(57)【要約】【課題】広範囲の吐出し流量および吐出し圧力に対応することができ且つ省エネルギを実現できるポンプ装置、及びポンプ運転方法を提供する。【解決手段】ポンプ装置は、第１のポンプ部と第２のポンプ部を備える。前記ポンプ装置は、前記第１のポンプ部の吐出し管と前記第２のポンプ部の吸込管を接続する第１の接続管と、前記第２のポンプ部の吐出し管と前記第１のポンプ部の吸込管を接続する第２の接続管と、前記第１の接続管の流路と前記第２の接続管の流路とを開閉可能な開閉機構と、を備える。【選択図】図１Ａ
2020176537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のポンプ部と第２のポンプ部を備えたポンプ装置であって、
前記第１のポンプ部の吐出し管と前記第２のポンプ部の吸込管を接続する第１の接続管と、
前記第２のポンプ部の吐出し管と前記第１のポンプ部の吸込管を接続する第２の接続管と、
前記第１の接続管の流路と前記第２の接続管の流路とを開閉可能な開閉機構と、
を備えるポンプ装置。
【請求項２】
前記開閉機構は、
前記第１の接続管の流路が開いて前記第２の接続管の流路が閉じた第１状態と、
前記第１の接続管の流路が閉じて前記第２の接続管の流路が開いた第２状態と、
前記第１の接続管の流路および前記第２の接続管の流路が共に閉じた第３状態と、
を、切り替え可能である、請求項１に記載のポンプ装置。
【請求項３】
前記開閉機構は、前記第３状態を経由して前記第１状態と前記第２状態とが切り替わる、
請求項２に記載のポンプ装置。
【請求項４】
前記開閉機構は、単一のボール弁で構成され、第１の回転位置で前記第１状態となり、第２の回転位置で第２状態となり、第３の回転位置で第３状態となる、請求項３に記載のポンプ装置。
【請求項５】
前記開閉機構は、前記第１の接続管の流路を開閉可能な第１の開閉弁と、前記第２の接続管の流路を開閉可能な第２の開閉弁と、を有する、請求項１から３の何れか１項に記載のポンプ装置。
【請求項６】
前記開閉機構は、前記第１の開閉弁と前記第２の開閉弁とに接続されて前記第１の開閉弁と前記第２の開閉弁とを連動させる連動機構を更に有する、請求項５に記載のポンプ装置。
【請求項７】
前記連動機構は、前記第１の開閉弁と前記第２の開閉弁とに接続されて軸方向に移動可能な軸部材を有し、前記軸部材の移動に伴って前記第１の開閉弁と前記第２の開閉弁とを前記軸方向に移動させる、請求項６に記載のポンプ装置。
【請求項８】
前記開閉機構を駆動するための動力源を更に備える請求項１から７の何れか１項に記載のポンプ装置。
【請求項９】
前記第１のポンプ部の吸込管には、前記第１の接続管との接続部の上流側に第１の吸込側弁が設けられ、
前記第２のポンプ部の吸込管には、前記第２の接続管との接続部の上流側に第２の吸込側弁が設けられる、
請求項１から８の何れか１項に記載のポンプ装置。
【請求項１０】
前記第１の吸込側弁と前記第２の吸込側弁との少なくとも１つは逆止弁である、請求項９に記載のポンプ装置。
【請求項１１】
前記第１のポンプ部の吐出し管には、前記第２の接続管との接続部の下流側に第１の吐出し側弁が設けられ、
前記第２のポンプ部の吐出し管には、前記第１の接続管との接続部の下流側に第２の吐出し側弁が設けられる、
請求項１から１０の何れか１項に記載のポンプ装置。
【請求項１２】
前記第１の吐出し側弁と前記第２の吐出し側弁との少なくとも１つは逆止弁である、請求項１１に記載のポンプ装置。
【請求項１３】
前記第１のポンプ部と前記第２のポンプ部は、同性能であることを特徴とする、
請求項１から１２の何れか１項に記載のポンプ装置。
【請求項１４】
第１のポンプ部と、
第２のポンプ部と、
前記第１のポンプ部の吸込管と前記第２のポンプ部の吐出し管を接続する第１の接続管と、
前記第２のポンプ部の吸込管と前記第１のポンプ部の吐出し管を接続する第２の接続管と、
前記第１の接続管の流路と前記第２の接続管の流路とを開閉可能な開閉機構と、
を備えたポンプ装置のポンプ運転方法であって、
前記開閉機構は、
前記第１の接続管の流路が開いて、前記第２の接続管の流路が閉じた第１状態と、
前記第１の接続管の流路が閉じて、前記第２の接続管の流路が開いた第２状態と、
前記第１の接続管の流路および前記第２の接続管の流路が共に閉じた第３状態と、を切り替え可能であって、
前記第１状態では前記第１のポンプ部が上流で且つ前記第２のポンプ部が下流となる直列運転を行い、
前記第２状態では前記第２のポンプ部が上流で且つ前記第１のポンプ部が下流となる直列運転を行い、
前記第３状態では前記第１のポンプ部と前記第２のポンプ部の並列運転を行う、
ポンプ運転方法。
【請求項１５】
前記第１のポンプ部が上流で前記第２のポンプ部が下流となる直列運転では
前記第１のポンプ部を起動するステップと、
前記第２のポンプ部を起動するステップと、
を有する、
請求項１４に記載のポンプ運転方法。
【請求項１６】
前記第２のポンプ部が上流で前記第１のポンプ部が下流となる直列運転では、
前記第２のポンプ部を起動するステップと、
前記第１のポンプ部を起動するステップと、
を有する、
請求項１４または１５記載のポンプ運転方法。
【請求項１７】
前記第１のポンプ部と前記第２のポンプ部の並列運転では、
前記第１のポンプ部と前記第２のポンプ部を同じ回転速度にて運転するステップ、
を有する、
請求項１４から１６の何れか１項に記載のポンプ運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプ装置、及びポンプ運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポンプ装置の一例として、オフィスビルまたはマンションなどの建物に水（水道水）を供給するための給水装置や井戸水や農業用水等を送水する家庭用の給水装置が広く使用されている。給水装置としては、１台のポンプを備えた給水装置や並列に接続された複数のポンプを備えた給水装置が知られている。複数のポンプを備えた給水装置では、給水先の使用水量の増減に応じて、駆動させるポンプの台数や回転速度が制御される。そのため、時間帯や季節によって流量が変動する場合は、複数の小型ポンプを備えることで、給水先の使用水量が少ないときには一部のポンプを停止させることができ、最大水量に適した大型ポンプを１台のみ備える場合に比して省エネルギを図ることができる。また、複数のポンプが並列に接続されていることにより、一部のポンプの運転を継続させながら他のポンプの交換およびメンテナンスを行うこともできる。
【０００３】
また、給水装置において、第１のポンプと第２のポンプとが並列に設けられると共に、第１のポンプの吐出し管と第２のポンプの吸込側とが分岐管で接続され、管内圧力に応じて開閉するコントロール弁が分岐管に設けられたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この給水装置では、第１のポンプ及び第２のポンプが並列に接続された状態と、第１のポンプの吐出し側に第２のポンプが接続された状態と、を切り替えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６４−３２０９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ポンプ装置では、特定の場合にだけ高圧の吐出し圧が要求される場合がある。一例として、取扱液をフィルタに通過させて濾過する装置において、通常はフィルタを保護するために、ポンプを低圧で運転して取扱液を長時間かけて濾過させるが、その一方で、月に数回程度は高圧水を逆流させて当該フィルタの目詰まりを洗浄（逆洗）したい、といった要望がある。こうした用途のポンプ装置を、１台のポンプもしくは複数の並列接続されたポンプで構成すると、次のような課題がある。一課題として、逆洗等の高圧が必要な特定の場合の運転点に最高効率点を合わせて当該ポンプの容量を選定すると、通常時のエネルギ効率の低下、及び装置の高価格化を生じさせてしまう。逆に、通常時の低圧の運転点に最高効率点を合わせてポンプ容量を選定すると、逆洗等の特定の高圧が必要な場合に当該ポンプ装置を利用できない、といった問題があった。
【０００６】
また、特許文献１に記載の装置では、２台のポンプを並列運転と直列運転とで切り替えることができる。しかし、特許文献１に記載の装置では、第１のポンプと第２のポンプとを直列に接続するときに、必ず第１のポンプが低圧側で第２のポンプが高圧側となるため、第１のポンプと第２のポンプとで劣化具合等にバラツキが生じるおそれがある。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、広範囲の吐出し流量および吐出し圧力に対応することができ且つ省エネルギおよび高寿命化を実現できるポンプ装置、及びポンプ運転方法を提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施形態によれば、第１のポンプ部と第２のポンプ部を備えたポンプ装置が提案される。前記ポンプ装置は、前記第１のポンプ部の吐出し管と前記第２のポンプ部の吸込管を接続する第１の接続管と、前記第２のポンプ部の吐出し管と前記第１のポンプ部の吸込管を接続する第２の接続管と、前記第１の接続管の流路と前記第２の接続管の流路とを開閉可能な開閉機構と、を備える。
かかるポンプ装置によれば、第１の接続管を通じて、第１のポンプ部を低圧側、第２のポンプ部を高圧側として第１および第２のポンプ部を直列運転させることができる。また、第２の接続管を通じて、第２のポンプ部を低圧側、第１のポンプ部を高圧側として第１および第２のポンプ部を直列運転させることができる。よって、こうしたポンプ装置によれば、広範囲の吐出し流量および吐出し圧力に対応することができ且つ省エネルギおよび高寿命化を図ることができる。
【０００９】
本発明の一実施形態によれば、第１のポンプ部と、第２のポンプ部と、前記第１のポンプ部の吸込管と前記第２のポンプ部の吐出し管を接続する第１の接続管と、前記第２のポンプ部の吸込管と前記第１のポンプ部の吐出し管を接続する第２の接続管と、前記第１の接続管の流路と前記第２の接続管の流路とを開閉可能な開閉機構と、を備えたポンプ装置のポンプ運転方法が提案される。かかるポンプ運転方法によれば、前記開閉機構は、前記第１の接続管の流路が開いて、前記第２の接続管の流路が閉じた第１状態と、前記第１の接続管の流路が閉じて、前記第２の接続管の流路が開いた第２状態と、前記第１の接続管の流路および前記第２の接続管の流路が共に閉じた第３状態と、を切り替え可能であって、前記第１状態では前記第１のポンプ部が上流で且つ前記第２のポンプ部が下流となる直列運転を行い、前記第２状態では前記第２のポンプ部が上流で且つ前記第１のポンプ部が下流となる直列運転を行い、前記第３状態では前記第１のポンプ部と前記第２のポンプ部の並列運転を行う。
かかるポンプ運転方法によれば、第１のポンプ部が低圧側且つ第２のポンプ部が高圧側の直列運転と、第２のポンプ部が低圧側且つ第１のポンプ部が高圧側の直列運転と、第１と第２のポンプ部の並列運転とを、切り替えることで、広範囲の吐出し流量および吐出し圧力に対応することができるため省エネルギとなり、先発機を入れ替えることでポンプ部の運転を平準化でき、ポンプ装置の高寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】本実施形態のポンプ装置の一例としての給水装置の概略構成を示す図である。
【図１Ｂ】開閉機構が第３状態の時、つまり並列運転におけるポンプのシステムカーブとポンプの運転点Ａの一例を示すグラフである。
【図１Ｃ】開閉機構が第１状態または第２状態の時、つまり直列運転におけるポンプのシステムカーブとポンプの運転点の一例を示すグラフである。
【図１Ｄ】制御部が実行する自動給水制御のフローチャートの一例である。
【図２Ａ】図１の給水装置１０の具体的な構成の一例を示す図である。
【図２Ｂ】図２Ａにおける開閉機構を拡大して示す図である。
【図３Ａ】図２Ａに示す構成おいて、第１状態としたときの水の流れを模式的に示す図である。
【図３Ｂ】図３Ａにおける開閉機構を拡大して示す図である。
【図４Ａ】図２Ａに示す構成おいて、第２状態としたときの水の流れを模式的に示す図である。
【図４Ｂ】図４Ａにおける開閉機構を拡大して示す図である。
【図４Ｃ】変形例の開閉機構を拡大して示す図である。
【図５Ａ】図１の給水装置１０の構成の別の一例を模式的に示す図である。
【図５Ｂ】図５Ａにおける開閉機構の具体的な構成を示す図である。
【図６Ａ】図５Ａに示す構成おいて、第１状態としたときの水の流れを模式的に示す図である。
【図６Ｂ】図６Ａにおける開閉機構を拡大して示す図である。
【図７Ａ】図５Ａに示す構成おいて、第２状態としたときの水の流れを模式的に示す図である。
【図７Ｂ】図７Ａにおける開閉機構を拡大して示す図である。
【図８】第１の変形例のポンプ部の概略構成を示す図である。
【図９】第２の変形例のポンプ部の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、図面では、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００１２】
図１は、ポンプ装置の一例としての給水装置の構成概略に示す図である。本実施形態のポンプ装置は、戸建て、マンション、オフィスビル、商業施設、工場、又は学校等の建物に水を供給するための給水装置１０として使用される。ただし、ポンプ装置は、水道水、井戸水、または、中水を建物に給水するものに限定されず、例えばスプリンクラー等の消火設備に給水する消火ポンプ装置などのポンプ装置、又は汚水若しくは雑排水等を搬送する汚水用のポンプ装置等、種々の使用態様において使用されればよい。図１では、給水装置１０が直結給水方式で使用されており、給水装置１０の吸込口１０ａは、導入管１０５を介して水道管（水道本管）１０４に接続されている。ただし、給水装置１０は、給水装置１０の吸込口１０ａが図示しない受水槽を介して水道管１０４より供給される水を給水する受水槽方式で使用されてもよい。給水装置１０の吐出し口１０ｂには給水管１０７が接続されており、この給水管１０７は、各建物の給水栓（例えば蛇口）に連通している。給水装置１０は、水道管１０４（または受水槽）からの水を増圧し、建物の各給水栓に水を供給する。
【００１３】
図１に示すように、本実施形態の給水装置１０は、水道管１０４（または受水槽）からの水を増圧する２台のモータポンプ４０ａ，４０ｂと、モータポンプ４０ａ，４０ｂの可変速制御器の一例であるインバータ装置５０ａ，５０ｂと、モータポンプ４０ａ，４０ｂを制御する制御部６０と、を備える。更に、本実施形態の給水装置１０は、水の逆流を防止する逆止弁２３ａ，２３ｂ、２５ａ，２５ｂと、過少小水量を検知するフロースイッチ２４ａ，２４ｂと、圧力検出器である圧力センサ２１，２６と、を有する。
【００１４】
圧力センサ２１は、給水装置１０の吸込口１０ａを形成する流入管２０に取り付けられ、導入管１０５の圧力を検出する。圧力センサ２１は、給水装置１０の吸込圧力（以降、吸込圧力とは、圧力センサ２１によって計測された圧力を示す。）を測定するための圧力測定器である。当該検出した圧力は制御部６０に送られる。
【００１５】
モータポンプ４０ａの吸込口に接続される吸込管３２ａ（第１のポンプの吸込管）と、モータポンプ４０ｂの吸込口に接続される吸込管３２ｂ（第２のポンプの吸込管）には、搬送液が水道管１０４へ逆流するのを防止するための逆止弁２３ａ,２３ｂが設けられている。なお、本実施形態では、吸込管３２ａ,３２ｂは流入管２０より分岐して、モータポンプ４０ａ, ４０ｂの吸込口にそれぞれ接続されている。一実施形態では、流入管２０は吸込管３２ａ,３２ｂのそれぞれに設けられてもよい。逆止弁２３ａ，２３ｂとしては、例えばチェッキ弁を採用することができる。なお、逆止弁２３ａ，２３ｂに代えて、又は加えて、手動または自動で吸込管３２ａ，３２ｂの流路を開閉可能な弁が設けられてもよい。
【００１６】
モータポンプ４０ａは、図示しない羽根車を有するポンプ４４ａ（第１のポンプ部）と
、ポンプ４４ａに動力を供給する駆動部の一例であるモータ４２ａと、を有する。同様に、モータポンプ４０ｂは、図示しない羽根車を有するポンプ４４ｂ（第２のポンプ部）と、ポンプ４４ｂに動力を供給する駆動部の一例であるモータ４２ｂと、を有する。なお、本実施形態では、２台のモータポンプ４０ａ，４０ｂが設けられるものとしたが、３台以上のモータポンプが設けられてもよい。
【００１７】
ポンプ４４ａの下流側（吐出し側）に接続される吐出し管３４ａ（第１の吐出し管）に、フロースイッチ２４ａと、逆止弁（第１の吐出し側弁）２５ａと、が設けられている。また、ポンプ４４ｂの下流側（吐出し側）に接続される吐出し管３４ｂ（第２の吐出し管）に、フロースイッチ２４ｂと、逆止弁（第２の吐出し側弁）２５ｂと、が設けられている。
フロースイッチ２４ａ，２４ｂは、吐出し管３４ａ，３４ｂを流れる水の流量が所定の値にまで低下したこと、すなわち過少水量（小水量）を検出する流量検出器である。
【００１８】
フロースイッチ２４ａ，２４ｂの下流側に設けられた逆止弁２５ａ,２５ｂは、吐出し管３４ａ, ３４ｂの合流管である吐出し集合管３５からポンプ４４ａ,４４ｂへの水の逆流を防止する。逆止弁２５ａ，２５ｂとしては、例えばチェッキ弁を採用することができる。なお、逆止弁２５ａ,２５ｂに代えて、又は加えて、手動または自動で吐出し管３４ａ,３４ｂの流路を開閉可能な弁が設けられてもよい。
【００１９】
また、給水管１０７に接続される吐出し集合管３５には、圧力センサ２６、及び圧力タンク２８が設けられている。圧力センサ２６は、給水装置１０の吐出し圧力（以降、吐出し圧力とは、圧力センサ２６によって計測された圧力を示す。）を測定するための圧力測定器である。圧力タンク２８は、ポンプ４４ａ、４４ｂが停止している間の吐出し圧力を保持するための圧力保持器である。
【００２０】
なお、以下の説明では、ポンプ毎に設けられる吸込管３２ａ，３２ｂ、モータポンプ４０ａ,４０ｂ、ポンプ４４ａ,４４ｂ、モータ４２ａ，４２ｂ、インバータ装置５０ａ, ５０ｂ、吐出し管３４ａ，３４ｂ、フロースイッチ２４ａ，２４ｂおよび逆止弁２５ａ，２５ｂを特に区別する必要がなければ、それぞれ、「吸込管３２」、「モータポンプ４０」、「ポンプ４４」、「モータ４２」、「インバータ装置５０」、「吐出し管３４」、「フロースイッチ２４」、「逆止弁２５」と称す。
【００２１】
本実施形態の給水装置１０は、ポンプ４４ａの吐出し管３４ａとポンプ４４ｂの吸込管３２ｂを接続する配管３６ａ（第１の接続管）を備える。逆止弁２５ａの上流側と、逆止弁２３ａの下流側とが、配管３６ａによって接続されている。具体的には、図１に示すように、配管３６ａの一端部３６ａ１は、吐出し管３４ａにおけるフロースイッチ２４ａと逆止弁２５ａとの間に接続される。また、配管３６ａ（第１の接続管）の他端部３６ａ２は、吸込管３２ｂにおける逆止弁２３ｂとポンプ４４ｂとの間に接続されている。
【００２２】
さらに、本実施形態の給水装置１０は、ポンプ４４ｂの吐出し管３４ｂとポンプ４４ａの吸込管３２ａを接続する配管３６ｂ（第２の接続管）を備える。吐出し管３４ｂにおける逆止弁２５ｂの上流側と、吸込管３２ａにおける逆止弁２３ａの下流側とが、配管３６ｂによって接続されている。具体的には、配管３６ｂの一端３６ｂ１は、吐出し管３４ｂにおけるフロースイッチ２４ｂと逆止弁２５ｂとの間に接続される。また、配管３６ｂの他端３６ｂ２は、吸込管３２ａにおける逆止弁２３ａとポンプ４４ａとの間に接続されている。
【００２３】
そして、本実施形態の給水装置１０は、配管３６ａと配管３６ｂの流路を開閉可能な開閉機構８０を備えている。開閉機構８０は、配管３６ａの流路が開いて配管３６ｂの流路
が閉じた第１状態と、配管３６ａの流路が閉じて配管３６ｂの流路が開いた第２状態と、配管３６ａ及び配管３６ｂの流路が共に閉じた第３状態と、を切り替え可能であるとよい。ただし、こうした例に限定されず、開閉機構８０は、第１状態と第２状態とを切り替え可能であって、第３状態へは切り替え不能であってもよい。また、開閉機構８０は、配管３６ａ及び配管３６ｂの流路が共に開いた第４状態へと切り替え可能であってもよい。
【００２４】
開閉機構８０は、例えば、電磁弁や電動弁である。また、給水装置１０は、開閉機構８０を駆動するための動力源８１を備えてもよい。動力源８１としては、開閉機構８０の構成に応じて、モータ、ソレノイド、又は空気圧アクチュエータ等、種々の動力源を採用することができる。給水装置１０の制御部６０は、吐出し圧力などに基づいて自動で動力源８１を作動させてもよいし、ユーザーによる指示、又は有線若しくは無線の通信を介した外部入力に基づいて動力源８１を作動させてもよい。また、ユーザーが制御部６０を介することなく動力源８１に指示を入力できるものとしてもよい。
【００２５】
こうした給水装置１０では、開閉機構８０によって配管３６ａの流路と配管３６ｂの流路とを共に閉じた状態（第３状態）とすることにより、給水装置１０の吸込口１０ａと吐出し口１０ｂとに対して、ポンプ４４ａとポンプ４４ｂとが並列に接続される。このときには、一部のポンプ（例えばポンプ４４ａ）を運転させ、残りのポンプ（例えばポンプ４４ｂ）を停止させて、給水装置１０による給水を実行することができる。ポンプ４４ａ，４４ｂのどちらか一方のみが運転されることを「単独運転」という。また、複数台のポンプ４４を共に運転させることにより、給水先に供給できる水量を増加させることができる。以下、第３状態において、ポンプ４４ａ，４４ｂが共に運転されることを「並列運転」ともいう。
【００２６】
開閉機構８０によって配管３６ａの流路を開いて配管３６ｂの流路を閉じた状態（第１状態）とすることにより、ポンプ４４ａの吐出し側がポンプ４４ｂの吸込側に接続される。このときには、ポンプ４４ａとポンプ４４ｂとを共に運転させることにより、ポンプ４４ａで加圧された水をポンプ４４ｂで更に加圧して給水先に供給することができる。これにより、ポンプ４４ａ,４４ｂの単独運転または並列運転に比して、給水先に供給できる圧力（揚程）を大きくすることができる。
【００２７】
また、開閉機構８０によって配管３６ａの流路を閉じて配管３６ｂの流路を開いた状態（第２状態）とすることにより、ポンプ４４ｂの吐出し側がポンプ４４ａの吸込側に接続される。このときには、ポンプ４４ａとポンプ４４ｂとを共に運転させることにより、ポンプ４４ｂで加圧された水をポンプ４４ａで更に加圧して給水先に供給することができる。これにより、第２状態と同様に、ポンプ４４ａ,４４ｂの単独運転または並列運転に比して、給水先に供給できる圧力（揚程）を大きくすることができる。
【００２８】
図１Ｂは、開閉機構８０が第３状態の時、つまり並列運転におけるポンプ４４のシステムカーブＰとポンプの運転点Ａの一例を示すグラフである。図１Ｃは、開閉機構８０が第１状態または第２状態の時、つまり直列運転におけるポンプ４４のシステムカーブＰとポンプの運転点Ａの一例を示すグラフである。図１Ｂ，図１Ｃの横軸は吐出し量Ｑ、縦軸は揚程Ｈである。ポンプ４４の運転点は、吐出し量Ｑを横軸、全揚程Ｈを縦軸に取った座標の上で、ポンプ揚程曲線と管路抵抗曲線Ｒの交点Ａとして求められる。
【００２９】
図１Ｂに示すように、開閉機構８０が第３状態の時、ポンプ４４ａ，４４ｂは同一性能の並列運転となり、ポンプ特性曲線の合成は、吐出し量の方向に特性を加算することによって求められる。なお、ポンプ４４ａとポンプ４４ｂの性能が異なる場合は、制御部６０は、全てのポンプ４４の吐出し圧力が等しくなるよう、高性能のポンプの回転速度を制限する。こうすることで、配管３６ａ，３６ｂ内の圧力が等しくなり、吐出し集合管３５に
てポンプ４４ａ，４４ｂの吐出し量が均等に加算される。
【００３０】
図１Ｃに示すように、開閉機構８０が第１状態または第２状態の時、ポンプ４４ａ，４４ｂは同一性能の直列運転となり、ポンプ特性曲線の合成は、揚程の方向に特性を加算することによって求められる。なお、ポンプ４４ａとポンプ４４ｂの性能が異なる場合は、制御部６０は、上流側のポンプの吐出し量が下流側のポンプの吐出し量以上となるように、必要に応じて高性能ポンプの回転速度を制限する。こうすることで、下流側のポンプのキャビテーションを防止できる。
【００３１】
このように、給水装置１０は、開閉機構８０によって、ポンプ４４ａ，４４ｂの並列運転と直列運転を切り替えることで複数のシステムカーブによる運転点にて給水することができる。なお、給水装置１０内の全てのポンプ４４が同じ性能（具体的には、同一機種で同一仕様のポンプの基準となる性能を示した代表性能曲線が同じであればよく、ポンプ４４ａ，４４ｂが同一機種のポンプであればよい）であれば、開閉機構８０が第１状態、第２状態および第３状態のいずれの状態においても、最大水量または最高揚程が必要な場合に、全てのポンプ４４の運転点を制限することなく、最高効率点とすることができるため省エネ運転が可能となる。
【００３２】
ここで、図１Ａの説明に戻る。給水装置１０は、給水動作を制御する制御部６０を備えている。制御部６０としては、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を中心とした回路基板、又は専用の回路基板などを採用することができる。制御部６０には、圧力センサ２１、２６の信号、及びフロースイッチ２４ａ、２４ｂの信号が入力される。また、制御部６０は、インバータ装置５０からの信号を受信すると共にインバータ装置５０へ指令を送信する。さらに、制御部６０は、図示しないセンサ又はインバータ装置５０からモータ４２の回転速度を取得するとよい。また、制御部６０は、動力源８１に指令を送信できるものとしてもよい。
【００３３】
ここで、制御部６０による給水制御について説明する。以下の説明では、ユーザーによる手動で開閉機構８０が切り替えられるものとする。ただし、こうした例に限定されず、外部操作に応じて又は自動で制御部６０が開閉機構８０を切り替えるものとしてもよい。
【００３４】
自動給水制御では、制御部６０は、吐出し圧力と所定の目標圧力ＳＶとの偏差を０とするためのフィードバック制御に基づき、ポンプ４４を制御する。制御部６０は、ポンプ４４をモータ４２により駆動するためインバータ装置５０に指令を出力する。
【００３５】
図１Ｄは、制御部６０が実行する自動給水制御のフローチャートの一例である。
＜ポンプの始動（ＳＴＥＰ１０）＞
まず、全てのポンプ４４が停止している状態で、吐出し圧力が所定の始動圧にまで低下すると、制御部６０はポンプ４４の少なくとも一方を始動させる。具体的には、制御部６０はモータ４２の駆動を開始するようにインバータ装置５０に指令を出す。
＜ポンプの台数制御（ＳＴＥＰ２０）＞
制御部６０は、給水先の使用水量や吐出し圧力等に基づいて、給水量が増加したと判断したら、追加可能なポンプ４４を追加する。（台数制御）また、制御部６０は、給水先の使用水量や吐出し圧力等に基づいて、給水量が減少したと判断したら、解列可能なポンプ４４を解列する。（台数制御）
＜ポンプの小水量停止（ＳＴＥＰ３０）＞
ポンプ４４の運転中に建物での水の使用が少なくなると、フロースイッチ２４は、過少水量を検出し、その検出信号を制御部６０に送る（小水量状態）。制御部６０はこの検出信号を受け、運転中のポンプ４４の吐出し圧力が所定の停止圧力に達するまで回転速度を増加させ、圧力タンク２８に蓄圧した後、全てのポンプ４４を停止（小水量停止）させる
。
【００３６】
ここで、ＳＴＥＰ３０にてポンプ４４が小水量停止した後はＳＴＥＰ１０に戻り、再び建物内で水が使用されると少なくとも１台のポンプ４４が始動する。このときには、制御部６０は、始動するポンプ４４をローテーションさせ、ポンプ４４内に水が滞留するのを防ぐことが好ましい。なお、小水量を検知する方法としては、フロースイッチ２４を用いずに、モータ４２の電流値による低負荷や締切圧力等その他の手段を用いてもよい。
【００３７】
また、上述のＳＴＥＰ２０では、ポンプ４４のうち少なくとも１台以上が運転中である。当該ポンプ４４の運転中は、設定された圧力（設定圧）により推定末端圧力一定制御または目標圧力一定制御などの制御が行われる。具体的には推定末端圧力一定制御の場合は、ポンプ４４の回転速度と、最大流量時の吐出し圧力ＰＡ、締切運転時の吐出し圧力ＰＢに基づく目標圧力制御カーブとを用いて末端の給水栓の圧力が一定となるよう目標圧（ＳＶ）を設定する。また、目標圧力一定制御の場合は、所定の設定圧を目標圧（ＳＶ）とする。さらに、吐出し圧力を現在圧（ＰＶ）として、ＳＶとＰＶの差に基づいて、比例ゲインＧｐ、及び積分ゲインＧｉを用いたＰＩ演算、もしくは、比例ゲインＧｐ、積分ゲインＧｉ、及び微分ゲインＧｄを用いたＰＩＤ演算を行い、ポンプ４４の指令回転速度が設定される。
【００３８】
まず、開閉機構８０によって配管３６ａと配管３６ｂとが共に閉じている状態（第３状態）におけるポンプ４４の運転について説明する。このときには、ポンプ４４ａとポンプ４４ｂとは、給水装置１０の吸込口（導入管１０５）と吐出し口（給水管１０７）とに対して並列に接続され、ポンプ４４ａ,４４ｂの並列運転が可能となる。
【００３９】
第３状態では、制御部６０は、ＳＴＥＰ１０にて、ポンプ４４ａ,４４ｂを同時に始動することができる。更に、ＳＴＥＰ２０にて、制御部６０は、給水先の使用水量や吐出し圧力等に基づいて、運転中のポンプ４４による給水量が不足したと判断したら、追加可能なポンプ４４を追加することもできる。そして、制御部６０は、ポンプ４４ａ,４４ｂが同じ水量で運転するように制御する。つまり、ポンプ４４ａとポンプ４４ｂを同じ回転速度で運転することで、ポンプ４４ａ,４４ｂが同じ水量となり、所望される給水量が確保できる。このように、複数台のポンプ４４を並列運転させることにより、給水装置１０から吐出する水量を増加させることができる。
【００４０】
続いて、開閉機構８０によって配管３６ａが開いて配管３６ｂが閉じている状態（第１状態）について説明する。このときには、ポンプ４４ａの吐出し側がポンプ４４ｂの吸込側に接続される。つまり、第１状態ではポンプ４４ａが上流でポンプ４４ｂが下流となる直列運転を行う。なお、第１状態では、吸込側の圧力（例えば、水道本管圧）が高く、それに比べてポンプ４４の停止時の圧損が小さければ、ポンプ４４ａとポンプ４４ｂとの一方（例えばポンプ４４ｂ）のみを単独運転させて給水装置１０による給水を行うこともできるが、本実施形態では、第１状態では上流側のポンプ４４ａを先に運転し、下流側のポンプ４４ｂが先に停止するものとする。そうすることで、下流側のポンプが吸込圧不足によってキャビテーション等の不具合を発生するのを防止できる。
【００４１】
制御部６０は、第１状態では、ポンプ４４ａで加圧された水をポンプ４４ｂで更に加圧して給水先に供給することができる。第１状態では、給水装置１０は、第３状態よりも高い目標圧力ＳＶに対応することができる。
【００４２】
第１状態では、制御部６０は、ＳＴＥＰ１０にて、ポンプ４４ａ,４４ｂのうち、ポンプ４４ａのみを始動する。そして、ＳＴＥＰ２０にて、制御部６０は、給水先の使用水量や吐出し圧力等に基づいて、運転中のポンプ４４ａによる吐出し圧が不足したと判断した
ら、追加可能なポンプ４４ｂを追加する。そして、制御部６０は、先発ポンプであるポンプ４４ａを最高回転速度に固定し、次発ポンプであるポンプ４４ａの回転速度を変化させて吐出し圧ＰＶが目標圧力ＳＶとなるように制御する。複数台のポンプ４４を直列運転させることにより、給水装置１０から吐出する吐出し圧を増加させることができる。その後、ＳＴＥＰ２０にて、制御部６０は、給水先の使用水量や吐出し圧力等に基づいて、ポンプ４４ａのみの吐出し圧にて足り得る、と判断したら、運転中のポンプ４４ｂを解列する。
【００４３】
続いて、開閉機構８０によって配管３６ａが閉じて配管３６ｂが開いている状態（第２状態）について説明する。このときには、ポンプ４４ｂの吐出し側がポンプ４４ａの吸込側に接続される。第２状態ではポンプ４４ｂが上流でポンプ４４ａが下流となる直列運転を行う。
【００４４】
第２状態は、第１状態に対して、ポンプ４４ａとポンプ４４ｂが置き換えられた構成に相当する。このため、制御部６０は、第２状態では、ポンプ４４ａとポンプ４４ｂとを置き換えて、上記した第１状態における制御と同様の制御を行うことができる。
【００４５】
このように、本実施形態の給水装置１０では、開閉機構８０によって第３状態とすることにより、ポンプ４４ａ，４４ｂ並列運転などを行うことができる。特に、ポンプ４４ａ，４４ｂを並列運転させることにより、供給水量を大きくすることができる。また、開閉機構８０によって第１状態または第２状態とすることにより、ポンプ４４ａ，４４ｂで加圧した水をポンプ４４ｂ，４４ａで更に加圧して給水先に供給することができる。これにより、ポンプ４４ａとポンプ４４ｂとが単独運転または並列運転するときに比して、給水先に供給できる圧力（揚程）を高圧にすることができる。したがって、本実施形態の給水装置１０は、開閉機構８０による切り替えにより、広範囲の吐出し流量および吐出し圧力に対応することができ、なお且つ、積算運転時間や発停回数等のポンプ４４の運転を平準化できるようにローテーション運転にも対応できる。
【００４６】
さらに、本実施形態の給水装置１０では、第１状態と第２状態とで、上流側および下流側となるポンプ４４を切り替えることができる。これにより、ポンプ４４ａ，４４ｂの劣化、損傷具合にバラツキが生じることを抑制できる。また、特に制御部６０が動力源８１を通じて開閉機構８０を制御できる場合、第３状態において大きな給水圧力が求められて第１状態または第２状態へと切り替えるときに、例えば現在運転されているポンプ４４が下流側となるように第１状態または第２状態へと切り替えることで、スムーズに運転状態を変更することができる。
【００４７】
次に、図２Ａから図４Ｂを用いて、給水装置１０の第１状態から第３状態について説明する。図２Ａは、図１Ａの給水装置１０の第３状態における搬送液の流れを模式的に示す図である。また、図２Ｂは、図２Ａにおける開閉機構の中心を通る断面図である。図３Ａは、図１Ａの給水装置１０の第１状態における搬送液の流れを模式的に示す図である。また、図３Ｂは、図３Ａにおける開閉機構の中心を通る断面図である。図４Ａは、図１Ａの給水装置１０の第１状態における搬送液の流れを模式的に示す図である。また、図４Ｂは、図４Ａにおける開閉機構の中心を通る断面図である。なお、本実施形態では、図１における開閉機構８０がボール弁１８０に相当し、以下の図では、図１における開閉機構８０以外の構成要素と同一または相当する構成要素には、同一の符号を付している。また、以下の図では、各種センサ、モータ４２、インバータ装置５０、及び制御部６０は、省略している。
【００４８】
まず、図２Ｂ，図３Ｂ,図４Ｂに示す本実施形態のボール弁１８０について説明する。ボール弁１８０（開閉機構）は、配管３６ａと配管３６ｂとの両方に介在するように設け
られている。ボール弁１８０は、その内部に球状の弁体１８０ｂを有し、当該弁体１８０ｂに１つの流路１８０ａを有するボール弁で構成されている。当該ボール弁（ボール弁１８０）は、弁箱１８０ｃと球状の弁体１８０ｂを備え、弁箱１８０ｃ内で、例えば紙面に垂直な軸まわりに、弁体１８０ｂを回転させることにより、流路１８０ａの位置を移動し、以下に示す３つの状態を形成することができる。
・配管３６ａの流路を開き、配管３６ｂの流路を閉じる。（第１の回転位置）
・配管３６ｂの流路を開き、配管３６ａの流路を閉じる。（第２の回転位置）
・配管３６ａおよび配管３６ｂの流路を共に閉じる。（第３の回転位置）
【００４９】
ボール弁１８０は、図３Ｂに示すように、流路１８０ａの一端部１８０ａ１の少なくとも一部が配管１３６ａの一端部３６ａａに合わせられ、且つ、流路１８０ａの他端部１８０ａ２の少なくとも一部が配管３６ａの他端部３６ａｂに合わせられることで、「第１の回転位置」となる。ボール弁１８０は、図４Ｂに示すように、流路１８０ａの一端部１８０ａ１を配管３６ｂの一端部３６ｂａに合わせ、且つ、流路１８０ａの他端部１８０ａ２を配管３６ｂの他端部３６ｂｂに合わせることで、「第２の回転位置」となる。ボール弁１８０は、図２Ｂに示すように、流路１８０ａの一端部１８０ａ１並びに他端部１８０ａ２を、配管３６ａの一端部３６ａａ,他端部３６ａｂ、配管３６ｂの一端部３６ｂａ,他端部３６ｂｂのいずれにも合わない状態とすることで、「第３の回転位置」となる。
【００５０】
ここで、ボール弁１８０は、弁体１８０ｂの可動範囲において、流路１８０ａが配管３６ａと配管３６ｂのどちらか一方のみと連通する、又は、流路１８０ａが配管３６ａと配管３６ｂの両方の流路を遮断するように構成される。具体的には、図２Ｂ，図３Ｂ,図４Ｂに示すように、ボール弁１８０の弁箱１８０ｃは、配管３６ａ，３６ｂが連通する接続部と、隣り合う当該接続部間に壁部１８０ｃ１，１８０ｃ２，１８０ｃ３，１８０ｃ４を備える。そして、弁体１８０ｂの可動範囲において、壁部１８０ｃ１，１８０ｃ２，１８０ｃ３，１８０ｃ４の面積は、一端部１８０ａ１並びに他端部１８０ａ２の面積以上である。これにより、「第１の回転位置」を「第２の回転位置」に切替える時には「第３の回転位置」の状態を通過し、「第２の回転位置」の状態を「第１の回転位置」の状態に切替える時には「第３の回転位置」の状態を通過し、「第３の回転位置」からは「第１の回転位置」「第２の回転位置」の何れの状態でも切り替え可能である。これにより、直列運転時に上流側と下流側を入れ代えるローテーションの場合に、一旦、「第３の回転位置」にて並列運転を行い、当該並列運転にて運転中のポンプ４４を交換することができる。上流側のポンプ４４を先に運転することができるので、下流側のポンプ４４のキャビテーション等を防止することができる。また、並列運転にて運転中のポンプ４４を交換するため、先発ポンプと後発ポンプの回転速度を制御する等して、圧力変動を最小限に抑えることができる。
【００５１】
ボール弁１８０は、手動によって「第１の回転位置」「第２の回転位置」「第３の回転位置」になるよう操作されてもよいし、モータなどの図示しない動力源８１や制御部６０によって開閉制御されてもよい。また、弁体１８０ｂを自由に回転できるボール弁１８０であれば、開度調整が可能である。
【００５２】
ボール弁１８０は、図２Ｂに示すように流路１８０ａを「（３）配管３６ａと配管３６ｂの流路が共に閉じた状態」とすることで、給水装置１０を図２Ａに示す第３状態とすることができる。
なお、図２Ａでは、第３状態において、全てのポンプ４４を並列運転させたときの水の流れを矢印で示し、搬送液が流れる配管を実線、流路から切り離された配管を点線で示している。
【００５３】
ボール弁１８０は、図３Ｂに示すように流路１８０ａを「第１の回転位置」とすること
で、給水装置１０を第１状態とすることができる。図３Ａでは、第１状態において、ポンプ４４を直列運転させたときの水の流れを矢印で示し、搬送液が流れる配管を実線、流路から切り離された配管を点線で示している。図３Ａに示すように、第１状態では、吸込口１０ａからの水は、ポンプ４４ａによって加圧されて配管３６ａを通ってポンプ４４ｂの吸込側に送られ（中太線参照）、ポンプ４４ｂによって更に加圧されて吐出し口（給水管１０７）から吐き出される（太線参照）。これにより、ポンプ４４ａ，４４ｂが単独運転されるとき、又はポンプ４４ａ，４４ｂが並列運転されるとき、に比して給水先に供給できる圧力（揚程）を大きくすることができる。
【００５４】
ボール弁１８０は、図４Ｂに示すように「第２の回転位置」とし、給水装置１０を第２状態とすることができる。図４Ａでは、第２状態において、ポンプ４４を直列運転させたときの水の流れを矢印で示し、搬送液が流れる配管を実線、流路から切り離された配管を点線で示している。図４Ａに示すように、第２状態では、吸込口１０ａからの水は、ポンプ４４ｂによって加圧されて配管３６ｂを通ってポンプ４４ａの吸込み側に送られ（中太線参照）、ポンプ４４ａによって更に加圧されて吐出し口（給水管１０７）から吐き出される（太線参照）。これにより、第１状態と同様に、給水先に供給できる圧力（揚程）を大きくすることができる。
【００５５】
このように、本実施形態では、単一のボール弁１８０にて第１状態、第２状態、第３状態の切替えを行うことができる。さらに、弁体１８０ｂを回転させる速度を調整し、当該速度を遅くすることで、流路１８０ａを流れる水量の変化を緩やかにできる。このように、ボール弁１８０であれば、ポンプ４４を運転しつつ第１状態、第２状態、第３状態の切替えを行う場合等に、当該切り替えによる圧力の変動を抑えることができる。
【００５６】
なお、図２Ａから図４Ｂに示す例では、配管３６ａと配管３６ｂとが近い位置で約９０度曲げられており、ボール弁１８０は、約９０度曲がった流路１８０ａを有している。ただし、こうした例に限定されず、例えば、図４Ｃに示す変形例のように、配管３６ａと配管３６ｂとが交差する位置にボール弁１８０が設けられ、当該ボール弁１８０は、まっすぐな流路１８０ａを有してもよい。こうした変形例の構成においても、図２Ａから図４Ｂに示す例と同様の機能および効果を奏することができる。なお、図４Ｃは、図４Ｂと同様に、ボール弁１８０が「第２の回転位置」となっている。また、図４Ｃでは、図４Ｂと対応する構成に、図４Ｂと同一の符号を付しており、重複する説明は省略する。
【００５７】
次に、給水装置１０の構成の別の一例を、図５Ａから図７Ｂを用いて説明する。図５Ａから図７Ｂにて上述の第１状態から第３状態について説明する。図５Ａは、図１Ａの給水装置１０の第３状態における搬送液の流れを模式的に示す図である。また、図５Ｂは、図５Ａにおける開閉機構の説明図である。図６Ａは、図１Ａの給水装置１０の第１状態における搬送液の流れを模式的に示す図である。また、図６Ｂは、図６Ａにおける開閉機構の説明図である。図７Ａは、図１Ａの給水装置１０の第２状態における搬送液の流れを模式的に示す図である。また、図７Ｂは、図７Ａにおける開閉機構の説明図である。なお、本実施形態では、図１における開閉機構８０がバルブ装置２８０に相当し、以下の図では、当該バルブ装置２８０以外の構成要素と同一または相当する構成要素には、同一の符号を付している。また、以下の図では、各種センサ、モータ４２、インバータ装置５０、及び制御部６０は、省略している。
【００５８】
図５Ｂ, 図６Ｂ, 図７Ｂに示すバルブ装置２８０は配管３６ａ、３６ｂのそれぞれの一部を画定するハウジング８０５を有している。また、バルブ装置２８０は、配管３６ａ,３６ｂを開閉可能な開閉弁８０１ａ（第１の開閉弁）,８０１ｂ（第２の開閉弁）と、開閉弁８０１ａ,８０１ｂが接続される軸部材８０３と、を有している。軸部材８０３は、上述の第１状態、第２状態、第３状態の何れかとなるように、ハウジング８０５に対して
軸方向（軸部材８０３の長手方向）に移動可能に設けられている。バルブ装置２８０は、本実施形態では、軸部材８０３の凹部８０３ａ〜８０３ｃの何れかに留め具８０４が固定されることにより軸方向の位置が調節されて第１状態、第２状態、第３状態の何れかに固定される。一実施形態では、留め具８０４以外の固定具が用いられてもよいし、固定具が用いられず不図示の動力源８１等によって位置が固定されてもよい。軸部材８０３の軸方向への移動や固定は、手動での操作、ソレノイド、空気圧アクチュエータ、及びモータ等の図示しない動力源８１、制御部６０からの制御信号等によって制御されるとよい。
【００５９】
ハウジング８０５内に画定される配管３６ａは、吐出し管３４ａ側である上流側流路８０７ａ、軸方向に沿った軸方向流路８０６ａ、及び吸込管３２ｂ側である下流側流路８０８ａを有する。上流側流路８０７ａと下流側流路８０８ａとは、軸方向流路８０６ａの両端に略垂直に接続されている。また、ハウジング８０５内には、配管３６ａと軸方向に離間して配管３６ｂの一部が画定されている。
【００６０】
ハウジング８０５内に画定される配管３６ｂは、吐出し管３４ｂ側である上流側流路８０７ｂ、軸方向に沿った軸方向流路８０６ｂ、及び吸込管３２ｂ側である下流側流路８０８ｂを有する。上流側流路８０７ｂと下流側流路８０８ｂとは、軸方向流路８０６ｂの両端に略垂直に接続されている。軸方向流路８０６ａ、８０６ｂに対して、配管３６ａの上流側流路８０７ａと、配管３６ｂの上流側流路８０７ｂとは、軸方向における反対側（図５Ｂ中、紙面左右方向の内側）に接続されている。同様に、軸方向流路８０６ａ、８０６ｂに対して、配管３６ａの下流側流路８０８ａと、配管３６ｂの下流側流路８０８ｂとは、軸方向における反対側（図５Ｂ中、紙面左右方向の外側）に接続されている。
【００６１】
開閉弁８０１ａ、８０１ｂのそれぞれは、配管３６ａ、３６ｂの軸方向流路８０６ａ、８０６ｂ内に配置されている。開閉弁８０１ａ、８０１ｂは、バネ８０２ａ、８０２ｂを介して軸部材８０３に接続されており、軸部材８０３の長手方向（紙面左右方向）に移動することができる。バネ８０２ａ、８０２ｂは、開閉弁８０１ａ、８０１ｂを封止部８０９ａ、８０９ｂに向けて付勢している。なお、軸部材８０３と、バネ８０２ａ、８０２ｂが、開閉弁８０１ａ、８０１ｂを連動させる「連動機構」に相当する。
【００６２】
開閉弁８０１ａが軸方向流路８０６ａにおいて下流側流路８０８ａ側に設けられた封止部８０９ａと当接すると、配管３６ａの流路が遮断される。一方、開閉弁８０１ａが封止部８０９ａと離れると、配管３６ａの流路が開かれる。
【００６３】
開閉弁８０１ｂは、下流側流路８０８ｂ側に設けられた封止部８０９ｂと当接すると、配管３６ｂの流路が遮断される。一方、開閉弁８０１ｂが封止部８０９ｂと離れると、配管３６ｂの流路が開かれる。
【００６４】
また、バルブ装置２８０は、軸方向流路８０６ａ, ８０６ｂにて封止部８０９が紙面左右反対の位置に配置されている。そのため、軸部材８０３を軸方向に移動することで、以下に示す３つの状態を形成することができる。
・配管３６ａの流路を開き、配管３６ｂの流路を閉じる。（第１の移動位置）
・配管３６ｂの流路を開き、配管３６ａの流路を閉じる。（第２の移動位置）
・配管３６ａおよび配管３６ｂの流路を共に閉じる。（第３の移動位置）
【００６５】
バルブ装置２８０は、図６Ｂに示すように、軸部材８０３が凹部８０３ａに合わせられることで、「第１の移動位置」となる。バルブ装置２８０は、図７Ｂに示すように、軸部材８０３が８０３ｂに合わせられることで、「第２の移動位置」となる。バルブ装置２８０は、図５Ｂに示すように、軸部材８０３が８０３ｃに合わせられることで、「第３の移動位置」となる。
【００６６】
ここで、バルブ装置２８０は、ボールバルブ１０８と同様に、軸部材８０３の可動範囲において、配管３６ａと配管３６ｂのどちらか一方のみが連通する、又は、配管３６ａと配管３６ｂの両方の流路を遮断するように構成される。具体的には、図５Ｂ，図６Ｂ,図７Ｂに示すように、凹部８０３ａと凹部８０３ｂの間に凹部８０３ｃがある。これにより、「第１の移動位置」を「第２の移動位置」に切替える時には「第３の移動位置」の状態を通過し、「第２の移動位置」の状態を「第１の移動位置」の状態に切替える時には「第３の移動位置」の状態を通過し、「第３の移動位置」からは「第１の移動位置」「第２の移動位置」の何れの状態でも切り替え可能である。これにより、直列運転時に上流側と下流側を入れ代えるローテーションの場合に、一旦、「第３の移動位置」にて並列運転を行い、当該並列運転にて運転中のポンプ４４を交換することができる。これにより、上流側のポンプ４４を先に運転することができるので、下流側のポンプ４４のキャビテーション等を防止することができる。また、並列運転にて運転中のポンプ４４を交換するため、先発ポンプと後発ポンプの回転速度を制御する等して、圧力変動を最小限に抑えることができる。
【００６７】
バルブ装置２８０は、図５Ｂに示すように、軸部材８０３を「第３の移動位置」とすることで、給水装置１０を第３状態とすることができる。なお、図５Ａでは、ポンプ４４ａ，４４ｂを並列運転させたときの水の流れを矢印と実線にて示しており、ポンプ４４ａ，４４ｂによって加圧された水の流れを中太線で示している。また、バルブ装置２８０によって遮断された流路は点線にて示される。
【００６８】
バルブ装置２８０は、図６Ｂに示すように、軸部材８０３を「第１の移動位置」とすることで、給水装置１０を第１状態とすることができる。なお、図６Ａでは、上流側をポンプ４４ａ、下流側をポンプ４４ｂとして直列運転させたときの水の流れを矢印と実線にて示しており、ポンプ４４ａ，４４ｂによって加圧された水の流れを中太線で示している。また、バルブ装置２８０によって遮断された流路は点線にて示される。
【００６９】
バルブ装置２８０は、図７Ｂに示すように、軸部材８０３を「第２の移動位置」とすることで、給水装置１０を第２状態とすることができる。なお、図７Ａでは、上流側をポンプ４４ｂ、下流側をポンプ４４ａとして直列運転させたときの水の流れを矢印と実線にて示しており、ポンプ４４ａ，４４ｂによって加圧された水の流れを中太線で示している。また、バルブ装置２８０によって遮断された流路は点線にて示される。
【００７０】
なお、図５Ｂ〜図７Ｂに示す例では、バルブ装置２８０は、第１及び開閉弁８０１ａ，８０１ｂを連動させる「連動機構」として、軸部材８０３及びバネ８０２ａ，８０２ｂを備えるものとした。しかし、こうした例に限定されるものではなく、連動機構としては、開閉弁を連動させる種々の構成が採用されてもよい。
【００７１】
（変形例１）
図８は、第１の変形例のポンプ部の概略構成を示す図である。
上記した実施形態では、第１のポンプ部と第２のポンプ部として、ポンプ４４ａ，４４ｂを備えた給水装置１０について説明した。しかしながら、給水装置１０は第１のポンプ部と第２のポンプ部として、図１に示すポンプ４４ａ，４４ｂの少なくとも一方に代えて、図８に示すポンプ部１０４４を備えてもよい。図８に示すように、ポンプ部１０４４は、モータポンプ１０４０と、モータポンプ１０４０の可変速制御器の一例であるインバータ装置１０５０と、モータポンプ１０４０を制御する制御部１０６０と、を備える。モータポンプ１０４０とインバータ装置１０５０とのそれぞれは、実施形態のモータポンプ４０とインバータ装置５０のそれぞれと同一の構成であってもよい。
【００７２】
ポンプ部１０４４では、ポンプ部１０４４の吸込側に吸込管３２が接続され、ポンプ部１０４４の吐出し側に吐出し管３４が接続されている。具体的には、ポンプ部１０４４の吸込管１０３２の一端である吸込口１０４４ａに吸込管３２が接続されており、吸込管１０３２には、吸込管３２の圧力を検出するための圧力センサ１０２１が設けられている。また、ポンプ部１０４４の吐出し管１０３４の一端である吐出し口１０４４ｂに吐出し管３４が接続されており、吐出し管１０３４には、過少小水量を検知するフロースイッチ１０２４と、逆止弁１０２５と、圧力検出器である圧力センサ１０２６と、圧力タンク１０２８とが設けられている。圧力センサ１０２１、フロースイッチ１０２４、逆止弁１０２５、圧力センサ１０２６、及び圧力タンク１０２８は、図１Ａに示す実施形態の給水装置１０における圧力センサ２１、フロースイッチ２４、逆止弁２５、圧力センサ２６、及び圧力タンク２８のそれぞれと同一の構成であってもよい。
【００７３】
図８に示すポンプ部１０４４では、各種センサによる検出信号が制御部１０６０に入力され、制御部１０６０は、インバータ装置１０５０等に指令を送信することによって、モータポンプ１０４０を駆動することができる。つまり、図８に示すポンプ部１０４４は、単独で給水先に給水を行うポンプ装置として使用することもできる。
【００７４】
こうしたポンプ部１０４４を、第１のポンプ部、及び第２のポンプ部として使用する場合、図１に示す制御部６０と、図８に示す制御部１０６０とが、無線または有線で接続されるとよい。そして、ポンプ部１０４４の制御部１０６０から給水装置１０の制御部６０へポンプ部１０４４における各種検出信号が送られるとよい。また、給水装置１０の制御部６０からポンプ部１０４４の制御部１０６０へ、例えば開閉機構８０の開閉状態を示す信号、又は給水装置１０の目標圧力などが送られるとよい。なお、第１のポンプ部として使用されるポンプ部１０４４の制御部１０６０と、第２のポンプ部として使用されるポンプ部１０４４の制御部１０６０とが、互いに通信可能に接続されてもよい。このように、第１のポンプ部と第２のポンプ部との少なくとも一方として、図８に示すようなポンプ部１０４４が使用される場合にも、上記した実施形態と同様の効果を奏することができる。なお、図８に示すポンプ部１０４４を、図１のポンプ４４に代えて用いる場合、モータ４２、インバータ装置５０、フロースイッチ２４、逆止弁２５、圧力センサ２１，２６、及び圧力タンク２８といった重複する構成の少なくとも一部は、省略されてもよい。また、制御部１０６０ａまたは／および制御部１０６０ｂが制御部６０として機能し、制御部６０を省略してもよい。
【００７５】
（変形例２）
図９は、第２の変形例のポンプ部の概略構成を示す図である。
第１のポンプ部と第２のポンプ部として、図１に示すポンプ部４４ａ，４４ｂの少なくとも一方に代えて、図９に示すポンプ部２０４４を備えてもよい。図９に示すように、ポンプ部２０４４は、２つのモータポンプ２０４０ａ，２０４０ｂと、モータポンプ２０４０ａ，２０４０ｂの可変速制御器の一例であるインバータ装置２０５０ａ，２０５０ｂと、モータポンプ２０４０ａ，２０４０ｂを制御するための制御部２０６０と、を備える。モータポンプ２０４０ａ，２０４０ｂとインバータ装置２０５０ａ，２０５０ｂとのそれぞれは、実施形態のモータポンプ４０とインバータ装置５０のそれぞれと同一の構成であってもよい。
【００７６】
図９に示すポンプ部２０４４は、ポンプ部２０４４の吸込管３２と吐出し管３４とに対して並列に接続される２台のモータポンプ２０４０を備えている。なお、図９に示す例では、２台のモータポンプ２０４０ａ，２０４０ｂが設けられるものとしたが、３台以上のモータポンプが設けられてもよい。ポンプ部２０４４の吸込管２０３２ｃの一端である吸込口２０４４ａに吸込管３２が接続されており、ポンプ部２０４４の吸込管２０３２ｃには、吸込管３２内の圧力を測定するための圧力センサ２１が設けられている。更に、吸込
管２０３２ｃは、モータポンプ２０４０ａの吸込管２０３２ａとモータポンプ２０４０ｂの吸込管２０３２ｂに分岐する。また、ポンプ部２０４４の吐出し集合管２０３２ｃの一端である吐出し口２０４４ｂには吐出し管３４が接続されている。ポンプ部２０４４の吸込管２０３２ｃより分岐して、モータポンプ２０４０ａ，２０４０ｂの吸込口に吸込管２０３２ａ，２０３２ｂが接続されている。また、モータポンプ２０４０ａ，２０４０ｂの吐出し口に接続された吐出し管２０３４ａ，２０３４ｂは、統合されてポンプ部２０４４の吐出し管２０３４ｃに接続される。各吐出し管２０３４ａ，２０３４ｂには、過少小水量を検知するフロースイッチ２０２４ａ、２０２４ｂと、逆止弁２０２５ａ、２０２５ｂとが設けられている。また、吐出し合流管２０３４ｃには、圧力検出器である圧力センサ２０２６と、圧力タンク２０２８とが設けられている。圧力センサ２０２１、フロースイッチ２０２４ａ、２０２４ｂ、逆止弁２０２５ａ、２０２５ｂ、圧力センサ２０２６、及び圧力タンク２０２８は、実施形態の給水装置１０における圧力センサ２１、フロースイッチ２４、逆止弁２５、圧力センサ２６、及び圧力タンク２８のそれぞれと同一の構成であってもよい。
【００７７】
図９に示すポンプ部２０４４では、各種センサによる検出信号が制御部２０６０に入力され、制御部２０６０は、インバータ装置２０５０ａ，２０５０ｂ等に指令を送信することによって、モータポンプ２０４０ａ，２０４０ｂを駆動することができる。つまり、図９に示すポンプ部２０４４は、図８に示すポンプ部１０４４と同様に、単独で給水先に給水を行うポンプ装置として使用することもできる。
【００７８】
こうしたポンプ部２０４４を、第１のポンプ部、及び第２のポンプ部として使用する場合、図１に示す制御部６０と、図９に示す制御部２０６０とが、無線または有線で接続されるとよい。そして、ポンプ部２０４４の制御部２０６０から給水装置１０の制御部６０へポンプ部２０４４における各種検出信号が送られるとよい。また、給水装置１０の制御部６０からポンプ部２０４４の制御部２０６０へ、例えば開閉機構８０の開閉状態を示す信号、又は給水装置１０の目標圧力などが送られるとよい。なお、第１のポンプ部として使用されるポンプ部２０４０の制御部２０６０と、第２のポンプ部として使用されるポンプ部２０４０の制御部２０６０とが互いに通信可能に接続されてもよい。このように、第１のポンプ部と第２のポンプ部との少なくとも一方として、図９に示すようなポンプ部２０４４が使用される場合にも、上記した実施形態と同様の効果を奏することができる。なお、図８に示すポンプ部２０４４を、図１のポンプ４４に代えて用いる場合、モータ４２、インバータ装置５０、フロースイッチ２４、逆止弁２５、圧力センサ２１，２６、及び圧力タンク２８といった重複する構成の少なくとも一部は、省略されてもよい。また、制御部２０６０ａまたは／および制御部２０６０ｂが制御部６０として機能し、制御部６０を省略してもよい。
【００７９】
以上説明した本実施形態は、以下の形態としても記載することができる。
［形態１］形態１によれば、第１のポンプ部と第２のポンプ部を備えたポンプ装置が提案される。前記ポンプ装置は、前記第１のポンプ部の吐出し管と前記第２のポンプ部の吸込管を接続する第１の接続管と、前記第２のポンプ部の吐出し管と前記第１のポンプ部の吸込管を接続する第２の接続管と、前記第１の接続管の流路と前記第２の接続管の流路とを開閉可能な開閉機構と、を備える。形態１によれば、第１の接続管を通じて、第１のポンプ部を低圧側、第２のポンプ部を高圧側として第１および第２のポンプ部を直列運転させることができる。また、第２の接続管を通じて、第２のポンプ部を低圧側、第１のポンプ部を高圧側として第１および第２のポンプ部を直列運転させることができる。よって、こうしたポンプ装置によれば、広範囲の吐出し流量および吐出し圧力に対応することができ且つ省エネルギおよび高寿命化を図ることができる。
【００８０】
［形態２］形態２によれば、形態１において、前記開閉機構は、前記第１の接続管の流路
が開いて前記第２の接続管の流路が閉じた第１状態と、前記第１の接続管の流路が閉じて前記第２の接続管の流路が開いた第２状態と、前記第１の接続管の流路および前記第２の接続管の流路が共に閉じた第３状態と、を、切り替え可能である。
【００８１】
［形態３］形態３によれば、形態２において、前記開閉機構は、前記第３状態を経由して前記第１状態と前記第２状態とが切り替わる。
【００８２】
［形態４］形態４によれば、形態３において、前記開閉機構は、単一のボール弁で構成され、第１の回転位置で前記第１状態となり、第２の回転位置で第２状態となり、第３の回転位置で第３状態となる。
【００８３】
［形態５］形態５によれば、形態１から３において、前記開閉機構は、前記第１の接続管の流路を開閉可能な第１の開閉弁と、前記第２の接続管の流路を開閉可能な第２の開閉弁と、を有する。
【００８４】
［形態６］形態６によれば、形態５において、前記開閉機構は、前記第１の開閉弁と前記第２の開閉弁とに接続されて前記第１の開閉弁と前記第２の開閉弁とを連動させる連動機構を更に有する。
【００８５】
［形態７］形態７によれば、形態６において、前記連動機構は、前記第１の開閉弁と前記第２の開閉弁とに接続されて軸方向に移動可能な軸部材を有し、前記軸部材の移動に伴って前記第１の開閉弁と前記第２の開閉弁とを前記軸方向に移動させる。
【００８６】
［形態８］形態８によれば、形態１から７において、前記開閉機構を駆動するための動力源を更に備える。こうすれば、動力源によって開閉機構を駆動することができる。
【００８７】
［形態９］形態９によれば、形態１から８において、前記第１のポンプ部の吸込管には、前記第１の接続管との接続部の上流側に第１の吸込側弁が設けられ、前記第２のポンプ部の吸込管には、前記第２の接続管との接続部の上流側に第２の吸込側弁が設けられる。
【００８８】
［形態１０］形態１０によれば、形態９において、前記第１の吸込側弁と前記第２の吸込側弁との少なくとも１つは逆止弁である。
【００８９】
［形態１１］形態１１によれば、形態１から１０において、前記第１のポンプ部の吐出し管には、前記第２の接続管との接続部の下流側に第１の吐出し側弁が設けられ、前記第２のポンプ部の吐出し管には、前記第１の接続管との接続部の下流側に第２の吐出し側弁が設けられる。
【００９０】
［形態１２］形態１２によれば、形態１１において、前記第１の吐出し側弁と前記第２の吐出し側弁との少なくとも１つは逆止弁である。
【００９１】
［形態１３］形態１３によれば、形態１から１２において、前記第１のポンプ部と前記第２のポンプ部は、同性能であることを特徴とする。形態１３によれば、第１のポンプ部と第２のポンプ部との制御を容易にすることができる。
【００９２】
［形態１４］形態１４によれば、第１のポンプ部と、第２のポンプ部と、前記第１のポンプ部の吸込管と前記第２のポンプ部の吐出し管を接続する第１の接続管と、前記第２のポンプ部の吸込管と前記第１のポンプ部の吐出し管を接続する第２の接続管と、前記第１の接続管の流路と前記第２の接続管の流路とを開閉可能な開閉機構と、を備えたポンプ装置のポンプ運転方法が提案される。前記ポンプ運転方法は、前記開閉機構は、前記第１の接
続管の流路が開いて、前記第２の接続管の流路が閉じた第１状態と、前記第１の接続管の流路が閉じて、前記第２の接続管の流路が開いた第２状態と、前記第１の接続管の流路および前記第２の接続管の流路が共に閉じた第３状態と、を切り替え可能であって、前記第１状態では前記第１のポンプ部が上流で且つ前記第２のポンプ部が下流となる直列運転を行い、前記第２状態では前記第２のポンプ部が上流で且つ前記第１のポンプ部が下流となる直列運転を行い、前記第３状態では前記第１のポンプ部と前記第２のポンプ部の並列運転を行う。形態１４によれば、広範囲の吐出し流量および吐出し圧力に対応することができ且つ省エネルギおよび高寿命化を図ることができる。
【００９３】
［形態１５］形態１５によれば、形態１４において、前記第１のポンプ部が上流で前記第２のポンプ部が下流となる直列運転では前記第１のポンプ部を起動するステップと、前記第２のポンプ部を起動するステップと、を有する。こうすれば、第１のポンプ部と第２のポンプ部との間が負圧となることを防止でき、下流側のポンプ部のキャビテーションを防止できる。
【００９４】
［形態１６］形態１６によれば、形態１４又は１５において、前記第２のポンプ部が上流で前記第１のポンプ部が下流となる直列運転では、前記第２のポンプ部を起動するステップと、前記第１のポンプ部を起動するステップと、を有する。こうすれば、第２のポンプ部と第１のポンプ部との間が負圧となることを防止でき、下流側のポンプ部のキャビテーションを防止できる。
【００９５】
［形態１７］形態１７によれば、形態１４から１６において、前記第１のポンプ部と前記第２のポンプ部の並列運転では、前記第１のポンプ部と前記第２のポンプ部を同じ回転速度にて運転するステップ、を有する。形態１７によれば、第１のポンプ部と第２のポンプ部とで吐出し水量を均等にすることができる。
【００９６】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその均等物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、実施形態および変形例の任意の組み合わせが可能であり、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、省略が可能である。
【符号の説明】
【００９７】
１０…給水装置
１０ａ…吸込口
１０ｂ…吐出し口
２３ａ、２３ｂ…逆止弁
２５ａ、２５ｂ…逆止弁
３２ａ…吸込管
３２ｂ…吸込管
３４ａ…吐出し管
３４ｂ…吐出し管
３６ａ…接続管
３６ｂ…接続管
４２ａ、４２ｂ…モータ
４４ａ…ポンプ（第１のポンプ部）
４４ｂ…ポンプ（第２のポンプ部）
５０ａ、５０ｂ…インバータ
６０…制御部
８０…開閉機構
８０ａ…流路
８１…動力源
１０５…導入管
１０７…給水管
１８０…ボール弁（開閉機構）
２８０…バルブ装置（開閉機構）
８０１ａ…第１の開閉弁
８０１ｂ…第２の開閉弁
８０２ａ…バネ
８０３ａ〜８０３ｃ…凹部
８０３…軸部材
８０４…留め具
８０５…ハウジング
【図１Ａ】
2020176537.tif 000003
【図１Ｂ】
2020176537.tif 000004
【図１Ｃ】
2020176537.tif 000005
【図１Ｄ】
2020176537.tif 000006
【図２Ａ】
2020176537.tif 000007
【図２Ｂ】
2020176537.tif 000008
【図３Ａ】
2020176537.tif 000009
【図３Ｂ】
2020176537.tif 000010
【図４Ａ】
2020176537.tif 000011
【図４Ｂ】
2020176537.tif 000012
【図４Ｃ】
2020176537.tif 000013
【図５Ａ】
2020176537.tif 000014
【図５Ｂ】
2020176537.tif 000015
【図６Ａ】
2020176537.tif 000016
【図６Ｂ】
2020176537.tif 000017
【図７Ａ】
2020176537.tif 000018
【図７Ｂ】
2020176537.tif 000019
【図８】
2020176537.tif 000020
【図９】
2020176537.tif 000021