(57)【要約】【課題】  エアチューブを用いることなく、正確な槽内水位を検知できるようにして、コスト低減を図るとともに、水中ポンプ装置の設置時における作業効率を向上させること。【解決手段】  制御盤１０に大気圧センサ１１が設けられるとともに、貯留槽内に水圧センサ２０が設けられる。水圧センサ２０は、真空に対する圧力として貯留槽内の水圧を検出するものである。この水圧値には大気圧の影響が含まれるため、演算部１３は、水圧センサ２０によって検出される水圧と、大気圧センサ１１によって検出される大気圧とに基づいて大気圧の影響のない水圧を算出し、正確な槽内水位を検出する。【選択図】図３
2005188461.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地上に設置される制御盤と、槽内に設けられる水中ポンプとを備える水中ポンプ装置であって、
前記制御盤に大気圧センサが設けられるとともに、前記槽内に水圧センサが設けられ、前記水圧センサによって真空に対する圧力として検出される水圧と、前記大気圧センサによって検出される大気圧とに基づいて、槽内水位を検出し、前記水中ポンプの動作制御を行うことを特徴とする水中ポンプ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の水中ポンプ装置において、
前記槽内水位を検出する演算手段と、
前記水中ポンプの動作制御を行うための基準水位を設定する水位設定手段と、
を備え、
前記演算手段は、前記槽内水位と前記基準水位とを比較することによって前記水中ポンプの動作制御を行うことを特徴とする水中ポンプ装置。
【請求項３】
請求項２に記載の水中ポンプ装置において、
前記演算手段は前記制御盤に設けられ、前記水圧センサによって検出される水圧が電気信号として前記演算手段に送信されることを特徴とする水中ポンプ装置。
【請求項４】
請求項２に記載の水中ポンプ装置において、
前記演算手段は前記水中ポンプに設けられ、前記大気圧センサによって検出される大気圧が電気信号として前記演算手段に送信されることを特徴とする水中ポンプ装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の水中ポンプ装置において、
前記水圧センサは、ゲージ圧センサと絶対圧センサとを備え、前記ゲージ圧センサ及び前記絶対圧センサによって検出されるそれぞれの圧力を加算することによって、真空に対する水圧を求めることを特徴とする水中ポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地上に設置される制御盤と、槽内に設けられる水中ポンプとを備える水中ポンプ装置に関し、特に槽内水位の変動に応じて水中ポンプの動作制御を行う技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上下水道等の処理施設やその他の処理施設等に用いられる水中ポンプ装置は、地上に設置される制御盤と、水槽等の貯留槽内に設けられる水中ポンプとによって構成される。この種の水中ポンプ装置では、水中ポンプに水圧センサが取り付けられ、水圧センサで検出される水圧信号が制御盤に伝送されて、制御盤において、槽内水位の変化に応答した水中ポンプの駆動制御が行われるものが知られている。
【０００３】
このような水中ポンプ装置において、水圧に基づいて槽内水位を正確に把握するためには、大気圧の影響を除去する必要がある。そのため、従来の水中ポンプ装置では、水中ポンプに対して接続されるケーブル内にエアチューブを通し、水圧センサにおいてゲージ圧を検出することにより、大気圧の影響を除去するように構成されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−７９１７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の水中ポンプ装置では、水中ポンプに設けられる水圧センサが大気圧の影響を除去した水圧を求めるために、エアチューブが内蔵された特殊なケーブルを必要とするため、ケーブルコストが著しく高くなる。
【０００６】
また、エアチューブを内蔵したケーブルは、水中ポンプを敷設する際の取り扱いに高度の注意を要するので、敷設作業を効率的に行うことができないという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、エアチューブを用いることなく、正確な槽内水位を検知できるようにして、コスト低減を図るとともに、設置時の作業効率を向上させる水中ポンプ装置を提供することをその目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明にかかる水中ポンプ装置は、地上に設置される制御盤と、槽内に設けられる水中ポンプとを備えて構成され、前記制御盤に大気圧センサが設けられるとともに、前記槽内に水圧センサが設けられ、前記水圧センサによって真空に対する圧力として検出される水圧と、前記大気圧センサによって検出される大気圧とに基づいて、槽内水位を検出し、前記水中ポンプの動作制御を行うことを特徴とするものである。
【０００９】
また、上記の水中ポンプ装置は、前記槽内水位を検出する演算手段と、前記水中ポンプの動作制御を行うための基準水位を設定する水位設定手段とを備え、前記演算手段が、前記槽内水位と前記基準水位とを比較することによって前記水中ポンプの動作制御を行うように構成されることが好ましい。
【００１０】
この場合、前記演算手段は前記制御盤に設けられ、前記水圧センサによって検出される水圧が電気信号として前記演算手段に送信されるようにしてもよいし、また、前記演算手段は前記水中ポンプに設けられ、前記大気圧センサによって検出される大気圧が電気信号として前記演算手段に送信されるようにしてもよい。
【００１１】
また、上記の水中ポンプ装置において、前記水圧センサが、ゲージ圧センサと絶対圧センサとを備え、前記ゲージ圧センサ及び前記絶対圧センサによって検出されるそれぞれの圧力を加算することによって、真空に対する水圧を求めるように構成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、制御盤に大気圧センサが設けられるとともに、槽内に水圧センサが設けられ、水圧センサによって真空に対する圧力として検出される水圧と、大気圧センサによって検出される大気圧とに基づいて、槽内水位が検出されるので、大気圧の影響のない水圧を検出するために、エアチューブを使用する必要がない構成となっている。そのため、正確な槽内水位を検知できるようにしつつも、コストを低減でき、かつ、設置時の作業効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１４】
＜第１の実施の形態＞
まず、第１の実施の形態について説明する。図１は、本実施形態に係る水中ポンプ装置１ａの全体構成を示す図である。図１に示すように、水中ポンプ装置１ａは、地上に設置される制御ボックス２と、貯留槽の底部に設置される水中ポンプ３とを備えて構成され、制御ボックス２と水中ポンプ３とがケーブル５，６によって接続された構造を有している。ケーブル５は例えば一般的な三相交流を電送するための電力ケーブルであり、ケーブル６は電気信号を伝送するための信号線ケーブルである。
【００１５】
水中ポンプ３は、その内部にモータ３１を備えており、ケーブル５を介して制御ボックス２から供給される電力によってモータ３１を駆動させる。水中ポンプ３において、モータ３１が回転駆動されることにより、モータ３１の回転軸先端に取り付けられた羽根３２が回転する。その羽根３２の回転によって、水中ポンプ３は、底部から槽内の貯留水を吸い込み、排出口３３に取り付けられる排水管（図示せず）を介して槽外に排出するようになっている。
【００１６】
また、水中ポンプ３の外部には、取付具３５によって、槽内の水圧を検知する水圧センサ２０が取り付けられる。水圧センサ２０にはケーブル６が接続されており、水圧センサ２０で検出される水圧は、電気信号としてケーブル６を介して制御ボックス２に与えられる。なお、水圧センサ２０は、水中ポンプ３に対して固定されていなくてもよく、水中ポンプ３から分離した状態で槽内に設けられるものであっても構わない。すなわち、水圧センサ２０は、いわゆる投げ込み式の水圧センサであってもよいし、また槽内に設けられる他の取付具に対して固定されるものであってもよい。
【００１７】
地上側に設置される制御ボックス２は、蓋２ａを開くと、図２に示すような構造となっている。制御ボックス２の内部には、電源部となるブレーカユニット９と、水中ポンプ３に対して電力を供給する制御盤１０とが設けられ、ブレーカユニット９と制御盤１０とはケーブルを用いることなく接続されている。すなわち、制御盤１０には、ブレーカユニット９の出力端子９１に適合する複数の平板状金属端子１０ａが突出形成され、各金属端子１０ａは出力端子９１の間隔に等しい間隔で形成される。そして複数の金属端子１０ａがブレーカユニット９の出力端子９１に固定されると、それによって制御盤１０が制御ボックス２内に固定されるようになっている。故に、制御盤１０を設置する際、ブレーカユニット９との間でケーブル接続を行う必要がないとともに、制御盤１０を固定するために別途固定作業を行う必要がなく、設置作業の効率化が実現される。
【００１８】
また、制御盤１０には、電力用のケーブル５を接続するための複数の出力端子１０ｂが形成されるとともに、信号線用のケーブル６を接続するための複数の信号線用端子１０ｃが形成される。ケーブル５の一端側が制御盤１０の出力端子１０ｂに接続され、他端側が水中ポンプ３に接続されることにより、制御盤１０と水中ポンプ３とが電気的に接続され、制御盤１０から水中ポンプ３に対して電力供給を行うことが可能になる。また、ケーブル６の一端側が制御盤１０の信号線用端子１０ｃに接続され、他端側が水圧センサ２０に接続されることにより、制御盤１０と水圧センサ２０とが電気的に接続され、水圧センサ２０から制御盤１０に対して水圧信号の伝送を行うことが可能になる。
【００１９】
また、制御盤１０には、水中ポンプ３を動作させるための基準水位を設定することができるようになっている。図２の例では、操作者が遠隔操作装置（リモコン）８を操作することによって制御盤１０に対して基準水位の設定を行うことができるようになっている。なお、制御盤１０にテンキー等の操作部を設け、制御盤１０に対する直接的な操作で基準水位を設定するように構成してもよい。
【００２０】
上記のような水中ポンプ装置１ａでは、水中ポンプ３の水圧センサ２０によって検出される水圧に基づいて貯留槽内の水位が検知され、槽内水位と基準水位とが比較されて水中ポンプ３の起動及び停止が制御されるようになっている。以下、これについて詳細に説明する。
【００２１】
図３は、本実施形態における水中ポンプ装置１ａの内部構成を示すブロック図である。図３に示すように、水中ポンプ３側の水圧センサ２０は、絶対圧センサ２１及び増幅器２２を備えて構成される。絶対圧センサ２１は、例えば半導体圧力センサ等によって構成される圧力センサであり、ダイヤフラムを介して、貯留槽の水圧を、真空に対する絶対圧力として検出するものである。そして絶対圧センサ２１によって検出される水圧信号は、増幅器２２によって増幅され、ケーブル６を介して制御盤１０に伝送される。
【００２２】
一方、地上側の制御盤１０は、大気圧センサ１１、水位設定部１２、演算部１３、及び、水中ポンプ駆動部１４を備えて構成され、水中ポンプ３の動作を制御する。
【００２３】
大気圧センサ１１は、制御盤１０における大気圧を、真空に対する絶対圧力として検出する圧力センサである。そして大気圧センサ１１で検出される大気圧は、電気信号として演算部１３に与えられる。
【００２４】
水位設定部１２は、上記の遠隔操作装置８等に対する操作者の操作内容に基づいて、水中ポンプ３を動作させるための基準水位を設定するものである。基準水位としては、例えば、起動水位と停止水位とが設定され、起動水位は停止水位よりも高い位置に設定される。そして水位設定部１２は、基準水位に関する情報を演算部１３に出力する。
【００２５】
演算部１３は、マイクロコンピュータ等によって構成され、大気圧センサ１１及び水位設定部１２から情報を入力すると共に、ケーブル６を介して水圧センサ２０からの水圧信号を入力する。そして、それらの入力情報から槽内水位を求めて、水中ポンプ３の起動及び停止を行うための判断を行い、水中ポンプ駆動部１５を制御するための制御信号を水中ポンプ駆動部１４に対して送出する。
【００２６】
水中ポンプ３に取り付られる水圧センサ２０は、上述したように絶対圧センサ２１によって水圧を検知するため、水圧センサ２０が検出する水圧値には大気圧の影響が含まれている。そのため、演算部１３は、水圧センサ２０から得られる水圧から大気圧を減算することによって貯留槽の正確な水圧（大気圧の影響のない水圧）を検出し、その水圧に基づいて、槽内水位を求める。例えば、水圧と槽内水位とが対応づけられたテーブルを参照することにより、又は、水圧から水位を算出する演算式に、大気圧の影響が除去された水圧を代入して演算処理を行うことにより、槽内水位を算出する。
【００２７】
そして演算部１３は、水位設定部１２から得られる基準水位と、槽内水位とを比較することによって、水中ポンプ３の起動若しくは停止を判断し、水中ポンプ駆動部１４に対して起動信号若しくは停止信号を送出する。例えば、槽内水位が起動水位に達した場合には、水中ポンプ駆動部１４に起動信号を送出して水中ポンプ３を動作させ、貯留槽からの排水を開始させる。そして槽内水位が停止水位まで低下した場合には、水中ポンプ駆動部１４に対して停止信号を送出し、水中ポンプ３を停止させる。
【００２８】
水中ポンプ駆動部１４は、演算部１３からの制御信号に応じて水中ポンプ３に対する電力供給のオンオフ切替を行うものである。すなわち、演算部１３からの起動信号に応答して、内部スイッチを閉状態とすることにより、ブレーカユニット９からの電力が水中ポンプ３のモータ３１に供給されるようにして、水中ポンプ３を起動する。また、演算部１３からの停止信号に応答して、内部スイッチを開状態とすることにより、ブレーカユニット９からの電力を遮断して、水中ポンプ３を停止させる。
【００２９】
したがって、水中ポンプ装置１ａは、槽内水位が上昇して所定の起動水位に到達したときに、水中ポンプ３を駆動して貯留槽からの排水を開始するとともに、槽内水位が所定の停止水位まで低下したときに水中ポンプ３による排水動作が停止するように構成されている。そして、槽内水位を正確に把握するために、貯留槽内に水圧センサ２０が取り付けられるとともに、地上側の制御盤１０に大気圧センサ１１が取り付けられており、演算部１３が、水圧センサ２０から得られる水圧と、大気圧センサ１１から得られる大気圧との減算演算を行うことによって貯留槽の正確な水圧（大気圧の影響のない水圧）を検出するように構成されている。そのため、本実施形態の水中ポンプ装置１ａでは、エアチューブを用いることなく、正確な槽内水位を検知することができ、上述した水中ポンプ３の駆動制御が槽内水位の変化に伴って正確に実行される。
【００３０】
また、水中ポンプ装置１ａを設置する際には、エアチューブを敷設する必要がなくなる。
【００３１】
以上のように、本実施形態の水中ポンプ装置１ａによれば、エアチューブを敷設する必要がないことから、ケーブルコストが著しく低減されるとともに、設置時の作業効率を向上させることができる。
【００３２】
＜第２の実施の形態＞
次に、第２の実施の形態について説明する。上記第１の実施の形態では、水圧センサ２０によって検出される水圧信号がケーブル６を介して制御盤１０に伝送される場合を例示した。本実施形態では、上記とは逆に、水中ポンプの動作を制御するための信号が、ケーブル６を介して、制御盤１０から水中ポンプ３に伝送される場合の一構成例について説明する。
【００３３】
図４は本実施形態に係る水中ポンプ装置１ｂの全体構成を示す図であり、図５は本実施形態における水中ポンプ装置１ｂの内部構成を示すブロック図である。なお、図４及び図５では、第１の実施の形態にて説明した水中ポンプ装置１ａと同様の構成部材には同一符号を付しており、ここではそれらについての詳細な説明を省略する。また、本実施形態においても、制御ボックス２の内部構造は図２に示したものと共通する。
【００３４】
本実施形態においては、水中ポンプ３の動作、すなわちモータ３１の動作を制御するための制御手段となる制御ユニット４０が水中ポンプ３に設けられている。制御ボックス２と水中ポンプ３は、互いにケーブル５，６によって接続され、ケーブル５は例えば水中ポンプ３に対して一般的な三相交流を供給するための電力ケーブルであり、ケーブル６は電気信号を伝送するための信号線ケーブルである。本実施形態においてケーブル６は、制御盤１０と制御ユニット４０との間で接続される。
【００３５】
また、水中ポンプ３に設けられる水圧センサ２０は、第１の実施の形態と同様のセンサであり、これによって検出される、真空に対する圧力としての水圧はセンサケーブル２９を介して制御ユニット４０に送信されるように構成されている。
【００３６】
制御盤１０には、大気圧センサ１１、水位設定部１２及び伝送部１５が設けられる。伝送部１５にはケーブル６が接続され、大気圧センサ１１において検出される、真空に対する圧力としての大気圧、及び、水位設定部１２によって設定される基準水位は、伝送部１５を介して水中ポンプ３の制御ユニット４０に送信される。
【００３７】
制御ユニット４０は、演算部４１及び水中ポンプ駆動部４２を備えており、槽内水位に応じたモータ３１の動作制御を行う。演算部４１は、第１の実施の形態における演算部１３と同様のものであり、マイクロコンピュータ等によって構成され、大気圧センサ１１及び水位設定部１２からの情報を制御盤１０から入力すると共に、水圧センサ２０からの水圧信号を入力する。そして、それらの入力情報から槽内水位を求めて、水中ポンプ３の起動及び停止を行うための判断を行い、水中ポンプ駆動部４２を制御するための制御信号を水中ポンプ駆動部４２に対して送出する。
【００３８】
水圧センサ２０によって検出される水圧値には大気圧の影響が含まれているため、本実施形態においても、演算部４１は、水圧センサ２０から得られる水圧から大気圧を減算することによって貯留槽の正確な水圧（大気圧の影響のない水圧）を検出し、その水圧に基づいて、槽内水位を求める。そして水位設定部１２からの基準水位と、槽内水位とを比較することによって、水中ポンプ３の起動若しくは停止を判断し、水中ポンプ駆動部４２に対して起動信号若しくは停止信号を送出する。
【００３９】
水中ポンプ駆動部４２は、演算部４１からの制御信号に応じて水中ポンプ３に対する電力供給のオンオフ切替を行うものであり、ブレーカユニット９からの電力が水中ポンプ３のモータ３１に供給されるようにしたり、遮断することにより、水中ポンプ３の起動及び停止を行う。
【００４０】
以上のように、本実施形態の水中ポンプ装置１ｂでも、槽内水位が上昇して所定の起動水位に到達したときに、水中ポンプ３を駆動して貯留槽からの排水を開始するとともに、槽内水位が所定の停止水位まで低下したときに水中ポンプ３による排水動作が停止するように構成されている。そして、槽内水位を正確に把握するために、貯留槽内に水圧センサ２０が取り付けられるとともに、地上側の制御盤１０に大気圧センサ１１が取り付けられており、演算部４１が、水圧センサ２０から得られる水圧と、大気圧センサ１１から得られる大気圧との減算演算を行うことによって貯留槽の正確な水圧（大気圧の影響のない水圧）を検出するように構成されている。そのため、本実施形態の水中ポンプ装置１ｂでも、エアチューブを用いることなく、正確な槽内水位を検知することができ、上述した水中ポンプ３の駆動制御が槽内水位の変化に伴って正確に実行される。
【００４１】
したがって、エアチューブを敷設する必要がなく、ケーブルコストが著しく低減されるとともに、設置時の作業効率を向上させることができる。
【００４２】
＜変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述した具体的構成に限定されるものではない。
【００４３】
例えば、上記第１及び第２の実施の形態では、水圧センサ２０が絶対圧センサ２１を備え、真空に対する圧力である水圧を直接的に検出する場合を示したが、水圧センサが真空に対する圧力である水圧を直接的に検出するものであっても構わない。図６は、水圧センサの他の構成を示す図である。図６に示す水圧センサ２０ａは、ゲージ圧センサ２５、絶対圧センサ２６及び演算増幅器２７を備えて構成される。ゲージ圧センサ２５は、半導体圧力センサ等によって構成される圧力センサであり、ダイヤフラムを介して、貯留槽の水圧を、水圧センサ２０ａにおけるケース内空間２４の圧力に対する圧力として検出するものである。また絶対圧センサ２６は、半導体圧力センサ等によって構成される圧力センサであり、水圧センサ２０ａにおけるケース内空間２４の圧力を、真空に対する絶対圧力として検出するものである。そして増幅演算器２７は、信号増幅機能の他に、演算機能を備えており、ゲージ圧センサ２５が検出する水圧と、絶対圧センサ２６が検出するケース内圧力とを加算することによって、真空に対する圧力としての水圧を求めるように構成される。このような水圧センサ２０ａは、上記第１及び第２の実施の形態における水圧センサ２０に代えて使用することができ、その場合においても上記と同様の作用効果が得られることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】第１の実施の形態に係る水中ポンプ装置の全体構成を示す図である。
【図２】地上側に設置される制御ボックスの内部構造を示す図である。
【図３】第１の実施の形態における水中ポンプ装置の内部構成を示すブロック図である。
【図４】第２の実施の形態に係る水中ポンプ装置の全体構成を示す図である。
【図５】第２の実施の形態における水中ポンプ装置の内部構成を示すブロック図である。
【図６】水圧センサの他の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１ａ，１ｂ  水中ポンプ装置
２  制御盤
３  水中ポンプ
１１  大気圧センサ
１２  水位設定部
１３，４１  演算部
１４，４２  水中ポンプ駆動部
２０，２０ａ  水圧センサ
２１，２６  絶対圧センサ
２２  増幅器
２５  ゲージ圧センサ
２７  演算増幅器
【図１】
2005188461.tif 000003
【図２】
2005188461.tif 000004
【図３】
2005188461.tif 000005
【図４】
2005188461.tif 000006
【図５】
2005188461.tif 000007
【図６】
2005188461.tif 000008