JP6096443B2 - 給水装置 - Google Patents

Description

本発明は、１台以上のポンプで構成した給水装置のポンプの始動頻度を、停止条件が成立してもタイマの設定時間だけは運転を継続することで抑制すると共に、これに伴う運転の無駄を解消する給水装置に関する。

小容量の圧力タンクを用いた小型給水装置は、インバータ方式であれ非インバータ方式であれ、小容量の圧力タンクを用いていることから、ポンプの始動頻度抑制するために、制御系にタイマ手段を設けポンプ停止条件が成立しても、このタイマの設定時間だけは強制運転する方法が用いられている。近年、エネルギー問題から無駄な運転を排除し、運転効率を高めることが強く望まれている。

これの、従来技術として、特許文献１がある。これは、ポンプに対する強制運転時間の最大値ｔ１とポンプに対する運転停止時間の最大値ｔ２、及び強制運転時間タイマを用いて、直前の停止時間を計測しこの値を前記ｔ２と比較し、直前の停止時間がｔ２より小さい場合は、運転している時間を計測しこの値を前記ｔ１と比較し、計測した運転時間がｔ１より大きい場合は強制運転タイマを０にセットし、計測した運転時間がｔ１より小さい場合は強制運転タイマをｔ１−停止時間にセットし、前記直前の停止時間とｔ２の比較結果、直前の停止時間が大きい場合は、運転時間が１０秒以上か判定し否の場合は強制運転タイマを１０秒にセットし、停止条件が成立しても設定された強制運転タイマの時間だけは運転を継続するようにしたものである。

特許第３０１１３３５号

特許文献１に示す従来技術は、始動頻度を低く抑えて無駄な運転を排除することを目的としているが、始動頻度を所定値に管理することと、複数ポンプの運転の均等化に関しては考慮されておらず、改善の余地がある。

本発明の目的は、上記従来技術にかんがみ、ポンプの始動頻度を所定値に管理すると共に、複数台のポンプの運転に際して運転負担の均等化を図りながら、無駄な運転を排除する給水装置を提供するものである。

本発明は、上記課題を解決するため、その一例を挙げるならば、ポンプ停止条件が成立していても、タイマに可変
設定された強制運転時間に基づき、引続きポンプを強制運転するようにした給水装置にお
いて、
ポンプ運転のサイクル時間を設定するサイクル時間設定部と、設定されたサイクル時間
からポンプ運転直前の停止時間を減じる演算部と、その演算結果の値が負の場合は０を、
その値が正の場合はその値を前記強制運転時間とするタイマ設定部を備え、
ポンプ運転直前の停止時間を、他機のポンプの停止から自己機のポンプ運転までの時間としたことを特徴とする。

本発明によれば、停止条件が成立しても設定時間だけ強制運転するに際し、ポンプの始動頻度を所定値に管理すると共に、複数台のポンプの運転に際して運転負担の均等化を図りながら、無駄な運転を排除することができる。また、パラメータも容易に設定することができる。

本発明実施例の給水装置の配管系統図及び機器構成図である。 定速ポンプの運転特性図である。 可変速ポンプの運転特性図である。 定速ポンプの給水装置の制御回路図である。 可変速ポンプの給水装置の制御回路図である。 実施例１のタイムチャートである。 実施例２、３のタイムチャートである。 実施例４のタイムチャートである。 実施例５のタイムチャートである。 実施例の運転台数、モード、サイクル時間の説明図である。 実施例のフローチャートである。 実施例のフローチャートである。 実施例のフローチャートである。 実施例のフローチャートである。 実施例の記憶部メモリマップである。 実施例のフローチャートである。 実施例のフローチャートである。

本発明を実施するための形態を給水装置の実施例について、図１〜図１７を用いて説明する。

図１は、本発明実施例の給水装置の配管系統図でポンプ２台を例に示している。１台でも３台以上でも良い。１は水源である受水槽であり、水源は水道の配水管であってもよい。２は受水槽の水位検出手段であり、受水槽１内に設置した複数のレベルＥ１〜Ｅ５を検出する。１ａは受水槽１に水道水を注入する例えばボールタップ、３−１、３−２は吸込み管、４−１〜４−４は仕切り弁、５−１はモータ６−１によって駆動され、吸込み管３−１を介して吸込み側の水を需要側へ送水するポンプ（ここでは１号機と呼ぶ）である。同様に５−２はモータ６−２によって駆動され、吸込み管３−２を介して吸込み側の水を需要側へ送水するポンプ（ここでは２号機と呼ぶ）である。

８−１、８−２は逆止め弁、９は給水管、１０は前記給水管に取り付けられた内部に空気を有する圧力タンク、１１（ＳＷ）は給水管９に備わり、ここの圧力を検出して圧力信号を発する圧力検出手段（圧力センサ）である。７−１及び７−２は前記逆止め弁８−１及び８−２の上流側に位置して給水管９の途中に設置された１号機側及び２号機側流量スイッチであり、過少水量使用状態となると第１の接点を閉じる。また、流量スイッチ７−１及び７−２は、２台目の始動流量又は停止流量となった時に第２の接点を閉じる。この流量スイッチは適宜必要に応じて使用される。１２は前記圧力検出手段及び流量スイッチ等の信号を取り込み前記モータ６−１、６−２に運転指令信号出力する制御装置である。尚、モータ６−１，６−２は商用電源で直接駆動する定速モータでも、インバータ等駆動する可変速モータであっても良い。

図２は定速モータで駆動するポンプ２台を運転した場合を例にした運転特性図であり、横軸に使用水量、縦軸に全揚程を示す。曲線Ａはポンプ１台運転時のＱ−Ｈ性能曲線、曲線Ｂはポンプ２台並列運転時の合成したＱ−Ｈ性能曲線（圧力ヘッドを変えずに流量を２倍にして合成したもの）、本例では、同一ポンプ性能を有するポンプを２台並列運転した場合で示したが、性能が異なっても良い。

ここで、Ｐｏｎはポンプの始動圧力ヘッドであり、２台目以降の始動指令を発する場合には同時始動を避けるために所定時間の確認時間を設けている。即ち、１台目のポンプは始動圧力Ｐｏｎ以下で始動し、２台目のポンプは始動圧力Ｐｏｎ以下となったら所定時間後に再度、Ｐｏｎ以下か確認し、真であれば２台目のポンプを始動させ、否であれば始動させず現状の運転状態を維持する。２台並列運転の状態から使用水量が減少しＱ１未満となると、圧力センサの検出した給水圧力がＰＢ以上となっているか所定時間で確認し、真であれば、先行した可変速ポンプ５−１を停止させ、５−２の１台運転に減台となる。更に、使用水量が減少し、過少水量Ｑｍｉｎ以下となると、流量スイッチ７−２（５−１の場合は７−１）が動作し、所定時間経過後にポンプは停止し全停止となる。水の使用により、次に運転するポンプは、停止したポンプではなく、待機中の別のポンプとなり交互運転する。

３台目以降の始動については前述で明らかなので説明を省く。又、ＰＯＦＦはポンプの停止圧力ヘッドであり、２台目以降の停止指令を発する場合には、同時停止を避けるために所定時間の確認時間を設けている。この停止確認時間も、始動の場合と同じなので説明を省く。

更に、Ｑ１はポンプ１台始動時の水量、Ｑ３はポンプ２台始動時の水量、Ｑ２はポンプ１台停止時の水量、Ｑ４はポンプ２台停止時（２台から１台に減台）の水量、Ｑｍｉｎは流量スイッチによってポンプを停止する際の停止流量を示す。

図３は可変速モータで駆動するポンプ２台並を列運転した場合を例にした運転特性図であり、図２と同じ記号で示すものは同じであるから説明を省く。

Ｆは、図１の給水系に最大水量を流した時の配管抵抗であり、給水圧力を所定圧力（例えば推定末端圧力一定制御）に制御する際の目標となる。本実施例では直線近似している。曲線Ａは例えばインバータ周波数ｆ０で運転した時のポンプ１台運転時のＱ−Ｈ性能曲線、同様に曲線Ｃ，Ｄ、Ｅはそれぞれインバータ周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３で運転した時のポンプ１台運転時のＱ−Ｈ性能曲線、曲線Ｂはインバータ周波数ｆ０で運転した時のポンプ２台並列運転時のＱ−Ｈ性能曲線（１台運転のＱ−Ｈ曲線Ａの全揚程を一定にして水量を２倍にして合成した曲線）である。

曲線Ｇは前記したように、目標である抵抗Ｆ上に給水圧力が収斂するように圧力制御する際に、１台目のポンプを周波数ｆ０で運転し、２台目のポンプを周波数ｆ４で運転して前記抵抗Ｆ上のＰＢで交わるようにしたものである。曲線Ｂは周波数ｆ０でポンプ２台並列運転時の合成したＱ−Ｈ性能曲線である。ここで、ＰＡは下限側目標圧力（始動圧力Ｐｏｎと等しくてもよい）、ＰＢは中間の目標圧力、ＰＣは上限の目標圧力である。又、周波数ｆ３は下限側目標圧力ＰＡを与える周波数、同様にｆ１、ｆ２は中間の目標圧力を与える周波数、ｆ０は上限目標圧力ＰＣをそれぞれ与える周波数であり、これらの値により座標を形成する。そして、目標であるＦはこれらの座標を通る直線で近似される。

ここで、可変速ポンプの作動について説明する。説明の便宜上、全ポンプは停止しているものとして説明を進める。需要側の水の使用により給水圧力が低下し、圧力センサの検出した圧力が、始動圧力Ｐｏｎ（実施例ではＰＡとしているが異なっても良い）以下になると、可変速ポンプは５−１又は５−２が始動する。通常は１号機である５−１が先に始動する。始動後は、使用水量Ｑｍｉｎ〜Ｑ１の間はポンプ１台運転で抵抗Ｆ上に沿うよう推定末端圧力一定制御を行う。

使用水量の増大によりＱ１を越えると、周波数がｆ０となり圧力センサの検出した給水圧力がＰＢ以下となっているか所定時間で確認し、真であれば、可変速ポンプ５−２を始動させて２台並列運転となる。否の場合は、真となるまで前述の１台運転を続ける。２台並列運転後は、使用水量Ｑ１〜Ｑ３の間はポンプ２台並列運転で抵抗Ｆ上に沿うよう推定末端圧力一定制御を行う。

２台並列運転の状態から使用水量が減少してＱ１未満となると、周波数をｆ３として圧力センサの検出した給水圧力がＰＢ以上となっているか所定時間で確認し、真であれば、先行した可変速ポンプ５−１を停止させ、５−２の１台運転に減台となる。更に、使用水量が減少し、過少水量Ｑｍｉｎ以下となると流量スイッチ７−２（５−１の場合は７−１）が動作し、所定時間経過後にポンプは停止し全停止となる。その後の水の使用により、次にポンプが運転されるときは、最後に停止したポンプではなく、停止して待機中の別のポンプとなり、交互運転がなされる。

なお、前記所定時間とは、ポンプの始動頻度の抑制とポンプ無駄運転を解消を図った所定時間であり、詳細は後で述べる。更に、ここで言う推定末端圧力一定制御とは、前記したように抵抗Ｆを目標圧力とし、圧力センサの検出した給水圧力がこれに沿うようインバータを周波数制御してポンプの回転数を制御することである。3台以上のポンプの作動については、前述から明らかなので説明を省く。

図４は、本発明実施例の定速モータで駆動するポンプ２台を並列運転した場合の制御回路図で、主に制御装置１２の内部を示している。同図において、Ｒ、Ｓ、Ｔは電源、ＥＬＢは漏電遮断器であり、これ以降の系統の漏電保護を行う。Ｒ，Ｓは制御電源、５２Ｐ１ａは１号機ポンプモータＩＭ用の開閉器の主回路接点、５２Ｐ２ａは２号機ポンプモータＩＭ用の開閉器の主回路接点であり、後で述べる制御部ＣＵからの開閉指令信号により、そのコイル５２Ｐ１，５２Ｐ２が励磁されることによって開閉する。４９Ｐ１は１号機ポンプモータ用サーマルリレー熱動素子部、４９Ｐ２は２号機ポンプモータ用サーマルリレー熱動素子部であり、過負荷によってこれらが動作することによって、その接点４９Ｐ１ｂ、４９Ｐ２ｂを開き過負荷からそれぞれ１号機ポンプモータ、２号機ポンプモータを保護する。

ＦＵは制御回路の短絡保護用のヒューズ、ＳＳは入、切スイッチ、ＴＲは制御部ＣＵの低電圧電源を作るためのトランスである。ＣＵはＣＰＵ（中央演算部）、メモリＭ、設定表示部ＯＰ、安定化電源Ｚ、入出力回路部Ｉ／Ｏ１〜Ｉ／Ｏ３、アナログ入力回路部Ｄ／Ａ、入出力端子ＴＢ１〜ＴＢ６を備える制御部であり、プリント基板等で構成される。

上記設定表示部ＯＰは、設定部（サイクル時間設定部）１７と表示部１８を備え、サイクル時間設定部１７では、運転モード選択、運転台数の入力、ポンプ始動頻度（回／ｈ）の入力に基いて、サイクル時間を設定し、設定されたサイクル時間はメモリＭに記憶される。

１１は圧力検出手段であり、その検出信号は入力端子ＴＢ４、アナログ入力回路部Ｉ／Ｏ３を介してＣＰＵに取り込まれる。７−１、７−２は流量スイッチであり、これらの開閉信号は入力端子ＴＢ５，ＴＢ６を介してＣＰＵに取り込まれる。これらの圧力信号及び流量スイッチの開閉信号はＣＰＵを介して記憶部Ｍに保存される。２は受水槽１の水位検出手段であり、前述同様に水位信号を入力端子ＴＢ２、入出力回路部Ｉ／Ｏ２を介してＣＰＵに取り込み記憶部Ｍに記憶する。

図５は本発明実施例の可変速モータで駆動するポンプ２台を並列運転した場合の制御回路図である。図４と同じ記号で示したものは同じものであるから説明を省く。同図において、ＥＬＢ１、ＥＬＢ２は前述した漏電遮断器ＥＬＢと同じ機能を持ち、それぞれモータ６−１，６−２駆動系の漏電遮断器である。ＩＮＶ１、ＩＮＶ２はそれぞれモータ６−１、６−２を可変速駆動するインバータであり、表示部及び設定部を有するコンソールＣＯＮＳ１、ＣＯＮＳ２を備える。

可変速モータ６−１駆動系のインバータＩＮＶ１は、制御部ＣＵからの指令によりこれのモータ開閉器５２Ｐ１が励磁されてその接点５２Ｐ１ａを閉じ、周波数指令信号ｆ１０が出力された時に運転を始める。さらに、このときの到達信号ｆ２０を前記制御部ＣＵに返す。尚、この到達信号ｆ２０を省略して指令信号ｆ１０と共用してもよい。可変速モータ６−２駆動系のインバータＩＮＶの動作についても、６−１の可変速駆動系と同じなので説明を省く。

次に、以上で述べたことを制御部ＣＵでどのように処理するかについて、タイムチャートの図６、図７、図８、図９、サイクル時間説明図の図１０、フローチャートの図１１、図１２、図１３、図１４、メモリマップ図１５により詳細に説明する。尚、ＣＰＵの処理はプログラム（メモリに記憶されている）によって処理実行される。このプログラムの処理実行内容を示したものが、フローチャートである。

実施例の詳細を説明する前に、説明の便宜上、先ずポンプの始動頻度について説明しておく。即ち、ポンプモータの寿命等を考慮してポンプの始動頻度を１時間当たり１２回程度としている。よって、実施例ではこれを１２回として説明を進める。ここで、ポンプの運転時間と停止時間を合計した時間をサイクル時間と定義する。始動頻度１２回としたときの設定されるサイクル時間（設計値）は、ポンプ１台運転の場合は５分（６０分／１２回）、ポンプ２台を交互運転する場合は２．５分（５分／２台）、ポンプ３台を交互又はロータリー運転する場合は１．７分（５分／３台）となる。ポンプ４台以上の場合は、既に自明なので説明を省く。設定されるサイクル時間の詳細は図１０の通りとなる。

一般的に小形給水装置は小形とするために、１０Ｌ程度の極小容量の圧力タンクを備えている。このため、前記した始動圧力で始動し停止圧力又は停止流量で停止するという運転方案だけでは、始動・停止が頻発して前記したサイクル時間を確保することが出来ない。そこで、ポンプ停止条件が成立していても、タイマに可変設定された強制運転時間に基づき、引続きポンプを強制運転するものである。しかし、始動・停止の頻発を防止するためサイクル時間を長くすると、強制運転の時間が長くなるので、無駄な運転も増加し電力を無駄に消費することとなる。

これを解消するために、本発明実施例では、始動条件の成立によって運転し、停止条件が成立するまでの実運転時間と、タイマによる強制運転時間と、ポンプ停止時間との合計が予め決めたサイクル時間となるよう制御している。以下この実施例について説明する。

図６は、実施例１を説明したタイムチャートである。タイムチャートにおいて、ｔ０はサイクル時間、ｔ１０、ｔ２０は強制時間を含む強制運転時間、ｔ１２、ｔ２２は停止時間、ｔ１１、ｔ２１は強制時間を含まない運転時間で、全て記憶部Ｍに記憶されている。圧力検出手段１１は給水管９の圧力ヘッドを検出し、この圧力ヘッドは前述したように記憶部Ｍに記憶される。さらに記憶部Ｍには、始動圧力ヘッドＰｏｎ、停止圧力ヘッドＰＯＦＦ等のパラメータが記憶されている。圧力検出手段１１で検出された給水管９の圧力ヘッドは、ＣＰＵによって記憶部Ｍのパラメータと比較処理される。この比較により、例えば、図６の時刻（１）において、圧力ヘッドが記憶部Ｍの始動圧力ヘッドＰｏｎ以下となったとする。

この結果、図６の時刻（１）で１号機ポンプ（ここでは、１号機を先行ポンプとする。）が始動する。即ち、ＣＰＵは、出力回路部Ｉ／Ｏ１、出力端子ＴＢ１を介して開閉器のコイル５２Ｐ１又は５２Ｐ２、あるいは両方にＯＮ信号を出力する。可変速モータ駆動によるポンプの場合、ＣＰＵは、同時に出力端子ＴＢ３を介して速度指令信号ｆ１０、又はｆ３０をインバータＩＮＶ１、ＩＮＶ２に対して出力する。以下、定速ポンプも可変速ポンプも始動頻度の抑制及び無駄運転の解消は同様なので、インバータへの出力等は省略し、共通内容のみ説明する。

同様に、時刻（２）において、圧力検出手段１１が停止圧力ＰＯＦＦを検出したとすると、ＣＰＵはポンプ始動頻度を抑制するため、停止圧力ＰＯＦＦを検出しても停止しないように制御を行う。即ち、ＣＰＵは、サイクル時間ｔ０から直前の１号機ポンプの停止時間ｔ１２を減じる演算を行い、強制運転時間ｔ１０を求めて記憶部Ｍに記憶する。そしてＣＰＵは、このｔ１０が正となるので、時刻（１）からｔ１０の期間だけ運転を継続する指令を与える。従って、運転が時刻（２）で停止することなく継続され、ｔ１０期間後に停止する。このとき、無駄な運転時間はｔ１０−ｔ１１（ｔ１１：強制運転を加えない運転時間）すなわち、強制運転時間ｔ１０と強制運転を加えない運転時間の差の時間となる。

さらに、時刻（３）において、前述と同様に始動条件が成立すると、今度は２号機ポンプが始動する。そして、サイクル時間ｔ０から２号機ポンプの直前の停止時間ｔ２２を減じる演算をＣＰＵで行い、強制運転時間ｔ２０を求める。この場合、直前の停止時間ｔ２２がサイクル時間ｔ０に対して大きく（ｔ２２＞＝ｔ０）、演算結果が負となるので、ｔ２０＝０として制御を行う。よって、強制運転時間ｔ２２を０として、強制運転を加えない時間ｔ２１の運転後の時刻（４）で、停止条件が成立するとそのまま停止し、無駄運転時間が０となる。

すなわち、２号機ポンプについては、設定されたサイクル時間ｔ０から２号機ポンプの運転直前の停止時間ｔ２２を減じるとその値が負になるので、強制運転時間を０（ゼロ）としている。

上記のように本実施例によれば、各号機のポンプがサイクル時間（設計値）内に運転と停止が行えるので、ポンプの始動頻度を予め定めた所定値内することができ、無駄運転時間も少なくすることができる。

タイムチャートの図７は、実施例２を説明したものである。図６の例では、特定のポンプ、即ち、追従した２号機のみが無駄運転をせず運転時間が短い運転状態となり、運転負担の均一化を阻害している。よって、実施例２はこれの改善を図ったものである。即ち、直前のポンプ停止時間を自己機の停止時間から測定するのではなく、他機の停止から自己機が始動するまでの時間としたものである。

図７の時刻（３）において、始動条件が成立し２号機ポンプが始動している。ここで、２号機ポンプの停止時間ｔ２２を、他機である１号機ポンプの停止から、自己機（２号機）の始動までの時間とし、ＣＰＵでサイクル時間ｔ０からｔ２２を減じる演算を行って強制運転時間ｔ２０を求め記憶部Ｍに記憶される。したがって、時刻（４）において、停止条件が成立しているが停止せず、強制運転時間ｔ２０の計時が終了した時刻（５）で停止する（停止条件が成立し、且つ、強制運転時間の計時終了後）。

実施例２は、各号機ポンプのサイクル時間内での運転、停止の時間が偏らずに行えるので、ポンプの始動頻度の予め設定した値に抑えることと、運転負担の均一化、およびポンプの無駄な運転の解消を図ることができる。

しかし、無駄運転の解消という点では図６の実施例１よりは劣る。これを改善するには、図６と図７を組み合わせれば良い（実施例３）。

即ち、実施例３は、直前のポンプの停止時間の測定を、奇数回は他機の停止から自己機が始動するまでの時間、偶数回は自己機の停止から自己機の始動までの時間とし、強制運転時間０（ゼロ）の制御が特定ポンプに偏らなくしたものである。具体的には、図７において、１号機の２回目（偶数回）の始動の際、停止時間を自己機の停止（１回目の停止）から自己機の始動するまでの時間を計測し、これをｔ１２とする。結果として、サイクル時間がｔ０＋ｔ１２（図７そのままのｔ１２）となる。よって、ｔ０＜ｔ１２となり、ｔ０−ｔ１２の値が負となるので、強制運転時間ｔ１０は０（ゼロ）となる。２号機も明らかなので説明を省く。

タイムチャートの図８は、実施例４を説明したものである。これは、数サイクルから構成される区間１を設け、区間１内で始動頻度を所定値に合わせるようにしたものである。同図は、ポンプ2台の例で示している。即ち、始動頻度を１２回／時間とした場合、１サイクル時間（運転＋停止時間）は２．５分（６０／（１２×２））である。これの３サイクル分を区間１としているから、区間１の合計時間は７．５分である。1号機について述べれば、サイクルＣ１１、Ｃ１２では強制運転せず（強制運転時間を０として通常運転のみ）、最後のサイクルＣ１３で始動頻度を所定値に合わせるために強制運転させるように構成する。ここで、強制運転時間ｔ１０は、ＣＰＵで３ｔ０−（Ｃ１１＋Ｃ１２＋ｔ１２）により求める。ｔ１２は、最後のＣ１３サイクルで始動する直前の自己機の停止時間である。

具体的には、３ｔ０を７．５分、Ｃ１１及びＣ１２を２分、ｔ１２を１２秒とすれば、ｔ１０は３．３分となる。従って、最後のＣ１３サイクルで３．３分間の強制運転をすることになる。２号機については、明らかなので説明を省く。このようにすると、無駄運転時間は最後のサイクルＣ１３で生じるのみで、最小にすることが出来る。

タイムチャートの図９は、実施例５を説明したものである。これは、図８の最後のサイクルに強制運転時間が、強制運転しない他のサイクルより極端に長くなるのを改善したものである。即ち、サイクルのＣ１１、Ｃ２１では、強制運転時間を設けず、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ２２、Ｃ２３（図示を省略）で強制運転時間を分散して設け、最後のサイクルにのみ設けるのを避けるようにしたものである。又、停止時間は、自己機の停止から自己機の始動までの時間を測定する例で示している。

具体的には、１号機の２回目のサイクルＣ１２において、強制運転時間ｔ１０をサイクル時間（２サイクル分の２ｔ０）から、これ以前のサイクル時間Ｃ１１と停止時間ｔ１２を減じて、ｔ１０＝２ｔ０−（Ｃ１１＋ｔ１２）として求める。ここで、ｔ０を２．５分、停止時間ｔ２２を１２秒、Ｃ１１を１．２分（ｔ１２が１２秒、ｔ２０‘が１分）とすると、ｔ１０は１．１分となり、このサイクルでの強制運転時間が１．１分となる。２号機は２回目のサイクルは１号機と同じであるから説明を省く。又、１号機、２号機の３サイクル目は図８と同じなので説明を省く。

図１０について説明する。図１０の運転モードは設定部１７により設定され、その内容が記憶部Ｍに記憶される。運転モードは設定部１７により選択が可能であり、ポンプが１台の場合は単独自動運転であり、始動頻度を１２回／時間とすると、これを満足するサイクル時間は５分（６０／１２）である。ポンプが２台の場合、運転モードは、単独運転、交互運転、並列運転を選択することができる。単独運転は前記と同じなので説明を省く。交互運転及び並列運転は、２台のポンプ交互に切り替えるので、サイクル時間は２．５分（６０／（１２×２））となる。ポンプが３台以上の場合、図示から明らかなので説明を省略する。

フローチャートの図１１は、定速ポンプ２台の動作を説明するフロー図であり、機器構成は前述した図１、図２、図４に対応している。１１０ステップにおいて、初期設定を実行し、特に、ｔ１０（１号強制運転時間）、ｔ１１（１号機運転時間、タイムチャートのｔ１１のデータが入る）、ｔ２０（２号強制運転時間）、ｔ２１（２号機運転時間、タイムチャートのｔ２１のデータが入る）のフラグをリセットし、ｔ１２（１号停止時間）、ｔ２２（２号停止時間）のフラグをセットしておく。なお、サイクル時間ｔ０は、図１０に示すポンプ台数と運転モードにより設定され、記憶部Ｍに記憶されている。本実施例はポンプ２台交互運転の例であり、ｔ０＝２．５分となっている。

１１２ステップで割り込みが許可されると、図１３に示している割り込み処理（Ａ）（Ｂ）が順番に実行される。ここでは、要点のみ説明する。即ち、図１３の処理（Ａ）において、図４、図５に示すコンソール（表示および操作部）ＯＰの設定部１７のキースイッチ（例えばパラメータ設定用）が押される都度、１５１，１５３、１５５ステップの順に処理が進み、図１５に示す各パラメータが設定される。１５６ステップでは初期設定で説明したものと同じサイクル時間ｔ０が設定され、１５７，１５８ステップで記憶部Ｍに保存される。このようにすれば、適宜、パラメータの設定変更が可能となる。１６０ステップでは割り込み処理より割り込み前の処理部位へ戻る処理が実行される。

同様に処理（Ｂ）において、１６３ステップでは、前記したｔ１１、ｔ１２、ｔ２１、ｔ２２のタイマ計時処理を実行する。これは、後で詳細に述べるが、メーン処理（例えば図１１、図１２）でタイマ計時フラグをセット（イネーブルとする）することで、計時処理が開始される。１６４ステップでは、圧力センサ、流量スイッチ、インバータ周波数等のデータ及び信号を検出し、記憶部Ｍの（ネーム）ＡＮ０、ＡＮ１、ＦＬＳＷ１、ＦＬＳＷ２、に記憶される。（詳細はメモリマップ図１５による）１６５ステップでは、割り込み処理より割り込み前の処理部位へ戻る処理が実行される。

これらの割り込み処理（Ａ）（Ｂ）は例えば１００ｍｓ毎に定期に実行される。メーン処理の１１３ステップに戻ると、ここでは記憶部Ｍからｔ０が読みだされる。

そして、１１４ステップでは先行機ポンプの始動条件が成立しているか否かの判定を真となるまで実行する。始動条件が成立すると次の１１５ステップへ進み、次発機が１号機か２号機か判定する。次発機が１号機とすれば、１１６ステップ以降へ処理が進む。２号機の場合は、１号機の説明で明らかなので図示及び説明を省いている。

１１６ステップでは１号機の始動処理を実行する。１１７ステップではタイマｔ１１（１号機の運転時間の計測）フラグをセットし計時処理を開始する。具体的には前述した図１３（Ｂ）の１６３ステップの処理がなされる。１１８ステップでは、タイマｔ１２（１号機直前停止時間の計測）の計時を満了し、記憶部Ｍに記憶しておく。このタイマｔ１２の計時開始は前述した１１０ステップ、即ち電源投入（電源ＯＮ）時である。停止時間の計時開始は、初回は電源投入時、初回以外は後で述べるがポンプ停止からである。（１２５ステップ参照）
以上の前処理の後、１１９〜１２１ステップで始動頻度抑制及び無駄運転を押さえるためのポンプ強制運転時間の演算、設定処理を実行する。即ち、１１９ステップでサイクル時間ｔ０（ここでは２．５分に設定されている）と直前の停止時間ｔ１２とを比較する。この結果、ｔ０＜＝ｔ１２であれば１２０ステップで強制運転時間ｔ１０に０が設定される。ｔ０＞ｔ１２であれば１２１ステップでｔ１０＝ｔ０−ｔ１２の演算処理を実行する。具体的には、サイクル時間ｔ０より直前の停止時間ｔ１２を減じて、これを強制運転時間とする。又、１１９ステップにおいて、ｔ０−ｔ１２の直接演算を実行し、負のフラグが立ったら、１２０ステップでｔ１０を０にし、そうでなければ１２１ステップで演算した結果をｔ１０に保存する別の処理としても良い。

これらの処理の後、１２２ステップで使用水量が少なく停止条件が成立しているかどうかの判定を続行する。即ち、流量スイッチＦＬＳＷ１がｏｎ（例えば１０Ｌ／ｍｉｎ以下でｏｎ、１５Ｌ／ｍｉｎ以上でｏｆｆ）しているか判定する。判定の結果、ＮＯであれば、追従機運転処理へ進む。ＹＥＳであれば、次の１２３ステップで強制運転時間ｔ１０と実際の運転時間ｔ１１とを比較する。比較した結果、ｔ１１＜ｔ１０であれば、追従機運転処理へ進む。ｔ１１＝＞ｔ１０となり、実際の運転時間ｔ１１が強制運転時間ｔ１０以上となったら、次の１２４ステップで停止処理を実行する。

この後、１２５ステップへ進み、ここでタイマｔ１１（実際の運転時間）の計時値及びこれのフラグをリセットし、タイマｔ１２（直前の停止時間）の計時値をセットし、これのフラグをセットし停止時間計時を開始する。１２６ステップでは交互切替処理（次発機を休止ポンプに入れ替える処理、この場合１号機から２号機に切り替える）を実行して、１１４ステップへ戻り処理を続ける。

前記した追従機運転処理とは、図示を省略しているが、図２で説明した並列運転導入処理（１台運転から２台並列運転へ）、並列解除処理（２台運転から１台運転へ）を言う。並列運転導入条件が成立しなかった場合は、１２２ステップへ戻り、停止条件が成立するまで１台運転を続ける。更に、１２２ステップでは停止条件を流量スイッチとしたが、圧力センサによる給水圧力を検出し、図２に示す停止圧力ＰＯＦＦ以上となったか判定する方法でも良い。

フローチャートの図１２は、可変速ポンプ２台の動作を説明する図であり、機器構成は前述した図１、図３、図５に対応している。本図の最初のステップは図１１の１１０〜１２１ステップと同じであるから説明を省く。１３０〜１３３、１４０、１４１ステップの処理は図３で説明した推定末端圧力一定制御処理である。

１３０ステップで目標圧力Ｈ０（ここでは、説明の便宜上Ｈ０を使用、例えば、図３に示す抵抗Ｆが前述した３座標（ＰＡ、ｆ３）、（ＰＢ、ｆ０とＰＢ、ｆ４）、（ＰＣ、ｆ０×２）から直線近似した演算式が目標であり、現在周波数をこの演算式に代入すると目標値が求まる。この目標値がＨ０、初期値はＰＡであり初期設定により予め設定されている。）を記憶部より読み出し、１３１ステップで圧力センサの検出したデータＨ（ここでは、説明の便宜上Ｈとしているが、記憶部にはＡＮ０として記憶されている。）を読み出し、１３２ステップで前記両者を比較する。比較した結果、次のように処理する。
Ｈ０＋α＜Ｈ ならば、１３３ステップで減速処理。
Ｈ０−α＜＝Ｈ＜＝Ｈ０＋α ならば、１４０ステップで目標圧力更新処理（前述のように現在周波数を演算式に代入）。
Ｈ０−α＞Ｈ ならば、１４１ステップで増速処理。
ここで、αは不感滞であり通常は１〜２ｍである。

減速処理を実行した後、１３４ステップでインバータ周波数が最低周波数ｆｍｉｎ以下か判定する。ＹＥＳであれば、１３５、１３６ステップで停止条件が成立したか判定し、停止条件が成立していれば１３７ステップで停止処理を実行する。これらの処理は図１１の１２２〜１２４ステップの処理と同じなので詳細説明を省く。

以上の説明は、実施例全般と実施例の１〜５について説明したものである。実施例６について説明する。これは、入力されたポンプ台数（台）、ポンプ始動頻度（回／ｈ）に基づいてサイクル時間を自動的に求めるようにしたものである。具体的には、図１４に示す処理をメーン処理の１１０ステップの初期設定、割り込み処理の１５５ステップで実行すればよい。ここで、ポンプ台数ｎ１、始動頻度ｎ２、運転モードＭＯＤＥは予め記憶部Ｍに記憶されている。運転可能台数ｎ３は変数である。

１７０、１７１、１７２ステップでそれぞれポンプ台数ｎ１、始動頻度ｎ２、運転モードＭＯＤＥをそれぞれ記憶部Ｍより読み出す。説明の便宜上、前述の例に合わせ、ポンプの台数ｎ１は２台、始動頻度ｎ２は１２回／時間、運転モードＭＯＤＯは交互Ｂとする（図１０参照）。１７３ステップにおいて、ｎ１が１か判定する、ｎ１は２であるから、１７７、１７８ステップへと処理が進む。１７８ステップでＭＯＤＥがＡ（単独）か判定する。ＭＯＤＥはＢなので、１８０，１８１ステップへと進む。１８１ステップで運転可能台数ｎ３に２（運転間可能台数は２台である）を設定する。この後、１７５ステップへ進みここで、サイクル時間ｔ０をｔ０＝６０／（ｎ２Ｘｎ３）と演算処理して求める。結果は２．５分（６０／（１２Ｘ２））となる。

実施例４について更に詳細に説明する。これは、設定されたサイクル時間を適宜整数倍に区切り、この区間内で最後のサイクルまでは前記強制運転時間を０とし、最後のサイクルの前記強制運転時間を区間内全サイクル時間から、その最後のサイクル前までの全サイクル時間と最後のサイクルのポンプ運転直前の停止時間を減じて、その値が負の場合は０を、その値が正の場合はその正の値を、前記強制運転時間とするようにしたものである（図８参照）。

具体的に図１６により説明する。ここでは、区間サイクル定数Ｋを用いる。そして、メーン処理の１１９〜１２１ステップの処理に代えて次に示す処理を実行する。区間サイクル定数Ｋを１回目の始動はＫ＝１、２回目の始動はＫ＝２、３回目の始動はＫ＝３と設定する。これは、変数として記憶部に記憶される。この実施例は区間を３サイクルに区切った例で示したが、１区間のサイクル数を適宜増やしても良く同様に実施できる。

以上の設定が終わったら、図１６の処理（例えばサブルーチンとしてプログラムを作成。）を読み出す。１８０ステップで、区間サイクル定数Ｋを読み出し、１８１ステップでＫが１であるか判定する。１回目の始動は、Ｋ＝１（図８のＣ１１）であるから１８２ステップへ進みここで強制運転時間ｔ１０を０に設定する。２回目の始動は１回目の始動と同じなので説明を省く。３回目の始動は、Ｋ＝３（の図８のＣ１３）であり、１８４、１８５ステップでｔ１０＝３ｔ０−（Ｃ１１＋Ｃ１２＋ｔ１２）の演算を実行して、強制運転時間ｔ１０を設定する。結果は、たとえば強制運転時間ｔ１０は２．５分（７．５−（１．２＋２．４＋１．４）である。本実施例では、１号機について説明したが、２号機の場合は１８２ステップの記号がｔ２０となり、１８５ステップの演算式がｔ２０＝３ｔ０−（Ｃ２１＋Ｃ２２＋ｔ２２）となるだけで処理内容は同様である。

実施例５について更に詳細に説明する。これは、設定されたサイクル時間を適宜整数倍に区切り、この区間内で、最初のサイクルは前記強制運転時間を０とし、次のサイクルからは、前記強制運転時間を区間内のこのサイクル時間の全時間から、そのサイクル前までの全サイクル時間とそのサイクルのポンプ運転直前の停止時間を減じて、その値が負の場合は０を、その値が正の場合はその値を、前記強制運転時間とするようにしたものである（図９参照）。

具体的に図１７により説明する。ここでは、区間サイクル定数Ｋを用いる。そして、メーン処理の１１９〜１２１ステップの処理に代えて次に示す処理を実行する。区間サイクル定数Ｋの設定は、前述の図１６と同じなので説明を省く。又、１回目の始動時強制運転時間ｔ１０は０であり図１６と同じなので説明を省く。２回目の始動は、Ｋ＝２（の図９のＣ１２）であり、１９０〜１９４ステップの処理でｔ１０＝２ｔ０−（Ｃ１１＋ｔ１２）の演算を実行して強制運転時間ｔ１０を設定する。

実施例６について説明する。これは、強制タイマによる運転中に、使用水量が若干増えて流量スイッチが、非過少水量状態を検出し、この後で前記強制タイマが満了しても引続き運転を継続するようにしたものである。具体的にはメーン処理１２３と１２４ステップの間に１２２ステップの流量スイッチのＯＮ，ＯＦＦ判定処理を追加すれば良い。強制運転時間の満了後、再度流量スイッチ判定処理を実行し、非過少水量状態であれば１２２ステップ戻し運転を継続し、過少水量状態であれば１２４ステップへ進み停止する。使用水量の実態に合わせて運転を継続することができる。

実施例７について説明する。これは、ポンプが故障した場合、あるいは運転モードが変更となった場合、これの故障台数あるいはモード変更情報に応じて自動演算して、ポンプサイクル時間を設定するようにしたものである。具体的には、先ず、記憶部に故障台数を設定する変数、例えばＮＧＰを設けておき、割り込み処理図１３の１６２ステップの処理を実行して故障台数を検索してＮＧＰに設定記憶しておく。図１４に示すサイクル時間設定処理において、各１７４、１７９、１８１、１８４ステップの後で、運転可能台数ｎ３からＮＧＰの値を減じて、それを運転可能台数ｎ３とし、次のステップのサイクル時間を求める処理に進めば良い。ポンプが故障した場合、あるいは運転モードが変更となった場合でも、自動演算により対応することができる。

１…受水槽、２…水位検出手段、３−１、３−２…吸込管、４−１〜４−４…仕切弁、５−１，５−２…ポンプ、６−１，６−２…モータ、７−１，７−２…流量スイッチ、８−１、８−２…逆止め弁、９…給水管、１０…圧力タンク、１１…圧力センサ、１２…制御装置、１７…サイクル時間設定部、ＣＵ…制御部、ＣＰＵ…演算部、ＣＰＵ、Ｍ…タイマ設定部、ｔ０…サイクル時間、ｔ１０、ｔ２０…強制運転時間、ｔ１１、ｔ２１…強制運転を加えない運転時間、ｔ１２、ｔ２２…停止時間。

Claims (7)

1. ポンプ停止条件が成立していても、タイマに可変設定された強制運転時間に基づき、引続きポンプを強制運転するようにした給水装置において、
   ポンプ運転のサイクル時間を設定するサイクル時間設定部と、設定されたサイクル時間からポンプ運転直前の停止時間を減じる演算部と、その演算結果の値が負の場合は０を、その値が正の場合はその値を前記強制運転時間とするタイマ設定部を備え、
   ポンプ運転直前の停止時間を、他機のポンプの停止から自己機のポンプ運転までの時間としたことを特徴とする給水装置。
2. 請求項１に記載の給水装置において、
   前記サイクル時間設定部は、入力されたポンプ台数（台）及びポンプ始動頻度（回／ｈ）に基づいてサイクル時間を設定することを特徴とする給水装置。
3. 請求項１または２に記載の給水装置において、
   ポンプ運転直前の停止時間を、運転サイクルの奇数サイクルでは他機のポンプの停止から自己機のポンプ運転するまでの時間とし、運転サイクルの偶数サイクルでは自己機のポンプの停止から自己機のポンプ運転までの時間としたことを特徴とする給水装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の給水装置において、
   複数のサイクル時間からなる区間を設け、この区間内で最後のサイクル以前のサイクルでは前記強制運転時間を０とし、最後のサイクルでは、区間内の全サイクル時間から、最後のサイクル以前の全サイクル時間と最後のサイクルのポンプ運転直前の停止時間とを減じて、その値が負の場合は０を、その値が正の場合はその値を前記強制運転時間とすることを特徴とする給水装置。
5. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の給水装置において、
   複数のサイクル時間からなる区間を設け、この区間内で最初のサイクルでは前記強制運転時間を０とし、次のサイクル以降のサイクルでは、当該サイクルまでの全サイクル時間から、当該サイクル以前の全サイクル時間と当該サイクルのポンプ運転直前の停止時間とを減じて、その値が負の場合は０を、その値が正の場合はその値を前記強制運転時間とすることを特徴とする給水装置。
6. 請求項４または５に記載の給水装置において、
   前記サイクル時間設定部は、入力されたポンプ台数（台）及びポンプ始動頻度（回／ｈ）に基づいてサイクル時間を設定し、このサイクル時間を複数で区間を構成したことを特徴とする給水装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の給水装置において、
   ポンプが故障、あるいは単独運転、交互運転、並列運転の何れかを示す運転モードが変更となった場合、これの故障台数、あるいはモード変更情報に応じて、前記演算部により演算して、ポンプ運転のサイクル時間を設定することを特徴とする給水装置。

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