特許 6853733 送水システムおよび送水方法

(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】6853733

(24)【登録日】2021年3月16日

(45)【発行日】2021年3月31日

(54)【発明の名称】送水システムおよび送水方法

(51)【国際特許分類】

   G06Q 50/06 20120101AFI20210322BHJP

   E02B 7/20 20060101ALI20210322BHJP

   G05B 11/18 20060101ALI20210322BHJP

【ＦＩ】

   G06Q50/06

   E02B7/20 105

   G05B11/18 D

【請求項の数】9

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-105167(P2017-105167)

(22)【出願日】2017年5月29日

(65)【公開番号】特開2018-200584(P2018-200584A)

(43)【公開日】2018年12月20日

【審査請求日】2020年3月2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】230117802

【弁護士】

【氏名又は名称】大野 浩之

(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】石原 弘一

(72)【発明者】

【氏名】滝田 茂雄

【審査官】 安井 雅史

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１９７６２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２３３８６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−０６２７１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０８５０６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０６３９８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００５／０４０６１６（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０６Ｑ １０／００−９９／００

Ｅ０２Ｂ ７／２０− ７／５４

８／０２− ８／０４

Ｇ０５Ｂ １／００− ７／０４

１１／００−１３／０４

１７／００−１７／０２

２１／００−２１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

吸水槽内の水を吐水槽に送水する複数のポンプと、
前記吸水槽の水位を計測する吸水槽水位計と、
前記吐水槽の水位を計測する吐水槽水位計と、
前記複数のポンプのそれぞれの運転・停止を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記吸水槽の水位および前記吐水槽の水位に基づいて、所定時間間隔において送水すべき水の総量を算出し、
算出された前記所定時間間隔において送水すべき水の総量に基づいて、最終号機となるポンプが前記所定時間間隔において運転すべき時間を算出し、
前記最終号機となるポンプが運転可能となると前記最終号機となるポンプを運転開始し、
その後、前記最終号機となるポンプが運転すべき時間が経過すると、前記最終号機となるポンプを停止する、送水システム。

【請求項2】

吸水槽内の水を吐水槽に送水する複数のポンプと、
前記吸水槽の水位を計測する吸水槽水位計と、
前記吐水槽の水位を計測する吐水槽水位計と、
前記複数のポンプのそれぞれの運転・停止を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記吸水槽の水位および前記吐水槽の水位に基づいて、所定時間間隔において送水すべき水の総量を算出し、
算出された前記所定時間間隔において送水すべき水の総量に基づいて、最終号機となるポンプが前記所定時間間隔において運転すべき時間を算出し、
前記最終号機となるポンプが運転可能となると前記最終号機となるポンプを運転開始し、
その後、前記最終号機となるポンプが運転すべき時間が経過すると、前記最終号機となるポンプを停止することなく、前記最終号機となるポンプとは異なるポンプを停止する、送水システム。

【請求項3】

前記制御部は、前記吸水槽の水位および前記吐水槽の水位に基づく実揚程がキャビテーションが発生する領域でない場合に、最終号機となるポンプが運転可能であると判断する、請求項１または２に記載の送水システム。

【請求項4】

前記制御部は、前記最終号機となるポンプにおける吐出弁の開度、羽根車の回転数および／またはポンプ翼の角度を調整することにより、前記最終号機となるポンプを停止する、請求項１に記載の送水システム。

【請求項5】

前記制御部は、前記最終号機とは異なるポンプにおける吐出弁の開度、羽根車の回転数および／またはポンプ翼の角度を調整することにより、前記最終号機とは異なるポンプを停止する、請求項２に記載の送水システム。

【請求項6】

当該送水システムは揚水ポンプ場に設けられ、
前記ポンプは揚水ポンプであり、
前記制御部は、
前記吸水槽の水位および前記吐水槽の水位に基づいて、前記所定時間間隔に先行する時間間隔において前記吐水槽から流出した水の総量と、前記吐水槽に貯留された水の総量と、を算出し、
算出された前記吐水槽から流出した水の総量、および、前記吐水槽に貯留された水の総量に基づいて、前記所定時間間隔において送水すべき水の総量を算出する、請求項１乃至５のいずれかに記載の送水システム。

【請求項7】

当該送水システムは排水ポンプ場に設けられ、
前記ポンプは排水ポンプであり、
前記制御部は、
前記吸水槽の水位および前記吐水槽の水位に基づいて、前記所定時間間隔に先行する時間間隔において前記複数のポンプが排水した水の総量と、前記吸水槽に貯留された水の総量と、を算出し、
算出された前記吐水槽から流出した水の総量、および、前記吐水槽に貯留された水の総量に基づいて、前記所定時間間隔において送水すべき水の総量を算出する、請求項１乃至５のいずれかに記載の送水システム。

【請求項8】

複数のポンプを用いて吸水槽内の水を吐水槽に送水する送水方法であって、制御部が、
吸水槽の水位および吐水槽の水位に基づいて、所定時間間隔において送水すべき水の総量を算出し、
算出された前記所定時間間隔において送水すべき水の総量に基づいて、最終号機となるポンプが前記所定時間間隔において運転すべき時間を算出し、
前記最終号機となるポンプが運転可能となると前記最終号機となるポンプを運転開始し、
その後、前記最終号機となるポンプが運転すべき時間が経過すると、前記最終号機となるポンプを停止する、送水方法。

【請求項9】

複数のポンプを用いて吸水槽内の水を吐水槽に送水する送水方法であって、制御部が、
吸水槽の水位および吐水槽の水位に基づいて、所定時間間隔において送水すべき水の総量を算出し、
算出された前記所定時間間隔において送水すべき水の総量に基づいて、最終号機となるポンプが前記所定時間間隔において運転すべき時間を算出し、
前記最終号機となるポンプが運転可能となると前記最終号機となるポンプを運転開始し、
その後、前記最終号機となるポンプが運転すべき時間が経過すると、前記最終号機となるポンプを停止することなく、前記最終号機となるポンプとは異なるポンプを停止する、送水方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、吸水槽の水を吐水槽に送水する送水システムおよび送水方法に関する。

【背景技術】

【0002】

揚水ポンプ場において複数の揚水ポンプを用いて吸水槽から吐水槽に揚水したり、排水ポンプ場において複数の排水ポンプを用いて吸水槽から吐水槽に排水したりすることが行われている。これらのポンプ場では、水位や流量が増加するとポンプの運転台数を多くし、水位や流量が目標値に達するまでポンプが連続的に運転するのが一般的である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４−１７８８１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のようにポンプを運転させると必要以上にポンプの運転時間が長くなって消費電力が大きくなる。そうすると、ピーク時の電力に基づいて最大需要電力を決定する場合に、電気代の増加につながってしまう。
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、電力を削減可能な送水システムおよび送水方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一態様によれば、吸水槽内の水を吐水槽に送水する複数のポンプと、前記吸水槽の水位を計測する吸水槽水位計と、前記吐水槽の水位を計測する吐水槽水位計と、前記複数のポンプのそれぞれの運転・停止を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記吸水槽の水位および前記吐水槽の水位に基づいて、所定時間間隔において送水すべき水の総量を算出し、算出された前記所定時間間隔において送水すべき水の総量に基づいて、最終号機となるポンプが前記所定時間間隔において運転すべき時間を算出し、前記最終号機となるポンプが運転可能となると前記最終号機となるポンプを運転開始し、その後、前記最終号機となるポンプが運転すべき時間が経過すると、１つのポンプを停止する、送水システムが提供される。

【0006】

前記１つのポンプは、前記制御部によって運転開始された前記最終号機となるポンプとは異なるのが望ましい。

【0007】

前記制御部は、前記吸水槽の水位および前記吐水槽の水位に基づく実揚程がキャビテーションが発生する領域でない場合に、最終号機となるポンプが運転可能であると判断してもよい。

【0008】

前記制御部は、前記１つのポンプにおける吐出弁の開度、羽根車の回転数および／またはポンプ翼の角度を調整することにより、前記１つのポンプを停止してもよい。

【0009】

前記複数のポンプは、能力が異なるポンプを含み、前記制御部は、ある能力のポンプを最終号機とした場合の前記最終号機となるポンプが運転すべき時間を、ポンプの能力ごとに算出し、算出された前記最終号機となるポンプが運転すべき時間に基づいて、前記所定時間間隔における前記複数のポンプの平均電力を、ポンプの能力ごとに算出し、前記最終号機となるポンプが運転可能となると前記最終号機となるポンプを運転開始し、その後、前記平均電力が最小となる能力のポンプを前記１つのポンプとして停止してもよい。

【0010】

当該送水システムは揚水ポンプ場に設けられ、前記ポンプは揚水ポンプであり、前記制御部は、前記吸水槽の水位および前記吐水槽の水位に基づいて、前記所定時間間隔に先行する時間間隔において前記吐水槽から流出した水の総量と、前記吐水槽に貯留された水の総量と、を算出し、算出された前記吐水槽から流出した水の総量、および、前記吐水槽に貯留された水の総量に基づいて、前記所定時間間隔において送水すべき水の総量を算出してもよい。

【0011】

当該送水システムは排水ポンプ場に設けられ、前記ポンプは排水ポンプであり、前記制御部は、前記吸水槽の水位および前記吐水槽の水位に基づいて、前記所定時間間隔に先行する時間間隔において前記複数のポンプが排水した水の総量と、前記吸水槽に貯留された水の総量と、を算出し、算出された前記吐水槽から流出した水の総量、および、前記吐水槽に貯留された水の総量に基づいて、前記所定時間間隔において送水すべき水の総量を算出してもよい。

【0012】

本発明の別の態様によれば、複数のポンプを用いて吸水槽内の水を吐水槽に送水する送水方法であって、吸水槽の水位および吐水槽の水位に基づいて、所定時間間隔において送水すべき水の総量を算出し、算出された前記所定時間間隔において送水すべき水の総量に基づいて、最終号機となるポンプが前記所定時間間隔において運転すべき時間を算出し、前記最終号機となるポンプが運転可能となると前記最終号機となるポンプを運転開始し、その後、前記最終号機となるポンプが運転すべき時間が経過すると、１つのポンプを停止する、送水方法が提供される。

【発明の効果】

【0013】

所定時間間隔において最終号機が運転すべき時間だけ最終号機を運転させ、その後は１つのポンプを停止させる。そのため、複数のポンプの消費電力を削減でき、電気代削減が図れる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】第１の実施形態に係る送水システム１００の概略構成図。

【図2】第１の実施形態における送水システム１００の処理動作の一例を示すフローチャート。

【図3】Ｑ−Ｈ特性を模式的に示す図。

【図4】図２に続く送水システム１００の処理動作の一例を示すフローチャート。

【図5A】３台の揚水ポンプ１におけるオン・オフの時間変化を模式的に示す図。

【図5B】３台の揚水ポンプ１におけるオン・オフの時間変化を模式的に示す図。

【図6】第２の実施形態における送水システム１００の処理動作の一例を示すフローチャート。

【図6A】吐出量（横軸）と軸動力Ｐおよび全揚程Ｈとの関係を示す図。

【図6B】吐出量（横軸）と軸動力Ｐおよび全揚程Ｈとの関係を示す図。

【図6C】吐出量（横軸）と軸動力Ｐおよび全揚程Ｈとの関係を示す図。

【図7】第３の実施形態に係る送水システム１０１の概略構成図。

【図8】第３の実施形態における送水システム１０１の処理動作の一例を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0015】

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。

【0016】

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る送水システム１００の概略構成図である。この送水システム１００は揚水ポンプ場に設けられる。送水システム１００は、複数（本実施形態では３台）の揚水ポンプ１と、吸水槽水位計２と、吐水槽水位計３と、流量計４と、制御部５とを備えている。

【0017】

複数の揚水ポンプ１のそれぞれは、吸水槽１１内の水を吐水槽１２に揚水（送水）する。揚水ポンプ１は吐出弁（不図示）の開度を調整可能であってもよく、開度が大きいほど揚水量が大きくなる。また、揚水ポンプ１は羽根車（不図示）の回転数を調整可能であってもよく、回転数が大きいほど揚水量が大きくなる。さらに、揚水ポンプ１はポンプ翼（不図示）の角度を調整可能であってもよく、角度が大きいほど揚水量が大きくなる。

【0018】

なお、第１の実施形態では、全ての揚水ポンプ１の能力が等しいこととする。当然ではあるが、運転する揚水ポンプ１の台数が多いほど消費電力が大きくなり、全ての揚水ポンプ１が運転すると消費電力が最大となる。

【0019】

吸水槽水位計２は吸水槽１１に設けられ、吸水槽１１の水位を計測する。計測結果は制御部５に通知される。
吐水槽水位計３は吐水槽１２に設けられ、吐水槽１２の水位を計測する。計測結果は制御部５に通知される。
流量計４は吐水槽１２の排水側に設けられ、吐水槽１２から排出される水の流量を計測する。計測結果は制御部５に通知される。

【0020】

制御部５は、吸水槽１１の水位、吐水槽１２の水位および吐水槽１２から排出される水の流量に基づいて、揚水ポンプ１の制御に必要な演算を行う。そして、制御部５は、同演算の結果に基づき、揚水ポンプ１のそれぞれの運転・停止を適切なタイミングで切り替える。なお、制御部５の動作の少なくとも一部は、プロセッサが所定のプログラムを実行することによって行われてもよい。

【0021】

具体的には、制御部５は、予め設定した時間間隔（以下、３０分間とする）ごとに、同３０分間において３台の揚水ポンプ１が揚水した水の総量Ａ［ｍ³］、吐水槽１２から流出した水の総量Ｂ［ｍ³］および吐水槽１２に貯留された水の総量Ｃ［ｍ³］を算出し、これらに基づいて引き続く３０分間において揚水すべき水の総量Ｄ［ｍ³］を算出する。そして、当該引き続く３０分間において最終号機（本実施形態では３台目）となる揚水ポンプ１が運転可能となった際に、必要な時間だけ最終号機を運転して、その後は停止するという間欠運転を行う。以下、詳しく説明する。

【0022】

図２は、第１の実施形態における送水システム１００の処理動作の一例を示すフローチャートである。図２の処理は所定の３０分間が経過した時点で行われる。

【0023】

制御部５は、吸水槽水位計２による計測水位（吸水槽水位）および吐水槽水位計３による計測水位（吐水槽水位）に基づいて、３０分間で３台の揚水ポンプ１が揚水した水の総量Ａ［ｍ³］を算出する（ステップＳ１）。具体的には次のようにする。

【0024】

まず、制御部５は吐水槽水位に基づく外水位および吸水槽水位に基づく内水位との差から実揚程を算出する。続いて、制御部５は、管路損失抵抗を考慮した抵抗特性を演算し、予め記憶されたＱ−Ｈ特性から、揚水ポンプ１の１台当たりの揚水流量Ｑ０［ｍ³／ｓ］を算出する。なお、揚水ポンプ１のＱ−Ｈ特性は吐出弁の開度、羽根車の回転数およびポンプ翼の角度などにも依存する。これらを調整可能な場合、制御部５は吐出弁の開度等ごとにＱ−Ｈ特性を予め記憶している。

【0025】

図３は、Ｑ−Ｈ特性を模式的に示す図である。縦軸は全揚程Ｈ［ｍ］を表し、横軸Ｑ［ｍ³／ｓ］は流量を表す。抵抗特性の曲線形状は管路損失抵抗によって定まり、縦軸の切片が上記算出された実揚程に相当する。この抵抗特性を示す曲線とＱ−Ｈ特性を示す曲線との交点が運転点となり、揚水ポンプ１の１台当たりの送水流量Ｑ０［ｍ³／ｓ］が定まる。そして、下式を適用して揚水ポンプ１が揚水した水の総量Ａ［ｍ³］が得られる。
Ａ［ｍ³］＝ΣＱ０［ｍ³／ｓ］×ｔｉ［ｓ］
なお、ｔｉ（本実施形態ではｉ＝１〜３）はｉ番目の揚水ポンプ１の運転時間である。

【0026】

図２に戻り、制御部５は吐水槽水位計３の計測結果に基づいて３０分間で吐水槽１２に貯留された水の総量Ｃを算出する（ステップＳ２）。具体的には、３０分前の吐水槽水位ｈ０［ｍ］、現在の吐水槽水位ｈ１および吐水槽１２の面積Ｓ［ｍ²］から下式を適用し、制御部５は３０分間で吐水槽１２に貯留された水の総量Ｃを算出する。
Ｃ［ｍ³］＝（ｈ０［ｍ］−ｈ１［ｍ］）×Ｓ［ｍ²］

【0027】

次いで、制御部５は吐水槽１２から流出した水の総量Ｂを算出する（ステップＳ３）。一例として、制御部５は流量計４の計測結果を用いて３０分間における吐水槽１２から流出した水の総量Ｂ［ｍ³］を算出できる。具体的には、ある時刻ｔにおける流量計４の計測値をＦ（ｔ）［ｍ³／ｓ］とすると、下式を適用して吐水槽１２から流出した水の総量Ｂが算出される。

【0028】

【数1】

【0029】

別の例として、吐水槽１２の形状（具体的には、吐水槽１２の面積Ｓ［ｍ²］）、３０分間における吐水槽１２の水位変化Ｌ［ｍ］、ステップＳ１で算出した揚水ポンプ１が揚水した水の総量Ａ［ｍ³］から、下式を適用して制御部５は吐水槽１２から流出した水の総量Ｂを算出してもよい。
Ｂ［ｍ³］＝Ａ［ｍ³］−Ｃ［ｍ³］

【0030】

そして、制御部５は、吐水槽１２から流出した水の総量Ｂを、次の３０分間で揚水すべき水の総量Ｄ［ｍ³］とする。

【0031】

図４は、図２に続く送水システム１００の処理動作の一例を示すフローチャートである。図４の処理は、先行する３０分間に関して図２の処理が終わった後、引き続く３０分間に関して行われる。

【0032】

２台の揚水ポンプ１が運転中である場合に（ステップＳ１１のＹＥＳ）、制御部５は実揚程を算出する（ステップＳ１２）。続いて、制御部５は、算出された実揚程がキャビテーションが発生する領域でなければ、３台目の揚水ポンプ１が運転可能であると判断する（ステップＳ１３のＹＥＳ）。３台目の揚水ポンプ１が運転可能であり、吐出弁開度、回転数および／またはポンプ翼角度などの調整によって揚水ポンプ１の流量調整可能である場合、制御部５は揚水ポンプ１の流量調整量を算出する（ステップＳ１４）。

【0033】

さらに、制御部５は３台目のポンプが運転すべき時間（運転時間）Ｔを算出する（ステップＳ１５）。具体的には、３０分間で揚水すべき水の総量Ｄ［ｍ³］、他の２台の揚水ポンプ１による３０分間での揚水量Ｅ［ｍ³］および３台目の揚水ポンプ１の瞬時流量ｆ［ｍ³／ｓ］を用いて、下式を適用して制御部５は運転時間Ｔを算出する。
Ｔ［ｓ］＝（Ｄ［ｍ³］−Ｅ［ｍ³］）／ｆ［ｓ］

【0034】

ここで、３０分間で揚水すべき水の総量Ｄ［ｍ³］は図２のステップＳ４で算出されたものである。他の２台の揚水ポンプ１による３０分間での揚水量Ｅ［ｍ³］は、各揚水ポンプ１の瞬時流量から得られる。各揚水ポンプ１の瞬時流量は図３を用いて説明したように、揚水ポンプ１の抵抗特性およびＱ−Ｈ特性から決定される。

【0035】

続いて、制御部５は３台目の揚水ポンプ１の運転を開始する（ステップＳ１６）。運転開始から３台目のポンプの運転時間Ｔが経過すると、制御部５は３台目の揚水ポンプ１を停止し（ステップＳ１７）、それ以上の当該３台目のポンプによる揚水を行わない。揚水ポンプ１の停止は、吐出弁の開度、羽根車の回転数および／またはポンプ翼角度の調整によって行ってもよい。このように、所定の３０分間において必要な時間だけ３台目の揚水ポンプ１を運転させる。そのため、消費電力を最小限に抑えられる。

【0036】

なお、ステップＳ１６で運転を開始した揚水ポンプ１（ステップＳ１６における「３台目」）と、ステップＳ１７で停止する揚水ポンプ１（ステップＳ１７における「３台目」）とが一致していてもよい（図５Ａ）が、一致していない（図５Ｂ）のが望ましい。

【0037】

図５Ａおよび図５Ｂは、３台の揚水ポンプ１におけるオン・オフの時間変化を模式的に示している。３台の揚水ポンプ１を揚水ポンプ１Ａ〜１Ｃと表記している。

【0038】

図５Ａでは、時刻ｔ１で３台目（最終号機）として揚水ポンプ１Ｃの運転を開始し、運転時間Ｔが経過した後、時刻ｔ２で同じく揚水ポンプ１Ｃを停止している。その後の時刻ｔ３でも３台目（最終号機）として揚水ポンプ１Ｃの運転を開始し、時刻ｔ４で同じく揚水ポンプ１Ｃを停止している。このように１つの揚水ポンプ１Ｃのみの運転・停止を頻繁に切り替えると、この揚水ポンプ１Ｃのみ負荷が大きくなって劣化が進むこととなりかねない。

【0039】

これに対し、図５Ｂでは、時刻ｔ１で３台目（最終号機）として揚水ポンプ１Ｃの運転を開始し、運転時間Ｔが経過した後、時刻ｔ２では３台目として別の揚水ポンプ１Ａを停止する。その後の時刻ｔ３では３台目として揚水ポンプ１Ａの運転を開始し、時刻ｔ４では異なる揚水ポンプ１Ｂを停止する。このようなローテーションを行うことで、全ての揚水ポンプ１をバランスよく運転させることができる。

【0040】

このように、第１の実施形態では、先行する特定の時間間隔において吐水槽１２から流出した水の総量Ｂ［ｍ³］および吐水槽１２に貯留された水の総量Ｃ［ｍ³］に基づいて、引き続く特定の時間間隔において揚水すべき水の総量Ｄ［ｍ³］を制御部５が算出する。そして、引き続く特定の時間間隔において最終号機となる揚水ポンプ１が運転すべき時間を算出し、その運転時間だけ制御部５が最終号機となる揚水ポンプ１を運転し、その後に１台の揚水ポンプ１を停止する。このように時間間隔ごとに必要な運転時間を算出し、必要な運転時間だけ最終号機となるポンプを運転させることで、電力を抑えることができる。

【0041】

（第２の実施形態）
上述した第１の実施形態では、全ての揚水ポンプ１の能力が等しいことを前提としていた。これに対し、次に説明する第２の実施形態は、能力が異なる揚水ポンプ１が含まれることとする。以下では説明を簡略化するため、３台の揚水ポンプ１が、能力（瞬時流量）が大きい大ポンプと、瞬時流量が小さい小ポンプとを含んでいるものとし、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

【0042】

図６は、第２の実施形態における送水システム１００の処理動作の一例を示すフローチャートであり、第１の実施形態における図４と対応している。図６のステップＳ２１〜Ｓ２３は、図４のステップＳ１１〜Ｓ１３とそれぞれ同様である。

【0043】

３台目の揚水ポンプ１が運転可能であり、吐出弁開度、回転数および／またはポンプ翼角度などの調整によって揚水ポンプ１の流量調整可能である場合、制御部５は揚水ポンプ１における大ポンプおよび小ポンプの流量調整量を算出する（ステップＳ２４）。さらに、制御部５は予め記憶されたＱ−Ｈ−軸動力特性に基づいて大ポンプおよび小ポンプの軸動力を算出する（ステップＳ２５）。なお、ポンプの軸動力はポンプの形式や比速度により特性が個々に異なるため、制御部５にはポンプ固有の特性を記憶させておく。

【0044】

例えば、渦巻ポンプの場合、吐出量（横軸）と軸動力Ｐおよび全揚程Ｈとの関係は図６Ａのようになる。軸流ポンプの場合、吐出量（横軸）と軸動力Ｐおよび全揚程Ｈとの関係は図６Ｂのようになる。斜流ポンプの場合、吐出量（横軸）と軸動力Ｐおよび全揚程Ｈとの関係は図６Ａのようになる。

【0045】

続いて、制御部５は、大ポンプを最終号機とした場合に当該最終号機を運転すべき時間Ｔｌと、小ポンプを最終号機とした場合に当該最終号機を運転すべき時間Ｔｓとを算出する（ステップＳ２６）。

【0046】

さらに、制御部５は、時間Ｔｌに基づいて大ポンプを最終号機とした場合の平均電力Ｐｌを算出するとともに、時間Ｔｓに基づいて小ポンプを最終号機とした場合の平均電力Ｐｓを算出する（ステップＳ２７）。平均電力Ｐｌは、２台の揚水ポンプ１を３０分間運転し、最終号機となる大ポンプを運転時間Ｔｌだけ運転した場合の３０分間における平均電力である。最終号機による消費電力は、ステップＳ２５で算出された軸動力と運転時間Ｔｌとの積を３０分で除すことで得られる。平均電力Ｐｓは、２台の揚水ポンプ１を３０分間運転し、最終号機となる小ポンプを運転時間Ｔｓだけ運転した場合の３０分間における平均電力である。最終号機による消費電力は、ステップＳ２５で算出された軸動力と運転時間Ｔｓとの積を３０分で除すことで得られる。

【0047】

続いて、制御部５は３台目の揚水ポンプ１の運転を開始する（ステップＳ２９）。そして、Ｐｌ＜Ｐｓである場合（ステップＳ２９のＹＥＳ）、３台目の運転開始から運転時間Ｔｌが経過すると、制御部５は１つの大ポンプを停止し（ステップＳ３０ａ）、それ以上の当該大ポンプによる揚水を行わない。一方Ｐｌ≧Ｐｓである場合（ステップＳ２９のＮＯ）、３台目の運転開始から運転時間Ｔｓが経過すると、制御部５は１つの小ポンプを停止し（ステップＳ３０ｂ）、それ以上の当該小ポンプによる揚水を行わない。

【0048】

このように、第２の実施形態では、大ポンプを最終号機とした場合の平均電力と、小ポンプを最終号機とした場合の平均電力とを算出するため、平均電力が小さくなるよう適切に最終号機を選定できる。

【0049】

なお、複数の揚水ポンプ１それぞれの能力が互いに異なっていてもよい。その場合でも、図６のステップＳ２６，Ｓ２７である能力の揚水ポンプ１を最終号機とした場合の運転時間および平均電力を能力ごとに算出し、平均電力が最小となる能力の揚水ポンプ１を最終号機として選定してステップＳ３０ａ，Ｓ３０ｂで停止すればよい。

【0050】

（第３の実施形態）
上述した第１および第２の実施形態は、揚水ポンプ場に設けられる送水システム１００を念頭に置いていた。次に説明する送水システム１０１は排水ポンプ場に設けられるものである。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

【0051】

図７は、第３の実施形態に係る送水システム１０１の概略構成図である。この送水システム１０１は排水ポンプ場に設けられる。送水システム１０１は、複数（本実施形態では３台）の排水ポンプ１’と、吸水槽水位計２と、吐水槽水位計３と、制御部５とを備えている。図１と比較して、揚水ポンプ１に代えて排水ポンプ１’が用いられる点、図１の流量計４がなくてもよい点が異なる。

【0052】

本実施形態における送水システム１０１は、予め設定した時間間隔（以下、３０分間とする）ごとに、同３０分間において３台の排水ポンプ１’が排水した水の総量Ｌ［ｍ³］および吸水槽１１に貯留された水の総量Ｍ［ｍ³］を算出し、これらに基づいて引き続く３０分間において排水すべき水の総量Ｎ［ｍ³］を算出する。そして、当該引き続く３０分間において消費電力が最大となる最終号機（本実施形態では３台目の排水ポンプ１’）が運転可能となった際に、必要な時間だけ最終号機を運転して、その後は停止するという間欠運転を行う。以下、詳しく説明する。

【0053】

図８は、第３の実施形態における送水システム１０１の処理動作の一例を示すフローチャートである。図８の処理は所定の３０分間が経過した時点で行われる。

【0054】

制御部５は、吸水槽水位計２による計測水位（吸水槽水位）および吐水槽水位計３による計測水位（吐水槽水位）に基づいて、３０分間で３台の排水ポンプ１’が排水した水の総量Ｌ［ｍ³］を算出する（ステップＳ３１）。具体的には次のようにする。

【0055】

まず、制御部５は吐水槽水位に基づく外水位および吸水槽水位に基づく内水位との差から実揚程を算出する。続いて、制御部５は、管路損失抵抗を考慮した抵抗特性を演算し、予め記憶されたＱ−Ｈ特性から、排水ポンプ１’の１台当たりの排水流量Ｑ１［ｍ³／ｓ］を算出する（図３参照）。そして、下式を適用して排水ポンプ１’が排水した水の総量Ｌ［ｍ³］が得られる。
Ｌ［ｍ³］＝ΣＱ１［ｍ³／ｓ］×ｔｉ［ｓ］
なお、ｔｉ（本実施形態ではｉ＝１〜３）はｉ番目の排水ポンプ１’の運転時間である。

【0056】

また、制御部５は吸水槽水位計２の計測結果に基づいて３０分間で吸水槽１１に貯留された水の総量Ｍを算出する（ステップＳ３２）。具体的には、３０分前の吸水槽水位ｈ３［ｍ］、現在の吸水槽水位ｈ４および吸水槽１１の面積Ｓ１［ｍ²］から下式を適用し、制御部５は３０分間で吸水槽１１に貯留された水の総量Ｃを算出する。
Ｍ［ｍ³］＝（ｈ３［ｍ］−ｈ４［ｍ］）×Ｓ１［ｍ²］

【0057】

そして、制御部５は次の３０分間で排水すべき水の総量Ｎ［ｍ³］を下式を適用して算出する（ステップＳ３３）。
Ｎ［ｍ³］＝Ｌ［ｍ³］＋Ｃ［ｍ³］

【0058】

その後は、第１の実施形態における図４と同様にして最終号機の運転および停止が制御される。

【0059】

このように、第３の実施形態では、排水ポンプ場においても、電力を抑えることができる。なお、複数の排水ポンプ１’の能力が異なるものを含む場合、第２の実施形態と同様にすればよい。

【0060】

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。

【符号の説明】

【0061】

１ 揚水ポンプ
１’ 排水ポンプ
２ 吸水槽水位計
３ 吐水槽水位計
４ 流量計
５ 制御部
１１ 吸水槽
１２ 吐水槽
１００，１０１ 送水システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図7】

【図8】