特許 6096633 給水装置、およびそれに用いるポンプを駆動する同期電動機を制御するインバータ

(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】6096633

(24)【登録日】2017年2月24日

(45)【発行日】2017年3月15日

(54)【発明の名称】給水装置、およびそれに用いるポンプを駆動する同期電動機を制御するインバータ

(51)【国際特許分類】

   H02P 29/00 20160101AFI20170306BHJP

   H02P 27/06 20060101ALI20170306BHJP

【ＦＩ】

   H02P29/00

   H02P27/06

【請求項の数】12

【全頁数】28

(21)【出願番号】特願2013-208425(P2013-208425)

(22)【出願日】2013年10月3日

(65)【公開番号】特開2015-73392(P2015-73392A)

(43)【公開日】2015年4月16日

【審査請求日】2016年2月17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】富田 敏夫

(72)【発明者】

【氏名】大久保 智文

(72)【発明者】

【氏名】佐野 正浩

【審査官】 池田 貴俊

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１８６９１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１７２６４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−３０４６９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１６９５６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１９７６０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２３５５６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２８６１７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２２０３８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０１４４５６９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 中国特許出願公開第１０２４２５５２７（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｐ ２９／００

Ｈ０２Ｐ ２７／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ポンプ部を回転駆動する同期電動機を制御するインバータであって、
該インバータは、前記同期電動機の電機子の外周を構成するハウジングの一部に取り付けられており、該インバータ内に設けられた温度検出器により該ハウジングのハウジング温度を検出するように構成され、
前記ポンプ部の端部に設けられたヒータの電源を入り切りするための信号出力部と、
前記同期電動機の回転数を決定する演算処理部と、
前記演算処理部で行なう演算に必要な制御パラメータを記憶する記憶部と、
前記同期電動機の電機子に駆動電流を供給する電力変換装置と、
を有し、
前記ハウジング温度が、前記同期電動機に無効電流を流し始める温度判定値である第１の所定の温度を下回った場合には、前記電力変換装置より前記同期電動機に無効電流を流して前記同期電動機を温め、
前記ハウジング温度が前記ヒータを運転し始める温度判定値である第２の所定の温度を下回った場合には、前記ヒータの電源を入りにする信号を出力し、
前記ハウジング温度の温度低下が、第２の所定の時間の間において、ヒータを運転する温度変化判定値である第２の所定の温度変化量を超過した場合に、前記ヒータの電源を入りにするための信号を出力することを特徴とするインバータ。

【請求項2】

ポンプ部を回転駆動する同期電動機を制御するインバータであって、
該インバータは、前記同期電動機の電機子の外周を構成するハウジングの一部に取り付けられており、該インバータ内に設けられた温度検出器により該ハウジングのハウジング温度を検出するように構成され、
前記ポンプ部の端部に設けられたヒータの電源を入り切りするための信号出力部と、
前記同期電動機の回転数を決定する演算処理部と、
前記演算処理部で行なう演算に必要な制御パラメータを記憶する記憶部と、
前記同期電動機の電機子に駆動電流を供給する電力変換装置と、
を有し、
前記ハウジング温度が、前記同期電動機に無効電流を流し始める温度判定値である第１の所定の温度を下回った場合には、前記電力変換装置より前記同期電動機に無効電流を流して前記同期電動機を温め、
前記ハウジング温度が前記ヒータを運転し始める温度判定値である第２の所定の温度を下回った場合には、前記ヒータの電源を入りにする信号を出力し、
前記ハウジング温度が前記第１の所定の温度を下回った場合、前記第１の所定の温度よりも高い、前記同期電動機の加温を停止する温度判定値である第４の所定の温度に達するまでの間は前記同期電動機を運転させないことを特徴とするインバータ。

【請求項3】

ポンプ部を回転駆動する同期電動機を制御するインバータであって、
該インバータは、前記同期電動機の電機子の外周を構成するハウジングの一部に取り付けられており、該インバータ内に設けられた温度検出器により該ハウジングのハウジング温度を検出するように構成され、
前記ポンプ部の端部に設けられたヒータの電源を入り切りするための信号出力部と、
前記同期電動機の回転数を決定する演算処理部と、
前記演算処理部で行なう演算に必要な制御パラメータを記憶する記憶部と、
前記同期電動機の電機子に駆動電流を供給する電力変換装置と、
を有し、
前記ハウジング温度が、前記同期電動機に無効電流を流し始める温度判定値である第１の所定の温度を下回った場合には、前記電力変換装置より前記同期電動機に無効電流を流して前記同期電動機を温め、
前記ハウジング温度が前記ヒータを運転し始める温度判定値である第２の所定の温度を下回った場合には、前記ヒータの電源を入りにする信号を出力し、
前記ハウジング温度が前記第２の所定の温度を下回った場合、前記第２の所定の温度よりも高い、ポンプ運転を停止する温度判定値である第５の所定の温度に達するまでの間は前記同期電動機を運転させないことを特徴とするインバータ。
ことを特徴とするインバータ。

【請求項4】

ポンプケーシング内に設けられ羽根車を有する複数のポンプ部と、
前記複数のポンプ部をそれぞれ回転駆動する複数の同期電動機と、
前記複数の同期電動機をそれぞれ制御する複数のインバータと、
前記複数のポンプの吐き出し側に共通に設けられた圧力検出手段と、
前記複数のポンプの吐き出し側に設けられた給水管と、
前記複数のポンプの吸い込み側に設けられた吸込み管と、
前記複数のインバータの運転／停止を制御する制御装置と、
を有する給水装置において、
前記複数のインバータは、
前記複数の同期電動機のそれぞれの電機子の外周を構成するハウジングの一部に取り付けられており、該インバータ内に設けられた温度検出器により該ハウジングの温度を検出するように構成され、
前記同期電動機の回転数を決定する演算処理部と、
前記演算処理部で行なう演算に必要な制御パラメータを記憶する記憶部と、
前記同期電動機の電機子に駆動電流を供給する電力変換装置と、
前記制御装置との通信を行なう通信手段と、
を有し、
前記制御装置は、
前記給水管または吸込み管、あるいはその両方に設けられたヒータの電源を入り切りするための信号出力部と、
前記インバータとの通信を行なう通信手段と、
を有し、
前記インバータは、
前記温度検出器を使用してハウジング温度を検出し、ハウジング温度が前記同期電動機に無効電流を流し始める温度判定値である第１の所定の温度を下回った場合には、前記電力変換装置より前記同期電動機に無効電流を流して前記同期電動機を温め、
前記制御装置は、
前記同期電動機のいずれかのハウジング温度が前記ヒータを運転し始める温度判定値である第２の所定の温度を下回った場合には、前記ヒータの電源を入りにする信号を出力し、
前記ハウジング温度の温度低下が、第２の所定の時間の間において、ヒータを運転する温度変化判定値である第２の所定の温度変化量を超過した場合に、前記ヒータの電源を入りにするための信号を出力することを特徴とする給水装置。

【請求項5】

ポンプケーシング内に設けられ羽根車を有する複数のポンプ部と、
前記複数のポンプ部をそれぞれ回転駆動する複数の同期電動機と、
前記複数の同期電動機をそれぞれ制御する複数のインバータと、
前記複数のポンプの吐き出し側に共通に設けられた圧力検出手段と、
前記複数のポンプの吐き出し側に設けられた給水管と、
前記複数のポンプの吸い込み側に設けられた吸込み管と、
前記複数のインバータの運転／停止を制御する制御装置と、
を有する給水装置において、
前記複数のインバータは、
前記複数の同期電動機のそれぞれの電機子の外周を構成するハウジングの一部に取り付けられており、該インバータ内に設けられた温度検出器により該ハウジングの温度を検出するように構成され、
前記同期電動機の回転数を決定する演算処理部と、
前記演算処理部で行なう演算に必要な制御パラメータを記憶する記憶部と、
前記同期電動機の電機子に駆動電流を供給する電力変換装置と、
前記制御装置との通信を行なう通信手段と、
を有し、
前記制御装置は、
前記給水管または吸込み管、あるいはその両方に設けられたヒータの電源を入り切りするための信号出力部と、
前記インバータとの通信を行なう通信手段と、
を有し、
前記インバータは、
前記温度検出器を使用してハウジング温度を検出し、ハウジング温度が前記同期電動機に無効電流を流し始める温度判定値である第１の所定の温度を下回った場合には、前記電力変換装置より前記同期電動機に無効電流を流して前記同期電動機を温め、
前記制御装置は、
前記同期電動機のいずれかのハウジング温度が前記ヒータを運転し始める温度判定値である第２の所定の温度を下回った場合には、前記ヒータの電源を入りにする信号を出力し、
前記ハウジング温度が前記第１の所定の温度を下回った場合、前記第１の所定の温度よりも高い、前記同期電動機の加温を停止する温度判定値である第４の所定の温度に達するまでの間は前記同期電動機を運転させないことを特徴とする給水装置。

【請求項6】

ポンプケーシング内に設けられ羽根車を有する複数のポンプ部と、
前記複数のポンプ部をそれぞれ回転駆動する複数の同期電動機と、
前記複数の同期電動機をそれぞれ制御する複数のインバータと、
前記複数のポンプの吐き出し側に共通に設けられた圧力検出手段と、
前記複数のポンプの吐き出し側に設けられた給水管と、
前記複数のポンプの吸い込み側に設けられた吸込み管と、
前記複数のインバータの運転／停止を制御する制御装置と、
を有する給水装置において、
前記複数のインバータは、
前記複数の同期電動機のそれぞれの電機子の外周を構成するハウジングの一部に取り付けられており、該インバータ内に設けられた温度検出器により該ハウジングの温度を検出するように構成され、
前記同期電動機の回転数を決定する演算処理部と、
前記演算処理部で行なう演算に必要な制御パラメータを記憶する記憶部と、
前記同期電動機の電機子に駆動電流を供給する電力変換装置と、
前記制御装置との通信を行なう通信手段と、
を有し、
前記制御装置は、
前記給水管または吸込み管、あるいはその両方に設けられたヒータの電源を入り切りするための信号出力部と、
前記インバータとの通信を行なう通信手段と、
を有し、
前記インバータは、
前記温度検出器を使用してハウジング温度を検出し、ハウジング温度が前記同期電動機に無効電流を流し始める温度判定値である第１の所定の温度を下回った場合には、前記電力変換装置より前記同期電動機に無効電流を流して前記同期電動機を温め、
前記制御装置は、
前記同期電動機のいずれかのハウジング温度が前記ヒータを運転し始める温度判定値である第２の所定の温度を下回った場合には、前記ヒータの電源を入りにする信号を出力し、
前記ハウジング温度が前記第２の所定の温度を下回った場合、前記第２の所定の温度よりも高い、ポンプ運転を停止する温度判定値である第５の所定の温度に達するまでの間は前記同期電動機を運転させないことを特徴とする給水装置。

【請求項7】

ポンプ部を回転駆動する同期電動機を制御するインバータであって、
該インバータは、前記同期電動機の電機子の外周を構成するハウジングの一部に取り付けられており、該インバータ内に設けられた温度検出器により該ハウジングのハウジング温度を検出するように構成され、
前記同期電動機の回転数を決定する演算処理部と、
前記演算処理部で行なう演算に必要な制御パラメータを記憶する記憶部と、
前記同期電動機の電機子に駆動電流を供給する電力変換装置と、
を有し、
前記ハウジング温度が前記ポンプ部を運転し始める温度判定値である第３の所定の温度を下回った場合には、前記同期電動機を運転し、
前記ハウジング温度の温度低下が第３の所定の時間の間において、ポンプを運転する温度変化判定値である第３の所定の温度変化量を超過した場合に、前記同期電動機を運転することを特徴とするインバータ。

【請求項8】

ポンプ部を回転駆動する同期電動機を制御するインバータであって、
該インバータは、前記同期電動機の電機子の外周を構成するハウジングの一部に取り付けられており、該インバータ内に設けられた温度検出器により該ハウジングのハウジング温度を検出するように構成され、
前記同期電動機の回転数を決定する演算処理部と、
前記演算処理部で行なう演算に必要な制御パラメータを記憶する記憶部と、
前記同期電動機の電機子に駆動電流を供給する電力変換装置と、
を有し、
前記ハウジング温度が前記ポンプ部を運転し始める温度判定値である第３の所定の温度を下回った場合には、前記同期電動機を運転し、
前記ハウジング温度が前記第３の所定の温度を下回った場合でも、前記ハウジング温度が前記同期電動機に無効電流を流し始める温度判定値である第１の所定の温度を下回った場合には前記同期電動機を運転させないことを特徴とするインバータ。

【請求項9】

ポンプ部を回転駆動する同期電動機を制御するインバータであって、
該インバータは、前記同期電動機の電機子の外周を構成するハウジングの一部に取り付けられており、該インバータ内に設けられた温度検出器により該ハウジングのハウジング温度を検出するように構成され、
前記ポンプ部の端部に設けられたヒータの電源を入り切りするための信号出力部と、
前記同期電動機の回転数を決定する演算処理部と、
前記演算処理部で行なう演算に必要な制御パラメータを記憶する記憶部と、
前記同期電動機の電機子に駆動電流を供給する電力変換装置と、
を有し、
前記ハウジング温度が前記ポンプ部を運転し始める温度判定値である第３の所定の温度を下回った場合には、前記同期電動機を運転し、
前記ハウジング温度が前記第３の所定の温度を下回った場合でも、前記ハウジング温度が前記ヒータを運転し始める温度判定値である第２の所定の温度を下回った場合には前記同期電動機を運転させないことを特徴とするインバータ。

【請求項10】

請求項１または７に記載のインバータにおいて、
前記第２または第３の所定の温度変化量である温度変化判定値のデータテーブルを前記記憶部に記憶していることを特徴とするインバータ。

【請求項11】

請求項１または７に記載のインバータにおいて、
前記第２または第３の所定の温度変化量である温度変化判定値を自動計算することを特徴とするインバータ。

【請求項12】

ポンプケーシング内に設けられ羽根車を有する複数のポンプ部と、
前記複数のポンプ部をそれぞれ回転駆動する複数の同期電動機と、
前記複数の同期電動機をそれぞれ制御する複数のインバータと、
前記複数のポンプの吐き出し側に共通に設けられた圧力検出手段と、
前記複数のポンプの吐き出し側に設けられた給水管と、
前記複数のポンプの吸い込み側に設けられた吸込み管と、
前記複数のインバータの運転／停止を制御する制御装置と、
を有する給水装置において、
前記複数のインバータは、
前記複数の同期電動機のそれぞれの電機子の外周を構成するハウジングの一部に取り付けられており、該インバータ内に設けられた温度検出器により該ハウジングの温度を検出するように構成され、
前記同期電動機の回転数を決定する演算処理部と、
前記演算処理部で行なう演算に必要な制御パラメータを記憶する記憶部と、
前記同期電動機の電機子に駆動電流を供給する電力変換装置と、
前記制御装置との通信を行なう通信手段と、
を有し、
前記制御装置は、
前記給水管または吸込み管、あるいはその両方に設けられたヒータの電源を入り切りするための信号出力部と、
前記インバータとの通信を行なう通信手段と、
を有し、
前記インバータは、
前記温度検出器を使用してハウジング温度を検出し、ハウジング温度が前記同期電動機に無効電流を流し始める温度判定値である第１の所定の温度を下回った場合には、前記電力変換装置より前記同期電動機に無効電流を流して前記同期電動機を温め、
前記制御装置は、
前記同期電動機のいずれかのハウジング温度が前記ヒータを運転し始める温度判定値である第２の所定の温度を下回った場合には、前記ヒータの電源を入りにする信号を出力し、
前記インバータは、前記ハウジング温度の温度低下が第２の所定の時間の間において、ヒータを運転する温度変化判定値である第２の所定の温度変化量を超過した場合に、前記ヒータの電源を入りにするための信号を出力し、
前記制御装置は、前記ヒータを運転する温度変化判定値を自動計算することを特徴とする給水装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はインバータにより速度制御される同期電動機によって駆動するポンプ、あるいは複数のポンプを用いた給水装置において、低温時における同期電動機およびポンプの保護に関する。

【背景技術】

【0002】

ポンプの凍結防止装置として、特開２００６−４６１５１号公報（特許文献１）や特開２０１２−１７２６４４号公報（特許文献２）がある。

【0003】

特許文献１には、ポンプ室の近傍に配設された温度センサにより所定値以下の温度が検出された場合、ポンプを駆動するモータの回転子を回転させることなく任意の固定子巻線に通電して発熱させるようにインバータ回路に制御信号を出力することが開示されている。
また、特許文献２には、給水ユニットに設けられた温度検出手段が検出した温度が第１の設定値以下で、かつ流量検出手段が検出した給水量が第１設定流量以下である状態が所定期間継続したとき、保温用加熱手段に通電を行わせ、凍結が想定される箇所を所定温度に加熱する給水ユニットの凍結防止方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００６−４６１５１号公報

【特許文献2】特開２０１２−１７２６４４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、および特許文献２では、温度センサまたは温度検出手段をポンプ室の近傍または給水ユニットに設ける必要がある。しかし、ポンプ室や給水ユニットなどの配管に温度センサを取り付ける手間、信頼性、コストの増大が問題となる。

【0006】

一方、ポンプを駆動するモータはインバータよって制御されるが、インバータには、発熱素子であるパワースイッチング素子があり、それらの発熱状況を監視し保護をかける目的で温度検出器が設けられている。よって、モータに温度センサを取付ける場合を考えると、モータとインバータのそれぞれに温度検出器を設ける必要があり、部品点数が多くなり、構造も複雑になるという問題がある。

【0007】

本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、簡単な構造で、低温状態にある同期電動機およびポンプを保護し、さらには安定した給水を継続することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本発明は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、ポンプ部を回転駆動する同期電動機を制御するインバータであって、同期電動機の電機子の外周を構成するハウジングの温度が、前記同期電動機に無効電流を流し始める温度判定値である第１の所定の温度を下回った場合には、前記同期電動機に無効電流を流して電動機を温め、ハウジング温度が前記ポンプ部の端部に設けられたヒータを運転し始める温度判定値である第２の所定の温度を下回った場合には、前記ヒータの電源を入りにする信号を出力するように構成する。

【発明の効果】

【0009】

本発明により、低温状態にある電動機を加温し、減磁を防ぐとともに、ポンプ部内の凍結による電動機の減磁、脱調を防ぎ、安定した給水を行なうことが出来る。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】ポンプ駆動用の同期電動機とインバータが一体となった外観図を示した図である。

【図2】図１の回転電機部分とインバータの展開図である。

【図3】本実施例１の給水装置の全体構成を示す図である。

【図4】本実施例１から３のインバータの記憶部のデータ内容を説明する図である。

【図5】本実施例１のメイン制御フローである。

【図6】本実施例１の温度変化量判定方法の確認処理の詳細制御フローである。

【図7】経過時間に対する温度変化の一次近似を説明する図である。

【図8】本実施例１および３のインバータ運転／停止処理の詳細制御フローである。

【図9】本実施例１の電動機加温処理の詳細制御フローである。

【図10A】本実施例１のヒータ運転処理の詳細制御フローの前半部分である。

【図10B】本実施例１のヒータ運転処理の詳細制御フローの後半部分である。

【図11】本実施例２の給水装置の全体構成を示す図である。

【図12】本実施例２のメイン制御フローである。

【図13】本実施例２のインバータ運転／停止処理の詳細制御フローである。

【図14A】本実施例２の凍結防止ポンプ運転処理の詳細制御フローの前半部分である。

【図14B】本実施例２の凍結防止ポンプ運転処理の詳細制御フローの後半部分である。

【図15】本実施例３の給水装置の全体構成を示す図である。

【図16】本実施例３の制御装置の記憶部のデータ内容を説明する図である。

【図17】本実施例３のインバータから制御装置への通信データの内容を示す図である。

【図18】本実施例３の制御装置からインバータへの通信データの内容を示す図である。

【図19】本実施例３のメイン制御フローを示す図である。

【図20】本実施例３の制御装置において温度変化判定値を自動計算する場合の記憶部のデータ内容を説明する図である。

【図21】本実施例３の温度変化判定値の自動設定を行なう場合の制御装置からインバータへの通信データの内容を示す図である。

【図22】本実施例３の温度変化判定値の自動設定を行なう場合の制御フローである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

【実施例1】

【0012】

本実施例１は、インバータにより速度制御される同期電動機によって駆動するポンプを用いた給水装置において、該インバータは、該同期電動機の電機子の外周を構成するハウジングの一部に取り付けられており、また該インバータ内に設けられた温度検出器を利用して該ハウジングの温度を検出するように構成されている。そして、インバータは、該温度検出器を使用してハウジング温度を検出し、ハウジング温度が第一の所定の温度（電動機を温める必要のある温度：温度１）を下回った場合に、電動機に無効電流を流して加温し、第二の所定の温度（ポンプ部を温める為にヒータを運転する必要がある温度：温度２）を下回った場合に、ヒータの電源を入りにする信号を出力するものである。電動機を温めることで起動電流による減磁を防ぐと共に、ポンプ部を温めることで凍結による減磁、脱調を防ぐものである。

【0013】

まず、本実施例の前提である、同期電動機とインバータの関係につき説明する。図１は、ポンプ駆動用の同期電動機とインバータが一体となった外観図を示した図である。
図１において、１は同期電動機本体の外周を覆うカバー、２は、後にも説明する、遠心ファン２５を内蔵する冷却カバー２、３は、カバー１の外周面に取り付けられた、後に説明するインバータを収納したケース、４はノイズフィルタを内蔵した端子箱、５はエンドブラケット、６は同期電動機の回転子と一体に形成された回転軸である。

【0014】

また、図２に、上記したカバー１の内部に収納する回転電機部分とインバータの各部の展開図を示す。図２において、９は回転電機のハウジングであり、その外周表面の一部には冷却フィン２２が形成されている。また、ハウジング９の内部には、図では見えないが、回転電機の固定子と回転子が挿入されており、２４は、上記したエンドブラケット５とは反対側において、ハウジング９の端部に取り付けられたエンドブラケット、２５は、エンドブラケット２４の外側で上記回転軸６に取り付けられる遠心ファンである。また、ハウジング９の平面２３には、カバー１の一部に設けられた開口部２１を介して、インバータ７が取り付けられ、その後、その保護のためのカバー３が外側から取り付けられている。また、インバータは、発熱素子であるパワースイッチング素子等を有しているので、それらの発熱状況を監視し保護をかける目的で温度検出器が設けられている。２６は制御＆I/F基板用ケース、２７は平滑コンデンサ用ケースである。そして、ハウジング９の他の端部（図の左端）には、上述した冷却カバー２が取り付けられる。また、図中の符号８は、当該冷却カバー２の壁面の略中央部に、メッシュ状に形成した、外部の空気を取り入れるために小孔を示している。
すなわち、インバータ７は、回転電機のハウジング９の一部の平面２３に直接的に取付けられており、インバータ７は、伝熱性に優れた材料で構成されたハウジングと熱的に一体となり、インバータ内部にある温度検出器でインバータとハウジングの温度を一体管理することが出来る。

【0015】

図３は給水装置の全体構成を示す図である。図３において、１０はポンプを示し、２０で示す電動機で駆動されている。３０で示すインバータは電源側より電源の供給を受け、符号３２で示す電力変換部により出力電流の周波数を変化させることで、電動機２０の回転速度を変化させ駆動する。３１は演算処理部であり、３３で示す記憶部に記憶された制御パラメータに従い、３４で示す信号入力部から入力された信号に応じて、電動機２０の運転／停止および回転速度変化を行なう。
６１はポンプ吸込み側に設けられたヒータであり、６２はポンプ吐き出し側に設けられたヒータである。このヒータは、ポンプの両端にあるのが望ましいがポンプ形状や配管形状によってはポンプの吸込み側、或いは吐き出し側だけでも良い。ヒータにはポンプと配管との接続部（フランジなど）に取り付ける形状のものや配管に巻き付ける形状のものがあるが、どのような形状であっても良い。

【0016】

インバータの信号入力部３４とヒータ６１、６２はそれぞれ符号５０―４、５０−５で示す通信／制御線で接続され、ヒータの運転／停止信号をやり取りする。

【0017】

次に、インバータ３０の記憶部３３に記憶する、揮発性メモリの内容と不揮発性メモリの内容について説明する。

【0018】

図４（ａ）に揮発性メモリの内容、図４（ｂ）に不揮発性メモリの内容を示す。なお、インバータ内部に記憶部を持たず、インバータ外部に記憶装置を取り付けて代用しても差し支えない。

【0019】

図４（ａ）において、揮発性メモリの１０００番地にはインバータ内部にある温度検出器で検出した、ハウジングの現在の温度ＴＭＰを記憶する。
１２０２番地には、後述する不揮発性メモリ３０００番地で温度変化判定値の設定方法ＤＧＭが０：設定値の場合、不揮発性メモリ２２０２番地のヒータを運転する温度変化判定値ＴＤ２が記憶され、ＤＧＭが１：データテーブル、あるいは２：自動設定の場合に、データテーブルから決定、または自動設定された判定値を記憶する。
１２１１番地、１２１２番地は、温度変化判定を行なう際の、判定を開始した時点でのハウジング温度ＤＧＡ、判定を終了した時点でのハウジング温度ＤＧＢをそれぞれ記憶する。
１２１３番地には温度変化判定を自動設定する際に、温度変化判定処理の開始前の温度ＤＧＣを記憶する。
１３０２番地には温度変化判定を行なう時間を設定するタイマの残り時間ＴＮ２を記憶する。
１３０４番地には低温を検出して電動機に無効電流を流し始めた後、電動機が加温され、減磁の恐れがなくなるまで運転を禁止する時間を設定するタイマの残り時間ＴＮ４を記憶し、１３０５番地には低温を検出してヒータを運転し始めた後、ポンプ部が加温され、減磁や脱調の恐れがなくなるまで運転を禁止する時間を設定するタイマの残り時間ＴＮ５を記憶する。
１３０６番地には低温を検出して電動機に無効電流を流し始めた後、無効電流を流し続ける時間を設定するタイマの残り時間ＴＮ６を記憶し、１３０７番地には低温を検出してヒータを運転し始めた後、ヒータの電源を入れ続ける時間を設定するタイマの残り時間ＴＮ７を記憶する。

【0020】

また、図４（ｂ）において、２１０１番地には電動機に無効電流を流し始める温度判定値（温度１）ＴＰ１を予め記憶しておく。
２１０２番地にはヒータを運転し始める温度判定値（温度２）ＴＰ２を予め記憶しておく。
２１０４番地には電動機に無効電流を流すのを停止する温度判定値（温度４）ＴＰ４を予め記憶しておく。
２１０５番地にはポンプの運転を停止する温度判定値（温度５）ＴＰ５を予め記憶しておく。
２２０２番地には、後述する不揮発性メモリ３０００番地で温度変化判定値の設定方法ＤＧＭが０：設定値に設定された場合に、ヒータを運転する温度変化判定値として参照する値ＴＤ２を予め記憶しておく。
２３０２番地には温度変化判定の確認時間ＴＭ２を予め記憶しておく。
２３０４番地には、低温を検出して電動機に無効電流を流し始めた後、電動機が加温され、減磁の恐れがなくなるまで運転を禁止する時間ＴＭ４を予め記憶しておく。
２３０５番地には、低温を検出してヒータを運転し始めた後、ポンプ部が加温され、減磁や脱調の恐れがなくなるまで運転を禁止する時間ＴＭ５を予め記憶しておく。
２３０６番地には、低温を検出して電動機に無効電流を流し始めた後、無効電流を流し続ける時間ＴＭ６を予め記憶しておく。
２３０７番地には、低温を検出してヒータを運転し始めた後、ヒータの電源を入れ続ける時間ＴＭ７を予め記憶しておく。
３０００番地には温度変化判定値の設定方法ＤＧＭを設定する。ＤＧＭが０（設定値）の場合は、温度変化判定値として２２０２番地に記憶されているＴＤ２を揮発性メモリ１２０２番地にＤＧ２として記憶し、ＤＧＭが１（データテーブル）の場合は不揮発性メモリ３００１番地から３３０７番地を用いて温度変化判定値を算出し、その結果を揮発性メモリ１２０２番地にＤＧ２として記憶する。詳細は制御フローにおいて説明する。また、ＤＧＭが２（自動設定）の場合についても後述の制御フローにおいて説明する。

【0021】

なお、以上の説明は、本実施例で使用する部分についてのみとした。上記にて説明のない、その他の部分については、以降、他の実施例で使用する際に説明する。

【0022】

次に、本実施例の制御フローについて図５を用いて説明する。

【0023】

図５は本実施例のメイン制御フローである。１００ステップにおいて初期化処理として各制御パラメータの読み出し／書き込みを行なう。１２０ステップで温度変化量判定方法の確認処理を行ない、処理の結果により揮発性メモリ１２０２番地、１２０３番地の温度変化量判定値ＤＧ２、ＤＧ３を記憶する。１３０ステップで運転／停止の状態を変更する。１３１ステップで現在のハウジング温度を確認し、１４０ステップで電動機加温処理を行ない、１５０ステップでヒータ運転処理を行ない、１２０ステップに戻る。

【0024】

次に、１２０ステップの温度変化量判定方法の確認処理の詳細を図６を用いて説明する。

【0025】

図６において、まず、２００ステップで不揮発性メモリ３０００番地に予め記憶しておいた温度変化判定の方法選択ＤＧＭを確認し、ＤＧＭが０に設定されている場合には手動設定となる。すなわち、判定基準値を手動設定として、２１１ステップで２２０２番地に予め記憶しておいたヒータ運転のための温度変化量判定値ＴＤ２を読み出し、揮発性メモリ１２０２番地のＤＧ２に判定基準値として記憶し、２１２ステップで２２０３番地に予め記憶しておいたポンプ運転のための温度変化量判定値ＴＤ３を読み出し、揮発性メモリ１２０３番地のＤＧ３に判定基準値として記憶し、図５の１３０ステップに進む。

【0026】

ＤＧＭが１に設定されている場合にはデータテーブル設定となる。すなわち、２２０ステップで熱時定数を選択する。不揮発性メモリ３２０１番地に予め記憶しておいた時定数選択ＤＴ１を確認し、１が設定されている場合には、２２１ステップで３３０１番地に予め記憶しておいた熱時定数選択１に対応する定数ＤＣ１を定数ＨＲ１とする。ＤＴ１が２に設定されている場合には、２２２ステップで３３０２番地に予め記憶しておいた熱時定数選択２に対応する定数ＤＣ２を定数ＨＲ１とする。同様にＤＴ１が６に設定されている場合には、２２６ステップで３３０６番地に予め記憶しておいた熱時定数選択６に対応する定数ＤＣ６を定数ＨＲ１とする。

【0027】

経過時間に対する温度変化量は図７のように時定数により変化する曲線で表現されるが、ここでは計算簡易化のために温度変化の初期段階について一次近似を行なう。温度変化は温度差に比例し、熱時定数（熱容量の逆数）に反比例するため、例えばヒータ運転の判定値を求める場合には、不揮発性メモリ２１０２番地のヒータ運転の温度判定値ＴＤ２、３００１番地の基準温度ＨＧＢ、３００２番地の基準熱時定数ＨＲＢ、選択された熱時定数ＨＲ１から判定値ＤＧ２を式（１）で求める。

ＤＧ２＝ＴＤ２×（ＤＧＡ÷ＨＧＢ）×（ＨＲ１÷ＨＲＢ） ・・・（１）

そして、揮発性メモリ１２０２番地のＤＧ２に判定基準値として記憶する。
同様にポンプ運転の判定値を求める場合には、不揮発性メモリ２１０３番地のポンプ運転の温度判定値ＴＤ３を用いて判定値ＤＧ３を式（２）で求める。

ＤＧ３＝ＴＤ３×（ＤＧＡ÷ＨＧＢ）×（ＨＲ１÷ＨＲＢ） ・・・（２）

そして、揮発性メモリ１２０３番地のＤＧ３に判定基準値として記憶する。２２８ステップで温度変化量判定値を計算し、記憶した後、図５の１３０ステップに進む。

【0028】

なお、２２０ステップから２２８ステップについては、温度変化判定値の確認処理の度に計算をしなくとも、不揮発性メモリ３１０１番地の熱時定数ＨＲ１に０以外の値が記憶されている場合には、計算を行なわずに、１３０ステップに進むだけでも良い。またＨＲ１の制御パラメータを直接設定できるようにし、実際の温度変化に合わせて微調整できるようにしても良い。

【0029】

ＤＧＭが２に設定されている場合には自動設定となる。すなわち、２３１ステップで現在の温度ＴＭＰを揮発性メモリの１２１３番地にＤＧＣとして記憶した後、２３２ステップでタイマ６の設定時間の間、電動機を加温する。２３３ステップで温度ＴＭＰを揮発性メモリの１２１１番地にＤＧＡとして記憶した後、２３４ステップでタイマ２の設定時間の間、加温を停止し、冷却する。２３５ステップで温度ＴＭＰを揮発性メモリの１２１２番地にＤＧＢとして記憶した後、例えばヒータ運転の判定値を求める場合には、不揮発性メモリの２１０２番地のＴＰ２と、ＤＧＡ、ＤＧＢ、ＤＧＣから判定値ＤＧ２を式（３）で求める。
ＤＧ２＝（ＤＧＡ−ＤＧＢ）×（ＤＧＡ−ＴＰ２）×（ＤＧＡ−ＤＧＣ） ・・・（３）

そして、揮発性メモリ１２０２番地のＤＧ２に判定基準値として記憶する。同様にポンプ運転の判定値を求める場合には、不揮発性メモリの２１０３番地のＴＰ３を用いて判定値ＤＧ３を式（４）で求める。

ＤＧ３＝（ＤＧＡ−ＤＧＢ）×（ＤＧＡ−ＴＰ３）×（ＤＧＡ−ＤＧＣ） ・・・（４）

そして、揮発性メモリ１２０３番地のＤＧ３に判定基準値として記憶する。２３６ステップで温度変化量判定値を計算し、記憶した後、図５の１３０ステップに進む。

【0030】

なお、２３１ステップから２３６ステップについては、温度変化判定値の確認処理の度に計算をしなくとも、初回の計算結果を不揮発性メモリ２２０２番地、２２０３番地の判定値ＴＤ２、ＴＤ３に記憶しておき、以降はＴＤ２、ＴＤ３として０以外の値が記憶されている場合には、計算を行なわずに、１３０ステップに進むだけでも良い。

【0031】

ハウジングよりもポンプ部が冷えやすい場合、ハウジングがヒータ運転、あるいはポンプ運転が必要な温度まで低下していなくても、ポンプ部は運転が必要な温度まで低下している恐れがある。このように温度変化量判定値を定めておくことで、ハウジングの温度変化から外気温を計算し、外気温を推定することで、推定した外気温がポンプ部の凍結の恐れがある温度である場合にはヒータもしくはポンプを運転させることで凍結を防止し、脱調や減磁を防ぐことができる。

【0032】

次に、図５の１３０ステップのインバータ運転／停止処理の詳細について図８を用いて説明する。

【0033】

図８において、３００ステップで運転指令の入力があった場合、３２０ステップに進み、電動機の加温中の間の電動機運転禁止時間ではない（タイマ４のカウント中ではない）か否かを確認し、運転禁止時間でない場合には３３０ステップに進む。３３０ステップで、ヒータの運転中の間の電動機運転禁止時間ではない（タイマ５のカウント中ではない）か否かを確認し、運転禁止時間でない場合には、３３１ステップでポンプの運転を開始し、図５の１３１ステップに進む。
３２０ステップまたは３３０ステップのいずれかで運転禁止時間であった場合には、ポンプの運転を開始せずに図５の１３１ステップに進む。
３００ステップで運転指令の入力がなく、３１０ステップで停止指令の入力があった場合には、３４１ステップでポンプの運転を停止し、図５の１３１ステップに進む。停止指令の入力がない場合には、何もせずに図５の１３１ステップに進む。

【0034】

なお、電動機の加温中の間の電動機運転禁止時間の間は運転を許可しないのと同様に、ハウジング温度が電動機を加温する温度判定値ＴＰ１の温度を下回った場合、電動機に無効電流を流すのを停止する温度判定値ＴＰ４にハウジング温度が達するまでは運転を許可しないようにする。

【0035】

また、ヒータの運転中の間の電動機運転禁止時間の間は運転を許可しないのと同様に、ハウジング温度がヒータを運転する温度判定値ＴＰ２の温度を下回った場合、ポンプの運転を停止する温度判定値ＴＰ５にハウジング温度が達するまでは運転を許可しないようにする。以上の処理は、電動機の運転、停止を短い時間に何度も繰り返してしまうことにより、ポンプの寿命が短くなることを防止するためである。

【0036】

次に、図５の１４０ステップの電動機加温処理の詳細について図９を用いて説明する。

【0037】

図９において、４００ステップで電動機が加温運転中ではない場合には、４０１ステップでタイマ６を停止させ、４０２ステップで揮発性メモリ１０００番地の現在の温度ＴＭＰが不揮発性メモリ２１０１番地に予め記憶しておいた電動機を加温する温度判定値ＴＰ１以上であるか否かを確認し、ＴＭＰがＴＰ１以上である場合、加温が不要であると判断し、何もせずに図５の１５０ステップに進む。

【0038】

４０２ステップでＴＭＰがＴＰ１未満である場合、すなわち、ハウジング温度が第１の所定の温度を下回った場合、加温が必要であると判断し、４３１ステップで電動機の加温を開始し、４３２ステップで運転状態を電動機加温にし、４３３ステップで不揮発性メモリ２３０４番地に予め記憶しておいた電動機の加温中の間の電動機運転禁止時間タイマＴＭ４の設定値を、揮発性メモリ１３０４番地のタイマ４残り時間ＴＮ４に記憶し、ＴＮ４のカウントダウンを開始する。４３４ステップで不揮発性メモリ２３０６番地に予め記憶しておいた電動機を温める時間設定用タイマＴＭ６の設定値を、揮発性メモリ１３０６番地のタイマ６残り時間ＴＮ６に記憶し、ＴＮ６のカウントダウンを開始し、図５の１５０ステップに進む。

【0039】

４００ステップで電動機が加温運転中である場合には、４４０ステップでＴＮ６のカウントが終了していない場合には、何もせずに図５の１５０ステップに進む。
ＴＮ６のカウントが終了している場合には、４４１ステップで電動機の加温を停止し、４４２ステップで運転状態の電動機加温を解除し（該当ビットを０にし）、４４３ステップでタイマ４を停止させ、４４４ステップでタイマ６を停止させ、図５の１５０ステップに進む。

【0040】

次に、図５の１５０ステップのヒータ運転処理の詳細について図１０を用いて説明する。

【0041】

図１０は紙面の都合上、図１０Ａと図１０Ｂに分割しているが、符号Ａ、Ｂ、Ｃで連続している。以下の説明は、図１０Ａと図１０Ｂをまとめて図１０として説明する。図１０において、５００ステップでヒータが運転中でない場合には、５０１ステップでタイマ７を停止させ、５０２ステップで揮発性メモリ１０００番地の現在の温度ＴＭＰが不揮発性メモリ２１０２番地に予め記憶しておいたヒータを運転する温度判定値ＴＰ２以上であるか否かを確認し、ＴＭＰがＴＰ２以上である場合、ヒータの温度変化判定用のタイマ２が停止中であるか否かを確認し、停止中である場合には５１１ステップで現在の温度ＴＭＰを温度変化判定開始時の温度ＤＧＡとして揮発性メモリ１２１１番地に記憶し、５１２ステップで不揮発性メモリ２３０２番地に予め記憶しておいた電動機の温度変化判定用タイマＴＭ２の設定値を、揮発性メモリ１３０２番地のタイマ２残り時間ＴＮ２に記憶し、ＴＮ２のカウントダウンを開始し、図５の１２０ステップに戻る。

【0042】

５１０ステップでタイマ２が停止中でない場合、５２０ステップでタイマ２がカウント中であるか否かを確認し、カウント中である場合は、何もせずに図５の１２０ステップに戻る。

【0043】

５２０ステップでタイマ２がカウント中でない場合、５２１ステップで現在の温度ＴＭＰを温度変化判定開始時の温度ＤＧＢとして揮発性メモリ１２１２番地に記憶し、５２２ステップでタイマ２を停止させる。５３０ステップでＤＧＡとＤＧＢの差分を確認し、温度変化量である、ＤＧＡとＤＧＢの差が揮発性メモリ１２０２番地に記憶してあるＤＧ２未満である場合には、何もせずに図５の１２０ステップに戻る。

【0044】

５０２ステップでＴＭＰがＴＰ２未満である場合、すなわち、ハウジング温度が第２の所定の温度を下回った場合、および、５３０ステップでＤＧＡとＤＧＢの差がＤＧ２以上であった場合、すなわち、第２の所定の温度変化量を超過した場合には、ヒータの運転が必要であると判断し、５３１ステップでヒータの運転を開始し、５３２ステップで運転状態をヒータ運転にし、５３３ステップで不揮発性メモリ２３０５番地に予め記憶しておいたヒータの運転中の間の電動機運転禁止時間タイマＴＭ５の設定値を、揮発性メモリ１３０５番地のタイマ５残り時間ＴＮ５に記憶し、ＴＮ５のカウントダウンを開始する。５３４ステップで不揮発性メモリ２３０７番地に予め記憶しておいたヒータを運転する時間設定用タイマＴＭ７の設定値を、揮発性メモリ１３０７番地のタイマ７残り時間ＴＮ７に記憶し、ＴＮ７のカウントダウンを開始し、図５の１２０ステップに戻る。

【0045】

５００ステップでヒータが運転中である場合には、５０２ステップでタイマ２を停止させ、５４０ステップでＴＮ７のカウントが終了していない場合には、何もせずに図５の１２０ステップに戻る。

【0046】

ＴＮ７のカウントが終了している場合には、５４１ステップでヒータの運転を停止し、５４２ステップで運転状態のヒータ運転を解除し（該当ビットを０にし）、５４３ステップでタイマ５を停止させ、５４４ステップでタイマ７を停止させ、１２０ステップに戻る。

【0047】

以上のように、本実施例では、インバータが、同期電動機のハウジングの一部に取り付けられており、インバータ内に設けられた温度検出器を使用してハウジング温度を検出し、インバータは、ハウジング温度が第１の所定の温度を下回った場合に、電動機に無効電流を流して加温し、第２の所定の温度を下回った場合に、ポンプ部端部に設けられたヒータの電源を入りにする信号を出力する。これにより、配管に温度センサを取り付ける手間、信頼性、コストの増大の問題を解消し、かつ、電動機とインバータのそれぞれに温度検出器を設ける必要がなく、部品点数が少なく、構造も簡単で、電動機を温めることで起動電流による減磁を防ぐと共に、ポンプ部を温めることで凍結による減磁、脱調を防ぐことが出来き、低温状態にある同期電動機およびポンプを保護し、さらには安定した給水を継続することが可能となる。また、ヒータを過剰に運転させないことで省エネを図ることが出来る。

【実施例2】

【0048】

本実施例２は、実施例１と同様に、インバータにより速度制御される同期電動機によって駆動するポンプを用いた給水装置において、該インバータは、該同期電動機の電機子の外周を構成するハウジングの一部に取り付けられており、また該インバータ内に設けられた温度検出器を利用して該ハウジングの温度を検出するように構成されている。そして、該温度検出器を使用してハウジング温度を検出し、ハウジング温度が第３の所定の温度（凍結を防止する為にポンプを運転する必要がある温度：温度３）を下回った場合に、ポンプを運転するものである。ポンプを運転し続けることで水の凍結を防ぐと同時に、水が凍結するより高い温度で電動機を始動させておくことで電動機の減磁を防ぐものである。

【0049】

以下、図面を用いて説明する。図１１は本実施例の全体構成が示されている。構成は実施例１とほぼ同等であり、実施例１の、ヒータ６１、６２、信号入力部３４、通信／制御線５０−４、５０−５が不要である。

【0050】

本実施例における、インバータ３０の記憶部３３に記憶する、揮発性メモリの内容と不揮発性メモリの内容を図４を用いて説明する。尚、インバータ内部に記憶部を持たず、インバータ外部に記憶装置を取り付けて代用しても差し支えない。内容は実施例１とほぼ同等であるため、差異のある部分のみ説明する。

【0051】

図４（ａ）において、１２０３番地には、後述する不揮発性メモリ３０００番地で温度変化判定値の設定方法ＤＧＭが０：設定値の場合、不揮発性メモリ２２０３番地のヒータを運転する温度変化判定値ＴＤ３が記憶され、ＤＧＭが１：データテーブル、あるいは２：自動設定の場合に、データテーブルから決定、または自動設定された判定値を記憶する。
１３０３番地には温度変化判定を行なう時間を設定するタイマの残り時間ＴＮ３を記憶する。
１３０８番地には低温を検出して電動機を運転させ始めた後、電動機の運転を続ける時間を設定するタイマの残り時間ＴＮ８を記憶する。

【0052】

図４（ｂ）において、２００１番地には低温検出時のポンプ運転速度（電動機の回転速度）ＨｚＣを予め記憶しておく。ＨｚＣの低速で運転を続けることでポンプ部内および前後の配管における水の凍結を防ぐ。
２１０３番地にはポンプを運転し始める温度判定値（温度３）ＴＰ３を予め記憶しておく。２１０６番地にはポンプの運転を停止する温度判定値（温度６）ＴＰ６を予め記憶しておく。
２２０３番地には、後述する不揮発性メモリ３０００番地で温度変化判定値の設定方法ＤＧＭが０：設定値が設定された場合に、ポンプを運転する温度変化判定値として参照する値ＴＤ３を予め記憶しておく。
２３０３番地には温度変化判定の確認時間ＴＭ３を予め記憶しておく。
２３０８番地には低温を検出して電動機を運転させ始めた後、電動機の運転を続ける時間ＴＭ８を予め記憶しておく。

【0053】

３０００番地には温度変化判定値の設定方法ＤＧＭを設定する。ＤＧＭが０（設定値）の場合は、温度変化判定値として２２０３番地に記憶されているＴＤ３を揮発性メモリ１２０３番地にＤＧ３として記憶し、ＤＧＭが１（データテーブル）の場合は不揮発性メモリ３００１番地から３３０７番地を用いて温度変化判定値を算出し、その結果を揮発性メモリ１２０３番地にＤＧ３として記憶する。詳細は実施例１の制御フローと同様である。ＤＧＭが２（自動設定）の場合について詳細は実施例１の制御フローと同様である。

【0054】

次に、本実施例の制御フローについて図１２を用いて説明する。

【0055】

図１２は本実施例のメイン制御フローである。１００−２ステップにおいて初期化処理として各制御パラメータの読み出し／書き込みを行なう。１２０−２ステップで温度変化量判定方法の確認処理を行ない、処理の結果により揮発性メモリ１２０２番地、１２０３番地の温度変化量判定値ＤＧ２、ＤＧ３を記憶する。１３０−２ステップで運転／停止の状態を変更する。１３１−２ステップで現在のハウジング温度を確認し、１６０ステップで凍結防止ポンプ運転処理を行ない、１２０−２ステップに戻る。

【0056】

１２０−２ステップの温度変化量判定方法の確認処理については実施例１と同様であるので説明を省略する。

【0057】

次に、１３０−２ステップのインバータ運転／停止処理の詳細を図１３を用いて説明する。

【0058】

図１３において、３００−２ステップで運転指令の入力があった場合、３３１−２ステップでポンプの運転を開始し、 図１２の１３１−２ステップに進む。
３００−２ステップで運転指令の入力がなく、３１０−２ステップで停止指令の入力があった場合には、３４０−２ステップでポンプが低温時の凍結防止運転時間ではない（タイマ８のカウント中ではない）か否かを確認し、凍結防止運転中でない場合には３４１−２ステップに進む。３４１−２ステップでポンプの運転を停止し、図１２の１３１−２ステップに進む。停止指令の入力がない場合、またはポンプが凍結防止運転中である場合には、何もせずに図１２の１３１−２ステップに進む。

【0059】

次に、１６０ステップの凍結防止ポンプ運転処理の詳細を図１４を用いて説明する。
図１４は紙面の都合上、図１４Ａと図１４Ｂに分割しているが、符号Ａ、Ｂ、Ｃで連続している。以下の説明は、図１４Ａと図１４Ｂをまとめて図１４として説明する。

【0060】

図１４において、６００ステップでポンプが凍結防止運転中ではない場合には、６０１ステップでタイマ８を停止させ、６０２ステップで揮発性メモリ１０００番地の現在の温度ＴＭＰが不揮発性メモリ２１０３番地に予め記憶しておいたポンプを運転する温度判定値ＴＰ３以上であるか否かを確認し、ＴＭＰがＴＰ３以上である場合、ポンプの温度変化判定用のタイマ３が停止中であるか否かを確認し、停止中である場合には６１１ステップで現在の温度ＴＭＰを温度変化判定開始時の温度ＤＧＡとして揮発性メモリ１２１１番地に記憶し、６１２ステップで不揮発性メモリ２３０３番地に予め記憶しておいたポンプの温度変化判定用タイマＴＭ３の設定値を、揮発性メモリ１３０３番地のタイマ３残り時間ＴＮ３に記憶し、ＴＮ３のカウントダウンを開始し、図１２の１２０−２ステップに戻る。

【0061】

６１０ステップでタイマ３が停止中でない場合、６２０ステップでタイマ３がカウント中であるか否かを確認し、カウント中である場合は、何もせずに図１２の１２０−２ステップに戻る。

【0062】

６２０ステップでタイマ３がカウント中でない場合、６２１ステップで現在の温度ＴＭＰを温度変化判定開始時の温度ＤＧＢとして揮発性メモリ１２１２番地に記憶し、６２２ステップでタイマ３を停止させる。６３０ステップでＤＧＡとＤＧＢの差分を確認し、温度変化量である、ＤＧＡとＤＧＢの差が揮発性メモリ１２０３番地に記憶してあるＤＧ３未満である場合には、何もせずに図１２の１２０−２ステップに戻る。

【0063】

６０２ステップでＴＭＰがＴＰ３未満である場合、すなわち、ハウジング温度が第３の所定の温度を下回った場合、および、６３０ステップでＤＧＡとＤＧＢの差がＤＧ３以上であった場合、すなわち、第３の所定の温度変化量を超過した場合には、ポンプの凍結防止運転が必要であると判断し、６３１ステップでポンプの凍結防止運転を開始し、６３２ステップで運転状態を凍結防止運転にし、６３４ステップで不揮発性メモリ２３０８番地に予め記憶しておいたポンプを凍結防止運転する時間設定用タイマＴＭ８の設定値を、揮発性メモリ１３０８番地のタイマ８残り時間ＴＮ８に記憶し、ＴＮ８のカウントダウンを開始し、図１２の１２０−２ステップに戻る。

【0064】

なお、図１４には記載していないが、ハウジング温度が第３の所定の温度を下回った場合、６０２ステップで判断された後、６３１ステップでポンプの凍結防止運転を開始する前に、電動機に無効電流を流し始める温度判定値ＴＰ１である第１の所定の温度、またはポンプ部を温める為にヒータを運転する必要がある温度判定値ＴＰ２である第２の所定の温度を下回っていないかの判断を追加し、いずれかで下回っている場合は、電動機を運転させないようにする。これは、第１の所定の温度を下回っている場合には，電動機を運転させようとすると減磁する可能性がある温度であるので、運転させようとすることで電動機が減磁してしまうことを防ぐためである。また、第２の所定の温度を下回っている場合には，ポンプ内が凍結している可能性のある温度であるので、ポンプケーシング内が凍結している可能性があるので運転させられないためである。

【0065】

６００ステップでポンプが凍結防止運転中である場合には、６０２ステップでタイマ３を停止させ、６４０ステップでＴＮ８のカウントが終了していない場合には、何もせずに図１２の１２０−２ステップに戻る。
ＴＮ８のカウントが終了している場合には、６４１ステップでポンプの凍結防止運転を停止し、６４２ステップで運転状態の凍結防止を解除し（該当ビットを０にし）、６４４ステップでタイマ８を停止させ、図１２の１２０−２ステップに戻る。

【0066】

以上のように、本実施例によれば、インバータが、同期電動機のハウジングの一部に取り付けられており、インバータ内に設けられた温度検出器を使用してハウジング温度を検出し、インバータは、ハウジング温度が第３の所定の温度（凍結を防止する為にポンプを運転する必要がある温度：温度３）を下回った場合に、ポンプを運転する。ポンプを運転し続けることで水の凍結を防ぐと同時に、水が凍結するより高い温度で電動機を始動させておくことで電動機の減磁を防ぐことが出来る。すなわち、ポンプを運転することで凍結を防止することが出来る。

【0067】

なお、実施例１と実施例２を組み合わせても良い。実施例１と実施例２を組み合わせると、温度３（凍結を防止する為にポンプを運転する必要がある温度）の設定値が、温度１（電動機を温める必要のある温度）、温度２（ポンプ部を温める為にヒータを運転する必要がある温度）よりも高く設定されているために、一見、ポンプが凍結防止運転するだけのように見えるが、停電やメンテナンスの為に電源を遮断した場合には温度１、温度２まで低下する可能性があり、実施例１と実施例２を組み合わせることで電源が遮断されている間に温度が低下してしまった場合への対応も可能となる。

【実施例3】

【0068】

本実施例３は、複数のインバータにより速度制御される複数の同期電動機によって駆動する複数のポンプを用いた給水装置において、実施例１と同様に、該インバータは、該同期電動機の電機子の外周を構成するハウジングの一部に取り付けられており、また該インバータ内に設けられた温度検出器を利用して該ハウジングの温度を検出するように構成されている。そして、各々のインバータが、温度検出器を使用してハウジング温度を検出し、ハウジング温度が第１の所定の温度（電動機を温める必要のある温度：温度１）を下回った場合に、電動機に無効電流を流して加温し、第２の所定の温度（ポンプ部を温める為にヒータを運転する必要がある温度：温度２）を下回った場合に、ヒータの電源を入りにする信号を制御装置が出力するものである。

【0069】

本実施例３は、実施例１を給水装置に対し効率よく適用するものである。

【0070】

以下、図面を用いて説明する。図１５は本実施例の全体構成である。図１５において、１０−１、１０−２、１０−３はポンプを示し、２０−１、２０−２、２０−３で示す電動機で駆動されている。ここでは便宜上番号の小さい方より１号機ポンプ、２号機ポンプ、３号機ポンプ、および１号機電動機、２号機電動機、３号機電動機、と称する。これらのポンプの吸込み側は１１で示す吸込み管を介して水源側と接続される。水源側は、直結方式では図示していない水道本管からの水の供給を受け、受水槽方式では図示していない受水槽から水の供給を受ける。１２−１、１２−２、１２−３、１４−１、１４−２、１４−３はそれぞれ仕切り弁、１３−１、１３−２、１３−３はそれぞれ逆止め弁、１５は給水管を示し、１７は給水管１５に備わり、ここの圧力に応じて電気信号を発する圧力検出手段である。この圧力検出手段の検出値を基にポンプの吐き出し圧力を制御（例えば吐き出し圧一定制御、推定末端圧一定制御）する。更に、需要側として、給水管１５端末の先が直送式の場合には、需要側給水管と接続して、例えば集合住宅等の水栓に給水する。高置水槽式の場合には、この需要側給水管と接続して高置水槽へ給水する。１８は給水管１５に備わり、急激な圧力変動を抑えるための圧力タンクである。
３０−１、３０−２、３０−３で示す１号機インバータ、２号機インバータ、３号機インバータは電源側より電源の供給を受け、各々が３２−１、３２−２、３２−３で示す電力変換装置により出力電流の周波数を変化させることで、電動機２０−１、２０−２、２０−３の回転速度を変化させ駆動する。３１−１、３１−２、３１−３は演算処理部であり、３３−１、３３−２、３３−３で示す記憶部に記憶された制御パラメータに従い、３４−１、３４−２、３４−３で示す信号入力部から入力された信号に応じて、電動機２０−１、２０−２、２０−３の運転／停止および回転速度変化を行なう。

【0071】

４０は制御装置であり、インバータ３０−１、３０−２、３０−３を通じてポンプの運転台数を管理する。４２は演算処理部であり、４３で示す記憶部に記憶された制御パラメータに従い、４４で示す信号入力部から入力された信号に応じて、ポンプの運転台数を管理する。制御装置４０とインバータ３０−１、３０−２、３０−３はそれぞれ５０−１、５０−２、５０−３で示す通信／制御線で接続され、制御装置４０およびインバータ３０−１、３０−２、３０−３の制御に必要な信号をやり取りする。

【0072】

６１はポンプ吸込み側に設けられたヒータであり、６２はポンプ吐き出し側に設けられたヒータである。ポンプの両端にあるのが望ましいがポンプ形状や配管形状によってはポンプの吸込み側、或いは吐き出し側だけでも良い。ヒータにはポンプと配管との接続部（フランジなど）に取り付ける形状のものや配管に巻き付ける形状のものがあるが、どのような形状であっても良い。

【0073】

制御装置の信号入力部４４とヒータ６１、６２は、それぞれ５０−４、５０−５で示す通信／制御線で接続され、ヒータの運転／停止信号をやり取りする。

【0074】

次に、本実施例における、インバータ３０−１、３０−２、３０−３の記憶部３３−１、３３−２、３３−３に記憶する、揮発性メモリの内容と不揮発性メモリの内容を図４を用いて説明する。尚、インバータ内部に記憶部を持たず、インバータ外部に記憶装置を取り付けて代用しても差し支えない。また、内容は実施例１とほぼ同等であるため、差異のある部分のみ説明する。

【0075】

図４（ａ）において、揮発性メモリの１００１番地には現在の運転状態ＰＮを記憶する。
１つの変数で複数の運転状態を記憶するため、例えばＰＮの変数の各ビットをそれぞれの状態に割り当て、１ビット目がＨｉｇｈで停止中、２ビット目がＨｉｇｈで運転中、３ビット目がＨｉｇｈで電動機加温中、４ビット目がＨｉｇｈでヒータ運転中、５ビット目がＨｉｇｈで凍結防止のための運転中、というように記憶すると良い。これによりＰＮが１であれば停止中、ＰＮが２であれば運転中、ＰＮが４であればモータ加温中、ＰＮが１２（＝４＋８）であればモータ加温中かつヒータ運転中、であると判断できる。
図４（ｂ）において、不揮発性メモリの２０００番地にはポンプの号機番号ＮＯを予め記憶しておく。制御装置とインバータとが１：多のマルチ接続で通信を行なう場合、制御装置がインバータを区別するのに用いる。制御装置とインバータとをそれぞれ１：１で接続する場合には不要である。

【0076】

次に、制御装置４０の記憶部４３に記憶する、揮発性メモリの内容と不揮発性メモリの内容について図１６を用いて説明する。図１６（ａ）に揮発性メモリの内容、図１６（ｂ）に不揮発性メモリの内容を示す。尚、制御装置内部に記憶部を持たず、制御装置外部に記憶装置を取り付けて代用しても差し支えない。

【0077】

図１６（ａ）において、１１０１番地には現在停止中のポンプ番号ＳＮＯを記憶する。１つの変数で複数のポンプの状態を記憶するため、例えばＳＮＯの変数の各ビットをそれぞれの状態に割り当て、１ビット目がＨｉｇｈで１号機ポンプ停止中、２ビット目がＨｉｇｈで２号機ポンプ停止中、３ビット目がＨｉｇｈで３号機ポンプ停止中、というように記憶すると良い。これによりＳＮＯが１であれば１号機ポンプ停止中、ＳＮＯが２であれば２号機ポンプ停止中、ＰＮが３（＝１＋２）であれば１号機ポンプおよび２号機ポンプが停止中、であると判断できる。
同様に１１０２番地には現在運転中のポンプ番号ＲＮＯを各ビットで、
１１０３番地には現在電動機加温中のポンプ番号ＤＮＯを各ビットで、
１１０４番地には現在ヒータ運転中のポンプ番号ＨＮＯを各ビットで記憶する。

【0078】

図１６（ｂ）において、不揮発性メモリの２０００番地にはポンプの号機番号ＮＯを予め記憶しておく。制御装置の号機番号は０とする。インバータとが１：多のマルチ接続で通信を行なう場合、制御装置がインバータを区別するのに用いる。制御装置とインバータとをそれぞれ１：１で接続する場合には不要である。

【0079】

不揮発性メモリの２００２番地には給水装置のポンプ台数ＰＮＵＭを予め記憶しておく。制御装置は１からＰＮＵＭに設定された値までの号機番号のインバータと通信を行ない、インバータの制御を行なう。

【0080】

次に、通信データについて説明する。

【0081】

図１７にはインバータから制御装置に対し、通信／制御線５０−１、５０−２、５０−３を介して送信する通信データの例を示す。なお、通信ではなく、データ数と同じ数のアナログ信号線、またはデジタル信号線を用意し、アナログ信号線の電圧または電流、あるいはデジタル信号線のＨｉｇｈ／Ｌｏｗでデータのやり取りを行なうものでも良い。

【0082】

図１７において、インバータからはまず通信開始のビット列ＳＴＡを送信する。続けて送信元の号機番号（自機のポンプ号機番号）ＮＯ、送信先の号機番号（制御装置を示す「０」）ＴＯ、現在の運転状態ＰＮ、現在の温度ＴＭＰ、ヒータを運転する必要がある場合に指示を出すための運転指示ＨＲＤ（ＨＲＤが０で運転不要、ＨＲＤが１で運転必要）を送信し、これらのデータが正しく送信されていることを確認するための特定の計算式を用いて計算したデータのチェックサムの値ＣＲＣを送信し、最後に通信終了のビット列ＳＴＰを送信する。制御装置は受信したデータから特定の計算式を用いて計算したチェックサムの値と、受信したチェックサム値ＣＲＣの比較を行なうことで、データが正しく受信できたか否かを判断できる。

【0083】

図１８に、制御装置からインバータに対し、通信／制御線５０−１、５０−２、５０−３を介して送信する通信データの例を示す。

【0084】

図１８において、制御装置からはまず通信開始のビット列ＳＴＡを送信する。続けて送信元の号機番号（制御装置を示す「０」）ＮＯ、送信先の号機番号（ポンプ号機番号）ＴＯ、運転／停止指示ＤＲＣを送信し、これらのデータが正しく送信されていることを確認するための特定の計算式を用いて計算したデータのチェックサムの値ＣＲＣを送信し、最後に通信終了のビット列ＳＴＰを送信する。インバータは受信したデータから特定の計算式を用いて計算したチェックサムの値と、受信したチェックサム値ＣＲＣの比較を行なうことで、データが正しく受信できたか否かを判断できる。
制御装置は、インバータから送られてきた現在の運転状態を基に各々のインバータの運転状態を揮発性メモリ１１０１番地から１１０３番地にそれぞれ記憶しておく。
運転／停止指示ＤＲＣが０の場合は、インバータは電動機を停止させる。運転／停止指示ＤＲＣが１の場合は、インバータは電動機を運転させ、予め設定された目標とする吐出側圧力となるよう電動機の回転速度を変化させる。本実施例では圧力制御の詳細の説明は省略する。

【0085】

次に、本実施例の制御フローについて図１９を用いて説明する。

【0086】

図１９は本実施例３のメイン制御フローである。図１９において、１００−３ステップにおいて初期化処理として各制御パラメータの読み出し／書き込みを行なう。１２０−３ステップで温度変化量判定方法の確認処理を行ない、処理の結果により揮発性メモリ１２０２番地、１２０３番地の温度変化量判定値ＤＧ２、ＤＧ３を記憶する。１２１ステップで制御装置から各々のインバータに対して通信を行なう。１２２ステップで各々のインバータから制御装置に対して通信を行なう。インバータは１２１ステップの制御装置からの通信内容を受け、１３０−３ステップで運転／停止の状態を変更する。制御装置は１２２ステップの各々のインバータからの通信内容を受け、各々のインバータの現在の運転状態を把握し、揮発性メモリの該当番号に記憶する。ヒータの運転指示がある場合には制御装置はヒータの電源を入りにする。インバータは１３１−３ステップで現在のハウジング温度を確認し、１４０−３ステップで電動機加温処理を行ない、１５０−３ステップで制御装置がヒータ運転処理を行ない、１２０−３ステップに戻る。各々の制御処理の詳細は実施例１と同様であるため、説明を省略する。

【0087】

以上、本実施例によれば、低温になる前に電動機を加温、あるいはヒータを運転することで常にポンプを起動可能な状態にすることで、給水が必要になった際にすぐにポンプを起動することが出来る。これにより低温時においても安定した給水を行なうことが可能となる。
また、制御装置を用いることで温度変化判定値の自動設定をより正確に設定することが可能となる。以下、それについて説明する。

【0088】

図２０に、より正確に温度変化判定値の自動設定を行なう場合の制御装置の記憶部に記憶する、揮発性メモリの内容と不揮発性メモリの内容を示す。 図２０（ａ）に揮発性メモリの内容、図２０（ｂ）に不揮発性メモリの内容を示す。前述の実施例との差異について説明する。

【0089】

図２０（ａ）において、揮発性メモリの１１００番地には各々の電動機の中で最もハウジング温度が低い電動機の、そのハウジング温度を記憶する。
１１１１番地、１１１２番地は、温度変化判定を行なう際の、判定を開始した時点での１号機のハウジング温度ＡＡ１、判定を終了した時点での１号機のハウジング温度ＡＢ１をそれぞれ記憶する。
１１２１番地、１１２２番地は、温度変化判定を行なう際の、判定を開始した時点での２号機のハウジング温度ＡＡ２、判定を終了した時点での２号機のハウジング温度ＡＢ２をそれぞれ記憶する。
１１３１番地、１１３２番地は、温度変化判定を行なう際の、判定を開始した時点での３号機のハウジング温度ＡＡ３、判定を終了した時点での３号機のハウジング温度ＡＢ３をそれぞれ記憶する。
その他のメモリ内容は前述の実施例、もしくは同番地のインバータのメモリ内容と同じである。

【0090】

図２１に、より正確に温度変化判定値の自動設定を行なう場合の制御装置からインバータに対し、通信／制御線５０−１、５０−２、５０−３を介して送信する通信データの例を示す。

【0091】

図２１において、前述の実施例と異なるのはデータの４番目に通信内容を示すＣＭＤを追加した点である。ＣＭＤが０の場合は前述の実施例と同じく、次のデータ（５番目のデータ）は運転／停止指示を意味する。ＣＭＤが２の場合には各々のインバータに対し、ヒータ運転の温度変化判定値（判定値２）を送信する意味となり、次のデータ（５番目のデータ）は判定値２の値となる。ＣＭＤが３の場合には各々のインバータに対し、ポンプ運転の温度変化判定値（判定値３）を送信する意味となり、次のデータ（５番目のデータ）は判定値３の値となる。

【0092】

図２２に、より正確に温度変化判定値の自動設定を行なう場合の制御フローを示す。

【0093】

図２２において、７００ステップにおいて加温運転させる電動機を選択・確認し、１号機を選択する場合には７０１ステップで１号機電動機の加温を開始し、２号機を選択する場合には７０２ステップで２号機電動機の加温を開始する。同様に３号機を選択する場合には７０３ステップで３号機電動機の加温を開始する。

【0094】

電動機の加温をした後、７１１ステップで１号機インバータから送られてきた現在の温度ＴＭＰを１号機の温度変化判定開始時の温度ＡＡ１として、図２０（ａ）に示す揮発性メモリの１１１１番地に、２号機インバータから送られてきた現在の温度ＴＭＰを２号機の温度変化判定開始時の温度ＡＡ２として揮発性メモリの１１２１番地に、同様に３号機インバータから送られてきた現在の温度ＴＭＰを３号機の温度変化判定開始時の温度ＡＡ３として揮発性メモリの１１３１番地に、それぞれ記憶する。７１２ステップでタイマ２の設定時間（ＴＭ２）の間、加温を停止し、冷却する。

【0095】

電動機の冷却をした後、７１３ステップで１号機インバータから送られてきた現在の温度ＴＭＰを１号機の温度変化判定終了時の温度ＡＢ１として揮発性メモリの１１１２番地に、２号機インバータから送られてきた現在の温度ＴＭＰを２号機の温度変化判定終了時の温度ＡＢ２として揮発性メモリの１１２２番地に、同様に３号機インバータから送られてきた現在の温度ＴＭＰを３号機の温度変化判定終了時の温度ＡＢ３として揮発性メモリの１１３２番地に、それぞれ記憶する。

【0096】

７２０ステップで１号機電動機から３号機電動機の中で、最も温度の低い電動機を確認し、最も温度が低い電動機が１号機の場合には７２１ステップで１号機電動機の温度をＴＭＣとして揮発性メモリ１１００番地に記憶し、最も温度が低い電動機が２号機の場合には７２２ステップで２号機電動機の温度をＴＭＣとして揮発性メモリ１１００番地に記憶し、同様に最も温度が低い電動機が３号機の場合には７２３ステップで３号機電動機の温度をＴＭＣとして揮発性メモリ１１００番地に記憶する。

【0097】

７３１ステップで温度変化判定値を求める。例えばヒータ運転の判定値を求める場合には、図２０（ｂ）に示す不揮発性メモリの２１０２番地のＴＰ２と、ＤＧＡ、ＤＧＢ、ＴＭＣから判定値ＤＧ２を式（５）より求める。

ＤＧ２＝（ＤＧＡ−ＤＧＢ）×（ＤＧＡ−ＴＰ２）×（ＤＧＡ−ＴＭＣ） ・・・（５）

そして、揮発性メモリ１２０２番地のＤＧ２に判定基準値として記憶する。同様にポンプ運転の判定値を求める場合には、不揮発性メモリの２１０３番地のＴＰ３を用いて判定値ＤＧ３を式（６）より求める。

ＤＧ３＝（ＤＧＡ−ＤＧＢ）×（ＤＧＡ−ＴＰ３）×（ＤＧＡ−ＤＧＣ） ・・・（６）

そして、揮発性メモリ１２０３番地のＤＧ３に判定基準値として記憶する。

【0098】

７３２ステップで制御装置は各々のインバータに判定値を送信し、インバータは、制御装置から判定値が送られてきた場合、揮発性メモリの該当の番号（１２０２番地もしくは１２０３番地）にそれぞれ記憶しておく。

【0099】

以上説明したように、本実施例では、複数のインバータにより速度制御される複数の同期電動機によって駆動する複数のポンプを用いた給水装置において、それぞれのインバータは、それぞれの同期電動機のハウジングの一部に取り付けられており、各々のインバータが、温度検出器を使用してハウジング温度を検出し、ハウジング温度が第１の所定の温度（電動機を温める必要のある温度：温度１）を下回った場合に、電動機に無効電流を流して加温し、第２の所定の温度（ポンプ部を温める為にヒータを運転する必要がある温度：温度２）を下回った場合に、ヒータの電源を入りにする信号を制御装置が出力するものである。これにより、給水装置に対して効率よく、低温になる前に電動機を加温、あるいはヒータを運転することで常にポンプを起動可能な状態にすることで、給水が必要になった際にすぐにポンプを起動することが出来る。

【0100】

以上、実施例について説明したが、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。また、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。

【符号の説明】

【0101】

９・・・ハウジング、
１０、１０−１、１０−２、１０−３・・・ポンプ、
２０、２０−１、２０−２、２０−３・・・電動機、
７、３０、３０−１、３０−２、３０−３・・・インバータ、
４０・・・制御装置、
６１、６２・・・ヒータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14A】

【図14B】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】