JP2006029234A - 自動給水装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、最小の変更で、自動給水運転に代る給水運転へ移行可能な自動給水装置を提供する。
【解決手段】本発明の自動給水装置は、給水ポンプ２ａ，２ｂの運転回転数を制御するインバータ１７ａ，１７ｂに、ポンプ制御部１６からの制御信号によらずに、インバータ１７ａ，１７ｂ単独による給水ポンプ２ａ，２ｂの運転に切替え可能とした切替えスイッチ２２ａ，２２ｂを設けた。そして、切替えスイッチ２２ａ，２２ｂの切替えだけで、自動給水運転から、単純にインバータ１７ａ，１７ｂを用いた運転へ切替るようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、インバータを用いて給水ポンプの運転回転数を制御して自動給水を行う自動給水装置に関する。

近年、自動給水装置では、時々刻々変化する給水量に応じて給水が行えるよう、インバータを用いて、給水ポンプの運転回転数を制御するポンプ装置が多く採用されるようになった。

このようなインバータを用いた自動給水装置では、制御部に設定されている自動給水運転モードにしたがって、インバータを変化する給水量に応じ制御して、求められる給水能力を確保している。

ところで、こうした自動給水装置は、給水不能（断水）になる事態が発生するおそれがある。その一つは、例えば自動給水の制御を行う制御機器、例えば制御部を構成する制御基板、特にインバータに回転数制御信号を送出するポンプ制御基板や、自動給水に必要な圧力情報を検出する圧力センサなどで故障が生じた場合が挙げられる。このような故障の場合、インバータへは、制御信号が出力されなくなるので、給水ポンプの運転は停止し、給水不能、すなわち自動給水が行えなくなる事態が生じる。

この対策として自動給水装置では、商用電源を給水ポンプにバイパス接続する構造を採用して、自動給水運転が行えなくなると、作業者での作業により、商用電源を給水ポンプのモータ部へ給電して、直接、商用電源で給水ポンプを運転させて、断水という不測の事態を回避することが行われていた。

ところが、商用電源を用いる構造は、それに付随して、商用電源に対する安全性の確保ため、別途、漏電遮断器やブレーカなど商用電源のための安全設備が必要となる。このため、給水ポンプの給電系は、部品点数の増加により、かなり大幅な変更が強いられていた。しかも、商用電源だと、給水ポンプの回転数は、商用電源の周波数によって一義的に定められてしまう（給水能力：一定）難点がある。

そこで、本発明の目的は、最小の変更で、自動給水運転に代る給水運転へ移行可能な自動給水装置を提供する。

請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、給水ポンプの運転回転数を制御するインバータに、制御部からの制御信号によらずに、インバータ単独による給水ポンプの運転に切替え可能とした切替え手段を設けた。これにより、切替え手段によって、単純にインバータ単独による運転へ切り替えることにより、自動給水運転に代る能力が可変可能な給水運転が行われるようにした。

請求項２に記載の発明は、さらに、切替え手段として、手動操作式の切替えスイッチを採用した。

請求項３に記載の発明は、さらに、複数台の給水ポンプを有するポンプ装置にも良好に活用されるよう、給水ポンプが複数台、インバータが給水ポンプ毎に複数台有し、各インバータを自動給水運転モードにしたがい制御するポンプ装置のときは、インバータ単独運転に切替える切替え手段をインバータ毎に設ける構成とした。

請求項４に記載の発明は、さらに、制御部に制御機器の故障を報知する故障警報信号を出力する機能をもつポンプ装置の場合、同故障警報信号の出力を利用して、自動で、インバータ単独による給水ポンプの運転へ切替えるよう、切替え手段として、故障警報信号の出力を受けると、インバータ単独による給水ポンプの運転へ切替える自動切替部を採用した。

請求項５に記載の発明は、さらに、どのような自動給水の故障にも対処が可能になるよう、切替え手段として、給水ポンプの吐出側の圧力が、所定圧力以下に低下するのを検出する検出部と、同検出部の検出信号を受けてインバータ単独による給水ポンプの運転へ切替える自動切替部とを有した構成を採用した。

請求項１に記載の発明によれば、インバータ単独の運転へ切替える切替え手段を設けるといった最小の変更だけで、自動運転に代る、既存のインバータを活用した給水運転ができる。特に制御部が故障して自動給水運転が不能となった場合、故障していないインバータの機能をそのまま活用して、手動操作により、給水ポンプの運転、さらには給水能力の制御が可能で、断水の回避に多大な効果を発揮できる。

請求項２に記載の発明によれば、上記効果に加え、さらに簡単な構造で、インバータ単独による給水ポンプの運転へ切替えることができるといった効果を奏する。

請求項３に記載の発明によれば、上記効果に加え、さらに、複数台の給水ポンプを有するポンプ装置に対して、容易に所用の給水能力が確保できるといった効果を奏する。

請求項４に記載の発明によれば、上記効果に加え、制御部の制御機器に故障が生ずると、自動で、すぐさま自動給水運転から、インバータ単独による給水ポンプの運転に切替わるので、容易に切替えができるといった効果を奏する。

請求項５に記載の発明によれば、上記効果に加え、自動給水運転が不能に陥る、どのような制御機器の故障にも対処できるといった効果を奏する。

［第１の実施形態］
以下、本発明を図１に示す第１の実施形態にもとづいて説明する。

図１は、自動給水装置の全体の概略的な構成を示し、図中１はポンプ装置を示す。

ポンプ装置１は、複数台、例えば二台の給水ポンプ２ａ，２ｂを有するポンプユニット３と、各給水ポンプ２ａ，２ｂを制御する制御系４とを組合わせて構成されている。具体的には、各給水ポンプ２ａ，２ｂは、いずれも電動モータ５ａでポンプ部５ｂを駆動する構成が用いられている。そして、各給水ポンプ２ａ，２ｂの吸込部６ａ，６ｂは、吸込配管８ａ，８ｂを介して、例えば受水槽や貯水槽や水道本管（いずれも図示しない）などに接続される。また各給水ポンプ２ａ，２ｂの吐出部１０ａ，１０ｂには、逆止弁１１ａ，１１ｂが介装された吐出配管１２ａ，１２ｂおよびこれら吐出配管１２ａ，１２ｂと合流する合流吐出配管１３が接続され、ポンプユニット３を構成している。そして、この合流吐出配管１３が、需要側、例えばアパートやマンションなど各家庭の水道配管（図示しない）に接続され、受水槽や貯水槽や水道本管の水が各家庭へ供給されるようにしている。

一方、制御系４は、例えばポンプ制御盤１５を有している。このポンプ制御盤１５内には、例えば制御に必要な電子機器や素子を搭載したポンプ制御基板などで構成されるポンプ制御部１６、二基のインバータ（給水ポンプ２ａ，２ｂの運転回転数を制御する機器）、ここでは汎用インバータ１７ａ，１７ｂ（以下、単にインバータ１７ａ，１７ｂと称す）がそれぞれ収められている。そして、ポンプ制御部１６は、それぞれインバータ１７ａ、１７ｂを介して、各給水ポンプ２ａ，２ｂの電動モータ５ａに接続されている。さらにポンプ制御部１６は、ポンプユニット３の各部に組付けた制御機器、ここでは各吐出配管１２ａ，１２ｂに組付けた流量センサ１９ａ，１９ｂや吐出配管１２ｂに組付けた圧力センサ１９に接続されている。またポンプ制御部１６には、あらかじめ自動給水運転に必要な自動給水運転モードが設定されている。さらにポンプ制御部１６には、流量センサ１９ａ，１９ｂや圧力センサ１９から給水状況（給水量）を検出する設定がなされている。そして、ポンプ制御部１６にて、各インバータ１７ａ，１７ｂが、自動給水運転モードにしたがい時々刻々変化する給水状況に応じて制御されるようにしてある。つまり、インバータ１７ａ，１７ｂで行われる周波数可変制御により、給水ポンプ２ａ，２ｂの給水能力（流量、揚程）が、変化する給水量に応じて可変されるようにしてある。

他方、各インバータ１７ａ，１７ｂには、手動操作式の切替えスイッチ２２ｂａ，２２ｂ（本願の切替え手段に相当）が設けられている。これら切替えスイッチ２２ａ，２２ｂは、ポンプ制御部１６の制御信号による自動運転モードから、ポンプ制御部１６の制御によらないインバータ単独での運転を可能にする手動運転モードへ切替えるためのスイッチである。具体的には、切替えスイッチ２２ａ，２２ｂは、自動運転モード側（一方側）へセットされると、ポンプ制御部１６から出力された制御信号がインバータ１７ａ，１７ｂへ入力される経路が確保され、また手動運転モード側（他方側）へセットすると、ポンプ制御部１６からインバータ１７ａ，１７ｂへ向う経路が遮断されるようになっていて、切替え操作により、インバータ１７ａ，１７ｂが、ポンプ制御部１６からの制御信号によらず、それぞれ単独で作動できるようにしてある。

ここで、各汎用式のインバータ１７ａ，１７ｂの本体には、手動操作でインバータ制御を行うための操作部、例えば運転スイッチ２５、停止スイッチ２６、周波数設定スイッチ２７、設定される周波数を表示する表示部２８（例えばデジタル式）などを有する操作パネル部２９が組み付けられている。この構造を用いて、切替えスイッチ２２ａ，２２ｂをインバータ単独作動側へ切替えた後、運転スイッチ２５や周波数設定スイッチ２７を操作することによって、インバータ１７ａ，１７ｂ単独で給水ポンプ２ａ，２ｂの運転が行えるようにしている。

なお、ポンプ制御部１６には、自動給水運転を行う制御機器、例えばポンプ制御基板や圧力センサ２０などが故障すると、該故障を報知させるべく、外部に設置した警報器など報知手段（図示しない）へ故障警報信号を出力する機能が設けられている。

つぎに、このように構成される自動給水装置の作用について説明する。

今、各インバータ１７ａ，１７ｂの切替えスイッチ２２ａ，２２ｂが、自動運転モード側にセットされているとする。つまり、ポンプ制御部１６と各インバータ１７ａ，１７ｂとの間は、制御信号が流れる状態となっている。

このときには、給水ポンプ２ａ，２ｂは、自動給水運転モードによるインバータ１７ａ，１７ｂの周波数制御により、給水能力が制御される。具体的には、給水ポンプ２ａ，２ｂを駆動する電源周波数は、自動給水運転モードに基づいて行われるインバータ１７ａ，１７ｂの制御により、流量センサ１９ａ，１９ｂや圧力センサ２０の検出結果で得られる給水状況（給水量）に応じて、時々刻々可変制御される。これにより、要求される所用の水量が確保される。

このような自動給水運転のとき、例えばインバータ１７ａ，１７ｂへ制御信号を送出する制御基板や圧力センサ２０などが故障を生じたとする。すると、インバータ１７ａ，１７ｂへ制御信号が送出されなくために、給水ポンプ２ａ，２ｂは自動運転不能に陥り、給水不能となる。

このとき、作業者は、断水の発生や、ポンプ制御部１６からの故障警報信号で作動する警報器からの警報を受けて、ポンプユニット３が所在する現場へ駆けつけ、自動給水運転に代る代替運転へ移行させる。

このときには、まず、各インバータ１７ａ，１７ｂの切替えスイッチ２２ａ，２２ｂを、自動給水運転モード側から、反対側（インバータ単独作動側）へ切替える。この切替えにより、ポンプ制御部１６とインバータ１７ａ，１７ｂとの間の制御信号経路は遮断される。これにより、各インバータ１７ａ，１７ｂは、いずれもポンプ制御部１６からの制御信号によらず、故障していない各インバータ１７ａ，１７ｂを活用した給水運転、すなわちインバータ単独による給水運転が可能となる。

その後、作業者が、各インバータ１７ａ，１７ｂの本体に有る周波数設定スイッチ２７を操作して、必要な流量や揚程を確保する周波数値に定めてから、運転スイッチ２５をオン操作する。すると、各給水ポンプ２ａ，２ｂは、該ポンプ毎、定められたインバータ１７ａ，１７ｂの周波数値にしたがった回転数で運転が行われ、再び給水運転が開始される。これにより、制御機器の故障で生じていた断水は、ポンプ制御部１６の制御によらないインバータ単独でのポンプ運転により解消される。

かくして、自動給水運転に代る給水運転は、既存のインバータ１７ａ，１７ｂを活用した運転、すなわちインバータ単独による運転ですむ。

したがって、切替えスイッチ２２ａ，２２ｂをインバータ１７ａ，１７ｂに設けるといった最小の変更で、代替の給水運転を確保することができる。しかも、給水ポンプ２ａ，２ｂが、複数台、有る自動給水装置でも、インバータ１７ａ，１７ｂ毎に切替えスイッチ２２ａ，２２ｂを設けただけでの構造で、容易に所用の給水能力が確保できる。特に汎用式のインバータ１７ａ，１７ｂを用いると、インバータ自身に手動操作でインバータ１７ａ，１７ｂを作動させるための運転スイッチ２５や周波数設定スイッチ２７が組込まれているから、これらを活用して、簡便にインバータ単独による給水運転へ移行させることができる。そのうえ、切替えスイッチ２２ａ，２２ｂは手動式を採用してあるので、切替えは簡単な構造ですむ。

［第２の実施形態］
図２は、本発明の第２の実施形態を示す。

本実施形態は、第１の実施形態の変形例で、自動でも切替えスイッチ２２ａ，２２ｂがインバータ単独運転側へ切替わるようにしたものである。

具体的には、例えば図２に示されるように切替えスイッチ１７ａ，１７ｂに、自動切替部として、切替えスイッチ１７ａ，１７ｂを切替え動作させる部品、例えばリレーなど駆動部品で構成されるモード切替部３０ａ，３０ｂを組込む。これらモード切替部３０ａ，３０ｂは、例えばポンプ制御部１６から故障警報信号を出力する出力ライン３３に接続され、ポンプ制御部１６から故障警報信号（制御機器が故障したとき出力される信号）が出力されると、モード切替部３０ａ，３０ｂの作動で、自動給水運転側に位置決められている手切替えスイッチ１７ａ，１７ｂを、反対側のインバータ単独による運転側へ駆動するようにしたものである。

このようにすると、例えばインバータ１７ａ，１７ｂへ制御信号を送出する制御基板や圧力センサ２０（いずれも制御機器）で故障が生じ、ポンプ制御部１６から故障警報信号が出力されると、切替えスイッチ１７ａ，１７ｂは、モード切替部３０ａ，３０ｂの作動により、すぐさま自動給水運転から、インバータ単独による給水ポンプ１７ａ，１７ｂの運転モードへ切替わるので、容易にインバータ単独による給水運転へ移行しやすくなる。

但し、図２において、第１の実施形態と同じ部分には、同一符号を付してその説明を省略した。

［第３の実施形態］
図３は、本発明の第３の実施形態を示す。

本実施形態は、第２の実施形態の変形例で、どのような自動給水の故障にも対処できるよう、ポンプ制御部１６から出力される故障警報信号を用いず、別途、給水ポンプ１７ａ，１７ｂの吐出側の圧力低下を検出する検出部を設けて、同検出部の検出信号から、切替えスイッチ２２ａ，２２ｂが自動でインバータ単独運転側へ切替わるようにしたものである。

具体的には、例えば図３に示されるように合流吐出配管１３の一部に、検出部として、各モード切替部３０ａ，３０ｂとつながる圧力スイッチ３５を設け、同圧力スイッチ３５で検出した圧力が、所定以下の圧力、具体的には自動給水が困難な圧力以下の圧力値に低下すると、モード切替部３０ａ，３０ｂが作動して、自動給水運転側に位置決められている手切替えスイッチ１７ａ，１７ｂを、反対側のインバータ単独による運転側へ切替え動作ようにしたものである。

このようにすると、自動給水運転が不能な状態となる、どのような制御機器の故障に対しても、自動で自動給水運転からインバータ単独による運転へ切替えることができ、どのような故障の発生状況からでも、迅速に断水を回避することができる。

但し、図３において、第２の実施形態と同じ部分には、同一符号を付してその説明を省略した。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施しても構わない。例えば第２，３の実施形態では、自動給水運転が不能となるような故障が発生すると、自動で、切替えスイッチ１７ａ，１７ｂが自動給水運転側からインバータ単独による運転側へ切替るようにしたが、これに限らず、例えば図２および図３中の二点鎖線で示されるインバータ１７ａ，１７ｂに、切替えスイッチ１７ａ，１７ｂの切替え動作後、あらかじめ設定したインバータ１７ａ，１７ｂの周波数値で、給水ポンプ２ａ，２ｂの運転を行うようにした特定周波数運転回路４０を設けて、作業者による周波数の設定作業や運転オン作業も省くようにしてもよい。このようにすると、一層、インバータ単独による給水運転へ移行しやすくなる。また上述した実施形態では、二台の給水ポンプを用いた自動給水装置を例に挙げたが、これに限らず、給水ポンプは、一台でも、三台以上でも構わない。

本発明の第１の実施形態に係る自動給水装置の概略構成を示す図。 本発明の第２の実施形態に係る自動給水装置の概略構成を示す図。 本発明の第３の実施形態に係る自動給水装置の概略構成を示す図。

符号の説明

１…ポンプ装置、２ａ，２ｂ…給水ポンプ、１６…ポンプ制御部（制御部）、１７ａ，１７ｂ…汎用インバータ（インバータ）、２２ａ，２２ｂ…手動式の切替えスイッチ（切替え手段）、２５…運転スイッチ、２７…周波数設定スイッチ、３０ａ，３０ｂ…モード切替部（自動切替え手段）、３５…圧力スイッチ（検出部）。

Claims (5)

1. あらかじめ制御部に設定された自動給水運転モードにしたがい、給水ポンプをインバータにより給水量に応じ制御して、自動給水運転を行うポンプ装置を備え、
   前記インバータには、前記制御部からの制御によらない、当該インバータ単独による給水ポンプの運転に切替え可能とした切替え手段を有する
   ことを特徴とする自動給水装置。
2. 前記切替え手段は、手動操作式の切替えスイッチを有して構成されることを特徴とする請求項１に記載の自動給水装置。
3. 前記ポンプ装置は、前記給水ポンプが複数台有し、前記インバータが当該給水ポンプ毎に複数台有し、前記制御部には、前記各インバータを給水量に応じて制御する自動給水運転モードが設定されて構成され、
   前記切替え手段は、前記インバータ毎にそれぞれ設けられる
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自動給水装置。
4. 前記制御部は、自動給水運転を行う制御機器が故障したとき、該故障を報知する故障警報信号を出力する機能を有して構成され、
   前記切替え手段は、前記故障警報信号の出力を受けると、前記インバータ単独による前記給水ポンプの運転へ切替える自動切替部を有して構成される
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一つに記載の自動給水装置。
5. 前記切替え手段は、前記ポンプ装置の吐出側の圧力が、所定圧力以下に低下するのを検出する検出部と、この検出部の検出信号を受けて前記インバータ単独による前記給水ポンプの運転へ切替える自動切替部とを有して構成される
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一つに記載の自動給水装置。

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