JP3225222B2 - 水道用給液装置とそのポンプ制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インバータを用いた水
道用給液装置に係り、特に水道本管に直結して使用する
のに好適な水道用給液装置とそのポンプ制御方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、水道用の給水ポンプは、逆流によ
る水の汚染防止や、ウオータハンマの影響による量水計
（水道メータ）の誤計測防止の観点から、水道本管に直
結して使用することが規制されていた。このため、例え
ば特開昭５９−１８８０９６号公報に記載の様に、水道
本管から受水槽に水を一旦注入し、この受水槽の水を給
水ポンプにより揚水して各需要家に送水しているのが現
状である。

【０００３】最近、水道本管の圧力を利用すると共に、
不衛生な受水槽を排除するために、給水ポンプを水道本
管に直結して給水する方法の検討が始められている。こ
れには、次の点で、インバータを用いた給水装置が有効
であると考えられている。

【０００４】１）水道本管の圧力が高くなれば、ポンプ
吐き出し側の圧力を一定に保つためにポンプの運転速度
を下げることができ、節電となる。 ２）ポンプを始動する時に、低速で始動できるので、水
道本管の圧力を瞬間的にも低下させることがない。 ３）水道本管の圧力が低下した場合、インバータにより
ポンプ運転速度を下げることで、需要家への給水調整が
できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】給水ポンプを水道本管
に直結して使用する場合、上述した利点を得ることがで
きるが、次に述べるような問題点がある。 １）水道本管の圧力が、ポンプの吐き出し側の目標圧力
より高くなった場合は、圧力制御ができなくなる。 ２）給水ポンプを持たない一般需要家は水道本管の圧力
で給水を受けているが、水道本管圧力が低下したとき、
給水ポンプを持つ需要家が給水ポンプを用いて優先的に
水道本管の水を吸い込んで給水を受けると、更に本管圧
力が低下して前記一般需要家への給水が不可能になるこ
とがあり、不平等となる。そこで、給水平等の立場から
考えると、水道本管の圧力が所要圧力より低下したとき
は、給水を絞り、給水ポンプの制御を、吐き出し側が一
定となるような制御から、吸い込み側の圧力を制御する
方法に切り替え、水道本管の圧力が低下するのを防止す
る必要がある。しかし、何等かの対策を講じないで制御
方法を切り替えると、インバータが急減速するためトリ
ップ（保護回路を動作させ、ポンプ駆動用電動機への電
力を遮断すること）してしまうことがある。

【０００６】３）水道本管に直結した給水方法を採用す
ると、給水用の配管を実際に現地で敷設する際に、その
周辺地形（配管の起伏等）によって水道本菅圧力に影響
が発生したり、配管の動水勾配などにより、ポンプの吸
い込み側においてウオータハンマが発生するが、給水装
置としては、これら影響がポンプの吐き出し側に影響を
及ぼさないようにしなければならない。更に、水の慣性
により給水ポンプの始動時に本管圧力が低下し、停止時
に上昇することが考えられる。４）水道本管の圧力変動
が特定され得ないため、インバータの運転速度を適正に
決定することができない。

【０００７】本発明の目的は、水道本管の圧力上昇，圧
力低下に最適に対応し得る、信頼性の高い水道用給液装
置とそのポンプ制御方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、水道本管の
水を吸い込み需要側に供給する水道用給液装置のポンプ
制御において、ポンプの運転の停止処理は、ポンプの運
転速度が最低速度に達し且つポンプの吸込側の圧力が吐
出側目標圧力以上となったことを検出したとき行うこと
で達成される。ポンプの運転を停止処理した後は、該ポ
ンプの吸込側の圧力が吐出側目標圧力を下回ったとき該
ポンプが再始動処理されるようにしたものである。

【０００９】

【作用】本管圧力が上昇して給水ポンプの吐出側目標圧
力より高くなった場合には、給水ポンプを停止させるた
め、節電が可能となる。このとき、ポンプを停止させる
ときは所定時間停止させる条件が継続したと判断したと
き行うと、頻繁な停止・起動を避けることができる。一
旦停止させた給水ポンプを再始動する条件を、本管圧力
が吐出側目標圧力を下回ったときにしたので、需要側へ
の給水圧力を一定とすることが可能となる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図１０を参
照して説明する。図１は、本発明の第１実施例に係る水
道用給液装置（以下、給水装置という）の概略構成図で
ある。本実施例の給水装置は、水道本管１に接続された
吸込管２と、これから分岐された複数本（図示の例では
２本）の流路と、各流路毎に設けられたポンプ１０，１
１と、各流路毎に当該流路のポンプ上流側および下流側
を夫々仕切る仕切弁８，９、１６，１７と、仕切弁１
６，１７の下流側で各流路を一つにまとめる給水管２０
と、ポンプの吐出側圧力（本実施例では、給水管２０内
の圧力）を検出する第１の圧力センサ１８と、内部に空
気溜まりを有し給水管２０内の水を蓄圧する圧力タンク
１９と、吸込管２に設けられポンプの吸込側圧力（本実
施例では、吸込管２内の圧力）を検出する第２の圧力セ
ンサ７と、各ポンプ１０，１１を制御する制御装置２１
を備える。

【００１１】制御装置２１は、詳細は後述する様に、水
道本管１の圧力が吐出側目標圧力より一定時間以上高く
なった場合にポンプの運転を停止させ、水道本管１の圧
力が吐出側目標圧力以下に低下したら上記ポンプを再始
動させるべく機能する。この制御装置２１は、図３に示
す様に、ポンプ１０，１１の速度を制御するインバータ
２６，２７を備え、水道本管１の圧力が予め定めた下限
圧力より低下した場合には、目標圧力をこの下限圧力と
し、第２の圧力センサ７の検出した吸込側圧力が目標圧
力（下限圧力）より低下する毎にインバータの速度を減
速指令し、等しい時にはその速度を維持し、吸込側圧力
が目標圧力（下限圧力）を越えた時、増速指令を発する
と共に、目標圧力を正規の目標値（予め、給水系が所望
する吐出側目標圧力）に置き換え、これ以降は前記速度
制御と逆の速度制御、つまり、正規の速度制御（吐出側
圧力が吐出側目標圧力より低くなれば増速し、高くなれ
ば減速する速度制御）を行う。

【００１２】以下、詳細に説明する。図２は、水道本管
に給水装置を直結して需要家へ給水する例を示した系統
図であり、水道本管１から分岐された各吸込管２ー１，
２ー２，２ー３には、夫々、給水装置３ー１，３ー２，
３ー３が設けられており、各給水装置から需要家５−
１，５−２，５−３に、給水管４−１，４−２，４−３
を介して給水される。

【００１３】図２に示す各給水装置の各々は本実施例で
は同じ構成であり、そのうちの１つの構成を図１に示
す。これらの給水装置は、前述した構成に加えて、汚染
防止用の逆止め弁（逆流防止）６が吸込管２の圧力セン
サ７の上流側に取り付けられ、各流路のポンプ下流側に
少水量使用状態を検出する流量スイッチ２３，２４が取
り付けられ、各流路の流量スイッチ２３，２４と仕切弁
１６，１７との間に逆止弁１４，１５が取り付けられて
いる。各ポンプ１０，１１は、制御装置２１により制御
される電動機１２，１３により駆動される様になってい
る。

【００１４】図３は、制御装置２１の詳細構成図であ
る。本実施例の制御装置は、電源ＰＷからの電力を、配
線用遮断器５１と、電磁接触器のコイル５２，２５の主
回路接点５２ａ，２５ａと、インバータ２６，２７とを
介して夫々電動機１２，１３に供給し、電動機１２，１
３の運転を制御する。各インバータ２６，２７の各種設
定（例えば、同インバータの運転速度範囲の下限値など
の設定）は、コンソール（キー入力装置）４５，４６か
ら入力するようになっている。

【００１５】Ｎ１，Ｎ２は、後で述べるが、インバータ
２６，２７の速度を指令する信号であり、２８ａ，２９
ａは同じく運転指令信号入力線であり、これらの入力線
２８ａ，２９ａに設けられたスイッチＸ1 ，Ｘ2 のＯＮ
時に各電動機１２，１３が運転される。また、スイッチ
３０は、これを閉じることにより安定化電源ユニット３
１が作動し、制御電源が電源端子３３に供給されて、自
動運転の準備が完了する。

【００１６】３４，３５は、それぞれインバータ２６，
２７に速度指令を発するためのＤ／Ａ変換器などで構成
されるインターフェースであり、３６はマイクロコンピ
ューターとしてのＣＰＵ、３７はＲＡＭ，ＲＯＭから成
るメモリ、３８，３９，４０，４１は入出力ポートであ
る。４２，４３は、圧力や速度のデータを設定するため
のスイッチである。

【００１７】スイッチ４２からは、詳細は後述の図４で
説明する目標圧力Ｈ０，ポンプ始動圧力Ｈ３，図５に示
す末端圧力一定制御の場合の目標値である圧力Ｈ１（水
量０の点），Ｈ４（水量Ｑイの点），本管圧力が規定値
より低下して吐出側制御から吸込側制御に切り替えるた
めの圧力ｉなどの値を設定し、スイッチ４３からは、運
転速度ＮＤ，ＮＡのデータを設定し、それぞれ入力ポー
ト３９，４０を介してメモリ３７に読み込む（ＲＡＭに
格納しておく）。当然ながら、このメモリ３７内のＲＯ
Ｍには、後述の運転制御手順などのプログラムが書き込
まれている。尚、ＮＤは初期値であり本管圧力がｉの値
を基準に予め設定しているものとする。

【００１８】インタフェース４４は、第１のセンサ１８
及び第２の圧力センサ７が夫々検出した圧力信号をＡ／
Ｄ変換して読み込むためのものであり、入力ポート４１
を介してメモリ３７内のＲＡＭに格納しておく。

【００１９】図４は、一般的な吐き出し圧力一定制御方
式の場合の運転特性図である。縦軸に全揚程Ｈ、横軸に
水量Ｑを取って示す。曲線Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、運転速度
は連続であるがそれぞれ、速度をＮＡ（最高速度），Ｎ
Ｂ，ＮＣ，ＮＤ（最低速度）と仮想した場合のポンプＱ
−Ｈ性能であり、Ｈ０はこの際の吐き出し目標圧力であ
る。また、図５は、一般的な末端圧力一定制御方式の場
合の運転特性図である。図４と同一符号で示すものは同
じものである。図５において、曲線Ｅは給水管等の抵抗
損失曲線である。これらの制御方式では、使用水量が、
Ｑイ，Ｑロ，Ｑハ，Ｑニと変化すると、当然、インバー
タの運転速度は、ＮＡ，ＮＢ，ＮＣ，ＮＤと変化し、ポ
ンプの運転点は吐き出し圧力一定線Ｈ０上、または末端
圧力一定線上を、イ，ロ，ハ，ニと変化する。

【００２０】通常、ポンプの実揚程に対して配管抵抗が
小さいアパート，マンションなどでの給水では、吐き出
し圧力一定制御方式が使用されることが多い。実揚程に
対して配管抵抗が大きい長い給水管の場合には、末端圧
力一定制御方式が使用される。どちらの方式を採用する
かは、その給水系に最適なものが選定され、前述した運
転特性図に従って予めプログラミングした運転手順によ
り運転制御される。

【００２１】これらの制御方式によって運転されている
際に、水道本管１の圧力が変動した場合の影響を、図６
により説明する。図６は、縦軸に第１の圧力センサの取
り付け部における圧力、つまり、吐き出し圧力（ポンプ
吐き出し側）を取ってある。

【００２２】図６において、水量Ｑハの運転点ハは、図
４に示す値と同じ値であり、本管圧力がｉ（変動の下限
値）の時の値を基準にして、運転速度ＮＣのポンプＱ−
Ｈ性能曲線Ｃが決定される。もし、この時に本管圧力が
ｉからｊに高くなると、破線で示すポンプＱ−Ｈ性能曲
線Ｃ’に移動する。従って、締切圧力も当然ＨＳＣから
ＨＳＣ’に、また、運転点もハからハ’に変化する。こ
の時、制御方式として吐き出し圧力一定制御方式の例で
示してあるので、圧力制御によって運転速度が減じら
れ、ポンプＱ―Ｈ性能曲線はＣ’からＣに、また、運転
点はハ’からハに戻される。この圧力制御によって更新
される運転速度をＮＣ’とすれば、ＮＣ’は吐き出し圧
力がポンプの運転速度の２乗に比例して変化することを
考慮すると、次式１で与えられる。

【００２３】

【数１】

【００２４】但し、ＮＣ：本管圧力ｉの時、ポンプ締切
圧力ＨＳＣを出すのに必要なポンプ 運転速度 ＨＳＣ：本管圧力ｉの時、ポンプが運転速度ＮＣで運転
されている時の締 切圧力 ＨＳＣ’：本管圧力ｊ（≧ｉ）の時、ポンプが運転速度
ＮＣで運転されてい る時の締切圧力 である。なお、ＨＳＣ’，ＨＳＣ，ｊ，ｉ間には、ＨＳ
Ｃ’＝ＨＳＣ＋（ｊ−ｉ）なる関係がある。

【００２５】そして、本管圧力がｉで、使用水量がＱ
（０）になると、運転速度が絞られ、やがては最低速度
ＮＤに達する。更に、本管圧力が上昇しｊとなった状態
を考える。

【００２６】もし、運転速度ＮＤが変化しなければ、ポ
ンプＱ−Ｈ曲線Ｄが、破線で示す曲線Ｄ’に移動する。
従って、使用水量が減少すると、この曲線Ｄ’上に沿っ
て圧力が上昇し、Ｈ０を越えて最大ＨＳＤ’となってし
まう。この場合には、運転速度ＮＤにリミッタをかける
のではなく、更に下位速度に更新するようにするか、あ
るいは、運転速度がＮＤに達し圧力センサの検出した圧
力がＨ０を越える毎に、最低速度ＮＤを、詳細は後に図
９で説明するように、自動演算して更新するようにす
る。これにより、本管圧力が変動しても、吐き出し側の
圧力を、ある定めた関係に一定に保つことができる。
尚、インバータの下限速度は、前述したようにコンソー
ル４５，４６から予め設定することができる。

【００２７】次に、本管圧力が計画値（ポンプ吐出側目
標圧力値）を越えた場合について、図７，図８により説
明する。図７では、縦軸に、吐き出し圧力と、本管圧力
と、インバータ速度とを取ってある。今、横軸のｘ点上
で、吐き出し圧力がＨ０の７０１点、本管圧力がｉの７
０６点、インバータ速度がＮＤの７１１点にあるものと
する。

【００２８】この状態にあるときに、本管圧力が上昇し
て計画値を越えｋになった（例えば、ｊ＝Ｈ０、ｋ＞Ｈ
０）とすると、本管圧力は７０８点に移動し、吐き出し
圧力はＨ０を越えて７０３点に到達し、インバータ速度
はコンソールで設定したＮＭＩＮに達して７１３点とな
る。この本管圧力が上昇した状態では、ポンプの吐出側
圧力を目標圧力Ｈ０にする制御はできない無制御状態に
なる（横軸のｙ’点上）。そこで、本実施例では、ポン
プを運転しなくても本管圧力でＨ０以上を確保できるた
め、この無制御状態になったときポンプの運転を停止す
る。

【００２９】図８は、ポンプの運転手順を示すフローチ
ャートであり、このフローチャート上において、このポ
ンプ運転停止を行う手順を説明する。先ずステップ８０
０で本管圧力を第２の圧力センサ７で検出し、この検出
値が目標圧力Ｈ０を越えているか否かを判定する（ステ
ップ８０２）。この判定の結果、Ｈ０を越えている場合
には、ステップ８０３に進んで一定時間ｔを待った後に
再び圧力センサ７で本管圧力を検出した上（ステップ８
０４）、ステップ８０５で再判定し、この再判定でもＨ
０を越えている場合に、ステップ８０６に進みポンプの
運転を停止させる。このように、本管圧力が一定時間継
続して計画値を越えて上昇しているときにポンプが停止
されるので、動力を節約でき、節電効果が得られるもの
である。

【００３０】ところで、８０２ステップでの判定で、本
管圧力が目標圧力Ｈ０よりも小さいと判定された場合に
は、８０７ステップ以降の処理が実行されるものとなっ
ている。先ず８０７ステップでは、８０３〜８０６ステ
ップによってポンプがＯＦＦ中であるのか、ＯＮ中であ
るのかが判定されているが、この判定でＯＦＦ中である
と判定された場合には、８０８ステップでポンプが始動
されるものとなっている。これは、本管圧力だけでは給
水が不十分であることから、ポンプを運転した状態で給
水を行う必要があるからである。ポンプが始動された後
は、８０９ステップが実行されるが、８０７ステップで
ポンプがＯＮ中であると判定された場合には、８０８ス
テップを実行せず即座に８０９ステップが実行されるも
のとなっている。その８０９ステップでは、８００ステ
ップで検出された本管圧力が下限値ｉ（吐出側制御（ま
たは吸込側制御）から吸込側制御（または吐出側制御）
に切替するための設定圧力値）と比較されているが、そ
の比較の結果として、ｉ≧ ７（７はセンサ７で検出され
た本管圧力を示す。以下、同様）であれば、８１４ステ
ップ以降の処理が実行されるものとなっている（後
述）。また、その比較の結果として、ｉ＜７であるなら
ば（正常時）、吐出側の圧力を制御する運転を意味して
いることから、８１０ステップでの処理が行われるもの
となっている。８１０ステップでは吐出側圧力センサ１
８からの検出圧力値が目標圧力ＨＯと比較された上、そ
の比較結果如何に応じた処理が行われるものとなってい
る。即ち、ＨＯ＜１８（１８はセンサ１８で検出された
吐出側圧力を示す。以下、同様）であれば、吐出側圧力
が必要以上に高いことから、８１１ステップにて減速処
理が、また、ＨＯ＝１８であるならば、吐出側圧力が目
標圧力ＨＯに一致していることから、８１２ステップに
て無変速処理（変速処理を何等行わない処理）が、更
に、ＨＯ＞１８であれば、吐出側圧力が不十分であるが
故に、８１３ステップにて増速処理がそれぞれ実行され
た後、処理は８００ステップに戻されるようになってい
る。

【００３１】次に、本管圧力が極端に下がり、図７の７
０９点の圧力ｉから７１０点の圧力ｌ（ｉ＞ｌ）に下が
った場合を考える（横軸のｚ→ｚ’）。このような状態
では、水道本管に接続されている他の需要家にも給水不
可能な状態になっている。そこで、給水平等の立場を守
るために、ポンプ吐き出し側圧力センサ１８の検出値を
用いた制御（吐出側圧力制御モード）から、吸い込み側
圧力センサ７の検出値を用いた圧力制御（吸込側圧力制
御モード）に制御を切り替え、正常時の速度制御８１０
ステップ〜８１３ステップとは逆の動作を行う。

【００３２】即ち、８０９ステップに於いて圧力センサ
７の検出した値が、スイッチ４２から設定した下限値ｉ
（図７参照）より低いか否か判定する。判定した結果、
下限値ｉ以下である場合には８１４ステップへ進み、目
標圧力ＨＯを下限値ｉに置き換える。そして、８１５ス
テップで圧力センサ７からの検出圧力Ｈと目標圧力ｉと
を比較する。比較した結果として、その検出圧力Ｈが目
標圧力ｉと一致している場合には、８１７ステップにて
無変速処理が行われた上、処理は８００ステップに戻さ
れているが、その検出圧力Ｈが目標圧力ｉより小さい場
合は、本管圧力 の異常低下を防止すべく、８１８ステッ
プにて減速処理が行われた上、８１９ステップで一定時
間ｔが経過するのを待って、処理は８００ステップに戻
されたものとなっている。

【００３３】当然、通常（正常）時には、圧力センサ７
からの検出圧力はｉを越えているので、８１０ステップ
以降の処理を行うことになる。しかし、そうでない場合
には、吸い込み側圧力センサ７の検出値を用いた圧力制
御に制御が切替えされているものである。より具体的に
は、既述したように、８１５ステップでは圧力センサ７
からの検出圧力Ｈと目標圧力ｉとが比較されているが、
もしも、その判定結果が等しければ、８１７ステップへ
進んで変速処理は行われないが、本管圧力が下限値ｉよ
り低下している場合には、８１８ステップへ進み減速処
理が行われているものである。その８１８ステップの後
は８１９ステップへ進み、ここで、インバータの急減速
によってトリップ（保護回路を動作させ、ポンプ駆動用
電動機への電力を遮断すること）しない程度の待ち時間
ｔ処理を実行し、８００ステップへ戻り、ここより再度
実行する。

【００３４】次に、図４，図５の制御方式に於いて、本
管圧力が水量０の点で変動した（上昇した）際のインバ
ータ最低速度を演算により自動設定する実施例を図９に
より説明する。

【００３５】図９の９００ステップに於いて、初期設定
を行う。即ち、計画時の本管圧力が下限値ｉ、ポンプ１
００％運転速度（最高速度ＮＡ）時の締切圧力（吐き出
し圧力）をＨＳとして、水量０時の運転速度を次の数式
２、または数式３で求め、この値を初期値としておく。

【００３６】

【数２】

【００３７】

【数３】

【００３８】この初期値は演算する代わりに予め図３に
示すスイッチ４３により設定しておいてもよい。数式
２、または数式３に示す（ｊ−ｉ）は計画段階で既知で
ある本管の圧力変動値である。

【００３９】次に９０１ステップで圧力センサ７による
圧力を検出し、９０２ステップでこのセンサ７の検出し
た圧力Ｈ（例えばｋとする）が９００ステップの初期値
の最高値ｊを越えたかチェックし、ＮＯならば９０５ス
テップへジャンプし、越えていれば９０３ステップで最
高値ｊをｋに置き換える。これはウオータハンマの影響
などにより本管圧力が計画値を越えて上昇したことを意
味する。そして、９０４ステップで数式２、または数式
３の（ｊ−ｉ）を（ｋ−ｉ）に置換した数式４、または
数式５により処理し、ＮＤの最低値を求めることができ
る。

【００４０】

【数４】

【００４１】

【数５】

【００４２】数式２，数式３，数式４，数式５におい
て、Ｈ０は図４、Ｈ１は図５に示す水量０時の目標圧力
である。

【００４３】これによれば、本管圧力が計画値を越えて
上昇しても、吐出側圧力が目標圧力ＨＯに合うように、
インバータの最低周波数の適正値を簡単に求められるか
ら、図６に示す曲線Ｄ’のように圧力が上昇することが
ない。

【００４４】本発明の第２実施例を図１０および図１，
図４，図５により説明する。

【００４５】本実施例は、図１の構成でポンプ始動、停
止時に本管圧力に影響を及ぼさないように考慮したもの
である。

【００４６】本実施例では、図１０において１００，１
０１ステップで圧力センサ１８（負荷側）の検出した圧
力が始動圧力Ｈ３以下に低下しているか判定する（図
４、図５）。この結果、始動圧力以下に低下していれば
１０２ステップで第１のポンプ１０を初期値で決められ
ている最低速度（図示せず）で始動する。インバータは
ソフトスタートであるから、この速度に到達するまでに
加速時間（数秒）を要する。

【００４７】次に、１０３ステップに進み、ここで本管
側圧力を圧力センサ７により検出し、１０４ステップで
は目標圧力を吸い込み側下限圧力ｉに置換する。そし
て、１０５ステップにおいて、圧力センサ７の検出した
圧力Ｈと目標圧力Ｈ０（＝ｉ）とを比較する。

【００４８】比較した結果、検出圧力ＨがＨ０（＝ｉ）
に等しければ、変速せず最低速度のまま保持する（１０
６ステップ）。比較した結果、本管圧力（検出圧力Ｈ）
がＨ０（＝ｉ：下限圧力）より低下している場合には、
前述した図８の８１８，８１９ステップと同様に、減速
処理を行う（１０７，１０８ステップ）。このようにす
れば、始動時に水の慣性により本管圧力が低下すること
がない。１０５ステップでの比較の結果、本管圧力（検
出圧力Ｈ）がＨ０（＝下限値ｉ）より高くなったら、１
０９ステップへ進み、目標圧力を吸い込み側下限圧力ｉ
から吐き出し側の目標圧力ＨＯに戻す。そして、１１０
ステップで圧力センサ１８により吐き出し側圧力を検出
する。

【００４９】次に、この圧力に基づき、１１１ステップ
では、図８に示す処理ブロックＸと同じ速度制御を行
う。１１２〜１１４ステップでは、一定時間ｔ1 経過後
にも、流量センサが少水量によりＯＮしているかを判定
する。ＯＮしていなければ運転を継続する１０５ステッ
プへ戻り、ＯＮしていれば１１５〜１１８ステップで、
圧力を高くし過ぎないで停止させるための探索動作（処
理ブロックＹ）を行う。

【００５０】即ち、１１５，１１６ステップで、現行速
度から、例えば１０Ｈｚ程度減速して試し運転を行う。
１１６ステップでΔｔ3 経過後、１１７ステップで吐き
出し側圧力を検出し、１１８ステップでこの値が目標圧
力Ｈ０（規定値）以上であるか確かめる。速度を現行よ
り１０Ｈｚ程下げても圧力がＨ０以上であれば、需要端
で水を使用していないことを意味するので、１２０ステ
ップにおいて、運転速度を１１５ステップで絞ったまま
の状態で先行機を停止させる。因みに、ここにいう先行
機とは、複数あるポンプのうち、電源投入（図３に示す
配線用しゃ断器５１の投入）後、１０２ステップで最初
に始動されるポンプのことである。また、もしも、１１
８ステップでの判定結果として、目標圧力Ｈ０より給水
圧力が低下していたら、１１９ステップにおいて、運転
速度を元に戻して１１０ステップへ戻り、これ以降の処
理を行う。

【００５１】また、１２０ステップを実行したら、次の
１２１ステップでは、次に運転するポンプの号機（複数
あるポンプを１号機、２号機… … …とするとき、各
ポンプを不特定に呼ぶとき単に「号機」と呼ぶ）を休止
ポンプと入れ換えて１００ステップに戻り、これ以降の
処理命令を実行する。このようにすれば、例えば従来、
圧力タンクに蓄水するため停止直前にポンプを増速して
停止させていたものに 比し、運転速度を絞った状態で停
止するため、停止時での水量の変化が少なくなり、停止
時の水の慣性により本管圧力が昇圧することがなく、圧
力変動のない安定した運転を実現できる。

【００５２】以上述べたように、本実施例では、ポンプ
（給水装置）が水道本管に直結され、本管圧力の不足分
をポンプで加圧して需要端へ送水し、圧力センサ１８が
給水管２０に設けられ、ここの圧力に応じて圧力信号を
発し、圧力センサ７がポンプ吸い込み側の吸込管２に設
けられ、同じく圧力信号を発する。複数のインバータ
は、圧力センサ７，１８の検出した圧力と、予め設定し
てある制御系の設定値（例えば目標値）との関係に基づ
き、速度制御及び運転制御され、特異状態が圧力センサ
７から検出された場合には、以下のように動作するもの
となっている。

【００５３】ａ）水道本管の圧力が予め設定してある吐
き出し側の目標圧力より大きくなり、且つ、インバータ
の運転速度が最低速度に達し、この状態が一定時間経過
したらポンプを停止させ、本管圧力が前記目標圧力以下
に低下したら、再度ポンプを運転する。

【００５４】ｂ）水道本管の圧力が予め設定してある下
限圧力に達し、吐き出し側の圧力センサによる制御から
吸い込み側圧力センサによる制御に切り替えて運転する
際、インバータの速度信号をステップ状に指令するので
は無く、次第に減衰するようにする。

【００５５】ｃ）ポンプ始動時はインバータは低速度信
号を出力し（図１０の１０２ステップ）、吸い込み側の
圧力が下限設定値ｉと等しい場合には変速せずにその速
度を維持し（図１０の１０６ステップ）、下回った場合
には減速するようにする（図１０の１０７ステップ）。
停止時は停止指令を発する前に、少水量の使用状態か確
認するための探索動作（図１０の処理ブロックＹ）を試
行して、そうであれば吸い込み側圧力が上昇しないよう
にインバータの運転速度を低速度に絞って停止させるよ
うにする。

【００５６】ｄ）本管の圧力変動が特定できないので、
予め、インバータの運転速度範囲の下限値を最低値に設
定しておくか、本管の圧力変動を推定してそれに見合う
ように予め下げておくか、あるいは吸い込み側に設けた
圧力センサ７の検出した圧力信号に基づいて、自動的に
演算して決めるようにする。

【００５７】このような実施例によれば、次の効果があ
る。 １）水道本管の圧力がポンプ吐き出し側目標圧力を越え
たら停止させ、本管圧力での給水に切り替えるため節電
となる。

【００５８】２）少水量使用による停止時、給水圧力が
規定値にある場合、極低速で運転させるので動力の無駄
を解消できると共に、一方を停止させて切り替える際に
予め他方を同じ低速で始動させておき、規定圧力以上に
あるとき停止させて切り替えるので圧力変動が小さい。

【００５９】

【発明の効果】本発明によれば、水道本管の圧力上昇，
圧力低下に最適に対応し得る、信頼性の高い水道用給液
装置とそのポンプ制御方法を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る給液装置の構成図であ
る。

【図２】水道本管に給水装置を直結したシステムの系統
図である。

【図３】本発明実施例の制御回路図である。

【図４】吐出圧一定制御のＱＨ特性図である。

【図５】末端圧一定制御のＱＨ特性図である。

【図６】本管圧力が変動した場合の影響を示すＱＨ特性
図である。

【図７】本発明実施例の吐出圧，本管圧，インバータ速
度と流量の関係を示す運転特性図である。

【図８】本発明第１実施例の運転手順を示すフローチャ
ートである。

【図９】本発明第１実施例の運転手順を示すフローチャ
ートである。

【図１０】本発明第２実施例の運転手順を示すフローチ
ャートである。

【符号の説明】

１…水道本管、２…吸込管、７，１８…圧力センサ、１
０，１１…ポンプ、１２，１３…電動機、１９…圧力タ
ンク、２０…給水管、２１…制御装置、２３，２４…流
量センサ、２６，２７…インバータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松野 好三郎 千葉県習志野市東習志野７丁目１番１号 株式会社 日立製作所 習志野工場内 (56)参考文献 特開 平２−286888（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−126286（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−188096（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−76402（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−172186（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04B 49/06 311 E03B 5/00 F04B 49/10 311 F04D 15/00

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水道本管の水を吸い込み需要側に供給す
   る水道用給液装置のポンプ制御方法において、ポンプの
   運転の停止処理は、ポンプの運転速度が最低速度に達し
   且つポンプの吸込側の圧力が吐出側目標圧力以上となっ
   たことを検出したとき行うことを特徴とする水道用給液
   装置のポンプ制御方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、ポンプの運転を停止
   処理した後に該ポンプの吸込側の圧力が吐出側目標圧力
   を下回ったとき該ポンプを再始動処理することを特徴と
   する水道用給液装置のポンプ制御方法。
3. 【請求項３】 水道本管の水を吸い込み需要側に供給す
   るポンプと、該ポンプを駆動する電動機を制御するイン
   バータと、前記ポンプの吸込側の圧力を検出する圧力検
   出手段と、該圧力検出手段の検出圧力が吐出側目標圧力
   以上となった状態が所定時間継続したとき前記ポンプを
   停止させるポンプ停止制御手段とを備えることを特徴と
   する水道用給液装置。
4. 【請求項４】 請求項３において、前記ポンプ停止制御
   手段によりポンプの運転を停止した後に前記圧力検出手
   段の検出圧力が前記吐出側目標圧力を下回ったとき前記
   ポンプを再始動させる指令を前記インバータに出力する
   手段を備えることを特徴とする水道用給液装置。
5. 【請求項５】 請求項３または請求項４において、需要
   側への給水流量が所定流量以下のときはポンプの運転を
   停止しポンプの吐出側圧力が始動圧力以下になったとき
   ポンプを始動する手段を備えることを特徴とする水道用
   給液装置。