JP3425294B2 - 可変速給水装置 - Google Patents
可変速給水装置Info
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Description
り、特に配水管から加圧ポンプを介して直接末端給水機
器へと連結された、いわゆる直結型の可変速給水装置に
関する。
ム概要を示す。例えば、水道の本管である配水管11に
は流入管12が接続され、加圧ポンプ13がこの流入管
に接続されている。流入管12には、量水器15と流入
側圧力タンク16とが接続されている。加圧ポンプ13
の吐出側には、末端給水機器17へと連結された吐出管
18が接続されている。吐出管18には、フロースイッ
チ19、吐出側圧力タンク20等が接続されている。
イッチであり、特に少水量であることが検出されるとポ
ンプの締切運転を防止するため、ポンプの運転を停止す
る、いわゆる少水量停止動作を行う。加圧ポンプ13の
流入側には流入圧力検出器21が接続されており、加圧
ポンプ13の流入側の圧力を検出し、その信号を制御部
22に送る。同様に、加圧ポンプ13の吐出側には吐出
圧力検出器23が備えられ、吐出側の圧力信号を制御部
22に送る。
接続された周波数・電圧変換装置(インバータ)を備え
た電動機25(可変速手段)により可変速で駆動され
る。制御部22は、流入圧力検出器21及び吐出圧力検
出器23の信号に基づき、可変速手段25に信号を送
り、ポンプ13の回転数を任意の速度に加速又は減速制
御する。
−263444号公報、特開平5−240186号公報
等によれば、加圧ポンプの吐出側の圧力を一定に保つこ
とにより、末端給水機器へ所定の圧力の水を常に供給で
きるようにポンプの速度を増減する技術が開示されてい
る。又、配水管に水圧の低下をきたさないように、ポン
プの流入側圧力が低下した際には、ポンプの速度を減速
する、又は停止することにより、配水管側の圧力の低下
を防止する技術等が開示されている。
従来の配水管に貯水槽を接続し、貯水槽に貯えられた水
を加圧ポンプを用いて末端給水機器へ分配するのと比較
して、種々のメリットがある。そのメリットは、貯水槽
を設けないため、給水装置を全体として小型化でき、又
設置面積を小さくできる。水が貯留されないので、衛生
上好ましい。配水管の水圧をそのまま加圧ポンプの吸込
側に利用できるため、加圧ポンプの揚程が低くなり、そ
の分省エネルギー化ができる等である。
直結型以前の給水装置では貯水槽が設けられていたた
め、加圧ポンプの流入側はほぼゼロの圧力に保たれ、ポ
ンプ流入側の圧力が直結型のように上昇するということ
がなかった。従来の可変速給水装置の運転制御に用いら
れているパラメータは、このような貯水装置を設け流入
圧力がほぼゼロの時に定めたものが、多数の経験により
蓄積されていた。しかしながら、直結型の可変速給水装
置においては、流入側の圧力が常に配水管の水圧に影響
されるので、従来のポンプの運転制御のパラメータをそ
のまま用いると、各種の不都合があった。
検出し、一旦ポンプの運転速度をあらかじめ定めた比較
的高い運転速度で一定時間運転し圧力タンクに蓄圧した
後ポンプを停止する少水量停止動作を行う場合がある。
従来は、タンクに蓄圧運転する際に、流入側圧力がほぼ
ゼロであるということを前提として、ポンプの運転速度
が定められていた。しかしながら、直結型給水装置のよ
うにポンプの流入圧力が変動すると、タンクへ蓄圧する
ポンプの運転速度が流入圧力がゼロであることを前提と
したものであると、ポンプの流入圧力の分だけ吐出圧力
が高くなるため、蓄圧値が上昇するという問題があっ
た。
可変速給水装置では、一台のポンプで水量が賄えなくな
ると、もう一台の予備のポンプを追加投入して並列に運
転する。この追加投入のタイミングを、吐出圧力一定の
運転を行いつつ、運転速度が、流入圧力がゼロの時のポ
ンプの定格速度に達した時とすると、流入圧力が高くな
ると、ポンプが過負荷になるという問題がある。これ
は、ポンプの揚程特性から、設定吐出圧力で、定格運転
速度迄運転すると、大水量側に動作点が移行するためで
ある。
力が高くなる或いは負荷水量が低下すると、1台のポン
プで間に合うため、1台のポンプを解列離脱させる必要
がある。この解列離脱のタイミングを、流入圧力がゼロ
の時のある運転速度とすると、流入圧力が変動すると解
列したとたんに追加するインチング動作が起こるという
不具合があった。又流入圧力が低くなると解列する水量
が少水量側へ変化する。従って、一台で運転できる水量
になっているにもかかわらず解列せずに2台運転のまま
継続する場合があり、エネルギーの無駄であった。又、
更に解列する水量が少水量側へ変化し、水量ゼロでも解
列せずに、締切運転によりポンプが加熱するという不具
合もあった。
もので、直結型可変速給水装置において、ポンプの流入
圧力が変動しても安定な動作を行うことができる可変速
給水装置を提供することを目的とする。
は、配水管に接続された流入管と、この流入管に接続さ
れた加圧ポンプと、この加圧ポンプの吐出側に接続され
末端給水機器へと連結された吐出管と、前記流入管に設
けられた加圧ポンプの流入圧力を検出する流入圧力検出
器と、前記吐出管に設けられた加圧ポンプの吐出圧力を
検出する吐出圧力検出器と、前記加圧ポンプを可変速駆
動する可変速駆動手段と、前記ポンプを制御する制御手
段とを備え、該制御手段は、前記ポンプの運転を制御す
るパラメータを、前記流入圧力検出器で検出されたポン
プ流入圧力に応じて補正して、該補正されたパラメータ
に基づいて運転制御することを特徴とする。
タの補正は、前記流入圧力値がゼロにおけるポンプの任
意の運転速度Vと締切圧力Po との関係式 Po =F(V) を基本とし、前記流入圧力値がゼロにおけるポンプの運
転を制御するパラメータVn を、流入圧力Psに応じて
式 Vn′=((F(Vn )−Ps )/F(Vn ))1/2×Vn で補正したことを特徴とする。
たパラメータVn′は、ポンプの少水量停止時の制御に
用いられるもので、少水量時であることが流量検出器か
ら検出されたならば、前記流入圧力値がゼロにおける少
水量蓄圧時の運転速度Vn を、前記式に従って補正した
速度Vn′で一定時間加圧運転することを特徴とする。
たパラメータVn′は、2台のポンプの並列運転を行う
際に、運転中の1台のポンプに対して2台目のポンプを
追加投入する際に用いられるもので、前記流入圧力値が
ゼロにおけるポンプ追加投入の設定速度Vn を、前記式
に従って補正した速度Vn′に達したならば2台目のポ
ンプを追加投入させることを特徴とする。
たパラメータVn′は、前記2台のポンプが並列運転し
ており、そのうちの1台のポンプを解列する際に、前記
流入圧力値がゼロにおけるポンプ解列の設定速度Vn
を、前記式に従って補正した速度Vn′で解列を行うこ
とを特徴とする。
パラメータを、流入圧力検出器で検出されたポンプ流入
圧力に応じて補正して、その補正されたパラメータに基
づいて運転制御することから、直結型の可変速給水装置
において、ポンプの流入圧力が変動しても、適切なパラ
メータのもとで運転制御を行うことができる。
転速度の二乗に比例する。従って、ポンプの運転速度V
と締切圧力Po との関係式 Po =F(V) を基本とし、流入圧力値がゼロにおけるポンプの運転を
制御するパラメータVnを、式 Vn′=((F(Vn)−Ps)/F(Vn))1/2×Vn で補正することにより、流入圧力Ps が存在するときに
補正されたパラメータVn ′で運転することができる。
式に従って補正した速度Vn′で運転することから、吐
出側圧力が極端に上昇することを防止することができ
る。
中の1台のポンプに対して2台目のポンプを追加投入す
る際に、追加投入に用いられる運転速度Vn′を、流入
圧力を考慮した式に基づいて補正することから、適切な
負荷のもとで2台目のポンプの追加投入を行うことがで
きる。これによりポンプの過負荷を避けることができ
る。
ちの1台のポンプを解列する際に、流入圧力値がゼロに
おけるポンプの解列の設定速度Vn を、前記式により補
正した速度Vn′で解列を行うことから、ポンプのイン
チング動作等を防止することができ、適切なポンプの解
列を行うことができる。
実施例について添付図面を参照しながら説明する。
プ13が直結され、末端給水機器17に配水管11から
貯水槽を介することなく直結給水するシステム構成は図
1に示すとおりである。そして、加圧ポンプ13は吐出
圧力検出器23の信号により、末端給水機器17への供
給水圧が一定となるようにインバータ等の可変速手段2
5でポンプ回転速度を増減する吐出圧力制御が行われ
る。また、流入圧力が低下した場合に、配水管に悪影響
を及ぼさないように、一定の流入設定圧力値以下になる
と、可変速手段25でポンプ回転速度を減少する、又は
停止する流入圧力制御が行われる。そして、吐出圧力制
御は流入圧力Ps が選択設定圧力以下になった時に流入
圧力制御に切り換えられる。
分の構成を示す。制御部22には、流入圧力検出器21
から加圧ポンプ13の流入側の圧力Ps が入力され、吐
出圧力検出器23から加圧ポンプ13の吐出側の圧力P
d が入力される。設定圧力P1 は、吐出圧力の制御目標
値であり、通常2〜3kg/cm2 に設定される。設
定圧力P2 は、流入圧力Ps の制御目標値であり、こ
の目標設定圧力は、配水管に悪影響を及ぼさないよう
に、通常1kg/cm2 程度に設定される。設定圧力
P3 は、流入圧力制御と吐出圧力制御の選択用の設定圧
力値であり、流入圧力検出器の流入圧力Ps が低下し
て、配水管に悪影響を及ぼす恐れが生じた場合に、吐出
圧力制御から、流入圧力制御に切替えるためのものであ
る。制御部22は、流入圧力Ps 、吐出圧力Pd 、の値
に応じて、ポンプ13を加速または減速する速度指令を
可変速駆動手段(インバータ)25に与える。
各種のパラメータが入力される。これは、少水量停止動
作における蓄圧時の運転速度、ポンプ2台並列運転のた
めの追加投入時の運転速度、ポンプ2台並列運転から1
台を解列離脱させる時の運転速度等である。これらの運
転速度は、流入圧力値がゼロである場合の運転速度が入
力される。
ック図を示す。流入圧力がゼロの時のポンプ運転制御に
関するパラメータ、例えば運転速度Vn を、ポンプが流
入圧力Ps を受けた後に必要なポンプ運転速度Vn′に
補正しながら運転制御を行うようになっている。即ち、
制御部22には、締切圧力の演算装置31を備えてい
る。締切圧力の演算装置31は、それぞれのポンプの固
有の特性から流入圧力値がゼロにおけるポンプの任意の
運転速度Vと締切圧力の関係式を記憶しており、ポンプ
の運転速度Vn に対してその締切圧力Po を算定する。
この関係式 Po =F(Vn) は、実際の速度Vn に対応した締切圧力Po を記憶装置
に記憶させておいて、任意の速度Vn を未知数としてP
o を返すサブルーチンであってもよく、また両者の関係
を近似した計算式として持っていても良い。
(Vn)と流入圧力Ps に基づいてパラメータを補正す
る演算を行う演算装置32を備えている。この速度補正
の演算式は、 Vn′=((F(Vn )−Ps )/F(Vn ))1/2×Vn である。一般的にポンプでは、締切圧力はポンプ回転速
度の二乗に比例する。従って、締切圧力F(Vn)から
流入圧力Ps の差分の割合の平方根を、流入圧力値がゼ
ロの場合の運転速度Vn に乗ずることにより、流入圧力
Ps 時の補正値として運転速度Vn′を得ることができ
る。そしてこの補正された速度Vn′によりポンプの運
転制御を行うことにより、流入圧力がゼロである場合の
各種パラメータを用いて、流入圧力Ps に応じた補正に
より適切なポンプの運転制御を行うことができる。
て、末端給水機器側で水を使わなくなり、水量がほぼゼ
ロとなった場合に、ポンプが締切運転となる。ポンプの
締切運転を継続すると、ポンプは発熱するので停止させ
る必要があり、いわゆる少水量停止動作に入る。ポンプ
の再起動の条件は吐出圧力が目標吐出圧力を下回ったと
きであるが、少水量の検出でそのままポンプを停止させ
ると、すぐに吐出圧力が目標吐出圧力を下回り、ポンプ
が頻繁に起動停止を繰り返すこととなる。このため、少
水量であることが検出されたならば、ポンプを停止する
直前にポンプの回転速度を上げ、目標吐出圧力よりも若
干高い圧力で吐出側圧力タンクに蓄圧してからポンプを
停止する。こうすると、水が多少使われても圧力が目標
吐出圧力まで落ちてくるのに時間がかかるため、ポンプ
の停止時間を稼げる。このときに蓄圧時の運転速度が高
すぎると、末端給水機器側の圧力変動が大きくなるた
め、流入圧力がほぼゼロである場合に設定された運転速
度のままであると、流入圧力が直結型の場合に変動する
ことから、末端給水機器側に極端に大きな圧力がかかる
恐れがある。
少水量が検出されたならば、締切圧力Po の算定を行
う。これはポンプ固有の特性から流入圧力がゼロである
時の少水量停止動作時の蓄圧運転速度Vn に対応した締
切圧力Po を算定する。そして次に流入圧力Ps を読み
込む。そして流入圧力Ps により補正された蓄圧動作時
の運転速度Vn′の演算を演算装置32の式、 Vn′=((F(Vn )−Ps )/F(Vn ))1/2×Vn に基づいて行う。そして求められた運転速度Vn′によ
り所定の時間、蓄圧運転を行う。蓄圧運転が終了したな
らばポンプを停止する。
作に際して、流入圧力Ps に応じて適切に蓄圧時の運転
速度Vn を補正してVn′に低くするため、流入圧力Ps
が上昇しても蓄圧運転時の吐出圧力が極端に高くなる
不具合を生じない。
の並列運転を行う際に、運転中の1台のポンプに対し
て、負荷水量が増大した場合に徐々に運転速度が上昇し
て、定格速度に達すると、2台目のポンプを追加投入す
る。その際の速度であり、流入圧力値がゼロにおける、
即ち従来技術における貯水槽を設けた場合のポンプ追加
投入の設定速度がVn である。
フローを示す。まず、ポンプの運転速度Vn を読み込
む。このVn は流入圧力がゼロである時の2台目ポンプ
の追加投入を行う速度である。流入圧力がゼロである時
の運転速度Vn に対応した締切圧力Po を算定する。そ
して次に流入圧力Ps を読み込む。そして流入圧力Ps
により補正された追加投入時の運転速度Vn′の演算を
演算装置32の式、 Vn′=((F(Vn )−Ps )/F(Vn ))1/2×Vn に基づいて行う。そして求められた運転速度Vn′に1
台目のポンプが達したならば、2台目のポンプの追加投
入を行う。
の追加投入に際して、流入圧力Psに応じて適切に運転
速度Vn を補正してVn′にするため、流入圧力Ps が
上昇してもポンプが過負荷になるという不具合を生じな
い。
うに2台のポンプが並列運転しており、そのうちの1台
のポンプを解列離脱させる際の速度である。Vn は、流
入圧力値がゼロにおける、即ち従来技術における貯水槽
を設けた場合のポンプ解列離脱時の設定速度である。
列離脱させる制御フローを示す。まずポンプの運転速度
Vn を読み込む。このVn は、流入圧力がゼロである時
のポンプ解列離脱の速度である。そして、流入圧力がゼ
ロである時の1台のポンプを解列させる運転速度Vn に
対応した締切圧力Po を算定する。そして次に流入圧力
Ps を読み込む。そして流入圧力Ps により補正された
解列動作時の運転速度Vn′の演算を演算装置32の
式、 Vn′=((F(Vn )−Ps )/F(Vn ))1/2×Vn に基づいて行う。そして求められた運転速度Vn′に達
したならば2台並列運転のポンプの1台を解列離脱させ
る。
のポンプの1台を解列するに際して、流入圧力Ps に応
じて適切に運転速度Vn を補正してVn′にするため、
流入圧力Ps が変動しても、追加と解列が頻繁に起こる
インチング動作が発生する等の不具合を生じない。
ついて説明する。1台運転時のポンプのフロースイッチ
が「開」の状態(水が流れている状態)で、運転速度が
ポンプの最大速度Vn’(max)に達して3秒間継続し
たら、2台目ポンプの追加投入を行う。ここで1台目ポ
ンプの最大速度Vn’(max)は、流入圧力がゼロの時
の最大速度Vn(max)、及び切換時の流入圧力Psに
対して、 Vn’(max)=((F(Vn(max))−Ps)/F(Vn(max)))1/ 2 × Vn(max) の演算により換算したものである。
ンプは最大速度の95%の速度(例えば最大速度を60
Hzとすると57Hz)に固定し、2台目ポンプを可変
速運転する。ここで95%の速度Vn’(95%)は、流
入圧力がゼロの時の最大速度Vn(95%)、及び切換時
の流入圧力Psに対して、 Vn’(95%)=((F(Vn(95%))−Ps)/F(Vn(95%)))1/ 2 × Vn(95%) の演算により換算したものである。
転速度が最大速度Vn’(max)に達したら、1台目ポ
ンプと2台目ポンプとを同一速度で運転する揃速運転に
切換る。ここで2台目ポンプの最大速度Vn’(max)
は、流入圧力がゼロの時の最大速度Vn(max)、及び
切換時の流入圧力Psに対して、 Vn’(max)=((F(Vn(max))−Ps)/F(Vn(max)))1/ 2 × Vn(max) の演算により換算したものである。
運転速度が最大速度の92%(例えば最大速度を60H
zとすると55Hz)に達したならば、1台目ポンプの
運転速度を95%の速度に固定し、2台目ポンプが可変
速運転となる。ここで95%の速度Vn’(95%)は、
流入圧力がゼロの時の95%速度Vn(95%)、及び切
換時の流入圧力Psに対して、 Vn’(95%)=((F(Vn(95%))−Ps)/F(Vn(95%)))1/ 2 × Vn(95%) の演算により換算したものである。
台目ポンプのスロースイッチが「閉」(少水量状態)と
なり、その状態が3秒間経過したならば、2台目ポンプ
を解列離脱させ、1台目ポンプを可変速運転する。
解列動作は、本発明を適用した一実施例に過ぎないもの
である。2台の可変速ポンプを備えたいわゆる直結型の
給水装置においても、本発明の趣旨を逸脱することなく
様々な変形実施例が可能であることは云うまでもないこ
とである。
運転速度パラメータVn として流入圧力がゼロの値を用
い、直結型であるため流入圧力Ps が上昇しても、その
上昇値を考慮して補正した各種パラメータVn′により
運転を行うものである。このため、運転パラメータとし
ては従来の直結型でないときのものを利用することがで
き、流入圧力が上昇しても、補正により適切な運転が行
え、末端給水機器への過度の水圧上昇等が防止でき、
又、ポンプの省エネルギー運転が行なえる。
図。
説明図。
図。
図。
のフロー図。
のフロー図。
Claims (2)
- 【請求項1】 配水管に接続された流入管と、該流入管
に接続された加圧ポンプと、該加圧ポンプの吐出側に接
続され末端給水機器へと連結された吐出管と、前記流入
管に設けられた加圧ポンプの流入圧力を検出する流入圧
力検出器と、前記吐出管に設けられた加圧ポンプの吐出
圧力を検出する吐出圧力検出器と、前記加圧ポンプを可
変速駆動する可変速駆動手段と、前記ポンプを制御する
制御手段とを備え、 該制御手段は、運転中の1台のポンプに対して2台目の
ポンプを追加投入して並列運転を行う際に、前記流入圧
力値がゼロにおけるポンプ追加投入の設定速度Vn を、
前記流入圧力値がゼロにおけるポンプの任意の運転速度
Vと締切圧力Po との関係式 Po =F(V) を基本とし、流入圧力Psに応じて式 Vn′=((F(Vn )−Ps )/F(Vn ))1/2×Vn で補正することを特徴とする可変速給水装置。 - 【請求項2】 配水管に接続された流入管と、該流入管
に接続された加圧ポンプと、該加圧ポンプの吐出側に接
続され末端給水機器へと連結された吐出管と、前記流入
管に設けられた加圧ポンプの流入圧力を検出する流入圧
力検出器と、前記吐出管に設けられた加圧ポンプの吐出
圧力を検出する吐出圧力検出器と、前記加圧ポンプを可
変速駆動する可変速駆動手段と、前記ポンプを制御する
制御手段とを備え、 該制御手段は、2台のポンプが並列運転しており、その
うちの1台のポンプを解列する際に、前記流入圧力値が
ゼロにおけるポンプ解列の設定速度Vn を、前記流入圧
力値がゼロにおけるポンプの任意の運転速度Vと締切圧
力Po との関係式 Po =F(V) を基本とし、流入圧力Psに応じて式 Vn′=((F(Vn )−Ps )/F(Vn ))1/2×Vn で補正することを特徴とする可変速給水装置。
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JP7-94536 | 1995-03-28 | ||
JP09744296A JP3425294B2 (ja) | 1995-03-28 | 1996-03-27 | 可変速給水装置 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JPH08326663A JPH08326663A (ja) | 1996-12-10 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP09744296A Expired - Lifetime JP3425294B2 (ja) | 1995-03-28 | 1996-03-27 | 可変速給水装置 |
Country Status (1)
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-
1996
- 1996-03-27 JP JP09744296A patent/JP3425294B2/ja not_active Expired - Lifetime
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