、前記モータの負荷に関する物理量を検出する検出部を有する。前記異常検出部は、正常時における前記モータの負荷に関する情報を記憶する記憶部と、前記検出部によって検出された物理量に基づく前記モータの負荷に関する情報と、前記記憶部に記憶されている情報とを比較する比較部と、前記比較部の比較結果に基づいて異常の有無及び種類を判別する判別部と、を有する。

Description

ポンプ装置及びポンプ装置の制御方法
　本発明は、ポンプ装置及びポンプ装置の制御方法に関する。
　特許文献１で開示されるポンプ動作確認装置は、流量計で検出される吐出量からポンプの動作確認及びポンプの性能劣化判定を行う。
特開２０００－３２９０９３号公報
　しかし、吐出量が減少する主な要因としては、ポンプ自体の性能劣化と配管詰まりとが考えられる。上記のように複数種類の異常がある場合、異常の種類に応じて修理の方法が異なるため、単に異常を検出するだけでは不十分であり、異常の種類を判別する必要がある。
　以上の点に鑑みて、本発明は、異常の有無だけでなく異常の種類も判別することができるポンプ装置及びポンプ装置の制御方法を提供する。
　本発明の例示的なポンプ装置は、ポンプ装置は、モータを有するポンプ部と、制御装置と、を有する。前記制御装置は、前記モータに対して通電を行う駆動回路部と、前記駆動回路部を制御する制御部と、異常検出部と、を有する。前記ポンプ部及び前記制御装置の少なくともいずれか一方は、前記モータの負荷に関する物理量を検出する検出部を有する。前記異常検出部は、正常時における前記モータの負荷に関する情報を記憶する記憶部と、前記検出部によって検出された物理量に基づく前記モータの負荷に関する情報と、前記記憶部に記憶されている情報とを比較する比較部と、前記比較部の比較結果に基づいて異常の有無及び種類を判別する判別部と、を有する。
　本発明の例示的な制御方法は、モータを有するポンプ部と、前記モータに対して通電を行う駆動回路部と、を有するポンプ装置の制御方法であって、正常時における前記モータの負荷に関する情報を記憶する第１ステップと、前記モータの負荷に関する物理量を検出する第２ステップと、検出された物理量に基づく前記モータの負荷に関する情報と、記憶されている前記モータの負荷に関する情報とを比較する第３ステップと、比較結果に基づいて異常の有無及び種類を判別する第４ステップと、を有する。
　例示的な本発明によれば、異常の有無だけでなく異常の種類も判別することができるポンプ装置及びポンプ装置の制御方法を提供することができる。
図１は、本発明の実施形態に係るポンプ装置の構成を示すブロック図である。 図２は、本発明の実施形態に係るポンプ装置が有するポンプ部及びその周辺の構成を示す模式図である。 図３は、モータ電流とモータ回転数との関係を示すグラフである。 図４は、モータ電流とモータ消費電力との関係を示すグラフである。 図５は、本発明の例示的な実施形態に係るポンプ装置の第２変形例を説明するためのブロック図である。 図６は、モータ電流とソーラー電力との関係を示すグラフである。
　以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
＜１．駆動装置の概略＞
　まず、本発明の例示的な実施形態に係るポンプ装置の概略構成について説明する。図１は、本発明の実施形態に係るポンプ装置１の構成を示すブロック図である。電源部１０はポンプ装置１に電力を供給する。ポンプ装置１は、ポンプ部２０と、制御装置３０とを有する。
　本実施形態では、電源部１０は、自然エネルギーを利用して発電する。電源部１０がポンプ装置１に電力を供給するので、本実施形態のポンプ装置１は、電力インフラが整っていない地域でも利用することができる。
　電源部１０は、例えば、太陽光発電装置、風力発電装置、波力発電装置、及び地熱発電装置のうちのいずれかであってよい。なお、波力発電装置は、海水等の波のエネルギーを利用して発電する装置である。
　電源部１０は、自然エネルギーを利用する発電装置を複数種類含んでもよい。本実施形態では、電源部１０は太陽光発電装置である。
　ポンプ部２０はモータ２１を有する。本実施形態では、モータ２１はブラシレスモータである。図２は、本発明の実施形態に係るポンプ装置１が有するポンプ部２０及びその周辺の構成を示す模式図である。図２に示すように、ポンプ部２０は、モータ２１に接続されるインペラ部２２を有する。インペラ部２２は、モータ２１の駆動によって回転する羽根（不図示）を有する。
　ポンプ装置１は、インペラ部２２に接続される流水ケーブル４０と、貯水槽４１とを有する。ポンプ部２０は、例えば地中の水源に浸される。ポンプ装置１は、インペラ部２２が有する羽根の回転によって水を吸い上げる。吸い上げられた水は、流水ケーブル４０を通って地上に汲み上げられる。汲み上げられた水は、貯水槽４１に貯められる。
　制御装置３０は、ポンプ部２０と電気ケーブルで接続され、地上に配置される。制御装置３０は、入力装置（不図示）からの指令によって駆動する。入力装置は、例えば、制御装置３０を収容する筐体に設けられてもよいし、リモートコントローラであってもよい。入力装置は、例えば、制御装置３０のオンとオフとを切り替える電源スイッチを有してよい。また、入力装置は、制御装置３０を操作する複数の入力キーを有してよい。入力キーは、例えばボタン或いはタッチパネル等であってよい。
＜２．制御装置の詳細＞
　制御装置３０は、駆動回路部３１と、制御部３２と、検出部３３と、異常検出部３４と、報知部３５と、保護部３６と、を有する。本実施形態では、駆動回路部３１、制御部３２、検出部３３、異常検出部３４、報知部３５、及び保護部３６は１つの制御ボックスの中に収容される。本実施形態では、報知部３５は表示装置である。例えば報知部３５が液晶表示装置である場合には表示画面が制御ボックスの外部から視認可能な位置に設置され、例えば報知部３５がＬＥＤ表示装置である場合にはＬＥＤ（Light Emitting Diode）の発光部が制御ボックスの外部から視認可能な位置に設置される。
　駆動回路部３１は、電源部１０から供給される電力を変換してポンプ部２０に三相交流電力を供給する。本実施形態では、駆動回路部３１は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御方式のインバータである。
　制御部３２は、駆動回路部３１を制御する制御信号を出力する。本実施形態では、制御部３２は、駆動回路部３１をＰＷＭ信号によって制御する。制御部３２は、モータ２１の回転数を検知してモータ２１の回転数が最大になるように駆動回路部３１を制御する。本実施形態では、制御部３２は、検出部３３から検出されるモータ電流信号を用いてモータ２１の回転数を検知する。また、本実施形態では、制御部３２、異常検出部３４、及び保護部３６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及びメモリを有する単一のマイコンである。メモリは、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を有する。ＲＯＭには、モータ２１の駆動を制御するために必要なプログラム及びデータが記憶されている。なお、ＣＰＵがメモリに記憶されたプログラムを実行することで実現される機能のうち一部又は全部を、ソフトウェアを用いないハードウェアで実現してもよい。すなわち、制御部３２、異常検出部３４、及び保護部３６は、マイコンとソフトウェアを用いないハードウェアとによって構成されてもよく、ソフトウェアを用いないハードウェアのみによって構成されてもよい。ソフトウェアを用いないハードウェアとしては、例えばＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等がある。
　検出部３３は、モータ２１の負荷に関する物理量を検出し、前記検出結果に関する検出信号を出力する。物理量とは、定められた物理単位の倍数として表すことができる量のことであり、例えば電流値、電圧値などである。本実施形態の一例として、検出部３３は、前記物理量としてモータ２１に対して通電される駆動電流とモータ２１が回転した時に発生する逆起電流を合算した値であるモータ電流を検出し、前記検出信号であるモータ電流信号を出力する。また、本実施形態の一例として、検出部３３は、シャント抵抗を用いて構成された電流測定回路である。検出部３３で用いられるシャント抵抗は、駆動回路部３１から電源部１０へと繋がるグラウンド上に設置される。検出部３３は、シャント抵抗に代えて、電流センサであってもよい。
　異常検出部３４は、検出部３３から出力される検出信号を用いてポンプ装置１の異常を検出する。異常検出部３４の詳細については後述する。
　報知部３５は、異常検出部３４が有する判別部３４ｃによって異常があると判別された場合に、判別部３４ｃによって判別された異常の種類を報知する。これにより、ポンプ装置１の使用者は、ポンプ装置１に異常が発生した場合にポンプ装置１に異常の発生及び異常の種類を認識することができ、異常の種類に応じた適切な修理方法を選択することができる。例えば報知部３５が液晶表示装置である場合には報知部３５は表示画面に異常の発生及び異常の種類を示すエラーメッセージを表示することにより異常を報知し、例えば報知部３５がＬＥＤ表示装置である場合には報知部３５は異常の種類に応じた点灯パターン又は点滅パターンで点灯又は点滅することにより異常の発生及び異常の種類を報知する。
　保護部３６は、異常検出部３４が有する判別部３４ｃによって異常があると判別された場合に、モータ２１の駆動を停止する停止指令を制御部３２に出力する。制御部３２は、保護部３６から停止指令を受け取ると、停止指令に従って駆動回路部３１を制御してモータ２１の駆動を停止させる。異常の発生時にモータ２１の駆動が停止するので、異常状態のまま機器が動作することを防止できる。
＜３．異常検出部の詳細＞
　異常検出部３４は、記憶部３４ａと、比較部３４ｂと、判別部３４ｃと、を有する。
　記憶部３４ａは、正常時におけるモータ２１の負荷に関する情報を記憶する。記憶部３４ａは、正常時におけるモータ２１の負荷に関する情報として、例えば、正常時における２種類の物理量間の関係に関する情報を記憶する。記憶部３４ａによって記憶される２種類の物理量間の関係に関する情報は、例えば、２種類の物理量間の関係を示す関数式のデータであってもよく、２種類の物理量間の関係を示す関数式の係数（例えば一次関数式の傾き）のデータであってもよく、２種類の物理量間の関係を示すデータテーブルであってもよい。本実施形態では、記憶部３４ａは、正常時におけるモータ電流とモータ回転数間の関係に関する情報を記憶する。
　比較部３４ｂは、検出部３３によって検出された物理量に基づくモータ２１の負荷に関する情報と、記憶部３４ａに記憶されている情報とを比較する。比較部３４ｂは、例えば、検出部３３から出力される検出信号に基づく２種類の物理量間の関係に関する情報と記憶部３４ａに記憶されている情報に基づく２種類の物理量間の関係に関する情報とを比較する。
　比較部３４ｂは、記憶部３４ａによって記憶される２種類の物理量間の関係に関する情報のデータ形式に合わせて、検出部３３から出力される検出信号に基づく２種類の物理量間の関係に関する情報を生成する。例えば、記憶部３４ａによって記憶される２種類の物理量間の関係に関する情報が２種類の物理量間の関係を示す関数式のデータである場合には、比較部３４ｂは、検出部３３から出力される検出信号に基づく２種類の物理量間の関係を示す関数式のデータを生成する。
　本実施形態では、比較部３４ｂは、検出部３３から出力される検出信号に基づくモータ電流とモータ回転数間の関係に関する情報と記憶部３４ａに記憶されている情報に基づくモータ電流とモータ回転数間の関係に関する情報とを比較する。
　また、本実施形態では、比較部３４ｂは、検出部３３によって検出されるモータ電流の波形に基づいてモータ回転数を算出する。なお、モータ２１の回転数を制御するにはモータ回転数の検知が必要になるので、制御部３２も、検出部３３によって検出されるモータ電流の波形に基づいてモータ回転数を算出しなければならない。検出部３３によって検出されるモータ電流の波形に基づいてモータ回転数を算出する機能は、比較部３４ｂと制御部３２とで共用化されることが望ましい。
　判別部３４ｃは、比較部３４ｂの比較結果に基づいて異常の有無及び種類を判別する。上述した通り、比較部３４ｂの比較結果は、検出部３３によって検出された物理量に基づくモータ２１の負荷に関する情報と、記憶部３４ａに記憶されている正常時におけるモータ２１の負荷に関する情報との比較結果である。モータ２１の負荷は、正常時と異常時とで互いに異なる。また、モータ２１の負荷は、異常の種類に応じてもモータ２１の負荷は異なる。したがって、判別部３４ｃは、比較部３４ｂの比較結果に基づく判別を行う事で、異常の有無だけでなく異常の種類も判別することができる。
　判別部３４ｃは、例えば、検出部３３から出力される検出信号に基づく２種類の物理量間の関係を示す第１の指標と記憶部３４ａに記憶されている情報に基づく２種類の物理量間の関係を示す第２の指標との差が所定範囲内である場合に正常であると判別し、前記差が前記所定範囲外である場合に異常であると判別する。第１の指標と第２の指標との差が所定範囲内である場合に正常であると判別されるので、ノイズ等によって異常検出部３４が異常を誤検出することを防止することができる。
　図３は、モータ電流とモータ回転数との関係を示すグラフである。特性線Ｌ１は正常時におけるモータ電流とモータ回転数との関係を示す特性線である。特性線Ｌ２は流水ケーブル４０の異物による詰まりが発生しているときのモータ電流とモータ回転数との関係を示す特性線である。特性線Ｌ３はインペラ部２２に異常があるときのモータ電流とモータ回転数との関係を示す特性線である。インペラ部２２の異常は例えばインペラ部２２の摩耗等である。
　モータ電流が第１電流値（図３中のＩ１）以下である場合、特性線Ｌ１～Ｌ３は略同一の特性である。第１電流値（図３中のＩ１）は、正常時においてポンプ装置１が水を汲み上げて流水ケーブル４０の吐出口から水が吐出するのに最低限必要なモータ電流の値である。また、モータ電流が第１電流値（図３中のＩ１）より大きく第２電流値（図３中のＩ２）以下である場合、特性線Ｌ２及びＬ３は略同一の特性である。第２電流値（図３中のＩ２）は、インペラ部２２に異常があるときにポンプ装置１が水を汲み上げて流水ケーブル４０の吐出口から水が吐出するのに最低限必要なモータ電流の値である。
　特性線Ｌ１及びＬ３では、流水ケーブル４０の吐出口から水が吐出されてからはモータ電流を大きくしてもモータの回転数があまり上がらない状態になる。ただし、インペラ部２２に異常があるときは正常時よりもインペラ部２２での負荷が大きくなっているため、流水ケーブル４０の吐出口から水が吐出するのに最低限必要なモータ電流の値が正常時よりも大きくなる。一方、特性線Ｌ２では、流水ケーブル４０が詰まっていて流水ケーブル４０の吐出口から水が吐出されないため、モータ電流の変化量に対するモータの回転数の変化量が略一定になる。
　したがって、判別部３４ｃは、例えばモータ電流が第２電流値（図３中のＩ２）より大きい所定値であるときのモータ回転数に基づいて異常の有無及び種類を判別することができる。この場合、第１の指標及び第２の指標はそれぞれ、モータ電流が第２電流値（図３中のＩ２）より大きい所定値であるときのモータ回転数である。
＜４．変形例＞
　本発明の例示的な実施形態に係るポンプ装置１の第１変形例について説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分については説明を省略する。
　第１変形例と上述した実施形態では検出部３３の構成が相違する。第１変形例では、検出部３３は、モータ２１に対して通電されるモータ電流及びモータ２１に印加されるモータ電圧を検出し、前記検出信号であるモータ電流信号及びモータ電圧信号を出力する。また、第１変形例では、検出部３３は、シャント抵抗を用いて構成された電流測定回路と、分圧抵抗を用いて構成された電圧測定回路と、を有する。
　第１変形例では、記憶部３４ａは、正常時におけるモータ電流とモータ消費電力間の関係に関する情報を記憶する。
　第１変形例では、比較部３４ｂは、検出部３３から出力される検出信号に基づくモータ電流とモータ消費電力間の関係に関する情報と記憶部３４ａに記憶されている情報に基づくモータ電流とモータ消費電力間の関係に関する情報とを比較する。比較部３４ｂは、検出部３３から出力されるモータ電流信号及びモータ電圧信号に基づいてモータ２１の消費電力を算出する。モータ２１の消費電力は駆動回路部３１の出力電力に略一致するので、比較部３４ｂは、検出部３３から出力されるモータ電流信号及びモータ電圧信号に基づいて駆動回路部３１の出力電力を算出し、駆動回路部３１の出力電力をモータ２１の消費電力とみなす。
　図４は、モータ電流とモータ消費電力との関係を示すグラフである。特性線Ｌ１１は正常時におけるモータ電流とモータ消費電力との関係を示す特性線である。特性線Ｌ１２は流水ケーブル４０の異物による詰まりが発生しているときのモータ電流とモータ消費電力との関係を示す特性線である。特性線Ｌ１３はインペラ部２２に異常があるときのモータ電流とモータ消費電力との関係を示す特性線である。
　流水ケーブル４０の異物による詰まりが発生しているときには、ポンプ部２０内部の水圧が零に近い状態になるため、モータ２１の負荷は無負荷に近くなる。したがって、流水ケーブル４０の異物による詰まりが発生しているときには、或るモータ電流（例えば図４中のＩ３）が通電しているモータ２１に印加されるモータ電圧は正常時よりも小さくなる。その結果、流水ケーブル４０の異物による詰まりが発生しているときには、或るモータ電流（例えば図４中のＩ３）が通電しているモータ２１の消費電力は正常時よりも小さくなる。一方、インペラ部２２に異常があるときには、インペラ部２２が有する羽根の形状がいびつになるため、モータ２１の負荷は大きくなる。したがって、インペラ部２２に異常があるときには、或るモータ電流（例えば図４中のＩ３）が通電しているモータ２１に印加されるモータ電圧は正常時よりも大きくなる。その結果、インペラ部２２に異常があるときには、或るモータ電流（例えば図４中のＩ３）が通電しているモータ２１の消費電力は正常時よりも大きくなる。
　第１変形例では、判別部３４ｃが特性線Ｌ１１～Ｌ１３の傾きを利用した判別を行う。したがって、第１変形例では、第１の指標及び第２の指標はそれぞれ、モータ電流の変化量に対するモータ消費電力の変化量である。第１の指標と第２の指標との差が、所定範囲外であり、且つ、第１の指標が第２の指標より大きい場合、判別部３４ｃはインペラ部２２に異常があると判別する。一方、第１の指標と第２の指標との差が、所定範囲外であり、且つ、第１の指標が第２の指標より小さい場合、判別部３４ｃは流水ケーブル４０が詰まっていると判別する。
　次に、本発明の例示的な実施形態に係るポンプ装置１の第２変形例について説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分については説明を省略する。図５は、本発明の例示的な実施形態に係るポンプ装置１の第２変形例を説明するためのブロック図である。
　第２変形例では、制御装置３０の内部に検出部３７が設置される。検出部３７は、太陽光発電装置である電源部１０からポンプ装置１に供給される直流電圧（ソーラー電圧）と、電源部１０からポンプ装置１に供給される直流電流（ソーラー電流）とを検出する。
　第２変形例では、記憶部３４ａは、正常時におけるモータ電流とソーラー電力間の関係に関する情報を記憶する。ソーラー電力は、電源部１０からポンプ装置１に供給される直流電力（ソーラー電圧とソーラー電流との積）である。
　第２変形例では、比較部３４ｂは、検出部３３及び３７から出力される各検出信号に基づくモータ電流とソーラー電力間の関係に関する情報と記憶部３４ａに記憶されている情報に基づくモータ電流ソーラー電力間の関係に関する情報とを比較する。比較部３４ｂは、検出部３７から出力されるソーラー電流信号及びソーラー電圧信号に基づいてソーラー電力を算出する。
　図６は、モータ電流とソーラー電力との関係を示すグラフである。特性線Ｌ２１は正常におけるモータ電流とソーラー電力との関係を示す特性線である。特性線Ｌ２２は流水ケーブル４０の異物による詰まりが発生しているときのモータ電流とソーラー電力との関係を示す特性線である。特性線Ｌ２３はインペラ部２２に異常があるときのモータ電流とソーラー電力との関係を示す特性線である。
　直流電源部１０から制御装置３０に供給される直流電力すなわちソーラー電力は、モータ２１の回転数の３乗に比例する。したがって、図６に示す特性線Ｌ２１と特性線Ｌ２２との関係は図３に示す特性線Ｌ１と特性線Ｌ２との関係と同様になり、図６に示す特性線Ｌ２１と特性線Ｌ２３との関係は図３に示す特性線Ｌ１と特性線Ｌ３との関係と同様になる。したがって、判別部３４ｃは、例えばモータ電流が第２電流値（図６中のＩ２）より大きい所定値であるときのソーラー電力に基づいて異常の有無及び種類を判別することができる。この場合、第１の指標及び第２の指標はそれぞれ、モータ電流が第２電流値（図６中のＩ２）より大きい所定値であるときのソーラー電力である。
　その他、以上に示した実施形態及び変形例の構成は、本発明の例示にすぎない。実施形態及び変形例の構成は、本発明の技術的思想を超えない範囲で適宜変更されてもよい。例えば、図１に示す構成を変形して検出部３３が駆動回路部３１の内部に設置される構成にしてもよく、図１に示す構成を変形して検出部３３がポンプ部２０の内部に設置される構成にしてもよい。同様に、図５に示す構成を変形して検出部３３が駆動回路部３１の内部に設置される構成にしてもよく、図５に示す構成を変形して検出部３３がポンプ部２０の内部に設置される構成にしてもよい。検出部３３がポンプ部２０の内部に設置される構成では、検出部３３がモータ２１の内部に設置されてもよい。また、複数の実施形態及び変形例は、可能な範囲で組み合わせて実施されてよい。
　本発明は、モータを有するポンプ部を有するポンプ装置及びモータを有するポンプ部を有するポンプ装置の制御方法に利用できる。
１・・・ポンプ装置、１０・・・電源部、２０・・・ポンプ部、２１・・・モータ、２２・・・インペラ部、３０・・・制御装置、３１・・・駆動回路部、３２・・・制御部、３３，３７・・・検出部、３４・・・異常検出部、３４ａ・・・記憶部、３４ｂ・・・比較部、３４ｃ・・・判別部、３５・・・報知部、３６・・・保護部、４０・・・流水ケーブル、４１・・・貯水槽

Claims (11)

  1. 　モータを有するポンプ部と、
    　制御装置と、
    を有し、
    　前記制御装置は、
    　　前記モータに対して通電を行う駆動回路部と、
    　　前記駆動回路部を制御する制御部と、
    　　異常検出部と、
    を有し、
    　前記ポンプ部及び前記制御装置の少なくともいずれか一方は、前記モータの負荷に関する物理量を検出する検出部を有し、
    　前記異常検出部は、
    　正常時における前記モータの負荷に関する情報を記憶する記憶部と、
    　前記検出部によって検出された物理量に基づく前記モータの負荷に関する情報と、前記記憶部に記憶されている情報とを比較する比較部と、
    　前記比較部の比較結果に基づいて異常の有無及び種類を判別する判別部と、
    を有する、ポンプ装置。
  2. 　前記記憶部は、２種類の物理量間の関係に関する情報を記憶し、
    　前記比較部は、前記検出部から出力される検出信号に基づく２種類の物理量間の関係に関する情報と前記記憶部に記憶されている情報に基づく２種類の物理量間の関係に関する情報とを比較する、請求項１に記載のポンプ装置。
  3. 　前記判別部は、
    　前記検出信号に基づく２種類の物理量間の関係を示す第１の指標と前記記憶部に記憶されている情報に基づく２種類の物理量間の関係を示す第２の指標との差が所定範囲内である場合に正常であると判別し、
    　前記差が前記所定範囲外である場合に異常であると判別する、請求項２に記載のポンプ装置。
  4. 前記ポンプ部は前記モータの駆動により回転するインペラを有し、
    前記ポンプ装置は前記ポンプ部に接続される配管を有し、
    　前記検出信号に基づく２種類の物理量間の関係に関する情報は、前記モータに通電されるモータ電流及び前記モータの回転数間の関係に関する情報であり、
    　　前記第１の指標は、前記モータ電流が所定値であるときの前記回転数であり、
    　　前記記憶部によって記憶される情報は、前記モータ電流及び前記回転数間の関係に関する情報であり、
    　　前記第２の指標は、前記モータ電流が所定値であるときの前記回転数であり、
    　前記判別部は、
    　　前記第１の指標と前記第２の指標との差が、前記所定範囲外であり、且つ、前記第１の指標が前記第２の指標より大きい場合、前記配管が詰まっていると判別し、
    　　前記第１の指標と前記第２の指標との差が、前記所定範囲外であり、且つ、前記第１の指標が前記第２の指標より小さい場合、前記インペラに異常があると判別する、請求項３に記載のポンプ装置。
  5. 前記ポンプ部は前記モータの駆動により回転するインペラを有し、
    前記ポンプ装置は前記ポンプ部に接続される配管を有し、
    　前記検出部によって検出される物理量は、前記モータに通電されるモータ電流及び前記モータの消費電力に関する物理量であり、
    　　前記第１の指標は、前記モータ電流の変化量に対する前記モータの消費電力の変化量であり、
    　　前記記憶部によって記憶される情報は、前記モータ電流及び前記モータの消費電力間の関係に関する情報であり、
    　　前記第２の指標は、前記モータ電流の変化量に対する前記モータの消費電力の変化量であり、
    　前記判別部は、
    　　前記第１の指標と前記第２の指標との差が、前記所定範囲外であり、且つ、前記第１の指標が前記第２の指標より大きい場合、前記インペラに異常があると判別し、
    　　前記第１の指標と前記第２の指標との差が、前記所定範囲外であり、且つ、前記第１の指標が前記第２の指標より小さい場合、前記配管が詰まっていると判別する、請求項３に記載のポンプ装置。
  6. 前記ポンプ部は前記モータの駆動により回転するインペラを有し、
    前記ポンプ装置は前記ポンプ部に接続される配管を有し、
    前記ポンプ装置は、太陽光発電装置から電力が供給され、
    　前記検出部によって検出される物理量は、前記モータに通電されるモータ電流及び前記太陽光発電装置の電力に関する物理量であり、
    　　前記第１の指標は、前記モータ電流が所定値であるときの前記太陽光発電装置の電力であり、
    　　前記記憶部によって記憶される情報は、前記モータ電流及び前記太陽光発電装置の電力間の関係に関する情報であり、
    　　前記第２の指標は、前記モータ電流の変化量に対する前記太陽光発電装置の電力の変化量であり、
    　前記判別部は、
    　　前記第１の指標と前記第２の指標との差が、前記所定範囲外であり、且つ、前記第１の指標が前記第２の指標より大きい場合、前記配管が詰まっていると判別し、
    　　前記第１の指標と前記第２の指標との差が、前記所定範囲外であり、且つ、前記第１の指標が前記第２の指標より小さい場合、前記インペラに異常があると判別する、請求項３に記載のポンプ装置。
  7. 　前記所定値は、前記インペラに異常があるときに前記配管の吐出口から水が吐出するのに最低限必要な前記モータ電流の値より大きい請求項４又は請求項６に記載のポンプ装置。
  8. 　前記比較部は、前記検出部によって検出される前記モータ電流の波形に基づいて前記回転数を算出する、請求項４に記載のポンプ装置。
  9. 　前記判別部によって異常があると判別された場合に、前記判別部によって判別された異常の種類を報知する報知部を有する、請求項１から８のいずれか一項に記載のポンプ装置。
  10. 　前記判別部によって異常があると判別された場合に、前記モータの駆動を停止する保護部を有する、請求項１から９のいずれか一項に記載のポンプ装置。
  11. 　モータを有するポンプ部と、前記モータに対して通電を行う駆動回路部と、を有するポンプ装置の制御方法であって、
    　正常時における前記モータの負荷に関する情報を記憶する第１ステップと、
    　前記モータの負荷に関する物理量を検出する第２ステップと、
    　検出された物理量に基づく前記モータの負荷に関する情報と、記憶されている前記モータの負荷に関する情報とを比較する第３ステップと、
    　比較結果に基づいて異常の有無及び種類を判別する第４ステップと、
    を有する、制御方法。
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