JP7023773B2 - 給水システム及び給水装置 - Google Patents
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Description
それに対して、第1の実施形態では、この問題を解決するために、給水システムは複数のセンサを備え、制御装置は、末端センサから圧力を受信できる場合、当該末端センサが計測する圧力計測値が目標圧力に一致するようにポンプの回転数を制御する。一方、制御装置は、末端センサから圧力を受信できない場合、複数のセンサのうち水道管の管路上で当該末端センサよりもポンプに近い位置に位置するセンサが計測する圧力と圧力計測値の差とに基づいて決定された圧力が目標圧力に一致するようにポンプの回転数を制御する。
図3に示すように、制御装置14は、記憶装置141、プロセッサ143、及び通信回路144を備える。プロセッサ143はタイマ142を有する。
制御装置14は、末端センサであるセンサS1の圧力測定値が目標圧力と一致するように、ポンプの回転数を制御する。これにより、使用する吸水量に応じて、ポンプの吐出圧力を加減することができ、水道管P2の末端の水圧を一定にすることができる。
給水装置1とセンサS1~S19との間はマスターとスレーブ関係にあり、給水装置1からの送信によって始まり、センサS1~S19は給水装置からの送信データに対して応答データを返すやりとりを常時行なう。給水装置からの送信回数とセンサS1~S19からの応答回数は基本的に1対1の関係にある。ただし、給水装置1は全てのセンサS1~S19に対して同時に同一データを送信するブロードキャスト送信機能も備える。
続いて、末端センサ自動判別機能の第1の例について説明する。給水装置1のプロセッサ143は、同一ネットワーク上のセンサS1~S19に対して、伝達遅延時間を測定する。図5は、伝達遅延時間の測定方法を示す模式図である。図5では、一例としてセンサS1と給水装置1との間の通信の流れ、及びセンサS2と給水装置1との間の通信の流れが示されている。
続いて、末端センサ自動判別機能の処理の流れについて図6を用いて説明する。図6は、末端センサ自動判別機能の処理の第1の例の流れの一例を示すフローチャートである。
続いて、末端センサ自動判別機能の第2の例について説明する。給水装置1のプロセッサ143は、水道管P2の管路を締切状態でポンプ11の運転を行い、運転するポンプ11の運転周波数を最低周波数から最高周波数まで徐々に加速し、センサS1~S19のうち、センサS1~S19それぞれが計測する圧力計測値が、水道管P2の末端で必要となる目標圧力以上まで上がるのが一番遅いセンサを、管路上の末端に設置され且つ末端圧力を検出する末端センサとして判別する。
末端センサ自動判別機能において、ポンプ運転中は予め決められた周期(運転周波数更新周期)毎にポンプ運転周波数を0Hz~あらかじめ設定されている最高周波数まで徐々に加速させる。運転周波数更新周期は例えば、末端センサ自動判別用圧力検出周期の2倍以上の周期である。
続いて、この末端センサ自動判別機能の処理の流れについて図7を用いて説明する。図7は、末端センサ自動判別機能の処理の第2の例の流れの一例を示すフローチャートである。
続いて、末端センサ自動判別機能の変形例について説明する。例えば、給水装置1のプロセッサ143は、全てのセンサS1~S19に対して末端センサ自動判別機能開始通知を送信することによって、末端センサ自動判別機能を開始してもよい。末端センサ自動判別機能開始通知はブロードキャスト通信によって送信するため、センサS1~S19の全ては、この末端センサ自動判別機能開始通知を受信すると、この受信時から予め決められた一定周期(末端センサ自動判別用圧力検出周期ともいう)で水の圧力を測定する。なお、圧力測定結果は測定回数に応じて、平均化してもよい。給水装置1のプロセッサ143は、センサが圧力検出する一定周期の間隔内に、センサS1~S19の全てから圧力測定結果を取得し、センサS1~S19の全てについて同一時刻に検出した圧力測定結果を比較してもよい。給水装置1のプロセッサ143は例えば、圧力測定結果が目標圧力を超えるタイミングが一番遅いセンサ(遠隔センサ)S1~S19を、水道管P2の管路上の末端に設置された末端センサに決定してもよい。
給水装置1のプロセッサ143は、水道管P2の管路上の末端に設置された末端センサを自動更新する末端センサ自動更新機能を有していてもよい。具体的には給水装置1のプロセッサ143は、第1のセンサ(例えばセンサS1)の検出する圧力が、末端に必要とする目標圧力以上を検出してポンプ停止中、水道管P2の管路上の一番末端に設置された末端センサと認識される第1のセンサ(ここでは一例としてセンサS1)から取得する圧力よりも、別の第2のセンサ(例えば、センサS5)から取得した圧力の方が低い状態が、予め設定された設定時間(末端センサ自動更新時間ともいう)よりも長く継続した場合、または予め設定された設定回数(末端センサ自動更新回数ともいう)よりも多く検出した場合、記憶装置141に記憶されている末端センサを第1のセンサ(例えばセンサS1)から第2のセンサ(例えば、センサS5)へ切り替えてもよい。
プロセッサ143は、末端センサを第2のセンサに切り替えた場合、記憶装置141に記憶されている末端センサの固有IDを第2のセンサの固有IDで更新し、各遠隔センサと第2のセンサとの間の圧力計測値の差分で、記憶装置に記憶された圧力補正値を更新する。
なお、プロセッサ143は、末端センサであるセンサS1から末端圧力を取得できる場合は、末端圧力一定制御方式でポンプ11の運転制御を行い、末端センサであるセンサS1の故障や通信線L1の断線によって末端圧力が取得できない場合は、センサ(吐出圧力センサ)S20から取得する吐出圧力から末端圧力を推定する推定末端圧力一定制御方式でポンプ11を運転制御してもよい。
続いてセンサS1~S19の変形例について説明する。図9は、変形例に係るセンサの概略構成を示すブロック図である。図9に示すように、変形例に係るセンサSbは、センサS1に比べて、プロセッサ23に接続された温度検出器45が追加された構成になっている。温度検出器45は、圧力検出器21の温度を検出する。すなわち変形例において、複数のセンサそれぞれは、水道管P2内の水の圧力を計測する圧力検出器と、当該圧力検出器の温度を計測する温度検出器と、を有している。変形例では、複数のセンサS1~S19それぞれの構成は、変形例に係るセンサSbの構成を有する。
また、圧力検出器21は、水の流量を計測する流量検出器であってもよい。
そして給水装置1のプロセッサ143は、第1のセンサから圧力計測値を受信できる場合、当該第1のセンサが計測する圧力計測値が目標圧力に一致するようにポンプ11の回転数を制御し、第1のセンサから圧力計測値を受信できない場合、第2のセンサが計測する圧力と記憶装置141に記憶された圧力補正値とに基づいて決定された圧力が目標圧力に一致するようにポンプの回転数を制御する。
第2のセンサは、水道管P2の管路上で当該第1のセンサよりもポンプ11に近い位置に位置することが好ましい。例えば、第1のセンサが末端センサである場合には、第2のセンサは、水道管P2の管路上で当該末端センサよりもポンプ11に近い位置に位置することが好ましい。特に第1のセンサが末端センサである場合には、水道管P2の管路上でポンプ11から2番目に離れた位置に設けられたセンサである第2の末端センサであることが、より好ましい。
続いて第2の実施形態について説明する。図10は、第2の実施形態に係る給水システムの概略構成図である。第2の実施形態に係る給水システム200は、高層建築物向けのものである。図10に第2の実施形態に係る給水システム200は、市水流入管P1に直結する第1の給水装置201と、第1の給水装置201の吐出し側に水道管P21を介して連結される第2の給水装置202とを備える。第1の給水装置201は低層階向けであり、第2の給水装置202は高層階向けである。
続いて第3の実施形態について説明する。図11は、第3の実施形態に係る給水システムの概略構成図である。第3の実施形態に係る給水システム300は、第2の実施形態と同様に高層建築物向けのものであり、第2の実施形態に係る給水システム200と比べて、センサ(吸込圧力センサ)S41が新たに市水流入管P1に設けられており、且つこのセンサS41は信号線W3を介して第1の給水装置201に接続されている点、及びセンサS24が信号線W3を介して第2の給水装置202に接続されている点が異なっている。
続いて第4の実施形態について説明する。図12は、第4の実施形態に係る給水システムの概略構成図である。第4の実施形態に係る給水システム400は、第3の実施形態と同様に高層建築物向けのものであり、第3の実施形態に係る給水システム300と比べて、センサS21~S23、S31~S35は、通信線L4を介して相互に通信する点が異なっている。これにより、第1の給水装置201のプロセッサ143は、第1の給水装置201と直接つながっていないセンサ(例えばセンサS31)の圧力計測値も、他のセンサ(例えば、センサS22)を介して通信を行うことにより、第1の給水装置201と直接つながっていないセンサ(例えばセンサS31)の圧力計測値を取得することができる。
図13は、スター型ネットワーク形態の一例を示す模式図である。図13において、給水装置501がセンサS51~S56のそれぞれと接続されている。各実施形態において、給水システム100~400に使用する遠隔センサは、図13に示すように、スター型ネットワーク形態により、給水装置、第1の給水装置または第2の給水装置と直接通信する構成でもよい。
100、200、300、400、900 給水システム
11 ポンプ
12 モータ
13 インバータ
14 制御装置
141 記憶装置
142 タイマ
143 プロセッサ
144 通信回路
20 センサ
21 圧力検出器
22 記憶装置
23 プロセッサ
24 通信回路
31 圧力検出器
32 記憶装置
33 プロセッサ
34 通信回路
45 温度検出器
201 第1の給水装置
202 第2の給水装置
911 ポンプ
912 モータ
913 インバータ
914 制御装置
B1~B19、B21~B23、B31~B35 給水栓
L1、L2、L4 通信線
P1 市水流入管
P2、P21、P22 水道管
S1~S19、S21~S23、S31~S35 センサ(遠隔センサ)
S20、S25 センサ(吐出圧力センサ)
S24、S41 センサ(吸込圧力センサ)
W1、W2、W3、W4 信号線
Claims (16)
- ポンプに連通する水道管の管路上の互いに異なる位置に設けられ且つ当該水道管内の水の圧力を計測する複数のセンサそれぞれと通信する通信回路と、
前記通信回路を介して、前記複数のセンサそれぞれに対して、計測して得られた圧力計測値を要求し、当該要求に応じて前記センサから出力された圧力計測値を受信するよう制御するプロセッサと、
前記複数のセンサのうちの第1のセンサと、前記複数のセンサのうち当該第1のセンサとは異なる第2のセンサとの間の圧力計測値の差であって前記水道管の管路が締め切った状態において計測された圧力計測値の差分を圧力補正値として記憶する記憶装置と、
を備え、
前記プロセッサは、前記第1のセンサから圧力計測値を受信できる場合、当該第1のセンサが計測する圧力計測値が目標圧力に一致するように前記ポンプの回転数を制御し、前記第1のセンサから圧力計測値を受信できない場合、前記第2のセンサが計測する圧力と前記記憶装置に記憶された圧力補正値とに基づいて決定された圧力が前記目標圧力に一致するように前記ポンプの回転数を制御する
給水システム。 - 前記第1のセンサは、前記複数のセンサのうち前記水道管の管路上で前記ポンプから最も離れた位置に設けられたセンサである末端センサである
請求項1に記載の給水システム。 - 前記第2のセンサは、前記水道管の管路上で前記第1のセンサよりも前記ポンプに近い位置に位置する
請求項2に記載の給水システム。 - 前記第2のセンサは、前記ポンプの吐出し側に配置され且つ前記ポンプから吐き出された水の圧力を検出するセンサである
請求項2に記載の給水システム。 - 前記第2のセンサが計測する圧力と前記記憶装置に記憶された圧力補正値とに基づいて決定された圧力は、前記第2のセンサが計測する圧力に前記記憶装置に記憶された圧力補正値を加算した圧力である
請求項1から4のいずれか一項に記載の給水システム。 - 前記複数のセンサは、互いに異なる識別情報を記憶しており、
前記プロセッサは、前記通信回路を介して、前記複数のセンサそれぞれに対して応答を要求し、当該要求に応じて前記センサから出力された応答を受信し、
前記プロセッサは、前記応答を要求してから前記センサそれぞれから応答を受信するまでの伝達遅延時間それぞれを用いて、前記複数のセンサのうち前記水道管の管路上で前記ポンプから最も離れた位置に設けられたセンサである末端センサを決定する
請求項1から5のいずれか一項に記載の給水システム。 - 前記プロセッサは、前記複数のセンサのうち前記伝達遅延時間が最も大きかったセンサを前記末端センサに決定する
請求項6に記載の給水システム。 - 前記複数のセンサは、互いに異なる識別情報を記憶しており、
前記プロセッサは、前記センサの圧力計測値それぞれを用いて、前記水道管の管路上で前記ポンプから最も離れた位置に設けられたセンサである末端センサを決定する
請求項1から5のいずれか一項に記載の給水システム。 - 前記プロセッサは、前記ポンプの運転周波数を徐々に上げていく過程で、前記複数のセンサのうち圧力計測値が最も遅くに目標圧力を超えたセンサを前記末端センサに決定する
請求項8に記載の給水システム。 - 前記プロセッサは、前記最も遅くに目標圧力を超えたセンサが二つ以上ある場合、最も遅くに目標圧力を超えた二つ以上のセンサのうち、圧力計測値が最も低いセンサを前記末端センサに決定する
請求項8に記載の給水システム。 - 前記プロセッサは、前記通信回路を介して、前記複数のセンサそれぞれに対して応答を要求し、当該要求に応じて前記センサから出力された応答を受信し、
前記プロセッサは、前記最も遅くに目標圧力を超えたセンサが二つ以上あり、且つ当該二つ以上のセンサの圧力計測値が同じである場合、前記最も遅くに目標圧力を超えた二つ以上のセンサのうち、前記応答を要求してから前記センサそれぞれから応答を受信するまでの伝達遅延時間が最も大きいセンサを前記末端センサに決定する
請求項8に記載の給水システム。 - 前記プロセッサは、前記通信回路を介して、前記複数のセンサそれぞれに対して応答を要求し、当該要求に応じて前記センサから出力された応答を受信し、
前記プロセッサは、前記最も遅くに目標圧力を超えたセンサが二つ以上あり、且つ当該二つ以上のセンサの圧力計測値が同じであり、且つ前記応答を要求してから前記センサそれぞれから応答を受信するまでの伝達遅延時間が同じである場合、前記最も遅くに目標圧力を超えた二つ以上のセンサの固有識別情報を比較することにより、前記末端センサを決定する
請求項8に記載の給水システム。 - 前記プロセッサは、前記第1のセンサより前記第2のセンサの方が圧力計測値が低い状態を、設定時間よりも長く継続した場合または設定回数よりも多く検出した場合、前記第2のセンサと前記複数のセンサに含まれる第3のセンサとの間の圧力計測値の差分で、前記記憶装置に記憶された圧力補正値を更新し、
前記プロセッサは、前記第2のセンサから圧力計測値を受信できる場合、当該第2のセンサが計測する圧力計測値が目標圧力に一致するように前記ポンプの回転数を制御し、前記第2のセンサから圧力計測値を受信できない場合、前記第3のセンサが計測する圧力と前記記憶装置に記憶された更新後の圧力補正値とに基づいて決定された圧力が目標圧力に一致するようにポンプの回転数を制御する
請求項1から12のいずれか一項に記載の給水システム。 - 前記複数のセンサそれぞれは、前記水道管内の水の圧力を計測する圧力検出器と、当該圧力検出器の温度を計測する温度検出器と、を有しており、
前記プロセッサは、前記第1のセンサに含まれる前記温度検出器による温度計測値が、予め設定された設定温度に収まる場合、当該第1のセンサが計測する圧力計測値が目標圧力に一致するように前記ポンプの回転数を制御し、前記第1のセンサに含まれる前記温度検出器による温度計測値が、予め設定された設定温度を超えた場合、前記第2のセンサが計測する圧力と前記記憶装置に記憶された圧力補正値とに基づいて決定された圧力が前記目標圧力に一致するように前記ポンプの回転数を制御する
請求項1から13のいずれか一項に記載の給水システム。 - 前記通信回路は、前記センサと直接通信線を接続するシリアル通信、LANネットワークを介したEthernet通信、もしくは電力線を介する電力線通信、または無線通信により、前記センサと通信する
請求項1から14のいずれか一項に記載の給水システム。 - ポンプに連通する水道管の管路上の互いに異なる位置に設けられ且つ当該水道管内の水の圧力を計測する複数のセンサのうちの第1のセンサと、前記複数のセンサのうち水道管の距離において当該第1のセンサよりも前記ポンプに近い位置に位置する第2のセンサとの間の圧力計測値の差であって前記水道管の管路が締め切った状態において計測された圧力計測値の差分を記憶する記憶装置を参照可能な給水装置であって、
前記複数のセンサそれぞれと通信する通信回路と、
前記通信回路を介して、前記複数のセンサそれぞれに対して、計測して得られた圧力計測値を要求し、当該要求に応じて前記センサから出力された圧力計測値を受信するよう制御するプロセッサと、
を備え、
前記プロセッサは、前記第1のセンサから圧力計測値を受信できる場合、当該第1のセンサが計測する圧力計測値が目標圧力に一致するように前記ポンプの回転数を制御し、前記第1のセンサから圧力を受信できない場合、前記第2のセンサが計測する圧力と前記記憶装置に記憶された前記差分とに基づいて決定された圧力が前記目標圧力に一致するように前記ポンプの回転数を制御する
給水装置。
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