JP4130749B2

JP4130749B2 - Variable speed water supply device

Info

Publication number: JP4130749B2
Application number: JP2002154825A
Authority: JP
Inventors: 薫中島
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2002-05-28
Filing date: 2002-05-28
Publication date: 2008-08-06
Anticipated expiration: 2022-05-28
Also published as: JP2003343477A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は可変速給水装置に係り、特に、過小水量停止型の可変速給水装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、給水装置の吐出側に設置した配管内圧力を極力一定にして、需要側に設けられた給湯器からのシャワー等の温度変化を抑えている。この給水装置は、夜間等の水を使用しない時間帯にはポンプを停止させていた。ポンプが再始動する配管内の始動圧力はポンプが停止する際の停止圧力より一定値以下に設定され、ポンプの吐出側の配管圧力が始動圧力に下がるまでは、圧力タンクの保有水から水が需要側へ供給されている。この圧力タンクからの水供給期間はポンプが停止しており、ポンプの始動頻度を低く抑えていた。
【０００３】
また、ポンプ吐出側の配管内が小水量状態でポンプを停止させる場合は、ポンプを停止させる直前に配管内の水圧を最大揚水能力が出る回転速度でポンプを運転し吐出管内を制御目標圧力より高く加圧してからポンプを停止させ、その後、吐出管内の圧力が制御目標圧力に達した段階でポンプを再始動させる小水量加圧停止方法や、制御目標圧力に達した段階でポンプを停止させ、その後、制御目標圧力より低い始動圧力の検出によりポンプを再始動させる小水量目標圧力停止方法を採用していた。
【０００４】
さらに、ポンプを最大回転数にて運転した後にポンプを停止する方法では、ポンプ停止時の吐出し圧力が高くなり過ぎる場合がある。この時のポンプ最大回転速度よりも低い回転速度Ｎに固定して、停止時のポンプ吐出し圧力を低く抑えることができる。図８は、ポンプを回転速度Ｎに固定したときのポンプのＱ−Ｈ特性を示す図である。
【０００５】
ポンプ吐出し圧力の設定は、可変速給水装置が設置されるビルの高さ、配管長、若しくは配管直径等の諸条件により、装置の据付時に決定される。図示した接点５２は設定圧力値がポンプの回転速度Ｎで発生するポンプ吐出し圧力よりも高い値である。すなわち、矢印５９で示すポンプ性能曲線までポンプ停止時の加圧運転が遂行されないため、ポンプの停止時に不具合を生じる。
【０００６】
したがって、従来は、ポンプ並びにモータの回転速度を個別に調整するように構成していても、小水量停止時のモータ並びにポンプの回転数を接点５２及び接点５０を通過するポンプ性能曲線に達する最大回転速度に設定せざる得なかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の小水量加圧停止方法では、ポンプ停止の直前に配管内を常にポンプの最大揚水能力で加圧しているため、ポンプを停止したときに需要側の給水端末へ過剰な水圧を与え、上限圧力を超過するという不具合が生じていた。また、従来の小水量目標圧力停止方法では、ポンプの再始動時に水使用量が多い場合は給水される水の圧力が制御目標圧力から極端に低いため、給水端末への圧力変動が大きいという課題も存在する。さらに、制御目標圧力より高い適正な増圧値に達するポンプの回転速度を設定するのは困難であった。
【０００８】
本発明は、斯かる実情に鑑み、小水量停止機構において、需要側の水の圧力変動を極力抑えながら、ポンプの始動頻度を少なくし、省エネルギ効果を引き出す可変速給水装置を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１にかかる発明による可変速給水装置は、例えば、図１に示すように、ポンプ１２と、ポンプ１２の吐出側に設けられた吐出管１４と、吐出管１４に設けられた圧力タンク１６と、ポンプ１２が停止中に吐出管１４内の圧力を保つように配設された逆止め弁１８と、吐出管１４内の圧力を検出する圧力検出手段２０と、ポンプ１２を駆動するモータ２２と、モータ２２の速度を制御する制御手段２４とを有する、ポンプ１２の吐き出し側の圧力を所定の推定末端圧力に維持するようにモータ２２の速度を可変制御する給水装置１０であって、吐出管１４の水量が所定の過小水量に達したことを検出する過小水量検出手段２６と、過小水量検出手段２６の出力信号に応答し、過小水量時のモータ回転速度に基づく増速回転数を演算してモータ２２を増速回転数に上昇させてから、所定時間後にモータ２２を停止させる過小水量停止手段３２と、を備える。
【００１０】
ここで、推定末端圧力は、例えば、需要側で使用する最高位位置に設置された給湯器や水道蛇口等の給水端末に給水を行うことが可能な圧力であって、給水装置から最高位位置の給水端末までの高さ及び蛇口ロス並びに配管抵抗を考慮し、例えば、最高位位置の給水端末の高さに配管ロスを加算した圧力を用いることが望ましい。また、モータ２２を停止させるまでの所定時間は、ポンプ１２の吐出し圧力が停止圧力に達するまでの数十秒に設定すればよい。さらに、増速回転数は、過小水量時のモーター回転速度が低いほど増速率を高く設定することが望ましい。
【００１１】
このように構成すると、過小水量時のモータ回転速度に基づく増速回転数を演算してモータ２２を増速回転数に上昇させてから、所定時間後にモータ２２を停止させる過小水量停止手段３２を備えるため、吐出管１４内の圧力を適切な高圧に保持し需要側が必要とする水圧を確保することができ、適切な頻度でポンプ１２の停止と始動を繰り返すことができる。
【００１２】
さらに、請求項１にかかる発明による可変速給水装置は、過小水量を検出した後に、ポンプ１２を停止した時点の吐出管１４内の圧力を検出し、この検出した圧力より低い所定の圧力に再始動圧力を逐次演算する演算手段３２を備え、ポンプ１２の吐出し圧力が再始動圧力に達した段階で、モータ２２を再始動させるように構成する。
【００１３】
このように構成すると、停止圧力より低い再始動圧力を逐次演算し、ポンプ１２の吐出し側の圧力が再始動圧力に達した段階で、モータ２２を再始動させるため、ポンプ１２の始動頻度が減少しポンプ及びモータ２２の劣化を抑制することができる。
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項２にかかる発明による請求項１に記載の可変速給水装置は、増速回転数がポンプ１２の最大回転速度を超えると判定したときは、増速回転数をポンプ１２の最大回転速度に制限するように構成する。
【００１５】
ここで、ポンプの最大回転速度は、ポンプ１２の回転速度又はポンプ１２を駆動するモータ２２の回転速度を用いることができる。また、増速回転数は、過小水量時のポンプ１２またはモータ２２の回転速度に増速値を加算した回転速度を用いる。
【００１６】
このように構成すると、過小水量加圧方法においてポンプ１２又はモータ２２の回転速度を最大回転速度に制限するリミッタ機能を付加させることができる。
【００１７】
上記目的を達成するために、請求項３にかかる発明による請求項１又は請求項２に記載の可変速給水装置は、ポンプの始動圧力の初期値を設定する手段２８をさらに備える。
【００１８】
このように構成すると、可変速給水装置が据付けられた際に、強制的に再始動圧力でポンプ１２が再始動するので、適正な頻度でポンプ１２の停止及び再始動を制御することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。図１から図６は発明を実施する形態の一例であって、図中、図と同一または類似の符号を付した部分は同一物または相当物を表わし、重複した説明は省略する。
【００２０】
図1は、本発明による第１の実施の形態である可変速給水装置１０の模式的系統図である。可変速給水装置１０は、水道管又受水槽から水を供給する水配管３５と、水配管３５に接続されたポンプ１２と、ポンプ１２の吐出側に設けられた吐出管１４と、ポンプ１２を駆動するモータ２２と、このモータ２２をインバータ３６経由で制御する制御手段２４とを備える。
【００２１】
吐出管１４には、ポンプ１２の吐出し側から順に過水水量検出手段としてのフロースイッチ２６と、逆止め弁１８と、圧力センサ２０と、圧力タンク１６とが需要側の給水端末３８の方向に配設されている。
【００２２】
制御手段２４は、圧力センサ２０、フロースイッチ２６、モータ２２に設けたロータリーエンコーダからの出力線２３に接続され、吐出管１４内の水圧と水量や、ポンプ１２又はモータ２２の回転速度を電気信号により受信している。また、制御手段２４は、圧力設定手段２８に接続され、過小水量時の停止圧力及び差圧ＤＰ等の数値を入力パネル３０から入力するように構成している。入力パネル３０は液晶画面等の数値表示手段と数値入力用のテンキー又は増減圧ボタンで構成し、液晶画面のタッチ入力方式や押圧ボタン方式で停止圧力及び差圧ＤＰ等を各々入力する。
【００２３】
制御手段２４は、圧力設定手段２８により設定された停止圧力と差圧ＤＰの数値を内部の中央演算処理装置ＣＰＵ３２を介して内部メモリ３４に記憶し、所定の推定末端圧力を維持するように内部で演算処理したゲート制御信号をインバータ３６へ送信することによりインバータ３６内部のゲートトランジスタを駆動する。インバータ３６は、電気的に接続されたモータ２２に速度制御信号（交流出力）を印加してポンプ１２を駆動させる。例えば、パルス幅変調方式ＰＷＭやパルス振幅変調方式ＰＡＭを用いて、直流電圧を無段階に制御し、ポンプ１２を効率良くかつ高回転させる。また、制御装置２４は、モータ２２の回転数を光学式又は磁気式のロータリーエンコーダから出力線２３を通して受信する。なお、モータ２２の回転数はポンプ１２の回転数と等しく、制御手段２４は出力線２３に伝送される信号からモータ２２及びポンプ１２の回転数を判定するが、回転数を判定する別の方法として、制御手段２４が処理する速度指令情報を用いて、モータ２２又はポンプ１２の回転数を判定することもできる。よって、ロータリーエンコーダを必ずしも設ける必要はない。
【００２４】
次に、可変速給水装置１０の動作について説明する。水道管や受水槽から水配管３５を通じてモータ２２によって駆動されるポンプ１２により吐出される水は所定の圧力で吐出管１４を通し需要側の給水端末３８に給水される。給水端末３８は分岐した吐出管１４の各々に設けられた給湯器や給水栓であり、ポンプ１２により揚水した水は中層住宅や高層住宅や商業用ビル等の最高位位置に設けた給水端末３８にも十分給水できる圧力に加圧されている。
【００２５】
吐出管１４には、フロースイッチ２６と、ポンプ１２が停止中に吐出管内の圧力を保つ逆止め弁１８とが挿入配置され、吐出管１４から枝管１７を介して圧力タンク１６に吐出管１４中の水が貯えられる。
【００２６】
また、逆止め弁１８の下流側に配置した圧力センサ２０は、吐出管１４から枝管２１を介して圧力タンク１６中の圧力若しくは逆止め弁１８の吐出し側の圧力を検知し、電気信号を制御手段２４へ送信する。フロースイッチ２６は、ポンプ１２から吐出管１４へ吐出される水の吐出量が過小水量以下に達すると動作し過小水量検出信号を制御手段２４へ送信する。
【００２７】
また、可変速給水装置１０の運転スイッチにより給水が開始されるが、ポンプ１２の始動開始後一定時間においては、過小水量停止処理がキャンセルされるように構成することもできる。つまり、給水設備の諸条件により、ポンプ１２の始動後しばらくは水が流れないような条件があった場合、過小水量停止処理が遂行される不具合を抑えるためである。
【００２８】
さらに、ポンプが運転中にポンプ吐き出し圧力が常に一定値以下に下がらないようにするため、ポンプの吐き出し圧力が下限圧力ＰＢより低い一定値以下の場合は、フロースイッチ２６が過小水量を検知しても制御手段２４が過小水量停止処理を開始しないように制御手段２４をプログラムしてもよい。このようにプログラムすることで、ポンプ吐出し圧力を優先し、過小水量停止処理の頻度を低減させる。
【００２９】
需要側の水使用により吐出管１４内の圧力が下限圧力ＰＢを超えるときは、モータ２２で駆動されるポンプ１２が連続運転し、水使用が増大して吐出管１４内の水圧がさらに低下すると圧力センサ２０で給水圧力の低下を検知する。検知した圧力信号は制御手段２４へ送られ、制御手段２４がポンプ１２の吐出し圧力を需要側の推定末端圧力に近づけるようにモータ２２をインバータ３６経由で制御する。
【００３０】
制御手段２４は、インバータ３６を制御して交流電圧をモータ２２に印加させ増速させる。モータ２２が増速回転するに伴いポンプ１２の吐出量は増大する。吐出管１４内の水圧は増加し圧力センサ２０により逐次検出され、圧力検知信号が制御手段２４へ送られている。制御手段２４は、吐出管１４内の水圧を推定末端圧力に制御するように圧力検知信号と推定末端圧力とを比較しながら逐次的にモータ制御シーケンスを演算し、モータ２２の回転速度がインバータ３６を介して制御される。
【００３１】
図２は、本発明による第１の実施の形態である可変速給水装置１０の運転特性図である。横軸に水量Ｑ、縦軸に圧力Ｈを取りポンプ１２のＱ−Ｈ性能を示す。ポンプ性能曲線上の仮想的な接点５０は、ポンプ１２が水使用量の増大に伴い増速回転し最高出力状態で運転しているときの水量Ｑ１と圧力Ｈを示し、この時点の圧力は内部メモリ３４に記憶された需要側の下限圧力ＰＢに演算されている。本実施の形態では、ポンプ１２は、需要側の使用水量が減少し吐出管１４内の圧力がポンプ性能曲線上の接点５２まで上昇した状態で運転をしている。圧力センサ２０は給水圧力の上昇を検知してその検知信号を制御手段２４に送信する。例えば、この時点の圧力は内部メモリ３４に記憶された需要側の上限圧力ＰＡ、水量はＱ２である。
【００３２】
制御手段２４は、圧力センサ２０からの検知信号に基づき、モータ２２を減速するようにインバータ３６に制御信号を送信し、インバータ３６からモータ２２を減速させる交流出力を供給する。モータ２２は印加される交流出力の周波数又は電圧の減少に応動して減速し、駆動しているポンプ１２を減速させ水の吐出量を減少させる。
【００３３】
制御手段２４は、ポンプ１２の減速時において、例えば、ポンプ性能曲線上の接点５２から接点５４を経由し接点５６までの配管抵抗特性カーブで示すように、上限圧力ＰＡと下限圧力ＰＢとの間に位置する推定末端圧力と吐出管１４内の圧力とを比較演算しながらモータ２２を制御する。図示した水量Ｑｘの時点の推定末端圧力はＰｘに演算され、このように推定末端圧力は、典型的には配管抵抗特性カーブに乗って、このときの流量に対応して上限圧力ＰＡと下限圧力ＰＢの範囲で変化する。
【００３４】
需要側の水使用量がさらに減少した場合に、ポンプ１２はポンプ性能曲線上の接点５６に対応する水量Ｑｍｉｎを下回って給水する。この場合、モータ２２及びポンプ１２の回転はさらに低下して効率が極めて低くなり、また、そのまま運転を継続するとポンプ内の温度が上昇する等の不具合が生じるため、このような水量Ｑｍｉｎ以下の過小水量状態（過小水量時）をフロースイッチ２６が検知するように設定されている。
【００３５】
制御手段２４は、フロースイッチ２６が動作した段階で、一定時間過小水量が継続し、なおかつポンプ吐き出し圧力が低下していないことを一定時間確認した後に、過小水量停止処理を開始することが望ましい。
【００３６】
上記過小水量状態が確実であることを確認する時間は、例えば、直前のポンプ１２の運転状態により逐次変化させる。過小水量状態を確認する時間はポンプ１２の始動頻度を減らすため、第1に、直前にポンプ１２が運転している時間が長い場合や、第２に、前回ポンプ１２が停止している時間が長い場合や、第３に、フロースイッチ２６の開閉頻度が少ない場合等の諸条件を考慮して、過小水量停止処理の確認時間を短くすることができる。
【００３７】
過小水量停止処理の確認時間の長短は、上記一定時間を決定する要素をファジー推論させることにより決定することができる。この一定時間は、例えば、ゼロ秒から１６０秒の間で任意の値に設定するとよい。このように過小水量停止処理の確認時間を設けることにより、ポンプ１２の始動頻度を減少させ、可変速給水装置１０の省エネルギー化も実現できる。
【００３８】
制御手段２４は、フロースイッチ２６から過小水量に達したことを示す出力信号に応答し、過小水量時のモータ２２又はポンプ１２の回転速度をロータリーエンコーダの出力線２３を通じて受信する。受信した現時点のモータ２２又はポンプ１２の回転速度情報を内部の中央演算処理装置ＣＰＵ３２のレジスタに入力し、内部メモリ３４に記憶したデルタ増速値と加算演算を実行し所定の増速回転数を演算出力する。この増速回転数は、例えば、過小水量時のモータ２２又はポンプ１２の回転数に対して＋５から＋１５Ｈｚ程度の回転数を用いるとよい。
【００３９】
制御手段２４は、増速回転数に対応したインバータ制御信号をインバータ３６へ送り、インバータ３６から増速用の交流出力をモータ２２へ供給する。増速用の交流出力は、例えば、交流の周波数を高める又は交流の振幅を増加させることによりモータ２２の回転数を上昇させてポンプ１２の回転数を増速させ、ポンプ吐出し圧力を停止圧力に達するまで所定時間に亘りモータ２２の回転速度を高めるように制御するように構成されている。
【００４０】
モータ２２は、上述した過小水量の検出信号をトリガとして増速回転で回転し停止圧力に近づくようにポンプ１２を連続駆動する。例えば、接点５６近傍のポンプ性能曲線で運転するポンプ１２を増速回転させ、矢印５５で示す次のポンプ性能曲線でポンプ１２を駆動する。制御手段２４は、平行して制御手段２４内のタイマ５２の計時を監視しタイムアップを検出するようにプログラムされている。引き続き、需要側の水使用量がさらに低下又はゼロに達した状態でも、タイムアップを検出するまで、ポンプ１２は増速回転数で回転し、吐出し圧力を増加させている。
【００４１】
制御手段２４は、タイムアップするまで所定時間毎に、圧力センサ２０とロータリーエンコーダの出力線２３の信号を監視して、第２回目の増速回転制御を実行するか判定する。圧力センサ２０から停止圧力信号が送信されず、且つ、出力線２３から最大回転数信号が送信されない場合には、内部のＣＰＵ３２は第２回目の増速回転制御を実行する。矢印５７で示すように、モータ２２は、第１回目の増速運転中のポンプ性能曲線から第２回目の増速運転のポンプ性能特性でポンプ１２を駆動する。このようなマルチステップの増速回転制御を用いると、デルタ増速値を細かく（小さく）設定してもモータ２２及びポンプ１２の増速回転をリニアな特性で上昇させることができる。また、過小水量時のモータ２２又はポンプ１２の回転速度が高い場合にも、デルタ増速値が小さく設定されているため吐出管１４内の圧力を過剰に加圧するという不具合を未然に防止することもできる。
【００４２】
一方、上述した第１回目又は第２回目の増速回転制御を実行する前に、ＣＰＵ３２は、演算出力した増速回転数が内部メモリ３４に記憶したモータ２２又はポンプ１２の最大回転速度を超えるか判定する。演算出力した増速回転数が最大回転速度を超えるときは、モータ２２及びポンプ１２を最大回転速度で運転するようにインバータ３６へ制御信号を出力する。したがって、デルタ増速値が過小水量時のモータ２２又はポンプ１２の回転数に対して過剰であっても、ＣＰＵ３２によりモータ２２及びポンプ１２の最大回転速度を超えることを未然に防止するというリミッタ機能を付加させることができる。
【００４３】
また、制御手段２４はタイマがタイムアップした時点で増速回転中のモータ２２を停止させる。例えば、本願発明者の実験結果からタイムアップする所定時間は、過小水量の検出後、増速回転するポンプ１２から吐出管１４を通って圧力タンク１６へ流入する水により圧力タンク１６内の水位を上昇させ、吐出管１４内の水圧、言い換えれば圧力タンク１６内の水圧を停止圧力又はそれ以上の圧力まで上昇させるのに十分な時間であるゼロ秒から１６０秒の間で任意に選択すればよい。
【００４４】
上述した制御手段２４は、演算手段としての中央演算処理装置ＣＰＵ３２を備え、上述した増速回転数やポンプ停止時に検出する停止圧力に基づいてポンプの始動圧力を演算する。例えば、始動圧力は下限圧力ＰＢと同等の圧力又は下限圧力ＰＢより若干低い圧力に演算させるようにプログラムすることが望ましい。
【００４５】
可変速給水装置１０の上限圧力ＰＡと下限圧力ＰＢは、工場出荷段階で可変速給水装置の仕様に従い予め設定されている。可変速給水装置１０の仕様がビルの５階の給水端末３８に給水する仕様である場合には、１４メートルの高さに給水可能な水圧を上限圧力ＰＡとして予め内部メモリ３４に記憶している。また、配管抵抗分がおよそ１５％と見積もられるため、下限圧力ＰＢは上限圧力ＰＡより約１５％低く設定されている。
【００４６】
また、始動圧力は、停止圧力に基づいて演算される。例えば、停止圧力と低下パーセント（Ｄ％）の２つのパラメータを設定したり、停止圧力と差圧ＤＰを設定するように構成することにより、誤入力操作で停止圧力が始動圧力より小さな値となることを未然に防止することができる。
【００４７】
従って、始動圧力は、停止圧力にＤ％を乗じた値に演算することにより求めることができ、別の方法として、停止圧力から差圧ＤＰを減算するように制御手段２４で演算すればよい。また、上限圧力ＰＡが下限圧力ＰＢと同一の値に設定されている場合、ポンプ１２の吐き出し圧力を一定に制御することができる。この場合、ポンプ停止圧力を上限圧力ＰＡ並びに下限圧力ＰＢと同一の値で設定し、始動圧力を上限圧力から差圧ＤＰを減算するように演算をするので、ポンプ１２による過剰な加圧は行われない。
【００４８】
図３は、本発明による第２の実施の形態である可変速給水装置１０に用いられるポンプ１２の停止圧力と始動圧力の関係を示す図である。可変速給水装置１０は上記実施の形態と同様の装置を用いるため重複する説明を省略する。
【００４９】
横軸にポンプの回転制御状態を経時的に示し、縦軸に圧力Ｈを取った停止圧力と始動圧力の関係を示す。制御手段２４の内部メモリ３４には差圧ＤＰのデータが記憶されている。例えば、５階建て程度のビルに用いる可変速給水装置１０では、差圧ＤＰを２．５メートルに設定している。
【００５０】
可変速給水装置１０は、制御手段２４により上限圧力ＰＡと下限圧力ＰＢに基づき推定末端圧力を逐次演算する。制御手段２４は、過小水量検出手段２６から過小水量を表す出力信号に応答し、内部のＣＰＵ３２により過小水量時のモータ２２又はポンプ１２の回転速度に基づく増速回転数を演算してモータ２２又はポンプ１２を増速回転数に上昇させてから、所定時間後にモータ２２を停止させる。
【００５１】
図示した接点５６は、過小水量が検出された時点の吐出管１４内の水圧を示している。制御手段２４は、内部のＣＰＵ３２でタイマのタイムアップを開始しており、平行してモータ２２又はポンプ１２を増速回転させてポンプ１２の吐出し圧力を停止圧力に向かうように上昇させている。本実施の形態では、停止圧力は上限圧力ＰＡの値に設定し、上限圧力ＰＡと下限圧力ＰＢとの差は２メートルに設定され、差圧ＤＰは２．５メートルに設定されている。
【００５２】
図示した接点５８は、ポンプ１２が継続して増速回転数で運転している状態であり吐出管１４内の圧力は停止圧力又はそれ以上の圧力に上昇している。その後、モータ２２は制御手段２４内のＣＰＵ３２がタイムアップを検知した段階で停止し、吐出管１４内の圧力は圧力タンク１６により停止圧力（上限圧力ＰＡ）以上に保たれている。
【００５３】
引き続き、吐出管１４内の圧力は停止圧力以上に保たれているが、需要側の水使用又は吐出管１４系統の漏水等により、吐出管１４内の水圧が徐々に低下して行く。図示した接点６０は、吐出管１４内の水圧がモータ２２を停止させた際のポンプ１２の吐出し圧力である停止圧力（上限圧力ＰＡ）から差圧ＤＰを減算した圧力を示している。
【００５４】
例えば、停止圧力より２．５メートルに相当する低い圧力まで吐出管１４内の圧力が低下した段階で、圧力センサ２０が始動圧力を検出し制御手段２４へ信号を送り、制御手段２４からインバータ３６を経由してモータ２２を回転させて、ポンプ１２を駆動させることにより吐出管１４内の圧力を上昇させている。しかも、始動圧力は下限圧力ＰＢより０．５メートル低く設定されているため、ポンプ１２の停止と始動との期間をより長くとることができる。
【００５５】
ここで、始動圧力は接点５８の後でモータ１２を増速回転から停止させた時点の停止圧力を基準にして、差圧ＤＰを減算した圧力を用いている。これは、外部から設定した停止圧力に基づき自動的に始動圧力を演算しているので、始動圧力は常に停止圧力より低い値に算出できる。従って、始動圧力が停止圧力を超えるような数値の入力ミスよる誤動作を未然に防止することができる。
【００５６】
図４は、本発明による第２の実施の形態である可変速給水装置１０に用いられるポンプ１２の停止圧力と始動圧力の関係を示す図である。図示した停止圧力は上限圧力ＰＡより低く且つ下限圧力ＰＢより高く設定されている。可変速給水装置１０は、ポンプの吐出し圧力を停止圧力に達するまでモータ２２及びポンプ１２を増速回転数で回転させてから、所定時間後に、モータ２２を停止させるように構成されている。
【００５７】
図示した接点５６は、過小水量が検出された時点の吐出管１４内の水圧を示している。制御手段２４は、内部のＣＰＵ３２でタイマのタイムアップを開始しており、平行してモータ２２及びポンプ１２を増速回転させてポンプ１２の吐出し圧力が停止圧力になるように上昇させている。本実施の形態では、上限圧力ＰＡと下限圧力ＰＢの差は３メートルに設定され、差圧ＤＰは２．５メートルに設定されているので、停止圧力は上限圧力ＰＡより０．５メートル低い。
【００５８】
図示した接点６２は、ポンプ１２が増速回転で運転している状態であり吐出管１４内の圧力は停止圧力又はそれ以上の圧力に上昇している。その後、モータ２２は制御手段２４内のＣＰＵ３２がタイムアップを検知した段階で停止し、吐出管１４内の圧力は圧力タンク１６により停止圧力以上に保たれている。
【００５９】
引き続き、吐出管１４内の圧力は停止圧力以上に保たれているが、需要側の水使用又は吐出管１４系統の漏水等により、吐出管１４内の水圧が徐々に低下して行く。図示した接点６４は、吐出管１４内の水圧がモータ２２を停止させた際のポンプ１２の吐出し圧力である停止圧力から差圧ＤＰを減算した圧力（下限圧力ＰＢ）を示している。
【００６０】
例えば、停止圧力より２．５メートルに相当する低い圧力まで吐出管１４内の圧力が低下した段階で、圧力センサ２０が始動圧力を検出し制御手段２４へ信号を送り、制御手段２４からインバータ３６を経由してモータ２２を回転させて、ポンプ１２を駆動させることにより吐出管１４内の圧力を上昇させることができる。しかも、停止圧力は上限圧力ＰＡより０．５メートル低く設定されているため、制御手段２４がタイムアップするまで吐出管１４内の圧力をポンプ１２で上昇させても、上限圧力ＰＡを過剰に超えることがないので給水端末３８の圧力変動を抑制することができる。
【００６１】
このように、本実施の形態によれば、ポンプ１２の始動圧力を停止圧力に基づき演算しているため、常に始動圧力が停止圧力より低く演算される。また、ポンプ１２の過小水量停止処理における最大加圧値の上限を停止圧力に制限することができ、吐出管１４内の圧力の変動を抑制させることができる。
【００６２】
図５を参照して、本発明による第２の実施の形態である可変速給水装置１０に用いられるポンプ１２の停止圧力と始動圧力の関係を説明する。可変速給水装置１０は、内部メモリ３４に上限圧力ＰＡ、及び下限圧力ＰＢを同一値で記憶している。
【００６３】
可変速給水装置１０は、同一値の上限圧力ＰＡ及び下限圧力ＰＢがセットされた後に電源がＯＮにされると運転モードに移行し、制御手段２４は上限圧力ＰＡ及び下限圧力ＰＢを関数として推定末端圧力を演算しながら、モータ２２を制御しポンプ１２を増速させる。
【００６４】
可変速給水装置１０がビル等の現場に設置された直後であれば、吐出管１４内の圧力はゼロである。したがって、ポンプ１２の吐出し圧力は、ゼロから上限圧力ＰＡに向けて給水を実行する。図示した接点６６は、過小水量を検出した時点からモータ２２及びポンプ１２の回転速度を増速回転数に上昇させ、所定時間後にモータ２２及びポンプ１２を停止させた状態であり、吐出管１４内の圧力が圧力タンク１６によって停止圧力以上に保たれている状態を示す。
【００６５】
次に、需要側の給水端末３８から水が使用され又は漏水により吐出管１４内の圧力が徐々に低下する。図示した接点６８は、吐出管１４内の水圧がモータ２２を停止させた際の停止圧力（ＰＡ若しくはＰＢ）から差圧ＤＰを減算した圧力を示している。
【００６６】
例えば、停止圧力より２．５メートルに相当する低い圧力まで吐出管１４内の圧力が低下した段階で、圧力センサ２０が始動圧力を検出し制御手段２４へ信号を送り、制御手段２４からインバータ３６を経由してモータ２２を回転させて、ポンプ１２を駆動させることにより吐出管１４内の圧力を上昇させることができる。しかも、始動圧力は停止圧力より２．５メートル低く演算出力されているため、ポンプ１２の停止と始動とのタイミングをより長くとることができる。
【００６７】
また、始動圧力は接点６６でモータを増速回転させてから停止させた時点の停止圧力を基準にして、差圧ＤＰを減算した圧力を用いている。これは、停止圧力に基づき自動的に始動圧力を演算しているので、始動圧力は常に停止圧力より低い値に算出できる。従って、始動圧力が停止圧力を超えるような数値の入力ミスよる誤動作を未然に防止することができる。
【００６８】
さらに、日常運転の可変速給水装置１０においても、同一の値の上限圧力ＰＡ、及び下限圧力ＰＢをパラメータとして推定末端圧力を演算しながらモータ２２を可変速に回転させてポンプ１２を駆動し需要側の給水端末３８へ給水を行い、過小水量停止処理によりモータ２２及びポンプ１２を増速回転数に上昇させて停止圧力以上に吐出管１４内の圧力を上昇させる。
【００６９】
図６は、本発明による実施の形態である可変速給水装置１０に用いられる制御手段２４のブロック図である。制御手段２４は、中央演算処理装置ＣＰＵ３２と、このＣＰＵ３２とバス４８を介して接続する内部メモリ３４と、タイマ５２と、インターフェースＩ／Ｏ４６を備える。
【００７０】
内部メモリ３４は、電気的書換可能なプログラマブルリードオンリーメモリＥＥＰＲＯＭ４０、ランダムアクセスメモリＲＡＭ４２、リードオンリーメモリＲＯＭ４４を備え、それぞれＣＰＵ３２に接続されている。
【００７１】
ＥＥＰＲＯＭ４０は、差圧ＤＰ、デルタ増速値、モータ又はポンプの最大回転数、上限圧力ＰＡ、及び下限圧力ＰＢのデータを記憶する。これらデータは、可変速給水装置の工場出荷段階に初期値が書き込まれているが、需要先に可変速給水装置を設置する際に圧力設定手段２８からＣＰＵ３２を経由して設定入力し書き換えることができる。ＥＥＰＲＯＭは、電気的に書き換えが可能なため、モータ２２又はポンプ１２の経時変化による性能劣化に対して、差圧ＤＰ、デルタ増速値、モータ又はポンプの最大回転数、上限圧力ＰＡ又は下限圧力ＰＢのパラメータを適宜再入力して効率の良い運転状態を維持させ、省エネルギー化を図ることができる。
【００７２】
ＲＡＭ４２は、過小水量時のモータ２２又はポンプ１２の回転速度に基づき演算された増速回転数を一時的に記憶し、また、上限圧力ＰＡ及び下限圧力ＰＢをパラメータとして推定末端圧力をＣＰＵ３２で演算した結果を一時的に記憶する。ＲＡＭ４２は、可変速給水装置１０が所定時間に亘り通電していない状態ではデータを消滅させてしまうが、比較的単価が安いため可変速給水装置１０のコストを低減させることができる。
【００７３】
ＲＯＭ４４は、マスクＲＯＭ又はＥＰＲＯＭ等の読み出し専用のメモリであり、可変速給水方法のプログラムを収納している。また、推定末端圧力を算出するための演算テーブルを格納することもできる。例えば、演算テーブルの上位アドレスラインに上限圧力ＰＡ値を入力し、下位アドレスラインに下限圧力ＰＢ値を入力してデータ出力ラインに推定末端圧力を出力するように構成する。同様に、増速回転数を算出するための演算テーブルを格納することもできる。例えば、演算テーブルの上位アドレスラインに過小水量時のモータ２２又はポンプ１２の回転数を入力し、下位アドレスラインにデルタ増速値を入力してデータ出力ラインに増速回転数を出力するように構成する。このような演算テーブルを用いるとＣＰＵ３２のレジスタを用いた場合に比して演算速度がより高速となり、木目細かなポンプ制御を遂行することができる。
【００７４】
インターフェースＩ／Ｏ４６は、ロータリーエンコーダの出力線２３、フロースイッチ２６、圧力センサ２０、圧力設定手段２８からの電気信号を受けて、ＣＰＵ３２に渡すバッファ機能と信号レベルの変換を遂行する。また、ＣＰＵ３２から出力される制御信号をインバータ３６へ送信する。
【００７５】
タイマ５２は、カレンダ機能を有し、実時間の計時データをＣＰＵ３２へ出力する。タイマ５２は、不図示のバックアップ電源としてのボタン電池等から電源の供給を受けて不揮発性のカレンダー情報を更新する。また、可変速給水装置１０は通常運転中は常に通電しているため、商用電源を変圧した直流電圧でタイマ５２のバックアップ電源を確保することもできる。
【００７６】
図７は、本発明の他の実施の形態である可変速給水装置の運転特性図である。横軸に水量Ｑ、縦軸に圧力Ｈを取りポンプ１２のＱ−Ｈ性能を示す。需要側の水使用量が減少した場合に、ポンプ１２はポンプ性能曲線上の接点５６で最低回転数Ｎｍｉｎで駆動されている。この接点５６の水量は水量Ｑｍｉｎを下回っている。この場合、モータ２２及びポンプ１２の最低回転数Ｎｍｉｎは効率が極めて低く、また、そのまま運転を継続するとポンプ内の温度が上昇する等の不具合が生じるため、このような水量Ｑｍｉｎ以下の過小水量状態（過小水量時）をフロースイッチ２６が検知するように設定されている。
【００７７】
制御手段２４は、フロースイッチ２６から過小水量に達したことを示す出力信号に応答し、過小水量時のモータ２２又はポンプ１２の回転速度をロータリーエンコーダの出力線２３を通じて受信する。受信した現時点のモータ２２又はポンプ１２の最低回転速度Ｎｍｉｎを内部の中央演算処理装置ＣＰＵ３２のレジスタに入力し、内部メモリ３４に記憶したデルタ増速値ΔＮと加算演算を実行し所定の増速回転数（Ｎｍｉｎ＋ΔＮ）を演算出力する。この増速回転数は、例えば、過小水量時のモータ２２又はポンプ１２の回転数に対して＋５Ｈｚから＋１５Ｈｚ程度の回転数を用いるとよい。
【００７８】
制御手段２４は、増速回転数に対応したインバータ制御信号をインバータ３６へ送り、インバータ３６から増速用の交流出力をモータ２２へ供給する。増速用の交流出力は、例えば、交流の周波数を高める又は交流の振幅を増加させることによりモータ２２の回転数を上昇させてポンプ１２の回転数を増速させ、ポンプ吐出し圧力を停止圧力に達するまで所定時間に亘りモータ２２の回転速度を高めるように制御するように構成されている。
【００７９】
モータ２２は、上述した過小水量の検出信号をトリガとして最小回転数Ｎｍｉｎから増速回転数に変化し停止圧力に近づくようにポンプ１２を連続駆動する。例えば、接点５６上のポンプ性能曲線で運転するポンプ１２をデルタ増速値ΔＮの分だけ増速回転させ、接点５４を通過するような次のポンプ性能曲線でポンプ１２を駆動する。制御手段２４は、平行して制御手段２４内のタイマ５２の計時を監視しタイムアップを検出するようにプログラムされている。引き続き、需要側の水使用量がさらに低下又はゼロに達した状態でも、タイムアップを検出するまで、ポンプ１２は制御手段２４で演算された増速回転数で回転し、吐出し圧力を増加させている。
【００８０】
さらに、制御手段２４内のＣＰＵ３２は、上述した過小水量を検出した後に、ポンプ１２を停止した時点の吐出管１４内の圧力を検出し、この検出した圧力より低い所定の圧力に再始動圧力を逐次演算する。その後、ポンプ１２の吐出し圧力が再始動圧力に達した段階で、モータ２２を再始動させるように制御する。例えば、停止圧力が上限圧力ＰＡのときはＰＡから差圧ＤＰを減算した値、または停止圧力が上限圧力ＰＡより低い場合は、停止した時の圧力から差圧ＤＰを減算した値を内部メモリ３４へ記憶して、ポンプ１２の再始動のパラメータとして用いる。
【００８１】
上記実施の形態では、過小水量を検出した後に、ポンプ１２を停止した時点の吐出管１４内の圧力に基づき始動圧力をＣＰＵ３４で逐次演算していたが、さらに他の実施の形態では、ポンプ１２の始動圧力の初期値を圧力設定手段２８から内部メモリ３４へ設定するように構成する。すなわち、可変速給水装置１０が設置された後に、第１回目の運転時に強制的に設定される始動圧力であり、第２回目の運転時には上述したＣＰＵ３２で演算する始動圧力を用いるように構成する。この始動圧力の初期設定値は、例えば下限圧力ＰＢを用いてもよい。
【００８２】
強制的に始動圧力の初期値を設定することにより、装置が据付けられた初期稼動時に需要側の給水配管や給水端末３８の不備から生じる停止圧力異常に対し、安全な始動圧力でポンプ１２を再始動するように機能させるためである。従って、装置の初期稼動時において、始動圧力が過剰に高くなることもなく、また過剰に低くなることもないので、ポンプ１２の停止と始動の頻度を適正な間隔に維持させることができる。
【００８３】
こうして、本発明の実施の形態によれば、過小水量時のモータ２２の回転速度を検出して、検出したモータ２２の回転数に基づき増速回転数を演算してモータ２２を増速回転数に上昇させてから、所定時間後にモータ２２を停止させるため、停止圧力を所望の水圧に制御することができる。
【００８４】
尚、本発明の可変速給水装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００８５】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の可変速給水装置によれば、過小水量停止機構において、需要側の水の圧力変動を極力抑えながら、ポンプの始動頻度を少なくし、省エネルギ効果を引き出す可変速給水装置を提供することができる、という優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による第１の実施の形態である可変速給水装置の模式的系統図である。
【図２】本発明による第１の実施の形態である可変速給水装置の運転特性図である。
【図３】本発明の実施の形態に用いられるポンプの停止圧力と始動圧力の関係を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に用いられるポンプの停止圧力と始動圧力の関係を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に用いられるポンプの停止圧力と始動圧力の関係を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に用いられる制御手段の模式的ブロック図である。
【図７】本発明の他の実施の形態である可変速給水装置の運転特性図である。
【図８】従来の可変速給水装置の運転特性図である。
【符号の説明】
１０可変速給水装置
１２ポンプ
１４吐出管
１６圧力タンク
１８逆止め弁
２０圧力センサ
２２モータ
２４制御手段
２６フロースイッチ
２８圧力設定手段
３０入力パネル
３２中央演算処理装置
３４内部メモリ
３５水配管
３６インバータ
３８給水端末
５２タイマ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a variable speed water supply device, and more particularly to a variable speed water supply device of an underwater stoppage type.
[0002]
[Prior art]
In general, the pressure in the pipe installed on the discharge side of the water supply device is kept as constant as possible to suppress temperature changes such as showers from a water heater provided on the demand side. In this water supply device, the pump is stopped during a time period when water is not used, such as at night. The starting pressure in the piping where the pump is restarted is set to a certain value below the stopping pressure when the pump is stopped, and water from the water held in the pressure tank is kept until the piping pressure on the discharge side of the pump drops to the starting pressure. Supplied to the demand side. During the water supply period from the pressure tank, the pump was stopped, and the start frequency of the pump was kept low.
[0003]
Also, when stopping the pump with a small amount of water in the pump discharge side pipe, the pump is operated at a rotational speed at which the maximum pumping capacity is obtained immediately before stopping the pump, and the inside of the discharge pipe is controlled from the control target pressure. The pump is stopped after high pressure is applied, and then the pump is stopped when the pressure in the discharge pipe reaches the control target pressure, or when the pressure reaches the control target pressure. Thereafter, a small water amount target pressure stopping method is adopted in which the pump is restarted by detecting a starting pressure lower than the control target pressure.
[0004]
Furthermore, in the method of stopping the pump after operating the pump at the maximum rotational speed, the discharge pressure when the pump is stopped may become too high. The pump discharge pressure at the time of stop can be kept low by fixing the rotation speed N lower than the pump maximum rotation speed at this time. FIG. 8 is a diagram showing QH characteristics of the pump when the pump is fixed at the rotational speed N. FIG.
[0005]
The setting of the pump discharge pressure is determined at the time of installation of the apparatus according to various conditions such as the height of the building where the variable speed water supply apparatus is installed, the pipe length, or the pipe diameter. The illustrated contact 52 has a set pressure value higher than the pump discharge pressure generated at the rotational speed N of the pump. That is, since the pressurization operation when the pump is stopped is not performed up to the pump performance curve indicated by the arrow 59, a problem occurs when the pump is stopped.
[0006]
Therefore, conventionally, even if the rotational speeds of the pump and the motor are individually adjusted, the maximum number of revolutions of the motor and the pump when the small amount of water is stopped reaches the pump performance curve passing through the contact 52 and the contact 50. I had to set the rotation speed.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional small water pressure pressurization stop method described above, since the inside of the pipe is always pressurized with the maximum pumping capacity of the pump immediately before the pump is stopped, excessive water pressure is supplied to the water supply terminal on the demand side when the pump is stopped. And the problem of exceeding the upper limit pressure occurred. In addition, in the conventional small water volume target pressure stop method, when the amount of water used is large at the time of restarting the pump, the pressure of the supplied water is extremely lower than the control target pressure, so the pressure fluctuation to the water supply terminal is large. Is also present. Furthermore, it is difficult to set the rotation speed of the pump that reaches an appropriate pressure increase value higher than the control target pressure.
[0008]
In view of such circumstances, the present invention seeks to provide a variable speed water supply device that reduces the frequency of start-up of the pump while minimizing the pressure fluctuation of the water on the demand side and minimizes the start-up frequency of the pump and brings out an energy saving effect. Is.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a variable speed water supply apparatus according to the invention of claim 1 includes, for example, a pump 12, a discharge pipe 14 provided on the discharge side of the pump 12, and a discharge pipe as shown in FIG. 14, a pressure tank 16, a check valve 18 arranged to maintain the pressure in the discharge pipe 14 while the pump 12 is stopped, and a pressure detection means 20 for detecting the pressure in the discharge pipe 14. The speed of the motor 22 is variably controlled so that the pressure on the discharge side of the pump 12 is maintained at a predetermined estimated terminal pressure, which has a motor 22 for driving the pump 12 and a control means 24 for controlling the speed of the motor 22. In the water supply device 10, in response to the output signal of the underwater detection unit 26 and the underwater detection unit 26 that detects that the amount of water in the discharge pipe 14 has reached a predetermined underwater amount, the motor rotation speed at the time of underwater use Based on And it calculates the Ku speed increasing rotational speed comprises from raising the motor 22 to the increased rotation speed, and under-water stopping means 32 for stopping the motor 22 after a predetermined time, the.
[0010]
Here, the estimated terminal pressure is, for example, a pressure at which water can be supplied to a water supply terminal such as a water heater or a water tap installed at the highest position used on the demand side, and is the highest position from the water supply device. In consideration of the height to the water supply terminal, faucet loss and pipe resistance, for example, it is desirable to use a pressure obtained by adding the pipe loss to the height of the water supply terminal at the highest position. The predetermined time until the motor 22 is stopped may be set to several tens of seconds until the discharge pressure of the pump 12 reaches the stop pressure. Further, it is desirable that the speed increase rate is set higher as the motor speed at the time of the excessive water amount is lower.
[0011]
If comprised in this way, after calculating the speed increase speed based on the motor rotational speed at the time of an excessive water amount and raising the motor 22 to the speed increase speed, the underwater amount stop means 32 for stopping the motor 22 after a predetermined time is provided. Therefore, the pressure in the discharge pipe 14 can be maintained at an appropriate high pressure, the water pressure required by the demand side can be secured, and the pump 12 can be repeatedly stopped and started at an appropriate frequency.
[0012]
More And claims 1 According to the invention Possible The speed change water supply device detects the pressure in the discharge pipe 14 at the time when the pump 12 is stopped after detecting the amount of underwater, and calculates the restarting pressure 32 successively to a predetermined pressure lower than the detected pressure. And the motor 22 is restarted when the discharge pressure of the pump 12 reaches the restart pressure.
[0013]
With this configuration, a restart pressure lower than the stop pressure is sequentially calculated, and the motor 22 is restarted when the pressure on the discharge side of the pump 12 reaches the restart pressure. The deterioration of the pump and the motor 22 can be suppressed.
[0014]
In order to achieve the above object, the claims 2 Claims according to the invention 1 The described variable speed water supply apparatus is configured to limit the speed increase speed to the maximum speed of the pump 12 when it is determined that the speed increase speed exceeds the maximum speed of the pump 12.
[0015]
Here, the rotation speed of the pump 12 or the rotation speed of the motor 22 that drives the pump 12 can be used as the maximum rotation speed of the pump. Further, as the speed increase speed, a rotation speed obtained by adding a speed increase value to the rotation speed of the pump 12 or the motor 22 when the amount of water is too small is used.
[0016]
If comprised in this way, the limiter function which restrict | limits the rotational speed of the pump 12 or the motor 22 to the maximum rotational speed can be added in the underwater amount pressurization method.
[0017]
In order to achieve the above object, the claims 3 Claim 1 according to the present invention Or Claim 2 The variable speed water supply apparatus described in 1) further includes means 28 for setting the initial value of the starting pressure of the pump.
[0018]
If comprised in this way, when the variable speed water supply apparatus is installed, the pump 12 is forcibly restarted by the restart pressure, so that the stop and restart of the pump 12 can be controlled at an appropriate frequency.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 to FIG. 6 are examples of embodiments for carrying out the invention. In the drawings, the same or similar parts as those shown in FIG. 1 represent the same or equivalent parts, and redundant description is omitted.
[0020]
FIG. 1 is a schematic system diagram of a variable speed water supply apparatus 10 according to a first embodiment of the present invention. The variable speed water supply apparatus 10 includes a water pipe 35 for supplying water from a water pipe or a water receiving tank, a pump 12 connected to the water pipe 35, a discharge pipe 14 provided on the discharge side of the pump 12, and the pump 12. The motor 22 to drive and the control means 24 which controls this motor 22 via the inverter 36 are provided.
[0021]
In the discharge pipe 14, a flow switch 26, a check valve 18, a pressure sensor 20, and a pressure tank 16 serving as a detection unit for the amount of excess water are sequentially provided from the discharge side of the pump 12 toward the water supply terminal 38 on the demand side. It is arranged.
[0022]
The control means 24 is connected to an output line 23 from a rotary encoder provided in the pressure sensor 20, the flow switch 26, and the motor 22, and an electrical signal is used for the water pressure and water amount in the discharge pipe 14 and the rotational speed of the pump 12 or the motor 22. It is received by. The control unit 24 is connected to the pressure setting unit 28 and is configured to input numerical values such as a stop pressure and a differential pressure DP when the amount of water is too small from the input panel 30. The input panel 30 is composed of a numerical display means such as a liquid crystal screen and a numeric keypad or a pressure increasing / decreasing button for inputting numerical values.
[0023]
The control means 24 stores the numerical values of the stop pressure and the differential pressure DP set by the pressure setting means 28 in the internal memory 34 via the internal central processing unit CPU 32, and maintains the predetermined estimated terminal pressure. By transmitting the gate control signal that has been subjected to the calculation processing in (5) to the inverter 36, the gate transistor in the inverter 36 is driven. The inverter 36 drives the pump 12 by applying a speed control signal (AC output) to the electrically connected motor 22. For example, the DC voltage is continuously controlled using a pulse width modulation method PWM or a pulse amplitude modulation method PAM, and the pump 12 is rotated efficiently and at a high speed. Further, the control device 24 receives the rotation speed of the motor 22 from the optical or magnetic rotary encoder through the output line 23. The rotational speed of the motor 22 is equal to the rotational speed of the pump 12, and the control means 24 determines the rotational speeds of the motor 22 and the pump 12 from the signal transmitted to the output line 23, but another method for determining the rotational speed. As an alternative, the speed command information processed by the control means 24 can be used to determine the rotational speed of the motor 22 or the pump 12. Therefore, it is not always necessary to provide a rotary encoder.
[0024]
Next, the operation of the variable speed water supply apparatus 10 will be described. Water discharged from the water pipe or water receiving tank by the pump 12 driven by the motor 22 through the water pipe 35 is supplied to the water supply terminal 38 on the demand side through the discharge pipe 14 at a predetermined pressure. The water supply terminal 38 is a water heater or a water tap provided in each of the branched discharge pipes 14, and the water pumped by the pump 12 is provided at the highest position of a middle-rise house, a high-rise house, a commercial building, or the like. In addition, the pressure is sufficiently high to supply water.
[0025]
A flow switch 26 and a check valve 18 that keeps the pressure in the discharge pipe while the pump 12 is stopped are inserted in the discharge pipe 14, and the discharge pipe 14 is connected from the discharge pipe 14 to the pressure tank 16 through the branch pipe 17. The water inside is stored.
[0026]
Further, the pressure sensor 20 disposed on the downstream side of the check valve 18 detects the pressure in the pressure tank 16 or the pressure on the discharge side of the check valve 18 from the discharge pipe 14 via the branch pipe 21, and an electric signal. Is transmitted to the control means 24. The flow switch 26 operates when the discharge amount of water discharged from the pump 12 to the discharge pipe 14 reaches the underwater amount or less, and transmits an underwater amount detection signal to the control means 24.
[0027]
Moreover, although water supply is started by the operation switch of the variable speed water supply apparatus 10, it is also possible to cancel the excessive water amount stop process for a certain time after starting the pump 12. That is, in order to suppress the problem that the excessive water amount stop process is performed when there is a condition in which water does not flow for a while after the pump 12 is started due to various conditions of the water supply facility.
[0028]
Further, in order to prevent the pump discharge pressure from always falling below a certain value during operation of the pump, when the pump discharge pressure is less than a certain value lower than the lower limit pressure PB, the flow switch 26 detects an excessive amount of water. Alternatively, the control means 24 may be programmed so that the control means 24 does not start the excessive water amount stop process. By programming in this way, the pump discharge pressure is prioritized and the frequency of the excessive water amount stop process is reduced.
[0029]
When the pressure in the discharge pipe 14 exceeds the lower limit pressure PB due to the use of water on the demand side, the pump 12 driven by the motor 22 operates continuously, and the water usage increases and the water pressure in the discharge pipe 14 further decreases. The pressure sensor 20 detects a decrease in the feed water pressure. The detected pressure signal is sent to the control means 24, and the control means 24 controls the motor 22 via the inverter 36 so that the discharge pressure of the pump 12 approaches the estimated terminal pressure on the demand side.
[0030]
The control means 24 controls the inverter 36 to apply an AC voltage to the motor 22 to increase the speed. As the motor 22 rotates at a higher speed, the discharge amount of the pump 12 increases. The water pressure in the discharge pipe 14 increases and is sequentially detected by the pressure sensor 20, and a pressure detection signal is sent to the control means 24. The control means 24 sequentially calculates a motor control sequence while comparing the pressure detection signal and the estimated terminal pressure so as to control the water pressure in the discharge pipe 14 to the estimated terminal pressure, and the rotational speed of the motor 22 is converted to the inverter 36. Is controlled through.
[0031]
FIG. 2 is an operation characteristic diagram of the variable speed water supply apparatus 10 according to the first embodiment of the present invention. The Q-H performance of the pump 12 is shown with the amount of water Q on the horizontal axis and the pressure H on the vertical axis. A virtual contact point 50 on the pump performance curve indicates the water amount Q1 and the pressure H when the pump 12 rotates at a higher speed as the amount of water used increases and is operating in the maximum output state. The demand side lower limit pressure PB stored in the memory 34 is calculated. In the present embodiment, the pump 12 is operated in a state where the amount of water used on the demand side decreases and the pressure in the discharge pipe 14 increases to the contact point 52 on the pump performance curve. The pressure sensor 20 detects an increase in the feed water pressure and transmits a detection signal to the control means 24. For example, the pressure at this time is the demand-side upper limit pressure PA stored in the internal memory 34, and the amount of water is Q2.
[0032]
Based on the detection signal from the pressure sensor 20, the control unit 24 transmits a control signal to the inverter 36 so as to decelerate the motor 22, and supplies an AC output that decelerates the motor 22 from the inverter 36. The motor 22 decelerates in response to a decrease in the frequency or voltage of the applied AC output, decelerates the driving pump 12 and decreases the amount of water discharged.
[0033]
When the pump 12 decelerates, the control means 24, for example, between the upper limit pressure PA and the lower limit pressure PB as shown by the piping resistance characteristic curve from the contact 52 to the contact 56 via the contact 54 on the pump performance curve. The motor 22 is controlled while comparing and calculating the estimated terminal pressure located at the pressure and the pressure in the discharge pipe 14. The estimated terminal pressure at the time of the water amount Qx shown in the figure is calculated as Px. Thus, the estimated terminal pressure typically rides on the piping resistance characteristic curve, and the upper limit pressure PA and the lower limit pressure correspond to the flow rate at this time. It changes in the range of PB.
[0034]
When the water usage on the demand side further decreases, the pump 12 supplies water below the water amount Qmin corresponding to the contact point 56 on the pump performance curve. In this case, the rotation of the motor 22 and the pump 12 is further reduced, the efficiency becomes extremely low, and if the operation is continued as it is, problems such as an increase in the temperature in the pump occur. It is set so that the flow switch 26 detects the water amount state (when the amount of water is too small).
[0035]
It is desirable that the control means 24 starts the excessive water amount stop process after confirming that the excessive water amount has continued for a certain period of time and the pump discharge pressure has not decreased at the stage when the flow switch 26 is operated.
[0036]
The time for confirming that the excessive water amount state is certain is sequentially changed according to the operation state of the pump 12 immediately before, for example. In order to reduce the start frequency of the pump 12 during the time for checking the state of the underwater amount, firstly, when the time when the pump 12 is operating just before is long, or second, when the pump 12 is stopped last time Considering various conditions such as when the flow switch 26 is long or when the opening / closing frequency of the flow switch 26 is low, the confirmation time of the excessive water amount stop process can be shortened.
[0037]
The length of the confirmation time for the excessive water amount stop process can be determined by fuzzy inference of the factors that determine the certain time. This fixed time may be set to an arbitrary value between zero seconds and 160 seconds, for example. Thus, by providing the confirmation time for the process of stopping the underwater amount, it is possible to reduce the start frequency of the pump 12 and to save energy in the variable speed water supply apparatus 10.
[0038]
In response to an output signal indicating that the amount of water has been reached from the flow switch 26, the control unit 24 receives the rotational speed of the motor 22 or the pump 12 when the amount of water is too low through the output line 23 of the rotary encoder. The received rotational speed information of the current motor 22 or pump 12 is input to the register of the internal central processing unit CPU 32, and the delta acceleration value stored in the internal memory 34 and the addition operation are executed to obtain a predetermined acceleration speed. Calculated output. For example, a rotational speed of about +5 to +15 Hz with respect to the rotational speed of the motor 22 or the pump 12 when the amount of water is too small may be used as the speed increase rotational speed.
[0039]
The control means 24 sends an inverter control signal corresponding to the speed increase speed to the inverter 36, and supplies an AC output for speed increase from the inverter 36 to the motor 22. The AC output for speed increase is, for example, increasing the rotation speed of the motor 22 by increasing the AC frequency or increasing the AC amplitude to increase the rotation speed of the pump 12, and the pump discharge pressure is set to the stop pressure. The motor 22 is controlled so as to increase the rotational speed over a predetermined time until it reaches.
[0040]
The motor 22 continuously drives the pump 12 so as to rotate at a speed-increasing rotation and approach the stop pressure using the above-described detection signal of the excessive water amount as a trigger. For example, the pump 12 operated at the pump performance curve near the contact 56 is rotated at a higher speed, and the pump 12 is driven at the next pump performance curve indicated by the arrow 55. The control means 24 is programmed to monitor the time of the timer 52 in the control means 24 and detect the time-up in parallel. Subsequently, even when the amount of water used on the demand side further decreases or reaches zero, the pump 12 continues to rotate at an increased speed to increase the discharge pressure until a time-up is detected.
[0041]
The control means 24 monitors the signals of the pressure sensor 20 and the output line 23 of the rotary encoder every predetermined time until the time is up, and determines whether to execute the second speed-up rotation control. When the stop pressure signal is not transmitted from the pressure sensor 20 and the maximum rotation number signal is not transmitted from the output line 23, the internal CPU 32 executes the second speed-increasing rotation control. As indicated by an arrow 57, the motor 22 drives the pump 12 with the pump performance characteristic of the second speed increasing operation from the pump performance curve during the first speed increasing operation. When such multi-step speed increasing control is used, the speed increasing speed of the motor 22 and the pump 12 can be increased with a linear characteristic even if the delta speed increasing value is set fine (small). Further, even when the rotational speed of the motor 22 or the pump 12 is high when the amount of water is too small, the delta acceleration value is set to be small, so that the problem of excessively pressurizing the pressure in the discharge pipe 14 can be prevented. You can also.
[0042]
On the other hand, before executing the first speed increase control or the second speed increase rotation control described above, the CPU 32 causes the calculated speed increase speed to exceed the maximum rotation speed of the motor 22 or the pump 12 stored in the internal memory 34. To determine. When the calculated increased rotational speed exceeds the maximum rotational speed, a control signal is output to the inverter 36 so that the motor 22 and the pump 12 are operated at the maximum rotational speed. Therefore, even if the delta acceleration value is excessive with respect to the rotational speed of the motor 22 or the pump 12 when the amount of water is too small, the limiter function prevents the CPU 32 from exceeding the maximum rotational speed of the motor 22 and the pump 12 in advance. Can be added.
[0043]
Further, the control means 24 stops the motor 22 that is rotating at a higher speed when the timer expires. For example, the predetermined time to time up from the experiment result of the present inventor is that the water level in the pressure tank 16 is adjusted by the water flowing into the pressure tank 16 through the discharge pipe 14 from the pump 12 rotating at an increased speed after the detection of the excessive water amount. The water pressure in the discharge pipe 14, in other words, the water pressure in the pressure tank 16 may be arbitrarily selected between zero seconds and 160 seconds, which is sufficient time to raise the water pressure to the stop pressure or higher. .
[0044]
The control means 24 described above includes a central processing unit CPU 32 as a calculation means, and calculates the starting pressure of the pump based on the above-described speed increase speed and the stop pressure detected when the pump is stopped. For example, it is desirable to program the starting pressure so that it is calculated to a pressure equal to or lower than the lower limit pressure PB.
[0045]
The upper limit pressure PA and the lower limit pressure PB of the variable speed water supply apparatus 10 are set in advance according to the specifications of the variable speed water supply apparatus at the factory shipment stage. When the specification of the variable speed water supply apparatus 10 is a specification for supplying water to the water supply terminal 38 on the fifth floor of the building, the water pressure capable of supplying water at a height of 14 meters is stored in the internal memory 34 in advance as the upper limit pressure PA. . Further, since the pipe resistance is estimated to be approximately 15%, the lower limit pressure PB is set to be approximately 15% lower than the upper limit pressure PA.
[0046]
The starting pressure is calculated based on the stop pressure. For example, by setting two parameters of stop pressure and percentage drop (D%) or setting stop pressure and differential pressure DP, stop pressure becomes smaller than start pressure by erroneous input operation. This can be prevented beforehand.
[0047]
Therefore, the starting pressure can be obtained by calculating a value obtained by multiplying the stop pressure by D%. Alternatively, the starter pressure may be calculated by the control means 24 so as to subtract the differential pressure DP from the stop pressure. Further, when the upper limit pressure PA is set to the same value as the lower limit pressure PB, the discharge pressure of the pump 12 can be controlled to be constant. In this case, the pump stop pressure is set to the same value as the upper limit pressure PA and the lower limit pressure PB, and the starting pressure is calculated so as to subtract the differential pressure DP from the upper limit pressure. I will not.
[0048]
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the stop pressure and the start pressure of the pump 12 used in the variable speed water supply apparatus 10 according to the second embodiment of the present invention. Since the variable speed water supply apparatus 10 uses the same apparatus as that of the above embodiment, a duplicate description is omitted.
[0049]
The horizontal axis shows the rotation control state of the pump over time, and the vertical axis shows the relationship between the stop pressure and the starting pressure with pressure H. Data of the differential pressure DP is stored in the internal memory 34 of the control means 24. For example, in the variable speed water supply apparatus 10 used for a building of about 5 stories, the differential pressure DP is set to 2.5 meters.
[0050]
The variable speed water supply apparatus 10 sequentially calculates the estimated terminal pressure based on the upper limit pressure PA and the lower limit pressure PB by the control means 24. The control means 24 responds to the output signal indicating the underwater quantity from the underwater quantity detection means 26, and calculates the speed increase speed based on the rotational speed of the motor 22 or the pump 12 at the time of the underwater quantity by the internal CPU 32. The motor 22 is stopped after a predetermined time after the pump 12 is raised to the increased speed.
[0051]
The illustrated contact point 56 indicates the water pressure in the discharge pipe 14 at the time when the excessive water amount is detected. The control means 24 starts the timer time-up by the internal CPU 32, and in parallel the motor 22 or the pump 12 The pump 12 is rotated at an increased speed to increase the discharge pressure of the pump 12 toward the stop pressure. In the present embodiment, the stop pressure is set to the value of the upper limit pressure PA, the difference between the upper limit pressure PA and the lower limit pressure PB is set to 2 meters, and the differential pressure DP is set to 2.5 meters.
[0052]
The illustrated contact 58 is in a state in which the pump 12 is continuously operating at the speed of increased speed, and the pressure in the discharge pipe 14 has risen to a stop pressure or higher. Thereafter, the motor 22 is stopped when the CPU 32 in the control means 24 detects time-up, and the pressure in the discharge pipe 14 is maintained at a stop pressure (upper limit pressure PA) or more by the pressure tank 16.
[0053]
Subsequently, the pressure in the discharge pipe 14 is maintained at a level equal to or higher than the stop pressure, but the water pressure in the discharge pipe 14 gradually decreases due to use of water on the demand side or water leakage in the discharge pipe 14 system. The illustrated contact 60 indicates the pressure obtained by subtracting the differential pressure DP from the stop pressure (upper limit pressure PA), which is the discharge pressure of the pump 12 when the water pressure in the discharge pipe 14 stops the motor 22.
[0054]
For example, when the pressure in the discharge pipe 14 has dropped to a pressure corresponding to 2.5 meters below the stop pressure, the pressure sensor 20 detects the starting pressure and sends a signal to the control means 24. The pressure in the discharge pipe 14 is increased by rotating the motor 22 and driving the pump 12. Moreover, since the starting pressure is set to be 0.5 meters lower than the lower limit pressure PB, the period between the stop and start of the pump 12 can be made longer.
[0055]
Here, the starting pressure is a pressure obtained by subtracting the differential pressure DP on the basis of the stopping pressure at the time when the motor 12 is stopped from the accelerated rotation after the contact point 58. Since the start pressure is automatically calculated based on the stop pressure set from the outside, the start pressure can always be calculated to a value lower than the stop pressure. Therefore, it is possible to prevent a malfunction due to a numerical input error such that the starting pressure exceeds the stop pressure.
[0056]
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the stop pressure and the start pressure of the pump 12 used in the variable speed water supply apparatus 10 according to the second embodiment of the present invention. The illustrated stop pressure is set lower than the upper limit pressure PA and higher than the lower limit pressure PB. The variable speed water supply apparatus 10 is configured to stop the motor 22 after a predetermined time after rotating the motor 22 and the pump 12 at a speed of increasing speed until the discharge pressure of the pump reaches the stop pressure.
[0057]
The illustrated contact point 56 indicates the water pressure in the discharge pipe 14 at the time when the excessive water amount is detected. The control means 24 has started the timer time-up by the internal CPU 32, and in parallel, the motor 22 and the pump 12 are rotated at an increased speed so that the discharge pressure of the pump 12 becomes the stop pressure. . In the present embodiment, the difference between the upper limit pressure PA and the lower limit pressure PB is set to 3 meters, and the differential pressure DP is set to 2.5 meters. Therefore, the stop pressure is 0.5 meters lower than the upper limit pressure PA.
[0058]
The illustrated contact 62 is a state in which the pump 12 is operating at a speed increasing rotation, and the pressure in the discharge pipe 14 is increased to a stop pressure or a pressure higher than that. Thereafter, the motor 22 is stopped when the CPU 32 in the control means 24 detects time-up, and the pressure in the discharge pipe 14 is maintained at or above the stop pressure by the pressure tank 16.
[0059]
Subsequently, the pressure in the discharge pipe 14 is maintained at a level equal to or higher than the stop pressure, but the water pressure in the discharge pipe 14 gradually decreases due to use of water on the demand side or water leakage in the discharge pipe 14 system. The illustrated contact 64 indicates the pressure (lower limit pressure PB) obtained by subtracting the differential pressure DP from the stop pressure that is the discharge pressure of the pump 12 when the water pressure in the discharge pipe 14 stops the motor 22.
[0060]
For example, when the pressure in the discharge pipe 14 has dropped to a pressure corresponding to 2.5 meters below the stop pressure, the pressure sensor 20 detects the starting pressure and sends a signal to the control means 24. The pressure in the discharge pipe 14 can be increased by rotating the motor 22 and driving the pump 12. Moreover, since the stop pressure is set 0.5 meters lower than the upper limit pressure PA, even if the pressure in the discharge pipe 14 is increased by the pump 12 until the control means 24 times up, the upper limit pressure PA is excessively exceeded. Since there is nothing, the pressure fluctuation of the water supply terminal 38 can be suppressed.
[0061]
Thus, according to the present embodiment, since the starting pressure of the pump 12 is calculated based on the stop pressure, the start pressure is always calculated lower than the stop pressure. Moreover, the upper limit of the maximum pressurization value in the excessive water amount stop process of the pump 12 can be limited to the stop pressure, and the fluctuation of the pressure in the discharge pipe 14 can be suppressed.
[0062]
With reference to FIG. 5, the relationship between the stop pressure of the pump 12 used for the variable speed water supply apparatus 10 which is 2nd Embodiment by this invention and a starting pressure is demonstrated. The variable speed water supply apparatus 10 stores the upper limit pressure PA and the lower limit pressure PB in the internal memory 34 with the same value.
[0063]
The variable speed water supply apparatus 10 shifts to an operation mode when the power is turned on after the upper limit pressure PA and the lower limit pressure PB having the same value are set, and the control means 24 estimates the upper limit pressure PA and the lower limit pressure PB as functions. While calculating the terminal pressure, the motor 22 is controlled to speed up the pump 12.
[0064]
If the variable speed water supply apparatus 10 is just after being installed at a site such as a building, the pressure in the discharge pipe 14 is zero. Therefore, the discharge pressure of the pump 12 supplies water from zero to the upper limit pressure PA. The contact 66 shown in the figure is a state in which the rotational speed of the motor 22 and the pump 12 is increased to the increased rotational speed from the time when the excessive water amount is detected, and the motor 22 and the pump 12 are stopped after a predetermined time. The pressure is maintained by the pressure tank 16 at a level equal to or higher than the stop pressure.
[0065]
Next, water is used from the water supply terminal 38 on the demand side, or the pressure in the discharge pipe 14 gradually decreases due to water leakage. The illustrated contact point 68 indicates a pressure obtained by subtracting the differential pressure DP from the stop pressure (PA or PB) when the water pressure in the discharge pipe 14 stops the motor 22.
[0066]
For example, when the pressure in the discharge pipe 14 has dropped to a pressure corresponding to 2.5 meters below the stop pressure, the pressure sensor 20 detects the starting pressure and sends a signal to the control means 24. The pressure in the discharge pipe 14 can be increased by rotating the motor 22 and driving the pump 12. Moreover, since the start pressure is calculated and output 2.5 meters lower than the stop pressure, the timing of stopping and starting the pump 12 can be made longer.
[0067]
The starting pressure is a pressure obtained by subtracting the differential pressure DP on the basis of the stopping pressure at the time when the motor is rotated at the contact 66 at an increased speed and then stopped. Since the start pressure is automatically calculated based on the stop pressure, the start pressure can always be calculated to a value lower than the stop pressure. Therefore, it is possible to prevent a malfunction due to a numerical input error such that the starting pressure exceeds the stop pressure.
[0068]
Further, in the variable speed water supply apparatus 10 for daily operation, the motor 12 is rotated to a variable speed while the estimated end pressure is calculated using the upper limit pressure PA and the lower limit pressure PB having the same value as parameters, and the pump 12 is driven to demand. Water is supplied to the water supply terminal 38 on the side, and the motor 22 and the pump 12 are increased to a speed increase speed by an underwater stoppage process, and the pressure in the discharge pipe 14 is increased above the stop pressure.
[0069]
FIG. 6 is a block diagram of the control means 24 used in the variable speed water supply apparatus 10 according to the embodiment of the present invention. The control means 24 includes a central processing unit CPU 32, an internal memory 34 connected to the CPU 32 via a bus 48, a timer 52, and an interface I / O 46.
[0070]
The internal memory 34 includes an electrically rewritable programmable read-only memory EEPROM 40, a random access memory RAM 42, and a read-only memory ROM 44, and each is connected to the CPU 32.
[0071]
The EEPROM 40 stores data on the differential pressure DP, the delta acceleration value, the maximum rotational speed of the motor or pump, the upper limit pressure PA, and the lower limit pressure PB. These data have initial values written at the factory shipment stage of the variable speed water supply device. However, when the variable speed water supply device is installed at the demand destination, the data can be rewritten by setting input from the pressure setting means 28 via the CPU 32. it can. Since the EEPROM is electrically rewritable, the differential pressure DP, the delta acceleration value, the maximum rotational speed of the motor or pump, the upper limit pressure PA, or the lower limit pressure against performance deterioration due to aging of the motor 22 or the pump 12. The PB parameters can be re-input as appropriate to maintain an efficient operating state and save energy.
[0072]
The RAM 42 temporarily stores the speed increase speed calculated based on the rotation speed of the motor 22 or the pump 12 when the amount of water is excessive, and calculates the estimated terminal pressure by the CPU 32 using the upper limit pressure PA and the lower limit pressure PB as parameters. The result is temporarily stored. The RAM 42 erases data when the variable speed water supply apparatus 10 is not energized for a predetermined time, but the unit price is relatively low, so that the cost of the variable speed water supply apparatus 10 can be reduced.
[0073]
The ROM 44 is a read-only memory such as a mask ROM or EPROM, and stores a variable speed water supply method program. An arithmetic table for calculating the estimated end pressure can also be stored. For example, the upper limit pressure PA value is input to the upper address line of the calculation table, the lower limit pressure PB value is input to the lower address line, and the estimated terminal pressure is output to the data output line. Similarly, a calculation table for calculating the speed increase speed can be stored. For example, the rotation speed of the motor 22 or the pump 12 when the amount of water is too small is input to the upper address line of the calculation table, the delta acceleration value is input to the lower address line, and the acceleration rotation speed is output to the data output line. Constitute. When such an operation table is used, the operation speed is higher than when the CPU 32 register is used, and fine pump control can be performed.
[0074]
The interface I / O 46 receives electric signals from the output line 23 of the rotary encoder, the flow switch 26, the pressure sensor 20, and the pressure setting means 28, and performs a buffer function to be transferred to the CPU 32 and conversion of the signal level. Further, the control signal output from the CPU 32 is transmitted to the inverter 36.
[0075]
The timer 52 has a calendar function and outputs real-time clock data to the CPU 32. The timer 52 receives non-illustrated button battery as a backup power source and updates the non-volatile calendar information. Further, since the variable speed water supply apparatus 10 is always energized during normal operation, it is possible to secure a backup power source for the timer 52 with a DC voltage obtained by transforming the commercial power source.
[0076]
FIG. 7 is an operation characteristic diagram of a variable speed water supply apparatus according to another embodiment of the present invention. The Q-H performance of the pump 12 is shown with the amount of water Q on the horizontal axis and the pressure H on the vertical axis. When the amount of water used on the demand side decreases, the pump 12 is driven at the minimum rotational speed Nmin at the contact point 56 on the pump performance curve. The amount of water at this contact 56 is less than the amount of water Qmin. In this case, the minimum rotational speed Nmin of the motor 22 and the pump 12 is extremely low, and if the operation is continued as it is, a problem such as an increase in the temperature in the pump occurs. The flow switch 26 is set to detect (when the amount of water is too small).
[0077]
In response to an output signal indicating that the amount of water has been reached from the flow switch 26, the control unit 24 receives the rotational speed of the motor 22 or the pump 12 when the amount of water is too low through the output line 23 of the rotary encoder. The received minimum rotational speed Nmin of the motor 22 or the pump 12 at the present time is input to a register of the internal central processing unit CPU 32, and the delta acceleration value ΔN stored in the internal memory 34 is added to perform a predetermined acceleration rotation. The number (Nmin + ΔN) is calculated and output. As this speed increase speed, for example, a speed of about +5 Hz to +15 Hz may be used with respect to the speed of the motor 22 or the pump 12 when the amount of water is too small.
[0078]
The control means 24 sends an inverter control signal corresponding to the speed increase speed to the inverter 36, and supplies an AC output for speed increase from the inverter 36 to the motor 22. The AC output for speed increase is, for example, increasing the rotation speed of the motor 22 by increasing the AC frequency or increasing the AC amplitude to increase the rotation speed of the pump 12, and the pump discharge pressure is set to the stop pressure. The motor 22 is controlled so as to increase the rotational speed over a predetermined time until it reaches.
[0079]
The motor 22 continuously drives the pump 12 so as to change from the minimum rotation speed Nmin to the speed increase rotation speed and approach the stop pressure by using the detection signal of the excessive water amount as a trigger. For example, the pump 12 that operates on the pump performance curve on the contact 56 is rotated at an increased speed by the delta acceleration value ΔN, and the pump 12 is driven on the next pump performance curve that passes through the contact 54. The control means 24 is programmed to monitor the time of the timer 52 in the control means 24 and detect the time-up in parallel. Subsequently, even when the water usage on the demand side further decreases or reaches zero, the pump 12 rotates at the increased speed calculated by the control means 24 until the time up is detected, and the discharge pressure is increased. ing.
[0080]
Further, the CPU 32 in the control means 24 detects the pressure of the above-mentioned excessive water, then detects the pressure in the discharge pipe 14 when the pump 12 is stopped, and sets the restart pressure to a predetermined pressure lower than the detected pressure. Calculate sequentially. After that, when the discharge pressure of the pump 12 reaches the restart pressure, the motor 22 is controlled to restart. For example, when the stop pressure is the upper limit pressure PA, a value obtained by subtracting the differential pressure DP from the PA, or when the stop pressure is lower than the upper limit pressure PA, a value obtained by subtracting the differential pressure DP from the pressure at the time of stop is obtained. And used as a parameter for restarting the pump 12.
[0081]
In the above embodiment, the start pressure is sequentially calculated by the CPU 34 based on the pressure in the discharge pipe 14 at the time when the pump 12 is stopped after detecting the excessive water amount. In still another embodiment, the pump 12 The initial value of the starting pressure is set in the internal memory 34 from the pressure setting means 28. In other words, after the variable speed water supply apparatus 10 is installed, the starting pressure is forcibly set during the first operation, and the starting pressure calculated by the CPU 32 is used during the second operation. . For example, the lower limit pressure PB may be used as the initial setting value of the starting pressure.
[0082]
By forcibly setting the initial value of the starting pressure, the pump 12 can be restarted at a safe starting pressure against a stop pressure abnormality caused by a deficiency in the water supply piping on the demand side or the water supply terminal 38 during the initial operation when the apparatus is installed. This is to make it function to start. Therefore, when the apparatus is initially operated, the starting pressure is neither excessively increased nor excessively decreased, so that the frequency of stopping and starting the pump 12 can be maintained at an appropriate interval.
[0083]
Thus, according to the embodiment of the present invention, the rotational speed of the motor 22 when the amount of water is too small is detected, the speed increase speed is calculated based on the detected speed of the motor 22, and the motor 22 is increased. Since the motor 22 is stopped after a predetermined time since the pressure is increased to the required pressure, the stop pressure can be controlled to a desired water pressure.
[0084]
In addition, the variable speed water supply apparatus of this invention is not limited only to the above-mentioned illustration example, Of course, a various change can be added in the range which does not deviate from the summary of this invention.
[0085]
【The invention's effect】
As described above, according to the variable speed water supply device of the present invention, in the underwater stoppage mechanism, the pump speed is reduced while minimizing the pressure fluctuation of the water on the demand side, and the variable speed that brings out the energy saving effect. The outstanding effect that a water supply apparatus can be provided can be show | played.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic system diagram of a variable speed water supply apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an operation characteristic diagram of the variable speed water supply apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a stop pressure and a start pressure of a pump used in the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a stop pressure and a start pressure of a pump used in the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a stop pressure and a start pressure of a pump used in the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic block diagram of control means used in the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an operation characteristic diagram of a variable speed water supply apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an operation characteristic diagram of a conventional variable speed water supply apparatus.
[Explanation of symbols]
10 Variable speed water supply system
12 Pump
14 Discharge pipe
16 Pressure tank
18 Check valve
20 Pressure sensor
22 Motor
24 Control means
26 Flow switch
28 Pressure setting means
30 Input panel
32 Central processing unit
34 Internal memory
35 Water piping
36 inverter
38 Water supply terminal
52 timer

Claims

A pump, a discharge pipe provided on the discharge side of the pump, a pressure tank provided in the discharge pipe, and a check valve arranged to maintain the pressure in the discharge pipe while the pump is stopped; The pressure detection means for detecting the pressure in the discharge pipe, the motor for driving the pump, and the control means for controlling the speed of the motor are used to maintain the pressure on the discharge side of the pump at a predetermined estimated terminal pressure. A water supply device for variably controlling the speed of the motor,
An underwater amount detecting means for detecting that the amount of water in the discharge pipe has reached a predetermined underwater amount;
Responsive to the output signal of the underwater amount detecting means, the speed increase speed based on the motor speed at the time of the amount of underwater is calculated to increase the motor to the speed increase speed, and then the motor is stopped after a predetermined time. Underwater stoppage means;
Wherein after the under-water was detected, detecting a pressure of the discharge tube at the time of stopping the pump, and a calculating means for sequentially calculating the restart pressure to a predetermined pressure lower than the detected pressure;
Restarting the motor when the pump discharge pressure reaches the restart pressure ;
Variable speed water supply device.

When the speed increasing rotational speed is determined to exceed the maximum rotational speed of the pump is variable speed water supply apparatus according to claim 1 for limiting the speed increasing rotational speed to a maximum rotational speed of the pump.

The variable speed water supply apparatus according to claim 1 or 2 , further comprising means for setting an initial value of a starting pressure of the pump.