JP2002188185A - 工場用水供給システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の水源の取水ポンプを適切に制御して、
各水源から合流点までの各送水管路の損失が異なっても
各送水管路から合流点に同じ流量を流入させられ、受入
槽及び送水ポンプを省略しても確実に工場への水供給が
行える工場用水供給システムを提供する。 【解決手段】 送水管路４の合流点となる合流ヘッダ５
における水の圧力を目標値に一致させる制御を行う中
で、各インバータ部３が制御信号の受信後、送水管路４
の損失の大きさに対応させて設定されたゲインで制御信
号を一旦増幅し、増幅後の制御信号に基づいて取水ポン
プ２の誘導電動機を制御して、送出水量を各送水管路４
の損失分を考慮した水量として合流ヘッダ５への流入量
を略一致させることから、水供給が各送水管路４の影響
を受けず、各水源からの取水を適正範囲に維持できると
共に、受入槽と送水ポンプが不要となり、システムの導
入コストを大幅に低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の水源から取
水した水を工場へ供給する工場用水供給システムに関
し、特に複数の送水管路間の流量バランスを適正化して
各水源における取水量の偏りを防げる工場用水供給シス
テムに関する。

【０００２】

【従来の技術】原料として、また、冷却や洗浄等で大量
に水を使用する工場では、独自の水源（井戸、河川な
ど）を確保し、そこから取水を行って水の安定供給を図
ることが多かった。この場合、水源から工場まで水を供
給する工場用水供給システムが構築されているが、工場
における水使用量の変化が送水管路全体に影響を及さな
いよう、送水管路の途中に水を所定量貯留可能な受入槽
を配設し、水を受入槽に一時的に貯留してから工場へ送
水する方法が従来から一般的に利用されている。

【０００３】このような従来の工場用水供給システムの
一例を図４に示す。この図４は従来の工場用水供給シス
テムの概略構成説明図である。前記各図において従来の
工場用水供給システム１００は、複数の水源にそれぞれ
配設されて水の汲上げを行う取水ポンプ１０１と、この
取水ポンプ１０１から送出された水を流通させる複数系
統の送水管路１０２と、この送水管路１０２を通じて送
られる水を一箇所に集めて一旦貯留する受入槽１０３
と、この受入槽１０３に貯留された水を工場側へ送出す
送水ポンプ１０４と、送水ポンプ１０４下流側で水の供
給圧力を検出して電気信号に変換して出力する圧力発信
器１０５と、この圧力発信器１０５から受取った電気信
号の解析で水の供給圧力を導き、これに基づいて送水ポ
ンプ１０４の出力制御を行う制御部１０６とを備える構
成である。

【０００４】前記圧力発信器１０５は、送水ポンプ１０
４の下流側送水管路に配設される公知の水圧検知用圧力
センサであり、この送水管路の水圧に応じた電気信号を
制御部１０６へ発信する仕組みである。上記構成の工場
用水供給システム１００においては、互いに離れた複数
箇所の水源から取水ポンプ１０１で取水され、送水管路
１０２を通じて送られる水を受入槽１０３で一つにまと
めて一時的に貯留し、受入槽１０３から新たに送水ポン
プ１０４で水を工場へ送出する。工場での水使用量の変
化など、送水ポンプ１０４以降の送水管路に圧力変化が
生じると、圧力発信器１０５が圧力を検出して電気信号
を制御部１０６に送信し、受信した電気信号から得られ
た圧力値に基づいて制御部１０６が送水ポンプ１０４で
の水の送出圧力を変化させる一連のフィードバック制御
により、工場への送出水量が適正となるようにしてお
り、送水ポンプ１０４以降の変化が受入槽１０３より上
流側の送水管路１０２や水源に影響を及ぼさない仕組み
となっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の工場用水供給シ
ステムは以上のように構成されていたことから、工場の
建設に際しては、十分な貯留水量確保の必要性から大き
なスペースを占める受入槽１０３と送水ポンプ１０４の
両設備を工場近くに設ける必要があり、これらの用地確
保と設備設置に莫大な手間とコストがかかるという課題
を有していた。

【０００６】このため、受入槽１０３及び送水ポンプ１
０４を省略した工場用水供給システムも考えられるが、
そのまま受入槽１０３と送水ポンプ１０４をなくしたシ
ステムの場合、複数系統の送水管路が一系統にまとまる
合流点と各水源との距離が異なると、それぞれの送水管
路の流路損失が異なることから、水源と合流点との距離
が短く損失の小さい送水管路からの合流点への流入量が
増え、この送水管路系統の水源からの取水量のみが増大
し、各水源からの取水量のバランスが崩れて環境へ悪影
響を及ぼす危険性があるという問題点を有する。

【０００７】本発明は前記課題を解消するためになされ
たもので、各水源の取水ポンプを適切に制御して、複数
の水源から合流点までの各送水管路の損失が異なっても
各送水管路から合流点に同じ流量を流入させられ、受入
槽及び送水ポンプを省略しても確実に工場への水供給が
行え、水供給におけるコストダウンを実現できる工場用
水供給システムを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る工場用水供
給システムは、複数の水源にそれぞれ配置される複数の
取水ポンプにより取水し、前記各取水ポンプから送出さ
れた水を各取水ポンプに接続された複数系統の送水管路
を通じて各々送水し、当該各々送水される水を最終的に
一系統の送水管路にまとめて工場へ送水する工場用水供
給システムであって、前記取水ポンプを駆動する誘導電
動機と、前記各取水ポンプ毎の誘導電動機を制御する所
定のインバータ部と、前記各送水管路を通じて送られる
水を一系統の送水管路にまとめる合流ヘッダと、前記合
流ヘッダにおける水の圧力を検出し、圧力値に対応した
電流信号を出力する圧力発信器と、前記圧力発信器から
出力された電流信号を受信して前記合流ヘッダにおける
水の圧力値を検出すると共に、当該水の圧力値とあらか
じめ設定された所定の圧力目標値とを比較し、前記水の
圧力値と目標値との偏差に応じた電流値となる制御信号
を各取水ポンプのインバータ部に送信する圧力指示調節
計とを備え、前記インバータ部が、前記圧力指示調節計
から送信された制御信号を受信し、当該制御信号を制御
対象の取水ポンプから合流ヘッダに至る送水管路の損失
の大きさに応じた所定のゲインで増幅し、増幅後の制御
信号に基づいて誘導電動機への出力周波数を設定するこ
とにより、前記取水ポンプによる取水量を調整し、送水
管路から合流ヘッダへの水流入量を各送水管路間で略一
致させるようにするものである。

【０００９】このように本発明においては、送水管路の
合流点となる合流ヘッダにおける圧力を圧力発信器で検
出し、検出された圧力と目標値との偏差に応じて圧力指
示調節計で各インバータ部に制御指示を出し、インバー
タ部で誘導電動機の駆動制御を行って取水ポンプ出力を
調整し、合流ヘッダにおける水の圧力を目標値に一致さ
せるフィードバック制御を行う中で、各インバータ部が
制御信号の受信後、制御対象の取水ポンプから合流ヘッ
ダに至る送水管路の損失の大きさに対応させて設定され
た所定ゲインで制御信号を一旦増幅し、この増幅後の制
御信号に基づいて誘導電動機を駆動して、取水ポンプか
らの送出水量を各送水管路における損失分を考慮した水
量として、各送水管路から合流ヘッダに流入する水量を
略一致させ、合流ヘッダにおける各送水管路からの流入
バランスを保つことにより、合流ヘッダへの水の流入が
各送水管路の損失の違いによる影響を受けず、損失の小
さな送水管路から合流ヘッダへの流入量が増加すること
もなく、各水源からの取水を適正範囲に維持して環境へ
の負担を減らせると共に、受入槽と送水ポンプが不要と
なり、これら設備の分の用地確保も必要なく、システム
導入の手間とコストを大幅に低減できる。

【００１０】また、本発明に係る工場用水供給システム
は必要に応じて、前記各取水ポンプから合流ヘッダに至
る各送水管路の所定位置にそれぞれ流量計を配設し、各
送水管路における流量を測定するものである。このよう
に本発明においては、各取水ポンプ下流側の送水管路に
流量計をそれぞれ配設して、各取水ポンプから送出され
た水量を把握できることにより、インバータ部での取水
ポンプに対する駆動制御結果としての送出水量を流量計
で取得して、各送水管路における損失分に対する送出水
量補正が適切に行われているか検証し、インバータ部で
の制御信号の増幅状態を適切な状態に修正することがで
き、各送水管路から合流ヘッダへの流入量をより確実に
一致させて取水状態を安定させられる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態に係
る工場用水供給システムを図１〜図３に基づいて説明す
る。この図１は本実施の形態に係る工場用水供給システ
ムの概略構成説明図、図２は本実施の形態に係る工場用
水供給システムにおける制御のブロック図、図３は本実
施の形態に係る工場用水供給システムにおける流量補償
状態説明図である。

【００１２】前記各図において本実施の形態に係る工業
用水供給システム１は、複数の取水源にそれぞれ配置さ
れ、インバータ制御される誘導電動機（図示を省略）で
駆動されて水を取水する複数の取水ポンプ２と、これら
各取水ポンプ２毎に配設され、各取水ポンプ２の誘導電
動機をそれぞれ制御して前記取水源からの取水量を調整
する複数のインバータ部３と、前記各取水ポンプ２から
送出された水を流通させる複数系統の送水管路４と、こ
の送水管路４端部に接続され、各送水管路４を通じて送
られる水を一系統にまとめて工場側へ送水可能とする合
流ヘッダ５と、この合流ヘッダ５における水の圧力を検
出し、圧力量を電気信号に変換して出力する圧力発信器
６と、この圧力発信器６から出力された電気信号を受信
してこの電気信号から合流ヘッダ５における水の圧力を
取得し、この水の圧力と所定の目標圧力値とを比較し、
水の圧力と目標値との偏差に応じた電流値となる制御信
号を各取水ポンプ２のインバータ部３に送信する圧力指
示調節計７とを備える構成である。

【００１３】前記インバータ部３は、前記圧力指示調節
計７から送信された制御信号を受信し、この制御信号を
制御対象の取水ポンプ２から合流ヘッダ５に至る送水管
路４の損失の大きさに応じて設定される所定のゲインで
増幅した上で、増幅後の制御信号に基づいて誘導電動機
への出力周波数を決定し、誘導電動機を駆動制御して取
水ポンプ２による取水量を調整する仕組みである。

【００１４】前記圧力発信器６は、合流ヘッダ５内の水
圧に応じた大きさの電流信号を発生する公知の圧力セン
サであり、圧力を検出して発生した電流信号を圧力指示
調節計７に出力し、圧力指示調節計７において合流ヘッ
ダ５内の圧力値の取得を可能にする仕組みである。前記
圧力指示調節計７は、検出部としての圧力発信器６で得
た合流ヘッダ５における水の圧力値とあらかじめ設定さ
れた目標圧力値とを比較し、偏差に応じた制御信号をイ
ンバータ部３に出力して取水ポンプ２のフィードバック
制御を行う制御装置であり、合流ヘッダ５における水の
圧力値と目標値との偏差に応じた電流値となる制御信号
を導く演算部７ａを備える構成である。

【００１５】次に、本実施形態に係る工場用水供給シス
テムによる水供給過程について説明する。互いに離れた
複数箇所の水源において、各水源にそれぞれ配置される
取水ポンプ２を誘導電動機による駆動で動作させて水源
から取水し、各取水ポンプ２から水をそれぞれ各取水ポ
ンプ２に接続された送水管路４に送出す。送水管路４を
通った水はこれら各送水管路４端部を接続されてなる合
流ヘッダ５で合流し、この合流ヘッダ５から一系統の送
水管路８を通じて工場へ達する。

【００１６】一方、工場への水の供給に伴い、合流ヘッ
ダ５に配設される圧力発信器６で合流ヘッダ５内におけ
る水の圧力が検出され、圧力発信器６で圧力量を電流信
号に変換して、この電流信号が圧力指示調節計７に向け
て出力される。圧力指示調節計７では、圧力発信器６か
ら出力された電流信号を受信し、この電流信号から合流
ヘッダ５における水の圧力値を取得し、この水の圧力値
とあらかじめ設定された所定の圧力目標値とを比較し、
前記水の圧力値と目標値との偏差に応じた電流値となる
制御信号を演算部７ａで導き、この制御信号を各取水ポ
ンプ２のインバータ部３に送信する。

【００１７】各インバータ部３は、圧力指示調節計７か
ら送信された制御信号を受信し、この制御信号を制御対
象の取水ポンプ２から合流ヘッダ５に至る送水管路４の
損失の大きさに応じたゲインで増幅した上で、増幅後の
制御信号に基づいて誘導電動機への出力周波数を決定し
て取水ポンプ２による取水量を調整する。これら一連の
フィードバック制御により、合流ヘッダ５における水の
圧力を目標値と一致させ、工場への送出水量が適正とな
るようにしている。この際、各取水ポンプ２から送出さ
れた水は、それぞれの送水管路４の損失により合流ヘッ
ダ５に達するまでに流量が減少し、最も損失の小さい送
水管路４（図３（Ｃ）参照；変化Ａ）に対し他の送水管
路４（図３（Ｃ）参照；変化Ｂ）ではより減少割合が多
くなっている（同じ出力周波数での流量が少ない）。

【００１８】これに対し、各インバータ部３があらかじ
め制御信号を増幅して（図３（Ａ）参照；電流Ｉ１→Ｉ
１’，Ｉ２→Ｉ２’）、誘導電動機への出力周波数を管
路損失を考慮した多めの値とし（図３（Ｂ）参照；周波
数ｆ１→ｆ１’，ｆ２→ｆ２’）、取水ポンプ２からの
送出水量を多くして管路損失による流量減少分をそれぞ
れ所定量相殺することから、いずれの送水管路４におい
ても、合流ヘッダ５への流入時点で最も損失の小さい送
水管路４とほぼ同じ流量を確保できることとなり（図３
（Ｃ）参照；流量Ａ１，Ａ２）、合流ヘッダ５への各送
水管路４からの水流入量が各送水管路４間で略一致し、
損失の小さな送水管路４からの合流ヘッダ５流入量が増
加する事態を確実に防止できる。

【００１９】このように、本実施の形態に係る工場用水
供給システムは、送水管路４の集る合流ヘッダ５におけ
る圧力を圧力発信器６で検出し、検出された圧力と目標
値との偏差に応じて圧力指示調節計７で各インバータ部
３に制御指示を出し、インバータ部３で誘導電動機の駆
動制御を行って取水ポンプ２出力を調整し、合流ヘッダ
５における水の圧力を目標値に一致させるフィードバッ
ク制御を行う中で、各インバータ部３が制御信号の受信
後、制御対象の取水ポンプ２から合流ヘッダ５に至る送
水管路４の損失の大きさに対応させて設定された所定ゲ
インで制御信号を一旦増幅し、この増幅後の制御信号に
基づいて誘導電動機を駆動して、取水ポンプ２からの送
出水量を各送水管路４における損失分を考慮した水量と
して、各送水管路４から合流ヘッダ５に流入する水量を
略一致させることから、合流ヘッダ５への水の流入が各
送水管路４の損失の違いによる影響を受けず、損失の小
さな送水管路４からの合流ヘッダ５流入量が増加するこ
ともなく、各水源からの取水を適正範囲に維持して環境
への負担を減らせると共に、受入槽と送水ポンプが不要
となり、これら設備の分の用地確保も必要なく、システ
ム導入の手間とコストを大幅に低減できる。

【００２０】なお、前記実施の形態に係る工場用水供給
システムにおいては、合流ヘッダ５における圧力を圧力
発信器６で検出して流量制御を行う仕組みとしている
が、取水ポンプ２と合流ヘッダ５との間の各送水管路４
に流量計をそれぞれ配設して、各取水ポンプ２から送出
された水量を把握して流量制御に用いる仕組みとするこ
ともでき、インバータ部３での取水ポンプ２に対する駆
動制御結果としての送出水量を流量計で取得して、各送
水管路４における損失分に対する送出水量補正が適切に
行われているか検証し、インバータ部３での制御信号の
増幅状態を適切な状態に修正することができ、各送水管
路４から合流ヘッダ５への流入量をより確実に一致させ
て取水状態を安定させられる。

【００２１】また、前記実施の形態に係る工場用水供給
システムにおいて、圧力指示調節計７の演算部７ａによ
る水の圧力と目標値との偏差に応じた制御信号を取得す
る制御は、比例制御、比例−積分制御、比例−積分−微
分制御のいずれかとすることもできる。

【００２２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、送水管路
の合流点となる合流ヘッダにおける圧力を圧力発信器で
検出し、検出された圧力と目標値との偏差に応じて圧力
指示調節計で各インバータ部に制御指示を出し、インバ
ータ部で誘導電動機の駆動制御を行って取水ポンプ出力
を調整し、合流ヘッダにおける水の圧力を目標値に一致
させるフィードバック制御を行う中で、各インバータ部
が制御信号の受信後、制御対象の取水ポンプから合流ヘ
ッダに至る送水管路の損失の大きさに対応させて設定さ
れた所定ゲインで制御信号を一旦増幅し、この増幅後の
制御信号に基づいて誘導電動機を駆動して、取水ポンプ
からの送出水量を各送水管路における損失分を考慮した
水量として、各送水管路から合流ヘッダに流入する水量
を略一致させ、合流ヘッダにおける各送水管路からの流
入バランスを保つことにより、合流ヘッダへの水の流入
が各送水管路の損失の違いによる影響を受けず、損失の
小さな送水管路から合流ヘッダへの流入量が増加するこ
ともなく、各水源からの取水を適正範囲に維持して環境
への負担を減らせると共に、受入槽と送水ポンプが不要
となり、これら設備の分の用地確保も必要なく、システ
ム導入の手間とコストを大幅に低減できるという効果を
奏する。

【００２３】また、本発明によれば、各取水ポンプ下流
側の送水管路に流量計をそれぞれ配設して、各取水ポン
プから送出された水量を把握できることにより、インバ
ータ部での取水ポンプに対する駆動制御結果としての送
出水量を流量計で取得して、各送水管路における損失分
に対する送出水量補正が適切に行われているか検証し、
インバータ部での制御信号の増幅状態を適切な状態に修
正することができ、各送水管路から合流ヘッダへの流入
量をより確実に一致させて取水状態を安定させられると
いう効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る工場用水供給シス
テムの概略構成説明図である。

【図２】本発明の一実施の形態に係る工場用水供給シス
テムにおける制御のブロック図である。

【図３】本発明の一実施の形態に係る工場用水供給シス
テムにおける流量補償状態説明図である。

【図４】従来の工場用水供給システムの概略構成説明図
である。

【符号の説明】

１、１００ 工場用水供給システム ２、１０１ 取水ポンプ ３ インバータ部 ４、１０２ 送水管路 ５ 合流ヘッダ ６、１０５ 圧力発信器 ７ 圧力指示調節計 ７ａ 演算部 ８ 送水管路 １０３ 受入槽 １０４ 送水ポンプ １０６ 制御部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の水源にそれぞれ配置される複数の
   取水ポンプにより取水し、前記各取水ポンプから送出さ
   れた水を各取水ポンプに接続された複数系統の送水管路
   を通じて各々送水し、当該各々送水される水を最終的に
   一系統の送水管路にまとめて工場へ送水する工場用水供
   給システムであって、 前記取水ポンプを駆動する誘導電動機と、 前記各取水ポンプ毎の誘導電動機を制御する所定のイン
   バータ部と、 前記各送水管路を通じて送られる水を一系統の送水管路
   にまとめる合流ヘッダと、 前記合流ヘッダにおける水の圧力を検出し、圧力値に対
   応した電流信号を出力する圧力発信器と、 前記圧力発信器から出力された電流信号を受信して前記
   合流ヘッダにおける水の圧力値を検出すると共に、当該
   水の圧力値とあらかじめ設定された所定の圧力目標値と
   を比較し、前記水の圧力値と目標値との偏差に応じた電
   流値となる制御信号を各取水ポンプのインバータ部に送
   信する圧力指示調節計とを備え、 前記インバータ部が、前記圧力指示調節計から送信され
   た制御信号を受信し、当該制御信号を制御対象の取水ポ
   ンプから合流ヘッダに至る送水管路の損失の大きさに応
   じた所定のゲインで増幅し、増幅後の制御信号に基づい
   て誘導電動機への出力周波数を設定することにより、前
   記取水ポンプによる取水量を調整し、送水管路から合流
   ヘッダへの水流入量を各送水管路間で略一致させるよう
   にしたことを特徴とする工場用水供給システム。
2. 【請求項２】 前記請求項１に記載の工場用水供給シス
   テムにおいて、 前記各取水ポンプから合流ヘッダに至る各送水管路の所
   定位置にそれぞれ流量計を配設し、各送水管路における
   流量を測定することを特徴とする工場用水供給システ
   ム。