(57)【要約】【課題】ポンプ効率を向上させることが可能な給水装置を提供すること。【解決手段】給水装置１は、給水源に接続された吸込管２１と、吸込管２１を複数に分岐する分岐管２３と、分岐管２３にそれぞれ設けられたポンプ６１と、ポンプ６１にそれぞれ設けられた複数の合流管３１と、合流した複数の合流管３１に接続された吐出管３３と、複数のポンプ６１をそれぞれ交互運転可能、且つ、複数の前記ポンプを並列運転可能に形成され、並列運転時において同一周波数で複数のポンプ６１を駆動する制御装置４５と、を備える構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
給水源に接続された吸込管と、
前記吸込管を複数に分岐する分岐管と、
前記分岐管にそれぞれ設けられたポンプと、
前記ポンプにそれぞれ設けられた複数の合流管と、
合流した複数の前記合流管に接続された吐出管と、
複数の前記ポンプをそれぞれ交互運転可能、且つ、複数の前記ポンプを並列運転可能に形成され、前記並列運転時において同一周波数で複数の前記ポンプを駆動する制御装置と、
を備えることを特徴とする給水装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記ポンプの二次側の使用水量に応じて、複数の前記ポンプを交互運転又は並列運転を切り替えることを特徴とする請求項１に記載の給水装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記使用水量が少水量である場合に前記交互運転により前記ポンプを駆動するとともに、前記使用水量が前記少水量から増加したときに前記並列運転により複数の前記ポンプを駆動することを特徴とする請求項２に記載の給水装置。
【請求項４】
前記制御装置は、所定の周波数をＨ０、前記少水量時の周波数をＨ１、前記ポンプの最大周波数Ｈ２、所定の定数をα、βとした場合に、
Ｈ０≦Ｈ１＋（Ｈ２−Ｈ１）／α−β
の条件を満たし、且つ、当該条件での前記並列運転が予め設定された所定の時間を超えた時に、前記並列運転から前記交互運転又は複数の前記ポンプの一台を解列若しくは停止させることを特徴とする請求項３に記載の給水装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記並列運転から前記交互運転に切り替えたときに、前回の前記交互運転時に駆動した前記ポンプと異なる前記ポンプを駆動することを特徴とする請求項１に記載の給水装置。
【請求項６】
給水源に接続された吸込管を複数に分岐する分岐管にそれぞれ設けられた複数のポンプを交互運転し、
前記ポンプの二次側の使用水量に応じて前記交互運転から同一周波数で複数の前記ポンプを並列運転する
ことを特徴とする給水装置の制御方法。
【請求項７】
前記使用水量が少水量である場合に前記交互運転により前記ポンプを駆動するとともに、前記使用水量が前記少水量から増加したときに前記並列運転により複数の前記ポンプを駆動することを特徴とする請求項６に記載の給水装置の制御方法。
【請求項８】
所定の周波数をＨ０、前記少水量時の周波数をＨ１、前記ポンプの最大周波数Ｈ２、所定の定数をα、βとした場合に、
Ｈ０≦Ｈ１＋（Ｈ２−Ｈ１）／α−β
の条件を満たし、且つ、当該条件での前記並列運転が予め設定された所定の時間を超えた時に、前記並列運転から前記交互運転又は複数の前記ポンプの一台を解列若しくは停止させることを特徴とする請求項７に記載の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、水を増圧する給水装置及び給水装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビル等の建造物へ水を供給するために、水道本管の水を直接増圧させて給水する直結式の給水装置や、給水タンクの水を増圧する給水装置が知られている。このような給水装置として、複数のポンプが並列に配置されるとともに、各ポンプの二次側に逆止弁を設けることで、台数制御運転を行う技術が知られている。
【０００３】
また、給水装置として、複数のポンプを交互に駆動する交互運転、及び、複数台を同時に駆動する並列運転を切り替える技術も知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３９２５９５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した給水装置では、次のような問題があった。即ち、複数のポンプを切り替えて給水する給水装置において、所定の揚程及び吐出量は維持した状態で、さらなる省エネルギ化が求められている。また、追加的な設備投資を避けるためにも、給水装置自体に変更を加えずに、ポンプ効率を高めることが可能な技術が要求されている。
【０００６】
そこで本発明は、ポンプ効率を向上させることが可能な給水装置及び給水装置の制御方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の給水装置及び給水装置の制御方法は次のように構成されている。
【０００８】
本発明の一態様として、給水装置は、給水源に接続された吸込管と、前記吸込管を複数に分岐する分岐管と、前記分岐管にそれぞれ設けられたポンプと、前記ポンプにそれぞれ設けられた複数の合流管と、合流した前記複数の合流管に接続された吐出管と、複数の前記ポンプをそれぞれ交互運転可能、且つ、複数の前記ポンプを並列運転可能に形成され、前記並列運転時において同一周波数で複数の前記ポンプを駆動する制御装置と、を備える。
【０００９】
本発明の一態様として、給水装置の制御方法は、給水源に接続された吸込管を複数に分岐する分岐管にそれぞれ設けられた複数のポンプを交互運転し、前記ポンプの二次側の水量に応じて前記交互運転から同一周波数で複数のポンプを並列運転する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ポンプ効率を向上させることが可能な給水装置及び給水装置の制御方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る給水装置の構成を示す説明図。
【図２】同給水装置を用いた給水時の揚程と吐出量の関係を示す説明図。
【図３】同給水装置の制御の一例を示す流れ図。
【図４】同給水装置を用いた性能試験の仕様点を示す説明図。
【図５】同性能試験の結果を示す説明図。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る給水装置の制御の一例を示す流れ図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る給水装置１の構成を示す説明図、図２は給水装置１を用いた給水時の揚程と吐出量の関係を示す説明図、図３は給水装置１の制御の一例を示す流れ図、図４は給水装置１を用いた性能試験の仕様点を示す説明図、図５は性能試験の結果を示す説明図である。
【００１３】
給水装置１は、例えば、水道本管に直結され、水道本管を流れる水を直接増圧し、建造物に設けられた蛇口やシャワーヘッド等の供給先に給水する、所謂直結増圧型給水装置が用いられる。
【００１４】
図１に示すように、給水装置１は、吸込配管１０と、吐出配管１１と、複数のポンプユニット４１を有するポンプパッケージ１２と、を備えている。給水装置１は、吸込配管１０の一部、吐出配管１１の一部及びポンプパッケージ１２を収納するポンプカバー１３を備えている。このような給水装置１は、ポンプパッケージ１２により、吸込配管１０の一次側の水を、吐出配管１１を介して二次側に揚水可能に形成されている。
【００１５】
吸込配管１０は、例えば、水道本管から分岐された水道分管及びポンプパッケージ１２を接続する。吸込配管１０は、水道分管に接続される吸込管２１と、吸込管２１に設けられ、複数、具体的にはポンプユニット４１と同数に吸込管２１を分岐する分岐部２２と、分岐部２２に接続された複数の分岐管２３と、を備えている。吸込配管１０は、分岐部２２で分岐することで、ポンプパッケージ１２の複数のポンプユニット４１に接続される。
【００１６】
吐出配管１１は、ポンプパッケージ１２の二次側に設けられる。吐出配管１１は、ポンプユニット４１にそれぞれ接続された合流管３１と、これら合流管３１を合流させる合流部３２と、合流部３２に接続される吐出管３３と、を備えている。吐出配管１１は、合流部３２で吐出管３３が合流することで、複数のポンプユニット４１からの流路を合流させる。
【００１７】
ポンプパッケージ１２は、分岐管２３にそれぞれ接続された複数のポンプユニット４１と、ポンプユニット４１の二次側に設けられたアキュムレータ４２と、ポンプユニット４１の一次側に設けられた第１圧力検出装置４３と、ポンプユニット４１の二次側に設けられた第２圧力検出装置４４と、制御装置４５と、を備えている。
【００１８】
ポンプユニット４１は、例えば、２台設けられる。ポンプユニット４１は、分岐管２３と合流管３１との間に、一次側開閉弁５１、ポンプ装置５２、流量センサ５３、逆止弁５４及び二次側開閉弁５５を順次備えている。ポンプユニット４１は、一次側開閉弁５１、ポンプ装置５２、流量センサ５３及び二次側開閉弁５５が配管５６により接続される。
【００１９】
一次側開閉弁５１は、ポンプ６１の一次側の配管５６に設けられる。一次側開閉弁５１は、例えば、手動で開閉が可能に形成されている。
【００２０】
ポンプ装置５２は、ポンプ６１と、ポンプ６１に回転軸６２を介して接続されたモータ６３と、モータ６３の回転を検出可能な回転センサ６４と、を備えている。
【００２１】
ポンプ６１は、ポンプケーシング内に、回転軸６２と接続される単数又は複数の羽根車を備えている。ポンプ６１の吸込口は、配管５６が接続され、当該配管５６により、一次側開閉弁５１を介して分岐管２３に接続される。ポンプ６１の吐出口は、配管５６が接続され、当該配管５６により、流量センサ５３、逆止弁５４及び二次側開閉弁５５を介して、合流管３１に接続される。モータ６３は、例えば、永久磁石内蔵の同期モータである。モータ６３は、信号線９９を介して制御装置４５に電気的に接続される。
【００２２】
回転センサ６４は、例えば、モータ６３に内蔵され、モータ６３の回転数（周波数）を検出可能に形成されている。回転センサ６４は、信号線９９を介して制御装置４５に電気的に接続され、検出したモータ６３の回転数の情報を制御装置４５に送信可能に形成されている。
【００２３】
流量センサ５３は、ポンプ６１の二次側の配管５６に設けられ、ポンプ６１の二次側の流量を検出可能に形成されている。流量センサ５３は、信号線９９を介して制御装置４５に接続され、検出した流量の情報を制御装置４５に送信可能に形成されている。
【００２４】
逆止弁５４は、流量センサ５３の二次側の配管５６に設けられ、二次側から一次側への水の流れ（逆流）を規制（防止）可能に形成されている。二次側開閉弁５５は、逆止弁５４の二次側の配管５６に設けられ、例えば手動で開閉が可能に形成されている。
【００２５】
第１圧力検出装置４３は、吸込管２１に設けられ、複数のポンプユニット４１の一次側の圧力、換言すると、吸込圧力を検出可能に形成されている。第２圧力検出装置４４は、吐出管３３に設けられ、複数のポンプユニット４１の二次側の圧力、換言すると吐出圧力を検出可能に形成されている。
【００２６】
制御装置４５は、信号線９９を介して、各モータ６３に電力を供給可能に形成されている。制御装置４５は、所定の回転数により、各モータ６３を駆動可能、且つ、各モータ６３を同時又は交互に駆動可能に形成されている。
【００２７】
制御装置４５は、信号線９９を介して、第１圧力検出装置４３及び第２圧力検出装置４４で検出された圧力の情報を受信可能に形成されている。
【００２８】
制御装置４５は、信号線９９を介して、各流量センサ５３で検出された流量の情報を受信可能に形成されている。制御装置４５は、各回転センサ６４で検出されたモータ６３の回転数及び回転方向の情報を受信可能に形成されている。
【００２９】
制御装置４５は、モータ６３を所定の回転数で駆動可能なインバータ７１、及び、ポンプ装置５２を制御するために必要な情報が記憶された記憶部７２を備えている。インバータ７１は、モータ６３の回転数を可変可能に形成されている。
【００３０】
記憶部７２は、所定の吸込圧力、例えば、ポンプ装置５２の始動が開始可能な水道本管の圧力が第１閾値として記憶されている。記憶部７２は、一方のポンプユニット４１の駆動では供給先から吐出される吐出量（供給先へ供給する供給量）が供給先での使用量に対して不足する流量若しくはポンプ効率が低下する流量が第２閾値として記憶されている。
【００３１】
記憶部７２は、末端（供給先）において所定の圧力（推定末端圧）となるポンプパッケージ１２から吐出される吐出圧（目標圧力）が第３閾値として記憶されている。なお、第１閾値乃至第３閾値は、給水装置１の構成及び使用条件に応じて、適宜設定される。また、記憶部７２は、ポンプユニット４１駆動時のポンプ６１の周波数、即ち、モータ６３の周波数を記憶可能に形成されている。
【００３２】
また、制御装置４５は、以下の機能を有している。  
（１）２台のポンプユニット４１を交互に駆動する交互運転を行う機能。  
（２）２台のポンプユニット４１を同一周波数で同時に駆動する並列運転を行う機能。  
（３）ポンプユニット４１の交互運転及び並列運転を切り替える機能。  
次に、制御装置４５が有する機能（１）乃至機能（３）について説明する。  
機能（１）は、通常時の運転として、推定末端圧が一定となるように、各ポンプユニット４１を交互に駆動して揚水する機能である。
【００３３】
具体的には、機能（１）として、まず、第１圧力検出装置４３で検出された圧力及び第１閾値、並びに、流量センサ５３で検出された流量及び第２閾値を比較する。第１圧力検出装置４３で検出された圧力が第１閾値以上であって、且つ、流量センサ５３で検出された流量が第２閾値よりも低い場合には、一方のモータ６３を駆動する。換言すると、所定の吸込圧力が確保できており、且つ、給水装置１の二次側において、水の使用が少ない少水量運転であると判断した場合には、１台のポンプ装置５２を駆動する。
【００３４】
また、第２圧力検出装置４４で検出された圧力及び第３閾値を比較し、第２圧力検出装置４４及び第３閾値が略同一となるように、換言すると、推定末端圧が一定となるように、モータ６３の回転数を制御する。
【００３５】
また、駆動している一方のポンプ装置５２の駆動時間を計測し、所定の時間が経過した後に、駆動するポンプ装置５２を切り替えるか、又は、並列運転後の交互運転において、駆動するポンプ装置５２を切り替える。
【００３６】
即ち、前回の交互運転において駆動したポンプ装置５２を停止し、他方のポンプ装置５２を駆動させる。なお、ポンプ装置５２を切り替える条件については、給水装置１の性能等によって適宜設定され、当該条件は記憶部７２に予め記憶される。
【００３７】
また、交互運転において、給水装置１の二次側において使用水量が少水量である場合の、モータ６３の運転周波数Ｈ１を予め検出し、記憶部７２に記憶する。
【００３８】
このように、機能（１）は、推定末端圧が一定となるように、交互にポンプ装置５２を駆動する機能である。
【００３９】
機能（２）は、給水装置１の二次側での使用水量が増加した場合であっても、推定末端圧が一定となるように、複数のポンプ装置５２を同一であって、且つ、所定の周波数で運転する機能である。
【００４０】
具体的には、機能（２）として、まず、第１圧力検出装置４３で検出された圧力及び第１閾値、並びに、流量センサ５３で検出された流量及び第２閾値を比較する。第１圧力検出装置４３で検出された圧力が第１閾値以上であって、且つ、流量センサ５３で検出された流量が第２閾値を超えた場合には、双方のモータ６３を、同一周波数で駆動する。換言すると、所定の吸込圧力が確保できており、且つ、給水装置１の二次側において、水の使用が多い多水量運転であることを判断し、２台のポンプ装置５２を駆動する。
【００４１】
なお、モータ６３の回転数は、推定末端圧が一定となるように、同一周波数で漸次増加させる。
【００４２】
機能（３）は、機能（１）及び機能（２）である、交互運転及び並列運転を、給水装置１の二次側の使用水量に応じて切り替える機能である。
【００４３】
具体的には、交互運転を行っている場合には、流量センサ５３で検出された流量が第２閾値を超えたときに、交互運転から並列運転に切り替える。
【００４４】
次に、並列運転を行っている場合には、所定の周波数でモータ６３を所定の時間駆動した場合に、並列運転から交互運転に切り替える。具体的には、切り換えを行う基準となる所定の周波数をＨ０、少水量時の運転周波数をＨ１、モータ６３の最大運転周波数Ｈ２、所定の定数をα、βとした場合に、
Ｈ０≦Ｈ１＋（Ｈ２−Ｈ１）／α−β
の条件を満たし、且つ、当該条件での並列運転が予め設定された所定の時間を超えた時に、並列運転から交互運転に切り替える。
【００４５】
なお、ここで、所定の時間とは、給水装置１を用いる環境に応じて適宜設定されるが、使用水量が安定する時間に設定されることが望ましい。定数αは、例えば、α＝２２＝４が用いられる。
【００４６】
また、並列運転から交互運転に切り替えた場合には、前回の交互運転時に駆動していたポンプユニット４１（主機）とは異なるポンプユニット４１を主機として駆動する。
【００４７】
なお、機能（３）において、３台以上のポンプユニット４１を並列運転により駆動している場合においては、上記条件を満たした場合に、１台のポンプユニット４１を解列するか又はポンプ６１の運転を停止することにより、駆動するポンプユニット４１の台数を減らして並列運転を継続する。また、上記条件を満たした場合で現在駆動しているポンプ６１が２台の場合には、交互運転に切り替える。
【００４８】
次に、このように構成された給水装置１を用いた給水装置１の制御方法について、図２及び図３を用いて以下説明する。
【００４９】
まず、給水装置１が始動されると、制御装置４５は、一方（図２中において１号機として示す。）のモータ６３を駆動する（ステップＳＴ１）。このとき、制御装置４５は、末端圧が所定の圧力となるようにインバータ７１を制御する。
【００５０】
具体的には、制御装置４５は、第１圧力検出装置４３で検出された吸込圧力及び流量センサ５３で検出された一方のポンプ６１から吐出された流量（図２中において吐出量Ｑ）を受信する（ステップＳＴ２）。制御装置４５は、検出された流量に応じて、図２に示すように、インバータ７１を制御し、ＰＩ制御によって一方のポンプ６１を駆動する。
【００５１】
併せて、制御装置４５は、検出された吸込圧力及び流量と第１閾値及び第２閾値とを比較する。具体的には、制御装置４５は、検出された吸込圧力と第１閾値を比較し、吸込圧力が第１閾値よりも大きいか否かを判断する（ステップＳＴ３）。吸込圧力が第１閾値以下の場合（ステップＳＴ３のＮＯ）には、水道分管から所定の供給量の水を得られないと判断し、継続して一方のモータ６３を駆動する（ステップＳＴ１）。
【００５２】
吸込圧力が第１閾値よりも高い場合（ステップＳＴ３のＹＥＳ）には、モータ６３の運転周波数を記憶部７２に記憶する（ステップＳＴ４）。続けて、制御装置４５は、検出された流量と第２閾値を比較し、流量が第２閾値よりも大きいか否かを判断する（ステップＳＴ５）。
【００５３】
流量が第２閾値よりも大きい場合（ステップＳＴ５のＹＥＳ）には、制御装置４５は、双方のモータ６３を同一周波数により駆動する並列運転を行う（ステップＳＴ６）。具体的には、制御装置４５は、検出された流量に基づいて双方（図２中、１号機及び２号機として示す。）のモータ６３を同一周波数で駆動し、予め定められた仕様点となるようにＰＩ制御を行う。
【００５４】
このとき、図２に示すように、給水装置１の仕様点において、モータ６３の周波数は定格周波数より低い周波数で頭打ちとなる。例えば、モータ６３の定格周波数が６０Ｈｚの場合には５４．４Ｈｚで周波数が頭打ちとなる。このように、並列運転においては、モータ６３の定格周波数よりも低い周波数が、モータ６３の周波数が上限となる。
【００５５】
また、制御装置４５は、第１圧力検出装置４３及び流量センサ５３により吸込圧力及び双方のポンプ６１から吐出された流量を検出し（ステップＳＴ７）、それぞれ第１閾値及び第２閾値と比較する。
【００５６】
具体的には、制御装置４５は、検出された吸込圧力と第１閾値を比較し、吸込圧力が第１閾値よりも大きいか否かを判断する（ステップＳＴ８）。吸込圧力が第１閾値以下の場合（ステップＳＴ８のＮＯ）には、水道分管から所定の供給量の水を得られないと判断し、ステップＳＴ１に戻り、一方のモータ６３を駆動する。
【００５７】
吸込圧力が第１閾値よりも高い場合には（ステップＳＴ８のＹＥＳ）、検出した流量が第２閾値よりも大きいか否かを判断する（ステップＳＴ９）。流量が第２閾値よりも大きい場合には、給水装置１の停止指示があるか否かを確認し（ステップＳＴ１０）、停止指示があった場合（ステップＳＴ１０のＹＥＳ）には、駆動しているモータ６３を停止する（ステップＳＴ１１）。停止指示がない場合（ステップＳＴ１０のＮＯ）には、ステップＳＴ６に戻り、並列運転を継続する。
【００５８】
ステップＳＴ５又はステップＳＴ９において、流量が第２閾値と同一又は小さい場合（ステップＳＴ５のＮＯ、ステップＳＴ９のＮＯ）には、給水装置１の二次側において使用水量が少水量であると判断する。当該判断に基づいて、制御装置４５は、一方のモータ６３を交互に駆動し、検出された流量に基づいてＰＩ制御を行う交互運転を行う（ステップＳＴ１２）。制御装置４５は、交互運転におけるモータ６３の運転周波数Ｈ１を検出し、記憶部７２に記憶する（ステップＳＴ１３）。
【００５９】
また、制御装置４５は、第１圧力検出装置４３及び流量センサ５３により吸込圧力及び双方のポンプ６１から吐出された流量を検出し（ステップＳＴ１４）、それぞれ第１閾値及び第２閾値と比較する。
【００６０】
具体的には、制御装置４５は、検出された吸込圧力と第１閾値を比較し、吸込圧力が第１閾値よりも大きいか否かを判断する（ステップＳＴ１５）。吸込圧力が第１閾値以下である場合（ステップＳＴ１５のＮＯ）には、水道分管から所定の供給量の水を得られないと判断し、ステップＳＴ１に戻り、一方のモータ６３を駆動する。
【００６１】
吸込圧力が第１閾値よりも高い場合には（ステップＳＴ１５のＹＥＳ）、検出した流量が第２閾値よりも大きいか否かを判断する（ステップＳＴ１６）。流量が第２閾値以下の場合（ステップＳＴ１６のＮＯ）には、給水装置１の停止指示があるか否かを確認し（ステップＳＴ１７）、停止指示があった場合（ステップＳＴ１７のＹＥＳ）には、駆動しているモータ６３を停止する（ステップＳＴ１１）。停止指示がない場合（ステップＳＴ１７のＮＯ）には、ステップＳＴ１２に戻り、交互運転を継続する。
【００６２】
ステップＳＴ１６において、流量が第２閾値よりも大きい場合（ステップＳＴ１６のＹＥＳ）には、制御装置４５は、ステップＳＴ６として並列運転を行い、以下、ステップＳＴ７以降の工程を行う。
【００６３】
このように、給水装置１は、第１圧力検出装置４３及び流量センサ５３により検出した吸込圧力及び流量に基づいて、一方のポンプ装置５２を駆動するか、又は、双方のポンプ装置５２を並列運転若しくは交互運転を行うことで、二次側に給水する。
【００６４】
次に、このように構成された給水装置１の効果について、図４及び図５を用いて説明する。なお、図４及び図５においては、ポンプユニット４１が２台設けられた給水装置１に加え、ポンプユニット４１が３台設けられた給水装置１についても併せて説明する。
【００６５】
図４に示すように、目標とする揚程を複数、具体的には揚程を４８ｍ、３８ｍ、３０ｍに設定し、且つ、ポンプユニット４１を２台の用いた場合及び３台用いた場合の仕様点を複数設定する。
【００６６】
ポンプユニット４１を２台用いた場合の仕様点は、各揚程において、１台運転よりも大きく、且つ、２台運転よりも小さい吐出量となるＡ乃至Ｉに設定した。同様に、ポンプユニット４１を３台用いた場合の仕様点は、各揚程において２台運転よりも大きく、且つ、３台運転よりも小さい吐出量となるＪ乃至Ｒに設定した。
【００６７】
また、それぞれの仕様点Ａ乃至Ｒにおいて、それぞれ通常制御及び複数台を同一周波数で制御した場合の、各仕様点における通常制御及び同一周波数制御における軸動力（ＫＷ）、低減した軸動力（ＫＷ）、並びに、通常制御時及び同一周波数制御時の軸動力比を求めた。ここで通常制御とは、複数台のポンプユニット４１のポンプ６１を、異なる周波数で駆動する制御である。
【００６８】
図５に示すように、各仕様点のいずれにおいても、通常制御で複数のポンプユニット４１を制御した場合よりも同一周波数で複数のポンプユニット４１を制御した場合に、軸動力が低減した。また、設けられたポンプユニット４１の台数よりも少ないポンプユニット４１で供給可能な能力（揚程に対する吐出量）を超える仕様点であって、且つ、当該供給可能な能力に近い仕様点ほど、軸動力の低減量が大きい結果となった。これは、図４の仕様点Ａ、Ｄ、Ｇ、Ｊ、Ｍ、Ｐ及び図５の結果に示されるように、ポンプユニット４１を２台用いる場合、ポンプユニット４１を３台用いる場合のいずれにおいても同様の結果が得られた。
【００６９】
これらのように、１台又は２台のポンプユニット４１では仕様点の揚程及び吐出量を供給できない場合であって、さらにもう一台のポンプユニット４１を追加する場合において、複数のポンプユニット４１を駆動する場合においては、複数のポンプユニット４１を同一周波数で駆動することで、軸動力を低減することが可能となる。
【００７０】
また、２台のポンプユニット４１を用いる場合及び３台のポンプユニット４１を用いる場合の軸動力の結果からも明らかなように、複数のポンプユニット４１を用いる場合に、同一周波数で複数のポンプユニット４１を駆動することで、軸動力を低減することが可能となり、ポンプ効率を向上することがとなる。
【００７１】
また、給水装置１は、複数のポンプユニット４１を同一周波数で駆動する構成であることから、既存の設備を利用できるため、製造コストを増大することがない。
【００７２】
上述したように本発明の第１の実施形態に係る給水装置１によれば、複数のポンプユニット４１を同一周波数で駆動することで、軸動力を低減させることが可能となり、ポンプ効率を向上することが可能となる。
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る給水装置１について、図１及び図６を用いて説明する。  
図６は第２の実施形態に係る給水装置１の制御の一例を示す流れ図である。なお、第２の実施形態に係る給水装置１は、第１の実施形態に係る給水装置１と、制御装置４５の機能が異なる以外の構成は同様の構成であるため、構成の詳細な説明は省略する。
【００７３】
給水装置１の制御装置４５は、機能（１）乃至（３）に加え、以下の機能（４）を有している。
（４）吸込圧力に応じて、仕様点の吐出圧力を制御する機能。  
次に、制御装置４５が有する機能（４）について説明する。  
機能（４）は、水道本管等の供給源側の圧力が変動することで、給水装置１で吸込圧力Ｐｓが変動した場合に、当該圧力の変動に応じてポンプ６１の吐出圧力Ｐｄを制御する機能である。この仕様点とは、推定末端圧力一定制御の計算式における最大水量仕様点であり、２台のポンプユニット４１の交互運転及び２台のポンプユニット４１を同一周波数で同時に駆動する並列運転のいずれにおいても用いる。
【００７４】
具体的には、機能（４）として、第１圧力検出装置４３で吸込圧力Ｐｓを測定（検出）し、測定した吸込圧力Ｐｓの測定回数を、制御装置４５が計数し、記憶部７２に吸込圧力Ｐｓ及び測定回数を記憶する。このとき、吸込圧力Ｐｓの測定回数が１回目であるときには、吸込圧力Ｐｓを吸込圧力Ｐｓ１として記憶部７２に記憶し、吐出圧力Ｐ１を以下の式（１）によりＰ１′に変更する。なお、以下の式（１）において、ａは配管損失ｂ，ｃは定数である。
【００７５】
Ｐ１′＝Ｐ１＋（Ｐｓ１−ａ）×ｂc…（１）
また、吸込圧力Ｐｓの測定回数が２回以上であるときには、記憶部７２に記憶されたＰｓ１と検出された吸込圧力Ｐｓとの圧力差ΔＰｓの絶対値を算出し、記憶部７２に記憶された第４閾値と比較する。圧力差ΔＰｓの絶対値がある値（第４閾値）以上であると判定された場合には、記憶部７２に記憶されたＰｓ１のデ−タを書き換えて、当該Ｐｓ１のデータに基づいて、Ｐ１′を求める。機能（４）は、この求めた吐出圧力Ｐ１′に基づいて、ポンプ６１を機能（１）乃至（３）によって制御する機能である。
【００７６】
次に、このように構成された給水装置１の制御方法について、図６を用いて以下説明する。  
先ず、第１圧力検出装置４３で吸込圧力Ｐｓを検出する（ステップＳＴ２１）。制御装置４５はこの検出した吸込圧力Ｐｓの測定回数を計数し、この測定回数を判定する（ステップＳＴ２２）。この判定において、測定回数が「１回目」であると判定された場合（ステップＳＴ２２のＹＥＳ）には、第１圧力検出装置４３で検出された吸込圧力ＰｓをＰｓ１として記憶部７２に記憶する（ステップＳＴ２３）。
【００７７】
次に、仕様点の吐出圧力Ｐ１を式（１）から求めたＰ１′に変更する（ステップＳＴ２４）。吸込圧力Ｐｓ１が変化した場合には、式（１）に示すように吐出圧力Ｐ１に（Ｐｓ１−ａ）×ｂcを加算するようにして、吐出圧力Ｐ１′を補正する。
【００７８】
この補正をした後に、当該補正した吐出圧力Ｐ１′に基づいて、制御装置４５はポンプ６１を制御し、再び、第１圧力検出装置４３により吸込圧力Ｐｓを検出する（ステップＳＴ２１）。
【００７９】
次に、制御装置４５は、吸込圧力Ｐｓの測定回数を判定し（ステップＳＴ２２）、この判定において測定回数が「２回目」であると判断された場合（ステップＳＴ２２のＮＯ）には、記憶部７２に記憶された吸込圧力Ｐｓ１と測定した吸込圧力Ｐｓとの圧力差ΔＰｓの絶対値を求める（ステップＳＴ２５）。
【００８０】
次に、圧力差ΔＰｓの絶対値と第４閾値を比較し（ステップＳＴ２６）、圧力差ΔＰｓが第４閾値以上である場合（ステップＳＴ２６のＹＥＳ）には、記憶部７２に記憶された吸込圧力Ｐｓ１を、検出した吸込圧力Ｐｓに書き換えて、Ｐｓ１として記憶させる（ステップＳＴ２３）。
【００８１】
次に、仕様点の吐出圧力Ｐ１を式（１）から求めたＰ１′に変更する（ステップＳＴ２４）。吸込圧力Ｐｓ１が変化した場合には、式（１）に示すように吐出圧力Ｐ１に（Ｐｓ１−ａ）×ｂcを加算するようにして、吐出圧力Ｐ１′を補正する。
【００８２】
制御装置４５は、当該補正した吐出圧力Ｐ１′に基づいてポンプ６１を制御するとともに、再びステップＳＴ２１に戻り、第１圧力検出装置４３により吸込圧力Ｐｓを検出する。以下、給水装置１の停止指示があるまでこれらの工程を繰り返し行う。
【００８３】
このように構成された給水装置１によれば、上述した第１の実施形態に係る給水装置１と同様に、制御装置４５の機能（１）乃至（３）により複数のポンプユニット４１を駆動することで、複数のポンプユニット４１を同一周波数で駆動することで、軸動力を低減させることが可能となり、ポンプ効率を向上することが可能となる。
【００８４】
また、給水装置１は、制御装置４５の機能（４）により、検出された吸込圧力Ｐｓに応じて吐出圧力Ｐ１′を補正することで、吸込圧力の変動に対する圧力応答性を向上することが可能となる。これにより、給水装置１は、圧力応答性に優れ、吸込圧力が変化しても同水量における吐出し圧力変化が少ない予測圧力末端圧一定制御を行うことが可能となる。また、このような制御装置４５に用いられるソフトウェアは簡単な構成でよく、処理速度を短縮することが可能となる。
【００８５】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。上述した例では、給水装置１は、ポンプユニット４１を２台又は３台備える構成を説明したがこれに限定されず、４台以上のポンプユニット４１を備える構成であってもよい。
【００８６】
また、上述した例では、給水装置１は、給水源として水道本管に、水道分管を介して接続される構成を説明したがこれに限定されない。例えば、給水装置１は、給水源として、水を貯留する貯留タンクに接続される構成であってもよい。このような構成の給水装置であっても、上述した給水装置１と同様に、複数のポンプユニット４１を駆動する場合に、同一周波数でポンプ６１を制御することで、軸動力を低減させることが可能となり、ポンプ効率を向上することが可能となる。
【００８７】
また、上述した例では、複数のポンプユニット４１を同一周波数で並列運転させた場合であって、Ｈ０≦Ｈ１＋（Ｈ２−Ｈ１）／α−βの条件を満たし、且つ、当該条件での並列運転が所定の時間を超えた時に並列運転から交互運転に切り替える構成を説明したがこれに限定されない。たとえば、ポンプユニット４１が３台以上設けられる給水装置１の場合においては、全並列台数をγ台、現在の並列運転台数をδ台とした場合に、
運転周波数≦少水量時運転周波数＋（最大運転周波数−少水量時運転周波数）×（δ／γ）ε−α
の条件が予め設定した所定の時間を超えたときに、駆動するポンプユニット４１から１台解列又は駆動停止する構成であってもよい。なお、ここで、ε及びαは定数である。
【００８８】
また、他にも、複数のポンプユニット４１による並列運転時における周波数を記憶部７２に記憶し、供給水量等が低減し、記憶された周波数よりも所定の値だけ低くなった場合に、交互運転に切り替える構成であってもよい。
【００８９】
さらに、ポンプ６１の吐出圧力を第２圧力検出装置４４により検出し、並列運転時に目標圧力一定カーブよりも検出した吐出圧力が高い場合に、複数のポンプ６１の並列運転を交互運転又は１台のポンプ６１を停止（解列）させる構成であってもよい。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。
【符号の説明】
【００９０】
１…給水装置、１０…吸込配管、１１…吐出配管、１２…ポンプパッケージ、１３…ポンプカバー、２１…吸込管、２２…分岐部、２３…分岐管、３１…合流管、３２…合流部、３３…吐出管、４１…ポンプユニット、４２…アキュムレータ、４３…第１圧力検出装置、４４…第２圧力検出装置、４５…制御装置、５１…一次側開閉弁、５２…ポンプ装置、５３…流量センサ、５４…逆止弁、５５…二次側開閉弁、５６…配管、６１…ポンプ、６２…回転軸、６３…モータ、６４…回転センサ、７１…インバータ、７２…記憶部、９９…信号線。
【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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