(57)【要約】【課題】ポンプ装置に用いられ、揚水不能により高温となった主軸及びインペラの回転を支持する摺動部品が、急冷により破損することを防止できる給水装置を提供すること。【解決手段】給水装置１は、水中で摺動する摺動部品３４を含むポンプ装置１１と、ポンプ装置１１の二次側に設けられた圧力検出器２０と、ポンプ装置１１の流量を検出する流量検出器１９と、ポンプ装置１１の運転時に、圧力検出器２０で検出された圧力が起動圧力以下であり、流量検出器１９で流量が検出されない状態が一定時間経過したときに、圧力低下と判断し、ポンプ装置１１を停止し、休止時間が経過した後に圧力低下と判断したポンプ装置１１を再度起動可能とするとともに、ポンプ装置１１が圧力低下検出により、設定された回数、停止した場合には、故障と判断し、冷却時間が経過するまで、ポンプ装置１１の起動を禁止する制御部５６と、を備える。【選択図】      図１
2020153248.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸及びインペラの回転を支持するために、ポンプケーシング内の水中で摺動する摺動部品を有するポンプ装置と、
前記ポンプ装置の二次側に設けられた圧力検出器と、
前記ポンプ装置の流量を検出する流量検出器と、
前記ポンプ装置を起動する起動圧力、及び、圧力低下と判断された前記ポンプ装置を休止する休止時間及び前記摺動部品を冷却するための冷却時間が記憶された記憶部と、
前記ポンプ装置をロータリー運転するとともに、前記ポンプ装置の運転時に、前記圧力検出器で検出された圧力が前記起動圧力以下であり、前記流量検出器で流量が検出されない状態が一定時間経過したときに、圧力低下と判断して運転している前記ポンプ装置を停止し、休止時間が経過した後に、前記圧力低下と判断した前記ポンプ装置を、再度、起動可能とするとともに、前記ポンプ装置が、前記圧力低下検出により、設定された回数、停止した場合には、前記ポンプ装置の故障と判断し、故障リセットによる人為的な復帰処理がなされた場合も、前記冷却時間が経過するまで、前記ポンプ装置の起動を禁止する制御部と、
を備える給水装置。
【請求項２】
前記故障を警報する報知部を有し、
前記制御部は、前記故障を検出した前記ポンプ装置を停止した後、運転可能な前記ポンプ装置により給水中に、前記冷却時間が経過した後に、前記報知部により前記故障を外部へ警報する、請求項１に記載の給水装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記故障を検出した前記ポンプ装置を停止した後、運転可能な前記ポンプ装置がない場合に、前記故障を検出した時点で、前記報知部により前記故障を外部へ警報する、請求項２に記載の給水装置。
【請求項４】
故障及び時間を表示する表示部を有し、
前記制御部は、前記ポンプ装置の故障が検出された場合に、故障を前記表示部に表示させるとともに、前記冷却経過時間若しくは前記冷却時間の残存時間を前記表示部に表示させる、請求項１に記載の給水装置。
【請求項５】
前記流量検出器は、羽根車式であり、
前記制御部は、前記ポンプ装置で出力される単位時間当たりのパルス信号のパルス数がゼロである状態が一定時間経過した場合に、前記圧力低下と判断する、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の給水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸及びインペラの回転を支持するために、ポンプケーシング内の水中で摺動する摺動部品を有するポンプ装置を有する給水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、高層ビル等の高揚程が求められる建造物に給水を行う給水装置として、複数のポンプ装置、例えば、３台の立型多段タービンポンプを有する構成が知られている。このような給水装置は、複数のポンプ装置を吐出側で連結する連結管に配置された圧力により、吐出圧力を検出し、インバータを内蔵した制御盤により、吐出圧力が目標圧力になるよう、モータへの出力周波数を制御する。
【０００３】
また、給水装置は、各ポンプ装置の二次側であって、且つ、連結管の一次側に逆止弁及び流量センサを設ける構成も知られている。この給水装置は、制御盤により、定格流量時の設定圧力より低い停止流量時の推定末端圧力を設定可能とし、各ポンプ装置の給水量を流量センサでそれぞれ検出し、停止流量以下となった場合に、ポンプ装置を停止する。また、例えば、給水装置として、停止流量以下で吐出圧力の低下を検出した場合に、リトライ機能により休止する技術も知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
給水装置に用いられる立型多段タービンポンプは、例えば、ケーシングカバーが上部に配置され、主軸が貫通するケーシングカバーの中央部に、カーボン等で形成された回転環及び炭化ケイ素等で形成された固定環を有するメカニカルシールが用いられる。また、立型多段タービンポンプは、高圧給水を可能とすべく、インペラを多段に配置する構成とすることから、主軸の長さが長くなる。このため、主軸とインペラの振動を抑制するために、例えば、主軸を回転保持すべく、炭化ケイ素等のセラミック製のスリーブが主軸に設けられ、そして、スリーブと相対する中間ケーシングの中央に、炭化ケイ素等のセラミック製の水中軸受が設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−１９４０４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した立型多段タービンポンプを用いた給水装置において、例えば、吸込揚程が深い場合には、キャビテーションによるインペラ入口での気泡の発生の虞がある。インペラ入口において気泡が発生すると、小水量運転時に、インペラ内の羽根環流路での流速が遅いことから、気泡がポンプから排出できない虞がある。このような場合、ケーシングカバー内に気泡が蓄積され、インペラを収容する中間ケーシングまで気泡が及ぶと、メカニカルシールや水中軸受等の摺動部品がドライ運転により発熱及び摩耗する虞がある。
【０００７】
このような不具合を防止するために、流量センサにより流量が検出されない状態が一定時間経過した場合に、圧力低下と判断してポンプ装置を停止し、一定時間休止させた後に、ロータリー運転により起動するポンプ装置を切り換えて、ポンプ装置を再度起動し、複数回連続して圧力低下を検出した場合に、ポンプ装置を停止し、故障として情報を表示することや、警報を送出することも実施されている。
【０００８】
従来の圧力低下検出処理は、低圧ゆえにインペラ段数が２乃至３段の主軸が短い横軸タービンポンプに対応して設定されており、圧力低下を判断するための時間は、一分程度に設定されており、気中で高速回転し、摺動するメカニカルシールや水中軸受は、１００℃を超える高温に達する虞がある。また、休止させる時間は一分程度に設定されることから、待機するポンプ装置の台数が少ない場合には、メカニカルシールや水中軸受が冷却されることなく、再びポンプ装置が起動される虞もある。
【０００９】
しかし、上記の不具合は、圧力低下検出時間を、例えば１５秒と短く設定して過熱温度を抑制するとともに、休止時間を例えば３０分に設定して冷却時間を長くするとともに、さらに、リトライ回数を２回に削減すれば、ポンプ装置が再び揚水した場合も、上記のようなヒートショックによる水中軸受の破損を防止可能と考えられる。
しかしながら、上記のように制御部のパラメータを変更しても、圧力低下によりリトライ故障と判断して、該当ポンプを故障停止して、外部へ故障警報を送出された場合、直ちに作業者が作業に取りかかることになる。
【００１０】
そして、複数のポンプのケーシングカバーに取り付けられた逃がし管の開閉弁を開いて、キャビテーションにより滞留した気泡を、受水槽に逃がし、各ポンプ内の温度上昇を防止するように変更する。この作業は簡便なため短時間で終了し、その後、作業者が制御部の故障リセットボタンを押すことにより、復帰処理がなされた場合、充分な冷却時間が経過しないままに、該当ポンプ装置が再度、起動されて、正常に揚水した場合には、メカニカルシールや水中軸受が揚水された水によって急冷されることから、ヒートショックにより破損する虞もある。
【００１１】
そこで本発明は、揚水不能により高温となった主軸及びインペラの回転を支持する摺動部品が、急冷により破損することを防止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、主軸及びインペラの回転を支持するために、ポンプケーシング内の水中で摺動する摺動部品を有するポンプ装置と、前記ポンプ装置の二次側に設けられた圧力検出器と、前記ポンプ装置の流量を検出する流量検出器と、前記ポンプ装置を起動する起動圧力、及び、圧力低下と判断された前記ポンプ装置を休止する休止時間及び前記摺動部品を冷却するための冷却時間が記憶された記憶部と、前記ポンプ装置をロータリー運転するとともに、前記ポンプ装置の運転時に、前記圧力検出器で検出された圧力が前記起動圧力以下であり、前記流量検出器で流量が検出されない状態が一定時間経過したときに、圧力低下と判断して運転している前記ポンプ装置を停止し、休止時間が経過した後に、前記圧力低下と判断した前記ポンプ装置を、再度、起動可能とするとともに、前記ポンプ装置が、前記圧力低下検出により、設定された回数、停止した場合には、前記ポンプ装置の故障と判断し、故障リセットによる人為的な復帰処理がなされた場合も、前記冷却時間が経過するまで、前記ポンプ装置の起動を禁止する制御部と、を備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、揚水不能により高温となった主軸及びインペラの回転を支持する摺動部品が、急冷により破損すること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】
【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】同給水装置の構成の一部を一部断面で示す側面図。
【図５】本発明の他の実施形態に係る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４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、図４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、ベース１０と、ベース１０上に配置された複数のポンプ装置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のケーシングカバー３２ｆ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、モータ３１及びポンプ３２を接続する主軸３３と、ポンプ３２内に設けられた摺動部品３４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、モータ３１に接続された主軸３３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、所謂立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。モータ３１は、例えば、ケーシング３１ａ内に固定子及び回転子を有するとともに、回転子に固定され、主軸３３と連結される回転軸３１ｂを有する。
【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】
例えば、ポンプ３２は、吸込口３２ａ及び吐出口３２ｂを構成するケーシング３２ｃと、ケーシング３２ｃ上に複数配置されるポンプケーシング３２ｄと、ポンプケーシング３２ｄ上に配置される中間ケーシング３２ｅと、中間ケーシング３２ｅ上に配置されるケーシングカバー３２ｆと、複数のポンプケーシング３２ｄ内に配置され、主軸３３に固定される複数のインペラ３２ｇと、ケーシングカバー３２ｆに設けられ、複数のポンプケーシング３２ｄ及び中間ケーシング３２ｅを覆う管ケーシング３２ｈと、を備えている。
【００２１】
ケーシング３２ｃは、ベース１０に固定される。ポンプケーシング３２ｄは、主軸３３を挿通可能に形成される。
【００２２】
ポンプケーシング３２ｄは、互いに積層可能、且つ、ケーシング３２ｃ上に積層可能に形成される。
【００２３】
中間ケーシング３２ｅは、最上段のポンプケーシング３２ｄに積層可能に形成される。中間ケーシング３２ｅは、ポンプケーシング３２ｄ及び管ケーシング３２ｈを流体的に連続する。
【００２４】
ケーシングカバー３２ｆは、中間ケーシング３２ｅに積層される。また、ケーシングカバー３２ｆは、ポンプ３２の上面を覆うとともに、例えば、連結部材等を介してモータ３１が接続される。
【００２５】
インペラ３２ｇは、各ポンプケーシング３２ｄ内に配置される。インペラ３２ｇは、各ポンプケーシング３２ｄに挿通された主軸３３に固定される。
【００２６】
管ケーシング３２ｈは、ケーシング３２ｃ及びケーシングカバー３２ｆ間に設けられ、内周面と複数のポンプケーシング３２ｄの外周面との間に、ケーシングカバー３２ｆからケーシング３２ｃの吐出口３２ｂへの流路を構成する。
【００２７】
主軸３３は、例えば、カップリング３３ａ等を介してモータ３１の回転軸３１ｂに連結される。
【００２８】
摺動部品３４は、ポンプ３２内を揚水される水中において摺動する部品である。摺動部品３４は、例えば、軸封装置３６と、水中軸受３７と、を含む。
【００２９】
軸封装置３６は、ケーシングカバー３２ｆ及び主軸３３の間を軸封する。軸封装置３６は、例えば、ケーシングカバー３２ｆに設けられた固定環３６ａと、主軸３３に設けられた回転環３６ｂと、回転環３６ｂを固定環３６ａに向かって押圧する付勢部材３６ｃと、を備えている。
【００３０】
固定環３６ａは、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等のセラミック材料により形成される。回転環３６ｂは、主軸３３の回転に伴って回転することで、固定環３６ａと摺動する。回転環３６ｂは、例えば、カーボン材料により形成される。
【００３１】
水中軸受３７は、主軸３３に設けられたスリーブ３７ａと、ポンプケーシング３２ｄ及び中間ケーシング３２ｅに設けられた軸受３７ｂと、を備えている。
【００３２】
スリーブ３７ａは、主軸３３の中間ケーシング３２ｅの軸受３７ｂと対向する部位に設けられる。スリーブ３７ａは、ＳｉＣ等のセラミック材料により形成される。
【００３３】
軸受３７ｂは、スリーブ３７ａと摺動可能に、中間ケーシング３２ｅに設けられる。軸受３７ｂは、ＳｉＣ等のセラミック材料により形成される。
【００３４】
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、例えば、少なくとも一部が重力方向に沿って延設される。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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のケーシングカバー３２ｆに取り付けられており、その二次側は、受水槽に流体的に接続されている。逃がし管１８は、ポンプ３２内で増圧された水の一部とキャビテーションにより滞留した気泡を受水槽に逃がし、各ポンプ３２内の温度上昇を防止するが、揚水性能の低下も招くため、流れ込み仕様の場合は、逃がし管１８に接続された開閉弁を閉じる。
【００４１】
図２及び図３に示すように、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、各吐出管１２にそれぞれ設けられる。なお、第１流量検出器１９は、ポンプ３２を通過する水の流量を検出可能であれば、各吐出管１２に設けられるのではなく、ポンプ３２の一次側に設けられる構成であってもよい。具体例として、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。
【００４２】
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。
【００４３】
羽根車４２は、回転軸４１と一体に形成されるか、又は、別体に設けられた回転軸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。このような回転軸４１及び羽根車４２は、重力方向に延びる吐出管１２の一部に配置され、吐出管１２内の上昇流によって羽根車４２が回転可能に、吐出管１２に設けられる。
【００４４】
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。
【００４５】
図１に示すように、圧力検出器２０は、連結管１５に設けられる。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。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。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。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。
【００４６】
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。
【００４７】
図１に示すように、制御盤２２は、インバータ５１と、故障の情報を表示する表示部５２と、故障の情報を外部に警報する報知部５３と、入力部５４と、記憶部５５と、制御部５６と、を備える。
【００４８】
インバータ５１は、信号線を介してモータ３１及び制御部５６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台設けられる。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。
【００４９】
表示部５２は、例えば、光又は文字等により故障の情報を表示可能に形成される。例えば、表示部５２は、光を点灯可能な表示灯及び文字等を表示可能なディスプレイである。
【００５０】
報知部５３は、外部に故障警報を報知可能に形成された警報装置である。例えば、報知部５３は、音により故障警報を報知可能なスピーカーや、無線や有線によって故障警報の情報を管理センター等に設置される処理装置に送出可能な通信機器である。
【００５１】
入力部５４は、各種設定値を入力可能な入力ボタンやリセット指令を入力可能なリセットボタン等である。
【００５２】
記憶部５５は、停止流量Ｑ０と、インバータ５１の最高運転周波数ｆｍａｘと、最高運転周波数でインバータ５１がモータ３１を駆動し、吐出圧力が定格の設定圧力Ｐ１であるときの定格流量Ｑ１と、停止流量Ｑ０時の推定末端圧力Ｐ２と、起動圧力Ｐ３と、を記憶する。また、記憶部５５は、ポンプ装置１１の停止流量Ｑ０時における単位時間あたりのパルス数を一定値Ｘ０として記憶する。
【００５３】
停止流量Ｑ０は、ポンプ装置１１を停止する流量である。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。停止流量Ｑ０時における単位時間当たりのパルス数Ｘ０は、制御部５６が予め、第１流量検出器１９において、ポンプ３２個別の流量検出器１９の出力の一周期当たりのＯＮ又はＯＦＦ時間を計測することで求められる。起動圧力Ｐ３は、ポンプ装置１１を起動する圧力である。起動圧力Ｐ３は、停止流量Ｑ０時の推定末端圧力Ｐ２よりも低い圧力に設定される。
【００５４】
制御部５６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をそれぞれ検出し、パルス数ｎから流量値に変換する。また、制御部５６は、圧力検出器２０による圧力の検出値として、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５６は、第１流量検出器１９、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５５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。
【００５５】
また、制御部５６は、複数のポンプ装置１１を単独及び並列運転で起動及び停止するとともに、起動及び停止するポンプ装置１１を順番に切り換えるロータリー運転を行う運転機能を有する。また、制御部５６は、少なくとも経過時間をカウント可能な計時機能を有する。なお、例えば、計時機能は、さらに日付及び時刻を計時可能であってもよい。なお、運転機能、計時機能は、記憶部５５に記憶されたプログラム等を制御部５６が実行することで得られる。
【００５６】
さらに、制御部５６は、摺動部品３４を冷却する冷却機能を有する。以下に、冷却機能について詳述する。
【００５７】
冷却機能は、ポンプ装置１１の運転時に摺動部品３４が高温となる所定の条件を満たしたと判断した場合に、制御部５６が、該当するポンプ装置１１の運転を停止し、その後の起動を規制する機能である。
【００５８】
冷却機能の具体例として、制御部５６は、ポンプ装置１１の運転時に、運転周波数が最高運転周波数ｆｍａｘであり、吐出圧力が推定末端圧力Ｐ２より低い起動圧力Ｐ３以下になり、そして、第１流量検出器１９により検出された単位時間当たりのパルス数がゼロである状態が一定時間ｔ１経過した場合に、圧力低下と判断してポンプ装置１１を停止する。なお、ここで、一定時間ｔ１は、予め記憶部５５に記憶する。例えば、一定時間ｔ１は、１５秒である。
【００５９】
そして、予め記憶部５５に記憶された休止時間ｔ２が経過するまで、制御部５６は、圧力低下と判断したポンプ装置１１を起動させず、ロータリー運転の順番を、当該判断したポンプ装置１１をスキップさせて、他のポンプ装置１１により通常運転を行う。なお、ここで、休止時間ｔ２は、一定時間ｔ１よりも長い時間に設定される。例えば、休止時間ｔ２は、３０分である。
【００６０】
そして、制御部５６は、休止時間ｔ２経過後に、圧力低下と判断したポンプ装置１１を起動可能とする。具体例として、制御部５６は、休止時間ｔ２経過後に、ロータリー運転で圧力低下と判断したポンプ装置１１の順番が回ってきた場合に、圧力低下と判断したポンプ装置１１を再度起動する。そして、圧力低下と判断したポンプ装置１１が予め設定された回数、例えば、２回連続して圧力低下と判断された場合には、制御部５６は、当該ポンプ装置１１を故障と判断し、表示部５２によってポンプ装置１１の故障を、給水装置１を設置する室内で表示する。
【００６１】
なお、所定の回数連続して、圧力低下と判断されなかった場合には、当該ポンプ装置１１は、ロータリー運転で次回以降も運転を行う。
【００６２】
ポンプ装置１１が圧力低下による故障と判断された場合であって、運転可能な他のポンプ装置１１により給水されている場合には、制御部５６は、計時機能によって経過時間のカウントを開始し、予め設定された冷却時間ｔ３が経過するまで、圧力低下と判断したポンプ装置１１の起動を禁止する。そして、制御部５６は、冷却時間が経過した時点で、ポンプ装置１１の起動禁止を解除し、報知部５３により故障警報を送出する。ここで、冷却時間は、予め設定され、記憶部５５に記憶される。例えば、冷却時間ｔ３は、休止時間ｔ２の２倍に設定され、本実施形態においては、６０分に設定される。
【００６３】
なお、圧力低下と判断したポンプ装置１１の起動を禁止している間は、制御部５６は、入力部５４のリセットボタンを押すことによって人為的に復帰処理された場合にも、故障状態を解除するが、ポンプ装置１１の起動禁止を維持する。なお、故障状態の解除とは、報知部５３により送出される故障警報をＯＦＦし、外部への報知を停止することである。
【００６４】
ポンプ装置１１が圧力低下による故障と判断された場合であって、運転可能なポンプ装置１１がなく、断水に陥った場合には、制御部５６は、直ちに、報知部５３により故障警報を送出し、計時機能によって経過時間の計時を開始し、予め設定された冷却時間が経過するまで、圧力低下と判断したポンプ装置１１の起動を禁止する。なお、圧力低下と判断したポンプ装置１１の起動を禁止している間は、制御部５６は、入力部５４のリセットボタンを押すことによって人為的に復帰処理された場合にも、故障状態を解除するが、ポンプ装置１１の起動禁止を維持する。
【００６５】
また、運転可能なポンプ装置１１により給水されているか、断水に陥っているかに係わらず、制御部５６は、圧力低下を検出してポンプ装置１１を故障停止した時点から冷却時間が経過するまでの間、表示部５２の表示灯を点滅又は点灯させることで、故障表示を行うとともに、ディスプレイに冷却時間の経過時間若しくは残存値を表示する。
【００６６】
このように構成された給水装置１によれば、制御部５６は、ポンプ装置１１の運転時に、運転周波数が最高運転周波数ｆｍａｘであり、吐出圧力が推定末端圧力Ｐ２より低い起動圧力Ｐ３以下になり、そして、第１流量検出器１９により検出された単位時間当たりのパルス数がゼロである状態が一定時間ｔ１経過した場合に、ポンプ装置１１の圧力低下と判断して、ポンプ装置１１を停止する。
【００６７】
制御部５６は、圧力低下が検出された場合に、予め記憶部５５に記憶された休止時間ｔ２が経過するまでポンプ装置１１を起動させない。そして、圧力低下の検出が、予め設定された回数繰り返されると、制御部５６は、ポンプ装置１１を圧力低下故障と判断する。そして、ポンプ装置１１を圧力低下故障と判断した場合には、予め記憶部５５に記憶された冷却時間ｔ３が経過するまでポンプ装置１１を起動させない。
【００６８】
このため、ポンプ装置１１内に空気が溜まり、気中において摺動部品３４が高速回転して、高温となったのち、充分に冷却されないまま、再度の揚水により急冷されてヒートショックによって破損することを防止できる。即ち、圧力低下検出又は故障と判断した場合に、休止時間ｔ２又は冷却時間ｔ３が経過するまで、ポンプ装置１１を起動させない。
【００６９】
即ち、制御部５６は、摺動部品３４が高温となっている虞がある状態においてポンプ装置１１を起動させないことから、再揚水された水によって摺動部品３４が冷却されることを防止できる。結果、給水装置１は、摺動部品３４がヒートショックにより破損することを防止できる。
【００７０】
また、制御部５６は、ポンプ装置１１が圧力低下故障と判断された場合であって、運転可能なポンプ装置１１により給水されている場合には、冷却時間ｔ３が経過した時点で、ポンプ装置１１の起動禁止を解除し、報知部５３により故障警報を送出する。この場合、運転可能な他のポンプ装置１１により給水されていることから、故障停止と同時に故障警報を送出する必要がなく、例えば、入力部５４のリセットボタンを押して故障状態を解除した場合には、摺動部品３４を冷却する充分な冷却時間が経過していることから、再揚水時に、ヒートショックによる破損を引き起こすことがない。
【００７１】
さらに、制御部５６は、ポンプ装置１１が圧力低下故障と判断された場合であって、断水に陥った場合には、故障警報を直ちに送出し、予め設定された冷却時間が経過するまで、圧力低下と判断したポンプ装置１１の起動を禁止する。また、制御部５６は、圧力低下と判断したポンプ装置１１の起動を禁止している間は、制御部５６は、入力部５４のリセットボタンを押すことによって復帰処理された場合には、故障検出を解除するが、ポンプ装置１１の起動禁止を維持する。このため、圧力低下故障停止と同時に故障警報を送出し、警報送出後に作業員が早期に故障の原因を解消した場合に、入力部５４のリセットボタンを操作して復帰処理された場合であっても、冷却時間ｔ３が経過するまでポンプ装置１１が起動されることがない。このため、ポンプ装置１１の故障が解消されても摺動部品３４が冷却されるまでポンプ装置１１が起動することがないことから、再揚水時のヒートショックによる破損を防止できる。
【００７２】
また、制御部５６は、圧力低下を検出してポンプ装置１１を故障停止した時点から冷却時間ｔ３が経過するまでの間、表示部５２の表示灯を点滅又は点灯させることで、故障表示を行うとともに、ディスプレイに冷却時間の経過時間又は残存時間を表示する。これにより、作業者が圧力低下を検出して故障停止したポンプ装置１１を起動できないこと、及び、起動可能となる時間を確認可能となる。よって、作業者は、ポンプ装置１１の停止の理由を確認することが可能となることから、制御盤の故障と誤認することがない。
【００７３】
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、ポンプ装置１１に用いられる摺動部品３４の破損を抑制できる。
【００７４】
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、摺動部品３４は、軸封装置３６と、水中軸受３７と、を含む構成を説明したがこれに限定されない。例えば、摺動部品３４は、インペラ３２ｇ及びポンプケーシング３２ｄに設けられたライナリングを含む構成であってもよい。
【００７５】
また、上述した例では、給水装置１は、故障検出の例として、ポンプ装置１１の圧力低下を検出する例を用いたが、これに限定されない。例えば、故障検出の例として、摺動部品３４のうち、軸封装置３６の過熱検出によって故障を検出する構成としてもよい。具体例として、制御部５６が温度センサ等によって軸封装置３６の温度を検出し、記憶部５５に記憶された正常な温度よりも高温の異常温度である閾値と検出した温度を比較する。そして、軸封装置３６の温度が異常温度である場合に、制御部５６がポンプ装置１１を故障と判断し、故障判断されたポンプ装置１１を、軸封装置３６の温度が正常な温度まで低下するまで起動しない構成としてもよい。
【００７６】
即ち、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】
【００７７】
１…給水装置、１０…ベース、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（流量検出器）、２０…圧力検出器、２１…第２流量検出器、２２…制御盤、３１…モータ、３１ａ…ケーシング、３１ｂ…回転軸、３２…ポンプ、３２ａ…吸込口、３２ｂ…吐出口、３２ｃ…ケーシング、３２ｄ…ポンプケーシング、３２ｅ…中間ケーシング、３２ｆ…ケーシングカバー、３２ｇ…インペラ、３２ｈ…管ケーシング、３３…主軸、３３ａ…カップリング、３４…摺動部品、３６…軸封装置、３６ａ…固定環、３６ｂ…回転環、３６ｃ…付勢部材、３７…水中軸受、３７ａ…スリーブ、３７ｂ…軸受、４１…回転軸、４２…羽根車、４３…検出部、５１…インバータ、５２…表示部、５３…報知部、５４…入力部、５５…記憶部、５６…制御部。
【図１】
2020153248.tif 000003
【図２】
2020153248.tif 000004
【図３】
2020153248.tif 000005
【図４】
2020153248.tif 000006
【図５】
2020153248.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】令和2年5月1日(2020.5.1)
【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】
主軸及びインペラの回転を支持するために、ポンプケーシング内の水中で摺動する摺動部品を有する複数のポンプ装置と、
前記ポンプ装置の二次側に設けられた圧力検出器と、
前記ポンプ装置の流量を検出する流量検出器と、
前記ポンプ装置を起動する起動圧力、及び、圧力低下と判断された前記ポンプ装置を休止する休止時間及び前記摺動部品を冷却するための冷却時間が記憶された記憶部と、
前記複数のポンプ装置をロータリー運転するとともに、前記ポンプ装置の運転時に、前記圧力検出器で検出された圧力が前記起動圧力以下であり、前記流量検出器で流量が検出されない状態が一定時間経過したときに、圧力低下と判断して運転している前記ポンプ装置を停止し、且つ、前記圧力低下と判断した前記ポンプ装置の前記ロータリー運転における順番をスキップさせて、他の前記ポンプ装置を駆動し、前記休止時間が経過した後に、前記圧力低下と判断した前記ポンプ装置を、前記ロータリー運転において、再度、起動可能とするとともに、前記ポンプ装置が、前記圧力低下検出により、設定された回数、停止した場合には、前記ポンプ装置の故障と判断し、故障リセットによる人為的な復帰処理がなされた場合も、前記冷却時間が経過するまで、前記ポンプ装置の起動を禁止する制御部と、
を備える給水装置。
【請求項２】
前記故障を警報する報知部を有し、
前記制御部は、前記故障を検出した前記ポンプ装置を停止した後、運転可能な前記ポンプ装置により給水中に、前記冷却時間が経過した後に、前記報知部により前記故障を外部へ警報する、請求項１に記載の給水装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記故障を検出した前記ポンプ装置を停止した後、運転可能な前記ポンプ装置がない場合に、前記故障を検出した時点で、前記報知部により前記故障を外部へ警報する、請求項２に記載の給水装置。
【請求項４】
故障及び時間を表示する表示部を有し、
前記制御部は、前記ポンプ装置の故障が検出された場合に、故障を前記表示部に表示させるとともに、前記冷却経過時間若しくは前記冷却時間の残存時間を前記表示部に表示させる、請求項１に記載の給水装置。
【請求項５】
前記流量検出器は、羽根車式であり、
前記制御部は、前記ポンプ装置で出力される単位時間当たりのパルス信号のパルス数がゼロである状態が一定時間経過した場合に、前記圧力低下と判断する、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の給水装置。
【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、主軸及びインペラの回転を支持するために、ポンプケーシング内の水中で摺動する摺動部品を有する複数のポンプ装置と、前記ポンプ装置の二次側に設けられた圧力検出器と、前記ポンプ装置の流量を検出する流量検出器と、前記ポンプ装置を起動する起動圧力、及び、圧力低下と判断された前記ポンプ装置を休止する休止時間及び前記摺動部品を冷却するための冷却時間が記憶された記憶部と、前記複数のポンプ装置をロータリー運転するとともに、前記ポンプ装置の運転時に、前記圧力検出器で検出された圧力が前記起動圧力以下であり、前記流量検出器で流量が検出されない状態が一定時間経過したときに、圧力低下と判断して運転している前記ポンプ装置を停止し、且つ、前記圧力低下と判断した前記ポンプ装置の前記ロータリー運転における順番をスキップさせて、他の前記ポンプ装置を駆動し、前記休止時間が経過した後に、前記圧力低下と判断した前記ポンプ装置を、前記ロータリー運転において、再度、起動可能とするとともに、前記ポンプ装置が、前記圧力低下検出により、設定された回数、停止した場合には、前記ポンプ装置の故障と判断し、故障リセットによる人為的な復帰処理がなされた場合も、前記冷却時間が経過するまで、前記ポンプ装置の起動を禁止する制御部と、を備える。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】
即ち、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］  主軸及びインペラの回転を支持するために、ポンプケーシング内の水中で摺動する摺動部品を有するポンプ装置と、
前記ポンプ装置の二次側に設けられた圧力検出器と、
前記ポンプ装置の流量を検出する流量検出器と、
前記ポンプ装置を起動する起動圧力、及び、圧力低下と判断された前記ポンプ装置を休止する休止時間及び前記摺動部品を冷却するための冷却時間が記憶された記憶部と、
前記ポンプ装置をロータリー運転するとともに、前記ポンプ装置の運転時に、前記圧力検出器で検出された圧力が前記起動圧力以下であり、前記流量検出器で流量が検出されない状態が一定時間経過したときに、圧力低下と判断して運転している前記ポンプ装置を停止し、休止時間が経過した後に、前記圧力低下と判断した前記ポンプ装置を、再度、起動可能とするとともに、前記ポンプ装置が、前記圧力低下検出により、設定された回数、停止した場合には、前記ポンプ装置の故障と判断し、故障リセットによる人為的な復帰処理がなされた場合も、前記冷却時間が経過するまで、前記ポンプ装置の起動を禁止する制御部と、
を備える給水装置。
［２］  前記故障を警報する報知部を有し、
前記制御部は、前記故障を検出した前記ポンプ装置を停止した後、運転可能な前記ポンプ装置により給水中に、前記冷却時間が経過した後に、前記報知部により前記故障を外部へ警報する、［１］に記載の給水装置。
［３］  前記制御部は、前記故障を検出した前記ポンプ装置を停止した後、運転可能な前記ポンプ装置がない場合に、前記故障を検出した時点で、前記報知部により前記故障を外部へ警報する、［２］に記載の給水装置。
［４］  故障及び時間を表示する表示部を有し、
前記制御部は、前記ポンプ装置の故障が検出された場合に、故障を前記表示部に表示させるとともに、前記冷却経過時間若しくは前記冷却時間の残存時間を前記表示部に表示させる、［１］に記載の給水装置。
［５］  前記流量検出器は、羽根車式であり、
前記制御部は、前記ポンプ装置で出力される単位時間当たりのパルス信号のパルス数がゼロである状態が一定時間経過した場合に、前記圧力低下と判断する、［１］乃至［４］のいずれか一項に記載の給水装置。