JP4299413B2 - 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】
この種の給水装置は、水を圧送するポンプ装置、そのポンプ装置を駆動するモータ、ポンプに接続された逆止弁等の付属配管、各種制御用のセンサ、及びポンプの運転を制御する制御盤等が一体としてキャビネット内に収納されている。このような給水装置は、集合住宅または、ビル等の地下または、地上のユーティリティコーナに配置される場合が多く、このような場所は一般に充分な面積の確保が難しく、給水装置として充分な給水能力と信頼性を有すると共に、その寸法の小型コンパクト化が要請されている。
【０００３】
このような給水装置内において、発熱源であるモータやその駆動電源回路を狭小なキャビネット内に収納するため、キャビネット内の温度上昇という問題が生じる。このキャビネット内の温度上昇を抑制するために、一般的にはファンを配置して空冷することが考えられるが、ファンという別部材が必要であり、又その設置面積の問題もある。そこで給水装置でポンプにより圧送する水の一部を利用して発熱源を水により冷却することが一般に行われている。係る方法によれば、ファン等の別部材も必要でなく、効率的に発熱体の冷却を行うことができる。
【０００４】
キャビネット内の発熱体の冷却は、ポンプの吐出側から冷却用の配管を分岐して内部に通水が可能な冷却ジャケットに接続する。そして、冷却ジャケット内の通水管路の出口側を同様に冷却配管によりポンプの吸込側に接続する。そして、冷却ジャケットには発熱源であるモータ、及び又は、モータに可変周波数・電圧を供給する駆動電源回路等の発熱源を固定する。これにより、発熱源であるモータ又は駆動電源回路で生じる熱は、冷却ジャケットの冷却板を介して内部に通水する水に吸収され、発熱体が冷却される。
【０００５】
しかしながら、冷却水を常時通水しておくと、冷却ジャケットの温度が下がりすぎ、外気温と冷却水水温との関係で冷却ジャケットに結露が発生する場合がある。このような結露した水が滴下するか、または流出すると、冷却ジャケットで冷却しているモータ又は駆動電源回路等の電気回路に付着し、その絶縁の低下や短絡事故等を起こす可能性がある。このため、冷却ジャケットの過冷却を防止するために冷却配管の途中に電磁弁を配置し、一方で冷却ジャケットの温度をサーミスタ等の温度センサにより検知し、冷却ジャケットが結露しない程度に、ある程度の低温になったら冷却ジャケットへの通水を遮断し、また冷却ジャケットの温度がある程度上昇したら通水を開始して発熱体を冷却するようにしている。即ち、このような従来の制御方法によれば、冷却ジャケット、ひいては発熱源を一定の温度範囲内となるように通水を電磁弁の開閉により制御している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記電磁弁が故障してその開動作ができなくなると、冷却ジャケットの温度が上昇しキャビネット内の給水装置の温度が上昇するという問題がある。また、閉動作ができなくなると、冷却ジャケットが過冷却となり、結露の発生等の問題が生じる。いずれの場合にも、給水装置全体の損傷事故になりかねないという問題がある。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、冷却配管に設けた開閉弁がたとえ故障しても、これにより給水装置の損傷事故を未然に防止することができる機能を備えた給水装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の給水装置は、水を加圧して送水するポンプと、該ポンプのケーシングの吸込側及び吐出側に接続された配管と、該配管に接続され前記ポンプにより加圧された水を蓄圧するタンクと、前記ポンプを駆動するモータと、該モータに電力を供給する駆動電源回路と、前記ポンプの運転を制御する電気制御回路とを、一体的にキャビネット内に収容してなる給水装置において、内部に通水して前記給水装置内の発熱体を冷却する冷却ジャケットと、該冷却ジャケットへの通水を制御する開閉弁と、該冷却ジャケットの温度を検知する温度センサとを配置し、前記開閉弁の動作と前記冷却ジャケットの温度の変化から、前記開閉弁の動作の異常を検知する手段を具備したことを特徴とする。これにより、開閉弁の動作の異常が検知された場合に、補修等を施すことにより、給水装置の損傷事故を未然に防止することができる。
【０００９】
又、前記開閉弁の動作の異常は、前記開閉弁が開動作しても前記冷却ジャケットの温度の上昇傾向が変わらないか、又は前記開閉弁が閉動作しても前記冷却ジャケットの温度の下降傾向が変わらないかの状態の検知により判定することを特徴とする。これにより、開閉弁の異常を確実に検知することができる。
【００１０】
又、前記開閉弁の動作の異常の検知により、更に警報を出力する手段とを備えることが好ましい。これにより、開閉弁の異常の早期発見が可能となり、迅速な対応等を施すことが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図１乃至図４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。
【００１２】
図１は、本発明の給水装置の構成例を示す。キャビネット１０内には２台のポンプ１１，１２のそれぞれの吸込側フランジが吸込集合管１５に接続されて固定されている。吸込集合管１５は、減圧式逆流防止弁１６を介して給水装置の吸込口１３に配管が接続されている。ポンプ１１，１２は、その回転軸を鉛直方向として配置されていて、ポンプ１１，１２のケーシングの上部には、それぞれを駆動するモータ１１ａ，１２ａが固定されている。そして、ポンプ１１，１２の吐出口はそれぞれ対向するように配置され、その間に直線状に吐出集合管１７が接続されている。そして、吐出集合管１７の略中央部に分岐管を介して上側に圧力タンク１９が固定されている。吐出集合管１７からＴ字状に下方に吐出ヘッダ１８が配置され、その吐出ヘッダが給水装置の送水口（吐出口）１４に接続されている。
【００１３】
ポンプ１１，１２を駆動するモータ１１ａ，１２ａは、例えばＤＣブラシレスモータであり、インバータ装置と同様な６アーム型の電力スイッチング素子からなる出力回路を備えた駆動電源回路４０により駆動される。即ち、駆動電源回路４０は商用交流電源を整流して直流とする整流平滑回路と、直流から電力スイッチング素子のオン・オフにより所定幅のパルス状出力をモータに供給する出力回路とから構成されている。
【００１４】
図１（ｂ）に示すように、水冷ジャケット４１の一面にはモータ１１ａ（１２ａ）が固着され、他の一面に駆動電源回路４０が固着されている。水冷ジャケット４１は内部に通水できる構造であり、これに冷水を通水することで、モータ１１ａ（１２ａ）及び駆動電源回路４０の発熱を吸収して、キャビネット内の温度上昇を防止する。尚、ポンプの運転に伴なう発熱はポンプ自体の取扱液により冷却される。
【００１５】
図１（ａ）に示すように、ポンプ１１，１２の吐出集合管１７から、冷却配管４７によりポンプの加圧水が水冷ジャケット４１内に取込まれ、モータ１１ａ（１２ａ）及び駆動電源回路４０を冷却した後に、冷却配管４８によりポンプ吸込側の吸込集合管１５に戻される。冷却配管４８には電磁弁４５を備え、制御装置３９よりの信号により、弁４５が開閉する。一方で水冷ジャケット４１には温度センサ４６を備え、この信号は制御装置３９に伝達される。制御装置３９は、温度センサ４６の信号により水冷ジャケット４１が所定温度以上になると弁４５を開き、内部に通水して冷却を開始する。又、水冷ジャケット４１が所定温度以下になると弁４５を閉じて、内部の通水を遮断して過冷却を防止する。
【００１６】
冷却配管の電磁弁の故障によるトラブルを検知するために、制御盤にはその電磁弁への開閉指令に対して、冷却ジャケットの温度変化が有るか否か検知することにより電磁弁の動作異常の有無を判定する手段を備えている。即ち、電磁弁の開指令に対して冷却ジャケットの温度が低下するのが正常であるが、冷却ジャケットの温度が下がらない場合には異常と判定する。同様に、電磁弁の閉指令に対して冷却ジャケットの温度が上昇するのが正常であるが、冷却ジャケットの温度が上がらない場合には異常と判定する。尚、電磁弁の開温度は一例として５０℃程度であり、電磁弁の閉温度は４０℃程度に設定しているが、この温度は外気の条件と機器の使用条件と耐熱性とを考慮して適正値を設定すればよい。
【００１７】
通常の場合には、高温の開温度で電磁弁を開くと、冷却ジャケット内に通水することにより冷却ジャケットの温度は下降傾向にはいる。又、下降しないまでも上昇速度に変化が生じる。又、設定した閉温度で電磁弁を閉じると、冷却ジャケットの低下傾向にあった温度が上昇傾向に転じる。電磁弁に異常があり、高温の開温度に到達して電磁弁に開動作信号を出しているにも係わらず、電磁弁が開動作を行わなかった場合には冷却ジャケットの温度の低下傾向に変化が現れない。又、低温側で電磁弁に閉動作信号を出しているにも係わらず電磁弁が閉動作を行わない場合には同様に冷却ジャケットの温度の上昇傾向に変化が現れない。これらの現象により電磁弁の異常を検知することができる。
【００１８】
電磁弁の異常が検知されると、例えば複数のポンプを備えた給水装置においては、運転中のポンプを停止して、予備機の運転に切替える。そして制御盤面に冷却用の電磁弁の異常を表示すると共に、外部接点出力として例えば離れた場所にある管理人室等に警報を出力する。管理人室等においては警報の発令と共にブザーを鳴らす等の処置を取っても良い。これにより、この警報を受けた管理人等が現地に行き、電磁弁等の異常の原因を究明し、速やかに正常運転に復帰するように対応措置をとる。
【００１９】
図２は、上述した電磁弁の異常判断の説明に付する図である。横軸は時間ｔであり、縦軸は冷却ジャケットに取付られた温度センサの検知温度である。ここで開温度Ｔｏは例えば４５（４８）℃であり、閉温度Ｔｃは例えば３７（４０）℃である。電磁弁を時刻Ｔ１で開動作させた後に、５０ｍｓｅｃ毎に温度データを取り込み、１秒毎に平均化しＴＨ１とする。そして、次の１秒間で取り込まれた温度データの平均値をＴＨ２とする。そしてこれらを比較し、例えば３０秒程度のチェック時間の間（時刻Ｔ２に到達する間）、いつも
ＴＨ１＜ＴＨ２
であると、即ち温度上昇の傾向が続いていると認められ、異常と判断する。１回でも温度の下降傾向が検知されれば正常とする。電磁弁を閉動作させた場合も同様であり、例えば１０秒のチェック時間の間、５０ｍｓｅｃ毎に取り込んだ温度データを１秒毎に平均しＴＨ１を算出する。そして同様に取り込んだ次の１秒間の平均温度データＴＨ２と比較し、チェック時間の間、いつも
ＴＨ１＞ＴＨ２
であると、即ち温度下降の傾向が続いていると認められ、異常と判断する。ここで１回でも温度の上昇傾向が検知されれば正常と判断する。このように冷却水を通水する電磁弁の開閉動作から所定の時間の間に温度の変化の状況を捉えることで、より正確できめの細かな異常有無の判断が可能となる。
【００２０】
図３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４（ａ）はその左側面図、（ｂ）はその右側面図である。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２３が配置されている。サポート板２３はその両端でゴム等の防振材２６を介してキャビネット側板に取り付けられた支持部２５により支持されている。サポート板２３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２３の上部にはポンプ１１，１２、吐出集合管１７、圧力タンク１９、制御盤３９、ポンプに可変周波数・電圧を供給する駆動電源回路４０等が配置されている。
【００２１】
サポート板２３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１７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１８が接続され、バイパス機能付き弁４５を介して送水口１４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１４を開閉できるようになっている。吐出集合管１７の略中央部には、上方に向けて分岐管を備え、電磁弁３８を介して圧力タンク１９に接続している。
【００２２】
ポンプの吸込側には、その吸込口に連通した吸込集合管１５を備え、給水装置の吸込口１３に配管が接続されている。吸込集合管１５は、前方に配置したバイパス機能付き弁４５との間に配置した図示しない逆止弁で接続されており、結果的に吐出側の配管１８とは該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。符号１６は減圧式逆流防止器であり、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。
【００２３】
吐出ヘッダ１８にはポンプ吐出側の水圧を検知する圧力センサ４３が備えられ、同様に吸込ヘッダにはポンプ吸込側の圧力を検知する圧力センサ４４が備えられている。これらのセンサ４３，４４の信号は制御盤３９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ＤＣブラシレスモータ１１ａ，１２ａにより駆動され、このモータには駆動電源回路４０から可変周波数・電圧が供給され、ポンプが制御盤３９の指令により可変速運転制御される。駆動電源回路４０及びモータ１１ａ，１２ａは水冷ジャケット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。本例では、モータケーシングの形状を直方体としており水冷ジャケットによる放熱面積を多くしている。モータケーシングが円柱管の場合は、それに見合った水冷ジャケットの形状を考える。
【００２４】
モータ１１ａ，１２ａ及びこれを駆動する駆動電源回路４０は、図示するようにキャビネット１０内の上部に配置されている。制御盤３９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３９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及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、駆動電源回路装置、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。
【００２５】
給水装置は、全体としてキャビネット１０に収納され、架台３７に載せられて固定され、架台３７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。又、給水装置のキャビネット１０の内部に上述したように制御盤３９を備え、ポンプ１１，１２の運転を制御する。上述したように水冷ジャケットの温度を検知して上限の所定値以上の場合は電磁弁を開き冷却する。又、下限の所定値以下の場合は電磁弁を閉じて過冷却を防止する。
【００２６】
制御盤３９には、上述した電磁弁の動作と前記冷却ジャケットの温度の変化から、前記電磁弁の動作の異常を検知する制御機能を備えている。そして、この機能は、電磁弁の動作の異常は、前記電磁弁が開動作しても前記冷却ジャケットの温度の上昇傾向が変わらないか、又は前記電磁弁が閉動作しても前記冷却ジャケットの温度の下降傾向が変わらないかの状態の検知により判定するようにしている。更に制御盤３９には、電磁弁の動作の異常の検知により、更に警報を出力する機能を備えている。具体的には、給水装置に付属したブザー又はランプの点灯、或いは管理人室等への警報出力機能を備えている。
【００２７】
又、制御盤３９は、需要者側で水の使用量が極端に少なくなると、ポンプの空運転防止のため、タイマで所定時間の圧力タンク１９への蓄圧運転を行い、その後ポンプを停止する。その間、ポンプ１１，１２の吐出口から吐出された水は、吐出集合管１７の中央部からボール型仕切弁３８を通して圧力タンク１９内に流入して蓄えられる。
【００２８】
ポンプを駆動するモータ１１ａ，１２ａの近傍に、駆動電源回路４０を配置し、可変周波数・電圧をポンプ１１，１２のモータ部に供給することで、ポンプの吐出圧力を一定とするような可変速運転が行なわれる。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。
【００２９】
尚、上記の実施の形態例においては、１個の冷却ジャケットにおいて、モータとその駆動回路とを一緒に冷却する例について示したが、これらをバラバラに冷却する場合についても、本発明の趣旨を同様に適用できることは勿論である。
【００３０】
【発明の効果】
上述したように本発明によれば、冷却ジャケットに通水する開閉弁の異常を早期に検知でき、これにより給水装置の損傷を最小限にとどめることができる。従って、給水装置の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の給水装置の構成例を模式的に示した図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は水冷ジャケット近傍の側面図である。
【図２】電磁弁の開閉動作と冷却ジャケットの温度の変化の関係を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態の給水装置の正面図である。
【図４】図３の（ａ）左側面図であり、（ｂ）右側面図である。
【符号の説明】
１０ キャビネット
１１，１２ ポンプ
１１ａ，１２ａ モータ
１３ 吸込口
１４ 送水口
１５ 吸込ヘッダ（集合管）
１６ 減圧式逆流防止器
１７ 吐出集合管
１８ 吐出ヘッダ
１９ 圧力タンク
２５ 支持部材
２６ 防振材
３７ 架台
３９ 制御盤
４０ 駆動電源回路
４１ 水冷ジャケット
４３ 吐出圧力センサ
４４ 吸込圧力センサ
４５ 電磁弁
４６ 温度センサ
４７，４８ 冷却配管

Claims (3)

1. 水を加圧して送水するポンプと、該ポンプのケーシングの吸込側及び吐出側に接続された配管と、該配管に接続され前記ポンプにより加圧された水を蓄圧するタンクと、前記ポンプを駆動するモータと、該モータに電力を供給する駆動電源回路と、前記ポンプの運転を制御する電気制御回路とを、一体的にキャビネット内に収容してなる給水装置において、
   内部に通水して前記給水装置内の発熱体を冷却する冷却ジャケットと、該冷却ジャケットへの通水を制御する開閉弁と、該冷却ジャケットの温度を検知する温度センサとを配置し、前記開閉弁の動作と前記冷却ジャケットの温度の変化から、前記開閉弁の動作の異常を検知する手段を具備したことを特徴とする給水装置。
2. 前記開閉弁の動作の異常は、前記開閉弁が開動作しても前記冷却ジャケットの温度の上昇傾向が変わらないか、又は前記開閉弁が閉動作しても前記冷却ジャケットの温度の下降傾向が変わらないかの状態の検知により判定することを特徴とする請求項１に記載の給水装置。
3. 前記開閉弁の動作の異常の検知により、更に警報を出力する手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の給水装置。

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