JPH0652080B2 - 給水装置の予測末端圧力一定制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、ポンプを可変速運転して給水する給水装置に
おいて、給水管路の抵抗曲線に沿つて給水末端での圧力
が一定となるようにポンプの回転数を制御すべくなした
予測末端圧力一定制御装置に関する。

〔発明の背景〕

給水装置は、エレクトロニクスが発展し、かつ電子部品
のコストパーフオーマンスの向上等によつてポンプの制
御方式が多々採用されている。従来の制御方式にあつて
は、種々のものが提案され、実用に供されているが、吐
出し圧力を制御するものとして吐出し圧力一定制御と、
予測末端圧力一定制御とがある。

前者は、使用水量の変動に応じてポンプの回転数を変え
ることにより、吐出し圧力を一定に保つようにするもの
で、比較的に安価でかつ制御が簡単と云うメリツトがあ
るが、ポンプの変速範囲が狭く、ポンプの始動回数が多
くなるため、省電力の効果が少ない。

一方、後者は、給水末端での吐出し圧力を一定に保つも
ので、その従来例を第１図に示す。同図において、１は
受水槽、３はポンプ、２はポンプ３の吸込側と受水槽と
を連結する吸込管、６はポンプ３の吐出し側に逆止め弁
４、仕切弁５を介して連結した給水管である。７は給水
管６の途中位置に取付けかつ吐出し圧力に比例した電気
信号を発する圧力センサ、８は給水管の途中位置に取付
けかつ吐出し流量に比例した電気信号を発する流量セン
サ、９はポンプ３を駆動する変速モートルである。

Ｘは流量センサ８からの検出信号を読取りかつ後述する
関数式Ｈａ＋ａＱ^ｎに代入して目標圧力に変換する関数
演算器、Ｃは変換された目標圧力Ｈ_０と圧力センサ７に
よつて検出された吐出し圧力Ｈとを比較して、その偏差
（Ｈ_０−Ｈ）を増幅する比較器、Ｙは比較器Ｃの出力信
号を設定されたゲインと積分時間とによつて速度指令信
号を発する比例積分器、Ｚは比例積分器Ｙの出力信号に
基づいて変速モートル９の回転を制御する速度制御手段
である。

第２図は横軸に吐出し流量Ｑをかつ縦軸に吐出し圧力Ｈ
をとつたポンプの運転特性曲線図である。Ａは変速モー
トル９が回転速度Ｎｍａｘで運転している場合のポンプ
３のＱ−Ｈ性能曲線を示し、以下同様にＢ，Ｃ，Ｄ，Ｅ
は夫々回転速度がＮ_１，Ｎ_２，Ｎ_３，Ｎ_４で運転してい
る場合のポンプ３のＱ−Ｈ性能曲線を示す。またＨａは
ポンプ３の実揚程に末端での所要圧力を加えた圧力を示
し、Ｆは給水管路の抵抗曲線を示す。なお、Ｈ_ａは給水
位から最高位の水栓までの実揚程に最高位の水栓を開い
たときの所要末端圧力を加えた値であるが、後述のよう
に本願の実施例においては、第５図の特性が第６図の特
性に実験により置き換えられ、そこで求められたＫ₁,Ｋ
_２がメモリに記憶され演算に利用されるので、後述の実
施例では、Ｈ_ａそのものは演算に利用されることはな
い。したがって、末端吐出圧Ｈ_ａの設定は特に必要とし
ない。この抵抗曲線Ｆは使用する管材，直径，形状など
の定数によつて決まる。従つて、予め抵抗曲線Ｆを予測
した場合の実際の抵抗分はａＱ^ｎで与えられる。なおａ
は管路系数、ｎは定数で一般的には２である。

即ち、管路抵抗は吐出し流量Ｑの増加に伴なつて増加す
る。例えば、吐出し流量Ｑ_０点における管路抵抗は、Ｈ
ｔ−Ｈａであり、吐出し量が０になると０である。この
ことから、目標圧力Ｈ_０はＨａ＋ａＱ^ｎで与えられる。

今、使用水量がＱ_０、変速モートル９の回転速度がＮｍ
ａｘ、ポンプ３のＱ−Ｈ性能曲線がＡでａ点で運転して
いるとする。この状態から、使用水量がＱ_１になると、
ポンプ３の吐出し圧力がＱ−Ｈ性能曲線Ａにそつて上昇
するので、上昇圧Ｈ_１となり、点ａ′となる。この上昇
圧Ｈ_１を圧力センサ７が検出し、吐出し流量Ｑ_１を流量
センサ８が検出する。そして、流量センサ８からの検出
信号を関数演算器Ｘが読取り、かつ上記式に代入して目
標圧力Ｈ_０（＝Ｈａ＋ａＱ^ｎ）を求め、比較器Ｃが前記
目標圧力Ｈ_０と圧力センサ７によつて検出された圧力Ｈ
_１との偏差Ｈ_０−Ｈ_１を求め、該偏差Ｈ_０−Ｈ_１に基づ
いて比較積分器Ｙが速度制御手段Ｚに速度を指令するこ
とにより、変速モートル９の回転速度がＮ_１となり、か
つポンプのＱ−Ｈ性能曲線がＢとなり、運転点ａ′より
ｂ点へ移る。従つて、使用水量が変化した場合、管路抵
抗が流量の変化に伴なつて変化するので、変速モートル
９の回転速度を抵抗曲線Ｆに沿つて制御することによ
り、管路末端における吐出し圧力を一定に保つことがで
きる。給水管路の抵抗は流量が少ない程小さいから、吐
出し流量が少なくなるにつれて目標圧力Ｈ_０も下がり、
これに伴って変速モートル９の回転速度が下がるので、
それだけ省電力の点では有利である。

しかし乍ら、上記に示す予測末端圧力一定制御装置は、
関数演算器Ｘ，比較器Ｃ，比例積分器Ｙ等の機器が必要
な上、制御が複雑であるため、設備費が高くつく問題が
ある。

〔発明の目的〕

本発明は、上記事情に鑑み、マイクロコンピュータを使
用してある初期状態における末端吐出圧力を一定に精度
良く保持することができる安価で簡単な構成の給水装置
の末端圧力一定制御装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

前記の目的を達成せんがため、本発明は、使用水量の変
化に応じて可変運転されるポンプをある回転数Ｎ_ｉ（以
下、後述の実施例と対照させるために符号を付加してあ
る。）及び吐出し流量Ｑ_ｉで運転しているときの給水経
路の仮想した管路抵抗曲線Ｆ（Ｈ_０＝Ｈ_ａ＋ａＱ_ｉ ^ｎ）
により求められるポンプ吐出し圧力Ｈ_０である目標圧
力、回転数Ｎ_ｉが無変化でポンプの吐出し流量Ｑ_ｉがＱ
_ｉ′に変化したときに前回のサンプリング時の流量Ｑ_ｉ
から前記管路抵抗曲線Ｆに基づいて求められる現在の目
標圧力として記憶している圧力値Ｈ_０と流量が変化して
Ｑ_ｉ″となった今回のサンプリング時に実際に検出され
た圧力値Ｈとの差である吐出し圧力差Δｈ（＝Ｈ−
Ｈ_０）、及び回転数Ｎ_ｉが無変化でポンプの吐出し流量
Ｑ_ｉがＱ_ｉ′に変化したときに、前回のサンプリング時
の流量Ｑ_ｉに基づいて前記管路抵抗曲線Ｆから求められ
た現在の目標圧力として記憶している圧力値Ｈ_０と流量
が変化してＱ_ｉ′となって今回のサンプリング時に前記
管路抵抗曲線Ｆから求められたポンプ吐出し圧力Ｈ_０′
との差ΔＨ（＝Ｈ_０′−Ｈ_０）である目標圧力差等のパ
ラメータから給水管路の給水末端での圧力を予測し、こ
の圧力が一定となるようにポンプの回転数を制御する給
水装置の予測末端圧力一定制御装置において、前記ポン
プを駆動する変速モートルの回転数を制御する可変速駆
動部と、前記ポンプの吐出側に設置され、前記ポンプか
らの吐出し圧力を検出し得る圧力センサと、該圧力セン
サの検出信号を読み取るとともに、前記吐出し圧力差と
前記目標圧差との関係、及び前記吐出し圧力差と指令速
度差との関係をそれぞれ求め、さらに前記吐出し圧力差
と前記２つの関係とから現在の指令速度差及び現在の目
標圧力差を求め、現在の指令速度差に基づいて前記可変
速駆動部に送るべき指令速度を求めて前記可変速駆動部
に速度信号を送り、かつ現在の目標圧力差に基づいて次
回の目標圧力値を逐次設定するマイクロコンピュータと
を備えていることを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施の一例を第３図乃至第７図について
説明する。

この給水装置は、第３図に示すように、変速モートル９
によつてポンプ３が駆動されることにより、受水槽１内
の水が吸込管２を介してポンプ３の吸込側に吸い込ま
れ、かつポンプ３の吐出し側より逆止め弁４、仕切弁５
を介して給水管６を通り、給水末端に供給される。その
場合、使用水量の変化に応じて変速モートル９の回転数
が制御されることによりポンプ３を可変運動できるよう
にしている。

しかして、本実施例の予測末端圧力一定制御装置は、大
略すると、変速モートル９の回転数を制御する可変速駆
動部１０と、ポンプ３の吐出し側に設置され、ポンプ３
からの吐出し圧を検出し得る圧力センサ７と、該圧力セ
ンサ７からの検出信号を読取り、かつ前記可変速駆動部
１０に速度信号を送るマイクロコンピユータ（以下、マ
イコンと略称す）２０とからなつている。

第４図は予測末端圧力一定制御装置の回路図を示してい
る。同図において、電源３０は配線用遮断器３１，電磁
開閉器３２のメーク接点３２ａ，可変速駆動部１０をな
す可変周波インバータ，サーマルリレー３３を介して変
速モートル９を駆動できるように接続されている。

そして、前記メーク接点３２ａと配線用遮断器３２との
間には、メーク接点３２ａを切換えする為の回路４０が
接続されている。該回路４０は、後述するマイコン２０
の出力ポート２０ｅに抵抗４１を介してベースが接続さ
れたＮＰＮトランジスタ４２と、該トランジスタ４２の
コレクタに抵抗４３を介して接続された電磁リレー４４
と、一方に電磁リレー４４のメーク接点４４ａ，電磁開
閉器３２，サーマルリレー３３が直列に接続され、かつ
他方にトランス４５，安定化電源４６が接続されたリレ
ースイツチ４７とからなつている。前記回路４０は、リ
レースイツチ４７を閉成した状態にあるとき、マイコン
２０からＮＰＮトランジスタ４２オンの信号が入力され
ると、電磁リレー４４が励磁されてそのメーク接点４４
ａが閉成されると供に、電磁開閉器３２が励磁されてそ
のメーク接点３２ａが閉成されることにより、可変周波
インバータ１０を介して変速モートル９を駆動させる。
また、マイコン２０からＮＰＮトランジスタ４２オフの
信号が入力されると、電磁リレー４４が消磁されてその
メーク接点４４ａが開成されると共に、電磁開閉器３２
が消磁されてそのメーク接点３２ａが開成されることに
より、可変周波インバータ１０を介して変速モートル９
の駆動を停止させる。

前記マイコン２０は、圧力センサ７にインタフエース５
１を介して接続された入力ポート２０ａと、データの書
込み及び読出しを行うメモリ２０ｂと、該メモリ２０ｂ
のプログラムに従つて入力ポート２０ａより必要なデー
タを取込むと共に、メモリ２０ｂとの間でデータの授受
を行つて処理する中央演算処理部２０ｃと、該中央演算
処理部２０ｃによつて処理されたデータを、インタフエ
ース５２を介して可変周波インバータ１０に出力する第
１の出力ポート２０ｄ及びＮＰＮトランジスタ４２に出
力する第２の出力ポート２０ｅとからなつている。な
お、マイコン２０はリレースイツチ４７を閉成したと
き、トランス４５，安定化電源４６を介して電源が投入
される。

本実施例の予測末端圧力一定制御装置の制御動作を説明
する前に、第５図及び第６図を用いて本発明の原理を述
べる。今、第５図に示すように、使用水量がＱｉ，変速
モートル９の運転速度がＮｉ，ポンプ３のＱ−Ｈ性能曲
線がＩで、抵抗曲線Ｆ上の交点Ｏｉで運転しているもの
とする。この状態にあるとき、使用水量がＱｉ′に増加
すると、吐出し圧力は４ｈ_１だけ低下し、運転点はＯｉ
からＯｉ_１に変わる。

しかし、抵抗曲線Ｆに沿つて圧力制御するには、運転点
がＯｉ_２にならなければならず、そのため、変速モート
ル９の回転速度を４Ｎ_１だけ上げ、目標圧力を今の目標
圧力より４Ｈ_１高くする必要がある。

また、使用水量がＱｉ″に減少した場合、吐出し圧力が
４ｈ_２高くなり、運転点がＯｉからＯｉ_３に変わる。従
つて、抵抗曲線Ｆに沿つて圧力制御するには、運転点が
Ｏｉ_４にこなければならず、そのため、変速モートル９
の回転速度を４Ｎ_２下げ、目標圧力を４Ｈ_２低くする必
要がある。

これら吐出し圧力の変化と目標圧力の変化との関係、ま
た吐出し圧力の変化と回転速度の変化との関係を夫々プ
ロツトし、グラフに表わした場合、第６図(a)及び(b)に
示す如くなる。この関係は、次式で与えられる。

ΔＮ＝−Ｋ_１・Δｈ……(1) ΔＨ＝−Ｋ_２・Δｈ……(2) ここで、Δｈは吐出し圧力差であつて圧力センサ７から
の吐出し圧と目標圧力との偏差、ΔＮは指令速度差であ
つて前記吐出し圧力差に基づいて求める変速モートルの
現在の回転数と変更すべき回転数との偏差、ΔＨは目標
圧力差で前記吐出し圧力と変更すべき吐出し圧力との偏
差である。

なお、Ｋ_１，Ｋ_２は比例定数であり、給水系によつて給
水管路の抵抗曲線Ｆの傾きが変動するので、その変動に
応じて適宜に変えることができる。

上記（１）及び（２）式は、第６図に基づいて求められ
る。そして、第６図は第５図に基づいて求められる。ま
ず、第５図から第６図を求める方法について説明する。
第６図（ａ）は、ポンプの回転数Ｎ_ｉが一定の条件で吐
出し圧力の変化Δｈと目標圧力差の変化ΔＨとの関係を
表している。

ポンプの回転数Ｎ_ｉが一定の条件で流量Ｑが変化し、第
５図の特性曲線Ｉに沿って圧力Ｈが変化する場合を考え
る。

（イ）前回と今回のサンプリング時に流量Ｑの変化がな
い場合 特性曲線Ｉと管路抵抗曲線Ｆ（Ｈ_０＝Ｈａ＋ａＱ^ｎ）は
流量Ｑ_ｉのときＯ_ｉで交差しているので、それぞれの曲
線の圧力は一致し、すなわち吐出し圧力の目標値Ｈ
_０（管路抵抗曲線Ｆにより求めらる値）と実際の吐出し
圧力Ｈ（特性曲線Ｉによって得られる値）は一致し、吐
出し圧力Δｈ＝０となる。また前回のサンプリング時と
今回のサンプリング時に流量Ｑの変化がなければ（Ｑｉ
＝Ｑｉ′）、目標圧力Ｈ_０も変化せず（Ｈ_０＝
Ｈ_０′）、したがって、目標圧力差ΔＨ＝０となる。

すなわち、Δｈ＝０、ΔＨ＝０となり、この場合は、第
６図（ａ）の原点（０，０）になる。

（ロ）前回のサンプリング時に対し、今回のサンプリン
グ時の流量Ｑが増加した場合 特性曲線Ｉは右下がりの特性曲線なので、第５図のよう
に流量Ｑ_ｉがＱ_ｉ′のように増加すると、実際に検出さ
れる吐出し圧力は、前回のサンプリング時の目標圧力Ｈ
_０に対して特性曲線Ｉに沿ってΔｈ_１だけ減少し、従っ
て吐出し圧力差Δｈは負の値になる。

これに対し、管路抵抗曲線Ｆ（Ｈ_０＝Ｈａ＋ａＱ^ｎ）は
右上がりの特性曲線なので、流量Ｑ_ｉのときＨ_０に対し
て流量Ｑ_ｉがＱ_ｉ′のように増加すると、目標圧力は管
路抵抗曲線Ｆに沿ってＯ_i2に移ってＨ_０′となり、この
ときの圧力Ｈ_０′と流量Ｑ_ｉのときの圧力Ｈ_０との差、
すなわち目標圧力差ΔＨ＝Ｈ_０−Ｈ_０′はΔＨ_１のよう
に正の値になる。

このようにポンプの回転数が一定の条件で流量Ｑ_ｉが増
加すると、ΔＨは（流量Ｑ_ｉを媒介変数として）右下が
りのΔｈの関数になる（第６図（ａ）のΔｈ＜０の領
域）。

（ハ）前回のサンプリング時に対し今回のサンプリング
時に流量Ｑの増加した場合 特性曲線Ｉは右上がりの特性曲線なので、第５図のよう
に流量Ｑ_ｉがＱ_ｉ″のように減少すると実際に検出され
る吐出し圧力は、前回のサンプリング時の目標圧力Ｈ_０
に対して特性曲線に沿ってΔｈ_２だけ増加し、従って吐
出し圧力差Δｈは正の値になる。

これに対し、管路抵抗曲線Ｆ（Ｈ_０＝Ｈａ＋ａＱ^ｎ）は
右上がりの特性曲線なので、流量Ｑ_ｉのときの圧力Ｈ_０
との差、すなわち目標圧力差ΔＨはΔＨ_１のように正の
値になり、流量Ｑ_ｉがＱ_ｉ″のように減少すると、目標
圧力は管路抵抗曲線Ｆに沿ってＯ_i4の点に移り、このと
きの圧力Ｈ_０′は流量Ｑ_ｉのときの圧力Ｈ_０よりΔＨ_２
だけ減少し、すなわち目標圧力差ΔＨ＝Ｈ_０′−Ｈ_０は
負の値になる。

このようにポンプの回転数が一定の条件でΔＨとΔｈの
関係を求めると、ΔＨは（流量Ｑ_ｉを媒介変数として）
右下がりのΔｈの関数になる（第６図（ａ）のΔｈ＞０
の領域）。

（ニ）流量Ｑ_ｉを中心に流量が微小変化した場合 以上（イ）、（ロ）、（ハ）を踏まえ、前回のサンプリ
ング時に対し今回のサンプリング時に流量Ｑが増加また
は減少した場合に、その流量Ｑ_ｉの変化幅の小さい範囲
を考えるとΔＨとΔｈの関係は１次関数で近似できる。
この関数をグラフ化すると、Δｈ＝０（原点）を第５図
の流量Ｑ_ｉの点に対応して描くことができ、第６図
（ａ）のようになる。

この関係を式で表すと（２）式のようになる。（２）式
においてＫ_２は実験によって求められる値である。すな
わち第６図（ａ）の特性は実験により得られ、その特性
曲線の傾きからＫ_２が求められる。

同様に指令速度差ΔＮとΔｈの関係も第６図（ｂ）のよ
うにグラフ化できる。これを次に説明する。

第６図（ｂ）は、ポンプの回転数が一定条件の下で、吐
出し圧力の変化Δｈと指令速度差の変化ΔＮとの関係を
表している。ポンプの回転数が一定の条件では、流量Ｑ
が変化すると圧力Ｈが変化する。

（イ）前回と今回のサンプリング時に流量Ｑの変化がな
い場合 特性曲線Ｉと管路抵抗曲線Ｆ（Ｈ_０＝Ｈａ＋ａＱ^ｎ）は
流量Ｑ_ｉのとき点Ｏ_ｉで交差しているので、それぞれの
曲線の圧力は一致し、すなわち吐出し圧力の目標値Ｈ_０
（管路抵抗曲線Ｆにより求められる値）と実際の吐出し
圧力Ｈ（特性曲線Ｉによって得られる値）は一致し、吐
出し圧力Δｈ＝０となる。また前回のサンプリング時と
今回のサンプリング時に流量Ｑの変化がなければ（Ｑｉ
＝Ｑｉ′）、指令速度Ｎ_０も変化せず、したがって指令
速度差ΔＮ＝０である。

すなわち、Δｈ＝０、ΔＮ＝０となり、この場合は、第
６図（ｂ）の原点（０，０）になる。

（ロ）前回のサンプリング時に対し、今回のサンプリン
グ時の流量Ｑが増加した場合 特性曲線Ｉは右下がりの特性曲線なので、第５図のよう
に流量Ｑ_ｉがＱ_ｉ′のように増加すると、実際に検出さ
れる吐出し圧力は、前回のサンプリング時の目標圧力Ｈ
_０に対して特性曲線Ｉに沿ってΔｈ_１だけ減少し、従っ
て吐出し圧力差Δｈは負の値になる。

これに対し、流量Ｑ_ｉのとき指令速度はＮ_ｉであり、流
量Ｑ_ｉがＱ_ｉ′のように増加すると、管路抵抗曲線Ｆに
沿ってＯ_i2に移り指令速度はＮ_ｉ′となる。したがっ
て、流量Ｑ_ｉのときの指令速度Ｎ_ｉと流量Ｑ_ｉ′のとき
の指令速度Ｎ_ｉ′の差ΔＮ＝Ｎ_ｉ′−Ｎ_ｉは正の値ΔＮ
_１になる。

このようにポンプの回転数が一定の条件で流量Ｑ_ｉが増
加すると、ΔＮは流量Ｑ_ｉを媒介変数として右下がりの
Δｈの関数になる（第６図（ｂ）のΔｈ＜０の領域）。

（ハ）前回のサンプリング時に対し今回のサンプリング
時に流量Ｑの増加した場合 特性曲線Ｉは右下がりの特性曲線なので、第５図のよう
に流量Ｑ_ｉがＱ_ｉ″のように減少すると実際に検出され
る吐出し圧力は、前回のサンプリング時の目標圧力Ｈ_０
に対して特性曲線に沿ってΔｈ_２だけ増加し、従って吐
出し圧力差Δｈは正の値になる。

これに対し、流量Ｑ_ｉのとき指令速度はＮ_ｉであり、流
量Ｑ_ｉがＱ_ｉ″のように減少すると、管路抵抗曲線Ｆに
沿ってＯ_i4点に移り、指令速度はＮ_２″となる。したが
って流量Ｑ_ｉのときの指令速度Ｎ_ｉと流量Ｑ_ｉ″のとき
の指令速度Ｎ_２″の差ΔＮ＝Ｎ_２″−Ｎ_ｉは負の値ΔＮ
_２になる。

このようにポンプの回転数が一定の条件で流量Ｑ_ｉが減
少すると、ΔＮは（流量Ｑ_ｉを媒介変数として）右下が
りのΔｈの関数になる（第６図（ａ）のΔｈ＞０の領
域）。

（ニ）流量Ｑ_ｉを中心に流量が微小変化した場合 以上（イ）、（ロ）、（ハ）を踏まえ、前回のサンプリ
ング時に対し今回のサンプリング時に流量Ｑが増加また
は減少した場合に、その流量Ｑ_ｉの変化幅の小さい範囲
を考えるとΔＮとΔｈの関係は１次関数で近似できる。
この関数をグラフ化すると、Δｈ＝０（原点）を第５図
の流量Ｑ_ｉの点に対応して描くことができ、第６図
（ｂ）のようになる。

この関係を式で表すと（１）式のようになる。（１）式
においてＫ_１は実験によって求められる値である。すな
わち第６図（ｂ）の特性は実験により得られ、その特性
曲線の傾きからＫ_１が求められる。

即ち、吐出し圧力差Δｈを測定し、該吐出し圧力差Δｈ
をもとに上記(1)式の関係により、今運転している速度
より速度差ΔＮを加減し、同様に上記(2)式の関係によ
り測定した吐出し圧力差Δｈをもとに、今の目標圧力に
目標圧力差ΔＨを加減することにより、抵抗曲線Ｆ上に
ポンプ３の所望の運転点がくるように予測末端圧力一定
制御を行うことができるようになつている。

従つて、前記マイコン２０は、使用水量が変動した場
合、現在の吐出し圧力Ｈと目標圧力Ｈ_０とを比較して吐
出し圧力差Δｈを求め、該吐出し圧力差Δｈを上記
(1)，(2)式に代入することにより指令速度差ΔＨ，目標
圧力差ΔＨを求める。そして、指令速度差ΔＮに基づい
て可変周波インバータ１０に送るべき指示速度を求める
ことにより、ポンプ３の運転を希望の速度に可変させ、
かつ目標圧力差ΔＨに基づいて次回の目標圧力を設定す
ることができるようになつている。そのため、マイコン
２０には吐出し圧力差Δｈを求める演算部と、指令速度
差ΔＮ及び目標圧力差ΔＨを求める演算部と、これら指
令速度差ΔＮ，目標圧力差ΔＨに基づいて指示速度，目
標圧力を求める演算部とを有している。

次に、第７図を用いて予測末端圧力一定制御装置の動作
を詳細に説明する。この場合、マイコン２０にはフロー
チヤートに従つて制御できるように予めプログラムされ
ているものとする。

また説明を簡単にする為、第５図に示すように、使用水
量がＱｉ、変速モートル９の運転速度がＮｉ，ポンプ３
のＱ−Ｈ性能曲線がＩで、抵抗曲線Ｆ上の交点Ｏｉで運
転しているものとする。

第７図において、初期設定及び現運転状態の動作は本発
明の要旨とは無関係であるため説明を省略し、ステツプ
１０１から述べる。

ステツプ１０１で初期目標圧力Ｈ_０を設定し、ステツプ
１０２で圧力センサ７によつて給水圧力Ｈを検出し、ス
テツプ１０３で初期目標圧力Ｈ_０と給水圧力Ｈとの大小
を比較する。例えば使用水量が減少しＱｉ″になつた場
合、給水圧力ＨはＯｉ_３点まで上昇するので、初期目標
圧力Ｈ_０より大きい圧力となる。なお、前記初期目標圧
力Ｈ_０は、ポンプ起動初期の運転速度に対応する値とし
てメモリに予め記憶されており、起動時に該メモリから
読み出されて設定される。

その結果、ステツプ１０４で給水圧力Ｈから初期目標圧
力Ｈ_０を減算して給水圧力差Δｈを求め、ステツプ１０
５で該給水圧力差Δｈに基づいて(1)式より指定速度差
ΔＮを求める。そして、ステツプ１０６で現在の可変モ
ートル９の回転速度（Ｎ）に前記指令速度差ΔＮを加算
して指令速度Ｎを求め、この指令速度Ｎを第４図に示す
マイコン２０の第１の出力ポート２０ｄよりインタフエ
ース５２を介して可変周波インバータ１０に出力する。
この場合Δｈ＝Ｈ−Ｈ_０＞０となる。これにより、可変
周波インバータ１０が変速モートル９の回転速度を指令
速度Ｎに減速する。

しかる後、ステツプ１０７で前記給水圧力差Δｈに基づ
いて(2)式より目標圧力差ΔＨを求め、ステツプ１０８
においてステツプ１０１で得た初期目標圧力Ｈ_０に前記
目標圧力差ΔＨを加算して次の目標圧力Ｈ_０を設定す
る。この場合、Δｈ＝Ｈ−Ｈ_０＞０なのでΔＨ＜０とな
り、目標圧力Ｈ_０は｜Δｈ｜だけ小さくなる。次いで、
ステツプ１１４で変速モートル９が指令速度Ｎに達する
のに必要な時間Δｔだけ待つた後、ステツプ１０２以降
の処理を実行する。

なお、ステツプ１０３で目標圧力Ｈ_０と給水圧力Ｈとを
比較した結果、等しい場合には、現在の指令速度Ｎ及び
目標圧力Ｈ_０を維持させる。

一方、ステツプ１０３で初期目標圧力Ｈ_０と給水圧力Ｈ
とを比較した結果、使用水量の増大によつて給水圧力Ｈ
が初期目標圧力Ｈ_０より小さい場合には、ステツプ１０
９〜１１３の処理を実行する。即ち、現在運転中の速度
(N)に指令速度差ΔＮを加算した回転速度Ｎで変速モー
トル９を制御し、かつ現在の目標圧力Ｈ_０に目標圧力差
ΔＨを加算して次の目標圧力Ｈ_０を更新する。

従つて、使用水量の変化に応じて給水圧が変わつても、
抵抗曲線Ｆとポンプ３のＱ−Ｈ性能曲線とが一致する位
置にポンプを制御することができるので、給水末端での
圧力をほぼ一定にすることができる。また、マイコン２
０を使用することにより、従来のような関数演算器Ｘ，
比較器Ｃ，比例積分器Ｙ等の機器が不要になるばかりで
なく、流量センサ８も不要になるので、制御装置の構成
機器を簡素化することができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明は、マイクロコンピュータを
使用し、ポンプ吐出側の圧力が目標値である管路抵抗曲
線上にくるように微分値によって制御するので、ある初
期状態における末端圧力を一定に精度良く保持すること
ができるととに、制御装置の構成機器を簡素化すること
ができるので、安価で簡単な構成の給水装置の末端圧力
一定制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の給水装置の制御装置を示すブロツク図、
第２図は給水装置の動作を説明するための運転特性図、
第３図は本発明による給水装置の予測末端圧力一定制御
装置の一実施例を示すブロツク図、第４図は予測末端圧
力一定制御装置の回路図、第５図は予測末端圧力一定制
御装置におけるポンプの運転特性を示す説明図、第６図
(a)は吐出し圧力差と目標圧力差との関係を示す説明
図、同図(b)は吐出し圧力差と指示速度差との関係を示
す説明図、第７図は制御動作の手順を示すフローチヤー
トである。 １……貯水槽、２……吸込管、３……ポンプ、６……給
水管、７……圧力センサ、９……変速モートル、１０…
…可変速駆動部（可変周波インバータ）、２０……マイ
クロコンピユータ、Δｈ……吐出し圧力差、ΔＨ……目
標圧力差、ΔＮ……指示速度差、Ｆ……給水管路の抵抗
曲線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポンプをある回転数及び吐出し流量で運転
   しているときの給水経路の仮想した管路抵抗曲線により
   求められるポンプ吐出し圧力である目標圧力、回転数が
   無変化でポンプの吐出し流量が変化したときに前回のサ
   ンプリング時の流量から前記管路抵抗曲線に基づいて求
   められた現在の目標圧力として記憶している圧力値と流
   量が変化した今回のサンプリング時に実際に検出された
   圧力値との差である吐出し圧力差、及び回転数が無変化
   でポンプの吐出し流量が変化したときに前回のサンプリ
   ング時の流量に基づいて前記管路抵抗曲線から求められ
   た現在の目標圧力として記憶している圧力値と流量が変
   化した今回のサンプリング時に前記管路抵抗曲線から求
   められるポンプ吐出し圧力との差である目標圧力差等の
   パラメータから給水管路の給水末端での圧力を予測し、
   この圧力が一定となるようにポンプを可変運転する給水
   装置の予測末端圧力一定制御装置において、 前記ポンプを駆動する変速モートルの回転数を制御する
   可変速駆動部と、 前記ポンプの吐出側に設置され、前記ポンプからの吐出
   し圧力を検出し得る圧力センサと、 該圧力センサの検出信号を読み取るとともに、前記吐出
   し圧力差と前記目標圧差との関係、及び前記吐出し圧力
   差と指令速度差との関係をそれぞれ求め、さらに前記吐
   出し圧力差と前記２つの関係とから現在の指令速度差及
   び現在の目標圧力差を求め、現在の指令速度差に基づい
   て前記可変速駆動部に送るべき指令速度を求めて前記可
   変速駆動部に速度信号を送り、かつ現在の目標圧力差に
   基づいて次回の目標圧力値を逐次設定するマイクロコン
   ピュータと、 を備えていることを特徴とする給水装置の予測末端圧力
   一定制御装置。