JP2018119512A - 給水装置 - Google Patents
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Abstract
Description
かかる構成により、形態1の給水装置は、所定の低電力消費信号が入力されたときには、ポンプの駆動部に流れる電流が、第1制御において用いられる第1電流制限値よりも小さい第2電流制限値を超えないようにポンプの駆動が制御される。このため、第2電流制限値を超えない範囲でポンプを駆動して給水することができ、給水対象への給水圧力を確保しつつ装置の省エネルギ化を図ることができる。
形態2によれば、設定部において第2電流制限値を設定することができ、所望の省エネルギ化の運転を実現することができる。
形態3によれば、電力上限値に基づいて第2電流制限値が設定されるので、所望の省エネルギ化の運転を実現することができる。
形態4によれば、ストール電流値として第1電流制限値または第2電流制限値が設定され、ポンプの駆動部に流れる電流がストール電流値を超えないようにポンプの駆動が制御される。
形態5によれば、複数台のポンプを備える給水装置において、給水対象への給水を確保しつつ装置の省エネルギ化を図ることができる。
形態6によれば、複数のポンプの駆動部に流れる電流値の合計が第2電流制限値を超えるときには、1台のポンプに対して回転速度を低下させる制御、または、運転を停止させる制御が実行される。このため、運転している残りのポンプによって給水対象への給水を確保することができる。
形態7によれば、第2制御により複数のポンプの駆動部に流れる電流値の合計が第2電流制限値を超えないようにポンプの駆動が制御されているにもかかわらず第3電流制限値を超えるときには、1台のポンプだけを運転させて残りのポンプの運転を停止させる。これにより、1台のポンプだけの運転を伴って、即座に電流を小さくすることができる。
駆動機毎の電流制限値である第4電流制限値を更に備えており、第2制御を実行していてポンプを運転しているときに、ポンプの駆動部毎の電流値が、第4電流制限値を超えるときには、該当するポンプの回転速度を低下させる制御、該当するポンプの加速を制限す
る制御および/または、該当するポンプの運転を停止させる制御を実行する。
形態8によれば、形態7の制御と合わせてポンプ毎の電流値を監視することにより、所望の省エネルギ化の運転を実現することができる。
こうすれば、短期間に低電力消費信号が入力信号のON/OFFの変化がなされたときに、第1制御と第2制御とで制御が頻繁に変更されることを防止することができる。
形態10によれば、ポンプが高出力で運転されているときに第1制御から第2制御に切り換えられてポンプの回転速度が大きく変更されることなどを抑制できる。
形態11によれば、低電力消費信号が入力されているにもかかわらず第1制御が実行されていることをユーザーに表示することができる。
形態12によれば、低電力消費信号が入力されたときに推定末端圧力一定制御が実行されるので、装置の省エネルギ化を図ることができる。
形態13によれば、例えば給水装置の他の機器の運転を優先したいとき、または、給水装置の運転に支障があるときなどに、ポンプを停止させることができる。
形態14によれば、第2制御では、吐出側圧力の変化に伴うポンプの回転速度が緩やかに変更され、装置の省エネルギ化を図ることができる。
たと判断する。
形態14によれば、ユーザーが操作部を操作することにより、第1制御と第2制御とを切り替えることができる。
形態16によれば、給水装置の電力供給源の切り替えに応じて、第1制御と第2制御とを切り替えることができる。
形態17によれば、第2電力供給源の供給可能な電力量に基づいて省エネルギ運転を実行することができる。
形態18によれば、第1制御と第2制御とを切り替えるときにポンプの回転速度を緩やかに変化させるので、第1制御と第2制御との切り替えをスムーズに行うことができる。
形態19によれば、制御ユニット内の所定の異常を表示部で報知できる。また、給水装置の電力供給源が切り替えられたときには所定時間は異常の報知が行われないので、一時的な電力遮断および大電流など、電力供給源の切り替えに伴う一時的な異常の報知を抑制できる。
形態20によれば、第2電力供給源の出力可能な最大電力に基づいて第3電流制限値が定められるので、第2電力供給源の状態に基づいて第2制御を実行することができる。
形態21によれば、第2制御が実行されているときにはポンプが停止している時間を長くすることができ、装置の省エネルギ化を図ることができる。
の運転が所定の小水量状態となったときには、圧力タンクに第1水量よりも大きい第2水量を蓄圧させてからポンプを停止させる。
形態22によれば、第2制御が実行されているときには圧力タンクに蓄圧する水の量を大きくしてポンプを停止させるので、ポンプが停止している時間を長くすることができ、装置の省エネルギ化を図ることができる。
形態23によれば、ポンプの運転が小水量状態となってから短い時間でポンプを停止させるので、ポンプが停止している時間を長くすることができ、装置の省エネルギ化を図ることができる。
形態24によれば、表示部で第2制御を実行していることを表示できる。
形態25によれば、第2制御を実行していることを外部表示器で表示できる。
図1は、本発明の第1実施形態に係る給水装置を示す模式図である。この給水装置は主にマンション、オフィスビル、商業施設、又は、学校等の建物(給水対象)に水道水を給水するための装置である。図1では、給水装置100が直結給水方式で使用されており、給水装置100の吸込口は、導入管5を介して水道管(水道本管)4に接続されている。ただし、給水装置100は、給水装置100の吸込口が図示しない受水槽を介して水道管4に接続される受水槽方式で使用されてもよい。給水装置100の吐出口には給水管7が接続されており、この給水管7は、各建物の給水栓(例えば蛇口)10に連通している。
給水装置100は、水道管4(または受水槽)からの水を増圧し、建物の各給水栓10に水を供給する。
とよい。そして、本実施形態では、運転パネル51には、各種設定値を設定する設定モードとするための設定ボタン516が備えられている。設定ボタン516が所定時間(例えば1秒)長押しされると運転パネル51は設定モードとなり、ユーザーは、各種設定値を設定することができる。なお、設定部46は運転パネル51に設けなくても良い。例えば、I/O部50に接続されるトグルスイッチ等(不図示)を設けることにより代用してもよい。その場合、選択されたトグルスイッチ等の状態と各種設定値とを関連付けるデータテーブルを記憶部47に設けるとよい。また、トグルスイッチ等の選択された状態が目視で確認できるスイッチであれば、表示部49と設定部46は兼ねることができる。
圧力を現在圧(PV)とする。そして、SVとPVの差に基づいて、比例ゲインGp、及び、積分ゲインGiを用いたPI演算、もしくは、比例ゲインGp、積分ゲインGi、及び、微分ゲインGdを用いたPID演算を行い、ポンプ2の指令回転数が設定される。また、制御部40は、本実施形態のようにポンプが複数台ある場合は、同時に起動可能なポンプ台数(ポンプ並列運転台数)にて水量に応じたポンプの台数制御も行われる。
れない間に給水装置100に不具合が生じているなどと誤解することを防止できる。なお、切替遅延の表示は、たとえば、ランプ512bの点滅または点灯により行ってもよい。
またはシミュレーション等によって定めた値を用いることができる。また、第2停止圧力Pf2および第2始動圧力Ps2は、第1停止圧力Pf1および第1始動圧力Ps1よりそれぞれに小さい値(Pf2<Pf1,Ps2<Ps1)であり、実験またはシミュレーション等によって定めた値を用いることができる。なお、本実施形態では、第2電流制限値As2、第2停止圧力Pf2、および第2始動圧力Ps2のそれぞれは運転パネル51において設定可能としている。
次に第2実施形態の給水装置100について説明する。第2実施形態の給水装置100は、第1実施形態の給水装置100と同一のハード構成を有しており、図4の制御用数値処理に代えて図5のポンプ駆動制御処理を実行する。なお、図5のポンプ運転制御処理では、制御用数値を設定する処理に加えてポンプ2の駆動を制御する処理も含まれている。
記憶領域に記憶される。なお、運転可能なポンプ台数は、運転パネル51で設定できてもよい。また、運転可能なポンプ台数は、制御モードが切り替えられたときに、給水装置100が備えるポンプ2の台数へと初期化されてもよい。いまは、運転可能なポンプ台数は、給水装置100が備えるポンプ2の台数に等しいときを考える(図1に示す例では2台)。この場合には、給水装置100が備える複数台のポンプ2が給水対象での水の使用に応じて駆動され、給水対象に給水が行われる。
きる。
図6は、第3実施形態に係る給水装置100の概略構成を示す図である。第3実施形態の給水装置100は、基本的に第1実施形態の給水装置100と同一の構成を有しているため、同一の構成要素には、同じ図番を付与して説明を省略する。第3実施形態の給水装置100は、第2電力供給源の一例としての蓄電装置80を介して第1電力供給源の一例である商用電源90に接続されており、商用電源90から直接に電力供給を受けられるとともに、蓄電装置80の蓄電器82から電力供給を受けられる。蓄電装置80は、直流化インバータ84、蓄電器82、交流化インバータ85、スイッチ88、および、制御部86を備えている。
−1には、運転パネル51のECOボタン(操作部)519の操作信号に加えてもしくは代えて、上述した蓄電装置80の制御部86からの各種信号が入力される。そのため、「低電力消費信号接続設定値」は、「第2電力供給源」および/または「ECOボタン」に設定されているとよい。
の制御電源も不安定になる恐れがあり、その場合、I/O部50から入力される信号を誤検出したり、演算部48が不安定になる可能性があるため、所定時間である「電源安定までの様子見時間」を設けるとよい。給水装置100の電力供給源が商用電源90から蓄電器82に切り替えられる要因の一例として、送電線への落雷があった場合が考えられる。その場合、目安として1秒程度の瞬時電圧低下が発生する。更に、一般にスイッチ88が、電源の供給源を商用電源90から蓄電器82に切替えるのに、2秒程度かかる。これらより、瞬時電圧低下時間(1秒程度)+蓄電装置切替え時間(2秒程度)に、数秒を加算もしくは乗算した時間を「電源安定までの様子見時間」とするとよい。
第4実施形態の給水装置100は、第1実施形態などの給水装置100と同一の構成を有し、図8に示す運転禁止制御処理を更に実行する。運転禁止制御処理は、制御部40によって繰り返し実行される。運転禁止制御処理では、制御部40は、現在の制御モードが第2制御モードであるか否かを判定して(S502)、制御モードが第2制御モードであるときには(S502:Yes)、運転禁止信号が入力されているか否かを判定する(S504)。運転禁止信号は、給水装置100の運転を停止させるための信号であり、運転パネル51で入力できるものでもよいし、第3実施形態の蓄電装置80または他の外部装置から外部信号入力ポート50−2に入力されるものとしてもよい。制御部40は、制御モードが第1制御モードであるとき(S502:No)、及び、運転禁止制御信号が入力されていないときには(S504:No)、そのまま運転禁止制御処理を終了する。一方、制御部40は、第2制御モードにおいて運転禁止制御信号が入力されているときには(S504:Yes)、ポンプ2を停止させる処理を実行して(S506)、運転禁止制御処理を終了する。なお、制御部40は、運転禁止制御信号の入力が解除されたときには、給水対象の水の使用に応じて再びポンプ2を運転させる。こうした制御により、例えば第2制御モードにおいて給水装置100の他の機器の運転を優先したいときにポンプ2を停止させることができる。具体的には、例えば、第3実施形態において停電時に蓄電器82の電力を消火ポンプ装置などの他の緊急性の高い機器の運転に優先して利用したいときに、蓄電装置80から運転禁止制御信号が制御部40に入力されることにより、ポンプ2を停止させて他の機器の運転の優先を実現することができる。
第5実施形態の給水装置100は、第1実施形態などの給水装置100と同一の構成を有し、図9に示す制御方法設定処理を更に実行する。制御方法設定処理は、制御部40によって繰り返し実行される。制御方法設定処理では、制御部40は、現在の制御モードが1制御モードであるか否かを判定する(S600)。そして、制御モードが第1制御モードであるときには、制御部40は、制御方法を上記の目標圧力一定制御または推定末端圧力一定制御のいずれかに設定して(S602)、制御方法設定処理を終了する。また、制御モードが第2制御モードであるときには、制御部40は、制御方法を推定末端圧力一定制御に設定して(S612)、制御方法設定処理を終了する。ここで、第1制御モードにおいては、例えば運転パネル51への入力によって目標圧力一定制御または推定末端圧力一定制御に設定されてもよい。また、ポンプ2の運転状態などの給水装置100の状態に
応じて制御方法が設定されてもよい。一方、第2制御モードにおいては、その直前に目標圧力一定制御が実行されていても、制御方法が推定末端圧力一定制御に変更される。これは、一般に目標圧力一定制御に比して、推定末端圧力一定制御の方が、消費電力が小さくなる傾向があることに基づく。こうした制御により、給水対象への給水を確保しつつ給水装置100の省エネルギ化を図ることができる。
図10は、第1変形例の制御部40および外部表示器70を示す図である。図示するように、第1変形例では、制御部40が表示部49を有するとともに、外部表示器70がさらに設けられている。この外部表示器70は、給水装置100の一部として構成されてもよいし、外部装置として構成されてもよい。外部表示器70では、上述した運転パネル51と同等か、もしくはより詳細な情報を表示したり、複雑な操作を行ったりすることができる表示器としてもよい。
の機能は外部表示器70にて全て実施可能とする。つまり、制御部40は、外部表示器70からの信号に基づいて、低電力消費信号が入力されたと判断して給水装置100の制御モードを第1制御モードと第2制御モードとで切り替えてもよい。これにより、給水装置100には表示器自体を設ける必要がなくなるので、給水装置100全体のコストを更に下げることが可能である。また、運転パネル51の設定部46にリセットボタン52及びクリアボタン53が備えられず、代わりに、外部表示器70にリセットボタン(不図示)又はクリアボタン(不図示)が備えられてもよい。外部表示器70上のクリアボタンを押すと、外部表示器70上に表示されている表示が消去される。
図11は、第2変形例の制御部および外部表示器を示す図である。第2変形例の制御部40は、通信部60に代えて、制御部側アンテナ部67を備えている点、および制御部側アンテナ部67に接続された集積回路68を備えている点で、第1変形例の制御部40と異なっている。集積回路68は、不揮発性記憶領域、および、揮発性記憶領域を有する記憶部47に電気的に接続されている。なお、図11に示す制御部40は表示部49を備えていないが、表示部49を備えてもよい。また、第2変形例の外部表示器70は、給水装置100の一部として構成されてもよいし、外部装置として構成されてもよい。
積回路68は、記憶部47に記憶されている上記データを読み取り、制御部側アンテナ部67にデータを送る。制御部側アンテナ部67は、データとともに電波を表示器側アンテナ部71に送信する。データリーダー74は、表示器側アンテナ部71が受信したデータを読み取り、そのデータを表示部72に表示させる。
上記した実施形態では、運転パネル51にて第2電流制限値As2,Ac2および第3電流制限値Aa3を設定できるものとした。しかし、第2電流制限値As2,Ac2および第3電流制限値Aa3などは、運転パネル51に設定された他の設定情報に基づいて制御部40によって設定されてもよい。たとえば、運転パネル51にて消費電力制限値(電力上限値)を設定できるものとし、消費電力制限値に基づいて第2電流制限値As2,Ac2または第3電流制限値Aa3が設定されてもよい。このときには、例えば制御部40は、消費電力制限値とインバータ20の数および定格電圧などとに基づいて第2電流制限値As2,Ac2または第3電流制限値Aa3を設定することができる。
度が大きく変更されることなどを抑制できる。また、ポンプ2が停止中であれば回転数や電流の変化が無く、より安定した状態で切り替えることができる。特に、図6の構成では入力される電源が切り替わる際に給水装置100における電源電圧が不安定なる。よって、上述した電源安定までの様子見時間は、ポンプ停止させてもよい。
3…モータ
4…水道管
5…導入管
7…給水管
10…給水栓
20…インバータ
21…圧力センサ
22…逆止弁
24…フロースイッチ
25…逆流防止装置
26…圧力センサ
28…圧力タンク
30…制御ユニット
40…制御部
46…設定部
47…記憶部
48…演算部
49…表示部
50…I/O部
51…運転パネル
60…通信部
67…制御部側アンテナ部
68…集積回路
70…外部表示器
71…表示器側アンテナ部
72…表示部
73…バッテリー
74…データリーダー
76…クリアボタン
80…蓄電装置
82…蓄電器
84…直流化インバータ
85…交流化インバータ
86…制御部
88…スイッチ
90…商用電源
100…給水装置
516…設定ボタン
519…ECOボタン
Claims (25)
- 給水対象に水を供給するための給水装置において、
水を加圧して送水するポンプと、
前記ポンプの駆動部に流れる電流である第1電流値が第1電流制限値を超えないように前記ポンプの駆動を制御する第1制御を実行する制御ユニットと、を備え、
前記制御ユニットは、所定の低電力消費信号が入力されたときには、前記第1電流値が前記第1電流制限値よりも小さい第2電流制限値を超えないように前記ポンプの駆動を制御する第2制御を実行する、
ことを特徴とする給水装置。 - 前記給水装置は、前記第2電流制限値を変更可能な設定部を更に備えた、
請求項1に記載の給水装置。 - 前記第2電流制限値は、前記給水装置における電力上限値に基づいて設定される、
請求項1または2に記載の給水装置。 - 前記制御ユニットは、前記ポンプに電力を供給して前記ポンプを任意の回転速度で運転する周波数変換器と、前記周波数変換器を介して前記ポンプの駆動を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、ストール電流値として前記第1電流制限値または前記第2電流制限値を設定することにより、前記第1制御または前記第2制御を実行する、
請求項1から3の何れか1つに記載の給水装置。 - 前記給水装置は、前記ポンプを複数台備えており
前記制御ユニットは、前記第1電流値を、前記複数のポンプの前記駆動部に流れる電流値の合計とすることを特徴とする、
請求項1から3の何れか1つに記載の給水装置。 - 前記制御ユニットは、
前記ポンプの前記駆動部に電力を供給して前記ポンプを任意の回転速度で運転する周波数変換器と、
前記複数の周波数変換器を介して複数台の前記ポンプの駆動を制御する制御部と、を備え、
前記第2制御を実行していて2台以上のポンプを運転しているときに前記第1電流値が前記第2電流制限値を超えるときには、運転中のポンプのうち1台のポンプに対して、回転速度を低下させる制御、または、運転を停止させる制御を実行する、
請求項5に記載の給水装置。 - 前記制御ユニットは、
前記第2制御を実行していて2台以上の前記ポンプを運転しているときに前記第1電流値が前記第2電流制限値以上の第3電流制限値を超えるときには、運転中の前記ポンプのうち1台のポンプだけの運転を許可して残りのポンプの運転を停止させる、
請求項5または6に記載の給水装置。 - 前記制御ユニットは、
駆動部毎の電流制限値である第4電流制限値を更に備え、
前記第2制御を実行していて前記ポンプを運転しているときに、
前記駆動部毎の電流値が、前記第4電流制限値を超えるときには、
該当する前記ポンプの回転速度を低下させる制御、該当するポンプの加速を制限する制
御、および/または、運転を停止させる制御を実行する、
請求項7に記載の給水装置。 - 前記制御ユニットは、前記所定の低電力消費信号の入力信号の変化より所定時間経過後に、前記第1制御と前記第2制御とを切り替えることを特徴とする、
請求項1から8の何れか1つに記載の給水装置。 - 前記制御ユニットは、前記所定の低電力消費信号の入力信号の変化時に、前記ポンプが所定の高出力で運転されているときには、前記所定の高出力での運転が終了してから前記第1制御と前記第2制御を切り替えることを特徴とする、
請求項1から9の何れか1つに記載の給水装置。 - 前記給水装置は、前記所定の低電力消費信号が入力されているにもかかわらず前記第1制御を実行していることを表示可能な表示部を備えた、
請求項9または10に記載の給水装置。 - 前記制御ユニットは、前記ポンプの吐出側圧力が目標圧力制御カーブ上の第1目標圧力になるように前記ポンプの回転速度を設定して当該ポンプの駆動を制御する推定末端圧力一定制御と、前記ポンプの吐出側圧力が所定の第2目標圧力になるように前記ポンプの回転速度を設定して当該ポンプの駆動を制御する目標圧力一定制御と、を実行可能であり、前記第2制御を実行するときには前記推定末端圧力一定制御により前記ポンプの駆動を制御する、
請求項1から11の何れか1つに記載の給水装置。 - 前記制御ユニットは、前記第2制御を実行しているときに所定の運転禁止信号が入力されたときには、前記ポンプを停止させる、
請求項1から12の何れか1つに記載の給水装置。 - 前記制御ユニットは、前記第1制御を実行しているときには第1比例ゲインを用いたPI制御またはPID制御により前記ポンプの吐出側圧力が目標圧力になるように前記ポンプの回転速度を設定して当該ポンプの駆動を制御し、前記第2制御を実行しているときには前記第1比例ゲインより小さい第2比例ゲインを用いたPI制御またはPID制御により前記ポンプの吐出側圧力が目標圧力になるように前記ポンプの回転速度を設定して当該ポンプの駆動を制御する、
請求項1から13に記載の給水装置。 - 前記給水装置は、ユーザーにより前記第2制御を選択可能な操作部を更に備え、
前記制御ユニットは、前記第2制御を選択するための操作部に対して所定の操作がなされたときに、前記所定の低電力消費信号が入力されたと判断する、
請求項1から14の何れか1つに記載の給水装置。 - 前記給水装置は、第1電力供給源と第2電力供給源とから電力を供給されることができ、
前記制御ユニットは、電力供給源が前記第1電力供給源から前記第2電力供給源に切り替えられたときに、前記所定の低電力消費信号が入力されたと判断する、
請求項1から14の何れか1つに記載の給水装置。 - 前記制御ユニットは、前記第2電力供給源の供給可能な電力量に基づいて前記第2電流制限値を設定する、
請求項16に記載の給水装置。 - 前記制御ユニットは、前記第1制御と前記第2制御とを切り替えるときには、前記第2制御による前記ポンプの回転速度変化よりも緩やかに前記ポンプの回転速度を変化させる、
請求項16または17に記載の給水装置。 - 前記制御ユニットは、前記制御ユニット内の所定の異常を検出することができるとともに、当該所定の異常を検出したことを表示部で報知可能であり、
前記制御ユニットは、前記給水装置の電力供給源が前記第1電力供給源から前記第2電力供給源に切り替えられたときには、所定時間が経過するまでは前記制御ユニット内に前記所定の異常が生じていても前記報知を行わない、
請求項16から18の何れか1つに記載の給水装置。 - 前記第3電流制限値は、前記第2電力供給源の出力可能な最大電力に基づく電流値である、
請求項7または8を引用する請求項16から19の何れか1つに記載の給水装置。 - 前記制御ユニットは、前記第1制御を実行しているときに前記ポンプが停止しているときには、前記ポンプの吐出側圧力が第1始動圧力よりも小さくなったときに前記ポンプを始動させ、前記第2制御を実行しているときに前記ポンプが停止しているときには、前記ポンプの吐出側圧力が前記第1始動圧力よりも低い第2始動圧力よりも小さくなったときに前記ポンプを始動させる、
請求項1から20の何れか1つに記載の給水装置。 - 前記給水装置は、前記ポンプの吐出側に設けられている圧力タンクを更に備え、
前記制御ユニットは、前記第1制御を実行しているときに前記ポンプの運転が所定の小水量状態となったときには、前記圧力タンクに第1水量を蓄圧させてから前記ポンプを停止させ、前記第2制御を実行しているときに前記ポンプの運転が前記所定の小水量状態となったときには、前記圧力タンクに前記第1水量よりも大きい第2水量を蓄圧させてから前記ポンプを停止させる、
請求項1から21の何れか1つに記載の給水装置。 - 前記制御ユニットは、前記第1制御を実行しているときに前記ポンプの運転が所定の小水量状態となったときには、第1時間にわたって前記ポンプを運転させてから前記ポンプを停止させ、前記第2制御を実行しているときに前記ポンプの運転が前記所定の小水量状態となったときには、前記第1時間よりも短い第2時間にわたって前記ポンプを運転させてから前記ポンプを停止させる、
請求項1から21の何れか1つに記載の給水装置。 - 前記給水装置は、前記制御ユニットが前記第2制御を実行していることを表示可能な表示部を備える、
請求項1から23の何れか1つに記載の給水装置。 - 前記給水装置は、前記給水装置の制御に関する情報を外部表示器に送信するように構成された通信部を更に備え、
前記通信部は、前記制御ユニットが前記第2制御を実行していることを前記情報として前記外部表示器に送信可能である、
請求項1から24の何れか1つに記載の給水装置。
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