JP2003042074A - 給水システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易な方法で吐出圧力をほぼ一定に制御
する給水システムを提供することである。 【解決手段】 動力変換機構を介して電源に接続され、
水使用機器に給水する給水ポンプを用いた給水システム
であって、所定の駆動電流値による駆動により、吐出流
量が増減してもほぼ一定の吐出圧力とすることができる
給水ポンプを用い、前記動力変換機構を制御するための
基準値と前記給水ポンプの運転状態における駆動電流値
とにより、前記動力変換機構を制御することを特徴とし
ている。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】この発明は、動力変換機構を
介して電源に接続され、水使用機器に給水する給水ポン
プを用いた給水システムに関する。特に、前記給水ポン
プの吐出圧力を所定の圧力とする給水システムに関す
る。 【０００２】 【従来の技術】従来、洗浄装置や水処理装置等の水使用
機器に使用する給水ポンプの吐出圧力を制御するときの
給水システムにおいては、無段変速機や電動機の極数変
換などの動力変換機構を用いていた。また、最近になっ
てから、前記動力変換機構としてインバータが安価とな
り、よく使用されるようになった。これらの動力変換機
構を介して、前記給水ポンプの吐出圧力を一定に制御す
るとき、圧力センサ等の検出手段や定圧弁等が必要であ
った。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】この発明が解決しよう
とする課題は、簡易な方法で吐出圧力をほぼ一定に制御
する給水システムを提供することである。 【０００４】 【課題を解決するための手段】この発明は、前記課題を
解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明
は、動力変換機構を介して電源に接続され、水使用機器
に給水する給水ポンプを用いた給水システムであって、
所定の駆動電流値による駆動により、吐出流量が増減し
てもほぼ一定の吐出圧力とすることができる給水ポンプ
を用い、前記動力変換機構を制御するための基準値と前
記給水ポンプの運転状態における駆動電流値とにより、
前記動力変換機構を制御することを特徴としている。 【０００５】 【発明の実施の形態】つぎに、この発明の実施の形態に
ついて説明する。この発明は、水使用機器に給水する給
水システムにおいて、給水ポンプの吐出圧力を所定の圧
力とするとき、好適に実施することができる。この発明
を適用するに好適な給水システムの構成について説明す
る。前記給水システムは、水使用機器と、動力変換機構
と、前記動力変換機構を介して電源に接続された給水ポ
ンプおよび制御器とから構成されている。 【０００６】前記水使用機器は、前記給水ポンプにより
供給された水を使用するものであり、洗浄装置や水処理
装置等である。そして、前記水使用機器は、前記動力変
換機構を制御するための基準値を前記制御器へ出力す
る。 【０００７】前記動力変換機構は、前記制御器からの指
令に基づいて、前記電源からの動力を変換して前記給水
ポンプへ出力するものであり、交流誘導電動機用と直流
電動機用とがある。 【０００８】前記給水ポンプは、駆動電流値による駆動
により、ほぼ一定の吐出圧力とすることができるポン
プ，たとえばカスケード式給水ポンプであり、水を給水
設備から前記水使用機器へ移送するものである。前記給
水ポンプは、前記動力変換機構を介して電源に接続され
ている。 【０００９】前記制御器は、前記給水ポンプの運転状態
における駆動電流値を検出し、前記基準値と比較し、前
記給水ポンプが運転状態で要求される吐出圧力を出すよ
うに、前記動力変換機構を制御する。 【００１０】ここで、前記基準値について説明する。前
記基準値は、前記給水ポンプの吐出圧力を指示する所定
の駆動電流値である。 【００１１】つぎに、前記駆動電流値について説明す
る。この発明における駆動電流値とは、電動機の駆動に
直接用いられる電流値を云う。前記給水ポンプの電動機
を誘導電動機とすると、この誘導電動機へ流れる電流
は、界磁電流と駆動電流とが合成されたものであり、こ
の駆動電流の値が駆動電流値となる。また、前記給水ポ
ンプの電動機を直流電動機とするときは、この直流電動
機へ流れる電流は、駆動電流そのものである。 【００１２】このような構成の前記給水システムの作用
について説明する。この実施の形態では、前記給水ポン
プの吐出圧力をほぼ一定に制御する際に、前記電動機を
誘導電動機とするものと、直流電動機とするものとの２
通りの実施の形態がある。 【００１３】まず、誘導電動機を用いて給水ポンプの吐
出圧力をほぼ一定に制御する第一の実施の形態として、
前記洗浄装置に用いる前記給水ポンプの吐出圧力を制御
する形態について説明する。 【００１４】前記制御器は、前記洗浄装置から前記動力
変換機構を制御するための基準値として、所定の駆動電
流値と運転開始指令を受信する。つぎに、前記制御器
は、運転状態における前記誘導電動機へ流れる電流のう
ち駆動電流成分のみを検出し、その検出値が前記基準値
の駆動電流値となるように、前記制御器から前記動力変
換機構へ指令信号を出力し、前記給水ポンプの吐出圧力
を制御して運転する。そして、この駆動電流値により制
御を行うと、前記給水ポンプの吐出流量が変化してもほ
ぼ同じ吐出圧力とすることができる。すなわち、圧力セ
ンサや定圧弁等を使用することなく、前記基準値と前記
駆動電流値とにより前記動力変換機構を制御すると、前
記給水ポンプの吐出圧力をほぼ一定に制御することがで
きる。 【００１５】つぎに、第二の実施の形態として、前記電
動機を直流電動機とし、前記水処理装置に用いる前記給
水ポンプの吐出圧力をほぼ一定に制御する形態について
説明する。この第二の実施の形態における駆動電流値
は、前記給水ポンプの電動機が直流電動機であるので、
この直流電動機へ流れる電流は、駆動電流そのものであ
る。 【００１６】前記給水ポンプの制御について説明する。
まず、前記制御器は、前記水処理装置から前記動力変換
機構を制御するための基準値として、所定の駆動電流値
を受信する。つぎに、前記制御器は、前記給水ポンプの
運転状態において検出される駆動電流値を検出し、その
検出値が前記基準値に基づいて運転されたときの駆動電
流値となるように、前記制御器から前記動力変換機構へ
指令信号を出力し、前記給水ポンプの吐出圧力を制御し
て運転する。そして、この駆動電流値により制御を行う
と、前記給水ポンプの吐出流量が変化してもほぼ同じ吐
出圧力とすることができる。すなわち、圧力センサや定
圧弁等を使用することなく、前記基準値と前記駆動電流
値とにより前記動力変換機構を制御すると、前記給水ポ
ンプの吐出圧力をほぼ一定に制御することができる。 【００１７】ここにおいて、前記制御器は、前記水使用
機器または前記動力変換機構に内蔵して設けてもよい。
さらに、この発明は、つぎの実施の形態も含むものであ
る。すなわち、前記基準値を固定のものとした形態や前
記水使用機器の運転状態に応じて前記基準値を変える形
態も含むものである。 【００１８】 【実施例】以下、この発明の具体的実施例について、図
１に基づいて詳細に説明する。図１は、この発明を実施
するに好適な給水システムの第一実施例の概略的説明図
である。この給水システムは、給水ポンプの電動機とし
て誘導電動機を用い、水使用機器としては、洗浄装置と
し、前記給水ポンプの吐出圧力をほぼ一定に制御するシ
ステムである。 【００１９】図１において、この給水システムは、被洗
浄物を洗浄する洗浄装置１と、動力を変換する第一動力
変換機構２と、前記第一動力変換機構２を介して電源３
に接続されたカスケード式の給水ポンプ４と、前記第一
動力変換機構２を制御する第一制御器５と、前記給水ポ
ンプ４の電流値を検出する電流検出手段６と、前記第一
動力変換機構２から出力される電圧を検出する電圧検出
手段７とから構成されている。 【００２０】前記洗浄装置１は、前記給水ポンプ４と給
水配管８を介して接続されている。前記洗浄装置１は、
前記第一制御器５と回線９を介して接続されている。 【００２１】前記第一動力変換機構２は、前記給水ポン
プ４の電動機（図示省略）が誘導電動機であるときに対
応する交流三相インバータ方式の動力変換機構である。
そして、前記第一動力変換機構２の一次側端子（符号省
略）は、三相交流電源の動力を供給する前記電源３と３
本の動力線１０でそれぞれ接続されている。さらに、前
記第一動力変換機構２の二次側端子（符号省略）は、変
換された動力を供給する３本の動力線１１で前記給水ポ
ンプ４とそれぞれ接続されている。ここにおいて、この
二次側の動力線１１には、前記電流検出手段６と前記電
圧検出手段７がそれぞれ電流と電圧を検出することがで
きるように接続されている。そして、前記第一動力変換
機構２は、前記第一制御器５と回線１２を介して接続さ
れている。 【００２２】前記電源３は、三相交流電源で所定の周波
数のものを前記洗浄装置１において受電し、前記洗浄装
置１から分岐配線（図示省略）にて分岐し、前記第一動
力変換機構２へ供給するようにしている。 【００２３】前記給水ポンプ４は、給水設備（図示省
略）からの水を前記洗浄装置１へ前記給水配管８を介し
て給水を行うものである。この給水ポンプ４は、前記誘
導電動機を駆動電流値により制御すると、ほぼ同じ吐出
圧力となる形式のポンプであり、いわゆる再生ポンプの
一種で構成されている。 【００２４】前記第一制御器５は、前記電流検出手段６
および前記電圧検出手段７と回線１３および回線１４を
介して、それぞれ接続されている。すなわち、前記第一
制御器５は、前記洗浄装置１と前記両検出手段６，７お
よび前記第一動力変換機構２と接続されている。前記第
一制御器５は、前記電流検出手段６により検出した電流
値から駆動電流値の成分を抽出する回路（図示省略）を
備えている。つぎに、前記第一制御器５は、所定の前記
第一動力変換機構２を制御するための基準値と前記駆動
電流値とを比較判定する回路（図示省略）も備えてい
る。さらに、前記第一制御器５は、前記判定結果に基づ
いて、前記第一動力変換機構２への制御信号を出力する
回路（図示省略）も備えている。そして、前記第一制御
器５は、前記各回路を制御する制御プログラムを内蔵し
ている。 【００２５】ここで、前記駆動電流値について説明す
る。この発明における駆動電流値とは、前記給水ポンプ
４を回転させる電動機（図示省略）の駆動に直接用いら
れる電流値を云う。この第一実施例では、前記給水ポン
プ４の前記電動機が誘導電動機であるので、この誘導電
動機へ流れる電流は、界磁電流と駆動電流とが合成され
たものであり、この駆動電流の値が駆動電流値となる。 【００２６】このような構成の前記給水システムにおけ
る前記給水ポンプ４の吐出圧力をほぼ一定に制御する作
用について、図２に基づいて説明する。図２は、前記第
一制御器５により制御する第一実施例のフローチャート
である。まず、ステップＳ０より開始する。そして、ス
テップＳ１において、前記第一制御器５は、前記洗浄装
置１から所定の前記基準値として所定の駆動電流値を受
信する。つぎに、ステップＳ２で前記第一制御器５は、
前記洗浄装置１から前記給水ポンプ４の運転開始指令を
受信する。ここにおいて、前記基準値を受信することで
前記運転開始指令を兼ねてもよい。 【００２７】そして、ステップＳ３で前記第一制御器５
は、前記基準値と前記運転開始指令を前記第一動力変換
機構２へ出力する。そして、ステップＳ４で前記第一動
力変換機構２は、前記給水ポンプ４の運転開始指令を出
力する。これによりステップＳ５で前記給水ポンプ４
は、運転を開始することができる。 【００２８】つぎに、ステップＳ６で前記給水ポンプ４
の運転状態において、前記第一制御器５は、前記誘導電
動機へ流れる電流のうち、駆動電流成分のみを前記電流
検出手段６で検出した電流値の中から抽出する。 【００２９】ステップＳ７で前記第一制御器５は、前記
比較判定する回路により、前記駆動電流値が前記基準値
より大きいかを判定する。ここにおいて、前記第一制御
器５は、前記駆動電流値が大きくない（Ｎのとき）と判
定するとステップＳ１２へ移行する。そして、前記ステ
ップＳ１２において、前記第一制御器５は、前記駆動電
流値を増加させる指令を前記第一動力変換機構２へ出力
する。そして、ステップＳ１０へ移行する。また、前記
第一制御器５は、前記駆動電流値が大きい（Ｙのとき）
と判定するとステップＳ８へ移行する。 【００３０】つぎに、ステップＳ８で前記第一制御器５
は、前記比較判定する回路により、前記駆動電流値が前
記基準値より小さいかを判定する。ここにおいて、前記
第一制御器５は、前記駆動電流値が小さくない（Ｎのと
き）と判定するとステップＳ１３へ移行する。そして、
前記ステップＳ１３において、前記第一制御器５は、前
記駆動電流値を減少させる指令を前記第一動力変換機構
２へ出力する。そして、ステップＳ１０へ移行する。 【００３１】また、前記第一制御器５は、前記駆動電流
値が小さい（Ｙのとき）と判定するとステップＳ９へ移
行する。すなわち、前記第一制御器５は、検出した駆動
電流値の増減の必要がないと判定すると前記ステップＳ
９へ移行し、駆動電流値を維持する。 【００３２】そして、ステップＳ１０で前記給水ポンプ
４は、処理後の運転を行う。つぎに、ステップＳ１１で
前記第一制御器５は、前記洗浄装置１やインターロック
回路（図示省略）からの停止信号の有無を判定し、停止
信号があれば、ステップＳ１４へ移行し、停止する。前
記停止信号がなければ、前記ステップＳ６へ戻り、前記
給水ポンプ４の運転を継続する。 【００３３】このように、前記第一制御器５は、その検
出駆動電流値が前記基準値の駆動電流値となるように、
前記第一制御器５から前記第一動力変換機構２へ指令信
号を出力し、前記給水ポンプ４の吐出圧力を制御して運
転するものである。すなわち、前記第一制御器５は、前
記給水ポンプ４の運転状態における駆動電流値を検出
し、前記基準値と比較し、前記給水ポンプ４が運転状態
で要求される吐出圧力を出すように、前記第一動力変換
機構２を制御する。 【００３４】ここで、前記給水ポンプ４の特性を図３に
基づいて、具体的に説明する。図３は、前記給水ポンプ
４の特性図である。図３において、横軸は吐出流量を示
し、縦軸は吐出圧力と駆動電流値を示している。そし
て、前記給水ポンプ４へ与える動力の周波数を４０Ｈ
ｚ，５０Ｈｚおよび６０Ｈｚのときの３通りの状態を示
している。ここにおいて、図３の実線で示すように、前
記給水ポンプ４の特性は、吐出流量が増加すると駆動電
流値が減少する傾向がある。また、吐出流量が増加する
と吐出圧力が減少する傾向もある。そして、所定の設定
電流値で駆動するように制御すると、図３の点線で示す
ように、吐出圧力は、どの前記周波数のときもほぼ一定
の圧力となることが分かる。 【００３５】すなわち、前記基準値と前記駆動電流値と
により、前記第一動力変換機構２を制御すると吐出流量
の増減に関係なく、前記給水ポンプ４の吐出圧力をほぼ
一定に制御することができる。 【００３６】つぎに、この発明の第二実施例について、
図４に基づいて詳細に説明する。図４は、この発明を実
施するに好適な給水システムの第二実施例の概略的説明
図である。この給水システムは、給水ポンプの電動機と
して直流電動機を用い、水使用機器としては水処理装置
とし、前記給水ポンプの吐出圧力をほぼ一定に制御する
システムである。ここにおいて、前記第一実施例と同一
の機器には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略す
る。 【００３７】図４において、この給水システムは、水道
水や地下水を処理する水処理装置１５と、動力を変換す
る第二動力変換機構１６と、前記第二動力変換機構１６
を介して直流電源１７に接続された第二給水ポンプ１８
と、前記第二動力変換機構１６を制御する第二制御器１
９と、前記第二給水ポンプ１８へ流れる直流電流を検出
する直流電流検出手段２０と、前記第二動力変換機構１
６から出力される直流電圧を検出する直流電圧検出手段
２１とから構成されている。 【００３８】前記水処理装置１５は、前記第二給水ポン
プ１８と前記給水配管８により接続されている。前記水
処理装置１５は、前記第二制御器１９と前記回線９を介
して接続されている。 【００３９】前記第二動力変換機構１６は、前記第二給
水ポンプ１８の電動機（図示省略）が直流電動機である
ときに対応する電圧調整器（図示省略）を内蔵した方式
の動力変換機構である。そして、前記第二動力変換機構
１６の一次側端子（符号省略）は、直流電源の動力を供
給する前記直流電源１７と２本の電線２２でそれぞれ接
続されている。さらに、前記第二動力変換機構１６の二
次側端子（符号省略）は、変換された動力を供給する２
本の電線２３で前記第二給水ポンプ１８とそれぞれ接続
されている。ここにおいて、この二次側の電線２３に
は、前記直流電流検出手段２０と前記直流電圧検出手段
２１がそれぞれ電流と電圧を検出することができるよう
に接続されている。そして、前記第二動力変換機構１６
は、前記第二制御器１９と前記回線１２を介して接続さ
れている。 【００４０】前記第二給水ポンプ１８は、給水設備（図
示省略）からの水を前記水処理装置１５へ前記給水配管
８を介して給水を行う。そして、前記第二給水ポンプ１
８は、前記直流電動機の駆動電流値により駆動すると、
吐出流量の増減に関係なくほぼ同じ吐出圧力となる形式
のポンプであり、いわゆる再生ポンプの一種で構成され
ている。 【００４１】前記第二制御器１９は、前記直流電流検出
手段２０および前記直流電圧検出手段２１と前記回線１
３，１４を介して接続されている。すなわち、前記第二
制御器１９は、前記水処理装置１５と前記両検出手段２
０，２１および前記第二動力変換機構１６と接続されて
いる。前記第二制御器１９は、前記直流電流検出手段２
０により検出した駆動電流値を測定する回路（図示省
略）を備えている。つぎに、前記第二制御器１９は、前
記基準値と前記駆動電流値とを比較判定する回路（図示
省略）も備えている。さらに、前記第二制御器１９は、
前記判定結果に基づいて、前記第二動力変換機構１６へ
の制御信号を出力する回路（図示省略）も備えている。
そして、前記第二制御器１９は、前記各回路を制御する
制御プログラムを内蔵している。 【００４２】ここで、この第二実施例における駆動電流
値について説明する。前記電動機が直流電動機であるの
で、この直流電動機へ流れる電流は、駆動電流そのもの
である。 【００４３】このような構成の前記給水システムの前記
第二給水ポンプ１８の吐出圧力をほぼ一定に制御する作
用について説明する。ここにおいて、前記第二制御器１
９により制御するフローチャートは、前記第一実施例と
ほぼ同一であり、その詳細な説明は省略する。まず、前
記第二制御器１９は、前記水処理装置１５から前記第二
動力変換機構１６を制御するための基準値として所定の
駆動電流値と、前記第二給水ポンプ１８の運転開始指令
を受信する。ここにおいて、前記基準値を受信すること
で前記運転開始指令を兼ねてもよい。 【００４４】つぎに、前記第二制御器１９は、前記基準
値と前記運転開始指令を前記第二動力変換機構１６へ出
力する。そして、前記第二動力変換機構１６は、前記第
二給水ポンプ１８の運転を開始させる。 【００４５】そして、前記第二給水ポンプ１８の運転状
態において、前記第二制御器１９は、前記直流電動機へ
流れる駆動電流値を測定する。つぎに、前記第二制御器
１９は、その検出値が前記基準値の駆動電流値となるよ
うに、前記第二制御器１９から前記第二動力変換機構１
６へ指令信号を出力し、前記第二給水ポンプ１８の吐出
圧力を制御して運転する。すなわち、前記第二制御器１
９は、前記第二給水ポンプ１８の運転状態の駆動電流値
を検出し、前記基準値と比較し、前記第二給水ポンプ１
８が運転状態で要求される吐出圧力を出すように、前記
第二動力変換機構１６を制御する。 【００４６】すなわち、前記基準値と前記駆動電流値と
により、前記第二動力変換機構１６を制御すると、吐出
流量の増減に関係なく、前記第二給水ポンプ１８の吐出
圧力をほぼ一定に制御することができる。 【００４７】ここにおいて、前記各制御器５，１９は、
前記水使用機器（前記洗浄装置１，前記水処理装置１
５）あるいは前記各動力変換機構２，１６に内蔵して設
けてもよい。 【００４８】さらに、これらの各実施例は、つぎの実施
例も含むものである。すなわち、前記基準値を固定のも
のとした実施例や前記水使用機器の運転状態に応じて前
記基準値を変える形態も含むものである。 【００４９】 【発明の効果】この発明によれば、給水システムにおい
て、簡易な方法で吐出圧力をほぼ一定に制御する給水シ
ステムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】この発明を実施するに好適な給水システムの第
一実施例の概略的説明図である。 【図２】第一制御器により第一実施例の制御を行うフロ
ーチャートである。 【図３】カスケード式の給水ポンプの特性図である。 【図４】この発明を実施するに好適な給水システムの第
二実施例の概略的説明図である。 【符号の説明】 １ 洗浄装置（水使用機器） ２ 第一動力変換機構（動力変換機構） ３ 電源 ４ 給水ポンプ １５ 水処理装置（水使用機器） １６ 第二動力変換機構（動力変換機構） １７ 直流電源（電源） １８ 第二給水ポンプ（給水ポンプ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 動力変換機構を介して電源に接続され、
   水使用機器に給水する給水ポンプを用いた給水システム
   であって、所定の駆動電流値による駆動により、吐出流
   量が増減してもほぼ一定の吐出圧力とすることができる
   給水ポンプを用い、前記動力変換機構を制御するための
   基準値と前記給水ポンプの運転状態における駆動電流値
   とにより、前記動力変換機構を制御することを特徴とす
   る給水システム。