JP6400943B2

JP6400943B2 - 給水装置

Info

Publication number: JP6400943B2
Application number: JP2014107459A
Authority: JP
Inventors: 正徳伊與田; 陽平深尾; 暢介安藤
Original assignee: 川本電産株式会社
Priority date: 2014-05-23
Filing date: 2014-05-23
Publication date: 2018-10-03
Anticipated expiration: 2034-05-23
Also published as: JP2015222067A

Description

本発明は、小型ポンプを複数台組み合わせて使用水量に応じた運転を行う給水装置に関し、特に制御基板の故障・交換時に運転への影響を最小限に抑えることができる技術に関する。

工場やマンション、大型娯楽施設等に給水する給水装置においては、時間帯によって使用流量が大幅に変化するため１台の大型ポンプを頻繁に運転・停止させるのは効率が悪くなる。このため、小型ポンプを複数台組み合わせて使用水量に応じた運転台数を選択することで効率よく運転させることが可能となる。さらに１台あたりの運転時間を分散することで故障率も軽減し、万が一の時にも運転可能なポンプを確保でき、ポンプ全停止による断水を回避できる。

このようなポンプ制御を実現するために、例えば、複数台のポンプとこれらを運転させる複数台のインバータと、それに指示を与える制御基板と、これら制御基板に接続させる複数台の流量センサと、給水システム配管内の圧力センサを検出可能な圧力センサを備え、水量の増減に対してポンプの運転周波数を可変速制御し、必要に応じてポンプの運転台数を増減台可能とした給水装置が用いられている。

このような給水装置に用いられるポンプユニット制御盤は、制御盤箱内に２組以上の制御基板が取り付けられ、これら制御基板には、電源回路、センサ、電動モータが有線で接続されると共に、２組以上の制御基板も相互に接続されていた。このため、通常は一方の制御基板で制御を行い、当該制御基板が壊れた場合でも、待機中の他方の制御基板で制御を行うことで断水を回避することが可能である（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００５−３５１２６７号公報

上述した給水装置では、次のような問題があった。すなわち、ポンプユニット制御盤に用いられる制御基板は雷サージやノイズ等の発生に弱く、２組以上の制御基板がいずれも故障してしまうこともあった。また、予備の制御基板に雷サージやノイズ等の耐性を向上させたとしても、同じ制御盤箱の中に納められているため、同じような条件であり、故障を完全に防止することができない。

そこで本発明は、複数台のポンプを複数の制御基板で制御する際、１つの制御基板の故障が給水装置全体の制御に与える影響を最小限に抑えることができる給水装置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、本発明の給水装置は次のように構成されている。

複数のポンプ及びこれらポンプを駆動する電動モータを有するポンプ装置を制御する給水装置において、ポンプと、このポンプを駆動する電動モータと、前記ポンプと前記電動モータを制御する複数のポンプユニット制御装置を具備し、前記ポンプユニット制御装置は、前記ポンプに設けられたセンサ、前記電動モータを駆動するインバータ、前記ポンプを制御する制御基板のいずれかが接続された複数の無線通信基板を備え、前記無線通信基板は、同じポンプユニット制御装置における他の無線通信基板又は他のポンプユニット制御装置における無線通信基板との間で信号を入出力する無線通信回路と、前記センサ、前記インバータ、前記制御基板のいずれかとの間で信号の入出力を行う複数の信号入出力ポートと、前記無線通信回路、前記信号入出力ポートを制御する制御回路と、この制御回路を動作させるプログラムを格納する記憶部とを備え、前記複数のポンプユニット制御装置のうち、一のポンプユニット制御装置に設けられた制御基板は、他のポンプユニット制御装置について制御可能であることを特徴とする。

本発明によれば、複数台のポンプを有するポンプ装置を複数の制御基板で制御する際、１つの制御基板の故障がポンプ装置全体の制御に与える影響を最小限に抑えることが可能となる。

本発明の一実施の形態に係るポンプユニット制御装置が組み込まれた給水システムを模式的に示す説明図。同ポンプユニット制御装置に組み込まれた制御基板を模式的に示す説明図。同制御ユニットに組み込まれた無線通信基板を模式的に示す説明図。同無線通信基板の故障時の動作を模式的に示す説明図。同ポンプユニット制御装置が２台設けられた給水装置を模式的に示す説明図。

図１は本発明の一実施の形態に係るポンプユニット制御装置２０が組み込まれた給水システム１０を模式的に示す説明図、図２はポンプユニット制御装置２０を模式的に示す説明図、図３は制御ユニットに組み込まれた無線通信基板（ポンプ制御用無線通信基板）２００を模式的に示す説明図、図４は無線通信基板２００の故障時の動作を模式的に示す説明図である。

給水システム１０は、ポンプユニット制御装置２０と、ｎ台（複数台）のポンプ７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，…，７０ｎとを備えている。

ポンプユニット制御装置２０は、複数の無線通信基板２００と、ポンプ７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，…，７０ｎの電動モータ７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，…，７１ｎをそれぞれ制御するｎ台（複数台）のインバータ６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，…，６０ｎと、複数の制御基板１１０ａ，１１０ｂ，…，１１０ｎとを備えている。なお、無線通信基板２００は、互いに独立した電源３０がコンセント３１を介して接続されている。

制御基板１１０（１１０ａ，１１０ｂ，…，１１０ｎ）は、ポンプ制御マイコン１１１と、このポンプ制御マイコン１１１を制御するプログラムを格納する記憶装置１１２と、ポンプ制御マイコン１１１を駆動する電源１１３と、無線通信基板２００と接続された有線通信回路１１４と、外部から指示を与える操作部１１５とを備えている。記憶装置１１２は、電源断によって内容が消える揮発性メモリと、電源断によっても内容が保持される不揮発性メモリによって構成されている。また、操作部１１５は、制御基板１１０とは別に設けても良い。

無線通信基板２００は、さらに給水システム１０の必要箇所に設けられた圧力センサ５０と、ｎ個の流量センサ５１ａ，５１ｂ，…，５１ｎと、液面センサ５２とに接続されている。

無線通信基板２００は、図３に示すように、無線通信基板本体２１０と、この無線通信基板本体上に搭載された制御部（ＣＰＵ／制御回路）２２０と、この制御部２２０に接続された電源回路２３０と、制御部２２０に接続された無線通信回路２４０と、制御部２２０に接続された信号入出力ポート２５０ａ〜２５０ｋとを備えている。

制御部２２０には、記憶部２２１が接続されている。記憶部２２１は、制御部２２０を動作させるためのプログラムを格納する不揮発性メモリを備えている。プログラムは、信号入出力ポート２５０ａ〜２５０ｋに接続される機器の種類に関わらず、センサ用、インバータ用、制御基板用を含んでおり、制御部２２０は必要に応じて、記憶部２２１からプログラムを読み出す。また、記憶部２２１は、必要に応じて外部から新しいプログラムを格納するように更新される。

電源回路２３０には電源プラグ２３１が接続され、前述したコンセント３１に接続される。無線通信回路２４０にはアンテナ２４１が接続されている。無線通信回路２４０で送受信するデータは、ｍｏｄｂｕｓやＥａｔｈｅｒｎｅｔ（ＴＣＰ／ＩＰ）等の各種汎用通信プロトコルに基づいている。

各無線通信基板２００の信号入出力ポート２５０ａは、それぞれ圧力センサ５０、ｎ個の流量センサ５１ａ，５１ｂ，…，５１ｎ、液面センサ５２、インバータ６０ａ〜６０ｎ、制御基板１１０ａ，１１０ｂ，…，１１０ｎのいずれかに接続される。

なお、各無線通信基板２００は、相互に電波が届く範囲であればどの位置に配置してもよい。

なお、ポンプ７０ａ〜７０ｎの数量、流量センサ５１ａ，５１ｂ，…，５１ｎの数量については、必要とされる給水量によって適宜増減する。

このように構成されたポンプユニット制御装置２０が組み込まれた給水システム１０は、次のようにして動作する。

圧力センサ５０により、減圧を検知すると、制御基板１１０ａ〜１１０ｎのいずれかを用いて対応するインバータ６０ａ〜６０ｎを起動し、対応するポンプ７０ａ〜７０ｎを駆動する。また、運転中は、各無線通信基板２００の信号入出力ポート２５０ａに入力された圧力センサ５０、流量センサ５１ａ，５１ｂ，…，５１ｎ、液面センサ５２からの信号が各無線通信基板２００の制御部２２０で処理され、データ化され、無線通信回路２４０からアンテナ２４１を介して互いに通信が行なわれ、各制御基板１１０ａ〜１１０ｎに入力される。なお、制御部２２０での演算内容は必要に応じて記憶部２２１に記憶される場合もある。各制御基板１１０ａ〜１１０ｎでは、これらの信号に基づいて必要な給水量の増減を算出し、インバータ６０ａ〜６０ｎの周波数を変えつつ、対応するポンプ７０ａ〜７０ｎを駆動する。

なお、送受信されるデータ量は、運転されるポンプ７０ａ〜７０ｎの数によって増減されるため、比較的給水量が少ない早朝・深夜において、制御基板１１０ａ〜１１０ｎを動作させるためのプログラムを更新させてもよい。

さらに、制御基板１１０ａ〜１１０ｎをポンプ７０ａ〜７０ｎの近傍ではなく、離間した建屋内部や管理棟に設置してもよい。また、インターネット回線等の外部のネットワークを用いることで、地域に限定されることなく、数百キロ離れた全く別の場所（管理会社）に設置し、精密部品である制御基板１１０ａ〜１１０ｎを外部からの影響が少ない場所に設置するようにしてもよい。

次に、無線通信基板２００の故障時の動作について、図４に基づき説明する。運転中に例えば、流量センサ５１ａが接続された無線通信基板２００に何らかの故障が発生した場合、流量センサ５１ａの出力を隣接する（物理的に近い）無線通信基板２００の信号入出力ポート２５０ｂにケーブルを差し替える。これにより、流量センサ５１ａの出力信号は制御基板１１０ａ〜１１０ｎに入力されることになり、１つの無線通信基板２００の故障が給水システム１０全体に影響することはない。なお、インバータ６０ａが接続された無線通信基板２００が故障した場合、隣接する無線通信基板２００が流量センサ用の物で有る場合、制御部２２０では、記憶部２２１からインバータ用のプログラムを読み出して、制御を行う。

また、無線通信基板２００を別の無線通信基板に交換する際、全く同じ構成・機能（ハード又はソフト）を有する無線通信基板２００でなくとも、汎用通信プロトコルを用いているため、無線による通信は引き続き行うことができる。

上述したように本実施の形態に係るポンプユニット制御装置２０が組み込まれた給水装置１０によれば、複数台のポンプ７０ａ〜７０ｎを複数の制御基板１１０ａ〜１１０ｎで制御する際、１つの制御基板に故障が生じても、隣接する無線通信基板２００が機能を代替することができるため、給水装置１０全体の制御に与える影響を最小限に抑えることが可能となる。従って、ポンプ７０ａ〜７０ｎが全て停止し、断水となることを防止することができる。

次に、制御基板１１０ａ〜１１０ｎの故障時の動作について、図５に基づき説明する。図５は、上述したポンプユニット制御装置２０が２台設けられている場合を示している。ここでは、説明の都合上、ポンプユニット制御装置２０Ａ，２０Ｂとする。運転中に例えば、ポンプユニット制御装置２０Ａの制御基板１１０ａ〜１１０ｎが雷サージやノイズ等により故障した場合、その制御をポンプユニット制御装置２０Ｂの制御基板１１０ｎが行うことで、制御を補完し、給水システム１０全体に影響することはない。特に、ポンプユニット制御装置２０Ａとポンプユニット制御装置２０Ｂとを十分に離れた位置に配置することで、環境条件を異なるものとすることができる。すなわち、一方のポンプユニット制御装置２０Ａがある環境条件下で故障した場合であっても、他方のポンプユニット制御装置２０Ｂを異なる環境条件下に配置すれば、同時に故障する確率を最小限とすることができ、１つのポンプユニット制御装置の故障が給水システム１０全体に影響することはない。

上述したように本実施の形態に係るポンプユニット制御装置２０Ａ，２０Ｂ及び給水装置１０によれば、複数台のポンプ７０ａ〜７０ｎを複数の制御基板１１０ａ〜１１０ｎで制御する際、１つの制御基板の故障が給水装置１０全体の制御に与える影響を最小限に抑えることが可能となる。従って、ポンプ７０ａ〜７０ｎが全て停止し、断水となることを防止することができる。

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。例えば、上述した実施形態におけるポンプ、インバータ、センサ、制御基板の数は任意であり、給水装置が必要とされる給水量等によって適宜変更してもよい。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］ポンプ装置を制御するポンプユニット制御装置において、前記ポンプ装置に設けられたセンサ、前記ポンプ装置を駆動するインバータ、前記ポンプ装置を制御する制御基板のいずれかが接続され、それぞれ独立した電源回路を有する複数の無線通信基板を備え、前記無線通信基板は、他の無線通信基板との間で信号を入出力する無線通信回路と、前記センサ、前記インバータ、前記制御基板のいずれかとの間で信号の入出力を行う複数の信号入出力ポートと、前記無線通信回路、及び、前記信号入出力ポートを介して前記センサ、前記インバータ及び前記制御基板を制御する制御回路と、この制御回路により、前記センサ、前記インバータ及び前記制御基板を制御するプログラムを格納する記憶部とを備えているポンプユニット制御装置。
［２］複数のポンプ及びこれらポンプをそれぞれ駆動する電動モータを有するポンプ装置を制御するポンプユニット制御装置において、前記ポンプに設けられたセンサ、前記電動モータを駆動するインバータ、前記ポンプを制御する制御基板のいずれかが接続された複数の無線通信基板を備え、前記無線通信基板は、他の無線通信基板との間で信号を入出力する無線通信回路と、前記センサ、前記インバータ、前記制御基板のいずれかとの間で信号の入出力を行う複数の信号入出力ポートと、前記無線通信回路、前記信号入出力ポートを制御する制御回路と、この制御回路を動作させるプログラムを格納する記憶部とを備えているポンプユニット制御装置。
［３］前記記憶部に格納されたプログラムは、前記制御基板に接続された無線通信基板を介して書き換えられる［１］に記載のポンプユニット制御装置。
［４］複数のポンプ及びこれらポンプを駆動する電動モータを有するポンプ装置を制御する給水装置において、ポンプと、このポンプを駆動する電動モータと、前記ポンプと前記電動モータを制御する複数のポンプユニット制御装置を具備し、前記ポンプユニット制御装置は、前記ポンプに設けられたセンサ、前記電動モータを駆動するインバータ、前記ポンプを制御する制御基板のいずれかが接続された複数の無線通信基板を備え、前記無線通信基板は、同じポンプユニット制御基板における他の無線通信基板又は他のポンプユニット制御装置における無線通信基板との間で信号を入出力する無線通信回路と、前記センサ、前記インバータ、前記制御基板のいずれかとの間で信号の入出力を行う複数の信号入出力ポートと、前記無線通信回路、前記信号入出力ポートを制御する制御回路と、この制御回路を動作させるプログラムを格納する記憶部とを備え、前記複数のポンプユニット制御装置のうち、一のポンプユニット制御基板に設けられた制御基板は、他のポンプユニット制御装置について制御可能である給水装置。
［５］複数のポンプ及びこれらポンプをそれぞれ駆動する電動モータを有するポンプ装置を制御する無線通信基板において、前記ポンプに設けられたセンサ、前記電動モータを駆動するインバータ、前記ポンプを制御する制御基板のいずれかが接続可能に設けられ、信号の入出力を行う複数の信号入出力ポートと、これら信号入出力ポートに接続され、他の無線通信基板との間で信号を入出力する無線通信回路と、前記センサ、前記インバータ、前記制御基板のいずれかとの間で信号の入出力を行う複数の信号入出力ポートと、前記無線通信回路、前記信号入出力ポートを制御する制御回路と、この制御回路を動作させるプログラムを格納する記憶部とを備えている無線通信基板。

１０…給水システム、２０Ａ，２０Ｂ…ポンプユニット制御装置、３０…電源、４０…操作盤、５０…圧力センサ、５１ａ〜５１ｎ…流量センサ、５２…液面センサ、６０ａ〜６０ｎ…インバータ、７０ａ〜７０ｎ…ポンプ、２００…無線通信基板、２１０…無線通信基板本体、２２０…制御部、２２１…記憶部、２３０…電源回路、２３１…電源用プラグ、２４０…無線通信回路（データ送受信部）、２４１…アンテナ部、２５０ａ〜２５０ｋ…信号入出力ポート。

Claims

複数のポンプ及びこれらポンプを駆動する電動モータを有するポンプ装置を制御する給水装置において、
ポンプと、
このポンプを駆動する電動モータと、
前記ポンプと前記電動モータを制御する複数のポンプユニット制御装置を具備し、
前記ポンプユニット制御装置は、前記ポンプに設けられたセンサ、前記電動モータを駆動するインバータ、前記ポンプを制御する制御基板のいずれかが接続された複数の無線通信基板を備え、
前記無線通信基板は、同じポンプユニット制御装置における他の無線通信基板又は他のポンプユニット制御装置における無線通信基板との間で信号を入出力する無線通信回路と、
前記センサ、前記インバータ、前記制御基板のいずれかとの間で信号の入出力を行う複数の信号入出力ポートと、
前記無線通信回路、前記信号入出力ポートを制御する制御回路と、
この制御回路を動作させるプログラムを格納する記憶部とを備え、
前記複数のポンプユニット制御装置のうち、一のポンプユニット制御装置に設けられた制御基板は、他のポンプユニット制御装置について制御可能であることを特徴とする給水装置。