(57)【要約】【課題】消費電力を低減する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１１ｂ及びポンプ１１ｂを駆動するモータ１１ａを有する複数のポンプ装置１１と、モータ１１ａを駆動するインバータ６１と、ポンプ装置１１と建造物２００の階層毎に配置された複数の給水先２０１を接続する送水管１８と、送水管１８に設けられ、複数の給水先２０１それぞれの末端圧力を検出する圧力検出器３１と、送水管１８に設けられ、複数の給水先２０１それぞれの使用流量を検出する流量検出器３２と、使用流量が検出された給水先２０１であって、且つ、検出された末端圧力が最低値である給水先２０１の末端器具必要圧力を目標圧力としてインバータ６１を制御する制御部６５と、を備える。【選択図】      図１
2020056389.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、
前記ポンプ装置と建造物の階層毎に配置された複数の給水先を接続する送水管と、
前記送水管に設けられ、前記複数の給水先それぞれの末端圧力を検出する圧力検出器と、
前記送水管に設けられ、前記複数の給水先それぞれの使用流量を検出する流量検出器と、
前記使用流量が検出された前記給水先であって、且つ、検出された前記末端圧力が最低値である前記給水先の末端器具必要圧力を目標圧力として前記インバータを制御する制御部と、
を備える給水装置。
【請求項２】
前記送水管は、前記複数の給水先の一次側の階層間毎にそれぞれ設けられる複数の逆止弁を有する請求項１に記載の給水装置。
【請求項３】
前記送水管の前記複数の給水先近傍にそれぞれ設けられ、前記圧力検出器及び前記流量検出器の検出値を送信する複数の基板と、
前記基板より前記検出値を受信し、受信した前記検出値を前記制御部に伝送する受信器と、
をさらに備える請求項１または請求項２に記載の給水装置。
【請求項４】
前記送水管に流体的に接続され、前記複数の給水先それぞれの近傍に配置される配管部と、
前記配管部に一体に設けられ、前記圧力検出器、前記流量検出器及び前記基板を収容する筐体と、
をさらに備え、
前記圧力検出器は、前記配管部の圧力を検出し、
前記流量検出器は、前記配管部の流量を検出する請求項３に記載の給水装置。
【請求項５】
前記送水管の前記筐体近傍に設けられる蓄圧装置をさらに備える請求項４に記載の給水装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記ポンプ装置の停止中に、前記圧力検出器が前記末端器具必要圧力より一定値低く設定された起動圧力以下の前記末端圧力を検出すると、停止中の前記ポンプ装置を追加起動し、前記ポンプ装置の運転中に、前記圧力検出器が前記末端器具必要圧力以上の前記末端圧力を検出し、且つ、前記流量検出器が停止流量以下を検出すると、運転中の前記ポンプ装置を停止する請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の給水装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記ポンプ装置の運転中に、前記モータの回転速度が最高回転速度となり、且つ、前記圧力検出器が前記末端器具必要圧力より一定値低く設定された起動圧力以下の前記末端圧力を検出すると、停止中の前記ポンプ装置を追加起動し、前記モータの回転速度が最低回転速度となり、且つ、前記圧力検出器が前記末端器具必要圧力以上の前記末端圧力を検出すると、運転中の前記ポンプ装置を停止する請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の給水装置。
【請求項８】
前記複数のポンプ装置の吐き出し側の圧力を検出する第１圧力検出器と、
前記複数のポンプ装置の流量を検出する第１流量検出器と、
前記複数のポンプ装置の吐き出し側に設けられる第１蓄圧装置と、をさらに備え、
前記制御部は、前記第１圧力検出器が検出した圧力の一定時間毎の変動量が許容値以上であると、前記末端圧力が前記末端器具必要圧力と一致した時点で前記第１圧力検出器が検出した圧力を目標圧力として前記インバータを制御する請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の給水装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記使用流量が検出された前記給水先とは異なる他の前記給水先で
前記使用流量が検出され、他の前記給水先の前記末端圧力が前記末端器具必要圧力以下になると、他の前記給水先の前記末端圧力が前記末端器具必要圧力に一致する圧力を前記第１圧力検出器の目標圧力に変更して前記インバータを制御する請求項８に記載の給水装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記第１圧力検出器が前記末端圧力及び前記末端器具必要圧力が一致した時点で検出した目標圧力以上の圧力を検出し、且つ、前記第１流量検出器が停止流量以下を検出すると、運転中の前記ポンプ装置を停止し、再度、前記末端圧力が最低値である前記給水先の前記末端器具必要圧力を目標圧力として前記インバータを制御する請求項８または請求項９に記載の給水装置。
【請求項１１】
前記複数の基板は、他の前記基板と識別する信号を前記受信器に送信し、前記受信器は、前記基板より送信された前記信号を受信する請求項３に記載の給水装置。
【請求項１２】
前記受信器が前記信号を受信不能な前記基板を特定する情報を報知する表示部をさらに備える請求項１１に記載の給水装置。
【請求項１３】
前記複数のポンプ装置の吐き出し側の圧力を検出する第１圧力検出器をさらに備え、
前記制御部は、前記受信器が前記信号を受信不能な前記基板があると、前記インバータの出力周波数をｆとし、前記ポンプ装置が小水量停止した時点での前記インバータの出力周波数を最低周波数ｆｍｉｎとし、前記インバータの出力周波数が最低周波数ｆｍｉｎとなる運転点で前記第１圧力検出器が検出した圧力を推定末端圧力Ｐ２とし、前記ポンプ装置の定格流量時の前記インバータの出力周波数を最高周波数ｆｍａｘとし、前記インバータの出力周波数が最高周波数ｆｍａｘとなる運転点で前記第１圧力検出器が検出した圧力をＰ１とし、前記第１圧力検出器の目標圧力Ｐを、Ｐ＝（Ｐ１−Ｐ２）×｛（ｆｍａｘ−ｆｍｉｎ）／（ｆ−ｆｍｉｎ）｝＾２＋Ｐ２として前記インバータを制御する請求項１１または請求項１２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、インバータによりポンプの駆動が制御される給水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
集合住宅等の多層建築に給水を行う給水装置として、圧力検出器によりポンプの吐出し圧力を検出し、インバータを内蔵した制御盤により、吐出し圧力が目標圧力となるよう、ポンプを駆動するモータへの出力周波数を制御するものが知られている。また、このような給水装置の一例として、推定末端圧力一定制御を行うものも知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３３６０００７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
推定末端圧力一定制御において制御対象の一部となる配管損失は、一般に余裕をもって高めに設定される。よって、推定末端圧力一定制御を行う給水装置は、給水先への給水に必要以上の圧力を生じさせることがある。即ち、推定末端圧力一定制御を行う給水装置は、給水量に対して必要以上の消費電力が生じることがある。
【０００５】
そこで本発明は、消費電力を低減する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】
【０００６】
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、前記ポンプ装置と建造物の階層毎に配置された複数の給水先を接続する送水管と、前記送水管に設けられ、前記複数の給水先それぞれの末端圧力を検出する圧力検出器と、前記送水管に設けられ、前記複数の給水先それぞれの使用流量を検出する流量検出器と、前記使用流量が検出された前記給水先であって、且つ、検出された前記末端圧力が最低値である前記給水先の末端器具必要圧力を目標圧力として前記インバータを制御する制御部と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、消費電力を低減する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】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る給水装置の構成を示す模式図。
【図２】同給水装置の構成の一部であって、同給水装置のカバーが収容する構成を一部断面で示す正面図。
【図３】同給水装置に用いられるセンサ部の構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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、本発明の一実施形態に係る給水装置１の構成を示す模式図である。図２は、同給水装置の構成の一部であって、同給水装置のカバーが収容する構成を一部断面で示す正面図であり、図３は、給水装置１に用いられるセンサ部の構成を示す断面図である。
【００１０】
図１に示すように、給水装置１は、複数の給水先２０１を有する建造物２００の各給水先２０１に給水可能に設置される。
【００１１】
ここで、建造物２００は、例えば集合住宅である。建造物２００は、複数の階層に構成され、各階に複数の給水先２０１を有している。本実施形態では、建造物２００は、１３階建に構成され、各階に５箇所の給水先２０１を有する。給水先２０１は、例えば、集合住宅の各戸に設置された蛇口やシャワーヘッド等の末端器具である。
【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１１と、複数の吐出管１２と、複数の第１逆止弁１３と、合流管１４と、第１蓄圧装置１５と、複数の第１流量検出器１６と、第１圧力検出器１７と、送水管１８と、複数のセンサ部１９と、第２蓄圧装置２０と、制御盤２１と、を備えている。
【００１３】
また、給水装置１は、カバー１００を備える。カバー１００は、各構成品を内部に保持するフレーム１００ａと、フレーム１００ａを覆う化粧板１００ｂとを含む。図２に示すように、カバー１００は、複数のポンプ装置１１、複数の吐出管１２、複数の第１逆止弁１３、合流管１４、第１蓄圧装置１５、複数の第１流量検出器１６、第１圧力検出器１７、送水管１８の一部及び制御盤２１を収容する。
【００１４】
図２に示すように、ポンプ装置１１は、モータ１１ａと、ポンプ１１ｂと、を備えている。ポンプ装置１１は、一次側が水道配管に接続される。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１１ａがポンプ１１ｂ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。
【００１５】
モータ１１ａは、回転軸を介してポンプ１１ｂと接続される。モータ１１ａは、制御盤２１に電気的に接続される。ポンプ１１ｂは、モータ１１ａにより駆動される。ポンプ１１ｂは、多段ポンプである。ポンプ１１ｂは、一次側が水道配管等に接続され、二次側が吐出管１２に接続される。例えば、ポンプ１１ｂは、下端に吸込口が形成され、ポンプ１１ｂの上端側の側面に吐出口が形成される。
【００１６】
図２に示すように、吐出管１２は、各ポンプ１１ｂの吐出口にそれぞれ接続される。吐出管１２は、ポンプ１１ｂの吐出口に隣接する位置において下方に曲折し、重力方向に沿って延設されるベンド管である。吐出管１２は、例えば、複数の管を組み合わせることで構成される。
【００１７】
図２に示すように、第１逆止弁１３は、吐出管１２にそれぞれ設けられる。第１逆止弁１３は、ポンプ１１ｂの二次側であって、且つ、合流管１４の一次側に、即ち吐出管１２内に設けられる。第１逆止弁１３は、吐出管１２のポンプ１１ｂの吐出口に隣接する位置に設けられる。例えば、第１逆止弁１３は、スイング式逆止弁であり、吐出管１２に一軸周りに回転可能に固定された弁体が、吐出管１２内に設けられた座部と当接することで、吐出管１２内の流路を閉塞する。
【００１８】
図２に示すように、合流管１４は、各ポンプ１１ｂに接続された複数の吐出管１２を合流する。合流管１４は、送水管１８に接続される。第１蓄圧装置１５は、合流管１４に設けられる。第１蓄圧装置１５は、アキュムレータである。
【００１９】
図２に示すように、第１流量検出器１６は、吐出管１２にそれぞれ設けられる。換言すると、第１流量検出器１６は、各ポンプ１１ｂの二次側にそれぞれ設けられる。第１流量検出器１６は、垂直方向に延びる吐出管１２内を通過する水の流量を検出可能に構成される。
【００２０】
第１圧力検出器１７は、合流管１４に設けられ、複数のポンプ装置１１の二次側の圧力を検出可能に構成される。第１圧力検出器１７は、信号線等を介して制御盤２１に電気的に接続され、検出した圧力を信号に変換し、制御盤２１に送信する。
【００２１】
図１及び図２に示すように、送水管１８は、合流管１４と複数の給水先２０１とを接続する。送水管１８は、複数の立て管１８ａと、複数の給水管１８ｂと、複数の第２逆止弁１８ｃと、を有する。
【００２２】
立て管１８ａは、建造物２００の最下階から最上階にわたって設けられる。本実施形態では、立て管１８ａは、建造物２００に５本設けられる。
【００２３】
給水管１８ｂは、建造物２００の階毎に立て管１８ａに設けられ、立て管１８ａと給水先２０１とを接続する。給水管１８ｂは、中途部にセンサ部１９が配置される。
【００２４】
第２逆止弁１８ｃは、各給水先２０１の一次側にそれぞれ設けられる。例えば、第２逆止弁１８ｃは、複数の立て管１８ａの階層間毎にそれぞれ配置される。具体的には、第２逆止弁１８ｃは、立て管１８ａの、隣り合う階それぞれに設けられた給水管１８ｂの間に位置する部位に設けられる。第２逆止弁１８ｃは、上階から下階に向かう立て管１８ａ内の水の逆流を防止する。
【００２５】
図３に示すように、センサ部１９は、配管部３０と、第２圧力検出器３１と、第２流量検出器３２と、基板３３と、筐体３４と、を備える。センサ部１９は、例えば、各給水管１８ｂに設けられ、各給水先２０１の末端圧力及び使用流量を検出可能に構成される。また、センサ部１９は、検出した各給水先２０１の末端圧力及び使用流量の情報を制御盤２１に送信可能に構成される。
【００２６】
配管部３０は、第２圧力検出器３１と、第２流量検出器３２と、が配置される。配管部３０は、両端に、給水管１８ｂが接続されるテーパ雌ねじを有する。配管部３０は、給水管１８ｂの中途部に流体的に接続される。配管部３０は、給水管１８ｂとともに、立て管１８ａから給水先２０１への流路を構成する。
【００２７】
第２圧力検出器３１は、配管部３０の圧力を検出する。また、第２圧力検出器３１は、検出した圧力を信号に変換する。
【００２８】
第２流量検出器３２は、配管部３０を通過する流量を検出する。また、第２流量検出器３２は、検出した流量を信号に変換する。第２流量検出器３２は、例えば、羽根車４１と、羽根車４１の回転を検出する検出部４２と、を備える羽根車式流量計である。
【００２９】
羽根車４１は、配管部３０内を通過する水流によって回転可能に、配管部３０内に配置される。例えば、羽根車４１は、水流を受ける面が配管部３０の流路に配置され、中心軸が水流を受けない筐体３４内に配置される。
【００３０】
検出部４２は、例えば、羽根車４１の回転軸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４２は、給水管１８ｂ内を通過する水の流量に比例する磁石の回転をパルス信号に変換する。
【００３１】
基板３３は、第２圧力検出器３１及び第２流量検出器３２に電気的に接続される。基板３３は、第２圧力検出器３１により検出された圧力の信号及び第２流量検出器３２により検出された流量の信号を制御盤２１に送信する。また、基板３３は、当該基板３３と他のセンサ部１９に設けられた基板３３とを識別する個体識別信号を制御盤２１に送信する。
【００３２】
基板３３は、通信部５１と、蓄電池５２と、を備える。通信部５１は、基板３３に実装される。通信部５１は、制御盤２１に有線または無線で接続される。通信部５１は、第２圧力検出器３１により検出された圧力の信号及び第２流量検出器３２により検出された流量の信号を制御盤２１に送信する。また、通信部５１は、個体識別信号を制御盤２１に送信する。蓄電池５２は、基板３３を動作する電力を供給する。
【００３３】
筐体３４は、第２圧力検出器３１、第２流量検出器３２及び基板３３を収容する。筐体３４は、配管部３０と一体に設けられる。
【００３４】
第２蓄圧装置２０は、各給水管１８ｂに設けられたアキュムレータである。
【００３５】
図１に示すように、制御盤２１は、インバータ６１と、受信器６２と、記憶部６３と、表示部６４と、制御部６５と、を備えている。
【００３６】
インバータ６１は、信号線を介してモータ１１ａ及び制御部６５に電気的に接続される。本実施形態において、インバータ６１は、モータ１１ａと同数設けられる。インバータ６１は、モータ１１ａの回転数を可変させる。
【００３７】
受信器６２は、基板３３が送信した圧力の信号及び流量の信号を受信する。受信器６２は、受信した信号を変換し制御部６５に伝送する中継器６２ａを含む。中継器６２ａは、例えば、受信器６２が受信した信号をアナログもしくはデジタル信号に変換して、制御部６５に入力する。また、中継器６２ａは、受信器６２が全ての基板３３から個体識別信号を受信できない場合には、制御部６５が実行する処理を切り替える指令となる切替信号を制御部６５に入力する。
【００３８】
記憶部６３は、各給水先２０１に設置された末端器具の使用に必要な圧力である末端器具必要圧力、末端器具必要圧力より一定値低く設定されたポンプ装置１１を起動する起動圧力、給水を停止する停止流量、停止流量時のインバータ６１の出力周波数ｆｍｉｎ及び推定末端圧力Ｐ２、定格流量時のインバータ６１の出力周波数ｆｍａｘ及び設定圧力Ｐ１、を記憶する。また、記憶部６３は、これら記憶した情報を、例えば、入力手段及び制御部６５から入力された場合等に書き換え可能に構成される。
【００３９】
また、記憶部６３は、給水運転時に制御部６５によりインバータ６１を制御する制御プログラム、目標圧力を演算する演算プログラム等の各種プログラムが記憶されている。
【００４０】
表示部６４は、給水量や、記憶部６３が記憶している情報及び制御部６５が実行する処理に係る情報等を表示可能に構成される。
【００４１】
制御部６５は、第１圧力検出器１７より送信された信号が入力される圧力信号入力部を有する。また、圧力信号入力部は、受信器６２の中継器６２ａが出力した信号が入力される。
【００４２】
制御部６５は、受信器６２から伝送された情報や、第１流量検出器１６及び第１圧力検出器１７で検出された流量及び圧力に基づき、各インバータ６１を制御する。具体例として、制御部６５は、以下に述べる処理を実行する。制御部６５が実行する各処理は、ポンプ装置１１の駆動状況や記憶部６３に記憶された各値及び各種プログラムにより生じる。なお、制御部６５は、各インバータ６１の出力周波数を検出する。
【００４３】
制御部６５は、受信器６２より伝送される、第２圧力検出器３１により検出された圧力を給水先２０１の末端圧力として、また、第２流量検出器３２により検出された流量を給水先２０１の使用流量として、以下の処理を実行する。
【００４４】
制御部６５は、受信器６２より伝送された情報に基づき、末端器具必要圧力一定制御を実行する。以下、末端器具必要圧力一定制御について具体的に説明する。
【００４５】
制御部６５は、第２流量検出器３２において使用流量が検出された全てのセンサ部１９の第２圧力検出器３１で検出された圧力を比較し、最も低い圧力を検出したセンサ部１９を特定する。制御部６５は、特定したセンサ部１９に対応する給水先２０１の末端器具必要圧力を目標圧力として設定する。制御部６５は、特定したセンサ部１９の第２圧力検出器３１により検出される圧力が、末端器具必要圧力一定となるようインバータ６１を制御する。
【００４６】
また、制御部６５は、全てのセンサ部１９の第２圧力検出器３１で検出された圧力を比較し、最も低い圧力を検出したセンサ部１９を特定する。制御部６５は、特定したセンサ部１９の第２圧力検出器３１で検出された圧力が起動圧力以下であるとき、インバータ６１を制御して停止中のモータ１１ａを追加駆動し、運転するポンプ装置１１の台数を増加させる。
【００４７】
ここで、制御部６５は、ポンプ装置１１の運転中に、第２圧力検出器３１が最も低い圧力を検出したセンサ部１９において、第２圧力検出器３１が末端器具必要圧力以上の圧力を検出し、且つ、第２流量検出器３２が停止流量以下の流量を検出したとき、インバータ６１を制御して駆動中のモータ１１ａを停止し、運転するポンプ装置１１の台数を減少させる。
【００４８】
また、制御部６５は、ポンプ装置１１の運転中に、インバータ６１の出力周波数が最高値である、即ち、モータ１１ａの回転速度が最高回転速度であることを検出し、且つ、いずれかのセンサ部１９において第２圧力検出器３１が起動圧力以下の圧力を検出すると、他のインバータ６１を制御して停止中のモータ１１ａを追加駆動し、運転するポンプ装置１１の台数を増加させる。
【００４９】
また、制御部６５は、ポンプ装置１１の運転中に、インバータ６１の出力周波数が最低値である、即ち、モータ１１ａの回転速度が最低回転速度であることを検出し、且つ、第２圧力検出器３１が最も低い圧力を検出したセンサ部１９において、第２圧力検出器３１が末端器具必要圧力以上の圧力を検出すると、インバータ６１を制御して駆動中のモータ１１ａを停止し、運転するポンプ装置１１の台数を減少させる。以上が、制御部６５が実行する末端器具必要圧力一定制御の処理である。
【００５０】
制御部６５は、末端器具必要圧力一定制御中に、条件を満たすことで吐出し圧力一定制御または推定末端圧力一定制御に移行する。以下、制御部６５が吐出し圧力一定制御及び推定末端圧力一定制御に移行する条件と、制御部６５が実行する吐出し圧力一定制御及び推定末端圧力一定制御の処理を説明する。
【００５１】
制御部６５は、第１圧力検出器１７が検出した圧力の一定時間毎の変動量が許容値以上であると、末端器具必要圧力一定制御から吐出し圧力一定制御に移行する。
【００５２】
吐出し圧力一定制御は、センサ部１９の第２圧力検出器３１により検出した末端圧力が末端器具必要圧力と一致した時点の第１圧力検出器１７による検出圧力を目標圧力とし、第１圧力検出器１７によって検出される圧力が当該目標圧力となるよう制御部６５がインバータ６１を制御するものである。
【００５３】
制御部６５は、吐出し圧力一定制御を実行する間、第１圧力検出器１７による検出圧力が目標圧力となり、且つ、使用流量が検出されたセンサ部１９で検出された他の給水先２０１の末端圧力と末端器具必要圧力とが一致しない場合に、他の給水先２０１の末端圧力が末端器具必要圧力に一致するよう目標圧力を調整して、インバータ６１を制御する。例えば、使用流量が検出された給水先２０１とは異なる、使用流量が検出されていなかった他の給水先２０１に対応するセンサ部１９から使用流量が検出され、当該センサ部１９で検出された他の給水先２０１の末端圧力が末端器具必要圧力以下となると、制御部６５は、末端圧力が末端器具必要圧力に一致するよう目標圧力を調整して、インバータ６１を制御する。
【００５４】
制御部６５は、吐出し圧力一定制御を実行する間、第１圧力検出器１７が目標圧力以上の圧力を検出し、且つ、第１流量検出器１６が停止流量以下の流量を検出すると、運転中のポンプ装置１１を停止し、再度、末端器具必要圧力一定制御を実行する。
【００５５】
制御部６５は、受信器６２が全ての基板３３より個体識別信号を受信できず、中継器６２ａより切替信号が入力されると、末端器具必要圧力一定制御または吐出し圧力一定制御から、推定末端圧力一定制御に移行する。ここで、制御部６５は、個体識別信号が受信できなかった基板３３を特定する。制御部６５は、特定した基板３３の情報を表示部６４に表示する。表示部６４に表示する基板３３の情報は、例えば、基板３３毎に異なる個体識別信号を元に定めた番号や、位置情報である。
【００５６】
推定末端圧力一定制御は、インバータ６１の出力周波数をｆとし、ポンプ装置１１が小水量停止した時点でのインバータ６１の出力周波数を最低周波数ｆｍｉｎとし、インバータ６１の出力周波数が最低周波数ｆｍｉｎとなる運転点で、目標圧力Ｐの最低値である推定末端圧力Ｐ２とし、ポンプ装置１１の定格流量時のインバータ６１の出力周波数を最高周波数ｆｍａｘとし、インバータ６１の出力周波数が最高周波数ｆｍａｘとなる運転点で、目標圧力Ｐの最高値である設定圧力Ｐ１とし、第１圧力検出器１７の目標圧力Ｐを、
Ｐ＝（Ｐ１−Ｐ２）×｛（ｆｍａｘ−ｆｍｉｎ）／（ｆ−ｆｍｉｎ）｝＾２＋Ｐ２
としてインバータ６１を制御するものである。
【００５７】
このように構成された給水装置１によれば、制御部６５が末端器具必要圧力一定制御を実行することで、第２流量検出器３２により使用流量が検出されたセンサ部１９の第２圧力検出器３１が検出する圧力のみを制御対象とすることができる。これにより、給水装置１は、制御部６５が第２流量検出器３２で使用流量が検出されている給水先２０１への給水に必要なだけの圧力を生じさせるポンプ装置１１の運転を可能とし、不要な高圧を生じさせることを抑制できる。よって、給水装置１は、消費電力を低減することができる。
【００５８】
また、センサ部１９の第２流量検出器３２は、配管漏水等、給水先２０１への給水量が少量であることで、検出部４２で羽根車４１の回転が検出できず、給水先２０１で給水量が生じているにもかかわらず使用流量が検出できない場合がある。しかし、センサ部１９は、第２流量検出器３２より使用流量が検出できない状態であっても、第２圧力検出器３１による末端圧力の低下を検出することができる。これにより、給水装置１は、給水先２０１への給水量が第２流量検出器３２で検出できない程度の微少流量であっても、第２圧力検出器３１の検出圧力に基づき、制御部６５がポンプ装置１１を適宜起動できる。
【００５９】
また、給水装置１は、ポンプ装置１１を駆動するインバータ６１の出力周波数及びセンサ部１９の第２圧力検出器３１の検出圧力を参照して、運転するポンプ装置１１の台数が増減される。即ち、給水量の過不足が生じると、第２圧力検出器３１で検出される末端圧力が増加または減少することから、給水装置１は、このときのインバータ６１の出力周波数が最高値または最低値であると、運転するポンプ装置１１の台数を適宜増減する。
【００６０】
また、給水装置１は、従来の制御盤に中継器６２ａを設け、制御盤２１が圧力センサ入力部に中継器６２ａからの信号を入力できるものとすれば、末端器具必要圧力一定制御を実行することができる。即ち、給水装置１は、従来の制御盤に中継器６２ａを追加した簡素な構成の制御盤２１を備えることで、末端器具必要圧力一定制御を実行することができる。
【００６１】
また、給水装置１は、例えば末端器具必要圧力一定制御を実行する間、建造物２００の下層階に位置する給水先２０１に供給できる圧力でポンプ装置１１を運転する、低圧給水が行われることがある。しかし、給水装置１は、立て管１８ａの階層間毎に第２逆止弁１８ｃを配置することで、このような下層階のみに給水する低圧給水時であっても、上層階に位置する送水管１８内から下層階側に水が逆流することが防止される。また、これにより、低圧給水時であっても、上層階に位置する送水管１８内の圧力が低下することを防止できる。
【００６２】
さらに、給水装置１は、給水管１８ｂに第２蓄圧装置２０が設けられることで、各給水先２０１の圧力変動を低減することができる。
【００６３】
また、給水装置１は、末端器具必要圧力一定制御を実行する間、第１圧力検出器１７が検出した圧力の一定時間の変動量が許容値以上であると、吐出し圧力一定制御に移行する。これにより、給水装置１は、圧力変動を抑制することができる。圧力変動は、例えば、インバータ６１の出力周波数が変動することで生じる。インバータ６１の出力周波数の変動は、センサ部１９及び制御盤２１の情報の送受信に通常より時間を要するような通信速度の制約が生じることや、ポンプ装置１１とセンサ部１９の距離が遠く、ポンプ装置１１からセンサ部１９への圧力伝播が遅くなることで生じる。このため、上述のように末端器具必要圧力一定制御から吐出し圧力一定制御に移行することで、給水装置１は、第１圧力検出器１７が検出する圧力に基づいてインバータ６１を制御する。これにより、給水装置１は、上述した通信速度の制約や圧力伝播が遅くなることに起因してインバータ６１の出力周波数が変動する状況を回避でき、圧力変動を抑制することができる。
【００６４】
また、給水装置１は、吐出し圧力一定制御を実行する間に、第１圧力検出器１７による検出圧力が目標圧力となり、且つ、使用流量が検出されたセンサ部１９で検出された末端圧力と末端器具必要圧力とが一致しない場合には、末端圧力が末端器具必要圧力と一致するよう、制御部６５が目標圧力を調整し、インバータ６１を制御する。さらに、使用流量が検出された給水先２０１とは異なる他の給水先２０１のセンサ部１９から使用流量が検出され、他の給水先２０１の末端圧力が末端器具必要圧力以下に低下した場合は、他の給水先２０１の末端圧力が末端器具必要圧力と一致するよう、制御部６５が目標圧力を調整し、インバータ６１を制御する。これにより、給水装置１は、吐出し圧力一定制御を実行する間に、使用流量の生じている給水先２０１に給水することができる。
【００６５】
また、給水装置１は、末端器具必要圧力一定制御を行う間に、受信器６２が各センサ部１９に設けられた全ての基板３３から個体識別信号を受信できなかった場合に、推定末端圧力一定制御に移行する。これにより、給水装置１は、いずれかの給水先２０１の末端圧力及び使用流量の信号を制御部６５が検出できない状況であっても、全ての給水先２０１に給水するインバータ６１の制御を行うことができる。給水先２０１の末端圧力及び使用流量を制御部６５が検出できなくなる状況は、具体的には、基板３３の故障や、蓄電池５２の消耗による基板３３の停止、通信回線の故障等により、センサ部１９及び制御盤２１の間で情報の送受信が不能となることで生じる。末端器具必要圧力一定制御を行う間に、給水先２０１の末端圧力及び使用流量を制御部６５が検出できないと、給水装置１は、当該給水先２０１への給水に必要な圧力を生じない虞がある。このため、給水装置１は、推定末端圧力一定制御に移行することで、いずれかの給水先２０１の末端圧力及び使用流量の信号を制御部６５が検出できない状況であっても、全ての給水先２０１に給水するインバータ６１の制御を行うことができる。
【００６６】
また、給水装置１は、中継器６２ａが切替信号を制御部６５に入力し、制御部６５が目標圧力を目標圧力Ｐに設定することで推定末端圧力一定制御に移行できる。即ち、給水装置１は、従来の制御盤に中継器６２ａを追加した簡素な構成の制御盤２１を備えることで、推定末端圧力一定制御に移行する機能に対応できる。
【００６７】
また、給水装置１は、各基板３３が個体識別信号を送信する機能を有することにより、上述した基板３３の停止や、通信回線の故障等が生じた際に、受信器６２が受信不能な個体識別信号として、受信異常が生じた基板３３を特定することができる。また、特定した基板３３の情報は、例えば、表示部６４に表示することで、使用者に報知することができる。これにより、給水装置１は、故障した基板３３や通信回線の保守を使用者に促すことができる。
【００６８】
また、給水装置１のセンサ部１９は、配管部３０の両端に、給水管１８ｂが接続されるテーパ雌ねじを有している。したがって、当該テーパ雌ねじにフランジ等を接続することにより、使用者は、上述した基板３３の保守等、センサ部１９の保守を行う際に、給水管１８ｂから配管部３０を取り外すことで、センサ部１９を取り出して作業ができる。即ち、給水装置１は、センサ部１９の保守作業が容易である。
【００６９】
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、消費電力を低減することができる。
【００７０】
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、基板３３及び受信器６２は、有線または無線により信号を送受信する例を説明したが、これに限定されない。基板３３及び受信器６２は、インターネット回線を介したデジタル通信によってデータを送受信してもよい。即ち、基板３３及び受信器６２は、情報の送受信が可能であれば、通信方式は適宜設定可能である。
【００７１】
また、給水装置１は、受信器６２による受信異常が生じた基板３３があるときに、情報を表示部６４に表示することで使用者に報知する例を説明したが、これに限定されない。例えば、給水装置１は、中継器６２ａに電気的に接続され、中継器６２ａが切替信号を出力したときに警報音を発するブザーをさらに備える構成であってもよい。このような給水装置１によれば、いずれかの基板３３に受信異常が生じたことを、ブザーが発する警報音によって使用者に報知し、故障した基板３３や通信回線の保守を使用者に促すことができる。このように、給水装置１は、受信器６２による受信異常が生じた基板３３の情報を使用者に報知できる構成であれば、適宜設定可能である。
【００７２】
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】
【００７３】
１…給水装置、１１…ポンプ装置、１１ａ…モータ、１１ｂ…ポンプ、１２…吐出管、１３…第１逆止弁、１４…合流管、１５…第１蓄圧装置、１６…第１流量検出器、１７…第１圧力検出器、１８…送水管、１８ａ…立て管、１８ｂ…給水管、１８ｃ…第２逆止弁、１９…センサ部、２０…第２蓄圧装置、２１…制御盤、３０…配管部、３１…第２圧力検出器、３２…第２流量検出器、３３…基板、３４…筐体、４１…羽根車、４２…検出部、５１…通信部、５２…蓄電池、６１…インバータ、６２…受信器、６２ａ…中継器、６３…記憶部、６４…表示部、６５…制御部、１００…カバー、１００ａ…フレーム、１００ｂ…化粧板、２００…建造物、２０１…給水先。
【図１】
2020056389.tif 000003
【図２】
2020056389.tif 000004
【図３】
2020056389.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】令和1年9月2日(2019.9.2)
【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、
前記ポンプ装置と建造物の階層毎に配置された複数の給水先を接続する送水管と、
前記送水管に設けられ、前記複数の給水先それぞれの末端圧力を検出する圧力検出器と、
前記送水管に設けられ、前記複数の給水先それぞれの使用流量を検出する流量検出器と、
前記複数の給水先それぞれに設定された末端器具必要圧力を記憶する記憶部と、
前記使用流量が検出された前記給水先のうち、検出された前記末端圧力が最低値である前記給水先に設定された前記末端器具必要圧力を目標圧力として前記インバータを制御する制御部と、
前記送水管の前記複数の給水先近傍にそれぞれ設けられ、前記圧力検出器及び前記流量検出器の検出値を送信する複数の基板と、
前記基板より前記検出値を受信し、受信した前記検出値を前記制御部に伝送する受信器と、
前記送水管に流体的に接続され、前記複数の給水先それぞれの近傍に配置される配管部と、
前記配管部に一体に設けられ、前記圧力検出器、前記流量検出器及び前記基板を収容する筐体と、
を備え、
前記圧力検出器は、前記配管部の圧力を検出し、
前記流量検出器は、前記配管部の流量を検出する給水装置。
【請求項２】
前記送水管は、前記複数の給水先の一次側の階層間毎にそれぞれ設けられる複数の逆止弁を有する請求項１に記載の給水装置。
【請求項３】
前記送水管の前記筐体近傍に設けられる蓄圧装置をさらに備える請求項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中に、前記圧力検出器が前記末端器具必要圧力より一定値低く設定された起動圧力以下の前記末端圧力を検出すると、停止中の前記ポンプ装置を追加起動し、前記ポンプ装置の運転中に、検出された前記末端圧力が最低値である前記給水先において、前記圧力検出器が前記末端器具必要圧力以上の前記末端圧力を検出し、且つ、前記流量検出器が停止流量以下を検出すると、運転中の前記ポンプ装置の台数を減少する請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の給水装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記ポンプ装置の運転中に、前記モータの回転速度が最高回転速度となり、且つ、前記圧力検出器が前記末端器具必要圧力より一定値低く設定された起動圧力以下の前記末端圧力を検出すると、停止中の前記ポンプ装置を追加起動し、前記モータの回転速度が最低回転速度となり、且つ、検出された前記末端圧力が最低値である前記給水先において、前記圧力検出器が前記末端器具必要圧力以上の前記末端圧力を検出すると、運転中の前記ポンプ装置の台数を減少する請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の給水装置。
【請求項６】
前記複数のポンプ装置の吐き出し側の圧力を検出する第１圧力検出器と、
前記複数のポンプ装置の流量を検出する第１流量検出器と、
前記複数のポンプ装置の吐き出し側に設けられる第１蓄圧装置と、をさらに備え、
前記制御部は、前記第１圧力検出器が検出した圧力の一定時間毎の変動量が許容値以上であると、前記末端圧力が前記末端器具必要圧力と一致した時点で前記第１圧力検出器が検出した圧力を目標圧力として前記インバータを制御する請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の給水装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記使用流量が検出された前記給水先とは異なる他の前記給水先で
前記使用流量が検出され、他の前記給水先の前記末端圧力が前記末端器具必要圧力以下になると、他の前記給水先の前記末端圧力が前記末端器具必要圧力に一致する圧力を前記第１圧力検出器の目標圧力に変更して前記インバータを制御する請求項６に記載の給水装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記第１圧力検出器が前記末端圧力及び前記末端器具必要圧力が一致した時点で検出した目標圧力以上の圧力を検出し、且つ、前記第１流量検出器が停止流量以下を検出すると、運転中の前記ポンプ装置を停止した後に、再度、前記末端圧力が最低値である前記給水先の前記末端器具必要圧力を目標圧力として前記インバータを制御する請求項６または請求項７に記載の給水装置。
【請求項９】
前記複数の基板は、他の前記基板と識別する信号を前記受信器に送信し、前記受信器は、前記基板より送信された前記信号を受信する請求項１に記載の給水装置。
【請求項１０】
前記受信器により前記信号を受信不能な前記基板を特定する情報を報知する表示部をさらに備える請求項９に記載の給水装置。
【請求項１１】
前記複数のポンプ装置の吐き出し側の圧力を検出する第１圧力検出器をさらに備え、  前記制御部は、前記受信器が前記信号を受信不能な前記基板があると、前記インバータの出力周波数をｆとし、前記ポンプ装置が小水量停止した時点での前記インバータの出力周波数を最低周波数ｆｍｉｎとし、前記インバータの出力周波数が最低周波数ｆｍｉｎとなる運転点で前記第１圧力検出器が検出した圧力を推定末端圧力Ｐ２とし、前記ポンプ装置の定格流量時の前記インバータの出力周波数を最高周波数ｆｍａｘとし、前記インバータの出力周波数が最高周波数ｆｍａｘとなる運転点で前記第１圧力検出器が検出した圧力をＰ１とし、前記第１圧力検出器の目標圧力Ｐを、Ｐ＝（Ｐ１−Ｐ２）×｛（ｆｍａｘ−ｆｍｉｎ）／（ｆ−ｆｍｉｎ）｝＾２＋Ｐ２として前記インバータを制御する請求項９または請求項１０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】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
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、前記ポンプ装置と建造物の階層毎に配置された複数の給水先を接続する送水管と、前記送水管に設けられ、前記複数の給水先それぞれの末端圧力を検出する圧力検出器と、前記送水管に設けられ、前記複数の給水先それぞれの使用流量を検出する流量検出器と、前記複数の給水先それぞれに設定された末端器具必要圧力を記憶する記憶部と、前記使用流量が検出された前記給水先のうち、検出された前記末端圧力が最低値である前記給水先に設定された前記末端器具必要圧力を目標圧力として前記インバータを制御する制御部と、前記送水管の前記複数の給水先近傍にそれぞれ設けられ、前記圧力検出器及び前記流量検出器の検出値を送信する複数の基板と、前記基板より前記検出値を受信し、受信した前記検出値を前記制御部に伝送する受信器と、前記送水管に流体的に接続され、前記複数の給水先それぞれの近傍に配置される配管部と、前記配管部に一体に設けられ、前記圧力検出器、前記流量検出器及び前記基板を収容する筐体と、を備え、前記圧力検出器は、前記配管部の圧力を検出し、前記流量検出器は、前記配管部の流量を検出する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７２】
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、
前記ポンプ装置と建造物の階層毎に配置された複数の給水先を接続する送水管と、
前記送水管に設けられ、前記複数の給水先それぞれの末端圧力を検出する圧力検出器と、
前記送水管に設けられ、前記複数の給水先それぞれの使用流量を検出する流量検出器と、
前記使用流量が検出された前記給水先であって、且つ、検出された前記末端圧力が最低値である前記給水先の末端器具必要圧力を目標圧力として前記インバータを制御する制御部と、
を備える給水装置。
［２］前記送水管は、前記複数の給水先の一次側の階層間毎にそれぞれ設けられる複数の逆止弁を有する［１］に記載の給水装置。
［３］前記送水管の前記複数の給水先近傍にそれぞれ設けられ、前記圧力検出器及び前記流量検出器の検出値を送信する複数の基板と、
前記基板より前記検出値を受信し、受信した前記検出値を前記制御部に伝送する受信器と、
をさらに備える［１］または［２］に記載の給水装置。
［４］前記送水管に流体的に接続され、前記複数の給水先それぞれの近傍に配置される配管部と、
前記配管部に一体に設けられ、前記圧力検出器、前記流量検出器及び前記基板を収容する筐体と、
をさらに備え、
前記圧力検出器は、前記配管部の圧力を検出し、
前記流量検出器は、前記配管部の流量を検出する［３］に記載の給水装置。
［５］前記送水管の前記筐体近傍に設けられる蓄圧装置をさらに備える［４］に記載の給水装置。
［６］前記制御部は、前記ポンプ装置の停止中に、前記圧力検出器が前記末端器具必要圧力より一定値低く設定された起動圧力以下の前記末端圧力を検出すると、停止中の前記ポンプ装置を追加起動し、前記ポンプ装置の運転中に、前記圧力検出器が前記末端器具必要圧力以上の前記末端圧力を検出し、且つ、前記流量検出器が停止流量以下を検出すると、運転中の前記ポンプ装置を停止する［１］乃至［５］のいずれか一項に記載の給水装置。
［７］前記制御部は、前記ポンプ装置の運転中に、前記モータの回転速度が最高回転速度となり、且つ、前記圧力検出器が前記末端器具必要圧力より一定値低く設定された起動圧力以下の前記末端圧力を検出すると、停止中の前記ポンプ装置を追加起動し、前記モータの回転速度が最低回転速度となり、且つ、前記圧力検出器が前記末端器具必要圧力以上の前記末端圧力を検出すると、運転中の前記ポンプ装置を停止する［１］乃至［５］のいずれか一項に記載の給水装置。
［８］前記複数のポンプ装置の吐き出し側の圧力を検出する第１圧力検出器と、
前記複数のポンプ装置の流量を検出する第１流量検出器と、
前記複数のポンプ装置の吐き出し側に設けられる第１蓄圧装置と、をさらに備え、
前記制御部は、前記第１圧力検出器が検出した圧力の一定時間毎の変動量が許容値以上であると、前記末端圧力が前記末端器具必要圧力と一致した時点で前記第１圧力検出器が検出した圧力を目標圧力として前記インバータを制御する［１］乃至［７］のいずれか一項に記載の給水装置。
［９］前記制御部は、前記使用流量が検出された前記給水先とは異なる他の前記給水先で
前記使用流量が検出され、他の前記給水先の前記末端圧力が前記末端器具必要圧力以下になると、他の前記給水先の前記末端圧力が前記末端器具必要圧力に一致する圧力を前記第１圧力検出器の目標圧力に変更して前記インバータを制御する［８］に記載の給水装置。
［１０］前記制御部は、前記第１圧力検出器が前記末端圧力及び前記末端器具必要圧力が一致した時点で検出した目標圧力以上の圧力を検出し、且つ、前記第１流量検出器が停止流量以下を検出すると、運転中の前記ポンプ装置を停止し、再度、前記末端圧力が最低値である前記給水先の前記末端器具必要圧力を目標圧力として前記インバータを制御する［８］または［９］に記載の給水装置。
［１１］前記複数の基板は、他の前記基板と識別する信号を前記受信器に送信し、前記受信器は、前記基板より送信された前記信号を受信する［３］に記載の給水装置。
［１２］前記受信器が前記信号を受信不能な前記基板を特定する情報を報知する表示部をさらに備える［１１］に記載の給水装置。
［１３］前記複数のポンプ装置の吐き出し側の圧力を検出する第１圧力検出器をさらに備え、
前記制御部は、前記受信器が前記信号を受信不能な前記基板があると、前記インバータの出力周波数をｆとし、前記ポンプ装置が小水量停止した時点での前記インバータの出力周波数を最低周波数ｆｍｉｎとし、前記インバータの出力周波数が最低周波数ｆｍｉｎとなる運転点で前記第１圧力検出器が検出した圧力を推定末端圧力Ｐ２とし、前記ポンプ装置の定格流量時の前記インバータの出力周波数を最高周波数ｆｍａｘとし、前記インバータの出力周波数が最高周波数ｆｍａｘとなる運転点で前記第１圧力検出器が検出した圧力をＰ１とし、前記第１圧力検出器の目標圧力Ｐを、Ｐ＝（Ｐ１−Ｐ２）×｛（ｆｍａｘ−ｆｍｉｎ）／（ｆ−ｆｍｉｎ）｝＾２＋Ｐ２として前記インバータを制御する［１１］または［１２］に記載の給水装置。