JPH08100772A - ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】制御用基板故障時の水とぎれ現象を解消する。 【構成】各々のポンプヘッドを制御するインバータ毎に
制御用基板を設けた。 【効果】水とぎれ現象をなくし、メンテナンス性を高め
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水栓の開閉に伴い自動
的に運転開始，運転停止，並列運転開始，並列運転解除
などを行うポンプ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】共通ベッド上の複数台のポンプヘッドを
有する従来形ポンプ装置の制御装置は、マイコンを搭載
した制御用基板１枚で圧力センサーによる検出圧力値を
入力し、自動的に運転開始，運転停止，並列運転開始，
並列運転解除等を行う自動運転モードと、万一、制御用
基板の故障およびポンプのメンテナンス時の対応として
制御用基板を経由せずポンプを運転させる手動運転モー
ドを備えている方法が一般的である。また、インバータ
を使用しモータの回転数を変速させる可変速ポンプ装置
においても制御方法は上記と同様の方法が一般的であ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の構成に
おいては、自動運転モードの場合、制御用基板１枚で複
数台のポンプヘッドを制御しているので、万一、制御用
基板に搭載したマイコンの暴走等により制御用基板が故
障した場合、手動運転モードに切り換えない限りポンプ
機能が完全に停止する。したがって、顧客が水栓を開い
て水を要求しても給水不可能となっていた。

【０００４】また、制御用基板を１枚で構成しているの
で故障原因を探求するのに時間を要すためメンテナンス
性が悪かった。

【０００５】本発明の目的は、上記問題点に鑑み、自動
運転モードの場合、万一、制御用基板が故障しても完全
にシステムダウンすることなく給水可能で、メンテナン
ス性が良好なポンプ装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、上記目
的を達成するために、複数台のポンプヘッドの運転制御
を行うインバータに周波数指令を出力する制御用基板
を、各々のインバータ毎に独立して設置するとともに、
制御用基板で指示する制御内容および各種情報を表示す
る表示用基板を、制御用基板から独立させて単独基板と
して設置したものである。

【０００７】

【作用】以上のような構成にすることにより、複数台の
ポンプヘッドの運転制御を行うインバータ毎に各々設置
した制御用基板のいずれかが、万一、マイコンの暴走等
により故障した場合、制御用基板と表示用基板の各々の
基板に搭載されたマイコンの相互間で通信して、各々の
基板の異常の有無を監視し合っているので、故障基板を
即判定することができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明
する。

【０００９】まず、全体構成を図１により説明する。

【００１０】ポンプ装置の共通ベッド１上には、２台の
ポンプヘッド２，３が取り付けられ、各々のポンプヘッ
ド２，３は、吸込管４，５を介して水源６に接続されて
いる。ポンプヘッド２，３の下流側は、合流管７，吐出
管８を介して各々の水栓９に接続されている。合流管７
には、圧力センサー１０，圧力タンク１１が取り付けら
れている。また、共通ベッド１上には、制御箱１２が取
り付けられている。

【００１１】制御箱１２内には、図２に示すように、ポ
ンプ内圧力に比例した信号を発生する圧力センサー１０
の信号が入力され、その信号を演算して周波数指令を出
力するマイコン１３，１４が搭載された制御用基板１
６，１７が備えられ、また、制御用基板１６，１７から
出力された周波数指令を受けモータ２１，２２の速度制
御を行うインバータ１９，２０を備えている。

【００１２】さらには、制御用基板１６，１７の制御内
容等を制御箱１２の外部に表示するマイコン１５が搭載
された表示用基板１８も備えている。

【００１３】次に、本実施例のポンプ装置の動作につい
て、図３を用いて説明する。

【００１４】運転待機状態から、Ｔ１で水栓９を開き水
を使いはじめると、圧力タンク１１に蓄水された水が流
出し、ポンプ装置に設けられた圧力センサー１０の検出
圧力が（ｃ）のように、および水栓９からの吐出圧力が
（ｂ）のように徐々に低下する。この結果、圧力低下を
連続して認めた時点Ｔ２でポンプ装置の運転を開始す
る。水栓９の開度つまり水の使用量に応じて圧力センサ
ー検出圧力も低下し、モータ回転数をインバータ制御で
増して、水栓９からの吐出圧力を一定に保持しながら運
転している。

【００１５】Ｔ３にて水の使用量を減じた場合には、圧
力センサー１０の検出圧力が上昇するので、モータ回転
数は減じられて、同様に水栓９からの吐出圧力を一定に
保持しながら運転している。同様にＴ４で再度水の使用
量が増す場合、Ｔ５で水の使用量が一定となる場合、Ｔ
６でさらに水の使用量が増す場合、Ｔ１１で使用量が減
る場合も各々の状況に応じて圧力センサー１０の検出圧
力に伴い、インバータ制御でモータ回転数を変えて、水
栓９からの吐出圧力を一定としているもので、これの繰
り返しで運転されるものである。

【００１６】そして、Ｔ１２にて、水の使用を終了し
て、水栓９を閉じた時点では、モータ２１に流れる電流
が一定となり、圧力センサー１０の検出圧力を増して、
圧力タンク１１内の圧力を設定圧力まで上昇させて圧力
低下方向への変化がないことを確認してＴ１４でポンプ
を停止し、待機状態となるものである。以上は１台のポ
ンプを使用した場合の動作である。

【００１７】次に２台のポンプヘッド２，３を並列運転
する状況について、図４に基づき詳述する。運転待機状
態から、Ｔ１で水栓９を開き水を使い始めると、圧力タ
ンク１１に蓄水された水が流出し、（ｄ）のようにポン
プ装置に設けられた圧力センサー１０の検出圧力および
水栓９からの吐出圧力が徐々に低下する。この結果、圧
力低下を連続して認めた時点Ｔ２で（ｂ），（ｆ）に示
すように先行機の運転を開始する。水栓の開度、つまり
水の使用量に応じてモータ回転数を増して水栓９からの
吐出圧力を一定に保持しながら運転している。これは図
３の運転と同様である。

【００１８】Ｔ３にて、水の使用量を減じた場合には、
圧力センサー１０の検出圧力が上昇するのでモータ回転
数を減じて同様に水栓９からの吐出圧力を一定に保持し
ながら運転している。その後、水の使用量が増してモー
タ回転数が増し、モータ回転数が設定回転数に到達して
も、なおかつ圧力低下が認められた時点Ｔ５で（ａ），
（ｅ）に示すように追従機の運転を開始するとともに、
その時点の圧力値を記憶する。この時、圧力センサー１
０の検出圧力に応じて追従機のモータ回転数を変化せし
める。その後、圧力上昇を検出し、前記追従機運転開始
時に記憶した圧力値に到達した時点で、先行機の運転を
停止し、追従機のみで対応する。この繰り返しにより、
大水量時には先行機と追従機が並列に運転するものであ
る。

【００１９】停止時においては、図３において説明した
状況と同じ判定で停止し、待機状態となるものである。

【００２０】本発明によれば、図２に示すブロック回路
図のように、マイコン１３，１４が搭載された制御用基
板１６，１７をモータ２１，２２の速度制御を行うイン
バータ１９，２０毎に各々独立して設置した構成とする
とともに、制御用基板１６，１７で指示する制御内容お
よび各種情報等を制御箱１２の外部に表示するマイコン
１５が搭載された表示用基板１８についても制御用基板
１６，１７と独立させた構成とした。

【００２１】また、制御用基板１６，１７は、圧力セン
サー１０からの圧力信号１０（ａ），１０（ｂ）を入力
し演算処理後、その圧力信号１０（ａ），１０（ｂ）に
対応する周波数指令１６（ａ），１７（ａ）をインバー
タ１９，２０ヘ出力する。その後、インバータ１９，２
０は、制御用基板１６，１７から出力された周波数指令
１６（ａ），１７（ａ）に周波数が到達したことを知ら
せる到達信号１９(ａ)，２０（ａ）を制御用基板１６，
１７へ返信する機能を設けた。

【００２２】また、図５に示すように制御用基板１６，
１７と表示用基板１８において、各々の基板に搭載され
たマイコン１３，１４，１５の相互間で通信可能な機能
を設けることにより、各々の基板の異常の有無を監視し
合う構成とした。

【００２３】さらには、図２に示す制御用基板１６，１
７に搭載されたマイコン１３，１４の暴走等により、い
ずれかの制御用基板が制御不能となった場合、自動的に
正常機へステッピングする構成とした。

【００２４】以上のような構成にすることにより、２台
のポンプヘッド２，３の運転制御を行うインバータ１
９，２０毎に各々設置した制御用基板１６，１７のいず
れかが、万一、外部からの異常信号等により各々の制御
用基板１６，１７に搭載されるマイコン１３，１４の暴
走等により故障した場合、前述したように各々の基板の
異常の有無を監視し合っているので、故障基板を即判定
することができる。

【００２５】具体的に図５ないし図８で説明すると、図
５は正常運転時で各々の基板が異常の有無を監視し合っ
ている。

【００２６】図６は表示用基板１８が故障した場合であ
る。この時、制御用基板１６，１７は故障していないの
で運転状態は図５の正常運転時と同様であるが、外部表
示が不可能となる。

【００２７】図７は制御用基板１６が故障した場合であ
る。この時は制御用基板１７のみ、つまり、一方のポン
プヘッド３のみの運転となる。また、表示用基板１８の
制御において、制御用基板１６の故障状態を外部に表示
することができる。

【００２８】図８は制御用基板１７が故障した場合であ
る。この時は制御用基板１６のみ、つまり、他方のポン
プヘッド２のみの運転となる。また、表示用基板１８の
制御において、制御用基板１７の故障状態を外部に表示
することができる。

【００２９】以上の具体的な制御を次に説明する。

【００３０】図９は表示用基板１８に搭載されているマ
イクロコンピュータの制御フローである。

【００３１】まず、ステップ９Ａで各種の初期設定処理
を行い、ステップ９Ｂでメインループの制御を実行す
る。メインループはステップ９Ｃで１０ｍｓ毎にステッ
プ９Ｄないしステップ９Ｊの処理を行う。ステップ９Ｄ
は内部監視のウォッチドッグタイマをリセットする。ウ
ォッチドッグタイマは図１０に示すように、プログラム
のラン信号が所定時間内に発生することを検出する方法
で監視され、所定時間内にプログラムのラン信号が発生
しないとステップ１０Ａでマイコン異常の出力を発生
し、ステップ１０Ｂでウォッチドッグタイマをリセット
するものである。

【００３２】次にステップ９Ｅ，９Ｆで各制御基板１
６，１７に搭載されているマイクロコンピュータと通信
を行う。その後ステップ９Ｇ，９Ｈで各制御基板１６，
１７のマイコンの動作を監視する。

【００３３】この監視の制御フローは図１１に示してあ
る通りステップ１１Ａで制御基板１６，１７のマイコン
のプログラムのラン信号があるかどうかを判定し、ラン
信号があればステップ１１Ｂで表示用基板１８のマイコ
ン異常出力があるかどうか判定する。この異常出力はス
テップ１０Ａの出力が用いられる。

【００３４】そして、表示用基板１８のマイコンが正常
であればそのまま処理を終了し、異常が出ればステップ
１１Ｄで異常であることを設定し、ステップ１１Ｃで表
示用基板のマイコンが異常であるフラグをセットする。

【００３５】一方、ステップ１１Ａで制御基板１６，１
７のマイコンのラン信号がない場合はステップ１１で同
様に制御基板１６，１７のマイコンが異常であるフラグ
をセットする。

【００３６】次に、ステップ９Ｉでポンプヘッドを切り
換えるかどうかの処理を行う。

【００３７】この処理は図１２に示すように、ステップ
１２Ａで制御基板１６，１７のマイコンに異常があるか
どうかを判定し、異常がなければステップ１２Ｅで２台
のポンプヘッド２，３を駆動する。

【００３８】一方、ステップ１２Ａで異常があるとステ
ップ１２Ｂで２台のうち正常なものがあるかどうかを判
定し、正常なものがあればステップ１２Ｃで正常なもの
だけの運転に切り換える。

【００３９】また、２台とも異常であればステップ１２
Ｄで運転を中止する。

【００４０】次にステップ９Ｊでステップ９Ｇ，９Ｈの
処理に基づき各マイコンの正常あるいは異常を表示す
る。

【００４１】以上の処理を表示用基板１８のマイコンは
１０ｍｓ毎に繰り返して実行するものである。

【００４２】次に制御用基板１６，１７の制御フローを
図１３により説明する。

【００４３】図１３において、ステップ１３Ａで各種の
初期設定処理を行い、ステップ13Ｂでメインループの制
御を実行する。

【００４４】メインループはステップ１３Ｃで１０ｍｓ
毎にステップ１３Ｄないしステップ１３Ｋの処理を行
う。

【００４５】ステップ１３Ｄは内部監視のウォッチドッ
グダイマをリセットする。この内部監視は図１０に示し
た制御フローと同じ処理内容である。

【００４６】次に、ステップ１３Ｅで表示用基板１８の
マイコンが異常かどうかを判定する。これは表示用基板
１８のマイコンのラン信号をチェックするか、内部監視
のウォッチドッグタイマの出力をチェックすることで行
うことができる。

【００４７】ここで、ステップ１３Ｅで表示用基板１８
のマイコンが異常と判定されると、ステップ１３Ｆで表
示用基板１８のマイコンを切り離して各制御基板１６，
１７で互いに通信を開始し、ステップ１３Ｇで互いに監
視を行う。この監視の制御フローは図１１の制御と同じ
内容である。

【００４８】次にステップ１３Ｈで運転切り換えを行う
処理を行う。この処理は図１２で行う処理と同様の内容
である。

【００４９】次にステップ１３Ｅで表示用基板１８のマ
イコンに異常がないとステップ13Ｉ，ステップ１３Ｊで
表示用基板１８のマイコンと通信し、監視を行う。この
処理は図１１の監視処理と同じ内容である。

【００５０】そして、ステップ１３Ｋで運転制御を実行
する。

【００５１】尚、図２に示すインバータ１９，２０から
制御用基板１６，１７に、周波数到達信号１９（ａ），
２０（ａ）が返信されない場合は、インバータ１９，２
０のいずれかが故障していると判定することができる。

【００５２】前述したように各々の制御用基板１６，１
７がインバータ１９，２０毎に独立しているので、故障
基板判定後は、自動的に正常機へステッピングすること
が可能である。つまり、制御用基板１６が故障時は、制
御用基板１７へ、また、制御用基板１７が故障時は、制
御用基板１６へ各々ステッピングする。従来の方法にお
いては、制御用基板故障時には自動運転は完全にシステ
ムダウンしていたが、本発明により自動運転時もシステ
ムダウンすることなく水を供給することが可能となっ
た。すなわち、水とぎれを防止できる。

【００５３】さらには、各々の基板が独立していること
により、故障原因の探求が非常に容易でありメンテナン
ス性においても良好である。

【００５４】

【発明の効果】本発明は以上のごときであり、本発明に
よれば、各々のポンプヘッドを制御するインバータ毎に
制御用基板を設けたことにより、万一、制御用基板のい
ずれかが故障した場合、自動的に正常機へステッピング
することにより、完全にシステムダウンすることなく水
を供給することが可能となった。

【００５５】さらには、各々の基板が独立しているの
で、故障原因の探求も非常に容易でありメンテナンス性
も良好である使い勝手に富む改良されたポンプ装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るポンプ装置の一実施例を示す斜視
図。

【図２】図１に示すポンプ装置のブロック回路図。

【図３】運転開始から停止するまでを時系列的に記載し
た運転状況図。

【図４】並列運転開始および並列運転解除を加えた運転
開始から停止するまでを時系列的に記載した運転状況
図。

【図５】図１に示すポンプ装置の各制御用基板の監視シ
ステム状態図。

【図６】図１に示すポンプ装置の各制御用基板の監視シ
ステム状態図。

【図７】図１に示すポンプ装置の各制御用基板の監視シ
ステム状態図。

【図８】図１に示すポンプ装置の各制御用基板の監視シ
ステム状態図。

【図９】制御フローを示す図。

【図１０】制御フローを示す図。

【図１１】制御フローを示す図。

【図１２】制御フローを示す図。

【図１３】制御フローを示す図。

【符号の説明】

１…共通ベッド、２，３…ポンプヘッド、４，５…吸込
管、６…水源、７…合流管、８…吐出管、９…水栓、１
０…圧力センサー、１１…圧力タンク、１２…制御箱、
１３，１４，１５…マイコン、１６，１７…制御用基
板、１８…表示用基板、１９，２０…インバータ、２
１，２２…モータ。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年１１月８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３１】まず、ステップ９Ａで各種の初期設定処理
を行い、ステップ９Ｂでメインループの制御を実行す
る。メインループはステップ９Ｃで１０ms毎にステップ
９Ｄないしステップ９Ｊの処理を行う。ステップ９Ｄは
内部監視のウォッチドッグタイマをリセットする。ウォ
ッチドッグタイマは予めカウント値を１０ms以上の値に
セットしておき、正常時にはステップ９Ｄでリセットさ
れ、ウォッチドッグタイマのカウントアップによる割込
みが発生しないようにする。そして、マイコン暴走時に
はステップ９Ｄでのリセットが行われず、或いはリセッ
トする前にウォッチドッグタイマがカウントアップして
割込みが発生する。割込みが発生すると図１０に示すよ
うにステップ１０Ａでマイコン異常を制御基板１６，１
７へ出力し、自マイコンをリセットする。 以 上

フロントページの続き (72)発明者 伊藤 絋一 茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号 株 式会社日立製作所電化機器事業部多賀本部 内 (72)発明者 川又 光久 茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号 株 式会社日立製作所電化機器事業部多賀本部 内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数台のポンプヘッドと，前記ポンプヘッ
   ドに各々直結しこれを駆動させるモータと，前記モータ
   に入力される駆動信号の周波数を変化させることにより
   モータの回転数を変速させるインバータと，給水圧力を
   検出する圧力センサーと，前記圧力センサーによる検出
   圧力値を入力し検出圧力値の変化に対応する周波数指令
   をインバータに出力するマイコンを搭載したそれぞれの
   モータに対応した制御用基板と，前記それぞれの制御用
   基板で指示する制御内容および各種情報を表示するマイ
   コンを搭載した表示用基板を有したポンプ装置。
2. 【請求項２】前記制御用基板で指示する制御内容および
   各種情報を表示する前記表示用基板を、前記制御用基板
   から独立させて単独基板として設置するとともに、前記
   表示用基板に搭載されたマイコンが前記各々の制御用基
   板に搭載されたマイコンと通信可能な機能を有すること
   を特徴とする請求項１記載のポンプ装置。
3. 【請求項３】前記制御用基板からインバータへ周波数指
   令を出力した後、インバータ側からその周波数に到達し
   たことを知らしめる到達信号を前記制御用基板へ返信す
   る機能を有することを特徴とする請求項１記載のポンプ
   装置。
4. 【請求項４】前記制御用基板と前記表示用基板におい
   て、各々の基板に搭載されたマイコンの相互間で通信可
   能な機能を有することにより各々の基板の異常の有無を
   監視し合うことを特徴とする請求項１記載のポンプ装
   置。
5. 【請求項５】前記制御用基板に搭載したマイコンの暴走
   等により、いずれかの制御用基板が制御不能となった場
   合、前記表示用基板は自動的に正常機へステッピングす
   ることを特徴とする請求項１記載のポンプ装置。