JP4459330B2 - 直結給水式給水装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば家庭に給水を行う直結給水式給水装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アパート、マンションなどでは、水道本管から延びる水道管と、家庭の蛇口につながる給水配管との間に給水装置を接続して、水道管からの圧力水を直接、給水装置のポンプで増圧して、各家庭に供給するようになった。このような水道管に給水装置を直結して給水を行う方式を直結給水式という。
【０００３】
こうした給水装置では、屋外での使用を考慮して、ポンプや制御盤などを、周囲が壁で囲われる空間内、すなわちポンプカバーなどで構成される密閉容器内に収容して、雨などが侵入しないよう、さらには騒音が外部に出ないようにすることが講じられている。
【０００４】
こうした給水装置では、誘導モーターにポンプ部を直結した構造が採用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、給水装置は、小形化、さらには小占有床面積化のために、できるだけ内部容量を抑えた密閉容器を有している。特に密閉容器は、内面に騒音低減のために吸音材を貼り付けることが行われており、密閉容器自身の断熱性が高い。
【０００６】
このため、密閉容器の内部は、ポンプの運転によって温度上昇しやすい。特にポンプ運転中の発熱はほとんどモーターによるものである。
【０００７】
そのため、ファンでモーターからの熱を、水が流通する配管へ導いて冷却するなどの対策が講じられているが、過度の温度上昇は、モーター、制御盤などの電装機器に影響を与えやすいので、その改善が要望されている。
【０００８】
本発明の目的は、ポンプを収めた空間の温度上昇を低減できるとともに、水道管の圧力がポンプの目標圧力を超えてポンプ停止時にポンプ部内を通過する水でＤＣモーターのローターが正回転している状況下においてもポンプの始動を良好に行なうことができる直結給水式給水装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る直結給水式給水装置は、
ローターに永久磁石を用いたブラシレスＤＣモーターと、このＤＣモーターにより駆動されるポンプ部と、を組み合わせたポンプと、
前記ＤＣモーターの作動を制御するための制御部と、を有し、
前記ポンプおよび前記制御部が、周囲が壁で覆われた空間内に収容されているとともに、前記ポンプの吸込側が水道管に直結された直結給水式給水装置であって、
前記制御部は、前記水道管の圧力が前記ポンプの目標圧力を超えて前記ポンプが停止しているにも拘らず前記ポンプ部内を通過する水で前記ローターが正回転している時に、前記ＤＣモーターの入力端子を短絡させることで前記ＤＣモーターに逆回転方向の回転トルクを与えて前記ローターに電気的な制動力を発生させ、前記ローターが停止した状態で前記ＤＣモーターを始動させることを特徴としている。
【００１０】
この構成によれば、ローターに永久磁石を用いたブラシレスＤＣモーターは、誘導モーターとは異なり、ローターの銅損が無いので、熱損失が少なく、ポンプ運転中の発熱をほとんど占めているモーターの発熱が抑えられる。これにより、ポンプが収まる空間の温度上昇を低減できる。
【００１２】
さらに、ブラシレスＤＣモーターは、誘導モーターとは異なり、ローターの位置検出を行ってステータコイルに流す電流位相を制御し、常に実際のローターの回転速度と駆動側の目標回転数を同期させることが求められる。
【００１３】
直結給水式給水装置は、高配水時、特徴ある挙動が起こることがある。
【００１４】
すなわち、高配水時は、吸込圧力が増大し、停止中のポンプ部の内部を通じて給水されるのであるが、このときポンプ部の内部を流通する給水でローターが回転することがある。このときは、ポンプは、停止中でありながら、ローターが回転している状態である。ここで、ポンプの吸込圧力がポンプの始動圧力より低下すると、ポンプは始動しようとするが、このときＤＣモーターは、本来の目標回転速度が０であるにも拘らず、ローターが回転しているため、同期不能となり、故障検出をするおそれがある。
【００１５】
そこで、ポンプ停止時、ポンプ部内を通過する水でローターが回転したときは、ＤＣモーターに逆方向の回転トルクを与えて、ローターが回転しないようにし、ポンプ始動時には、本来の目標回転速度が０からＤＣモーターが電流位相制御で回転されるようにしている。
【００１６】
上記目的を達成するため、本発明の他の形態に係る直結給水式給水装置は、
ローターに永久磁石を用いたブラシレスＤＣモーターと、このＤＣモーターにより駆動されるポンプ部と、を組み合わせたポンプと、
前記ＤＣモーターの作動を制御するための制御部と、を有し、
前記ポンプおよび前記制御部が、周囲が壁で覆われた空間内に収容されているとともに、前記ポンプの吸込側が水道管に直結された直結給水式給水装置であって、
前記ポンプが停止している時に前記ローターの回転を監視する手段をさらに備えているとともに、
前記制御部は、前記ポンプの始動時において前記水道管の圧力が前記ポンプの目標圧力を超えて前記ポンプ部内を通過する水で前記ローターが正回転している時に、前記手段により監視された前記ローターの正回転方向の回転数を目標の回転速度と同期させることを特徴としている。
この構成を採用することで、ポンプ始動時には、目標とする回転速度を実際のローターの回転数と同期させて、ＤＣモーターが電流位相制御で回転されるようにしている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図１ないし図８に示す第１の実施形態にもとづいて説明する。
【００１８】
図１は、本発明を適用した直結給水式給水装置の正面図、図２は同給水装置の正断面図、図３（ａ），（ｂ）ないし図５は図２中のそれぞれ矢視Ａ〜Ｄから見た側断面図、図６は同給水装置の給水ポンプ配管系を示す正面図、図７は同給水装置の各部の構造を示す図を示していて、図中１は自立可能に構成された架台である。
【００１９】
この架台１は、図７に示されるように四角形の背壁２、コ字状に形成されたスカート板７、左右一対のアンカー用プレート１５を組合わせて形成してある。
【００２０】
詳しくは、背壁２は、上下方向に垂直に延びる角形の背板３と、この背板３の上部縁全体に形成された内向きの天板４と、この天板４と連続する背板３の左右縁全体に形成された内向きの側板５とを有して形成してある。これら三方縁にある天板４および側板５は、いずれも正面方向へ少量、例えば４０ｍｍ程度、突き出ていて、これら内向きに突き出る天板４および側板５がもたらす剛性により、プレートで形成される背壁３で、べこつきといった支障の無い、ポンプ搭載に対して十分に満足する機械的強度を確保している。また左右両方の側板５の下部分からは、コ字形に折り曲げた帯形のプレートが正面方向に突き出ていて、背壁３の下部にコ字状のスカート板７を形成している。このスカート板７のうち一方の壁、例えば左壁には、奥行き側から順に、横方向から外部と配管取り合いをなすための吸込配管用の貫通孔９、ドレン孔１０、ケーブル孔１１が形成されている。スカート板７の右壁には、正面（手前）側から順に、横方向から外部と配管取り合いをなすための吐出配管用の貫通孔１２、ドレン孔１３が形成されている。またスカート板７の各左右側の下端から側板５の各下端に渡り、それぞれ帯板が取着されていて、架台１の下部に左右一対のアンカー用プレート１５を形成している。これにより、架台アンカー用プレート１５を下にし背板３を背にして自立する、奥行き寸法は狭く、高さ寸法の高い架台１を構成してある。なお、各アンカー用プレート１５の板面にはアンカーボルト挿入孔１５ａ（図７のみに図示）が形成してある。
【００２１】
この架台１を形成する背板３の内面には、給水ポンプ機器２０が組み付けてある。すなわち、背板３の左側上段には、内部にインバータ２１ｘや制御部２１ｙ（例えばマイクロコンピュータを有して構成されるもの：図３、図７に図示）等といった各種制御機器を内蔵した角箱形の制御盤２１が，ブラケット２１ａを介して組み付けられている。この制御盤２１の下側には、アキュームレーター２２が組み付けられている。また背板３の右側には、制御盤２１およびアキュームレーター２２と隣接して、縦型のポンプユニット２３が組み付けられている。
【００２２】
詳しくは、ポンプユニット２３は、上部にモーター、例えばローター２４ｂに永久磁石を用いたブラシレスＤＣモーター２４（以下、単にＤＣモーター２４という）を有し、下部に同ＤＣモーター２４に直結されたポンプ部、例えば多段タービンポンプ部２５（以下、単にポンプ部という）を有して構成される縦型の多段タービンポンプ２６を、複数台、例えば２台左右方向に並行に配置し、これに吸込側合流管２７、吐出側合流管２８を組合わせて構成してある。
【００２３】
具体的には、ＤＣモーター２４は、図３（ｂ）に示されるようにローター２４ｂ、ステータコイル２４ｃを密閉ケースに収めた全閉モーターが用いられる。なお、密閉ケース内にはローター位置検出を行うローター位置検出センサー２４ｄも収めてある。
また全閉モーターの上部には、冷却ファンとして、上方に在る吸込口２９ａから空気を吸い込み、下方へ向く吹出口２９ｂから空気をモーター本体の外周面に沿って吹き出すタイプの冷却ファン２９（図２のみに図示）が内蔵してある。
【００２４】
多段タービンポンプ２６は、下部に在る下向きに開口するポンプ吸込口３０をもつ吸込ケーシング３１と、上部に在る正面方向に開口するポンプ吐出口３２をもつ吐出ケーシング３３（いずれも図３、図４に図示）との間に、インペラ３４を収めた複数の中間ケーシング３５を締結し、各インペラ３４とＤＣモーター２４から延びるモーター軸２４ａとを連結した構造が用いてある。
これら多段タービンポンプ２６の各ポンプ吸込口３０には、メンテナンス用の開閉弁、例えばボール弁３６を介して、左右方向に延びる吸込側合流管２７が着脱可能に接続、例えばフランジ接続で結合してある。吸込側合流管２７は、左側端がプラグ３７で閉止され、右側端が逆Ｌ字形を描くように曲がって下方へ向かい、ほぼ垂直方向に延びている。
なお、吸込側合流管２７の横方向に延びる管部分２７ａには、両側に凍結防止用のヒーター３８が組み付けてある。
多段タービンポンプ２６の各ポンプ吐出口３２には、同吐出口３２から下方へ延びるＬ形の連結管４０が連結してある（図６に図示）。この連結管４０の上端に形成されているエルボ部４０ａ（ほぼ９０°曲がる部分）には、スイング式のチェック弁４０ｂを内蔵させてある。この連結管４０の下端は、ポンプ吸込口３０の位置より下側となる地点まで延びている。
このポンプ吸込口３０から下方にずれた連結管４０の端部に、吸込側と同じくメンテナンス用の開閉弁、例えばボール弁４１を介して、逆Ｌ字形を描くように曲がる吐出側合流管２８がフランジ接続で連結してある。この吐出側合流管２８の横方向に延びる管部分２８ａの左端には、吐出圧力を検出する圧力検出器１７が組み付けてある。
また吐出側合流管２８の下方へ延びる管部分２８ｂは、吸込側合流管２７の下方へ延びる管部分２７ｂと向き合うように（ほぼ平行）に配置される。そして、これら管部分２７ｂ，２８ｂの途中が、高配水時（吸込側の圧力が目標圧力よりも高くなるとき）に吐出側へバイパスさせるバイパス部４３を介して連結してある（図４に図示）。
バイパス部４３は、管部分２７ｂと管部分２８ｂとの間を連通するバイパス管４４（バイパス路）と、このバイパス管４４内に収めた、吐出側合流管２８側へ向う方向のみ開く機能をもつバイパス用チェック弁４５とを有して構成してある。
【００２５】
このバイパス用チェック弁４５からポンプ吸込側へ向う吸込側合流管２７の管部分２７ｂには、少水量停止用の流量検出器（目標水量より水量が少なくなるにしたがいポンプ停止させるためのもの）、例えばパドル式の流量検出器４６が組み込んである。なお、吐出側合流管２８の横方向に延びる管部分２８ａにも凍結防止用のヒーター４７が組み付けてある。
【００２６】
このポンプユニット２３のうち、吸込側合流管２７の管部分２７ａ（水平方向に延びる部分）の両端側には、図５にも示されるように管部分２７を挟んで側方に互い違いに張り出す矩形状の２つの支持ベース４８が形成してある。また管部分２７ａから下側にずれて配置されている吐出側合流管２８の管部分２８ａの端部（圧力検出器１７側）には、管部分２７ａ側へ張り出す矩形状の支持ベース４９（１個）が形成してある。
【００２７】
これに対して背板３の右側中段には、図７にも示されるようにポンプユニット据付け用の支え部材５０が取り付けてある。支え部材５０は、例えばコ字形に折り曲げた板金で形成されるサポート部材５１の一方の端部を背板３の内面に固定して、板金の両端壁５２を上下二段に配置し、両端壁５２の他方の端部を背板３の内面から突き出させた構造が用いられている。詳しくは、上下二段となる端壁５２は、上側が三角形状をなし、下側が帯形状をなしていて、いずれも架台１の天板４，側壁５の張出し長さ以上の寸法で正面方向に突き出ている。このうち上段の端壁５２の先端側と基部側とには、各支持ベース４８の位置と対応して、例えばゴム部材とばね部材とを組合わせてなる偏平矩形状の弾性部材５３が取着されている。また下段の端壁５２の先端側には、支持ベース４９の位置と対応して、同様の偏平矩形状の弾性部材５４が取着されている。
【００２８】
ポンプユニット２３は、弾性部材５３で形成される各据付座に、各支持ベース４８を載せ、弾性部材５４で形成される据付座に、支持ベース４９を載せることによって、吸込側合流管２７と吐出側合流管２８の両間隔を支持スパンとして、支え部材５０に安定した姿勢で載置させてある。そして、図３に示されるように正面方向に突き出る吸込側合流管２７の支持ベース４８（１個のベースだけ）を、締結具、ボルト５０ａで支え部材５０に固定することによって、重量のあるポンプユニット２３の全体を、冷却ファン２９の吸込口２９ａが架台１の最も上部に配置され、多段タービンポンプ部２５につながる吸込側／吐出側の配管が下側に配置される姿勢で、安定して架台１に組み付けてある。
【００２９】
なお、ポンプユニット２３は、頭部側が弾性部材５３，５４の弾性で振れないよう、同ユニット２３の高い位置で補助的に支えてある。例えば図２、図６および図７に示されるように吐出ケーシング３３から突き出たブラケット５５を、背板３の内面に弾性変位可能に取り付けた支持具、例えばゴム部材などの弾性部材５６により弾性支持された支持ボルト５７で、ポンプ荷重が作用しないよう横方向から支えることによって、ポンプユニット２３が振れないように規制させてある。
【００３０】
また支え部材５０の近傍となる背板３の内面には、制振部材、例えば粘性の高いプレート状の制振材５８が取着されていて、背板３が支え部材５０から伝わるタービンポンプ２６の振動で振れない構造にしている（図７に図示）。但し、３ａは、背板３の内面に、支え部材５０の近傍を通過するよう、幅方向に連続して設けられた補強材である（図７に図示）。
【００３１】
アキュムレーター２２も、ポンプユニット２３と同様、背板３の内面から、側板５の張出し長さ以上、正面方向に突き出る支え部材５９（例えばチャンネル部材よりなる）の先端部に、アキュームレーター２２の下部に形成した支持ベース２２ａを締結、例えばボルトで締結することによって、架台１に組み付けてある。そして、このアキュームレーター２２の出入口２２ｂが、メンテナンス用の開閉弁、例えばボール弁６０、フレキシブル管６１を介して、チェック弁４５より下流となる吐出側合流管２８の地点に接続してある。
【００３２】
一方、図２〜図４および図７に示されるように、背板３、側板４およびスカート板７で囲まれる角形の開口１ａには、同開口１ａを塞ぐようにドレン受け用のトレイ６５が設けてある。トレイ６５は、例えばＶ字状に折れ曲がったプレートを、背板３と側板５とスカート板７とがなす角形の枠内に収めて、地上から離れた高さの地点において開口１ａを塞ぎ、同プレートの周縁部を背板３、側板５およびスカート板７の内面に水密となるように接合してなる。
むろん、プレートは、外部との取り合いを損わないよう貫通孔９，１２およびケーブル孔１１よりも下方の地点に組み付けてある。このトレイ６５で、ポンプユニット２３や配管などから滴下する結露水などのドレンを受けて、Ｖ字形の傾斜面が交わる最下部に溜まるようにしている。これで、屋内でも給水装置が使用できる構造にしてある。
なお、トレイ６５の板面には、上下方向から外部の配管取り合いをなすための吸込配管用と吐出配管用の貫通孔６６が形成してある。但し、貫通孔６６は、使用しないときはキャップ６７で塞いである。
【００３３】
また集溜部を形成するトレイ６５の最下部の両側下部には、同最下部からスカート板７の左右ドレン孔１３（トレイ６５の最下部より下側にある）へドレン水を導く継手、例えばエルボ管６８が取り付けてある。外部（スカート板７の外面）に臨むエルボ管６８の端部は、通常はキャップ（図示しない）で塞がれていて、同キャップを取り外し、代わりに排水管（図示しない）を接続すれば、所望の場所にトレイ６５に溜まるドレン水を排水できるようにもしてある。
【００３４】
また背板３の下段には、左右方向に延びるよう、逆流防止装置７０（中間室７０ａと同中間室７０ａを挟んで配置される一対のチェック弁７０ｂを組合わせたもの）を組み付けた吸込配管７１が、ポンプユニット２３のときと同様の手法で組み付けてある。
なお、７０ｃは逆流防止装置７０の漏水口（逆流した水を排水させる出口）を示す。
【００３５】
すなわち、吸込配管７１は、左側から順に、例えば水道本管からの水道管９４と接続可能な下向きエルボ管７２（入側）、メンテナンス用の開閉弁７３、ストレーナー７４、逆流防止装置７０、上向きエルボ管７５（出側）を連結して構成される。そして、逆流防止装置７０の一次側となるエルボ管７２のコーナー部には、吸込圧力（水道本管の圧力）を検出する圧力検出器７２ａが組み付けてある。また吸込配管７１の側部には、左右両側に脚部７６を有するプレート７７が添設してある。但し、脚部７６は、吸込配管７１の側部から同吸込配管７１の下側へ張り出すＬ字状のプレート部分で形成してある。
【００３６】
背板３の下段の左右両側には、側板５の張出し長さ以上、正面方向に突き出る支え部材７８がそれぞれ取り付けられている。支え部材７８は、いずれも一端が背板３の内面に固定され他端がトレイ６５の上面に固定されたＬ帯形のプレートと、この各プレートの先端部上面に取付けた偏平矩形状の弾性部材７９（例えばゴム部材とばね部材とを組合わせて形成されるもの）が取着されている。
【００３７】
逆流防止装置７０を含む吸込配管７１は、図２〜図４に示されるようにこの弾性部材７９で形成される各据付座に、脚部７６を載せ、これを、締結具、例えばボルトで支え部材７８に締結することによって、背板３に組み付けてある。
【００３８】
この吸込配管７１のエルボ管７５（上向き）の端は、メンテナンス用の開閉弁、例えばボール弁８０を介して、吸込側合流管２７の入口端と接続、例えばフランジ接続で着脱可能に接続されている。これで、逆流防止装置７０の二次側にバイパス用チェック弁４５を配置させて、水道管側の圧力が目標圧力より高くなると、水道管からの圧力水がバイパス用チェック弁４５を通じて吐出側合流管２８へバイパスされるようにしている。
【００３９】
なお、最も凍結しやすい環境に置かれる圧力検出器７２ａの近傍、例えばエルボ管７２の側面には、凍結防止用のヒーター８１が取り付けてある。
【００４０】
そして、各種機器が組み付けられた架台１は、図１〜図４に示されるように同機器を覆うポンプカバー８５と組み合わさり、組み付く各種機器を、周囲が壁で覆われる空間内、すなわち架台１およびポンプカバー８５で形成される奥行き寸法が狭く高さの高い収容容器内に収めている。これで、縦型の屋外仕様の給水装置を構成している。
【００４１】
具体的には、ポンプカバー８５は、内のり寸法を架台１の正面から見た外形より若干、大きくし、背面、下面の二面が開口した箱状をなしている。そして、このポンプカバー８５が、正面方向から各機器を覆うように架台１の周りに被してある。詳しくは、ポンプカバー８５は、同カバー８５の上側の縁部内面が天板４と重なり、左右方向の縁部内面が左右の側板５と重なり、下部の周縁部内面がスカート板７およびそれに続く側板５部分と重なるよう、架台１の正面方向から被せて、各種機器がある領域をほぼ密閉にしている。そして、上側の縁部両側から天板４の左右方向両側に挿入される装置吊り下げ用のアイボルト８６（給水装置全体を吊り下げるときに用いる部材）で、ポンプカバー８５と架台１とを両者間にシール部材を挟んで締結してある。なお、８９ａは天板４，ポンプカバー８５の上縁部に形成したアイボルト用のボルト孔を示している。
【００４２】
またポンプカバー８５は、図３および図４に示されるようにタービンポンプ２６と向き合う正面壁８５ａが、連結管４０の中段付近から上方に向うにしたがいＤＣモーター２４との間が狭まる方向に傾斜していて、同傾斜部８５ｂによる空間の制限により、ＤＣモーター２４の正面側で、冷却ファン２９でのショートサーキット（吸込口２９ａからの吹出風がそのまま吹出口２９ｂに吸込まれる現象）が起きにくくしている。そして、このタービンポンプ２６と接近する傾斜部８５ｂの内面には、タービンポンプ各部からの騒音を効果的に吸収するよう吸音材８７が設けてある。
【００４３】
またポンプカバー８５の内面には、スカート板７の上端位置と同じかそれより若干上側の位置から上方の地点に渡り、逆流防止装置７０を含む吸込配管７１の周りを囲むように断熱性を有した吸音材８８が取り付けてあり、内部雰囲気が最も冷たくなる装置下部を保温すると同時に、ポンプカバー８５の下部端から内部の騒音が漏れないようにしている。
【００４４】
この他、ポンプカバー８５の内面各部には吸音材８９が取り付けられていて、ポンプカバー８５から外部へ騒音が漏れるのを防ぐ構造にしてある。さらに背板３の上部背面には、転倒防止用の金具、すなわちボルト挿入孔９０ａを有するプレート９０が取着されていて、給水装置の設置時、建物などの壁面にプレート９０を締結すれば、据え付けた給水装置が転倒しないようにしている。
【００４５】
またポンプカバー８５の正面壁８５ａの下段には、逆流防止装置７０の漏水状態を外部から目視で点検するための漏水点検用の窓９１が設けられている。また上段には、制御盤２１の各種表示部２１ｂを外部から目視するための窓９２ａ、ポンプ状態を目視するための窓９２ｂが設けられている。
【００４６】
この給水装置を据え付けるときは、屋外あるいは屋内の据付場所に、アンカー用プレート１５をアンカーボルト９３で締結し、転倒防止用のプレート９０を架台１の裏面に添う建物の壁面などにボルト止めして給水装置を固定してから、例えばスカート板７の貫通孔９，１２を用いて、水道本管（図示しない）から分かれた水道管９４を吸込配管７１の入口に接続し、同じく吐出側合流管２８の出口を蛇口（図示しない）につながる給水配管９５に接続すればよい。
【００４７】
ここで、制御盤２１は、背板３の内面に添わせて配線されたケーブル類（図示しない）を通じて、各機器および各センサーに接続されている。
【００４８】
この制御盤２１の制御部２１ｙには、２台のタービンポンプ２６の交互運転、ならびに一方のタービンポンプ２６が故障したら他方のタービンポンプ２６に代替させる機能が設定されている。
さらに同制御部２１ｙには、設定された目標圧力から吐出圧力が低下したら、目標圧力を保つように各タービンポンプ２６をインバータ制御する機能、低水量になったら運転中のタービンポンプ２６を停止させる機能、吸込圧力が設定されたポンプ始動圧力より低下すると、タービンポンプ２６を始動させる機能が設定されている。
なお、ＤＣモーター２４の作動は、制御部２１ｙにより、ローター位置検出センサー２４ｄからの信号でローター位置検出を行い、ステータコイル２４ｃに流す電流位相を制御することで行われる。
【００４９】
また制御部２１ｙには、ポンプ停止時、ローター２４ｂが正回転すると、同ローター２４ｂに逆回転方向に回転トルクを発生させる工夫が施してある。これには、例えば制御盤２１に、モーター入力端子を短絡方向に切換え可能とした切換部２１ｚを組み込み、制御部２１ｙで、ポンプ停止時、ローター２４ｂが回転するとき、切換部２１ｚを操作して、入力端子が短絡方向に切換える手段が用いられる。
つまり、制御部２１ｙには、ポンプ停止時、ローター位置検出センサー２４ｄから回転を示すパルス信号が出力されると、ＤＣモーター２４の入力端子を短絡させる機能が設定されていて、逆起電力により、ローター２４ｂに電気的な制動力を発生させるようにしてある。
【００５０】
また制御部２１ｙには、ローター２４ｂが停止（回転数：０）した状態でないと、ＤＣモーター２４の位相電流制御が開始されない設定がなされていて、高配水時に停止したタービンポンプ２６を良好に始動させるようにしてある。
【００５１】
つぎに、このように構成された給水装置の作用に付いて説明する。
【００５２】
すなわち、今、制御部２１ｙは、吐出側の圧力検出器１７からの圧力信号により、吐出圧力が目標圧力より低いことを検出したとする。すると、制御部２１ｙは、２台あるタービンポンプ２６のうちの一方で、かつ健全なポンプを選択して（１台）、運転を開始する。そして、目標圧力を一定に保つよう（一定圧制御）、同タービンポンプ２６をインバータ運転する。
【００５３】
これにより、タービンポンプ２６は、吸込配管７１，吸込側合流管２７を通じて吸込まれる水道管９４からの水を一定圧となるよう増圧し、この増圧した水を連結管４０，吐出側合流管２８，給水配管９５を通じて、蛇口へ供給する。
【００５４】
また使用水量が少なくなると、流量センサー４６の流量信号にしたがい、同タービンポンプ２６の回転数（能力）を低下させる。さらに所定使用水量以下、すなわち少水量と呼ばれる水量になると、運転しているタービンポンプ２６を停止させ、アキュームレータ２２による給水に移る。
【００５５】
タービンポンプ２６の運転中は、ＤＣモーター２４の冷却ファン２９により、ポンプカバー８５内の各部は冷却される。具体的には、ポンプカバー８５内の最上層の空気は、吸込口２９ａから吸込まれ、同空気が吹出口２９ｂからＤＣモーター２４のモーター本体へ沿って吹き出される。これにより、吹出風は、ＤＣモーター２４を冷却して、下部側に在る水が通過するポンプ部２５，同じく配管へと流れる。このとき、ＤＣモーター２４の冷却で温度上昇した排気流（熱風）は、給水される水で冷たくなっているポンプ部２５の外壁面、配管部材の外壁面と触れることで熱交換して冷却される。そして、この冷却された排気流が、ポンプカバー８５内の各部に導かれて各部を冷却して、ポンプカバー８５を循環する。
【００５６】
このとき、ポンプカバー８５内を温度上昇させる要因となる発熱は、ポンプ部２５を駆動するモーターの発熱がほとんどを占めているが、ポンプ部２５を駆動するモーターは、ＤＣモーター２４を用いているので、ローター２４ｂの銅損が無く、誘導モーターに比べ、熱損失が少ない。
【００５７】
したがって、ＤＣモーター２４の採用により、モーターからの発熱量を低減でき、タービンポンプ２６を収めている収容空間の温度上昇を低減でき、過度な温度上昇を防ぐことができる。
【００５８】
一方、ポンプ運転中、高配水時、すなわち水道管９４側（水道本管側）の圧力が目標圧力を超える圧力になると、タービンポンプ２６へ向う水が、バイパス用チェック弁４５を通じて、吐出側合流管２８へバイパスされる。またチェック弁４５とポンプ吸込口３０との間にある流量センサー４６が、タービンポンプ２６へ向う水量の減少（少水量）を感知（検出）して、タービンポンプ２６の運転を停止させる。これにより、給水装置で増圧を行わずに、直接、水道本管からの圧力水が蛇口へ導かれる。
【００５９】
このとき、ポンプ部２５内を通過する流通する給水で、ポンプ部２５のインペラ３４が回転され、ＤＣモーター２４のローター２４ｂが回転することがある。
【００６０】
ここで、ＤＣモーター２４は、ローター２４ｂの位置検出を行い、ステータコイル２４ｃに流す電流位相で制御して回転させるのであるから、実際のローター２４ｂの回転速度と目標回転数を同期させないと、ポンプ始動信号が出力されてもタービンポンプ２６は始動しない。つまり、タービンポンプ２６は始動しようとしても、ＤＣモーター２４は、本来、停止中で目標回転速度が０であるにも関わらず、ローター２４ｂが回転しているため、同期不能となって、始動が行えなくなるおそれがある。
【００６１】
そこで、このポンプ停止から、良好にポンプ始動が行われるよう、ローター２４ｂが回転するようなポンプ停止時は、切換部２１ｚを用いて、ローター２４ｂの回転を停止させておく制御が採用されている。
【００６２】
図８には、この制御のフローチャートが示されている。
【００６３】
すなわち、高配水時、ステップＳ１、ステップＳ２に示されるようにポンプ停止が行われ、ポンプ部２５の内部を通過する給水でローター２４ｂが回転すると（ローター位置検出センサー２４ｄのパルス信号による）、制御部２１ｙは、切換部２１ｚを操作して、ＤＣモーター２４の入力端子を短絡する（ステップＳ３）。すると、ＤＣモーター２４に逆起電力が発生し、ローター２４ｂを電気的に制動させる制動力を発生させる。
これにより、ローター２４ｂには逆回転方向の回転トルクが与えられ、ローター２４ｂの回転は低下し、停止に至る。そして、ローター２４ｂが回転しないように保持される。すなわち、ローター２４ｂは停止状態に保たれる。なお、ローター２４ｂが停止したか否かは、ローター位置検出センサー２４ｄからパルス信号が出力されるか否かで判定される。
【００６４】
このポンプ停止中、吸込圧力がポンプ始動圧力より低下すると、制御部２１ｙは、タービンポンプ２６を始動させる。
【００６５】
この始動は、ステップＳ４，ステップＳ５に示されるように、ローター２４ｂが停止している状態から行われる。すなわち、実際のローター２４ｂの回転速度と目標回転速度（ゼロ）とが同期するので、ＤＣモーター２４は、電流位相制御で回転を始める。
【００６６】
したがって、温度上昇低減に優れたＤＣモーター２４を採用したポンプを円滑に始動させることができ、ＤＣモーター２４を高配水時にも良好に使用することができる。
【００６７】
図９は、本発明の第２の実施形態を示す。
【００６８】
同実施形態は、第１の実施形態で述べた高配水時におけるＤＣモーターの始動制御の変形例で、ポンプ始動時に、目標とする回転速度を実際のローターの回転数に同期させるようにしたものである。
【００６９】
具体的には、先の第１の実施形態で述べた、高配水時のポンプ停止中、例えばロータ位置検出センサー２４ｄで、ローター２４ｂの回転数を監視させる。また制御部２１ｙに、ポンプ始動時、実際に回転しているローター２４ｂの回転数を目標の回転速度として、回転させる機能が設定されていて、この設定により、ポンプ始動時には、同期不能を起すことなく、良好にＤＣモーター２４が電流位相制御で回転されるようにしたものである。図８には、このときの制御のフローチャートが示してある。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、ブラシレスＤＣモーターの採用により、ポンプを収めた空間の温度上昇を低減することができる。さらに、ポンプ停止時にポンプ部内を通過する水でＤＣモーターのローターが正回転する高配水時においても、ＤＣモーターが同調不良を起こすことはなく、ＤＣモーターを採用したポンプを円滑に始動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る直結給水式給水装置の正面図。
【図２】同給水装置のポンプカバーを断面した正面図。
【図３】（ａ）は図２中のＡ−Ａに沿う側断面図。
（ｂ）は図２中のＢ−Ｂに沿う側断面図。
【図４】図２中のＣ−Ｃに沿う側断面図。
【図５】図２中のＤ−Ｄに沿う平断面図。
【図６】２台のポンプに接続される吸込側合流管、吐出側合流管を説明するための図。
【図７】給水ポンプの全体の構造を説明するための分解斜視図。
【図８】高配水時、停止中のポンプが始動するときの制御を説明するためのフローチャート。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る直結給水式給水装置の要部の制御を説明するためのフローチャート。
【符号の説明】
１，８５…架台、ポンプカバー（ポンプを収容する空間を形成するもの）、２１ｙ…制御部、２１ｚ…切換部、２４…ブラシレスＤＣモーター、２４ｂ…ローター、２４ｄ…ローター位置検出センサー、２５…ポンプ部、２６…ポンプ、９４…水道管。

Claims (2)

1. ローターに永久磁石を用いたブラシレスＤＣモーターと、このＤＣモーターにより駆動されるポンプ部と、を組み合わせたポンプと、
   前記ＤＣモーターの作動を制御するための制御部と、を有し、
   前記ポンプおよび前記制御部が、周囲が壁で覆われた空間内に収容されているとともに、前記ポンプの吸込側が水道管に直結された直結給水式給水装置であって、
   前記制御部は、前記水道管の圧力が前記ポンプの目標圧力を超えて前記ポンプが停止しているにも拘らず前記ポンプ部内を通過する水で前記ローターが正回転している時に、前記ＤＣモーターの入力端子を短絡させることで前記ＤＣモーターに逆回転方向の回転トルクを与えて前記ローターに電気的な制動力を発生させ、前記ローターが停止した状態で前記ＤＣモーターを始動させることを特徴とする直結給水式給水装置。
2. ローターに永久磁石を用いたブラシレスＤＣモーターと、このＤＣモーターにより駆動されるポンプ部と、を組み合わせたポンプと、
   前記ＤＣモーターの作動を制御するための制御部と、を有し、
   前記ポンプおよび前記制御部が、周囲が壁で覆われた空間内に収容されているとともに、前記ポンプの吸込側が水道管に直結された直結給水式給水装置であって、
   前記ポンプが停止している時に前記ローターの回転を監視する手段をさらに備えているとともに、
   前記制御部は、前記ポンプの始動時において前記水道管の圧力が前記ポンプの目標圧力を超えて前記ポンプ部内を通過する水で前記ローターが正回転している時に、前記手段により監視された前記ローターの正回転方向の回転数を目標の回転速度と同期させることを特徴とする直結給水式給水装置。

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