JP5183178B2 - 消雪ポンプ運転制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、本発明は路面に降った雪を地下水等により消雪するための消雪ポンプ運転制御方法、消雪ポンプ装置及びプログラムに関し、特に十分な省エネルギ効果、節水効果が得られるものに関する。

地下水等からの水をポンプ装置で道路下の配管に送り込み配管に送り込み配管に設けたノズルから地上に地下水を噴出するように構成した消雪ポンプ装置が広く知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。

消雪ポンプ装置は、節水を図るため、送水量や送水圧力を降雪強度に比例する工夫がされている。しかしながら、降雪量が少なく、散水量が過小であると、散水された水が面状に流れ、糸状に流れるため、雪が残ってしまう。また、面状に流れるように散水量を増やすと、消雪効果は良いが、降雪が少ないときには過剰散水となり、散水の温度に消雪能力を残したまま、側溝へ流れ落ちることになり、節水が困難となる。

また、節水効果を向上させるため、目標圧力一定制御を行う可変速ポンプを降雪強度に応じて時間比設定を変化させることで、降雪が少ないときは無駄な散水を行わず、しかも路面上を面状に流れるようにし、消雪効果と節水とを両立することができる消雪用ポンプ装置が知られている（例えば、特許文献４参照）。
特開昭５６−１６７０１１号公報 実開昭６３−４５８１７号公報 特公平０４−４７０８１号公報 特開平０８−１９３３１３号公報

上述した消雪ポンプ装置の消雪ポンプ運転方法では、次のような問題があった。すなわち、降雪量が少なく、散水量が過小であると、散水された水が面状に流れ、糸状に流れるため、雪が残ってしまう。また、面状に流れるように散水量を増やすと、消雪効果は良いが、降雪が少ないときには過剰散水となり、散水の温度に消雪能力を残したまま、側溝へ流れ落ちることになり、節水が困難となる。また、消雪ポンプから散水する量を調整する制御方法では、複雑な計算式を用いなければならず運転制御が複雑になる虞があった。また、散水は少量でも連続して行われているため、地下水利用による地盤沈下の虞がある地域では使用できなかった。

そこで本発明は、より省エネルギであり、しかも節水を重視した制御を行うことができる消雪ポンプ運転制御方法、消雪ポンプ装置及びプログラムを提供することを目的としている。

前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の消雪ポンプ運転制御方法は次のように構成されている。

消雪ポンプの運転・停止を制御する消雪ポンプ運転制御方法において、単位時間あたりの雪片数をカウントし、検出降雪強度値を求める降雪強度判断工程と、前記検出降雪強度値に基づいて前記消雪ポンプの運転時間を所定の運転条件に基づいて制御する制御工程とを備え、前記運転条件は、前記検出降雪強度値が予め定められた第１降雪強度値よりも小さい場合を停止運転条件とし、前記検出降雪強度値が前記第１降雪強度値より大きく、この前記第１降雪強度値よりも大きい第２降雪強度値よりも小さい場合に間欠運転条件とし、前記検出降雪強度値が前記第２降雪強度値よりも大きい場合は連続運転条件とし、前記 間欠運転条件は、運転頻度をＨ、運転係数をｎ、検出降雪強度値をＭ、第１降雪強度値を Ｋ１、第２降雪強度値をＫ２としたとき、
Ｈ＝｛（「Ｍ」−「Ｋ１」）／（「Ｋ２」−「Ｋ１」）｝ ^ｎ
であるすることを特徴とする。

本発明によれば、より省エネルギであり、しかも節水を重視した制御を行うことが可能となる。

図１は本発明の一実施の形態に係る消雪ポンプ運転制御方法によって制御される消雪ポンプ装置１０を示す説明図、図２は消雪ポンプ装置１０における制御原理を示す説明図、図３は消雪ポンプ装置１０における制御例を示すタイミングチャートである。なお、図１中Ｐは地下水を蓄えている井戸を示している。

消雪ポンプ装置１０は、ポンプ部２０と、このポンプ部２０の運転状態を制御する制御部３０と、センサ部４０とを備えている。

ポンプ部２０は、井戸Ｐに沈められ、可変速型の電動機２１及びこの電動機２１により駆動される地下水を汲み上げるためのポンプ２２が沈められている。

このポンプ２２の吐出側は送水管２３、逆止弁２４、仕切弁２５を介して送水管２６に接続されている。さらに、送水管２６の下流には、散水管２７が接続されている。散水管２７には、積雪を融かすための複数の散水ノズル２８が設けられている。

制御部３０は、電動機２１を適切な速度で作動させるための駆動部３１と、センサ部４０から信号が入力される信号入力部３２と、この信号入力部３２で演算された信号等に基づいて駆動部３１を制御するための制御回路３３とを備えており、これらは予め入力されたプログラムにより動作が行われる。

制御回路３３では、予め各種の値が設定され、その設定値に基づき運転条件が定められ、この運転条件に沿って駆動部３１の制御が行われる。具体的には、「連続運転条件」、「間欠運転条件」、「停止運転条件」の３種類の運転条件が定められている。なお、ここで検出降雪強度値をＭ、第１降雪強度値をＫ１、第２降雪強度値をＫ２、運転頻度をＨ、運転係数をｎとする。

「連続運転条件」では、所定の観測時間（単位時間）あたりの検出降雪強度値Ｍが第２降雪強度値Ｋ２よりも大きい場合、連続運転を行う「連続運転モード」となる。

「間欠運転条件」では、所定の観測時間（単位時間）あたりの検出降雪強度値Ｍが第１降雪強度値Ｋ１よりも大きく、かつ、第２降雪強度値Ｋ２よりも小さい場合、間欠運転を行う「間欠運転モード」となる。「間欠運転モード」では、運転頻度をＨとした運転頻度で間欠運転が行われる。なお、ｎは運転係数であり、０．５以上２以下の数値が予め設定されている。

Ｈ＝｛（「Ｍ」−「Ｋ１」）／（「Ｋ２」−「Ｋ１」）｝^ｎ …（１）
この関係式（１）から求められるＨは、図２のグラフに示すように、０より大きく１より小さい値となる。この運転頻度Ｈに基づき、時間Ｔ１×Ｈの運転、時間Ｔ１×（１−Ｈ）の停止を繰り返す、間欠運転が行われる。

「停止運転条件」では、所定の観測時間（単位時間）あたりの検出降雪強度値Ｍが第１降雪強度値Ｋ１よりも小さい場合、停止運転を行う「停止運転モード」となる。

センサ部４０は、１分あたりの雪片の数をカウントする降雪センサ４１と、水分を検出する水分センサ４２と、気温を検出する気温センサ４３と、地温を検出する地温センサ４４とを備えている。

このように構成された消雪ポンプ装置１０は、次のように駆動される。すなわち、降雪センサ４１、水分センサ４２、気温センサ４３、地温センサ４４からの出力信号が信号入力部３２に入力され、降雨か降雪かが判断される。降雪と判断された場合、降雪センサ４１において１分あたりの雪片数がカウントされ、検出降雪強度値Ｍが求められる。

この検出降雪強度値Ｍは、制御回路３３に入力され、上述した運転条件が判断される。検出降雪強度値Ｍが第１降雪強度値Ｋ１より大きい場合、「起動条件」を満たすことになり、起動条件が確定し、予め設定された初期運転時間Ｔｓだけ運転される。この間、新たに検出降雪強度値Ｍが検出される。ここで、「連続運転条件」、「間欠運転条件」、「停止運転条件」のいずれに該当するのかが判断される。

検出降雪強度値Ｍが第２降雪強度値Ｋ２よりも大きい場合は、「連続運転モード」、第１降雪強度値Ｋ１よりも大きく、かつ、第２降雪強度値Ｋ２よりも小さい場合は、「間欠運転モード」、第１降雪強度値Ｋ１よりも小さい場合は「停止運転モード」となる。

「連続運転モード」では、検出降雪強度値Ｍが他の条件に該当するまで連続して運転が行われる。

「間欠運転モード」では、上述したように運転頻度Ｈが求められ、時間Ｔ１×Ｈの運転、時間Ｔ１×（１−Ｈ）の停止が他の条件に該当するまで行われる。

「停止運転モード」では、停止条件が確定すると、予め設定された終了運転時間Ｔｅだけ直前の運転頻度Ｈにて運転、及び停止を繰り返し、運転が終了する。

このように消雪ポンプ装置１０では、１分間あたりの雪片の数に検出降雪強度値Ｍを求め、この検出降雪強度値Ｍに基づいてポンプ部２０を駆動するようにしているので、降雪量に応じて適切な散水を行い、消雪を行うことができる。このため、無駄な電力を使うことなく、また、節水効果を高めることができ、地下水の使用量を最小限に抑えることができる。

降雪が少ないときは、「間欠運転モード」により、面状の散水を短時間行うことを繰り返し、降雪が多いときは、「連続運転モード」により、面状の散水を連続して行うこととなる。なお、「間欠運転モード」においては、散水を休止している時間は数十秒〜数分であり、この時間は降雪強度が大きくなるほど短縮される。したがって、散水を休止している間の積雪は極めて少なく、この積雪は数十秒〜数分後には散水によって消雪される。そして降雪強度に見合った時間だけ散水が行われるので、積雪が消滅した頃に散水がふたたび停止する。このような散水は、単位時間当たりの散水量に換算すると、降雪強度と散水量が比例関係となり、消雪に必要でかつ十分な散水を行うことができる。

したがって、降雪量が少ない場合においては、ポンプ部２０の駆動を間欠運転とすることで、省エネルギと節水を実現することができる。

また、ポンプ部２０の駆動時間である運転頻度を単純な計算式で算出することができるとともに、電動機２１をＯＮ／ＯＦＦするだけの制御で良いため、装置コストを低減できるとともに、耐久性を向上させることができる。

また、雪質や温度、湿度、地温等に基づいて、適切な運転係数ｎを設定することで、さらに高精度な制御を行うことが可能となる。

上述したように、本実施の形態に係る消雪ポンプ装置１０によれば、より省エネルギであり、しかも節水を重視した制御方法を行うことが可能となる。

なお、本発明は前記実施の形態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で種々変形実施可能であるのは勿論である。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］消雪ポンプの運転・停止を制御する消雪ポンプ運転制御方法において、単位時間あ たりの雪片数をカウントし、検出降雪強度値を求める降雪強度判断工程と、前記検出降雪 強度値に基づいて前記消雪ポンプの運転時間を所定の運転条件に基づいて制御する制御工 程とを備え、前記運転条件は、前記検出降雪強度値が予め定められた第１降雪強度値より も小さい場合を停止運転条件とし、前記検出降雪強度値が前記第１降雪強度値より大きく 、この前記第１降雪強度値よりも大きい第２降雪強度値よりも小さい場合に間欠運転条件 とし、前記検出降雪強度値が前記第２降雪強度値よりも大きい場合は連続運転条件とする ことを特徴とする消雪ポンプ運転制御方法。
［２］前記間欠運転条件は、運転頻度をＨ、運転係数をｎ、検出降雪強度値をＭ、第１降 雪強度値をＫ１、第２降雪強度値をＫ２としたとき、
Ｈ＝｛（「Ｍ」−「Ｋ１」）／「Ｋ２」−「Ｋ１」）｝ ^ｎ
であることを特徴とする［１］に記載の消雪ポンプ運転制御方法。
［３］運転係数ｎは、０．５以上２以下であることを特徴とする［２］に記載の消雪ポン プ運転制御方法。
［４］前記降雪強度判断工程は、水分、気温、地温の少なくとも１つに基づいて、雨滴と 雪片とを判別することを特徴とする［１］に記載の消雪ポンプ運転制御方法。
［５］前記運転制御工程は、前記消雪ポンプの駆動速度を可変とすることを特徴とする［ １］に記載の消雪ポンプ運転制御方法。
［６］水源から吸引した水を加圧して散水用配管に供給する消雪ポンプと、単位時間あた りの雪片数をカウントし、検出降雪強度値を求める降雪センサと、前記検出降雪強度値に 基づいて前記消雪ポンプの運転時間を制御する制御部とを備え、この制御部は、前記検出 降雪強度値が予め定められた第１降雪強度値よりも小さい場合を運転停止条件とし、前記 検出降雪強度値が前記第１降雪強度値より大きく、この前記第１降雪強度値よりも大きい 第２降雪強度値よりも小さい場合に間欠運転条件とし、前記検出降雪強度値が前記第２降 雪強度値よりも大きい場合は連続運転条件とすることを特徴とする消雪ポンプ装置。
［７］コンピュータを動作させるためのプログラムにおいて、消雪ポンプの運転・停止を 制御する消雪ポンプ運転制御方法において、単位時間あたりの雪片数をカウントし、検出 降雪強度値を求める降雪強度判断機能と、前記検出降雪強度値に基づいて前記消雪ポンプ の運転時間を所定の運転条件に基づいて制御する制御機能とを備え、前記運転条件は、前 記検出降雪強度値が予め定められた第１降雪強度値よりも小さい場合を停止運転条件とし 、前記検出降雪強度値が前記第１降雪強度値より大きく、この前記第１降雪強度値よりも 大きい第２降雪強度値よりも小さい場合に間欠運転条件とし、前記検出降雪強度値が前記 第２降雪強度値よりも大きい場合は連続運転条件とすることを特徴とするプログラム。

本発明の一実施の形態に係る消雪ポンプ運転制御方法によって制御される消雪ポンプ装置を示す説明図。 同消雪ポンプ装置における制御原理を示す説明図。 同消雪ポンプ装置における制御例を示すタイミングチャート。

符号の説明

１０…消雪ポンプ装置、２０…ポンプ部、２１…電動機、２２…ポンプ、２７…散水管、３０…制御部、３１…駆動部、３２…信号入力部、３３…制御回路、４０…センサ部、４１…降雪センサ、４２…水分センサ、４３…気温センサ、４４…地温センサ、Ｐ…井戸。

Claims (3)

1. 消雪ポンプの運転・停止を制御する消雪ポンプ運転制御方法において、
   単位時間あたりの雪片数をカウントし、検出降雪強度値を求める降雪強度判断工程と、
   前記検出降雪強度値に基づいて前記消雪ポンプの運転時間を所定の運転条件に基づいて制御する制御工程とを備え、
   前記運転条件は、前記検出降雪強度値が予め定められた第１降雪強度値よりも小さい場合を停止運転条件とし、前記検出降雪強度値が前記第１降雪強度値より大きく、この前記第１降雪強度値よりも大きい第２降雪強度値よりも小さい場合に間欠運転条件とし、前記検出降雪強度値が前記第２降雪強度値よりも大きい場合は連続運転条件とし、
   前記間欠運転条件は、運転頻度をＨ、運転係数をｎ、検出降雪強度値をＭ、第１降雪強 度値をＫ１、第２降雪強度値をＫ２としたとき、
   Ｈ＝｛（「Ｍ」−「Ｋ１」）／（「Ｋ２」−「Ｋ１」）｝ ^ｎ
   であることを特徴とする消雪ポンプ運転制御方法。
2. 運転係数ｎは、０．５以上２以下であることを特徴とする請求項１に記載の消雪ポンプ運転制御方法。
3. 前記降雪強度判断工程は、水分、気温、地温の少なくとも１つに基づいて、雨滴と雪片とを判別することを特徴とする請求項１に記載の消雪ポンプ運転制御方法。

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