JP3979755B2 - 給水装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給水装置に係り、特にポンプを使用して、集合住宅、ビル等に水道水等の給水を行う給水装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、一般的な給水装置の構成例を示す。この給水装置は、２台のポンプ１１，１２を備え、受水槽１３に蓄えられた水を吐出集合管１４から末端の需要家の給水栓に給水を行う。ポンプ１１，１２の吐出側にはそれぞれ逆止弁１５，１６が配設され、又圧力タンク１７を備え、ポンプ１１，１２で加圧された水を蓄圧することで、ポンプの頻繁な起動停止を避けるようにしている。又、吐出集合管１４の圧力タンクの近傍には圧力センサ１８を備え、ここで検出された圧力信号は制御盤１９に伝達され、ポンプの運転制御に用いられる。制御盤１９には、２台のインバータ装置１９ａ，１９ｂを備え、２台のポンプ１１，１２に可変周波数・電圧を供給することで、それぞれのポンプの回転速度を任意に制御する。従って、ポンプ吐出側の圧力を圧力センサ１８で検出し、このポンプ吐出側圧力が一定となるようにポンプの回転速度を変化させることで、ポンプ吐出側の圧力を目標圧力値に制御する。又、制御盤１９は運転対象ポンプの選択及び起動停止、２台運転及び１台のポンプの解列制御等を行う。
【０００３】
そして、この給水装置には極少水量を検出するフロースイッチ２０を備え、この信号が制御盤１９に伝達される。そして、フロースイッチが極少水量を検知すると、制御盤１９はその信号を受けてポンプを一定時間運転することで圧力タンク１７に蓄圧し、その後ポンプの運転を停止するいわゆる少水量停止機能を備えている。この機能により、ポンプの頻繁な起動停止が防止され、又ポンプの空運転を防止することができる。このような少水量停止動作としては、極少水量検出時のそのままの圧力で停止し、停止した後に吐出側圧力が目標圧力−３ｍ程度に低下したときに、再びポンプを始動するか、少水量停止前に一旦ポンプの吐出圧力を＋３ｍ程度加圧して圧力タンクに蓄圧した後にポンプを停止し、吐出側の圧力が目標圧力−３ｍ程度に低下したときにポンプを再始動する。
【０００４】
このような少水量停止機能を実施するための極少水量の検出方法としては、上述したフロースイッチを用いる他に、図５及び図６に示すようにポンプの回転速度から検知する方法が知られている。ポンプを回転速度制御せずに定速で給水するタイプの給水装置で、ポンプ吐出側に減圧弁２１を設けた給水装置おいては、図６に実線で示すように極少水量時に減圧弁の特性から著しくポンプ吐出圧力が上昇する。このポンプ吐出圧力の上昇を検出することで極少水量状態であると判定することができるので、これによりポンプの運転を停止すれば、少水量停止機能を持たせることができる。しかしながら、この方法では流入圧力の著しい変化等により吐出圧力と検出圧力との間に、図中点線で示すようにズレが生じるという問題がある。このため、流入圧力が変化する状態においては、正確に極少水量状態であるか否かを検出することが難しい。
【０００５】
上述したような極少水量状態となった場合に、例えば図４に示す方法でフロースイッチが故障したり、図５に示す方法で流入圧力の変動により少水量停止動作に入らずに、ポンプの運転を継続すると、ポンプがいわゆる締切運転となり、過熱状態になりポンプ焼損事故に至る場合がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した事情に鑑みて為されたもので、たとえ給水装置に備えた少水量停止機能が働かない場合においても、ポンプを焼損事故から未然に防止できる給水装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の給水装置は、ポンプと、該ポンプの吐出側に設けられた逆止弁と、該逆止弁の下流側に設けられた圧力タンクと、該圧力タンクの下流側に設けられた吐出管と、前記ポンプの運転を制御する制御装置とを備えた給水装置において、前記ポンプの温度を検知する温度センサと、該温度センサの検出温度が通常の水温よりも高く、且つポンプ焼損の危険性のある温度よりも低い第１の所定値以上に到達したときに前記ポンプを少水量停止する制御装置とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
これにより、通常給水装置に備えている温度センサを用いることで、ポンプが過熱した場合に少水量停止動作に入り、これによりポンプの焼損が未然に防止される。そして、高価なフロースイッチ等を用いることなく少水量停止動作を行えるので、給水装置を低コストで製造することができる。
【０００９】
又、前記給水装置は複数のポンプを備えた場合には、前記運転中の１台のポンプの温度が前記第１の所定値以上であることを検出することにより該１台のポンプの運転を少水量停止した場合に、運転対象のポンプを他のポンプに切替えることが好ましい。
【００１０】
又、前記ポンプの運転を制御する制御装置は、前記ポンプの温度が前記第１の所定値よりも高く、ポンプ焼損の可能性のある温度よりも低い第２の所定値以上に達した場合に、前記ポンプの運転を停止すると共に、警報を発生させることが好ましい。
【００１１】
又、前記給水装置は複数のポンプを備えた場合には、前記運転中の１台のポンプの温度が前記第１の所定値よりも高く、ポンプ焼損の可能性のある温度よりも低い第２の所定値以上に達した場合に、前記ポンプの運転を停止すると共に、警報を発生させ、更に運転対象のポンプを他のポンプに切替えることが好ましい。
【００１２】
又、前記第１の所定値の温度は、前記第２の所定値の温度よりも低いことが好ましい。通常の水温の上限よりも少し高い温度（例えば４５℃）を第１の所定値とし、ポンプの焼損の可能性の有る温度よりも少し低い温度（例えば８０℃）を第２の所定値とすることで、ポンプ温度の検出により少水量停止動作を行えると共に、ポンプの過熱保護動作を行える。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の給水装置の構成例を模式的に示す。図４又は図５に示す従来の構成例と比較して、ポンプ１１，１２に温度センサであるサーミスタ２３，２４を備え、その信号を制御盤１９に伝達している。尚、このようなポンプに設けた温度センサは、通常のポンプの過熱を検出するための温度センサをそのまま用いても良い。そして、ポンプの温度上昇はポンプが空運転に近い状態であることを示すものであるので、これを検出して少水量停止動作にはいる。この温度は、通常の水温よりも高く、且つ焼損の危険性のある温度よりも、はるかに低い温度であり、少水量停止動作に用いる第１の所定温度（例えば４５℃）として選択される。
【００１４】
例えば通常の水道水等の給水では、夏場の暑い日でも水温が４５℃以上となることはない。ポンプの過熱焼損が発生する可能性のある温度を８０℃とすると、この間の温度は明らかにポンプの締切運転による過熱状態であるが、まだポンプの焼損にいたらない比較的安全な領域として認識することができる。従って、このような温度帯を利用してポンプを正常に少水量停止動作させる。
【００１５】
少水量停止動作は、第１の所定温度の検出により、ポンプをそのまま停止するか、ポンプを目標吐出圧力よりも少し高い圧力（例えば＋３ｍ）に目標圧力を設定し、当該圧力で圧力タンクに蓄圧してから停止する。そして、目標圧力より少し低い圧力（例えば−３ｍ）に到達した時にポンプを再始動させる。そして、例えばポンプ１１が運転中と、次に少水量停止状態に入らせる運転対象のポンプをポンプ１２に切り替え、所定圧力迄低下するとポンプ１２を始動させて運転を継続させる。
【００１６】
少水量停止動作は、負荷水量が殆どゼロである場合にポンプを停止させることによる省エネルギーとポンプを焼損事故から守る保護機能とがある。この場合に省エネルギーという観点を無視してポンプを焼損事故から守る保護機能について考えれば、上述した温度センサによる少水量停止機能があればそれで十分である。しかしながら、省エネルギー性を考慮するとポンプがある程度過熱状態に至るまで運転を継続することは得策ではない。この意味から、従来のフロースイッチによる少水量停止動作、又は例えば吐出圧力の上昇から少水量停止動作に入る従来の方法と併用することが好ましい。
【００１７】
これにより特に設備的な負担をかけることなく、例えば通常の少水量停止動作を行いつつ、且つフロースイッチの異常等の故障時においても安全に少水量停止動作にはいることができる。又、給水装置に例えば２台のポンプを備え、そのポンプを交互運転する場合には、ポンプの温度上昇により少水量停止動作をさせた後に、予備機により給水を継続すれば、前回温度上昇したポンプの温度が下がり、再び安定に運転できる可能性が大きい。これによりポンプを故障させない範囲で運転を継続できる。
【００１８】
更に温度が上昇する場合には、ポンプの過熱保護という観点から第２の温度（例えば８０℃）を設定し、この第２の温度以上にポンプが過熱した場合には、直ちにポンプの運転を停止すると共に警報を発令する。この警報は、給水装置に設けられたブザーを鳴らすか又はランプを点灯することによって行っても良く、又ポンプの設置現場が無人である場合には管理人室等に通報するようにしてもよい。そして、複数のポンプで給水装置の運転をおこなう場合には、運転中のポンプが第２の所定温度に到達したら、そのポンプの運転を停止すると共に、運転対象のポンプを予備のポンプに切り替えることが好ましい。これにより、ポンプの過熱焼損の事故を未然に防止できると共に、他の１台のポンプが運転状態に入り、この間に過熱したポンプが冷却し、再び運転できる可能性がある。
【００１９】
図２は、本発明の実施の形態の給水装置の全体構成を示す正面図であり、図３（ａ）はその左側面図、（ｂ）はその右側面図である。この給水装置は、ポンプ１１，１２を使用して、集合住宅、ビル等に水道水等の給水を行うためのものである。その吸込口３３が図示しない水道本管又は受水槽に配管を介して接続され、送水口３４が同様に図示しない配管を介して集合住宅、ビル等の末端の需要者の給水栓に接続される。吸込口３３は、減圧式逆流防止器３６、吸込ヘッダ３５等を介してポンプ１１，１２の吸込側フランジに配管により接続される。一方でポンプ１１，１２の吐出側は吐出集合管３７に接続され、吐出ヘッダ３８を介して送水口３４から図示しない配管に接続されて、末端需要者に給水を行う。ここで、ポンプ１１，１２は、ＤＣブラシレスモータ１１ａ，１２ａにより駆動される陸上形のポンプが用いられている。
【００２０】
又、吐出集合管３７には分岐管を備え、圧力タンク３９に接続されている。圧力タンク３９は、ポンプにより加圧された水を蓄圧することで、ポンプの頻繁な起動停止を防止する。又、吐出ヘッダ３８には水圧を検出する圧力センサ４３を備え、又、吸込ヘッダ３５にはポンプ流入側の吸込圧力を検出する圧力センサ４４を備え、これらの信号を制御盤４２に伝達し、制御盤４２内に配置された制御回路によりポンプ１１，１２の運転制御を行う。図示するようにキャビネット１０の略中央部には水平にサポート板５３が配置されている。サポート板５３はその両端でゴム等の防振材５６を介してキャビネット側板に取り付けられた支持部５５により支持されている。サポート板５３は、ポンプの吸込口フランジの部分でポンプ及びその配管類に接続固定されている。そして、サポート板５３の上部にはポンプ１１，１２、吐出集合管３７、圧力タンク３９、制御盤４２、ポンプに可変周波数・電圧を供給するインバータ装置４０等が配置されている。
【００２１】
これらは比較的軽量であり、サポート板５３の下側には吸込集合管３５及び減圧式逆流弁３６等の比較的重量の大きい配管類がサポート板５３から吊り下げられるように配置されている。従って、給水装置のキャビネット内のすべての配管類及びポンプ等がサポート板５３に接続固定され、その下側分が重量が大きく、上側分が重量が少ない構造であり、極めて重心が低く安定性が高い構造となっている。
【００２２】
サポート板５３の上部には、２台のポンプ１１，１２が左右に配置され、その対面する吐出口間に直線状の吐出集合管３７が接続され、その略中央部からＴ字状に下方に向けて吐出ヘッダ３８が接続され、バイパス機能付き弁４５を介して送水口３４にて図示しない外部の送水管に接続する。この吐出弁４５にはハンドル４５ａを備え、送水口３４を開閉できるようになっている。吐出集合管３７の略中央部には、Ｔ字状に分岐管を備え、圧力タンク３９に接続している。
【００２３】
ポンプの吸込側には、その吸込口に連通した吸込集合管３５を備え、給水装置の吸込口３３に配管が接続されている。吸込集合管３５と吐出ヘッダ３８とは図示しないが逆止弁を介して接続され、流入側圧力が所要圧力以上である場合には、ポンプを介さずに直結して吐出側に送水が行われる。減圧式逆流防止器３６は、送水された水が吸込側に接続された水道本管又は受水槽に逆流することを防止するためのものである。
【００２４】
圧力センサ４３及び圧力センサ４４の信号は制御盤４２に伝達され、ポンプの起動停止又は吐出圧力一定制御運転等に用いられる。ポンプ１１，１２はモータ１１ａ，１２ａにより駆動され、このモータにはインバータ４０から可変周波数・電圧が供給され、ポンプが制御盤４２の指令により可変速運転制御される。又、必要に応じて需要者側までの管路の配管抵抗を考慮し、需要者側での水圧が一定となるようにポンプの吐出圧力の調整を行う推定末端圧力一定制御方式を採用するようにしても良い。インバータ４０は冷却板４１に密着して固定され、これにより良好な放熱特性が得られる。ポンプ１１，１２には、上述したように温度センサを備え、この信号は制御盤４２に伝達され、第１の所定温度により少水量停止動作を行い、第２の所定温度によりポンプの過熱保護のための運転停止動作を行う。又、この際、第１のポンプ１１と第２のポンプ１２の運転切り替え制御を行う。
【００２５】
モータ１１ａ，１２ａ及びこれを駆動するインバータ装置４０は、図示するようにキャビネット１０内の上部に、ポンプ及び配管よりも上部に配置されている。制御盤４２も、同様にキャビネット内の最上部に配置され、その制御盤４２の下に各種の配管類が配置されている。従って、これら各種のポンプケーシングおよび配管類に冷水が流れた時に表面に生じる結露も、水滴となって落下したとしても、その上部に位置するモータ、インバータ装置、制御盤等の電気関係部品に漏電等の影響を及ぼすことがない。給水装置は、全体としてキャビネット１０に収納され、架台５７に載せられて固定され、架台５７の接地面から給水装置の下面迄の所要の高さが確保される。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、安価な温度センサをポンプに備えることで、このポンプに少水量停止動作を行わせることができると共に、ポンプの過熱によるトラブルを未然に防止することができる。従って、製造コストを低減すると共に安定に運転可能な給水装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の給水装置を模式的に示す図である。
【図２】本発明の実施の形態の給水装置の正面図である。
【図３】図２の（ａ）左側面図であり、（ｂ）右側面図である。
【図４】従来の給水装置の一例を模式的に示す図である。
【図５】従来の給水装置の他の例を模式的に示す図である。
【図６】 図５における極少水量の検出方法の一例を示す図である。
【符号の説明】
１０ キャビネット
１１，１２ ポンプ
１１ａ，１２ａ モータ
１３ 受水槽
１４ 吐出管
１５，１６ 逆止弁
１７，３９ 圧力タンク
１８ 圧力センサ
１９ 制御盤
２３，２４ 温度センサ
３３ 吸込口
３４ 送水口
３５ 吸込ヘッダ（集合管）
３６ 減圧式逆流防止器
３７ 吐出集合管
３８ 吐出ヘッダ
４０ インバータ装置
４１ 冷却板
４２ 制御盤
４３ 吐出圧力センサ
４４ 吸込圧力センサ
５３ サポート板
５５ 支持部材
５６ 防振材
５７ 架台

Claims (5)

1. ポンプと、該ポンプの吐出側に設けられた逆止弁と、該逆止弁の下流側に設けられた圧力タンクと、該圧力タンクの下流側に設けられた吐出管と、前記ポンプの運転を制御する制御装置とを備えた給水装置において、
   前記ポンプの温度を検知する温度センサと、
   該温度センサの検出温度が通常の水温よりも高く、且つポンプ焼損の危険性のある温度よりも低い第１の所定値以上に到達したときに前記ポンプを少水量停止する制御装置とを備えたことを特徴とする給水装置。
2. 前記給水装置は複数のポンプを備え、前記運転中の１台のポンプの温度が前記第１の所定値以上であることを検出することにより該１台のポンプの運転を少水量停止した場合に、運転対象のポンプを他のポンプに切替えることを特徴とする請求項１に記載の給水装置。
3. 前記ポンプの運転を制御する制御装置は、前記ポンプの温度が前記第１の所定値よりも高く、ポンプ焼損の可能性のある温度よりも低い第２の所定値以上に達した場合に、前記ポンプの運転を停止すると共に、警報を発生させることを特徴とする請求項１に記載の給水装置。
4. 前記給水装置は複数のポンプを備え、前記運転中の１台のポンプの温度が前記第１の所定値よりも高く、ポンプ焼損の可能性のある温度よりも低い第２の所定値以上に達した場合に、前記ポンプの運転を停止すると共に、警報を発生させ、更に運転対象のポンプを他のポンプに切替えることを特徴とする請求項１に記載の給水装置。
5. 前記制御装置はフロースイッチまたは吐出圧力の上昇によっても少水量停止動作を行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の給水装置。

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