特許 6535269 ポンプ制御装置およびポンプ制御方法ならびに排水システム

(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】6535269

(24)【登録日】2019年6月7日

(45)【発行日】2019年6月26日

(54)【発明の名称】ポンプ制御装置およびポンプ制御方法ならびに排水システム

(51)【国際特許分類】

   F04B 49/02 20060101AFI20190617BHJP

   E03F 5/22 20060101ALI20190617BHJP

   F04B 49/06 20060101ALI20190617BHJP

   F04D 15/00 20060101ALI20190617BHJP

【ＦＩ】

   F04B49/02 311

   E03F5/22

   F04B49/06 311

   F04D15/00 J

【請求項の数】5

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2015-212609(P2015-212609)

(22)【出願日】2015年10月29日

(65)【公開番号】特開2017-82694(P2017-82694A)

(43)【公開日】2017年5月18日

【審査請求日】2018年4月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000239

【氏名又は名称】株式会社荏原製作所

(74)【代理人】

【識別番号】230104019

【弁護士】

【氏名又は名称】大野 聖二

(74)【代理人】

【識別番号】230112025

【弁護士】

【氏名又は名称】小林 英了

(74)【代理人】

【識別番号】100106840

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 耕司

(74)【代理人】

【識別番号】100131451

【弁理士】

【氏名又は名称】津田 理

(74)【代理人】

【識別番号】100167933

【弁理士】

【氏名又は名称】松野 知紘

(74)【代理人】

【識別番号】100174137

【弁理士】

【氏名又は名称】酒谷 誠一

(74)【代理人】

【識別番号】100184181

【弁理士】

【氏名又は名称】野本 裕史

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 新吾

(72)【発明者】

【氏名】仙洞田 真二

(72)【発明者】

【氏名】藤井 宗俊

(72)【発明者】

【氏名】内田 義弘

(72)【発明者】

【氏名】中塩 雄二

【審査官】 大瀬 円

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５４−１５３３０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平６−１９３５８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−１３１７８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１１４９６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３５５２７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｂ ４９／０２、４９／０６

Ｆ０４Ｄ １５／００

Ｅ０３Ｆ ５／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

吸込水槽の水を排水する複数のポンプを制御するポンプ制御装置であって、
各ポンプには、始動水位および停止水位の初期値が設定されており、
前記吸込水槽の水位が、いずれかのポンプの始動水位まで上昇したか否か、および、いずれかのポンプの停止水位まで低下したか否かを判定する水位判定部と、
前記吸込水槽の水位がいずれかのポンプの始動水位まで上昇し、かつ、過去の第１期間内にそのポンプが停止した履歴がある場合、そのポンプの始動水位が高くなるよう該始動水位を更新する始動水位管理部と、
前記吸込水槽の水位がいずれかのポンプの始動水位まで上昇し、かつ、過去の前記第１期間内にそのポンプが停止した履歴がない場合、そのポンプを始動させるポンプ始動制御部と、
前記吸込水槽の水位がいずれかのポンプの停止水位まで低下した場合、そのポンプを停止させるポンプ停止制御部と、を備え、
すべてのポンプが停止した後、所定の第２期間、いずれのポンプも始動しない場合、前記始動水位管理部が各ポンプの始動水位を初期値にリセットする、ポンプ制御装置。

【請求項2】

吸込水槽の水を排水する複数のポンプを制御するポンプ制御装置であって、
各ポンプには、始動水位および停止水位の初期値が設定されており、
前記吸込水槽の水位が、いずれかのポンプの始動水位まで上昇したか否か、および、いずれかのポンプの停止水位まで低下したか否かを判定する水位判定部と、
前記吸込水槽の水位がいずれかのポンプの始動水位まで上昇し、かつ、過去の第１期間内にそのポンプが停止した履歴があり、かつ、現在の水位上昇率が過去の水位上昇率より低い場合に、そのポンプの始動水位が高くなるよう該始動水位を更新し、
前記吸込水槽の水位がいずれかのポンプの始動水位まで上昇し、かつ、
（１）過去の前記第１期間内にそのポンプが停止した履歴がない場合、または、
（２）過去の前記第１期間内にそのポンプが停止した履歴があり、かつ、現在の水位上昇率が過去の水位上昇率より高い場合に、そのポンプを始動させるポンプ始動制御部と、
前記吸込水槽の水位がいずれかのポンプの停止水位まで低下した場合、そのポンプを停止させるポンプ停止制御部と、を備え、
すべてのポンプが停止した後、所定の第２期間、いずれのポンプも始動しない場合、前記始動水位管理部が各ポンプの始動水位を初期値にリセットする、ポンプ制御装置。

【請求項3】

吸込水槽の水を排水する複数のポンプを制御するポンプ制御装置であって、
各ポンプには、始動水位および停止水位の初期値が設定されており、
前記吸込水槽の水位が、いずれかのポンプの始動水位まで上昇したか否か、および、いずれかのポンプの停止水位まで低下したか否かを判定する水位判定部と、
前記吸込水槽の水位がいずれかのポンプの始動水位まで上昇した場合、そのポンプを始動させるポンプ始動制御部と、
前記吸込水槽の水位がいずれかのポンプの停止水位まで低下し、かつ、過去の第３期間内にそのポンプが始動した履歴がある場合、そのポンプの停止水位が低くなるよう該停止水位を更新する停止水位管理部と、
前記吸込水槽の水位がいずれかのポンプの停止水位まで低下し、かつ、過去の前記第３期間内にそのポンプが停止した履歴がない場合に、そのポンプを停止させるポンプ停止制御部と、を備え、
すべてのポンプが停止した後、所定の第２期間、いずれのポンプも始動しない場合、前記停止水位管理部が各ポンプの停止水位を初期値にリセットする、ポンプ制御装置。

【請求項4】

吸込水槽の水を排水する複数のポンプと、
前記吸込水槽の水位を計測する水位計と、
請求項１乃至３のいずれかに記載のポンプ制御装置と、を備える排水システム。

【請求項5】

吸込水槽の水を排水する複数のポンプを制御するポンプ制御方法であって、
各ポンプには、始動水位および停止水位の初期値が設定されており、
前記吸込水槽の水位がいずれかのポンプの始動水位まで上昇し、かつ、過去の第１期間内にそのポンプが停止した履歴がある場合、そのポンプの始動水位が高くなるよう該始動水位を更新し、
前記吸込水槽の水位がいずれかのポンプの始動水位まで上昇し、かつ、過去の前記第１期間内にそのポンプが停止した履歴がない場合、そのポンプを始動させ、
前記吸込水槽の水位がいずれかのポンプの停止水位まで低下した場合、そのポンプを停止させ、
すべてのポンプが停止した後、所定の第２期間、いずれのポンプも始動しない場合、各ポンプの始動水位を初期値にリセットする、ポンプ制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水位の変動があるポンプ機場に設置された複数台のポンプを制御するポンプ制御装置およびポンプ制御方法ならびに排水システムに関する。

【背景技術】

【0002】

河川排水用のポンプ機場には複数台のポンプが設けられ、吸込水槽１内の水位上昇に応じてポンプが順次始動するよう始動水位が予め設定されている。水位が始動水位に達するとポンプが順次始動し、吸込水槽１内の水は外水河川に排水される。

【0003】

吸込水槽１内の水位の上昇率は降雨時（非常用）と常時とで異なっており、一般的には、降雨時の上昇率は常時の上昇率より高い。このため、降雨時と常時とで始動水位が同じである場合、常時の方が水位の低下が急激であるため、始動したポンプを直ぐに停止しなければならないことがある。

【0004】

また、降雨時についても、近年のゲリラ豪雨のような局所的な降雨による増水と、台風や数日間以上継続する季節的な長雨等による比較的長期に渡る降雨による増水とでは、水位の上昇率が異なる。そのため、状況に応じてポンプの運転および停止のタイミングや頻度が異なってくる。

【0005】

さらに、降雨地の地域性にも応じて、ポンプの運転および停止のタイミングや頻度が異なってくる。例えばポンプ機場近辺は常時（降雨がない）であっても、上流では降雨（特に豪雨）である場合、その影響はポンプ機場に遅れて伝わり、急速な水位上昇が長く続く場合がある。その場合には、ポンプを速やかに追加始動して排水しても、なお水位の上昇が継続する場合がある。

【0006】

特に近年は、降雨がより局所的かつ短時間に集中的に降る傾向があるため、ポンプ機場がまかなう水の流入状況が変わりやすく、ポンプ機場におけるポンプの運転頻度および運転負荷が大きくなってきている。
しかしながら、これまでのポンプの台数制御では、このような気象変動に追随して排水するには限界的な状況にある。

【0007】

すなわち、近年のようにめまぐるしく降雨状況が変動すると、ポンプが運転および停止を頻繁に繰り返すこととなり、それに伴って、ポンプを駆動する駆動機や電動機の負担が大きくなる。例えば、駆動機の負担が大きくなると、始動時に始動失敗を起こす可能性があり、ポンプ排水機能の損失（排水遅れ）が生じて、最悪の事態としては、内水河川の堰が切れて浸水被害に波及するおそれがある。また、電動機の負担が大きくなると、許容起動頻度以上に運転および停止を繰り返した場合に焼損を起こす可能性があり、早急な復旧が困難な重大な故障につながるおそれがある。

【0008】

近年では、単に、ポンプの始動停止水位を予め設定し、その水位に達したポンプから始動あるいは停止するという単純な制御だけではなく、水位の変化率や、過去の降雨情報をもとに、予め設定された起動停止水位を補正することで、ポンプの台数制御を行うものが提案されている。

【0009】

しかしながら、年間を通して季節的、時期的な降雨状況や、降雨地の地域性に応じてポンプが過度な運転および停止を繰り返すことなく、安定したポンプの運転台数制御を行うことは困難であり、結果的には、起動頻度の効果的な低減はすすんでいない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特開昭５９−１３１７８４号公報

【特許文献2】特開平７−２５９１７５号公報

【特許文献3】特開平８−４９２８７号公報

【特許文献4】特開平９−２９１８８８号公報

【特許文献5】特開２０００−２６５５３１号公報

【特許文献6】特開２０００−３５５２７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、水位の上昇に追従でき、安全性が高いポンプ制御装置およびポンプ制御方法ならびに排水システムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明の一態様によれば、吸込水槽の水を排水する複数のポンプを制御するポンプ制御装置であって、各ポンプには、始動水位および停止水位の初期値が設定されており、前記吸込水槽の水位が、いずれかのポンプの始動水位まで上昇したか否か、および、いずれかのポンプの停止水位まで低下したか否かを判定する水位判定部と、前記吸込水槽の水位がいずれかのポンプの始動水位まで上昇し、かつ、過去の第１期間内にそのポンプが停止した履歴がある場合、そのポンプの始動水位が高くなるよう該始動水位を更新する始動水位管理部と、前記吸込水槽の水位がいずれかのポンプの始動水位まで上昇し、かつ、過去の前記第１期間内にそのポンプが停止した履歴がない場合、そのポンプを始動させるポンプ始動制御部と、前記吸込水槽の水位がいずれかのポンプの停止水位まで低下した場合、そのポンプを停止させるポンプ停止制御部と、を備え、すべてのポンプが停止した後、所定の第２期間、いずれのポンプも始動しない場合、前記始動水位管理部が各ポンプの始動水位を初期値にリセットする、ポンプ制御装置が提供される。
ポンプの停止履歴に応じて始動水位を更新することで、水位の上昇に追従して最適な始動水位を得ることができ、ポンプの起動頻度を抑えることができる。しかも、全ポンプが停止した後に一定期間ポンプの始動がなければ始動水位を初期値にリセットすることで、速やかに最適な始動水位を得ることができる。

【0013】

前記始動水位管理部は、前記吸込水槽の水位がいずれかのポンプの始動水位まで上昇し、かつ、過去の前記第１期間内にそのポンプが停止した履歴があり、かつ、現在の水位上昇率が過去の水位上昇率より低い場合に、そのポンプの始動水位が高くなるよう該始動水位を更新し、前記ポンプ始動制御部は、前記吸込水槽の水位がいずれかのポンプの始動水位まで上昇し、かつ、過去の前記第１期間内にそのポンプが停止した履歴があり、かつ、現在の水位上昇率が過去の水位上昇率より高い場合に、そのポンプを始動させてもよい。
水位の上昇率が低い場合にはポンプの始動水位を高くすることで、ポンプの起動頻度を抑えることができる。加えて、水位の上昇率が高い場合にはポンプを始動することで、ポンプの始動遅れを防止できる。

【0014】

また、本発明の別の態様によれば、吸込水槽の水を排水する複数のポンプを制御するポンプ制御装置であって、各ポンプには、始動水位および停止水位の初期値が設定されており、前記吸込水槽の水位が、いずれかのポンプの始動水位まで上昇したか否か、および、いずれかのポンプの停止水位まで低下したか否かを判定する水位判定部と、前記吸込水槽の水位がいずれかのポンプの始動水位まで上昇した場合、そのポンプを始動させるポンプ始動制御部と、前記吸込水槽の水位がいずれかのポンプの停止水位まで低下し、かつ、過去の第３期間内にそのポンプが始動した履歴がある場合、そのポンプの停止水位が低くなるよう該停止水位を更新する停止水位管理部と、前記吸込水槽の水位がいずれかのポンプの停止水位まで低下し、かつ、過去の前記第３期間内にそのポンプが停止した履歴がない場合に、そのポンプを停止させる前記ポンプ停止制御部と、を備え、すべてのポンプが停止した後、所定の第２期間、いずれのポンプも始動しない場合、前記停止水位管理部が各ポンプの停止水位を初期値にリセットする、ポンプ制御装置が提供される。
ポンプの始動履歴に応じて停止水位を更新することで、水位の低下に追従して最適な停止水位を得ることができ、ポンプの起動頻度を抑えることができる。しかも、全ポンプが停止した後に一定期間ポンプの始動がなければ停止水位を初期値にリセットすることで、速やかに最適な停止水位を得ることができる。

【0015】

また、本発明の別の態様によれば、吸込水槽の水を排水する複数のポンプと、前記吸込水槽の水位を計測する水位計と、上記ポンプ制御装置と、を備える排水システムが敵橋される。

【0016】

また、本発明の別の態様によれば、吸込水槽の水を排水する複数のポンプを制御するポンプ制御方法であって、各ポンプには、始動水位および停止水位の初期値が設定されており、前記吸込水槽の水位がいずれかのポンプの始動水位まで上昇し、かつ、過去の第１期間内にそのポンプが停止した履歴がある場合、そのポンプの始動水位が高くなるよう該始動水位を更新し、前記吸込水槽の水位がいずれかのポンプの始動水位まで上昇し、かつ、過去の前記第１期間内にそのポンプが停止した履歴がない場合、そのポンプを始動させ、前記吸込水槽の水位がいずれかのポンプの停止水位まで低下した場合、そのポンプを停止させ、すべてのポンプが停止した後、所定の第２期間、いずれのポンプも始動しない場合、各ポンプの始動水位を初期値にリセットする、ポンプ制御方法が提供される。

【発明の効果】

【0017】

ポンプの停止履歴に応じて始動水位を更新することで、水位の上昇に追従して最適な始動水位を得ることができ、ポンプの起動頻度を抑えることができる。しかも、全ポンプが停止した後に一定期間ポンプの始動がなければ始動水位を初期値にリセットすることで、速やかに最適な始動水位を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】排水システムを示す模式図

【図2】ポンプＰの一例である横軸ポンプの一例を示す側面図

【図3】図２の横軸ポンプの内部構成を示す断面図

【図4】ポンプを始動する際の手順を示すフローチャート

【図5】ポンプを停止する際の手順を示すフローチャート

【図6】ポンプ制御装置１２の概略構成を示すブロック図

【図7】第１の実施形態におけるポンプ制御装置１２の処理動作の一例を示すフローチャート

【図8】第２の実施形態におけるポンプ制御装置１２の処理動作の一例を示すフローチャート

【図9】水位の変化を模式的に示す図

【図10】第３の実施形態におけるポンプを起動する際の手順を示す図

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。

【0020】

（第１の実施形態）
図１は排水システムを示す模式図である。この排水システムはポンプ機場に設けられ、内水河川からの水が流れ込む吸込水槽１内の水を汲み上げ、外水河川に接続された吐出水槽に排水するものである。排水システムは、排水を行う複数のポンプＰと、これらのポンプＰをそれぞれ駆動する複数の電動機Ｍとを有している。図１に示す例では、６基のポンプＰおよび６基の電動機Ｍが設けられている。それぞれのポンプＰは減速機４を介して電動機Ｍに連結されている。なお、図１では１基目（Ｎｏ．１）のポンプＰなどついてのみ詳細に描いており、他のポンプＰなどは簡略化している。

【0021】

排水システムは、電力系統に接続される受配電装置６と、受配電装置６からの電力を降圧する主変圧器７と、主変圧器７に接続されて各電動機Ｍの運転を制御する複数の（この例では６基の）電動機制御部８と、主変圧器７の出力電力をさらに降圧する所内変圧器１０と、所内変圧器１０の出力電力を後述する各種付帯機器に配電する配電制御部１１と、ポンプＰを機側にて運転操作するポンプ制御装置１２（機側ポンプ操作装置）をさらに備えている。

【0022】

電動機制御部８は電動機Ｍのそれぞれに接続されており、各電動機Ｍの始動、停止（通常停止、故障時の緊急停止など）などの運転を制御する制御盤を含んでいる。

【0023】

排水システムは、上述した電動機Ｍ以外にも、電力の供給を受けて動作する種々の付帯機器を備えている。この付帯機器は、例えば、ポンプＰの吐出側に配置される吐出弁２０を操作するモータ２１、ポンプＰの内部が水で満たされているか否かを検出する満水検知器２２、ポンプＰの内の空気を排出して呼び水を導入する真空ポンプ２３を駆動するモータ２４、減速機４内で潤滑油を循環させるギヤポンプ２５を駆動するモータ２６、ポンプＰ内の落水を検知する落水検知器２８、吸込水槽１内の水位を計測する水位計２９などである。これらの付帯機器は、上述した配電制御部１１に接続されており、上述したポンプ制御装置１２によって付帯機器の動作が制御されている。

【0024】

図２は、ポンプＰの一例である横軸ポンプの一例を示す側面図である。横軸ポンプＰは吸込水槽１の水を吐出水槽２に排水するものであり、ポンプ機場における吸込水槽１上部の機器設置床３に設置される。機器設置床３には、図１にも示した減速機４、電動機Ｍ（ガスタービンやディーゼルエンジン等の内燃機関であってもよい）などが設置され、横軸ポンプＰは減速機４を介して電動機Ｍによって駆動される。

【0025】

横軸ポンプＰの吸込側には吸込配管３１が接続され、該吸込配管３１の下端には吸込ベルマウス３２が接続される。そして、吸込配管３１は吸込水槽１の水面（吸込水位）Ｗ１より下方に開口している。

【0026】

一方、横軸ポンプＰの吐出側には吐出弁３３を介して吐出配管３４が接続され、該吐出配管３４の吐出口は吐出水槽２内に開口している。また、吐出配管３４の吐出口には逆止弁３５が設けられている。

【0027】

また、横軸ポンプＰは吐出ボウル３６を備え、その両側面に吸込配管３１および吐出配管３４が接続されている。さらに、吐出ボウル３６の上方に圧力調整配管３７が接続され、吐出ボウル３６内の圧力が調整される。すなわち、吐出ボウル３６は、圧力調整配管３７に設けられた吸気弁３８を介して真空ポンプ３９（電動機４０によって駆動される）によって真空引きされるとともに、真空破壊弁４１を介して大気解放される。また、圧力調整配管３７には満水検知器４２が設けられる。

【0028】

図３は、図２の横軸ポンプの内部構成を示す断面図である。吐出ボウル３６の吸込側に吸込ケーシング４３が接続されている。吐出ボウル３６内にはポンプインペラ４４やガイドベーン４５が配置され、ポンプインペラ４４は吐出ボウル３６内に配置された水中軸受（図示せず）に回転自在に支持された主軸４６に取り付けられている。また、主軸４６は軸封機構４７を介して吸込ケーシング４３の外側に延伸している。ポンプインペラ４４は吸込水位（吸込水槽１の水面Ｗ１）より上方に位置しており、横軸ポンプの運転時には吸い上げ運転となる。

【0029】

以下では、ポンプＰが横軸ポンプである例を説明するが、他の型のポンプであってもよい。

【0030】

図４は、ポンプを始動する際の手順を示すフローチャートである。まず吸気弁３８を開く（ステップＳ５１）とともに真空ポンプ３９を起動する（ステップＳ５２）。これにより、吐出ボウル３６内の空気が排気され、吸込水槽１内の水が吸込ベルマウス３２、吸込配管３１および吸込ケーシング４３を通して吐出ボウル３６に吸い込まれる。

【0031】

吸い込まれた水が吐出ボウル３６の上面に達し、さらに満水検知器４２まで達すると、満水検知器４２は吐出ボウル３６内が満水になったことを検知する（ステップＳ５３）。その後、吸気弁３８を閉じ（ステップＳ５４）、電動機Ｍを起動し（ステップＳ５５）、吐出弁３５を開く（ステップＳ５６）。これにより、ポンプインペラ４４が回転し、吸込水槽１内の水は連続的に吸込ベルマウス３２に吸い込まれ、吸込配管３１、吸込ケーシング４３、吐出ボウル３６および吐出配管３４を通って吐出水槽２内に吐出される。以上の制御は、ポンプ制御装置１２におけるポンプ始動制御部（後述）によって行われる。

【0032】

図５は、ポンプを停止する際の手順を示すフローチャートである。まず、吐出弁３３を閉じる（ステップＳ６１）。次いで、遮断機（不図示）を切ることで電動機Ｍを停止する（ステップＳ６２）。その後、真空破壊弁４１を開いて（ステップＳ６３）、吐出ボウル３６内に空気を満たす。これにより、横軸ポンプは停止状態となる。その後、真空破壊弁４１を閉じておく（ステップＳ６４）。以上の制御は、ポンプ制御装置１２におけるポンプ停止制御部（後述）によって行われる。

【0033】

図６は、ポンプ制御装置１２の概略構成を示すブロック図である。このポンプ制御装置１２は、図１に示した複数のポンプＰを制御するものである。

【0034】

ポンプ制御装置１２は、記憶部５１と、水位判定部５２と、始動水位管理部５３と、停止水位管理部５４と、ポンプ始動制御部５５と、ポンプ停止制御部５６と、タイマ５７とを有する。これら各部は、その少なくとも一部がハードウェアで実装されてもよいし、不図示のプロセッサによって所定のプログラムが実行されることによってソフトウェアで実現されてもよい。

【0035】

記憶部５１はポンプの始動水位や停止水位を記憶する。始動水位はポンプごとに定められ、当該ポンプが始動するための条件の１つとなる。停止水位はポンプごとに定められ、当該ポンプが停止するための条件の１つとなる。始動水位や停止水位には初期値が設定されており、記憶部５１は初期値を記憶する。また、始動水位や停止水位は更新可能であり、記憶部５１は更新後の始動水位や停止水位も記憶する。さらに、記憶部５１はポンプの始動・停止履歴、すなわち、各ポンプがいつ始動・停止したかを記憶する。

【0036】

水位判定部５２は、水位計２９の計測結果に基づいて、吸込水槽１内の水位が始動水位や停止水位に達したか否かの判定を行う。

【0037】

始動水位管理部５３は始動水位を管理する。より具体的には、始動水位管理部５３は、吸込水槽１内の水位や、過去のポンプの停止履歴に基づいて始動水位を更新する。また、本実施形態の特徴の１つとして、始動水位管理部５３は、全ポンプの停止後、一定期間ポンプの始動がない場合、始動水位を初期値にリセットする。

【0038】

同様に、停止水位管理部５４は停止水位を管理する。より具体的には、停止水位管理部５４は、吸込水槽１内の水位や、過去のポンプの停止履歴に基づいて停止水位を更新する。また、本実施形態の特徴の１つとして、停止水位管理部５４は、全ポンプの停止後、一定期間ポンプの始動がない場合、停止水位を初期値にリセットする。

【0039】

ポンプ始動制御部５５は、図４を用いて上述した手順により、ポンプを始動する。
ポンプ停止制御部５６は、図５を用いて上述した手順により、ポンプを停止する。

【0040】

タイマ５７は、全ポンプの停止後に計時を開始し、全ポンプの停止からの経過時間を把握する。計時時間は、始動水位管理部５３および停止水位管理部５４がそれぞれ始動水位および停止水位をリセットするタイミングを制御するために用いられる。

【0041】

図７は、第１の実施形態におけるポンプ制御装置１２の処理動作の一例を示すフローチャートである。便宜上、排水システムは２台のポンプＰ１，Ｐ２を備えるものとする。また、初めはポンプＰ１，Ｐ２の各始動水位ＳＷＬ１，ＳＷＬ２はともに初期値ＳＷＬ１０，ＳＷＬ２０（ＳＷＬ１０＜ＳＷＬ２０とする）であり、ポンプＰ１，Ｐ２の各停止水位ＳＴＷＬ１，ＳＴＷＬ２はともに初期値ＳＴＷＬ１０，ＳＴＷＬ２０（ＳＴＷＬ１０＜ＳＴＷＬ２０とする）であり、両ポンプＰ１，Ｐ２は停止状態であるとする。

【0042】

まず、水位判定部５２は、水位計２９の計測データに基づいて、吸込水槽１内の水位がポンプＰ１の始動水位ＳＷＬ１まで上昇したか否かを判定する（ステップＳ１）。

【0043】

上昇したと判定されると（ステップＳ１のＹＥＳ）、始動水位管理部５３は、記憶部５１を参照し、過去の一定期間内にポンプＰ１が停止した履歴の有無を確認する（ステップＳ２）。停止した履歴がある場合（ステップＳ２のＹＥＳ）、始動水位管理部５３は始動水位ＳＷＬ１が高くなるよう更新する（ステップＳ３）。より具体的には、始動水位管理部５３は下記（１）式に基づいて始動水位ＳＷＬ１を更新し、更新後の始動水位ＳＷＬ１を記憶部５１に記録する。
ＳＷＬ１＝ＳＷＬ１＋ＵＤ１ ・・・（１）

【0044】

ただし、更新後の始動水位ＳＷＬ１について、ＳＷＬ１＜ＳＷＬ２の関係を満たすものとする。そして、ポンプＰ１は始動されることなくステップＳ１に戻る。これにより、ポンプＰ１が頻繁に始動するのを抑えることができる。

【0045】

一方、停止した履歴がない場合（ステップＳ２のＮＯ）、始動水位管理部５３が始動水位ＳＷＬ１を更新することなく、ポンプ始動制御部５５はポンプＰ１を始動する（ステップＳ４）。このとき、ポンプ始動制御部５５はポンプＰ１を始動した時点を記憶部５１に記録する。これにより、ポンプＰ１のみ運転状態となる。

【0046】

続いて、水位判定部５２は、吸込水槽１内の水位がポンプＰ２の始動水位ＳＷＬ２まで上昇したか否か、および、ポンプＰ１の停止水位ＳＴＷＬ１まで低下したか否かを判定する（ステップＳ５）。まずは、始動水位ＳＷＬ２まで上昇した場合について説明する。

【0047】

上昇したと判定されると（ステップＳ５の「ＳＷＬ２に上昇」）、始動水位管理部５３は、記憶部５１を参照し、過去の一定期間内にポンプＰ２が停止した履歴の有無を確認する（ステップＳ６）。停止した履歴がある場合（ステップＳ６のＹＥＳ）、始動水位管理部５３は始動水位ＳＷＬ２が高くなるよう更新する（ステップＳ７）。より具体的には、始動水位管理部５３は下記（２）式に基づいて始動水位ＳＷＬ２を更新し、更新後の始動水位ＳＷＬ２を記憶部５１に記録する。
ＳＷＬ２＝ＳＷＬ２＋ＵＤ２ ・・・（２）

【0048】

なお、（１）式における増加量ＵＤ１と（２）式における増加量ＵＤ２は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。その後、ポンプＰ２は始動されることなくステップＳ５に戻る。これにより、ポンプＰ２が頻繁に始動するのを抑えることができる。

【0049】

一方、停止した履歴がない場合（ステップＳ６のＮＯ）、始動水位管理部５３が始動水位ＳＷＬ２を更新することなく、ポンプ始動制御部５５はポンプＰ２を始動する（ステップＳ８）。このとき、ポンプ始動制御部５５はポンプＰ２を始動した時点を記憶部５１に記録する。これにより、ポンプＰ１，Ｐ２の両方が運転状態となる。

【0050】

その後、水位判定部５２は吸込水槽１内の水位がポンプＰ２の停止水位ＳＴＷＬ２まで低下したか否かを判定する（ステップＳ９）。なお、停止水位ＳＴＷＬ１＜ＳＴＷＬ２である。

【0051】

低下したと判定されると（ステップＳ９のＹＥＳ）、停止水位管理部５４は、記憶部５１を参照し、過去の一定期間内にポンプＰ２が始動した履歴の有無を確認する（ステップＳ１０）。始動した履歴がある場合（ステップＳ１０のＹＥＳ）、停止水位管理部５４は停止水位ＳＴＷＬ２が低くなるよう更新する（ステップＳ１１）。より具体的には、停止水位管理部５４は下記（３）式に基づいて停止水位ＳＴＷＬ２を更新し、記憶部５１に記録する。
ＳＴＷＬ２＝ＳＴＷＬ２−ＷＤ２ ・・・（３）

【0052】

ただし、更新後の停止水位ＳＴＷＬ２についても、ＳＴＷＬ１＜ＳＴＷＬ２の関係を満たすものとする。その後、ポンプＰ２は停止されることなくステップＳ９に戻る。

【0053】

一方、始動した履歴がない場合（ステップＳ１０のＮＯ）、停止水位管理部５４が停止水位ＳＴＷＬ２を更新することなく、ポンプ停止制御部５６はポンプＰ２を停止する（ステップＳ１２）。このとき、ポンプ停止制御部５６はポンプＰ２を停止した時点を記憶部５１に記録する。これにより、ポンプＰ１のみ運転状態となり、ステップＳ５に戻る。

【0054】

ポンプＰ１のみが運転状態である場合に、吸込水槽１内の水位がポンプＰ１の停止水位ＳＴＷＬ１まで低下したと判定されると（ステップＳ５の「ＳＴＷＬ１に低下」）、停止水位管理部５４は、記憶部５１を参照し、過去の一定期間内にポンプＰ１が始動した履歴の有無を確認する（ステップＳ１３）。始動した履歴がある場合（ステップＳ１３のＹＥＳ）、停止水位管理部５４は停止水位ＳＴＷＬ１が低くなるよう更新する（ステップＳ１４）。より具体的には、停止水位管理部５４は下記（４）式に基づいて停止水位ＳＴＷＬ１を更新し、記憶部５１に記録する。
ＳＴＷＬ１＝ＳＴＷＬ１−ＷＤ１ ・・・（３）

【0055】

なお、（３）式における減少量ＷＤ２と（４）式における減少量ＷＤ２は、同じであってもおいし、異なっていてもよい。その後、ポンプＰ１は停止されることなくステップＳ５に戻る。

【0056】

一方、停止した履歴がない場合（ステップＳ１３のＮＯ）、停止水位管理部５４が停止水位ＳＴＷＬ１を更新することなく、ポンプ停止制御部５６はポンプＰ１を停止する（ステップＳ１５）。このとき、ポンプ停止制御部５６はポンプＰ１を停止した時点を記憶部５１に記録する。これにより、ポンプＰ１，Ｐ２の両方が停止状態となる。

【0057】

両ポンプＰ１，Ｐ２が停止状態となると、タイマ５７が計時を開始する（ステップＳ１６）。そして、タイマ５７による計時時間が予め任意に定めた時間Ｔ１に達する前（ステップＳ１７のＮＯ）に上述したステップＳ１の「ＹＥＳ」およびＳ２の「ＮＯ」の条件を満たしてポンプＰ１が始動した場合（ステップＳ１８のＹＥＳ）、タイマ５７は計時時間をリセットする（ステップＳ１９）。そして、ステップＳ５に戻る。

【0058】

一方、ポンプＰ１が始動することなく（ステップＳ１８のＮＯ）、計時時間が時間Ｔ１に達すると（ステップＳ１７のＹＥＳ）、始動水位管理部５３が始動水位ＳＷＬ１，ＳＷＬ２をそれぞれ初期値ＳＷＬ１０，ＳＷＬ２０にリセットするとともに、停止水位管理部５４が停止水位ＳＴＷＬ１，ＳＴＷＬ２をそれぞれ初期値ＳＴＷＬ１０，ＳＴＷＬ２０にリセットする（ステップＳ２０）。そして、タイマ５７は計時時間をリセットし（ステップＳ２１）、ステップＳ１に戻る。

【0059】

以上、２台のポンプＰ１，Ｐ２が設けられる例を説明したが、ポンプが３台以上あってもよい。ポンプがＫ台設けられる場合、始動水位の初期値ＳＷＬｎ０（ｎ＝１〜Ｋ）および停止水位の初期値ＳＴＷＬｎ０は、ｎが大きいほど高く設定される。また、始動水位の増加量ＵＤは、ｎ台目および（ｎ＋１）台目のポンプにおける始動水位の初期値の差の１／２〜１／５程度が好ましく、例えば５０〜１５０ｍｍ程度に設定される。停止水位の減少量ＷＤも同様であり、ｎ台目および（ｎ＋１）台目のポンプにおける停止水位の初期値の差の１／２〜１／５程度が好ましい。

【0060】

また、始動水位には上限値を設け、始動水位を更新することで上限値に達した場合、その時点で該当するポンプを直ちに始動してもよい。例えば、ｎ台目のポンプにおける始動水位の上限値は、（ｎ＋１）台目のポンプにおける始動水位の初期値未満とする。また、Ｋ台目のポンプにおける始動水位の上限値は、内水位の許容高水位ＨＷＬ以下とすることができる。
なお、始動水位および停止水位のうち一方のみを更新したり、リセットしたりしてもよい。

【0061】

このように、第１の実施形態では、ポンプの停止履歴や始動履歴に応じて始動水位および停止水位を更新する。これにより、増水状況の変化に応じて始動水位および停止水位が最適化され、ポンプの始動および停止の頻度を低減できる。さらに、全ポンプが停止してから所定期間ポンプが始動しない場合、始動水位および停止水位を初期値にリセットする。そのため、所定時間増水がなかった場合には、過去の始動水位および停止水位の設定には依存せず、初期値から新たに始動水位および停止水位を更新することで、速やかに始動水位および停止水位を最適化し直すことができる。

【0062】

１台目のポンプからＫ台目のポンプが順次始動し、その後に順次停止するまでを１サイクルとした場合、１サイクルが終了して次のサイクルが始まるまでには、周囲の降雨状況などによって水の流入量や流入水位の変動状況は変化することがある。また、長期間の運用を考慮した場合、例えば長雨の季節における連日の降雨期間における増水対策として最適設定された後に、地域的集中豪雨に左右される季節になる場合も同様に、流入量や流入水位の変動状況は変化することがある。

【0063】

このような場合に、本実施形態を適用することで、ポンプの最適な始動水位および停止水位を構築できる。

【0064】

（第２の実施形態）
上述した第１の実施形態は、過去の一定期間内にポンプの停止履歴があるか否かに応じて始動水位および停止水位を更新するものであった。これに対し、次に説明する第２の実施形態では、停止履歴に加えて水位上昇率も記憶部５１に記憶しておき、水位上昇率も考慮して更新を行うものである。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

【0065】

図８は、第２の実施形態におけるポンプ制御装置１２の処理動作の一例を示すフローチャートである。まず、水位判定部５２は、水位計２９の計測データに基づいて、吸込水槽１内の水位がポンプＰ１の始動水位ＳＷＬ１まで上昇したか否かを判定する（ステップＳ３１）。

【0066】

上昇したと判定されると（ステップＳ３１のＹＥＳ）、始動水位管理部５３は、記憶部５１を参照し、過去の一定期間内にポンプＰ１が停止した履歴の有無を確認する（ステップＳ３２）。

【0067】

停止した履歴がある場合、始動水位管理部５３は、さらに記憶部５１を参照し、今回の水位上昇率が過去の水位上昇率より大きいか否かを比較する（ステップＳ３３）。今回の水位上昇率とは、例えば水位が現在の始動水位ＳＷＬ１に達した時点より前の所定期間における水位上昇率である。過去の水位上昇率とは、例えば水位が前回の始動水位ＳＷＬ１に達した時点より前の所定期間における水位上昇率である。

【0068】

図９は、水位の変化を模式的に示す図であり、縦軸が水位、横軸が時間である。同図の一点鎖線で示すように、今回の水位上昇率の方が大きくない場合（図８におけるステップＳ３３のＮＯ）、始動水位管理部５３は上記（１）式に基づいて始動水位ＳＷＬ１を更新する（ステップＳ３４）。そして、始動水位管理部５３はこのときの水位上昇率および更新後の始動水位ＳＷＬ１を記憶部５１に記録する。

【0069】

この場合、ポンプ始動制御部５５はポンプＰ１を始動しない。水位上昇率が低い場合、排水の緊急性は高くないし、ポンプＰ１を始動するとすぐに水位が低下してポンプＰ１を短時間のうちに停止せざるを得なくなるためである。

【0070】

一方、図９の二点鎖線で示すように、今回の水位上昇率の方が大きい場合（図８におけるステップＳ３３のＹＥＳ）、始動水位管理部５３が始動水位ＳＷＬ１を更新することなく、ポンプ始動制御部５５がポンプＰ１を始動する（ステップＳ３５）。これにより、ポンプＰ１のみ運転状態となる。始動水位管理部５３はこのときの水位上昇率を記憶部５１に記録する。なお、水位上昇率がある閾値より大きい場合、始動水位管理部５３は始動水位ＳＷＬ１が低くなるよう更新してもよい。

【0071】

続いて、水位判定部５２は、吸込水槽１内の水位がポンプＰ２の始動水位ＳＷＬ２まで上昇したか否か、および、ポンプＰ１の停止水位ＳＴＷＬ１まで低下したか否かを判定する（ステップＳ３６）。まずは、始動水位ＳＷＬ２まで上昇した場合について説明する。

【0072】

上昇したと判定されると（ステップＳ３６の「ＳＷＬ２に上昇」）、始動水位管理部５３は、記憶部５１を参照し、過去の一定期間内にポンプＰ２が停止した履歴の有無を確認する（ステップＳ３７）。

【0073】

停止した履歴がある場合、始動水位管理部５３は、さらに記憶部５１を参照し、今回の水位上昇率が過去の水位上昇率より大きいか否かを比較する（ステップＳ３８）。今回の水位上昇率とは、例えば水位が現在の始動水位ＳＷＬ２に達した時点より前の所定期間における水位上昇率である。過去の水位上昇率とは、例えば水位が前回の始動水位ＳＷＬ２に達した時点より前の所定期間における水位上昇率である。

【0074】

今回の水位上昇率の方が大きくない場合（ステップＳ３８のＮＯ）、始動水位管理部５３は上記（２）式に基づいて始動水位ＳＷＬ２を更新する（ステップＳ３９）。そして、始動水位管理部５３はこのときの水位上昇率および更新後の始動水位ＳＷＬ２を記憶部５１に記録する。

【0075】

一方、今回の水位上昇率の方が大きい場合（ステップＳ３８のＹＥＳ）、始動水位管理部５３が始動水位ＳＷＬ２を更新することなく、ポンプ始動制御部５５がポンプＰ２を始動する（ステップＳ４０）。始動水位管理部５３はこのときの水位上昇率を記憶部５１に記録する。これにより、ポンプＰ１，Ｐ２の両方が運転状態となる。なお、水位上昇率がある閾値より大きい場合、始動水位管理部５３は始動水位ＳＷＬ２が低くなるよう更新してもよい。

【0076】

その後、水位判定部５２は吸込水槽１内の水位がポンプＰ２の停止水位ＳＴＷＬ２まで低下したか否かを判定する（ステップＳ４１）。低下したと判定されると（ステップＳ４１のＹＥＳ）、ポンプ停止制御部５６はポンプＰ２を停止する（ステップＳ４２）。また、ポンプ停止制御部５６はポンプＰ２を停止した時点を記憶部５１に記録する。これにより、ポンプＰ１のみ運転状態となり、ステップＳ３６に戻る。なお、第１の実施形態と同様に、過去の運転履歴を考慮して停止水位ＳＴＷＬ２を更新してもよい。

【0077】

ポンプＰ１のみが運転状態である場合に、吸込水槽１内の水位がポンプＰ１の停止水位ＳＴＷＬ１まで低下したと判定されると（ステップＳ３６の「ＳＴＷＬ１に低下」），ポンプ停止制御部５６はポンプＰ１を停止する（ステップＳ４３）。また、ポンプ停止制御部５６はポンプＰ１を停止した時点を記憶部５１に記録する。これにより、ポンプＰ１，Ｐ２の両方が停止状態となる。なお、第１の実施形態と同様に、過去の運転履歴を考慮して停止水位ＳＴＷＬ１を更新してもよい。

【0078】

両ポンプＰ１，Ｐ２が停止状態となると、タイマ５７が計時を開始する（ステップＳ４４）。そして、タイマ５７による計時時間が予め定めた時間Ｔ１に達する前（ステップＳ４５のＮＯ）に上述したステップＳ３１の「ＹＥＳ」と、Ｓ３２の「ＮＯ」またはＳ３３の「ＹＥＳ」の条件を満たしてポンプＰ１が始動した場合（ステップＳ４６のＹＥＳ）、タイマ５７は計時時間をリセットする（ステップＳ４７）。そして、ステップＳ３６に戻る。

【0079】

一方、ポンプＰ１が始動することなく（ステップＳ４６のＮＯ）、計時時間が時間Ｔ１に達すると（ステップＳ４５のＹＥＳ）、始動水位管理部５３が始動水位ＳＷＬ１，ＳＷＬ２をそれぞれ初期値ＳＷＬ１０，ＳＷＬ２０にリセットする（ステップＳ４８）。停止水位ＳＴＷＬ１，ＳＴＷＬ２も更新されている場合、停止水位管理部５４が停止水位ＳＴＷＬ１，ＳＴＷＬ２をそれぞれ初期値ＳＴＷＬ１０，ＳＴＷＬ２０にリセットする。そして、タイマ５７は計時時間をリセットし（ステップＳ４９）、ステップＳ３１に戻る。
以上、２台のポンプＰ１，Ｐ２が設けられる例を説明したが、ポンプが３台以上あってもよいのは第１の実施形態と同様である。

【0080】

このように、第２の実施形態では、ポンプの始動水位に達した際、過去の一定期間内に停止履歴があったとしても、水位の上昇率が大きい場合には、直ちにポンプを始動する。そのため、降雨状況などが変動しやすい場合でも、ポンプの始動遅れを防ぐことができ、信頼性を高めることができる。

【0081】

（第３の実施形態）
以下に説明する実施形態は、ポンプＰの始動手順に特徴を有する。ポンプが横軸ポンプであり、第１の実施形態の図４で説明した通常のポンプ始動の場合、吐出ボウル３６内が満水になる（図４のステップＳ５３）までに１０分程度の時間を要することが多い。すなわち、ポンプの始動制御を開始してから完了するまでにある程度の時間がかかる。

【0082】

このため、ポンプを始動すべきと判定された時点ではポンプ始動の緊急性があったとしても、短時間のうちに降雨量が減るなどして、ポンプを始動する必要がなくなることもある。例えば、水位が始動水位に達した後に小降りとなり、吐出ボウル３６内が満水になる過程で水位が下がることもある。

【0083】

このような状況でポンプを始動すると必要以上の排水が行われ、短時間の運転で水位が急激に低下し、ポンプを停止しなければならなくなる。このような運用はポンプの始動・停止の頻度が徒に増えるので、好ましくない。
一方で、吐出ボウル３６内が満水になった時点でも降水量の低下がなく、直ちにポンプを始動しなければならないことも当然にある。

【0084】

そこで、本実施形態では、吐出ボウル３６内が満水になった時点での吸込水槽１内の水位に応じて、ポンプの始動を続行するか中止するかを判定するものである。

【0085】

図１０は、第３の実施形態におけるポンプを起動する際の手順を示す図である。以下、図４との相違点を中心に説明する。図２の満水検知器４２によって吐出ボウル３６内が満水になったことが検知されると（ステップＳ５１〜Ｓ５３）、水位判定部５２は吸込水槽１内の水位が依然として始動水位以上であるか否かを判定する（ステップＳ６１）。具体的には、図７のステップＳ４（または図８のステップＳ３５）にてポンプＰ１を始動する際には、水位判定部５２は吸込水槽１内の水位と始動水位ＳＷＬ１とを比較する。また、図７のステップＳ８（または図８のステップＳ４０）にてポンプＰ２を始動する際には、水位判定部５２は吸込水槽１内の水位と始動水位ＳＷＬ２とを比較する。始動水位以上であれば、ポンプ始動制御部５５はポンプの始動を続行する（ステップＳ５４〜Ｓ５６）。

【0086】

吐出ボウル３６内が満水になった時点で水位が低下して始動水位未満である場合（ステップＳ６１のＮＯ）、ポンプ始動制御部５５は、内部に持つタイマ（不図示）を用いて、計時を開始する（ステップＳ６２）。

【0087】

そして、タイマによる計時時間が予め任意に定めた時間Ｔ２に達する前（ステップＳ６４のＮＯ）に再度水位が始動水位以上となると（ステップＳ６３のＹＥＳ）、ポンプ始動制御部５５はポンプの始動を続行する（ステップＳ５４〜Ｓ５６）。

【0088】

一方、水位が始動水位に達することなく（ステップＳ６３のＮＯ）、計時時間が時間Ｔ２に達すると（ステップＳ６４のＹＥＳ）、ポンプ始動制御部５５はポンプの始動を中止する（ステップＳ６５）。すなわち、真空破壊弁４１を開いて吐出ボウル３６内に空気を満たし、ポンプを停止状態とする。その後、図７のステップＳ４の途中であればステップＳ１に戻り、同Ｓ８の途中であればステップＳ５に戻る。図８のステップＳ３５の途中であればステップＳ３１に戻り、同Ｓ４０の途中であればステップＳ３６に戻る。

【0089】

このように、第３の実施形態では、ポンプの始動制御の途中、すなわち、横軸ポンプの吐出ボウル３６が満水になった際に、再度水位を確認する。そのため、降雨状況の変化などにより短時間で水位が変動した場合にも好適である。例えば、短時間で水位が低下した場合にはポンプを始動しないようにすることで、ポンプの始動・停止の頻度を抑えることができる。また、短時間での水位変動がない場合や水位が上昇し続けている場合には、始動遅れなくポンプを運転状態とすることができ、信頼性を高めることができる。

【0090】

なお、以上説明した各実施形態において、始動水位管理部５３および停止水位管理部５４は、始動水位や停止水位の更新を行う更新モードと、始動水位や停止水位の更新を更新せず固定値で運用する固定モードとを任意のタイミングでオペレータが切り替えて設定できるようにするのが望ましい。切替は簡易なスイッチで行えるのがさらに望ましい。

【0091】

例えば、天候が落ち着いている季節においては固定モードとし、天候の変動が激しい季節においては更新モードにするようにしてもよい。また、常時は固定モードとし、台風や豪雨などの非常時には更新モードにしてもよい。このようにすることで、オペレータは必要なときに更新モードに設定することで運用を任せることができ、ポンプ以外の設備の監視などに注力することが可能となり、信頼性の高い危機管理を行える。

【0092】

また、ポンプ制御装置１２は、更新モードにおけるポンプの運転情報（始動や停止の時刻など）、各ポンプの始動水位および停止水位の更新履歴や更新回数などの運用データを記録して保存する支援部（不図示）を備えるのが望ましい。支援部は、記録された運用データを出力（例えばディスプレイ上に表示）したり、始動水位や停止水位の平均値をその初期値として提案したりする機能を持っているのがよい。このように、過去の運用実績に基づいて始動水位や停止水位を提示することで、より信頼性および安定性が高い設備を実現できる。

【0093】

さらに、各ポンプの始動水位および停止水位の更新量の決定機能を持つようにしてもよい。例えば、始動水位管理部５３は、始動水位の初期値と、更新された始動水位との偏差に基づくＰＩ制御またはＰＩＤ制御の出力値に応じて、始動水位の更新を行う際の更新量を決定してもよい。具体的には、各ポンプの運転開始設定値を、始動水位の初期値と現状水位（測定水位）との偏差をもとに積分演算した予測値として、ＰＩもしくはＰＩＤの出力値を用い、そのＰＩもしくはＰＩＤ出力における係数（ゲイン値）を、各ポンプの始動水位の更新量に適用することが考えられる。停止水位についても同様である。

【0094】

このようにＰＩもしくはＰＩＤを用いた制御とすれば、従来、困難であったゲイン値の設定が、実際の状況に合わせた調整・記録により、その設備にあった制御値とすることが可能となり、より精度・信頼性の高い制御となる。

【0095】

また、ポンプの運転点（吐出量）は、給水槽水位（内水位）と吐出水位（外水位）との水位差（実揚程）に応じて変化するため、水位変動に影響することがある。そこで、ポンプの運転点により水位の調整値は調節幅を決定してもよい。

【0096】

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲とすべきである。

【0097】

以上から、本発明の一態様によれば、吸込水槽の水を排水する複数のポンプを制御するポンプ制御装置であって、各ポンプには、始動水位および停止水位の初期値が設定されており、前記吸込水槽の水位が、いずれかのポンプの始動水位まで上昇したか否か、および、いずれかのポンプの停止水位まで低下したか否かを判定する水位判定部と、前記吸込水槽の水位がいずれかのポンプの始動水位まで上昇し、かつ、過去の第１期間内にそのポンプが停止した履歴がある場合、そのポンプの始動水位が高くなるよう該始動水位を更新する始動水位管理部と、前記吸込水槽の水位がいずれかのポンプの始動水位まで上昇し、かつ、過去の前記第１期間内にそのポンプが停止した履歴がない場合、そのポンプを始動させるポンプ始動制御部と、前記吸込水槽の水位がいずれかのポンプの停止水位まで低下した場合、そのポンプを停止させるポンプ停止制御部と、を備え、すべてのポンプが停止した後、所定の第２期間、いずれのポンプも始動しない場合、前記始動水位管理部が各ポンプの始動水位を初期値にリセットする、ポンプ制御装置が提供される。
ポンプの停止履歴に応じて始動水位を更新することで、水位の上昇に追従して最適な始動水位を得ることができ、ポンプの起動頻度を抑えることができる。しかも、全ポンプが停止した後に一定期間ポンプの始動がなければ始動水位を初期値にリセットすることで、速やかに最適な始動水位を得ることができる。

【0098】

前記吸込水槽の水位がいずれかのポンプの停止水位まで低下し、かつ、過去の第３期間内にそのポンプが始動した履歴がある場合、そのポンプの停止水位が低くなるよう該停止水位を更新する停止水位管理部を備え、前記ポンプ停止制御部は、前記吸込水槽の水位がいずれかのポンプの停止水位まで低下し、かつ、過去の前記第３期間内にそのポンプが停止した履歴がない場合に、そのポンプを停止させ、すべてのポンプが停止した後、前記第２期間、いずれのポンプも始動しない場合、前記停止水位管理部が各ポンプの停止水位を初期値にリセットするのが望ましい。
始動水位に加えて停止水位も更新およびリセットすることで、最適な停止水位が速やかに得られる。

【0099】

前記始動水位管理部は、前記吸込水槽の水位がいずれかのポンプの始動水位まで上昇し、かつ、過去の前記第１期間内にそのポンプが停止した履歴があり、かつ、現在の水位上昇率が過去の水位上昇率より低い場合に、そのポンプの始動水位が高くなるよう該始動水位を更新し、前記ポンプ始動制御部は、前記吸込水槽の水位がいずれかのポンプの始動水位まで上昇し、かつ、過去の前記第１期間内にそのポンプが停止した履歴があり、かつ、現在の水位上昇率が過去の水位上昇率より高い場合に、そのポンプを始動させてもよい。
水位の上昇率が低い場合にはポンプの始動水位を高くすることで、ポンプの起動頻度を抑えることができる。加えて、水位の上昇率が高い場合にはポンプを始動することで、ポンプの始動遅れを防止できる。

【0100】

前記始動水位管理部は、前記吸込水槽の水位がいずれかのポンプの始動水位まで上昇し、かつ、現在の水位上昇率が所定値より高い場合に、そのポンプの始動水位が低くなるよう該始動水位を更新してもよい。
これにより、水位上昇率に応じて適切に始動水位を更新できる。

【0101】

前記水位判定部は、ポンプの始動制御中に前記吸込水槽の水位を確認し、前記ポンプ始動制御部は、確認された水位が前記始動水位以上であれば、ポンプの始動制御を続行し、確認された水位が前記始動水位未満であれば、所定の第４期間内に水位が前記始動水位に達した場合は前記ポンプの始動を続行し、前記第４期間内に水位が前記始動水位に達しない場合はポンプの始動制御を中止してもよい。
例えば、前記ポンプは、吐出ボウルを有する横軸ポンプであり、前記水位判定部は、前記吐出ボウル内が満水になった時に水位を確認してもよい。
これにより、短時間で水位が低下した場合にはポンプを始動を中止するため、ポンプの起動頻度を抑えることができる。また、短時間での水位変動がない場合や水位が上昇し続けている場合にはポンプの始動を続行するため、始動遅れなくポンプを運転状態とすることができ、信頼性を高めることができる。

【0102】

前記始動水位管理部は、更新モードまたは固定モードに設定可能であり、更新モードに設定された場合には、始動水位の更新を行い、固定モードに設定された場合には、始動水位を更新しないのが望ましい。
これにより、必要な場合に更新モードに設定することで、信頼性の高い危機管理を実現できる。

【0103】

水位の変化と、前記ポンプの始動および停止の情報と、始動水位の更新履歴と、を記録し、記録されたデータを出力するとともに、記録された始動水位の平均値に基づいて始動水位の初期値の提案を行う支援部を備えるのが望ましい。
これにより、ポンプの起動履歴や始動水位の適切な初期値を把握できる。

【0104】

前記始動水位管理部は、始動水位の初期値と、更新された始動水位との偏差に基づくＰＩ制御またはＰＩＤ制御の出力値に応じて、始動水位の更新を行う際の更新量を決定してもよい。
これにより、始動水位の更新量を自動的かつ適切に決定できる。

【0105】

また、本発明の別の態様によれば、吸込水槽の水を排水する複数のポンプと、前記吸込水槽の水位を計測する水位計と、上記ポンプ制御装置と、を備える排水システムが提供される。

【0106】

また、本発明の別の態様によれば、吸込水槽の水を排水する複数のポンプを制御するポンプ制御方法であって、各ポンプには、始動水位および停止水位の初期値が設定されており、前記吸込水槽の水位がいずれかのポンプの始動水位まで上昇し、かつ、過去の第１期間内にそのポンプが停止した履歴がある場合、そのポンプの始動水位が高くなるよう該始動水位を更新し、前記吸込水槽の水位がいずれかのポンプの始動水位まで上昇し、かつ、過去の前記第１期間内にそのポンプが停止した履歴がない場合、そのポンプを始動させ、前記吸込水槽の水位がいずれかのポンプの停止水位まで低下した場合、そのポンプを停止させ、すべてのポンプが停止した後、所定の第２期間、いずれのポンプも始動しない場合、各ポンプの始動水位を初期値にリセットする、ポンプ制御方法が提供される。

【符号の説明】

【0107】

１ 吸込水槽
２ 吐出水槽
３ 機器設置床
４ 減速機
６ 受配電装置
７ 主変圧器
８ 電動機制御部
１０ 所内変圧器
１１ 配電制御部
１２ 機側操作装置
２１ モータ
２２ 吐出弁
２３ 真空ポンプ
２４ モータ
２５ ギヤポンプ
２６ モータ
２８ 落水検知器
２９ 水位計
３１ 吸込配管
３２ 吸込ベルマウス
３３ 吐出仕切弁
３４ 吐出配管
３５ 逆止弁
３６ 吐出ボウル
３７ 圧力調整配管
３８ 吸気弁
３９ 真空ポンプ
４０ 電動機
４１ 真空破壊弁
４２ 満水検知器
４３ 吸込ケーシング
４４ ポンプインペラ
４５ ガイドベーン
４６ 主軸
４７ 軸封機構
５１ 記憶部
５２ 水位判定部
５３ 始動水位管理部
５４ 停止水位管理部
５５ ポンプ始動制御部
５６ ポンプ停止制御部
５７ タイマ
Ｍ 電動機
Ｐ ポンプ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】