JP4652068B2

JP4652068B2 - 給水装置

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Publication number: JP4652068B2
Application number: JP2005018251A
Authority: JP
Inventors: 政人川井; 力牧野; 亮太三木
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2005-01-26
Filing date: 2005-01-26
Publication date: 2011-03-16
Anticipated expiration: 2025-01-26
Also published as: JP2006207421A

Description

本発明は、水道本管（配水管）に直結され、トイレ、給水栓、シャワーなどの給水末端へ給水する給水装置に係り、特に水道本管からの水を補助的に加圧して一戸建て住宅などの低層住宅の２階や３階に設けられた給水末端に給水する目的で使用される直結型給水装置に関するものである。

水道本管（配水管）からの水を受水槽を介さずに直接に加圧ポンプ（ブースタポンプ）で加圧し、給水末端へ給水する直結型給水装置が従来から用いられている。このような直結型給水装置は、比較的高層の集合住宅やビルなど、ブーストアップが不可欠な大規模な建物を対象としているため、複数台の加圧ポンプやインバータを備えている。高層の建物においては、ポンプの故障が断水に直結するため、運転中に特定のポンプやインバータの異常が検知された場合には、他の正常なポンプやインバータに運転を切替えて給水を継続するようになっている。

しかしながら、一戸建て住宅などの低層の小規模住宅においては、ほとんどの場合は水道本管の圧力のみで給水末端（トイレ、給水栓、シャワーなど）への給水が可能である。最近では、トイレやバスを２階又は３階に設置する二世帯住宅が増加しており、また、従来のロータンク方式とは異なるタンクレストイレが製品化されている。このため、水圧不足が懸念される２階や３階の給水末端に供給する水を補助的に加圧することを目的とした給水装置が開発されている。

このような給水装置においては、加圧ポンプの吐出側圧力が所定値以下になると加圧ポンプが始動するようになっている。そして、加圧ポンプ運転中においては該ポンプの吐出し圧力が一定となるように、または給水末端圧力が一定となるように加圧ポンプの回転速度が制御される。加圧ポンプの吸込側流路と吐出側流路はバイパス流路を介して接続されており、加圧ポンプの停止中はバイパス流路を通じて水道本管の圧力による給水末端への給水が行われる。従って、加圧ポンプに異常が生じて運転不能となった場合でも、バイパス流路を通じて水道本管の圧力による給水末端への給水が行われる。

このような直結給水方式では、水道本管の圧力が低下した状態で加圧ポンプの運転が継続されると、水道本管の圧力低下を助長することになる。そこで、加圧ポンプの吸込側圧力が所定値以下に低下した場合は保護動作として加圧ポンプを停止させ、吸込側圧力が回復したときに加圧ポンプを運転可能な状態に復帰させるようにしている。

通常、水道本管には給水用の枝管が接続され、枝管は１階用配管と２階又は３階用配管に分岐する。そして、２階又は３階用配管に上述した給水装置が取り付けられる。ここで、水道本管の圧力が低く、１階で大量の水を使用中にさらに２階である程度の量の水を使用した場合、枝管に過大な水が流れて吸込側圧力が大きく低下し、加圧ポンプが停止する。加圧ポンプが停止すると水の使用量が減るため、吸込側圧力が回復して加圧ポンプが運転可能となる。このとき、給水末端で大量の水が使用され続けていると、吐出側圧力が低下して加圧ポンプが始動し、これに伴い吸込側圧力が低下して加圧ポンプが再び停止する。このようにして、加圧ポンプは停止と始動を激しく繰り返すチャタリング状態に陥り、激しい圧力変動や水量変動が生じてしまう。

吸込側圧力の大幅な低下を抑えるためには、加圧ポンプ始動時の回転速度の立ち上げを緩やかにする始動方法が考えられる。しかしながら、給水装置は、給水末端の使用時に水が途切れないよう速やかに吐出側圧力の低下を補う必要があるため、このような方法は給水装置にとって好ましくない。また、このような始動方法を採用したとしても、水道本管の圧力低下、加圧ポンプ吸込側までの配管損失の増加、１階又は２階の使用水量の増加などの悪条件の度合が大きくなると、吸込側圧力が大きく低下してしまう。

そこで、チャタリング発生防止策として考えられるのは、加圧ポンプを停止させるときの吸込側圧力の値を水道本管保護のための必要最低限の値に設定し、無駄な保護動作によるポンプ停止を回避することである。しかしながら、この場合も前述の悪条件の度合が大きくなると、吸込側圧力が大きく低下して加圧ポンプが停止してしまう。

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、どのような条件でも、吸込側圧力の低下と回復の繰返しに起因する加圧ポンプの停止と始動の繰り返しを防止することができる給水装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、加圧ポンプと、前記加圧ポンプを駆動するモータと、前記加圧ポンプの吸込側流路と吐出側流路とを接続するバイパス流路と、前記加圧ポンプを制御する制御装置と、前記加圧ポンプの吸込側圧力が第１の所定値以下になったこと、及び第２の所定値以上になったことを検出する吸込側圧力検出器とを備え、前記制御装置は、吸込側圧力が第１の所定値以下になったことを前記吸込側圧力検出器が検出したときに前記加圧ポンプを停止させ、所定のポンプ停止時間が経過するまでは前記加圧ポンプの停止状態を継続させ、前記ポンプ停止時間が経過した後であって吸込側圧力が回復したときに前記加圧ポンプを運転可能な状態とすることを特徴とする給水装置である。
本発明の好ましい態様は、前記制御装置は、吸込側圧力が第２の所定値以上になったことを前記吸込側圧力検出器が検出したときに吸込側圧力が回復したと判断することを特徴とする。

本発明によれば、ポンプ停止時間が経過するまで加圧ポンプの停止が維持されるので、ポンプ停止時間が経過する前に給水末端での水の使用量が通常の量に戻れば、加圧ポンプの停止と始動の繰り返しを防止することができる。この場合、ポンプ停止時間は、タンクレストイレなどの多量の水を必要とする特定の給水末端の作動時間に基づいて決定することが好ましい。

本発明の好ましい態様は、前記ポンプ停止時間は１０〜３０秒であることを特徴とする。
通常、一般的な一戸建て住宅においては、吸込側圧力が低下して加圧ポンプが停止することが想定される場合としては、水道本管の圧力が低い時に複数台のタンクレストイレを同時に使用している場合以外は殆どないと考えられる。従って、タンクレストイレの作動時間である２５秒を基準に上記ポンプ停止時間を設定することが好ましい。

ポンプ停止時間が経過して加圧ポンプが始動した後、再度吸込側圧力低下によるポンプ停止を避けるためには、ポンプ停止時間を３０秒程度にするのが好ましい。また、できるだけ加圧ポンプの復帰を早めたい場合は、ポンプ停止時間を１０秒程度にするのが好ましい。実際、複数台のタンクレストイレが同時に使用されているときに吸込側圧力の低下に陥る場合が通常なので、吸込側圧力が第１の所定値以下となる時間は短いと考えられる。従って、ポンプ停止時間を１０秒程度に設定しても、加圧ポンプの停止及び始動の繰り返しを防止するには十分と考えられる。

このように、吸込側圧力の低下は、タンクレストイレなどの特定の給水末端を含むいくつかの給水末端の同時使用という事象のもとで発生するため、その事象が継続し得る時間をポンプ停止時間に設定することで、運転復帰後の吸込側圧力の変動による停止と始動の繰返しを避けることができる。ただし、ポンプ停止時間が１０〜３０秒の範囲外であっても本発明の効果が得られることは勿論である。

本発明の一参考例は、加圧ポンプと、前記加圧ポンプを駆動するモータと、前記加圧ポンプの吸込側流路と吐出側流路とを接続するバイパス流路と、前記加圧ポンプを制御する制御装置と、前記加圧ポンプの吸込側圧力が所定値以下になったことを検出する吸込側圧力検出器とを備え、前記制御装置は、吸込側圧力が所定値以下になったことを前記吸込側圧力検出器が検出したときに前記加圧ポンプを停止させ、手動リセット手段から送信されるリセット信号を受信したときに前記加圧ポンプを運転可能な状態とすることを特徴とする給水装置である。
本発明の参考例によれば、吸込側圧力の低下により一旦加圧ポンプが停止すると、使用者が手動リセット手段を操作するまで加圧ポンプの運転が再開されないため、使用水量が過大であったことを使用者に認識してもらうことができる。

本発明の好ましい態様は、前記バイパス流路の少なくとも一部は、フレキシブルホースで構成されていることを特徴とする。
本発明によれば、吸込側流路と吐出側流路とを接続する際に生じる組み付け誤差をフレキシブルホースによって吸収することができる。

本発明の好ましい態様は、前記加圧ポンプの吐出側圧力を検出する吐出側圧力検出器を更に備え、前記制御装置は、加圧された流体の供給先の末端圧力を加圧ポンプの吐出流量に拘わらず略一定にするための目標圧力を演算する演算部と、前記吐出側圧力検出器により検出された吐出側圧力が前記演算された目標圧力に一致するように前記モータの回転速度を制御する回転速度制御部とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、推定末端圧力一定制御を行うことができるため、吐出し圧力一定制御のような動力の無駄をなくすことができる。すなわち、吐出し圧力一定制御では、最大の水使用量のときに生ずる管路の圧力損失を見込んで、加圧ポンプの吐出し圧力の目標圧力を設定するため、水量の少ない領域では必要な圧力より高めの圧力で給水していることになり、無駄な動力を消費する。これに対して、推定末端圧力一定制御では、給水末端圧力を推定して、加圧ポンプの吐出し圧力の目標圧力を変化させるので、動力の無駄をなくすことができる。

本発明によれば、どのような条件でも、吸込側圧力の低下と回復の繰返しに起因する加圧ポンプの停止と始動の繰り返しを防止する最適な保護機能を確立することができる。

以下、本発明に係る給水装置の実施形態について図１から図１０を参照して詳細に説明する。なお、図１から図１０において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

図１は、本発明の給水装置１の基本構成を示す模式図である。本発明の給水装置１は、２，３階建ての一戸建て住宅に好適に用いることができ、通常時には水道本管（配水管）２の圧力（通常圧力）のみで給水末端に給水できる場合に好適である。

図１に示すように、給水装置１は、１台の加圧ポンプ３と、ポンプ３を駆動するモータ４と、ポンプ３の吸込口に接続されるポンプ吸込管（吸込側流路）５と、ポンプ３の吐出口に接続されるポンプ吐出管（吐出側流路）６と、ポンプ３をバイパスしてポンプ吸込管５とポンプ吐出管６とを接続するバイパス管（バイパス流路）７とを備えている。ポンプ吸込管５は、水道本管（配水管）２から延びる上流側給水管３０に接続され、給水を装置内に吸込むための装置本体吸込口５ａを有している。またポンプ吐出管６は、需要家の給水末端に延びる下流側給水管３１に接続され、ポンプ３により加圧された給水を装置から吐出するための装置本体吐出口６ａを有している。ポンプ吸込管５には、チャッキ弁８および仕切弁９が設けられている。ポンプ吐出管６には、フロースイッチ１０、圧力タンク１１、圧力センサ（吐出側圧力検出器）１２、および仕切弁１３が設けられている。バイパス管７には、吐出側から吸込側への逆流を防止するチャッキ弁１４および吸込側圧力の検出用の圧力スイッチ（吸引側圧力検出器）１５が設けられている。

給水装置１は、ポンプ３、モータ４およびその他の機器を制御する制御装置４０を備え、制御装置４０は、モータ４の回転周波数（回転速度）を可変速制御するインバータ装置５０と、給水装置１の運転状態を表示したり、運転条件の入力などの各種設定を行ったりするための表示操作部（図示せず）を備えている。

ポンプ吐出管６に設けられた圧力センサ１２は、ポンプ吐出管６内の水圧（吐出側圧力）を検出するようになっており、この圧力センサ１２の出力信号は制御装置４０に送られる。また、バイパス管７に設けられた圧力スイッチ１５は、水道本管２の水圧が第１の所定値以下となったときに作動し、第２の所定値以上となったときに作動が解除されるようになっている。この圧力スイッチ１５の出力信号は制御装置４０に送られる。

上述したように、通常時には、水道本管２の圧力（通常圧力）により給水末端の十分な給水が行えるため、給水装置１のポンプ３は停止しており、したがって、水道本管２内の水道水は、主に上流側給水管３０、バイパス管７、下流側給水管３１を通って給水末端に供給される。なお、一部の水道水は、ポンプ吸込管５、ポンプ３、ポンプ吐出管６を通過して下流側給水管３１に至る。

ここで、地域の水の使用量が増大するなどにより水道本管２の圧力が低下すると、高い位置にある給水末端で十分な給水を確保するには水道本管２の圧力だけでは不十分となる場合がある。このような場合には、ポンプ吐出管６に設けられた圧力センサ１２が、予め設定された始動圧力を下回ったことを検出し、これを受けて制御装置４０は、ポンプ３を起動させる。このとき、水道本管２の圧力の変動を抑制するため、ポンプ３はソフトスタートされる。ポンプ３の始動後は、圧力センサ１２により検出された圧力が、演算された目標圧力と一致するように、インバータ装置５０によりポンプ３の回転速度が制御され、推定末端圧力一定制御が行われる（後述する）。

水道本管２の圧力が低い状態でポンプ３の運転が継続されると、水道本管２の圧力の低下を助長することになり好ましくない。そこで、制御装置４０は、ポンプ３の吸引側圧力が第１の所定値以下となったときにポンプ３を停止させるようになっている。すなわち、吸込側圧力が第１の所定値以下となって圧力スイッチ１５が作動すると、制御装置４０は圧力スイッチ１５からの作動信号を受けてポンプ３を停止させる。制御装置４０には所定のポンプ停止時間が表示操作部を介して予め入力されており、制御装置４０は、ポンプ３が停止してからポンプ停止時間が経過するまでポンプ３の停止状態を継続させるようになっている。その後、吸込側圧力が第２の所定値以上となって圧力スイッチ１５の作動が解除されると、制御装置４０は吸込側圧力が回復したと判断し、ポンプ３を運転可能とする。すなわち、ポンプ停止時間の経過後であって吸込側圧力が第２の所定値以上となったときに、制御装置４０はポンプ３を運転可能な状態に復帰させる。そして、水の使用に伴って、ポンプ３の吐出側圧力が始動圧力以下となると、制御装置４０はポンプ３を再び始動させる。

上記ポンプ停止時間は、タンクレストイレなどの多量の水を必要とする特定の給水末端の作動時間に基づいて決定することが好ましい。通常、一般的な一戸建て住宅においては、吸込側圧力が低下してポンプ３が停止することが想定される場合としては、水道本管の圧力が低い時に複数台のタンクレストイレを同時に使用している場合以外は殆どないと考えられる。従って、タンクレストイレの作動時間である２５秒を基準に上記ポンプ停止時間を設定することが好ましい。ポンプ停止時間が経過して加圧ポンプが始動した後、再度吸込側圧力低下によるポンプ停止を避けるためには、ポンプ停止時間を３０秒程度に設定するのが好ましい。また、できるだけ加圧ポンプの復帰を早めたい場合は、ポンプ停止時間を１０秒程度に設定するのが好ましい。このような理由から、ポンプ停止時間は１０〜３０秒の範囲で設定することが好ましい。

なお、本実施形態では吸込側圧力検出器として圧力スイッチを用いたが、これに代えて吸込側圧力を連続的に測定する圧力センサを用いてもよい。また、本実施形態ではポンプ停止時間の経過後であって吸込側圧力が第２の所定値以上となったときに、自動的にポンプ３が運転可能となるが、手動リセット手段を用いて手動でポンプ３を運転可能な状態に復帰させるようにしてもよい。例えば、吸込側圧力が第１の所定値以下となってポンプ３が停止した後、制御装置４０に備えられた手動リセットスイッチ４１を押すことにより、リセット信号を制御装置４０に送信し、制御装置４０はリセット信号を受けてポンプ３を運転可能な状態にする。この場合は、制御装置４０はリセット信号を受信するまでポンプ３を停止させるため、上記ポンプ停止時間を設ける必要はない。なお、手動リセットスイッチ４１に代えて、通信回線を介して接続された遠隔操作器から制御装置４０にリセット信号を送信するようにしてもよい。

図２および図３は図１に示す給水装置の外観を示す図であり、図２は給水装置の平面図、図３は部分断面正面図である。図２および図３に示すように、ユニットベース２０上には、ポンプ３、モータ４、圧力タンク１１、制御装置４０が載置され、これらの機器はボルト等の固定具により固定されている。そして、これらの機器（ポンプ３、モータ４、圧力タンク１１、制御装置４０）およびチャッキ弁８、圧力センサ１２の全体を覆うように、ユニットカバー２１が設けられている。また、ポンプ吸込管５およびポンプ吐出管６から分岐し、かつユニットカバー２１で覆われた各機器を迂回するようにバイパス管７が配置されている。ポンプ吸込管５およびポンプ吐出管６は、それぞれ上流側給水管３０および下流側給水管３１（図２および図３では図示省略）に接続できるように、各端部に、フランジ部５ｆ，６ｆを備えている。

本実施の形態では、ポンプ３はカスケードポンプから構成されている。カスケードポンプは摩擦ポンプの名前でも呼ばれるポンプであり、周縁に多数の溝を切った円板として形成された羽根車２３を備える。ポンプ３は、ポンプケーシング２２内に羽根車２３を収容して構成され、ポンプケーシング２２の羽根車の軸の方向から見た正面には、ポンプケーシングカバー２４がボルトで取り付けられており、これを取り外すと羽根車２３にアクセスでき、保守点検が容易である。

羽根車２３の下流側には、気水分離室２５が設けられ、気水分離室２５の下流側にフロースイッチ１０、その近傍に圧力センサ１２が配置されている。圧力タンク１１の鉛直方向上部には呼水栓２６が設けられている。

図４は、図２に示す給水装置の別の形態を示す平面図である。図４に示す給水装置１は、図２に示す給水装置と同様に、１台の加圧ポンプ３と、ポンプ３を駆動するモータ４と、ポンプ３の吸込口に接続されるポンプ吸込管５と、ポンプ３の吐出口に接続されるポンプ吐出管６と、ポンプ３をバイパスしてポンプ吸込管５とポンプ吐出管６とを接続するバイパス管７とを備えている。図２に示す実施形態においては、ポンプ吸込管５に仕切弁９とバイパス管７の接続用の分岐管とが一体に設けられていたが、図４に示す実施形態においては、ポンプ吸込管５に仕切弁９がねじ込みによって接続され、仕切弁９にバイパス管７の接続用の吸込側分岐管１６がねじ込みによって接続されている。また、図２に示す実施形態においては、ポンプ吐出管６に仕切弁１３とバイパス管７の接続用の分岐管とが一体に設けられていたが、図４に示す実施形態においては、ポンプ吐出管６に仕切弁１３がねじ込みによって接続され、仕切弁１３にバイパス管７の接続用の吐出側分岐管１７がねじ込みによって接続されている。

吸込側分岐管１６は、水道本管（配水管）２から延びる上流側給水管３０（図１参照）に接続され、給水を装置内に吸込むための装置本体吸込口５ａを有している。また吐出側分岐管１７は、需要家の給水末端に延びる下流側給水管３１（図１参照）に接続され、ポンプ３により加圧された給水を装置から吐出するための装置本体吐出口６ａを有している。

また、図４に示す実施形態においては、バイパス管７は、ステンレス鋳物等からなる曲管（エルボ）７Ａと、フレキシブルメタルホース等からなるフレキシブルホース７Ｂとから構成されている。曲管７Ａには、チャッキ弁１４および圧力スイッチ１５が一体に設けられている。曲管７Ａは吸込側分岐管１６とフランジ接続され、フレキシブルホース７Ｂは吐出側分岐管１７およびチャッキ弁１４にねじ込みによって接続されている。

図４に示す給水装置によれば、ポンプのメンテナンス時には仕切弁９および仕切弁１３の２つのバルブを閉じることにより、バイパス管７からなるバイパス流路のみによる給水を行うことができる。また、図４に示す給水装置によれば、吸込側の管路をポンプ吸込管５と、仕切弁９と、吸込側分岐管１６とを相互に接続することにより構成し、吐出側の管路をポンプ吐出管６と、仕切弁１３と、吐出側分岐管１７とを相互に接続することにより構成しているため、仕切弁９および仕切弁１３に市販のバルブを使用することができ、装置コストの低減を図ることができる。

吸込側は、ポンプ吸込管５、仕切弁９、吸込側分岐管１６、曲管７Ａの順にねじ込みまたはフランジ接続され、吐出側は、ポンプ吐出管６、仕切弁１３、吐出側分岐管１７の順にねじ込み接続されるため、接続回数を重ねるごとに管路の同軸度、フランジ面の直角度、取り合い寸法等に少しずつばらつきが累積されるが、最終的に上記２系統の管路を接続するフレキシブルホース７Ｂで累積された組み付け誤差を吸収している。

また、バイパス管７は、曲管７Ａとフレキシブルホース７Ｂとで構成しているが、曲管７Ａを短くし、フレキシブルホース７Ｂを長くすることによって、ステンレス鋳物や青銅鋳物からなる曲管７Ａの製作を容易にしている。そして、フレキシブルホース７Ｂに市販のフレキシブルホースを使用することでコスト面においても有利な構造になっている。

図４に示した実施形態においては、吸込側に曲管７Ａを設け、吐出側にフレキシブルホース７Ｂを設けたが、吸込側の構造と吐出側の構造を入れ替えて、吸込側にフレキシブルホース７Ｂを設け、吐出側に曲管７Ａを設けるようにしてもよい。

次に、図５のブロック図を参照して、本実施の形態の給水装置の制御装置及び作用につき説明する。
ポンプ吐出管６の先には需要家の給水末端に延びる下流側給水管３１が接続されている。下流側給水管３１の末端３１ａには蛇口等の弁３２ｃ−１，３２ｃ−２，３２ｃ−３・・・が取り付けられている。推定末端圧力はこの末端３１ａにおける圧力を推定したものである。これは最高所及び／又は最長配管の末端であり、ポンプの目標吐出し圧力を支配する部分である。ポンプの吐出し圧力を所定の目標圧力に制御することにより、弁３２ｃ−１，３２ｃ−２，３２ｃ−３・・・から所望の水量が放流されることを可能とする。

図５において、信号ラインに（Ｄ）で示す信号はデジタル信号、（Ａ）で示す信号はアナログ信号である。インバータ装置５０（二点鎖線で表示）は、モータ４としての直流ブラシレスモータに駆動電力を供給するＩＰＭ（Intelligent Power Module）５２、ＩＰＭ５２をコントロールするＤＣＢＬコントローラ５３、ＤＣＢＬコントローラ５３をコントロールするマイコン５４を備える。

マイコン５４には、ＣＰＵ５５、ＣＰＵ５５で用いるプログラムを保存したメモリー５６、外部からの入力信号を受け付け、また外部に信号を出力する中継装置であるＩ／Ｏ５７を備える。圧力タンク１１は、フロースイッチ１０よりも下流側に設置されているので、ポンプ３が停止しているときに圧力タンク１１から供給される水流をフロースイッチ１０が検出することはない。

ＤＣＢＬ（直流ブラシレス）コントローラ５３は、直流ブラシレスモータ４から磁極信号のフィードバックを受けて、駆動電力の周波数を直流ブラシレスモータ４の回転速度に同期させ、モータ４の固定子に回転磁界を形成する。ＤＣＢＬ（直流ブラシレス）コントローラ５３は、ＩＰＭ５２にＰＷＭ波形信号を送信する。ＩＰＭ５２は、その信号に対応した（と同波形の）電力を直流ブラシレスモータ４に供給する。

圧力センサ１２からの圧力信号は、圧力コントローラ部５８に入力され、圧力コントローラ部５８は速度コントローラ部５９に速度設定値を送る。速度コントローラ部５９は、モータ４の回転速度のフィードバックを受けて、設定速度と実際の運転速度との差に応じた制御信号（電圧信号Ｖｅ）をＤＣＢＬコントローラ５３に出力する。すなわち、速度コントローラ部５９は、圧力センサ（吐出圧力検出器）１２により検出された吐出し圧力が演算された目標圧力に一致するようにモータ４の回転速度を制御する回転速度制御部を構成する。

ＩＰＭ５２は、先に説明したようにモータ４に駆動電力を供給する。ＩＰＭ５２は、ＤＣＢＬ（直流ブラシレス）コントローラ５３からＰＷＭ駆動波形信号を受信して、その信号波形と同じ波形の電力を生成する。ＩＰＭ５２は、いわば増幅器である。ＩＰＭ５２は、電力トランジスタを内蔵しており、そのゲートにオン／オフ信号が入力し、その信号と同じオン／オフの電力を出力する。電力トランジスタは、いわゆるスイッチング動作をする。

ＩＰＭ５２では、ＤＣＢＬコントローラ５３からのオン／オフ信号と同じ周期で、電力トランジスタにスイッチング動作をさせる。この結果、オンとオフの発生周期が一定（ｔ１）で、オンの継続時間ＷにＷ１、Ｗ２・・と広狭があり、オン／オフの広狭が周期Ｔで繰り返される、電圧が一定の直流電力が得られる。この直流電力は、直流ではあるが、時間幅Ｗの狭い箇所は実効値が低く、広い箇所は高い、全体的に周期がＴの交流電力と同等の電力となる。

また、信号電圧Ｖｅが高いときは、時間幅Ｗが全体的に広くなるので、交流電力と見たときの全体の実効値が高くなる。このようにして、ポンプ３の負荷が大きくなっても回転速度が維持される。ＤＣＢＬコントローラ５３は、ＣＰＵ５５中の速度コントローラ部５９から、電圧信号Ｖｅを受信する。電圧信号Ｖｅは、ＣＰＵ５５から出力されるときは、デジタル信号であるが、途中に備えられたＤ／Ａ変換器（デジタルアナログ変換器）６０でアナログ信号（０〜５Ｖ）に変換されＤＣＢＬコントローラ５３に入力する。ＣＰＵ５５はＩＣ構造を有する。電圧信号Ｖｅの定めるデューティ比は、広狭の幅を１山ずつではなく１周期分につき１セットで定める。

一方、ＤＣＢＬコントローラ５３は、モータ４から磁極信号のフィードバックを受けて、出力信号であるＰＷＭ駆動波形信号の周期Ｔを調節する。モータ４の回転子（不図示）の回転速度と固定子（不図示）の回転磁界の回転速度が等しくないと、いわゆる脱調を起こすからである。

例えば、ポンプ３の負荷が増大してモータ４の回転子の回転が落ちてくると、それはＤＣＢＬコントローラ５３にフィードバックされて、固定子の回転磁界の回転速度も低下する。このときポンプの吐出し圧力が低下するので、圧力コントローラ部５８と速度コントローラ部５９が働いて電圧信号Ｖｅが高くなり、先に説明したように、ＩＰＭ５２からの駆動電力の実効電圧が高くなり、モータ４の出力が増大し、ポンプ３の回転速度が維持され、吐出し圧力が維持されることになる。

ＤＣＢＬコントローラ５３の出力であるＰＷＭ駆動波形の周期Ｔが可変、すなわち周波数が可変であり、結局、モータ４の回転速度が可変であることにより、ポンプ３の流量に応じて適正な吐出し圧力を得るような制御が可能となる。

ＣＰＵ５５は、速度コントローラ部５９と、圧力コントローラ部５８と、推定末端圧力一定制御用演算部６１と、自動発停制御部６２を含んで構成されている。推定末端圧力一定制御用演算部６１は、昇圧された流体の供給先の末端圧力を加圧ポンプ３の吐出流量に拘わらず略一定にするための目標圧力を演算する演算部を構成する。推定末端圧力一定制御については、別図を参照して説明する。

速度コントローラ部５９には、圧力コントローラ部５８からの設定速度信号（デジタル信号）が入力される。またＤＣＢＬコントローラ５３から出力されたデジタルの速度信号がフィードバックされる。ここでいうデジタルの速度信号は、回転速度に比例した時間当たりパルス数のパルス出力である。

速度コントローラ部５９は、圧力コントローラ部５８からの設定速度とフィードバックされた速度との差が０になるようにＰＩ（比例積分）制御する。速度コントローラ部５９には圧力コントローラ部５８からの設定速度信号が入力する。圧力コントローラ部５８には、ポンプ３の吐出し圧力を検出した圧力検出器１２からのアナログの圧力信号がＡ／Ｄ変換器（アナログデジタル変換器）６３でデジタル信号に変換されて入力する。一方、設定圧力信号（デジタル信号）が、推定末端圧力一定制御用演算部６１から入力する。

圧力コントローラ部５８は、ポンプ３の吐出し圧力が設定圧力信号による設定圧力になるように、設定速度信号を調節する。すなわち、ポンプ吐出し圧力が低下すると設定速度を高めるように調節する。これもＰＩ制御である。
速度コントローラ部５９が設けられているので、ポンプ３の最高回転速度の上限を抑えるような設定が可能となる。すなわちオーバースピードを防止する制御が可能である。

また、速度コントローラ部５９を設けたので、そこに入力する設定速度信号を推定末端圧力一定制御用演算部６１で用いる回転速度信号として利用することができる。なお、ＤＣＢＬコントローラ５３からの速度信号を、上記目的に利用してもよい。推定末端圧力一定制御のための演算部６１については、後述する。

ＣＰＵ５５は自動発停制御部６２を有しており、自動発停信号を外部から受信して、停止信号を速度コントローラ部５９とＤＣＢＬコントローラ５３に送信する。
ＣＰＵ５５はマイコンの中核部品である。ＣＰＵ５５が演算するためのプログラムは、マイコン５４内のメモリー５６に保存されている。

ＣＰＵ５５には、先に説明したように、圧力コントローラ部５８、速度コントローラ部５９、推定末端圧力一定制御用演算部６１、自動発停制御部６２があり、メモリー５６に保存されたコントロールプログラム、演算プログラムによって、演算処理が行なわれる。ＤＣＢＬコントローラ５３は、ＩＣで構成されており、各種の情報信号が入力される。

図６のポンプ運転特性曲線図を参照して、推定末端圧力一定制御を説明する。横軸が水量であり、縦軸がヘッドすなわち揚程（以下適宜「圧力」ともいう）であり、曲線Ｎｘはポンプ回転速度一定の運転特性である。ここで抵抗曲線Ｒは、ポンプ３から給水末端迄の使用水量に応じた管路損失であり、水量Ｑが０の点を原点としたとき使用水量の略二乗に比例した曲線となっている。したがって、ポンプ３の吐出側の圧力を一定に制御するためには、ポンプ３の吐出側の圧力Ｐａが一定となるようにポンプの回転速度をＮｏ（後で説明するＮｍａｘに対応）とＮｂ’（締め切り圧がＰａの性能曲線）との間で制御すればよい。このような制御をすると最小流量では末端の圧力は必要以上の圧力となる。一方、推定末端圧力一定制御においては使用水量に応じた（抵抗曲線Ｒで示される）管路損失を見込む必要があるため、この損失を考慮してポンプ回転速度をＮｏとＮｂ（締め切り圧がＰｂの性能曲線）との間で制御する。中間の流量では、中間の回転速度Ｎａ（後で説明するＮに対応）で運転する。ポンプの吐出し圧力は抵抗曲線Ｒに沿って変化する。

先に説明した推定末端圧力一定制御用演算部６１は、ポンプ３の回転速度Ｎに応じて抵抗曲線Ｒに乗るような設定圧力ｆ（Ｎ）を演算で求めて、その設定値ｆ（Ｎ）を圧力コントロ−ラ部５８に設定値として与えるものである。

本給水装置１は、水の使用量の下限を設定しておき、フロースイッチ１０がその下限値を検出すると、マイコン５４が作動してモータ４を、ひいてはポンプ３を停止する。その後、水が使用されるとしばらくは圧力タンク１１から水が供給されるが、圧力タンク１１内の水が少なくなり、さらに圧力が低下すると、圧力センサ１２がこれを検出して、マイコン５４がモータ４を始動する。

このとき、水量が低下してモータ４を停止する際に、一時的にポンプの運転速度を上昇させることにより吐出し圧力を上昇させ、圧力タンク１１内に十分な水が貯留されるようにするとよい。水の流量低下によるポンプ３の停止は、フロースイッチ１０によらず、回転速度の下限値に基づいて行なってもよい。

図７のポンプ運転特性曲線図を参照して、本発明の第１の実施の形態を説明する。まず推定末端圧力一定制御を説明する。図中、横軸が水量Ｑであり、縦軸がヘッドＨあるいは圧力である。本実施の形態の給水装置は、制御目標圧力を制御することによって末端必要圧力がほぼ一定となるような制御をする制御装置を備える。

本給水装置では、最低必要流量（典型的には流量ゼロ「締めきり状態」）でのポンプの各回転速度における圧力値を記憶したデータテーブル（不図示）と、必要最大流量時に必要末端圧力を出しているときのポンプ回転速度と圧力値のデータ（図７中の点Ｐａ、Ｎｍａｘ１）を用いて各ポンプ回転速度毎の制御目標圧力を決定することができる。
または締め切り圧力と回転速度の関係式（典型的には２次方程式）の係数を記憶しておき、抵抗曲線算出に必要な値（例えばＮｂ）をその方程式から計算してもよい。

なお、Ｎ−Ｈ座標（不図示）上で運転カーブＳＶ＝ｆ（Ｎ）（ＳＶは目標圧力）を規定するためには２点が定まればよいので、そのうちの１点が締め切り時である必要はない。要は運転カーブ上にあるべき点の中から２点を選べばよい。ただし、運転カーブが定まっていない段階で運転カーブ上にあるべき点を規定することができるのは、一般に最大必要流量の点と締め切り点だけである。それ以外の点では、運転カーブが未定義の段階では、流量と回転速度と吐出し圧力の関係は未知だからである。逆にいえば、流量と回転速度と吐出し圧力の関係を定めているのが運転カーブである。但し、末端に圧力計を設置して、その実測圧力がＰｂとなるように回転速度を調整することにより、中間の点でも運転カーブを規定するための点として採用することができる。

すなわち、図中、締め切り状態で末端圧力Ｐｂ（回転速度Ｎｂ）の点と最大流量で配管損失を見込んだポンプ吐出し圧力Ｐａ（回転速度Ｎｍａｘ１）の点を結ぶ線である抵抗曲線Ｒ_１を設定する。抵抗曲線はＱ−Ｈ座標上でほぼ２次曲線である。その線を得るためにＮ−Ｈ（回転速度−揚程）座標上で、該２点を結ぶ１つの直線又は中間点で折れ曲がった２本の直線で近似してもよい。これをＱ−Ｈ座標上に投影するとほぼ２次曲線となる。

ここで、Ｎｍａｘ（必要最大水量時の必要回転速度）は設計計算によってあらかじめ求めておき入力することもできる。しかしながら、前もってわかっていなくても次のようにして本装置を運転、制御することができる。

インバータ装置５０は、不図示の最大回転速度記憶装置（不図示）を備える。ここに記憶された最大回転速度に基づいて抵抗曲線Ｒ_１を演算し設定できる。前回最大回転速度記憶装置内に適切な最大回転速度のデータがない場合は、あらかじめ定められた一定時間はあらかじめ定められた一定の目標圧力を出力し、一定時間後一定目標圧力で運転していた時の最大回転速度を用いて制御目標圧力の適切な演算ができるように、推定末端圧力一定制御用演算部６１は構成されている。

ここで、前回最大回転速度記憶装置内に適切な最大回転速度のデータがない場合とは、電源が入れられた直後等で前回最大回転速度記憶装置内に最大回転速度のデータがない、またはノイズにより有りえないデータ（３００００Ｈｚや、数値でないデータ）ではあるが適切な最大回転速度のデータではない場合であり、このような場合に本装置を現場へ据え付けた後、目標圧力＝Ｐａとして運転させ、その間の最大回転速度をＮｍａｘとして、速度データが得られるようになったところで抵抗曲線Ｒ_１を決定することができる。具体的には、適切な最大回転速度のデータがない期間、および現在の正常な回転速度が前回の最大回転速度を越え、且つ増加中である期間について目標圧力＝Ｐａとして運転させる。

また、制御を抵抗曲線Ｒ_１によるものに移した後でも最大回転速度Ｎｍａｘが変化したとき、それにともなって制御演算の基になる抵抗曲線Ｒ_１を修正することができる。すなわち、前回最大回転速度を越える正常な回転速度が入力されたときにその最大回転速度の値を推定末端圧力一定制御用演算部６１に送り、ポンプの回転速度毎の制御目標圧力との関係を再設定することができる。

以上を具体的に説明する。例えばポンプの実質的な最大回転速度は通常５０Ｈｚ（又は６０Ｈｚ）であるが使用者側の定格に応じて、制御の最大値は５０Ｈｚ以下の適切な値が存在する。適切な値とはポンプを回転速度制御して給水し実際に回転速度が最大に上がった点と考えられる。

ここで、上記の前回最大回転速度を越える正常な回転速度が入力されたときにとは、例えば、ある５０Ｈｚ以下のＮｍａｘ（仮に４５Ｈｚとする）で抵抗曲線Ｒ_１に従って制御目標圧力を演算しながら運転していたとき、ポンプの回転速度が４７Ｈｚまで上がった、言いかえれば前回最大回転速度（Ｎｍａｘ＝４５Ｈｚ）を越える回転速度が入力された場合を言う。正常な回転速度とは、ここではたとえば５０Ｈｚ以下（又は６０Ｈｚ以下）のことで、ノイズなどによりデータが書き換わり制御上有り得ない異常な値（３００００Ｈｚや、数値でないデータ）でない回転速度という意味であり、又、その最大回転速度の値（上記例では４７Ｈｚ）を推定末端圧力一定制御用演算部６１に送り、ポンプの回転速度毎の制御目標圧力との関係を再設定することができるとは、抵抗曲線Ｒ_１を４７Ｈｚにより作り直し、その後の抵抗曲線Ｒ_２にしたがって制御するということを意味する。

回転速度が正常か否かは、例えば下記条件の両方が成立するときに回転速度が正常であると判定することができる。
（１）回転数指令値≦定格回転数（誘導電動機ポンプにおける５０Ｈｚもしくは６０Ｈｚに相当する値）
（２）圧力と回転数の関係が平衡状態もしくはそれに近い状態になっている。具体的には、プログラム内で次の式により状態識別する。（目標圧力（圧力コントローラ部のＳＶ値）と吐出し圧力（圧力コントローラ部のＰＶ値））の差の絶対値≦０．３ｍ）

回転速度は水の使われ方によって様々に変化する。例えば、水が最大に使われた時に、回転速度は最大回転速度となる。さらに水が使われて、今度は４７Ｈｚが４９Ｈｚになったときは、またその最大回転速度の値（４９Ｈｚ）を推定末端圧力一定制御用演算部６１に送り、ポンプの回転速度毎の制御目標圧力との関係（抵抗曲線Ｒ）を再設定する。ただし１０００Ｈｚのように正常でない回転速度となった時は再設定しない。

しかしながら、需要先の配管は、その清掃等のため一部が取り外されて、ポンプが運転される場合がある。そのようなとき、配管抵抗は低下する。図７中、抵抗曲線Ｒ_２がそのような場合であるとする。清掃が終わり配管が取り付けられても、推定末端圧力一定制御用演算部６１は抵抗曲線Ｒ_２により目標圧力を演算するので、ポンプの回転速度は本来の欲しい回転速度よりも低い値となってしまう。

そこで、本発明の第１の実施の形態では、最高回転速度を予め設定されたスケジュールに従って初期化されるように構成されている。
図８のフロー図を参照して、第１の実施の形態をさらに詳しく説明する。
Ｓ１：まずポンプを始動する。
Ｓ２：ポンプをある初期回転速度Ｎで運転する。
Ｓ３：ポンプの運転回転速度Ｎに基づき推定末端圧力一定制御用演算部６１で演算をして目標吐出し圧力を求める。求めた目標吐出し圧力を圧力コントローラ部５８（図５参照）に設定圧力として入力する。

Ｓ４：一方、圧力センサ１２が、運転回転速度Ｎで運転されているポンプの吐出し圧力を検出する。検出された圧力を圧力コントローラ部５８に入力する。
Ｓ５：圧力コントローラ部５８は、Ｓ３で求めた目標吐出し圧力とＳ４で検出された実際の吐出し圧力とを比較する。
Ｓ６：圧力コントローラ部５８は、本実施の形態では比例積分（ＰＩ）制御調節器である。したがって、Ｓ５による比較に基づき、両者の差がゼロになる方向にポンプの回転速度の設定値を決めて速度コントローラ部５９に出力する。例えば回転速度Ｎで運転されているポンプ吐出し圧力が抵抗曲線Ｒ_１で定まる目標圧力よりも低いときは、回転速度の設定値を上げる。このようにして、目標吐出し圧力と検出された実際の吐出圧とが等しくなったところで安定した運転が継続される。

Ｓ７：先に説明したように、ポンプを現場へ据え付けた後の初期状態では、推定末端圧力一定制御用演算部６１は、目標圧力＝Ｐａとして運転させ、その間の最大回転速度をＮｍａｘとして、速度データが得られるようになったところで抵抗曲線Ｒ_１を決定する。
Ｓ８：本実施の形態の給水装置では、給水装置が運転継続中に初期化時期に至っているか否かを、下記のように判断する。すなわち、装置を据え付けて運転開始後、又は前回の初期化後、第１の所定期間としての１３日間（約２週間）経過した後４日以内にポンプが停止したときに抵抗曲線Ｒ_２の再設定、すなわち初期化を行う。また前記４日以内にポンプが停止しないときは、強制的に初期化を行うように構成されている。

前回の初期化から１３日以内の停止であれば初期化はしない。したがって頻繁すぎる初期化を避けることができる。また１３日経過後の停止であれば、ポンプ停止時に初期化するので、運転中の初期化をさけることができ、需要者が水の使用中に水の流れ方が急変することを回避できる。また４日の間にポンプが停止しないときは、強制的に初期化するので、抵抗曲線が不自然なＲ_２になっていたとしても、そこで本来の抵抗曲線Ｒ_１に戻すことができる。

Ｓ９：初期化時期でなければ（Ｓ８がＮｏ）、ポンプ最大流量が過去の最大流量を越えたか否かを判断し、越えていなければ（Ｓ９がＮｏ）、そのままの状態でポンプの運転を継続する（Ｓ２へ戻る）。
Ｓ１０：ポンプ最大流量が過去の最大流量を越えていれば（Ｓ９がＹｅｓ）、新しい最大流量に基づき演算カーブ（例えばＲ_２）を設定する。最大流量に基づき設定するとは、具体的には、その最大流量で配管損失を見込んだポンプ吐出し圧力Ｐａになるポンプ回転速度Ｎｍａｘ２に基づいてカーブＲ_２を定めるということである。

図９を参照して、本発明の第２の実施の形態を説明する。本実施の形態は、ポンプの吸込圧力が変化する用途に適した給水装置である。
図９（ａ）は、推定末端圧力一定制御用演算部６１で、まず抵抗曲線Ｒ（Ｐｓ）が、吸込圧力がＰｓで設定されている場合を示す。抵抗曲線Ｒ（Ｐｓ）は、締め切り圧力Ｐｂ（回転速度Ｎｂ（Ｐｓ））の点と最大流量で圧力がＰａ（回転速度がＮｍａｘ）の点との間に設定されている。Ｐｓは水道本管２の圧力が低い状態のものであるとする。

次に水道本管２の圧力が上昇し、Ｐｓより高いＰｓ’になったとする。線図の縦軸Ｐは吐出し圧力を示すので、ポンプの吸込圧力が上昇すれば性能曲線は図中上方に移動する。すなわち、Ｐｂ一定、Ｐａ一定の下では、抵抗曲線Ｒは図中右方向に移動する。言い換えれば、抵抗曲線Ｒ（Ｐｓ’）は抵抗曲線Ｒ（Ｐｓ）よりも下方に位置するようになる。

したがって、水道本管２の圧力が低くて推定末端圧力は本来欲しい圧力であったものが、水道本管２の圧力が上昇しポンプの吸込圧力が高くなると、推定末端圧力が低い値に演算されることになる。すなわち、吸込圧力が上昇するにつれて、推定末端圧力一定制御の結果、ポンプの吐出し圧力がかえって低下するという現象が起こる。ポンプの能力はあるにもかかわらず吐出し圧力が低下する。また本来欲しい吐出水量が得られない。

例えば、最大必要流量で運転したいときは推定末端圧力は（ａ）に示されるように、Ｐａとなるべきである。すなわち、Ｎｍａｘ（Ｐｓ）の性能カーブと圧力Ｐａの交点で運転されるべきである。ところが、抵抗曲線がＲ（Ｐｓ’）に移った結果、推定末端圧力はＮｍａｘ（Ｐｓ）と抵抗曲線Ｒ（Ｐｓ’）との交点の圧力（Ｐａよりも低い）となってしまう。このような制御がされて、結局本来の性能曲線Ｎｍａｘ（Ｐｓ）ではなく図中性能曲線Ｎ（＜Ｎｍａｘ（Ｐｓ））と抵抗曲線Ｒ（Ｐｓ’）の交点の圧力、水量まで下がってしまう。

本発明の第２の実施の形態では、（ｂ）に示すように、当該給水装置について想定される最高吸込圧力に対して抵抗曲線Ｒを設定する。
このように構成すると、ポンプの吸込圧力は低下するしかないので、図中性能曲線は下方に移動する。その結果、抵抗曲線Ｒは図中左方向、同一水量について言えば上方に移動する。このような移動の結果、吸込圧力が下降するにつれて、推定末端圧力一定制御の結果、ポンプの吐出し圧力は欲しい圧力よりも高めになり、ポンプの能力があるにもかかわらず吐出し圧力が低く運転されることがなく、また言い換えれば、本来欲しい吐出水量が得られないということがなくなる。吸込圧力検出器を用いずとも、上記のような制御が可能となる。

図１０のポンプ運転特性曲線図を参照して、本発明の第３の実施の形態を説明する。この実施の形態は、最高回転速度を予め設定されたスケジュールに従って初期化するが、吸込圧力をポンプの想定される最高吸込圧力にはしていない場合である。本図では縦軸をＰ（圧力）の代わりにＨ（揚程ヘッド）で表してあるが本質は変わらない。また図中運転カーブの設定をＡｕｔｏｍａｘと表示してある。また運転カーブ（Ｐｓ）は既に説明した抵抗曲線Ｒ（Ｐｓ）を意味する。

（１）まず、（ａ）に示すように、吸込圧力Ｐｓに対して運転カーブ（Ｐｓ）を設定する。運転カーブ（Ｐｓ）は、Ｎｍａｘ（Ｐｓ）のポンプ特性曲線とＨ＝Ｐａの直線（Ｑ軸に平行）が交差した点１とＮｂ（Ｐｓ）のポンプ特性曲線とＨ＝Ｐｂの直線（Ｑ軸に平行）が交差した点２とを結ぶ曲線すなわち運転カーブ（Ｐｓ）となる。
（２）次に、（ｂ）に示すように、吸込圧力がＰｓからＰｓ’へ上昇したとする。ここでＰｓ＜Ｐｓ’とする。前述のように、運転カーブは、Ｎｍａｘ（Ｐｓ’）のポンプ特性曲線とＨ＝Ｐａの直線（Ｑ軸に平行）が交差した点１’とＮｂ（Ｐｓ’）のポンプ特性曲線とＨ＝Ｐｂの直線（Ｑ軸に平行）が交差した点２’を結ぶ曲線すなわち運転カーブ（Ｐｓ’）へシフトする。ここでは運転カーブ（Ｐｓ）を破線で、新しい運転カーブ（Ｐｓ’）を実線で表している。
（３）Ｎｍａｘ（Ｐｓ）のポンプ特性曲線とＨ＝Ｐａの直線（Ｑ軸に平行）が交差した点が建物のバルブ最大開放時だったとすると、建物のバルブ最大開放のままであるにもかかわらず、運転カーブ（Ｐｓ）から運転カーブ（Ｐｓ’）へ運転カーブがシフトした結果圧力、流量ともに不足することになる。

（４）（３）で述べた問題を軽減するために、（ｃ）（ｄ）に示すように、Ｎｍａｘを初期化し、運転カーブの再設定を行う。Ｎｍａｘ（Ｐｓ）のポンプ特性曲線とＨ＝Ｐａの直線（Ｑ軸に平行）が交差した点が建物のバルブ最大開放時だったとすると、Ｎｍａｘを初期化し運転カーブの再設定を行っている時もこの点以上右側へ動作点を持っていくことはできない。その時の回転数をＮｍａｘ’とすると、Ｎｍａｘを初期化し運転カーブの再設定を行った結果得られる運転カーブ（再設定した運転カーブ（Ｐｓ’））の右端の点は、Ｎｍａｘ’（Ｐｓ’）のポンプ特性曲線とＨ＝Ｐａの直線（Ｑ軸に平行）が交差した点３（＝１）となる。なお、Ｎｍａｘ’（Ｐｓ’）のポンプ特性曲線とＮｍａｘ（Ｐｓ）のポンプ特性曲線を同じＱ−Ｈ座標上に描くと概ね重なり合う（Ｎｍａｘ’＜Ｎｍａｘ）。一方、再設定した運転カーブ（Ｐｓ’）の左端の点は、Ｎｂ（Ｐｓ’）のポンプ特性曲線とＨ＝Ｐｂの直線（Ｑ軸に平行）が交差した点のままである。これは初期化および運転カーブの再設定はＮｍａｘに関しての作業であり、Ｎｂに関しては再設定しない。すなわち、吸込圧力Ｐｓ’時の締切り圧力がＰｂとなるような回転速度Ｎｂ’を求める作業を行わない。こうすることにより、吸込圧力Ｐｓ’で締切り時の回転速度Ｎｂ’を求める必要がなくなり、したがって前回の初期化以来一度も締切り状態、すなわちポンプ停止していない場合においても、運転カーブの再設定を行うことが可能となる。前回の初期化以来今回の初期化までの間に締切り状態すなわちポンプ停止があった場合は、その時の回転速度と吐出し圧力を用いて、その時の吸込圧力（ほぼＰｓ’であると考えて良い）において締切り圧力がＰｂとなるような回転速度Ｎｂ’を求め、そのＮｂ’と前述のＮｍａｘ’を用いて運転カーブを再設定しても良い。Ｎｂ’を求めるか求めないかに拘わらず、すなわち上述のどちらの方法によっても、吸込み側に圧力センサを設置すること無しに、吸込圧力の変動に起因する運転カーブのシフトを補正でき、使用者に不便を強いることのない運転カーブを再設定できるようになる。

以上のように本発明の実施の形態では、ポンプを備える給水装置において、あらかじめポンプの回転速度毎の制御目標圧力を定め（あるいは回転速度より制御目標圧力を演算する関数を定め）回転速度の変化にともなって制御目標圧力を変化させる制御装置を備えたため、ポンプ吐出し圧力一定で制御する場合のようなエネルギー損失がない。
また、給水設備毎に個別に実測して制御を行うような労力と時間のかかる方法を必要としないで、配管末端圧力をほぼ一定に保つことができる。

また、必要以上に高い流量に基づいた抵抗曲線が設定されてしまった場合でも、スケジュールに従って初期化するので、適切な時期に正常な推定末端圧力制御に戻すことができる。また、ポンプの吸込圧力の変化に対応して、ポンプの性能をフルに発揮できる状態で推定末端圧力一定制御をすることができる。

なお、本発明の実施形態として単一のポンプを備えた給水装置について説明してきたが、本発明は複数のポンプを備えた給水装置にも適用することができる。すなわち、本発明の給水装置は、以上説明した実施の形態に限定されるものではなく、また図示例に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ができる。

本発明の給水装置の基本構成を示す模式図である。図１に示す給水装置の外観を示す平面図である。図１に示す給水装置の外観を示す部分断面正面図である。図２に示す給水装置の別の形態を示す平面図である。本発明の実施の形態による給水装置の制御装置及び作用につき説明するブロック図である。推定末端圧力一定制御を説明するポンプの運転特性図である。本発明の第１の実施の形態のポンプ運転特性曲線図である。本発明の第１の実施の形態を説明するフロー図である。本発明の第２の実施の形態（吸込圧力が変化する用途に適した給水装置）を説明するポンプの運転特性図である。本発明の第３の実施の形態（吸込圧力は任意に決めて運転カーブの再設定を行う給水装置）を説明するポンプの運転特性図である。

符号の説明

１給水装置
２水道本管（配水管）
３ポンプ
４モータ
５ポンプ吸込管
５ａ装置本体吸込口
５ｆ，６ｆフランジ部
６ポンプ吐出管
６ａ装置本体吐出口
７バイパス管（バイパス流路）
７Ａ曲管（エルボ）
７Ｂフレキシブルホース
８，１４チャッキ弁
９，１３仕切弁
１０フロースイッチ
１１圧力タンク
１２圧力センサ（吐出側圧力検出器）
１５圧力スイッチ（吸込側圧力検出器）
１６吸込側分岐管
１７吐出側分岐管
２０ユニットベース
２１ユニットカバー
２２ポンプケーシング
２３羽根車
２４ポンプケーシングカバー
２５気水分離室
３０上流側給水管
３１下流側給水管
３１ａ下流側給水管の末端
３２ｃ−１，３２ｃ−２，３２ｃ−３・・・弁
４０制御装置
４１手動リセットスイッチ（手動リセット手段）
５０インバータ装置
５２ＩＰＭ
５３ＤＣＢＬコントローラ
５４マイコン
５５ＣＰＵ
５６メモリー
５７Ｉ／Ｏ
５８圧力コントローラ部
５９速度コントローラ部
６０Ｄ／Ａ変換器
６１推定末端圧力一定制御用演算部
６２自動発停制御部
６３Ａ／Ｄ変換器

Claims

加圧ポンプと、
前記加圧ポンプを駆動するモータと、
前記加圧ポンプの吸込側流路と吐出側流路とを接続するバイパス流路と、
前記加圧ポンプを制御する制御装置と、
前記加圧ポンプの吸込側圧力が第１の所定値以下になったこと、及び第２の所定値以上になったことを検出する吸込側圧力検出器とを備え、
前記制御装置は、吸込側圧力が第１の所定値以下になったことを前記吸込側圧力検出器が検出したときに前記加圧ポンプを停止させ、所定のポンプ停止時間が経過するまでは前記加圧ポンプの停止状態を継続させ、前記ポンプ停止時間が経過した後であって吸込側圧力が回復したときに前記加圧ポンプを運転可能な状態とすることを特徴とする給水装置。
前記制御装置は、吸込側圧力が第２の所定値以上になったことを前記吸込側圧力検出器が検出したときに吸込側圧力が回復したと判断することを特徴とする請求項１に記載の給水装置。
前記ポンプ停止時間は１０〜３０秒であることを特徴とする請求項１または２に記載の給水装置。
前記バイパス流路の少なくとも一部は、フレキシブルホースで構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の給水装置。
前記加圧ポンプの吐出側圧力を検出する吐出側圧力検出器を更に備え、
前記制御装置は、加圧された流体の供給先の末端圧力を加圧ポンプの吐出流量に拘わらず略一定にするための目標圧力を演算する演算部と、前記吐出側圧力検出器により検出された吐出側圧力が前記演算された目標圧力に一致するように前記モータの回転速度を制御する回転速度制御部とを備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の給水装置。