(57)【要約】【課題】一台の制御装置で複数台のポンプを可変速給水制御し、且つこれらの装置間を極めて僅かな本数の配線で接続することができる可変速給水装置を提供する。【解決手段】複数のポンプモータを可変速する、ポンプモータと１対１に対応する複数の周波数変換器２０と、圧力一定制御または推定末端圧力一定制御を行う中央処理装置２１を有する制御部２２と、給水装置２９の各種運転設定および各種表示を行うコントローラ２３とを具備し、制御部２２と複数の周波数変換器２０、および制御部２２とコントローラ２３は、それぞれ双方の情報またはデータの送受信を一定の通信規約により行える通信手段を有し、制御部２２およびコントローラ２３は、制御部２２からコントローラ２３へ電源供給を行う電源線２８を用いて、電源に重畳させたバースト信号により情報またはデータの送信を行い、情報またはデータの受信時には電源とバースト信号を分離させる機能を有する。【選択図】　　　　図８
2004003476.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のポンプモータを可変速する、ポンプモータと１対１に対応する複数の周波数変換器と、
圧力一定制御または推定末端圧力一定制御を行う中央処理装置を有する制御部と、
給水装置の各種運転設定および各種表示を行うコントローラとを具備し、
前記制御部と前記複数の周波数変換器、および前記制御部と前記コントローラは、それぞれ双方の情報またはデータの送受信を一定の通信規約により行える通信手段を有し、
前記制御部および前記コントローラは、前記制御部から前記コントローラへ電源供給を行う電源線を用いて、電源に重畳させたバースト信号により情報またはデータの送信を行い、情報またはデータの受信時には前記電源と前記バースト信号を分離させる機能を有することを特徴とする可変速給水装置。
【請求項２】
前記制御部または前記コントローラの電源線接続部を無極性としたことを特徴とする請求項１に記載の可変速給水装置。
【請求項３】
前記電源は直流電源であり、前記コントローラは前記電源に重畳させたバースト信号をキャパシタンスカップリングにより取り出す回路を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の可変速給水装置。
【請求項４】
前記コントローラはバースト信号の直流分を分離する電源／信号分離回路を備えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の可変速給水装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポンプモータを可変速運転することにより、ポンプの吐出圧力を一定、または末端圧力を推定方式により一定に保持する可変速給水装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ポンプモータを可変速運転することにより、ポンプの吐出圧力を一定または末端圧力を推定方式により一定に保持する給水装置において、ポンプモータの一般的な可変速手段として、周波数変換器（いわゆるインバータ）が多く用いられている。図１５は、従来の可変速給水装置の通信制御の構成の一例を示す。
可変速給水装置は、周波数変換器を用いてポンプモータを可変速運転することにより、ポンプの吐出圧力を一定とする、又は末端の需要家側での給水水圧を一定に保つようにポンプの吐出圧力を制御する。
【０００３】
このため、可変速給水装置は、ポンプの運転、停止等の操作スイッチ１１及び運転状況を表示する表示灯１２等を備えた操作表示部１０を備える。操作表示部１０は、中央処理装置（ＣＰＵ）１７を含む制御部１５と信号ケーブル１６により接続され、各種の信号が操作表示部１０と制御部１５との間で伝達される。
又、制御部１５は、ポンプＰを駆動するモータＭに任意の周波数／電圧を供給する周波数変換器１８と、同様にケーブル１９により接続されている。このケーブル１９を介して、制御部１５から運転・停止指令、周波数指令、故障信号出力、故障復帰入力、運転信号等が伝達される。周波数変換器１８では、三相交流商用電源から電源の供給を受け、一旦整流して直流に変換した後、前述した制御部１５からの周波数指令に基づいた周波数の交流電力に逆変換する。そして、逆変換した電力をモータＭに供給することにより、ポンプＰを所定の速度で運転することにより、吐出圧力一定又は推定末端圧力一定の制御を行う。
【０００４】
このように、従来の可変速給水装置は、ポンプを駆動する一台のモータに対して一台の周波数変換器が対応し、このポンプの運転制御を行う一台の制御部１５が更にこれに対応し、又この制御部に操作信号を供給する一台の操作表示部１０が更に対応していた。そして、操作表示部１０と制御部１５との間は、多数の信号線からなるケーブル１６で接続され、又制御部１５と周波数変換器１８との間は、同様に多数の信号線からなるケーブル１９で接続されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のようにモータポンプに１対１に対応させて制御装置を配置していたのでは、ポンプを複数台備えた給水装置では、その操作が煩雑となる。又、一台の中央制御装置で複数台のポンプを制御する場合には、装置間の信号線の数も膨大となり、その配線のためのスペースの確保、結線作業も大変であり、結線ミス等による給水装置の誤動作等の問題も生じてくる。
【０００６】
また、給水装置の各種運転設定および各種表示およびブザー警報を行う操作表示部は、一般的に容易に操作、確認ができるように給水装置用制御盤の扉や外面に設置されている。一方で中央処理装置を有する制御部は、機器の保護や安全のため制御盤の内部に配置されており、制御部と操作表示部の間も各種運転操作信号や各種表示および警報信号等多数の入出力信号用配線が必要であり、そのため誤配線や極性間違いも起きやすかった。
【０００７】
さらに給水装置の設置位置により、操作表示部が操作しにくい、または見にくいという場合があり、従来は制御盤自体の向きを変えたり、制御盤の設置位置を変更したりして対処していた。
【０００８】
本発明は上述した事情に鑑みて為されたもので、一台の制御装置で複数台のポンプを可変速給水制御し、且つこれらの装置間を極めて僅かな本数の配線で接続することができる可変速給水装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の可変速給水装置の第１の態様は、複数のポンプモータを可変速する、ポンプモータと１対１に対応する複数の周波数変換器と、圧力一定制御または推定末端圧力一定制御を行う中央処理装置を有する制御部と、給水装置の各種運転設定および各種表示を行うコントローラとを具備し、前記制御部と前記複数の周波数変換器、および前記制御部と前記コントローラは、それぞれ双方の情報またはデータの送受信を一定の通信規約により行える通信手段を有し、前記制御部および前記コントローラは、前記制御部から前記コントローラへ電源供給を行う電源線を用いて、電源に重畳させたバースト信号により情報またはデータの送信を行い、情報またはデータの受信時には前記電源と前記バースト信号を分離させる機能を有することを特徴とする。
【００１０】
又、本発明の第２の態様は、前記制御部または前記コントローラの電源線接続部を無極性としたことを特徴とする。
又、本発明の第３の態様は、前記電源は直流電源であり、前記コントローラは前記電源に重畳させたバースト信号をキャパシタンスカップリングにより取り出す回路を備えることを特徴とする。
又、本発明の第４の態様は、前記コントローラはバースト信号の直流分を分離する電源／信号分離回路を備えていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の可変速給水装置の通信制御装置の好ましい態様は、ポンプモータを可変速運転することにより、ポンプの吐出圧力を一定または末端圧力を推定方式により一定に保つ給水装置において、複数のポンプモータを可変速する、ポンプモータと１対１に対応する複数の周波数変換器と、圧力一定制御または推定末端圧力一定制御を行う中央処理装置を有する制御部と、給水装置の各種運転設定および各種表示およびブザー警報を行う着脱可能なリモートコントローラとを具備し、前記制御部と前記複数の周波数変換器、および前記制御部と前記リモートコントローラは、それぞれ双方の情報またはデータの送受信を一定の通信規約により行える通信機能を有し、かつ前記制御部と前記複数の周波数変換器の内１台の間および各々の周波数変換器の間を１台ずつ順番に２本の通信線にて接続し、また前記制御部は前記リモートコントローラへ２本の電源線にて電源供給を行い、かつ前記制御部と前記リモートコントローラとの間を２本の通信線にて接続してもよい。
【００１２】
又、前記リモートコントローラと前記制御部間の電源線に、リモートコントローラ自体の直流電源と前記直流電源に重畳させたバースト信号により情報またはデータの送受信を行う信号を重ね、電源供給と通信制御を２本の電源線のみにて行ってもよい。
【００１３】
又、前記リモートコントローラと前記制御部間の電源線によりリモートコントローラ自体の直流電源と前記直流電源に重畳させたバースト信号により情報またはデータの送受信を行う信号を重ね、電源供給と通信制御を２本の電源線のみにて行う通信制御装置において、前記リモートコントローラへ接続する２本の電源線の極性をどのように接続しても所定の制御が行えるように前記リモートコントローラの電源線接続部を無極性としてもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図１４を参照しながら、本発明の実施の形態及び実施例について説明する。
【００１５】
図１は、本発明の第１の実施の形態を示す。ポンプモータＭを可変速運転することにより、ポンプＰの吐出圧力を一定、または末端圧力を推定方式により一定に保つ給水装置である。複数のポンプモータＭと１対１に対応する複数の周波数変換器２０と、圧力一定制御または推定末端圧力一定制御を行う中央処理装置２１を有する制御部２２と、給水装置の各種運転設定および各種表示およびブザー警報を行う着脱可能なリモートコントローラ２３等を具備する。
前記制御部２２と前記複数の周波数変換器２０、および前記制御部２２と前記リモートコントローラ２３とは、それぞれ双方の情報またはデータの送受信を一定の通信規約により行える通信手段を有する。かつ前記制御部２２と前記複数の周波数変換器２０の内１台の間および各々の周波数変換器２０の間を１台ずつ順番に２本（１対）の通信線（ペアケーブル）２５にて接続し、また前記制御部２２は前記リモートコントローラ２３へ２本（１対）の電源線（ペアケーブル）２６にて電源供給を行い、かつ前記制御部２２と前記リモートコントローラ２３との間を２本の通信線（ペアケーブル）２７にて接続している。
【００１６】
図２は、本発明の第２の実施の形態を示す。前記リモートコントローラ２３と前記制御部２２間の電源線２８に、リモートコントローラ自体の直流電源と前記直流電源に重畳させたバースト信号により情報またはデータの送受信を行う信号を重ね、電源供給と通信制御を２本（１対）の電源線（ペアケーブル）２８のみで行っている。
【００１７】
図３は、本発明の第３の実施の形態を示す。前記リモートコントローラ２３と前記制御部２２間の電源線によりリモートコントローラ自体の直流電源と前記直流電源に重畳させたバースト信号により情報またはデータの送受信を行う信号を重ね、電源供給と通信制御を２本の電源線２８のみにて行う通信制御であることは、前述と同様である。この実施の形態では、前記リモートコントローラ２３へ接続する２本の電源線２８の極性をどのように接続しても所定の制御が行えるように前記リモートコントローラの電源線接続部を無極性としている。
【００１８】
本発明では上記のように、給水装置の、複数の周波数変換器２０と中央処理装置２１を有する制御部２２、および給水装置の各種運転設定、各種表示、ブザー警報を行う着脱可能なリモートコントローラ２３と、前記制御部２２は、それぞれ双方の情報またはデータの送受信を一定の通信規約により行える通信手段を有する。そして、前記制御部２２と前記複数の周波数変換器２０の内１台の間、および各々の周波数変換器２０の間を１台ずつ順番に２本の通信線２５にて接続し、また前記制御部２２は前記リモートコントローラ２３へ電源線２６にて電源供給を行い、かつ前記制御部２２と前記リモートコントローラ２３との間を通信線２７にて接続する。これにより、従来多数必要であった入出力信号用配線が周波数変換器と制御部との間は２本の通信線２５のみの接続で可能となり、また周波数変換器と他の周波数変換器間も各々２本の通信線２５で順番に接続すればよく、さらにリモートコントローラ２３と制御部２２間は電源線２本（２６）と通信線２本（２７）の計４本の接続で可能とすることができる。
【００１９】
また、給水装置の設置位置により操作表示部が操作しにくい、または見にくいという問題が従来あったことは前述の通りである。本実施の態様では、リモートコントローラ２３は着脱可能で、かつ接続線が４本（２６，２７）しかないため、必要に応じて容易に移動させることができる。このため、制御盤自体の向きを変えたり制御盤の設置位置を変更しなくてよい。
【００２０】
さらに前記制御部２２と前記リモートコントローラ２３間の電源線にリモートコントローラ自体の直流電源と前記直流電源に重畳させたバースト信号により情報またはデータの送受信を行う信号を重ねることにより、リモートコントローラ２３と制御部２２間の配線を電源供給と通信制御とを合わせて２本の電源線２８のみで行うこともできる。
【００２１】
さらに、上記リモートコントローラ２３と制御部２２間の２本の電源線２８の極性をどのように接続しても所定の制御が行えるよう、前記リモートコントローラの電源線接続部を無極性とすることにより、極性を気にすることなく配線ができ、誤配線という問題がなくなる。
【００２２】
【実施例】
（第１実施例）
図４は、本発明の第１実施例を示す。制御部の基本構成は、中央処理装置（ＣＰＵ）２１、給水装置からの入出力信号をＣＰＵに伝える為のインターフェース回路３０、データ通信の為の通信用ドライバ・レシーバ回路３１、電源回路３２、インターフェース回路（ＲＳ４８５）３３等からなっている。電源回路３２は、ＣＰＵ２１、インターフェース回路３０、通信用ドライバ・レシーバ回路３１兼インターフェース回路（ＲＳ４８５）３３用の３種類の電源を作り出し、各回路に供給する。また同時にリモートコントローラ２３にも電源線２６を介して電源を供給する。
【００２３】
ＣＰＵ２１は、中央演算処理機能、ＲＯＭ・ＲＡＭ・Ｅ２　ＰＲＯＭ等のメモリ機能、ディジタルＩ／Ｏ機能、Ａ／Ｄ・Ｄ／Ａ変換機能、シリアルデータ送受信機能（２ＣＨ）等を有する。給水装置２９からの圧力、流量、水位等の入力信号を取り入れると同時にリモートコントローラ２３からの指示に従い、演算・判断等を行い、給水装置２９に対する運転・停止指令、周波数変換器（１〜ｎ）２０に対して周波数増加減少指令等の信号を出力し、周波数変換器２０からの状態情報を演算・判断し、リモートコントローラ２３、給水装置２９等に送る。
【００２４】
通信用ドライバ・レシーバ回路３１はＣＰＵ２１からのシリアルデータをリモートコントローラ２３に送信する機能と、リモートコントローラ２３からのシリアルデータを受信し、ＣＰＵ２１に伝送する機能をつかさどる。
図５は、通信用ドライバ・レシーバ回路の具体的な構成を示す。ノイズ強化および低コスト化のため、通信ドライバ・レシーバ回路３１は、フォトカプラ３５を使用し、ＣＰＵ２１とリモートコントローラ２３側とを電気的絶縁するだけの構成としている。
【００２５】
インターフェース回路（ＲＳ４８５）は図６で示すごとく、周波数変換器２０とのシリアルデータ伝送回路であり、ノイズ強化の為フォトカプラ３５で絶縁をしている。これは外部とのインターフェースを標準化・一般化する為で周波数変換器以外の機器でもＲＳ４８５のインターフェース回路を用意していれば、いつでも接続できるので、システムの拡張が容易となる。
【００２６】
リモートコントローラ２３はマンマシーンインターフェース機能を持つ。すなわち人間の操作により、給水装置の運転停止、運転量の設定、各種警報値の設定等を行うほか、給水装置の状態を表示・ブザーで人間に知らせる機能をつかさどる。
リモートコントローラの構成は、図４に示すように、通信用ドライバ・レシーバ回路４０、ＣＰＵ４１、表示回路（ＬＣＤ）４２、操作回路（ＳＷ群）４３、ブザー４４等からなる。各回路４０，４１，４２，４３，４４の電源は、制御部２２より２本の電源線２６で供給される。
【００２７】
ＣＰＵ４１は、中央演算処理機能、ＲＯＭ・ＲＡＭ等のメモリ機能、ディジタルＩ／Ｏ機能、ＬＣＤドライブ機能、シリアルデータ送受信機能を有し、制御部２２の状態を表示器（ＬＣＤ）４２に表示させる他、操作回路（ＳＷ群）４３の情報の演算・判断を行い、表示器（ＬＣＤ）４２に表示させ、同時に制御部２２に送信する。
【００２８】
通信用ドライバ・レシーバ回路４０は、ＣＰＵ４１からのシリアルデータを制御部２２に送信する機能と、制御部２２からのシリアルデータを受信し、ＣＰＵ４１に伝送する機能をつかさどる。回路そのものとしては制御部２２と同様である。尚、表示器（ＬＣＤ）４２、操作回路４３は低コスト化を図るため、図７に示すようにＣＰＵ４１からのダイナミックスキャン操作での回路構成をとっている。
【００２９】
（第２実施例）
図８は、本発明の第２実施例の回路構成を示す。制御部２２内部の基本構成は、中央処理装置（ＣＰＵ）２１、給水装置２９からの入出力信号をＣＰＵ２１に伝えるためのインターフェース回路３０、データ通信のための通信用ドライバ・レシーバ回路３９、電源回路３２であり、その基本的な構成は前述の第１実施例と同じであるが、通信用ドライバ・レシーバ回路３９の構成のみが異なる。
【００３０】
通信用ドライバ・レシーバ回路３９の機能として、第１実施例と異なる点は、▲１▼送信時に電源と伝送信号とを合成して送信する。▲２▼受信時は電源と伝送信号を分離し、伝送信号のみをＣＰＵ２１に伝える。
ＣＰＵ２１からの送信信号は、発振回路５０の信号とともにバースト波発生回路５１に送られ、バースト波を発生させ、その信号を増幅回路５２でパワー増幅する。
【００３１】
増幅回路の出力トランジスタ５５と電源とは、図１０に示すように、フィルタ（Ｚ）５６と抵抗（Ｒ）とで接続され、トランジスタ５５がＯＦＦの時、すなわちＣＰＵ２１が“１”の時は電源電圧はそのままでペアケーブルに出力され、トランジスタがＯＮの時、すなわちＣＰＵが“０”の時は
ΔＶ＝電源電圧×（１−Ｒ／（Ｒ＋Ｚ））
のバースト信号が出力される。
受信時は、図９に示すようにケーブル伝送信号を交流分だけキャパシタンスカップリングで取り出し、整流・平滑し波形整形を行い、ＣＰＵに送る。
【００３２】
リモートコントローラ２３の機能は第１実施例と同じである。
リモートコントローラ２３の構成も、第１実施例と同様であるが、異なる点は電源／信号分離回路５３があり、バースト信号の直流分を電源として使用する点にある。この点を説明すると、図１１に示すようにバースト信号の下限値を直流分として電源とする。
図１２にこの回路例を示す。原理的には抵抗・ツェナーダイオード、３端子レギュレータ、シャントレギュレータ、定電流ダイオードでも可能である。
【００３３】
（第３実施例）
図１３は、本発明の第３実施例の回路構成を示す。
この実施例としては、第２実施例の伝送ケーブル２８の両端、すなわち制御部２２のバースト信号伝送入出力部分と、リモートコントローラのバースト信号伝送入出力部分に整流回路５５を挿入することにより、実現している。この整流回路５５は、図１４に示すようなブリッジ型の全波整流回路である。
【００３４】
この整流回路５５を受信側に挿入することにより、バースト信号が重畳した電源がその入力側に供給された場合に、電源線の極性（＋、−極）にかかわらず、常に図１４に示す極性の電源出力が得られる。従って、無極性となり、電源線２８の極性が逆に接続されても、常に出力側には正しい極性のバースト信号が重畳した電源が供給される。尚、この整流回路５５による無極性化は、受信側においてのみ有効であるが、送信側に配置しても差し支えなく、電源線２８は双方向性であるため、その両端に整流回路５５が挿入されている。
【００３５】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように本発明によれば、下記のような優れた効果がある。
【００３６】
一台の制御装置で複数台のポンプを可変速給水制御し、且つこれらの装置間を極めて僅かな本数の配線で接続することができる。
【００３７】
給水装置の、複数の周波数変換器と中央処理装置を有する制御部、および給水装置の各種運転設定、各種表示、ブザー警報を行う着脱可能なリモートコントローラと前記制御部は、それぞれ双方の情報またはデータの送受信を一定の通信規約により行える通信手段を有し、前記制御部と前記複数の周波数変換器の内１台の間、および各々の周波数変換器の間を１台ずつ順番に２本の通信線にて接続し、また前記制御部は前記リモートコントローラへ電源線にて電源供給を行い、かつ前記制御部と前記リモートコントローラとの間を通信線にて接続することにより、従来多数必要であった入出力信号用配線が周波数変換器と制御部間は２本の通信線のみの接続で可能となり、また周波数変換器と周波数変換器間も各々２本の通信線で順番に接続すればよく、さらにリモートコントローラと制御部間は電源線２本と通信線２本の合計４本の接続で可能とすることができる。
【００３８】
また、給水装置の設置位置により操作表示部が操作しにくい、または見にくいという場合は、リモートコントローラは着脱可能で、かつ接続線が４本しかないため、必要に応じて容易に移動させることができ、制御盤自体の向きを変えたり制御盤の設置位置を変更しなくてよい。
【００３９】
さらに前記制御部と前記リモートコントローラ間の電源線にリモートコントローラ自体の直流電源と前記直流電源に重畳させたバースト信号により、情報またはデータの送受信を行う信号を重ねることにより、リモートコントローラと制御部間の配線を電源供給と通信制御とを合わせて２本の電源線のみで行うこともできる。
【００４０】
さらに上記リモートコントローラと制御部間の２本の電源線の極性をどのように接続しても所定の制御が行えるよう、前記リモートコントローラの電源線接続部を無極性とすることにより、極性を気にすることなく配線ができ、誤配線の問題がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施態様の可変速給水装置の通信制御装置の説明図。
【図２】本発明の第２の実施態様の通信制御装置の説明図。
【図３】本発明の第３の実施態様の通信制御装置の説明図。
【図４】本発明の第１実施例の通信制御装置の説明図。
【図５】図４における通信ドライバ・レシーバの説明図。
【図６】図４におけるＣＰＵとインターフェース回路の間の接続の説明図。
【図７】図４におけるリモートコントローラのＣＰＵと表示回路との接続の説明図。
【図８】本発明の第２実施例の通信制御装置の説明図。
【図９】電源にバースト信号を付加した状態の送信側と受信側のタイムチャート。
【図１０】バースト信号を分離する部分の回路図。
【図１１】バースト信号と電源直流分との関係を示すタイムチャート。
【図１２】バースト信号を取り出す部分の回路図。
【図１３】本発明の第３実施例の通信制御装置の説明図。
【図１４】図１３における整流回路の回路図。
【図１５】従来の可変速給水装置の通信制御装置の説明図。
【符号の説明】
２０　　周波数変換器
２１　　中央処理装置（ＣＰＵ）
２２　　制御部
２３　　リモートコントローラ
２５，２７　通信線
２６　　電源線
Ｐ　　ポンプ
Ｍ　　モータ
【図１】
2004003476.tif 000003
【図２】
2004003476.tif 000004
【図３】
2004003476.tif 000005
【図４】
2004003476.tif 000006
【図５】
2004003476.tif 000007
【図６】
2004003476.tif 000008
【図７】
2004003476.tif 000009
【図８】
2004003476.tif 000010
【図９】
2004003476.tif 000011
【図１０】
2004003476.tif 000012
【図１１】
2004003476.tif 000013
【図１２】
2004003476.tif 000014
【図１３】
2004003476.tif 000015
【図１４】
2004003476.tif 000016
【図１５】
2004003476.tif 000017