(57)【要約】【課題】  ポンプ内に高温水が滞留することを防止しつつ、ポンプ性能の低下を防止す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１３及びポンプ１３を駆動するモータ１１を有するポンプ装置１０と、ポンプ１３の二次側に設けられ、ポンプ１３の吐出流量に応じた信号を出力する流量センサ１４０と、ポンプ装置１０の起動からの駆動時間を計測し、当該駆動時間の増加に応じて停止流量を初期値に対して増加し、流量センサ１４０からの出力に基づいて停止流量を検出するとポンプ装置１０の駆動を停止する制御部１６３と、を備える。【選択図】      図１
2020143598.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ポンプ装置と、
前記ポンプの一次側または二次側に設けられ、前記ポンプの吐出流量に応じた信号を出力する流量センサと、
前記ポンプ装置の起動からの駆動時間を計測し、当該駆動時間の増加に応じて停止流量を初期値に対して増加し、前記流量センサからの出力に基づいて前記停止流量を検出すると前記ポンプ装置の駆動を停止する制御部と、
を備える給水装置。
【請求項２】
前記初期値を含む複数の前記停止流量、及び前記ポンプ装置の駆動時間に応じて前記複数の前記停止流量から１つを選択する閾値を記憶する記憶部を具備し、
前記制御部は、前記駆動時間と前記閾値とに基づいて、前記複数の停止流量から１つを選択する
請求項１に記載の給水装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記ポンプ装置の運転停止後、前記停止流量を前記初期値に戻す、請求項１に記載の給水装置。
【請求項４】
前記ポンプ装置の二次側に設けられ、圧力に応じた信号を出力する圧力センサを具備し、
前記複数の停止流量は、前記初期値である第１の停止流量、前記第１の停止流量より値が大きな第２の停止流量、及び前記第２の停止流量より値が大きな第３の停止流量を含み、
前記閾値は、第１の閾値、及び前記第１の閾値より大きい第２の閾値を含み、
前記記憶部は、前記ポンプ装置からの吐出流量が定格流量となるときの第１の圧力、及び前記ポンプ装置からの吐出流量が前記第１の停止流量となるときの前記第１の圧力より低く設定された第２の圧力を記憶し、
前記制御部は、前記停止流量を検出するまでは前記ポンプ装置を推定末端圧一定制御で駆動し、前記駆動時間が前記第１の閾値を越えるまでは前記第１の停止流量を選択して、以降の起動圧力を前記第２の圧力より第１の所定値低い圧力にし、前記駆動時間が前記第１の閾値を越えると前記第２の停止流量を選択して、以降の起動圧力を前記第２の圧力にし、前記駆動時間が前記第２の閾値を越えると前記第３の停止流量を選択して、以降の起動圧力を前記第２の圧力より第２の所定値高い圧力にし、かつ、前記流量センサからの信号に基づいて前記停止流量を検出すると、目標圧力を前記第１の圧力に設定変更して前記ポンプ装置を増速し、前記圧力センサからの信号に基づいて前記目標圧力に達したこと判断すると、前記ポンプ装置を停止する
請求項２に記載の給水装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記ポンプ装置の停止後、起動圧力変更用閾値以内に、前記圧力センサからの信号に基づいて圧力が前記第１の圧力より、前記第２の所定値より大きい第３の所定値低下したことを検出すると、前記ポンプ装置を起動する請求項４に記載の給水装置。
【請求項６】
前記流量センサは、
回転軸と、
前記回転軸に設けられて水流を受けることで回転する羽根及び磁石が設けられた羽根車と、
前記磁石の回転を検出してＯＮ信号及びＯＦＦ信号によるパルス信号を出力する検出部と、
を備える請求項１に記載の給水装置。
【請求項７】
前記ポンプは、
重力方向に延設される主軸と、
第１のポンプケーシング及び前記主軸に固定される第１のインペラを有し、下方から吸い込んだ水を上方に圧送する複数の第１のポンプと、
前記複数の第１のポンプケーシングの上方に配置され、第２のポンプケーシング及び前記主軸に固定される第２のインペラを有し、上方から吸い込んだ水を下方に圧送する複数の第２のポンプと、
前記複数の第１のポンプケーシング及び前記複数の第２のポンプケーシングの外周を覆い、前記第２のポンプケーシングの周囲に、最上段の前記第１のポンプから最上段の前記第２のポンプへ続く上方に向かって流れる第１の流路、及び、前記第１のポンプケーシングの周囲に、最下段の前記第２のポンプから二次側へ続く下方に向かって流れる第２の流路を構成する流路ケーシングと、
を備える請求項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、給水先に給水を行う給水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
集合住宅等の建造物の給水先に給水を行う給水装置の制御として、停止流量を検出するとポンプを停止し、起動圧力を検出するとポンプを駆動する技術が知られている。この種の給水装置は、インペラを回転することで水を増圧する構成を有することから、ポンプの軸動力の一部が水を攪拌する動力として消費されることで、ポンプ内の水の温度が上昇する。
【０００３】
この為、停止流量付近の小水量での運転時では、ポンプ内の水の温度の水流による移動効果が小さくなることによってポンプ内に高温水が滞留し、結果、メカニカルシール等の軸封部の摺動部品が過度に摩耗することで軸封部の寿命が低下する虞があった。
【０００４】
ポンプ内部の水温が過度に上昇することを防止する技術として、ポンプに逃がし配管を設け、この逃がし配管から水を受水槽へ戻すことで、または、排水することで、ポンプ内の水の温度が過度に上昇することを防止する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−２１４８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、このような逃がし配管を有するポンプは、逃がし配管によりポンプ内の水を受水槽に水を戻すことにより、または、逃がし配管によりポンプ内の水を排水することにより、ポンプ性能の低下を招く虞があった。
【０００７】
そこで、本発明は、ポンプ内に高温水が滞留することを防止しつつ、ポンプ性能の低下を防止す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】
【０００８】
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ポンプ装置と、前記ポンプの一次側または二次側に設けられ、前記ポンプの吐出流量に応じた信号を出力する流量センサと、前記ポンプ装置の起動からの駆動時間を計測し、当該駆動時間の増加に応じて停止流量を初期値に対して増加し、前記流量センサからの出力に基づいて前記停止流量を検出すると前記ポンプ装置の駆動を停止する制御部と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ポンプ内に高温水が滞留することを防止しつつ、ポンプ性能の低下を防止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】
【００１０】
【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】同給水装置の構成を示す平面図。
【図４】同給水装置に用いられるポンプの構成を示す断面図。
【図５】同給水装置に用いられる流量センサの構成を示す断面図。
【図６】同ポンプ内の水の温度を説明するグラフ。
【図７】同ポンプ内の水の温度を説明するグラフ。
【図８】同ポンプの性能を示す性能曲線。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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８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る。図２は、給水装置１の構成を一部断面で示す側面図である。図３は、給水装置１の構成を示す平面図である。図４は、給水装置１に用いられるポンプ１３の構成を示す断面図である。図５は、給水装置１の流量センサ１４０の構成を示す断面図である。図６及び図７は、給水装置１に用いられるポンプ１３の上部カバー３５内の水の温度を示すグラフである。図８は、ポンプ装置１０の性能を示すグラフである。
【００１２】
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１０と、各ポンプ装置１０の二次側にそれぞれ接続される複数の吐出管８０と、各吐出管８０に設けられる複数の逆止弁９０と、各吐出管８０に設けられる複数の開閉弁１００と、複数の吐出管８０を連結する連結管１１０と、連結管１１０に設けられる接続管１２０と、接続管１２０に設けられる複数の蓄圧装置１３０と、各ポンプ装置１０の二次側の流量をそれぞれ検出する複数の流量センサ１４０と、連結管１１０内の圧力を検出する圧力センサ１５０と、各ポンプ装置１０の動作を制御する制御装置１６０と、を備えている。
【００１３】
給水装置１は、ポンプ装置１０により水源からの水を増圧し、吐出管８０及び連結管１１０を介して給水先に給水する。給水先は、例えば、集合住宅の各戸に設置された給水栓であり、蛇口やシャワーヘッド等の末端器具である。なお、連結管１１０は、建物等に設けられた、給水栓に接続された配管に接続される。
【００１４】
図１、図２及び図４に示すように、ポンプ装置１０は、モータ１１と、主軸１２と、ポンプ１３と、を備える。ポンプ装置１０は、一次側が、水道管や受水槽等の水源に接続される。ポンプ装置１０は、回転軸が重力方向に沿って延設され、モータ１１がポンプ１３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１０は、例えば３台設けられる。
【００１５】
モータ１１は、モータケーシング１１ａと、モータケーシング１１ａ内に設けられる固定子と、固定子により回転される回転子と、を備える。
【００１６】
主軸１２は、モータ１１により回転可能に構成される。主軸１２は、ポンプ１３に設けられた複数のインペラを固定可能に重力方向に延設される。主軸１２は、例えば、モータ主軸２１と、ポンプ主軸２２と、軸継手２３と、メカニカルシール２３ａと、を備える。
【００１７】
モータ主軸２１は、回転子に固定される。モータ主軸２１は、回転子の回転に伴い回転する。また、モータ主軸２１は、モータケーシング内で軸受により支持される。
【００１８】
ポンプ主軸２２は、ポンプ１３に配置される。ポンプ主軸２２は、ポンプ１３に設けられる複数のインペラ４２、５２が固定可能に形成される。また、ポンプ主軸２２は、後述する固定された最上段のインペラ４２のインペラボス部４２ｃ及び最下段のインペラ５２のインペラボス部５２ｃに当接する、スリーブ２２ａを有する。
【００１９】
軸継手２３は、モータ主軸２１の回転に伴いポンプ主軸２２を回転可能に、モータ主軸２１とポンプ主軸２２を連結する。  
メカニカルシール２３ａは、主軸１２、及び後述する上部カバー３５との間の隙間を密封する。
【００２０】
ポンプ１３は、吸込口３１ａ及び吐出口３１ｂを形成する流路カバー３１と、上方へ向かう流れを形成する、１つ以上の第１のポンプ３２を含む第１のポンプ群３２Ａと、第１のポンプ群３２Ａの上方に配置され、下方へ向かう流れを形成する、１つ以上の第２のポンプ３３を含む第２のポンプ群３３Ａと、流路ケーシング３４と、第２のポンプ群３３Ａの上方に配置される上部カバー３５と、を備える。
【００２１】
なお、流路カバー３１の吸込口３１ａは、最下段の第１のポンプ３２への流路を形成する。流路カバー３１の吐出口３１ｂは、最下段の第１のポンプ３２と流路が遮断されている。
【００２２】
なお、第１のポンプ群３２Ａ及び第２のポンプ群３３Ａは、収納したインペラ４２、５２が互いに逆向きに配置されることで、水の圧送方向が軸方向で互いに逆向きに設定される。即ち、第１のポンプ群３２Ａは水の流れ方向が上方向に、第２のポンプ群３３Ａは水の流れ方向が下方向に設定される。
【００２３】
第１のポンプ群３２Ａは、例えば、複数の第１のポンプ３２を積層することで構成される。第１のポンプ３２は、下方から吸い込んだ水を上方に圧送する。第１のポンプ３２は、第１のポンプケーシング４１と、ポンプ主軸２２に固定され、第１のポンプケーシング４１に収納される第１のインペラ４２と、を備える。
【００２４】
第１のポンプケーシング４１は、例えば、円状の吐出し口４１ａと、内部に第１のインペラ４２を収納する収納部４１ｂと、第１のポンプケーシング４１の外周側から収納部４１ｂの中心側に向かって形成された、吐出し口４１ａに連通する戻し流路４１ｃと、一次側に連結された第１のポンプケーシング４１の収納部４１ｂに配置される案内羽根４１ｄと、を備えている。
【００２５】
戻し流路４１ｃは、吐出し口４１ａを介して、二次側の第１のポンプケーシング４１の収納部４１ｂと連続する水の流れを形成する。
【００２６】
また、第１のポンプケーシング４１は、上下に隣り合う第１のポンプケーシング４１、流路カバー３１及び流路ケーシング３４と連結可能に形成されている。これら第１のポンプケーシング４１、流路カバー３１及び流路ケーシング３４は、ボルト等の締結部材により一体に固定される。第１のポンプケーシング４１、流路カバー３１及び流路ケーシング３４間は、内部の水が漏水することを防止可能にＯリング等のシール部材により密封されている。
【００２７】
また、第１のポンプケーシング４１は、第１のインペラ４２と所定の隙間により離間する開口と、ポンプ主軸２２及び主軸受が配置される開口とを備えており、第１のインペラ４２と対向する開口の内周縁部には、ライナリング４１ｅが設けられる。
【００２８】
このような第１のポンプケーシング４１は、例えば、複数の部材が一体に組み合わせられることで構成され、これら複数の部材が積層されることで、第１のポンプ群３２Ａ、そして、一次側から二次側への流路を形成する。複数の第１のポンプケーシング４１は、例えば、単数の第１のポンプケーシング部材４１Ａ、複数の第２のポンプケーシング部材４１Ｂ、単数の第３ポンプケーシング部材４１Ｃにより構成される。
【００２９】
ここで、第１のポンプケーシング部材４１Ａは、第１のポンプ群３２Ａの最下段に配置され、二次側の第１のポンプケーシング４１の収納部を構成する。第２のポンプケーシング部材４１Ｂは、第１のポンプ群３２Ａの最下段及び最上段以外に配置される。第２のポンプケーシング部材４１Ｂは、隣り合う一次側の第１のポンプケーシング４１の流水路と、二次側の第１のポンプケーシング４１の収納部を構成する。第３ポンプケーシング部材４１Ｃは、第１のポンプ群３２Ａの最上段に配置される。第３ポンプケーシング部材４１Ｃは、隣り合う一次側の第１のポンプケーシング４１の流水路を構成する。
【００３０】
第１のインペラ４２は、例えばステンレスや樹脂等で形成される。第１のインペラ４２は、第１のインペラ４２の外周側に設けられた吐出部４２ａと、第１のインペラ４２の一方の主面側に設けられた吸込部４２ｂと、第１のインペラ４２の他方の主面側から軸方向に延びるインペラボス部４２ｃと、を備えている。第１のインペラ４２は、吸込部４２ｂを軸方向で下方に向け第１のポンプケーシング４１内に収納される。
【００３１】
第２のポンプ群３３Ａは、例えば、複数の第２のポンプ３３を積層することで構成される。第２のポンプ３３は、上方から吸い込んだ水を下方に圧送する。第２のポンプ３３は、第２のポンプケーシング５１と、ポンプ主軸２２に固定され、第２のポンプケーシング５１に収納される第２のインペラ５２と、を備える。即ち、第２のポンプ３３は、第１のポンプ３２と比較して、第２のポンプケーシング５１及び第２のインペラ５２を逆向きに配置することで水の圧送方向を逆向きに設定される。このため、多段の第１のポンプ群３２Ａは、水の流れ方向で最上段が一次側、最下段が二次側になり、そして、多段の第２のポンプ群３３Ａは、水の流れ方向で最上段が一次側、最下段が二次側になる。
【００３２】
第２のポンプケーシング５１は、例えば、円状の吐出し口５１ａと、内部に第２のインペラ５２を収納する収納部５１ｂと、収納部５１ｂの中心側から第２のポンプケーシング５１の外周方向へ形成された、吐出し口５１ａに連通する戻し流路５１ｃと、一次側に連結された第２のポンプケーシング５１の収納部５１ｂに配置される案内羽根５１ｄと、を備えている。
【００３３】
戻し流路５１ｃは、第２のポンプケーシング５１を接続させた際に、吐出し口５１ａを介して、二次側の第２のポンプケーシング５１の収納部５１ｂと連続する水の流れを形成する。
【００３４】
また、第２のポンプケーシング５１は、上下に隣り合う第２のポンプケーシング５１及び流路ケーシング３４と連結可能に形成されている。これら第２のポンプケーシング５１及び流路ケーシング３４は、締結部材により一体に固定される。第２のポンプケーシング５１及び流路ケーシング３４間は、Ｏリング等のシール部材により内部の水が漏水しないよう密封されている。
【００３５】
また、第２のポンプケーシング５１は、第２のインペラ５２と所定の隙間により離間する開口と、ポンプ主軸２２及び主軸受が配置される開口とを備えており、第２のインペラ５２と対向する開口の内周縁部には、ライナリング５１ｅが設けられる。
【００３６】
また、最下段の第２のポンプケーシング５１は、ポンプ主軸２２に設けられたスリーブ２２ａと当接する水中軸受５１ｆを有する。
【００３７】
このような第２のポンプケーシング５１は、例えば、複数の部材が一体に組み合わせられることで構成され、これら複数の部材が積層されることで、第２のポンプ群３３Ａ、そして、一次側から二次側への流路を形成する。複数の第２のポンプケーシング５１は、例えば、単数の第４ポンプケーシング部材５１Ａ、複数の第５ポンプケーシング部材５１Ｂ、単数の第６ポンプケーシング部材５１Ｃにより構成される。
【００３８】
ここで、第４ポンプケーシング部材５１Ａは、第２のポンプ群３３Ａの最上段に配置され、一次側の第２のポンプケーシング５１の収納部を構成する。第５ポンプケーシング部材５１Ｂは、第２のポンプ群３３Ａの最上段及び最下段以外に配置される。第５ポンプケーシング部材５１Ｂは、隣り合う一次側の第２のポンプケーシング５１の流水路と、二次側の第２のポンプケーシング５１の収納部を構成する。第６ポンプケーシング部材５１Ｃは、第２のポンプ群３３Ａの最下段に配置される。第６ポンプケーシング部材５１Ｃは、隣り合う一次側の第２のポンプケーシング５１の流水路を構成する。
【００３９】
第２のインペラ５２は、例えばステンレスや樹脂等で形成される。第２のインペラ５２は、第２のインペラ５２の外周側に設けられた吐出部５２ａと、第２のインペラ５２の一方の主面側に設けられた吸込部５２ｂと、第２のインペラ５２の他方の主面側から軸方向に延びるインペラボス部５２ｃと、を備えている。第２のインペラ５２は、第１のインペラ４２とは逆向きに、即ち、吸込部５２ｂを上方に向け、第２のポンプケーシング５１内に収納される。
【００４０】
なお、第１のポンプ群３２Ａ及び第２のポンプ群３３Ａは、第１のポンプ群３２Ａの一次側と二次側の差圧が、第２のポンプ群３３Ａの一次側と二次側の差圧よりも大きくなるように構成される。このような差圧の大小関係は、例えば、第１のポンプ群３２Ａが有する第１のインペラ４２の枚数及び直径と、第２のポンプ群３３Ａが有する第２のインペラ５２の枚数及び直径の設定により調整される。
【００４１】
流路ケーシング３４は、複数の第１のポンプケーシング４１及び複数の第２のポンプケーシング５１の外周を覆い、第２のポンプケーシング５１の周囲に、第１のポンプ３２の最上段から第２のポンプ３３の最上段へ続く上方に向かって流れる第１の流路Ｌ１、及び、第１のポンプケーシング４１の周囲に、第２のポンプ３３の最下段から二次側へ続く下方に向かって流れる第２の流路Ｌ２を構成する。
【００４２】
流路ケーシング３４は、例えば、中央ケーシング６１と、複数の第２のポンプケーシング５１の外周を覆う第１管ケーシング６２と、複数の第１のポンプケーシング４１の外周を覆う第２管ケーシング６３と、スペーサケーシング６４と、を備える。
【００４３】
流路ケーシング３４は、中央ケーシング６１及び第１管ケーシング６２により、第１のポンプ３２の最上段から第２のポンプ３３の最上段へ続く第１の流路Ｌ１を構成する。また、流路ケーシング３４は、中央ケーシング６１及び第２管ケーシング６３により、第２のポンプ３３の最下段から二次側の流路カバー３１の吐出口３１ｂへ続く第２の流路Ｌ２を構成する。
【００４４】
ここで、スペーサケーシング６４は、最上段の第２のポンプ３３及び上部カバー３５の間に配置され、第１管ケーシング６２と上部カバー３５の接続を支持する。また、スペーサケーシング６４は、第１の流路Ｌ１により誘導された水を第２のポンプ３３に流入可能に、複数の吸込口６４ａを有する。
【００４５】
中央ケーシング６１は、円筒状に構成された円筒部７１と、円筒部７１の軸方向で中心を区画する板部７２と、板部７２の両主面に設けられた筒部７３と、を備える。
【００４６】
筒部７３は、板部７２の両主面のそれぞれに、対称位置で複数、例えば一対設けられる。筒部７３は、一端が板部７２に一体に形成され、且つ、板部７２の一部を開口し、他端が円筒部７１の開口端で開口する。筒部７３は、開口形状が円弧状に形成される。
【００４７】
中央ケーシング６１は、第１の流路Ｌ１の一部である上昇流路６１ａを構成し、また、第２の流路Ｌ２の一部である下降流路６１ｂを構成する。
【００４８】
上昇流路６１ａは、中央ケーシング６１の板部７２に区画された下方側の筒部７３を除く空間から上方側の一対の筒部７３へと連続する流路である。下降流路６１ｂは、中央ケーシング６１の板部７２に区画された上方側の筒部７３を除く空間から下方側の一対の筒部７３へと連続する流路である。
【００４９】
また、円筒部７１は、第１管ケーシング６２及び第２管ケーシング６３と水密に連結するインロー部７１ａを有する。インロー部７１ａは、第１管ケーシング６２及び第２管ケーシング６３と係合可能に構成され、第１管ケーシング６２及び第２管ケーシング６３と水密に係合する。
【００５０】
また、板部７２の中央部には、ポンプ主軸２２に設けられ、最上段に位置する第１のインペラ４２のインペラボス部４２ｃ及び最下段に位置する第２のインペラ５２のインペラボス部５２ｃに当接したスリーブ２２ａと、微小な隙間を介して相対する円筒状のライナリング部７２ａと、が設けられる。
【００５１】
また、板部７２は、最上段に位置する第１のポンプケーシング４１の一部に当接する支持部７２ｂを有する。
【００５２】
上部カバー３５は、第２のポンプ群３３Ａの上方に配置され、流路ケーシング３４の上部を覆う。上部カバー３５は、第１管ケーシング６２の上部を覆うことで、上方への水の流出を防止するとともに、第２のポンプ群３３Ａと第１管ケーシング６２の間を通過した水をスペーサケーシング６４の吸込口６４ａへ誘導する流路を構成する。また、上部カバー３５は、スペーサケーシング６４の上部を覆うことで、上方への水の流出を防止するとともに、スペーサケーシング６４に流入した水を最上段の第２のポンプ３３へ誘導する流路を構成する。上部カバー３５及びポンプ主軸２２の間には、メカニカルシール２３ａが配置され、このメカニカルシール２３ａにより、上部カバー３５及びポンプ主軸２２の間が密封される。
【００５３】
図２に示すように、吐出管８０は、一端が各ポンプ１３の吐出口３１ｂに連結され、他端が連結管１１０にされる。吐出管８０は、吐出口３１ｂに連結される一端側が水平方向に沿って延設され、中途部が重力方向に沿う上方に曲折することで他端側にかけて重力方向に沿って延設される。吐出管８０は、吐出管８０の一端側に設けられ、主面が水平方向に沿って配置される整流フィン８１を有する。整流フィン８１は、吐出口３１ｂより吐出管８０に流入した水を整流する。
【００５４】
逆止弁９０は、ポンプ１３の二次側であって、且つ、連結管１１０の一次側に、例えば、各吐出管８０にそれぞれ設けられる。逆止弁９０は、吐出管８０内の水の逆流を防止する。
【００５５】
開閉弁１００は、ポンプ１３の二次側であって、且つ、連結管１１０の一次側に設けられる。開閉弁１００は、例えば、吐出管８０と連結管１１０との接続部に隣接する位置に設けられる。開閉弁１００は、例えば、各吐出管８０にそれぞれ設けられる。開閉弁１００は、吐出管８０から連結管１１０に連続する流路を開放又は閉塞する。
【００５６】
図１及び図２に示すように、連結管１１０は、複数の吐出管８０の他端を連結する。また、連結管１１０は、連結された複数の吐出管８０の二次側に２つの開口端を有し、一端に閉止フランジが連結され、他端に給水栓に連通する配管が連結される。連結管１１０は、各吐出管８０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。
【００５７】
接続管１２０は、連結管１１０に設けられ、吐出管８０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１２０は、複数の蓄圧装置１３０が設けられる。接続管１２０は、複数の蓄圧装置１３０と連結管１１０とを流体的に連続する。
【００５８】
蓄圧装置１３０は、接続管１２０に複数設けられる。蓄圧装置１３０は、例えば２台設けられる。蓄圧装置１３０は、接続管１２０を介して、連結管１１０と流体的に連続する。
【００５９】
流量センサ１４０は、各ポンプ１３の一次側の流量、または、二次側の流量を検出可能に構成される。具体例として、図２に示すように、流量センサ１４０は、各ポンプ１３の二次側の流量を検出可能に、各吐出管８０にそれぞれ設けられる。
【００６０】
流量センサ１４０は、例えば、吐出管８０に設けられた整流フィン８１の二次側であって、且つ、吐出管８０に設けられた逆止弁９０の一次側に設けられる。流量センサ１４０は、流量に対応した信号を出力する流量計である。流量センサ１４０は、信号を制御装置１６０に送信する。
【００６１】
図５に示すように、流量センサ１４０は、例えば、回転軸１４１と、羽根車１４２と、羽根車１４２の回転を検出する検出部１４３と、を備える羽根車式流量検出器である。  
回転軸１４１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８０内に配置される。回転軸１４１は、吐出管８０内に、回転可能に支持される。
【００６２】
羽根車１４２は、回転軸１４１に固定される。羽根車１４２は、回転軸の周方向に沿って等間隔に設けられる複数の羽根１４２ａと、回転軸１４１周りに円環状に設けられる磁石１４２ｂと、を有する。羽根車１４２は、羽根１４２ａが吐出管８０内を通過する水流を受けることで、磁石１４２ｂを回転軸１４１周りに回転する。
【００６３】
磁石１４２ｂは、例えば、回転軸１４１を中心としてＮ極またはＳ極が等間隔で交互に６極着磁される。換言すると、磁石１４２ｂは、回転軸１４１を中心として６０度毎にＮ極またはＳ極が着磁される。
【００６４】
検出部１４３は、磁石１４２ｂ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。検出部１４３は、羽根車１４２の回転に伴う磁石１４２ｂの回転をパルス信号に変換する。
【００６５】
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。ホールＩＣは、磁石１４２ｂのＮ極が近接する毎にＯＮ信号を出力し、磁石１４２ｂのＮ極が離隔しＳ極が近接する場合等、Ｎ極が近接しないときはＯＦＦ信号を出力する。即ち、ホールＩＣは、ＯＮ信号及びＯＦＦ信号の２値信号によるパルス信号を出力する。検出部１４３は、信号線等を介して制御装置１６０に電気的に接続され、ホールＩＣが出力するパルス信号を制御装置１６０に送信する。
【００６６】
図１に示すように、圧力センサ１５０は、連結管１１０に設けられる。圧力センサ１５０は、連結管１１０内の圧力を検出可能に構成される。圧力センサ１５０は、信号線等を介して制御装置１６０に電気的に接続され、連結管１１０内の圧力に応じが信号、例えばアナログ信号を制御装置１６０に出力する。
【００６７】
図１に示すように、制御装置１６０は、インバータ１６１と、記憶部１６２と、タイマ１６４と、制御部１６３と、を備えている。
【００６８】
インバータ１６１は、信号線を介してモータ１１及び制御部１６３に電気的に接続される。インバータ１６１は、例えば、モータ１１と同数設けられる。本実施形態では、インバータ１６１は、３つ設けられる。インバータ１６１は、周波数が可変することで、モータ１１の回転速度を可変させる。
【００６９】
記憶部１６２は、ポンプ装置１０を停止する複数の停止流量Ｑ、具体例として第１の停止流量Ｑ１、第１の停止流量Ｑ１より値が大きい第２の停止流量Ｑ２、及び第２の停止流量Ｑ２より値が大きい第３の停止流量Ｑ３と、複数のポンプ装置１０からの吐出流量が定格流量であるときの連結管１１０内の圧力である第１の圧力Ｐ１と、複数のポンプ装置１０のうち一台のみが駆動している状態であって当該ポンプ装置１０からの吐出流量が複数の停止流量のうち最小値である第１の停止流量Ｑ１であるときの連結管１１０内の圧力であり、第１の圧力Ｐ１より低く設定された第２の圧力Ｐ２と、ポンプ装置１０を駆動する複数の起動圧力ＳＰ、具体例として第１の停止流量Ｑ１が選択されると用いられる第１の起動圧力ＳＰ１、第２の停止流量Ｑ２が選択されると用いられる第２の起動圧力ＳＰ２、及び第３の停止流量Ｑ３が選択されると用いられる第３の起動圧力ＳＰ３と、第４の起動圧力ＳＰ４と、複数の停止流量Ｑから１つを選択する停止流量選択用閾値Ｔ１と、ポンプ装置１０の停止後の圧力に基づいて起動圧力を変更する起動圧力変更用閾値Ｔ２と、強制運転時間Ｔ３を記憶する。
【００７０】
第１の停止流量Ｑ１は、ポンプ装置１０の起動からの駆動時間が後述する第１の閾値Ｔ１１未満であるときのポンプ１３内の水の温度を、メカニカルシール２３ａの摺動部の摩耗が過度に進行することがない温度に維持可能な流量である。また、本実施形態では、第１の停止流量Ｑ１は、１つの給水栓からの通常の開度で流れでる流量である。給水栓は、例えば、蛇口やシャワーヘッド等の末端器具である。第１の停止流量Ｑ１は、例えば、１０Ｌ／ｍｉｎである。ここで言う、摩耗が過度に進行した状態とは、例えば、通常時の水温である２５℃近傍の温度の水を吐出する運転を１年間継続して行った場合の摩耗量と同等の摩耗を生じた状態である。換言すると、通常の使用では、ポンプ装置１０は、運転状態と停止状態とが交互に生じるが、ここで言う摩耗が過度に進行した状態の摩耗量は、停止状態が生じず、１年間運転を継続した場合の摩耗量と同等の摩耗量である。
【００７１】
メカニカルシール２３ａの摺動部の寿命が過度に進行する要因の１つは、水温、及びモータ主軸２１の回転速度である。水温は、インペラ４２、５２により攪拌されることで昇温される。また、昇温幅は、駆動時間が長いほど大きくなる。水温が高いほど、メカニカルシール２３ａの摺動部の摩耗が過度に進行する。モータ主軸２１の回転速度が高いほど、メカニカルシール２３ａの摺動部の摩耗が過度に進行する。
【００７２】
一方、モータ主軸２１の回転速度が高くなるほどインペラ４２、５２の回転速度も高くなり、ポンプ１３の吐出流量が増大する。結果、ポンプ１３内の水の温度の移動作用が大きくなり、水温の上昇幅が小さくなる。換言すると、ポンプ１３の吐出流量が大きくなると、水温の上昇幅が小さくなり、結果、ポンプ１３から吐出される水の温度が、吐出流量が低い場合に比較して低下することとなる。
【００７３】
第１の停止流量Ｑ１は、水の温度上昇幅、及びモータ主軸２１の回転速度との組み合わせによっても、メカニカルシール２３ａの摺動部の摩耗が過度に進行しない値である。
【００７４】
第２の停止流量Ｑ２は、ポンプ装置１０の起動からの駆動時間が第１の閾値Ｔ１１以上であってかつ後述する第２の閾値Ｔ１２未満であるときのポンプ１３内の水の温度を、メカニカルシール２３ａの摺動部が過度に摩耗することがない温度に維持可能な流量である。
【００７５】
図６は、上部カバー３５内の水の温度変化を示している。図６の横軸は、時間を示し、縦軸は、上部カバー３５内の水の温度を示す。図６に示すように、時間ｔ１であるときに、ポンプ１３からの吐出流量を第１の停止流量Ｑ１から第２の停止流量Ｑ２に切り変えたところ、水温が低下した。第１の停止流量Ｑ１は、例えば、１０Ｌ／ｍｉｎであり、第２の停止流量Ｑ２は、例えば、２０Ｌ／ｍｉｎである。
【００７６】
第３の停止流量Ｑ３は、ポンプ装置１０の起動からの駆動時間が、第２の閾値Ｔ１２以上であるときのポンプ１３内の水の温度を、メカニカルシール２３ａの摺動部が過度に摩耗することがない温度に維持可能な流量であり、かつ、ポンプ１３内の気泡をポンプ１３外へ排出可能な流量に設定されている。
【００７７】
図７は、上部カバー３５内の水の温度変化を示している。図７の横軸は、時間を示し、縦軸は、上部カバー３５内の水の温度を示す。図７に示すように、時間ｔ２であるときに、ポンプ１３からの吐出流量を第２の停止流量Ｑ２から第３の停止流量Ｑ３に切り替えたところ、水温がさらに低下した。第２の停止流量Ｑ２は、例えば、２０Ｌ／ｍｉｎであり、第３の停止流量Ｑ３は、例えば、３０Ｌ／ｍｉｎである。
【００７８】
ポンプ装置１０の停止流量Ｑは、第１の停止流量Ｑ１、第２の停止流量Ｑ２、及び第３の停止流量Ｑ３のいずれか１つが選択される。
【００７９】
第１の圧力Ｐ１は、給水装置１からの水の吐出流量が定格流量であるときの連結管１１０内の圧力である。全てのポンプ１３からの吐出流量の合計が給水装置１からの水の吐出流量である。連結管１１内の流量は、全ての流量センサ１４０からの出力に基づいて得られる全てのポンプ１３からの吐出流量の合計で検出される。なお、本実施形態では、第１の圧力Ｐ１は、給水装置１が複数のポンプ装置１０を備える構成である為、複数のポンプ装置１０からの吐出流量の合計が定格流量であるときの圧力であるが、例えば、給水装置１がポンプ装置１０を一台のみ有する構成である場合は、この一台のポンプ装置１０の吐出流量が定格流量であるときの圧力となる。
第２の圧力Ｐ２は、ポンプ１３からの吐出流量が、記憶部１６２が記憶する複数の停止流量のうち最小値であるときの連結管１１０内の圧力であり、本実施形態では、第１の停止流量Ｑ１であるときの圧力であり、例えば、給水装置１に接続された配管の定格流量時の損失に相当する圧力を、第１の圧力Ｐ１より減算して設定している。
【００８０】
第１の起動圧力ＳＰ１は、第１の停止流量Ｑ１が選択されると用いられる起動圧力である。第１の起動圧力ＳＰ１は、第２の圧力Ｐ２より低い値に設定される。第１の起動圧力ＳＰ１は、第２の圧力Ｐ２より、第１の所定値ｈ１低い圧力である。
【００８１】
第２の起動圧力ＳＰ２は、第２の停止流量Ｑ２が選択されると用いられる起動圧力である。第２の起動圧力ＳＰ２は、第２の圧力Ｐ２と同値である。
【００８２】
第３の起動圧力ＳＰ３は、停止流量が第３の停止流量Ｑ３が選択されると用いられる起動圧力である。第３の起動圧力ＳＰ３は、第２の圧力Ｐ２より第２の所定値ｈ２高い圧力である。なお、本実施形態では、第１の所定値ｈ１及び第２の所定値ｈ２は、例えば同値である。なお、第１の所定値ｈ１及び第２の所定値ｈ２は、同値であることに限定されない。第１の所定値ｈ１は、第２の所定値ｈ２と異なる値であってもよい。
【００８３】
第４の起動圧力ＳＰ４は、ポンプ装置１０の停止後、起動圧力変更用閾値Ｔ２以内に、制御部１６３が圧力センサ１５０からの信号に基づいて、設定される起動圧力である。第４の起動圧力ＳＰ４は、第１の起動圧力Ｐ１より第３の所定値ｈ３低い値であって、第３の起動圧力ＳＰ３より高い値である。
【００８４】
停止流量選択用閾値Ｔ１は、駆動時間に対する閾値である。停止流量選択用閾値Ｔ１は、第１の停止流量Ｑ１、または第２の停止流量Ｑ２を選択する第１の閾値Ｔ１１と、第３の停止流量Ｑ３を選択する第２の閾値Ｔ１２と、を含む。第２の閾値Ｔ１２は、第１の閾値Ｔ１１より大きい。
【００８５】
起動圧力変更用閾値Ｔ２は、停止時間に対する閾値である。起動圧力変更用閾値Ｔ２は、起動圧力を、第１の起動圧力ＳＰ１、第２の起動圧力ＳＰ２、または第３の起動圧力ＳＰ３から、第４の起動圧力ＳＰ４に変更する閾値である。
強制運転時間Ｔ３は、ポンプ装置１０が起動後、駆動が維持される時間である。換言すると、強制運転時間Ｔ３が経過する前の状態に停止流量が検出されても、ポンプ装置１０の駆動は維持される。強制運転時間Ｔ３は、ポンプ装置１０が締め切り運転した場合であっても、ポンプ１３内の水の温度上昇を所定の範囲に抑制できる時間に設定されている。ここで言う所定の範囲は、ポンプ１３内の温度が、メカニカルシール２３ａの摺動部の摩耗が過度に進行する温度とならない範囲である。
強制運転時間Ｔ３は、（最大運転時間Ｔ４）−（ポンプ装置１０の前回の停止時間Ｔ５）である。最大運転時間Ｔ４は、例えば６０秒である。最大運転時間Ｔ４は、第１の閾値Ｔ１１より短い時間である。
また、記憶部１６２は、複数のポンプ装置１０の運転を停止した時間となる停止時間Ｔ５を記憶する。
タイマ１６４は、ポンプ装置１０の起動からの駆動時間を計測する。また、タイマ１６４は、ポンプ装置１０の停止時間を計測する。
【００８６】
制御部１６３は、複数のポンプ装置１０を、タイマ１６４の計測時間に基づいて、制御する。具体例として、制御部１６３は、記憶部１６２に記憶された最大運転時間Ｔ４から、記憶部１６２に記憶された前回の運転停止時間である停止時間Ｔ５を引いた時間を強制運転時間Ｔ３として算出する。そして、制御部１６３は、起動したポンプ装置１０を、起動後、算出した強制運転時間Ｔ３運転した後、後述するように、流量センサ１６０の出力に基づいて停止流量を検出すると、ポンプ装置１０を停止する。また、制御部１６３は、強制運転時間Ｔ３の経過後、停止流量を検出しない場合は、ポンプ装置１０の運転を継続する。このように、制御部１６３は、ポンプ装置１０の起動後、最低限、強制運転時間Ｔ３、運転を継続する。
制御部１６３は、ポンプ装置１０の起動後、例えば、強制運転時間Ｔ３が経過すると１回目の流量を検出し、停止流量以下を検出しなかった場合は、以降、定期的または常時流量を検出する。または、制御部１６３は、ポンプ装置１０の起動後、強制運転時間Ｔ３の経過前に流量を検出する構成であってもよい。
また、制御部１６３は、流量センサ１４０から受信した信号に基づいて、各ポンプ１３からの吐出流量を検出する。また、制御部１６３は、圧力センサ１５０から受信した信号に基づいて、連結管１１０内の圧力を検出する。また、制御部１６３は、流量センサ１４０及び圧力センサ１５０に基づく流量及び圧力の各検出値、並びに、記憶部１６２が記憶する情報に基づいて、各インバータ１６１を制御し、給水装置１を一例として推定末端圧一定制御し、吐出流量に応じて目標圧力を定格流量時には第１の圧力Ｐ１に、第１の停止流量Ｑ１時には第２の圧力Ｐ２になるよう設定して、モータ１１を速度制御する。なお、給水装置１は、推定末端圧力一定制御に限定されない。給水装置１は、例えば、吐出圧力一定制御により制御されてもよい。
【００８７】
また、制御部１６３は、選択された第１の停止流量Ｑ１、第２の停止流量Ｑ２、または第３の停止流量Ｑ３を検出すると、目標圧力を第１の圧力Ｐ１に設定変更してポンプ装置１０を増速し、第１の圧力Ｐ１を検出すると、ポンプ装置１０を停止する。
【００８８】
次に、給水装置１の動作を説明する。  
制御部１６３は、圧力センサ１５０からの信号に基づいて起動圧力を検出すると、ポンプ装置１０を起動し、推定末端圧一定制御により制御する。制御部１６３は、必要に応じて、ポンプ装置１０の駆動台数を増台し、または、駆動台数を減台する。
【００８９】
モータ１１の駆動によりモータ主軸２１が回転すると、軸継手２３を介して連結されたポンプ主軸２２が回転する。ポンプ主軸２２が回転することで、ポンプ主軸２２に固定されている第１のインペラ４２及び第２のインペラ５２が回転する。
【００９０】
第１のインペラ４２が回転することで、第１のインペラ４２の吸込部４２ｂから水が吸い込まれ、第１のインペラ４２内で吸い込まれた水が増圧して第１のインペラ４２の吐出部４２ａから水が吐き出される。このように、第１のインペラ４２の吸込部４２ｂから吸い込まれた水は、第１のインペラ４２内部及び第１のポンプケーシング４１を介して、順次、第１のインペラ４２内を通過し、流路カバー３１の吸込口３１ａから中央ケーシング６１の上昇流路６１ａへと揚水される。
【００９１】
また、水は、上昇流路６１ａに揚水される過程で、複数の第１のインペラ４２により攪拌されることで、温度が上昇する。
【００９２】
続いて、上昇流路６１ａへ揚水された水は、第２のポンプ群３３Ａと第１管ケーシング６２の間の第１の流路Ｌ１を介して最上段の第２のポンプ３３へ誘導される。第１の流路Ｌ１を通る水の温度は、第２のポンプ群３３Ａを流れる水の温度より低い。この為、第１の流路Ｌ１を流れる水と、第２のポンプ群３３Ａを流れる水の間で、熱交換が行われる。
【００９３】
最上段の第２のポンプ３３へ誘導された水は、回転する第２のインペラ５２の吸込部５２ｂから吸い込まれ、第２のインペラ５２内で増圧して第２のインペラ５２の吐出部５２ａから吐き出される。
【００９４】
このように、第２のインペラ５２の吸込部５２ｂから吸い込まれた水は、第２のインペラ５２内部及び第２のポンプケーシング５１を介して、順次、第２のインペラ５２内を通過し、最上段の第２のポンプ３３から中央ケーシング６１の下降流路６１ｂへと下方向に圧送される。水は、下降流路６１ｂに圧送される過程で、複数の第２のインペラ５２により攪拌されることで、最上段の第２のポンプ３３内の水の温度より、上昇する。
【００９５】
下降流路６１ｂへ圧送された水は、第１のポンプ群３２Ａと第２管ケーシング６３の間の第２の流路Ｌ２を介して流路カバー３１の吐出口３１ｂへ誘導され、吐出口３１ｂより吐き出される。第２の流路Ｌ２を流れる水の温度は、第１のポンプ群３２Ａを流れる水の温度より高くなる。この為、第２の流路Ｌ２を流れる水と、第１のポンプ群３２Ａを流れる水との間で、熱交換がなされる。また、第２の流路Ｌ２を流れる水は、給水先へ送水されるため、ポンプ装置１０の内部は、最上段の第２のポンプ３３内の水温が最も高くなる。
【００９６】
制御部１６３は、ポンプ装置１０の起動からの運転時間を計測し、運転時間に応じて停止流量Ｑを増加させる。制御部１６３は、本実施形態で、一例として、ポンプ装置１０の運転時間を計測し、この運転時間と停止流量選択用閾値Ｔ１との比較により、複数の停止流量から１つ、具体例として、第１の停止流量Ｑ１、第２の停止流量Ｑ２、または第３の停止流量Ｑ３を選択する。
【００９７】
制御部１６３は、具体的には、ポンプ装置１０の運転時間ｔが第１の閾値Ｔ１１未満の範囲では、第１の停止流量Ｑ１を選択する。制御部１６３は、ポンプ装置１０の運転時間ｔが第１の閾値Ｔ１１以上となると、第２の停止流量Ｑ２を選択する。制御部１６３は、ポンプ装置１０の運転時間ｔが第２の閾値Ｔ１２以上となると、第３の停止流量Ｑ３を選択する。
【００９８】
換言すると、制御部１６３は、ポンプ装置１０が起動されてから停止されるまでの間、ポンプ装置１０が起動後、駆動時間が第１の閾値Ｔ１１未満の範囲では、停止流量として第１の停止流量Ｑ１を選択し、その後、駆動時間が第１の閾値Ｔ１１以上となると、改めて停止流量として第２の停止流量Ｑ２を選択し、その後、駆動時間が第２の閾値Ｔ１２以上となると、改めて停止流量として第３の停止流量Ｑ３を選択する。
【００９９】
制御部１６３は、駆動している最後の一台のポンプ装置１０の流量センサ１４０からの信号に基づいて、当該ポンプ装置１０に選択された、第１の停止流量Ｑ１、第２の停止流量Ｑ２、または第３の停止流量Ｑ３を検出すると、目標圧力を第１の圧力Ｐ１に設定変更し、ポンプ装置１０を増速する。制御部１６３は、圧力センサ１５０からの信号に基づいて第１の圧力Ｐ１を検出すると、ポンプ装置１０を停止する。制御部１６３は、ポンプ装置１０を停止すると、ポンプ装置１０の停止流量を初期値である第１の停止流量Ｑ１に戻す。
【０１００】
また、制御部１６３は、選択された、第１の停止流量Ｑ１、第２の停止流量Ｑ２、または第３の停止流量Ｑ３に応じて、次の起動圧力を、起動圧力の初期値である第２の圧力Ｐ２に対して第１の所定値ｈ１低い値に設定し、第２の圧力Ｐ２に設定し、または、第２の圧力Ｐ２に対して第２の所定値ｈ２高い値に設定する。
【０１０１】
制御部１６３は、本実施形態では、一例として、記憶部１６２に記憶された、第１の起動圧力ＳＰ１、第２の起動圧力ＳＰ２、または、第３の起動圧力ＳＰ３を、起動圧力に設定する。
【０１０２】
制御部１６３は、具体的には、第１の停止流量Ｑ１が選択されたポンプ装置１０は、次の起動圧力として、第１の起動圧力ＳＰ１を設定する。制御部１６３は、第２の停止流量Ｑ２が選択されたポンプ装置１０は、次の起動圧力として、第２の起動圧力ＳＰ２を設定する。制御部１６３は、第３の停止流量Ｑ３が選択されたポンプ装置１０は、次の起動圧力として、第３の起動圧力ＳＰ３を設定する。
【０１０３】
また、制御部１６３は、ポンプ装置１０を増速することで第１の圧力Ｐ１を検出してポンプ装置１０の駆動を停止した後、起動圧力変更用閾値Ｔ２以内に、圧力センサ１５０からの信号に基づいて連結管１１０内の圧力が、第１の圧力Ｐ１より第３の所定値ｈ３低い第４の起動圧力ＳＰ４以下となったことを検出すると、ポンプ装置１０を起動する。制御部１６３は、以後、記憶部１６２に記憶された第４の起動圧力ＳＰ４を、起動圧力に設定する。
【０１０４】
次に、制御部１６３は、設定された、第１の起動圧力ＳＰ１、第２の起動圧力ＳＰ２、第３の起動圧力ＳＰ３、または第４の起動圧力ＳＰ４を検出すると、ポンプ装置１０を起動し、推定末端圧力一定制御により、吐出流量に応じて目標圧力を定格流量時には第１の圧力Ｐ１に、第１の停止流量Ｑ１時には第２の圧力Ｐ２になるよう設定して、ポンプ装置１０を速度制御する。
また、制御部１６３は、ポンプ装置１０の起動後、記憶部１６２に記憶された、前回の駆停止時間Ｔ５及び最大運転時間Ｔ４から、強制運転時間Ｔ３を算出する。制御部１６３は、ポンプ装置１０の起動後、強制運転時間Ｔ３が経過すると、流量センサ１４０からの信号に基づいて１回目の流量を検出する。制御部１６３は、設定されたいずれかの停止流量Ｑを検出すると、ポンプ装置１０を停止する。また、制御部１６３は、強制運転時間Ｔ３が経過した時点で設定された停止流量Ｑを検出しない場合は、ポンプ装置１０の運転を継続する。
【０１０５】
このように構成された給水装置１によれば、制御部１６３は、ポンプ装置１０の起動からの駆動時間の増加に応じて、停止流量Ｑを初期値に比較して増加する。この為、ポンプ１３からの吐出流量が比較的大きい状態でポンプ装置１０が停止されることで、ポンプ１３内の水の温度の上昇が水流により抑制されている状態でポンプ装置１０が停止されるので、ポンプ１３からの吐出流量が低減しても、ポンプ１３内の水の温度が上昇することを防止できる。この為、ポンプ１３内に高温水が滞留することを防止できる。
【０１０６】
ポンプ１３内に高温水が滞留することを防止できるので、メカニカルシール２３ａの摺動部の摩耗を抑制できる。結果、メカニカルシール２３ａの寿命を長くすることが可能となる。さらに、ポンプ１３内に高温水が滞留することを防止する構成としての逃がし配管をポンプ１３に設けることがない。この為、逃がし配管によりポンプ１３外へ流出する水がないので、図８に示すように、ポンプ性能が低下することを防止できる。
【０１０７】
図８では、揚水性能、ポンプ効率、総合効率、軸動力を示し、それぞれの実線は、ポンプ装置１０を示し、点線は、逃がし配管を有する構成のポンプ装置を示す。逃がし配管を有するポンプ装置の構成は、ポンプ装置１０の構成に、ポンプ１３内とポンプ１３外とを連通する逃がし配管を設ける構成である。なお、この、逃がし配管を設けるポンプ装置を有する給水装置では、停止流量は、給水装置１のように、ポンプ装置からの吐出流量に応じて増加されない。また、起動圧力も、停止流量に応じて増減されない。図８に示すように、ポンプ装置１０は、揚水性能、ポンプ効率、及び総合効率が、逃がし配管を設けるポンプ装置に比較して、優れている。
【０１０８】
このように、給水装置１によれば、ポンプ１３内に高温水が滞留することを防止しつつ、ポンプ性能の低下を防止するとともに、停止流量の増加に伴い起動圧力を高くすることによって、給水先の圧力の低下を防止できる。
【０１０９】
さらに、停止流量Ｑが、第１の停止流量Ｑ１、第２の停止流量Ｑ２、及び第３の停止流量Ｑ３を含むことで、ポンプ１３内に高温水が滞留することの防止、及び、ポンプ１３内に空気が滞留することを防止できる。ポンプ１３内の空気の滞留を防止できることで、メカニカルシール２３ａや、水中軸受５１ｆ等の摺動部がドライ運転することを防止できるので、当該ドライ運転に起因する摺動部の破損、及び発熱を防止できる。
【０１１０】
さらに、制御部１６３は、ポンプ装置１０が停止されると、停止流量をリセットすることで初期値である第１の停止流量Ｑ１に戻す。この為、次のポンプ装置１０の運転時に、早期に停止されることを防止できるので、ポンプ装置１０の起動頻度を低減できる。
【０１１１】
さらに、給水装置１は、駆動している最後の一台の停止流量Ｑを検出すると、目標圧力を第１の圧力Ｐ１に設定変更してポンプ装置１０を増速する。そして、給水装置１は、第２の圧力Ｐ２より第１の所定値ｈ１低い第１の起動圧力ＳＰ１、第２の起動圧力ＳＰ２、または、第２の圧力Ｐ２より第２の所定値ｈ２高い第３の起動圧力ＳＰ３により、ポンプ装置１０を起動する。
【０１１２】
これにより、ポンプ装置１０の停止時の第１の圧力Ｐ１と起動圧力との差圧を十分に確保しつつ、吐出流量が比較的大きい第３の停止流量Ｑ３が選択されていた場合等に、給水先が開かれることで給水が開始されても、給水先の圧力の急激な低下を防止できる。
【０１１３】
さらに、給水装置１は、ポンプ装置１０の停止後、起動圧力変更用閾値Ｔ２以内に、圧力センサ１５０からの出力に基づいて、第１の圧力Ｐ１より第３の所定値ｈ３低い第４の起動圧力ＳＰ４以下となったことを検出すると、ポンプ装置１０を起動する。この為、ポンプ装置１０の停止後に給水先が開いてからの給水流量が急激に増大した場合であっても、給水先の圧力の急激な低下を防止できる。
【０１１４】
さらに、給水装置１は、電磁流量計に比較して安価な、羽根車式流量センサを用いることで、給水装置１のコストを低減できる。
【０１１５】
さらに、給水装置１は、ポンプ１３が、水の吸込方向が互いに逆方向となる、第１のポンプ群３２Ａ及び第２のポンプ群３３Ａを含む縦型多段ポンプに構成されることで、第１の流路Ｌ１を流れる水と第２のポンプ群３３Ａを流れる水との間で熱交換を行い、かつ、第２の流路Ｌ２を流れる水と第１のポンプ群３２Ａを流れる水との間で熱交換を行うことが可能となる。この為、ポンプ１３から吐出される水の温度の上昇幅を小さく抑えることが可能となる。
さらに、給水装置１は、ポンプ装置１０の起動後、強制運転時間Ｔ３の間は、ポンプ装置１０の運転を継続する。この為、ポンプ装置１０の起動頻度を低減できる。さらに、強制運転時間Ｔ３は、最大運転時間Ｔ４から前回の運転停止時間Ｔ５を引いた時間である。すなわち、前回の運転停止時間Ｔ５が短いほど、強制運転時間Ｔ３が長くなる。この為、前回の運転停止時間が短く、ポンプ１３内の熱が比較的高い状態では強制運転時間Ｔ３が長くなるので、ポンプ１３内の水の温度を低減することが可能となる。
【０１１６】
なお、上述した一実施形態では、流量センサ１４０は、回転軸１４１が吐出管８０内に回転可能に支持され、羽根車１４２が回転軸１４１に固定された構成が、一例として説明されたが、これに限定されない。流量センサ１４０は、羽根車１４２が水流を受けて回転可能に設けられればよい。流量センサ１４０は、例えば、回転軸１４１が固定され、羽根車１４２が回転軸１４１に回転可能に支持される構成であってもよい。
【０１１７】
また、上述した一実施形態では、流量センサ１４０として、羽根車１４２を備える構成が、一例として説明されたが、これに限定されない。流量センサ１４０は、例えば、複数の流量を検出可能な構成であってもよい。本実施形態においては、流量センサ１４０は、第１の停止流量Ｑ１、第２の停止流量Ｑ２、及び第３の停止流量Ｑ３を検出できればよく、この構成の具体例としては、第１の停止流量Ｑ１を検出するパドル式の流量センサ、第２の停止流量Ｑ２を検出するパドル式の流量センサ、及び第３の停止流量Ｑ３を検出するパドル式の流量センサを備えてもよい。
【０１１８】
また、上述した一実施形態では、ポンプ１３は、第１のポンプ群３２Ａ及び第２のポンプ群３３Ａを備える構成の多段ポンプが一例として説明されたが、これに限定されない。ポンプ１３は、多段ポンプ以外のポンプであってもよい。
【０１１９】
また、上述した一実施形態では、制御部１６３は、ポンプ装置１０の起動からの駆動時間に応じて、停止流量を初期値に対して増加する構成の一例として、記憶部１６２に複数の停止流量を記憶し、駆動時間に応じて停止流量の１つを選択する構成が説明されたが、これに限定されない。例えば、記憶部１６２に停止流量が記憶され、制御部１６３が、この停止流量を初期値として、ポンプ装置１０の起動からの駆動時間が長くなるしたがって、停止流量を増加する構成であってもよい。
【０１２０】
この具体例としては、記憶部１６２に、第１の停止流量Ｑ１が記憶されており、制御部１６３が、ポンプ装置１０の駆動時間が起動から第１の閾値Ｔ１１以上となると、第１の停止流量Ｑ１に所定値を加算して第２の停止流量Ｑ２を算出してこの算出結果を停止流量に設定し、ポンプ装置１０の駆動時間が起動から第２の閾値Ｔ１２以上となると、第２の停止流量Ｑ２に所定値を加算して増加して第３の停止流量Ｑ３を算出してこの算出結果を停止流量に設定してもよい。
【０１２１】
また、本実施形態では、制御部１６３が、第１の停止流量Ｑ１が選択されると用いられる起動圧力を、初期値である第２の圧力Ｐ２に対して第１の所定値ｈ１低い値にし、第２の停止流量Ｑ２が選択されると用いられる起動圧力を初期値である第２の圧力Ｐ２とし、第３の停止流量Ｑ３が選択されると用いられる起動圧力を、初期値である第２の圧力Ｐ２に対して第２の所定値ｈ２高い圧力とする構成として、記憶部１６２に、第１の起動圧力ＳＰ１、第２の起動圧力ＳＰ２、及び第３の起動圧力ＳＰ３を記憶し、制御部１６３が、第１の起動圧力ＳＰ１、第２の起動圧力ＳＰ２、または、第３の起動圧力ＳＰ３を選択する構成が一例として説明されたが、これに限定されない。例えば、記憶部１６２に、第１乃至第３の起動圧力ＳＰ１、ＳＰ２、ＳＰ３が記憶されず、制御部１６３が、停止流量が第１の停止流量Ｑ１であると、第２の圧力Ｐ２に対して第１の所定値ｈ１低い値を算出してこの算出結果を起動圧力に設定し、停止流量が第２の停止流量Ｑ２であると、第２の圧力Ｐ２を起動圧力に設定し、停止流量が第３の停止流量Ｑ３であると、第２の圧力Ｐ２に対して第２の所定値ｈ２高い値を算出してこの算出結果を起動圧力に設定してもよい。
【０１２２】
また、上述した一実施形態では、ポンプ装置１０の停止後、起動圧力変更用閾値Ｔ２以内に、第１の圧力Ｐ１より第３の所定値ｈ３低い第４の起動圧力ＳＰ４以下となったことを検出すると、ポンプ装置１０を起動する構成の一例として、記憶部１６２に、第１の圧力Ｐ１に対して第３の所定値ｈ３低い第４の起動圧力ＳＰ４を記憶し、制御部１６３が第４の起動圧力ＳＰ４を選択する構成が、一例として説明されたが、これに限定されない。例えば、制御部１６３は、起動圧力変更用閾値Ｔ２を検出すると、第１の圧力Ｐ１に対して第３の所定値ｈ３低い圧力を算出し、この算出結果を起動圧力に設定してもよい。
【０１２３】
また、上述した一実施形態では、流量センサ１４０は、ポンプ１３の二次側に設けられる構成が一例として説明されたが、これに限定されない。流量センサ１４０は、ポンプ１３の一次側に設けられてもよい。
【０１２４】
また、上述した一実施形態では、複数のポンプ装置１３が設けられる構成が一例として説明されたが、これに限定されない。例えば、一台のポンプ装置１３が用いられる構成であってもよい。
また、上述した一実施形態では、記憶部１６２が、複数の停止流量として第１の停止流量Ｑ１、第２の停止流量Ｑ２、及び第３の停止流量Ｑ３を記憶する構成が、一例として説明されたが、これに限定されない。記憶部１６２が記憶する複数の停止流量は、４つ以上であってもよい。
【０１２５】
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】
【０１２６】
１…給水装置１…ポンプ装置１０…モータ、２３ａ…メカニカルシール、３２…第１のポンプ、３２Ａ…第１のポンプ群、３３…第２のポンプ、３３Ａ…第２のポンプ群、１４０…流量センサ、１４１…回転軸、１４２…羽根車、１４２ｂ…磁石、１４３…検出部、１５０…圧力センサ、１６０…制御装置、１６１…インバータ、１６２…記憶部、１６３…制御部、Ｌ１…第１の流路、Ｌ２…第２の流路。
【図１】
2020143598.tif 000003
【図２】
2020143598.tif 000004
【図３】
2020143598.tif 000005
【図４】
2020143598.tif 000006
【図５】
2020143598.tif 000007
【図６】
2020143598.tif 000008
【図７】
2020143598.tif 000009
【図８】
2020143598.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】令和2年3月5日(2020.3.5)
【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ポンプ装置と、
前記ポンプの一次側または二次側に設けられ、前記ポンプの吐出流量に応じた信号を出力する流量センサと、
前記ポンプ装置の起動からの駆動時間を計測し、当該駆動時間の増加に応じて停止流量を初期値に対して増加し、前記流量センサからの出力に基づいて前記停止流量を検出すると前記ポンプ装置の駆動を停止する制御部と、
を備え、
前記初期値を含む複数の前記停止流量、及び前記ポンプ装置の駆動時間に応じて前記複数の前記停止流量から１つを選択する閾値を記憶する記憶部を具備し、
前記制御部は、前記駆動時間と前記閾値とに基づいて、前記複数の停止流量から１つを選択する、給水装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記ポンプ装置の運転停止後、前記停止流量を前記初期値に戻す、請求項１に記載の給水装置。
【請求項３】
前記ポンプ装置の二次側に設けられ、圧力に応じた信号を出力する圧力センサを具備し、
前記複数の停止流量は、前記初期値である第１の停止流量、前記第１の停止流量より値
が大きな第２の停止流量、及び前記第２の停止流量より値が大きな第３の停止流量を含み、
前記閾値は、第１の閾値、及び前記第１の閾値より大きい第２の閾値を含み、
前記記憶部は、前記ポンプ装置からの吐出流量が定格流量となるときの第１の圧力、及び前記ポンプ装置からの吐出流量が前記第１の停止流量となるときの前記第１の圧力より低く設定された第２の圧力を記憶し、
前記制御部は、前記第１の停止流量、前記第２の停止流量及び前記第３の停止流量のうち選択された停止流量を検出するまでは前記ポンプ装置を推定末端圧一定制御で駆動し、前記駆動時間が前記第１の閾値を越えるまでは前記第１の停止流量を選択して、以降の起動圧力を前記第２の圧力より第１の所定値低い圧力にし、前記駆動時間が前記第１の閾値を越えると前記第２の停止流量を選択して、以降の起動圧力を前記第２の圧力にし、前記駆動時間が前記第２の閾値を越えると前記第３の停止流量を選択して、以降の起動圧力を前記第２の圧力より第２の所定値高い圧力にし、かつ、前記流量センサからの信号に基づいて前記第１の停止流量、前記第２の停止流量及び前記第３の停止流量のうち選択された前記停止流量を検出すると、前記ポンプの二次側の目標圧力を前記第１の圧力に設定変更して前記ポンプ装置を増速し、前記圧力センサからの信号に基づいて前記目標圧力に達したこと判断すると、前記ポンプ装置を停止する
請求項１に記載の給水装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記ポンプ装置の停止後、起動圧力変更用閾値以内に、前記圧力センサからの信号に基づいて圧力が前記第１の圧力より、前記第２の所定値より大きい第３の所定値低下したことを検出すると、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】
前記流量センサは、
回転軸と、
前記回転軸に設けられて水流を受けることで回転する羽根及び磁石が設けられた羽根車と、
前記磁石の回転を検出してＯＮ信号及びＯＦＦ信号によるパルス信号を出力する検出部と、
を備える請求項１に記載の給水装置。
【請求項６】
前記ポンプは、
重力方向に延設される主軸と、
第１のポンプケーシング及び前記主軸に固定される第１のインペラを有し、下方から吸い込んだ水を上方に圧送する複数の第１のポンプと、
前記複数の第１のポンプケーシングの上方に配置され、第２のポンプケーシング及び前記主軸に固定される第２のインペラを有し、上方から吸い込んだ水を下方に圧送する複数の第２のポンプと、
前記複数の第１のポンプケーシング及び前記複数の第２のポンプケーシングの外周を覆い、前記第２のポンプケーシングの周囲に、最上段の前記第１のポンプから最上段の前記第２のポンプへ続く上方に向かって流れる第１の流路、及び、前記第１のポンプケーシングの周囲に、最下段の前記第２のポンプから二次側へ続く下方に向かって流れる第２の流路を構成する流路ケーシングと、
を備える請求項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】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
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ポンプ装置と、前記ポンプの一次側または二次側に設けられ、前記ポンプの吐出流量に応じた信号を出力する流量センサと、前記ポンプ装置の起動からの駆動時間を計測し、当該駆動時間の増加に応じて停止流量を初期値に対して増加し、前記流量センサからの出力に基づいて前記停止流量を検出すると前記ポンプ装置の駆動を停止する制御部と、を備える。前記初期値を含む複数の前記停止流量、及び前記ポンプ装置の駆動時間に応じて前記複数の前記停止流量から１つを選択する閾値を記憶する記憶部を具備し、前記制御部は、前記駆動時間と前記閾値とに基づいて、前記複数の停止流量から１つを選択する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２５】
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ポンプ装置と、
前記ポンプの一次側または二次側に設けられ、前記ポンプの吐出流量に応じた信号を出力する流量センサと、
前記ポンプ装置の起動からの駆動時間を計測し、当該駆動時間の増加に応じて停止流量を初期値に対して増加し、前記流量センサからの出力に基づいて前記停止流量を検出すると前記ポンプ装置の駆動を停止する制御部と、
を備える給水装置。
［２］
前記初期値を含む複数の前記停止流量、及び前記ポンプ装置の駆動時間に応じて前記複数の前記停止流量から１つを選択する閾値を記憶する記憶部を具備し、
前記制御部は、前記駆動時間と前記閾値とに基づいて、前記複数の停止流量から１つを選択する
［１］に記載の給水装置。
［３］
前記制御部は、前記ポンプ装置の運転停止後、前記停止流量を前記初期値に戻す、［１］に記載の給水装置。
［４］
前記ポンプ装置の二次側に設けられ、圧力に応じた信号を出力する圧力センサを具備し、
前記複数の停止流量は、前記初期値である第１の停止流量、前記第１の停止流量より値が大きな第２の停止流量、及び前記第２の停止流量より値が大きな第３の停止流量を含み、
前記閾値は、第１の閾値、及び前記第１の閾値より大きい第２の閾値を含み、
前記記憶部は、前記ポンプ装置からの吐出流量が定格流量となるときの第１の圧力、及び前記ポンプ装置からの吐出流量が前記第１の停止流量となるときの前記第１の圧力より低く設定された第２の圧力を記憶し、
前記制御部は、前記停止流量を検出するまでは前記ポンプ装置を推定末端圧一定制御で駆動し、前記駆動時間が前記第１の閾値を越えるまでは前記第１の停止流量を選択して、以降の起動圧力を前記第２の圧力より第１の所定値低い圧力にし、前記駆動時間が前記第１の閾値を越えると前記第２の停止流量を選択して、以降の起動圧力を前記第２の圧力にし、前記駆動時間が前記第２の閾値を越えると前記第３の停止流量を選択して、以降の起動圧力を前記第２の圧力より第２の所定値高い圧力にし、かつ、前記流量センサからの信号に基づいて前記停止流量を検出すると、目標圧力を前記第１の圧力に設定変更して前記ポンプ装置を増速し、前記圧力センサからの信号に基づいて前記目標圧力に達したこと判断すると、前記ポンプ装置を停止する
［２］に記載の給水装置。
［５］
前記制御部は、前記ポンプ装置の停止後、起動圧力変更用閾値以内に、前記圧力センサ
からの信号に基づいて圧力が前記第１の圧力より、前記第２の所定値より大きい第３の所定値低下したことを検出すると、前記ポンプ装置を起動する［４］に記載の給水装置。
［６］
前記流量センサは、
回転軸と、
前記回転軸に設けられて水流を受けることで回転する羽根及び磁石が設けられた羽根車と、
前記磁石の回転を検出してＯＮ信号及びＯＦＦ信号によるパルス信号を出力する検出部と、
を備える［１］に記載の給水装置。
［７］
前記ポンプは、
重力方向に延設される主軸と、
第１のポンプケーシング及び前記主軸に固定される第１のインペラを有し、下方から吸い込んだ水を上方に圧送する複数の第１のポンプと、
前記複数の第１のポンプケーシングの上方に配置され、第２のポンプケーシング及び前記主軸に固定される第２のインペラを有し、上方から吸い込んだ水を下方に圧送する複数の第２のポンプと、
前記複数の第１のポンプケーシング及び前記複数の第２のポンプケーシングの外周を覆い、前記第２のポンプケーシングの周囲に、最上段の前記第１のポンプから最上段の前記第２のポンプへ続く上方に向かって流れる第１の流路、及び、前記第１のポンプケーシングの周囲に、最下段の前記第２のポンプから二次側へ続く下方に向かって流れる第２の流路を構成する流路ケーシングと、
を備える［１］に記載の給水装置。