JP4014465B2 - 給水装置 - Google Patents

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【0001】
【発明が属する技術分野】
本発明は給水装置に係り、特に水道の配水本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、いわゆる直結型の給水装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図1は、係る従来の給水装置のシステム構成の一例を示す。ポンプの流入側には、水道の配水本管に接続される給水管12を備えており、ポンプ10の吐出側には、末端給水機器に接続される吐出管13を備えている。ポンプ10の吐出側には逆止弁18が挿入され、ポンプ10が停止している際に、吐出側から流入側に水が逆流しないようになっている。又、ポンプ10の流入側と吐出側は連結管19でバイパスされ、配水本管の圧力が上昇し、ポンプの目標吐出圧力を超えた場合には、ポンプ10を介さずに直接吐出管13側に給水するようになっている。尚、連結管19にも前述と同様の理由により逆止弁18が備えられている。圧力タンク14,15は、ポンプの流入側及び吐出側の圧力の変動を緩やかにするために設けられたものであり、配水本管及び末端給水機器側に対してバッファとしての役割を果たしている。
【0003】
ポンプ10の吐出側には圧力検出器17を備え、ポンプ10の吐出圧力を検出するようになっている。圧力検出器17により検出されたポンプの吐出圧力信号は、制御装置22に伝達され、ポンプ10を駆動するモータ11を、インバータ21により可変速運転制御する。即ち、制御装置22はポンプ10の流入側の圧力が変動しても、常に一定の水圧を吐出側に接続された末端給水機器に供給するようにモータ11を可変速制御する。
【0004】
ポンプ10の流入側にも圧力検出器16を備え、ポンプ10の流入側の圧力を常に監視している。そして流入側圧力が低下した場合には、ポンプ10を停止して配水本管の圧力の低下を防止する、或いは外部に警報信号を出して必要な措置をとる。
【0005】
一般に水道等の配水本管は多数の給水管に分岐し、そこから多数の末端給水機器に給水を行っている。このため配水本管の水圧が低下すると、多数の給水管の水圧の低下に通じ、末端給水機器で水の出方が十分でなくなる等の問題が生じる。このため、配水本管の圧力が低下した場合には、ポンプの運転を継続すると更にポンプの流入側の水圧が低下することになる。又、ポンプ流入側がポンプの運転により負圧になる場合には、外部より給水管12に排水、雨水等が浸入する恐れがある。これらの事情からポンプ流入側の圧力が一定値以下に低下した場合には、まずこの圧力の低下を検出し、ポンプを停止する等の吸込圧力保護が行なわれている。
【0006】
ポンプ10は、三相交流の商用電源に接続された周波数・電圧変換装置(インバータ)21を備えた電動機(可変速手段)11により可変速で駆動される。
制御部22は、流入圧力検出器16及び吐出圧力検出器17の信号に基づき、可変速手段21に信号を送り、ポンプ10の回転数を任意の速度に加速又は減速制御する。
【0007】
特開平5−118280号公報、特開平5−263444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、末端給水機器へ安定した一定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、実願平3−16602号実用新案登録出願によれば、配水本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、ポンプを停止する、又は警報信号を出力して適当な措置を取ることにより、配水本管側の圧力の低下を防止する技術等が開示されている。
【0008】
実開平6−25580号公報には、従来の吸込圧力保護のフローの一例が開示されている。このフローは、まず吸込圧力を検出して、次に吸込圧力と設定値の比較を行う。吸込圧力が設定値よりも高い場合には、吸込圧力が保護されるべきレベルでないので、そのまま運転を継続する。吸込圧力が設定値よりも低い場合には、吸込圧力保護のレベルであるので、警報信号を出力してポンプを停止する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ポンプ起動時に流入圧力が一時的に数秒下がる現象がある。従来このポンプ起動時の一時的な流入圧力低下で、ポンプが停止してしまうという不具合があった。ポンプ流入側が設定圧力よりも高くなった時にポンプ停止信号を自動解除するように構成した場合でも、ポンプが起動した時の流入圧力の低下でポンプが停止し、ポンプが停止すると流入圧力が復帰するためポンプがすぐに起動する。ポンプが起動すると、流入圧力が低下するためすぐにまた停止するという動作が繰り返されるという不具合があった。
【0010】
本発明は、上述した事情に鑑みて為されたもので、直結型給水装置において、流入側圧力が低下した際に、頻繁にポンプの起動停止を繰り返すことなく、安定な吸込圧力保護動作を行うことができる給水装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の給水装置は、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、前記流入管に接続さ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、前記加圧ポンプを制御する制御手段とを備え、前記流入圧力の低下により前記加圧ポンプを停止するようにした給水装置において、前記制御手段は、前記流入圧力があらかじめ定めた圧力設定値より低い状態の継続を判断するためのタイマと、前記加圧ポンプの起動停止頻度検出手段とを有し、前記流入圧力が前記圧力設定値より低い状態が前記タイマの継続時間だけ継続すると前記加圧ポンプを停止するとともに、前記加圧ポンプの起動に伴う前記流入圧力の一時的な変化によって、前記流入圧力の低下による前記加圧ポンプの停止動作を行わないようにし、前記加圧ポンプの起動停止頻度が一定値以上になると前記タイマの継続時間を延長するようにしたことを特徴とする。
【0013】
また、前記流入圧力が前記圧力設定値よりも低い状態が一定時間継続したときに、警報を発生することを特徴とする
【0014】
また、前記制御手段には前記加圧ポンプの停止後に前記流入圧力があらかじめ定めた圧力設定値よりも高い状態の継続を判断するためのタイマを備え、前記加圧ポンプの停止後、前記流入圧力があらかじめ定めた圧力設定値よりも高い状態が一定時間継続したときに前記ポンプの復帰動作を行うことを特徴とする。
【0015】
また、前記タイマの遅延時間を、前記ポンプの起動停止頻度に対応して可変としてもよい。
また、前記制御手段は、前記加圧ポンプの起動後、前記流入圧力が第1の圧力設定値(P1)よりも低い状態が一定時間(T1)継続した時に、又は、前記流入圧力が第2の圧力設定値(P2)よりも低い状態が一定時間(T3)継続した時に、前記ポンプを停止する動作を行ってもよい。
【0016】
本発明によれば、ポンプ起動時の一時的な流入圧力の低下は、一定時間(T1 又はT3 )様子見するようになっているため、不用意に警報の発生やポンプ停止となることがない。このため、従来のポンプ強制停止設定値付近でのポンプの起動停止の繰り返しが防止される。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について添付図面を参照しながら説明する。尚、各図中同一符号は、同一又は相当部分を示す。
【0018】
本実施例においても、給水管12に加圧ポンプ10が直結され、末端給水機器に吐出管13から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10は吐出圧力検出器17の信号により、ポンプ吐出側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21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、配水本管に悪影響を及ぼさないように、所定の設定圧力以下になると、警報する、又はポンプ停止する流入圧力制御が行われる。
【0019】
図2は、本発明の第1実施例の給水装置の制御部分の構成を示す。制御部22には、流入圧力検出器16から加圧ポンプ10の流入側の圧力Ps が入力される。制御部22にはタイマT1,T2,T3,T4 等の制御時間があらかじめ設定されている。また、圧力設定値P1 ,圧力設定値P2 が設定される。圧力設定値P1 は、例えば15mAq程度の比較的高いポンプ流入側設定圧力であり、第二の圧力設定値P2 は、5mAq程度のポンプ流入側設定圧力であり、配水本管に悪影響を及ぼす場合のある危険な状態となった場合の圧力である。
【0020】
時間T1 は、第一の圧力設定値P1 よりも流入圧力Ps が低い状態が継続した時に警報信号を出力する、または強制停止信号を出力する継続時間であり、30秒程度である。そして、時間T2 は、流入圧力が圧力設定値P1 よりも高い状態が継続した時に強制停止信号あるいは警報信号を自動解除する場合の継続時間であり、6秒程度である。時間T3 は、流入圧力が危険な状態を示す圧力設定値P2 よりも低い状態が継続した時にポンプを停止する、または警報信号を出力する場合の継続時間であり、3秒程度である。時間T4 は、流入圧力が圧力設定値P2 よりも高い状態が継続した時に強制停止信号あるいは警報信号を自動解除するための継続時間である。
【0021】
図3は、本発明の第1実施例の流入圧力低下時の制御フローを示す。まず流入圧力Ps を読み込む。そして流入圧力Ps が比較的高い圧力P1 よりも高いか低いかが比較される。流入圧力Ps が設定圧力P1 よりも低い場合は、この状態がタイマT1 の時間、継続したか否かが判断される。継続した場合は、”YES”であり、警報信号が出力される。”NO”である場合は、警報信号は出力されない。流入圧力Ps が設定圧力P1 よりも高い場合は、タイマT2 の時間、この状態が継続したか否かが判断される。”YES”である場合には警報信号が解除され、継続しない場合には”NO”であり、警報信号の解除は行われない。
【0022】
流入圧力Ps がさらに低下して第二の設定圧力P2 を越えたか否かが次に判断される。流入圧力Ps が設定圧力P2 よりも低下した場合には、タイマT3 の時間、この状態が継続したか否かが判断される。ここでタイマT3 の時間は3秒程度であり、T1 の時間30秒程度と比較して短く、この時間継続した場合には、強制停止信号が出力され、ポンプ10の運転を停止する。強制停止信号が出力された後で流入圧力Ps が設定圧力P2 よりも高くなった場合には、タイマT4 の時間継続したか否かが判断される。”YES”である場合には、強制停止信号出力が解除され、”NO”である場合には、強制停止信号の出力解除は行われない。
【0023】
図4は、前述した制御フローに従った流入圧力が低下したときのポンプの運転状態を示す。図示するように時刻tで何らかの状態で流入圧力が突然低下したとする。この場合には、タイマT1 の時間様子見が為され、流入圧力が戻りこの時間内に設定圧力P1 を越えた場合には、タイマT1 の時間だけ流入圧力Ps が設定圧力P1 よりも低下した状態が継続していないので、警報信号の出力が為されない。
【0024】
次に、時刻tで、流入圧力Ps が低下し、第一の設定圧力P1 よりも低い状態となり、時刻tで第二の設定圧力P2 よりも低い状態となるが、すぐに回復し設定圧力P2 を越え、時刻tで設定圧力P1 のレベルを越えたとする。流入圧力Ps が、設定圧力P1 よりも低下した状態が時間T1 継続したので、時刻tで警報が発生する。しかしながら、流入圧力Ps は、設定圧力P2 よりも低下するが、タイマT3 の時間内に設定圧力P2 を回復しているので、強制停止信号は出力されない。そして、流入圧力Ps が、設定圧力P1 を越えた状態が時間T2 だけ継続したか否かが判断される。この場合には、時刻tから時間T2 の間、流入圧力Ps が圧力P1 を越えているので、時刻tにおいて警報信号が解除される。このように、流入圧力Ps が、危険な状態である設定圧力P2 を下回っても、その時間が短い場合にはポンプの停止には至らない。比較的安全な設定圧力P1 を下回った状態が時間T1 以上継続した場合には、警報が発せられ、その後回復して時間T2 以上設定圧力P1 を上回った状態が継続した場合に、その警報信号は解除される。
【0025】
図5は、本発明の第2実施例の流入圧力低下時の制御フローを示す。まず流入圧力Ps を読み込む。そして流入圧力Ps が比較的高い圧力P1 よりも高いか低いかが比較される。設定圧力P1 よりも低い場合は、この状態がタイマT1 の時間、継続したか否かが判断される。継続した場合は、”YES”であり、強制停止、及び又は、警報信号が出力される。”NO”である場合は、強制停止、及び又は、警報信号は出力されない。流入圧力Ps が設定圧力P1 よりも高い場合には、タイマT2 の時間、この状態が継続したか否かが判断される。”YES”である場合には強制停止、及び又は、警報信号が解除され、継続しない場合には”NO”であり、強制停止、及び又は、警報信号の解除は行われない。
【0026】
流入圧力Ps がさらに低下して第二の設定圧力P2 を越えたか否かが次に判断される。流入圧力Ps が設定圧力P2 よりも低下した場合には、タイマT3 の時間、この状態が継続したか否かが判断される。ここでタイマT3 の時間は3秒程度であり、T1 の時間30秒程度と比較して短く、この時間継続した場合には、タイマT1 の時間の継続を待たずに、強制停止、及び又は、警報信号が出力され、ポンプ10の運転を停止する、及び又は、警報される。
【0027】
図6は、前述した制御フローに従った流入圧力が低下したときのポンプの運転状態を示す。図示するように時刻tで何らかの状態で流入圧力が突然低下したとする。この場合には、タイマT1 の時間様子見が為され、流入圧力が戻りこの時間内に設定圧力P1 を越えた場合には、タイマT1 の時間だけ継続していないので、ポンプ停止、及び又は、警報信号の出力が為されない。
【0028】
次に、時刻tで、流入圧力Ps が低下し、第一の設定圧力P1 よりも低い状態となり、時刻tで第二の設定圧力P2 よりも低い状態となるが、すぐに回復し設定圧力P2 を越え、時刻tで設定圧力P1 のレベルを越えたとする。流入圧力Ps が、設定圧力P1 よりも低下した状態が時間T1 継続したので、時刻tでポンプ停止、及び又は、警報信号が発生する。流入圧力Ps は、設定圧力P2 よりも低下するが、タイマT3 の時間内に設定圧力P2 を回復しているので、強制停止、及び又は、警報信号は出力されない。そして、流入圧力Ps が、設定圧力P1 を越えた状態が時間T2 だけ継続したか否かが判断される。この場合には、時刻tから時間T2 の間、流入圧力Ps が圧力P1 を越えているので、時刻tにおいてポンプ停止、及び又は、警報信号が解除される。このように、流入圧力Ps が、危険な状態である設定圧力P2 を下回っても、その時間が短い場合にはポンプの停止又は警報の発令には至らない。比較的安全な設定圧力P1 を下回った状態が時間T1 以上継続した場合には、ポンプ停止、及び又は、警報が発せられ、その後回復して時間T2 以上設定圧力P1 を上回った状態が継続した場合に、そのポンプ停止、及び又は、警報信号は解除される。
【0029】
図7は、本発明の第3実施例の給水装置の制御部分の構成を示す。制御部22には、流入圧力検出器16から加圧ポンプ10の流入側の圧力Ps が入力される。制御部22にはタイマT1,T2等の制御時間があらかじめ設定されている。また、圧力設定値P1 が設定される。圧力設定値P1 は、例えば15mAq乃至5mAq程度のポンプ流入側設定圧力である。
タイマ時間T1 は、圧力設定値P1 よりも流入圧力Ps が低い状態がこの時間継続した時に警報信号を出力する、または強制停止信号を出力する継続時間であり、本実施例では6秒程度である。そして、タイマ時間T2 は、流入圧力が圧力設定値P1 よりも高い状態が継続した時に強制停止信号あるいは警報信号を自動解除する場合の継続時間であり、同様に6秒程度である。
【0030】
本実施例の制御装置22には、起動停止頻度検出手段23及びタイマT1の継続時間変更手段24を備えている。即ち、ポンプの起動停止が頻繁に繰り返されたならば、これを検出してタイマT1の継続時間を自動的に長くする。例えば、ポンプの起動停止が1分間に3〜4回程度繰返されたら、継続時間を6秒から10〜20秒程度に長くする。
【0031】
図8は、本発明の第3実施例の流入圧力低下時の制御フローを示す。まず流入圧力Ps を読み込む。そして流入圧力Ps が設定圧力P1 よりも高いか低いかが比較される。設定圧力P1 よりも低い場合は、この状態がタイマT1 の時間、継続したか否かが判断される。継続した場合は、”YES”であり、強制停止、及び又は、警報信号が出力される。”NO”である場合は、強制停止、及び又は、警報信号は出力されない。流入圧力Ps が設定圧力P1 よりも高くなった場合には、タイマT2 の時間、この状態が継続したか否かが判断される。”YES”である場合には強制停止、及び又は、警報信号が解除され、継続しない場合には”NO”であり、強制停止、及び又は、警報信号の解除は行われない。
【0032】
上述した所迄は、第2実施例の制御フローと同様であるが、使用水量が多い場合等で、尚、ポンプの起動停止が頻繁に繰返される場合がある。本実施例では、起動停止頻度をその検出手段23により検出して、一定値(例えば毎分4回)と比較する。そして、一定値以上に起動停止頻度があれば、タイマT1の遅延時間を、例えば20秒程度に長くする。それでも、尚、起動停止頻度が高ければ遅延時間を更に長くする。起動停止の頻度が低減すれば、タイマT1の継続時間の設定を元に戻す。
【0033】
図9(A)は、従来例の制御フローに従った流入圧力が低下したときのポンプの運転状態を示す。図示するように時刻tで何らかの状態で流入圧力が突然低下したとする。この場合には、タイマT1 の時間、様子見が為されるが、この間にポンプ流入側圧力Psが回復していないとポンプは停止する(時刻t)。そして、ポンプ流入側圧力Psが設定圧力P1に回復し、時間T2が経過すると、ポンプは直ちに起動することになる(時刻t)。ポンプが起動すると、特に使用水量が大きい時には、再び流入側の圧力が一時的に低下する。再び時間T1後に流入側圧力Psが回復していないとポンプが停止する。このようにして、ポンプの起動停止が繰返される。
【0034】
図9(B)に示す本実施例においては、このポンプの起動停止の頻度が計測される。そして、一定回数の繰返しが検出されると、タイマT1の継続時間が自動的に延長される。本実施例では、時刻tから時刻tの間のポンプの起動停止の繰返しが検出される。そして、時刻tにおいて、タイマT1の継続時間がT1’に延長される。タイマT1’の継続時間経過時の時刻tにおいて、流入側の圧力低下は、既に回復している。このため、以降の起動停止の繰返しが防止される。
【0035】
尚、タイマT1の自動延長する長さは、起動停止頻度の大きさに対応して設定するようにしてもよい。又、起動停止の繰返しが抑まる迄、段階的に長くしてゆき、最終的には、適切な長さを記憶装置に記憶して、次回のポンプ吸込側圧力低下保護に用いるようにしてもよい。
【0036】
ちなみに、従来の運転方式においては、図9(A)に示すように、時刻tで設定圧力P1 よりも低い状態になると、ポンプが停止し、流入圧力が設定圧力まで回復すると、ポンプが起動する。ポンプが起動すると、数秒間流入側の圧力が低下するので、またポンプが停止する。このようなポンプの起動停止が繰り返される状態が、上述した本発明の各実施例の制御フローに従えば防止される。
【0037】
尚、以上の実施例は、水道の配水本管から末端給水機器に接続された、給水装置について説明したが、本発明の趣旨は、広くポンプを用いた給水制御装置全般に適用できるものである。又、実施例においては、可変速モータ駆動による吐出圧力制御を併用する例について説明しているが、必ずしも吐出圧力制御を併用する必要が無く、単独の制御としてもよいのは、勿論のことである。
又、本発明では、流入圧力低下の大きさにより、いわば緊急度を段階分けして流入圧力値やタイマ時間及び保護動作の設定をしている。この段階を本発明では2段階としているが、これをより細かい段階、例えば3段階に分けてもよく、又、無段階にして緊急度が高いほど、例えば検出タイマ時間が短くなるように設定してもよいことは、本発明の趣旨に含まれることである。
【0038】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明は、直結型の給水装置において、流入圧力が低下した時に、従来のように直ちに警報を出力する、またはポンプを停止するのではなく、一定の様子見時間の間、状態が継続していることを条件として、しかる後にポンプの停止あるいは警報の発生をするようにしたものである。従って、流入圧力が低下した場合にも、確実に警報を出力するあるいはポンプを停止しなければならない状態であることが確認されて、警報の出力あるいはポンプの停止が行われる。これにより、従来のポンプ起動時に一時的に吸込圧力が低下する等の現象から、ポンプの起動停止が頻繁に起こる等の問題点が解決され、安定な流入圧力低下時の給水制御動作が行われる。
【0039】
又、本発明の他の態様によれば、ポンプの起動停止の繰返し現象が発生した場合に、これを検出してタイマの継続時間を自動的に長くするようにしたので、ポンプ流入側圧力低下後の起動停止の繰返しを防止して、再起動を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】直結型の給水装置のシステム構成の説明図。
【図2】本発明の第1及び第2実施例の制御部の構成を示す説明図。
【図3】本発明の第1実施例の流入圧力低下時の制御フロー図。
【図4】前記制御フロー図に従った給水装置の動作を示すタイムチャート。
【図5】本発明の第2実施例の流入圧力低下時の制御フロー図。
【図6】前記制御フロー図に従った給水装置の動作を示すタイムチャート。
【図7】本発明の第3実施例の制御部の構成を示す説明図。
【図8】本発明の第3実施例の流入圧力低下時の制御フロー図。
【図9】(A)は従来例のタイムチャートであり、(B)は前記制御フロー図に従った給水装置の動作を示すタイムチャート。
【符号の説明】
10 ポンプ
16 流入圧力検出器
22 制御部
P1 第一の設定圧力
P2 第二の設定圧力
T1,T2,T3,T4 タイマ時間

Claims (3)

  1. 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、前記流入管に接続さ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、前記加圧ポンプを制御する制御手段とを備え、前記流入圧力の低下により前記加圧ポンプを停止するようにした給水装置において、
    前記制御手段は、前記流入圧力があらかじめ定めた圧力設定値より低い状態の継続を判断するためのタイマと、前記加圧ポンプの起動停止頻度検出手段とを有し、前記流入圧力が前記圧力設定値より低い状態が前記タイマの継続時間だけ継続すると前記加圧ポンプを停止するとともに、前記加圧ポンプの起動に伴う前記流入圧力の一時的な変化によって、前記流入圧力の低下による前記加圧ポンプの停止動作を行わないようにし、前記加圧ポンプの起動停止頻度が一定値以上になると前記タイマの継続時間を延長するようにしたことを特徴とする給水装置。
  2. 前記流入圧力が前記圧力設定値よりも低い状態が一定時間継続したときに、警報を発生することを特徴とする請求項記載の給水装置。
  3. 前記制御手段には前記加圧ポンプの停止後に前記流入圧力があらかじめ定めた圧力設定値よりも高い状態の継続を判断するためのタイマを備え、前記加圧ポンプの停止後、前記流入圧力があらかじめ定めた圧力設定値よりも高い状態が一定時間継続したときに前記ポンプの復帰動作を行うことを特徴とする請求項1記載の給水装置。
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