JPH09112437A

JPH09112437A - ポンプ装置

Info

Publication number: JPH09112437A
Application number: JP27124195A
Authority: JP
Inventors: Tomotaka Honda; 智孝本多; Masatoshi Tanabe; 正敏田辺
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-10-19
Filing date: 1995-10-19
Publication date: 1997-05-02

Abstract

(57)【要約】【課題】ポンプ装置の運転停止制御を、運転周波数と圧
力センサーの検出圧力値により判定することにより、顧
客水を少水量で継続使用しても、圧力変動としては運転
周波数を一定量増減させることによって生じる微小な圧
力変動しかなく安定した給水が可能であり、流量スイッ
チの使用を廃止して製品のコストダウンを図ったポンプ
装置を提供する。【解決手段】本発明を実施例に基づいて説明すると、ポ
ンプ装置の運転開始後、運転周波数ｆが設定された周波
数（停止判定許可周波数ｆｅ）以下になったうえ、前記
圧力センサーの検出圧力値が変化を認めなくなった時点
で、一旦、運転周波数ｆをΔｆ増して圧力値を上昇させ
一旦待機し、その後運転周波数ｆをΔｆ減じた時に、圧
力値が変化しないことを確認した時点で運転を停止す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水栓の開閉にとも
ない自動的に運転開始・運転停止を行うポンプ装置に係
り、さらに詳細には、少水量使用時においても圧力変動
が少なく、使い勝手の点で優れ、流量スイッチの使用を
廃止したポンプ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】インバータによる速度制御を行う従来形
のポンプ装置の運転停止制御は、圧力センサーと流量ス
イッチとの組合せで運転停止をしているものが一般的で
ある。

【０００３】この従来例を具体的に説明すると、インバ
ータによる速度制御を行うポンプ装置のほとんどは、圧
力制御方式として吐出圧力一定制御もしくは推定末端圧
力一定制御を行っている。

【０００４】まず、吐出圧力一定制御と推定末端圧力一
定制御を図４に基づき説明する。

【０００５】図４は横軸に水量Ｑ、縦軸に供給圧力Ｐを
示している。吐出圧力一定制御は、図中の実線のように
最大水量時Ｑmax時の必要圧力を基準圧力としポンプの
吐出圧力をインバータにより常時一定に制御している。
また、推定末端圧力一定制御は、水量の二乗に比例して
変化する配管損失抵抗を考慮し、図中の破線のように使
用水量の増減によって変化するポンプの吐出圧力をイン
バータによって制御している。このいずれの制御も少水
量域まで圧力制御を行うため、運転停止の判定が圧力セ
ンサーだけでは困難となる。したがって、流量スイッチ
を具備することにより、少水量を感知し運転停止させる
方式を採っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術の構成に
よれば、顧客が水を少水量で継続使用している場合、流
量スイッチが少水量を感知しポンプが停止し、ポンプ停
止によって吐出圧力が低下するため、圧力センサーが吐
出圧力の低下を感知し再びポンプが運転を再開する。つ
まり、少水量継続使用時はポンプがＯＮ，ＯＦＦを繰り
返すことになり圧力変動が生じる原因になっていた。ま
た、流量スイッチを使用することにより製品コストアッ
プの原因にもなっている。

【０００７】本発明の目的は、ポンプ装置の運転停止制
御を、運転周波数と圧力センサーの検出圧力値により判
定することにより、顧客水を少水量で継続使用しても、
圧力変動としては運転周波数を一定量増減させることに
よって生じる微小な圧力変動しかなく安定した給水が可
能であり、流量スイッチの使用を廃止して製品のコスト
ダウンを図ることのできるポンプ装置を提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的は、ポンプヘッ
ドと、前記ポンプヘッドに直結しこれを駆動させるモー
タと、前記モータに設置し出力する周波数を変化させる
ことによりモータの回転数を変速させるインバータと、
ポンプ装置または、ポンプ装置から水栓までの任意の位
置の圧力を略直線的に検出する圧力センサーを有し、前
記ポンプヘッドが水栓の開閉にともない運転、停止を行
うポンプ装置において、前記ポンプ装置の運転停止制御
を、運転周波数ｆと前記圧力センサーの検出圧力値によ
り判定する構成によって達成される。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を、２台
のポンプの運転を制御する場合を例にとり、図１〜図６
に基づき説明する。

【００１０】まず、全体構成を図１により説明する。

【００１１】ポンプ装置の共通ベット１上には、２台の
ポンプヘッド２，３が取り付けられ、各々のポンプヘッ
ド２、３の吸込側には、仕切弁４、５が接続され、バイ
パス管６を介して水源７に接続されている。ポンプヘッ
ド２，３の下流側は、合流管８，吐出管９を介して各々
の水栓１０に接続されている。合流管８には、圧力セン
サー１１，圧力タンク１２が取り付けられている。ま
た、共通ベット１上には、架台１３が設置され、架台１
３の上部に制御箱１４が取り付けられている。

【００１２】次に、本発明のポンプ装置の動作の概略に
ついて、図２を用いて説明する。

【００１３】運転待機状態から、Ｔ１で水栓１０を開き
水を使いはじめると、圧力タンク１２に蓄水された水が
流出し、ポンプ装置に設けられた圧力センサー１１の検
出圧力が（ｃ）のように、および水栓１０からの吐出圧
力が（ｂ）のように徐々に低下する。この結果、圧力低
下を連続して認めた時点Ｔ２で運転を開始する。水栓１
０の開度つまり水の使用量に応じて圧力センサー検出圧
力も低下し、モータ回転数をインバータで増して、水栓
１０からの吐出圧力を一定に保持しながら運転してい
る。

【００１４】Ｔ３で水の使用量を減じた場合には、圧力
センサー１１の検出圧力が上昇するので、モータ回転数
は減じられて、同様に水栓１０からの吐出圧力を一定に
保持しながら運転している。同様にＴ４で再度水の使用
量が増す場合、Ｔ５で水の使用量が一定となる場合、Ｔ
６でさらに水の使用量が増す場合、Ｔ１１で使用量が減
る場合も各々の状況に応じて圧力センサー１１の検出圧
力に伴い、モータ回転数を変えて、水栓１０からの吐出
圧力を一定としているもので、これの繰返しで運転され
る。

【００１５】そして、Ｔ１２で水の使用を終了して、水
栓１０を閉じた時点では、モータに流れる電流が一定と
なり、圧力センサー１１の検出圧力を増して、設定圧力
まで上昇させて圧力低下方向への変化がないことを確認
してＴ１４でポンプを停止し、待機状態となる。

【００１６】次に２台のポンプヘッド２，３を並列運転
する状況について、図３に基づき詳述する。

【００１７】運転待機状態から、Ｔ１で水栓１０を開き
水を使い始めると、圧力タンク１２に蓄水された水が流
出し、（ｄ）のようにポンプ装置に設けられた圧力セン
サー１１の検出圧力および水栓１０からの吐出圧力が徐
々に低下する。この結果、圧力低下を連続して認めた時
点Ｔ２で（ｂ）のように先行機の運転を開始する。水栓
の開度、つまり水の使用量に応じてモータ回転数を増し
て水栓１０からの吐出圧力を一定に保持しながら運転し
ている。これは図２の運転と同様である。

【００１８】Ｔ３で水の使用量を減じた場合には、圧力
センサー１１の検出圧力が上昇するのでモータ回転数を
減じて同様に水栓１０からの吐出圧力を一定に保持しな
がら運転している。その後、水の使用量が増してモータ
回転数が増し、モータ回転数が設定回転数に到達して
も、なおかつ圧力低下が認められた時点Ｔ５で（ａ）の
ように追従機の運転を開始するとともに、その時点の圧
力値を記憶する。この時、圧力センサー１１の検出圧力
に応じて追従機のモータ回転数を変化させる。その後、
圧力上昇を検出し、前記追従機運転開始時に記憶した圧
力値に到達した時点で、先行機の運転を停止し、追従機
のみで対応する。この繰り返しにより、大水量時には先
行機と追従機が並列に運転する。

【００１９】次に本実施例の制御の詳細を説明する。

【００２０】まず最初に本実施例の制御の考え方を図５
に基づき説明する。

【００２１】図５は横軸に水量Ｑ、縦軸に供給圧力Ｐを
示している。図中Ｐａは給水設備の建物高さに水栓の最
低必要圧力を加えることによってほぼ決定される末端水
栓必要圧力である。Ｐｂはポンプ装置から設備の最上階
の末端水栓までの配管全長の配管損失抵抗である。本ポ
ンプ装置は推定末端圧力一定制御により使用水量の増減
によって変化する配管損失抵抗Ｐｂを考慮し、インバー
タによる速度制御を行い、末端水栓の圧力を常時一定に
制御している。

【００２２】本発明は、ポンプ装置の運転停止制御に関
するものである。

【００２３】まず従来のポンプ装置の停止制御について
説明する。例えば、顧客が図中のＱ１ぐらいの少水量で
使用するとその時に必要な運転周波数はｆ１である。水
量０の時の運転周波数をｆ０とすると、ｆ０とｆ１では
運転周波数にほとんど差が生じないので圧力センサーの
検出圧力のみでは停止制御が不可能である。そこで従来
のポンプ装置では流量スイッチを具備することにより、
少水量を感知し強制的に停止する機能になっていた。こ
の従来技術によれば、顧客が水を少水量で継続使用して
いる場合、流量スイッチが少水量を感知しポンプが停止
し、ポンプ停止によって吐出圧力が低下するため、圧力
センサーが吐出圧力の低下を感知し再びポンプが運転を
再開する。つまり、少水量継続使用時はポンプがＯＮ，
ＯＦＦを繰り返すことになり圧力変動が生じる原因にな
っていた。また、流量スイッチを使用することにより製
品コストアップの原因にもなっている。

【００２４】そこで本実施例では、図５に示す周波数ｆ
ｅを停止判定許可周波数として設定し、運転周波数ｆが
ｆｅ以下になった時点で停止判定制御に入り、運転周波
数ｆがｆｅ以上では連続運転する制御方式とした。

【００２５】この停止制御方法を図６に基づき具体的に
説明する。

【００２６】顧客が水栓を絞っていき、Ｔ１で運転周波
数ｆが停止判定許可周波数ｆｅ以下になったとすると、
Ｔ１〜Ｔ２間でまず（ａ）のように運転周波数ｆをΔｆ
上昇させる。Δｆ上昇させることにより、水栓吐出圧力
（ｂ）および圧力センサー検出圧力（ｃ）も若干上昇す
る。Ｔ２〜Ｔ３間では、水の使用による圧力変動がない
か確認するため（ａ）のように一旦待機する。ここで圧
力変動がない場合は、Ｔ３〜Ｔ４間で（ａ）のように運
転周波数ｆをΔｆ減少させる。この時、ここでは水栓を
開いたままであるのでΔｆの減少にともない水栓吐出圧
力（ｂ）および圧力センサー検出圧力（ｃ）も低下す
る。すなわちここでは、圧力が低下したことにより水を
使用していると判定しポンプは運転を継続する。水を使
用している間は、Ｔ１〜Ｔ４間の動作を繰り返すことに
なる。

【００２７】次にＴ５で顧客が水栓を完全に閉じたとす
る。この時はＴ５〜Ｔ６間で、まず（ａ）のように運転
周波数ｆをΔｆ上昇させる。Δｆ上昇させることによ
り、水栓吐出圧力（ｂ）および圧力センサー検出圧力
（ｃ）も若干上昇する。Ｔ６〜Ｔ７間では、水の使用に
よる圧力変動がないか確認するため（ａ）のように一旦
待機する。ここで圧力変動がない場合は、Ｔ７〜Ｔ８間
で（ａ）のように運転周波数ｆをΔｆ減少させる。この
時、ここでは水栓は完全に閉じているので、Δｆ減少し
ても水栓吐出圧力（ｂ）および圧力センサー検出圧力
（ｃ）は低下しない。すなわちここでは、圧力が保持さ
れていることにより、水の使用を停止した判定し、運転
周波数ｆは（ａ）のようにＴ８以降も徐々に低下しＴ９
でポンプが停止する。

【００２８】すなわち、ポンプ装置の運転開始後、停止
判定許可周波数ｆｅ以下になったうえ、圧力センサーの
検出圧力値が変化を認めなくなった時点で、一旦、運転
周波数ｆをΔｆ増して圧力値を上昇させ一旦待機し、そ
の後運転周波数ｆをΔｆ減じた時に、圧力値が変化しな
いことを確認した時点で運転停止する制御とすることに
より、顧客が水を少水量で継続使用しても、圧力変動と
しては運転周波数ｆをΔｆ増減させることによって生じ
る微小な圧力変動しかなく安定した給水が可能である。
また、運転周波数ｆが停止判定許可周波数ｆｅ以上の時
は、従来の推定末端圧力一定制御により使用水量の増減
にかかわらず水栓の圧力を一定とした給水が可能とな
る。そして、この停止判定許可周波数ｆｅを少水量域に
設けることにより、ポンプ装置の運転を少水量域のみで
停止させることができ、前記運転周波数ｆをΔｆ増減さ
せることによって生じる圧力変動をより一層少なくする
ことができる。

【００２９】一方、図示実施例からも明らかなように、
ポンプ装置の運転停止制御を、運転周波数ｆと圧力セン
サーの検出圧力値により判定することにより流量スイッ
チを廃止することができるので製品のコストダウンが可
能となる。

【００３０】なお、本発明は、前記水源７が水道水本管
に直結した状態で給水する水道直結形ポンプ装置につい
ても同様の効果が得られることは勿論である。

【００３１】

【発明の効果】本発明は以上のごときであり、本発明に
よれば、ポンプ装置の運転停止制御を、運転周波数と圧
力センサーの検出圧力値により判定することにより、顧
客水を少水量で継続使用しても、圧力変動としては運転
周波数を一定量増減させることによって生じる微小な圧
力変動しかなく安定した給水が可能であり、流量スイッ
チの使用を廃止して製品のコストダウンを図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るポンプ装置の一実施例を示す斜視
図である。

【図２】運転開始から停止するまでを時系列的に記載し
た運転状況図である。

【図３】並列運転開始および並列運転解除を加えた運転
開始から停止するまでを時系列的に記載した運転状況図
である。

【図４】圧力制御方式を示す線図である。

【図５】従来の制御方式と本発明の制御方式との違いを
示す線図である。

【図６】本発明に係るポンプ装置の制御方式を時系列的
に記載した運転状況図である。

【符号の説明】

１…共通ベット、２，３…ポンプヘッド、４，５…仕切
弁、６…バイパス管、７…水源、８…合流管、９…吐出
管、１０…水栓、１１…圧力センサー、１２…圧力タン
ク、１３…架台、１４…制御箱。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポンプヘッドと、前記ポンプヘッドに直
結しこれを駆動させるモータと、前記モータに設置し出
力する周波数を変化させることによりモータの回転数を
変速させるインバータと、ポンプ装置または、ポンプ装
置から水栓までの任意の位置の圧力を略直線的に検出す
る圧力センサーを有し、前記ポンプヘッドが水栓の開閉
にともない運転、停止を行うポンプ装置において、前記
ポンプ装置の運転停止制御を、運転周波数ｆと前記圧力
センサーの検出圧力値により判定するよう構成したこと
を特徴とするポンプ装置。
【請求項２】ポンプヘッドと、前記ポンプヘッドに直
結しこれを駆動させるモータと、前記モータに設置し出
力する周波数を変化させることによりモータの回転数を
変速させるインバータと、ポンプ装置または、ポンプ装
置から水栓までの任意の位置の圧力を略直線的に検出す
る圧力センサーを有し、前記ポンプヘッドが水栓の開閉
にともない運転、停止を行うポンプ装置において、前記
圧力センサーによる検出圧力値を随時記憶し、ポンプ装
置の運転開始後、前記圧力センサーの検出圧力値が変化
を認めなくなった時点で、一旦、運転周波数ｆをΔｆ増
して圧力値を上昇させ一旦待機し、その後運転周波数ｆ
をΔｆ減じた時に、圧力値が変化しないことを確認した
時点で運転停止するよう構成したことを特徴とするポン
プ装置。
【請求項３】ポンプヘッドと、前記ポンプヘッドに直
結しこれを駆動させるモータと、前記モータに設置し出
力する周波数を変化させることによりモータの回転数を
変速させるインバータと、ポンプ装置または、ポンプ装
置から水栓までの任意の位置の圧力を略直線的に検出す
る圧力センサーを有し、前記ポンプヘッドが水栓の開閉
にともない運転、停止を行うポンプ装置において、前記
圧力センサーによる検出圧力値を随時記憶し、ポンプ装
置の運転開始後、運転周波数ｆが設定された周波数（停
止判定許可周波数ｆｅ）以下になったうえ、前記圧力セ
ンサーの検出圧力値が変化を認めなくなった時点で、一
旦、運転周波数ｆをΔｆ増して圧力値を上昇させ一旦待
機し、その後運転周波数ｆをΔｆ減じた時に、圧力値が
変化しないことを確認した時点で運転停止するよう構成
したことを特徴とするポンプ装置。
【請求項４】ポンプヘッドと、前記ポンプヘッドに直
結しこれを駆動させるモータと、前記モータに設置し出
力する周波数を変化させることによりモータの回転数を
変速させるインバータと、ポンプ装置または、ポンプ装
置から水栓までの任意の位置の圧力を略直線的に検出す
る圧力センサーを有し、前記ポンプヘッドが水栓の開閉
にともない運転、停止を行うポンプ装置において、前記
圧力センサーによる検出圧力値を随時記憶し、ポンプ装
置の運転開始後、運転周波数ｆが設定された周波数（停
止判定許可周波数ｆｅ）以下になったうえ、前記圧力セ
ンサーの検出圧力値が変化を認めなくなった時点で、一
旦、運転周波数ｆをΔｆ増して圧力値を上昇させ一旦待
機し、その後運転周波数ｆをΔｆ減じた時に、圧力値が
変化しないことを確認した時点で運転停止し、ポンプ装
置の運転開始後、運転周波数ｆが停止判定許可周波数ｆ
ｅ以上の時は、連続運転するよう構成したことを特徴と
するポンプ装置。
【請求項５】複数台のポンプヘッドと、前記ポンプヘ
ッドに各々直結しこれを駆動させるモータと、前記モー
タに各々設置し出力する周波数を変化させることにより
モータの回転数を変速させるインバータと、ポンプ装置
または、ポンプ装置から水栓までの任意の位置の圧力を
略直線的に検出する圧力センサーを有し、前記ポンプヘ
ッドが水栓の開閉にともない自動的に交互または、交互
および並列に運転、停止を行うポンプ装置において、前
記ポンプ装置の運転停止制御を、運転周波数ｆと前記圧
力センサーの検出圧力値により判定するよう構成したこ
とを特徴とするポンプ装置。
【請求項６】複数台のポンプヘッドと、前記ポンプヘ
ッドに各々直結しこれを駆動させるモータと、前記モー
タに各々設置し出力する周波数を変化させることにより
モータの回転数を変速させるインバータと、ポンプ装置
または、ポンプ装置から水栓までの任意の位置の圧力を
略直線的に検出する圧力センサーを有し、前記ポンプヘ
ッドが水栓の開閉にともない自動的に交互または、交互
および並列に運転、停止を行うポンプ装置において、前
記圧力センサーによる検出圧力値を随時記憶し、ポンプ
装置の運転開始後、前記圧力センサーの検出圧力値が変
化を認めなくなった時点で、一旦、運転周波数ｆをΔｆ
増して圧力値を上昇させ一旦待機し、その後運転周波数
ｆをΔｆ減じた時に、圧力値が変化しないことを確認し
た時点で運転停止するよう構成したことを特徴とするポ
ンプ装置。
【請求項７】複数台のポンプヘッドと、前記ポンプヘ
ッドに各々直結しこれを駆動させるモータと、前記モー
タに各々設置し出力する周波数を変化させることにより
モータの回転数を変速させるインバータと、ポンプ装置
または、ポンプ装置から水栓までの任意の位置の圧力を
略直線的に検出する圧力センサーを有し、前記ポンプヘ
ッドが水栓の開閉にともない自動的に交互または、交互
および並列に運転、停止を行うポンプ装置において、前
記圧力センサーによる検出圧力値を随時記憶し、ポンプ
装置の運転開始後、運転周波数ｆが設定された周波数
（停止判定許可周波数ｆｅ）以下になったうえ、前記圧
力センサーの検出圧力値が変化を認めなくなった時点
で、一旦、運転周波数ｆをΔｆ増して圧力値を上昇させ
一旦待機し、その後運転周波数ｆをΔｆ減じた時に、圧
力値が変化しないことを確認した時点で運転停止するよ
う構成したことを特徴とするポンプ装置。
【請求項８】複数台のポンプヘッドと、前記ポンプヘ
ッドに各々直結しこれを駆動させるモータと、前記モー
タに各々設置し出力する周波数を変化させることにより
モータの回転数を変速させるインバータと、ポンプ装置
または、ポンプ装置から水栓までの任意の位置の圧力を
略直線的に検出する圧力センサーを有し、前記ポンプヘ
ッドが水栓の開閉にともない自動的に交互または、交互
および並列に運転、停止を行うポンプ装置において、前
記圧力センサーによる検出圧力値を随時記憶し、ポンプ
装置の運転開始後、運転周波数ｆが設定された周波数
（停止判定許可周波数ｆｅ）以下になったうえ、前記圧
力センサーの検出圧力値が変化を認めなくなった時点
で、一旦、運転周波数ｆをΔｆ増して圧力値を上昇させ
一旦待機し、その後運転周波数ｆをΔｆ減じた時に、圧
力値が変化しないことを確認した時点で運転停止し、ポ
ンプ装置の運転開始後、運転周波数ｆが停止判定許可周
波数ｆｅ以上の時は、連続運転するよう構成したことを
特徴とするポンプ装置。