JP2022106463A - 給水装置用制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 更新作業時の停止時間を短縮することが可能な給水装置用制御装置の一例を開示する。
【解決手段】 給水装置１（制御装置１０）は、第１記憶領域に記憶されている制御ソフトにより給水装置１（制御装置１０）の作動が制御されている間に、第２記憶領域に新しい制御ソフトが記憶される。このため、現状の制御ソフトを新しい制御ソフトに書き換える（更新）中に現状の制御ソフトにて給水装置の運転を継続することが可能となり得る。このため、当該給水装置１では、事実上、更新時間が無いに等しい。したがって、当該給水装置１では、更新作業時の停止時間が従来に比べて短縮され得るので、断水時間が短縮され得る。
【選択図】図１

Description

本開示は、給水装置の作動を制御するための制御装置等に関する。

例えば、特許文献１に記載されているように、給水装置の制御装置は、制御プログラム（以下、制御ソフトという。）により作動するマイクロコンピュータにより構成されている。

特開２０２０－０７０７８６号公報

現状の制御装置において制御ソフトを更新するには、給水装置を停止させた状態で更新作業を実施する必要がある。そして、更新作業時の停止時間は、少なくとも、以下の時間を要する。

すなわち、（ａ）現状の制御ソフトを新しい制御ソフトに書き換える（更新）するに必要な時間（以下、更新時間という。）、及び（ｂ）当該更新の終了後、マイクロコンピュータである制御装置がシャットダウンされて再起動するに必要な時間（以下、再起動時間という。）の和である。

本開示は、上記点に鑑み、更新作業時の停止時間を短縮することが可能な給水装置用制御装置の一例を開示する。

給水装置の作動を制御するための制御装置は、例えば、ソフトウェアにより作動するコンピュータで構成された制御部（１１）と、給水装置の制御時に制御部（１１）で利用される制御ソフトが記憶される書換可能な不揮発性の記憶部（１２）であって、制御ソフトを記憶可能な複数の記憶領域（１２Ａ、１２Ｂ）を有する記憶部（１２）とを備え、制御部（１１）は、複数の記憶領域（１２Ａ、１２Ｂ）のうちいずれかの記憶領域に記憶された制御ソフトを利用して給水装置（１）を制御することが望ましい。

これにより、当該制御装置では、現状の制御ソフトを新しい制御ソフトに書き換える（更新）中に現状の制御ソフトにて給水装置の運転を継続することが可能となり得る。このため、当該制御装置では、事実上、更新時間が無いに等しい。

したがって、当該制御装置では、更新作業時の停止時間が従来に比べて短縮され得る。延いては、当該制御装置を用いた給水装置では、更新作業時の断水時間が従来に比べて短縮され得る。

因みに、上記各括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的構成等との対応関係を示す一例であり、本開示は上記括弧内の符号に示された具体的構成等に限定されない。

第１実施形態に係る給水装置を示す図である。 第１実施形態に係る給水システムを示す図である。 第１実施形態に係る更新制御等を示すフローチャートである。

以下の「発明の実施形態」は、本開示の技術的範囲に属する実施形態の一例を示すものである。つまり、特許請求の範囲に記載された発明特定事項等は、下記の実施形態に示された具体的構成や構造等に限定されない。

少なくとも符号が付されて説明された機器や部材等の構成要素は、「１つの」等の断りがされた場合を除き、少なくとも１つ設けられている。つまり、「１つの」等の断りがない場合には、当該構成要素は２以上設けられていてもよい。本開示に示された給水装置は、少なくとも符号が付されて説明された構成要素等を備える。

（第１実施形態）
＜１．給水装置の概要＞
本実施形態は、例えば、マンションや商業ビル等の建物に適用される給水装置に本開示に係る制御装置の一例が適用されたものである。図１に示されるように、本実施形態に係る給水装置１は、電動ポンプ３、蓄圧装置５及び制御装置１０等を少なくとも備える。

電動ポンプ３は、ポンプ部３Ａ及びモータ部３Ｂを有する電動式のポンプである。電動ポンプ３の吐出し側は、建物の配水管側に接続されている。そして、電動ポンプ３は、例えば受水槽７に貯留された水を配水管に供給する。

電動ポンプ３の作動は制御装置１０（具体的には、制御部１１）により制御される。本実施形態に係る制御装置１０は、駆動回路（本実施形態では、インバータ方式の駆動回路）３Ｃを介して電動ポンプ３の作動を制御する。

駆動回路３Ｃは、制御装置１０から出力される指令周波数に応じた周波数を有する駆動電流をモータ部３Ｂに供給する。これにより、モータ部３Ｂの回転数、つまりポンプ部３Ａが制御装置１０により可変制御される。

蓄圧装置５は、電動ポンプ３の吐出し側に接続されて当該電動ポンプ３が停止しているときに給水圧を保持する。蓄圧装置５は、不活性ガスが充填されたガス室５Ａの内圧により、電動ポンプ３が停止しているときの給水圧を保持する。

制御装置１０には、流量センサＦｓ１の検出値及び圧力センサＰｄ１の検出値が入力されている。流量センサＦｓ１は、電動ポンプ３の吐出し流量を検出する。圧力センサＰｄ１は、配水管に供給する水の圧力を検出する。制御部１１は、それらセンサＦｓ１、Ｐｄ１の検出値を利用して電動ポンプ３の作動を制御する。

本実施形態に係る給水装置１は通信部１３も備える。通信部１３は、外部と有線又は無線にて通信可能である。なお、本実形態では、図２に示されるように、通信部１３を介して管理サーバ２０と給水装置１（制御装置１０）とが通信可能である。

管理サーバ２０は、複数の給水装置１と通信することにより、各給水装置１の運転状況を監視又は把握するととともに、各給水装置１の遠隔制御でき得る。なお、管理サーバ２０は、給水装置１の管理会社又は給水装置１の製造業者が維持・管理するコンピュータである。

＜２．制御装置＞
＜２．１ 制御装置の概要＞
制御装置１０は、図１に示されるように、制御部１１及び記憶部１２等を少なくとも備える。制御部１１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を有するとともに、給水装置１を制御するためのソフトウェア（以下、制御ソフトという。）により作動するマイクロコンピュータで構成されている。

なお、当該制御ソフトは、いわゆる「組み込みソフトウェア」に相当する。このため、当該制御ソフトは、ＯＳ上で作動するアプリケーションソフトウェアと異なり、ハードウェアを直接的に制御する。当該制御とは、例えば、センサＦｓ１、Ｐｄ１の検出値の入力制御及び指令周波数の出力制御等をいう。

記憶部１２は、制御ソフトが記憶される書換可能な不揮発性メモリである。当該記憶部１２は、複数（本実施形態では、２つ）の記憶領域１２Ａ、１２Ｂを有している。本実施形態に係る記憶部１２は、フラッシュメモリ等の半導体メモリである。

そして、各記憶領域１２Ａ、１２Ｂは、論理的な構成単位で構成されている。なお、制御部１１には、メモリコントローラ（図示せず。）が設けられている。メモリコントローラは、記憶部１２へのアクセス要求があったときに、対象となる領域を選択する機能を有する。

本実施形態では、給水装置１が製造業者から出荷された時点において、複数の記憶領域１２Ａ、１２Ｂのうちいずれかに既に制御ソフトが記憶されている。このため、制御部１１は、少なくとも初回起動時においては、既に記憶されている制御ソフトを利用して作動する。

以下、複数の記憶領域１２Ａ、１２Ｂのうち制御部１１が現在利用している制御ソフトが記憶されている記憶領域を第１記憶領域という。複数の記憶領域１２Ａ、１２Ｂのうち第１記憶領域以外の記憶領域を第２記憶領域という。

例えば、記憶領域１２Ａが第１記憶領域の場合には、記憶領域１２Ｂが第２記憶領域となる。このため、メモリコントローラは、制御部１１から読込要求があった場合には、原則として、記憶領域１２Ａへのアクセスを許可する。

換言すれば、制御部１１は、複数の記憶領域１２Ａ、１２Ｂのうちいずれかの記憶領域、つまり、原則として、第１記憶領域に記憶された制御ソフトウェアを利用して給水装置１を制御する
＜制御ソフトの更新制御＞
制御部１１は、制御ソフトを更新する機能（以下、更新制御という。）を実行可能である。当該更新制御は、第２記憶領域に制御ソフトが書き込まれたときに、給水装置１の制御に現実に用いる制御ソフトを、第２記憶領域に記憶されている制御ソフトに変更する制御である。

例えば、記憶領域１２Ａが第１記憶領域の場合において、第２記憶領域である記憶領域１２Ｂに制御ソフトが書き込まれると、制御部１１（メモリコントローラ）は、記憶領域１２Ｂを第１記憶領域に再設定し、記憶領域１２Ａを第２記憶領域に再設定する。

これにより、制御装置１０が再起動し、次回、制御部１１から読込要求があった場合には、制御部１１は、第１記憶領域である記憶領域１２Ｂに記憶されている制御ソフトを利用して作動する。

つまり、第２記憶領域に制御ソフトが書き込まれた後、制御装置１０がシャットダウンして再起動すると、給水装置１を制御する際に利用される制御ソフトが、記憶領域１２Ａに記憶されている制御ソフトから記憶領域１２Ｂに記憶されている制御ソフトに切り替わる。

本実施形態に係る制御部１１は、第２記憶領域に制御ソフトを書き込む指令があったときに更新制御を実行する。具体的には、管理サーバ２０は、通信部１３を介して制御部１１に対して制御ソフトを更新する旨の指令（以下、更新指令という。）を発信する。

更新指令を受信した制御部１１は、受信した旨の信号を管理サーバ２０に返信するとともに、第２記憶領域に書込可能にアクセスすることを許可する。受信した旨の信号を受信した管理サーバ２０は、新しい制御ソフトを通信部１３を介して制御装置１０に送信する。

制御部１１と管理サーバ２０とは、協働してその新しい制御ソフトを第２記憶領域に書き込む。そして、新しい制御ソフトの全てが第２記憶領域に正常に書き込まれると、制御部１１は、予め決められたタイミングで更新制御を実行する。

なお、管理サーバ２０は、夜間等の給水装置１の稼働率が小さいときであって、制御ソフトを更新する必要があるときに、更新指令を発信する。その後、制御部１１は、制御ソフトの全てが第２記憶領域に正常に書き込まれたことを確認した後、更新制御を実行する。

＜制御ソフトの復帰制御＞
制御部１１は、当該制御部１１が現実に利用する制御ソフトを、変更制御が実行される前に当該制御部１１が利用していた制御ソフトに戻す制御（以下、復帰制御という。）を実行可能である。

具体的には、管理サーバ２０は、給水装置１に対して復帰制御の実行指令（以下、復帰指令という。）を発信する。そして、復帰指令を受信した制御部１１は、現在、第１記憶領域に設定されている記憶領域を第２記憶領域に再設定し、現在、第２記憶領域に設定されている記憶領域を第１記憶領域に再設定する。

これにより、制御装置１０が再起動し、次回、制御部１１から読込要求があった場合には、制御部１１は、現在、第２記憶領域として設定されていた記憶領域に記憶されている制御ソフトを利用して作動する。

つまり、現在、記憶領域１２Ｂが第１記憶領域であり、記憶領域１２Ａが第２記憶領域である場合、制御装置１０が再起動し、次回、制御部１１から読込要求があった場合には、制御部１１は、第１記憶領域である記憶領域１２Ａに記憶されている制御ソフトを利用して作動する。

＜更新制御及び復帰制御の詳細＞
図３は、更新制御及び復帰制御を実行するための制御の一例である。本実施形態に係る更新制御及び復帰制御を実行するためソフトウェアは、制御ソフトの一部として当該制御ソフトに組み込まれている。

当該制御は、制御装置１０（給水装置１）の起動スイッチ（図示せず。）が起動されたときに起動し、制御装置１０シャットダウンしたとき終了する。そして、当該制御が起動すると、制御部１１は、更新指令を受信したか否かを判断する（Ｓ１）。

更新指令を受信したと判断された場合には（Ｓ１：ＹＥＳ）、制御部１１は、制御ソフトを正常受信したか、つまり管理サーバ２０が送信した制御ソフトの全てが第２記憶領域に正常に書き込まれた否かを判断する（Ｓ２）。

正常受信したと判断された場合には（Ｓ２：ＹＥＳ）、制御部１１は、現在、第１記憶領域に設定されている記憶領域を第２記憶領域に再設定し、現在、第２記憶領域に設定されている記憶領域を第１記憶領域に再設定する（Ｓ３）。

その後、制御部１１は、制御装置１０をシャットダウンして再起動させる（Ｓ４）とともに、更新制御が終了した旨の信号を管理サーバ２０に送信する。なお、正常受信できなかったと判断された場合には（Ｓ２：ＮＯ）、制御部１１は、Ｓ１を再び実行する。

Ｓ１にて更新指令を受信していないと判断された場合には（Ｓ１：ＮＯ）、制御部１１は、復帰指令を受信したか否かを判断する（Ｓ５）。復帰指令を受信していないと判断された場合には（Ｓ５：ＮＯ）、制御部１１は、Ｓ１を再び実行する。

復帰指令を受信したと判断された場合には（Ｓ５：ＹＥＳ）、制御部１１は、現在、第１記憶領域に設定されている記憶領域を第２記憶領域に再設定し、現在、第２記憶領域に設定されている記憶領域を第１記憶領域に再設定する（Ｓ６）。

その後、制御部１１は、制御装置１０をシャットダウンして再起動させる（Ｓ７）とともに、復帰制御が終了した旨の信号を管理サーバ２０に送信する。

＜３．本実施形態に係る給水装置（制御装置）の特徴＞
本実施形態に係る給水装置１（制御装置１０）では、第１記憶領域に記憶されている制御ソフトにより給水装置１（制御装置１０）の作動が制御されている間に、第２記憶領域に新しい制御ソフトが記憶される。

このため、現状の制御ソフトを新しい制御ソフトに書き換える（更新）中に現状の制御ソフトにて給水装置の運転を継続することが可能となり得る。このため、当該給水装置１（制御装置１０）では、事実上、更新時間が無いに等しい。したがって、当該給水装置１では、更新作業時の停止時間が従来に比べて短縮され得るので、断水時間が短縮され得る。

制御部１１は、給水装置の制御に用いる制御ソフトを第２記憶領域に記憶されている制御ソフトに変更する変更制御を実行する。これにより、第２記憶領域に制御ソフトが書き込まれたときに、制御ソフトが新たな制御ソフトに変更される。

当該制御装置１０では、通信部１３を介して第２記憶領域に制御ソフトが書き込まれる。これにより、当該制御装置１０では、作業員が給水装置１が設置されている現場に赴くことなく、制御ソフトを更新することができる。

制御部１１は、第２記憶領域に制御ソフトを書き込む指令があったときに変更制御を実行する。これにより、制御ソフトの更新があったときに変更制御が実行され、不必要なときに変更制御が実行されることが抑制される。

制御部１１は、当該制御部１１が利用する制御ソフトを変更制御が実行される前に当該制御部１１が利用していた制御ソフトに戻すことが可能である。これにより、当該制御装置１０では、短時間で制御ソフトを更新前の状態に戻すことができ得る。

（その他の実施形態）
上述の実施形態に係る給水装置１は、受水槽７に貯留された水を配水管に供給する構成であった。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、受水槽が無く、電動ポンプ３の吸入側が水道に接続された構成であってもよい。

上述の実施形態では、１台の電動ポンプ３を備える給水装置であった。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、電動ポンプ３を複数台備え、給水量の変化に応じて稼働させる電動ポンプ３の台数を増減制御可能な構成であってもよい。

上述の実施形態では、通信部１３を介して第２記憶領域に制御ソフトが書き込まれた。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、作業員が現場に赴き、携帯型コンピュータと制御装置１０とを有線又は無線にて接続して第２記憶領域に制御ソフトを書き込んでもよい。

上述の実施形態では、管理サーバ２０が変更指令を発信した。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、作業員が現場に赴いて制御装置１０を操作することにより、手動操作にて変更指令を発信する構成であってもよい。

また、制御装置１０が自ら定期的に更新制御を実行し、第２記憶領域に新しい制御ソフトが書き込まれたとき、又は管理サーバ２０に新しい制御ソフトが準備されているときに更新制御を実行する構成であってもよい。

上述の実施形態では、管理サーバ２０が復帰指令を発信した。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、作業員が現場に赴いて制御装置１０を操作することにより、手動操作にて復帰指令を発信する構成であってもよい。

上述の実施形態では、複数の記憶領域１２Ａ、１２Ｂは、論理的な構成単位により構成されていた。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、物理的に異なる複数の半導体メモリにて構成されていてもよい。

なお、当該構成においては、半導体メモリが基板に着脱自在に装着され、かつ、第２記憶領域に相当する当該半導体メモリが着脱されることにより、制御ソフトが更新される構成であってもよい。

上述の実施形態に係る記憶部１２は、２つの記憶領域を有する構成であった。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、３つ以上の記憶領域を有する構成であってもよい。なお、当該構成では、複数の第２記憶領域が有する構成としてもよい。

上述の実施形態に係る記憶部１２は、フラッシュメモリ等の半導体メモリにて構成されていた。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、記憶部は、（ａ）制御ソフトが記憶され、（ｂ）書換可能であり、かつ（ｃ）不揮発性（制御装置１０がシャットダウンしても記憶内容が保持可能）であればよい。

したがって、当該開示に係る記憶部１２は、上記（ａ）～（ｃ）の要件を満たすもの、例えば、ＨＤＤ、書換可能な媒体（ＣＤ－Ｒ、ＤＶＤ－Ｒ等）、又はバッテリ等の蓄電機能が有する半導体メモリ装置等であってもよい。

上述の実施形態に係る制御ソフトは、ハードウェアを直接的に制御するソフトウェアであった。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、ハードウェアの直接的な制御を実行するＯＳ（ドライバーも含む。）、及び当該ＯＳを上で作動するアプリケーションソフトウェアにて制御装置１０のソフトウェアが構成されていてもよい。

そして、各制御を実行するソフトウェアがアプリケーションソフトウェアにて構成され、かつ、当該アプリケーションソフトウェアを制御ソフトとした構成であってもよい。なお、当該構成であれば、制御ソフトが更新された場合であっても、制御装置１０の再起動が不必要となり得る。

さらに、本開示は、上述の実施形態に記載された開示の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されない。したがって、上述した複数の実施形態のうち少なくとも２つの実施形態が組み合わせられた構成、又は上述の実施形態において、図示された構成要件もしくは符号を付して説明された構成要件のうちいずれかが廃止された構成であってもよい。

１… 給水装置
１０… 制御装置
１１… 制御部
１２… 記憶部
１２Ａ、１２Ｂ… 記憶領域
１３… 通信部
２０… 管理サーバ

Claims (7)

1. 給水装置に用いられ、当該給水装置の作動を制御するための制御装置において、
   ソフトウェアにより作動するコンピュータで構成された制御部と、
   前記給水装置の制御時に前記制御部で利用されるソフトウェア（以下、制御ソフトという。）が記憶される書換可能な不揮発性の記憶部であって、制御ソフトを記憶可能な複数の記憶領域を有する記憶部とを備え、
   前記制御部は、前記複数の記憶領域のうちいずれかの記憶領域に記憶された制御ソフトを利用して前記給水装置を制御する給水装置用制御装置。
2. 前記複数の記憶領域のうち、前記制御部が現在利用している制御ソフトが記憶されている記憶領域を第１記憶領域とし、他の記憶領域を第２記憶領域としたとき、
   前記制御部は、前記給水装置の制御に現実に用いる制御ソフトを前記第２記憶領域に記憶されている制御ソフトに変更する変更制御
   を実行可能である請求項１に記載の給水装置用制御装置。
3. 前記制御部は、当該制御部が現実に利用する制御ソフトを、前記変更制御が実行される前に当該制御部が利用していた制御ソフトに戻すことが可能である請求項１又は２に記載の給水装置用制御装置。
4. 前記制御部は、前記第２記憶領域に制御ソフトを書き込む指令があったときに前記変更制御を実行する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の給水装置用制御装置。
5. 前記複数の記憶領域それぞれは、論理的な構成単位により構成されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の給水装置用制御装置。
6. 外部機器と通信可能な通信部を備え、
   前記通信部を介して送信されてきた制御ソフトが、前記複数の記憶領域のいずれかに記憶される請求項１ないし５のいずれか１項に記載の給水装置用制御装置。
7. 請求項６に記載の給水装置用制御装置を有する給水装置と、
   前記給水装置と通信可能な管理サーバであって、制御ソフトを送信可能な管理サーバとを備える給水システム。

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