JP3755723B2 - Control system for filtration equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、濾過装置におけるポンプのモーターへの電源を、インバータによって制御して、消費電力を節減し、濾過精度も向上させるようにした、濾過装置における制御システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、浴槽やプールの濾過装置には、インバータは取り付けられていない。また、濾過装置は、例えば土曜日や日曜日などの繁忙期のピークに合わせて企画されており、ピークの汚れが十分に濾過できる設計が要求されている。即ち、ピーク以外の時間帯或いは平日等にも全く同様な循環水量とポンプの能力が一様に使用されているのである。
一方で、従来の濾過ポンプの選定方法は、例えば1.5kw以上については、2.2kw、3.7kw、5.5kw、7.5kw、11kw、18.5kw以上の何れかのポンプを選定するようになっており、1ランク上の機種は常に150〜170%の電力量の大きなものとなっている。従って、ポンプの選定方法は、設定値以上のなるべく小さなものを選び、バルブで流量を絞って使用する方法が通例となっている。例えば実際に必要な能力が7.5kwで僅かに足らない場合は、11kwのものを選定するしか方法が無く、必ず上級機種の各段に消費電力の大きなポンプを選択するほかないというジレンマを抱えている。ポンプのモーターの種類が少ないために、現在はやむを得ぬ選択である。
また、その濾過ポンプの電力を節約しようとすると、夜間に停止するなどの措置が講じられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、濾過ポンプにインバータ等が使用されていない理由は、最も一般的な濾過方式である砂濾過方式が、逆洗及び洗浄といった濾過材を洗浄する機能を有しており、一様に回転数或いは流量を落としたのでは、十分に濾過材が復元されないという機能上の問題もあり、従来はこういった濾過設備に単にインバータを使用することが馴染まなかったからである。
また、こういった濾過ポンプの節電を図るという概念がそもそもこの業界に無く、電気料については計らずも一定のものがかかると周知の如くであり、電力を節約しようというと、単に夜間停止させるなど、逆に十分に濾過時間を経過しないまま翌日の使用前に運転させるといったケースも多く見受けられる。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電力を節減する目的で濾過ポンプにインバータを使用し、週間或いは24時間タイマー等を使用してピーク時と負荷の少ない時間帯及び曜日を分け、インバータを段階的に調節可能としたものであり、いつでも従来の商用運転に切り替えられるように設計されている。
また、濾過装置から濾過、逆洗、洗浄の信号を取り出し、必要な時に十分なポンプの水量を確保できるようにしたものである。この信号の取り出しは、通常当該盤の切替弁の接続端子から取り出せるものである。
【0005】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
基本的な構造は、インバータによりモーター電源の周波数を段階的に変動させるプログラムを、図1の▲1▼操作表示器と▲6▼プログラマブルコントローラによりコントロールし、▲8▼の電磁接触器を介してポンプの回転数を制御するシステムである。
【0006】
本装置は、使用方法の異なる風呂用とプール用の2機種を設定し,各々インバータの制御を5〜10パターンほど設定しておく。概ね、土日の昼間と夜間、平日の昼間と夜間に分け、インバータにより100%〜約15%の間で周波数値を操作する。周波数と回転数は比例し、流量を少し落としただけで電力量は格段に減る。
このモータの特性を十分に生かして考えられた装置である。
実測データにより、概ね流量を70%にすると電力量比は40%となり、流量を50%にすると電力量比はなんと22%となるのである。そして、時間帯と曜日により流量を替えて、木目細かく制御し、電力を節減しようとするものである。
【0007】
逆洗や洗浄行程のときは、従来の100%でポンプが動作できるように設定されている。手動方式では商用に戻して運転させ、自動方式においては切替弁や制御盤から信号を取り出し、制御に組み込んでいる。即ち、インバータによる省エネルギー運転中でも、仮に緊急に逆洗がなされた場合、直ちに元の100%運転とするシステムである。これらは、出荷時に最適なメニューが全てプログラムされており、平日と土日モードの各々で、昼間と夜間のタイマー設定が可能となっている。
また、実際大きめのポンプが設定されているところが多く、通常バルブで絞って流量を抑えている。こういった場合の電力は、負荷がかかる分逆に増加しているのであり、平常運転時も抑えて全体的に節減を図ることが可能である。
【0008】
以上のような構造でこれを使用するときは、省エネルギー運転終了直後に逆洗するように、プログラムを設定する。これは、省エネ運転中は流量が落ち濾過スピードが遅くなるために、濾過精度が向上し、通常取れなかった汚れまで引っかかるようになるからである。
従って、平常の流速の早い運転に戻る前に逆洗しておくことが、本装置のもう1つの特徴を生かすことになるのである。
元来この装置は濾過装置に組み込まれることが理想であるが、変化例として、既設のどんな濾過装置へも適用できるので、現在の設備の横に付加するように設置も可能である。
【0009】
【発明の効果】
本発明の効果は、大別して次の2点である。
イ)濾過ポンプの省エネルギー、電気料金削減
ロ)効率的な濾過
【0010】
イ)濾過装置の特性として、まずポンプのモーターの種別が少ないことがあげられる。現状では必要量より必ず大きめの電力のものを選定するほかないが、本発明では最初から最適な循環流量に合わせて使用ができるわけであるから、ランニングコストの著しい削減が可能になった。
濾過循環系統の中で循環流量を落とすということは、配管抵抗が著しく減ることを意味し、高低差の揚程より配管抵抗による揚程が殆どである通常の設置条件下では、電力を落としても流量はそれほど低下しないということがおきる。加えて、モーターの特性として概ね流量をX倍とすると、電力はXの2乗倍以上となることから、相乗効果も相俟って格段の小電力となるわけである。
本発明品の実測値において、流量と消費電力の関係は、流量90%のときは電力77%、以下同様に80%のとき57%、70%のとき40%、60%のとき29%、50%のとき22%、40%のとき20%、30%のとき16%となった。
【0011】
ロ)殆どの濾過方式である砂濾過方式の特性として、濾過材に流す循環水の流速即ち通水線速度Lv値が小さいほど濾過精度が増すことが知られており、通常風呂用は45〜50m/h、プール用は25〜30m/hである。目的の水槽が深いほど、より高度な濾過精度を要求される。同様の濁度でも、深いと濁って見えるからである。風呂の深さは550〜600mm、プールは1100〜1200mmである。元来要求される精度が違うが、この違いは通水線速度が異なることと、一番細かな濾過材の粒度が風呂用は0.6mm、プール用は0.45mm〜0.5mmのものとしていることだけで、他は全く同じ仕様なのである。
即ち、ピーク時以外に濾過スピードを落とせれば、風呂用の濾過装置がプール用のものに限りなく近づくことができる。一通過性の捕捉率も格段に向上することとなる。
通常、風呂濾過装置の要求される濾過精度は、30〜40μm。少なくとも、30〜40μmのものは、90%以上濾過できなければならない。比してプール用が要求される濾過精度は、10〜20μmである。本発明装置によって、風呂用の濾過装置が、プール用のそれに近い精度をもつに至るということである。
尚これには勿論、汚れの酷い時間帯には早くターンさせるという、ピーク時のターン数の条件が織り込まれていなければならないが、概ね24時間運転して経費のかかっているような施設は、土日のピーク時と平日の昼間では極端に入浴者数や遊泳者数が違っており、この条件を満たしながらも、十分に節約及び濾過精度の向上が図れるのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態で、濾過装置本体に付加する装置の概略図である。
【符号の説明】
1 操作表示器
2 クーリングファン
3 インバータ
4 DCリアクトル
5 漏電ブレーカ
6 プログラマブルコントローラ
7 商用運転用電磁接触器
8 インバータ運転用電磁接触器
9 端子台[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a control system for a filtration apparatus in which a power source for a pump motor in the filtration apparatus is controlled by an inverter to reduce power consumption and improve filtration accuracy.
[0002]
[Prior art]
Generally, the inverter is not attached to the filtration apparatus of a bathtub or a pool. Further, the filtering device is planned in accordance with the peak of busy periods such as Saturday and Sunday, and a design capable of sufficiently filtering the dirt on the peak is required. In other words, the same circulating water volume and pump capacity are used uniformly during times other than the peak or on weekdays.
On the other hand, the selection method of the conventional filtration pump selects any pump of 2.2 kw, 3.7 kw, 5.5 kw, 7.5 kw, 11 kw, 18.5 kw or more about 1.5 kw or more, for example. As a result, the higher-grade model always has a large amount of power of 150 to 170%. Therefore, a method of selecting a pump that is as small as possible over a set value and reducing the flow rate with a valve is usually used. For example, if the actual required capacity is 7.5kw, which is slightly insufficient, there is no choice but to select 11kw, and there is a dilemma that there is no choice but to select a pump with high power consumption for each stage of advanced models. ing. Currently, this is an unavoidable choice due to the small number of pump motors.
Further, in order to save the power of the filtration pump, measures such as stopping at night are taken.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In general, the reason why inverters are not used in filtration pumps is that sand filtration, which is the most common filtration method, has a function of washing filter media such as backwashing and washing, and the number of revolutions is uniform. Alternatively, if the flow rate is reduced, there is a functional problem that the filter medium is not sufficiently restored. Conventionally, it has not been familiar to simply use an inverter for such a filtration facility.
Moreover, it is well known that there is no concept of saving electricity in such a filtration pump in the industry in the first place, and it is known that a certain amount of electricity charges will be applied. On the contrary, there are many cases in which driving is performed before use the next day without sufficiently passing the filtration time.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The present invention uses an inverter for the filtration pump for the purpose of saving electric power, and uses a weekly or 24-hour timer to divide the peak time from the time zone and day of the week when the load is low, making the inverter adjustable in stages. Designed to be switched to conventional commercial operation at any time.
In addition, the filtration, backwashing, and washing signals are taken out from the filtration device so that a sufficient amount of pump water can be secured when necessary. This signal can be normally extracted from the connection terminal of the switching valve of the panel.
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below.
The basic structure is that the program for changing the frequency of the motor power supply step by step with the inverter is controlled by the (1) operation indicator and (6) programmable controller in FIG. 1, and via the electromagnetic contactor (8). This system controls the number of rotations of the pump.
[0006]
In this device, two types of bath and pool that are used differently are set, and each inverter control is set to about 5 to 10 patterns. In general, it is divided into daytime and nighttime on Saturdays and Sundays, daytime and nighttime on weekdays, and the frequency value is controlled between 100% and about 15% by an inverter. The frequency and the number of revolutions are proportional, and the amount of power can be greatly reduced just by reducing the flow rate.
This is a device that has been considered by taking full advantage of the characteristics of this motor.
According to actual measurement data, when the flow rate is approximately 70%, the power amount ratio is 40%, and when the flow rate is 50%, the power amount ratio is 22%. Then, the flow rate is changed according to the time of day and the day of the week, and it is controlled finely to reduce power.
[0007]
At the time of backwashing or a washing process, it is set so that the pump can operate at 100% of the conventional value. In the manual method, the operation is returned to commercial use, and in the automatic method, a signal is taken out from a switching valve or a control panel and incorporated in the control. In other words, even during energy saving operation by the inverter, if backwashing is urgently performed, the system immediately returns to the original 100% operation. These are all programmed with the optimal menu at the time of shipment, and timers for daytime and nighttime can be set in weekday and weekend modes.
In addition, many large pumps are actually set, and the flow rate is usually reduced by restricting with a valve. The electric power in such a case is increased on the contrary by the load applied, and it is possible to reduce the overall power by suppressing the normal operation.
[0008]
When using this in the structure as described above, the program is set so that it is backwashed immediately after the end of energy saving operation. This is because during the energy saving operation, the flow rate is reduced and the filtration speed is slowed down, so that the filtration accuracy is improved and dirt that cannot be usually removed is caught.
Therefore, backwashing before returning to normal high-speed operation takes advantage of another feature of the apparatus.
Originally, this device is ideally incorporated into a filtration device, but as a variation, it can be applied to any existing filtration device, so that it can be installed next to the current equipment.
[0009]
【The invention's effect】
The effects of the present invention are broadly divided into the following two points.
B) Energy saving of filtration pump, reduction of electricity charges b) Efficient filtration
B) The characteristic of the filtration device is that there are few types of pump motors. Under the present circumstances, there is no choice but to select an electric power that is always larger than the required amount. However, since the present invention can be used in accordance with the optimum circulation flow rate from the beginning, the running cost can be significantly reduced.
Decreasing the circulation flow rate in the filtration circulation system means that the pipe resistance is remarkably reduced. Under normal installation conditions where the lift is due to the pipe resistance rather than the height difference, the flow rate is reduced even if the power is reduced. It does not decrease so much. In addition, if the flow rate is approximately X times as a characteristic of the motor, the electric power becomes more than the square of X. Therefore, the synergistic effect is combined and the electric power is remarkably small.
In the measured value of the product of the present invention, the relationship between the flow rate and the power consumption is 77% for the flow rate of 90%, 57% for 80%, 40% for 70%, 29% for 60%, It was 22% at 50%, 20% at 40%, and 16% at 30%.
[0011]
B) As a characteristic of sand filtration, which is the most filtration method, it is known that the filtration accuracy increases as the flow rate of circulating water flowing through the filter medium, that is, the water flow velocity Lv value is small. 50 m / h for pools and 25-30 m / h. The deeper the target tank is, the higher the filtration accuracy is required. This is because even if the turbidity is the same, it appears cloudy when deep. The depth of the bath is 550 to 600 mm, and the pool is 1100 to 1200 mm. Originally required accuracy is different, but this difference is that the water line speed is different and the finest filter material has a particle size of 0.6mm for bath and 0.45mm to 0.5mm for pool It is just the same, others are exactly the same specifications.
In other words, if the filtration speed can be reduced at times other than the peak, the bath filtration device can approach the pool one as much as possible. The one-passing capture rate is also greatly improved.
Usually, the required filtration accuracy of the bath filtration device is 30-40 μm. At least 30 to 40 μm must be able to filter 90% or more. In comparison, the filtration accuracy required for the pool is 10 to 20 μm. By this invention apparatus, it is that the filtration apparatus for baths has the precision close to that for pools.
It should be noted that, of course, the conditions for the number of turns at the peak time, which means that the turn must be made early during the time when the dirt is severe, must be factored in. The number of bathers and the number of swimmers are extremely different between the peak of Saturday and Sunday and the daytime of weekdays. While satisfying this condition, it is possible to sufficiently save and improve the filtration accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of an apparatus added to a filter apparatus main body in an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Operation indicator 2 Cooling fan 3 Inverter 4 DC reactor 5 Earth leakage breaker 6 Programmable controller 7 Magnetic contactor for commercial operation 8 Magnetic contactor for inverter operation 9 Terminal block
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