JP2000291585A - 水道用給液装置 - Google Patents
水道用給液装置Info
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Abstract
水となることがなく、衛生的な給水を可能にする。 【解決手段】 高置水槽12に給水する水道用給液装置
で、水道本管1に逆止弁9を介して直結給水用の配管2
を接続し、高置水槽12に送水する送水管を接続し、配
管2に接続されこの配管2を通して水道本管1の水を吸
い込み前記送水管側に吐き出すポンプ8を設けると共
に、水圧を検出する圧力検出手段3と、高置水槽12内
の水位を検出する水位検出手段14とを設け、ポンプ8
を駆動する電動機の速度制御を行うインバータが、圧力
検出手段3の検出圧力と水位検出手段14の検出水位に
応じた制御を行い、ポンプの可変速駆動を行う。
Description
る。
は、逆流による水の汚染防止や、ウオータハンマーの影
響による量水計(水道メータ)の誤計測防止の観点か
ら、水道本管に直結して使用されることが規制されてい
た。このため、水道本管であるの配水管から分岐して一
旦受水槽に注入し、この水を給水ポンプにより揚水して
ビル(又はアパート,マンション等)の屋上に設置され
た水槽(以下、高置水槽と略す。)に貯水し、そして落
差を利用し各需要家に送水しているのが現状である。
なる。配水管1から分岐管2,量水計3,ボールタップ
4を介して受水槽5に一旦注入する。受水槽5に貯水さ
れた水を給水ポンプ8により揚水し、建物18の屋上に
設置してある高置水槽12に貯水する。この貯水した水
を、落差を利用して、各戸メータ17を介して需要家の
水栓16に給水する。この際、給水ポンプ8は高置水槽
12に設置してある液面リレー14が、同水槽の下限水
位LWLを検知した時に始動し、上限水位HWLを検知
すると停止する。なお、6、11は送水管、7、10は
仕切弁、9は逆止弁、13はボールタップである。
もに不衛生な受水槽を排除するために、給水装置を同本
管に直結して給水する検討が始められている。この装置
は図1に於いて、排除した受水槽の代わりに点線配管1
9により給水装置に直結し、受水槽5を省略するもので
ある。又、この給水装置は次の点で可変周波数電源とし
てのインバータを用いた給水装置が有効であると考えら
れている。 (1)インバータにはソフトスタート,ソフトストップ
の機能を有しており、始動,停止時の配水管側の圧力変
動を押えることができ、配水管1側への影響を防止でき
る。 (2)水道配水管1の圧力が低下したら、インバータに
よりポンプ運転速度を下げて需要家への給水調整ができ
る。
を水道の配水管に直結して使用すると次の問題点があ
る。 (1)ポンプは常に一定の運転点Q(ポンプ性能曲線A
と管路抵抗曲線Fとの交点;図3参照)で数時間運転さ
れるため、この間に大水量が消費される。従って、この
システムが普及し配水管に給水装置が多数直結される
と、配水管圧力が低下する虞がある。又、ポンプは使用
量大の状態で停止するため配水管圧力が上昇する。
の水量が消費される虞があり、この場合には配水管圧力
が計画値より低下する。 (3)従来の高置水槽式給水装置の給水ポンプは定速運
転であり、このポンプは水槽水位が下限水位LWLの時
に始動し、上限水位HWLの時に停止する。この間の落
差が大きいため、落下水によって、底に溜まっている異
物が巻上げられ、給水が濁る。 (4)高置水槽は一般に余裕を大きく取ってあるため、
水の停溜時間が長く、不衛生となる。
高置水槽内の水が濁水となることがなく、衛生的な給水
を可能にする水道用給液装置を提供することにある。
給水する水道用給液装置において、水道本管に逆止弁を
介して接続される直結給水用の配管と、前記高置水槽に
送水する送水管と、前記配管に接続され該配管を通して
前記水道本管の水を吸い込み前記送水管側に吐き出すポ
ンプと、水圧を検出する圧力検出手段と、前記高置水槽
内の水位を検出する水位検出手段と、前記ポンプを駆動
する電動機と、該電動機を速度制御するインバータと、
該インバータに前記圧力検出手段の検出圧力および前記
水位検出手段の検出水位に応じた指令を出力する制御手
段とを備えることで、達成される。
用給液装置において、水道本管に接続される直結給水用
の配管と、前記高置水槽に送水する送水管と、前記配管
に接続され該配管を通して前記水道本管の水を吸い込み
前記送水管側に吐き出すポンプと、該ポンプの吐出側と
前記送水管との間に設けられた逆止弁と、水圧を検出す
る圧力検出手段と、前記高置水槽内の水位を検出する水
位検出手段と、前記ポンプを駆動する電動機と、該電動
機を速度制御するインバータと、該インバータに前記圧
力検出手段の検出圧力および前記水位検出手段の検出水
位に応じた指令を出力する制御手段とを備えることで
も、達成される。
用給液装置において、水道本管に第1の逆止弁を介して
接続される直結給水用の配管と、前記高置水槽に送水す
る送水管と、前記配管に接続され該配管を通して前記水
道本管の水を吸い込み前記送水管側に吐き出すポンプ
と、該ポンプの吐出側と前記送水管との間に設けられた
第2の逆止弁と、水圧を検出する圧力検出手段と、前記
高置水槽内の水位を検出する水位検出手段と、前記ポン
プの駆動する電動機と、該電動機を速度制御するインバ
ータと、該インバータに前記圧力検出手段の検出圧力お
よび前記水位検出手段の検出水位に応じた指令を出力す
る制御手段とを備えることでも、達成される。
管圧力の不足分を加圧して、ビル等の高所に設置されて
いる高置水槽に給水する。水位検出手段は、高置水槽内
の水位が、下限水位,上限水位,低水位運転水位のいず
れにあるかを検出し水位信号を発する。圧力検出手段
は、検出したの圧力に応じた圧力信号を発する。
は、インバータはポンプの速度を制御する。これによ
り、ポンプを下限水位で始動させ、上限水位で停止さ
せ、あるいは圧力の立上り,立下り特性を図5に例示す
るように制御できる。また、ポンプを停止させるか減速
運転し、高置水槽内水位をLWLまで下げ、揚水量と需
要水量とがこの水位付近で見合うようこの間でLWL一
定制御を行うことができる。更に、減速運転に入った場
合、ポンプ吐出し圧力が予め設定してある最低保証圧力
HC以下に低下させないよう速度制御したり、増速運転
に入った場合は、ポンプ吐出し圧力が予め設定してある
全揚程HTを越えないように速度制御することができ
る。
説明する。図2は本発明の一実施例に係る給水設備に構
成図であり、基本的には、図1に示した受水槽5を削除
した構成である。なお、図1で説明した機器と同じ機器
には同一符号を付け説明は省略する。20は内部に空気
溜まりを有する圧力変動吸収用の圧力タンク、21はポ
ンプ吐出し側圧力を検出する圧力センサ、22は需要側
からの汚染を防止する逆流防止弁、14は高置水槽12
に装備され高置水槽12内の水位を検出する水位検出手
段であり、たとえば下限水位LWLと、上限水位HWL
と、LWLより若干高い低水位での運転を行うための水
位LLを検出する。なお、6,11は送水管、7,10
は仕切弁、9は逆止弁、13はボールタップである。
り、縦軸に全揚程Hをとり、横軸に水量Qをとってあ
る。同図に於いて、Fは管路抵抗曲線であり、給水系統
により固有の値を示す。また、Q0は計画最大給水量
(瞬時最大水量)、HTは全揚程である。一般には10
0%N時(曲線A)、このQ0,HTを満足するように
ポンプを選定する。しかし汎用されるポンプは大量生産
されるため、必らずしもQ0とHTが一致しない。これ
に対して曲線Bは計画最大水量Q0のとき全揚程HTと
なる特性を満足するポンプ運転速度がNBの時のQ−H
性能である。曲線Dは任意の水量QD、揚程HDを満足す
る運転速度がNDの時のQ−H性能である。同様に曲線
Cは水量が0の時に最低保証圧力HCを満足する運転速
度NCの時のQ−H性能である。尚、図4は、吸込側圧
力を最小値で示してあるので、この圧力が変化すると前
述した運転速度NB,ND,NCは変わるのは明らかであ
る。これに対し、従来は図3に示すよう、ポンプは常に
一定の運転点Qで運転される。
図を示したもので、横軸に時間、縦軸に速度、圧力を概
念的に示す。また破線は従来の定速ポンプの例である。
図6,図7に示す。図6はフロート式水位検出器の例、
図7は電極棒E1〜E4を使った水位検出器の例である。
これらの水位検出器は公知であるので説明は省略する。
図である。30は商用電源、31は配線用しゃ断器、3
2はヒューズ、R及びSは制御電源、33はインバー
タ、34はインバータに加減速時間などの制御定数を設
定するコンソール、35はポンプを駆動するインダクシ
ョンモートル、36は入、切操作用のスイッチ、37は
コントロールユニットCU用の電源用トランス、38は
インバータ運転指令用のリレーでありこれの接点X9が
閉じるとインバータは始動し開くと停止する。39は前
記リレー38を駆動するためのインターフェース回路、
40はCUの安定化電源、41はCPUからの指令によ
りインバータの速度Nを指令するためのインターフェー
ス回路(デジタル/アナログ変換器D/Aで構成され
る。)、42はメモリ(ROM,RAMで構成され
る)、43は演算ユニットCPU、44〜48は入力用
インターフェース回路、49は定数HT,HC,LW
L,HWL,LLなどを設定するデジタルスイッチ、5
0は同様に最高速度NB,時間t1',t2,t3,t4'な
どを設定するディジタルスイッチ、51は水位検出手段
の液面リレーの例、52は同じく水位センサ、53は圧
力センサ、54は計時手段である。
c)の割込みタイマと図14に示すタイムチャートのタ
イマーで構成してある。図9〜図13は制御手順を示す
フローチャートであり、予めプログラムとして、前述し
たメモリ42に記述してある。
いて説明する。配線用しゃ断器31を投入し、スイッチ
36を閉じると制御電源が確立し、コントローラCUは
図9で示すステップ900の初期設定までの処理を実行
する。即ち、ここで、CPUのレジスタ、インターフェ
ース回路44〜48、割込レジスターメモリ等の初期値
の設定を行い、さらに、ディジタルスイッチ49,50
から各設定値HT(計画最大水量Q0に対応した全揚
程),HC(水量0時保証揚程),LWL(下限水
位),LL(低水位運転開始水位)HWL(上限水
位),NB(最高速度),図5に示すタイムコンスタン
トt1',t2,t3,t4'を読み込みそれぞれの値をメモ
リ42のRAMに書込み記憶しておく。またメモリTR
Oを00Hに設定しておく(TROは低水位運転するか
どうかのデータを入れておく)。
時間のソフトタイマΔt1を実行する。この処理中に最
初の割込み処理(図12,図13)を実行する。先ずス
テップ110を実行して圧力センサ53の検出した圧力
(ポンプ吐出し圧力)をインターフェース回路47より
読込み、メモリ42のRAMに格納する。同様にして次
のステップ111で高置水槽14の水位を水位検出手段
51又は52の信号をインターフェース46,47を介
して読込みメモリ42のRAMに格納する。水位検出手
段として一般には液面リレー51がよく用いられ、きめ
細い連続的な制御を行う際には水位センサを用いる。
る。ここで、T2がONか判定し、ONであれば、ステ
ップ121へ進みTROの値を0FFHに設定し、T2
がONでなければTROの値をステップ122で00H
に設定して、このループから抜け、ステップ902へも
どる。尚、このTROの設定は、計時手段43のT1周
期毎に発生するT2パルス毎に行う。また、この割込処
理(図12,図13)は、ステップ902以降のメーン
ルーチンを実行中でも、計時手段のアクセスによりΔT
時間毎に実行されるものである。
のデータが00Hか否か判定され、00Hであればステ
ップ903へ進み、これ以降の処理が実行される。ステ
ップ903では高置水槽の水位がLWLか判定し、この
レベルになければこれに達するまでステップ902〜9
03を実行し、達している場合には次のステップ90
4,905で、リレー38のON信号を出力してインバ
ータを駆動し、速度指令信号として最低速度NCの信号
を出力する。また、インバータはコンソール34により
図5に示すように加速時間(t1'−t1)と減速時間
(t4−t4')が予め設定されている。これにより、イ
ンバータ33及びポンプモートル35は加速時間(t1'
−t1)でソフトスタートにより運転を始める。
2に格納したNB,NC,t2,t1’を読出し、(NB
−NC)=N,(t2−t1')/N=Δt2を求める。ス
テップ907では、圧力センサ53の検出したポンプ吐
出し圧力がHTを越えたか否かを判定し、越えている場
合には増速せずにステップ911へジャンプし、計画最
大水量以上の水が流れないよう抑制する。越えていない
場合にはステップ908に進み、現状の速度より1Hz
(制御上1bitとしても良い)だけ増速し、ステップ
909で前記求めたΔt2だけの待ち時間を実行し、ス
テップ910でNだけ増速が終了したか否かを判定し、
増速が終了するまでステップ907以降の処理を実行す
る。
ら、ステップ911へ進む。ところで、この状態では、
図4,図5に於いて、ポンプは速度Ncの状態で運転を
始め、徐々に増速して昇圧し、時刻t1'から時刻t2ま
でに速度NB,揚程HTに到達している。ステップ91
1では水槽水位がレベルHWLに達したか否か判定し、
達していない場合には、このレベルHWLに達するまで
ステップ912〜911を実行する。レベルHWLに達
したら、図10のステップ913へ進み、ここでNB−
NC=N'(t4'−t4)/N'=Δt3を求め、ステップ
914へ進む。
C以下に到達していないかを判定し、到達している場合
に減速せずにステップ919へジャンプし、HC以上の
場合にはステップ915で現状の速度より1Hz(制御
上1bitとしても良い)だけ減速し、ステップ916
で前記求めたΔt3だけの待時間処理を実行し、ステッ
プ917では減速がN'だけ変化するか判定し、N'減速
するまでステップ914以降の処理を実行する。そして
ステップ919では、リレー38をOFFし、速度指令
データを‘0’とする信号を出力して、インバータ33
及びポンプ8を停止させる。この時、減速時間は(t4
−t4')であり、ソフトストップとなる。
すると、NB,HTの状態から徐々に減速,減圧を始
め、時刻t3から時刻t4'までの時間でNC,HCに到達
した後停止する。この後、図9のステップ902へ戻
り、これ以降の処理を繰返し実行する。
0FFHの場合はステップ923へジャンプし、低水位
状態でのLWL一定運転制御を行う。即ち、ステップ9
23で高置水槽水位がLWLより上位か否かを判定し、
上位でない場合はステップ926へジャンプし、上位に
ある場合にはステップ924へ進み、ここでステップ9
15と同様の減速処理を実行し、ステップ925で一定
時間(例ば数秒)の待時間処理を実行し、再びステップ
902へ戻る。ステップ926ではヒステリシスを設け
る処理(LWLをLWL−ΔLとする処理、例えば、数
分程度最低速度近くで運転するように決める処理)を実
行し、ステップ927では水位が更新後のLWLより下
位にあるか否かを判定する。下位にある場合はステップ
928でステップ908と同様な増速処理を実行してス
テップ925へ進み、下位にない場合は変速せずにステ
ップ925へ進む。
を行う。また、図11では、図9のX部のLWL一定制
御を水位センサではなく、液面リレーを用いた例を示し
たものである。ステップ929で水位がLLより上位で
あるか否かを判定し、ヒステリシス演算することなくス
テップ932で水位がLWLより下位か否か判定する。
他は図9と同じであるから説明を省く。
で落下する量が多くなり、高置水槽内で水が濁るという
問題が生じていたが、本発明では図5に示すように揚水
量を絞って徐々に立上げることができるため、濁り防止
ができる。 (2)高置水槽方式の場合には、従来は、一定の運転状
態で停止されると圧力上昇が生じていた。しかし、本発
明では、図5に示すように、停止させる前に水量を絞っ
て、停止させることができるため、圧力上昇が生じな
い。 (3)定期的に高置水槽の水位をLWL近くまでに下げ
た状態で運転を行うことができるので、停溜水がなく衛
生的である。
技術で用いられている受水槽を介装した図である。
である。
る。
である。
る。
る。
ートである。
ャートである。
ャートである。
ャートである。
ャートである。
例を示す図である。
置水槽、14…水位検出手段、33…インバータ、CU
…コントロールユニット、49、50…制御定数設定用
ディジタルスイッチ。
Claims (11)
- 【請求項1】 上部が大気に開放された高置水槽に給水
する水道用給液装置において、水道本管に逆流防止弁を
介して接続される直結給水用の配管と、前記高置水槽に
送水する送水管と、前記配管に接続され該配管を通して
前記水道本管の水を吸い込み前記送水管側に吐き出すポ
ンプと、前記高置水槽内の水位を検出する水位検出手段
と、前記ポンプを駆動する電動機と、該電動機を速度制
御するインバータと、該インバータに前記水位検出手段
の検出水位に応じた起動指令、または起動停止指令を出
力する一方、前記高置水槽内の水位をある低水位にほぼ
保つべく、増減速制御を行う制御手段とを備えることを
特徴とする水道用給液装置。 - 【請求項2】 上部が大気に開放された高置水槽に給水
する水道用給液装置において、水道本管に逆流防止弁を
介して接続される直結給水用の配管と、前記高置水槽に
送水する送水管と、前記配管に接続され該配管を通して
前記水道本管の水を吸い込み前記送水管側に吐き出すポ
ンプと、該ポンプの吐出側と前記送水管との間に設けら
れた逆止弁と、前記高置水槽内の水位を検出する水位検
出手段と、前記ポンプの駆動する電動機と、該電動機を
速度制御するインバータと、該インバータに前記水位検
出手段の検出水位に応じた起動指令、または起動停止指
令を出力する一方、前記高置水槽内の水位をある低水位
にほぼ保つべく、増減速制御を行う制御手段とを備える
ことを特徴とする水道用給液装置。 - 【請求項3】 上部が大気に開放された高置水槽に給水
する水道用給液装置において、水道本管に逆流防止弁を
介して接続される直結給水用の配管と、前記高置水槽に
送水する送水管と、前記配管に接続され該配管を通して
前記水道本管の水を吸い込み前記送水管側に吐き出すポ
ンプと、水圧を検出する圧力検出手段と、前記高置水槽
内の水位を検出する水位検出手段と、前記ポンプを駆動
する電動機と、該電動機を速度制御するインバータと、
該インバータに前記圧力検出手段の検出圧力に応じた速
度指令、および前記水位検出手段の検出水位に応じた起
動指令、または起動停止指令を出力する一方、前記高置
水槽内の水位をある低水位にほぼ保つべく、増減速制御
を行う制御手段とを備えることを特徴とする水道用給液
装置。 - 【請求項4】 上部が大気に開放された高置水槽に給水
する水道用給液装置において、水道本管に逆流防止弁を
介して接続される直結給水用の配管と、前記高置水槽に
送水する送水管と、前記配管に接続され該配管を通して
前記水道本管の水を吸い込み前記送水管側に吐き出すポ
ンプと、該ポンプの吐出側と前記送水管との間に設けら
れた逆止弁と、水圧を検出する圧力検出手段と、前記高
置水槽内の水位を検出する水位検出手段と、前記ポンプ
の駆動する電動機と、該電動機を速度制御するインバー
タと、該インバータに前記圧力検出手段の検出圧力に応
じた速度指令、および前記水位検出手段の検出水位に応
じた起動指令、または起動停止指令を出力する一方、前
記高置水槽内の水位をある低水位にほぼ保つべく、増減
速制御を行う制御手段とを備えることを特徴とする水道
用給液装置。 - 【請求項5】 請求項3,4のいずれかにおいて、前記
圧力検出手段は、前記ポンプから吐き出される給水圧力
を検出する位置に設置されていることを特徴とする水道
用給液装置。 - 【請求項6】 請求項1乃至請求項5のいずれかにおい
て、前記制御手段は、前記インバータとは別体に設けら
れていることを特徴とする水道用給液装置。 - 【請求項7】 請求項1乃至請求項6のいずれかにおい
て、前記制御手段は、前記ポンプを始動するときは前記
インバータをソフトスタートさせ、前記ポンプを停止さ
せるときは前記インバータをソフトストップさせること
を特徴とする水道用給液装置。 - 【請求項8】 請求項1乃至請求項7のいずれかにおい
て、前記制御手段では、前記高置水槽内の水位をある低
水位にほぼ保つべく、増減速制御処理が定期的に起動さ
れることを特徴とする水道用給液装置。 - 【請求項9】 請求項1乃至請求項8のいずれかにおい
て、前記高置水槽に送水する時に計画最大水量を越えな
いように前記ポンプの上限速度を規定する手段を備える
ことを特徴とする水道用給液装置。 - 【請求項10】 水道本管に直結された配管を通して水
を吸い込み需要側に吐き出すポンプと、該ポンプを駆動
する電動機と、該電動機を速度制御するインバータと、
前記ポンプを始動するときはソフトスタートの指令を前
記インバータに出力し前記ポンプを停止させるときはソ
フトストップの指令を前記インバータに出力する制御手
段とを備えることを特徴とする水道用給液装置。 - 【請求項11】 上部が大気に開放された高置水槽に給
水する水道用給液装置において、水道本管に逆流防止弁
を介して接続される直結給水用の配管と、前記高置水槽
に送水する送水管と、前記配管に接続され該配管を通し
て前記水道本管の水を吸い込み前記送水管側に吐き出す
ポンプと、前記高置水槽内の水位を検出する水位検出手
段と、前記ポンプを駆動する電動機と、該電動機を速度
制御するインバータと、該インバータに前記水位検出手
段の検出水位に応じた起動指令、または起動停止指令を
出力する一方、前記高置水槽内の水位を定期的にある低
水位まで下げる制御手段とを備えることを特徴とする水
道用給液装置。
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KR100924234B1 (ko) | 2009-01-19 | 2009-11-02 | 주식회사 두크 | 인버터 부스터 펌프 시스템 및 이를 이용한 흡입부 저수위 검출 방법 |
CN104061146A (zh) * | 2014-07-04 | 2014-09-24 | 湖南主导科技发展有限公司 | 双电动水泵并网智能控制器及双泵高楼供水系统 |
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