(57)【要約】【課題】ポンプ装置の圧力センサでは低圧力域時のフェライトコアとコイル間にギャップが存在し低圧力域での検知性能に障害となっていた。【解決手段】ポンプ装置に設けられた圧力センサにおいて、前記圧力センサ内部には、円筒状のコイルが設けられ、該コイル下側には、前記コイル内径より小さく設定した外径を有するフェライトコアが設けられ、前記フェライトコアの下側には前記ポンプ装置の内圧を感受するダイヤフラムを設けており、前記フェライトコアは、前記ダイヤフラムの変移に応じて変移し前記コイル内径を移動し、前記圧力センサは、前記フェライトコアと前記コイルとの重なり代に応じて変化した前記コイルの誘導インダクタンスをポンプ装置に備えられた制御基板により圧力値に読みかえ検知し、前記ダイヤフラムが受ける圧力が低い低圧力域時に前記フェライトコア上面と前記コイル底面が一致、または、重ねる。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ装置に設けられた圧力センサにおいて、
前記圧力センサ内部には、円筒状のコイルが設けられ、
該コイル下側には、前記コイル内径より小さく設定した外径を有するフェライトコアが設けられ、
前記フェライトコアの下側には前記ポンプ装置の内圧を感受するダイヤフラムを設けており、
前記フェライトコアは、前記ダイヤフラムの変移に応じて変移し前記コイル内径を移動し、
前記圧力センサは、前記フェライトコアと前記コイルとの重なり代に応じて変化した前記コイルの誘導インダクタンスをポンプ装置に備えられた制御基板により圧力値に読みかえ検知し、
前記ダイヤフラムが受ける圧力が低い時、特に３０ｋＰａ以下の時に前記フェライトコア上面と前記コイル底面が一致、または、重なっていることを特徴とするポンプ装置の圧力センサ。
【請求項２】
請求項１記載の圧力センサにおいて、前記コイルの高さ寸法より前記フェライトコアの高さ寸法が同じかまたはそれ以上であることを特徴とするポンプ装置の圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、従来の検知範囲に加え低圧力域及び高圧力域も正確に検知することができるポンプ装置の圧力センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
圧力センサはダイヤフラムを介し水圧を受け、フェライトコアが上下に動き、コイルと重なり合うことでインダクタンスが変化する。読み取ったインダクタンスは、周波数に変換され、ポンプの運転を制御している。従来の圧力センサである特開平３−２８２２２６号公報においては低圧力域時にフェライトコア上面とコイル底面にギャップが存在しており、フェライトコアとコイルが重なり合うことにより変化するインダクタンスは、そのギャップ間では、変化しない、または、変化量が微少であり低圧力域での検知性能に障害となっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−２８２２２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
解決しようとする問題点は、低圧力域時、主に３０ｋＰａ以下において圧力を正確に検知することができない点である。
【０００５】
特開平３−２８２２２６号公報を使用しての解決策としては、調整ネジの締め込み具合で、標準圧力用・低圧力用など用途に応じ複数の圧力センサに分けてしまう方法がある。しかし、この方法では調整ネジの調整を必要とするため、コストが掛かってしまう。また、用途に応じ圧力センサが複数となってしまうため、生産管理の複雑化や顧客がパーツ交換をする際混乱を招く可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するために従来のポンプ用圧力センサでは正確に検知することができなかった低圧力域時の圧力を検知可能とし、また、従来の検知範囲も検知可能とするために、低圧力域時にコア上面とコイル底面が一致、または、重ねることで検知精度を上げかつ、コイル高さ寸法よりフェライトコア高さ寸法が同じかまたはそれ以上にすることにより家庭用一般ポンプで使用することが想定される高圧力域でも検知精度を上げることが可能となることを特徴とする。
【０００７】
または、本発明は、ポンプ装置に設けられた圧力センサにおいて、前記圧力センサ内部には、円筒状のコイルが設けられ、該コイル下側には、前記コイル内径より小さく設定した外径を有するフェライトコアが設けられ、前記フェライトコアの下側には前記ポンプ装置の内圧を感受するダイヤフラムを設けており、前記フェライトコアは、前記ダイヤフラムの変移に応じて変移し前記コイル内径を移動し、前記圧力センサは、前記フェライトコアと前記コイルとの重なり代に応じて変化した前記コイルの誘導インダクタンスをポンプ装置に備えられた制御基板により圧力値に読みかえ検知し、前記ダイヤフラムが受ける圧力が低い時、特に３０ｋＰａ以下の時に前記フェライトコア上面と前記コイル底面が一致、または、重なっていることを特徴とするポンプ装置の圧力センサ。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は，以上説明したように構成されているもので、前記で述べた通り容易に低圧域時の検知精度を上げかつ、高圧力域でも検知精度を上げることができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施例に係るもので、ポンプ装置の縦断面図である。
【図２】図１の右側面である。
【図３】図１のポンプカバーを外した状態の平面図である。
【図４】本発明の一実施例に係るポンプ装置の制御ブロック図である。
【図５】従来の圧力センサの縦断面図である。
【図６】本発明の圧力センサの縦断面図である。
【図７】本発明の一実施例に係る運転制御を時系列的に示したチャート図である。
【図８】従来の圧力センサの周波数と圧力及び検知範囲を示した図である。
【図９】本発明の周波数と圧力及び検知範囲を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を図面に基づき詳述する。まず、本発明のポンプ装置の概要について図１から図３を引用して説明する。
【００１１】
ポンプ装置は、圧力タンク１と、この圧力タンク１の上に配置されたモータ２とモータ２の回転速度を変速させる速度制御装置が搭載された制御基板３とモータ２の上に配置され、ポンプ装置の吐出圧力値の表示や運転圧力等の設定を切替操作できる操作基板４が通信線で制御基板３（制御手段）と接続され、それらをポンプカバー１０が覆う構造である。
【００１２】
ポンプ部１５は、羽根車１６と、この羽根車１６を内置するケーシング１７と、ケーシング１７の前面を閉じるケーシングカバー１８を有する。このポンプ装置は、ウェスコポンプと称するもので、ケーシング１７に吸込口１７（ａ）と吐出口１７（ｂ）を有する。なお、本発明の説明は、代表的ポンプであるウェスコポンプを例示するが、本発明はウェスコポンプに限定されるものでない。ポンプ部１５の上部には、気水分離室１９が備わる。気水分離室１９は圧力タンク１の流入口に連通するように配置され、ネジ等でポンプ部１５に固定される。また吸込流路に連通する吸込室２０には逆止弁２１が備わる。この逆止弁２１は吸込口側からケーシング１５側への水の流れを許すが、逆向きの流れを阻止するよう作動する。吸込流路の吸込継手２２は、圧力タンク１に取り付けられる。一方、圧力タンク１の側面には揚水されて加圧された水を水栓へ送水するために設けた配管接続用の吐出フランジ６が接続されている。フランジ６と圧力タンク１はボルト２５により固定されている。
【００１３】
気水分離室１９の上部にはねじ込み式の呼び水給水用栓２３が備わる。この呼び水給水用栓２３を外して呼び水を給水する。次にポンプ装置の動作について説明する。ポンプ装置の運転はモータ２を運転することにより行われる。まず、自吸運転が行われ、自吸運転が終了してから揚水運転に移行するのである。
【００１４】
揚水運転では、吸い上げられた水が吐出フランジ６を介して吐出管から送り出されるのである。かかる揚水運転で、吐出管につながる流路が閉じられると、吐出管から下流側の圧力が上がる。通常は、圧力センサ５が作動してモータ２の運転が止まる。
【００１５】
図４は、本発明のポンプ装置の制御ブロック図を示す。制御基板３に搭載される制御部３５は、マイクロコンピュータ３６，モータ２を駆動する駆動回路３７，モータ２に流れる電流を検出する電流センサ３８の検出結果をマイクロコンピュータ３６に入力する電流検出回路３２、及び周辺回路から構成される。ポンプ装置の制御内容はプログラムデータとして、マイクロコンピュータ３６のＲＯＭへ格納されている。
【００１６】
圧力センサ５は吐出側の水圧を検出する手段であり、検出結果は電気信号として制御部３５へ入力され、制御部３５は、圧力変化に応じて自動的に駆動回路３７を介してモータ２の回転速度を変化させ、吐出圧力を所定の圧力に制御する。電流検出回路３２は、電流センサ３８で検出したモータ２に流れる電流を検知し、検出結果は電気信号として制御部３５へ入力される。制御部３５はこの電流を監視し、所定の電流値以上となるとモータ２を保護するためモータ２の回転速度を抑える。
【００１７】
次にホールＩＣ３３はモータ２の回転子の位置検出に用いられ、制御部３５が単位時間当たりの出力信号のエッジをカウントすることにより、回転速度が得られる。制御部３５は最適な回転速度となるよう駆動回路３７を介し、モータ２を制御する。
【００１８】
次に操作基板４では、表示手段であるＬＥＤと操作手段であるボタンが一体化した形態となっており、制御部３５からの信号に応じて、ポンプ装置へ印加されている圧力などの状態を表示する。また、操作手段であるボタンを押すことにより制御部３５へ入力される信号レベルが変化し、制御部３５はボタンの状態を検知し、運転状態の設定や変更などが行われる。
【００１９】
図５は従来圧力センサ断面図であり、センサ下部より圧力Ｐ１を受けることでバネ６１が撓み、それによりフェライトコア６２が押上げられコイル６３と重なり合うことでインダクタンスが変化する。インダクタンスは周波数に変換することができ、周波数を圧力値として読み取っている。従来の圧力センサにはフェライトコア６２とコイル６３にΔＬのギャップが存在しており、フェライトコア６２とコイル６３が重なり合うことにより変化するインダクタンスは、そのギャップ間では、変化しない、または、変化量が微量であり無負荷から低圧力域での検知性能に障害となっていた。次に本発明の構造について図６を用い説明するが、本発明では部品構成及び基本的な構造は従来の圧力センサと同じである。本発明では、無負荷時にフェライトコア７２上面とコイル７３底面を一致させることで、低圧力域でも前述のことから検知精度を上げることができる。また、フェライトコア７２高さＨ１とコイル７３高さＨ２を同じかＨ２よりＨ１を大きくすることで高圧力域の検知精度を上げることができる。
【００２０】
次に圧力センサ検出圧力とポンプ装置の動作について図７により説明する。（ｄ）圧力センサ検出圧力にてポンプ装置の動作は示され、ポンプ装置が停止している時の圧力は停止圧力Ｔ１の状態であり、停止圧力Ｔ１はポンプ装置の機種ごとに設定しているため、１００ｋＰａ〜６００ｋＰａまで幅広い。停止圧力Ｔ１から水栓を開き、水を使用するとΔＰ圧力が低下する、ΔＰ低下した時の圧力値を運転圧力Ｔ２とする。圧力の低下が水を使用していることとなり、この運転圧力Ｔ２に達するとモータが動作する。運転圧力Ｔ２も出力別・機種ごとに設定されている。使用する水量に応じ、圧力センサが圧力を検知しＴ３からＴ６までモータ回転速度を制御している。水の使用を止め、水栓を閉じるとＴ７で圧力は高くなり停止圧力Ｔ８に達しポンプ装置は停止する。Ｔ１とＴ８は同一である。
【００２１】
ここで従来の圧力センサを周波数と圧力の関係及び検知範囲について図８及び図９を用いて説明するとＰ２からＰ３間の低圧力域、主に３０ｋＰａ以下における周波数変化量は微量にしか変化せず圧力を検知することができない、しかし一定以上の圧力が加わりＰ３以上になったところから周波数変化量は多くなりＰ３からＰ４間は検知可能となる。そこで、低圧力域を検知するためにはフェライトコア端面と、コイル端面を一致または、重ね合わせる必要があり、その効果を説明する。低圧力域、主に３０ｋＰａ以下の状態においてもフェライトコア端面と、コイル端面が一致または、重なっているために周波数は変化し、圧力値を正確に検知することができる。ポンプにおける優位点として空運転状態を正確に検知することができる特徴を有する。また、コイル高さ寸法とフェライトコア高さ寸法が同じかまたは、それ以上とすると更に圧力が加わったＰ４からＰ５の高圧力域、主に４００ｋＰａ〜６００ｋＰａの範囲で圧力を正確かつ、細かに検知することが可能となり、停止圧力に達した時の停止判定動作がスムーズに行うことが可能となる特徴を有する。
【００２２】
停止判定動作とは、図７に示すように、水使用の有無を判定するためにＴ７でモータ２の回転速度を若干下げた後、Ｔ８からＴ９間でモータ２の回転速度を一定にし保持し、この間圧力センサ５の検出圧力が低下方向へ変化がないことを細かく検知し、Ｔ９でポンプ装置を停止し、待機状態となるものである。
【００２３】
以上のように停止判定動作はポンプ使用時に細かな圧力変動を連続させており、水の使用中の圧力変動が問題となるが、高圧力域で圧力を正確かつ、細かに検知することにより、停止判定動作の圧力変動を最小限に抑えることができる。また、ポンプ性能が低下した際にポンプが停止圧力に達せず連続運転することがあるが、従来に比べ精密な検知が可能となるため、ある程度の性能低下までは、停止させることが可能である。従って、ポンプヘッド部が高温になることで起こる水封部の劣化による漏水を防ぐことができる。
【００２４】
本発明によれば低圧力域の圧力検知を正確に読み取ることにより空運転検知を正確に判定できる。また、高圧力域においては停止判定の圧力変動を最小限に抑えることができ、安価で確実にポンプの動作を制御することが可能となるため、高性能なポンプ装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００２５】
１  圧力タンク
２  モータ
３  制御基板
４  操作基板
５  圧力センサ
１５  ポンプ部
３８  電流センサ
６２  フェライトコア
６３  コイル
ΔＬ  ギャップ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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