JP6268141B2 - 給水装置及び給水装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、水を増圧する給水装置及び給水装置の制御方法に関する。

井戸水の揚水や、水道水のブースト用に、小型の給水装置を用いる技術が知られている。このような給水装置は、ベース上にブラシレスモータに直結された渦流ポンプ、電源投入時に自吸するための自吸室、自動運転のための逆止弁、アキュムレータ、圧力センサ、流量センサ及び電装部が配置され、これら構成品をカバーにより覆う構成が知られている。また、このような給水装置として、キャビテーションの発生を防止する技術も知られている（例えば、特許文献１参照）。

給水装置は、例えば、井戸水の揚水に用いられる場合には、給水装置の一次側に設けられる吸込配管が井戸内に配置され、水道水のブースト用に用いられる場合には、給水装置は、水道水を貯水する小型の受水槽上部に配置される。

給水装置は、例えば、井戸水の揚水に用いられる場合の吸上揚程がΔ４ｍ乃至Δ８ｍの範囲で用いられる。また、給水装置は、水道水のブースト用に用いられる場合には、吸上揚程がΔ２ｍ未満の範囲で用いられる。そこで、吐出圧力一定制御を行うときに、目標となる吐出圧力を設定するために、圧力センサに２段階の切り換えスイッチを設ける給水装置も知られている。

切り換えスイッチを有する給水装置は、圧力センサで出力する電圧を、ポンプの全揚程から吸上揚程がΔ２ｍ時又はΔ８ｍ（最大井戸水位）を減算した目標圧力に相当する電圧に変換して電装部に出力する方法が知られている。また、当該給水装置は、圧力トランスデューサーに増幅回路を追加した圧力センサにより、吐出圧力に比例した直流電圧を電装部に出力し、当該電圧と減算した目標圧力とを比較し、モータへの出力周波数を可変して、吐出圧力一定制御によりポンプ部を駆動する方法も知られている。

上記いずれの方法を用いる給水装置においても、目標圧力よりも例えば４ｍ程度低い起動圧力でポンプを起動する様に設定されていることから、建造物に給水装置を適用することができる静水頭は、当該起動圧力未満となる。これは、建造物の静水頭が起動圧力以上の場合となると、揚水後にポンプが起動されず、以後の給水装置の使用が不可となるためである。

特許第５０７５３９０号公報

上述した給水装置では、次のような問題があった。即ち、切り換えスイッチにより切り換えられる目標圧力は吸上揚程がΔ２ｍ及びΔ８ｍの２通りが設定されるが、吸上揚程に６ｍもの圧力差がある。また、給水装置は、使用頻度の高い井戸水の揚水に用いることを考慮し、最大吸上揚程Δ８ｍを前提に目標圧力を低く設定している。このため、庭などにおける散水に給水装置を用いる場合には、吐出圧力が足りず、吐出圧力の向上が望まれている。

吐出圧力をアップするために、目標圧力を可変可能とし、且つ、目標圧力を通常より低圧とした省エネ運転に加えて高圧運転を行う従来の構成とすると、使用者が各運転を設定する操作が複雑となり、小型の給水装置には不向きとなる。

また、吐出圧力を高くするために、切り替えスイッチを用いず、Δ２ｍ時を減算した目標圧力のみとすると、使用状況によってはポンプの吐出圧力が目標圧力に達せず、ポンプが停止しない虞がある。

また、目標圧力及び起動圧力を固定設定し、流量センサが停止流量以下であることを検出した時点で、許容最大電流までモータの回転速度を増加させて、起動圧力よりも吐出圧力が高くなるように、停止時の吐出圧力を昇圧する方法も知られている。

しかし、当該方法においては、吐出圧力が低くなるため、別途、高圧運転を選択可能な構成としていることから、結果として使用者が各運転を選択する操作が必要となり、使用時の煩雑さを招く。

特に、上述の小型の給水装置においては、狭い場所に設置されることが多く、カバーを外して設定や操作を毎回行うと、作業性が悪い。このため、所謂モードレス制御が望まれている。

そこで本発明は、吸上揚程が異なる場合であっても、設定や操作が不要な給水装置及び給水装置の制御方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の給水装置及び給水装置の制御方法は次のように構成されている。

本発明の一態様として、給水装置は、給水源に接続された吸込配管と、前記吸込配管に接続された流路部と、前記流路部に設けられたポンプ及びポンプを駆動するモータを有するポンプ部と、前記ポンプの二次側に設けられた流量センサと、前記ポンプの二次側に設けられた圧力センサと、駆動された前記ポンプ部を停止する停止流量が記憶された記憶部と、電源投入後の前記ポンプ部を吐出圧力一定制御により駆動する通常運転前に、前記通常運転における前記モータの定格最高回転速度よりも低速の試運転回転速度で前記ポンプ部を試運転し、前記流量センサで検出された流量が前記停止流量以下であることを検出後、前記圧力センサで検出された圧力を、前記通常運転における目標圧力に設定する電装部と、を備え、前記試運転回転速度は、吸上揚程が０ｍ、且つ、定格流量での目標圧力で運転した場合の、停止流量時の回転速度である。
本発明の一態様として、給水装置は、給水源に接続された吸込配管と、前記吸込配管に接続された流路部と、前記流路部に設けられたポンプ及びポンプを駆動するモータを有するポンプ部と、前記ポンプの二次側に設けられた流量センサと、前記ポンプの二次側に設けられた圧力センサと、駆動された前記ポンプ部を停止する停止流量が記憶された記憶部と、電源投入後の前記ポンプ部を推定末端圧一定制御により駆動する通常運転前に、前記通常運転における前記モータの定格最高回転速度よりも低速の試運転回転速度で前記ポンプ部を試運転し、前記流量センサで検出された流量が前記停止流量以下であることを検出後、前記圧力センサで検出された圧力を、前記通常運転における目標圧力に設定する電装部と、を備え、前記試運転回転速度は、吸上揚程が０ｍ、且つ、定格流量での目標圧力より低い圧力で運転した場合の停止流量時の回転速度である。

本発明の一態様として、給水装置の制御方法は、給水源に接続された吸込配管に接続された流路部に設けられたポンプ及びポンプを駆動するモータを有するポンプ部を、電源投入後に吐出圧力一定制御により駆動する通常運転前に、前記通常運転における前記モータの定格最高回転速度よりも低速の試運転回転速度で前記ポンプ部を試運転し、前記ポンプの二次側に設けられた流量センサで検出された流量が、記憶部に記憶された前記ポンプ部を停止する停止流量以下であることを検出し、その後、前記ポンプの二次側に設けられた圧力センサで検出された圧力を、前記通常運転における目標圧力に設定し、前記試運転回転速度は、吸上揚程が０ｍ、且つ、定格流量での目標圧力で運転した場合の、停止流量時の回転速度である。
本発明の一態様として、給水装置の制御方法は、給水源に接続された吸込配管に接続された流路部に設けられたポンプ及びポンプを駆動するモータを有するポンプ部を、電源投入後に推定末端圧一定制御により駆動する通常運転前に、前記通常運転における前記モータの定格最高回転速度よりも低速の試運転回転速度で前記ポンプ部を試運転し、前記ポンプの二次側に設けられた流量センサで検出された流量が、記憶部に記憶された前記ポンプ部を停止する停止流量以下であることを検出し、その後、前記ポンプの二次側に設けられた圧力センサで検出された圧力を、前記通常運転における目標圧力に設定し、前記試運転回転速度は、吸上揚程が０ｍ、且つ、定格流量での目標圧力より低い圧力で運転した場合の停止流量時の回転速度である。

本発明によれば、吸上揚程が異なる場合であっても、設定や操作が不要な給水装置を提供することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る給水装置の構成を模式的に示す説明図。 同給水装置の構成を示す平面図。 同給水装置の要部構成を示す流れ図。 同給水装置を用いた給水方法の一例を示す流れ図。 本発明の他の実施形態に係る給水装置の構成を模式的に示す説明図。

図１は本発明の一実施形態に係る給水装置１の構成であって、井戸１００の井戸水１０１を建造物２００に揚水する構成を示す説明図、図２は給水装置１の構成を示す平面図、図３は給水装置１の流量センサ２４及び圧力センサ２５の構成を示す断面図、図４は給水装置１を用いた給水方法の一例を示す流れ図である。

図１に示すように、給水装置１は、例えば、給水源である井戸１００の近傍に、吸込配管１０が井戸水１０１に延びて設置される。給水装置１は、井戸水１０１を直接増圧し、建造物２００に設けられた複数の蛇口２１１やシャワーヘッド等の給水先２１０に給水する。

図１乃至図３に示すように、給水装置１は、吸込配管１０と、吐出配管１１と、を備えている。給水装置１は、ベース２１と、ベース２１上に設けられた流路部２２と、流路部２２に設けられたポンプ部２３と、流路部２２に設けられた流量センサ２４と、流路部２２に設けられた圧力センサ２５と、流路部２２に設けられたアキュムレータ２６と、ベース２１上に設けられた電装部２７と、ベース２１上を覆うポンプカバーと、を備えている。

吸込配管１０は、一次側の給水源である井戸１００の井戸水１０１中にその端部が配置される。吐出配管１１は、二次側に給水先２１０である蛇口２１１やシャワーヘッド等に接続される。

流路部２２は、一次側に吸込配管１０が接続され、二次側に吐出配管１１が接続される。流路部２２は、吸込配管１０から吐出配管１１までの水の流路を構成する。流路部２２は、中途部に、自吸室２２ａを有する。

ポンプ部２３は、流路部２２の中途部であって、自吸室２２ａの一次側に設けられる。ポンプ部２３は、縦軸のモータ２３ａと、モータ２３ａに接続された回転軸２３ｂと、回転軸２３ｂに接続されたインペラ及びインペラを収容するポンプケーシングを有するポンプ２３ｃと、を備えている。ポンプ２３ｃは、例えば渦流ポンプである。なお、ポンプケーシングは、流路部２２の一部に一体に構成されていてもよい。

図２に示すように、流量センサ２４は、流路部２２の中途部であって、且つ、ポンプ部２３の二次側に設けられる。流量センサ２４は、例えば、自吸室２２ａの天井部に設けられる。

図３に示すように、流量センサ２４は、例えば、フロートセンサである。流量センサ２４は、所定の流量を検出可能に構成されている。流量センサ２４は、信号線を介して電装部２７に接続されたセンサ部３１と、センサ部３１を収容する円筒状の外郭体３２と、外郭体３２の外周面に設けられたフロート３３と、フロート３３内に設けられた磁石３４と、を備えている。

図３に示すように、流量センサ２４は、流路部２２の自吸室２２ａの天井部に設けられた重力方向の水の流れを構成する流路に設けられる。流量センサ２４は、水が所定の流量の場合において、フロート３３が水流によって上昇し、センサ部３１が磁石３４の磁束を検出することで、所定の流量を検出する。

圧力センサ２５は、流路部２２の中途部であって、且つ、ポンプ部２３の二次側に設けられる。圧力センサ２５は、ポンプ部２３の二次側の圧力、換言するとポンプ２３ｃの吐出圧力を検出可能に構成されている。

圧力センサ２５は、例えば、自吸室２２ａの上部、且つ、流量センサ２４の二次側に設けられる。圧力センサ２５は、例えば、ダイヤフラム４１と、当該ダイヤフラム４１に設けられたセンサ部４２と、センサ部４２に電気的に接続された基板４３と、を備えている。センサ部４２は、例えば歪みゲージである。センサ部４２は、基板４３及び信号線を介して電装部２７に接続される。

アキュムレータ２６は、流路部２２の中途部であって、且つ、ポンプ部２３の二次側に設けられる。例えば、アキュムレータ２６は、自吸室２２ａの二次側の流路部２２に設けられる。

電装部２７は、操作部５０と、通信部５１と、記憶部５２と、制御部５３と、表示部５４と、を備えている。

通信部５１は、赤外線や無線を介して外部と通信可能に構成されている。通信部５１は、信号線等を介して制御部５３に接続されている。

記憶部５２は、流量センサ２４及び圧力センサ２５で検出した流量及び圧力、及び、目標圧力を記憶可能に構成されている。記憶部５２には、ポンプ部２３の各運転制御として、自吸運転、試運転、通常運転、及び、省エネ運転を行うプログラム等が記憶されている。

記憶部５２には、ポンプ部２３の駆動を開始する起動圧力、ポンプ部２３を停止する停止流量、ポンプ部２３の定格最高回転速度、自吸運転を行う自吸運転回転速度、及び、試運転を行う試運転回転速度が記憶されている。

起動圧力は、目標圧力よりも一定の圧力を減算した値であり、例えば、４ｍを目標圧力から減算した圧力である。停止流量は、給水先２１０における水の使用が停止したと判断され、ポンプ部２３を停止する水量であり、例えば、４Ｌ／ｍｉｎである。

定格最高回転速度とは、モータ２３ａを駆動する最高回転速度である。例えば、定格最高回転速度は、３３９０ｍｉｎ^−１である。自吸運転回転速度は、定格最高回転速度よりも高速の回転速度であり、例えば、定格最高回転速度の１２４％となる４２００ｍｉｎ^−１である。

吐出圧力一定制御により給水装置１を制御する場合には、試運転回転速度は、吸上揚程が０ｍ、且つ、定格流量での目標圧力で運転した場合の、停止流量時の回転速度である。本実施形態においては、試運転回転速度は、定格最高回転速度よりも低速、例えば、定格最高回転速度の約５９％となる２０１０ｍｉｎ^−１である。

また、推定末端圧一定制御により給水装置１を制御する場合には、試運転回転速度は、管路抵抗を考慮して、吸上揚程が０ｍ、且つ、定格流量での目標圧力より低い圧力で運転した場合の停止流量時の回転速度であり、例えば、当該目標圧力の８０％乃至９０％に設定される。

例えば、吐出圧力一定制御を行う給水装置１の試運転回転速度は、吸上揚程が０ｍ、且つ、定格流量での最大回転速度の６０％乃至８０％の範囲にあり、推定末端圧一定制御を行う給水装置１の試運転回転速度は、吸上揚程が０ｍ、且つ、定格流量での最大回転速度の５０％乃至７０％の範囲に分布される。

記憶部５２には、自吸運転を行うか否かの判断を行うための第１閾値、省エネ運転への切り換えの指令を受け付けるか否かを判断する第２閾値、並びに、目標圧力補正を行うか否かの判断を行う第３閾値、第４閾値及び第５閾値が記憶されている。

第１閾値は、流路部２２内の圧力であり、例えば、５ｍが設定される。

第２の閾値は、試運転を開始後に、使用者からの目標圧力を低圧とした省エネ運転に運転を切り換える指令を受け付ける時間であり、例えば、１分が設定される。

第３閾値は、時間である。第３閾値は、給水装置１への電源投入、即ち電力供給後における通常運転において、流量センサ２４で検出された流量、換言すると、流量センサ２４から出力される電圧が停止流量以下であることを検出する時間である。第３閾値は、例えば、電源投入後に最初に制御される通常運転開始から１秒が設定される。

第４閾値は、回転数であり、例えば、１０ｍｉｎ^−１に設定される。第４閾値は、電源投入後における通常運転において、第３閾値を超えた時間、停止流量以下を経過したときのモータの回転速度と試運転回転速度との差と比較を行い、第１補正を行うか否かの判断に用いられる。

第５閾値は、回転数であり、第４閾値よりも大きい値、例えば、２０ｍｉｎ^−１に設定される。第５閾値は、第１補正後に、第２補正を行うか否かの判断に用いられる。

制御部５３は、信号線を介して、モータ２３ａ、流量センサ２４、圧力センサ２５、通信部５１及び記憶部５２に接続されている。また、制御部５３は、電源供給源に接続される。制御部５３は、モータ２３ａに供給する電力の周波数を制御することで、ポンプの回転数を制御可能に構成される。

制御部５３は、以下の（１）乃至（５）の機能を有している。

（１）電源投入後に自吸運転を行う機能。

（２）吐出圧力一定制御又は推定末端圧一定制御によりポンプ部を駆動する通常運転を行うための目標圧力を決定する機能。

（３）吐出圧力一定制御又は推定末端圧一定制御によりポンプ部を駆動する通常運転を行う機能。

（４）外部からの指令に基づいて目標圧力を通常より低圧とした省エネ運転を行う機能。

（５）目標圧力を補正する機能。

以下、制御部５３の機能（１）乃至機能（５）について以下説明する。

機能（１）は、給水装置１に電源が投入された後に流路部２２及びポンプ２３ｃ内に自吸を行うための自吸運転を行う機能である。

具体的には、機能（１）は、電源投入後に、圧力センサ２５で検出した流路部２２の圧力が第１閾値以下の場合において、自吸運転回転速度でポンプ部２３を駆動する自吸運転を行う。なお、このとき、自吸運転時におけるポンプ部２３の駆動電流として、最大定格電流よりも低い電流値である、自吸運転時最大電流が予め設定され、記憶部５２に記憶されている。このため、機能（１）として、当該自吸時最大電流以下となるように、電流検出による出力周波数の制限、換言すると、出力周波数の制御を併せて行う。

また、機能（１）は、自吸運転後、圧力センサ２５で検出される圧力、即ちポンプの吐出圧力が５ｍ以上となった場合、又は、流量センサ２４が停止流量を超えた流量を検出した場合に、揚水完了と判断し、自吸運転を停止させる。

このように、機能（１）は、電源投入後に、揚水が完了したと判断するまで、定格最高回転速度よりも高速でポンプ部２３を駆動して、流路部２２及びポンプ２３ｃ内を水で満たす自吸運転を行う機能である。

機能（２）は、試運転を行い、流量センサ２４で検出される流量が停止流量以下であるときの、圧力センサ２５で検出される圧力を通常運転における目標圧力とする機能である。

具体的には、機能（２）は、自吸運転後に、先ず、試運転回転速度にてポンプ部２３を駆動する。給水先２１０の蛇口２１１等が閉められる等によって、流量センサ２４で検出された流量が停止流量以下であることを検出後、圧力センサ２５でポンプ部２３の吐出圧力を検出し、検出した圧力を当該試運転以後の通常運転における目標圧力として設定する。また、設定した目標圧力を記憶部５２に記憶する。

なお、圧力センサ２５にて検出した圧力の小数点以下は切り捨てるか、又は、検出した圧力に一定の係数ｋ＜１．０を乗算した圧力を目標圧力としてもよい。

試運転開始後、所定の時間、例えば、１０分間、流量が停止流量以下とならなかった場合においては、予め記憶部５２に記憶された機種別のポンプ部２３の目標圧力を通常運転における目標圧力として設定する。なお、この場合においては、機能（４）及び機能（５）は行わない。

このように、機能（２）は、自吸運転後に、試運転を行い、通常運転において用いる目標圧力を設定する機能である。

機能（３）は、機能（２）で設定された目標圧力に基づいて、吐出圧力一定制御又は推定末端圧一定制御を行う機能である。

具体的には、機能（３）は、圧力センサ２５で検出される圧力が起動圧力以下となった場合に、機能（２）で設定された目標圧力となるように、吐出圧力一定制御又は推定末端圧一定制御により、ポンプ部２３の回転数を制御する。また、ポンプ部２３の駆動中において、流量センサ２４で検出される流量が停止流量以下となった場合には、ポンプ部２３の駆動を停止する。また、ポンプ部２３の停止中において、圧力センサ２５で検出される圧力が、起動圧力以下となった場合に、再びポンプ部２３を駆動し、目標圧力に基づいて、回転数を制御する。

機能（４）は、使用者等により外部から制御部５３に指令があったときに、目標圧力を低く設定した省エネ運転を行う機能である。

具体的には、機能（４）は、外部指令として、試運転を開始してから一定時間以内、例えば一分以内に、使用者が意図的に蛇口を閉めることで、流量センサ２４で停止流量を検出した場合、又は、使用者が操作部５０や通信部５１を介して省エネ運転の指令を行った場合に、目標圧力を低く設定する。また、設定した省エネ運転の目標圧力に基づいて、ポンプ部２３を制御する。

換言すると、機能（４）は、試運転を開始した後の経過時間をカウントし、当該カウントした時間と第２閾値とを比較する。カウントした時間が第２閾値以下であるときに、停止流量を検出した場合又は外部から指令が入力されたときに、省エネ運転の目標圧力に基づいて省エネ運転を行う。カウントした時間が第２閾値を越えた場合には、外部指令の入力の有無に関わらず、次回以降のポンプ部２３を通常運転により行う。

ここで、例えば、省エネ運転時の目標圧力を算出するための、通常運転の目標圧力から減算する圧力値が記憶部５２に予め記憶されており、当該圧力値に基づいて、省エネ運転時の目標圧力を設定し、記憶部５２に記憶する。

ここで、通常運転の目標圧力から減算する圧力値は、例えば、４ｍである。また、使用者による通信部５１を介した指令とは、例えば、赤外線又は無線等により行われる。なお、通信部５１は、切り換えスイッチにより構成され、使用者が当該切り換えスイッチを操作することで、省エネ運転の指令を行う構成であっても良いが、操作性を考慮すると無線による通信が好ましい。

このように、機能（４）は、外部指令に基づいて、通常運転時の目標圧力から所定の圧力値を減算した圧力によって、ポンプ部２３を駆動する機能である。

機能（５）は、初回の通常運転時に、機能（２）において停止流量以下であることを検出時に、圧力センサ２５で検出して設定した通常運転における目標圧力を所定の回数だけ補正する第１補正、及び、第１補正後の通常運転時に繰り返し目標圧力を補正する第２補正を行う機能である。

具体的には、機能（５）は、第１補正として、初回の通常運転時に、流量センサ２４で検出される流量が停止流量以下であることを検出後、当該停止流量が継続する時間をカウントし、当該カウントした時間が第３閾値を超えるか否かを判断する。当該カウントした時間が第３閾値を超えた場合には、停止流量検出時のモータ２３ａの回転速度を、ポンプ部２３の停止時における停止時基準回転速度として、記憶部５２に記憶する。当該カウントした時間が第３閾値を超えない場合には、流量が第３閾値を超える時間、継続して停止流量以下となるまで、繰り返し当該判断を行う。

なお、ここで、停止時基準回転速度は、試運転回転速度と略同一値である。しかし、蛇口２１１が閉められる場合、停止流量（例えば４Ｌ／ｍｉｎ）から締め切り（０Ｌ／ｍｉｎ）へ変化する。このため、停止流量の検出の遅れに伴う、ポンプ部２３の停止流量から締め切り運転の発生する圧力の差や、一定回転速度での運転と、目標圧力に対する吐出圧力一定制御又は推定末端圧一定制御による運転時の制御誤差を考慮し、実測したモータ２３ａの回転速度を停止時基準回転速度とする。

次に、停止時基準回転速度と試運転回転速度とを比較し、停止時基準回転速度が試運転回転速度よりも、第４閾値以上高い場合に、予め定めた圧力及び回転速度の比（圧力／回転速度比）に基づいて、目標圧力から減算する圧力値（補正圧力）を求める。次に、求めた補正圧力を目標圧力から減算することで算出される圧力を、目標圧力に設定し、記憶部５２に記憶する。以後、新たな目標圧力に基づいて通常運転を行う。また、このような目標圧力の補正を、予め定めた回数、例えば、１回又は２回行う。

なお、圧力／回転速度比は、記憶部５２に予め記憶される。圧力／回転速度比は、例えば、圧力／回転速度＝０．５ｍ／２０ｍｉｎ^−１に設定される。

具体例として説明すると、試運転回転速度が２３４０ｍｉｎ^−１であり、停止時の基準回転速度が２３９０ｍｉｎ^−１であった場合には、基準回転速度と試運転回転速度の差は５０ｍｉｎ^−１であり、第４閾値よりも高いことから、次に、当該回転速度の差から補正圧力を求める。回転速度の差は５０ｍｉｎ^−１であることから、補正圧力は、１．２５ｍとなる。この補正圧力を目標圧力から減算する。目標圧力が２５ｍの場合には、補正後の目標圧力は２３．８ｍとなる。この補正を、予め定めた回数だけ行う。

また、機能（５）は、第２補正として、予め定められた目標圧力の補正回数行った後に、以後の通常運転において、ポンプ部２３の停止毎のモータ２３ａの回転速度を停止時基準回転速度と比較する。停止直前の回転速度が停止時基準回転速度よりも、第５閾値以上高くなった場合には、所定の圧力だけ目標圧力から減算し、第５閾値以上低くなった場合に、所定の圧力だけ目標圧力に加算する。ここで、所定の圧力とは、例えば０．５ｍであり、予め記憶部５２に記憶される。

このように、機能（５）は、通常運転時に第１補正及び第２補正を行い、目標圧力を補正する機能である。

次に、このように構成された給水装置１の制御方法について、図４を用いて以下説明する。

先ず、給水装置１に電力が供給されると、制御部５３は、自吸運転を行う（ステップＳＴ１）。具体的には、制御部５３は、圧力センサ２５で検出した流路部２２の圧力が第１閾値以下であるか否かの判断を行う。圧力センサ２５で検出した圧力が第１閾値以下である場合には、制御部５３は、自吸時最大電流以下となるように出力周波数の制御を行いながら、自吸運転回転速度でポンプ部２３を駆動する。

自吸運転開始後に圧力センサ２５で検出される圧力が第１閾値以上となった場合、又は、流量センサ２４が停止流量を超えた流量を検出した場合には、制御部５３は、揚水完了と判断し、自吸運転を停止させる。なお、制御部５３は、圧力センサ２５で検出した圧力が第１閾値を超えている場合に、自吸運転が不要と判断し、自吸運転を行わない。

制御部５３は、自吸運転終了後、又は、自吸運転不要と判断した後、試運転を行い、通常運転を行うための目標圧力を設定する。具体的には、制御部５３は、先ず、試運転回転速度にてモータ２３ａを回転させることにより、ポンプ部２３を駆動し、試運転を開始する（ステップＳＴ２）。

試運転開始後から所定の時間、例えば、１０分間、制御部５３は、流量センサ２４で検出される流量を監視し、流量センサ２４で検出される流量が停止流量以下であるか否かの判断を行う（ステップＳＴ３）。

流量センサ２４で検出された流量が停止流量以下である場合（ステップＳＴ３のＹＥＳ）には、制御部５３は、次に、試運転開始後から流量が停止流量以下となるまでの時間が第２閾値以内であるか否かを判断する（ステップＳＴ４）。試運転開始から流量が停止流量以下となるまでの時間が、第２閾値以内である場合（ステップＳＴ４のＹＥＳ）には、制御部５３は、使用者からの省エネ運転の指令と判断し、目標圧力を低圧とした省エネ運転により、ポンプ部２３を制御する（ステップＳＴ５）。

試運転開始から流量が停止流量以下となるまでの時間が、第２閾値を超えている場合（ステップＳＴ４のＮＯ）には、圧力センサ２５で検出された圧力を、通常運転における目標圧力として設定する（ステップＳＴ６）。また、制御部５３は、設定した目標圧力を記憶部５２に記憶する。

次に、制御部５３は、ステップＳＴ６で設定された目標圧力に基づいて、吐出圧力一定制御又は推定末端圧一定制御による通常運転を行う（ステップＳＴ７）。

次に、制御部５３は、初回の通常運転時において、流量センサ２４で停止流量を検出したときに第１補正を行う（ステップＳＴ８）。例えば、制御部５３は、流量センサ２４が停止流量を検出した時点におけるモータ２３ａの回転速度を停止時基準回転速度として記憶する。次に制御部５３は、停止時基準回転速度と試運転回転速度とを比較して、停止時基準回転速度が試運転回転速度よりも高い場合には、目標圧力を、予め定めた圧力／回転速度比に応じて減算して補正し、当該補正した目標圧力を、通常運転の目標圧力に設定する。

また、制御部５３は、再度、停止時基準回転速度を検出し、同様に補正する。なお、モータ２３ａの回転速度を検出すると説明したが、これは、直接的にモータ２３ａの回転速度を検出してもよく、他の手段によって回転速度、即ち、ポンプ部２３の運転周波数を求める構成であってもよい。例えば、制御部５３が出力する運転周波数を回転速度に置き換えて停止時基準回転速度としてもよく、また、モータ２３ａの電流値から停止時基準回転速度としてもよい。また、運転周波数又は電流値を停止時基準回転速度に置き換えず、運転周波数又は電流値を停止時基準運転周波数又は停止時基準電流値とし、運転周波数及び電流値で管理しても良い。

次に、制御部５３は、第１補正終了後、補正した目標圧力により通常運転を継続するとともに、通常運転を行っている間、第２補正を行う（ステップＳＴ９）。

例えば、制御部５３は、停止流量時の回転速度を停止時基準回転速度と比較し、停止流量時の回転速度が停止時基準回転速度よりも一定値以上高い場合には、目標値から一定値を減算する。

なお、ステップＳＴ３において、所定の時間の間、流量センサ２４で検出された流量が停止流量以下とならない場合（ステップＳＴ３のＮＯ）には、予め記憶部５２に記憶されたポンプ部２３の目標圧力を、通常運転における目標圧力として設定する（ステップＳＴ１０）。次に、制御部５３は、ステップＳＴ１０で設定された予め記憶部５２に記憶されたポンプ部２３の目標圧力に基づいて、吐出圧力一定制御又は推定末端圧一定制御による通常運転を行う（ステップＳＴ１１）
通常運転又は省エネ運転において、外部から給水装置１の停止指示があった場合（ステップＳＴ１２）には、通常運転又は省エネ運転を終了する。

このように構成された給水装置１によれば、試運転時において停止流量以下となった時点におけるポンプ部２３の吐出圧力を、通常運転時の目標圧力とすることで、給水装置１を設置した吸上揚程に応じて、最高の吐出圧力となるように、ポンプ部２３を制御することが可能となる。

また、実測値に基づいて目標圧力を設定することから、切り換えスイッチ等により予め設定された複数の目標圧力から選択する必要がない。即ち、給水装置１は、目標圧力を設置状況（吸上揚程）に応じて選択することを要せず、実測値に基づいて最適な目標圧力を設定することが可能となる。結果、給水装置１は、目標圧力の設定作業が不要なことから、吸上揚程に関わらず、高い吐出圧力で給水することが可能、且つ、ポンプ部２３が有する能力を最大限に引き出すことが可能となる。

また、給水装置１は、電源投入後に実測値に基づいて目標圧力を設定後、初回通常運転において、所定の回数、第１補正により、目標圧力を補正する。また、第１補正後の通常運転において、継続して第２補正を行う。

これにより、給水装置１は、井戸１００に用いた場合に、井戸水１０１の水位が変動して水位が下降しても、目標圧力を補正することで、所望の吐出圧力を確保しつつ、ポンプ部２３の締切運転を防止することが可能となる。

具体的に説明すると、給水装置１は、井戸１００の水位が変動して井戸１００が深くなった場合に、同じ目標圧力を発生するために必要なモータ２３ａの回転速度が増加したことに基づいて吸上揚程の増加を検出する、即ち、同一回転速度ではポンプ部２３の吐出圧力が低下するため、目標圧力を維持するために回転速度が増加したことを検出する。このとき、目標となる目標圧力から一定の圧力だけ減算することで、ポンプ部２３の吐出圧力が目標圧力に到達せずに、ポンプ部２３の駆動が継続して駆動される締切運転が発生することを防止できる。

また、給水装置１は、井戸１００の水位が変動して水位が上昇しても、目標圧力を補正することで、ポンプ部２３の吐出圧力を増加させることが可能となる。具体的に説明すると、給水装置１は、井戸１００が浅くなった場合には、同じ目標圧力を発生するために必要なモータ２３ａの回転速度が低下したことに基づいて吸上揚程の低下を検出する。即ち、制御部５３は、吸上揚程の低下により、低下前の吸上揚程と同一回転速度ではポンプ部２３の吐出圧力が増加するため、目標圧力を維持するために回転速度が低下したことを検出し、判断する。この判断に基づき、制御部５３は、目標となる目標圧力に一定の圧力を加算することで、ポンプ部２３の吐出圧力を増加することが可能となる。

これらの構成により、給水装置１は、吸上揚程が異なる場所に設置する場合や、設置後の季節の変化等によって水位が変動した場合であっても、使用者による設定や操作を要さずに、目標圧力を吸上揚程に応じて最適化することが可能となる。このため、使用者は、給水装置１のカバー等を外したり、切り換えスイッチを操作したりする煩雑な工程を要さない。

同様に、給水装置１は、省エネ運転を行う場合には、試運転を開始後、例えば１分といった一定時間が経過するまえに、使用者が蛇口を閉めることや、通信部５１を介して赤外線や無線等の通信によって指令を行うことが可能となる。このため、省エネ運転を行う場合においても、使用者は、カバー等を取り外して切り替えスイッチ等を操作する必要がない。

さらに、給水装置１は小型であることから、狭い場所に設置されることが想定されるが、切り換えスイッチ等の操作が不要であることから、設置作業性及び使用性がよい。

上述したように、本発明の一実施形態に係る給水装置１によれば、吸上揚程が異なる場合であっても、使用者による設定や操作が不要となる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。上述した例では、給水装置１は、給水源である井戸１００に設ける構成を説明したがこれに限定されない。例えば、給水装置１は、図５に示すように、水道本管３００に接続された水道分岐管３１０により水３２１が貯留される受水槽３２０を給水源として、受水槽３２０に設けられる構成であってもよい。即ち、給水装置１は、水道水のブースト用に用いる構成であってもよい。

また、給水装置１のポンプ部２３は、渦流ポンプ、渦巻きポンプ、ジェットポンプ、水中ポンプ及び容積式ポンプ等、種々多様なポンプを用いることが可能となる。この他、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。
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］ 給水源に接続された吸込配管と、
前記吸込配管に接続された流路部と、
前記流路部に設けられたポンプ及びポンプを駆動するモータを有するポンプ部と、
前記ポンプの二次側に設けられた流量センサと、
前記ポンプの二次側に設けられた圧力センサと、
駆動された前記ポンプ部を停止する停止流量が記憶された記憶部と、
電源投入後の前記ポンプ部を吐出圧力一定制御又は推定末端圧一定制御により駆動する通常運転前に、前記通常運転における前記モータの定格最高回転速度よりも低速の試運転回転速度で前記ポンプ部を試運転し、前記流量センサで検出された流量が前記停止流量以下であることを検出後、前記圧力センサで検出された圧力を、前記通常運転における目標圧力に設定する電装部と、
を備えることを特徴とする給水装置。
［２］ 前記吐出圧力一定制御により前記ポンプ部を駆動する場合において、前記試運転回転速度は、吸上揚程が０ｍ、且つ、定格流量での目標圧力で運転した場合の、停止流量時の回転速度であることを特徴とする［１］に記載の給水装置。
［３］ 前記推定末端圧一定制御により前記ポンプ部を駆動する場合において、前記試運転回転速度は、吸上揚程が０ｍ、且つ、定格流量での目標圧力より低い圧力で運転した場合の停止流量時の回転速度であることを特徴とする［１］に記載の給水装置。
［４］ 前記電装部は、前記モータの定格最高回転速度よりも高速の自吸回転速度で前記ポンプ部を駆動する、前記流路部及び前記ポンプの自吸運転後に前記試運転を行うことを特徴とする［１］に記載の給水装置。
［５］ 前記記憶部には、前記ポンプ部を、目標圧力を通常より低圧とした省エネ運転する場合に、前記目標圧力から減算する圧力値が記憶されており、
前記電装部は、外部指令後に、前記目標圧力から前記圧力値を減算した圧力に基づいて前記省エネ運転を行うことを特徴とする［１］に記載の給水装置。
［６］ 前記電装部は、前記電源投入後に行う初回の前記通常運転時に、前記流量センサが前記停止流量以下であることを検出した時点での前記モータの回転速度を検出して停止時基準回転速度として記憶し、前記試運転回転速度及び前記停止時基準回転速度を比較し、前記停止時基準回転速度が前記試運転回転速度より高い場合に、予め定めた圧力／回転速度比に応じて前記目標圧力を減算することを特徴とする［１］に記載の給水装置。
［７］ 前記電装部は、前記試運転回転速度が前記試運転回転速度より低い場合に、前記圧力／回転速度比に応じて、前記目標圧力を加算することを特徴とする［６］に記載の給水装置。
［８］ 電源投入後の給水源に接続された吸込配管に接続された流路部に設けられたポンプ及びポンプを駆動するモータを有するポンプ部を吐出圧力一定制御又は推定末端圧一定制御により駆動する通常運転前に、前記通常運転における前記モータの定格最高回転速度よりも低速の試運転回転速度で前記ポンプ部を試運転し、
前記ポンプの二次側に設けられた流量センサで検出された流量が、記憶部に記憶された前記ポンプ部を停止する停止流量以下であることを検出し
その後、前記ポンプの二次側に設けられた圧力センサで検出された圧力を、前記通常運転における目標圧力に設定する、
ことを特徴とする給水装置の制御方法。
［９］ 前記吐出圧力一定制御により前記ポンプ部を駆動する場合において、前記試運転回転速度は、吸上揚程が０ｍ、且つ、定格流量での目標圧力で運転した場合の、停止流量時の回転速度であることを特徴とする［８］に記載の給水装置の制御方法。
［１０］ 前記推定末端圧一定制御により前記ポンプ部を駆動する場合において、前記試運転回転速度は、吸上揚程が０ｍ、且つ、定格流量での目標圧力より低い圧力で運転した場合の停止流量時の回転速度であることを特徴とする［８］に記載の給水装置の制御方法。
［１１］ 前記モータの定格最高回転速度よりも高速の自吸回転速度で前記ポンプ部を駆動する、前記流路部及び前記ポンプの自吸運転後に前記試運転を行うことを特徴とする［８］に記載の給水装置の制御方法。
［１２］ 前記記憶部には、前記ポンプ部を、目標圧力を通常より低圧とした省エネ運転する場合に、前記目標圧力から減算する圧力値が記憶されており、
外部指令後に、前記目標圧力から前記圧力値を減算した圧力に基づいて前記省エネ運転を行うことを特徴とする［８］に記載の給水装置の制御方法。
［１３］ 前記電源投入後に行う初回の前記通常運転時に、前記流量センサが前記停止流量以下であることを検出した時点での前記モータの回転速度を検出して停止時基準回転速度として記憶し、
前記試運転回転速度及び前記停止時基準回転速度を比較し、前記停止時基準回転速度が前記試運転回転速度より高い場合に、予め定めた圧力／回転速度比に応じて前記目標圧力を減算することを特徴とする［８］に記載の給水装置の制御方法。
［１４］ 前記試運転回転速度が前記試運転回転速度より低い場合に、前記圧力／回転速度比に応じて前記目標圧力を加算することを特徴とする［１３］に記載の給水装置の制御方法。

１…給水装置、１０…吸込配管、１１…吐出配管、２１…ベース、２２…流路部、２２ａ…自吸室、２３…ポンプ部、２３ａ…モータ、２３ｂ…回転軸、２３ｃ…ポンプ、２４…流量センサ、２５…圧力センサ、２６…アキュムレータ、２７…電装部、３１…センサ部、３２…外郭体、３３…フロート、３４…磁石、４１…ダイヤフラム、４２…センサ部、４３…基板、５０…操作部、５１…通信部、５２…記憶部、５３…制御部、５４…表示部、１００…給水源、１００…井戸、１０１…井戸水、２００…建造物、２１０…給水先、２１１…蛇口、３００…水道本管、３１０…水道分岐管、３２０…受水槽、３２１…水。

Claims (12)

1. 給水源に接続された吸込配管と、
   前記吸込配管に接続された流路部と、
   前記流路部に設けられたポンプ及びポンプを駆動するモータを有するポンプ部と、
   前記ポンプの二次側に設けられた流量センサと、
   前記ポンプの二次側に設けられた圧力センサと、
   駆動された前記ポンプ部を停止する停止流量が記憶された記憶部と、
   電源投入後の前記ポンプ部を吐出圧力一定制御により駆動する通常運転前に、前記通常運転における前記モータの定格最高回転速度よりも低速の試運転回転速度で前記ポンプ部を試運転し、前記流量センサで検出された流量が前記停止流量以下であることを検出後、前記圧力センサで検出された圧力を、前記通常運転における目標圧力に設定する電装部と、
   を備え、
   前記試運転回転速度は、吸上揚程が０ｍ、且つ、定格流量での目標圧力で運転した場合の、停止流量時の回転速度であることを特徴とする給水装置。
2. 給水源に接続された吸込配管と、
   前記吸込配管に接続された流路部と、
   前記流路部に設けられたポンプ及びポンプを駆動するモータを有するポンプ部と、
   前記ポンプの二次側に設けられた流量センサと、
   前記ポンプの二次側に設けられた圧力センサと、
   駆動された前記ポンプ部を停止する停止流量が記憶された記憶部と、
   電源投入後の前記ポンプ部を推定末端圧一定制御により駆動する通常運転前に、前記通常運転における前記モータの定格最高回転速度よりも低速の試運転回転速度で前記ポンプ部を試運転し、前記流量センサで検出された流量が前記停止流量以下であることを検出後、前記圧力センサで検出された圧力を、前記通常運転における目標圧力に設定する電装部と、
   を備え、
   前記試運転回転速度は、吸上揚程が０ｍ、且つ、定格流量での目標圧力より低い圧力で運転した場合の停止流量時の回転速度であることを特徴とする給水装置。
3. 前記電装部は、前記モータの定格最高回転速度よりも高速の自吸回転速度で前記ポンプ部を駆動する、前記流路部及び前記ポンプの自吸運転後に前記試運転を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の給水装置。
4. 前記記憶部には、前記ポンプ部を、目標圧力を通常より低圧とした省エネ運転する場合に、前記目標圧力から減算する圧力値が記憶されており、
   前記電装部は、外部指令後に、前記目標圧力から前記圧力値を減算した圧力に基づいて前記省エネ運転を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の給水装置。
5. 前記電装部は、前記電源投入後に行う初回の前記通常運転時に、前記流量センサが前記停止流量以下であることを検出した時点での前記モータの回転速度を検出して停止時基準回転速度として記憶し、前記試運転回転速度及び前記停止時基準回転速度を比較し、前記停止時基準回転速度が前記試運転回転速度より高い場合に、予め定めた圧力／回転速度比に応じて前記目標圧力を減算することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の給水装置。
6. 前記電装部は、前記停止時基準回転速度が前記試運転回転速度より低い場合に、前記圧力／回転速度比に応じて、前記目標圧力を加算することを特徴とする請求項５に記載の給水装置。
7. 給水源に接続された吸込配管に接続された流路部に設けられたポンプ及びポンプを駆動するモータを有するポンプ部を、電源投入後に吐出圧力一定制御により駆動する通常運転前に、前記通常運転における前記モータの定格最高回転速度よりも低速の試運転回転速度で前記ポンプ部を試運転し、
   前記ポンプの二次側に設けられた流量センサで検出された流量が、記憶部に記憶された前記ポンプ部を停止する停止流量以下であることを検出し、
   その後、前記ポンプの二次側に設けられた圧力センサで検出された圧力を、前記通常運転における目標圧力に設定し、
   前記試運転回転速度は、吸上揚程が０ｍ、且つ、定格流量での目標圧力で運転した場合の、停止流量時の回転速度であることを特徴とする給水装置の制御方法。
8. 給水源に接続された吸込配管に接続された流路部に設けられたポンプ及びポンプを駆動するモータを有するポンプ部を、電源投入後に推定末端圧一定制御により駆動する通常運転前に、前記通常運転における前記モータの定格最高回転速度よりも低速の試運転回転速度で前記ポンプ部を試運転し、
   前記ポンプの二次側に設けられた流量センサで検出された流量が、記憶部に記憶された前記ポンプ部を停止する停止流量以下であることを検出し、
   その後、前記ポンプの二次側に設けられた圧力センサで検出された圧力を、前記通常運転における目標圧力に設定し、
   前記試運転回転速度は、吸上揚程が０ｍ、且つ、定格流量での目標圧力より低い圧力で運転した場合の停止流量時の回転速度であることを特徴とする給水装置の制御方法。
9. 前記モータの定格最高回転速度よりも高速の自吸回転速度で前記ポンプ部を駆動する、前記流路部及び前記ポンプの自吸運転後に前記試運転を行うことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の給水装置の制御方法。
10. 前記記憶部には、前記ポンプ部を、目標圧力を通常より低圧とした省エネ運転する場合に、前記目標圧力から減算する圧力値が記憶されており、
    外部指令後に、前記目標圧力から前記圧力値を減算した圧力に基づいて前記省エネ運転を行うことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の給水装置の制御方法。
11. 前記電源投入後に行う初回の前記通常運転時に、前記流量センサが前記停止流量以下であることを検出した時点での前記モータの回転速度を検出して停止時基準回転速度として記憶し、
    前記試運転回転速度及び前記停止時基準回転速度を比較し、前記停止時基準回転速度が前記試運転回転速度より高い場合に、予め定めた圧力／回転速度比に応じて前記目標圧力を減算することを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の給水装置の制御方法。
12. 前記停止時基準回転速度が前記試運転回転速度より低い場合に、前記圧力／回転速度比に応じて前記目標圧力を加算することを特徴とする請求項１１に記載の給水装置の制御方法。