(57)【要約】【課題】複数のポンプ装置を連携制御する際、簡単な構成で各ポンプ装置の運転時間を平準化することができる自動運転ポンプ装置を提供すること。【解決手段】複数のポンプ装置２０を連携制御する自動運転ポンプ装置１０は、複数のポンプ装置２０にそれぞれ設けられ、複数のポンプ装置２０の相互間で情報交換を行うための通信部８５と、複数のポンプ装置２０にそれぞれ設けられ、電源投入時にポンプ装置２０の識別番号を通信部８５による情報交換によって他のポンプ装置２０と重複しない値として設定し、その識別番号の順序で各ポンプ装置２０の起動・追加・解列させる順を決定する制御部８１とを具備する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のポンプ装置を連携制御する自動運転ポンプ装置において、
前記複数のポンプ装置にそれぞれ設けられ、前記複数のポンプ装置の相互間で情報交換を行うための通信部と、
前記複数のポンプ装置にそれぞれ設けられ、電源投入時に前記ポンプ装置の識別番号を前記通信部による情報交換によって他のポンプ装置と重複しない値として設定し、その識別番号の順序で各ポンプ装置の起動・追加・解列させる順を決定する制御部と、
を具備する自動運転ポンプ装置。
【請求項２】
複数のポンプ装置を連携制御する自動運転ポンプ装置において、
前記複数のポンプ装置にそれぞれ設けられ、前記複数のポンプ装置の相互間で情報交換を行うための通信部と、
前記複数のポンプ装置にそれぞれ設けられ、前記ポンプ装置の積算運転時間を記憶する記憶部と、
電源投入時に前記記憶部に記憶された前記ポンプ装置の積算運転時間を前記通信部によって情報交換し、前記積算運転時間に基づく順序で各ポンプ装置の起動・追加・解列させる順を決定する制御部と、
を具備する自動運転ポンプ装置。
【請求項３】
前記複数のポンプ装置は、複数のグループから構成されると共に、
前記制御部による各ポンプ装置に対する起動・追加・解列の制御は、前記複数のグループのうち少なくとも１グループのポンプ装置に対して行う請求項１又は２に記載の自動運転ポンプ装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記ポンプ装置の圧力信号の変移を一定時間計測し、圧力変移状態の類似するポンプ装置について同一のグループと決定する請求項３に記載の自動運転ポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のポンプ装置を連携制御する自動運転ポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マンションや工場等の建物に対して、複数のポンプ装置を設置して給水を行う場合がある。これらのポンプ装置においては、故障の発生を抑え、メンテナンスを最小限に抑えるために、できるだけ使用時間を平準化することが要請されている。このため、マイコンを搭載して自動運転を行う２台のインバータ単独機械を信号線で連結し、運転状態及び故障状態を通信する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、制御装置一体型インバータポンプに無線通信機器を設置すると共に、設置現場の設備構成に応じて制御部のプログラム書き換えを行い、ポンプ装置の追加運転・解列運転・交互運転・故障代替運転を行う技術が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−９３６８０号公報
【特許文献２】特開平１０−１３１８６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した使用時間の平準化技術については次のような問題があった。すなわち、２台のインバータ単独機械を信号線で連結する技術では、３台以上のポンプ装置を結合する場合には制御が複雑になる。また、設置現場の設備構成に応じてプログラム書き換えを行う技術では、配管の数やポンプ装置の数が増えると、作業員が接続構成を正しく把握した上でプログラム書き換えを行わなければならず、作業が煩雑になる虞があった。さらに、設備設置後に使用量・使用頻度等が大きく代わると、再度、プログラム書き換えを行わなければならないといった問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、複数のポンプ装置を連携制御する際、簡単な構成で各ポンプ装置の運転時間を平準化することができる自動運転ポンプ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】
本発明の一態様として、複数のポンプ装置を連携制御する自動運転ポンプ装置は、前記複数のポンプ装置にそれぞれ設けられ、前記複数のポンプ装置の相互間で情報交換を行うための通信部と、前記複数のポンプ装置にそれぞれ設けられ、電源投入時に前記ポンプ装置の識別番号を前記通信部による情報交換によって他のポンプ装置と重複しない値として設定し、その識別番号の順序で各ポンプ装置の起動・追加・解列させる順を決定する制御部とを具備する。
【発明の効果】
【０００７】
複数のポンプ装置を連携制御する際、簡単な構成で各ポンプ装置の運転時間を平準化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る自動運転ポンプ装置の構成を示す説明図。
【図２】同自動運転ポンプ装置における識別番号決定プロセスを示すフロー図。
【図３】同自動運転ポンプ装置におけるグループ決定プロセスを示すフロー図。
【図４】同自動運転ポンプ装置におけるポンプ装置運転決定プロセスの一例を示すフロー図。
【図５】同自動運転ポンプ装置におけるポンプ装置運転決定プロセスの別の例を示すフロー図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、本発明の一実施形態に係る自動運転ポンプ装置１０の構成を示す説明図である。なお、図１中１００は貯水タンク、２００は外部配管を示している。貯水タンク１００は外部から水が流入可能に形成されている。外部配管２００は、マンションや工場等の建物内に配置されている。外部配管２００はバルブ２０１を備えている。
【００１０】
自動運転ポンプ装置１０は、複数のポンプ装置２０を備えている。なお、図１中９０は、自動運転ポンプ装置１０の運転状態をポンプ装置２０との通信によって把握することができる携帯端末９０を備えている。ポンプ装置２０は、貯水タンク１００内に貯留された水を外部配管２００に向けて圧送可能に形成されている。
【００１１】
図１に示す例では、ポンプ装置２０が９台設置されており、２台のポンプ装置２０を有する第１グループＧ１、４台のポンプ装置２０を有する第２グループＧ２、３台のポンプ装置２０を有する第３グループＧ３の３つにグループ化されており、それぞれ異なる外部配管２００に接続されている。なお、説明を簡略化するために、説明の中心になるポンプ装置２０のポンプ４０については自ポンプ、それ以外のポンプ装置２０のポンプ４０については他ポンプと記述する。
【００１２】
また、本実施形態においては、各ポンプ装置２０には固有の製造番号（例えば、製造年月・ロット番号またはシリアル番号を組合せた「ＡＢ１７１２９９９９」等の番号）や機種番号（例えば、機種名・出力容量等を組み合わせた「Ａ１２３４５６７」等の番号）が付けられている。また、製造番号の他、自動運転ポンプ装置１０を起動するたびに設定される識別番号（例えば、「８９４３」）が用いられる。なお、ポンプ装置２０及びグループの数は本実施形態のものに限定されない。
【００１３】
各ポンプ装置２０には、一端側（吸引側）が貯水タンク１００に接続され、他端側（吐出側）が外部配管２００に接続された内部配管３０が設けられている。内部配管３０の中途部には、ポンプ４０が取り付けられている。ポンプ４０はモータ４１によって駆動される。内部配管３０におけるポンプ４０の下流側には流量センサ５１及び圧力センサ５２が取り付けられている。さらに、流量センサ５１及び圧力センサ５２の下流側にはアキュムレータ６０が取り付けられている。
【００１４】
ポンプ装置２０は、電装部８０を備えている。電装部８０は、予め定められたプログラムに従い、流量センサ５１及び圧力センサ５２の出力値に基づいて制御を行う制御部８１を備えている。制御部８１は、モータ４１を駆動するインバータ８２と、流量センサ５１及び圧力センサ５２からの出力信号が入力される入力部８３と、ポンプ４０の積算運転時間Ｇ及び起動時からの運転時間Ｔを記憶する記憶部８４と、他のポンプ装置２０との間で状態信号（運転／停止／故障状態、吐出圧力、停止時間、積算運転時間、運転回数・電流・識別番号・機種番号・製造番号等）の通信を行う通信部８５とに接続している。通信部８５はアンテナ８６に接続されており、一定の範囲（数ｍ〜十数ｍ）を通信エリアとしている。本実施形態では、図１に示す９台のポンプ装置２０が全て通信エリア内と想定する。
【００１５】
各ポンプ装置２０の制御部８１は、電源投入時に識別番号の決定を図２に示す識別番号決定プロセスにしたがって実行する。制御部８１は、電源が投入されて一定時間の運転が行われると、図３に示す自動運転ポンプ装置１０におけるグループ決定プロセスに沿ってグループが決定する。さらに、一定期間の運転が行われると、制御部８１は、図４に示す自動運転ポンプ装置１０におけるポンプ装置運転決定プロセスによって、運転するポンプ装置が決定する。いずれのプロセスの詳細については後述する。
【００１６】
携帯端末９０は、上述した各ポンプ装置２０の通信部８５と通信を行うことで、各ポンプ装置２０の稼働状態（運転／停止／故障状態等）を受信し、表示部９１に表示する。
【００１７】
このように構成された自動運転ポンプ装置１０は、図２に示す識別番号決定プロセス、図３に示すグループ決定プロセス、及び、図４に示すポンプ装置運転決定プロセスに沿って、各ポンプ装置２０間の連携運転が行われ、起動・追加・解列の順序が決定される。すなわち、電源をＯＮすると（ステップＳＴ１０）、各制御部８１において、制御部８１内に設けられた乱数発生器で生成されたランダムな識別番号Ｙを取得する（ステップＳＴ１１）。識別番号の値はランダムに生成される乱数であるため、識別番号は重複する場合がある。
【００１８】
次に、制御部８１は、通信部８５を介して自らのポンプ装置２０に設定された識別番号Ｙを通信エリア内に発信する（ステップＳＴ１２）。次に、制御部８１は、他のポンプ装置２０からの識別番号の受信の有無を確認する（ステップＳＴ１３）。制御部８１は、識別番号を受信しない場合（ステップＳＴ１３のＮｏ）は、設定された識別番号を確定し（ステップＳＴ１４）、終了する。制御部８１は、識別番号を受信した場合（ステップＳＴ１３のＹｅｓ）は、同じ識別番号の有無を確認する（ステップＳＴ１５）。制御部８１は、同じ識別番号が有った場合は（ステップＳＴ１４のＹｅｓ）、ステップＳＴ１１に戻る。制御部８１は、同じ識別番号が無かった場合は（ステップＳＴ１４のＮｏ）、ステップＳＴ１４に進み、設定された識別番号を確定し（ステップＳＴ１４）、終了する。
【００１９】
このような識別番号決定プロセスにより、各ポンプ装置２０には、重複の無い識別番号が設定される。
【００２０】
次に、制御部８１は、圧力センサ５２が一定圧力以下に低下したことが入力部８３を介して検出すると、ポンプ４０から所定の吐出量が吐出されるようにインバータ８２によってモータ４１の回転速度の制御を行う。このように電源が投入されて一定時間の運転が行われると、制御部８１は、図３に示す自動運転ポンプ装置１０におけるグループ決定プロセスに沿ってグループを決定する。
【００２１】
各制御部８１において、自ポンプの状態信号を通信部８５を介して発信する（ステップＳＴ２０）。状態信号は、圧力センサ５２の出力値である圧力信号を含んでいる。次に、制御部８１は、他のポンプ装置２０からの状態信号の受信の有無を確認する（ステップＳＴ２１）。制御部８１は、状態信号を受信しない場合（ステップＳＴ２１のＮｏ）は、同一グループに他のポンプ装置２０が存在しない単独運転であると確定し（ステップＳＴ２２）、終了する。
【００２２】
制御部８１は、状態信号を受信した場合（ステップＳＴ２１のＹｅｓ）は、自ポンプとほぼ同じ吐出圧力を有する他ポンプの有無を確認する（ステップＳＴ２３）。制御部８１は、自ポンプとほぼ同じ吐出圧力を有する他ポンプが無かった場合は（ステップＳＴ２３のＮｏ）、ステップＳＴ２２に進む。制御部８１は、同じ吐出圧力を有する他ポンプが有った場合は（ステップＳＴ２３のＹｅｓ）、ステップＳＴ２４に進み、一定時間、該当する他ポンプの吐出圧力と自ポンプの吐出圧力の変化状態を比較する（ステップＳＴ２４）。
【００２３】
制御部８１は、一定時間、該当する他ポンプの吐出圧力と自ポンプの吐出圧力の変化を比較し、同じような変化状態を示さない場合（ステップＳＴ２４のＮｏ）は、ステップＳＴ２２に進む。同じような変化状態を示した場合（ステップＳＴ２４のＹｅｓ）は、自ポンプと他ポンプとが同一の外部配管２００に接続された同一グループであることを確定し（ステップＳＴ２５）、終了する。本実施形態の場合においては、各ポンプ装置２０は、第１グループＧ１、第２グループＧ２、第３グループＧ３のいずれかのグループに属することとなる。
【００２４】
さらに、一定期間の運転が行われると、制御部８１は、図４に示す自動運転ポンプ装置１０におけるポンプ装置運転決定プロセスによって、運転するポンプ装置２０が決定する。なお、上述したように各ポンプ装置２０は、第１グループＧ１、第２グループＧ２、第３グループＧ３のいずれかのグループに属し、属するグループ内において連携制御が行われる。
【００２５】
ここでは、例えば、グループＧ３に属する３台のポンプ装置２０について、次のようにして運転時間の平準化が行われる。自動運転ポンプ装置１０において、外部配管２００の給水が開始される等して、制御部８１は、第３グループＧ３の起動条件が成立したか否かが判定する（ステップＳＴ３０）。制御部８１は、起動条件が成立していない場合は（ステップＳＴ３０のＮｏ）、ポンプの運転は行わず、ステップＳＴ３０に戻って待機させる。
【００２６】
制御部８１は、起動条件が成立した場合は（ステップＳＴ３０のＹｅｓ）、ステップＳＴ３１に進み、通信部８５によって第３グループＧ３内で自ポンプより識別番号が小さく、かつ、故障状態ではない他ポンプの有無を判定する（ステップＳＴ３１）。制御部８１は、条件に合致する他ポンプが有る場合は（ステップＳＴ３１のＹｅｓ）、ポンプ装置２０の停止状態は継続し、ステップＳＴ３０に戻る（ステップＳＴ４０）。
【００２７】
制御部８１は、条件に合致する他ポンプが無い場合は（ステップＳＴ３１のＮｏ）、他に運転状態にあるポンプ装置２０の有無を判定する（ステップＳＴ３２）。制御部８１は、ステップＳＴ３２において、他に運転状態にあるポンプ装置２０が無い場合は（ステップＳＴ３２のＮｏ）、自ポンプを１号機（最初に運転するポンプ）と確定し（ステップＳＴ３３）、運転を開始させる（ステップ３４）。制御部８１は、他に運転状態にあるポンプ装置２０が有る場合は（ステップＳＴ３２のＹｅｓ）、自ポンプを運転中のポンプ台数Ｍに１を加えた号機（Ｍ＋１番目に運転するポンプ）として確定し（ステップＳＴ５０）、追加の運転を開始させる（ステップ３４）。
【００２８】
制御部８１は、自ポンプ運転中において、第３グループＧ３の停止条件が成立したか否かを判定する（ステップＳＴ３５）。制御部８１は、停止条件が成立していない場合は（ステップＳＴ３５のＮｏ）、ポンプの停止は行わず、ステップＳＴ３５に戻って待機する。
【００２９】
制御部８１は、停止条件が成立した場合は（ステップＳＴ３５のＹｅｓ）、ステップＳＴ３６に進み、通信部８５によって第３グループＧ３内で自ポンプより号機番号が小さい他ポンプの有無を判定する（ステップＳＴ３６）。制御部８１は、自ポンプより号機番号が小さい他ポンプが無い場合は（ステップＳＴ３６のＮｏ）、自ポンプを停止して解列し（ステップＳＴ３７）、終了する。制御部８１は、自ポンプより号機番号が小さい他ポンプが有る場合は（ステップＳＴ３６のＹｅｓ）、ポンプ装置２０の運転を継続させ（ステップＳＴ６０）、ステップＳＴ３５に戻る。
【００３０】
このように構成された自動運転ポンプ装置１０によれば、起動・追加・解列させる順の決定を各ポンプ装置２０に割り振られた識別番号の小さい順で行うことになり、複数のポンプ装置２０を有する場合に、優先的に起動・追加・解列させるポンプ装置２０を決める決定プロセスを単純化することができる。また、識別番号は電源ＯＮのたびに乱数によって決定されるため、長期間において、各ポンプ装置２０の運転時間を平準化することができ、メンテナンス間隔を大きくすることができる。
【００３１】
また、故障したポンプ装置２０については識別番号の順序に関わらず、使用しないようにしているため、吐出圧力が不足することが無い。
【００３２】
さらに、ポンプ室等に自動運転ポンプ装置１０を設置する際、ポンプ装置２０の台数や外部配管２００が多く、かつ、複雑に設置されている場合であっても、作業者が現場でポンプ装置２０のグループ化や、プログラムの書き換え等を行う必要が無く、作業者の作業負荷を低減することができる。
【００３３】
なお、起動等の順序決定を識別番号の小さい順としたが、大きい順や他の順で決めても良い。また、圧力センサ５２が故障等した場合、同一グループ内での圧力センサ５２の出力値はほぼ同一であると看做せるため、同一グループ内における他ポンプの圧力センサ５２の出力値を用いて制御を行うようにしてもよい。
【００３４】
図５は自動運転ポンプ装置１０における別の例におけるポンプ装置運転決定プロセスを示すフロー図である。図２の識別番号決定フローは同様に行われるため、説明は省略する。また、図３に示す自動運転ポンプ装置１０におけるグループ決定プロセスに沿ったグループ決定は同様に行われるため、説明は省略する。なお、本フローにおいては、通信エリア内に送信されたデータが複数あるポンプ装置２０のいずれであるかを特定するために、識別番号を用いている。特に、自ポンプと他ポンプのデータとの混信を避けるために用いられる。
【００３５】
グループ化が完了した後、運転が行われるにしたがい、各ポンプ装置２０の記憶部８４にはポンプ４０の最新の積算運転時間が記憶される。図５に示す自動運転ポンプ装置１０におけるポンプ装置運転決定プロセスによって、運転するポンプ装置２０が決定され、起動・追加・解列の順序が決定される。なお、上述したように各ポンプ装置２０は、第１グループＧ１、第２グループＧ２、第３グループＧ３のいずれかのグループに属し、属するグループ内において連携制御が行われる。
【００３６】
ここでは、例えば、グループＧ３に属する３台のポンプ装置２０について、次のようにして運転時間の平準化が行われる。自動運転ポンプ装置１０において、制御部８１は、第３グループＧ３の起動条件が成立したか否かが判定する（ステップＳＴ１３０）。制御部８１は、起動条件が成立していない場合は（ステップＳＴ１３０のＮｏ）、ポンプの運転は行わず、ステップＳＴ１３０に戻って待機する。
【００３７】
制御部８１は、起動条件が成立した場合は（ステップＳＴ１３０のＹｅｓ）、ステップＳＴ１３１に進み、通信部８５によって第３グループＧ３内で自ポンプより積算運転時間が短く、かつ、故障状態ではない他ポンプの有無を判定する（ステップＳＴ１３１）。制御部８１は、条件に合致する他ポンプが無い場合は（ステップＳＴ１３１のＮｏ）、他に運転状態にあるポンプ装置２０の有無を判定する（ステップＳＴ１３２）。制御部８１は、条件に合致する他ポンプが有る場合は（ステップＳＴ１３１のＹｅｓ）、ポンプ装置２０の停止状態は継続し（ステップＳＴ１４０）、ステップＳＴ１３０に戻る。
【００３８】
制御部８１は、ステップＳＴ１３２において、他に運転状態にあるポンプ装置２０が無い場合は（ステップＳＴ１３２のＮｏ）、自ポンプを１号機（最初に運転するポンプ）と確定し（ステップＳＴ１３３）、追加の運転を開始させる（ステップ１３４）。制御部８１は、他に運転状態にあるポンプ装置２０が有る場合は（ステップＳＴ１３２のＹｅｓ）、自ポンプを運転中のポンプ台数Ｍに１を加えた号機（Ｍ＋１番目に運転するポンプ）と確定し（ステップＳＴ１５０）、運転を行う（ステップ１３４）。
【００３９】
制御部８１は、自ポンプ運転中に、第３グループＧ３の停止条件が成立したか否かが判断される（ステップＳＴ１３５）。制御部８１は、停止条件が成立していない場合は（ステップＳＴ１３５のＮｏ）、ポンプの停止を行わず、ステップＳＴ１３５に戻って待機する。
【００４０】
制御部８１は、停止条件が成立した場合は（ステップＳＴ１３５のＹｅｓ）、ステップＳＴ１３６に進み、通信部８５によって第３グループＧ３内で自ポンプより運転時間が長い他ポンプの有無を判定する（ステップＳＴ１３６）。制御部８１は、自ポンプより運転時間の長い他ポンプが無い場合は（ステップＳＴ１３６のＮｏ）、自ポンプを停止して解列し（ステップＳＴ１３７）、終了する。制御部８１は、自ポンプより運転時間の長い他ポンプが有る場合は（ステップＳＴ１３６のＹｅｓ）、ポンプ装置２０の運転を継続し（ステップＳＴ１６０）、ステップＳＴ１３５に戻る。
【００４１】
なお、作業者は必要に応じて携帯端末９０を起動し、各ポンプ装置２０の通信部８５との通信を行うことで、各ポンプ装置２０の状態を受信し、表示部９１に表示させ、各ポンプ装置２０の状態を把握することができる。
【００４２】
このように構成された自動運転ポンプ装置１０によれば、起動・追加・解列させる順の決定を各ポンプ装置２０の積算運転時間の小さい順で行うことになり、複数のポンプ装置２０を有する場合に、優先的に起動・追加・解列させるポンプ装置２０を決める決定プロセスを単純化することができる。また、積算運転時間を基準としているため、各ポンプ装置２０の運転時間を平準化することができ、メンテナンス間隔を大きくすることができる。この他、識別番号を基準として起動順を決定する自動運転ポンプ装置１０と同様の効果を得ることができる。
【００４３】
なお、上述した識別番号を基準として起動順を決定するプロセスと、積算運転時間を基準として起動順を決定するプロセスとは両立させてもよく、例えば、図５に示す運転において、図２に示す識別番号決定プロセスを用いて、識別番号を各ポンプ装置２０に設定しておき、積算運転時間が同じ場合には識別番号を基準として起動順を決定するようにしてもよい。
【００４４】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではない。例えば、ポンプ装置２０の機種や容量等について限定されることなく、グループ化を行うことが可能で有る。さらに、同一グループとしての判断は、製造番号や機種番号に基づいて決定してもよい。
【００４５】
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】
【００４６】
１０…自動運転ポンプ装置、２０…ポンプ装置、３０…内部配管、４０…ポンプ、４１…モータ、５１…流量センサ、５２…圧力センサ、６０…アキュムレータ、８０…電装部、８１…制御部、８２…インバータ、８３…入力部、８４…記憶部、８５…通信部、８６…アンテナ、９０…携帯端末、９１…表示部、１００…貯水タンク、２００…外部配管、２０１…バルブ。
【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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