JPH09217683A - 可変速給水装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧力上昇を伴うことなく圧力監視運転を行う
ことができ、しかも確実に小水量停止動作が行えるよう
にした可変速給水装置を提供する。 【解決手段】 電動機により回転駆動するポンプ１３
と、該ポンプの回転数を可変速する可変速手段１９と、
該ポンプの吐出側に設けた逆止弁２１と、該逆止弁の下
流側に設けた圧力検出器１８及び圧力タンク１６と、前
記ポンプの少水量を検出する手段２０と、該少水量検出
手段により少水量が検出された時に前記圧力タンクに蓄
圧した後にポンプを停止する少水量停止手段を備えた可
変速給水装置において、前記少水量停止手段は、前記少
水量検出手段から少水量状態の検出後、前記ポンプの回
転速度を上げることなく、一定の様子見時間、吐出圧力
値が所定の圧力値以上に保たれたことを確認して、蓄圧
運転を行い、その後ポンプの運転を停止することを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、少水量時にポンプ
を停止して省エネルギ化を図る可変速給水装置に係り、
特に少水量停止を安定且つ適確に行うことができる給水
ポンプの制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１は、可変速給水装置のシステム概要
を示す。例えば、水道の本管である配水管１１には流入
管１２が接続され、ポンプ１３の吸込側がこの流入管１
２に接続されている。ポンプ１３の吐出側には、末端給
水機器１４へと連結された吐出管１５が接続されてい
る。そして、吐出管１５には、圧力タンク１６が接続さ
れている。また、吐出管１５には、ポンプ１３の吐出圧
力を検出してこの圧力信号を制御手段１７に送る吐出圧
力検出器１８が備えられている。

【０００３】ポンプ１３は、例えば三相２００Ｖの商用
電源に接続された周波数・電圧変換装置（インバータ）
を備えた電動機からなる可変速手段１９を介して可変速
で駆動される。前記制御手段１７は、吐出圧力検出器１
８の信号に基づき、吐出圧力が一定となるように可変速
手段１９に信号を送り、ポンプ１３の回転速度をフィー
ドバック制御する。この制御は、通常ＰＩ制御が用いら
れている。

【０００４】更に、前記吐出管１５には、ポンプ１３の
吐出側に位置して、例えばフロースイッチからなる少水
量検出手段２０と、逆流防止用の逆止弁２１とがそれぞ
れ介装されている。このフロースイッチ２０は、少水量
であることをその閉信号により検出する。少水量を検出
した時に、ポンプの締切運転を防止して省エネルギ化を
図るためポンプの運転を停止する、いわゆる少水量停止
動作を行うための開閉状態の信号を前記制御手段１７に
送るようになっている。

【０００５】少水量停止動作は、末端需要家側の使用水
量等が夜間等に激減した時にポンプを停止して締切運転
の防止、省エネルギ化を図る動作である。このため、フ
ロースイッチによる少水量状態の検出の後、一定の様子
見時間の圧力監視運転を行い、圧力が低下しないことが
確認された場合には、ポンプの回転速度を上昇した蓄圧
運転を行い圧力タンク１６に蓄圧して、ポンプ１３を停
止する。圧力タンクに蓄圧してからポンプを停止するこ
とにより、ポンプの頻繁な起動停止を防止することがで
きる。

【０００６】図５は、従来の少水量停止のフローを示
す。フロースイッチの閉状態検出時の吐出圧力（ＰＦ）
がポンプ始動圧力（ＰＢ）×０．９以上（ＰＦ≧ＰＢ）
であることが、まず確認される。次にフロースイッチ２
０が閉状態であるか否かが判定される。フロースイッチ
２０が継続して一定時間（例えば３秒）閉状態を維持し
ていると、フロースイッチ検知タイマがスタートする。
この時のタイマ値は、データベースより自動的に選択さ
れるが概略２分程度である。このフロースイッチ検知タ
イマがカウントアップするまでの間が様子見時間であ
り、この間にポンプ吐出圧力が低下するか否かを判定す
る圧力監視運転が行われる。

【０００７】この圧力監視運転は、先ずポンプ１３の回
転速度を数Ｈｚ上昇させて固定し、この状態でポンプ１
３を継続して運転することによって行われる。圧力監視
遅延タイマの設定時間、例えば５秒間経過した後に、吐
出圧力（ＰＵ）がフロースイッチ２０が閉じた時の圧力
（ＰＦ）と等しいか、またはこれより高い（ＰＦ≦Ｐ
Ｕ）か否かが比較される。

【０００８】そして、これらの条件がフロースイッチ検
知タイマの時間（例えば２分程度）を通して満たされた
時、圧力の低下が無いと判定され蓄圧運転に入る。即
ち、ポンプ１３の回転速度が上げられて圧力タンク１６
への蓄圧運転が行われ、所定時間の蓄圧後にポンプ１３
が停止される。

【０００９】この蓄圧運転は、図６に示すように、ポン
プ１３の回転速度を徐々に所定値に上げて、その後所定
回転速度でこの運転を継続させることによって行われ、
蓄圧運転にフロースイッチ２０が開いた時には、蓄圧運
転が中止される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
においては、上述したように少水量停止動作の一部であ
る圧力監視運転時にポンプ１３の回転速度を上昇させて
いる。このため、この回転速度の上昇に伴って、圧力監
視運転時に吐出圧力が上昇してしまうという問題があっ
た。これは、吐出圧力を一定に制御する場合、需要家側
に圧力変動を与えるため大きな問題となる。

【００１１】また、蓄圧運転時にポンプの回転速度を上
げた際、瞬間的にフロースイッチが開状態となる現象が
ある。この時には、蓄圧運転が中止され、少水量停止動
作から一度抜けて圧力監視運転が最初から繰り返される
ことになる。これでは、少水量停止が行われずに無駄な
運転が継続して行われてしまうという問題があった。

【００１２】本発明は、上述した事情に鑑みて為された
もので、圧力上昇を伴うことなく、圧力監視運転を行う
ことができ、しかも確実に少水量停止動作が行われるよ
うにした可変速給水装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の可変速給水装置
は、電動機により回転駆動するポンプと、該ポンプの回
転数を可変速する可変速手段と、該ポンプの吐出側に設
けた逆止弁と、該逆止弁の下流側に設けた圧力検出器及
び圧力タンクと、前記ポンプの少水量を検出する手段
と、該少水量検出手段により少水量が検出された時に前
記圧力タンクに蓄圧した後にポンプを停止する少水量停
止手段を備えた可変速給水装置において、前記少水量停
止手段は、前記少水量検出手段から少水量状態の検出
後、前記ポンプの回転速度を上げることなく、一定の様
子見時間、吐出圧力値が所定の圧力値以上に保たれたこ
とを確認して、蓄圧運転を行い、その後ポンプの運転を
停止することを特徴とする。

【００１４】また、前記様子見時間中にポンプの回転速
度を前記少水量状態の検出時の速度に固定したことを特
徴とする。また、前記様子見時間中にポンプの回転速度
をフィードバック制御により可変としたことを特徴とす
る。

【００１５】このように構成した本発明によれば、少水
量状態が検出されてから、即ちフロースイッチが閉じて
から蓄圧運転を行う迄の圧力監視運転時間（様子見時
間）中にポンプの回転速度が上昇することがなくなる。
これによって、少水量停止の予備的動作である圧力監視
運転中にポンプの回転速度が上昇することに伴う吐出圧
力の上昇を防止することができる。

【００１６】また、前記少水量停止手段は、前記蓄圧運
転を行っている間に前記少水量検出手段の開状態が所定
時間継続していることを検出する開検知タイマを備えた
ことを特徴とする。係る開検知タイマを備えることによ
って、蓄圧運転中にフロースイッチが瞬時的に開いても
開状態とは判定されず、蓄圧運転が中止されてしまうこ
とを防止することができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。

【００１８】以下の各実施例における前提となる可変速
給水装置のシステムの概要は、図１に示す通りである。
即ち、配水管１１に接続された流入管１２と、この流入
管１２に接続されたポンプ１３と、このポンプ１３の吐
出側に接続され末端給水機器１４へと連結された吐出管
１５と、この吐出管１５に設けられたフロースイッチ
（少水量検出手段）２０及び圧力タンク１６と、前記ポ
ンプ１３の吐出圧力を検出する吐出圧力検出器１８とが
備えられている。更に、前記ポンプ１３を可変速駆動す
る可変速手段１９と、前記ポンプ１３を可変速に運転制
御するとともに、前記フロースイッチ２０の閉信号に基
づきポンプ１３の運転を停止させる少水量停止手段を含
めたポンプの運転制御手段１７が備えられている。

【００１９】図２は、本発明の第１実施例を示す少水量
停止の制御フロー図で、図３は、この時の蓄圧運転のフ
ロー図である。この実施例は、前記図１に示す制御手段
１７に、少水量検出手段２０から少水量停止信号が所定
時間継続して出力され、即ちフロースイッチ２０が閉状
態を所定時間継続してから圧力監視運転に入る。圧力監
視運転の期間（様子見時間）中、ポンプ１３の回転速度
を上げない点で従来技術と相違する。圧力監視運転で吐
出圧力値が所定の圧力値以上であることが確認された時
に、蓄圧運転に入り、所定の時間、所定の回転速度で蓄
圧した後にポンプ１３の運転を停止する。

【００２０】先ず、図２に示すように、ポンプ吐出圧力
（ＰＦ）が始動圧力（ＰＢ）×０．９以上で、且つフロ
ースイッチ２０が所定時間（例えば３秒程度）継続して
閉じたことを検出した時に、少水量状態が検出される。
これにより所定の様子見時間（例えば２分程度）の圧力
監視運転に入り、フロースイッチ検知タイマをスタート
させる。この時のタイマ値は、データベースより自動的
に選択される。

【００２１】そして、前記フロースイッチ検知タイマが
カウントアップするまでの間、圧力監視運転を行うので
あるが、この運転を、ポンプ１３の回転速度をフロース
イッチ２０が閉じた時の回転速度に固定してその運転を
継続することによって行う。そして、吐出圧力が低下し
ていないことを確認する。具体的には、回転速度固定後
の吐出圧力（ＰＦ）が、ポンプ始動圧力の０．９５倍以
上である（ＰＢ×０．９５≦ＰＦ）か否かを監視する。
この判定をポンプ始動圧力の０．９５倍としたのは、瞬
時的な圧力変動のフラツキ等の影響を避けるためであ
る。吐出圧力（ＰＦ）が上述の所定値以上であればＹＥ
Ｓとなり、再びフロースイッチの開閉状態が判定され、
更に吐出圧力が判定されるというサイクルが繰返され
る。この繰返しが、圧力監視運転であり、上述したよう
に例えば２分程度の様子見時間の間、継続される。

【００２２】圧力監視運転の間に、所定圧力以下の圧力
の低下及びフロースイッチの開状態が無い場合には、ポ
ンプ１３の回転速度を上げて圧力タンク１６への蓄圧運
転を行い、しかる後、ポンプ１３を停止させる。

【００２３】このようにして、使用水量が減少し、フロ
ースイッチ２０が閉状態となった時に圧力監視運転を行
うのであるが、その時点でポンプ１３の回転速度を固定
するため、従来技術の問題点であった圧力監視運転中の
圧力の上昇という問題が発生しない。

【００２４】次に、蓄圧運転の詳細について図３のフロ
ーを参照して説明する。この蓄圧運転は、ポンプ１３の
回転速度を所定値に徐々に上昇させて、その後一定速度
で蓄圧運転するいわゆるソフトスタートが採用される。
ソフトスタートを採用したのは急激な圧力上昇による需
要家側、或いは配管系への悪影響を避けるためである。
蓄圧運転は、タイマスタートにより、所定時間行なわ
れ、この間に圧力タンク１６に水が蓄圧される。蓄圧運
転中にフロースイッチ２０が開いた時には、少水量状態
でないと判定され、蓄圧運転は中止される。

【００２５】本発明の可変速給水装置では、開検知タイ
マを備えている。このため、フロースイッチ２０が開い
たとしても、この時にフロースイッチ開検知タイマがス
タートし、このフロースイッチ開検知タイマがタイムア
ップするまでの期間中にフロースイッチ２０が閉じれ
ば、フロースイッチの開状態とは判定されず、蓄圧運転
を中止しないようになっている。

【００２６】これによって、フロースイッチ２０が蓄圧
運転中に瞬間的に開状態となることがあっても、真の開
状態、即ち使用水量があるという状態ではないことを検
出して、確実に少水量停止を行うことができる。

【００２７】図４は、第２実施例を示す制御フロー図
で、この実施例の前記第１実施例と異なる点は、以下の
通りである。即ち、前記第１実施例では、ポンプ１３の
回転速度を固定回転速度にして圧力監視運転を行ってい
るが、この実施例では、このようにポンプ１３の回転速
度を固定することなく、通常のＰＩ制御（フィードバッ
ク制御）を圧力監視運転に入ってもそのまま継続するよ
うにしたものである。

【００２８】このように構成することにより、圧力監視
運転時に、例えば元圧の変化により吐出圧力が上昇して
しまうといった問題を解消することができるばかりでな
く、圧力監視運転中の急激な負荷変動に対しても少ない
圧力変動で応答することができる。尚、この第２実施例
においても、蓄圧運転時に開検知タイマをフロースイッ
チの信号検出に用いることができる。これにより、第１
実施例と同様に蓄圧運転中に瞬間的にフロースイッチが
開くことによる、蓄圧運転の中止という問題を回避する
ことができる。

【００２９】尚、上述した実施例は直結型の可変速給水
装置について説明したが、本発明の趣旨は貯水槽等に貯
留した水から給水する可変速給水装置についても、同様
に適用できるのは勿論のことである。

【００３０】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、少水量停止動作時の圧力監視運転中に吐出圧力が上
昇してしまうことを防止することができる。また、負荷
状態が少水量であるにも係わらず蓄圧運転時に少水量停
止動作から離脱することをなくして、確実に少水量停止
動作が行われるようにすることができる。これによっ
て、無駄なポンプの運転と頻繁な起動停止が行われなく
なり、安定した給水装置の運転が行え、且つ省エネルギ
化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】可変速給水装置のシステム構成の概要図。

【図２】本発明の第１実施例の制御フロー図。

【図３】同じく、蓄圧運転時の制御フロー図。

【図４】本発明の第２実施例を示す制御フロー図。

【図５】従来例の制御フロー図。

【図６】同じく蓄圧運転時の制御フロー図。

【符号の説明】

１２ 流入管 １３ ポンプ １５ 吐出管 １６ 圧力タンク １７ 制御手段 １８ 吐出圧力検出器 １９ 可変速手段 ２０ 少水量検出手段（フロースイッチ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 手嶋 友治 神奈川県藤沢市本藤沢４丁目１番１号 株 式会社荏原電産内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電動機により回転駆動するポンプと、該
   ポンプの回転数を可変速する可変速手段と、該ポンプの
   吐出側に設けた逆止弁と、該逆止弁の下流側に設けた圧
   力検出器及び圧力タンクと、前記ポンプの少水量を検出
   する手段と、該少水量検出手段により少水量が検出され
   た時に前記圧力タンクに蓄圧した後にポンプを停止する
   少水量停止手段を備えた可変速給水装置において、 前記少水量停止手段は、前記少水量検出手段から少水量
   状態の検出後、前記ポンプの回転速度を上げることな
   く、一定の様子見時間、吐出圧力値が所定の圧力値以上
   に保たれたことを確認して、蓄圧運転を行い、その後ポ
   ンプの運転を停止することを特徴とする可変速給水装
   置。
2. 【請求項２】 前記様子見時間中に、ポンプの回転速度
   を前記少水量状態の検出時の速度に固定したことを特徴
   とする請求項１記載の可変速給水装置。
3. 【請求項３】 前記様子見時間中に、ポンプの回転速度
   をフィードバック制御により可変としたことを特徴とす
   る請求項１記載の可変速給水装置。
4. 【請求項４】 前記少水量停止手段は、前記蓄圧運転を
   行っている間に、前記少水量検出手段の開状態が所定時
   間継続していることを検出する開検知タイマを更に備え
   たことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の
   可変速給水装置。