KR20140108561A - 급수 장치 및 급수 방법 - Google Patents

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Abstract

물이 다량으로 사용되는 시간대를 피하고, 물이 별로 사용되지 않는 시간대에, 예를 들어 회전 속도가 낮아지도록 펌프(1)의 회전 속도를 제어하여, 에너지 절약화의 요청에 따를 수 있도록 한 급수 장치를 제공한다. 급수 장치는, 물을 가압하여 송수하는 펌프(1)와, 펌프(1)에 전력을 공급하여 펌프(1)를 변속 운전하는 주파수 변환기와, 제1 운전과 상기 제1 운전보다 소비 전력이 적은 제2 운전 중 어느 하나로 펌프(1)를 운전하도록 주파수 변환기에 운전 신호를 보내는 제어부(15)를 구비하고 있다. 제어부(15)는 펌프(1)의 운전을 제1 운전으로부터 제2 운전으로 이행해도 되는지의 여부를, 펌프(1)의 운전 상황에 의거하여 판단한다.

Description

급수 장치 및 급수 방법 {WATER SUPPLY DEVICE AND WATER SUPPLY METHOD}
본 발명은 펌프를 사용하여, 집합주택이나 빌딩 등에 수돗물 등의 급수를 행하는 급수 장치 및 급수 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 급수 장치의 제어 장치 및 급수 장치의 제어 프로그램에 관한 것이다.
집합주택이나 빌딩 등에 설치되어, 각 급수단부에 물을 공급하는 장치로서 급수 장치가 있다. 도 1은, 이러한 급수 장치의 전형적인 예를 나타내는 것으로, 급수 장치는, 모터(M)를 각각 갖고 물을 가압하여 송수하는 2대의 펌프(1)와, 각 펌프(1)를 구동하기 위한 모터(M)에 전력을 공급하는 인버터(주파수 변환기)(2)를 구비하고 있다. 급수 장치는, 펌프(1)의 토출측에, 압력 탱크(3)와 토출측 압력 센서(4)를 구비하고, 각각의 펌프(1)마다 플로우 스위치(유량 검출 수단)(6)와 역지 밸브(7)를 구비하고 있다. 펌프(1)의 흡입측 배관(8)은 수도본관(9)에 접속되고, 이 흡입측 배관(8)에 흡입측 압력 센서(10)와 역류 방지 장치(11)가 설치되어 있다. 또한, 수도본관(9)의 압력만으로 급수를 행하기 위한 바이패스관(12)이 펌프(1)의 흡입측 배관(8)과 토출측 배관(13) 사이에 설치되어 있다. 그리고 바이패스관(12)의 도중에는 역지 밸브(14)가 설치되어 있다. 펌프(1)의 제어를 행하는 제어부(15)는, 이 센서류로부터의 신호에 의거하여, 상황에 따른 펌프(1)의 회전 속도 제어 및 대수 제어를 행한다.
또한, 펌프의 흡입측 배관이 수도본관에 접속된 직결식 급수 장치가 아닌, 수수조(受水槽)식의 급수 장치이면, 펌프의 흡입측 배관은 수수조에 접속되고, 수수조에 구비된 수위 검지기가 제어부에 접속된다. 이 수수조식의 급수 장치의 경우, 역류 방지 장치, 흡입측 압력 센서 및 바이패스관은 구비되지 않는다.
도 2는, 급수 장치에 있어서의, 사용 유량과 해당 유량에 필요한 양정(헤드)과의 관계를 나타내는 필요 양정 곡선 A와, 이 필요 양정 곡선 A를 기초로 설정한(표준) 제어용 양정 곡선 B를, 펌프의 H-Q 곡선(회전 속도 N1, N2 및 N3)과 함께 나타낸다. 도 2에 있어서, 횡축은 유량 Q를 나타내고, 종축은 양정(헤드) H를 나타낸다.
필요 양정 곡선 A는, 예를 들어 건물의 양정(최상층의 높이) H1, 수도 기구에 필요한 압력(수도 기구의 압력 손실) H2 및 유량에 의존하는 배관 손실 H3의 합계(H1＋H2＋H3)로부터 구해진다. 본 예에서는, 필요 양정 곡선 A는, 사용 유량이 "0"일 때의 양정 PB0과, 사용 유량이 최종점 Q0일 때의 양정 PA0을 원활하게 연결하는 곡선으로서 나타내고 있다.
이 필요 양정 곡선 A는, 어디까지나 이상의 양정과 사용 유량과의 관계를 구한 것이며, 실제 설계 시에는, 필요 양정 곡선 A에 대하여, 예를 들어 수십% 정도의 여유를 갖게 한(표준) 제어용 양정 곡선 B를 설정하고, 이 제어용 양정 곡선 B에 의거하여 펌프의 회전 속도를 제어하는 것이 널리 행해지고 있다. 이 (표준) 제어용 양정 곡선 B는, 사용 유량이 "0"일 때의 상기 양정 PB0에 수십% 정도의 여유를 갖게 한 양정(최저 필요 압력) PB1과, 사용 유량이 최종점 Q0일 때의 상기 양정 PA0에 수십% 정도의 여유를 갖게 한 양정(최대 필요 압력) PA1을 원활하게 연결하는 곡선으로서 나타내고 있다.
이 제어용 양정 곡선 B는, 양정과 회전 속도의 함수로서, 도 1에 도시한 급수 장치의 제어부(15)의 기억부에 기억되어 있고, 이 제어용 양정 곡선 B에 의거하여, 즉, 예를 들어 도 2에 도시한 바와 같이, 사용 유량이 Q1일 때, 이 유량 Q1과 제어용 양정 곡선 B와의 교점 U3이 펌프(1)의 운전 포인트(회전 속도 N1)가 되도록, 펌프(1)의 회전 속도가 제어된다.
도 3은, 도 2에 도시한 급수 장치의 운전 사이클의 일례를 나타낸다. 도 3에 있어서, 횡축은 시간을 나타내고, 종축은 펌프의 회전 주파수를 나타내고 있다. 펌프(1)의 회전 주파수는, 인버터(2)에 의해 가변속 제어된다.
도 3에 도시한 바와 같이, 펌프(1)가 구동을 정지하고(시간: t1), 그러한 후, 토출측 압력 센서(4)로 측정되는 토출 압력 DP가 설정한 압력(설정압) SP보다 낮아지면(DP<SP), 물이 사용되고 있다고 판단하여, 펌프(1)는 회전을 개시하고(시간: t2), 급수를 행한다. 급수 중은, 설정압 SP와 토출측 압력 센서(4)로 측정되는 현재의 토출 압력 DP에 의해 PI 연산을 행하고, PI 연산 결과를 펌프(1)의 회전 주파수에 반영시킴으로써, 펌프(1)의 가변속 제어를 행한다.
그리고 펌프(1)에 의한 급수 중에 토출하여 압력 DP가 충분히 높아지고, 또한 플로우 스위치(6)의「폐쇄」에 의해, 사용 수량이 적어진 것이 검출되었을 때(시간: t3)에, 펌프(1)는 압력 탱크(4)에 축압하는 가압 운전을 개시하고, 다음의 소량 사용 시는 압력 탱크(4) 내의 물을 사용할 수 있도록 하는 소 수량 정지 동작을 행하게 하고 나서, 펌프(1)의 구동을 정지한다(시간: t4). 플로우 스위치(6)의「폐쇄」를 검지하는 시간은, 예를 들어 1초이다.
그리고 토출측 압력 센서(4)로 측정되는 토출 압력 DP가 설정한 설정압 SP보다 낮아지면(DP<SP), 물이 사용되고 있다고 판단하여, 펌프(1)는 다시 회전을 개시하고(시간: t5), 급수를 행한다.
여기서, 펌프(1)가 구동을 정지하고 있는 시간(t1 내지 t2)을「펌프 정지 시간」으로 하고, 펌프(1)가 구동을 개시하고 나서 플로우 스위치(6)의「폐쇄」를 검지할 때까지의 시간(t2 내지 t3)을「펌프 직전 구동 시간」으로 한다. 이것은, 이하 마찬가지이다. 펌프(1)가 구동을 정지한 후, 펌프(1)가 구동을 개시하여 급수를 행하고, 펌프(1)가 다시 정지할 때까지의 시간(t1 내지 t4)이 급수 장치 운전의 1 사이클이다. 물의 사용 빈도에 따라, 급수 시간, 펌프 직전 구동 시간 및 펌프 정지 시간이 바뀌고, 물의 사용 수량에 따라 펌프(1)의 회전 주파수가 바뀐다.
즉, 물이 계속적으로 사용되는 시간대에서는, 펌프를 연속하여 구동하는「펌프 직전 구동 시간」이 길어지고, 물이 별로 사용되지 않는 시간대에서는, 펌프의 구동을 정지하는「펌프 정지 시간」이 길어진다. 또한, 물이 대량으로 사용되면, 펌프의 회전 속도가 상승하고, 물이 소량밖에 사용되지 않으면, 펌프의 회전 속도가 저하된다.
상기한 바와 같이, 필요 양정 곡선 A에 대하여, 예를 들어 수십% 정도의 여유를 갖게 한(표준) 제어용 양정 곡선 B를 설정하고, 이 제어용 양정 곡선 B에 의거하여 펌프의 회전 속도를 제어함으로써, 예를 들어 배관에 부식이 발생하여 배관 손실이 설계 당초에 비하여 커진 경우에, 급수 장치가 그 사용 성능을 못내게 되어 버리는 것을 방지하거나, 또한 사용자 사이드에서 어떠한 이유에 의해, 조금 더 유량을 내고자 하는 요구가 있었던 경우에, 이 요구에 따르거나 할 수 있다.
또한, 배관 저항과 펌프 성능 곡선으로부터 구해지는 유량을 인풋하고, 목적으로 하는 유량이 얻어지도록 펌프의 회전 속도를 자동으로 맞춰 가는 방법이 제안되어 있다(특허 문헌 1 참조). 이 방법은, 처음에 유량을 측정한 지점에서, 유량이 많으면 펌프의 회전 속도를 자동으로 낮추고, 펌프의 회전 속도를 낮추어도 다시 유량이 많으면, 다시 펌프의 회전 속도를 유량에 맞게 자동으로 낮춰, 차례로 목표로 하는 유량이 될 때까지 펌프의 회전 속도를 자동으로 조정해 가도록 하고 있다.
일본 특허 공개 소59-51193호 공보
사용자로부터 요구되는 사용 유량-양정에 대하여, 예를 들어 수십% 정도의 여유를 가진 (표준) 제어용 양정 곡선을 설정하고, 이 제어용 양정 곡선에 의거하여 펌프의 회전 속도를 제어할 경우, 제어가 일의적으로 정해져, 예를 들어 제반의 사정에 맞추어, 에너지 절약화를 도모하려고 해도, 이에 유연하게 대응할 수 없었다. 예를 들어, 도 2에 도시한 바와 같이, 제어용 양정 곡선 B에 의거하여, 사용자의 사용 유량이 Q1이 되도록, 펌프의 회전 속도를 제어하려고 하면, 도 2의 유량 Q1과 제어용 양정 곡선 B와의 교점 U3이 운전 포인트(회전 속도 N1)가 되도록 펌프의 운전이 제어되고, 이 운전 포인트를 필요에 따라서 변경시킬 수 없다.
그러나, 사용자의 사용 유량 Q1이 확보되어 있으면, 도 2에 도시한, 유량 Q1과 필요 양정 곡선 A와의 교점(회전 속도 N3) U1보다도 양정이 높고, 상기 교점 U3보다도 양정이 낮은, 포인트 U2가 운전 포인트(회전 속도 N2)가 되도록 펌프의 운전을 제어해도 되는 경우가 있다. 이러한 경우에, 양정이 높은 교점 U3에서 펌프를 구동(운전)하면, 양정이 낮은 포인트 U2에서 펌프를 구동(운전)할 때에 비해, 펌프의 회전 속도는 커지고, 그만큼 많은 전력을 소비하게 된다. 이것은, 에너지 절약 설계가 엄격하게 요구되는 오늘날의 요구에 반대된다.
또한, 사용자에서는, 충분한 여유를 가진 제어용 양정 곡선에 의거하여 펌프의 회전 속도를 제어할 필요가 없는 경우가 있다. 이러한 경우에는, 필요 최저한의 여유를 가진 제어용 양정 곡선에 의거하여 펌프의 회전 속도를 제어함으로써, 에너지 절약화에 공헌할 수 있다.
여기서, 예를 들어 집합주택에서는, 아침이나 저녁 등, 대부분의 유저가 물을 빈번히 사용하는 시간대가 존재하고, 물 사용량이 갑자기 증가하는 시간대 등에, 예를 들어 펌프의 회전 속도를 낮추어, 에너지 절약화에 공헌하려고 하면, 각 가정에 균일 압력으로 급수하지 못하게 될 우려가 있다. 이로 인해, 일정압 급수를 확보하기 위해서는, 물이 다량으로 사용되는 시간대를 피해, 물이 별로 사용되지 않는 시간대에, 예를 들어 펌프의 회전 속도를 낮춰, 에너지 절약화에 공헌하는 것이 바람직하다.
또한, 특허문헌 1에 기재된 발명은, 사용자가 필요로 하는 유량에 맞추어, 회전 속도가 낮아지도록 펌프의 운전을 제어하도록 한 것은 아니다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 물이 다량으로 사용되는 시간대를 피하고, 물이 별로 사용되지 않는 시간대에, 예를 들어 회전 속도가 낮아지도록 펌프의 회전 속도를 제어하여, 에너지 절약화의 요청에 따를 수 있도록 한 급수 장치 및 급수 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 급수 장치는, 물을 가압하여 송수하는 펌프와, 상기 펌프에 전력을 공급하여 해당 펌프를 변속 운전하는 주파수 변환기와, 제1 운전과 상기 제1 운전보다 소비 전력이 적은 제2 운전 중 어느 하나로 상기 펌프를 운전하도록 상기 주파수 변환기에 운전 신호를 보내는 제어부를 구비하고 있다. 상기 제어부는, 상기 펌프의 운전을 상기 제1 운전으로부터 상기 제2 운전으로 이행해도 되는지 여부를, 상기 펌프의 운전 상황(운전 이력)에 의거하여 판단한다.
이와 같이, 펌프의 운전 상황(운전 이력)에 의거하여, 펌프의 운전을 제1 운전(통상 운전)으로부터 상기 제1 운전보다 소비 전력이 적은 제2 운전(에코 운전)으로 이행해도 되는지의 여부를 판단함으로써, 물이 다량으로 사용되고 있거나, 물 사용량이 갑자기 증가되거나 하는 시간대를 피하여, 물이 별로 사용되지 않는 시간대에, 펌프의 운전을, 제1 운전(통상 운전)으로부터 상기 제1 운전보다 소비 전력이 적은 제2 운전(에코 운전)으로 이행시켜서, 에너지 절약화의 요청에 따를 수 있다.
본 발명의 다른 급수 장치는, 물을 가압하여 송수하는 펌프와, 상기 펌프에 전력을 공급하여 해당 펌프를 변속 운전하는 주파수 변환기와, 제1 운전과 상기 제1 운전보다 소비 전력이 적은 제2 운전 중 어느 하나로 상기 펌프를 운전하도록 상기 주파수 변환기에 운전 신호를 보내는 제어부를 구비하고 있다. 상기 제어부는, 상기 펌프의 운전을 상기 제2 운전으로부터 상기 제1 운전으로 이행해도 되는지의 여부를, 상기 펌프의 운전 상황(운전 이력)에 의거하여 판단한다.
이와 같이, 펌프의 운전을 제1 운전(통상 운전)보다 소비 전력이 적은 제2 운전(에코 운전)으로부터 제1 운전으로 이행해도 되는지의 여부를, 펌프의 운전 상황(운전 이력)에 의거하여 판단함으로써, 예를 들어 물 사용량이 갑자기 증가하는 시간대에, 제2 운전으로부터 제1 운전으로 이행시켜서, 각 가정 등에의 급수가 부족해져 버리는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 또 다른 급수 장치는, 물을 가압하여 송수하는 펌프와, 상기 펌프에 전력을 공급하여 해당 펌프를 변속 운전하는 주파수 변환기와, 제1 운전과 상기 제1 운전보다 소비 전력이 적은 제2 운전 중 어느 하나로 상기 펌프를 운전하도록 상기 주파수 변환기에 운전 신호를 보내는 제어부를 구비하고 있다. 상기 제어부는, 상기 펌프의 운전을 상기 제1 운전으로부터 상기 제2 운전으로 이행해도 되는지의 여부, 및 상기 펌프의 운전을 상기 제2 운전으로부터 상기 제1 운전으로 이행해도 되는지의 여부를, 상기 펌프의 운전 상황(운전 이력)에 의거하여 판단한다.
본 발명의 급수 방법은, 주파수 변환기로부터 펌프에 전력을 공급하여 해당 펌프를 제1 운전으로 운전하여 물을 가압 송수하고, 상기 펌프의 운전을 상기 제1 운전으로부터 상기 제1 운전보다 소비 전력이 적은 제2 운전으로 이행시켜도 되는지의 여부를, 상기 펌프의 운전 상황(운전 이력)에 의거하여 판단하여, 이 판단 결과를 기초로, 상기 펌프의 운전을 상기 제1 운전으로부터 상기 제2 운전으로 이행한다.
본 발명의 다른 급수 방법은, 주파수 변환기로부터 펌프에 전력을 공급하여 해당 펌프를 제1 운전보다 소비 전력이 적은 제2 운전으로 운전하여 물을 가압 송수하고, 상기 펌프의 운전을 상기 제2 운전으로부터 상기 제1 운전으로 이행시켜도 되는지의 여부를, 상기 펌프의 운전 상황(운전 이력)에 의거하여 판단하고, 이 판단 결과를 기초로, 상기 펌프의 운전을 상기 제2 운전으로부터 상기 제1 운전으로 이행한다.
본 발명의 또 다른 급수 방법은, 주파수 변환기로부터 펌프에 전력을 공급하여 해당 펌프를 제1 운전으로 운전하여 물을 가압 송수하고, 상기 펌프의 운전을 상기 제1 운전으로부터 상기 제1 운전보다 소비 전력이 적은 제2 운전으로 이행시켜도 되는지의 여부를, 상기 펌프의 운전 상황(운전 이력)에 의거하여 판단하고, 해당 판단 결과를 기초로, 상기 펌프의 운전을 상기 제1 운전으로부터 상기 제2 운전으로 이행하고, 상기 펌프의 운전을 상기 제2 운전으로부터 상기 제1 운전으로 이행시켜도 되는지의 여부를, 상기 펌프의 운전 상황(운전 이력)에 의거하여 판단하고, 해당 판단 결과를 기초로, 상기 펌프의 운전을 상기 제2 운전으로부터 상기 제1 운전으로 이행한다.
본 발명의 급수 장치의 제어 프로그램은, 물을 가압하여 송수하는 펌프와, 상기 펌프에 전력을 공급하여 해당 펌프를 변속 운전하는 주파수 변환기를 갖는 급수 장치를 제어하기 위한 프로그램이다. 이 제어 프로그램은, 주파수 변환기로부터 펌프에 전력을 공급하여 해당 펌프를 제1 운전으로 운전하여 물을 가압 송수하는 연산 처리를 실행시키고, 상기 펌프의 운전을 상기 제1 운전으로부터 상기 제1 운전보다 소비 전력이 적은 제2 운전으로 이행시켜도 되는지의 여부를, 상기 펌프의 운전 상황(운전 이력)에 의거하여 판단하고, 해당 판단 결과를 기초로, 상기 펌프의 운전을 상기 제1 운전으로부터 상기 제2 운전으로 이행하는 연산 처리를 실행시키고, 해당 펌프를 제2 운전으로 운전하여 물을 가압 송수하는 연산 처리를 실행시켜, 상기 펌프의 운전을 상기 제2 운전으로부터 상기 제1 운전으로 이행시켜도 되는지의 여부를, 상기 펌프의 운전 상황(운전 이력)에 의거하여 판단하고, 해당 판단 결과를 기초로, 상기 펌프의 운전을 상기 제2 운전으로부터 상기 제1 운전으로 이행하는 연산 처리를 실행시키고, 해당 펌프를 제1 운전으로 운전하여 물을 가압 송수하는 연산 처리를 실행시킨다.
본 발명의 급수 장치의 제어 장치는, 물을 가압하여 송수하는 펌프와, 상기 펌프에 전력을 공급하여 해당 펌프를 변속 운전하는 주파수 변환기를 갖는 급수 장치를 제어한다. 이 제어 장치는, 휴먼 인터페이스로서의 설정부와, 상기 제어 프로그램을 저장하여 상기 설정부로부터 입력되는 데이터를 기억하는 기억부와, 급수 장치에 구비되어 있는 센서류로부터의 신호를 받아서 하기의 연산부로 보내는 동시에, 제1 운전과 상기 제1 운전보다 소비 전력이 적은 제2 운전 중 어느 하나로 상기 펌프를 운전하도록, 연산부로부터의 운전 신호를 상기 주파수 변환기로 보내는 I/O부와, 상기 기억부에 기억되어 있는 데이터 및 상기 I/O부로부터 보내지는 신호를 기초로, 상기 제어 프로그램을 실행시키는 연산부를 구비하고 있다.
본 발명의 급수 장치 및 급수 방법에 의하면, 제1 운전(통상 운전)보다 소비 전력이 적은 제2 운전(에코 운전)으로 펌프를 운전할 수 있고, 이에 의해, 급수 시의 사용 전력을 억제하여 에너지 절약화를 도모하여, CO2의 삭감에 연결시킬 수 있다. 게다가, 제1 운전과 제2 운전의 전환을 자동으로 판단함으로써, 물이 다량으로 사용되는 시간대에 제2 운전으로 전환해 버려서 양정이 부족해지거나, 반대로 물을 별로 사용하지 않는 시간대에 제1 운전으로 필요 이상의 회전 속도로 펌프를 회전시키거나 하는 일이 없어진다. 이에 의해, 사용자에의 급수를 확보하면서, 에너지 절약 운전이 가능한 때에만 에너지 절약 운전을 할 수 있다. 특히, 학교 등, 계절 변동에 따라 급수량이 크게 다른 경우나, 건설 후 연수가 경과된 맨션 등, 빈 주거수가 증가한 경우 등에, 최적의 제어용 양정 곡선을 선택하거나, 에너지 절약 제어를 선택하거나 함으로써, 유저에게 불쾌감을 주는 일 없이, 소비 전력을 억제하는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 종래의 급수 장치의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 2는 급수 장치에 있어서의 필요 양정 곡선과 종래의 급수 장치의 (표준) 제어용 양정 곡선을, 펌프의 H-Q 곡선과 함께 나타내는 그래프이다.
도 3은 운전 중의 급수 장치에 있어서의 펌프의 회전 주파수와 시간과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태의 급수 장치의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태의 급수 장치의 제어부에 기억되어 있는 복수의 제어용 양정 곡선을 필요 양정 곡선과 함께 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태의 급수 장치에 구비되어 있는 운전 패널을 도시하는 평면도이다.
도 7은 본 발명의 제어용 양정 곡선으로서 사용되는 에너지 절약형 제어용 양정 곡선을 필요 양정 곡선 및 표준 제어용 양정 곡선과 함께 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 제어용 양정 곡선으로서 사용되는 다른 에너지 절약형 제어용 양정 곡선을 필요 양정 곡선 및 표준 제어용 양정 곡선과 함께 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 제어용 양정 곡선으로서 사용되는 또 다른 에너지 절약형 제어용 양정 곡선을 필요 양정 곡선 및 표준 제어용 양정 곡선과 함께 나타내는 그래프이다.
도 10은 본 발명의 제어용 양정 곡선으로서 사용되는 또 다른 에너지 절약형 제어용 양정 곡선을 필요 양정 곡선 및 표준 제어용 양정 곡선과 함께 나타내는 그래프이다.
도 11은 급수 장치를 1일 운전했을 때에 있어서의 시각과 급수량의 관계의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 12는 에코 모드 설정용의 조작 버튼을 구비한 급수 장치의 펌프 운전을, 표준 모드의 제1 운전(통상 운전)으로부터 에코 모드의 제2 운전(에코 운전)으로 이행시킬 때의 흐름도이다.
도 13은 에코 모드 설정용의 조작 버튼을 구비한 급수 장치의 펌프 운전을, 에코 모드의 제2 운전(에코 운전)으로부터 표준 모드의 제1 운전(통상 운전)으로 이행시킬 때의 흐름도이다.
도 14는 에코 모드 설정용의 조작 버튼을 갖지 않은 급수 장치의 펌프 운전을, 표준 모드의 제1 운전(통상 운전)으로부터 에코 모드의 제2 운전(에코 운전)으로 이행시킬 때의 흐름도이다.
도 15는 에코 모드 설정용의 조작 버튼을 갖지 않은 급수 장치의 펌프 운전을, 에코 모드의 제2 운전(에코 운전)으로부터 표준 모드의 제1 운전(통상 운전)으로 이행시킬 때의 흐름도이다.
도 16은 펌프의 운전 주파수와 적산 계수의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 17은 펌프의 운전 주파수와 적산 계수의 다른 관계를 나타내는 그래프이다.
도 18은 펌프의 운전 주파수와 적산 계수의 또 다른 관계를 나타내는 그래프이다.
도 19는 펌프의 운전 주파수와 적산 계수의 또 다른 관계를 나타내는 그래프이다.
도 20은 도 17에 나타낸 그래프를 기초로 적산 계수를 산출했을 때의 적산 계수의 적산값과 시간과의 예를 나타내는 그래프이다.
도 21은 제1 임계값 및 제2 임계값과, 제1 운전(통상 운전) 및 제2 운전(에코 운전)과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 22는 적산 계수의 적산값을 제1 임계값 및 제2 임계값과 비교하여 제1 운전(통상 운전)과 제2 운전(에코 운전)의 전환을 행하는 흐름도의 주요부이다.
도 23은 에너지 절약형 제어용 양정 곡선을, 적산 계수의 적산값에 비례시킨, 새로운 에너지 절약형 제어용 양정 곡선으로 갱신하는 예의 설명에 부가하는 도면이다.
도 24는 에너지 절약형 제어용 양정 곡선을, 갱신한 새로운 에너지 절약형 제어용 양정 곡선으로 이행할 때의 흐름도의 주요부이다.
도 25는 에너지 절약형 제어용 양정 곡선을, 적산 계수의 적산값에 비례시킨, 새로운 에너지 절약형 제어용 양정 곡선으로 갱신하는 다른 예의 설명에 부가하는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 형태를, 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 도 1 내지 도 25에 있어서, 동일 또는 상당하는 요소에는 동일 부호를 붙이고 중복된 설명을 생략한다.
도 4는, 본 발명의 실시 형태의 급수 장치의 구성예를 도시하는 도면이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 급수 장치의 제어부(제어 장치)(15)는, 설정부(16), 기억부(17), 연산부(18), 표시부(19) 및 I/O부(20)를 구비하고 있다. 설정부(16) 및 표시부(19)는 급수 장치의 운전 패널(21)에 구비되어 있다. 또한, 제어부(15) 이외의 구성은, 도 1에 도시한 종래의 급수 장치의 구성과 거의 마찬가지이다.
운전 패널(21)은 설정부(16)와 표시부(19)를 갖고, 예를 들어 스위치, 입력 확인용 버저 및 입력 확인용 표시를 갖고, 휴먼 인터페이스로서 기능을 한다. 설정부(16)에는, 외부 조작에 의해, 유량과 양정이 다른 관계를 나타내는 복수의 제어용 양정 곡선 등을 작성하는 각종 설정값, 예를 들어 사용 유량이 "0"일 때의 상기 양정(최저 필요 압력) PB1, 사용 유량이 최종점 Q0일 때의 상기 양정(최대 필요 압력) PA1 등을 입력한다. 또한, 설정부(16)에는, 제어용 양정 곡선의 전환을 해도 되는지의 여부를 판단하기 위한 각종 설정값으로서, 예를 들어 후술하는 펌프 구동 시간이나 펌프 정지 시간에 관한 소정 시간(a 및 b), 후술하는 적산 계수와 운전 주파수의 관계식을 작성하기 위한 각종 설정값, 후술하는 제n 임계값을 산출하기 위한 각종 설정값을 입력한다. 설정부(16)는, 하기의 에코 모드인지의 여부를 선택하는, 온/오프(ON/OFF)를 설정하는 기능을 갖고 있다. 설정부(16)에 입력된 데이터는, 기억부(17)에 기억된다.
표시부(19)는 휴먼 인터페이스로서 기능을 하고, 기억부(17)에 저장되어 있는 설정값 등의 각종 데이터나, 현재 펌프의 운전 상황(운전 상태), 예를 들어 펌프의 운전 또는 정지, 운전 주파수, 전류, 토출 압력, 유입 압력(직결 급수의 경우), 수수조 수위 등을 표시한다.
기억부(17)로서는, RAM 등의 메모리를 사용하고, 기억부(17)에는, 후술하는 제어 흐름도 등으로 나타내는 제어 프로그램이나 각종 데이터, 예를 들어 연산부(18)에 있어서의 연산 결과의 데이터(구동 시간, 정지 시간, 적산값), 압력값(유입 압력, 토출 압력), 설정부(16)에 의해 입력된 데이터, I/O부(20)에 의해 입력되거나 또는 I/O부(20)로부터 출력되는 데이터 등이 저장된다.
I/O부(20)로서는, 포트 등을 사용하고, I/O부(20)는 토출측 압력 센서(4)의 출력이나 플로우 스위치(6)의 신호 등의 급수 장치 내에 설치된 각종 센서로부터의 신호를 받아들여서 연산부(18)로 보낸다. I/O부(20)는, 통신에 있어서의 신호의 입출력도 행한다.
연산부(18)로서는, CPU를 사용하고, 연산부(18)는 기억부(17)에 저장되어 있는 프로그램 및 각종 데이터, 및 I/O부(20)로부터 입력되는 신호에 의거하여, 시간의 계측(직전 구동 시간, 정지 시간), 적산의 연산(적산값), 통신 데이터의 처리, 목표 압력의 연산, 주파수 명령값의 연산 등을 행한다. 그리고 연산부(18)로부터의 출력은, I/O부(20)에 입력된다.
또한, I/O부(20)와 각 인버터(2)는 RS485 등의 통신 수단에 의해 서로 접속되고, I/O부(20)로부터 인버터(2)로는 각종 설정값이나 주파수 명령값, 발정 신호(기동·정지 신호) 등의 제어 신호가 보내지고, 인버터(2)로부터 I/O부(20)로는 실제 주파수값이나 전류값 등의 운전 상황(운전 상태)이 잇달아 보내진다.
또한, I/O부(20)와 각 인버터(2) 사이의 제어 신호의 송수신으로서는, 주파수 등은 아날로그 신호를, 운전 정지 지령 등은 디지털 신호를 각각 사용할 수도 있다.
도 5는, 설정부(16)를 사이에 두고 설정되어서 기억부(17)에 기억되어 있는 복수의 제어용 양정 곡선을 나타낸다. 도 5는, 제1 운전보다 소비 전력이 적은 제2 운전용의 제어용 양정 곡선으로서, 제1 운전(통상 운전)용의 제어용 양정 곡선(이하, 표준 제어용 양정 곡선이라고 함)에 대하여, 전체 유량 영역 또는 일부의 유량 영역에 있어서 양정을 낮게 설정한 에너지 절약형 제어용 양정 곡선을 나타내고 있다. 본 예에서는, 예를 들어 건물의 양정(최상층의 높이) H1, 수도 기구에 필요한 압력(수도 기구의 압력 손실) H2 및 유량에 의존하는 배관 손실 H3의 합계(H1＋H2＋H3)로부터 구해지는 필요 양정 곡선 A에 대하여, 예를 들어 수십% 정도의 여유를 갖게 한, 제1 운전(통상 운전)용의 표준 제어용 양정 곡선 B 외에, 제1 운전보다 소비 전력이 적은 제2 운전(에코 운전)용의 3개의 에너지 절약형 제어용 양정 곡선 C1, C2, C3의 합계 4개의 제어용 양정 곡선이 사용되고 있다.
여기서, 제1 운전 및 제2 운전이란, 각각의 운전에 있어서 펌프가 구동하여 송수가 행해지고 있는 상태를 포함하는 것으로서 이하에서 설명한다.
에너지 절약형 제어용 양정 곡선 C1, C2, C3은, 표준 제어용 양정 곡선 B에 대하여 대략 나란히, 전 유량 영역에 걸쳐서 양정이 낮게 설정되어 있다. 그리고 에너지 절약형 제어용 양정 곡선 C1, C2, C3의 순으로, 양정이 차례로 낮아지도록 설정되어 있다. 그리고 이 4개의 제어용 양정 곡선 B, C1, C2, C3 중 하나가 택일적으로 선택되고, 이 선택된 제어용 양정 곡선 B, C1, C2 또는 C3에 의거하여 펌프(1)의 회전 속도가 제어된다.
도 6은, 급수 장치에 구비되어 있는 운전 패널(21)의 평면도를 나타낸다. 도 6에 도시한 바와 같이, 운전 패널(21)에는, 기억부(17)에 기억되어 있는, 본 예에서는 합계 4개의 제어용 양정 곡선 B, C1, C2, C3을 차례로 전환하는 전환 버튼(22)과, 펌프(1)의 회전 속도 제어에 사용되는 제어용 양정 곡선에 대응한 에너지 절약의 정도를 나타내는 에너지 절약 표시부(23)가 구비되어 있다.
여기서, 에너지 절약 표시부(23)의 램프가 점등하고 있지 않은 운전 상태(운전 모드)를 표준 모드, 에너지 절약 표시부(23)의 램프(중 어느 하나)가 점등하고 있는 상태를 에코 모드라고 한다.
전환 버튼(22)을 누르지 않을 경우에는, 에너지 절약 표시부(23)의 램프가 점등되는 일 없이, 표준 제어용 양정 곡선 B가 펌프(1)의 회전 속도 제어에 사용된다. 그리고 전환 버튼(22)을 1회 누르면, 에너지 절약 표시부(23)의 "L"에 대응하는 램프가 점등하고, 표준 제어용 양정 곡선 B가 에너지 절약 제어용 양정 곡선 C1로 자동으로 전환되어, 에너지 절약 제어용 양정 곡선 C1이 펌프(1)의 회전 속도 제어에 사용된다. 전환 버튼(22)을 2회 누르면, 에너지 절약 표시부(23)의 "M"에 대응하는 램프가 점등하고, 표준 제어용 양정 곡선 B가 에너지 절약 제어용 양정 곡선 C2로 자동으로 전환되어, 에너지 절약 제어용 양정 곡선 C2가 펌프(1)의 회전 속도 제어에 사용된다. 또한, 전환 버튼(22)을 3회 누르면, 에너지 절약 표시부(23)의 "H"에 대응하는 램프가 점등하고, 표준 제어용 양정 곡선 B가 에너지 절약 제어용 양정 곡선 C3으로 자동으로 전환되어, 에너지 절약 제어용 양정 곡선 C3이 펌프(1)의 회전 속도의 제어에 사용된다. 전환 버튼(22)을 4회 누르면 에코 모드로부터 원래의 표준 모드로 복귀한다.
즉, 표준 모드에서는 펌프(1)의 회전 속도 제어에 표준 제어용 양정 곡선(B)이 사용되고, 에코 모드에서는 펌프(1)의 회전 속도 제어에 사용하는 제어용 양정 곡선을, 펌프(1)의 운전 상황(운전 이력)에 의거하여, 표준 제어용 양정 곡선(B)으로부터 에너지 절약형 제어용 양정 곡선(C1, C2 또는 C3)으로 자동으로 전환하여, 펌프(1)의 회전 속도를 제어한다.
이상과 같이, 펌프(1)의 운전 상태(운전 모드)가 표준 모드인지 에코 모드인지를 사용자가 전환 버튼(22)을 사용하여 수동으로 간편하게 행하고, 에코 모드이면, 3단계 내의 어느 단계인지를 에너지 절약 표시부(23)로 확인할 수 있다.
이어서, 이 급수 장치에 의해, 사용자의 사용 유량이 Q1이 되도록, 펌프의 회전 속도를 제어하는 경우에 대해서, 도 5를 참조하여 설명한다. 우선, 전환 버튼(22)을 누르지 않을 경우, 표준 제어용 양정 곡선 B에 의거하여, 펌프(1)의 회전 속도가 제어되어, 표준 제어용 양정 곡선 B와 유량이 Q1과의 교점 U3이 펌프(1)의 운전 포인트가 된다. 이때, 에너지 절약 표시부(23)의 램프는 점등되지 않는다.
이하, 유량 Q1로 급수하는 경우를 예로 들어서 설명한다.
사용자가 전환 버튼(22)을 1회 누르면 에코 모드가 되어, 에너지 절약 표시부(23)의 "L"에 대응하는 램프가 점등하고, 펌프의 운전 상황(운전 이력)에 따라, 표준 제어용 양정 곡선 B가 에너지 절약형 제어용 양정 곡선 C1로 자동으로 전환되어, 펌프(1)의 회전 속도는 에너지 절약형 제어용 양정 곡선 C1로 제어된다. 이 경우에는, 에너지 절약형 제어용 양정 곡선 C1과 유량이 Q1과의 교점 U4가 펌프(1)의 운전 포인트가 된다. 또한, 전환 버튼(22)을 2회 누르면, 에너지 절약 표시부(23)의 "M"에 대응하는 램프가 점등하고, 펌프의 운전 상황(운전 이력)에 따라, 표준 제어용 양정 곡선 B가 에너지 절약형 제어용 양정 곡선 C2로 자동으로 전환되어, 펌프(1)의 회전 속도는 에너지 절약형 제어용 양정 곡선 C2로 제어된다. 이 경우에는, 에너지 절약형 제어용 양정 곡선 C2와 유량이 Q1과의 교점 U5가 펌프(1)의 운전 포인트가 된다. 전환 버튼(22)을 3회 누르면, 에너지 절약 표시부(23)의 "H"에 대응하는 램프가 점등하고, 펌프의 운전 상황(운전 이력)에 따라, 표준 제어용 양정 곡선 B가 에너지 절약형 제어용 양정 곡선 C3으로 자동으로 전환되어, 펌프(1)의 회전 속도는 에너지 절약형 제어용 양정 곡선 C3으로 제어된다. 이 경우에는, 에너지 절약형 제어용 양정 곡선 C3과 유량이 Q1과의 교점 U6이 펌프(1)의 운전 포인트가 된다.
이와 같이, 동일한 사용 수량이라도, 필요에 따라, 회전 속도가 낮은 운전 포인트를 선택하여 펌프를 운전할 수 있도록 함으로써, 급수 시의 사용 전력을 억제하여 에너지 절약화를 도모해, CO2의 삭감으로 이어질 수 있다.
상기한 예에서는, 도 7에 도시한 바와 같이, 표준 제어용 양정 곡선 B에 대하여 대략 나란히, 전 유량 영역에 걸쳐 양정이 낮게 설정된, 에너지 절약형 제어용 양정 곡선 C를 복수(상기한 예에서는, C1, C2 및 C3의 3개) 사용하여, 전 유량 영역에 있어서, 에너지 절약을 도모하도록 한 예를 나타내고 있다.
도 8에 도시한 바와 같이, 표준 제어용 양정 곡선 B에 대하여 중 유량 영역의 양정을 낮게 설정한 에너지 절약형 제어용 양정 곡선 D를 사용하고, 주로 중 유량 영역에 있어서 에너지 절약을 도모하도록 해도 된다. 또한, 도 9에 도시한 바와 같이, 표준 제어용 양정 곡선 B에 대하여 대 유량 영역의 양정을 낮게 설정한 에너지 절약형 제어용 양정 곡선 E를 사용하고, 주로 대 유량 영역에 있어서 에너지 절약을 도모하도록 해도 된다. 또한, 도 10에 도시한 바와 같이, 표준 제어용 양정 곡선 B에 대하여 소 유량 영역의 양정을 낮게 설정한 에너지 절약형 제어용 양정 곡선 F를 사용하고, 주로 소 유량 영역에 있어서 에너지 절약을 도모하도록 해도 된다.
여기서, 예를 들어 도 5에 도시한 제1 운전(통상 운전)용의 표준 제어용 양정 곡선 B 외에, 제1 운전보다 소비 전력이 적은 제2 운전(에코 운전)용의 에너지 절약형 제어용 양정 곡선 C1을 갖고, 도 6에 도시한 전환 버튼(22)을 1회 누르는 것으로, 에너지 절약형 제어용 양정 곡선 C1을 사용한, 에코 모드 펌프의 제2 운전(에코 운전)을 행하고자 했을 때, 물이 다량으로 사용되는 시간대에서는, 이 전환 버튼(22)이 1회 눌린 직후에, 펌프의 운전을 제1 운전(통상 운전)으로부터 제2 운전(에코 운전)으로 이행하면, 각 가정에 균일한 압력으로 급수하지 못하게 될 우려가 있다. 또한, 펌프를 제2 운전(에코 운전)으로 계속해서 운전하면, 물의 사용량이 갑자기 증가하는 시간대 등에서, 물의 공급량이 부족하게 될 우려가 있다.
도 11은, 급수 장치를 1일 운전했을 때에 있어서의 급수량(유량)과 시각의 관계의 일례를 나타내는 그래프이다. 이 도 11로부터, 물이 다량으로 사용되는 시간대는, 예를 들어 아침 7시부터 11시경(시간: TM1)과, 저녁 18시부터 20시경(시간: TM2)으로, 아침 8시부터 9시경이 최대 수량인 70L/min의 급수량이 되어, 물의 사용량이 갑자기 증가하는 시간대는, 예를 들어 아침 6시부터 8시 사이인 것을 알 수 있다. 한편, 심야 1시부터 5시경(시간: TL1)에 걸쳐서는, 최소 수량이 된다.
따라서, 본 예에서는, 펌프의 운전 상황(운전 이력)으로서, 급수 장치의 사용 빈도와 펌프 직전 구동 시간 및 펌프 정지 시간과의 관계에 착안하여, 전환 버튼(22)이 눌려, 에코 모드가 설정되었을(에코 모드 ON) 때에, 급수 장치의 사용 빈도가 적을 때에, 펌프의 운전을 제1 운전(통상 운전)으로부터 제2 운전(에코 운전)으로 이행시키고, 또한 펌프를 제2 운전(에코 운전)으로 운전 중에, 급수 장치의 사용 빈도가 올라갔을 때에, 펌프의 운전을 제2 운전(에코 운전)으로부터 제1 운전(통상 운전)으로 자동으로 이행시키도록 하고 있다.
또한, 펌프 직전 구동 시간 및 펌프 정지 시간 대신에, 급수 장치의 사용 빈도와 관계가 있는, 예를 들어 이하의 식 (1)에서 표현되는 펌프 구동율 및 이하의 식 (2)에서 표현되는 펌프 정지율에 의거하여, 급수 장치의 사용 빈도가 적을 때에, 펌프의 운전을 제1 운전(통상 운전)으로부터 제2 운전(에코 운전)으로 이행시키고, 또한 펌프를 제2 운전(에코 운전)으로 운전 중에, 급수 장치의 사용 빈도가 올라갔을 때에, 펌프의 운전을 제2 운전(에코 운전)으로부터 제1 운전(통상 운전)으로 자동으로 이행시키도록 해도 된다. 이에 의해서도, 상기와 마찬가지로, 사용자에의 급수를 확보하면서, 에너지 절약 운전이 가능한 때만 에너지 절약 운전을 행할 수 있다.
펌프 구동율
=펌프 구동 시간÷(펌프 구동 시간＋펌프 정지 시간) (식 1)
펌프 정지율
=펌프 정지 시간÷(펌프 구동 시간＋펌프 정지 시간) (식 2)
또한, 펌프 구동율 및 펌프 정지율은, 임의의 시간당의 펌프 구동 시간 및 펌프 정지 시간으로 정의해도 되고, 또한 임의의 타이밍에서(임의의 시간마다) 갱신해도 된다. 예를 들어, 최신 15분 동안당의 펌프 구동 시간 및 펌프 정지 시간으로 산출해 항상 갱신하면 된다. 즉, 펌프 구동율 및 펌프 정지율의 산출은 평균값을 사용하고, 항상 최신의 운전 상황(운전 이력)을 반영하여 갱신되는 펌프 구동율 및 펌프 정지율에 의거하여, 펌프의 운전을 자동으로 전환하는 것이 가능하게 된다. 특히, 비교적 짧은 시간 동안에 펌프의 운전과 정지가 반복될 경우에는, 펌프 직전 구동 시간 및 펌프 정지 시간 대신에, 펌프 구동율 및 펌프 정지율에 의거하여, 펌프의 운전을 제1 운전(통상 운전)과 제2 운전(에코 운전)을 자동으로 전환함으로써, 필요 이상으로 많은 빈도로 펌프의 운전을 전환하는 일이 없어져, 사용자에게 불쾌감을 주는 일 없이, 또한 소비 전력을 억제한 급수를 행할 수 있다. 또한, 펌프 구동 시간 또는 펌프 정지 시간이 길어지면, 펌프의 운전 빈도가 갑자기 변화되는 경우나 급격한 유량 변동 시에는, 펌프 구동율 및 펌프 정지율의 변화가 지연되어, 압력 제어에 지연이 발생해 버릴 가능성이 있으므로, 펌프 구동율 및 펌프 정지율의 정의는, 필요 이상으로 오랜 시간으로 정의하지 않고, 예를 들어 10분 동안당 내지 20분 동안당으로 산출하는 것이 좋다.
펌프 구동율 및 펌프 정지율을 산출하는 경우의 펌프 구동 시간은, 현재의 사이클에서의 시점 t3에 있어서의 펌프 직전 구동 시간(t2 내지 t3), 또는 후술하는 바와 같이 현재의 사이클에서의 시점 tb에 있어서의 펌프 직전 구동 시간(t2 내지 tb)뿐만 아니라, 과거 몇 가지의 사이클까지 거슬러 올라가서 그들의 각 사이클에 있어서의 펌프를 구동하고 있는 시간도 합산한 시간으로 해도 된다. 또한, 펌프 정지 시간도 현재의 사이클에 있어서의 정지 시간(t1 내지 t2, 또는 후술하는 t1 내지 ta)뿐만 아니라, 과거 몇 가지의 사이클까지 거슬러 올라가서 그들의 각 사이클에 있어서의 펌프의 정지 시간도 합산한 시간으로 해도 된다. 또한, 펌프 구동율 및 펌프 정지율을 산출할 경우, 펌프가 가압 운전을 하고 있는 시간(t3 내지 t4)도 포함하여 펌프 구동 시간(t2 내지 t4)으로 정의해도 된다.
도 12는, 예를 들어 도 6에 나타낸 전환 버튼(22)을 누르는 것으로, 펌프의 운전을, 펌프의 운전 상황(운전 이력)에 의거하여, 도 5에 도시한 표준 제어용 양정 곡선 B를 사용한, 표준 모드의 제1 운전(통상 운전)으로부터, 에너지 절약형 제어용 양정 곡선 C1을 사용한 에코 모드의 제2 운전(에코 운전)으로 이행시킬 때의 제어 흐름도를 나타낸다. 도 12는, 펌프의 운전 전환 판단에 필요한 요소만을 개시하고 있다. 이것은, 이하의 흐름도에 있어서도 마찬가지이다. 또한, 이하의 흐름도에 있어서, 동일한 스텝은 동일한 스텝 번호를 부여하여, 중복된 설명을 생략한다.
우선, 펌프가 제1 운전(통상 운전)으로 운전되고 있는지의 여부를 판단하고(스텝 1), 펌프가 제1 운전(통상 운전)으로 운전되고 있을 때에, 전환 버튼에 의한 에코 모드 ON 조작이 있는지의 여부를 판단한다(스텝 2). 그리고 전환 버튼에 의한 에코 모드 ON 조작이 있는 경우에는, 에코 모드를 ON으로 한다(스텝 3). 또한, 전환 버튼에 의한 에코 모드 ON 조작이 없는 경우에는, 전환 버튼에 의한 에코 모드 OFF 조작이 있는지의 여부를 판단하고(스텝 4), 전환 버튼에 의한 에코 모드 OFF 조작이 있는 경우에는, 에코 모드를 OFF로 한다(스텝 5).
이어서, 에코 모드가 ON인지의 여부를 판단하고(스텝 6), 에코 모드가 OFF인 경우에는, 펌프의 운전을 제1 운전(통상 운전)으로 한 채(스텝 7), 스텝 1로 복귀한다. 에코 모드가 ON인 경우에는, 펌프가 정지 중(펌프가 구동하고 있지 않은 상태)인지의 여부를 판단한다(스텝 8).
펌프가 정지 중인 경우에는, 펌프 정지 시간의 카운트를 행하고(스텝 9), 펌프 직전 구동 시간을 클리어한다(스텝 10). 그리고 펌프 정지 시간을 계측하고(스텝 11), 펌프 정지 시간(예를 들어, 도 3에 도시한 시점 ta에 있어서의 펌프 정지 시간은, 시간 t1 내지 ta)이 소정 시간 b(예를 들어 2분) 이상[펌프 정지 시간(t1 내지 ta)≥b]의 경우에는, 별로 물이 사용되지 않는 시간대라고 판단하여, 펌프의 운전을 제1 운전(통상 운전)으로부터 제2 운전(에코 운전)으로 이행하고(스텝 12), 스텝 1로 복귀한다.
한편, 펌프가 정지 중이 아닐(구동하고 있음) 경우에는, 펌프의 운전을 제1 운전(통상 운전)인 상태로 하여 스텝 1로 복귀한다.
이와 같이, 별로 물이 사용되지 않는 시간대에, 펌프의 운전을 제1 운전(통상 운전)으로부터 제2 운전(에코 운전)으로 이행시킴으로써, 필요 수량을 공급하는 것에 대하여 여유도를 억제한 낮은 회전 속도로 펌프를 운전하여 소비 전력을 적게 할 수 있다. 여기서, 별로 물이 사용되지 않는 시간대는, 예를 들어 도 11에 도시한 예에 있어서는, 밤 22시부터 6시경까지의 동안(시간: TL1) 및 오후 12시부터 16시경까지의 동안(시간: TL2)이다.
도 13은, 도 12의 스텝 1에서, 펌프가 도 5에 도시한 에너지 절약형 제어용 양정 곡선 C1을 사용한 제2 운전(에코 운전)이라고[펌프가 제1 운전(통상 운전)이 아님] 판단되었을 때에, 제2 운전(에코 운전)으로부터, 표준 제어용 양정 곡선 B를 사용한 제1 운전(통상 운전)으로 이행시킬 때의 흐름도를 나타낸다.
이 경우, 에코 모드가 ON인지의 여부를 판단하고(스텝 6), 에코 모드가 OFF인 경우에는, 펌프의 운전을 제2 운전(에코 운전)으로부터 제1 운전(통상 운전)으로 이행시키고(스텝 7-1), 스텝 1로 복귀한다. 에코 모드가 ON인 경우에는, 펌프가 정지 중인지의 여부를 판단한다(스텝 8).
그리고 펌프가 정지 중인 경우에, 펌프의 운전을 제2 운전(에코 운전)으로 한 상태에서 스텝 1로 복귀한다.
한편, 펌프가 정지 중이 아닐 경우에는, 펌프 직전 구동 시간의 카운트를 행하고(스텝 13), 펌프 정지 시간을 클리어한다(스텝 14). 그리고 펌프 직전 구동 시간을 계측하여(스텝 15), 펌프 직전 구동 시간(예를 들어, 도 3에 도시한 시점 tb에 있어서의 펌프 직전 구동 시간은, 시간 t2 내지 tb)이 소정 시간 a(예를 들어 2분) 미만[펌프 직전 구동 시간(t2 내지 tb)<a]인 경우에는, 별로 물이 사용되지 않는 시간대라고 판단하여, 펌프의 운전을 제2 운전(에코 운전)으로 한 상태에서 스텝 1로 복귀한다. 펌프 직전 구동 시간이 소정 시간 a(예를 들어 2분) 이상[펌프 직전 구동 시간(t2 내지 tb)≥a]인 경우에는, 빈번히 물이 사용되는 시간대라고 판단하여, 전환 버튼이 눌려져 에코 모드 ON인 상태라도, 펌프의 운전을 제2 운전(에코 운전)으로부터 제1 운전(통상 운전)으로 이행하여(스텝 16-1), 스텝 1로 복귀한다.
이와 같이, 빈번히 물이 사용되고 있는 시간대에, 전환 버튼이 눌려져 에코 모드 ON인 상태라도, 펌프의 운전을 제2 운전(에코 운전)으로부터 제1 운전(통상 운전)으로 강제적으로 복귀시킴으로써, 사용자에의 급수를 확보할 수 있다.
또한, 상기 소정 시간 a, b는 임의로 설정할 수 있다. 본 예에서는, 펌프의 구동 시간과 정지 시간을 항상 감시하여, 펌프의 운전에 반영할 수 있다. 게다가, 전환 버튼을 다시 눌러서 에코 모드를 OFF로 한 경우에는, 강제적으로 제1 운전(통상 운전)으로 복귀시킴으로써, 공급압에 불안이 있는 경우에, 바로 제1 운전(통상 운전)으로 되돌릴 수 있다.
또한, 급격한 압력 변동을 피하기 위해서, 전환 버튼에 의한 에코 모드의 ON/OFF 조작이 있었던 경우나 또는 제어용 양정 곡선을 자동으로 전환하는 경우에, 펌프의 운전을 급격하게 전환하는 일 없이, 소정의 시간을 들여서 단계적으로 전환해 가는 것이 바람직하다.
상기의 예에서는, 전환 버튼의 조작에 의해, 펌프의 제1 운전(통상 운전)으로부터 제2 운전(에코 운전)으로의 이행 등을 행하도록 하고 있지만, 전환 버튼을 조작하지 않고, 에코 모드를 설정하도록 해도 된다. 예를 들어 공장 출하 시에 설정부(16)(도 4 참조)를 에코 모드로 할 수도 있다. 미리 에코 모드로 설정해 둠으로써, 펌프의 운전 상황(운전 이력)에 따라, 제1 운전(통상 운전)과 제2 운전(에코 운전)을 자동으로 전환되도록 하여, 급수 장치를 제어할 수 있다.
도 14는, 미리 에코 모드로 설정하도록 한 경우의, 도 5에 도시한 표준 제어용 양정 곡선 B를 사용한, 표준 모드의 제1 운전(통상 운전)으로부터, 에너지 절약형 제어용 양정 곡선 C1을 사용한, 에코 모드의 제2 운전(에코 운전)으로 이행시킬 때의 흐름도이다. 도 12에 나타낸 흐름도와 상이한 점은, 이하와 같다.
즉, 제1 운전(통상 운전)이라고 판단된 경우에(스텝 1), 에코 모드의 설정이 ON인지의 여부를 판단하고(스텝 2-1), 에코 모드의 설정이 ON일 경우에는, 에코 모드를 ON으로 하여(스텝 3), 스텝 8로 이행한다. 에코 모드의 설정이 ON이 아닐 경우에는, 에코 모드를 OFF로 하고(스텝 5), 펌프의 운전을 제1 운전(통상 운전)으로 한 채(스텝 7), 스텝 1로 복귀한다.
도 15는, 도 14의 스텝 1에서, 펌프가 도 5에 도시한 에너지 절약형 제어용 양정 곡선 C1을 사용한 제2 운전(에코 운전)이라고[펌프가 제1 운전(통상 운전)이 아님] 판단되었을 때에, 제2 운전(에코 운전)으로부터, 표준 제어용 양정 곡선 B를 사용한 제1 운전(통상 운전)으로 이행시킬 때의 흐름도를 나타낸다. 도 14에 도시한 흐름도와 상이한 점은 이하와 같다.
즉, 제2 운전(에코 운전)이라고[제1 운전(통상 운전)이 아님] 판단된 경우에(도 14의 스텝 1), 에코 모드의 설정이 ON인지의 여부를 판단하고(스텝 2-1), 에코 모드의 설정이 ON일 경우에는, 에코 모드를 ON으로 하고(스텝 3), 스텝 8로 이행한다. 에코 모드의 설정이 ON이 아닐 경우에는, 에코 모드를 OFF로 하고(스텝 5), 펌프의 운전을 제2 운전(에코 운전)으로부터 제1 운전(통상 운전)으로 이행시키고(스텝 7-1), 스텝 1로 복귀한다.
또한, 제어용 양정 곡선을 전환할 경우, 제품 스펙을 바꾸지 않기 위해, 최 대 유량 영역에 대해서는, 제어용 양정 곡선을 바꾸지 않는 쪽이 바람직하다. 또한, 일반 가정용의 급수 장치에서는, 사용량이 많은 아침이나 밤 이외는 적은 수량의 사용을 하는 경우가 많다. 이로 인해, 도 10에 곡선 F로 나타낸 바와 같이, 사용 빈도가 많은 소 유량 영역에서만 제어용 양정 곡선을 에너지 절약형 제어용 양정 곡선으로 함으로써, 최대 유량 시의 제품 스펙을 확보하면서, 또한 에너지 절약 효과를 높게 할 수 있다.
상기 예에서는, 제1 운전(통상 운전) 및 제2 운전(에코 운전)의 전환 수단으로서, 추정 말단 압력 일정 제어에 있어서, 제어용 양정 곡선을 전환하는 것을 예시했지만, 제1 운전(통상 운전) 및 제2 운전(에코 운전)의 전환 수단은 그에 한정되지 않는다. 예를 들어, 토출 압력 일정 제어의 경우에는, 도 5에 도시한 바와 같이, 설정 토출 압력이 사용 유량에 따르지 않고 일정값 PA1이 되는 표준 제어용 양정 곡선(직선)을 사용하여 제어하는 운전을 제1 운전(통상 운전)으로 하고, 이 PA1에 1 미만의 일정한 비율을 곱한 토출 압력 PA2가 되는 에너지 절약형 제어용 양정 곡선(직선)을 사용하여 제어하는 운전을 제2 운전(에코 운전)으로 해도 된다. 또한, 펌프의 회전 속도에 일정한 비율(예를 들어 0.95)을 곱하여, 적은 회전 속도로, 펌프의 운전을 제2 운전(에코 운전)으로 하도록 해도 된다.
또한, 상기한 예에서는, 펌프의 제1 운전(통상 운전)과 제2 운전(에코 운전)의 전환을, 펌프 직전 구동 시간이나 펌프 정지 시간으로 판단하고 있지만, 이들의 시간과 같은 운전 상황(운전 이력)뿐만 아니라, 펌프 직전 구동 시간과, 펌프의 회전 속도, 토출 압력, 최대 유량, 펌프 직전 구동 시간에서의 평균 토출 유량 또는 펌프 직전 구동 시간에서의 적산 토출 유량 등의 운전 상황(운전 이력) 중 어느 하나 또는 둘 이상을, 즉 펌프 직전 구동 시간뿐만 아니라 사용 수량도 가미한 판단 지표를 기초로 판단하도록 해도 된다.
또한, 급수 장치로서 압력 탱크를 사용한 예를 들고 있지만, 압력 탱크를 사용하지 않는 급수 장치나, 펌프의 구동과 그 정지를 반복하는 장치로서, 예를 들어 라인 펌프 등의 펌프 단체를 사용한 급수 장치에 있어서도, 상기한 판단 지표를 사용한 에너지 절약 제어를 적용할 수 있다.
사용 수량에 따른 임의의 계수를 적산하고, 이 적산 결과를 사용하여, 제2 운전(에코 운전)을 행하는지의 여부를 최적으로 판단하도록 한 예를 이하에 설명한다.
펌프의 제1 운전(통상 운전)으로부터 제2 운전(에코 운전)으로의 전환을 펌프 정지 시간만으로 판단하고 있으면, 펌프 정지중에만 제2 운전(에코 운전)으로 전환된다. 즉, 사용 수량이 적은 경우에도 펌프 운전 시간이 장시간이면 제1 운전(통상 운전)이 계속된다. 그러나 사용 수량도 가미한 판단 지표를 기초로 판단하면, 펌프 구동 중이라도 사용 수량이 적다고 판단한 경우에는 제1 운전(통상 운전)으로부터 제2 운전(에코 운전)으로의 전환을 행할 수 있다. 즉, 사용 수량이 적은 경우에는, 펌프가 구동하고 있어서도 제2 운전(에코 운전)으로 전환하여 펌프를 구동할 수 있고, 이에 의해 소비 전력을 보다 적게 할 수 있다.
펌프 구동 중의 사용 수량은 펌프의 운전 주파수에 비례하므로, 펌프의 운전 주파수에 대응한 적산 계수 α를 정의한다. 이 적산 계수 α는, 급수 장치가 설치된 각 현장에 있어서 기준이 되는 수량(예를 들어, 맨션 등의 집합주택이라면, 아침 저녁의 피크 시간대나 심야의 대부분 물이 사용되지 않는 시간대를 피한 낮 동안의 사용 수량) 부근을 기준 수량으로 하고, 적산 계수 α를 0(α=0)으로 한다. 기준 수량보다 수량이 적은 경우에는, 적산 계수 α를 마이너스(α<0), 기준 수량이 많은 경우에는, 적산 계수 α를 플러스(α>0)로 한다. 예를 들어, 도 11에 도시한 시각과 급수량의 관계의 일례를 나타내는 그래프에 있어서, 도 11에 점선으로 나타내는 범위 내의 임의의 급수량, 즉 약 25L/min으로부터 약 35L/min의 범위 내의 임의의 급수량을 기준 수량으로 할 수 있다.
도 16에 도시한 바와 같이, 펌프의 운전 주파수가 최고 주파수인, 예를 들어 1/2일 때를 기준 수량으로 하여, 이때의 적산 계수 α를 0(α=0)으로 하고, 펌프의 운전 주파수가 최고 주파수일 때의 적산 계수 α를 100(α=100)으로 한다. 그리고 펌프의 운전 주파수가 0일 때의 적산 계수 α를 -100(α=-100)으로 한 직선을 기초로, 적산 계수 α를 산출한다. 이 경우, 예를 들어 펌프를 운전 주파수 A1로 구동하고 있을 때, 적산 계수 α는 B1(α=B1)이 되고, 운전 주파수 A2로 구동하고 있을 때, 적산 계수 α는 -B2(α=-B2)가 된다.
또한, 도 17에 도시한 바와 같이, 펌프의 운전 주파수가 최고 주파수인, 예를 들어 1/2일 때를 기준 수량으로 하여, 이때의 적산 계수 α를 0(α=0)으로 하고, 펌프의 운전 주파수가 소정의 운전 주파수 A3을 초과했을 때의 적산 계수 α를 일정값인 100(α=100)으로 하고, 펌프의 운전 주파수가 소정의 운전 주파수 A4 이하일 때의 적산 계수 α를 일정한 -100(α=-100)으로 한 그래프를 기초로, 적산 계수를 산출해도 된다.
또한, 도 18에 도시한 바와 같이, 펌프 운전 주파수가 최고 주파수인, 예를 들어 1/2일 때를 기준 수량으로 하여, 이 기준 수량을 사이에 둔 소정의 운전 주파수 영역 A5 내지 A6을 불감대 영역으로서, 이 불감대 영역에서 펌프를 구동하고 있을 때의 적산 계수 α를 0(α=0)으로 하고, 불감대 영역을 초과한 운전 주파수로 펌프를 구동하고 있을 때에는, 적산 계수 α가 100으로 직선상으로 증가하고, 불감대 영역보다 적은 운전 주파수로 펌프를 구동하고 있을 때에는, 적산 계수 α가 -100으로 직선상으로 감소하는 그래프를 기초로, 적산 계수 α를 산출해도 된다.
불감대 영역이 있으면, 기준 수량 부근에서 적산값이 변동하지 않는다. 그로 인해 기준 수량 부근에서 펌프를 구동하고 있는 시간대에는, 제1 운전(통상 운전)으로부터 제2 운전(에코 운전)으로의 전환이나, 제2 운전(에코 운전)으로부터 제1 운전(통상 운전)으로의 전환은 행해지지 않으므로, 펌프의 제1 운전(통상 운전)과 제2 운전(에코 운전)의 전환 헌팅을 경감할 수 있는 동시에, 제1 운전(통상 운전)과 제2 운전(에코 운전) 사이의 전환은, 사용자의 사용 수량에 의해 중점을 두고 판단이 이루어지도록 할 수 있다. 또한, 기준 수량 부근에 있어서의 압력 센서의 오차나 노이즈 등의 영향을 경감할 수 있다.
도 19에 도시한 바와 같이, 불감대 영역을 초과한 운전 주파수로 펌프를 구동하고 있을 때에는, 운전 주파수의 증가와 함께, 적산 계수 α가 2차 곡선을 따라 100까지 증가하고, 불감대 영역보다 적은 운전 주파수로 펌프를 구동하고 있을 때에는, 운전 주파수의 감소와 함께, 적산 계수 α가 2차 곡선을 따라 -100까지 감소하는 그래프를 기초로, 적산 계수 α를 산출해도 된다.
적산 계수 α가 2차 곡선이 되면, 적산 계수 α를 직선으로 정의하는데 비해, 대 수량 영역 또는 소 수량 영역에 있어서, 사용 수량의 변화에 대한 적산값의 증감이 보다 커진다. 따라서, 대 수량 영역 또는 소 수량 영역에서는, 펌프의 제1 운전(통상 운전)과 제2 운전(에코 운전) 사이의 전환을 보다 빠른 타이밍에서 행할 수 있다.
또한, 적산 계수 α는 -100<α<100뿐만 아니라, 이 수치 범위에 한정되지 않고 임의의 수치 범위로 해도 된다. 단, 운전 중에 제1 운전(통상 운전)으로부터 제2 운전(에코 운전)으로 전환을 행하고 싶은 경우에는, 사용 수량이 적을 때, 적산 계수 α<0으로 한다. 상기한 예에서는, 펌프의 운전 주파수를 기초로 적산 계수를 구하도록 하고 있지만, 운전 주파수 대신에, 모터에 공급되는 전류값을 기초로 적산 계수를 구하도록 해도 되고, 추정 말단 압력 일정 제어의 경우에는, 운전 주파수 대신에, 목표압을 기초로 적산 계수를 구하도록 해도 된다.
추정 말단 압력 일정 제어에 있어서의 목표압은, 운전 중인 펌프의 주파수가 사용 수량에 비례하는 것에 의거하여 산출된다. 따라서, 운전 주파수 대신에 추정 말단 압력 일정 제어의 목표압을 사용하면, 특히 복수대 운전의 경우에는 구동 중인 전 펌프의 유량 연산을 행할 필요가 없어진다.
그리고 산출한 적산 계수를 임의의 샘플링 간격마다 적산하여, 적산값(적분값)을 구한다. 이때, 펌프의 구동 시간이 길어지면 적산값이 과소 또는 과대해져, 급격한 유량 변동 시에는 압력 제어에 지연이 발생해 버릴 가능성이 있으므로, 적산값에는 상하한을 마련해도 된다. 펌프 운전이 장시간 계속될 때에는, 예를 들어 1시간에 1회 등, 적산값(적분값)을 일정 시간에 의해 클리어해도 된다.
도 20은, 도 17에 나타낸 그래프를 기초로 적산 계수를 산출했을 때의 적산 계수의 적산값과 시간과의 예를 나타낸다. 본 예에서는, 펌프의 구동을 개시한 후, 시간 t10으로부터 시간 t11까지는 적산 계수 α가 플러스(α>0)가 되는 운전, 즉 최고 주파수에 1/2를 초과하는 운전 주파수로 펌프를 구동하고, 그 후, 적산 계수 α가 마이너스(α<0)가 되는 운전, 즉 최고 주파수의 1/2를 하회하는 운전 주파수로 펌프를 구동하여, 현시점 t12까지 달했을 때의 적산 계수의 적산값을 나타내고 있다.
즉, 시간 t10 내지 t11까지는 적산 계수 α가 플러스이기 때문에, 그 적산값은 플러스가 되고, 시간 0으로부터 시간 t10까지와, 시간 t11 내지 t12까지는 적산 계수가 마이너스이기 때문에, 그 적산값은 마이너스가 된다. 이로 인해, 시간 t10 내지 t11까지 적산 계수의 적산값을 나타내는 면적 S1로부터, 시간 0으로부터 시간 t10까지의 적산 계수의 적산값의 면적을 나타내는 면적 S0과, 시간 t11 내지 t12까지 적산 계수의 적산값 면적을 나타내는 면적 S2를 차감한 값[S1-(S0＋S2)]이 현시점 t12에 있어서의 적산 계수의 적산값이 된다.
그리고, 예를 들어 제1 운전(통상 운전)을 제2 운전(에코 운전)으로 이행할 때에 적산 계수의 적산값과 비교하는 임계값을 제1 임계값으로 하고, 제2 운전(에코 운전)을 제1 운전(통상 운전)으로 이행할 때에 적산 계수의 적산값과 비교하는 임계값을 제2 임계값으로 한다. 그리고 예를 들어 제1 임계값 및 제2 임계값을 제n 임계값(n=1 또는 2)으로서, 다음의 식 (3)과 같이 정의하고, 또한 예를 들어 제1 임계값과 제2 임계값의 관계를, 예를 들어 다음의 식 (4)와 같이 설정한다.
제n 임계값=mn×αmax×N×Tn (식 3)
제1 임계값≤제2 임계값 (식 4)
여기서, mn: 임의의 계수, αmax: 최고 사용 수량 시의 적산 계수, N: 1초당의 샘플링 횟수, Tn: 임의의 시간(단위: 초)을 나타낸다.
이 경우, 적산 계수의 적산값이 0(제로)이 되었을 때에, 제1 운전(통상 운전)을 제2 운전(에코 운전)으로 이행할 경우에는, 식 (3)에서 나타내는 제n 임계값을 제1 임계값으로서, 계수 m1 또는 시간 t1을 제로(0)로 하고, 제1 임계값을 제로(0)로 하면 된다. 또한, 1초당의 샘플링 횟수를 10회로 하고, 최고 사용 수량 시의 적산 계수의 2배의 수량을 3초간 사용했을 때에, 제2 운전(에코 운전)을 제1 운전(통상 운전)으로 이행할 경우에는, m2=2, αmax=100, N=10, T2=3으로 함으로써, 제2 임계값이 구해진다. 또한, 제1 임계값과 제2 임계값을 동등하게 해도 된다.
그리고 도 21에 도시한 바와 같이, 펌프를 제1 운전(통상 운전)으로 운전 중에, 적산 계수의 적산값이 제1 임계값을 하회했을 때에, 펌프의 운전을 제1 운전(통상 운전)을 제2 운전(에코 운전)으로 이행한다. 한편, 펌프의 제2 운전(에코 운전)으로의 운전 중에, 적산 계수의 적산값이 제2 임계값을 초과했을 때에, 펌프의 운전을 제2 운전(에코 운전)을 제1 운전(통상 운전)으로 이행한다.
도 22는, 이때의 흐름도의 주요부(도 12 및 도 13에 있어서의 스텝 8 이후)를 나타낸다. 즉, 펌프가 정지 중인지의 여부를 판단하고(스텝 8), 펌프가 정지 중인 경우에는, 적산값을 클리어하고(스텝 20), 스텝 1(도 12 및 도 13 참조)로 복귀한다.
펌프를 제1 운전(통상 운전)으로 운전 중인 경우에는, 적산 계수 α를 산출하고(스텝 21), 적산 계수 α의 적산값을 구한다(스텝 22). 그리고 적산 계수의 적산값과 제1 임계값을 비교하여(스텝 23), 적산 계수의 적산값이 제1 임계값보다 작을 때[적산 계수의 적산값<제1 임계값(=0)], 제1 운전(통상 운전)을 제2 운전(에코 운전)으로 이행하고(스텝 24), 스텝 1로 복귀한다. 적산 계수의 적산값이 제1 임계값 이상[적산 계수의 적산값≥제1 임계값(=0)]일 경우에는, 적산 계수의 적산값과 제2 임계값을 비교하여(스텝 25), 적산값이 제2 임계값보다 큰(적산값>제2 임계값) 경우에는, 제1 운전(통상 운전)을 계속하여(스텝 26), 스텝 1로 복귀하고, 적산값이 제2 임계값 이하일(적산값≤제2 임계값) 경우도, 제1 운전(통상 운전)을 계속한 채 스텝 1로 복귀한다.
펌프를 제2 운전(에코 운전)으로 운전 중인 경우에는, 적산 계수 α를 산출하고(스텝 21), 적산 계수의 적산값을 구한다(스텝 22). 그리고 적산 계수의 적산값과 제1 임계값을 비교해(스텝 23), 적산 계수의 적산값이 제1 임계값보다 작은[적산 계수의 적산값<제1 임계값(=0)] 경우에는, 제2 운전(에코 운전)을 계속해서(스텝 24), 스텝 1로 복귀한다. 적산 계수의 적산값이 제1 임계값 이상[적산 계수의 적산값≥제1 임계값(=0)]일 경우에는, 적산 계수의 적산값과 제2 임계값을 비교해(스텝 25), 적산 계수의 적산값이 제2 임계값보다 클 때(적산 계수의 적산값>제2 임계값)에는, 제2 운전(에코 운전)을 제1 운전(통상 운전)으로 이행하여(스텝 26), 스텝 1로 복귀하고, 적산값이 제2 임계값 이하(적산값≤제2 임계값)인 경우에는, 제2 운전(에코 운전)을 계속하여, 스텝 1로 복귀한다.
이상, 펌프 구동 중의 사용 수량에 따른 임의의 계수로서의 적산 계수 α를 적산하고, 이 적산 결과를 사용하여, 제2 운전(에코 운전)을 행하는지의 여부를 최적으로 판단하는 것을 설명했지만, 제2 운전(에코 운전)을 행하기 위한 에너지 절약형 제어용 양정 곡선을, 적산 계수 α를 적산한 적산 결과(적산값)에 의거하여 변화(갱신)시켜서, 에코 운전을 행해도 된다.
예를 들어 도 10에 도시한, 에너지 절약형 제어용 양정 곡선 F를 사용한 추정 말단 압력 일정 제어의 경우에는, 적산 계수의 적산값이 제1 임계값과 제2 임계값 사이의 값일 때에, 도 23에 도시한 바와 같이, 에너지 절약형 제어용 양정 곡선 F를, 적산 계수의 적산값(적분값)에 비례시킨, 새로운 에너지 절약형 제어용 양정 곡선 F1 또는 F2 등으로 갱신하도록 해도 된다.
이 에너지 절약형 제어용 양정 곡선 F1 또는 F2의 최저 필요 압력 PB(F1) 또는 PB(F2)는 에너지 절약 제어용 양정 곡선 F의 최저 필요 압력 PB(F)를 제1 임계값에, 표준 제어용 양정 곡선 B의 최저 필요 압력 PB1을 제2 임계값에 각각 대응시킨 직선과 적산 계수의 적산값과의 교점으로부터 구해진다.
이 경우, 도 24에 도시한 바와 같이, 펌프를 제1 운전(통상 운전)으로 운전 중인 경우이며, 적산 계수의 적산값이 제1 임계값을 상회하고[적산 계수의 적산값≥제1 임계값(=0)], 또한 적산 계수의 적산값이 제2 임계값을 하회하고 있는(적산 계수의 적산값≤제2 임계값) 경우에, 펌프의 운전을 제1 운전(통상 운전)으로부터 에너지 절약형 제어용 양정 곡선 F1 또는 F2에 의거하는 제3 운전(에코 운전)으로 이행하여(스텝 27), 스텝 1로 복귀한다.
또한, 펌프를 제2 운전(에코 운전)으로 운전하고 있는 경우이며, 적산 계수의 적산값이 제1 임계값을 상회하고[적산 계수의 적산값≥제1 임계값(=0)], 또한 적산 계수의 적산값이 제2 임계값을 하회하고 있는(적산 계수의 적산값≤제2 임계값) 경우에는, 펌프의 운전을, 에너지 절약형 제어용 양정 곡선 F에 의거하는 제2 운전(에코 운전)으로부터, 에너지 절약형 제어용 양정 곡선 F1 또는 F2에 의거하는 제3 운전(에코 운전)으로 이행하고(스텝 27), 스텝 1로 복귀한다. 본 예에서는, 적산 계수의 적산값이, 제1 임계값과 제2 임계값 사이에 편의상 2개 존재하고, 에너지 절약형 제어용 양정 곡선 F1 또는 F2에 의거하는 제3 운전(에코 운전)으로 이행하도록 한 경우에 대하여 설명했지만, 1개만 또는 3개 이상의 에너지 절약형 제어용 양정 곡선에 의거하는 제3 운전(에코 운전)으로 단계적으로 이행하도록 해도 된다. 또한, 적산 계수의 적산값에 의거하여, 에너지 절약형 제어용 양정 곡선의 최저 필요 압력 PB(Fx)를 연속적으로 항상 변화(갱신)시킴으로써, 항상 갱신되는 에너지 절약형 제어용 양정 곡선을 적용하여, 에코 운전에 사용해도 된다. 이것은, 이하의 도 25에 나타낸 예에 있어서도 마찬가지이다.
또한, 예를 들어 도 5에 도시한, 에너지 절약형 제어용 양정 곡선 G를 사용한 토출 압력 일정 제어의 경우에는, 적산 계수의 적산값이 제1 임계값과 제2 임계값 사이의 값일 때에, 도 25에 도시한 바와 같이, 에너지 절약형 제어용 양정 곡선 G를, 적산 계수의 적산값(적분값)에 비례시킨, 새로운 에너지 절약형 제어용 양정 곡선 G1 또는 G2 등으로 갱신하도록 해도 된다.
이 에너지 절약형 제어용 양정 곡선 G1 또는 G2의 최대 필요 압력(통상 목표압=설정 압력) PA(G1) 또는 PA(G2)는 에너지 절약 제어용 양정 곡선 G의 최대 필요 압력 PA(G)를 제1 임계값에, 표준 제어용 양정 곡선 B의 최대 필요 압력 PA1을 제2 임계값에 각각 대응시킨 직선과 적산 계수의 적산값과의 교점으로부터 구해진다. 이 경우의 제어 예는, 전술한 도 24에 나타내는 예와 마찬가지이다.
상술한 바와 같이, 에너지 절약형 제어용 양정 곡선을, 적산 계수의 적산값(적분값)에 비례시킨, 새로운 에너지 절약형 제어용 양정 곡선으로 갱신하는 제어는, 표준 제어용 양정 곡선과 에너지 절약형 제어용 양정 곡선을 자동으로 전환하는 경우뿐만 아니라, 수동으로 전환하는 경우에도, 복수의 에너지 절약형 제어용 양정 곡선으로부터 자동으로 적절한 곡선을 선택하는 경우에 적용할 수 있다.
지금까지 본 발명의 일 실시 형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되지 않고, 그 기술적 사상의 범위 내에 있어서 종종 다른 형태에 의해 실시되어도 되는 것은 물론이다.
<산업상 이용가능성>
본 발명은 펌프를 사용하여, 집합주택이나 빌딩 등에 수돗물 등의 급수를 행하는 급수 장치 및 급수 방법에 사용된다.
1: 펌프
2: 인버터(주파수 변환기)
3: 압력 탱크
4: 토출측 압력 센서
8: 흡입측 배관
9: 수도본관
10: 흡입측 압력 센서
12: 바이패스관
13: 토출측 배관
15: 제어부
16: 설정부
17: 기억부
18: 연산부
19: 표시부
20: I/O부
21: 운전 패널
22: 전환 버튼
23: 에너지 절약 표시부
A: 필요 양정 곡선
B: (표준) 제어용 양정 곡선
C, D, E, F, G: 에너지 절약형 제어용 양정 곡선

Claims (22)

  1. 물을 가압하여 송수하는 펌프와,
    상기 펌프에 전력을 공급하여 해당 펌프를 변속 운전하는 주파수 변환기와,
    제1 운전과 상기 제1 운전보다 소비 전력이 적은 제2 운전 중 어느 하나로 상기 펌프를 운전하도록 상기 주파수 변환기에 운전 신호를 보내는 제어부를 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 펌프의 운전을 상기 제1 운전으로부터 상기 제2 운전으로 이행해도 되는지의 여부를, 상기 펌프의 운전 상황에 의거하여 판단하는 것을 특징으로 하는, 급수 장치.
  2. 물을 가압하여 송수하는 펌프와,
    상기 펌프에 전력을 공급하여 해당 펌프를 변속 운전하는 주파수 변환기와,
    제1 운전과 상기 제1 운전보다 소비 전력이 적은 제2 운전 중 어느 하나로 상기 펌프를 운전하도록 상기 주파수 변환기에 운전 신호를 보내는 제어부를 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 펌프의 운전을 상기 제2 운전으로부터 상기 제1 운전으로 이행해도 되는지의 여부를, 상기 펌프의 운전 상황에 의거하여 판단하는 것을 특징으로 하는, 급수 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 펌프가 구동하고 있지 않을 때에, 펌프 정지 시간을 기초로 해당 펌프 정지 시간이 소정 시간보다 긴 경우에, 상기 펌프의 운전을 상기 제1 운전으로부터 상기 제2 운전으로 이행해도 된다고 판단하는 것을 특징으로 하는, 급수 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제1 운전에 의해 상기 펌프가 구동하고 있을 때의 펌프 운전 시간, 펌프 정지 시간 및 사용 수량을 기초로 설정한 제1 임계값을 하회했을 때에, 상기 펌프의 운전을 상기 제1 운전으로부터 상기 제2 운전으로 이행해도 된다고 판단하는 것을 특징으로 하는, 급수 장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제2 운전에 의해 상기 펌프가 연속하여 구동하고 있을 때에, 펌프 직전 구동 시간을 기초로 해당 펌프 직전 구동 시간이 소정 시간보다도 긴 경우에, 상기 펌프의 운전을 상기 제2 운전으로부터 상기 제1 운전으로 이행해도 된다고 판단하는 것을 특징으로 하는, 급수 장치.
  6. 제2항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제2 운전에 의해 상기 펌프가 구동하고 있을 때의 펌프 운전 시간, 펌프 정지 시간 및 사용 수량을 기초로 설정한 제2 임계값을 상회했을 때에, 상기 펌프의 운전을 상기 제2 운전으로부터 상기 제1 운전으로 이행해도 된다고 판단하는 것을 특징으로 하는, 급수 장치.
  7. 물을 가압하여 송수하는 펌프와,
    상기 펌프에 전력을 공급하여 해당 펌프를 변속 운전하는 주파수 변환기와,
    제1 운전과 상기 제1 운전보다 소비 전력이 적은 제2 운전 중 어느 하나로 상기 펌프를 운전하도록 상기 주파수 변환기에 운전 신호를 보내는 제어부를 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 펌프의 운전을 상기 제1 운전으로부터 상기 제2 운전으로 이행해도 되는지의 여부, 및 상기 펌프의 운전을 상기 제2 운전으로부터 상기 제1 운전으로 이행해도 되는지의 여부를, 상기 펌프의 운전 상황에 의거하여 판단하는 것을 특징으로 하는, 급수 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 펌프가 구동하고 있지 않을 때에, 펌프 정지 시간을 기초로 해당 펌프 정지 시간이 소정 시간보다 긴 경우에, 상기 펌프의 운전을 상기 제1 운전으로부터 상기 제2 운전으로 이행해도 된다고 판단하고,
    상기 제2 운전에 의해 상기 펌프가 연속하여 구동하고 있을 때에, 펌프 직전 구동 시간을 기초로 해당 펌프 직전 구동 시간이 소정 시간보다도 긴 경우에, 상기 펌프의 운전을 상기 제2 운전으로부터 상기 제1 운전으로 이행해도 된다고 판단하는 것을 특징으로 하는, 급수 장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제1 운전에 의해 상기 펌프가 구동하고 있을 때의 펌프 운전 시간, 펌프 정지 시간 및 사용 수량을 기초로 설정한 제1 임계값을 하회했을 때에, 상기 펌프의 운전을 상기 제1 운전으로부터 상기 제2 운전으로 이행해도 된다고 판단하고,
    상기 제2 운전에 의해 상기 펌프가 구동하고 있을 때의 펌프 운전 시간, 펌프 정지 시간 및 사용 수량을 기초로 설정한 제2 임계값을 상회했을 때에, 상기 펌프의 운전을 상기 제2 운전으로부터 상기 제1 운전으로 이행해도 된다고 판단하는 것을 특징으로 하는, 급수 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 펌프의 상기 제1 운전은, 펌프의 유량과 양정의 관계를 나타내는 제1 양정 곡선을 따라, 상기 펌프의 상기 제2 운전은, 펌프의 유량과 양정의 관계를 나타내는 제2 양정 곡선을 따라 각각 제어되는 운전인 것을 특징으로 하는, 급수 장치.
  11. 주파수 변환기로부터 펌프에 전력을 공급하여 해당 펌프를 제1 운전으로 운전하여 물을 가압 송수하고,
    상기 펌프의 운전을 상기 제1 운전으로부터 상기 제1 운전보다 소비 전력이 적은 제2 운전으로 이행시켜도 되는지의 여부를, 상기 펌프의 운전 상황에 의거하여 판단하고,
    이 판단 결과를 기초로, 상기 펌프의 운전을 상기 제1 운전으로부터 상기 제2 운전으로 이행하는 것을 특징으로 하는, 급수 방법.
  12. 주파수 변환기로부터 펌프에 전력을 공급하여 해당 펌프를 제1 운전보다 소비 전력이 적은 제2 운전으로 운전하여 물을 가압 송수하고,
    상기 펌프의 운전을 상기 제2 운전으로부터 상기 제1 운전으로 이행시켜도 되는지의 여부를, 상기 펌프의 운전 상황에 의거하여 판단하고,
    이 판단 결과를 기초로, 상기 펌프의 운전을 상기 제2 운전으로부터 상기 제1 운전으로 이행하는 것을 특징으로 하는, 급수 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 펌프가 구동하고 있지 않을 때에, 펌프 정지 시간을 기초로 해당 펌프 정지 시간이 소정 시간보다 긴 경우에, 상기 펌프의 운전을 상기 제1 운전으로부터 상기 제2 운전으로 이행하는 것을 특징으로 하는, 급수 방법.
  14. 제11항에 있어서, 상기 제1 운전에 의해 상기 펌프가 구동하고 있을 때의 펌프 운전 시간, 펌프 정지 시간 및 사용 수량을 기초로 설정한 제1 임계값을 하회했을 때에, 상기 펌프의 운전을 상기 제1 운전으로부터 상기 제2 운전으로 이행하는 것을 특징으로 하는, 급수 방법.
  15. 제12항에 있어서, 상기 제2 운전에 의해 상기 펌프가 연속하여 구동하고 있을 때에, 펌프 직전 구동 시간을 기초로 해당 펌프 직전 구동 시간이 소정 시간보다도 긴 경우에, 상기 펌프의 운전을 상기 제2 운전으로부터 상기 제1 운전으로 이행하는 것을 특징으로 하는, 급수 방법.
  16. 제12항에 있어서, 상기 제2 운전에 의해 상기 펌프가 구동하고 있을 때의 펌프 운전 시간, 펌프 정지 시간 및 사용 수량을 기초로 설정한 제2 임계값을 상회했을 때에, 상기 펌프의 운전을 상기 제2 운전으로부터 상기 제1 운전으로 이행하는 것을 특징으로 하는, 급수 방법.
  17. 주파수 변환기로부터 펌프에 전력을 공급하여 해당 펌프를 제1 운전으로 운전하여 물을 가압 송수하고,
    상기 펌프의 운전을 상기 제1 운전으로부터 상기 제1 운전보다 소비 전력이 적은 제2 운전으로 이행시켜도 되는지의 여부를, 상기 펌프의 운전 상황에 의거하여 판단하고, 해당 판단 결과를 기초로, 상기 펌프의 운전을 상기 제1 운전으로부터 상기 제2 운전으로 이행하고,
    상기 펌프의 운전을 상기 제2 운전으로부터 상기 제1 운전으로 이행시켜도 되는지의 여부를, 상기 펌프의 운전 상황에 의거하여 판단하고, 해당 판단 결과를 기초로, 상기 펌프의 운전을 상기 제2 운전으로부터 상기 제1 운전으로 이행하는 것을 특징으로 하는, 급수 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 펌프가 구동하고 있지 않을 때에, 펌프 정지 시간을 기초로 해당 펌프 정지 시간이 소정 시간보다 긴 경우에, 상기 펌프의 운전을 상기 제1 운전으로부터 상기 제2 운전으로 이행하고,
    상기 제2 운전에 의해 상기 펌프가 연속하여 구동하고 있을 때에, 펌프 직전 구동 시간을 기초로 해당 펌프 직전 구동 시간이 소정 시간보다도 긴 경우에, 상기 펌프의 운전을 상기 제2 운전으로부터 상기 제1 운전으로 이행하는 것을 특징으로 하는, 급수 방법.
  19. 제17항에 있어서, 상기 제1 운전에 의해 상기 펌프가 구동하고 있을 때의 펌프 운전 시간, 펌프 정지 시간 및 사용 수량을 기초로 설정한 제1 임계값을 하회했을 때에, 상기 펌프의 운전을 상기 제1 운전으로부터 상기 제2 운전으로 이행하고,
    상기 제2 운전에 의해 상기 펌프가 구동하고 있을 때의 펌프 운전 시간, 펌프 정지 시간 및 사용 수량을 기초로 설정한 제2 임계값을 상회했을 때에, 상기 펌프의 운전을 상기 제2 운전으로부터 상기 제1 운전으로 이행하는 것을 특징으로 하는, 급수 방법.
  20. 제11항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 펌프의 상기 제1 운전은, 펌프의 유량과 양정의 관계를 나타내는 제1 양정 곡선을 따라, 상기 펌프의 상기 제2 운전은, 펌프의 유량과 양정의 관계를 나타내는 제2 양정 곡선을 따라 제어되는 운전인 것을 특징으로 하는, 급수 방법.
  21. 물을 가압하여 송수하는 펌프와, 상기 펌프에 전력을 공급하여 해당 펌프를 변속 운전하는 주파수 변환기를 갖는 급수 장치를 제어하기 위한 제어 프로그램이며,
    주파수 변환기로부터 펌프에 전력을 공급하여 해당 펌프를 제1 운전으로 운전하여 물을 가압 송수하는 연산 처리를 실행시키고,
    상기 펌프의 운전을 상기 제1 운전으로부터 상기 제1 운전보다 소비 전력이 적은 제2 운전으로 이행시켜도 되는지의 여부를, 상기 펌프의 운전 상황에 의거하여 판단하고, 해당 판단 결과를 기초로, 상기 펌프의 운전을 상기 제1 운전으로부터 상기 제2 운전으로 이행하는 연산 처리를 실행시키고, 해당 펌프를 제2 운전으로 운전하여 물을 가압 송수하는 연산 처리를 실행시켜,
    상기 펌프의 운전을 상기 제2 운전으로부터 상기 제1 운전으로 이행시켜도 되는지의 여부를, 상기 펌프의 운전 상황에 의거하여 판단하고, 해당 판단 결과를 기초로, 상기 펌프의 운전을 상기 제2 운전으로부터 상기 제1 운전으로 이행하는 연산 처리를 실행시키고, 해당 펌프를 제1 운전으로 운전하여 물을 가압 송수하는 연산 처리를 실행시키는 것을 특징으로 하는, 급수 장치의 제어 프로그램.
  22. 물을 가압하여 송수하는 펌프와, 상기 펌프에 전력을 공급하여 해당 펌프를 변속 운전하는 주파수 변환기를 갖는 급수 장치를 제어하는 제어 장치이며,
    휴먼 인터페이스로서의 설정부와,
    제21항에 기재된 제어 프로그램을 저장해 상기 설정부로부터 입력되는 데이터를 기억하는 기억부와,
    급수 장치에 구비되어 있는 센서류로부터의 신호를 받아 하기의 연산부로 보내는 동시에, 제1 운전과 상기 제1 운전보다 소비 전력이 적은 제2 운전 중 어느 하나로 상기 펌프를 운전하도록, 연산부로부터의 운전 신호를 상기 주파수 변환기로 보내는 I/O부와,
    상기 기억부에 기억되어 있는 데이터 및 상기 I/O부로부터 보내지는 신호를 기초로, 상기 제어 프로그램을 실행시키는 연산부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 급수 장치의 제어 장치.

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