(57)【要約】【課題】  学校などに施設におけるトイレ洗浄用のフラッシュバルブを同時使用したときなどに生じる給水圧力不足を解消することができる給水装置の始動方法を提供する。【解決手段】  複数のポンプのモータ１１６が同一周波数で起動される（揃速起動工程Ｓ１）。同一周波数で運転されているｎ台のモータ１１６の運転周波数Ｆ１と目標圧力の下限値ＰＬに対応する下限周波数ＦＬとの差Ｆ１−ＦＬが、モータ１１６の最大運転周波数Ｆｍａｘと下限周波数ＦＬとの差の（ｎ−１）／ｎ以下であるか否かを判断する（周波数判断工程Ｓ２）。（ｎ−１）／ｎ以下であると判断された場合に、運転されているポンプのうちの１台が停止された後、周波数判断工程Ｓ２が繰り返される（反覆工程）。そうではないと判断された場合に、少なくとも１つのポンプのモータ１１６の周波数を固定するとともに、他のポンプのモータ１１６の周波数を変化させる（運転移行工程Ｓ５）。【選択図】  図１０
2006161613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のポンプのモータを同一周波数で起動する揃速起動工程と、
同一周波数で運転されているｎ台のモータの運転周波数と目標圧力の下限値に対応する下限周波数との差が、前記モータの最大運転周波数と前記下限周波数との差の（ｎ−１）／ｎ以下であるか否かを判断する周波数判断工程と、
前記周波数判断工程において（ｎ−１）／ｎ以下であると判断された場合に、運転されているポンプのうちの１台を停止した後、前記周波数判断工程を繰り返す反覆工程と、
前記周波数判断工程において（ｎ−１）／ｎ以下ではないと判断された場合に、少なくとも１つのポンプのモータの周波数を固定するとともに、他のポンプのモータの周波数を変化させる運転移行工程と、
を有することを特徴とする給水装置の始動方法。
【請求項２】
前記反覆工程は、運転されているポンプが１台になるまで繰り返されることを特徴とする請求項１に記載の給水装置の始動方法。
【請求項３】
検出圧力が所定の停止圧力から所定の始動圧力以下になったときに給水装置を始動する方法であって、
前記検出圧力が前記所定の停止圧力から前記所定の始動圧力に変化する過程において、所定の基準時刻における前記検出圧力が所定の基準値よりも低い場合に、次回の始動時の始動圧力を上げることを特徴とする給水装置の始動方法。
【請求項４】
検出圧力が所定の停止圧力から所定の始動圧力以下になったときに給水装置を始動する方法であって、
前記検出圧力が前記所定の停止圧力から前記所定の始動圧力に変化する過程において、所定の基準値の圧力が検出される時刻が所定の基準時刻よりも早い場合に、次回の始動時の始動圧力を上げることを特徴とする給水装置の始動方法。
【請求項５】
前記所定の基準値は、前記停止時圧力と前記始動圧力との中間値であることを特徴とする請求項３または４に記載の給水装置の始動方法。
【請求項６】
検出圧力が所定の停止圧力から所定の始動圧力以下になったときに給水装置を始動する方法であって、
前記検出圧力が前記所定の停止圧力から前記所定の始動圧力に変化する過程において、所定の期間における前記検出圧力の低下が前記停止時圧力と前記始動圧力との差に対する所定の割合より大きい場合に、次回の始動時の始動圧力を上げることを特徴とする給水装置の始動方法。
【請求項７】
複数のポンプのモータを同一周波数で起動する揃速起動工程と、
同一周波数で運転されている複数台のモータの運転周波数に基づいて、運転されている複数台のポンプのうち一部を停止してもよいかを判断する周波数判断工程と、
前記周波数判断工程において停止してもよいと判断された場合に、運転されているポンプの一部を停止する停止工程と、
を有することを特徴とする給水装置の始動方法。
【請求項８】
前記周波数判断工程において停止する必要がないと判断された場合に、少なくとも１つのポンプのモータの周波数を固定する運転移行工程をさらに有することを特徴とする請求項７に記載の給水装置の始動方法。
【請求項９】
複数のポンプと、
前記複数のポンプを駆動するモータと、
前記ポンプの吐出側の圧力が所定の圧力に維持されるように前記モータの速度を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記複数のポンプのモータを同一周波数で起動する揃速起動工程と、
同一周波数で運転されているｎ台のモータの運転周波数と目標圧力の下限値に対応する下限周波数との差が、前記モータの最大運転周波数と前記下限周波数との差の（ｎ−１）／ｎ以下であるか否かを判断する周波数判断工程と、
前記周波数判断工程において（ｎ−１）／ｎ以下であると判断された場合に、運転されているポンプのうちの１台を停止した後、前記周波数判断工程を繰り返す反覆工程と、
前記周波数判断工程において（ｎ−１）／ｎ以下ではないと判断された場合に、少なくとも１つのポンプのモータの周波数を固定するとともに、他のポンプのモータの周波数を変化させる運転移行工程と、
を行うように構成されていることを特徴とする給水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給水装置およびその始動方法に係り、特に学校などの施設における給水のために設置される給水装置およびその始動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水道本管（配水管）からの水を受水槽を介さずに直接に加圧ポンプ（ブースタポンプ）で加圧し、末端給水機器（需要先）へ給水する直結型給水装置が従来から用いられている。このような従来の直結型給水装置は、比較的高層の集合住宅やビルなど、大型のポンプによるブーストアップが不可欠な大規模な建物を対象としており、このような建物においては、ポンプの異常停止が断水に直結するため、ポンプを複数台備えてバックアップ機能を持たせることが必要不可欠である。このため、従来の給水装置は、複数台のポンプを備えており、運転中に特定のポンプや速度制御用のインバータの異常が検知された場合には、他の正常なポンプやインバータに運転を切替えて給水を継続するようになっている。
【０００３】
例えば、学校などの施設でトイレ洗浄用のフラッシュバルブを一斉に使用した場合、瞬間的に大量の水が流れるため、ポンプによる給水が不足する場合がある。このため、上述した複数台のポンプを順次追加しながら給水装置を起動し、使用水量の急激な増大に対応している。しかしながら、従来の給水装置の始動方法では、ポンプの追加が必要水量に間に合わず、追加の遅れにより急激な圧力低下が生じ、正常な給水圧力まで回復するのに時間を要することがあった。したがって、このような給水装置の始動時の給水圧力不足を解消する方法が要望されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、学校などの施設におけるトイレ洗浄用のフラッシュバルブを同時使用したときなどに生じる給水圧力不足を解消することができる給水装置およびその始動方法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】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明の第１の態様によれば、学校などの施設におけるトイレ洗浄用のフラッシュバルブを同時使用したときなどに生じる給水圧力不足を解消することができる給水装置の始動方法が提供される。この方法によれば、複数のポンプのモータが同一周波数で起動される（揃速起動工程）。同一周波数で運転されているｎ台のモータの運転周波数と目標圧力の下限値に対応する下限周波数との差が、上記モータの最大運転周波数と上記下限周波数との差の（ｎ−１）／ｎ以下であるか否かが判断される（周波数判断工程）。上記周波数判断工程において（ｎ−１）／ｎ以下であると判断された場合に、運転されているポンプのうちの１台が停止された後、上記周波数判断工程が繰り返される（反覆工程）。上記周波数判断工程において（ｎ−１）／ｎ以下ではないと判断された場合に、少なくとも１つのポンプのモータの周波数を固定するとともに、他のポンプのモータの周波数を変化させる（運転移行工程）。この場合において、運転されているポンプが１台になるまで上記反覆工程を繰り返すことが好ましい。
【０００６】
本発明の第２の態様によれば、学校などの施設におけるトイレ洗浄用のフラッシュバルブを同時使用したときなどに生じる給水圧力不足を解消することができる給水装置の始動方法が提供される。この方法によれば、検出圧力が所定の停止圧力から所定の始動圧力以下になったときに給水装置が始動される。上記検出圧力が上記所定の停止圧力から上記所定の始動圧力に変化する過程において、所定の基準時刻における上記検出圧力が所定の基準値よりも低い場合に、次回の始動時の始動圧力が上げられる。この場合において、上記所定の基準値は、上記停止時圧力と上記始動圧力との中間値とすることができる。
【０００７】
本発明の第３の態様によれば、学校などの施設におけるトイレ洗浄用のフラッシュバルブを同時使用したときなどに生じる給水圧力不足を解消することができる給水装置の始動方法が提供される。この方法によれば、検出圧力が所定の停止圧力から所定の始動圧力以下になったときに給水装置が始動される。上記検出圧力が上記所定の停止圧力から上記所定の始動圧力に変化する過程において、所定の基準値の圧力が検出される時刻が所定の基準時刻よりも早い場合に、次回の始動時の始動圧力が上げられる。この場合において、上記所定の基準値は、上記停止時圧力と上記始動圧力との中間値とすることができる。
【０００８】
本発明の第４の態様によれば、学校などの施設におけるトイレ洗浄用のフラッシュバルブを同時使用したときなどに生じる給水圧力不足を解消することができる給水装置の始動方法が提供される。この方法によれば、検出圧力が所定の停止圧力から所定の始動圧力以下になったときに給水装置が始動される。上記検出圧力が上記所定の停止圧力から上記所定の始動圧力に変化する過程において、所定の期間における上記検出圧力の低下が上記停止時圧力と上記始動圧力との差に対する所定の割合より大きい場合に、次回の始動時の始動圧力が上げられる。
【０００９】
本発明の第５の態様によれば、学校などの施設におけるトイレ洗浄用のフラッシュバルブを同時使用したときなどに生じる給水圧力不足を解消することができる給水装置の始動方法が提供される。この方法によれば、複数のポンプのモータを同一周波数で起動される（揃速起動工程）。同一周波数で運転されている複数台のモータの運転周波数に基づいて、運転されている複数台のポンプのうち一部を停止してもよいかが判断される（周波数判断工程）。上記周波数判断工程において停止してもよいと判断された場合に、運転されているポンプの一部が停止される（停止工程）。この場合において、上記周波数判断工程において停止する必要がないと判断された場合には、少なくとも１つのポンプのモータの周波数が固定される（運転移行工程）ことが望ましい。
【００１０】
本発明の第６の態様によれば、学校などの施設におけるトイレ洗浄用のフラッシュバルブを同時使用したときなどに生じる給水圧力不足を解消することができる給水装置が提供される。この給水装置は、複数のポンプと、上記複数のポンプを駆動するモータと、上記ポンプの吐出側の圧力が所定の圧力に維持されるように上記モータの速度を制御する制御部とを備えている。上記制御部は、次のように上記モータを制御する。複数のポンプのモータを同一周波数で起動する（揃速起動工程）。同一周波数で運転されているｎ台のモータの運転周波数と目標圧力の下限値に対応する下限周波数との差が、上記モータの最大運転周波数と上記下限周波数との差の（ｎ−１）／ｎ以下であるか否かを判断する（周波数判断工程）。上記周波数判断工程において（ｎ−１）／ｎ以下であると判断された場合に、運転されているポンプのうちの１台を停止した後、上記周波数判断工程を繰り返す（反覆工程）。上記周波数判断工程において（ｎ−１）／ｎ以下ではないと判断された場合に、少なくとも１つのポンプのモータの周波数を固定するとともに、他のポンプのモータの周波数を変化させる（運転移行工程）。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る給水装置およびその始動方法によれば、学校などの施設におけるトイレ洗浄用のフラッシュバルブを同時使用したときなどに生じる給水圧力不足を解消することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係る給水装置の実施形態について図１から図１０を参照して詳細に説明する。なお、図１から図１０において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態における給水装置１０を示す模式図である。図１に示すように、給水装置１０は、水道本管１２に接続される複数台のポンプ１４と、ポンプ１４を駆動するモータ１６と、モータ１６の回転周波数を制御するインバータ１８と、インバータ１８をはじめとする各種機器を制御する制御部２０とを備えている。モータ１６は制御部２０に接続されており、例えば、モータ１６に設けた光学式または磁気式のロータリーエンコーダからの出力信号によりモータ１６またはポンプ１４の回転速度が制御部２０でモニタされるようになっている。ここでは、複数台のポンプ１４を備えた給水装置について説明するが、ポンプが１台の場合もあり得る。
【００１４】
給水装置１０のポンプ１４は、水道本管１２から延びる上流給水管２２に吸込管２４を介してそれぞれ接続され、ポンプ１４の吐出側には吐出管２６が接続されている。各吐出管２６には、ポンプ１４が停止した場合に吐出側から吸込側に水が逆流することを防止し、吐出管２６内の圧力を維持するための逆止弁２８と、吐出管２６内の水量が少なくなったことを検出するフロースイッチ３０とが設けられている。このフロースイッチ３０は、ポンプ１４から吐出管２６に吐出される水量が設定量Ｑｍｉｎよりも少なくなると動作し、過少水量検出信号を発する。フロースイッチ３０は制御部２０に接続されており、フロースイッチ３０の出力信号により吐出管２６内の過少水量が制御部２０でモニタされるようになっている。なお、フロースイッチ３０を垂直吐出管に配置する場合には、垂直吐出管をモータ１６の軸方向と同一の方向に配置すれば、ポンプ１４からの吐き出し流体による流れの影響を避けることができ、安定した検知が可能となる。
【００１５】
図１に示すように、それぞれのポンプ１４からの吐出管２６は１本の合流管３２に合流されており、この合流管３２には、合流管３２の圧力を検知する圧力センサ３４と、合流管３２中の水を蓄えておく圧力タンク３６とが、それぞれ枝管３８，３９を介して取り付けられている。圧力センサ３４は制御部２０に接続されており、圧力センサ３４の出力信号により合流管３２（吐出管２６）内の水圧が制御部２０でモニタされるようになっている。
【００１６】
給水装置１０の合流管３２は、ビルやマンションなどの建物内の需要家の給水末端４０に延びる下流給水管４２に接続されており、上述した給水装置１０により水道本管１２の水が需要家に供給されるようになっている。これらの給水末端４０は、例えば、分岐した下流給水管４２のそれぞれに設けられる給湯器や給水栓、トイレ洗浄用のフラッシュバルブなどである。
【００１７】
ここで、図１に示すように、制御部２０には、液晶画面等の表示部と数値入力用のテンキーまたは増減ボタンとを有する入力パネル４４が取り付けられている。この入力パネル４４を介して、操作者は、目標圧力の上限値（上限圧力）ＰＵや下限値（下限圧力）ＰＬ、過少水量時の停止圧力Ｐ０、上限圧力ＰＵと下限圧力ＰＬとの差圧ＰＤ、その他制御に必要な情報を入力できるようになっている。例えば、入力パネル４４の液晶画面のタッチパネルやボタンを押すことにより上記制御に必要な情報を入力できるようになっている。また、上限圧力ＰＵおよび下限圧力ＰＬは、例えば、ポンプ１４を設置するときの条件、すなわち、給水を行う建物の高さや、給水栓までの配管の長さ、配管抵抗、保証すべき吐出管内の圧力などを考慮して、入力パネル４４を介して設定および変更できるようになっている。
【００１８】
図１に示すように、制御部２０は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）４６と内部メモリ４８とタイマ４９とを備えており、入力パネル４４から入力された情報は、ＣＰＵ４６を介して内部メモリ４８に記憶される。制御部２０の内部では、モータ１６のゲート制御信号が演算され、このゲート制御信号がインバータ１８に送られてインバータ１８内部のゲートトランジスタが駆動される。インバータ１８は、電気的に接続されたモータ１６に速度制御信号を送り、所定の回転速度でポンプ１４を駆動させる。なお、ポンプ１４の駆動にあたっては、例えば、パルス幅変調（ＰＷＭ）やパルス振幅変調（ＰＡＭ）により交流電圧を無段階に制御することにより、効率良く高速でポンプ１４を運転することができる。
【００１９】
制御部２０は、入力パネル４４から入力された情報および圧力センサ３４からの出力信号等に基づいて、インバータ１８を介してポンプ１４の回転速度（回転周波数）を可変速制御する。すなわち、制御部２０は、インバータ１８を制御して所定の交流電圧もしくは直流電圧をモータ１６に印加し、モータ１６を増減速させる。モータ１６の回転が高速になるのに伴って、ポンプ１４の吐出量が増大する。このとき、吐出管２６内の水圧は上昇するが、この圧力は圧力センサ３４により逐次検出されており、制御部２０は、圧力センサ３４により検出される圧力が目標圧力に一致するように、ポンプ１４の回転速度をフィードバック制御する。
【００２０】
ここで、需要家の給水末端４０において水が使用され、圧力センサ３４により検出される検出圧力が予め設定された始動圧力Ｐ１以下に低下すると、給水装置１０のポンプ１４が始動される。ポンプ１４がモータ１６により駆動されると、水道本管１２の水が吸込管２４を介してポンプ１４に吸い込まれ、所定の圧力で吐出管２６に吐出される。吐出管２６に吐出された水は、合流管３２および下流給水管４２を通って需要側の給水末端４０に給水される。ポンプ１４により揚水される水は、中層住宅や高層住宅、商業用ビルなどの最も高い位置に設けられる給水末端４０ａにも十分給水できる圧力に加圧される。
【００２１】
ポンプ１４の運転中に、給水末端４０における水の使用量が少なくなり、水量が設定量Ｑｍｉｎよりも少なくなってフロースイッチ３０が動作すると、ポンプ１４の運転が停止される。このポンプ１４の停止にあたっては、一時的にポンプ１４の運転速度を上げて吐出圧力を上げることによって、圧力タンク３６内に十分な水を蓄圧する。最終的には、圧力タンク３６内の水が所定の停止圧力Ｐ０に昇圧された状態で給水装置１０が停止される。
【００２２】
その後、給水末端４０において水が使用されると、しばらくは圧力タンク３６から水が供給されるが、圧力タンク３６の水が少なくなり、圧力センサ３４の検出圧力が上述した始動圧力Ｐ１以下に低下すると、ポンプ１４が再び起動される。
【００２３】
なお、ポンプ１４の始動開始後一定の時間においては、フロースイッチ３０からの過少水量検出信号をキャンセルするようにしてもよい。このようにすることで、給水設備の諸条件により、ポンプ１４が始動してからしばらくの間は水が流れないような場合であっても、過少水量の検出によってポンプ１４が停止されることを防止することができる。また、ポンプ１４の吐出圧力が所定の値よりも低い場合には、フロースイッチ３０から過少水量検知信号が送られてもポンプ１４の停止処理を行わないように制御部２０をプログラムしてもよい。このようにすることで、ポンプ１４の運転中の吐出圧力を常に所定の値よりも低くならないようにすることができ、過少水量による停止処理の頻度を低くすることができる。
【００２４】
ここで、上述したように、制御部２０は、圧力センサ３４により検出された圧力が目標圧力に一致するように、ポンプ１４の回転速度を制御するが、このときの制御としては、ポンプ１４の吐出圧力が一定になるようにポンプ１４の回転速度を制御する吐出圧力一定制御や、配管の末端圧力が一定となるようにポンプ１４の吐出圧力の目標値を逐次演算し、この目標値にポンプ１４の吐出圧力が一致するようにポンプ１４の回転速度を制御する推定末端圧力一定制御などがなされる。これらの制御方法のうち、推定末端圧力一定制御について説明する。
【００２５】
推定末端圧力は、最高所および／または最長配管の末端４０ａにおける圧力を推定したものであり、この末端４０ａがポンプ１４の目標吐出圧力を支配する。この末端における圧力を一定にするようなポンプ１４の吐出圧力が目標圧力として演算され、ポンプ１４の吐出圧力が目標圧力となるようにポンプ１４の回転速度が制御される。
【００２６】
図２は、ポンプ１４の運転特性曲線を示すものであり、横軸が水量、縦軸が圧力（ヘッドまたは揚程）を表している。曲線Ｎ１〜Ｎ４は、各回転速度におけるポンプ１４の運転特性を示しており、Ｎ１は、ポンプ１４の最高回転速度における特性曲線である。ここで、抵抗曲線Ｒは、ポンプ１４から給水末端４０までの使用水量に応じた管路損失であり、水量が０の点を原点として使用水量Ｑの略二乗に比例する曲線となっている。
【００２７】
推定末端圧力一定制御においては、使用水量に応じた（抵抗曲線Ｒで示される）管路損失を見込んだ制御がなされるため、抵抗曲線Ｒに沿って目標圧力が逐次演算される。この演算された目標圧力は制御部２０の内部メモリ４８に一時的に記憶される。制御部２０は、ポンプ１４の吐出圧力が、演算された目標圧力となるようにポンプ１４の回転速度を制御する。
【００２８】
図２において、最高回転速度における運転点は点Ａ１であり、この点Ａ１における圧力は上限圧力ＰＵ、水量はＱ１となっている。ポンプ１４の回転速度を下げることにより、運転点は、点Ａ１から点Ａ２、点Ａ３を通る抵抗曲線Ｒ上を移動する。例えば、図２に示すように、水量Ｑｘのときの目標圧力Ｐｘが抵抗曲線Ｒに沿って演算され、ポンプ１４の吐出圧力がこの目標圧力Ｐｘになるようにポンプ１４の回転速度が設定される。
【００２９】
水量が設定量Ｑｍｉｎよりも少なくなってフロースイッチ３０が動作すると、ポンプ１４の停止処理が開始される。このポンプ停止処理においては、ポンプ１４の吐出圧力の目標値を上述した抵抗曲線Ｒに沿った目標圧力から、予め設定された停止圧力Ｐ０に一時的に変更する。これにより、ポンプ１４の回転速度が上げられ、最終的にはポンプ１４の吐出圧力は停止圧力Ｐ０に達し、ポンプ１４が停止される。なお、フロースイッチ３０が動作した後、過少水量の状態が一定時間継続してはじめてポンプ１４の停止処理を開始することが好ましい。この過少水量の状態の継続時間は、例えば、直前のポンプ１４の運転状態により逐次変化させることができる。このようにすることで、ポンプ１４の停止処理およびそれに続くポンプ１４の起動処理の頻度を減らし、装置の耐久性の向上および長寿命化を図ることができる。
【００３０】
制御部２０は、内部メモリ４８に記憶された上限圧力ＰＵおよび下限圧力ＰＬに基づいて上記停止圧力Ｐ０を演算できるようになっている。例えば、停止圧力Ｐ０が上限圧力ＰＵまたはこれ以上の値となるように演算される。また、制御部２０は、ポンプ１４の始動圧力Ｐ１も演算できるようになっており、例えば、下限圧力ＰＬと同等の圧力または下限圧力ＰＬより若干低い圧力となるように始動圧力Ｐ１が演算される。
【００３１】
また、下限圧力ＰＬを入力された上限圧力ＰＵから演算してもよい。例えば、給水末端４０の最高位置がビルの５階である場合には、上限圧力ＰＵを１４ｍとし、上限圧力ＰＵから約１５％低い１２ｍを下限圧力ＰＬとしてもよい。このように、下限圧力ＰＬを上限圧力ＰＵよりも約１５％低く設定するのは、配管抵抗分がおよそ１５％程度と見積もられるからである。
【００３２】
例えば、上述した制御部２０の入力パネル４４を介して上限圧力ＰＵと割合Ｄ％とを入力し、下限圧力ＰＬをＰＬ＝ＰＵ−（ＰＵ×Ｄ％）により求めてもよい。あるいは、上限圧力ＰＵと差圧ＰＤとを入力し、下限圧力ＰＬをＰＬ＝ＰＵ−ＰＤにより求めてもよい。なお、上限圧力ＰＵと下限圧力ＰＬとを同一の値に設定すれば、吐出圧力一定制御を行うことができる。この場合には、停止圧力Ｐ０はＰＵ（＝ＰＬ）となり、始動圧力はＰＵ−ＰＤとなるため、ポンプ１４による過剰な加圧は行われない。
【００３３】
ここで、上述した給水装置１０が例えば学校などの施設における給水のために設置されている場合、休み時間などにトイレ洗浄用のフラッシュバルブが同時に使用されることにより給水不足が生じる場合がある。本実施形態では、このような給水不足を解消するために、以下に述べるような方法により給水装置１０を始動する。
【００３４】
上述したように、給水末端４０で水が使用され、圧力センサ３４の検出圧力が停止圧力Ｐ０から低下し、始動圧力Ｐ１になると給水装置１０が始動される。このとき、圧力低下が始まってから所定の時刻における圧力センサ３４の検出圧力を内部メモリ４８に記憶し、この値と基準値、例えば停止圧力Ｐ０と始動圧力Ｐ１との中間値（（Ｐ０＋Ｐ１）／２））とを比較する。検出圧力が基準値よりも低いということは、急激な圧力低下が生じていることを示しているため、このことを内部メモリ４８に記憶しておく。例えば、図３のグラフＬ１に示すように、圧力低下が始まってから所定の時刻ｔ０における検出圧力Ｐ２が停止圧力Ｐ０と始動圧力Ｐ１との中間値（（Ｐ０＋Ｐ１）／２））よりも低い場合には、内部メモリ４８には急激な圧力低下が生じていることが記憶される。一方、グラフＬ２に示すように、所定の時刻ｔ０における検出圧力Ｐ３が停止圧力Ｐ０と始動圧力Ｐ１との中間値（（Ｐ０＋Ｐ１）／２））よりも高い場合には、通常の圧力低下として扱われる。
【００３５】
急激な圧力低下が内部メモリ４８に記憶された場合には、次回給水装置１０が始動されるときの始動圧力をＰ１よりも高く設定することによって、早めにポンプ１４が起動されるようにする。このようにすれば、次回給水装置１０が始動されるときには、ポンプ１４が通常よりも早めに起動されるので、大量の水の同時使用に対しても十分な給水を行うことができる。
【００３６】
例えば、上限圧力ＰＵと下限圧力ＰＬとの差が５ｍ以上ある場合は、始動圧力を上限圧力ＰＵと下限圧力ＰＬとの中間値（（ＰＵ＋ＰＬ）／２））に設定することができる。上限圧力ＰＵと下限圧力ＰＬとの差が５ｍより小さい場合は、始動圧力を上限圧力ＰＵから２．５ｍ低い値（ＰＵ−２．５）に設定することができる。なお、通常の圧力低下として扱われる場合には、例えば、上限圧力ＰＵと下限圧力ＰＬとの差が５ｍ以上ある場合は、始動圧力をＰＬとし、上限圧力ＰＵと下限圧力ＰＬとの差が５ｍより小さい場合は、始動圧力を上限圧力ＰＵから５ｍ低い値（ＰＵ−５）に設定することができる。
【００３７】
上述の例では、所定の時刻ｔ０における検出圧力に基づいて急激な圧力低下を判断しているが、検出圧力が所定の基準値になったときの時刻に基づいて判断することもできる。すなわち、図３のグラフにおいて、圧力センサ３４の検出圧力が停止圧力Ｐ０と始動圧力Ｐ１との中間値（（Ｐ０＋Ｐ１）／２））になるときの時刻が、所定の時刻ｔ０よりも早い場合には急激な圧力低下が生じていると判断し、所定の時刻ｔ０よりも遅い場合には通常の圧力低下であると判断することができる。
【００３８】
また、図４に示すように、給水装置１０の始動時に、圧力センサ３４の検出圧力が停止圧力Ｐ０から始動圧力Ｐ１に変化する過程において、任意の期間Δｔにおける検出圧力の低下ΔＰが、停止時圧力Ｐ０と始動圧力Ｐ１との差（Ｐ０−Ｐ１）に対する所定の割合より大きい場合に、次回の始動時の始動圧力を上げることとしてもよい。
【００３９】
このような方法により、トイレ洗浄用のフラッシュバルブを同時使用したときなどに生じる給水圧力不足を解消することができる。また、この方法以外に、給水圧力不足を解消するために以下のような方法を行うこともできる。
【００４０】
例えば、制御部２０に内蔵されたタイマ４９に日時認識機能（時計機能）を設け、トイレ洗浄用のフラッシュバルブの同時使用などにより大量の水が一時的に使用され、圧力センサ３４の検出圧力が予め設定された圧力以下になった場合、その日の曜日および時刻を内部メモリ４８に記憶しておく。学校などにおいては、次週の同曜日同時刻には同じように給水不足が生じると考えられるため、次週の同曜日同時刻の数分前になると、圧力センサ３４の検出圧力に関係なく、ポンプ１４を所定の時間だけ強制的に運転させてもよい。このような方法によっても、急激な圧力低下による始動時の給水圧力不足を解消することができる。
【００４１】
この場合において、ポンプ１４の強制運転中に、実際に大量の水が使用され、圧力変動が生じた場合には、その次の週の同曜日同時刻についても同様の強制運転を行い、圧力変動が生じなかった場合には、その次の週の同曜日同時刻には、ポンプ１４の強制運転を行わず通常の運転を行うこととしてもよい。
【００４２】
また、通常、ポンプ１４を起動するときには、圧力センサ３４の検出圧力からモータ１６の運転周波数が決定され、決定された周波数にてポンプ１４が起動される。このため、水量が多い状態でポンプ１４が起動されると、インバータ１８によるポンプ起動のタイムラグが生じ、圧力低下が生じる場合がある。これを解消するため、まず、給水装置１０の始動時には、演算された目標圧力に関係なく、ポンプ１４を最大運転周波数で起動し、その後、所定時間経過後に推定末端圧力一定制御または吐出圧力一定制御に移行させてもよい。この場合において、ポンプ１４の周波数を起動時に最大運転周波数まで上げるときに、周波数の時間変化がグラフ上でＳ字を描くように周波数を変化させるＳ字加速運転を行ってもよいし、最大運転周波数になるまでの時間を通常時よりも短く設定してもよい。
【００４３】
また、図５に示すように、給水装置が、インバータ１８により制御されるモータ１６により駆動されるポンプ１４ａと、商用電源６０に直接接続されたモータ１６により駆動されるポンプ１４ｂとから構成される場合は、通常、省エネルギーのため先にインバータ１８付のポンプ１４ａが駆動され、その後水量が足らなくなったときに商用電源６０に直結されたポンプ１４ｂが駆動される。しかしながら、上述したようにインバータ１８付のポンプ１４ａでは起動時にタイムラグが生じるため、急激な圧力低下が生じた場合には給水圧力不足が生じる可能性がある。このような給水圧力不足を解消するため、給水装置の始動時には、先に商用電源６０に直結されたポンプ１４ｂを駆動し、瞬時にポンプ１４ｂを起動させ、その後、所定時間経過後にインバータ１８付のポンプ１４ａを駆動することとしてもよい。
【００４４】
また、給水末端４０ａがトイレ等である場合には、人が便座に座ったり、便器の前に立ったりする動作に反応する人感センサをトイレに設置し、この人感センサが作動したときに、実際の水の使用状況に関係なく、所定時間ポンプを強制的に起動させることとしてもよい。
【００４５】
図６は図１に示す給水装置１０の構造の一例を示す正面図、図７は図６の平面図である。図６および図７に示すように、給水装置１０は、ベース５０上に設置された２台のポンプ１４と、それぞれのポンプ１４を駆動する２台のモータ１６と、各モータ１６の回転速度を制御する制御部２０とを備えている。
【００４６】
各ポンプ１４には、上流給水管からの水を吸い込む吸込管２４と、加圧した水を吐出する吐出管２６とが取り付けられている。各吐出管２６には、吐出管２６の水量が所定の量よりも少なくなったことを検出するフロースイッチ３０が設けられている。また、これらの吐出管２６は合流管３２に合流されている。２台のポンプ１４の間には、圧力タンク３６がベース５０上に設置されており、この圧力タンク３６は合流管３２に接続されている。また、合流管３２には、吐出される水の圧力を検出する圧力センサ３４が設けられている。
【００４７】
このような構成の給水装置１０において、吸込管２４から吸い込まれた水は、ポンプ１４により加圧された後、合流管３２を通って吐出口５２から吐出され、下流給水管を介して給水端末に供給される。ここで、ポンプ１４の吐出側の圧力が所定の目標圧力になるように、各モータ１６の回転速度が可変制御される。
【００４８】
なお、給水装置１０の全体の振動を防止するために、ベース５０の任意の位置に切欠き孔（図示せず）を形成することが好ましい。このような切欠き孔を振動の共振点に形成することにより、防振効果を得ることができ。また、ベース５０にリブ（図示せず）を設けることで、より一層の防振効果を得ることができる。切欠き孔の形状は、別の共振点が生じるような角部を有していなければ、どのようなものであってもよい。例えば、円形や楕円形の切欠き孔を設けることができる。
【００４９】
上述の例では、２台のポンプ１４を備えた給水装置１０について説明したが、ポンプ１４の台数は２台に限られるものではない。図８および図９は、５台のポンプを備えた給水装置１１０の例であり、図８は正面図、図９は平面図である。図８および図９に示すように、給水装置１１０は、ベース１５０上に設置された５台のポンプ１１４ａ，１１４ｂと、それぞれのポンプを駆動するモータ１１６と、各モータ１１６の回転速度を制御する制御部１２０とを備えている。
【００５０】
各ポンプ１１４ａ，１１４ｂには、上流給水管からの水を吸い込む吸込管１２４と、加圧した水を吐出する吐出管１２６とが取り付けられている。各吐出管１２６には、吐出管１２６の水量が所定の量よりも少なくなったことを検出するフロースイッチ１３０が設けられている。
【００５１】
図８および図９に示す給水装置１１０は、３台のポンプ１１４ａの吐出管１２６に接続される第１の合流管１３２ａに、ポンプ１１４ｂの吐出管１２６に接続される第２の合流管１３２ｂを２つ接続した構造となっている。このように、３台のポンプ１１４ａから構成されるベースユニット１３３ａに、１台のポンプ１１４ｂから構成される付加ユニット１３３ｂをポンプ１１４ａの並び方向に任意の数だけ接続することで、ユーザの要求に応じたポンプ台数の給水装置を簡単に構成することができる。
【００５２】
また、第１の合流管１３２ａには、吐出される水の圧力を検出する圧力センサ１３４が設けられている。ベース１５０上には、圧力タンク１３６が設置されており、この圧力タンク１３６は第１の合流管１３２ａに接続されている。このように、制御部１２０の下部に圧力タンク１３６をポンプ１１４ａ，１１４ｂと並列に設置することにより、圧力タンク１３６のメンテナンス時および交換時に圧力タンク１３６内の水が制御部１２０にかかることが防止される。
【００５３】
この例では、第１の合流管１３２ａの端部には、ブラインドフランジ１５４を取り付けられており、反対側の第２の合流管１３２ｂの端部に吐出口１５２が形成されている。なお、第２の合流管１３２ｂの端部にブラインドフランジ１５４を取り付け、第１の合流管１３２ａの端部に吐出口１５２を形成してもよい。
【００５４】
このような構成の給水装置１１０において、吸込管１２４から吸い込まれた水は、ポンプ１１４ａ，１１４ｂにより加圧された後、各合流管１３２ａ，１３２ｂを通って吐出口１５２から吐出され、下流給水管を介して給水端末に供給される。ここで、ポンプ１４の吐出側の圧力が所定の目標圧力になるように、各モータ１１６の回転速度が可変制御される。
【００５５】
図８および図９に示す給水装置１１０のように、多数のポンプを備えている場合には、上述した急激な圧力低下に対して、図１０に示すフローチャートのような方法により対応することもできる。すなわち、給水装置１１０の始動時に、複数台のポンプ、例えば５台のポンプ１１４ａ，１１４ｂ（以下、ポンプ１１４ａと１１４ｂをまとめて符号１１４で表す）を同時に起動する。このとき、すべてのポンプ１１４を同一速度（同一周波数）で運転する（揃速起動工程Ｓ１）。このように、給水装置１１０の始動時に複数のポンプ１１４を同時に起動することにより、急激な圧力低下による始動時の給水圧力不足を解消することができる。
【００５６】
給水装置１１０の始動後、所定の時間が経過したときに、モータ１１６の運転周波数Ｆ１と上述した下限圧力ＰＬに対応するモータ１１６の周波数ＦＬとの差（Ｆ１−ＦＬ）が、モータ１１６の運転最大周波数Ｆｍａｘと下限周波数ＦＬとの差（Ｆｍａｘ−ＦＬ）の（ｎ−１）／ｎ以下であるか否かを判断する（周波数判断工程Ｓ２）。ここで、ｎは、運転しているポンプ１１４の台数である。
【００５７】
周波数判断工程Ｓ２においてＦ１−ＦＬがＦｍａｘ−ＦＬの（ｎ−１）／ｎ以下となっている場合には、運転しているｎ台のポンプ１１４のうち１台を停止させる（停止工程（解列動作Ｓ３）。このとき、運転しているポンプ１１４が１台になったかどうかが判断され（台数判断工程Ｓ４）、１台になったときは、通常のポンプ１台の運転に切り替わる。運転しているポンプ１１４が複数台ある場合は、上述した周波数判断工程Ｓ２に戻り、ポンプ１台になるまで上述した処理が繰り返される（反覆工程）。つまり、ポンプの運転台数を減らしても現在の目標圧力を保つことができるかどうかという判断を、周波数ＦＬに基づいて行うことで、適正なポンプの運転台数まで減らすことができる。なお、本実施形態では周波数判断工程Ｓ２においてはポンプ１台を停止してよいかについて判断しているが、３台以上のポンプが運転されている場合には、複数台のポンプを停止してよいかの判断を行うようにしてもよい。
【００５８】
周波数判断工程Ｓ２においてＦ１−ＦＬがＦｍａｘ−ＦＬの（ｎ−１）／ｎ以下となっていなかった場合には、少なくとも１つのポンプ１１４のモータ１１６の周波数を固定するとともに、他のポンプ１１４のモータ１１６の周波数を変化させる（運転移行工程Ｓ５）。
【００５９】
このように、図１０に示す例によれば、給水装置１１０の始動時に複数のポンプ１１４を同時に起動しているので、急激な圧力低下による始動時の給水圧力不足を解消することができる。
【００６０】
なお、上述の実施形態においては、給水装置が水道本管に直接接続される場合について説明したが、これに限られるものではなく、例えば、給水装置の上流に水道水をいったん貯留する受水槽を設置し、この受水槽に貯留された水を給水装置により各需要家に供給することとしてもよい。
【００６１】
これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の一実施形態における給水装置を示す模式図である。
【図２】図１に示す給水装置におけるポンプの運転特性曲線を示すグラフである。
【図３】図１に示す給水装置の始動時の圧力変化の一例を示すグラフである。
【図４】図１に示す給水装置の始動時の圧力変化の他の例を示すグラフである。
【図５】本発明の他の実施形態における給水装置を示す模式図である。
【図６】図１に示す給水装置の構造の一例を示す正面図である。
【図７】図６の平面図である。
【図８】図１に示す給水装置の構造の他の例を示す正面図である。
【図９】図８の平面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態における給水装置の始動方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６３】
１０，１１０    給水装置
１２    水道本管
１４，１１４ａ，１１４ｂ    ポンプ
１６，１１６    モータ
１８    インバータ
２０    制御部
２２    上流給水管
２４，１２４    吸込管
２６，１２６    吐出管
２８    逆止弁
３０，１３０    フロースイッチ
３２，１３２ａ，１３２ｂ    合流管
３４，１３４    圧力センサ
３６，１３６    圧力タンク
３８，３９    枝管
４０    給水末端
４２    下流給水管
４４    入力パネル
４６    ＣＰＵ
４８    内部メモリ
４９    タイマ
５０，１５０    ベース
５２，１５２    吐出口
【図１】
2006161613.tif 000003
【図２】
2006161613.tif 000004
【図３】
2006161613.tif 000005
【図４】
2006161613.tif 000006
【図５】
2006161613.tif 000007
【図６】
2006161613.tif 000008
【図７】
2006161613.tif 000009
【図８】
2006161613.tif 000010
【図９】
2006161613.tif 000011
【図１０】
2006161613.tif 000012