JP3225223B2 - 給水装置 - Google Patents

給水装置

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JP3225223B2
JP3225223B2 JP05973598A JP5973598A JP3225223B2 JP 3225223 B2 JP3225223 B2 JP 3225223B2 JP 05973598 A JP05973598 A JP 05973598A JP 5973598 A JP5973598 A JP 5973598A JP 3225223 B2 JP3225223 B2 JP 3225223B2
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water supply
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幸一 佐藤
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複数台のポンプを各ポ
ンプ対応に設けたインバータで制御する給水装置に係
り、特に各インバータが協調して給水制御を行うのに好
適な給水装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の可変速ポンプを使用した給水装置
では、インバータ装置の動作を指令するマイクロコンピ
ュータを内蔵した制御回路を別途設け、需要水量の変動
に伴い、インバータ装置に出力すべき周波数を指令する
ことによって、ポンプを駆動する電動機の運転速度を変
え、ポンプの吐き出し側の圧力を一定の関係(例えば吐
出圧力一定、あるいは末端圧力一定)に保って給水を続
けるようになっている。この種の装置として関連するも
のには、例えば特公平6−52079号公報や特公平6
−52080号公報が挙げられるものとなっている。
【0003】また、この種の給水装置に組み合わされる
インバータ装置には、インバータ装置自体を保護するた
めに、各種の保護回路が組み込まれるものとなってい
る。この種のインバータ装置の保護方式として関連する
ものとしては、例えば特開昭57−6576号公報や特
開昭58−224575号公報、特開昭59−1851
70号公報、特開昭60−84972号公報、特開昭6
1−224876号公報が挙げられるものとなってい
る。
【0004】このようなインバータ装置が組み込まれた
給水装置では、インバータ装置自体を保護するために、
インバータ装置内には各種の保護回路が組み込まれてお
り、インバータ装置は種々の要因(瞬時停電や過負荷、
温度上昇、ノイズ混入等)によりその動作が停止される
ようになっている。もしも、インバータ装置が動作停止
すれば、ポンプは駆動されなくなって断水状態に陥るこ
とになり、問題は一層深刻化するというものである。そ
こで、通常は、インバータ装置が動作停止すれば、ポン
プ駆動用電動機は、それまでのインバータ装置による可
変速運転から、商用電源による定速運転に切り替えられ
ることによって、断水状態が回避されるものとなってい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
給水装置では、マイクロコンピュータ内蔵のインバータ
装置が故障した場合、断水状態を回避すべく、商用電源
でポンプが定速運転されたものとなっている。しかしな
がら、商用電源でポンプが定速運転される場合には、需
要水量の変化に応じて吐出圧力が大きく変動してしまう
ばかりか、たとえ、軽負荷時にあってもポンプが全速度
で運転されるため、運転動力費が嵩むことは否めないも
のとなっている。
【0006】このため、複数台のポンプの夫々をインバ
ータで制御するようにし、たとえ、1台のインバータが
故障した場合には、他のインバータでポンプを可変速運
転状態におくことが望まれている。この場合、複数のイ
ンバータが夫々勝手に他のインバータを制御するとすれ
ば、1つのインバータが故障したときに円滑な給水を継
続し得なくなることから、インバータ故障時には、イン
バータ間で最適な協調制御が行われる必要があるものと
なっている。
【0007】本発明の目的は、複数台のインバータで夫
々ポンプを制御する給水装置において、インバータが異
常となった場合でも、円滑な給水が継続可とされた給水
装置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、吸い込み用
の配管から吸い込んだ水を給水用の配管側に吐き出す複
数の電動機付きポンプを備える給水装置において、水圧
を検出する圧力検出手段と、前記各電動機付きポンプ毎
に設けられ各電動機付きポンプを駆動する複数のインバ
ータと、各インバータ間を接続し自己と相手方インバー
タとの間で各々の状態を表す信号を連絡する配線とを備
えると共に、各インバータは、接続された相手方インバ
ータが異常となったとき、該相手方インバータに対して
再運転指令を出力する手段を備えさせることで達成され
る。
【0009】
【作用】各インバータを夫々制御する制御手段間を接続
する信号配線を通して、相手方を監視している状態で、
相手方が異常となったときには、相手方には再運転指令
が出力されることによって、もしも、その異常が一時的
なものであるならば、直にでも相手方が起動され得るこ
とから、円滑な給水が継続可能とされているものであ
る。
【0010】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1〜図5を参照
して説明する。図1において、制御装置1は、給水ユニ
ット2の制御を行うべく、夫々制御手段を内蔵したイン
バータ装置20,21と、漏電遮断器40,41とから
構成されたものとなっている。給水ユニット2は、電動
機付きポンプ105,106と、圧力センサ102,1
12と、フロースイッチ107,117と、流入側合流
管104と、吐出側合流管110と、圧力タンク111
と、圧力計114,115および各種弁類100,10
1,103,108,109等から構成されており、水
道本管116からの水は、給水ユニット2によりその水
圧が増圧された状態として配水管118に対し給水が行
われているものである。
【0011】主回路電源10は三相交流電力を制御装置
1へ給電する。インバータ装置20,21は端子R,
S,Tより三相交流電力を受けて、予めプログラムされ
た運転法案に従い可変周波数交流電力を端子U,V,W
へ出力し、電動機付きポンプ105,106の可変速運
転制御を行う。
【0012】電動機付きポンプ105,106は自動交
互運転を行う。このため、インバータ装置20の制御手
段とインバータ装置21のそれとは、インタロック信号
61,62により相互に相手を監視して自己の始動・停
止を制御している。
【0013】図2において、ノイズフィルタ60および
零相リアクトル50は、主回路電源10に重畳されてく
る電気的ノイズを減衰させることで、インバータ装置2
0,21各々をノイズから保護するとともに、インバー
タ装置20,21各々から発生される、高調波電流に伴
う電気的ノイズが主回路電源10に帰還されるのを防止
すべく機能したものとなっている。また、零相リアクト
ル51,52各々は、インバータ装置20,21各々か
ら電動機付きポンプ105,106に印加される過渡電
流を抑えることで、電動機付きポンプ105,106各
々が駆動される際に発生する騒音が低減されるものとな
っている。
【0014】漏電遮断器40,41各々は、感電防止の
ための漏電検出を行うとともに、電動機付きポンプ10
5,106やインバータ装置20,21に対し保守・保
全作業が行われる際には、電源開閉機として使用される
ものとなっている。
【0015】デジタルオペレータ30,31は、それぞ
れインバータ装置20,21の付属品とされ、正面下部
の押し釦スイッチが操作されることで、インバータ装置
20,21に対する初期設定や試運転動作が可能とされ
ており、また正面上部の数字表示器には、インバータ装
置20,21の出力周波数・負荷電流・故障情報等が表
示されることで、その稼働状況がモニターされ得るもの
となっている。
【0016】図3において、インバータ装置20,21
各々に具備される入出力信号端子を以下に説明する。イ
ンタロック信号61,62は、インバータ装置自体が保
護手段の働きにより停止(自己トリップ)したことを別
のインバータ装置へ通報するための出力信号端子DO2
と、別のインバータ装置からの再始動指令信号(交互指
令ENQ)を入力する入力端子DI1と、別のインバー
タ装置自体が保護手段の働きにより停止(相手トリッ
プ)したことの通報を入力する入力端子DI2と、別の
インバータ装置に対して再始動指令信号(交互指令AC
K)を出力する出力信号端子DO1から成る。
【0017】センサ入力端子AI1,AI2は、それぞ
れ圧力センサ102,112からの信号を取り込むアナ
ログ入力端子である。また、フロースイッチ107(ま
たは117)からの信号FSは、端子FWからビット信
号として取り込まれる。更に、デジタルオペレータ30
(または31)からの信号は、シリアル通信ポートS
D,RDによって接続される。更にまた、本実施例で
は、インバータ装置20,21で検知された異常を外部
へ通報すべく、ビット出力端子DO3〜DO5が設けら
れたものとなっている。
【0018】図4は、インバータ装置20,21各々に
内蔵された制御手段を構成するマイクロコンピュータの
ソフトウェアのブロック図である。同図において、通常
処理401では、記憶されているポンプの運転法案に従
い、前記インタロック信号や圧力センサ信号からのデー
タを基に、インバータの出力周波数や運転/停止の指令
を算出し、LAD処理402へ指令する。LAD処理4
02では、与えられた出力周波数,運転/停止の指令と
インバータ自体の特性に基づき、詳細な出力周波数およ
び出力電圧指令を生成し、PWM処理403に指令す
る。PWM処理403では、与えられた出力周波数およ
び出力電圧指令通りの可変周波数電力をインバータが出
力するよう、インバータ主回路407内スイッチング素
子を駆動するPWM信号(パルス幅制御信号)をインバ
ータ主回路407へ出力する。
【0019】インバータの負荷電流の過電流の検知レベ
ルである過電流基準値が通常処理401からトリップ処
理404へ出力されると、トリップ処理404はこの過
電流基準値を記憶する。トリップ処理404では、上記
過電流基準値とインバータの負荷電流を常時監視の上、
過負荷電流を検出すれば、トリップ情報を生成の上、コ
マンド処理405に通報する。また、インバータ主回路
のPN間電圧(中間直流電圧の正極と負極間の電圧)は
通常処理401に入力され、過電圧,不足電圧が検知さ
れれば、この検知信号がトリップ処理404に出力され
る。
【0020】コマンド処理405では、前記インバータ
のトリップ処理404からの異常処理(過電流,過電
圧,不足電圧など)やデジタルオペレータ30,31の
キー情報に基づく通信処理、デジタルオペレータ30,
31へのLED表示信号出力、不揮発生メモリ(EEP
ROM)408のデータ読出・書込等例外処理が実行さ
れる。EEPROM入出力処理406では、コマンド処
理405からのEPROM書込指令や呼出要求指令によ
り、不揮発生メモリ408を直接アクセスし、運転法案
に必要な基本パラメータや故障履歴データ等、停電して
も記憶されている必要のあるデータの受け渡しをコマン
ド処理405との間で実行する。
【0021】図5は、通常処理401の一例を示すフロ
ーチャートである。インバータ装置20,21に電源が
投入されると、通常処理401では初期設定処理501
が実行されることで、ポンプの運転制御に必要なパラメ
ータである吐出目標圧力HO,最低運転速度NS,最高運
転速度Nf,速度変更幅ΔN,再運転判定時間T,再運
転回数mが不揮発性メモリ408から読み出された上、
インバータの出力周波数を計算するレジスタに設定され
るものとなっている。
【0022】次の処理502では、圧力センサ102,
112からの信号と、フロースイッチ107,117か
らの信号を、それぞれ入力端子AI1,AI2,FWか
ら取り込む。更に、次の処理503では、インタロック
信号61,62を介して制御装置1中にあるもう一台の
インバータ装置(以下、相手インバータ装置という)の
運転状態を入力するとともに、自己の運転状態を相手イ
ンバータ装置へ出力する。
【0023】その後の処理504では、相手インバータ
装置の運転状態が審査され、正常であればポンプ制御処
理505へ進むも、異常であれば処理510で相手イン
バータ装置の再運転処理が実行された後、ポンプ制御処
理505に進むようにされる。
【0024】そのポンプ制御処理505では、現在の給
水圧力Hと目標圧力HOとを比較し、H>HOであれば処
理508,処理509へと進み、減速処理を行った後に
処理502に戻り、また、HO>Hであれば処理50
6,処理507へと進み、増速処理を行った後に処理5
02に戻るようにされる。もしも、その比較で、H=H
Oである場合には、速度変更処理は実行されることな
く、処理502に戻されているものである。
【0025】以上の繰返し処理のうち、図4に示す通常
処理401では、相手インバータ装置の状態監視と異常
時での再始動処理および給水ポンプの変速運転処理が実
行されているものである。
【0026】以上の実施例の説明では、2台のインバー
タ装置を用いた例が示されているが、3台以上が使用さ
れる場合でも、それぞれのインバータ装置間でインター
ロック信号が交信可能として構成される場合には、同様
に実行可能とされているものである。
【0027】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、相手方を監視している状態で、相手方が異常となっ
たときには、相手方には再運転指令が出力されることに
よって、もしも、その異常が一時的なものであるなら
ば、直にでも相手方が起動され得ることから、円滑な給
水が継続可能とされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る給水装置の全体構成図
【図2】図1に示す給水装置の制御装置部分の回路図
【図3】インバータ装置の端子の詳細説明図
【図4】インバータ装置のソフトウェア動作を説明する
ブロック図
【図5】図4に示すソフトウェアの基本処理手順を示す
フローチャート
【符号の説明】
10…主回路電源、20,21…インバータ装置、3
0,31…デジタルオペレータ、40,41…漏電遮断
器、50,51,52…零相リアクトル、61,62…
インタロック信号、100…複式逆止弁、101…逆止
弁、102,112…圧力センサ、103,108,1
09…仕切弁、104…流入側合流管、105、106
…電動機付きポンプ、107,117…フロースイッ
チ、110…吐出側合流管、114,115…圧力計、
116…水道本管、118…配水管。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大野 浩二 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 産業機器事業 部内 (56)参考文献 特開 平2−86974(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F04D 15/00 F04B 49/06 321 H02P 7/63 302 H02P 7/74

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 吸い込み用の配管から吸い込んだ水を給
    水用の配管側に吐き出す複数の電動機付きポンプを備え
    る給水装置において、水圧を検出する圧力検出手段と、
    前記各電動機付きポンプ毎に設けられ各電動機付きポン
    プを駆動する複数のインバータと、各インバータ間を接
    続し自己と相手方インバータとの間で各々の状態を表す
    信号を連絡する配線とを備えると共に、各インバータ
    は、接続された相手方インバータが異常となったとき、
    該相手方インバータに対して再運転指令を出力する手段
    を備えることを特徴とする給水装置。
  2. 【請求項2】 吸い込み用の配管から吸い込んだ水を給
    水用の配管側に吐き出す複数の電動機付きポンプを備え
    る給水装置において、水圧を検出する圧力検出手段と、
    前記各電動機付きポンプ毎に設けられ自己に接続された
    電動機付きポンプを前記圧力検出手段の検出圧力に応じ
    て駆動制御するマイクロコンピュータを内蔵した複数の
    インバータと、インバータ間を接続し自己のインバータ
    内マイクロコンピュータと相手方インバータ内マイクロ
    コンピュータとの間で各々の状態を表す信号を連絡する
    配線とを備えると共に、各マイクロコンピュータは、接
    続された相手方インバータが異常となったとき、該相手
    方インバータに対して再運転指令を出力する手段を備え
    ることを特徴とする給水装置。
  3. 【請求項3】 請求項1,2のいずれかにおいて、イン
    バータの稼働状況を表示する表示手段を設けたことを特
    徴とする給水装置。
  4. 【請求項4】 請求項において、稼働状況は、出力周
    波数,負荷電流,故障情報の少なくともいずれかである
    ことを特徴とする給水装置。
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