JPH09119376A - 水道用給液装置とそのポンプ制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水道本管に直結した給水装置で需要者に給水
を行うときの給水装置の動力節減を図る。 【解決手段】 水道本管の水を吸い込み需要側に供給す
るポンプを備える水道用給液装置を運転制御する場合に
は、ポンプの吸込側の圧力が吐出側目標圧力以上になっ
たことを検出し（ステップ８０２）、且つ、この検出か
ら所定時間後（ステップ８０３）に検出した前記ポンプ
の吸込側の圧力（ステップ８０４）が前記吐出側目標圧
力以上（ステップ８０５）のとき、前記ポンプの運転を
停止する（ステップ８０６）。これにより、頻繁なポン
プの始動・停止が避けられ、動力を節減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はインバータを用いた水道
用給液装置に係り、特に、水道本管に直結して使用する
のに好適な水道用給液装置とそのポンプ制御方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、水道用の給水ポンプは、逆流によ
る水の汚染防止や、ウオータハンマの影響による量水計
（水道メータ）の誤計測防止の観点から、水道本管に直
結して使用する事が規制されていた。このため、例えば
特開昭５９−１８８０９６号公報記載の様に、水道本管
から受水槽に水を一旦注入し、この受水槽の水を給水ポ
ンプにより揚水して各需要家に送水しているのが現状で
ある。

【０００３】最近、水道本管の圧力を利用すると共に、
不衛生な受水槽を排除するために、給水ポンプを水道本
管に直結して給水する方法の検討が始められている。こ
れには、次の点で、インバータを用いた給水装置が有効
であると考えられている。

【０００４】１）水道本管の圧力が高くなれば、ポンプ
吐き出し側の圧力を一定に保つためにポンプの運転速度
を下げることができ、節電となる。 ２）ポンプを始動する時に、低速で始動できるので、水
道本管の圧力を瞬間的にも低下させることがない。 ３）水道本管の圧力が低下した場合、インバータにより
ポンプ運転速度を下げることで、需要家への給水調整が
できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】給水ポンプを水道本管
に直結して使用する場合、上述した利点を得ることがで
きるが、次に述べるような問題点を解決する必要があ
る。 １）水道本管の圧力が、ポンプの吐き出し側の目標圧力
より高くなった場合は、圧力制御ができなくなる。 ２）給水ポンプを持たない一般需要家は水道本管の圧力
で給水を受けているが、水道本管圧力が低下したとき給
水ポンプを持つ需要家が給水ポンプを用いて優先的に水
道本管の水を吸い込んで給水を受けると、更に本管圧力
が低下して前記一般需要家への給水が不可能になること
があり、不平等となる。そこで、給水平等の立場から考
えると、水道本管の圧力が所要圧力より低下したとき
は、給水を絞り、給水ポンプの制御を、吐き出し側が一
定となるような制御から、吸い込み側の圧力を制御する
方法に切り替え、水道本管の圧力が低下するのを防止す
る必要がある。しかし、何らかの対策を講じないで制御
方法を切り替えると、インバータが急減速するためトリ
ップしてしまうことがある。

【０００６】３）水道本管に直結した給水方法を採用す
ると、給水用の配管を敷設する地形（配管の起伏等）の
影響や、配管の動水勾配などにより、ポンプの吸い込み
側においてウオータハンマが発生する。給水装置として
はこの影響がポンプの吐き出し側に影響を及ぼさないよ
うにしなければならない。更に、水の慣性により給水ポ
ンプの始動時に本管圧力が低下し、停止時に上昇するこ
とが考えられる。 ４）水道本管の圧力変動が特定できないため、インバー
タの運転速度を適正に決定することができない。

【０００７】これらの問題点を解決するために、ポンプ
の運転制御を頻繁に行う必要があるが、ポンプの始動・
停止を頻繁に行うと、無駄な電力を消費してしまうとい
う問題が生じる。

【０００８】本発明の目的は、動力を節約して節電を図
る水道用給液装置とそのポンプ制御方法を提供すると共
に、水道本管の圧力上昇に対応でき、また、水道本管の
急激な圧力低下でもインバータのトリップを防止でき、
更に、停止時の水の慣性による本管圧の上昇を防止でき
る信頼性の高い水道用給液装置とそのポンプ制御方法を
提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は、水道本管の
水を吸い込み需要側に供給するポンプを備える水道用給
液装置において、前記ポンプの吸込側の圧力が吐出側目
標圧力以上になったことを検出し且つ該検出から所定時
間後に検出した前記ポンプの吸込側の圧力が前記吐出側
目標圧力以上のとき前記ポンプの運転を停止すること
で、達成される。

【００１０】上記目的はまた、ポンプの吸込側の圧力が
吐出側目標圧力以上となり且つ前記ポンプの運転速度が
予め設定された最低速度となった状態が所定時間継続し
たとき前記ポンプの運転を停止することで、達成され
る。

【００１１】上記目的はまた、ポンプを予め設定された
最低速度で運転している最中に前記ポンプの吸込側の圧
力が変動したとき前記最低速度の設定値を再設定するこ
とで、達成される。

【００１２】上記目的はまた、需要水量が少ないとき前
記ポンプの運転速度を低下させて前記ポンプの吐出側圧
力が目標圧力以上か否かを判定し目標圧力以上のとき前
記ポンプの運転を停止することで、達成される。

【００１３】上記目的はまた、ポンプの吸込側圧力が低
下して予め設定された始動圧力以下に達したとき該ポン
プを所定の低速度で始動し、この後で前記ポンプの吸込
側圧力が設定下限圧力を越えていないときは前記ポンプ
の運転速度を低下させることで、達成される。

【００１４】上記目的はまた、水道本管に接続される吸
込管と、該吸込管の途中に設けられた逆流防止手段と、
該吸込管を通して吸い込んだ水を需要側に供給するポン
プと、該ポンプの吐出側圧力を検出する第１圧力検出手
段と、前記逆流防止手段の下流側のポンプ吸込側圧力を
検出する第２圧力検出手段と、該第２圧力検出手段が設
定下限圧力以上の圧力を検出しているときは前記第１圧
力検出手段の検出圧力が前記設定下限圧力以上に設定さ
れた目標圧力となるように前記ポンプの速度を制御する
速度制御手段とを備えることで、達成される。

【００１５】

【作用】ポンプを停止させる場合、ポンプ停止条件が成
立してから所定時間経過後もその停止条件が成立したま
まであるかを待ってからポンプを停止させるため、頻繁
なポンプの始動・停止が回避でき、節電効果がある。

【００１６】また、ポンプ運転速度の最低速度を水道本
管圧力の変動に基づいて可変制御するため、水道用給液
装置の運転による水道本管への影響を抑制できる。

【００１７】更に、ポンプ吸込側圧力（水道本管圧力）
が設定下限圧力以上のときのみポンプを利用した給水を
行うため、水道本管への影響を抑制しつつ需要者への給
水が可能となる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図１０を参
照して説明する。図２は、本発明の第１実施例に係る水
道用給液装置（以下、給水装置という。）の概略構成図
である。本実施例の給水装置は、水道本管１に接続され
た吸込管２と、これから分岐した複数本（図示の例では
２本）の流路と、各流路毎に設けられたポンプ１０，１
１と、各流路毎に当該流路のポンプ上流側および下流側
を夫々仕切る仕切弁８，１６（９，１７）と、仕切弁１
６，１７の下流側で各流路を一つにまとめる給水管２０
と、ポンプの吐出側圧力（本実施例では、給水管２０内
の圧力）を検出する第１の圧力センサ１８と、内部に空
気溜まりを有し給水管１０内の水を蓄圧する圧力タンク
１９と、吸込管２に設けられポンプの吸込側圧力（本実
施例では、吸込管２内の圧力）を検出する第２の圧力セ
ンサ７と、各ポンプ１０，１１を制御する制御装置２１
を備える。

【００１９】制御装置２１は、詳細は後述する様に、水
道本管１の圧力が吐出側目標圧力より一定時間以上高く
なった場合にポンプの運転を停止させ、水道本管１の圧
力が吐出側目標圧力以下に低下したら上記ポンプを再始
動させる。この制御装置２１は、図６に示す様に、ポン
プ１０，１１の速度を制御するインバータ２６，２７を
備え、水道本管１の圧力が予め定めた下限圧力より低下
した場合には、目標圧力をこの下限圧力とし、第２の圧
力センサ７の検出した吸込側圧力が目標圧力（下限圧
力）より低下する毎にインバータの速度を減速指令し、
等しい時にはその速度を維持し、吸込側圧力が目標圧力
（下限圧力）を越えた時、増速指令を発すると共に、目
標圧力を正規の目標値（予め、給水系が所望する吐出側
目標圧力）に置き換え、これ以降は前記速度制御と逆の
速度制御つまり正規の速度制御（圧力が目標圧力より低
くなれば増速し、高くなれば減速する速度制御）を行
う。

【００２０】以下、詳細に説明する。図１は、水道本管
に給水装置を直結して需要家へ給水する例を示した系統
図であり、水道本管１から分岐した各吸込管２ー１，２
ー２，２ー３には、夫々、給水装置３ー１，３ー２，３
ー３が設けられており、各給水装置から需要家５−１，
５−２，５−３に、給水管４−１，４−２，４−３を介
して給水される。

【００２１】図１に示す各給水装置の各々は本実施例で
は同じ構成であり、そのうちの１つの構成を図２に示
す。これらの給水装置は、前述した構成に加えて、汚染
防止用の逆止め弁（逆流防止）６が吸込管２の圧力セン
サ７上流側に取り付けられ、各流路のポンプ下流側に少
水量使用状態を検出する流量スイッチ２４，２３が取り
付けられ、各流路の流量スイッチ２４，２３と仕切弁１
６，１７との間に逆止弁１４，１５が取り付けられてい
る。各ポンプ１０，１１は、制御装置２１により制御さ
れる電動機１２，１３により駆動される様になってい
る。

【００２２】図６は、制御装置２１の詳細構成図であ
る。本実施例の制御装置は、電源ＰＷからの電力を、配
線用遮断器５１と、電磁接触器のコイル５２，２５の主
回路接点５２ａ，２５ａと、インバータ２６，２７とを
介して夫々電動機１２，１３に供給し、電動機１２，１
３の運転を制御する。各インバータ２６，２７の各種設
定（例えば、同インバータの運転速度範囲の下限値など
の設定）は、コンソール（キー入力装置）４５，４６か
ら入力するようになっている。

【００２３】Ｎ１，Ｎ２は、後で述べるが、インバータ
２６，２７の速度を指令する信号であり、２８ａ，２９
ａは同じく運転指令信号入力線であり、これらの入力線
２８値，２９ａに設けられたスイッチＸ1，Ｘ2のＯＮ時
に各電動機１２，１３が運転される。また、スイッチ３
０は、これを閉じることにより安定化電源ユニット３１
が作動し、制御電源が電源端子３３に供給されて、自動
運転の準備が完了する。

【００２４】３４，３５は、それぞれインバータ２６，
２７に速度指令を発するためのＤ／Ａ変換器などで構成
されるインターフェースであり、３６はマイクロコンピ
ューターのＣＰＵ、３７はＲＡＭ，ＲＯＭから成るメモ
リ、３８，３９，４０，４１は入出力ポートである。４
２，４３は、圧力や速度のデータを設定するためのスイ
ッチである。

【００２５】スイッチ４２からは、詳細は後述の図３で
説明する目標圧力Ｈ０，ポンプ始動圧力Ｈ３，図４に示
す末端圧力一定制御の場合の目標値である圧力Ｈ１（水
量０の点），Ｈ４（水量Ｑイの点），本管圧力が規定値
より低下して吐出側制御から吸込側制御に切り替えるた
めの圧力ｉなどの値を設定し、スイッチ４３からは、運
転速度ＮＤ，ＮＡのデータを設定し、それぞれＰＩＯ３
９，４０を介してメモリに読み込む（ＲＡＭに格納して
おく）。当然ながら、このメモリＭのＲＯＭには、後述
の運転制御手順などのプログラムが書き込まれている。
尚、ＮＤは初期値であり本管圧力がｉの値を基準に予め
設定しているものとする。

【００２６】インタフェース４４は、第１のセンサ１８
及び第２の圧力センサ７が夫々検出した圧力信号をＡ／
Ｄ変換して読み込むためのものであり、入力ポート４１
を介してメモリ（ＲＡＭ）に格納しておく。

【００２７】図３は、一般的な吐き出し圧力一定制御方
式の場合の運転特性図である。縦軸に全揚程Ｈ、横軸に
水量Ｑを取って示す。曲線Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、運転速度
は連続であるがそれぞれ、速度をＮＡ（最高速度），Ｎ
Ｂ，ＮＣ，ＮＤ（最低速度）と仮想した場合のポンプＱ
−Ｈ性能であり、Ｈ０はこの際の吐き出し目標圧力であ
る。また、図４は、一般的な末端圧力一定制御方式の場
合の運転特性図である。図３と同一符号で示すものは同
じものである。図４において、曲線Ｅは給水管等の抵抗
損失曲線である。これらの制御方式では、使用水量が、
Ｑイ，Ｑロ，Ｑハ，Ｑニと変化すると、当然、インバー
タの運転速度は、ＮＡ，ＮＢ，ＮＣ，ＮＤと変化し、ポ
ンプの運転点は、吐き出し圧力一定線Ｈ０上または末端
圧力一定線上を、イ，ロ，ハ，ニと変化する。

【００２８】通常、ポンプの実揚程に対して配管抵抗が
小さいアパート，マンションなどでの給水では、吐き出
し圧力一定制御方式が使用されることが多い。実揚程に
対して配管抵抗が大きい長い給水管の場合には、末端圧
力一定制御方式が使用される。どちらの方式を採用する
かは、その給水系に最適なものが選定され、前述した運
転特性図に従って予めプログラミングした運転手順によ
り運転制御される。

【００２９】これらの制御方式によって運転している際
に、水道本管１の圧力が変動した場合の影響を、図５に
より説明する。図５は、縦軸に第１の圧力センサの取り
付け部における圧力つまり吐き出し圧力（ポンプ吐き出
し側）を取ってある。

【００３０】図５において、水量Ｑハの運転点ハは、図
３に示す値と同じ値であり、本管圧力がｉ（変動の下限
値）の時の値を基準にして、運転速度ＮＣのポンプＱ−
Ｈ性能曲線Ｃが決定される。もし、この時に本管圧力が
ｉからｊに高くなると、破線で示すポンプＱ−Ｈ性能曲
線Ｃ’に移動する。従って、締切圧力も当然ＨＳＣから
ＨＳＣ’に変化する。この時、制御方式として吐き出し
圧力一定制御方式の例で示してあるので、運転速度ＮＣ
を次式１で示される計算式の値に減じ、圧力を一定に保
つことなる。

【００３１】

【数１】

【００３２】そして、本管圧力がｉで、使用水量がＱ
（０）になると、運転速度が絞られ、やがては最低速度
ＮＤに達する。更に、本管圧力が上昇しｊとなった状態
を考える。

【００３３】もし、運転速度ＮＤが変化しなければ、ポ
ンプＱ−Ｈ曲線Ｄが、破線で示す曲線Ｄ’に移動する。
従って、使用水量が減少すると、この曲線Ｄ’上に沿っ
て圧力が上昇し、Ｈ０を越えて最大ＨＳＤ’となってし
まう。この場合には、運転速度ＮＤにリミッタをかける
のではなく、更に下位速度に更新するようにするか、あ
るいは、運転速度がＮＤに達し圧力センサの検出した圧
力がＨ０を越える毎に、最低速度ＮＤを、詳細は図９で
説明するように自動演算して更新するようにする。これ
により、本管圧力が変動しても、吐き出し側の圧力を、
ある定めた関係に一定に保つことができる。尚、インバ
ータの下限速度は、前述したようにコンソール４５，４
６から予め設定することができる。

【００３４】次に、本管圧力が計画値（ポンプ吐出側目
標圧力値）を越えた場合について、図７，図８により説
明する。図７では、縦軸に、吐き出し圧力と、本管圧力
と、インバータ速度とを取ってある。今、横軸のＸ点上
で、吐き出し圧力がＨ０の７０１点、本管圧力がｉの７
０６点、インバータ速度がＮＤの７１１点にあるものと
する。

【００３５】この状態にあるときに、本管圧力が上昇し
て計画値を越えｋになった（例えば、ｊ＝Ｈ０、ｋ＞Ｈ
０）とすると、本管圧力は７０８点に移動し、吐き出し
圧力はＨ０を越えて７０３点に到達し、インバータ速度
はコンソールで設定したＮＭＩＮに達して７１３点とな
る。この本管圧力が上昇した状態では、ポンプの吐出側
圧力を目標圧力Ｈ０にする制御はできない無制御状態に
なる（横軸のＹ’点上）。そこで、本実施例では、ポン
プを運転しなくても本管圧力でＨ０以上を確保できるた
め、この無制御状態になったときポンプの運転を停止す
る。

【００３６】図８は、ポンプの運転手順を示すフローチ
ャートであり、このフローチャート上において、このポ
ンプ運転停止を行う手順を説明する。まず、ステップ８
００で本管圧力を第２の圧力センサ７で検出し、この検
出値が目標圧力Ｈ０を越えているか否かを判定する（ス
テップ８０２）。この判定の結果、Ｈ０を越えている場
合にはステップ８０３に進んで一定時間ｔを待った後に
再び圧力センサ７で本管圧力を検出し（ステップ８０
４）、ステップ８０５で再判定し、この再判定でもＨ０
を越えている場合に、ステップ８０６に進みポンプの運
転を停止させる。このように、本管圧力が一定時間継続
して計画値を越えて上昇しているときにポンプを停止す
るので、動力を節約でき、節電効果が得られる。

【００３７】次に、本管圧力が極端に下がり、図７の７
０９点の圧力ｉから７１０点の圧力ｌ（ｉ＞ｌ）に下が
った場合を考える（横軸のＺ→Ｚ’）。このような状態
では、水道本管に接続されている他の需要家にも給水不
可能な状態になっている。そこで、給水平等の立場を守
るために、ポンプ吐き出し側圧力センサ１８の検出値を
用いた制御から、吸い込み側圧力センサ７の検出値を用
いた圧力制御に制御を切り替え、正常時の速度制御８１
０ステップ〜８１３ステップとは逆の動作を行う。

【００３８】即ち、８０９ステップに於いて圧力センサ
７の検出した値が、スイッチ４２から設定した下限値ｉ
（図７参照）より低いか否か判定する。判定した結果、
下限値ｉより低い場合には８１４ステップへ進み、目標
圧力の値をこの下限値ｉに置き換える。そして、８１５
ステップで圧力センサ７の検出した圧力Ｈと目標圧力ｉ
とを比較する。比較した結果、本管圧力が高くなった場
合には増速処理を行い８００ステップへ戻り、これ以降
の処理を実行する。

【００３９】当然、圧力はｉを越えているので通常の８
１０ステップ以降の処理を行うことになる。前述の８１
５ステップでの判定結果が等しければ、８１７ステップ
へ進んで変速は行わない。判定した結果、本管圧力が下
限値ｉより低下している場合には、８１８ステップへ進
み減速処理を行う。この後、８１９ａステップへ進み、
ここで、インバータの急減速によってトリップしない程
度の待ち時間処理を実行し、８００ステップへ戻り、こ
こより再度実行する。

【００４０】次に、図３，図４の制御方式に於いて、本
管圧力が水量０の点で変動した（上昇した）際のインバ
ータ最低速度を演算により自動設定する実施例を図９に
より説明する。

【００４１】同図９００ステップに於いて、初期設定を
行う。即ち、計画時の本管圧力が下限値ｉ、ポンプ１０
０％運転速度時の締切圧力（吐き出し圧力）ＨＳとし
て、水量０時の運転速度を次の数２または数３で求め、
この値を初期値としておく。

【００４２】

【数２】

【００４３】

【数３】

【００４４】この初期値は演算する代わりに予め図６に
示すスイッチ４３により設定しておいてもよい。数２ま
たは数３に示す（ｊ−ｉ）は計画段階で既知である本管
の圧力変動値である。

【００４５】次に９０１ステップで圧力センサ７による
圧力を検出し、９０２ステップでこのセンサの検出した
圧力Ｈ（例えばｋとする）が９００ステップの初期値の
最高値ｊを越えたかチェックし、ＮＯならば９０５ステ
ップへジャンプし、越えていなければ９０３ステップで
最高値ｊをｋに置き換える。これはウオータハンマの影
響などにより本管圧力が計画値を越えて上昇したことを
意味する。そして、９０４ステップで数２または数３の
（ｊ−ｉ）を（ｋ−ｉ）に置換した数４または数５によ
り処理し、ＮＤの最低値を求めることができる。

【００４６】

【数４】

【００４７】

【数５】

【００４８】数２，数３，数４，数５において、Ｈ０は
図３、Ｈ１は図４に示す水量０時の目標圧力である。

【００４９】これによれば、インバータの最低周波数の
適正値を簡単に求められるから、図５に示す曲線Ｄ’の
ように圧力が上昇することがない。

【００５０】本発明の第２実施例を図１０および図２，
図３，図４により説明する。

【００５１】本実施例は、図２の構成でポンプ始動、停
止時に本管圧力に影響を及ぼさないように考慮したもの
である。

【００５２】本実施例では、図１０において１００，１
０１ステップで圧力センサ１８（負荷側）の検出した圧
力が始動圧力Ｈ３以下に低下しているか判定する（図
３、図４）。この結果、始動圧力に達していれば１０２
ステップで第１のポンプ１０を初期値で決められている
最低速度（図示せず）で始動する。インバータはソフト
スタートであるから、この速度に到達するまでに加速時
間（数秒）を要する。

【００５３】次に、１０３ステップに進み、ここで本管
側圧力を圧力センサ７により検出し、１０４ステップで
は目標圧力を吸い込み側下限圧力ｉに置換する。そし
て、１０５ステップにおいて、圧力センサ７の検出した
圧力Ｈと目標圧力Ｈ０（＝ｉ）とを比較する。

【００５４】比較した結果、検出圧力ＨがＨ０（＝ｉ）
に等しければ、変速せず最低速度のまま保持する。比較
した結果、本管圧力（検出圧力Ｈ）がＨ０（＝ｉ：下限
圧力）より低下している場合には、前述した図８の８１
８，８１９ステップと同様に、減速処理を行う。このよ
うにすれば、始動時に水の慣性により本管圧力が低下す
ることがない。１０５ステップでの比較の結果、本管圧
力（検出圧力Ｈ）がＨ０（＝下限値ｉ）より高くなった
ら、１０９ステップへ進み、目標圧力を吐き出し側の目
標圧力の値に戻す。そして、１１０ステップで圧力セン
サ１８により吐き出し側圧力を検出する。

【００５５】次に、この圧力に基づき、１１１ステップ
では、図８に示す処理ブロックＸと同じ速度制御を行
う。１１２〜１１４ステップでは、一定時間経過後に、
流量センサが少水量によりＯＮしているかを判定する。
ＯＮしていなければ運転を継続する１０３ステップへ戻
り、ＯＮしていれば１１５〜１１８ステップで、圧力を
高くし過ぎないで停止させるための探索動作を行う。

【００５６】即ち、１１５，１１６ステップで、現行速
度から、例えば１０Ｈｚ程度減速して試し運転を行う。
１１７ステップで吐き出し側圧力を検出し、１１８ステ
ップでこの値がＨ０（規定値）以上であるか確かめる。
速度を現行より１０Ｈｚ程下げても圧力がＨ０以上であ
れば、需要端で水を使用していないことを意味するの
で、１２０ステップにおいて、運転速度を絞った状態で
停止する。１１８ステップでの判定結果により、規定値
Ｈ０より給水圧力が低下していたら、１１９ステップに
おいて、運転速度を元に戻して１１０ステップへ戻り、
これ以降の処理を行う。

【００５７】１２０ステップを実行したら次の１２１ス
テップで号機を休止ポンプと入れ換えて１００ステップ
に戻り、これ以降の処理命令を実行する。このようにす
れば、停止時の水の慣性により本管圧力が昇圧すること
がなく、圧力変動のない安定した運転を実現できる。

【００５８】以上述べたように、本実施例では、ポンプ
（給水装置）が水道本管に直結され、本管圧力の不足分
をポンプで加圧して需要端へ送水し、圧力センサ１８が
給水管２０に設けられ、ここの圧力に応じて圧力信号を
発し、圧力センサ７がポンプ吸い込み側の吸込管２に設
けられ、同じく圧力信号を発する。複数のインバータ
は、圧力センサ７，１８の検出した圧力と、予め設定し
てある制御系の設定値（例えば目標値）との関係に基づ
き、速度制御及び運転制御され、特異状態を圧力センサ
７が検出したとき、次のように作用する。

【００５９】ａ）水道本管の圧力が予め設定してある吐
き出し側の目標圧力より大きくなり、且つ、インバータ
の運転速度が最低速度に達し、この状態が一定時間経過
したらポンプを停止させ、本管圧力が前記目標圧力以下
に低下したら、再度ポンプを運転する。

【００６０】ｂ）水道本管の圧力が予め設定してある下
限圧力に達し、吐き出し側の圧力センサによる制御から
吸い込み側圧力センサによる制御に切り替えて運転する
際、インバータの速度信号をステップ状に指令するので
は無く、次第に減衰するようにする。

【００６１】ｃ）ポンプ始動時はインバータは低速度信
号を出力し、吸い込み側の圧力が下限値を割ったらその
速度を維持し、これを越えたら増速するようにする。停
止時は停止指令を発する前に、少水量の使用状態か確認
するための探索運転を試行して、そうであれば吸い込み
側圧力が上昇しないようにインバータの運転速度を低速
度に絞って停止させるようにする。

【００６２】ｄ）本管の圧力変動が特定できないので、
予め、インバータの運転速度範囲の下限値を最低値に設
定しておくか、本管の圧力変動を推定してそれに見合う
ように予め下げておくか、あるいは吸い込み側に設けた
圧力センサ７の検出した圧力信号に基づいて、自動的に
演算して決めるようにする。

【００６３】このような実施例によれば、次の効果があ
る。 １）水道本管の圧力がポンプ吐き出し側目標圧力を越え
たら停止させ、本管圧力での給水に切り替えるため節電
となる。

【００６４】２）少水量使用による停止時、給水圧力が
規定値にある場合、極低速で運転させるので動力の無駄
を解消できると共に、一方を停止させて切り替える際に
予め他方を同じ低速で始動させておき、規定圧力以上に
あるとき停止させて切り替えるので圧力変動が小さい。

【００６５】３）増速増台時には運転しているインバー
タ.ポンプが最高速度に達する前に、予め、増台するポ
ンプをＮｍｉｎで始動し固定しておき、先行したポンプ
が最高速度に達し且つ、規定圧力より低下したら固定速
で運転している増台ポンプを増速させ、減速減台時には
両者が１００％Ｎに達した後、追従機を１００％Ｎに固
定しておき、先行機がＮｍｉｎに減速し規定値以上に達
した時これを停止させるようにしてあるので圧力変動が
極小となる。

【００６６】

【発明の効果】本発明によれば、ポンプの動力を節減で
き、また、本管圧力の低下や上昇に対応でき、本管の急
激な圧力低下でもインバータのトリップを防止でき、ま
た、停止時の水の慣性による本管圧の上昇を防止できて
信頼性の高い給水装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】水道本管に給水装置を直結したシステムの系統
図である。

【図２】本発明の一実施例に係る給液装置の構成図であ
る。

【図３】吐出圧一定制御のＱＨ特性図である。

【図４】末端圧一定制御のＱＨ特性図である。

【図５】本管圧力が変動した場合の影響を示すＱＨ特性
図である。

【図６】本発明実施例の制御回路図である。

【図７】本発明実施例の吐出圧，本管圧，インバータ速
度と流量の関係を示す運転特性図である。

【図８】本発明第１実施例の運転手順を示すフローチャ
ートである。

【図９】本発明第１実施例の運転手順を示すフローチャ
ートである。

【図１０】本発明第２実施例の運転手順を示すフローチ
ャートである。

【符号の説明】

１…水道本管、 ２…吸込管、７，１８…圧力センサ、
１０，１１…ポンプ、１２，１３…電動機、１９…圧力
タンク、２０…給水管、２１…制御装置、２３，２４…
流量センサ、２６，２７…インバータ。

フロントページの続き (72)発明者 松野 好三郎 千葉県習志野市東習志野７丁目１番１号 株式会社日立製作所習志野工場内

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水道本管の水を吸い込み需要側に供給す
   るポンプを備える水道用給液装置のポンプ制御方法にお
   いて、前記ポンプの吸込側の圧力が吐出側目標圧力以上
   になったことを検出し且つ該検出から所定時間後に検出
   した前記ポンプの吸込側の圧力が前記吐出側目標圧力以
   上のとき前記ポンプの運転を停止することを特徴とする
   水道用給液装置のポンプ制御方法。
2. 【請求項２】 水道本管の水を吸い込み需要側に供給す
   るポンプを備える水道用給液装置のポンプ制御方法にお
   いて、前記ポンプの吸込側の圧力が吐出側目標圧力以上
   となり且つ前記ポンプの運転速度が予め設定された最低
   速度となった状態が所定時間継続したとき前記ポンプの
   運転を停止することを特徴とする水道用給液装置のポン
   プ制御方法。
3. 【請求項３】 水道本管の水を吸い込み需要側に供給す
   るポンプを備える水道用給液装置のポンプ制御方法にお
   いて、前記ポンプを予め設定された最低速度で運転して
   いる最中に前記ポンプの吸込側の圧力が変動したとき前
   記最低速度の設定値を再設定することを特徴とする水道
   用給液装置のポンプ制御方法。
4. 【請求項４】 請求項３において、前記再設定する値Ｎ
   Ｄを ＮＤ＝ＮＣ√｛Ｈ0／（Ｈs＋（ｊ−ｉ））｝ ここで、ＮＣ：運転速度 Ｈ0 ：吐出圧一定制御の目標圧力 Ｈs ：ポンプ１００％運転時の締切圧力 （ｊ−ｉ）：本管圧力（ポンプ吸込側圧力）の変動値 で演算して求めることを特徴とする水道用給液装置のポ
   ンプ制御方法。
5. 【請求項５】 請求項３において、前記再設定する値Ｎ
   Ｄを ＮＤ＝ＮＣ√｛Ｈ1／（Ｈs＋（ｊ−ｉ））｝ ここで、ＮＣ：運転速度 Ｈ1 ：末端圧一定制御の目標圧力 Ｈs ：ポンプ１００％運転時の締切圧力 （ｊ−ｉ）：本管圧力（ポンプ吸込側圧力）の変動値 で演算して求めることを特徴とする水道用給液装置のポ
   ンプ制御方法。
6. 【請求項６】 水道本管の水を吸い込み需要側に供給す
   るポンプを備える水道用給液装置のポンプ制御方法にお
   いて、需要水量が少ないとき前記ポンプの運転速度を低
   下させて前記ポンプの吐出側圧力が目標圧力以上か否か
   を判定し目標圧力以上のとき前記ポンプの運転を停止す
   ることを特徴とする水道用給液装置のポンプ制御方法。
7. 【請求項７】 水道本管の水を吸い込み需要側に供給す
   るポンプを備える水道用給液装置のポンプ制御方法にお
   いて、前記ポンプの吸込側圧力が低下して予め設定され
   た始動圧力以下に達したとき該ポンプを所定の低速度で
   始動し、この後で前記ポンプの吸込側圧力が設定下限圧
   力を越えていないときは前記ポンプの運転速度を低下さ
   せることを特徴とする水道用給液装置のポンプ制御方
   法。
8. 【請求項８】 水道本管の水を吸い込み需要側に供給す
   るポンプと、該ポンプの吐出側圧力を検出する第１圧力
   検出手段と、前記ポンプの吸込側圧力を検出する第２圧
   力検出手段と、前記第１圧力検出手段の検出圧力が目標
   圧力となるように前記ポンプの速度を制御する速度制御
   手段と、前記水道本管の圧力が増大し前記第２圧力検出
   手段が前記目標圧力以上を検出し且つ該検出から所定時
   間後に検出した前記ポンプの吸込側の圧力が前記吐出側
   目標圧力以上のとき前記ポンプの運転を停止する停止制
   御手段とを備えることを特徴とする水道用給液装置。
9. 【請求項９】 水道本管の水を吸い込み需要側に供給す
   るポンプと、該ポンプの吐出側圧力を検出する第１圧力
   検出手段と、前記ポンプの吸込側圧力を検出する第２圧
   力検出手段と、前記第１圧力検出手段の検出圧力が目標
   圧力となるように前記ポンプの速度を制御する速度制御
   手段と、前記水道本管の圧力が増大して前記第２圧力検
   出手段の検出圧力が前記目標圧力以上となり且つ前記ポ
   ンプの運転速度が予め設定された最低速度となった状態
   が所定時間継続したとき前記ポンプの運転を停止する停
   止制御手段とを備えることを特徴とする水道用給液装
   置。
10. 【請求項１０】 水道本管の水を吸い込み需要側に供給
    するポンプと、該ポンプの吐出側圧力を検出する第１圧
    力検出手段と、前記ポンプの吸込側圧力を検出する第２
    圧力検出手段と、前記第１圧力検出手段の検出圧力が目
    標圧力を上回ったときポンプ速度を減速し前記目標圧力
    を下回ったときポンプ速度を増速する速度制御手段と、
    該速度制御手段により前記ポンプを予め設定された最低
    速度で運転している最中に前記第２圧力検出手段の検出
    圧力が変動したとき前記最低速度の設定値を再設定する
    手段とを備えることを特徴とする水道用給液装置。
11. 【請求項１１】 請求項１０において、前記再設定する
    手段は、再設定する値ＮＤを ＮＤ＝ＮＣ√｛Ｈ0／（Ｈs＋（ｊ−ｉ））｝ ここで、ＮＣ：運転速度 Ｈ0 ：吐出圧一定制御の目標圧力 Ｈs ：ポンプ１００％運転時の締切圧力 （ｊ−ｉ）：本管圧力（ポンプ吸込側圧力）の変動値 で演算して求めることを特徴とする水道用給液装置。
12. 【請求項１２】 請求項１０において、前記再設定する
    手段は、再設定する値ＮＤを ＮＤ＝ＮＣ√｛Ｈ1／（Ｈs＋（ｊ−ｉ））｝ ここで、ＮＣ：運転速度 Ｈ1 ：末端圧一定制御の目標圧力 Ｈs ：ポンプ１００％運転時の締切圧力 （ｊ−ｉ）：本管圧力（ポンプ吸込側圧力）の変動値 で演算して求めることを特徴とする水道用給液装置。
13. 【請求項１３】 水道本管の水を吸い込み需要側に供給
    するポンプと、需要側への給水流量を検出する流量検出
    手段と、前記ポンプの吐出側圧力を検出する第１圧力検
    出手段と、前記ポンプの吸込側圧力を検出する第２圧力
    検出手段と、前記第１圧力検出手段の検出圧力が目標圧
    力となるように前記ポンプの速度を制御する速度制御手
    段と、需要水量が少ないとき前記ポンプの運転速度を低
    下させて前記第１圧力検出手段の検出圧力が目標圧力以
    上か否かを判定し目標圧力以上のとき前記ポンプの運転
    を停止させる手段とを備えることを特徴とする水道用給
    液装置。
14. 【請求項１４】 水道本管の水を吸い込み需要側に供給
    するポンプと、該ポンプの吐出側圧力を検出する第１圧
    力検出手段と、前記ポンプの吸込側圧力を検出する第２
    圧力検出手段と、前記第１圧力検出手段の検出圧力が目
    標圧力となるように前記ポンプの速度を制御する速度制
    御手段と、停止中のポンプを始動する場合に前記第１圧
    力検出手段の検出圧力が低下して予め設定された始動圧
    力以下に達したとき該ポンプを所定の低速度で始動する
    ポンプ始動手段と、この後で前記ポンプの吸込側圧力が
    設定下限圧力を越えていないとき前記ポンプの運転速度
    を低下させる手段とを備えることを特徴とする水道用給
    液装置。
15. 【請求項１５】 水道本管に接続される吸込管と、該吸
    込管の途中に設けられた逆流防止手段と、該吸込管を通
    して吸い込んだ水を需要側に供給するポンプと、該ポン
    プの吐出側圧力を検出する第１圧力検出手段と、前記逆
    流防止手段の下流側のポンプ吸込側圧力を検出する第２
    圧力検出手段と、該第２圧力検出手段が設定下限圧力以
    上の圧力を検出しているときは前記第１圧力検出手段の
    検出圧力が前記設定下限圧力以上に設定された目標圧力
    となるように前記ポンプの速度を制御する速度制御手段
    とを備えることを特徴とする水道用給液装置。
16. 【請求項１６】 水道本管に接続され逆流防止手段を備
    える吸込管と、該吸込管から分岐される複数の分岐管
    と、各分岐管の出口側を合流し需要側に接続される給水
    管と、各分岐管の入口側及び出口側に各々設けられた仕
    切弁と、各分岐管毎に各分岐管の前記入口側仕切弁と前
    記出口側仕切弁との間に設けられ前記吸込管から吸い込
    んだ水を前記給水管側に吐出す前記分岐管対応のポンプ
    と、各ポンプを各々駆動するポンプ対応の電動機を夫々
    制御するインバータと、前記給水管内の圧力を検出する
    第１圧力検出手段と、前記吸込管内の前記逆流防止手段
    の下流側圧力を検出する第２圧力検出手段と、前記第１
    圧力検出手段の検出圧力が目標圧力となるように前記各
    ポンプの速度を制御すべく前記インバータ速度制御を行
    う速度制御手段とを備えることを特徴とする水道用給液
    装置。
17. 【請求項１７】 水道本管に接続され逆流防止手段を備
    える吸込管と、該吸込管から分岐される複数の分岐管
    と、各分岐管の出口側を合流し需要側に接続される給水
    管と、各分岐管の入口側及び出口側に各々設けられた仕
    切弁と、各分岐管毎に各分岐管の前記入口側仕切弁と前
    記出口側仕切弁との間に設けられ前記吸込管から吸い込
    んだ水を前記給水管側に吐出す前記分岐管対応のポンプ
    と、各ポンプを各々駆動するポンプ対応の電動機を夫々
    制御するインバータと、前記給水管内の圧力を検出する
    第１圧力検出手段と、前記吸込管内の前記逆流防止手段
    の下流側圧力を検出する第２圧力検出手段と、休止ポン
    プと運転ポンプを入れ換えながら前記複数台のポンプを
    運転すると共に前記第２圧力検出手段の検出圧力が所定
    圧力以上のときは前記第１圧力検出手段の検出圧力に基
    づき運転ポンプの吐出し圧力一定制御を行い前記第２圧
    力検出手段の検出圧力が前記所定圧力を下回るときは該
    第２圧力検出手段の検出圧力が前記所定圧力となるよう
    に運転ポンプを制御すべく前記インバータの速度制御を
    行う制御手段とを備えることを特徴とする水道用給液装
    置。
18. 【請求項１８】 水道本管に接続され逆流防止手段を備
    える吸込管と、該吸込管から分岐される複数の分岐管
    と、各分岐管の出口側を合流し需要側に接続される給水
    管と、各分岐管の入口側及び出口側に各々設けられた仕
    切弁と、各分岐管毎に各分岐管の前記入口側仕切弁と前
    記出口側仕切弁との間に設けられ前記吸込管から吸い込
    んだ水を前記給水管側に吐出す前記分岐管対応のポンプ
    と、各ポンプを各々駆動するポンプ対応の電動機を夫々
    制御するインバータと、前記給水管内の圧力を検出する
    第１圧力検出手段と、前記吸込管内の前記逆流防止手段
    の下流側圧力を検出する第２圧力検出手段と、休止ポン
    プと運転ポンプを入れ換えながら前記複数台のポンプを
    運転すると共に前記第２圧力検出手段の検出圧力が所定
    圧力以上のときは前記第１圧力検出手段の検出圧力に基
    づき需要側の末端圧力が一定となるように運転ポンプを
    制御すべく前記インバータの速度制御を行い前記第２圧
    力検出手段の検出圧力が前記所定圧力を下回るときは該
    第２圧力検出手段の検出圧力が前記所定圧力となるよう
    に運転ポンプを制御すべく前記インバータの速度制御を
    行う制御手段とを備えることを特徴とする水道用給液装
    置。
19. 【請求項１９】 水道本管に接続され逆流防止手段を備
    える吸込管と、該吸込管から分岐される複数の分岐管
    と、各分岐管の出口側を合流し需要側に接続される給水
    管と、各分岐管の入口側及び出口側に各々設けられた仕
    切弁と、各分岐管毎に各分岐管の前記入口側仕切弁と前
    記出口側仕切弁との間に設けられ前記吸込管から吸い込
    んだ水を前記給水管側に吐出す前記分岐管対応のポンプ
    と、各分岐管のポンプ下流側に配置された流量検出手段
    と、各ポンプを各々駆動するポンプ対応の電動機を夫々
    制御するインバータと、前記給水管内の圧力を検出する
    第１圧力検出手段と、前記吸込管内の前記逆流防止手段
    の下流側圧力を検出する第２圧力検出手段と、休止ポン
    プと運転ポンプを入れ換えながら前記複数台のポンプを
    運転すると共に前記第２圧力検出手段の検出圧力が所定
    圧力以上のときは前記第１圧力検出手段の検出圧力に基
    づき運転ポンプの吐出し圧力一定制御を行い前記第２圧
    力検出手段の検出圧力が前記所定圧力を下回るときは該
    第２圧力検出手段の検出圧力が前記所定圧力となるよう
    に運転ポンプを制御すべく前記インバータの速度制御を
    行い運転ポンプの下流側に配置された前記流量検出手段
    が所定流量以下を検出したとき該運転ポンプを停止する
    制御手段とを備えることを特徴とする水道用給液装置。
20. 【請求項２０】 水道本管に接続され逆流防止手段を備
    える吸込管と、該吸込管から分岐される複数の分岐管
    と、各分岐管の出口側を合流し需要側に接続される給水
    管と、各分岐管の入口側及び出口側に各々設けられた仕
    切弁と、各分岐管毎に各分岐管の前記入口側仕切弁と前
    記出口側仕切弁との間に設けられ前記吸込管から吸い込
    んだ水を前記給水管側に吐出す前記分岐管対応のポンプ
    と、各分岐管のポンプ下流側に配置された流量検出手段
    と、各ポンプを各々駆動するポンプ対応の電動機を夫々
    制御するインバータと、前記給水管内の圧力を検出する
    第１圧力検出手段と、前記吸込管内の前記逆流防止手段
    の下流側圧力を検出する第２圧力検出手段と、休止ポン
    プと運転ポンプを入れ換えながら前記複数台のポンプを
    運転すると共に前記第２圧力検出手段の検出圧力が所定
    圧力以上のときは前記第１圧力検出手段の検出圧力に基
    づき需要側の末端圧力が一定となるように運転ポンプを
    制御すべく前記インバータの速度制御を行い前記第２圧
    力検出手段の検出圧力が前記所定圧力を下回るときは該
    第２圧力検出手段の検出圧力が前記所定圧力となるよう
    に運転ポンプを制御すべく前記インバータの速度制御を
    行い運転ポンプの下流側に配置された前記流量検出手段
    が所定流量以下を検出したとき該運転ポンプを停止する
    制御手段とを備えることを特徴とする水道用給液装置。
21. 【請求項２１】 水道本管の水を吸い込み需要側に供給
    するポンプを備える水道用給液装置において、需要側に
    給水される需要水量を検出する水量検出手段と、該水量
    検出手段の検出した需要水量が所定水量よりも少ないこ
    とを検出したとき該検出から所定時間経過後に再び前記
    水量検出手段により需要水量を検出し前記所定水量より
    も少なかったときは運転中のポンプの停止処理を行う手
    段とを備えることを特徴とする水道用給液装置。
22. 【請求項２２】 請求項８乃至請求項２１のいずれかに
    おいて、圧力タンクをポンプの吐出側に１つだけ備える
    ことを特徴とする水道用給液装置。
23. 【請求項２３】 水道本管の水を吸い込み需要側に供給
    するポンプを備える水道用給液装置のポンプ制御方法に
    おいて、需要水量が所定水量よりも少ないことを水量検
    出手段で検出したとき該検出から所定時間経過後に再び
    需要水量を検出し前記所定水量よりも少なかったときは
    運転中のポンプの停止処理を行うことを特徴とする水道
    用給液装置のポンプ制御方法。