(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のポンプを、該ポンプの吐出側の圧力に応じて運転、停止の制御を行う中央処理装置を有する制御盤と、
給水装置の各種表示および警報を給水装置の遠方にて行う遠隔用表示装置とを具備し、
前記制御盤は前記遠隔用表示装置へ情報またはデータの送信を一定の通信規約により行える通信機能を有し、
前記制御盤は前記遠隔用表示装置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、
前記遠隔用表示装置は前記電源と前記バースト信号を分離させる電源／信号分離回路を備え、
前記電源は直流電源であり、前記遠隔用表示装置の電源線接続部を無極性としたことを特徴とする給水装置。
【請求項２】
前記遠隔用表示装置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に記載の給水装置。
【請求項３】
前記遠隔用表示装置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又は２に記載の給水装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポンプの吐出側の圧力に応じて運転、停止する給水装置に係り、特に遠方でポンプの運転状態を監視する遠隔用表示装置及び着脱可能なリモートコントローラを備えた給水装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１４は、従来の給水装置の制御系の構成を示す。この給水装置は、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ちつつ需要家側に給水する給水装置である。この給水装置は制御盤１３を備え、ポンプモータＭと１対１に対応する周波数変換器から所定の周波数及び電圧を出力することにより上述した制御を行っている。このため、制御盤１３には中央処理装置１４を有する制御部１５を備えると共に、給水装置の各種運転設定及び各種表示、更にブザー警報等を行なうことができるようになっている（図１５参照）。
【０００３】
そして、給水装置が一般に受水槽二次側直近に接続されるので、給水装置の設置現場から離れたところに監視盤１７を設け、ここで給水装置の運転状態を監視することが行なわれている。係る監視盤１７には、運転状態を表示するランプ１２及び警報ブザー１８等が備えられ、給水装置の運転状態を表示し、又必要に応じて警報を発令する。そして、監視盤１７と制御盤１３とは多数の信号線から構成された信号ケーブル１９で接続され、監視盤の電源は給水装置の制御盤とは独立した商用電源から電源ケーブル２０により供給されている。
【０００４】
図１５は、制御盤の内部構造を示す。制御盤の内部では中央処理装置１４を備えた制御部１５と、盤の扉の正面に設けられた各種表示ランプ１２及び各種操作スイッチ１１とからなる表示・操作部１０とが多数の信号線からなる信号ケーブル１６により接続されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来、給水装置の運転状態を遠方で監視する場合、図１４に示すように遠方監視用の専用監視盤や監視専用表示装置を設け、さらに監視する内容・項目に応じた多数のケーブルを配線しなければならなかった。
また多数のケーブルを遠方へ引き回して配線するため誤配線や、正・負の極性を間違える等の不具合が起こり易かった。また遠方監視盤や表示装置用の電源も、別途に用意する必要があった。
【０００６】
一方、給水装置の機器側で給水装置の各種運転設定および各種表示、或いはブザー警報を行なう操作表示部は、図１５に示すように、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た。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との間も、各種運転操作信号や各種表示信号等、多数の入出力信号線が必要であり、そのため誤配線や極性間違いも起こり易かった。さらに給水装置の設置現場によっては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。
【０００７】
本発明は上述した事情に鑑みて為されたもので、制御盤と、遠方で監視可能な表示装置を備え、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、使い勝手がよく、且つ省スペース・低コストの制御系を備えた給水装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の給水装置の第１の態様は、複数のポンプを、該ポンプの吐出側の圧力に応じて運転、停止の制御を行う中央処理装置を有する制御盤と、給水装置の各種表示および警報を給水装置の遠方にて行う遠隔用表示装置とを具備し、前記制御盤は前記遠隔用表示装置へ情報またはデータの送信を一定の通信規約により行える通信機能を有し、前記制御盤は前記遠隔用表示装置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、前記遠隔用表示装置は前記電源と前記バースト信号を分離させる電源／信号分離回路を備え、前記電源は直流電源であり、前記遠隔用表示装置の電源線接続部を無極性としたことを特徴とする。
【０００９】
又、本発明の第２の態様は、前記遠隔用表示装置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３の態様は、前記遠隔用表示装置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。
【００１０】
本発明の給水装置の制御装置の好ましい態様は、複数のポンプ・モータを、該ポンプの吐出側の圧力に応じて運転、停止する給水装置において、前記ポンプの運転、停止等の制御を行う中央処理装置を有する制御盤と、前記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なう前記制御盤に容易に着脱可能なリモートコントローラと、給水装置の各種表示およびブザー警報を給水装置の遠方にて行なう遠隔用表示装置とを具備し、前記制御盤と前記リモートコントローラとは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なえる通信機能を有し、また前記制御盤は前記遠隔用表示装置へ情報またはデータの送信を一定の通信規約により行なえる通信機能を有し、前記制御盤は前記リモートコントローラおよび前記遠隔用表示装置へ各々２本の電源線にて電源供給を行ない、かつ前記制御盤と前記リモートコントローラ間および前記制御盤と前記遠隔用表示装置間を各々２本の通信線にて接続してもよい。
【００１１】
又、前記制御盤と前記リモートコントローラ間、および前記制御盤と前記遠隔用表示装置間の電源線に、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なう信号を重ね、電源供給と通信制御を２本の電源線のみにて行なってもよい。
【００１２】
又、前記制御盤と前記リモートコントローラ間と、前記制御盤と前記遠隔用表示装置間との電源線に、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なう信号とを重ね、電源供給と通信制御を２本の電源線のみにて行なう通信制御において、前記リモートコントローラ又は前記遠隔用表示装置へ各々接続する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なえるように前記リモートコントローラ又は前記遠隔用表示装置の電源線接続部を無極性としてもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図１３を参照しながら、本発明の実施態様及び実施例について説明する。
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施態様を示す。制御盤１３は、複数のモータ・ポンプを、ポンプの吐出側の圧力に応じて運転、停止する給水装置を制御するための盤である。この制御盤１３は、ポンプの運転、停止、或いは吐出圧力制御を行う中央処理装置１４を含む制御部１５を備える。また、この制御盤１３は容易に着脱可能なリモートコントローラ２３を備える。このリモートコントローラ２３は、給水装置の各種運転設定および各種表示、或いはブザー等による警報を行なう。
【００１５】
また、この給水装置は、機器側から離れたところに位置する遠隔用表示装置２５を備える。この遠隔用表示装置２５は、給水装置の各種表示およびブザー警報等を、給水装置の制御盤１３から離れた遠方にて行なうものである。そして、制御盤１３とリモートコントローラ２３とは、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それぞれが有する。また、制御盤１３は前述した遠隔用表示装置へ情報またはデータの送信を一定の通信規約により行える通信機能を有する。また、制御盤１３は、リモートコントローラ２３および遠隔用表示装置２５へ、それぞれ２本の電源線２６にて電源供給を行ない、また制御盤１３とリモートコントローラ２３の間および制御盤１３と遠隔用表示装置２５間を、それぞれ２本の通信線２７にて接続している。
【００１６】
図２は、本発明の第２の実施態様を示す。前記リモートコントローラ２３と前記制御盤１３間の電源線２８に、リモートコントローラ２３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。同様に、遠隔用表示装置２５と制御盤１３とも、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の実施態様を示す。前記リモートコントローラ２３と前記制御部１５間の電源線２８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、中央処理装置１４を有する制御盤１３と、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、２本の通信線２７で接続されている。また、制御部１５からリモートコントローラ２３への電源の供給も２本の電源線２６により行われている。そして、前記制御盤１３と遠隔用表示装置２５とは２本の通信線２７にて接続し、また前記制御盤１３は遠隔用表示装置へ電源線２６にて電源供給を行っている。これにより、従来多数必要であった入出力信号用配線がリモートコントローラと制御盤との間は２本の通信線２７のみの接続で可能となり、また遠隔用表示装置と制御盤との間も各々２本の通信線２７で接続すればよい。さらにリモートコントローラ２３と制御盤１３間、及び遠隔用表示装置２５と制御盤１３間はそれぞれ２本の電源線２６で接続すればよいので、通信線２７と合わせて計４本の接続で可能とすることができる。
【００１９】
これにより、制御盤から離れた場所にある遠隔用表示装置、或いはリモートコントローラに多数の信号線を配線する必要がなくなり、給水装置の製造コストを低減し、又据付のためのスペース及びコストを低減することができる。更に、遠隔用表示装置に従来必要であった別途の電源も不要となる。
【００２０】
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は制御盤１３から容易に着脱可能で、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も、容易に設定操作或いは表示の確認を行うことができる。
【００２１】
さらに前記制御盤１３と前記リモートコントローラ２３間、又は遠隔用表示装置２５間の電源線に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、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。これにより配線が更に簡素化される。
【００２２】
さらに、上記リモートコントローラ２３又は遠隔用表示装置２５と制御盤１３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。
【００２３】
【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）１４、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、等からなっている。電源回路３２は、ＣＰＵ１４、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及び遠隔表示装置２５にも電源線２６を介して電源を供給する。
【００２４】
ＣＰＵ１４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、給水装置に対する運転・停止指令、周波数変換装置（１〜ｎ）に対して周波数増加減少指令等の信号を出力し、周波数変換装置からの状態情報を演算・判断し、リモートコントローラ２３及び遠隔用表示装置２５等に表示情報を送る。
【００２５】
通信用ドライバ・レシーバ回路３１はＣＰＵ１４からのシリアルデータをリモートコントローラ２３及び遠隔用表示装置２５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、ＣＰＵ１４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３１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、通信用ドライバ・レシーバ回路３１は、フォトカプラ３５を使用し、ＣＰＵ１４とリモートコントローラ２３又は遠隔用表示装置２５側とを電気的に絶縁するだけの構成としている。
【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、ポンプの吐出圧力の設定、各種警報値の設定等を行うほか、給水装置の状態をランプ表示・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２３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、制御盤１３内の制御部１５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１５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１５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１５に送信する機能と、制御部１５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図５に示したものと同様である。尚、表示器（ＬＣＤ）４２、操作回路４３は低コスト化を図るため、図６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】
遠隔用表示装置２５は、リモートコントローラと基本的に同様な構成を有する。異なっている点は、制御部１５の状態を表示するのみであるため、回路構成はリモートコントローラ２３の送信機能と操作回路部分（スイッチ群）４３とを削除したものに相当する。
【００３０】
（第２実施例）
図７は、本発明の第２実施例の回路構成を示す。制御部１５内部の基本構成は、中央処理装置（ＣＰＵ）１４、給水装置からの入出力信号をＣＰＵ１４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。
【００３１】
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ＣＰＵ１４に伝送する。
ＣＰＵ１４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。
【００３２】
増幅回路の出力トランジスタ５５と電源とは、図８に示すように、フィルタ（Ｚ）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ＣＰＵ１４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。
【００３３】
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。図９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。即ち、電源線２８には図１０に示すような直流分にバースト信号が重畳された電力が伝送されてくる。これを図９に示す回路で直流電源電力と信号とに分離できる。尚、図１１は、ＣＰＵの信号が発振回路の波形を変調して、バースト波を形成し、ケーブルで直流電源と共に伝送され、受信側で復調されるタイムチャートを示している。
【００３４】
（第３実施例）
図１２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実施例の電源線（伝送ケーブル）２８の両端、すなわち制御盤１３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、電源線２８の接続部分の無極性化を実現している。この整流回路５５は、図１３に示すようなブリッジ型の全波整流回路である。
【００３５】
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１３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。
【００３６】
尚、上述した実施例ではポンプの吐出圧力を一定に制御する可変速給水装置の例について説明したが、本発明の趣旨は可変速給水装置以外の各種給水装置について適用できるのは勿論のことである。又、給水装置に限らずモータポンプを用いた排水装置等にも適用が可能である。
【００３７】
【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。
【００３８】
制御盤と、遠方で監視可能な表示装置を備え、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、使い勝手がよく、且つ省スペース・低コストの制御系を備えた給水装置を提供することができる。
【００３９】
給水装置の各種運転設定、各種表示、ブザー警報を容易に行う着脱可能なリモートコントローラ又は遠隔用表示装置を設け、該コントローラ又は遠隔用表示装置と前記制御盤は、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、２本の通信線と２本の電源線で接続したものである。従って、リモートコントローラは極めて良好なマンマシンインタフェースを提供し、給水装置の運転操作を容易とし、極めて使い勝手の良いものとすることができる。又、配線が簡素化されることから、制御盤内外の配線のためのスペースを削減し、又、施工を容易なものとすることができる。
【００４０】
また、給水装置の制御盤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。
【００４１】
さらに制御盤とリモートコントローラ又は遠隔用表示装置間の電源線に直流電源とこの直流電源に重畳させたバースト信号を重ねることにより、リモートコントローラ又は遠隔用表示装置と制御盤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。
【００４２】
また、制御盤と遠隔用表示装置を２本の通信線及び電源線で接続したことから、遠隔の場所にある表示装置への配線のためのスペースを削減し、施工を容易なものとすることができる。また遠隔用表示装置には制御盤から電源が供給されるので、従来必要であった独自の電源を要しない。
【００４３】
さらに上記リモートコントローラ又は遠隔用表示装置と制御盤間の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又は表示が行えるよう、前記リモートコントローラ又は遠隔用表示装置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の実施態様の給水装置の制御装置の説明図。
【図２】本発明の第２の実施態様の給水装置の制御装置の説明図。
【図３】本発明の第３の実施態様の給水装置の制御装置の説明図。
【図４】本発明の第１実施例の制御装置のブロック図。
【図５】図４における通信用ドライバ・レシーバの回路図。
【図６】図４におけるＣＰＵと表示回路の接続部分の回路図。
【図７】本発明の第２実施例の制御装置のブロック図。
【図８】電源にバースト信号を重畳する部分の回路図。
【図９】電源とバースト信号を分離する部分の回路図。
【図１０】直流電源にバースト信号が重畳された状態を示すタイムチャート。
【図１１】バースト信号を送信側で重畳させ、受信側で分離する制御回路の各部におけるタイムチャート。
【図１２】本発明の第３実施例の給水装置の制御装置の説明図。
【図１３】図１２における整流回路の回路図。
【図１４】従来の給水装置の説明図。
【図１５】従来の制御盤の説明図。
【符号の説明】
２０    周波数変換器
２１    中央処理装置（ＣＰＵ）
２２    制御盤
２３    リモートコントローラ
２５    遠隔用表示装置
２６    電源線
２７    通信線
Ｐ    ポンプ
Ｍ    モータ
【図１】
0004030460.tif 000002
【図２】
0004030460.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
0004030460.tif 000013
【図１３】
0004030460.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
0004030460.tif 000016