特開 2023-39686 給水装置及び制御盤

(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】P2023039686

(43)【公開日】2023-03-22

(54)【発明の名称】給水装置及び制御盤

(51)【国際特許分類】

   F04B 49/10 20060101AFI20230314BHJP

   F04D 15/00 20060101ALI20230314BHJP

   F04B 49/02 20060101ALI20230314BHJP

【ＦＩ】

F04B49/10 311

F04D15/00 F

F04D15/00 J

F04D15/00 K

F04B49/02 311

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021146931

(22)【出願日】2021-09-09

(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】110003708

【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100103034

【弁理士】

【氏名又は名称】野河 信久

(74)【代理人】

【識別番号】100179062

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 正

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100199565

【弁理士】

【氏名又は名称】飯野 茂

(74)【代理人】

【識別番号】100162570

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 早苗

(72)【発明者】

【氏名】村田 幸栄

(72)【発明者】

【氏名】野々山 将行

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 凌太郎

(72)【発明者】

【氏名】柳川 英明

【テーマコード（参考）】

3H020

3H145

【Ｆターム（参考）】

3H020BA02

3H020BA04

3H020BA27

3H020CA01

3H020CA04

3H020DA04

3H020EA02

3H020EA03

3H020EA09

3H020EA10

3H145AA23

3H145AA42

3H145BA04

3H145BA49

3H145CA04

3H145CA06

3H145DA01

3H145DA07

3H145EA13

3H145EA14

3H145EA35

3H145EA36

(57)【要約】

【課題】配管内に水が充填されていない場合にウォータハンマの発生を防止できる給水装置及び制御盤を提供すること。
【解決手段】給水装置１は、ポンプ２１と、ポンプ２１を駆動するモータ２２と、モータ２２を可変速駆動する駆動装置３１と、ポンプ２１の二次側に設けられた逆止弁２３と、逆止弁２３の二次側に設けられた蓄圧装置１４と、ポンプ２１の始動条件が成立したときに、蓄圧装置１４から吐き出される水の流れを検出する流量検出装置１５が蓄圧装置１４から吐き出される水の流れを検知したときは、駆動装置３１を制御して、ポンプ２１を通常始動動作で始動し、ポンプ２１の始動条件が成立したときに、流量検出装置１５が蓄圧装置１４から吐き出される水の流れを検知しないときは、駆動装置３１を制御して、ポンプ２１を通常始動動作よりも緩やかな始動動作である保護始動動作で始動する制御部３２と、を備える。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ポンプと、
前記ポンプを駆動するモータと、
前記モータを可変速駆動する駆動装置と、
前記ポンプの二次側に設けられた逆止弁と、
前記逆止弁の二次側に設けられた蓄圧装置と、
前記ポンプの始動条件が成立したときに、前記蓄圧装置から吐き出される水の流れを検出する流量検出装置が前記蓄圧装置から吐き出される水の流れを検知したときは、前記駆動装置を制御して、前記ポンプを通常始動動作で始動し、前記ポンプの始動条件が成立したときに、前記流量検出装置が前記蓄圧装置から吐き出される水の流れを検知しないときは、前記駆動装置を制御して、前記ポンプを前記通常始動動作よりも緩やかな始動動作である保護始動動作で始動する制御部と、
を備える給水装置。

【請求項2】

前記逆止弁と前記蓄圧装置の間に配置された圧力検出装置をさらに備え、
前記制御部は、前記圧力検出装置で検出した圧力が前記ポンプを始動する始動圧力以下であると、前記ポンプの始動条件が成立したと判定する、請求項１に記載の給水装置。

【請求項3】

前記ポンプ及び前記逆止弁の間に配置されたポンプ用流量検出装置をさらに備え、
前記制御部は、前記ポンプ用流量検出装置で流量を検出すると、前記ポンプの始動条件が成立したと判定する、請求項１に記載の給水装置。

【請求項4】

前記ポンプの二次側と給水先とを接続する配管と、
前記配管に設けられた分岐部と、
前記分岐部に設けられた分岐管と、さらに備え、
前記蓄圧装置は、前記分岐管に接続される、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の給水装置。

【請求項5】

前記給水装置は、前記流量検出装置を備え、
前記流量検出装置は、前記分岐管に設けられる請求項４に記載の給水装置。

【請求項6】

前記給水装置は、前記流量検出装置を備え、
前記流量検出装置は、前記分岐部よりも給水先側の前記配管に設けられる請求項４に記載の給水装置。

【請求項7】

前記保護始動動作における、前記ポンプの始動から始動時目標圧力に到達するまでの保護始動圧力到達時間を記憶する記憶部を備え、
前記保護始動圧力到達時間は、前記通常始動動作における、前記ポンプの始動から前記始動時目標圧力に到達するまでの時間よりも長く設定され、
前記制御部は、前記保護始動動作において、前記駆動装置を制御し、圧力検出装置で検出される圧力が、前記保護始動圧力到達時間をかけて前記始動時目標圧力とするとともに、前記圧力検出装置で検出される圧力が前記始動時目標圧力に到達した後、目標圧力一定制御を行う、請求項２又は請求項３に記載の給水装置。

【請求項8】

前記保護始動動作における、前記ポンプの始動から始動時目標圧力に到達するまでの、前記ポンプの駆動時間及び停止時間、並びに、前記ポンプの駆動及び停止のサイクル回数を記憶する記憶部を備え、
前記制御部は、前記保護始動動作において、前記駆動装置を制御して、前記サイクル回数だけ、前記駆動時間及び前記停止時間に基づいて前記ポンプの駆動及び停止を繰り返し、圧力検出装置で検出される圧力が前記始動時目標圧力に到達した後、目標圧力一定制御を行う、請求項２又は請求項３に記載の給水装置。

【請求項9】

前記保護始動動作における、前記ポンプの始動から始動時目標圧力に到達するまで、段階的に設定される複数のステップ圧力、及び、前記ステップ圧力毎に設定された圧力を保つ複数の保持時間を記憶する記憶部を備え、
前記制御部は、前記保護始動動作において、前記駆動装置を制御して、圧力検出装置で検出される圧力が、前記複数のステップ圧力とするとともに、前記ステップ圧力毎に前記保持時間だけ圧力を保持し、前記圧力検出装置で検出される圧力が始動時目標圧力に到達した後、目標圧力一定制御を行う、請求項２又は請求項３に記載の給水装置。

【請求項10】

前記記憶部は、所定の時間である設定時間を記憶し、
前記制御部は、前記ポンプの始動条件が成立したときに、前記ポンプの始動条件成立前の前記設定時間の間に、前記流量検出装置が水の流れを検出したか否かを判定し、前記通常始動動作又は前記保護始動動作で前記ポンプを始動する、請求項７乃至請求項９のいずれか一項に記載の給水装置。

【請求項11】

ポンプを駆動するモータを可変速駆動する駆動装置と、
前記ポンプの始動条件が成立したときに、前記ポンプの二次側に設けられた逆止弁の二次側に設けられた蓄圧装置から吐き出される水の流れを検出する流量検出装置が前記蓄圧装置から吐き出される水の流れを検知したときは、前記駆動装置を制御して、前記ポンプを通常始動動作で始動し、前記ポンプの始動条件が成立したときに、前記流量検出装置が前記蓄圧装置から吐き出される水の流れを検知しないときは、前記駆動装置を制御して、前記ポンプを前記通常始動動作よりも緩やかな始動動作である保護始動動作で始動する制御部と、
を備える制御盤。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、建物へ給水する給水装置及び給水装置の制御盤に関する。

【背景技術】

【0002】

現在、建物に給水するために、ポンプを用いた給水装置が知られている。このような給水装置は、建物の給水先に所定の圧力で給水すべく、目標圧力一定制御を行うものが知られている。例えば、建物に給水装置を導入した時や、停電や給水装置の故障等に給水装置を停止した後においては、建物の配管中に空気が存する虞がある。配管中に空気が存する状態で給水装置を駆動すると、ポンプにより送り出された水により空気が圧縮され、空気の圧力が増大し、この増大した空気の圧力が水に伝わることで、ウォータハンマが発生する虞がある。

【0003】

そこで、ウォータハンマの発生を抑制するために、停電や給水装置の故障等により給水装置を停止した後に初めてポンプを始動する際に、ポンプの回転速度の加速時間を長くすることで、吐出側圧力の上昇が通常の始動動作よりも緩やかとする保護始動動作を行う給水装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１４－３１７９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

停電や給水装置の停止後であっても、配管内に水が充填されている場合等にはウォータハンマが発生しない。しかしながら、上述した給水装置では、ウォータハンマが発生しない条件下でも保護始動動作を行っている。このため、配管内に水が充填されていない条件下において、保護始動動作を行うことが求められている。

【0006】

そこで、本発明は、配管内に水が充填されていない場合にウォータハンマの発生を防止できる給水装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様に係る給水装置は、ポンプと、前記ポンプを駆動するモータと、前記モータを可変速駆動する駆動装置と、前記ポンプの二次側に設けられた逆止弁と、前記逆止弁の二次側に設けられた蓄圧装置と、前記ポンプの始動条件が成立したときに、前記蓄圧装置から吐き出される水の流れを検出する流量検出装置が前記蓄圧装置から吐き出される水の流れを検知したときは、前記駆動装置を制御して、前記ポンプを通常始動動作で始動し、前記ポンプの始動条件が成立したときに、前記流量検出装置が前記蓄圧装置から吐き出される水の流れを検知しないときは、前記駆動装置を制御して、前記ポンプを前記通常始動動作よりも緩やかな始動動作である保護始動動作で始動する制御部と、を備える。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、配管内に水が充填されていない場合にウォータハンマの発生を防止できる給水装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施形態に係る給水装置の構成を模式的に示す説明図。

【図2】同給水装置の構成を模式的に示す説明図。

【図3】同給水装置の制御装置の構成を模式的に示す説明図。

【図4】同給水装置の制御方法の一例を示す流れ図。

【図5】同給水装置の通常始動動作の一例を示す説明図

【図6】従来の給水装置の始動動作の一例を示す説明図。

【図7】一実施形態に係る給水装置の保護始動動作の一例を示す説明図。

【図8】本発明の他の実施形態に係る給水装置の保護始動動作及び目標圧力一定制御におけるポンプユニットの駆動及び停止をタイムチャートで示す説明図。

【図9】本発明の他の実施形態に係る給水装置の構成を模式的に示す説明図。

【図10】本発明の他の実施形態に係る給水装置の構成を模式的に示す説明図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の一実施形態に係る給水装置１について、図１乃至図７を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る給水装置１の構成を模式的に示す説明図であり、図２は、給水装置１の構成を模式的に示す説明図である。図３は、給水装置１に用いられる制御装置１９の構成を模式的に示す説明図であり、図４は、同給水装置の制御の一例を示す流れ図である。図５は、給水装置１の通常始動動作の一例を示す説明図であり、図６は、従来の給水装置の始動動作の一例を示す説明図であり、図７は、実施形態の給水装置１の保護始動動作の一例を示す説明図である。

【0011】

図１に示すように、給水装置１は、一次側が水道本管又は受水槽等の水源１００に接続され、二次側が給水先である建物２００の給水管２１０に接続される。給水装置１は、水源１００からの水を増圧し、給水管２１０に接続された蛇口やシャワーヘッド等の給水栓２２０に供給する。また、給水装置１は、水源１００として水道本管１１０に接続される場合には、一次側がメータユニット等の量水器１２０を介して水道本管１１０に接続される。本実施形態においては、給水装置１は、量水器１２０を介して水道本管１１０に接続される例を説明する。給水管２１０は、立管２１１と、立管２１１から分岐して給水栓２２０に接続される横管２１２と、を含む。

【0012】

図１及び図２に示すように、給水装置１は、ポンプユニット１１と、ポンプユニット１１に設けられた第１流量検出装置１２と、ポンプユニット１１の二次側に設けられた圧力検出装置１３と、ポンプユニット１１の二次側に設けられた蓄圧装置１４と、蓄圧装置１４と給水管２１０（給水先）との間に設けられた第２流量検出装置１５と、ポンプユニット１１を制御する制御装置１９と、を備える。

【0013】

ポンプユニット１１は、単数又は複数設けられる。本実施形態においては、図２に示すように、ポンプユニット１１が２台設けられる例を用いて説明する。２台のポンプユニット１１は、並列に接続される。換言すると、２台のポンプユニット１１は、一次側に分岐配管１６が接続され、この分岐配管１６の分岐部の一次側が量水器１２０に接続される。２台のポンプユニット１１は、二次側に合流配管１７が接続され、この合流配管１７の合流部の二次側が給水管２１０に接続される。また、合流配管１７は、合流部１７ａの二次側に、二方向に分岐する分岐部１７ｂを有し、分岐部１７ｂの一方に接続された配管１７ｃと、分岐部１７ｂの他方に接続された分岐管１７ｄと、を備える。配管１７ｃは、給水先である給水管２１０に接続され、分岐管１７ｄは、蓄圧装置１４に接続される。

【0014】

ポンプユニット１１は、ポンプ２１と、モータ２２と、逆止弁２３と、を備える。なお、ポンプユニット１１は、ポンプ２１の一次側及び逆止弁２３の二次側に、手動によって流路を開閉可能に形成され、常時開で使用され、メンテナンス等において閉じられる開閉弁を有していても良い。ポンプ２１は、駆動することで、水を増圧し、二次側へ供給する。モータ２２は、ポンプ２１を駆動する。モータ２２は、例えば、固定子、回転子及びモータ軸を有し、モータ軸がポンプ２１の回転軸に接続される。モータ２２は、制御装置１９に接続される。

【0015】

逆止弁２３は、ポンプ２１の二次側に設けられる。具体例として、ポンプ２１の吐出口又は吐出口の二次側の配管に設けられ、ポンプ２１側への水の逆流を防止する。

【0016】

第１流量検出装置１２は、流量センサである。第１流量検出装置１２は、各ポンプユニット１１にそれぞれに設けられる。第１流量検出装置１２は、ポンプ２１の二次側であって、且つ、逆止弁２３の一次側に設けられる。第１流量検出装置１２は、ポンプ２１の二次側であって、且つ、逆止弁２３の一次側の流量を検出するポンプ用流量検出装置である。なお、例えば、第１流量検出装置１２は、合流配管１７の合流部の二次側に設けられる例を用いて説明するが、各ポンプ２１の二次側、且つ、逆止弁２３の二次側であって、合流配管１７の合流部１７ａの一次側に設けられる構成であってもよい。

【0017】

例えば、第１流量検出装置１２は、停止流量のみを検出するパドル式やフロート式等か、又は、流量値を検出可能な羽根車式等が用いられる。第１流量検出装置１２は、制御装置１９に接続され、検出した流量の情報を信号として出力する。

【0018】

圧力検出装置１３は、圧力センサである。圧力検出装置１３は、合流配管１７に設けられる。圧力検出装置１３は、制御装置１９に接続され、検出した圧力の情報を信号として出力される。

【0019】

蓄圧装置１４は、例えば、アキュムレータである。蓄圧装置１４は、例えば、始動圧力以上の圧力で水を蓄圧できる。蓄圧装置１４の容積は、給水装置１の使用条件等によって適宜設定される。また、蓄圧装置１４は、給水装置１の使用条件等によって複数設置されてもよい。例えば、蓄圧装置１４は、ポンプユニット１１の停止時に、分岐管１７ｄの圧力、換言すると、蓄圧装置１４から給水管２１０までの流路の圧力が始動圧力近傍又は始動圧力に低下したときに、容積が減少して、始動圧力又は始動圧力以上の圧力の水を排出する。

【0020】

第２流量検出装置１５は、流量センサである。第２流量検出装置１５は、蓄圧装置１４から給水管２１０までの流路の一部に設けられる。第２流量検出装置１５は、例えば、蓄圧装置１４の直下に設けられる。換言すると、第２流量検出装置１５は、例えば、分岐管１７ｄに設けられる。第２流量検出装置１５は、少なくとも、蓄圧装置１４から排出された水の流れを検出し、検出した情報を信号として制御装置１９に出力する。

【0021】

なお、第２流量検出装置１５は、例えば羽根車式であるが、蓄圧装置１４から排出された水の流れを検出できればよく、パドル式、フロート式等を適宜用いることができる。また、第２流量検出装置１５は、第１流量検出装置１２と同じ種類の流量センサであってもよい。

【0022】

図２及び図３に示すように、制御装置１９は、例えば、制御盤である。制御装置１９は、駆動装置３１と、制御基板（制御部）３２と、を備える。

【0023】

駆動装置３１は、モータ２２を可変速駆動する。駆動装置３１は、インバータである。駆動装置３１は、例えば、ポンプユニット１１と同数設けられる。

【0024】

図３に示すように、制御基板３２は、例えば、入力装置４１と、報知部４２と、通信部４３と、記憶部４４と、制御部４５と、を備える。

【0025】

入力装置４１は、外部から情報や指令を入力できる入力装置である。入力装置４１は、例えば、キーや釦等である。入力装置４１は、入力された情報を制御部４５に送信する。また、入力装置４１は、自動でポンプユニット１１を制御する自動給水制御を行う自動給水モードと、ポンプユニット１１を駆動しない停止モードとを切り替え可能な切り替え手段を有する。また、入力装置４１の切り替え手段は、これらモードの切り替えに加え、手動でポンプユニット１１を駆動する手動モードに切り替え可能に形成されていてもよい。

【0026】

報知部４２は、例えば、情報を表示する表示部である。また、報知部４２は、例えば、給水装置１に異常が発生した時に、制御部４５から送信された情報に基づいて、当該異常を外部に報知する。報知部４２は、例えば、点灯又は点滅することで情報を表示するランプ及び情報を表示するディスプレイを含む。

【0027】

通信部４３は、外部と情報を送受信可能に構成される。例えば、通信部４３は、制御部４５の制御により、情報を無線又は有線により外部に出力する。例えば、通信部４３は、有線又は無線によって、直接又はインターネット、ＬＡＮ（Local Area Network）等のネットワークを介して、携帯端末やパーソナルコンピュータ等の処理端末と接続し、各種の情報や指令等を送受信する。

【0028】

記憶部４４は、所謂メモリ及びストレージを含む。記憶部４４は、例えば、入力装置４１により自動モードが選択されている場合において、自動給水制御におけるポンプユニット１１の制御プログラム、各種パラメータを記憶する。記憶部４４は、ポンプユニット１１の駆動を開始するポンプユニット１１の二次側の圧力値である始動圧力、ポンプユニット１１の二次側の目標圧力、を記憶する。

【0029】

ここで、自動給水制御とは、自動給水モードが設定されているときに、圧力検出装置１３で検出される圧力が始動圧力である場合にポンプユニット１１を駆動し、始動動作後に、目標圧力となるように、駆動装置３１を制御してモータ２２を可変速制御し、第１流量検出装置１２で検出される流量が所定の流量（停止流量）である場合に、ポンプユニット１１を停止する制御である。

【0030】

換言すると、自動給水制御は、制御部４５が目標圧力一定制御でポンプユニット１１を制御するモードである。なお、目標圧力一定制御には、ポンプユニット１１の二次側である吐出圧力を目標圧力とする吐出圧力一定制御、及び、流路抵抗（配管抵抗）を考慮した推定末端圧一定制御等が含まれる。

【0031】

また、記憶部４４は、自動給水制御において、ポンプ２１を始動するときの始動動作として、通常始動動作及び保護始動動作でポンプ２１を始動する制御プログラム及び各種パラメータを記憶する。

【0032】

ここで、始動動作とは、例えば、ポンプ２１の始動から、圧力検出装置１３で検出される圧力が始動時目標圧力となるまでの、ポンプ２１の制御動作である。また、始動時目標圧力は、通常始動動作において用いられる通常始動時目標圧力と、保護始動動作において用いられる保護始動時目標圧力と、を含む。例えば、通常始動時目標圧力及び保護始動時目標圧力は、記憶部４４に予め記憶される。ここで、始動時目標圧力は、上述した目標圧力一定制御で用いられる目標圧力であるが、上述した目標圧力とは別に設定され、始動動作時にのみ用いられる目標圧力であってもよい。

【0033】

通常始動動作とは、例えば、予め記憶部に記憶された始動圧力を判定してポンプ２１の始動を開始してから通常始動時目標圧力となるまでの時間、回転数の増速度（加速度）等に基づいてポンプ２１が制御されるポンプ２１の制御動作である。

【0034】

保護始動動作とは、例えば、予め記憶部に記憶された始動圧力を判定してポンプ２１の始動を開始してから保護始動時目標圧力となるまでの時間、回転数の増速度（加速度）等に基づいてポンプ２１が制御されるポンプ２１の制御動作である。保護始動動作は、通常始動動作よりも、圧力検出装置１３で検出される圧力の増加が緩やかとなるようにポンプ２１が制御されるポンプ２１の制御動作である。換言すると、保護始動動作は、通常始動動作よりも圧力の上昇を抑えることで、流路内の急激な（過大な）圧力の上昇を防止する昇圧回避動作である。

【0035】

通常始動動作及び保護始動動作のための各種パラメータの例として、例えば、記憶部４４は、通常始動動作における通常始動時目標圧力へ到達するまでの時間である通常始動圧力到達時間Ｔ０、及び、保護始動動作における保護始動時目標圧力へ到達するまでの時間である保護始動圧力到達時間Ｔ２が記憶される。さらに言えば、通常始動圧力到達時間Ｔ０及び保護始動圧力到達時間Ｔ２は、圧力検出装置１３で検出された圧力がそれぞれの始動時目標圧力に到達するまでの時間であり、制御部４５は、該時間で始動時目標圧力に到達するように、駆動装置３１を制御してモータ２２の加速時間を制御する。

【0036】

ここで、通常始動圧力到達時間Ｔ０は、例えば、ポンプ２１を駆動し、圧力検出装置１３で検出された圧力が始動時目標圧力に到達するまでの間に、ポンプユニット１１の二次側の流路に水が充満している場合にはウォータハンマが生じず、ポンプユニット１１の二次側の流路に水が存しない場合に、ウォータハンマが生じる虞がある時間に設定される。

【0037】

また、保護始動圧力到達時間Ｔ２は、例えば、ポンプ２１を駆動し、圧力検出装置１３で検出された圧力が保護始動時目標圧力に到達するまでの間に、ポンプユニット１１の二次側の流路に水が存しない場合であっても、ウォータハンマが生じない時間に設定される。また、保護始動圧力到達時間Ｔ２は、通常始動圧力到達時間Ｔ０よりも長い時間に設定される。

【0038】

記憶部４４は、予め設定されたこれら通常始動圧力到達時間Ｔ０及び保護始動圧力到達時間Ｔ２を記憶する。

【0039】

また、記憶部４４は、自動給水制御においてポンプユニット１１の二次側に水が充満しているか否か、即ち、立管２１１や横管２１２等の給水管２１０を含むポンプユニット１１の二次側の配管内に空気が存する虞のある状態でポンプユニット１１が始動されるか否かを判定する閾値を記憶する。ここで、閾値は、第２流量検出装置１５から水の流れを検出したときに出力される信号電圧と同じ電圧値である。また、記憶部４４は、ポンプユニット１１の二次側に水が充満しているか否かを判定する、任意に設定される設定時間Ｔ１を記憶する。

【0040】

設定時間Ｔ１は、ポンプユニット１１の二次側の流路、給水管２１０、ポンプユニット１１の性能等によって、予め任意に設定される。具体例として、設定時間Ｔ１は、ポンプ２１の停止中に、給水管２１０で水が使用されて流路（管路）内の圧力が低下していき、この圧力低下によって蓄圧装置１４に蓄圧された水が排出されてから、ポンプ２１の始動までの間に、ポンプ２１の始動までに該流路（管路）内に空気が存することになる虞の無い時間である。

【0041】

制御部４５は、例えば、プロセッサである。制御部４５は、記憶部４４に記憶されたプログラムに準じて、自動給水制御として駆動装置３１を制御し、圧力検出装置１３で検出される圧力が始動圧力である場合に、ポンプユニット１１を始動し、そして、第１流量検出装置１２で検出される流量が停止流量である場合に、ポンプユニット１１を停止する。また、制御部４５は、自動給水制御において、ポンプユニット１１の始動後、記憶部４４に記憶された目標圧力が圧力検出装置１３で検出された圧力となるように、目標圧力一定制御で制御する。

【0042】

具体例として、制御部４５は、入力装置４１によって自動給水モードが選択されている場合において、自動給水制御を行うべく、圧力検出装置１３から出力される信号に基づいて圧力を監視し、圧力検出装置１３で検出された圧力が始動圧力以下となった場合には、ポンプ２１を始動する条件を満たしたと判定し、ポンプユニット１１を始動する。

【0043】

また、制御部４５は、ポンプユニット１１の始動を通常始動動作とするか、又は、保護始動動作とするかを判定し、判定した始動動作でポンプユニット１１を始動する。

【0044】

制御部４５は、例えば、圧力検出装置１３で検出された圧力が始動圧力となったときに、蓄圧装置１４から水が排出され、そして、第２流量検出装置１５で流量が検出されたか否かを判定する。具体例として、制御部４５は、圧力検出装置１３で検出された圧力が始動圧力となったときに、圧力検出装置１３で検出された圧力が始動圧力時点から記憶部４４に記憶された設定時間Ｔ１が経過するまでに、第２流量検出装置１５から信号が出力されたか否かを判定する。

【0045】

圧力検出装置１３で検出される圧力が始動圧力となったときから設定時間Ｔ１前の間に、第２流量検出装置１５から信号が出力されている場合には、制御部４５は、流路に水が充満していると判定する。即ち、制御部４５は、通常始動動作で始動すると判定し、通常始動動作でポンプユニット１１を始動する。

【0046】

圧力検出装置１３で検出される圧力が始動圧力となったときから設定時間Ｔ１前の間に、第２流量検出装置１５から信号が出力されていない場合には、制御部４５は、流路に空気が存する虞がある状態と判定する。即ち、制御部４５は、保護始動動作で始動すると判定し、保護始動動作でポンプユニット１１を始動する。

【0047】

また、制御部４５は、通常始動動作又は保護始動動作によって、圧力検出装置１３で検出された圧力が始動時目標圧力となると、第１流量検出装置１２で検出される流量が停止流量となるまで、目標圧力一定制御でポンプユニット１１を制御する。ここで、例えば、始動時目標圧力が、目標圧力一定制御において用いる目標圧力の一部である場合には、制御始動動作又は保護始動動作によって制御部４５がポンプユニット１１を始動後、停止流量となるまで、目標圧力一定制御でポンプユニット１１を制御する。

【0048】

次に、このように構成された給水装置１による給水方法について、図４に示す流れ図を用いて説明する。

【0049】

先ず、作業者等によって入力装置４１が操作され、自動給水モードが選択され、電源が供給されており、ポンプ２１が停止している、所謂ポンプ２１の停止中（ステップＳＴ１）に、制御部４５は、第２流量検出装置１５から信号が出力されるか否かを監視する（ステップＳＴ２）。例えば、第２流量検出装置１５から信号が出力された場合に、制御部４５は、記憶部４４に第２流量検出装置１５の出力信号の情報及び信号を受信した時間の情報を記憶する。例えば、記憶部４４及び制御部４５の時間を計時する計時機能（時計機能）、時間の経過をカウントするタイマ機能等により、制御部４５は、出力信号を受信した日時又は時間を記憶するか、又は、第２流量検出装置１５からの信号を受信してからの経過時間をカウントする。

【0050】

また、制御部４５は、圧力検出装置１３からの出力信号を監視する（ステップＳＴ２）。そして、圧力検出装置１３で検出した圧力が始動圧力以下となると、制御部４５は、ポンプ２１の始動条件が成立したと判定する（ステップＳＴ３）。

【0051】

圧力検出装置１３で検出した圧力が始動圧力以下となり、始動条件が成立した場合には、制御部４５は、通常始動動作を行うか、又は、保護始動動作を行うか判定する（ステップＳＴ４）。具体例として、制御部４５は、始動条件が成立し、そして始動条件の成立時から始動条件成立前の設定時間Ｔ１の間に、第２流量検出装置１５で蓄圧装置１４からの水の排出（流量）を検出したか否かを判定する。

【0052】

始動条件成立前で設定時間Ｔ１以内に第２流量検出装置１５から信号が出力されている場合（ステップＳＴ４のＹＥＳ）には、蓄圧装置１４から排出された水によって、給水管２１０に向かう流路内に水が充満しているとして、制御部４５は、駆動装置３１を制御して、通常始動動作による始動を行う（ステップＳＴ５）。そして、制御部４５は、圧力検出装置１３で検出された圧力が通常始動時目標圧力となるように、目標圧力一定運制御行う（ステップＳＴ６）。なお、本実施形態において、通常始動時目標圧力は、目標圧力一定おける目標圧力の一部であることから、通常始動動作は、目標圧力一定制御の一部であることから、制御部４５は、ポンプユニット１１の始動後に、目標圧力一定制御でポンプユニット１１を行う。

【0053】

ステップＳＴ４において始動条件成立前で設定時間Ｔ１以内に第２流量検出装置１５から信号が出力されていない場合（ステップＳＴ４のＮＯ）には、給水管２１０に向かう流路内に空気が存する虞があるとして、駆動装置３１を制御して、保護始動動作による始動（昇圧回避始動）を行う（ステップＳＴ７）。そして、保護始動動作として、圧力検出装置１３で検出された圧力が保護始動時目標圧力に到達するか、又は、ポンプ２１の始動動作開始から保護始動圧力到達時間Ｔ２経過すると、制御部４５は、目標圧力一定制御でポンプ２１を駆動すべく、駆動装置３１を制御する（ステップＳＴ６）。

【0054】

これらのように、給水装置１によって各始動動作が行われたあと、目標圧力一定制御によって給水が行われる。

【0055】

次に、図５乃至図７を用いて、通常始動動作及び保護始動動作の例を説明する。図５は、始動条件が成立し、該始動条件成立前の設定時間Ｔ１の間に、第２流量検出装置１５から信号が出力された場合の通常始動動作における、モータ２２の周波数と、圧力変動の例を示す。図６は、従来の給水装置と同様に、空気がポンプユニットの二次側に存する場合における始動動作の例である。換言すると、図６は、本実施形態の給水装置１を用いて、始動条件が成立し、該始動条件成立前の設定時間Ｔ１の間に第２流量検出装置から信号が出力されなかった場合（ポンプユニット１１の二次側に空気が存する場合）に通常始動動作を行ったときの、モータ２２の周波数と、圧力変動の例を示す。図７は、保護始動動作における、モータ２２の周波数と、圧力変動の例を示す。なお、図５乃至図７においては、給水管２１０として複数階の建造物を想定しており、該建造物の１Ｆにおける検出圧力Ａ及び１Ｆよりも上層階における検出圧力Ｂを測定した。

【0056】

始動条件成立前の設定時間Ｔ１の間に、第２流量検出装置１５から信号が出力された場合に、図５に示すように、通常始動動作を行うと、１Ｆ及び上層階で検出した圧力が、モータ２２の周波数の増加に伴い、通常始動時目標圧力までなだらかに増加した。また、ウォータハンマは生じなかった。

【0057】

一方で、始動条件が成立し、該始動条件成立前の設定時間Ｔ１の間に、第２流量検出装置１５から信号が出力されなかった場合に、図６に示すように、通常始動動作を行ったところ、モータ２２の周波数の増加に伴い、圧力がなだらかに増加したが、１Ｆ及び上層階で検出した圧力が急激に上昇するウォータハンマが生じた。これは、始動条件成立時の段階で、既に蓄圧装置１４内の水が排出されており、且つ、給水管２１０の給水栓２２０から水が吐出されていた場合等のように、ポンプユニット１１の二次側の流路内に空気が存していると、ポンプ２１の駆動によって、流路内の空気が急激に圧縮されたためと考えられる。

【0058】

しかし、図７に示すように、ポンプユニット１１の二次側の流路（配管内）に水が充填されていない状態、即ち、図６の例と同様に、ウォータハンマが発生する状態で、保護始動動作として、加速時間を延ばしてポンプ２１を始動すると、モータ２２の周波数の増加に伴い、１Ｆ及び上層階で検出した圧力は、なだらかに上昇し、ウォータハンマは生じなかった。このことからも、本実施形態を用いることで、ウォータハンマが生じる状況を判定できることが明らかである。また、ウォータハンマが生じる条件として、始動条件成立前の設定時間Ｔ１の間に第２流量検出装置から信号が出力されなかった場合に保護始動動作を行うことで、ウォータハンマの発生を防止することができることが明らかである。

【0059】

このように構成された給水装置１によれば、制御部４５が、ポンプ２１の始動条件が成立したときに、蓄圧装置１４から排出される水の流れを第２流量検出装置１５で検出したときは、通常始動動作でポンプ２１を始動し、第２流量検出装置１５で水の流れを検出しないときは、急激な昇圧を回避する昇圧回避動作である保護始動動作でポンプ２１を始動する。

【0060】

これにより、ポンプ２１の初動等ではなく、ポンプユニット１１から給水管２１０までの流路（配管の管路）内に水があるか否かを判定することができるため、不要な保護始動動作での始動を抑制できる。また、流路に空気が存し、ウォータハンマが生じる虞があるときに、保護始動動作でポンプ２１を始動できる。よって、給水装置１は、空気が圧縮されることによる流路内の急激な圧力上昇を防ぎ、ウォータハンマが生じることを防止することができる。

【0061】

上述したように、本発明に係る一実施形態に係る給水装置１によれば、追従性の低下を抑制するとともに、ウォータハンマの発生を防止できる。

【0062】

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されない。例えば、上述した例では、制御部４５は、保護始動動作として、例えば、通常始動動作における通常始動圧力到達時間よりも長い保護始動圧力到達時間Ｔ２でポンプ２１を駆動制御する例を説明したがこれに限定されない。

【0063】

例えば、制御部４５は、保護始動動作としてポンプユニット１１の駆動及び停止を繰り返す構成としてもよい。このような保護始動動作を行う給水装置１とする場合には、記憶部４４は、保護始動動作におけるポンプユニット１１の保護駆動時間、保護駆動時間経過後にポンプ２１を停止する保護停止時間、及び、保護駆動時間及び保護停止時間でポンプユニット１１を駆動及び停止のサイクルを行う回数であるサイクル回数を記憶する。ここで、保護駆動時間は、例えば、ウォータハンマが発生せず、且つ、ポンプユニット１１の二次側の配管内の圧力が始動時目標圧力とならない時間であり、予め、ポンプユニット１１の性能、ポンプユニット１１の二次側の配管の容積等に応じて、適宜設定される。

【0064】

サイクル回数は、複数回に設定される。図８に示すように、サイクル回数が複数回の場合において、各給水における保護駆動時間Ｔ１は、例えば、同じ時間に設定され、同様に、各給水における保護停止時間Ｔ２は、例えば、同じ時間に設定される。なお、複数の保護駆動時間Ｔ１は異なる時間に設定され、同様に、複数の保護停止時間Ｔ２は異なる時間に設定されていてもよい。また、保護駆動時間Ｔ１及び保護停止時間Ｔ２は、同じ時間に設定されていてもよく、異なる時間に設定されていてもよい。

【0065】

例えば、図８を用いて保護始動動作及び目標圧力一定制御自動給水モードのタイムチャートの例を説明する。なお、図８において、複数の保護駆動時間Ｔ１を同じ時間とし、保護停止時間Ｔ２を同じ時間とし、サイクル回数をｎ＝４と設定した例を示す。

【0066】

図８に示すように、保護始動動作においては、ポンプユニット１１を保護駆動時間Ｔ１で駆動後、ポンプユニット１１を保護停止時間Ｔ２だけ停止し、このポンプユニット１１の駆動及び停止の保護給水サイクルによって給水（保護始動動作）を行い、配管内に水張を行う。

【0067】

また、このサイクル回数ｎとして、本例において４回繰り返し、その後、ポンプユニット１１を目標圧力一定制御で駆動する。即ち、制御部４５は、保護始動動作でポンプユニット１１を所定の時間Ｔ０だけ駆動制御した後、目標圧力一定制御でポンプユニット１１を駆動する。なお、保護始動動作におけるポンプユニット１１の駆動制御を行う時間Ｔ０は、Ｔ０＝（Ｔ１＋Ｔ２）×ｎから求められる。

【0068】

このように、保護始動動作は、ポンプユニット１１の駆動及び停止からなる複数回の給水サイクルを繰り返して始動動作を行うことで、空気が圧縮されることによる急激な圧力の上昇を防止し、ウォータハンマの発生を防止できる。即ち、保護始動動作は、ポンプユニット１１の駆動及び停止を繰り返し行うことから、ポンプユニット１１の断続運転を行うことになり、ウォータハンマの発生を防止できる。

【0069】

また、このような保護始動動作は、ポンプユニット１１を保護駆動時間だけ駆動後、停止し、保護停止時間だけ停止させる構成であることから、ポンプユニット１１の駆動自体は目標圧力一定制御と同定度の増速でポンプ２１の周波数を増加できることから、ポンプユニット１１の追従性の低下を抑制できる。

【0070】

即ち、このようなサイクル回数だけポンプユニット１１を駆動及び停止する保護始動動作は、目標圧力一定制御に対して、ポンプユニット１１の駆動及び停止時間のみを変更する構成であることから、モータ２２を可変速駆動する駆動装置３１に対して指令する値に変更がなく、制御に係る負荷が少なくて良い。

【0071】

なお、保護始動動作は、他の保護始動動作であってもよい。例えば、ポンプ２１の始動から、始動時目標圧力に達するまで、段階的に設定される複数のステップ圧力、及び、前記ステップ圧力毎に設定された該圧力を保つ複数の保持時間を記憶部４４が記憶し、制御部４５が、保護始動動作を行うときに、順次ステップ圧力ずつ圧力を増圧させるとともに、該圧力を保持時間の間保持するステップを繰り返し行う構成としてもよい。また、制御部４５は、このような保護始動動作を行いる場合においても、圧力検出装置１３で検出した圧力が始動時目標圧力に達するか、全てのステップを実行後、目標圧力一定制御を行う。このような保護始動動作を行う給水装置１は、上述した他の保護始動動作を行った場合と同様の効果を奏する。

【0072】

また、上述した例では、第２流量検出装置１５は、ポンプユニット１１の二次側の分岐部１７ｂに接続され、蓄圧装置１４が設けられる分岐管１７ｄに設ける構成を説明したがこれに限定されない。例えば、図９に示す他の実施形態のように、第２流量検出装置１５は、ポンプユニット１１の二次側に合流配管１７のうち、分岐部１７ｂに接続され、給水管２１０に接続される配管１７ｃに設ける構成としてもよい。

【0073】

また、図１０に示す他の実施形態のように、例えば、給水装置１は、第２流量検出装置１５を有さず、給水管２１０に設けられる流量検出装置１５を第２流量検出装置として用いる構成であってもよい。

【0074】

また、上述した例では、制御装置１９が制御盤である例を説明したがこれに限定されない。例えば、制御装置１９は、インバータボックスであってもよい。制御装置１９がインバータボックスである場合には、上述した構成のうち、例えば、入力装置４１や報知部４２等を有さない構成としてもよい。

【0075】

即ち、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

【符号の説明】

【0076】

１…給水装置、１１…ポンプユニット、１２…第１流量検出装置（ポンプ用流量検出装置）、１３…圧力検出装置、１４…蓄圧装置、１５…第２流量検出装置（流量検出装置）、１６…分岐配管、１７…合流配管、１７ａ…合流部、１７ｂ…分岐部、１７ｃ…配管、１７ｄ…分岐管、１９…制御装置、２１…ポンプ、２２…モータ、２３…逆止弁、３１…駆動装置、３２…制御基板（制御部）、４１…入力装置、４２…報知部、４３…通信部、４４…記憶部、４５…制御部、１００…水源、１１０…水道本管、１２０…量水器、２００…建物、２１０…給水管、２１１…立管、２１２…横管、２２０…給水栓。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】