特許 7452852 給水装置

(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】

(24)【登録日】2024-03-11

(45)【発行日】2024-03-19

(54)【発明の名称】給水装置

(51)【国際特許分類】

   F04D 15/00 20060101AFI20240312BHJP

   F04B 49/06 20060101ALI20240312BHJP

【ＦＩ】

F04D15/00 D

F04D15/00 F

F04B49/06 321B

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020107628

(22)【出願日】2020-06-23

(65)【公開番号】P2022003229

(43)【公開日】2022-01-11

【審査請求日】2023-05-18

(73)【特許権者】

【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】坂谷 哲則

【審査官】山崎 孔徳

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－２１７２７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－００２９０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２５６８６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５８－１１０８９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｄ １５／００

Ｆ０４Ｂ ４９／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の電動ポンプと、
吐出し圧力を検出する吐出し圧センサと、
複数の前記電動ポンプそれぞれの運転周波数を制御する少なくとも１つの制御部であって、並列運転制御モードにてそれら電動ポンプを制御可能な制御部とを備え、
前記並列運転制御モードでは、協働目標圧力制御機能、流量均一化制御機能、定速運転制御機能、及び変速運転制御機能が少なくとも実行可能であり、
前記定速運転制御機能及び前記変速運転制御機能は、前記流量均一化制御機能が開始されて、稼働中の前記電動ポンプそれぞれの吐出し流量が略同一となった後に実行され、かつ、前記変速運転制御機能と前記定速運転制御とが並列して実行され、
稼働中の前記電動ポンプのうち前記定速運転制御機能が実行されている１つ又は複数の電動ポンプを定速運転ポンプとし、その他の前記電動ポンプを変速運転ポンプとしたとき、
前記協働目標圧力制御機能では、少なくとも２台の前記電動ポンプが、前記吐出し圧センサの検出圧力が目標圧力となり、かつ、それらの電動ポンプの吐出し流量が互いに略等しくなるように各電動ポンプの運転周波数が同期制御され、
前記電動ポンプの稼働台数を増台させる直前に稼働している電動ポンプを増台前ポンプとし、増台により起動した前記電動ポンプを増台時起動ポンプとし、当該増台時起動ポンプの起動直前の前記目標圧力を増台時目標圧力としたとき、
前記流量均一化制御機能では、２台以上の前記電動ポンプが稼働している状態から稼働台数が１つ増台した時以降、前記増台時目標圧力を目標圧力として前記増台前ポンプを前記協働目標圧力制御機能にて制御するとともに、前記増台時起動ポンプに対して増速指令を発することにより、稼働中の前記電動ポンプそれぞれの吐出し流量が略同一となるように制御され、
前記定速運転制御機能では、前記定速運転ポンプの吐出し流量が目標とする流量となるように制御され、
前記変速運転制御機能では、給水圧が目標とする圧力となるように前記変速運転ポンプが制御され、かつ、当該変速運転ポンプが複数の場合には、それら変速運転ポンプそれぞれの吐出し流量が略同一となるように制御される
給水装置。

【請求項2】

前記制御部は、
前記変速運転ポンプの吐出し流量と前記定速運転ポンプの吐出し流量との差の絶対値が予め決められた値未満となるように、前記定速運転ポンプを制御する差分抑制制御機能
が実行可能である請求項１に記載の給水装置。

【請求項3】

前記制御部は、
前記変速運転ポンプの吐出し流量が予め決められた最大給水能力に到達した場合に、前記定速運転ポンプの吐出し流量を予め決められた最大給水能力にする最大給水制御機能
が実施可能である請求項２に記載の給水装置。

【請求項4】

前記定速運転制御機能及び前記変速運転制御機能の実行開始時、又は前記流量均一化制御機能の終了時における前記電動ポンプの吐出し流量を均一流量としたとき、
前記制御部は、
前記変速運転ポンプの吐出し流量が前記均一流量以下となったときには、前記定速運転ポンプの吐出し流量を前記均一流量に維持する維持制御機能
が実行可能である請求項２又は３に記載の給水装置。

【請求項5】

給水量を検出する流量検出器を備え、
前記電動ポンプの稼働台数が増台する直前に前記流量検出器により検出された給水量から予め決められた流量が減じられた値を減台流量としたとき、
前記制御部は、前記流量検出器により検出された給水量が前記減台流量以下になったときに、稼働している複数の電動ポンプのうちいずかの電動ポンプを停止させる請求項１ないし４のいずれか１つに記載の給水装置。

【請求項6】

前記制御部は、前記流量検出器により検出された給水量が前記減台流量以下になったときに、最初に起動した電動ポンプを停止させる請求項５に記載の給水装置。

【請求項7】

前記制御部は、目標とする圧力（以下、目標圧力という。）を給水量に応じて決定する
定末端圧力一定制御機能を実行可能であり、
前記制御部は、
推定末端圧力一定制御機能の実行時において、稼働する前記電動ポンプの台数を増台させた場合には、前記目標圧力を増台させる直前の値に固定し、かつ、
稼働する前記電動ポンプの台数を減台させた場合には、前記目標圧力を減台させる直前の値に固定する機能を実行可能である請求項１ないし６のいずれか１項に記載の給水装置。

【請求項8】

稼働する前記電動ポンプの台数が増台する直前の状態において、最後に起動した電動ポンプを最後発ポンプとし、最初に起動した前記電動ポンプを先発ポンプとしたとき、
前記制御部は、前記変速運転ポンプとして、前記先発ポンプ及び前記最後発ポンプを選択する請求項１ないし７のいずれか１項に記載の給水装置。

【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、複数の電動ポンプを備え、かつ、必要な給水量に応じて電動ポンプの稼働台数を変更している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００７－１７０４０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、複数の電動ポンプを備える給水装置において、効率よく運転す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】

【0005】

給水装置は、複数の電動ポンプ（Ｐ）と、複数の電動ポンプ（Ｐ）の作動を制御する少なくとも１つの制御部（ＣＴＬ）であって、並列運転制御モードにてそれら電動ポンプ（Ｐ）を制御可能な制御部（ＣＴＬ）とを備える。

【0006】

そして、並列運転制御モードでは、流量均一化制御機能、定速運転制御機能、及び変速運転制御機能が少なくとも実行可能であり、定速運転制御機能及び変速運転制御機能は、流量均一化制御機能の実施後に実行され、かつ、変速運転制御機能と定速運転制御とが並列して実行される。

【0007】

さらに、流量均一化制御機能では、２台以上の電動ポンプ（Ｐ）が稼働している状態から稼働台数が１つ増台した時以降、稼働中の電動ポンプ（Ｐ）それぞれの吐出し流量が略同一となるように制御される。

【0008】

定速運転制御機能では、定速運転ポンプ（Ｐｃ）の吐出し流量が目標とする流量となるように制御される。

【0009】

変速運転制御機能では、給水圧が目標とする圧力となるように変速運転ポンプ（Ｐｖ）が制御され、かつ、当該変速運転ポンプ（Ｐｖ）が複数の場合には、それら変速運転ポンプ（Ｐｖ）それぞれの吐出し流量が略同一となるように制御される。

【0010】

これにより、給水装置を効率よく運転することが可能となり得る。なお、上記においては、稼働中の電動ポンプ（Ｐ）のうち定速運転制御機能が実行されている１つ又は複数の電動ポンプを定速運転ポンプ（Ｐｃ）とし、その他の電動ポンプ（Ｐ）を変速運転ポンプ（Ｐｖ）としている。

【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】第１実施形態に係る給水装置を示す図である。

【図2】第１実施形態に係る並列運転制御モード時の説明図である。

【図3】第１実施形態に係る並列運転制御モードを示すフローチャートである。

【図4】第１実施形態に係る並列運転制御モードを示すフローチャートである。

【図5】第１実施形態に係る並列運転制御モードを示すフローチャートである。

【図6】第１実施形態に係る並列運転制御モードを示すフローチャートである。

【図7】第１実施形態に係る並列運転制御モード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】

【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】

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、並びに図示された構造部位を備える。

【0015】

（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（例えば、４つ）の電動ポンプＰ１～Ｐ４及び制御部ＣＴＬ１～ＣＴＬ４等を少なくとも備える。

【0016】

各電動ポンプＰ１～Ｐ４は、全て同一構造である。具体的には、各電動ポンプＰ１～Ｐ４は、ポンプ部Ｐｐ及びモータ部Ｐｍを有する電動式のポンプである。以下、電動ポンプＰ１～Ｐ４のうち任意の電動ポンプを意図する場合は電動ポンプＰと記す。

【0017】

各電動ポンプＰの吐出し口から吐出された水は、連結管（図示せず。）を介して合流管（図示せず。）に集合する。なお、合流管は建物の配水管（図示せず。）に接続される。給水装置１の給水量とは、合流管から配水管に供給される給水量をいう。

【0018】

各電動ポンプＰは、制御部ＣＴＬ１～ＣＴＬ４により制御される。具体的には、制御部ＣＴＬ１は電動ポンプＰ１のモータ部Ｐｍを制御する。制御部ＣＴＬ２は電動ポンプＰ２のモータ部Ｐｍを制御する。制御部ＣＴＬ３は電動ポンプＰ３のモータ部Ｐｍを制御する。制御部ＣＴＬ４は電動ポンプＰ４のモータ部Ｐｍを制御する。

【0019】

制御部ＣＴＬ１～ＣＴＬ４は、互いに情報を送受信可能である。各制御部ＣＴＬ間の通信方法は不問である。本実施形態に係る各制御部ＣＴＬは、シリアル通信方法にて互いに情報を送受信する。なお、制御部ＣＴＬ１～ＣＴＬ４は全て同一である。以下、制御部ＣＴＬ１～ＣＴＬ４のうち任意の制御部を意図する場合は制御部ＣＴＬと記す。

【0020】

各制御部ＣＴＬは、モータ部Ｐｍを駆動するための駆動回路（本実施形態では、インバータ方式の駆動回路）及び当該駆動回路を制御するインバータ制御部等を少なくとも有する。

【0021】

そして、本実施形態に係る制御部ＣＴＬ、つまりインバータ制御部は、モータ部Ｐｍを駆動する駆動周波数（運転周波数ともいう。）を制御することにより、電動ポンプＰの吐出し流量や吐出し圧力等を制御する。

【0022】

制御部ＣＴＬ１～ＣＴＬ４それぞれには、流量センサＦＳ１～ＦＳ４それぞれの検出値が入力されている。各流量センサＦＳ１～ＦＳ４は、対応する電動ポンプＰの吐出し流量を検出する。以下、流量センサＦＳ１～ＦＳ４のうち任意の流量センサを意図する場合は流量センサＦＳと記す。

【0023】

吐出し圧センサＰＳは、給水装置１の吐出し圧力を検出する。吐出し圧センサＰＳの検出信号は、少なくとも第１の制御部ＣＴＬ１に送信される。なお、本実施形態では、その他の制御部ＣＴＬも通信回線を介して給水装置１の吐出し圧力が入力されている。

【0024】

＜２．制御部の制御＞
＜２．１ 制御の概要＞
制御部ＣＴＬ１～ＣＴＬ４、つまり、各制御部ＣＴＬの制御回路は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を有するマイクロコンピュータ等にて構成されている。各制御部ＣＴＬは、ＲＯＭ等の不揮発性記憶部に予め記憶された制御用プログラムに従って駆動回路等を制御する。

【0025】

各制御部ＣＴＬは、少なくとも目標圧力制御機能を実行可能である。目標圧力制御機能は、吐出し圧センサＰＳにより検出された圧力（以下、検出圧力という。）が、予め決められた所定の圧力範囲となるようにポンプＰ、つまりモータ部Ｐｍの回転速度を制御する機能である。

【0026】

なお、目標圧力制御機能は、モータ部Ｐｍの稼働中においては、停止指令がない限り、実行される機能である。つまり、目標圧力制御機能と相反する他の機能が実行されていない限り、モータ部Ｐｍの稼働中は目標圧力制御機能が実行される。

【0027】

本実施形態に係る給水装置１では、全ての電動ポンプＰ１～Ｐ４が停止状態にある場合において、検出圧力が上記圧力範囲の下限値未満となったときに、第１電動ポンプＰ１が最初に起動するように構成されている。

【0028】

＜２．２ 並列運転制御モード＞
並列運転制御モードとは、２台以上の電動ポンプＰを稼働させるための制御モードの一例である。本実施形態に係る並列運転制御モードでは、少なくとも協働目標圧力制御機能が実行可能である。

【0029】

そして、特に、３台以上の電動ポンプＰが稼働する並列運転制御モード時に場合には、流量均一化制御機能、定速運転制御機能、及び変速運転制御機能等が実行される。なお、当該給水装置１では、制御部ＣＴＬ１を指令制御部として、４つの制御部ＣＴＬが協働することにより、並列運転制御モードが実現される。

【0030】

＜協働目標圧力制御機能＞
協働目標圧力制御機能とは、少なくとも２台の電動ポンプＰが、吐出し圧センサＰＳの検出圧力が予め決められた圧力となり、かつ、それらの電動ポンプＰの吐出し流量が互いに略等しくなるように協働制御する同期変速運転機能である。

【0031】

具体的には、同期変速運転をしている複数の電動ポンプＰは、第１電動ポンプＰ１を駆動するための運転周波数で駆動される。つまり、制御部ＣＴＬ１が運転周波数を増減させると、他の制御部ＣＴＬはこれに同期して運転周波数を増減させる。

【0032】

＜２．３ 流量均一化制御機能、定速運転制御機能、及び変速運転制御機能＞
定速運転制御機能及び変速運転制御機能は、流量均一化制御機能の実施後において、互いに並列して実行される機能である。以下、稼働中の電動ポンプＰのうち定速運転制御機能が実行されている１つ又は複数の電動ポンプを定速運転ポンプＰｃとし、その他の電動ポンプＰを変速運転ポンプＰｖという。

【0033】

つまり、３台の電動ポンプＰが稼働している場合において、定速運転ポンプＰｃが１台の場合には、残りの２台が変速運転ポンプＰｖとなる。なお、本実施形態に係る制御部ＣＴＬ１は、先発ポンプ及び最後発ポンプを変速運転ポンプＰｖとして選択する。

【0034】

最後発ポンプとは、稼働する電動ポンプＰの台数が増台する直前の状態において、最後に起動した電動ポンプＰをいう。具体的には、第１電動ポンプＰ１、第２電動ポンプＰ２、第３電動ポンプＰ３の順に３つのポンプＰが起動した場合には、第３電動ポンプＰ３が最後発ポンプとなる。

【0035】

先発ポンプは、最初に起動した電動ポンプＰである。なお、本実施形態では、第１電動ポンプＰが常に最初に起動するので、本実施形態では、先発ポンプは、常に、第１電動ポンプＰ１である。

【0036】

＜流量均一化制御機能＞
流量均一化制御機能は、２台以上の電動ポンプＰが稼働している状態から稼働台数が１つ増台した時以降において、稼働中の電動ポンプＰそれぞれの吐出し流量が略同一となるように制御する機能である。

【0037】

具体的には、流量均一化制御機能は、例えば、以下のような制御にて実行される。すなわち、第１電動ポンプＰ１及び第２電動ポンプＰ２が稼働しているときに第３電動ポンプＰ３が起動された場合、第１制御部ＣＴＬ１は、第３制御部ＣＴＬ３に対して、第３電動ポンプＰ３を増速させる指令（以下、増速指令という。）を発する。

【0038】

そして、第１制御部ＣＴＬ１は、例えば、第３電動ポンプＰ３が起動した時から予め決められた時間が経過するまでは、第３電動ポンプＰ３を増速し続ける。これにより、第３電動ポンプＰ３の吐出し流量が増加していく。

【0039】

一方、第１電動ポンプＰ１及び第２電動ポンプＰ２は、協働目標圧力制御機能により制御されているため、第１電動ポンプＰ１及び第２電動ポンプＰ２の吐出し流量は、次第に減少していく。

【0040】

したがって、第１電動ポンプＰ１及び第２電動ポンプＰ２の吐出し流量と第３電動ポンプＰ３の吐出し流量との差が小さくなっていくので、稼働台数が１つ増台した時以降において、稼働中の電動ポンプＰそれぞれの吐出し流量が略同一となる。

【0041】

＜定速運転制御機能＞
定速運転制御機能では、定速運転ポンプＰｃの吐出し流量が目標とする流量（以下、目標流量という。）となるように制御される。つまり、定速運転ポンプＰｃを制御する制御部ＣＴＬは、対応する流量センサＦＳの検出流量が目標流量となるように運転周波数を制御する。

【0042】

なお、本実施形態では、変速運転ポンプＰｖは、先発ポンプ（第１電動ポンプＰ１）及び最後発ポンプに固定されている。したがって、本実施形態では、先発ポンプ（第１電動ポンプＰ１）及び最後発ポンプ以外の電動ポンプＰが定速運転ポンプＰｃとして選択される。

【0043】

つまり、稼働中の電動ポンプＰが３台の場合には、第１制御部ＣＴＬは、第２電動ポンプＰ２を定速運転ポンプＰｃとして選択し、第１電動ポンプＰ及び第３電動ポンプＰ３を変速運転ポンプＰｖとして選択する。

【0044】

稼働中の電動ポンプＰが４台の場合には、第１制御部ＣＴＬは、第２電動ポンプＰ２及び第３電動ポンプＰ３を定速運転ポンプＰｃとして選択し、第１電動ポンプＰ及び第４電動ポンプＰ４を変速運転ポンプＰｖとして選択する。

【0045】

＜変速運転制御機能＞
変速運転制御機能では、給水圧が目標とする圧力となるように変速運転ポンプＰｖが制御され、かつ、当該変速運転ポンプＰｖが複数の場合には、それら変速運転ポンプＰｖそれぞれの吐出し流量が略同一となるように制御される。

【0046】

なお、本実施形態では、先発ポンプ（第１電動ポンプＰ１）及び最後発ポンプ以外の電動ポンプＰが定速運転ポンプＰｃとして選択されるので、変速運転制御機能は、実質的に、協働目標圧力制御機能と同じ制御となる。

【0047】

＜２．４ 定速及び変速運転開始後の制御＞
第１制御部ＣＴＬ１は、定速及び変速運転開始後においては、差分抑制制御機能、維持制御機能、及び最大給水制御機能等を必要に応じて実行する。

【0048】

＜差分抑制制御機能＞
第１制御部ＣＴＬ１は、定速及び変速運転開始後、定速運転ポンプＰｃを差分抑制制御機能にて制御する。差分抑制制御機能とは、変速運転ポンプＰｖの吐出し流量と定速運転ポンプＰｃの吐出し流量との差の絶対値が予め決められた値未満となるように、定速運転ポンプＰｃを制御する機能である。

【0049】

具体的には、第１制御部ＣＴＬ１は、変速運転ポンプＰｖの吐出し流量（Ｖ１）と定速運転ポンプＰｃの吐出し流量（Ｖ２）との差の絶対値（｜Ｖ１－Ｖ２｜）に応じて目標流量を増減する。

【0050】

例えば、変速運転ポンプＰｖの吐出し流量から定速運転ポンプＰｃの吐出し流量が減じられた値（Ｖ１－Ｖ２）が大きくなるほど、第１制御部ＣＴＬ１は、変速運転ポンプＰｖの吐出し流量（Ｖ１）を大きくする。

【0051】

＜維持制御機能＞
維持制御機能は、変速運転ポンプＰｖの吐出し流量（Ｖ１）が均一流量（Ｖａ）以下となったときに実行される機能であって、定速運転ポンプＰｃの吐出し流量（Ｖ２）を均一流量（Ｖａ）に維持する機能である。

【0052】

均一流量（Ｖａ）とは、定速運転制御機能及び変速運転制御機能の実行開始時、又は流量均一化制御機能の終了時における電動ポンプＰ（例えば、第１電動ポンプＰ１）の吐出し流量をいう。

【0053】

つまり、第１制御部ＣＴＬ１は、定速及び変速運転開始後、定速運転ポンプＰｃを差分抑制制御機能にて制御する。そして、変速運転ポンプＰｖの吐出し流量（Ｖ１）が均一流量（Ｖａ）以下となったとき、第１制御部ＣＴＬ１は、差分抑制制御機能を停止し、定速運転ポンプＰｃの吐出し流量（Ｖ２）を均一流量（Ｖａ）に維持する。

【0054】

＜最大給水制御機能＞
最大給水制御機能とは、変速運転ポンプＰｖの吐出し流量が予め決められた最大給水能力に到達した場合に、定速運転ポンプＰｃの吐出し流量を予め決められた最大給水能力にする機能である。

【0055】

具体的には、変速運転ポンプＰｖの制御を担当する制御部ＣＴＬ（例えば、第１制御部ＣＴＬ１）の運転周波数が予め決められた最大周波数となったとき、又は変速運転ポンプＰｖの流量センサ（例えば、第１流量センサＦＳ１）の検出流量が最大給水能力に到達したときに、第１制御部ＣＴＬ１は、目標流量を最大給水能力に相当する流量とする。

【0056】

そして、定速運転ポンプＰｃの制御を担当する制御部ＣＴＬは、最大給水能力に相当する運転周波数にて定速運転ポンプＰｃを駆動する。これにより、最大給水制御機能が実行される。

【0057】

＜その他の制御機能＞
第１制御部ＣＴＬ１は、給水装置１の給水量（以下、給水量と略す。）が減台流量（Ｑｂ）以下になったときに、稼働している複数の電動ポンプＰのうちいずかの電動ポンプＰ（本実施形態では、最初に起動した電動ポンプＰ）を停止させる。

【0058】

減台流量（Ｑｂ）とは、電動ポンプＰの稼働台数が増台する直前に検出された給水量から予め決められた流量（ｑ）が減じられた値である。なお、第１制御部ＣＴＬ１は、各流量センサＦＳ１～ＦＳ４が検出した吐出し流量の合計値を給水量として認識する。

【0059】

第１制御部ＣＴＬ１は、目標圧力を給水量に応じて決定する推定末端圧力一定制御機能を実行可能である。

【0060】

具体的には、第１制御部ＣＴＬ１は、稼働する電動ポンプＰの台数を増台させた場合には、目標圧力を増台させる直前の値に固定する。第１制御部ＣＴＬ１は、稼働する電動ポンプＰの台数を減台させた場合には、目標圧力を減台させる直前の値に固定する。

【0061】

＜並列運転制御モードのイメージ（図２参照）＞
図２Ａは、第１電動ポンプＰ１と第２電動ポンプＰ２とが協働目標圧力制御機能にて制御されているときの各電動ポンプＰの吐出し流量のイメージを示している。第１電動ポンプＰ１及び第２電動ポンプＰ２の吐出し流量は、互いに略同一となるように制御される。

【0062】

図２Ｂ及び図２Ｃは、定速運転制御機能及び変速運転制御機能が実行されるときの各電動ポンプＰの吐出し流量のイメージを示している。第１電動ポンプＰ１及び第３電動ポンプＰ３は変速運転ポンプＰｖとして制御され、第２電動ポンプＰ２は定速運転ポンプＰｃとして制御されている。

【0063】

このため、変速運転ポンプＰｖの吐出し流量は、互いに同期しながら増減変化し、定速運転ポンプＰｃの吐出し流量は、定速運転ポンプＰｃの吐出し流量との差の絶対値に応じて増減変化する。そして、変速運転ポンプＰｖの吐出し流量が最大給水能力に到達した場合に、図２Ｄに示されるように、定速運転ポンプＰｃの吐出し流量も最大給水能力となる。

【0064】

＜３．制御の詳細（図３～図７参照）＞
図３～図７に示されるフローチャートは、上記の制御作動を示す制御フローの一例である。当該制御を実行するためのフローチャートは、第１制御部ＣＴＬ１及び各制御部ＣＴＬのＲＯＭ等の不揮発性記憶部に保存されている。なお、以下の（Ｓ１）等は、フローチャート内の符合を示す。

【0065】

給水装置１の主電源スイッチ（図示せず）が投入されると、当該制御フローが起動される。制御フローが起動されると、第１制御部ＣＴＬ１は、現在稼働中の電動ポンプＰの台数（以下、稼働台数という。）を検出する（Ｓ１）。

【0066】

第１制御部ＣＴＬ１は、稼働台数が０の場合にはＳ２以降を実行し、稼働台数が１の場合にはＳ５以降を実行し、稼働台数が２の場合にはＳ１６以降を実行し、稼働台数が３の場合にはＳ２９以降を実行する。なお、稼働台数が４の場合は、稼働台数が３の場合と同じであるで、以下の説明では、稼働台数が４の場合が省略されている。

【0067】

稼働台数が０の場合（図３参照）、第１制御部ＣＴＬ１は、給水装置１の吐出し圧力、つまり吐出し圧センサＰＳが検出した圧力（以下、検出圧力という。）が起動圧力以下であるか否かを判断する（Ｓ３）。起動圧力とは、目標圧力と同じ値、又は予め決められた値である。

【0068】

そして、検出圧力が起動圧力以下と判断された場合には（Ｓ３：ＹＥＳ）、第１制御部ＣＴＬ１は、第１電動ポンプＰ１を起動する（Ｓ４）。なお、第１電動ポンプＰ１は、目標圧力制御機能により制御される。

【0069】

稼働台数が１の場合（図４参照）、第１制御部ＣＴＬ１は、給水量を計測した後（Ｓ６）、その給水量が停止流量以下であるか否かを判断する（Ｓ７）。停止流量は、予め決められた規則に従って第１制御部ＣＴＬ１により選定される値である。

【0070】

給水量が停止流量以下であると判断された場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、第１制御部ＣＴＬ１は、第１電動ポンプＰ１を停止させる（Ｓ８）。給水量が停止流量以下でないと判断された場合（Ｓ７：ＮＯ）、第１制御部ＣＴＬ１は、第１電動ポンプＰ１を駆動する運転周波数が予め決められた最高周波数であるか否かを判断する（Ｓ９）。

【0071】

第１電動ポンプＰ１を駆動する運転周波数が最高周波数でないと判断された場合には（Ｓ９：ＮＯ）、Ｓ６が再び実行される。第１電動ポンプＰ１を駆動する運転周波数が最高周波数であると判断された場合には（Ｓ９：ＹＥＳ）、第１制御部ＣＴＬ１は、目標圧力を現時の目標圧力に固定する（Ｓ１０）。

【0072】

次に、第１制御部ＣＴＬ１は、給水量を検出した後、その検出した給水量を増大前流量Ｑａ１としてＲＡＭ等の記憶部に記憶した後（Ｓ１１）、第２電動ポンプＰ２を起動して電動ポンプＰを増台させる（Ｓ１２）。

【0073】

次に、第１制御部ＣＴＬ１は、第１電動ポンプＰ１の運転周波数と第２電動ポンプＰ２の運転周波数とが略同一となったか否かを判断する（Ｓ１３）。２つの運転周波数が略同一になった判断された場合には（Ｓ１３：ＹＥＳ）、第１制御部ＣＴＬ１は、協働目標圧力制御機能、つまり同期変速運転機能に移行した後（Ｓ１４）、Ｓ１０にて実行された目標圧力の固定を解除する（Ｓ１５）。

【0074】

稼働台数が２の場合（図５参照）、第１制御部ＣＴＬ１は、給水量を計測した後（Ｓ１７）、その給水量が２台運転時の減台流量（Ｑｂ１）以下であるか否かを判断する（Ｓ１８）。減台流量（Ｑｂ１）は、Ｓ１１にて記憶された増大前流量Ｑａ１から予め決められた流量（ｑ）が減じられた値である。

【0075】

給水量が減台流量（Ｑｂ１）以下であると判断された場合（Ｓ１８：ＹＥＳ）、第１制御部ＣＴＬ１は、目標圧力を現時の目標圧力に固定した後（Ｓ１９）、第１電動ポンプＰ１を停止させて電動ポンプＰを減台する（Ｓ２０）。

【0076】

給水量が減台流量（Ｑｂ１）以下でないと判断された場合（Ｓ１８：ＮＯ）、第１制御部ＣＴＬ１は、同期変速運転時の運転周波数（以下、同期運転周波数）が予め決められた最高周波数と略一致しているか否かを判断する（Ｓ２１）。

【0077】

同期運転周波数が最高周波数でないと判断された場合には（Ｓ２１：ＮＯ）、Ｓ１７が再び実行される。同期運転周波数が最高周波数であると判断された場合には（Ｓ２１：ＹＥＳ）、第１制御部ＣＴＬ１は、目標圧力を現時の目標圧力に固定する（Ｓ２２）。

【0078】

次に、第１制御部ＣＴＬ１は、給水量を検出した後、その検出した給水量を増大前流量Ｑａ２としてＲＡＭ等の記憶部に記憶した後（Ｓ２３）、第３電動ポンプＰ３を起動して電動ポンプＰを増台させる（Ｓ２４）。

【0079】

次に、第１制御部ＣＴＬ１は、第１電動ポンプＰ１の運転周波数と第３電動ポンプＰ２の運転周波数とが略同一となったか否かを判断する（Ｓ２５）。２つの運転周波数が略同一になった判断された場合には（Ｓ２５：ＹＥＳ）、第１制御部ＣＴＬ１は、第２電動ポンプＰ２を定速運転制御し、かつ、第１電動ポンプＰ１及び第３電動ポンプＰ３を変速運転制御した後（Ｓ２６、Ｓ２７）、Ｓ２２にて実行された目標圧力の固定を解除する（Ｓ２８）。

【0080】

稼働台数が３の場合（図６、図７参照）、第１制御部ＣＴＬ１は、給水量を計測した後（Ｓ３０）、その給水量が３台運転時の減台流量（Ｑｂ２）以下であるか否かを判断する（Ｓ３１）。減台流量（Ｑｂ２）は、Ｓ２３にて記憶された増大前流量Ｑａ２から予め決められた流量（ｑ）が減じられた値である。

【0081】

給水量が減台流量（Ｑｂ２）以下であると判断された場合（Ｓ３１：ＹＥＳ）、第１制御部ＣＴＬ１は、目標圧力を現時の目標圧力に固定した後（Ｓ３２）、第１電動ポンプＰ１を停止させて電動ポンプＰを減台する（Ｓ３３）。

【0082】

給水量が減台流量（Ｑｂ２）以下でないと判断された場合（Ｓ３１：ＮＯ）、第１制御部ＣＴＬ１は、変速運転ポンプＰｖの吐出し流量と定速運転ポンプＰｃの吐出し流量との差の絶対値が予め決められた値より大きいか否かを判断する（Ｓ３４）。

【0083】

なお、本実施形態に係る第１制御部ＣＴＬ１は、変速運転ポンプＰｖの運転周波数、つまり同期運転周波数を変速運転ポンプＰｖの吐出し流量とみなし、定速運転ポンプＰｃの運転周波数を定速運転ポンプＰｃの吐出し流量とみなし、２つの運転周波数の差を予め決められた値と比較することにより、Ｓ３４を実行する。

【0084】

差の絶対値が予め決められた値より大きくないと判断された場合には（Ｓ３４：ＮＯ）、第１制御部ＣＴＬ１は、Ｓ３０を再び実行する。差の絶対値が予め決められた値より大きいと判断された場合には（Ｓ３４：ＹＥＳ）、第１制御部ＣＴＬ１は、同期運転周波数数が均一流量時周波数より大きいか否か判断する（Ｓ３５）。均一流量時周波数とは、均一流量（Ｖａ）に相当する運転周波数である。

【0085】

同期運転周波数数が均一流量時周波数より大きくないと判断された場合には（Ｓ３５：ＮＯ）、第１制御部ＣＴＬ１は、Ｓ３０を再び実行する。同期運転周波数数が均一流量時周波数より大きいと判断された場合には（Ｓ３５：ＹＥＳ）、第１制御部ＣＴＬ１は、定速運転ポンプＰｃ（本実施形態では、第２電動ポンプＰ２）の運転周波数を増減させて定速運転ポンプＰｃの吐出し流量を調整する（Ｓ３６）。

【0086】

次に、第１制御部ＣＴＬ１は、同期運転周波数が予め決められた最高周波数と略一致しているか否かを判断する（Ｓ３７）。同期運転周波数が最高周波数でないと判断された場合には（Ｓ３７：ＮＯ）、Ｓ３０が再び実行される。

【0087】

同期運転周波数が最高周波数であると判断された場合には（Ｓ３７：ＹＥＳ）、第１制御部ＣＴＬ１は、定速運転ポンプＰｃ（本実施形態では、第２電動ポンプＰ２）を最高周波数にて運転し始めた後（Ｓ３８）、同期運転周波数が最高周波数と略一致しているか否かを判断する（Ｓ３９）。

【0088】

同期運転周波数が最高周波数でないと判断された場合には（Ｓ３９：ＮＯ）、Ｓ３０が再び実行される。同期運転周波数が最高周波数であると判断された場合には（Ｓ３９：ＹＥＳ）、第１制御部ＣＴＬ１は、目標圧力を現時の目標圧力に固定する（Ｓ４０）。

【0089】

次に、第１制御部ＣＴＬ１は、給水量を検出した後、その検出した給水量を増大前流量Ｑａ３としてＲＡＭ等の記憶部に記憶した後（Ｓ４１）、第４電動ポンプＰ４を起動して電動ポンプＰを増台させる（Ｓ４２）。

【0090】

次に、第１制御部ＣＴＬ１は、第１電動ポンプＰ１の運転周波数と第４電動ポンプＰ４の運転周波数とが略同一となったか否かを判断する（Ｓ４３）。２つの運転周波数が略同一になった判断された場合には（Ｓ４３：ＹＥＳ）、第１制御部ＣＴＬ１は、第２電動ポンプＰ２及び第３電動ポンプＰ３を定速運転ポンプＰｃとして制御し始めるとともに、第１電動ポンプＰ１及び第４電動ポンプＰ３を変速運転ポンプＰｖとして制御した後（Ｓ４４、Ｓ４５）、Ｓ４０にて実行された目標圧力の固定を解除する（Ｓ４６）。

【0091】

＜４．本実施形態に係る給水装置の特徴＞
複数の電動ポンプＰを同時に稼働させる場合、各電動ポンプＰの吐出し流量が略同一となることが望ましい。

【0092】

これに対して、本実施形態に係る給水装置１では、流量均一化制御機能により稼働中の電動ポンプＰそれぞれの吐出し流量が略同一となるように制御された後、変速運転制御機能により複数の変速運転ポンプＰｖそれぞれの吐出し流量が略同一となるように制御される。

【0093】

ところで、全ての電動ポンプＰが同期して稼働すると、各電動ポンプＰの脈動周期が一致し、給水装置１の脈動が大きくなるおそれがある。

【0094】

これに対して、本実施形態に係る給水装置１では、定速運転制御機能により定速運転ポンプＰｃの吐出し流量が目標とする流量となるように制御される。このため、各電動ポンプＰの脈動周期が一致してしまうことが抑制される。

【0095】

以上により、本実施形態に係る給水装置１では、脈動が過度に大きくなることが抑制されるとともに、給水装置１全体としての総合効率が向上する。

【0096】

第１制御部ＣＴＬ１は、差分抑制制御機能及び維持制御機能を実行するので、確実に給水装置１の総合効率が向上しながら、脈動が抑制される。

【0097】

（その他の実施形態）
上述の実施形態では、差分抑制制御機能、維持制御機能、及び最大給水制御機能が実行された。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、差分抑制制御機能、維持制御機能、及び最大給水制御機能のうち少なくとも１つの機能が廃止された構成であってもよい。

【0098】

上述の実施形態では、主に第１制御部ＣＴＬ１にて並列運転制御モードが実行された。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、各電動ポンプＰ、つまり各制御部ＣＴＬを集中管理する制御部が設けられ、当該制御部にて並列運転制御モードが実行される構成であってもよい。

【0099】

上述の実施形態では、推定末端圧力一定制御機能を実行可能であった。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、推定末端圧力一定制御機能を備えていない給水装置であってもよい。

【0100】

上述の実施形態では、変速運転ポンプＰｖとして先発ポンプ及び最後発ポンプが選択された。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、稼働中の電動ポンプＰのうち定速運転制御機能が実行されている１つ又は複数の電動ポンプを定速運転ポンプＰｃとし、その他の電動ポンプＰを変速運転ポンプＰｖとしてもよい。

【0101】

このとき、いずれの電動ポンプＰを定速運転ポンプＰｃとするか任意である。つまり、給水装置１の運転開始毎に、先発ポンプ、定速運転ポンプＰｃ及び変速運転ポンプＰｖが変動する構成であってもよい。

【0102】

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】

【0103】

１… 給水装置
Ｐ１～Ｐ４… 電動ポンプ
ＣＴＬ１～ＣＴＬ４… 制御部
ＦＳ１～ＦＳ４… 流量センサ
ＰＳ… 圧センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】