(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相誘導モータを水中電動ポンプの原動機とし、モータの異常発熱を検出するための温度センサと、液位変動を検出するための液位センサと、これらセンサからの検出信号に基づきポンプの運転を制御するための制御装置と、モータ巻線の２次側中性点をデルタ結線回路に接続したり切り離したりするための開閉機構とをモータの電気回路中に組み込んで、モータの保護および自動運転制御の機能が上記開閉機構に兼備されている水中電動ポンプの自動運転装置において、前記液位センサが発光素子と受光素子をプリズムの一面へ対向させるよう並設した光電式の液位センサからなり、水中電動ポンプの外カバーに沿って下面開口状に導下されたセンサカバーの壁面に上記開口部と通じるよう穿設された通水窓を有し、センサカバー内より通水窓に面して前記光電式液位センサが装着されていることを特徴とする、水中電動ポンプの自動運転装置。
【請求項２】
モータの電気回路中に組み込まれた開閉機構が、無接点形式のパワーデパイスであることを特徴とする、請求項１記載の水中電動ポンプの自動運転装置。
【請求項３】
モータの電気回路中に組み込まれた開閉機構が、有接点の機械式開閉器であることを特徴とする、請求項１記載の水中電動ポンプの自動運転装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、三相誘導モータを原動機とする水中電動ポンプの自動運転装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術とその問題点】
この種の水中電動ポンプの自動運転装置では従来、モータ巻線の１次側に自動運転制御を行うための制御専用の開閉機構が付設されると共に、モータ巻線の２次側にはモータを保護するための保護専用の開閉機構が付設されていた。このような回路構成では、水中電動ポンプの主回路に流れる電流と同等の電流が、制御専用の開閉機構に流れるため、開閉機構の接点容量を下げることができず、従って、開閉機構自体のコンパクト化は不可能である。また、自動運転制御用とモータ保護用の２種類の開閉機構を個々にレイアウトするため、モータ内部に広いスペースを必要としてポンプ本体が大型化することになる。
【０００３】
また、液位変動の検出には、一般にフロート式または電極式の検出器が用いられており、フロート式のものは可動部に作動障害やリード線の損傷を生じ易く、電極式のものは導電性の悪い液中では検出機能が損なわれることになる。
【０００４】
【発明の目的】
本発明の目的は、三相誘導モータを原動機とする水中電動ポンプにおいて、その電気回路中に組み込まれる開閉機構自体のコンパクト化と共に、１種類の開閉機構を自動運転制御用とモータ保護用に兼用させて、収納スペースの縮小化によりポンプ本体の軽量コンパクト化が可能となり、また、液位検出装置可動部の作動障害やリード線の損傷を生じることがなく、且つ、非導電性の液中でも液位センサが有効に機能する自動運転装置を提供することにある。
【０００５】
【発明の構成】
本発明に係る水中電動ポンプの自動運転装置では、三相誘導モータを水中電動ポンプの原動機とし、モータの異常発熱を検出するための温度センサと、液位変動を検出するための液位センサと、これらセンサからの検出信号に基づきポンプの運転を制御するための制御装置と、モータ巻線の２次側中性点をデルタ結線回路に接続したり切り離したりするための開閉機構とをモータの電気回路中に組み込んで、モータの保護および自動運転制御の機能が上記開閉機構に兼備されている水中電動ポンプの自動運転装置において、前記液位センサが発光素子と受光素子をプリズムの一面へ対向させるよう並設した光電式の液位センサからなり、水中電動ポンプの外カバー外側に沿って下面開口状に導下されたセンサカバーの壁面に上記開口部と通じるよう穿設された通水窓を有し、センサカバー内より通水窓に面して前記光電式の液位センサが装着されている。
【０００６】
【実施例】
以下実施例の図面により説明をする。
【０００７】
図１において、１は三相交流電源、２はモータ巻線、３はモータの異常発熱を検出するための温度センサ、４は液位の変動を検出するための光電式の液位センサ、５は温度センサ３および液位センサ４からの検出信号に基づきポンプの運転を制御するための制御装置、６は制御装置５からの制御指令に従ってモータ巻線の２次側中性点をデルタ結線回路に接続したり切り離したりするための開閉機構であって、例えばトライアックなどの無接点形式の電子パワーデパイスが好適であるが、有接点の機械式開閉器であってもよい。
【０００８】
図２ないし図８において、７は水中電動ポンプの外カバー、８は外カバー７の外側に沿って下面開口状に導下されたセンサカバー、９は上記下面開口部１０と通じるようセンサカバー８の壁面に穿設された通水窓であり、センサカバー８内における液位センサ４の装着個数に対応させて一箇所または上下方向へ間隔を距てて複数箇所に開口される。上記液位センサ４は図９に示すよう、発光素子と受光素子を一定の間隔に並設させてプリズム１１の一面１１ａへ対向させてなる光電式の液位センサであり、プリズム１１の凸状背面１１ｂ，１１ｃが気中に露出している間は発光素子から発する光信号がプリズム１１内で屈折して受光素子へ達し、プリズム１１の凸状背面１１ｂ，１１ｃが透光性の液中へ没することにより発光素子からの光信号はプリズム１１内を透過して受光素子に到達しなくなるものである。そしてセンサカバー８内より通水窓９に面して上記光電式の液位センサ４が装着される。１２はセンサカバー８の上方部と連なって外カバー７の上面へ定着される取付ホルダであり、その中空部を利用して制御装置５などを内装させ、且つ、取付ホルダ１２内に樹脂モールド１３を施して水密性の強固な構造とする。
【０００９】
取付ホルダ１２の基部１２ａは、例えば図２ないし図４に示すよう、外カバー８の上面の電源コード引出口１４と重合させる取付部に形成され、該取付部には前記制御装置５からの引出線が導下されると共に電源コード１５を上導させるための導出孔１６が縦設された構造とする。また、取付ホルダ１２の基部１２ａを図５および図６に示すよう、電源コード引出口１４とは別位置に穿設されたモータ保護用開閉器６からの引出線の取出口１７と重合させる取付部に形成し、該取付部の上面を閉塞して下面には前記制御装置５からの引出線を導下させるための導出孔１８が開口される構造としてもよい。なお、１９は基部１２ａの定着用の締付ボルト、２０は各引出線を所定通りに接続させるための端子台である。
【００１０】
【作用】
ポンプ据付槽の液位が上昇してプリズム１１が液中に没すれば光路がＯＦＦして液位検出信号を出力し、液位の下降でプリズム１１が気中に露出すれば光路がＯＮして液位検出信号は出力されなくなり、また、モータの異常発熱で温度センサ３がＯＮすれば異常発熱検出信号が出力されるのであり、これら検出信号の切換りに基づきポンプを自動運転させるのである。図１０のフローチャートに示されるよう、三相交流電源１をＯＮし、温度センサ３からの検出信号の出力がなく、液位センサ４の検出信号が出力されればポンプは運転を始める。しかしポンプが運転状態であっても、モータの異常発熱により温度センサ３からの検出信号が出力されればポンプは自動的に停止する。また、ポンプの排水作用に伴って液位が低下し液位センサ４からの検出信号が出力されなくなれば、所定の液位まで下降した時点でポンプは自動的に停止する。
【００１１】
このようにポンプ据付槽内における液位の昇降とモータの発熱状況に応じてポンプは運転・停止を行うが、液位の昇降に同調して通水窓９および下面開口部１０を通じてのセンサカバー８内への導液・排液が繰り返されるのに伴い、センサカバー８内からの排気が行われて空気溜まりを形成することがないので、ポンプ据付槽の液位変化と一致したセンサカバー８内の液位変化が円滑に行われ、且つ、センサカバー８の壁面による防波効果とが相まって、誤作動のない適確な液面検出が行われる。また、メンテナンス時には通水窓９から目視で簡単にプリズム反射面の状況を点検できると共に、プリズム反射面に付着物が視認された場合には、センサカバー８を取り外すことなく通水窓９から直接プリズム面の清掃ができるのである。
【００１２】
【発明の効果】
本発明に係る水中電動ポンプの自動運転装置によれば、モータ保護と自動運転制御とを１種類の開閉機構で行わせるのであるから、モータ内における設置スペースが小さくて済み、ポンプ本体の軽量コンパクト化に直接役立つのである。また、モータ巻線の２次側中性点をデルタ結線で開閉する回路構成であるため、開閉機構自体に流れる電流が軽減される結果として、接点容量の小さい開閉機構が使用可能となり、ポンプ本体の軽量コンパクト化に間接的に役立つことになる。そして開閉機構の接点容量を下げない場合には、１ランク上の出力モータの制御が可能となり、例えば、２極モータでは出力７．５ｋＷ、４極モータであれば出力５．５ｋＷまでというように、従来は別置きの制御盤でなければ制御し得なかった水中電動ポンプの制御が可能となる。更にまた、前述のようにモータ巻線の２次側中性点で開閉する回路構成の利点として、着脱式自動運転装置の装着により、水中電動ポンプの自動・非自動の変換も容易に行わせることができるのである。。
【００１３】
また、本発明に係る水中電動ポンプの自動運転装置においては、液位センサに光電式の液位センサが用いられているので、フロート式の液位センサを用いた従来のもののように可動部の作動障害やリード線の損傷を生じることがなく、且つ、電極式の液位センサを用いた従来のものと異なり非導電性の液中でも有効に機能し、しかもセンサカバーの壁面による異物付着防止および防波効果とセンサカバー内への流通作用によって誤作動のない適確な液面検出が行われ、更に、プリズム面の状況を通水窓から目視で簡単に点検できると共にプリズム反射面に付着物を視認した場合にもセンサカバーを取り外すことなく通水窓から直接清掃でき、メンテナンス性に優れているという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る自動運転装置の電気回路図であって、開閉機構に無接点形式のパワーデパイスを用いた事例を示す。
【図２】  本発明に係る自動運転装置を備えた水中電動ポンプの要部縦断側面図であって、ポンプ外カバー上の電源コード引出口と重合させて取付ホルダ基部を装着した事例を示す。
【図３】  図２における自動運転装置のセンサカバー部および取付ホルダ部の縦断側面図である。
【図４】  図２に示した水中電動ポンプの外観側面図である。
【図５】  本発明に係る自動運転装置を備えた水中電動ポンプの要部縦断側面図であって、ポンプ外カバー上の保護用開閉器からの引出線の取出口と重合させて取付ホルダ基部を装着した事例を示す。
【図６】  図５における自動運転装置のセンサカバー部および取付ホルダ部の縦断側面図である。
【図７】  本発明に係る自動運転装置における取付部の平面図である。
【図８】  本発明に係る自動運転装置におけるセンサカバーの正面図である。
【図９】  本発明に係る自動運転装置における光電式液位センサの光信号の光路形成を示した説明図である。
【図１０】  本発明に係る自動運転装置による水中電動ポンプ作動のフローチャートである。
【符号の説明】
１    三相交流電限
２    モータ巻線
３    温度センサ
４    光電式の液位センサ
５    制御装置
６    開閉機構
７    水中電動ポンプの外カバー
８    センサカバー
９    通水窓
１０  下面開口部
１１  プリズム
【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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【図１０】
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