(57)【要約】【課題】圧力検出器故障時のバックアップ運転を確実に行うことができる給水装置を提供すること。【解決手段】給水装置１は、ポンプ装置１１を駆動するインバータ５１と、複数のポンプ装置１１それぞれの二次側の流量を検出する複数の第１流量検出器１９と、複数のポンプ装置１１の二次側に設けられる第１圧力検出器２０と、停止流量、インバータ５１の最高運転周波数、及び、定格流量を記憶する記憶部５２と、停止流量時のインバータ５１の停止時運転周波数を記憶部５２に記憶または更新し、記憶部５２に記憶された停止時運転周波数及び最高運転周波数から導出した、第１流量検出器１９により検出する流量とインバータ５１の運転周波数との関係と、第１流量検出器１９により検出した流量とから算出した運転周波数でインバータ５１を制御する制御部５３と、を備える。【選択図】      図１
2020143626.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ及び前記ポンプを駆動するモータを有する複数のポンプ装置と、
前記モータを駆動するインバータと、
前記複数のポンプ装置それぞれの二次側の流量を検出する複数の第１流量検出器と、
前記複数のポンプ装置の二次側に設けられる第１圧力検出器と、
停止流量Ｑ０、前記インバータの最高運転周波数ｆｍａｘ、及び、前記インバータの運転周波数が前記最高運転周波数ｆｍａｘであって、且つ、前記ポンプ装置の吐出し圧力が定格設定圧力Ｐ１であるときの定格流量Ｑ１を記憶する記憶部と、
前記ポンプ装置の通常運転中に、前記第１流量検出器により前記停止流量Ｑ０を検出したときの前記インバータの運転周波数を停止時運転周波数ｆ０として、前記記憶部に記憶するか、または前記記憶部に記憶されている前記停止時運転周波数ｆ０を更新し、前記第１圧力検出器の故障を検出すると、前記通常運転からバックアップ運転に移行し、前記記憶部に記憶された前記停止時運転周波数ｆ０及び前記最高運転周波数ｆｍａｘを用いて、前記第１流量検出器により検出する流量と前記インバータの運転周波数との関係を導出し、導出した関係と前記第１流量検出器により検出した流量とから、前記運転周波数を目標運転周波数ｆｔとして算出し、算出した前記目標運転周波数ｆｔに前記インバータの前記運転周波数を制御する制御部と、
を備える給水装置。
【請求項２】
前記第１流量検出器は、パルス信号を送信する羽根車式流量センサであり、
前記制御部は、前記第１流量検出器より前記パルス信号を受信し、前記停止流量Ｑ０時に前記第１流量検出器により検出される前記パルス信号のパルス数をｎ０、前記定格流量Ｑ１時に前記第１流量検出器により検出される前記パルス信号のパルス数をｎ１とし、前記第１流量検出器により検出したパルス数ｎを用いて、前記目標運転周波数ｆｔを、
ｆｔ１＝（ｆｍａｘ−ｆ０）／（ｎ１−ｎ０）×（ｎ−ｎ０）＋ｆ０または、
ｆｔ２＝（ｆｍａｘ−ｆ０）／（ｎ１−ｎ０）＾２×（ｎ−ｎ０）＾２＋ｆ０または、
ｆｔ３＝（ｆｔ１＋ｆｔ２）／２で表される式のいずれかを用いて算出する請求項１に記載の給水装置。
【請求項３】
前記複数のポンプ装置の二次側を合流する連結管と、
前記連結管に設けられる接続管と、
前記接続管に設けられる蓄圧装置と、
前記接続管に設けられる第２流量検出器と、
をさらに備え、
前記制御部は、前記第２流量検出器により検出した流量が所定値以上であると、停止中の前記ポンプ装置を起動する請求項１または請求項２に記載の給水装置。
【請求項４】
前記第２流量検出器は、パルス信号を送信する羽根車式流量センサであり、
前記制御部は、前記第２流量検出器より前記パルス信号を受信し、前記第２流量検出器により検出したパルス数が１ｐ／ｓｅｃ以上であると、停止中の前記ポンプ装置を起動する請求項３に記載の給水装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記ポンプ装置の前記通常運転中に推定末端圧力一定制御を行い、前記第１圧力検出器の故障を検出すると、前記通常運転から前記バックアップ運転に移行する請求項１に記載の給水装置。
【請求項６】
前記複数のポンプ装置の一次側が水道配管に接続され、
前記複数のポンプ装置の一次側に設けられる第２圧力検出器をさらに備え、
前記記憶部は、前記停止流量Ｑ０時に前記第２圧力検出器により検出した圧力Ｐ０をさらに記憶し、
前記制御部は、前記第１流量検出器により検出した流量に対応する目標圧力Ｈから、前記第２圧力検出器により検出した圧力Ｐを減算した圧力と、前記目標圧力Ｈから、前記記憶部に記憶された前記圧力Ｐ０を減算した圧力と、の比率の平方根を、前記目標運転周波数ｆｔにさらに乗算する請求項１に記載の給水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バックアップ運転を行う給水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
集合住宅等に給水を行う給水装置として、ポンプ装置の二次側に設けられた圧力検出器の検出値に基づいて、インバータの運転周波数を制御し、ポンプ装置の駆動を制御するものが知られている。さらに、省エネ運転を目的として、吐出し圧力が、定格流量時に定格設定圧力Ｐ１となり、停止流量時に前記定格圧力より低く定めた推定末端圧力Ｐ２となるよう、インバータの運転周波数を制御する推定末端圧力一定制御方式を採用した給水装置も知られている。
【０００３】
また、このような給水装置として、圧力検出器が故障すると、予め設定された時間間隔でポンプ装置を始動するバックアップ運転に移行するものも知られている。
【０００４】
圧力検出器故障時のバックアップ運転を行う給水装置として、バックアップ運転時の高圧の発生及び無駄な電力消費を防止するため、バックアップ運転時のインバータの運転周波数を最高周波数とせず、通常運転時に検出した最低周波数または最低周波数に所定値を加算した周波数で運転するものが知られている。
【０００５】
また、圧力検出器故障時のバックアップ運転を行う給水装置として、バックアップ運転時に、ポンプを停止させることなく、固定回転速度で運転を継続するものも知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、圧力検出器故障時のバックアップ運転を行う給水装置として、ポンプよりも下流に設けられ、所定流量を検出すると信号を送信するフローセンサを有し、圧力検出器が故障した場合に、フローセンサの検出結果に基づいてポンプの始動を制御する直結給水装置も知られている（例えば、特許文献２参照）。このような直結給水装置は、水道管内の圧力によって、ポンプが停止中であってもポンプの吸込側の圧力が正圧となることを利用し、ポンプ停止中にフローセンサのオン状態を検出すると、給水が生じたものとしてポンプを始動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１７−１０６３６３号公報
【特許文献２】特開２０１６−５０５２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上述した給水装置は、ポンプ装置の運転周波数を所定値に固定して運転した場合には、給水量が多い流量域において圧力が不足する虞があった。
【０００９】
特許文献１の技術では、圧力検出器故障時のバックアップ運転中に、ポンプ装置を停止させることなく運転を継続させると、給水が生じていない状態であってもポンプ装置が運転される。
【００１０】
また、特許文献２の技術では、上述した直結給水装置は、ポンプの吸込側の圧力が正圧であり、且つ、給水先の圧力がポンプ吸込側の圧力よりも低い、という条件に当てはまらないと、水流が発生しないため、適用できないものであった。
【００１１】
そこで本発明は、圧力検出器故障時のバックアップ運転を確実に行うことができる給水装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一実施形態に係る給水装置は、ポンプ及び前記ポンプを駆動するモータを有する複数のポンプ装置と、前記モータを駆動するインバータと、前記複数のポンプ装置それぞれの二次側の流量を検出する複数の第１流量検出器と、停止流量Ｑ０、前記停止流量Ｑ０時の前記インバータの停止時運転周波数ｆ０、前記インバータの最高運転周波数ｆｍａｘ、及び、前記最高運転周波数ｆｍａｘ時に前記第１流量検出器が検出する定格流量Ｑ１を記憶する記憶部と、前記停止流量Ｑ０時の前記インバータの前記停止時運転周波数ｆ０及び前記定格流量Ｑ１時の前記インバータの前記最高運転周波数ｆｍａｘを用いて導出した、前記第１流量検出器により検出する流量と前記インバータの運転周波数との関係と、前記第１流量検出器により検出した流量とから、前記運転周波数を目標運転周波数ｆｔとして算出し、算出した前記目標運転周波数ｆｔに前記インバータの前記運転周波数を制御する制御部と、を備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、圧力検出器故障時のバックアップ運転を確実に行うことができる給水装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る給水装置の構成を示す正面図。
【図２】同給水装置の構成を一部断面で示す側面図。
【図３】同給水装置の構成の一部を一部断面で示す側面図。
【図４】同給水装置の一変形例であって、同給水装置の構成を示す正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態に係る給水装置１を、図１乃至図３を用いて説明する。  
図１は、給水装置１の構成を示す正面図であり、図２は、給水装置１の構成を一部断面で示す側面図であり、図３は、給水装置１の構成の一部である吐出管１２、逆止弁１３及び第１流量検出器１９を一部断面で示す側面図である。
【００１６】
図１及び図２に示すように、給水装置１は、複数のポンプ装置１１と、複数のポンプ装置１１の二次側にそれぞれ接続される複数の吐出管１２と、各吐出管１２に設けられる複数の逆止弁１３と、各吐出管１２に設けられる複数の開閉弁１４と、複数の吐出管１２を連結する連結管１５と、連結管１５に設けられる接続管１６と、接続管１６に設けられる蓄圧装置１７と、複数のポンプ装置１１に接続される逃がし管１８と、各ポンプ装置１１の二次側の流量をそれぞれ検出する複数の第１流量検出器１９と、連結管１５内の圧力を検出する第１圧力検出器２０と、蓄圧装置１７から連結管１５へ流れる流量を検出する第２流量検出器２１と、各ポンプ装置１１の動作を制御する制御盤２２と、を備える。給水装置１は、ポンプ装置１１により水源の水を圧送し、吐出管１２及び連結管１５を介して給水先に給水する。
【００１７】
図１及び図２に示すように、ポンプ装置１１は、モータ３１と、ポンプ３２と、を備える。ポンプ装置１１は、一次側が水源に接続される。ここで、水源は、例えば受水槽である。ポンプ装置１１は、例えば、回転軸が重力方向に沿って延設され、モータ３１がポンプ３２の上部に配置された、所謂縦型多段タービンポンプである。ポンプ装置１１は、例えば３台設けられる。
【００１８】
モータ３１は、回転軸を介してポンプ３２と接続される。モータ３１は、制御盤２２に電気的に接続される。
【００１９】
ポンプ３２は、モータ３１により駆動される。ポンプ３２は、例えば、下端側に吸込口３２ａ及び吐出口３２ｂを有する。ポンプ３２は、吸込口３２ａが受水槽に接続され、吐出口３２ｂが吐出管１２に接続される。
【００２０】
図２に示すように、吐出管１２は、一端が各ポンプ３２の吐出口３２ｂに、他端が連結管１５に、それぞれ接続される。吐出管１２は、重力方向に沿って延設される。
【００２１】
図２及び図３に示すように、逆止弁１３は、ポンプ３２の二次側であって、且つ、連結管１５の一次側に、例えば、各吐出管１２にそれぞれ設けられる。逆止弁１３は、吐出管１２内でポンプ３２へ向かう水の逆流を防止する。
【００２２】
図２に示すように、開閉弁１４は、ポンプ３２の二次側であって、且つ、連結管１５の一次側に、例えば、各吐出管１２にそれぞれ設けられる。開閉弁１４は、例えば、吐出管１２と連結管１５との接続部に隣接する位置に設けられる。開閉弁１４は、吐出管１２から連結管１５に連続する流路を開放又は閉塞する。
【００２３】
図１及び図２に示すように、連結管１５は、複数の吐出管１２の他端を連結する。また、連結管１５は、連結された複数の吐出管１２の二次側に２つの開口端を有し、一端に閉止フランジが接続され、他端に給水先に連通する配管が接続される。連結管１５は、各吐出管１２を通過した水を合流させ、接続された配管に連通する二次側への流路を形成する。
【００２４】
図１及び図２に示すように、接続管１６は、連結管１５に設けられ、吐出管１２が連結される位置よりも二次側に配置される。また、接続管１６は、複数の蓄圧装置１７が設けられる。接続管１６は、複数の蓄圧装置１７と連結管１５とを流体的に連続する。
【００２５】
図１及び図２に示すように、蓄圧装置１７は、接続管１６に複数設けられる。本実施形態では、蓄圧装置１７は、２台設けられる。蓄圧装置１７は、接続管１６を介して、連結管１５と流体的に連続する。
【００２６】
図１及び図２に示すように、逃がし管１８は、複数のポンプ３２の二次側を受水槽に流体的に接続する。逃がし管１８は、ポンプ３２内で増圧された水の一部を受水槽に逃がし、各ポンプ３２内の温度上昇を防止する。
【００２７】
図２及び図３に示すように、第１流量検出器１９は、各吐出管１２にそれぞれ設けられる。第１流量検出器１９は、例えば、ポンプ３２の二次側であって、且つ、吐出管１２に設けられた逆止弁１３の一次側に設けられる。即ち、第１流量検出器１９は、各ポンプ３２の二次側の流量を検出可能に構成される。第１流量検出器１９は、流量に対応した信号を出力する流量計である。第１流量検出器１９は、信号を制御盤２２に送信する。第１流量検出器１９は、例えば、回転軸４１と、羽根車４２と、羽根車４２の回転を検出する検出部４３と、を備える羽根車式流量計である。
【００２８】
回転軸４１は、軸方向が水の流れ方向に対して直交する向きに、吐出管１２内に配置される。
【００２９】
羽根車４２は、回転軸４１に固定される。羽根車４２は、吐出管１２内を通過する水流を受けることで回転軸４１を回転させる。
【００３０】
検出部４３は、例えば、回転軸４１に設けられた磁石と、磁石の回転を検出するセンサと、当該センサと電気的に接続される検出基板と、を備える。具体例として、センサは、磁気検出素子である交番検知タイプのホールＩＣである。検出部４３は、回転軸４１の回転に伴う磁石の回転をパルス信号に変換する。検出部４３は、信号線等を介して制御盤２２に電気的に接続される。検出部４３は、パルス信号を制御盤２２に送信する。
【００３１】
図１に示すように、第１圧力検出器２０は、連結管１５に設けられる。第１圧力検出器２０は、連結管１５内の圧力を検出可能に構成される。第１圧力検出器２０は、信号線等を介して制御盤２２に電気的に接続される。第１圧力検出器２０は、例えば、圧力に対応した信号を出力する圧力計である。第１圧力検出器２０は、検出した圧力を信号に変換し、信号を制御盤２２に送信する。
【００３２】
図２に示すように、第２流量検出器２１は、接続管１６に設けられ、接続管１６及び連結管１５の接続部と蓄圧装置１７との間に配置される。即ち、第２流量検出器２１は、蓄圧装置１７から連結管１５へ流れる水の流量を検出可能に構成される。第２流量検出器２１は、配管漏水等の給水によって生じる程度の微少流量を検出可能な流量計である。第２流量検出器２１は、流量に対応した信号を出力する流量計である。第２流量検出器２１は、信号を制御盤２２に送信する。第２流量検出器２１は、例えば、第１流量検出器１９と同様に、回転軸４１と、羽根車４２と、羽根車４２の回転を検出する検出部４３と、を備える羽根車式流量計である。
【００３３】
図１に示すように、制御盤２２は、インバータ５１と、記憶部５２と、制御部５３と、を備える。
【００３４】
インバータ５１は、信号線を介してモータ３１及び制御部５３に電気的に接続される。インバータ５１は、例えば、モータ３１と同数設けられる。本実施形態では、インバータ５１は、３つ設けられる。インバータ５１は、運転周波数が可変することで、モータ３１の回転数を可変させる。
【００３５】
記憶部５２は、停止流量Ｑ０と、インバータ５１の最高運転周波数ｆｍａｘと、インバータ５１の運転周波数が最高運転周波数ｆｍａｘであって、且つ、ポンプ装置１１の吐出し圧力が定格設定圧力Ｐ１であるときの定格流量Ｑ１と、を記憶する。また、記憶部５２は、ポンプ装置１１が運転している間に、制御部５３が第１流量検出器１９より停止流量Ｑ０を検出したときのインバータ５１の運転周波数である停止時運転周波数ｆ０を記憶する。
【００３６】
停止流量Ｑ０は、ポンプ装置１１を停止する流量である。停止流量Ｑ０は、例えば、第１流量検出器１９の設置箇所を通過する流量が停止流量Ｑ０であるときに第１流量検出器１９が出力するパルス信号のパルス数ｎ０に置き換えて、記憶部５２に記憶される。以下、当該パルス数ｎ０を、停止流量時パルス数ｎ０とする。
【００３７】
定格流量Ｑ１は、インバータ５１の運転周波数が最高運転周波数ｆｍａｘであって、且つ、ポンプ装置１１の吐出し圧力が定格設定圧力Ｐ１であるときのポンプ装置１１の流量である。定格流量Ｑ１は、例えば、第１流量検出器１９の設置箇所を通過する流量が定格流量Ｑ１であるときに第１流量検出器１９が出力するパルス信号のパルス数ｎ１に置き換えて、記憶部５２に記憶される。以下、当該パルス数ｎ１を、定格流量時パルス数ｎ１とする。
【００３８】
制御部５３は、第１流量検出器１９及び第２流量検出器２１による流量の検出値として、第１流量検出器１９及び第２流量検出器２１より受信したパルス信号のパルス数ｎをそれぞれ検出する。また、制御部５３は、第１圧力検出器２０による圧力の検出値として、第１圧力検出器２０より受信した信号を圧力値に変換する。制御部５３は、第１流量検出器１９、第１圧力検出器２０及び第２流量検出器２１による流量及び圧力の各検出値、並びに、記憶部５２が記憶する情報に基づいて、各インバータ５１の運転周波数を制御する。また、制御部５３は、第１圧力検出器２０が故障しているかまたは正常であるか判断する第１の機能と、通常運転またはバックアップ運転を行う第２の機能と、を有する。以下、制御部５３の第１の機能及び第２の機能について、それぞれ具体的に説明する。
【００３９】
第１の機能は、制御部５３が、第１圧力検出器２０より受信した信号が予め定めた信号レベルの範囲外であると、第１圧力検出器２０が故障していると判断する機能である。
【００４０】
具体例として、予め記憶部５２に閾値を記憶しておき、制御部５３は、第１圧力検出器２０による圧力の検出値が、予め記憶部５２に記憶した閾値を超えると、第１圧力検出器２０が故障していると判断する。ここで、閾値は、任意に設定可能であり、例えば、給水装置１の稼働時に、正常な第１圧力検出器２０により検出し得る圧力の検出値の最大値及び最低値である。
【００４１】
第２の機能は、制御部５３が、第１の機能により第１圧力検出器２０が正常であると判断すると、通常運転を行い、第１の機能により第１圧力検出器２０が故障していると判断すると、バックアップ運転を行う機能である。
【００４２】
通常運転時の制御部５３の動作として、制御部５３は、第１圧力検出器２０による圧力の検出値が目標圧力となるよう各インバータ５１を制御する。具体例として、制御部５３は、吐出し圧力一定制御または推定末端圧力一定制御により、目標圧力が設定されるとともに、第１圧力検出器２０による圧力の検出値が目標圧力となるように各インバータ５１を制御する。
【００４３】
また、制御部５３は、通常運転を実行する間に、第１流量検出器１９により停止流量Ｑ０を検出する、即ち、第１流量検出器１９により停止流量時パルス数ｎ０を検出すると、ポンプ装置１１を停止するとともに、このときのインバータ５１の運転周波数を停止時運転周波数ｆ０として記憶部５２に記憶する。ここで、記憶部５２が既に停止時運転周波数ｆ０を記憶している場合には、制御部５３は、記憶部５２に記憶されている停止時運転周波数ｆ０を更新する。
【００４４】
また、制御部５３は、通常運転を実行する間に、第１の機能により第１圧力検出器２０が故障していると判断すると、バックアップ運転に移行する。
【００４５】
このように、制御部５３は、通常運転時の動作として、第１圧力検出器２０による圧力の検出値が目標圧力となるよう各インバータ５１を制御し、停止流量検出時には、そのときのインバータ５１の運転周波数を記憶する。そして、制御部５３は、第１圧力検出器２０が故障したと判断することで、バックアップ運転に移行する。
【００４６】
バックアップ運転時の制御部５３の動作として、制御部５３は、予め設定された時間間隔で各ポンプ装置１１を起動する。具体的には、制御部５３は、ポンプ装置１１を起動すると、第１の所定の時間、ポンプ装置１１の運転を継続し、ポンプ装置１１の起動から第１の所定の時間が経過した後、第１流量検出器１９により停止流量を検出すると、ポンプ装置１１を停止する。ここで、第１の所定の時間は、例えば１０秒である。また、制御部５３は、ポンプ装置１１を停止すると、第２の所定の時間、ポンプ装置１１の停止を継続し、ポンプ装置１１の停止から第２の所定の時間が経過した後、再度ポンプ装置１１を起動する。ここで、第２の所定の時間は、例えば６０秒である。なお、ポンプ装置１１の運転を継続する第１の所定の時間、及び、ポンプ装置１１の停止を継続する第２の所定の時間は、例えば、それぞれ予め記憶部５２に記憶される。
【００４７】
また、制御部５３は、各ポンプ装置１１の運転中には、各ポンプ装置１１に対応する各インバータ５１の運転周波数を、以下に述べるように制御する。
【００４８】
まず、制御部５３は、記憶部５２が記憶している停止流量Ｑ０、最高運転周波数ｆｍａｘ及び定格流量Ｑ１、並びに、停止時運転周波数ｆ０を用いて、第１流量検出器１９により検出する流量とインバータ５１の運転周波数との関係を導出する。
【００４９】
そして、制御部５３は、導出した第１流量検出器１９により検出する流量とインバータ５１の運転周波数との関係に基づき、第１流量検出器１９により検出した流量からインバータ５１の目標運転周波数ｆｔを算出する。制御部５３は、インバータ５１の運転周波数を、算出した目標運転周波数ｆｔに制御する。
【００５０】
具体例として、まず、制御部５３は、記憶部５２が記憶している停止流量時パルス数ｎ０、最高運転周波数ｆｍａｘ及び定格流量時パルス数ｎ１、並びに、停止時運転周波数ｆ０を用いて、停止流量時パルス数ｎ０と定格流量時パルス数ｎ１との間で第１流量検出器１９により検出するパルス数ｎに対応するインバータ５１の運転周波数を線形補間により定める。ここで、パルス数ｎに対応するインバータ５１の運転周波数は、第１流量検出器１９により停止流量時パルス数ｎ０を検出するときのインバータ５１の運転周波数を停止時運転周波数ｆ０とし、第１流量検出器１９により定格流量時パルス数ｎ１を検出するときのインバータ５１の運転周波数を最高運転周波数ｆｍａｘとして定める。制御部５３は、パルス数ｎに対応するインバータ５１の運転周波数を目標運転周波数ｆｔとする。即ち、制御部５３は、インバータ５１の目標運転周波数ｆｔを、第１流量検出器１９により検出するパルス数ｎの一次関数として、以下の数式（１）に示す目標運転周波数ｆｔ１として求める。
【００５１】
【数１】
2020143626.tif 000003
【００５２】
続いて、制御部５３は、数式（１）を用いて、第１流量検出器１９より受信したパルス信号のパルス数ｎから、インバータ５１の目標運転周波数ｆｔ１を算出する。制御部５３は、インバータ５１の運転周波数を、算出した目標運転周波数ｆｔ１に制御する。
【００５３】
そして、制御部５３は、ポンプ装置１１の起動から第1の所定の時間が経過した後であって、第１流量検出器１９により検出したパルス数ｎが停止流量時パルス数ｎ０以下であると、ポンプ装置１１を停止する。また、制御部５３は、ポンプ装置１１の停止から第２の所定の時間が経過すると、再度ポンプ装置１１を起動する。
【００５４】
また、制御部５３は、ポンプ装置１１の停止時に、第２流量検出器２１による流量の検出値が所定値以上であると、ポンプ装置１１を起動する。具体的には、記憶部５２に予め所定値として所定のパルス数を記憶しておき、制御部５３は、第２流量検出器２１より受信したパルス信号のパルス数が所定値以上であることを検出すると、ポンプ装置１１を起動する。ここで、所定値は、例えば、流量が配管漏水等により生じる微少流量であるときに第２流量検出器２１により検出されるパルス数であり、一例として値は１ｐ／ｓｅｃである。
【００５５】
このように構成された給水装置１によれば、バックアップ運転時に、第１流量検出器１９により検出する流量とインバータ５１の運転周波数の関係を導出し、インバータ５１の運転周波数を、第１流量検出器１９により検出した流量に対応する運転周波数に制御することで、給水に不要な高圧の発生を抑制しつつ、給水に必要な圧力が不足することを防止できる。
【００５６】
また、給水装置１は、上述した例のように、第１流量検出器１９を羽根車式流量センサとし、バックアップ運転時のインバータ５１の運転周波数を、第１流量検出器１９により検出する流量の一次関数として算出した運転周波数とする。これにより、給水装置１は、バックアップ運転時のインバータ５１の運転周波数を、通常運転時のインバータ５１の運転周波数に近似して制御することができる。
【００５７】
また、給水装置１は、蓄圧装置１７が接続される接続管１６に第２流量検出器２１が設けられることで、ポンプ装置１１の停止中であっても、蓄圧装置１７から水が流出する状態を給水が生じた状態として検出し、ポンプ装置１１を適宜起動できる。即ち、給水装置１は、バックアップ運転時にポンプ装置１１が停止している状態であっても、給水の発生を検出し、給水の発生に応じてポンプ装置１１を起動し給水を行うことができる。
【００５８】
ここで、給水装置１は、上述した例のように、第２流量検出器２１より取得するパルス信号のパルス数が１ｐ／ｓｅｃ以上であると、制御部５３がポンプ装置１１を起動する設定とすることで、配管漏水等の微少流量の給水のため蓄圧装置１７から流出する水の流量を検出し、ポンプ装置１１を起動することができる。即ち、給水装置１は、バックアップ運転時にポンプ装置１１が停止している状態において、配管漏水等の微少流量の給水の発生に応じてポンプ装置１１を起動することができる。
【００５９】
上述したように、本発明の一実施形態に係る給水装置１によれば、圧力検出器故障時のバックアップ運転を確実に行うことができる。
【００６０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、上述した例では、制御部５３は、バックアップ運転時のインバータ５１の目標運転周波数ｆｔを、第１流量検出器１９により検出する流量の一次関数として算出する例を説明したが、これに限定されない。
【００６１】
例えば、制御部５３は、バックアップ運転時のインバータ５１の目標運転周波数ｆｔを、第１流量検出器１９により検出する流量の二次関数として算出してもよい。
【００６２】
具体的には、制御部５３は、バックアップ運転時に、記憶部５２が記憶している停止流量時パルス数ｎ０、最高運転周波数ｆｍａｘ及び定格流量時パルス数ｎ１、並びに、停止時運転周波数ｆ０を用いて、インバータ５１の目標運転周波数ｆｔを、第１流量検出器１９により検出するパルス数ｎの二次関数として算出する構成であってもよい。即ち、制御部５３は、目標運転周波数ｆｔを、以下の数式（２）に示す目標運転周波数ｆｔ２として算出する構成であってもよい。ここで、インバータ５１の目標運転周波数ｆｔ２は、第１流量検出器１９により停止流量時パルス数ｎ０を検出するときのインバータ５１の運転周波数を停止時運転周波数ｆ０とし、第１流量検出器１９により定格流量時パルス数ｎ１を検出するときのインバータ５１の運転周波数を最高運転周波数ｆｍａｘとして定める。
【００６３】
【数２】
2020143626.tif 000004
【００６４】
このように目標運転周波数ｆｔを算出しても、上述した例と同様に、通常運転時の運転周波数に近似したインバータ５１の運転周波数の制御を行うことができる。
【００６５】
また、制御部５３は、数式（１）によって算出した目標運転周波数ｆｔ１と、数式（２）によって算出した目標運転周波数ｆｔ２と、の平均値を目標運転周波数ｆｔとする構成であってもよい。即ち、制御部５３は、目標運転周波数ｆｔを、以下の数式（３）に示す目標運転周波数ｆｔ３として算出する構成であってもよい。
【００６６】
【数３】
2020143626.tif 000005
【００６７】
このように構成された制御部５３によっても、上述した例と同様に、通常運転時の運転周波数に近似したインバータ５１の運転周波数の制御を行うことができる。
【００６８】
なお、数式（１）、数式（２）及び数式（３）により算出した、或る流量に対応する目標運転周波数ｆｔと、当該流量に対応する通常運転時の運転周波数と、をそれぞれ実際に比較したところ、数式（３）による目標運転周波数ｆｔ３の算出値が最も通常運転時の運転周波数に近似していた。したがって、制御部５３は、数式（３）により算出した目標運転周波数ｆｔ３を用いることで、数式（１）または数式（２）により算出した目標運転周波数ｆｔ１または目標運転周波数ｆｔ２を用いる場合に比べ、通常運転時の運転周波数に最も近似してインバータ５１の運転周波数を制御することができると言える。
【００６９】
また、上述した例では、ポンプ装置１１の一次側が接続される水源が受水槽である例を説明したが、これに限定されない。ポンプ装置１１の一次側が接続される水源は、水道配管であってもよい。即ち、給水装置１は、所謂直結給水装置であってもよい。
【００７０】
給水装置１は、このような直結給水装置である場合、ポンプ装置１１の吸込圧力の変動を考慮し、バックアップ運転時のインバータ５１の運転周波数を補正可能に構成される。具体的には、図４に示すように、給水装置１は、上述した構成に加え、複数のポンプ装置１１の一次側に設けられる第２圧力検出器２３をさらに備える。
【００７１】
第２圧力検出器２３は、ポンプ装置１１の吸込圧力を検出可能に構成される。第２圧力検出器２３は、信号線等を介して制御盤２２に電気的に接続される。第２圧力検出器２３は、例えば、圧力に対応した信号を出力する圧力計である。第２圧力検出器２３は、検出した圧力を信号に変換し、信号を制御盤２２に送信する。
【００７２】
このような給水装置１の制御部５３は、通常運転時は推定末端圧力一定制御を行う。制御部５３は、通常運転時に、第１流量検出器１９により停止流量時パルス数ｎ０を検出すると、このときに第２圧力検出器２３により検出した圧力Ｐ０をさらに記憶部５２に記憶する。
【００７３】
制御部５３は、バックアップ運転時に、以下に述べる演算をさらに行う。制御部５３は、一般に推定末端圧力一定制御を行うため定められる、流量に対応する目標圧力Ｈを用いる。制御部５３は、バックアップ運転時に、第１流量検出器１９により検出した流量に対応する目標圧力Ｈから、第２圧力検出器２３により検出した圧力Ｐを減算する。また、制御部５３は、当該目標圧力Ｈから、記憶部５２が記憶した圧力Ｐ０を減算する。制御部５３は、以下の数式（４）に示すように、これら算出結果の比率の平方根を、補正係数αとして算出する。  
【００７４】
【数４】
2020143626.tif 000006
【００７５】
そして、制御部５３は、以下の数式（５）に示すように、数式（１）乃至（３）のいずれかによって算出した目標運転周波数ｆｔに、補正係数αをさらに乗算し、補正目標運転周波数ｆｔｃを算出する。制御部５３は、算出した補正目標運転周波数ｆｔｃにインバータ５１の運転周波数を制御する。  
【００７６】
【数５】
2020143626.tif 000007
【００７７】
このように構成された給水装置１によれば、ポンプ装置１１の吸込圧力が変動しても、吸込圧力の変動量に応じて、バックアップ運転時におけるインバータ５１の目標運転周波数を補正することができる。即ち、給水装置１は、ポンプ装置１１の吸込圧力が変動する設置条件であっても、ポンプ装置１１の吸込圧力の変動を考慮したインバータ５１の運転周波数の制御を行うことができる。
【００７８】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【符号の説明】
【００７９】
１…給水装置、１１…ポンプ装置、１２…吐出管、１３…逆止弁、１４…開閉弁、１５…連結管、１６…接続管、１７…蓄圧装置、１８…逃がし管、１９…第１流量検出器、２０…第１圧力検出器、２１…第２流量検出器、２２…制御盤、２３…第２圧力検出器、３１…モータ、３２…ポンプ、３２ａ…吸込口、３２ｂ…吐出口、４１…回転軸、４２…羽根車、４３…検出部、５１…インバータ、５２…記憶部、５３…制御部。
【図１】
2020143626.tif 000008
【図２】
2020143626.tif 000009
【図３】
2020143626.tif 000010
【図４】
2020143626.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】令和2年2月25日(2020.2.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ及び前記ポンプを駆動するモータを有する複数のポンプ装置と、
前記モータを駆動するインバータと、
前記複数のポンプ装置それぞれの二次側の流量を検出する複数の第１流量検出器と、
前記複数のポンプ装置の二次側に設けられる第１圧力検出器と、
停止流量Ｑ０、前記インバータの最高運転周波数ｆｍａｘ、及び、前記インバータの運転周波数が前記最高運転周波数ｆｍａｘであって、且つ、前記ポンプ装置の吐出し圧力が定格設定圧力Ｐ１であるときの定格流量Ｑ１を記憶する記憶部と、
前記ポンプ装置の通常運転中に、前記第１流量検出器により前記停止流量Ｑ０を検出したときの前記インバータの運転周波数を停止時運転周波数ｆ０として、前記記憶部に記憶するか、または前記記憶部に記憶されている前記停止時運転周波数ｆ０を更新し、前記第１圧力検出器の故障を検出すると、前記通常運転からバックアップ運転に移行し、前記記憶部に記憶された前記停止時運転周波数ｆ０及び前記最高運転周波数ｆｍａｘを用いて、前記第１流量検出器により検出する流量と前記インバータの運転周波数との関係を導出し、導出した関係と前記第１流量検出器により検出した流量とから、前記運転周波数を目標運転周波数ｆｔとして算出し、算出した前記目標運転周波数ｆｔに前記インバータの前記運転周波数を制御する制御部と、
前記複数のポンプ装置の二次側を合流する連結管と、
前記連結管に設けられる接続管と、
前記接続管に設けられる蓄圧装置と、
前記接続管に設けられる第２流量検出器と、
を備え、
前記制御部は、前記第２流量検出器により検出した流量が所定値以上であると、停止中の前記ポンプ装置を起動し、
前記所定値は、微小流量である、給水装置。
【請求項２】
前記第１流量検出器は、パルス信号を送信する羽根車式流量センサであり、
前記制御部は、前記第１流量検出器より前記パルス信号を受信し、前記停止流量Ｑ０時に前記第１流量検出器により検出される前記パルス信号のパルス数をｎ０、前記定格流量Ｑ１時に前記第１流量検出器により検出される前記パルス信号のパルス数をｎ１とし、前記第１流量検出器により検出したパルス数ｎを用いて、前記目標運転周波数ｆｔを、
ｆｔ１＝（ｆｍａｘ−ｆ０）／（ｎ１−ｎ０）×（ｎ−ｎ０）＋ｆ０または、
ｆｔ２＝（ｆｍａｘ−ｆ０）／（ｎ１−ｎ０）＾２×（ｎ−ｎ０）＾２＋ｆ０または、ｆｔ３＝（ｆｔ１＋ｆｔ２）／２で表される式のいずれかを用いて算出する請求項１に記載の給水装置。
【請求項３】
前記第２流量検出器は、パルス信号を送信する羽根車式流量センサであり、
前記制御部は、前記第２流量検出器より前記パルス信号を受信し、前記第２流量検出器により検出したパルス数が１ｐ／ｓｅｃ以上であると、停止中の前記ポンプ装置を起動する請求項１に記載の給水装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記ポンプ装置の前記通常運転中に推定末端圧力一定制御を行い、前記第１圧力検出器の故障を検出すると、前記通常運転から前記バックアップ運転に移行する請求項１に記載の給水装置。
【請求項５】
前記複数のポンプ装置の一次側が水道配管に接続され、
前記複数のポンプ装置の一次側に設けられる第２圧力検出器をさらに備え、
前記記憶部は、前記停止流量Ｑ０時に前記第２圧力検出器により検出した圧力Ｐ０をさらに記憶し、
前記制御部は、前記第１流量検出器により検出した流量に対応する目標圧力Ｈから、前記第２圧力検出器により検出した圧力Ｐを減算した圧力と、前記目標圧力Ｈから、前記記憶部に記憶された前記圧力Ｐ０を減算した圧力と、の比率の平方根を、前記目標運転周波数ｆｔにさらに乗算する請求項１に記載の給水装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明の一実施形態に係る給水装置は、ポンプ及び前記ポンプを駆動するモータを有する複数のポンプ装置と、前記モータを駆動するインバータと、前記複数のポンプ装置それぞれの二次側の流量を検出する複数の第１流量検出器と、前記複数のポンプ装置の二次側に設けられる第１圧力検出器と、停止流量Ｑ０、前記インバータの最高運転周波数ｆｍａｘ、及び、前記インバータの運転周波数が前記最高運転周波数ｆｍａｘであって、且つ、前記ポンプ装置の吐出し圧力が定格設定圧力Ｐ１であるときの定格流量Ｑ１を記憶する記憶部と、前記ポンプ装置の通常運転中に、前記第１流量検出器により前記停止流量Ｑ０を検出したときの前記インバータの運転周波数を停止時運転周波数ｆ０として、前記記憶部に記憶するか、または前記記憶部に記憶されている前記停止時運転周波数ｆ０を更新し、前記第１圧力検出器の故障を検出すると、前記通常運転からバックアップ運転に移行し、前記記憶部に記憶された前記停止時運転周波数ｆ０及び前記最高運転周波数ｆｍａｘを用いて、前記第１流量検出器により検出する流量と前記インバータの運転周波数との関係を導出し、導出した関係と前記第１流量検出器により検出した流量とから、前記運転周波数を目標運転周波数ｆｔとして算出し、算出した前記目標運転周波数ｆｔに前記インバータの前記運転周波数を制御する制御部と、前記複数のポンプ装置の二次側を合流する連結管と、前記連結管に設けられる接続管と、前記接続管に設けられる蓄圧装置と、前記接続管に設けられる第２流量検出器と、を備え、前記制御部は、前記第２流量検出器により検出した流量が所定値以上であると、停止中の前記ポンプ装置を起動し、前記所定値は、微小流量である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７８】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明と同等の記載を付記する。
［１］  ポンプ及び前記ポンプを駆動するモータを有する複数のポンプ装置と、
前記モータを駆動するインバータと、
前記複数のポンプ装置それぞれの二次側の流量を検出する複数の第１流量検出器と、  前記複数のポンプ装置の二次側に設けられる第１圧力検出器と、
停止流量Ｑ０、前記インバータの最高運転周波数ｆｍａｘ、及び、前記インバータの運転周波数が前記最高運転周波数ｆｍａｘであって、且つ、前記ポンプ装置の吐出し圧力が定格設定圧力Ｐ１であるときの定格流量Ｑ１を記憶する記憶部と、
前記ポンプ装置の通常運転中に、前記第１流量検出器により前記停止流量Ｑ０を検出したときの前記インバータの運転周波数を停止時運転周波数ｆ０として、前記記憶部に記憶するか、または前記記憶部に記憶されている前記停止時運転周波数ｆ０を更新し、前記第１圧力検出器の故障を検出すると、前記通常運転からバックアップ運転に移行し、前記記憶部に記憶された前記停止時運転周波数ｆ０及び前記最高運転周波数ｆｍａｘを用いて、前記第１流量検出器により検出する流量と前記インバータの運転周波数との関係を導出し、導出した関係と前記第１流量検出器により検出した流量とから、前記運転周波数を目標運転周波数ｆｔとして算出し、算出した前記目標運転周波数ｆｔに前記インバータの前記運転周波数を制御する制御部と、
を備える給水装置。
［２］  前記第１流量検出器は、パルス信号を送信する羽根車式流量センサであり、
前記制御部は、前記第１流量検出器より前記パルス信号を受信し、前記停止流量Ｑ０時に前記第１流量検出器により検出される前記パルス信号のパルス数をｎ０、前記定格流量Ｑ１時に前記第１流量検出器により検出される前記パルス信号のパルス数をｎ１とし、前記第１流量検出器により検出したパルス数ｎを用いて、前記目標運転周波数ｆｔを、
ｆｔ１＝（ｆｍａｘ−ｆ０）／（ｎ１−ｎ０）×（ｎ−ｎ０）＋ｆ０または、
ｆｔ２＝（ｆｍａｘ−ｆ０）／（ｎ１−ｎ０）＾２×（ｎ−ｎ０）＾２＋ｆ０または、ｆｔ３＝（ｆｔ１＋ｆｔ２）／２で表される式のいずれかを用いて算出する［１］に記載の給水装置。
［３］  前記複数のポンプ装置の二次側を合流する連結管と、
前記連結管に設けられる接続管と、
前記接続管に設けられる蓄圧装置と、
前記接続管に設けられる第２流量検出器と、
をさらに備え、
前記制御部は、前記第２流量検出器により検出した流量が所定値以上であると、停止中の前記ポンプ装置を起動する［１］または［２］に記載の給水装置。
［４］  前記第２流量検出器は、パルス信号を送信する羽根車式流量センサであり、
前記制御部は、前記第２流量検出器より前記パルス信号を受信し、前記第２流量検出器により検出したパルス数が１ｐ／ｓｅｃ以上であると、停止中の前記ポンプ装置を起動する［３］に記載の給水装置。
［５］  前記制御部は、前記ポンプ装置の前記通常運転中に推定末端圧力一定制御を行い、前記第１圧力検出器の故障を検出すると、前記通常運転から前記バックアップ運転に移行する［１］に記載の給水装置。
［６］  前記複数のポンプ装置の一次側が水道配管に接続され、
前記複数のポンプ装置の一次側に設けられる第２圧力検出器をさらに備え、
前記記憶部は、前記停止流量Ｑ０時に前記第２圧力検出器により検出した圧力Ｐ０をさらに記憶し、
前記制御部は、前記第１流量検出器により検出した流量に対応する目標圧力Ｈから、前記第２圧力検出器により検出した圧力Ｐを減算した圧力と、前記目標圧力Ｈから、前記記憶部に記憶された前記圧力Ｐ０を減算した圧力と、の比率の平方根を、前記目標運転周波数ｆｔにさらに乗算する［１］に記載の給水装置。