JPH0196493A - 可変速ポンプの運転制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、可変速ポンプの運転制御方法に関する。

〔従来の技術〕

給水系において、給水末端の圧力を一定に保つため可変
速ポンプを使用するものがあり、このような給水系では
、流量の変動があっても給水末端の圧力を一定に保つよ
うに上記可変速ポンプの回転数を制御している。

上記可変速ポンプの回転数を制御する場合、直接に給水
系末端の給水栓付近での圧力を検出し、この検出圧力に
もとづき可変速ポンプの回転数を制御すれば（末端圧カ
一定制御方式）、ポンプと給水栓との間の配管抵抗など
を補正する必要がなく、上記検出圧力にもとづき直接的
にポンプの回転数を制御することが可能になり、末端圧
力を高精度に制御することができる。

しかしながら、このような手段は、給水系末端の給水栓
付近に圧力検出手段を設けなければならず、この圧力検
出手段は給水系末端の配管に設置しなければならないと
ともに、検出信号を送るための引回し配線などが必要で
あり、これらの工事に費用がかかるので実用的でない。

これに対し、ポンプの吐出口真近の圧力を検出するとと
もに、流すに応じた配管抵抗を想定し、こりらの測定お
よび演算により給水系末端の圧力を推定して可変速度ポ
ンプの回転数を制御する方法が知られている（推定末端
圧カ一定制御方式）。

従来の推定末端圧カ一定制御方式について、第８図およ
び第９図にもとづき説明する。第８図において、１０１
は受水槽、１０２は吸込管、１０３は可変速ポンプ、１
０４はモータ、１０５は吐出管、１０６は末端給水栓、
１０７は上記ポンプ１０３の吐出口真近の吐出管１０５
に設置された圧力計、１０８は流量計、１０９は関数演
算器、１１０は制御器である。

第９図はポンプのＨ−Ｑ特性図であり、縦軸に圧力Ｈを
、横軸に流量Ｑを示す。ａで示す曲線は、予め設定され
たポンプの定格回転数Ｎｏでの流Ｍと圧力との関係を示
す特性である。

Ｃは抵抗曲線であり、配管の摩擦損失が大部分を占め、
これは流量の２乗に応じて変化する。すなわち、抵抗曲
線Ｃは流量の関数となる。

給水系の末端で最低限必要とする圧力を９とすると、ポ
ンプ１０３の吐出口真近の圧力は、実揚程ｄおよび配管
の摩擦損失ｅを考慮して、抵抗曲線Ｃに沿った制御が必
要となる。

つまり、締切運転付近での運転中、ポンプ吐出口真近の
圧力が上記ｄ＋ｑであれば末端圧力をｑにすることがで
きる。しかしながら、流量が増大するに応じて配管抵抗
ｅが増えるからポンプの吐出口真近の圧力をｄ＋ｇ＋ｅ
のレベルに制御しなければならず、いわゆる抵抗曲線Ｃ
に沿う圧力を目標圧力として制御する必要がある。

したがって第８図に示す装置では、関数演算器１０９に
予め流量と配管損失ｅの関係、すなわち抵抗的ａＣを設
定しておき、ポンプ運転中に圧力計１０７で吐出口真近
の実圧力ｐ１を検出するとともに、流量計１０８にて管
内の実流量ａ１を測定する。

この実流ｆｆ１ｌから予め上記関数演算器１０９に設定
した配管損失ｅにもとづき瑛運転時の配管損失ｅを演算
し、前記測定した実圧力ｐ１と、上記ｄ＋ｇ＋ｅの値と
を比較し、この比較により目標圧力に達するようにポン
プの回転数を制御するものである。

すなわち、ポンプ１０３の吐出口真近の目標圧力を、抵
抗曲線Ｃに応じて制御するものである。

しかしながら、このようなポンプの制御装■では、流量
計１０８が必要であり、この流量計１０８は高価である
ので、設備がコストアップになる欠点がある。

一方、ポンプの特性は、 流量　頭註転数 圧力　ｃｃ（回転数）２ の関係がある。

したがって、圧力、流量、回転数のうちいづれか２つが
判明すれば残りは自ずから分るものである。

この特性を利用して、ポンプの回転数と吐出圧力とから
流量を測定する方法が、実公昭５３−１３４１１号公報
に記載されている。

この装置について、第１０図および第１１図にもとづき
説明する。第１０図において、１１５は回転計であり、
その龍笛８図と同一番号は同一部品を示す。

第１１図のＨ−Ｑ特性図で、ａで示す曲線は、予め設定
されたポンプの定格回転数Ｎｏでの流量と圧力との関係
を示す特性である。定格回転数Ｎｏで運転しているとき
の流量と圧力は、これが任意の回転数ｎで運転する時の
流量は（ｎ／Ｎｏ　）倍、圧力は（ｎ／Ｎｏ　）２倍と
なり、その特性は曲線ａ′で示される。したがって運転
中の圧力ｐと曲線ａ′の交点がそのときの流ｆｆ１ｑと
なる。

このようにして流＠ｑを推定すれば、格別高価な流量計
を用いなくても流量を知ることができるので、前記第８
図の装置の欠点を解消することができる。

実際には運転中の圧力ｐを（Ｎｏ／ｎ）２倍し、予め測
定した曲線ａとの交点から定格回転数Ｎ。

上の流量ｑＯを求め、この流量ｑＯを（ｎ／Ｎｏ　）倍
すれば、運転中の圧力に相当する流量ｑを求めることが
でき、曲線ａ′を求めなくても曲線ａのみで流量を得る
ことができる。

しかも、実際では第１０図に示す回転計１１５を用いる
代りに、可変速モータ１０４を回転数数制御するための
速度信号を用いれば、格別な回転計も不要になる利点が
ある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、この方法の場合は、必ずや曲線ａで示し
たＨ−Ｑ特性が前もって判明していなければならず、こ
のＨ−Ｑ特性はポンプの機種によって異なり、したがっ
て実際の運転を行なって、現物合わせにより予めＨ−Ｑ
特性を設定しなくてはならないので、不便である。

しかも、この場合、乗除算を何回も行なう必要があり、
処理が複雑となってアナログ制御でしか採用されなかっ
た。すなわち、低速でビット数の小さな安価なマイクロ
コンピュータを使用すると、何回も行なう乗除算の演算
に時間を必要とし、ポンプの迅速な制御に支障を来たし
、特に演算精度を上げようとして有効桁数を大きくした
り、４捨５人を行なうことは困難である。

これを解消するには高速でビット数の大きなマイクロコ
ンピュータを使用しなければならないが、この場合は高
価になる。

本発明は、上記事情のもとになされたもので、ポンプの
機種ごとに、専用のポンプ特性を設定したり、あるいは
ポンプ特性や投首条件に合わせて微調整をしたりする必
要が無く、設定操作が簡便であり、しかもビット数の小
さな安価なマイクロコンピュータを使用することができ
る可変速ポンプの運転制御方法を提供しようとするもの
である。

〔問題点を解決するための手段〕

まず本発明の原理について説明する。

一般にポンプのＨ−Ｑ特性は、関数で近似することがで
きる。すなわち、定格回転数ＮｏでのポンプのＨ−Ｑ特
性は、 ｎ／Ｎｏ　＝１−ｆｌ　　（Ｑ） と設定することができる。この特性を第１図におけるＳ
で示す。

任意の回転数をｎとすると、この任意の回転数ｎにおけ
る圧力および流量は、ポンプの定格回転数Ｎｏにおける
圧力みよび流量を（ｎ／Ｎｏ　）２倍およびｎ／Ｎ０倍
して得られる。したがって、上記式で表わした定格回転
数ＮｏでのポンプのＨ−Ｑ特性は、任意の回転数ｎでは
、 ｎ／Ｎｏ　−（ｎ／Ｎｏ　）　２−　（ｎ／Ｎｏ　＞　
２−　ｆｌ　　（Ｎｏ　／ｎ−Ｑ）　　・（１）となる
。この特性を第１図のＳ−で示す。

（１）式のＨｏは、流（６）検出手段が所定の極少流量
以下を検出したとき、すなわち締切運転しているときの
圧力をＨ１回転数をｎとすると、Ｈｏ　＝Ｈ（Ｎｏ　／
ｎ）２　　　　　・　（３）にて求めることができる。

また、（１）式の流ｆｆ１ｑを％で表わせば、（１）式
の構造および常数は、ポンプのＨ−Ｑ特性の「形状」の
みに依存する。

一般に、同一シリーズのポンプでは、ボンプロ径や出力
によってポンプのＨ−Ｑ特性が異なっても、そのＨ−Ｑ
特性の「形状」は略同−になる。

したがって、ポンプの機種に拘らず（１）式は同じもの
を用いることができ、ポンプの機種ごとに（１）式を設
定しなくてもよい。

また、（１）式のＨｏは、前述したように自動的に求め
るので改めて設定する必要はない。

以上のようにして、予めポンプ特性やＨｏの設定を行な
うことなく、運転中の圧力Ｈと、回転数ｎから流量ｑを
演算で求めることができる。

このことから、目標圧力の最大値Ｈｍａｘと最小値Ｈｍ
ｉｎのみを予め設定すれば、第２図にも示されるように
、 Ｈｍａｘ／Ｈｏ＝１−ｆｌ　　（ｑｍａｘ）　　−（４
）より、ｑｌ！ｌａｘを求めることができ、ｔ−１ｒ　
＝）（ＩＩｌｉｎ　＋　（Ｈｍａｘ−１ｍａｘ　−Ｈｍ
ｌｎ　）−ｆ２　　（ａ／ｃ＋ｍａｘ　）　　　　　・
・・＜２＞の関係式により目標圧力１−１ｒを求めるこ
とができる。

したがって本発明は、可変速ポンプと、このポンプの回
転数検出手段と、ポンプ運転中に所定の極少流量以下を
検出する流量検出手段と、圧力検出手段と、マイクロコ
ンピュータよりなる制御回路装置とを備え、 上記制御回路装置には、 ｐ／Ｈｏ＝　（ｎ／Ｎｏ　）２−　（ｎ／Ｎｏ　＞２−
ｆｌ　　（Ｎｏ／ｎ−Ｑ）　　・−（１）１−１ｒ　＝
）（ａ＋ｉｎ　＋　（Ｈｍａｘ　−Ｈｍｌｎ　）−ｆ２
　　（Ｑ／ｑｍａｘ　）　　　・（２）Ｈｏ　−Ｈ・（
Ｎｏ　／ｎ）２　　　　　・　（３）Ｈｍａｘ／Ｈｏ＝
１−ｆｌ　　（ａｍａｘ）　　・　（４）を設定してお
き、 但し、Ｎｏ・・・定格回転数 Ｈｏ・・・定格回転数での締切圧力 ｎ・・・任意の回転数 ｐ・・・任意の回転数ｎにおける圧力 ｑ・・・任意の回転数ｎにおける流量 Ｈ・・・任意の回転数ｎにおける締切流量での締切圧力 Ｈｒ・・・目標圧力 ＠　ｍｉｎ・・・締切流量での吐出圧力の目標値ＨＩｌ
ｌａ×・・・最大流量での吐出圧力の目標値ｏ　！！ｌ
ａｘ−ｒｍ大流（ｆｌ（Ｈ＝Ｈｍａｘテかつｎ−Ｎｏの
時の流量） 上記流量検出手段が所定の極少流Ｒｇ、下を検出した時
に上記可変速ポンプの任意の回転数ｎを回転数検出手段
で検出するとともに、その締切圧力Ｈを圧力検出手段で
測定し、これら回転数ｎおよび締切圧力Ｈを（３）式に
代入して）ｌｏを演算し、この）−１ｏを（１）式に代
入し、 上記可変速ポンプの任意の回転数ｎを回転数検出手段で
検出するとともに、その時の吐出圧力ｐを圧力検出手段
で測定し、これら回転数ｎと吐出圧力ｐを上記（１）式
に代入して演算することにより上記任意の回転数′ｎの
時の流Ｏｑを求め、一方、上記１−１ｏを（４）式に代
入してＱ　ｌ１ｌａＸを求め、 これら求めた流量ｑおよびｑ　ｍａｘを、上記（２）式
に代入して演算することにより吐出圧力の目標値Ｈｒを
算出し、吐出圧力ｐＩｆｉ目標値Ｈｒと等しくなるよう
に上記ポンプの回転数ｎを制御することを特徴とする。

（作用〕 本発明によれば、ポンプ特性を無次元化してポンプ特性
の「形状」のみに依存する特性曲線で表わすので、どの
ようなポンプに対しても、圧力及び回転数から流量を求
め、流量に応じた目標圧力を求めることができる。した
がって、従来行なっていた高揚程型ポンプあるいは水量
型ポンプなどのようなポンプ機種毎にその都度、ポンプ
特性をセットする必要が無くなる。

しかも、ポンプ特性として、 ｐ／Ｈｏ＝（ｎ／Ｎｏ）２−ｑ２−（１）で表わした２
次曲線を採用したときには、回転数を変化させても、曲
線の「形状」が変化せず、単に圧力軸方向に平行移動す
るのみであるので、回転数変化の演算を簡単に行なうこ
とができる。このことから、ピット数の少ない安価なマ
イクロコンピュータを使用することが可能となる。

したがって、末端圧力を一定に維持することができ、た
とえば圧力低下でシャワーや渇わかし器の水温が上昇す
るなどの不具合が防止されるとともに、吐出圧力の目標
値Ｈｒの減少率に制限を設けたので、アパートやマンシ
ョンの一般給水等の用途のように、給水光がポンプ直近
から遠方まで広く分散するときでも、ポンプ直近での圧
力が、流量の変動に即応して頻繁に変動するのを防ぐの
で、圧力変動を軽減するなどの効果を奏する。

（実施例〕 以下、本発明の詳細について、第１図ないし第６図に示
す第１の実施例にもとづき説明する。

第３図には可変速ポンプを有する給水系を例示し、同図
において、１は受水槽、２は吸込管、３は可変速ポンプ
、５はモータ、７は吐出管、８は所定の極少流量以下を
検出する流量検出部、９は圧力検出部、１０は蓄圧タン
ク、１１は仕切弁、１２は逆止弁１３は制御部を示す。

制御部１３は第４図に例示するようにインバータ１４、
電磁開閉器の接点１５ａ　、　１６ａ　、インバータ制
御回路１９等を備えている。

インバータ制御回路１９は、第５図に例示するようにＣ
Ｐ　Ｌｌ　２０、メモリ部２１、入力ボート２２、出力
ボート２３、締切流台での目標圧力設定用デジタルスイ
ッチ２４、開放流量での目標圧力設定用デジタルスイッ
チ２５、圧力検出部９用の増幅器２６およびＡ／Ｄ変換
器２７、インバータ１４用のＤ／Ａ変換器２８および増
幅器２９、電磁開閉器用増幅器３０．３１等を備えてい
る。なお、図中１５．１６は上記接点１５ａ。

１６ａ用励磁コイルである。

上述のように構成された装置において、上記デジタルス
イッチ２４には所望の締切流υでの目標圧力Ｈｍｉｎ、
デジタルスイッチ２５には最大流量での目標圧力Ｈｒａ
ａｘが設定されているものとする。また、ＣＰ　Ｕ　２
０、メモリ部２１、入力ボート２２、出力ボート２３に
は一般的な８ピツトのマイクロコンピュータが使用され
ているものとする。

予め、メモリ部２１には以下の数式を設定しておく。

ｐ／Ｈｏ　＝　（ｎ／Ｎｏ　）”　−（ｎ／Ｎｏ　）　
２−ｆ１（Ｎｏ／ｎ−ｃ＋）　　・　（１）Ｈｒ　＝Ｈ
ｍｉｎ　＋　（１−１ｍａｘ　−Ｈｌｌｌｉｎ　）・ｆ
２　（ｑ／ｑＩＩｌａ×）　　・・・（２）Ｈｏ　−Ｈ
−（Ｎｏ　／ｎ）　２　　　　　　・　（３）Ｈｍａｙ
：　／１−１ｏ　＝１−ｆｌ　　（ｑｍａｘ　）　　−
（４）但し、 Ｎｏ・・・定格回転数 Ｈｏ・・・定格回転数での締切圧力 ｎ・・・任意の回転数 ｐ・・・任意の回転数ｎにおける圧力 ｑ・・・任意の回転数ｎにおける流Ｄ Ｈ・・・任意の回転数ｎにおける締切流量での締切圧力 １−１ｒ・・・目標圧力 Ｈｍｉｎ・・・締切流量での吐出圧力の目標値Ｈｍａｘ
・・・最大流りでの吐出圧力の目標値ａ　ｍａｘ・・・
最大流量（Ｈ＝Ｈｍａｘでかつｎ＝Ｎｏの時の流量） とする。

ポンプを運転させるにはまず、デジタルスイッチ２４に
、第２図に示すような締切流量での目標圧力Ｈｍｉｎを
設定するとともに、デジタルスイッチ２５に第２図に示
すような最大流量での目標圧力Ｈｉａｘを設定する。

さて、可変速ポンプ製造直接などのように、定格回転数
Ｎｏでの締切流量での圧力Ｈｏがまだ得られていないと
きにポンプを運転すると、まず、最大流量での目標圧力
Ｈｍａｘ−一定で吐出圧一定運転を行なう。

そして、流量検出部８が締切り運転に近い所定の流量以
下、例えば１０　　／ｍｉｎ以下の極少流量を検出する
と、そのときの圧力Ｈ及び回転数ｎをそれぞれ圧力検出
部９およびインバータ用り／△変換槻２８にて測定する
。

この測定した圧力Ｈ及び回転数ｎを Ｈａ　＝Ｈ−（Ｎｏ／ｎ）２　　　　−＜３＞に代入し
、これにより定格回転ｅｔＮｏでの締切流量での圧力１
−１ｏを求める。

締切１ｆｆｉでの圧力）−１ｏが分ると、その後は、目
標圧力に沿った運転を行なう。すなわち、この締切圧力
Ｈｏ１回転数ｎ、および圧力ｐを（１）式に代入して流
量ｑを演算する。

また、（４）式に締切圧力Ｈｏと最大流量での吐出圧力
の目標値Ｈｉａｘを代入して最大流量ｑ　ｍａｘを求め
る。これを第２図に示す。

次に、（２）式にｑ、ｑｍａｘを代入して吐出圧力の目
標値１−１ｒを求める。

そして、実際の吐出圧力ｐが上記吐出圧力の目標値Ｈｒ
に等しくなるように回転数ｎを制御する。

上記のような制御手順をまとめると、第６図に示したフ
ローチャートのようになる。

次に、本発明の第２の実施例について説明する。

前記した（１）式の代りに、 Ｄ／Ｈｏ＋１−　（ｎ／Ｎｏ　＞　＝１−０２・・・（
１）′ を用いて流Ｈｑを求める。開平筒を不要化するためデー
タテーブルを用いる。

第１図の曲線Ｓを １）　／　Ｈｏ　＝　１−０２ とし、Ｄ／）−１ｏをメモリの各番地に割当て、各番地
のメモリ内にｑをそれぞれ格納し、曲線Ｓを表わすデー
タテーブルを予め設定しておく。

任意の運転点で運転しているときに測定した圧力をｐ、
回転数を自とすると、 ρ／１−１ｏ　＋１−　（ｎ／Ｎｏ　）に相当するメモ
リ番地をアクセスすればメモリ内から流量ｑを得ること
ができる。

これを第１図で説明すると、曲線Ｓ−とｐ／Ｈｏとの交
点ｑを求める代りに、曲Ｉｓと０／Ｈｏ＋１−　（ｎ／
Ｎｏ　）　２どの交点よりｑを求めることができ、曲１
ｓ−を求めることなく演算することができる。

なお、第９図のｅで示した配管損失は、流量の略２乗に
比例するので、目標圧力１−１ｒを流ωの２乗に比例し
て変化させるときは、 Ｆ２　　（ｑｍｉｎ　／ｑｍａｘ　）　＝ｑ”　／ｑｍ
ａｘ　２となるから、（２）式は Ｈｒ　＝Ｈｍｉｎ　＋　（Ｈｍａｘ　−Ｈｍｌｎ　）−
ｑ２／ａｍａｘ　２　　　−（２）　′となる。

この場合、（１）′式および（４）式は、（ｎ／Ｎｏ　
ｌ　−Ｄ／）−１ｏ　＝０２１−　（Ｈｍａｘ　／Ｈｏ
　）　−〇ｍａｘ　２となり、開平筒やデータテーブル
は不要となる。

次に、（１）′式を用いた場合の誤差について説明する
。

第７図において、（１）′式の特性をＳ、Ｓ＝、Ｓ１１
とし、実際の特性をに、に＝、ｋｌｌとする。

点ホ、点へでは誤差が零どなる。中間点では、目標圧力
曲線ＣとＳ−との交点トでの圧力で運転するので、運転
点はに一上の同一圧力点ヂとなる。

ところが、目標圧力はＣ上の同−流（６）点りであるた
め、点りと点チの差が誤差となる。

したがって、実際には曲線Ｃ−に沿って運転する。

このように、ＣとＣ−との差が、小さくて許容できる場
合には、（１）−式を用いて近似的な運転を行なうこと
ができ、この場合は極めてｆｆＩ巾な演算で済む利点が
ある。

次に、本発明の第３の実施例について説明する。

前記した〈１）式の代りに、 ｎ／Ｎｏ　＋１−　（ｎ／Ｎｏ　）２＝１−ｆｌ　　（
０）・・・（１）　” を用いて流量ｑを求める。開平算を不要化するためデー
タテーブルを用いる。

第１図の曲線Ｓを Ｄ／ｌ−１ｏ＝１−ｆｌ　　（Ｑ） とし、ｎ／Ｎｏをメモリの各番地に割当て、各番地のメ
モリ内にｑをそれぞれ格納し、曲線Ｓを表わすデータテ
ーブルを予め設定しておく。

任意の運転点で運転しているときに測定した圧力をρ、
回転数をｎとすると、 ｎ／Ｎｏ　＋１−　（ｎ／Ｎｏ　）２に相当スルメモリ
番地をアクセスすればメモリ内から流ｆｆ１ｃ＋を得る
ことができる。

これを第１図で説明すると、曲線Ｓ′とｎ／Ｎｏとの交
点ｑを求める代りに、曲ＩｓとＤ／１−１ｏ　＋１−（
ｎ／Ｎｏ　）２どの交点よりｑを求めることができ、曲
線Ｓ−を求めることなく演算することができる。

なお、前述の各実施例では、第３図に示すように、ポン
プの吐出圧力を測定している。したがって、第１図、第
２図の曲線Ｓは吐出圧力と流量との特性を示す。すなわ
ち、ポンプの全揚程に第３図の圧力検出部９から受水槽
１の水面までの実揚程を加え、ざらに受水Ｗ１１から圧
力検出部９までの間の仕切弁１１、吸込管２、逆止弁１
２などの抵抗損失を差し引いた特性となる。

（１）〜（４）式の演算をこの吐出圧力を用いておこな
っているので、上述の水位や損失抵抗にいかんに拘らず
、第２図の目標圧力曲線Ｃは、必ず締切り運転ではＨｍ
ｉｎを通り、また開放運転ではＨｍａｘと曲線Ｓの交点
を通る。すなわち、曲線Ｃの両端では誤差が零になる。

そして、曲１ｃの中間点においては、曲線Ｓと曲線Ｓ′
が平行な場合には誤差が零になる。一般のポンプでは曲
線Ｓと曲線Ｓ′とはほぼ平行となるので、誤差が無視で
きるときには上述のように、（１）〜（４）式の演算を
この吐出圧力を用いておこなうことにより、受水槽１の
水位や受水槽１から圧力検出部９までの間の抵抗損失に
ついての補正を省略することができ、便利である。

本発明は、以上述べた可変速ポンプ１台での運転だけで
なく、任意の台数の可変速ポンプと任意の台数の定速ポ
ンプを組合せた場合にも適用が可能である。

すなわち、同一特性の可変速ポンプと定速ポンプを並列
接続した場合には、定速ポンプの流量は（１）式におい
てｎ＝Ｎｏとすることにより得られ、可変速ポンプの流
量は測定したｎを用いて得られ、したがって目標圧力を
容易に求めることができる。

なお、本発明は、同一特性の可変速ポンプ１台と定速ポ
ンプ１台を並列接続した場合ばかりでなく、特性の異な
るポンプの組合せの場合、あるいは任意の台数の可変速
ポンプ、定速ポンプの組合せの場合等にも容易に適用す
ることができる。

本発明では、定格回転数での締切流量での圧力Ｈｏを求
め、実際の圧力ｐをＨｏで割って無次元化しているので
、あらかじめ設定しておくポンプ特性は、無次元化した
ポンプ特性を１種類用意するだけで、全てのポンプに適
用することができる。

ところが、Ｈｏを求める前は、Ｈｏで圧力を無次元化す
ることができないので、目標圧力を求めることができな
い。

このようなときは、吐出圧カ一定で運転し、その間にＨ
ｏを求めるようにする。

これにより、手操作でＨｏを設定する必要が無く、便利
である。

また、Ｈｏの演算を、流量検出部８が所定の流量以下を
検出するたびに行なうので、ポンプ特性の経年変化を自
動的に補正することになり、再調整が不要となるので便
利である。

なお、吐出圧カ一定で運転する代りに、Ｈｏとして大き
い値を与えることもできる。Ｈｏとして、実際の値より
大きい値を与えると、Ｈｏで削って無次元化した圧力は
、実際の値より小さい値を示すので、結果として正規の
値より大きく、Ｈｍａｘより小さい目標圧力が算出され
る。このことを利用し、Ｈｏが未知のときには、Ｈｏの
代りに）−１゜より大きい値を使用するようにプログラ
ムを組むと、本来の目標圧力よりは高く、目標圧力の上
限よりは低い目標圧力を得るので、吐出圧一定運転の代
りに、このようなことを行なうこともできる。

本発明では、目標圧力増大時は、演算によって得られた
目標圧力を目標圧力とし、目標圧力減少時は、あらかじ
め設定した時間と目標圧力の関係で示す目標圧力の減少
速度を越えないように減少するので、優れた運転シリ罪
を行なうことができる。

可変速ポンプ装置をアパート、マンション等の一般給水
に使用した場合、給水末端が、給水配管の末端に集中す
ることは少なく、大半は、給水末端がポンプの直近から
遠方まで広く分散することが多い。このような用途の場
合、遠方の給水末端での圧力が一定となるように、流量
に応じて吐出圧力を変化させて運転すると、ポンプ直近
では圧力変動となる。

このようなことから、アパート、マンション等で、推定
末端圧力が一定となるよう運転するねらいは、末端の圧
カ一定よりも少流旬時に目標圧力が低減されることによ
る省エネルギーにある。

省エネルギーの観点からは、流０の変動に即応して目標
圧力を頻繁に変える必要は無く、目標圧力を下げるとき
にゆっくり下げても、省エネルギーの効果は、それほど
損われない。

したがって、目標圧力を下げるときは、ゆっくり下げる
ようにすることにより、ポンプ直近での圧力変動が軽減
される。

なお、目標圧力を増大するときは、即応して増大しない
と、水圧低減によりシャワーや揚わかし器の水温上昇を
招くことがあるため、即応して増大を行なう。

また実施例では、測定して得た圧力と回転数より流量を
演算し、得られた流量に応じた目標圧力を得たが、この
ようにして得た回転数と目標圧力との関係をマイクロコ
ンピュータに記憶させ、その後は測定した回転数から直
接目標圧力を求めることもできる。

例えば、回転数をメモリの番地に削り当て、回転数と圧
力とから目標圧力を得るたびに回転数に相当する番地の
メモリ内に求めた目標圧力を格納し、その後は、回転数
を測定したら回転数に相当するメモリ番地をアクセスし
、直接目標圧力を得ることができる。

また、他の方法として、回転数と目標圧力との関係を関
数近似し、測定して得た回転数と目標圧力との関係から
関数式の各定数を得るようにすることもできる。このよ
うにすると、ポンプ特性を関数近似し、そこから回転数
と目標圧力との関係式を導くのに比べ、演算が容易とな
る。

このように本発明を適用すると、従来は不可能であった
調整・設定作業の完全自動化が可能となり、従来は、調
整・設定作業のコストのために、推定末端圧カ一定制御
を採用しなかったような小規模の用途にも見料に採用で
きる。また、目標圧力の仕様変更があったときも、それ
に付随する再調整作業が一切不要のため、経験の無い人
でも容易に取扱うことができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、ポンプ特性を形状
のみに依存した特性曲線としたので、ポンプの機種ごと
に特性を設定しなくても、圧力および回転数から流量を
求め、流量に応じた目標圧力を求めることができる。し
たがって、従来性なっていたポンプの機種毎にその都度
、ポンプ特性をセットする必要が無くなる。また、特性
曲線として、回転数を変化させても特性曲線の形状が変
化せず、単に圧力軸方向に平行移動する特色を持った２
次曲線を採用したときには、回転数換算の演算が簡単に
できる。また、マイクロコンピュータに記憶しである無
次元のポンプ特性と対応させるために、任意の点で運転
中に測定した圧力を無次元化するための、定格回転数で
の締切流母での圧力Ｈｏがまだ求まっていないときには
、吐出圧カ一定運転を行ない、その間に流量検出手段が
極少流量を検出したときに圧力及び回転数を測定し、定
格回転数と測定で得た回転数との比例計算でＨｏを求め
るので、Ｈｏを設定する微調整作業の手間が不要となり
、また極少流■になるたびにＨｏを算出するので、ポン
プの経年変化に伴う締切圧力の低下分を自動的に補正す
ることになるので便利である。

さらに（１）〜（４）式の演算を、吐出圧力を用いてお
こなているので受水槽殻圧力検出部までの実揚程や抵抗
損失の補正を省くことができ、便利である。

このようなことから、流量が増大し、目標圧力が増大す
るときは、速やかに目標圧力を増大するので、配管抵抗
による圧力低下でシャワーや瀉わかし器の水温が上昇す
ることが防止され、また、流量が減少し、目標圧力が減
少するときは、ゆっくり減少するので、アパートやマン
ションの一般給水等の用途のように給水光がポンプ直近
から遠方まで広く分散するときでも、ポンプ直近での圧
力が、流量の変動に即応して頻繁に変動するのを防ぐの
で、圧力変動を軽減する。したがって、調整作業の手間
をかけることなく、推定末端圧カー定制御を見料に採用
し、省エネルギーを図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の詳細な説明する特性図、
第３図ないし第６図は本発明の一実施例を示し、第３図
はポンプ装置全体の系統図、第４図は同例の制御部を示
す回路図、第５図は同例のインバータ制御回路を示すブ
ロック図、第６図は来の技術を説明するための図である
。 １・・・受水槽、３・・・ポンプ、５・・・モータ、１
３・・・制御部、１４・・・インバータ、１９・・・イ
ンバータ制御回路（制御手段）、２０・・・ＣＰＵ、２
１・・・メモリ部、２４゜２５・・・デジタルスイッヂ
、２７・・・Ａ／Ｄ変換器、２８・・・Ｄ／Ａ変換器。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 第２図 第８図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）可変速ポンプと、このポンプの回転数検出手段と
   、ポンプ運転中に所定の極少流量以下を検出する流量検
   出手段と、ポンプの吐出圧力検出手段と、マイクロコン
   ピュータよりなる制御回路装置とを備え、 上記制御回路装置には、 ｐ／Ｈｏ＝（ｎ／Ｎｏ）＾２−（ｎ／Ｎｏ）＾２・ｆ１
   （Ｎｏ／ｎ・ｑ）・・・（１） Ｈｒ＝Ｈｍｉｎ＋（Ｈｍａｘ−Ｈｍｉｎ） ・ｆ２（ｑ／ｑｍａｘ）・・・（２） Ｈｏ＝Ｈ・（Ｎｏ／ｎ）＾２・・・（３） Ｈｍａｘ／Ｈｏ＝１−ｆ１（ｑｍａｘ）・・・（４）を
   設定しておき、 但し、 Ｎｏ・・・定格回転数 Ｈｏ・・・定格回転数での締切圧力 ｎ・・・任意の回転数 ｐ・・・任意の回転数ｎにおける圧力 ｑ・・・任意の回転数ｎにおける流量 Ｈ・・・任意の回転数ｎにおける締切流量での締切圧力 Ｈｒ・・・目標圧力 Ｈｍｉｎ・・・締切流量での吐出圧力の目標値Ｈｍａｘ
   ・・・最大流量での吐出圧力の目標値ｑｍａｘ・・・最
   大流量（Ｈ＝Ｈｍａｘでかつｎ＝Ｎｏの時の流量） 上記流量検出手段が所定の極少流量以下を検出した時に
   上記可変速ポンプの任意の回転数ｎを回転数検出手段で
   検出するとともに、その締切圧力Ｈを圧力検出手段で測
   定し、これら回転数ｎおよび締切圧力Ｈを（３）式に代
   入してＨｏを演算し、このＨｏを（１）式に代入し、 上記可変速ポンプの任意の回転数ｎを回転数検出手段で
   検出するとともに、その時の吐出圧力ｐを圧力検出手段
   で測定し、これら回転数ｎと吐出圧力ｐを上記（１）式
   に代入して演算することにより上記任意の回転数ｎの時
   の流量ｑを求め、一方、上記Ｈｏを（４）式に代入して
   ｑｍａｘを求め、 これら求めた流量ｑおよびｑｍａｘを、上記（２）式に
   代入して演算することにより吐出圧力の目標値Ｈｒを算
   出し、吐出圧力ｐが目標値Ｈｒと等しくなるように上記
   ポンプの回転数ｎを制御することを特徴とする可変速ポ
   ンプの運転制御方法。
2. （２）前記制御装置に設定した無次元化したポンプ特性
   を ｐ／Ｈｏ＝（ｎ／Ｎｏ）＾２−ｑ＾２・・・（１）′と
   し、定格回転数Ｎｏでのポンプ特性 ｐ／Ｈｏ＝１−ｑ＾２ と、圧力 ｐ／Ｈｏ＋１−（ｎ／Ｎｏ）＾２ とから流量ｑを求めることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の可変速ポンプの運転制御方法。
3. （３）前記制御装置に設定した無次元化したポンプ特性
   を ｐ／Ｈｏ＝（ｎ／Ｎｏ）＾２−ｆ１（ｑ） ・・・（１）″ とし、定格回転数Ｎｏでのポンプ特性 ｐ／Ｈｏ＝１−ｆ１（ｑ） と、圧力 ｐ／Ｈｏ＋１−（ｎ／Ｎｏ）＾２ とから流量ｑを求めることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の可変速ポンプの運転制御方法。
4. （４）定格回転数での締切流量での圧力Ｈｏがまだ求め
   られていないときには、吐出圧力の目標値Ｈｒを暫定の
   値にて運転を行なうことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項ないし第３項のいづれかに記載した可変速ポンプの
   運転制御方法。
5. （５）吐出圧力の目標値Ｈｒが時間とともに減少する時
   は、減少率に制限を設けることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項ないし第４項のいづれかに記載した可変速ポ
   ンプの運転制御方法。