JPS61255295A - 給水ポンプ運転制御装置 - 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、圧力タンクを備えだ給水ポンプ装置に係り、
特に圧力タンクを小形化しても始動頻度を少くすること
が出来る給水ポンプの運転制御装置に関する。

〔発明の背景〕

給水ポンプ設備では、需要端での水の使用による給水圧
力の変動を少くし、かつ、ポンプの始動停止の遅れに対
処するため、圧力タンクを備える場合がある。

しかして、このような場合でも、設備の小形化やローコ
スト化の見地から圧力タンクは極力、小形なもので済む
ようにするのが望ましい。

しかしながら、このように圧力タンクを小形化すると、
ポンプの始動頻度が高くなり、制御機器の寿命が短かく
なってしまうなどの問題点を生じる。

そこで、圧力タンクを小さくしてもポンプの始動頻度を
低く抑えることが出来るようにするだめポンプの停止制
御を所定の一定時間、例えば２〜３分間だけ遅らせるタ
イマ手段を設け、ひとたびポンプが運転を開始したあと
け、給水圧力が所定値まで上昇するなどのポンプ停止条
件が満足したあとも、上記した一定の時間はポンプの運
転が継続されるようにした装置が従来から知られており
、以下、この従来例について説明する。

まず、第２図は圧力タンクを備え、定速ポンプを用いて
ポンプを０Ｎ−ＯＦＦ運転し、給水を行ってゆく給水装
置の一般的な構成を示したもので、１は受水槽、２は吸
込管、３−１．３−２は仕切弁、４はポンプ、５は逆止
め弁、６は給水管、７は圧力タンク、８は圧カスイクチ
である。

また、第３図は第２図に示す給水装置の運転特性図で、
縦軸に圧力Ｈ１横軸に水量Ｑを取って示す。ここでＰｌ
はポンプの始動圧力、Ｐ２は停止圧力であ、？、Ｑ、、
Ｑ、はそれぞれこの作動圧力点に於ける水量を示す。尚
、第２図に示す圧力スイッチ８は第３図で示す始動圧力
Ｐ１以下で閉路し、停止圧力Ｐ２以上で開路するように
設定しである。

次に、第４図は給水装置（第２図）の制御回路の従来例
を示したもので、Ｐ２は圧力スイッチ８の接虚、Ｔはタ
イマー、Ｔｂはその時限接点、Ｍはポンプ４を駆動する
モータ（図示せず）の電磁開閉器で鴇はその接虚である
。

この従来例の作動の概略は次の通りである。

説明を簡単にするため、今、圧力タンク７内の圧力が停
止圧力Ｐ、より高（ｔｃつていて、ポンプ４は停止して
いるものとする。

（＋）末端での水の使用により圧力タンク７内の圧力が
但下し、始動圧力Ｐ１にまで低下したとすると、圧力ス
イッチ８の接点Ｐ８が閉じ、ポンプ４が始動する。同時
にタイマーＴが付勢される。このタイマーＴは予じめポ
ンプ始動頻度を抑制するのに十分な時間（固定）に設定
しておく。

（２）使用水量の減少により圧力タンク７内の圧力が上
昇し、停止圧力Ｐ２に逐したときでも、タイマーＴの設
定時間内であればポンプ４は運転を継続する。

（３）上記（２）の状態が続き、タイマーＴの設定時間
が経過するとポンプ４は停止する。

以下、（１）〜（３）の動作を繰返す。

従って、この従来例によれば、上記したように、ひとた
びポンプが運転を開始したあとけ、必ず所定の一定の時
間は運転が継続されるため、圧力タンクを小さくしても
始動頻度を充分に小さく抑えることが出来る。

次に、ポンプの運転方法としては、ポンプの回転数を可
変速制御する方法も広く用いられている。

そこで、上記した制御を可変速ポンプ方式で行なうよう
にした従来例について説明する。

さて、第５図は第２図に示すポンプ４を可変速運転させ
た給水装置の運転特性図を示し、第３図と同一記号で示
すものは同一意味を持つものである。ここで、曲線Ａは
ポンプの運転速度を最高速度ＮＭＡｘ　にした時のポン
プＱ−Ｈ性能を示し、同様に曲線Ｂ、Ｃ，Ｄはそれぞれ
ポンプの運転速度がＮ１．　Ｎ２及び最低速度ＮＭ工、
の時のポンプのＱ−Ｈ性能を示す。又、Ｎｏはポンプの
吐出し側の圧力を、この値に一定に保つだめの目標圧力
であり、ＨｏＮは始動圧力である。さらに、ＱＡ、ＱＢ
、Ｑｏ、９Ｎ工、は前記した曲線Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄと目標
圧力Ｈ８との交点に於ける水量を示す。

次に、第６図は可変速ポンプを使用した給水装置の主な
制御回路を示し、ＰＷは交流電源、ＭＣＢは配線用遮断
器、ＭＣは電磁開閉器、ＩＮＶ　は可変周波インバータ
装置（以下、単にインバータという）である。

なお、モータＩＭの可変速駆動手段は種々あり、従って
、ここではインバータを使用しているが、これに限定さ
れるものではない。

また、ＣＴＬは圧力センサー８（ただし、本例の場合、
圧力センサーは給水管６の圧力に応答した信号を発する
ものを使用）からの信号を受けてシステム全体のコント
ロールを行うとともにインバータへ速度指令信号を発す
る制御回路である。

次に、この従来例の概略の作動は次の通りである０ （１）使用水量が９Ｎ工、より大きい範囲では、圧力セ
ンサー８は給水管内の圧力を測定し、これに応動した信
号を発生する。制御回路ＣＴＬ　はこの信号と予じめ設
定しである目標圧力Ｈ６とを比較し、これと一致するよ
うにインバータＩＮＶへ速度指令信号を発して、ポンプ
の運転速度を変えながら運転し、給水を行う。たとえば
使用量が、Ｑｃ→ＱＢ−＋ＱＡ、！：増えるポンプの運
転速度はＮ２→Ｎ１→ＮＭＡｘと増速する。この時のポ
ンプの運転点の変化はハ→ロ→イである。

（２）使用水量が少なりＱＭ工、以下となった場合には
、これに対応する速度ＮＭ工、で一定時間運転し、ポン
プを停止させる。末端の水の使用により給水管６内の圧
力がＨ８Ｎ以下に低下したらポンプを始動させ、前述の
第４図の場合における（１）〜（３）を繰返す。尚、過
少水量ＱＭ工、の検出はポンプの速度信号あるいは第２
図の給水管６に流量センサーを追加して行うこともある
。

従って、この従来例によっても、圧力タンクを小さくし
ても始動頻度を充分に小さく抑えることができる。

しかしながら、これらの従来例では、ポンプが始動した
あとは、その都度、給水状態に関係なく常に一定の時間
以上はポンプの運転が継続されてしまい、給水状況によ
ってはかなり無駄にポンプが運転されてしまう○ 具体的にいえば、例えば夜間などで使用水量が極く少く
なっているとき（Ｃは、ポンプ停止中に末端の水栓を１
個開いた程度の使用量（１０〜１５ｔ／分）でも、タン
クが小形化されているため、ポンプは始動され、しかも
、このとしきには給水量からいえば短時間の運転で済む
ところとなっているにもかかわらず、上記した従来例で
は、このときにもタイ・マーで設定されている時間は必
ず強制的に運転が継続され、これが繰り返されてしまう
ことになり、無駄な運転が行なわれてしまうのである。

なお、このような従来例については、例えば特開昭５１
−９２４１１号公報、特開昭５１−１００３０６号公報
などに開示がある。

〔発明の目的〕

本発明は、上記した事情に鑑みなされたもので、その目
的とするところは、圧力タンクを小さくしてもポンプの
始動頻度が充分に小さく抑えられ、しかもポンプが無駄
に運転されることがなく、充分な省エネルギー化が得ら
れるようにした給水ポンプ運転制御装置を提供するにあ
る。

〔発明の概要〕

この目的を達成するため、本発明は、ポンプが始動した
あとの運転時間が、予じめタイマーによって設定されて
いる時間以上になるようにしたポンプ装置において、ポ
ンプが停止してから次に始動されるまでの時間を計測し
、この計測結果に応じてタイマーによる設定時間を所定
値から短縮させるようにした点を特徴とする。

〔発明の実施例〕

μ下、本発明による給水ポンプ運転制御装置について、
図示の実施例により詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例で、第４図及び第６図の従来
例と同一もしくは同等の部分には同じ符号を付しである
。なお、ポンプ全体の構成は第４図及び第６図の従来例
と同じで、第２図のようになっている。

さて、第１図において、ＳＷはスイッチ、ＴＲはトラン
ス、２は整流平滑した電源ユニット、μ。ｏｎは演算処
理装置ＭＰＵ、メモリＭ１電源端子Ｅ１人出力ポートＰ
ＩＯ−１，ＰＩＯ−２等から成るマイクロコンピュータ
（以下マイコンと略称する。）、Ｆｌは圧力センサー８
の接点Ｐ８の信号を前記した入出カポ−）　ＰＩＯ−１
よシ前記マイコンμ　へ読込むためｏｎ のインターフェース、Ｆ２は同じマイコンμ。。。から
の信号を入出カポ−）　ＰＩＯ−２を介して電磁開閉器
−ＭＣに出力するためのインターフェースである。

次に、第７図は本実施例の制御の手順を示すフローチャ
ートで説明に無関係な部分は省略してあり、予じめこの
手順に従って制御されるように第１図で説明したマイコ
ンμ。。ユのメモリＭにプログラムが記憶されているも
のである。そして、この実施例では、予じめポンプの始
動頻度を抑制するのに充分な時間のタイマーＴをセット
しておくと共に、実際のポンプの運転時間Ｔ１とポンプ
の停止時間ｔｆｃ測定し、タイマーＴの時間から、これ
らの時間で１ともとを減じ、残り時間が、これも予じめ
設定しである時間ａよシ大きい場合には、この時間をそ
のまま設定時間として運転を続け、残り時間が時間ａよ
りも小さくなった場合には８時間だけ運転を続けるよう
にして始動頻度を押え、且つ無駄な運転を排除してゆく
ようにしたものである。

なお、ここで、時間ａを設定した理由について説明する
と、ポンプの停止時間が長くなった場合には、上記した
残り時間が短かくなり、０秒以下になる場合もある。し
かして、このようになった場合には、次にポンプが始動
したとき直ちに停止してしまう、いわゆる寸＃（瞬動）
を生じてしまう。そこで、５〜１０秒位の時間ａを設定
しておき、ひとたびポンプが始動されたときには、少く
ともこの時間ａの間はポンプの運転が継続されるようＫ
しているのである。

さらに詳細に説明すると、１０１〜１０２ステツプで給
水管８内の圧力を検出してこの圧力が始動圧力Ｐ、よシ
低下したか否かを調べ、この結果、圧力がＰ、に達して
いたら次の１０３ステツプへ進み、ここでポンプ４を始
動させる。

一方、圧力がＰｌに達していない場合には１０１ステツ
プへもどり、圧力Ｐ１に達するまでここのループＬ１の
処理を繰返す。

１０４ステツプでは前述したようにポンプ始動頻度を抑
制するのに充分なタイマーＴ（この実施例の場合にはソ
フトタイマー）をセットし、１０５゜１０７ステツプで
再度Ｎ圧力スイッチ８により給水管６の圧力を測定し、
今度はこの圧力が停止圧力Ｐ２に達しているか否かを調
べる。この結果、達していない場合には停止圧力Ｐ２に
達するまで１０６゜１０５．１０７ステツプでの処理を
繰返して運転時間Ｔ１を測定し、達している場合には次
の１０８ステツプで予じめ設定したタイマーＴから運転
時間Ｔ１と停止時間ｔを減じる。ただし、第１回目だけ
は停止時間ｔは、図示していないが、初期設定時に０ク
リアしであるので０秒となっている。そして、次の１０
９ステツプで、１０８ステツプで減じたタイマーＴの残
り時間と寸動させないために必要な充分な時間ａと比較
し、残υ時間Ｔがａより大きい場合には１１０ステツプ
へ進み、ここで、この時間だけは運転を続け、ａより小
さい場合はａ秒だけ運転を続ける。この後、１１２ステ
ツプで停止時間タイマーｔをＯクリアし、１１３，１１
４ステツプで再々度、給水管の圧力を検出し、停止圧力
Ｐ２に達しているか調べる。そして、停止圧力Ｐ２に達
している場合には１１６ステツプでポンプを停止させ、
次の１１７ステツプでポンプ停止時間ｔを測定し、１１
８ステツプで運転時間をカウントしたタイマーＴ１をＯ
クリアし、以下１０１ステツプより繰り返し６実行する
。一方、１１４ステツプでの判定した結果、停止圧力Ｐ
２に達していない場合には１１５ステツプへ進み、ここ
でポンプの運転時間Ｔ１のカウントを行って再度１０８
ステツプ以降の処理を実行する。

そして、１０８ステツプの処理では、２回目以降、ポン
プ停止時間もが減じられるので、ポンプの停止時間が長
くなった場合には、それに応じて１１０〜１１１ステツ
プで実行されるポンプの強制的な連続運転時間が短くな
り、無駄に運転される時間が短くなる。たとえば、予じ
め設定しであるタイマーＴを１００秒、寸動しない充分
な時間ａを１０秒に設定したとすると、ポンプの停止時
間が１００秒以上である場合には、ポンプは１０秒間だ
け運転を続けることＫなシ、従って、この実施例によれ
ば、どのような場合にも、予じめ設定した時間は必ず運
転を続けてしまう従来技術と比較し、無駄に運転されて
しまう時間が短くなる。

次に、本発明の他の一実施例を第８図及び第９図によシ
説明する。第８図はこの実施例による制御装置の制御回
路を示し、第１図及び第６図と同じ符号で示すものは同
じ部品を示す。ただし、圧力センサー８は検出した圧力
に比例した電気信号を発するものとする。又、Ｆ３はマ
イコンμ。。。からの速度指令信号を入出カポ−）　Ｐ
ＩＯ−３からインバータへ出力するだめのインターフェ
ースである。

第９図は第７図と同様に制御の手順を示すフローチャー
トであシ、説明に無関係な部分は省略しである。もちろ
ん、この手順に従って制御がなされるようにマイコンμ
　のメモリＭにはプロゲラＯｎ ムが記憶されているものである。

動作について説明すると、まず、２０１，２０２ステツ
プでポンプ４の始動頻度を抑制するのに充分な時間Ｔ（
この例ではソフトタイマー）をセットし、ポンプの運転
時間Ｔ１及び停止時間ｔを測定してその時間を格納する
ためのカウンターをＯクリアしておく。２０３．２０４
では圧力センサー８にて給水管６の圧力を測定し、この
圧力が始動圧力Ｈ８）ｌ以下に達しているか否かを調べ
る。調べた結果、始動圧力Ｈ０Ｎ以下に達していなけれ
ば達するまで２０３ステツプへもどり、ループＬ１ｏの
処理を続ける。始動圧力Ｈ８）ｌに達したら次の２０５
ステツプでポンプ４を始動させ、２０６ステツプで今度
は予じめ記憶しである目標圧力Ｈ８と、センサー８で測
定した圧力とを比較する。比較した結果、両者が等しい
場合には２１０ステツプヘジヤンプし、現状の速度を維
持し、目標圧力Ｈ６よりも測定した圧力が小さい場合に
は２０８ステツプで増速制御を行って２１０ステツプへ
進む。又、目標圧力Ｈ８よりも測定した圧力の方が大き
い場合には２０７ステツプヘ進み、ここで予じめ設定し
である最低速度に達したか調べる。又は流量センサー（
第１図の給水管６に追加）などにより過少水量ＱＭ工、
に達しているか否かを検出する。達していなければ２０
９ステツプで減速制御を行って２１０ステツプへ進み、
達している場合には２１１ステツプ以降で第７図の実施
例と同様、予じめ設定しであるタイマーＴから運転時間
Ｔ１と停止時間ｔを減じて、残り時間を調べ、この時間
が寸動しない充分な時間８以上であればこの時間だけ運
転を続け、残り時間が寸動しない充分な時間ａ以下にな
っている場合には時間ａだけ運転を続けるように制御す
る。尚、各ステップごとの説明は第７図の実施例と同様
なので省く。

以上のように、これらの実施例によればポンプの始動頻
度を抑制し、且つ無駄な運転を少なくすることができる
。

なお、本発明は、上記したような吐出し＼圧カ一定制御
だけでなく、末端圧カ一定制御にも適用することも可能
である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、使用水量が少く
なってポンプの停止時間が長くなるにつれ、始動頻度を
抑制するために設定しである最少運転時間が短くされて
ゆくから、従来技術の欠点を除き、圧力タンクを小形化
してもポンプの始動頻度が高くなる虞れがなく、しかも
使用水量が少くなったときでもポンプが無駄に運転され
ることがなくなシ、ポンプ設備の小形化、ローコストを
充分に図ることができる給水ポンプ運転制御装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による給水ポンプ運転制御装置の一実施
例を示すブロック図、第２図は圧力タンクを備えたポン
プ装置の一般的な構成を示す構成図、第３図は第２図の
装置をオン−オフ運転し、た場合の特性図、第４図はポ
ンプ運転制御装置の従来例を示すブロック図、第５図は
第２図の装置を可変速運転した場合の特性図、第６図は
同じ〈従来例の他の一例を示すブロック図、第７図は第
１図の実施例の動作を示すフローチャート、第８図は本
発明の他の一実施例を示すブロック図、第９図は第８図
の実施例の動作を示すフローチャートである。 １・・・・・・受水槽、２・・・・・・吸込管、３−１
．３−２・・・・・・仕切弁、４・・・・・・ポンプ、
５・・・・・・逆止め弁、６・・・・・・給水管、７・
・・・・・圧力タンク、Ｂ・・・・・・圧力スイッチ、
ＳＷ・・・・・・スイッチ、ＴＲ・・・・・・トランス
、２・・・・・・電源ユニット、μ。。。・・・・・・
マイクロコンピュータ、ＰＷ・・・・・・交流電源、Ｍ
ＣＢ・・・・・・遮断器、ＭＣ・・・・・・電磁開閉器
、ＩＭ・・・・・・モータ、工ＮＶ・・・・・・インバ
ータ、Ｆ１Ｆ２・・・・・・インターフェース。 −：Ｉｌ：　　　　　　　　　　　　　ψ曽 に　　　　　　　　　　　　　　　　　リ）←工

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ポンプの運転時間を所定の設定時間継続させるタイ
   マ手段を備え、給水条件に応じてポンプの運転と停止の
   制御を行ない、ポンプ運転開始後、上記所定時間が経過
   しない間に停止条件が満足されたときでも、ポンプの運
   転は上記所定の設定時間継続されるようにした方式の給
   水ポンプ運転制御装置において、ポンプが停止制御され
   てから運転開始制御されるまでの停止時間を計測する時
   間計測手段を設け、この停止時間に応じて上記タイマ手
   段による所定の設定時間を短縮制御するように構成した
   ことを特徴とする給水ポンプ運転制御装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、上記タイマ手段に
   よる短縮制御後の所定時間に最低値を設けたことを特徴
   とする給水ポンプ運制御装置。 ３、特許請求の範囲第１項において、上記ポンプが可変
   速ポンプであることを特徴とする給水ポンプ運転制御装
   置。