JP5094156B2

JP5094156B2 - 給水装置

Info

Publication number: JP5094156B2
Application number: JP2007041875A
Authority: JP
Inventors: 啓岡藤; 幸一佐藤; 信彦斉藤
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2007-02-22
Filing date: 2007-02-22
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2027-02-22
Also published as: JP2008202555A

Description

本発明は、給水装置に関し、特に給水装置における運転制御切り換え機能技術に関するものである。

給水装置においては、インバータを用いてポンプ回転速度を変化させ、圧力制御（圧力一定制御）を行う手法がある。給水水量が増加した場合、インバータにより目標圧力値を一定に保つ為にポンプ回転速度を増加させている。ここで、給水水量が増加した場合には、予め該制御盤にて設定しておいた、吐出圧力値に達した時に、他方のポンプを起動させる方法が一般的である。また、吐出圧力値を検出する際に、ポンプの誤動作であるチャタリング動作を防止する為に、検出タイマを設定し、一定時間経過後に他方ポンプへの切替動作を実施している為、急激に給水水量が増加した場合には、該検出タイマ時間により他方ポンプへの切替が出来ずに、ポンプ吐出圧力が急激に低下し、断水事故を引き起こす例があった。

また、水量が減少した場合は、目標圧力値を一定に保つ為に、ポンプ回転速度を低下させ圧力一定制御を行っている。ここで、複数台の該ポンプが同時運転している場合には、予め該制御盤にて設定しておいた、吐出圧力値に達した時に、自ポンプを停止し、他方ポンプにてポンプ回転速度運転を実施する。他方ポンプへの切替においても、ポンプのチャタリング動作を防止する為に、検出タイマを設定し、一定時間経過後に他方ポンプへの切替動作を実施している。ここで、配管が閉められる等の急激に水量が減少した場合は、該検出タイマ時間により、ポンプ停止動作が間に合わず、配管内の圧力が上昇し、配管破裂事故を引き起こす可能性がある。

この改善策として、急激な給水水量の増減による圧力増減に対応する為に、給水水量の増減に応じた圧力タンクの設置が有効的である。該圧力タンクの容量は、最大使用水量により、タンク容量の選定を行う必要があり、特に大水量に対応する為に、複数台のポンプを並列運転させ対応する給水装置においては、大容量圧力タンクが必要である。
特開平８−２５４１９５号公報

本発明は、複数台のポンプによる順次に運転する制御機能を備えた給水装置において、急激な給水水量の増減の場合、複数台のポンプを順次に運転・停止することにより圧力不均衡が生じ、断水・配管破裂の危険性を回避することである。

また大水量の給水装置では、急激な給水水量の増減に対応する方法として、大形圧力タンクを設置する為、該給水装置のコストが高くなり、広範囲な据付スペースを確保しなければならない。

本発明は、給水水量が急激に増加し、該圧力が該目標圧力値を大きく満足出来ない場合、順次に該ポンプを起動する運転制御から、複数台の該ポンプを同時に追加起動する運転制御に、また該給水水量が急激に減少し、該圧力が該目標圧力値を大きく越える場合、順次に該ポンプを停止する運転制御から、複数台の該ポンプを同時に停止する運転制御切り換え機能を構築する。

すなわち、本発明は、複数台のポンプと、該ポンプの吐出側の圧力を検知する圧力センサと、前記ポンプの回転速度を目標圧力値となる速度になるように変化させるインバータを内蔵し、前記圧力センサの信号を入力し、前記ポンプの圧力制御を行う制御盤とを備える給水装置において、前記制御盤は、前記圧力制御に使用する目標圧力値を設定する機能と、前記圧力センサからの入力値を用いて圧力を計算する機能と、１台以上によるポンプ運転時に給水水量が増加して前記目標圧力値より低下したときに、順次に停止中のポンプを運転し、または、２台以上によるポンプの並列運転時に給水水量が減少して前記目標圧力値より上昇したときに、順次に運転中のポンプを停止し、それぞれ前記目標圧力値となるような制御機能を有するとともに、給水水量が急激に増加し、圧力が前記目標圧力値に対して第１の所定割合を超えて大きく低下したときに、停止中のポンプを順次に運転する制御に代えて、停止中のポンプを２台以上同時に運転させ、また、給水水量が急激に減少し、圧力が前記目標圧力値に対して第２の所定割合を超えて大きく上昇したときに、運転中のポンプを順次に停止する制御に代えて、運転中のポンプを２台以上同時に停止させ、それぞれ前記目標圧力値となるような同時制御機能を有する給水装置である。

また、本発明は、複数台のポンプと、該ポンプの給水水量を検知する給水水量検知装置と、前記ポンプの回転速度を目標給水水量値となる速度になるように変化させるインバータを内蔵し、前記給水水量検知装置の信号を入力し、前記ポンプの給水水量制御を行う制御盤を備える給水装置において、前記制御盤は、前記給水水量制御に使用する目標給水水量値を設定する機能と、前記給水水量検知装置からの入力値を用いて給水水量を計算する機能と、１台以上によるポンプ運転時に給水水量が増加して目標給水水量より低下したときに、順次に停止中のポンプを運転し、または、２台以上によるポンプの並列運転時に給水水量が減少して前記目標給水水量値より上昇したときに、順次に運転中のポンプを停止し、それぞれ前記目標給水水量値となるような制御機能を有するとともに、給水水量が急激に増加し、給水水量が前記目標給水水量値に対して第３の所定割合を超えて大きく低下したときに、停止中のポンプを順次に運転する制御に代えて、停止中のポンプを２台以上同時に運転させ、また、給水水量が急激に減少し、給水水量が前記目標給水水量値に対して第４の所定割合を超えて大きく上昇したときに、運転中のポンプを順次に停止する制御に代えて、運転中のポンプを２台以上同時に停止させ、それぞれ前記目標給水水量値となるような同時制御機能を有する給水装置である。

本発明によりよれば、給水装置に大型圧力タンクを設置する必要がなくなり、最小限の圧力タンクによる給水装置を実現出来る為、大型圧力タンクによる給水装置から比較するとコストを低下させ、大型圧力タンクの据付スペースを有効活用することが出来る。

本発明を実施するための最良の形態を説明する。
以下、本発明の給水装置の実施例について、図面を用いて詳細に説明する。

実施例１を説明する。図１には、本実施例の給水装置の構成図を示す。１は商用電源で電源の供給を行う。インバータ２、３、４は制御盤に内蔵され、ポンプコントロール機能を内蔵し、各々ポンプ８、１０、１２を駆動し、周波数を変化させることにより自在に該ポンプ回転数を変化させることが出来る。給水装置は、複数台のポンプで構成されるが、図３には３台ポンプの構成例を示している。ポンプ８、１０、１２により送られる水は逆止弁９、１１、１３を介して合流管１４を通して給水される。合流管１４には、圧力脈動吸収およびポンプ始動時の圧力低下を抑える為、圧力タンク１５を取り付けている。また、圧力を検出するため、圧力センサ１６を取り付け、その圧力信号は、ケーブル５により各インバータ２、３、４へ伝送する。ケーブル６、７は、インバータの状態を空いてる側へ送る為の配線であり、ケーブル６、７により相手側状態を監視して自ポンプの運転判断を行い、コントローラの故障時には、自動バックアップを行う。

図２に、本実施例の概要をフローチャートにて示している。図２より、給水水量が通常使用水量範囲である場合は、通常の順次運転を実施するが、給水水量が急激に使用された場合は、ポンプ各々が同時に起動しポンプ運転を行う同時運転を行う。

図３に、給水水量の変化による圧力変動とポンプ動作を示している。図３（ａ）に示すのは、給水水量Ｑが時間間隔Δｔ１の時間範囲内にて流量変化が発生した場合には、ポンプ８、１０、１２が順次起動し、各々起動時に、吐出圧力間隔ΔＨ１の圧力低下が発生する。一般に、目標圧力値に対する圧力変動幅は、±５％以内となっている。図３（ａ）の場合には、±５％以内に収束している為、正常なポンプ制御が実行されている事を示している。

次に、図３（ｂ）には、給水水量が急激に使用された場合の動作を示している。図３（ｂ）より、図３（ａ）の時間間隔Δｔ１より短い時間間隔Δｔ２の間に、流量間隔ΔＱの流量変化が発生した場合においても、ポンプ８、１０、１２が順次起動する為、吐出圧力間隔ΔＨ２の圧力低下が発生する。圧力変動幅が±５％以上の圧力低下が発生するので、断水などの影響が発生する。

次に、図３（ｃ）には、給水水量が急激に使用された場合に本実施例を適用した場合の動作を示している。図３（ｃ）より、短い時間間隔Δｔ２の間に、流量間隔ΔＱの流量変化が発生し、変動割合が第１の所定値を超えた場合は、ポンプ８、１０、１２を同時起動させ、吐出圧力間隔ΔＨ３の圧力低下となることを示している。本実施例を適用した場合には、圧力変動幅（割合）が±５％以内に収束する為、本実施例による優れた効果を示している。

一般に、図３（ｂ）のような圧力低下が発生する場合は、図１の圧力タンク１５に対し、圧力低下が発生した容量をまかなえるだけの大型圧力タンクを準備する必要がある。しかしながら、大型圧力タンクは、大変高価であり、また広範囲な据付スペースの確保が必要となるが、上記のように、図３（ｃ）の実施例では、複数台のポンプを同時起動する急速制御を行うことで、急激な給水水量の変化に対する、吐出圧力の低下を防止出来るので、安定した給水が実現出来る。

以上実施例では給水水量の急激な増加による吐出圧力の急激な増加の場合を説明したが、給水水量の急激な減少による吐出圧力の急激な低下の場合に複数のポンプのうちの一部を残して同時に停止することができ、また、給水水量検知装置を使用し、吐出圧力の急激な増加（低下）の代わりに給水水量の急激な増加（低下）を検出して制御することも可能である。その際、目標給水水量は、給水水量の増減に応じて増減するように変更する必要がある。

また、正常なポンプ制御から急速制御に代わる圧力（給水水量）値は、目標圧力（給水水量）値に対して所定割合を超えて大きく低下（上昇）したときであり、これらの割合を同じ又は相違するように設定することができる。

実施例の給水装置の構成図である。実施例の概要をフローチャートである。給水水量の変化による圧力変動とポンプ動作図である。

符号の説明

１インバータを駆動させるための商用電源
２インバータ（ポンプコントローラ内蔵）
３インバータ（ポンプコントローラ内蔵）
４インバータ（ポンプコントローラ内蔵）
５圧力信号伝送ケーブル
６インバータ運転状態伝送ケーブル
７インバータ運転状態伝送ケーブル
８ポンプ
９水の逆流を防ぐ為の逆止弁
１０ポンプ
１１水の逆流を防ぐ為の逆止弁
１２ポンプ
１３水の逆流を防ぐ為の逆止弁
１４合流管
１５圧力タンク
１６圧力センサ

Claims

複数台のポンプと、該ポンプの吐出側の圧力を検知する圧力センサと、前記ポンプの回転速度を目標圧力値となる速度になるように変化させるインバータを内蔵し、前記圧力センサの信号を入力し、前記ポンプの圧力制御を行う制御盤とを備える給水装置において、
前記制御盤は、
前記圧力制御に使用する目標圧力値を設定する機能と、前記圧力センサからの入力値を用いて圧力を計算する機能と、１台以上によるポンプ運転時に給水水量が増加して前記目標圧力値より低下したときに、順次に停止中のポンプを運転し、また、２台以上によるポンプの並列運転時に給水水量が減少して前記目標圧力値より上昇したときに、順次に運転中のポンプを停止し、それぞれ前記目標圧力値となるような制御機能を有するとともに、
給水水量が急激に増加し、圧力が前記目標圧力値に対して第１の所定割合を超えて大きく低下したときに、停止中のポンプを順次に運転する制御に代えて、停止中のポンプを２台以上同時に運転させ、または、給水水量が急激に減少し、圧力が前記目標圧力値に対して第２の所定割合を超えて大きく上昇したときに、運転中のポンプを順次に停止する制御に代えて、運転中のポンプを２台以上同時に停止させ、それぞれ前記目標圧力値となるような同時制御機能を有することを特徴とする給水装置。
複数台のポンプと、該ポンプの給水水量を検知する給水水量検知装置と、前記ポンプの回転速度を目標給水水量値となる速度になるように変化させるインバータを内蔵し、前記給水水量検知装置の信号を入力し、前記ポンプの給水水量制御を行う制御盤を備える給水装置において、
前記制御盤は、
前記給水水量制御に使用する目標給水水量値を設定する機能と、前記給水水量検知装置からの入力値を用いて給水水量を計算する機能と、１台以上によるポンプ運転時に給水水量が増加して目標給水水量より低下したときに、順次に停止中のポンプを運転し、また、２台以上によるポンプの並列運転時に給水水量が減少して前記目標給水水量値より上昇したときに、順次に運転中のポンプを停止し、それぞれ前記目標給水水量値となるような制御機能を有するとともに、
給水水量が急激に増加し、給水水量が前記目標給水水量値に対して第３の所定割合を超えて大きく低下したときに、停止中のポンプを順次に運転する制御に代えて、停止中のポンプを２台以上同時に運転させ、または、給水水量が急激に減少し、給水水量が前記目標給水水量値に対して第４の所定割合を超えて大きく上昇したときに、運転中のポンプを順次に停止する制御に代えて、運転中のポンプを２台以上同時に停止させ、それぞれ前記目標給水水量値となるような同時制御機能を有することを特徴とする給水装置。