(57)【要約】      （修正有）【課題】ハンチング現象を防止できる増圧給水装置及びその制御方法を提供する。【解決手段】ポンプと、前記ポンプの一次側に配された逆流防止装置と、前記逆流防止装置の一次側に配され、前記ポンプの吸込側の圧力を検出する第１吸込圧力検出部と、前記逆流防止装置と前記ポンプの間に配され、前記ポンプの吸込側の圧力を検出する第２吸込圧力検出部と、前記ポンプの二次側の吐出側の圧力を検出する吐出圧力検出部と、前記吐出圧力に基づいて前記ポンプの出力を制御するとともに、前記ポンプの運転中に前記第１吸込圧力が目標圧力である第１基準値以上であって、かつ前記第２吸込圧力が前記第１基準値より低く設定された始動圧力である第２基準値以上となる状態が所定時間継続した場合に、前記ポンプを停止し、前記ポンプの停止中に第１吸込圧力が第１基準値未満もしくは第２吸込圧力が第２基準値未満となった場合、前記ポンプを再始動する制御部と、を備える。【選択図】図１
2019002343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプと、
前記ポンプの一次側に配された逆流防止装置と、
前記逆流防止装置の一次側に配され、前記ポンプの吸込側の第１吸込圧力を検出する第１吸込圧力検出部と、
前記逆流防止装置と前記ポンプの間に配され、前記ポンプの吸込側の第２吸込圧力を検出する第２吸込圧力検出部と、
前記ポンプの二次側に配され、前記ポンプの吐出側の吐出圧力を検出する吐出圧力検出部と、
前記吐出圧力に基づいて前記ポンプの出力を制御するとともに、前記ポンプの運転中に前記第１吸込圧力が目標圧力である第１基準値以上であって、かつ前記第２吸込圧力が前記第１基準値より低く設定された始動圧力である第２基準値以上となる状態が所定時間継続した場合に、前記ポンプを停止するとともに、
前記ポンプの停止中に第１吸込圧力が第１基準値未満もしくは第２吸込圧力が第２基準値未満となった場合、前記ポンプを再始動する制御部と、を備える増圧給水装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記ポンプの運転中に、第１吸込圧力が第３基準値以下、または第２吸込圧力が第４基準値以下になった場合に、ポンプを停止するとともに、前記ポンプの停止中に、前記第１吸込圧力が前記第３基準値よりも高い第５基準値以上となった場合に、前記ポンプを再始動する、請求項１記載の増圧給水装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記ポンプの運転中に前記第２吸込圧力と前記吐出圧力との差が所定値以内である場合に、報知処理を行う、請求項１または２記載の増圧給水装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記ポンプの運転中に前記第１吸込圧力と前記第２吸込圧力との差が所定値以内である場合に、報知処理を行う、請求項１乃至３のいずれか記載の増圧給水装置。
【請求項５】
ポンプと、
前記ポンプの一次側に配された逆流防止装置と、
前記逆流防止装置の一次側に配され、前記ポンプの吸込側の第１吸込圧力を検出する第１吸込圧力検出部と、
前記逆流防止装置と前記ポンプの間に配され、前記ポンプの吸込側の第２吸込圧力を検出する第２吸込圧力検出部と、
前記ポンプの二次側に配され、前記ポンプの吐出側の吐出圧力を検出する吐出圧力検出部と、
推定末端圧一定制御方式であって、停止流量から定格流量までの流量域において、停止流量時の第１目標吐出圧力から定格流量時の第２目標吐出圧力まで、出力周波数あるいは流量の増加に伴って変動する変動目標吐出圧力に基づいて前記ポンプの出力を制御するとともに、
前記第２吸込圧力の変動量が所定の変動基準値以上となった場合には、所定時間前記変動目標吐出圧力を固定する、制御部と、を備える増圧給水装置。
【請求項６】
前記ポンプを複数備えるとともに、
吸込口から逆流防止装置に至る吸込配管と、前記逆流防止装置の二次側に接続され複数の前記ポンプのポンプ吸込口に至る流路を有する吸込連結管と、前記ポンプのポンプ吐出口に接続される個別吐出流路と、前記吸込連結管に連通するバイパス流路と、給水先に連通する吐出口と、を有する吐出連結管と、を備え、前記ポンプの吐出側に逆止弁を備える、配管と、
前記個別吐出流路に配される流量検出部と、を備える、請求項１乃至５のいずれか記載の増圧給水装置。
【請求項７】
ポンプの一次側に配された逆流防止装置の一次側の第１吸込圧力と、
前記逆流防止装置と前記ポンプの間の第２吸込圧力と
前記ポンプの二次側の吐出圧力と、を検出し、
前記吐出圧力に基づいて前記ポンプの出力を制御するとともに、前記ポンプの運転中に前記第１吸込圧力が第１基準値以上であって、前記第２吸込圧力が前記第１基準値より低く設定された第２基準値以上である状態が所定時間継続した場合に、前記ポンプを停止する、増圧給水装置の制御方法。
【請求項８】
前記ポンプの運転中に、第１吸込圧力が第３基準値以下、または第２吸込圧力が第４基準値以下になった場合に、ポンプを停止するとともに、前記ポンプの停止中に、前記第１吸込圧力が前記第３基準値よりも高い第５基準値以上となった場合に、前記ポンプを運転する、請求項７記載の増圧給水装置の制御方法。
【請求項９】
前記ポンプの運転中に前記第２吸込圧力と前記吐出圧力との差が所定値以内である場合、あるいは、前記ポンプの運転中に前記第１吸込圧力と前記第２吸込圧力との差が所定値以内である場合に、報知処理を行う、請求項７または８記載の増圧給水装置の制御方法。
【請求項１０】
ポンプの一次側に配された逆流防止装置の一次側の第１吸込圧力と、
前記逆流防止装置と前記ポンプの間の第２吸込圧力と
前記ポンプの二次側の吐出圧力と、を検出し
停止流量から定格流量までの流量域において、停止流量時の第１目標吐出圧力から定格流量時の第２目標吐出圧力まで、出力周波数あるいは流量の増加に伴って変動する目標圧力に基づいて前記ポンプの出力を制御するとともに、
前記第２吸込圧力の変動量が所定の変動基準値以上となった場合には、所定時間、目標圧力を固定する増圧給水装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、増圧給水装置及び増圧給水装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
増圧給水装置において、ポンプ運転時に吸込圧力が上昇した場合にポンプを停止させる、いわゆる高配水圧停止機能を備えることが義務づけられている。
【０００３】
このような増圧給水装置において、ポンプと、モータと、ポンプの一次側の流路に設けられた減圧弁式逆流防止装置と、ポンプの二次側に設けられたアキュムレータと、を備え、配管としてポンプの一次側の吸込管と、ポンプの二次側の吐出管と、吸込管と吐出管を連通するバイパス管と、を備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。吸込管にはストレーナや閉止弁が設けられている。
【０００４】
例えば吸込側圧力が正圧となる増圧給水装置においては、ポンプ運転中に吸込圧力が目標圧力以上に上昇した場合に、ポンプを自動停止し、バイパス流路とポンプを経由して直圧給水する機能が日本水道協会規格に定められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３２８７５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この場合、例えば、閉止弁とストレーナと減圧弁式の逆流防止装置の圧力損失が最低で約６ｍであると、ポンプを停止した場合の吐出圧力は「目標圧力−６ｍ」まで低下する。一方で、吐出圧力一定制御方式の場合、始動圧力は「目標圧力−４ｍ」程度となる。したがって、ポンプの運転中にアキュムレータに蓄えられた水が流出して、吐出圧力が「目標圧力−４ｍ」まで低下すると、ポンプが再始動するといったハンチング現象が生じる場合がある。そこで、圧力損失を考慮してマージンを設定することも考えられるが、閉止弁とストレーナと減圧弁式逆流防止装置の圧力損失は、口径や給水量に伴って複雑に変化することから、圧力損失を考慮した設定は困難である。
【０００７】
そこで、本発明は、ハンチング現象を防止できる増圧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】
【０００８】
本発明の一形態にかかる増圧給水装置は、ポンプと、前記ポンプの一次側に配された逆流防止装置と、前記逆流防止装置の一次側に配され、前記ポンプの吸込側の第１吸込圧力を検出する第１吸込圧力検出部と、前記逆流防止装置と前記ポンプの間に配され、前記ポンプの吸込側の第２吸込圧力を検出する第２吸込圧力検出部と、前記ポンプの二次側に配され、前記ポンプの吐出側の吐出圧力を検出する吐出圧力検出部と、前記吐出圧力に基づいて前記ポンプの出力を制御するとともに、前記ポンプの運転中に前記第１吸込圧力が目標圧力である第１基準値以上であって、かつ前記第２吸込圧力が前記第１基準値より低く設定された始動圧力である第２基準値以上となる状態が所定時間継続した場合に、前記ポンプを停止するとともに、前記ポンプの停止中に第１吸込圧力が第１基準値未満もしくは第２吸込圧力が第２基準値未満となった場合、前記ポンプを再始動する制御部と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によればハンチング現象を防止できる増圧給水装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態にかかる増圧給水装置の側面図。
【図２】同増圧給水装置の側面図。
【図３】同増圧給水装置の断面図。
【図４】同増圧給水装置の制御手順を示すフローチャート。
【図５】同増圧給水装置の制御手順を示すフローチャート。
【図６】同増圧給水装置の目標圧力を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態にかかる増圧給水装置１について、図１乃至図６を参照して説明する。図１及び図２は増圧給水装置の側面図であり、カバーを切欠して内部構造を示すとともに、一部構造を断面にて示す。なお、図２は、図３におけるＩＩ−ＩＩ線から見た側面図である。図４及び図５は増圧給水装置１の制御手順を示すフローチャートである。図６は増圧給水装置１の制御における目標圧力を示すグラフであり、推定末端圧一定制御時の揚程と流量の関係を示している。
【００１２】
図１に示すように、増圧給水装置は、複数のポンプ装置１１と、配管１２と、逆流防止装置１３と、第１吸込圧力検出部である第１圧力センサ１４と、第２吸込圧力検出部である第２圧力センサ１５と、吐出圧力検出部である第３圧力センサ１６と、流量検出部である流量センサ１７と、電装部１８と、これらを収容するポンプカバー１９と、を備える。
【００１３】
ポンプ装置１１は、モータ２１と、モータ２１に接続されたインペラ２２を有する１段または複数段のポンプ２３と、を備え、流体を増圧して二次側に圧送する。本実施形態においては一対のポンプ装置１１が縦置きの状態で設置されている。
【００１４】
ポンプ２３は、下端部にポンプ吸込口２３ａを有し、上部の側部にポンプ吐出口２３ｂを有している。ポンプ吸込口２３ａには配管１２の吸込連結管３２が接続される。ポンプ吐出口２３ｂには個別吐出流路を形成する個別吐出管３４が接続される。
【００１５】
各モータ２１はケーブを介して電装部１８の制御部に接続されている。ポンプ装置１１は、制御部の制御によりモータ２１が駆動されることで、運転制御される。
【００１６】
配管１２は、逆流防止装置１３の一次側に配される吸込配管３１と、逆流防止装置１３の二次側に配される吸込連結管３２と、吸込連結管３２から分岐して各ポンプ２３のポンプ吸込口２３ａに至る一対のボール弁３３と、ポンプ２３のポンプ吐出口２３ｂに接続される複数の個別吐出管３４と、複数の個別吐出管３４とボール弁３３とを連通する吐出連結管３５と、吐出連結管３５と吸込連結管３２を接続するバイパス連結管３６と、を備える。
【００１７】
吸込配管３１は縦に延び、下端側に吸込口１２ａを有している。吸込口１２ａ近傍にはストレーナ３７が設けられている。吸込配管３１には第１の圧力検出部としての第１圧力センサ１４が設けられている。第１圧力センサ１４は、吸込配管３１内の圧力、すなわち逆流防止装置１３の一次側の圧力である第１吸込圧力ＰＳ１を検出する。吸込配管３１の他端は逆流防止装置１３に接続される。
【００１８】
逆流防止装置１３は、吸込配管３１と吸込連結管３２との間に設けられている。逆流防止装置１３は、第１の逆止弁１３ａと、第２の逆止弁１３ｂと、リテーナ１３ｃと、逃がし弁と、を備え、流路における液体の流れの方向を一方向に規制する。
【００１９】
吸込連結管３２は管状部材であり、逆流防止装置１３の二次側に接続される。吸込連結管３２は例えば２台のポンプ装置１１の下方において水平に延びている。吸込連結管３２には第２の圧力検出部としての第２圧力センサ１５が設けられている。第２圧力センサ１５は、吸込連結管３２内の圧力、すなわち逆流防止装置１３の二次側であってポンプ装置１１の一次側の、ポンプ吸込圧力である第２吸込圧力ＰＳ２を検出する。
【００２０】
一対のボール弁３３は、一対のポンプ２３のポンプ吸込口２３ａにそれぞれ接続されている。
【００２１】
個別吐出管３４は、管状部材であり、その一端がポンプ２３の側壁部に配されるポンプ吐出口２３ｂに接続されている。個別吐出管３４は、ポンプ吐出口２３ｂから前方に延び、屈曲して下方に延び、下方に設けられた吐出連結管３５に接続されている。個別吐出管３４内であってポンプ吐出口に近い所定箇所には、流れ方向を一方向に規制する逆止弁５２が設けられている。また、個別吐出管３４の中途部には、個別吐出管３４内の液体の流量を検出する流量検出部である流量センサ１７がそれぞれ設けられている。
【００２２】
吐出連結管３５は管状部材であり、複数の個別吐出管３４に接続されたボール弁３３の二次側に接続される。吐出連結管３５は例えば縦置きの２台のポンプ装置１１の下方において水平に延び、吸込連結管３２と並列に配置されている。吐出連結管３５は一端が閉口し、他端には蛇口などの給水先に接続される吐出口１２ｂを有する。吐出連結管３５には第３の圧力検出部としての第３圧力センサ１６が設けられている。第３圧力センサ１６は、吐出連結管３５内の圧力、すなわちポンプ２３の二次側のポンプ吐出圧力を検出する。吐出連結管３５の吐出口近傍には、圧力を蓄えるためのアキュムレータ４１が設けられている。
【００２３】
バイパス連結管３６は管状部材であり、吐出連結管３５と吸込連結管３２とを連通するバイパス流路３６ａを形成している。バイパス連結管３６内の所定箇所には、流れ方向を一方向に規制する逆止弁５１が設けられている。
【００２４】
第１圧力センサ１４、第２圧力センサ１５、及び第３圧力センサ１６は、例えばピエゾ効果を利用した半導体式の圧力センサである。圧力センサ１４，１５，１６は、センサーボディの孔部に設けられたダイヤフラムと、ダイヤフラムの上部に設けられた歪みゲージと、ダイヤフラム及び歪みゲージの間に設けられた液室と、液室に充填された非腐食性液体、例えばシリコンオイルと、を備える。
【００２５】
圧力センサ１４，１５，１６は、配管１２内の圧力を検出し、アナログ電圧出力可能に構成されている。圧力センサ１４，１５，１６は、ダイヤフラムが配管１２内の圧力により変化したときに、液室内のシリコンオイルによって歪みゲージに圧力が印加され、当該圧力に応じた歪みゲージの歪み量を信号に変換することで、圧力を検出する。圧力センサ１４，１５，１６は、信号線を介して電装部１８の制御部１８ｂに接続され、検出した圧力信号を制御部１８ｂに接続されている。
【００２６】
流量センサ１７は例えば磁石が設けられた羽根車を備え、磁石に接続されたホールＩＣにて流量検出を行う回転式のセンサである。
【００２７】
電装部１８は、各種情報を記憶する記憶部としての記憶装置１８ａと、制御部１８ｂと、各ポンプに接続されたインバータ１８ｃと、を備える。
【００２８】
記憶装置１８ａは、例えば、制御に必要な情報として、各種プログラムや各種基準値や閾値を記憶する。例えば記憶装置１８ａには、制御に必要な情報として、変動基準値ΔＰｖ１、第１基準値Ｐｔ１，第２基準値Ｐｔ２，第３基準値Ｐｔ３，第４基準値Ｐｔ４、第５基準値Ｐｔ５、差圧の基準値Ｐｔ６、Ｐｔ７等の数値が閾値として記憶されている。
【００２９】
制御部１８ｂは、予め記憶装置１８ａに記憶された各種プログラムに従って、複数のポンプ装置１１の動作を制御する。具体的には、制御部１８ｂは、各インバータ１８ｃに制御信号を送信し各ポンプ装置１１に対応するインバータ１８ｃを制御する。例えば制御部１８ｂは、各センサによって検出される検出値に基づき、各種の演算処理を行い、インバータ１８ｃの周波数制御により、ポンプ装置１１のモータ２１を変速運転し、または停止させる。具体的には、制御部１８ｂは、吐出圧力が目標圧力値になるように、推定末端圧一定制御する。
【００３０】
インバータ１８ｃは、信号線によってポンプ装置１１のモータ２１に電気的に接続されている。インバータ１８ｃは制御部１８ｂからの制御信号に応じた所定の周波数を出力することで、ポンプ装置１１のモータ２１を所定の回転速度で回転させる。
【００３１】
次に、本実施形態にかかる増圧給水装置１の制御方法について、図４及び図５を参照して説明する。図４及び図５は本実施形態にかかる制御部１８ｂのフローチャートである。
【００３２】
制御部１８ｂは、ステップＳＴ１として、ポンプ装置１１を運転する指示を検出する。制御部１８ｂは、外部入力指示などによりポンプ装置１１を運転する指示を検出すると（ステップＳＴ１のＹｅｓ）、ステップＳＴ２として各種データを検出するとともに、ステップＳＴ３としてポンプの運転を開始する。
【００３３】
ステップＳＴ２において、制御部１８ｂは各種圧力センサ及び流量センサで検出した圧力値及び流量値を検出する。
【００３４】
ステップＳＴ３において、制御部１８ｂは、インバータ１８ｃに制御信号を出力することで、ポンプ装置１１を駆動する。ここでは、２台のポンプ装置１１を、交互運転する。インバータ１８ｃは制御信号に応じた所定の周波数を出力することで、ポンプ装置１１のモータ２１を所定の回転速度で回転させる。このとき、制御部１８ｂは、吐出圧力Ｐｄが変動目標圧力値Ｐｄｖになるように、推定末端圧一定にて制御する。
【００３５】
具体的には、ステップＳＴ４として、制御部１８ｂは、一定時間（例：１秒）当りの第２吸込圧力Ｐｓ２の変動量ΔＰｓ２を検出し、第２吸込圧力Ｐｓ２の変動量ΔＰｓ２が所定の変動基準値ΔＰｖ１以上であるか否かを判定する。
【００３６】
そして、第２吸込圧力の変動量ΔＰｓ２量が所定の変動基準値ΔＰｖ１未満である場合には（ステップＳＴ４のＮｏ）、出力周波数あるいは流量の増加に応じて目標値を変動する変動目標圧力値Ｐｄｖを目標圧力値として、吐出圧力をフィードバック制御する（ステップＳＴ５）。
【００３７】
変動目標圧力値Ｐｄｖは、流量センサ１７で検出する流量の値に応じて変化する変動値である。例えば変動目標圧力値Ｐｄｖを算出する式やデータテーブルが記憶装置１８ａに記憶されている。
【００３８】
ステップＳＴ５として、具体的には、制御部１８ｂは、図６に示すように、停止流量から定格流量までの流量域において、出力周波数あるいは流量の増加に伴い、目標圧力を変化させ、推定末端圧一定制御の目標圧力曲線Ｌ１上の目標圧力に基づいてポンプの出力を制御する。
【００３９】
一方、第２吸込圧力Ｐｓ２の変動量ΔＰｓ２が所定の変動基準値ΔＰｖ１以上となった場合には（ステップＳＴ４のＹｅｓ）所定時間ｔ１は目標圧力を変動させないように、目標圧力を固定して、ポンプの運転制御を行う（ステップＳＴ６）。すなわち、一定時間ｔ１が経過するまで（ステップＳＴ７）、目標圧を固定し、ステップＳＴ４に戻る。すなわち、図６のグラフに示すように、変動値が一定値以上となった場合には、目標圧力を固定する。その後、一定時間ｔ１が経過した後に、再び目標圧力曲線Ｌ１上の目標圧力に従って推定末端圧一定制御を行う。ｔ１は例えば１０秒程度に設定される。
【００４０】
これにより吸込圧力が変動しても、目標圧力は変化しないため、推定末端圧一定制御の目標圧力曲線Ｌ１上で、安定して運転を行うことが可能となる。
【００４１】
またステップＳＴ８として、制御部１８ｂは、ポンプの運転中に検出した第１吸込圧力Ｐｓ１が、予め設定された目標圧力と同一の値である第１基準値Ｐｔ１以上であるか、及び、検出した第２吸込圧力Ｐｓ２が始動圧力と同一の値である第２基準値Ｐｔ２以上であるかを判定する。例えばＰｔ１やＰｔ２は、予め定められ、記憶装置１８ａに記憶されている。例えば、始動圧力と同一の値である第２基準値Ｐｔ２は目標圧力と同一の値である第１基準値Ｐｔ１よりも低く設定された値である。そして、第１吸込圧力Ｐｓ１が第１基準値Ｐｔ１以上であり、かつポンプ吸込圧力である第２吸込圧力Ｐｓ２が第２基準値Ｐｔ２以上である状態が、一定時間ｔ２以上継続した場合に（ステップＳＴ８のＹｅｓ）、ポンプを停止する（ステップＳＴ９）。一定時間ｔ２は例えば３秒程度に設定されている。
【００４２】
さらに、ステップＳＴ１０として、制御部１８ｂはポンプ２３の停止中に、第１吸込圧力Ｐｓ１が第１基準値Ｐｔ１未満であるか、または、ポンプ吸込圧力である第２吸込圧力Ｐｓ２が第２基準値Ｐｔ２未満であるかを判定する（ステップＳＴ１０）。  
そして、第１吸込圧力Ｐｓ１が第１基準値Ｐｔ１未満であるか、または、ポンプ吸込圧力である第２吸込圧力Ｐｓ２が第２基準値Ｐｔ２未満となる場合には（ステップＳＴ１０のＹｅｓ）、ポンプ２３の運転を再開する（ステップＳＴ１１）。
【００４３】
さらに制御部１８ｂは、ステップＳＴ１２として、ポンプ２３の運転中に、第１吸込圧力Ｐｓ１が第３基準値Ｐｔ３以下であるかと、第２吸込圧力Ｐｓ２が第４基準値Ｐｔ４以下であるかを判定する。そして、第１吸込圧力Ｐｓ１が第３基準値Ｐｔ３以下、または第２吸込圧力Ｐｓ２が第４基準値Ｐｔ４以下である場合に（ステップＳＴ１２のＹｅｓ）、ポンプ２３を停止する（ステップＳＴ１３）。
【００４４】
第３基準値は、０．０７ＭＰａとなるように設定された値であり記憶装置１８ａに記憶された閾値である。第４基準値は０．０１ＭＰａとなるように設定された値であり、記憶装置１８ａに記憶された閾値である。
【００４５】
さらに、ステップＳＴ１４として、制御部１８ｂはポンプ２３の停止中に、第１吸込圧力Ｐｓ１が第５基準値Ｐｔ５以上となるか否かを判定する（ステップＳＴ１４）。第５基準値Ｐｔ５は例えば第３基準値Ｐｔ３よりも高い０．１ＭＰａとなるように設定され、記憶装置１８ａに記憶された閾値である。
【００４６】
そして、第１吸込圧力Ｐｓ１が第５基準値Ｐｔ５以上となる場合には（ステップＳＴ１４のＹｅｓ）、ポンプ２３の運転を再開する（ステップＳＴ１５）。
【００４７】
また、制御部１８ｂは、ポンプ２３の停止中に検出した第２吸込圧力Ｐｓ２が吐出圧力Ｐｄと略同じ値である状態が一定時間ｔ３継続するか否か（ステップＳＴ１６）を判定する。具体的には制御部１８ｂはステップＳＴ１３において、第２吸込圧力Ｐｓ２と吐出圧力Ｐｄとの差圧を検出し、差圧が予め設定された基準差圧Ｐｔ６以下であるか否かを判定する。基準差圧Ｐｔ６は例えば０．０５ＭＰａ程度、ｔ３は例えば１０秒程度に設定される。第２吸込圧力Ｐｓ２と吐出圧力Ｐｄとの差圧が基準差圧Ｐｔ６以下であり、第２吸込圧力Ｐｓ２が吐出圧力Ｐｄと同等の範囲内となった状態が一定時間ｔ３継続した場合には（ステップＳＴ１６のＹｅｓ）、停止側のポンプ２３の逆止弁５２の故障とし、警報を表示・送出する報知処理を行う（ステップＳＴ１８）。
【００４８】
ステップＳＴ１６において、ポンプの停止中に検出した第２吸込圧力Ｐｓ２が吐出圧力Ｐｄと略同じ値である状態が一定時間ｔ３継続しない（ステップＳＴ１６のＮｏ）場合、制御部１８ｂは、ポンプ停止中に、増圧給水装置１の吸込圧力Ｐｓ１と第２吸込圧力Ｐｓ２とを比較し（ステップＳＴ１７）、その差圧が、あらかじめ定められた設定差圧△Ｐｔ７、例えば、１ｍ以下になった場合（ステップＳＴ１７のＹｅｓ）、逆流防止装置１３の第１の逆止弁１３ａ及び第２の逆止弁１３ｂに、同時に漏れが発生したと判断して警報を表示・送出する報知処理を行う（ステップＳＴ１８）。ステップＳＴ１８の報知処理として、制御部１８ｂは、警報として、例えば電装部１８に設けられた報知ランプ１８ｄを点灯、あるいは点滅させる。この他、例えば電装部１８や外部に設けられるモニタに警告を表示し、あるいは警報音を発生させてもよい。
【００４９】
制御部１８ｂはこれらの処理をポンプの運転終了指示があるまで繰り返し、運転終了の指示があれば運転を終了する（ステップＳＴ１９）。
【００５０】
以上の様に構成された増圧給水装置１によれば、ポンプ２３の運転中に、増圧給水装置１の吸込圧力Ｐｓ１が目標圧力以上、かつ、ポンプ吸込圧力である第２吸込圧力Ｐｓ２が目標圧力より低く設定された始動圧力以上の状態が、一定時間の間継続した場合、流量センサ１７により検出された流量が停止流量を超えていても、ポンプ２３を停止するようにしている。すなわち、直接、ポンプ吸込圧力と始動圧力（目標圧力一定値）を比較している。このため、様々な口径の減圧弁式の逆流防止装置・ストレーナなどの圧力損失が加算された合計値が、給水量の変動に伴い複雑に変動したとしても、これに影響されることなく、安定してポンプ２３を自動停止することが可能となる。従って、ポンプ２３の停止後に、アキュムレータ４１に蓄えられた水が流出して、吐出し圧力が始動圧力まで低下することはなく、ポンプ２３が再始動するハンチング現象を防止できる。
【００５１】
また、上記実施形態にかかる増圧給水装置１においては、ポンプ２３の運転中に、増圧給水装置１の吸込圧力Ｐｓ１があらかじめ定めた第１基準値Ｐｔ１＝０．０７ＭＰａ以下、または、ポンプ２３の吸込圧力Ｐｓ２が、あらかじめ定めた第２基準値Ｐｔ２＝０．０１ＭＰａ以下になった場合、ポンプ２３を自動停止し、ポンプ２３の停止中に、増圧給水装置１の吸込圧力Ｐｓ１が、Ｐ１より高く定めた第３基準値Ｐｔ３＝０．１ＭＰａ以上に回復した場合、ポンプ２３を運転可能としている。これにより、増圧給水装置１の吸込圧力Ｐｓ１が０．０７ＭＰａ超であっても、ポンプ２３の吸込圧力が正圧０．０１ＭＰａ以下に低下すれば、ポンプ２３が自動停止する。したがって、ポンプ２３の吸込圧力が負圧になりキャビテーションが発生して揚水不能に陥ることを、防止できる。
【００５２】
また、一方のポンプ２３の運転中に、第２吸込圧力Ｐｓ２が、一定時間ｔ２の間、吐出し圧力Ｐｄよりあらかじめ定められた基準差圧Ｐｔ６（例：５ｍ）以内になった場合、他方の停止側のポンプ２３の、吐出し側の逆止弁５２の故障とし、警報を表示・送出するようにしている。これにより、停止しているポンプ２３の逆止弁５２が故障した場合の逆流による無駄な電力消費を、警告・表示等により把握することができる。さらに、故障した逆止弁５２が識別されているため、故障修理時にすべての逆止弁を点検する必要がなく、修理作業の手間を軽減できる。
【００５３】
また、ポンプ２３の停止中に、増圧給水装置１の吸込圧力Ｐｓ１とポンプ吸込圧力Ｐｓ２との差圧が、あらかじめ定められた設定差圧△Ｐｔ７、例えば、１ｍ以下になった場合、逆流防止装置１３の第１の逆止弁１３ａ及び第２の逆止弁１３ｂに、同時に漏れが発生したと判断して警報を表示・送出する報知処理を行う。
【００５４】
また、上記実施形態においては、定格流量時における第１の目標圧力Ｐｄ１と、停止流量時における第２の目標圧力Ｐｄ２を設定し、停止流量から定格流量までの流量域において、出力周波数及び流量の増加に伴い高くなるよう定めた目標圧力に対応して、出力周波数を制御する推定末端末圧一定制御方式とした。そして、第２吸込圧力Ｐｓ２が、一定値△Ｐｖ１以上増減した場合、目標圧力の変更を一定時間禁止するようにしている。これにより、第２吸込圧力Ｐｓ２が変動しても、目標圧力の安定性が保たれる。したがって、第２吸込圧力Ｐｓ２の急激な変動により、給水流量Ｑが変化していないにもかかわらず、図６の実線矢印に示されるような目標圧力の過度低下や、目標圧力の不必要な上昇による無駄な電力消費を、防止することが可能となる。
【００５５】
なお、従来の制御方法の例として、ハンチング現象を防止するために、逆流防止装置と連結管吐出側逆止弁などの圧力損失を考慮したマージンを設定する手法が知られている。この方法では、例えば吸込み圧力が目標圧力Ｐ＋マージンα（ｍ）以上に上昇した場合にポンプを自動停止する。また、元圧と吐出圧との間の抵抗損失を一種類設定し、あるいは目標圧力に加算する抵抗損失が給水量に比例すると見なした関数とすることも考えられる。しかしながら、圧力損失は口径により変化するとともに、給水量の増大に伴い複雑な曲線を描いて増大しており、最適なマージンαを設定することは困難である。例えば最大圧力損失を１０ｍと仮定して吸込圧力Ｐｓ１が目標圧力Ｐ＋１０ｍ以上に上昇した場合に停止すれば、上記のハンチング現象を防止できるが、高配水圧時停止が可能であるのにポンプを停止できず、無駄な電力を消費することになる。
【００５６】
また、従来の制御方法の例として、ポンプの運転中に給水装置の吸込圧力が例えば第１基準値としての設定圧力０．０７ＭＰａ以下になった場合にポンプを自動停止し、給水装置の吸込圧力が第２基準値以上に回復した場合にポンプの運転復帰を可能とする機能も知られている。しかしながら、増圧給水装置の吸込圧力が０．０７ＭＰａを僅かに超える状態で給水量が増大した場合、閉止弁とストレーナと減圧弁式逆流防止装置の圧力損失に、吸込側連結等の圧力損失を加えた値が７ｍを超えると、ポンプ吸込圧力が負圧になり、キャビテーションにより水中に溶存していた空気が気泡となって発生する。この場合、インペラの羽根間の流路に気泡が滞留し、長時間運転すると流路を閉塞し、揚水不能となる場合がある。さらに、ポンプ吐出し側に備えられた逆止弁がポンプ停止中に故障した場合、運転側のポンプの負圧力水が停止しているポンプの吐出し側から吸込み管へ逆流し、吸込側の連結管から運転側のポンプの吸込口へ流入するといった循環流が生じ、無駄な電力消費をすることになる。
【００５７】
また、従来の制御方法の例として、増圧給水装置において推定末端圧力一定制御を行う場合には、吸込圧力の変動により、目標圧力が低下する場合がある。すなわち、増圧給水装置において最高出力周波数時の目標圧力を第１の目標圧力、停止流量時の目標圧力を第２の目標圧力とするとともに、停止流量時の出力周波数を検出して出力周波数の下限と上限の範囲を定め、ポンプへの出力周波数ｆ＝ポンプ回転数を変数とした関数を演算して目標圧力を決定する場合、例えば、吸込側圧力が増加することより、吐出し圧力が目標圧力より上昇し、出力周波数を低下して目標圧力まで下げようとするため、給水流量が変化していないにもかかわらず吸込側圧力の変動により、目標圧力の低下を引き起こすことになる。一方、吸込側圧力が減少した場合は、吐出し圧力が目標圧力より低下し、出力周波数を増加して目標圧力まで上げようとするために、給水流量が変化していないにもかかわらず、目標圧力が上昇して無駄な電力を消費してしまうというという不具合があった。この矛盾を解消するため、ＰＩＤ制御における微分要素をなくすか、または積分要素の遅れ時間を長くする、もしくは、比例領域を小さく設定する、などの方策が考えられる。ここで、比例領域は目標圧力差、すなわち第１目標圧力−第２目標圧力、である。しかし、微分要素なしに積分要素の遅れ時間を長くすれば、トイレのフラッシュバルブなどによる急激な給水量の増加に追従することが困難になる。また、比例領域を小さくすれば、吐出し圧力一定制御方式に対する推定末端圧一定制御方式の優位性である、配管抵抗に応じた不要な発生圧力を低減することによる省エネルギー効果が、消失してしまう。
【００５８】
また、従来の制御方法の一例として、増圧給水装置に、流量に比例した出力特性を有する流量検出部を設け、給水装置の運転流量を計測して、推定末端圧一定制御を行う場合もある。この場合、吸込圧力の時間あたりの変動幅が小さい場合は、ポンプへの出力周波数を変数として、目標圧力を決定する方式に比べ、安定した自動制御が可能である。すなわち、例えば、吸込圧力が上昇し、吐出し圧力が増加すると、制御により吐出圧力を目標圧力まで低減し、給水流量は変動しない、とする制御が可能である。または、吸込圧力が低下し、吐出し圧力が低下すると、制御により吐出し圧力を目標圧力まで増加することで、給水流量は変動しない、とする制御が可能である。一方、吸込圧力の時間あたりの変動幅が大きい場合は、不具合を生じる場合がある。例えば、急激な吸込圧力の上昇により、吐出し圧力が増加し、吐出し圧力を目標圧力まで低減することで、圧力低減が追いつかず給水流量が増加し、目標圧力が増加し、目標圧力が不必要に高止まりしてしまう、という不具合を生じることがある。あるいは、急激な吸込圧力の低下により吐出し圧力が低下し、吐出し圧力を目標圧力まで増加することで、圧力増加が追いつかず給水流量が低下し、目標圧力が低下し、目標圧力の不足により末端圧力が低下する、という不具合を生じることがある。したがって、出力周波数の加減速時間を可変としたり、吐出し圧力と流量のサンプリング間隔を調整するなどの対応では、安定した自動制御が困難であった。
【００５９】
上記本実施形態にかかる増圧給水装置１によれば、これらの従来の制御方法の例における不具合を回避し、無駄な電力を消費することなく、最適な設定が可能であり、効果的にハンチング現象を防止できるとともに、安定した自動制御が可能となる。
【００６０】
なお、本発明は上記各実施形態そのまま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構成要素を変形して具体化できる。さらに、上記実施形態の構成要件のうち一部を省略しても本発明を実現可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１…増圧給水装置、１１…ポンプ装置、１２…配管、１２ａ…吸込口、１２ｂ…吐出口、１３…逆流防止装置、１３ａ…第１の逆止弁、１３ｂ…第２の逆止弁、１３ｃ…リテーナ、１４…第１圧力センサ、１５…第２圧力センサ、１６…第３圧力センサ、１７…流量センサ、１８…電装部、１８ａ…記憶装置、１８ｂ…制御部、１８ｃ…インバータ、１８ｄ…報知ランプ、１９…ポンプカバー、２１…モータ、２２…インペラ、２３…ポンプ、２３ａ…ポンプ吸込口、２３ｂ…ポンプ吐出口、３１…吸込配管、３２…吸込連結管、３３…ボール弁、３４…個別吐出管、３５…吐出連結管、３６…バイパス連結管、３７…ストレーナ、４１…アキュムレータ、５１、５２…逆止弁。
【図１】
2019002343.tif 000003
【図２】
2019002343.tif 000004
【図３】
2019002343.tif 000005
【図４】
2019002343.tif 000006
【図５】
2019002343.tif 000007
【図６】
2019002343.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成30年10月10日(2018.10.10)
【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】
ポンプと、
前記ポンプの一次側に配された逆流防止装置と、
前記逆流防止装置と前記ポンプの間に配され、前記逆流防止装置の二次側であって前記ポンプの吸込側の吸込圧力を検出する吸込圧力検出部と、
前記ポンプの二次側に配され、前記ポンプの吐出側の吐出圧力を検出する吐出圧力検出部と、
前記吐出圧力に基づいて前記ポンプの出力を制御するとともに、前記ポンプの運転中に前記吸込圧力検出部にて検出された吸込圧力に基づいて前記ポンプの動作を制御する制御部と、を備える増圧給水装置。
【請求項２】
前記逆流防止装置の一次側に配され、前記ポンプの吸込側の第１吸込圧力を検出する第１吸込圧力検出部を備え、
前記逆流防止装置の二次側であって前記ポンプの吸込側の吸込圧力は第２吸込圧力であり、
前記吸込圧力検出部は第２吸込圧力検出部であり、
前記制御部は、前記吐出圧力に基づいて前記ポンプの出力を制御するとともに、第１吸込圧力及び前記第２吸込圧力に基づいて前記ポンプの動作を制御する、請求項１記載の増圧給水装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記吐出圧力に基づいて前記ポンプの出力を制御するとともに、前記第１吸込圧力が目標圧力以上であって、かつ前記第２吸込圧力が前記目標圧力よりも低く設定された第２基準値以上である状態が所定時間継続した場合に、前記ポンプを停止する、請求項２記載の増圧給水装置。
【請求項４】
前記ポンプの停止中に前記第１吸込圧力が目標圧力未満もしくは前記第２吸込圧力が始動圧力未満となった場合、前記ポンプを再始動する請求項３に記載の増圧給水装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の一形態にかかる増圧給水装置は、ポンプと、前記ポンプの一次側に配された逆流防止装置と、前記逆流防止装置と前記ポンプの間に配され、前記逆流防止装置の二次側であって前記ポンプの吸込側の吸込圧力を検出する吸込圧力検出部と、前記ポンプの二次側に配され、前記ポンプの吐出側の吐出圧力を検出する吐出圧力検出部と、前記吐出圧力に基づいて前記ポンプの出力を制御するとともに、前記ポンプの運転中に前記吸込圧力検出部にて検出された吸込圧力に基づいて前記ポンプの動作を制御する制御部と、を備える。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
また、上記実施形態にかかる増圧給水装置１においては、ポンプ２３の運転中に、増圧給水装置１の吸込圧力Ｐｓ１があらかじめ定めた基準値０．０７ＭＰａ以下、または、ポンプ２３の吸込圧力Ｐｓ２が、あらかじめ定めた基準値０．０１ＭＰａ以下になった場合、ポンプ２３を自動停止し、ポンプ２３の停止中に、増圧給水装置１の吸込圧力Ｐｓ１が、前記基準値０．０７ＭＰａより高く定めた基準値０．１ＭＰａ以上に回復した場合、ポンプ２３を運転可能としている。これにより、増圧給水装置１の吸込圧力Ｐｓ１が０．０７ＭＰａ超であっても、ポンプ２３の吸込圧力が正圧０．０１ＭＰａ以下に低下すれば、ポンプ２３が自動停止する。したがって、ポンプ２３の吸込圧力が負圧になりキャビテーションが発生して揚水不能に陥ることを、防止できる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
なお、本発明は上記各実施形態そのまま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構成要素を変形して具体化できる。さらに、上記実施形態の構成要件のうち一部を省略しても本発明を実現可能である。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］
ポンプと、
前記ポンプの一次側に配された逆流防止装置と、
前記逆流防止装置の一次側に配され、前記ポンプの吸込側の第１吸込圧力を検出する第１吸込圧力検出部と、
前記逆流防止装置と前記ポンプの間に配され、前記ポンプの吸込側の第２吸込圧力を検出する第２吸込圧力検出部と、
前記ポンプの二次側に配され、前記ポンプの吐出側の吐出圧力を検出する吐出圧力検出部と、
前記吐出圧力に基づいて前記ポンプの出力を制御するとともに、前記ポンプの運転中に前記第１吸込圧力が目標圧力である第１基準値以上であって、かつ前記第２吸込圧力が前記第１基準値より低く設定された始動圧力である第２基準値以上となる状態が所定時間継続した場合に、前記ポンプを停止するとともに、
前記ポンプの停止中に第１吸込圧力が第１基準値未満もしくは第２吸込圧力が第２基準値未満となった場合、前記ポンプを再始動する制御部と、を備える増圧給水装置。
［２］
前記制御部は、前記ポンプの運転中に、第１吸込圧力が第３基準値以下、または第２吸込圧力が第４基準値以下になった場合に、ポンプを停止するとともに、前記ポンプの停止中に、前記第１吸込圧力が前記第３基準値よりも高い第５基準値以上となった場合に、前記ポンプを再始動する、［１］記載の増圧給水装置。
［３］
前記制御部は、前記ポンプの運転中に前記第２吸込圧力と前記吐出圧力との差が所定値以内である場合に、報知処理を行う、［１］または［２］記載の増圧給水装置。
［４］
前記制御部は、前記ポンプの運転中に前記第１吸込圧力と前記第２吸込圧力との差が所定値以内である場合に、報知処理を行う、［１］記載の増圧給水装置。
［５］
ポンプと、
前記ポンプの一次側に配された逆流防止装置と、
前記逆流防止装置の一次側に配され、前記ポンプの吸込側の第１吸込圧力を検出する第１吸込圧力検出部と、
前記逆流防止装置と前記ポンプの間に配され、前記ポンプの吸込側の第２吸込圧力を検出する第２吸込圧力検出部と、
前記ポンプの二次側に配され、前記ポンプの吐出側の吐出圧力を検出する吐出圧力検出部と、
推定末端圧一定制御方式であって、停止流量から定格流量までの流量域において、停止流量時の第１目標吐出圧力から定格流量時の第２目標吐出圧力まで、出力周波数あるいは流量の増加に伴って変動する変動目標吐出圧力に基づいて前記ポンプの出力を制御するとともに、
前記第２吸込圧力の変動量が所定の変動基準値以上となった場合には、所定時間前記変動目標吐出圧力を固定する、制御部と、を備える増圧給水装置。
［６］
前記ポンプを複数備えるとともに、
吸込口から逆流防止装置に至る吸込配管と、前記逆流防止装置の二次側に接続され複数の前記ポンプのポンプ吸込口に至る流路を有する吸込連結管と、前記ポンプのポンプ吐出口に接続される個別吐出流路と、前記吸込連結管に連通するバイパス流路と、給水先に連通する吐出口と、を有する吐出連結管と、を備え、前記ポンプの吐出側に逆止弁を備える、配管と、
前記個別吐出流路に配される流量検出部と、を備える、［１］乃至［５］のいずれか記載の増圧給水装置。
［７］
ポンプの一次側に配された逆流防止装置の一次側の第１吸込圧力と、
前記逆流防止装置と前記ポンプの間の第２吸込圧力と
前記ポンプの二次側の吐出圧力と、を検出し、
前記吐出圧力に基づいて前記ポンプの出力を制御するとともに、前記ポンプの運転中に前記第１吸込圧力が第１基準値以上であって、前記第２吸込圧力が前記第１基準値より低く設定された第２基準値以上である状態が所定時間継続した場合に、前記ポンプを停止する、増圧給水装置の制御方法。
［８］
前記ポンプの運転中に、第１吸込圧力が第３基準値以下、または第２吸込圧力が第４基準値以下になった場合に、ポンプを停止するとともに、前記ポンプの停止中に、前記第１吸込圧力が前記第３基準値よりも高い第５基準値以上となった場合に、前記ポンプを運転する、［７］記載の増圧給水装置の制御方法。
［９］
前記ポンプの運転中に前記第２吸込圧力と前記吐出圧力との差が所定値以内である場合、あるいは、前記ポンプの運転中に前記第１吸込圧力と前記第２吸込圧力との差が所定値以内である場合に、報知処理を行う、［７］または［８］記載の増圧給水装置の制御方法。
［１０］
ポンプの一次側に配された逆流防止装置の一次側の第１吸込圧力と、
前記逆流防止装置と前記ポンプの間の第２吸込圧力と
前記ポンプの二次側の吐出圧力と、を検出し
停止流量から定格流量までの流量域において、停止流量時の第１目標吐出圧力から定格流量時の第２目標吐出圧力まで、出力周波数あるいは流量の増加に伴って変動する目標圧力に基づいて前記ポンプの出力を制御するとともに、
前記第２吸込圧力の変動量が所定の変動基準値以上となった場合には、所定時間、目標圧力を固定する増圧給水装置の制御方法。
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2019002343.tif 000009