JP7553103B2 - ポンプ装置、給水装置及び給水システム - Google Patents

Description

本発明は、インバータを搭載したモータを用いるポンプ装置、給水装置及び給水システムに関する。

現在、ビル等の建造物へ水を供給するために、増圧給水するポンプ装置が知られている。このようなポンプ装置は、ポンプを駆動するためにモータを制御するインバータを搭載したものが知られている。また、このようなポンプ装置は、無線通信を行う技術も知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。このようなポンプ装置は、電子部品の保護や耐候性の確保のために、通信を行うアンテナやインバータ等が金属製の筐体（外被）内に収容される。

特許６７３９５８３号公報 特許４３８１２５２号公報

上述したポンプ装置は、筐体内にアンテナが収容されることから、筐体による金属遮蔽によって、電波が飛びにくくなるという問題が有る。このため、通信対象とアンテナとの設置場所の最適化が必要となる。しかしながら、ポンプ装置が無線通信を行う通信対象として、他のポンプ装置、制御盤だけでなく、スマートフォンやタブレット端末等の外部端末等とも無線通信を行うことが想定される。このため、ポンプ装置は、効果的に無線通信ができない虞がある。

また、複数のポンプ装置をユニット化した給水装置において、アンテナ配置の最適化が難しく、給水装置の使用に応じてアンテナ位置を調整する必要もある。すると、給水装置毎に最適な設定を行い、製造する必要が生じ、製造コストが増加する問題が生じる。

そこで本発明は、容易に無線通信ができるポンプ装置、給水装置及び給水システムを提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、ポンプ装置は、ポンプと、前記ポンプを駆動する回転電機と、前記回転電機を可変速回転駆動する可変速駆動制御部と、を備え、前記可変速駆動制御部は、パワー素子基板と、アンテナを有し、通信端末と無線通信を行う無線通信部と、前記パワー素子基板及び前記無線通信部を内部に収容する、全体又は少なくとも無線電波の１／４波長を直径とする円形状の範囲以上が非金属材料で形成された通信用窓を有する筐体と、を備え、前記筐体は、周壁部と、前記周壁部の一端の開口を閉塞する蓋壁部と、前記周壁部の他端を閉塞する、前記回転電機側に設けられる放熱フィンと、を有し、前記パワー素子基板は、前記放熱フィン上に接触して配置され、前記筐体内で、前記パワー素子基板は前記回転電機側に設けられ、前記筐体内で、前記無線通信部は、前記パワー素子基板の外側に設けられ、前記通信用窓と対向し、前記パワー素子基板及び前記無線通信部は、離間して配置される。

本発明の一態様によれば、給水装置は、上述した一台の前記ポンプ装置と、前記ポンプ装置の二次側の圧力及び流量の少なくとも一方を検出するセンサと、を備える。

本発明の一態様によれば、給水装置は、上述した複数台の前記ポンプ装置と、前記ポンプ装置の二次側の圧力及び流量の少なくとも一方を検出するセンサと、を備える。

本発明の一態様によれば、給水システムは、上述した給水装置と、前記給水装置と前記無線通信を行い、前記給水装置を制御する通信端末と、を備える。

本発明によれば、容易に無線通信ができるポンプ装置、給水装置及び給水システムを提供することができる。

本発明の実施形態に係る給水装置の構成を示す正面図。 同給水装置の構成を示す側面図。 同給水装置の構成を示す平面図。 同給水装置の構成を模式的に示す説明図。 同給水装置を用いた給水システムの構成の一例を示す説明図。 同給水装置に用いられるポンプ装置の構成を、一部省略するとともに、一部断面で示す正面図。 同ポンプ装置の構成を、一部省略するとともに、一部断面で示す側面図。 同ポンプ装置の可変速駆動制御部に用いられるインバータユニットの構成を模式的に示す説明図。 他の実施形態に係る給水装置の構成を一部断面で示す側面図。 他の実施形態に係る給水装置の構成を一部断面で示す正面図。

（実施形態）
以下、実施形態に係る給水装置１及び給水装置１を用いた給水システムの例を、図１乃至図８を用いて説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る給水装置１の構成を示す正面図であり、図２は、給水装置１の構成を示す側面図であり、図３は、給水装置１の構成を示す平面図である。図４は、給水装置１の構成を模式的に示す説明図であり、図５は、給水装置１を用いた給水システムとして、給水装置１及び通信端末１００の構成の一例を示す説明図である。図６及び図７は、給水装置１に用いられるポンプ装置１１の構成を、ポンプ２２を省略して示すとともに、可変速駆動制御部２３の構成を一部断面で示す図であり、図６は正面から示し、図７は側面から示す。図８は、ポンプ装置１１の可変速駆動制御部２３に用いられるインバータユニット５０の構成を模式的に示す説明図である。

給水装置１は、例えば、貯水槽や、建造物に設けられた蛇口やシャワーヘッド等の供給先に給水する自動給水装置である。例えば、給水装置１は、水道本管に設けられた水道分管に接続され、水道分管から供給される水を増圧する、所謂直結式給水装置である。なお、給水装置１は、受水槽等に接続され、受水槽の水を増圧給水する構成であってもよい。また、給水装置１は、工業用水の増圧給水や、井戸水の増圧給水に用いられても良い。

図１乃至図４に示すように、給水装置１は、架台１０と、複数のポンプ装置１１と、配管ユニット１２と、アキュムレータ１３と、統括制御部１９と、を備える。本実施形態において、給水装置１は、例えば、２台のポンプ装置１１が１つの架台１０上に横置きで設けられる例を示す。

また、給水装置１は、図１乃至図５に示すように、圧力センサ１５及び流量センサ１６等の各種センサ類を備える。なお、センサ類の一例としては、圧力センサ１５及び流量センサ１６以外として、例えば、温度センサ、液面センサ、騒音センサ、振動センサ等のポンプ装置１１の駆動制御に用いられるセンサが挙げられる。用いられるセンサ類は、給水装置１の仕様や設置場所等によって適宜設定される。

架台１０は、例えば、設置面に配置される。例えば、架台１０は、ボルト等の締結部材の締結により、各ポンプ装置１１を固定支持する。

図１乃至図７に示すように、ポンプ装置１１は、モータ２１と、ポンプ２２と、可変速駆動制御部２３と、を備える。

モータ２１は、回転電機である。図６及び図７に示すように、モータ２１は、例えば、永久磁石を用いるＰＭモータである。モータ２１は、内部配線であるモータケーブルを介して可変速駆動制御部２３に接続される。

モータ２１は、可変速駆動制御部２３によって駆動制御される。モータ２１は、モータ軸２１ａと、外周面に放熱部材としてのモータ放熱フィン２１ｂを複数有するモータケーシング２１ｃを備える。

モータ放熱フィン２１ｂはモータ２１の外周面から外周方向に立設されるとともにそれぞれモータ軸２１ａの軸方向に延びる板状部材である。複数のモータ放熱フィン２１ｂは、モータ２１の外周面において周方向に所定のピッチで配置される。

また、例えば、モータ２１は、軸方向の一端部に外扇ファン２１ｄを有する。このようなモータ２１は、外扇ファン２１ｄの送風方向二次側となる軸方向他端側に、複数のモータ放熱フィン２１ｂによって、軸方向に沿う通風路が形成される。

ポンプ２２は、モータ２１に接続される。ポンプ２２は、インペラを単数又は複数有する、単段または複数段のポンプである。ポンプ２２のインペラは、モータ２１のモータ軸２１ａに直接的に接続されるか、又はモータ軸２１ａに継手等を介して接続された主軸に接続される。なお、図7に示すように、本実施形態においては、直接インペラが固定されるモータ軸２１ａの例を示す。ポンプ２２は、モータ軸２１ａの回転に伴ってインペラが回転することで、流体を増圧して二次側に圧送する。

図６及び図７に示すように、可変速駆動制御部２３は、筐体５１と、筐体５１内に収容されるパワー素子基板５２と、コンデンサ基板５３と、リアクトル５４と、ノイズフィルタ基板５５と、制御操作基板５６と、無線通信部５７、を備える。また、例えば、可変速駆動制御部２３は、図７に示すように、端子台５８を備える。可変速駆動制御部２３は、モータ２１の側面外周部に固定され、モータ２１と一体化される。可変速駆動制御部２３は、筐体５１内に収容された、パワー素子基板５２、コンデンサ基板５３、リアクトル５４及びノイズフィルタ基板５５の各回路や素子等の実装品によって、インバータユニット５０を構成する。

筐体５１は、モータを制御する制御ボックスを構成する。筐体（外被）５１は、例えば、電波に対するシールド性が金属材料よりも小さいか、又は、電波遮蔽しない非金属材料で形成された通信用窓５９を有する。以下、電波に対するシールド性が金属材料よりも小さいか、又は、電波遮蔽しない非金属材料を、単に非金属材料と称することもあり、また、電波に対するシールド性が金属材料よりも小さい非金属材料や電波遮蔽しない非金属材料と称することもある。

ここで、通信用窓５９は、筐体５１の少なくとも一部に設けられる。具体的に説明すると、通信用窓５９は、筐体５１のうち無線通信部５７から送受信する無線の電波の１／４波長（１／４λ）を直径とする円形状以上の範囲に設けられるか、又は、筐体５１全体が通信用窓５９を構成する。

また、無線電波の１／４波長を直径とする円形とは、使用する無線電波の波長が通過可能な径を有する円形であり、例えば、無線通信部５７がＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）による通信を行う場合には、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈの周波数帯域幅が２．４０２ＧＨｚ～２．４８０ＧＨｚとすると、１波長は１２４．８１ｍｍ～１２０．８８ｍｍとなり、１／４波長では、３１．２ｍｍ～３０．２２ｍｍとなる。よって、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈの波長の１／４λを直径とする円形状としては、直径がφ３１．２ｍｍの円形になる。

また、無線電波の１／４波長を直径とする円形状以上の範囲とは、円形状に限定されず、１／４波長を直径とする円形が配置できる形状（範囲）であれば、矩形、多角形、異形等、種々設定可能である。

図６及び図７に示すように、本実施形態において、筐体５１は、周壁部５１ａと、蓋壁部５１ｂと、矩形の放熱フィン５１ｃと、を備える。筐体５１は、内部に直方体状の空間を形成する。周壁部５１ａは、例えば、金属材料により形成される。周壁部５１ａは、例えば、対向する２組の側壁を有する矩形筒状に形成される。周壁部５１ａは、モータ２１等と接続されるケーブルを挿通させ、保護するケーブル孔５１ｅを有する。

なお、ケーブル孔５１ｅは、例えば、コンジットやケーブルグランドである。ケーブル孔５１ｅは、ケーブルを配置した後に、開口に防塵性や防水性を持たせることができる。

蓋壁部５１ｂは、周壁部５１ａの一端の開口を閉塞する蓋やカバーである。蓋壁部５１ｂは、非金属材料で形成される。蓋壁部５１ｂを構成する非金属材料は、好適な耐候性を有するとともに、電波に対するシールド性が低い樹脂材料である。また、好適には、非金属材料は、高い剛性を有することが好ましい。高い剛性及び好適な耐候性を有する非金属材料は、樹脂材料としてテフロン（登録商標）、アクリル、ポリカーボネート、塩化ビニル等が挙げられるが、他の非金属材料であってもよい。なお、非金属材料の他の例としては、エラストマーの例としてのオレフィン系エラストマーや、ゴムの例としての、シリコンゴム、フッ素ゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴムが挙げられる。

即ち、本実施形態において、筐体５１の蓋壁部５１ｂは、筐体５１の通信用窓５９を構成する。蓋壁部５１ｂの全体が無線電波の１／４波長を直径とする円形状以上の範囲を構成し、そして、電波の減衰を防止する。

放熱フィン５１ｃは、金属材料により形成される。例えば、放熱フィン５１ｃは、熱伝導率の高い金属材料、例えば、アルミニウム等により形成される。放熱フィン５１ｃは、複数のフィン５１ｄを有し、筐体５１内の電装品の放熱部材として構成される。放熱フィン５１ｃは、例えば、周壁部５１ａの他方の端部（モータ２１側の端部）を閉塞する。

フィン５１ｄは、板状に形成される。複数のフィン５１ｄは、ポンプ装置１１の軸方向に直交する方向に所定の間隔を開けて配置される。例えば、複数のフィン５１ｄは、外側から中央側に向かって漸次短くなるように設定される。

換言すると、放熱フィン５１ｃは、モータ２１の軸方向に直交する方向でモータ２１の中央部に位置するフィン５１ｄが最も短く、そして、モータ２１の軸方向に直交する方向で両端側に位置するフィン５１ｄが最も長くなるように設定される。そして、複数のフィン５１ｄの先端が、モータ２１の外周面の形状に倣う円弧上に位置するか、又は、モータ２１の外周面の曲率よりも大きな曲率半径の円弧上に位置する。

放熱フィン５１ｃは、モータ２１の外周面に形成された放熱フィン２１ｂと対向配置され、モータ２１との間に、軸方向に延びる通風路を形成する。したがって、放熱フィン５１ｃは、モータ２１の軸方向における一端側に設けられた外扇ファン２１ｄの送風によって強制空冷される。

このような筐体５１は、例えば、可変速駆動制御部２３とモータ２１の外周面との間に複数枚のフィン５１ｄがモータ２１に向けて下方に突出するとともに、モータ２１の軸方向に沿って延出する姿勢で、モータ２１に固定される。

また、筐体５１を構成する周壁部５１ａ、蓋壁部５１ｂ及び放熱フィン５１ｃは、容易に分解できない構成によって一体に組み立てられる。具体例として、周壁部５１ａ、蓋壁部５１ｂ及び放熱フィン５１ｃは、嵌合、接着剤又はネジやボルト等の工具を使用して締結する締結部材によって固定される。なお、周壁部５１ａ及び蓋壁部５１ｂの固定方法と、周壁部５１ａ及び放熱フィン５１ｃの固定方法とは、同一であっても異なっていてもよい。

パワー素子基板５２は、発熱する素子が実装された基板である。パワー素子基板５２は、例えば、筐体５１内の放熱フィン５１ｃ上に接触して配置される。パワー素子基板５２は、例えば、モータケーブルによってポンプ装置１１のモータ２１に電気的に接続される。

パワー素子基板５２は、例えば、プロセッサ５２１と、コンバータ回路を含むコンバータ部５２２と、インバータ回路を含むインバータ部５２３と、を備える。なお、パワー素子基板５２は、プロセッサ５２１のメモリとは別に、記憶媒体としてのメモリを有していてもよい。また、パワー素子基板５２は、一つの基板にプロセッサ５２１、コンバータ部５２２及びインバータ部５２３等の複数の実装品（電子部品）を実装する構成であってもよく、複数の基板に単数又は複数の実装品が実装される構成であってもよい。

プロセッサ５２１は、モータ２１を駆動するための制御回路である。プロセッサ５２１は、典型的にはマイコンであるが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＤＳＣ（Digital Signal Controller）またはその他の汎用または専用のプロセッサなどであってもよい。プロセッサ５２１は、例えば、通信制御、周波数制御などの任意の処理を行う。図５に示すように、プロセッサ５２１は、例えば、インバータユニット５０、制御操作基板５６及び無線通信部５７に接続される。

プロセッサ５２１は、例えば、処理回路と、メモリと、を含む。プロセッサ５２１は、例えば、不揮発性のＥＥＰＲＯＭ（登録商標）領域と、揮発性のＤＲＡＭ領域等のメモリと、を含む。プロセッサ５２１は、メモリ又はＥＥＰＲＯＭ領域に保存されたプログラムを実行することで、処理部としての通信制御部５２１ａ及び周波数制御部５２１ｂ等として機能し得る。なお、プロセッサ５２１内の構成や各部の機能分担は、便宜的なものであり、適宜、変更可能である。

プログラムとしては、例えば、ファームウェア、ＯＳ、主にパラメータの処理に関する処理プログラム、ポンプ制御プログラム（例、自動運転プログラム）、周波数制御プログラムなどが適宜、記憶される。なお、プログラムは、例えば、無線通信部５７を介して統括制御部１９や通信端末１００から取得し、メモリやＥＥＰＲＯＭ領域に格納される構成であってもよく、電源投入時に、予め格納されたメモリからプロセッサ５２１に取得されてＥＥＰＲＯＭ領域に格納される構成であってもよい。また、プログラムは、メモリに記憶され、ＥＥＰＲＯＭ領域に記憶されず、プロセッサ５２１がメモリに記憶されたプログラムを実行する構成であってもよい。

また、例えば、電源投入時に、制御操作基板５６の接続状態に基づいて、ポンプ台数、給水方式種別等といった読み出しパラメータがメモリからプロセッサ５２１に取得されてＥＥＰＲＯＭ領域に格納される構成としてもよい。なお、読み出しパラメータがＥＥＰＲＯＭ領域に記憶されず、プロセッサ５２１がメモリに記憶された読み出しパラメータを取得する構成であってもよい。

例えば、ポンプ台数の読み出しパラメータとは、ポンプ２２の台数であり、給水方式種別の読み出しパラメータとは、例えば、直結給水方式や受水槽方式等である。これら読み出しパラメータは、給水装置１の出荷時や設置時に設定される。また、読み出しパラメータはこれらに限定されず、種々設定可能である。なお、制御操作基板５６を設けず、または、制御操作基板５６で設定後に、無線通信により読み出しパラメータを統括制御部１９や通信端末１００から取得する構成としてもよい。

ＤＲＡＭ領域は、プロセッサ５２１に設けられ、運転データが記憶される。なお、運転データは、ＤＲＡＭ領域内に設けた専用レジスタに格納してもよい。運転データとしては、例えば、吐出し圧力、瞬時流量、出力電流、運転周波数、出力電圧、消費電力等が挙げられる。

通信制御部５２１ａは、無線通信部５７を制御して、統括制御部１９及び通信端末１００との無線通信を行う。例えば、通信制御部５２１ａは、アドバタイズパケットを送信した統括制御部１９及び通信端末１００に接続要求を送信する。また、通信制御部５２１ａは、無線通信部５７を介して、給水装置１との接続を確立するための何らかのデータを送信することや、操作者の操作に応じて、統括制御部１９又は通信端末１００にリクエストを送信することもあり得る。あるいは、通信制御部５２１ａは、通信端末１００及び／又は統括制御部１９との接続を確立するための何らかのデータ、例えば統括制御部１９及び可変速駆動制御部２３、並びに／又は、可変速駆動制御部２３及び通信端末１００がそれぞれスキャナおよびアドバタイザとしてＢｌｕｅｔｏｏｔｈで接続する場合には、アドバタイザとしての給水装置１からのリクエスト、を受信することもあり得る。

例えば、自動運転モードのとき、統括制御部１９と無線通信部５７との間で通信を接続した場合に、通信制御部５２１ａは、無線通信部５７を介して、統括制御部１９から、各種センサ１５、１６の検出信号、制御パラメータ及びプログラム等を受信し、また、周波数等の各種運転パラメータを統括制御部１９に送信する。そして、通信制御部５２１ａは、無線通信部５７を介して、通信端末１００との間で通信を接続した場合、各種運転データ等を通信端末１００へ送信する。

周波数制御部５２１ｂは、例えば、統括制御部１９から無線通信部５７を介して受信したインバータ制御信号をインバータユニット５０へ出力し、モータ２１を制御する。これにより、周波数制御部５２１ｂは、目標圧力一定運転等により、ポンプ２２を制御する。

なお、周波数制御部５２１ｂは、例えば、メモリ又はプロセッサ５２１のＥＥＰＲＯＭ領域に保存されたポンプ制御のためのプログラムと、統括制御部１９から無線通信部５７を介して受信した各パラメータ及び各センサ１５、１６からの最新の検出信号等と、に応じてインバータ制御信号を生成し、インバータ制御信号を、インバータユニット５０へ出力し、モータ２１を制御する構成としてもよい。

コンバータ部５２２は、例えば、ダイオードや制御回路等を含むコンバータ回路により構成される整流装置である。インバータ部５２３は、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＩＰＭ（Intelligent Power Module）等のパワー半導体素子や制御回路等を含むインバータ回路により構成される周波数発生装置である。

コンデンサ基板５３は、例えば、非電解型の平滑コンデンサ５３１が実装される。平滑コンデンサ５３１は、例えば誘電体にプラスチックフィルムを用いたフィルムコンデンサである。

リアクトル５４は、高調波抑制対策用に設けられる。リアクトル５４は、例えば、コンバータ部５２２の一次側に設けられる交流リアクトルである。なお、リアクトル５４は、交流リアクトルに加え、コンバータ部５２２の二次側に設けられる直流リアクトルを有する構成であってもよい。

ノイズフィルタ基板５５は、可変速駆動制御部２３の電気回路上のノイズを除去する。例えば、ノイズフィルタ基板５５は、パワー素子基板５２の一次側（入力側）のノイズを除去する入力側ノイズフィルタや、パワー素子基板５２の二次側（出力側）のノイズを除去する出力側ノイズフィルタ等を含む。

具体例として、ノイズフィルタ基板５５は、電源ラインへ流れるノイズ、モータ２１とインバータ部５２３との間のケーブルやプリント配線等から放射されるノイズ、モータ２１からの漏れ電流によるグランドノイズ、雷サージ等をフィルタリングするノイズフィルタを構成する。なお、ノイズフィルタ基板５５は、これらのいずれか、または選択した複数のノイズを除去する構成であってもよく、上述以外のノイズを除去する構成であってもよい。

制御操作基板５６は、例えば、運転状況、故障状況、設定状況等、各種情報を表示する表示部と、各種設定を変更する押しボタンスイッチ等の操作部と、各種入出力信号を接続する端子と、を備える。例えば、制御操作基板５６の操作部は、制御に関するパラメータのうち、読み出しパラメータを取得するための電気的な接続状態を物理的に設定する入力部である。具体例として、制御操作基板５６は、ディップスイッチ又はジャンパーピン等が適宜用いられる。制御操作基板５６は、例えば、ポンプ台数、給水方式種別等といった読み出しパラメータが割り付けられている。また、制御操作基板５６は、無線通信が不能の場合に、ポンプ装置１１の動作指令を入力可能な入力部を有する構成としてもよい。

無線通信部５７は、１／４波長の無線電波によって情報の送受信が可能なアンテナを含む。無線通信部５７は、例えば、接地型１／４λモノポールアンテナである。無線通信部５７は、例えば、通信基板として実装されている。例えば、無線通信部５７は、基板にチップアンテナ又はパターンアンテナが実装されることで構成される。例えば、チップアンテナは、高周波用誘電体セラミックスを用いて形成された、接地型１／４λモノポールアンテナであり、基板に搭載される。例えば、パターンアンテナは、逆Ｆ型、ミアンダ型などの基板上に形成された配線パターンで形成された接地型１／４λモノポールアンテナである。なお、無線通信部５７は、通信モジュールとして無線通信部５７を構成する基板に、コネクタを介して着脱自在に設けられてもよい。即ち、無線通信部５７は、アンテナと一体基板で制作する構成であってもよく、アンテナとを別部品で構成されてもよい。

このような無線通信部５７は、プロセッサ５２１により制御され、無線通信技術を用いて、複数のポンプ装置１１を統括で制御する統括制御部１９や、通信端末１００などの外部装置と通信可能な任意の通信インターフェースである。無線通信部５７は、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙの規格（以下、ＢＬＥ規格ともいう））、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、ＮＦＣ（Near Field Communication）等の近距離無線通信技術、及び、ＬＴＥ（登録商標）（Long Term Evolution）等の携帯電話回線を含めた汎用無線通信技術やｓｉｇｆｏｘ（登録商標）等の専用無線通信技術等を含む遠距離無線通信技術等の無線通信技術を用いて、統括制御部１９及び通信端末１００等の無線通信を行う外部装置に接続できる。なお、無線通信部５７は、他の無線通信技術であってもよい。

なお、ＢＬＥ規格は、例えば、ＢＬＥのバージョン４．０以上の規格であり、ＢＬＥの通信方式と互換性があればよい。これに伴い、「ＢＬＥ規格」は、「Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ４．０以上の規格」と呼んでもよい。

無線通信部５７は、種々の無線通信技術が用いられることから、通信用窓５９は、無線通信部５７に用いられる無線通信技術の周波数帯域に対応する１／４波長を直径とする円形状以上の範囲にわたって設けられる。例えば、無線通信部５７は、いずれかの無線通信技術を用いる構成でもよく、また、複数の無線通信技術を用いる構成であってもよい。例えば、複数の無線通信技術を用いる場合には、最も大きい１／４波長の直径に対応する範囲以上の通信用窓５９を設ければよい。

本実施形態においては、通信用窓５９は、蓋壁部５１ｂによって構成され、そして、蓋壁部５１ｂが各無線通信技術の周波数帯域に対応する１／４波長を直径とする円形よりもはるかに大きいことから、上述した各無線通信技術を用いることができる。

例えば、無線通信部５７は、異なる無線通信技術を複数用いる構成、例えば、ＢＬＥ規格及びＮＦＣを用いる構成といったように、通信距離が異なる技術の場合には、図９に示すように、無線通信部５７を複数設ける構成としてもよい。このような構成とする場合には、例えば、ＢＬＥ規格の無線通信部５７よりもＮＦＣの無線通信部５７を筐体５１側に配置する構成としてもよい。また、ＢＬＥ規格の無線通信部５７、及び、ＮＦＣの無線通信部５７のそれぞれに、通信用窓５９を設ける構成としてもよい。
また、無線通信部５７は、統括制御部１９及び通信端末１００と可変速駆動制御部２３との接続を確立するための何らかのデータ、例えば統括制御部１９及び可変速駆動制御部２３、並びに／又は、通信端末１００及び可変速駆動制御部２３が、それぞれスキャナおよびアドバタイザとしてＢｌｕｅｔｏｏｔｈで接続する場合には、スキャナとしての統括制御部１９及び通信端末１００からのそれぞれのリクエストを受信することもあり得る。

例えば、無線通信部５７は、可変速駆動制御部２３の識別情報を含むアドバタイズパケットをブロードキャスト通信してもよい。また、例えば、無線通信部５７は、当該アドバタイズパケットを受信する統括制御部１９又は通信端末１００から接続要求を受けると、統括制御部１９又は通信端末１００との間の通信を接続してもよい。無線通信部５７は、プロセッサ５２１に電気的に接続され、統括制御部１９又は通信端末１００との間の通信を接続可能な通信手段の一例である。

端子台５８は、筐体５１内に設けられる。端子台５８は、複数の端子を有する。端子台５８は、例えば、コンバータ部５２２の二次側の直流部に接続される。一例として、端子台５８は、水の力でポンプ２２が回転することによるモータ２１の回生エネルギーを直流電源として取り出す際に用いられる。

このように構成された可変速駆動制御部２３は、例えば、筐体５１のモータ２１側に配置される放熱フィン５１ｃ側に、パワー素子基板５２及びコンデンサ基板５３が順に配置されるとともに、リアクトル５４が配置される。また、放熱フィン５１ｃ側には、モータ２１側から、モータ２１の径方向において、パワー素子基板５２及びコンデンサ基板５３の外側にノイズフィルタ基板５５及び制御操作基板５６が配置され、無線通信部５７が最外側に配置される。

なお、パワー素子基板５２等のノイズが生じる基板がある場合には、当該基板と無線通信部５７とは、離間して配置することも好ましい。また、通信用窓５９が設けられていれば、無線通信部５７の無線電波に方向性があるが電波を通すことが可能であるが、無線通信部５７は通信用窓５９と対向して配置されることが好適である。

また、可変速駆動制御部２３内において、図８に示すように、パワー素子基板５２に搭載されたプロセッサ５２１、コンバータ部５２２、インバータ部５２３、コンデンサ基板５３に搭載された平滑コンデンサ５３１、及び、ノイズフィルタ基板５５によってインバータユニット５０が構成される。そして、インバータユニット５０は、電源７０に接続される。

ここで、電源７０は、例えば三相電源である。電源７０から流れる電流は、コンバータ部５２２によって直流に変換され、平滑コンデンサ５３１にて整流され、インバータ部５２３にて可変電圧可変周波数の交流に変換され、モータ２１に入力される。

インバータユニット５０は、無線通信部５７を介して統括制御部１９に接続され、統括制御部１９からのインバータ制御信号に応じた所定の周波数を出力することで、モータ２１を所定の回転速度で回転させる。

配管ユニット１２は、各ポンプ２２に接続されるチェック弁３１と、チェック弁３１に接続された連結管３２と、を備える。チェック弁３１は、ポンプ２２の吐出口への水の逆流を防止する。ポンプ２２のポンプ吐出口から、チェック弁３１を経由して連結管（合流管）３２にて吐出口に繋がる。

アキュムレータ１３は、連結管３２に接続される。アキュムレータ１３は、例えば、連結管３２の、ポンプ２２の並び方向の一方側に配置される。

圧力センサ１５は、例えば、連結管３２に設けられ、連結管３２内の圧力を検出する。

流量センサ１６は、例えば、各ポンプ２２の二次側にそれぞれ設けられ、各ポンプ２２の吐出流量を検出する。なお、流量センサ１６は、連結管３２に設けられ、連結管３２内の流量を検出する構成であってもよい。

統括制御部１９は、例えば、各モータ２１を制御する可変速駆動制御部２３と無線通信によって接続され、各モータ２１を駆動制御することで、各ポンプ２２の回転数を制御する。具体的には、統括制御部１９は、圧力センサ１５及び各流量センサ１６からの検出信号に基づいて、可変速駆動制御部２３と無線通信を行い、インバータユニット５０を介してモータ２１の駆動を制御する。

例えば、統括制御部１９は、圧力センサ１５で検出された圧力及び流量センサ１６で検出された流量に対応する検出信号に基づいて、各モータ２１の停止及び始動を行う。具体例として、統括制御部１９は、圧力センサ１５で検出された検出信号から算出されたポンプ２２の二次側の圧力が予め定められた始動圧力以下に低下したことを検知すると、一方のモータ２１を駆動して、ポンプ２２を始動する。統括制御部１９は、駆動しているポンプ２２の二次側の流量センサ１６からの検出信号に基づいて、流量が少水量であることを検知するとポンプ２２を停止させる。例えば、流量センサ１６は、停止流量（少水量）となったときに検出信号を出力する流量スイッチとして機能し、そして、統括制御部１９は、流量センサ１６から出力された検出信号に基づいて、モータ２１を制御してポンプ２２を停止する。

また、統括制御部１９は、圧力センサ１５で検出された圧力に対応する検出信号、及び、インバータユニット５０の運転周波数（出力周波数）に基づき、モータ２１の回転速度を制御し、吐出し圧力一定制御又は推定末端圧力一定制御等の目標圧力一定制御により、ポンプ２２を運転制御する。なお、ポンプ２２の回転速度は、モータ２１の回転速度と同一であり、そして、ポンプ２２（モータ２１）の回転速度は、インバータユニット５０（インバータ部５２３）の運転周波数と一定の関係を有する。

なお、本実施形態においては、給水装置１が複数の例として二台のポンプ装置１１を有する例を用いて説明することから、統括制御部１９を備える給水装置１の例を示すが、ポンプ装置１１が一台である場合には、給水装置１は、統括制御部１９を有さず、統括制御部１９の構成を可変速駆動制御部２３が備え、可変速駆動制御部２３が圧力センサ１５及び流量センサ１６から出力される検出信号に基づいて、目標圧力一定制御によりポンプ２２を運転制御する構成としてもよい。

統括制御部１９及び可変速駆動制御部２３が無線接続によってモータ２１の制御を行う処理に加えて、統括制御部１９及び／又は可変速駆動制御部２３が通信端末１００と無線接続することにより、適宜、運転データを通信端末１００に送信してもよい。

このような通信端末１００との通信を伴う形態は、給水システムとして、可変速駆動制御部２３及び／又は統括制御部１９と通信端末１００とを備えた管理システムや、給水装置１及び通信端末１００を備えた管理システムを構成する。また、このような給水システムの形態は、統括制御部１９と、通信端末１００に実行されるプログラムとを備えた管理システムや、給水装置１と、通信端末１００に実行されるプログラムとを備えた管理システムを構成してもよい。

あるいは、このような給水システムの形態は、統括制御部１９に実行される第１プログラムと、通信端末１００に実行される第２プログラムとを備えた管理システムや、給水装置１に実行される第１プログラムと、通信端末１００に実行される第２プログラムとを備えた管理システムを構成してもよい。ここで、「管理システム」の用語は、適宜、「システム」、「処理システム」又は「パラメータ処理システム」のように言い換えてもよい。同様に、「・・・に実行されるプログラム」の用語は、適宜、「・・・に搭載されるプログラム」又は「・・・に内蔵されるプログラム」のように言い換えてもよい。

また、給水装置１として、統括制御部１９を有さず、ポンプ装置１１を一台備え、統括制御部１９の構成を可変速駆動制御部２３が有する構成とする場合においては、給水システムは、可変速駆動制御部２３及び通信端末１００を備える構成、又は、一台のポンプ装置１１を有する給水装置１及び通信端末１００を備える構成とすればよい。

なお、運転データは、ある運転点での、周波数、電流、電圧、圧力、流量、振動値、モータの絶縁抵抗、及び受水槽の設定などといった、給水装置１の運転状態を示すデータである。補足すると、給水装置１の運転データは、例えば、給水装置１の最新の１つまたはロギングされた複数の時点におけるステータスであり得る。具体的には、運転データは、例えば給水装置１のインバータユニット５０から取得した各時点の電圧／電流値、圧力センサ１５から取得した各時点の検出信号またはこれに基づき算出された圧力値、流量センサ１６から取得した各時点の検出信号またはこれに基づき算出された流量値、モータ２１の各時点の運転速度（周波数）、各時点の積算運転データ、などを含み得る。また、積算運転データとは、例えば、積算運転時間及び積算始動回数の少なくとも一方を含む。

統括制御部１９は、図５に示すように、例えば、通信部６１、入力部６２、インターフェース６３、表示部６４、設定部６５、メモリ６６及びプロセッサ６７を備える。統括制御部１９は、通信部６１によって可変速駆動制御部２３の無線通信部５７と無線通信を行う通信端末を構成する。統括制御部１９は、筐体６０を備える。統括制御部１９は、筐体６０内に、各構成を実装するか、又は、各構成に接続される制御基板を備える。

通信部６１は、プロセッサ６７により制御され、無線通信技術を用いて、通信端末１００などの外部装置と通信可能な任意の通信インターフェースである。通信部６１は、例えば、通信モジュール又は通信基板等として実装されていてもよい。通信モジュールは、例えばコネクタを介して統括制御部１９の制御基板に着脱自在に設けられてもよい。具体的には、通信部６１は、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈｅ Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙの規格（以下、ＢＬＥ規格ともいう））、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、ＮＦＣ（Near Field Communication）等の近距離無線通信技術、及び、ＬＴＥ（Long Term Evolution）等の携帯電話回線を含めた汎用無線通信技術やｓｉｇｆｏｘ（登録商標）等の専用無線通信技術等を含む遠距離無線通信技術等の無線通信技術を用いて、可変速駆動制御部２３及び通信端末１００等の外部装置に接続できる。

例えば、通信部６１は、統括制御部１９の識別情報を含むアドバタイズパケットをブロードキャスト通信する。また、例えば、通信部６１は、当該アドバタイズパケットを受信する可変速駆動制御部２３又は通信端末１００から接続要求を受けると、可変速駆動制御部２３又は通信端末１００との間の通信を接続してもよい。通信部６１は、プロセッサ６７に電気的に接続され、通信端末１００との間の通信を接続可能な通信手段の一例である。なお、アドバタイズパケットのブロードキャスト通信は、統括制御部１９の通信部６１及び可変速駆動制御部２３の無線通信部５７の一方が行い、他方が受信する構成でもよい。

入力部６２は、例えば、ボタンを含む操作パネル、タッチパネル、キーボード、マウス、等のユーザ入力を受け付ける装置と、圧力センサ、マイクロフォン、カメラなどのセンサとの、少なくともいずれかを有する。入力部６２は、パラメータ設定、各運転モードの設定等の任意のユーザからの指令であるユーザ入力を受け付ける装置である。

インターフェース６３は、圧力センサ１５及び流量センサ１６や、外部端末等が電気的に接続可能な端子又は回路である。また、インターフェース６３は、受水槽の液面制御をする電極棒を給水装置が備えている場合には、該電極棒が電気的に接続される。

表示部６４は、例えば、液晶ディスプレイ、または有機ＥＬディスプレイなどの表示デバイスを有する。また、表示部６４は、表示デバイスに代えて、又は、表示デバイスに加えて、スピーカ、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）点灯部等を有していても良い。

設定部６５は、制御に関するパラメータのうち、読み出しパラメータを取得するための電気的な接続状態を物理的に設定する入力部である。設定部６５としては、例えば、ディップスイッチ又はジャンパーピン等が適宜用いられてもよい。このような設定部６５は、例えば、ポンプ台数、給水方式種別等といった読み出しパラメータが割り付けられていてもよい。

例えば、ポンプ台数の読み出しパラメータとは、ポンプ２２の台数であり、給水方式種別の読み出しパラメータとは、例えば、直結給水方式や受水槽方式等である。これら読み出しパラメータは、給水装置１の出荷時や設置時に設定される。また、読み出しパラメータはこれらに限定されず、種々設定可能である。なお、設定部６５を設けず、入力部６２の設定により読み出しパラメータを取得する構成としてもよい。

なお、このような、ディップスイッチ又はジャンパーピンや、読み出しパラメータの割り付けは、設定部６５及びポンプ装置１１の可変速駆動制御部２３の制御操作基板５６の双方に設ける構成であってもよく、給水装置１が複数のポンプ装置１１を有する場合には、設定部６５にのみ設ける構成であっても、給水装置１が単数のポンプ装置１１を有する場合には、制御操作基板５６のみに設ける構成であってもよい。

メモリ６６は、データの読出及び書込が可能である。メモリ６６は、プロセッサ６７によって使用されるデータ、ポンプ２２の運転データやポンプ２２の制御に用いる各種データやプログラム等を格納する。メモリ６６は、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）（登録商標）、ＲＯＭ（Read only memory）又はＮＡＮＤ型フラッシュメモリ等の不揮発性メモリを含む。また、メモリ６６は、フラッシュメモリを搭載したＳＳＤ（Solid State Drive）を含む。

メモリ６６に格納されるデータとしては、例えば、統括制御部１９を識別する識別情報、コード、テーブルなどが適宜記憶される。運転データとしては、給水装置１の運転状態を示す運転データのうちの定期的に取得される積算値に関する積算運転データ（以下、運転データ（積算）ともいう）が記憶される。また、メモリ６６には、ポンプ２２の制御や補正に要する外部パラメータ及び内部パラメータが記憶される。

外部パラメータは、制御目標に関するデータである。外部パラメータとしては、例えば、定格圧力、末端圧力、始動圧力、定格流量等が挙げられる。「定格圧力」は、目標圧力一定制御運転における定格流量時の目標圧力（制御目標）である。「末端圧力」は、蛇口やシャワーヘッド等の供給先の水圧であり、例えば、配管抵抗を考慮した値である。「始動圧力」は、ポンプを始動する際の、給水装置１の二次側の基準圧力である。「始動圧力」は、例えば、末端圧力より、所定の揚程を４ｍとして減算することにより、始動圧力＝末端圧力－４ｍとして、算出してもよい。「定格流量」は、定格圧力を決める際の流量であり、使用可能な最大流量である。このように、外部パラメータの「定格圧力」、「末端圧力」、「始動圧力」及び「定格流量」は互いに制御目標に関連している。また、「定格圧力」、「末端圧力」、「始動圧力」は、給水装置１の発注時に、給水現場に合わせたいわゆる「一点仕様」として注文があった場合、専用設定する必要がある。このため、製造工程における給水装置１の試運転時や、給水装置１の設置後に、作業員が、統括制御部１９の入力部６２を操作するか、又は、外部端末をインターフェース６３に接続し、外部端末を操作して、各外部パラメータの初期値を設定する。

内部パラメータとしては、例えば、加速時間や減速時間、増台遅延時間や減台遅延時間、上限周波数や下限周波数など、自動運転に用いられる定数である。「加速時間」は、インバータの出力が始動から最高周波数まで達する時間である。「減速時間」は、インバータが最高周波数から停止するまでの時間である。「増台遅延時間」は、停止しているポンプを起動して増台するときの遅延時間である。「減台遅延時間」は、運転中のポンプを停止して減台するときの遅延時間である。「上限周波数」は、増台時又は減台時の上限の周波数である。「下限周波数」は、増台時又は減台時の下限の周波数である。内部パラメータの「加速時間」、「減速時間」、「増台遅延時間」、「減台遅延時間」、「上限周波数」及び「下限周波数」は、製造時や設置時の試運転などにおいて、並列起動時、揃速運転時又は解列時等に不具合現象が発生した場合に、初期値から修正される定数である。

内部パラメータは、キャリア周波数、最低周波数、最高周波数、インバータ種別、モータ定格電流、過電流保護レベルなど、モータ定格やインバータメーカ及びインバータ定格などにより決定される。「キャリア周波数」は、インバータのパルス幅変調（ＰＷＭ）制御に用いられるスイッチング制御信号を生成するための比較器に入力される一定周期のキャリア（三角波）と、変調波（所望の波形）とのうち、キャリアが持つ周波数である。「最低周波数」は、インバータが運転時に出力可能な最低の周波数である。「最高周波数」は、インバータが運転時に出力可能な最高の周波数である。「インバータ種別」は、インバータの種類又は形式である。「モータ定格電流」は、モータ２１の定格電流である。「過電流保護レベル」は、インバータユニット５０のスイッチング素子の電流値に基づいて、当該スイッチング素子を過電流から保護する動作を開始する際の、当該電流値である。

また、メモリ６６は、不揮発性メモリに加え、電源遮断時に消去してもよいデータが展開されるワークエリアを有するＲＡＭを含み得る。

プロセッサ６７は、統括制御部である。プロセッサ６７は、典型的にはマイコンであるが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、またはその他の汎用または専用のプロセッサなどであってもよい。プロセッサ６７は、例えば、通信制御、表示制御、ポンプ制御などの任意の処理を行う。図３に示すように、プロセッサ６７は、例えば、インターフェース６３等を介して、圧力センサ１５、各流量センサ１６に接続され、通信部６１及び無線通信部５７を介して、各可変速駆動制御部２３のインバータユニット５０に接続される。

プロセッサ６７は、例えば、処理回路とメモリとを含む。プロセッサ６７は、例えば、不揮発性のＥＥＰＲＯＭ領域６７ａと、揮発性のＤＲＡＭ領域６７ｂとを含む。また、プロセッサ６７は、メモリ６６又はＥＥＰＲＯＭ領域６７ａに保存されたプログラムを実行することで、通信制御部６７ｃ、処理部６７ｄ及びポンプ制御部６７ｅ等として機能し得る。なお、プロセッサ６７内の各部の機能分担は、便宜的なものであり、適宜、変更可能である。

プログラムとしては、例えば、ファームウェア、ＯＳ、主にパラメータの処理に関する処理プログラム、ポンプ制御プログラム（例、自動運転プログラム）などが適宜、記憶される。なお、プログラムは、例えば、電源投入時に、設定部６５の接続状態に基づいてメモリ６６からプロセッサ６７に取得されてＥＥＰＲＯＭ領域６７ａに格納される構成であってもよい。また、プログラムは、メモリ６６に記憶され、ＥＥＰＲＯＭ領域６７ａに記憶されず、プロセッサ６７がメモリ６６に記憶されたプログラムを実行する構成であってもよい。

また、例えば、読み出しパラメータは、電源投入時に、設定部６５の接続状態に基づいてメモリ６６からプロセッサ６７に取得されてＥＥＰＲＯＭ領域６７ａに格納される。なお、読み出しパラメータがＥＥＰＲＯＭ領域６７ａに記憶されず、プロセッサ６７がメモリ６６に記憶された読み出しパラメータを取得する構成であってもよい。

ＤＲＡＭ領域６７ｂは、プロセッサ６７に設けられ、運転データが記憶される。なお、運転データは、ＤＲＡＭ領域６７ｂ内に設けた専用レジスタに格納してもよい。運転データとしては、例えば、吐出し圧力、瞬時流量、出力電流、運転周波数、出力電圧、消費電力等が挙げられる。

通信制御部６７ｃは、通信部６１を制御して、可変速駆動制御部２３及び通信端末１００との無線通信を行う。例えば、通信制御部６７ｃは、アドバタイズパケットを送信した可変速駆動制御部２３及び通信端末１００に接続要求を送信する。また、通信制御部６７ｃは、通信部６１を介して、給水装置１との接続を確立するための何らかのデータを送信することや、操作者の操作に応じて、可変速駆動制御部２３又は通信端末１００にリクエストを送信することもあり得る。あるいは、通信制御部６７ｃは、可変速駆動制御部２３又は通信端末１００と統括制御部１９との接続を確立するための何らかのデータ、例えば統括制御部１９及び可変速駆動制御部２３、並びに／又は、統括制御部１９及び通信端末１００がそれぞれスキャナおよびアドバタイザとしてＢｌｕｅｔｏｏｔｈで接続する場合には、アドバタイザとしての給水装置１からのリクエスト、を受信することもあり得る。

通信制御部６７ｃは、通信部６１を介して、例えば、自動運転モードのとき、可変速駆動制御部２３の無線通信部５７と通信部６１との間で通信を接続した場合に、各種センサ１５、１６の検出信号、制御パラメータ及びプログラム等を無線通信部５７に送信し、また、各種運転パラメータを無線通信部５７から受信する。そして、通信制御部６７ｃは、通信部６１を介して、通信部６１と通信端末１００との間で通信を接続した場合、各種運転データ及び外部パラメータを通信端末１００へ送信する。

処理部６７ｄは、各パラメータに関する処理を実行する。ポンプ制御部６７ｅは、各種センサからの検出信号に基づいて、給水装置１の運転状態を示す運転データを取得し、当該運転データをメモリ６６、ＥＥＰＲＯＭ領域６７ａ及び／又はＤＲＡＭ領域６７ｂに記憶する。なお、運転データの取得は、積算値のように、給水装置１の運転実態に応じて、運転データを算出することを含んでもよい。

また、ポンプ制御部６７ｅは、メモリ６６又はＥＥＰＲＯＭ領域６７ａに保存されたポンプ制御のためのプログラムと、各パラメータとに基づき、最新の検出信号等に応じてインバータ制御信号を生成する。なお、生成したインバータ制御信号は、例えば、通信制御部６７ｃによって、通信部６１から無線通信部５７に送信される。

次に、このような給水装置１とデータ通信を行う通信端末１００の例について、以下説明する。通信端末１００は、管理サーバ、プログラマブルコントローラ、情報処理や入力処理を行う処理端末等である。通信端末１００は、例えば、ＰＣ、モバイル端末（例えば、タブレット、スマートフォン、ラップトップ、フィーチャーフォン、携帯端末）、ゲーム機等が挙げられるが、これらに限定されず、専用の通信機器であってもよい。

このような通信端末１００は、図５に例示するように、通信部１０１、入力部１０２、表示部１０３、メモリ１０４及びプロセッサ１０５を備える。

通信部１０１は、プロセッサ１０５により制御され、例えば、無線通信技術を用いて、給水装置１等の外部装置と通信可能な任意の通信インターフェースである。具体的には、通信部１０１は、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈｅ Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙの規格（以下、ＢＬＥ規格ともいう））、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、ＮＦＣ（Near Field Communication）等の近距離無線通信技術、及び、ＬＴＥ（Long Term Evolution）等の携帯電話回線を含めた汎用無線通信技術やｓｉｇｆｏｘ（登録商標）等の専用無線通信技術等を含む遠距離無線通信技術等の無線通信技術を用いて給水装置１の統括制御部１９及び可変速駆動制御部２３に接続できる。また、通信部１０１は、無線通信に加え、ＵＳＢなどの有線通信技術を用いて、他の外部装置に接続できる構成であってもよい。具体例として、通信部１０１は、ＢＬＥ規格に基づいて、給水装置１の可変速駆動制御部２３及び統括制御部１９と無線通信を行う。なお、通信部１０１は、前述したＢＬＥ規格の通信とは別に、基地局及びネットワークを介して管理サーバや他の通信端末に通信可能なモバイル端末の通常の通信インターフェースを含んでもよい。例えば、通信部１０１は、プロセッサ１０５により制御され、機能パラメータ、内部パラメータ、外部パラメータ等のデータや、目標圧力一定制御を行うための各種プログラム、及び、これらデータやプログラムを変更する変更指示を統括制御部１９の通信部６１及び／又は可変速駆動制御部２３の無線通信部５７に送信する。

入力部１０２は、ユーザ入力を受け付けるための入力Ｉ／Ｆであり、通信端末１００に内蔵されてもよいし、通信端末１００に外付けされてもよい。入力部１０２は、例えば、キーボード、マウス、テンキー、マイクロフォン、カメラなどであってもよいし、タッチスクリーンのように出力Ｉ／Ｆの機能を備えていてもよい。ここで、ユーザ入力とは、例えば、タップ、クリック、ドラッグ、特定のキーの押下、マイクロフォンによって捉えられる音声等を含む。

表示部１０３は、プロセッサ１０５の処理に応じて、画像及び／又は音声を出力するための出力Ｉ／Ｆの一例であり、動画像、静止画像、テキストなどを表示するための表示デバイスを含み得る。表示部１０３は、音声、楽曲などを出力するためのスピーカを含んでもよい。「表示部」は「出力部」と読み替えてもよい。表示デバイスは、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（electroluminescence）ディスプレイ、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイなどである。表示デバイスは、コンテンツを含む表示データを表示する。なお、表示デバイスは、タッチスクリーンのように入力Ｉ／Ｆの機能を備えていてもよい。表示部１０３は表示手段の一例である。

メモリ１０４は、プロセッサ１０５が各処理を実現するために当該プロセッサ１０５によって実行されるプログラム、および当該プロセッサ１０５によって使用されるデータなどを記憶する。メモリ１０４は、かかるプログラム／データが展開されるワークエリアを有するＲＡＭを含み得る。プログラムとしては、例えば、ファームウェア、ＯＳ、通信プログラムなどが適宜、記憶される。例えば、通信端末１００のプログラムには、予め全ての内部パラメータに関する名称、単位、設定可能範囲などのデータが記憶されており、統括制御部１９や可変速駆動制御部２３に誤った数値が入力されることを阻止できる。

プロセッサ１０５は、典型的にはＣＰＵであるが、マイコン、ＦＰＧＡ、ＤＳＰ、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）またはその他の汎用または専用のプロセッサ等であってもよい。プロセッサ１０５は、通信部１０１を介して給水装置１との間で無線通信を行い、給水装置１を管理する処理を実行するものである。プロセッサ１０５は、メモリ１０４に保存されたプログラムを実行することで、通信制御部１０５ａ及び処理部１０５ｂとして通信端末１００を機能し得る。なお、プロセッサ１０５内の各部の機能分担は、便宜的なものであり、適宜、変更可能である。当該通信制御部１０５ａ及び処理部１０５ｂは、第１受信手段、第１変更手段、第１送信手段、第２受信手段、第２変更手段及び第２送信手段の一例である。

通信制御部１０５ａは、通信部１０１を制御して、給水装置１との無線通信を行う。例えば、通信制御部１０５ａは、アドバタイズパケットを送信した統括制御部１９及び／又は可変速駆動制御部２３に接続要求を送信する。また、通信制御部１０５ａは、通信部１０１を介して、給水装置１との接続を確立するための何らかのデータを送信することや、操作者の操作に応じて、給水装置１にリクエストを送信することもあり得る。あるいは、通信制御部１０５ａは、通信端末１００と給水装置１との接続を確立するための何らかのデータ、例えば給水装置１及び通信端末１００がそれぞれスキャナおよびアドバタイザとしてＢｌｕｅｔｏｏｔｈで接続する場合には、アドバタイザとしての給水装置１からのリクエスト、を受信することもあり得る。

通信制御部１０５ａは、通信部１０１を介して、例えば、対象装置が自動運転モードのとき、通信端末１００と通信部６１及び／又は無線通信部５７との間で通信を接続した場合、各種運転データや各種パラメータ等を統括制御部１９及び／又は可変速駆動制御部２３から受信する。

処理部１０５ｂは、給水装置１の点検、メンテナンス、管理、パラメータ閲覧・変更、プログラム更新など、作業員の作業に応じた情報処理を実行する。

処理部１０５ｂは、例えば、各種運転データ及び外部パラメータを通信部１０１が受信すると、当該受信した内容の一部分を表示部１０３に表示させ、操作者のスクロール操作に応じて、当該表示させる一部分を変更する。

このように構成された給水装置１によれば、可変速駆動制御部２３の筐体５１（外被）のうち、少なくとも使用する無線電波の１／４波長を直径とする円形状以上の範囲の通信用窓５９を有する。このため、無線接続が途切れることや通信速度が低下する等の不安定な無線通信を抑制でき、筐体５１内にインバータユニット５０を搭載したポンプ装置１１が容易に統括制御部１９や通信端末１００と無線通信することができる。無線通信が容易に可能となることで、給水装置１及び給水システムは、スマートフォンやタブレット等の通信端末１００を使用して、ポンプ装置１１の設定、運転及び停止等のポンプ装置１１の動作指示、メンテナンス情報の抽出、プログラムやパラメータの更新等を、ポンプ装置１１から離れた場所からでも容易に行うことができる。これにより、給水装置1及び給水システムは、メンテナンス情報の抽出やプログラムやパラメータの更新等も、給水装置１の設置場所での作業を要さず、このため、高い作業性や作業時間の短縮にも効果を発揮する。

また、通信用窓５９を非金属材料で形成することで、容易に通信用窓５９を形成することができる。また、筐体５１を放熱性が良好な金属材料で形成し、その一部に通信用窓５９を設けることで、電子機器の寿命を向上させることができる。また、通信用窓５９を高い剛性であって、且つ、耐候性に強い材料を用い、筐体５１（外被）が防水性を確保する構造にするとともに、嵌め合いや接着等により破壊しないと通信用窓５９を外すことができない構造や工具を使用しないと通信用窓５９を外すことができない構造にすれば、屋外設置にも耐え得る構造となる。

また、ポンプ装置１１は、統括制御部１９及び通信端末１００と無線通信により情報の送受信ができることから、ポンプ装置１１の可変速駆動制御部２３に表示部や操作部を有さない構成とすることもできる。なお、ポンプ装置１１が、可変速駆動制御部２３に表示部や操作部をさらに備える構成にも適用できるのは勿論である。

上述したように、実施形態に係る給水装置１及び給水システムによれば、容易に無線通信ができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されない。例えば、上述した例では、通信用窓５９を蓋壁部５１ｂにより構成する例を説明したが、図９に示すように、蓋壁部５１ｂの一部や、周壁部５１ａの一部又は全部によって構成してもよい。また、図９に示すように、通信用窓５９は、ケーブル孔５１ｅであるコンジットやケーブルグランドとしてもよい。このような場合には、ケーブル孔５１ｅの内径を無線電波の１／４波長の直径以上とし、配線を配置したあとに、電波遮蔽しない非金属材料で形成したパッキン等でケーブル孔５１ｅを密封すればよい。

また、通信用窓５９は、透明の樹脂材料を用いて、透光性を持たせる等の他の機能を通信用窓５９に持たせる構成としてもよい。

また、上述した例では、ポンプ装置１１は、冷却用の外扇ファン２１ｄをモータ２１が備える構成を説明したがこれに限定されず、図１０に示すポンプ装置１１Ａのように、冷却用の放熱フィン２１ｂのみを有する構成としてもよい。

また、上述した例では、可変速駆動制御部２３が、筐体５１内にパワー素子基板５２、コンデンサ基板５３、リアクトル５４、ノイズフィルタ基板５５、制御操作基板５６及び無線通信部５７、を備える例を説明したが、可変速駆動制御部２３は、モータ２１を可変速駆動制御可能なインバータ機能、及び、外部端末と無線で通信できる無線通信機能を有する構成であれば詳細な構成は適宜設定できる。例えば、図１０に示すポンプ装置１１Ａのように、可変速駆動制御部２３は、基板８０にアンテナを有する無線通信部としての通信モジュール５７、リアクトル５４、平滑コンデンサ５３１を実装するとともに、パワー素子モジュール５２を蓋壁部５１ｂに設ける構成としてもよく、また、筐体５１の形状も適宜設定できる。

また、上述した例では、１号機と２号機の２台のポンプ装置１１を有する給水装置１の例を説明したが、ポンプ装置１１を６台備える構成としてもよく、台数を適宜設定できる。また、給水装置１は、複数のポンプ装置１１を有する場合に、ポンプ装置１１の可変速駆動制御部２３の無線通信部５７同士を通信可能としてもよい。また、複数のポンプ装置１１を有する給水装置1とする場合に、統括制御部１９を設けず、統括制御部１９の構成又は機能を各可変速駆動制御部２３又はいずれかの可変速駆動制御部２３に設ける構成としてもよい。また、給水装置１は、ポンプ装置１１及び統括制御部１９を常時無線通信する構成であってもよく、特定のタイミング、例えば、モータ２１の回転数を可変させるときや、パラメータやプログラムの変更、運転データの収集等のタイミングにおいて無線通信を行う構成としてもよい。

また、上述でも述べたが、給水装置１は、ポンプ装置１１を１台だけ有する構成としてもよく、このような場合には、統括制御部１９を設けず、統括制御部１９の構成又は機能を適宜可変速駆動制御部２３が有する構成とすればよい。また、給水装置１ではなく、ポンプ装置１１のみで使用してもよく、また、ポンプ装置１１を取引態様としてもよい。

また、上述した給水装置１及び給水システムは、構成、無線通信技術、無線通信の方法、データやプログラムの内容、動作処理等の一例を述べたにすぎず、適宜設定変更可能であることは勿論である。

また、上述した例では、無線通信部５７は、アンテナと一体基板で制作する構成であってもよく、アンテナとを別部品で構成されてもよい例を説明したが、無線通信部５７及びアンテナを別部品としたときに、アンテナを筐体５１の表面から露出させるか、又は、筐体５１の外に配置する構成としてもよい。このような構成とした場合には、筐体５１は、通信用窓５９を有さない構成としてもよい。

即ち、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
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と同等の記載を付記する。
［１］ ポンプと、
前記ポンプを駆動する回転電機と、
前記回転電機を可変速回転駆動する可変速駆動制御部と、
を備え、
前記可変速駆動制御部は、アンテナを有し、通信端末と無線通信を行う無線通信部と、全体又は少なくとも一部が非金属材料で形成された外被と、を有するポンプ装置。
［２］ 前記外被は、少なくとも無線電波の１／４波長を直径とする円形状の範囲が前記非金属材料で形成される、［１］に記載のポンプ装置。
［３］ 前記非金属材料は、高い剛性であって、且つ、耐候性に好適な材料であり、前記外被は、破壊するか、又は、工具を使用しないと前記非金属材料を外すことができない構造である、［１］又は［２］に記載のポンプ装置。
［４］ ポンプと、
前記ポンプを駆動する回転電機と、
前記回転電機を可変速回転駆動する可変速駆動制御部と、
を備え、
前記可変速駆動制御部は、アンテナを有し、通信端末と無線通信を行う無線通信部と、金属材料で形成され、前記アンテナを外部に露出又は配置する外被と、を有するポンプ装置。
［５］ 前記可変速駆動制御部は、前記無線通信が不能の場合に、動作指令を入力可能な入力部を備える、［１］乃至［４］のいずれか一項に記載のポンプ装置。
［６］ ［１］乃至［５］のいずれか一項に記載の、一台の前記ポンプ装置と、
前記ポンプ装置の二次側の圧力及び流量の少なくとも一方を検出するセンサと、
を備える給水装置。
［７］ ［１］乃至［５］のいずれか一項に記載の、複数台の前記ポンプ装置と、
前記ポンプ装置の二次側の圧力及び流量の少なくとも一方を検出するセンサと、
を備える給水装置。
［８］ 前記無線通信部と無線通信を行う通信部を有し、前記複数台のポンプ装置を制御する統括制御部を備える、［７］に記載の給水装置。
［９］ ［６］乃至［８］のいずれか一項に記載の給水装置と、
前記給水装置と前記無線通信を行い、前記給水装置を制御する通信端末と、
を備える給水システム。

１…給水装置、１０…架台、１１…ポンプ装置、１２…配管ユニット、１３…アキュムレータ、１５…圧力センサ、１６…流量センサ、１９…統括制御部（通信端末）、２１…モータ（回転電機）、２１ａ…モータ軸、２１ｂ…モータ放熱フィン、２１ｃ…モータケーシング、２１ｄ…外扇ファン、２２…ポンプ、２３…可変速駆動制御部、３１…チェック弁、３２…連結管（合流管）、５０…インバータユニット、５１…筐体（外被）、５１ａ…周壁部、５１ｂ…蓋壁部、５１ｃ…放熱フィン、５１ｄ…フィン、５１ｅ…ケーブル孔、５２…パワー素子基板、５３…コンデンサ基板、５４…リアクトル、５５…ノイズフィルタ基板、５６…制御操作基板、５７…無線通信部、５８…端子台、５９…通信用窓、６０…筐体、６１…通信部、６２…入力部、６３…インターフェース、６４…表示部、６５…設定部、６６…メモリ、６７…プロセッサ、６７ａ…ＥＥＰＲＯＭ領域、６７ｂ…ＤＲＡＭ領域、６７ｃ…通信制御部、６７ｄ…処理部、６７ｅ…ポンプ制御部、７０…電源、８０…基板、１００…通信端末、１０１…通信部、１０２…入力部、１０３…表示部、１０４…メモリ、１０５…プロセッサ、１０５ａ…通信制御部、１０５ｂ…処理部、５２１…プロセッサ、５２１ａ…通信制御部、５２１ｂ…周波数制御部、５２２…コンバータ部、５２３…インバータ部。

Claims (7)

1. ポンプと、
   前記ポンプを駆動する回転電機と、
   前記回転電機を可変速回転駆動する可変速駆動制御部と、
   を備え、
   前記可変速駆動制御部は、パワー素子基板と、アンテナを有し、通信端末と無線通信を行う無線通信部と、前記パワー素子基板及び前記無線通信部を内部に収容する、全体又は少なくとも無線電波の１／４波長を直径とする円形状の範囲以上が非金属材料で形成された通信用窓を有する筐体と、を備え、
   前記筐体は、周壁部と、前記周壁部の一端の開口を閉塞する蓋壁部と、前記周壁部の他端を閉塞する、前記回転電機側に設けられる放熱フィンと、を有し、
   前記パワー素子基板は、前記放熱フィン上に接触して配置され、
   前記筐体内で、前記パワー素子基板は前記回転電機側に設けられ、
   前記筐体内で、前記無線通信部は、前記パワー素子基板の外側に設けられ、前記通信用窓と対向し、
   前記パワー素子基板及び前記無線通信部は、離間して配置されるポンプ装置。
2. 前記蓋壁部は、前記通信用窓を構成する、請求項１に記載のポンプ装置。
3. 前記可変速駆動制御部は、前記無線通信が不能の場合に、動作指令を入力可能な入力部を備える、請求項１又は請求項２に記載のポンプ装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の、一台の前記ポンプ装置と、
   前記ポンプ装置の二次側の圧力及び流量の少なくとも一方を検出するセンサと、
   を備える給水装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の、複数台の前記ポンプ装置と、
   前記ポンプ装置の二次側の圧力及び流量の少なくとも一方を検出するセンサと、
   を備える給水装置。
6. 前記無線通信部と無線通信を行う通信部を有し、前記複数台のポンプ装置を制御する統括制御部を備える、請求項５に記載の給水装置。
7. 請求項４乃至請求項６のいずれか一項に記載の給水装置と、
   前記給水装置と前記無線通信を行い、前記給水装置を制御する通信端末と、
   を備える給水システム。