(57)【要約】【課題】ポンプシステム及びその制御方法を提供する。【解決手段】本発明のポンプシステム及びその制御方法は、遠心ポンプと、入口圧力計と、出口弁と、制御装置とを備える。遠心ポンプはタンクの液体の抽出に用いられる。入口圧力計は前記遠心ポンプの吸水口に連結され、前記吸水口の入口圧力値の測定に用いられる。出口弁は前記遠心ポンプの排水口に連結され、前記遠心ポンプの排水量の制御に用いられる。制御装置は前記入口圧力計に電気的に接続されると共に前記出口弁の制御に用いられ、前記制御装置は前記入口圧力値及び所定圧力値の関係に基づいて前記出口弁の開度の調整を行い、前記遠心ポンプの負荷曲線を連帯的に改変する。【選択図】図１
2019120195.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンクの液体の抽出に用いられる遠心ポンプと、
前記遠心ポンプの吸水口に連結され、前記吸水口の入口圧力値の測定に用いられる入口圧力計と、
前記遠心ポンプの排水口に連結され、前記遠心ポンプの排水量の制御に用いられる出口弁と、
前記入口圧力計に電気的に接続されると共に前記出口弁の制御を行い、前記入口圧力値及び所定圧力値の関係に基づいて前記出口弁の開度の調整を行い、前記遠心ポンプの負荷曲線を連帯的に改変する制御装置と、を備えることを特徴とするポンプシステム。
【請求項２】
前記所定圧力値は前記遠心ポンプに必要な有効吸込みヘッドの１．２５倍であることを特徴とする請求項１に記載のポンプシステム。
【請求項３】
前記入口圧力値が前記所定圧力値と等しい、または前記所定圧力値より小さい場合、前記制御装置は弁調整器により前記出口弁の開度を小さくし、前記遠心ポンプの負荷曲線を連帯的に改変する方式により前記入口圧力値を上昇させることを特徴とする請求項１に記載のポンプシステム。
【請求項４】
前記遠心ポンプの前記排水口に連結され、前記排水口の出口圧力値の測定に用いられる出口圧力計を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のポンプシステム。
【請求項５】
前記制御装置に電気的に接続され、使用者が前記制御装置を制御するために用いられるユーザーインターフェイスを更に備える、ことを特徴とする請求項１に記載のポンプシステム。
【請求項６】
前記制御装置に電気的に接続される警報装置を更に備え、前記出口圧力計により前記排水口の出口圧力値が出口圧力下限値と等しい、または前記出口圧力下限値より小さいことが測定された場合、前記制御装置は前記警報装置に抽出完了信号を発信させるか、または前記遠心ポンプの運転を停止させる、ことを特徴とする請求項４に記載のポンプシステム。
【請求項７】
警報装置及び開口部検出器を更に備え、
前記警報装置は前記制御装置に電気的に接続され、
前記開口部検出器は前記出口弁の開度の検出に用いられ、前記開口部検出器により前記出口弁の開度が開度下限値と等しいか、または前記開度下限値より小さいことが検出された場合、前記制御装置は前記警報装置に警報信号を発信させ、
前記開度下限値は１０％〜１５％であることを特徴とする請求項１に記載のポンプシステム。
【請求項８】
制御装置が入口圧力計により遠心ポンプの吸水口の入口圧力値の測定を行い、
前記制御装置により、前記入口圧力値及び所定圧力値の関係に基づいて前記遠心ポンプの排水口に連結される出口弁の開度の調整を行って前記遠心ポンプの負荷曲線を連帯的に調整すべきかどうか判断することを特徴とするポンプシステムの制御方法。
【請求項９】
前記所定圧力値は前記遠心ポンプに必要な有効吸込みヘッドの１．２５倍であることを特徴とする請求項８に記載のポンプシステムの制御方法。
【請求項１０】
前記制御装置により、前記入口圧力値及び所定圧力値の関係に基づいて前記遠心ポンプの前記排水口に連結される前記出口弁の開度の調整を行って前記遠心ポンプの負荷曲線を連帯的に調整することは、
前記制御装置により、前記入口圧力値が前記所定圧力値と等しいか、または前記所定圧力値より小さいかを判断し、
前記入口圧力値が前記所定圧力値と等しい、または前記所定圧力値より小さい場合、前記制御装置が前記出口弁の開度を小さくさせ、
前記入口圧力値が前記所定圧力値より大きい場合、前記制御装置により前記入口圧力値の測定が実行されることを特徴とする請求項８に記載のポンプシステムの制御方法。
【請求項１１】
前記制御装置が前記出口弁の開度を小さくすることは、
前記制御装置により、前記出口弁に連結される開口部検出器により検出された前記出口弁の開度が開度下限値と等しいか、または前記開度下限値より小さいかを判断し、
前記出口弁の開度が開度下限値と等しいか、または前記開度下限値より小さい場合、前記制御装置により、前記出口弁に連結される出口圧力計により測定された前記出口弁の出口圧力値が出口圧力下限値と等しいか、または前記出口圧力下限値より小さいかを判断し、
前記出口弁の出口圧力値が出口圧力下限値と等しいか、前記出口圧力下限値より小さい場合、前記制御装置が前記遠心ポンプを停止させるか、或いは警報装置が警報信号を発信し、
前記出口弁の出口圧力値が出口圧力下限値より大きい場合、前記制御装置により前記入口圧力値の測定が実行され、
前記出口弁の開度が開度下限値より大きい場合、前記制御装置が前記出口弁の開度を小さくすることを特徴とする請求項１０に記載のポンプシステムの制御方法。
【請求項１２】
前記制御装置が前記出口弁の開度を小さくした後に、
前記制御装置により、前記出口弁に連結される出口圧力計により測定された前記出口弁の出口圧力値が出口圧力下限値と等しいか、または前記出口圧力下限値より小さいかを判断し、
前記出口圧力値が前記出口圧力下限値に等しい、または前記出口圧力下限値より小さい場合、前記制御装置が前記遠心ポンプを停止させるか、或いは警報装置が抽出完了信号を発信し、
前記出口圧力値が出口圧力下限値より大きい場合、前記制御装置により前記入口圧力値の測定が実行されることを特徴とする請求項１０に記載のポンプシステムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプシステム及び制御方法に関し、より詳しくは、遠心ポンプを有するポンプシステム及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
バラスト水（Ｂａｌｌａｓｔ  ｗａｔｅｒ）は現代の船舶（貨物船、客船）等にとって、船体の重量を増加させて無積載時の船体の重心の安定性を維持させるために汲み取られた海水である。このため、船上には吸水ポンプが配備され、船体の重量を増加させる際に海水を汲み取り、船体に貨物を積載させるための空間が必要になった場合は海水を排出させる。従来のよくある船舶用の吸水ポンプとして、遠心ポンプ（Ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ  ｐｕｍｐ）、蒸気駆動往復ポンプ（ｓｔｅａｍ  ｄｒｉｖｅ  ｒｅｃｉｐｒｏｃａｔｉｎｇ  ｐｕｍｐ）、ギアポンプ（Ｇｅａｒ  ｐｕｍｐ）、渦巻きポンプ（Ｓｐｉｒａｌ  ｐｕｍｐ）等がある。遠心ポンプは低コストで流量も多いため、一般的な大型船舶の多くに採用され、吸水作業にかかる時間を減少させている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、遠心ポンプは吸水過程において、バラスト水が不断で抽出されて水位が徐々に下降し、液体の飽和蒸気圧が上昇してしまい、キャビテーション（Ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ）の発生率が高くなっていた。吸水時の液体の速度及び圧力は時間の変化に追随するため、通常は遠心ポンプの吸水口の圧力を最低とし、圧力が低いほど容易に吸水される。但し、前記箇所の圧力が輸送温度下での液体の飽和蒸気圧に等しいかより小さい場合、液体が部分的に気化し、大量の蒸気泡が形成される。これらの気泡が管路を経由して遠心ポンプ中に進入すると圧力が上昇して破裂を引き起こして急速凝結され、気泡が消失すると局部的に真空が発生し、更に周囲の液体が超高速で気泡のあった箇所に湧き出し、非常に大きな衝撃を与えて遠心ポンプ内の金属の表面を腐食疲労させ、破壊してしまった。
【０００４】
なお、キャビテーションが発生すると、遠心ポンプに騒音や震動が発生し、且つ材質の損壊が加速して寿命が縮んでしまう。また、遠心ポンプの流量や揚程も低下し、ひいては断流を引き起こして正常に動作しなくなる状況が発生してしまう。
【０００５】
このため、キャビテーションの発生を避けるためには船員が吸水中の遠心ポンプを常に監視せねばならない。しかし、人力で監視を行う場合はどうしても見落としが発生し、遠心ポンプに往々にしてキャビテーションが発生し、吸水を継続できなくなり、遠心ポンプが損傷するばかりか、排水作業が遅れてしまっていた。また、遠心ポンプがキャビテーションのために運転を停止してもバラスト水はなおも一定の水位の水量を残すため、船員を派遣して遠心ポンプを停止させた後、ギアポンプや渦巻きポンプ等の他のタイプのポンプに交換して残ったバラスト水の吸水を継続させねばならなかった。しかし、ギアポンプ及び渦巻きポンプは設備コストが高く、且つ流量も遠心ポンプに遠く及ばないため、吸水が大幅に遅れる。
【０００６】
前述のように、従来の船舶のバラスト水の排水作業は費用も人力も掛かり、設備及び時間的コストも高い作業である。
【０００７】
そこで、本発明者は上記の欠点が改善可能と考え、鋭意検討を重ねた結果、合理的設計で上記の課題を効果的に改善する本発明のポンプシステム及びその制御方法の提案に到った。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものである。上記課題解決のため、本発明は、遠心ポンプを有するポンプシステム及びその制御方法を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一実施形態に係るポンプシステムの特徴は、主に遠心ポンプと、入口圧力計と、出口弁と、制御装置とを備える。遠心ポンプはタンクの液体の抽出に用いられる。入口圧力計は前記遠心ポンプの吸水口に連結されて前記吸水口の入口圧力値の測定に用いられる。出口弁は前記遠心ポンプの排水口に連結されて前記遠心ポンプの排水量の制御に用いられる。制御装置は前記入口圧力計に電気的に接続されると共に前記出口弁の制御に用いられる。前記制御装置は前記入口圧力値及び所定圧力値の関係に基づいて前記出口弁の開度の調整を行い、前記遠心ポンプの負荷曲線を連帯的に改変するために使用される。
【００１０】
また、本発明の一実施形態に係るポンプシステムの制御方法は、制御装置が入口圧力計により前記ポンプシステムの遠心ポンプの吸水口の入口圧力値の測定を行い、前記制御装置により、前記入口圧力値及び所定圧力値の関係に基づいて前記遠心ポンプの排水口に連結される出口弁の開度の調整を行って前記遠心ポンプの負荷曲線を連帯的に調整すべきかどうかを判断することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一実施形態の前述のポンプシステム及びその制御方法は、制御装置が遠心ポンプの入口圧力値及び所定圧力値の関係に基づいてその出口弁の開度の調整を行うことにより、吸水作業時に入口圧力値の動的な調整を行ってポンプシステムの負荷曲線を連帯的に改変し、遠心ポンプの運転を持続させてキャビテーションを発生させないようにする。これにより、従来の遠心ポンプのようにキャビテーションが発生して損壊することがなくなり、コストが高く流量が少ない他のポンプに交換して吸水を継続させなければならないという問題を回避することができる。即ち、本発明に係るポンプシステム及びその制御方法は、人的コスト、設備コスト及び作業時間等を同時に節約することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係るポンプシステムを示す概略図である。
【図２】図１に示すポンプシステムの機能を示すグラフである。
【図３】図１に示すポンプシステムの制御方法を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明に係るポンプシステム及びその制御方法の実施形態について説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。
【００１４】
以下、図１〜３を参照しながら、本発明をさらに詳しく説明する。まず、図１は本発明の一実施形態に係るポンプシステム１を示す概略図である。主に遠心ポンプ１０と、入口弁２０と、出口弁３０と、開口部検出器４０と、入口圧力計５０と、出口圧力計６０と、制御装置７０とを備える。
【００１５】
遠心ポンプ１０（Ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ  ｐｕｍｐ）は吸水口１１及び排水口１２を有し、吸水口１１は管路を経て液体（例えば、油、バラスト水等）が保存されるタンク２に連結される。ちなみに、本発明では、ポンプシステム１に連結されるタンクの数量に制限はなく、実際の需要に応じ、管路を経て複数のタンクに連結され、同時に複数のタンクに対する吸液作業を行うことが可能である。
【００１６】
遠心ポンプ１０の内部には高速回転を行うインペラー（図示せず）が設置され、遠心力を発生させ、タンク２の液体が管路を経由し、吸水口１１からインペラーの中央部位へ吸入され、インペラーの回転により液体が流動中に運動エネルギーを獲得して圧力が上昇し、且つ液体の流速も増す。最後に、高速の液体がインペラーの外縁から振り落とされ、外に向けて徐々に拡張される渦巻き型の外ケースに進入し、排水口１２から排出される。こうして液体の輸送が達成される。
【００１７】
入口弁２０は遠心ポンプ１０の吸水口１１に設置され、例えば、弁調整器によりその開度が調整され、管路は入口弁２０を経て吸水口１１に連通され、入口弁２０は吸水口１１を通過する液体の流量の制御に用いられる。ちなみに、本発明は入口弁２０の種類に制限はなく、開度が調整可能であり、遠心ポンプ１０の吸水口１１を通過する液体の流量を制御可能な弁は全て本発明の範囲に含まれる。
【００１８】
また、出口弁３０は遠心ポンプ１０の排水口１２に設置され、例えば、弁調整器（図示せず）によりその開度が調整され、排水口１２を通過する液体の流量が制御される。ちなみに、本発明は出口弁３０の種類を制限することなく、開度が調整可能であり、遠心ポンプ１０の排水口１２を通過させる液体の流量を制御可能な弁は全て本発明の範囲に含まれる。
【００１９】
開口部検出器４０は出口弁３０に設置され、前記出口弁３０の開度の検出に用いられる。ちなみに、本発明は開口部検出器４０の設計に制限はなく、出口弁３０の開度を測定可能な検出器であれば全て本発明の範囲に含まれる。
【００２０】
入口圧力計５０は遠心ポンプ１０の吸水口１１に連結され、前記吸水口１１の箇所の入口圧力値の測定に用いられる。ちなみに、本発明は入口圧力計５０の設計に制限はなく、遠心ポンプ１０の吸水口１１の圧力を測定可能な圧力計は全て本発明の範囲に含まれる。
【００２１】
出口圧力計６０は遠心ポンプ１０の排水口１２に連結され、前記排水口１２の箇所の出口圧力値の測定に用いられる。ちなみに、本発明は出口圧力計６０の設計に制限はなく、遠心ポンプ１０の排水口１２の圧力を測定可能な圧力計ならば全て本発明の範囲に含まれる。
【００２２】
制御装置７０は前述の開口部検出器４０、入口圧力計５０、出口圧力計６０、及び前述の出口弁３０の弁調整器に電気的に接続される。制御装置７０内にはマイクロプロセッサ、ソフトウェアプログラム等を備え、前記弁調整器の演算及び制御を実行させ、前記開口部検出器４０、入口圧力計５０、出口圧力計６０及びポンプシステム１に相関する計算を完成させ、且つこれらのパラメータの制御、確認及び伝達に用いられる。
【００２３】
制御装置７０は入口圧力計５０により測定された吸水口１１の入口圧力値及び遠心ポンプ１０の所定圧力値の関係に基づいて出口弁３０の開度の調整を行い、遠心ポンプ１０の負荷曲線を連帯的に改変するために用いられ、遠心ポンプ１０にキャビテーションが発生しないようにする。
【００２４】
更に詳しくは、図２は図１に示すポンプシステム１の機能を示すグラフである。遠心ポンプ１０がポンプシステム１に装設されると、ポンプシステム１の負荷曲線及び遠心ポンプの揚程曲線の交差点が遠心ポンプの動作点となる（図２のＡ点参照）。しかしながら、タンク２の液体が徐々に吸水されるに連れて水位が徐々に低下し、遠心ポンプ１０の水位Ｌが徐々に増し、ポンプシステム１の有効吸込みヘッド（Ｎｅｔ  Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｓｕｃｔｉｏｎ  Ｈｅａｄ  Ａｖａｉｌａｂｌｅ、ＮＰＳＨａ）が徐々に下降する。ＮＰＳＨａが遠心ポンプ１０の必要吸込みヘッド（Ｎｅｔ  Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｓｕｃｔｉｏｎ  Ｈｅａｄ  Ｒｅｑｕｉｒｅｄ、ＨＰＳＨｒ）（即ち、遠心ポンプ１０本体の設計時にその時点での輸送温度下での飽和蒸気揚程の最小許容値に規定される）より低くなるまで下降すると、キャビテーションが発生する。即ち、遠心ポンプ１０の吸水口１１の入口圧力値が遠心ポンプ１０のＮＰＳＨｒ（所定閾値と定義される）まで下降するとキャビテーションが発生する。
【００２５】
これにより、入口圧力計５０により測定される吸水口１１の入口圧力値が低下すると、制御装置７０は弁調整器により出口弁３０の開度の調整を行い、例えば、出口弁３０の開度を小さくさせ、遠心ポンプ１０の出口の流量を低下させる。図２から分かるように、出口の流量が低下すると、排出圧力が上昇し、入口圧力値が再度上昇し、動作点が前述のＡ点からＢ点に変更され、遠心ポンプ１０が安定的な運転状態に維持されてキャビテーションが発生しなくなる。ちなみに、入口圧力値が低下した際に制御装置７０が出口弁３０の開度の調整を即時行うことを避けるために所定圧力値が定義され、前記所定圧力値は前述の所定閾値（即ち、ＮＰＳＨｒ）より大きく、且つ所定閾値の約１．２５倍となる。例えば、所定閾値が約−０．５ｋｇ／ｃｍ２である場合、所定圧力値はそれに応じて約−０．６ｋｇ／ｃｍ２に設定される。これにより、入口圧力計５０により測定された吸水口１１の入口圧力値が前記所定圧力値に達すると、制御装置７０が弁調整器により出口弁３０の開度の調整を開始する。
【００２６】
下記の表は本発明者が排量約２５０ｍ３の遠心ポンプに出口弁としてバタフライ弁（Ｂｕｔｔｅｒｆｌｙ  ｖａｌｖｅ）が組み合わせられる状況について実際に測定を行ったデータである。表１に示すように、吸水中に出口弁３０の開度を調整しなければ、遠心ポンプ１０によりタンク２の液体がその水位が約０．２９メートル（約２９センチメートル）になるまで吸水された際にキャビテーションが発生し、運転が停止したり、空転が発生する。表２に比べ、本発明の制御装置７０は入口圧力値の低下に従って弁調整器により出口弁３０の開度の調整を行い、或いは、制御装置７０が水位Ｌの変化に合わせて出口弁３０の開度の調整を行い、入口圧力値を高めて遠心ポンプ１０が持続的に動作点に維持され、運転を持続させるようにする。これにより、液体が約９センチメートルの水位になるまで吸水される。
【表１】
2019120195.tif 000003
【表２】
2019120195.tif 000004
【００２７】
このように、本実施形態のポンプシステムを用いることにより、遠心ポンプにキャビテーションが発生することにより遠心ポンプが停止し、設備の損傷及び排水時間の遅延等の問題を回避することができる。また、本実施形態のポンプシステムを用いることにより、人手を割いて遠心ポンプにキャビテーションが発生していないか常時監視しなければならないという不要なコストを節約することができる。また、本実施形態のポンプシステムを用いることにより、人力で操作しなければならないために作業時間が延びるという問題を回避することができる。
【００２８】
また、図１に戻って、本実施形態のポンプシステム１は、制御装置７０に接続され、使用者がポンプシステム１を遠隔から常時監視可能にするユーザーインターフェイス８０を備える。
【００２９】
また、出口弁３０の開度は完全に閉まった状態に調節できないため、排水が詰まる問題が発生する。このため、本発明の一実施形態では、ポンプシステム１が制御装置７０に電気的に接続される警報装置９０を更に備える。開口部検出器４０により出口弁３０の開度が開度下限値に達したことが検出されると、例えば、出口弁３０が全開時の１０％〜１５％に達した場合、制御装置７０は弁調整器による出口弁３０の調整を行わない。この際、制御装置７０は警報装置９０に警報信号を発信させる。前記警報信号は音や光であり、且つユーザーインターフェイス８０を通して使用者に通知される。他の状況では、出口圧力計６０により排水口１２の出口圧力値が出口圧力下限値（例えば、０に近い）に達したことが検出されると、タンク２内の液体がほぼ空になるまで抽出されたことを意味し、この際、制御装置７０は警報装置９０に抽出完了信号を発信させる。前記抽出完了信号は音や光であり、ユーザーインターフェイス８０を通して使用者に通知される。この際、使用者はユーザーインターフェイス８０を使用して制御装置７０に遠心ポンプ１０の運転を停止させる。
【００３０】
以上がポンプシステム１の紹介であり、続いて、図３は図１に示すポンプシステムの制御方法を示す概略図である。ここでは、前述のポンプシステム１がどのように制御されるかについての理解を促す。
【００３１】
まず、前述のポンプシステム１が提供され、且つ遠心ポンプ１０が起動されてタンク２の液体の吸水を開始させる。通常では、吸水作業開始時にポンプシステムの入口弁及び出口弁の開度が全開に調節される。即ち、ポンプシステム１の入口弁２０及び出口弁３０の開度が吸水作業開始時に全開に調節される。
【００３２】
次いで、工程Ｓ１００が実行され、制御装置７０が入口圧力計５０によりポンプシステム１の遠心ポンプ１０の吸水口１１の入口圧力値の測定を行う。
【００３３】
次に、制御装置７０は、前記入口圧力値及び所定圧力値の関係に基づいて、前記遠心ポンプ１０の排水口１２に連結される出口弁３０の開度の調整を行い、前記遠心ポンプ１０の負荷曲線を連帯的に調整させるべきか否かを判断する。詳しくは、前述の入口圧力値の測定工程（Ｓ１００）の後に続けて工程Ｓ２００が実行され、制御装置７０により入口圧力値が所定圧力値に等しいかより小さいかどうかが判断される。前述のように、所定圧力値が所定閾値（即ち、遠心ポンプ１０のＮＰＳＨｒ）の約１．２５倍の数値に設定される。これにより、制御装置７０により入口圧力値が所定圧力値に達していないと判断されると、入口圧力値がなお所定圧力値より大きいことを意味する。即ち、入口圧力値がなお遠心ポンプ１０のＮＰＳＨｒに近付いておらず、且つ許容範囲である。この状況では、入口圧力値の調整を行って上昇させる必要がなく、遠心ポンプ１０が正常運転を維持する。よって、制御装置７０により前述の工程Ｓ１００が継続的に実行され、入口圧力値の測定が持続的に行われる。
【００３４】
吸水の進行に連れて水位Ｌが低下し、入口圧力値も徐々に低下する。このため、制御装置７０により入口圧力値が所定圧力値と等しいか、より小さいと判断されると、入口圧力値が遠心ポンプ１０のＮＰＳＨｒに近付いていることを意味し、上昇するように調整を行う必要がある。
【００３５】
この場合、すぐに続けて工程Ｓ３００が実行され、制御装置７０が前記出口弁３０に連結される開口部検出器４０により検出された出口弁３０の開度が開度下限値（前述の出口弁３０が全開時の１０％〜１５％）と等しいか、より小さいかどうかを判断させる。この工程は、出口弁３０の開度を小さくする前に出口弁３０の空間が小さくなっていないかどうかを確認し、出口弁３０の開度が小さすぎるために排水時に過大な抵抗力が生じ、弁が損壊したり、破裂する等の事故が起こらないようにするために行われる。
【００３６】
これにより、制御装置７０が開口部検出器４０により検出された出口弁３０の開度が開度下限値に達していないと判断すると、出口弁３０の開度が小さいことを意味し、工程Ｓ４００が更に実行され、制御装置７０が弁調整器により出口弁３０の開度を小さくさせる。出口弁３０の調整程度はその都度実際の需要に応じて決められ、本発明ではその制限はない。
【００３７】
一方、制御装置７０が開口部検出器４０により検出された出口弁３０の開度が開度下限値に達していると判断すると、制御装置７０は弁調整器に出口弁３０を小さくさせず、且つ警報装置９０に警報信号を発生させて使用者に通知させる。この場合、続いて工程Ｓ５００が実行され、制御装置７０が出口弁３０に連結される出口圧力計６０により検出された出口弁３０の出口圧力値が出口圧力下限値と等しいか、より小さいかどうかの判断を行う。出口圧力下限値と等しいかより小さいと判断された場合、タンク２の液体が空になるまで抽出されたことを意味し、工程Ｓ６００が実行され、制御装置７０が遠心ポンプ１０を停止させるか、警報装置９０に抽出完了信号を発信させて使用者に吸水作業の完了を通知させる。制御装置７０がこの工程を実行中に、遠心ポンプ１０を停止させる工程、或いは警報装置９０に抽出完了信号を発信させることで使用者の需要に応じて調整を行う工程の２つが同時に実行されるか、その内の１つの工程のみが実行される。出口圧力下限値に等しくないかより小さくないと判断された場合、遠心ポンプ１０がなお排水中であり、且つタンク２の液体がまだ完全には抽出されていないことを意味する。この場合、遠心ポンプ１０が運転を継続して吸水を行い、且つ制御装置７０により工程Ｓ１００が再度実行され、制御装置７０により出口圧力値が出口圧力下限値に等しいかより小さいか判断されるまで入口圧力値の測定が継続される。
【００３８】
前述のように、出口弁３０が小さくされる工程Ｓ４００の実行後に、続いて工程Ｓ５００が実行され、タンク２の液体が完全に抽出されたか否かが判断される。
【００３９】
即ち、吸水作業が開始された後、ポンプシステム１は遠心ポンプ１０の入口圧力値及びその所定圧力値の関係に基づいて出口弁３０の開度を小さくするが、出口弁３０の開度が開度下限値に達した後には調整を終了させる。この調整により、ポンプシステム１の負荷曲線を連帯的に改変して遠心ポンプ１０の運転を維持させる目的が達成され、出口圧力値が出口圧力下限値に達すると停止され、遠心ポンプ１０に途中でキャビテーションが発生して吸水作業が停止されることがなくなる。
【００４０】
上述のポンプシステム及びその制御方法により、制御装置が遠心ポンプの入口圧力値及び所定圧力値の関係に基づいてその出口弁の開度の調整を行う。これにより、吸水作業の進行時に入口圧力値が動的に調整され、ポンプシステムの負荷曲線が連帯的に改変され、遠心ポンプが運転を持続させてキャビテーションが発生しなくなる。よって、従来の遠心ポンプに存在するキャビテーションが発生しやすく、損壊した場合に流量が少なくて時間がかかる他のポンプに交換して吸水を継続させなければならないという問題が回避される。即ち、本発明に係るポンプシステム及びその制御方法は、人的コスト、設備コスト及び作業時間等を同時に節約することができる。
【００４１】
上述の実施形態は本発明の技術思想及び特徴を説明するためのものにすぎず、当該技術分野を熟知する者に本発明の内容を理解させると共にこれをもって実施させることを目的とし、本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。従って、本発明の精神を逸脱せずに行う各種の同様の効果をもつ改良又は変更は、後述の請求項に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００４２】
１  ポンプシステム
２  タンク
１０  遠心ポンプ
１１  吸水口
１２  排水口
２０  入口弁
３０  出口弁
４０  開口部検出器
５０  入口圧力計
６０  出口圧力計
７０  制御装置
８０  ユーザーインターフェイス
９０  警報装置
Ｌ  水位
【図１】
2019120195.tif 000005
【図２】
2019120195.tif 000006
【図３】
2019120195.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成31年2月25日(2019.2.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンクの液体の抽出に用いられる遠心ポンプと、
前記遠心ポンプの吸水口に連結され、前記吸水口の入口圧力値の測定に用いられる入口圧力計と、
前記遠心ポンプの排水口に連結され、前記遠心ポンプの排水量の制御に用いられる出口弁と、
前記入口圧力計に電気的に接続されて前記入口圧力値の測定を行うと共に前記出口弁の制御を行う制御装置を備え、
前記制御装置は、
前記入口圧力値の測定に基づいて、前記入口圧力値が、前記遠心ポンプに必要な有効吸込みヘッドよりも大きい所定圧力値と等しい又は小さいと判断したときは、弁調整器により前記出口弁の開度を小さくし、前記遠心ポンプの負荷曲線を連帯的に改変して前記入口圧力値を上昇させ、
前記入口圧力値が、前記所定圧力値よりも大きいと判断したときは、前記出口弁の開度を小さくして前記入口圧力値を上昇させる制御を行わず、前記入口圧力値の測定を続けることを特徴とするポンプシステム。
【請求項２】
前記所定圧力値は前記遠心ポンプに必要な有効吸込みヘッドの１．２５倍であることを特徴とする請求項１に記載のポンプシステム。
【請求項３】
前記遠心ポンプの前記排水口に連結され、前記排水口の出口圧力値の測定に用いられる出口圧力計を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のポンプシステム。
【請求項４】
前記制御装置に電気的に接続され、使用者が前記制御装置を制御するために用いられるユーザーインターフェイスを更に備える、ことを特徴とする請求項１に記載のポンプシステム。
【請求項５】
前記制御装置に電気的に接続される警報装置を更に備え、前記出口圧力計により前記排水口の出口圧力値が出口圧力下限値と等しい、または前記出口圧力下限値より小さいことが測定された場合、前記制御装置は前記警報装置に抽出完了信号を発信させるか、または前記遠心ポンプの運転を停止させる、ことを特徴とする請求項３に記載のポンプシステム。
【請求項６】
タンクの液体の抽出に用いられる遠心ポンプと、
前記遠心ポンプの吸水口に連結され、前記吸水口の入口圧力値の測定に用いられる入口圧力計と、
前記遠心ポンプの排水口に連結され、前記遠心ポンプの排水量の制御に用いられる出口弁と、
前記入口圧力計に電気的に接続されると共に前記出口弁の制御を行い、前記入口圧力値及び所定圧力値の関係に基づいて前記出口弁の開度の調整を行い、前記遠心ポンプの負荷曲線を連帯的に改変する制御装置と、
警報装置及び開口部検出器とを備え、
前記警報装置は前記制御装置に電気的に接続され、
前記開口部検出器は前記出口弁の開度の検出に用いられ、前記開口部検出器により前記出口弁の開度が開度下限値と等しいか、または前記開度下限値より小さいことが検出された場合、前記制御装置は前記警報装置に警報信号を発信させ、
前記開度下限値は１０％〜１５％であることを特徴とするポンプシステム。
【請求項７】
制御装置が入口圧力計により遠心ポンプの吸水口の入口圧力値の測定を行い、
前記制御装置により、前記入口圧力値の測定に基づいて、前記入口圧力値が、前記遠心ポンプに必要な有効吸込みヘッドよりも大きい所定圧力値と等しい又は小さいと判断したときは、前記制御装置は弁調整器により前記出口弁の開度を小さくし、前記遠心ポンプの負荷曲線を連帯的に改変して前記入口圧力値を上昇させ、
前記入口圧力値が、前記所定圧力値よりも大きいと判断したときは、前記出口弁の開度を小さくして前記入口圧力値を上昇させる制御を行わず、前記入口圧力値の測定を続けることを特徴とするポンプシステムの制御方法。
【請求項８】
前記所定圧力値は前記遠心ポンプに必要な有効吸込みヘッドの１．２５倍であることを特徴とする請求項７に記載のポンプシステムの制御方法。
【請求項９】
制御装置が入口圧力計により遠心ポンプの吸水口の入口圧力値の測定を行い、
前記制御装置により、前記入口圧力値及び所定圧力値の関係に基づいて前記遠心ポンプの排水口に連結される出口弁の開度の調整を行って前記遠心ポンプの負荷曲線を連帯的に調整すべきかどうか判断し、
前記制御装置により、前記入口圧力値及び所定圧力値の関係に基づいて前記遠心ポンプの前記排水口に連結される前記出口弁の開度の調整を行って前記遠心ポンプの負荷曲線を連帯的に調整することは、
前記制御装置により、前記入口圧力値が前記所定圧力値と等しいか、または前記所定圧力値より小さいかを判断し、
前記入口圧力値が前記所定圧力値と等しい、または前記所定圧力値より小さい場合、前記制御装置が前記出口弁の開度を小さくさせ、
前記入口圧力値が前記所定圧力値より大きい場合、前記制御装置により前記入口圧力値の測定が実行されることであり、
前記制御装置が前記出口弁の開度を小さくすることは、
前記制御装置により、前記出口弁に連結される開口部検出器により検出された前記出口弁の開度が開度下限値と等しいか、または前記開度下限値より小さいかを判断し、
前記出口弁の開度が開度下限値と等しいか、または前記開度下限値より小さい場合、前記制御装置により、前記出口弁に連結される出口圧力計により測定された前記出口弁の出口圧力値が出口圧力下限値と等しいか、または前記出口圧力下限値より小さいかを判断し、
前記出口弁の出口圧力値が出口圧力下限値と等しいか、前記出口圧力下限値より小さい場合、前記制御装置が前記遠心ポンプを停止させるか、或いは警報装置が警報信号を発信し、
前記出口弁の出口圧力値が出口圧力下限値より大きい場合、前記制御装置により前記入口圧力値の測定が実行され、
前記出口弁の開度が開度下限値より大きい場合、前記制御装置が前記出口弁の開度を小さくすることを特徴とするポンプシステムの制御方法。
【請求項１０】
前記制御装置が前記出口弁の開度を小さくした後に、
前記制御装置により、前記出口弁に連結される出口圧力計により測定された前記出口弁の出口圧力値が出口圧力下限値と等しいか、または前記出口圧力下限値より小さいかを判断し、
前記出口圧力値が前記出口圧力下限値に等しい、または前記出口圧力下限値より小さい場合、前記制御装置が前記遠心ポンプを停止させるか、或いは警報装置が抽出完了信号を発信し、
前記出口圧力値が出口圧力下限値より大きい場合、前記制御装置により前記入口圧力値の測定が実行されることを特徴とする請求項７に記載のポンプシステムの制御方法。