(57)【要約】【課題】  デュアルインバータシステムを用いたターボ機械駆動装置及びその制御方法において、両インバータを制御する主制御装置を省略し、互いの運転状態等を表す信号の伝達のための外部通信装置を不要とし、前記信号の取り合いを簡単に行い、装置の小形軽量化、低コスト化及び部品点数の減少を図る。【解決手段】  図１及び図２の漏電しゃ断機(ＥＬＢ１)(ＥＬＢ２)、インバータ(ＩＮＶ１)(ＩＮＶ２)、ポンプ(４−１)(４−２)、電動機(５−１)(５−２)で完全二重系の給水システムが構成されている。インバータ(ＩＮＶ１)(ＩＮＶ２)は、互いに信号線(Ｓ３)で接続されており、互いの運転状態、故障状態及び他方の系に対する運転要求等の信号を取り合う。負荷状態を検出するセンサー群の内、流量信号を伝達する信号線(Ｓ４)(Ｓ５)が各インバータに直接に接続されており、圧力信号を伝達する信号線(Ｓ６)(Ｓ７)が両インバータに対して共通して接続されている。【選択図】  図４
2010065703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２台のターボ機械と、前記ターボ機械をそれぞれ駆動する少なくとも２台のインバータと、前記ターボ機械の負荷状態を検出する複数のセンサーとを備え前記ターボ機械の速度制御を行うターボ機械駆動装置において、前記インバータは互いに運転状態を示す少なくとも４種の取り合い信号により連結され、前記複数のセンサーの信号を少なくとも前記２台のインバータが共通に取り込み且つ少なくとも前記２台のインバータが互いに前記取り合い信号により少なくとも運転停止、単独運転、交互運転、並列運転を判断して前記ターボ機械の速度制御を行うターボ機械駆動装置。
【請求項２】
前記ターボ機械はターボ形ポンプであることを特徴とした請求の範囲第１項記載のターボ機械駆動装置。
【請求項３】
前記ターボ機械はターボ形送風機であることを特徴とした請求の範囲第１項記載のターボ機械駆動装置。
【請求項４】
前記４種の取り合い信号は、２本の出力信号と２本の入力信号で互いに前記インバータ間で受発信されることを特徴とする請求の範囲第１項記載のターボ機械駆動装置。
【請求項５】
前記４種の取り合い信号は、前記インバータのうち運転中の一方のインバータから休止中の他方のインバータに起動要求をかけ前記休止中のインバータを起動させる並列起動要求信号と、運転中の前記一方のインバータに続いて休止中の前記他方のインバータが起動してから予め定めた一定速度になるまで前記他方のインバータから前記一方のインバータに出力される自動運転中信号と、前記他方のインバータが予め定めた一定速度で運転されているときに前記他方のインバータから前記一方のインバータに出力される並列定速状態信号と、前記一方または他方のインバータの片方または両方が停止状態のとき該停止状態のインバータから他のインバータに出力される自動停止中信号からなることを特徴とする請求の範囲第１項記載のターボ機械駆動装置。
【請求項６】
前記自動停止中信号は、前記インバータが故障で停止中であることを示す信号と前記インバータが電源遮断されて停止中であることを示す信号を同一状態の信号として含んでいることを特徴とする請求の範囲第５項記載のターボ機械駆動装置。
【請求項７】
前記インバータは、続いて並列起動した前記他方のインバータが、前記自動運転中信号を発信してから前記並列定速状態信号を発信するまで前記一方のインバータにより駆動される前記ターボ機械の吐出側目標圧力を一定になるように制御する変速運転する手段と、前記他方のインバータが前記並列定速状態信号を発信したら２台並列運転時の吐出側目標圧力に沿って推定末端圧力一定制御になるように前記ターボ機械を変速運転する手段と、前記他方のインバータで駆動されるターボ機械が定速運転で並列運転中に前記他方のインバータで吐出側圧力一定で変速運転している前記ターボ機械の回転数と負荷側の圧力に基づき予め設定された並列解除条件を検出する手段と、前記並列解除条件を検出したとき前記他方のインバータに前記自動停止中信号を出力する手段とを備え、前記他方のインバータは、並列運転中に前記自動停止中信号を受信したとき定速運転制御に代えて予め設定された１台運転時の吐出側目標圧力に沿って推定末端圧力一定制御になるように変速運転する手段を備えたことを特徴とする請求の範囲第５項記載のターボ機械駆動装置。
【請求項８】
手動−切−自動のモードスィッチを２台のインバータの外部入力端子に共通に接続しその入力端子をモード切替専用端子にすることにより２台のインバータのモード状態を常に同一レベルに保つことを容易に実現したことを特徴とする請求の範囲第１項記載のターボ機械駆動装置。
【請求項９】
前記センサが予め定めた始動状態を検出したときに前記２台のインバータのうちどちらが優先的に先行して運転されるかを決める外部入力端子を前記インバータにそれぞれ設け該端子が短絡されたインバータにより駆動されるターボ機を優先機とすることを特徴とする請求の範囲第１項記載のターボ機械駆動装置。
【請求項１０】
第１系統と第２系により２重系システムを構成してあることを特徴とする請求の範囲第１項記載のターボ機械駆動装置。
【請求項１１】
少なくとも２台のターボ機械と、前記ターボ機械を１台毎に駆動する少なくとも２台のインバータと、前記ターボ機械の負荷状態を検出し前記インバータに共通にその検出信号を出力する複数のセンサーとを備え前記ターボ機械の制御を行うものに於いて、前記センサが予め定めた始動状態を検出したときに予め優先機として設定されたインバータが始動し、前記優先機が並列運転起動条件を検出したら該優先機を駆動するインバータから休止中のインバータに起動要求をかけて休止中のインバータで駆動される次発機を起動させ、前記優先機は並列起動したインバータにより駆動される次発機が並列定速状態になるまで１台運転時の吐出側最高目標圧力で吐出圧力一定制御になるようにインバータで変速運転し、前記優先機は並列起動した前記次発機が並列定速状態運転になったら２台並列運転時の吐出側目標圧力に沿って推定末端圧力一定制御になるように変速運転し、並列運転時に前記センサの検出信号に基づいて並列解除条件を検出したら前記優先機の運転を停止し且つ前記優先機を次発機としてまた前記次発機を先行機として設定し、前記センサが予め定めた過少負荷状態を検出したら前記先行機を停止させ且つ前記先行機と次発機の関係を入れ替えることを特徴としたターボ機械駆動装置の制御方法。
【請求項１２】
２台のターボ機械と、前記ターボ機械を１台毎に駆動する２台のインバータと、前記ターボ機械の負荷状態を検出し前記インバータに共通にその検出信号を出力する複数のセンサーとを備え前記ターボ機械の制御を行うものに於いて、２台中１台のインバータのみが運転され他方のインバータが休止中であるとき運転中のインバータは先行機に設定されており、先行機が並列運転起動条件を検出したら該先行機を駆動するインバータから休止中のインバータに起動要求をかけて休止中のインバータで駆動される次発機が起動され、前記先行機は並列起動した前記次発機が並列定速状態になるまで１台運転時の吐出側最高目標圧力で吐出圧力一定制御になるように変速運転され、前記先行機は並列起動した前記次発機が並列定速状態運転になったら２台並列運転時の吐出側目標圧力に沿って推定末端圧力一定制御になるように変速運転され、並列運転時に前記センサの検出信号に基づいて並列解除条件を検出したら前記先行機の運転が停止され且つ前記先行機と次発機の関係が入れ替えられ、前記センサが予め定めた過少負荷状態を検出したら先行機に設定されているインバータを停止させ且つ前記先行機と次発機の関係が入れ替えられることを特徴としたターボ機械駆動装置の制御方法。
【請求項１３】
複数台のターボ機械と、前記ターボ機械をそれぞれ駆動する複数台のインバータと、前記ターボ機械の負荷状態を検出する複数のセンサーとを備え前記ターボ機械の速度制御を行うターボ機械駆動装置において、前記インバータは互いに運転状態を示す複数種の取り合い信号により連結され、前記複数のセンサーの信号を前記複数台のインバータが共通に取り込み且つ前記複数台のインバータが互いに前記取り合い信号により少なくとも運転停止、単独運転、交互運転、並列運転を判断して前記ターボ機械の速度制御を行うターボ機械駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複数のターボ機械を駆動する複数のインバータとその応用装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボ形ポンプ、ターボ形送風機等のターボ機械においては、給水量、風量は運転速度に、給水圧、風圧は運転速度の２乗に、そしてこれらの出力は運転速度の３乗に比例する。このことは負荷量の低減に伴ってその運転速度も下げられることを示しており、これによって省エネルギーを図ることができる等のメリットがある。
【０００３】
従来から複数のインバータを用い、上記複数のターボ機械の吐出し側の圧力をある一定の関係に保つよう速度制御すると共に、これら複数のインバータ、ターボ機械の運転順序及び台数制御を行っている。
【０００４】
そこで、上記複数のターボ機械を複数のインバータで駆動して、速度制御及び運転台数制御すると、比較的容易にその給水量、風量、給水圧、風圧を負荷変動に応じて効率よく制御できる。このため、今後、ますますインバータによる速度制御が普及してくるものと考えられる。
【０００５】
これらのうち、給水装置にインバータを使用した例を図１〜図３により説明する。図１は給水装置の構成図であり、１は水道配水管、２−１、２−２は配水管枝菅、３−１、３−２、３−３、３−４は仕切弁、４−１、４−２はポンプ、５−１、５−２は電動機、６−１、６−２は逆止め弁、７は給水管、８は内部に空気溜まりを有する圧力タンク、９，１０はそれぞれポンプ吸込側及びポンプ吐出側の圧力を検出する圧力センサであり、検出部の圧力に応じた電気信号を発する。ＦＳ１，ＦＳ２はフロースイッチであり、後で述べる図２、図３で示す過少水量ＱＳ以下でＯＮするフロースイッチである。ＣＮＵは制御装置であり、電動機５−１、５−２を可変速駆動するインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２、漏電保護する漏電しゃ断器ＥＬＢ１，ＥＬＢ２から成る動力回路部とリレー回路部Ｒ、コントローラＣＵから構成されている。リレー回路ＲはトランスＴＲ、安定化電源Ｚ、リレー５２Ｘ１，５２Ｘ２、及びこれとコントローラＣＵとのインターフェースＩ／Ｏを備えている。
【０００６】
コントローラＣＵは演算処理装置ＣＰＵ（以下、ＣＰＵと略す。）、圧力センサ９、１０からの信号（アナログ量）をディジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換器、インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２に給水系が所望する速度指令信号Ｎ１，Ｎ２を指令するＤ／Ａ変換器、コントローラＣＵに電源を供給するための電源端子Ｅ、前述したリレー５２Ｘ１，５２Ｘ２を駆動するためのインターフェースＩ／Ｏに信号Ｓ４を送信するため出力ポートＰＩＯ−１を備える。また、同様に第２図、図３に示すポンプの運転特性に応じて運転するよう設定手段Ｃにより設定した設定値を読込むための入力ポートＰＩＯ−２、漏電しゃ断器ＥＬＢ１，ＥＬＢ２のそれぞれが漏電等によりトリップした時に動作する接点ＥＬＢＡＬ１，ＥＬＢＡＬ２、及びインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２が過負荷等によりトリップした時に動作する接点ＩＮＶＡＬ１，ＩＮＶＡＬ２の状態を読込むための入力ポートＰＩＯ−３を備えている。即ち、ＣＰＵはこれらの故障状態に応じて、そのポンプを停止させ、休止している他方のポンプへ切替えて運転するよう指令、及びその制御を実行する。
【０００７】
図２は以上説明した給水装置によって、ポンプ１台を単独、又はポンプ２台を交互に運転する際の運転特性図であり、縦軸に圧力Ｈ、横軸に水量Ｑを取って示す。曲線Ａはインバータにより運転速度Ｎ３，すなわち１００％運転速度でポンプを駆動した場合のＱ−Ｈ性能曲線である。同様に、曲線Ｂ，Ｃ，Ｄはそれぞれ、Ｎ２，Ｎ１，Ｎ０の運転速度でポンプを駆動した時のＱ−Ｈ性能曲線である。又、曲線Ｆは管路抵抗曲線であり、例えば使用水量が水量Ｑ１から水量Ｑ０に変化した時、ポンプの吐出し側でこの曲線Ｆに沿った圧力で給水すれば、末端水栓において給水系が所望の圧力が得られることを示している。尚、前述したインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２はどのような条件、例えば加減速時間、Ｖ／Ｆ（出力電圧と出力周波数特性など）で回転するかをコンソールＣＯＮＳ１，ＣＯＮＳ２により外部設定してある。即ち、給水装置は曲線Ｆ上をＯ３→Ｏ２→Ｏ１→Ｏ０に沿ってポンプを運転する。
【０００８】
さて、図１において、漏電しゃ断器ＥＬＢ１，ＥＬＢ２を投入し、制御電源用しゃ断器ＣＢを投入すると、制御装置ＣＵの電源が確立し、ＣＰＵは予めメモリＭに記憶させているプログラムに基き、初期設定を行い、設定手段Ｃから設定情報を読込み、インバータ及び漏電しゃ断器の状態（故障していないこと）を入力ポートＰＩＯ−３より読込み、さらに圧力センサ９、１０の信号をＡ／Ｄ変換器を介して読込む。又、予め管路抵抗曲線Ｆが記憶してあり、給水圧力は、負荷状態が変化した場合、運転速度の変化に対応してこの抵抗曲線Ｆに沿って変化するようにしてある。こうして運転準備が完了する。この状態で水を使用すると給水圧力が低下し、図２に示す始動圧力ＨＯＮ以下迄低下すると、ＣＰＵは出力ポートＰＩＯ−１を介して、インターフェースＩ／Ｏへリレー５２Ｘ１を付勢する信号を出力すると共に、Ｄ／Ａ変換器を介して、インバータＩＮＶ１へ運転速度Ｎ１の信号を出力する。これによりインバータＩＮＶ１が始動し、電動機５−１が駆動する。運転した後は、給水圧力が曲線Ｆ上にくるよう圧力センサ１０の信号に基づき制御される。使用水量が減少し、ポンプ停止条件が確立すると、ＣＰＵは現在出力しているリレー５２Ｘ１の付勢信号とインバータＩＮＶ１への速度指令信号Ｎ１を解除する。これによりポンプ４−１は停止する。再度、水が使用され、給水圧力ＨＯＮ以下となり始動条件が確立すると、リレー５２Ｘ２、運転速度Ｎ２の信号が発せられ、今度は他方のインバータＩＮＶ２、電動機５−２、が駆動し、ポンプ４−２を運転する。以後、同様に、切り替え制御が行われ交互運転が行われる。
【０００９】
図３はポンプ２台を並列運転した時の特性図であり、図２と同一符号で示すものは同じ意味をもつ。即ち、図２に示すようにポンプ２台を交互に運転していて、さらに使用水量が増大した場合にはポンプ４−１，４−２を同時に運転する。使用水量がＱ３以上となると運転速度Ｎ３は最高速度であるため、給水能力が足りず、給水圧力がＨＬへ低下する。これによりＣＰＵはリレー５２Ｘ１、５２Ｘ２、速度Ｎ１、Ｎ２の信号を共に発する。こうしてインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２、電動機５−１、５−２、が同時運転となり、ポンプ４−１、４−２が並列運転となる。運転した後は給水圧力が曲線Ｆ上にくるよう、圧力センサ１０の信号に基づく制御が成される。
【００１０】
図３に於いて使用水量が減少し、運転速度がＮ４＋Ｎ３となり、給水圧力がＨＨとなると２台のうち１台が停止して単独運転となる。
【００１１】
これらについて、特許文献１として特公平５−２３１３３２号公報が参考になる。  
このように従来は２台のインバータを駆動するためにこの上位にインバータを制御する主制御装置が必要であった。
【００１２】
上記した従来技術に於いては、次のような問題点があった。すなわち、  
（１）従来のシステムでは、２台のインバータが正常であっても、主制御装置が異常で動作しなくなるとシステムダウンとなり断水に陥るという問題があった。  
（２）ディュアルインバータでシステム構成する場合は、個々に制御機能を持つため、１台が故障でダウンした場合でも他の１台がバックアップ運転を行える。しかし、個々に制御機能を持つが故にお互いの制御状態を伝えるのが難しくインバータを交互運転及び並列運転するためには、インバータ外部で互いにインターロックを取り、これらの状態を検出して運転指令する必要がある。また、お互いのインターロック信号が多く、制御ロジックが複雑なシステムとなっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特公平５−２３１３３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は上記の点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、外付けの周辺装置が不要で、信号取り合いが簡単に行え、小型軽量、低コスト化が実現できるデュアルインバータとその応用装置を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的を達成するため本発明は、２台のターボ機械と、前記ターボ機械をそれぞれ駆動する２台のインバータと、前記ターボ機械の負荷状態を検出する複数のセンサーとを備え前記ターボ機械の速度制御を行うターボ機械駆動装置において、前記インバータは互いに運転状態を示す４種の取り合い信号により連結され、前記複数のセンサーの信号を前記２台のインバータが共通に取り込み且つ前記２台のインバータが互いに前記取り合い信号によりインターロックをとりながら前記ターボ機械の速度制御を行うターボ機械駆動装置としたものであり、また、２台のターボ機械と、前記ターボ機械を１台毎に駆動する２台のインバータと、前記ターボ機械の負荷状態を検出し前記インバータに共通にその検出信号を出力する複数のセンサーとを備え前記ターボ機械の制御を行うものに於いて、前記センサが予め定めた始動状態を検出したときに予め優先機として設定されたインバータが始動し、前記優先機が並列運転起動条件を検出したら該優先機を駆動するインバータから休止中のインバータに起動要求をかけて休止中のインバータを起動させ、前記優先機は並列起動したインバータにより駆動される次発機が並列定速状態になるまで１台運転時の吐出側最高目標圧力で吐出圧力一定制御になるようにインバータで変速運転し、前記優先機は並列起動した前記次発機が並列定速状態運転になったら２台並列運転時の吐出側目標圧力に沿って推定末端圧力一定制御になるように変速運転し、前記センサが予め定めた過少負荷状態を検出したら前記優先機を停止させることを特徴としたターボ機械駆動装置の制御方法としたものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、２台のインバータで最小の信号取合いでインバータ間の信号授受を行い、連係して運転できるようにしたため、外付けの制御装置が不要で、簡単、小形軽量、低コスト化を図ることのできるターボ機械駆動装置とその応用装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は従来のターボ機械駆動装置の構成図である。
【図２】図２はポンプを単独、又は交互に運転する際の運転特性図である。
【図３】図３はポンプ２台並列運転時の運転特性図である。
【図４】図４は本発明によるターボ機械としての給水装置を例示したシステムの全体構成図である。
【図５】図５は本発明によるデュアルインバータの端子詳細と取合い信号の説明を示す。
【図６】図６は本発明による図４に示す装置の電源立上げ処理の手順を示すタイムチャートである。
【図７】図７は本発明による図４に示す装置の並列運転の制御方法を示すタイムチャートである。
【図８】図８は本発明による図６、図７の処理を実現する為のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１８】
本発明の実施の形態の概要を説明すると下記のようになる。  
専用インバータの信号取り合いに必要な信号内容を極力最小限にし兼用できるところは兼用する。従来からある汎用インバータの持っているＩ／Ｏポートをそのまま利用しする。ポンプ運転、停止、並列運転起動の検出、解除の検出を先行するインバータだけで検出することにより相互のインバータ間の複雑な取り合い信号を簡略化し、相互のインターロック信号を最小の信号、好ましくは２つの出力と２つの入力信号で連結し、互いに信号の授受を行う。さらに、これらのインバータは予め設定部により、どのようにインバータを運転するか、あるいは負荷の運転パターンを設定し、どちらを先に運転させるか優先機を設定しておく。このようにして、交互及び並列運転、異常時のリトライ及びバックアップ運転を行うようにする。漏電しゃ断器は主回路の短絡保護及び二次側の漏電保護を行い、主回路をしゃ断する。インバータはターボ機械を駆動し、２重系で構成され、負荷状態を検出する圧力センサー、過少負荷状態検出手段、吸込側圧力センサーの各信号は直接並列に同一レベルで取り込む。インバータにはそれぞれ予め制御方法、手順を記述したマイクロコンピュータを動作させるソフトウェアプログラムが組み込まれセンサー等の入力信号に従って運転する。使用初期、漏電しゃ断器を投入すると、両インバータの電源が確立し、予め優先機として外部設定されている方が運転を待機する。負荷状態を検出する圧力センサーが予め設定してある始動圧力を検出したら、待機している方のインバータが始動する。過少負荷状態を検出するセンサーがこれを検出し、予め設定してある停止条件が確立したら同インバータが停止し、休止中のインバータは先行機の停止信号により運転可能状態とし、前述した要領で始動、停止を行う。さらに負荷状態を検出する圧力センサが、予め設定してある並列運転圧力状態を検出したら、運転中のインバータは、休止中のインバータに対して並列運転要求信号を出力し、休止中のインバータは、運転可能状態から、並列運転する。さらに、漏電しゃ断器のトリップ、インバータのトリップ発生時には両インバータ間を連結する信号線によりこの状態を互いに伝達し、異常発生側の停止から正常側の運転へと切替え、異常側は内部信号の発生を行いリトライを行う。さらに、インバータの盤面表示部にエラーコードによりこの状態を表示し、外部に信号を発する。この他この表示部を利用して、圧力、電流、電圧、周波数の値を表示する。
【００１９】
以下、本発明の一実施例を図を用いて更に詳細に説明する。  
図４は本発明を給水装置に応用した実施例を示す全体構成図であり、従来技術説明に引用した図１と同一符号で表わしているものはこれと同じものであるから説明を省く。
【００２０】
同図に於いて、制御装置ＣＮＵは漏電しゃ断器ＥＬＢ１，ＥＬＢ２、インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２及びノイズフィルタＺＣＬ０，ＺＣＬ１，ＺＣＬ２を備える。これは、図１で示したリレー回路部Ｒと制御装置（ハードウェアとソフトウェアを共に）ＣＵを前述したインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２に組込んだことによるものである。
【００２１】
即ち、このインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２は漏電しゃ断器ＥＬＢ１，ＥＬＢ２のトリップ信号ＡＬを信号線Ｓ１、Ｓ２を介して制御盤外部端子へＥＬＢトリップ信号として出力する。
【００２２】
フロースイッチＦＳ１又はＦＳ２の信号ＦＳ１ｂ、又はＦＳ２ｂを信号線Ｓ４、又はＳ５を介して端子ＤＩ４−ＣＯＭに入力し、圧力センサ９、１０の信号をそれぞれ信号線Ｓ６、Ｓ７を介して端子ＡＮ０，ＡＮ１，Ｌに入力する。尚、この圧力センサ９、１０はインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２に共通に使用するため、両者間を信号線Ｓ８により接続する。
【００２３】
インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２の端子ＤＩ１，ＤＩ２，ＤＯ１，ＤＯ２間を信号線Ｓ３で接続し、運転状態、故障状態、運転要求などの信号のやり取りを行う。ＤＩ３端子は優先機の選択信号としてインバータＩＮＶ１はＣＯＭと短絡する。
【００２４】
さらに、信号線Ｓ９，Ｓ１０はインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２の故障を中央の監視盤等へ出力するための信号である。
【００２５】
図５及び表１にインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２の取合い信号Ｓ３の詳細を示す。なお、表１は本発明によるデュアルインバータの取合い信号の出力状態と制御状態を示す記号表である。
【００２６】
インバータ１、インバータ２のインターロック信号はそれぞれ２本の出力、２本の入力を持っており、この２ｂｉｔの信号をＯＮ−ＯＦＦすることにより４種類の状態を相手に知らせることができる。
【００２７】
図５では出力ＤＯ１、ＤＯ２の状態を仮に表１に示したＡ〜Ｄの状態で現すとすると、状態Ａは、ＤＯ１、ＤＯ２が両方ＯＮの状態で自分が先行運転しているポンプであれば”並列起動要求”信号を示す。
【００２８】
自分が次発ポンプであれば予め設定された最高速一定の状態に達したときに出力される“並列定速状態”信号を示す。これは両方が自動モードで、並列運転を設定されているときに発生する。状態ＢはＤＯ１がＯＮ、ＤＯ２がＯＦＦ状態で“自動交互（並列）運転中”の状態を示す。状態ＣはＤＯ１がＯＦＦ、ＤＯ２がＯＮ状態で“自動交互（並列）待機中”の状態を示す。状態Ｄは、ＤＯ１、ＤＯ２が両方ＯＦＦの状態で“動単独運転モード”、“手動モード”、“故障停止中”、あるいは“電源遮断中”の状態を示し、自分が単独で運転している状態か、又は、交互・並列で運転できない状態を示す。以上の信号により、交互、並列、故障時のバックアップ運転等の取合いを実現させることができる。
【００２９】
その信号の取合いの詳細について図６、図７のタイムチャートによって説明する。まず図６のタイムチャートを使用して、電源立上げ後の交互運転動作及び異常時の動作について説明する。同図の時刻１に於いて、インバータ１の電源が立ち上がり、状態がＤからＣに変わる。この時、相手インバータ２はまだ電源が立ち上がっていないので、Ｄ状態のままである。ポンプ運転可能なのはインバータ１だけなのでインバータ１は自動で単独運転で動作する。時刻２おいてインバータ１はポンプ起動条件を検出しインバータ１は運転する。この時、インバータ１はＣ状態からＢ状態を出力し運転中であることを示す。時刻３においてポンプ停止条件を検出して、インバータ１は停止しＢ状態からＣ状態を出力する。
【００３０】
次に、時刻４においてインバータ２の電源が立ち上がったのでインバータ２はＤ状態からＣ状態を出力する。インバータ１はインバータ２がＣ状態になり交互又は並列運転が可能になったので単独運転から交互、並列運転状態に移る。時刻５においてポンプ起動条件を検出する。このときインバータ１もインバータ２も同じセンサーの信号を取り込んでいるので同時に起動条件は成立するが、インバータ１は優先機に設定されているのでインバータ１が先に起動し、状態ＣからＢを出力する。インバータ２は電源が立ち上がったときにはすでにインバータ１はＣの状態なので交互モードになっているが、優先機でない方は起動条件を検出しても運転するのに遅れを持たせることにより、起動条件が同時に成立しても優先機であるインバータ１が先に運転しＢ状態を出力するので、インバータ２は運転をやめる。このようにタイミングをづらすことにより同時に起動することを防止する。時刻５以降は、先行機、次発機がはっきりしたので、時刻６で停止、時刻７で起動条件が成立しインバータ２が運転する。以降同様に交互運転を行う。時刻１０においてインバータ１に故障が発生した場合、インバータ１の状態はＢからＤになる。このとき停止中のインバータ２はインバータ１の状態がＢからＤに変化したことで故障と判断し、また、起動条件が検出されているので運転を開始し、状態をＣからＢへ出力する。インバータ２が運転中時刻１１でインバータ１の故障が回復した場合、インバータ１は状態をＤからＣへ出力し正常な交互運転モードが可能になるので、待機状態になる。時刻１２ではインバータ２が停止して、時刻１３以後正常な交互運転を行う。
【００３１】
次に、図７のタイムチャートを使用して、並列運転動作について説明する。同図の時刻１に於いては、図６の時刻４と同じ状態で、同図の時刻２に於いて、起動条件を検出してたら、図６の時刻５と同様に、優先機に設定されているインバータ１が先に運転を開始する。時刻３において並列起動条件が成立したらインバータ１はインバータ２が自動運転可能な状態Ｃであればインバータ２に対して”並列起動要求”Ａを出力する。インバータ２はインバータ１が状態Ａを出力したのを確認して運転を開始する。このときインバータ２は状態ＣからＢを出力し、設定した速度（好ましくはＭＡＸ速度）まで徐々に速度を増していく。インバータ１は時刻３から時刻４までは図３においてＦ曲線のＯ３（１台目吐出側の最高目標圧力の点）を目標値として、吐出圧一定になるように変速運転を行う。時刻４にてインバータ２は設定速度に達したら状態ＢからＡにして“並列定速状態”になったことを出力する。インバータ１はインバータ２の状態Ａを確認したら図３におけるＦ曲線のＯ３〜Ｏ５上の目標値で水量の変化に応じて推定末端圧力一定制御に基づいた変速運転を行う。時刻５にてインバータ１が並列解除条件を検出したら、ポンプ４−１を停止させ状態をＡからＣに出力する。インバータ２はインバータ１がＣ状態になったのを確認して、定速運転から図３におけるＦ曲線のＯ０〜Ｏ３上の目標値で水量の変化に応じて推定末端圧力一定制御に基づいた変速運転を行う。このようにして以上の信号の取合いにより、先行機だけで起動、並列導入、並列解除、停止条件を検出することができ、制御の一元化を行うことができる。又、この方式により、並列起動の圧力変動を小さく抑えることができ、並列により運転機を切り替えることができる。
【００３２】
次に、図８のフローチャートを使用して、図６、図７のタイムチャートのごとく制御を実現する為の流れを説明する。同図の“○”は自分の状態を出力する記号を示す。“□”は相手の状態がどういう状態に移ったかを記号で示す。８００において、予めインバータの外部端子により優先機を決定する。８０１において、電源が投入されると、８０２において、強制的に優先機を先行機、優先機でない方を次発機に設定する。８０３において、始動条件が成立するまで待機中の状態になり、始動条件が成立すると８０４に処理が移り、ここで先行機か次発機かの設定により処理が分かれる。
【００３３】
先行機の場合は、８０５において、始動開始し、８０６で自分が故障かどうかを確認し、正常であれば８０７において、図３におけるＦ曲線のＯ０〜Ｏ３上の目標値で水量の変化に応じた末端圧一定制御を行い、その間８０８で過少水量条件を確認し、条件が成立すれば８０９において、停止処理に入る。停止した場合は、８２２において、先行機から次発機に設定を切替え、交互運転に備える。８０８で過少水量条件を検出せず、８１０で並列条件を確認した場合、８１１で相手状態を確認し、“自動待機中”であれば８１２で“並列起動要求”を相手に出力し、並列起動させる。８１３で相手状態を確認し、８１４〜８１６で相手が“並列定速状態”になるまで８１４において、図３においてＦ曲線のＯ３（１台目吐出側の最高目標圧力の点）を目標値とした、吐出圧一定で制御する。相手状態が“並列定速状態”なのを確認できたら８１８において、図３におけるＦ曲線のＯ３〜Ｏ５上の目標値で水量の変化に応じた２台目の末端圧一定で制御を行う。８２０において、並列解除条件を確認し、条件が成立したら８２１において、先行機を停止させる。その間８１７〜８２０で次発機が故障停止したら、８０７に戻り１台のみの末端圧一定で制御を行う。８１９では先行機（自分）の故障状態を確認する。故障あるいは、並列解除で先行機が停止した場合は、過少水量検出停止と同様に８２２において、先行機から次発機に設定を切替え、次の交互運転に備える。以上が図６、第７図のタイムチャートを実現する為の先行機としての処理である。
【００３４】
次に、次発機の処理について、８０４において、次発機と設定された場合８２３で相手の先行機が運転したか、もしくは運転しているかを確認する。運転している場合は、８２４において、並列要求があるかを確認し、要求がある場合は８２６において、並列起動する、。起動したら８２９において、先行機が停止するまで、一定速で運転する。起動したら加速していき、８２８において、予め設定された一定速なったら“並列定速状態”を先行機に知らせる。８２９において、先行機が停止したら、８３０において、次発機を先行機に設定を切替え、以後は先行機として８０６に処理を移して末端圧一定制御を行う。また、８２３〜８２４で、並列要求待ち状態（自動待機中）において、先行機が故障又は過少水量検出で停止した場合は８２５において、次発機を先行機に設定を切替え、次の始動に備える。以上が図６、図７のタイムチャートを実現する為の次発機としての処理である。
【００３５】
以上の実施例によれば、２台のターボ機械とこれを１台毎に駆動する２台のインバータで構成され、これらのインバータはマイコンが搭載され、状態表示部と制御定数の設定部を備え、前記ターボ機械の負荷状態を検出するセンサー群の信号を取り込んで、予め前記制御定数設定部に負荷状態に基いて運転されるよう設定されており、互いに運転状態と故障状態を示す最少の信号線により連結され、２台のインバータが互いにインターロックをとりながら推定末端圧力一定制御を行うものに於いて、並列起動時の制御では、取合い信号の中に“並列起動要求”信号を設け、先行機が並列運転起動条件を検出したら休止中のインバータに並列起動要求信号を出力して休止中のインバータを起動させ、休止中のインバータが起動したら“自動運転中”信号を出力し、予め設定された加速で徐々に速度を上げ予め定めた一定速度（好ましくは最高速度）まで達したら、“並列定速状態”信号を先行機に対して出力し、先行機は、並列起動したインバータが、“自動運転中”から“並列定速状態”になるまで１台目吐出側の目標圧力が一定になるように変速運転制御し、先行機は、並列起動した次発機が“並列定速状態”運転になったら、２台目吐出側目標圧力に沿って推定末端圧力一定制御になるように変速運転し、また、並列解除時の制御では、並列運転中、次発機は定速運転を行っているので、推定末端圧力一定で変速運転している先行機は、自分の回転数と負荷側の圧力により、予め設定されていた並列解除条件を検出でき、並列解除条件としては、先行機が最低速度に達したら圧力を監視し停止圧力になったら先行機を停止させ、次発機に対して出力し、定速運転している次発機は、“自動待機中”信号を受信したら定速運転から予め設定された１台目吐出側目標圧力に沿って推定末端圧力一定制御になるように変速運転するので、デュアルインバータであっても先行する１台のインバータのみで並列運転の起動、停止条件を検出することが可能になった。
【００３６】
また、並列起動時の過渡状態の制御では、先行機が並列運転起動条件を検出したら休止中のインバータに起動要求をかけ、休止中のインバータを起動させ、先行機は、並列起動したインバータが、並列定速状態になるまで１台目吐出側の最高目標圧力で吐出圧力一定制御になるように変速運転し、先行機は、並列起動した次発機が並列定速状態運転になったら、２台目吐出側目標圧力に沿って吐出目標圧力を変化させながら、推定末端圧力一定制御になるように変速運転するので、並列起動時の過渡状態の不安定時に次発機が安定状態になるまで先行機の吐出側目標圧力を更新しないことにより制御状態が発散することを押さえ安定した圧力制御を行える効果がある。
【００３７】
また、２台のインバータを連結する信号の中に、故障で停止であるものも含むようにし、この信号をインバータの電源遮断で出力される状態と同一の状態で表すことにより漏電遮断器のトリップ信号を個別に取り込むことなく故障飛び越しすることが可能になった。  
また、モードスィッチを設け、手動−切−自動の信号を２台のインバータの外部入力端子に接続し、図４において、ＤＩ５をＯＮ、ＤＩ６をＯＦＦにすることで“自動”、ＤＩ５をＯＦＦ、ＤＩ６をＯＮにすることで“手動”、ＤＩ５、ＤＩ６を両方ＯＦＦ又はＯＮすることで“切”、となるように意味付けすることにより２台のインバータの制御状態を同一にすることが可能になった。
【００３８】
また、２台のインバータのうちどちらか一方のある１つの外部入力端子を例えば短絡して“優先機”とすることにより、電源投入時又は停電の復電時の同時運転の誤動作が防止でき、外部端子を利用することにより優先機の設定が容易にできるようになった。
【００３９】
また、第１系統と第２系により完全２重系システムを構成し故障バックアップを取っているので、より一層信頼性を向上することができるようになった。
【００４０】
また、予めインバータには負荷運転パターンにより運転するようプログラムが搭載されており、これに基いて、運転されるよう前記インバータの設定部により設定されており、負荷状態検出手段が始動圧力を検出した時に、優先機として設定されたインバータが始動し、過少負荷検出手段が過少負荷状態を検出し停止条件が確立したら停止するようにしたので、２台のインバータの取合いに、外付けの通信回路部及び複雑な取合いのロジックを必要とせず交互運転又は交互・並列運転を行うことができるので、制御装置が簡略化され、小形軽量で且つ、低コスト化が実施できる。さらに、部品点数が削減されるので信頼性が向上する。また、主回路の短絡及び漏電は漏電しゃ断器により、これ以外の負荷側の故障状態はインバータの内部状態量の変化により、インバータ自身が監視しているため、簡
単で確実に異常時の切替え運転が可能となる。更に、予め優先機をインバータで外部設定可能として起動タイミングをずらしてあるので、運転順序が乱れることがない（停電復帰時など）。
【００４１】
更にまた、故障時リトライ動作を付加してあるので、故障状態を確実に検出できる。
【００４２】
更にまた、負荷状態を検出する圧力センサー、吸込側圧力を検出する圧力センサーを２台のインバータで共有できるようにしたので簡単・安価となる。
【符号の説明】
【００４３】
ＣＮＵ：制御装置、ＩＮＶ１，ＩＮＶ２：インバータ、ＣＵ：制御装置、４−１、４−２：ポンプ、５−１、５−２：電動機、９、１０：圧力センサ。
【図１】
2010065703.tif 000003
【図２】
2010065703.tif 000004
【図３】
2010065703.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2010065703.tif 000008
【図７】
2010065703.tif 000009
【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年12月14日(2009.12.14)
【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】
それぞれインバータによって制御される少なくとも２台以上のポンプで給水を行う給水装置において、
先に起動してポンプ制御を行う先発機として設定された前記インバータを、前記先発機が運転停止後に、後に起動してポンプ制御を行なう後発機として設定を切替える第１の設定切替手段と、
前記後発機として設定された前記インバータを、前記先発機の起動後であって前記先発機が停止した場合に、前記先発機として設定を切替える第２の設定切替手段と、
前記先発機が運転した後に前記後発機も共に運転する場合、前記後発機を一定速度で運転し、前記先発機を前記ポンプ吐出側に共通の圧力が予め定めた目標圧力となるように推定末端圧力一定制御を行う並列運転手段と、
を備えたことを特徴とする給水装置
【請求項２】
請求項１に記載の給水装置において、前記並列運転手段により前記先発機と後発機が共に運転する場合、前記先発機が停止すると、前記後発機により推定末端圧力一定制御を行うことを特徴とする給水装置。
【請求項３】
請求項１に記載の給水装置において、前記先発機が故障していることを検出する故障検出手段を備え、
該故障検出手段により先発機の故障を検出した場合、前記後発機により運転を行うことを特徴とする給水装置。
【請求項４】
請求項１に記載の給水装置において、前記並列運転手段は、前記後発機が前記一定速度に加速するまで、前記ポンプ吐出側に共通の圧力が一定値となるように前記先発機を運転することを特徴とする給水装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載の給水装置において、前記並列運転手段により前記先発機と後発機が共に運転する場合、前記先発機が所定の速度以下となり、かつ、前記ポンプ吐出側に共通の圧力が所定の圧力以上となった場合に前記先発機を停止することを特徴とする給水装置。
【請求項６】
それぞれインバータによって制御される少なくとも２台以上のポンプで給水を行う給水装置の制御方法において、
先に起動してポンプ制御を行う先発機として設定された前記インバータを、前記先発機が運転停止後に、後に起動してポンプ制御を行なう後発機として設定を切替え、
前記後発機として設定された前記インバータを、前記先発機の起動後であって前記先発機が停止した場合に、前記先発機として設定を切替え、
前記先発機と後発機が共に運転する場合、前記後発機を一定速度で運転し、前記先発機を前記ポンプ吐出側に共通の圧力が予め定めた目標圧力となるように推定末端圧力一定制御を行うことを特徴とする給水装置の制御方法。
【請求項７】
請求項６に記載の給水装置の制御方法において、前記先発機と後発機が共に運転する場合、前記先発機が停止すると、前記後発機により推定末端圧力一定制御を行うことを特徴とする給水装置の制御方法。
【請求項８】
請求項６に記載の給水装置の制御方法において、前記先発機が故障していることを検出した場合、前記後発機により運転を行うことを特徴とする給水装置の制御方法。
【請求項９】
請求項６に記載の給水装置の制御方法において、前記後発機が前記一定速度に加速するまで、前記ポンプ吐出側に共通の圧力が一定値となるように前記先発機を運転することを特徴とする給水装置の制御方法。
【請求項１０】
請求項６〜９の何れかに記載の給水装置の制御方法において、前記先発機と後発機が共に運転する場合、前記先発機が所定の速度以下となり、かつ、前記ポンプ吐出側に共通の圧力が所定の圧力以上となった場合に前記先発機を停止することを特徴とする給水装置の制御方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
上記の目的を達成するため本発明の望ましい一実施態様は、それぞれインバータによって制御される少なくとも２台以上のポンプで給水を行う給水装置において、先に起動してポンプ制御を行う先発機として設定された前記インバータを、先発機が運転停止後に、後に起動してポンプ制御を行なう後発機として設定を切替える第１の設定切替手段と、後発機として設定されたインバータを、先発機の起動後であって先発機が停止した場合に、先発機として設定を切替える第２の設定切替手段と、後発機を一定速度で運転し、先発機をポンプ吐出側に共通の圧力が予め定めた目標圧力となるように推定末端圧力一定制御を行う並列運転手段と、を備えた。  
また、上記態様において、以下の態様を備えたことが望ましい。  
（１）並列運転手段により並列運転が行われ、先発機が停止した場合、後発機により推定末端圧力一定制御を行うこと。
（２）先発機が故障していることを検出する故障検出手段を備え、故障検出手段により先発機の故障を検出した場合、後発機により運転を行うこと
（３）並列運転手段は、後発機が前記一定速度に加速するまで、ポンプ吐出側に共通の圧力が一定値となるように先発機を運転すること。
（４）並列運転手段により並列運転が行われ、先発機が所定の速度以下となり、かつ、ポンプ吐出側に共通の圧力が所定の圧力以上となった場合に先発機を停止すること。