特開 2024-153439 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】P2024153439

(43)【公開日】2024-10-29

(54)【発明の名称】給水装置

(51)【国際特許分類】

   F04D 15/00 20060101AFI20241022BHJP

   F04D 29/66 20060101ALI20241022BHJP

【ＦＩ】

F04D15/00 F

F04D15/00 L

F04D15/00 D

F04D29/66 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023067338

(22)【出願日】2023-04-17

(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】名古屋国際弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】飯見 一真

(72)【発明者】

【氏名】大槻 祥平

(72)【発明者】

【氏名】藤田 雅之

(72)【発明者】

【氏名】稲垣 裕大

(72)【発明者】

【氏名】豊田 耕司

【テーマコード（参考）】

3H020

3H130

【Ｆターム（参考）】

3H020AA01

3H020AA05

3H020BA04

3H020BA21

3H020CA01

3H020CA05

3H020DA02

3H020DA21

3H020EA02

3H020EA10

3H020EA14

3H020EA17

3H130AA03

3H130AB22

3H130AB60

3H130AC06

3H130BA90J

3H130BA90Z

3H130DD01Z

3H130DF01X

3H130DF03X

(57)【要約】

【課題】 既存のセンサである圧力センサ又は流量センサを利用して異常発生を予知可能な給水装置の一例を開示する。
【解決手段】 警告部１０Ｂは、ポンプ装置３の回転数が予め決められた回転数以上であって、かつ、給水量が予め決められた水量以下のときに、警告信号を発報する。これにより、当該給水装置１では、既存のセンサを利用して異常発生を予知でき得る。延いては、給水装置１の消費電力が不必要に増大してしまうことを未然に防止でき得る。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

給水用のポンプ装置と、
給水先に送水された給水量を検出する流量センサと、
前記ポンプ装置の吐出し側の水圧を検出する圧力センサと、
前記ポンプ装置の運転を制御する制御部であって、前記圧力センサの検出圧力を利用して前記ポンプ装置の回転数を制御する運転モードを実行可能な制御部と、
少なくとも、前記ポンプ装置の回転数が予め決められた回転数以上であって、かつ、前記給水量が予め決められた水量以下のときに警告信号を発報する警告部と
を備える給水装置。

【請求項2】

給水用のポンプ装置と、
給水先に送水された給水量を検出する流量センサと、
前記ポンプ装置の吐出し側の水圧を検出する圧力センサと、
前記ポンプ装置の運転を制御する制御部であって、前記圧力センサの検出圧力を利用して前記ポンプ装置の回転数を制御する運転モードを実行可能な制御部と、
少なくとも、前記ポンプ装置の回転数が予め決められた回転数以上であって、かつ、前記圧力センサの検出圧力が予め決められた圧力以下のときに警告信号を発報する警告部と
を備える給水装置。

【請求項3】

前記ポンプ装置は、互いに並列に配置された第１ポンプ及び第２ポンプを有して構成され、
前記第１ポンプの吐出し口に設けられた第１逆止弁と、
前記第２ポンプの吐出し口に設けられた第２逆止弁と、
前記ポンプ装置の流入側と流出側とを繋ぐバイパス部に設けられ、流出側から流入側への流れを規制する第３逆止弁とを備え、
前記ポンプ装置の流入側には、水道水圧が作用した状態で水道水が流入可能であり、
さらに、前記流量センサ及び前記圧力センサは、前記ポンプ装置の流出側から給水先に繋がる流路に設けられている請求項１又は２に記載の給水装置。

【請求項4】

前記予め決められた回転数は、前記運転モードの実行時における最大回転数であることを特徴とする請求項１又は２に記載の給水装置。

【請求項5】

前記制御部は、前記ポンプ装置が停止している状態において、前記圧力センサの検出圧力が予め決められた圧力（以下、起動圧力という。）以下となったときに、当該ポンプ装置を起動させた後、前記運転モードを実行し、
さらに、前記警告部は、前記圧力センサの検出圧力が起動圧力より大きいときに、前記発報をするか否かを判断することを特徴とする請求項１又は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に記載の給水装置では、電動ポンプの振動を検出して電動ポンプの異常の有無を判断する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－３２２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

一般的な給水装置では、圧力センサを利用してポンプの起動及び回転数が制御され、流量センサを利用してポンプの停止が制御されている。これに対して、特許文献１に記載の発明は、圧力センサ及び流量センサに加えて、電動ポンプの振動を検出する振動センサを必要とする。

【0005】

本開示は、上記点に鑑み、既存のセンサ、つまり圧力センサ又は流量センサを利用して異常発生を予知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】

給水装置は、例えば、給水用のポンプ装置（３）と、給水先に送水された給水量を検出する流量センサ（５）と、ポンプ装置（３）の吐出し側の水圧を検出する圧力センサ（４）と、ポンプ装置（３）の運転を制御する制御部（１０Ａ）であって、圧力センサ（４）の検出圧力を利用してポンプ装置（３）の回転数を制御する運転モードを実行可能な制御部（１０Ａ）と、少なくとも、ポンプ装置（３）の回転数が予め決められた回転数以上であって、かつ、給水量が予め決められた水量以下のときに警告信号を発報する警告部（１０Ｂ）とを備えることが望ましい。

【0007】

つまり、当該給水装置では、ポンプ装置（３）の回転数が予め決められた回転数以上であって、かつ、給水量が予め決められた水量以下のときに、警告部（１０Ｂ）は、給水装置に異常が発生している、又は当該異常が発生する可能性があるものとみなして、警告信号を発報する。

【0008】

これにより、当該給水装置では、既存のセンサを利用して異常発生を予知でき得る。延いては、給水装置の消費電力が不必要に増大してしまうことを未然に防止でき得る。
なお、給水装置は、以下の構成であってもよい。

【0009】

すなわち、ポンプ装置（３）の回転数が予め決められた回転数以上であって、かつ、圧力センサ（４）の検出圧力が予め決められた圧力以下のときに警告信号を発報する警告部（１０Ｂ）を備えていてもよい。

【0010】

これにより、当該構成においても、上記の給水装置と同様に、既存のセンサを利用して異常発生を予知でき得る。延いては、給水装置の消費電力が不必要に増大してしまうことを未然に防止でき得る。

【0011】

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】

【0012】

【図1】実施形態に係る給水装置を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

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。

【0014】

（第１実施形態）
＜１．給水装置の概要＞
本実施形態は、直結式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。直結式給水装置とは、水道圧を利用して給水可能な給水装置である。このため、図１に示されるように、当該給水装置１は、受水槽等の貯水装置を備えていない。

【0015】

＜２．給水装置の構成（図１参照）＞
給水装置１は、ポンプ装置３、圧力センサ４、流量センサ５、第１逆止弁６、第２逆止弁７、第３逆止弁８、蓄圧器９、制御装置１０、並びに流路を構成する配管材及び流路の切替バルブ１１Ａ～１１Ｄ等を少なくとも備える。

【0016】

＜ポンプ装置＞
ポンプ装置３は、流入側に水道水が流入するとともに、その流入した水の水圧を上昇させて建物等の給水先に送水する。このため、設置されたポンプ装置３の流入側には、水道水圧が作用し、流出側は給水先に接続される。

【0017】

ポンプ装置３の流入側には、仕切弁１２Ａ及び逆流防止装置１２Ｃが設けられている。ポンプ装置３の流出側には仕切弁１２Ｂが設けられている。仕切弁１２Ａ、１２Ｂは、流路を開閉するバルブである。なお、流入側の仕切弁１２Ａには、ストレーナが内蔵され、供給される水から異物等を除去する。

【0018】

逆流防止装置１２Ｃは、仕切弁１２Ａの下流側に設けられている。当該逆流防止装置１２Ｃは、水道配管からポンプ装置３の流入側に水が流通することを許容し、ポンプ装置３の流入側から水道配管に水が流通することを規制する。

【0019】

本実施形態に係るポンプ装置３は、複数の電動式ポンプ（本実施形態では、第１ポンプ３Ａ及び第２ポンプ３Ｂ）を有して構成されている。第１ポンプ３Ａ及び第２ポンプ３Ｂは、流入側から流出側に至る水の流路において、互いに並列に配置されている。

【0020】

なお、本実施形態に係るポンプ装置３においては、第１ポンプ３Ａと第２ポンプ３Ｂとは交互に稼働し、２つのポンプ３Ａ、３Ｂが同時に稼働することはない。つまり、第１ポンプ３Ａが稼働しているときは、第２ポンプ３Ｂは停止している。

【0021】

そして、第１ポンプ３Ａが停止し、ポンプ装置３が停止した場合、次回、ポンプ装置３が稼働するときには、第２ポンプ３Ｂが稼働し、第１ポンプ３Ａは停止した状態となる。その後、第２ポンプ３Ｂが停止すると、その次は、第１ポンプ３Ａが稼働する。

【0022】

＜圧力センサ、流量センサ＞
圧力センサ４は、ポンプ装置３の吐出し側の水圧であって、送水先（例えば、建物）に流入する水の水圧（以下、給水圧という。）を検出する。流量センサ５は、給水先に現実に送水された流量（以下、給水量という。）を検出する。

【0023】

なお、本実施形態に係る流量センサ５は、給水量が予め決められた流量（以下、停止流量という。）を超えているときにはオン信号をポンプ制御部１０Ａに入力させ、給水量が停止流量以下のときにはオフ信号をポンプ制御部１０Ａに入力させる。

【0024】

なお、圧力センサ４及び流量センサ５は、ポンプ装置３の流出側から給水先に繋がる流路に設けられている。これにより、本実施形態では、複数のポンプ３Ａ、３Ｂのうちいずれのポンプが稼働している場合であっても、１つの圧力センサ４及び１つの流量センサ５にて給水圧及び給水量を検出できる。

【0025】

＜逆止弁＞
第１逆止弁６は、第１ポンプ３Ａの吐出し口に設けられている。当該第１逆止弁６は、第１ポンプ３Ａから吐き出された水が、第１ポンプ３Ａの吐出し口から当該第１ポンプ３Ａに流入することを規制する。

【0026】

第２逆止弁７は、第２ポンプ３Ｂの吐出し口に設けられている。当該第２逆止弁７は、第２ポンプ３Ｂから吐き出された水が、第２ポンプ３Ｂの吐出し口から当該第２ポンプ３Ｂに流入することを規制する。

【0027】

第３逆止弁８は、バイパス部１３に設けられ、ポンプ装置３の流出側から流入側に水が流れることを規制する。バイパス部１３は、ポンプ装置３の流入側と流出側とを繋ぐ流路である。

【0028】

つまり、バイパス部１３は、ポンプ装置３に流入した水を第１ポンプ３Ａ及び第２ポンプ３Ｂを迂回させて流出側に導く。そして、第３逆止弁８は、バイパス部１３を経由して水がポンプ装置３の流出側から流入側への水が流れることを規制する。

【0029】

＜蓄圧器＞
蓄圧器９は、ポンプ装置３が停止しているときに、給水圧を保持するため装置である。このため、蓄圧器９は、ポンプ装置３の流出側に接続されている。本実施形態に係る蓄圧器９は、ガス圧を利用したアキュムレータにて構成されている。

【0030】

＜制御装置＞
制御装置１０は、ポンプ制御部１０Ａ及び警告部１０Ｂ等を有する。なお、制御装置１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を有するコンピュータにて構成されている。

【0031】

そして、本実施形態では、当該コンピュータにてソフトウェアが実行されることにより、ポンプ制御部１０Ａ及び警告部１０Ｂが実現されている。なお、当該ソフトウェアは、ＲＯＭ等の不揮発性記憶部（図示せず。）に予め記憶されている。

【0032】

＜ポンプ制御部＞
ポンプ制御部１０Ａは、ポンプ装置３の運転、つまりポンプ装置３の稼働及び停止を制御する。なお、本実施形態に係るポンプ制御部１０Ａは、駆動部１０Ｃを介して第１ポンプ３Ａ又は第２ポンプ３Ｂの運転を制御する。

【0033】

本実施形態に係る駆動部１０Ｃは、インバータ方式のモータ駆動回路を有して構成されている。当該駆動部１０Ｃは、第１ポンプ３Ａ又は第２ポンプ３Ｂに供給する駆動電流の周波数（以下、駆動周波数という。）を変更することにより、それらポンプ３Ａ、３Ｂの回転数を変更・制御する。

【0034】

このとき、ポンプ制御部１０Ａは、駆動部１０Ｃが出力すべき駆動周波数を当該駆動部１０Ｃに指示する。つまり、ポンプ制御部１０Ａは、駆動部１０Ｃを介して間接的にポンプ装置３の運転を制御する。

【0035】

また、ポンプ制御部１０Ａは、圧力制御方式にてポンプ装置３、つまり第１ポンプ３Ａ及び第２ポンプ３Ｂの運転を制御する。圧力制御方式とは、「圧力センサ４の検出圧力を利用してポンプ装置３の回転数、つまり第１ポンプ３Ａ又は第２ポンプ３Ｂの駆動周波数を制御する」運転モードである。

【0036】

すなわち、ポンプ制御部１０Ａは、ポンプ装置３が停止している状態において、圧力センサ４の検出圧力が予め決められた圧力（以下、起動圧力という。）以下となったときに、当該ポンプ装置３を起動させた後、圧力制御方式による運転モードを実行する。

【0037】

圧力制御方式の運転モードでは、例えば、検出圧力が目標とする圧力（以下、目標圧力という。）となるように、ポンプ装置３の回転数が制御される。目標圧力とは、送水先の末端部における水圧が予め決められた圧力以上となるような給水圧をいう。

【0038】

具体的には、給水先における水需要が大きくなると、給水圧が小さくなる。このため、ポンプ制御部１０Ａは、給水圧を維持すべく、ポンプ装置３の回転数を現時の回転数より大きくする。

【0039】

ポンプ装置３の回転数が増大した状態で、水需要が小さくなると、給水圧が大きくなる。このため、ポンプ制御部１０Ａは、給水圧を維持すべく、ポンプ装置３の回転数を現時の回転数より小さくする。

【0040】

なお、ポンプ制御部１０Ａは、圧力制御方式の運転モードにおいては、ポンプ装置３の回転数、つまり第１ポンプ３Ａ又は第２ポンプ３Ｂの回転数を予め決められた回転数（以下、最大回転数という。）以下の範囲で当該ポンプ装置３の稼働を制御する。

【0041】

そして、水需要が小さくなり、給水量が予め決められた流量（本実施形態では、停止流量）以下となったときに、ポンプ制御部１０Ａは、ポンプ装置３を停止させ、第１ポンプ３Ａ又は第２ポンプ３Ｂによる給水を停止させる。

【0042】

＜警告部＞
警告部１０Ｂは、少なくとも、ポンプ装置３の回転数が予め決められた回転数以上であって、給水量が予め決められた水量以下のときに警告信号を発報する。具体的には、当該警告部１０Ｂは、ポンプ装置３の回転数が最大回転数となり、かつ、流量センサ５からオフ信号が発信されたときに発報する。

【0043】

警告部１０Ｂは、ポンプ装置３の稼働中に発報をするか否かを判断する。つまり警告部１０Ｂは、圧力センサ４の検出圧力が起動圧力より大きいときに、発報をするか否かを判断することになる。

【0044】

なお、本実施形態に係る警告部１０Ｂは、駆動周波数を利用してポンプ装置３の回転数を把握する。発報の手法は、例えば、制御盤内のランプの点滅や音声等の警告信号、又は無線通信もしくは有線通信を介した管理者への通報等である。

【0045】

＜３．本実施形態に係る給水装置の特徴＞
本実施形態に係る給水装置１では、ポンプ装置３の回転数が予め決められた回転数以上であって、給水量が予め決められた水量以下のときに、警告部１０Ｂは、給水装置１に異常が発生している、又は当該異常が発生する可能性があるものとみなして、警告信号を発報する。

【0046】

これにより、当該給水装置１では、既存のセンサを利用して異常発生を予知でき得る。延いては、異常が発生した給水装置１が継続的に運転されることが防止され得るので、給水装置１の消費電力が不必要に増大してしまうことを未然に防止でき得る。

【0047】

因みに、ポンプ装置３の回転数が予め決められた回転数以上であって、給水量が予め決められた水量以下となった場合には、例えば、第１逆止弁６～第２逆止弁７のいずれか損傷し、ポンプ装置３から吐き出された水が、給水先に供給されておらず、給送装置１内のみで循環している可能性が高い。

【0048】

（第２実施形態）
第１実施形態に係る警告部１０Ｂは、ポンプ装置３の回転数が予め決められた回転数以上であって、給水量が予め決められた水量以下のときに、警告信号を発報する。

【0049】

これに対して、本実施形態に係る警告部１０Ｂは、ポンプ装置３の回転数が予め決められた回転数以上であって、給水圧が予め決められた圧力（例えば、起動圧力）以下のときに警告信号を発報する。

【0050】

これにより、本実施形態に係る給水装置においても、第１実施形態に係る給水装置１と同様に、既存のセンサを利用して異常発生を予知でき得る。延いては、給水装置の消費電力が不必要に増大してしまうことを未然に防止でき得る。

【0051】

（その他の実施形態）
上述の実施形態は、直結式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、受水槽等の貯水装置を備える給水装置にも適用可能である。

【0052】

上述の実施形態に係るポンプ装置３は、複数のポンプを有する構成であった。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、１台のポンプにて構成されたポンプ装置であってもよい。

【0053】

上述の実施形態に係る運転モードは、給水圧が末端圧に基づく目標圧力となるようにポンプ装置３の回転数を制御するモードであった。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、目標圧力が末端圧に基づかないものであってもよい。

【0054】

上述の実施形態では、コンピュータにてソフトウェアが実行されることにより、ポンプ制御部１０Ａ及び警告部１０Ｂが実現されていた。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、ポンプ制御部１０Ａ及び警告部１０Ｂそれぞれを構成する専用のハードウェア、又はポンプ制御部用のコンピュータ及び警告部用のコンピュータにて構成されていてもよい。

【0055】

上述の実施形態に係る流量センサ５は、給水量が停止流量を超えているときにはオン信号を出力し、給水量が停止流量以下のときにはオフ信号を出力する構成であった。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、給水量に応じた連続する信号を出力する流量センサであってもよい。

【0056】

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】

【0057】

１… 給水装置 ３…ポンプ装置 ３Ａ… 第１ポンプ
３Ｂ… 第２ポンプ ４…圧力センサ ５… 流量センサ
６… 第１逆止弁 ７…第２逆止弁 ８… 第３逆止弁
９… 蓄圧器 １０…制御装置 １０Ａ… ポンプ制御部
１０Ｂ… 警告部 １０Ｃ…駆動部 １２Ａ… 仕切弁
１２Ｃ… 逆流防止装置 １２Ｂ…仕切弁 １３… バイパス部

【図1】