特開 2024-176537 給水装置及び給水方法

(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】P2024176537

(43)【公開日】2024-12-19

(54)【発明の名称】給水装置及び給水方法

(51)【国際特許分類】

   F04B 49/08 20060101AFI20241212BHJP

   F04D 15/00 20060101ALI20241212BHJP

【ＦＩ】

F04B49/08 311

F04D15/00 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023095121

(22)【出願日】2023-06-08

(71)【出願人】

【識別番号】502129933

【氏名又は名称】株式会社日立産機システム

(74)【代理人】

【識別番号】110001689

【氏名又は名称】青稜弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】富田 敏夫

(72)【発明者】

【氏名】小堀 智之

【テーマコード（参考）】

3H020

3H145

【Ｆターム（参考）】

3H020AA05

3H020BA04

3H020BA13

3H020CA01

3H020DA02

3H020EA13

3H020EA17

3H145AA02

3H145AA16

3H145AA23

3H145AA42

3H145BA20

3H145CA03

3H145DA48

3H145EA13

3H145EA50

3H145GA23

(57)【要約】

【課題】給水装置において、機器の故障傾向と思われる事象の中でも、実際に給水圧力に影響を与える事象のみを警報・故障として信号を出力し、監視・管理を容易にする。
【解決手段】吐き出し圧力が許容圧力範囲を超えない場合には異常信号を出力しない。
【選択図】図４

【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電動機と、
前記ポンプの吐き出し圧力を検出する圧力検出部と、
前記電動機の回転数を制御する電力変換装置と、
前記ポンプの制御に用いる所定の値を記憶する記憶部と、
前記ポンプ、前記電動機、前記圧力検出部、前記電力変換装置及び前記記憶部の少なくとも一つの異常を判断する演算部と、
前記演算部で異常があると判断した際に異常信号を出力する信号処理部と、を有する給水装置であって、
前記記憶部は、
少なくとも前記吐き出し圧力に関する許容圧力範囲を記憶しておき、
前記演算部は、
前記電動機を駆動する周波数により前記電動機の回転数を制御し、前記吐き出し圧力が前記許容圧力範囲内で駆動するように制御し、
前記信号処理部は、
前記吐き出し圧力が前記許容圧力範囲を超えない場合には前記異常信号を出力しないことを特徴とする給水装置。

【請求項2】

請求項１に記載の給水装置であって、
前記記憶部は、
前記異常信号の警報ランクを重要度に応じて複数記憶し、
前記信号処理部は、
前記警報ランクの前記重要度に応じて、前記異常信号を出力するか前記異常信号を出力しないかを判断することを特徴とする給水装置。

【請求項3】

請求項２に記載の給水装置であって、
前記演算部は、
前記吐き出し圧力が前回の前記吐き出し圧力に比べて前記許容圧力範囲を超えた程度が変化した場合に、前記警報ランクの前記重要度を変更することを特徴とする給水装置。

【請求項4】

請求項２に記載の給水装置であって、
前記記憶部は、
前記警報ランクとして、前記電動機の温度異常の警報ランク、前記圧力検出部の出力異常の警報ランク及び前記記憶部の状態異常の警報ランクをそれぞれ記憶することを特徴とする給水装置。

【請求項5】

請求項１に記載の給水装置であって、
前記演算部は、
前記吐き出し圧力が前回の前記吐き出し圧力に比べて前記許容圧力範囲を超えた程度が変化した場合に、前記許容圧力範囲を変更することを特徴とする給水装置。

【請求項6】

請求項１に記載の給水装置であって、
前記記憶部は、
前記吐き出し圧力に関する許容時間を記憶し、
前記信号処理部は、
前記吐き出し圧力が前記許容圧力範囲を超えた場合であっても、前記許容圧力範囲を超過した程度に応じて前記許容時間を超えていない場合には前記異常信号を出力しないことを特徴とする給水装置。

【請求項7】

請求項１に記載の給水装置であって、
前記圧力検出部は、
圧力センサで構成されることを特徴とする給水装置。

【請求項8】

ポンプと、
前記ポンプを駆動する電動機と、
前記ポンプの吐き出し圧力を検出する圧力検出部と、
前記電動機の運転及び停止を制御する制御部と、
前記ポンプの制御に用いる所定の値を記憶する記憶部と、
前記ポンプ、前記電動機、前記圧力検出部、制御部及び前記記憶部の少なくとも一つの異常を判断する演算部と、
前記演算部で異常があると判断した際に異常信号を出力するための信号処理部と、を有する給水装置であって、
前記制御部は、
前記ポンプの吐き出し圧力が所定の値を下回ると前記電動機を運転するように制御し、
前記電動機の運転中に前記吐き出し圧力が予め設定された所定の圧力を下回らない場合には前記異常信号を出力しないことを特徴とする給水装置。

【請求項9】

請求項８に記載の給水装置であって、
前記圧力検出部は、
圧力スイッチで構成されることを特徴とする給水装置。

【請求項10】

ポンプと、前記ポンプを駆動する電動機と、前記ポンプの吐き出し圧力を検出する圧力検出部と、前記電動機の回転数を制御する電力変換装置と、前記ポンプの制御に用いる所定の値を記憶する記憶部と、制御部を有する給水装置を用いて給水を行う給水方法であって、
前記記憶部により、
少なくとも前記吐き出し圧力に関する許容圧力範囲を記憶しておき、
前記制御部により、
前記ポンプ、前記電動機、前記圧力検出部、前記電力変換装置及び前記記憶部の少なくとも一つの異常を判断し、前記異常があると判断した際に異常信号を出力し、
前記電動機を駆動する周波数により前記電動機の回転数を制御し、前記吐き出し圧力が前記許容圧力範囲内で駆動するように制御し、
前記吐き出し圧力が前記許容圧力範囲を超えない場合には前記異常信号を出力しないことを特徴とする給水方法。

【請求項11】

請求項１０に記載の給水方法であって、
前記記憶部により、
前記異常信号の警報ランクを重要度に応じて複数記憶し、
前記制御部により、
前記警報ランクの前記重要度に応じて、前記異常信号を出力するか前記異常信号を出力しないかを判断することを特徴とする給水方法。

【請求項12】

請求項１１に記載の給水方法であって、
前記制御部により、
前記吐き出し圧力が前回の前記吐き出し圧力に比べて前記許容圧力範囲を超えた程度が変化した場合に、前記警報ランクの前記重要度を変更することを特徴とする給水方法。

【請求項13】

請求項１１に記載の給水方法であって、
前記記憶部により、
前記警報ランクとして、前記電動機の温度異常の警報ランク、前記圧力検出部の出力異常の警報ランク及び前記記憶部の状態異常の警報ランクをそれぞれ記憶することを特徴とする給水方法。

【請求項14】

請求項１０に記載の給水方法であって、
前記制御部により、
前記吐き出し圧力が前回の前記吐き出し圧力に比べて前記許容圧力範囲を超えた程度が変化した場合に、前記許容圧力範囲を変更することを特徴とする給水方法。

【請求項15】

請求項１０に記載の給水方法であって、
前記記憶部により、
前記吐き出し圧力に関する許容時間を記憶し、
前記制御部により、
前記吐き出し圧力が前記許容圧力範囲を超えた場合においても、前記許容圧力範囲を超過した程度に応じて前記許容時間を超えていない場合には前記異常信号を出力しないことを特徴とする給水方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、給水装置及び給水方法に関する。

【背景技術】

【0002】

給水装置において断水は避けなければならない事態であり、そのため給水装置を構成する機器の不調や故障に対し、警報・故障信号を発報し、設備管理者や機器サービス管理会社担当者などに知らせ、断水に至る前に対処を行なってきた。これに関連する技術として、例えば、特許文献１がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－１８３８１７公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献１に記載されたポンプシステムでは、ポンプの二次側の圧力の変化と、モータの駆動の関係から、漏水を検知することができるとしている。

【0005】

しかしながら、機器の警報・故障信号が必ずしも断水に繋がる事象とは限らず、警報レベルの設定によっては頻繁に警報が発報されることにより、機器の状態を確認する手間を増やすこととなる。

【0006】

さらには、設備監視技術の発展に伴い、遠隔での一元監視・管理が可能となったが、逆に、遠隔で監視している際、各地からの対象の警報・故障信号が届き、１つ１つの確認に時間を要し、重要な警報・故障信号への気付きが遅れる恐れがある。

【0007】

さらには、過剰な警報・故障信号の発報は、利用者や管理者に不安を与える恐れがある。

【0008】

本発明の目的は、給水装置において、機器の故障傾向と思われる事象の中でも、実際に給水圧力に影響を与える事象のみを警報・故障として信号を出力し、監視・管理を容易にすることにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一態様の給水装置は、ポンプと、前記ポンプを駆動する電動機と、前記ポンプの吐き出し圧力を検出する圧力検出部と、前記電動機の回転数を制御する電力変換装置と、前記ポンプの制御に用いる所定の値を記憶する記憶部と、前記ポンプ、前記電動機、前記圧力検出部、前記電力変換装置及び前記記憶部の少なくとも一つの異常を判断する演算部と、前記演算部で異常があると判断した際に異常信号を出力する信号処理部と、を有する給水装置であって、前記記憶部は、少なくとも前記吐き出し圧力に関する許容圧力範囲を記憶しておき、前記演算部は、前記電動機を駆動する周波数により前記電動機の回転数を制御し、前記吐き出し圧力が前記許容圧力範囲内で駆動するように制御し、前記信号処理部は、
前記吐き出し圧力が前記許容圧力範囲を超えない場合には前記異常信号を出力しないことを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明に一態様によれば、給水装置において、機器の故障傾向と思われる事象の中でも、実際に給水圧力に影響を与える事象のみを警報・故障として信号を出力し、監視・管理を容易にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施例１～５における給水装置の構成を示した図である。

【図2】実施例１～５における制御装置の構成を示した図である。

【図3A】実施例１～５における記憶部の構成を示した図である。

【図3B】実施例１～５における記憶部の構成を示した図である。

【図4】実施例１における制御フローを示す図である。

【図5】実施例２における制御フローを示す図である。

【図6】実施例３において許容圧力範囲を２種類以上に分ける場合の制御フローを示す図である。

【図7】実施例３において警報ランク毎に異なる判定値での判断を行なう処理フローを示す図である。

【図8】実施例４において警報ランクの変更処理フローを示す図である。

【図9】実施例４において警報ランクの変更処理フローを示す図である。

【図10】実施例６における許容圧力範囲の変更処理フローを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施例を、図面を用いて説明する。

【実施例0013】

本発明は、ポンプの吐き出し圧力が、予め設定する許容圧力範囲を超えない場合には異常信号を出力しないようにするものである。

【0014】

図１は、本発明の実施例１に係る給水装置の全体構成図である。

【0015】

１号機ポンプ１１、２号機ポンプ１２は、それぞれ１号機電動機２１、２号機電動機２２で駆動されている。各々ポンプの吸込み部は、吸込み管３５を介して水源側と接続される。水源側、直結方式では、水道本管（図示せず）からの水の供給を受け、受水槽方式では、受水槽（図示せず）からの水の供給を受ける。

【0016】

主に直結方式の場合には、この吸込み管に流入側圧力センサ４１を設け、水道本管の圧力を検出する。吸込み管と各々ポンプの間には、給水装置の整備時に、給水装置への水の流れを止めるための流入側仕切弁３３を設ける。

【0017】

需要側として吐出し管３６が、直送式の場合には、需要側給水管と接続して、例えば、集合住宅等の水栓に給水する。高置水槽式の場合には、この吐出し管と需要側給水管と接続して高置水槽へ給水する。

【0018】

図示していないが、給水圧力の急激な変動を抑えると同時に、自動運転中のポンプ停止間隔を長くすることを目的として、吐出し管に圧力タンクを設けることもある。吐出し管と各々ポンプの間には、給水装置の整備時に、給水装置への水の流れを止めるための吐出側仕切弁３４を設ける。

【0019】

さらに、吐出側仕切弁と各々ポンプの間に１号機逆止弁３１、２号機逆止弁３２を設け、ポンプにより送水した水が、他方のポンプを通して逆流することを防ぐ。この吐出し管に吐出側圧力センサ４２を設け、水道本管の圧力を検出する。吐出側圧力センサの検出値を基にポンプの吐出し側圧力を制御（例えば、吐出圧一定制御、推定末端圧一定制御）する。

【0020】

制御装置７１は例えば制御盤のような盤形状とする。制御装置の内部構成である１号機インバータ（１号機電動機用の電力変換装置）５１、２号機インバータ（２号機電動機用の電力変換装置）５２は、それぞれ電源側（図示せず）より電源の供給を受け、出力電圧の周波数を変化させることにより、各々電動機の回転数を変化させ駆動する。信号入力部１は流入側圧力センサで検出した圧力信号を取り込む。同様に信号入力部２は吐出し側圧力センサで検出した圧力信号を取り込む。

【0021】

図２は、制御装置の詳細な構成図である。

【0022】

演算部９１は、記憶部９３に記憶された制御パラメータに従い、操作部９２から入力された指示内容に従い、或いは、信号処理部９４から入力された信号に応じて、各々電動機の運転方法を決定し、１号機制御部８１、２号機制御部８２に電動機の運転／停止および回転数変化の指示を行なう。

【0023】

各々制御部は演算部９１の指示に従い、各々制御するインバータの出力電圧のＯＮ／ＯＦＦおよび周波数変化を行なう。演算部９１は操作部９２あるいは信号処理部９４より要求された表示内容、または演算部９１で制御状態より決定した表示内容を表示部９５に表示する。

【0024】

さらに、電動機、電力変換装置、圧力検出部、記憶部に異常があると判断した際、あるいはこれらの内部構成である各機器への制御や、各機器との通信などに異常を認めた場合に警報信号を出力するよう信号処理部９４に指示を出す。その他、演算部９１は現在の運転状態に応じた運転信号や負荷電流値、吐出圧力などの状態信号を、信号処理部を介し出力する。

【0025】

本実施例ではインバータ（電力変換装置）と制御部を分けているが、１つの構成機器としても良い。また、演算部と制御部を分けているが、１つの機器構成としても良い。

【0026】

信号処理部９４ではアナログ、あるいはデジタルの有線、あるいは無線の信号の入出力を行う。他の制御盤、監視盤や機器からの制御線により入力された信号の処理、あるいは制御線により信号を出力する。または、無線通信により遠隔に設置された通信機器に対し、信号の入出力を行なう。

【0027】

図３Ａは、記憶部９３の揮発性メモリに都度記憶する制御パラメータである。図３Ｂは、記憶部９３の不揮発性メモリに記憶された制御パラメータである。

【0028】

記憶部９３には各々の制御パラメータを保存する記憶アドレスと、そのアドレスに記憶している設定値（図示せず）がある。アドレス１００には吐出側圧力センサで検出した現在の吐出し圧力ＤＰＡを都度更新し、記憶する。アドレス１０２には許容圧力下限の値ＬＬを記憶し、アドレス１０４には許容圧力上限の値ＨＬを記憶する。

【0029】

図４は、本実施例における制御フローを示す。１つの例として、演算部９１が、制御装置７１内の各機器との間での通信に異常を認めた場合の制御フローを示す。

【0030】

ステップ２００で、演算部が制御装置内の機器との間での通信に異常を認めない場合、ステップ２０４に進み、異常信号を出力しない。ステップ２００にて通信に異常を認めた場合、ステップ２０１に進み、現在の吐出し圧力ＤＰＡが、許容圧力下限ＬＬ以上であるかを確認する。

【0031】

ＤＰＡがＬＬに満たない場合にはステップ２０３に進み、異常信号を出力する。ＤＰＡがＬＬ以上である場合、ステップ２０２に進み、現在の吐出し圧力ＤＰＡが、許容圧力上限ＨＬ以下であるかを確認する。ＤＰＡがＨＬを超過している場合にはステップ２０３に進み、異常信号を出力する。ＤＰＡがＨＬ未満である場合、ステップ２０４に進み、異常信号を出力しない。

【実施例0032】

本発明の実施例２は、異常信号に警報ランクを設定し、吐き出し圧力が許容圧力範囲を超えない場合に異常信号を出力する、あるいは出力しないことを警報ランクに応じて判断するものである。

【0033】

給水装置の全体構成図と、制御装置の詳細な構成図は実施例１と同様であるので説明を割愛する。

【0034】

記憶部９３には実施例１と同様にアドレス１００～１０２に予めパラメータを設定する。加えて、アドレス１１０には、電動機の温度異常の警報ランクを設定する。アドレス１１１には、制御装置の各機器との間の通信異常の警報ランクを設定する。

【0035】

アドレス１１２には圧力センサ（検出部）の出力異常の警報ランクを設定する。本実施例では電動機、制御機器間通信異常、センサ異常としたが、これらの警報をランク付けすることが必須ではなく、また、他の状態を警報として扱い、警報ランクを設定しても良い。

【0036】

警報ランクは、例えばＡ、Ｂ、Ｃの３種類を設定し、Ａの場合には圧力に関係なく警報を発報するものとし、Ｂの場合には吐出し側圧力が許容圧力範囲内である場合には警報を発報しないものとし、Ｃの場合には警報を発報しないものとする。

【0037】

図５は、本実施例における制御フローを示す。１つの例として、演算部９１が、制御装置７１内の各機器との間での通信に異常を認めた場合の制御フローを示す。

【0038】

ステップ３００で、演算部が制御装置内の機器との間での通信に異常を認めない場合、ステップ３０１に進み、異常信号を出力しない。ステップ３００にて通信に異常を認めた場合、ステップ３０２に進み、制御機器間の通信異常の警報ランクがＡであるかを確認する。

【0039】

Ａである場合にはステップ３０３に進み、異常信号を出力する。Ａでない場合、ステップ３０４に進み、制御機器間の通信異常の警報ランクがＢであるかを確認する。Ｂでない場合にはステップ３０５に進み、異常信号を出力しない。Ｂである場合、ステップ２００に進む。ステップ２００以降は実施例１と同様の制御フローであるので説明を割愛する。