JP2587285B2 - 可変速給水装置 - Google Patents

可変速給水装置

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JP2587285B2
JP2587285B2 JP1014772A JP1477289A JP2587285B2 JP 2587285 B2 JP2587285 B2 JP 2587285B2 JP 1014772 A JP1014772 A JP 1014772A JP 1477289 A JP1477289 A JP 1477289A JP 2587285 B2 JP2587285 B2 JP 2587285B2
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忠一 曽根
友治 手嶋
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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> この発明は、例えば、家庭用水道施設等の給水設備系
の水量調節に係わり、特に、配管末端(受水端)での水
圧が一定値となるように、送水端側で行われる給水圧力
制御のための可変速給水装置の改良に関するものであ
る。
<従来の技術> 従来、この種の可変速給水装置としては、例えば特開
昭60−142007号公報に記載されているようなものが知ら
れている。
即ち、同公報には、第3図に示されるように、商用電
源BLに接続されたインバータ1で駆動される可変速電動
機2に連結された給水ポンプ3が給水配管8に接続され
ており、電動機2、ひいては給水ポンプ3の回転速度に
対応するインバータ1駆動信号依存で回転速度検出手段
5が回転速度信号S1を目標圧力演算手段6に供給し、こ
こで、算出された目標圧力を表わす目標圧力信号S3が回
転速度制御手段7としての調節計に対して設定信号とし
て供給され、該調節計の入力信号としては、給水配管8
に設けられた圧力検出手段9からの圧力信号S2が供給さ
れ、該圧力信号S2と目標圧力信号S3との差に応答して両
信号S2、S3を一致させるような該調節計からの操作信号
により、インバータ1が可変速電動機2への供給電源の
周波数を変化させて、該電動機2の速度制御を行うもの
において、目標圧力演算手段6での目標圧力の演算が可
変速電動機2ひいては給水ポンプ3の回転速度ごとの実
際の締め切時吐出圧力を含む演算式に従って実行される
ようにした構成が開示されている。
<発明が解決しようとする課題> しかしながら、かかる従来技術の構成では、給水ポン
プの回転速度ごとの実際の締め切時吐出圧力を用いて目
標圧力を算出する必要があるので、当該給水装置の据付
作業に際して、給水ポンプの実際の回転速度に対応する
締め切時吐出圧力のデータを採取するための準備操作と
しての設定運転を行わなければならず、そのためには、
給水ポンプの吐出側を所定期間(例えば2〜3分)、締
め切状態とする必要があり、かかる予備操作が面倒であ
るばかりか、該給水装置が一般水道施設に適用されるよ
うな場合には、予備操作での締め切りの期間中、給水が
停止されて、給水設備系での負荷側の水道需要家に不便
を感じさせるという問題点があった。
<課題を解決するための手段> この発明は、上記従来技術における給水装置の準備操
作としての設定運転の面倒さや給水停止による需要家の
不便という問題点に鑑み、基準締め切時吐出圧力設定手
段12にて設定された基準締め切時吐出圧力Poを用いて、
給水ポンプ3の回転速度Fxごとの締め切時吐出圧力Pxを
締め切時吐出圧力演算手段11にて Px=Po(Fx/Fo) なる演算式に基づいて算出し、ここで算出された締め切
時吐出圧力Pxが締め切時吐出圧力データとして締め切時
吐出圧力データ記憶手段10に予め記憶されていて、回転
速度Fxごとに読み出し可能な締め切時吐出圧力データに
基づいて、目標圧力演算手段6が目標圧力を演算するよ
うな構成となっている。
<作 用> この発明の構成は、基準締め切時吐出圧力設定手段12
により、給水ポンプに固有の定格回転速度での基準締め
切時吐出力が設定されると、締め切時吐出圧力演算手段
11においては、給水ポンプの回転速度ごとの、締め切時
吐出圧力が Px=Po(Fx/Fo) なる演算式に基づいて算出されるが、ここで算出された
締め切時吐出圧力は締め切時吐出圧力データとして締め
切時吐出圧力データ記憶手段10に記憶されて吐出圧力デ
ータテーブルを形成し、目標圧力演算手段6にて、給水
ポンプ3の回転速度ごとの該ポンプの吐出圧力との対応
関係を含む公知の演算式に従って目標圧力を算出するに
際しては、実際に回転速度ごとの吐出圧力を測定するこ
となしに、締め切時吐出圧力データ記憶手段10中に形成
された吐出圧力データテーブルを検索することで、回転
速度と吐出圧力との対応関係を特定するように作用する
ものである。
<実施例> 第1図はこの発明に係わる可変速給水装置の一実施例
を示すブロック図であり、可変速給水装置は、例えば水
道施設に適用される。
商用周波数の交流電源ラインBLに接続されるインバー
タ1には、可変速電動機2が接続され、可変速電動機2
には、給水ポンプ3が連結されている。可変速電動機2
には、タコメータ4が付設され、タコメータ4は回転速
度検出手段5の入力端子に接続されている。そして、回
転速度検出手段5の出力端子は目標圧力演算手段6の入
力端子に接続され、目標圧力演算手段6の出力端子は回
転速度制御手段7の一方の入力端子に接続される。さら
に前記給水ポンプ3に連結された吐出管としての給水配
管8の送水端に設けられた圧力検出手段9の出力端子が
回転速度制御手段7の他方の入力端子に接続され、回転
速度制御手段7の出力端子はインバータ1に接続され
る。この場合、回転速度制御手段7の出力端子を回転速
度検出手段5に向けて分岐接続することで、タコメータ
4を省略することは随意の変更である。
一方、目標圧力演算手段6には、締め切時吐出圧力デ
ータ記憶手段10が双方向接続され、締め切時吐出圧力デ
ータ記憶手段10には、締め切時吐出圧力演算手段11が接
続され、締め切時吐出圧力演算手段11には、基準締め切
時吐出圧力設定手段12が接続されている。
次に、上記のように構成された実施例の作動につき説
明する。
まず、予め、基準締め切時吐出圧力設定手段12に当該
給水ポンプ3の定格回転速度Foでの既知の基準締め切時
吐出圧力値Poを設定する。
次いで、インバータ1の電源を投入すると、該インバ
ータ1は商用周波数の交流を直流に交換した後、該直流
を所定周波数の交流に変換して、可変速電動機2に供給
し、所定速度で給水ポンプ3を駆動する。この場合、イ
ンバータ1から出力される交流電圧の周波数は回転速度
制御手段7の出力を受けて可変であり、従って、回転速
度制御手段7の出力信号は可変速電動機2の電源周波
数、即ち可変速電動機2の回転速度に対応した信号とな
っている。
可変速電動機2が駆動されると、タコメータ4の出力
が回転速度検出手段5に供給されて、該回転速度検出手
段5から可変速電動機2の回転速度を表わす回転速度信
号S1が出力されて、目標圧力演算手段6に供給される。
一方、締め切時吐出圧力演算手段11では、上述のよう
に、基準締め切時吐出圧力設定手段12に設定された当該
給水ポンプ3の定格回転速度Foでの既知の基準締め切時
吐出圧力値Poに基づき、任意の回転速度Fxにおける吐出
圧力Pxが、 Px=Po(Fx/Fo) の演算式に従って算出される。
上記演算の結果として、締め切時吐出圧力演算手段11
からは締め切時吐出圧力値Pxを表わす締め切時吐出圧力
信号S4が各回転速度Fxについて出力される。かかる締め
切時吐出圧力信号S4が得られると、締め切時吐出圧力デ
ータ記憶手段10には、給水ポンプ3の各回転速度Fxに対
応する締め切時吐出圧力値Pxが締め切時吐出圧力データ
としてテーブル化されて、テーブル検索による読み出し
可能に記憶される。
従って、目標圧力演算手段6に回転速度信号S1が供給
されると、該信号S1に応じて締め切時吐出圧力データ記
憶手段10から上記のように演算された締め切時吐出圧力
値Pxがテーブル検索により読み出され、これにより目標
圧力演算手段6では、下記の演算が実行される。
例えば、任意の回転速度Fxに対応する目標圧力SVを以
下のように算定する方法が知られている。この方法によ
れば、ポンプの回転速度Fxと目標圧力SVとの関係を表す
曲線を2本の直線から成る折線で模擬して、各直線を各
別の直線式で表し、2本の直線の連結(折点)部分を1
以下の常数αとβと値で調整することによって良好な精
度で目標圧力を演算できるように工夫されている。
即ち、使用最大水量圧力値をPAとし、締切り時必要最
低圧力値をPBとしたとき、両圧力PA、PBの中間の圧力値
Pmを、 Pm=ΔP×α+PB とする。
ここで、 ΔP=PA−PB 0≦α≦1 そして、圧力値Pmを得るポンプ締切り時の回転速度Fm
を、 Fm=f(Pm) で表す。
ここでf(Pm)は、既述の吐出圧力データテーブルの
逆検索により実現されるところの、吐出圧力Pに対する
回転速度を規定する関数において、変数として吐出圧力
値がPmであるときの回転速度を表す。即ち、f(Pm)の
値は、上記吐出圧力データテーブルを吐出圧力側から逆
検索することで吐出圧力値Pmに対応する回転速度Fmとし
て特定可能である。
また、同様に圧力値PA、PBを得るポンプ締切り回転速
度FA、FBを FB=f(PB) FA=f(PA) とし Fm=(FO−FA)×β+Fm とする 但し0≦β≦1 かくして、任意の回転速度Fxに対応する目標圧力SVが以
下のように算定されるべきことは既に知られているとこ
ろである。(特開昭60−142097号公報)。
Fx≦FBのとき、SV=PB FB<Fx≦Fmのとき、SV=K1×(Fx−FB)+PB Fm<Fx≦Foのとき、SV=K2×(Fx−Fm)+Pm Fo<Fxのとき、SV=PA ここで、K1=(Pm−PB)/(Fm−FB) K2=(PA−Pm)/(Fo−Fm) 目標圧力演算手段6から、上記のようにして算定され
た目標圧力SVを表わす目標圧力信号S3が出力されると、
目標圧力信号S3と圧力検出手段9から出力される吐出管
8内の水圧を表わす圧力信号S2とを受けて回転速度制御
手段5は、目標圧力SVに対して、圧力信号S2により表わ
される圧力が一致するように、インバータ1の周波数を
変化させて、可変速電動機2の速度制御を行う。
上記の速度制御に際して、締め切時吐出圧力データ記
憶手段10での、吐出圧力データテーブルにおける吐出圧
力との回転速度との関係を例示するグラフが第2図であ
り、同図により、P=Po(Fx/Fo)に基づく演算結果
(破線で示すもの)は、回転速度ごとの締め切時吐出圧
力の実測結果(実線で示すもの)に略々一致しているこ
とが確認できる。なお、この実施例の構成では、締切り
時吐出圧力とポンプ運転速度の対応関係のすべてが、締
切り時吐出圧力データ記憶手段10により、テーブル検索
可能に固定的に記憶されるようになっているが、締切り
時吐出圧力とポンプ運転速度との対応関係に基づいて、
所定のポンプ運転速度に対応する締切り時吐出圧力が即
時的に得られれば足りるので、十分に高速度な演算処理
を実行することで、所定のポンプ運転速度が与えられる
たびに、その都度、それに対応する締切り時吐出圧力を
逐次的に算出して、信号処理のために一時的に記憶する
ような締切り吐出圧力データ記憶手段10であってもよい
ことは勿論である。この場合、所定のポンプ締切り圧力
Pxに対して Px=Po×(Fx/Fo)をFxについて解いたFxの値 Fx=Fo×(Px/Po)1/2 を逐次的に算出すればよい。
<発明の効果> 以上のようにこの発明によれば、基準締め切時吐出圧
力設定手段12に給水ポンプに固有の定格回転速度での既
知の基準締め切吐出圧力を設定し、この基準締め切時吐
出圧力を用いて、給水ポンプの回転速度ごとの、締め切
時吐出圧力に関し、Fxを回転速度、Foを定格回転速度、
Pxを回転速度ごとの吐出圧力、Poを定格回転速度におけ
る基準締め切時吐出圧力としたとき、 Px=Po(Fx/Fo) の算出式に基づいて締め切時吐出圧力演算手段11がこれ
を算出し、その算出された吐出圧力を締め切時吐出圧力
データとして検索読み出し可能に締め切時吐出圧力デー
タ記憶手段10に記憶すると共に、そこに記憶された締め
切時吐出圧力を目標圧力演算手段6に供給することで、
該演算手段6により給水ポンプの回転速度に対応する目
標圧力を算出し、目標圧力と締め切時吐出圧力との差に
応答して回転速度制御手段7が目標圧力に対して締め切
時吐出圧力を一致させるように、可変速電動機を速度制
御する構成としたことにより、最初に定格回転速度にお
ける既知の基準締め切時吐出圧力を与えるだけで、以
降、直ちに給水ポンプの速度制御が開始可能となるの
で、従来そうであったように回転速度ごとの締め切時吐
出圧を実測して記憶するための準備操作を施すというよ
うな面倒がなくなるばかりか、給水を一時的に停止する
必要もなくなるので、配管末端の需要家に不便を感じさ
せることがないという優れた効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例である可変速給水装置の構
成を示すブロック図、第2図はこの発明の一実施例での
ポンプの吐出圧力と回転速度に関し、計算結果と実測結
果との関係を示すグラフであり、第3図は従来装置の構
成を示すブロック図である。 3……給水ポンプ 5……回転速度検出手段 6……目標圧力演算手段 7……回転速度制御手段 8……吐出管(配管) 10……締め切時吐出圧力データ記憶手段 11……締め切時圧力演算手段 12……基準締め切時吐出圧力設定手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 手嶋 友治 東京都中央区銀座1丁目3番1号 株式 会社荏原電産内 (72)発明者 浜田 智 東京都中央区銀座1丁目3番1号 株式 会社荏原電産内 (56)参考文献 特開 昭60−142097(JP,A) 実開 昭52−89070(JP,U)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】給水ポンプ3に連結され、該ポンプ3を駆
    動する可変速電動機2と、 該可変速電動機2の回転速度を検出して、該回転速度を
    表わす回転速度信号S1を出力する回転速度検出手段5
    と、 前記給水ポンプ3の吐出管8に設けられ、該吐出管8内
    の水圧を検出して該水圧を表わす圧力信号S2を出力する
    圧力検出手段9と、 前記給水ポンプ3の回転速度ごとの締め切時吐出圧力Px
    を含む演算式に基づいて、前記回転速度信号S1により表
    わされる回転速度に対応する目標圧力を算出し、該目標
    圧力を表わす目標圧力信号S3を出力する目標圧力演算手
    段6と、 前記目標圧力信号S3と前記圧力信号S2とに応答して、該
    目標圧力信号S3により表わされる目標圧力に対して前記
    圧力信号S2により表わされる圧力が一致するように、前
    記可変速電動機2を速度制御する回転速度制御手段7と
    を設けて成る可変速給水装置において、 前記給水ポンプ3に固有の定格回転速度での基準締め切
    時吐出圧力Poを設定する基準締め切時圧力設定手段12
    と、 該基準締め切時圧力設定手段12に設定された基準締め切
    時吐出圧力Poを用いて、前記給水ポンプ3の回転速度ご
    との、締め切時吐出圧力Pxを後記演算式に基づいて算出
    し、該吐出圧力Pxを表わす締め切時吐出圧力信号S4を出
    力する締め切時吐出圧力演算手段11と、 前記締め切時吐出圧力信号S4に応答して、前記給水ポン
    プ3の回転速度ごとの、締め切時吐出圧力Pxを前記目標
    圧力演算手段6に対して、供給可能に記憶する締め切時
    吐出圧力データ記憶手段10とが付設され、上記締め切時
    吐出圧力演算手段11での演算式が Px=Po(Fx/Fo) 但し、Px…回転速度ごとの吐出圧力 Po…定格回転速度における基準締め切時吐出圧力 Fx…回転速度 Fo…定格回転速度 であることを特徴とする可変速給水装置。
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