特許 6382562 ポンプシステム及び流量センサ

(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】6382562

(24)【登録日】2018年8月10日

(45)【発行日】2018年8月29日

(54)【発明の名称】ポンプシステム及び流量センサ

(51)【国際特許分類】

   G01F 1/075 20060101AFI20180820BHJP

   G01F 1/00 20060101ALI20180820BHJP

   G01F 15/18 20060101ALI20180820BHJP

【ＦＩ】

   G01F1/075

   G01F1/00 G

   G01F15/18

【請求項の数】8

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-85527(P2014-85527)

(22)【出願日】2014年4月17日

(65)【公開番号】特開2015-206611(P2015-206611A)

(43)【公開日】2015年11月19日

【審査請求日】2016年5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】110000198

【氏名又は名称】特許業務法人湘洋内外特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】青木 隆

(72)【発明者】

【氏名】富田 敏夫

(72)【発明者】

【氏名】小林 修章

(72)【発明者】

【氏名】國井 寛

【審査官】 山下 雅人

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−１５３９６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３４０６１０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｆ １／０６ − １／０７５

Ｇ０１Ｆ １５／１８

Ｇ０１Ｐ ５／０６

Ｆ０４Ｄ ２９／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ポンプと、流量センサとを含むポンプシステムであって、
前記流量センサは、
円筒形状の回転部と羽根から成り、回転軸を中心に回転する羽根車を含み、
前記羽根車を、管の開口孔から、前記管内を流れる流体の流れ方向に対し前記回転軸が交差するように挿入可能であり、
前記羽根車の前記羽根は、前記回転部の外周から長さｌ１だけ突出し、前記羽根の流体の力を受ける第１の面は、前記回転部の外周において、前記回転部と前記第１の面とが接合する点での接線に対し角度α１（ただし、９０°＞α１＞０）を成し、前記回転部から長さｌ２（ただし、ｌ１＞ｌ２）の位置で、前記接線に対し角度α２（ただし、９０°＞α２＞α１＞０）を成す
ことを特徴とするポンプシステム。

【請求項2】

請求項１に記載のポンプシステムであって、
前記羽根は、前記第１の面と前記第１の面と反対側の第２の面との距離が、前記羽根の先端部に向かって小さくなっている
ことを特徴とするポンプシステム。

【請求項3】

請求項１又は２に記載のポンプシステムであって、
前記流量センサは、
前記回転軸を覆う接合部を含み、前記接合部の外周にはネジ部が形成されており、前記管に設けられたネジ穴である前記開口孔に係合される
ことを特徴とするポンプシステム。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれか一項に記載のポンプシステムであって、
前記流量センサにより測定される流量に応じて、前記ポンプの駆動を制御する電動機をさらに含む
ことを特徴とするポンプシステム。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれか一項に記載のポンプシステムであって、
前記流量センサは、前記回転軸の回転数を非接触で検出する回転数検出部をさらに含む
ことを特徴とするポンプシステム。

【請求項6】

請求項１〜５のいずれか一項に記載のポンプシステムであって、
前記羽根車の羽は奇数である
ことを特徴とするポンプシステム。

【請求項7】

円筒形状の回転部と羽根から成り、回転軸を中心に回転する羽根車を含み、
前記羽根車を、管の開口孔から、前記管内を流れる流体の流れ方向に対し前記回転軸が交差するように挿入可能であり、
前記羽根車の前記羽根は、前記回転部の外周から長さｌ１だけ突出し、前記羽根の流体の力を受ける第１の面は、前記回転部の外周において、前記回転部と前記第１の面とが接合する点での接線に対し角度α１（ただし、９０°＞α１＞０）を成し、前記回転部から長さｌ２（ただし、ｌ１＞ｌ２）の位置で、前記接線に対し角度α２（ただし、９０°＞α２＞α１＞０）を成す
ことを特徴とする流量センサ。

【請求項8】

請求項７に記載の流量センサであって、
前記羽根は、前記第１の面と前記第１の面と反対側の第２の面との距離が、前記羽根の先端部に向かって小さくなっている
ことを特徴とする流量センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ポンプシステム及び流量センサに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１（特開２００６−１６２４７３号公報）には、流水を移送するポンプに連結された吐出管に設置されるフロースイッチにおいて、吐出管に固定されたフロースイッチ本体と、フロースイッチ本体に揺動軸を中心として揺動自在に取付けられ、永久磁石を有するとともに、ポンプの作動時に流水により揺動するフラッパーとを備え、フロースイッチ本体に、フラッパーの揺動を規制する規制部と、永久磁石により作動するリードスイッチが内蔵された検出部とが設けられ、フラッパーの基端に、フロースイッチ本体に設けられた係止部に当接してフラッパーの揺動を規制するストッパを外方に突出して設け、係止部は係止面を含む断面略三角形状をなし、ストッパは係止面に当接する当接面を含むフロースイッチが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００６−１６２４７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記文献に記載のフロースイッチは予め配管内に取付けられるものである。このようなフロースイッチでは、例えば、既存の給水装置に後付けでフロースイッチを取付けることになった場合、配管そのものをフロースイッチ付きのものに交換する必要があるのでコストが上昇する。更には、設置スペースの制約により配管への後付けができないことがある。

【0005】

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、低コストで後付けが可能な流体のセンサの提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

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。その一例は、ポンプと、流量センサとを含むポンプシステムであって、前記流量センサは、回転軸を中心に回転する羽根車を含み、前記羽根車を、管の開口孔から、前記管内を流れる流体の流れ方向に対し前記回転軸が交差するように挿入可能である。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、低コストで後付けが可能な流体のセンサの提供が可能である。上記以外の課題、構成および効果等は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】流量センサの模式図の例である。

【図2】回転数検出部が羽根車の回転数を変換した電圧信号と、そのときの流量との関係の一例である。

【図3】羽根車の羽根の形状の例である。

【図4】流量センサを吐出し管に取り付ける際の封止構造の例である。

【図5】本実施形態の流量センサを用いた給水装置のシステム構成例である。

【図6】複数のポンプのうち１つの駆動を制御する場合の、制御装置の動作フローの例である。

【図7】１台のポンプでは給水が不足し２台目のポンプの運転を開始させる場合の、制御装置の動作フローの例である。

【図8】流量センサを用いた他のシステム構成例である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して本発明の実施の形状について説明する。以下では、同じものに対しては同じ符号を付与して説明を省略する。

【0010】

＜第１の実施形態＞

【0011】

図１は流量センサ５０の模式図の例である。流量センサ５０は、回転体１、羽根車２、回転数検出部３、センサケース４、接合部５等を含む。１つの回転体１の一方の端又は端近傍に羽根車２が設けられる。流体Ｆの流れが羽根車２に流れ方向Ｄ_Ｆへの力を与える。これにより発生した羽根車２の回転運動が、回転体１を、回転体１の軸方向と平行又はほぼ平行な直線を軸として回転させる。回転体１の回転は、回転体１の他方の端近傍に設けられた回転数検出部３により検出される。回転数検出部３は、回転数を電圧信号に変換して、図示しない通信線から出力する。回転数検出部３は、これに限定しないが、例えば磁気や光などにより、非接触で回転を検出する。非接触により回転を検出可能とすることで、摩耗や破損による接触不良や電気的導通不良を防ぐことができる。

【0012】

回転数検出部３及び回転体１の一部は、センサケース４により覆われる。また、センサケース４の端と接触し、且つ、回転体１の一部を覆うように接合部５が設けられる。接合部５の一部にはネジ部５Ａが形成される。

【0013】

開口孔２３の開口縁にはネジ部２３Ａが形成される。ネジ部２３Ａとネジ部５Ａとは嵌合するように形成される。従って、流量センサ５０と吐出し管２２とは、ネジ部２３Ａとネジ部５Ａとの嵌合により係合される。

【0014】

羽根車２の直径ｄ１は、開口孔２３の開口直径ｄ２より小さい。即ち、ｄ１＜ｄ２である。このように構成することで、流量センサ５０は、吐出し管２２に設けられた開口孔２３から、吐出し管２２の外側から内側に向かって、例えば図１の方向Ｄ_Ｉに挿入して取り付けることが可能であり、低コストで後付けが可能な流量センサを実現可能である。方向Ｄ_Ｉは、吐出し管２２内を流れる流体Ｆの流れ方向Ｄ_Ｆと交差し、より詳細な例では、方向Ｄ_Ｉと流れ方向Ｄ_Ｆとは直角又はほぼ直角である。なお、ここでいう交差とは、平行でないことを意味する。

【0015】

ネジ部２３Ａを含む開口孔２３は、吐出し管２２に、タップなど公知の工具でネジ山を切ることにより形成してもよい。また、継手や管同士の接続などのために管に予め形成されているネジ穴を流用してもよい。管に形成されるネジ規格として、例えば、ＪＩＳ Ｂ０２０２（ＩＳＯ２２８−１）、ＪＩＳ Ｂ０２０３（ＩＳＯ７−１）などがある。管に形成されるネジ穴は、このような規格に従うものであってもよい。

【0016】

図１の例では、流量センサ５０は、回転体１の軸方向が、流れ方向Ｄ_Ｆに対し直角又はほぼ直角となるように吐出し管２２と係止される。従って、羽根車２の直径ｄ１によっては、流体Ｆの圧力損失を拡大させる可能性がある。これを防ぐために、流体Ｆの粘性特性や吐出し管２２の内径などにもよるが、羽根車２の直径ｄ１は、ネジ部２３Ａの呼び径が１／４インチから１／２インチである開口孔２３から、吐出し管２２内に挿入可能な寸法であることが好ましい。なお、この呼び径は、上記ＪＩＳ Ｂ０２０２（ＩＳＯ２２８−１）及びＪＩＳ Ｂ０２０３（ＩＳＯ７−１）に従うものをいう。

【0017】

上記のように、回転数検出部３は、回転数を電圧信号に変換して、図示しない通信線から出力する。この電圧信号と、吐出し管２２の内径とから流体Ｆの流量を算出することができる。

【0018】

図２は、回転数検出部３が羽根車２の回転数を変換した電圧信号と、そのときの流量との関係の一例である。グラフ２００において、横軸は流量、縦軸は回転数検出部３により変換された電圧信号である。線２０１は管の内径が４０ｍｍの場合、線２０２は管の内径が５０ｍｍの場合、線２０３は管の内径が６５ｍｍの場合の例を示す。

【0019】

図示するように、いずれの内径でも、流量の増加に従い、電圧信号が一次関数で比例して増加する。流量が同じであっても、管の内径が小さいほど流体Ｆの流速が速くなり、それに従って羽根車２の回転数が高くなる。そのため管の内径が小さいほど流量の増加に対する電圧の増加量が大きい。

【0020】

本実施形態では、羽根車の回転数から流量を測定するので、図２に示すように、流量が少ないときや、大きいときであっても、正確な流量を測定することが可能となる。

【0021】

なお、流量センサの出力する信号は電圧信号であっても電流信号であっても良いが、通信／制御線の長さが長くなる場合には電流信号であることが望ましい。

【0022】

図３は、羽根車の羽根の形状の例である。なお、図３では、流体Ｆが水である場合に好適な例を示している。

【0023】

図３（Ａ）は羽根車３１０の正面図、（Ｂ）は羽根車３１０の側面図である。羽根車３１０は、回転部３１０Ａと、羽根３１０Ｂとを含み、回転軸３１１を軸として回転可能である。回転部３１０Ａは円筒形状をなし、回転部３１０Ａの外周縁から、偶数の羽根３１０Ｂが突出するように設けられている。羽根３１０Ｂは、回転部３１０Ａの回転軸３１１に対し点対称に設けられる。羽根３１０Ｂの流体Ｆの力を受ける面のうち一方は、面取り部３１０Ｂ−１が設けられる。これにより、流体Ｆを受け流すとともに、面取り部３１０Ｂ−１が設けられた面の対面（例えば面３１０Ｂ−２）で受けた流体Ｆの流れで回転体１を回転させることが可能となる。

【0024】

羽根車３１０は、点対称な形状である上に簡易な形状であるため、製造しやすいという利点がある。

【0025】

図３（Ｃ）は羽根車３２０の正面図、（Ｄ）は羽根車３２０の側面図である。羽根車３２０は、回転部３２０Ａと、羽根３２０Ｂとを含み、回転軸３２１を軸として回転可能である。回転部３２０Ａは円筒形状をなし、回転部３２０Ａの外周縁から、奇数の羽根３２０Ｂが突出するように設けられる。

【0026】

羽根３２０Ｂは、回転部３２０Ａから長さｌ１だけ突出し、羽根３２０Ｂの流体Ｆの力を受ける面のうち一方である面３２０Ｂ−１は、回転部３２０Ａの外周において、回転部３２０Ａと面３２０Ｂ−１とが接合する点での接線３２２に対し角度α１（ただし９０°＞α１＞０）を成すように設けられる。また、羽根３２０Ｂは、回転部３２０Ａから長さｌ２（ただしｌ１＞ｌ２）の位置で、面３２０Ｂ−１が、接線３２２に対し角度α２（ただし９０°＞α２＞α１＞０）を成すように設けられる。このように形成することで、流体Ｆの流れによる力で回転体１を効率的に回転させることが可能となる。

【0027】

羽根車３２０は、は羽根枚数が奇数であるため、羽根車に力が均等にかからず、流体Ｆによって羽根車にかかる力のバランスが崩れ、羽根車が回りやすいという利点がある。

【0028】

図３（Ｅ）は羽根車３３０の正面図、（Ｆ）は羽根車３３０の側面図である。羽根車３３０は、回転部３３０Ａと、羽根３３０Ｂとを含み、回転軸３３１を軸として回転可能である。回転部３３０Ａは円筒形状をなし、回転部３３０Ａに、スクリュー状の羽根３３０Ｂが設けられる。羽根３３０Ｂの数は、限定はしないが、奇数であると良い。羽根車３３０は、羽根車に力が加わりやすい形状の為、羽根車が回りやすい。特に、羽根３３０Ｂの数が奇数の場合は、羽根車３２０と同様に、羽根車に力が均等にかからず、羽根車が回りやすいという利点がある。

【0029】

羽根車３１０、羽根車３２０、羽根車３３０の各々は一例であるが、流体Ｆが水の場合、羽根車３２０及び羽根車３３０が好ましい。羽根車３２０は、製造コストと製作の容易さの点で特に好適である。

【0030】

なお、回転部３１０Ａ、回転部３２０Ａ、回転部３３０Ａの各々は、円筒形状であるものとしたが、形状は任意であり、これに限るわけではない。また、回転部３１０Ａ、回転部３２０Ａ、回転部３３０Ａの各々は、回転体１と一体で形成されてもよく、別体で形成されてもよい。

【0031】

図４は、流量センサ５０を吐出し管２２に取り付ける際の封止構造の例である。なお、図４では、説明のために、Ｔ字継手などの開口孔２３に取り付ける場合の例を含めて示しているが、以下のすべての封止構造は如何なる開口孔２３にも適用可能である。

【0032】

図４（Ａ）は、シールテープにより封止する例である。図示するように、ネジ部５Ａとネジ部２３Ａとの間に、シールテープ４０１が設けられている。この構造の場合、スペースが無い場合でも効率的に封止することが可能である。

【0033】

図４（Ｂ）は、Ｏリングにより封止する例である。図示するように、接合部５の一部に凹部５Ｂが形成され、凹部５ＢにＯリング４０２が設けられている。この構造の場合、Ｏリングを設けるスペースが必要な一方、メンテナンスが容易である。

【0034】

図４（Ｃ）は、ガスケットにより封止する例である。図示するように、吐出し管２２と接合部５との間にガスケット４０３を設け、ネジ部５Ａとネジ部２３Ａとをネジ締めしてガスケット４０３を方向Ｄ_Ｉに押圧することにより封止している。なお、図４のガスケット４０３は接合部５と別体であるが、ガスケット４０３は、接合部５と一体に形成されてもよい。この構造の場合、スペースが無い場合でも効率的に封止することが可能である。

【0035】

流量センサ５０を吐出し管２２に取り付ける際の封止構造は、シールテープ４０１、Ｏリング４０２、ガスケット４０３のうち１つを用いてもよく、複数を組み合わせてもよい。

【0036】

また、吐出し管２２にネジ部２３Ａが無く、吐出し管２２に追加でネジ穴をあけた場合は、専用のソケットを用いて流量センサ５０を組み付けてもよい。また、吐出し管２２にネジ部２３Ａが有っても、ネジ部２３Ａの呼び径が所望の呼び径より大きい場合などには、ブラケットを用いて流量センサ５０を組み付けてもよい。

【0037】

図５は、本実施形態の流量センサ５０を用いた給水装置のシステム構成例である。給水システム５００は、仕切り弁１２、逆止め弁１３、圧力センサ１７、圧力タンク１８、電動機２０、ポンプ１０、インバータ３０、制御装置４０、流量センサ５０、電源６０等を含む。これらにより、吸込み管１１、吐出し合流管１６、分岐管２１、吐出し管２２を介して、需要側の給水末端５１へ水が供給される。

【0038】

給水システム５００は、吸込み管１１を介して、水道本管または受水槽から水を供給する。仕切り弁１２−１は吸込み管１１に接続され、分岐した吸込み分岐管２１−１、２１−２の各々への流路の開閉を行う。複数のポンプ１０−１、１０−２の各々の吐出し側には吐出し管２２−１、２２−２の各々が連結され、吐出し管２２−１、２２−２の各々には流量センサ５０−１、５０−２が設けられる。なお、流量センサ５０−１、５０−２の設置位置は、それぞれのポンプの吐出し口から吐出し口径の倍以上の距離をとることが望ましい。

【0039】

吐出し管２２−１、２２−２の各々は、逆止め弁１３−１、１３−２、仕切り弁１４−１、１４−２を介して吐出し合流管１６に接続される。吐出し合流管１６には圧力センサ１７と、圧力タンク１８とが給水末端５１の方向に向かって設置されている。

【0040】

各ポンプ１０−１、１０−２の各々には、ポンプ駆動用の電動機２０−１、２０−２が設けられ、各電動機２０−１、２０−２はインバータ３０を介して制御装置４０により制御される。

【0041】

制御装置４０は、圧力センサ１７と、流量センサ５０−１、５０−２と、インバータ３０とに接続される。制御装置４０には、吐出し合流管１６内の水圧、吐出し管２２−１、２２−２各々内の流量、電動機２０−１、２０−２各々の回転数が電気信号として入力される。

【0042】

インバータ３０は、制御装置４０と、電動機２０−１、２０−２との各々に接続される。

【0043】

制御装置４０は、演算処理部４１、記憶部４３、入出力Ｉ／Ｆ（インターフェース）４４、表示部４５を含む。また、インバータ３０は、演算処理部３１、電力変換部３２、記憶部３３、入出力Ｉ／Ｆ３４を含む。

【0044】

ポンプ１０の圧力の数値や、流量センサ５０の流量の数値は、制御装置４０の入出力Ｉ／Ｆ４４から演算処理部４１へ入力される。演算処理部４１は、これらの数値に対し演算処理を行い、結果を記憶部４３に記憶させる。演算処理部４１は、演算処理した結果に応じて、電動機２０−１及び電動機２０−２のうち少なくとも一方の制御信号を生成して、インバータ３０へ送信するように制御する。

【0045】

制御装置４０からの制御信号は、インバータ３０の入出力Ｉ／Ｆ３４を介して入力される。演算処理部３１は、制御装置４０からの制御信号を用いて演算処理を行い、電力変換部３２を駆動制御する。これにより、インバータ３０は、電気的に接続された電動機２０−１及び電動機２０−２のうち少なくとも一方に速度制御信号を印加し、ポンプ１０−１、及び１０−２のうち少なくとも一方を回転駆動させる。

【0046】

給水システム５００は、限定はしないが、例えば、住宅用給水（アパート、マンション）や工場給水に適用可能である。給水システム５００は、主に、ポンプ２次側（吐出し側）の圧力を所定の値に保つよう、自動で可変速運転／自動停止するよう構成可能である。

【0047】

図６は、複数のポンプ１０のうち１つの駆動を制御する場合の、制御装置４０の動作フローの例である。以下では、図５に示す給水システム５００におけるポンプ１０−１及びポンプ１０−２のうち、ポンプ１０−１を駆動させるものとして説明する。

【0048】

給水システム５００において、給水栓等の給水末端５１が開かれると、吐出し合流管１６内の圧力が低下する。吐出し合流管１６に接続された圧力センサ１７は、吐出し合流管１６内の圧力を、例えば所定時間毎に制御装置４０に出力している。あるいは、圧力センサ１７は、吐出し合流管１６内の圧力が所定条件を満たす場合に、自身の検出する圧力を制御装置４０に出力してもよい。また、流量センサ５０−１、５０−２の各々は、所定時間毎に、検出した流量を制御装置４０に出力している。

【0049】

制御装置４０は、圧力センサ１７から入力された圧力を確認し（Ｓ６０１）、圧力が所定の運転開始圧力以上であるか否か判定する（Ｓ６０２）。

【0050】

Ｓ６０２の判定の結果、運転開始圧力以上である場合（Ｓ６０２：Ｙｅｓ）、所定時間経過後に、再度Ｓ６０１の処理を行う。

【0051】

Ｓ６０２の判定の結果、運転開始圧力以上でない場合（Ｓ６０２：Ｎｏ）、インバータ３０に電動機駆動の指示を出力する（Ｓ６０３）。インバータ３０は、電動機２０−１に駆動指示を出力する。この指示により駆動を開始した電動機２０−１が回転し、ポンプ１０−１が運転を開始し給水を始める。

【0052】

制御装置４０は、流量センサ５０−１、５０−２の各々から入力された流量を確認し（Ｓ６０４）、流量が所定の運転停止流量以上であるか否か判定する（Ｓ６０５）。

【0053】

Ｓ６０５の判定の結果、運転停止流量以上である場合（Ｓ６０５：Ｙｅｓ）、制御装置４０は、所定時間経過後に、再度Ｓ６０４の処理を行う。

【0054】

Ｓ６０５の判定の結果、運転停止流量以上でない場合（Ｓ６０５：Ｎｏ）、制御装置４０は、運転停止流量が継続している継続時間が所定の運転停止確認時間以上であるか否か判定する（Ｓ６０６）。なお、継続時間をカウントしていなければここでカウントを開始し、Ｓ６０１の処理に移行してもよい。

【0055】

Ｓ６０６の判定の結果、運転停止確認時間以上でない場合（Ｓ６０６：Ｎｏ）、制御装置４０は、所定時間経過後に、再度Ｓ６０１の処理を行う。

【0056】

Ｓ６０６の判定の結果、運転停止確認時間以上である場合（Ｓ６０６：Ｙｅｓ）、制御装置４０は、インバータ３０に電動機駆動停止の指示を出力する（Ｓ６０７）。インバータ３０は、電動機２０−１に駆動停止指示を出力する。この指示により電動機２０−１の回転が停止し、ポンプ１０−１が運転停止して給水が終了する。

【0057】

なお、運転開始圧力や運転停止流量、運転停止確認時間などは、予め記憶部４３に記憶されているとよい。ただし、これらの値は、任意の値に設定可能である。

【0058】

図７は、１台のポンプでは給水が不足し２台目のポンプの運転を開始させる場合の、制御装置４０の動作フローの例である。以下では、図５に示す給水システム５００におけるポンプ１０−１及びポンプ１０−２のうち、ポンプ１０−１が現在駆動しているものとして説明する。

【0059】

流量センサ５０−１、５０−２の各々は、所定時間毎に、吐出し管２２−１、吐出し管２２−２の各々内の流量を制御装置４０に出力している。ポンプ１０−１が駆動している場合において、給水栓等の給水末端５１がさらに開かれると、吐出し管２２−１内の流量が増加する。

【0060】

制御装置４０は、流量センサ５０から入力された流量を確認し（Ｓ７０１）、流量が所定の並列運転開始流量未満であるか否か判定する（Ｓ７０２）。

【0061】

Ｓ７０２の判定の結果、並列運転開始流量未満である場合（Ｓ７０２；Ｙｅｓ）、所定時間経過後に、再度Ｓ７０１の処理を行う。

【0062】

Ｓ７０２の判定の結果、並列運転開始流量未満でない場合（Ｓ７０２：Ｎｏ）、インバータ３０に電動機駆動の指示を出力する（Ｓ７０３）。インバータ３０は、電動機２０−２に駆動指示を出力する。この指示により駆動を開始した電動機２０−２が回転し、ポンプ１０−２が運転を開始し給水を始める。

【0063】

制御装置４０は、流量センサ５０−１、５０−２の各々から入力された流量を確認し（Ｓ７０４）、流量が所定の並列運転終了流量以上であるか否か判定する（Ｓ７０５）。

【0064】

Ｓ７０５の判定の結果、並列運転終了流量以上である場合（Ｓ７０５：Ｙｅｓ）、制御装置４０は、所定時間経過後に、再度Ｓ７０５の処理を行う。

【0065】

Ｓ７０５の判定の結果、並列運転終了流量以上でない場合（Ｓ７０５：Ｎｏ）、制御装置４０は、インバータ３０に電動機駆動停止の指示を出力する（Ｓ７０６）。インバータ３０は、電動機２０−２に駆動停止指示を出力する。この指示により電動機２０−２の回転が停止し、ポンプ１０−２が運転停止して給水が終了する。

【0066】

なお、並列運転開始流量や並列運転終了流量などは予め記憶部４３に記憶されているとよい。ただし、これらの値は、任意の値に設定可能である。

【0067】

上記のように構成することで、給水システム５００は、流量によりポンプの運転の自動開始及び停止を制御することができる。

【0068】

公知の可変抵抗などによるフロースイッチによる検出では、すべての流量域で流量を正確に検出することが困難であり、特に、流量が少ない場合や多い場合では、流量を正確に計測することが困難である。また、公知の圧力センサによりポンプ制御を行う場合、圧力が必ずしも流量を正確に反映しているとは限らないので、正確な流量に基づいたポンプ制御ではない場合もある。本実施形態のセンサ５０は、上記のように、羽根車２の回転数により流量を検出することができるので、流量が少ない場合や多い場合であっても、流量を正確に計測することができる。また、このようなセンサ５０による計測値をポンプの運転の自動開始及び停止の制御に用いることで、より効率的かつ即時性が高いポンプ制御を実現できる。

【0069】

＜第２の実施形態＞

【0070】

上記流量センサ５０を用いるシステムは図５に示すものに限らない。図８は、流量センサ５０を用いた他のシステム構成例である。

【0071】

ポンプシステム８００は、電源６０、インバータ７０、ポンプ１０、電動機２０、流量センサ５０などを含む。インバータ７０は、演算処理部７１、電力変換部７２、記憶部７３、入出力Ｉ／Ｆ７４を含む。

【0072】

ポンプ１０は、吸込み管１１に接続される。また、吐出し管２２には流量センサ５０が設けられる。流量センサ５０の設置位置は、ポンプ１０の吐出し口から吐出し口径の倍以上の距離をとることが望ましい。

【0073】

ポンプ１０は電動機２０により回転駆動され、電動機２０はインバータ７０により制御される。

【0074】

インバータ７０と、流量センサ５０は通信／制御線５３によって接続される、流量センサ５０より出力された電圧信号は吐出し管２２内の流量信号として入出力Ｉ／Ｆ７４に入力される。

【0075】

ここで、流量センサの出力する信号は電圧信号であっても電流信号であっても良いが、通信／制御線の長さが長くなる場合には電流信号であることが望ましい。

【0076】

演算処理部７１は、入出力Ｉ／Ｆ７４を介して入力された電圧信号をもとに、電力変換部７２より出力する電圧・周波数を決定し、その決定に応じた電気波形を電力変換部７２より電動機１０に対して出力する。

【0077】

演算処理部７１は、記憶部７３に所定の値を予め記憶しておき、入出力Ｉ／Ｆ７４に印加される信号が、記憶部７３に記憶されている値と一致するようにフィードバック制御することで流量一定自動運転制御を行なうことができる。また、演算処理部７１は、入出力Ｉ／Ｆ７４に印加される信号が所定の値以下になった場合にはポンプを停止させることで、水が使用されない場合にはポンプを自動停止させることができる。稼働台数は異なるが、この動作そのものは上記図７の動作フローと同様にして実現することが可能である。

【0078】

なお、記憶部７３には、図示しない電動機の各々の負荷率と、指令されうる周波数と、これらに対する電動機のすべりに関する情報が記憶されていてもよい。演算処理部７１は、電動機２０の周波数が指定された場合に、記憶部７３に記憶されている情報に基づき、指定された周波数となるように、すべりを考慮した周波数を算出し、この周波数で電動機２０を制御するようにしてもよい。

【0079】

上記では、流量センサが水の流量を検出するものとして説明したが、計測する流体は水に限らない。他の任意の液体でもよく、気体でもよい。ただし、上記のように、圧力損失の観点から、高い粘性の流体には好ましくない。粘性特性が水に近いものであれば、図４に一例を示す羽根車をそのまま又は一部変更して適用可能である。また、流体が気体の場合も、図４に一例を示す羽根車の形状を少なくとも一部変更することで適用可能である。

【0080】

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、上記の実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、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、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

【0081】

また、上記の各図において、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、必ずしも実装上の全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際にはほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

【符号の説明】

【0082】

５０：流量センサ、１：回転体、２：羽根車、３：回転数検出部、４：センサケース、５：接合部、１２：仕切り弁、１３：逆止め弁、１７：圧力センサ、１８：圧力タンク、２０：電動機、１０：ポンプ、３０：インバータ、４０：制御装置、６０：電源、１１：吸込み管、１６：吐出し合流管、２１：分岐管、２２：吐出し管、７０：インバータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】