JP2004092387A

JP2004092387A - 給水装置

Info

Publication number: JP2004092387A
Application number: JP2003351261A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Nakajima; 中島　薫
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2003-10-09
Filing date: 2003-10-09
Publication date: 2004-03-25

Abstract

【課題】　高置水槽を備えた直結型給水装置において、ポンプの流入圧力が変動しても安定な高置水槽への給水動作を行うことのできる給水装置を提供する。
【解決手段】　配水管１１に接続された流入管１２と、この流入管１２に接続された加圧ポンプ１３と、この加圧ポンプ１３の吐出し側に接続され高置水槽１４に送水する連結管１８と、連結管１８に設けられた自動開閉弁１６と、加圧ポンプ１３の流入圧力を検出する流入圧力検出器２１と、加圧ポンプ１３の吐出し圧力を検出する吐出圧力検出器２３とを備え、加圧ポンプ１３が流入圧力検出器２１の検出圧力及び吐出圧力検出器２３の検出圧力に基づいて任意の速度で運転され高置水槽１４内の水位が停止水位になると、自動開閉弁１６が閉じた後、加圧ポンプ１３が停止する。
【選択図】　　　図１

Description

　本発明は給水装置に係り、特に配水管から直接加圧ポンプを介して、一旦建屋屋上等に設置された高置水槽に揚水し、高置水槽から末端給水機器へ給水するシステムにした、いわゆる直結型の給水装置に関する。

　図１（Ａ）は、直結型給水装置のシステム概要を示す。例えば、水道の本管である配水管１１には流入管１２が接続され、量水器１５等を介して加圧ポンプ１３がこの流入管に接続されている。加圧ポンプ１３の吐出側には、建屋屋上等に設けられた高置水槽１４を介して末端給水機器１７へと連結された連結管１８が接続されている。連結管１８には、チェッキ弁１９、自動開閉弁１６等が接続されている。ここでチェッキ弁１９は、配水管１１側の圧力が低下した場合等にポンプ１３の吐出側からの逆流を防止するための阻止弁である。自動開閉弁１６は、ポンプ停止時に高置水槽１４側と加圧ポンプ１３側とを分離するための弁であり、弁開閉駆動装置２０により、その開閉が制御される。

　ポンプ１３は、三相２００Ｖの商用電源に接続された周波数・電圧変換装置（インバータ）を備えた電動機（可変速手段）２５により可変速で駆動される。
　制御部２２は、流入圧力検出器２１及び吐出圧力検出器２３の信号に基づき、可変速手段２５に信号を送り、ポンプ１３の回転数を任意の速度に加速又は減速制御する。

　特開平５−１１８２８０号公報、特開平５−２６３４４４号公報、特開平５−２４０１８６号公報等によれば、加圧ポンプの吐出側の圧力を一定に保つことにより、末端給水機器へ所定の圧力の水を常に供給できるようにポンプの速度を増減する技術が開示されている。又、配水管に水圧の低下をきたさないように、ポンプの流入側圧力が低下した際には、ポンプの速度を減速する、又は停止することにより、配水管側の圧力の低下を防止する技術等が開示されている。

　係る直結型の給水装置においては、従来の配水管に貯水槽を接続し、貯水槽に貯えられた水を加圧ポンプを用いて末端給水機器へ分配するのと比較して、種々のメリットがある。そのメリットは、貯水槽を設けないため、給水装置を全体として小型化でき、又設置面積を小さくできる。水が貯留されないので、衛生上好ましい。配水管の水圧をそのまま加圧ポンプの吸込側に利用できるため、加圧ポンプの揚程が低くなり、その分省エネルギー化ができる等である。

　図１（Ｂ）は、建屋屋上等に設けられた高置水槽の概要を示す。高置水槽１４には、加圧ポンプ１３の吐出側に連結された連結管１８の流入口１８Ａから水槽内に水が流入する。そして、末端給水機器１７側へと連結された連結管１８の流出口１８Ｂから水が流出し、末端給水機器１７へ給水される。高置水槽１４は、電極棒等の水位検出器２４を備え、水位がポンプ運転水位（Ｌ）、およびポンプ停止水位（Ｈ）であることを検出する。

　すなわち、高置水槽１４内に貯留された水が末端給水機器１７側へ供給されると、その水位は徐々に低下する。そしてポンプ運転水位（Ｌ）に達すると、水位検出器２４がこれを検出し、制御部２２へ信号を伝達し、制御部２２からの指令により加圧ポンプ１３が起動し、自動開閉弁１６が開き高置水槽１４に送水する。すると、高置水槽１４内の水位は徐々に上昇し、高置水槽内に水が一杯となるポンプ停止水位（Ｈ）に達すると、水位検出器２４がこれを検出し、制御部２２に信号を送る。そして、制御部２２はポンプ１３を停止し、また自動開閉弁１６を閉止する。

　係る給水方式によれば、末端給水機器１７には、建屋屋上等に設けられた高置水槽から給水されるので、常にほぼ一定の圧力で給水され、極端な水圧の上昇あるいは低下という問題が避けられ、快適な給水が行われる。

　しかしながら、従来の直結型以前の給水装置では加圧ポンプの流入側に貯水槽が設けられていたため、加圧ポンプの流入側はほぼ圧力ゼロの状態に保たれ、ポンプ流入側の圧力が直結型のように上昇するということがなかった。ところが、上述したような直結型となると、例えば高置水槽内の水位が低下しポンプ運転水位に達すると、ポンプが起動し自動開閉弁が開く。その際に配水管側の圧力が高い場合には、さらにポンプで加圧された圧力が高置水槽に接続された連結管に加わり、連結管及びそれに接続された各種弁等に大きな衝撃を与えることとなる。また同様に高置水槽内の水位が上昇し、ポンプ停止水位に達したときに直ちにポンプの運転を停止し、自動開閉弁を閉じると、同様に連結管及びこれに接続された弁等に大きな衝撃を与えることとなる。

　本発明は、上述した事情に鑑みて為されたもので、高置水槽を備えた直結型給水装置において、ポンプの流入圧力が変動しても安定な高置水槽への給水動作を行うことのできる給水装置を提供することを目的とする。

　上述した目的を達成するため、本発明の給水装置の第１の態様は、配水管に接続された流入管と、この流入管に接続された加圧ポンプと、この加圧ポンプの吐出し側に接続され高置水槽に送水する連結管と、連結管に設けられた自動開閉弁と、前記加圧ポンプの流入圧力を検出する流入圧力検出器と、前記加圧ポンプの吐出し圧力を検出する吐出圧力検出器とを備え、前記加圧ポンプが前記流入圧力検出器の検出圧力及び前記吐出圧力検出器の検出圧力に基づいて任意の速度で運転され前記高置水槽内の水位が停止水位になると、前記自動開閉弁が閉じた後、前記加圧ポンプが停止することを特徴とする。
　本発明の一態様によれば、前記自動開閉弁は前記連結管に衝撃を及ぼさない程度の時間をかけて閉じる。

　本発明の給水装置の第２の態様は、配水管に接続された流入管に接続され可変速で駆動される加圧ポンプを備えた給水装置であって、前記加圧ポンプの吐出し側に設けられた自動開閉弁と、前記加圧ポンプの流入圧力を検出する流入圧力検出器と、前記加圧ポンプの吐出し圧力を検出する吐出圧力検出器と、前記加圧ポンプを制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記流入圧力検出器の検出圧力及び前記吐出圧力検出器の検出圧力に基づいて前記加圧ポンプを任意の速度に制御して送水し、高置水槽の停止水位信号を受けて前記自動開閉弁を閉じた後、前記加圧ポンプを停止することを特徴とする。

　本発明の給水装置の第３の態様は、配水管に接続された流入管に接続され可変速で駆動される加圧ポンプを備えた給水装置であって、前記加圧ポンプの吐出し側に設けられた自動開閉弁と、前記加圧ポンプの流入圧力を検出する流入圧力検出器と、前記加圧ポンプの吐出し圧力を検出する吐出圧力検出器と、前記加圧ポンプを制御する制御部とを備え、前記制御部は、高置水槽の停止水位信号を受けて前記自動開閉弁を前記連結管に衝撃を及ぼさない程度の時間をかけて閉じた後、前記加圧ポンプを停止することを特徴とする。

　本発明の給水装置の制御装置は、配水管に接続された流入管に接続され可変速で駆動される加圧ポンプを備えた給水装置の制御装置であって、前記加圧ポンプの流入圧力及び吐出圧力に基づいて任意の速度に制御して送水し、高置水槽の停止水位信号を受けて前記加圧ポンプの吐出側の自動開閉弁を閉じた後、前記加圧ポンプを停止することを特徴とする。

　本発明の給水装置の制御方法は、配水管に接続された流入管に接続され可変速で駆動される加圧ポンプと、該加圧ポンプの流入圧力を検出する流入圧力検出器と、該加圧ポンプの吐出し圧力を検出する吐出圧力検出器とを備えた給水装置の制御方法であって、前記流入圧力検出器の検出圧力及び前記吐出圧力検出器の検出圧力に基づいて任意の速度に制御して高置水槽に送水し、前記高置水槽の停止水位信号を受けて前記加圧ポンプの吐出側に設けられた自動開閉弁を閉じた後、前記加圧ポンプを停止することを特徴とする。

　本発明の給水装置の好ましい態様は、配水管に接続された流入管と、この流入管に接続された加圧ポンプと、この加圧ポンプの吐出側に接続され高置水槽に揚水した後、該高置水槽から末端給水機器へ給水する連結管と、前記加圧ポンプと高置水槽を連結する連結管の途中に設けられた自動開閉弁と、前記高置水槽内に設けられた該水槽の水位を検出する水位検出器と、前記加圧ポンプを制御する制御手段とを備え、該制御手段は、前記加圧ポンプをゆっくり起動停止させる手段を備え、前記高置水槽内の水位検出器がポンプ停止水位を検出するとまずポンプをゆっくり停止し、その後前記自動開閉弁を閉じ、前記水位検出器が前記ポンプ運転水位を検出するとまず前記自動開閉弁を開きその後前記加圧ポンプをゆっくり起動する。

　また、本発明の給水装置の好ましい態様は、配水管に接続された流入管と、この流入管に接続された加圧ポンプと、この加圧ポンプの吐出側に接続され高置水槽に揚水した後、該高置水槽から末端給水機器へ給水する連結管と、前記加圧ポンプと高置水槽を連結する連結管の途中に設けられた自動開閉弁と、前記高置水槽内に設けられた該水槽の水位を検出する水位検出器と、前記加圧ポンプを制御する制御手段とを備え、該制御手段は、前記自動開閉弁をゆっくり起動停止させる手段を備え、前記高置水槽内の水位検出器がポンプ停止水位を検出するとまず自動開閉弁をゆっくり閉止しその後ポンプを停止させ、前記水位検出器が前記ポンプ運転水位を検出するとまず前記ポンプを起動しその後自動開閉弁をゆっくり開く動作を行う。

　高置水槽内の水位が低下して加圧ポンプを起動する際に、まず自動開閉弁を開きその後ポンプを起動させることから、流入側圧力が上昇していても、連結管内部の圧力が徐々に上昇することから、大きな衝撃が加えられることが防止される。また、加圧ポンプを停止する際に、まずポンプを停止させ、その後、自動開閉弁を閉じることから、連結管内部の圧力が徐々に下降するので、同様に大きな衝撃が加えられることが防止される。

　高置水槽内の水位が低下して加圧ポンプを起動する際に、まずポンプを起動させその後自動開閉弁を開くことから、流入側圧力が上昇していても、連結管内部の圧力が徐々に上昇することから、大きな衝撃が加えられることが防止される。また、加圧ポンプを停止する際に、まず自動開閉弁を閉じてその後ポンプを停止させることから、連結管内部の圧力が徐々に下降するので、同様に大きな衝撃が加えられることが防止される。

　本発明によれば、高置水槽を備えた直結型の給水装置において、流入側の圧力が高い場合でも、加圧ポンプの吐出側から高置水槽に至る連結管に大きな衝撃を与えるという問題が防止される。

　以下、本発明の第１及び第２実施例について添付図面を参照しながら説明する。
　本実施例においても、配水管１１に加圧ポンプ１３が直結され、一旦、建屋屋上等に設けられた高置水槽に貯水され、そこから末端給水機器１７に連結管１８を介して給水するシステム構成は、図１（Ａ）に示すとおりである。そして、高置水槽１４は、電極棒等のポンプ停止水位Ｈ及びポンプ運転水位Ｌを検出する水位検出器２４を備えていることも同様である。

　そして、加圧ポンプ１３と高置水槽１４を連結する連結管１８の途中に自動開閉弁１６が設けられており、第１実施例ではこの開閉弁１６は弁開閉駆動装置２０により開閉が瞬間的に行われる。加圧ポンプ１３は、インバータ等の可変速手段２５により駆動され、ポンプの起動時に運転速度を徐々に上昇する、加圧ポンプをゆっくり起動する手段を備えている。また、ポンプの停止時にも加圧ポンプ１３の運転速度を徐々に下げ、ポンプをゆっくり停止させる手段を備えている。

　また、本発明の第２の実施例においては、自動開閉弁１６の弁開閉駆動装置２０は、数秒の時間をかけてゆっくり開き、又ゆっくり閉じる動作を行う。これは、例えば電気信号により弁開度を調整できる比例制御モータバルブ等の自動弁１６と、その自動弁がゆっくり開閉するように弁開度信号を出力する弁開閉駆動装置２０とを組み合わせることによって実施することができる。ポンプＢの起動停止は瞬間的に行われる。

　図２は、本発明の前記実施例の給水装置の制御部の構成を示す。制御部２２には高置水槽１４の水位検出器２４から高置水槽内の水位が低下し、ポンプの運転を開始すべき水位である水位Ｌ信号が伝達される。又、同様に高置水槽内に水が揚水され、高置水槽内が満水状態となり、ポンプ１３の運転が停止されるべき水位Ｌ信号が伝達される。

　本発明の第１実施例においては、制御部２２はポンプ１３をゆっくり起動又は停止させ、自動開閉弁１６は瞬間的に開閉動作する。これに対して、本発明の第２実施例においては、制御部２２は自動開閉弁１６をゆっくり開き又は閉じて、ポンプ１３は瞬間的に起動又は停止する。

　図３は、本発明の第１実施例のポンプ及び自動開閉弁の制御フローを示す。制御装置２２内には、次に述べるルーチンが組み込まれている。まず、高置水槽１４内の水位を水位検出器２４から読み込む。そして、高置水槽内の水位が上昇してポンプを停止すべき水位Ｈであるか否かを判断する。ＹＥＳである場合には、ポンプの運転速度を徐々に下げてゆっくり停止させる。そして自動開閉弁１６を閉止する。停止水位Ｌでない場合には、ポンプの運転をそのまま継続する。次に、高置水槽内の水位が低下し、高置水槽内に給水すべき運転水位Ｌであるか否かを判断する。運転水位Ｌである場合には、まず自動開閉弁１６を開き、次に加圧ポンプ１３をゆっくり起動する。運動水位Ｌでない場合には、ポンプの停止を継続する。

　図４は、前述の制御フローに従った、給水装置の各部の動作を示す。時間ｔ_０の状態で、ポンプは停止しており、高置水槽１４内の水が末端給水機器１７で使用され、水位が徐々に低減しているとする。時間ｔ_１で高置水槽内水位がポンプ運転水位Ｌに到達すると、まず自動開閉弁１６が開放される。そして、ポンプがゆっくり起動し、ポンプ速度が徐々に上昇する。そして、数秒後ポンプは吐出圧力検出器２３の圧力が所定値となるように一定速度での運転に移行する。高置水槽内水位は、時間ｔ_１後は徐々に上昇する。高置水槽１４と加圧ポンプ１３とを連結する連結管１８内の水圧は、図示するようにポンプ運転開始と共に（時間ｔ_１から）緩やかに上昇し、ポンプ運転速度が一定となる頃に所定の圧力が加わることになる。

　高置水槽内水位がポンプの運転を停止すべき水位Ｈに達する時間ｔ_２には、ポンプがゆっくり停止する動作を開始する。即ち時間ｔ_２から運転速度が徐々に低下し、時間ｔ_３でポンプが停止するとともに自動開閉弁１６は閉止される。従って、高置水槽内水位は、ポンプの減速に伴い、やや上昇するが、ポンプが停止した時間ｔ_３以降は、末端給水機器への水の供給とともに徐々に低下する。加圧ポンプ１３から高置水槽１４に連結する連結管１８内の圧力は、ポンプ速度の低減とともに緩やかに低減し、自動開閉弁１６の閉止により、ほぼ圧力がゼロの状態となる。

　図５は、本発明の第２実施例のポンプ及び自動開閉弁の制御フローを示す。制御装置２２内には、次に述べるルーチンが組み込まれている。まず、高置水槽１４内の水位を水位検出器２４から読み込む。そして、高置水槽内の水位が上昇してポンプを停止すべき水位Ｈであるか否かを判断する。ＹＥＳである場合には、弁の開度を徐々に下げてゆっくり閉止する。そしてポンプ１３を停止する。停止水位Ｌでない場合には、ポンプの運転をそのまま継続する。次に、高置水槽内の水位が低下し、高置水槽内に給水すべき運転水位Ｌであるか否かを判断する。運転水位Ｌである場合には、まずポンプ１３を起動し、次に自動開閉弁１６をゆっくり開く。

　図６は、前述の制御フローに従った、給水装置の各部の動作を示す。時間ｔ_０の状態で、ポンプは停止しており、高置水槽１４内の水が末端給水機器１７で使用され、水位が徐々に低減しているとする。時間ｔ_１で高置水槽内水位がポンプ運転水位Ｌに到達すると、まずポンプ１３が起動する。そして、自動開閉弁１６がゆっくり開き、流量が徐々に増加する。高置水槽内水位は、時間ｔ_１後は徐々に上昇する。高置水槽１４と加圧ポンプ１３とを連結する連結管１８内の水圧は、図示するようにポンプ運転開始と共に（時間ｔ_１から）緩やかに上昇し、弁開度が所定値となる頃に所定の圧力が加わることになる。

　高置水槽内水位がポンプの運転を停止すべき水位Ｈに達する時間ｔ_２には、自動開閉弁がゆっくり閉止する動作を開始する。即ち時間ｔ_２から弁開度が徐々に小さくなり、時間ｔ_３で弁が閉止するとともにポンプ１３の運転は停止される。従って、高置水槽内水位は、自動開閉弁の閉止に伴い、やや上昇するが、ポンプが停止した時間ｔ_３以降は、末端給水機器への水の供給とともに徐々に低下する。加圧ポンプ１３から高置水槽１４に連結する連結管１８内の水圧は、弁開度の低減とともに緩やかに低減し、自動開閉弁１６の閉止により、ほぼ圧力がゼロの状態となる。

　尚、前述した実施例においては、ポンプ又は自動開閉弁のどちらかをゆっくり開閉しているが、その双方をゆっくり開閉するようにしてもよい。

（Ａ）高置水槽を備えた直結型の給水装置のシステム構成の説明図、（Ｂ）高置水槽の説明図。本発明の一実施例の給水装置の制御系の説明図。本発明の第１実施例の制御フロー図。前記実施例における給水装置の各部の状態を示すタイムチャート。本発明の第２実施例の制御フロー図。前記実施例における給水装置の各部の状態を示すタイムチャート。

符号の説明

　１１　　配水管
　１２　　流入管
　１３　　加圧ポンプ
　１４　　高置水槽
　１５　　量水器
　１６　　自動開閉弁
　１７　　末端給水機器
　１８　　連結管
　１８Ａ　流入口
　１８Ｂ　流出口
　１９　　チェッキ弁
　２０　　弁開閉駆動装置
　２１　　流入圧力検出器
　２２　　制御部
　２３　　吐出圧力検出器
　２４　　水位検出器
　２５　　可変速手段

Claims

　配水管に接続された流入管と、
　この流入管に接続された加圧ポンプと、
　この加圧ポンプの吐出し側に接続され高置水槽に送水する連結管と、
　連結管に設けられた自動開閉弁と、
　前記加圧ポンプの流入圧力を検出する流入圧力検出器と、
　前記加圧ポンプの吐出し圧力を検出する吐出圧力検出器とを備え、
　前記加圧ポンプが前記流入圧力検出器の検出圧力及び前記吐出圧力検出器の検出圧力に基づいて任意の速度で運転され前記高置水槽内の水位が停止水位になると、前記自動開閉弁が閉じた後、前記加圧ポンプが停止することを特徴とする給水装置。
　前記自動開閉弁は前記連結管に衝撃を及ぼさない程度の時間をかけて閉じることを特徴とする請求項１に記載の給水装置。
　配水管に接続された流入管に接続され可変速で駆動される加圧ポンプを備えた給水装置であって、
　前記加圧ポンプの吐出し側に設けられた自動開閉弁と、
　前記加圧ポンプの流入圧力を検出する流入圧力検出器と、
　前記加圧ポンプの吐出し圧力を検出する吐出圧力検出器と、
　前記加圧ポンプを制御する制御部とを備え、
　前記制御部は、前記流入圧力検出器の検出圧力及び前記吐出圧力検出器の検出圧力に基づいて前記加圧ポンプを任意の速度に制御して送水し、高置水槽の停止水位信号を受けて前記自動開閉弁を閉じた後、前記加圧ポンプを停止することを特徴とする給水装置。
　配水管に接続された流入管に接続され可変速で駆動される加圧ポンプを備えた給水装置であって、
　前記加圧ポンプの吐出し側に設けられた自動開閉弁と、
　前記加圧ポンプの流入圧力を検出する流入圧力検出器と、
　前記加圧ポンプの吐出し圧力を検出する吐出圧力検出器と、
　前記加圧ポンプを制御する制御部とを備え、
　前記制御部は、高置水槽の停止水位信号を受けて前記自動開閉弁を前記連結管に衝撃を及ぼさない程度の時間をかけて閉じた後、前記加圧ポンプを停止することを特徴とする給水装置。
　配水管に接続された流入管に接続され可変速で駆動される加圧ポンプを備えた給水装置の制御装置であって、
　前記加圧ポンプの流入圧力及び吐出圧力に基づいて任意の速度に制御して送水し、高置水槽の停止水位信号を受けて前記加圧ポンプの吐出側の自動開閉弁を閉じた後、前記加圧ポンプを停止することを特徴とする給水装置の制御装置。
　配水管に接続された流入管に接続され可変速で駆動される加圧ポンプと、該加圧ポンプの流入圧力を検出する流入圧力検出器と、該加圧ポンプの吐出し圧力を検出する吐出圧力検出器とを備えた給水装置の制御方法であって、
　前記流入圧力検出器の検出圧力及び前記吐出圧力検出器の検出圧力に基づいて任意の速度に制御して高置水槽に送水し、前記高置水槽の停止水位信号を受けて前記加圧ポンプの吐出側に設けられた自動開閉弁を閉じた後、前記加圧ポンプを停止することを特徴とする給水装置の制御方法。