特開 2022-49259 給水装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022049259

(43)【公開日】2022-03-29

(54)【発明の名称】給水装置

(51)【国際特許分類】

   F04B 49/10 20060101AFI20220322BHJP

   F04D 29/00 20060101ALI20220322BHJP

   F04B 23/04 20060101ALI20220322BHJP

   F04B 53/00 20060101ALI20220322BHJP

   F04D 27/00 20060101ALI20220322BHJP

【ＦＩ】

F04B49/10 311

F04D29/00 B

F04B23/04

F04B53/00 J

F04D27/00 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020155369

(22)【出願日】2020-09-16

(71)【出願人】

【識別番号】000148209

【氏名又は名称】株式会社川本製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110000578

【氏名又は名称】名古屋国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】坂谷 哲則

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 章太

(72)【発明者】

【氏名】坂野 聖治

【テーマコード（参考）】

3H021

3H071

3H130

3H145

【Ｆターム（参考）】

3H021AA04

3H021AA06

3H021BA02

3H021BA04

3H021BA20

3H021BA21

3H021CA01

3H021CA03

3H021CA07

3H021DA02

3H021DA04

3H021DA21

3H021EA05

3H021EA12

3H021EA14

3H071AA01

3H071BB03

3H071BB11

3H071BB13

3H071CC17

3H071CC18

3H071CC26

3H071DD84

3H130AA03

3H130AB02

3H130AB22

3H130AB60

3H130AB70

3H130AC06

3H130BA88H

3H130DD01Z

3H130DF02Z

3H130DF03Z

3H130ED05H

3H145AA14

3H145AA16

3H145AA23

3H145AA42

3H145BA02

3H145BA03

3H145BA07

3H145BA28

3H145BA41

3H145CA03

3H145CA06

3H145CA11

3H145CA21

3H145CA30

3H145DA01

3H145DA02

3H145DA03

3H145DA31

3H145DA38

3H145DA47

3H145EA04

3H145EA13

3H145EA14

3H145EA31

3H145EA38

3H145EA42

(57)【要約】

【課題】 複数のポンプを同時に駆動制御可能な給水装置において、給水装置の信頼性を向上させることが可能な給水装置の一例を開示する。
【解決手段】 第１制御装置３及び第２制御装置４ぞれぞれは、ポンプ（駆動部）と同数のポンプ制御部を有し、かつ、主制御装置の機能のうちポンプ制御に不可欠な箇所にて異常が発生すると、少なくともポンプ装置２の制御が副制御装置に移管される。そして、ポンプ（駆動部）と同数のポンプ制御部を有しているので、１つの制御基板にて複数のポンプ（駆動部）を制御する場合に比べて、ポンプ制御部の負荷が軽減される。したがって、給水装置の信頼性を向上させることが可能となる。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

給水用の第１ポンプ及び第２ポンプ、並びに前記第１ポンプを駆動する第１駆動部、及び前記第２ポンプを駆動する第２駆動部を有するポンプ装置と、
前記第１駆動部を制御するための第１ポンプ制御部、及び前記第２駆動部を制御するための第２ポンプ制御部を有する第１制御装置と、
前記第１駆動部を制御するための第１ポンプ制御部、及び前記第２駆動部を制御するための第２ポンプ制御部を有する第２制御装置とを備え、
前記第１制御装置及び前記第２制御装置のうちいずれか一方の制御装置にて前記ポンプ装置を制御している場合、他方の制御装置は当該ポンプ装置を制御しておらず、
前記第１制御装置及び前記第２制御装置のうちいずれか一方の制御装置に異常が発生したときには、当該一方の制御装置による前記ポンプ装置の制御が停止するとともに、他方の制御装置が当該ポンプ装置を制御する給水装置。

【請求項2】

前記第１制御装置及び前記第２制御装置に電力を供給するための電源回路と、
前記第１制御装置及び前記第２制御装置を監視する監視部とを備え、
前記監視部は、前記第１制御装置及び前記第２制御装置のうちいずれか一方の制御装置に異常が発生したときには、当該一方の制御装置への電力供給を停止させる請求項１に記載の給水装置。

【請求項3】

前記監視部は、前記第１制御装置又は前記第２制御装置との間で通信異常が発生したとき、その通信異常が発生した制御装置への電力供給を停止させるとともに、他方の制御装置にて前記ポンプ装置を制御させる請求項２に記載の給水装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、給水装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１に記載の給水装置は、使用する制御基板及び待機中の制御基板を有し、給水装置の運転中に、使用する制御基板に異常が発生した場合、その使用する制御基板は待機中の制御基板に切り替わり、待機中の制御基板が使用する制御基板に切り替わる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５５６８１１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の給水装置では、１つの制御基板にて複数のポンプを同時に駆動制御する。このため、特許文献１に記載の給水装置では、当該１つの制御基板の負荷が大きくなるので、制御基板が早期に損傷してしまう可能性がある。

【0005】

本開示は、上記点に鑑み、複数のポンプを同時に駆動制御可能な給水装置において、給水装置の信頼性を向上させることが可能な給水装置の一例を開示する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

例えば、以下の構成要件のうち少なくとも１つを備えることが望ましい。すなわち、当該構成要件は、
給水用の第１ポンプ（２Ａ）及び第２ポンプ（２Ｂ）、並びに第１ポンプ（２Ａ）を駆動する第１駆動部（２Ｃ）、及び第２ポンプ（２Ｂ）を駆動する第２駆動部（２Ｄ）を有するポンプ装置（２）と、第１駆動部（２Ｃ）を制御するための第１ポンプ制御部（３Ａ）、及び第２駆動部（２Ｄ）を制御するための第２ポンプ制御部（３Ｂ）を有する第１制御装置（３）と、第１駆動部（２Ｃ）を制御するための第１ポンプ制御部（４Ａ）、及び第２駆動部（２Ｄ）を制御するための第２ポンプ制御部（４Ｂ）を有する第２制御装置（４）とを備え、第１制御装置（３）及び第２制御装置（４）のうちいずれか一方の制御装置にてポンプ装置（２）を制御している場合、他方の制御装置は当該ポンプ装置（２）を制御しておらず、第１制御装置（３）及び第２制御装置（４）のうちいずれか一方の制御装置に異常が発生したときには、当該一方の制御装置によるポンプ装置（２）の制御が停止するとともに、他方の制御装置が当該ポンプ装置（２）を制御することである。

【0007】

そして、当該給水装置は、駆動部と同数のポンプ制御部を有しているので、１つの制御基板にて複数のポンプ（駆動部）を制御する場合に比べて、ポンプ制御部の負荷が軽減される。したがって、給水装置の信頼性を向上させることが可能となる。

【0008】

因みに、上記各括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的構成等との対応関係を示す一例であり、本開示は上記括弧内の符号に示された具体的構成等に限定されない。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１実施形態に係る給水装置を示す図である。

【図2】第１実施形態に係る給水装置の作動を示すフローチャートである。

【図3】第２実施形態に係る給水装置を示す図である。

【図4】第２実施形態に係る給水装置の作動を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下の「発明の実施形態」は、本開示の技術的範囲に属する実施形態の一例を示すものである。つまり、特許請求の範囲に記載された発明特定事項等は、下記の実施形態に示された具体的構成や構造等に限定されない。

【0011】

少なくとも符号が付されて説明された部材又は部位は、「１つの」等の断りがされた場合を除き、少なくとも１つ設けられている。つまり、「１つの」等の断りがない場合には、当該部材は２以上設けられていてもよい。本開示に示された給水装置は、少なくとも符号が付されて説明された部材又は部位等の構成要素、図示された構造部位、及び制御装置等を備える。

【0012】

（第１実施形態）
＜１．給水装置の概要＞
本実施形態は、例えば、マンションや商業ビル等の建物に適用される給水装置に本開示に係る給水装置の一例が適用されたものである。図１に示されるように、本実施形態に係る給水装置１は、複数のポンプ２Ａ、２Ｂ、複数の駆動部２Ｃ、２Ｄ、及び２つの制御装置３、４等を少なくとも備える。

【0013】

なお、ポンプの台数と制御装置の台数は同数である必要はない。つまり、制御装置は、少なくとも２つであり、ポンプの台数は、３台以上であってもよい。駆動部の台数は、ポンプの台数と同数であることが望ましい。つまり、１台のポンプに１台の駆動部が設けられている構成が望ましい。

【0014】

以下、ポンプ２Ａを第１ポンプ２Ａとし、ポンプ２Ｂを第２ポンプ２Ｂとし、駆動部２Ｃを第１駆動部２Ｃとし、駆動部２Ｄを第２駆動部２Ｄとし、制御装置３を第１制御装置３とし、制御装置４を第２制御装置４とする。

【0015】

第１ポンプ２Ａと第２ポンプ２Ｂとは、同一構成の電動式のポンプである。具体的には、それらポンプ２Ａ、２Ｂは、ポンプ部及び電動モータ部を有する。各ポンプ２Ａ、２Ｂから吐き出された水は、合流管に集合した後、建物の配水管（図示せず。）に供給される。

【0016】

第１駆動部２Ｃは、第１ポンプ２Ａの電動モータ部を駆動する。第２駆動部２Ｄは、第２ポンプ２Ｂの電動モータ部を駆動する。第１駆動部２Ｃ及び第２駆動部２Ｄは、共にインバータ方式の駆動部である。そして、第１ポンプ２Ａ、第２ポンプ２Ｂ、第１駆動部２Ｃ及び第２駆動部２Ｄにてポンプ装置２が構成される。

【0017】

第１制御装置３及び第２制御装置４それぞれは、独立してポンプ装置２を制御可能な制御装置である。本実施形態に係る第１制御装置３と第２制御装置４とは、同一機能を有する同一構成の制御基板にて構成されている。

【0018】

＜２．制御装置＞
＜２．１ 制御装置の構成＞
第１制御装置３は、第１ポンプ制御部３Ａ及び第２ポンプ制御部３Ｂ等を少なくとも有している。第２制御装置４は、第１ポンプ制御部４Ａ及び第２ポンプ制御部４Ｂ等を少なくとも有している。

【0019】

第１駆動部２Ｃは、第１ポンプ制御部３Ａ又は第１ポンプ制御部４Ａにより制御される。第２駆動部２Ｄは、第２ポンプ制御部３Ｂ又は第２ポンプ制御部４Ｂにより制御される。つまり、各駆動部２Ｃ、２Ｄは、いずれか一方のポンプ制御部により制御される。

【0020】

給水装置１は、圧力センサＰｓ、第１流量センサＦｓ１及び第２流量センサＦｓ２等を有する。圧力センサＰｓは、給水装置１の給水圧を検出する。第１流量センサＦｓ１は、第１ポンプ２Ａの吐出し流量を検出する。第２流量センサＦｓ２は、第２ポンプ２Ｂの吐出し流量を検出する。

【0021】

そして、圧力センサＰｓの検出信号は、各ポンプ制御部３Ａ～４Ｂに入力されている。第１流量センサＦｓ１の検出信号は、第１ポンプ制御部３Ａ、４Ａに入力されている。第２流量センサＦｓ２の検出信号は、第２ポンプ制御部３Ｂ、４Ｂに入力されている。

【0022】

なお、本実施形態に係るポンプ制御部３Ａ～４Ｂそれぞれは、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を有するマイクロコンピュータにて構成されている。そして、各ポンプ制御部３Ａ～４Ｂは、ＣＰＵにてソフトウェアが実行されることにより実現される。なお、当該ソフトウェアは、各ポンプ制御部３Ａ～４Ｂに設けられた不揮発性記憶部に予め記憶されている。

【0023】

第１制御装置３及び第２制御装置４それぞれは、監視部３Ｃ、４Ｃを有する。監視部３Ｃは、第１制御装置３（ポンプ制御部３Ａ、３Ｂを含む。）の状態、第１制御装置３と第１駆動部２Ｃ及び第２駆動部２Ｄと通信状態、並びに第１駆動部２Ｃ及び第２駆動部２Ｄの状態を監視する。

【0024】

監視部４Ｃは、第２制御装置４（ポンプ制御部４Ａ、４Ｂを含む。）の状態、第２制御装置４と第１駆動部２Ｃ及び第２駆動部２Ｄと通信状態、並びに第１駆動部２Ｃ及び第２駆動部２Ｄの状態を監視する。

【0025】

なお、第１制御装置３と第２制御装置４とは互いに通信可能である。そして、監視部３Ｃの監視結果、つまり監視対象に異常発生したか否かの情報は、監視部４Ｃに送信される。同様に、監視部４Ｃの監視結果は監視部３Ｃに送信される。

【0026】

＜２．２ 制御装置の作動＞
第１制御装置３及び第２制御装置４のうちいずれか一方の制御装置にてポンプ装置２を制御している場合、他方の制御装置は当該ポンプ装置２を制御していない。以下、ポンプ装置２を制御する制御装置を主制御装置という。ポンプ装置２を制御していない制御装置を副制御装置という。

【0027】

そして、例えば、主制御装置に異常が発生したときには、主制御装置によるポンプ装置２の制御が停止するとともに、副制御装置によるポンプ装置２の制御に切り替わる。つまり、本実施形態では、主制御装置の監視部を介して副制御装置が主制御装置を監視する。そして、主制御装置に異常が発生した場合には、ポンプ装置２の制御が主制御装置から副制御装置に移管される。

【0028】

なお、本実施形態では、例えば、第１ポンプ制御部及び第２ポンプ制御部のうちいずれか一方のみに異常が発生した場合も主制御装置に異常が発生したと判断される。主制御装置によるポンプ装置２の制御の停止は、主制御装置自身、又は副制御装置が行う。

【0029】

具体的には、主制御装置に異常が発生したときには、少なくとも第１ポンプ制御部及び第２ポンプ制御部への電力が停止される。これにより、主制御装置によるポンプ装置２の制御が停止する。

【0030】

因みに、本実施形態では、第１ポンプ２Ａを駆動する際の駆動周波数が予め決められた上限周波数に到達したときに、第２ポンプ２Ｂが稼働し始める。その後、第２ポンプ２Ｂの駆動周波数が上昇し、かつ、第１ポンプ２Ａの駆動周波数が次第に低下して２つの駆動周波数が略一致した後は、２つのポンプ２Ａ、２Ｂは同一の駆動周波数にて駆動される。

【0031】

なお、図２は、主制御装置にて実行される上記作動を示すフローチャートである。当該フローチャートに示されるように、本実施形態では、主制御装置の異常（例えば、いずれかの駆動部とポンプ制御部との通信異常）が発生すると（Ｓ１：ＹＥＳ）、主制御装置は、副制御装置にその旨を通知するとともに、警報を発する（Ｓ２）。

【0032】

＜３．本実施形態に係る給水装置の特徴＞
当該給水装置１に係る第１制御装置３及び第２制御装置４ぞれぞれは、ポンプ（駆動部）と同数のポンプ制御部を有し、かつ、主制御装置の機能のうちポンプ制御に不可欠な箇所にて異常が発生すると、少なくともポンプ装置２の制御が副制御装置に移管される。

【0033】

そして、当該給水装置１は、ポンプ（駆動部）と同数のポンプ制御部を有しているので、１つの制御基板にて複数のポンプ（駆動部）を制御する場合に比べて、ポンプ制御部の負荷が軽減される。したがって、給水装置の信頼性を向上させることが可能となる。

【0034】

（第２実施形態）
上述の実施形態では、副制御装置が主制御装置を監視し、主制御装置に異常が発生したときに、少なくともポンプ制御を副制御装置に移管する構成であった。これに対して、本実施形態に係る給水装置は、図３に示されるように、第１制御装置３及び第２制御装置４を監視可能な補助制御部５を備える。

【0035】

つまり、補助制御部５は、第１制御装置３及び第２制御装置４と通信可能に接続されている。そして、補助制御部５は、各制御装置３、４の監視部３Ｃ、４Ｃを介して第１制御装置３及び第２制御装置４に異常が発生したか否か等を監視する機能、及びいずれの制御装置にポンプ装置２を制御させるかを指示する機能を有する。

【0036】

さらに、本実施形態では、第１制御装置３及び第２制御装置４に電力を供給する電源回路６が補助制御部５に設けられている。そして、補助制御部５は、主制御装置に異常が発生した場合には、主制御装置への電力供給を停止するとともに、副制御装置にポンプ装置２を制御させる。

【0037】

なお、主制御装置に発生する異常とは、例えば、いずれかの駆動部と対応するポンプ制御部との通信異常、第１ポンプ制御部３Ａ、４Ａと第２ポンプ制御部３Ｂ、４Ｂとの通信異常、及びポンプ制御部３Ａ～４Ｂ自身の異常等である。

【0038】

本実施形態に係る補助制御部５は、上記の「監視する機能」及び電源回路６に加えて、水位電極回路（図示せず。）又は圧力センサ（図示せず。）の検出信号が入力される入力部等のポンプ制御以外の機能を実行するための機器を有している。水位電極回路は、受水槽（図示せず。）の水位を検出するための回路である。圧力センサは、各ポンプ２Ａ、２Ｂの吸入側圧力を検出するセンサである。

【0039】

そして、補助制御部５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を有するマイクロコンピュータにて構成されている。なお、上記の作動は、ＣＰＵにてソフトウェアが実行されることにより実現される。図４は、上記作動の一例を示すフローチャートであって、補助制御部５にて実行される制御を示す。

【0040】

当該制御が起動されると、補助制御部５は、主制御装置にて第１駆動部２Ｃ又が第２駆動部２Ｄとの間で通信異常が発生したか否かを判断する（Ｓ１０）。

【0041】

通信異常が発生したと補助制御部５が判断した場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、補助制御部５は、副制御装置にその旨を通知するとともに、第１駆動部２Ｃ及びが第２駆動部２Ｄの制御を主制御装置から副制御装置に切り替える（Ｓ１１）。その後、補助制御部５は、主制御装置への電力供給を遮断した後（Ｓ１２）、再び、Ｓ１０を実行する。

【0042】

なお、上述の実施形態と同一の構成要件等は、上述の実施形態と同一の符号が付されている。このため、本実施形態では、重複する説明は省略されている。

【0043】

（その他の実施形態）
上述の実施形態に係るポンプ装置２は、２台のポンプ及び駆動部を有して構成されていた。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、３台以上のポンプ及び駆動部を有して構成されていてもよい。

【0044】

上述の実施形態に係るポンプ制御装置や補助制御部５等は、マイクロコンピュータにソフトウェアが組み込まれることにより実現されていた。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、専用のハードウェアにてポンプ制御装置や補助制御部５等が実現されていてもよい。

【0045】

上述の実施形態では、第１制御装置３、第２制御装置４や補助制御部５等は、それぞれ独立した基板に実装されていた。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、同一基板上にそれら制御装置が実装された構成であってもよい。

【0046】

上述の実施形態では、第１制御装置３を主制御装置とし、第２制御装置４を副制御装置として説明されていた。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、第１制御装置３を副制御装置とし、第２制御装置４を主制御装置とした構成であってもよい。

【0047】

さらに、主制御装置をなす制御装置と副制御装置をなす制御装置とが定期的に変更される構成、又は駆動部の制御が副制御装置に移管された後は、その副制御装置をなす制御装置が主制御装置となる構成であってもよい。

【0048】

上述の第２実施形態では、１つの補助制御部５が第１制御装置３及び第２制御装置４を監視する構成であった。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、第１制御装置３を監視する第１補助制御部、及び第２制御装置４を監視する第２補助制御部が設けられ、それら補助制御部が通信可能に接続された構成であってもよい。

【0049】

なお、当該構成においては、第１補助制御部及び第２補助制御部それぞれに電源回路が設けられ、第１補助制御部の電源回路から第１制御装置３に電力が供給され、第２補助制御部の電源回路から第２制御装置４に電力が供給される構成であってもよい。

【0050】

上述の実施形態では、第１制御装置３、第２制御装置４、第１駆動部２Ｃ、第２駆動部２Ｄや補助制御部５等が直接的に接続されていた。しかし、本開示はこれに限定されない。すなわち、当該開示は、例えば、それら制御装置等が中継基板を介して接続された構成であってもよい。

【0051】

さらに、本開示は、上述の実施形態に記載された開示の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されない。したがって、上述した複数の実施形態のうち少なくとも２つの実施形態が組み合わせられた構成、又は上述の実施形態において、図示された構成要件もしくは符号を付して説明された構成要件のうちいずれかが廃止された構成であってもよい。

【符号の説明】

【0052】

１… 給水装置 ２… ポンプ装置 ２Ａ… 第１ポンプ ２Ｂ… 第２ポンプ
２Ｃ… 第１駆動部 ２Ｄ… 第２駆動部 ３… 第１制御装置
３Ａ… 第１ポンプ制御部 ３Ｂ… 第２ポンプ制御部
３Ｃ… 監視部 ４… 第２制御装置 ４Ａ… 第１ポンプ制御部
４Ｂ… 第２ポンプ制御部 ４Ｃ… 監視部 ５… 補助制御部
６… 電源回路 Ｐｓ… 圧力センサ Ｆｓ１… 第１流量センサ
Ｆｓ２… 第２流量センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】