JPS6079195A - 可変速ポンプの保護装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、定速ポンプと可変速ポンプを併用した給水シ
ステムに係シ、特に可変速ポンプが最低速度で、かつ過
少水量で長時間運転するようなとき、落水並びに過熱防
止できる可変速ポンプの保１１ 膜装置に関するものである。

〔発明の背景〕

給水手段として定速ポンプと可変速ポンプを併用した給
水システムにおいては、需要水量の変動に応じて可変速
ポンプの運転速度を変えることによって圧力一定制御を
行ない、省エネルギー化を図っている。

第１図はその具体的なシステム構成を示したものであっ
て、吸込み運転における変速ポンプ２台の給水系統図で
ある。図中、ｌａ、ｌｂはフート弁であって、水槽２内
に挿入された吸込管３＆。

３ｂの先端に取付けである。４ｍ　、４ｂは可変速モー
タ５ｍ、５ｂによって駆動するポンプ６ｍ。

６ｂはそのポンプ系路に設けた逆止弁、７＊、７ｂは仕
切弁、８は給水管、９は給水管８の圧力を計測する圧力
センサ、ｌＯはフート弁１ａ、ｌｂの漏水対策用に設け
た補助水槽ユニット、１１は給水管８に連結され、補助
水・槽ユニット１０に給水するための補水管、１２は補
助水槽ユニットＩＯ内に設けられたフロートで、補水管
１１全通して供給された水３１〔 が所定量に達したならば、給水を自動停止する。

１３ｍ、１３ｂはポンプ４ｍ、４ｂの吐出側へ送水する
補水管、１４ｍ、１４ｂは逆止弁、１５ｍ、１５ｂは補
水管１３ａ、１３ｂの途中に取付けた自動排水弁であっ
て、同自動排水弁１５ｍ、１５ｂを開路することによっ
て、ポンプ４ｍ、４ｂよシの給水の一部を放流し、ポン
プの落水並びにケーシング内の過熱を防止している。

すなわち、同構成においては、２台の可変速ポンプ４ｍ
、４ｂを駆動して給水管８より送水しているが、圧力セ
ンサ９による計測結果、ポンプ２台による送水を必要と
しない際は、図示しない制御回路により、一方あるいは
両方の可変速モードルを制御し、可変速ポンプ４ｍ、４
ｂ’を低速運転して送水量を減らす。そのとき、例えば
、一方のポンプ４ａのみ低速運転、あるいは停止したと
すると補水管１３　ｍを通して補助送水しているにもか
かわらすフート弁１ａの隙間を通してポンプ内の水は落
下するおそれがある。また、ポンプ内に水がなくなるこ
とからポンプ自体が過熱し、破壊す１８開昭ＧＯ−７９
１９５（２） るおそれもある。

第２図は第１図に示す給水システムの運転特性図であっ
て、横軸に水量９分、縦軸に圧力Ｈをとっである。図中
、曲線ｇはポンプの運転速度が最高速度ＮＭＡＸ　のと
きのＱ−Ｈ性能を示し、同様に曲線に、ｊ、ｉ、ｈはぞ
れぞれポンプの運転速度がＮｌ　ｓＮ２　ｓＮ５１Ｎ１
１のときのＱ−Ｈ性能を示す。また、曲線ｆは、一方の
ポンプを定速運転し、その運転速度が最低速度ＮＭＩＮ
で並列運転している際のＱ−Ｈ特性である。同様に曲線
ａ、ｄ、ｅ、ｂ、ａはそれぞれ定速ポンプと変速ポンプ
の運転速度がＮｌ　＊Ｎ２　＋Ｎ５　ｓＮＩＩｍＮＭＡ
Ｘで並列運転している際のＱ−Ｈ性能を示している。さ
らに、Ｈｏは、給水系統の目標圧力（ポンプの全揚程に
相当）である。そして、これらの曲線ａ、ｂ、ｏ・・・
・・・ｋと、目標圧力Ｈ，の直線との交点Ａ、Ｂ、Ｃ・
・・・・・Ｋは給水管８の圧力ｔＨｏに保ちながら需要
水量に応じてポンプの運転速度を変えて運転する時の運
転点を表示している。なおＱムｓ　ＱＢ　＋　Ｑｃ・・
・・・・ＱＫはその際のポンプの吐出量を示すものであ
る。

第１図の給水システムにおける給水は、それぞ５　（＋ れのポンプ４ｍ　、４ｂを駆動し、第２図の特性図に示
すように需要水量に応じ、しかも目標圧力ＨＯを保ちな
がらポンプの運転速度を変えて末端の水栓へ給水を行な
っている。このような給水運転中に、ポンプが低速運転
されると過少水量の運転となる。それが水量ＱＨＩＮ　
以下に達したなら、自動排水弁１５　ｍまたは１５　ｂ
を開いて給水管８よりの給水を放流する。こうしてポン
プの落水およびポンプケーシング内の過熱防止を行なっ
ている。

すなわち、上述の如き給水システムにおいては使用水量
の範囲が第２図に示す水量Ｑｙ　＝　Ｑｙ’の間に長時
間あると、変速ポンプは締切運転となり、落水する可能
性が大きく、一度落水したなら揚水不能となシ、またポ
ンプケーシング内の水温が上昇し、非常に危険でもある
ことから放流用の自動排水弁を設けなければならなかっ
た。それによると、放流分の水が無駄となるばかりか、
過少水量運転を完全に防止することかで・きす、また、
自動排水弁を構成する電磁弁やオリフィスを設けなけれ
ばならず、コスト高で、信頼性も低いものであ６頁 った。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、ポンプが過少水量運転を行なっている
際の落水およびケーシング内での水温の上昇防止するこ
とにある。

〔発明の概要〕 本発明による可変速ポンプの保護装置は、予め定めであ
る目標圧力と、実際に測定した給水管路内圧力を比較し
、測定した圧力が目標圧力と一致するように可変速ポン
プの運転速度を変え、給水圧力が、目標圧力とそれよシ
若干高く設定されたポンプ載台圧力との間に一定時間停
留した際に可変速ポンプの停止指令を出す手段を設け、
可変速ポンプを最低速度で運転する場合に落水過熱防止
を図ったものである。

〔発明の実施例〕

以下第３図、第４図に従って本発明の一実施例を詳述す
る。第一回は第１図の給水システムを想定した場合の可
変速ポンプ保護装置の制御回路図であって、Ｒ，８，Ｔ
は三相交流電源、ＭＣＢは連７頁 断器、ＭＣｏ１〜ＭＣｌ１ａ　は夫々電磁接触器ＭＣｏ
−ＭＣ１１の接点、Ｍｌ　＋　Ｍ２は第１図に示す可変
速ポンプ４ｍ。

４ｂを駆動するモータで、モータ５ｍ、５ｂに想当する
。ＴＨＩ、ＴＨ２は各々のモータＭ１　＋Ｍ２の過負荷
防止用のサーマルリレー、ＩＮ′ｖは可変周波インバー
タ、μ”　ｃａｎはマイクロコンピュータであシ、中央
演算処理ＣＰＵ、メモリＭ１電源端子Ｅ１人出カポ−）
　ＰＩＡ−Ａ　、　ＰＩＡ−Ｂ　、　ＰＩＡ−Ｃを有し
ている。そしてこのマイクロコンピュータμ・ｃｏｎは
周辺装置としてインターフェースＦ１＋Ｆ２５Ｇを有し
ている。

すなわち、第１図の圧力センサー９で検出した信号はイ
ンターフェースＦ１に介して入出力ボートＰＩＡ−Ｃよ
シ読込む。また可変速ポンプの運転速度指令信号は入出
力ボートＰＩＡ−ＢよりインターフェースＦ２を介して
前記した可変周波インバータＩＮＶへ送り、所望の運転
速度を指令する。さらにポンプの運転順序および台数を
指令する信号を入出力ボートＰＩＡ−Ａよ）インターフ
ェースＧへ出力している。

操作回路ＣＴＬを構成するインターフェースＧは、特開
昭ＧＯ−７９１９５（３） トランジスタＴｒＯ−Ｔｒｑと、そのコレクタに挿入さ
れたリレーコイルＸＯ〜狗と、抵抗Ｒ６〜ＲＩＯとから
成り、各トランジスタＴｒ（１−Ｔｒｑは、マイクロコ
ンピュータμ・ｃｏｎ　（７）インターフニー、’、　
ＰＩＡ−Ａを介して得られる指令信号によって駆動され
る。

また、リレー回路Ｘは、電磁接触器ＭＣＱ　−ＭＣ１１
と、それに直列挿入されたリレーコイル接点ＸＯａ−Ｘ
Ｉ１ｍと、スイッチＳＳと、トランスＴと、安定化電源
ユニット２よりなっている。

第３図において、入出カポ−）　ＰＩＡ−Ａよりインタ
ーフェースＧヘポンプの運転順序１台数指令信号を出力
する場合について説明すると、例えば、入出カポ−）　
ＰＩＡ−Ａのｂ２　、ｂ１１ビットが「１」の信号を出
力すると、トランジスタＴｒＯ、Ｔｒ２が導通し、リレ
ーＸＯ＃　Ｘ２が付勢し、電磁接触器ＭＣｏ、ＭＣ２が
投入され、インバータＩＮＶ’ｉ介してポンプ４ａのモ
ータ５ａが始動する。

従って、スイッチＳＳを閉成すると、トランスＴを介し
て安定化電源ユニット２よりマイクロコンピュータμ・
ｅｏＨの電源端子Ｅに電力が送られ、運９百 転準備が完了する。

第４図は、第３図の制御回路における運転手順を示すフ
ローチャートであって、マイクロコンピュータμ・Ｃｏ
ｎのメモリＭには、これらの手順が順序正しく制御され
るようにプログラム入力されている。

第３図の回路動作を第４図のフローチャートに基ツいて
説明する。まず、マイクロコンピュータμｍｃａｎは１
ステツプで初期値の設定として、運転速度のデータＮＭ
　Ｉ　Ｎ　＊　ＭＸ　ｓ　ＮＭＡＸ　ｓ圧力データＨＯ
ｔＨｌ　ｓ■２、電磁接触器ＭＣｏ−ＭＣＩＩ・をオン
するデータを各メモリに記憶する。途中の処理は省略す
るが、次の２ステツプで圧力センサ９によシ給水管８の
圧力を検出し、インターフェースＦ１１ｒ介して、マイ
クロコンピュータμ・ｃａｎの図示していないレジスタ
ーＡにロードする。それを３ステツプでやはり図示して
いないＢレジスターに転送し、４ステツプでその両者を
比較し、その結果、給水管内の圧力が、第２図の並列導
入圧力Ｈ１より大きい場合には、図示していないが５ス
テツプ以降の処理へ戻１０゜ す、ことで再度、圧力判断１台数切替判断、速度制御な
どの処理を行なう。そして、給水管８内の圧力が並列導
入圧力Ｈ１より小さい場合には、６ステツプへ進み、こ
こで電磁接触器ＭＣｏ　＋　Ｍｏ　２　ｍ　ＭＣＭを閉
路する信号を出力し、モータ５ａを制御してポンプ４ａ
を変速運転するに加えて、モータ５ｂを制御してポンプ
５ｂ’ｌＨ定速運転する。それと共に、７ステツプで変
速ポンプの運転速度を最高速度ＮＭＡＸ　よシ最低速度
ＮＭＩ　Ｎへ変更する指令を発する。８ステツプでは、
前の６．７ステツプでの処理を行なうのに充分な待ち時
間Δｔを実行し、次の９ステツプで給水管８内の圧力を
検出し、前述の図示していないレジスター人にロードす
る。そして、ｌＯステップで目標圧力Ｈｏ（メモリＭＩ
Ｑの内容）のデータを図示していないレジスターＢに転
送し、１１ステツプで両者を比較する。比較した結果、
給水管８内の圧力が目標圧力Ｈ，より小さい場合には、
１２ステツプでこれが等しくなるまで増速処理を行ない
、給水管８内の圧力が目標圧力ＨＯよりも大きい場合に
は１３ステツプでこれが等しくなるまで減１１　−頁 速処理を行なう。又、両者が等しい場合には変速処理は
行なわないで、次の１４ステツプの処理を実行する。こ
こで、最低速度ＮＭＩＮ　に達したか否かを判定し、そ
の結果、最低速度ＮＭＩＮ　に達していない場合には８
ステツプへもどシ、再度これ以降の処理を実行する。

最低速度ＮＭ　Ｉ　Ｎ　に達した場合には次の１５ステ
ツプへ進み、ここで給水管８内の圧力を検出し、マイク
ロコンピュータμ・ａｏｎのレジスターＡ（図示せず）
にロードする。そして、１６ステツプで目標圧力ＨＯの
データ（初期値設定のメモリＭＩＧの内容）をＢレジス
ターに転送し、１７ステツプで両者を比較する。比較し
た結果、給水管８内の圧力が目標圧力Ｈ，より小さいか
、等しい場合には８ステツプへもどシ、再度これ以降の
処理を実行する。そして、給水管８内の圧力が目標圧力
Ｈｏよシ大きい場合には、今度は次の１８ステツプで、
並列解除圧力用のデータ（メモリＭ１２の内容）をＢレ
ジスターに転送し、１９ステツプで両者を比較する。比
較し□た結果、給水管８内の圧力が第２図に示す並列解
除圧力６Ｏ−７９１９５（４） 除圧力Ｈ２よ）大きい場合にはｎ、２３ステツプの処理
を実行して、一方のポンプを停止させるとともに、変速
ポンプの運転速度を最低速度ＮＭ　Ｉ　Ｎ　より最高速
度ＮＭＡＸ　に変更する指令を発する。そして給水管８
内の圧力が並列解除圧力Ｈ２よシ小さい場合には、加ス
テップでマイクロコンピュータμｍｃａｎの図示してい
ないレジスターＣをインクリメント（レジスターＣをカ
ウンターとして使用し、ループＬｏｏｐをＮ回処理する
ことによりタイマーの役目を行なう）ｔ、、２１ステツ
プで、レジスターＣのカウントがＮ回に達しているか判
定し、Ｎ回に達するまでループＬｏｏｐを繰返し行なう
。ループＬＯＯＲの処理回数Ｎは、たとえば２．３分間
となるように決める。即ち、目標圧力Ｈａと並列解除圧
力Ｈ２の間（使用水量がＱｖ　”　Ｑｖ’の間）で２〜
３分間以上運転した場合には一方のポンプを停止させる
ように制御する。

したがって、従来は使用水量がＱＦ　−ＱＦ’の間で使
用された場合、変更ポンプは最低速度ＮＭＩＮ　で締切
運転を続け、特に吸込み運転の場合には落水−１３頁 現象が生じて揚水不能となったり、ポンプケーシング内
の水温が上昇して危険であったが、本実施例によれば一
方のポンプを停止させることによりこれらの問題点は解
消できる。

〔発明の効果〕

上述の実施例からも明らかなように本発明によれば、給
水システムを構成するポンプの吐出圧力を検出し、それ
を目標値と比較して、それが目標値で運転できるように
制御すると共に、その運転状態が一定時間停留した際は
ポンプを停止制御するようにしたものであるから、ポン
プを過少水量運転させるおそれがなくなシ、過熱、落水
防止できると共に、無駄な放流をすることがない等の利
点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は吸水運転における変速ポンプ２台の給水系統の
構成図、第２図は第１図の給水系統における運転特性図
、第３図は本発明の一実施例を示す給水システムの具体
的な制御回路、第４図は第３図の回路動作を説明するた
めのフローチャート４ 一頁 である。 Ｍｌ　＊Ｍ２　・・’ポンプモータ、Ｘｏ　＝　Ｘｑ−
・・リレー、ＭＣ，−ＭＣＩＩ・・・電磁接触器、Ｇ＊
　Ｆ１ａＦ２・・・インターフェース、ＣＰＵ・・・中
央演算処理装置、μ・ｅｏｎ・・・マイクロコンピュー
タ、ＩＮＶ・・・インバータ、Ｔ・・・トランス、２・
・・安定化電源ユニット。 代理人弁理士　秋　本　正　実

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ポンプと、該ポンプの吐出し側に配設した給水管路と、
   該給水管路に設けた圧力センサーによって構成され、使
   用水量に応じて給水を行なう給水システムにおいて、予
   め定めである目標圧力と実際に測定した給水管路内の圧
   力を比較し、測定した圧力が目標圧力と一致するように
   可変速ポンプの運転速度を変え、給水圧力が目標圧力と
   それよシ若干高く設定されたポンプ載台圧力との間に、
   一定時間停留した際に可変速ポンプの停止指令を出す手
   段を設けたことを特徴とする可変速ポンプの保護装置。