JPS6138182A - 可変速給水装置 - Google Patents

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】 〔発明の目的〕 「産業上の利用分野」 この発明は一つの給水系に対して複数台数のポンプを備
え、該ポンプが交互に運転されて給水が行われるポンプ
装置に関する。

「従来の技術」 複数のポンプを持ち一つの給水系統を通じて給水を行う
可変速給水装置ではポンプを交互に運転するが制御の性
質上ポンプの起動停止頻度剤ｈｆ？＜−１６端ｆｒ蝙を
に寸−膨動喜出才ふ穂「μｍない場合もある。複数台の
ポンプをもつこの種装置ではポンプ運転時間の平均化を
はかるためどのようなタイミングで交互に運転（以後単
に交互という）するポンプを切換えるかは大きな関心事
となっている。

給水量が零かまたは極端に少なくなった皓、圧力タンク
にいったん水を昇圧させてからポンプを停止する少水量
停止機能をそなえた可変速給水装置がある。

従来この種装置では、７日のうちの、少水量になりやす
い時間（たとえば夜中）の数時間を交互時間帯に設定し
、この時間内に少水量停止した時に７回交互させるとい
う方法が一般的であった。

複数台数のポンプを交互して運転するポンプ装置、例え
ば一台のポンプを単独交互運転させる可変速給水装置で
は１台分のポンプを全負荷運転できる電源容量とするこ
とが計画される。

か＼る場合電源側の条件によりポンプ１台分を運転は出
来且つ若干余有のある電源容量ではあるがボンプコ台を
無条件に同時運転できないということもある。即ち、ポ
ンプの交互時に並列運転を行うには電源容量がポンプ／
台分以上あるが不足勝ちだという場合がある。以下の説
明ではこのようなポンプ交互時に２台のポンプを同時に
運転を行うには電源容量が不足勝ちの場合も含めて電源
容量がポンプ１台分と表現して説明する。

このような電源容量がポンプ／台分のみの場合は少水量
停止装置を備え、給水量が零になる時間帯をあらかじめ
セットしておき負荷側に影響の少ない夕４ミングで少水
量停止機能により交互切替を行なっていた。（７日に１
回のみ）「発明が解決しようとしている問題点」電源容
量にか＼わらず１日／回少水量停止時交互とすると設定
した時間内に少水量停止がおこらないと７台のポンプが
数日間まわりっばなしになる。ポンプは長く停止させて
おくと錆がたまるので、ポンプが交互した時赤水の出る
恐れもあった。また２１Ｉ時間に１回の交互は交互の間
隔として長すぎる。

電源設備容量が１台分のポンプを駆動する容量しかない
場合には少水量停止でないのに運転中に一旦先発ポンプ
を停止して強制的交互を行なうと、断水状態が生ずる。

そこで、少水量停止でない場合で給水圧力を保持できず
にポンプを交互させることは例えば内燃機関の冷却水、
水冷冷蔵庫の場合は熱交換媒体の冷却水が昇温しで機器
に多大な悪影響を及ぼすし、シャワー等の混合栓を使用
している負荷にとっては、交互後、再起動して給水圧力
が安定するまでの時間温水しか出ないという状態に至っ
てしまう。

本発明は複数台のポンプと一つの電源装置につながれた
複数台の可変速装置を持った可変速給水装置において、
一つのポンプの長時間運転の可能性を解消すると共に複
数台のポンプの運転時間を平均化することのできる可変
速給水装置を提供することを目的とする。本発明は複数
台の可変速装置を持った可変速給水装置において電源装
置が１台分のポンプを全負荷運転させる電源容量を持っ
ている場合において上記第１目的を達成できる可変速給
水装置を提供することを他の目的とする。

〔発明の構成〕

「問題点を解決するための手段」 本願第１発明は複数台のポンプと一つの電源装置より給
電される複数台の可変速装置を持った可変速給水装置に
おいて、１日をＮ等分し、Ｎ等分された時間帯内におい
て本装置が少水量停止した場合、もしくはその時間帯内
に一度も少水量停止しなかった時にはＮ等分時間経過時
に強制的に交互させ、且つポンプの強制的な交互切換の
際給水圧力を低下させないために複数台のポンプを同時
可変速運転させる制御装置を備えた可変速給水装置であ
る。

本願第２発明は複数台のポンプと電源容量がポンプ交互
の際、並列運転を行うのに容量王制ｎ巨／７＋１　　太
　ｚ　−１）ｎ）脣偽シよな用馨　し　ｈ　ふヘクｔ　
寺　柄　２　ラ誼修６Ｊへの可変速装置を持った可変速
給水装置において、可変速装置の運転電流検出手段を設
け７日をＮ等分し、Ｎ等分された時間帯内において本装
置が少水量停止した場合、もしくはその時間帯内に一度
も少水量停止しなかった時にはＮ等分時間経過時に強制
的に交互させ、且つ交互切替の際給水圧力を低下させな
いために可変速装置の運転電流を監視し、複数台のポン
プを同時可変速運転させこれを越える様な負荷のときに
は、先発していたポンプを停止させる制御装置を備えた
可変速給水装置である。

「作用」 そこで本発明ではポンプ交互回数をある程度増加させる
ために７日をＮ等分し、その時間帯内に前記少水量停止
が発生した場合は該時刻にその場で交互させる。たゾし
、Ｎ等分時間内には最高７回の交互としそれ以上少水量
停止しても交互させない。又、少水量停止せずＮ等分し
た時間帯が経過した場合は経過時点で、複数台同時可変
速としこれまで先発していたポンプを解列させ給水圧力
を保持する。丈たこの時間にλ台板上同時運転していた
場合はポンプを停止させずに先発機、後発機の運転指令
のみを入れ替える。更に、７台分の電源容量しか持たな
い設備では、この時点において合計運転電流を監視し、
１台分の定格電流を超える場合には即座に先発機を停止
させ、設備容量限度ぎりぎりまで給水圧力を保持する。

「実施例」 第１図はこの考案の実施例のフローシートである。ポン
プ／、／ｌは誘導電動機（以下、電動機という）コ、ｌ
コにより夫々駆動可能となっており、電動機コ、／コが
インバータ１０．／／θにより夫々駆動されるようにな
っている。受水槽３より吸込管！、１５を通じてポンプ
／、／／に吸込まれた水は昇圧され、吐出管６．／乙に
吐出され、チェツキ弁７．／りを介して送水管／ｇに合
流するようになっている。／９は送水管／ｇＩこ設けた
圧力タンク、Ｊ／は送水管／ｌに設けたポンプ／、／／
の吐出圧力を検出する圧力センサであり、圧力センサ、
２／の信号は制御装置、２コに送られるようになってい
る。制御装置ココはインバータ１０．／／θに周波数指
命信号Ｂｆを出力し、インバータｉｏ、ｔｉｏを介して
電動機コ、／コを可変速する。

制御装置ココは夫々インバータｌθ、／１０と電源装置
、２３との間のスイッチ２’ｌ、／２’ｌを制御するよ
うになっている。

電源装置、２３からの電力供給發には電流検出器、２！
が設けられ、電流検出器コ３の検出した入力電流信号は
制御装置２．２に入力される。

このような可変速給水装置は例えば圧カセンザ２／の検
知した給水の吐出圧力とポンプ回転速度−とか・ら末端
給水圧カ一定制御を行なう。或は、図示されない流量計
を送水管／ｇに備えて給水量と吐出圧力値により末端給
水圧カ一定制御を行う。或は流量計の信号を制御装置に
導いて流量一定制御を行う。これらの給水圧カ一定或は
流量一定制御は公知の制御方法により行われる。

このような構成の可変速給水装置において電源装置、２
３の容量がポンプｌ、／／、コ台を最大出力で運転可能
となっており、常時は給水態様からポンプ／台分で充分
な場合について先ずのべる。

第１図において制御装置ココは周波数指令信号８ｆをイ
ンバータｉｏに出力する。インバータｉｏはスイッチλ
ｌＩを介して電源装置、２３から受ける商用周波数電力
を周波数変換して出方する。制御装置２コは例えばスイ
ッチコグを人とし、スイッチ／、２４（を断としており
、周波数指命信号ｓｆと同周波数の電力は電動機コに送
られ、電動機コは附勢され、ポンプｌを運転する。ポン
プ／は受水槽から吸込管、５′を通じて水を吸込み昇圧
して吐出管乙に吐出し、チェツキ弁りを通じて送水管／
ｇに水を送り出す。吐出圧力は圧力センサ、２／で計測
され、その圧力信号は制御装置−一に送られ、制御装置
２−では周波数指令信号８ｆと圧力信号を併せて例えば
末端圧カ一定の給水を行うように周波数指命信号Ｂｆを
変更する。

かかるポンプの運転はポンプ／／についても同様で給水
量が少ないときは何れかのポンプが運転されそのポンプ
の最大能力を越えるとコ台のポンプｉ、ｉｔが運転され
る。

ポンプ／、／／は夫々少水量となると発熱、パーシャル
キャビテーション等の不都合が生ずるため、運転されて
いる電動機コ、又は／Ｊが予め定められた回転速度にな
るような最小周波数指命信号Ｓｆになると、制御装置コ
コは周波数指令信号を例えばポンプの最大回転速度とな
る最大周波数指命信号ＳｆＭＡＸに制御して圧力タンク
ｌ？に補水を行ない、圧力センサ２／が所定の圧力とな
ると圧力センサ２１の該信号を受けて制御装置ココは運
転されている電動機−文は／コをスイッチ２’ｌ又は１
．２１１を切り断電する。

もしくは、スイッチｊｌ又は／２４ｔを投入したま＼、
周波数指命信号Ｓｆを零とし電動機ａ又は、２２を停止
させる。そして、ポンプｉ、ｔｉ停止のま５圧カタンク
／ｑにより給水は行われて圧力センサ、２／の示す信号
が予め定められた一定圧力以下を示す場合にその信号を
受けている制御装置、２コはスイッチ、２ダ又は／２４
’を入れもしくは周波数指令信号Ｓ、−を上昇させ、電
動機コ又は１．２を始動してポンプ／又は／／を運転す
る。

第２図は第１図の装置のタイムチャートである。Ａは制
御装置、２−に備えるマイコンタイマの動作を示し、　
Ｅ、Ｇはポンプ／、／／の運転停止を示す。

図において時刻ＴｏからＴ２１１までは２１Ｉ時間であ
ってその間をＮ等分例えばダ等分しである。

このグ分割された境となる時刻は午前２時、午前３時、
午後一時、午後３時、翌日の午前２時である。このＮ等
分された時刻の始めにはマイコンタイマはＨ能動信号を
出力して持続する。

そして制御装置、２２に記憶されている末端圧一定制御
している状態での圧力センサ、２／の信号と所要圧力信
号下でのポンプが少水量停止となる最小周波数信号とマ
イコンタイマのＨ能動信号を入力とするアンドゲートが
設けられており、該アンドゲートがＨ能動信号を出力し
たとき、ポンプ／、／／の交互を行うようになっている
。

本発明では１日を／を含む整数をＮとしてＮ等分された
小時間帯中に一回も少水量停止がないときはそのＮ等分
された小時間帯が終る時刻にマイコンタイマは該時刻を
知らせるＬ能動信号（パルス）を一時出し、ポンプｔ、
ｉｉの交互を行うようになっている。この場合ポンプｌ
。

／／を共に駆動して末端圧一定制御を行うため、今まで
駆動されているポンプｌ又は／／は減速される。

第３図は第１図の装置の作用を示すフローチャートであ
る。

今ポンプ／が単独運転状態にあり、時刻Ｔ。

を午前一時を始点としてフローチャート及びタイムチャ
ートにより説明すれば第１図の装置の作用は第２図、第
３図に示すように次のとおりである。

系がスタートするとステップｌθｌで制御装置ｆ＃　？
　ｖ　ｔｒａｍ÷スマ１１ソ々スフ−ｈ４葺郁動屑易尤
出力する。例えば系のスタートを基準時刻にとると第２
図の時刻Ｔｏである。か＼る時刻にはポンプｌが単独運
転されている。

ステップｉｏｓではマイコンタイマがＨ能動信号を出し
ているか否かが判断され、出していないときは元に戻り
、出しているときはステップｌθ３に進む。

ステップｌθ３では少水量停止しているかどうか判断さ
れる。時刻ＴＯからＴ／までは少水量停止をしていない
のでステップ１ｏ３Ｂζこ移り、基準時刻Ｔｏから６時
間経過しているか否かが判別され、経過していないから
ステップ１０３の手前に戻る。時刻ＴＩでは少水量停止
しているから、ステップＩＯ’ｌに進む。

ステップＩＯ夕でマイコンタイマはＨ能動信号を停止し
ステップ／９よに進む。

ステップ１０３は圧力タンク／９の水位低下により圧力
センサＪ／の圧力信号も低下して行き、圧力センサーｌ
の圧力信号が給水条件になっているかどうかが制御装置
コａで判別される。

給水条件になっていないときはステップ１０！の手前に
戻り、給水条件になっているときはステップｉｏｔに進
む。

ステップ／θ６では時刻ＴＪで示すようにポンプは給水
条件にありポンプは交互しポンプｌ／が運転される。

ポンプ交互の動作はここで終る。ポンプ交互後の動作は
サブルーチン２０θに移る。

ザブルーチンコθθは基準の時刻ＴＱから始まる７日を
Ｎ等分した小時間帯に一回ポンプの交互が行われた後の
動作を示すものである。

ステップ、２０／では時刻ＴλからＴ３までにおいて少
水量停止か否かが判別されて少水量停止でないと元に戻
り、時刻Ｔ３では少水量停止によりステップ２θコに進
む。

ステップ−〇−ではマイコンタイマがセットされている
か否かが判別され、マイコンタイマがセットされていな
いのでステップλ０３に進む。

ステップ、ＺＯ３では給水条件が整っていないときはス
テップコθ３の手前に戻り、時刻Ｔ４Ａに示すように給
水条件が整うとステップ２θコに進む。

ステップ−θグではポンプｌ／が再始動する。

同様に時刻Ｔ３でポンプ／ｌは少水量停止し、時刻Ｔ６
で再始動する。時刻Ｔ７では基準時刻の午前２時から１
日を四等分した午前を時となり、マイコンタイマはセッ
トされる。

時刻Ｔｇにおけるサブルーチン、２０θの動作はステッ
プ２０／で少水量停止が判断され、ステップ２０１に進
み、マイコンタイマが動作しているからステップ７０ケ
に戻る。マイコンタイマは停止し、ステップ／θ！に進
み、時刻Ｔ９で給水条件が整うとステップ１０４に進み
ポンプの交互が行われポンプｌが始動する。

時刻Ｔ／θにおいて給水負荷が１台分のポンプ能力以上
ｌこ増大するとポンプ／ｌは始動し、並列運転される。

時刻Ｔ／／において給水負荷が減少し、給水負荷がポン
プ１台分になると１日を弘等分した午前を時から午後コ
時才での小時間帯では既にポンプの交互が行われている
から、後発しているポンプｌ／は停止しポンプｌが給水
を続行する。１日をダ等分した午後一時の時刻ＴＩ−で
は時刻が午前ｇ時から午後一時までの間に少水量停止が
あるのでポンプの交互が行われない。

時刻Ｔ／、２から時刻１３までの６時間の小時間帯にポ
ンプｌが運転を続行したとするとマイコンタイマは時刻
Ｔ／、？において、ステップ１０３の動作となり、少水
量停止でないのでステップｌ０ＪＢに進み、１日をＮ等
分した時刻か否かがマイコンタイマがＬ能動信号をパル
ス状に出力したかどうかにより判別され、マイコンタイ
マのＬ能動信号によりステップｌＯ５に進み、ステップ
ｌＱ５に進み既に給水条件にあるから、ポンプｌを運転
し乍らポンプｌｌが運転され漸時を並列運転してポンプ
ｌを停止してポンプの交互が行われる。

今、第一図に二点鎖線で示すように１日をダ等分した午
後を時にポンプ／／が既に運転されている場合は次のと
おりである。時刻Ｔ／ｊよりも前の小時間帯には少水量
停止なく、時刻Ｔ／コ“に給水負荷の増大によりポンプ
ｉ、ｉｉが並列運転を始める。時刻Ｔ／、７においてス
テップｌ０ＪＢによりステップｉｏｈに進む。こ＼で既
に給水条件にあるからステップｉｏｔに進む。こ＼で装
置はポンプｔ、ｉｉが並列運転する条件下にあるから、
ポンプ／、／／の先後発の運転指令のみを入替える。そ
して時刻Ｔ／３’において給水負荷が減少してポンプｌ
は停止しポンプ／／のみが運転される。

時刻Ｔ／ダは既にのべた少水量停止によるポンプ交互動
作である。

通常電源容量設計の際、ポンプ１台分の最大電力容量と
電源からの距離、電線の太さから主電源の電圧降下を考
慮し、最悪の電圧低下となって機器に悪影響を与えない
ように安全率を乗することが多い。従って通常ポンプ１
台分の運転では電源装置の限界に達しない。これらの条
件は給水設備によって個々に変る。従って上述したポン
プ１台分しか電源容量がない場合とはポンプ／台分の電
源容量以上余有の電源容量はあるがポンプ２台分を最大
能力で運転できないような電源容量であり、且つポンプ
交互の際にポンプの並列運転に対する給水負荷状態によ
って電源容量を越える場合をいっているのである。

このような意味において説明を簡便にするためポンプ装
置に対する電源容量がポンプ／台分しかない場合につい
てのべるがポンプ交互の際並列運転するには電源容量に
制限がある場合も本発明に含まれるのである。

次にポンプ／又は／／の１台分しか電源装置、２．７の
容量がない場合の動作を第グ図のタイムチャートを用い
てのべれば次のとおりである。

時刻ＴＯからＴ９−ｉ４での動作は第２図における説明
と同じであるので省略する。

時刻Ｔ１０でポンプｌが少水量停止をすると既に時刻Ｔ
ｇで少水量停止しているので時刻Ｔ／／ではポンプ／は
再始動する。モして１日をダ等分した時刻／コでは既に
その前の６時間の間に少水量停止があったからポンプの
交互は行われずポンプｌは続いて運転される。そして時
刻Ｔ／−２からＴ／３までは少水量停止がない。

時刻Ｔ／３の午後ざ時において７日をＮ等分した小時間
帯が終るとマイコンタイマはＬ能動のパルス信号を出力
し、ポンプ／、ｌ／の交互の動作が行われる。こ＼では
少水量停止でないのでポンプｌを停止させると給水圧力
が低下してしまう不都合がある。そこでポンプ／８運転
すると共にポンプ／／を始動し、ポンプｉ、ｔｉの並列
運転を行う。この並列運転時においても給水負荷はポン
プｌが給水していた状態とほとんど変らないとみてよい
。この並列運転の際に電流検出器λ５の検出信号は制御
装置−一に送られる。

ここで制御装置−コ中には第１図に併記して示すように
電流監視部λ６、演算比較部、２７、運転指令部Ｊｆｆ
を備えており、電流検出器コＳの検出した信号は電流監
視部コロに送られ、電流監視部、２６は演算比較部コク
に電流値を送り、演算比較部＝７では予め定めである１
台分のポンプの最大負荷電流と比較し、その比較値を運
転指令部、２ｇに送る。運転指令部、２ｇは最大負荷電
流以下ならば暫時運転を続行し、最大負荷電流以上なら
ば直ちにポンプを交互するようにスイッチコグを切り、
ポンプ／を停止してポンプ／／を運転する。

〔発明の効果〕

本発明は複数台のポンプと複数台の可変速装置を持った
可変速給水装置に詔いて７日をＮ等分しＮ等分された小
時間帯内において本装置が少水量停止した場合もしくは
その時間帯内に一度も少水量停止しなかった時には、Ｎ
等分時間経過時に強制的に交互させ、且つポンプの強制
的な交互切換の際、給水圧力を低下させないために複数
台のポンプを同時可・変速運転させる制御装置を備えた
から、ポンプは１日をＮ等分した小時間帯の一倍以上の
時間１台のポンプが連続運転されるということがないか
ら、休止中のポンプの赤水の発生は防止され、１台のポ
ンプの長時間運転は避けられる。

本願第２発明は上記効果に加えて１日をＮ等分した小時
間帯中に少水量停止がなく該小時間帯が終了した時の交
互切替の際給水圧力を低下させないためにポンプ交互の
際に並列運転をするのに制限のある電源容量しか持たな
い設備においても運転電流を監視し、複数台を同時可変
速運転させこれを越える様な負荷のときは先発していた
ポンプを停止させるという制御装置及び入力電流の検出
手段を備えたから、ポンプ交互に際して充分な電源容量
しか持たない設備においても、給水の圧力低下がなく給
水が円滑に行われる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の実施例のフローシート、第２図は実
施例としてのこの考案のタイムチャート、第３図は同じ
くフローチャート、第り図は他の実施例のタイムチャー
トである。 ｌ・・ポンプ　コ・・誘導電動機　３・・受水槽　よ・
・吸込管　６・・吐出管　７・・チエツキ弁　１０　、
　／１０　　・１インバータ　／／拳・ポンプ　／、２
・・誘導電動機　／Ｓ・・吸込管　／６・・吐出管　／
７・・チェッ牛弁／ｇ・・送水管　／？・・圧力タンク
　２１・・圧力センサ　、２コ・・制御装置　、２３・
・電源装置　、２グ・・スイッチ　２よ・・電流検出器
　、２６・・電流監視部　２り・・演算比較部−ざ・働
運転指命部　／ニゲ・・スイッチ２００６轡サブルーチ
ン　１０／〜／θｔ−−ステップ　−〇／〜コＯダ・・
ステップ。 特許出願人　　株式会社荏原製作所 株式会社荏原電産

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数台の可変速装置を持つた可変速給水装置におい
   て、１日をＮ等分し、Ｎ等分された時間帯内において本
   装置が少水量停止した場合、もしくはその時間帯内に一
   度も少水量停止しなかつた時にはＮ等分時間経過時に強
   制的にポンプの運転を交互させ、且つポンプの強制的な
   交互切換の際給水圧力を低下させないために複数台のポ
   ンプを同時可変速運転させる制御装置を備えた可変速給
   水装置。 ２、複数台のポンプと電源容量がポンプの交互の際並列
   運転を行うのに容量に制限がある一つの電源装置より給
   電される複数台の可変速装置を持つた可変速給水装置に
   おいて、可変速装置の運転電流検出手段を設け、１日を
   Ｎ等分し、Ｎ等分された時間帯内において本装置が少水
   量停止した場合にはポンプの運転を交互し、１日をＮ等
   分した時間帯内に一度も少水量停止しなかつた時にはＮ
   等分時間経過時に強制的にポンプの運転を交互させ、且
   つポンプの運転の強制的な交互切替の際給水圧力を低下
   させないために可変速装置の運転電流を監視し、複数台
   のポンプを同時可変速運転させこれを越える様な負荷の
   ときには、先発していたポンプを停止させる制御装置を
   備えた可変速給水装置。