JP3005516B2

JP3005516B2 - 水道用給液装置

Info

Publication number: JP3005516B2
Application number: JP10061459A
Authority: JP
Inventors: 幸一佐藤; 政雄吉田; 孝幸押賀; 寛国井; 常博遠藤; 敏本間
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-03-12
Filing date: 1998-03-12
Publication date: 2000-01-31
Anticipated expiration: 2015-01-31
Also published as: JPH10227293A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、並列に設けられた複数
台のインバータ駆動電動ポンプを備える水道用給液装置
に係り、特に水道本管に直結接続された状態で用いられ
る水道用給液装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ターボ形ポンプやターボ形送風機等のタ
ーボ機械では、給水量，風量は運転速度に比例し、給水
圧，風圧は運転速度の２乗に比例し、そして、これらの
機械出力は運転速度の３乗に比例する。このことは、負
荷量の低減に伴ってその運転速度も低減化され得ること
を示しており、省エネルギーが図れる等のメリットがあ
る。

【０００３】ところで、従来から、複数のインバータを
用い、複数のターボ機械の吐出し側の圧力がある一定の
関係を保つよう、速度制御すると共に、これら複数のイ
ンバータ，ターボ機械の運転順序の制御と運転台数の制
御が行われているのが実情である。

【０００４】複数のターボ機械を複数のインバータで駆
動し、速度制御及び運転台数制御を行うと、比較的容易
にその給水用，風量，給水圧，風圧などを負荷変動に応
じて効率よく制御できる。このため、今後、一層、イン
バータによる速度制御が普及してくるものと考えられ
る。

【０００５】従来のターボ機械の一例として、給水装置
にインバータを使用した例を図２〜図４により説明す
る。図４は給水装置の構成図であり、１は水道給水管、
２−１，２−２は配水管枝管、３−１，３−２，３−
３，３−４は仕切弁、４−１，４−２はポンプ、５−
１，５−２は電動機、６−１，６−２は逆止め弁、７は
給水管、８は内部に空気溜まりを有する圧力タンク、
９，１０はそれぞれ、ポンプ吸込側、ポンプ吐出側の圧
力を検出する圧力センサであり、検出部の圧力に応じた
電気信号を発する。

【０００６】また、ＦＳ１，ＦＳ２はフロースイッチで
あり、後で述べる図２，図３で示す過少水量ＱＳ以下で
ＯＦＦ状態におかれるフロースイッチである。ＣＮＵは
制御装置であり、電動機５−１，５−２を可変速駆動す
るインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２と、漏電保護する漏電
しゃ断器ＥＬＢ１，ＥＬＢ２から成る動力回路部と、リ
レー回路部Ｒと、コントローラＣＵとから構成されてい
る。リレー回路Ｒは、トランスＴＲと、安定化電源Ｚ
と、リレー５２Ｘ１，５２Ｘ２と、コントローラＣＵと
のインターフェースＩ／Ｏとを備えている。

【０００７】コントローラＣＵは、演算処理装置ＣＰＵ
（以下、ＣＰＵと略す。）と、圧力センサ９，１０から
の信号（アナログ量）をディジタル信号に変換するため
のＡ／Ｄ変換器と、インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２に給
水系が所望成速度指令信号Ｎ１，Ｎ２を指令するＤ／Ａ
変換器と、コントローラＣＵに電源を供給するための電
源端子Ｅと、前述したリレー５２Ｘ１，５２Ｘ２を駆動
するためのインターフェースＩ／Ｏに信号Ｓ４を送信す
るための出力ポートＰＩＯ−１とを備える。

【０００８】また、同様に、コントローラＣＵは、図
２，図３に示すポンプの運転特性に応じて運転するよう
設定手段Ｃにより設定した設定値を読込むための入力ポ
ートＰＩＯ−２と、漏電しゃ断器ＥＬＢ１，ＥＬＢ２の
それぞれが漏電等によりトリップした時に動作する接点
ＥＬＢＡＬ１，ＥＬＢＡＬ２と、インバータＩＮＶ１，
ＩＮＶ２が過負荷等によりトリップした時に動作する接
点ＩＮＶＡＬ１，ＩＮＶＡＬ２の状態を読込むための入
力ポートＰＩＯ−３とを備えている。即ち、ＣＰＵはこ
れらの故障状態に応じてポンプを停止させ、休止してい
る他方のポンプへ切替えて運転するよう指令しその運転
制御を実行する。

【０００９】図２は以上に説明した給水装置によって、
ポンプ１台を単独で運転、または２台のポンプを交互に
運転する際の運転特性図であり、縦軸に圧力Ｈをとり、
横軸に水量Ｑをとって示している。曲線Ａは、インバー
タにより運転速度Ｎ３、即ち百％の運転速度でポンプを
駆動した場合のＱ−Ｈ性能曲線である。同様に、曲線
Ｂ，Ｃ，Ｄはそれぞれ、Ｎ２，Ｎ１，Ｎ０の運転速度で
ポンプを駆動した時のＱ−Ｈ性能曲線である。

【００１０】曲線Ｆは管路抵抗曲線であり、例えば使用
水量が水量Ｑ１から水量Ｑ０に変化した時、ポンプの吐
出し側でこの曲線Ｆより高い圧力で給水すれば、末端水
栓において所望の圧力が得られることを示している。
尚、前述したインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２は、設定さ
れた条件、例えば加減速時間をどの程度にするかや、如
何なる値のＶ／Ｆ（出力電圧／出力周波数特性）で回転
するかを制御するが、これらの条件は、コンソールＣＯ
ＮＳ１，ＣＯＮＳ２により外部から設定される。即ち、
給水装置は曲線Ｆ上をＯ３→Ｏ２→Ｏ１→Ｏ０に沿って
ポンプを運転する。

【００１１】図４において、漏電しゃ断器ＥＬＢ１，Ｅ
ＬＢ２を投入し、制御電源用しゃ断器ＣＢを投入する
と、コントローラＣＵの電源が確立し、ＣＰＵは予めメ
モリＭに記憶させているプログラムに基き、初期設定を
行い、設定手段Ｃから設定情報を読み込み、インバータ
及び漏電しゃ断器の状態（故障していないこと）を入力
ポートＰＩＯ−３より読込み、更に、圧力センサ９，１
０の信号をＡ／Ｄ変換器を介して読込む。給水圧力は運
転速度の変化に対応し、例えば管路抵抗曲線Ｆを負荷運
転制御として記憶している。こうして運転準備が完了す
る。

【００１２】この状態の下で、需要者が水を使用する
と、給水圧力が低下し、図２に示す始動圧力ＨＯＮ以下
迄低下すると、ＣＰＵは出力ポートＰＩＯ−１を介し
て、インターフェースＩ／Ｏヘリレー５２Ｘ１を付勢す
る信号を出力すると共に、Ｄ／Ａ変換器を介して、イン
バータＩＮＶ１へ運転速度Ｎ１の信号を出力する。これ
によりインバータＩＮＶ１が始動し、電動機５−１が駆
動される。運転した後は、給水圧力が曲線Ｆ上にくるよ
う、圧力センサ１０の信号に基き制御される。使用水量
が減少し、ポンプ停止条件が確立すると、ＣＰＵはリレ
ー５２Ｘ１を消勢すると共に、現在出力しているインバ
ータＩＮＶ１への速度指令信号Ｎ１を解除する。これに
よりポンプ４−１は停止する。再度、水が使用され、給
水圧力ＨＯＮ以下となり始動条件が確立すると、リレー
５２Ｘ２の付勢信号と運転速度Ｎ２の信号が発せられ、
今度は他方のインバータＩＮＶ２が駆動されて電動機５
−２が駆動され、ポンプ４−２が運転を開始する。以
後、同様に、切り替え制御が行われ交互運転が行われ
る。

【００１３】図３はポンプ２台を並列運転した時の特性
図であり、図２と同一符号で示すものは同じ意味をも
つ。即ち、図２に示すように、ポンプ２台を１台づつ交
互に運転していて、更に使用水量が増大した場合には、
２台のポンプ４−１，４−２を同時に運転する。ポンプ
１台で運転している状態で使用水量がＱ３以上となる
と、運転速度Ｎ３は最高速度であるため、１台のポンプ
では給水能力が足りず、給水圧力がＨＬヘ低下する。こ
れにより、ＣＰＵはリレー５２Ｘ１，５２Ｘ２に付勢信
号を出力すると共に、各インバータに速度Ｎ１，Ｎ２の
指令信号を発する。このようにして、２台のインバータ
ＩＮＶ１，ＩＮＶ２により２台の電動機５−１，５−２
が同時に運転され、２台のポンプ４−１，４−２が並列
に運転される。ポンプの並列運転後は、給水圧力が曲線
Ｆ上にくるよう、圧力センサ１０からの信号に基く制御
が行われる。

【００１４】図３に於いて、使用水量が減少し運転速度
がＮ４→Ｎ３となり、給水圧力がＨＨとなると、２台の
うち、１台が停止して単独運転となる。これらの公知例
としては、特公平５−２３１３３２号公報が挙げられ
る。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】

しかしながら、上記従来技術には、次のような不具合が
ある。即ち、（１）２台のインバータを負荷に応じて最
適に制御するには、例えば使用量が変動しても給水圧力
をある定めた負荷特性曲線上にくるよう、制御するに
は、インバータ外部に制御装置ＣＵやリレー回路部Ｒ等
を設ける必要がある。このため、制御盤のコストが高く
なり、寸法や重量も大きくなる。

【００１６】（２）従来の汎用インバータを、多重系と
して構成されている給水装置などのターボ機械に適用の
上、インバータを交互運転や並列運転するには、各イン
バータよりも上位に高度なマイクロコンピュータなどを
備える制御装置を設け、各インバータに指令を出力する
構成にする必要がある。この制御装置には、必要に応じ
て、ターボ機械の運転状態や異常状態，負荷状態を検出
するセンサー群が接続されなければならず、システムが
徒に複雑化するという問題がある。更に、交互運転や並
列運転を行うには、インバータ間で互いにインターロッ
クをとり、これらの状態を検出して運転指令を出力する
必要がある。

【００１７】（３）インバータには、電源変動や過負荷
から装置を保護するためにトリップ機能が内蔵されてい
る。このため、この保護機能が動作すると、ターボ機械
の運転ができなくなる。従って、ターボ機械の負荷状態
やインバータの異常状態をチェックし、必要に応じてリ
トライ運転を行う構成にする必要があるが、このために
も、インバータより上位に各インバータに指令を出す制
御装置が必要となる。

【００１８】（４）制御盤などに表示器を設け、運転状
態，異常状態などの状態量、圧力、周波数などの物理量
をこの表示器に表示しているが、この表示器のコストが
嵩み、装置の低コスト化が望まれている。一方、以上の
各種不具合とは別に、水道本管に直結された状態として
用いられる、これまでの給水装置には、その内部に電動
ポンプが２台並列に設けられる場合が多々あるが、その
場合に、給水制御上、必要とされているポンプ吸込側圧
力、ポンプ吐出側圧力それぞれは経済的に、しかも圧力
検出精度上でのバラツキなく検出される必要があるもの
となっている。

【００１９】本発明の主目的は、その内部に電動ポンプ
が２台並列に設けられ、かつ水道本管に直結された状態
として用いられる場合に、給水制御上、必要とされてい
るポンプ吸込側圧力、ポンプ吐出側圧力それぞれが経済
的に、しかも精度上でのバラツキなく検出され得る水道
用給液装置を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記主目的は、基本的に
は、水道本管の水を吸い込み需要側に吐き出す２台並列
に設けられた電動ポンプと、該電動ポンプ毎に設けられ
た上、吸込側圧力、吐出側圧力各々に基づき該電動ポン
プを速度制御する２台のインバータとが具備されるもの
として、これに、更に、吸込側圧力を２台の電動ポンプ
共通に検出する第１の圧力検出手段と、吐出側圧力を２
台の電動ポンプ共通に検出する第２の圧力検出手段とを
具備せしめることで達成される。

【００２１】また、以上の基本的な構成に対しては、実
用化上、電動ポンプ毎に過少水量を検出する流量検出手
段を設けたり、更には、電動ポンプ共通に吐出側に圧力
タンクを設けたり、電動ポンプ毎にその吸込側、吐出側
に仕切弁を設けたり、インバータ毎に漏電遮断器を設け
たり、インバータ共通にノイズ除去手段（外部交流電源
からのノイズ除去用）を設けるといった具合にして、水
道用給液装置が具体的に構成され得るものとなってい
る。

【００２２】

【作用】給水制御上、必要とされているポンプ吸込側圧
力が第１の圧力検出手段で２台の電動ポンプ共通に検出
され、また、吐出側圧力も２台の電動ポンプ共通に第２
の圧力検出手段で検出される場合は、相互に他電動ポン
プとは無関係に、電動ポンプ対応にポンプ吸込側圧力、
吐出側圧力がそれぞれ検出される場合に比し、圧力検出
手段の部品点数が僅か２個で済まされ、したがって、経
済的に、しかも圧力検出精度上でのバラツキなく、それ
ら吸込側圧力、吐出側圧力が検出され得るものである。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図を用いて説明す
る。図１は本発明の一実施例に係るターボ機械制御装置
を給水装置に適用した例を示す全体構成図であり、従来
技術の説明に引用した図４の構成と同一構成部分には同
一符号を付し、その省略する。図１において、制御装置
ＣＮＵは漏電しゃ断器ＥＬＢ１，ＥＬＢ２と、インバー
タＩＮＶ１，ＩＮＶ２と、ノイズフィルタＺＣＬ０，Ｚ
ＣＬ１，ＺＣＬ２を備える。これは、図４で示したリレ
ー回路部Ｒと制御装置（ハードウェアとソフトウェアを
共に）ＣＵを前述したインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２に
組込んだことによるものである。

【００２４】即ち、このインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２
には、漏電しゃ断器ＥＬＢ１，ＥＬＢ２からのトリップ
信号ＡＬを、信号線Ｓ１、または信号線Ｓ２を介して端
子ＤＩ３，ＤＩ４に入力し、フロースイッチＦＳ１、ま
たはＦＳ２からの信号ＦＳ１ｂ、またはＦＳ２ｂを信号
線Ｓ４、またはＳ５を介して端子ＦＷＣＯＭに入力し、
圧力センサ９，１０からの信号をそれぞれ信号線Ｓ６，
Ｓ７を介して端子ＡＮ０，ＡＮ１，Ｌに入力する。尚、
この圧力センサ９，１０は、インバータＩＮＶ１，ＩＮ
Ｖ２に共通に使用するため、両者間を信号線Ｓ８により
接続する。インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２の端子ＤＩ
１，ＤＩ２，ＤＯ１，ＤＯ２間を信号線Ｓ３で接続し、
運転状態，故障状態，運転要求などの信号のやり取りを
行う。更に、信号線Ｓ９，Ｓ１０は、本装置の故障状態
や運転状態を中央の監視盤等へ出力する。

【００２５】図５，図６は、本発明の一実施例に係るイ
ンバータ装置を２台接続して構成したデュアルインバー
タ装置の制御手順と運転手順を説明するフローチャート
である。また、図７は、漏電しゃ断器ＥＬＢ１，ＥＬＢ
２のトリップ時の動作、インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２
のトリップ時の動作、及び交互運転動作を説明するため
のタイミングチャートである。

【００２６】図８は、図１のインバータのパネル面を詳
細に示したもので、１３は表示部であり、例えば７セグ
メントのＬＥＤ、または液晶等により構成する。１４は
ＲＵＮ／ＳＴＯＰ、即ち、運転，停止を指令する、例え
ばタッチスイッチである。１５は運転条件を設定する際
の、例えばタッチスイッチであり、コマンドを示す。１
６，１７は、メモリに書込みされているコマンドを呼び
出す際に、アドレスをインクリメント（＋１更新）、ま
たはデクリメント（−１更新）するためのタッチキーで
ある。１８はデータを打込むための、例えば英数字等の
データキーであり、１９は、コマンド操作確定のための
キーである。２０は表示部１３が示す状態を説明するた
めの表示部であり、通常は銘板で構成する。

【００２７】図１０は、前述したタッチキー機能を説明
した図であり、各タッチキーの働きは次の通りである。

【００２８】（１）コマンドキー「Ｃ」１５を押下げ
る。これにより、表示部１３の「イ」にに「Ｃ」の文字
が点灯する。

【００２９】（２）メモリ番地を英数字キー１８により
指定する。これにより、表示部１３の「ロ」、「ハ」
に、指定したアドレスが表示される。

【００３０】（３）確定キー「Ｒ」１９を押下げる。こ
れにより、上記（１）（２）に対応した設定値が表示部
１３の「イ」「ロ」「ハ」にデフォルト値が表示され
る。

【００３１】（４）上記（３）で表示されたデフォルト
値は、必要に応じてタッチキー１５，１６，１７，１
８，１９により訂正することができる。

【００３２】図１１は、以上のようにして設定されたイ
ンバータ状態量の設定例を示した図である。更に、イン
バータをどのように運転させるかについても、図２，図
３に示すポンプ負荷特性に従って設定する。加えて、２
台のインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２の何れを先に運転さ
せるかについても、予めこの設定部を利用して設定す
る。

【００３３】図９は、図１に示す信号の外部出力部Ｓ
９，Ｓ１０の詳細を示したもので、例えばインバータＩ
ＮＶ１，ＩＮＶ２が何等かの不具合でトリップすると、
内部ＣＰＵはその出力ポート１に「Ｈ」の信号を出力す
る。これによりリレーＸ１が付勢され、信号端子Ｋ０に
故障を示すＯＮ信号が出力される。同様に、信号端子Ｋ
１からは、例えば流入圧力低下を示す信号が出力され、
信号端子Ｋ２からは、例えば吐出圧力低下を示す信号が
出力される。

【００３４】次に、図５，図６を使用して、運転動作に
ついて詳細に説明する。図１の漏電しゃ断器ＥＬＢ１，
ＥＬＢ２を投入し、インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２の電
源が確立すると（図５の５０１〜５０３ステップ参
照）、表示部１３に、例えば“０００”が表示される。
図５の５０４ステップで、キースイッチ１４を押下げた
か否かを確認し、ＮＯであれば５０５ステップに進み、
ＹＥＳであれば５０６ステップへ進む。このキースイッ
チ１４は、ＲＵＮ／ＳＴＯＰ（運転／停止）指令用スイ
ッチであり、１回目で運転指令、もう一回押すと停止指
令を意味する。５０６ステップでは、キースイッチ１５
を押下げて運転条件等の前述した各種条件が設定されて
いるか否かを確認する。確認した結果、設定されていれ
ば５０８ステップへ進み、そうでなければ５０５ステッ
プへ進む。５０５〜５０７ステップでは前述した各種設
定を行う。

【００３５】また、この例では、１号機を優先機とし
て、優先運転フラグＰＲ１０ＦをＯＦＨ（この場合、Ｈ
は１６進数を意味する。）にセットし、２号機を００Ｈ
にセットしてある（人為的な設定）。この後、５０８ス
テップへ進み、図６に示す割込処理ルーチンを許可す
る。

【００３６】図６（ａ）に示す割込み処理ＩＮＴ０で
は、６０１〜６０４ステップに示すように、内部状態を
チェックし、漏電しゃ断器ＥＬＢ１，ＥＬＢ２がトリッ
プ状態、またはインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２がトリッ
プ状態であれば、６０７ステップで運転可能フラグをリ
セットする。これらがトリップ状態でなく正常であれ
ば、６０９ステップで運転可能フラグをセットし、もし
も、トリップ状態であれば６０８ステップで停止し、こ
れに対応した処理を実行する。更に、６０３〜６０５ス
テップでは、並列運転要求があるか否かを判定し、並列
運転要求であれば優先運転フラグＰＲ１０Ｆを０１Ｆに
セットし、そうでなければ０１Ｈをマスクしておく。

【００３７】図６（ｂ）で示す割込処理ＩＮＴ１では、
インバータ内部状態量（６１２ステップ参照：電圧，電
源，圧力，周波数の測定とコマンドに応じた表示部への
表示を行う。詳細な表示内容は図８による。）のチェッ
クや、入出力ポートのチェック（６１３ステップ参照：
入出力端子ＤＩ１〜Ｄ０４の監視とデータをメモリに格
納）や、各センサの信号のチェック（６１４ステップ参
照：ＡＮ０，ＡＮ１，Ｌなどの監視とデータをメモリに
格納）を行う。

【００３８】図５に戻り、５０９ステップでは、何れの
インバータ，ポンプが先発機として設定されているかを
判定する。例えばインバータＩＮＶ１を電源投入初期時
での優先機（優先運転フラグＰＲ１０Ｆが０ＦＦＨにセ
ットされている。）とし、インバータＩＮＶ２が非優先
機（優先運転フラグＰＲ１０Ｆが００Ｈにセットされて
いる。）として設定されているとする（０ＦＦＨが優
先、０１Ｈが並列運転要求、００Ｈが追従）。この判定
の結果、インバータＩＮＶ１を先発機として（後で詳細
に説明するが、図５の優先運転フラグＰＲ１０Ｆが０Ｆ
ＦＨの状態であるから）、次の５１０ステップへ進む。
インバータＩＮＶ２はフラグの状態が００Ｈであるか
ら、０ＦＦＨとなるまで５０９ステップで待機する。

【００３９】インバータＩＮＶ１は、５１０ステップで
圧力センサ１０の検出した圧力信号が、図２，図３に示
す始動圧力Ｈ０Ｎ以下であれば５１１ステップへ進み、
ここでインバータＩＮＶ１及びポンプ４−１を始動させ
る。以下、５０５ステップでインバータに設定された負
荷条件の下で、負荷変動に応じた運転を続ける（５１
２，５１３ステップ）。

【００４０】このような状態から使用水量が減少する
と、少水量検出手段（インバータ内部に設けられた負荷
電流検出手段であったり、フロースイッチＦＳ１、また
はフロースイッチＦＳ２等である。）が動作する。そこ
で、次の５１４ステップで、少水量検出手段が少水量を
検出しているか否か、即ち、フロースイッチであれば、
これがＯＦＦ状態にあるか否かを判定する。この判定
で、ＯＦＦ状態にある場合、換言すれば、水量が少なく
ポンプの停止条件が確立（始動頻度抑制を考慮して、数
分間の時間に跨がって停止条件が確立しているか否かの
判定を行う。）していれば、次の５１５ステップで停止
処理を実行する。この後、５０９ステップへ戻り、これ
以降の処理を繰返し処理する。

【００４１】ところで、図３に示すように、使用水量が
Ｑ３以上に増大すると、もはや、ポンプ１台の運転では
需要要求に対応できなくなる。この状態となると、２台
並列運転要求信号が発生する。即ち、図６（ａ）の６０
３，６０５ステップで優先運転フラグＰＲ１０Ｆを０１
Ｈにセットする。尚、並列運転要求条件とは、図３に於
いて、例えばインバータ運転速度が最高速度Ｎ３に達
し、給水圧力がＨＬ以下に達した場合であり、これとは
逆に、並列運転要求解除条件とは、インバータ運転速度
が最低速度Ｎ４に達し、給水圧力がＨＨ以上に達した場
合であり、この場合には、優先運転フラグＰＲ１０Ｆの
０１Ｈはマスクされる。

【００４２】以上のようにして、並列運転要求条件が満
たされると、５１０ステップでの判定の結果、優先運転
フラグＰＲ１０Ｆが０１Ｈであり、次の５１０ステップ
以降で、前述した要領でインバータＩＮＶ２，ポンプ４
−２が始動され、並列運転となる。並列運転後、両方の
インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２、ポンプ４−１，４−
２、及びモートル５−１，５−２は、前述した５１２〜
５１３ステップによって、それぞれ停止条件が確立する
と停止される。

【００４３】次に、図７のタイムチャートを使用して、
交互運転及び異常時の動作について説明する。図７の時
刻１に於いて、運転要求信号が１台出ており、運転優先
は１号機にあるため、インバータＩＮＶ１，１号ポンプ
４−１が運転され、信号Ｓ３のうち、Ｄ０１をインバー
タＩＮＶ２に対して出力し、インバータＩＮＶ１が運転
中であることを宣言する。インバータＩＮＶ２はこの信
号を端子ＤＩ１で受けて、アンサーバック信号（インバ
ータＩＮＶ２，２号ポンプ４−２が運転可能状態にない
こと）を端子Ｄ０１より、インバータＩＮＶ１に対して
出力する。インバータＩＮＶ１はこの信号を端子ＤＩ１
で受ける。

【００４４】時刻２〜３間では運転要求信号がなく、イ
ンバータ，ポンプは停止している。尚、この時、インバ
ータＩＮＶ１の運転優先フラグＰＲ１０Ｆを００Ｈと
し、運転状態信号Ｄ０１をＬとし、インバータＩＮＶ２
の運転優先フラグＰＲ１０Ｆを０ＦＦＨとし、運転状態
信号Ｄ０１をＬとする。

【００４５】次に、時刻３で運転要求信号が入ると、運
転優先フラグＰＲ１０Ｆが０ＦＦＨであるインバータＩ
ＮＶ２，２号ポンプ４−２が運転され、運転中であるこ
とをＤ０１をＨとし、インバータＩＮＶ１に対して出力
する。このようにして、互いにインバータＩＮＶ１とイ
ンバータＩＮＶ２間で信号の授受を行い、交互運転を行
う。

【００４６】次に、時刻５〜６間で、インバータＩＮＶ
１，１号ポンプ４−１が運転されている状態で、インバ
ータ、またはは漏電しゃ断器がトリップした場合を考え
る。トリップすると、インバータＩＮＶ１は即に停止さ
れ、運転状態信号Ｄ０１をＬ、故障状態信号Ｄ０２をＨ
とし、運転優先信号ＰＲ１０Ｆを００Ｈとする信号を発
する。また、併せて、インバータＩＮＶ１の故障判定用
タイマーＲＥＳＣ１，ｔ０秒を起動し、故障時強制停止
タイマーＲＥＳＴ１，ｔ１秒を起動する。これらの信号
に対応して、インバータＩＮＶ２は運転優先信号ＰＲ１
０Ｆを０ＦＦＨとし、運転状態信号Ｄ０１をＨとして運
転を始める。

【００４７】時刻６では運転要求信号がなくなり、イン
バータＩＮＶ２は停止し、運転状態信号Ｄ０１をＬとす
る。時刻７では再び運転要求信号が発せられるが、前述
したインバータＩＮＶ１の故障時強制停止タイマＲＥＳ
Ｔ１，ｔ１秒が計時中で、インバータＩＮＶ１の故障状
態信号Ｄ０２がＨ状態のため、再び、インバータＩＮＶ
２が運転される。

【００４８】時刻７〜８間では前述したインバータＩＮ
Ｖ１の故障強制停止タイマーＲＥＳＴ１、ｔ１秒が計時
終了し、故障状態信号Ｄ０２がＨ→Ｌとなる。時刻８で
はインバータＩＮＶ２が停止され、運転優先フラグＰＲ
１０Ｆを００Ｈとし、逆にインバータＩＮＶ１はこの信
号を０ＦＦＨとしておく。時刻９の運転要求時はインバ
ータＩＮＶ１が運転される。この後、インバータＩＮＶ
１が故障すると、前述した信号を発して停止し、再度、
強制停止タイマＲＥＳＴ１を起動し、ｔ１秒の計時を開
始し、インバータＩＮＶ２の運転へ切り替える。以下、
時刻１１まで前述の作動を繰返す。

【００４９】時刻１１で運転要求があり、インバータＩ
ＮＶ１が運転し、やはり、運転後にトリップすると、時
刻１２で、強制停止時間ｔ１が計時終了し、故障判定用
タイマーＲＥＳＣ１のｔ０秒間に３サイクルのインバー
タＩＮＶ１の故障が生じており、この段階でインバータ
ＩＮＶ１を故障と看なし運転不能状態とし、運転状態信
号Ｄ０１をＬ、故障状態信号Ｄ０２をＨとし、運転優先
フラグＰＲ１０Ｆを００Ｈとする。併せて、図８の表示
部にＥ０１を表示し、図９に示すＣＰＵの出力ポート１
にＨの信号を出力し、リレーＸ１を付勢させ、外部にＫ
０の故障信号を発する。この後は２号機のみの運転とな
る。

【００５０】尚、故障判定タイマーＲＥＳＣ１のｔ０秒
内に、そのインバータの運転・故障を３回リトライする
と故障と見なし、図７の時刻１１の破線で示すように、
正常に復帰した場合、即ち、リトライ３回未満で正常に
復帰したら故障とせず、運転を続けられるようにする。
ここで言う故障とは、漏電しゃ断器ＥＬＢ１，ＥＬＢ２
のトリップとインバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２のトリップ
を意味しているが、図７はインバータトリップの例で示
した。

【００５１】漏電しゃ断器ＥＬＢ１，ＥＬＢ２のトリッ
プについて説明を加えると、次の通りとなる。１号漏電
しゃ断器ＥＬＢ１がトリップすると、これの主電源が落
ち、アラーム信号Ｓ１が入る。インバータＩＮＶ１の制
御電源はサーキットプロテクターＣＰ１を介して、端子
Ｒ１，Ｒ２へ供給されている。アラーム信号Ｓ１に基
き、運転状態信号Ｄ０１をＬ、故障状態信号Ｄ０２をＨ
とし、運転優先信号ＰＲ１０Ｆを００Ｈとする。更に、
ポンプ並列運転時の作動を説明すると次の通りとなる。
図７に於いて、時刻１３でインバータＩＮＶ１が運転し
ており、時刻１４で２台運転要求信号が出ると、インバ
ータＩＮＶ２の運転優先フラグＰＲ１０Ｆを０１Ｈとす
る。すると、図５の５０９ステップ以降の処理を実行し
て、インバータＩＮＶ２が運転し、運転状態信号Ｄ０１
をＨとした信号を発する。

【００５２】次に、図１，図９により、他の故障時の対
応について説明する。水道配水管１の圧力が規定値（通
常は１〜３．５ｋｇｆ／ｃｍ² あり、配管の破裂や工事
断水となり、例ば０．５ｋｇｆ／ｃｍ² 以下に低下した
状態）以下になると、ポンプ吸込側に設置されている圧
力センサー９がこれを検知する。この時、インバータＩ
ＮＶ１及びインバータＩＮＶ２は信号Ｓ６とＳ８により
この状態を検出し、同インバータＩＮＶ１，ＩＮＶ２を
停止させ、水道配水管圧力が規定値以上に復帰すると、
両インバータを運転可能とする。

【００５３】同様の要領で、ポンプ吐出側圧力が規定値
以下（ポンプエアー噛み等により、給水系が所望する圧
力の、例えば５０％以下に低下）になると、圧力センサ
ー１０がこれを検知して（運転不能状態を）、信号Ｓ
７，Ｓ８によりインバータＩＮＶ１、ＩＮＶ２を停止さ
せ、規定値以上に復帰したら、両インバータを運転可能
とする。そして、この異常状態、即ち、吸込側圧力が低
下した場合には、表示部にＥ０２を表示し、図９の出力
ポート２からＨ信号を発し、リレーＸ２を付勢し、外部
にＫ１の信号を出力する。吐出側圧力が低下した場合に
は、表示部にＥ０３を表示し、図９の出力ポートにＨ信
号を発して、リレーＸ３を付勢させ外部に信号Ｋ２を出
力する。

【００５４】以上に述べた、本発明の実施例に係るデュ
アルインバータを略述すると、以下のようになる。即
ち、インバータの外付けに、従来使用していた上位の高
度な制御装置と、リレー回路部をインバータ内に収めて
（殆どをインバータ内マイコンソフトに置き換える。）
インバータは同じものを２台で構成して、デュアル構成
のインバータとしている。各インバータは内部にＣＰ
Ｕ，記憶部を有し、そのパネル面に表示部と設定部を設
けてある。また、２台のインバータ間は運転状態及び故
障状態を伝達する信号線で連結し、互いに信号の授受を
行う構成としている。更に、これらのインバータは予め
設定部により、どのようにインバータを運転するか、あ
るいは負荷の運転パターンを設定しておき、何れを先に
運転させるか優先機を設定してある。このようにして、
交互及び並列運転、異常時のリトライ及びバックアップ
運転を行うことができる。

【００５５】また、運転状態及び故障状態をインバータ
の表示部に表示させている。特に、圧力，電流，周波
数，電圧、その他を故障内容についてはエラーコード化
して表示する。更に、吸込側圧力状態及び負荷状態を検
出する圧力センサは２台のインバータに共用できるよう
にしている。

【００５６】漏電しゃ断器は主回路の短絡保護及び二次
側の漏電保護を行い、主回路をしゃ断し、その信号線を
インバータと連結する構成にしている。インバータはタ
ーボ機械を駆動し、完全２重系で構成され、負荷状態を
検出する圧力センサー、過少負荷状態検出手段、吸込側
圧力センサーの各信号線を直接取り込む。インバータに
はそれぞれ予め制御方法、手順を記述したマイコンソフ
トが搭載されている。使用初期、漏電しゃ断器を投入す
ると、両インバータの電源が確立し、予め優先機として
設定されている方が運転を開始する。

【００５７】負荷状態を検出する圧力センサが予め設定
してある始動圧力を検出したら、待機している方のイン
バータが始動する。過少負荷状態を検出するセンサがこ
れを検出し、予め設定してある停止条件が確立したら同
インバータが停止させ、休止中のインバータは先行機の
停止信号により運転可能状態とし、前述した要領で始
動、停止を行う。更に、負荷状態を検出する圧力センサ
が、予め設定してある並列運転圧力状態を検出したら、
休止中のインバータは運転可能状態とし、並列運転す
る。

【００５８】更に、漏電しゃ断器のトリップ、インバー
タのトリップ時には両インバータ間を連結する信号線に
よりこの状態を互いに伝達し、異常側の停止と他方への
切替え、内部信号の発生を行いリトライを行う。更に、
インバータの盤面表示部にエラーコードによりこの状態
を表示し、外部に信号を発する。この他、この表示部を
利用して、圧力、電流、電圧、周波数の値を表示するよ
うにしている。

【００５９】これにより、本発明の実施例によれば、２
台のインバータに制御回路、運転手順、制御内容を収納
しているので、外付けのリレー回路部及び上位の高度な
制御装置を必要とせず交互運転又は交互・並列運転を行
うことができ、制御装置が簡略化され、小形軽量で、且
つ低コスト化が実現できる効果がある。更に、部品点数
削減されるので信頼性が向上する。

【００６０】また、主回路の短絡及び漏電は漏電しゃ断
器により、これ以外の負荷側の故障状態はインバータの
内部状態量の変化により、インバータ自身が監視してい
るため、簡単で確実に異常時の切替え運転が可能であ
る。更に、予め優先機をインバータで外部設定可能とし
てあるので、運転順序が乱れることがない（停電復帰時
など）。更にまた、故障時リトライ動作を付加してある
ので、故障状態を確実に検出できる効果がある。

【００６１】更にまた、運転状態及び故障状態をインバ
ータの表示部を利用して表示するので簡単で低コスト化
が実現可能である。更にまた、負荷状態を検出する圧力
センサ、吸込側圧力を検出する圧力センサーを２台のイ
ンバータで共有できるようにしたので簡単・安価とな
る。更にまた、完全多重系（実施例では２重系）のシス
テム構成により、故障バックアップを取っているので、
より一層、信頼性を向上できる効果がある。

【００６２】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、その内部に電動ポンプが２台並列に設けられ、かつ
水道本管に直結された状態として用いられる場合に、給
水制御上、必要とされているポンプ吸込側圧力、ポンプ
吐出側圧力それぞれが経済的に、しかも精度上でのバラ
ツキなく検出され得るものとなっている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るターボ機械制御装置を
給水装置として適用した構成図である。

【図２】ポンプを単独または交互に運転する際の運転特
性図である。

【図３】ポンプ２台並列運転時の運転特性図である。

【図４】従来の給水システムの全体構成図である。

【図５】図１に示すターボ機械制御装置の運転手順を示
すフロ−チャ−トである。

【図６】図１に示すターボ機械制御装置の制御方法を示
すフロ−チャ−トである。

【図７】デュアルインバータの制御動作を示すタイミン
グチャートである。

【図８】インバータの表示部，設定部の詳細図である。

【図９】インバータの故障状態の外部出力回路図であ
る。

【図１０】インバータ表示部，設定部の機能説明図であ
る。

【図１１】インバータ内部状態量の設定例を示す図であ
る。

【符号の説明】

４−１，４−２…ポンプ、５−１，５−２…モータ、Ｆ
Ｓ１，ＦＳ２…フロースイッチ、ＥＬＢ１，ＥＬＢ２…
漏電しゃ断器、ＩＮＶ１，ＩＮＶ２…インバータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者押賀孝幸千葉県習志野市東習志野７丁目１番１号株式会社日立製作所産業機器事業部内 (72)発明者国井寛千葉県習志野市東習志野７丁目１番１号株式会社日立製作所産業機器事業部内 (72)発明者遠藤常博千葉県習志野市東習志野７丁目１番１号株式会社日立製作所産業機器事業部内 (72)発明者本間敏千葉県習志野市東習志野７丁目１番１号株式会社日立製作所産業機器事業部内 (56)参考文献特開平２−86974（ＪＰ，Ａ) 実開昭62−102885（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04B 49/06 321

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】水道本管の水を吸い込み需要側に吐き出
す２台並列に設けられた電動ポンプと、該電動ポンプ毎
に設けられた上、吸込側圧力、吐出側圧力各々に基づき
該電動ポンプを速度制御する２台のインバータとを具備
してなる水道用給液装置であって、吸込側圧力を２台の
電動ポンプ共通に検出する第１の圧力検出手段と、吐出
側圧力を２台の電動ポンプ共通に検出する第２の圧力検
出手段とが設けられた構成の水道用給液装置。
【請求項２】請求項１記載の水道用給液装置におい
て、前記電動ポンプ毎に過少水量を検出する流量検出手
段が設けられた構成の水道用給液装置。
【請求項３】水道本管の水を吸い込み需要側に吐き出
す２台並列に設けられた電動ポンプと、該電動ポンプ毎
に設けられた上、該電動ポンプを速度制御する２台のイ
ンバータと、吸込側圧力を２台の電動ポンプ共通に検出
する第１の圧力検出手段と、吐出側圧力を２台の電動ポ
ンプ共通に検出する第２の圧力検出手段と、前記電動ポ
ンプ毎に過少水量を検出する流量検出手段と、前記電動
ポンプ共通に吐出側に設けられた圧力タンクと、前記電
動ポンプ毎にその吸込側、吐出側にそれぞれ設けられた
仕切弁と、前記インバータ毎に設けられた漏電遮断器
と、前記インバータ共通に設けられた上、外部交流電源
からノイズを除去するノイズ除去手段とを具備してなる
構成の水道用給液装置。