(57)【要約】【課題】高精度でポンプ装置の動作を制御することが可能なポンプユニット、及びポンプの制御方法を提供する。【解決手段】一実施形態にかかるポンプユニット１は、複数のポンプ装置１０と、前記複数のポンプ装置１０に接続され、前記複数のポンプ装置１０のうち少なくともいずれか１の特定ポンプ装置１０Ａの通信頻度が他の特定外ポンプ装置１０Ｂの通信頻度よりも高い所定の順番で、シリアル通信を用いて、前記複数のポンプ装置の動作を制御するＣＰＵ２１と、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のポンプ装置と、
前記複数のポンプ装置に接続され、前記複数のポンプ装置のうち少なくともいずれか１の特定ポンプ装置の通信頻度が他の特定外ポンプ装置の通信頻度よりも高い所定の順番で、シリアル通信を用いて、前記複数のポンプ装置の動作を制御する制御部と、
を備えることを特徴とするポンプユニット。
【請求項２】
前記複数のポンプ装置の二次側の圧力を検出する圧力検出部を備え、
前記制御部は、前記検出された圧力に基づき、前記特定ポンプ装置について駆動出力を調整するフィードバック制御をするとともに、前記特定外ポンプ装置について一定出力で運転または停止させる動作制御をすることを特徴とする請求項１記載のポンプユニット。
【請求項３】
前記複数のポンプ装置にそれぞれ接続されるとともに、前記制御部にシリアル通信可能に接続される複数のインバータを備え、
前記制御部は、所定の周期で前記特定ポンプ装置に対応する前記インバータを前記シリアル通信により制御するとともに、複数の前記特定外ポンプ装置に対応する前記インバータを、前記周期よりも長い周期で、順次、前記シリアル通信により制御する、ことを特徴とする請求項２記載のポンプユニット。
【請求項４】
複数のポンプ装置の動作を制御するポンプの制御方法であって、複数のポンプ装置のうち、少なくとも１の特定ポンプ装置の通信頻度が、他の特定外ポンプ装置の通信頻度よりも高い所定の順番で、シリアル通信により、前記複数のポンプ装置の動作を制御することを特徴とするポンプの制御方法。
【請求項５】
前記特定ポンプ装置について所定の周期で、出力をフィードバック制御し、前記特定外ポンプ装置について前記特定ポンプ装置の周期よりも長い周期で、作動状態を制御する、ことを特徴とする請求項４記載のポンプの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプユニット及びポンプの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体を二次側に圧送する給水装置などにおいて、ポンプ装置を複数台備え、制御部により複数台のポンプの制御を行うポンプユニットが知られている。このようなポンプユニットでは、例えば吐出側の圧力を検出し、検出した圧力に基づき複数のポンプの動作を制御する。例えば、複数台のポンプ装置をシリアル通信により制御する場合、制御部は全てのポンプ装置に対して、同じ頻度で１台ずつ順番にシリアル通信制御する。例えば制御部は、１台目から順番に全てのポンプ装置をシリアル通信制御し、最後のポンプ装置のシリアル通信制御の後、再び１台目から順番にシリアル通信による制御を繰り返す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１１５８２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した技術では以下のような問題がある。すなわち、複数のポンプ装置を同じ頻度で１台ずつ順番にシリアル通信制御する場合、台数が増えると全ポンプ装置と１回ずつ通信を行う合計の通信時間が長くなる。したがって制御対象のポンプ装置の台数が増えると、個々のポンプ装置に対する通信時間の間隔が長くなる。この場合、制御間隔が長くなることで、制御の精度が低下する原因となり得る。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一形態にかかるポンプユニットは、複数のポンプ装置と、前記複数のポンプ装置に接続され、前記複数のポンプ装置のうち少なくともいずれか１の特定ポンプ装置の通信頻度が他の特定外ポンプ装置の通信頻度よりも高い所定の順番で、シリアル通信を用いて、前記複数のポンプ装置の動作を制御する制御部と、を備える。
【０００６】
本発明の一形態にかかるポンプの制御方法は、複数のポンプ装置の動作を制御するポンプの制御方法であって、複数のポンプ装置のうち、少なくとも１の特定ポンプの通信回数が、他の特定外ポンプの通信回数よりも高い所定の順番で、シリアル通信により、前記複数のポンプ装置の動作を制御する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば高精度でポンプ装置の動作を制御することが可能なポンプユニット及びポンプの制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態にかかるポンプユニットの構成を示すブロック図。
【図２】同実施形態にかかるポンプの制御方法を示す説明図。
【図３】同実施形態にかかるポンプユニットにおける複数のポンプの通信順序を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態にかかるポンプユニット１及びその制御方法について図１乃至図３を参照して説明する。図１は本実施形態に係るポンプユニット１の構成を示すブロック図である。図２はポンプユニット１の制御方法を示す説明図である。図３はポンプユニット１の複数のポンプ装置１０の通信順序の一例を示す説明図である。
【００１０】
図１に示すポンプユニット１は、複数のポンプ装置１０と、複数のポンプ装置１０に接続された制御盤２０と、所定の流路を形成する配管３０と、を備えている。
【００１１】
ポンプユニット１は、例えば、複数のポンプ装置１０によって流体を増圧して二次側に圧送する給水装置である。
【００１２】
ここで、図１に示すように複数設けられたポンプ装置１０のうち、少なくともいずれか１台のポンプ装置１０は圧力のフィードバック制御を行う対象である特定ポンプ装置１０Ａであり、その他のポンプ装置１０は、フィードバック制御を行わない、特定外ポンプ装置１０Ｂとする。
【００１３】
例えば本実施形態において１号機を特定ポンプ装置１０Ａとし、残りの２号機からｎ号機までのポンプ装置１０を特定外ポンプ装置１０Ｂとする。
【００１４】
各ポンプ装置１０は、回転駆動されるモータと、モータの動作に応じて回転駆動するインペラと、インペラを収容するポンプ室を構成するとともにポンプ室に連通する吸入口、及び吐出口を備えるポンプケーシングと、を備え、吸入口から吐出口に至る所定の流路を形成する。
【００１５】
各ポンプ装置１０のモータはそれぞれ、信号線によって制御盤２０に電気的に接続される。
【００１６】
配管３０は、各ポンプ装置１０の吐出側に接続された個別吐出管３１と、複数の個別吐出管３１の吐出側に接続された１つの共通吐出管３２と、各ポンプ装置１０の吸込み側にそれぞれ設けられた吸込管３３と、を備える。
【００１７】
各個別吐出管３１には、各ポンプ装置１０の吐出側の流量を検出する流量センサ１１と逆止弁１２とが、それぞれ設けられている。また、各ポンプ装置１０の吐出側の流路に接続された共通吐出管３２には、圧力を蓄えるためのアキュムレータ１３と、吐出口における圧力を検出する圧力センサ１４と、が設けられている。
【００１８】
各流量センサ１１は検出信号線１６を介して制御盤２０に接続され、流量信号を制御盤２０に送信する。
【００１９】
逆止弁１２は、流量センサ１１の二次側の配管に設けられる。
【００２０】
圧力センサ１４は、検出信号線１６を介して制御盤２０に接続され、検出した圧力信号を制御盤２０に送信する。
【００２１】
制御盤２０は、ＣＰＵ２１と、複数のポンプ装置１０にそれぞれ接続されたインバータ２２と、各種情報を記憶する記憶装置２３と、を備える。１台のＣＰＵ２１に対して、複数のポンプ装置１０が、それぞれインバータ２２を介して接続されている。ＣＰＵ２１と、複数のインバータ２２とはシリアル通信ケーブル２４によってシリアル通信可能に接続されている。
【００２２】
ＣＰＵ２１は、圧力一定制御や推定末端圧力一定制御など、予め記憶された各種プログラムに従って、複数のポンプ装置１０の動作を制御する制御部である。具体的には、ＣＰＵ２１は、シリアル通信により、各インバータ２２に制御信号を送信し、個々のポンプ装置１０にそれぞれ対応する複数のインバータ２２を制御する。
【００２３】
例えばＣＰＵ２１は、圧力センサ１４で検出された圧力値に基づき、演算処理を行い、駆動対象のポンプ装置１０を決定する。そして、吐出側の圧力値が、予め設定された目標圧力になるように、各インバータ２２を制御する。
【００２４】
ＣＰＵ２１は、特定ポンプ装置１０Ａについては、検出圧力値に基づき圧力をフィードバック制御する。このとき、ＣＰＵ２１は、望ましい圧力フィードバック調整の周期である制御周期よりも短い通信周期Ｘ１で、特定ポンプ装置１０Ａと通信制御する。すなわち、特定ポンプ１０Ａの通信周期Ｘ１が、制御周期よりも短くなる通信回数及び通信頻度となるような通信順序で通信制御する。
【００２５】
一方、複数の特定外ポンプ装置１０Ｂについては、一定速度で回転駆動するか、停止させるよう動作制御する。特定外ポンプ装置１０Ｂの作動状態を制御する動作制御によって駆動中のポンプ装置１０の台数を増減できる。
【００２６】
インバータ２２は、出力信号線１８によって各ポンプ装置１０のモータに電気的に接続されている。インバータ２２はＣＰＵ２１からの制御信号に応じた所定の周波数で出力することで、ポンプ装置１０のモータを所定の回転数で回転させる。
【００２７】
以上の様に構成されたポンプユニット１の制御方法について、図２及び図３を参照して説明する。図２は、圧力調整対象のポンプ装置１０の制御方法を示す説明図である。図３は、本実施形態に係るポンプ装置１０のシリアル通信制御の順序を示す説明図である。
【００２８】
給水装置が始動されると、ＣＰＵ２１は、例えばあらかじめ設定されたプログラムに基づき、一定速度で運転させる特定外ポンプ装置１０Ｂを決定するとともに、特定ポンプ装置１０Ａの目標値を決定する（ＰＩＤ演算）。例えば、特定ポンプ装置１０Ａの圧力値と、他の一定速度で運転する１台以上の特定外ポンプ装置１０Ｂの出力の合計が、目標の圧力値Ｐ０となるように決定する。
【００２９】
そして、ＣＰＵ２１は駆動させるポンプ装置１０に対応するインバータ２２を制御し、ポンプ装置１０を作動させる。このとき、圧力センサ１４での検出値に基づき、調整対象である特定ポンプ装置１０Ａのみについては圧力のフィードバック調整を行いながら可変運転させる。すなわちＣＰＵ２１は、所定の通信頻度で、圧力センサ１４で検出した圧力に基づき、モータの回転数が所定値となるように特定ポンプ装置１０Ａに対応するインバータ２２の出力周波数を調整することで、モータの回転数を調整する。
【００３０】
ＣＰＵ２１は、特定外ポンプ装置１０Ｂについては、一定出力で運転するか停止するように、対応するインバータ２２の出力を制御することで、駆動状態のポンプ装置１０の台数を増減する。
【００３１】
例えば、ポンプユニット１の目標の吐出圧力値Ｐ０が４５ｍであり、２号機から６号機の各の出力が０〜３０ｍである場合、特定外ポンプ装置１０Ｂを１台、最大出力の３０ｍで一定速駆動するとともに、特定ポンプ装置１０Ａのみについて、１５ｍを目標として圧力値をフィードバック制御する。
【００３２】
すなわち、ＣＰＵ２１は、吐出側で検出した圧力値Ｐ１が所定範囲、例えば３０ｍ以上であって６０ｍ以下である場合、目標の圧力値Ｐ０を基準として４５ｍより高ければ特定ポンプ装置１０Ａの出力を下げ、４５ｍ以下であれば特定ポンプ装置１０Ａの出力を上げるように制御する。
【００３３】
図３に通信順序を示すように、ＣＰＵ２１は、複数のポンプ装置１０のうち、特定ポンプ装置１０Ａとの通信頻度が、他の特定外ポンプ装置１０Ｂとの通信頻度よりも高い所定の順番で、複数のインバータ２２とシリアル通信を行い、複数のポンプ装置１０の動作を制御する。
【００３４】
例えば本実施形態においては、特定ポンプ装置１０Ａである１号機との通信を、１台置きに行う。そして、複数の特定外ポンプ装置１０Ｂは、順次、特定ポンプ装置１０Ａと交互に、通信する順序とする。そして、最後のｎ台目のポンプ装置１０とのシリアル通信制御の後、再び１号機から順に通信制御を行う。
【００３５】
例えば一例として、６台のポンプ装置１０を対象とした場合には、１号機、２号機、１号機、３号機、１号機、４号機、１号機、５号機、１号機、６号機、の順序で繰り返しシリアル通信制御する。
【００３６】
したがって、個々のインバータ２２のシリアル通信制御の頻度は、特定外ポンプ装置１０Ｂである２号機〜ｎ号機については２（ｎ-１）台毎であるのに対し、特定ポンプ装置１０Ａである１号機については１台置きとなる。
【００３７】
この場合、例えばＣＰＵ２１に、全部でｎ台のポンプ装置１０が接続されているとすると、調整対象の特定ポンプ装置１０Ａは１台毎にシリアル通信制御するのに対し、その他の特定外ポンプ装置１０Ｂは２（ｎ-１）台毎に通信することになる。したがって、フィードバック調整対象である特定ポンプ装置１０Ａの通信頻度は、フィードバック調整を行わない特定外ポンプ装置１０Ｂの（ｎ-１）倍となる。また、通信時間が一定であり通信時間が通信台数に比例する場合には、特定ポンプ装置１０Ａの通信周期Ｘ１、すなわち通信時間間隔は、特定外ポンプ装置１０Ｂの通信周期Ｘ２、すなわち通信時間間隔の１／（ｎ-１）倍となる。
なお、例えば１号機〜ｎ号機の全てのポンプ装置を同じ優先順位で順番にシリアル通信した場合、１号機〜ｎ号機の全てのポンプ装置はｎ台毎に通信することとなる。
【００３８】
したがって、本実施形態に係る制御方法を用いることで、フィードバック制御を行う特定ポンプ装置１０Ａのみ、通信周期Ｘ１を縮めることが可能となる。
【００３９】
なお、特定ポンプ装置１０Ａの通信周期Ｘ１が、望ましい圧力フィードバック調整の周期である制御周期よりも短くすることが好ましい。このため、特定ポンプ１０Ａの通信周期Ｘ１が、制御周期よりも短くなる通信回数及び通信頻度となるように通信順序を決定することが好ましい。
【００４０】
本実施形態によれば、以下のような効果が得られる。すなわち、複数のポンプ装置１０のうち特定ポンプ装置１０Ａをフィードバック制御の対象とした場合に、特定ポンプの頻度が特定外ポンプの頻度より高くなるように順序を規定することで、特定ポンプ装置１０Ａについて、高い頻度でシリアル通信を行うことが可能である。すなわち、他の特定外ポンプ装置１０Ｂの通信回数を制限することで、特定ポンプ装置１０Ａのみ、シリアル通信の通信周期Ｘ１を短くすることができる。したがって、制御するポンプ装置１０の台数が増えても、所望の圧力調整頻度を維持できる。したがって、圧力制御の抜けが生じず、高精度で圧力調整が可能となる。
【００４１】
例えば全てのポンプ装置１０と１回ずつシリアル通信を行う合計時間が６ｍｓであり、フィードバック制御の制御周期が２ｍｓである場合、全ポンプ装置１０に対して順番に通信する場合には、個々のポンプ装置１０に対する通信周期は６ｍｓとなり、制御周期の２ｍｓよりも大きくなることから、圧力制御の抜けが生じ、調整精度が低下する。これに対し、本実施形態にかかるポンプユニット１では、全てのポンプ装置１０に対応するインバータ２２と１回ずつシリアル通信を行う合計時間が、フィードバック制御の周期を超える場合であっても、フィードバック制御の対象となる特定ポンプ装置１０Ａについてのみ短い周期で圧力制御を行えるため、圧力制御の遅延が防止でき、高精度の調整が実現できる。したがって接続台数が増えた場合であっても、２台接続した場合と同等の制御周期を確保できる。よって、高い圧力制御精度を維持したまま、ポンプ装置の台数を増加することが可能となる。
【００４２】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、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。また、各部の具体的構成や、具体的な制御手順等は、上記実施形態に例示したものに限られるものではなく適宜変更可能である。
【００４３】
例えば、上記実施形態においては合計６台のポンプ装置１０を備えるポンプユニットを例示したが、これに限られるものではなく、７台以上または５台以下であっても本発明を適用可能である。この場合であっても、特定のポンプ装置１０Ａのみ、通信周期を縮めることで、圧力制御の精度を確保できる。
【００４４】
また、上記実施形態においては、１台のポンプ装置１０を特定ポンプ装置１０Ａとして設定したが、これに限られるもではなく、例えば２台以上のポンプ装置１０を特定ポンプ装置１０Ａとしてもよい。この場合、例えば１号機及び２号機を調整対象とすると、１号機、２号機、３号機、１号機、２号機、４号機、１号機、２号機、５号機、１号機、２号機、１号機、ｎ号機、の順序とすることで、調整対象のポンプ装置１０Ａのみ、通信周期を縮め、圧力制御の精度を確保できる。
【００４５】
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】
【００４６】
１０…ポンプ装置、１１…流量センサ（流量検出部）、１２…逆止弁、１３…アキュムレータ、１４…圧力センサ（圧力検出部）、２０…制御盤、２１…制御装置（制御部）、２２…インバータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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