JP2004108200A

JP2004108200A - ポンプ

Info

Publication number: JP2004108200A
Application number: JP2002269880A
Authority: JP
Inventors: Michio Owada; 大和田　道夫
Original assignee: Hitachi Home and Life Solutions Inc
Current assignee: Hitachi Appliances Inc
Priority date: 2002-09-17
Filing date: 2002-09-17
Publication date: 2004-04-08

Abstract

【課題】揚水用の井戸ポンプ装置で揚水される水に、薬液を注入するポンプの回転数を流量に応じて変化させることなく、揚水量に応じた量の除菌用薬液を注入する．
【解決手段】揚水用のポンプ部１３と、前記ポンプを駆動する電動機２と、前記電動機２に供給する電力を制御する制御部２０と、を有してなるポンプ装置であって、前記制御部２０は、前記ポンプが吐出する水に除菌用の薬液を注入する除菌装置に電力を供給する接続ケーブルが接続される除菌器接続端子台を備えるとともに、前記ポンプの吐出水量を検出する流量センサもしくは前記ポンプの回転数を検出する回転数センサを備え、ポンプが運転されている時間を一定の時間幅に分割し、ポンプで揚水される水量、すなわちポンプの回転数や流量に応じて、前記分割された時間幅における、前記除菌器接続端子台に電力を供給する時間を制御するよう構成されている。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、井戸ポンプに係り、特に、除菌用の薬剤を供給する除菌器の接続が可能な井戸ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の誘導電動機を用いている井戸ポンプ装置（以下、ポンプ装置という）は、負荷の変化によるすべりを考慮しなければ常に定速で回転している。そのため、揚水量は、通常、常に一定であり、揚水量を変更させるために、ポンプ装置の吐出し側若しくは吸込み側に設けられたバルブにて水量を調整して使用される。また、飲用を目的として揚水するポンプ装置では、水に、一般細菌、大腸菌等の細菌類が水道法で規定する量より多く含有されている場合、揚水した水を除菌する機器の接続が義務づけられている。
【０００３】
通常、揚水した水の除菌には、次亜塩素酸ナトリウムを薬液として揚水した水に注入する。このため、揚水した水に除菌用の薬液を注入する除菌器を設け、ポンプ装置が運転されると前記除菌器が同期運転されるように、ポンプ装置の電気系と除菌器の電気系が連携して配線される。なお、除菌器の駆動電動機としては、小型の単相誘導電動機が一般的である。
【０００４】
除菌器はポンプ装置が起動されて揚水を開始すると同時に運転を開始し、次亜塩素酸ナトリウムを揚水した水に注入し除菌する。この時、次亜塩素酸ナトリウムの注入量はポンプの揚水量に合わせ除菌器本体で、ポンプ装置使用者が手動調整する。また、除菌器内の薬液の残量については目視にて使用者が確認する。
【０００５】
特許文献１には、受水槽を殺菌装置と連絡し、受水槽内の水が所定時間以上滞留した場合にのみ、該受水槽内の水を該殺菌装置に導くものが記載されている。しかしこのシステムでは、揚水した水を殺菌装置を通して受水槽に導くようにはなっておらず、したがって、揚水した水を全て殺菌するものではない。
【０００６】
特許文献２には、揚水するポンプと揚水された水に除菌用の薬液を注入するポンプが同期運転されるシステムが記載されているが、このシステムでは、ポンプ吐出量も、薬液の注入量も常に一定になっている。また、このシステムでは、薬液タンクに貯留された薬液の量をセンサで検知し、薬液の量が少なくなったらポンプが起動できなくなるようになっている。
【０００７】
特許文献３に記載されたシステムでは、圧力センサと流量計を備え、揚水するポンプの吐出側圧力が第１の圧力よりも低下するとポンプが起動され、同時に、揚水された水に除菌用の薬液を注入するポンプが起動される。そして、揚水するポンプの吐出側圧力が前記第１の圧力よりも高い第２の圧力を超え、かつ、吐出流量が規定の下限流量以上であるとき、除菌用の薬液を注入するポンプを予め設定された時間間隔で間歇運転するようになっている。吐出流量が規定の下限流量以下になったら、揚水するポンプも除菌用の薬液を注入するポンプも同時に停止される。この場合、ポンプ揚水量が最大値から最小値に変化するのに対し、薬液の注入量は２段階にしか変化しない。
【０００８】
特許文献４には、吐出流量を流量計で検出し、検出した流量に応じて薬液の注入量を変化させるものが記載されている。しかしこの装置では、薬液を注入するポンプを駆動する電動機の回転数を検出した流量に応じて変化させる制御装置が必要である。
【０００９】
【特許文献１】
特開平６−４７３７５号公報
【特許文献２】
特開平１１−５０４９９号公報
【特許文献３】
特開平５−３０９３７３号公報
【特許文献４】
特開平１１−１９６５３号公報
【発明が解決しようとする課題】
従来のポンプ装置に除菌器を接続すると、ポンプ装置の運転と同期して除菌器が運転し薬液を注入するが、ポンプ装置から排出される水量が変動しても、薬液は一定量しか注入できない。その為に残留塩素濃度のばらつきが大きいう問題がある。
【００１０】
また、近年ポンプ装置はコンパクト化が進められており、与圧封入式圧力タンクを用いて、ポンプ装置を小水量まで運転させるいわゆるコンパクト型といわれるものが増加している。
【００１１】
この為、コンパクト型のポンプ装置に除菌器を同期運転するように配線した場合、ポンプ装置が小水量時まで連続運転すると、同様に除菌器も同期運転するため、小水量時にも大水量時と同量の一定の薬液を注入する。このため残留塩素が高くなってしまい飲用に不可能な濃度になる場合がある。これらの理由により、コンパクト型のポンプ装置には除菌器が接続できないと言う問題がある。
【００１２】
前記特許文献４に記載されたものでは、揚水するポンプの吐出量に応じて薬液の注入量を変化させるようになっているが、薬液を注入するポンプを駆動する電動機の回転数を流量に応じて変化させる制御手段が必要となり、コストが嵩むという問題がある。
【００１３】
本発明の課題は、揚水用の井戸ポンプ装置で揚水される水に、薬液を注入するポンプの回転数を流量に応じて変化させることなく、揚水量に応じた量の除菌用薬液を注入することである。
【００１４】
【課題を解決する為の手段】
本発明は前記課題を解決するために、ポンプ装置が運転されている時間を一定の時間幅に分割し、ポンプ装置で揚水される水量、すなわちポンプの回転数や流量に応じて、前記分割された時間幅における、前記揚水された水に薬液を注入する除菌装置（あるいは除菌器）の運転時間を変化させる制御手段を設けることとしたものである。言い換えると、前記分割された時間幅における、ポンプ装置の制御手段に設けられた除菌装置との電力供給ケーブルの接続手段への電力供給時間を変化させる制御手段を設けるものである。
【００１５】
具体的には、一定速度で運転されるポンプ装置の場合には、ポンプ出側の流量Ｑｔを検出し、予め定めた基準流量（最大流量）Ｑｏとの比を求め、この比に基づいて前記時間幅における除菌装置の運転時間（電力供給時間）を設定する制御手段を設ける。例えば、検出流量Ｑｔが基準流量（最大流量）Ｑｏの１／２であれば、前記時間幅の１／２の間、電力を供給する制御手段を設ける。
【００１６】
上述のように、ポンプ装置が運転されている間、除菌装置を間歇的に運転することとし、間欠的運転のなかの運転時間の割合をポンプ出側の流量Ｑｔに応じて変化させることで、除菌装置のポンプ回転数を変化させることなく、ポンプ出側の流量Ｑｔに応じて除菌用薬液の注入量を変えることができる。
【００１７】
ポンプ装置が可変速運転される場合は、上述のように流量を検出して前記接続手段に送電する電力を制御してもよいが、回転数が流量に比例していると考えてポンプの回転数Ｒｔを検出し、予め設定された基準回転数（最大回転数）Ｒｏとの比を求め、この比に基づいて前記時間幅における除菌装置の運転時間（電力供給時間）を設定する。
【００１８】
前記制御手段は、ポンプ装置の状態を表示するための表示部と前記接続手段に送電した時間情報を記憶する記憶手段を備え、前記接続手段への累計送電時間から薬液注入量を積算し、薬液の残量の目安を前記表示部で表示するとともに、残量が零になったときにはポンプ装置を停止させるよう構成してもよい。
【００１９】
また、前記制御手段は、前記除菌装置の薬液の残量が零になったとき、外部に異常を知らせる手段を備えたものとしてもよい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。まず、本実施の形態の全体構成について、図１、図３、図４に基づき説明する。
【００２１】
図１はポンプ装置を示す。
【００２２】
図示のポンプ装置は、ベース１０と、ベース１０に取りつけられたポンプ部１３と、前記ポンプ部１３の上部にボルト１４により取付けられた分離室３と、分離室３と前記ベース１０に内装された吐出側通水管を接続する吐出し管１５と、吐出側通水管の下流端で前記ベース１０に結合された吐出フランジ１６と、前記分離室３と前記ベース１０に内装された吸込み側通水管を接続する吸込み管８と、吸込み側通水管の上流端で前記ベース１０に結合された吸込みフランジ９と、前記ベース１０に取りつけられた蓄圧用の圧力タンク５と、前記ベース１０に取りつけられポンプ部１３により加圧された水の圧力を検出する圧力センサ（図示せず）と、同じくベース１０に内装され吐出フランジ１６から吐出される水の流れを検出する流量センサ１７と、電動機２上部に配置された制御部２０と、を含んで構成されている。
【００２３】
前記ポンプ部１３は、電動機２と、電動機２に直結された羽根車（図示せず）を水密に内蔵したケーシング７およびケーシングカバー６を含んで構成される。分離室３は、内部に逆止弁（図示せず）を備え、前記ケーシング７に構成された吸込み口（図示せず）と吐出し口（図示せず）に水封材（図示せず）を介して取付けられる。前記圧力タンク５は、前記吐出側通水管に連通されており、前記流量センサ１７は、前記吐出側通水管の圧力タンク５の接続点よりも下流側に装着されている。
【００２４】
電動機２上部には、ポンプ装置１の運転を可変速制御するためのインバータ制御部を含む制御手段である制御部２０が配置されている。前記制御部２０には電源ケーブル１１により電気が供給される。制御部２０には、ポンプ装置１の状態（例えば圧力値等）を外部に表示するＬＥＤを用いた表示板２１が配置されている。制御部２０にはまた、除菌器接続用の除菌器接続端子台（図示せず）が設けられている。前記表示板２１は液晶を用いるものでもよい。
【００２５】
前記電動機２には、図示されていない回転数センサが装着され、電動機回転数すなわちポンプ回転数を検出して前記制御部２０に出力するようになっている。制御部２０は、前記圧力センサ４及び回転数センサの出力信号に基づき、ポンプ回転数を変化させてポンプ吐出圧力を目標圧力に制御する吐出圧力一定制御を行う。
【００２６】
図３に除菌器７０を示す。除菌器７０は、軸線を上下方向にして配置され内部に薬液７９を貯溜する円筒形の薬液槽７５と、薬液槽７５の上面に回転軸を水平方向にして設置された内部にカム機構（図示せず）を有する除菌器電動機７４と、除菌器電動機７４に接続された内部にダイヤフラム（図示せず）有するプランジャー式の注入ポンプ７２と、前記除菌器電動機７４にポンプ装置１接続用として設けられた接続ケーブル７６と、を含んで構成されている。
【００２７】
前記除菌器電動機７４と注入ポンプ７２で注入器７１が構成される。
【００２８】
前記除菌器電動機７４には往復運動量を変更できる調整つまみ８０が構成されている。前記注入ポンプ７２には吸込み部（図示せず）および吐出し部（図示せず）が設けられており、吸込み部には薬液槽７５内部に導かれている薬液吸込みホース７３が、吐出し部には先端に管用ネジが接続可能な注入口７７が接続されている注入ホース７８が、それぞれ水密に接続されている。
【００２９】
図４にポンプ装置１および除菌器７０の全体配置を示す。井戸９０の上にポンプ装置１が設置され、ポンプ装置１に設けられた吸込みフランジ９に揚水管８６がの上端が水密に接続されている。揚水管８６の下端は井戸９０の水面下に配置されている。ポンプ装置１の吐出フランジ１６に、途中に管用ネジを有するチーズ８８を備えた送水管８７が接続され、送水管８７から分岐して複数の水栓８９が設けられている。前記チーズ８８に、除菌器７０に設けられた注入ホース７８の注入口７７が接続されている。また、除菌器７０に設けられた接続ケーブル７６がポンプ装置１の制御部２０の前記除菌器接続端子台に接続されている。
【００３０】
次に、上記構成のポンプ装置１および除菌器７０の動作について説明する。水栓８９を開にすると、前記圧力タンク５に蓄えられた井戸水は、圧力タンク５の圧力により、前記吐出側通水管、吐出フランジ１６を経て送水管８７に導かれ、水栓８９より流出する。
【００３１】
この時、吐出し管１５内部の圧力は、水の流出に伴ない、緩やかに低下する。前記圧力センサ４は常に圧力を検出しており、制御部２０へ圧力信号を送っている。前記制御部２０は、圧力センサ４から入力される圧力信号がが定められた圧力に低下すると、前記電動機２を起動する。電動機２の起動により、前記電動機２に直結されたポンプ部１３が運転を開始し、井戸９０より水を揚水する。
【００３２】
水栓８９が調整されて水栓８９から流出する水量が少なくなると、圧力センサ４で検出される圧力は上昇するが、前記圧力一定制御により、ポンプ装置はポンプ回転数を低下させて運転を継続する。更に、水栓８９が閉めこまれて水栓８９から流出する水量がある一定以下の水量になると、制御部２０は流量センサ１７の信号に基づき、水の使用が無いものと判断しポンプ装置１を停止させる。
【００３３】
制御装置２０は、電動機２を起動すると、起動後電動機２の回転数を検出し、検出した回転数Ｒｔが定められた任意の最大回転数Ｒｏに対しての比率Ｒｔ／Ｒｏがいくらになるかを算出し、除菌器７０の予め定めた一定時間幅ｔ内の運転時間を算出した比率Ｒｔ／Ｒｏにより決定する。電動機の回転数の検出は残留塩素のばらつきを極力押さえる為、運転中も一定時間幅ｔ毎に繰り返して行い、それに応じて除菌器の一定時間幅ｔ内に占める運転時間もその都度変化させる。
【００３４】
図２を用いて説明する。例えば、電動機２の最大回転数Ｒｏを「Ａ」ｒｐｍとし、一定時間幅ｔを１０秒と定める。ポンプ起動後に検出した電動機回転数Ｒｔが「Ａ／２」ｒｐｍだった場合は、最大回転数に対し半分の回転数のため、比率Ｒｔ／Ｒｏ＝０．５となり、除菌器７０の運転時間は、１０×０．５＝５秒、すなわち一定時間１０秒の半分の５秒となる。図の例では、一定時間１０秒の前側部分が除菌器７０の運転時間となっているが、一定時間１０秒の後側部分を除菌器７０の運転時間としてもよいし、中間部分を除菌器７０の運転時間としてもよい。
【００３５】
制御装置２０は、一定時間１０秒経過前に再度電動機回転数を検出し、次の一定時間（１０秒）内に占める除菌器７０の運転時間を決定する。制御装置２０は、算出した比率Ｒｔ／Ｒｏに基づいて、接続ケーブル７６に送電する時間間隔と送電時間を制御する。
【００３６】
電動機２の回転数とポンプ１３の吐出水量は比例関係にあるから、ポンプ装置１が任意の最大回転数で運転している場合には、除菌器７０の一定時間内に占める運転時間は最大となり薬液を多く注入できる。また、ポンプ装置１の吐出水量が小さい時は、除菌器７０の一定時間内に占める運転時間は少なくなり水量に見合った薬液を注入でき、大水量時も小水量時も残留塩素の濃度が大きく変化することがなくなる。
【００３７】
電動機２が一定の回転数で運転される場合（一定速制御）の場合、流量センサ１７にて流量を検出し、検出した流量Ｑｔに応じて除菌器７０の一定時間内の運転時間を決定すればよい。この場合は、ポンプ装置１によって定められた任意の最大水量Ｑｏに対しての比率Ｑｔ／Ｑｏで除菌器７０の一定時間内の運転時間を決定することで、電動機２の回転数を検出して除菌器７０を制御するものと同様の効果が得られる。電動機が可変速制御の場合であっても、上述の、流量センサ１７で流量Ｑｔを検出し、検出した流量に応じて除菌器７０の一定時間内の運転時間を決定する方法を採用することは可能である。
【００３８】
制御部２０には、また、除菌器７０の制御時間（運転時間すなわち接続ケーブル７６への送電時間）と制御回数（運転回数すなわち接続ケーブル７６への送電回数）を積算で記憶する記憶回路（図示せず）を設けてある。このような記憶回路を設けることにより、積算された制御回数と制御時間で除菌器７０が使用した薬液７９の概略の量が算出可能となる。制御部２０は、前記表示板２１に薬液７９の残量を表示させる。また、制御部２０は、薬液７９の残量が設定した値を下回った場合は、外部に警告信号を発生させるように構成しておくことが望ましい。更に薬液７９が零になった場合には、ポンプ装置１を停止させる。
【００３９】
上記実施の形態によれば、ポンプ装置が任意の最大回転数で運転している場合には、除菌器の一定時間内に占める運転時間は最大となり薬液を多く注入できる。
【００４０】
また、小水量で使用時は除菌器７０の一定時間内に占める運転時間は少なくなり水量に見合った薬液を注入でき、大水量時も小水量時も残留塩素の濃度が大きく変化することが無くなる。
【００４１】
また、ポンプ装置の表示板２１にて薬液の残量が一目瞭然になるとともに、薬液が少なくなったときに警告信号が出力されるから、使用者が頻繁に残量を確認しなく済む。薬液７９が無くなった場合でもポンプ装置１が停止するので、除菌されない水が飲まれることがなくなる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、揚水用の井戸ポンプ装置で揚水される水に、薬液を注入するポンプの回転数を流量に応じて変化させることなく、揚水量に応じた量の除菌用薬液を注入することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るポンプ装置の外観を示す斜視図である。
【図２】ポンプ装置の運転状態と除菌器の運転状態の関連を示す概念図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る除菌器の外観を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るポンプ装置及び除菌器の全体構成を示す配管図である
【符号の説明】
１　ポンプ装置
２　電動機
３　分離室
４　圧力センサ
５　圧力タンク
６　ケーシングカバー
７　ケーシング
８　吸込み管
９　吸込みフランジ
１０　ベース
１１　電源ケーブル
１２　ポンプカバー
１３　ポンプ部
１４　ボルト
１５　吐出し管
１６　吐出しフランジ
１７　流量センサ
２０　制御部
２１　表示板
７０　除菌器
７１　注入器
７２　注入ポンプ
７３　薬液吸込みホース
７４　除菌器電動機
７５　薬液槽
７６　接続ケーブル
７７　注入口
７８　注入ホース
７９　薬液
８０　調整つまみ
８６　揚水管
８７　送水管
８８　チーズ
８９　水栓
９０　井戸

Claims

揚水用のポンプと、このポンプの吐出水量を検出する流量センサと、前記ポンプを駆動する電動機と、前記電動機に供給する電力を制御する制御手段と、を有してなるポンプ装置であって、前記制御手段は、前記ポンプが吐出する水に除菌用の薬液を注入する除菌装置に電力を供給する接続ケーブルが接続される接続手段を備えるとともに、前記流量センサから出力される流量Ｑｔに応じて前記接続手段に供給する電力を制御するよう構成されていることを特徴としたポンプ装置。
請求項１記載のポンプ装置において、前記制御手段は、ポンプ装置が運転されている時間を、連続する予め定めた一定時間幅ｔに区切り、各一定時間幅ｔのなかで前記接続手段に電力を供給する時間の長さを、前記流量Ｑｔに応じて変化させるよう構成されていることを特徴とするポンプ装置。
請求項１または２記載のポンプ装置において、前記制御手段は、予め定めた基準流量Ｑｏと前記流量Ｑｔの比（Ｑｔ／Ｑｏ）を算出し、予め定めた一定時間幅ｔにおける前記接続手段への送電時間の割合を、前記比に基づいて設定するとともに、前記比の算出と送電時間の割合の設定を、前記時間幅ｔごとに繰り返すよう構成されていることを特徴とするポンプ装置。
揚水用のポンプと、このポンプの回転数を検出する回転数センサと、前記ポンプを駆動する電動機と、前記電動機に供給する電力を制御する制御手段と、を有してなるポンプ装置であって、前記制御手段は、前記ポンプが吐出する水に除菌用の薬液を注入する除菌装置に電力を供給する接続ケーブルが接続される接続手段を備えるとともに、前記回転数センサから出力される回転数Ｒｔに応じて前記接続手段に供給する電力を制御するよう構成されていることを特徴とするポンプ装置。
請求項４記載のポンプ装置において、前記制御手段は、ポンプ装置が運転されている時間を、連続する予め定めた一定時間幅ｔに区切り、各一定時間幅ｔのなかで前記接続手段に電力を供給する時間の長さを、前記回転数Ｒｔに応じて変化させるよう構成されていることを特徴とするポンプ装置。
請求項４または５記載のポンプ装置において、前記制御手段は、予め定めた基準回転数Ｒｏと前記回転数Ｒｔの比（Ｒｔ／Ｒｏ）を算出し、予め定めた一定時間幅ｔにおける前記接続手段への送電時間の割合を、前記比に基づいて設定するとともに、前記比の算出と送電時間の割合の設定を、前記時間幅ｔごとに繰り返すよう構成されていることを特徴とするポンプ装置。
請求項１〜６のうちのいずれか１項に記載のポンプ装置において、前記制御手段は、ポンプ装置の状態を表示するための表示部と前記接続手段に送電した時間情報を記憶する記憶手段を備え、前記接続手段への累計送電時間から薬液注入量を積算し、薬液の残量の目安を前記表示部で表示するとともに、残量が零になったときにはポンプ装置を停止させるよう構成されていることを特徴とするポンプ装置。
請求項７に記載のポンプ装置において、前記制御手段は、前記除菌装置の薬液の残量が零になったとき、外部に異常を知らせる手段を備えていることを特徴とするポンプ装置。
揚水用のポンプと、このポンプの吐出水量を検出する流量センサと、前記ポンプを駆動する電動機と、前記電動機に供給する電力を制御する制御手段と、前記ポンプが吐出する水に除菌用の薬液を注入する除菌装置に電力を供給する接続ケーブルが接続される接続手段と、を有してなるポンプ装置を制御する方法であって、前記接続手段に供給する電力を、前記流量センサから出力される流量Ｑｔに応じて制御することを特徴とするポンプ装置の制御方法。
請求項９記載のポンプ装置の制御方法において、予め定めた基準流量Ｑｏと前記流量Ｑｔの比（Ｑｔ／Ｑｏ）を算出し、予め定めた一定時間幅ｔにおける前記接続手段への送電時間の割合を、前記比に基づいて設定するとともに、前記比の算出と送電時間の割合の設定を、前記時間幅ｔごとに繰り返すことを特徴とするポンプ装置の制御方法。
揚水用のポンプと、このポンプの回転数を検出する回転数センサと、前記ポンプを駆動する電動機と、前記電動機に供給する電力を制御する制御手段と、前記ポンプが吐出する水に除菌用の薬液を注入する除菌装置に電力を供給する接続ケーブルが接続される接続手段と、を有してなるポンプ装置を制御する方法であって、前記接続手段に供給する電力を、前記回転数センサから出力される回転数Ｒｔに応じて制御することを特徴としたポンプ装置の制御方法。
請求項１１記載のポンプ装置の制御方法において、予め定めた基準回転数Ｒｏと前記回転数Ｒｔの比（Ｒｔ／Ｒｏ）を算出し、予め定めた一定時間幅ｔにおける前記接続手段への送電時間の割合を、前記比に基づいて設定するとともに、前記比の算出と送電時間の割合の設定を、前記時間幅ｔごとに繰り返すことを特徴とするポンプ装置の制御方法。