JP6581801B2 - 給水装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数のポンプ装置を備える給水装置に関する。

ビル等の建物には、蛇口まで給水する給水装置が設置されている。給水装置は、ポンプ装置と、ポンプ装置のポンプから吐き出された水を蛇口まで導く管部材と、管部材中に設けられる流量検出装置と、管部材中に設けられる圧力検出装置と、を有している。（例えば、特許文献１参照。）
ポンプ装置は、ポンプと、ポンプを駆動する電動モータと、電動モータの駆動を制御する制御部と、を有している。制御部は、圧力検出装置の出力値に基づいて、管部材中の圧力が起動圧力以下となると電動モータを起動する。また、制御部は、流量検出装置の出力値に基づいて管部材中の流量が停止流量以下となると、ポンプの駆動を停止する。

流量検出装置として、流量に比例する信号を出力する流量検出装置が知られている。この流量検出装置は、１つのポンプに対して１つ用いられている（例えば、特許文献２参照。）

特開平８−２８４８７１号公報 特開２００５−９８１３６号公報

上記のように１つのポンプに対して１つの流量検出装置が用いられる給水装置では、以下の問題点があった。すなわち、ポンプ装置の数が増えるにつれて流量検出装置の数が増える為、給水装置の部品点数が増加する。

本発明は、部品点数が増加することを防止できる給水装置を提供することを目的とする。

本発明の給水装置は、液体を増圧するｍ（ｍ＝２以上の自然数）台のポンプと、前記ポンプの各々に対して設けられて前記ポンプから吐出された前記液体が流動するポンプ用流路と、前記ポンプ用流路が合流する合流部と、を有する流路と、前記流路において前記合流部の二次側に設けられ、前記流路内を流れる前記液体の流量値に比例する信号を出力する流量検出装置と、前記流路に設けられ、前記流路内の圧力を検出し、出力する圧力検出装置と、ｎ（ｎ＝１以上であって、かつ、ｍ以下となる自然数）台のポンプが駆動している状態において前記圧力検出装置の出力値に基づいて前記流路内の圧力が起動圧力以下であると判定すると、前記流量検出装置の出力値に基づいて前記液体の流量値を検出してこの流量値を停止判定用閾値として記憶したのちに、前記ポンプの駆動台数をｎ台からｎ＋１台に増台し、前記ポンプの駆動台数がｎ＋１台である状態において、前記流量値が停止判定用閾値以下であると判定すると、駆動している前記ポンプの台数をｎ台に減台する制御部と、を備える。

本発明は、ポンプ装置の数が増えても部品点数が増加することを防止できる給水装置を提供できる。

本発明の第１の実施形態に係る給水装置を示す概略図。 同給水装置の一対の連結管と逆止弁装置と合流管とを示す一部断面図。 第１の連結管を切断して示す断面図。

本発明の第１の実施形態に係る給水装置１０を、図１，２，３を用いて説明する。図１は、給水装置１０を示す概略図である。本実施形態では、重力が作用する方向を下方向として上下方向Ｖを設定する。

図１に示すように、給水装置１０は、供給先１まで給水可能に形成されている。供給先１は、一例として、複数の蛇口である。給水装置１０は、第１のポンプ装置２０Ａと、第２のポンプ装置２０Ｂと、第１のポンプ装置２０Ａの後述するポンプ２１に連結される第１の連結管３０Ａと、第２のポンプ装置２０Ｂの後述するポンプ２１に連結される第２の連結管３０Ｂと、第１の連結管３０Ａに連結される第１の逆止弁装置４０Ａと、第２の連結管３０Ｂに連結される第２の逆止弁装置４０Ｂと、逆止弁装置４０Ａ，４０Ｂに連結される合流管５０と、合流管５０に設けられた流量検出装置６０と、合流管５０に連結されて供給先１へ水を導く配管８０と、合流管５０に連結されるアキュムレータ９０と、合流管５０に設けられた圧力検出装置１００と、ポンプ装置２０Ａ，２０Ｂの動作を制御可能に構成される制御盤１１０と、を有している。

ポンプ装置２０Ａ，２０Ｂは、互いに同じ構造である。この為、第１のポンプ装置２０Ａを代表して説明する。第２のポンプ装置２０Ｂの構成は、第１のポンプ装置２０Ａの構成と同じ符号を付して説明を省略する。第１のポンプ装置２０Ａは、水を増圧するポンプ２１と、ポンプ２１を駆動可能に構成された電動モータ２２と、を有している。

図２は、連結管３０Ａ，３０Ｂと、逆止弁装置４０Ａ，４０Ｂと、合流管５０と、を一部切欠して示す平面図である。図２に示すように、第１の連結管３０Ａの一端は、第１のポンプ装置２０Ａのポンプ２１の吐出口２３に連結されている。第２の連結管３０Ｂの一端は、第２のポンプ装置２０Ｂのポンプ２１の吐出口２３に連結されている。

第１の逆止弁装置４０Ａは、第１の逆止弁装置４０Ａの二次側から一次側へ戻ることを防止可能に構成されている。第２の逆止弁装置４０Ｂは、第２の逆止弁装置４０Ｂの二次側から一次側へ戻ることを防止可能に構成されている。

図２は、合流管５０が切欠された状態を示している。合流管５０は、第１の逆止弁装置４０Ａに連結される第１の流路部５１と、第２の逆止弁装置４０Ｂに連結される第２の流路部５２と、流路部５１，５２に連結されかつ配管８０に連結される第３の流路部５３と、を有している。流路部５１，５２は一例として略直線状に並ぶように配置されており、第３の流路部５３は、流路部５１，５２に対して略直交する方向に延びている。

第１の流路部５１と第２の流路部５２とが連結される部分は、合流部Ｇとなる。第３の流路部５３は、合流部Ｇの二次側に位置する。

配管８０は、例えば複数の配管から構成されており、合流管から供給先１までの流路を形成している。

このように、ポンプ装置２０Ａ，２０Ｂのポンプ２１から供給先１までの間は、連結管３０Ａ，３０Ｂと合流管５０と配管８０とによって、連結されている。連結管３０Ａ，３０Ｂと合流管５０と配管８０とによって、ポンプ２１から蛇口１まで水を導く流路５が形成されている。

図３は、合流管５０及び流量検出装置６０の断面図である。図２，３に示すように、流量検出装置６０は、合流管５０の第３の流路部５３に設けられている。

流量検出装置６０は、収容部６１と、収容部６１内に設置される回転軸６６と、回転軸６６に回転可能に支持される羽根車６７と、羽根車６７の回転を検出し、羽根車６７の回転に比例した信号を出力可能に構成された検出部６８と、を有している。

収容部６１は、第３の流路部５３の内面に形成される底壁部６２と、底壁部６２上に形成され、内面が所定の曲率半径を有する曲面に形成された周壁部６３（図２に示す）と、収容部６１の一端を液密に塞ぐ蓋部材６４と、を有している。

底壁部６２は、第３の流路部５３の内面の上下方向Ｖに沿って略中央位置から上下方向Ｖに対して直交する方向に沿って第３の流路部５３内に突出している。周壁部６３は、底壁部６２の周縁に一体に形成されている。周壁部６３によって、図２に示すように、羽根車６７を回転可能に収容する収容空間Ｓが形成されている。周壁部６３は、収容空間Ｓと第３の流路部５３内とを連通する開口部６５を有している。開口部６５は、羽根車６７を第３の流路部５３内に露出可能に形成されている。

第３の流路部５３の周壁部において周壁部６３内の収容空間Ｓと上下方向Ｖに対向する部分には、開口５３ａが形成されている。周壁部６３は、開口５３ａの縁まで延びている。蓋部材６４は、開口５３ａを閉塞可能に形成されている。開口５３ａと蓋部材６４との間には、開口５３ａと蓋部材６４との間を液密にシールするシール構造が設けられている。

回転軸６６は、上下方向Ｖに平行となる姿勢で底壁部６２に固定されている。羽根車６７は、回転軸６６回りに回転可能に形成されている。羽根車６７は、具体的には、内部に回転軸６６を回転可能に収容する円筒形状の基部６７ａと、基部６７ａの周面に設けられる複数の羽根部６７ｂと、を有している。羽根部６７ｂは、基部６７ａの軸線回りに等間隔に離間して設置されている。基部６７ａの蓋部材６４側の端部には、磁石６９が埋め込まれている。磁石６９は、基部６７ａの軸線に対して径方向にずれた位置に配置されている。

回転軸６６は、羽根部６７ｂの径方向外側の一部が開口５３ａを通して収容部６１から出る位置に配置されている。第３の流路部５３を流れる水が開口５３ａを通して収容部６１から出る羽根部６７ｂに当たることによって、羽根車６７が回転する。この為、羽根車６７の回転速度は、流量に比例して増減する。

検出部６８は、蓋部材６４内に設けられている。検出部６８は、ホールＩＣ６８ａを有している。ホールＩＣ６８ａは、磁石６９に起因する磁束を検出する。検出部６８は、検出した磁束に応じた信号、言い換えると、羽根車６７の回転に応じた信号を出力する。

図１に示すように、圧力検出装置１００は、合流管５０内の圧力を検出し、検出した圧力に応じた信号を出力可能に構成されている。

制御盤１１０は、第１のポンプ装置２０Ａの電動モータ２２に供給される電流を制御可能な第１のインバータ１１１Ａと、第２のポンプ装置２０Ｂの電動モータ２２に供給される電流を制御可能な第２のインバータ１１１Ｂと、インバータ１１１Ａ，１１１Ｂの動作を制御する制御部１１２と、を有している。

制御部１１２は、流量検出装置６０の検出部６８と圧力検出装置１００とに信号線で接続されており、流量検出装置６０の検出部６８の出力値と、圧力検出装置１００の出力値と、を受信可能に形成されている。

制御部１１２は、記憶部１１２ａを有している。制御部１１２は、流量検出装置６０の出力値を記憶部１１２ａに記憶し、記憶した流量検出装置６０の出力値に基づいて、予め設定された所定の期間ごとに羽根車６７の回転速度を算出する。そして、制御部１１２は、算出した回転速度の情報を記憶部１１２ａに記憶する。また、制御部１１２は、算出した回転速度の過去の情報を、記憶部１１２ａに予め設定された所定個数記憶する。

本実施形態では、制御部１１２は、一例として、上記の所定期間として１秒間ごとに羽根車６７の回転速度を算出し、過去の３つの回転速度の情報を記憶部１１２ａに記憶する。そして、新たに回転速度の情報が算出されると、最も古い情報は、削除される。

制御部１１２は、圧力検出装置１００の出力値と、流量検出装置６０の出力値とに基づいて、ポンプ装置２０Ａ，２０Ｂのポンプ２１を制御する。

なお、ポンプ装置２０Ａ，２０Ｂのポンプ２１を制御するとは、インバータ１１１Ａ，１１１Ｂを制御することによって電動モータ２２の回転を制御してポンプ２１の回転速度を制御することである。また、ポンプ２１が駆動するとは、電動モータ２２に電流が供給されることである。ポンプ２１の駆動が停止されるとは、電動モータ２２への電流の供給が停止されることである。

本実施形態では、制御部１１２は、一例として、吐出し圧力一定制御を行う。吐出し圧力一定制御は、吐出し圧力が予め設定される所定の値となるように、ポンプ装置２０Ａ，２０Ｂを制御する制御方式である。

制御部１１２は、ポンプ装置２０Ａ，２０Ｂのうち一方のポンプ２１のみが駆動している状態で圧力検出装置１００の出力値に基づいて流路５内の圧力が起動圧力以下の状態が増台判定時間維持されたと判定すると、他方のポンプ装置のポンプ２１を起動する。

制御部１１２は、１台のポンプ２１のみ駆動している状態では、駆動しているポンプ２１を可変速運転する。可変速運転とは、インバータを制御することによって電動モータ２２に供給される電流を制御し、電動モータ２２の回転速度を制御する運転である。２台のポンプ２１が駆動している状態では、後に起動したポンプ２１を定速運転させ、先に起動したポンプ２１に対して可変速運転させる。言い換えると、最初に起動したポンプを可変速運転する。

また、制御部１１２は、１台のポンプ２１が駆動している状態において圧力検出装置１００の出力値に基づいて流路５内の圧力が起動圧力以下となったと判定したときの、羽根車６７の最新の回転速度を、次にポンプ２１を２台から１台に減台するときに用いる停止判定用閾値として記憶部１１２ａに記憶する。ここで言う最新の回転速度は、判定の直前に記憶部１１２ａに記憶された回転速度の情報である。本実施形態では、一例として、ポンプ２１の駆動台数が１台から２台に増台されるときに、毎回、停止判定用閾値の情報を更新する。

そして、制御部１１２は、２台のポンプ２１が駆動している状態において、最新の回転速度から求めた流量値が停止判定用閾値以下となる状態が停止判定時間維持されると、ポンプ２１の駆動台数を、２台から１台に減台する。停止判定時間は、一定の時間であり、制御部１１２の記憶部１１２ａに予め記憶されている。

次に、給水装置１０の動作を説明する。ポンプ装置２０Ａ，２０Ｂのポンプ２１が駆動していない状態で供給先１の蛇口が開くと、蛇口から水が吐出されることによって、流路５内の圧力が低下する。

制御部１１２は、圧力検出装置１００の出力値に基づいて流路５内の圧力が起動圧力以下となったと判定すると、ポンプ装置２０Ａ，２０Ｂのうちのいずれか一方のポンプ２１を起動する。ポンプ装置２０Ａ，２０Ｂのポンプ２１の起動される順番は、予め決定されている。

ポンプ２１が駆動されることによって、流路５内に水が供給される為、流路５内の圧力が増台する。制御部１１２は、吐出し圧力が予め設定される圧力となるように、駆動中のポンプ装置のポンプ２１を制御する。

蛇口１が閉められることによって、流路５内の流量が減少する。制御部１１２は、流量検出装置６０の出力値に基づいて羽根車６７の回転速度が停止判定用閾値以下となったと判定すると、駆動しているポンプ２１の駆動を停止する。

また、１台のポンプ２１が駆動している状態であっても、供給先１の多数の蛇口が開かれると、流路５内の圧力が低下する。制御部１１２は、１台のポンプ２１のみが駆動している状態で圧力検出装置１００の出力値に基づいて流路５内圧力が起動圧力以下になったと判定すると、制御部１１２は、停止判定用閾値を記憶部１１２ａに記憶したのち、他方のポンプ装置のポンプ２１を起動する。

制御部１１２は、複数のポンプ２１が駆動している状態では、先に起動したポンプ２１を可変速運転させ、後に起動したポンプ２１を定速運転させて吐出し圧力を制御する。

２台のポンプ２１が駆動している状態で蛇口１が閉められると、流路５内を流れる水の流量が減少する。制御部１１２は、羽根車６７の回転速度が停止判定用閾値以下となる状態が停止判定時間維持されると、２台のポンプ２１のうち先発ポンプの駆動を停止する。

このように構成された給水装置１０では、合流部Ｇの二次側に流量検出装置６０が設けられることによって、流量検出装置６０は、ポンプ装置２０Ａ，２０Ｂに対して共通して用いられる。この為、複数のポンプ装置２０Ａ，２０Ｂを備える構成であっても、流量検出装置６０を共通して用いることによって、給水装置１０の部品点数が増加することを防止できる。

また、停止判定用閾値は、流路５内の圧力が起動圧力以下なったと判定される毎に設定されて記憶部１１２ａに記憶される。言い換えると、停止流量は、自動的に更新される。この為、給水装置１０の出荷時に、停止流量を制御部１１２に設定する作業が不要となる。

また、流量に比例する信号を出力する流量検出装置として、羽根車６７を用いる構造を採用することによって、流量検出装置６０の構造を簡素にすることができる。

また、制御部１１２は、流路５内の圧力が起動圧力以下となる状態が、増台判定時間維持された場合のみ、ポンプ２１の駆動台数を増台する為、流路５内の圧力が変動するような用途の場合に不用にポンプ２１の増台することを防止できる。

次に、本発明の第２の実施形態に係る給水装置１０を説明する。本実施形態では、制御部１１２の動作が第１の実施形態に対して異なる。なお、本実施形態の給水装置１０の構造は、第１の実施形態の給水装置１０と同じである。この為、本実施形態の給水装置１０は、図１〜３を用いて説明する。

本実施形態では、制御部１１２は、１台のポンプ２１が駆動している状態において圧力検出装置１００の出力値に基づいて流路５内の圧力が起動圧力以下になったと判定すると、最新の回転速度から求めた流量値に省エネ運転用係数α１を乗じた値を停止判定用閾値として記憶部１１２ａに記憶する。省エネ運転用係数α１は、１より大きい値である。本実施形態では、一例として、省エネ運転用係数α１は、１より大きく、１．２以下のいずれかの値が用いられている。

この為、停止判定用閾値は、流路５内の圧力が起動圧力以下となったと判定されたときの回転速度から求めた流量値に対して大きくなる。停止判定用閾値を、流路５内の圧力が起動圧力以下となったときの最新の回転速度から求めた流量値に対して大きい値に設定することは、ポンプ２１の駆動台数を２台から１台へ減台するときの流量を、ポンプ２１の駆動台数を１台から２台へ増大するときの流量に対して大きくすることである。

停止判定用閾値を、流路５内の圧力が起動圧力以下となったときの最新の回転速度から求めた流量値に対して大きい値に設定することよって、より大流量域で減台することになるので、２台のポンプ２１が同時に駆動する時間を短くすることができる。２台のポンプ２１が同時に駆動する時間を短くすることによって、給水装置１０を省エネ運転することができる。

次に、本発明の第３の実施形態に係る給水装置１０を説明する。本実施形態では、制御部１１２の動作が第２の実施形態に対して異なる。なお、本実施形態の給水装置１０の構造は、第１の実施形態の給水装置１０と同じである。この為、本実施形態の給水装置１０は、図１〜３を用いて説明する。

本実施形態では、制御部１１２は、省エネ運転用係数α１に代えて、ポンプ装置２０Ａ，２０Ｂのポンプ２１の運転状態に応じた省エネ運転用係数α１１，α１２を記憶部１１２ａに記憶しており、この省エネ運転用係数α１１，α１２を用いる。

具体的には、第１のポンプ装置２０Ａのポンプ２１のみが駆動している状態で圧力検出装置１００の出力値に基づいて流路５内の圧力が起動圧力以下となった判定されると、第１の省エネ運転用係数α１１が用いられる。

第１の省エネ運転用係数α１１は、１より大きい値である。第１の省エネ運転用係数α１１は、ポンプ装置２０Ａ，２０Ｂのポンプ２１の運転状態に影響されずに、省エネ運転を行うことができるように設定されている。

第１のポンプ装置２０Ａのポンプ２１のみが駆動している状態において圧力検出装置１００の出力値に基づいて流路５内の圧力が起動圧力以下になったと判定されたときの回転速度から求めた流量値に第１の省エネ運転用係数α１１を乗ずることによって算出された停止判定用閾値は、第１のポンプ装置２０Ａのポンプ２１が可変速運転をしており、かつ、第２のポンプ装置２０Ｂのポンプ２１が定速運転をしている状態から、第１のポンプ装置２０Ａのポンプ２１を減台する判定に用いられる。

第２のポンプ装置２０Ｂのポンプ２１のみが駆動している状態で圧力検出装置１００の出力値に基づいて流路５内の圧力が起動圧力以下となった判定された場合には、第２の省エネ運転用係数α１２が用いられる。第２の省エネ運転用係数α１２は、１より大きい値である。第２の省エネ運転用係数α１２は、ポンプ装置２０Ａ，２０Ｂのポンプ２１の運転状態に影響されずに、省エネ運転を行うことができるように設定されている。

第２のポンプ装置２０Ｂのポンプ２１のみが駆動している状態において圧力検出装置１００の出力値に基づいて流路５内の圧力が起動圧力以下になったと判定されたときの回転速度から求めた流量値に第２の省エネ運転用係数α１２を乗ずることによって算出された停止判定用閾値は、第２のポンプ装置２０Ｂのポンプ２１が可変速運転をしており、かつ、第１のポンプ装置２０Ａのポンプ２１が定速運転をしている状態から、第２のポンプ装置２０Ｂのポンプ２１を減台する判定に用いられる。

本実施形態では、省エネ運転用係数α１１，α１２を用いて停止判定用閾値を算出することによって、ポンプ装置２０Ａ，２０Ｂのポンプ２１の運転状態に影響されずに、省エネ運転を行うことができるように設定されている。このことについて、具体的に説明する。

本実施形態では、給水装置１０は、複数のポンプ装置２０Ａ，２０Ｂを有している為、ポンプ装置２０Ａ，２０Ｂのポンプ２１の運転状態によって、羽根車６７の近傍の水の流速分布が変化する。

例えば、第２のポンプ装置２０Ｂのポンプ２１が定速運転をしており、かつ、第１のポンプ装置２０Ａのポンプ２１が可変速運転を行っている状態では、第２の流路部５２を通って合流管５０内へ流入する水の流量は、第１の流路部５１を通って合流管５０内へ流入する水の流量に対して、多い。

また、第１のポンプ装置２０Ａのポンプ２１が定速運転をしており、かつ、第２のポンプ装置２０Ｂのポンプ２１が可変速運転を行っている状態では、第１の流路部５１を通って合流管５０内へ流入する水の流量は、第２の流路部５２を通って合流管５０内へ流入する水の流量に対して、多い。

羽根車６７の近傍の流速分布は、第１のポンプ装置２０Ａのポンプ２１から吐き出される水の流量と第２のポンプ装置２０Ｂのポンプ２１から吐き出される水の流量とによって、変化する。言い換えると、羽根車６７の近傍の流速分布は、ポンプ装置２０Ａ、２０Ｂのポンプ２１の運転状態によって、変化する。

この為、ポンプ装置２０Ａ，２０Ｂのポンプ２１から吐出される水の吐出量の合計値が同じであっても、第１のポンプ装置２０Ａのポンプ２１から吐き出される流量に対する第２のポンプ装置２０Ｂのポンプ２１から吐き出される水の流量の割合が異なる場合では、羽根車６７の近傍の流速分布が変化する。

この為、ポンプ装置２０Ａ，２０Ｂのポンプ２１の運転状態によって、流路５内の圧力が起動圧力以下となったときの羽根車６７の回転速度から求めた流量値が異なる。省エネ運転用係数α１１，α１２は、ポンプ装置２０Ａ，２０Ｂのポンプ２１の運転状態によって、流路５内の圧力が起動圧力以下となったと判定したときの羽根車６７の回転速度から求めた流量値が異なる場合であっても、正確な停止判定用閾値を算出できるように設定された係数である。省エネ運転用係数α１１，アルファ１２は、例えば実験等によって求めることができる。

本実施形態では、省エネ運転を行う為の停止判定用閾値をより正確に求めることができるので、省エネ運転用係数α１１，α１２は、ポンプ装置２０Ａ，２０Ｂのポンプ２１の運転状態に影響されずに、省エネ運転を行うことができる。

次に、本発明の第４の実施形態に係る給水装置１０を説明する。本実施形態では、制御部１１２の動作が第１の実施形態に対して異なる。なお、本実施形態の給水装置１０の構造は、第１の実施形態の給水装置１０と同じである。この為、本実施形態の給水装置１０は、図１〜３を用いて説明する。

本実施形態では、制御部１１２は、ポンプ２１の駆動台数が２台から１台に減台した後、チャタリング判定時間以内に圧力検出装置１００の出力値に基づいて流路５内の圧力が起動圧力以下になったと判定すると、チャタリングが発生していると判定して、当該判定時での最新の羽根車６７の回転速度から求めた流量値にチャタリング防止用係数α２を乗じた値を停止判定用閾値として記憶部１１２ａに記憶する。

チャタリング判定時間は、一定の時間であり、制御部１１２に予め記憶されている。チャタリング防止用係数α２は、１より小さい値である。本実施形態では、一例として、チャタリング防止用係数α２は、１より小さく、０．８以上のいずれかの値が用いられている。

本実施形態では、流路５内の圧力が起動圧力以下となった判定されたときの羽根車６７の最新の回転速度から求めた流量値にチャタリング防止用係数α２を乗じた値を停止判定用閾値として設定することによって、停止判定用閾値は、判定時の最新の回転速度から求めた流量値よりも小さくなる。

この為、前回の減台時にチャタリングが発生したと判定されたときの最新の回転速度から求めた流量値よりも小さい流量値となるまで２台のポンプ２１が駆動するので、チャタリングの発生を防止できる。

次に、本発明の第５の実施形態に係る給水装置１０を説明する。本実施形態では、制御部１１２の動作が第４の実施形態に対して異なる。なお、本実施形態の給水装置１０の構造は、第１の実施形態の給水装置１０と同じである。この為、本実施形態の給水装置１０も、図１〜３を用いて説明する。

本実施形態では、制御部１１２は、第４の実施形態で説明されたチャタリング防止用係数α２に代えて、ポンプ装置２０Ａ，２０Ｂのポンプ２１の運転状態に応じたチャタリング防止用係数α２１，α２２を記憶部１１２ａに記憶しており、このチャタリング防止用係数α２１，α２２を用いる。

具体的には、第１のポンプ装置２０Ａのポンプ２１のみが駆動している状態で圧力検出装置１００の出力値に基づいて流路５内の圧力が起動圧力以下となった判定された場合には、第１のチャタリング防止用係数α２１が用いられる。

第１のチャタリング防止用係数α２１は、１より小さい値である。第１のチャタリング防止用係数α２１は、ポンプ装置２０Ａ，２０Ｂのポンプ２１の運転状態に影響されずにチャタリングを防止できる値に設定されている。

第１のポンプ装置２０Ａのポンプ２１のみが駆動されている状態において圧力検出装置１００の出力値に基づいて流路５内の圧力が起動圧力以下になったと判定されたときの回転速度から求めた流量値に第１のチャタリング防止用係数α２１を乗ずることによって算出された停止判定用閾値は、第１のポンプ装置２０Ａのポンプ２１が可変速運転をしており、かつ、第２のポンプ装置２０Ｂのポンプ２１が定速運転をしている状態から、第１のポンプ装置２０Ａのポンプ２１を減台する判定に用いられる。

第２のポンプ装置２０Ｂのポンプ２１のみが駆動している状態で圧力検出装置１００の出力値に基づいて流路５内圧力が起動圧力以下となった判定された場合には、第２のチャタリング防止用係数α２２が用いられる。第２のチャタリング防止用係数α２２は、１より小さい値である。第２のチャタリング防止用係数α２２は、ポンプ装置２０Ａ，２０Ｂのポンプ２１の運転状態に影響されずに、チャタリングを防止できるように設定されている。

第２のポンプ装置２０Ｂのポンプ２１のみが駆動している状態において圧力検出装置１００の出力値に基づいて流路５内の圧力が起動圧力以下になったと判定されたときの回転速度から求めた流量値に第２のチャタリング防止用係数α２２を乗ずることによって算出された停止判定用閾値は、第２のポンプ装置２０Ｂのポンプ２１が可変速運転をしており、かつ、第１のポンプ装置２０Ａのポンプ２１が定速運転をしている状態から、第２のポンプ装置２０Ｂのポンプ２１が減台されるときに用いられる。

本実施形態では、チャタリング防止用係数α２１，α２２を用いて停止判定用閾値を算出することによって、ポンプ装置２０Ａ，２０Ｂのポンプ２１の運転状態に影響されずに、チャタリングを防止できるようになる。このことについて、具体的に説明する。

本実施形態では、給水装置１０は、複数のポンプ装置２０Ａ，２０Ｂを有している為、ポンプ装置２０Ａ，２０Ｂのポンプ２１の運転状態によって、第４の実施形態で説明したように、羽根車６７の近傍の水の流速分布が変化する。

チャタリング防止用係数α２１，α２２は、ポンプ装置２０Ａ，２０Ｂのポンプ２１の運転状態によって、流路５内の圧力が起動圧力以下となった判定されたときの羽根車６７の回転速度から求めた流量値が異なる場合であっても、正確な停止判定用閾値を算出できるように設定された係数である。

本実施形態では、チャタリングを防止する為の停止判定用閾値をより正確に求めることができるので、省エネ運転用係数α１１，α１２は、ポンプ装置２０Ａ，２０Ｂのポンプ２１の運転状態に影響されずに、チャタリングを防止できる。

次に、本発明の第６の実施形態に係る給水装置１０を説明する。本実施形態では、制御部１１２の動作が第１の実施形態に対して異なる。なお、本実施形態の給水装置１０の構造は、第１の実施形態の給水装置１０と同じである。この為、本実施形態の給水装置１０は、図１〜３を用いて説明する。

本実施形態の制御部１１２は、増台判定用低下閾値β１と、停止判定用低下閾値β２との情報を記憶部１１２ａに記憶している。

増台判定用低下閾値β１は、一定の値である。増台判定用低下閾値β１は、流路５内の圧力が急激に低下することを防止する為に用いられている。具体的には、増台判定用低下閾値β１は、駆動するポンプ台数を圧力検出装置１００の出力値と起動圧力とに対してその都度増台しても流路５内の圧力低下を防止できない状態を判定する為に用いられる。増台判定用低下閾値β１は、任意に設定することができる。

制御部１１２は、ポンプ装置２０Ａ，２０Ｂのポンプ２１がいずれも駆動していない状態において、圧力検出装置１００の出力値に基づいて流路５内の圧力の所定時間当たりの低下量を算出する。そして、制御部１１２は、流路５内の圧力の圧力が起動圧力以下になったと判定し、かつ、流路５内の圧力の所定時間当たりの低下量が増台判定用低下閾値β１以上であると判定すると、ポンプ装置２０Ａ，２０Ｂのポンプ２１を同時に駆動する。ここで用いられる所定時間は、予め設定された一定の時間である。

または、制御部１１２は、ポンプ装置２０Ａ，２０Ｂのポンプ２１がいずれも駆動していない状態において、圧力検出装置１００の出力値に基づいて流路５内の圧力が起動圧力以下になった判定しかつ流路５内の圧力の所定時間当たりの圧力の低下量が増台判定用低下閾値β１以上であると判定すると、ポンプ装置２０Ａ，２０Ｂのポンプ２１を、所定の第１のインターバルをあけて順番に起動する。この所定の第１のインターバルは、圧力検出装置１００の出力値と起動圧力とを比較し、この比較結果に基づいてポンプ２１を駆動するのにかかる時間に対して短い時間に設定されている。

停止判定用低下閾値β２は、一定の値である。本実施形態では、停止判定用低下閾値β２は、流路５内の圧力が急激に増台することを防止する為に用いられる。具体的には、停止判定用低下閾値β２は、羽根車６７の回転速度から求めた流量値と停止判定用閾値とを比較してその比較結果に基づいてその都度ポンプ２１の駆動台数を減台しても流路５内の圧力上昇を防止できない状態を判定する為に用いられる。停止判定用低下閾値β２は、任意に設定することができる。

制御部１１２は、ポンプ装置２０Ａ，２０Ｂのポンプ２１が駆動している状態において、羽根車６７の回転速度から求めた流量値の所定時間当たりの低下量を算出し、記憶部１１２ａに記憶している。そして、制御部１１２は、ポンプ装置２０Ａ，２０Ｂのポンプ２１が駆動している状態において、羽根車６７の回転速度から求めた流量値が停止判定用閾値以下になった判定し、かつ、羽根車６７の回転速度から求めた流量値の所定時間当たりの低下量が停止判定用低下閾値β２以上であると判定すると、ポンプ装置２０Ａ，２０Ｂのポンプ２１を同時に停止する。なお、ここで用いられる所定時間は、予め設定された一定時間である。

または、制御部１１２は、ポンプ装置２０Ａ，２０Ｂのポンプ２１が駆動している状態において、流量検出装置６０の羽根車６７の回転速度から求めた流量値が停止判定用閾値以下になったときの羽根車６７の回転速度から求めた流量値の所定時間当たりの低下量が、停止判定用低下閾値β２以上となると、ポンプ装置２０Ａ，２０Ｂのポンプ２１を、所定の第２のインターバルをあけて順番に減台する。この所定の第２のインターバルは、羽根車６７の回転速度から求めた流量値と停止判定用閾値とを比較し、この比較結果に基づいてポンプ２１を減台するのにかかる時間に対して短い時間に設定されている。

本実施形態では、第１の実施形態と同様の効果が得られる。また、増台判定用低下閾値β１を用いて流路５内の圧力が急激に低下している状態を判定して、ポンプ装置２０Ａ，２０Ｂのポンプ２１を同時に起動し、または、所定の第１のインターバルをあけて順番に起動することによって、流路５内の圧力が急激に低下する状態を早期に解消し、流路５内の圧力を予め設定された吐出し圧力に戻すことができる。

また、停止判定用低下閾値β２を用いて流路５内の圧力が急激に上昇している状態を判断して、ポンプ装置２０Ａ，２０Ｂのポンプ２１を同時に停止し、または、所定の第２のインターバルをあけて順番に停止することによって、流路５内の圧力が急激に上昇する状態を早期に解消し、流路５内の圧力を予め設定された吐出し圧力に戻すことができる。

なお、本発明は、上記の第１〜６の実施形態に限定されるものではない。第１〜６の実施形態では、ポンプ２１は、一例として２台用いられた。他の例としては、ポンプ２１は、３台以上用いられてもよい。

例えば、給水装置１０が５台のポンプ２１を有する場合では、ポンプ２１の運転状態として、１台のポンプ２１のみが駆動する運転状態、２台のポンプ２１が駆動する運転状態、３台のポンプ２１が駆動する運転状態、４台のポンプ２１が駆動する運転状態、５台のポンプ２１が駆動する運転状態がある。そして、上記各運転状態において、駆動するポンプ２１の組み合わせは、複数ある。

例えば５台のポンプ２１が駆動する運転状態に至るまでの間に、制御部１１２は、ポンプ２１の駆動台数を２台から１台に減台する判定に用いる停止判定用閾値を設定し、記憶部１１２ａに記憶する。ポンプ２１の駆動台数を３台から２台に減台する判定に用いる停止判定用閾値を設定し、記憶部１１２ａに記憶する。ポンプ２１の駆動台数を４台から３台に減台する判定に用いる停止判定用閾値を設定し、記憶部１１２ａに記憶する。ポンプ２１の駆動台数を５台から４台に減台する判定に用いる停止判定用閾値を設定し、記憶部１１２ａに記憶する。

そして、記憶された停止判定用閾値は、更新されるまで保存される。例えば、ポンプ２１の駆動台数が４台と５台との間で増減台が繰り返されると、ポンプ２１の駆動台数を５台から４台に減台するときに用いる停止判定用閾値が更新されるが、ポンプ２１の駆動台数を２台から１台に減台する判定に用いる停止判定用閾値は、前回記憶された値がそのまま維持される。同様に、ポンプ２１の駆動台数を３台から２台に減台するときに用いる停止判定用閾値は、前回記憶された値がそのまま維持される。ポンプ２１の駆動台数を４台から３台に減台する判定に用いる停止判定用閾値は、前回記憶した値がそのまま維持される。

このように、ポンプ２１の全台数を２以上のｍ台とし、ｎを１以上であってかつｍ以下の自然数とすると、ポンプ２１の駆動台数がｎ台のときに流路５内の圧力が起動圧力以下であると判定すると、ポンプ２１の駆動台数をｎ＋１台に増台するとともに、記憶されている回転速度のうち最新の回転速度から求めた流量値に基づいて次にポンプ２１の駆動台数をｎ＋１台からｎ台に減台するときに用いる停止判定用閾値を設定し、記憶部１１２ａに記憶する。

具体的には、第１の実施形態では、最新の回転速度から求めた流量値をそのまま停止判定用閾値として設定し、記憶部１１２ａに記憶する。第２，３の実施形態では、最新の回転速度から求めた流量値に省エネ用係数を乗じた値を停止判定用閾値として設定し、記憶する。第４，５の実施形態では、最新の回転速度から求めた流量値にチャタリング防止用係数を乗じた値を停止判定用閾値として設定し、記憶する。

そして、記憶された停止判定用閾値は、次に、ポンプ２１の駆動台数をｎ＋１台からｎ台に減台するときに用いられる。

また、第１〜６の実施形態では、制御部１１２は、ポンプ２１の駆動台数がｎ台のときに流路５内の圧力が起動圧力以下であると判定すると、その毎に、ポンプ２１の駆動台数をｎ＋１台からｎ台に減台する判定に用いる停止判定用閾値を検出し、記憶している。この為、例えば、ポンプ２１の駆動台数が４台と５台との間で増減台を繰り返す場合では、ポンプ２１の駆動台数を５台から４台に減台するときに用いる停止判定用閾値は、流路５内の圧力が起動圧力以下であるとの判定毎に更新される。

他の例としては、停止判定用閾値は、所定の期間ごとに設定されるようにしてもよい。言い換えると、停止判定用閾値が１度設定されて記憶されると、所定期間の間は、更新されなくてもよい。具体的には、ポンプ２１の駆動台数が４台の状態において流路５内の圧力が起動圧力以下であると判定すると、ポンプ２１の駆動台数を５台から４台に減台する判定に用いる停止判定用閾値が設定される。停止判定用閾値が設定されて記憶された後、ポンプ２１の駆動台数が４台と５台との間で増減台が繰り返されても、所定期間は、停止判定用閾値は更新されなくてもよい。

または、ポンプ２１の駆動台数をｎ＋１台からｎ台に減台する停止判定用閾値が一旦設定されて記憶されると、その値を固定値として設定し、更新しなくてもよい。

または、停止判定用閾値の情報は、給水装置１０の出荷時などに、固定値として予め制御部１１２に記憶されていてもよい。固定して予め記憶させる場合では、ｎ＋１台からｎ台に減台する判定に用いられる減台用閾値のすべてが記憶される。例えば、ポンプ２１の全台数を３台である場合では、３台から２台へ減台するときに用いられる停止判定用閾値と、２台から１台に減台するときに用いられる停止判定用閾値が記憶される。

さらに、予め記憶される停止判定用閾値は、第２，３の実施形態で説明されたように、省エネ運転を可能とする値に設定されてもよい。または、第３，４の実施形態で説明されたように、チャタリングを防止することを可能とする値に設定されてもよい。

さらに、制御部１１２に予め記憶された停止判定用閾値の情報は、制御部１１２のマイコンソフトウェア開発用のノートパソコン等によって、変更可能であってもよい。

また、制御部１１２は、第２〜６の実施形態で説明された機能を複数有してもよい。例えば、制御部１１２は、第２の実施形態で説明したように、省エネ運転用係数α１を用いて停止判定用閾値を設定する機能と、第４の実施形態で説明したように、チャタリング防止用係数α２を用いて停止判定用閾値を設定する機能と、第６の実施形態で説明したように増台判定用低下閾値β１を用いて流路５内圧力が急激に低下したと判定すると駆動停止中のポンプ２１を全てまたは１台ずつ起動し、第６の実施形態で説明したように停止判定用低下閾値β２を用いて流路５内の圧力が急激に上昇したと判定すると駆動中のポンプ２１を全て同時にまたは１台ずつ駆動を停止する機能と、を有してよい。

なお、第１〜６の実施形態では、給水装置１０は、液体の一例として水を供給している。他の例としては、給水装置１０は、水以外の液体を供給してもよい。

また、第１〜６の実施形態では、羽根車式の流量検出装置６０が用いられた。他の例では、流量に比例した信号を出力可能な、電磁式、超音波式、カルマン渦式流量計が用いられてもよい。

また、第１〜６の実施形態では、ポンプ２１の制御の一例として、吐出し圧力一定制御が用いられた。他の例としては、推定末端圧力一定制御が用いられてもよい。

この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。

５…流路、１０…給水装置、２０Ａ…第１のポンプ装置、２０Ｂ…第２のポンプ装置、２１…ポンプ、２２…電動モータ、５０…合流管、５１…第１の流路部（ポンプ用流路）、５２…第２の流路部（ポンプ用流路）、６０…流量検出装置、６７…羽根車、１００…圧力検出装置、１１２…制御部、Ｇ…合流部。

Claims (8)

1. 液体を増圧するｍ（ｍ＝２以上の自然数）台のポンプと、
   前記ポンプの各々に対して設けられて前記ポンプから吐出された前記液体が流動するポンプ用流路と、前記ポンプ用流路が合流する合流部と、を有する流路と、
   前記流路において前記合流部の二次側に設けられ、前記流路内を流れる前記液体の流量値に比例する信号を出力する流量検出装置と、
   前記流路に設けられ、前記流路内の圧力を検出し、出力する圧力検出装置と、
   ｎ（ｎ＝１以上であって、かつ、ｍ以下となる自然数）台のポンプが駆動している状態において前記圧力検出装置の出力値に基づいて前記流路内の圧力が起動圧力以下であると判定すると、前記流量検出装置の出力値に基づいて前記液体の流量値を検出してこの流量値を停止判定用閾値として記憶したのちに、前記ポンプの駆動台数をｎ台からｎ＋１台に増台し、前記ポンプの駆動台数がｎ＋１台である状態において、前記流量値が停止判定用閾値以下であると判定すると、駆動している前記ポンプの台数をｎ台に減台する制御部と、を具備する
   ことを特徴とする給水装置。
2. 前記制御部は、前記ポンプの駆動台数がｎ台である状態において、前記圧力検出装置の出力値に基づいて前記流路内の圧力が前記起動圧力以下であると判定したときの最新の前記流量値に１より大きい省エネ運転用係数を乗じた値を前記ポンプの駆動台数をｎ＋１台からｎ台に減台する判定に用いる前記停止判定用閾値として設定して記憶する
   ことを特徴とする請求項１に記載の給水装置。
3. 前記制御部は、前記省エネ運転用係数を、駆動中の前記ポンプ個別に設定する
   ことを特徴とする請求項２に記載の給水装置。
4. 前記制御部は、前記ポンプの駆動台数のｎ＋１台からｎ台への減台判定後、チャタリング判定用所定時間以内に前記圧力検出装置の出力値に基づいて前記流路内の圧力が前記起動圧力以下となったと判定すると、前記ポンプの駆動台数をｎ＋１台に増台するとともに当該判定時の前記流量値に１未満のチャタリング防止用係数を乗じた値を前記ポンプの駆動台数をｎ＋１台からｎ台に減台する判定に用いる前記停止判定用閾値として設定する
   ことを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の給水装置。
5. 前記制御部は、前記チャタリング防止用係数を、駆動中の前記ポンプ個別に設定する
   ことを特徴とする請求項４に記載の給水装置。
6. 前記流量検出装置は、前記流量値に応じて回転する羽根車と、前記羽根車の回転に比例する信号を出力する信号出力部と、を具備し、
   前記制御部は、
   前記信号出力部の出力値に基づいて一定時間ごとに前記羽根車の回転速度を検出して、この回転速度から求めた流量値を前記流量値として記憶する
   ことを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載の給水装置。
7. 前記制御部は、前記圧力検出装置の出力値に基づいて前記流路内の圧力が前記起動圧力以下でありかつ前記流路内の圧力の所定時間当たりの低下量が増台判定用低下閾値以上であると判定すると、駆動を停止している前記ポンプを全て同時に起動し、または、駆動を停止している前記ポンプを所定の第１のインターバルをあけて順番に１台ずつ起動する
   ことを特徴とする請求項１〜６のうちのいずれか１項に記載の給水装置。
8. 前記制御部は、前記流量検出装置の出力値に基づいて前記流量値が前記停止判定用閾値以下でありかつ前記流量値の所定時間当たりの低下量が停止判定用低下閾値以上であると判定すると、駆動中の前記ポンプを全て同時に停止し、または、駆動中のポンプを所定の第２のインターバルをあけて順番に停止する
   ことを特徴とする請求項１〜７のうちのいずれか１項に記載の給水装置。