JPH07224765A

JPH07224765A - 給水機

Info

Publication number: JPH07224765A
Application number: JP1750194A
Authority: JP
Inventors: Tetsunori Sakatani; 哲則坂谷
Original assignee: Kawamoto Pump Mfg Co Ltd
Current assignee: Kawamoto Pump Mfg Co Ltd
Priority date: 1994-02-14
Filing date: 1994-02-14
Publication date: 1995-08-22

Abstract

(57)【要約】【目的】給水管内の一定圧作用を保持して適正な給水
を続けることができ、また変速ポンプ駆動用のインバー
タの寿命向上が図れ、またインバータを搭載する制御盤
の温度上昇および大型化を防ぐことができ、また運転騒
音を低減でき、さらにコスト低減が図れる給水機を提供
する。【構成】給水管６内の水の状態に応じて、複数台の変
速ポンプ１，２の運転および速度を先ず制御し、これに
追従して少なくとも１台の定速ポンプ３（および４）の
運転を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、３台以上のポンプを
有する給水機に関する。

【０００２】

【従来の技術】給水機としては、２台のポンプを有し、
これらポンプを交互に単独運転したり並列運転する交互
並列機種が一般的である。ただ、受水側の水の使用量が
多くなると、２台のポンプでは給水が追い付かないこと
がある。

【０００３】このような場合、３台以上のポンプを設
け、これらポンプを水の使用量に応じて運転制御するこ
とになる。４台のポンプを使用する場合のシステム構成
として次の２つがある。

【０００４】（１）変速ポンプ１台をインバータ１台で
駆動し、定速ポンプ３台を商用電源駆動するシステム構
成。（２）変速ポンプ４台をインバータ４台で駆動するシス
テム構成。

【０００５】なお、変速ポンプのインバータ駆動は給水
管内の水の圧力を制御するためのもので、給水管内の水
の圧力が一定値となるようインバータの出力周波数（＝
変速ポンプの運転周波数）が制御される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】インバータ１台＋定速
ポンプ３台のシステム構成では、次の問題がある。（１）インバータがトリップすると、給水管内の一定圧
作用が消失して適正な給水ができなくなる。

【０００７】（２）変速ポンプをほとんど常時運転せざ
るを得ないため、インバータの寿命が短くなる。一方、インバータ４台のシステム構成では、次の問題が
ある。

【０００８】（１）４台並列の変速運転時、各インバー
タを搭載している制御盤の温度上昇が激しい。このた
め、吸排気ダクトや強制空冷用ファンなどの温度低減対
策が必要となり、設備費が増大する。

【０００９】（２）４台並列の変速運転時、各インバー
タの運転騒音がかなり高くなる。騒音特性においては１
台インバータ方式より劣る。（３）変速ポンプの運転周波数が上限周波数に到達した
場合、その運転周波数を商用電源周波数に切替えるよう
にすれば、省エネ効果を高めることができ、しかもイン
バータの稼働時間が減ってインバータの寿命を延ばすこ
とができるが、インバータ駆動から商用電源駆動への切
替えのために電磁開閉器が必要になるという問題があ
る。すなわち、４台のインバータがあるところに加えて
４台分の電磁開閉器を設けるような状況では、制御が煩
雑になることはもちろん、制御盤がかなり大型になる。
しかも、商用電源周波数からインバータ駆動に切替える
際、過電流保護機能が作動して不要な運転停止に至らな
いよう、ポンプモーターに対する速度サーチ機能を各イ
ンバータに搭載する必要があり、大幅なコストアップと
なる。

【００１０】（４）そもそも４台のインバータを設ける
こと自体、コスト上昇の大きな要因である。この発明は上記の事情を考慮したもので、その目的とす
るところは、給水管内の一定圧作用を保持して適正な給
水を続けることができ、また変速ポンプ駆動用のインバ
ータの寿命向上が図れ、またインバータを搭載する制御
盤の温度上昇および大型化を防ぐことができ、また運転
騒音を低減でき、さらにコスト低減が図れる給水機を提
供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】第１の発明の給水機は、
複数台の変速ポンプと、少なくとも１台の定速ポンプ
と、これらポンプから吐出される水を受水側へ送るため
の給水管と、この給水管内の水の状態に応じて、先ず前
記各変速ポンプの運転および速度を制御し、これに追従
して前記定速ポンプの運転を制御する制御手段と、を備
える。

【００１２】第２の発明の給水機は、複数台の変速ポン
プと、少なくとも１台の定速ポンプと、これらポンプか
ら吐出される水を受水側へ送るための給水管と、この給
水管内の水の圧力および流量を検知する検知手段と、こ
の検知手段の検知結果に応じて、先ず前記各変速ポンプ
の運転および速度を制御し、これに追従して前記定速ポ
ンプの運転を制御する制御手段と、を備える。

【００１３】第３の発明の給水機は、複数台の変速ポン
プと、これら変速ポンプへの駆動電力を出力する複数の
インバータと、少なくとも１台の定速ポンプと、この定
速ポンプへの通電路を開閉するスイッチ手段と、前記各
ポンプから吐出される水を受水側へ送るための給水管
と、この給水管内の水の圧力および流量を検知する検知
手段と、この検知手段の検知結果に応じて、先ず前記各
インバータの動作および出力周波数を制御し、これに追
従して前記スイッチ手段の開閉を制御する制御手段と、
を備える。

【００１４】

【作用】第１の発明の給水機では、給水管内の水の状態
に応じて、複数台の変速ポンプの運転および速度を先ず
制御し、これに追従して少なくとも１台の定速ポンプの
運転を制御する。

【００１５】第２の発明の給水機では、給水管内の水の
圧力および流量に応じて、複数台の変速ポンプの運転お
よび速度を先ず制御し、これに追従して少なくとも１台
の定速ポンプの運転を制御する。

【００１６】第３の発明の給水機では、給水管内の水の
圧力および流量に応じて、変速ポンプ駆動用の複数のイ
ンバータの動作および出力周波数を先ず制御し、これに
追従して、定速ポンプ駆動用の少なくとも１台のスイッ
チ手段の開閉を制御する。

【００１７】

【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して説明する。図２に示すように、先発グループとし
て複数台たとえば２台の変速ポンプ１，２が設けられ、
また従属グループとして少なくとも１台たとえば２台の
定速ポンプ３，４が設けられる。変速ポンプ１，２は、
可変容量ポンプとも称し、内蔵のモータがインバータ駆
動されて変速動作することにより、吐出圧力が変化す
る。定速ポンプ３，４は、固定容量ポンプとも称し、内
蔵のモータが商用電源駆動されて定速動作することによ
り、一定の圧力で水を吐出する。

【００１８】ポンプ１，２，３，４の取水口がそれぞれ
吸水管５を介して受水槽（図示しない）に連通される。
受水槽には液体たとえば水が収容されている。ポンプ
１，２，３，４の吐出口に給水管６が接続される。この
給水管６は水の受給が必要な場所まで延設される。

【００１９】給水管６の中途部に圧力タンク７が接続さ
れる。この圧力タンク７と各ポンプとの間の給水管６上
に、圧力検知手段として圧力センサ８および流量検知手
段として流量スイッチ９が取付けられる。圧力センサ８
は、給水管６内を流れる水の圧力を検知する。流量スイ
ッチ９は、給水管６内の水の流量ｆに応動するもので、
流量ｆが所定量ｆ₂ 以上になるとオンし、所定量ｆ₁
（＜ｆ₂ ）以下になるとオフする。

【００２０】制御回路を図１に示す。商用交流電源１０
にインバータ１１が接続され、そのインバータ１１の出
力端にポンプ１の駆動モータ１Ｍが接続される。電源１
０にインバータ１２が接続され、そのインバータ１２の
出力端にポンプ２の駆動モータ２Ｍが接続される。

【００２１】インバータ１１，１２は、電源電圧を整流
し、それを制御部２０からの指令に応じた周波数（およ
びレベル）の電圧に変換し、出力する。この出力は変速
モータ１Ｍ，２Ｍの駆動電力となる。

【００２２】電源１０に接触器接点２１ａおよびサーマ
ルリレー１３を介してポンプ３の駆動モータ３Ｍが接続
される。電源１０に接触器接点２２ａおよびサーマルリ
レー１４を介してポンプ４の駆動モータ４Ｍが接続され
る。接触器接点２１ａ，２２ａは、定速ポンプ３Ｍ，４
Ｍへの通電路を開閉するスイッチ手段として用いてい
る。

【００２３】サーマルリレー１３，１４は、通電電流に
より発熱する電気ヒータを有し、モータ３Ｍ，４Ｍにそ
れぞれ流れる過電流を電気ヒータの発熱により検知す
る。一方、電源１０に制御部２０が接続される。この制
御部２０に、圧力センサ８、流量スイッチ９、インバー
タ１１，１２、サーマルリレー接点１３ａ，１４ａ、電
磁接触器２１，２２、および操作表示部２３が接続され
る。

【００２４】制御部２０は、主要な機能として、圧力セ
ンサ８の検知圧力および流量スイッチ９の状態に応じ
て、先ずインバータ１１，１２の動作および出力周波数
Ｆ₁ ，Ｆ₂ を制御し、追従して接触器接点２１ａ，２２
ａの開閉を制御する。

【００２５】つぎに、上記の構成の作用を図３のフロー
チャートを参照して説明する。水が使用されない状態で
は、すべてのポンプが停止し、給水管６内の水の圧力は
設定値Ｐ₁ よりも高い。この圧力は圧力センサ８で検知
される。

【００２６】［１］１台運転（変速ポンプ１）水が使用されると、給水管６内の水圧が下がる。圧力セ
ンサ８の検知圧力Ｐが設定値Ｐ₁ 以下に下がると（Ｐ＜
Ｐ₁ ）、インバータ１１が起動され、先ずは先発グルー
プに属する変速ポンプ１の運転が開始される。

【００２７】この変速ポンプ１の１台運転により、吸水
管５から水が汲み上げられ、それが給水管６により受給
側へ送られる。このとき、給水管６内の水の流量ｆが設
定値ｆ₂ 以上となり、流量スイッチ９がオンする。

【００２８】変速ポンプ１の運転中は、圧力センサ８の
検知圧力Ｐがあらかじめ設定されている目標値Ｐｓと等
しくなるよう、変速ポンプ１の運転周波数（＝インバー
タ１１の出力周波数）Ｆ₁ が制御される（フィードバッ
ク制御）。この周波数制御により、必要十分な給水圧が
確保される。

【００２９】［２］給水停止水の使用が終わり、給水管６内の水の流量ｆが設定値ｆ
₁ （＜ｆ₂ ）以下に減少すると、流量スイッチ９がオフ
する。流量スイッチ９がオフすると、インバータ１１の
動作が停止され、変速ポンプ１が運転オフする。この停
止中は圧力タンク７に蓄えられた水が給水管６を通って
使用側に流れる。

【００３０】［３］１台運転（変速ポンプ２）水の使用が進んで圧力タンク６内の水が少なくなると、
給水管６内の水圧が減少する。この減少が進んで圧力セ
ンサ８の検知圧力Ｐが設定値Ｐ₁ 以下に下がると、今度
はインバータ１２が起動されて変速ポンプ２の運転が開
始される。

【００３１】この変速ポンプ２の１台運転により、吸水
管５から水が汲み上げられ、それが給水管６により受給
側へ送られる。このとき、給水管６内の水の流量ｆが設
定値ｆ₂ 以上となり、流量スイッチ９がオンする。

【００３２】変速ポンプ２の運転中は、圧力センサ８の
検知圧力Ｐが目標値Ｐｓと等しくなるよう、変速ポンプ
２の運転周波数（＝インバータ１２の出力周波数）Ｆ₂
が制御される。（フィードバック制御）。この周波数制
御により、常に必要十分な給水圧が確保される。

【００３３】［４］２台運転（変速ポンプ１＋定速ポン
プ３）たとえば変速ポンプ１の１台運転時、水の使用量が増え
て運転周波数Ｆ₁ があらかじめ定められている許容最高
運転周波数Ｆmax に達すると、電磁接触器２１が付勢さ
れて接触器接点２１ａがオンする。接触器接点２１ａが
オンすると、追従グループに属する定速ポンプ３の運転
が開始される。これにより、変速ポンプ１と定速ポンプ
３の２台運転となる。

【００３４】この２台運転時、圧力センサ８の検知圧力
Ｐが目標値Ｐｓと等しくなるよう、変速ポンプ１の運転
周波数Ｆ₁ が制御される。［５］１台運転（変速ポンプ２）変速ポンプ１と定速ポンプ３の２台運転時、水の使用量
が減って運転周波数Ｆ₁ があらかじめ定められている許
容最低運転周波数Ｆmin まで下がると、電磁接触器２１
が消勢されて接触器接点２１ａがオフし、定速ポンプ３
の運転が停止される。同時に、変速ポンプ１の運転が停
止され、替わって変速ポンプ２の運転が開始される。以
後、変速ポンプ２の運転周波数Ｆ₂ が制御される。

【００３５】［６］３台運転（変速ポンプ１＋定速ポン
プ３，４）変速ポンプ１と定速ポンプ３の２台運転時、水の使用量
がさらに増えて運転周波数Ｆ₁ が許容最高運転周波数Ｆ
max に達すると、電磁接触器２２が付勢されて接触器接
点２２ａがオンする。接触器接点２２ａがオンすると、
待機中であった定速ポンプ４の運転が開始される。これ
により、変速ポンプ１と定速ポンプ３，４の３台運転と
なる。

【００３６】この３台運転時、圧力センサ８の検知圧力
Ｐが目標値Ｐｓと等しくなるよう、変速ポンプ１の運転
周波数Ｆ₁ が制御される。［７］２台運転（変速ポンプ２＋定速ポンプ４）変速ポンプ１と定速ポンプ３，４の３台運転時、水の使
用量が減って運転周波数Ｆ₁ が許容最低運転周波数Ｆmi
n まで下がると、定速ポンプ３，４のうち先に運転を開
始していたたとえば定速ポンプ３の運転が停止される。
同時に、変速ポンプ１の運転が停止され、替わって変速
ポンプ２の運転が開始される。以後、変速ポンプ２の運
転周波数Ｆ₂ が制御される。

【００３７】［８］４台運転（変速ポンプ１，２＋定速
ポンプ３，４）変速ポンプ１と定速ポンプ３，４の３台運転時、水の使
用量がさらに増えて運転周波数Ｆ₁ が許容最高運転周波
数Ｆmax に達すると、追従グループにはもう待機ポンプ
がないことから、停止中の先発グループの変速ポンプ２
の運転が開始される。これにより、変速ポンプ１，２と
定速ポンプ３，４の４台によるフル運転となる。

【００３８】この４台運転時、圧力センサ８の検知圧力
Ｐが目標値Ｐｓと等しくなるよう、後から運転開始した
変速ポンプ２の運転周波数Ｆ₂ が制御される。［９］３台運転（変速ポンプ２＋定速ポンプ３，４）変速ポンプ１，２と定速ポンプ３，４の４台運転時、水
の使用量が減って運転周波数Ｆ₂ が許容最低運転周波数
Ｆmin まで下がると、変速ポンプ１，２のうち先に運転
を開始していたたとえば変速ポンプ１の運転が停止され
る。以後、変速ポンプ２の運転周波数Ｆ₂ が制御され
る。

【００３９】このように、水の使用量に応じて、先ずは
先発グループの変速ポンプ１，２を交互運転し、その状
態から使用量が増すと追従グループの定速ポンプ３，４
の運転を順次に増大し、さらに使用量が増して追従グル
ープに待機ポンプがなくなると、停止中の先発グループ
の変速ポンプの運転を増台してフル運転に移行し、使用
量の減少に際しては増大時と反対の順序でポンプの運転
台数を１台ずつ減少していくことにより、少量から多量
まで広範囲にわたって確実な給水を行なうことができ
る。

【００４０】変速ポンプ１，２を交互に運転するので、
インバータ１１，１２の動作時間がほぼ均等化されて短
くなり、インバータ１１，１２の寿命が共に向上する。
インバータ１１，１２のいずれか一方がトリップして
も、もう１台のインバータによって変速ポンプの運転が
可能であり、よって給水管６内の一定圧作用が保持され
てほぼ適正な給水を続けることができる。インバータが
１台トリップしても、給水率は７５％を維持できる。

【００４１】２台以上のポンプの並列運転に際しては、
定速ポンプ３または定速ポンプ４の１台運転が含まれる
ので、従来のように４台すべてのポンプをインバータ駆
動する場合に比べ、高い省エネルギ効果が得られる。

【００４２】フル運転時でもインバータ駆動は２台であ
るため、従来のように４台すべてのポンプをインバータ
駆動する場合に比べ、低騒音である。騒音レベルについ
ては、インバータが１台のシステムと較べても遜色がな
い。

【００４３】フル運転時でもインバータ駆動は２台であ
るため、インバータ搭載用の制御盤の温度上昇はそれほ
ど大きくなく、よって吸排気ダクトや強制空冷用ファン
などの特別な温度低減対策は不要であり、設備費の高騰
を防ぐことができる。制御盤の大型化も避けることがで
きる。

【００４４】そもそもインバータが２台でよいというこ
と自体、従来のように４台すべてのポンプをインバータ
駆動する場合に比べ、安価である。なお、上記実施例で
は、ポンプの台数が４台の場合を例に説明したが、その
台数に限定はなく、５台や６台あるいはそれ以上であっ
ても同様に実施できる。また、変速ポンプを２台、定速
ポンプを１台としたが、変速ポンプは複数台、定速ポン
プは少なくとも１台あればよい。

【００４５】

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、第
１の発明の給水機は、給水管内の水の状態に応じて、複
数台の変速ポンプの運転および速度を先ず制御し、少な
くとも１台の定速ポンプの運転を追従して制御する構成
としたので、給水管内の一定圧作用を保持して適正な給
水を続けることができ、また変速ポンプ駆動用のインバ
ータの寿命向上が図れ、またインバータを搭載する制御
盤の温度上昇および大型化を防ぐことができ、また運転
騒音を低減でき、さらにコスト低減が図れる給水機を提
供できる。

【００４６】第２の発明の給水機は、給水管内の水の圧
力および流量に応じて、複数台の変速ポンプの運転およ
び速度を先ず制御し、少なくとも１台の定速ポンプの運
転を追従して制御する構成としたので、給水管内の一定
圧作用を保持して適正な給水を続けることができ、また
変速ポンプ駆動用のインバータの寿命向上が図れ、また
インバータを搭載する制御盤の温度上昇および大型化を
防ぐことができ、また運転騒音を低減でき、さらにコス
ト低減が図れる給水機を提供できる。

【００４７】第３の発明の給水機は、給水管内の水の圧
力および流量に応じて、変速ポンプ駆動用の複数のイン
バータの動作および出力周波数を先ず制御し、これに追
従して、定速ポンプ駆動用の少なくとも１台のスイッチ
手段の開閉を制御する構成としたので、給水管内の一定
圧作用を保持して適正な給水を続けることができ、また
インバータの寿命向上が図れ、またインバータを搭載す
る制御盤の温度上昇および大型化を防ぐことができ、ま
た運転騒音を低減でき、さらにコスト低減が図れる給水
機を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の制御回路のブロック図。

【図２】同実施例の配管系統の構成図。

【図３】同実施例の作用を説明するためのフローチャー
ト。

【符号の説明】

１，２…変速ポンプ、３，４…定速ポンプ、６…給水
管、７…圧力タンク、８…圧力スイッチ、９…流量スイ
ッチ、１１，１２…インバータ、２０…制御部、２１，
２２…電磁接触器。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数台の変速ポンプと、少なくとも１台の定速ポンプと、これらポンプから吐出される水を受水側へ送るための給
水管と、この給水管内の水の状態に応じて、先ず前記各変速ポン
プの運転および速度を制御し、これに追従して前記定速
ポンプの運転を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする給水機。
【請求項２】複数台の変速ポンプと、少なくとも１台の定速ポンプと、これらポンプから吐出される水を受水側へ送るための給
水管と、この給水管内の水の圧力および流量を検知する検知手段
と、この検知手段の検知結果に応じて、先ず前記各変速ポン
プの運転および速度を制御し、これに追従して前記定速
ポンプの運転を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする給水機。
【請求項３】複数台の変速ポンプと、これら変速ポンプへの駆動電力を出力する複数のインバ
ータと、少なくとも１台の定速ポンプと、この定速ポンプへの通電路を開閉するスイッチ手段と、前記各ポンプから吐出される水を受水側へ送るための給
水管と、この給水管内の水の圧力および流量を検知する検知手段
と、この検知手段の検知結果に応じて、先ず前記各インバー
タの動作および出力周波数を制御し、これに追従して前
記スイッチ手段の開閉を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする給水機。