(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用交流電源に電力線を介して接続されたインバータによって駆動されるインバータ駆動ポンプと、
該インバータ駆動ポンプの運転状態に基づいた搬送信号を生成して電力線に重畳する搬送信号結合手段と、
前記電力線に結合して前記搬送信号を受信する結合手段とを備え、
前記搬送信号は、前記インバータのクロックパルスに基づいて生成されたパルス信号であることを特徴とするインバータ駆動ポンプの制御システム。
【請求項２】
前記パルス信号は、前記クロックパルス及び該クロックパルスが分周されて形成されたパルスに基づいて生成されたものであることを特徴とする請求項１記載のインバータ駆動ポンプの制御システム。
【請求項３】
商用交流電源に電力線を介して接続されたインバータによって駆動されるインバータ駆動ポンプと、
該インバータ駆動ポンプの運転状態に基づいた搬送信号を生成して電力線に重畳する搬送信号結合手段と、
前記電力線に結合して前記搬送信号を受信する結合手段とを備え、
前記搬送信号は、前記インバータのＰＷＭ信号に基づいて生成されたパルス信号であることを特徴とするインバータ駆動ポンプの制御システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、商用交流電源（以下、商用電源）に電力線を介して接続されたインバータによって駆動されるポンプの制御システムに係り、特に電力線搬送によって運転状態を遠隔監視制御することができるインバータ駆動ポンプの制御システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
商用電源の周波数を電力損失が少なく所望の周波数及び電圧に変換できるインバータは、誘導モータなどを円滑に回転数制御可能なことから、ポンプ、ファン、又はコンプレッサなどの回転機械の省エネルギー機器等として広く利用されている。係るインバータ駆動のポンプ等においても、ポンプの設置場所とこの監視制御場所が離隔している場合が多い。このような場合に監視及び運転制御のための信号を別途の専用配線を設けるのでなく、電力線を利用して信号の伝送を行うことが試みられている。
【０００３】
しかるに、電力線搬送により信号搬送波を電力線に重畳して搬送する場合、外部から電力線にノイズが混入すると、搬送波信号とノイズの弁別が困難になり、搬送波信号を正確に授受することが困難になる。
【０００４】
そこで、例えば特開平３−９１３２７号公報によれば、電力線に搬送する搬送波とノイズを容易に判別するために、電力線上の商用周波電圧の位相に同期してデータを搬送すべき周期を設定し、部分搬送周期ごとに分離した搬送波を利用することが検討されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、係る従来技術によれば、商用周波数の電圧位相と同期させて高周波の搬送波を電力線に重畳搬送させるので、商用電源に外乱ノイズが混入した場合やノイズを発生しがちなインバータ駆動ポンプを電力線の負荷に用いる場合には、同期タイミングの設定が困難となり、電力線搬送による通信が不能に陥りやすいという問題点があった。
【０００６】
本発明は上述の事情に鑑み為されたもので、簡単な構成によりインバータ駆動ポンプの各種制御信号を電力線を用いて安定に搬送することができるインバータ駆動ポンプの制御システムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、本発明のインバータ駆動ポンプの制御システムは、商用交流電源に電力線を介して接続されたインバータによって駆動されるインバータ駆動ポンプと、該インバータ駆動ポンプの運転状態に基づいた搬送信号を生成して電力線に重畳する搬送信号結合手段と、前記電力線に結合して前記搬送信号を受信する結合手段とを備え、前記搬送信号は、前記インバータのクロックパルスに基づいて生成されたパルス信号であることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明のインバータ駆動ポンプの制御システムは、前記パルス信号は、前記クロックパルス及び該クロックパルスが分周されて形成されたパルスに基づいて生成されたものであることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明のインバータ駆動ポンプの制御システムは、商用交流電源に電力線を介して接続されたインバータによって駆動されるインバータ駆動ポンプと、該インバータ駆動ポンプの運転状態に基づいた搬送信号を生成して電力線に重畳する搬送信号結合手段と、前記電力線に結合して前記搬送信号を受信する結合手段とを備え、前記搬送信号は、前記インバータのＰＷＭ信号に基づいて生成されたパルス信号であることを特徴とするものである。
【００１０】
【作用】
前述した構成からなる本発明によれば、搬送信号結合手段から生成される搬送信号は、インバータのクロックパルスに基づいて生成されるパルス信号であることから、受信側においてインバータ駆動ポンプでクロックパルスが出ているか否かを検知することができる。また、搬送信号がクロックパルスであることから、電力線に存在している高調波ノイズの影響を受け難く、安定に電力線搬送を行うことができる。
【００１１】
又、搬送信号はインバータのクロックパルスが分周されて形成されたパルスが、制御信号によって変調されて形成されたものであるから、各種の制御信号を簡単に多重伝送することができる。この搬送パルス信号は、インバータのクロックパルスの整数倍の分周信号であることから、同様に高調波ノイズの影響を受け難く、安定に電力線搬送することができる。
【００１２】
又、搬送信号はインバータのＰＷＭ信号に基づいて生成されたパルス信号であることから、受信側においてインバータの動作周波数、動作電圧等の動作状態を直接検出することができる。この搬送信号もインバータの出力信号そのものであるので、信号の形成が極めて容易であり、且つ電力線に存在している高調波ノイズの影響を受け難い。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明に係わる実施例について図面を参照して説明する。なお、以下の実施例の説明では、同一要素には同一符号を付し、その重複した説明を省略する。
【００１４】
図１は、本発明のインバータ駆動ポンプの実施例の構成を示すブロック図である。
本実施例のインバータ駆動ポンプの制御システムは、商用交流電源１に接続された電力線２と、電力線２に負荷として接続されたインバータ駆動ポンプ３とを備え、インバータ駆動ポンプ３には、商用電源電圧及び周波数を任意の電圧及び周波数に変換するインバータ３１と、インバータ３１により駆動される誘導電動機等のモータを備えたポンプ３２が含まれている。そして、インバータ駆動ポンプ３には、電力線２に結合する搬送信号結合手段４が接続されている。
【００１５】
さらに、電源１と電力線２の間には、電力線２に結合する搬送信号を分離して取出す結合手段５が設けられている。搬送信号結合手段５で受信された搬送信号は、運転監視制御手段６に入力され、復調されてインバータ駆動ポンプ３の各種の運転状態を示す信号が取出される。また、監視制御手段６側から結合手段５を介してインバータ駆動ポンプ３の運転を制御する搬送信号を送信して、結合手段４によりこれを受信してポンプ３２の起動・停止又は運転速度等の制御をすることもできる。また、インバータ駆動ポンプ３の制御部、搬送信号結合手段４、受信手段５は、商用電源１に電気的に接続されており、それぞれ電源が供給されている。
【００１６】
以上のように構成されるインバータ駆動ポンプ３は、電力線２経由で商用交流電源１から商用電力の供給を受け、インバータ３１は、インバータ３１の内部でクロックパルスを発生し、クロックパルスに基づいたＰＷＭ（パルス幅変調）信号を生成する。ＰＷＭ信号により所望の周波数と電圧値の交流電力をポンプ３２に内蔵された誘導モータ等のモータに供給し、ポンプ３２の回転数やトルクなどの運転状態を制御する。
【００１７】
このとき、上記クロックパルスは、商用電力の供給をインバータ３１が受けて発生し、インバータ３１やポンプ３２の運転状態が異常な場合にもクロックパルスは停止しない。そして、商用電力の供給が遮断した場合にはクロックパルスも停止する。また、インバータ駆動ポンプの運転状態に異常が検出された場合には、クロックパルスを停止することなく、異常信号によりＰＷＭ制御による交流電力の出力のみが停止する。
【００１８】
そして、上記の実施例の構成によれば、商用交流電源１の商用電力は電力線２経由でインバータ駆動ポンプ３に供給され、インバータ３１は内部でクロックパルスを発生し、ポンプ３２をＰＷＭ（パルス幅変調）制御する。インバータ３１のクロックパルスＣは、搬送信号結合手段４に入力されて搬送信号Ｐとして電力線２に重畳される。更にクロックパルスＣは、搬送信号結合手段４で所望周波数に分周され、ポンプの運転状態Ｓ1，Ｓ2，…Ｓnの信号で変調された搬送信号Ｐとして電力線２に結合重畳される。搬送信号Ｐは電力線２上を伝播して結合手段５により電力線２から分離検出されて監視制御手段６に入力される。
【００１９】
このとき、搬送信号ＰにおけるクロックパルスＣの有無はインバータ３１への商用電力の供給の有無に対応するので、インバータ３１のクロックパルスに基づいた搬送信号は、インバータ駆動ポンプ３自体の商用電力の供給の有無に関する情報に相当する。また、結合手段５経由で監視制御手段６によりクロックパルスが分周された各種の周波数のパルスが重畳した搬送信号Ｐを受信することにより、インバータ駆動ポンプ３の運転状態Ｓ1，Ｓ2，…Ｓnを監視制御手段６で検出して復調することができる。
【００２０】
なお、図１において破線Ｌで示したように、インバータ駆動ポンプ３から、クロックパルスＣとともに、インバータ駆動ポンプ３の運転状態に関する信号Ｓ1，Ｓ2，…Ｓnが結合手段４に入力される。信号Ｓ1，Ｓ2，…Ｓnとしては、モータの電圧、電流、ポンプの回転速度等の基本的な情報の他に水位の過不足、軸受の損耗、巻線の温度上昇、浸水の有無、欠相、逆相、漏電などの異常状態信号も含まれる。
【００２１】
図２は、搬送信号結合手段４の要部の回路構成の一具体例を示す回路図であり、クロックパルスＣが供給される分周回路４１と、分周されたクロックパルスｆ1，ｆ2，…ｆnと上記運転状態信号Ｓ1，Ｓ2，…Ｓnが入力部に接続されるゲート４２1，４２2，…４２nと、これらのゲート出力に接続する結合回路４３とにより構成されている。インバータ駆動ポンプ３の運転状態を示す信号Ｓ1，Ｓ2，…ＳnとクロックパルスＣの分周信号に基づいて生成された一連の変調信号群である搬送信号Ｐが結合手段４から電力線に多重重畳される。
【００２２】
搬送信号を受信する結合手段５では、図２に示す回路とは逆の手順により受信クロックパルスから、各種分周周波数のクロックパルスを形成し、ゲート回路により復調して、状態信号Ｓ1，Ｓ2，…Ｓnを取出し、監視制御手段６に入力する。
【００２３】
上記実施例の構成によれば、インバータ駆動ポンプ３に商用電力が供給されているか否かは、クロックパルスＣの有無により結合手段５経由で監視制御手段６により検出することができる。さらに、インバータ駆動ポンプ３に電力が供給されているときには、インバータ駆動ポンプの運転状態に関する変数の種類に応じてクロックパルスＣを多重に分周することにより、運転状態信号Ｓ1，Ｓ2，…Ｓnに基づいて、夫々の分周周波数での搬送信号Ｐを受信して復調することにより、周波数ｆ1，ｆ2，…ｆnに対応した運転状態Ｓ1，Ｓ2，…Ｓnを特定してインバータ駆動ポンプ３の運転状態を検出することができる。
【００２４】
なお、上記実施例の構成では、インバータ駆動ポンプ３のインバータ３１からのクロックパルスＣに基づいて、状態信号Ｓ1，Ｓ2，…Ｓnで変調された搬送信号Ｐが搬送信号結合手段４から供給されるとしたが、これに限られるものではない。例えば、インバータ３１からＰＷＭ信号を搬送信号結合手段４に供給するようにすることもできる。
【００２５】
これによれば、ＰＷＭ信号には、ポンプの回転速度及び供給電圧の他にインバータ３１の負荷状態やモーターの回転数に応じた多様な運転状態に関する情報が含まれる。従って、ＰＷＭ信号に基づいて搬送信号結合手段４が生成する搬送信号にも、これらの運転状態情報が含まれ、結果として、インバータ駆動ポンプ３の運転状態に対応した情報を監視制御手段６に電力線搬送することができる。
【００２６】
特に、水中ポンプや屋上冷却塔などでは、インバータ駆動ポンプが電源から遠く離れて配置されているので、電源から離隔したインバータ駆動ポンプを電力線搬送により運転監視あるいは制御する場合には、高調波ノイズによる誤動作が思わぬ事故につながる。本発明では上述したように搬送信号としてインバータのクロックパルス、及びその分周周波数、又はＰＷＭ信号に基づいたパルス信号を用いているので、電力線上に存在する高調波ノイズの影響を受け難い。従って、インバータ等のパワーエレクトロニクス機器が接続された電力線を用いて安定に離隔した監視制御所にインバータ駆動ポンプの運転状態を伝達でき、従って本発明は、安全対策上からも極めて有用である。
【００２７】
尚、上述した実施例はインバータ駆動のポンプの例について説明したが、ポンプのみならずファン、コンプレッサ、又は送風機等の各種インバータ駆動の流体機械に広く本発明の趣旨が適用できるのは勿論のことである。
【００２８】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明のインバータ駆動ポンプの制御システムによれば、インバータのクロック周波数、又はその分周周波数、又はＰＷＭ信号に基づいたインバータ駆動ポンプの運転状態信号を、電力線搬送により離隔した監視制御手段に送るようにしたものである。従って、簡素な構成によりインバータ駆動ポンプの運転状態をインバータ駆動ポンプから離隔した監視制御装置に送ることができる。このようにインバータのクロックパルス等に基づいた搬送信号結合手段を設けたので、インバータ駆動ポンプを電力線に負荷として接続する場合にも、商用交流電源のノイズやインバータのクロックパルス周波数の変化にかかわらず、インバータ駆動ポンプの運転状態を確実に電力線搬送により送受信して監視制御できるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインバータ駆動ポンプの一実施例の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の搬送信号結合手段の要部の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
１    商用交流電源
２    電力線
３    インバータ駆動ポンプ
４，５  搬送信号結合手段
６    監視制御手段
３１    インバータ
３２    ポンプ
Ｃ    クロックパルス
Ｐ    搬送信号
【図１】
0003637982.tif 000002
【図２】
0003637982.tif 000003