(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中ポンプから吐出される流量を検出する流量検出手段と、上記水中ポンプから吐出される水の圧力を検出する圧力検出手段とを備え、上記水中ポンプから吐出される水の圧力を一定圧力に制御する水中ポンプの制御装置において、
上記水中ポンプ運転中に上記流量検出手段が正常にオンからオフへと変化した時点での上記ポンプの運転周波数を少水量出力周波数として記憶する手段と、
上記水中ポンプの運転周波数が上記少水量出力周波数以下の状態が一定時間以上経過したかを判定する判定手段と、
この判定手段により上記水中ポンプの運転周波数が少水量出力周波数以下の状態が一定時間以上経過したと判定された場合には、上記ポンプを停止して非常時運転モードとするポンプ停止手段と、
上記ポンプ停止手段により上記水中ポンプを停止した後、上記流量検出手段のオン状態が一定時間以上継続したかを判定する判定手段と、
この判定手段により上記流量検出手段のオン状態が一定時間以上継続したと判定された場合には、異常表示ならびに故障警報を行なう手段とを具備し、
上記圧力検出手段が起動圧力以下であることを検出する毎に、上記水中ポンプを起動し、あらかじめ設定された強制運転時間の間、運転した後に上記水中ポンプを停止する非常時運転を行うとともに、上記非常時運転モードにおいて、上記流量検出手段の検出出力を常時監視し、上記流量検出手段がオフになると、上記非常時運転モードを解除することを特徴とする水中ポンプの制御装置。
【請求項２】
上記非常時運転モードにおいて、上記水中ポンプを起動した時点からの強制運転時間をあらかじめ設定された設定値より自動的に延長することを特徴とする請求項１記載の水中ポンプの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流量検出部を設けて、水中ポンプを推定末端圧一定制御する水中ポンプの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
井戸のような水中に水中ポンプを投下しておき、この水中ポンプから吸い上げるようにした給水システムが知られている。
【０００３】
このような水中ポンプは、制御装置により自動運転が行なわれている。例えば、水中ポンプの自動運転中に、砂などにより流量検出部がオン状態で固着した場合には、上記制御装置は、給水需要側での水の需要が継続されていると見なして、ポンプを停止することなく運転を続行していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような給水システムにおいては、給水需要側での水の使用がなくなると、ポンプが締切運転となり、過熱によりモータ焼損、ひいては井戸ケーシングの溶融事故にまで派生することになる。
【０００５】
このような締切運転を検出するのに、ポンプ筐体の温度を検出するようにしても良いが、ポンプ筐体の温度を検出するために温度センサが必要なことと、この温度センサの検出を常に行なわなければならないため、コストがかかるという問題があった。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的は、温度検出を行なわなくても、安価な流量センサを用いるだけでポンプの締切り運転を防止することができる水中ポンプの制御装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の水中ポンプの制御装置は、水中ポンプから吐出される流量を検出する流量検出手段と、上記水中ポンプから吐出される水の圧力を検出する圧力検出手段とを備え、上記水中ポンプから吐出される水の圧力を一定圧力に制御する水中ポンプの制御装置において、上記水中ポンプ運転中に上記流量検出手段が正常にオンからオフへと変化した時点での上記ポンプの運転周波数を少水量出力周波数として記憶する手段と、上記水中ポンプの運転周波数が上記少水量出力周波数以下の状態が一定時間以上経過したかを判定する判定手段と、この判定手段により上記水中ポンプの運転周波数が少水量出力周波数以下の状態が一定時間以上経過したと判定された場合には、上記ポンプを停止して非常時運転モードとするポンプ停止手段と、上記ポンプ停止手段により上記水中ポンプを停止した後、上記流量検出手段のオン状態が一定時間以上継続したかを判定する判定手段と、  この判定手段により上記流量検出手段のオン状態が一定時間以上継続したと判定された場合には、異常表示ならびに故障警報を行なう手段とを具備し、上記圧力検出手段が起動圧力以下であることを検出する毎に、上記水中ポンプを起動し、あらかじめ設定された強制運転時間の間、運転した後に上記水中ポンプを停止する非常時運転を行うとともに、上記非常時運転モードにおいて、上記流量検出手段の検出出力を常時監視し、上記流量検出手段がオフになると、上記非常時運転モードを解除することを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の水中ポンプの制御装置は、上記非常時運転モードにおいて、上記水中ポンプを起動した時点からの強制運転時間をあらかじめ設定された設定値より自動的に延長することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。図１は推定末端圧一定制御する水中ポンプの制御装置の概略構成を示すブロック図である。図１において、１１は井戸である。この井戸１１には、水１２が貯められている。
【００１４】
この井戸１１の水１２に浸るように、水中ポンプ１３が埋設されている。
【００１５】
この水中ポンプ１３は井戸１１に貯められている水を吸い込み、地上に汲み上げる処理を行なっている。
【００１６】
つまり、水中ポンプ１３の吐出口は配管１４を介して逆止弁１５の一端に接続される。
【００１７】
この逆止弁１５の他端は、給水配管１６に接続されている。
【００１８】
この給水配管１６には、流量センサ（ＦＳ）１７が取り付けられている。この流量センサ１７は、オン・オフ的に給水配管１６を流れる流量を検出している。つまり、給水配管１６を流れる流量が最小流量Ｉｏより小さくなるとオフ信号となり、給水配管１６を流れる流量が最小流量Ｉｏ以上になるとオン信号となる流量信号Ｉを出力する。
【００１９】
さらに、この流量センサ１７の下流位置には、圧力タンク１８が接続されている。また、圧力センサ１９により、給水配管１６の圧力Ｐが検出される。この圧力センサ１９から出力される圧力信号Ｐ及び流量センサ１７から出力される流量信号Ｉは制御部２０に出力される。
【００２０】
この制御部２０はＣＰＵ２０ａ及びインバータ２０ｂを中心に構成されている。インバータ２０ｂは、水中ポンプ１３を駆動するモータ（図示しない）の回転速度を制御するために周波数がｆｍｉｎ〜ｆｍａｘまで変化する運転信号を出力している。
【００２１】
インバータ２０ｂから出力される運転信号の周波数は出力周波数検出部２０ｃにより検出される。
【００２２】
また、２０ｄは時刻を計時するためのタイマである。このタイマ２０ｄは別々な時刻を計数可能な複数のタイマにより構成されている。
【００２３】
さらに、制御部２０には、各種データを記憶するメモリ２０ｅが設けられている。
【００２４】
さらに、この制御部２０には、水中ポンプ１３の異常を表示する表示器２１、水中ポンプ１３の異常を警報する警報器２２が接続されている。
【００２５】
ところで、ＣＰＵ２０ａには、図２ないし図５のフロチャートに示した制御を行なう制御プログラムを記憶している図示しないＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）を備えている。
【００２６】
次に、上記のように構成された本発明の一実施の形態の動作について図２のフロ−チャ−トを参照して説明する。
【００２７】
まず、水中モータ１３が運転中であるかが判定される（ステップＳ１）。
【００２８】
このステップＳ１の判定で「ＮＯ」と判定された場合には、水中ポンプ１３を起動する図４のフロ−チャ−トを参照して後述する起動処理がなされる（ステップＳ２）。このステップＳ１の判定で「ＮＯ」と判定される場合は、圧力センサ１９で検出された圧力Ｐが起動圧力以下になった場合である。
【００２９】
一方、ステップＳ１の判定で「ＹＥＳ」と判定された場合には、前述した起動処理が開始されてから、タイマ２０ｄにより強制運転時間ｔ１が経過したかが判定される（ステップＳ３）。ここで、強制運転時間ｔ１とは、水中ポンプ１３を起動させてから強制運転時間ｔ１以内は、流量センサ１７から出力される流量信号Ｉの入力を禁止することにより、その強制運転時間ｔ１内での水中ポンプ１３を強制的に運転させるようにしている。
【００３０】
ステップＳ３の判定で「ＹＥＳ」と判定された場合には、流量センサ１７から出力される流量信号Ｉがオフしたかが判定される（ステップＳ４）。
【００３１】
このステップＳ４で「ＹＥＳ」と判定された場合、つまり、流量センサ１７の出力がオフしたと判定された場合には、出力周波数検出部２０ｃで検出されたインバータ２０ｂの出力周波数が少水量出力周波数としてメモリ２０ｅに読み込まれる。
【００３２】
そして、水中ポンプ１３が停止される（ステップＳ６）。
【００３３】
ところで、ステップＳ４の判定で「ＹＥＳ」、つまり流量信号Ｉがオンしていると判定された場合には、出力周波数検出部２０ｃで検出されたインバータ２０ｂの出力周波数が予め設定されている下限値（下限周波数）と等しいかが判定される（ステップＳ７）。
【００３４】
このステップＳ７の判定で「ＮＯ」と判定された場合には、前述したステップＳ４の処理に戻る。
【００３５】
一方、ステップＳ７の判定で「ＹＥＳ」と判定された場合には、流量信号Ｉがオフで、インバータ２０ｂの運転周波数が下限値（下限周波数）である状態が一定時間Ｔ１継続したかが判定される（ステップＳ８）。
【００３６】
このステップＳ８の判定で「ＹＥＳ」と判定された場合には、水中ポンプ１３を強制的に停止させる処理が行なわれる（ステップＳ９）。
【００３７】
つまり、インバータ２０ｂの運転周波数が下限値である状態が一定時間Ｔ１継続しているということは、水中ポンプ１３が運転されていても、流量信号Ｉをオンさせるには到らないはずである。しかし、流量信号Ｉがオンしているということは、流量センサ１７にゴミ等が詰まって、オン信号が誤って出力されていると判定される。
【００３８】
従って、このような場合には、水中ポンプ１３の締切り運転であると判定されて、水中ポンプ１３が強制的に停止される（ステップＳ９）。
【００３９】
以上のようにして、この第１の実施の形態によれば、流量信号Ｉがオンで、しかもインバータ２０ｂの運転周波数が下限値（下限周波数）である状態が一定時間Ｔ１（図６（Ａ）参照）継続している場合には、水中ポンプ１３の締切り運転であると判断して、水中ポンプ１３を強制的に停止させるようにしたので、水中ポンプ１３のモータの焼損を未然に防止することができる。
【００４０】
次に、本発明の第２の実施の形態の動作について図３のフロ−チャ−トを参照して説明する。この第２の実施の形態は図２の水中ポンプ１３を強制的に停止した後の処理に関するものである。
【００４１】
まず、水中ポンプ１３が停止中であるかが判定される（ステップＳ１１）。
このステップＳ１１の判定で「ＹＥＳ」と判定された場合には、流量センサ１７から出力される流量信号Ｉがオンであるか否かが判定される（ステップＳ１２）。このステップＳ１２の判定で「ＮＯ」と判定された場合、図４を参照して後述す起動処理が行なわれる（ステップＳ１３）。
【００４２】
一方、ステップＳ１２の判定で「ＹＥＳ」と判定された場合、つまり流量センサ１７から出力される流量信号Ｉがオンしていると判定された場合には、その状態が一定時間Ｔ２［図６（Ｂ）参照］だけ経過しているかが判定される（ステップＳ１４）。この一定時間Ｔ２の経過の判定は、制御部２０のタイマ２０ｄにより行なわれている。
【００４３】
つまり、水中ポンプ１３を停止したのに、流量センサ１７から出力される流量信号Ｉがオンしているということは、流量センサ１７にゴミ等が詰まって、流量信号Ｉが誤ってオンしていると判定されるため、表示器２１に水中ポンプ１３が異常であることが表示される。さらに、警報器２２から警報が出力されて水中ポンプ１３が異常であることが警報される。
【００４４】
さらに、制御部２０のメモリ２０ｅに非常時運転フラグがセットされる。
【００４５】
また、強制運転時間としてｔ２（＞ｔ１）がセットされる（ステップＳ１５）。
【００４６】
以上のようにして本発明の第２の実施の形態によれば、水中ポンプ１３を強制的に停止させた後、さらに流量センサ１７から出力される流量信号Ｉがオンしている状態が一定時間Ｔ２継続した場合には、表示器２１に水中ポンプ１３が異常であることを表示するとともに、警報器２２から警報を出力するようにしたので、オペレータは水中ポンプ１３の異常を確実に知ることができる。
【００４７】
次に、図４のフロ−チャ−トを参照して起動処理について説明する。まず、圧力センサ１９で検出された給水配管１６の圧力Ｐが起動圧力Ｐｏ以下であるか否かが判定される（ステップＳ２１）。このステップＳ２１の判定で「ＮＯ」と判定された場合には、流量センサ１７から出力される流量信号Ｉはオフであるかが確認される（ステップＳ２２）。
【００４８】
この流量信号Ｉがオフであることが確認できた場合には、メモリ２０ｅに設定されている非常運転フラグをリセットする処理が行なわれる（ステップＳ２３）。
【００４９】
一方、ステップＳ２１の判定で「ＹＥＳ」、つまり「Ｐ≦Ｐｏ」であると判定されると、水中ポンプ１３を起動する処理がなされる。
【００５０】
そして、タイマ２０ｄにより強制運転時間ｔ２（＞ｔ１）が経過したかが判定される（ステップＳ２５）。ここで、強制運転時間ｔ２とは、水中ポンプ１３を起動させてから強制運転時間ｔ２以内は、流量センサ１７から出力される流量信号Ｉの入力を禁止することにより、その強制運転時間ｔ２内での水中ポンプ１３を強制的に運転させるようにしている。また、強制運転時間ｔ２を時間ｔ１より大きく設定しておくことにより、一度強制的に水中ポンプ１３を停止させた後は、システムが不安定であるため、強制運転時間を長くなるように設定している。
【００５１】
このステップＳ２５の判定で「ＹＥＳ」と判定されると、流量センサ１７から出力される流量信号Ｉはオフしているか否かが判定される（ステップＳ２６）。
【００５２】
このステップＳ２６で「ＹＥＳ」と判定された場合、つまり、流量センサ１７の出力がオフしたと判定された場合には、非常運転フラグがリセットされると共に、出力周波数検出部２０ｃで検出されたインバータ２０ｂの出力周波数が少水量時出力周波数としてメモリ２０ｅに読み込まれる（ステップＳ２７）。
【００５３】
そして、水中ポンプ１３が停止される（ステップＳ２８）。
【００５４】
ところで、ステップＳ２６の判定で「ＮＯ」、つまり流量信号Ｉがオンしていると判定された場合には、出力周波数検出部２０ｃで検出されたインバータ２０ｂの出力周波数が前述したステップＳ２７でメモリ２０ｅに読み込まれた少水量出力周波数以下であるか否かが判定される（ステップＳ２９）。
【００５５】
このステップＳ２９の判定で「ＮＯ」と判定された場合には、前述したステップＳ２６の処理に戻る。
【００５６】
一方、ステップＳ２９の判定で「ＹＥＳ」と判定された場合には、流量信号Ｉがオンで、インバータ２０ｂの運転周波数が少水量時出力周波数以下である状態が一定時間Ｔ３（図６（Ｃ）参照）継続したかが判定される（ステップＳ３０）。
【００５７】
このステップＳ３０の判定で「ＹＥＳ」と判定された場合には、水中ポンプ１３を強制的に停止させる処理が行なわれる（ステップＳ３１）。
【００５８】
つまり、インバータ２０ｂの運転周波数が少水量時出力周波数以下である状態が一定時間Ｔ３継続しているということは、水中ポンプ１３が運転されていても、流量信号Ｉをオンさせるには到らないはずである。しかし、流量信号Ｉがオンしているということは、流量センサ１７にゴミ等が詰まって、オン信号が誤って出力されていると判定される。
【００５９】
従って、このような場合には、水中ポンプ１３の締切り運転であると判定されて、水中ポンプ１３が強制的に停止される。
【００６０】
次に、本発明の第３の実施の形態について図５のフロ−チャ−トを参照して説明する。この図５のフロ−チャ−トは図２のフロ−チャ−トのステップＳ９の代わりに、ステップＳ１０の処理を入れ代えたものである。
【００６１】
従って、ステップＳ１０に示すように、表示器２１に水中ポンプ１３が異常であることを表示するとともに、警報器２２から警報を出力するようにしたので、オペレータは水中ポンプ１３の異常を確実に知ることができる。さらに、非常運転フラグをリセットし、強制運転時間ｔ２をセットしている。
【００６５】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、流量検出手段の検出出力を常時監視し、流量検出手段がオフになると、非常時運転モードを解除するようにしたので、非常時運転モードの解除を迅速に行なうことができる。
【００６６】
請求項２記載の発明によれば、非常時運転モードにおいて、上記水中ポンプを起動した時点からの強制運転時間を自動的に延長するようにしたので、システムを安定して動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の各実施の形態に共通な水中ポンプの制御装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】本発明の第１の実施の形態の動作を説明するためのフロ−チャ−ト。
【図３】本発明の第２の実施の形態の動作を説明するためのフローチャ−ト。
【図４】本発明の起動処理を説明するためのフローチャ−ト。
【図５】本発明の第３の実施の形態の動作を説明するためのフロ−チャ−ト。
【図６】本発明の各実施の形態の動作を説明するためのタイミング図。
【符号の説明】
１１…井戸、
１３…水中ポンプ、
１４…配管、
１５…逆止弁、
１６…給水配管、
１７…流量センサ、
１８…圧力タンク、
１９…圧力センサ、
２０…制御部、
２０ａ…ＣＰＵ（中央処理装置）、
２０ｂ…インバータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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