JPH0633774B2

JPH0633774B2 - 可変速給水装置

Info

Publication number: JPH0633774B2
Application number: JP59156949A
Authority: JP
Inventors: 薫中島; 廣直平岩; 卓央赤堀; 宏之千野
Original assignee: Ebara Corp; Ebara Densan Ltd
Current assignee: Ebara Corp; Ebara Densan Ltd
Priority date: 1984-07-27
Filing date: 1984-07-27
Publication date: 1994-05-02
Anticipated expiration: 2009-05-02
Also published as: JPS6138182A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕「産業上の利用分野」この発明は一つの給水系に対して複数台数のポンプを備
え、該ポンプが交互に運転されて給水が行われるポンプ
装置に関する。

「従来の技術」複数のポンプを持ち一つの給水系統を通じて給水を行う
可変速給水装置ではポンプを交互に運転するが制御の性
質上ポンプの起動停止頻度が少なく、極端な場合は一度
動き出すと停止しない場合もある。複数台のポンプをも
つこの種装置ではポンプ運転時間の平均化をはかるため
どのようなタイミングで交互に運転（以後単に交互とい
う）するポンプを切換えるかは大きな関心事となってい
る。

消費量が少なくなって給水量が零かまたは極端に少なく
なった時、圧力タンクにいったん水を昇圧させてからポ
ンプを停止する少水量停止機能をそなえた可変速給水装
置がある。

従来この種装置では、１日のうちの、少水量になりやす
い時間（たとえば夜中）の数時間を交互時間帯に設定
し、この時間内に少水量停止した時に１回交互させると
いう方法が一般的であった。

複数台数のポンプを交互して運転するポンプ装置、例え
ば２台のポンプを単独交互運転させる可変速給水装置で
は１台分のポンプを全負荷運転できる電源容量とするこ
とが計画される。かかる場合電源側の条件によりポンプ
１台分を運転は出来且つ若干余裕のある電源容量ではあ
るがポンプ２台を無条件に同時運転できないということ
もある。即ち、ポンプの交互時に並列運転を行うには電
源容量がポンプ１台分以上あるが不足勝ちだという場合
がある。以下の説明ではこのようなポンプ交互時に２台
のポンプを同時に運転を行うには電源容量が不足勝ちの
場合も含めて電源容量がポンプ１台分と表現して説明す
る。

このような電源容量がポンプ１台分のみの場合は少水量
停止装置を備え、給水量が零になる時間帯をあらかじめ
セットしておき負荷側に影響の少ないタイミングで少水
量停止機能により交互切替を行なっていた。（１日に１
回のみ）「発明が解決しようとしている問題点」電源容量にかかわらず１日１回少水量停止時交互とする
と設定した時間内に少水量停止がおこらないと１台のポ
ンプが数日間まわりっぱなしになる。ポンプは長く停止
させておくと錆がたまるので、ポンプが交互した時赤水
のでる恐れもあった。また２４時間に１回の交互は交互
の間隔として長すぎ赤水が発生するおそれがある。

電源設備容量が１台分のポンプを駆動する容量しかない
場合には少水量停止でないのに赤水を発生させないため
に運転中に一旦先発ポンプを停止して強制的交互に行な
うと、断水状態が生ずる。

そこで、少水量停止でない場合で給水圧力を保持できず
にポンプを交互させることは例えば内燃機関の冷却水、
水冷冷蔵庫の場合は熱交換媒体の冷却水が昇温して機器
に多大な悪影響を及ぼすし、シャワー等の混合栓を使用
している負荷にとっては、交互後、再起動して給水圧力
が安定するまでの時間温水しか出ないという状態に至っ
てしまう。

本発明は複数台のポンプと一つの電源装置につながった
複数台の可変速装置を持った可変速給水装置において電
源装置が１台分のポンプを全負荷運転させる電源容量を
もっている場合において一つのポンプの長時間運転の可
能性を解消すると共に複数台のポンプの運転時間を平均
化することのできる可変速給水装置を提供することを目
的とする。

〔発明の構成〕

「問題点を解決するための手段」本発明は複数台のポンプと電源容量がポンプの交互の
際、全負荷で並列運転を行うのに容量に制限がある一つ
の電源装置より給電される複数台の可変速装置を持った
可変速給水装置において、複数台の可変速装置の合計運
転電流検出手段を設け、１日をＮ等分し、Ｎ等分された
時間帯内において本装置が１回目に少水量停止した場合
にはポンプの運転を交互し、１日をＮ等分した時間帯内
に一度も少水量停止しなかった時にはＮ等分時間経過時
に強制的にポンプの運転を交互させ、且つポンプの運転
の強制的な交互切替の際給水圧力を低下させないために
可変速装置の合計運転電流を監視し、複数台のオンプを
同時可変速運転させ電源容量を越える様な負荷のときに
は、先発していたポンプを停止させる制御装置を備えた
可変速給水装置である。

「作用」そこで本発明では赤水を出さないためポンプ交互回数を
ある程度増加させるために１日をＮ等分し、その時間帯
内に前記少水量停止が発生した場合は該時刻にその場で
交互させる。ただし、Ｎ等分時間内には最高１回の交互
としそれ以上少量停止しても交互させない。又、少水量
停止せずＮ等分した時間帯が経過した場合は経過時点
で、複数台同時変速としこれまで先発していたポンプを
解列させ給水圧力を保持する。またこの時間に２台以上
同時運転していた場合はポンプを停止させずに先発機、
後発機の運転指令のみを入れ替える。更に、１台分の電
源容量しか持たない設備なので、この時点において合計
運転電流を監視し、１台分の定格電流を超える場合には
即座に先発機を停止させ、設備容量限度ぎりぎりまで給
水圧力を保持する。

「実施例」第１図はこの発明の実施例のフローシートである。ポン
プ１，１１は誘導電動機（以下、電動機という）２，１
２により夫々駆動可能となっており、電動機２，１２が
インバータ１０，１１０により夫々駆動されるようにな
っている。受水槽３より吸込管５，１５を通じてポンプ
１，１１に吸込まれた水は昇圧され、吐出管６，１６に
吐出され、チェッキ弁７，１７を介して送水管１８に合
流するようになっている。１９は送水管１８に設けた圧
力タンク、２１は送水管１８に設けたポンプ１，１１の
吐出圧力を検出する圧力センサであり、圧力センサ２１
の信号は制御装置２２に送られるようになっている。制
御装置２２はインバータ１０，１１０の周波数指令信号
Ｓ_ｆを出力し、インバータ１０，１１０を介して電動機
２，１２を可変速する。

制御装置２２はマイコンタイマを備えており、制御装置
２２に記憶されている末端圧一定制御している状態での
圧力センサ２１の信号と所要圧力信号下でのポンプが少
水量停止となる最小周波数信号とマイコンタイマのＨ能
動信号を入力とするアンドゲートが設けられており、前
述した制御装置２２におけるアンドゲートがＨ能動信号
を出力したとき、ポンプ１，１１の交互を行うようにな
っている。

本発明では１日を１を含む調整をＮとしてＮ等分された
小時間帯中に一回も少水量停止がないときはそのＮ等分
された小時間帯が終る時刻にマイコンタイマは該時刻を
知らせるＬ能動信号（パルス）を一時出し、ポンプ１，
１１の交互を行うようになっている。この場合ポンプ
１，１１を共に駆動して末端圧一定制御を行うため、今
まで駆動されているポンプ１又は１１は減速される。

制御装置２２は夫々インバータ１０，１１０と電源装置
２３との間のスイッチ２４，１２４を制御するようにな
っている。

電源装置２３からの電力供給線には電流検出器２５が設
けられ、電流検出器２５の検出した入力電流信号は制御
装置２２に入力される。

このような可変速給水装置は例えば圧力センサ２１の検
知した給水の吐出圧力とポンプ回転速度とから末端給水
圧力一定制御を行なう。或は、図示されない流量計を送
水管１８を備えて給水量と吐出圧力値により末端給水圧
力一定制御を行う。或は流量計の信号を制御装置に導い
て流量一定制御を行う。これらの給水圧力一定或は流量
一定制御は公知の制御方法により行われる。

このような構成の可変速給水装置において電源装置２３
の容量がポンプ１，１１、２台を最大出力で運転可能と
なっており、常時は給水態様からポンプ１台分で充分な
場合について先ずのべる。

第１図において制御装置２２は周波数指令信号Ｓ_ｆをイ
ンバータ１０に出力する。インバータ１０はスイッチ２
４を介して電源装置２３から受ける商用周波数電力を周
波数変換して出力する。制御装置２２は例えばスイッチ
２４を入とし、スイッチ１２４を断としており、周波数
指令信号Ｓ_ｆと同周波数の電力は電動機２に送られ、電
動機２は付勢され、ポンプ１を運転する。ポンプ１は受
水槽から吸込管５を通じて水を吸込み昇圧して吐出管６
に吐出し、チェッキ弁７を通じて送水管１８に水を送り
出す。吐出圧力は圧力センサ２１で計測され、その圧力
信号は制御装置２２に送られ、制御装置２２ではポンプ
の回転速度の代わりに用いた周波数指令信号Ｓ_ｆと圧力
信号を併せて例えば末端圧力一定の給水を行うように周
波数指令信号Ｓ_ｆを変更する。

かかるポンプの運転はポンプ１１についても同様で給水
量が少ないときは何れかのポンプが運転されそのポンプ
の最大能力を越えると２台のポンプ１，１１が運転され
る。

ポンプ１，１１は夫々少水量となると発熱，パーシャル
キャビテーション等の不都合が生ずるため、運転されて
いる電動機２、又は１２が予め定められた回転速度にな
るような最小周波数指令信号Ｓ_ｆになると、制御装置２
２は周波数指令信号を例えばポンプの最大回転速度とな
る最大周波数指令信号Ｓ_ｆＭＡＸに制御して圧力タンク
１９に補水を行ない、圧力センサ２１が所定の圧力とな
ると圧力センサ２１の該信号を受けて制御装置２２は運
転されている電動機２又は１２をスイッチ２４又は１２
４を切り断電する。もしくは、スイッチ２４又は１２４
を投入したまま、周波数指令信号Ｓ_ｆを零とし電動機２
又は２２を停止させる。そして、ポンプ１，１１停止の
まま圧力タンク１９により給水は行われて圧力センサ２
１の示す信号が予め定められた一定圧力以下を示す場合
にその信号を受けている制御装置２２はスイッチ２４又
は１２４を入れもしくは周波数指令信号Ｓ_ｆを上昇さ
せ、電動機２又は１２を始動してポンプ１又は１１を運
転する。

第２図は第１図の装置のタイムチャートである。Ａは制
御装置２２に備えるマイコンタイマの動作を示し、Ｂ，
Ｃはポンプ１，１１の運転停止を示す。

図において時刻Ｔ０からＴ２４までは２４時間であって
その間をＮ等分例えば４等分してある。この４分割され
た境となる時刻は午前２時、午前８時、午後２時、午後
８時、翌日の午前２時である。このＮ等分された時刻の
始めにはマイコンタイマはＨ能動信号を出力して持続す
る。

第３図は第１図の装置の作用を示すフローチャートであ
る。

今ポンプ１が単独運転状態にあり、基準時刻Ｔ０を午前
２時としてフローチャート及びタイムチャートにより説
明すれば第１図の装置の作用は第２図、第３図に示すよ
うに次のとおりである。

系がスタートするとステップ１０１で制御装置２２に備
えるマイコンタイマがＨ能動信号を出力する。例えば系
のスタートを基準時刻にとると第２図の時刻Ｔ０であ
る。かかる時刻にはポンプ１が単独運転されている。

ステップ１０２ではマイコンタイマがＨ能動信号を出し
ているか否かが判断され、出していないときは元に戻
り、出しているときはステップ１０３に進む。

ステップ１０３では少水量停止しているかどうか判断さ
れる。時刻Ｔ０からＴ１までは少水量停止をしていない
のでステップ１０３Ｂに移り、基準時刻Ｔ０から６時間
経過しているか否かが判別され、経過していないからス
テップ１０３の手前に戻る。時刻Ｔ１では少水量停止し
ているから、ステップ１０４に進む。

ステップ１０４でマイコンタイマはＨ能動信号を停止し
ステップ１０５に進む。

ステップ１０５は圧力タンク１９の水位低下により圧力
センサ２１の圧力信号も低下して行き、圧力センサ２１
の圧力信号が給水条件になっているかどうかが制御装置
２２で判別される。給水条件になっていないときはステ
ップ１０５の手前に戻り、給水条件になっているときは
ステップ１０６に進む。

ステップ１０６では時刻Ｔ２で示すようにポンプは給水
条件にありポンプは交互しポンプ１１が運転される。

ポンプ交互の動作はここで終る。ポンプ交互後の動作は
サブルーチン２００に移る。

サブルーチン２００は基準の時刻Ｔ０から始まる１日を
Ｎ等分した少時間帯に一回ポンプの交互が行われた後の
動作を示すものである。

ステップ２０１では時刻Ｔ２からＴ３までにおいて少水
量停止か否かが判別されて少水量停止でないと元に戻
り、時刻Ｔ３では少水量停止によりステップ２０２に進
む。

ステップ２０２ではマイコンタイマがセットされている
か否かが判別され、マイコンタイマがセットされていな
いのでステップ２０３に進む。

ステップ２０３では給水条件が整っていないときはステ
ップ２０３の手前に戻り、時刻Ｔ４に示すように給水条
件が整うとステップ２０４に進む。

ステップ２０４ではポンプ１１が再始動する。

同様に時刻Ｔ５でポンプ１１は少水量停止し、時刻Ｔ６
で再始動する。時刻Ｔ７では基準時刻の午前２時から１
日を４等分した午前８時となり、マイコンタイマはセッ
トされる。

時刻Ｔ８におけるサブルーチン２００の動作はステップ
２０１で少水量停止が判断され、ステップ２０２に進
み、マイコンタイマが動作しているからステップ１０４
に戻る。マイコンタイマは停止し、ステップ１０５に進
み、時刻Ｔ９で給水条件が整うとステップ１０６に進み
ポンプの交互が行われポンプ１が始動する。

時刻Ｔ１０において給水負荷が１台分のポンプ能力以上
に増大するとポンプ１１は始動し、並列運転される。時
刻Ｔ１１において給水負荷が減少し、給水負荷がポンプ
１台分になると１日を４等分した午前８時から午後２時
までの小時間帯では既にポンプの交互が行われているか
ら、後発しているポンプ１１は停止しポンプ１が給水を
続行する。１日を４等分した午後２時の時刻Ｔ１２では
時刻が午前８時から午後２時までの間に少水量停止があ
るのでポンプの交互が行われない。

時刻Ｔ１２から時刻Ｔ１３までの６時間の小時間帯にポ
ンプ１が運転を続行したとするとマイコンタイマは時刻
Ｔ１３において、ステップ１０３の動作となり、少水量
停止でないのでステップ１０３Ｂに進み、１日をＮ等分
した時刻か否かがマイコンタイマがＬ能動信号をパルス
状に出力したかどうかにより判別され、マイコンタイマ
のＬ能動信号によりステップ１０５に進み、ステップ１
０５に進み既に給水条件にあるから、ポンプ１を運転し
乍ら等ポンプ１１が運転され漸次ｔ並列運転してポンプ
１を停止してポンプの交互が行われる。

今、第２図に二点鎖線で示すように１日を４等分した午
後８時にポンプ１１が既に運転されている場合は次のと
おりである。時刻Ｔ１３よりも前の小時間帯には少水量
停止なく、時刻Ｔ１２′に給水負荷の増大によりポンプ
１，１１が並列運転を始める。時刻Ｔ１３においてステ
ップ１０３Ｂによりステップ１０５に進む。ここで既に
給水条件にあるからステップ１０６に進む。ここで装置
はポンプ１，１１が並列運転する条件下にあるから、ポ
ンプ１，１１の先後発の運転指令のみを入替える。そし
て時刻Ｔ１３′において給水負荷が減少してポンプ１は
停止しポンプ１１のみが運転される。

時刻Ｔ１４は既にのべた少水量停止によるポンプ交互動
作である。

通常電源容量設計の際、ポンプ１台分の最大電力容量と
電源からの距離、電線の太さから主電源の電圧降下を考
慮し、最悪の電圧低下となって機器に悪影響を与えない
ように安全率を乗ずることが多い。従って通常ポンプ１
台分の運転では電源装置の限界に達しない。これらの条
件の給水設備によって個々に変わる。従って上述したポ
ンプ１台分しか電源容量がない場合とはポンプ１台分の
電源容量以上余裕の電源容量はあるがポンプ２台分を最
大能力で運転できないような電源容量であり、且つポン
プ交互の際にポンプの並列運転に対する給水負荷状態に
よって電源容量を越える場合をいっているのである。こ
のような意味において説明を簡便にするためポンプ装置
に対する電源容量がポンプ１台分しかない場合について
のべるがポンプ交互の際並列運転するには電源容量に制
限がある場合も本発明に含まれるのである。

次にポンプ１又は１１の１台分しか電源装置２３の容量
がない場合の動作を第４図のタイムチャートを用いての
べれば次のとおりである。時刻Ｔ０からＴ９までの動作
は第２図における説明と同じであるので省略する。

時刻Ｔ１０でポンプ１が使用水量停止をすると既に時刻
Ｔ８で少水量停止しているので時刻Ｔ１１ではポンプ１
は再始動する。そして１日を４等分した時刻１２では既
にその前の６時間の間に少水量停止があったからポンプ
の交互は行われずポンプ１は続いて運転される。そして
時刻Ｔ１２からＴ１３までは少水量停止がない。

時刻Ｔ１３の午後８時において１日をＮ等分した小時間
帯が終るとマイコンタイマはＬ能動のパルス信号を出力
し、ポンプ１，１１の交互の動作が行われる。ここでは
少水量停止でないのでポンプ１を停止させると給水圧力
が低下してしまう不都合がある。そこでポンプ１を運転
すると共にポンプ１１を始動し、ポンプ１，１１の並列
運転を行う。この並列運転時においても給水負荷はポン
プ１が給水していた状態とほとんど変わらないとみてよ
い。この並列運転の際に電流検出器２５の検出信号は制
御装置２２に送られる。

ここで制御装置２２中には第１図に併記して示すように
電流監視部２６、演算比較部２７、運転指令部２８を備
えており、電流検出器２５の検出した信号は電流監視部
２６に送られ、電流監視部２６は演算比較部２７に電流
値を送り、演算比較部２７では予め定めてある１台分の
ポンプの最大負荷電流と比較し、その比較値を運転指令
部２８に送る。運転指令部２８は最大負荷電流以下なら
ば暫時運転を続行し、最大負荷電流以上ならば直ちにポ
ンプを交互するようにスイッチ２４を切り、ポンプ１を
停止してポンプ１１を運転する。

〔発明の効果〕

本発明は複数台のポンプと電源容量がポンプの交互の
際、全負荷で並列運転を行うのに容量に制限がある一つ
の電源装置より給電される複数台の可変速装置を持った
可変速給水装置において、複数台の可変速装置の合計運
転電流検出手段を設け、１日をＮ等分し、Ｎ等分された
時間帯内において本装置が１回目に少水量停止した場合
にはポンプの運転を交互し、１日をＮ等分した時間帯内
に一度も少水量停止しなかった時にはＮ等分時間経過時
に強制的にポンプの運転を交互させ、且つポンプの運転
の強制的な交互切替の際給水圧力を低下させないために
可変速装置の合計運転電流を監視し、複数台のポンプを
同時可変速運転させ電源容量を越える様な負荷のときに
は、先発していたポンプを停止させる制御装置を備えた
可変速給水装置としたから、ポンプは１日をＮ等分した
小時間帯の２倍以上の時間１台のポンプが連続運転され
るということがないから、休止中のポンプの赤水の発生
は防止され、１台のポンプの長時間運転は避けられる。
又、少水量停止するとＮ等分時間経過時に交互しないか
らＮ等分時間経過時の強制的なポンプの交互切換の機会
が減少する。そして、１日をＮ等分した小時間帯中に少
水量停止がなく該小時間帯が終了した時の交互切替の際
給水圧力を低下させないためにポンプ交互の際に並列運
転をするのに制限のある電源容量しか持たない設備にお
いても合計運転電流を監視し、複数台を同時可変速運転
させこれを越える様な負荷のときは先発していたポンプ
を停止させるという制御装置及び入力電流の検出手段を
備えたから、ポンプ交互に際して充分な電源容量しか持
たない設備においても、給水の圧力低下がなく給水が円
滑に行われる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例のフローシート、第２図は実
施例としてのこの発明のタイムチャート、第３図は同じ
くフローチャート、第４図は他の実施例のタイムチャー
トである。１……ポンプ、２……誘導電動機、３……受水槽、５…
…吸込管、６……吐出管、７……チェッキ弁、１０，１
１０……インバータ、１１……ポンプ、１２……誘導電
動機、１５……吸込管、１６……吐出管、１７……チェ
ッキ弁、１８……送水管、１９……圧力タンク、２１…
…圧力センサ、２２……制御装置、２３……電源装置、
２４……スイッチ、２５……電流検出器、２６……電流
監視部、２７……演算比較部、２８……運転指令部、１
２４……スイッチ、２００……サブルーチン、１０１〜
１０６……ステップ、２０１〜２０４……ステップ。

フロントページの続き (72)発明者平岩廣直東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内 (72)発明者赤堀卓央東京都中央区銀座１丁目３番１号株式会社荏原電産内 (72)発明者千野宏之東京都中央区銀座１丁目３番１号株式会社荏原電産内 (56)参考文献特開昭58−117375（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−81182（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数台のポンプと電源容量がポンプの交互
の際、全負荷で並列運転を行うのに容量に制限がある一
つの電源装置より給電される複数台の可変速装置を持っ
た可変速給水装置において、複数台の可変速装置の合計
運転電流検出手段を設け、１日をＮ等分し、Ｎ等分され
た時間帯内において本装置が１回目に少水量停止した場
合にはポンプの運転を交互し、１日をＮ等分した時間帯
内に一度も少水量停止しなかつた時にはＮ等分時間経過
時に強制的にポンプの運転を交互させ、且つポンプの運
転の強制的な交互切替の際給水圧力を低下させないため
に可変速装置の合計運転電流を監視し、複数台のポンプ
を同時可変速運転させ電源容量を越える様な負荷のとき
には、先発していたポンプを停止させる制御装置を備え
た可変速給水装置。