(57)【要約】【課題】軽負荷運転の時間を短くできる排水システムおよび排水方法を提供する。【解決手段】複数のポンプ設備（１００ａ，１００ｂ）と、制御装置（２００）と、を備え、前記複数のポンプ設備（１００ａ，１００ｂ）のそれぞれは、原動機（１ａ）と、ポンプ（３ａ）と、オンすると前記原動機（１ａ）の動力を前記ポンプ（３ａ）に伝達し、オフすると前記原動機（１ａ）の動力を前記ポンプ（３）に伝達しない動力伝達手段（２ａ）と、を有し、前記制御装置（２００）は、前記複数のポンプ設備（１００ａ，１００ｂ）のそれぞれにおける原動機（１ａ，１ｂ）の軽負荷運転時間に基づいて、いずれのポンプ設備（１００ａ，１００ｂ）の動力伝達手段（２１ａ，２１ｂ）をオンするかを制御する、排水システムが提供される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のポンプ設備と、制御装置と、を備え、
前記複数のポンプ設備のそれぞれは、
原動機と、
ポンプと、
オンすると前記原動機の動力を前記ポンプに伝達し、オフすると前記原動機の動力を前記ポンプに伝達しない動力伝達手段と、を有し、
前記制御装置は、前記複数のポンプ設備のそれぞれにおける原動機の軽負荷運転時間に基づいて、いずれのポンプ設備の動力伝達手段をオンするかを制御する、排水システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記軽負荷運転時間が最も長いポンプ設備の動力伝達手段をオンする、請求項１に記載の排水システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記複数のポンプ設備のそれぞれの実負荷運転時間にも基づいて、いずれのポンプ設備の動力伝達手段をオンするかを制御する、請求項１または２に記載の排水システム。
【請求項４】
前記制御装置は、前記実負荷運転時間が最も長いポンプ設備の動力伝達手段をオンしない、請求項３に記載の排水システム。
【請求項５】
前記制御装置は、前記動力伝達手段をオンしたポンプ設備における前記原動機について、前記実負荷運転時間の計時を開始する、請求項３または４に記載の排水システム。
【請求項６】
前記制御装置は、前記動力伝達手段をオンしたポンプ設備について、前記軽負荷運転時間をリセットする、請求項１乃至５のいずれかに記載の排水システム。
【請求項７】
前記原動機はディーゼル機関である、請求項１乃至６のいずれかに記載の排水システム。
【請求項８】
それぞれが、原動機と、ポンプと、オンすると前記原動機の動力を前記ポンプに伝達し、オフすると前記原動機の動力を前記ポンプに伝達しない動力伝達手段と、を有する複数のポンプ設備を用いて排水を行う排水方法であって、
前記複数のポンプ設備のそれぞれにおける原動機の軽負荷運転時間に基づいて、いずれかのポンプ設備の動力伝達手段をオンする、排水方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のポンプを用いて排水を行う排水システムおよび排水方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のポンプで排水を行うポンプ機場が知られている（例えば、特許文献１）。ポンプは原動機の動力を受けて運転する。原動機としては、ディーゼル機関やガスタービンが用いられる。
【０００３】
ディーゼル機関は、安価ではあるが、軽負荷運転（無負荷運転を含む）が長時間続くと排気管などにカーボンや未燃焼燃料が蓄積され、爆発や火災の原因となりかねない。その対策として、軽負荷運転の後に実負荷運転を行って排気管などを掃気する掃気運転が必要となる。掃気運転を行うことでポンプの維持管理の手間が増えるため、ディーゼル機関より高価なガスタービンを用いざるを得ないことが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５４７５６０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、軽負荷運転の時間を短くできる排水システムおよび排水方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、複数のポンプ設備と、制御装置と、を備え、前記複数のポンプ設備のそれぞれは、原動機と、ポンプと、オンすると前記原動機の動力を前記ポンプに伝達し、オフすると前記原動機の動力を前記ポンプに伝達しない動力伝達手段と、を有し、前記制御装置は、前記複数のポンプ設備のそれぞれにおける原動機の軽負荷運転時間に基づいて、いずれのポンプ設備の動力伝達手段をオンするかを制御する、排水システムが提供される。
軽負荷運転時間に基づいていずれのポンプ設備の動力伝達手段をオンするかを制御するため、原動機の軽負荷運転時間を短くできる。
【０００７】
前記制御装置は、前記軽負荷運転時間が最も長いポンプ設備の動力伝達手段をオンするのが望ましい。
これにより、原動機の軽負荷運転を短くできる。
【０００８】
前記制御装置は、前記複数のポンプ設備のそれぞれの実負荷運転時間にも基づいて、いずれのポンプ設備の動力伝達手段をオンするかを制御するのが望ましい。
これにより、複数のポンプ設備間で負荷を分散できる。
【０００９】
前記制御装置は、前記実負荷運転時間が最も長いポンプ設備の動力伝達手段をオンしないのが望ましい。
これにより、複数のポンプ設備間で負荷を分散できる。
【００１０】
前記制御装置は、前記動力伝達手段をオンしたポンプ設備における前記原動機について、前記実負荷運転時間の計時を開始するのが望ましい。
これにより、実負荷運転時間を確実に計時できる。
【００１１】
前記制御装置は、前記動力伝達手段をオンしたポンプ設備について、前記軽負荷運転時間をリセットするのが望ましい。
これにより、軽負荷運転時間を確実に計時できる。
【００１２】
前記原動機はディーゼル機関であるのが望ましい。
これにより、原動機のコストを抑えられる。
【００１３】
本発明の別の態様によれば、それぞれが、原動機と、ポンプと、オンすると前記原動機の動力を前記ポンプに伝達し、オフすると前記原動機の動力を前記ポンプに伝達しない動力伝達手段と、を有する複数のポンプ設備を用いて排水を行う排水方法であって、前記複数のポンプ設備のそれぞれにおける原動機の軽負荷運転時間に基づいて、いずれかのポンプ設備の動力伝達手段をオンする、排水方法が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
軽負荷運転時間に基づいていずれのポンプ設備の動力伝達手段をオンするかを制御するため、原動機の軽負荷運転時間を短くできる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一実施形態に係る排水システムの概略構成を示すブロック図。
【図２】ポンプ設備１００ａの詳細を示す構成図。
【図３】ポンプ始動時の制御を示すフローチャート。
【図４】ポンプ停止時の制御を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００１７】
（第１の実施形態）
図１は、一実施形態に係る排水システムの概略構成を示すブロック図である。この排水システムは、例えば排水機場に設置されて吸込水槽５０内の水を吐出水槽（不図示）に排出するものであり、複数のポンプ設備１００ａ，１００ｂと、制御装置２００とを備えている。図１および以下では２つのポンプ設備１００ａ，１００ｂが設けられる例を説明するが、３つ以上のポンプ設備があってもよい。以下、特に断らない限りポンプ設備１００ａ，１００ｂの構成は同じなので、主にポンプ設備１００ａについて説明する。
【００１８】
ポンプ設備１００ａは、原動機１ａ、クラッチ２１ａおよびポンプ３ａなどを備えている。
【００１９】
原動機１ａはその出力軸１１ａを回転させる。原動機１ａは、ガスタービンでもよいが、本実施形態では安価なディーゼル機関の適用も可能である。
【００２０】
クラッチ２１ａは、原動機１ａとポンプ３ａとの間に設けられ、原動機１ａの動力（トルク）をポンプ３ａに伝達するか否かを制御する。すなわち、クラッチ２１ａは、原動機１ａの出力軸１１ａとポンプ３ａの主軸３１ａとを直接または間接的に嵌合するか否かを切り替える。クラッチ２１ａが両軸を嵌合する（以下、「クラッチ２１ａがオンする」という）ことで動力が伝達され、両軸の嵌合を解除する（以下、「クラッチ２１ａがオフする」という）ことで動力が伝達されなくなる。この意味で、クラッチ２１ａは動力伝達手段と言える。
【００２１】
ポンプ３ａは、例えば立軸斜流ポンプであり、原動機１ａの動力を受けて主軸３１ａに固定された羽根車（不図示）が回転することで排水が行われる。
【００２２】
ここで、クラッチ２１ａがオフの場合、原動機１ａは何も回していない無負荷運転となる。原動機１ａがディーゼル機関の場合、３０％以下の軽負荷運転（無負荷運転を含む、以下同様）を長時間行うと内部にカーボンや未燃焼燃料が蓄積されてしまう。しかしながら、本実施形態では後述するようにして軽負荷運転の時間を短くするため、原動機１ａとして安価なディーゼル機関を適用することもできる。
【００２３】
制御装置２００は、各ポンプ設備１００ａ，１００ｂにおける原動機１ａ，１ｂの軽負荷運転時間を計時する軽負荷運転タイマ５１ａ，５１ｂを有し、原動機１ａ，１ｂの軽負荷運転時間に基づいていずれのポンプ設備１００ａ，１００ｂにおけるクラッチ２１ａ，２１ｂをオンするかを制御する。望ましくは、制御装置２００は、原動機１ａ，１ｂの実負荷運転時間を計時する実負荷運転タイマ５２ａ，５２ｂを有し、各ポンプ設備１００ａ，１００ｂにおける原動機１ａ，１ｂの実負荷運転時間も考慮する。これにより、制御装置２００は複数のポンプ設備１００ａ，１００ｂの排水開始順序を任意に変えることができる。
【００２４】
図２は、ポンプ設備１００ａの詳細を示す構成図であり、主な構成要素である原動機１ａ、クラッチ２１ａを内蔵した減速機２ａおよびポンプ３ａに加え、制御装置２００を描いている。
【００２５】
ポンプ３ａは吸込水槽５０上部のポンプ設置床５１にポンプベース５２を介して設置される。ポンプ３ａは、主軸３１ａと、ケーシング３２ａと、羽根車３３ａとを有する。
【００２６】
ケーシング３２ａは、吸込水槽５０内に配置されて下端に吸込ベルマウス３２１ａが接続されたポンプケーシング３２２ａと、その上部に接続された吊り下げ管３２３ａと、その上部に接続された屈曲吐出管３２４ａ、その先に吐出弁３２５ａを介して接続された吐出管３２６ａから構成される。吐出管３２６ａの先端には逆流防止弁３２７ａが設けられる。
【００２７】
主軸３１ａは屈曲吐出管３２４ａを貫通して吊り下げ管３２３ａおよびポンプケーシング３２２ａ内に配置され、回転自在に支持される。主軸３１ａの下部には羽根車３３ａが取り付けられている。
【００２８】
ポンプ３ａの上方に、原動機１ａと、減速機２ａとが配置される。減速機２ａは、例えば直交軸傘歯車減速機であり、クラッチ２１ａと、入力軸２２ａと、傘歯車２３ａとを有する。クラッチ２１ａは、減速機２ａの入力軸２２ａと原動機１ａの出力軸１１ａとの間に設けられ、両軸を嵌合するか否かを切り替える。傘歯車２３ａは入力軸２２ａおよびポンプ３ａの主軸３１ａに接続される。クラッチ２１ａを介して原動機１ａからの動力が入力軸２２ａに伝達されると傘歯車２３ａが回転し、これに伴ってポンプ３ａの主軸３１ａが回転する。
【００２９】
図３は、ポンプ始動時の制御を示すフローチャートである。以下、ポンプ設備１００ａ，１００ｂの原動機１ａ，１ｂが、吸込水槽５０の水位に関わらず運転している全速全水位先行待機ポンプである例を説明する。
【００３０】
この場合、初めにポンプ設備１００ａ，１００ｂの原動機１ａ，１ｂが始動する（ステップＳ１）。ただし、水位が低い場合はクラッチ２１ａ，２１ｂがオフであり、待機運転すなわち軽負荷運転である。よって、制御装置２００は原動機１ａ，１ｂの始動とともに、各原動機１ａ，１ｂの軽負荷運転タイマ５１ａ，５１ｂをオンして軽負荷運転時間の計時を開始する（ステップＳ２）。
【００３１】
不図示の水位計により吸込水槽５０の水位が所定の始動水位に達したことが検出されると（ステップＳ３のＹＥＳ）、制御装置２００は１つのポンプ設備（以下、ポンプ設備１００ａとする）を選択する（ステップＳ４）。
【００３２】
そして、制御装置２００は、軽負荷運転タイマ５１ａ，５１ｂを参照することにより、選択されたポンプ設備１００ａにおける原動機１ａの軽負荷運転時間が最長であるか否かを確認する（ステップＳ５）。
【００３３】
最長である場合（ステップＳ５のＹＥＳ）、制御装置２００はそのポンプ設備１００ａのクラッチ２１ａをオンするための指令を発行する（ステップＳ６Ａ）。これにより、クラッチ２１ａがオンしてポンプ３ａが始動し、ポンプ設備１００ａの原動機１ａは軽負荷運転から実負荷運転に遷移する。
【００３４】
このように軽負荷運転時間が最長である原動機１ａを初めに実負荷運転させることで、掃気運転（原動機１ａの排気管などを掃気するための運転）を兼ねた実負荷運転とすることができる。
【００３５】
一方、選択されたポンプ設備１００ａにおける原動機１ａの軽負荷運転時間が最長でない場合（ステップＳ５のＮＯ）、制御装置２００は、実負荷運転タイマ５２ａ，５２ｂを参照することにより、選択されたポンプ設備１００ａにおける原動機１ａの実負荷運転時間が最長であるか否かを確認する（ステップＳ７）。
【００３６】
最長である場合、当該ポンプ設備１００ａの累積稼働時間が長いため、他のポンプ設備との負荷分散を図るべく、当該ポンプ設備１００ａのクラッチ２１ａをオンしない。そして、制御装置２００は他のポンプ設備（ここでは、ポンプ設備１００ｂ）を選択する（ステップＳ８）。そして、ステップＳ５がＹＥＳとなる、または、後述するステップＳ９がＮＯとなるポンプ設備が特定されるまで、制御装置２００は上記ステップＳ５，Ｓ７，Ｓ９の処理を行う。
【００３７】
一方、選択されたポンプ設備１００ａにおける原動機１ａの実負荷運転時間が最長でない場合（ステップＳ７のＮＯ）、制御装置２００は、軽負荷運転タイマ５１ａ，５１ｂを参照することにより、選択されたポンプ設備１００ａにおける原動機１ａの軽負荷運転時間が２番目に長いか否かを確認する（ステップＳ９）。
【００３８】
２番目に長い場合（ステップＳ９のＹＥＳ）、制御装置２００は当該ポンプ設備１００ａのクラッチ２１ａをオンすることなく、他のポンプ設備１００ｂを選択する（ステップＳ８）。
【００３９】
一方、２番目に長くない場合（ステップＳ９のＮＯ）、制御装置２００はそのポンプ設備１００ａのクラッチ２１ａをオンするための指令を発行する（ステップＳ６Ａ）。これにより、クラッチ２１ａがオンしてポンプ３ａが始動し、ポンプ設備１００ａにおける原動機１ａは軽負荷運転から実負荷運転に遷移する。
【００４０】
なお、ステップＳ６Ａでは、選択されたポンプ設備１００ａにおける原動機１ａが実負荷運転に遷移する。そのため、制御装置２００は対応する実負荷運転タイマ５２ａをオンしてポンプ設備１００ａにおける原動機１ａの実負荷運転時間の累積を開始するとともに、軽負荷運転タイマ５１ａをオフしてポンプ設備１００ａにおける原動機１ａの軽負荷運転時間の計時を停止して計時時間をリセットする（ステップＳ６Ｂ）。
【００４１】
以上で、１台目のポンプ設備が排水を開始する。その後、さらに吸込水槽５０の水位が上昇して次の始動水位に達すると、ステップＳ３以降の処理が行われる。
【００４２】
図４は、ポンプ停止時の制御を示すフローチャートである。以下、ポンプ設備１００ａが排水を行っているものとして説明する。
【００４３】
吸込水槽５０の水位が低下して停止水位に達すると（ステップＳ１１のＹＥＳ）、制御装置２００は排水を行っているポンプ設備１００ａのクラッチ２１ａをオフするための指令を発行する（ステップＳ１２）。
【００４４】
これにより、ポンプ設備１００ａのポンプ３ａが停止して原動機１ａは実負荷運転から軽負荷運転に遷移する。そのため、制御装置２００は対応する実負荷運転タイマ５２ａをオフして原動機１ａの実負荷運転時間の累積を停止するとともに、軽負荷運転タイマ５１ａをオンして原動機１ａの軽負荷運転時間の計時を開始する（ステップＳ１３）。
以上で、ポンプ設備１００ａの排水が停止する。
【００４５】
このように、本実施形態では、各ポンプ設備における原動機の軽負荷運転時間を計時し、軽負荷運転時間が最も長い原動機を有するポンプ設備のクラッチを優先的に選択してオンする。そのため、各ポンプ設備の軽負荷運転時間を短くすることができる。結果として、掃気運転が不要となり、原動機として安価なディーゼル機関を適用できる。
なお、本実施形態は、ポンプ設備１００ａ，１００ｂが全速全水位先行待機ポンプである場合のみならず、通常のポンプである場合にも適用可能である。
【００４６】
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうることである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲とすべきである。
【符号の説明】
【００４７】
１ａ，１ｂ  原動機
２１ａ，２１ｂ  クラッチ
３ａ，３ｂ  ポンプ
１００ａ，１００ｂ  ポンプ設備
２００  制御装置
５１ａ，５１ｂ  軽負荷運転タイマ
５２ａ，５２ｂ  実負荷運転タイマ
【図１】
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【図２】
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【図３】
2018017135.tif 000005
【図４】
2018017135.tif 000006