JP7409868B2 - 給水装置 - Google Patents

Description

本発明は、集合住宅やオフィスビルなどの建物に水を供給する給水装置に関する。

集合住宅やオフィスビルなどの建物に設置され、各給水端へ水を供給する装置として給水装置がある。このような給水装置では、給水装置から水道本管への異物等の混入を防ぐ逆流防止装置の装着が義務づけられている。

逆流防止装置は、吸込管から水道本管に向かう水道水の逆流を遮断する一対の逆止弁を内蔵している。逆止弁の弁体と弁座との間にごみや砂粒のような異物が噛み込まれてしまうと、閉止性能が低下したり、誤作動の原因となったりするおそれがある。したがって、逆流防止装置の上流にストレーナを設置して、逆流防止装置の故障や誤作動を防ぐ技術が知られている。

特開２００２－３１００７０号公報 特開２０１７－１９８２２２号公報

特許文献１は、水道本管の圧力低下に起因する吸込圧力の低下と、ストレーナの目詰まりによる吸込圧力の低下を検出することを目的として、ストレーナと逆流防止装置との間に設置された圧力検出部を開示している。

しかしながら、運転状況に起因する圧力変動が頻繁に起こるのに対して、ストレーナへの異物の混入量は少ないため、メンテナンス担当者は、圧力検出部での圧力値に基づいて、吸込圧力の低下を判断する一方で、ストレーナの目詰まりを判断していない。同様に、メンテナンス担当者は、ストレーナの破損（やぶれ、離脱など）を判断していない。したがって、メンテナンス担当者は、定期的に（例えば、半年から１年ごとに）、給水装置を停止させて、ストレーナケーシングを分解して、目視でストレーナの確認を行う、という煩雑な作業を行っている。

そこで、本発明は、ストレーナの異常を監視し、ストレーナのメンテナンス作業を簡略化することができる給水装置を提供することを目的とする。

一態様では、ポンプ装置と、前記ポンプ装置の吸込側に配置された逆流防止装置と、前記逆流防止装置の吸込側に配置された吸込側圧力センサと、前記吸込側圧力センサの上流側に配置されたストレーナと、前記ポンプ装置の動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記吸込側圧力センサによって検出された吸込側圧力値と、前記ポンプ装置の運転値と、を定期的に取得し、前記吸込側圧力値および前記運転値のうちの少なくとも１つの変動の傾向に基づいて、前記ストレーナの異常を監視する、給水装置が提供される。

一態様では、前記制御部は、前記吸込側圧力値の変化量が所定の変動幅を越えて減少したことを条件として、または前記運転値の変化量が所定の変動幅を越えて増加したことを条件として、前記ストレーナの目詰まりを決定する。
一態様では、前記制御部は、前記ストレーナの目詰まりを決定したことを条件として、前記ストレーナを洗浄するストレーナ洗浄動作を実行する。
一態様では、前記制御部は、前記吸込側圧力値の変化量が所定の変動幅を越えて増加したことを条件として、または前記運転値の変化量が所定の変動幅を越えて減少したことを条件として、前記ストレーナの破損を決定する。

一態様では、ポンプ装置と、前記ポンプ装置の吸込側に配置された逆流防止装置と、前記逆流防止装置の吸込側に配置された吸込側圧力センサと、前記ポンプ装置の吐出側に配置された吐出側圧力センサと、前記吸込側圧力センサの下流側に配置されたストレーナと、前記ポンプ装置の動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記吸込側圧力センサによって検出された吸込側圧力値と前記吐出側圧力センサによって検出された吐出側圧力値との間の差分値と、前記ポンプ装置の運転値と、を定期的に取得し、前記差分値および前記運転値のうちの少なくとも１つの変動の傾向に基づいて、前記ストレーナの異常を監視する、給水装置が提供される。

一態様では、前記制御部は、前記差分値の変化量および前記運転値の変化量のうちの少なくとも１つが所定の変動幅を越えて増加したことを条件として、前記ストレーナの目詰まりを決定する。
一態様では、前記制御部は、前記ストレーナの目詰まりを決定したことを条件として、前記ストレーナを洗浄するストレーナ洗浄動作を実行する。
一態様では、前記制御部は、前記差分値の変化量および前記運転値の変化量のうちの少なくとも１つが所定の変動幅を越えて減少したことを条件として、前記ストレーナの破損を決定する。

一態様では、前記制御部は、機械学習アルゴリズムにより構築されたモデルを記憶するメモリと、前記モデルに基づいて演算を実行するプロセッサと、を備えており、前記プロセッサは、前記ポンプ装置の運転中における前記変動の傾向を前記モデルに入力し、前記ストレーナの異常が発生する時期の予測結果を前記モデルから出力するための演算を実行する。
一態様では、前記給水装置は、前記ポンプ装置の運転状況を表示する画面表示部をさらに備えており、前記画面表示部は、前記予測結果を表示する。
一態様では、前記制御部は、外部端末と通信可能な外部通信部をさらに備えており、前記制御部は、前記外部通信部を通じて、前記予測結果を前記外部端末に表示させる。

制御部は、吸込側圧力値および運転値のうちの少なくとも１つの変動の傾向に基づいて、ストレーナの異常を監視する。したがって、メンテナンス担当者は、定期的に行われる煩雑な作業を省略することができ、結果として、ストレーナのメンテナンス作業を簡略化することができる。

給水装置の一実施形態を示す模式図である。 給水装置の構成要素の一部を示す模式図である。 吸込側圧力センサによって検出された吸込側圧力値に基づく制御部の制御フローを示す図である。 ポンプ装置の運転値に基づく制御部の制御フローを示す図である。 図５（ａ）および図５（ｂ）は、ストレーナ洗浄機構を備えた給水装置を示す図である。 ストレーナの洗浄動作を実行する場合における制御部の制御フローを示す図である。 ストレーナに取り付けられたＩＣタグを示す図である。 ストレーナケーシングに設けられた着脱スイッチを示す図である。 学習済みモデルを構築する方法を説明するための図である。 吸込側圧力センサと逆流防止装置との間に配置されたストレーナを示す図である。 図１０に示す実施形態における制御部の制御フローを示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、給水装置の一実施形態を示す模式図である。図１に示すように、給水装置１の吸込口は水道管４または図示しない受水槽に接続されている。給水装置１の吐出口には給水管７が接続されており、この給水管７は、建物の各階の給水端（例えば蛇口）に連通している。給水装置１は、水道管４または受水槽からの水を増圧して建物の各給水端に水を供給する。

ポンプが水道管４に直結される直結式の給水装置１は、ポンプ２と、このポンプ２を駆動する駆動装置としてのモータ３と、モータ３を可変速駆動する周波数変換器としてのインバータ２０と、を備えている。これらポンプ２、モータ３、およびインバータ２０は、ポンプ装置１００を構成している。

給水装置１は、さらに、ポンプ２の吸込側に配置された逆流防止装置２５と、逆流防止装置２５の吸込側に配置された圧力センサ（吸込側圧力センサ）２１と、逆流防止装置２５の吸込側に配置されたストレーナ５０と、ポンプ２の吐出側に配置された逆止弁２２と、逆止弁２２の吐出側に配置された圧力センサ（吐出側圧力センサ）２６、フロースイッチ２４、および圧力タンク２８と、を備えている。これら構成要素は、給水装置１のキャビネット３０内に収容されている。なお、キャビネット３０を備えていないタイプの給水装置もある。

ポンプ２の吸込口には吸込管５が接続され、ポンプ２の吐出口には吐出管３２が接続されている。水道管４の圧力のみで給水を行うためのバイパス管８は、吸込管５と吐出管３２との間に設けられており、バイパス管８には逆止弁２３が設けられている。本実施形態では、ポンプ２、モータ３、逆止弁２２、およびフロースイッチ２４が２組設けられ、これらは並列に設けられている。なお、１組、または３組以上のポンプ、モータ、逆止弁、およびフロースイッチを設けてもよい。直結式給水装置では、図１に示すようにポンプ２が吸込管５を介して水道管４に接続されているが、受水槽式の給水装置では、ポンプ２は吸込管５を介して受水槽に接続される。この受水槽式の給水装置の場合、図１に示す逆流防止装置２５、吸込側の圧力センサ２１、およびバイパス管８は設けられない。

逆止弁２２は吐出管３２に設けられており、ポンプ２が停止したときの水の逆流を防止する。フロースイッチ２４は吐出管３２を流れる水の流量が所定の値にまで低下したことを検出する流量検出器である。圧力センサ２６は、吐出側圧力（すなわち、給水装置１に加わる背圧）を測定するための水圧測定器である。圧力タンク２８は、ポンプ２が停止している間の吐出側圧力を保持するための圧力保持器である。

ポンプ２が停止している状態で水が建物内で使用されると、ポンプ２の吐出側圧力が低下する。この吐出側圧力、すなわち圧力センサ２６の出力値が所定の始動圧力値にまで低下すると、制御部４０はポンプ２を始動させる。ポンプ２の運転中は、圧力センサ２６の出力値（すなわち、吐出側圧力値）に基づいて推定末端圧力一定制御や吐出側圧力一定制御などの圧力制御が行われる。一実施形態では、制御部４０は、一定の電力をインバータ２０からモータ３に供給するように、ポンプ装置１００の動作を制御してもよい。

ストレーナ５０は、吸込管５を流れる液体に混入する異物を捕捉するように構成されている。多くの異物がストレーナ５０に捕捉されると、ストレーナ５０に目詰まりが発生してしまう。そこで、一般的には、半年から１年ごとに、メンテナンス担当者は、給水装置１を停止させて、ストレーナ５０の確認作業を行い、必要に応じてストレーナ５０の清掃作業を行っている。しかしながら、ストレーナ５０に捕捉された異物の数が少ない場合、メンテナンス担当者は、ストレーナ５０の確認作業を行っても、ストレーナ５０の清掃作業を行わない場合がある。ストレーナ５０の確認作業を行う場合、給水装置１の運転を停止しなければならず、このような作業を行うことは煩雑である。

そこで、本実施形態では、制御部４０は、ストレーナ５０の異常を監視するように構成されている。以下、制御部４０によるストレーナ５０の異常監視動作について説明する。なお、本明細書において、ストレーナ５０の異常とは、ストレーナ５０の目詰まりおよびストレーナ５０の破損（例えば、やぶれ、離脱など）の総称を意味する。

図１に示すように、制御部４０は、制御プログラムや各種データなどが格納（記憶）されるメモリ６０と、メモリ６０に格納されている各種制御プログラムに従って演算を行うプロセッサ６１と、プロセッサ６１に接続されたタイマー６２と、外部端末６３と通信可能な外部通信部６４と、ポンプ装置１００の状態表示や各種操作を行うことができる画面表示部６５と、を備えている。

外部通信部６４は、ネットワークを介してデータの送受信を行うサービスを提供するクラウドサーバー６６に接続可能に構成されてもよい。外部端末６３は、クラウドサーバー６６にアクセス可能であり、ユーザーは、外部端末６３を通じて、ポンプ装置１００の状態を確認したり、各種操作を行うことができる。

図２は、給水装置１の構成要素の一部を示す模式図である。図２に示すように、吸込側圧力センサ２１は、ストレーナ５０と逆流防止装置２５との間に配置されているため、ストレーナ５０に目詰まりが発生している場合、吸込側圧力センサ２１によって検出される吸込側圧力値は減少する。逆に、ストレーナ５０に破損が発生している場合、吸込側圧力センサ２１によって検出される吐出側圧力値は増加する。吸込側圧力センサ２１に電気的に接続された制御部４０は、吸込側圧力センサ２１によって検出された吸込側圧力値を取得し、この吸込側圧力値に基づいて、ストレーナ５０の異常を監視する。

上述したように、制御部４０は、吐出側圧力センサ２６の吐出側圧力値に基づいて、ポンプ装置１００の動作を制御してもよい。ストレーナ５０に目詰まりが発生している場合、ストレーナ５０の下流側を流れる液体の流量は小さくなり、吐出側圧力センサ２６によって検出される吐出側圧力値も小さくなる。したがって、制御部４０は、吐出側圧力センサ２６の吐出側圧力値が目標圧力になるように、ポンプ装置１００の動力を増加する。結果として、ポンプ装置１００の運転値は増加する。逆に、ストレーナ５０に破損が発生している場合、ストレーナ５０の下流側を流れる液体の流量は大きくなり、吐出側圧力センサ２６によって検出される吐出側圧力値も大きくなる。したがって、制御部４０は、吐出側圧力センサ２６の吐出側圧力値が目標圧力になるように、ポンプ装置１００の動力を低減する。結果として、ポンプ装置１００の運転値は減少する。ここで、ポンプ装置１００の運転値は、ポンプ装置１００（より具体的には、モータ３）の回転速度およびポンプ装置１００（より具体的には、インバータ２０）に供給される電力値（すなわち、電流値および電圧値）を含む。

図３は、吸込側圧力センサ２１によって検出された吸込側圧力値に基づく制御部４０の制御フローを示す図である。図３のステップＳ１０１に示すように、まず、制御部４０は、ストレーナ５０の異常を判定するための基準となる初期値として、定常的なポンプ装置１００の運転時における、吸込側圧力値、吐出側圧力値、および液体の流量値（すなわち、モータ３の回転速度）を取得する。制御部４０は、初期値として取得する値は、吸込側圧力値、吐出側圧力値、および液体の流量値には限定されず、ポンプ装置１００の運転値を含んでもよく、吸込管５（および吐出管３２）を流れる液体の流量を測定する流量センサの値であってもよい。

その後、制御部４０は、タイマー６２に基づいて、所定期間ごとに、定期的に吸込側圧力センサ２１によって検出された吸込側圧力値を取得する。この所定期間は、給水装置１の設置環境に応じて異なり、例えば、１ヶ月であってもよく、１週間であってもよい。吸込側圧力値は、累積的にメモリ６０に格納される。

その後、制御部４０は、吸込側圧力値の変動の傾向に基づいて、ストレーナ５０の異常を監視する。より具体的には、制御部４０は、吸込側圧力値の変化量を算出し、吸込側圧力値の変化量が所定の変動幅を越えて減少したか否かを判定し（ステップＳ１０２参照）、吸込側圧力値が所定の変動幅を越えて減少している場合（ステップＳ１０２の「ＹＥＳ」参照）、制御部４０は、ストレーナ５０の目詰まりを決定する（ステップＳ１０３参照）。

吸込側圧力値が所定の変動幅を越えて減少していない場合（ステップＳ１０２の「ＮＯ」参照）、吸込側圧力値が所定の変動幅を越えて増加しているか否かを判定し（ステップＳ１０４参照）、吸込側圧力値が所定の変動幅を越えて増加している場合（ステップＳ１０４の「ＹＥＳ」参照）、制御部４０は、ストレーナ５０の破損を決定する（ステップＳ１０５参照）。吸込側圧力値が所定の変動幅を越えて増加していない場合（ステップＳ１０５の「ＮＯ」参照）、制御部４０は、ストレーナ５０に異常が発生していないことを決定し、吸込側圧力値の取得を繰り返す（ステップＳ１０１参照）。

図４は、ポンプ装置１００の運転値に基づく制御部４０の制御フローを示す図である。図４のステップＳ２０１に示すように、まず、制御部４０は、所定期間ごとに、定期的にポンプ装置１００の運転値を取得する。その後、制御部４０は、取得された運転値の変動の傾向に基づいて、ストレーナ５０の異常を監視する。より具体的には、制御部４０は、運転値の変化量を算出し、運転値の変化量が所定の変動幅を越えて増加したか否かを判定し（ステップＳ２０２参照）、運転値の変化量が所定の変動幅を越えて増加している場合（ステップＳ２０２の「ＹＥＳ」参照）、制御部４０は、ストレーナ５０の目詰まりを決定する（ステップＳ２０３参照）。

運転値の変化量が所定の変動幅を越えて増加していない場合（ステップＳ２０２の「ＮＯ」参照）、制御部４０は、運転値の変化量が所定の変動幅を越えて減少しているか否かを判定し（ステップＳ２０４参照）、運転値の変化量が所定の変動幅を越えて減少している場合（ステップＳ２０４の「ＹＥＳ」参照）、制御部４０は、ストレーナ５０の破損を決定する（ステップＳ２０５参照）。運転値の変化量が所定の変動幅を越えて減少していない場合（ステップＳ２０４の「ＮＯ」参照）、制御部４０は、ストレーナ５０に異常が発生してないことを決定し、ポンプ装置１００の運転値の取得を繰り返す（ステップＳ２０１参照）。

制御部４０は、ストレーナ５０の異常を決定した場合、警報を発報し、画面表示部６５にストレーナ５０の異常を表示してもよく、外部通信部６４およびクラウドサーバー６６のうちの少なくとも１つを通じて、ストレーナ５０の異常を外部端末６３に知らせてもよい。

制御部４０は、ストレーナ５０に異常が発生していない場合であっても、ポンプ装置１００の運転情報の１つとして、ストレーナ５０の異常の判断指標となる吸込側圧力値の変動およびポンプ装置１００の運転値の変動を、画面表示部６５（および／または外部端末６３）に表示してもよい。

図３に示す実施形態では、制御部４０は、吸込側圧力値の変動に基づいて、ストレーナ５０の異常を判定し、図４に示す実施形態では、制御部４０は、ポンプ装置１００の運転値の変動に基づいて、ストレーナ５０の異常を判定する。このように、制御部４０は、吸込側圧力値および運転値のうちの少なくとも１つの変動の傾向に基づいて、ストレーナ５０の異常を監視する。

ストレーナ５０の目詰まりが決定された場合、制御部４０は、ストレーナ５０を洗浄するストレーナ洗浄動作を実行してもよい。以下、制御部４０のストレーナ洗浄動作について説明する。

図５（ａ）および図５（ｂ）は、ストレーナ洗浄機構７０を備えた給水装置１を示す図である。図５（ａ）は、通常運転時における液体の流れを示しており、図５（ｂ）は、洗浄動作時における液体の流れを示している。図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、給水装置１は、ストレーナ洗浄機構７０を備えている。

ストレーナ洗浄機構７０は、ストレーナ５０の上流側に配置された上流側切り替え弁７１と、ストレーナ５０の下流側に配置された下流側切り替え弁７２と、上流側切り替え弁７１とストレーナ５０との間に配置されたドレン弁７３と、を備えている。ドレン弁７３は、吸込管５を流れる液体を排出するためのドレンライン７４に接続されている。これら上流側切り替え弁７１、下流側切り替え弁７２、およびドレン弁７３は、吸込管５に取り付けられている。上流側切り替え弁７１および下流側切り替え弁７２には、ドレン弁７３およびストレーナ５０をバイパスするバイパスライン７５が接続されている。

制御部４０は、上流側切り替え弁７１、下流側切り替え弁７２、およびドレン弁７３に電気的に接続されており、制御部４０は、上流側切り替え弁７１、下流側切り替え弁７２、およびドレン弁７３のそれぞれを切り替え可能である。図５（ａ）に示すように、給水装置１の通常運転時では、上流側切り替え弁７１および下流側切り替え弁７２は、吸込管５およびバイパスライン７５の接続を遮断しており、ドレン弁７３は、吸込管５およびドレンライン７４の接続を遮断している。したがって、液体は、ストレーナ５０および逆流防止装置２５を通過して吸込管５を流れる（図５（ａ）の一点鎖線矢印参照）。

図５（ｂ）に示すように、制御部４０がストレーナ洗浄動作を実行する場合、上流側切り替え弁７１は、吸込管５の下流流路を閉じつつ、吸込管５の上流流路とバイパスライン７５とを接続する。下流側切り替え弁７２は、吸込管５の下流流路を閉じつつ、吸込管５の上流流路（上流側切り替え弁７１と下流側切り替え弁７２との間の流路）とバイパスライン７５とを接続する。ドレン弁７３は吸込管５およびドレンライン７４を接続する。したがって、吸込管５を流れる液体は、バイパスライン７５を通過して、吸込管５およびストレーナ５０を逆流する。ストレーナ５０を逆流する液体は、異物をストレーナ５０から除去し、異物とともにドレンライン７４から外部に排出される。

図６は、ストレーナの洗浄動作を実行する場合における制御部４０の制御フローを示す図である。ストレーナ５０の目詰まりが決定された場合、制御部４０は、ストレーナ５０の洗浄動作を速やかに実行することが好ましい。しかしながら、ストレーナ５０の洗浄動作を実行する場合、ポンプ装置１００は、その運転を停止しなければならない。そこで、制御部４０は、圧力タンク２８内に十分な液体を蓄圧した後など、ポンプ装置１００の運転停止中に、ストレーナ５０の洗浄動作を実行するように構成されている。

図６に示すように、制御部４０は、ポンプ装置１００の運転開始後（ステップＳ３０１参照）、ストレーナ５０の目詰まりを決定した場合（ステップＳ３０２参照）、ポンプ装置１００の運転が停止中か否かを判定し（ステップＳ３０３参照）、ポンプ装置１００の運転が停止中でない場合（ステップＳ３０３の「ＮＯ」参照）、制御部４０は、ポンプ装置１００の運転を継続する（ステップＳ３０１参照）。

ポンプ装置１００の運転が停止中である場合（ステップＳ３０３の「ＹＥＳ」参照）、制御部４０は、ストレーナ５０の洗浄動作を実行する（ステップＳ３０４参照）。より具体的には、制御部４０は、上流側切り替え弁７１、下流側切り替え弁７２、およびドレン弁７３を切り替える。結果として、吸込管５を逆流する液体は、ストレーナ５０に捕捉された異物をストレーナ５０から除去し、ドレンライン７４を通じて外部に排出される。

その後、制御部４０は、吸込側圧力センサ２１によって検出される吸込側圧力値（および／またはポンプ装置１００の運転値）が初期値に戻ったか否かを判定し（ステップＳ３０５参照）、吸込側圧力値が初期値に戻っていない場合（ステップＳ３０５の「ＮＯ」参照）、再び、制御部４０は、ポンプ装置１００の運転が停止中であるか否かを判定し、その後、ストレーナ５０の洗浄動作を実行する（ステップＳ３０３およびステップＳ３０４参照）。吸込側圧力値が初期値に戻っている場合（ステップＳ３０５の「ＹＥＳ」参照）、制御部４０は、ストレーナ５０の洗浄動作により、ストレーナ５０から異物が除去されたと判断し、ストレーナ５０の洗浄動作を終了する（ステップＳ３０６参照）。

図７は、ストレーナ５０に取り付けられたＩＣタグ８０を示す図である。図８は、ストレーナケーシング８１に設けられた着脱スイッチ８２を示す図である。なお、図８では、ストレーナケーシング８１を説明するために、ストレーナケーシング８１が描かれているが、上述した実施形態においても、ストレーナ５０は、ストレーナケーシング８１に収容されている。

図７に示すように、制御部４０は、ストレーナ５０が交換されたか否かをストレーナ５０に取り付けられたＩＣタグ８０の交換に基づいて判断してもよい。図８に示すように、制御部４０は、ストレーナ５０が交換されたか否かをストレーナケーシング８１に設けられた着脱スイッチ８２のＯＮ、ＯＦＦに基づいて判定してもよい。図７に示す実施形態と図８に示す実施形態とは組み合わされてもよい。

図７に示すように、メンテナンス担当者は、ストレーナ５０を識別するためのＩＣタグ８０（例えば、ＲＦＩＤタグ）をストレーナ５０に取り付けて、ストレーナ５０の交換の有無を管理してもよい。メンテナンス担当者がストレーナ５０を交換すると、交換前のストレーナ５０に取り付けられたＩＣタグ８０は、交換後のストレーナ５０に取り付けられたＩＣタグ８０に切り替えられる。制御部４０は、ＩＣタグ８０の切り替えを読み取り、ストレーナ５０の交換を判断する。

図８に示すように、ストレーナケーシング８１の内部に着脱スイッチ８２を設けてもよい。ストレーナ５０がストレーナケーシング８１に挿入されると、着脱スイッチ８２がＯＮになり、ストレーナ５０がストレーナケーシング８１から取り外されると、着脱スイッチ８２がＯＦＦになる。着脱スイッチ８２は、制御部４０に電気的に接続されており、制御部４０は、着脱スイッチ８２のＯＮ、ＯＦＦを判定することができる。したがって、メンテナンス担当者がストレーナ５０を取り外すと、ＯＮ状態の着脱スイッチ８２がＯＦＦになり、新たなストレーナ５０を挿入すると、ＯＦＦ状態の着脱スイッチ８２がＯＮになる。制御部４０は、この着脱スイッチ８２の切り替えに基づいて、ストレーナ５０の交換を判断する。

図６に示す実施形態では、上流側切り替え弁７１、下流側切り替え弁７２、およびドレン弁７３の切り替えは、制御部４０によって自動的に行われる。一実施形態では、上流側切り替え弁７１、下流側切り替え弁７２、およびドレン弁７３の切り替えは、メンテナンス担当者によって手動で行われてもよい。

以下に説明する実施形態では、制御部４０は、ストレーナ５０の異常が発生する前に、機械学習アルゴリズムにより構築されたモデルを用いて、ストレーナ５０の異常の発生を予測してもよい。

図９は、学習済みモデルを構築する方法を説明するための図である。制御部４０は、ディープラーニングなどの機械学習アルゴリズムにより、ストレーナ５０の異常が発生する時期の予測結果を多様な要素を含めて学習し、最適な予測結果を生成するように構成されてもよい。学習済みモデルを構築する場合、まず、データを収集し、生データの集合体を作成する（図９参照）。

データの収集は、広範囲にわたって行われる。収集されるデータは、ポンプ装置１００の運転が開始された後からストレーナ５０の異常が発生するまでに蓄積された吸込側圧力値、吐出側圧力値、およびポンプ装置１００の運転値には限定されない。例えば、データは、上述した流量センサ（図示しない）によって検出された流量値を含んでもよく、吸込管５の内部に配置され、かつストレーナ５０に隣接する撮像装置（図示しない）によって撮像された画像データを含んでもよく、さらには、ストレーナ５０の材質、網目の大きさなどのデータを含んでもよい。ストレーナ５０の異常は、給水装置１の運転データ（より具体的には、運転回数、累積運転時間）に依存して、発生する可能性が高くなる。したがって、収集されるデータは、給水装置１の運転データを含んでもよい。

次に、生データの集合体から、学習済みモデルを構築（および更新）するために必要な学習用データセットを作成する。図９に示すように、ニューラルネットワークまたは量子コンピューティングを用いた機械学習を行い、学習済みモデルを構築する。ニューラルネットワークまたは量子コンピューティングを用いた機械学習としては、ディープラーニング法（深層学習法）が好適である。ディープラーニング法は、隠れ層（中間層ともいう）が多層化されたニューラルネットワークをベースとする学習法である。

メモリ６０は、機械学習アルゴリズムにより構築された学習済みモデルを記憶し、プロセッサ６１は、この学習済みモデルに基づいて演算を実行する。プロセッサ６１は、ポンプ装置１００の運転中における吸込側圧力値およびポンプ装置１００の運転値のうちの少なくとも１つの変動の傾向を学習済みモデルに入力し、ストレーナ５０の異常が発生する時期の予測結果を学習済みモデルから出力するための演算を実行する。モデルから出力された予測結果は、学習済みモデルを更新するための学習データセットに反映されてもよい。

制御部４０は、学習済みモデルから出力されたストレーナ５０の異常が発生する時期の予測結果を画面表示部６５に表示してもよく、外部通信部６４およびクラウドサーバー６６のうちの少なくとも１つを通じて、外部端末６３に知らせてもよい。

上述した実施形態では、給水装置１は、液体の流れ方向において、ストレーナ５０の下流側に配置された吸込側圧力センサ２１を備えている。一実施形態では、給水装置１は、ストレーナ５０の上流側に配置された吸込側圧力センサ２１を備えてもよい。

図１０は、吸込側圧力センサ２１と逆流防止装置２５との間に配置されたストレーナ５０を示す図である。図１０に示す実施形態では、吸込側圧力センサ２１はストレーナ５０の上流側に配置されているため、制御部４０は、吸込側圧力センサ２１の吸込側圧力値に基づいて、ストレーナ５０の異常を監視することができない。したがって、図１０に示す実施形態では、制御部４０は、吸込側圧力センサ２１によって検出された吸込側圧力値と吐出側圧力センサ２６によって検出された吐出側圧力値との間の差分値およびポンプ装置１００の運転値の少なくとも１つの変動の傾向に基づいて、ストレーナ５０の異常を監視する。

制御部４０は、一定の電力をポンプ装置１００に供給するように、ポンプ装置１００の動作を制御してもよい。ストレーナ５０に目詰まりが発生している場合、ストレーナ５０の下流側を流れる液体の流量は小さくなり、吐出側圧力センサ２６によって検出される吐出側圧力値も小さくなる。その一方で、吸込側圧力センサ２１はストレーナ５０の上流側に配置されているため、ストレーナ５０に目詰まりが発生することで吸込側圧力センサ２１によって検出される吸込側圧力値は変化しうるが、本変化では目詰まりの程度を把握できない。そこで、制御部４０は、吸込側圧力センサ２１によって検出された吸込側圧力値と吐出側圧力センサ２６によって検出された吐出側圧力値との間の差分値の変動の傾向に基づいて、ストレーナ５０の異常を監視してもよい。

ストレーナ５０に破損が発生している場合についても同様である。つまり、ストレーナ５０に破損が発生している場合、吐出側圧力センサ２６によって検出される吐出側圧力値は大きくなるが、吸込側圧力センサ２１によって検出される吸込側圧力値は変化しうるが、本変化では目詰まりの程度を把握できない。したがって、制御部４０は、吸込側圧力センサ２１によって検出された吸込側圧力値と吐出側圧力センサ２６によって検出された吐出側圧力値との間の差分値の変動の傾向に基づいて、ストレーナ５０の異常を監視してもよい。

制御部４０は、吐出側圧力センサ２６の吐出側圧力値が一定になるように、ポンプ装置１００の動作を制御してもよい。ストレーナ５０に目詰まりが発生している場合、吐出側圧力センサ２６によって検出される吐出側圧力値は小さくなるため、制御部４０は、吐出側圧力値が目標圧力になるように、モータ３の回転速度を大きくする。結果として、ポンプ装置１００の運転値は大きくなる。逆に、ストレーナ５０に破損が発生している場合、吐出側圧力センサ２６によって検出される吐出側圧力値は大きくなるため、制御部４０は、吐出側圧力値が目標圧力になるように、モータ３の回転速度を小さくする。結果として、ポンプ装置１００の運転値は小さくなる。このように、ストレーナ５０に異常が発生している場合、ポンプ装置１００の運転値は変動するため、制御部４０は、ポンプ装置１００の運転値の変動の傾向に基づいて、ストレーナ５０の異常を監視してもよい。

図１１は、図１０に示す実施形態における制御部４０の制御フローを示す図である。図１１に示す実施形態では、制御部４０は、一定の電力をポンプ装置１００に供給するように、ポンプ装置１００の動作を制御する。

制御部４０が吐出側圧力値が一定になるように、ポンプ装置１００の動作を制御する場合、制御部４０は、図４に示す制御フローと同様の動作を実行する。したがって、この場合の制御部４０の制御フローの説明を省略する。

図１１のステップＳ４０１に示すように、まず、制御部４０は、ストレーナ５０の異常を判定するための基準となる初期値として、定常的なポンプ装置１００の運転時における、吸込側圧力値、吐出側圧力値、および液体の流量値（すなわち、モータ３の回転速度）を取得する。制御部４０は、初期値として取得する値は、吸込側圧力値、吐出側圧力値、および液体の流量値には限定されず、ポンプ装置１００の運転値を含んでもよく、吸込管５（および吐出管３２）を流れる液体の流量を測定する流量センサの値であってもよい。

その後、制御部４０は、タイマー６２に基づいて、所定期間ごとに、定期的に吸込側圧力センサ２１によって検出された吸込側圧力値を取得する。ステップＳ４０２に示すように、制御部４０は、吸込側圧力値と吐出側圧力値との間の差分値を算出し、差分値の変化量が所定の変動幅を越えて増加しているか否かを判定し、差分値が所定の変動幅を越えて増加している場合（ステップＳ４０２の「ＹＥＳ」参照）、制御部４０は、ストレーナ５０の目詰まりを決定する（ステップＳ４０３参照）。

差分値が所定の変動幅を越えて増加していない場合（ステップＳ４０２の「ＮＯ」参照）、制御部４０は、差分値の変化量が所定の変動幅を越えて減少しているか否かを判定する（ステップＳ４０４参照）。差分値の変化量が所定の変動幅を越えて減少している場合（ステップＳ４０４の「ＹＥＳ」参照）、制御部４０は、ストレーナ５０の破損を決定する（ステップＳ４０５参照）。差分値の変化量が所定の変動幅を越えて減少していない場合（ステップＳ４０４の「ＮＯ」参照）、制御部４０は、ストレーナ５０に異常が発生してないことを決定し、吸込側圧力値および吐出側圧力値の取得を繰り返す。

本実施形態においても、プロセッサ６１は、ポンプ装置１００の運転中における吸込側圧力値と吐出側圧力値との間の差分値およびポンプ装置１００の運転値のうちの少なくとも１つの変動の傾向を学習済みモデルに入力し、ストレーナ５０の異常が発生する時期の予測結果を学習済みモデルから出力するための演算を実行してもよい。本実施形態においても、ストレーナ５０に目詰まりが発生している場合、制御部４０は、ポンプ装置１００の運転が停止中であるか否かを判定し、ストレーナ５０の洗浄動作を実行してもよい（図６参照）。

上述した実施形態によれば、制御部４０は、ストレーナ５０の異常を監視し、ストレーナ５０の異常が発生した場合には、ストレーナ５０の異常をメンテナンス担当者に知らせることができる。さらに、制御部４０は、ストレーナ５０の異常が発生していない場合でも、ストレーナ５０の異常が発生する時期の予測結果をメンテナンス担当者に知らせることができる。結果として、メンテナンス担当者は、定期的に行われる煩雑な作業を省略することができ、ストレーナ５０のメンテナンス作業の簡略化することができる。

これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。

１ 給水装置
２ ポンプ
３ モータ
４ 水道管
５ 吸込管
７ 給水管
８ バイパス管
２０ インバータ
２１ 吸込側圧力センサ
２２ 逆止弁
２３ 逆止弁
２５ 逆流防止装置
２６ 吐出側圧力センサ
２８ 圧力タンク
３０ キャビネット
３２ 吐出管
４０ 制御部
５０ ストレーナ
６０ メモリ
６１ プロセッサ
６２ タイマー
６３ 外部端末
６４ 外部通信部
６５ 画面表示部
６６ クラウドサーバー
７０ ストレーナ洗浄機構
７１ 上流側切り替え弁
７２ 下流側切り替え弁
７３ ドレン弁
７４ ドレンライン
７５ バイパスライン
８０ ＩＣタグ
８１ ストレーナケーシング
８２ 着脱スイッチ
１００ ポンプ装置

Claims (8)

1. ポンプ装置と、
   前記ポンプ装置の吸込側に配置された逆流防止装置と、
   前記逆流防止装置の吸込側に配置された吸込側圧力センサと、
   前記吸込側圧力センサの上流側に配置されたストレーナと、
   前記ポンプ装置が停止している間の吐出側圧力を保持するように構成された圧力タンクと、
   前記ポンプ装置の動作を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記吸込側圧力センサによって検出された吸込側圧力値と、前記ポンプ装置の運転値と、を定期的に取得し、
   前記吸込側圧力値および前記運転値のうちの少なくとも１つの変動の傾向に基づいて、前記ストレーナの異常を監視し、
   前記吸込側圧力値の変化量が所定の変動幅を越えて減少したことを条件として、または前記運転値の変化量が所定の変動幅を越えて増加したことを条件として、前記ストレーナの目詰まりを決定し、
   前記ストレーナの目詰まりを決定したことを条件として、前記圧力タンク内に液体を蓄圧した後、前記圧力タンク内に液体を蓄圧したまま、前記ポンプ装置の運転停止中に、前記ストレーナを洗浄するストレーナ洗浄動作を実行する、給水装置。
2. 前記制御部は、前記吸込側圧力値の変化量が所定の変動幅を越えて増加したことを条件として、または前記運転値の変化量が所定の変動幅を越えて減少したことを条件として、前記ストレーナの破損を決定する、請求項１に記載の給水装置。
3. ポンプ装置と、
   前記ポンプ装置の吸込側に配置された逆流防止装置と、
   前記逆流防止装置の吸込側に配置された吸込側圧力センサと、
   前記ポンプ装置の吐出側に配置された吐出側圧力センサと、
   前記吸込側圧力センサの下流側に配置されたストレーナと、
   前記ポンプ装置が停止している間の吐出側圧力を保持するように構成された圧力タンクと、
   前記ポンプ装置の動作を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記吸込側圧力センサによって検出された吸込側圧力値と前記吐出側圧力センサによって検出された吐出側圧力値との間の差分値と、前記ポンプ装置の運転値と、を定期的に取得し、
   前記差分値および前記運転値のうちの少なくとも１つの変動の傾向に基づいて、前記ストレーナの異常を監視し、
   前記差分値の変化量および前記運転値の変化量のうちの少なくとも１つが所定の変動幅を越えて増加したことを条件として、前記ストレーナの目詰まりを決定し、
   前記ストレーナの目詰まりを決定したことを条件として、前記圧力タンク内に液体を蓄圧した後、前記圧力タンク内に液体を蓄圧したまま、前記ポンプ装置の運転停止中に、前記ストレーナを洗浄するストレーナ洗浄動作を実行する、給水装置。
4. 前記制御部は、前記差分値の変化量および前記運転値の変化量のうちの少なくとも１つが所定の変動幅を越えて減少したことを条件として、前記ストレーナの破損を決定する、請求項３に記載の給水装置。
5. 前記制御部は、
   機械学習アルゴリズムにより構築されたモデルを記憶するメモリと、
   前記モデルに基づいて演算を実行するプロセッサと、を備えており、
   前記モデルは、前記ポンプ装置の運転が開始された後から前記ストレーナの異常が発生するまでに蓄積された吸込側圧力値、吐出側圧力値、および前記ポンプ装置の運転値を少なくとも含むデータを収集することによって、前記ストレーナの異常が発生する時期の予測結果を出力するために構築されており、
   前記プロセッサは、前記ポンプ装置の運転中における前記変動の傾向を前記モデルに入力し、前記ストレーナの異常が発生する時期の予測結果を前記モデルから出力するための演算を実行する、請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の給水装置。
6. 前記給水装置は、前記ポンプ装置の運転状況を表示する画面表示部をさらに備えており、
   前記画面表示部は、前記予測結果を表示する、請求項５に記載の給水装置。
7. 前記制御部は、外部端末と通信可能な外部通信部をさらに備えており、
   前記制御部は、前記外部通信部を通じて、前記予測結果を前記外部端末に表示させる、請求項５または請求項６に記載の給水装置。
8. 前記給水装置は、ストレーナ洗浄機構を備えており、
   前記ストレーナ洗浄機構は、
   前記ストレーナの上流側に配置された上流側切り替え弁と、
   前記ストレーナの下流側に配置された下流側切り替え弁と、
   前記上流側切り替え弁と前記ストレーナとの間に配置されたドレン弁と、を備えており、
   前記制御部は、前記上流側切り替え弁、前記下流側切り替え弁、および前記ドレン弁を切り替えて、前記ストレーナ洗浄動作を実行する、請求項１～請求項７のいずれか一項に記載の給水装置。

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