JP6125263B2 - 消火ポンプシステム - Google Patents

Description

本発明は、インバータにより可変速に駆動されるポンプを備えた消火ポンプシステムに関する。ここでいう消火ポンプシステムとは、消火栓ポンプシステム及びスプリンクラーポンプシステムを包含したシステムをいう。

消火ポンプシステムは火災時に火災検知器あるいは人為的な操作によって、速やかに運転され送水されなければならない。そのため、送水に対し信頼性の高いシステムが要求されるが、従来はインバータ駆動の消火ポンプシステムは使用された例は少ない。しかしながら、インバータの普及に伴い消火ポンプシステムにインバータを採用する動向が見られる。これらの公知例として、特許文献１、特許文献２がある。

特許文献１の消防システム（スプリンクラー）においては、例えば段落(００２５)に、「加圧送水装置４は、モータにより駆動される２台のポンプを具備している。加圧送水装置４は、制御装置５からの圧力制御信号に基づいて、ポンプを駆動するモータの回転数を制御し、もって送水圧力を所定の値とする。また、加圧送水装置４は、制御装置５からの送水量制御信号に基づいて、起動させるポンプの数を変化させ、もって送水量を所定の値とする。本発明は、ポンプを駆動するモータの回転数を制御する方法を限定するものではないが、ポンプを駆動するモータの回転数の制御は、回転数を直接可変するVVVFインバータ（Variable Voltage Variable Frequency Inverter：可変電圧可変周波数インバータ）などのインバータ制御により行うのが望ましい。」と開示されている。

また特許文献２の消火ポンプ装置においては、段落（００４０）に目標圧力の設定は、制御装置４０内に予め複数の値を記憶させておき、スプリンクラーヘッド５０の開放動作した区画の自動警報装置からの信号により、必要な目標圧力設定値を選択して圧力制御運転を行うとの開示がある。しかし、どの階のスプリンクラーヘッドが作動したか、あるいはいくつのスプリンクラーヘッドが作動したかにかかわらず、スプリンクラーヘッドには所定圧力が供給される。したがって、複数の値（目標圧力ＰＡ，ＰＢ）は記憶されているが、どの階数から信号が来ても常に目標圧力のＰＡ〜ＰＢの値が選択されるものであって、階数と目標圧力とが一対一に対応されて選択されることがない。

特開２００５−２５３５３２号公報 特開２００６−２０８４６号公報

インバータ駆動消火ポンプシステムでは、送水対象となる消火設備（消火用器具）として消火栓とスプリンクラーの２種類があり、消火を開始するための始動指令が、ポンプシステムの圧力検出手段から発せられる場合（スプリンクラー）と、消火用器具から発せられる場合（消火栓とスプリンクラー）の２種類がある。また、ポンプ運転時の目標圧力の設定が、予め設定される場合と、始動指令の発した消火用器具によって設定される場合の２種類がある。さらに、ポンプ運転時の圧力制御方式が、消火用器具の末端圧力を一定に制御する末端圧力一定と、ポンプの吐出し圧力を一定に制御する吐出し圧力一定制御の２種類があり、これらを組合わせると５種類の制御系となる。

消火ポンプシステムにおいては、これらの５種類を共用できる制御系が実現できれば、システムのコストを大幅に低減できる。また、インバータ故障時に消火ポンプの電源をインバータから商用電源に切換え接続するバイパス回路が、制御系に外付けされており、これを制御系に内蔵できれば、システムのコストを大幅に低減できる。

従来は、消火設備に設置された消火用器具に合わせて、始動指令、目標圧力設定、および圧力制御方式を専用の制御系で構成されているのが一般的である。特許文献１では、消火用器具が多種類の場合について記載があるが、始動指令及び目標圧力の設定が専用に決められており、また、圧力制御方式については明確な記載がない。特許文献２では、スプリンクラーに対応した吐出し圧力一定制御、または末端圧一定制御を行う制御系が示されている。

特許文献１、特許文献２では、前記５種類の制御系を共用するものではないため、システムのコストの低減が困難である。また、インバータ故障時に消火ポンプの電源をインバータから商用電源に切換えるバイパス回路が制御系から独立しているため、システムのコストの低減が困難である。

本発明の第１の目的は、前記複数の制御系を統合して共用化した制御系を用いた消火ポンプシステムを提供することにある。

更に、第２の目的は、インバータ故障時にバイパス回路を制御系に内蔵させた消火システムを提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、水源からの水を、送水管を介して需要側の各階に設けられた消火用器具群に送水する消火ポンプと、
該消火ポンプを駆動する電動機と、
該電動機を駆動するインバータと、
前記消火ポンプの吐出し側の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記送水管の階毎に設けられ始動指令信号発信手段を備えた消火用器具と、
前記圧力検出手段と前記始動指令信号発信手段からの信号を取り込んで圧力制御を行うと共に前記インバータに周波数指令信号を出力する制御装置とで構成した消火ポンプシステムにおいて、
前記制御装置は圧力制御を行う演算部と、この圧力制御に必要なパラメータと制御モードを設定すると共に設定された制御モードを選択する設定手段と、上記パラメータと制御モードを記憶する記憶部を備え、
前記制御モードは、送水対象である消火器具の種類、始動指令の発信源の種類、目標圧力が設定される設定種類、圧力制御方式の種類の組合せによって複数モード設定され、
前記制御装置は、前記設定手段により選択された制御モードに基づいて、前記圧力検出手段の検出した送水圧力が前記設定された目標圧力値となるように、前記インバータの周波数を制御することを特徴とする。

上記目的を達成するために本発明は、水源からの水を、送水管を介して需要側の各階に設けられた消火用器具群に送水する消火ポンプと、
該消火ポンプを駆動する電動機と、
前記消火ポンプの吐出し側の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記送水管の階毎に設けられ始動指令信号発信手段を備えた消火用器具と、
前記圧力検出手段と前記始動指令信号発信手段からの信号を取り込み、圧力制御を行うと共に周波数信号を設定し電力を出力して前記電動機を駆動するインバータとで構成した消火ポンプシステムにおいて、
前記インバータは圧力制御を行う演算部と、この圧力制御に必要なパラメータと制御モードを設定すると共に設定された制御モードを選択する設定手段と、上記パラメータと制御モードを記憶する記憶部を備え、
前記制御モードは、送水対象である消火器具の種類、始動指令の発信源の種類、目標圧力が設定される設定種類、圧力制御方式の種類の組合せによって複数モード設定され、
前記インバータは、前記設定手段により選択された制御モードに基づいて、前記圧力検出手段の検出した送水圧力が前記設定された目標圧力値となるように、周波数を制御して前記電動機を制御することを特徴とする。

また、上記に記載の消火ポンプシステムにおいて、前記制御モードは、送水対象の消火栓とスプリンクラーの２種類、始動指令の発信源の圧力検出手段と消火用器具（消火栓とスプリンクラー）の２種類、目標圧力の予め設定と消火用器具による設定の２種類、圧力制御方式の末端圧力一定と吐出し圧力一定の２種類とを組合せて複数モード設定されることを特徴とする。

また、上記に記載の消火ポンプシステムにおいて、前記インバータは、さらに、インバータ故障時に前記電動機を商用電源に切り替えるバイパス回路を備え、前記圧力検出手段の検出した送水圧力が前記目標圧力値となるように周波数を制御するとともに、インバータ故障時に前記バイパス回路に切替指令信号を出力することを特徴とする。

また、上記に記載の消火ポンプシステムにおいて、前記制御装置は、さらに、インバータ故障時に前記電動機を商用電源に切り替えるバイパス回路を備え、前記圧力検出手段の検出した送水圧力が前記目標圧力値となるように前記インバータの周波数を制御するとともに、インバータ故障時に前記バイパス回路に切替指令信号を出力することを特徴とする。

本発明によれば、消火器具の種類や圧力制御方式などの種類が変わっても、パラメータと制御モードを選択することにより、共用の制御系で消火ポンプシステムを制御できるので、消火ポンプシステムのコストを大幅に低減することができる。製造プロセスにおいても、部品（制御系）の管理、識別等わずらわしい管理を簡単化する製造コストの安価な消火ポンプシステムを提供することができる。

また、インバータ故障時に電源を切換えるバイパス回路をインバータ内に備えることにより、制御系がシンプルとなり、消火ポンプシステムのコンパクト化と低価格化へ貢献することが出来る。

そして、インバータと制御装置を一体化することにより、消火ポンプシステムをコンパクトに構成できる。

本発明実施例のスプリンクラー用の消火ポンプシステムの系統図。 同じく消火栓消用の消火ポンプシステムの系統図。 同じく吐き出し圧力一定制御を行った場合のポンプ性能曲線図。 同じく末端圧力一定制御を行った場合のポンプ性能曲線図。 制御盤の回路構成図。 制御装置とインバータを一体としたインバータ回路図。 商用電源バイパス回路を内蔵するインバータ回路図。 制御モードと動作内容を示した説明図。 吐き出し圧力一定制御のアルゴリズムを示すポンプ性能曲線図。 吐き出し圧力一定制御のアルゴリズムを示すフローチャート。 末端圧力一定制御のアルゴリズムを示すフローチャート。 本発明実施例の制御フローを説明するための図。 消火栓の詳細図。

以下、本発明の実施形態について図１〜図１３により説明する。
先ず、本インバータ駆動の消火システムの種類について説明しておく。消火ポンプシステムは、送水対象が消火栓とスプリンクラーの2種類、始動指令が圧力検出手段と消火用器具（消火栓とスプリンクラー）の2種類、圧力設定が予め設定と消火用器具との2種類、圧力制御方式が末端圧力一定と吐出し圧力一定の2種類ある。これを組合せると図８に示すように５種類程の制御モード（制御モードＮＯ．１〜ＮＯ．５）となる。

図１は本実施例のスプリンクラー消火用水の送水に適用したインバータ駆動の消火ポンプシステムのシステム系統図を示し、１０階建てを例示している。説明を簡単にするため、７階以下の図示は省略している。１は水源であり例えば消火水槽等である。４は消火ポンプであり、先端にフート弁２を取り付けた吸い込み管３を吸い込み側に設け、送水管１０へ送水する。この消火ポンプ４には、吐き出し側に逆止め弁６、仕切り弁７が取り付けられている。１４は送水管１０の前記消火ポンプ吐き出し側近傍に取り付けた圧力タンクであり、内部に空気溜りを有して送水管圧力を維持保圧する。９はポンプ近傍に位置し、送水管１０に取り付けられた圧力検出手段であり、ここの圧力に応じた電気信号Ｓ１１を発信する。発信された電気信号Ｓ１１は後で述べる制御盤８が受信する。

送水配管１０の各階毎の送水管枝管１０−１〜１０−３には、スプリンクラー１０−１ａ〜ｅ〜１０−３ａ〜ｅをそれぞれ備えて、スプリンクラー群を構成している。１０−１ｓ〜１０−３ｓは、それぞれ階高さ８Ｆ〜１０Ｆの前記スプリンクラーが開放した時の放水を検知して放出信号（始動指令信号）を発する放出装置（始動指令信号発信手段）であり、前記階毎のスプリンクラーと一対一に対応し、階高さが特定出来る部位に取り付けられている。便宜上、放出装置の放出信号始動指令信号も符号１０−１ｓ〜１０−３ｓを用いる。これらの信号群はＳ１３として制御盤８に送信される。そして、動力ケーブルＳ１０により電動機５に可変周波数、可変電圧の電力を供給する。

制御盤８は後で詳細に説明するが、インバータと制御装置とが別体、またはインバータと制御装置を一体にしたものが設置される。各階のスプリンクラーから発信される放出信号（始動指令信号）１０−１ｓ〜１０−３ｓは、どの階なのかを示す位置情報であり、この位置情報によってその階が特定され、階毎に必要な送水量、送水圧力（目標圧力）（又はこれに対応する初期インバータ周波数）、又は、階毎に必要な送水量、送水圧力（目標圧力）及びこれに対応する初期インバータ周波数が決定される。位置情報に基く圧力、送水量、インバータ周波数は、後述の記憶部Ｍに固定的に決められている。

図２は、本実施例のインバータ駆動の消火栓ポンプシステムを、建物の消火栓消火設備に適用したインバータ駆動の消火ポンプシステムのシステム系統図を示し、１０階建てを例にしている。図１に示すシステムの圧力タンクを省略し、スプリンクラー、放出装置及び放出信号に代えて、消火栓１０−１ａ〜１０−３ａ及びこれの始動指令信号１０−１ｓ〜１０−３ｓとしたものである。尚、この消火栓は、図１３に示すように送水管１０の枝管１０−１〜１０−３により引き込み、始動押釦スイッチ（始動指令信号発信手段）２２、非常ベル２３、始動表示ランプ２４、ホース２５、ノズル２６を備えている。そして、始動押釦スイッチ２２が操作されると、始動指令信号を発信したことを示す始動指令信号１０−１ｓ〜１０−３ｓを発信する。

図３は、図１、図２のシステム系統図に示した消火ポンプシステムを、階毎の所定の圧力設定値で運転した際の消火ポンプ性能曲線図であり、横軸に吐出し量（ｍ^３／ｍｉｎ）、縦軸に全揚程（ｍ）を示す。所定水量Ｑ０は、送水管端末の消火栓やスプリンクラー放出装置等（以下、総称して消火用器具と呼ぶ）に送水するのに必要な送水量であり、ポンプ性能曲線図上に表示するときは、吐出し量として示される。本実施例では、Ｑ０を一定としているが、消火用器具毎に変えてもよい。

圧力設定値Ｈ０１０Ｆは、１０階の送水管端末の消火用器具へ送水するのに必要な圧力設定値（目標圧力ヘッド）であり、送水管等の抵抗損失（図中のＲ１０）、実揚程（図示せず）、消火用器具での所要末端圧力（図示せず）を含んでおり、ポンプ性能曲線図上に表示するときは全揚程として示される。本実施例では、１０階の送水管端末の消火用器具は、最高位、最遠方にあり、ここへの送水が可能であれば他の消火用器具への送水が可能となる。

また、ポンプとしては、所定水量Ｑ０、圧力設定値Ｈ０１０Ｆを満足する点を仕様点Ｏ１とすると、インバータ周波数ｆ１０で運転した時に得られるポンプＱ−Ｈ性能曲線Ａを有するポンプを選定することが必要である。即ち、仕様点Ｏ１においてポンプ性能曲線Ａと、圧力設定値Ｈ０１０Ｆと、送水配管抵抗曲線Ｒ１０とが交わるように選定する。

同様に、Ｈ０９Ｆは９階、Ｈ０８Ｆは８階のそれぞれ送水管端末の消火用器具に所定水量Ｑ０を送水するのに必要な圧力設定値（目標圧力ヘッド）である。８階未満の各送水管端末の消火用器具に送水するのに必要な圧力設定値は、前記説明で明らかなので説明を省いている。これらの圧力設定値（目標圧力ヘッド）は、送水管端末の消火用器具から始動指令信号が発信され、制御盤（制御装置又はインバータ）８がこれを受信したときに設定される。

図４は、図１、図２のシステム系統図に示した消火ポンプシステムを、最上階の圧力設定値での末端圧力一定制御、及び自動点検プログラムで運転した際の、消火ポンプ性能曲線図であり、横軸に吐出し量（ｍ^３／ｍｉｎ）、縦軸に全揚程（ｍ）を示す。図３と同じ記号で示すものは同じ性能機能であるから説明を省く。

最上階の圧力設定値を用いる理由は、送水管端末の消火用器具からの始動指令信号を利用する場合は、これに対応して階毎の圧力設定値が定まるが、これを用いずに送水圧力の変化を利用する場合、階毎の圧力設定値が定まらないので、図４に示すように１０階の圧力設定値（本実施例では最高位、最遠方にあり、ここへの送水が可能であれば他の消火用器具への送水が可能）を用いる。そして、圧力設定値のＨ０１０Ｆは上限設定値という意味となり、Ｈ０１０ＦＬは下限設定値でｆ１２はこれのインバータ周波数である。これらの設定値は予め不揮発性の記憶部（後述）に記憶されている。ここで言う不揮発性の記憶部とは、電源断時に保存されているデータが消失されないものである。

図５は、図1、図２で説明した制御盤８の回路構成図である。ＰＷ（Ｒ、Ｓ、Ｔ）は電源、Ｒ（又はＲ１）、Ｓは制御電源、ＭＢＤ、ＭＢＶは配線用遮断器、ＩＮＶはインバータであり、操作表示部を有する周波数の設定手段ＣＯＮＳを備える。ＣＵは制御装置であり、圧力制御を行う演算部ＣＰＵ、不揮発性記憶部Ｍ、入出力インターフェースＩ／Ｏ２、Ｉ／Ｏ３、表示部を有する設定手段ＣＯＮＳ２等を備える。ＴＲはトランス、Ｉ／Ｏ１は階毎の消火用器具からの始動指令信号１０−１ｓ〜１０−３ｓ（階高さ．．．．８Ｆ〜１０Ｆに対応）を取り込む入力回路部、Ｘは取り込んだ始動指令信号．．．．８Ｆ〜１０ＦがＯＮ時にＯＮするリレー群である。５２Ｄ、５２Ｖは電磁継電器、４９Ｐはサーマルリレー、ＩＭは電動機、４３Ｓはポンプ（電動機）を商用−停止−インバータの運転制御モードに切り替るスイッチである。

入出力インターフェースＩ／Ｏ２は、リレー群Ｘの信号（始動指令信号．．．８ＦＸ、９ＦＸ、１０ＦＸの信号に対応）を取り込む。これらの始動指令信号（位置情報）に基づいて、前記した消火用器具に必要な所定圧力（全揚程＝目標圧力）が設定されるか、あるいは前記した記憶部Ｍに記憶される。記憶部Ｍには、消火ポンプを運転するための圧力設定値、インバータ初期周波数、運転中の圧力設定値とインバータ周波数、運転制御モード（図８の制御モード、ＩＮＶ運転／商用運転）、送水圧力データ等を予め記憶している。そして、制御運転制御モードは予め設定手段ＣＯＮＳ２により記憶部Ｍに設定され記憶されている。

同様に入出力インターフェース部Ｉ／Ｏ３は、圧力検出手段９の信号Ｓ１１を取込み、運転指令用リレーＸにＯＮ信号を出力すると共に、インバータＩＮＶへ周波数指令信号ＡＮ０、ＣＭ１を出力する。

更に、インバータ故障時に電動機ＩＭを商用電源に切り替え接続するためのバイパス回路（主回路）５２Ｄａ、４９Ｐを備える。インバータＩＮＶが故障すると，インバータから電磁開閉器５２ＤをＯＮする切替指令信号Ｓ−ＩＮＶを前記バイパス回路に出力される。電磁開閉器５２ＤのＯＮにより、接点５２Ｖａを開くと共に接点５２Ｄａを閉じ、電動機ＩＭにはインバータ電源から商用電源に切り換わって給電される。

図６は制御盤８他の回路図で、制御装置とインバータを一体としたインバータ回路図ある。同図において、ＰＷ（Ｒ、Ｓ、Ｔ）は電源、ＥＬＢはこれ以降の回路の漏電、短絡を保護する漏電遮断器、ＩＮＶは操作表示部を有する設定手段ＣＯＮＳを備えたインバータである。内部に圧力制御を行う演算部ＣＰＵ、不揮発性の記憶部Ｍ、圧力検出手段９（ＳＷ）からの信号を読み込むアナログ入力端子Ｃ、Ａ０、Ａ１、送水管端末に備わる消火用器具から始動指令信号１０−１Ｓ〜１０−３Ｓ（信号ケーブルＳ３）を取り込むデジタル入力端子Ｄｉ、同じく前記始動指令信号１０−１Ｓ〜１０−３Ｓ（通信ケーブルＳ２）を取り込む通信入力端子Ｔｕ等を備える。

そして、前記始動指令信号１０−１Ｓ〜１０−３ＳがＯＮ−ＯＦＦ信号の場合はデジタル入力端子Ｄｉを用い、通信信号の場合は通信入力端子Ｔｕを用いる。ここで、通信信号とは有線または無線で伝送される通信信号である。

前記不揮発性記憶部Ｍには、設定手段ＣＯＮＳにより、消火ポンプを運転するための圧力設定値とインバータ初期周波数、運転中の圧力設定値とインバータ周波数、運転制御モード（図８の運転制御モード、ＩＮＶ運転／商用運転）、送水圧力データ等が設定され記憶されている。Ｉ／Ｏ１は階毎の消火用器具からの始動指令信号．．．１０−１Ｓ〜１０−３Ｓ（階の．．．８ＦＸ〜１０ＦＸに対応）を取り込む入力端子である。そして、前記インバータＩＮＶの演算部ＣＰＵには、後述の図１０〜図１２にフローチャートに示す処理がプログラムとして格納されている。

図９は、１０階のスプリンクラー放水装置へ送水する場合の圧力設定値をＨ０１０Ｆとした例の、変動幅を示した吐出し圧力一定制御を説明するためのポンプ性能曲線図を示している。

図６に示されるように、インバータ回路に制御装置を一体に構成すれば、素子数、入力端子数及び配線数を大幅に低減できるので、消火ポンプシステムをコンパクトに安価に構成することができる。

図７は、前述した図６のインバータ回路に、インバータ故障時に商用電源に切り替えて運転するためのバイパス回路を備えたインバータ回路図である。Ｔoは制御電源Ｒ、Ｓが入力される入力端子である。上記バイパス回路は、回路スイッチＳＳと電磁開閉器５２によって構成され、インバータＩＮＶが故障すると、切替指令信号（図示せず）が出力してスイッチＳＳが閉じて電磁開閉器５２をＯＮとし、接点５２が閉じられると共にインバータの給電用接点（図スせず）を開放し、インバータ電源から商用電源に切換えて電動機ＩＭに給電する。このように構成すれば、インバータにバイパス回路を内蔵することで、インバータの外部との接続を簡単・小形にでき、消火ポンプシステムの一層のコスト低減を図ることが出来る。

図５、６、７において、配線用遮断器ＭＢＤ、ＭＢＶを投入し、スイッチ４３ＳをＩＮＶに切り替える(図５の場合)と、インバータにより運転できる状態となる。又は漏電遮断器ＥＬＢを投入し、スイッチＳＳを閉じると商用電源で運転できる状態となる。

次に、設定手段ＣＯＮＳにより記憶部Ｍに設定される制御モードと、その動作内容について、図８を用いて説明する。

制御モードＮＯ.１
消火用器具の消火栓から始動指令が発信されると運転を開始する。消火栓から発信された始動指令信号に基づいて圧力設定値が設定され、圧力検出手段が検出した送水圧が前記圧力設定値となるよう階毎の吐出し圧力一定制御を行う。（図２、図３、図９、図１０、図１２参照）

制御モードＮＯ．２
消火用器具の消火栓から始動指令が発信されると運転を開始する。予め最上階の値で圧力設定値が設定され、圧力検出手段が検出した送水圧が前記圧力設定値となるよう末端圧力一定制御を行う。（図２、図４、図１１、図１２参照）

制御モードＮＯ．３
圧力検出手段の検出した送水圧力が始動圧力以下となると運転を開始する。予め最上階の値で圧力設定値が設定され、圧力検出手段が検出した送水圧が前記圧力設定値となるよう末端圧力一定制御を行う。消火用器具のスプリンクラーが所定圧力に保たれる。（図１、図４、図１１、図１２を参照）

制御モードＮＯ．４
消火用器具のスプリンクラーから始動指令が発信されると運転を開始する。消火用器具から始動指令信号に基づいて圧力設定値が設定され、圧力検出手段が検出した送水圧が前記圧力設定値となるよう階毎吐出し圧力一定制御を行う。（図１、図３、図１０、図１１、図１２参照）

制御モードＮＯ．５
圧力検出手段の検出した送水圧力が始動圧力以下となると運転を開始する。消火用器具から始動指令信号に基づいて圧力設定値が設定され、圧力検出手段が検出した送水圧が前記圧力設定値となるよう階毎吐出し圧力一定制御を行う。（図１、図３、図１０、図１１、図１２参照）

図１２は、メイン処理及び圧力制御の処理（アルゴリズム）を示すフローチャートである。尚、本発明に関係の少ない途中は省略している。説明の便宜上、始動指令信号は１０階で発生しているものとして進める。

５９９ステップにおいて、運転制御モード判定処理を実行して、インバータ運転か商用バイパス運転か判定する。インバータ運転であれば６００Ａステップへ進み、バイパス運転であれば表示を省いているが６００Ｊステップへ進む。

制御モードは説明を省いているが、イニシャル処理等により前記設定手段ＣＯＮＳで設定された例えば制御モードＮＯ．１が予め記憶部Ｍに記憶されていて、設定手段ＣＯＮＳで選択すると制御モードＮＯ．１が読み出されて演算部ＣＰＵで判定する。電源がインバータ運転に設定されているものとして説明を続ける。

６００Ａステップにおいて、制御モードＮＯ．１であるか判定する。判定の結果ＹＥＳと判定したら６００ステップへ、ＮＯと判定したら６００Ｂステップへ処理を進める。この場合の制御モード設定も前述と同じなので説明を省く。制御モードＮＯ．１場合、処理６００ステップでは最上階（実施例では最上階を１０Ｆとしている。）の消火栓から始動指令信号が発信されたと判定して６０１ステップに進む。６０１ステップでは、始動指令信号に基いて、圧力設定値とインバータ初期周波数とを１０階対応の値に設定（当然記憶部Ｍにも保存）して６０８ステップへ処理を進める。

始動指令信号の発信が最上階でない場合は、６０２〜６０７ステップの処理を順次実行し、始動指令信号の発信している階を見つけて、対応階の圧力設定値とインバータ初期周波数を設定して６０８ステップへ進む。６０８〜６０９Ａの処理で消火ポンプの運転処理及び６１０ステップで、後で述べる圧力制御処理を実行する。

６００Ａステップの制御モードＮＯ．１の判定処理に説明を戻す。ここで、ＮＯと判定すると６００Ｂステップへ進み、ここで制御モードＮＯ．２かどうかの判定を実行する。判定の結果、ＹＥＳと判定したら６００Ｃステップへ、ＮＯと判定したら６００Ｄステップに進む。制御モードＮＯ．２の処理ステップ６００Ｃでは、圧力設定値とインバータ初期周波数を最上階対応の値に設定して６０８ステップの運転処理へと進む。この運転処理は前述から明らかなので説明を省く。

尚、制御モードＮＯ．２の処理で圧力設定値とインバータ初期周波数を、最上階対応の値で設定するのは、消火用器具（消火栓）からの始動指令信号に基づく圧力設定値を用いずに予め設定された圧力設定値を用いるので、最上階の最悪条件に対応できるように設定するようにしたものである。（図８参照）

６００Ｄステップでは制御モードＮＯ．３であるか判定し、ＹＥＳと判定すると６００Ｅステップへ、ＮＯと判定すると６００Ｇステップへそれぞれ処理を進める。制御モードＮＯ．３の処理である６００Ｅステップでは、圧力設定値とインバータ初期周波数とを最上階対応の値に設定して６００Ｆステップへ進む。制御モードＮＯ．３は始動指令が圧力検出手段からであり、ここで送水圧力が予め設定された始動圧力以下か判定する。ＹＥＳであれば６０８ステップ以降の運転処理に進む。ＮＯであれば先頭の５９９ステップへ戻る。以下、前述から明らかなので説明を省く。制御モードＮＯ．３〜制御モードＮＯ．５では、消火用器具はスプリンクラーである。

次に、インバータ故障時の電源を商用電源に切替えるバイパス回路による切替え処理について説明する。５９９ステップにおいて、制御モード判定と共にインバータが故障しているかを判定する。判定の結果、故障している際には図示を省略しているが、６００Ｊステップ以降の処理に進み、インバータからモータへの電力出力を遮断して、電磁開閉器５２（図７）、又は５２Ｄ（図５）をＯＮにする信号ＳＳ（図７）、Ｓ−ＩＮＶ（図５）を出力して消火ポンプをバイパス回路による商用電源の運転に切り替える。

６１０ステップにおいて、図示していないが吐出し圧力一定制御を選択するか末端圧力一定制御選択するかは、制御モードＮＯ．により判定する。即ち、制御モードＮＯ．１、４、５が階毎吐出し圧力一定制御であり、制御モードＮＯ．２、３が末端圧力一定制御である。

先ず、階毎吐出し圧力一定制御が選択されたものとして図１０により説明する。ここで、前述したように、圧力設定値はＨ０１０Ｆに、インバータ初期周波数はｆ１０に設定されている。５００ステップで圧力検出手段９により、送水圧力Ｈ（説明の便宜上記号Ｈを用いる）を検出し、５０１ステップで圧力設定値Ｈ０（説明の便宜上記号Ｈ０を用いるが前述のようにＨ０＝Ｈ０１０Ｆである）と送水圧力Ｈを比較する。比較した結果、Ｈ０−α＞Ｈであれば５０２ステップへ進み、インバータ増速制御処理を実行してから５０５ステップで増速後のインバータ周波数を不揮発性記憶部Ｍに記憶する処理を実行して、５００ステップへ戻る。

５０１ステップの判定がＨ０＋α＜Ｈであれば５０３ステップに進み、インバータ減速制御処理を実行してから５０４ステップで減速後のインバータ周波数を不揮発性記憶部Ｍに記憶する処理を実行して、５００ステップへ戻る。

そして、５００ステップの判定がＨ０−α＜＝Ｈ＜＝Ｈ０＋αであれば、次の６１４ステップの処理に進む。以下、前述の処理を継続することにより送水圧力が階毎の圧力設定値と等しくなる。尚、αは目標圧力の不感滞を示し大体１〜２ｍであり、ａはインバータの変速制御幅を示し適宜０．１〜１Ｈｚで設定する。

吐出し圧力一定制御のポンプ性能曲線図９では、周波数ｆ１０を中心に変速幅制御がｆ１０´〜ｆ１０´´となり、ポンプＱ−Ｈ性能曲線がＡ´、Ａ、Ａ´´となる。

次に、末端圧力一定制御が選択されたものとして図１１により説明する。図１１において、図１０と同じステップ記号で表示している処理は、図１０と同じ処理につき説明を省く。５０６ステップの処理は、５０１ステップで圧力設定値が一致した後、目標とする圧力設定値を更新する処理である。更新後は、更新された新たな圧力設定値に基いて制御がなされる。目標とする圧力設定値は、図４に示す配管抵抗曲線Ｒ１０上の圧力であり、配管抵抗曲線の関数又はテーブルと現在のインバータ周波数とに基づいて求められる。即ち、図１１の処理を実行すると配管抵抗曲線Ｒ１０に沿うように制御がなされ、末端圧一定制御が得られる。

以上、説明したように、消火ポンプシステムにおいて、送水管に種類の異なる消火用器具が接続されても、また、圧力制御方式などの種類が変わっても、設定手段によって設定されたパラメータと制御モードを選択することにより共用の制御系で圧力制御が実現できるので、消火ポンプシステムのコストを大幅に低減することができる。製造プロセスにおいても、部品（制御系）の管理、識別等わずらわしい管理を簡単化でき、製造コストの安価な消火ポンプシステムを提供することができる。また、インバータと制御装置を一体化することにより、システムをコンパクトに構成できる。

そして、インバータ故障時に電源を切換えるバイパス回路をインバータ内に備えることにより、制御系がシンプルとなり、システムのコンパクト化と低価格化へ貢献することが出来る。

１…水源、２…フート弁、３…吸い込み管、４…ポンプ、５…電動機、６…逆止め弁、７…仕切り弁、８…制御盤（インバータ、制御装置）、９…圧力検出手段、１０…送水管、１０−１〜１０−３…送水管枝管、１０−１ａ〜１０−３ｅ…消火用器具（スプリンクラー又は消火栓）、１０−１Ｓ〜１０−３Ｓ…始動指令信号発信手段（始動指令信号）、ＩＮＶ…インバータ、ＣＵ…制御装置、ＣＰＵ…演算部、ＣＯＮＳ、ＣＯＮＳ２…設定手段、Ｍ…記憶部。

Claims (4)

1. 水源からの水を、送水管を介して需要側の各階に設けられた消火用器具群に送水する消火ポンプと、
   該消火ポンプを駆動する電動機と、
   該電動機を駆動するインバータと、
   前記消火ポンプの吐出し側の圧力を検出する圧力検出手段と、
   前記送水管の階毎に設けられ始動指令信号発信手段を備えた消火用器具と、
   前記圧力検出手段と前記始動指令信号発信手段からの信号を取り込んで圧力制御を行うと共に前記インバータに周波数指令信号を出力する制御装置とで構成した消火ポンプシステムにおいて、
   前記制御装置は圧力制御を行う演算部と、この圧力制御に必要なパラメータと制御モードを設定すると共に設定された制御モードを選択する設定手段と、上記パラメータと制御モードを記憶する記憶部を備え、
   前記制御モードは、
   送水対象が消火栓で、始動指令の発信源が消火栓で、圧力設定が消火栓から発信された始動指令信号に基づいた圧力設定値で、階毎の吐出し圧力一定制御である第１の制御モードと、
   送水対象が消火栓で、始動指令の発信源が消火栓で、圧力設定が予め最上階の値で設定された圧力設定値で、末端圧力一定制御である第２の制御モードと、
   送水対象がスプリンクラーで、始動指令の発信源が圧力検出手段で、圧力設定が予め最上階の値で設定された圧力設定値で、末端圧力一定制御である第３の制御モードと、
   送水対象がスプリンクラーで、始動指令の発信源がスプリンクラーで、圧力設定がスプリンクラーから発信された始動指令信号に基づいた圧力設定値で、階毎の吐出し圧力一定制御である第４の制御モードと、
   送水対象がスプリンクラーで、始動指令の発信源が圧力検出手段で、圧力設定がスプリンクラーから発信された始動指令信号に基づいた圧力設定値で、階毎の吐出し圧力一定制御である第５の制御モード、が設定され、
   
   前記制御装置は、前記設定手段により選択された制御モードに基づいて、前記圧力検出手段の検出した送水圧力が前記設定された目標圧力値となるように、前記インバータの周波数を制御することを特徴とする消火ポンプシステム。
2. 水源からの水を、送水管を介して需要側の各階に設けられた消火用器具群に送水する消火ポンプと、
   該消火ポンプを駆動する電動機と、
   前記消火ポンプの吐出し側の圧力を検出する圧力検出手段と、
   前記送水管の階毎に設けられ始動指令信号発信手段を備えた消火用器具と、
   前記圧力検出手段と前記始動指令信号発信手段からの信号を取り込み、圧力制御を行うと共に周波数信号を設定し電力を出力して前記電動機を駆動するインバータとで構成した消火ポンプシステムにおいて、
   前記インバータは圧力制御を行う演算部と、この圧力制御に必要なパラメータと制御モードを設定すると共に設定された制御モードを選択する設定手段と、上記パラメータと制御モードを記憶する記憶部を備え、
   前記制御モードは、
   送水対象が消火栓で、始動指令の発信源が消火栓で、圧力設定が消火栓から発信された始動指令信号に基づいた圧力設定値で、階毎の吐出し圧力一定制御である第１の制御モードと、
   送水対象が消火栓で、始動指令の発信源が消火栓で、圧力設定が予め最上階の値で設定された圧力設定値で、末端圧力一定制御である第２の制御モードと、
   送水対象がスプリンクラーで、始動指令の発信源が圧力検出手段で、圧力設定が予め最上階の値で設定された圧力設定値で、末端圧力一定制御である第３の制御モードと、
   送水対象がスプリンクラーで、始動指令の発信源がスプリンクラーで、圧力設定がスプリンクラーから発信された始動指令信号に基づいた圧力設定値で、階毎の吐出し圧力一定制御である第４の制御モードと、
   送水対象がスプリンクラーで、始動指令の発信源が圧力検出手段で、圧力設定がスプリンクラーから発信された始動指令信号に基づいた圧力設定値で、階毎の吐出し圧力一定制御である第５の制御モード、が設定され、
   前記インバータは、前記設定手段により選択された制御モードに基づいて、前記圧力検出手段の検出した送水圧力が前記設定された目標圧力値となるように、周波数を制御して前記電動機を制御することを特徴とする消火ポンプシステム。
3. 請求項１または２に記載の消火ポンプシステムにおいて、
   前記インバータは、さらに、インバータ故障時に前記電動機を商用電源に切り替えるバイパス回路を備え、前記圧力検出手段の検出した送水圧力が前記目標圧力値となるように周波数を制御するとともに、インバータ故障時に前記バイパス回路に切替指令信号を出力することを特徴とする消火ポンプシステム。
4. 請求項１に記載の消火ポンプシステムにおいて、
   前記制御装置は、さらに、インバータ故障時に前記電動機を商用電源に切り替えるバイパス回路を備え、前記圧力検出手段の検出した送水圧力が前記目標圧力値となるように前記インバータの周波数を制御するとともに、インバータ故障時に前記バイパス回路に切替指令信号を出力することを特徴とする消火ポンプシステム。

Images