JP2015212467A - 給水装置 - Google Patents

Abstract

【課題】逆止弁の異常を検出可能な給水装置を提供すること。
【解決手段】 給水装置１は、給水源１００に接続された吸込管２０と、この吸込管２０を複数に分岐する分岐管２２と、分岐管２２にそれぞれ設けられたポンプ４１と、ポンプ４１をそれぞれ駆動するモータ４２と、モータ４２の回転方向をそれぞれ検出可能な回転センサ４４と、ポンプ４１にそれぞれ設けられた複数の合流管２４と、合流管２４にそれぞれ設けられた逆止弁３４と、合流した複数の合流管２４に接続された吐出管２６と、モータ４２をそれぞれ駆動可能、且つ、回転センサ４４で検出されたモータ４２の回転方向から合流管２４の水の流れ方向を検出する制御装置５０と、を備える構成とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、水道本管からの水を増圧する給水装置に関する。

ビル等の建造物へ水を供給するために、水道本管の水を直接増圧させて給水する所謂直結式の給水装置が知られている。このような給水装置として、複数のポンプが並列に配置されるとともに、各ポンプの二次側に逆止弁を設けることで、台数制御運転を行う技術が知られている。

このような給水装置は、逆止弁に漏れによる逆流等の不具合が発生しても、制御運転中においては、正常な運転状態と判断される虞がある。そこで、逆止弁の不具合時に発生する逆流によってポンプの羽根車が回転したときに、モータに誘起される電圧をインバータで検知することで、逆止弁の不具合を監視し、不具合発生時に当該不具合を報知する給水装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−２４６８２６号公報

上述した給水装置では、次のような問題があった。即ち、水道本管に接続される直結式の給水装置においては、水道本管の圧力が高い場合には、ポンプ内部に水流が発生し、ポンプの羽根車が回転する虞がある。この羽根車の回転によりモータに誘起される電圧をインバータで検知すると、逆止弁の異常として報知される虞がある。

そこで、本発明は、逆止弁の異常を検出可能な給水装置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、本発明の給水装置は次のように構成されている。

本発明の一態様として、給水源に接続された吸込管と、この吸込管を複数に分岐する分岐管と、前記分岐管にそれぞれ設けられたポンプと、前記ポンプをそれぞれ駆動するモータと、前記モータの回転方向をそれぞれ検出可能な回転センサと、前記ポンプにそれぞれ設けられた複数の合流管と、前記合流管にそれぞれ設けられた逆止弁と、合流した前記複数の合流管に接続された吐出管と、前記モータをそれぞれ駆動可能、且つ、前記回転センサで検出された前記モータの回転方向から前記合流管の水の流れ方向を検出する制御装置と、を備える。

本発明によれば、逆止弁の不具合を検出可能な給水装置とすることが可能となる。

本発明の一実施の形態に係る給水装置の構成を示す説明図。 同給水装置に用いられる給水ポンプユニットの構成を示す説明図。

図１は本発明の一実施の形態に係る給水装置１の構成を示す説明図、図２は同給水装置１に用いられるポンプパッケージ１３の構成を示す説明図である。
図１に示すように、給水装置１は、例えば、水道本管１００に直結され、水道本管１００を流れる水を直接増圧し、建造物２００に設けられた蛇口やシャワーヘッド等の供給先２１０に給水する、所謂直結増圧型給水装置が用いられる。なお、図１中、建造物２００は、一例として１２階建の構造を記載しているが、特にこれに限定されるものではない。

図１に示すように、給水装置１は、水道本管１００から分岐された水道分管１０と、この水道分管１０に接続されたメータユニット（量水器）１１と、このメータユニット１１の下流に接続された吸込配管１２と、吸込配管１２に接続され、複数、例えば２台のポンプユニット２３を有するポンプパッケージ１３と、このポンプパッケージ１３の下流に設けられ、供給先２１０に接続される吐出配管１４と、を備えている。

メータユニット１１は、例えばメータの一次側と二次側とを分岐させてバイパス管を設けたメータバイパスユニットで形成されている。

図２に示すように、ポンプパッケージ１３は、吸込配管１２に接続される吸込管２０と、吸込管２０を複数、例えば２方向に分岐する分岐部２１と、この分岐部２１に接続された分岐管２２と、分岐管２２にそれぞれ接続されたポンプユニット２３と、これらポンプユニット２３にそれぞれ接続された合流管２４と、これら合流管２４を合流させる合流部２５と、合流部２５に接続され、吐出配管１４に接続される吐出管２６と、を備えている。

ポンプパッケージ１３は、吐出管２６に、開閉弁２７を介して接続された蓄圧装置２８を備えている。ポンプパッケージ１３は、吸込管２０に設けられた第１圧力検出器２９と、吐出管２６に設けられた第２圧力検出器３０と、を備えている。

ポンプパッケージ１３は、各ポンプユニット２３に信号線９９を介して接続された制御装置５０を備えている。また、ポンプユニット２３は、これら構成品を一体に収容するポンプカバー６０を備えている。

ポンプユニット２３は、分岐管２２と合流管２４との間に、一次側開閉弁３１、ポンプ装置３２、流量センサ３３、逆止弁３４及び二次側開閉弁３５を順次備えている。一次側開閉弁３１は、合流管２４に設けられ、例えば手動で開閉が可能に形成されている。

ポンプ装置３２は、ポンプ４１と、ポンプ４１に回転軸４２を介して接続されたモータ４３と、モータ４３の回転を検出可能な回転センサ４４と、を備えている。

ポンプ４１は、ポンプケーシング内に、回転軸４２と接続される単数又は複数の羽根車を備えている。ポンプ４１は、その吸込口に合流管２４が接続されるとともに、その吐出口に合流管２４が接続される。モータ４３は、例えば、永久磁石内蔵の同期モータである。モータ４３は、信号線９９を介して制御装置５０に電気的に接続されている。

回転センサ４４は、例えば、モータ４３に内蔵され、モータ４３の回転数（周波数）及び回転方向を検出可能に形成されている。回転センサ４４は、信号線９９を介して制御装置５０に電気的に接続され、検出したモータ４３の回転数及び回転方向等の情報を制御装置５０に送信可能に形成されている。

流量センサ３３は、合流管２４に設けられ、ポンプ４１の二次側の流量を検出可能に形成されている。流量センサ３３は、信号線９９を介して制御装置５０に接続され、検出した流量の情報を制御装置５０に送信可能に形成されている。

逆止弁３４は、流量センサ３３の二次側の合流管２４に設けられ、二次側から一次側への水の流れ（逆流）を規制（防止）可能に形成されている。二次側開閉弁３５は、逆止弁３４の二次側の合流管２４に設けられ、例えば手動で開閉が可能に形成されている。

第１圧力検出器２９は、ポンプユニット２３の一次側の圧力を検出可能に形成されている。第２圧力検出器３０は、ポンプユニット２３の二次側の圧力を検出可能に形成されている。

制御装置５０は、信号線９９を介して、各モータ４３に電力を供給可能、且つ、所定の回転数により、各モータ４３を駆動可能、且つ、各モータ４３を同時又は交互に駆動可能に形成されている。

制御装置５０は、信号線９９を介して、第１圧力検出器２９で検出された圧力の情報、及び、第２圧力検出器３０で検出された圧力の情報を受信可能に形成されている。

制御装置５０は、信号線９９を介して、各流量センサ３３で検出された流量の情報を受信可能に形成されている。制御装置５０は、各回転センサ４４で検出されたモータ４３の回転数及び回転方向の情報を受信可能に形成されている。

制御装置５０は、ポンプ装置３２を制御するために必要な情報が記憶された記憶部５１、及び、異常を外部に報知可能な報知手段５２を備えている。

記憶部５１は、ポンプ装置３２の始動が開始可能な水道本管１００の圧力が第１閾値として記憶されている。記憶部５１は、末端（供給先２１０）において所定の圧力（推定末端圧）となるポンプパッケージ１３から吐出される吐出圧（目標圧力）が第２閾値として記憶されている。記憶部５１は、一方のポンプユニット２３の駆動では供給先２１０から吐出される吐出量が不足する若しくはポンプ効率が低下する流量が第３閾値として記憶されている。なお、第１閾値乃至第３閾値は、給水装置１の構成及び使用条件に応じて、適宜設定される。

報知手段５２は、例えば、音により異常を報知可能な警報装置及び光や文字等を報知可能な表示装置である。

また、制御装置５０は、以下の機能を有している。
（１）通常制御により給水する機能。
（２）逆止弁３４の異常を監視する機能。
（３）逆止弁３４の異常発生時に外部に報知する機能。
（４）逆止弁３４の異常発生時に、異常時制御により給水する機能。

次に、制御装置５０が有する機能（１）乃至機能（４）について説明する。
機能（１）は、通常運転として、推定末端圧が一定となるように、各ポンプユニット２３を駆動して給水する機能である。

具体的には、機能（１）として、まず、第１圧力検出器２９で検出された圧力及び第１閾値を比較し、第１圧力検出器２９で検出された圧力が第１閾値以上である場合に、一方のモータ４３を駆動する。

第２圧力検出器３０で検出された圧力及び第２閾値を比較し、第２圧力検出器３０及び第２閾値が略同一となるように、換言すると、推定末端圧が一定となるように、モータ４３の回転数を制御する。

また、２台のポンプ４１を、所定の時間が経過する毎に交互に駆動する。さらに、流量センサ３３で検出された流量及び第３閾値を比較し、流量センサ３３で検出された流量が第３閾値を超えた場合には、供給先２１０で吐出される吐出量が増加する等の要因により、一方のポンプユニット２３の駆動のみでは給水量が不足するか又はポンプ効率が低下すると判断する。この判断に基づき、２台のポンプ４１を同時に駆動し、推定末端圧が一定となるように、各モータ４３の回転数を制御する。このように機能（１）は、通常制御として、２台のポンプユニット２３を、推定末端圧一定となるように、ポンプユニット２３を交互運転又は並列運転する機能である。

機能（２）は、機能（１）の通常制御中であって、且つ、ポンプユニット２３を交互運転する場合に、停止しているポンプユニット２３のモータ４３の回転方向に基づいて逆止弁３４の異常を監視する機能である。

具体的には、水の逆流によりポンプ４１の羽根車が回転すると、羽根車は、給水時に（一次側から二次側への水の流れる時に）回転する方向とは逆方向に回転する。このため、モータ４３の回転方向も、ポンプ４１を駆動するときのモータ４３の回転方向（正方向）とは逆方向に回転する。

このようなポンプ装置３２の特性から、機能（２）として、回転センサ４４で検出された回転するモータ４３の回転方向が正方向である場合には、水道本管１００から供給された水の流れ（正流）によりポンプ４１及びモータ４３が回転していると判断する。また、当該回転方向が逆方向である場合には、ポンプ４１の二次側から一次側への水の流れ（逆流）により、ポンプ４１及びモータ４３が回転していると判断する。このように逆流が発生している場合には、逆止弁３４の不具合、即ち、逆止弁３４に異常が発生していると判断する。

このように、機能（２）は、停止しているポンプユニット２３の逆止弁３４の異常を監視し、モータ４３の回転方向に応じて、逆止弁３４の異常を検出する機能である。

機能（３）は、機能（２）で逆止弁３４の異常を検出した場合に、報知手段５２によって、外部に音及び光を報知し、逆止弁３４の異常を警報する機能である。

機能（４）は、機能（２）で逆止弁３４の異常を検出した場合に、ポンプパッケージ１３の二次側に移動した水が、水道本管１００に逆流することを防止するために、逆止弁３４に異常が発生したポンプユニット２３のポンプ装置３２を駆動し、当該異常が発生したポンプユニット２３のポンプ装置３２による片側運転又は並列運転により給水する異常時制御を行う機能である。

このように構成された給水装置１によれば、制御装置５０により、機能（２）により逆止弁３４の異常の監視を行いながら、機能（１）により通常制御によって給水を行い、逆止弁３４に異常が発生した場合には、機能（３）によって外部に当該異常を報知する。このように、給水装置１は、回転センサ４４により、逆止弁３４の異常を検出及び報知が可能となる。

また、給水装置１は、逆止弁３４に異常が発生した場合には、制御装置５０の機能（４）により、異常が発生した逆止弁３４を有するポンプユニット２３を少なくとも駆動して給水することで、ポンプパッケージ１３によって二次側に供給された水が水道本管１００に逆流することを防止可能となる。

さらに、逆止弁３４の異常を検出するための検出手段として、モータ４３の回転数を駆動制御するために必要な回転センサ４４及び制御装置５０を用いる構成とすることで、別途、逆流を検出するためのセンサ等を設ける必要がない。これにより、給水装置１は、製造コストを増加させることなく、簡単な構成で逆止弁３４の異常の検出が可能となる。また、給水装置１は、別途センサ等を設けるスペースが不要であることから、給水装置１の大型化も防止できる。

また、回転センサ４４によりモータ４３の回転方向を検出することで、逆止弁３４の異常（逆流）を検出する構成であることから、水道本管１００からの水流によるモータ４３の回転と逆流によるモータ４３の回転を判断することが可能となる。これにより、給水装置１が水道本管１００に接続される構成であっても、確実に逆止弁３４の異常を検出することが可能となる。

さらに、異常が発生した逆止弁３４を交換する場合には、正常なポンプユニット２３を駆動するとともに、逆止弁３４に異常が発生したポンプユニット２３の一次側開閉弁３１及び二次側開閉弁３５を閉じ、逆止弁３４を交換すればよく、給水装置１のメンテナンス性も維持される。

上述したように、本実施形態に係る給水装置１によれば、製造コストを維持したまま簡単な構成で逆止弁３４の異常を検出することが可能となる。

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。上述した例では、給水装置１は、ポンプユニット２３を２台備える構成を説明したがこれに限定されず、３台以上のポンプユニット２３を備える構成であってもよい。

また、上述した例では、制御装置５０の機能（１）及び機能（２）として、ポンプパッケージ１３の通常制御及び異常時制御を説明したがこれに限定されず、他の制御方法、例えば通常制御としてＰＩ制御を行う構成であってもよい。

また、上述した例では、ポンプパッケージ１３の吐出管２６を、供給先２１０に接続された吐出配管１４に接続する構成を説明したがこれに限定されず、吐出配管１４の中途部に高架水槽を設ける構成としてもよい。

また、上述した例では、給水装置１は、給水源として水道本管１００に、水道分管１０を介して接続される構成を説明したがこれに限定されない。例えば、給水装置１は、給水源として、水を貯留する貯留タンクに接続される構成であってもよく、このような構成の給水装置であっても、上述した給水装置１と同様に逆止弁３４の異常を検出することが可能である。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。

１…給水装置、１０…水道分管、１１…メータユニット、１２…吸込配管、１３…ポンプパッケージ、１４…吐出配管、２０…吸込管、２１…分岐部、２２…分岐管、２３…ポンプユニット、２４…合流管、２５…合流部、２６…吐出管、２７…開閉弁、２８…蓄圧装置、２９…第１圧力検出器、３０…第２圧力検出器、３１…一次側開閉弁、３２…ポンプ装置、３３…流量センサ、３４…逆止弁、３５…二次側開閉弁、４１…ポンプ、４２…回転軸、４３…モータ、４４…回転センサ、５０…制御装置、５１…記憶部、５２…報知手段、６０…ポンプカバー、９９…信号線、１００…水道本管、２００…建造物、２１０…供給先。

Claims (4)

1. 給水源に接続された吸込管と、
   この吸込管を複数に分岐する分岐管と、
   前記分岐管にそれぞれ設けられたポンプと、
   前記ポンプをそれぞれ駆動するモータと、
   前記モータの回転方向をそれぞれ検出可能な回転センサと、
   前記ポンプにそれぞれ設けられた複数の合流管と、
   前記合流管にそれぞれ設けられた逆止弁と、
   合流した前記複数の合流管に接続された吐出管と、
   前記モータをそれぞれ駆動可能、且つ、前記回転センサで検出された前記モータの回転方向から前記合流管の水の流れ方向を検出する制御装置と、
   を備えることを特徴とする給水装置。
2. 前記制御装置は、前記合流管の水の流れ方向が逆流である場合に、前記逆止弁の異常を検出することを特徴とする請求項１に記載の給水装置。
3. 前記制御装置は、前記逆止弁の異常を検出したときに、前記異常を検出した前記逆止弁に接続された前記ポンプを駆動することを特徴とする請求項２に記載の給水装置。
4. 前記制御装置は、前記逆止弁の異常を検出したときに、前記逆止弁の異常を外部に報知することを特徴とする請求項２に記載の給水装置。

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