JP2000352393A - 自動給水装置の吸込み側圧力の補正制御方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポンプ吸込み側圧力を補正する際、圧力検出
器からポンプ吸込み側補正圧力値を算出することにより
生じる不都合を解消する。 【解決手段】 Ｓ５１で少流量であるとＳ５２で吸込側
補正圧Ｐj に対する確定の有無を判断し未確定だとＳ５
３に移行する。Ｓ５３では実吐出圧Ｐv が所定値Ｐvoを
越えるかを判断し吐出圧Ｐv が所定値Ｐvoを越えないと
Ｓ５４に移行する。但し、吐出圧Ｐv が所定値Ｐvo以上
の場合は吐出圧Ｐv が高圧で補正ができないとする。次
にＳ５４，Ｓ５５にて現在の周波数ｆと基準吐出圧Ｐf
とを読込み、Ｓ５６にて補正圧Ｐj を吐出圧力Ｐv と基
準吐出圧力Ｐf との差で演算する。Ｓ５７では補正圧Ｐ
j の読込回数ｍがｎに達するまで、Ｓ５８でｍを１ずつ
加算し、ｍ＝ｎになるとＳ５９で補正圧Ｐj を確定す
る。補正圧Ｐj は補正圧Ｐj の平均である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、可変速モータを使
用した圧力タンク付き自動給水装置にあって、ポンプ吐
出側の圧力を制御するため、ポンプ吸込み側の圧力値を
補正する自動給水装置の吸込み側圧力の補正制御方法お
よび、その装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】こうしたポンプを利用した装置には、例
えば、貯水タンクから家庭の蛇口まで水を供給するため
にビルやマンションに設けた自動給水装置があって、推
定末端圧力一定制御方式を採用するのが一般的である。
推定末端圧力一定制御方式とは、ポンプ配管の末端部分
（例えば、家庭の蛇口）に到達するまでに生じる流量に
応じた配管抵抗に打ち勝つ吐出圧でポンプを運転するこ
とにより、前記末端部分で一定の圧力を吐出させる方法
である。

【０００３】インバータを用いたポンプとしては、周波
数を制御することで所定の圧力を吐出させるものが一般
的である。図４は、ポンプの吐出量Ｑと吐出圧Ｈを示し
たものである。ポンプを一定の周波数ｆi で駆動させた
場合、流量Ｑの増加に伴い、吐出圧力Ｈは、曲線ｆi で
示すように減少する。このため、末端圧力Ｈを所定の圧
力に制御するためには、周波数ｆを時系列的に変化させ
てポンプ吐出圧Ｐv を制御する必要がある。

【０００４】図４は、推定末端圧力一定制御方式を説明
するものであって、縦軸にポンプ吐出圧力Ｈ、横軸に流
量Ｑをとる。符号ＰG は実揚程を表し、符号ＰL は需要
先に設備してある、例えば、給湯器を作動させるために
必要な圧力と蛇口からの吐出圧力を加えた値（図４の符
号Ｐc ）に、実揚程ＰG を加えた値である。ＰH は計画
された最大使用水量Ｑmax を流した時の配管抵抗をＰL
に加算した値で、配管抵抗は、使用水量の２乗に比例す
るのでＰL とＰH を結ぶ曲線ａが２次曲線となる。推定
末端圧力一定制御方式は、ポンプの吐出圧力が、需要先
の水使用量に応じた曲線ａ上の値になるようにポンプの
運転周波数を制御する。符号ＰL と、ポンプの締切圧力
がＰL になる時のポンプの運転周波数ｆmin と、符号Ｐ
H 及び吐出圧力がＰH になるポンプの運転周波数ｆmax
等のパラメータと、これらパラメータを使用してポンプ
がある運転周波数で運転している時の目標とする吐出圧
力Ｓv （曲線ａ上の値）を演算する演算式を制御装置に
記憶させておき、例えば、ポンプが駆動周波数ｆi で運
転している時には、前記パラメータと演算式及び駆動周
波数ｆi から目標吐出圧力Ｓviを演算し、ポンプの吐出
口付近に設けた圧力検出器で検出したポンプ吐出圧Ｐvi
とを比較し、ポンプ吐出圧Ｐviが目標吐出圧力Ｓviより
も低い場合には運転周波数を上げ、逆の場合には運転周
波数を下げてポンプ吐出圧Ｐviと目標吐出圧力Ｓviとが
一致するようにポンプの運転周波数を制御して使用水量
に応じた吐出圧力になるように制御する。なお、ここ
で、制御装置に設置するｆmin 及びｆmax は、通常の押
込み揚程が０の時の値を記憶させておく。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、自動給水装
置は、その設置条件、例えば、受水槽の設置高さなどに
よって、押し込み圧力または吸い上げ揚程がポンプの吸
い込み側に発生する。ここで押し込み圧力とは、例え
ば、ポンプがタンク水面よりも低い位置にある場合に発
生する圧力をいい、吸い上げ揚程とは、例えば、ポンプ
がタンク水面よりも高い位置にある場合に発生する負圧
をいう。

【０００６】推定末端圧力一定制御方式によって、例え
ば、図４に示すように、末端部分に一定圧Ｐc を供給し
ようとする場合、ポンプ吐出圧Ｐv は、流量Ｑの増加に
伴う配管抵抗を考慮して、実線ａで示すように圧力ＰL
から圧力ＰH に増大させなければならない。

【０００７】しかしながら、図５の如く、ポンプ吸込み
側に押し込み圧力（＋Ｐj ）が生じる場合は、ポンプ周
波数ｆが最小周波数ｆmin から最大周波数ｆmax の間で
変化しても、破線で示した曲線ｂから曲線ｃの間で変化
するため、実線ａのように制御されるべきポンプ吐出圧
Ｐv は、破線ａ´に示すように制御される。

【０００８】従って、目標圧力の演算に使用する前記パ
ラメータをポンプ吸込み側に生じる圧力の値に応じて適
正に補正しておかないと、ポンプ周波数ｆに対応して前
記演算式により得られる目標吐出圧力Ｓv と、実際のポ
ンプ吐出圧Ｐv との間に差が生じ、正確なポンプの制御
を行えなくなる。

【０００９】そこで、従来は、ポンプ吸込み側に圧力検
出器を設け、ポンプの試運転を行う際に、予めポンプ吸
込み側の圧力を検出し、ポンプ吐出圧力Ｐv が前記実線
ａのように制御されるように補正作業を行っていた。し
かしながら、この従来技術では、ポンプ吸込み側に余計
な圧力検出器を設けなければならないため、複雑な組み
付け作業やコストの上昇を招くとか、試運転時の作業が
増えるなどの不都合があった。

【００１０】本発明は、上述したことから明らかよう
に、ポンプ吸込み側の補正すべき圧力値を給水運転中に
自動的に演算することにより、ポンプ吐出圧を使用され
ている水量を送水するのに必要な実際の送水圧力に制御
する自動給水装置であって、ポンプ吸込み側に余計な圧
力検出器を設けることによって生じる不都合を解消する
ことを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するた
め、本発明の第１発明である自動給水装置の吸込み側圧
力の補正制御方法は、可変速モータを使用した圧力タン
ク付き自動給水装置にあって、ポンプ吐出側の圧力を制
御するため、ポンプ吸込み側の圧力値を補正するポンプ
吸込み側圧力の補正制御方法において、前記ポンプ吸込
み側の補正圧力値は、ポンプが低負荷状態で実際に検出
される吐出側圧力値と、ポンプ動作によって得られるべ
き基準吐出圧力値との差から演算されることを特徴とす
るものである。

【００１２】本発明によれば、ポンプの吸込み側に圧力
検出器を設けることなく、ポンプ吸込み側圧力値を補正
することができるため、余計な圧力検出器の取り付けに
伴う複雑な組み付け作業やコストの上昇を防止すること
ができる。また本発明によれば、ポンプ吸込み側の補正
圧力値の算出は、ポンプが低負荷状態になってから停止
作業を行う直前までの間に行われるため、試運転時の補
正作業を行うことなくポンプ吸込み側圧力値を補正する
ことができる。

【００１３】第２発明である補正制御方法は、第１発明
において、ポンプ吐出側の圧力を、前記ポンプ吸込み側
補正圧力値により補正された目標吐出圧力値に制御され
ることを特徴とするものである。これによれば、新たな
目標吐出圧力値を容易に算出することができる。

【００１４】第３発明である補正制御方法は、第１また
は第２発明において、ポンプが低負荷状態で実際に検出
される吐出側圧力値が所定値以上である場合、ポンプ吸
込み側の圧力値を補正しないことを特徴とするものであ
る。

【００１５】第３発明によれば、需要先の水の使用量の
急激な中止などが原因で、吐出管の内部の圧力が篭った
状態となって正確な補正ができない場合には制御を行わ
ないようにすることができる。

【００１６】また、第４発明である自動給水装置の吸込
み側圧力の補正制御装置は、配管の末端部分に所定の圧
力を供給可能なポンプと、圧力タンクと、ポンプの吐出
側圧力値を検出する圧力検出手段と、ポンプが低負荷状
態であることを検出する状態検出手段と、ポンプ吐出側
の圧力を制御するため、該ポンプが低負荷状態で実際に
検出される吐出側圧力値と、ポンプ動作によって得られ
るべき目標吐出圧力値との差からポンプ吸込み側の補正
圧力値を演算するポンプ吸込み側補正圧力値演算部とを
具えることを特徴とするものである。

【００１７】本発明装置によれば、ポンプの吸込み側に
圧力検出器を設けることなく、ポンプ吸込み側圧力値を
検出することができるため、前記圧力検出器の取り付け
に伴う複雑な組み付け作業やコストの上昇を防止するこ
とができる。また本発明によれば、ポンプ吸込み側補正
圧力値の算出は、ポンプが低負荷状態、またはポンプが
低負荷状態で停止する際に行われるため、試運転時の補
正作業を行うことなくポンプ吸込み側圧力値に対する補
正圧力値を算出することができる。

【００１８】第５発明である補正制御装置は、第４発明
において、ポンプ吐出側の圧力を制御するため、前記目
標吐出圧力の演算に前記ポンプ吸込み側補正圧力値で補
正を加える目標圧力演算部を付加して具えることを特徴
とするものである。これによれば、簡単な構成によっ
て、新たな目標吐出圧力値を容易に算出することができ
る。

【００１９】第６発明である補正制御装置は、第４また
は第５発明において、前記ポンプ吸込み側補正圧力値演
算部が、ポンプが低負荷状態で実際に検出される吐出側
圧力値が所定値以上である場合、ポンプ吸込み側の圧力
値を補正しないフェールセーフ判断部を付加して具える
ことを特徴とするものである。

【００２０】第６発明によれば、需要先の水の使用量の
急激な中止などが原因で、吐出管の内部の圧力が篭った
状態となって正確な補正ができない場合には制御を行わ
ないようにすることができる。

【００２１】第７発明である補正制御装置は、前記低負
荷状態検出手段が、ポンプ吐出側の流量を検出する流量
検出手段であることを特徴とするものである。これによ
れば、ポンプが低負荷状態であることを容易に検出する
ことができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を、添
付した図面に基づき詳細に説明する。図１は、本実施形
態である自動給水装置を例示したシステム図であって、
この自動給水装置は、例えば、各家庭に飲料水などを供
給するためにビルやマンションなどに具わる。

【００２３】自動給水ポンプは、ポンプ２、逆止弁３、
スルース弁４、吐出管５、吐出管５に設けた圧力タンク
６、圧力検出器７および流量検出器８、圧力検出器７お
よび流量検出器８の検出値に基づいてポンプ２を制御す
る後述のコントローラ１００とを具え、受水槽１の水を
需要先に送水する。コントローラ１００は、ポンプ吸込
み側補正圧力値演算部と、目標吐出圧力値演算部と、フ
ェールセーフ判断部とで構成される。

【００２４】並列に配置した複数のポンプ２ａ，２ｂ，
２ｃは、ポンプ周波数ｆを変化させることにより、ポン
プ吐出圧Ｐv が流量に応じた値になるよう制御される。
これらのポンプ２の制御には、推定末端圧力一定制御方
式を採用し、末端部分の圧力は、図４に示すように一定
圧Ｐc に制御される。

【００２５】ところで、ポンプの吸込側の揚程は、受水
槽と自動給水装置の設置高さにより、吸い上げ圧力また
は押し込み揚程が生じる。このため、本実施形態では、
ポンプの運転周波数の制御に使用する目標圧力を吸込み
揚程で補正し、ポンプ吐出圧力Ｐv が該目標圧力に一致
するようにポンプを制御することにより蛇口部分の圧力
を一定圧Ｐc に制御する。

【００２６】図２は、本発明を説明するフローチャート
であって、このフローチャートは、コントローラ１００
により実行される。まずステップ５１では、流量検出器
８で検出した流量Ｑから、配管内が少流量であるかを判
断する。例えば本実施形態では、流量Ｑと所定値Ｑo と
を比較することで配管内が少流量であるかを判断し、流
量検出値Ｑが所定値Ｑo 以下の場合、配管内の流量が少
量、つまり、ポンプ２が低負荷状態、またはポンプ２が
低負荷状態で停止する状態を検出したとする。これによ
れば、ポンプが低負荷状態であることを容易に検出する
ことができる。なお、ポンプ２が低負荷状態であること
の検出はポンプ回転数などで行ってもよい。

【００２７】ステップ５１にて配管内が小流量である
と、ポンプ２が低負荷状態と判断され、ステップ５２に
移行する。このステップ５２では、既にポンプ吸込み側
の補正値が確定されているかを判断し、ポンプ吸込み側
補正圧力が確定されていないと判断すると、ステップ５
３に移行する。但し、ポンプ吸込み側補正圧力値Ｐj が
確定されていると判断すると、そのままフローを抜けて
補正制御を終了する。

【００２８】ステップ５３では、ポンプ２が実際に吐出
する圧力値Ｐv が所定値Ｐvo＝ＰL＋ｈ（ｈ≧０）を越
えるかを判断し、吐出圧力値Ｐv が所定値Ｐvoを越えな
ければ、ステップ５４に移行する。但し、ステップ５３
にて、吐出圧力Ｐv が所定値Ｐvo以上の場合、具体的に
は、自動給水装置の吐出側末端部分にある蛇口９を急激
に締切る場合は、吐出圧力値Ｐv が高圧のままになるた
め、ポンプ吸込み側圧力値Ｐi を正確に補正することが
できないと判断し、そのまま補正制御を終了する。つま
り、ステップ５３のプログラムがフェールセーフ判断部
の作用に相当する。

【００２９】ステップ５４〜５６では、ポンプ吸込み側
の補正圧力値Ｐj を算出する。これは、まずステップ５
４にて、現在のポンプ周波数ｆを読み込む。それから、
ステップ５５に移行して、ポンプ周波数ｆに対応する吸
込み側の揚程が０のときの基準吐出圧力Ｐf （締切運転
時の圧力値）を算出する。この圧力値Ｐf は、周波数−
吐出圧力特性図（図３参照）から算出する。具体的に
は、例えば、周波数ｆ＝３７［Ｈz ］のポンプ動作によ
って得られるべき基準締切圧力Ｐf は、図３から、Ｐf
＝１９．０［ｍ］である。

【００３０】ステップ５５にて基準吐出圧力値Ｐf を算
出すると、ステップ５６に移行して補正値Ｐj を算出す
る。即ち、ポンプ２が低負荷状態で実際に検出される吐
出圧力値Ｐv からＰf を減じ、補正値Ｐj を算出する。
後述するように補正値を求める作業はｎ回繰り返すが、
算出した補正値Ｐj はｎ回分全て記憶しておく。

【００３１】ステップ５７では、補正値の読み込み回数
ｍを検出する。読み込み回数ｍが所定の回数ｎ（ｍ＝
ｎ）に達するまではステップ５８に移行し、回数ｍを１
ずつインクリメントする。そして、読み込み回数ｍが所
定の回数ｎに達すると、ステップ５９に移行してポンプ
吸込み側補正圧力値Ｐj の確定を行う。ステップ５７で
は、ｍ（＝ｎ）回の読み込みで算出された補正圧力値Ｐ
j を平均することによってポンプ吸込み側補正圧力値Ｐ
j を算出し、この平均値を補正圧力値として確定する。
但し、始めに算出されたポンプ吸込み側補正圧力値Ｐj
をそのまま補正圧力値として確定してもよい。

【００３２】以上、ステップ５３を除く、ステップ５１
〜５９のプログラムがポンプの吸込み側補正圧力制御演
算部の作用に相当する。

【００３３】従って、本実施形態によれば、ポンプの吸
込み側に圧力検出器を設けることなく、ポンプ吸込み側
圧力値を補正することができるため、前記圧力検出器の
取り付けに伴う複雑な組み付け作業やコストの上昇を防
止することができる。また、本実施形態によれば、ポン
プ２が低負荷状態で停止する際に行われるため、試運転
時の補正作業を行うことなくポンプ吸込み側圧力値Ｐi
を補正することができる。

【００３４】さらに本実施形態では、ポンプ２が低負荷
状態で実際に検出される吐出側圧力値Ｐv が所定値Ｐvo
以上である場合、ポンプ吸込み側の圧力値Ｐi を補正し
ないから、ポンプ２内部の圧力が篭った状態となって正
確な補正ができない場合には制御を行わないようにする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明である自動給水装置の吸込み側圧力の
補正制御方法および装置を示したシステム図である。

【図２】 本発明方法および装置の作用を説明するフロ
ーチャートである。

【図３】 ポンプの運転周波数ｆと、その時の基準吐出
圧力Ｐf の値を表にしたものである。

【図４】 推定末端圧力一定制御方式を説明する図であ
り、最低周波数ｆmin 及び最高周波数ｆmax のときのポ
ンプの特性曲線と、実揚程ＰG 、配管抵抗曲線、需要先
における吐出圧力Ｐc の関係を示す。

【図５】 ポンプ吸込み側に押し込み圧力Ｐj が作用し
た時の最低周波数ｆmin及び最高周波数ｆmax のときの
ポンプの特性曲線と、ポンプ吐出圧力と給水量の関係を
示す図である。

【符号の説明】

１ 受水槽 ２ ポンプ ２ａ ポンプ ２ｂ ポンプ ２ｃ ポンプ ３ スルース弁 ４ 圧力タンク ５ 圧力検出器 ６ 流量検出器 ７ 蛇口 ８ 逆止弁 ９ 吐出管 100 コントローラ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可変速モータを使用した圧力タンク付き
   自動給水装置にあって、ポンプ吐出側の圧力を制御する
   ため、ポンプ吸込み側の圧力値を補正する自動給水装置
   の吸込み側圧力の補正制御方法において、 前記ポンプ吸込み側の補正圧力値は、ポンプが低負荷状
   態で実際に検出される吐出側圧力値と、ポンプ動作によ
   って得られるべき基準吐出圧力値との差から演算される
   ことを特徴とする自動給水装置の吸込側圧力の補正制御
   方法。
2. 【請求項２】 ポンプ吐出側の圧力は、前記ポンプ吸込
   み側補正圧力値により補正された目標吐出圧力値に制御
   されることを特徴とする請求項１に記載の自動給水装置
   の吸込側圧力の補正制御方法。
3. 【請求項３】 ポンプが低負荷状態で実際に検出される
   前記吐出側圧力値が所定値以上である場合、ポンプ吸込
   み側の圧力値を補正しないことを特徴とする請求項１ま
   たは２に記載の補正制御方法。
4. 【請求項４】 配管の末端部分に所定の圧力を供給可能
   なポンプと、 圧力タンクと、 ポンプの吐出側圧力値を検出する圧力検出手段と、 ポンプが低負荷状態であることを検出する状態検出手段
   と、 ポンプ吐出側の圧力を制御するため、該ポンプが低負荷
   状態で実際に検出される吐出側圧力値と、ポンプ動作に
   よって得られるべき基準吐出圧力値との差からポンプ吸
   込み側の補正圧力値を演算するポンプ吸込み側補正圧力
   値演算部とを具えることを特徴とする自動給水装置の吸
   込側圧力の補正制御装置。
5. 【請求項５】 ポンプ吐出側の圧力を制御するため、前
   記目標吐出圧力の演算に前記ポンプ吸込み側補正圧力値
   で補正を加える目標吐出圧力値演算部を付加して具える
   ことを特徴とする請求項４に記載の自動給水装置の吸込
   側圧力の補正制御装置。
6. 【請求項６】 前記ポンプ吸込み側補正圧力値演算部
   は、ポンプが低負荷状態で実際に検出される吐出側圧力
   値が所定値以上である場合、ポンプ吸込み側の圧力値を
   補正しないフェールセーフ判断部を付加して具えること
   を特徴とする請求項４または５に記載の補正制御装置。
7. 【請求項７】 ポンプが低負荷状態であることを検出す
   る手段は、ポンプ吐出側の流量を検出する流量検出手段
   であることを特徴とする請求項４乃至６のいずれか一項
   に記載の補正制御装置。