JP2002332972A - 定圧給水制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、モータの駆動時間を均一化して全
体の寿命を伸ばすことができる定圧給水制御装置を提供
することにある。 【解決手段】 ＰＷＭインバータ７７により駆動されて
いるモータの駆動時間が所定時間だけ連続した場合に
は、停止状態にあるモータをＰＷＭインバータ７７から
駆動するようにリレーを制御するとともに、ＰＷＭイン
バータ７７により駆動されているモータを停止するよう
に制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一定時間で複数の
ポンプのモータを切替ながら一定圧力で水を供給するこ
とができる定圧給水制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、給水ポンプから吐出される水流に
圧力変化が起きたときにモータを切替る定圧給水制御装
置としては、以下のようなものが知られている。 （１）第１の従来の定圧給水制御装置では、インバータ
により駆動されるモータを固定にし、他のモータを商用
電源で駆動し、商用電源により駆動されるモータのみを
増減する「インバータモータ固定方式」と、インバータ
により駆動されるモータおよび、商用電源により駆動さ
れるモータをそれぞれ任意に切替る「インバータモータ
循環方式」が知られている。

【０００３】どちらの方式も、モータ全体の寿命を考慮
し、圧力変化時のモータの増加時には、これまで最も駆
動時間が少なく現在停止状態にあるモータを選択して駆
動させ、一方、モータの減少時には、これまで最も駆動
時間の長いモータを切り離すという方法がとられてい
た。 （２）第２の従来の定圧給水制御装置では、予め決めら
れた台数のモータを全て結線しておき、全モータを使用
して圧力一定制御を行うという方法がとられていた。 （３）第３の従来の定圧給水制御装置では、圧力指令は
通常ボリウム等のアナログ指令で設定されていた。ま
た、モータの切替判定時間は固定されていた。

【０００４】（４）第４の従来の定圧給水制御装置で
は、インバータは周波数と電圧を可変してモータを駆動
するため、モータを駆動するための指令値は周波数を用
いていた。 （５）第５の従来の定圧給水制御装置では、給水システ
ムを制御するためのインバータは、外部制御盤からの運
転信号により制御されており、この運転信号には１度押
したら元に戻るワンショットのスイッチが多く用いられ
てる。このスイッチからのワンショット信号がＯＮから
ＯＦＦに変化したとしても、インバータは、ＯＮのエッ
ジを検出し、運転状態を継続するホールド機能を有して
いる。

【０００５】（６）第６の従来の定圧給水制御装置で
は、圧力要求が非常に少ない状態では、インバータによ
り駆動されるモータのみが低周波数での運転を行うのが
一般的であるが、圧力を零にできないため、インバータ
により駆動されるモータは、最低周波数で運転するのが
一般的である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の定圧給水制御装置にあっては、以下のような問
題があった。 （１）第１の従来の定圧給水制御装置では、圧力変化の
少ない状態では、商用電源により駆動されるモータやイ
ンバータにより駆動されるモータの増減が不要な状態が
あり、この状態が長く継続する場合は、駆動状態にある
モータと停止状態にあるモータのそれぞれの運転時間
は、極端な寿命差が生じるといった問題があった。ま
た、同じ運転時間でも、商用電源による駆動に比べ、イ
ンバータからの高圧サージ等に影響されることが多い駆
動モータの方が劣化し易いといった問題があった。 （２）第２の従来の定圧給水制御装置では、モータ故障
時等にメンテナンスを行う場合、システム全体を一旦停
止してモータへの電源供給を遮断してから修理を行うこ
とになるので、メンテナンスの間、定圧給水ができなく
なるといった問題があった。

【０００７】（３）第３の従来の定圧給水制御装置で
は、モータの切替判定時間が圧力指令に連動しないた
め、圧力状態に応じて容易に給水システムの切替時間を
変更することができなかった。 （４）第４の従来の定圧給水制御装置では、モータの周
波数と負荷側の圧力の単位（量）が異なり、圧力設定時
には圧力を周波数に換算する必要がある。実圧力の表示
に関しても、同様に、周波数表示から圧力表示に読み替
える必要があり、敏速な操作の妨げになるといった問題
があった。

【０００８】（５）第５の従来の定圧給水制御装置で
は、定圧給水制御時にインバータモータが循環し、ある
モータから他のモータに駆動が移る際、停止状態にある
モータにインバータから直入れ起動を行うと、インバー
タが過電流トリップしてしまう。そこで、この現象を回
避するため、切替時にインバータを一旦フリーランさせ
て停止（ゲートＯＦＦ）状態とし、モータ切替後に再度
インバータの運転を開始するようにした。しかしなが
ら、インバータは一度停止状態になるため、スイッチか
らのワンショット信号の入力時は、上述したホールド機
能が解除され、運転信号が無くなったものとなり、イン
バータの再起動ができない状態になるといった問題があ
った。 （６）第６の従来の定圧給水制御装置では、インバータ
により駆動されるモータが最低周波数で運転される状態
ではインバータやモータの能力に余力があるため、無駄
な電力を消費していることになるといった問題があっ
た。

【０００９】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
その目的としては、モータの駆動時間を均一化して全体
の寿命を伸ばすことができ、システムの故障時やメンテ
ナンス時に制御を継続することができ、圧力が頻繁に変
化する昼と、圧力が安定する夜で容易にシステムの動作
を変更することができ、圧力の直接量の設定と表示機能
を搭載し、圧力の設定と調整を容易にすることができ、
一度運転スイッチをオン操作しただけでインバータによ
り駆動されるモータの増減時にも、モータを切り替えた
後にインバータを再起動して、給水システムの運転を継
続することができ、補助ポンプにより給水システムの運
転を継続することができ、省エネルギー効果を得ること
ができ、深夜等の負荷が小さい状況から負荷が大きくな
った状況でも、給水ポンプにより給水システムの運転を
継続することができる定圧給水制御装置を提供すること
にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
上記課題を解決するため、給水ポンプを駆動するための
複数のモータと、給水ポンプから吐出される水流の圧力
を検出する圧力検出手段と、交流電力を出力するインバ
ータと、前記モータ毎に供給する電力を商用電源または
インバータの出力に切替る切替手段と、前記圧力検出手
段からの圧力検出値と予め設定された圧力指令値により
吐出水流の圧力が一定になるようにインバータを制御し
てモータを駆動するとともに、圧力が所定範囲から外れ
る場合に商用電源から駆動するモータを増減するように
切替手段を制御する制御手段とを備えた定圧給水制御装
置において、インバータにより駆動されているモータの
駆動時間が所定時間だけ連続したかどうかを判断する駆
動時間判断手段を備え、前記制御手段は、前記駆動時間
判断手段によりインバータにより駆動されているモータ
の駆動時間が所定時間だけ連続した場合には、停止状態
にあるモータをインバータから駆動するように前記切替
手段を制御するとともに、インバータにより駆動されて
いるモータを停止するように制御することを要旨とす
る。

【００１１】請求項２記載の発明は、上記課題を解決す
るため、前記モータ毎に装置への切り離しまたは投入を
選択するためのスイッチを備え、前記制御手段は、前記
スイッチによる選択に応じてモータ毎に装置への切り離
しまたは投入を行うように前記切替手段を制御すること
を要旨とする。

【００１２】請求項３記載の発明は、上記課題を解決す
るため、入力された複数の圧力指令値を記憶する圧力指
令値記憶手段と、圧力指令値記憶手段に記憶されている
複数の圧力指令値のうちの所望の１つを指定するための
操作指示を入力する圧力指令値指示手段とを備え、前記
制御手段は、前記圧力指令値記憶手段からの圧力指令値
に応じて、吐出水流の圧力が一定になるようにインバー
タを制御してモータを駆動するとともに、圧力が所定範
囲から外れる場合に商用電源から駆動するモータを増減
するように切替手段を制御することを要旨とする。

【００１３】請求項４記載の発明は、上記課題を解決す
るため、前記制御手段は、前記インバータの周波数が上
限値に制限されている場合には、前記商用電源から供給
するモータを増設するように前記切替手段を制御し、前
記インバータの周波数が下限値に制限されている場合に
は、前記商用電源から供給するモータを減設するように
前記切替手段を制御することを要旨とする。

【００１４】請求項５記載の発明は、上記課題を解決す
るため、入力された複数の切替時間を記憶する切替時間
記憶手段と、切替時間記憶手段に記憶されている複数の
切替時間のうちの所望の１つを前記圧力検出手段からの
検出値に応じて選択する切替時間選択手段とを備え、前
記制御手段は、切替時間選択手段により選択された切替
時間に従って、前記切替手段を制御することを要旨とす
る。

【００１５】請求項６記載の発明は、上記課題を解決す
るため、入力された圧力指令値を記憶する圧力指令値記
憶手段と、前記圧力検出手段により検出された給水ポン
プから吐出される水流の圧力検出値、または、前記圧力
指令値記憶手段に記憶された圧力指令値を表示する圧力
表示手段と、を備えたことを要旨とする。

【００１６】請求項７記載の発明は、上記課題を解決す
るため、操作に応じて運転の開始を示すワンショットの
運転信号を出力する運転スイッチと、前記運転スイッチ
から運転信号が入力された場合に、運転を継続すること
とを表す運転継続信号を出力する運転継続判定手段とを
備え、前記制御手段は、前記運転継続判定手段から運転
継続信号が入力されている間に、前記駆動時間判断手段
によりインバータにより駆動されているモータの駆動時
間が所定時間だけ連続した場合には、前記インバータに
より駆動されているモータを停止し、当該モータとは別
のモータをインバータから駆動するように前記切替手段
を制御することを要旨とする。

【００１７】請求項８記載の発明は、上記課題を解決す
るため、前記給水ポンプとは別に給水を補助する補助ポ
ンプを駆動するためのモータと、前記補助ポンプを駆動
するためのモータに商用電源を供給するように切替る第
２の切替手段とを備え、前記制御手段は、前記インバー
タにより駆動されるモータのみが運転状態にある場合
に、前記インバータの出力周波数が所定の下限周波数ま
で低下して所定時間を経過したときには、前記インバー
タにより駆動されているモータを停止し、前記補助ポン
プを駆動するためのモータに商用電源を供給するように
前記第２の切替手段を制御することを要旨とする。

【００１８】請求項９記載の発明は、上記課題を解決す
るため、前記制御手段は、前記圧力検出手段からの検出
値と圧力指令値との関係が所定の条件を満たす場合に
は、前記インバータにより駆動されているモータの運転
を開始し、前記補助ポンプを駆動するためのモータへの
商用電源の供給を停止するように前記第２の切替手段を
制御することを要旨とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は、本発明の一実施の形態に
係る定圧給水制御装置が適用可能な給水システムの構成
を示す図である。

【００２０】図１に示すように、定圧給水制御装置１１
には、オペレータによる操作を入力するとともに制御状
態を表示する操作表示パネル１３と、給水パイプ１５上
に設けられたポンプ１〜３を駆動するためのモータＭ１
〜Ｍ３に供給する電力を商用電源１７またはＩＮＶ出力
１９に切替る切替部２１と、給水パイプ１５上に設けら
れ給水ポンプから吐出される水流の圧力を検出する圧力
センサ２３が接続されている。

【００２１】インバータモータ固定方式の場合には、イ
ンバータにより駆動されるモータはＭ１固定で、Ｍ２〜
Ｍ３が商用電源１７により駆動されるモータとなる。ま
た、ＭＳは補助ポンプを示す。圧力増加時は、Ｍ２〜Ｍ
３が徐々に駆動していき、圧力減少時には、逆に図３に
示すＯＦＦの順番に従って商用電源により駆動されるモ
ータが減少していく。深夜時等の最も圧力が少ない状況
の場合には、インバータにより駆動されるモータも停止
し、補助ポンプＭＳが駆動する。

【００２２】一方、インバータモータ循環方式の場合に
は、インバータにより駆動されるモータは、Ｍ１〜Ｍ３
を循環し、それ以外のモータが商用電源により駆動され
るモータとなる。圧力増加時は、インバータ駆動モータ
は、現在停止している番号の大きなモータに駆動が切り
替わり、インバータで駆動していたモータは商用に切り
替わる動作で増加していく。また、圧力減少時は商用電
源により駆動されるモータの中で最も駆動時間の多いも
のから順次切り離して各モータの運転時間を均一にす
る。深夜時等の最も圧力が少ない場合には、インバータ
モータ固定方式と同様に、インバータモータも停止し、
補助ポンプＭＳが駆動する。

【００２３】次に、図２を参照して、操作表示パネル１
３のキー内容や表示内容について説明する。図２に示す
ように、操作表示パネル１３には、「０」〜「９」の数
字を表すテンキーや、「．」小数点キーや、「ＥＮＴＥ
Ｒ」キー、運転指令を表す「ＤＲＩＶＥ」キーや、停止
指令を表す「ＳＴＯＰ」キーや、プログラムを表す「Ｐ
ＲＯＧ」キーや、クリアを表す「ＣＬＥＡＲ」キーや、
ページ捲りの方向を表す「△」キーや「▽」キー等のオ
ペレータによる操作を入力するキーが設けられている。
また、操作表示パネル１３には、５桁の７セグメントＬ
ＥＤが設けられており、この７セグメントＬＥＤにより
表示されている数値が、制御中を表す「Ｃｔｒｌ」か、
圧力値の単位を表す「ＭＰａ」か、電圧を表す「Ｖ」
か、負荷率を表す「％」か、回転数を表す「ｒｐｍ」
か、電流を表す「Ａ」か、周波数を表す「Ｈｚ」かをＬ
ＥＤを点灯して表示する。

【００２４】次に、図１を参照して、操作表示パネル１
３の機能ブロックについて説明する。操作表示パネル１
３には、図２を参照して説明したように、キーやＬＥＤ
などのハードウエアの他、操作表示パネル１３の全体を
制御するためのコントロール部（図示しない）が設けら
れており、この内部には、操作表示機能を提供するため
の制御プログラムや制御データを記憶するＲＯＭ、オペ
レータにより入力された設定データを記憶する電源バッ
クアップされたＲＡＭ、ＲＯＭから制御プログラムを読
み出して操作表示に関する機能処理を実行するＣＰＵが
設けられ、以下の機能ブロックを提供している。

【００２５】図２において、ドライブＳＷ３１は、上述
した「ＤＲＩＶＥ」キーによる運転指示を圧力指令切替
部６１に出力する。圧力指令部３３は、テンキーより入
力された例えば２種類の圧力指令値を圧力指令１，２と
して記憶するとともに、負荷状態検出部５５からの例え
ば２種類（重／軽）の圧力指令切替信号、または、テン
キーから入力された２種類（重／軽）のうちの一方を表
す圧力指令切替信号に応じて圧力指令１，２を圧力指令
切替部６１に出力する。

【００２６】圧力表示器３５は、圧力指令値や実際の圧
力値を上述した７セグメントＬＥＤに表示するととも
に、上述した圧力値の単位を表す「ＭＰａ」のＬＥＤを
点灯する。切替判定時間選択信号３７は、負荷状態検出
部５５からの例えば２種類（重／軽）の圧力指令切替信
号を切替判定決定部８５に出力する。

【００２７】モータ選択ＳＷ３９は、７つまでのモータ
番号に対して、ＯＮ状態のときにシステムに投入すべき
モータであることを示す信号を出力し、ＯＦＦ状態のと
きにシステムから切り離すべきモータであることを示す
信号をモータ選択判定部８７に出力する。

【００２８】定時切替時間設定部４１は、上述したテン
キーにより設定された定時切替時間を定時切替判定部８
１に出力する。運転ホールド指令部４３は、上述した
「ＤＲＩＶＥ」キーが１度押されたときにワンショット
の運転ホールド信号を運転ホールド判定部９３に出力
し、運転中に「ＳＴＯＰ」キーが１度押されたときにワ
ンショットの運転停止信号を運転ホールド判定部９３に
出力する。固定／循環モード設定部４５は、テンキーや
「ＥＮＴＥＲ」キーの組み合わせ操作により指定された
０〜１４の運転モードのうちの１つをＰＷＭインバータ
７７に出力する。

【００２９】次に、図１を参照して、定圧給水制御装置
１１の機能ブロックについて説明する。定圧給水制御装
置１１には、装置全体を制御するための制御プログラム
や制御データを記憶するＲＯＭ、制御データを記憶する
電源バックアップされたＲＡＭ、ＲＯＭから制御プログ
ラムを読み出して後述する機能処理を実行するＣＰＵが
設けられている。

【００３０】電流・電圧／圧力変換部５１は、圧力セン
サ２３により検出された給水パイプ１５内の電流値・電
圧値で表される水圧をＭＰａ単位で表される圧力値に変
換してフィルタ部５３に出力する。フィルタ部５３は、
電流・電圧／圧力変換部５１から出力された圧力値に対
して高域周波数のノイズ成分を除去して低域周波数成分
の圧力検出値を出力する。

【００３１】負荷状態検出部５５は、給水パイプ１５上
に設けられ給水ポンプから吐出される水流の圧力状態
が、予め設定しておいた基準値を超えているかどうかに
より、給水パイプ１５の下流での負荷状態が重負荷状態
か軽負荷状態かを検出する。

【００３２】圧力指令切替部６１は、ドライブＳＷ３１
から運転指示が入力されて運転を開始する場合に、圧力
指令部３３から入力された２種類の圧力指令１，２のう
ちの一方を、圧力指令切替信号（重／軽）に応じて選択
して圧力勾配作成部６３に出力する。なお、圧力制御中
に、圧力指令切替信号により圧力指令２が指定された場
合には指令圧力２が圧力勾配作成部６３に出力される。

【００３３】圧力勾配作成部６３は、圧力指令切替部６
１から入力された重負荷状態または軽負荷状態に対応す
る圧力指令値に応じて圧力値の加減速勾配を算出して圧
力リミッタ部６５に出力する。圧力リミッタ部６５は、
圧力勾配作成部６３から入力した圧力値の加減速勾配に
対して上限圧力値に関する制限を加えた圧力指令値を減
算器６７に出力する。

【００３４】減算器６７は、圧力リミッタ部６５から入
力された圧力指令値と、フィルタ部５３から入力された
圧力検出値に基づいて、圧力指令値から圧力検出値を減
算した圧力偏差をＰＩＤ演算部６９に出力する。ＰＩＤ
演算部６９は、減算器６７から入力された圧力偏差が小
さくなるようなＰＩＤ出力（＝出力周波数）を生成して
周波数リミッタ部７１に出力する。

【００３５】周波数リミッタ部７１は、ＰＩＤ演算部６
９から入力されたＰＩＤ出力（＝出力周波数）が下限周
波数または上限周波数に到達した場合に下限到達フラグ
または上限到達フラグをモータ増減判定部８２に出力す
るとともに、ＰＩＤ出力の変動範囲を下限周波数から上
限周波数の範囲に制限してゲートＯＮ／ＯＦＦ判定スイ
ッチ部７３とＰＷＭインバータ７７に出力する。

【００３６】ゲートＯＮ／ＯＦＦ判定スイッチ部７３
は、周波数リミッタ部７１により変動範囲を制限された
ＰＩＤ出力（＝出力周波数）に応じて、例えばＵ相，Ｖ
相，Ｗ相のそれぞれのゲートのＯＮ／ＯＦＦタイミング
を判定して各相毎にＰＷＭ制御信号を生成してＰＷＭイ
ンバータ７７に出力する。

【００３７】整流器７５は、商用電源を整流平滑して直
流電圧に変換してＰＷＭインバータ７７に出力する。Ｐ
ＷＭインバータ７７は、内部に複数のスイッチング素子
を有し、このスイッチング素子をゲートＯＮ／ＯＦＦ判
定スイッチ部７３から入力された例えばＵ相，Ｖ相，Ｗ
相のそれぞれのＰＷＭ制御信号に応じてＯＮ・ＯＦＦ制
御することで、整流器７５からの直流電圧を三相交流電
圧に変換するものであり、このスイッチング素子の駆動
制御により切替部２１を介して接続されているモータの
周波数と出力トルク等の制御を行い、その結果、水流の
圧力を調整することができる。

【００３８】切替積算タイマ７９は、ポンプに設けられ
たモータ毎に切替後の経過時間の積算値を計時してお
り、操作表示パネル１３の操作に応じてモータ毎の積算
時間を表示することができる。なお、切替積算タイマ７
９は、操作表示パネル１３からのリセット操作に応じて
強制的に積算時間をクリアすることができる。

【００３９】定時切替判定部８１は、定時切替時間設定
部４１から設定された場合、切替積算タイマ７９から各
モータの積算時間を読み出し、設定した定時切替時間が
経過したかどうかを判断する。モータ増減判定部８２
は、周波数リミッタ部７１から上限到達フラグまたは下
限到達フラグが出力されているかどうかを判定して駆動
モータを増加または減少するための制御信号を駆動リレ
ー選択部８３に出力する。

【００４０】駆動リレー選択部８３は、モータ増減判定
部８２からの制御信号、切替判定決定部８５からの制御
信号、定時切替判定部８１からの制御信号、モータ選択
判定部８７からの制御信号に基づいて、リレー駆動部９
１に設けられたリレーＲＹ１〜ＲＹ７をオンオフ制御す
る。また、駆動リレー選択部８３は、周波数リミッタ部
７１から出力された上限到達フラグまたは下限到達フラ
グに応じてモータ増加・減少動作信号を圧力勾配作成部
６３に出力する。

【００４１】切替判定決定部８５は、予め２種類の切替
判定時間を記憶しており、切替判定時間選択信号３７か
らの２種類（重／軽）の圧力指令切替信号に応じて、１
つの切替判定時間を決定して駆動リレー部８３に出力す
る。モータ選択判定部８７は、モータ選択ＳＷ３９から
モータ選択信号を読み込み、モータ選択信号のＯＮ／Ｏ
ＦＦ状態を駆動リレー選択部８３へ出力する。

【００４２】補助ポンプ駆動判定部８９は、ＰＷＭイン
バータ７７により駆動されるモータのみが運転中で、圧
力指令値が圧力検出値よりも小さい状態が続いてＰＩＤ
出力が減少し、周波数リミッタ部７１からの下限到達フ
ラグが予め設定しておいた時間継続し、圧力指令値と圧
力検出値の圧力偏差が予め設定された値以上の場合に
は、補助ポンプＭＳへの切替動作をことと判定し、補助
ポンプ駆動信号をリレー駆動部９１に出力する。

【００４３】リレー駆動部９１は、駆動リレー選択部８
３または補助ポンプ駆動判定部８９からの駆動信号に応
じて、ＰＷＭインバータ７７または商用電源１７と、ポ
ンプ１〜３，補助ポンプＭＳとの間に設けられた接点Ｍ
Ｃ１〜ＭＣ７に対応するリレーＲＹ１〜ＲＹ７をオンオ
フ制御する。運転ホールド判定部９３は、運転ホールド
指令部４３からワンショットの運転信号が入力された場
合には、運転ホールド信号を継続してＰＷＭインバータ
７７に出力する。なお、運転中に操作表示パネル１３に
示す「ＳＴＯＰ」キーが押された場合には、運転ホール
ド指令部４３からワンショットの運転停止指令が入力さ
れ、運転ホールド信号が解除される。

【００４４】次に、図３に示す運転モード一覧表を参照
して、定圧給水システムの運転モードの違いを説明す
る。なお、本実施の形態では、この運転モード一覧表に
示す機能を全て組み込んでおり、ポンプは運転モード一
覧表に示す台数を用いて説明することとする。定圧給水
制御では、インバータにより駆動されるモータを固定に
し、他のモータを商用電源により駆動し、商用電源によ
り駆動されるモータのみを増減する「インバータモータ
固定方式」と、インバータにより駆動されるモータおよ
び、商用電源により駆動されるモータはそれぞれ任意に
駆動モータを切替る「インバータモータ循環方式」があ
る。

【００４５】また、深夜等の圧力が非常に小さい場合
に、商用電源１７に用いる極小容量のモータを補助ポン
プＭＳとして用いる。また、モータの駆動時間を均一化
するために、圧力減少時に駆動モータを切り離す順番と
して、 新しい順＝最後に増加投入されたモータから切り離す。 古い順 ＝最も長く駆動しているモータから切り離す。 また、システム停止の方法として、全てのモータを停止
するのか、あるいは、インバータにより駆動されるモー
タのみを停止するのかを選択できる。

【００４６】さらに、図３に示す運転モード一覧表の各
項目について詳細に説明する。まず、インバータ駆動方
式選択の項目では、インバータで駆動させるモータ（ポ
ンプ）が固定（１台）なのか、あるいは補助ポンプＭＳ
を除くすべてのモータ（ポンプ）をインバータで駆動さ
せるのかを選択する。補助ポンプＭＳ（モータ）の有無
の項目では、主ポンプとは別に小容量のモータ（ポン
プ）が設置されており、夜間等の水使用量が極めて少な
くなるときに商用電源を用いて駆動するために使用する
かどうかを選択する。なお、補助ポンプＭＳは、インバ
ータによる駆動は行わないこととする。

【００４７】ＯＦＦの順番の項目では、モータ（ポン
プ）をＯＦＦさせるときに、先にＯＮしたモータ（運転
時間の長いモータ）からＯＦＦしていきモータ（ポン
プ）の使用頻度を均等になるようにするか、最後にＯＮ
したモータ（ポンプ）をＯＦＦさせるかを選択する。前
者は、主にモータの各容量が等しい場合に、後者はモー
タの容量に差がある場合に選択する。

【００４８】なお、インバータ駆動方式選択の項目でモ
ータ循環を選択した場合、この設定は無効となり自動的
にＯＮされた古いモータの順にＯＦＦすることとする。
停止方法の項目では、インバータに停止指令が与えられ
たときに、インバータ駆動以外の商用電源（ＡＣ）によ
り駆動しているモータ（ポンプ）を停止させるか、その
まま運転を継続するかを選択する。

【００４９】次に、図４に示すフローチャートを参照し
て、定圧給水制御装置の動作を詳細に説明する。オペレ
ータにより定圧給水制御装置１１に電源が投入された場
合、定圧給水制御装置１１の内部に設けられたＣＰＵが
リセットされ、以下の制御プログラムがＲＯＭから順次
ＣＰＵに読み込まれてシステム全体が制御される。ま
た、オペレータは、電源の投入後に操作表示パネル１３
に対して、固定／循環モード、圧力指令１，２、モータ
選択ＳＷなどの初期設定操作を行ったこととする。な
お、上述した初期設定操作は、操作表示パネル１３に設
けられた電源バックアップされたＲＡＭに記憶されるの
で、以後、電源をオフした場合でも、操作内容はこのＲ
ＡＭに記憶されている。

【００５０】まず、ステップＳ５では、定圧給水制御装
置１１は、操作表示パネル１３に設けられた固定／循環
モード設定部４５よりオペレータが設定した運転モード
をＲＡＭに読み込む。そして、ステップＳ１０では、圧
力指令切替部６１は、操作表示パネル１３に設けられた
圧力指令部３３から入力された２種類の圧力指令１，２
のうちの一方を、圧力指令切替信号（重／軽）に応じて
選択して圧力指令値として決定し、圧力勾配作成部６３
に出力する。

【００５１】ステップＳ２０では、運転開始条件とし
て、図５に示すタイミングｔ１において、ドライブＳＷ
３１から運転信号が入力して、周波数指令が始動周波数
または運転開始周波数（１〜１０Ｈｚ）以上になったと
きに運転動作に移る。この運転開始条件が成り立った後
は、周波数指令方式、圧力指令方式ともにＰＷＭインバ
ータ７７の出力周波数は始動周波数から加速時間に従っ
た勾配で下限周波数まで加速を行う。そして、出力周波
数が下限周波数に到達した場合には、ＰＩＤ制御を開始
する。

【００５２】例えば、すくいあげ始動に設定されている
場合には、検出された周波数が出力周波数となり、下限
周波数までの加速が始まる。検出された周波数が下限周
波数以上のとき、その周波数を出力後に直ちにＰＩＤ制
御に移行する。なお、給水システムを制御するインバー
タは、通常、周波数や回転数で運転状態を設定するが、
本システムの定圧給水制御装置１１は、圧力の単位で指
令を設定する。ステップＳ３０では、圧力リミッタ部６
５により制限を加えた圧力指令値を圧力表示器３５の７
セグメントＬＥＤに表示するとともに、上述した圧力値
の単位を表す「ＭＰａ」のＬＥＤを点灯する。また、フ
ィルタ部５３から出力される圧力センサ２３の圧力検出
値を圧力表示器３５に表示する。圧力表示器３５には圧
力指令値や圧力検出値をＭＰａ単位で表示することがで
きるので、圧力設定とその調整が直接的に行うことがで
き、給水圧力の操作が容易になる。

【００５３】ステップＳ４０では、入力された圧力指令
を圧力指令（ＭＰａ）に変換し、加減速勾配を算出し、
圧力リミッタにより制限して減算器６７に出力する。一
方、圧力センサ２３からフィードバックされたセンサ信
号（４〜２０ｍＡ）を電流・電圧／圧力変換部５１によ
り圧力値に換算し、フィルタ部５３（ＭＰａ）から出力
された圧力値を減算器６７に与え、両者の圧力偏差を求
めてＰＩＤ演算部６９によりＰＩＤ出力（＝出力周波
数）を算出し、さらに、周波数リミッタ部７１により制
限された出力周波数をゲートＯＮ／ＯＦＦ判定スイッチ
部７３へ出力する。このとき、ＰＷＭインバータ７７が
動作（運転）していた圧力指令値（または周波数指令）
がフィードバックされた圧力検出値よりも大きい状態が
続くとＰＩＤ出力（＝出力周波数）が増加し、周波数リ
ミッタ部７１により設定されている上限周波数まで到達
する。

【００５４】そこで、ステップＳ５０では、ＰＩＤ出力
（＝出力周波数）が増加し、上限周波数まで到達した状
態が指定された時間まで続き、圧力指令値とフィードバ
ックされた圧力検出値の圧力偏差が設定された上限周波
数に制限されている場合には、周波数リミッタ部７１か
ら上限到達フラグが出力されるので、モータ増減判定部
８２は、上限到達フラグがある場合にステップＳ６０に
進み、駆動モータを増加するように制御する。

【００５５】すなわち、ステップＳ６０では、固定モー
ドでは、ＰＷＭインバータ７７の動作内容として、出力
周波数を減速時間Ｔｄに従った勾配で下限周波数まで減
速する。リレー駆動部９１は、次に商用電源１７により
駆動すべきモータに対応するリレーをＯＮにする。な
お、このモータは、商用電源１７により駆動中で最も数
字の大きなモータの次に数字の大きいモータを指し、一
台も商用電源１７により駆動していない場合は最も数字
の小さいモータを指す。

【００５６】ここで、図５に示すタイミングチャートを
参照して、循環モード時のモータ増加動作（ステップＳ
６０）について説明する。図５に示すタイミングｔ１に
おいて、運転ホールド指令部４３からワンショットの運
転信号が入力された場合には、運転ホールド判定部９３
は、運転ホールド信号（ＯＮ）を継続してＰＷＭインバ
ータ７７に出力している。そして、上述したように、タ
イミングｔ１〜ｔ２の間でＰＷＭインバータ７７により
モータＭ１が駆動される。

【００５７】循環モードでは、タイミングｔ２で、ＰＷ
Ｍインバータ７７の動作内容として、ＰＷＭインバータ
７７に設けられたスイッチング素子のゲートをＯＦＦを
行い、予め設定しておいた電磁接触器切替時間（Ｔｍ
ｃ）後に、タイミングｔ３で、ゲートをＯＮして始動周
波数から加速勾配に従って加速する。ＰＩＤ演算部７１
の出力周波数が下限周波数に到達した場合には、通常の
ＰＩＤ制御に切り替る。リレー駆動部９１は、タイミン
グｔ２で、ＰＷＭインバータ７７と接続されているリレ
ーをＯＦＦし、電磁接触器切替時間（Ｔｍｃ）後に、タ
イミングｔ３で、今までＰＷＭインバータ７７により駆
動していたモータ（Ｍ１）を商用電源１７に接続するよ
うにリレーをＯＮする。

【００５８】また同時に、タイミングｔ３で、次にＰＷ
Ｍインバータ７７により駆動させるモータの番号（Ｍ
２）に対応するリレー（ＭＣ４）をＯＮにする。なお、
このモータは、ＰＷＭインバータ７７により駆動中のモ
ータの次に数字の大きいモータを指す。なお、電磁接触
器切替時間（Ｔｍｃ）は、リレーＭＣ１〜ＭＣ７のＯＮ
／ＯＦＦ制御時に接点状態が完全に切り替わるのに必要
とする開閉遅延時間であり、例えば０．１秒から２秒程
度の時間を設定する必要がある。

【００５９】ステップＳ７０では、ステップＳ５０にお
いてモータ増加条件が成立していないので、モータ減少
条件が成立しているかどうかを判断する。すなわち、周
波数リミッタ部７１から下限到達フラグが出力され、下
限周波数まで出力周波数が到達したかどうかによって条
件の成立を判断する。そして、モータ減少条件が成立し
ている場合には、ステップＳ８０に進む。

【００６０】駆動モータ減少時に、ＰＷＭインバータ７
７が運転していて圧力指令値（または周波数指令）が圧
力センサ２３からフィードバックされた圧力検出値より
も小さい状態が続くとＰＩＤ出力が減少し下限周波数ま
で低下する。この状態が下限リミッタ継続時間ＴＬで指
定された時間まで続き、圧力指令値と圧力検出値の圧力
偏差がモータ切替時許容偏差で設定された値以上であれ
ば駆動モータを減少するように制御する。

【００６１】ステップＳ８０では、モータ減少条件が成
立しているので、ＰＷＭインバータ７７の動作内容とし
て、出力周波数を直入れ時加速時間Ｔａに従った勾配で
上限周波数まで加速する。上限周波数に到達後、通常の
ＰＩＤ制御に戻る。このとき、リレー駆動部９１の動作
内容としては、次にＯＦＦすべき商用電源１７により駆
動中のモータに対応するリレーをＯＦＦする。なお、商
用電源１７により駆動中の一番数字の大きなモータ、又
は一番長く運転しているモータをＯＦＦすることとす
る。

【００６２】一方、ステップＳ７０においてモータ減少
条件が成立していない場合には、ステップＳ８５に進
み、モータ選択判定部８７は、モータ選択ＳＷ３９から
モータ選択信号を読み込む。そして、ステップＳ９０で
は、モータ選択信号がＯＮかどうかを判断し、ＯＮの場
合にはステップＳ９５に進み、選択された番号のモータ
を給水システムに投入する。一方、ステップＳ９０にお
いて、モータ選択信号がＯＮではない場合に、ステップ
Ｓ１００に進み、モータ選択信号がＯＦＦかどうかを判
断し、ＯＦＦの場合には、ステップＳ１０５に進み、選
択された番号のモータを給水システムから切り離す。

【００６３】ここで、上述したステップＳ９０，Ｓ９
５，Ｓ１００，Ｓ１０５での詳細な動作を説明する。モ
ータの選択は、運転中でも可能にしておき、設定パラメ
ータの変更によるか、外部信号によるか、または通信等
によるかを選択できるように、操作表示パネル１３から
設定可能なパラメータで選択できるようにする。外部信
号を選択要素にした場合、モータ選択ＳＷ３９からのモ
ータ選択信号となる。モータ選択信号の論理は、ショー
ト時にモータ選択とし、オープン時にモータ未選択とす
る。ただし、モータ１（Ｍ１）は、駆動モータ固定方式
の場合は、外部信号の設定の状態に関わらず、常に選択
（モータ有効）されているとみなす。

【００６４】ここで、図３に示す運転モード一覧表を参
照して、モータ有効・無効（システム投入／切り離し）
の動作について詳しく説明する。 （１）商用電源１７により駆動されるモータの有効・無
効 （Ａ）固定方式 外部信号でモータ無効に選択（切り離し）された場合、
選択されたモータを“モータ無効”とし、ＰＷＭインバ
ータ７７とモータを接続するためのリレーをＯＦＦし、
システムから切り離す。また、外部信号によりモータ有
効に選択（投入）された場合、選択されたモータを“モ
ータ有効”としシステムに追加する。また、ＯＦＦの順
番が古い順（先ＯＮ先ＯＦＦ）の場合には、待機状態と
して投入する。

【００６５】ＯＦＦの順番が新しい順（先ＯＮ後ＯＦ
Ｆ）の場合には、新しく有効にされるモータ（ｎ番モー
タ）が、現在、商用電源１７により駆動（ＯＮしてい
る）されるモータ番号の最も大きいもの（ｍ番モータ）
に比べ、番号が小さい場合は、新しく有効にされるモー
タ（ｎ番モータ）をＯＮし、現在、商用電源１７により
駆動（ＯＮしている）されているモータ番号の最も大き
いもの（ｍ番モータ）をＯＦＦする。新しく有効にされ
るモータ（ｎ番モータ）が、現在、商用電源１７により
駆動（ＯＮしている）されているモータ番号の最も大き
いもの（ｍ番モータ）に比べ、その番号が大きい場合
は、新しく有効にされるモータ（ｎ番モータ）をＯＦＦ
する。なお、このように有効にするが、商用電源１７に
より駆動されるモータはＯＦＦ状態で投入する。

【００６６】以上の点をまとめると、投入するモータよ
り番号が大きい商用電源１７により駆動されるモータが
ＯＮしている場合、投入するモータをＯＮし、モータ番
号が最も大きい商用電源１７により駆動されるモータを
ＯＦＦする。また、投入するモータより番号が大きいＯ
Ｎしている商用電源１７により駆動されるモータがない
場合、このモータをＯＦＦで投入する。そして、投入す
るモータを有効にするが、商用電源１７により駆動され
るモータはＯＦＦする。

【００６７】システムに投入するポンプ（ｎ番モータ）
と現在ＯＮしている一番大きいモータ（ｍ番モータ）
が、ｎ＞ｍの時にｎ番モータをＯＦＦで投入する。一
方、ｎ＜ｍの時にｍ番モータをＯＦＦし、ｎ番モータを
ＯＮで投入する。この動作は、複数のモータが外部信号
で同時に選択される場合があるが、このときは選択され
た全てのモータに対し若い順に判定し、上記動作を繰り
返し行うこととする。上述した動作後は、通常の増加減
少動作を行う。

【００６８】ここで、図６を参照して、モータＯＦＦの
順番が新しい順（先ＯＮ後ＯＦＦ）の場合での動作例を
示す。例１は、モータＭ１がインバータ動作（ＩＮＶ）
しており、モータＭ７が停止状態（ＳＴＯＰ）、モータ
Ｍ３，Ｍ５が商用電源１７（ＣＯＭ）で運転中にモータ
Ｍ４が“モータ有効”に選択された場合である。例２
は、モータＭ１がインバータ動作（ＩＮＶ）しており、
モータＭ３，Ｍ５が商用電源１７（ＣＯＭ）で運転中に
モータＭ２，Ｍ６が“モータ有効”に選択された場合で
ある。

【００６９】例３は、モータＭ１がインバータ動作（Ｉ
ＮＶ）しており、モータＭ３，Ｍ５，Ｍ６，Ｍ７が商用
電源１７（ＣＯＭ）で運転中にモータＭ４が“モータ有
効”に選択された場合である。例４は、モータＭ１がイ
ンバータ動作（ＩＮＶ）しており、モータＭ５，Ｍ６が
停止状態（ＳＴＯＰ）、モータＭ３が商用電源１７（Ｃ
ＯＭ）で運転中にモータＭ４，Ｍ７が“モータ有効”に
選択された場合である。

【００７０】（Ｂ）循環方式 “外部信号”で“モータ無効”に選択（切り離し）され
た場合、選択されたモータを“モータ無効”とし、リレ
ー駆動部９１によりリレーをＯＦＦし、システムから切
り離す。また、“外部信号”で“モータ有効”に選択
（投入）された場合、固定方式における「先ＯＮ先ＯＦ
Ｆ」と同様に、待機状態として投入する。そして、上述
した動作後は、通常の増加減少動作を行う。

【００７１】（２）ＰＷＭインバータ７７により駆動さ
れるモータの有効・無効 （Ａ）固定方式 “外部信号”で“モータ無効”に選択（切り離し）され
た場合、選択内容に無関係に常に“モータ有効”とし、
給水システムからそのモータの切り離しができないよう
にする。

【００７２】（Ｂ）循環方式 “外部信号”でＰＷＭインバータ７７により駆動中のモ
ータを“モータ無効”に選択（切り離し）された場合、
理論上の次のモータが商用電源により運転中の場合は、
そのモータのリレーをリレー駆動部９１によりＯＦＦ
し、商用電源１７により駆動されるモータをフリーラン
させる。そして、ＰＷＭインバータ７７の出力周波数を
ロック（状態保持）するように制御する。さらに、６０
秒経過後に、フリーランを停止し、ＰＷＭインバータ７
７により駆動されているモータを切り離（ＯＦＦ）し、
“モータ無効”とし、通常のモータ増加動作における
“理論上の次のモータ”をＰＷＭインバータ７７が駆動
するモータとして有効にする。ただし、まだ強制加速は
行わず、フリーランの停止状態を継続する。なお、リレ
ー駆動部９１は、ＰＷＭインバータ７７が動作できるよ
うにＯＮしておく。

【００７３】この後、通常のモータ増加動作と同様に、
強制加速動作を行い圧力一定のＰＩＤ制御へ移行する。
また、“切替待機中”とし、この６０秒間は、操作表示
パネル１３の７セグメントＬＥＤに切替予報を表示す
る。そして、切替動作が終了したらこの表示を消灯す
る。なお、“切替待機中”は定圧給水制御装置１１の出
力端子（図示しない）に“切替待機中信号”を出力し、
外部周辺装置とのインターフェイスに利用することがで
きる。

【００７４】また、“切替待機中”に、次に切替が予定
されているモータがさらに無効に選択された場合、切替
待機を即始めからやり直す。上述した動作を始めからや
り直し、再度６０秒切替待機後にモータを切替る。この
間、ＰＷＭインバータ７７は始めに周波数のロック状態
を保持する。リレー駆動部９１によるリレーの切替は、
最終的に切替時間が終了した時点とする。例えば、切替
待機中に１回予約したＰＷＭインバータ７７により駆動
するモータが無効にされた場合、これまでの経過時間＋
６０秒後にリレー切替動作を行う。

【００７５】また、“切替待機中”に他の商用電源１７
により駆動されるモータが有効・無効に設定された場合
は、循環方式の商用電源１７により駆動されるモータの
有効・無効動作に従うこととする。“外部信号”で“モ
ータ有効”に選択（投入）された場合、選択されたモー
タを“モータ有効”とし、リレー駆動部９１によりリレ
ーをＯＮし、システムに投入する。

【００７６】（３）警告表示 システムに有効のモータが１台しかない場合、このモー
タはＰＷＭインバータ７７駆動しているが、そのモータ
を無効にする操作を行っても、切替後のモータがないの
で、切替動作を行わず、操作表示パネルに警告表示を報
知する。この警告表示は、ＰＷＭインバータ７７により
駆動するモータを無効にしている間表示する。

【００７７】また、ＰＷＭインバータ７７の運転中に、
ＰＷＭインバータ７７により駆動されるモータを無効に
した場合、警告表示を行い、この切替操作を無効とす
る。さらに、電源投入時に、全モータが無効状態の場
合、警告表示を行い、運転不可とする。このようにし
て、誤設定・誤選択によるシステムの異常を防止するこ
とができる。

【００７８】（４）ＰＷＭインバータ７７により駆動さ
れるモータが無効の場合 定圧給水制御装置１１は強制的に停止（フリーラン）
し、運転指令を受けないようにする。ドライブＳＷ３１
からの運転指令がＯＮ状態のままＰＷＭインバータ７７
により駆動すべきモータが無効から有効に変更した場
合、即座に運転を行わず、モータ選択ＳＷ３９を一旦Ｏ
ＦＦ操作にした後に、次のＯＮ操作で動作を開始する。

【００７９】（５）定圧給水制御装置１１が停止中のモ
ータ有効・無効操作 定圧給水制御装置１１が、運転中はＰＷＭインバータ７
７により駆動されるモータの切り離しは無効とし、停止
中は切り離し有効とする。ＰＷＭインバータ７７により
駆動されるモータの切り離しは、ＰＷＭインバータ７７
の運転中、または、運転待機中、または、切替待機中は
操作表示パネル１３に警告表示を報知し、切り離し操作
を無効とする。

【００８０】定圧給水制御装置１１の停止中は、操作表
示パネル１３に警告表示を報知するが、システム内のモ
ータに対する設備変更やメンテナンスを考慮して切り離
しは有効とする。ＰＷＭインバータ７７により駆動され
るモータが接続されてない場合、給水システムを正常に
動作できないため、操作表示パネル１３に警告表示を報
知し、定圧給水制御装置１１への運転指令を無効とす
る。

【００８１】図４に戻り、ステップＳ１１０では、補助
ポンプ駆動判定部８９は、ＰＷＭインバータ７７による
モータの駆動から補助ポンプＭＳへの切替動作条件が成
立しているかどうかを判断する。すなわち、ＰＷＭイン
バータ７７により駆動されるモータのみが運転中で、圧
力指令値（または周波数指令）がフィードバックされる
圧力検出値よりも小さい状態が続くとＰＩＤ出力が減少
し、ＰＷＭインバータ７７からの出力周波数は下限周波
数まで低下する。補助ポンプ駆動判定部８９は、周波数
リミッタ部７１からの下限到達フラグが予め設定してお
いた時間継続し、圧力指令値とフィードバックされる圧
力検出値の圧力偏差が予め設定された値以上と判定した
場合にはステップＳ１２０に進み、以下のような補助ポ
ンプＭＳへの切替動作を行う。

【００８２】ステップＳ１２０では、ＰＷＭインバータ
７７に設けられたスイッチング素子のゲートをＯＦＦ
し、ＰＷＭインバータ７７は、運転指令は入っているが
ゲート制御信号を出力していない運転待機状態となる。
リレー駆動部９１に対しては、補助ポンプのモータＭＳ
を駆動するためのリレーＭＣ７をＯＮして商用電源１７
をモータＭＳに供給し、ステップＳ１５０に進む。

【００８３】なお、補助ポンプのモータＭＳの駆動運転
からＰＷＭインバータ７７によるモータの駆動運転に切
替る時の動作としては、補助ポンプのモータＭＳのみが
商用電源１７により駆動している場合に、圧力指令値に
相当する周波数指令とフィードバックされる圧力検出値
に相当する周波数フィードバック値の関係が、周波数指
令Ｆ*、周波数フィードバック値Ｆｆ、補助ポンプ切換
比率ｋ（≧１）（ｋは操作表示パネル１３から容易に可
変設定できることとする）とすると、

【数１】 ｋ・Ｆ*≧Ｆｆ …（１） （１）式を満足し、この状態が予め設定しておいた時間
継続した場合、以下のような動作を行なう。まず、ＰＷ
Ｍインバータ７７に設けられたスイッチング素子のゲー
トをＯＮして出力周波数を始動周波数から予め設定され
た勾配で下限周波数まで加速する。そして、出力周波数
が下限周波数に到達した後に、通常のＰＩＤ制御に戻
る。リレー駆動部９１の動作内容としては、ＰＷＭイン
バータ７７からの出力周波数が下限周波数に到達した場
合、補助ポンプを駆動するためのリレーＭＣ７をＯＦＦ
する。

【００８４】一方、ステップＳ１３０では、補助ポンプ
ＭＳへの切替動作条件が成立していないので、定時切替
動作条件が成立しているかどうかを判断する。すなわ
ち、各ポンプの運転時間を均一化するため、循環方式の
みで動作する機能で、定時切替時間が操作表示パネル１
３の定時切替時間設定部４１から設定された場合、切替
積算タイマ７９から各モータの積算時間を読み出し、定
時切替判定部８１は設定した定時切替時間が経過したか
どうかを判断する。

【００８５】ここで、設定した定時切替時間が経過した
場合には、ステップＳ１４０に進み、定時切替判定部８
１は駆動リレー選択部８３に切替信号を出力し、その
後、次のＰＷＭインバータ７７により駆動されるモータ
（通常のモータ増加動作と同様）に切替る。さらに、こ
の切替前に商用電源１７と接続されているモータが動作
している場合は、商用電源１７により駆動されている一
番古いモータを切り離す。

【００８６】なお、ＰＷＭインバータ７７により駆動さ
れるモータのみが駆動している場合や、増加時に空きの
モータがない場合や、モータ選択ＳＷ３９により選択さ
れているモータが１台の場合は、商用電源１７により駆
動される一番古いモータを切り離さないこととする。ま
た、ＰＷＭインバータ７７により駆動されるモータのみ
が駆動されている場合は、増加動作時に商用電源１７に
より駆動されるモータを増加させないこととする。な
お、選択可能なモータが１台しかない場合は、本動作は
行わないこととする。

【００８７】ここで、ステップＳ１４０における定時切
替動作時について説明する。予め設定された定時切替動
作条件が成立し、ＰＷＭインバータ７７により駆動され
るモータが運転状態になった時に、当該モータに対する
積算値の計時を切替積算タイマ７９が開始する。通常
は、積算値が定時ポンプ切替時間で指定した時間になる
前に、モータの増加・減少動作が発生するが、定時ポン
プ切替時間で設定された時間を経過してもモータの増加
・減少動作がない場合、切替積算タイマ７９が設定時間
になったら、予め設定された切替時間だけ切替信号を出
力した後、通常の循環モードでの強制的なモータ増加動
作を行う。

【００８８】この場合、商用電源１７により駆動される
モータは、通常同様に増加駆動させる。ただし、商用電
源１７により駆動されるモータが１台増加してしまうの
で、商用電源１７により駆動されている一番古いモータ
を切り離す。

【００８９】なお、切替直前にＰＷＭインバータ７７に
より駆動されるモータのみが駆動している場合には、定
時切換の増加動作では、商用電源１７により駆動される
モータは増加させない。また、商用電源１７により駆動
される一番古いモータの切り離しもしない。

【００９０】また、次に切替るモータが既にＯＮしてい
て切り替われない場合や、モータが１台しか使用（設定
または選択）されていない場合は、定時切替によるモー
タ増加動作ができないため、商用電源１７により駆動さ
れる一番古いモータを切り離すことはしない。さらに、
切替積算タイマ７９の積算値は、通常のモータ増加・減
少時および、定時切替時にクリアされる。また、定時切
替時は、商用電源１７により駆動されるモータのみ切替
え、商用電源１７により駆動されるモータは増加しない
こととする。

【００９１】定時切替動作では、停電前の定圧給水制御
装置１１の駆動情報を電源バックアップされたＲＡＭに
記憶しておく。従って、復電したときにこのＲＡＭから
停電前の駆動状態を読み出して同じ状態から継続運転を
再開することが可能である。

【００９２】図７は、定時切替動作例を示しており、循
環方式では、モータＭ１〜Ｍ４を全てＰＷＭインバータ
７７または商用電源１７を用いて駆動し、補助ポンプＭ
Ｓは用いない構成である。図７に示す表の１行目では、
モータＭ１をＰＷＭインバータ７７により駆動し、モー
タＭ２〜Ｍ４が停止状態の場合、定時切替時間になる
と、モータＭ１が停止し、モータＭ２へＰＷＭインバー
タ７７による駆動が移ることを表している。また、４行
目では、全てのモータが駆動しているため、定時切換は
行わないこととする。

【００９３】そして、ステップＳ１５０では、運転指令
がＯＮかどうかを判断する。すなわち、運転ホールド指
令部４３からワンショットの運転信号が運転ホールド判
定部９３に入力された場合には、運転ホールド信号を継
続してＰＷＭインバータ７７に出力しているので、運転
を継続する。運転ホールド信号がＯＮ状態の場合には、
運転を継続するため、ステップＳ３０に戻り、上述した
処理を繰り返す。一方、運転中にＳＴＯＰ信号（操作表
示パネル１３に設けられた「ＳＴＯＰ」キーからの信
号）が入力されて運転ホールド信号がＯＦＦ状態になっ
た場合や停電時の場合には、運転を停止するため、ステ
ップＳ１６０へ進む。

【００９４】ステップＳ１６０では、停電時及び停止時
動作として、以下の停止動作を行う。停止動作として、
減速停止動作の場合、停止指令が入力されると、指令周
波数（圧力指令）は減速勾配（５〜３０秒程度の第１減
速時間または圧力減速勾配）に従って０となり、ＰＩＤ
出力も０に向かって徐々に減少するように制御する。Ｐ
ＩＤ演算部６９の出力周波数が下限周波数以下になった
場合、ＰＷＭインバータ７７に設けられたスイッチング
素子のゲートをオフし、ＰＷＭインバータ７７の動作を
停止する。

【００９５】即時停止動作の場合、停止指令が入力され
ると、ＰＷＭインバータ７７に設けられたスイッチング
素子のゲートを即座にオフし、ＰＷＭインバータ７７に
接続されているモータはフリーランして停止する。固定
／循環モード設定部４５よりオペレータが設定した運転
モードが１，３，５，７，９，１１，１３となっている
場合は、ＰＷＭインバータ７７に設けられたスイッチン
グ素子のゲートをオフすると同時に、リレー駆動部９１
により制御されるリレーＲＹ２〜７は全てＯＦＦに設定
する。

【００９６】固定／循環モード設定部４５よりオペレー
タが設定した運転モードが２，４，６，８，１０，１
２，１４となっている場合は、リレー駆動部９１により
制御されるリレー信号は変化せず、商用電源１７により
駆動中のモータはそのまま運転を継続する。固定／循環
モード設定部４５よりオペレータが設定した運転モード
が５〜８，１１〜１４となっている場合に、補助ポンプ
ＭＳのみが駆動中のときに停止させるときには、操作表
示パネル１３を用いて停止するように操作する。

【００９７】以下、本実施の形態における効果を説明す
る。 （１）ＰＷＭインバータ７７により駆動されているモー
タの駆動時間が所定時間だけ連続した場合には、停止状
態にあるモータをＰＷＭインバータ７７から駆動するよ
うにリレーを制御するとともに、ＰＷＭインバータ７７
により駆動されているモータを停止するように制御する
ことで、個々のモータにおけるＰＷＭインバータ７７に
よる駆動運転時間を均一化することができ、給水システ
ムの寿命を伸ばすことができる。

【００９８】（２）モータ毎に装置への切り離しまたは
投入を選択するためのスイッチを備え、このスイッチに
よる選択に応じてモータ毎に装置への切り離しまたは投
入を行うように制御することで、給水システムの故障時
やメンテナンス時に、給水システムの制御を継続するこ
とができ、同時に、給水システムから切り離したモータ
のメンテナンスなどを行うことができる。

【００９９】（３）入力された複数の圧力指令値を記憶
し、記憶されている複数の圧力指令値のうちの所望の１
つを指定するための操作指示を入力しておき、指定され
た圧力指令値に応じて、圧力一定になるようにＰＷＭイ
ンバータ７７をＰＩＤ制御してモータを駆動するととも
に、圧力が所定範囲から外れる場合に商用電源により駆
動されるモータを増減するように制御することで、圧力
が頻繁に変化するような状況時と、圧力が安定する状況
時とに応じて容易に給水システムの動作を変更すること
ができる。

【０１００】（４）ＰＷＭインバータ７７の周波数が上
限値に制限されている場合には、商用電源から供給する
モータを増設するように制御し、インバータの周波数が
下限値に制限されている場合には、商用電源から供給す
るモータを減設するように制御することで、水圧の変化
に応じて最適なモータの台数で給水システムを運転する
ことができる。

【０１０１】（５）入力された複数の切替時間のうちの
所望の１つを圧力の検出値に応じて選択しておき、選択
された切替時間に従って、モータ毎に供給する電力を商
用電源またはインバータに切替るように制御すること
で、圧力が頻繁に変化するような状況時と、圧力が安定
する状況時とに応じて容易に給水システムの切替時間を
変更することができる。

【０１０２】（６）入力された圧力指令値を記憶してお
き、検出された給水ポンプから吐出される水流の圧力検
出値、または、記憶された圧力指令値を表示すること
で、圧力を直接的に設定して表示することができ、か
つ、検出された圧力を直接的に表示することができるの
で、給水システムの圧力の設定と調整を容易に行うこと
ができる。

【０１０３】（７）オペレータによる操作に応じて運転
スイッチから運転信号が入力された場合に、運転を継続
することとを表す運転継続信号を出力するようにしてお
き、この運転継続信号が入力されている間に、インバー
タにより駆動されているモータの駆動時間が所定時間だ
け連続した場合には、インバータにより駆動されている
モータを停止し、当該モータとは別のモータをインバー
タから駆動するように制御することで、一度運転スイッ
チをオン操作しただけで、インバータにより駆動される
モータの増減時にも、モータを切り替えた後にインバー
タを再起動して、給水システムの運転を継続することが
できる。

【０１０４】（８）インバータにより駆動されるモータ
のみが運転状態にある場合に、インバータの出力周波数
が所定の下限周波数まで低下して所定時間を経過したと
きには、インバータにより駆動されているモータを停止
し、補助ポンプを駆動するためのモータに商用電源を供
給するように制御することで、負荷の小さい深夜等で
も、極小容量の商用電源によりモータを駆動させて補助
ポンプにより給水システムの運転を継続することがで
き、省エネルギー効果を得ることができる。

【０１０５】（９）圧力の検出値と圧力指令値との関係
が所定の条件を満たす場合には、インバータにより駆動
されているモータの運転を開始し、補助ポンプを駆動す
るためのモータへの商用電源の供給を停止するように制
御することで、深夜等の負荷が小さい状況から負荷が大
きくなった状況でも、給水ポンプにより給水システムの
運転を継続することができる。

【０１０６】（変形例）本発明に係る定圧給水制御装置
は、上述した一実施の形態に限定されるものではなく、
例えば次の変形例が可能なものである。 （１）給水システムに対応する駆動モータの切り離し、
投入の選択は、操作表示パネル１３からのＳＷによる選
択以外に、通信手段を介在した外部からの選択、パーソ
ナルコンピュータなどからの外部信号による選択でも良
い。

【０１０７】（２）圧力指令切替部６１により切替られ
る圧力指令は、２種類とは限らず、複数設定しておい
て、これらを切替て用いても良い。 （３）切替判定決定部８５により切替られる切替判定時
間は、２種類とは限らず、複数設定しておいて、これら
を切替て用いても良い。

【０１０８】（４）操作表示パネル１３により設定され
るパラメータは、通信手段を介在した外部からの設定、
パーソナルコンピュータなどからの外部信号による設定
でも良い。 （５）ポンプに設けられたモータの電源切替用リレー
は、半導体スイッチ等の接点素子を用いても良い。

【０１０９】（６）上述した実個々のモータにおけるＰ
ＷＭインバータ７７による駆動運転時間を均一化するこ
とができる本実施の形態では、ポンプ台数を固定した場
合について説明したが、ポンプ台数に制約を設けること
なく、増設可能である。 （７）上述した実施の形態では、給水システムについて
説明したが、水に代わって、粒体、気体、物体等の圧力
または流量等の一定制御に応用可能であり、その場合、
ポンプ以外の負荷を想定することができる。

【０１１０】

【発明の効果】本発明によれば、個々のモータにおける
ＰＷＭインバータ７７による駆動運転時間を均一化する
ことができ、給水システムの寿命を伸ばすことができ
る。

【０１１１】また、給水システムの故障時やメンテナン
ス時に、給水システムの制御を継続することができ、同
時に、給水システムから切り離したモータのメンテナン
スなどを行うことができる。

【０１１２】さらに、圧力が頻繁に変化するような状況
時と、圧力が安定する状況時とに応じて容易に給水シス
テムの動作を変更することができる。

【０１１３】また、水圧の変化に応じて最適なモータの
台数で給水システムを運転することができる。

【０１１４】また、圧力が頻繁に変化するような状況時
と、圧力が安定する状況時とに応じて容易に給水システ
ムの切替時間を変更することができる。

【０１１５】また、圧力を直接的に設定して表示するこ
とができ、かつ、検出された圧力を直接的に表示するこ
とができるので、給水システムの圧力の設定と調整を容
易に行うことができる。

【０１１６】また、一度運転スイッチをオン操作しただ
けで、インバータにより駆動されるモータの増減時に
も、モータを切り替えた後にインバータを再起動して、
給水システムの運転を継続することができる。

【０１１７】また、負荷の小さい深夜等でも、極小容量
の商用電源によりモータを駆動させて補助ポンプにより
給水システムの運転を継続することができ、省エネルギ
ー効果を得ることができる。

【０１１８】また、深夜等の負荷が小さい状況から負荷
が大きくなった状況でも、給水ポンプにより給水システ
ムの運転を継続することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る定圧給水制御装置
が適用可能な給水システムの構成を示す図である。

【図２】操作表示パネル１３のキー内容や表示内容を示
す図である。

【図３】運転モード一覧表を示す図である。

【図４】定圧給水制御装置の動作を説明するためのフロ
ーチャートである。

【図５】循環モード時のモータの制御状態を表すタイミ
ングチャートである。

【図６】選択されたポンプを切替る動作例を示す表であ
る。

【図７】定時切替動作例を示す表である。

【符号の説明】

１１ 定圧給水制御装置 １３ 操作表示パネル １５ 給水パイプ １７ 商用電源 ２１ 切替部 ２３ 圧力センサ ３１ ドライブＳＷ ３３ 圧力指令部 ３５ 圧力表示器 ３７ 切替判定時間選択信号 ３９ モータ選択ＳＷ ４１ 定時切替時間設定部 ４３ 運転ホールド指令部 ４５ 固定／循環モード設定部 ５１ 電流・電圧／圧力変換部 ５３ フィルタ部 ５５ 負荷状態検出部 ６１ 圧力指令切替部 ６３ 圧力勾配作成部 ６５ 圧力リミッタ部 ６７ 減算器 ６９ ＰＩＤ演算部 ７１ 周波数リミッタ部 ７３ ゲートＯＮ／ＯＦＦ判定スイッチ部 ７５ 整流器 ７７ ＰＷＭインバータ ７９ 切替積算タイマ ８１ 定時切替判定部 ８２ モータ増減判定部 ８３ 駆動リレー選択部 ８５ 切替判定決定部 ８７ モータ選択判定部 ８９ 補助ポンプ駆動判定部 ８１ リレー駆動部 ９３ 運転ホールド判定部

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 給水ポンプを駆動するための複数のモー
   タと、 給水ポンプから吐出される水流の圧力を検出する圧力検
   出手段と、 交流電力を出力するインバータと、 前記モータ毎に供給する電力を商用電源またはインバー
   タの出力に切替る切替手段と、 前記圧力検出手段からの圧力検出値と予め設定された圧
   力指令値により吐出水流の圧力が一定になるようにイン
   バータを制御してモータを駆動するとともに、圧力が所
   定範囲から外れる場合に商用電源から駆動するモータを
   増減するように切替手段を制御する制御手段とを備えた
   定圧給水制御装置において、 インバータにより駆動されているモータの駆動時間が所
   定時間だけ連続したかどうかを判断する駆動時間判断手
   段を備え、 前記制御手段は、 前記駆動時間判断手段によりインバータにより駆動され
   ているモータの駆動時間が所定時間だけ連続した場合に
   は、停止状態にあるモータをインバータから駆動するよ
   うに前記切替手段を制御するとともに、インバータによ
   り駆動されているモータを停止するように制御すること
   を特徴とする定圧給水制御装置。
2. 【請求項２】 前記モータ毎に装置への切り離しまたは
   投入を選択するためのスイッチを備え、 前記制御手段は、 前記スイッチによる選択に応じてモータ毎に装置への切
   り離しまたは投入を行うように前記切替手段を制御する
   ことを特徴とする請求項１記載の定圧給水制御装置。
3. 【請求項３】 入力された複数の圧力指令値を記憶する
   圧力指令値記憶手段と、 圧力指令値記憶手段に記憶されている複数の圧力指令値
   のうちの所望の１つを指定するための操作指示を入力す
   る圧力指令値指示手段とを備え、 前記制御手段は、 前記圧力指令値記憶手段からの圧力指令値に応じて、吐
   出水流の圧力が一定になるようにインバータを制御して
   モータを駆動するとともに、圧力が所定範囲から外れる
   場合に商用電源から駆動するモータを増減するように切
   替手段を制御することを特徴とする請求項１記載の定圧
   給水制御装置。
4. 【請求項４】 前記制御手段は、 前記インバータの周波数が上限値に制限されている場合
   には、前記商用電源から供給するモータを増設するよう
   に前記切替手段を制御し、前記インバータの周波数が下
   限値に制限されている場合には、前記商用電源から供給
   するモータを減設するように前記切替手段を制御するこ
   とを特徴とする請求項３記載の定圧給水制御装置。
5. 【請求項５】 入力された複数の切替時間を記憶する切
   替時間記憶手段と、 切替時間記憶手段に記憶されている複数の切替時間のう
   ちの所望の１つを前記圧力検出手段からの検出値に応じ
   て選択する切替時間選択手段とを備え、 前記制御手段は、 切替時間選択手段により選択された切替時間に従って、
   前記切替手段を制御することを特徴とする請求項４記載
   の定圧給水制御装置。
6. 【請求項６】 入力された圧力指令値を記憶する圧力指
   令値記憶手段と、 前記圧力検出手段により検出された給水ポンプから吐出
   される水流の圧力検出値、または、前記圧力指令値記憶
   手段に記憶された圧力指令値を表示する圧力表示手段
   と、を備えたことを特徴とする請求項１記載の定圧給水
   制御装置。
7. 【請求項７】 操作に応じて運転の開始を示すワンショ
   ットの運転信号を出力する運転スイッチと、 前記運転スイッチから運転信号が入力された場合に、運
   転を継続することとを表す運転継続信号を出力する運転
   継続判定手段とを備え、 前記制御手段は、 前記運転継続判定手段から運転継続信号が入力されてい
   る間に、前記駆動時間判断手段によりインバータにより
   駆動されているモータの駆動時間が所定時間だけ連続し
   た場合には、前記インバータにより駆動されているモー
   タを停止し、当該モータとは別のモータをインバータか
   ら駆動するように前記切替手段を制御することを特徴と
   する請求項１記載の定圧給水制御装置。
8. 【請求項８】 前記給水ポンプとは別に給水を補助する
   補助ポンプを駆動するためのモータと、 前記補助ポンプを駆動するためのモータに商用電源を供
   給するように切替る第２の切替手段とを備え、 前記制御手段は、 前記インバータにより駆動されるモータのみが運転状態
   にある場合に、前記インバータの出力周波数が所定の下
   限周波数まで低下して所定時間を経過したときには、前
   記インバータにより駆動されているモータを停止し、前
   記補助ポンプを駆動するためのモータに商用電源を供給
   するように前記第２の切替手段を制御することを特徴と
   する請求項１記載の定圧給水制御装置。
9. 【請求項９】 前記制御手段は、 前記圧力検出手段からの検出値と圧力指令値との関係が
   所定の条件を満たす場合には、前記インバータにより駆
   動されているモータの運転を開始し、前記補助ポンプを
   駆動するためのモータへの商用電源の供給を停止するよ
   うに前記第２の切替手段を制御することを特徴とする請
   求項８記載の定圧給水制御装置。