(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とすると共にある周波数で運転し、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すると共に第１工程と同じ周波数で運転し、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第２の工程で検出された上記ポンプの吐出圧力とを比較し、吐出圧力の高い方を上記ポンプの正転方向とする判定工程とを具備したことを特徴とするポンプ回転方向検出方法。
【請求項２】
上記第１の工程及び第２の工程において、上記可変速運転手段で設定されるある周波数は、最初は低い周波数で設定され、上記判定工程で判断ができない場合には、徐々に周波数を上昇させるようにしたことを特徴とする請求項１記載のポンプ回転方向検出方法。
【請求項３】
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とすると共にある吐出圧力で運転し、一定時間後に、上記周波数検出手段により上記可変速運転手段の運転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すると共に第１工程と同じ吐出圧力で運転し、一定時間後に、上記周波数検出手段により上記可変速運転手段の運転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可変速運転手段の運転周波数及び上記第２の工程で検出された上記可変速運転手段の運転周波数とを比較し、運転周波数の低い方を上記ポンプの正転方向とする判定工程とを具備したことを特徴とするポンプ回転方向検出方法。
【請求項４】
上記第１の工程及び第２の工程において、ある吐出圧力で運転され、上記判定工程で判断できない場合には、徐々に吐出圧力を下げるようにしたことを特徴とする請求項３記載のポンプ回転方向検出方法。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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乃至請求項５いずれか一記載のポンプの回転方向検出方法
【請求項７】
上記判定工程において、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５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とすると共にある周波数で運転し、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すると共に第１工程と同じ周波数で運転し、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第２の工程で検出された上記ポンプの吐出圧力とを比較し、吐出圧力の高い方を上記ポンプの正転方向とする判定工程とを具備したことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係わるポンプ回転方向検出方法は、請求項１記載の第１の工程及び第２の工程において、上記可変速運転手段で設定されるある周波数は、最初は低い周波数で設定され、上記判定工程で判断ができない場合には、徐々に周波数を上昇させるようにしたことを特徴とする。
【０００８】
請求項３に係わるポンプ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とすると共にある吐出圧力で運転し、一定時間後に、上記周波数検出手段により上記可変速運転手段の運転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すると共に第１工程と同じ吐出圧力で運転し、一定時間後に、上記周波数検出手段により上記可変速運転手段の運転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可変速運転手段の運転周波数及び上記第２の工程で検出された上記可変速運転手段の運転周波数とを比較し、運転周波数の低い方を上記ポンプの正転方向とする判定工程とを具備したことを特徴とする。
【０００９】
請求項４に係わるポンプ回転方向検出方法は、請求項３記載の第１の工程及び第２の工程において、ある吐出圧力で運転され、上記判定工程で判断できない場合には、徐々に吐出圧力を下げるようにしたことを特徴とする。
【００１０】
請求項５に係わるポンプ回転方向検出方法は、請求項１乃至請求項４いずれか一記載において、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。
【００１１】
請求項６に係わるポンプ回転方向検出方法は、請求項１乃至請求項５いずれか一において、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。
【００１２】
請求項７に係わるポンプ回転方向検出方法は、請求項１乃至請求項５いずれか一において、上記判定工程において、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。
【００１３】
【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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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第１の実施の形態の動作について説明する。まず、インバ−タ１６ｂの運転周波数として周波数を選択する（ステップＳ１１）。
【００２１】
そして、インバ−タ１６ｂから見て一回転方向、つまり正転方向にステップＳ１１で選択された一定周波数信号をモ−タ１６ｍに出力する（ステップＳ１２）。
【００２２】
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Ｓ１３）。
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Ｓ１４）。
【００２３】
このステップＳ１４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（ステップＳ１５）。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。
【００２４】
ところで、ステップＳ１４の判定で「ＮＯ」と判定された場合には、前述したステップＳ１５の処理はスキップしてステップＳ１６以降の処理に進む。
そして、前述したステップＳ１２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Ｓ１６）。
【００２５】
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を検出する。
次に、ステップＳ１２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にステップＳ１１と同じ周波数である運転周波数信号を出力する（ステップＳ１７）。
【００２６】
そして、ステップＳ１７で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Ｓ１８）。
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を検出する。
【００２７】
次に、デ−タＡとデ−タＢとの比較を行う（ステップＳ１９）。
このステップＳ１９において、第１の工程において圧力センサ２０で検出されたポンプ１５の吐出圧力と、第２の工程において圧力センサ２０で検出されたポンプ１５の吐出圧力とがほぼ等しい場合には、大小関係を比較できないとしてインバ−タ１６ｂの運転周波数を一定の割合でアップし、前述したステップＳ１２〜Ｓ１７の処理を経て再度ステップＳ１８の比較を行う（ステップＳ２０）。
【００２８】
このように、徐々に周波数を上昇させるようにしたので、ポンプ１５の吐出圧力の異常な上昇を防止することができる。
一方、ステップＳ１９において、第１の工程で検出されたポンプ１５の吐出圧力が第２の工程で検出されたポンプ１５の吐出圧力より十分に大きいと判定された場合には、インバ−タ１６ｂの運転周波数の回転方向は正常であると判定される（ステップＳ２１）。つまり、インバ−タ１６ｂから見た正転方向（つまり、ステップＳ１２で設定した方向）とポンプ１５の正転方向とが等しいと判定される。
【００２９】
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Ｓ２２）。
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、自動運転が行われる（ステップＳ２３）。
【００３０】
一方、ステップＳ１９の比較において、第１の工程で検出されたポンプ１５の吐出圧力が第２の工程で検出されたポンプ１５の吐出圧力より十分に小さいと判定された場合には、インバ−タ１６ｂの正転方向とモ−タ１６ｍの正転方向とが逆であると判定する（ステップＳ２４）。
【００３１】
そして、ポンプ１５を強制的に停止する処理がなされる（ステップＳ２５）。
そして、警報器１６ｄから警報を出力する（ステップＳ２６）。
なお、ステップＳ２４において、インバ−タ１６ｂの正転方向とモ−タ１６ｍの正転方向とが逆であると判定された後、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Ｓ２７）後に、ステップＳ２２の処理に進むようにしても良い。
【００３２】
以上のように、インバ−タ１６ｂから見て正転方向に一定周波数で運転した場合の吐出圧力と、インバ−タ１６ｂから見て反転方向に一定周波数で運転した場合の吐出圧力とを比較して、吐出圧力の十分に大きい方のインバ−タ１６ｂの回転方向は正常であると判断することができる。
【００３３】
一方、インバ−タ１６ｂから見て正転方向に一定周波数で運転した場合の吐出圧力がインバ−タ１６ｂから見て反転方向に一定周波数で運転した場合の吐出圧力より十分に小さいと判定された場合には、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。
【００３４】
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。
【００３５】
次に、本発明の第２の実施の形態の動作について図３のフロ−チャ−トを参照して説明する。まず、ポンプ１５の吐出圧力として、ある吐出圧力を設定する（ステップＳ３１）。
【００３６】
そして、インバ−タ１６ｂから見て一回転方向、つまり正転方向にステップＳ一定周波数信号をモ−タ１６ｍに出力する（ステップＳ３２）。
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Ｓ３３）。
【００３７】
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Ｓ３４）。
このステップＳ３４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（ステップＳ３５）。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。
【００３８】
ところで、ステップＳ３４の判定で「ＮＯ」と判定された場合には、前述したステップＳ３５の処理はスキップしてステップＳ３６以降の処理に進む。
そして、前述したステップＳ３２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Ｓ３６）。
【００３９】
つまり、出力周波数検出部１６ｃによりインバ−タ１６ｂの運転周波数を検出する。
次に、ステップＳ３２で設定した正転方向とは反転方向にして、ステップＳ３２と同じ吐出圧力で運転を開始する（ステップＳ３７）。
【００４０】
そして、ステップＳ３７で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Ｓ３８）。
つまり、出力周波数検出部１６ｃでインバ−タ１６ｃの運転周波数を検出する（ステップＳ３８）。
【００４１】
次に、デ−タＡとデ−タＢとの比較を行う（ステップＳ１９）。
このステップＳ１９において、第１の工程において出力周波数検出部１６ｃで検出されたインバ−タ１６ｃの運転周波数と、第２の工程において出力周波数検出部１６ｃで検出されたインバ−タ１６ｃの運転周波数とがほぼ等しい場合には、大小関係を比較できないとしてポンプ１５の吐出圧力を一定の割合でダウンさせ、前述したステップＳ３２〜Ｓ３８の処理を経て再度ステップＳ３９の比較を行う（ステップＳ４０）。
【００４２】
一方、ステップＳ３９において、第１の工程において出力周波数検出部１６ｃで検出されたインバ−タ１６ｃの運転周波数が第２の工程において出力周波数検出部１６ｃで検出されたインバ−タ１６ｃの運転周波数より十分小さいと判定された場合には、インバ−タ１６ｂの運転周波数の回転方向は正常であると判定される（ステップＳ４１）。つまり、インバ−タ１６ｂから見た正転方向（つまり、ステップＳ１２で設定した方向）とポンプ１５の正転方向とが等しいと判定される。
【００４３】
そして、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Ｓ４２）。
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、自動運転が行われる（ステップＳ４３）。
【００４４】
一方、ステップＳ３９の比較において、第１の工程において出力周波数検出部１６ｃで検出されたインバ−タ１６ｃの運転周波数が第２の工程において出力周波数検出部１６ｃで検出されたインバ−タ１６ｃの運転周波数より十分大きいと判定された場合には、インバ−タ１６ｂの正転方向とモ−タ１６ｍの正転方向とが逆であると判定する（ステップＳ４４）。
【００４５】
そして、ポンプ１５を強制的に停止する処理がなされる（ステップＳ４５）。
そして、警報器１６ｄから警報を出力する（ステップＳ４６）。
なお、ステップＳ４４において、インバ−タ１６ｂの正転方向とモ−タ１６ｍの正転方向とが逆であると判定された後、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Ｓ４７）後に、ステップ４２の処理に進むようにしても良い。
【００４６】
以上のように、インバ−タ１６ｂから見て正転方向に設定圧力で運転した場合に出力周波数検出部１６ｃで検出されるインバ−タ１６ｂの運転周波数が、インバ−タ１６ｂから見て反転方向に設定圧力で運転した場合に出力周波数検出部１６ｃで検出されるインバ−タ１６ｂの運転周波数より十分に小さいと判定された場合には、インバ−タ１６ｂの回転方向は正常であると判断することができる。
【００４７】
一方、インバ−タ１６ｂから見て正転方向に設定圧力で運転した場合に出力周波数検出部１６ｃで検出されるインバ−タ１６ｂの運転周波数が、インバ−タ１６ｂから見て反転方向に設定圧力で運転した場合に出力周波数検出部１６ｃで検出されるインバ−タ１６ｂの運転周波数より十分に大きいと判定された場合には、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。
【００４８】
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。
【００４９】
なお、上記した第１の実施の形態では、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。
【００５０】
さらに、第１及び第２の実施の形態において、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。
【００５１】
また、ステップＳ１１乃至Ｓ２３あるいはステップＳ３１乃至Ｓ４３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。
【００５２】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、インバ−タを一定周波数で正転した場合と反転させて運転した場合の吐出圧力を比較することにより、インバ−タの回転方向が正常であるかを判定するようにしたので、インバ−タの回転方向が正常であるかを人手を頼らずに判定することができる。
【００５３】
請求項２記載の発明によれば、請求項１のインバ−タを最初は低い周波数で運転しておき、徐々に周波数を上昇するようにしたので、ポンプの吐出圧力の異常な上昇を防止することができる。
【００５４】
請求項３記載の発明によれば、ポンプの吐出圧力を一定とし、インバ−タを一定周波数で正転した場合と反転させて運転した場合のインバ−タの運転周波数を比較することにより、インバ−タの回転方向が正常であるかを判定するようにしたので、インバ−タの回転方向が正常であるかを人手を頼らずに判定することができる。
【００５５】
請求項４記載の発明によれば、請求項３の吐出圧力を徐々に下げるようにしたので、異常な運転周波数の上昇を防止することができる。
請求項５記載の発明によれば、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。
【００５６】
請求項６記載の発明によれば、測定中には電磁開閉弁を必ず開いて流量をある状態を作り出すようにしたので、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
請求項７記載の発明によれば、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】本発明の第１及び第２の実施の形態に共通な自動給水装置の構成を示す図。
【図２】第１の実施の形態の動作を説明するためのフロ−チャ−ト。
【図３】第２の実施の形態の動作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】
0003748695.tif 000002
【図２】
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【図３】
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