JP2012255399A

JP2012255399A - 自動給水装置及び自動給水装置の制御方法

Info

Publication number: JP2012255399A
Application number: JP2011129390A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Sadoshima; 茂佐渡島; Toshio Takenaka; 利男武仲; Hitoshi Takahashi; 仁志高橋; Toru Goto; 透後藤
Original assignee: Kawamoto Pump Mfg Co Ltd
Current assignee: Kawamoto Pump Mfg Co Ltd
Priority date: 2011-06-09
Filing date: 2011-06-09
Publication date: 2012-12-27

Abstract

【課題】通常時も復電後も適切にポンプの駆動を行うこと。
【解決手段】ポンプ２０を駆動する電動機３０と、ポンプ２０の始動前の所定時間内に電源が投入されたことを感知する電源投入検出部４２と、電動機３０の目標回転数Ｗに達するまで電動機３０を始動運転を行う制御部４０とを備え、制御部４０は、電源投入検出部４２が電源投入を感知しない場合は、ポンプ２０を目標回転数Ｗまで高速始動時間Ｔ１で達するように電動機３０を駆動する通常始動を行い、電源投入検出部４２が電源投入を感知した場合は、ポンプ２０を目標回転数Ｗまで高速始動時間Ｔ１の２倍以上の低速始動時間Ｔ２で達するように電動機３０を駆動する低速始動を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動給水装置及び自動給水装置の制御方法に関し、特に、電源投入時又は停電から復電した時に給水装置が自動運転する際に発生する昇圧を軽減する技術に関する。

近年、自動給水装置の設置数は増え続けている。特に、高層マンションの建築等により、より高圧を発生するポンプを具備した給水装置が求められている。このような給水装置では、給水の応答性を高めるためにごく短時間で目標回転数に達するように設定されている。

しかしながら、停電等で電源が遮断されて復電されるまで間に、ポンプの吐出管側で水の使用があると配水管内が負圧になり外部から空気が入り込む可能性がある。また初期の電源投入時に、十分な空気排出が実施されないうちに起動される場合がある。

配管内に空気が入った状態で電動機の起動が行われると、目標圧力よりも一時的に配水管内の圧力が上昇し、異音や振動が発生する虞がある。特に高圧が必要となる高層マンション等では顕著となる。

このため、起動時間を低速にし、目標回転数に達するための時間を十分にとることにより、上記不具合を解消する提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。

特開平５−１５７０５３号公報

上述した自動給水装置では、次のような問題があった。すなわち、起動時間を長くすると異常な圧力上昇は抑えられるが、通常の運転時における起動時においても、起動時間が長くなり、応答性が低下する。

そこで本発明は、通常時も復電後も適切にポンプの駆動を行うことができる自動給水装置及び自動給水方法を提供することを目的としている。

前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の自動給水装置及び自動給水装置の制御方法は次のように構成されている。

（１）ポンプと、このポンプを駆動する電動機と、前記ポンプの始動前の所定時間内に電源が投入されたことを感知する電源投入検出部と、前記電動機の目標回転数に達するまで前記電動機を始動運転を行う制御部とを備え、前記制御部は、前記電源投入検出部が電源投入を感知しない場合は、前記ポンプを前記目標回転数まで高速始動時間で達するように前記電動機を駆動する通常始動を行い、前記電源投入検出部が電源投入を感知した場合は、前記ポンプを前記目標回転数まで前記高速始動時間の２倍以上の低速始動時間で達するように前記電動機を駆動する低速始動を行うことを特徴とする。

（２）受水槽から水を汲み上げるポンプと、このポンプを駆動する電動機と、前記ポンプの始動前の所定時間内に前記受水槽の水量が渇水水量から有効水量に復帰したことを検知する水量検出部と、前記電動機の目標回転数に達するまで前記電動機を始動運転を行う制御部とを備え、前記制御部は、前記水量検出部が復帰を検知しない場合は、前記ポンプを前記目標回転数まで所定の高速始動時間で達するように前記電動機を駆動する通常始動を行い、前記水量検出部が復帰を検知した場合は、前記ポンプを前記目標回転数まで前記高速始動時間の２倍以上の低速始動時間で達するように前記電動機を駆動する低速始動を行うことを特徴とする。

（３）水源から高架水槽へ水を汲み上げるポンプと、このポンプを駆動する電動機と、前記電動機の目標回転数に達するまで前記電動機を始動運転を行う制御部とを備え、前記制御部は、前記ポンプを前記目標回転数まで予め設定された３０秒以上の低速始動時間で達するように前記電動機を駆動する低速始動を行うことを特徴とする。

（４）電動機により駆動されるポンプを制御する自動給水装置の制御方法において、前記ポンプの始動前の所定時間内に電源が投入されたことを電源投入検出部で感知する電源投入検出工程と、前記給水圧力が始動圧力以下になった時に、前記給水圧力に基づいて前記電動機の目標回転数に達するまで前記電動機を始動する始動工程と、前記始動工程は、前記電源投入検出部が電源投入を感知しない場合は、前記ポンプを前記目標回転数まで高速始動時間で達するように前記電動機を駆動する通常始動を行い、前記電源投入検出部が電源投入を感知した場合は、前記ポンプを前記目標回転数まで前記高速始動時間の２倍以上の低速始動時間で達するように前記電動機を駆動する低速始動を行うことを特徴とする。

（５）電動機により駆動され受水槽から水を汲み上げるポンプを制御する自動給水装置の制御方法において、前記ポンプの始動前の所定時間内に前記受水槽の水量が渇水水量から有効水量に復帰したことを水量検出部で検知する水量検出工程と、前記給水圧力が始動圧力以下になった時に、前記給水圧力に基づいて前記電動機の目標回転数に達するまで前記電動機を始動する始動工程と、前記始動工程は、前記水量検出部が復帰を検知しない場合は、前記ポンプを前記目標回転数まで所定の高速始動時間で達するように前記電動機を駆動する通常始動を行い、前記水量検出部が復帰を検知した場合は、前記ポンプを前記目標回転数まで前記高速始動時間の２倍以上の低速始動時間で達するように前記電動機を駆動する低速始動を行うことを特徴とする。

（６）電動機により駆動され水源から高架水槽へ水を汲み上げるポンプを制御する自動給水装置の制御方法において、前記給水圧力が始動圧力以下になった時に、前記給水圧力に基づいて前記電動機の目標回転数に達するまで前記電動機を始動する始動工程と、前記始動工程は、前記ポンプを前記目標回転数まで予め設定された３０秒以上の低速始動時間で達するように前記電動機を駆動する低速始動を行うことを特徴とする。

本発明によれば、通常時も復電後も適切にポンプの駆動を行うことが可能となる。

本発明の第１の実施の形態に係る自動給水装置の構成を示すブロック図。同自動給水装置における制御方法を示す説明図。同自動給水装置における制御方法の変形例を示す説明図。本発明の第２の実施の形態に係る自動給水装置の構成を示すブロック図。本発明の第３の実施の形態に係る自動給水装置の構成を示すブロック図。

図１は本発明の第１の実施の形態に係る自動給水装置１０の構成を示すブロック図、図２は自動給水装置１０における電動機起動後の経過時間ｔと電動機回転速度Ｋとの関係を示す説明図である。

自動給水装置１０は、ポンプ２０と、このポンプ２０を駆動する電動機３０と、ポンプ２０及び電動機３０を制御する制御部４０とを備えている。ポンプ２０には、吸込管２１と、吐出管２２が取り付けられている。吸込管２１は水道本管（不図示）に取り付けられ、吐出管２２は各供給先に配水管２３を介して接続されている。

吐出管２２には、圧力検出部２４が取り付けられ、この圧力検出部２４で検知された給水圧力Ｈは制御部４０に入力されている。

制御部４０は、予め定められた条件で電動機３０を作動させる駆動制御部４１と、ポンプ２０の始動前の基準時間Ｑｃ内（例えば３０分以内）に電源が投入されたことを感知する電源投入検出部４２とを備えている。すなわち、電源投入検出部４２は、感知された時間、すなわち感知時間Ｑに基づき、ポンプ２０の始動前の基準時間Ｑｃ以前か以後かに電源が投入されたことを感知する機能を有している。

駆動制御部４１では、給水圧力Ｈの値によって目標圧力を算出するとともに、感知時間Ｑが基準時間Ｑｃ以下の場合には通常運転、すなわち目標回転数に達するまでの時間Ｔ１（高速始動時間）が短く設定されている（例えば、０．６〜１．５秒）。これに対し、感知時間Ｑが基準時間Ｑｃを超える場合には低速運転、すなわち目標回転数に達するまでの時間Ｔ２（低速始動時間）が時間Ｔ１より長く設定されている（例えば、３０〜６０秒）。なお、時間Ｔ２は時間Ｔ１の少なくとも２倍以上となっている。

なお、図１中５０は商用電源を示している。

このように構成された自動給水装置１０では、次のようにして自動給水を行う。すなわち、圧力検出部２４で検出された給水圧力Ｈが、予め設定された始動圧力Ｈｓ以下になると、給水圧力Ｈと電源投入検出部４２による停止時間Ｑが駆動制御部４１に入力される。そして、駆動制御部４１では、給水圧力Ｈの値によって目標圧力を実現するための電動機３０の目標回転数Ｗを算出する。

また、感知時間Ｑによって通常運転か低速運転かが判断される。上述したように、感知時間Ｑが基準時間Ｑｃ以下の場合には通常運転で運転が行われ、短時間で電動機３０が目標回転数Ｗに達し、応答性よく給水が行われる（図２中Ｇ）。

一方、停電や長時間の断水、また新規の設置等で始動前の感知時間Ｑが長時間となり、基準時間Ｑｃを超える場合には低速運転で運転が行われ、長時間で電動機３０が目標回転数Ｗに達し、空気の混入等による圧力の急上昇による弊害を防止することができる（図２中Ｓ１,Ｓ２）。

また、低速始動時の回転数Ｋは、目標回転数をＷ、低速始動時間をＴ２、始動開始からの時間をｔ（≦Ｔ２）、係数ｎ（≦１）としたとき、Ｋ＝Ｗ・（ｔ／Ｔ２）^ｎで示されるように運転することが好ましい。これは、始動開始直後はポンプの圧力が上がりにくく、回転数を早めに上昇させても弊害が少ないからである。

上述したように本発明の第１の実施の形態に係る自動給水装置では、給水圧力が低下した場合、通常時は短時間でポンプを目標回転数で駆動することができるので、応答性よく給水を行うことができ、停電や長時間の断水、また新規の設置等で配水管２３内部に空気が混入している場合には、起動時間を長くすることで異常な圧力上昇を抑え、異音や振動の発生を抑制することができる。

図３は、自動給水装置１０における制御方法の変形例を示す説明図である。ここでは、低速始動時の実測圧力をＡ、目標圧力をＡ０、目標回転数をＷ、低速始動時間をＴとしたとき、Ａ≧Ａ０ならば、低速始動時間Ｔ２まで目標圧力Ａ０を維持しながら回転数Ｋを制御する。

また、自動給水装置１０が備えている異常検出機能、例えば、給水開始の起動信号が入力されてから目標圧力まで上昇しなかった場合に異常と判断する等の機能については、低速始動時間Ｔ２を、異常判定までの時間ｔｚよりも小さく設定することで、両機能は並存することができる。

図４は本発明の第２の実施の形態に係る自動給水装置１０Ａの構成を示すブロック図である。なお、図４において図１と同一機能部分には同一符号を付した。

自動給水装置１０Ａは、ポンプ２０と、このポンプ２０を駆動する電動機３０と、ポンプ２０及び電動機３０を制御する制御部４０Ａとを備えている。ポンプ２０には、吸込管２１と、吐出管２２が取り付けられている。吸込管２１は受水槽６０（水源）に取り付けられ、吐出管２２は各供給先に配水管２３を介して接続されている。

吐出管２２には、圧力検出部２４が取り付けられ、この圧力検出部２４で検知された給水圧力Ｈは制御部４０Ａに入力されている。

また、受水槽６０には、水位センサ６１が設けられている。なお、受水槽６０には水道６２により適時、水が供給されている。

制御部４０Ａは、予め定められた条件で電動機３０を作動させる駆動制御部４１Ａと、水位センサ６１からの計測結果に基づいてポンプ２０の始動前に受水槽６０の水量が渇水水量Ｌ１から有効水量Ｌ２に復帰したことを検知する水量検出部４３とを備えている。すなわち、水量検出部４３は、ポンプ２０の始動前に渇水状態にあったか否かを検知する機能を有している。

駆動制御部４１Ａでは、給水圧力Ｈの値によって目標圧力を算出するとともに、有効水量Ｌ２を保っていた場合には通常運転、すなわち目標回転数に達するまでの時間Ｔ１（高速始動時間）が短く設定されている。これに対し、渇水水量Ｌ１となった時間があれば低速運転、すなわち目標回転数に達するまでの時間Ｔ２（低速始動時間）が時間Ｔ１より長く設定されている。なお、時間Ｔ２は時間Ｔ１の少なくとも２倍以上となっている。なお、一旦、給水が行われれば、渇水状態にあったことはリセットされる。

このように構成された自動給水装置１０では、次のようにして自動給水を行う。すなわち、圧力検出部２４で検出された給水圧力Ｈが、予め設定された始動圧力Ｈｓ以下になると、給水圧力Ｈと電源投入検出部４２による計測時間Ｅが駆動制御部４１Ａに入力される。そして、駆動制御部４１Ａでは、給水圧力Ｈの値によって目標圧力を実現するための電動機３０の目標回転数Ｗを算出する。

また、ポンプ２０の始動前に渇水水量Ｌ１であったか否かによって通常運転か低速運転かが判断される。上述したように、渇水水量Ｌ１となっていなければ、通常運転で運転が行われ、短時間で電動機３０が目標回転数Ｗに達し、応答性よく給水が行われる。

一方、何らかの原因で受水槽６０内が不足し、渇水水量Ｌ１になっていれば現時点で有効水量Ｌ２であっても、低速運転で運転が行われ、長時間で電動機３０が目標回転数Ｗに達し、空気の混入等による圧力の急上昇による弊害を防止することができる。

なお、低速始動時の制御は、前述したポンプ１０と同様であるため、詳細な説明は省略する。

上述したように本発明の第２の実施の形態に係る自動給水装置１０Ａでは、給水圧力が低下した場合、通常時は短時間でポンプを目標回転数で駆動することができるので、応答性よく給水を行うことができ、何らかの原因で受水槽６０内に渇水状態が発生し、配水管内に空気が溜まるような場合には、起動時間を長くすることで異常な圧力上昇を抑え、異音や振動の発生を抑制することができる。

図５は本発明の第３の実施の形態に係る自動給水装置１０Ｂの構成を示すブロック図である。なお、図５において図１と同一機能部分には同一符号を付した。

自動給水装置１０Ｂは、ポンプ２０と、このポンプ２０を駆動する電動機３０と、ポンプ２０及び電動機３０を制御する制御部４０Ｂとを備えている。ポンプ２０には、吸込管２１と、吐出管２２が取り付けられている。吐出管２２は高架水槽７０へ接続され、吸込管２１は水道本管（不図示）に接続されている。

吐出管２２には、圧力検出部２４が取り付けられ、この圧力検出部２４で検知された給水圧力Ｈは制御部４０Ｂに入力されている。

制御部４０Ｂは、予め定められた条件で電動機３０を作動させる駆動制御部４１Ｂを備えている。

駆動制御部４１Ｂでは、給水圧力Ｈの値によって目標圧力を算出するとともに、目標回転数に達するまでの時間Ｔ２（低速始動時間）が一般の始動に用いられる時間Ｔ１より長く設定されている。なお、時間Ｔ２は時間Ｔ１の少なくとも２倍以上であり、少なくとも３０秒以上となっている。

このように構成された自動給水装置１０Ｂでは、次のようにして自動給水を行う。すなわち、圧力検出部２４で検出された給水圧力Ｈが、予め設定された始動圧力Ｈｓ以下になると、駆動制御部４１Ｂに入力される。そして、駆動制御部４１Ｂでは、給水圧力Ｈの値によって目標圧力を実現するための電動機３０の目標回転数Ｗを算出する。そして、低速運転で運転が行われ、長時間で電動機３０が目標回転数Ｗに達し、空気の混入等による圧力の急上昇による弊害を防止することができる。

上述したように本発明の第３の実施の形態に係る自動給水装置１０Ｂでは、高架水槽７０のように配管に空気が溜まりやすい場合には、常に起動時間を長くすることで異常な圧力上昇を抑え、異音や振動の発生を抑制することができる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、始動時間は、配管径、配管長さ等により適切な時間を設定することができる。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。

本発明によれば、通常使用時は応答性よく、また、長時間停止後の復帰後は、異常昇圧を軽減する自動給水装置及び自動給水装置の制御方法が得られる。

１０，１０Ａ，１０Ｂ…自動給水装置、２０…ポンプ、２１…吸込管、２２…吐出管、２３…配水管、４…圧力検出部、３０…電動機、４０，４０Ａ，４０Ｂ…制御部、４１，４１Ａ，４１Ｂ…駆動制御部、４２…電源投入検出部、４３…水量検出部、６０…受水槽、６１…水位センサ、７０…高架水槽。

Claims

ポンプと、
このポンプを駆動する電動機と、
前記ポンプの始動前の所定時間内に電源が投入されたことを感知する電源投入検出部と、
前記電動機の目標回転数に達するまで前記電動機を始動運転を行う制御部とを備え、
前記制御部は、前記電源投入検出部が電源投入を感知しない場合は、前記ポンプを前記目標回転数まで高速始動時間で達するように前記電動機を駆動する通常始動を行い、前記電源投入検出部が電源投入を感知した場合は、前記ポンプを前記目標回転数まで前記高速始動時間の２倍以上の低速始動時間で達するように前記電動機を駆動する低速始動を行うことを特徴とする自動給水装置。
受水槽から水を汲み上げるポンプと、
このポンプを駆動する電動機と、
前記ポンプの始動前の所定時間内に前記受水槽の水量が渇水水量から有効水量に復帰したことを検知する水量検出部と、
前記電動機の目標回転数に達するまで前記電動機を始動運転を行う制御部とを備え、
前記制御部は、前記水量検出部が復帰を検知しない場合は、前記ポンプを前記目標回転数まで所定の高速始動時間で達するように前記電動機を駆動する通常始動を行い、前記水量検出部が復帰を検知した場合は、前記ポンプを前記目標回転数まで前記高速始動時間の２倍以上の低速始動時間で達するように前記電動機を駆動する低速始動を行うことを特徴とする自動給水装置。
水源から高架水槽へ水を汲み上げるポンプと、
このポンプを駆動する電動機と、
前記電動機の目標回転数に達するまで前記電動機を始動運転を行う制御部とを備え、
前記制御部は、前記ポンプを前記目標回転数まで予め設定された３０秒以上の低速始動時間で達するように前記電動機を駆動する低速始動を行うことを特徴とする自動給水装置。
前記低速始動時の回転数Ｋは、目標回転数をＷ、低速始動時間をＴ、始動開始からの時間をｔ（≦Ｔ）、係数ｎ（≦１）としたとき、Ｋ＝Ｗ・（ｔ／Ｔ）^ｎで示されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の自動給水装置。
前記低速始動時の実測圧力をＡ、目標圧力をＡ０、目標回転数をＷ、低速始動時間をＴとしたとき、Ａ≧Ａ０ならば、前記低速始動時間Ｔまで目標圧力Ａ０を維持しながら回転数Ｋを制御することを特徴とする請求項４に記載の自動給水装置。
電動機により駆動されるポンプを制御する自動給水装置の制御方法において、
前記ポンプの始動前の所定時間内に電源が投入されたことを電源投入検出部で感知する電源投入検出工程と、
前記給水圧力が始動圧力以下になった時に、前記給水圧力に基づいて前記電動機の目標回転数に達するまで前記電動機を始動する始動工程と、
前記始動工程は、前記電源投入検出部が電源投入を感知しない場合は、前記ポンプを前記目標回転数まで高速始動時間で達するように前記電動機を駆動する通常始動を行い、前記電源投入検出部が電源投入を感知した場合は、前記ポンプを前記目標回転数まで前記高速始動時間の２倍以上の低速始動時間で達するように前記電動機を駆動する低速始動を行うことを特徴とする自動給水装置の制御方法。
電動機により駆動され受水槽から水を汲み上げるポンプを制御する自動給水装置の制御方法において、
前記ポンプの始動前の所定時間内に前記受水槽の水量が渇水水量から有効水量に復帰したことを水量検出部で検知する水量検出工程と、
前記給水圧力が始動圧力以下になった時に、前記給水圧力に基づいて前記電動機の目標回転数に達するまで前記電動機を始動する始動工程と、
前記始動工程は、前記水量検出部が復帰を検知しない場合は、前記ポンプを前記目標回転数まで所定の高速始動時間で達するように前記電動機を駆動する通常始動を行い、前記水量検出部が復帰を検知した場合は、前記ポンプを前記目標回転数まで前記高速始動時間の２倍以上の低速始動時間で達するように前記電動機を駆動する低速始動を行うことを特徴とする自動給水装置。
電動機により駆動され水源から高架水槽へ水を汲み上げるポンプを制御する自動給水装置の制御方法において、
前記給水圧力が始動圧力以下になった時に、前記給水圧力に基づいて前記電動機の目標回転数に達するまで前記電動機を始動する始動工程と、
前記始動工程は、前記ポンプを前記目標回転数まで予め設定された３０秒以上の低速始動時間で達するように前記電動機を駆動する低速始動を行うことを特徴とする自動給水装置の制御方法。
前記低速始動時の回転数Ｋは、目標回転数をＷ、低速始動時間をＴ、始動開始からの時間をｔ（≦Ｔ）、係数ｎ（≦１）としたとき、Ｋ＝Ｗ・（ｔ／Ｔ）^ｎで示されることを特徴とする請求項６または８のいずれかに記載の自動給水装置の制御方法。
前記低速始動時の実測圧力をＡ、目標圧力をＡ０、目標回転数をＷ、低速始動時間をＴとしたとき、Ａ≧Ａ０ならば、前記低速始動時間Ｔまで目標圧力Ａ０を維持しながら回転数Ｋを制御することを特徴とする請求項９に記載の自動給水装置の制御方法。