(57)【要約】【課題】内燃機関の始動不良を未然に防ぐことが可能な内燃機関始動用空気供給システム及びポンプ設備の提供。【解決手段】内燃機関４に始動用空気を供給する空気槽８と、空気槽８に始動用空気を充気する空気圧縮機２３と、空気槽８の圧力レベルのうち、少なくとも高位レベルと低位レベルを計測する圧力計８ａと、圧力計８ａの計測結果に基づいて、空気圧縮機２３を駆動させる制御装置１００と、を備える、内燃機関始動用空気供給システム５０であって、制御装置１００は、空気槽８の圧力レベルが高位レベルから低位レベルまで低下する間に内燃機関４が始動した始動回数を計測すると共に、当該始動回数に基づいて、システムの異常を検知する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に始動用空気を供給する空気槽と、
前記空気槽に前記始動用空気を充気する空気圧縮機と、
前記空気槽の圧力レベルのうち、少なくとも高位レベルと低位レベルを計測する圧力計と、
前記圧力計の計測結果に基づいて、前記空気圧縮機を駆動させる制御装置と、を備える、内燃機関始動用空気供給システムであって、
前記制御装置は、前記空気槽の圧力レベルが前記高位レベルから前記低位レベルまで低下する間に前記内燃機関が始動した始動回数を計測すると共に、当該始動回数に基づいて、システムの異常を検知する、ことを特徴とする内燃機関始動用空気供給システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記始動回数と、予め設定した基準始動回数とを比較して、システムの異常を検知する、ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関始動用空気供給システム。
【請求項３】
前記内燃機関が複数台設置されており、
前記内燃機関ごとに、前記空気槽、前記圧力計を含む始動用空気供給系統を備え、
前記制御装置は、前記始動用空気供給系統ごとに前記始動回数を計測すると共に、当該始動回数同士を比較して、システムの異常を検知する、ことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関始動用空気供給システム。
【請求項４】
前記空気槽から前記内燃機関に向かって前記始動用空気を移送する空気配管と、
前記空気配管を開閉する開閉装置と、を備え、
前記制御装置は、さらに、前記空気槽の圧力レベルが前記高位レベルから前記低位レベルまで低下する間に前記開閉装置が前記空気配管を開いた累計時間を計測すると共に、当該累計時間に基づいて、システムの異常を検知する、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関始動用空気供給システム。
【請求項５】
内燃機関に始動用空気を供給する空気槽と、
前記空気槽に前記始動用空気を充気する空気圧縮機と、
前記空気槽の圧力レベルのうち、少なくとも高位レベルと低位レベルを計測する圧力計と、
前記圧力計の計測結果に基づいて、前記空気圧縮機を駆動させる制御装置と、を備える、内燃機関始動用空気供給システムであって、
前記空気槽から前記内燃機関に向かって前記始動用空気を移送する空気配管と、
前記空気配管を開閉する開閉装置と、を備え、
前記制御装置は、前記空気槽の圧力レベルが前記高位レベルから前記低位レベルまで低下する間に前記開閉装置が前記空気配管を開いた累計時間を計測し、当該累計時間に基づいて、システムの異常を検知する、ことを特徴とする内燃機関始動用空気供給システム。
【請求項６】
前記制御装置は、前記累計時間と、予め設定した基準累計時間とを比較して、システムの異常を検知する、ことを特徴とする請求項４または５に記載の内燃機関始動用空気供給システム。
【請求項７】
気温を計測する温度計を備え、
前記制御装置は、前記温度計の計測結果に基づいて、前記基準累計時間を補正する、ことを特徴とする請求項６に記載の内燃機関始動用空気供給システム。
【請求項８】
前記内燃機関が複数台設置されており、
前記内燃機関ごとに、前記空気槽、前記圧力計、前記空気配管、前記開閉装置を含む始動用空気供給系統を備え、
前記制御装置は、前記始動用空気供給系統ごとに前記累計時間を計測すると共に、当該累計時間同士を比較して、システムの異常を検知する、ことを特徴とする請求項４〜７のいずれか一項に記載の内燃機関始動用空気供給システム。
【請求項９】
前記制御装置は、さらに、前記空気圧縮機を駆動させ、前記空気槽の圧力レベルが前記低位レベルから前記高位レベルになるまでの圧力上昇時間を計測すると共に、当該圧力上昇時間に基づいて、システムの異常を検知する、ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の内燃機関始動用空気供給システム。
【請求項１０】
内燃機関に始動用空気を供給する空気槽と、
前記空気槽に前記始動用空気を充気する空気圧縮機と、
前記空気槽の圧力レベルのうち、少なくとも高位レベルと低位レベルを計測する圧力計と、
前記圧力計の計測結果に基づいて、前記空気圧縮機を駆動させる制御装置と、を備える、内燃機関始動用空気供給システムであって、
前記制御装置は、前記空気圧縮機を駆動させ、前記空気槽の圧力レベルが前記低位レベルから前記高位レベルになるまでの圧力上昇時間を計測すると共に、当該圧力上昇時間に基づいて、システムの異常を検知する、ことを特徴とする内燃機関始動用空気供給システム。
【請求項１１】
前記制御装置は、前記圧力上昇時間と、予め設定した基準圧力上昇時間とを比較して、システムの異常を検知する、ことを特徴とする請求項９または１０に記載の内燃機関始動用空気供給システム。
【請求項１２】
前記空気圧縮機を複数台備え、
前記制御装置は、前記空気圧縮機ごとに前記圧力上昇時間を計測すると共に、当該圧力上昇時間同士を比較して、システムの異常を検知する、ことを特徴とする請求項９〜１１のいずれか一項に記載の内燃機関始動用空気供給システム。
【請求項１３】
前記内燃機関が複数台設置されており、
前記内燃機関ごとに、前記空気槽、前記圧力計を含む始動用空気供給系統を備えると共に、前記空気圧縮機との接続を前記始動用空気供給系統のいずれか一つに切り替える切替装置と、を備え、
前記制御装置は、前記始動用空気供給系統ごとに前記圧力上昇時間を計測すると共に、当該圧力上昇時間同士を比較して、システムの異常を検知する、ことを特徴とする請求項９〜１２のいずれか一項に記載の内燃機関始動用空気供給システム。
【請求項１４】
前記内燃機関が複数台設置されており、
前記内燃機関ごとに、前記空気槽、前記圧力計を含む始動用空気供給系統を備え、
前記始動用空気供給系統のそれぞれが、前記空気圧縮機と接続されており、
前記制御装置は、前記空気圧縮機を駆動させ、前記始動用空気供給系統の全てにおいて前記空気槽の圧力レベルが前記低位レベルから前記高位レベルになるまでの合計の圧力上昇時間を計測すると共に、当該合計の圧力上昇時間に基づいて、システムの異常を検知する、ことを特徴とする請求項９〜１２のいずれか一項に記載の内燃機関始動用空気供給システム。
【請求項１５】
液体を揚水するポンプと、
前記ポンプを駆動させる内燃機関と、
前記内燃機関を始動させる始動用空気を供給する請求項１〜１４のいずれか一項に記載の内燃機関始動用空気供給システムと、を備える、ことを特徴とするポンプ設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関始動用空気供給システム及びポンプ設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、内燃機関により駆動するポンプを備え、大雨等に湛水防除の目的で稼働するポンプ設備が開示されている。このようなポンプ設備では、洪水時において確実な稼働が必要であり、設備全体の健全性を確認するために、主ポンプ及び補機の管理運転が必要不可欠である。特に、主ポンプを駆動させる内燃機関の始動不良は、信頼性の低下に繋がってしまうことから、早期に異常を検知し、整備や修繕などにより機能の回復を図る必要がある。したがって、内燃機関に始動用空気を供給する始動空気系統設備（内燃機関始動用空気供給システム）の正常な運転は、主ポンプを適切な時期に適切に運転させるための重要な要素である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２４６８６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、内燃機関始動用空気供給システムは、空気圧縮機、空気槽、制御装置、及び各種空気配管・弁類と多岐に亘っており、異常発生箇所を特定するためには、１つ１つの装置、機器、またこれら装置及び機器を含む系統を点検する必要があり、早期復旧が求められる排水機場では致命的な時間を要する場合があった。また、内燃機関始動用空気供給システムの異常発生の原因としては、空気圧縮機の故障や、系統内の各種弁類（逆止弁など）の固着、系統内からの空気漏れ、制御装置の故障などが挙げられるが、いずれも目視による判断が困難であった。このため、内燃機関の始動不良が発生したタイミングでシステムの異常が判明することが多く、内燃機関の始動不良を未然に防ぐことが困難であった。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の始動不良を未然に防ぐことが可能な内燃機関始動用空気供給システム及びポンプ設備の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明の一態様に係る内燃機関始動用空気供給システムは、内燃機関に始動用空気を供給する空気槽と、前記空気槽に前記始動用空気を充気する空気圧縮機と、前記空気槽の圧力レベルのうち、少なくとも高位レベルと低位レベルを計測する圧力計と、前記圧力計の計測結果に基づいて、前記空気圧縮機を駆動させる制御装置と、を備える、内燃機関始動用空気供給システムであって、前記制御装置は、前記空気槽の圧力レベルが前記高位レベルから前記低位レベルまで低下する間に前記内燃機関が始動した始動回数を計測すると共に、当該始動回数に基づいて、システムの異常を検知する。
【０００７】
（２）上記（１）に記載された内燃機関始動用空気供給システムであって、前記制御装置は、前記始動回数と、予め設定した基準始動回数とを比較して、システムの異常を検知してもよい。
【０００８】
（３）上記（１）または（２）に記載された内燃機関始動用空気供給システムであって、前記内燃機関が複数台設置されており、前記内燃機関ごとに、前記空気槽、前記圧力計を含む始動用空気供給系統を備え、前記制御装置は、前記始動用空気供給系統ごとに前記始動回数を計測すると共に、当該始動回数同士を比較して、システムの異常を検知してもよい。
【０００９】
（４）上記（１）〜（３）に記載された内燃機関始動用空気供給システムであって、前記空気槽から前記内燃機関に向かって前記始動用空気を移送する空気配管と、前記空気配管を開閉する開閉装置と、を備え、前記制御装置は、さらに、前記空気槽の圧力レベルが前記高位レベルから前記低位レベルまで低下する間に前記開閉装置が前記空気配管を開いた累計時間を計測すると共に、当該累計時間に基づいて、システムの異常を検知してもよい。
【００１０】
（５）本発明の一態様に係る内燃機関始動用空気供給システムは、内燃機関に始動用空気を供給する空気槽と、前記空気槽に前記始動用空気を充気する空気圧縮機と、前記空気槽の圧力レベルのうち、少なくとも高位レベルと低位レベルを計測する圧力計と、前記圧力計の計測結果に基づいて、前記空気圧縮機を駆動させる制御装置と、を備える、内燃機関始動用空気供給システムであって、前記空気槽から前記内燃機関に向かって前記始動用空気を移送する空気配管と、前記空気配管を開閉する開閉装置と、を備え、前記制御装置は、前記空気槽の圧力レベルが前記高位レベルから前記低位レベルまで低下する間に前記開閉装置が前記空気配管を開いた累計時間を計測し、当該累計時間に基づいて、システムの異常を検知する。
【００１１】
（６）上記（４）または（５）に記載された内燃機関始動用空気供給システムであって、前記制御装置は、前記累計時間と、予め設定した基準累計時間とを比較して、システムの異常を検知してもよい。
【００１２】
（７）上記（６）に記載された内燃機関始動用空気供給システムであって、気温を計測する温度計を備え、前記制御装置は、前記温度計の計測結果に基づいて、前記基準累計時間を補正してもよい。
【００１３】
（８）上記（４）〜（７）に記載された内燃機関始動用空気供給システムであって、  前記内燃機関が複数台設置されており、前記内燃機関ごとに、前記空気槽、前記圧力計、前記空気配管、前記開閉装置を含む始動用空気供給系統を備え、前記制御装置は、前記始動用空気供給系統ごとに前記累計時間を計測すると共に、当該累計時間同士を比較して、システムの異常を検知してもよい。
【００１４】
（９）上記（１）〜（８）に記載された内燃機関始動用空気供給システムであって、  前記制御装置は、さらに、前記空気圧縮機を駆動させ、前記空気槽の圧力レベルが前記低位レベルから前記高位レベルになるまでの圧力上昇時間を計測すると共に、当該圧力上昇時間に基づいて、システムの異常を検知してもよい。
【００１５】
（１０）本発明の一態様に係る内燃機関始動用空気供給システムは、内燃機関に始動用空気を供給する空気槽と、前記空気槽に前記始動用空気を充気する空気圧縮機と、前記空気槽の圧力レベルのうち、少なくとも高位レベルと低位レベルを計測する圧力計と、前記圧力計の計測結果に基づいて、前記空気圧縮機を駆動させる制御装置と、を備える、内燃機関始動用空気供給システムであって、前記制御装置は、前記空気圧縮機を駆動させ、前記空気槽の圧力レベルが前記低位レベルから前記高位レベルになるまでの圧力上昇時間を計測すると共に、当該圧力上昇時間に基づいて、システムの異常を検知する。
【００１６】
（１１）上記（９）または（１０）に記載された内燃機関始動用空気供給システムであって、前記制御装置は、前記圧力上昇時間と、予め設定した基準圧力上昇時間とを比較して、システムの異常を検知してもよい。
【００１７】
（１２）上記（９）〜（１１）に記載された内燃機関始動用空気供給システムであって、前記空気圧縮機を複数台備え、前記制御装置は、前記空気圧縮機ごとに前記圧力上昇時間を計測すると共に、当該圧力上昇時間同士を比較して、システムの異常を検知してもよい。
【００１８】
（１３）上記（９）〜（１２）に記載された内燃機関始動用空気供給システムであって、前記内燃機関が複数台設置されており、前記内燃機関ごとに、前記空気槽、前記圧力計を含む始動用空気供給系統を備えると共に、前記空気圧縮機との接続を前記始動用空気供給系統のいずれか一つに切り替える切替装置と、を備え、前記制御装置は、前記始動用空気供給系統ごとに前記圧力上昇時間を計測すると共に、当該圧力上昇時間同士を比較して、システムの異常を検知してもよい。
【００１９】
（１４）上記（９）〜（１２）に記載された内燃機関始動用空気供給システムであって、前記内燃機関が複数台設置されており、前記内燃機関ごとに、前記空気槽、前記圧力計を含む始動用空気供給系統を備え、前記始動用空気供給系統のそれぞれが、前記空気圧縮機と接続されており、前記制御装置は、前記空気圧縮機を駆動させ、前記始動用空気供給系統の全てにおいて前記空気槽の圧力レベルが前記低位レベルから前記高位レベルになるまでの合計の圧力上昇時間を計測すると共に、当該合計の圧力上昇時間に基づいて、システムの異常を検知してもよい。
【００２０】
（１５）本発明の一態様に係るポンプ設備は、液体を揚水するポンプと、前記ポンプを駆動させる内燃機関と、前記内燃機関を始動させる始動用空気を供給する（１）〜（１４）に記載された内燃機関始動用空気供給システムと、を備える。
【発明の効果】
【００２１】
上記本発明の態様によれば、内燃機関の始動不良を未然に防ぐことが可能な内燃機関始動用空気供給システム及びポンプ設備を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態に係るポンプ機場１の全体構成図である。
【図２】第１実施形態に係る主ポンプ１０の概略構成図である。
【図３】第１実施形態に係る内燃機関始動用空気供給システム５０の概略構成図である。
【図４】第１実施形態に係る内燃機関始動用空気供給システム５０の異常の検知手法の一例を示す図である。
【図５】第２実施形態に係る空気槽８の圧力と、始動弁５０ｂを開いた時間との関係を示すグラフである。
【図６】第２実施形態に係る内燃機関始動用空気供給システム５０の異常の検知手法の一例を示す図である。
【図７】第２実施形態の変形例に係る空気槽８の圧力と、始動弁５０ｂを開いた時間との関係を示すグラフである。
【図８】第３実施形態に係る制御装置１００による制御フローである。
【図９】第３実施形態に係る制御装置１００による制御フローである。
【図１０】第３実施形態に係る基準圧力上昇時間の設定手法（内燃機関４（主ポンプ１０）が１台の場合）の一例を示す図である。
【図１１】第３実施形態に係る基準圧力上昇時間の設定手法（内燃機関４（主ポンプ１０）が複数台の場合）の一例を示す図である。
【図１２】第３実施形態に係る基準圧力上昇時間の設定手法（内燃機関４（主ポンプ１０）が複数台の場合）の計算手法を説明するための説明図である。
【図１３】第３実施形態に係る基準圧力上昇時間の設定手法（内燃機関４（主ポンプ１０）が複数台の場合）の計算手法を説明するための説明図である。
【図１４】第３実施形態の変形例に係る内燃機関始動用空気供給システム５０の概略構成図である。
【図１５】第４実施形態に係る制御装置１００による制御フローである。
【図１６】第５実施形態に係る制御装置１００による制御フローである。
【図１７】第６実施形態に係る制御装置１００による制御フローである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態の内燃機関始動用空気供給システム及びポンプ設備について図面を参照して説明する。以下の説明では、本発明の適用例として、大雨等に湛水防除の目的で稼働するポンプ機場を例示する。
【００２４】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るポンプ機場１の全体構成図である。
図１に示すポンプ機場１（ポンプ設備）は、複数台の主ポンプ１０（ポンプ）と、主ポンプ１０を稼働させる複数台の補機２０と、を備える。ポンプ機場１は、主ポンプ１０として、４台の横軸ポンプを備える。なお、主ポンプ１０は、縦軸ポンプであってもよい。
【００２５】
ポンプ機場１は、補機２０として、真空ポンプ２１、ギヤポンプ２２、空気圧縮機２３（コンプレッサ）、冷却水ポンプ２４などを備える。空気圧縮機２３は、主ポンプ１０の駆動機である内燃機関４を始動させる内燃機関始動用空気供給システム５０の構成機器である。これらの補機２０は、それぞれ２台ずつ設置され、２台中、１台は予備機とすることができるようになっている。
【００２６】
図２は、第１実施形態に係る主ポンプ１０の概略構成図である。
主ポンプ１０は、図２に示すように、吸込水槽２に開口する吸込口１１ａと、吐出水槽３に開口する吐出口１１ｂと、を有するケーシング１１を備える。吸込水槽２、吐出水槽３には、吸込側，吐出側の水位を計測する水位計２ａ，３ａが設けられている。ケーシング１１には、横方向（水平方向）に延びるポンプ軸１２が挿入されている。ポンプ軸１２には、図示しないインペラ（羽根車）が接続されている。また、当該インペラの下流側かつ吐出口１１ｂの上流側には、吐出弁１３が設けられている。
【００２７】
主ポンプ１０は、内燃機関４によって駆動する。内燃機関４は、例えば、エアモーターなどによって始動するディーゼルエンジンである。内燃機関４の駆動軸４ａには減速機５が連結され、減速機５には主ポンプ１０のポンプ軸１２が連結されている。内燃機関４を駆動することによって、減速機５を介してポンプ軸１２が回転し、主ポンプ１０によって吸込水槽２内の水が揚水されて、その水が吐出水槽３に吐出されるようになっている。
【００２８】
真空ポンプ２１は、主ポンプ１０の起動時にケーシング１１内の空気を吸引し、ケーシング１１内を呼び水で満たす。真空ポンプ２１は、ケーシング１１に吸気ライン３０（吸気配管）を介して接続されている。吸気ライン３０には、ケーシング１１内の呼び水の満水を検知するための満水検知器１４と、吸気ライン３０を開閉するための吸気弁３１（電動弁又は電磁弁）と、が設けられている。
【００２９】
真空ポンプ２１は、電動機２１ａによって駆動する。この真空ポンプ２１は、例えば水封式（具体的にはナッシュ式）真空ポンプであって、図１に示すように、その吸気側には補給水を給水する給水管３２が接続され、排気側には給水された水及び吸い込んだ空気を排出する排出管３３が接続されている。給水管３２は、補水槽３４と接続され、給水管３２の開閉するための給水弁３５（電動弁又は電磁弁）が設けられている。
【００３０】
図１に示すギヤポンプ２２は、内燃機関４の燃料を汲み上げるものである。このギヤポンプ２２は、電動機２２ａによって駆動する。ギヤポンプ２２は、燃料供給ライン４０（燃料供給配管）に設けられている。燃料供給ライン４０においては、ギヤポンプ２２の駆動によって、燃料を貯蔵する地下貯油槽６から地上の所定高さに設置された燃料小出槽７に燃料が汲み上げられ、この燃料小出槽７から内燃機関４に燃料が供給される。燃料小出槽７に燃料を蓄えておくことで、ギヤポンプ２２が駆動していない間でも、必要な供給圧で燃料を内燃機関４に供給することができる。
【００３１】
空気圧縮機２３は、内燃機関４を始動させる圧縮空気（始動用空気）を空気槽８へ充気するものである。この空気圧縮機２３は、電動機２３ａによって駆動する。空気圧縮機２３は、空気供給ライン５０ａ（空気配管）に設けられている。空気供給ライン５０ａにおいては、空気圧縮機２３の駆動によって圧気された圧縮空気が空気槽８に充気され、この空気槽８から内燃機関４に圧縮空気が供給される。空気槽８に圧縮空気を蓄えておくことで、圧縮空気を内燃機関４に供給して、始動することができる。
【００３２】
冷却水ポンプ２４は、内燃機関４を冷却する冷却水を組み上げるものである。この冷却水ポンプ２４は、電動機２４ａによって駆動する。冷却水ポンプ２４は、冷却水供給ライン６０（冷却水供給配管）に設けられている。冷却水供給ライン６０においては、冷却水ポンプ２４の駆動によって冷却水槽６１から冷却水が汲み上げられ、各内燃機関４を冷却する熱交換器４ｂに冷却水が供給される。なお、減速機５にも図示しない熱交換器を設置する場合、冷却水供給ライン６０において、内燃機関４の熱交換器４ｂと減速機５の熱交換器とを直列に接続してもよい。
【００３３】
図３は、第１実施形態に係る内燃機関始動用空気供給システム５０の概略構成図である。
内燃機関始動用空気供給システム５０は、図３に示すように、空気槽８に蓄えられた圧縮空気を内燃機関４に供給する始動用空気供給系統５１を備える。始動用空気供給系統５１は、図１に示すように、複数台（本実施形態では４台）の内燃機関４ごとに設置されている。すなわち、内燃機関始動用空気供給システム５０は、４つの始動用空気供給系統５１を備える。
【００３４】
始動用空気供給系統５１には、２台の空気槽８が設置されている。２台の空気槽８には、それぞれ、圧力計８ａと、排出弁８ｂと、充気弁８ｃと、ドレン弁８ｄと、が設けられている。圧力計８ａは、空気槽８の圧力レベルを計測するものである。また、排出弁８ｂは、空気供給ライン５０ａにおける空気槽８の下流側を開閉する開閉弁である。また、充気弁８ｃは、空気供給ライン５０ａにおける空気槽８の上流側を開閉する開閉弁である。そして、ドレン弁８ｄは、空気槽８に溜まったドレン（液体）を、空気槽８の底部から排出する開閉弁である。
【００３５】
これら２台の空気槽８のうち、１台は予備とされている。本実施形態では、図３において紙面右側の空気槽８は「常用」とされ、排出弁８ｂ、充気弁８ｃが開いている。一方、図３において紙面左側の空気槽８は「予備」とされ、排出弁８ｂ、充気弁８ｃが閉じている。また、これら空気槽８に始動用空気を充気する２台の空気圧縮機２３のうち、図３において紙面右側の空気圧縮機２３は「常用」とされ、その下流側の供給弁２３ｂ（開閉弁）が開いている。また、図３において紙面左側の空気圧縮機２３は「予備」とされ、その下流側の供給弁２３ｂ（開閉弁）が閉じている。なお、以下では、この状態をベースとして説明するが、空気槽８及び空気圧縮機２３の「常用」と「予備」を適宜切り替えてもよい。
【００３６】
空気供給ライン５０ａにおける空気圧縮機２３と空気槽８との間には、開閉弁５２と、ドレン分離器５３と、が設けられている。これら開閉弁５２及びドレン分離器５３は、始動用空気供給系統５１に含まれる。開閉弁５２は、常時開いており、始動用空気供給系統５１を保守点検する場合などに閉じられる。ドレン分離器５３は、空気供給ライン５０ａにおける開閉弁５２の下流側に配置され、始動用空気に含まれるドレンを分離して系外に排出する。空気供給ライン５０ａにおけるドレン分離器５３と充気弁８ｃとの間には、系内の温度を計測する温度計５４と、系内の圧力を計測する圧力計５５と、が設けられている。
【００３７】
空気供給ライン５０ａにおける空気槽８（排出弁８ｂ）の下流側には、内燃機関４に始動用空気を供給する始動弁５０ｂ（開閉装置：電動弁又は電磁弁）が設けられている。始動弁５０ｂは、内燃機関４の始動時に開かれるものである。具体的には、始動弁５０ｂが開き、エアモーターの駆動によって内燃機関４が単独で運転可能な所定の低速度（始動速度）に達したことを、図示しない回転計又は速度リレーで検知したら、始動弁５０ｂは閉じられる。
【００３８】
空気圧縮機２３は、後述する制御装置１００の制御の下、圧力計８ａ（または圧力計５５であってもよい）の計測結果に基づいて駆動する。圧力計８ａは、空気槽８の圧力レベルのうち、少なくとも高位レベルと低位レベルを検知する。なお、高位レベル、低位レベルは、管理者によって設定可能な設定値とするとよい。制御装置１００は、圧力計８ａから低位レベルが検知されたときに空気圧縮機２３を始動させ、圧力計８ａから高位レベルが検知されたときに空気圧縮機２３を停止させる。この空気圧縮機２３としては、二次側（空気槽８）の圧力によらず、ほぼ一定の充気量を維持できる往復式（圧縮式）のコンプレッサを採用することが好ましい。
【００３９】
ポンプ機場１は、上述した各構成機器の動作を統括的に制御する制御装置１００を備える。制御装置１００は、図示しないＣＰＵ等の演算部、ＲＡＭ，ＲＯＭ，ハードディスクドライブ（ＨＤＤ），ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）等の記憶部、各構成機器とデータのやり取りする出入力インターフェース等が、図示しないバスで接続されたものである。出入力インターフェースには、上述した各構成機器以外にも、図示しないディスプレイ等の表示装置、マウス、キーボード等の入力装置が接続されている。
【００４０】
記憶部には、演算部が読み出して実行するためのプログラムが格納されており、制御装置１００はそのプログラムに従って、以下説明する内燃機関始動用空気供給システム５０の異常を検知することができるようになっている。本実施形態の制御装置１００は、空気槽８の圧力レベルが高位レベルから低位レベルまで低下する間に内燃機関４の始動回数を計測すると共に、当該始動回数に基づいて、内燃機関始動用空気供給システム５０の異常を検知する。
【００４１】
内燃機関４の始動回数は、上述したように、始動弁５０ｂが開き、内燃機関４が所定の低速度に達し、始動弁５０ｂが閉じた回数、すなわち、始動弁５０ｂの開閉回数をカウントすることで計測する。制御装置１００は、当該始動回数と、予め設定した基準始動回数とを比較して、システムの異常を検知するようになっている。この基準始動回数は、管理者によって設定可能な設定値であり、例えば、工場試験時の記録、実機試運転時の記録などに基づいて設定するとよい。例えば、空気槽８の圧力レベルが高位レベルから低位レベルまで低下する間に、平均的に３回ほど内燃機関４を始動させることが可能であれば、当該基準始動回数を３回に設定するとよい。
【００４２】
図４は、第１実施形態に係る内燃機関始動用空気供給システム５０の異常の検知手法の一例を示す図である。
制御装置１００は、図４に示すように、空気槽８を充気する度に、内燃機関４の始動回数と基準始動回数とを比較し、内燃機関始動用空気供給システム５０の異常の有無を判定する。具体的には、基準始動回数に対し、内燃機関４の始動回数が減少したとき（例えば、始動回数が３回未満に減少したとき）に、制御装置１００は、内燃機関始動用空気供給システム５０に異常（例えば、空気漏れなど）が発生したと判定する。
【００４３】
また、内燃機関始動用空気供給システム５０の異常の検知精度を向上させるべく、内燃機関４の始動回数の変化の傾向に基づいて、内燃機関始動用空気供給システム５０の異常の有無を判定することが好ましい。すなわち、制御装置１００は、空気槽８の充気回数ごとに計測される内燃機関４の始動回数を記憶部に蓄積し、例えば、図４に示すように、始動回数３回未満が２回連続で検知された場合、内燃機関始動用空気供給システム５０に異常が発生したと判定するとよい。これにより、一時的な外的要因を排除して、内燃機関始動用空気供給システム５０の異常を精度よく検知することができる。
【００４４】
また、内燃機関始動用空気供給システム５０の異常の検知精度を向上させるべく、他の始動用空気供給系統５１における内燃機関４の始動回数と比較して、内燃機関始動用空気供給システム５０の異常の有無を判定することが好ましい。すなわち、制御装置１００は、図１に示す、複数の始動用空気供給系統５１ごとに始動回数を計測すると共に、当該始動回数同士を比較し、例えば、ある特定の始動用空気供給系統５１の始動回数が、その他の始動用空気供給系統５１の始動回数よりも減少していた場合、内燃機関始動用空気供給システム５０に異常が発生したと判定するとよい。これにより、異常が発生した始動用空気供給系統５１を特定できると共に、仮に、適切な基準始動回数（閾値）を設定することが困難な場合であっても、相対的な評価により、内燃機関始動用空気供給システム５０の異常を検知することができる。
【００４５】
内燃機関始動用空気供給システム５０の異常を検知したら、図３に示すように、異常発生箇所を特定するべく、バルブ６１を開けて検査用気体供給タンク６０から空気供給ライン５０ａに検査用気体（例えば、着色気体）を供給することが好ましい。検査用気体供給タンク６０は、検査用気体供給ライン６２を介して、空気供給ライン５０ａの複数個所（Ａ１…排出弁８ｂの下流側、Ａ２…ドレン分離器５３と充気弁８ｃとの間、Ａ３…供給弁２３ｂと開閉弁５２との間）に接続されている。なお、検査用気体供給ライン６２の接続箇所は、空気圧縮機２３から空気槽８そして内燃機関４の間の全てに検査用気体が注入できればよい。これにより、空気漏れした箇所から検査用気体が漏れ出すので、内燃機関始動用空気供給システム５０の異常発生箇所を視認することができる。
【００４６】
このように、上述した本実施形態によれば、内燃機関４に始動用空気を供給する空気槽８と、空気槽８に始動用空気を充気する空気圧縮機２３と、空気槽８の圧力レベルのうち、少なくとも高位レベルと低位レベルを計測する圧力計８ａと、圧力計８ａの計測結果に基づいて、空気圧縮機２３を駆動させる制御装置１００と、を備える、内燃機関始動用空気供給システム５０であって、制御装置１００は、空気槽８の圧力レベルが高位レベルから低位レベルまで低下する間に内燃機関４が始動した始動回数を計測すると共に、当該始動回数に基づいて、システムの異常を検知する、という構成を採用することによって、内燃機関４の始動不良を未然に防ぐことが可能となる。すなわち、空気槽８の圧力レベルが高位レベルから低位レベルまで低下する間に内燃機関４が始動した始動回数を計測することで、システムの異常の有無の簡易判定が可能となり、仮に、内燃機関４の始動回数が減少するのであれば、当該異常発生箇所を、空気槽８から内燃機関４（具体的には内燃機関始動装置（エアモーター又は分配弁））までの間に絞り込むことができる。したがって、内燃機関４の始動不良となる前に、早期に異常を検知し、整備や修繕などにより機能の回復を図ることで、内燃機関４の始動不良を未然に防ぐことが可能となる。
【００４７】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
【００４８】
第２実施形態では、制御装置１００が、空気槽８の圧力レベルが高位レベルから低位レベルまで低下する間に、始動弁５０ｂが空気供給ライン５０ａを開いた累計時間を計測すると共に、当該累計時間に基づいて、内燃機関始動用空気供給システム５０の異常を検知する点で、上記実施形態と異なる。
【００４９】
図５は、第２実施形態に係る空気槽８の圧力と、始動弁５０ｂを開いた時間との関係を示すグラフである。
図５に示す空気圧縮機起動条件とは、上述した空気槽８の低位レベル（空気圧縮機２３が始動する圧力レベル）のことであり、例えば２．２ＭＰａに設定されている。また、規定圧力とは、上述した空気槽８の高位レベル（空気圧縮機２３が停止する圧力レベル）のことであり、例えば３．０ＭＰａに設定されている。
【００５０】
図５に示す例では、空気槽８は、規定圧力に充気された状態から空気圧縮機起動条件に至るまで、内燃機関４を３回始動させることが可能な構成となっている。ここでΔｔ１〜Δｔ３とは、内燃機関４の始動回数が１〜３回目における始動弁５０ｂを開いた時間である。また、Δｐ１〜Δｐ３とは、内燃機関４の始動回数が１〜３回目における空気槽８の圧力変化（低下）量である。制御装置１００は、Δｔ１〜Δｔ３を加算した累計時間（ΣΔｔｎ）に基づいて、内燃機関始動用空気供給システム５０の異常を検知する。なお、内燃機関始動中（例えば図５に示すΔｔ３の間の任意の時間）に空気圧縮機起動条件に達した場合、その後の始動弁５０ｂの開時間は累計時間に含まないようにするとよい。
【００５１】
図６は、第２実施形態に係る内燃機関始動用空気供給システム５０の異常の検知手法の一例を示す図である。
制御装置１００は、図６に示すように、上述した累計時間と基準累計時間を比較し、内燃機関始動用空気供給システム５０の異常を判定する。具体的には、基準累計時間に対し許容値（許容範囲）を設定し、累計時間の実測値が、当該許容値の下方閾値または上方閾値を超えたときに、内燃機関始動用空気供給システム５０に異常が発生したと判定する。例えば、始動弁５０ｂを開いた累計時間が長くなる場合（＋方向）、空気供給ライン５０ａにおける図示しないエアフィルタの詰まりなどが発生している可能性がある。また、始動弁５０ｂを開いた累計時間が短くなる場合（−方向）、空気供給ライン５０ａにおける空気漏れなどが発生している可能性がある。なお、空気槽８における圧力低下の特性は、内燃機関４の始動方式（エアモーター方式、分配弁方式など）により異なるため、工場試験時の記録、実機試運転時の記録などに基づいて、基準累計時間を設定するとよい。
【００５２】
また、内燃機関始動用空気供給システム５０の異常の検知精度を向上させるべく、始動弁５０ｂを開いた累計時間の変化の傾向に基づいて、内燃機関始動用空気供給システム５０の異常の有無を判定することが好ましい。すなわち、制御装置１００は、空気槽８の充気回数ごとに計測される始動弁５０ｂを開いた累計時間を記憶部に蓄積し、現在の計測値と前回の計測値とを結ぶ直線と、前回の計測値と前々回の計測値とを結ぶ直線との角度の差θが、所定の角度以上であれば、異常の予兆を検知したと判定するとよい。この判定は、上述した内燃機関始動用空気供給システム５０の異常判定の許容値未満で行うとよい。
【００５３】
また、内燃機関始動用空気供給システム５０の異常の検知精度を向上させるべく、他の始動用空気供給系統５１における始動弁５０ｂを開いた累計時間と比較して、内燃機関始動用空気供給システム５０の異常の有無を判定することが好ましい。すなわち、制御装置１００は、図１に示す、複数の始動用空気供給系統５１ごとに始動弁５０ｂを開いた累計時間を計測すると共に、当該累計時間同士を比較し、例えば、ある特定の始動用空気供給系統５１の累計時間が、その他の始動用空気供給系統５１の累計時間よりも増減していた場合、内燃機関始動用空気供給システム５０に異常が発生したと判定するとよい。これにより、異常が発生した始動用空気供給系統５１を特定できると共に、仮に、適切な基準累計時間（閾値）を設定することが困難な場合であっても、相対的な評価により、内燃機関始動用空気供給システム５０の異常を検知することができる。
【００５４】
また、内燃機関始動用空気供給システム５０の異常の検知精度を向上させるべく、図３に示すように、場内に設けられた気温を計測する温度計５６に基づいて、上述した基準累計時間を補正することが好ましい。すなわち、内燃機関４の始動回数一回当たりの始動用空気の消費量は、気温に応じて増減する。例えば、気温が低い場合は、始動用空気を大量に消費する。このため、気温に応じて基準累計時間を補正することで、内燃機関始動用空気供給システム５０の異常の検知精度を向上させることができる。例えば、制御装置１００は、気温を０〜５℃、５〜１０℃、１０〜２０℃、２０〜３０℃、３０℃〜に区分けしたそれぞれに対応する基準累計時間を記憶部に記憶しておくことで、適切な基準累計時間（閾値）を設定することが可能となる。
【００５５】
また、内燃機関始動用空気供給システム５０では、内燃機関４に始動用空気を供給する時間（＝始動弁５０ｂ：開の時間）が一定時間を超過した場合、一旦始動弁５０ｂを閉とし、再び、始動弁５０ｂを開とする制御を行う場合（リトライ制御する場合）がある。このようなリトライが行なわれると、内燃機関４の健全度が低下している可能性があるため、そのリトライ回数などを記録し、内燃機関始動用空気供給システム５０の異常と判定してもよい。
【００５６】
このように、上述した第２実施形態によれば、内燃機関４に始動用空気を供給する空気槽８と、空気槽８に始動用空気を充気する空気圧縮機２３と、空気槽８の圧力レベルのうち、少なくとも高位レベルと低位レベルを計測する圧力計８ａと、圧力計８ａの計測結果に基づいて、空気圧縮機２３を駆動させる制御装置１００と、を備える、内燃機関始動用空気供給システム５０であって、空気槽８から内燃機関４へ始動用空気を供給する空気供給ライン５０ａと、空気供給ライン５０ａを開閉する始動弁５０ｂと、を備え、制御装置１００は、空気槽８の圧力レベルが高位レベルから低位レベルまで低下する間に始動弁５０ｂが空気供給ライン５０ａを開いた累計時間を計測し、当該累計時間に基づいて、システムの異常を検知する、という構成を採用することによって、内燃機関４の始動不良を未然に防ぐことが可能となる。すなわち、空気槽８の圧力レベルが高位レベルから低位レベルまで低下する間に始動弁５０ｂが開いた累計時間を計測することで、システムの異常の有無の簡易判定が可能となり、仮に、始動弁５０ｂが開いた累計時間が増減するのであれば、当該異常発生箇所を、空気槽８から内燃機関４（具体的には内燃機関始動装置（エアモーター））までの間に絞り込むことができる。したがって、内燃機関４の始動不良となる前に、早期に異常を検知し、整備や修繕などにより機能の回復を図ることで、内燃機関４の始動不良を未然に防ぐことが可能となる。
【００５７】
なお、第２実施形態では、図５に示すように、空気槽８が規定圧力の状態から空気圧縮機起動条件に至るまで、始動弁５０ｂが複数回開閉した場合の累計時間を計測する構成について説明したが、図７に示すように、空気槽８が規定圧力の状態から空気圧縮機起動条件に至るまで圧力が低下する時間Δｔ、すなわち始動弁５０ｂを複数回開閉しない場合、例えば規定圧力状態から１回だけ内燃機関４を起動した場合の累計時間を計測し、当該累計時間に基づいて、システムの異常を検知する構成であってもよい。
【００５８】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
【００５９】
第３実施形態では、制御装置１００が、空気圧縮機２３を駆動させ、空気槽８の圧力レベルが低位レベルから高位レベルになるまでの圧力上昇時間を計測すると共に、当該圧力上昇時間に基づいて、システムの異常を検知する点で、上記実施形態と異なる。
【００６０】
また、第３実施形態の制御装置１００は、通常運転モードと、管理運転モードとを備える。通常運転モードは、空気槽８の圧力を設定値以上に保つ目的で空気圧縮機２３を運転させる通常の運転モードである。この通常運転モードには、空気圧縮機２３を単独で運転する単独運転モード、空気圧縮機２３を複数台で運転する連動運転モード、空気槽８の圧力低下に伴い空気圧縮機２３を自動運転させる自動運転モードなどが含まれる。
【００６１】
管理運転モードは、内燃機関始動用空気供給システム５０の異常を検知する運転モードである。管理運転モードのとき、制御装置１００は、例えば、図３に示すドレン弁８ｄ（以下、管理運転用開閉弁と称する場合がある）を開き、空気槽８の圧力レベルを低位レベル（空気圧縮機起動条件）まで低下させた後、空気圧縮機２３を駆動させ、空気槽８の圧力レベルが低位レベルから高位レベルになるまでの圧力上昇時間を計測する。
【００６２】
この管理運転モードは、定期的（例えば、月１回程度）に行われるように設定することが好ましい。なお、制御装置１００は、上述した通常運転モードによる運転が行われるときには、管理運転モードによる定期的な運転が実行されないように、インターロック処理するようになっている（後述する図８参照）。
【００６３】
図８及び図９は、第３実施形態に係る制御装置１００による制御フローである。なお、図８及び図９に示すＮ号機とは、４台の主ポンプ１０のいずれか一つを意味している。
図８に示すように、先ず、制御装置１００は、図示しないタイマー等により予め設定された点検タイミングとなったら、運転モードを管理運転モードに切り替える（ステップＳ１）。次に、制御装置１００は、管理運転モードの起動条件が成立する諸条件を確認する（ステップＳ２）。起動条件には、主ポンプ１０が運転中でない、吸込水槽２の内水位が規定水位以下、管理運転用開閉弁であるドレン弁８ｄが閉、といった排水運転が実施されない条件と管理運転の準備が完了している条件の確認が含まれる。
【００６４】
次に、制御装置１００は、空気圧縮機２３を駆動させる（ステップＳ３）。そして、制御装置１００は、空気槽８の圧力レベルが高位レベル（規定圧力）になっているか否かを確認する（ステップＳ４）。そして、圧力計８ａが高位レベルを検知したら、制御装置１００は、空気圧縮機２３を停止させる（ステップＳ５）。
【００６５】
図９に示すように、次に、制御装置１００は、ドレン弁８ｄを開き（ステップＳ６）、空気槽８の圧力レベルが低位レベル（空気圧縮機起動条件）になる（ステップＳ７）までの圧力低下時間ΔＴ１を計測する。
その後、制御装置１００は、空気圧縮機２３を起動する（ステップＳ８）と同時に、ドレン弁８ｄを閉じる（ステップＳ８−１）。なお、ドレン弁８ｄを閉じてから、空気圧縮機２３を起動してもよい。
【００６６】
次に、制御装置１００は、空気圧縮機２３を起動し（ステップＳ８）、空気槽８の圧力レベルが高位レベルになる（ステップＳ９）までの圧力上昇時間ΔＴ２を計測する。そして、圧力計８ａが高位レベルを検知したら、制御装置１００は、空気圧縮機２３を停止させる。
【００６７】
その後、制御装置１００は、その状態（ステップＳ１０）を一定時間保ち、空気槽８の圧力レベルが所定の圧力レベル（高位レベル未満、低位レベルより高い）になる（ステップＳ１１）までの自然圧力低下時間ΔＴ３を計測する。なお、自然圧力低下時間ΔＴ３の計測は、管理運転モードでなくても個別に実施してもよい。但し、自然圧力低下時間ΔＴ３の計測中に、始動弁５０ｂが開いた、若しくは、空気圧縮機２３が運転した場合、自然圧力低下時間ΔＴ３をリセットするとよい。
最後に、制御装置１００は、ΔＴ１〜ΔＴ３のデータを記憶部に記憶すると共に、当該データに基づき、内燃機関始動用空気供給システム５０の異常の有無を判定し、異常がある場合には、図示しない表示装置に、故障表示などをさせる。
以上により、内燃機関始動用空気供給システム５０の管理運転が終了する。
【００６８】
制御装置１００は、圧力上昇時間ΔＴ２と、予め設定した基準圧力上昇時間とを比較して、内燃機関始動用空気供給システム５０の異常を検知する。具体的には、上述した第２実施形態と同様（図６と同様）に、基準圧力上昇時間に対し許容値（許容範囲）を設定し、累計時間の実測値が、当該許容値の下方閾値または上方閾値を超えたときに、内燃機関始動用空気供給システム５０に異常が発生したと判定するとよい（図６参照）。例えば、圧力上昇時間ΔＴ２が長くなる場合（＋方向）、空気圧縮機２３の劣化、空気供給ライン５０ａの各種弁類（逆止弁など）の固着や、空気槽８からの空気漏れ、空気槽８より上流側の空気供給ライン５０ａにおける空気漏れが発生している可能性がある。
なお、空気槽８に予備基が設置される場合、その予備基（予備空気槽）に切り替えて異常が再検出されるか確認してもよい。再検出されなかった場合には、その空気槽８に異常（空気漏れ）がある事が特定できる。
【００６９】
図１０は、第３実施形態に係る基準圧力上昇時間の設定手法（内燃機関４（主ポンプ１０）が１台の場合）の一例を示す図である。
基準圧力上昇時間（すなわち、空気槽８の充気時間ｔの理論値）は、空気槽８の容量に基づいて変化する。例えば、場内の気圧をＰ０［ＭＰａ］、場内の温度をＴ０［℃］とし、空気槽８内の初期の圧力をＰ１（＜Ｐｍａｘ）［ＭＰａ］、空気槽８内の初期の温度をＴ１（＝Ｔ０）［℃］、空気槽８（及び空気供給ライン５０ａの容量）をＶ［ｍ３］とする。
【００７０】
この状態から、空気槽８内の圧力をＰ２（＝Ｐｍａｘ）［ＭＰａ］、空気槽８内の温度をＴ２（＝Ｔ０）［℃］（すなわち、充気前後で場内温度と等温に落ち着くと仮定する）になるまでの空気槽８への充気量をＶ１とすると、理想気体の条件下では、ダルトンの法則、ボイル・シャルルの法則から、以下の関係式（１）が成り立ち、Ｖ１を式（２）で算出することができる。
【００７１】
【数１】
2020118066.tif 000003
【００７２】
【数２】
2020118066.tif 000004
【００７３】
そして、空気圧縮機２３からの平均充気量をＶ´［ｍ３／ｍｉｎ］とすると、充気時間ｔ（基準圧力上昇時間）は、式（３）で算出することができる。なお、平均充気量は、設置されている空気圧縮機２３の特性曲線から算出可能である。
【００７４】
【数３】
2020118066.tif 000005
【００７５】
図１１は、第３実施形態に係る基準圧力上昇時間の設定手法（内燃機関４（主ポンプ１０）が複数台の場合）の一例を示す図である。
本実施形態のように、内燃機関４が複数台あり、内燃機関４ごとに始動用空気供給系統５１を備え、始動用空気供給系統５１のそれぞれが、空気供給ライン５０ａを介して空気圧縮機２３と接続されている場合、基準圧力上昇時間（接続された全ての空気槽８の充気時間ｔの理論値）は、次のように設定するとよい。
【００７６】
仮に、場内の気圧をＰ０［ＭＰａ］、場内の温度をＴ［℃］とし、１号機の内燃機関４に始動用空気を供給する空気槽８の圧力をＰ１［ＭＰａ］、温度をＴ［℃］とし、２号機の内燃機関４に始動用空気を供給する空気槽８の圧力をＰ２（＞Ｐ１）［ＭＰａ］、温度をＴ［℃］とし、３号機の内燃機関４に始動用空気を供給する空気槽８の圧力をＰ３（＞Ｐ２）［ＭＰａ］、温度をＴ［℃］とする。また、１〜３号機の空気槽８の容量Ｖは等しいものとする。
【００７７】
図１２及び図１３は、第３実施形態に係る基準圧力上昇時間の設定手法（内燃機関４（主ポンプ１０）が複数台の場合）の計算手法を説明するための説明図である。
図１２上図に示すように、Ｐ１は空気圧縮機起動条件（低位レベル）であり、Ｐｍａｘは規定圧力（高位レベル）であるとする。また、このとき、Ｐ１＜Ｐ２＜Ｐ３＜Ｐｍａｘの関係が成立しているものとする。この状態から図１２下図に示すように、１号機の空気槽８の圧力がＰ２に上昇するまでの充気量Ｖ１−１は、式（４）で算出することができる。
【００７８】
【数４】
2020118066.tif 000006
【００７９】
そして、空気圧縮機２３からの平均充気量をＶ´１−１［ｍ３／ｍｉｎ］とすると、充気時間ｔ１−１は、式（５）で算出することができる。
【００８０】
【数５】
2020118066.tif 000007
【００８１】
また、図１２下図に示す状態から図１３上図に示すように、１〜２号機の空気槽８の圧力がＰ３に上昇するまでの充気量Ｖ１−２は、式（６）で算出することができる。
【００８２】
【数６】
2020118066.tif 000008
【００８３】
そして、空気圧縮機２３からの平均充気量をＶ´１−２［ｍ３／ｍｉｎ］とすると、充気時間ｔ１−２は、式（７）で算出することができる。
【００８４】
【数７】
2020118066.tif 000009
【００８５】
また、図１３上図に示す状態から図１３下図に示すように、１〜３号機の空気槽８の圧力がＰｍａｘに上昇するまでの充気量Ｖ１−３は、式（８）で算出することができる。
【００８６】
【数８】
2020118066.tif 000010
【００８７】
そして、空気圧縮機２３からの平均充気量をＶ´１−３［ｍ３／ｍｉｎ］とすると、充気時間ｔ１−３は、式（９）で算出することができる。
【００８８】
【数９】
2020118066.tif 000011
【００８９】
結論として、総充気時間ｔ（基準圧力上昇時間）は、式（１０）で算出することができる。
【００９０】
【数１０】
2020118066.tif 000012
【００９１】
このように、上述した第３実施形態によれば、内燃機関４に始動用空気を供給する空気槽８と、空気槽８に始動用空気を充気する空気圧縮機２３と、空気槽８の圧力レベルのうち、少なくとも高位レベルと低位レベルを計測する圧力計８ａと、圧力計８ａの計測結果に基づいて、空気圧縮機２３を駆動させる制御装置１００と、を備える、内燃機関始動用空気供給システム５０であって、制御装置１００は、空気圧縮機２３を駆動させ、空気槽８の圧力レベルが低位レベルから高位レベルになるまでの圧力上昇時間ΔＴ２を計測すると共に、当該圧力上昇時間に基づいて、システムの異常を検知する、という構成を採用することによって、内燃機関４の始動不良を未然に防ぐことが可能となる。すなわち、空気槽８の圧力レベルが低位レベルから高位レベルになるまでの圧力上昇時間ΔＴ２を計測することで、システムの異常の有無の簡易判定が可能となり、仮に、圧力上昇時間ΔＴ２が増加などするのであれば、当該異常発生箇所を、空気圧縮機２３から空気槽８までの間に絞り込むことができる。したがって、内燃機関４の始動不良となる前に、早期に異常を検知し、整備や修繕などにより機能の回復を図ることで、内燃機関４の始動不良を未然に防ぐことが可能となる。
【００９２】
また、本実施形態のように、内燃機関４が複数台設置されており、内燃機関４ごとに、空気槽８、圧力計８ａを含む始動用空気供給系統５１を備え、始動用空気供給系統５１のそれぞれが、空気圧縮機２３と接続されている場合、制御装置１００は、空気圧縮機２３を駆動させ、始動用空気供給系統５１の全てにおいて空気槽８の圧力レベルが低位レベルから高位レベルになるまでの合計の圧力上昇時間ΔＴ２を計測すると共に、当該合計の圧力上昇時間と基準圧力上昇時間（上述した総充気時間ｔ）とを比較して、システムの異常を検知するとよい。これにより、全ての始動用空気供給系統５１に対して、一回の管理運転でシステムの異常を検知することが可能となる。
【００９３】
なお、始動用空気供給系統５１ごとに、システムの異常検知を行う場合には、図１４に示すように、開閉弁５２に代えて管理用電磁弁５２Ａ（切替装置）を設置するとよい。管理用電磁弁５２Ａによって空気圧縮機２３との接続を切り替え、始動用空気供給系統５１ごとに圧力上昇時間ΔＴ２を計測すると共に、当該圧力上昇時間ΔＴ２同士を比較して、システムの異常を検知することにより、異常の原因が、空気圧縮機２３側なのか空気供給ライン５０ａ側にあるのかを特定することができる。例えば、空気圧縮機２３が共通で、始動用空気供給系統５１ごとに圧力上昇時間ΔＴ２が異なる場合、異常の原因は、始動用空気供給系統５１側にあると判定することができる。
【００９４】
また、図９に示すように、圧力低下時間ΔＴ１を計測し、監視することにより、例えば、圧力低下時間ΔＴ１が長くなった場合、空気槽８の二次側での固着・詰まりなどの異常を検知することができる。
さらに、図９に示すように、自然圧力低下時間ΔＴ３を計測し、例えば、号機ごとで比較することで、空気の漏れが自然的なものか、空気供給ライン５０ａの破損によるものかを判定することができる。
なお、上述した圧力低下時間ΔＴ１、圧力上昇時間ΔＴ２、自然圧力低下時間ΔＴ３の計測は、管理運転時に限らず、通常運転時に行ってもよい。
【００９５】
なお、実排水運転終了後、空気槽８の圧力が規定圧力を下回る号機が有る場合、空気圧縮機２３を起動して、全台規定圧力まで回復させることで、内燃機関４の始動不良を未然に防ぐことが可能となる。特に、空気槽８への充気には時間を要するため（空気槽８を充気する時間は一台当たり３０〜６０ｍｉｎ程度）、予め充気しておけば、実排水運転時において万一、始動失敗した場合でも、リトライ回数が確保され、信頼性を確保できる。
【００９６】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
【００９７】
第４実施形態では、制御装置１００が、空気槽８の内圧の自然低下に基づいて、システムの異常を検知する点で、上記実施形態と異なる。
【００９８】
図１５は、第４実施形態に係る制御装置１００による制御フローである。
図１５に示すように、制御装置１００は、図示しないタイマー等により予め設定された点検タイミングとなったら、空気槽８の内圧の自然低下の検知を開始する（ステップＳ２１）。先ず、制御装置１００は、空気圧縮機２３を駆動させ、検知対象の空気槽８（Ｎｏ．Ｘ）を満充気状態（例えば３．０ＭＰａ）とする（ステップＳ２２）。空気槽８が満充気状態となったら、制御装置１００は、空気圧縮機２３を停止させる（ステップＳ２３）。
【００９９】
次に、制御装置１００は、空気圧縮機２３の停止から経過した時間の計測を開始すると共に、空気槽８が設置されている室内温度の計測を開始する（ステップＳ２４）。なお、この間に、空気槽８から内燃機関４に始動用空気が供給された場合（ステップＳ２５が「Ｙｅｓ」の場合）、空気槽８の内圧の低下は自然低下でなくなるため、制御装置１００は、経過時間と室内温度の計測をリセットし（ステップＳ２７）、ステップＳ２１に戻る。
【０１００】
一方、この間に空気槽８から内燃機関４に始動用空気が供給されなかった場合（ステップＳ２５が「Ｎｏ」の場合）、制御装置１００は、経過時間と室内温度の計測の開始から予め設定されたシステム異常の不検知の設定日数（例えば１０日）が経過したか否かを判定する（ステップＳ２６）。計測開始から不検知の設定日数が経過した場合（ステップＳ２６が「Ｙｅｓ」の場合）、制御装置１００は、システムに異常は無いとして、経過時間と室内温度の計測をリセットし（ステップＳ２７）、ステップＳ２１に戻る。
【０１０１】
制御装置１００は、計測開始から不検知の設定日数が経過するまでの間に（ステップＳ２６が「Ｎｏ」の場合）、空気槽８の内圧が管理用の閾値（例えば２．７ＭＰａ）以下に低下したか否かを判定する（ステップＳ２８）。空気槽８の内圧が管理用の閾値より大きい場合（ステップＳ２８が「Ｎｏ」の場合）、ステップＳ２５に戻る。なお、内温度の影響で、空気槽８の内圧が低下する場合もあるため、管理用の閾値はそれを考慮した値とするとよい。つまり、制御装置１００は、室内温度に基づいて、管理用の閾値を補正してもよい。
【０１０２】
一方、空気槽８の内圧が管理用の閾値以下に低下した場合（ステップＳ２８が「Ｙｅｓ」の場合）、制御装置１００は、図示しない表示装置に、空気槽８から空気漏れが生じているなどの警告表示などをさせる（ステップＳ２９）と共に、空気漏れの発生日時、経過時間、室内温度などを表示させる（ステップＳ３０）。なお、このとき、経過時間と室内温度の計測を停止すると共に、計測値をリセットしてもよい。
【０１０３】
また、制御装置１００は、空気槽８の内圧が著しく低下した場合、ステップＳ３１に移行してもよい。ステップＳ３１では、空気槽８の内圧が第２の管理用の閾値（例えば２．５ＭＰａ）以下に低下したか否かを判定する。この第２の管理用の閾値は、ステップＳ２８の管理用の閾値よりも小さい値に設定するとよい。これにより、ステップＳ２８では、軽度のシステム異常（軽故障）、ステップＳ３１では、重度のシステム異常（重故障）を検知することができる。
【０１０４】
空気槽８の内圧が第２の管理用の閾値より大きい場合（ステップＳ３１が「Ｎｏ」の場合）、ステップＳ２５に戻る。一方、空気槽８の内圧が第２の管理用の閾値以下に低下した場合（ステップＳ３１が「Ｙｅｓ」の場合）、制御装置１００は、図示しない表示装置に、空気槽８から重度の空気漏れが生じているなどの第２警告表示などをさせる（ステップＳ２９）と共に、空気漏れの発生日時、経過時間、室内温度などを表示させる（ステップＳ３０）。なお、このとき、経過時間と室内温度の計測を停止すると共に、計測値をリセットしてもよい。
以上により、空気槽８の内圧の自然低下に基づいて、システムの異常を検知することができる。
【０１０５】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
【０１０６】
第５実施形態では、制御装置１００が、空気圧縮機２３による空気槽８の充気時間に基づいて、システムの異常を検知する点で、上記実施形態と異なる。
【０１０７】
図１６は、第５実施形態に係る制御装置１００による制御フローである。
図１６に示すように、先ず、制御装置１００は、図示しないタイマー等により予め設定された点検タイミングとなったら、運転モードを管理運転モードに切り替える（ステップＳ４１）。このとき、空気槽８（Ｎｏ．Ａ、Ｎｏ．Ｂ）の内圧は、手動または自動制御により、計測開始時の所定の内圧（後述するステップＳ４４，Ｓ４５の２．７ＭＰａ）よりも下げるとよい。
【０１０８】
次に、空気圧縮機２３を手動起動させ（ステップＳ４２）、管理運転モードの起動条件が成立すると、制御装置１００は、空気圧縮機２３による空気槽８の充気運転を開始させる（ステップＳ４３）。空気圧縮機２３の充気運転によって、空気槽８（Ｎｏ．Ａ、Ｎｏ．Ｂ）の内圧が、所定の内圧（例えば２．７ＭＰａ）以上になったら（ステップＳ４４，Ｓ４５）、制御装置１００は、２．７ＭＰａから３．０ＭＰａ（満充気）までの充気時間の計測を開始する（ステップＳ４６）と共に、空気槽８が設置されている室内温度の計測を開始する（ステップＳ４７）。
【０１０９】
空気槽８（Ｎｏ．Ａ、Ｎｏ．Ｂ）の内圧が、満充気（例えば３．０ＭＰａ以上）になったら（ステップＳ４８，Ｓ４９）、制御装置１００は、空気圧縮機２３を停止させる（ステップＳ５０）。そして、制御装置１００は、図示しない表示装置に、検知の日時、充気時間、運転した空気圧縮機２３のナンバー、室内温度などを表示する（ステップＳ５１）。さらに、制御装置１００は、経過時間と室内温度の計測を停止し、計測値をリセットする（ステップＳ５２）。
【０１１０】
なお、空気槽８の充気時間が、所定の警告値以上の場合（ステップＳ５３）、充気時間が通常よりも長いとして、制御装置１００は、図示しない表示装置に、充気時間の異常を表示する警告を出させる（ステップＳ５４）。そして、制御装置１００は、図示しない表示装置に、検知の日時、充気時間、運転した空気圧縮機２３のナンバー、室内温度などを表示させる（ステップＳ５５）。
【０１１１】
さらに、空気槽８の充気時間が、第２警告値（ステップＳ５３の警告値よりも大きい値）以上の場合（ステップＳ５６）、充気時間が通常よりも異常に長いとして、制御装置１００は、図示しない表示装置に、充気時間の異常を表示する第２警告（重故障警告など）を出させる（ステップＳ５７）。そして、制御装置１００は、図示しない表示装置に、検知の日時、充気時間、運転した空気圧縮機２３のナンバー、室内温度などを表示させる（ステップＳ５８）。
以上により、空気圧縮機２３による空気槽８の充気時間に基づいて、システムの異常を検知することができる。
【０１１２】
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
【０１１３】
第６実施形態では、制御装置１００が、空気圧縮機２３の連続運転時間に基づいて、システムの異常を検知する点で、上記実施形態と異なる。
【０１１４】
図１７は、第６実施形態に係る制御装置１００による制御フローである。
図１７に示すように、先ず、制御装置１００は、運転モードを自動運転モードに切り替える（ステップＳ６１）。次に、空気槽９の圧力レベルが低位レベル（空気圧縮機起動条件）になり、空気圧縮機２３が起動したら（ステップＳ６２）、制御装置１００は、空気圧縮機２３による連続運転時間の計測を開始する（ステップＳ６３）。
【０１１５】
空気圧縮機２３による運転によって空気槽８の圧力レベルが低位レベルから高位レベルになり、空気圧縮機２３が停止したら（ステップＳ６４）、制御装置１００は、空気圧縮機２３の連続運転時間の計測を停止し、計測値をリセットする（ステップＳ６５）。
【０１１６】
一方で、空気圧縮機２３の連続運転時間（例えば、通常１時間程度）が、予め設定した最大連続運転時間（例えば、２時間）を超過した場合（ステップＳ６６）、制御装置１００は、図示しない表示装置に、連続運転時間の異常を表示する警告を出させる（ステップＳ６７）。そして、制御装置１００は、図示しない表示装置に、検知の日時、連続運転時間、室内温度などを表示させる（ステップＳ６８）。
以上により、空気圧縮機２３の連続運転時間に基づいて、システムの異常を検知することができる。
【０１１７】
以上、本発明の好ましい実施形態を記載し説明してきたが、これらは本発明の例示的なものであり、限定するものとして考慮されるべきではないことを理解すべきである。追加、省略、置換、およびその他の変更は、本発明の範囲から逸脱することなく行うことができる。従って、本発明は、前述の説明によって限定されていると見なされるべきではなく、特許請求の範囲によって制限されている。
【０１１８】
例えば、上述した第１実施形態では、内燃機関４の始動回数に基づいて、内燃機関始動用空気供給システム５０の異常を検知すると説明したが、内燃機関４の停止時においても、始動時よりも消費量は少ないが圧縮空気を消費するため、始動回数に加え、停止回数もカウントすることで、より精度の高い管理が可能となる。
【０１１９】
また、例えば、第１実施形態においても、上述した第２実施形態と同様に、温度計５６に基づいて、基準始動回数を補正してもよい。例えば、制御装置１００は、気温が０〜１０℃で基準始動回数が２回とし、気温が１０℃〜で基準始動回数が３回としてもよい。
【０１２０】
また、例えば、第１〜第６実施形態の構成及び制御フローの置換、組み合わせは適宜行うことができる。
【符号の説明】
【０１２１】
１…ポンプ機場（ポンプ設備）、４…内燃機関、４ａ…駆動軸、４ｂ…熱交換器、５…減速機、８…空気槽、８ａ…圧力計、８ｂ…排出弁、８ｃ…充気弁、８ｄ…ドレン弁、１０…主ポンプ（ポンプ）、２０…補機、２３…空気圧縮機、２３ａ…電動機、２３ｂ…供給弁、５０…内燃機関始動用空気供給システム、５０ａ…空気供給ライン（空気配管）、５０ｂ…始動弁（開閉装置）、５１…始動用空気供給系統、５２…開閉弁、５２Ａ…管理用電磁弁（切替装置）、５３…ドレン分離器、５４…温度計、５５…圧力計、５６…温度計、６０…検査用気体供給タンク、６１…バルブ、６２…検査用気体供給ライン、１００…制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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