(57)【要約】【課題】既設の通信ポートを利用して電動機を強制的に運転させる信号を生成するポンプ装置を提供する。【解決手段】インバータ４は、シリアル通信における信号が入力される入力ポートを備えた処理装置６６を備える。処理装置６６は、所定のアイドル状態と異なる信号レベルのスタートビットが入力ポート６６ｂ３に入力されたらシリアル通信の開始と判断し、シリアル通信の開始から高レベルおよび低レベルの両方の信号が所定の時間間隔内で入力ポート６６ｂ３に入力されたときは、インバータ４の運転モードを、電動機３をシリアル通信にて受信した運転指令情報に基づいて運転させる通常運転モードとし、シリアル通信の開始からスタートビットと同レベルの信号が、所定の時間継続して入力ポートに入力されたときは、インバータ４の運転モードを、電動機３を強制的に運転させる強制運転モードに切り替える。【選択図】図３
2020051381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を移送するためのポンプ装置であって、
ポンプと、
前記ポンプを駆動する電動機と、
前記電動機に可変周波数の電力を供給するインバータと、
前記インバータとシリアル通信を行う制御部を備え、
前記インバータは、前記シリアル通信における信号が入力される入力ポートを備えた処理装置を備え、前記入力ポートに入力される信号は、高レベルまたは低レベルの何れかの信号であって、
前記処理装置は、
所定のアイドル状態と異なる信号レベルのスタートビットが前記入力ポートに入力されたら前記シリアル通信の開始と判断し、
前記シリアル通信の開始から前記高レベルおよび前記低レベルの両方の信号が所定の時間間隔内で前記入力ポートに入力されたときは、前記インバータの運転モードを、前記電動機を前記シリアル通信にて受信した運転指令情報に基づいて運転させる通常運転モードとし、
前記シリアル通信の開始から前記スタートビットと同レベルの信号が、所定の時間継続して前記入力ポートに入力されたときは、前記インバータの運転モードを、前記電動機を強制的に運転させる強制運転モードに切り替えるように構成されている、ポンプ装置。
【請求項２】
前記入力ポートへの信号レベルを前記スタートビットと同じ信号レベルとする接続セレクタをさらに備えている、請求項１に記載のポンプ装置。
【請求項３】
前記シリアル通信の同期方式は調歩同期であり、
前記制御部と前記インバータはマスタスレーブ方式のプロトコルを用いた通信を行い、
前記制御部はマスタ側、前記インバータはスレーブ側であって、
前記制御部は、所定の時間間隔で前記インバータに問い合わせを送信する、請求項１または２に記載のポンプ装置。
【請求項４】
前記ポンプを流れる液体の流量が所定の値まで低下したことを検出したときに流量低下信号を出力する流量検出器をさらに備え、
前記インバータは、前記流量検出器から延びる信号線が接続された流量信号入力端子を備えている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のポンプ装置。
【請求項５】
前記ポンプの吐出し圧力を測定する圧力センサをさらに備え、
前記インバータは、前記圧力センサから延びる信号線が接続された圧力信号入力端子を備えており、
前記インバータは、前記吐出し圧力の測定値に基づいて前記電動機の回転速度を制御する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のポンプ装置。
【請求項６】
前記インバータは前記電動機に一体化されている、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のポンプ装置。
【請求項７】
液体を移送するためのポンプ装置であって、
ポンプと、
前記ポンプを駆動する電動機と、
前記電動機に可変周波数の電力を供給するインバータと、
前記インバータの動作を制御する制御部と、
前記制御部とシリアル通信を行う操作パネルを備え、
前記制御部は、前記シリアル通信における信号が入力される入力ポートを備えた処理装置を備え、前記入力ポートに入力される信号は、高レベルまたは低レベルの何れかの信号であって、
前記処理装置は、
所定のアイドル状態と異なる信号レベルのスタートビットが前記入力ポートに入力されたら前記シリアル通信の開始と判断し、
前記シリアル通信の開始から前記高レベルおよび前記低レベルの両方の信号が所定の時間間隔内で前記入力ポートに入力されたときは、前記制御部の運転モードを前記シリアル通信にて受信した操作信号に基づいて運転させる通常運転モードとし、
前記シリアル通信の開始から前記スタートビットと同レベルの信号が、所定の時間継続して前記入力ポートに入力されたときは、前記制御部の運転モードを、前記制御部を強制的に運転させる強制運転モードに切り替えるように構成されている、ポンプ装置。
【請求項８】
前記入力ポートへの信号レベルを前記スタートビットと同じ信号レベルとする接続セレクタをさらに備えている、請求項７に記載のポンプ装置。
【請求項９】
前記シリアル通信の同期方式は調歩同期であり、
前記操作パネルと前記制御部はマスタスレーブ方式のプロトコルを用いた通信を行い、
前記操作パネルはマスタ側、前記制御部はスレーブ側であって、
前記操作パネルは、所定の時間間隔で前記制御部に問い合わせを送信する、請求項８に記載のポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給水装置、消火ポンプ装置などの液体を移送するポンプ装置に関し、特に、シリアル通信ポートを持つ制御部を備えたポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体を加圧して移送するポンプ装置は、集合住宅などの建物の蛇口等に生活用水を供給する給水装置や、火災時にスプリンクラー等の消火設備に水を供給する消火ポンプ装置、汚水や雑排水を排水する汚水ポンプなどに広く適用されている。ポンプ装置は、一般に、制御盤に制御部を備えている。この制御部は、インバータや操作パネルに通信線で接続されている。制御部は、操作パネル等を介して操作者から指示された運転モードで動作し、インバータを制御することによって電動機およびポンプの運転を制御する。
【０００３】
制御部または操作パネルは消耗部品であって、ポンプ装置のメンテナンス時に定期的に交換される。交換やメンテナンスのために制御部または操作パネルをポンプ装置から取り外した場合は、インバータの運転は制御されず、ポンプ装置はその運転を行うことができない。そこで、制御部または操作パネルをポンプ装置から取り外す場合は、インバータに備え付けられているスイッチ等を操作して、インバータによって電動機を強制的に駆動してポンプ装置の運転を継続できるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３５１２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、改良されたポンプ装置を提供するものであり、従来の運転スイッチ等の操作に代えてまたは加えて、既設の通信ポートを利用して電動機を強制的に運転させる信号を生成するポンプ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一態様では、液体を移送するためのポンプ装置であって、ポンプと、前記ポンプを駆動する電動機と、前記電動機に可変周波数の電力を供給するインバータと、前記インバータとシリアル通信を行う制御部を備え、前記インバータは、前記シリアル通信における信号が入力される入力ポートを備えた処理装置を備え、前記入力ポートに入力される信号は、高レベルまたは低レベルの何れかの信号であって、前記処理装置は、所定のアイドル状態と異なる信号レベルのスタートビットが前記入力ポートに入力されたら前記シリアル通信の開始と判断し、前記シリアル通信の開始から前記高レベルおよび前記低レベルの両方の信号が所定の時間間隔内で前記入力ポートに入力されたときは、前記インバータの運転モードを、前記電動機を前記シリアル通信にて受信した運転指令情報に基づいて運転させる通常運転モードとし、前記シリアル通信の開始から前記スタートビットと同レベルの信号が、所定の時間継続して前記入力ポートに入力されたときは、前記インバータの運転モードを、前記電動機を強制的に運転させる強制運転モードに切り替えるように構成されている、ポンプ装置が提供される。
【０００７】
一態様では、前記ポンプ装置は、前記入力ポートへの信号レベルを前記スタートビットと同じ信号レベルとする接続セレクタをさらに備えている。
一態様では、前記シリアル通信の同期方式は調歩同期であり、前記制御部と前記インバータはマスタスレーブ方式のプロトコルを用いた通信を行い、前記制御部はマスタ側、前記インバータはスレーブ側であって、前記制御部は、所定の時間間隔で前記インバータに問い合わせを送信する。
一態様では、前記ポンプ装置は、前記ポンプを流れる液体の流量が所定の値まで低下したことを検出したときに流量低下信号を出力する流量検出器をさらに備え、前記インバータは、前記流量検出器から延びる信号線が接続された流量信号入力端子を備えている。
一態様では、前記ポンプ装置は、前記ポンプの吐出し圧力を測定する圧力センサをさらに備え、前記インバータは、前記圧力センサから延びる信号線が接続された圧力信号入力端子を備えており、前記インバータは、前記吐出し圧力の測定値に基づいて前記電動機の回転速度を制御する。
一態様では、前記インバータは前記電動機に一体化されている。
【０００８】
一態様では、液体を移送するためのポンプ装置であって、ポンプと、前記ポンプを駆動する電動機と、前記電動機に可変周波数の電力を供給するインバータと、前記インバータの動作を制御する制御部と、前記制御部とシリアル通信を行う操作パネルを備え、前記制御部は、前記シリアル通信における信号が入力される入力ポートを備えた処理装置を備え、前記入力ポートに入力される信号は、高レベルまたは低レベルの何れかの信号であって、前記処理装置は、所定のアイドル状態と異なる信号レベルのスタートビットが前記入力ポートに入力されたら前記シリアル通信の開始と判断し、前記シリアル通信の開始から前記高レベルおよび前記低レベルの両方の信号が所定の時間間隔内で前記入力ポートに入力されたときは、前記制御部の運転モードを前記シリアル通信にて受信した操作信号に基づいて運転させる通常運転モードとし、前記シリアル通信の開始から前記スタートビットと同レベルの信号が、所定の時間継続して前記入力ポートに入力されたときは、前記制御部の運転モードを、前記制御部を強制的に運転させる強制運転モードに切り替えるように構成されている、ポンプ装置が提供される。
【０００９】
一態様では、前記ポンプ装置は、前記入力ポートへの信号レベルを前記スタートビットと同じ信号レベルとする接続セレクタをさらに備えている。
一態様では、前記シリアル通信の同期方式は調歩同期であり、前記操作パネルと前記制御部はマスタスレーブ方式のプロトコルを用いた通信を行い、前記操作パネルはマスタ側、前記制御部はスレーブ側であって、前記操作パネルは、所定の時間間隔で前記制御部に問い合わせを送信する。
【発明の効果】
【００１０】
制御部または操作パネルがポンプ装置から取り外されているときに、制御部または操作パネルが接続されていた通信線を用いて電動機または制御部を強制的に運転させる信号を生成することができる。本発明によれば、既設の通信部をそのまま利用できるので、強制運転させるためのスイッチをインバータまたは制御部に増設する必要はなく、省スペース化が達成される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ポンプ装置としての給水装置の一実施形態を示す模式図である。
【図２】図１に示す通信回路の拡大模式図である。
【図３】図１に示すインバータの模式図である。
【図４】通信用インターフェース回路の内部構成並びに通信回路の詳細を示す図である。
【図５】制御部がポンプ装置から取り外され、第１オープン端子と第２オープン端子とが接続セレクタによって電気的に接続された状態を示す模式図である。
【図６】ポンプ装置としての給水装置の他の実施形態を示す模式図である。
【図７】図６に示すインバータの模式図である。
【図８】インバータのさらに他の実施形態を示す模式図である。
【図９】インバータが電動機と一体化された一実施形態を示す模式図である。
【図１０】ポンプ装置としての給水装置のさらに他の実施形態を示す模式図である。
【図１１】図１０に示す操作パネルと制御部を示す拡大模式図である。
【図１２】操作パネルがポンプ装置から取り外され、第１オープン端子と第２オープン端子とが接続セレクタによって電気的に接続された状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
以下に説明する実施形態は、ポンプ装置を給水装置に適用した例であるが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、例えば、消火ポンプ装置や汚水ポンプなどの他のタイプのポンプ装置にも適用することができる。
【００１３】
図１は、ポンプ装置としての給水装置の一実施形態を示す模式図である。給水装置は、集合住宅などの建物に水を供給するためのポンプ装置である。図１に示すように、給水装置の吸込み口１Ａは、吸込管６を介して受水槽１１に接続されている。受水槽１１は、図示しない水道本管から延びる導水管１４によって水が供給される。給水装置の吐出し口１Ｂは給水管７に接続されており、この給水管７は、図示しない建物の給水栓（蛇口など）に連通している。
【００１４】
本実施形態の給水装置は、受水槽１１からの水を加圧して建物の各給水栓に水を供給するように構成される。このタイプの給水装置は、受水槽方式と呼ばれる。本発明は本実施形態に限定されず、給水装置は、水道本管に直接接続された直結給水方式であってもよい。この直結給水方式の給水装置は、水道本管の圧力を利用し、必要に応じて増圧することで建物の各給水栓に水を供給するように構成される。
【００１５】
図１に示す給水装置は、水を加圧する２台のポンプ２と、２台のポンプ２をそれぞれ駆動する２台の電動機３と、これら２台の電動機３に可変周波数の電力を供給するモータドライバとしての２台のインバータ４と、ポンプ２の吐出し側に配置された２つの逆止弁９と、逆止弁９の吐出し側に配置された２つのフロースイッチ１２と、フロースイッチ１２の吐出し側に配置された圧力センサ１５および圧力タンク１７を備えている。２台のポンプ２には、２本の吐出し管２０Ａがそれぞれ接続されており、２つの逆止弁９および２つのフロースイッチ１２は、これら吐出し管２０Ａにそれぞれ取り付けられている。吐出し集合管２０は、２本の吐出し管２０Ａの合流管である。圧力センサ１５および圧力タンク１７は、吐出し集合管２０の流出管２０Ｂに接続されている。圧力センサ１５は、２本の吐出し管２０Ａのうちの一方に接続されてもよい。
【００１６】
２台のポンプ２には、これらポンプ２の温度を測定するサーミスタ（温度センサ）２２が取り付けられている。各ポンプ２の吸込側に、吸込管６の一端が接続されており、吸込管６の他端は、上述した受水槽１１に接続されている。本実施形態では、ポンプ２、電動機３、インバータ４、逆止弁９、およびフロースイッチ１２は２組設けられ、これらは並列に配置されている。一実施形態では、１組、または３組以上のポンプ２、電動機３、インバータ４、逆止弁９、およびフロースイッチ１２を設けてもよい。
【００１７】
逆止弁９は、ポンプ２が停止しているときの水の逆流を防止するための弁である。フロースイッチ１２はポンプ２を流れる水の流量を検出する流量検出器である。本実施形態におけるフロースイッチ１２は、ポンプ２から吐き出された水の流量が所定の値以下にまで低下したことを検出する。一実施形態として、フロースイッチ１２は、ポンプ２に流入する水の流量を検出してもよい。さらに一実施形態として、フロースイッチ１２は、ポンプ２毎の２つのフロースイッチ１２に代えて、吐出し集合管２０の流出管２０Ｂにひとつのフロースイッチ１２を設けてもよいし、またはフロースイッチ１２がなくてもよい。圧力センサ１５は、ポンプ２の吐出し圧力を測定するための水圧測定器である。一実施形態として、水圧測定器は、ポンプ２の吐出し圧力が所定の設定値に達したときに作動する圧力スイッチであってもよい。圧力タンク１７は、ポンプ２が停止している間の吐出し圧力を保持するための圧力保持器である。
【００１８】
給水装置は、ポンプ２、電動機３、およびインバータ４の動作を制御する制御部２５をさらに備えている。また、制御部２５は、各種のプログラムを記憶したメモリ（不図示）と、当該メモリに記憶されたプログラムに従って演算を実行する処理装置（例えばＣＰＵ）２８とを備えている。フロースイッチ１２、圧力センサ１５、およびサーミスタ２２は、制御部２５に信号線によって接続されている。インバータ４は、シリアル通信線３０によって制御部２５に接続されている。このシリアル通信線３０は、ＲＳ−４８５規格に準拠したシリアル通信線である。シリアル通信線３０の一端は、制御部２５のシリアル通信ポート２６に接続され、シリアル通信線３０の他端は、２つのインバータ４のうちの一方のシリアル通信ポート６４に接続されている。２つのインバータ４同士もシリアル通信線によって接続されている。
【００１９】
一実施形態として、制御部２５とインバータ４は、各種指令や各種情報の送受信のため、ＲＳ−４８５規格に準拠したシリアル通信を行う。具体的に、制御部２５の処理装置２８は、通信回路２８ａを備える。図２は、通信回路２８ａの拡大模式図である。通信回路２８ａは、送受信を切り替えるための送受信切替ポート２８ｂ１、各種データを送信するための送信ポート２８ｂ２、および各種データを受信するための入力ポート２８ｂ３を備える。通信回路２８ａは、通信用インターフェース回路２７と接続される。通信回路２８ａは、電源起動後の所定のタイミングで送受信切替ポート２８ｂ１を「受信状態」にセットし、その後、自身がデータを送信するタイミングで送受信切替ポート２８ｂ１を所定の「送信状態」に切り替える。そして、通信回路２８ａは、データの送信が終了したら送受信切替ポート２８ｂ１を「送信状態」から「受信状態」に切り替える。ここで、「送信状態」と「受信状態」は、ＯＮ/ＯＦＦの反転信号であるとよい。通信用インターフェース回路２７は、送受信切替ポート２８ｂ１が「送信状態」のときに、送信ポート２８ｂ２より出力された信号をＲＳ−４８５規格に準拠した信号に変換しインバータ４へ送信する。また、通信用インターフェース回路２７は、送受信切替ポート２８ｂ１が「受信状態」のときに、インバータ４から受信したＲＳ−４８５規格に準拠した信号を処理装置２８用の信号に変換し、入力ポート２８ｂ３へ出力する。
【００２０】
制御部２５は、以下に説明する自動運転による給水を行う。自動運転では、２台のポンプ２は、基本的に交互に始動されるように制御部２５によって制御される。一実施形態として、２台のポンプ２のうちの一方が運転しているときは、他方のポンプ２は予備のポンプとして待機状態にある。制御部２５は、ポンプ２のそれぞれの運転回数や停止時間が平準化されるようにこれらポンプ２の運転を制御する。ポンプ２が３台以上の給水装置は、少なくとも１台が予備ポンプとして待機状態にあるとよい。
【００２１】
２台のポンプ２のうちの一方が運転しているときに、建物での水の使用が停止されると、そのポンプ２を流れる水の流量が低下する。フロースイッチ１２は、ポンプ２を流れる水の流量が所定の値以下まで低下したこと（過少流量）を検出すると、過少流量検出信号を制御部２５に送る。制御部２５はこの過少流量検出信号を受け、インバータ４に指令を出して吐出し圧力が所定の停止圧力に達するまでポンプ２の回転速度を一時的に増加させ、圧力タンク１７に蓄圧した後にポンプ２を停止させる。このようなポンプ２の停止動作は、小水量停止動作と呼ばれる。また、小水量停止動作にて全てのポンプ２が停止した状態を小水量停止状態と称す。なお、フロースイッチ１２に代えて／もしくは加えて、制御部２５は、電動機３の電流値が所定の値以下であることを検出することで過少流量の検出を行ってもよい。
【００２２】
全てのポンプ２が小水量停止状態にあるときに建物内の水が使用されると、圧力タンク１７内に保持されている水が建物に供給される。圧力タンク１７は、ポンプ２の頻繁な起動停止を防止し、且つ給水圧力の変化を円滑に保つ作用をする。建物内でさらに水が使用されると、圧力タンク１７内の水が少なくなり、結果として吐出し圧力が所定の始動圧力以下に低下する。この吐出し圧力は圧力センサ１５によって測定される。吐出し圧力が上記始動圧力以下まで低下すると、制御部２５は２台のポンプ２のうちの少なくとも一方の運転を開始するよう、対応するインバータ４に指令を出す。
【００２３】
ポンプ２の運転中に、制御部２５は、圧力センサ１５から送られる吐出し圧力の測定値に基づいて推定末端圧力一定制御または吐出圧力一定制御を実行する。吐出圧力一定制御では、吐出し圧力が所定の目標圧力を維持するように一定に制御される。推定末端圧力一定制御で制御部２５は、ポンプ２の吐出し圧力の目標圧力を適切に変化させることにより、建物内の末端の給水栓での水圧（末端圧）が所定の値を維持するように制御する。また、制御部２５は、給水先での水の需要が増えたら待機中のポンプ２を追加してもよい。このように、制御部２５は、吐出し圧力の測定値に基づいてポンプ２を制御する。なお、圧力センサ１５に代えて圧力スイッチを用いた場合、圧力スイッチは吐出し圧力の測定値が所定の始動圧以下にてＯＮ状態となり、制御部２５は該ＯＮ状態の測定に基づいてポンプ２の運転を開始する。
【００２４】
制御部２５は、圧力センサ１５から延びる信号線が接続された圧力信号入力端子３３、フロースイッチ１２から延びる信号線が接続された流量信号入力端子３４、サーミスタ２２から延びる信号線が接続された温度信号入力端子３５を備えている。吐出し圧力の測定値、過少流量検出信号、およびポンプ温度の測定値は、圧力信号入力端子３３、流量信号入力端子３４、および温度信号入力端子３５を通じて制御部２５の処理装置２８に入力されるようになっている。制御部２５は、サーミスタ２２から送られてくるポンプ２の温度の測定値が上限値を超えたときは、インバータ４に指令を発して電動機３の運転を停止させる。
【００２５】
制御部２５は、漏電遮断器（Earth  Leakage  Circuit  Breaker：ＥＬＢ）３８から延びる信号線が接続されたトリップ信号入力端子３９をさらに備えている。漏電遮断器３８は、商用電源４０に接続された電力線４１に設けられている。電力線４１は２つのインバータ４に接続されており、交流電力は、電力線４１を通じてインバータ４に供給される。漏電遮断器３８が漏電を検出すると、漏電遮断器３８はトリップ信号を発する。このトリップ信号は、トリップ信号入力端子３９を通じて制御部２５に入力される。制御部２５は、トリップ信号を漏電遮断器３８から受信したときは、インバータ４に指令を発して電動機３の運転を停止させる。
【００２６】
制御部２５は、ポンプ２が運転中であるかどうか（ポンプの発停）を示すＯＮ／ＯＦＦ信号である運転信号や、ポンプ２やインバータ４などの故障を知らせる故障信号を装置外部に出力するための出力端子４５をさらに備えている。
【００２７】
制御部２５には、操作パネル４７が配置されている。操作パネル４７は、ポンプ２の試験・停止・自動運転を選択する運転切替スイッチ（操作部）５２と、運転・故障を示すランプ５３と、給水に関する設定（例えば始動圧や設定圧など）やインバータ４の設定等を行うのに使用される操作ボタン（操作部）５４とを備えている。操作パネル４７は、給水やインバータ４に関する情報を表示するための液晶ディスプレイや７セグメント表示器などからなる表示部５５を備えている。
【００２８】
運転切替スイッチ５２を操作することにより、ポンプ２の運転状態を切り替えることができる。また、操作ボタン５４を操作することによりインバータ４の設定（例えば加速時間や減速時間等の設定）や表示部５５に表示する内容を変更する（切り替える）ことができるようになっている。
【００２９】
操作パネル４７の運転切替スイッチ５２を「自動」にすると、制御部２５は上述した自動運転による給水を行うため、インバータ４は制御部２５からの指令に従って電動機３およびポンプ２を可変速制御する。運転切替スイッチ５２を「停止」にすると、制御部２５は、吐出し圧力の状態にかかわらず、インバータ４、電動機３およびポンプ２を停止する。また、運転切替スイッチ５２を「試験」にすると、操作者は、制御部２５を介して、インバータ４、電動機３、およびポンプ２を手動で運転することができる。
【００３０】
図３は、図１に示すインバータ４の模式図である。図３に示すように、インバータ４は、主基板５０を備えている。主基板５０は、漏電遮断器（ＥＬＢ）３８を介して供給された交流電力を整流する整流器６０と、整流器６０によって整流された電力を所望の周波数の交流電力に変換するスイッチング素子（パワー素子）６１を備えている。主基板５０は、漏電遮断器３８を介して供給される交流電力を整流器６０で直流電力に変換し、ＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）などのスイッチング素子６１を駆動して所望の周波数の交流電力に変換して、この交流電力を電動機３に供給する。
【００３１】
インバータ４は、制御部２５や他のインバータ４とシリアル通信線３０を介して情報の授受を行うシリアル通信ポート６４と、各種のプログラムを記憶したメモリ６５と、メモリ６５に記憶されたプログラムに従って演算を実行する処理装置（例えばＣＰＵ）６６とを備えている。本実施形態では、インバータ４と制御部２５との間の通信は、ＲＳ−４８５規格のシリアル通信である。よって、制御部２５のシリアル通信ポート２６およびインバータ４のシリアル通信ポート６４は、ＲＳ−４８５規格に準拠した通信ポートであり、シリアル通信線３０は、ＲＳ−４８５規格に準拠した通信線である。
【００３２】
メモリ６５には、スイッチング素子６１の制御やシリアル通信ポート６４を介した情報の授受を行うためのプログラムや、各種のインバータ４の制御および運転制御プログラムが記憶されている。これらのプログラムは、処理装置６６によって実行される。メモリ６５と処理装置６６とは同一の半導体チップ上に搭載されたものであってもよい。メモリ６５や処理装置６６などは直流電力で駆動されるため、インバータ４の主基板５０には、直流電力を主基板５０に供給する電源部６７が設けられている。この電源部６７は、漏電遮断器３８を介して商用電源４０に接続されており、交流電源である商用電源４０から直流電力を生成するように構成される。電源部６７は、トランスや整流器、コンデンサなどにより構成され、主基板５０の各回路に加える電力（±５Ｖ、±１２Ｖ、±１５Ｖ、±２４Ｖ等の直流電力）を生成する。
【００３３】
一実施形態では、制御部２５は、インバータ４の電源部６７から直流電力の供給を受けて駆動するようになっている。主基板５０は電源部６７に接続された電源端子６９を備えており、この電源端子６９は、制御部２５に接続されている。インバータ４の電源部６７は、制御部２５に電力（＋５Ｖ、＋１２Ｖ、＋２４Ｖ等の直流電力）を供給できるようになっている。一実施形態では、制御部２５が電源部を有し、当該電源部にて制御部２５内の直流電力を生成してもよい。
【００３４】
インバータ４にはディップスイッチ７１が設けられており、このディップスイッチ７１は複数のインバータ４を有する給水装置におけるインバータ番号（ポンプ番号）の設定などに用いられる。ディップスイッチ７１は主基板５０に設けられてもよい。
【００３５】
インバータ４は、シリアル通信ポート６４に接続された第１通信線７３および第２通信線７４を通じて送られるＲＳ−４８５規格に準拠した信号を、処理装置６６用の信号に変換する通信用インターフェース回路７５をさらに備えている。図４は、通信用インターフェース回路７５の内部構成並びに通信回路６６ａの詳細を示す図である。なお、第１通信線７３、第２通信線７４、および、後述する分岐線８０，８７等の各線は、電気的な導通状態を確立できる導電体であれば、特定の構造に限定されず、例えば、印刷回路基板に形成された配線パターン等であってもよい。
【００３６】
処理装置６６は、通信回路６６ａを備える。通信回路６６ａは、送受信を切り替えるための送受信切替ポート６６ｂ１、各種データを送信するための送信ポート６６ｂ２、および、各種データを受信するための入力ポート６６ｂ３を備える。通信回路６６ａは、通信用インターフェース回路７５と接続される。通信回路６６ａは、電源起動後の所定のタイミングで送受信切替ポート６６ｂ１を「受信状態」にセットし、入力ポート６６ｂ３により通信データを受信する。また、通信回路６６ａは、自身が通信データを送信するタイミングで送受信切替ポート６６ｂ１を所定の「送信状態」に切り替える。そして、通信回路６６ａは送信ポート６６ｂ２にて通信データを送信する。通信データの送信が終了したら送受信切替ポート６６ｂ１を「送信状態」から「受信状態」に切り替える。ここで、「送信状態」と「受信状態」は、高レベルであるＯＮと低レベルであるＯＦＦの反転信号であるとよい。
【００３７】
通信用インターフェース回路７５は、送受信切替ポート６６ｂ１が「送信状態」のときに、送信ポート６６ｂ２より出力した信号をＲＳ−４８５規格に準拠した信号に変換し制御部２５へ送信する。また、通信用インターフェース回路７５は、送受信切替ポート６６ｂ１が「受信状態」のときに、制御部２５から受信したＲＳ−４８５規格に準拠した信号を演算用の信号に変換し入力ポート６６ｂ３へ出力する。
【００３８】
通信用インターフェース回路７５は、演算増幅器（オペアンプ）７７，７８を備えている。演算増幅器７７の出力端子７７ｃからの信号は、処理装置６６の入力ポート６６ｂ３に入力される。演算増幅器７８の出力端子７８ｃからの信号は、第１通信線７３へ出力されると共に、反転信号が第２通信線７４を介してシリアル通信ポート６４へ出力される。制御部２５から延びるシリアル通信線３０は、シリアル通信ポート６４に接続される。制御部２５は、シリアル通信線３０を通じて、第１信号および第２信号をインバータ４に送る。第１信号および第２信号は、シリアル通信ポート６４を介して通信用インターフェース回路７５に入力され、通信用インターフェース回路７５にて高レベル又は低レベルの信号に変換されて処理装置６６の入力ポート６６ｂ３に入力される。
【００３９】
演算増幅器７７は、非反転入力端子７７ａに入力された第１信号と、反転入力端子７７ｂに反転入力された第２信号との電位差に基づいて高レベル（ＯＮ）または低レベル（ＯＦＦ）の信号を出力端子７７ｃから出力する。より具体的には、演算増幅器７７は、第１信号と第２信号との電位差がしきい値よりも高ければ、高レベルの信号を出力端子７７ｃから出力し、第１信号と第２信号との電位差がしきい値よりも低ければ、低レベルの信号を出力端子７７ｃから出力するように構成されている。ＲＳ−４８５に準拠したシリアル通信では、第１信号および第２信号は反転信号であり、通信データのビットの値が１の時に演算増幅器７７は高レベルの信号を出力端子７７ｃから出力し、通信データのビットの値が０の時に低レベルの信号を出力端子７７ｃから出力する。
【００４０】
通信用インターフェース回路２７は、通信用インターフェース回路７５と同じ構成とする。また、通信用インターフェース回路７５は、電源部６７の電源端子Ｖｃｃ１に接続されており、さらに主基板５０のグランド端子ＧＮＤに接続されている。
【００４１】
ここで、制御部２５とインバータ４間のシリアル通信について説明する。本明細書内で送受信切替ポート２８ｂ１および送受信切替ポート６６ｂ１の双方が「受信状態」であるとき、「アイドル状態」と称し、送受信切替ポート２８ｂ１または送受信切替ポート６６ｂ１のどちらか一方が「送信状態」であるとき、「通信中」と称する。
【００４２】
制御部２５とインバータ４は、共通の通信仕様として、プロトコル、同期方式、通信方式、通信速度、キャラクタ方式、キャラクタ長、パリティ、スタートビット、ストップビット、エラーチェック方法等の設定値を記憶している。一実施形態で、通信仕様として、プロトコルはＭｏｄｂｕｓ、同期方式は調歩同期、通信方式は半２重方式、通信速度は１９２００ｂｐｓ（ｂｉｔ  ｐｅｒ  ｓｅｃｏｎｄ）、キャラクタ方式はバイナリ、キャラクタ長は８ビット、パリティは有り、スタートビットならびにストップビットは１ビット、エラーチェック方法はＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ  Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ  Ｃｈｅｃｋ）とする。各通信仕様は、同一の値が制御部２５とインバータ４の双方に記憶されることで、制御部２５とインバータ４間の通信が可能となる。ここで、エラーチェック方法であるＣＲＣは、送信データに誤りがないかをチェックするための方法である。具体的には、制御部２５とインバータ４は、共通した所定の演算式にてＣＲＣデータを算出でき、送信側は、送信データに基づいて算出したＣＲＣデータを送信データの最終に付加し、受信側は受信データに基づいて算出したＣＲＣデータと受信データの最終に付加されたＣＲＣデータを比較して、受信データが正しいか否かを判定することができる。
【００４３】
また、キャラクタ長（８ビット）のバイナリデータの前にスタートビット（例えば、１ビット長）が追加され、バイナリデータの後にパリティ（例えば、２ビット長）、ストップビット（例えば、１ビット長）等が追加される。入力ポート６６ｂ３に入力されるスタートビットの信号レベルは、アイドル状態の信号レベルとは異なる。本実施形態では、通信仕様の同期方式が非同期の調歩同期であるため、処理装置６６は、入力ポート６６ｂ３に入力される信号のレベルが、アイドル状態である高レベルから低レベルに変化したらスタートビットを受信したと判断して、通信データの受信を開始する。
【００４４】
本実施形態のＭｏｄｂｕｓプロトコルは、マスタスレーブ方式であって、マスタ側を制御部２５、スレーブ側をインバータ４とする。具体的には、スレーブ側のインバータ４は、各自の局番を記憶し、且つ、制御部２５は各インバータ４に対応する局番を記憶している。制御部２５は所定の通信タイミングにてインバータ４のうちのひとつの局番を問い合わせ先に指定し、所定の「問い合わせ」を、対応するインバータ４に送信する。問い合わせ先の局番に該当するインバータ４は、「問い合わせ」に対応する正常応答を返信するか、もしくは、「問い合わせ」が不正な場合は異常応答を返信する。問い合わせ先の局番に該当しないインバータ４は、無応答となる。なお、マスタ側の制御部２５は、全てのインバータ４を問い合わせ先に指定するブロードキャストの「問い合わせ」を送信してもよい。ブロードキャストによる「問い合わせ」の場合は、接続されている全てのインバータ４は、無応答となる。
【００４５】
通電中、制御部２５は、インバータ４とのシリアル通信を所定の時間間隔ΔＴ１（たとえば、数ｍｓｅｃから数秒の通信タイミング）毎に実行して、ポンプ２の運転停止や回転速度等の制御指令や、インバータ４の現在状態（例えば、周波数、電流、電圧、トリップ情報など）の読み出しを行う。具体的には、インバータ４に対する制御指令の「問い合わせ」をコマンド１、インバータ４の現在状態を読み出すための「問い合わせ」をコマンド２とし、インバータ４のいずれか一方の局番を局番１、他方を局番２とする。所定の時間間隔ΔＴ１で制御部２５は、下記（１）〜（４）を順番に実行する。
（１）  局番１に対するコマンド１を送信
（２）  局番２に対するコマンド１を送信
（３）  局番１に対するコマンド２を送信
（４）  局番２に対するコマンド２を送信
また、通電中、制御部２５は、上記（１）〜（４）を繰り返し実行する。
このように、制御部２５は、各インバータ４に対して所定の時間間隔ΔＴ１毎に何らかの「問い合わせ」を送信する。なお、上記したコマンドや通信順は上記に依らないが、各インバータ４に対して定期的に通信されることが好ましい。
【００４６】
なお、制御部２５による時間間隔ΔＴ１の計時は、上記（１）〜（４）の送信を開始するタイミングにてリセットスタートしてもよいし、上記（１）〜（４）の送信が完了するタイミングにてリセットスタートしてもよい。または、上記（１）〜（４）の送信に対する正常応答を受信したタイミングにてリセットスタートしてもよい。
【００４７】
なお、制御部２５は、問い合わせを送信後、該当するインバータ４からの正常応答が確認できずに所定の時間間隔ΔＴ２が経過したら、通信エラーとする。制御部２５は通信エラーを判断したら時間間隔ΔＴ１の計時をリセットスタートしてもよい。上述した「問い合わせ」には運転指令情報が含まれる。この運転指令情報には、ポンプ２の始動指令、ポンプ２の停止指令、電動機３の目標回転速度などが含まれる。
【００４８】
インバータ４は、第１通信線７３および第２通信線７４にそれぞれ接続された２本の分岐線８０，８７と、これら分岐線８０，８７にそれぞれ取り付けられた第１オープン端子８１，９１を備えている。第１オープン端子８１は、第１通信線７３に電気的に接続されている。第１オープン端子８１に隣接して、第２オープン端子８２が配置されている。第２オープン端子８２は主基板５０のグランド端子ＧＮＤに抵抗Ｒ１を介して接続されている。
【００４９】
第１オープン端子９１は、第２通信線７４に電気的に接続されている。第１オープン端子９１と対になる第２オープン端子９２が配置されている。第２オープン端子９２は第２オープン端子９１に隣接している。第２オープン端子９２は、電源部６７の電源端子Ｖｃｃ２に抵抗Ｒ２を介して接続されている。抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４は、演算増幅器７７への入力信号の電圧を調整するために備えられている。なお、電源端子Ｖｃｃ１，電源端子Ｖｃｃ２は、電源部６７とは別に設けられた専用の電源の電源端子であってもよい。
【００５０】
第１通信線７３は、抵抗Ｒ３を介して電源端子Ｖｃｃ２に接続され、第２通信線７４は、抵抗Ｒ４を介して主基板５０のグランド端子ＧＮＤに接続されている。電源部６７、第１オープン端子８１，９１、および第２オープン端子８２，９２は、インバータ４内に配置されている。一実施形態では、電源部６７、第１オープン端子８１，９１、および第２オープン端子８２，９２は、主基板５０と異なる基板に配置されてもよい。
【００５１】
第２オープン端子８２，９２は、第１オープン端子８１，９１から離れている。図５は、制御部２５がポンプ装置から取り外され、第１オープン端子８１，９１と第２オープン端子８２，９２とが接続セレクタ９０によって電気的に接続された状態を示す模式図である。接続セレクタ９０は、第１オープン端子８１，９１と第２オープン端子８２，９２の両方に接触可能な導電材を備えている。接続セレクタ９０によって第１オープン端子８１，９１と第２オープン端子８２，９２とが電気的に接続されると、非反転入力端子７７ａと反転入力端子７７ｂの電位差がしきい値より低くなり、演算増幅器７７の出力端子７７ｃから出力される信号は低レベルとなる。よって、処理装置６６の入力ポート６６ｂ３への入力信号は低レベルとなる。接続セレクタ９０を、第１オープン端子８１，９１および第２オープン端子８２，９２から離すと、非反転入力端子７７ａの電位は電源端子Ｖｃｃ２の電位、反転入力端子７７ｂの電位はグランド端子ＧＮＤの電位となり、演算増幅器７７の出力端子７７ｃから出力される信号は高レベルとなる。よって、処理装置６６の入力ポート６６ｂ３への入力信号は高レベルとなる。接続セレクタ９０の具体例としては、ジャンパーピンなどの着脱可能な導電体、またはスイッチが挙げられる。また、接続セレクタ９０は、外部信号によってＯＮ／ＯＦＦされるスイッチでもよいし、第１オープン端子８１，９１および第２オープン端子８２，９２がほぼ同時（時間間隔ΔＴ１内）に導通される構造が好ましい。
【００５２】
接続セレクタ９０は、制御部２５の交換、または制御部２５のメンテナンスなどに起因して制御部２５をポンプ装置から取り外すときに使用される。具体的には、制御部２５をポンプ装置から取り外すと、インバータ４の入力ポート６６ｂ３への入力信号は高レベルとなり、且つ、インバータ４はスレーブ側であるため、インバータ４の通信状態はアイドル状態となる。そこで、制御部２５をポンプ装置から取り外す前または後に、接続セレクタ９０によって第１オープン端子８１，９１と第２オープン端子８２，９２とを電気的に接続し、これによって演算増幅器７７の出力端子７７ｃから出力される信号は、スタートビットと同じ低レベルに固定される。図５に示す状態では、上述したシリアル通信における第１信号および第２信号は、第１通信線７３および第２通信線７４には入力されない。一実施形態では、アイドル状態の信号レベルを低レベルとし、接続セレクタ９０によって第１オープン端子８１，９１と第２オープン端子８２，９２とが電気的に接続されたときに、演算増幅器７７の出力端子７７ｃから出力される信号は高レベルとなるように構成されてもよい。
【００５３】
処理装置６６は、高レベルおよび低レベルの両方の信号が所定の時間間隔ΔＴＮ１内に入力されたときは、インバータ４の運転モードを通常運転モードとし、スタートビットと同じ高レベルまたは低レベルのいずれかの信号が、所定の時間ΔＴＮ２の間に継続して入力されたときは、インバータ４の運転モードを、強制運転モードに切り替えるように構成されている。また、処理装置６６は、アイドル状態と同じ高レベルまたは低レベルのいずれかの信号が、所定の時間ΔＴＮ２の間に継続して入力されたときは、インバータ４を停止とする。
【００５４】
強制運転モードに切り替える信号レベルは、スタートビットと同じ信号レベルである。そうすることで、制御部２５が取り外され、且つ接続セレクタ９０が接続されていないときは、電動機３は強制運転されず停止が継続される。これにより、シリアル通信線３０の断線等で処理装置６６に高レベルおよび低レベルの両方の信号が所定の時間間隔ΔＴＮ１内に入力されないときに、誤って強制運転するのを防止できる。また、時間間隔ΔＴＮ１は、制御部２５から各インバータ４へ「問い合わせ」が送信されるタイミング以上であるとよい。また、時間ΔＴＮ２は、時間間隔ΔＴＮ１より十分長い、数１００ミリ秒から数十秒とするとよい。
【００５５】
通常運転モードは、上述した操作パネル４７の運転切替スイッチ５２を「自動」にしたときの運転モードであり、インバータ４は、制御部２５からのシリアル通信による指令に従って電動機３を駆動する。例えば、通常運転モードでは、吐出し圧力の測定値に基づいて推定末端圧力一定制御または吐出圧力一定制御が行われる。通常運転モードの間は、第１オープン端子８１，９１と第２オープン端子８２，９２とは電気的に接続されていない。
【００５６】
強制運転モードは、電動機３を強制的に運転させる運転モードである。この強制運転モードでは、インバータ４は、受信した制御部２５からの指令によらず、電動機３を所定の回転速度で駆動する。一実施形態として強制運転時の電動機３の回転速度は、ディップスイッチ７１によって設定することができる。一実施形態として強制運転時の電動機３の回転速度は、制御部２５の操作パネル４７や入力部より設定変更可能であり、シリアル通信を介して処理装置６６の不揮発性メモリに記憶することができる。強制運転モードの間は、接続セレクタ９０は、第１オープン端子８１，９１と第２オープン端子８２，９２とを電気的に接続する。
【００５７】
シリアル通信にて第１信号および第２信号が制御部２５から演算増幅器７７に送られているとき、演算増幅器７７は、通信データに基づいた高レベル信号および低レベル信号を生成する。なぜならば、制御部２５とインバータ４は、給水装置の状態によって常に変化する周波数指令値や各種状態、更にはプロトコルに含まれる局番やコマンド、ＣＲＣデータ、パリティビット等を通信データとして通信するため、一度に送受信する通信データの中には、必ず低レベルの信号と高レベルの信号が混在するからである。これに対して、第１オープン端子８１，９１と第２オープン端子８２，９２とが電気的に接続されたとき、演算増幅器７７は、高レベル信号または低レベル信号のいずれか一方を継続的に生成する。この継続的な高レベル信号または低レベル信号は、インバータ４の運転モードを、強制運転モードとするトリガー信号として機能する。
【００５８】
新たな制御部２５、またはメンテナンスされた制御部２５がポンプ装置に取り付けられ、制御部２５がシリアル通信線３０によってインバータ４に接続される前または後、接続セレクタ９０は、第１オープン端子８１，９１と第２オープン端子８２，９２から切り離され、第１オープン端子８１，９１と第２オープン端子８２，９２との電気的な接続が解除される。結果として、入力ポート６６ｂ３は、抵抗Ｒ３，Ｒ４を介してそれぞれ接続された電源端子Ｖｃｃ２とグランド端子ＧＮＤによってアイドル状態となる。処理装置６６は、演算増幅器７７から送られていた継続的なアイドル状態と異なる高レベル信号または低レベル信号が途絶えてアイドル状態に戻ると、強制運転モードを終了して、電動機３を停止する。そして、制御部２５がシリアル通信線３０によってインバータ４も接続されてシリアル通信が開始されると、処理装置６６は運転モードを通常運転モードに切り替える。通常運転モードで処理装置６６は制御部２５からの「問い合わせ」を正常に受信したら、当該受信データに基づいてインバータ４が運転される。
【００５９】
このように、接続セレクタ９０により、継続的な高レベル信号または低レベル信号からなるトリガー信号を演算増幅器７７に生成させ、かつトリガー信号を停止させることができる。本実施形態によれば、既設の第１通信線７３および第２通信線７４をそのまま利用できるので、強制運転を行うためのスイッチをインバータ４に増設する必要はなく、省スペース化が達成される。また、本実施形態によれば、第１オープン端子８１，９１と第２オープン端子８２，９２との電気的な接続を行うといった簡易的な方法で強制運転を行うことができるため、強制運転のためのスイッチ操作の手順を簡略化できる。
【００６０】
図６は、ポンプ装置としての給水装置の他の実施形態を示す模式図であり、図７は、図６に示すインバータ４の模式図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、上述した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。
【００６１】
本実施形態では、圧力信号入力端子３３、流量信号入力端子３４、温度信号入力端子３５、トリップ信号入力端子３９、および出力端子４５は、制御部２５ではなく、２つのインバータ４にそれぞれ設けられている。通常運転モード中では、吐出し圧力の測定値、過少流量検出信号、ポンプ２の温度の測定値、トリップ信号、運転信号、および故障信号は、インバータ４を経由し、シリアル通信線３０を通って制御部２５に送られる。したがって、制御部２５は、先に説明した実施形態と同じように、インバータ４の動作を制御することができる。
【００６２】
強制運転モード中では、先に説明した実施形態と同じように、インバータ４は、電動機３を所定の回転速度で駆動する。インバータ４は、サーミスタ２２から送られてくるポンプ２の温度の測定値が上限値を超えたときは、電動機３の運転を停止させる。また、インバータ４は、トリップ信号を漏電遮断器３８から受信したときは、電動機３の運転を停止させる。所定の時間が経過した後に、インバータ４は、電動機３を再始動するリトライ動作を実行してもよい。このリトライ動作は複数回実行してもよい。
【００６３】
強制運転モード中において、インバータ４は、先に説明した自動運転によって電動機３を単独運転する。具体的には、インバータ４は、フロースイッチ１２から送られる過少流量検出信号を受信したときは、電動機３の強制運転を停止させる。この場合、圧力センサ１５から送られてくる吐出し圧力の測定値が上記所定の始動圧力まで低下したときに、電動機３を再び運転させる。さらに、強制運転モード中において、インバータ４の処理装置６６は、圧力センサ１５から送られてくる吐出し圧力の測定値に基づいて、推定末端圧力一定制御または吐出圧力一定制御を実行してもよい。このように、本実施形態では、通常運転モード中では、複数台のポンプ２の台数制御にて自動運転を行うことができ、強制運転モードでは、インバータ４自身が、単独の自動運転（電動機３の始動、停止、および回転速度制御）を実行することも可能である。
【００６４】
図８は、インバータ４のさらに他の実施形態を示す模式図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、上述した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態では、電源部６７はインバータ４内に配置されているが、接続セレクタ９０、第１オープン端子８１，９１、および第２オープン端子８２，９２は、インバータ４の外に配置されている。接続セレクタ９０、第１オープン端子８１，９１、および第２オープン端子８２，９２は、外部基板９３上に配置されている。本実施形態の接続セレクタ９０は、第１オープン端子８１，９１と第２オープン端子８２，９２との電気的接続を確立し、かつ解除するスイッチから構成されている。ただし、接続セレクタ９０の具体的構成は、同様の機能を奏することができるものであれば本実施形態に限られない。
【００６５】
本実施形態は、ユーザーがアクセスしにくい場所にインバータ４が配置されている場合に有効である。例えば、図９に示す一実施形態では、インバータ４は、電動機３に固定されたハウジング９５内に収容されている。インバータ４は、対応する電動機３と一体であり、インバータ４は操作パネル４７等に比べてユーザーがアクセスしにくい位置にある。一方、接続セレクタ９０、第１オープン端子８１，９１、および第２オープン端子８２，９２が固定された外部基板９３は、ハウジング９５の外面に近い位置や操作パネル４７の近傍に配置できる。本実施形態によれば、インバータ４の配置に関わらず、接続セレクタ９０、第１オープン端子８１，９１、および第２オープン端子８２，９２を、ユーザーがアクセスしやすい場所に設置することが可能である。
【００６６】
図１０は、ポンプ装置としての給水装置のさらに他の実施形態を示す模式図である。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、上述した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態では、操作パネル４７は、制御部２５の外に配置され、シリアル通信線１００によって制御部２５に接続されている。制御部２５は、交流電源である商用電源４０に電気的に接続された電源部１２５を備えている。この電源部１２５には、商用電源４０により供給される交流電力から電力（＋５Ｖ、＋１２Ｖ、＋２４Ｖ等の直流電力）を生成するように構成されている。
【００６７】
操作パネル４７と制御部２５との間の通信は、ＲＳ−４８５規格のシリアル通信である。よって、制御部２５のシリアル通信ポート１０１、および操作パネル４７のシリアル通信ポート１０３は、ＲＳ−４８５規格に準拠した通信ポートであり、シリアル通信線１００は、ＲＳ−４８５規格に準拠した通信線である。シリアル通信線１００の一端は、制御部２５のシリアル通信ポート１０１に接続され、シリアル通信線１００の他端は、操作パネル４７のシリアル通信ポート１０３に接続されている。
【００６８】
図１１は、図１０に示す操作パネル４７と制御部２５を示す拡大模式図である。制御部２５は、シリアル通信ポート１０１に接続された第１通信線１０６および第２通信線１０７を通じて送られるＲＳ−４８５規格に準拠した信号を、処理装置２８用の信号に変換する通信用インターフェース回路１１０をさらに備えている。なお、第１通信線１０６、第２通信線１０７、および、後述する分岐線１１５，１１６等の各線は、電気的な導通状態を確立できる導電体であれば、特定の構造に限定されず、例えば、印刷回路基板に形成された配線パターン等であってもよい。
【００６９】
処理装置２８は、通信回路２８ｃを備える。通信回路２８ｃは、送受信を切り替えるための送受信切替ポート２８ｃ１、各種データを送信するための送信ポート２８ｃ２、および、各種データを受信するための入力ポート２８ｃ３を備える。通信回路２８ｃは、通信用インターフェース回路１１０と接続される。通信回路２８ｃは、電源起動後の所定のタイミングで送受信切替ポート２８ｃ１を「受信状態」にセットし、入力ポート２８ｃ３により通信データを受信する。また、通信回路２８ｃは、自身が通信データを送信するタイミングで送受信切替ポート２８ｃ１を所定の「送信状態」に切り替える。そして、通信回路２８ｃは送信ポート２８ｃ２にて通信データを送信する。通信データの送信が終了したら送受信切替ポート２８ｃ１を「送信状態」から「受信状態」に切り替える。ここで、「送信状態」と「受信状態」は、高レベルであるＯＮと低レベルであるＯＦＦの反転信号であるとよい。
【００７０】
通信用インターフェース回路１１０は、送受信切替ポート２８ｃ１が「送信状態」のときに、送信ポート２８ｃ２より出力した信号をＲＳ−４８５規格に準拠した信号に変換し操作パネル４７へ送信する。また、通信用インターフェース回路１１０は、送受信切替ポート２８ｃ１が「受信状態」のときに、操作パネル４７から受信したＲＳ−４８５規格に準拠した信号を演算用の信号に変換し処理装置２８の入力ポート２８ｃ３へ出力する。
【００７１】
通信用インターフェース回路１１０は、演算増幅器（オペアンプ）１１１，１１２を備えている。演算増幅器１１１の出力端子１１１ｃからの信号は、処理装置２８の入力ポート２８ｃ３に入力される。演算増幅器１１２の出力端子１１２ｃからの信号は、第１通信線１０６を介してシリアル通信ポート１０１に出力され、反転信号が第２通信線１０７を介してシリアル通信ポート１０１に出力される。操作パネル４７から延びるシリアル通信線１００は、シリアル通信ポート１０１に接続される。操作パネル４７は、シリアル通信線１００を通じて、第１信号および第２信号を制御部２５に送る。第１信号および第２信号は、シリアル通信ポート１０１を介して通信用インターフェース回路１１０に入力され、通信用インターフェース回路１１０にて高レベル又は低レベルの信号に変換されて処理装置２８の入力ポート２８ｃ３に入力される。
【００７２】
演算増幅器１１１は、非反転入力端子１１１ａに入力された第１信号と、反転入力端子１１１ｂに反転入力された第２信号との電位差に基づいて高レベル（ＯＮ）または低レベル（ＯＦＦ）の信号を出力端子１１１ｃから出力する。より具体的には、演算増幅器１１１は、第１信号と第２信号との電位差がしきい値よりも高ければ、高レベルの信号を出力端子１１１ｃから出力し、第１信号と第２信号との電位差がしきい値よりも低ければ、低レベルの信号を出力端子１１１ｃから出力するように構成されている。ＲＳ−４８５に準拠したシリアル通信では、第１信号および第２信号は反転信号であり、通信データのビットの値が１の時に演算増幅器１１１は高レベルの信号を出力端子１１１ｃから出力し、通信データのビットの値が０の時に低レベルの信号を出力端子１１１ｃから出力する。
【００７３】
通信用インターフェース回路１１０は、電源部１２５の電源端子Ｖｃｃ３に接続されており、さらに制御部２５のグランド端子ＧＮＤに接続されている。制御部２５と操作パネル４７間のシリアル通信は、上述の実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。なお、一実施形態として、制御部２５と操作パネル４７間はマスタスレーブ方式のプロトコル（Ｍｏｄｂｕｓ等）を用いた通信を行い、マスタ側を操作パネル４７、スレーブ側を制御部２５とし、制御部２５は、所定の時間間隔で操作パネル４７に問い合わせを送信する。
【００７４】
制御部２５は、第１通信線１０６および第２通信線１０７にそれぞれ接続された２本の分岐線１１５，１１６と、これら分岐線１１５，１１６にそれぞれ取り付けられた第１オープン端子１２１，１３１を備えている。第１オープン端子１２１は、第１通信線１０６に電気的に接続されている。第１オープン端子１２１に隣接して、第２オープン端子１２２が配置されている。第２オープン端子１２２は制御部２５のグランド端子ＧＮＤに抵抗Ｒ５を介して接続されている。
【００７５】
第１オープン端子１３１は、第２通信線１０７に電気的に接続されている。第１オープン端子１３１と対になる第２オープン端子１３２が配置されている。第２オープン端子１３２は第２オープン端子１３１に隣接している。第２オープン端子１３２は、電源部１２５の電源端子Ｖｃｃ４に抵抗Ｒ６を介して接続されている。抵抗Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８は、演算増幅器１１１への入力信号の電圧を調整するために備えられている。なお、電源端子Ｖｃｃ３，電源端子Ｖｃｃ４は、制御部２５とは別に設けられた専用の電源の電源端子であってもよい。
【００７６】
第１通信線１０６は、抵抗Ｒ７を介して電源端子Ｖｃｃ４に接続され、第２通信線１０７は、抵抗Ｒ８を介して制御部２５のグランド端子ＧＮＤに接続されている。電源部１２５、第１オープン端子１２１，１３１、および第２オープン端子１２２，１３２は、制御部２５内に配置されている。一実施形態では、電源部１２５、第１オープン端子１２１，１３１、および第２オープン端子１２２，１３２は、制御部２５の外に配置されてもよい。
【００７７】
第２オープン端子１２２，１３２は、第１オープン端子１２１，１３１から離れている。図１２は、操作パネル４７が制御部２５から取り外され、第１オープン端子１２１，１３１と第２オープン端子１２２，１３２とが接続セレクタ１３０によって電気的に接続された状態を示す模式図である。接続セレクタ１３０は、第１オープン端子１２１，１３１と第２オープン端子１２２，１３２の両方に接触可能な導電材を備えている。接続セレクタ１３０によって第１オープン端子１２１，１３１と第２オープン端子１２２，１３２とが電気的に接続されると、非反転入力端子１１１ａと反転入力端子１１１ｂの電位差がしきい値より低くなり、演算増幅器１１１の出力端子１１１ｃから出力される信号は低レベルとなる。よって、処理装置２８の入力ポート２８ｃ３への入力信号は低レベルとなる。接続セレクタ１３０を、第１オープン端子１２１，１３１および第２オープン端子１２２，１３２から離すと、非反転入力端子１１１ａの電位は電源端子Ｖｃｃ４の電位、反転入力端子１１１ｂの電位はグランド端子ＧＮＤの電位となり、演算増幅器１１１の出力端子１１１ｃから出力される信号は高レベルとなる。よって、処理装置２８の入力ポート２８ｃ３への入力信号は高レベルとなる。接続セレクタ１３０の具体例としては、ジャンパーピンなどの着脱可能な導電体、またはスイッチが挙げられる。また、接続セレクタ１３０は、外部信号によってＯＮ／ＯＦＦされるスイッチでもよいし、第１オープン端子１２１，１３１および第２オープン端子１２２，１３２がほぼ同時（時間間隔ΔＴ１内）に導通される構造が好ましい。
【００７８】
接続セレクタ１３０は、操作パネル４７の交換、または操作パネル４７のメンテナンスなどに起因して操作パネル４７を制御部２５から切り離すときに使用される。具体的には、操作パネル４７を制御部２５から取り外すと、処理装置２８の入力ポート２８ｃ３への入力信号は高レベルとなり、且つ、制御部２５はスレーブ側であるため、制御部２５の通信状態はアイドル状態となる。そこで、操作パネル４７を制御部２５から切り離す前または後に、接続セレクタ１３０によって第１オープン端子１２１，１３１と第２オープン端子１２２，１３２とを電気的に接続し、これによって演算増幅器１１１の出力端子１１１ｃから出力される信号は、スタートビットと同じ低レベルに固定される。図１２に示す状態では、上述したシリアル通信における第１信号および第２信号は、第１通信線１０６および第２通信線１０７には入力されない。一実施形態では、アイドル状態の信号レベルを低レベルとし、接続セレクタ１３０によって第１オープン端子１２１，１３１と第２オープン端子１２２，１３２とが電気的に接続されたときに、演算増幅器１１１の出力端子１１１ｃから出力される信号は高レベルとなるように構成されてもよい。
【００７９】
処理装置２８は、高レベルおよび低レベルの両方の信号が所定の時間間隔ΔＴＮ１内に入力されたときは、制御部２５の運転モードを通常運転モードとし、スタートビットと同じ高レベルまたは低レベルのいずれかの信号が、所定の時間ΔＴＮ２の間に継続して入力されたときは、制御部２５の運転モードを、強制運転モードに切り替えるように構成されている。
【００８０】
強制運転モードに切り替える信号レベルは、スタートビットと同じ信号レベルである。そうすることで、操作パネル４７が取り外され、且つ接続セレクタ１３０が接続されていないときは、制御部２５は強制運転されない。また、時間間隔ΔＴＮ１は、操作パネル４７から制御部２５へ「問い合わせ」が送信されるタイミング以上であるとよい。また、時間ΔＴＮ２は、時間間隔ΔＴＮ１より十分長い、数１００ミリ秒から数十秒とするとよい。
【００８１】
通常運転モードでは、制御部２５は、操作パネル４７からの操作信号に基づいてポンプ２を運転する。例えば、運転切替スイッチ５２が「自動」であれば、先に説明した自動運転によって吐出し圧力の測定値に基づいて推定末端圧力一定制御または吐出圧力一定制御が行われる。運転切替スイッチ５２が「試験」であれば、操作パネル４７の手動操作によってポンプ２が運転される。運転切替スイッチ５２が「停止」であれば、ポンプ２は停止される。通常運転モードの間は、第１オープン端子１２１，１３１と第２オープン端子１２２，１３２とは電気的に接続されていない。
【００８２】
強制運転モードは、操作パネル４７からの操作信号によらず、制御部２５にてポンプ２を運転させる運転モードである。この強制運転モードでは、制御部２５は、操作パネル４７からの操作信号によらず、インバータ４に指令を与え、ポンプ２の駆動機である電動機３を駆動する。強制運転モードの間は、接続セレクタ１３０は、第１オープン端子１２１，１３１と第２オープン端子１２２，１３２とを電気的に接続する。
【００８３】
この強制運転モードには、以下の第１運転モードおよび第２運転モードがある。
第１運転モードは、制御部２５は、上記通常運転モードの自動運転と同様に、吐出し圧力の測定値および過少流量検出信号に基づいてポンプ２を始動停止させ、さらに吐出し圧力の測定値に基づいて推定末端圧力一定制御または吐出圧力一定制御を行う運転モードである。この第１運転モードでは、制御部２５は、ポンプ２のそれぞれの運転回数や停止時間が平準化されるようにこれらポンプ２の運転を制御する。
第２運転モードは、制御部２５は、インバータ４に指令を発して電動機３を所定の回転速度で回転させる運転モードである。電動機３の回転速度は、ユーザーが設定することができる。
【００８４】
一実施形態として、制御部２５は、操作パネル４７が接続中に運転切替スイッチ５２の状態を記憶し、強制運転モードとなる直前の該記憶した運転切替スイッチ５２の状態が「自動」であれば、強制運転モードは第１運転モードとする。強制運転モードとなる直前の該記憶した運転切替スイッチ５２の状態が「試験」であれば、強制運転モードは第２運転モードとする。さらに、強制運転モードとなる直前の該記憶した操作パネル４７の運転切替スイッチ５２が「停止」であれば、ポンプ２は停止される。また、一実施形態として、強制運転モードで制御部２５は、操作パネル４７が接続されていた時の運転切替スイッチ５２の状態によらずに、第１運転モードまたは第２運転モードの何れかを選択してもよい。更には、強制運転モードでの動作は、ユーザーによって選択された第１運転モードまたは第２運転モードの何れかに設定されてもよい。
【００８５】
シリアル通信にて第１信号および第２信号が制御部２５から演算増幅器１１１に送られているとき、演算増幅器１１１は、送信データに基づいた高レベル信号および低レベル信号を生成する。これに対して、第１オープン端子１２１，１３１と第２オープン端子１２２，１３２とが電気的に接続されたとき、演算増幅器１１１は、高レベル信号または低レベル信号のいずれか一方を継続的に生成する。この継続的な高レベル信号または低レベル信号は、制御部２５の運転モードを、通常運転モードから強制運転モードに切り替えるトリガー信号として機能する。
【００８６】
新たな操作パネル４７、またはメンテナンスされた操作パネル４７がポンプ装置に取り付けられ、操作パネル４７がシリアル通信線１００によって制御部２５に接続される前または後、接続セレクタ１３０は、第１オープン端子１２１，１３１と第２オープン端子１２２，１３２から切り離され、第１オープン端子１２１，１３１と第２オープン端子１２２，１３２との電気的な接続が解除される。結果として、入力ポート２８ｃ３は、抵抗Ｒ７，Ｒ８を介してそれぞれ接続された電源端子Ｖｃｃ４とグランド端子ＧＮＤによってアイドル状態となる。処理装置２８は、演算増幅器１１１から送られていた継続的なアイドル状態と異なる高レベル信号または低レベル信号が途絶えてアイドル状態に戻ると、強制運転モードを終了する。そして、操作パネル４７がシリアル通信線１００によって制御部２５に接続されてシリアル通信が開始されると、処理装置２８は運転モードを通常運転モードに切り替える。通常運転モードで処理装置２８は、操作パネル４７からの「問い合わせ」を正常に受信したら、当該受信データに基づいてポンプ２の運転制御が行われる。
【００８７】
このように、接続セレクタ１３０により、継続的な高レベル信号または低レベル信号からなるトリガー信号を演算増幅器１１１に生成させ、かつトリガー信号を停止させることができる。本実施形態によれば、既設の第１通信線１０６および第２通信線１０７をそのまま利用できるので、強制運転を行うためのスイッチを制御部２５に増設する必要はなく、省スペース化が達成される。また、本実施形態によれば、第１オープン端子１２１，１３１と第２オープン端子１２２，１３２との電気的な接続を行うといった簡易的な方法で強制運転を行うことができるため、強制運転のためのスイッチ操作の手順を簡略化できる。
【００８８】
上述した実施形態では、ＲＳ−４８５規格に準拠したシリアル通信について記述したが、『スタートビットと同レベルの信号が、所定の時間継続して入力ポートに入力されたとき、運転モードを強制運転モードに切り替える』という構成は、ＲＳ２３２Ｃ規格等のＲＳ−４８５規格以外のシリアル通信においても適用できる。その場合、通信用インターフェース回路２７，７５，１１０は、各通信規格に準ずる信号に変換するか、もしくは、信号を変換する必要がない場合は省略できる。また、抵抗Ｒ１〜Ｒ８、分岐線８０，８７，１１５，１１６、第１オープン端子８１，９１，１２１，１３１、第２オープン端子８２，９２，１２２，１３２等の、接続セレクタ９０，１３０によって強制運転モードに切替わるための構成は、用いられるシリアル通信の信号の構成に応じて適切な構成が用いられるとよい。具体的には、接続セレクタ９０，１３０が取り付けられたとき、入力ポート２８ｃ３，６６ｂ３へ入力される信号のレベルがスタートビットと同じ信号レベルに固定されればよい。
【００８９】
更に、上述した実施形態では、制御部２５とインバータ４間の通信において、マスタ側を制御部２５、スレーブ側をインバータ４としたが、マスタ側をインバータ４、スレーブ側を制御部２５としてもよい。また、制御部２５と操作パネル４７間の通信では、マスタ側を操作パネル４７、スレーブ側を制御部２５としたが、マスタ側を制御部２５、スレーブ側を操作パネル４７としてもよい。
【００９０】
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。
【符号の説明】
【００９１】
１Ａ    吸込み口
１Ｂ    吐出し口
２      ポンプ
３      電動機
４      インバータ
６      吸込管
７      給水管
９      逆止弁
１１      受水槽
１２      フロースイッチ
１４      導水管
１５      圧力センサ
１７      圧力タンク
２０      吐出し集合管
２２      サーミスタ（温度センサ）
２５      制御部
２８      処理装置
２８ａ    通信回路
２８ｂ１  送受信切替ポート
２８ｂ２  送信ポート
２８ｂ３  入力ポート
２８ｃ    通信回路
２８ｃ１  送受信切替ポート
２８ｃ２  送信ポート
２８ｃ３  入力ポート
３０      シリアル通信線
３３      圧力信号入力端子
３４      流量信号入力端子
３５      温度信号入力端子
３８      漏電遮断器
３９      トリップ信号入力端子
４０      商用電源
４１      電力線
４５      出力端子
４７      操作パネル
５０      主基板
５２      運転切替スイッチ（操作部）
５３      ランプ
５４      操作ボタン（操作部）
５５      表示部
６０      整流器
６１      スイッチング素子（パワー素子）
６４      シリアル通信ポート
６５      メモリ
６６      処理装置
６６ａ    通信回路
６６ｂ１  送受信切替ポート
６６ｂ２  送信ポート
６６ｂ３  入力ポート
６７      電源部
６９      電源端子
７１      ディップスイッチ
７３      第１通信線
７４      第２通信線
７７，７８      演算増幅器（オペアンプ）
８０，８７      分岐線
８１，９１      第１オープン端子
８２，９２      第２オープン端子
９０      接続セレクタ
９３      外部基板
９５      ハウジング
１００    シリアル通信線
１０１    シリアル通信ポート
１０３    シリアル通信ポート
１０６    第１通信線
１０７    第２通信線
１１０    通信用インターフェース回路
１１１，１１２    演算増幅器
１１５，１１６    分岐線
１２１，１３１    第１オープン端子
１２２，１３２    第２オープン端子
１２５    電源部
１３０    接続セレクタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2020051381.tif 000006
【図５】
2020051381.tif 000007
【図６】
2020051381.tif 000008
【図７】
2020051381.tif 000009
【図８】
2020051381.tif 000010
【図９】
2020051381.tif 000011
【図１０】
2020051381.tif 000012
【図１１】
2020051381.tif 000013
【図１２】
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