特開 2024-31037 水中ポンプ装置および水中ポンプシステム

(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】P2024031037

(43)【公開日】2024-03-07

(54)【発明の名称】水中ポンプ装置および水中ポンプシステム

(51)【国際特許分類】

   F04B 49/025 20060101AFI20240229BHJP

   F04D 15/00 20060101ALI20240229BHJP

   F04B 49/02 20060101ALI20240229BHJP

   F04B 49/06 20060101ALI20240229BHJP

【ＦＩ】

F04B49/025

F04D15/00 H

F04B49/02 311

F04B49/06 311

【審査請求】未請求

【請求項の数】17

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022134329

(22)【出願日】2022-08-25

(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】110003708

【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100179062

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 正

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100199565

【弁理士】

【氏名又は名称】飯野 茂

(74)【代理人】

【識別番号】100162570

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 早苗

(72)【発明者】

【氏名】玉川 充

(72)【発明者】

【氏名】藤田 雅之

(72)【発明者】

【氏名】飯盛 央隆

【テーマコード（参考）】

3H020

3H145

【Ｆターム（参考）】

3H020AA08

3H020BA07

3H020CA07

3H020CA08

3H020EA04

3H020EA07

3H145AA06

3H145AA23

3H145AA42

3H145BA07

3H145BA24

3H145CA14

3H145CA19

3H145CA21

3H145DA01

3H145EA15

3H145EA20

3H145EA35

(57)【要約】

【課題】簡便かつ多様な液位制御を実行できる。
【解決手段】水中ポンプ装置は、ポンプと、フロートスイッチと、無線通信部とを含む。ポンプは、筐体内に設けられる。フロートスイッチは、前記筐体の上部に配置され、液体の液位が上昇し、第１液位に達した場合に前記ポンプを始動させる。無線通信部は、前記筐体の下部に配置され、外部との無線通信が可能か否かにより液位を判定する。制御部は、前記液体の液位が下降し、前記第１液位よりも低い第２液位に達した場合にポンプを停止させるように制御する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

筐体内に設けられたポンプと、
前記筐体の上部に配置され、液体の液位が上昇し、第１液位に達した場合に前記ポンプを始動させるフロートスイッチと、
前記筐体の下部に配置され、外部との無線通信が可能か否かにより液位を判定する無線通信部と、
前記液体の液位が下降し、前記第１液位よりも低い第２液位に達した場合に前記ポンプを停止させるように制御する制御部と、
を具備する水中ポンプ装置。

【請求項2】

前記無線通信部における電波放射部位周辺外被は、電波放射部位を含む上方部は電波を減衰させる材料で構成され、前記電波放射部位の下方部は電波を透過させる材料で覆われる、請求項１に記載の水中ポンプ装置。

【請求項3】

前記無線通信部は、無線信号を処理する信号処理部と、前記無線信号を送受信するアンテナ部とを含み、
前記アンテナ部は、前記筐体の下部に配置される、請求項１に記載の水中ポンプ装置。

【請求項4】

前記無線通信部は、外部との無線送受信が可能となった場合に、前記液体が前記第１液位よりも低い第２液位に達したと判定する、請求項１に記載の水中ポンプ装置。

【請求項5】

前記ポンプを駆動させるモータと、
前記モータに流れる電流を計測する電流計測部と、をさらに具備し、
前記制御部は、前記電流計測部により前記電流が脈動している状態または所定値以下の電流値であることが計測された場合、前記ポンプを停止させるように制御する、請求項１に記載の水中ポンプ装置。

【請求項6】

前記ポンプを駆動させるモータと、
前記モータおよび前記制御部を含む電装部の少なくとも一方の温度を計測する温度計測部と、をさらに具備し、
前記制御部は、前記温度計測部により前記温度が第１閾値以上となる場合、または第１時点の温度と前記第１時点から所定時間経過後の第２時点の温度とから算出される温度上昇値が第２閾値以上となる場合、前記ポンプを停止させるように制御する、請求項１に記載の水中ポンプ装置。

【請求項7】

前記ポンプを駆動させるモータと、
前記モータを可変速制御し、前記モータに流れる電流を計測する電流計測センサおよび前記モータおよび前記制御部を含む電装部の少なくとも一方の温度を計測する温度計測センサを含むインバータと、
前記制御部は、前記電流計測センサにより前記電流が脈動している状態または所定値以下の電流値であることが計測された場合、前記ポンプを停止させるように制御する、もしくは、前記温度計測センサにより前記温度が第１閾値以上となる場合、または第１時点の温度と前記第１時点から所定時間経過後の第２時点の温度とから算出される温度上昇値が第２閾値以上となる場合、前記ポンプを停止させるように制御する、請求項１に記載の水中ポンプ装置。

【請求項8】

前記制御部は、ポンプ運転中に前記液体が前記第２液位に達しても、前記無線通信部が所定時間継続して無線通信できない場合、自装置の無線通信による複数台数制御運転を実行しない単独運転モードへ移行させる、請求項１に記載の水中ポンプ装置。

【請求項9】

請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の水中ポンプ装置であって、先発で動作する主機として設定された第１水中ポンプ装置と、
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の水中ポンプ装置であって、後発で動作する従機として設定された１以上の第２水中ポンプ装置と、を具備し、
前記第１水中ポンプ装置は、自装置の前記フロートスイッチが液体の液位上昇に応じてオンとなった場合、前記ポンプの運転を開始し、前記第１水中ポンプ装置と少なくとも１つの前記第２水中ポンプ装置との間で、各無線通信部が無線通信可能となった場合、前記ポンプを停止する、水中ポンプシステム。

【請求項10】

前記第１水中ポンプ装置の無線通信部および第２水中ポンプ装置の無線通信部は、互いのポンプ運転情報を送受信する、請求項９に記載の水中ポンプシステム。

【請求項11】

前記ポンプ運転情報は、
単独運転、交互運転および交互並列運転のいずれのモードであるかを示す運転モード、
前記主機であるか前記従機であるかを示す動作順、
前記ポンプの動作状況を示す運転状態、
前記フロートスイッチのオンオフ情報
前記ポンプの積算運転時間、
前記ポンプの積算始動回数、
前記ポンプの識別番号、
前記ポンプの故障来歴、および
前記ポンプの故障発生時におけるセンサ情報の少なくとも１つを含む、請求項１０に記載の水中ポンプシステム。

【請求項12】

前記ポンプ運転情報は、先発で動作する主機であるか後発で動作する従機であるかを示す動作順に関する情報を含み、
前記第１水中ポンプ装置の制御部および第２水中ポンプ装置の制御部は、電源が投入された際に前記ポンプ運転情報を送受信する場合、前記ポンプ運転情報に基づいて自装置の前記動作順を決定する、請求項１０に記載の水中ポンプシステム。

【請求項13】

前記第１水中ポンプ装置および前記第２水中ポンプ装置は、外部端末から交互運転モードおよび交互並列運転モードの切り換え指示を受信し、前記切り替え指示に応じて、前記交互運転モードおよび前記交互並列運転モードを切り替える、請求項９に記載の水中ポンプシステム。

【請求項14】

前記第１水中ポンプ装置と少なくとも１つの前記第２水中ポンプ装置とのそれぞれのポンプの運転が停止している場合、次の運転時に、前記第１水中ポンプ装置が前記従機に設定され、少なくとも１つの前記第２水中ポンプ装置のうちの１つが前記主機に設定される、請求項９に記載の水中ポンプシステム。

【請求項15】

前記少なくとも１つの第２水中ポンプ装置のうち、積算運転時間または積算始動回数が最も少ない第２水中ポンプ装置が前記主機に設定される、請求項１４に記載の水中ポンプシステム。

【請求項16】

前記第２水中ポンプ装置は、
自装置のフロートスイッチがオンとなってから所定時間経過した後も前記フロートスイッチがオンである場合、自装置のポンプを始動し、
前記第１水中ポンプ装置のポンプが停止した後、所定時間経過した後でも前記無線通信が可能である場合、自装置のポンプを停止する、請求項９に記載の水中ポンプシステム。

【請求項17】

前記第１水中ポンプ装置と前記少なくとも１つの第２水中ポンプ装置とのうちの１つが優先機として予め設定され、
前記第１水中ポンプ装置と前記少なくとも１つの第２水中ポンプ装置とのうち、前記主機が１つに決定されていない場合、前記優先機である水中ポンプ装置が前記主機として設定される、請求項１３に記載の水中ポンプシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液体を排水する水中ポンプ装置および水中ポンプシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

生活排水などの排水に用いる排水装置には、筐体下部にフロートスイッチを設け、筐体上部に無線通信機能を設けた水中ポンプ装置を用いる技術が知られている。水中ポンプ装置は、フロートスイッチおよび無線通信機能により液位を検出し、ポンプの駆動および停止の制御を行う(例えば、特許文献１参照)。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１２３９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、特許文献１に係るフロートスイッチは、ポンプを停止するためのスイッチであり、水中ポンプ装置を設置した後またはメンテナンス後に試運転する場合、無線通信機器により無線接続を確立してからポンプを始動させる必要があるため、作業が煩わしい。
本発明は、簡便かつ多様な液位制御を実行できることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一態様によれば、水中ポンプ装置は、ポンプと、フロートスイッチと、無線通信部とを含む。ポンプは、筐体内に設けられる。フロートスイッチは、前記筐体の上部に配置され、液体の液位が上昇し、第１液位に達した場合に前記ポンプを始動させる。無線通信部は、前記筐体の下部に配置され、外部との無線通信が可能か否かにより液位を判定する。制御部は、前記液体の液位が下降し、前記第１液位よりも低い第２液位に達した場合にポンプを停止させるように制御する。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、簡便かつ多様な液位制御を実行できる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本実施形態に係る水中ポンプ装置を示す図。

【図2】本実施形態に係る水中ポンプ装置の別例を示す図。

【図3】本実施形態に係る無線通信部周辺のカバー例を示す図。

【図4】本実施形態に係る水中ポンプ装置の運転動作の一例を示すフローチャート。

【図5】水中ポンプ装置が複数台存在する水中ポンプシステムの構成例を示す図。

【図6】本実施形態に係る水中ポンプシステムの交互運転の動作例を示すシーケンス図。

【図7】本実施形態に係る水中ポンプシステムの交互並列運転の動作例を示すシーケンス図。

【図8】本実施形態に係る水中ポンプシステムの交互並列運転の動作例を示すシーケンス図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照しながら実施形態に係る水中ポンプ装置および水中ポンプシステムについて説明する。なお、以降、説明済みの要素と同一または類似の要素には同一または類似の符号を付し、重複する説明については基本的に省略する。例えば、複数の同一または類似の要素が存在する場合に、各要素を区別せずに説明するために共通の符号を用いることがあるし、各要素を区別して説明するために当該共通の符号に加えてアルファベットまたは枝番号を用いることもある。

【0009】

図１は、本発明の一実施形態に係る水中ポンプの構成を示す説明図である。水中ポンプ装置１０は、貯水タンク１００内に貯留された水を外部配管２００に向けて圧送可能に形成されている。

【0010】

貯水タンク１００には、外部から水、排水、汚水などの液体が流入する。設定液位Ｌ０は、水中ポンプ装置１０を停止する停止液位である。設定液位Ｌ１は、設定液位Ｌ０よりも高い液位であり、水中ポンプ装置１０のポンプを始動する始動液位である。

【0011】

水中ポンプ装置１０は、円筒状の筐体２０と、筐体２０内に設けられたポンプ２２と、筐体２０内に設けられポンプ２２を駆動するモータ２３と、筐体２０内に設けられた電装部３０と、筐体２０外に設けられたフロートスイッチ４０（液面検出センサ）とを含む。

【0012】

フロートスイッチ４０は、筐体２０外の上部に配置され、液面によって上下に揺動し、上側ならオン、下側ならオフとなる。具体的に、フロートスイッチ４０は、貯水タンク１００の液面が設定液位Ｌ１（第１液位）に達した場合に、ポンプ２２を始動させる機能を有している。

【0013】

ポンプ２２は、筐体２０内に設けられ、筐体２０の下部に設けられた開口部２２ａから貯水タンク１００内の水を吸い上げ、吐出口２２ｂから吐出する。

【0014】

電装部３０は、制御部３１、インバータ３２、時間計測部３３、温度計測部３５、電流計測部３４、運転周波数計測部３６、記憶部３７、入力インタフェース３８、無線通信部３９を備え、それぞれがシステムバスにより接続されている。

【0015】

制御部３１は、予め定められたプログラムに従い、フロートスイッチ４０の出力値および無線通信部３９の無線信号および無線の伝搬状況に基づいて制御を行う。制御部３１は、液体が設定液位Ｌ０（第２液位）に達した場合、ポンプ２２を停止させる。制御部３１は、「周波数一定モード」および「電流値一定モード」を必要に応じて切り換えることが可能である。制御部３１を動作させるプログラムは、後述するように水中ポンプ装置を交互運転または交互並列運転のいずれかを実行させるものである。
インバータ３２は、モータ２３を可変速制御すると共に、モータ２３への印加電流、および、モータ２３の運転周波数の情報を制御部３１に送信する。また、インバータ３２は、電流計測センサおよび温度計測センサを含んでもよい。

【0016】

時間計測部３３は、ポンプ２２の積算運転時間、始動からの運転時間などを計測する。
電流計測部３４は、モータ２３に流れる電流を計測する。
温度計測部３５は、電装部３０およびモータ２３の温度を計測する。
運転周波数計測部３６は、モータ２３の運転に係る運転周波数を計測する。

【0017】

記憶部３７は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）またはＲＡＭ（Random Access Memory）であり、ポンプ運転情報、他の水中ポンプ装置から取得したポンプ運転情報を記憶する。
入力インタフェース３８は、外部機器からの入力を受け付ける。
無線通信部３９は、筐体２０の下部に配置され、例えば、ＬＴＥ（Long Term Evolution）（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、無線ＬＡＮ等の無線通信機能を備える。無線通信部３９は、外部との無線通信が可能か否かにより液位を判定する。

【0018】

次に、水中ポンプ装置１０の別例を図２に示す。
図２に示す水中ポンプ装置１０は、筐体２０外に電装部３０を配置した場合を示す。これにより、無線通信部３９などの電装部３０に対するメンテナンスを容易にすることができる。なお、電装部３０が単体で液体に浸かることになるため、電装部３０は、金属または樹脂を用いたシールド材料でカバーされればよい。また、電装部３０は樹脂ポッティングをすることで、結露・防水対策を施すこともできる。

【0019】

次に、無線通信部３９周辺のカバー例について図３の概念図を参照して説明する。
図３は、無線通信部３９がシールド３０１により囲われる例を示す。より具体的には、無線通信部３９からの電波放射部位に対して、液面上昇方向の上部側が鉄、ステンレス、アルミなどの電波を遮蔽する金属部品または電波をカーボンなど減衰させる材料による第１シールド材料３０２で囲われ、下部側が電波を透過させる樹脂などの第２シールド材料３０３で囲われる。

【0020】

無線通信部３９が、排液、汚水などの液体に浸液される場合、例えばＬＴＥ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈに代表される２ＧＨｚ以上の周波数帯の無線信号は、高周波になるほど液体内では電波が大幅に減衰し、外部と送受信できない。さらに、第１シールド材料３０２である金属部品は、電波を減衰または遮蔽させるため、液面が低下して無線通信部３９が液体に浸液していない場合でも、無線通信部３９の上部方向に対しては、信号を送受信しにくい、または信号を送受信できなくなる。

【0021】

一方、樹脂である第２シールド材料３０３は電波を通すことができるため、下方には信号を送受信できる。すなわち、無線通信部における電波放射部位周辺の外被は、無線通信部３９の上部側は電波を減衰させるまたは電波を通さない第１シールド材料３０２で、無線通信部３９の下部側は電波を通す第２シールド材料３０３で形成されたシールド３０１でそれぞれ覆うことで、無線通信部３９が無線通信できる場合は、貯水タンク１００の液位が無線通信部３９よりも低いと判定できるため、無線通信部３９による無線通信が可能になった場合をトリガとして、ポンプ２２を停止することができる。

【0022】

なお、フロートスイッチ４０は筐体２０のできるだけ上部に、無線通信部３９は、筐体２０のできるだけ下部に配置することで、ポンプ２２の運転に係る液位幅を広く設定できる。なお、無線通信部３９の配置によっては、無線通信が可能となった場合に、即座にポンプ２２を停止するように制御されてもよいし、所定時間経過後にポンプ２２を停止するように設定されてもよい。例えば、無線通信部３９により無線通信可能となっても、実際には貯水タンク１００に液体が残っており、さらなる排水が可能である場合も想定される。よって、実際に水中ポンプ装置１０を貯水タンク１００に設置して無線通信が可能となってから、貯水タンク１００内の液体を排水できなくなるまでの時間を計測し、当該時間を所定時間として設定してもよい。これにより、無線通信部３９の筐体２０における配置に限らず、低水位となるまでポンプ２２を駆動することができる。

【0023】

また、図３では、無線通信機能とアンテナ部とを備える無線通信部３９に対するカバー例を示すが、これに限らずアンテナ部だけカバーされてもよい。例えば、アンテナ部が上述のシールド３０１で囲われて筐体２０内下部または筐体２０外部の下部に配置され、アンテナと有線接続される無線通信機能を有するＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの信号処理部（無線通信基板）は筐体２０内または筐体２０の上部に配置されてもよい。

【0024】

さらに図３の例では、無線通信部３９に対する液面上昇方向の水平面の中間位置を境目として、上部を第１シールド材料３０２および下部を第２シールド材料３０３で囲われているが、これに限らず、どちらか一方のシールド材料で覆う割合を多くしてもよい。例えば、無線通信部３９に対する液面上昇方向の３分の２を第１シールド材料３０２で、残りの３分の１を第２シールド材料３０３でそれぞれカバーしてもよい。例えば第１シールド材料３０２で無線通信部３９をカバーする割合を多くすることで、より下方からしか電波を送受信できなくなるため、ポンプを停止させるトリガとなる設定液位Ｌ０をより低くすることができる。

【0025】

次に、本実施形態に係る水中ポンプ装置１０の運転動作の一例について図４のフローチャートを参照して説明する。
ステップＳＡ１では、使用者による水中ポンプ装置１０の電源投入後、制御部３１は、水中ポンプ装置１０を停止状態とする。

【0026】

ステップＳＡ２では、無線通信部３９が、無線通信が可能であるか否かを判定する。具体的には、例えば無線通信部３９が定期的にビーコン信号を送信し、他の外部機器から当該ビーコン信号に対するＡＣＫ信号を受信した場合は、無線通信が可能と判定すればよく、ＡＣＫ信号を受信できない場合は、無線通信が不可能と判定すればよい。無線通信が可能と判定された場合、無線通信部３９よりも液位が低いと考えられるため、ステップＳＡ１に戻り、ポンプ停止を継続する。一方、無線通信が不可能と判定された場合、ステップＳＡ３に進む。

【0027】

ステップＳＡ３では、例えば制御部３１は、無線通信部３９の設置位置または当該位置以上に液面が存在し、液位が上昇中であると判定できる。制御部３１は、フロートスイッチ４０がオンであるか否かを判定する。フロートスイッチ４０がオフであれば、液面が設定液位Ｌ１まで上昇していないため、ステップＳＡ２に戻り、同様の処理を繰り返す。フロートスイッチ４０がオンであれば、ステップＳＡ４に進む。

【0028】

ステップＳＡ４では、制御部３１は、液面が設定液位Ｌ１まで上昇しているため、ポンプ２２を始動させ、貯水タンク１００内の液体を排出する。

【0029】

ステップＳＡ５では、制御部３１は、フロートスイッチ４０がオフであるか否かを判定する。フロートスイッチ４０がオフでない場合、フロートスイッチ４０がオンのままであるため、フロートスイッチ４０がオフとなるまでステップＳＡ５の判定を繰り返す。一方、フロートスイッチがオフである場合、ステップＳＡ６に進む。

【0030】

ステップＳＡ６では、例えば制御部３１は、フロートスイッチ４０がオンからオフに変更されたため、液位が下降中であると判定できる。無線通信部３９は、ステップＳＡ２と同様に、無線通信可能であるか否かを判定する。無線通信が可能と判定された場合、ステップＳＡ７に進み、無線通信が不可能と判定された場合、ステップＳＡ５に戻り、同様の処理を繰り返す。

【0031】

ステップＳＡ７では、制御部３１が、停止条件を満たすか否かを判定する。ここでは、無線通信部３９の無線通信が可能である場合に、液位が設定液位Ｌ０まで低下したと判定して、ポンプ２２の停止条件を満たすと判定すればよい。また、無線通信による判定に加えて、液位が設定液位Ｌ０以下まで低下したことを判定する別の手法として、電流値および温度の計測値の少なくとも一方を用いてもよい。具体的に、電流値を用いて判定する場合は、渇水時において、ポンプに空気が入った空運転状態と、吐き出し管からの戻り水を吸い上げる運転状態とを繰り返す、いわゆる「鳴り水運転」に基づいて停止条件を決定する。空運転状態では、水を吸い上げている状態よりも電流値が低くなり、「鳴り水運転」では、電流値が周期的に変化し、電流が脈動している状態、すなわち脈動電流が発生する。よって、制御部３１は、電流計測部３４により計測された電流値に基づき、脈動電流が発生している、または電流が所定値以下であれば、液位が設定液位Ｌ０に達したと判定できるため、ポンプ２２の停止条件を満たすと判定する。

【0032】

また、温度を用いて判定する場合は、ポンプ運転中は電流値が高い状態が継続するが、液位が一定以上ある場合は、当該液体によって筐体２０およびポンプ２２が水冷されるため、所定範囲で温度が保たれ、温度変化を計測するため予め設定した期間経過後の温度上昇値も所定範囲内となる。しかし、液位が減少すると、筐体２０およびポンプ２２が水冷されなくなり、温度が上昇する。よって、温度計測部３５で計測された、モータ２３または電装部３０の温度が閾値以上となる場合、または第１時点の温度と予め設定した期間経過後の第２時点の温度とから算出される温度上昇値が閾値以上となる場合、液位が設定液位Ｌ０に達したと判定できるため、制御部３１は、ポンプ２２の停止条件を満たすと判定する。停止条件を満たすと判定された場合、ステップＳＡ８に進み、停止条件を満たしていないと判定された場合、ステップＳＡ５に戻り、同様の処理を繰り返す。

【0033】

ステップＳＡ８では、制御部３１が、ポンプ２２を停止させるように制御する。その後、ＳＡ２に戻り、無線通信機能とフロートスイッチ４０とによりポンプ２２の運転制御を継続して実行する。

【0034】

なお、制御部３１は、液位が設定液位Ｌ０に達しても、無線通信部３９が外部と所定時間継続して無線通信できない場合は、無線通信機能を用いずに単独運転モードに移行し、上述したステップＳＡ７の電流および温度の少なくとも一方の停止条件に基づき、ポンプ２２を停止させてもよい。
また、電流計測部３４および温度計測部３５に代えて、インバータ３２に含まれる電流計測センサおよび温度計測センサが同様の計測処理を行ってもよい。

【0035】

次に、水中ポンプ装置１０が複数台存在する水中ポンプシステムの構成例を図５に示す。
図５に示す水中ポンプシステムは、貯水タンク１００内に配置された２台の水中ポンプ装置１０Ａおよび水中ポンプ装置１０Ｂを含む。なお、図５の例では、水中ポンプ装置１０Ａ，１０Ｂの２台を図示するが、これに限らず３台以上の水中ポンプ装置１０が貯水タンク１００内に設置されてもよい。
水中ポンプ装置１０Ａと水中ポンプ装置１０Ｂとの各構成は、図１に示す水中ポンプ装置１０と同様の構成であり、説明の便宜上、符号に対して「Ａ」および「Ｂ」を付与して区別する。

【0036】

ここでは、水中ポンプ装置１０Ａの無線通信部３９Ａは、他方の水中ポンプ装置１０Ｂの無線通信部３９Ｂとの間で状態信号（運転／停止状態、液位情報、タイマ値等）、互いの運転許可・運転禁止の指示情報の無線通信を行う。

【0037】

また、水中ポンプ装置１０Ａの無線通信部３９Ａと水中ポンプ装置１０Ｂの無線通信部３９Ｂでは、ポンプ運転情報を交換する。ポンプ運転情報は、運転モード、動作順、運転情報、液位情報、積算運転時間、積算始動回数、識別番号、故障来歴、センサ情報のうちの少なくとも１つを含む。運転モードは、例えば単独運転モード、交互運転モード、交互並列運転モードのうちのどのモードであるかを示す。動作順は、運転モードが、交互運転モードまたは交互並列運転モードである場合、先発で動作する主機であるか、後発で動作する従機であるかを示す。なお、３台以上の水中ポンプ装置１０が設定される場合は、従機１、従機２といったように、従機の中でも動作順を設定すればよい。
運転情報は、水中ポンプ装置１０の動作状況を示す運転状態であり、例えば、水中ポンプ装置１０が運転中であるか、低水位停止中であるか、故障停止中であるか、警報発報中であるかを示す。液位情報は、フロートスイッチのオンオフ情報またはフロートスイッチによって検出された、設定液位Ｌ１に対する高低の情報を示す。識別番号は、水中ポンプ装置１０を一意に識別する番号である。故障来歴は、水中ポンプ装置１０が故障した際の故障個所および故障日時などの情報を示す。センサ情報は、例えば、水中ポンプ装置１０の故障発生時におけるセンサ情報であり、温度計測部３５で計測された温度、電流計測部３４で計測された電流値、運転周波数計測部３６で計測された運転周波数値である。
ポンプ運転情報により、例えば、フロートスイッチ４０Ａによって検出された液位情報とフロートスイッチ４０Ｂによって検出された液位情報を交換している。取得した相手方のポンプ運転情報は、自身のポンプ運転情報とともに、例えば記憶部３７に記憶する。

【0038】

以下、このように構成された水中ポンプ装置１０Ａおよび水中ポンプ装置１０Ｂによって行われる排水動作について説明する。始めに、交互運転動作について、図６のフロー図に沿って説明する。交互運転動作とは、水中ポンプ装置１０Ａ、１０Ｂのいずれか一方のみを運転する動作である。

【0039】

まず、使用者が電源をオンにすると、制御部３１Ａおよび制御部３１Ｂが起動する。
ステップＳＢ１では、制御部３１Ａはポンプ２２Ａの動作の停止を、制御部３１Ｂはポンプ２２Ｂの動作の停止を確認する。

【0040】

ステップＳＢ２では、無線通信部３９Ａと無線通信部３９Ｂとが、ポンプ運転情報を交換し、主機・従機の割り当てを設定する。主機・従機の決定方法としては、例えば、互いに積算運転時間または積算始動回数の情報を交換し、積算運転時間が短い方、積算始動回数が少ない方を主機として設定する。または、互いにランダムに数値を決定し、決定された数値が大きい方を主機として設定すればよい。ここでは、水中ポンプ装置１０Ａが主機、水中ポンプ装置１０Ｂが従機に設定される。また、無線通信部３９Ａと無線通信部３９Ｂとが、互いに無線通信可能か否かを判定してもよい。これにより、無線通信が不可能となった場合は、液位が上昇していると判定できる。

【0041】

ステップＳＢ３では、制御部３１Ａが、フロートスイッチ４０Ａがオンになるか否かを判定する。フロートスイッチ４０Ａがオンである場合、ステップＳＢ４に進み、オフである場合、フロートスイッチ４０Ａがオンとなるまで当該判定処理を継続する。なお、従機である水中ポンプ装置１０Ｂは、最初は主機である水中ポンプ装置１０Ａが始動するため、フロートスイッチ４０Ａがオンとなれば、基本的にはフロートスイッチ４０Ｂもオンとなるが、動作は開始しない。

【0042】

ステップＳＢ４では、フロートスイッチ４０Ａによって貯水タンク１００の液面が設定液位Ｌ１を超えたと判定され、制御部３１Ａは、ポンプ２２Ａを始動する。なお、ポンプ２２Ａが始動する情報が、無線通信部３９Ａから水中ポンプ装置１０Ｂの制御部３１Ｂへと送信される。

【0043】

ステップＳＢ５では、フロートスイッチ４０Ａがオフとなるか否かを判定する。フロートスイッチ４０Ａがオフになれば、貯水タンク１００の液位が低下していると判定できる。フロートスイッチ４０Ａがオフである場合、ステップＳＢ６に進み、フロートスイッチ４０Ａがオンのままであれば、貯水タンク１００の液面が設定液位Ｌ１を超えているため、フロートスイッチ４０ＡがオフとなるまでステップＳＢ５の処理を継続する。なお、ポンプ２２を運転すれば、フロートスイッチ４０がオフとなるはずであるが、運転している場合でもフロートスイッチ４０がオフにならなければ、制御部３１は、モータ２３Ａの運転周波数を増加させ高速で回転させることで、ポンプ２２の排水能力を増加させる制御を実行してもよい。

【0044】

ステップＳＢ６では、無線通信部３９Ａと無線通信部３９Ｂとが無線通信可能であるか否かを判定する。無線通信が可能である場合、ステップＳＢ７に進み、無線通信が不可能である場合、ステップＳＢ５に戻り、同様の処理を繰り返す。

【0045】

ステップＳＢ７では、無線通信が可能となるまで液位が低下しているため、制御部３１Ａが停止条件を満たすか否かを判定する。ここでは、無線通信が可能となれば、停止条件を満たすとしてステップＳＢ８に進むことを想定するが、無線通信が可能となることに加えて、さらに図４の説明で上述した電流または温度の計測値による閾値判定を行い、提示条件を決定してもよい。例えば、制御部３１Ａは、無線通信部３９Ａおよび３９Ｂで無線通信が可能であり、かつ脈動電流が発生していれば、停止条件を満たすと判定してもよい。

【0046】

ステップＳＢ８では、制御部３１Ａは、ポンプ２２Ａを停止する。
ステップＳＢ９では、無線通信部３９Ａと無線通信部３９Ｂとが互いに通信することにより、主機・従機を入れ替えるように設定する。制御部３１Ａは、ポンプ２２Ａが停止した後、自身を従機に設定し、ポンプ２２Ａが停止したことを示す停止情報を、無線通信部３９Ａから無線通信部３９Ｂへと送信する。制御部３１Ｂは、無線通信部３９Ｂが受信したポンプ２２Ａの停止情報を受けて、自身の水中ポンプ装置１０Ｂを主機として設定する。

【0047】

その後、制御部３１Ｂは、ステップＳＢ１からステップＳＢ９までの水中ポンプ装置１０Ａの主機の役割を実行する。このように、フロートスイッチと無線通信とにより、複数台の水中ポンプ装置１０Ａによる交互運転を実現できる。

【0048】

このように水中ポンプ装置１０Ａおよび水中ポンプ装置１０Ｂが交互運転する場合において、水中ポンプ装置は、水中ポンプ装置１０Ａおよび水中ポンプ装置１０Ｂの始動基準となる設定液位Ｌ１の検出をフロートスイッチ４０で、停止基準となる設定液位Ｌ０の検出を無線通信で行うことができる。また、起動を交互に行うことで、運転時間の平準化を図ることで、メンテナンスコストを低減することができる。

【0049】

次に、本実施形態に係る水中ポンプ装置１０の交互並列運転の一例について図７および図８のフローチャートを参照して説明する。
交互並列運転動作とは、設定液位Ｌ１を超えた場合は最初にポンプ装置１０Ａ，１０Ｂのうち一方を始動させ、しばらく時間が経過しても設定液位Ｌ１を下回らなければ、両方共に運転する動作である。

【0050】

まず、使用者が電源をオンにすると、制御部３１Ａおよび制御部３１Ｂが起動する。
ステップＳＢ１からステップＳＢ４までは、図６と同様の処理であり、水中ポンプ装置１０Ａが単独運転する場合である。

【0051】

ステップＳＣ１では、制御部３１Ｂが、水中ポンプ装置１０Ａのポンプが始動してから所定時間経過してもフロートスイッチ４０Ｂがオンのままであるか否かを判定する。時間は、時間計測部３３により計測されればよい。フロートスイッチ４０Ｂが所定時間経過してもオンのままである場合、ステップＳＣ２に進み、そうでなければ、図６に示す水中ポンプ装置１０Ａと水中ポンプ装置１０Ｂとの交互運転を実行すればよい。

【0052】

ステップＳＣ２では、制御部３１Ｂが、水中ポンプ装置１０Ｂを始動する。すなわち、水中ポンプ装置１０Ａのポンプを始動するだけでは、液位が減少せず、そのまま水中ポンプ装置１０Ａのポンプの単独運転では貯水タンク１００から液体が溢れる可能性があるため、水中ポンプ装置１０Ｂも同時に運転させる並列運転を実行する。

【0053】

ステップＳＣ３では、制御部３１Ｂが、フロートスイッチ４０Ｂがオフであるか否かを判定する。フロートスイッチ４０Ｂがオフである場合、ステップＳＣ４に進み、フロートスイッチがオフではない、つまりオンである場合、ステップＳＣ３の判定処理を継続する。なお、並列運転を継続すれば、フロートスイッチ４０がオフとなるはずであるが、並列運転している場合でもフロートスイッチ４０がオフにならなければ、制御部３１は、モータ２３Ａおよびモータ２３２Ｂの運転周波数を増加させ高速で回転させることで、ポンプ２２の排水能力を増加させる制御を実行してもよい。

【0054】

ステップＳＣ４では、制御部３１Ｂが、無線通信部３９Ｂが水中ポンプ装置１０Ａの無線通信部３９Ａとの無線通信が可能であるか否かを判定する。無線通信が可能であれば、ステップＳＢ９に進み、無線通信が不可能であれば、ステップＳＣ３に戻り、同様の処理を繰り返す。
なお、図７の例では、並列運転により液位が減少し、無線通信部３９による無線通信が可能となり、そのまま停止条件を満たして水中ポンプ装置１０Ａが停止することを想定する。続いて、ステップＳＢ９において、無線通信部３９Ａと無線通信部３９Ｂとの通信により、水中ポンプ装置１０間で主機・従機を交代する。

【0055】

ステップＳＣ５では、制御部３１Ｂが、ポンプ２２Ｂの停止条件を満たすか否かを判定する。停止条件は、ステップＳＡ７と同様の基準で判定すればよい。停止条件を満たす場合、ステップＳＣ６に進む。なお、停止条件を満たさない場合は、図８に示す処理に移行する。

【0056】

ステップＳＣ６では、制御部３１Ｂが、ポンプ２２Ｂを停止する。その後は、水中ポンプ装置１０Ｂが図７の水中ポンプ装置１０Ａに示す主機の動作を実行し、水中ポンプ装置１０Ａが水中ポンプ装置１０Ｂに示す従機の動作を実行し、同様の処理を交互に繰り返す。

【0057】

続いて、ステップＳＣ５で停止条件を満たさない場合の水中ポンプ装置１０の運転例を図８に示す。
ここでは、ステップＳＢ９の処理により、水中ポンプ装置１０Ａが停止後に無線通信により従機として設定され、水中ポンプ装置１０Ｂは運転中であるが無線通信により主機として設定された後、並列運転が解除されたが、１台の水中ポンプ装置１０Ｂでは排水が間に合わず、液位が上昇した場合を想定する。液位が上昇する間、無線通信部３９Ａおよび無線通信部３９Ｂによる無線通信が不可能となり、フロートスイッチ４０がオンとなったと想定する。

【0058】

ステップＳＤ１では、制御部３１Ａが、水中ポンプ装置１０Ｂのポンプが始動してから所定時間経過してもフロートスイッチ４０Ａがオンのままであるか否かを判定する。フロートスイッチ４０Ａが所定時間経過してもオンのままである場合、ステップＳＤ２に進み、そうでなければ、図６に示す水中ポンプ装置１０Ａと水中ポンプ装置１０Ｂとの交互運転を実行する。

【0059】

ステップＳＤ２では、制御部３１Ａが、水中ポンプ装置１０Ａを始動し、並列運転を実行する。その後は、水中ポンプ装置１０Ａと水中ポンプ装置１０Ｂとの役割が入れ替わった動作をするため、詳細な説明は省略する。

【0060】

なお、実際の運転環境によっては、２台の水中ポンプ装置１０間でポンプの停止の度に主機・従機を入れ替えることで、積算運転時間および積算始動回数が平均化されず、一方の水中ポンプ装置の運転時間が短いという偏りが生じることも考えられる。この場合は、主機・従機を交互に切り替えず、運転開始時に、無線通信部３９間で積算運転時間または積算始動回数を送受信し、積算運転時間または積算始動回数が少ない水中ポンプ装置１０が主機として始動すればよい。これにより、ある水中ポンプ装置１０が連続して主機として動作することもあるが、複数台の水中ポンプ装置１０のメンテナンスのタイミングを揃えることができ、効率的な運用を実現できる。

【0061】

また、複数台の水中ポンプ装置１０において、主機・従機の切り換えが上手く設定されず、複数台の水中ポンプ装置１０が主機として設定され同時に始動する場合や、水中ポンプ装置１０が１台も主機として設定されず、どれも始動しないという場合も想定される。このような場合、１台の水中ポンプ装置１０に「優先機」である旨を記憶部３７に記憶しておき、主機が重複して設定された場合または主機が１台も設定されない場合は、制御部３１が、無線通信により水中ポンプ装置１０間でリセット動作を行い、「優先機」が主機として設定され、他の水中ポンプ装置１０は、従機として設定されるようにすればよい。

【0062】

なお、複数台の水中ポンプ装置１０の装置間でポンプ運転情報をやりとりすることで、主機、従機の動作順を決定する例を説明したが、これに限らず、各水中ポンプ装置１０が、外部端末から交互運転モードおよび交互並列運転モードの切り換え指示を受信し、当該切り替え指示に応じて、各水中ポンプ装置１０の制御部３１が、各交互運転モードおよび交互並列運転モードを切り替えるようにしてもよい。

【0063】

図６から図８に示すように、本実施形態に係る水中ポンプ装置１０においては、排水すべき液体が増え、水中ポンプ装置１０Ａと水中ポンプ装置１０Ｂを設置する場合、水中ポンプ装置１０Ａと水中ポンプ装置１０Ｂの構成を同一構成とすることができ、ポンプ装置１台当たりの製造コストを低減することが可能となる。また、フロートスイッチ４０を手動で動かすことで、簡単にポンプを始動させることができる。さらに、運転時間の平準化を図ることで、メンテナンスコストを低減することが可能である。

【0064】

また、制御部３１Ａおよび制御部３１Ｂは、「周波数一定モード」および「電流値一定モード」を必要に応じて切り換えると説明したが、「周波数一定モード」および「電流値一定モード」を同時に設定することも可能である。

【0065】

以上に示した本実施形態によれば、水中ポンプ装置の上部にフロートスイッチを、下部に無線通信部をそれぞれ配置し、フロートスイッチによりポンプの始動を、無線通信部による無線通信によりポンプの停止を制御する。これにより、使用者よりも低位に配置されることが多い水中ポンプ装置の上部にあるフロートスイッチのオンオフを切り替えるだけで、簡単にポンプの試運転を実行できる。また、無線通信が可能となった場合に、ポンプを停止、または交互運転および交互並列運転時に主機・従機を切り替えることができる。このように、簡便かつ多様な液位制御を実行できる。

【0066】

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

【符号の説明】

【0067】

１０…水中ポンプ装置、２０…筐体、２２…ポンプ、２２ａ…開口部、２２ｂ…吐出口、２３…モータ、３０…電装部、３１…制御部、３２…インバータ、３３…時間計測部、３４…電流計測部、３５…温度計測部、３６…運転周波数計測部、３７…記憶部、３８…入力インタフェース、３９…無線通信部、４０…フロートスイッチ、１００…貯水タンク、２００…外部配管、３０１…シールド、３０２，３０３…シールド材料

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】