JPH05164056A - 自動給水装置の運転制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】安定した給水が得られる自動給水装置の運転制
御方法を提供することにある。 【構成】ポンプ１の吐出側に圧力タンク８，圧力検出手
段７を接続し、この圧力検出手段７からの信号によって
ポンプ１の運転，停止を制御する。給水状態での給水量
を圧力検出手段７の信号値変化量から演算して求め、そ
の給水量に応じてポンプ１の運転，停止点を複数より選
定する。また、同じく演算給水量より、ポンプ運転時間
も複数より選定する。 【効果】本発明によれば、給水量に応じて制御圧力値を
逐次設定するため、自動給水装置として安価で簡単な構
成のまま、圧力変動の少ない安定した給水が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動給水装置の運転制
御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の自動給水装置は、ポンプ吐出側に
圧力タンク，圧力スイッチが設けられ、圧力スイッチの
オン，オフによりポンプの運転起動，終了をおこなって
いる。

【０００３】特公昭５９−７２０公報に見られる装置
は、圧力タンクと複数台のポンプとを組み合わせ、さら
に複数台のポンプの運転起動，終了に対応する複数の圧
力スイッチから構成されている。

【０００４】そして、自動給水装置において、ポンプの
運転を起動する圧力スイッチのオン圧としては、給水に
必要な最大圧力（給水点の圧力ヘッド）に配管などの損
失圧力を加えたポンプ吐出圧力Ｈｄが設定されている。

【０００５】ところで、給水が開始されたとき、急激に
吐出配管内の圧力が低下し、ポンプ運転開始圧に達する
が、運転の応答性などにより吐出圧力がＨｄ点を下回
り、給水点での給水途切れなどが生じる。

【０００６】このため、ポンプ吐出側には圧力タンクが
設けられ、給水開始時における急激な圧力低下や給水途
切れを防ぐ機能のアキュムレータとしている。

【０００７】また、従来の自動給水装置は、圧力スイッ
チのオン、またはオフを基準に動作するタイマーを備
え、タイマーによって開閉するスイッチにより圧力スイ
ッチがオフしても遅延運転できる保持回路を有してい
る。

【０００８】図３は、従来形自動給水装置の運転制御回
路を示したものである。

【０００９】図３において、圧力スイッチ２２がオンす
ることでモーターリレーコイル２３が励磁し、モーター
リレー２４を動作させ、ポンプ１を運転する。

【００１０】圧力スイッチ２２のオンは、同時にタイマ
ー２５を動作させ、圧力スイッチ２２がオフしても、モ
ーターリレーコイル２３を励磁するよう、保持リレー回
路が設けられている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記したご
とき従来の自動給水装置においても、圧力タンクに充分
の容積を持たせられれば、給水が開始してポンプが運転
開始時より平衡状態になるまでの圧力低下も少なくなる
が、近年、給水装置設置面積もコンパクト化の要望があ
るため、逆に圧力タンク容積を小さくする必要があり、
このことは、給水圧力の大きな変動となる。

【００１２】また、圧力タンク容積を小さくすること
は、少水量においても圧力の急上昇となり、給水点にお
ける圧力変動となる。

【００１３】なお、圧力変動を抑制する従来の方法とし
て、モーター回転数の制御がある。

【００１４】これは、ポンプ吐出圧を制御部にフィード
バックし、インバータなどの装置によってモーター回転
数を可変してポンプ特性を変化させ、圧力変動を小さく
するというものである。

【００１５】しかし、モーター回転数可変装置は高価格
であり、また装置自体も大きくなり、特に最近増加傾向
にある小規模集合住宅の給水装置としては不向きであ
る。

【００１６】また、従来の装置においては、モーターの
起動頻度を多くしないことを目的として、圧力が上昇し
て圧力スイッチがオフしても、一定時間運転を保持する
ように運転遅延時間を設けているが、設定されている遅
延時間が一定のため、起動頻度が少なくなる大水量領域
においてもポンプの運転が続き、消費電力量が増える傾
向にある。

【００１７】本発明の目的は、簡単な構成で安定した給
水特性が得られる自動給水装置の運転制御方法を提供す
ることにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】前記目的は、ポンプの運
転開始，終了動作点を固定せず、給水量に応じて変更す
るよう、また同じく、給水量に応じてポンプ運転時間の
制御をおこなうことによって達成される。

【００１９】すなわち、ポンプの吐出側に圧力を連続し
て検出できる圧力センサを設け、その圧力センサのデー
タを運転制御部に送り、演算処理部によって処理するこ
とで任意圧力点の給水量を算出する。

【００２０】任意圧力点における給水量は、その圧力点
から微小変化時間における圧力変化を測定することによ
り求めることができる。

【００２１】なお、圧力センサのデータを受けたり、そ
のデータの処理を実行し、演算結果からポンプの運転を
制御する指示制御部は、マイクロコンピュータなどの指
示制御素子を用いることにより比較的簡単に構成するこ
とができる。

【００２２】

【作用】ポンプ起動時に求めた給水量が多い場合、通常
設定するポンプ運転開始圧力点を上方にシフトさせる。

【００２３】これにより、圧力タンクからの供給水がと
ぎれる前にポンプの運転をおこなうことができ、平衡状
態になるまでの時間が短く、圧力変動も少なく、水とぎ
れもなくなる。

【００２４】給水量が少ない場合、ポンプ起動後、急に
圧力が高まり、即時運転停止点Ｐｏｆｆに達し、ポンプ
が停止することになる。

【００２５】これは、運転起動頻度を高め、ポンプモー
タや圧力タンクなどの寿命に影響する。

【００２６】このような場合は、ポンプ起動直後の圧力
勾配を求めることで、ポンプ起動過渡状態における供給
水量を計算することができ、ポンプ運転停止点を上方に
シフトさせることにより、運転停止を遅らせることがで
きる。

【００２７】このように、運転開始点，運転停止点を以
前の圧力点に対し、上方、あるいは下方にシフトさせて
再設定することにより、一定給水において、運転開始
点，運転停止点が近づき、圧力変動を小さくすることが
できる。

【００２８】給水量が一定でも、ポンプ特性と配管系の
給水特性にずれがあると、少なからずポンプは運転の起
動停止を繰り返しておこなう。

【００２９】起動停止を起こしてしまう給水量でありな
がらも比較的給水量が多い場合、運転停止点Ｐｏｆｆの
圧力に達するまで時間がかかるため、Ｐｏｆｆ点で運転
停止しても支障はないが、給水量が少ない場合、Ｐｏｆ
ｆ点に達してから時間をおいて運転停止させる必要があ
る。

【００３０】この運転停止遅延時間を給水量に応じて設
定することにより、必要以上に起動頻度を上げずに、加
えて運転時間の短縮をはかることができる。

【００３１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を、図１，図２，図
４〜図６にもとづいて説明する。

【００３２】図１に示すように、ポンプ１の羽根車（図
示せず）には、モータ２の回転軸が直結されている。

【００３３】ポンプ１の吸込側には、吸込管４が接続さ
れており、この吸込管４の下端は、上水道から切離され
てタンク内に貯水されているタンク水３に至っている。

【００３４】ポンプ１の吐出側には、吐出管５が接続さ
れている。

【００３５】吐出管５には、弁５ａが設けられている。

【００３６】吐出管５は、共通管６に接続されており、
共通管６の未端には、複数個の蛇口６ａが分岐して設け
られている（図１では４個のみ図示）。

【００３７】吐出管５には、圧力検出手段を構成する圧
力センサ７、および圧力タンク８が設けられている。

【００３８】蛇口６ａから給水が始まり、圧力タンク８
内の水が供給されると、この圧力タンク８内の圧力は低
下する。

【００３９】圧力センサ７からの信号は、制御部９の指
示制御部１０に入力される。

【００４０】指示制御部１０には、圧力センサ７からの
信号を、あらかじめ設定されている運転動作（運転開
始，運転停止）の各制御値と比較して運転制御処理をお
こなう圧力判定部１１を備えている。

【００４１】指示制御部１０からの信号は、モータ２に
出力される。

【００４２】図２に示すように、モータ２は、電源１２
に接続されている。

【００４３】また、この電源回路には、スイッチング素
子のトライアック１３が直列接続されている。

【００４４】モータ２には、進相コンデンサ１４が接続
されている。

【００４５】図１に符号１０で示した指示制御部１０
は、マイクロコンピュータなどの指示制御素子１５を中
心に構成されている。

【００４６】電源１２から電源トランス１６，整流・平
滑回路１７、および定電圧回路１８を介して、指示制御
素子１５のＶｄｄ，Ｖｓｓポートに回路が接続されてい
る。

【００４７】指示制御素子１５の基準タイマは、クロッ
ク回路１９によって作られる。

【００４８】指示制御素子１５に対する信号入力は、ポ
ートＰ１０を介しておこなわれる。すなわち、ポートＰ
１０には、圧力センサ７が接続されており、ポート１０
を介し、圧力センサ７の圧力情報を指示制御素子１５に
取り込む。

【００４９】電源トランス１６の２次側に、ゼロクロス
タイミング入力回路２０の一方側が接続されており、ゼ
ロクロスタイミング入力回路２０の他方側が指示素子１
５のポートＩＮＴに接続されている。

【００５０】指示制御素子１５のポートＰ２０からは、
ゼロクロスのタイミングに同期して信号が出力され、フ
ォトトライアック２１を介し、スイッチング素子である
トライアック１３を駆動する。

【００５１】次に、運転制御の動作を、図４〜図６にも
とづいて説明する。

【００５２】ポンプ１の基本的な運転制御は、吐出側圧
力（あるいは圧力タンク内の圧力）がＰｏｎになったと
き運転を開始し、運転中Ｐｏｆｆになった時点より任意
時間経過してから運転を停止するようにする。

【００５３】ポンプ１が停止状態で給水が始まり、吐出
側圧力がＰｏｆｆ点を通過したとき、このＰｏｆｆ点を
基準に、微小時間Δｔにおける圧力変化Δｐを計測す
る。

【００５４】計測するこの圧力勾配ｄｐ／ｄｔと管系の
給水特性とから給水量が求められる。

【００５５】圧力タンク８の有効利用容積よりポンプ停
止時の供給水量は限定されており、また任意給水量にお
けるポンプ運転開始から平衡状態に至る過渡時間も算出
できることから、任意供給水量に対して最も過渡時間が
短くなるポンプ運転開始圧を求めることができる。

【００５６】図４に示すように、計測するｄｐ／ｄｔよ
りＰｏｎを求めることができる（ポンプ停止中に給水し
た場合、マイナスの圧力勾配となる）。

【００５７】Ｐｏｎのしきい値として、ポンプの締切り
特性値のＨｔｍａｘとポンプ据付け上必要な押上げ高さ
Ｈｄを設定しておく。

【００５８】図５は、ポンプ運転開始直後に計測する圧
力勾配ｄｐ／ｄｔと、設定するＰｏｆｆとの関係を示
す。

【００５９】この特性図により、計測する圧力勾配から
運転を停止するＰｏｆｆ点を求める。

【００６０】しきい値として、ＨｔｍａｘとＰｏｎとを
設定する。

【００６１】ポンプ運転中、プラスの圧力勾配を持つと
いうことは、給水量がポンプ供給水量より少ないことを
示す。

【００６２】図６は、ポンプ吐出圧がＰｏｆｆに達した
時点より、ポンプ運転を遅延させる時間を求める特性図
を示す。

【００６３】Ｐｏｆｆ設定と同様に、ポンプ運転開始直
後に圧力勾配ｄｐ／ｄｔを計測し、これより遅延時間ｔ
ｄを求めることができる。

【００６４】遅延時間ｔｄは、ポンプ装置のインチング
制限として最小限必要とする遅延時間をしきい値として
設定する。

【００６５】ポンプ運転を制御するＰｏｎ，Ｐｏｆｆ，
ｔｄの各値は、計測する圧力勾配に対する関数として与
えられる。

【００６６】Ｐｏｎ，Ｐｏｆｆ，ｔｄ値は、各圧力勾配
に対応するデータを複数個テーブル値として指示制御素
子のメモリ部に持ったり、また演算関数式を指示制御素
子の実行処理としてプログラミングすることで求めるこ
とができる。

【００６７】

【発明の効果】本発明によれば、給水量に応じて制御圧
力値を逐次設定するため、自動給水装置として安価で簡
単な構成のまま、圧力変動の少ない安定した給水を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の実施に供して好適な自動給水装置
の構成図である。

【図２】図１に示す自動給水装置の運転制御回路図であ
る。

【図３】従来形自動給水装置の運転制御回路図である。

【図４】ポンプ運転開始時の制御を説明する特性図であ
る。

【図５】ポンプ運転停止時の制御を説明する特性図であ
る。

【図６】ポンプ運転遅延を説明する特性図である。

【符号の説明】

１…ポンプ、２…モータ、５…吐出管、７…圧力検出手
段（圧力センサ）、８…圧力タンク、１０…指示制御
部、１３…トライアック、１５…指示制御素子。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】モーターを有するポンプの吐出側に圧力タ
   ンクを接続し、同じく前記ポンプの吐出側に圧力検出手
   段を設け、この圧力検出手段からの信号によって、前記
   ポンプの運転を制御する制御部を備えた自動給水装置に
   おいて、前記圧力検出手段を、圧力に対して出力が連続
   して得られる圧力センサとし、かつポンプ吐出圧力Ｈｄ
   まで圧力が低下する前に、任意に設定する圧力点を基準
   とした時間に対する圧力の変化値（圧力勾配ｄｐ／ｄ
   ｔ）を測定，演算し、この値によってポンプ運転開始圧
   力点を複数個より選定することを特徴とする自動給水装
   置の運転制御方法。
2. 【請求項２】請求項１において、ポンプ運転開始直後の
   圧力点を基準とした圧力勾配を測定，演算し、この値に
   よって、ポンプ運転停止圧力点を複数個より選定するこ
   とを特徴とする自動給水装置の制御方法。
3. 【請求項３】請求項１において、ポンプ運転開始直後の
   圧力点を基準とした圧力勾配を測定，演算し、この値に
   よって、設定する運転停止圧力に吐出圧が達してから、
   さらに継続してポンプの運転をおこなう時間を複数個よ
   り選定することを特徴とする自動給水装置の制御方法。
4. 【請求項４】請求項１において、ポンプ運転開始圧力を
   選定するため測定，演算する圧力勾配の基準圧力点を、
   現在設定されているポンプ運転停止圧力点とすることを
   特徴とする自動給水装置の運転制御方法。