(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水源からの水を、送水管を介して各階に設けた放出装置に送水する消火ポンプと、この消火ポンプを駆動する電動機と、この電動機を制御するインバータと、該消火ポンプ吐き出し側の送水管と連通し、該送水管に設けられた放出装置が開放された時、所定圧以下でＯＮ信号を発信する圧力検出手段を備えた圧力タンクと、該送水管の各階に設けられ放水された放出装置を特定する放出信号を発信する放出信号発信手段群と、この放出信号に基づいてインバータを制御する制御装置で構成されたインバータ駆動消火ポンプシステムにおいて、
前記インバータは周波数設定手段及び記憶手段を有して予め前記放出信号発信手段群の放出信号に対応した放出装置に必要な給水量と給水圧が得られるようにポンプ性能に関連付けて決定される複数の運転周波数を設定記憶しておき、前記制御装置は前記圧力検出手段の動作信号に基づいて前記インバータへ運転信号を出力すると共に、前記放出信号に基づいて前記インバータに記憶された運転周波数を選択する速度指令信号を出力し、選択された運転周波数のみで運転するように構成されたことを特徴とするインバータ駆動消火ポンプシステム。
【請求項２】
水源からの水を、送水管を介して各階に設けた放出装置に送水する消火ポンプと、この消火ポンプを駆動する電動機と、この電動機を制御するインバータと、該消火ポンプ吐き出し側の送水管と連通し、該送水管に設けられた放出装置が開放された時、所定圧以下でＯＮ信号を発信する圧力検出手段を備えた圧力タンクと、該送水管の各階に設けられ放水された放出装置を特定する放出信号を発信する放出信号発信手段群と、この放出信号に基づいてインバータを制御する制御装置で構成されたインバータ駆動消火ポンプシステムにおいて、
前記インバータは外部信号により周波数を設定記憶される記憶手段を有し、前記制御装置は前記圧力検出手段の動作信号に基いて前記インバータへ運転信号を出力すると共に、前記放出信号に対応した放出装置に必要な給水量と給水圧が得られるようにポンプ性能に関連付けて決定される複数の運転周波数の１の運転周波数指令値を前記インバータに出力し、この出力された運転周波数のみで運転するように構成されたことを特徴とするインバータ駆動消火ポンプシステム。
【請求項３】
前記インバータは記憶手段に、使用されるポンプの運転周波数によって定まるポンプ性能において、放出信号によって特定される各放出装置に必要な給水量と給水圧力が得られる周波数を、各放出装置に対応させて複数記憶し、前記圧力検出手段または前記放出信号発信手段群の信号によって周波数が選択され、前記圧力検出手段の動作信号のみが発信された時は１００％の運転周波数を選択して運転制御することを特徴とする請求項１または２に記載のインバータ駆動消火ポンプシステム。
【請求項４】
前記インバータは記憶手段に、使用されるポンプの運転周波数によって定まるポンプ性能において、放出信号によって特定される各放出装置に必要な給水量と給水圧力が得られる周波数を、各放出装置に対応させて複数記憶し、前記圧力検出手段または前記放出信号発信手段群の信号によって周波数が選択され、圧力検出手段の信号が発信され、前記放出信号発信手段群の放出信号が複数発信された時は１００％の運転周波数を選択して運転制御することを特徴とする請求項１または２に記載のインバータ駆動消火ポンプシステム。
【請求項５】
前記インバータは記憶手段に、使用されるポンプの運転周波数によって定まるポンプ性能において、放出信号によって特定される各放出装置に必要な給水量と給水圧力が得られる周波数を、各放出装置に対応させて複数記憶し、前記圧力検出手段または前記放出信号発信手段群の信号によって選択された周波数で運転後、圧力検出手段または放出信号発信手段群の信号の有無に関わらず運転が続行され、制御盤スイッチを停止にした時に運転が停止されることを特徴とする請求項１または２に記載のインバータ駆動消火ポンプシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータ駆動の消火ポンプシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
消火ポンプシステムは火災時に火災検知器あるいは人為的な操作によって、速やかに運転され送水されなければならない。そこで、送水に対し信頼性の高いシステムが要求され、従来はインバータ駆動の消火ポンプシステムは使用された例が少ない。他の給水システムの分野では給水圧力の安定、省エネルギー等の目的でインバータ駆動の給水ポンプシステムが盛んに採用されている。
【０００３】
近年、インバータの普及に伴い消火ポンプシステムにインバータを採用する動向が見られる。これらの公知例として、特開２００５−２５３５３２号公報（特許文献１）及び、特開２００５−３０４２４２号公報（特許文献２）がある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２５３５３２号公報
【特許文献２】特開２００５−３０４２４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１は、放出信号に基づいて消火物を放出しているスプリンクラー等の放出装置を特定し（必要な水量、揚程が決まる）、これによって加圧装置（消火ポンプシステム、ポンプ回転数がインバータ制御されると記載あり）に送水圧力制御信号、及び送水量制御信号を送信する制御装置とを備えたことを特徴とする消防システムが開示されている。特許文献２は、電動機をインバータ駆動する装置において、停電時にはインバータ起動を停止して減電圧起動にて起動することが開示されている。
【０００６】
しかし、消火ポンプをインバータ駆動した場合、送水圧力制御信号、及び送水量制御信号によってどのようにしてインバータ周波数を決定するか、ポンプの性能をどのように決定するかあるいはどのように関連付けるか等の記載がなく、実現に試行錯誤を要する。また、両特許文献とも経年変化によるポンプ性能の劣化や配管抵抗の増加、及びポンプ交換時の性能変化に対する速やかな対応に配慮がなされていない。
【０００７】
本発明は、放出信号に基づいて特定された放出装置が必要とする給水量と給水圧力を、使用されるポンプ性能に関連付けてインバータ運転周波数が決定され、特定された放出装置に適切な送水を行えるシステムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的を達成するために本発明は、水源からの水を送水管を介して各階に設けた放出装置に送水する消火ポンプと、この消火ポンプを駆動する電動機と、この電動機を制御するインバータと、該消火ポンプ吐き出し側の送水管と連通する圧力検出手段を備えた圧力タンクと、該送水管の各階に設けられ放水された放出装置を特定する放出信号を発信する放出信号発信手段群と、この放出信号に基づいてインバータを制御する制御装置と、これらの制御機器を内蔵した制御盤で構成されたインバータ駆動消火ポンプシステムにおいて、前記インバータは周波数設定手段及び記憶手段を有して予め前記放出信号発信手段群の放出信号に対応した運転周波数を設定記憶しておき、前記制御部は前記圧力検出手段の動作信号に基づいて前記インバータへ運転信号を出力すると共に、前記放出信号に基づいて前記インバータに記憶された運転周波数を選択する速度指令信号を出力して、運転制御を行うように構成されたことを特徴とする。
【０００９】
また、水源からの水を送水管を介して各階に設けた放出装置に送水する消火ポンプと、この消火ポンプを駆動する電動機と、この電動機を制御するインバータと、該消火ポンプ吐き出し側の送水管と連通する圧力検出手段を備えた圧力タンクと、該送水管の各階に設けられ放水された放出装置を特定する放出信号を発信する放出信号発信手段群と、この放出信号に基づいてインバータを制御する制御装置と、これらの制御機器を内蔵した制御盤で構成されたインバータ駆動消火ポンプシステムにおいて、前記インバータは外部信号により周波数を設定記憶される記憶手段を有し、前記制御部は前記圧力検出手段の動作信号に基いて前記インバータへ運転信号を出力すると共に、前記放出信号に基づいて前記インバータに運転周波数指令信号を出力して、運転制御を行うように構成されたことを特徴とする。
【００１０】
また、前記インバータは記憶手段に、使用されるポンプの性能において、前記放出信号発信手段群の放出信号によって特定される各放出装置に必要な給水量と給水圧力が得られる周波数を、各放出信号に対応させて複数記憶し、前記圧力検出手段または前記放出信号発信手段群の信号によって周波数が選択される。
【００１１】
また、前記インバータは記憶手段に、使用されるポンプの運転周波数によって定まるポンプ性能において、放出信号によって特定される各放出装置に必要な給水量と給水圧力が得られる周波数を、各放出装置に対応させて複数記憶し、前記圧力検出手段または前記放出信号発信手段群の信号によって周波数が選択され、前記圧力検出手段の動作信号のみが発信された時は１００％の運転周波数を選択して運転制御する。
【００１２】
また、前記インバータは記憶手段に、使用されるポンプの運転周波数によって定まるポンプ性能において、放出信号によって特定される各放出装置に必要な給水量と給水圧力が得られる周波数を、各放出装置に対応させて複数記憶し、前記圧力検出手段または前記放出信号発信手段群の信号によって周波数が選択され、圧力検出手段の信号が発信され、前記放出信号発信手段群の放出信号が複数発信された時は１００％の運転周波数を選択して運転制御する。
【００１３】
また、前記インバータは記憶手段に、使用されるポンプの運転周波数によって定まるポンプ性能において、放出信号によって特定される各放出装置に必要な給水量と給水圧力が得られる周波数を、各放出装置に対応させて複数記憶し、前記圧力検出手段または前記放出信号発信手段群の信号によって選択された周波数で運転後、圧力検出手段または放出信号発信手段群の信号の有無に関わらず運転が続行され、制御盤盤スイッチを停止にした時に運転が停止される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、圧力検出手段及び各放出装置に対応させて、使用されるポンプの性能に関連付けて決めたインバータ運転周波数を複数記憶し、圧力検出信号及び放出信号を受けた制御装置からインバータに指示するので、実現が簡単となる。また、設備の経年変化や変更、更新の際には、インバータ運転周波数の設定を変えるだけで簡単に実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施例を図１〜図６により説明する。図１はインバータ駆動消火ポンプシステムのシステム系統図である。１は水源で例えば消火水槽等である。４は先端にフート弁２を取り付けた吸い込み管３を吸い込み側に設け、吐き出し側に逆止め弁１３、仕切り弁１４を取り付け、送水管８へ送水するポンプである。５はこのポンプを駆動する誘導電動機、６は前記送水管８に連通する圧力検出手段７を備えた圧力タンクであり内部に空気を有し、この送水配管系を加圧する。
【００１６】
送水配管８には各階毎に放出装置としてのスプリンクラーＳＰを備え、このスプリンクラーＳＰが開放された状態のとき放出信号を発生する放出信号発信手段１０ａ〜１０ｆを設けている。この放出信号には「スプリンクラーＳＰが開放されて消火水が放出されたこと」を示す消火動作情報と、「消火動作の階」を示す位置情報が含まれており、階の高さやこの階のスプリンクラーＳＰの設置数が予め分かっているので、必要な給水圧と給水量を対応させておくことができる。
【００１７】
圧力検出手段７は、送水管端末のスプリンクラーヘッドＳＰが開放された時、所定圧以下でＯＮ信号を発信し、閉塞されると復帰してＯＦＦ信号を発信する。該送水管各階に設けた放出信号発信手段群は、同様に対応するスプリンクラーヘッドが開放された時、ＯＮ信号を発信し、閉塞されると復帰してＯＦＦ信号を発信する。
【００１８】
９は後述のインバータＩＮＶと制御装置ＣＵ等を内蔵する制御盤、１２は前記放出信号発信手段１０ａ〜１０ｆの放出信号を中継ボックス１１ｂ〜１１ｆを介してケーブル群Ｓ１１により取り込み、放出信号群Ｓ１２として制御盤に送信するための火災受信機である。図１において、地上３階以上は図示を省いているが、以後の説明例では地下４階から地上４階としている。
【００１９】
図２は使用される消火ポンプが、図１に示す系統でインバータ運転された場合のポンプ性能曲線図で、横軸に給水量、縦軸に給水圧力（ヘッド）を示している。曲線Ａはインバータ周波数ｆ０でポンプを運転した時のポンプＱ−Ｈ性能であり、同様に曲線Ｂ〜Ｈはインバータ周波数をｆ１〜ｆ７まで変えてポンプを運転した時のポンプＱ−Ｈ性能であり、曲線Ｉはインバータ周波数ｆ１００％（ｆ７よりも高い１００％周波数）でポンプを運転した時のポンプＱ−Ｈ性能である。曲線Ｒ０は階数Ｂ４Ｆ（地下４階）に送水した場合の配管抵抗曲線で、同様に曲線Ｒ１〜Ｒ７は階数Ｂ３Ｆ〜４Ｆへ送水した時の配管抵抗曲線である。
【００２０】
今、各放出信号に対応した（特定される）階のスプリンクラーＳＰに必要な給水量Ｑ０と給水圧力とが得られるように、図２においてインバータ周波数を変えて使用されるポンプを運転した時の周波数、ポンプ性能曲線、及び抵抗曲線に、各放出信号を対応させた関係図を図５に示す。
【００２１】
図５において例えば、地下４階（Ｂ４Ｆ）でスプリンクラーが開放されると放出信号１０ａが発信されて、対応するインバータ周波数ｆ０が選択され、ポンプはインバータによって周波数ｆ０で運転される。この時のポンプ性能曲線はＡ、ポンプ４から地下４階まで水を流した時の配管抵抗曲線はＲ０である。このポンプ性能曲線Ａと抵抗曲線Ｒ０との交点Ｏ０でポンプの運転点が決定する。給水圧力は、この交点Ｏ０を縦軸の給水圧力で読んだものであり、給水量Ｑ０は、この交点Ｏ０を横軸の給水量で読んだものである。
【００２２】
このように、各放出信号に対応した階のスプリンクラーＳＰに必要な給水量Ｑ０と給水圧力とを得るには、図５の関係を作り、各放出信号に周波数を対応させれば良いことが分かる。
【００２３】
図３は制御盤の回路図である。Ｒ、Ｓ、Ｔは電源、Ｒ、Ｓは制御電源、ＭＢＤ、ＭＢＶは配線用遮断器である。ＩＮＶは周波数設定手段を有する操作表示部Ｃと、この操作表示部Ｃで設定された運転周波数を記憶する記憶手段Ｍを備えたインバータである。なお、記憶手段Ｍには外部の制御装置ＣＵ（後述）から直接運転周波数指令値を記憶させても良い。ＩＮＶには更に、運転信号５２Ｖａの入力端子ＦＷ、ＣＭ０、周波数指令信号（速度指令信号）Ｓ０〜Ｓ３、ＣＭ１の入力端子１０〜１４、および周波数指令値の信号ＡＮ０の入力端子１５を備えている。
【００２４】
５２Ｄ、５２Ｖは電磁継電器、４９Ｐはサーマルリレー、ＩＭは電動機（図１の誘導電動機４）、４３Ｓはポンプ、電動機ＩＭを商用−停止−インバータの運転モードに切り替えるスイッチ、ＣＵは制御装置、ＴＲはトランス、Ｉ／Ｏは入力部であり圧力検出手段７と放出信号発信手段１０ａ〜１０ｈからの信号をここより取り込む。Ｂ４ＦＸ〜ＰＳＸはこれらの信号に対応したリレーで、同時にリレー接点をも示す。制御装置ＣＵは、前記リレー接点Ｂ４ＦＸ〜ＰＳＸからの信号に対応してインバータ周波数を決定する制御手段を内臓しており、前記各リレー接点が接続される入力端子１０〜１８と、決定されたインバータ周波数に対応するデジタルの速度指令信号Ｓ０〜Ｓ３、ＣＭ１を出力する出力端子１〜５と、決定されたインバータ周波数のアナログの周波数指令値ＡＮ０を出力する出力端子６を有する。
【００２５】
インバータ周波数は、第１の実施態様では前記周波数設定手段Ｃによって、予め図５に示すｆ０〜ｆ７を記憶手段Ｍに設定、記憶される。記憶手段Ｍに設定された周波数は、制御装置ＣＵからの指令信号Ｓ０〜ＣＭ１により選択される。速度指令信号と周波数との関係は図６に示される。第２の実施態様では、制御装置ＣＵの端子６から直接周波数指令値（例えばｆ０〜ｆ１００％）が、信号ＡＮ０としてインバータ入力端子１５に入力され、記憶手段Ｍに一時記憶しながら、その周波数でインバータの制御がなされる。
【００２６】
上記構成において、圧力検出手段７と放出信号発信手段１０ａ〜１０ｈのいずれかが信号を発信すると、該当のリレー（Ｂ４ＦＸ〜ＰＳＸ）が動作しその接点を閉じる。制御装置ＣＵは入力端子１０〜１８の何れかに入力された信号に基き、ポンプ性能に対応したインバータ周波数指令信号として、第１の実施態様では、速度指令信号Ｓ０〜ＣＭ１を出力端子１〜５からインバータ入力端子１０〜１４に出力する。そして、第２の実施態様では、ＡＮ０を直接周波数指令値（例えばｆ０〜ｆ１００％）を出力端子６からインバータ入力端子１５に出力する。
【００２７】
次に、図４を用いて前記制御装置ＣＵの制御フローを説明する。図３において、配線用遮断器５２Ｄ、５２Ｖを投入し、スイッチ４３Ｓをインバータ運転側に操作すると、電磁継電器５２Ｖが動作してインバータ運転できる状態となる。送水配管で水が使用されて圧力が低下すると、圧力検出手段７の信号が発信され、制御装置ＣＵにこの信号によるリレー接点ＰＳＸが投入される。図４のステップ５（Ｓ５）でこの処理（ＹＥＳ）が実行されｆ１００％の信号（速度指令信号または周波数指令値）がインバータに入力され、Ｓ９でインバータがｆ１００％の周波数で電動機及びポンプを運転する。
【００２８】
次に、例えば４Ｆの放出信号発信手段１０ｈから放出信号が発信されると、Ｓ１１を経てＳ１２で処理（ＹＥＳ）が実行され、Ｓ１６でｆ７の信号がインバータＩＮＶに発信されてｆ７の周波数で電動機ＩＭ、ポンプ４を運転する。以下、同様に各階の放出信号がそれぞれ発信され、Ｓ１３〜Ｓ１９の処理を実行してそれぞれ前述の対応関係で、制御装置ＣＵによってインバータへ速度指令信号または運転周波数指令値が送信され運転を続ける。
【００２９】
なお、圧力検出手段７の動作信号のみが発信された時は、１００％の運転周波数を選択して運転制御する。即ち、図４でＳ１０でＮＯの処理の後、Ｓ２３でＮＯの処理となってＳ９に戻るため、ｆ１００％の周波数で運転が継続される。これは、圧力検出手段７の動作信号が出て配管圧力が低下しているのでスプリンクラーが開いてい可能性があり、しかも放出信号発信手段が故障して放出信号が出ていない可能性への対応で、消火のために十分な配管圧力を確保する上で特に有効である。
【００３０】
また、圧力検出手段７の信号が発信され、かつ前記放出信号発信手段群の放出信号が複数発信された時は１００％の運転周波数を選択して運転制御する。これは図４の制御フローには示されてないが、配管圧力が低下し、かつ、複数の放出信号が発信しているので、火災が広がっている可能性への対応であり、消火用に十分な給水量と給水圧力を得るためである。
【００３１】
更に、前記圧力検出手段または前記放出信号発信手段の信号によって選択された周波数で運転後、圧力検出手段または放出信号発信手段群の信号の有無に関わらず運転が続行され、制御盤スイッチ４３Ｓ（人為的操作）を停止にした時に運転が停止される。図４では、Ｓ２２でＹＥＳ処理後Ｓ２３でＹＥＳ処理、またはＳ２４でＹＥＳ処理したときのみポンプが停止する。これは、火災のために圧力検出手段または放出信号発信手段群に故障が起こる可能性への対応であり、火災発生により一旦ポンプが動作した後は、制御装置等の制御系により自動的には切れず、人為的に制御盤スイッチを切らないと停止しないようにしたものである。消火用に十分な給水量と給水圧力を継続して確保するためである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】インバータ駆動消火ポンプシステムのシステム系統図である。
【図２】インバータ運転した場合のポンプ性能曲線図である。
【図３】制御盤の回路図である。
【図４Ａ】制御装置の制御フロー図である。（１／２）
【図４Ｂ】制御装置の制御フロー図である。（２／２）
【図５】ポンプを運転した時の周波数、ポンプ性能曲線、抵抗曲線に、各放出信号を対応させた関係図である。
【図６】周波数と速度指令信号の関係図である。
【符号の説明】
【００３３】
１…水源、４…ポンプ、５…電動機、６…圧力タンク、７…圧力検出手段、８…送水管、９…制御盤、１０ａ〜１０ｈ…放出信号発生手段、Ｃ…周波数設定手段、Ｍ…記憶手段、ＣＵ…制御装置、ＩＮＶ…インバータ、Ｓ０〜Ｓ３…速度指令信号、ＡＮ０…運転周波数指令値。
【図１】
0005080308.tif 000002
【図２】
0005080308.tif 000003
【図３】
0005080308.tif 000004
【図４Ａ】
0005080308.tif 000005
【図４Ｂ】
0005080308.tif 000006
【図５】
0005080308.tif 000007
【図６】
0005080308.tif 000008