特開 2023-72977 水中ポンプ用電気絶縁判断装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023072977

(43)【公開日】2023-05-25

(54)【発明の名称】水中ポンプ用電気絶縁判断装置

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/52 20200101AFI20230518BHJP

   F04B 51/00 20060101ALI20230518BHJP

   F04D 13/08 20060101ALI20230518BHJP

【ＦＩ】

G01R31/52

F04B51/00

F04D13/08 U

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021185747

(22)【出願日】2021-11-15

(71)【出願人】

【識別番号】000148209

【氏名又は名称】株式会社川本製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110000578

【氏名又は名称】名古屋国際弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】坂谷 哲則

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 章太

(72)【発明者】

【氏名】坂野 聖治

【テーマコード（参考）】

2G014

3H130

3H145

【Ｆターム（参考）】

2G014AA16

2G014AA17

2G014AB07

3H130AA03

3H130AB23

3H130AB60

3H130AC01

3H130BA90H

3H130DD01Z

3H130DF01X

3H130DF03X

3H145AA23

3H145AA42

3H145BA41

3H145CA21

3H145EA20

3H145FA02

3H145FA16

3H145FA23

3H145FA24

(57)【要約】

【課題】 水中ポンプ用電気絶縁判断装置の一例を開示する。
【解決手段】 制御装置２１は、電動モータ１２の巻き線の温度が予め決められた温度以上となっているときの絶縁抵抗値が予め決められた値より小さいときに、電気絶縁が劣化しているものとみなして予め決められた漏電判定処理を実行する。したがって、管理者が定期又は不定期なタイミングで絶縁抵抗を計測して電気絶縁劣化を検査する方式に比べて、漏電の発生が確実に抑制され得る。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ポンプ部及び電動モータが一体化され、当該一体化された部位が水中に浸漬した状態で使用される水中ポンプに用いられる電気絶縁判断装置において、
前記電動モータの給電ラインと接地ラインとの間の電気抵抗値（以下、絶縁抵抗値という。）を検出する絶縁抵抗検出部と、
前記電動モータが停止し、かつ、当該電動モータの巻き線の温度が予め決められた温度条件を満たしているときの前記絶縁抵抗値（以下、検出抵抗値という。）が予め決められた値より小さいときに、予め決められた漏電判定処理を実行する絶縁判断部と
を備える水中ポンプ用電気絶縁判断装置。

【請求項2】

前記給電ラインの電気抵抗値を検出する抵抗検出部を備え、
前記絶縁判断部は、前記給電ラインの電気抵抗値を利用して前記巻き線の温度を判断する請求項１に記載の水中ポンプ用電気絶縁判断装置。

【請求項3】

前記給電ラインに溜まった電荷を当該給電ラインから放出させる放電部を備え、
前記絶縁判断部は、前記放電部が作動した後の前記検出抵抗値を利用して前記漏電判定処理を実行するか否かを判断する請求項１又は２に記載の水中ポンプ用電気絶縁判断装置。

【請求項4】

前記接地ラインと大地側との接続回路を開く開閉器を備え、
前記絶縁判断部は、前記開閉器が開いた後の前記検出抵抗値を利用して前記漏電判定処理を実行するか否かを判断する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の水中ポンプ用電気絶縁判断装置。

【請求項5】

今回の前記検出抵抗値が前回の前記検出抵抗値より小さく、かつ、今回の前記検出抵抗値と前回の前記検出抵抗値との関係が予め決められた条件を満たす場合に、今回の前記検出抵抗値を予め決められた機器に送信する送信部を備える請求項１ないし４のいずれか１項に記載の水中ポンプ用電気絶縁判断装置。

【請求項6】

前記絶縁判断部は、前記電動モータの巻き線の温度が予め決められた温度以上であるときに、前記温度条件を満たしていると判断する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の水中ポンプ用電気絶縁判断装置。

【請求項7】

水中ポンプと、
前記水中ポンプの停止及び稼働を制御するポンプ制御部と、
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の水中ポンプ用電気絶縁判断装置とを備え、
前記ポンプ制御部又は前記水中ポンプ用電気絶縁判断装置は、予め決められた時間毎に前記水中ポンプを停止させる定期停止制御を実行可能であり、
さらに、前記水中ポンプ用電気絶縁判断装置は、前記定期停止制御の実行時に前記漏電判定処理を実行するポンプ装置。

【請求項8】

電動モータの電気絶縁寿命を推定する機械学習システムに向けて、機械学習用の教師データを予め決められたタイミングで送信する教師データ送信部を備える請求項７に記載のポンプ装置。

【請求項9】

送信する前記教師データは、前記絶縁抵抗値、前記電動モータが起動した時から停止した時まで時間（以下、稼働時間という。）、稼働時間にける平均電流値、１時間当たりの平均起動回数、及び水中ポンプの設置後の経過日数を少なくとも含むデータである請求項８に記載のポンプ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、水中ポンプ用電気絶縁判断装置に関する。

【背景技術】

【0002】

水中ポンプは、特許文献１に記載されているように、ポンプ部及び電動モータが一体化されているとともに、当該一体化された部位が水中に浸漬した状態で使用される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－２０３７９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

例えば、温泉水の揚水に水中ポンプが使用される場合においては、揚水の水素イオン濃度（ｐＨ値）に起因する腐食や、シリカ、カルシウム、硫黄、鉄等の不溶性物質の付着により、電動モータの巻き線の対地間の絶縁抵抗の低下が早期に進行する可能性がある。

【0005】

このため、従来では、水中ポンプの管理者が定期又は不定期なタイミングで絶縁抵抗を計測していた。本開示は、当該点に鑑みた水中ポンプ用電気絶縁判断装置の一例を開示する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

ポンプ部（１１）及び電動モータ（１２）が一体化され、当該一体化された部位が水中に浸漬した状態で使用される水中ポンプ（１０）に用いられる電気絶縁判断装置は、例えば、以下の構成要件のうち少なくとも１つを備えることが望ましい。

【0007】

すなわち、当該構成要件は、電動モータ（１２）の給電ライン（２２Ｃ）と接地ライン（２２Ｄ）との間の電気抵抗値（以下、絶縁抵抗値という。）を検出する絶縁抵抗検出部（２３）と、電動モータ（１２）が停止し、かつ、当該電動モータ（１２）の巻き線の温度が予め決められた温度条件を満たしているときの絶縁抵抗値（以下、検出抵抗値（Ｄｒ）という。）が予め決められた値より小さいときに、予め決められた漏電判定処理を実行する絶縁判断部（２１）とを備えることが望ましい。

【0008】

これにより、当該電気絶縁判断装置は、検出抵抗値（Ｄｒ）が予め決められた値より小さいときに、絶縁劣化が進行したものとみなして予め決められた漏電判定処理を実行する。したがって、管理者が定期又は不定期なタイミングで絶縁抵抗を計測して電気絶縁劣化を検査する方式に比べて、漏電の発生が確実に抑制され得る。

【0009】

因みに、上記各括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的構成等との対応関係を示す一例であり、本開示は上記括弧内の符号に示された具体的構成等に限定されない。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１実施形態に係るポンプ装置を示す図である。

【図2】絶縁判断装置の作動を示すフローチャートである。

【図3】第２実施形態に係るポンプ監視システムを示す図である。

【図4】遠隔監視装置の作動の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下の「発明の実施形態」は、本開示の技術的範囲に属する実施形態の一例を示すものである。つまり、特許請求の範囲に記載された発明特定事項等は、下記の実施形態に示された具体的構成や構造等に限定されない。

【0012】

なお、各図に付された方向を示す矢印及び斜線等は、各図相互の関係及び各部材又は部位の形状を理解し易くするために記載されたものである。したがって、本開示に示された発明は、各図に付された方向に限定されない。斜線が付された図は、必ずしも断面図を示すものではない。

【0013】

少なくとも符号が付されて説明された部材又は部位は、「１つの」等の断りがされた場合を除き、少なくとも１つ設けられている。つまり、「１つの」等の断りがない場合には、当該部材は２以上設けられていてもよい。本開示に示された流量検出器は、少なくとも符号が付されて説明された部材又は部位等の構成要素、並びに図示された構造部位を備える。

【0014】

（第１実施形態）
＜１．ポンプ装置の概要＞
＜１．１ ポンプ装置の構成＞
本実施形態は、温泉水を地下から汲み上げるポンプ装置に本開示に係るポンプ装置及び水中ポンプ用電気絶縁判断装置（以下、絶縁判断装置という。）の一例が適用されたものである。当該ポンプ装置１は、図１に示されるように、少なくとも１台の水中ポンプ１０及び制御盤２０等を備える。

【0015】

＜１．２ 水中ポンプ＞
水中ポンプ１０は、ポンプ部１１及び電動モータ１２等を少なくとも有する。ポンプ部１１と電動モータ１２とは一体化されている（特許文献１の図１等参照）。当該一体化された部位、つまり水中ポンプ１０は、温泉井戸の水中に浸漬した状態で使用される。

【0016】

なお、本実施形態に係る電動モータ１２は、三相誘導電動機等の三相交流モータにて構成されている。つまり、本実施形態では、電動モータ１２の固定子コイル（図示せず。）への通電が制御されることにより、水中ポンプ１０の作動が制御される。

【0017】

＜１．３ 制御盤＞
制御盤２０は、制御装置２１及び駆動部２２等を少なくとも有する。制御装置２１は、ポンプ制御部及び漏電監視部等を有する。ポンプ制御部は、駆動部２２と協働して電動モータ１２の起動及び停止等を制御する。

【0018】

駆動部２２は、複数の電磁開閉器２２Ａ及び複数の漏電遮断器２２Ｂ等を有して構成されている。各電磁開閉器２２Ａ及び各漏電遮断器２２Ｂは、各固定子コイルに接続された給電ライン２２Ｃに直列に設けられている。

【0019】

ポンプ制御部、つまり制御装置２１は、温泉水が貯留されるタンク（図示せず。）の貯水量が所定量以下となったときに、水中ポンプ１０を稼働させて温泉水を汲み上げる。そして、制御装置２１は、貯水量が所定量以上となったときに水中ポンプ１０を停止する。

【0020】

さらに、制御装置２１は、予め決められた時間（例えば、１００時間）毎に水中ポンプ１０を停止させる定期停止制御を実行する。そして、定期停止制御により水中ポンプ１０、つまり電動モータ１２が停止すると、漏電監視部による絶縁劣化判断が実行される。

【0021】

給電ライン２２Ｃは、対応する固定子コイルに駆動電流を供給するための給電線である。そして、各電磁開閉器２２Ａは対応する給電ライン２２Ｃを開閉（断続）する。各漏電遮断器２２Ｂは、漏電が発生したときに、対応する給電ライン２２Ｃを開く。

【0022】

漏電監視部は、電動モータ１２の電気絶縁不良を監視する監視機能が発揮可能である。具体的には、給電ライン２２Ｃと接地ライン２２Ｄとの間の電気抵抗値（以下、絶縁抵抗値Ｒｚという。）の低下を監視する。

【0023】

接地ライン２２Ｄは、モータハウジング（図示せず。）等の固定子コイルに対して電気絶縁状態にある部位と大地と接続する接地線である。当該接地ライン２２Ｄは、接地端子２２Ｅを介して大地と電気的に接続されている。

【0024】

制御装置２１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を有するマイクロコンピュータにて構成されている。そして、本実施形態では、ソフトウェアがＣＰＵにて実行されることにより、ポンプ制御部及び漏電監視部等が実現される。なお、当該ソフトウェアは、ＲＯＭ等の不揮発性記憶部に予め記憶されている。

【0025】

＜２．絶縁判断装置＞
＜２．１ 絶縁判断装置の主機器＞
絶縁判断装置は、漏電監視部（以下、制御装置２１と記す。）、絶縁抵抗検出部２３及び温度検出部２４等を少なくとも有する。絶縁抵抗検出部２３は、絶縁抵抗値Ｒｚ、つまり給電ライン２２Ｃと接地ライン２２Ｄとの間の電気抵抗値を検出する。

【0026】

なお、本実施形態では、絶縁抵抗検出部２３は、Ｗ相に接続された給電ライン２２Ｃ（以下、対象給電ライン２２Ｃという。）と接地ライン２２Ｄとの間の絶縁抵抗値Ｒｚを検出する。

【0027】

具体的には、絶縁抵抗検出部２３は、電流センサ２３Ａ、電圧センサ２３Ｂ及び電池２３Ｃ等を有して構成されている。電池２３Ｃは、絶縁抵抗値Ｒｚを検出するための電圧を対象給電ライン２２Ｃと接地ライン２２Ｄとの間に印加する。

【0028】

電圧センサ２３Ｂは、電池２３Ｃの印加電圧を検出する。電流センサ２３Ａは、対象給電ライン２２Ｃから接地ライン２２Ｄに至る回路を流れる電流値を検出する。制御装置２１は、検出電圧値及び検出電流値を用いて絶縁抵抗値Ｒｚを演算する。

【0029】

温度検出部２４は、固定子コイル、つまり電動モータ１２の巻き線の温度を直接的又は間接的に検出する。本実施形態に係る温度検出部２４は、抵抗法により間接的に巻き線の温度を検出する。

【0030】

具体的には、電流センサ２４Ａ、電圧センサ２４Ｂ及び電池２４Ｃ等を有して構成されている。電池２４Ｃは、給電ライン２２Ｃの電気抵抗値を検出するための電圧を２本の給電ライン２２Ｃ間（本実施形態では、Ｕ相とＷ相との間）に電圧を印加する。

【0031】

電圧センサ２４Ｂは、電池２４Ｃの印加電圧を検出する。電流センサ２４Ａは、当該給電ライン２２Ｃを流れる電流値を検出する。制御装置２１は、検出電圧値及び検出電流値を用いて電気抵抗値を検出する。つまり、本実施形態に係る温度検出部２４は、給電ライン２２Ｃの電気抵抗値を検出する抵抗検出部により構成されている。

【0032】

なお、電気抵抗値が決まれば、巻き線（固定子コイル）の温度が一義的に決まる。このため、本実施形態に係る制御装置２１は、電気抵抗値を温度に換算することなく、当該電気抵抗値（以下、巻き線抵抗値という。）をもって固定子コイルの温度を把握する。

【0033】

＜２．２ 絶縁判断装置の補機器＞
絶縁判断装置は、制御装置２１、絶縁抵抗検出部２３及び温度検出部２４に加えて、放電部２５、第１開閉器２６Ａ～第５開閉器２６Ｅ、及び第６開閉器２６Ｆ～第９開閉器２６Ｊ等も有する。

【0034】

放電部２５は、対象給電ライン２２Ｃに溜まった電荷を対象給電ライン２２Ｃから放出させる除電部である。なお、本実施形態に係る放電部２５は、電気抵抗に構成されている。つまり、当該放電部２５は、溜まった電化を熱に変換して放出する。

【0035】

第１開閉器２６Ａは、電流センサ２３Ａが配置された回路を開閉する。第２開閉器２６Ｂは、電流センサ２４Ａが配置された回路を開閉する。第３開閉器２６Ｃ及び第４開閉器２６Ｄそれぞれは、放電部２５の前後に配置され、放電部２５に至る回路を開閉する。第５開閉器２６Ｅは、接地ライン２２Ｄと接地端子２２Ｅとの接続回路を開閉する。

【0036】

第６開閉器２６Ｆ及び第７開閉器２６Ｇそれぞれは、電池２３Ｃの前後に配置され、電池２３Ｃに至る回路を開閉する。第８開閉器２６Ｈ及び第９開閉器２６Ｊそれぞれは、電池２４Ｃの前後に配置され、電池２４Ｃに至る回路を開閉する。

【0037】

なお、第５開閉器２６Ｅは、常時閉・通電開となるタイプの開閉器である。第５開閉器２６Ｅ以外の他の開閉器は、常時開・通電閉となるタイプの開閉器である。そして、各開閉器の開閉作動は、制御装置２１によって制御される。

【0038】

＜２．３ 絶縁判断装置の制御＞
＜制御の概要＞
漏電監視部、つまり制御装置２１は、以下の４つの条件満たす絶縁抵抗値Ｒｚ（以下、検出絶縁抵抗値Ｄｒという。）を用いて絶縁劣化判断を実行する。すなわち、検出絶縁抵抗値Ｄｒは、（１）電動モータ１２が停止し、（２）巻き線の温度が予め決められた温度条件を満たし、（３）放電部２５の作動し、かつ（４）第５開閉器２６Ｅが開いた後の絶縁抵抗値Ｒｚである。

【0039】

そして、制御装置２１は、検出絶縁抵抗値Ｄｒが予め決められた値（以下、限界絶縁抵抗値Ｌｒという。）より小さいときに、予め決められた漏電判定処理を実行する。漏電判定処理とは、例えば、漏電が発生した可能性がある旨の警告の発信である。

【0040】

当該警告は、通信部２７を介してポンプ装置１の管理者及び当該ポンプ装置１を管理する遠隔監視装置（図示せず。）に向けて送信される。なお、通信方法は、無線通信及び有線通信のいずれでもよい。

【0041】

本実施形態では、限界絶縁抵抗値Ｌｒとして、現実に漏電を発生する絶縁抵抗値Ｒｚより大きな値が選択されている。このため、検出絶縁抵抗値Ｄｒが限界絶縁抵抗値Ｌｒより小さくても漏電が発生していない場合もある。

【0042】

上記の「巻き線の温度が予め決められた温度条件を満たす」とは、例えば、「巻き線の温度が予め決められた温度以上の場合」をいう。なお、巻き線の温度は、巻き線抵抗値に対応する。このため、本実施形態では、「巻き線抵抗値が予め決められた抵抗値（以下、温間時抵抗値という。）以上の場合」に上記の温度条件が満たされる。

【0043】

本実施形態に係る温間時抵抗値は、ポンプ装置１の設置後、初回の電動モータ１２の起動前に検出された巻き線抵抗値に係数Ｋ１が乗算された値である。係数Ｋ１は、１より大きい所定数である。

【0044】

つまり、温間時抵抗値は、電動モータ１２が冷えているときの巻き線抵抗値（以下、冷間時抵抗値という。）に係数Ｋ１が乗算された値である。換言すれば、温間時抵抗値とは、電動モータ１２の温度が上記「予め決められた温度」相当まで上昇したときの巻き線抵抗値である。

【0045】

なお、冷間時抵抗値は、「ポンプ装置１の設置後、初回の電源スイッチ（図示せず。）の投入後、電動モータ１２の起動前に自動的に取得された値」、又は「設置作業者の手動操作によって取得された値である。

【0046】

さらに、制御装置２１は、今回の検出絶縁抵抗値Ｄｒ２が前回の検出絶縁抵抗値Ｄｒ１より小さく、かつ、今回の検出絶縁抵抗値Ｄｒ２と前回の検出絶縁抵抗値Ｄｒ１との関係が予め決められた条件を満たす場合に、通信部２７を介して今回の検出絶縁抵抗値Ｄｒ２を予め決められた機器に送信する。

【0047】

予め決められた機器とは、例えば、管理者の所有する通信機器や遠隔監視装置等である。上記の「予め決められた条件を満たす」とは、例えば、以下の（ａ）又は（ｂ）の条件が成立する場合等をいう。

【0048】

条件（ａ）とは、「検出絶縁抵抗値Ｄｒの減少率が予め決められた値Ｋ２以上となる場合」である。

【0049】

検出絶縁抵抗値Ｄｒの減少率とは、前回の検出絶縁抵抗値Ｄｒ１から今回の検出絶縁抵抗値Ｄｒ２が減算された値を前回の検出絶縁抵抗値Ｄｒ１で除算した値である。つまり、検出絶縁抵抗値Ｄｒの減少率とは、（Ｄｒ１－Ｄｒ２）／Ｄｒ１である。

【0050】

条件（ｂ）とは、「検出絶縁抵抗値Ｄｒの減少量、つまり、（Ｄｒ１－Ｄｒ２）が予め決められた値ΔＲ以上の場合」である。

【0051】

したがって、制御装置２１は、今回の検出絶縁抵抗値Ｄｒ２が限界絶縁抵抗値Ｌｒより小さいときには漏電判定処理を実行し、上記の（ａ）又は（ｂ）の条件が成立した場合には、今回の検出絶縁抵抗値Ｄｒ２を送信する。

【0052】

＜制御の詳細（図２参照）＞
図２示される監視機能制御は、電源スイッチの投入と共に起動し、電源スイッチが遮断された時に停止する。監視機能制御が起動すると、制御装置２１は、水中ポンプ１０が停止中であるか否かを判断する（Ｓ１）。

【0053】

水中ポンプ１０が停止中である場合には（Ｓ１：ＹＥＳ）、制御装置２１は、第１開閉器２６Ａ、第２開閉器２６Ｂ、第８開閉器２６Ｈ及び第９開閉器２６Ｊを閉じて巻き線抵抗値を検出する（Ｓ２）。

【0054】

次に、第２開閉器２６Ｂ、第８開閉器２６Ｈ及び第９開閉器２６Ｊを開いた後、その検出した巻き線抵抗値が温間時抵抗値以上であるか否かを判断する（Ｓ３）。巻き線抵抗値が温間時抵抗値以上である場合には（Ｓ３：ＹＥＳ）、第３開閉器２６Ｃ及び第４開閉器２６Ｄを閉じて放電部２５を作動させる（Ｓ４）。

【0055】

その後、制御装置２１は、第３開閉器２６Ｃ及び第４開閉器２６Ｄを開くとともに、第５開閉器２６Ｅを開いた後（Ｓ５）、第６開閉器２６Ｆ及び第７開閉器２６Ｇを閉じて絶縁抵抗値Ｒｚ、つまり検出絶縁抵抗値Ｄｒを検出する（Ｓ６）。

【0056】

なお、本実施形態に係る制御装置２１は、第６開閉器２６Ｆ及び第７開閉器２６Ｇを閉じた時から所定時間が経過したとき、つまり電池２３Ｃの電圧が印加された時から所定時間（例えば、６０秒）が経過したときの検出値を用いて検出絶縁抵抗値Ｄｒを取得する。

【0057】

次に、制御装置２１は、第５開閉器２６Ｅを閉じ、第６開閉器２６Ｆ及び第７開閉器２６Ｇを開いた後、検出絶縁抵抗値Ｄｒが限界絶縁抵抗値Ｌｒより小さいか否かを判断する（Ｓ７）。

【0058】

検出絶縁抵抗値Ｄｒが限界絶縁抵抗値Ｌｒより小さい場合には（Ｓ７：ＹＥＳ）、制御装置２１は、漏電判定処理を実行する（Ｓ８）。検出絶縁抵抗値Ｄｒが限界絶縁抵抗値Ｌｒ以上の場合には（Ｓ７：ＮＯ）、制御装置２１は、検出絶縁抵抗値Ｄｒの減少率が値Ｋ２以上であるか否かを判断する（Ｓ９）。

【0059】

検出絶縁抵抗値Ｄｒの減少率が値Ｋ２以上である場合には（Ｓ９：ＹＥＳ）、今回の検出絶縁抵抗値Ｄｒ２を外部の機器に送信する（Ｓ１０）。検出絶縁抵抗値Ｄｒの減少率が値Ｋ２未満である場合には（Ｓ９：ＮＯ）、制御装置２１は、検出絶縁抵抗値Ｄｒの減少量が値ΔＲ以上であるか否かを判断する（Ｓ１１）。

【0060】

そして、検出絶縁抵抗値Ｄｒの減少量が値ΔＲ以上である場合には（Ｓ１１：ＹＥＳ）、制御装置２１は、今回の検出絶縁抵抗値Ｄｒ２を外部の機器に送信する（Ｓ１０）。検出絶縁抵抗値Ｄｒの減少量が値ΔＲ未満である場合には（Ｓ１１：ＮＯ）、制御装置２１は、Ｓ１を再び実行する。

【0061】

＜３．本実施形態に係るポンプ装置（特に、絶縁判断装置）の特徴＞
絶縁判断装置は、巻き線の温度が予め決められた温度条件を満たすときの絶縁抵抗値Ｒｚ（検出絶縁抵抗値Ｄｒ）が予め決められた値より小さいときに、絶縁劣化が進行したものとみなして予め決められた漏電判定処理を実行する。したがって、管理者が定期又は不定期なタイミングで絶縁抵抗を計測して電気絶縁劣化を検査する方式に比べて、漏電の発生が確実に抑制され得る。

【0062】

なお、本実施形態に係る絶縁判断装置は、巻き線の温度が「予め決められた温度以上の場合」に「温度条件を満たす」と判断する。これは、巻き線を覆う絶縁被覆は、使用温度が高くなるほど、絶縁劣化が進行し易いからである。

【0063】

ところで、水中ポンプ１０の起動・停止時には、水中ポンプ１０と揚水管１３（図１参照）に回転力が発生する。このため、揚水管１３に固定された給電ライン２２Ｃに捻れが発生し、当該捻れに伴って発生する内部摩擦によって絶縁部が帯電する可能性がある。

【0064】

そして、絶縁抵抗値Ｒｚを検出する際に、絶縁体の容量成分に電荷が蓄積されていると、電池２３Ｃにて印可する直流電圧が乱されてしまい、絶縁抵抗値Ｒｚを正確に検出できないおそれがある。

【0065】

これに対して、本実施形態では、放電部２５が作動した後に検出された絶縁抵抗値Ｒｚ（検出抵抗値Ｄｒ）を利用して漏電判定処理を実行するか否かを判断するので、絶縁抵抗値Ｒｚを正確に検出することができ得る。

【0066】

本実施形態では、第５開閉器２６Ｅが開いた後に検出された絶縁抵抗値Ｒｚ（検出抵抗値Ｄｒ）を利用して漏電判定処理を実行するか否かを判断するので、接地ライン２２Ｄに誘起された対地電圧や対地間の静電容量の影響を遮断でき得るので、絶縁抵抗値Ｒｚを正確に検出することができ得る。

【0067】

本実施形態では、今回の検出絶縁抵抗値Ｄｒ２が前回の検出絶縁抵抗値Ｄｒ１より小さく、かつ、今回の検出絶縁抵抗値Ｄｒ２と前回の検出絶縁抵抗値Ｄｒ１との関係が予め決められた条件を満たす場合に、今回の検出絶縁抵抗値Ｄｒ２が予め決められた機器に送信される。これにより、漏電が現実に発生する前に漏電の発生を検知することが可能となり得る。

【0068】

本実施形態では、予め決められた時間毎に水中ポンプ１０を停止させる定期停止制御が実行されるので、今回の検出絶縁抵抗値Ｄｒ２と前回の検出絶縁抵抗値Ｄｒ１との関係の変化と相まって、制御装置２１は、絶縁抵抗値Ｒｚの劣化変化を確実に把握でき得る。

【0069】

（第２実施形態）
本実施形態は、図３に示されるように、少なくとも１台のポンプ装置１及び少なくとも１台の遠隔監視装置３０等が互いに通信可能に接続されたポンプ監視システムである。なお、上述の実施形態と同一の構成要件等は、上述の実施形態と同一の符号が付されている。このため、本実施形態では、重複する説明は省略されている。

【0070】

そして、各ポンプ装置１は、教師データ送信部を備える。教師データ送信部は、機械学習用の教師データを予め決められたタイミングで遠隔監視装置３０に送信する。本実施形態に係る教師データ送信部は、制御装置２１及び通信部２７により構成されている。

【0071】

なお、送信する教師データは、検出絶縁抵抗値Ｄｒ、電動モータ１２が起動した時から停止した時まで時間（以下、稼働時間という。）、稼働時間にける平均電流値、１時間当たりの平均起動回数、及び水中ポンプ１０の設置後の経過日数を少なくとも含むデータである。

【0072】

遠隔監視装置３０は、ＣＰＵ又はＧＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び大容量記憶装置（図示せず。）等を有するコンピュータである。遠隔監視装置３０には、各ポンプ装置１から送信されてきた教師データを用いて、漏電発生時を推定するための機械学習システム、つまり学習モデル作成部が構築されている。

【0073】

そして、機械学習システムにて作成又は更新された学習済みモデルは、各ポンプ装置１から要請等を受けて遠隔監視装置３０にて実行される。当該学習済みモデルにて得られた結論、つまり推定漏電発生時は、要請元のポンプ装置１に返信される。

【0074】

つまり、遠隔監視装置３０は、例えば、図４に示されるように、教師データを所得すると（Ｓ３１）、当該教師データを学習モデル作成部に入力させて（Ｓ３２）、漏電発生時を推定する学習済みモデルを作成又は更新するめの演算を開始する（Ｓ３３）。

【0075】

そして、新規又は更新した学習済みモデルが完成すると、遠隔監視装置３０は、その学習済みモデルを利用可能な状態で記憶するとともに（Ｓ３５）、当該学習済みモデルにて推定された漏電発生時が教師データを送信したポンプ装置１に返信する。

【0076】

これにより、本実施形態に係るポンプ装置１では、人工知能を利用して漏電発生時を推定することができきるので、漏電発生時、つまり水中ポンプ１０の交換時期等を正確に予測でき得る。

【0077】

（その他の実施形態）
上述の実施形態では、巻き線の温度が「予め決められた温度以上の場合」に「温度条件を満たす場合」とした。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、巻き線の温度が「予め決められた温度範囲である場合」又は「予め決められた温度以下の場合」に「温度条件」を満たすとしてもよい。

【0078】

上述の実施形態に係る制御装置２１は、定期停止制御が実行されたときに絶縁抵抗値Ｒｚの検出及び漏電判定処理を実行するか否かの判断を実行した。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、制御装置２１は、水中ポンプ１０が停止したときに絶縁抵抗値Ｒｚの検出及び漏電判定処理を実行するか否かの判断を実行してもよい。

【0079】

上述の実施形態では、ポンプ制御部が定期的に定期停止制御を実行した。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、絶縁判断装置、つまり漏電監視部がポンプ制御部に対して定期的に定期停止制御の実行を指令してもよい。

【0080】

上述の実施形態では、ポンプ制御部及び漏電監視部が１つの制御基板により構成されていた。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、ポンプ制御部と別に絶縁判断装置が構成されていてもよい。なお、当該構成の場合には、既設のポンプ装置に絶縁判断装置を後付けすることも可能である。

【0081】

上述の実施形態では、各固定子コイルに供給する駆動電流をそれぞれ断続するためのスイッチ手段を電磁開閉器にて構成した。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、当該スイッチ手段が電磁接触器にて構成されていてもよい。

【0082】

上述の実施形態では、検出絶縁抵抗値Ｄｒは、４つの条件を満たす状態の絶縁抵抗値Ｒｚであった。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、検出絶縁抵抗値Ｄｒは、少なくとも電動モータ１２が停止し、巻き線の温度が予め決められた温度以上のときに検出された絶縁抵抗値Ｒｚであれば十分である。

【0083】

上述の実施形態では、４つの条件を満たしたときの絶縁抵抗値Ｒｚを検出し、その絶縁抵抗値Ｒｚを検出絶縁抵抗値Ｄｒとした。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、絶縁抵抗値Ｒｚを常に検出し、４つの条件を満たしたときに検出された絶縁抵抗値Ｒｚを検出絶縁抵抗値Ｄｒとしてもよい。

【0084】

上述の実施形態に係る漏電判定処理は、漏電の可能性を示唆する警告であった。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、検出絶縁抵抗値Ｄｒを管理者等に送信する処理であってよい。

【0085】

上述の実施形態では、抵抗法により巻き線温度を検出した。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、温度センサにより巻き線温度を検出する構成であってもよい。

【0086】

上述の実施形態では、電磁開閉器や電磁接触器のコイルのようなインダクタンスへの通電電流を遮断する際に、逆起電力による過大なサージ電圧が発生し易い。このため、水中ポンプの起動・停止頻度が高いと、固定コイルの絶縁抵抗が劣化するといった不具合が発生するおそれがある。

【0087】

このような場合には、電磁開閉器や電磁接触器のコイルの両端に、コンデンサと抵抗もしくはバリスタにより構成されるサージ吸収器を接続して電磁接触器等のコイルのへの通電電流を遮断する際に発生するサージ電圧を抑制することが望ましい。

【0088】

上述の第２実施形態では、学習済みモデルの作成及び更新が遠隔監視装置３０にて実行される構成であった。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、制御装置２１に学習モデル作成部が構築されていてもよい。

【0089】

上述の第２実施形態では、学習済みモデルを利用した漏電発生時の推定は、遠隔監視装置３０にて実行される構成であった。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、学習済みモデルの作成及び更新は遠隔監視装置３０にて実行され、その作成及び更新された学習済みモデルを利用した漏電発生時の推定は、各ポンプ装置にて実行される構成であってもよい。

【0090】

なお、当該構成においては、作成及び更新された学習済みモデルを各ポンプ装置にて実行する必要がある。このため、各ポンプ装置に組み込むべき学習済みモデルは、遠隔監視装置３０による自動選択、制御装置２１により自動選択、又は作業者により手動選択のいずれであってもよい。

【0091】

上述の第２実施形態では、学習済みモデルを作成又は更新するために教師データを遠隔監視装置３０に送信した。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、学習済みモデルが既に制御装置２１に組み込まれている場合には、制御装置２１は、自身に組み込まれた学習済みモデルを利用して漏電発生時を推定してもよい。

【0092】

上述の実施形態に係るポンプ装置は、温泉水を汲み上げるポンプ装置であった。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、深井戸水中ポンプ、汚水水中ポンプ、及び工事用水中ポンプ等のポンプ装置にも適用可能である。なお、複数の水中ポンプを備えるポンプ装置においては、各水中ポンプの運転方式は不問である。

【0093】

さらに、本開示は、上述の実施形態に記載された開示の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されない。したがって、上述した複数の実施形態のうち少なくとも２つの実施形態が組み合わせられた構成、又は上述の実施形態において、図示された構成要件もしくは符号を付して説明された構成要件のうちいずれかが廃止された構成であってもよい。

【符号の説明】

【0094】

１… ポンプ装置 １０…水中ポンプ １１… ポンプ部
１２… 電動モータ １３…揚水管 ２０… 制御盤
２１… 制御装置 ２２…駆動部 ２２Ａ… 電磁開閉器
２２Ｃ… 給電ライン ２２Ｄ…接地ライン ２２Ｅ… 接地端子
２３… 絶縁抵抗検出部 ２３Ａ…電流センサ ２３Ｂ… 電圧センサ
２３Ｃ… 電池 ２４…温度検出部 ２４Ａ… 電流センサ
２４Ｂ… 電圧センサ ２４Ｃ…電池 ２５… 放電部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】