JP2001107402A - 給水装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷却配管に設けた開閉弁がたとえ故障して
も、これにより給水装置の損傷事故を未然に防止するこ
とができる機能を備えた給水装置を提供する。 【解決手段】 水を加圧して送水するポンプ１１，１２
と、該ポンプのケーシングの吸込側及び吐出側に接続さ
れた配管と、該配管に接続されポンプにより加圧された
水を蓄圧するタンク１９と、ポンプを駆動するモータ１
１ａ，１２ａと、該モータに電力を供給する駆動電源回
路４１と、ポンプの運転を制御する電気制御回路３９と
を、一体的にキャビネット１０内に収容してなる給水装
置において、内部に通水して給水装置内の発熱体を冷却
する冷却ジャケット４１と該冷却ジャケットへの通水を
制御する開閉弁４５と、冷却対象物の温度を検出する温
度センサ４６とを配置し、開閉弁４５の動作と冷却対象
物の温度の変化から、開閉弁の動作の異常を検知する手
段を具備した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、給水装置に係り、
特にポンプを使用して、集合住宅、ビル等に水道水等の
給水を行う給水装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の給水装置は、水を圧送するポン
プ装置、そのポンプ装置を駆動するモータ、ポンプに接
続された逆止弁等の付属配管、各種制御用のセンサ、及
びポンプの運転を制御する制御盤等が一体としてキャビ
ネット内に収納されている。このような給水装置は、集
合住宅または、ビル等の地下または、地上のユーティリ
ティコーナに配置される場合が多く、このような場所は
一般に充分な面積の確保が難しく、給水装置として充分
な給水能力と信頼性を有すると共に、その寸法の小型コ
ンパクト化が要請されている。

【０００３】このような給水装置内において、発熱源で
あるモータやその駆動電源回路を狭小なキャビネット内
に収納するため、キャビネット内の温度上昇という問題
が生じる。このキャビネット内の温度上昇を抑制するた
めに、一般的にはファンを配置して空冷することが考え
られるが、ファンという別部材が必要であり、又その設
置面積の問題もある。そこで給水装置でポンプにより圧
送する水の一部を利用して発熱源を水により冷却するこ
とが一般に行われている。係る方法によれば、ファン等
の別部材も必要でなく、効率的に発熱体の冷却を行うこ
とができる。

【０００４】キャビネット内の発熱体の冷却は、ポンプ
の吐出側から冷却用の配管を分岐して内部に通水が可能
な冷却ジャケットに接続する。そして、冷却ジャケット
内の通水管路の出口側を同様に冷却配管によりポンプの
吸込側に接続する。そして、冷却ジャケットには発熱源
であるモータ、及び又は、モータに可変周波数・電圧を
供給する駆動電源回路等の発熱源を固定する。これによ
り、発熱源であるモータ又は駆動電源回路で生じる熱
は、冷却ジャケットの冷却板を介して内部に通水する水
に吸収され、発熱体が冷却される。

【０００５】しかしながら、冷却水を常時通水しておく
と、冷却ジャケットの温度が下がりすぎ、外気温と冷却
水水温との関係で冷却ジャケットに結露が発生する場合
がある。このような結露した水が滴下するか、または流
出すると、冷却ジャケットで冷却しているモータ又は駆
動電源回路等の電気回路に付着し、その絶縁の低下や短
絡事故等を起こす可能性がある。このため、冷却ジャケ
ットの過冷却を防止するために冷却配管の途中に電磁弁
を配置し、一方で冷却ジャケットの温度をサーミスタ等
の温度センサにより検知し、冷却ジャケットが結露しな
い程度に、ある程度の低温になったら冷却ジャケットへ
の通水を遮断し、また冷却ジャケットの温度がある程度
上昇したら通水を開始して発熱体を冷却するようにして
いる。即ち、このような従来の制御方法によれば、冷却
ジャケット、ひいては発熱源を一定の温度範囲内となる
ように通水を電磁弁の開閉により制御している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記電
磁弁が故障してその開動作ができなくなると、冷却ジャ
ケットの温度が上昇しキャビネット内の給水装置の温度
が上昇するという問題がある。また、閉動作ができなく
なると、冷却ジャケットが過冷却となり、結露の発生等
の問題が生じる。いずれの場合にも、給水装置全体の損
傷事故になりかねないという問題がある。

【０００７】本発明は、上述した事情に鑑みてなされた
もので、冷却配管に設けた開閉弁がたとえ故障しても、
これにより給水装置の損傷事故を未然に防止することが
できる機能を備えた給水装置を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の給水装置は、水
を加圧して送水するポンプと、該ポンプのケーシングの
吸込側及び吐出側に接続された配管と、該配管に接続さ
れ前記ポンプにより加圧された水を蓄圧するタンクと、
前記ポンプを駆動するモータと、該モータに電力を供給
する駆動電源回路と、前記ポンプの運転を制御する電気
制御回路とを、一体的にキャビネット内に収容してなる
給水装置において、内部に通水して前記給水装置内の発
熱体を冷却する冷却ジャケットと、該冷却ジャケットへ
の通水を制御する開閉弁と、該冷却ジャケットの温度を
検知する温度センサとを配置し、前記開閉弁の動作と前
記冷却ジャケットの温度の変化から、前記開閉弁の動作
の異常を検知する手段を具備したことを特徴とする。こ
れにより、開閉弁の動作の異常が検知された場合に、補
修等を施すことにより、給水装置の損傷事故を未然に防
止することができる。

【０００９】又、前記開閉弁の動作の異常は、前記開閉
弁が開動作しても前記冷却ジャケットの温度の上昇傾向
が変わらないか、又は前記開閉弁が閉動作しても前記冷
却ジャケットの温度の下降傾向が変わらないかの状態の
検知により判定することを特徴とする。これにより、開
閉弁の異常を確実に検知することができる。

【００１０】又、前記開閉弁の動作の異常の検知によ
り、更に警報を出力する手段とを備えることが好まし
い。これにより、開閉弁の異常の早期発見が可能とな
り、迅速な対応等を施すことが可能となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１乃至図４を参照しながら説明する。尚、各図中
同一符号は同一又は相当部分を示す。

【００１２】図１は、本発明の給水装置の構成例を示
す。キャビネット１０内には２台のポンプ１１，１２の
それぞれの吸込側フランジが吸込集合管１５に接続され
て固定されている。吸込集合管１５は、減圧式逆流防止
弁１６を介して給水装置の吸込口１３に配管が接続され
ている。ポンプ１１，１２は、その回転軸を鉛直方向と
して配置されていて、ポンプ１１，１２のケーシングの
上部には、それぞれを駆動するモータ１１ａ，１２ａが
固定されている。そして、ポンプ１１，１２の吐出口は
それぞれ対向するように配置され、その間に直線状に吐
出集合管１７が接続されている。そして、吐出集合管１
７の略中央部に分岐管を介して上側に圧力タンク１９が
固定されている。吐出集合管１７からＴ字状に下方に吐
出ヘッダ１８が配置され、その吐出ヘッダが給水装置の
送水口（吐出口）１４に接続されている。

【００１３】ポンプ１１，１２を駆動するモータ１１
ａ，１２ａは、例えばＤＣブラシレスモータであり、イ
ンバータ装置と同様な６アーム型の電力スイッチング素
子からなる出力回路を備えた駆動電源回路４０により駆
動される。即ち、駆動電源回路４０は商用交流電源を整
流して直流とする整流平滑回路と、直流から電力スイッ
チング素子のオン・オフにより所定幅のパルス状出力を
モータに供給する出力回路とから構成されている。

【００１４】図１（ｂ）に示すように、水冷ジャケット
４１の一面にはモータ１１ａ（１２ａ）が固着され、他
の一面に駆動電源回路４０が固着されている。水冷ジャ
ケット４１は内部に通水できる構造であり、これに冷水
を通水することで、モータ１１ａ（１２ａ）及び駆動電
源回路４０の発熱を吸収して、キャビネット内の温度上
昇を防止する。尚、ポンプの運転に伴なう発熱はポンプ
自体の取扱液により冷却される。

【００１５】図１（ａ）に示すように、ポンプ１１，１
２の吐出集合管１７から、冷却配管４７によりポンプの
加圧水が水冷ジャケット４１内に取込まれ、モータ１１
ａ（１２ａ）及び駆動電源回路４０を冷却した後に、冷
却配管４８によりポンプ吸込側の吸込集合管１５に戻さ
れる。冷却配管４８には電磁弁４５を備え、制御装置３
９よりの信号により、弁４５が開閉する。一方で水冷ジ
ャケット４１には温度センサ４６を備え、この信号は制
御装置３９に伝達される。制御装置３９は、温度センサ
４６の信号により水冷ジャケット４１が所定温度以上に
なると弁４５を開き、内部に通水して冷却を開始する。
又、水冷ジャケット４１が所定温度以下になると弁４５
を閉じて、内部の通水を遮断して過冷却を防止する。

【００１６】冷却配管の電磁弁の故障によるトラブルを
検知するために、制御盤にはその電磁弁への開閉指令に
対して、冷却ジャケットの温度変化が有るか否か検知す
ることにより電磁弁の動作異常の有無を判定する手段を
備えている。即ち、電磁弁の開指令に対して冷却ジャケ
ットの温度が低下するのが正常であるが、冷却ジャケッ
トの温度が下がらない場合には異常と判定する。同様
に、電磁弁の閉指令に対して冷却ジャケットの温度が上
昇するのが正常であるが、冷却ジャケットの温度が上が
らない場合には異常と判定する。尚、電磁弁の開温度は
一例として５０℃程度であり、電磁弁の閉温度は４０℃
程度に設定しているが、この温度は外気の条件と機器の
使用条件と耐熱性とを考慮して適正値を設定すればよ
い。

【００１７】通常の場合には、高温の開温度で電磁弁を
開くと、冷却ジャケット内に通水することにより冷却ジ
ャケットの温度は下降傾向にはいる。又、下降しないま
でも上昇速度に変化が生じる。又、設定した閉温度で電
磁弁を閉じると、冷却ジャケットの低下傾向にあった温
度が上昇傾向に転じる。電磁弁に異常があり、高温の開
温度に到達して電磁弁に開動作信号を出しているにも係
わらず、電磁弁が開動作を行わなかった場合には冷却ジ
ャケットの温度の低下傾向に変化が現れない。又、低温
側で電磁弁に閉動作信号を出しているにも係わらず電磁
弁が閉動作を行わない場合には同様に冷却ジャケットの
温度の上昇傾向に変化が現れない。これらの現象により
電磁弁の異常を検知することができる。

【００１８】電磁弁の異常が検知されると、例えば複数
のポンプを備えた給水装置においては、運転中のポンプ
を停止して、予備機の運転に切替える。そして制御盤面
に冷却用の電磁弁の異常を表示すると共に、外部接点出
力として例えば離れた場所にある管理人室等に警報を出
力する。管理人室等においては警報の発令と共にブザー
を鳴らす等の処置を取っても良い。これにより、この警
報を受けた管理人等が現地に行き、電磁弁等の異常の原
因を究明し、速やかに正常運転に復帰するように対応措
置をとる。

【００１９】図２は、上述した電磁弁の異常判断の説明
に付する図である。横軸は時間ｔであり、縦軸は冷却ジ
ャケットに取付られた温度センサの検知温度である。こ
こで開温度Ｔｏは例えば４５（４８）℃であり、閉温度
Ｔｃは例えば３７（４０）℃である。電磁弁を時刻Ｔ１
で開動作させた後に、５０ｍｓｅｃ毎に温度データを取
り込み、１秒毎に平均化しＴＨ１とする。そして、次の
１秒間で取り込まれた温度データの平均値をＴＨ２とす
る。そしてこれらを比較し、例えば３０秒程度のチェッ
ク時間の間（時刻Ｔ２に到達する間）、いつも ＴＨ１＜ＴＨ２ であると、即ち温度上昇の傾向が続いていると認めら
れ、異常と判断する。１回でも温度の下降傾向が検知さ
れれば正常とする。電磁弁を閉動作させた場合も同様で
あり、例えば１０秒のチェック時間の間、５０ｍｓｅｃ
毎に取り込んだ温度データを１秒毎に平均しＴＨ１を算
出する。そして同様に取り込んだ次の１秒間の平均温度
データＴＨ２と比較し、チェック時間の間、いつも ＴＨ１＞ＴＨ２ であると、即ち温度下降の傾向が続いていると認めら
れ、異常と判断する。ここで１回でも温度の上昇傾向が
検知されれば正常と判断する。このように冷却水を通水
する電磁弁の開閉動作から所定の時間の間に温度の変化
の状況を捉えることで、より正確できめの細かな異常有
無の判断が可能となる。

【００２０】図３は、本発明の実施の形態の給水装置の
全体構成を示す正面図であり、図４（ａ）はその左側面
図、（ｂ）はその右側面図である。図示するようにキャ
ビネット１０の略中央部には水平にサポート板２３が配
置されている。サポート板２３はその両端でゴム等の防
振材２６を介してキャビネット側板に取り付けられた支
持部２５により支持されている。サポート板２３は、ポ
ンプの吸込口フランジの部分でポンプ及びその配管類に
接続固定されている。そして、サポート板２３の上部に
はポンプ１１，１２、吐出集合管１７、圧力タンク１
９、制御盤３９、ポンプに可変周波数・電圧を供給する
駆動電源回路４０等が配置されている。

【００２１】サポート板２３の上部には、２台のポンプ
１１，１２が左右に配置され、その対面する吐出口間に
直線状の吐出集合管１７が接続され、その略中央部から
Ｔ字状に下方に向けて吐出ヘッダ１８が接続され、バイ
パス機能付き弁４５を介して送水口１４にて図示しない
外部の送水管に接続する。この吐出弁４５にはハンドル
４５ａを備え、送水口１４を開閉できるようになってい
る。吐出集合管１７の略中央部には、上方に向けて分岐
管を備え、電磁弁３８を介して圧力タンク１９に接続し
ている。

【００２２】ポンプの吸込側には、その吸込口に連通し
た吸込集合管１５を備え、給水装置の吸込口１３に配管
が接続されている。吸込集合管１５は、前方に配置した
バイパス機能付き弁４５との間に配置した図示しない逆
止弁で接続されており、結果的に吐出側の配管１８とは
該逆止弁を介して接続され、流入側圧力が所要圧力以上
である場合には、ポンプを介さずに直結して吐出側に送
水が行われる。符号１６は減圧式逆流防止器であり、送
水された水が吸込側に接続された水道本管又は受水槽に
逆流することを防止するためのものである。

【００２３】吐出ヘッダ１８にはポンプ吐出側の水圧を
検知する圧力センサ４３が備えられ、同様に吸込ヘッダ
にはポンプ吸込側の圧力を検知する圧力センサ４４が備
えられている。これらのセンサ４３，４４の信号は制御
盤３９に伝達され、ポンプの起動停止又は吐出圧力一定
制御運転等に用いられる。ポンプ１１，１２はＤＣブラ
シレスモータ１１ａ，１２ａにより駆動され、このモー
タには駆動電源回路４０から可変周波数・電圧が供給さ
れ、ポンプが制御盤３９の指令により可変速運転制御さ
れる。駆動電源回路４０及びモータ１１ａ，１２ａは水
冷ジャケット４１に密着して固定され、これにより良好
な放熱特性が得られる。本例では、モータケーシングの
形状を直方体としており水冷ジャケットによる放熱面積
を多くしている。モータケーシングが円柱管の場合は、
それに見合った水冷ジャケットの形状を考える。

【００２４】モータ１１ａ，１２ａ及びこれを駆動する
駆動電源回路４０は、図示するようにキャビネット１０
内の上部に配置されている。制御盤３９も、同様にキャ
ビネット内の最上部に配置され、その制御盤３９の下に
各種の配管類が配置されている。従って、これら各種の
ポンプケーシング及び配管類に冷水が流れた時に表面に
生じる結露も、水滴となって落下したとしても、その上
部に位置するモータ、駆動電源回路装置、制御盤等の電
気関係部品に漏電等の影響を及ぼすことがない。

【００２５】給水装置は、全体としてキャビネット１０
に収納され、架台３７に載せられて固定され、架台３７
の接地面から給水装置の下面迄の所要の高さが確保され
る。又、給水装置のキャビネット１０の内部に上述した
ように制御盤３９を備え、ポンプ１１，１２の運転を制
御する。上述したように水冷ジャケットの温度を検知し
て上限の所定値以上の場合は電磁弁を開き冷却する。
又、下限の所定値以下の場合は電磁弁を閉じて過冷却を
防止する。

【００２６】制御盤３９には、上述した電磁弁の動作と
前記冷却ジャケットの温度の変化から、前記電磁弁の動
作の異常を検知する制御機能を備えている。そして、こ
の機能は、電磁弁の動作の異常は、前記電磁弁が開動作
しても前記冷却ジャケットの温度の上昇傾向が変わらな
いか、又は前記電磁弁が閉動作しても前記冷却ジャケッ
トの温度の下降傾向が変わらないかの状態の検知により
判定するようにしている。更に制御盤３９には、電磁弁
の動作の異常の検知により、更に警報を出力する機能を
備えている。具体的には、給水装置に付属したブザー又
はランプの点灯、或いは管理人室等への警報出力機能を
備えている。

【００２７】又、制御盤３９は、需要者側で水の使用量
が極端に少なくなると、ポンプの空運転防止のため、タ
イマで所定時間の圧力タンク１９への蓄圧運転を行い、
その後ポンプを停止する。その間、ポンプ１１，１２の
吐出口から吐出された水は、吐出集合管１７の中央部か
らボール型仕切弁３８を通して圧力タンク１９内に流入
して蓄えられる。

【００２８】ポンプを駆動するモータ１１ａ，１２ａの
近傍に、駆動電源回路４０を配置し、可変周波数・電圧
をポンプ１１，１２のモータ部に供給することで、ポン
プの吐出圧力を一定とするような可変速運転が行なわれ
る。又、必要に応じて需要者側までの管路の配管抵抗を
考慮し、需要者側での水圧が一定となるようにポンプの
吐出圧力の調整を行う推定末端圧力一定制御方式を採用
するようにしても良い。

【００２９】尚、上記の実施の形態例においては、１個
の冷却ジャケットにおいて、モータとその駆動回路とを
一緒に冷却する例について示したが、これらをバラバラ
に冷却する場合についても、本発明の趣旨を同様に適用
できることは勿論である。

【００３０】

【発明の効果】上述したように本発明によれば、冷却ジ
ャケットに通水する開閉弁の異常を早期に検知でき、こ
れにより給水装置の損傷を最小限にとどめることができ
る。従って、給水装置の信頼性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の給水装置の構成例を模式的に示した図
であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は水冷ジャケット近傍
の側面図である。

【図２】電磁弁の開閉動作と冷却ジャケットの温度の変
化の関係を示す図である。

【図３】本発明の実施の形態の給水装置の正面図であ
る。

【図４】図３の（ａ）左側面図であり、（ｂ）右側面図
である。

【符号の説明】

１０ キャビネット １１，１２ ポンプ １１ａ，１２ａ モータ １３ 吸込口 １４ 送水口 １５ 吸込ヘッダ（集合管） １６ 減圧式逆流防止器 １７ 吐出集合管 １８ 吐出ヘッダ １９ 圧力タンク ２５ 支持部材 ２６ 防振材 ３７ 架台 ３９ 制御盤 ４０ 駆動電源回路 ４１ 水冷ジャケット ４３ 吐出圧力センサ ４４ 吸込圧力センサ ４５ 電磁弁 ４６ 温度センサ ４７，４８ 冷却配管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浜田 博和 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 手嶋 友治 神奈川県藤沢市本藤沢４丁目１番１号 株 式会社荏原電産内 Ｆターム(参考） 3H045 AA05 AA09 AA16 AA23 BA41 BA43 CA03 CA12 CA24 CA25 CA30 DA07 DA15 EA13 EA16 EA50

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水を加圧して送水するポンプと、該ポン
   プのケーシングの吸込側及び吐出側に接続された配管
   と、該配管に接続され前記ポンプにより加圧された水を
   蓄圧するタンクと、前記ポンプを駆動するモータと、該
   モータに電力を供給する駆動電源回路と、前記ポンプの
   運転を制御する電気制御回路とを、一体的にキャビネッ
   ト内に収容してなる給水装置において、 内部に通水して前記給水装置内の発熱体を冷却する冷却
   ジャケットと、該冷却ジャケットへの通水を制御する開
   閉弁と、該冷却ジャケットの温度を検知する温度センサ
   とを配置し、前記開閉弁の動作と前記冷却ジャケットの
   温度の変化から、前記開閉弁の動作の異常を検知する手
   段を具備したことを特徴とする給水装置。
2. 【請求項２】 前記開閉弁の動作の異常は、前記開閉弁
   が開動作しても前記冷却ジャケットの温度の上昇傾向が
   変わらないか、又は前記開閉弁が閉動作しても前記冷却
   ジャケットの温度の下降傾向が変わらないかの状態の検
   知により判定することを特徴とする請求項１に記載の給
   水装置。
3. 【請求項３】 前記開閉弁の動作の異常の検知により、
   更に警報を出力する手段を備えたことを特徴とする請求
   項１に記載の給水装置。