(57)【要約】【課題】火災時において消火栓の始動スイッチが操作されたとき、消火栓の圧力を急峻に立ち上るようにして、速やかな消火を行えるようにした。【解決手段】水源からの水を、送水管を介して需要側の各階に設けられた消火栓に送水する消火栓ポンプと、前記消火栓ポンプを駆動するインバータと、前記消火栓ポンプ吐き出し側の圧力を検出する圧力検出手段と、前記消火栓に設置され始動指令信号を送信する始動スイッチと、該信号発信手段の信号に対応して、各階毎に予め求められた配管抵抗曲線から各階毎の目標圧力と対応する想定周波数を設定し、前記圧力検出手段により検出された圧力が前記目標圧力となるように前記インバータに周波数指令信号を出力してポンプを制御する周波数制御手段とを備え、ポンプの初期始動時に前記周波数制御手段は、前記インバータに前記想定周波数を出力することを特徴とする。【選択図】図１
2014091018.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水源からの水を、送水管を介して需要側の各階に設けられた消火栓に送水する消火栓ポンプと、
前記消火栓ポンプを駆動するインバータと、
前記消火栓ポンプ吐き出し側の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記消火栓に設置され操作に基いて始動指令信号を送信する始動スイッチと、
該信号発信手段の信号に対応して、各階毎に予め求められた配管抵抗曲線から各階毎の目標圧力と対応する想定周波数を設定する設定手段と、
前記圧力検出手段により検出された圧力が前記設定手段により設定された目標圧力となるように前記インバータに周波数指令信号を出力してポンプの周波数を制御する周波数制御手段とを備え、
ポンプの初期始動時に前記周波数制御手段は、前記インバータに前記想定周波数を出力することを特徴とする消火栓ポンプシステム。
【請求項２】
請求項１に記載の消火栓ポンプシステムにおいて、初期始動時に前記周波数制御手段により前記インバータが想定周波数に立ち上るように制御されると共に、吐出圧力一定に制御されることを特徴とする消火栓ポンプシステム。
【請求項３】
請求項２に記載の消火栓ポンプシステムにおいて、前記周波数制御手段により前記インバータが過電流トリップしない範囲で想定周波数に立ち上るように制御されることを特徴とする消火栓ポンプシステム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の消火栓ポンプシステムにおいて、前記消火栓の始動スイッチが操作され、この信号発信手段により複数階の消火栓の始動押釦スイッチが操作されたことを示す信号が送信された場合に、前記周波数制御手段は前記ポンプの周波数が予め設定された最大周波数となるように前記インバータに周波数指令信号を出力してポンプの周波数を制御することを特徴とする消火栓ポンプシステム。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載の消火栓ポンプシステムおいて、前記圧力検出手段により検出された圧力が所定値以下になった場合に、前記周波数制御手段は前記ポンプの周波数が予め設定された最大周波数となるように前記インバータに周波数指令信号を出力してポンプの周波数を制御することを特徴とする消火栓ポンプシステム。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の消火栓ポンプシステムにおいて、さらに、前記周波数制御手段を収納する制御盤が設けられ、始動スイッチの操作に基いて前記周波数制御手段により前記ポンプの運転が行われている場合、前記制御盤に備えられたスイッチの切換えによってのみ前記ポンプが運転停止されることを特徴とする消火栓ポンプシステム。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の消火栓ポンプシステムにおいて、さらに前記消火栓と前記制御盤の間に始動リレー盤を介在させて設けると共に、前記始動リレー盤と制御盤に通信手段を搭載し、この通信手段を介し各階に設置の消火栓の信号発信手段からの信号を前記制御盤に伝達することを特徴とする消火栓ポンプシステム。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の消火栓ポンプシステムにおいて、各階設置の消火栓と制御盤に通信手段を搭載し、両者間の信号の授受により、各階設置の消火栓を特定しこれに必要な目標圧力設定することを特徴とする消火栓ポンプシステム。
【請求項９】
請求項７に記載の消火栓ポンプシステムにおいて、各階設置の消火栓と制御盤に無線通信手段を搭載し、両者間の信号の授受により、各階設置の消火栓を特定しこれに必要な目標圧力設定することを特徴とする消火栓ポンプシステム。
【請求項１０】
水源からの水を、送水管を介して需要側の各階に設けられた消火栓に送水する消火栓ポンプと、該消火栓ポンプを駆動するインバータと、前記消火栓ポンプ吐き出し側の圧力を検出する圧力検出手段と、前記消火栓の始動押釦スイッチの操作に基いて前記圧力検出手段により検出された圧力が予め設定された目標圧力となるように前記インバータを制御する周波数制御手段を備えた消火栓ポンプシステムの制御方法において、
前記消火栓の始動スイッチの操作に基いて始動指令信号が発信されるステップと、
前記始動指令信号に基づいて、階数毎に予め求められた配管抵抗曲線から目標圧力と想定周波数を読み出すステップと、
前記周波数制御手段により前記インバータが初期始動時に想定周波数に立ち上るように制御されると共に、吐出圧力一定に制御されることを特徴とする消火栓ポンプシステムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変速に駆動されるポンプを備えた消火栓ポンプシステム及び消火栓ポンプシステムの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
消火栓ポンプシステムは火災時に火災検知器あるいは人為的な操作によって、速やかに運転され送水されなければならない。そのため、送水に対し信頼性の高いシステムが要求されるが、従来はインバータ駆動の消火栓ポンプシステムは使用された例は少ない。しかしながら、インバータの普及に伴い消火栓ポンプシステムにインバータを採用する動向が見られる。これらの公知例として、特許文献１、特許文献２がある。
【０００３】
特許文献１の消防システム（スプリンクラー）においては、例えば段落(００２５)に、「加圧送水装置４は、モータにより駆動される２台のポンプを具備している。加圧送水装置４は、制御装置５からの圧力制御信号に基づいて、ポンプを駆動するモータの回転数を制御し、もって送水圧力を所定の値とする。また、加圧送水装置４は、制御装置５からの送水量制御信号に基づいて、起動させるポンプの数を変化させ、もって送水量を所定の値とする。
【０００４】
本発明は、ポンプを駆動するモータの回転数を制御する方法を限定するものではないが、ポンプを駆動するモータの回転数の制御は、回転数を直接可変するVVVFインバータ（Variable  Voltage  Variable  Frequency  Inverter：可変電圧可変周波数インバータ）などのインバータ制御により行うのが望ましい。」と開示されている。又、段落（００２２）の２０行に、制御装置５から受信した圧力信号．送水量制御信号に基づいて、送水の圧力．量を制御すると記載されている。これは、図示は省略されているが、送水管に圧力センサと流量センサが取り付けてあり、前述の圧力信号．送水量制御信号を目標値として、圧力センサと流量センサの検出したデータが前記目標値となるようにインバータにより周波数制御することを示唆している。
【０００５】
また、特許文献２の消火ポンプ装置において、段落（００４０）に目標圧力の設定は、制御装置４０内に予め複数の値を記憶させておき、スプリンクラーヘッド５０の開放動作した区画の自動警報装置からの信号により、必要な目標圧力設定値を選択して圧力制御運転を行うとの開示はあるが、複数の値（目標圧力ＰＡ，ＰＢ）は記憶されているが、階数と目標圧力を一対一に対応させて記憶していない。そして、どの階数からの信号が来ても、常に目標圧力のＰＡ〜ＰＢの値が選択され、階数と目標圧力とが一対一に対応されて選択されることがない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２５３５３２号公報
【特許文献２】特開２００６−２０８４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載の消防システム及び消火ポンプ装置によれば、放出信号に基づいて消火物を放出している放出装置を特定し、これに基づいて加圧装置に送水圧力制御信号及び送水量制御信号を送信するとなっている、又、複数の目標圧力を記憶部に記憶するとなっているが、加圧装置の記憶部には、特定した放出装置（階高さ）に対応した複数の目標圧力を記憶し、放出信号に基づいて前記記憶している複数の目標圧力から選択して目標圧力を決定する開示がされていない。更に、消火栓システムへ適用することも何らの開示もされていない。
【０００８】
消火栓は、火災の発生してない通常時は水圧が加わっておらず、火災時に給水管端末に取り付けた消火栓の操作スイッチが操作されたときにポンプが始動するものである。さらに、消火栓の消火ホースから吐出される水圧は、スプリンクラーの水圧と比べると桁違いに大きいので、常時水圧が加わっている上記のスプリンクラーを用いたシステムにそのまま適用することはできない。また消火栓は、常時水圧が加わっているスプリンクラーのシステムに対して、スイッチ操作から大きな所定圧に達するまで時間を要する。
【０００９】
また、前記上記のように消火ホースから吐出される水圧が大きいので、例えば地下４階に給水を行うに際して、地上４階に給水を行うときに必要な圧力まで上げた場合、配管、消火ホース及びその接続部が圧力に耐え切れず破裂する虞がある。従って、各階毎に給水される圧力を正確に設定することが求められる。
【００１０】
本発明の目的は、火災時において給水管端末に取り付けた消火栓の始動スイッチが操作されたとき、消火栓の圧力を急峻に立ち上るようにして、速やかな消火を行えるとともに、各階毎に給水される圧力を正確に設定して安全に給水できる消火栓ポンプシステム及び消火栓ポンプシステムの制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明は、水源からの水を、送水管を介して需要側の各階に設けられた消火栓に送水する消火栓ポンプと、
前記消火栓ポンプを駆動するインバータと、
前記消火栓ポンプ吐き出し側の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記消火栓に設置され操作に基いて始動指令信号を送信する始動スイッチと、
該信号発信手段の信号に対応して、各階毎に予め求められた配管抵抗曲線から各階毎の目標圧力と対応する想定周波数を設定する設定手段と、
前記圧力検出手段により検出された圧力が前記設定手段により設定された目標圧力となるように前記インバータに周波数指令信号を出力してポンプの周波数を制御する周波数制御手段とを備え、
ポンプの初期始動時に前記周波数制御手段は、前記インバータに前記想定周波数を出力することを特徴とする。
【００１２】
また、上記に記載の消火栓ポンプシステムにおいて、初期始動時に前記周波数制御手段により前記インバータが想定周波数に立ち上るように制御されると共に、吐出圧力一定に制御されることを特徴とする。
【００１３】
また、上記に記載の消火栓ポンプシステムにおいて、前記周波数制御手段により前記インバータが過電流トリップしない範囲で想定周波数に立ち上るように制御されることを特徴とする。
【００１４】
また、上記に記載の消火栓ポンプシステムにおいて、前記消火栓の始動スイッチが操作され、この信号発信手段により複数階の消火栓の始動押釦スイッチが操作されたことを示す信号が送信された場合に、前記周波数制御手段は前記ポンプの周波数が予め設定された最大周波数となるように前記インバータに周波数指令信号を出力してポンプの周波数を制御することを特徴とする。
【００１５】
また、上記に記載の消火栓ポンプシステムおいて、前記圧力検出手段により検出された圧力が所定値以下になった場合に、前記周波数制御手段は前記ポンプの周波数が予め設定された最大周波数となるように前記インバータに周波数指令信号を出力してポンプの周波数を制御することを特徴とする。
【００１６】
また、上記に記載の消火栓ポンプシステムにおいて、さらに、前記周波数制御手段を収納する制御盤が設けられ、始動スイッチの操作に基いて前記周波数制御手段により前記ポンプの運転が行われている場合、前記制御盤に備えられたスイッチの切換えによってのみ前記ポンプが運転停止されることを特徴とする。
【００１７】
また、上記に記載の消火栓ポンプシステムにおいて、さらに前記消火栓と前記制御盤の間に始動リレー盤を介在させて設けると共に、前記始動リレー盤と制御盤に通信手段を搭載し、この通信手段を介し各階に設置の消火栓の信号発信手段からの信号を前記制御盤に伝達することを特徴とする。
【００１８】
また、上記に記載の消火栓ポンプシステムにおいて、各階設置の消火栓と制御盤に通信手段を搭載し、両者間の信号の授受により、各階設置の消火栓を特定しこれに必要な目標圧力設定することを特徴とする。
【００１９】
また、上記に記載の消火栓ポンプシステムにおいて、各階設置の消火栓と制御盤に無線通信手段を搭載し、両者間の信号の授受により、各階設置の消火栓を特定しこれに必要な目標圧力設定することを特徴とする。
【００２０】
上記目的を達成するため、本発明は、水源からの水を、送水管を介して需要側の各階に設けられた消火栓に送水する消火栓ポンプと、該消火栓ポンプを駆動するインバータと、前記消火栓ポンプ吐き出し側の圧力を検出する圧力検出手段と、前記消火栓の始動押釦スイッチの操作に基いて前記圧力検出手段により検出された圧力が予め設定された目標圧力となるように前記インバータを制御する周波数制御手段を備えた消火栓ポンプシステムの制御方法において、
前記消火栓の始動スイッチの操作に基いて始動指令信号が発信されるステップと、
前記始動指令信号に基づいて、階数毎に予め求められた配管抵抗曲線から目標圧力と想定周波数を読み出すステップと、
前記周波数制御手段により前記インバータが初期始動時に想定周波数に立ち上るように制御されると共に、吐出圧力一定に制御されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、火災時において、給水管端末に取り付けた消火栓の始動スイッチが操作されたとき、消火栓の圧力を急峻に立ち上るようにして、より確実で正確な圧力で消火栓へ給水することで速やかな消火を行える。更に、各階毎に給水される圧力を正確に設定するようにして、安全に給水することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明実施例のインバータ駆動消火ポンプシステムのシステム系統図である。
【図２】同じく吐き出し圧力一定制御（給水圧力定値制御の例）を行った場合のポンプ性能曲線図である。
【図３】同じく制御盤の回路図である。
【図４】消火栓の放出時の吐き出し圧力一定制御を説明するためのポンプ性能曲線図である。
【図５】吐き出し圧力一定制御のアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図６】本発明実施例の制御フローを説明するための図である。
【図７】消火栓の詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施形態について図１〜図７により説明する。図１は本実施例のインバータ駆動消火栓ポンプシステムのシステム系統図を示し地下４階、地上２階を例示している。説明を簡単にするため、３階以上の図示は省略している。
【００２４】
１は水源であり例えば消火水槽等である。４は先端にフート弁２を取り付けた吸い込み管３を吸い込み側に設け、送水管８へ送水する消火栓ポンプである。このポンプ４には吐き出し側に逆止め弁６、仕切り弁７が取り付けられている。１０はポンプ近傍に位置し送水管８に取り付けられた圧力検出手段であり、ここの圧力に応じた電気信号Ｓ１を発信する。発信された電気信号Ｓ１は後で述べる制御盤９が受信する。
【００２５】
また、送水配管８には各階毎に消火栓１１ａ〜１１ｆを備え、これらの消火栓は図７に示すように送水管８の枝管８ａ〜８ｆにより引き込み、始動押釦スイッチ（始動スイッチ）２２、ベル２３、始動表示ランプ２４、ホース２５、ノズル２６が設置されている。そして、消火栓の始動押釦スイッチ２２が操作されると、始動指令を発信したことを示す始動指令信号Ｓ３ａ〜Ｓ３ｆを発信する。ここで、添字のａは地下４階、ｂは地下３階、ｃは地下３２、ｄは地下１階、ｅは地上１階、ｆは地上２階に対応している。これらの始動指令信号Ｓ３ａ〜Ｓ３ｆは始動リレー盤３２で受信され、始動指令信号Ｓ２ａ（＝Ｓ３ａ）、Ｓ２ｂ（＝Ｓ３ｂ）・・・Ｓ２ｆ（＝Ｓ３ｆ）を制御盤９に送信する。
【００２６】
制御盤９は後で詳細に説明するが、インバータ、制御装置（周波数制御手段）等を内蔵しており、動力ケーブルＳ０により電動機５に電力（可変周波数、可変電圧）を供給する。各階の消火栓から発信されるこれらの始動指令信号は、どの階なのかを示す位置情報であり、これによってその階が特定され、階毎に必要な給水圧力（目標圧力）が決定される。
【００２７】
図２は、消火栓ポンプを図１に示す系統で、インバータによる階毎の吐き出し圧力一定制御を行った場合のポンプ性能曲線図である。横軸に給水量、縦軸に給水圧力（ヘッド）を示している。Ｈ０４Ｆは４階の消火栓に所定水量Ｑ０を送水するのに必要な給水圧力（ヘッド）であり目標値である。同様にＨ０Ｂ３Ｆ、Ｈ０Ｂ４Ｆはそれぞれ地下３階、地下４階の消火栓に所定水量Ｑ０を送水するのに必要な給水圧力（ヘッド）であり目標値である。地下２階〜３階までの必要な給水圧力（ヘッド）は図示を省いているが同様の意味を持つ。
【００２８】
このようにして本実施例においては、所定の給水量のもとで、階毎に給水するのに必要な給水圧力ヘッド（目標圧力）を予め設定する。この目標圧力になるようにインバータの周波数を制御してポンプ駆動することにより、火災が起きた際に確実で階毎に正確な給水を行うことを可能とする。
【００２９】
図２において曲線Ｈはインバータ周波数をｆ０Ｂ４Ｆで運転した時のポンプＱ−Ｈ性能
を示している。そしてこの周波数ｆ０Ｂ４Ｆは地下４階の消火栓に送水する場合の、所定水量Ｑ０を送水することが必要となったときの目標圧力Ｈ０Ｂ４Ｆを出すために必要な周波数である。
【００３０】
曲線Ａはインバータ周波数ｆ０４Ｆでポンプを運転した時のポンプＱ−Ｈ性能であり、
同様にこの周波数ｆ０４Ｆは地上４階の消火栓に送水する場合の、所定水量Ｑ０を送水するために必要な目標圧力ヘッドＨ０４Ｆをだすために必要な周波数である。同様に曲線Ｂ〜Ｈは、それぞれインバータ周波数をｆ０３Ｆ〜ｆ０Ｂ４Ｆ(ｆ０３Ｆ＞＞ｆ０Ｂ４Ｆ)まで変えてポンプを運転した時のポンプＱ−Ｈ性能であり、ｆ０３Ｆ〜ｆ０Ｂ４Ｆはそれぞれ地上３階から地下４階までの消火栓に送水する場合に必要な周波数である。
【００３１】
なお、後述するが、これらの周波数は設計値であり、各階毎の目標圧力と圧力検出手段の検出した圧力が等しくなるように吐き出し圧力一定制御を行うと周波数は上下に振れることになる。
【００３２】
本実施例においては、階毎の目標圧力となる配管抵抗曲線を予め求めており、これに従いインバータでポンプの周波数を制御する。例えば地上３階の消火栓に送水する場合には、所定水量Ｑ０を送水するために必要な目標圧力は、配管抵抗曲線Ｒ０３ＦからＨ０３Ｆと求まるため、このＨ０３Ｆとなるようにポンプの周波数を予め想定周波数ｆ０３Ｆと想定しておく。このように適切な目標圧力と想定周波数を設定することにより、確実で急峻な立ち上りで正確な給水を行うことを可能とする。
【００３３】
また。必要な圧力より過大な圧力にまで上げた場合、例えば地下４階に給水を行うに際して、地上４階に給水を行うときに必要な圧力まで上げた場合、配管が圧力に耐え切れず破裂する虞がある。本実施例によれば、上記した通り各階に適切な圧力で安全に給水する
ことができるため、破裂を防止し信頼性の高い消火栓ポンプユニットを提供することができる。
【００３４】
なお、インバータを使わず、何階で火災が発生しようと一律に同じ圧力で給水を行う場合には、上記した配管の破裂を防止するために配管に減圧弁を設ける必要がある。しかし、この減圧弁により一旦上げた圧力を下げて給水を行うことになり、非常に効率が悪いという問題がある。また、減圧弁は高価なものもあるため、コスト的な問題も生じる。これに対して本実施例によれば、配管抵抗曲線を想定し所定水量Ｑ０を確保し、階毎の消火栓の給水圧力（目標圧力）を設定して適切な圧力一定制御が行えるため、減圧弁を不要とし経済的にもメリットのある消火栓ポンプユニットの提供を可能とする。
【００３５】
なお、曲線Ａはインバータ周波数ｆを１００％（１００％周波数）でポンプを運転した時のポンプＱ−Ｈ性能である。本実施例においては、この１００％周波数のｆ０４Ｆを４階の消火栓に送水する場合のポンプの想定周波数としている。また、曲線Ｒ０Ｂ４Ｆは地下４階に送水した場合の配管抵抗曲線である。同様に曲線Ｒ０Ｂ３Ｆ〜Ｒ０４Ｆは地下３階〜地上４Ｆへ送水した時の配管抵抗曲線である。
【００３６】
吐き出し圧力一定制御を行った場合の、各階始動指令信号、目標圧力、インバータ周波数（想定周波数）、ポンプ性能、及び抵抗曲線のそれぞれの対応関係は次の通りである。
各階始動指令信号  目標圧力      インバータ周波数  ポンプ性能    抵抗曲線
Ｓ３ｈ（４Ｆ）    Ｈ０４Ｆ          ｆ０４Ｆ          Ａ        Ｒ０４Ｆ
Ｓ３ｇ（３Ｆ）    Ｈ０３Ｆ          ｆ０３Ｆ          Ｂ        Ｒ０３Ｆ
Ｓ３ｆ（２Ｆ）    Ｈ０２Ｆ          ｆ０２Ｆ          Ｃ        Ｒ０２Ｆ
Ｓ３ｅ（１Ｆ）    Ｈ０１Ｆ          ｆ０１Ｆ          Ｄ        Ｒ０１Ｆ
Ｓ３ｄ（Ｂ１Ｆ）  Ｈ０Ｂ１Ｆ        ｆ０Ｂ１Ｆ        Ｅ        Ｒ０Ｂ１Ｆ
Ｓ３ｃ（Ｂ２Ｆ）  Ｈ０Ｂ２Ｆ        ｆ０Ｂ２Ｆ        Ｆ        Ｒ０Ｂ２Ｆ
Ｓ３ｂ（Ｂ３Ｆ）  Ｈ０Ｂ３Ｆ        ｆ０Ｂ３Ｆ        Ｇ        Ｒ０Ｂ３Ｆ
Ｓ３ａ（Ｂ４Ｆ）  Ｈ０Ｂ４Ｆ        ｆ０Ｂ４Ｆ        Ｈ        Ｒ０Ｂ４Ｆ
【００３７】
例えば地下４階（Ｂ４Ｆ）の消火栓で始動指令信号Ｓ３ａが発信されると、これにより目標圧力Ｈ０Ｂ４Ｆが選択されポンプはインバータによって吐き出し圧力一定運転となる。この制御方式を、図４、５、６を用いて詳細に説明する。図４は、地下４階の消火栓へ送水する場合の目標圧力をＨ０Ｂ４Ｆとしたときの、吐き出し圧力一定制御を説明するためのポンプ性能曲線図を示している。また図５及び図６は、メーン処理及び階毎の吐き出し圧力一定制御の処理（アルゴリズム）を示すフローチャートである。
【００３８】
図示していないが、イニシャル処理や割込処理により、予め各階の目標圧力と想定周波数が入力され、記憶部Ｍ（後述）に記憶されている。図６において、発明の意図に無関係な途中は省略しているが、６００〜６０７ステップで各階の目標圧力と想定周波数を前記記憶部Ｍより読み出す処理を実行する。最上階から地下4階まで順番に始動指令があるかチエックし、始動指令のある階に対して目標圧力と想定周波数を読み出す。
【００３９】
例えば、６０２ステップにおいて、２階の消火栓の始動押釦スイッチが操作され始動指令信号Ｓ３ｆ（＝Ｓ２ｆ）が発信されていないか判定する。発信されていれば６０３ステップへ進み、目標圧力Ｈ０２Ｆと想定周波数ｆ０２Ｆを読み出す。発信されていなければ６０４ステップ以降に進み、１階の目標圧力の読出し処理を実行する。他の階の目標圧力の読出し処理は上記と同様なので説明を省く。尚、６００〜６０７ステップの処理で各階の消火栓の始動指令信号がないと判断した場合は、６００ステップへ戻りこれより実行を続ける。
【００４０】
次に、６０８ステップではポンプが運転中か判定する。運転中であれば６１０ステップへ進み、停止中であれば６０９ステップで運転処理を実行して６１０ステップへ進む。ステップ６０９での停止中からの始動運転では想定周波数が関与するが、これについては後述する。６１０ステップでは、図５に示す吐き出し圧力一定制御の処理を実行する。
【００４１】
今、説明の便宜上、前述の６００〜６０７ステップの目標圧力と想定周波数の読み出し処理において、地下４階(Ｂ４Ｆ)を例に、目標圧力Ｈ０＝Ｈ０Ｂ４Ｆと想定周波数ｆ０Ｂ４Ｆが読み出されているものとする。この読み出された目標圧力と想定周波数は、例えば制御装置ＣＵのメモリＭに一時記憶されている。
【００４２】
図５において、５００ステップでは、圧力検出手段１０によって給水圧の圧力データＨが検出される。そして５０２ステップにおいて、目標圧力Ｈ０(Ｈ０Ｂ４Ｆ)と検出した圧力データＨとが比較され、Ｈ０−α＞Ｈであれば５０１ステップでインバータ増速制御処理を実行してから５００ステップへ戻る。なお、このときにＨ０−α＜＝Ｈ＜＝Ｈ０＋αであれば、図５においては省略しているが次の６１１ステップの処理に進む。
【００４３】
そして、Ｈ０＋α＜Ｈであれば５０３ステップに進み、インバータ減速制御処理が実行されてから５００ステップに戻る。これが繰り返されることにより、給水圧力が目標圧力Ｈ０(＝Ｈ０Ｂ４Ｆ)とほぼ等しくなる。尚、αは目標圧力の不感滞を示し大体１〜２ｍであり、ａはインバータの変速制御幅を示し適宜０．１〜１Ｈｚで設定する。この制御の結果、図４においてインバータ周波数が上下に振れインバータ周波数は設計値（想定周波数）のｆ０Ｂ４Ｆに近づく。実際には配管抵抗が設計値と異なる等して、周波数やＱ０等の所定数量が設計値と一致することはないが、吐き出し圧力を目標値に制御することを優先しており、十分実用可能なレベルを達成できる。
【００４４】
この時のポンプ性能曲線はＨで、ポンプから地下４階まで水を流した時の目標圧力となる抵抗曲線はＲ０Ｂ４Ｆである。なお、本実施例においては消火栓に送水した場合の給水量をＱ０としている。なお、全ての階の消火栓への送水量をＱ０としているが、階数によって変えても良い。
【００４５】
そしてこのポンプ性能曲線Ｈと抵抗曲線Ｒ０Ｂ４Ｆとの交点ＯＨでポンプの運転点が決
定する。このときの目標圧力としては、この交点ＯＨを縦軸の給水圧力で読んだもので決
まる。なお、給水量Ｑ０は、この交点ＯＨを横軸の給水量で読んだものである。このよう
にして定まる運転点ＯＨとなるように、給水量及び目標圧力を満足するようなポンプの周
波数を予め決定しておく。
【００４６】
火災発生時の消火栓への給水を考えると、消火栓の給水圧力がゼロの圧力から急峻に目標圧力に到達することが望ましい。このため、図６の６０１、６０３、６０５ステップにおいて目標圧力を読み出す際に想定周波数も読み出し、６０９ステップのポンプ始動での初期運転処理時に想定周波数を出力する。具体的には後述するが、図３の制御装置ＣＵの入出力インターフェースＩ／Ｏ３よりインバータ端子１２〜１６へ信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３，Ｓ４，ＣＭ２を出力する。同様に、図４、図５に示す圧力制御の周波数指令信号は、入出力インターフェースＩ／Ｏ３よりインバータ端子１０〜１１へ信号ＡＮ０、ＣＭ１を出力する。簡単にするためインバータ端子１２〜１６へ信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３，Ｓ４，ＣＭ２を省略してインバータ端子１０〜１１へ信号ＡＮ０、ＣＭ１で共用して良い。更に、これを通信で実施しても良い。このようにすれば、インバータが急峻に想定周波数まで立ち上がるように制御され、圧力が急峻に目標圧力に到達することが可能となる。インバータが過電流トリップしない範囲で、インバータの加速時間を可能な限り短く設定すればより顕著となる。
【００４７】
図３は図1で説明した制御盤９の回路図である。ＰＷ（Ｒ、Ｓ、Ｔ）は電源、Ｒ（又はＲ１）、Ｓは制御電源、ＭＢＤ、ＭＢＶは配線用遮断器である。ＩＮＶは、周波数設定手段及び操作表示部ＣＯＮＳを有するインバータである。ＣＵはＣＰＵ、記憶部Ｍ、入出力インターフェースＩ／Ｏ２，３等を備える周波数制御手段（制御装置）である。ＣＯＮＳは、設定手段であり制御装置ＣＵにも接続され、予め各階の目標圧力と想定周波数を入力して設定することで、記憶部Ｍに記憶する。
【００４８】
ＴＲはトランス、Ｉ／Ｏ１は階毎の始動スイッチ２２からの始動指令信号Ｓ２ａ〜Ｓ２ｆ（階高さ地下４Ｆ〜２Ｆに対応）を取り込む入力回路部、Ｘは取り込んだ始動指令信号Ｓ２ａ〜Ｓ２ｆがＯＮ時にＯＮするリレー群である。５２Ｄ、５２Ｖは電磁継電器、４９Ｐはサーマルリレー、ＩＭは電動機、４３Ｓはポンプや電動機を商用−停止−インバータの運転モードに切り替るスイッチである。Ｉ／Ｏ２，０３は入出力インターフェース部であり、圧力検出手段の信号１０、リレー群Ｘの信号（始動指令信号Ｓ２ａ〜Ｓ２ｈの信号に対応）をここより取り込む。第１の形態としては、運転信号５２Ｖａを入力端子ＦＷとＣＭ０に、周波数指令信号ＡＮ０とＣＭ１を入力端子１０〜１１に、インバータ想定周波数指令信号（バイナリー）Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、ＣＭ２を入力端子１２〜１６にそれぞれ取り込む。制御装置ＣＵには前述の要領にて決定した階毎の目標圧力と想定周波数が予め記憶部Ｍに記憶されている。
【００４９】
図３において、配線用遮断器５２Ｄ、５２Ｖを投入し、スイッチ４３ＳをＩＮＶに切り替てインバータ運転とすると、電磁継電器５２Ｖが動作してインバータ運転ができる状態となる。送水配管で水が使用されると、圧力検出手段１０の信号Ｓ１（ＡＮ２，ＣＭ３）が制御装置ＣＵの入出力インターフェースＩ／Ｏ３に入力される。制御装置ＣＵは、階毎の始動指令信号Ｓ２ａ〜Ｓ２ｈに対応したリレー信号群ＸをＩ／Ｏ２に受けると、これに対応した目標圧力と想定周波数を記憶部Ｍからに読み出す。そして、制御装置ＣＵは、始動時に想定周波数を出力して、この目標圧力と圧力検出手段の検出した圧力信号とが等しくなるよう圧力一定制御を行うべく、周波数指令値ＡＮ０、ＣＭ１と、を出力する。
【００５０】
各階の始動指令信号に対応して目標圧力と想定周波数が記憶部Ｍから読み出され、始動時に想定周波数を出力して急峻に目標圧力に達するように制御され、目標圧力に達した後は、前述した吐き出し圧力一定制御が実行される。そして、圧力検出手段１０の信号及び始動指令信号がなくなり、スイッチ４３Ｓを停止に合せるとインバータ運転指令信号及び周波数指令信号が無くなり停止する。本実施例においては、一旦動作した消火栓ポンプユニットの運転は、このスイッチ４３Ｓを切り換えることによってのみ停止するものである。本実施例ではこのように自動的にポンプを停止することは行わずに、火災時において、より確かな給水、及び消火を行うことを可能とするものである。
【００５１】
以上説明した通り、本実施形態においては、建物消火栓消火設備等にインバータ駆動の消火栓ポンプシステムを適用させる場合、各階に設置した消火栓に送水するのに必要な給水圧力を決定しポンプで吐き出し圧力一定制御を行う。さらに、何階の消火栓で送水を必要としているのかを特定するために、消火栓の始動押釦スイッチの始動指令信号を使用
する。本発明は、各階の始動指令信号に基づいてポンプの性能に関連付けて、各階対応の給水圧力定値制御の目標圧力設定値と想定周波数を予め記憶部Ｍに記憶して、始動時には想定周波数を出力して急峻に圧力を上昇させ、圧力上昇後は消火栓ポンプ吐き出し側に設置した圧力検出手段（送水配管端末の消火栓に設けるのではなく）の検出した圧力信号が一致するように運転制御するインバータ駆動の消火栓ポンプシステムを構築し提供するものである。
【００５２】
そして上記目的達成のために本実施形態においては、水源からの水を、吸い込み管を介
して送水端末の消火栓群に送水するのに所望な圧力ヘッド、水量で送水する消火栓ポンプと、これを駆動する電動機と、これらを駆動するインバータと該消火栓ポンプ吐き出し側に連結した送水管と、これと連通する圧力検出手段とを備え、該送水管の各階に設けた消火栓の始動スイッチの始動指令信号群とこの信号群の信号に基づいて、給水圧力定値制御の目標圧力設定値を生成し、且つ、始動圧力を設定しこれと圧力検出手段の検出した圧力信号とを比較して、これが目標圧力設定値と等しくなるよう前記インバータに周波数指令信号を出力し運転制御する制御手段を有する。
【００５３】
また、始動指令信号群の信号に基づいて、記憶部に記憶している給水圧力定値制御の目標圧力設定値と想定周波数を読み出し、前記始動指令信号の受信を契機として運転を開始し、これと圧力検出手段の検出した圧力信号とを比較して、これが目標圧力設定値と等しくなるよう前記インバータに周波数指令信号を出力し運転制御する制御手段をインバータに有する。
【００５４】
さらに上記形態において、給水圧力定値制御手段を吐出圧力一定制御としたものである。
また、本実施形態の別の態様としては、圧力検出手段からの検出信号（圧力）が得られなくなった（圧力センサ異常を想定）時は、前記消火栓からの始動指令信号群の信号が発信されていれば、インバータの周波数を最高周波数に固定、又は前記記憶部より読み出した目標圧力設定値の最大値が目標値として設定される手段を有する。さらに、上記態様において、始動指令信号群の信号が複数発信された時はインバータの周波数を最高周波数に固定、又は前記記憶部より読み出した目標圧力設定値の最大値が目標値として設定される手段を有する。
【００５５】
具体的には、図６の６１１ステップで始動指令信号が複数（階高さ信号が複数という意味）発信しているか判定し、複数発信していれば６１２ステップでインバータ周波数を最高周波数に固定する処理を実行する。同様に、６１３ステップで圧力センサの信号が出力されているか、正常な信号を出力しているか判定する。圧力センサ異常と判定した場合には６１２ステップへ進み前述同様のインバータ周波数を最高周波数に固定する処理を実行する。インバータ周波数を最高周波数に固定する代わりに、６１２ステップの処理を、記憶している目標圧力の中から、一番大きい目標圧力を選択してこれを目標圧力とする処理に変更しても良い。このようにすれば、火災時において安全サイドに設定される。
【００５６】
また上記態様において、圧力検出手段又は始動指令信号群の信号によって運転をしている時、始動指令信号群の信号がなく停止条件が成立しても停止せず、制御盤に人為的な停止手段を設けたものである。具体的には、図６の６１３ステップで始動指令信号が全階から発信されていないか判定し、発信されていなければ６１４ステップに示すように停止スイッチを操作をすれば停止する。このようにすれば、火災時において安全サイドに設定される。
【００５７】
更に、図１において、始動リレー盤３２と制御盤９に搬送波による有線通信手段を搭載追加すれば、信号（線）Ｓ２ａ〜Ｓ２ｆが通信線一本となり、信号線の敷設及び電気工事が簡単となる。
【００５８】
更に、各階の消火栓１１ａ〜１１ｆ及び制御盤９に無線通信手段（図示せず）を搭載追加すれば、信号線の敷設及び電気工事が不要となり、始動リレー盤３２を省略することが出来る。具体的には消火栓の始動押釦スイッチ２２が操作された際に、消火栓に搭載している無線通信手段（図示せず）が信号を発信し、制御盤９に搭載している無線通信手段がこの信号を受信する。各階の消火栓に搭載している無線通信手段と各階高さに必要な目標圧力情報を１対１に対応させておけば、説明は省くが前述と同様の機能性能を得ることができる。
【符号の説明】
【００５９】
１…水源、２…フート弁、３…吸い込み管、４…ポンプ、５…電動機、６…逆止め弁、７…仕切り弁、８…送水管、８ａ〜８ｆ…送水管枝管、９…制御盤、１０…圧力検出手段、１１ａ〜１１ｆ…消火栓、２２…始動スイッチ、３２…始動リレー盤、ＣＵ…周波数制御手段、ＣＯＮＳ…設定手段、ＩＮＶ…インバータ、Ｓ２ａ〜Ｓ２ｆ、Ｓ３ａ〜Ｓ３ｆ…始動指令信号。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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