(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプと、前記ポンプの吐出管に接続された圧力タンクと、前記ポンプの吐出側の圧力を検出する圧力センサと、前記ポンプの回転速度を制御するインバータ装置を備えた制御盤と、前記ポンプに流入する水を計量する量水器とを備え、該量水器で計量された水を前記ポンプを用いて加圧して末端需要家に送水する給水装置の運転方法であって、
該給水装置は使用水量が極少水量になった時に、前記圧力タンクに蓄圧し、その後前記ポンプの運転を停止する少水量停止機能を備え、
前記給水装置は、少水量停止時に前記ポンプの吐出圧力を上昇させて前記圧力タンクに蓄圧する際に、前記ポンプの吐出圧力を３秒かけて水頭で５〜７ｍ上昇させた場合に、前記量水器に過進現象が発生する給水装置であり、
前記少水量停止時における前記ポンプの吐出圧力の上昇圧の水頭を３ｍ以下とし、前記ポンプの吐出圧力を上昇させる時間を３０秒以上として前記量水器の過進現象を抑制することを特徴とする給水装置の運転方法。
【請求項２】
前記給水装置は、前記少水量停止後の前記ポンプ始動時に、ソフトスタートの加速時間を１秒としたときに、前記量水器に過進現象が発生する給水装置であり、
前記ソフトスタートの加速時間を３秒以上として前記量水器の過進現象を抑制することを特徴とする請求項１に記載の給水装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給水装置に係り、特にポンプを使用して、集合住宅、ビル等に水道水等の給水を行う給水装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、一般的な水道本管に直結される形式の給水装置の構成例を示す。この給水装置は、ポンプ１１を備え、水道本管等に直結された流入管１２を介して流入する水を該ポンプ１１で加圧して、吐出管１３から末端の需要家の給水栓に給水を行う。ポンプ１１の吐出側には逆止弁１５が配設され、ポンプが停止した時に水の逆流を防止している。更に圧力タンク１６を備え、ポンプ１１で加圧された水を蓄圧することで、ポンプの頻繁な始動停止を避けるようにしている。又、吐出管１３の圧力タンクの近傍には、ポンプ吐出側の圧力を検出する圧力センサ１７を備え、ここで検出された圧力信号は制御盤１９に伝達され、ポンプの運転制御に用いられる。
【０００３】
同様に、流入管１２にもポンプ流入側の圧力センサ１８を備え、この信号が制御盤１９に伝達され、ポンプの運転制御に用いられる。制御盤１９には、インバータ装置を備え、ポンプ１１に可変周波数・電圧を供給することで、ポンプ１１の回転速度を任意に制御する。従って、ポンプ吐出側の圧力を圧力センサ１７で検出し、このポンプ吐出側圧力が一定となるようにポンプの回転速度を変化させることで、ポンプ吐出側の圧力を目標圧力値に制御することができる。又、制御盤１９は運転対象ポンプの選択及び始動停止、更には例えばポンプの温度異常等の各種の異常信号の検出と、警報の発令等を行う。
【０００４】
そして、この給水装置には極少水量を検出するフロースイッチ２０を備え、この信号が制御盤１９に伝達される。そして、フロースイッチ２０が極少水量を検知すると、制御盤１９はその信号を受けてポンプを一定時間運転することで圧力タンク１６に蓄圧し、その後ポンプの運転を停止するいわゆる少水量停止機能を備えている。この機能は夜間等の使用水量が極端に低減した時に、ポンプの頻繁な始動停止を防止し、又ポンプの空運転を防止することができる。このような少水量停止動作としては、極少水量検出時のそのままの圧力で停止し、停止した後に吐出側圧力が目標圧力より所定値だけ低下した時に、再びポンプを始動するか、少水量停止前に一旦ポンプの吐出圧力を加圧して圧力タンクに蓄圧した後にポンプを停止し、吐出側の圧力が目標圧力より所定値だけ低下した時にポンプを再始動する。
【０００５】
ところで、水道水等の供給に際しては、一般に量水器を取付け、使用水量を計量することが行われている。このような給水装置を水道本管に直結した直結型給水装置として使用する場合には、給水装置の流入管に量水器２１を取り付け、また各需要家ごとにも量水器２２を取り付けて使用する場合がある。給水装置の流入側に取り付けられる量水器２１は、供給される全体の水量を計量するため、例えば４０ｍｍφの配管に量水器が取り付けられる。他方で、需要家末端の各戸に吐出管１３より供給される水が分配して供給されるが、これらの各戸には例えば２０〜２５ｍｍφの配管に量水器２２が取り付けられる。このように給水装置の流入側で全体の水の使用量を計量し、給水装置の吐出側に分岐された各配管の各量水器２２の合計の水の使用量を比較すると、極めて小さな水量で長時間連続使用されると両者に積算水量の相違が生じる場合があることが知られている。この現象は、流入側の積算水量が吐出側の合計積算水量よりも大きくなり、上述した少水量停止動作に関連して発生し、量水器の過進現象と呼ばれている。例えば、比較的小規模の給水装置で、一部の需要家に量水器を設置せずに、流入側に設けた量水器２１から需要家側に設けた量水器２２の使用量の合計を差引いて量水器のない需要家の使用水量を算定する場合に問題が生じる可能性がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した事情に鑑みて為されたもので、係る量水器の過進現象を低減し、正確に使用水量の積算が可能な給水装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ポンプと、前記ポンプの吐出管に接続された圧力タンクと、前記ポンプの吐出側の圧力を検出する圧力センサと、前記ポンプの回転速度を制御するインバータ装置を備えた制御盤と、前記ポンプに流入する水を計量する量水器とを備え、該量水器で計量された水を前記ポンプを用いて加圧して末端需要家に送水する給水装置の運転方法であって、該給水装置は使用水量が極少水量になった時に、前記圧力タンクに蓄圧し、その後前記ポンプの運転を停止する少水量停止機能を備え、前記給水装置は、少水量停止時に前記ポンプの吐出圧力を上昇させて前記圧力タンクに蓄圧する際に、前記ポンプの吐出圧力を３秒かけて水頭で５〜７ｍ上昇させた場合に、前記量水器に過進現象が発生する給水装置であり、前記少水量停止時における前記ポンプの吐出圧力の上昇圧の水頭を３ｍ以下とし、前記ポンプの吐出圧力を上昇させる時間を３０秒以上として前記量水器の過進現象を抑制することを特徴とする給水装置の運転方法である。
【０００８】
量水器の過進現象は、少水量停止動作時の急激な流入側流量の変化に起因して発生するものと考えられる。このため、少水量停止動作時に流入側流量の変化を緩やかに行うように給水装置の諸条件を設定することで、量水器の過進現象を緩和してこれを低減することが可能となる。係る給水装置によれば、その流入側に量水器を設けた場合においても、過進現象の発生量が少ないので安心して使用することが可能となる。
【０００９】
使用水量が極端に低減した状態で、少水量停止動作が行われると、多かれ少なかれタンクに水を蓄圧するため、パルス状の流入量の変化が生じる。量水器の過進現象はこのパルス状の流入量の変化に起因すると考えられ、この発生頻度を減らすことで、過進現象を低減することが可能となる。
【００１０】
また、本発明の一参考例は、少水量停止時に蓄圧する圧力タンクの容量を低減するものである。これにより、少水量停止時に生じるパルス的な流入量の変化量が小さくなるため、量水器の過進現象を低減することができる。
【００１１】
本発明では、少水量停止時に蓄圧する際に、上昇圧を小とし、及び／又は、ゆっくり上昇させる。これにより、同様に少水量停止時の急激な流入量の変化を防止し、量水器の過進現象を低減することができる。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様では、前記少水量停止後のポンプ始動時に、ソフトスタートの加速時間を長く設定する。これにより、同様に少水量停止動作時の急激な流入量の変化を緩和し、流水器の過進現象を低減することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態の前提となる給水装置の一構成例を示し、各機器の構成は上述した通りである。図２は、少水量停止動作時の吐出圧力及び流量等を示す図である。
【００１４】
まず、量水器の過進現象は、ポンプの通常の供給水量の運転時には発生しない。これが発生するのは、例えば夜間等の極端に使用水量が低減した時間帯であり、少水量停止動作に伴って生じることが知られている。図２において、時刻ｔ１迄の吐出流量と流入流量が一致している場合には、これらの水量は同一であり特に問題が生じない。この流量がポンプの少水量停止動作を行う流量よりも低い場合が長時間継続した時に問題となる。
【００１５】
例えば１０Ｌ／min程度以下でフロースイッチ２０が動作する場合には、所定の検知時間の経過後に少水量停止動作に入る。この場合時刻ｔ１でポンプ速度を０としポンプを停止する。しかしながら需要家末端では極少水量ではあるが水流が継続するので、この水は圧力タンク１６で蓄圧された水が供給され、吐出流量は変わらない。そして圧力センサ１７で検出される吐出側圧力は、図示するように緩やかに低下していく。そして、ポンプ始動圧力ｐ１に到達すると、ポンプがソフトスタートにより始動する。ポンプが時刻ｔ１で停止後は流入流量はゼロとなるが、ポンプが始動すると流入流量が突然増大するが、末端需要家側が殆ど締め切り状態であるので、主として圧力タンクが蓄圧される。
【００１６】
ポンプが始動し吐出側の圧力を確保するべく回転速度を上げるが、この時に吐出側の必要流量以上に圧力タンクに蓄圧され、流入側の水量の方が多くなり、図示するように流入流量はパルス状となり、この時、吐出圧力は所定圧力ｐ２に対してオーバシュートするようになる。このため、流入流量は圧力タンクに蓄圧後に時刻ｔ３迄一旦ゼロとなり、オーバシュート状態の回復と共に定常状態となり、ポンプは所定の回転速度で運転され、極少水量ではあるが吐出流量と流入流量が等しくなった状態で運転が継続される。従って、このような少水量停止動作時の流入流量のパルス状の変化により、量水器の羽根車が慣性で空回りして過進現象が生じるものと考えられる。
【００１７】
図３乃至図６は、係る過進現象を低減するための各種の手段を示す。図３は、少水量停止動作の発生頻度を低減することによるもので、図３（ａ）は従来の少水量停止動作の発生頻度を示し、図３（ｂ）は改良した状態における少水量停止動作の発生頻度を示す。上述したように量水器の過進現象は少水量停止動作により発生するものであるので、この発生頻度を減らすことにより、量水器の過進量をこれに比例して低減できる。この少水量停止動作の発生頻度の低減は、フロースイッチが最初に少水量状態であることを検出してから、所定時間経過後にもなお少水量停止状態が継続することを確認して少水量停止状態に入るものであるので、この検出タイマの設定時間を長くすることにより少水量停止動作の頻度を下げることができる。又、少水量停止後にポンプが再始動した際に再び少水量状態が検出されても一定期間運転するように遅延タイマを動作させている。この遅延タイマの設定時間を長くすることにより同様に少水量停止動作の発生頻度を低減することができる。このような対策により図３（ｂ）は、少水量停止動作頻度を約半分に減らした場合を示している。
【００１８】
図４は、圧力タンクを小さくした場合を示す。図４（ａ）は、従来の圧力タンク１６の大きさが例えば約２０Ｌであったとする。この場合に流入流量は、上述したようにパルス状となる。そして、図４（ｂ）は、圧力タンク１６の容量を例えば約１０Ｌ程度と小型にした場合である。このようにすることにより、図４（ｂ）に示すように、流入流量のパルスの高さが低減し、これにより量水器の過進現象を低減することができる。
【００１９】
図５は、少水量停止水量の検出後に更に加圧して蓄圧運転を行う場合を示す。図中点線は従来の方法を示し、実線は本発明の実施形態例を示す。時刻ｔ１で蓄圧運転動作を開始する場合には、ポンプ１１の回転速度を上昇させ、従来は水頭５〜７ｍ程度の吐出圧力を３秒程度で上昇させ、所定の時間の運転を継続する。この時、流入流量は、圧力タンク１６に水が蓄圧されるため、図５（ｂ）に示すようにパルス状に流入する。本発明の実施の形態では、蓄圧運転時の上昇圧を３ｍ程度に低減する。そして、蓄圧をゆっくり行うようにする。例えば、従来３秒程度で上昇させていたのに対して、例えば３０秒程度かけてゆっくり吐出圧力を上昇させる。このようにゆっくり上昇させても需要家側で殆ど水が使用されていない状態であるので、需要家側に及ぼす影響が殆どない。このようにすることで、図５（ｂ）に示すように流入流量のパスルの山が低くなり、これにより量水器の過進現象が低減される。なお、蓄圧運転時の上昇圧を低下させることと、蓄圧運転時の吐出圧力をゆっくり上昇させることとはそれぞれ独立に行ってもよく、又両者を併用するようにしても良い。
【００２０】
図６は、少水量停止後のポンプの再始動時の加速時間を長く設定することによる対策を示す。図中点線は従来の方法を示し、実線は本実施形態例による方法を示す。少水量がフロースイッチ２０で検出され、所定時間の運転の経過後時刻ｔ１でポンプの速度をゼロとし、ポンプの運転を停止する。すると、吐出圧力が徐々に低下し、圧力ｐ１に到達するとポンプを再始動する。この時のポンプの速度の上昇が従来は図中点線で示すように例えば１秒程度であった。このポンプ速度を目標吐出圧力となる速度迄の上昇時間を図中実線で示すように３秒程度と長くする。このようにすることによって、ポンプの再始動時にタンクに蓄圧される流入流量が図示するようにそのパルスの山が著しく低減し、連続的に定常状態につながる。これにより量水器の過進現象が著しく低減される。なお、吐出圧力はオーバシュートを生じることなく、滑らかに目標吐出圧力に到達する。なお、吐出流量はポンプの停止時にも圧力タンク１６から水が末端需要家側に供給されるので、ポンプの運転停止状態にも拘わらず、一定量が供給される。なお、このようにポンプ始動時の吐出圧力のオーバーシュートをなくすことで、有効に量水器の過進現象を防止できるが、ポンプの運転速度制御系のＰＩ制御のゲインを下げる、又は積分値を上げる等の対策により、同様に滑らかなポンプの再始動を行うことができる。
【００２１】
以上に各種の量水器の過進現象を抑制するための対策例を示したが、これらの組合せ、或いは変形例を用いて更に過進現象の抑制を行うことができることは勿論である。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、水道本管等に直結される給水装置において、その流入側に量水器を設置した場合においても、その量水器の過進現象を防止して正確な使用水量の積算が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】給水装置の概要を示す図である。
【図２】少水量停止動作時の、吐出圧力、吐出流量、流入流量、ポンプ速度をそれぞれ示す図である。
【図３】少水量停止動作の発生頻度を示す図であり、（ａ）は従来例を示し、（ｂ）は本発明の実施の形態例を示す。
【図４】少水量停止動作時の流入流量を示す図であり、（ａ）は従来の通常のサイズの圧力タンクを採用した場合を示し、（ｂ）は本発明の実施形態例の小さな容量の圧力タンクを採用した場合を示す。
【図５】少水量停止動作時の（ａ）吐出圧力、（ｂ）流入流量を示す図であり、図中点線は従来の上昇圧及び速度の蓄圧運転を示し、図中実線は本発明の実施形態例の上昇圧及び速度の蓄圧運転を示す。
【図６】少水量停止動作時の、吐出圧力、吐出流量、流入流量、ポンプ速度をそれぞれ示す図であり、図中点線は従来のポンプ再始動時の加速時間の例を示し、図中実線は本発明の実施形態例のポンプ再始動時の加速時間の例を示す。
【符号の説明】
１１          ポンプ
１２          流入管
１３          吐出管
１５          逆止弁
１６          圧力タンク
１７，１８    圧力センサ
１９          制御盤
２０          フロースイッチ
２１          流入側量水器
２２          需要家側量水器
【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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