JPH02163494A - 給水制御装置 - Google Patents

給水制御装置

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JPH02163494A
JPH02163494A JP31503788A JP31503788A JPH02163494A JP H02163494 A JPH02163494 A JP H02163494A JP 31503788 A JP31503788 A JP 31503788A JP 31503788 A JP31503788 A JP 31503788A JP H02163494 A JPH02163494 A JP H02163494A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電動ポンプと圧力タンクを備えた給水システ
ムに係り、特に、複数台のポンプの運転台数の制御によ
り給水量を制御するシステムに好適な給水制御装置に関
する。
〔従来の技術〕
給水量の変動が多い給水系では、ポンプ効率の向上のた
め、比較的容量の小さいポンプを複数台、並列に設け、
給水量に応じてポンプの運転台数を増減制御する方式の
システムが、よ(用いられている。
そして、このような給水系で、かつ、圧力タンク方式の
給水システムでは、圧力スイッチを用い、この圧力スイ
、ツチのオン・オフにより電動ポンプの始動停止や運転
台数の制御を行なうのが一般的である。
ところで、この圧力スイッチは、その種類にもよるが、
オフ・オフ動作に必要な差圧として、通例、0.6〜1
.0kg/c−程度を必要とする。
従って、比較的平坦なQ−H特性のポンプを採用しよう
とすると、この圧力スイッチに必要な差圧が充分に取れ
ず、動作設定が困難である。
また、無理に設定したとすると、その結果は、ポンプが
停止するときの水量が高水量側にずれるため、ポンプ始
動頻度が高(なってしまう。
しかして、このポンプの始動頻度を抑えるためには、圧
力タンクの容量を大きくしなければなら複数の電動ポン
プに対応して複数の圧力スイッチを設け、それぞれの圧
力スイッチにより各ポンプの始動、停止を制御させるよ
うにした技術について開示しているが、この技術では、
圧力スイッチが多数必要になり、かつ、制御用処理がい
くらか複雑になってしまうという点で不満がある。
しかして、給水圧力を連続的に検出する圧力センサを使
用すれば、ポンプ制御の点では上記の要求を充分に満足
させることができるが、この圧力センサは高価で、かな
りのコストアップを免れず、これもまた、比較的ローコ
ストの普及形の給水システムには不向きである。
このような状況のもとで、上記した高価な圧力センサを
用いることなく、ポンプを運転する電動機の電流を検出
することでポンプ圧力を連続的に検出し、ローコストで
的確な制御が得られるようにした方法が提案されている
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術は、電動機の電流により圧力を検出してお
り、このため電源電圧の変動を受は易いという点につい
て配慮がされておらず、常に的確な制御状態の保持の点
で問題があった。
本発明の目的は、複数台のポンプを備えた給水システム
において、電動機の電流によりポンプ圧力を検出する際
に、電源電圧の変動の影響が排除でき、常に確実なポン
プの運転台数の制御が可能で、信頼性の高いポンプ制御
システムをローコストで提供することにある。
〔課題を解決するための手段] 上記目的は、ポンプの圧力、すなわち給水系の圧力で動
作する圧力スイッチを用い、この圧力スイッチの動作時
点での電動機の電流を検出し、この七きの検出結果に基
づいて、電動機の電流による圧力の算定に補正を加える
ようにして達成される。
実施例に則していえば、制御システムとしてマイコン(
マイコン)ヲ用い、エレクトロニクス技術を駆使するこ
とにより、以下のような制御を実行することにより達成
される。すなわち、■ ポンプが1台運転しているとき
で、電源電圧が正規の状態にあるときに、圧力スイッチ
の動作を監視し、この圧力スイッチが動作したときでの
電動機の電流を測定し、この電流値(これを基準値1に
とする)を、デイツプスイッチなどを用いてマイコンに
入力し、メモリに格納してお(。
■ 同様に、初期値として、先に運転されているポンプ
電動機の停止指令電流をデイップスイッチなどで設定し
、残りのポンプの電動機に対する壜台指令電流値と滅台
指令電流値を上記基準電流値1kに基づいて、例えば2
白目ポンプ増台電流指令値はI k+a、2台目減台電
流指令値は21に+bという具合に、予め設定しておく
(3,4、・・−・・・白目についても同様に設定する
のは勿論である)。
■ 最初のポンプについては、圧力スイッチのオンによ
り始動指令を発生させ、この圧力スイッチがオン状態に
あるときに電動機の電流を測定し、このときの検出値と
上記の基準値■との偏差をとり、この偏差により上記■
での設定値(初期値)を補正する。
これにより、電源電圧の変動による影響を受けないよう
にできる。
なお、本発明の成る実施例によれば、 ■ ポンプの停止時間が、予め設定してある所定の時間
よりも短くなったことにより圧力タンクの不具合をモニ
タできる。
〔作用] 圧力スイッチ(流量スイッチでもよい)は所定の圧力で
動作するから、このスイッチが動作したときの電動機の
電流、すなわち基準値Iにより補正を与えることにより
、電源電圧の変化を補償し、この電源電圧の変化の影響
を受けずに正確な制御を行なうことができる。
〔実施例〕
以下、本発明による給水装置について、図示の実施例に
より詳細に説明する。
第2図は本発明の一実施例で、図において、■は受水槽
、2−1.2−2は吸込管、3−1.3=2は電動機、
4−1.4−2はポンプ、5−1゜5−2は仕切弁、6
−1.6−2は逆止め弁、7は内部に空気溜りを有する
圧力タンク、8は圧力スイッチ、9は給水管、10は流
量スイッチ、11は制御回路である。
この実施例は、この図から明らかなように、2台のポン
プ4−1.4−2と、これらを運転する2台の電動機3
−1.3−2とを有する給水システムであり、圧力スイ
ッチ8は圧力タンク7及び給水管9の圧力が予め設定し
てある所定の圧力以上でオン(接点が閉じる)になり、
此の所定の圧力未満のときにはオフ(接点が開く)にな
るように動作する。なお、流量スイッチIOは、給水管
9を通過する水量が所定値以上でオンするものであり、
これによっても圧力を検出した場合と同様な制御が可能
になるが、ここでは、圧力スイッチ8による制御につい
て主として説明する。
第3図は制御回路11の詳細を示したもので、PWは電
源、MBは配線用しゃ断器、CTは主回路に流れる電流
を検出するための変流器、MCI。
MC2は電磁接触器でMC1a、MC2aはそれらの接
点である。49−1.49−2は夫々電動機3−1.3
−2を過負荷運転から保護するサーマルリレー、R,S
は配線用しゃ断器MBの負荷側から取った制御電源、S
Sは運転、停止切換用のスイッチ、Tは制御回路11を
動作させるのに必要な直流電力(例えば、5ボルト、1
2ボルト)を作り出す安定化電源ユニットである。
次に、Mconはマイコンで、中央演算処理装置cpu
と、RAMSROMなどからなるメモリM、電源接続端
子2、それに各種の入出力ボートPio−1,Pio−
2,Pio−3で構成されている。
l10−1、l10−2、l10−3はインタフェース
、Dip−1,Dip−2はデイツプスイッチ、Psは
圧力スイッチ8(又は流量スイッチ10)の接点である
インタフェースl10−1は変流器CTで検出した電動
機3−1.3−2の電流と、デイツプスイッチDip−
1,Dip−2により予め設定してあるポンプ停止指令
電流値1offと基準電流値1にとを、マイコンMco
nが入出力ボートPio−1を介して、読込むためのイ
ンタフェースであり、l10−2は接点Psの信号を入
出力ボートPio−2から読込むためのインタフェース
として機能し、さらに、インタフェースl10−3は入
出力ボートPio−3を介して、電磁接触器MCI、M
C2を制御するためのインタフェースである。
なお、本発明は、上記の実施例に限らず、ワンチップマ
イコンにより制御回路11を構成するようにしてもよい
次に、この実施例の動作について説明する。
第4図は、この給水システムのポンプ運転特性図で、図
中、曲線Aはポンプ4−1.4−2の内の1台だけを運
転した場合のQ−H特性、曲線Bは2台のポンプ4−1
.4−2を並列運転したときのQ−H特性をそれぞれ表
す。
次に、曲線Cはポンプを1台だけ運転したときの電動機
の負荷特性、すなわち電流特性であり、同様に、曲線り
はポンプを2台並列運転した場合の電動機の電流特性で
ある。
この特性図において、Plはポンプを始動させるときの
圧力、いわゆる始動圧力で、Qlは、この始動圧力P、
における給水量を表す。
ここで、圧力スイッチ8は、この圧力P、で接点を閉じ
、圧力P、゛ (これを復帰圧力という)で接点を開く
ように設定してある。そして、このときの差圧ΔP= 
(P、“−P+)としては、通例0.2〜0.4 Kg
f/caが選ばれる。
次に、図中で、I OFFは、ポンプを1台だけ運転し
、このとき電圧、電流が所定値にあり、このときにポン
プを停止するのに最適であると考えられる停止時水量Q
!を基準として、それに基づいて設定した停止指令電流
値であり、この電流値はデイツブスイッチDip−1に
より予め設定されるようになっている。なお、P2は、
このときの圧力である。
また、I、。8は追従して運転されるポンプの始動指令
電流であり、I、。vrは同しく追従して運転されるポ
ンプの停止指令電流である。
ところで、電力系統での電源電圧変動は、その供給源で
大体±10%以内に抑えられている。
一方、ポンプ運転用の電動機としては、通例、誘導電動
機が使用されるが、この誘導電動機では、その電源電圧
が変動した場合、同一トルクのもとでは、当然のことと
して駆動電流が増加し、その大きさは、上記した10%
の電圧変動に対しては、8%程度の変動となる。
従って、単に、この電動機の電流から給水圧力を求める
ようにしたのでは、電源電圧が変動したときに正確な制
御は保たれない。
ここで、第4図に戻り、図中で曲線c’ 、c’”は、
それぞれ電源電圧が一10%及び+10%変動した場合
の電動機1台運転時での駆動電流特性で、曲線D’、D
”は同じく電動機2台運転時での駆動電流特性であり、
これらから、電源電圧が低下すると電動機の電流は増加
し、反対に電源電圧が増加すると電流は減少することが
判る。
つぎに、この図で、Ikは電源電圧が正規の状態にある
ときでの電動機の電流、すなわち基準値であることは上
記した通りであり、この値はデイツブスイッチDip−
2により予め設定されるものである。すなわち、電源電
圧が正規の状態にあるときでの電動機3−1.3−2の
駆動電流を、さらに圧力スイッチ8がオンしたときを条
件として測定しておき、それを基準値!にとしてデイツ
ブスイッチDip−2により入力するのである。
また、図において、mlは基準電流値1kに対して電圧
が一10%変動した場合の、そしてm2は同じく電圧が
+10%変動した場合の電動機1台当たりの電流変化を
示したものであり、この詳細を第5図に示す。この第5
図から明らかなように、圧力スイッチ8のオン・オフの
差圧ΔP(上記したように、通例0.2〜0.4Kgf
/c娼に選定)を小さくしてゆ(と、このときの流量変
化ΔQに対応する電流変化Δnが極めて小さくなってい
るため、基準値1にとしては、この電流変化Δnの間に
収まるように設定すれば良い。
他方、上記した始動電流指令値■1゜8としては、ポン
プの始動圧力P、より若干低い圧力P、(このときの水
量はQ、になる)に対応した、基準値Ikよりもaだけ
大きい電流値(Ik+a)に設定し、さらに停止電流指
令値r TOFFとしては、圧力スイッチ8のオンへの
復帰圧力PI゛よりも高い圧力P4  (このときの水
量はQ、)に対応した基準電流値21によりもbだけ小
さい電流値(21に−b)に設定するのである。
このように、この実施例では、圧力スイッチ8が閉じた
ときに、電動機3−1.3−2の駆動電流■を測定し、
これを基準電流値1にと比較し、これらの偏差により各
電流指令値!。11、I7゜8、■1゜、Fが補正され
、この補正された値が設定されるため、電源電圧の変動
の影響を受けることな(、常に精度のよいポンプ制御を
遂行することができる。
ところで、以上の動作処理は、制御回路11の中のマイ
コンM conにより主として遂行されるので、以下、
このマイコンM conによる制御動作手順について、
第1図、第6図及び第7図のフローチャートにより詳細
に説明する。ここで第1図は処理全体を示し、第6図、
第7図は第1図における処理ステップの詳細を示したも
のである。
まず、第3図における配線用しゃ断器MBが投入され、
スイッチSSが閉じられると、マイコンMconの電源
端子Zに動作用の電力が与えられ、動作が開始される。
この結果、まずマイコンM conは第1図の401ス
テツプの初期設定を実行する。次に402ステツプを実
行する。第6図はこのステップ401の詳細で、501
ステツプで圧力スイッチ8の接点PSの信号をインタフ
ェースl10−2. 入出力ボートP i o−2を介
して読込み、ON、OFF判定を実行し、結果を、たと
えばメモリRAMの8000番地に格納する。502ス
テツプではデイツブスイッチDip−2に設定されてい
る基準電流値1kをインタフェースl10−1. 入出
力ボートPio−1を介して読込み、このデータを、た
とえばメモリRAMの8001番地に格納する。
503ステツプでは、この基準電流値1kに基づいて、
追従運転すべきポンプの始動指令電流Iア。9をIk+
aと演算して求め、初期値としてメモリの8002番地
に格納する。同様に504ステツプでは追従ポンプの停
止指令電流値■。2.を2Ik−bと演算して求め、初
期値としてメモリの8003番地に格納する。次に、5
05ステツプではデイツブスイッチDip−1にて設定
されている先行ポンプの停止指令電流値■。1.をイン
タフェースl10−1.入出力ボートPio−1を介し
て読込み、このデータを初期値として、メモリの800
4番地に格納する。なお、この実施例では、停止指令電
流値をデイツブスイッチDip−1により設定するよう
になっているが、これに代えて、予めメモリROMにデ
ータとして書込むようにしてもよい。
これらの処理を実行したら、第1図の403ステツプへ
もどり、ここで、給水圧力が始動圧力以下に達している
か判定する。判定した結果、始動圧力P、以下であれば
、次の407ステツプへ進み、ここで入出力ボートPi
o−3よりインタフェースl10−3を介して、先行し
て運転すべきポンプを始動させるための信号を出力し、
電磁開閉器MCI又はMC2を励磁付勢させる。
今、先行ポンプをMCIとすれば、電動機3−1が駆動
され、ポンプ4−1が運転する。403ステツプでの判
定結果が始動圧力以上であれば、404〜406ステツ
プの処理を始動圧力以下になるまで実行する。又、併せ
て、後で述べるが、先行ポンプの停止時間の測定及び停
止時間がL2以下かどうかの判定と、これに応じてタン
クの異常を通報する処理を実行し、402ステツプへも
どる。
ここで、ポンプ停止時間t2とポンプ停止時の水ff1
Qzとの関係は圧力タンクの保有水量をV(ポンプON
、OFF間の貯水量)とするとt2−V/Qz で与えられる。
たとえば、タンクの保有水1vを7N、停止時水ff1
Q、を101 /sinとしてポンプの停止時間L2を
試算すれば、42sec(7×60 )となる。従って
、この例に於いて、tz=10秒程度に決めておき、前
述の処理を実行した結果、ポンプ停止時間t2が10秒
より短ければ、圧力タンク側に何らかの不具合が生じて
いることとなる。なお、このことは、ダイヤフラム式圧
力タンクであれ、自動空気補給装置付タンクであれ、内
部の空気減少に起因するものであり、結局、圧力タンク
の不具合である。
従って、406ステツプの処理に加え、第3図の制御回
路11に警報ランプなどを設けることにより、タンクの
異常を通報することができる。
さて、次に408ステツプ(詳細は第7図に示す、)で
は電流検出及び電流補正を行う。即ち、第7図に於いて
、601ステツプで、第3図に示すように、変流器CT
によりモータ3−1.3−2の負荷電流を検出し、この
値をインタフェース!10−1を介して入出カポ−)P
io〜1より読込み、たとえばメモリRAMの8005
番地に格納しておく。次に602ステツプへ進み、ここ
で圧力スイッチ8の接点Psが閉じているか判定し、閉
じていない場合はこのループから抜ける。
つまり、圧力スイッチ8が閉じているときに、前述した
各設定電流を修正するのである。603ステツプで測定
した電流■と基準電流1にとを比較する。但し、比較し
た結果、等しければ設定値の修正は行わず、第6図の処
理で設定した初期値のままとする。比較した結果、Ik
>1であれば604ステツプへ進み、ここで、電源変動
による電流の変化分Δr(rk−I≧ml)を求め、6
05ステツプで先行ポンプの停止指令電流値r。、Fを
電流変化分ΔIで修正して■。1.+Δ!とし、これを
新規な設定値とし、8004番地に格納する。
同様にして、606,607ステツプで、この電流変化
分ΔIで修正し、追従ポンプ始動指令電流値1 ’rO
Nを(i、。8+Δ■)とし、これを新規な設定値とし
て、8002番地に格納する。同様に、追従ポンプ停止
指令電流値1 toyrをNy。F、+2Δl)とし、
これを新規な値として8003番地に格納する。603
ステツプでの比較結果がIk<1であれば608〜61
1ステツプの処理を実行し、ここでは604〜607ス
テツプと逆の演算処理を実行して、前述と同様であるか
ら具体的な説明は省略するが、設定データをそれぞれ更
新する。
これらの処理を実行すると第1図の409ステツプへも
どり、さらに、ここでは実際に測定した電流夏と先行ポ
ンプ停止指令電流値I。FF  (当然ながら、電源電
圧に変動があれば、前述のようにして、この値r to
rrは修正されている)と比較する。比較した結果、l
>16yyであれば411スチツプへ進むが、I−1,
、、であれば410ステツプへ進んで停止処理を実行す
る。
409ステツプでの判定結果がNOのときには、次の4
11ステツプへ進み、ここで負荷電流■が追従ポンプの
始動指令(増白)電流I、。8に達しているか比較する
。ここで、■、。8の値は前述したように、電源電圧の
変動による電流変化分を修正してある。比較した結果、
T<ITonであれば408ステツプへ戻ってこれ以降
の処理を行い、III、。9であれば412ステツプで
この状態が一定時間(5〜10秒)経過したが確認した
後、415ステツプで追従ポンプ(4−1又は4−2の
どちらか)を始動する処理を実行する。尚、追従ポンプ
の始動条件の別の実施例として、411〜412ステツ
プを実行する前に413〜414ステツプに示す圧力ス
イッチPSの接点が一定時間以上閉じているか確認して
追従ポンプの始動処理を実行すると、さらに動作が確実
になる。この後、415ステツプへ進み、ここで前述し
た408ステツプと同様な電流検出及び各設定値の補正
処理を行う。417ステツプでは実際の負荷電流!と追
従ポンプの停止指令電流I、。FFとを比較し、比較し
た結果、l > I varyであれば416ステツプ
へ戻り、これ以降の処理を実行する。他方、■>Iyo
□ならば418ステツプへ進み、追従するポンプの停止
処理を実行し、その後、408ステツプへ戻る。
以下、前述の手順にしたがって制御動作を繰り返し、需
要水量に応じてポンプの運転台数を’F制御し、給水動
作を続行してゆくのである。
従って、これらの実施例によれば、電源電圧に変動があ
っても、それに応じて各種の電流指令値に対する適切な
補正が可能で、ポンプの始動制御や停止制御、それにポ
ンプ台数の増減制御を常に確実に行なうことができる。
なお、さらに、ポンプのサイクル時間を外部から任意に
設定し得るように構成すれば、先行ポンプの始動指令圧
力と追従ポンプの始動、停止指令電流値の適正化(ラッ
プさせる)出来るので、ポンプ台数切換え点付近の給水
量で運転されても、追従ポンプ(特定のポンプ)だけが
オン・オフされる制御状態になるのを無くすことができ
る。
また、上記実施例では、各設定値の初期値がデイツプス
イッチにより入力されるので、電源ダウン時にもデータ
の消滅がなく、そのまま動作を継続させることができる
という効果がある。
〔発明の効果〕
本発明によれば、ポンプを駆動する電動機の電流を検出
してポンプの運転台数を制御する方式の給水システムに
おいて、電源電圧の変動による制御外れの虞れを無(す
ことができるから、平坦なQ−H特性のポンプを使用し
ても、圧力スイッチの設定が困難になるという問題がな
(なり、このような給水システムにおけるポンプの運転
制御を常に的確に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による給水制御装置の一実施例の動作を
説明するフローチャート、第2図は本発明の一実施例を
示すシステム構成図、第3図は本発明の一実施例におけ
る制御回路の構成図、第4図及び第5図はそれぞれ本発
明の一実施例の動作を説明するための特性図、第6図及
び第7図はそれぞれ動作説明用のフローチャートである
。 3−1.3−2・−・・・電動機、4−1. 4−2ポ
ンプ、7・・・・−・−圧力タンク、8・・−・−・・
圧力スイッチ、10・−・−・−流量スイッチ、CT・
・・相変流器、MCI、MC2・・−・・−磁電磁接触
器、M、。0−・−・−・マイコン、P、。−1,P、
。−2,P、。−3・−・商人出力ボート、l10−1
.l10−2.l10−3・−・−・インタフェース、
Dip−1,D、p−2−一一一・・デイツプスイッチ
、T−・・−・安定化電源ユニット。 第2図 3−1.3−2:電動機 4−14−2:ポンプ ア;圧カタンク 8;圧力スイン子 9:給水管 10:流量にθす 凶 ■ 振

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、少なくとも2台の電動ポンプと、それらの吐出し側
    に接続された圧力タンクとを備え、上記電動ポンプが全
    て停止している状態からの最初の1台の始動制御を給水
    量が所定の流量値に達したことで行ない、ポンプ運転台
    数の増減制御と最後の1台の停止制御とを上記電動ポン
    プ駆動用電動機の消費電流がそれぞれ所定の電流設定値
    になつたことにより行なう方式の給水装置において、上
    記所定流量値における上記消費電流値を初期値としてプ
    リセットするデータ入力手段と、ポンプ運転中に上記所
    定流量値における上記消費電流値を逐次検出して上記初
    期値との偏差を演算する処理手段と、この偏差の検出結
    果に基づいて上記増減制御と停止制御に必要なそれぞれ
    の電流設定値を修正してゆく処理手段とを設け、この修
    正された電流設定値によりポンプの運転制御が遂行され
    てゆくように構成したことを特徴とする給水制御装置。 2、請求項1の発明において、上記所定の流量値が、給
    水管路に設置されている流量スイッチ及び圧力スイッチ
    の少なくとも1の動作により検出されるように構成した
    ことを特徴とする給水制御装置。 3、請求項1の発明において、上記増減制御と停止制御
    に必要なそれぞれの電流設定値の初期値が予めプリセッ
    ト入力されるように構成されていることを特徴とする給
    水制御装置。 4、請求項1の発明において、上記ポンプ運転台数の増
    減制御のうち、運転台数の増加制御のための条件が、上
    記電流設定値にあることに加えて、この電流設定値状態
    が予め設定してある所定時間以上継続したことを条件と
    するように構成されていることを特徴とする給水制御装
    置。 5、請求項1の発明において、上記電動ポンプの全てが
    停止している時間を計測する判定手段を設け、この判定
    手段による判定結果が所定の設定時間を超えたとき、上
    記圧力タンクの異常発生が表示されるように構成したこ
    とを特徴とする給水制御装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH03202698A (ja) * 1989-12-28 1991-09-04 Ebara Corp 自動給水装置のポンプ制御装置
JPH03202697A (ja) * 1989-12-28 1991-09-04 Ebara Corp 自動給水装置のポンプ制御装置
CN107559183A (zh) * 2017-09-18 2018-01-09 佛山融芯智感科技有限公司 一种家用水泵设备记录仪

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