JP2521264B2 - ポンプ駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は３台あるいはそれ以上のポンプを交互に自動
運転するポンプ駆動装置に関するものである。

［背景技術］ 従来、ビルの衛生設備などに用いるポンプ装置は、１
つの水槽に２台のポンプを設置し、外部信号に応じて交
互に切替運転を行なっていた。これは故障時の予備を持
つと同時に１台当たりのポンプ寿命を延ばし、また大雨
などで水量が増加した場合には２台で並列運転できると
いう利点を有するものであるが、重負荷時にポンプが故
障した場合にも予備のポンプが使用できるように、最近
では３台のポンプで自動交互運転を行なう方式が増加し
つつある。

しかしこの方式による動力制御盤は従来のシーケンス
回路では対応困難とされ、通常はリレー制御回路にシー
ケンサを内蔵することにより対応しているが、コストが
大巾にアップする上に、故障が発生した時に自動的に故
障ユニットを飛び越して運転させ、しかも重負荷時には
生き残っている２台を並列運転させる構成をシーケンス
回数で実現するのはきわめて困難であるという欠点があ
った。

「発明の目的］ 本発明は上記の問題点に鑑み為されたものであり、そ
の目的とするところは、シーケンサを用いなくても３台
以上のポンプ自動交互運転を行なわせることができ、故
障発生時にも残りのポンプで自動的に交互運転あるいは
並列運転ができるポンプ駆動装置をきわめて簡単な構成
で提供するにある。

［発明の開示］ 而して本発明のポンプ駆動装置は、ポンプ駆動信号が
入力する毎に３台以上のポンプ駆動用モータの各モータ
制御用リレーを順次作動させる順次制御回路と、ポンプ
駆動信号でセットされ各ポンプ駆動用モータからモータ
運転中に出力される起動確認信号があるとリセットされ
る起動確認用タイマのタイムアップ出力により、上記順
次制御回路に切替動作をさせる飛び越し制御回路とを備
えており、順次切り替えられて運転されているモータか
ら起動確認信号が戻ってきた時には、起動確認用タイマ
がリセットされ、順次制御回路により３台以上のポンプ
駆動用のモータの各モータ制御用リレーを順次作動させ
て常に１台のポンプ駆動用のモータを運転でき、順次切
り替えられて運転されているモータから起動確認信号が
戻ってこない時には、起動確認用タイマがリセットされ
ず、起動確認用タイマのタイムアップ出力により、飛び
越し制御回路にて順次制御回路を切替動作させて故障ポ
ンプを除いた飛び越し運転を行うことができるととに、
各モータ制御用リレーから出力される制御信号と並列運
転指令信号との両方の信号が出力されたときに次番のモ
ータ制御用リレーを駆動する並列制御回路と、上記並列
運転指令信号でセットされ、上記起動確認信号の各２個
ずつの信号でリセットされる強制運転用タイマのタイム
アップ出力により全てのモータ制御用リレーを駆動させ
る強制運転制御回路とを備えているから、例えば、第１
番目のポンプ駆動用のモータが駆動されて起動確認信号
が戻っているときに並列運転指令信号が入力されると第
２番目のモータ制御用リレーが作動し、第２番目のポン
プ駆動用のモータの起動確認信号が戻ってきたときに
は、強制運転用タイマがリセットされて重負荷時に２台
のポンプの並列運転ができ、第２番目のポンプ駆動用の
モータの起動確認信号が戻ってこないときには、強制運
転用タイマがリセットされず、強制運転制御回路により
全てのモータ制御用リレーの入力端子間が短絡され、生
き残った２台以上のポンプの並列運転ができるものであ
る。

「実施例」 第１図は本発明の装置一実施例を示すもので、（ａ）
に示すように、順次制御回路１と、飛び越し回路２と、
並列制御回路３と、強制運転制御回路4a及び4bとで構成
されたものであり、また（ｂ）図は各ポンプユニット毎
に設けられたモータ駆動回路で、（ａ）図における各モ
ータ制御用リレーX₁,X₂,X₃の接点x₁,x₂,x₃によって制御
されるものである。

まず順次制御回路１は、（ａ）図に示すように、リレ
ー駆動用の制御入力がオフする毎に２接点が交互に切替
わる交互リレーA₁,A₂,A₃を用いて、第１の交互リレーA₁
とその切替接点a₁を並列接続し、この切替接点a₁にそれ
ぞれ接続した第２、第３の交互リレーA₂,A₃にそれぞれ
の切替接点a₂,a₃を並列接続し、第２の切替接点a₂に第
１と第３のモータ制御用リレーX₁,X₃を、第３の切替接
点a₃の一方に第２のモータ制御用リレーX₂をそれぞれ接
続した構成したものである。

次に飛び越し制御回路２は、ポンプ駆動信号でオンす
るポンプ駆動リレー接点ex₁、と起動確認用タイマT₁の
タイムアップ出力でオフ作動した後に直ちに元の状態に
復帰する瞬時作動リレーＺの常閉接点z₁とを介して、上
述の順次制御回路１へ電源を供給すると共に、ポンプ駆
動リレー接点ex₁の負荷側に、瞬時作動リレーＺの第２
の常閉接点z₂と各モータＭの起動確認リレーMCの常閉接
点m₁,m₂,m₃と起動確認用タイマT₁（１秒）との直列回路
を並列接続し、更に起動確認用タイマT₁の出力接点t₁と
瞬時作動リレーＺの直列回路を並列接続したものであ
る。

瞬時作動リレーＺとして、通常のリレーＺを使用し
て、これに第２のタイマT₂（１秒）を並列接続すると共
に、第２のタイマT₂の出力接点t₂をリレーＺに直列に挿
入し、更にリレーＺの常開接点z₃を起動確認用タイマ接
点t₁に並列接続することにより、リレーＺを第２のタイ
マT₂が動作する１秒後までの間で瞬時動作を行わせたも
のである。すなわち、起動確認用タイマT₁のタイムアッ
プ出力により、常開接点t₁がオンし、これにより第２の
タイマT₂がセットされるとともにリレーＺが動作し、常
閉接点z₁,z₂をオフするとともに常開接点z₃をオンす
る。このとき、常閉接点z₂の動作により常開接点t₁がオ
フとなるが、常開接点z₃がオンであるためにリレーＺは
自己保持される。そして、１秒後に第２のタイマT₂のタ
イムアップ出力により常閉接点t₂がオフすることによっ
て、リレーＺが通電されなくなり、各接点z₁,z₂,z₃が元
の状態に戻るのである。また３台のモータＭの全てが故
障するかあるいは（ｂ）図に示す設定スイッチSWがいず
れも「切」に設定してある場合には、タイマT₁,T₂が永
久にオンオフを繰り返すことになるので、このような場
合には一定時間後に動作を停止させるため、ポンプ駆動
リレー接点ex₁の負荷側に第３のタイマT₃（20秒）を並
列接続して、その出力接点t₃を起動確認用タイマT₁に直
列に挿入している。

すなわち、１台でもポンプ駆動用のモータＭが運転さ
れていれば、20秒未満でポンプ駆動用のモータＭの運転
が停止されてポンプ駆動リレー接点ex₁がオフとなり、
第３のタイマT₃がリセットされる。また、全てのポンプ
駆動用のモータＭが故障したときと設定スイッチSWがい
ずれも「切」に設定してある場合には、起動確認用タイ
マT₁をリセットさせて、起動確認用タイマT₁及び第２の
タイマT₂のオンオフのばたつきを防止している。

また起動確認リレーMCは、（ｂ）図に示すように、モ
ータ制御用リレー接点x₁,x₂,x₃によって制御され、直接
モータＭをオンオフする電磁接触器MCの補助接点として
構成されており、故障発生時にはモータＭに直列接続さ
れたサーマルリレーTHの接点ｈによって電源が遮断され
た場合には、それにより起動確認信号を発生しないよう
に構成されたものである。なお（ｂ）図において、L₁,L
₂及びL₃はそれぞれ運転表示灯、停止表示灯及び故障表
示灯である。

更に並列制御回路３は、１番目のモータ制御用リレー
X₁の入力端子に２番目のモータ制御用リレーX₂の常閉接
点x₂と３番目のモータ制御用リレーX₃の常開接点x₃を直
列接続し、２番目及び３番目のモータ制御用リレーX₂,X
₃にも同様な回路を接続をして、これらの並列回路を並
列運転指令信号でオンする並列運転指令接点ex₂に直列
に接続することにより構成したものである。なお並列運
転指令信号には通常ワンパルスが用いられるので、保持
用リレーＹ及びその接点ｙによって自己保持させてい
る。

また強制運転制御回路4a,4bは、ポンプ駆動リレー接
点ex₁の負荷側に並列接続された4a部分と並列運転指令
接点ex₂の負荷側に並列接続された4b部分とに分かれて
おり、4a部分では各起動確認リレー接点m₁,m₂,m₃と各接
点m₁,m₂,m₃に直列接続された連動用リレーR₁,R₂,R₃が、
３組並列に接続され、一方4b部分では強制運転用リレー
T₄（５秒）とその自己保持接点T₄が直列接続されて、連
動用リレーR₁,R₂,R₃の常閉接点r₁,r₂,r₃の各２個ずつの
組み合わせを直列にして３組並列制御した回路が、この
自己保持接点t₄に並列に接続されている。

次に（ａ）図について、まず軽負荷時の動作を説明す
る。まず全てのポンプユニットが正常である場合には、
水位センサからのポンプ駆動信号によりポンプ駆動リレ
ー接点ex₁がオンし、それにより接点a₁及びa₂を通じて
第１のモータ制御用リレーX₁が通電され、第１のモータ
によって排水が行なわれる。排水が終わると水位センサ
からの信号によりポンプ駆動リレー接点ex₁がオフする
ので、交互リレーA₁及びA₂がオフし、同時に接点a₁及び
a₂が反転する。従って次にポンプ駆動信号が入力してポ
ンプ駆動リレー接点ex₁がオンすると、第２のモータ制
御用リレーX₂が通電されて、第２のモータによって排水
が行なわれ、更にポンプ駆動信号がオフすると今度は交
互リレーA₁及びA₃の接点が切り替わる。こうして第１、
第２、第３のモータが順次駆動され、次に接点a₃が非接
続側に反転して、いずれのリレーX₁,X₂,X₃も通電されな
くなると、起動確認リレー接点m₁,m₂,m₃がいずれも動作
せず、そのために１秒経過後に起動確認用タイマT₁がタ
イムアップして出力接点t₁を閉じ、これにより瞬時作動
リレーＺ及び第２のタイマT₂を動作させ、第２のタイマ
T₂のタイムアップ出力によってオンされるまでの１秒間
だけ常閉接点z₁及びz₂をオフにして、それにより交互リ
レー接点a₁,a₃を反転させて、第１のモータ制御用リレ
ーX₁に通電し、第１のモータを起動する。こうして３台
のモータが順次運転されるものである。

またいずれかのポンプユニットが故障した場合には次
のように動作する。まずポンプ駆動信号によって故障中
のユニットが給電された時には、いずれの起動確認リレ
ー接点m₁,m₂,m₃にも起動確認信号が返信されてこないの
で、起動確認用タイマT₁がリセットされず、従って１秒
後には瞬時作動リレー接点z₁がオフして順次制御回路１
を作動させるための内部信号を発生させ、それによって
次のモータに制御が切り替えられているのである。

また次のユニットも故障している場合には、既に起動
確認用タイマT₁が瞬時作動リレーＺの第２の常閉接点z₂
により再びセットされて限時を開始しており、この起動
確認用タイマT₁がやはりいずれの起動確認リレー接点
m₁,m₂,m₃によってもリセットされないので、更に１秒後
に瞬時作動リレーＺが作動して、順次制御回路１に切替
動作を行なわせるものであり、このようにして１台でも
正常なユニットが残っている限り、自動交互運転が続行
されるのである。

次に重負荷時には、接点ex₁によるポンプ駆動信号に
加えて、並列運転指令接点ex₂に並列運転指令信号が入
力する。いま順次制御回路１において、２番目のモータ
制御用リレーX₂が通電されているものとすると、並列制
御回路３では常開接点x₂と常閉接点x₁との直列回路が閉
成されて、順次制御回路１の３番目のモータ制御用リレ
ーX₃に電圧が供給され、従って２台のモータM₂,M₃が並
列運転されることになる。

またいずれかのポンプユニトが故障している場合に、
重負荷となって並列運転指令信号が入力すると、並列制
御回路３の選択によっては、２台が駆動される場合と、
１台しか駆動されない場合とが起こる。強制運転制御回
路4a,4bは、１台しか駆動されなかった場合にこれを検
出して、残りの１台を駆動するためのもので、いま並列
運転指令接点ex₂がオンすると、回路4bの強制運転用タ
イマT₄がセットされて例えば５秒間の限時を開始し、３
台のうちの２台が並列駆動されると、３組の直列回路が
いずれもオフとなるので、５秒以内にはこのタイマT₄は
リセットされる。しかしもし１台しか駆動されないこと
があると、３組の直列回路のいずれかがオフしないこと
になるので、強制運転用タイマT₄がタイムアップして接
点t₄（３箇所）が閉成し、自己保持すると共に、全ての
モータ制御用リレーX₁,X₂,X₃の入力端子間を短絡し、故
障せずに残っている２台のポンプユニットを起動するの
である。なおこの強制運転はポンプ駆動リレー接点ex₁
のオフにより解除される。

第２図は本発明装置を論理回路で構成したものであ
る。（ａ）において、順次制御回路１は３個のＤフリッ
プフロップ（商品名4013）で構成されて、クロックパル
スの立上りにより順次出力端子Q₁〜Q₃に出力を切り替え
るものである。ポンプ駆動レー接点ex₁からの入力信号
は、チャタリング除去回路５、インバータ及びOR回路６
を通して、その立下り時に順次制御回路１にクロックを
供給すると共に、チャタリング除去回路５の出力と順序
制御回路１の各出力Q₁,Q₂,Q₃とをAND回路7a,7b,7cの両
入力とすることにより、（ｂ）図の斜線部分すなわち出
力切り替え後の次のポンプ駆動信号の立上りで、各モー
タ制御用リレーX₁,X₂,X₃に通電するようにしている。

また起動確認回路８、各起動確認リレー接点m₁,m₂,m₃
の出力をチャタリング防止回路を介してNOR回路９に入
力するもので、接点m₁,m₂,m₃のうち１個でも動作する
と、NOR出力がＬレベルとなって抵抗R₁とコンデンサC₁
とで形成された起動確認用タイマT₁の充電を停止させる
ものであるが、ポンプ駆動信号がオンしても起動確認回
路８の出力がＬレベルに下がらない場合には、コンデン
サC₁の充電が進んで、一定時間（１秒）後にタイマT₁の
出力がＨレベルに反転し、微分回路10と積分回路11とを
動作させる。

微分回路10は直ちにワンパルスを出力して、順次制御
回路１に切替動作を行なわせ、それでもなお起動確認信
号が返信されない場合には、更に積分回路11の出力がＨ
レベルに反転して順次制御回路１を再度動作させるが、
微分回路10からのワンパルスで起動確認信号が返信され
た場合には、タイマT₁の出力がＬレベルとなり積分回路
11の充電を停止させるようになっている。

並列制御回路３においては、並列運転指令信号が出力
されて並列運転指令接点ex₂からの入力をチャタリング
除去回路12を介してフリップフロップ13でラッチし、こ
のラッチ出力と各モータ制御用リレーX₁…から出力され
る制御信号である順次制御回路１の各出力Q₁〜Q₃との両
方が出力されたときに次番のモータ駆動用リレーX₂,X₃,
X₁を駆動するようにAND回路14a,14b,14cの両入力とし
て、ダイオードによるOR回路により、この重負荷用AND
出力（例えば14a）と次番の軽負荷用AND出力（例えば7
b）との論理和信号で次番のモータ制御用リレー（例え
ばX₂）の並列入力としている。

強制運転制御回路４では、AND・OR回路15によって起
動確認リレー接点m₁,m₂,m₃のうちの各２個ずつの論理積
信号の論理和とり、これを時定数回路R₂,C₂で構成され
た強制運転用タイマT₄のリセット入力として、タイマT₄
の出力をラッチ回路16で保持させ、ラッチ出力を全ての
モータ制御用リレーX₁,X₂,X₃の入力端子にそれぞれダイ
オードOR回路を介して印加するようにしたものであり、
全てのモータ制御用リレーX₁,X₂,X₃を駆動させるもので
ある。

［発明の効果］ 上述のように本発明によるポンプ駆動装置は、ポンプ
駆動信号が入力する毎に３台以上のポンプ駆動用モータ
の各モータ制御用リレーを順次作動させる順次制御回路
と、ポンプ駆動信号でセットされ各ポンプ駆動用モータ
からモータ運転中に出力される起動確認信号があるとリ
セットされる起動確認用タイマのタイムアップ出力によ
り、、上記順次制御回路に切替動作をさせる飛び越し制
御回路とを備えており、順次切り替えられて運転されて
いるモータから起動確認信号が戻ってきた時には、起動
確認用タイマがリセットされ、順次制御回路により３台
以上のポンプ駆動用のモータの各モータ制御用リレーを
順次作動させて常に１台のポンプ駆動用のモータを運転
でき、順次切り替えられて運転されているモータから起
動確認信号が戻ってこない時には、起動確認用タイマが
リセットされず、起動確認用タイマのタイムアップ出力
により、飛び越し制御回路にて順次制御回路を切替動作
させて故障ポンプを除いた飛び越し運転を行うことがで
きるとともに、各モータ制御用リレーから出力される制
御信号と並列運転指令信号との両方の信号が出力された
ときに次番のモータ制御用リレーを駆動する並列制御回
路と、上記並列運転指令信号でセットされ、上記起動確
認信号の各２個ずつの信号でリセットされる強制運転用
タイマのタイムアップ出力により全てのモータ制御用リ
レーを駆動させる強制運転制御回路とを備えているか
ら、例えば、第１番目のポンプ駆動用のモータが駆動さ
れて起動確認信号が戻っているときに並列運転指令信号
が入力されると第２番目のモータ制御用リレーが作動
し、第２番目のポンプ駆動用のモータの起動確認信号が
戻ってきたときには、強制運転用タイマがリセットされ
て重負荷時に２台のポンプの並列運転ができ、第２番目
のポンプ駆動用のモータの起動確認信号が戻ってこない
ときには、強制運転用タイマがリセットされず、強制運
転制御回路により全てのモータ制御用リレーの入力端子
間が短絡され、生き残った２台以上のポンプの並列運転
ができるものであり、このため、このようなポンプ駆動
装置を、高価なシーケンサなどを使用することなく、簡
単な回路構成で提供し得るという利点を有するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）（ｂ）は本発明装置の一実施例を示す回路
図、第２図（ａ）は同上の他の実施例を示す回路図、
（ｂ）は同上の動作を示すタイミングチャートである。 １……順次制御回路、２……飛び越し制御回路、３……
並列制御回路、4,4a,4b……強制運転制御回路、ex₁……
ポンプ駆動リレー接点、ex₂……並列運転指令接点、A₁,
A₂,A₃……交互リレー、X₁,X₂,X₃……モータ制御用リレ
ー、Ｙ……保持用リレー、Ｚ……瞬時作動リレー、T₁…
…起動確認用タイマ、T₂,T₃……タイマ、T₄……強制運
転用タイマ、R₁,R₂,R₃……連動用リレー、MC……起動確
認リレー、a₁,a₂,a₃……交互リレー接点、x₁,x₂,x₃……
モータ制御用リレー接点、m₁,m₂,m₃……起動確認リレー
接点、ｙ……保持用リレー接点、z₁,z₂,z₃……瞬時作動
リレー接点、t₁,t₂,t₃,t₄……タイマ接点、Ｍ……モー
タ。

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポンプ駆動信号が入力する毎に３台以上の
   ポンプ駆動用モータの各モータ制御用リレーを順次作動
   させる順次制御回路と、ポンプ駆動信号でセットされ各
   ポンプ駆動用モータからモータ運転中に出力される起動
   確認信号があるとリセットされる起動確認用タイマのタ
   イムアップ出力により、上記順次制御回路に切替動作を
   させる飛び越し制御回路と、各モータ制御用リレーから
   出力される制御信号と並列運転指令信号との両方の信号
   が出力されたときに次番のモータ制御用リレーを駆動す
   る並列制御回路と、上記並列運転指令信号でセットさ
   れ、上記起動確認信号の各２個ずつの信号でリセットさ
   れる強制運転用タイマのタイムアップ出力により全ての
   モータ制御用リレーを駆動させる強制運転制御回路とを
   備えて成るポンプ駆動装置。
2. 【請求項２】制御入力がオフする毎に２接点が交互に切
   替わる交互リレーを用いて、第１の交互リレーとその切
   替接点を並列接続し、該切替接点にそれぞれ接続した第
   ２、第３の交互リレーにそれぞれの切替接点を並列接続
   し、第２の切替接点に第１と第３のモータ制御用リレー
   を、第３の切替接点の一方に第２のモータ制御用リレー
   をそれぞれ接続して、上記順次制御回路を構成して成る
   特許請求の範囲第１項記載のポンプ駆動装置。
3. 【請求項３】ポンプ駆動信号でオンするポンプ駆動リレ
   ー接点と、起動確認用タイマのタイムアップ出力でオフ
   作動した後に直ちに元の状態に復帰する瞬時作動リレー
   の常閉接点とを介して上記順次制御回路に電源を供給す
   ると共に、ポンプ駆動リレー接点の負荷側に、上記瞬時
   作動リレーの第２の常閉接点と各モータの起動確認信号
   が入力されたときにオフ作動する各モータの起動確認リ
   レーの常閉接点と起動確認用タイマとの直列回路と、該
   起動確認用タイマのタイムアップ出力でオン動作する起
   動確認用タイマの常開接点と上記瞬時作動リレーの直列
   回路とを並列接続して、上記飛び越し制御回路を構成し
   て成る特許請求の範囲第１項記載のポンプ駆動装置。
4. 【請求項４】上記名モータ制御用リレーの入力端子に次
   番のモータ制御用リレーの常閉接点と次々番のモータ制
   御用リレーの常開接点を直列接続し、これらの並列回路
   を並列運転指令信号でオンする並列運転指令接点に直列
   に接続して、上記並列制御回路を構成して成る特許請求
   の範囲第１項記載のポンプ駆動装置。
5. 【請求項５】上記並列運転指令接点の負荷側に、強制運
   転用リレーとその自己保持接点との直列回路を並列接続
   し、各モータの起動確認リレーまたは起動確認リレーと
   連動するリレーの常閉接点を各２個ずつ直列にして３組
   以上並列接続したものを、上記自己保持接点に並列に接
   続して、上記強制運転制御回路を構成して成る特許請求
   の範囲第１項記載のポンプ駆動装置。