特許 5985330 給水装置および給水装置の運転方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5985330

(24)【登録日】2016年8月12日

(45)【発行日】2016年9月6日

(54)【発明の名称】給水装置および給水装置の運転方法

(51)【国際特許分類】

   F04B 49/02 20060101AFI20160823BHJP

   F04B 49/06 20060101ALI20160823BHJP

   F04D 15/00 20060101ALI20160823BHJP

【ＦＩ】

   F04B49/02 311

   F04B49/06 311

   F04D15/00 D

【請求項の数】10

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2012-208467(P2012-208467)

(22)【出願日】2012年9月21日

(65)【公開番号】特開2014-62505(P2014-62505A)

(43)【公開日】2014年4月10日

【審査請求日】2015年1月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】502129933

【氏名又は名称】株式会社日立産機システム

(74)【代理人】

【識別番号】110001689

【氏名又は名称】青稜特許業務法人

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 幸一

(72)【発明者】

【氏名】岡藤 啓

(72)【発明者】

【氏名】富田 敏夫

【審査官】 新井 浩士

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０３−２０６３９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第３０１１３３５（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開平０９−２２８９６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１１７３４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 登録実用新案第３０７６７５１（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｂ ４９／０２

Ｆ０４Ｂ ４９／０６

Ｆ０４Ｄ １５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ポンプ停止条件が成立していても、タイマに可変設定された強制運転時間に基づき、引続きポンプを強制運転するようにした給水装置において、
ポンプ運転のサイクル時間を設定するサイクル時間設定部と、
設定されたサイクル時間からポンプ運転直前の停止時間と、一つ前の運転サイクルにおける、停止時間とポンプの実際の運転時間の合計がサイクル時間を超えたときの余時間とを減じる演算部と、
演算部での減算結果の値が負の場合は０を前記強制運転時間とし、減算結果の値が正の場合はその値を前記強制運転時間とするタイマ設定手段が具備されていることを特徴とする給水装置。

【請求項2】

請求項１に記載の給水装置において、
前記サイクル時間設定部は、入力されたポンプ台数（台）、ポンプ始動頻度（回／ｈ）に基づいてサイクル時間を設定することを特徴とする給水装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載の給水装置において、
ポンプ運転直前の停止時間を、自己機の停止から自己機の運転するまでの時間としたことを特徴とする給水装置。

【請求項4】

請求項１または２に記載の給水装置において、
ポンプ運転直前の停止時間を、他機の停止から自己機の運転するまでの時間としたことを特徴とする給水装置。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれか１項に記載の給水装置において、
前記ポンプの運転時間が、所定数のサイクル連続してサイクル時間を越えた場合は、越える都度、強制運転時間を０とするタイマ設定手段が具備されていることを特徴とする給水装置。

【請求項6】

請求項５に記載の給水装置において、
前記ポンプの運転時間が、２サイクル連続してサイクル時間を越えた場合は、越える都度、強制運転時間を０とするタイマ設定手段が具備されていることを特徴とする給水装置。

【請求項7】

ポンプ停止条件が成立していても、タイマに可変設定された強制運転時間に基づき、引続きポンプを強制運転するようにした給水装置の運転方法において、
ポンプ運転のサイクルの時間を設定し、設定されたサイクル時間からポンプ運転直前の停止時間と、一つ前の運転サイクルにおける、停止時間とポンプの実際の運転時間の合計がサイクル時間を超えたときの余時間とを減じ、この減算結果の値が負の場合は０を前記強制運転時間とし、減算結果の値が正の場合はその値を前記強制運転時間としてポンプを強制運転することを特徴とする給水装置の運転方法。

【請求項8】

請求項７に記載の給水装置の運転方法において、
ポンプ運転直前の停止時間を、自己機の停止から自己機の運転するまでの時間としたことを特徴とする給水装置の運転方法。

【請求項9】

請求項７に記載の給水装置の運転方法において、
ポンプ運転直前の停止時間を、他機の停止から自己機の運転するまでの時間としたことを特徴とする給水装置の運転方法。

【請求項10】

請求項７〜９のいずれか１項に記載の給水装置の運転方法において、
前記ポンプの運転時間が、所定数のサイクル連続してサイクル時間を越えた場合は、越える都度、強制運転時間を０とすることを特徴とする給水装置の運転方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、1台以上のポンプで構成した給水装置のポンプの始動頻度を、停止条件が成立してもタイマの設定時間だけは運転を継続することで抑制すると共に、これに伴う運転の無駄を解消する給水装置および給水装置の運転方法に関する。

【背景技術】

【0002】

小容量の圧力タンクを用いた小型給水装置は、インバータ方式であれ非インバータ方式であれ、圧力タンクが小容量であるため圧力が低下しやすく、ポンプの始動頻度が高くなりがちでるが、このポンプの始動頻度を抑制するために、制御系にタイマ手段を設けポンプ停止条件が成立しても、このタイマの設定時間だけは強制運転する方法が用いられている。しかし近年、エネルギー問題から無駄な運転を排除し、運転効率を高めることが強く望まれている。

【0003】

これの、従来技術として、特許文献１がある。これは、ポンプに対する強制運転時間の最大値ｔ１とポンプに対する運転停止時間の最大値ｔ２及び強制運転時間タイマを用いて、直前の停止時間を計測しこの値を前記ｔ２と比較し、直前の停止時間がｔ２より小さい場合は、運転している時間を計測しこの値を前記ｔ１と比較し、計測した運転時間がｔ１より大きい場合は強制運転タイマを０にセットし、計測した運転時間がｔ１より小さい場合は強制運転タイマをｔ１−停止時間にセットし、前記直前の停止時間とｔ２の比較結果、直前の停止時間が大きい場合は、運転時間が１０秒以上か判定し否の場合は強制運転タイマを１０秒にセットし、停止条件が成立しても設定された強制運転タイマの時間だけは運転を継続するようにしたものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第３０１１３３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に示す従来技術は、始動頻度を低く抑えて無駄な運転を排除することを目的としているが、始動頻度を所定値に管理することと、複数ポンプの運転の均等化については考慮されておらず、改善の余地がある。

【0006】

そこで、本発明の目的は、従来技術にかんがみ、ポンプの始動頻度を所定値に管理すると共に、複数台のポンプの運転に際して運転負荷の均等化を図りながら、無駄な運転を排除した給水装置および給水装置の運転方法を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、上記課題を解決するため、ポンプ停止条件が成立していても、タイマに可変設定された強制運転時間に基づき、引続きポンプを強制運転するようにした給水装置において、
ポンプ運転のサイクル時間を設定するサイクル時間設定部と、
設定されたサイクル時間からポンプ運転直前の停止時間と、一つ前の運転サイクルにおける、停止時間とポンプの実際の運転時間の合計がサイクル時間を超えたときの余時間とを減じる演算部と、
演算部での減算結果の値が負の場合は０を前記強制運転時間とし、減算結果の値が正の場合はその値を前記強制運転時間とするタイマ設定手段が具備されていることを特徴とする。

【0008】

また、上記に記載の給水装置において、前記サイクル時間設定部は、入力されたポンプ台数（台）、ポンプ始動頻度（回／ｈ）に基づいてサイクル時間を設定することを特徴とする。

【0009】

また、上記に記載の給水装置において、ポンプ運転直前の停止時間を、自己機の停止から自己機の運転するまでの時間としたことを特徴とする。

【0010】

また、上記に記載の給水装置において、ポンプ運転直前の停止時間を、他機の停止から自己機の運転するまでの時間としたことを特徴とする。

【0011】

また、上記に記載の給水装置において、前記ポンプの運転時間が、所定数のサイクル連続してサイクル時間を越えた場合は、越える都度、強制運転時間を０とするタイマ設定手段が具備されていることを特徴とする。

【0012】

また、上記に記載の給水装置において、前記ポンプの運転時間が、2サイクル連続してサイクル時間を越えた場合は、越える都度、強制運転時間を０とするタイマ設定手段が具備されていることを特徴とする。

【0013】

また、本発明は、上記課題を解決するため、ポンプ停止条件が成立していても、タイマに可変設定された強制運転時間に基づき、引続きポンプを強制運転するようにした給水装置の運転方法において、
ポンプ運転のサイクルの時間を設定し、設定されたサイクル時間からポンプ運転直前の停止時間と、一つ前の運転サイクルにおける、停止時間とポンプの実際の運転時間の合計がサイクル時間を超えたときの余時間とを減じ、この減算結果の値が負の場合は０を前記強制運転時間とし、減算結果の値が正の場合はその値を前記強制運転時間としてポンプを強制運転することを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、停止条件が成立しても設定時間だけ強制運転するに際し、ポンプの始動頻度を所定値に管理すると共に、複数台のポンプの運転に際して運転負荷の均等化を図りながら、無駄な運転を排除することができる。また、従来技術と比較して、更に無駄な運転が減少し、さらに、制御に必要なパラメータの設定が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明実施例の給水装置の配管系統図及び機器構成図である。

【図2】定速ポンプの運転特性図である。

【図3】可変速ポンプの運転特性図である。

【図4】定速ポンプの給水装置の制御回路図である。

【図5】可変速ポンプの給水装置の制御回路図である。

【図6】実施例１のタイムチャートである。

【図7】実施例２、３のタイムチャートである。

【図8】実施例４のタイムチャートである。

【図9】実施例の運転台数、モード、サイクル時間の説明図である。

【図10】実施例のフローチャートである。

【図11】実施例のフローチャートである。

【図12】実施例のフローチャートである。

【図13】実施例のフローチャートである。

【図14】実施例の記憶部メモリマップである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明を実施するための形態を給水装置の実施例について、図１〜１図４を用いて説明する。

【0017】

図１は、実施例給水装置の配管系統図を示したものでポンプ２台を例に示すが、１台でも３台以上でも良い。１は水源である受水槽であり、受水槽１は水道の配水管であってもよい。２は受水槽の水位検出手段であり、受水槽１内に設置した複数のレベルＥ１〜Ｅ５を検出する。１ａは受水槽１に水道水を注入する例えばボールタップ、３−１、３−２は吸込み管、４−１〜４−４は仕切り弁、５−１はモータ６−１によって駆動され、吸込み管３−１を介して吸込み側の水を需要側へ送水するポンプ（ここでは１号機と呼ぶ）である。同様に５−２はモータ６−２によって駆動され、吸込み管３−２を介して吸込み側の水を需要側へ送水するポンプ（ここでは２号機と呼ぶ）である。

【0018】

８−１、８−２は逆止め弁、９は給水管、１０は前記給水管９に取り付けられた内部に空気を有する圧力タンク、１１（ＳＷ）は給水管９に備えられてここの圧力を検出し、これに応じて圧力信号を発する圧力検出手段（圧力センサ）である。７−１及び７−２は前記逆止め弁８−１及び８−２の上流側に位置し、給水管９の途中に設置した１号機側及び２号機側の流量スイッチであり、過少水量使用状態となると第１の接点を閉じる。また、流量スイッチ７−１及び７−２は２台目の始動流量又は停止流量となった時に第２の接点を閉じる。この流量スイッチは適宜必要に応じて使用される。

【0019】

１２は、前記圧力検出手段１１及び流量スイッチ７−１、７−２等の信号を取り込み、前記モータ６−１、６−２に運転指令信号出力する制御装置であり、詳細は後述する。尚、モータ６−１，６−２は商用電源で直接駆動する定速モータでも、インバータ等駆動する可変速モータであっても良い。

【0020】

図２は定速モータで駆動するポンプ２台を運転した場合の運転特性図であり、横軸に使用水量、縦軸に全揚程を示す。曲線Ａはポンプ１台運転時のＱ−Ｈ性能曲線、曲線Ｂはポンプ２台並列運転時の合成したＱ−Ｈ性能曲線（圧力ヘッドを変えずに流量を２倍にして合成したもの）、本例では、同一ポンプ性能を有するポンプを２台並列運転した場合で示したが、性能が異なっても良い。

【0021】

ここで、ＰＯＮはポンプの始動圧力ヘッドであり、２台目以降の始動指令を発する場合には、同時始動を避けるために所定時間の確認時間を設けている。即ち、１台目のポンプは始動圧力ＰＯＮ以下で始動し、２台目のポンプは始動圧力ＰＯＮ以下となったら、所定時間後に再度ＰＯＮ以下か確認し、真であれば２台目のポンプを始動させ、否であれば始動させず現状の運転状態を維持する。

【0022】

２台並列運転の状態から使用水量が減少してＱ１未満となると、圧力センサの検出した給水圧力がＰＢ以上となっているか所定時間で確認し、真であれば、先行した可変速ポンプ５−１を停止させ、５−２の１台運転に減台される。更に、使用水量が減少し、過少水量Ｑｍｉｎ以下となると流量スイッチ７−２（５−１の場合は７−１）が閉じ、所定時間経過後にポンプは停止し、全停止となる。水の使用により、次に運転されるポンプは、過少水量で停止したポンプではなく、待機中の別のポンプとなり交互運転がなされる。

【0023】

３台目以降の始動については前述で明らかなので説明を省く。又、ＰＯＦＦはポンプの停止圧力ヘッドであり、２台目以降の停止指令を発する場合には、同時停止を避けるために所定時間の確認時間を設けている。この停止確認時間も、始動の場合と同じなので説明を省く。

【0024】

更に、Ｑ１はポンプ１台始動時の水量、Ｑ３はポンプ２台始動時の水量、Ｑ２はポンプ１台停止時の水量、Ｑ４はポンプ２台停止時（２台から１台に減台）の水量、Ｑｍｉｎは流量スイッチによってポンプを停止する際の停止流量を示す。

【0025】

図３は可変速モータで駆動するポンプ２台を並列運転した場合を例にした運転特性図であり、図２と同じ記号で示すものは同一のものを示している。Ｆは、図１の給水系に最大水量を流した時の配管抵抗であり、給水圧力を所定圧力（例えば推定末端圧力一定制御）に制御する際の目標となるが、本実施例では直線近似している。

【0026】

曲線Ａは例えば、インバータ周波数ｆ０で運転した時のポンプ１台運転時のＱ−Ｈ性能曲線、同様に曲線Ｃ、Ｄ、Ｅは、それぞれインバータ周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３で運転した時のポンプポンプ１台運転時のＱ−Ｈ性能曲線である。曲線Ｂはインバータ周波数ｆ０で運転した時のポンプ２台並列運転時のＱ−Ｈ性能曲線（１台運転のＱ−Ｈ曲線Ａの全揚程を一定にして水量を２倍にして合成した曲線）である。

【0027】

曲線Ｇは、前記したように目標である抵抗Ｆ上に給水圧力が収斂するように圧力制御する際に、１台目のポンプを周波数ｆ０で運転し２台目のポンプを周波数ｆ４で運転して、前記抵抗Ｆ上のＰＢで交わるようにしたものである。曲線Ｂは周波数ｆ０でポンプ２台並列運転時の合成したＱ−Ｈ性能曲線である。ここで、ＰＡは下限側目標圧力（又始動圧力Ｐｏｎと等しくてもよい）、ＰＢは中間の目標圧力、ＰＣは上限の目標圧力である。又、周波数ｆ３は下限側目標圧力ＰＡを与える周波数、同様にｆ１、ｆ２は中間の目標圧力を、ｆ０（ｆ０×２）は上限目標圧力ＰＣを与える周波数であり、これらの値により座標を形成する。そして、目標であるＦはこれらの座標を通る直線で近似される。

【0028】

次に、図３で、可変速ポンプの作動について説明する。説明の便宜上、最初全ポンプは停止しているものとして説明を進める。需要側の水の使用により給水圧力が低下し、圧力センサ１１の検出した圧力が、始動圧力ＰＯＮ（実施例ではＰＡとしているが異なっても良い）以下になると、可変速ポンプは５−１又は５−２が始動する。通常は１号機である５−１が先に始動する。始動後は、使用水量Ｑｍｉｎ〜Ｑ１の間はポンプ１台運転で抵抗Ｆ上に沿うよう推定末端圧力一定制御を行う。

【0029】

使用水量が増大してＱ１を越えると、周波数がｆ０となり圧力センサの検出した給水圧力がＰＢ以下となっているか所定時間で確認し、真であれば、可変速ポンプ５−２を始動させ２台並列運転となる。否の場合は、真となるまで前述の１台運転を続ける。ポンプ２台並列運転後は、使用水量Ｑ１〜Ｑ３の間は、抵抗Ｆ上に沿うよう推定末端圧力一定制御がなされる。

【0030】

さて、2台並列運転の状態から使用水量が減少しＱ１未満となると周波数がｆ０以下となり、圧力センサ１１の検出した給水圧力がＰＢ以上となっているか所定時間で確認し、真であれば、先行した可変速ポンプ５−１停止させ、５−２の１台運転（減台）となる。更に、使用水量が減少して過少水量Ｑｍｉｎ以下となると、流量スイッチ７−２（５−１の場合は７−１）が動作し、所定時間経過後にポンプは停止し全停止となる。この後、水の使用により次に運転するポンプは、最後に停止したポンプではなく、待機中の別のポンプ（上記では可変速ポンプ５−１）となり交互運転する。

【0031】

上記の所定時間とは、ポンプの始動頻度の抑制とポンプ無駄運転の解消を図った所定時間であり、詳細は後で述べる。更に、ここで言う推定末端圧力一定制御とは、前記したように抵抗Ｆを目標圧力とし、圧力センサの検出した給水圧力がこれに沿うようインバータを周波数制御してポンプの回転数を制御することである。３台以上のポンプの作動については、前述から明らかなので説明を省く。

【0032】

図４は、本発明実施例の定速モータで駆動するポンプ２台を並列運転した場合の制御回路図で、主に制御装置１２の内部を示している。同図において、Ｒ、Ｓ、Ｔは電源、ＥＬＢは漏電遮断器であり、これ以降の系統の漏電保護を行う。Ｒ，Ｓは制御電源、５２Ｐ１ａは１号機ポンプモータＩＭ用の開閉器の主回路接点、５２Ｐ２ａは２号機ポンプモータＩＭ用の開閉器の主回路接点であり、後で述べる制御部ＣＵからの開閉指令信号によりそのコイル５２Ｐ１，５２Ｐ２が励磁されることによって開閉する。４９Ｐ１は１号機ポンプモータ用のサーマルリレー熱動素子部、４９Ｐ２は２号機ポンプモータ用のサーマルリレー熱動素子部であり、過負荷によってこれらが動作することによって、その接点４９Ｐ１ｂ、４９Ｐ２ｂを開き、過負荷からそれぞれ１号機ポンプモータ、２号機ポンプモータを保護する。

【0033】

ＦＵは制御回路の短絡保護用のヒューズ、ＳＳは入、切スイッチ、ＴＲは制御部ＣＵ（後述）の低電圧電源を作るためのトランスである。ＣＵはＣＰＵ（中央演算部）、メモリＭ、設定部表示部ＯＰ、安定化電源Ｚ、入出力回路部Ｉ／Ｏ１〜Ｉ／Ｏ３、アナログ入力回路部Ｄ／Ａ及び入出力端子ＴＢ１〜ＴＢ６を備える制御部であり、プリント基板等で構成される。

【0034】

上記設定部表示部ＯＰは、設定部（サイクル時間設定部）１７と表示部１８を備え、サイクル時間設定部）１７では、運転モード選択、運天台数の入力、ポンプの始動頻度（回／台）の入力に基づいて、サイクル時間を設定し、設定されたサイクル時間はメモリＭに記憶される。

【0035】

１１は圧力検出手段であり、その検出圧力信号は入力端子ＴＢ４、アナログ入力回路部Ｉ／Ｏ３を介してＣＰＵに取り込まれる。流量スイッチ７−１、７−２の開閉信号は、入力端子ＴＢ５，ＴＢ６を介してＣＰＵに取り込まれる。これらの圧力信号及び流量スイッチの開閉信号はＣＰＵを経由して記憶部Ｍに保存される。又、受水槽の水位検出手段２からの水位信号が入力端子ＴＢ２、入出力回路部Ｉ／Ｏ２を介してＣＰＵに取り込まれ、記憶部Ｍに記憶される。

【0036】

図５は本発明実施例の可変速モータで駆動するポンプ２台並を列運転した場合の制御装置１２の回路図である。図４と同じ記号で示したものは同じものであるから説明を省く。図５において、ＥＬＢ１、ＥＬＢ２は前述した漏電遮断器ＥＬＢと同じ機能を持ち、それぞれモータ６−１，６−２駆動系の漏電遮断器である。ＩＮＶ１、ＩＮＶ２はそれぞれモータ６−１、６−２を可変速駆動するインバータであり、表示部及び設定部を有するコンソールＣＯＮＳ１、ＣＯＮＳ２を備える。

【0037】

可変速モータ６−１の駆動系のインバータＩＮＶ１は、制御部ＣＵからの指令によりモータ開閉器５２Ｐ１が励磁されてその接点５２Ｐ１ａが閉じ、周波数指令信号ｆ１０が出力された時に運転を始める。このとき、到達信号ｆ２０を前記制御部ＣＵに返す。尚、この到達信号ｆ２０を省略し指令信号ｆ１０と共用してもよい。可変速モータ６−２の駆動系のインバータＩＮＶ２の動作についても、前記可変速モータ６−１の可変速駆動系と同じなので説明を省く。

【0038】

次に、以上で述べたことを制御部ＣＵでどのように処理するかについて、タイムチャートの図６、図７、図８、サイクル時間説明の図９、フローチャートの図１０、図１１、図１２、図１３、メモリマップ図１４により詳細に説明する。尚、ＣＰＵの処理はプログラム（メモリに記憶されている）によって処理実行される。このプログラムの処理実行内容を示したものが、フローチャートである。

【0039】

実施例の詳細を説明する前に、説明の便宜上、先ずポンプの始動頻度について説明する。即ち、ポンプモータの始動頻度が多いと摩耗が早く寿命が短くなる。したがって、寿命等を考慮してポンプの始動頻度を１時間当たり１２回程度としている。よって、実施例ではこれを１２回として説明を進める。ここで、ポンプの運転時間と停止時間を合計した時間をサイクル時間と定義する。始動頻度を１２回とすると、このサイクル時間（設計値）はポンプ１台運転の場合、５分（６０分／１２回）となる。又、ポンプ２台を交互運転する場合、このサイクル時間は２．５分（５分／２台）、ポンプ３台を交互又はロータリー運転する場合、このサイクル時間は１．７分（５分／３台）となる。ポンプ４台以上の場合は、既に自明なので説明を省く。設定されるサイクル時間の詳細は、図９の通りとなる。

【0040】

一般的に小形給水装置は小形化するために、備えている圧力タックを１０Ｌ程度の極小容量としている。このため、前記した始動圧力で始動し、停止圧力又は停止流量で停止するという運転方案だけでは、前記したサイクル時間を確保することが出来ない。即ち、サイクル時間が短くなって始動頻度が増加する場合がある。そこで、始動頻度を増加させないために、ポンプ停止条件が成立していても、タイマに可変設定された強制運転時間に基づき、引続きポンプを強制運転することが考えられる。しかし、この場合、常に強制運転するので無駄な運転となり電力を無駄に消費することとなる。

【0041】

これを解消するために、本発明実施例では、始動条件によって運転し、停止条件が成立するまでの時間である実運転時間と、タイマによる強制運転時間と、ポンプ停止時間との合計がサイクル時間となるよう制御する。以下この実施例について説明する。

【0042】

タイムチャートの図６は、実施例１を説明したものである。即ち、実施例１では、一つ前の運転サイクルで、停止時間の後に始まった運転がサイクル時間ｔ０を超えて運転した余時間Δｔ（サイクル時間より余分に運転した時間）を、現サイクルの強制運転時間を決定の際に加味し減ずるようにしたものである。

【0043】

図６において、ｔ０はサイクル時間、ｔ１０は１号機の強制運転時間、ｔ１２は１号機の停止時間、Δｔ、Δｔ’は運転余時間、ｔ１０’は１号機の実際の運転時間、ｔ２０は２号機の強制運転時間、ｔ２２は２号機の停止時間、ｔ２０’は２号機の実際の運転時間である。

【0044】

圧力検出手段１１は給水管９の圧力ヘッドを検出し、この検出された圧力ヘッドは前述したように記憶部Ｍに記憶される。又、記憶部Ｍには、予め始動圧力ヘッドＰＯＮ、停止圧力ヘッドＰＯＦＦ等のパラメータが記憶されている。両者は前述したＣＰＵによって比較処理され、例えば時刻（１）において圧力検出手段１１の検出した圧力ヘッドが、始動圧力ヘッドＰＯＮ以下となったものとする。この結果、時刻（１）において１号機ポンプ（ここでは、１号機が先行ポンプを例にしている。）が始動する。即ち、制御部ＣＵは出力回路部Ｉ／Ｏ１、出力端子ＴＢ１を介してポンプモータ開閉器５２Ｐ１又は５２Ｐ２あるいは両方にＯＮ信号を出力する。

【0045】

可変速モータの駆動によるポンプの場合、同時にＣＰＵは、出力端子ＴＢ３を介して速度指令信号ｆ１０又はｆ３０をインバータＩＮＶ１、ＩＮＶ２に対して出力する。以下、定速ポンプも可変速ポンプも始動頻度の抑制及び無駄運転の解消は同様なので、インバータへの出力等の説明は省略し、共通内容のみ説明する。

【0046】

制御部ＣＵ内の演算部ＣＰＵでの強制運転時間ｔ１０の求め方は、図６の最初のサイクル時間の時刻（１）で1号機の運転開始の後、サイクル時間ｔ０から停止時間ｔ１２と一つ前のサイクルの1号機の運転余時間Δｔとの両者を減じて求める。Δｔは一つ前のサイクルの余時間であるが、初回は、このΔｔが０であるから、ｔ１０＝ｔ０−ｔ１２である。したがって、停止時間ｔ１２後の強制運転時間ｔ１０はｔ０−ｔ１２となる。この強制運転時間ｔ１０は、時刻（１）で運転開始して、時刻（２）で運転停止する時間を示している。しかし、図６では、時刻（２）で使用水量が多く圧力検出手段１１が停止圧力ＰＯＦＦを検出していない状態を想定して示している。即ち、時刻（２）で強制運転時間ｔ１０の計時を終了しているが、運転は継続されている。そして、時刻（３）では、使用水量が少なく圧力検出手段１１が停止圧力ＰＯＦＦを検出した状態を示している。このため、１号機ポンプは、時刻（３）で停止し、この停止までにサイクル時間ｔ０に対し余時間Δｔだけ余分に運転している。

【0047】

２号機ポンプは、時刻（３）において、前述の1号機同様に始動条件が成立し運転を始める。そして、前述同様に強制運転時間ｔ２０を、ｔ２０＝ｔ０−（ｔ２２＋Δｔ）の減算で求める。この例の場合、時刻（３）での運転は２号機としては初回の運転であるため、Δｔは０、停止時間のｔ２２はｔ２２＞＝ｔ０であるとすると、上記減算結果の値が「負」の値となるため、ｔ２０（強制運転時間）を０とする。従って、時刻（４）において、停止条件が成立するとそのまま停止する。

【0048】

時刻（５）において、１号機は始動条件が成立して運転を再開する。そして、制御部ＣＵ内のＣＰＵで強制運転時間ｔ１０＝ｔ０−（ｔ１２＋Δｔ）を減算で求める。ここで、Δｔは一つ前のサイクルの余時間である。上記減算結果は「正」の値となるので、この減算結果を強制運転時間（ｔ１０）とする。時刻（５）〜（６）の過程では、途中で強制運転時間ｔ１０の計時を終了するタイミングがあるが、停止条件が成立せず運転を続け、時刻（６）において停止条件が成立して、ポンプが停止することを想定している。ここで、ｔ１０の後に最後に示すΔｔ’（Δｔとは異なる長さとなる）は、このサイクルで発生した運転の余時間である。

【0049】

なお、時刻（５）で1号機の運転再開後、Δｔを運転時間に付加しているが、これは一つ前のサイクルで余分に運転した余時間Δｔを、今回のサイクルの強制運転時間ｔ１０（ｔ１０＝ｔ０−（ｔ１２＋Δｔ））に加味したものである。

【0050】

このように、ＣＰＵはポンプ始動頻度を抑制し無駄な運転を軽減するため、強制運転時間をサイクル時間から一つ前の運転の余時間と直前の停止時間を減じて求め、前記強制運転時間の計時が終了し、停止条件が成立するまで運転を続けるように処理する。即ち、サイクル時間ｔ０から一つ前の運転の余時間Δｔと直前の停止時間ｔ１２又はｔ２２を減じて強制運転時間ｔ１０又ｔ２０を求め、停止圧力ＰＯＦＦを検出してもｔ１０又ｔ２０だけ運転する。従って、無駄な運転時間がより少なくなる。

【0051】

タイムチャートの図７は、実施例２を説明したものである。図６の例では、特定のポンプ、即ち、追従した２号機のみが無駄運転をせず運転時間が短い運転状態となり、１号機と２号機の運転負担の均一化を阻害している。よって、実施例２はこれの改善を図ったものである。即ち、直前の停止ポンプ停止時間を自己機の停止時間から測定する（実施例1で説明）のではなく、他機の停止から自己機が始動するまでの時間としたものである。時刻（４）において、始動条件が成立し２号ポンプが始動している。

【0052】

ここで、２号機の停止時間ｔ２２を、他機である１号ポンプの停止（時刻（３））から、自己機（２号機）の始動までの時間とし、サイクル時間ｔ０からこれ（停止時間ｔ２２）と１号機の一つ前のサイクルの余時間Δｔを減じて強制運転時間ｔ２０を求める。時刻（５）では、強制運転時間ｔ２０の計時は終了しているが、停止条件が成立せず運転を継続している。時刻（６）において、停止条件が成立するとポンプは停止する。したがって、２号機は強制運転時間ｔ２０の計時は終了から余時間Δｔ’だけ超過して運転している。

【0053】

本実施例では、無駄運転の解消という点では図６よりは劣るが、１号機と２号機の運転負担はほぼ均一になる。

【0054】

タイムチャートの図８は実施例３について説明したものである。本実施例は実施例２と同様に、直前の停止ポンプ停止時間を自己機の停止時間から測定するのではなく、他機の停止から自己機が始動するまでの時間としたものである。

【0055】

図８で、最初のサイクル時間で、1号機が強制運転時間ｔ１０経過後に余時間Δｔの運転後に停止し、次の第２サイクル時間で、２号機が強制運転時間ｔ２０後に余時間Δｔ’の運転後に停止している。同様に第３サイクル時間と第４サイクル時間で、それぞれ１号機と２号機が強制運転時間ｔ１０またはｔ２０後に余時間の運転後に停止している。

【0056】

そして、次の第５サイクル時間で1号機が運転されるが、その運転時の強制運転時間ｔ１０を０（ゼロ）としている。すなわち、1号機について第１と第３のサイクル時間で２サイクル連続してサイクル時間を超えて運転されているので、1号機の次のサイクル（第５サイクル時間）で制御部ＣＵ内の演算部ＣＰＵで強制運転時間ｔ１０を０と算出して出力する。これは、２号機についても同様であり、第２と第４のサイクル時間で２サイクル連続してサイクル時間を超えて運転されているので、２号機の次のサイクル（第６サイクル時間）で制御部ＣＵ内の演算部ＣＰＵで強制運転時間ｔ２０を０と算出して出力する。

【0057】

また、上記強制運転時間ｔ１０またはｔ２０を０と算出するのは、２サイクル連続してサイクル時間を超えて運転される場合は、超える都度、強制運転時間を０に算出される。

【0058】

本実施例３によれば、余時間による運転サイクルを連続しないようにして、無駄運転を解消している。なお、無駄運転の解消という点では図６よりは劣るが、図７よりは改善している。また、余時間による運転サイクルを連続しないようにすることで、始動頻度を所定値に管理するができる。本実施例では、連続サイクルを２サイクルとしているが、これに限らない。

【0059】

図９について説明する。図９の運転モードは設定部１７により設定され、その内容が記憶無Ｍに記憶される。同図において、ポンプが１台の場合は、運転モード（制御装置ＣＵにより選択が可能であるが、１台のため選択の余地がない）は、このポンプによる単独自動運転であり、始動頻度を１２回／時間とすると、これを満足するサイクル時間は５分（６０／１２）である。ポンプが２台の場合、運転モードは、単独運転、交互運転、並列運転を選択することができる。単独運転は前記と同じなので説明を省く。交互運転及び並列運転は、２台のポンプ交互に切り替えるので、サイクル時間は２．５分（６０／（１２×２））となる。ポンプが３台以上の場合、図示から明らかなので説明を省略する。

【0060】

フローチャートの図１０は、定速ポンプ２台の動作を説明するフロー図であり、機器構成は前述した図１、図２、図４に対応している。１１０ステップにおいて、初期設定を実行し、特に、ｔ１０（１号機強制運転時間）、ｔ１１（１号機実際の運転時間、タイムチャートのｔ１０’のデータが入る）、ｔ２０（２号機強制運転時間）、ｔ２１（２号機実際の運転時間、タイムチャートのｔ２０’のデータが入る）をリセットし、Δｔ１（１号機一つ前の運転時間の余時間、タイムチャートでは全てΔｔで表現しているが、処理上１号機と２号機を分けて添字１，２を付記）、Δｔ２を０セットし、ｔ１２（１号停止時間）、ｔ２２（２号停止時間）のフラグをセットしておく。又、サイクル時間ｔ０は、図９に示すポンプ台数と運転モードにより設定され記憶部Ｍに記憶されている。本実施例はポンプ２台交互運転の例であり、ｔ０＝２．５分となっている。

【0061】

１１２ステップで割り込みが許可されると、図１２に示している割り込み処理（Ａ）（Ｂ）が順番に実行される。ここでは、要点のみ説明する。即ち、図１２の処理（Ａ）において、図４、図５に示すコンソール（表示および操作部）ＯＰの操作部１７のキースイッチ（例えばパラメータ設定用）が押される都度、１５１，１５３、１５５ステップの順に処理が進み、図１４に示す各パラメータが設定される。１５６ステップでは初期設定で説明したものと同じサイクル時間ｔ０が設定され、１５７，１５８ステップで記憶部Ｍに保存される。このようにすれば、随時、パラメータの設定変更が可能となる。１６０ステップでは割り込み処理より割り込み前の処理部位へ戻る処理が実行される。

【0062】

同様に処理（Ｂ）において、１６３ステップでは、前記したｔ１１、ｔ１２、ｔ２１、ｔ２２、ｔ１０’、ｔ２０’のタイマ計時処理を実行する。これは、後で詳細に述べるがメーン処理（例えば図１０、図１２）でタイマ計時フラグをセット（イネーブルとする）することで、計時処理が開始される。１６４ステップでは、圧力センサ、流量スイッチ、インバータ周波数等のデータ及び信号を検出し、記憶部Ｍの（ネーム）ＡＮ０、ＡＮ１、ＦＬＳＷ１、ＦＬＳＷ２、に記憶される（詳細はメモリマップ図１４による）。１６５ステップでは、割り込み処理より割り込み前の処理部位へ戻る処理が実行される。

【0063】

これらの割り込み処理（Ａ）（Ｂ）は例えば１００ｍｓ毎に定期に実行される。メーン処理の１１３ステップに戻ると、ここでは記憶部Ｍからｔ０が読みだされる。

【0064】

そして、１１４ステップでは先行機ポンプの始動条件が成立しているか否かの判定を真となるまで実行する。始動条件が成立すると次の１１５ステップへ進み、次発機が１号機か２号機か判定する。次発機が１号機とすれば、１１６ステップ以降へ処理が進む。２号機の場合は、１号機の説明で明らかなので図示及び説明を省いている。

【0065】

１１６ステップでは１号機の始動処理を実行する。１１７ステップではタイマーｔ１０’（１号機の運転時間の計測）フラグをセットし計時処理を開始する。結果はｔ１１にも保存している。具体的には前述した図１２（Ｂ）の１６３ステップの処理がなされる。１１８ステップでは、タイマーｔ１２（１号機直前停止時間の計測）の計時を満了し、記憶部Ｍに記憶しておく。このタイマーｔ１２の計時開始は前述した１１０ステップ、即ち電源投入（電源ＯＮ）時である。停止時間の計時開始は、初回は電源投入時、初回以外は後で述べるがポンプ停止からである（１２５ステップ参照）。

【0066】

以上の前処理の後、１１９〜１２１ステップで始動頻度抑制及び無駄運転を押さえるためのポンプ強制運転時間の演算、設定処理を実行する。即ち、１１９ステップでサイクル時間ｔ０（ここでは２．５分に設定されている）と直前の停止時間ｔ１２＋Δｔ１（一つ前のサイクルの運転余時間）とを比較する。この余時間はΔｔ１は初回は初期設定で０に設定され、次回からは後で述べるが１２５ステップで演算され設定されている。この結果、ｔ１０＜＝ｔ１２＋Δｔ１であれば１２０ステップで強制運転時間ｔ１０に０が設定される。ｔ１０＞ｔ１２＋Δｔ１であれば１２１ステップでｔ１０＝ｔ０−（ｔ１２＋Δｔ１）の演算処理を実行する。具体的には、サイクル時間ｔ０より直前の停止時間ｔ１２と一つ前のサイクルの運転時間余時間Δｔ１を減じて、これを強制運転時間とする。又、１１９ステップにおいて、ｔ０−（ｔ１２＋Δｔ１）の直接演算を実行し、負のフラグが立ったら、１２０ステップでｔ１０を０にし、そうでなければ１２１ステップで演算した結果をｔ１０に保存する別の処理としても良い。

【0067】

これらの処理の後、１２２ステップで使用水量が少なく停止条件が成立しているかどうかの判定を実行する。即ち、流量スイッチＦＬＳＷ１がｏｎ（例えば１０Ｌ／ｍｉｎ以下でｏｎ、１５Ｌ／ｍｉｎ以上でｏｆｆ）しているか判定する。判定の結果、ＮＯであれば、追従機運転処理へ進む。ＹＥＳであれば次の１２３ステップで強制運転時間ｔ１０＋余時間Δｔ１との和と実際の運転時間ｔ１０’（＝ｔ１１）とを比較する。比較した結果、ｔ１０’＜ｔ１０＋Δｔ１であれば、追従機運転処理へ進む。ｔ１０’＝＞ｔ１０＋Δｔ１となったら、次の１２４ステップで停止処理を実行する。

【0068】

この後、１２５ステップへ進み、ここで、次の処理備えて運転時間の余時間Δｔ１（＝ｔ１０’−（ｔ１０＋Δｔ１））の演算処理を実行し記憶部Ｍに保存しておく。この演算式の意味は、次のサイクルの運転余時間Δｔ１を、直前の運転時間ｔ１０’から直前の強制運転時間ｔ１０と一つ前の運転余時間Δｔ１を減じて求め、この値に置き換えることである。この後、タイマーｔ１０’（実際の運転時間）ｔ１１の計時値及びこれのフラグをリセットし、タイマーｔ１２（直前の停止時間）計時値をリセットし、これのフラグをセットし停止時間計時を開始する。

【0069】

１２６ステップでは、交互切替処理（次発機を休止ポンプに入れ替える処理、この場合、１号機から２号機に切り替える）を実行して、１１４ステップへ戻り処理を続ける。前記した追従機運転処理とは、図示を省略しているが、図２で説明した並列運転導入処理（１台運転から２台並列運転へ）、並列解除処理（２台運転から１台運転へ）を言う。並列導入条件が成立しなかった場合は、１２２ステップへ戻り、停止条件が成立するまで１台運転を続ける。更に、１２２ステップでは停止条件を流量スイッチとしたが、圧力センサによる給水圧力を検出し、図２に示す停止圧力ＰＯＦＦ以上となったか判定する方法でも良い。

【0070】

フローチャートの図１１は、可変速ポンプ２台の動作を説明する図であり、機器構成は前述した図１、図３、図５に対応している。又、本図は図１０の１１０〜１２１ステップは、同じであるから説明を省く。１３０〜１３３、１４０、１４１ステップの処理は、図３で説明した推定末端圧力一定制御処理である。

【0071】

１３０ステップで目標圧力Ｈ０（ここでは、説明の便宜上Ｈ０を使用、例えば、図３に示す抵抗Ｆが前述した３座標（ＰＡ、ｆ３）（ＰＢ、ｆ０とＰＢ、ｆ４）（ＰＣ、ｆ０）から直線近似した演算式が目標であり、現在周波数をこの演算式に代入すると目標値が求まる。この目標値がＨ０、初期値はＰＡであり初期設定により予め設定されている。）を記憶部Ｍより読み出し、１３１ステップで圧力センサの検出したデータＨ（ここでは、説明の便宜上Ｈとしているが、記憶部にはＡＮ０として記憶されている。）を読み出し、１３２ステップで前記両者を比較する。比較した結果、次のように処理する。
Ｈ０＋α＜Ｈ ならば １３３ステップで減速処理。
Ｈ０−α＜＝Ｈ＜＝Ｈ０＋α ならば １４０ステップで目標圧力更新処理（前述のように現在周波数を演算式に代入）。
Ｈ０−α＞Ｈ ならば １４１ステップで増速処理。
ここで、αは不感滞であり通常は１〜２ｍ。

【0072】

減速処理を実行した後、１３４ステップでインバータ周波数が最低周波数ｆｍｉｎ以下か判定する。ＹＥＳであれば、１３５、１３６ステップで停止条件が成立したか判定し、停止条件が成立していれば１３７ステップで停止処理を実行する。これらの処理は図１０の１２２〜１２４ステップの処理と同じなので詳細説明を省く。

【0073】

以上の説明は、実施例全般と実施例の１〜３について説明したものである。実施例４について説明する。これは、入力されたポンプ台数（台）、ポンプ始動頻度（回／ｈ）に基づいてサイクル時間を自動的に求めるようにしたものである。具体的には、図１３に示す処理をメーン処理の１１０ステップの初期設定、割り込み処理の１５５ステップで実行すればよい。ここで、ポンプ台数ｎ１、始動頻度ｎ２、運転モードＭＯＤＥは予め記憶部Ｍに記憶されている。運転可能台数ｎ３は変数である。

【0074】

１７０、１７１、１７２ステップでそれぞれポンプ台数ｎ１、始動頻度ｎ２、運転モードＭＯＤＥをそれぞれ記憶部Ｍより読み出す。説明の便宜上、前述の例に合わせ、ポンプの台数ｎ１は２台、始動頻度ｎ２は１２回／時間、運転モードＭＯＤＯは交互Ｂとする（図９参照）。１７３ステップにおいて、ｎ１が１か判定する、ｎ１は２であるから、１７７、１７８ステップへと処理が進む。１７８ステップでＭＯＤＥがＡ（単独）か判定する。ＭＯＤＥはＢなので、１８０，１８１ステップへと進む。１８１ステップで運転可能台数ｎ３に２（運転間可能台数は２台である）を設定する。この後、１７５ステップへ進みここで、サイクル時間ｔ０をｔ０＝６０／（ｎ２Ｘｎ３）と演算処理して求める。結果は２．５分（６０／（１２Ｘ２））となる。

【0075】

実施例２について説明する。ポンプ運転直前の停止時間を、他機の停止から自己機の運転するまでの時間としたものである。これは、メーン処理では図示を省略しているが、２号機の処理（１号機１２５ステップに対応する処理）でポンプが運転を停止した時より停止時間を計時するタイマｔ２２の計時を開始し、１１８ステップの処理でｔ２２の満了処理を実行すれば良い。２号機の処理は省いているが、この場合は１号機と逆の処理を実行すれば良い。
実施例３について説明する。これは、２サイクル連続して、ポンプの運転時間がサイクル時間を越えた場合は、越える都度強制運転時間を０とするタイマ設定手段を具備したものである。これは、実施例２の処理に加え、メーン処理の１１９ステップの処理の前に、ポンプの運転時間ｔ１０’とサイクル時間ｔ０とを比較する処理を追加し、ｔ１０’＞＝ｔ０ならば、２回のカウントアップ処理実行し、ＹＥＳであれば１２０ステップへ進み、そうでなければ、１２１ステップへ進む処理を追加すれば良い。

【符号の説明】

【0076】

１…受水槽、２…水位検出手段、３−１、３−２…吸込管、４−１〜４−４…仕切弁、５−１，５−２…ポンプ、６−１，６−２…モータ、７−１，７−２…流量スイッチ、８−１、８−２…逆止め弁、９…給水管、１０…圧力タンク、１１…圧力センサ、１２…制御装置、１７…サイクル時間設定部、ＣＵ…制御部、ＣＰＵ…演算部、ＣＰＵ、Ｍ…タイマ設定部、ｔ０…サイクル時間、ｔ１０、ｔ２０…強制運転時間、ｔ１０’、ｔ２０’…実際の運転時間、ｔ１２、ｔ２２…停止時間、Δｔ…余時間。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】