JP2003343476A - 可変速給水装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 需要側の水の圧力変動を抑え、ポンプの始動
頻度を少なくする可変速給水装置を提供する。 【解決手段】 ポンプ１２と、吐出管１４と、圧力タン
ク１６と、逆止め弁１８と、圧力検出手段２０と、モー
タ２２と、モータ２２の速度を制御する制御手段２４と
を有する給水装置１０であって、吐出管１２の水量が所
定の過小水量に達したことを検出する過小水量検出手段
２６と、過小水量時の停止圧力を外部から任意に設定す
る圧力設定手段２８と、停止圧力に基づいてポンプ１２
の始動圧力を演算する圧力演算手段３２と、を備え、制
御手段２４が、過小水量検出手段の出力信号に応答し、
ポンプ１２の吐出し圧力を停止圧力になるようにモータ
２２の回転速度を制御してから、所定時間後にモータ２
２を停止させると共に、ポンプ１２の吐出し圧力が始動
圧力に達した段階で、ポンプ１２を再始動させるように
構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は可変速給水装置に係
り、特に、過小水量停止型の可変速給水装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、給水装置の吐出側に設置した配
管内圧力を極力一定にして、需要側に設けられた給湯器
からの温水シャワー等の温度変化を抑えている。この給
水装置は、夜間等の水を使用しない時間帯にはポンプを
停止させていた。ポンプが再始動する配管内の始動圧力
はポンプが停止する際の停止圧力より一定値以下に設定
され、ポンプの吐出側の配管圧力が始動圧力に下がるま
では、圧力タンクの保有水から水が需要側へ供給されて
いる。この圧力タンクからの水供給期間はポンプが停止
しており、ポンプの始動頻度を低く抑えていた。

【０００３】また、ポンプ吐出側の配管内が小水量状態
でポンプを停止させる場合は、ポンプを停止させる直前
に配管内の水圧を最大揚水能力でポンプを運転し吐出管
内を制御目標圧力より高く加圧してからポンプを停止さ
せ、その後、吐出管内の圧力が制御目標圧力に達した段
階でポンプを再始動させる小水量加圧停止方法や、制御
目標圧力に達した段階でポンプを停止させ、その後、制
御目標圧力より低い始動圧力の検出によりポンプを再始
動させる小水量目標圧力停止方法を採用していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の小水量加圧停止方法では、ポンプ停止の直前に
配管内を常にポンプの最大揚水能力で加圧しているた
め、ポンプを停止したときに需要側の給水端末へ過剰な
水圧を与え圧力変動が少ないシステムの要望を満たすの
には一定の限界が存在していた。また、従来の小水量目
標圧力停止方法では、ポンプの再始動時に水使用量が多
い場合は給水される水の圧力が制御目標圧力から極端に
低いため、給水端末への圧力変動が大きいという課題が
存在する。したがって、制御目標圧力と独立したポンプ
の始動圧力と停止圧力を適切に設定可能な給水装置が望
まれていた。

【０００５】本発明は、斯かる実情に鑑み、小水量停止
機構において、極力需要側の水の圧力変動を抑えなが
ら、ポンプの始動頻度を少なくし、省エネルギ効果を引
き出す可変速給水装置を提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１にかかる発明による可変速給水装置は、例
えば、図１に示すように、ポンプ１２と、ポンプ１２の
吐出側に設けられた吐出管１４と、吐出管１４に設けら
れた圧力タンク１６と、ポンプ１２が停止中に吐出管１
４内の圧力を保つように配設された逆止め弁１８と、吐
出管１４内の圧力を検出する圧力検出手段２０と、ポン
プ１２を駆動するモータ２２と、モータ２２の速度を制
御する制御手段２４とを有する、ポンプ１２の吐き出し
側の圧力を所定の推定末端圧力に維持するようにモータ
２２の速度を可変制御する給水装置１０であって、吐出
管１２の水量が所定の過小水量に達したことを検出する
過小水量検出手段２６と、過小水量時の停止圧力を外部
から任意に設定する圧力設定手段２８と、停止圧力に基
づいてポンプ１２の始動圧力を演算する圧力演算手段３
２と、を備え、制御手段２４が、過小水量検出手段の出
力信号に応答し、ポンプ１２の吐出し圧力を停止圧力に
なるようにモータ２２の回転速度を制御してから、所定
時間後にモータ２２を停止させると共に、ポンプ１２の
吐出し圧力が始動圧力に達した段階で、ポンプ１２を再
始動させるように構成する。

【０００７】ここで、推定末端圧力は、例えば、需要側
で使用する最高位位置に設置された給湯器や水道蛇口等
の給水端末に給水を行うことが可能な圧力であって、給
水装置から最高位位置の給水端末までの高さ及び蛇口ロ
ス並びに配管抵抗を考慮し、例えば、最高位位置の給水
端末の高さに配管ロスを加算した圧力を用いることが望
ましい。また、モータ２２を停止させるまでの所定時間
は、ポンプ１２の吐出し圧力が停止圧力に達するまでの
数十秒に設定すればよい。

【０００８】このように構成すると、圧力設定手段２８
により停止圧力を外部から任意に設定するだけで、圧力
演算手段が停止圧力に基づいてポンプ１２の始動圧力を
演算することができ、推定末端圧力から需要側が必要と
する水圧を確保することができ、停止圧力と始動圧力と
の相対関係を常に維持するので、適切な頻度でポンプ１
２の停止と始動を繰り返すことができる。しかも、過小
水量検出手段の出力信号に応答し、ポンプ１２の吐出し
圧力を停止圧力になるようにモータ２２の回転速度を制
御してから、所定時間後にモータ２２を停止させると共
に、ポンプ１２の吐出し圧力が始動圧力に達した段階
で、ポンプ１２を再始動させるので、需要側の圧力変動
を抑制し、可変速給水装置の省エネルギー化を達成させ
ることができる。

【０００９】上記目的を達成するために、請求項２にか
かる発明による請求項１に記載の可変速給水装置おい
て、圧力演算手段は圧力設定手段で設定する差圧DPを停
止圧力から減じて始動圧力を演算するように構成する。

【００１０】このように構成すると、ポンプの停止圧力
と始動圧力との差圧を適正に設定することができるの
で、常に、始動圧力は停止圧力より低い値となり、吐出
管１４内が適正な圧力に低下した段階でポンプ１２を再
始動することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図示
例と共に説明する。図１から図７は発明を実施する形態
の一例であって、図中、図と同一または類似の符号を付
した部分は同一物または相当物を表わし、重複した説明
は省略する。

【００１２】図1は、本発明による第１の実施の形態で
ある可変速給水装置１０の模式的系統図である。可変速
給水装置１０は、水道管又受水槽から水を供給する水配
管３５と、水配管３５に接続されたポンプ１２と、ポン
プ１２の吐出側に設けられた吐出管１４と、ポンプ１２
を駆動するモータ２２と、このモータ２２をインバータ
３６経由で制御する制御手段２４とを備える。

【００１３】吐出管１４には、ポンプ１２の吐出し側か
ら順に過小水量検出手段としてのフロースイッチ２６
と、逆止め弁１８と、圧力センサ２０と、圧力タンク１
６とが需要側の給水端末３８の方向に配設されている。

【００１４】制御手段２４は、圧力センサ２０、フロー
スイッチ２６に接続され、吐出管１４内の水圧、水量を
電気信号により受信している。また、制御手段２４は、
圧力設定手段２８に接続され、推定末端圧力及び過小水
量時の停止圧力並びに差圧ＤＰの数値を入力パネル３０
から入力するように構成している。入力パネル３０は液
晶画面等の数値表示手段と数値入力用のテンキー又は増
減圧ボタンで構成し、液晶画面のタッチ入力方式や押圧
ボタン方式で推定末端圧力、停止圧力、及び差圧ＤＰを
各々設定する。また、制御手段２４は、モータ２２に設
けられた光学式又は磁気式のロータリーエンコーダから
の出力線２３に接続され、モータ２２又はポンプ１２の
回転数を検出するが、回転数を検出する別の方法とし
て、制御手段２４が処理する速度指令情報を用いて、モ
ータ２２又はポンプ１２の回転数を検出することもでき
る。よって、ロータリーエンコーダを必ずしも設ける必
要はない。

【００１５】制御手段２４は、圧力設定手段２８により
設定された停止圧力と差圧ＤＰの数値を内部の中央演算
処理装置ＣＰＵ３２を介して内部メモリ３４に記憶し、
所定の推定末端圧力を維持するように内部で演算処理し
たゲート制御信号をインバータ３６へ送信することによ
りインバータ３６内部のゲートトランジスタを駆動す
る。インバータ３６は、電気的に接続されたモータ２２
に速度制御信号を印加してポンプ１２を駆動させる。例
えば、パルス幅変調方式ＰＷＭやパルス振幅変調方式Ｐ
ＡＭを用いて、直流電圧を無段階に制御し、ロータリー
エンコーダからの出力線２３の信号を監視してフィード
バックすることによりポンプ１２を効率良くかつ高回転
させる。

【００１６】次に、可変速給水装置１０の動作について
説明する。水道管や受水槽から水配管３５を通じてモー
タ２２によって駆動されるポンプ１２により吐出される
水は所定の圧力で吐出管１４を通し需要側の給水端末３
８に給水される。給水端末３８は分岐した吐出管１４の
各々に設けられた給湯器や給水栓であり、ポンプ１２に
より揚水した水は中層住宅や高層住宅や商業用ビル等の
最高位位置に設けた給水端末３８にも十分給水できる圧
力に加圧されている。

【００１７】吐出管１４には、フロースイッチ２６と、
ポンプ１２が停止中に吐出管内の圧力を保つ逆止め弁１
８とが挿入配置され、吐出管１４から枝管１７を介して
圧力タンク１６に吐出管１４中の水が貯えられる。

【００１８】また、逆止め弁１８の下流側に配置した圧
力センサ２０は、吐出管１４から枝管２１を介して圧力
タンク１６中の圧力もしくは逆止め弁１８の吐出し側の
圧力を検知し、電気信号を制御手段２４へ送信する。フ
ロースイッチ２６は、ポンプ１２から吐出管１４へ吐出
される吐出量が過小水量以下に達すると動作し過小水量
検出信号を制御手段２４へ送信する。

【００１９】また、可変速給水装置１０の運転スイッチ
により給水が開始されるが、ポンプ１２の始動開始後一
定時間においては、過小水量停止処理がキャンセルされ
るように構成することもできる。つまり、給水設備の諸
条件により、ポンプ１２の始動後しばらくは水が流れな
いような条件があった場合、過小水量停止処理が遂行さ
れる不具合を抑えるためである。

【００２０】さらに、ポンプが運転中にポンプ吐き出し
圧力が常に一定値以下に下がらないようにするため、ポ
ンプの吐き出し圧力が下限圧力ＰＢより低い一定値以下
の場合は、フロースイッチ２６が過小水量を検知しても
制御手段２４が過小水量停止処理を開始しないようにプ
ログラムしてもよい。このようにプログラムすること
で、ポンプ吐出し圧力を優先し、過小水量停止処理の頻
度を低減させる。

【００２１】需要側の水使用により吐出管１４内の圧力
が下限圧力ＰＢを超えるときは、モータ２２で駆動され
るポンプ１２が連続運転し、水使用が増大して吐出管１
４内の水圧がさらに低下すると圧力センサ２０で給水圧
力の低下を検知する。検知した圧力信号は制御手段２４
へ送られ、制御手段２４がポンプ１２の吐出し圧力を需
要側の推定末端圧力に近づけるようにモータ２２をイン
バータ３６経由で制御する。

【００２２】制御手段２４は、インバータ３６を制御し
て交流電圧をモータ２２に印加させ増速させる。モータ
２２が増速回転するに伴いポンプ１２の吐出量は増大す
る。吐出管１４内の水圧は増加し圧力センサ２０により
逐次検出され、圧力検知信号が制御手段２４へ送られて
いる。制御手段２４は、吐出管１４内の水圧を推定末端
圧力に制御するように圧力検知信号と推定末端圧力とを
比較しながら逐次的にモータ制御シーケンスを演算し、
モータ２２の回転速度がインバータ３６を介して制御さ
れる。

【００２３】図２は、本発明による第１の実施の形態で
ある可変速給水装置１０の運転特性図である。横軸に水
量Ｑ、縦軸に圧力Ｈを取りポンプ１２のＱ−Ｈ性能を示
す。ポンプ性能曲線上の仮想的な接点５０は、ポンプ１
２が水使用量の増大に伴い増速回転し最高出力状態で運
転しているときの水量Ｑ１と圧力Ｈを示し、この時点の
圧力は内部メモリ３４に記憶された需要側の下限圧力Ｐ
Ｂに演算されている。本実施の形態では、ポンプ１２
は、需要側の使用水量が減少し吐出管１４内の圧力がポ
ンプ性能曲線上の接点５２まで上昇した状態で運転をし
ている。圧力センサ２０は給水圧力の上昇を検知してそ
の検知信号を制御手段２４に送信する。例えば、この時
点の圧力は内部メモリ３４に記憶された需要側の上限圧
力ＰＡ、水量はＱ２である。

【００２４】制御手段２４は、圧力センサ２０からの検
知信号に基づき、モータ２２を減速するようにインバー
タ３６に制御信号を送信し、インバータ３６からモータ
２２を減速させる交流出力を供給する。モータ２２は印
加される交流出力の周波数又は電圧の減少に応動して減
速し、駆動しているポンプ１２を減速させ水の吐出量を
減少させる。

【００２５】制御手段２４は、ポンプ１２の減速時にお
いて、例えば、ポンプ性能曲線上の接点５２から接点５
４を経由し接点５６までの配管抵抗特性カーブで示すよ
うに、上限圧力ＰＡと下限圧力ＰＢとの間に位置する推
定末端圧力と吐出管１４内の圧力とを比較演算しながら
モータ２２を制御する。図示した水量Ｑｘの時点の推定
末端圧力はＰｘに演算され、このように推定末端圧力
は、典型的には配管抵抗特性カーブに乗って、このとき
の流量に対応して上限圧力ＰＡと下限圧力ＰＢの範囲で
変化する。

【００２６】需要側の水使用量がさらに減少した場合
に、ポンプ１２はポンプ性能曲線上の接点５６に対応す
る水量Ｑｍｉｎを下回って給水する。この場合、モータ
２２及びポンプ１２の回転はさらに低下して効率が極め
て低くなり、また、そのまま運転を継続するとポンプ内
温度が上昇する等の不具合が生じるため、このような水
量Ｑｍｉｎ以下の過小水量状態をフロースイッチ２６が
検知するように設定されている。

【００２７】制御手段２４は、フロースイッチ２６が動
作した段階で、一定時間過小水量が継続し、なおかつポ
ンプ吐き出し圧力が低下していないことを一定時間確認
した後に、過小水量停止処理を開始することが望まし
い。

【００２８】上記過小水量状態が確実であることを確認
する時間は、例えば、直前のポンプ１２の運転状態によ
り逐次変化させる。過小水量状態を確認する時間はポン
プ１２の始動頻度を減らすため、第1に、直前にポンプ
１２が運転している時間が長い場合や、第２に、前回ポ
ンプ１２が停止している時間が長い場合や、第３に、フ
ロースイッチ２６の開閉頻度が少ない場合等の諸条件を
考慮して、過小水量停止処理の確認時間を短くすること
ができる。

【００２９】過小水量停止処理の確認時間の長短は、上
記一定時間を決定する要素をファジー推論させることに
より達成することができる。この一定時間は、例えば、
ゼロ秒から１６０秒の間で任意の値に設定するとよい。
このように過小水量停止処理の確認時間を設けることに
より、ポンプ１２の始動頻度を減少させ、可変速給水装
置１０の省エネルギー化も実現できる。

【００３０】制御手段２４は、フロースイッチ２６から
過小水量に達したことを示す出力信号に応答し、ポンプ
１２の吐出し圧力を停止圧力に達するまで、矢印５５及
び矢印５７で示すポンプ性能曲線に乗るように、モータ
２２の回転速度を高めてポンプ１２を駆動制御するよう
に構成されている。

【００３１】モータ２２は、上述した過小水量の検出信
号をトリガとして停止圧力に近づくようにポンプ１２を
連続駆動するが、平行して制御手段２４内のタイマ５２
の計時を監視しタイムアップを検出するようにプログラ
ムされている。引き続き、需要側の水使用量がさらに低
下又はゼロに達した状態でも、制御手段２４がタイムア
ップを検出するまで、ポンプ１２は回転している。制御
手段２４はタイマがタイムアップした時点でモータ２２
を停止させる。例えば、本願発明者の実験結果からタイ
ムアップする所定時間は、過小水量の検出後、ポンプ１
２から吐出管１４を通って圧力タンク１６へ流入する水
により圧力タンク１６内の水位を上昇させ、吐出管１４
内の水圧、言い換えれば圧力タンク１６内の水圧を停止
圧力又はそれ以上の圧力まで上昇させるのに十分な時間
であるゼロ秒から１６０秒の間で任意に選択すればよ
い。

【００３２】上述した制御手段２４は、演算手段として
の中央演算処理装置ＣＰＵ３２を備え、内部メモリ３４
に設定された停止圧力に基づいてポンプの始動圧力を演
算する。例えば、始動圧力は下限圧力ＰＢと同等の圧力
又は下限圧力ＰＢより若干低い圧力に演算させるように
プログラムすることが望ましい。

【００３３】可変速給水装置１０の上限圧力ＰＡと下限
圧力ＰＢは、工場出荷段階で可変速給水装置の仕様に従
い予め設定されている。可変速給水装置１０の仕様がビ
ルの５階の給水端末３８に給水する仕様である場合に
は、１４メートルの高さに給水可能な水圧を上限圧力Ｐ
Ａとして予め内部メモリ３４に記憶している。また、配
管抵抗分がおよそ１５％と見積もられるため、下限圧力
ＰＢは上限圧力ＰＡより約１５％低く設定されている。

【００３４】また、始動圧力は、上述の如く設定した停
止圧力に基づいて演算される。例えば、停止圧力と低下
パーセント（Ｄ％）の２つのパラメータを入力したり、
停止圧力と差圧ＤＰを入力するように構成することによ
り、マニュアル設定の誤操作で停止圧力が始動圧力より
小さな値となることを未然に防止することができる。

【００３５】従って、始動圧力は、停止圧力にＤ％を乗
じた値に演算することにより求めることができ、別の方
法として、停止圧力から差圧ＤＰを減算するように制御
手段２４で演算すればよい。また、上限圧力ＰＡが下限
圧力ＰＢと同一の値に設定されている場合、推定末端圧
力ポンプ１２の吐き出し圧力を一定に制御することがで
きる。この場合、ポンプ停止圧力を上限圧力ＰＡ並びに
下限圧力ＰＢと同一の値で設定し、始動圧力を上限圧力
から差圧ＤＰを減算するように演算をするので、ポンプ
１２による過剰な加圧は行われない。

【００３６】図３は、本発明による第２の実施の形態で
ある可変速給水装置１０に用いられるポンプ１２の停止
圧力と始動圧力の関係を示す図である。可変速給水装置
１０は上記実施の形態と同様の装置を用いるため重複す
る説明を省略する。

【００３７】横軸にポンプの回転制御状態を経時的に示
し、縦軸に圧力Ｈを取った停止圧力と始動圧力の関係を
示す。制御手段２４の内部メモリ３４には差圧ＤＰのデ
ータが記憶されている。例えば、５階建て程度のビルに
用いる可変速給水装置１０では、差圧ＤＰを２．５メー
トルに設定している。

【００３８】可変速給水装置１０は、上限圧力ＰＡと下
限圧力ＰＢに基づき推定末端圧力を逐次演算する。制御
手段２４は、過小水量検出手段２６から過小水量を表す
出力信号に応答し、ポンプ１２の吐出し圧力を停止圧力
に達するまでモータ２２の回転速度を高めてから、所定
時間後、モータ２２を停止させる。

【００３９】図示した接点５６は、過小水量が検出され
た時点の吐出管１４内の水圧を示している。制御手段２
４は、タイマのタイムアップを開始しており、平行して
モータ２２を回転させてポンプ１２の吐出し圧力を停止
圧力に向かうように上昇させている。本実施の形態で
は、停止圧力は上限圧力ＰＡの値に設定し、上限圧力Ｐ
Ａと下限圧力ＰＢとの差は２メートルに設定され、差圧
ＤＰは２．５メートルに設定されている。

【００４０】図示した接点５８は、ポンプ１２が継続し
て運転している状態であり吐出管１４内の圧力は停止圧
力又はそれ以上の圧力に上昇している。その後、モータ
２２は制御手段２４がタイムアップを検知した段階で停
止し、吐出管１４内の圧力は圧力タンク１６により停止
圧力以上に保たれている。

【００４１】引き続き、吐出管１４内の圧力は停止圧力
以上に保たれているが、需要側の水使用又は吐出管１４
系統の漏水等により、吐出管１４内の水圧が徐々に低下
して行く。図示した接点６０は、吐出管１４内の水圧が
モータ２２を停止させた際のポンプ１２の吐出し圧力で
ある停止圧力（上限圧力ＰＡ）から差圧ＤＰを減算した
圧力を示している。

【００４２】例えば、停止圧力より２．５メートルに相
当する低い圧力まで吐出管１４内の圧力が低下した段階
で、圧力センサ２０が始動圧力を検出し制御手段２４へ
信号を送り、制御手段２４からインバータ３６を経由し
てモータ２２を回転させて、ポンプ１２を駆動させるこ
とにより吐出管１４内の圧力を上昇させている。しか
も、始動圧力は下限圧力ＰＢより０．５メートル低く設
定されているため、ポンプ１２の停止と始動との期間を
より長くとることができる。

【００４３】ここで、始動圧力は接点５８の後でモータ
１２を停止した時点の停止圧力を基準にして、差圧ＤＰ
を減算した圧力を用いている。これは、外部から設定し
た停止圧力に基づき自動的に始動圧力を演算しているの
で、始動圧力は常に停止圧力より低い値に算出できる。
従って、始動圧力が停止圧力を超えるような数値の入力
ミスよる誤動作を未然に防止することができる。

【００４４】図４は、本発明による第２の実施の形態で
ある可変速給水装置１０に用いられるポンプ１２の停止
圧力と始動圧力の関係を示す図である。図示した停止圧
力は上限圧力ＰＡより低く且つ下限圧力ＰＢより高く設
定されている。可変速給水装置１０は、ポンプの吐出し
圧力を停止圧力に達するまでモータ２２の回転速度を高
めてから、所定時間後に、モータ２２を停止させるよう
に構成されている。

【００４５】図示した接点５６は、過小水量が検出され
た時点の吐出管１４内の水圧を示している。制御手段２
４は、タイマのタイムアップを開始しており、平行して
モータ２２を回転させてポンプ１２の吐出し圧力を停止
圧力に向かうように上昇させている。本実施の形態で
は、上限圧力ＰＡと下限圧力ＰＢの差は３メートルに設
定され、差圧ＤＰは２．５メートルに設定されているの
で、停止圧力は上限圧力ＰＡより０．５メートル低い。

【００４６】図示した接点６２は、ポンプ１２が継続し
て運転している状態であり吐出管１４内の圧力は停止圧
力又はそれ以上の圧力に上昇している。その後、モータ
２２は制御手段２４がタイムアップを検知した段階で停
止し、吐出管１４内の圧力は圧力タンク１６により停止
圧力以上に保たれている。

【００４７】引き続き、吐出管１４内の圧力は停止圧力
以上に保たれているが、需要側の水使用又は吐出管１４
系統の漏水等により、吐出管１４内の水圧が徐々に低下
して行く。図示した接点６４は、吐出管１４内の水圧が
モータ２２を停止させた際のポンプ１２の吐出し圧力で
ある停止圧力から差圧ＤＰを減算した圧力（下限圧力Ｐ
Ｂ）を示している。

【００４８】例えば、停止圧力より２．５メートルに相
当する低い圧力まで吐出管１４内の圧力が低下した段階
で、圧力センサ２０が始動圧力を検出し制御手段２４へ
信号を送り、制御手段２４からインバータ３６を経由し
てモータ２２を回転させて、ポンプ１２を駆動させるこ
とにより吐出管１４内の圧力を上昇させることができ
る。しかも、停止圧力は上限圧力ＰＡより０．５メート
ル低く設定されているため、制御手段２４がタイムアッ
プするまで吐出管１４内の圧力をポンプ１２で上昇させ
ても、上限圧力ＰＡを過剰に超えることがないので給水
端末３８の圧力変動を抑制することができる。

【００４９】このように、本実施の形態によれば、ポン
プ１２の始動圧力を停止圧力に基づき演算しているた
め、常に始動圧力が停止圧力より低く演算される。ま
た、ポンプ１２の過小水量停止処理における最大加圧値
の上限を停止圧力に制限することができ、吐出管１４内
の圧力の変動を抑制させることができる。

【００５０】図５を参照して、本発明による第２の実施
の形態である可変速給水装置１０に用いられるポンプ１
２の停止圧力と始動圧力の関係を説明する。可変速給水
装置１０は、内部メモリ３４に停止圧力、上限圧力Ｐ
Ａ、及び下限圧力ＰＢを同一値で記憶している。

【００５１】可変速給水装置１０は、同一値の停止圧
力、上限圧力ＰＡ、及び下限圧力ＰＢがセットされた後
に電源がＯＮにされると運転モードに移行し、制御手段
２４は上限圧力ＰＡ及び下限圧力ＰＢを関数として推定
末端圧力を演算しながら、モータ２２を制御しポンプ１
２を増速させる。

【００５２】可変速給水装置１０がビル等の現場に設置
された直後であれば、吐出管１４内の圧力はゼロであ
る。したがって、ポンプ１２の吐出し圧力は、ゼロから
上限圧力ＰＡに向けて給水を実行する。図示した接点６
６は、過小水量を検出した後に停止圧力に達するまでモ
ータ２２の回転速度を高めてから、所定時間後にポンプ
１２を停止させた状態であり、吐出管１４内の圧力が圧
力タンク１６によって停止圧力以上に保たれている状態
を示す。

【００５３】次に、需要側の給水端末３８から水が使用
され又は漏水により吐出管１４内の圧力が徐々に低下す
る。図示した接点６８は、吐出管１４内の水圧がモータ
２２を停止させた際の停止圧力（ＰＡもしくはＰＢ）か
ら差圧ＤＰを減算した圧力を示している。

【００５４】例えば、停止圧力より２．５メートルに相
当する低い圧力まで吐出管１４内の圧力が低下した段階
で、圧力センサ２０が始動圧力を検出し制御手段２４へ
信号を送り、制御手段２４からインバータ３６を経由し
てモータ２２を回転させて、ポンプ１２を駆動させるこ
とにより吐出管１４内の圧力を上昇させることができ
る。しかも、始動圧力は停止圧力より２．５メートル低
く演算出力されているため、ポンプ１２の停止と始動と
のタイミングをより長くとることができる。

【００５５】また、始動圧力は接点６６でモータを停止
した時点の停止圧力を基準にして、差圧ＤＰを減算した
圧力を用いている。これは、外部から設定した停止圧力
に基づき自動的に始動圧力を演算しているので、始動圧
力は常に停止圧力より低い値に算出できる。従って、始
動圧力が停止圧力を超えるような数値の入力ミスよる誤
動作を未然に防止することができる。

【００５６】さらに、日常運転の可変速給水装置１０に
おいても、同一の値の上限圧力ＰＡ、及び下限圧力ＰＢ
をパラメータとして推定末端圧力を演算しながらモータ
２２を可変速に回転させてポンプ１２を駆動し需要側の
給水端末３８へ給水を行い、過小水量停止処理により停
止圧力以上に吐出管１４内の圧力を上昇させる。

【００５７】図６は、本発明による実施の形態である可
変速給水装置１０に用いられる制御手段２４のブロック
図である。制御手段２４は、中央演算処理装置ＣＰＵ３
２と、このＣＰＵ３２とバス４８を介して接続する内部
メモリ３４と、タイマ５２と、インターフェースＩ／Ｏ
４６を備える。

【００５８】内部メモリ３４は、電気的書換可能なプロ
グラマブルリードオンリーメモリＥＥＰＲＯＭ４０、ラ
ンダムアクセスメモリＲＡＭ４２、リードオンリーメモ
リＲＯＭ４４を備え、それぞれＣＰＵ３２に接続されて
いる。

【００５９】ＥＥＰＲＯＭ４０は、停止圧力、差圧Ｄ
Ｐ、上限圧力ＰＡ、及び下限圧力ＰＢのデータを記憶す
る。これらデータは、工場出荷段階に初期値が書き込ま
れているが、需要先に設置する際に圧力設定手段２８か
らＣＰＵ３２を経由してマニュアルで入力し書き換える
ことができる。ＥＥＰＲＯＭは、電気的に書き換えが可
能なため、モータ２２又はポンプ１２の経時変化による
性能劣化に対して、停止圧力、上限圧力ＰＡ又は下限圧
力ＰＢのパラメータを適宜再入力して効率の良い運転状
態を維持させ、省エネルギー化を図ることができる。

【００６０】ＲＡＭ４２は、上限圧力ＰＡ及び下限圧力
ＰＢをパラメータとして推定末端圧力をＣＰＵ３２で演
算した結果を一時的に記憶する。ＲＡＭ４２は、可変速
給水装置１０が所定時間に亘り通電していない状態では
データを消滅させてしまうが、比較的単価が安いため可
変速給水装置１０のコストを低減させることができる。

【００６１】ＲＯＭ４４は、マスクＲＯＭ又はＥＰＲＯ
Ｍ等の読み出し専用のメモリであり、可変速給水方法の
プログラムを収納している。また、推定末端圧力を算出
するための演算テーブルを格納することもできる。例え
ば、演算テーブルの上位アドレスラインに上限圧力ＰＡ
値を入力し、下位アドレスラインに下限圧力ＰＢ値を入
力してデータ出力ラインに推定末端圧力を出力するよう
に構成する。このような演算テーブルを用いるとＣＰＵ
３２のレジスタを用いた場合に比して演算速度がより高
速となり、木目細かなポンプ制御を遂行することができ
る。

【００６２】インターフェースＩ／Ｏ４６は、フロース
イッチ２６、圧力センサ２０、圧力設定手段２８、出力
線２３から電気信号を受けて、ＣＰＵ３２に渡すバッフ
ァ機能と信号レベルの変換を遂行する。また、ＣＰＵ３
２から出力される制御信号をインバータ３６へ送信す
る。

【００６３】タイマ５２は、カレンダ機能を有し、実時
間の計時データをＣＰＵ３２へ出力する。タイマ５２
は、不図示のバックアップ電源としてのボタン電池等か
ら電源の供給を受けて不揮発性のカレンダー情報を更新
する。また、可変速給水装置１０は通常運転中は常に通
電しているため、商用電源を変圧した直流電圧でタイマ
５２のバックアップ電源を確保することもできる。

【００６４】図７は、本発明による実施の形態である可
変速給水装置１０のデータ入力フロー図である。

【００６５】可変速給水装置１０は、データ入力処理は
ステップＳ９０から開始し、次のステップＳ９１で圧力
設定手段２８から過小水量検出時のポンプ１２の停止圧
力ＳＰを設定する。停止圧力ＳＰの設定は、揚水圧力を
ビルの高さに相当するメートル単位で入力してもよく、
水圧を直接入力してもよいが、一般に、ビルの高さが給
水端末３８の最高位位置より高いため、便宜的に推定末
端圧力に相当するビルの高さ値をメートル単位で入力す
ることが誤入力を未然に防止するため望ましい。

【００６６】次に、制御手段２４は、ステップＳ９２に
より入力された停止圧力ＳＰが上限圧力ＰＡと下限圧力
ＰＢの範囲に入るか否かを判定する。即ち、停止圧力が
上限圧力ＰＡ以下で且つ下限圧力ＰＢ以上であるか判定
をする。

【００６７】判定結果が是（ＹＥＳ）のときは、次のス
テップＳ９３へ分岐して始動圧力の演算を実行する。始
動圧力は、例えば、予め内部メモリ３４に記憶している
差圧ＤＰを読み出し、停止圧力から差圧ＤＰを減算する
ことにより求める。演算結果は、次のステップＳ９４で
停止圧力と共に始動圧力が内部メモリ３４へ記憶され、
終了ステップＳ９５へ移行してデータ入力処理を終了す
る。

【００６８】一方、ステップＳ９２の判定結果が否（Ｎ
Ｏ）の場合は、ステップＳ９６へ分岐し、入力された停
止圧力に不備が在ることを報知し、ステップＳ９１へ移
行して停止圧力の再入力を促す。

【００６９】こうして、本発明の実施の形態によれば、
過小水量時のポンプ１２の停止圧力を外部から設定する
だけで自動的に内部の演算処理により停止圧力より低い
ポンプ１２の始動圧力を推定末端圧力と独立して決定す
ることができる。

【００７０】また、本実施の形態の可変速給水装置１０
は、需要側の要請として、過小水量停止時のポンプ１２
の吐出し圧力が上限圧力ＰＡより多少低下しても、停止
圧力を低く抑えたいときや、停止圧力が上限圧力ＰＡよ
り多少高くなってもポンプ１２の始動圧力を低く設定し
たい場合など、種々の用途に対応できる。

【００７１】さらに、本発明では、過小水量時の停止圧
力と制御目標圧力とを個別に設定するように構成したの
で、種々の用途に対応するように任意の停止圧力を設定
変更でき、停止圧力の設定変更に伴って自動的に始動圧
力を演算出力する。従って、可変速給水装置１０と給水
端末３８との間に配設された吐出管１２の配管長や配管
直径による配管抵抗に応じて、可変速給水装置１０の設
置現場において個々に停止圧力の設定が可能となる。

【００７２】よって、可変速給水装置１０は、所定圧力
の停止圧力パラメータを予め工場出荷段階で入力設定し
てから需要側の現場に設置するため、同一仕様の可変速
給水装置１０を工場で量産することができ、仕掛かりの
手間を省き、工場出荷テストを簡略化することができる
ので、従来に比して廉価な可変速給水装置１０を市場に
提供することができる。しかも、始動圧力は設定する停
止圧力との差圧の関係で演算決定されるため、各圧力パ
ラメータの誤り設定を未然に防止することができる。

【００７３】尚、本発明の可変速給水装置は、上述の図
示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸
脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論
である。

【００７４】

【発明の効果】以上、説明したように本発明の可変速給
水装置によれば、需要側の水の圧力変動を抑えながら、
ポンプの始動及び停止頻度を少なくし、省エネルギ効果
を引き出す可変速給水装置を提供することができる、と
いう優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１の実施の形態である可変速給
水装置の模式的系統図である。

【図２】本発明による第１の実施の形態である可変速給
水装置の運転特性図である。

【図３】本発明の実施の形態に用いられるポンプの停止
圧力と始動圧力の関係を示す図である。

【図４】本発明の実施の形態に用いられるポンプの停止
圧力と始動圧力の関係を示す図である。

【図５】本発明の実施の形態に用いられるポンプの停止
圧力と始動圧力の関係を示す図である。

【図６】本発明の実施の形態に用いられる制御手段の模
式的ブロック図である。

【図７】本発明による実施の形態である可変速給水装置
のデータ入力処理フローチャートである。

【符号の説明】

１０ 可変速給水装置 １２ ポンプ １４ 吐出管 １６ 圧力タンク １８ 逆止め弁 ２０ 圧力センサ ２２ モータ ２４ 制御手段 ２６ フロースイッチ ２８ 圧力設定手段 ３０ 入力パネル ３４ 内部メモリ ３５ 水配管 ３６ インバータ ３８ 給水端末 ５２ タイマ ３２ 中央演算処理装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H020 AA01 BA02 BA03 BA05 BA11 BA12 BA14 BA15 BA18 CA01 CA04 DA01 DA04 EA09 EA12 3H045 AA06 AA09 AA12 AA23 BA03 BA07 BA23 BA28 BA31 BA32 BA36 CA01 CA03 CA05 CA06 CA29 CA30 DA01 DA05 EA35 EA38

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポンプと、前記ポンプの吐出側に設けら
   れた吐出管と、前記吐出管に設けられた圧力タンクと、
   前記ポンプが停止中に吐出管内の圧力を保つように配設
   された逆止め弁と、前記吐出管内の圧力を検出する圧力
   検出手段と、前記ポンプを駆動するモータと、前記モー
   タの速度を制御する制御手段とを有する、前記ポンプの
   吐き出し側の圧力を所定の推定末端圧力に維持するよう
   に前記モータの速度を可変制御する給水装置であって；
   前記吐出管の水量が所定の過小水量に達したことを検出
   する過小水量検出手段と；過小水量時の停止圧力を外部
   から任意に設定する圧力設定手段と；前記停止圧力に基
   づいて前記ポンプの始動圧力を演算する圧力演算手段
   と、を備え；前記制御手段が、過小水量検出手段の出力
   信号に応答し、前記ポンプの吐出し圧力を前記停止圧力
   になるように前記モータの回転速度を制御してから、所
   定時間後にモータを停止させると共に、前記ポンプの吐
   出し圧力が前記始動圧力に達した段階で、前記ポンプを
   再始動させる；可変速給水装置。
2. 【請求項２】 前記圧力演算手段は、前記圧力設定手段
   で設定する差圧DPを前記停止圧力から減じて始動圧力を
   演算する請求項１に記載の可変速給水装置。