(57)【要約】【課題】複数台の水中ポンプのいずれかが故障しても排水を継続することができるようにする。【解決手段】ポンプに連結された永久磁石形同期モータをインバータで駆動するポンプ駆動装置を複数備え、直列に接続された複数のポンプの運転を制御するポンプ制御装置において、ポンプ駆動装置１４はインバータ２０の入力電圧を検出して所定の電圧を超えると異常電圧信号を出力する電圧検出器１９を備えており、ポンプ駆動装置１４とそのポンプ駆動装置で駆動される永久磁石形同期モータの間に開閉器１５が設けられており、インバータ２０が異常であることを知らせる異常信号２４と異常電圧信号２１の何れかを受けると開閉器１５を開にする開閉器制御回路２２を設ける。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプに連結された永久磁石形同期モータをインバータで駆動するポンプ駆動装置を複数備え、直列に接続された複数の前記ポンプの運転を制御するポンプ制御装置において、
前記ポンプ駆動装置はインバータの入力電圧を検出して所定の電圧を超えると異常電圧信号を出力する電圧検出器を備えており、
前記ポンプ駆動装置とそのポンプ駆動装置で駆動される前記永久磁石同期モータの間に開閉器が設けられており、
前記インバータが異常であることを知らせる異常信号と前記異常電圧信号の何れかを受けると前記開閉器を開にする開閉器制御回路が設けられている
ことを特徴とするポンプ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大雨などによる洪水災害時の緊急排水や、地下街や地下鉄などの浸水時の排水、渇水時の農業用水の給水、消防用水の取水などを行う場合に使用される排水ポンプ車のポンプ運転制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の排水ポンプ車のポンプ運転制御装置は、直列接続された複数台の水中ポンプを排水方向の上流側に位置する水中ポンプから下流側に位置する水中ポンプへと自動的に順次運転することができるようになっており、いずれかの水中ポンプが故障して送水不能になったときは、故障した水中ポンプより下流側にある水中ポンプを即座に停止するようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−５０７６号公報（第１−８頁、第１図）
【０００４】
このようなポンプを順次運転させるときは、上流側の先行運転された水中ポンプから吐出される流水が検知されて、後続の水中ポンプが自動的に運転されている。このような従来のポンプシステムを図５を用いて説明する。図において１１１は原動機であり、トラック型排水ポンプ車のトラックのエンジンまたは発動発電機のエンジンを表している。１１２は動力伝達装置であり、原動機１１１の動力を発電機１１３に伝達して回転させる。発電機１１３はポンプ駆動装置１１４へ電力を供給しており、水中ポンプ１１６に組み込まれた駆動モータ１１５を駆動する。
図６は、直列に設けられた複数台の水中ポンプが接続されている状況を示している。この図において、排水方向上流側の先行ポンプが運転して、排水ホース内を流れる流水が後続のポンプに達すると、後続のポンプに設置された流水検知圧力センサー１１８が流水を検知し、その信号を受けて後続の水中ポンプが起動する。
このように、従来の排水ポンプ車のポンプ駆動装置は、直列に接続された水中ポンプを自動的に順次運転するようになっており、また、複数台の水中ポンプのいずれかが故障した場合は、故障した水中ポンプの下流側にある水中ポンプの運転を停止するようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の排水ポンプ車のポンプ運転制御装置は、水中ポンプ駆動モータに永久磁石形同期モータを使用した場合は次のような問題があった。すなわち、故障して停止状態にある水中ポンプの駆動モータが流水力などの外力で回転されると発電機動作となり、発電された電力によって駆動モータからポンプ駆動装置へ向かって電流が流れ、ポンプ駆動装置内にある平滑コンデンサが充電されて当該コンデンサの電圧が上昇する。外力による回転エネルギーが大きすぎるとコンデンサの電圧が異常に上昇して過電圧状態となり、コンデンサの過電圧耐量を超えるとコンデンサの絶縁破壊に至る可能性がある。このように、従来は運転中の水中ポンプ以外の水中ポンプが外力で回転されることによるコンデンサの絶縁破壊の問題があった。また、直列接続された複数台の水中ポンプのいずれかが故障して停止せざるを得ない場合は、停止した水中ポンプ駆動モータから発生した起電力によるポンプ駆動装置の故障を防ぐため、正常に運転しているポンプも停止する必要が生じて排水の継続をすることができないという問題も抱えていた。
そこで、本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、永久磁石形同期モータを用いた水中ポンプを直列接続するときは、複数台の水中ポンプのいずれかが故障しても排水を継続することができるポンプ制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本発明は、ポンプに連結された永久磁石形同期モータをインバータで駆動するポンプ駆動装置を複数備え、直列に接続された複数の前記ポンプの運転を制御するポンプ制御装置において、前記ポンプ駆動装置はインバータの入力電圧を検出して所定の電圧を超えると異常電圧信号を出力する電圧検出器を備えており、前記ポンプ駆動装置とそのポンプ駆動装置で駆動される前記永久磁石同期モータの間に開閉器が設けられており、前記インバータが異常であることを知らせる異常信号と前記異常電圧信号の何れかを受けると前記開閉器を開にする開閉器制御回路が設けられていることを特徴としている。
このようになっているため、故障したポンプ駆動装置を別の故障を引き起こすことから防止することができ、ポンプ駆動装置の損傷を最小限に留めることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的実施例を図に基づいて説明する。
図１は、本発明に適用される排水ポンプ車の排水状況の一例を示す概念図である。図において、複数台の水中ポンプ４は排水ホース５で直列に接続されており、これら水中ポンプ４に組み込まれた駆動モータと操作制御盤２がキャブタイヤケーブル３で接続されている。操作制御盤２には排水ポンプ制御装置が収納されている。
図２は、本発明の排水ポンプ制御装置の構成を示すブロック図である。図において、原動機１１はトラック型をした排水ポンプ車１のエンジンまたは搭載された発動発電機のエンジンであり、動力伝達装置１２を介して発電機１３に動力を伝達し、駆動する。駆動された発電機１３の出力はポンプ駆動装置１４へ供給され、開閉器１５を介して駆動モータ１６に電力が供給される。開閉器１５は水中ポンプ運転時にはポンプ運転開始前に閉状態となり、駆動モータ１６へ電力を供給できるようになっている。また、開閉器１５は、操作制御盤２に設置されたポンプ停止用スイッチで操作することができる。ポンプ停止時またはポンプが故障で停止したときや、ポンプ駆動装置１４が故障した場合に開状態として駆動モータ１６とポンプ駆動装置１４との間の電路を遮断することができる。
図３は、操作制御盤２が正常であるときにポンプを停止しているときの、動作を説明する図であり、ポンプが正常であっても故障をしている場合であっても説明できる図である。ポンプが停止しているときに何らかの異常により外力を受けて回転すれば永久磁石により発電される。生じる電圧が高くなってポンプ駆動装置１４内にある電圧検出器１９により異常電圧を検知したときは、その異常電圧信号２１が開閉器制御回路２２に取り込まれ、開閉器制御回路２２内の制御シーケンスにより開閉器開指令信号２３が出力されて即座に開閉器１５を開状態とし、ポンプ駆動装置１４を異常電圧から保護することができる。
また一方で、ポンプ駆動装置１４のインバータ２０が故障するとインバータ２０の異常信号すなわちポンプ駆動装置故障信号２４が出力されるので、この信号を開閉器制御回路２２が入力するとその制御シーケンスにより開閉器開指令信号２３が出力される。この信号によって開閉器１５が開状態とされ、駆動モータの起電力で引き起こされる可能性のある故障からポンプ駆動装置１４を保護することができ、ポンプ駆動装置１４の損傷を最小限に留めることができる。
このように、ポンプ駆動装置１４と駆動モータ１６との間の電路を開状態とする構成をしているので、運転制御をしていない駆動モータ１６が外力を受けて回転して発生する起電力を遮断でき、この起電力を起因とする異常電圧からポンプ駆動装置１４内にある平滑コンデンサ１８の絶縁破壊を防止することができる。
【０００８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の排水ポンプ車のポンプ運転制御装置によれば、排水ホースにより直列に接続された永久磁石形同期モータを組み込んだ複数台の水中ポンプのいずれかを停止して運転台数を変えることによって送水距離や揚程に応じた効率的な排水作業を行うことができるという効果がある。
また、直列接続された水中ポンプのいずれかが故障等で停止した場合やいずれかのポンプ駆動装置が故障して当該故障したポンプ駆動装置で駆動されていた水中ポンプが停止した場合に停止した水中ポンプ以外の水中ポンプを停止することなく、排水を継続することができる。
さらに、各水中ポンプの回転速度を排水状況などに応じて任意に調整し排水効率の向上を図ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に適用される排水ポンプ車の排水状況の一例を示す概念図
【図２】本発明の排水ポンプ車のポンプ運転制御装置の動力系の一例を示す系統図
【図３】本発明の実施例を示すポンプ制御装置の動作を示す制御図
【図４】従来の排水ポンプ車ポンプ制御装置の動力系統図
【図５】従来の排水ポンプ車のポンプ接続状況の一例を示す概念図
１  排水ポンプ車
２  操作制御盤
３  キャブタイヤケーブル
４  水中ポンプ
５  排水ホース
１１  原動機
１２  動力伝達装置
１３  発電機
１４  ポンプ駆動装置
１５  開閉器
１６  駆動モータ
１７  ダイオードコンバータ
１８  平滑コンデンサ
１９  電圧検出器
２０  インバータ
２１  異常電圧信号
２２  開閉器制御回路
２３  開閉器開指令信号
２４  ポンプ駆動装置故障信号
１１１  原動機
１１２  動力伝達装置
１１３  発電機
１１４  ポンプ駆動装置
１１５  駆動モータ
１１６  水中ポンプ
１１７  排水ホース
１１８  流水検知圧力センサー
【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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