(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバータにより回転数制御され、吸込管を通して水を吸い込む電動ポン プと、
前記インバ−タとは別のインバータにより回転数制御され、吸込管を通して水を吸い込む前記電動ポンプとは別の電動ポンプと、
これらの電動ポンプの吐出側の圧力を検出する圧力検出部とを備える多重系給水装置において、
前記電動ポンプは自身の始動圧力が第１の始動圧力と設定された場合に前記圧力検出部が検出した圧力が第１の始動圧力以下になった場合に運転を開始するように設定され、前記電動ポンプは自身の始動圧力が前記第１の始動圧力よりも低い第２の始動圧力と設定された場合に前記圧力検出部が検出した圧力が前記第２の始動圧力以下になった場合に運転を開始するように設定され、
前記第１の始動圧力と設定された電動ポンプの始動圧力の設定は、運転停止後に前記第２の始動圧力に更新され、
前記第２の始動圧力と設定された電動ポンプの始動圧力の設定は、前記圧力検出部で検出した圧力が増加して前記第１の始動圧力よりも高い設定圧力以上になった場合に前記第１の始動圧力に更新されることを特徴とする多重系給水装置。
【請求項２】
インバータにより回転数制御され、吸込管を通して水を吸い込む電動ポンプと、
該電動ポンプの吐出側に備えられたフロースイッチと、
前記インバータとは別のインバータにより回転数制御され、吸込管を通して水を吸い込む前記電動ポンプとは別の電動ポンプと、
該電動ポンプの吐出側に備えられた前記フロースイッチとは別のフロースイッチと、
これらの電動ポンプの吐出側の圧力を検出する圧力検出部とを備える多重系給水装置において、
前記電動ポンプは自身の始動圧力が第１の始動圧力と設定された場合に前記圧力検出部が検出した圧力が第１の始動圧力以下になった場合に運転を開始するように設定され、前記電動ポンプは自身の始動圧力が前記第１の始動圧力よりも低い第２の始動圧力と設定された場合に前記圧力検出部が検出した圧力が前記第２の始動圧力以下になった場合に運転を開始するように設定され、
前記第１の始動圧力と設定された電動ポンプの始動圧力の設定は、圧力制御をした後、吐出側に備えられた前記フロースイッチがオフとなった場合に前記第２の始動圧力に更新され、
前記第２の始動圧力と設定された電動ポンプの始動圧力の設定は、前記圧力検出部で検出した圧力が増加して前記第１の始動圧力よりも高い設定圧力以上になった場合に前記第１の始動圧力に更新されることを特徴とする多重系給水装置。
【請求項３】
インバータにより回転数制御され吸込管を通して水を吸い込む電動ポンプと、前記インバータとは異なるインバータにより回転数制御され吸込管を通して水を吸い込む前記電動ポンプとは異なる電動ポンプとを備えた多重系給水装置の制御方法において、
第１の始動圧力が設定された場合に前記電動ポンプは吐出側圧力が前記第１の始動圧力以下になった場合に運転を開始するように設定され、前記第１の始動圧力よりも低い第２の始動圧力が設定された場合に前記電動ポンプは吐出側圧力が前記第２の始動圧力以下になった場合に運転を開始するように設定され、
前記第１の始動圧力が設定された電動ポンプの始動圧力の設定は、運転停止後に前記第２の始動圧力に更新され、
前記第２の始動圧力が設定された電動ポンプの始動圧力の設定は、吐出側の圧力が増加して前記第１の始動圧力よりも高い設定圧力以上になった場合に前記第１の始動圧力に更新されることを特徴とする多重系給水装置の制御方法。
【請求項４】
インバータにより回転数制御され吸込管を通して水を吸い込む電動ポンプと、前記インバータとは異なるインバータにより回転数制御され吸込管を通して水を吸い込む前記電動ポンプとは異なる電動ポンプとを備えた多重系給水装置の制御方法において、
第１の始動圧力が設定された場合に前記電動ポンプは吐出側圧力が前記第１の始動圧力以下になった場合に運転を開始するように設定され、前記第１の始動圧力よりも低い第２の始動圧力が設定された場合に前記電動ポンプは吐出側圧力が前記第２の始動圧力以下になった場合に運転を開始するように設定され、
前記第１の始動圧力が設定された電動ポンプの始動圧力の設定は圧力制御をした後、吐出側に設けられたフロースイッチがオフとなった場合に前記第２の始動圧力に更新され、
前記第２の始動圧力が設定された電動ポンプの始動圧力の設定は、吐出側の圧力が増加して前記第１の始動圧力よりも高い設定圧力以上になった場合に前記第１の始動圧力に更新されることを特徴とする多重系給水装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は多重系給水装置とその系切替方法に係り、特に、系間での連絡無しに系の切り替えを行うのに好適な多重系給水装置とその系切替方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
給水装置は、故障時のバックアップを図るため多重系（多くは２重系）のシステム構成をとるものが多い。この２重系システムでは、２台のポンプの運転頻度が均等となるように、交互運転するようにしている。交互運転するためには、相手方の運転状態を知る必要があり、例えば特開平２−８６９７４号公報記載の従来技術では、ポンプ対応に設けられた２台のインバータ間で通信を行い、相手方の状態を知り、交互運転するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術のような多重系システムは、システムが正常に作動して自己の運転状態，故障状態を正しく判断できることが前提となっており、次の様な場合には、両系がダウンするという問題がある。
【０００４】
（１）両系のうち一方の系がノイズなどにより停止しても、両インバータを接続する信号線に正常運転している旨の誤信号が出力されると、もう一方の系は運転することができず、給水不可能になってしまう。
【０００５】
（２）両インバータを接続する配線が緩み信号の授受が不可能になった場合には、交互運転ができず、一方のポンプのみ常に稼働し、一方のポンプのみの劣化が進んでしまう。
【０００６】
本発明の目的は、両系の運転状態を互いに連絡する信号線を用いずに、交互運転を可能にする多重系給水装置とその系制御方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、吸込管を通して水を吸い込む電動ポンプと該電動ポンプの速度制御を行うインバータの組が並列に少なくとも２組用意され、ポンプ吐出側の圧力を検出して各ポンプの起動／停止／回転数制御を行う多重系給水装置の系切替方法において、各インバータは、ポンプ吐出側圧力の検出値に基づいて相手側ポンプの運転／停止を判断し相手側ポンプと自己ポンプを交互に運転することで、達成される。
【０００８】
好適には、インバータは、自己側ポンプの始動圧力として先発機用の始動圧力が設定されている場合にはポンプ吐出側検出圧力が低下して該先発機用の始動圧力より低下し自己側ポンプを運転した場合には前記先発機用の始動圧力の設定を該始動圧力より所要圧だけ低い次発機用の始動圧力の値に書き換えることで、交互運転を行う。
【０００９】
尚、下限目標圧力をＨ00、上限目標圧力をＨ01、先発機用始動圧力をＨONA、次発機用始動圧力をＨONBとした場合、
Ｈ01≧Ｈ00＞ＨONA＞ＨONB
の関係が成立するように設定する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る多重系給水装置の構成図である。この多重系給水装置は２重系であり、水道本管１に接続された吸込管２−１には２つの仕切弁３−１，３−３が取り付けられ、同じく水道本管１に接続された吸込管２−２には２つの仕切弁３−２，３−４が取り付けられている。なお、２本の吸込管２−１，２−２は別々に水道本管１に接続されているが、１本の吸込管を水道本管に接続し、これを２つに分岐して２−１，２−２としてもよい。
【００１１】
仕切弁３−１，３−３の間には、モータ５−１で駆動されるポンプ４−１と、フロースイッチＦＳ１と、逆止弁６−１とが取り付けられ、仕切弁３−１の直近下流には圧力センサＰＳ１が取り付けられている。また、仕切弁３−２，３−４間には、モータ５−２で駆動されるポンプ４−２と、フロースイッチＦＳ２と、逆止弁６−２とが取り付けられている。仕切弁３−３下流の配管２−３と、仕切弁３−４下流の配管２−４とは一本に合流されて給水管７となって需要側に接続される。給水管７には、圧力タンク８が設けられ、この圧力タンク８下流に圧力センサＰＳ２が取り付けられている。
【００１２】
本実施形態では、モータ５−１の回転数制御を行うインバータINV1と、モータ５−２の回転数制御を行うインバータINV2とが独立に設けられている。インバータINV1にはデジタルコンソールCONS1が設けられ、インバータINV2にはデジタルコンソールCONS2が設けられている。各コンソールCONS1,2には、夫々、表示部と、キー入力部が備えられ、表示器にはモータの周波数や圧力検出値などがキー入力指令に従って表示され、また、各ポンプの始動圧力や目標圧力などはキー入力部から設定できるようになっている。
【００１３】
水道本管１の圧力は、圧力センサＰＳ１によって検出され、この検出圧力値は、信号Ｓ６としてインバータINV1およびINV2の端子V24,AH0,Lに入力される。また、ポンプの吐出圧力は、圧力センサＰＳ２によって検出され、この検出圧力値は、信号７としてインバータINV1およびINV2の端子V24,AN1,Lに入力される。フロースイッチＦＳ１の接点ＦＳ１ｂの情報は、信号Ｓ４としてインバータINV1の端子FW,COMに入力され、フロースイッチＦＳ２の接点ＦＳ２ｂの情報は、信号Ｓ５としてインバータINV2の端子FW,COMに入力される。
【００１４】
尚、ＰＷは電源であり、ＥＬＢ１，２は漏電遮断器であり、ＺＣＬ０〜２はノイズフィルタである。また、各インバータINV2,1から出力される信号Ｓ９，Ｓ１０は、故障や運転状態を中央の監視盤等へ出力するための信号である。
【００１５】
各インバータINV1,2は、夫々、図示しないＣＰＵやメモリを内蔵し、各ＣＰＵは、後述するフローチャートに従ったプログラムをメモリから読み出して実行し、ポンプ５−１とポンプ５−２を交互に運転するようになっている。
【００１６】
図２は、多重系給水装置のポンプ運転特性図であり、左側が先発機ポンプ、右側が次発機ポンプの運転特性図である。先発機の始動圧力はＨonAであり、次発機ポンプの始動圧力はＨonBと区別してある。つまり、先発機の始動圧力としてＨonAが設定されたとき、次発機の始動圧力はＨonB＝ＨonA−ΔＨとして設定される。ここで、ΔＨは、始動時の一瞬の圧力低下で両方のポンプが同時に運転してしまわないように、例えば２〜５ｍの値を選んでおく。
【００１７】
また、図２のＦは給水管路の抵抗曲線であり、Ｈ00は抵抗曲線Ｆに関連して決めた下限側目標圧力であり、同様に、Ｈ01は上限側目標圧力であり、曲線Ａはポンプをインバータにより駆動し周波数ＮMAXで運転した時のポンプＱ−Ｈ性能であり、曲線Ｂは周波数ＮMINで運転した時のＱ−Ｈ性能である。
【００１８】
図３，図４は、多重系給水装置の各インバータ内蔵ＣＰＵが夫々独立して実行する制御手順を示すフローチャートである。このフローチャートに基づく制御用プログラムが、図示を省略したインバータINV1，INV2内コントローラのメモリに格納されている。
【００１９】
図３において、まず、ステップ５０１で各種の初期設定を行い、次のステップ５０２で割込処理を許可し、この割込処理Ｘを実行する。
【００２０】
図４は、割込処理Ｘの処理手順を示すフローチャートである。図４には、本発明の実施形態に係る部分のみを示し、その他は省略してある。この図４のステップ６００では、図１に示すデジタルコンソールCONS1またはCONS2のキーが操作されたか否かを判定し、否の場合にはステップ６０３に進み、デジタルコンソールの表示処理を実行する。その後は、この割込処理を抜けて、図３の処理に戻る。
【００２１】
ステップ６００での判定結果が肯定（Ｙｅｓ）の場合には、ステップ６０１に進み、キースイッチ（図１のデジタルコンソールのキー入力部）のコマンドがパラメータの設定モードであるか否かを判定する。この設定モードでない場合には、前述したステップ６０３に進む。パラメータの設定モードの場合には、ステップ６０２に進み、パラメータとして、次発機運転許可フラグGIHATUFを00Hに設定し、下限側目標圧力Ｈ00、上限側目標圧力Ｈ01、始動圧力ＨON、最低周波数ＮMIN、最高周波数ＮMAX、最高周波数時のポンプ締切圧力Ｈs等のデータを設定する。
【００２２】
この設定の際に、先発機と定めた方の始動圧力ＨONとしてＨONAのデータを設定し、次発機と定めた方の始動圧力ＨONとしてＨONBのデータを設定する。この始動圧力の大小関係は、ＨONA＞ＨONBである。このように設定しておけば、図２において、需要水量ＱMAXに対して使用ポンプはこれを満足するよう選定してあるので、圧力が低下してポンプが始動する際には、始動圧力が高く設定されている方のポンプが運転される。これにより、次発機は、運転中の先発機が停止して次に自己機の運転順番が廻ってくるまで待機状態となる。
【００２３】
尚、この処理は、デジタルコンソールのキースイッチが操作されると割込処理によりその都度処理される。更に、同じ割込処理INT2で、吸込側圧力、吐出側圧力、フロースイッチ入力処理の各データが検出され、メモリに格納される。
【００２４】
次に、この処理の後に第３図のステップ５０３に進み、圧力センサＰＳ2の検出した圧力が始動圧力ＨON以下になったか否かを判定する。ＨON以上であれば、ＨON以下になるまで後述のステップ５０５〜５１０を実行する。ＨON以下になれば、次にステップ５０４に進み、自機は次発機でないためフラグGIHATUFを00Hにセットし、ステップ５１１で所定時間（例えば１秒〜５秒）のタイマ処理を実行する。これは、ポンプ一台の運転で済むところが始動時の需要量と供給量とのアンバランスによって２台のポンプが同時に運転してしまわないようにタイミングをとるためである。こうして、所定時間後もＨON（先行機はＨON＝ＨONA）以下であれば、ステップ５１２でポンプの運転処理を実行し、次のステップ５０６で圧力制御処理を実行する。
【００２５】
ステップ５０３での判定結果により給水圧力がＨONを越えているとされた場合には、ステップ５０５に進み、給水圧力がＨ00以下であるか否かを判定する。給水圧力がＨ00以下であれば、ステップ５０６に進み、フラグGIHATUFをOFFHにセットする。給水圧力がＨ00以下でなければ、ステップ５０５からステップ５０７に進み、フラグGIHATUFの値がOFFHであるか否かを判定する。この判定結果が否である場合にはステップ５０３に戻り、肯定（真）であればステップ５０８に進む。
【００２６】
ステップ５０８では、給水圧力がＨ00を越えているか否かを判定し、越えている場合にはステップ５０９に進み、始動圧力の設定値が次発機用のＨONBであるか否かを判定する。この判定結果が肯定つまり次発機であれば、ステップ５１０にて始動圧力の設定値をＨONAつまり先発機用の設定値に更新し、ステップ５０３に戻る。
【００２７】
このように、ステップ５０５〜５１０で相手機が運転したか否かを判定し、運転したと判定した場合には、次発機の始動圧力の設定値を先発機用の値ＨONAに置き換えることで、運転権を停止中（休止中）の次発機に譲る。本実施形態では、両インバータ間での通信を行って相手方の情報を取得する構成はとっていないため、休止中の次発機は運転している先発機からの信号を貰えない。しかし、給水圧力を検出することで、この給水圧力の状態から相手方の状態を推定し、交互運転を行うために、相手方が運転を行っており自機の始動圧力設定値が次発機用であれば、自機の始動圧力の設定値を先発機用のデータに書き換える。
【００２８】
図３のステップ５１２で運転処理を行い、ステップ５１３で圧力制御処理を行った後は、ステップ５１４でフロースイッチがオフか否かを判定し、オフであれば次のステップ５１５でタイマ計時が終了したか否かを判定し、タイマ計時が終了していれば、つまり、ステップ５１４〜５１５により停止条件成立の判定が肯定であれば、ステップ５１６で停止処理を行う。停止処理後、ステップ５１７で、始動圧力の値を次発機としての設定値ＨONBに設定する。
【００２９】
このように、当初、先発機，次発機として設定された２重系給水装置のポンプは、次回は次発機，先発機と設定され、ポンプの自動交互運転が実行される。
【００３０】
今仮に、ポンプの一台が故障した場合を考える。例えば、先発機が故障すると、給水圧力が低下してＨONA以下となっても先発機は始動しない。このため、給水圧力は更に低下して、ＨONB以下となってしまう。これにより、次発機が始動し、給水への支障は生じない。
【００３１】
尚、上述した実施形態では、吸込側の圧力センサの検出値に基づく制御について説明を省略したが、水道本管１に直結して使用する給水装置では、水道本管側の圧力が所定圧力よりも低下した場合には給水平等を図る必要があるためポンプの運転を停止させ、水道本管側の圧力が所定圧力以上ある場合にのみ吐出側圧力が一定圧となるように、あるいは推定末端圧が一定となるようにポンプの回転数制御を行い、水道本管側の圧力が高圧力となって本管圧力のみで給水が可能な状態となった場合にはポンプの運転を停止して本管圧力による給水に切り替える。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、両方のインバータ間を相互監視用の信号線で接続しなくても、ポンプの交互運転が可能となり、信号線の不具合による交互運転不能を回避できるため、製造コストや設置コストの低減が可能となる。また、ノイズの影響も回避できるため、装置の信頼性が向上し、更に、各ポンプが夫々独立した系を構成し単独運転するため、据付状況によっては離れた所に設置可能となり、据え付けのフレキシビリティが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る多重系給水装置の全体構成図である。
【図２】図１に示す２台のポンプの運転特性図である。
【図３】ポンプ交互運転の制御手順を示すフローチャートである。
【図４】図３中の割込処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…水道本管、２−１，２−２…吸込管、３−１〜４…仕切弁、４−１，４−２…ポンプ、５−１，５−２…モータ、６−１，６−２…逆止弁、７…給水管、８…圧力タンク、ＰＳ１，ＰＳ２…圧力センサ、ＦＳ１，ＦＳ２…フロースイッチ、INV1,2…インバータ、CONS1,2…デジタルコンソール。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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