JP7610843B2 - 給水装置 - Google Patents

Description

本開示は、ポンプ装置等の給水装置に関する。

例えば、特許文献１に記載の給水装置では、電動ポンプを制御するための制御基板を２つ備えるとともに、第１の制御基板にて電動ポンプを制御している際に、当該第１の制御基板に異常が発生したときに、第２の制御基板によるバックアップ運転に切り替わる。

特許第５２１０１４７号公報

特許文献１に記載の給水装置では、第１の制御基板によるポンプ制御にて給水をしているときに、第２の制御基板によるポンプ制御に切り替わると、切り替わった直後において、給水が停止又は給水量が低下してしまうという不具合が発生するおそれがある。

本開示は、上記点に鑑み、上記不具合の発生を抑制可能な給水装置の一例を開示する。

給水装置は、例えば、以下の構成要件のうち少なくとも１つを備えることが望ましい。すなわち、当該構成要件は、給水用の電動ポンプ（２）と、電動ポンプ（２）の吐出し圧力を検出する圧力センサ（Ｓ１）と、圧力センサ（Ｓ１）の検出信号を利用した電動ポンプ（２）を制御するための処理（以下、制御処理という。）を実行可能な第１ポンプ制御部（５１）と、第１ポンプ制御部（５１）と同一の制御処理が実行可能な第２ポンプ制御部（５２）であって、第１ポンプ制御部（５１）と同時並行的に当該制御処理を実行可能な第２ポンプ制御部（５２）と、第１ポンプ制御部（５１）にて電動ポンプ（２）を制御する場合と第２ポンプ制御部（５２）にて電動ポンプ（２）を制御する場合とを切り替える切替制御が実行可能な切替制御部（４）とを備え、切替制御は、第１ポンプ制御部（５１）及び第２ポンプ制御部（５２）のうち現実に電動ポンプ（２）を制御しているポンプ制御部に異常が発生したときに、他方のポンプ制御部による制御に切り替える制御であることである。

これにより、当該給水装置では、仮に、第１ポンプ制御部（５１）にて電動ポンプ（２）を制御している場合においても、第２ポンプ制御部（５２）は、第１ポンプ制御部（５１）と同じ制御処理を実行することができる。

そして、第２ポンプ制御部（５２）が同時並行的に第１ポンプ制御部（５１）と同じ制御処理を実行している状態においては、第１ポンプ制御部（５１）による制御処理と第２ポンプ制御部（５２）による制御処理とは同一となり得る。

したがって、第１ポンプ制御部（５１）に異常が発生して第２ポンプ制御部（５２）（）による制御に切り替わっても、切り替わる前の制御処理と切り替わった後の制御処理との連続性が維持され得る。

延いては、例えば、第１ポンプ制御部（５１）による電動ポンプ（２）の制御から第２ポンプ制御部（５２）による電動ポンプ（２）の制御に切り替わった直後であっても、給水の停止又は給水量の急激な低下もしくは上昇といった給水特性の不連続が発生し難い。

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。

第１実施形態に係る給水装置を示す図である。 第２実施形態に係る給水装置を示す図である。 第３実施形態に係る給水装置を示す図である。

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。

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構成要素、図示された構造部位、及び制御装置等を備える。

（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、電動ポンプ２、駆動部３、切替制御部４及び制御装置５等を少なくとも備える。

電動ポンプ２は、電動モータ（図示せず。）にて駆動される給水用のポンプである。制御装置５は、電動ポンプ２の停止及び稼働を制御するコントローラである。当該制御装置５は、第１ポンプ制御部５１及び第２ポンプ制御部５２、並びに圧力センサＳ１及び流量センサＳ２等を少なくとも有する。

駆動部３は、電動ポンプ２を駆動する駆動回路である。当該駆動部３の作動は、制御装置５により制御される。具体的には、駆動部３は、電動ポンプ２の電動モータを駆動するための駆動電流を当該電動モータに供給する。このため、電動ポンプ２は、駆動部３を介して制御装置５により制御される。

なお、本実施形態に係る駆動部３は、インバータ方式の駆動回路（以下、インバータ回路という。）３１、及び当該インバータ回路３１を制御する制御部３２等を有する。インバータ回路３１は、制御部３２により制御されて交流駆動電流を生成して電動モータに供給する。

制御部３２は、制御装置５からの指令に従った周波数の交流駆動電流をインバータ回路３１に生成させる。なお、制御部３２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を有するマイクロコンピュータにて構成されている。そして、インバータ回路３１の制御を実行するためのソフトウェアは、ＲＯＭ等の不揮発性記憶部に予め記憶されている。

＜２．制御装置＞
制御装置５は、第１ポンプ制御部５１及び第２ポンプ制御部５２、並びに圧力センサＳ１及び流量センサＳ２等を有して構成されている。圧力センサＳ１は、電動ポンプ２の吐出し圧力を検出する。流量センサＳ２は、給水量（本実施形態では、電動ポンプ２の吐出し流量）を検出する。

＜ポンプ制御部＞
第１ポンプ制御部５１及び第２ポンプ制御部５２それぞれは、互いに独立して電動ポンプ２の作動を制御可能である。第１ポンプ制御部５１と第２ポンプ制御部５２とは同一仕様のコントローラである。

つまり、第１ポンプ制御部５１及び第２ポンプ制御部５２それぞれは、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等を有するマイクロコンピュータにて構成されている。電動ポンプ２を制御するためのソフトウェアは、第１ポンプ制御部５１及び第２ポンプ制御部５２それぞれに設けられた不揮発性記憶部に予め記憶されている。

そして、第１ポンプ制御部５１の不揮発性記憶部に予め記憶されている当該ソフトウェアと第２ポンプ制御部５２の不揮発性記憶部に予め記憶されている当該ソフトウェアとは、同一のソフトウェアである。

このため、第１ポンプ制御部５１と第２ポンプ制御部５２とは、同一の制御処理が実行可能である。制御処理とは、圧力センサＳ１及び流量センサＳ２の検出信号を利用した電動ポンプ２を制御するための処理をいう。

第１ポンプ制御部５１及び第２ポンプ制御部５２それぞれには、圧力センサＳ１の検出信号、及び流量センサＳ２の検出信号が入力されている。つまり、第１ポンプ制御部５１及び第２ポンプ制御部５２それぞれは、同一の検出信号を利用して同一の制御処理を実行する。

そして、２つのポンプ制御部５１、５２それぞれは、同時並行的に同一の検出信号を利用して同一の制御処理を実行する。このため、各ポンプ制御部５１、５２は、同一タイミングで同一の制御信号を駆動部３に送信することができ得る。

なお、２つのポンプ制御部５１、５２が同時並行的に同一の制御処理を実行するとは、例えば、給水装置１の電源スイッチの投入と共に２つのポンプ制御部５１、５２が同時に起動して同一の制御処理を開始することをいう。

因みに、圧力センサＳ１の検出値（以下、検出圧力という。）を利用した制御処理とは、例えば、目標圧力制御処理及び起動制御処理である。流量センサＳ２の検出値（以下、検出流量という。）を利用した制御処理とは、例えば、小水量停止制御処理である。

目標圧力制御処理は、検出圧力が目標とする圧力となるように電動ポンプ２の回転数を制御するための処理である。なお、目標とする圧力は、予め決められた値、又は給水量の関数値として決定される値等である。

起動制御処理は、電動ポンプ２が停止している状態において、検出圧力が予め決められた圧力以下となったときに電動ポンプ２を起動させる処理である。小水量停止制御処理は、給水量が予め決められた流量以下となったときに、電動ポンプ２を停止させる処理である。

なお、本実施形態では、２つのポンプ制御部５１、５２それぞれに対応した表示設定部６１、６２が設けられている。表示設定部６１、６２は、制御処理に必要なパラメータの入力の受付機能、及び給水装置の情報を表示する機能等を有する。

＜切替制御部＞
切替制御部４は、第１ポンプ制御部５１にて電動ポンプ２を制御する場合と第２ポンプ制御部５２にて電動ポンプ２を制御する場合とを切り替える制御を実行するための制御部である。

すなわち、切替制御部４は、切替回路４１及び制御部４２等を有するとともに、第１切替制御及び第２切替制御が実行可能である。切替回路４１は、第１制御信号を制御部３２、つまり駆動部３に入力させる場合と第２制御信号を駆動部３に入力させる場合と切り替える。

切替回路４１は、制御装置５と切替制御部４との通信回線を切り替える。なお、第１制御信号とは、第１ポンプ制御部５１が駆動部３に送信する制御信号をいう。第２制御信号とは、第２ポンプ制御部５２が駆動部３に送信する制御信号をいう。

制御部４２は、切替回路４１の作動を制御する。なお、本実施形態に係る制御部４２は、制御部３２を兼ねている。つまり、制御部３２では、インバータ回路３１を制御するためのソフトウェアに加えて、切替制御を実行するためのソフトウェアも実行される。

なお、切替制御部４、つまり制御部４２と各ポンプ制御部５１、５２とは互いに通信可能である。そして、制御部４２と各ポンプ制御部５１、５２との通信方法、及び制御部３２とインバータ回路３１との通信方法は不問である。

＜第１切替制御＞
第１切替制御とは、第１ポンプ制御部５１及び第２ポンプ制御部５２のうち現実に電動ポンプ２を制御しているポンプ制御部に異常が発生したときに、他方のポンプ制御部による制御に切り替える切替制御である。

つまり、第１制御信号が駆動部３に入力されている状態において、切替制御部４、つまり制御部４２が第１ポンプ制御部５１に異常が発生したと判断すると、制御部４２は、切替回路４１を作動させて、第２制御信号を駆動部３に入力させるとともに、第１制御信号の入力を停止させる。

また、第２制御信号が駆動部３に入力されている状態において、制御部４２が第２ポンプ制御部５２に異常が発生したと判断すると、制御部４２は、切替回路４１を作動させて、第１制御信号を駆動部３に入力させるとともに、第２制御信号の入力を停止させる。

なお、第１切替制御が実行されたときには、他方のポンプ制御部は、異常が発生した旨を外部に発信する。つまり、例えば、第１ポンプ制御部５１に異常が発生したときには、第２ポンプ制御部５２から異常が発生した旨を外部に発信される。

＜第２切替制御＞
第２切替制御とは、電動ポンプ２を現実に制御するポンプ制御部を予め決められた時間（例えば、１０秒）毎に切り替える切替制御である。つまり、第１制御信号と第２制御信号とが当該時間毎で交番して駆動部３に入力される。

＜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、仮に、第１ポンプ制御部５１にて電動ポンプ２を制御している場合においても、第２ポンプ制御部５２は、第１ポンプ制御部５１と同じ制御処理を実行できる。

そして、第２ポンプ制御部５２が同時並行的に第１ポンプ制御部５１と同じ制御処理を実行している状態においては、第１ポンプ制御部５１による制御処理と第２ポンプ制御部５２による制御処理とは同一となる。

したがって、第１ポンプ制御部５１に異常が発生して第２ポンプ制御部５２による制御に切り替わっても、切り替わる前の制御処理と切り替わった後の制御処理との連続性が維持され得る。

延いては、例えば、第１ポンプ制御部５１による電動ポンプ２の制御から第２ポンプ制御部５２による電動ポンプ２の制御に切り替わった直後であっても、給水の停止又は給水量の急激な低下もしくは上昇といった給水特性の不連続が発生し難い。

切替回路４１は、切替制御部４と各ポンプ制御部５１、５２との通信回線を切り替える。このため、異常が発生したポンプ制御部の通信線の遮断や電源遮断を実行する必要がないため、回路構成を簡略化できる。

第１切替制御が実行されたときには、他方のポンプ制御部は、異常が発生した旨を外部に発信する。これにより、一方のポンプ制御部に異常が発生した場合であっても、確実に当該異常を送信できる。

つまり、仮に、異常が発生したときに、その異常が発生したポンプ制御部から異常の発生を送信する構成であると、当該異常を外部に送信できない可能性がある。これに対して、本実施形態によれば、他方のポンプ制御部は、異常が発生した旨を外部に発信するので、確実に異常を外部に送信できる。

切替制御部４は、現実に電動ポンプ２を制御するポンプ制御部を予め決められた時間毎に切り替える。これにより、仮に、第１切替制御の作動タイミングが遅れた場合であって確実にポンプ制御部を切り替えることができ得る。

（第２実施形態）
上述の実施形態に係る給水装置１は、１台の電動ポンプ２を有する構成であった。これに対して、本実施形態に係る給水装置１は、図２に示されるように、複数（例えば、２台）の電動ポンプ２を備える構成である。これに伴って、本実施形態では、電動ポンプ２と同数個の駆動部３、切替制御部４及び流量センサＳ２を備える。

複数の電動ポンプ２それぞれは、同一の電動ポンプである。第１の流量センサＳ２は第１の電動ポンプ２の吐出し流量を検出する。第２の流量センサＳ２は第２の電動ポンプ２の吐出し流量を検出する。

第１ポンプ制御部５１及び第２ポンプ制御部５２それぞれは、目標圧力制御処理の実行時に１つ又は複数の電動ポンプ２の作動を制御する。なお、本実施形態に係る起動制御処理の実行時には、第１の電動ポンプ２と第２の電動ポンプ２とが交互に起動される。

なお、上述の実施形態と同一の構成要件等は、上述の実施形態と同一の符号が付されている。このため、本実施形態では、重複する説明は省略されている。

（第３実施形態）
上述の実施形態に係る給水装置１は、１つの制御装置５を備える構成であった。本実施形態は、図３に示されるように、複数（例えば、２台）の電動ポンプ２、並びに電動ポンプ２と同数の制御装置５、切替制御部４及び駆動部３を備える。

つまり、第１実施形態（図１）に示された構成をポンプ装置としたとき、本実施形態に係る給水装置１は、電動ポンプ２と同数のポンプ装置を備えた構成である。但し、表示設定部６１、６２は、ポンプ装置と同数である。

なお、紙面左側のポンプ装置を第１ポンプ装置とし、紙面右側のポンプ装置を第２ポンプ装置としたとき、以下、第１ポンプ装置の第１ポンプ制御部５１を第１ポンプ制御部と記し、第１ポンプ装置の第２ポンプ制御部５２を第２ポンプ制御部と記す。

第２ポンプ装置の第１ポンプ制御部５１を第３ポンプ制御部と記し、第２ポンプ装置の第２ポンプ制御部５２を第４ポンプ制御部と記す。なお、上述の実施形態と同一の構成要件等は、上述の実施形態と同一の符号が付されている。

そして、本実施形態に係る給水装置１では、第１ポンプ制御部及び第２ポンプ制御部のうち少なくとも一方のポンプ制御部は、第３ポンプ制御部及び第４ポンプ制御部のうち少なくとも一方のポンプ制御部と通信可能となっている。

なお、本実施形態では、第１ポンプ制御部～第４ポンプ制御部それぞれが相互にいずれかのポンプ制御部と通信可能であって、かつ、その通信方法は、不問である。なお、各ポンプ制御部間では、少なくとも起動制御処理にて起動させる電動ポンプ２を示す情報が通信される。

そして、２台の電動ポンプ２が同時に稼働する際には、第１ポンプ装置のポンプ制御部と第２ポンプ装置のポンプ制御部と協働してそれら２台の電動ポンプ２の作動を制御する。稼働電動ポンプが１台の場合には、第１ポンプ装置又は第２ポンプ装置が稼働する。

なお、第１ポンプ装置のみが稼働している際には、第３ポンプ制御部及び第４ポンプ制御部は停止している。第２ポンプ装置のみが稼働している際には、第１ポンプ制御部及び第２ポンプ制御部は停止している。

（その他の実施形態）
上述の実施形態では、切替制御部４の制御部４２と駆動部３の制御部３２とが共通であった。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、切替制御部４の制御部４２と駆動部３の制御部３２とがそれぞれ別々に設けられた構成であってよい。

上述の実施形態では、第１ポンプ制御部５１、第２ポンプ制御部５２及び切替制御部４それぞれが別々の制御基板で構成され、かつ、それらが通信可能に接続されていた。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、１枚の制御基板に第１ポンプ制御部５１、第２ポンプ制御部５２及び切替制御部４が実装された構成であってもよい。このような構成であれば、それらを通信可能に接続するためのインタフェース（通信ポート）が不要となる。

上述の実施形態では、切替制御部４にてポンプ制御部に異常が発生したか否かを監視する構成であった。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、各ポンプ制御部自らが自身を監視する構成、又は監視専用の監視部が設けられた構成であってもよい。

上述の実施形態では、切替回路４１が駆動部３と別の基板であった。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、切替制御部４と駆動部３とが同一の基板にて構成されていてもよい。

上述の実施形態に係る切替制御部４は、第１切替制御及び第２切替制御のいずれも実行可能であった。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、第１切替制御及び第２切替制御のうちいずれか一方の切替制御のみ実行可能な構成であってもよい。

上述の実施形態に係る切替制御部４は、ハードウェアである切替回路４１を制御して制御信号の入力切替を実行する構成であった。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、ソフトウェアにて制御信号の入力切替を実行する構成であってもよい。

上述の実施形態では、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が適用された。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、水等の液体を循環させるポンプ装置にも適用可能である。

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。

１… 給水装置 ２…電動ポンプ ３… 駆動部
４… 切替制御部 ５…制御装置 ３１… インバータ回路
３２… 制御部 ４１…切替回路 ４２… 制御部 ５１… 第１ポンプ制御部
５２… 第２ポンプ制御部 ６１…表示設定部 Ｓ１… 圧力センサ
Ｓ２… 流量センサ

Claims (6)

1. 給水用の電動ポンプと、
   前記電動ポンプの吐出し圧力を検出する圧力センサと、
   前記圧力センサの検出信号を利用した前記電動ポンプを制御するための処理（以下、制御処理という。）を実行可能な第１ポンプ制御部と、
   前記第１ポンプ制御部と同一の制御処理が実行可能な第２ポンプ制御部であって、前記第１ポンプ制御部と同時並行的に当該制御処理を実行可能な第２ポンプ制御部と、
   前記第１ポンプ制御部にて前記電動ポンプを制御する場合と前記第２ポンプ制御部にて前記電動ポンプを制御する場合とを切り替える切替制御が実行可能な切替制御部とを備え、
   前記切替制御は、前記第１ポンプ制御部及び前記第２ポンプ制御部のうち現実に前記電動ポンプを制御しているポンプ制御部に異常が発生したときに、他方のポンプ制御部による制御に切り替える制御である給水装置。
2. 段落００３４
   前記電動ポンプを駆動する駆動部を備え、
   前記第１ポンプ制御部は、制御処理の実行時には前記駆動部を制御するための信号（以下、第１制御信号という。）を当該駆動部に向けて送出し、
   前記第２ポンプ制御部は、制御処理の実行時には前記駆動部を制御するための信号（以下、第２制御信号という。）を当該駆動部に向けて送出しており、
   さらに、前記切替制御部は、前記第１制御信号及び前記第２制御信号のうちいずれの制御信号を前記駆動部に入力させる請求項１に記載の給水装置。
3. 前記切替制御が実行されたときには、前記他方のポンプ制御部は、異常が発生した旨を外部に発信する請求項１又は２に記載の給水装置。
4. 前記切替制御部は、前記電動ポンプを現実に制御するポンプ制御部を予め決められた時間毎に切り替える第２の切替制御が実行可能である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の給水装置。
5. 給水用の電動ポンプと、
   前記電動ポンプの吐出し圧力を検出する圧力センサと、
   前記圧力センサの検出信号を利用した前記電動ポンプを制御するための処理（以下、制御処理という。）を実行可能な第１ポンプ制御部と、
   前記第１ポンプ制御部と同一の制御処理が実行可能な第２ポンプ制御部であって、前記第１ポンプ制御部と同時並行的に当該制御処理を実行可能な第２ポンプ制御部と、
   前記第１ポンプ制御部にて前記電動ポンプを制御する場合と前記第２ポンプ制御部にて前記電動ポンプを制御する場合とを決められた時間毎に切り替える切替制御が実行可能な切替制御部と
   を備える給水装置。
6. 給水用の第２の電動ポンプと、
   前記第２の電動ポンプを制御するための制御処理を実行可能な第３ポンプ制御部と、
   前記第３ポンプ制御部と同一の制御処理が実行可能な第４ポンプ制御部であって、前記第３ポンプ制御部と同時並行的に当該制御処理を実行可能な第４ポンプ制御部と、
   前記第３ポンプ制御部及び前記第４ポンプ制御部のうち現実に前記第２の電動ポンプを制御しているポンプ制御部に異常が発生したときに、他方のポンプ制御部による制御に切り替える第２の切替制御部とを備え、
   前記第１ポンプ制御部及び前記第２ポンプ制御部のうち少なくとも一方のポンプ制御部は、前記第３ポンプ制御部及び前記第４ポンプ制御部のうち少なくとも一方のポンプ制御
   と通信可能である請求項１ないし５のいずれか１項に記載の給水装置。

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