(57)【要約】【課題】安価に運転流量を表示させることができる運転流量表示機能付きポンプ装置を提供すること。【解決手段】複数の流量値が入力された時に運転電流検出器１６にてそれぞれ検出されたポンプの運転電流Ｉを座標点として記憶しておき、隣接する各座標点を結ぶ一次方程式あるいは複数次の方程式を求めることによりポンプの運転電流からポンプの運転流量を演算する演算式を求め、運転電流検出器１６で検出されたモータの運転電流をその演算式を用いて演算してポンプの運転流量を演算し、表示部１２にその運転流量を表示させるようにしている。【選択図】          図１
2004197659.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータにより駆動されるポンプを有するポンプ装置において、
流量値を入力する入力部と、
運転電流を表示する表示部と、
前記モータに流れる運転電流を検出する運転電流検出手段と、
前記入力部から複数の流量値が入力された時に前記運転電流検出手段にてそれぞれ検出されたポンプの運転電流を座標点として記憶しておき、隣接する各座標点を結ぶ一次方程式あるいは複数次の方程式を求めることによりポンプの運転電流からポンプの運転流量を演算する演算式を求める手段と、
前記運転電流検出手段で検出された前記モータの運転電流を前記演算式を用いて演算してポンプの運転流量を演算し、前記表示部にその運転流量を表示させる手段とを具備したことを特徴とするポンプ運転流量表示機能付きポンプ装置。
【請求項２】
モータにより駆動されるポンプを有するポンプ装置において、
流量値を入力する入力部と、
運転電流を表示する表示部と、
前記モータに供給する電源電圧を検出する電源電圧検出器と、
前記モータに流れる運転電流を検出する運転電流検出手段と、
前記入力部から複数の流量値が入力された時に前記運転電流検出手段にてそれぞれ検出されたポンプの運転電流を座標点として記憶しておき、隣接する各座標点を結ぶ方程式を求め、さらに電源電圧の変動を考慮したポンプの運転電流からポンプの運転流量を演算する演算式を求める手段と、
前記運転電流検出手段で検出された前記モータの運転電流を前記演算式を用いて演算してポンプの運転流量を演算し、前記表示部にその運転流量を表示させる手段とを具備したことを特徴とするポンプ運転流量表示機能付きポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポンプ運転流量を表示する表示部を有するポンプ運転流量表示機能付きポンプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポンプ駆動電動機の運転状況を示す値からポンプの運転状況を示す値を演算で求め、その演算値を表示器に表示することが知られている（特許文献１）。また、床面洗浄機に搭載した洗浄水タンク内の洗浄水の残量と、現在の給水流量での残り洗浄水の使用可能時間数を、検知器を使用せずに算出して表示器に表示することも知られている（特許文献２）。
【０００３】
また、ポンプの使用形態の一つして、消火用ポンプとして用いられる図６（Ｂ）に示すような消火用ポンプユニットが知られている。
【０００４】
この消火用ポンプユニットには、定期検査時に規定流量や揚程を確認するために、試験用の流量付き配管１が設けられた方式のものがある。この方式において、この配管１には、オリフィスにフロートセルを組み合わせた目視式の流量計２が配設されている。定期検査時には、この流量計２により配管１を流れる流量をオペレータが目視していた。
【０００５】
従来より、タービン式流量計などにより流量を計測して制御盤に入力し、タービン翼の回転数と流速・口径などのパラメータを使用して、適宜演算を行うことにより運転流量をデジタル表示させる方式のものもあった。
【０００６】
この方式のものは、流量を前述したパラメータを使用して演算して求めているため、流量計を目視しやすい場所に取り付けることは必要ない。
【０００７】
【特許文献１】
特開平２−１３６５８４号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開平５−３２９０８４号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、いずれにしても前者の方式では、オリフィス部及び流量計が必要であり、後者の方式では、オリフィス部及び圧力センサが必要であった。さらに、流量計自体のコストや、流量を測定するための測定精度を保証するために一定長さの直管部や、配管のねじ込み作業など製造コストを押し上げる要因となっていた。
【００１０】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的は、安価に運転流量を表示させることができるポンプ運転流量表示機能付きポンプ装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の運転流量表示機能付きポンプ装置は、モータにより駆動されるポンプを有するポンプ装置において、流量値を入力する入力部と、運転電流を表示する表示部と、前記モータに流れる運転電流を検出する運転電流検出手段と、前記入力部から複数の流量値が入力された時に前記運転電流検出手段にてそれぞれ検出されたポンプの運転電流を座標点として記憶しておき、隣接する各座標点を結ぶ一次方程式あるいは複数次の方程式を求めることによりポンプの運転電流からポンプの運転流量を演算する演算式を求める手段と、前記運転電流検出手段で検出された前記モータの運転電流を前記演算式を用いて演算してポンプの運転流量を演算し、前記表示部にその運転流量を表示させる手段とを具備したことを特徴とする。
【００１２】
請求項1記載の発明によれば、従来のポンプ装置のハードウェアを変更あるいは追加することもなく、ソフトウェアの変更のみで済むので、安価に運転流量Ｑを表示させることができる。
【００１３】
請求項２記載の運転流量表示機能付きポンプ装置は、モータにより駆動されるポンプを有するポンプ装置において、流量値を入力する入力部と、運転電流を表示する表示部と、前記モータに供給する電源電圧を検出する電源電圧検出器と、前記モータに流れる運転電流を検出する運転電流検出手段と、前記入力部から複数の流量値が入力された時に前記運転電流検出手段にてそれぞれ検出されたポンプの運転電流を座標点として記憶しておき、隣接する各座標点を結ぶ方程式を求め、さらに電源電圧の変動を考慮したポンプの運転電流からポンプの運転流量を演算する演算式を求める手段と、前記運転電流検出手段で検出された前記モータの運転電流を前記演算式を用いて演算してポンプの運転流量を演算し、前記表示部にその運転流量を表示させる手段とを具備したことを特徴とする。
【００１４】
請求項２記載の発明によれば、ポンプ装置のハードウェアを変更あるいは追加することもなく、ソフトウェアの変更のみで、電源電圧が変動した場合でも安価に運転流量Ｑを表示させることができる。
【００１５】
【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はポンプ運転流量表示機能付きポンプ装置の全体構成図である。このポンプ装置は消火用ポンプユニットとして使用される。図において、１０は制御部である。この制御部１０にはマイクロプロセッサ及びモータ駆動回路の他各種周辺回路が備えられている。制御部１０は図３及び図６のフローチャートに示す処理を行う機能手段及び入力部１３から複数の流量値が入力された時に運転電流検出器１６にてそれぞれ検出されたポンプの運転電流を座標点として記憶しておき、隣接する各座標点を結ぶ一次方程式あるいは複数次の方程式を求めることによりポンプの運転電流からポンプの運転流量を演算する演算式（１）〜（５）を求める機能手段を備える。さらに、この制御部１０は、入力部１３から複数の流量値が入力された時に運転電流検出器１６にてそれぞれ検出されたポンプの運転電流を座標点として記憶しておき、隣接する各座標点を結ぶ方程式を求め、さらに電源電圧の変動を考慮したポンプの運転電流からポンプの運転流量を演算する演算式（９）、（１０）を求める機能手段を備えている。
【００１６】
そして、この制御部１０には、再書込み可能な不揮発性メモリ１１、運転流量を表示する表示部１２、各種データを入力するための設定ボタンや数値変更ボタンを有する入力部１３、モータ１５に供給する電源電圧Ｖを検出する電源電圧検出器１４が接続されている。
【００１７】
さらに、この制御部１０から延出された電線１０ａ、１０ｂはモータ１５の両端に接続されている。そして、電線１１ｂにはモータ１５の運転電流を検出するための運転電流検出器１６が設けられている。
【００１８】
また、モータ１５にはポンプ１７が接続されている。
【００１９】
このポンプ１７には吸い込み配管１８が接続されている。さらに、このポンプ1７の吐出配管１９には例えば電磁式流量計である流量計２０が設けられている。
【００２０】
図６（Ａ）は本発明に係る運転流量表示機能付きポンプ装置の側面図である。図６（Ａ）において、図１と同一部分には同一番号を付し、その詳細な説明については省略する。図６（Ａ）において、２１は操作制御盤である。この操作制御盤２１に表示部１２及び入力部１３が設けられている。
【００２１】
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説明する。本発明に係るポンプ運転流量表示機能付きポンプ装置のような消火用ポンプユニットは、揚水性能の保証のために、出荷前に揚水試験が必要である。
【００２２】
この揚水試験のときに実際にポンプ１７を運転させる。このとき、吐出バルブ（図示しない）を操作して、複数の所定運転流量に設定する毎に、作業者はその運転流量Ｑを流量計２０を目視することにより観測し、その運転流量を入力部１３から入力する。この実施の形態では、複数の所定流量として５つの運転流量（mm3／min）を０、0.07、0.15、0.225、0.3を設定している。
【００２３】
そして、これら運転流量Ｑを作業者が入力部１３から入力すると、そのときに運転電流検出器１６で検出された運転電流Ｉが読み取られる。そして、運転流量が入力された時点での運転電流Ｉと、その運転流量Ｑとを二次元座標としてメモリ１２にその座標が記憶される。つまり、メモリ１２に５つの座標が記憶される。
【００２４】
図２は揚水試験のときに実施される計測項目が５つの場合の計測データを示すもので、図４は、回転速度、全揚程、効率、軸動力、電流をＹ軸に、吐出し流量をｘ軸として表した図である。
【００２５】
このようにして、揚水試験を行った後に、座標（運転流量，運転電流）Ａ（０，13.8）、Ｂ（0.07，17.0）、Ｃ（0.15，21.6）、Ｄ（0.225，25.1）、Ｅ（0.3，27.7）を得る。
【００２６】
そして、制御部１１の制御によりＡ点からＢ点を結ぶ一次方程式が算出される。同様にして、Ｂ点とＣ点、Ｃ点とＤ点、Ｄ点とＥ点とを結ぶ一次方程式が算出される。
【００２７】
実際に計算すると以下のような一次方程式が算出される。
【００２８】
つまり、
（１）Ｉ＜１３．８のときには、Ｑ＝０        …（１）
（２）１３．８≦Ｉ＜１７．０のときは
Ｑ＝２１．９×Ｉ−３０２      …（２）
（３）１７．０≦Ｉ＜２１．６のときは
Ｑ＝１７．４×Ｉ−２２６      …（３）
（４）２１．６≦Ｉ＜２５．１のときは
Ｑ＝２１．４×Ｉ−３１２      …（４）
（５）２５．１≦Ｉ＜２７．７
Ｑ＝２８．８×Ｉ−４９８      …（５）
以上のようにして、運転電流Iから運転流量Ｑを演算する演算式が求められた。
【００２９】
以下、実際のポンプ装置を運転した場合には、図３のフローチャートに示す処理より運転電流検出器１６で検出された運転電流Ｉに基づいて運転電流Ｑが表示部１２に表示される。
【００３０】
まず、運転電流検出器１６により運転電流Ｉが検出される（ステップS１１）。次に、この運転電流Ｉの大きさに応じて（１）〜（５）の演算式を選択し、選択した演算式を用いて運転電流Ｉに対する運転流量Ｑを演算する（ステップS１２）。
【００３１】
そして、このようにして演算された運転流量Ｑは表示部１３に表示される（ステップS１３）。
【００３２】
以上のようにして、運転電流Iを検出することにより運転流量Ｑを表示部１３に表示させることができる。
【００３３】
また、従来のポンプ装置は運転電流Iを検出するための運転電流検出器、再書込み可能な不揮発性メモリ、設定ボタンや数値変更ボタンを有する操作部も備えている。従って、従来のポンプ装置のハードウェアを変更あるいは追加することもなく、ソフトウェアの変更のみで、安価に運転流量Ｑを表示させることができる。
【００３４】
ところで、（１）式〜（５）式に示した運転流量Ｑを演算する演算式はモータ１５に供給する電源電圧が定格電圧（例えば、２００Ｖ）であるときに成立する。もし、電源電圧が変動した場合には、（１）式〜（５）式を補正する必要がある。
【００３５】
以下、モータ１５に供給する電源電圧が変動しても正確に運転流量Ｑを演算することができる実施の形態について説明する。
【００３６】
まず、（１）〜（５）式は、定格電圧２００Ｖでポンプ装置を駆動した場合に、下式（６）のような一般式で表される。
【００３７】
Ｑ＝Ｋ１×Ｉ−Ｋ２          …（６）
ここで、Ｋ１，Ｋ２は定数である。
【００３８】
通常であれば、電源電圧の変動は±１０％以内に収まる。
【００３９】
次に、電源電圧が２００Ｖから１０％増加した場合、つまり２２０Ｖになった場合の一般式を下式（７）のように定義する。
【００４０】
Ｑ＝Ｋ３×Ｋ１×Ｉ−Ｋ２      …（７）
ここで、Ｋ３は電源電圧が２２０Ｖに増加したときの定数である。
【００４１】
さらに、電源電圧が２００Ｖから１０％減少した場合、つまり１８０Ｖになった場合の一般式を下式（８）のように定義する。
【００４２】
Ｑ＝Ｋ４×Ｋ１×Ｉ−Ｋ２      …（８）
ここで、Ｋ４は電源電圧が２２０Ｖに増加したときの定数である。
【００４３】
次に、実際に電源電圧を２２０Ｖに上昇させて、その時の運転流量を流量計２０で目視する。そして、作業者は入力部１３から運転流量を入力すると、その時に運転電流検出器１６で検出された運転電流Ｉが制御部１１に読み取られる。
【００４４】
そして、電源電圧を２２０Ｖに上昇させたときの運転流量Ｑ及び運転電流を（７）式に代入すると、定数Ｋ３を算出することができる。
【００４５】
また、同様にして、実際に電源電圧を１８０Ｖに下降させて、その時の運転流量を流量計２０で目視する。そして、作業者は入力部１３から運転流量を入力すると、その時に運転電流検出器１６で検出された運転電流Ｉが制御部１１に読み取られる。
【００４６】
そして、電源電圧を１８０Ｖに下降させたときの運転流量Ｑ及び運転電流を（８）式に代入すると、定数Ｋ４を算出することができる。
【００４７】
次に、ポンプの運転電流Ｉは電源電圧Ｖに比例するという特性に基づき、本ポンプ装置が設置された現場の電源電圧をＶとすると、
電源電圧Ｖが２００Ｖ〜２２０Ｖの時は下式（９）から運転流量Ｑが算出できる。
【００４８】
Ｑ＝Ｋ５×（Ｋ１×Ｉ）−Ｋ２            …（９）
ここで、Ｋ５＝｛（Ｖ−２００）／２０｝×Ｋ３である。
【００４９】
一方、電源電圧Ｖが１８０Ｖ〜２００Ｖの時は下式（１０）から運転流量Ｑが算出できる。
【００５０】
Ｑ＝Ｋ６×（Ｋ１×Ｉ）−Ｋ２            …（１０）
ここで、Ｋ６＝｛（２００−Ｖ）／２０｝×Ｋ４
以下、実際のポンプ装置を運転した場合には、図６のフローチャートに示す処理より運転電流検出器１６で検出された運転電流Ｉに基づいて運転電流Ｑが表示部１２に表示される。
【００５１】
まず、運転電流検出器１６により運転電流Ｉが検出されるとともに、電源電圧検出器１４により電源電圧Ｖが検出される（ステップS２１）。次に、この運転電流Ｉ及び電源電圧Ｖにより（９）あるいは（１０）の演算式を選択し、選択した演算式を用いて運転電流Ｉ及び電源電圧Ｖに対する運転流量Ｑを演算する（ステップS２２）。
【００５２】
そして、このようにして演算された運転流量Ｑは表示部１２に表示される（ステップS２３）。
【００５３】
以上のようにして、運転電流I及び電源電圧Ｖを検出することにより運転流量Ｑを表示部１２に表示させることができる。
【００５４】
また、従来のポンプ装置は運転電流Iを検出するための運転電流検出器、電源電圧Ｖを検出するための電源電圧検出器、再書込み可能な不揮発性メモリ、設定ボタンや数値変更ボタンを有する操作部も備えている。従って、従来のポンプ装置のハードウェアを変更あるいは追加することもなく、ソフトウェアの変更のみで、電源電圧が変動した場合でも安価に運転流量Ｑを表示させることができる。
【００５５】
なお、上記した実施の形態では、計測個所として５個を採用したが、特にこれに限るものでもない。
【００５６】
さらに、各計測個所間を一次方程式で結ぶようにしたが、各計測個所間を複数次の方程式で結ぶようにしても良い。
【００５７】
さらに、すべての計測個所を結ぶような複数次の方程式を求めるようにしても良い。
【００５８】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、安価に運転流量を表示させることができるポンプ運転流量表示機能付きポンプ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るポンプ運転流量表示機能付きポンプ装置の構成図。
【図２】同実施の形態に係る計測項目を示す図。
【図３】同実施の形態の動作を説明するためのフローチャート。
【図４】同実施の形態に係わるポンプ装置の特性図。
【図５】本発明の他の実施の形態の動作を説明するためのフローチャート。
【図６】図６（Ａ）は本願発明に係わるポンプ運転流量表示機能付きポンプ装置の側面図、図６（Ｂ）は従来のポンプ装置の側面図。
【符号の説明】
１０…制御部、
１１…メモリ、
１２…表示部、
１３…入力部、
１４…電源電圧検出器、
１５…モータ、
１６…運転電流検出器、
１７…ポンプ、
２０…流量計。
【図１】
2004197659.tif 000003
【図２】
2004197659.tif 000004
【図３】
2004197659.tif 000005
【図４】
2004197659.tif 000006
【図５】
2004197659.tif 000007
【図６】
2004197659.tif 000008