(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプを駆動する電動機を可変速運転させる可変速運転手段と、上記ポンプの吐出圧力を検出する圧力検出手段と、上記可変速運転手段の出力周波数を検出する周波数検出手段と、上記可変速運転手段により上記電動機を可変速運転させることにより上記ポンプの吐出圧力を目標圧力一定となるように制御する目標圧力一定制御手段とを備えた自動給水装置において、
上記可変速運転手段の回転方向を一回転方向にして、一定時間後に、上記圧力検出手段により上記ポンプの吐出圧力を検出すると共に、上記周波数検出手段により上記可変速運転手段の出力周波数を検出する第１の工程と、
上記可変速運転手段の回転方向を上記一回転方向とは逆の回転方向にして、一定時間後に、上記圧力検出手段により上記ポンプの吐出圧力を検出すると共に、上記周波数検出手段により上記可変速運転手段の出力周波数を検出する第２の工程と、
上記第１の工程で検出された上記ポンプの吐出圧力及び上記可変速運転手段の出力周波数と上記第２の工程で検出された上記ポンプの吐出圧力及び上記可変速運転手段の出力周波数とを比較し、その比較結果に基づいて上記ポンプの回転方向が正常かを判断する判断工程とを具備したことを特徴とするポンプの回転方向検出方法。
【請求項２】
上記判断工程は、上記第１の工程で検出された上記可変速運転手段の出力周波数と上記第２の工程で検出された上記可変速運転手段の出力周波数とが同じ場合に、上記ポンプの吐出圧力が高い方を上記ポンプの正転方向と判断するかあるいは、上記第１の工程で検出された上記可変速運転手段の出力周波数と上記第２の工程で検出された上記可変速運転手段の出力周波数とのうち一方が最大周波数で運転、他方が最大周波数未満で目標圧力一定運転状態の場合に最大周波数未満で目標圧力一定運転をしている方を上記ポンプの正転方向とするか、あるいは第１の工程及び第２の工程でそれぞれ検出された上記可変速運転手段の出力周波数がいずれも最大周波数未満で目標圧力一定運転している状態の場合に、上記可変速運転手段の出力周波数の低い方を正転方向と判断することを特徴とする請求項１記載のポンプの回転方向検出方法。
【請求項３】
上記ポンプから吐出される流量を検出する流量検出手段とを具備し、この流量検出手段により検出された流量が設定流量以上である場合に、上記判断工程を行うことを特徴とする請求項１あるいは請求項２いずれか一記載のポンプの回転方向検出方法。
【請求項４】
上記ポンプの二次側に電磁開閉弁を設け、上記第１の工程及び第２の工程での測定中は、上記電磁開閉弁を開くようにしたことを特徴とする請求項１あるいは請求項２いずれか一記載のポンプの回転方向検出方法。
【請求項５】
上記判断工程において、上記可変速運転手段の回転方向と上記ポンプの回転方向が異なった場合には、上記可変速運転手段の回転方向の逆転方向に運転することを特徴とする請求項１乃至請求項４いずれか一記載のポンプの回転方向検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インバ−タを使用してポンプを自動運転する自動給水装置において、ポンプの逆転運転による騒音，振動の上昇やインペラナットの外れや、電動機の過負荷運転を防ぐようにしたポンプの回転方法検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年においては自動給水装置に用いられるポンプをインバ−タで制御して、ポンプの回転速度を制御して、ポンプの吐出圧力を一定に保つようにしている。このように、自動給水装置に用いられるポンプをインバ−タで制御することにより、自動給水装置を省エネルギ−で運転するようにしている。
また、電源投入後、自動的に回転方向を変換することが非常に難しかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このようにインバ−タによりポンプの自動運転を行う場合に、ポンプが回転すると、騒音が発生すると共にポンプが振動し、運転電流が上昇して、ポンプを破損しかねないという問題があった。
【０００４】
ポンプの逆回転は、実際にポンプを駆動する電動機の主軸の回転方向を見るしか方法がなかったため、設置場所の現場においては、運転圧力、周波数、電流、騒音等を考慮して熟練した職人の感に頼るケ−スが多かった。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的は、インバ−タを用いてポンプを自動運転している自動給水装置において、ポンプの回転方向を電気的に検出することができるポンプの回転方向検出方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係わるポンプの回転方向検出方法は、ポンプを駆動する電動機を可変速運転させる可変速運転手段と、上記ポンプの吐出圧力を検出する圧力検出手段と、上記可変速運転手段の出力周波数を検出する周波数検出手段と、上記可変速運転手段により上記電動機を可変速運転させることにより上記ポンプの吐出圧力を目標圧力一定となるように制御する目標圧力一定制御手段とを備えた自動給水装置において、上記可変速運転手段の回転方向を一回転方向にして、一定時間後に、上記圧力検出手段により上記ポンプの吐出圧力を検出すると共に、上記周波数検出手段により上記可変速運転手段の出力周波数を検出する第１の工程と、上記可変速運転手段の回転方向を上記一回転方向とは逆の回転方向にして、一定時間後に、上記圧力検出手段により上記ポンプの吐出圧力を検出すると共に、上記周波数検出手段により上記可変速運転手段の出力周波数を検出する第２の工程と、上記第１の工程で検出された上記ポンプの吐出圧力及び上記可変速運転手段の出力周波数と上記第２の工程で検出された上記ポンプの吐出圧力及び上記可変速運転手段の出力周波数とを比較し、その比較結果に基づいて上記ポンプの回転方向が正常かを判断する判断工程とを具備したことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係わるポンプの回転方法検出方法は、請求項１の判断工程は、上記第１の工程で検出された上記可変速運転手段の出力周波数と上記第２の工程で検出された上記可変速運転手段の出力周波数とが同じ場合に、上記ポンプの吐出圧力が高い方を上記ポンプの正転方向と判断するかあるいは、上記第１の工程で検出された上記可変速運転手段の出力周波数と上記第２の工程で検出された上記可変速運転手段の出力周波数とのうち一方が最大周波数で運転、他方が最大周波数未満で目標圧力一定運転状態の場合に最大周波数未満で目標圧力一定運転をしている方を上記ポンプの正転方向とするか、あるいは第１の工程及び第２の工程でそれぞれ検出された上記可変速運転手段の出力周波数がいずれも最大周波数未満で目標圧力一定運転している状態の場合に、上記可変速運転手段の出力周波数の低い方を正転方向と判断することを特徴とする。
【０００８】
請求項３に係わるポンプの回転方向検出方法は、請求項１あるいは請求項２のポンプから吐出される流量を検出する流量検出手段とを具備し、この流量検出手段により検出された流量が設定流量以上である場合に、上記判断工程を行うことを特徴とする。
【０００９】
請求項４に係わるポンプの回転方向検出方法は、請求項１あるいは請求項２の工程での測定中は、上記電磁開閉弁を開くようにしたことを特徴とする。
請求項５に係わるポンプの回転方向検出方法は、請求項１乃至請求項４いずれか一の判断工程において、上記可変速運転手段の回転方向と上記ポンプの回転方向が異なった場合には、上記可変速運転手段の回転方向の逆転方向に運転することを特徴とする。
【００１０】
【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は自動給水装置の全体構成図である。図１において、１１は井戸である。この井戸１１には水１２が貯められている。
【００１１】
この井戸１１の水１２に浸るように、給水管１３の一端が設置されている。
この給水管１３の他端はチェックバルブ１４を介してポンプ１５の吸込み口に接続される。
【００１２】
このポンプ１５の回転はモ−タ１５ｍにより制御される。
このモ−タ１５ｍの運転周波数は制御部１６内のインバ−タ（可変速運転手段）１６ｂにより制御される。
【００１３】
また、このポンプ１５の吐出口には、流量センサ（ＦＳ）１７が介装された給水配管１８が接続される。この流量センサ１７によりポンプ１５の吐出口から排出される流量Ｉが検出される。
【００１４】
給水配管１８において、流量センサ１７の下流位置には圧力タンク１９が接続されている。
さらに、給水配管１８に圧力タンク１９が接続されている位置よりさらに下流位置に圧力センサ（ＰＳ）２０が接続される。この圧力センサ２０によりポンプ１５の吐出圧力Ｐが検出される。
【００１５】
また、給水配管１８において、圧力センサ２０が接続されている位置よりも更に下流位置に分岐管２１の一端が接続されている。
この分岐管２１には常閉の電磁開閉弁２２が介装されている。
【００１６】
ところで、制御部１６はＣＰＵ１６ａ及びインバ−タ１６ｂを中心に構成されている。さらに、制御部１６はモ−タ１５ｍの運転周波数を検出する出力周波数検出部１６ｃを備えている。
【００１７】
さらに、制御部１６には、インバ−タ１６ｂから見る正転方向と、ポンプ１５の正転方向とが違う場合に、警報を発する警報器１６ｄが接続されている。
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。まず、インバ−タ１６ｂから見て一回転方向、つまり正転方向に出力周波数信号をモ−タ１６ｍに出力する。
【００１８】
そして、目標圧力一定制御を行う（ステップＳ１１）。つまり、圧力センサ２０で検出されるポンプ１５の吐出圧力Ｐが目標圧力となるようにインバ−タ１６ｂの出力周波数が制御され、ポンプ１５の回転が増減制御される。
【００１９】
そして、ポンプ１５の吐出口から排出される流量Ｉが流量センサ１７で検出される（ステップＳ１２）。
そして、この流量センサ１７で検出された流量Ｉが設定流量Ｉｏより小さいかが判定される（ステップＳ１３）。
【００２０】
このステップＳ１３の判定で「ＹＥＳ」と判定された場合には、ポンプ１５の二次側、つまり吐出側の分岐管２１に介装された電磁開閉弁２２を開く制御が行われる。これは、締切運転では、インバ−タ１６ｂの出力周波数が上昇せずに後述する判断が難しいため、ポンプ１５から設定流量Ｉｏ以上の流量が流れるようにしている。
【００２１】
ところで、ステップＳ１３の判定で「ＮＯ」と判定された場合には、前述したステップＳ１４の処理はスキップしてステップＳ１５以降の処理に進む。
そして、前述したステップＳ１１において、自動運転が開始されてから一定時間後にデ−タＡの測定を行う（第１の工程）（ステップＳ１５）。
【００２２】
つまり、ポンプ１５が目標圧力一定制御中であるかどうかを判断する。この目標圧力一定運転制御中であるかは、圧力センサ２０により検出される吐出圧力Ｐが目標圧力に保たれているかを判定する。
【００２３】
さらに、インバ−タ１６ｂの運転周波数を出力周波数検出部１６ｃで検出し、インバ−タ１６ｂの運転周波数が最大周波数で運転中であるかを判定する。
さらに、圧力センサ２０で検出されるポンプ１５の吐出圧力Ｐを検出する。
【００２４】
さらに、インバ−タ１６ｂの運転周波数を出力周波数検出部１６ｃで検出する。
次に、ステップＳ１１で設定した正転方向とは反転方向にして、インバ−タ１６ｂからモ−タ１６ｍに運転周波数信号を出力する。そして、前述した目標圧力一定制御を行う（ステップＳ１６）。
【００２５】
そして、ステップＳ１６において、自動運転が開始されてから一定時間後にデ−タＢの測定を行う（第２の工程）（ステップＳ１７）。
つまり、ポンプ１５が目標圧力一定制御中であるかどうかを判断する。この目標圧力一定運転制御中であるかは、圧力センサ２０により検出される吐出圧力Ｐが目標圧力に保たれているかを判定する。
【００２６】
さらに、インバ−タ１６ｂの運転周波数を出力周波数検出部１６ｃで検出し、インバ−タ１６ｂの運転周波数が最大周波数で運転中であるかを判定する。
さらに、圧力センサ２０で検出されるポンプ１５の吐出圧力Ｐを検出する。
【００２７】
さらに、インバ−タ１６ｂの運転周波数を出力周波数検出部１６ｃで検出する。
次に、デ−タＡとデ−タＢとの比較を行う（ステップＳ１８）。
【００２８】
まず、第１のケ−スとして、デ−タＡとして検出されたインバ−タ１６ｂの運転周波数とデ−タＢとして検出されたインバ−タ１６ｂの運転周波数とが同じ周波数である場合には、圧力センサ２０により検出された吐出圧力Ｐのうち高い方をポンプ１５の正転方向と判断している。
【００２９】
また、第２のケ−スとして、デ−タＡとして検出されたインバ−タ１６ｂの運転周波数とデ−タＢとして検出されたインバ−タ１６ｂの運転周波数のうち一方が最大運転周波数で、他方が目標圧力一定制御を行っている場合には、目標圧力一定制御を行っている方をポンプ１５の正転方向とする。
【００３０】
また、第３のケ−スとして、デ−タＡあるいはデ−タＢとして検出された結果、いずれの場合も目標圧力一定制御を行っていると判定された場合には、インバ−タ１６ｂの運転周波数の低い方をポンプ１５の正転方向と判定する。
【００３１】
以上のようにして、デ−タＡとデ−タＢとの測定結果を比較することにより、ポンプ１５の正転方向を検出している。
次に、インバ−タ１６ｂから見た正転方向（つまり、ステップＳ１１で設定した方向）とステップＳ１８で判定されたポンプ１５の正転方向とが等しいかどうかを判定する（ステップＳ１９）。
【００３２】
このステップＳ１９の判定で「ＹＥＳ」と判定された場合には、ポンプ１５の二次側の電磁開閉弁２２を閉じる制御を行う（ステップＳ２０）。
そして、自動運転（目標圧力一定運転）が可能であると判定され、自動運転が継続して行われる（ステップＳ２１）。
【００３３】
一方、ステップＳ１９の判定で「ＮＯ」と判定された場合には、ポンプ１５を強制的に停止する処理がなされる（ステップＳ２２）。
そして、警報器１６ｄから警報を出力する（ステップＳ２３）。
【００３４】
なお、ステップＳ１９の判定で「ＮＯ」と判定された場合には、ポンプ１５を強制停止するのではなく、次回からインバ−タ１６ｂの反転方向を正転方向に置き換える処理を行った（ステップＳ２４）後に、ステップＳ２０の処理に進む。
【００３５】
以上のように、インバ−タ１６ｂから見て正転方向に自動運転した場合のデ−タＡと、インバ−タ１６ｂから見て反転方向に自動運転した場合のデ−タＢとを比較して、インバ−タ１６ｂの正転方向とポンプ１５の正転方向とが一致している場合には、自動運転を可能とし、一致していない場合にはポンプ１５を強制的に停止させたり、インバ−タ１６ｂの反転方向を正転方向に置き換えることにより、インバ−タ１６ｂの正転方向とポンプ１５の正転方向とを一致させるようにしている。
【００３６】
このようにすることにより、ポンプ１５の逆転運転による騒音、振動、電流の上昇を防ぎ、インペラナットの外れ防止やポンプ１５の破損を防止させることができる。
【００３７】
なお、上記した実施の形態では、ポンプ１５の吐出圧力Ｐの判定を圧力センサ２０により検出するようにしたが、ポンプ１５の吸入側に吸込圧力を検出するための圧力センサを設け、吐出圧力Ｐと吸込圧力との差（つまり、ポンプ１５で加圧した分）を圧力判定するにしても良い。
【００３８】
さらに、井戸１１の水位を検出するための水位検出装置を設け、井戸１１の水位とポンプ１５の吐出圧力とを同時に測定し、ポンプ１５により加圧した分のみで圧力判定を行うようにしても良い。
【００３９】
また、ステップＳ１１乃至Ｓ２１までのフロ−チャ−トに相当するプログラムを追加するだけで、自動的にインバ−タ１６ｂの正転方向とポンプ１５の正転方向とを一致させることができるので、人手を頼らずに簡単に調整を行うことができる。
【００４０】
【発明の効果】
請求項１及び２に係わる発明によれば、インバ−タを正転方向あるいは反転方向とした場合の吐出圧力、運転周波数等を比較することにより、ポンプの正転方向を検出することができる。
【００４１】
請求項３及び４に係わる発明によれば、ポンプから吐出される流量が設定流量以上の場合に比較を行うようにしたので、締切り運転時であっても正確にポンプの回転方向を検出することができる。
【００４２】
請求項５に係わる発明によれば、インバ−タの回転方向とポンプの回転方向が逆であった場合には、インバ−タの回転方向を逆転させるようにしたので、インバ−タの回転方向とポンプの回転方向とを自動的に一致させることができる。
これにより、ポンプの逆転運転による騒音、振動、電流の上昇を防ぎ、インペラナットの外れ防止やポンプの破損を防止させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係わる自動給水装置の構成図。
【図２】本発明のポンプ回転方向検出方法を説明するためのフロ−チャ−ト。
【符号の説明】
１１…井戸、
１２…水、
１３…給水管、
１４…チェックバルブ、
１５…ポンプ、
１５ｍ…モ−タ、
１６…制御部、
１７…流量センサ、
２０…圧力センサ、
２２…電磁開閉弁。
【図１】
0003766531.tif 000002
【図２】
0003766531.tif 000003