(57)【要約】    【課題】従来の液体循環回路は循環対象の片側よりポンプで加圧又は減圧により液体を循環させるもので、加圧の場合は、循環対象の耐圧、リークなどの問題、減圧の場合は、液体ガス化、キャビテーション、或いはインリークなどの問題がある。又、ポンプを１つしか使わないため、ポンプ故障による循環システムの完全停止で大きな被害が発生することもある。    【解決手段】２つのポンプを１つの循環回路に循環対象を介して、循環対象へのインレット側とアウトレット側に配置し、その２つのポンプの吐出圧を調節することにより、循環回路の各部分に差圧を発生させ、調節することができる。その各部分の圧力調節を通して、循環システムの流量、圧力の関係を改善することが可能になる。又、ポンプを２つ使用することにより、１つのポンプが故障した場合でも、もう１つのポンプである程度の循環調整が可能であり、システムの急停止を避けることができる。    【選択図】図３
2008057929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの液体循環システムに２つのポンプを循環回路の循環対象のインレットとアウトレットに配置する循環システム。若しくは１つのガス循環システムに２つのファンを循環回路の循環対象のインレットとアウトレットに配置する循環システム。
【請求項２】
循環回路の循環対象のインレットとアウトレットに配置する２つのポンプ又はファンの吐出圧を調整することにより、循環回路の各部分に差圧をつくり、各部分の圧力の調整を可能にし、循環システムの流量、圧力の改善を可能にする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体、気体などによる循環回路の流量及び回路の流量及び各部分の圧力を多様に調整することを可能にした循環システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所、半導体製造装置、建物の空調などによく使われている液体循環装置の殆どが循環対象の送液側（インレット）か、戻り液側（アウトレット）のどちらか一方にポンプを装備し、液体循環するもので、その場合ポンプの吐出圧を循環対象の耐圧力の範囲に合わせて、循環液の流量を設定するものである。
【０００３】
送液側のみにポンプを設ける場合、加圧送液のため配管、装置の密閉の問題によるリーク問題が発生しやすいので、循環系の耐圧限界を超えるポンプ吐出圧で流量を大きくすることができない。この場合のポンプの加圧は循環対象の圧損だけではなく、循環対象外の循環回路やその他の部分の圧損も含むものである。
【０００４】
戻り液側にポンプを設ける場合、負圧送液のため、循環液内の液体が負圧により蒸気圧が下がり、循環対象内がガス化するか、ポンプ内にキャビテーションが起こり、ポンプの性能が低下される。ポンプの種類によっては、ガスの溜まりがある一定量に増えるとポンプの吸引効果が失われ、液体循環が停止される問題もあるため、揚程の低いものと液体の蒸気圧の高いもの以外には使用されない。
【０００５】
循環送風装置の場合、片側だけのファンの配置は循環対象の空間の圧力を変化させ、隙間風を引き起こし、循環対象の外部環境と必要のない干渉を起こすことがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
解決しようとする問題点は、循環対象の片側からポンプまたはファンで加圧か減圧により液体、気体を循環するものが循環対象及び回路他の部分の圧力による問題で、加圧の場合、耐圧、リーク問題、減圧の場合、蒸気圧の影響で液体ガス化、キャビテーションが発生しポンプ能力が落ち、停止するか、またはインリークなど環境に影響され、循環システムそのものの性能を損なうことがある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、２つのポンプ又はファンを１つの循環回路の循環対象のインレットとアウトレットに配置し、その２つのポンプ又はファンの吐出圧を調整することにより、循環回路の各部分に差圧をつくり、その圧力の調整を通して、循環システムの流量、圧力の関係を改善できるという特徴を有する。
【０００８】
本発明は、従来の循環対象の片側ポンプシステムと比較し、本発明は循環対象のアウトレット側のポンプ、又はファンが吸引で発生する負圧がインレット側ポンプ、又はファンが送り正圧と合わせて、循環対象の内部に通る流れを改善するだけではなく、その２つのポンプ、又はファンの吐出圧を調整することにより、システム全体の圧力分布を調整可能にすることを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、循環対象に介して２つのポンプ又はファンを直列して、それぞれ吐出圧を調整で液体、気体循環回路の圧力と流量の関係を改善することにより、送液圧力低減、流量アップ、リーク防止などの効果がある。
【００１０】
インレット側のポンプ又はファンが正圧送液で、アウトレット側のポンプ又はファンが負圧吸引で循環対象のインレットとアウトレットの間の圧力差を広げ、流量をアップさせることができる。
【００１１】
アウトレット側のポンプ又はファンが吸引で生成する負圧が循環対象内部の圧損と同値か、若しくはより大きい場合、循環対象が零圧か負圧送液で、循環回路のリーク防止や破損防止などの効果が得られる。
【００１２】
このように、２つのポンプ又はファンの調整で、循環対象の圧力が正圧か負圧に調整できるので、循環対象とその他の構成及び環境に対する影響を抑えることが出来る利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
循環対象のインレットとアウトレットに配置する２つのポンプ又はファンの負荷率の干渉を起こさないために、なるべく許容流量の近いものを使用し、かつそれぞれの吐出圧（回転数）の調整はインバーターを用いることにより速度調整するか、ポンプ又はファンのバイパスで調整するか、若しくはそれらに相当する予め設計済みのポンプ又はファンの組み合わせで構成する。液体循環の場合、循環液の蒸気圧を配慮し、循環対象内の液体のガス化による悪影響を避けるように循環回路各部の圧力を設計する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明の実施例の略図であって、設備温調循環装置の１例である。
【００１５】
循環液戻り側のポンプ４が設備の背圧を常圧より引き下げることで、設備１の循環回路の設計耐圧が変わらずに循環流量が増える。
【００１６】
循環回路の循環エネルギーが３と４で分けられるので、従来の単一ポンプと同じ流量時、３の吐出圧が下げられる。
【００１７】
４の吸引力のみで循環できる場合、３の吐出圧を常圧に近い状態に調整すると、設備と温調装置との連結配管の循環液リークが発生しにくい状態となってリーク防止効果がある。
【実施例２】
【００１８】
図３は、設備小間の温調の例である。
【実施例３】
【００１９】
図４は、開放回路の実施例である。
【実施例４】
【００２０】
図５はポンプバイパスで吐出圧を調整する例である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】1は循環対象としての設備の作業部、２は作業部の温度を調整する定温液生成及び循環装置、３は循環液を送る側のポンプ、４は循環液戻り側のポンプ。３と４は温調装置の出口と入口にそれぞれ同じタイプのポンプを配置し、かつインバーターでポンプの回転数を調整する。
【図２】従来の循環システムである。
【図３】循環システムは設備小間１と空調装置２の空気循環に送風ファン３と吸気ファン４により構成され、設備小間を空気循環すると共に、３と４の送風効果を調整することにより、設備小間の内部を正圧、常圧、負圧にすることが可能である。
【図４】循環対象１と入口送風ファン２と出口吸気ファン３により構成され、２と３の送風効果を調整することにより、循環対象内部を正圧、常圧、負圧にすることが可能である。
【図５】循環対象１とインレット側ポンプ３、及びアウトレット側ポンプ４、及び循環源２により構成される循環回路にインレットポンプの流れをバイパスするバルブ５とアウトレットポンプの流れをバイパスするバルブ６を設け、５か６の開閉量を調整することにより、ポンプの吐出圧を調整できる。
【符号の説明】
【００２２】
１  循環対象
２  循環源（温調装置）
３  インレットポンプ（ファン）
４  アウトレットポンプ（ファン）
５  バイパスバルブ
６  バイパスバルブ
【図１】
2008057929.tif 000003
【図２】
2008057929.tif 000004
【図４】
2008057929.tif 000005
【図５】
2008057929.tif 000006
【図３】
2008057929.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成19年8月31日(2007.8.31)
【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】
液体循環式温調システムにおいて、２つのポンプを循環回路の循環温調対象のインレット側とアウトレット側に配置し、各々のポンプのモーターをインバーターで制御してポンプの吐出圧を調整することにより、2つのポンプの干渉によるキャビテーションなどの障害を避けると共に、循環回路の各部分の圧力の調整と循環システムの流量、圧力を改善する方法。
【請求項２】
液体循環式温調システムにおいて、循環回路の循環対象のインレット側とアウトレット側に配置する２つのポンプの出口と入口の間にモーターバルブで流量を調整できるバイパス回路を有し、そのバイパス回路のモーターバルブでポンプの出口から入口のバイパス流量を調整することにより、各々のポンプの吐出圧を調整することにより、2つのポンプの干渉によるキャビテーションなどの障害を避けると共に、循環回路の各部分の圧力の調整と循環システムの流量、圧力の改善を可能にする制御方法。
【請求項３】
前述の循環回路の２つのポンプの内１つが故障した場合、もう１つのポンプがシステム全体の循環を調整する制御方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体循環温度調整回路の流量及び各部分の圧力を多様に調節することができる循環システムであり、１つのポンプが故障した場合でも循環式温度調整システムが停止しない高信頼度の循環式温度調整システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所、半導体製造装置、機械加工、樹脂成型、建物の空調などに使われる液体循環温度調整装置の殆どが循環対象への送液側（インレット側）、又は、戻り液側（アウトレット側）のどちらか一方にポンプを配備し、そのポンプの働きによる圧力差で液体を循環させるもので、ポンプの吐出圧を循環対象の耐圧力の範囲に合わせて、循環液の流量を設定するものであって、循環システムの流量は循環システムの回路圧損とポンプの吐出圧で決められている。
【０００３】
１つのポンプを送液側に設ける循環回路（図１）の場合、加圧送液のため、配管、装置の密閉の問題によるリークが発生しやすいので、循環温調対象（１）の耐圧限界を超える高いポンプ吐出圧で流量を大きくすることができない。つまり循環システムの耐圧はその循環回路の流量を制限することになって、回路の加圧が高くなるとリークなどのトラブルが発生しやすくなる。
【０００４】
１つのポンプを戻り液側に設ける場合（図２）、負圧吸液のため、循環液体が負圧により蒸気圧が下がり、循環対象内でガス化する場合、温調効果を低下させ、ポンプ内のガス化現象もキャビテーションが起こり、ポンプの性能を低下させる。ポンプの種類によっては、ガスの溜まりがある一定量に増えるとポンプの吸引効果が失われ、液体循環が停止する問題もあるため、揚程の低いものと液体の蒸気圧の高いもの以外には使用されない。
【０００５】
一部の液体循環式温度調整システムの温度調整対象が急に停止すると大きな事故や損失に繋がり、１つのポンプの場合、ポンプが故障すればシステム全体の故障となるので、ポンプのリスクが非常に大きいのである。それに対し、予備ポンプの方法もあるが、長期間止まっているポンプを急に運転させると様々な問題が起こる可能性があるだけでなく、せっかくあるポンプを放置して使わないと資源の無駄という問題もある。
【特許文献１】特開平０７−１９８０２３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
解決しようとする問題点は、循環対象の片側からポンプで加圧又は減圧により液体を循環させるものが循環対象及び回路、その他の部分の圧損を克服するための圧力によって、加圧の場合、耐圧、リークの問題；減圧の場合、蒸気圧の影響で液体ガス化、キャビテーションが発生しポンプ能力が落ち、停止またはインリークなど環境に影響され、循環システムそのものの性能を損なう問題がある。又、ポンプが１つの循環システムではポンプの故障によりシステムが稼動不能となり、場合によっては大きな事故や損害に繋がる。
【０００７】
単に循環対象のインレット側とアウトレット側にそれぞれ加圧ポンプと吸引ポンプを配置する場合、その2つのポンプが異なる圧力状態で同じ流量を維持することが干渉しやすく、場合によって循環回路内にキャビテーションなどの不具合が起こり、循環システムにダメッジを与える。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
図３のように、本発明は、２つのポンプを１つの循環回路の循環対象のインレット側とアウトレット側に直列配置し、循環対象のアウトレット側のポンプが吸引で発生する負圧とインレット側ポンプの加圧と合わせて、循環対象の内部に通る流体への実圧差を増し、流量を改善される。
【０００９】
この方法によって、ポンプの循環対象の圧力を上げずに循環液体の流量を改善できることだけではなく、その２つのポンプの吐出圧を調節することにより、循環対象と循環回路のその他の部分に圧力変化を与え、循環システムの流量、圧力の関係を改善できるという特徴を有する。
【００１０】
本発明に構成する２つのポンプはインバーターでポンプの回転を変化させることによって、ポンプの吐出圧を変化できるものを用いる。若しくは、モーターバルブ付のバイパス回路を各々のポンプの出口と入口に配置して（図４）、そのモーターバルブの開閉調整でポンプの吐出圧を調整できるものを使用し、２つのポンプの協調を図る。
【００１１】
本発明のポンプのインバーター若しくはポンプバイパス回路モーターバルブの調整はコントローラで行え、そのコントローラには予めテストで確認した循環回路の性能にあう流量、圧力に従って、2つのポンプ共に正常に働くインバーターの周波数若しくはモーターバルブの開度を記憶でき、循環システム運転中に1つのポンプの設定を変化しても、もう1つのポンプの変化をそれにあわせることができるコントローラである。
【００１２】
さらに本発明は、２つのポンプを使うことにより、例え１つのポンプが故障しても、コントローラの制御でもう１つのポンプが循環回路の流れを維持し、システムの急停止を避けることができる特徴がある。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、１つの循環温度調整システムの循環対象に介して２つのポンプを直列して、インレット側のポンプが正圧送液で、アウトレット側のポンプが負圧吸引及び戻り回路の部品の圧損の克服で循環対象の実圧力差を広げ、流量をアップさせることができると共に、ポンプモーターの回転周波数の調整か、ポンプバイパスのモーターバルブの開度を調整するかによって、それぞれのポンプ吐出圧の調節で液体循環時の２つのポンプ駆動による干渉で発生するキャビテーションなどのトラブルを避けられる。
【００１４】
本発明は、１つの循環温度調整システムの循環対象に介して２つのポンプを直列して、それぞれの吐出圧の調節で液体循環回路の圧力と流量の関係を調節することにより、アウトレット側のポンプが吸引により生成する負圧が循環対象内部の圧損と同値又は、より大きい場合、循環対象が零圧又は負圧送液で、循環回路のリーク防止や破損防止などの効果を得ることができる。
【００１５】
２つのポンプの調節で、循環対象両端の圧力が正圧又は負圧に調節できるので、従来の単一圧力で循環させるシステムより、リークしない負圧、低圧循環から、より大きい流量で循環できるものに調整できるようになるという利点がある。
【００１６】
原子力発電所、半導体工場など循環式温調装置は装置の停止で重大な損失につながる場合にも、本発明のような2つのポンプを使用した場合、正常時には圧力と流量の関係を改善することにより、配管トラブルなどの発生が低減でき、万が一、循環装置のポンプの内の１つが故障する場合にも、コントローラの制御で、残りのもう1つのポンプで従来の循環を維持することができ、循環装置の急停止によるトラブルを避ける効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
循環対象のインレット側とアウトレット側に配置する２つのポンプの負荷率の干渉を起こさないために、許容流量の近い、インバーター仕様のモーターを使用するポンプで、そのポンプのインバーターでの調整範囲の広いものをより幅広く対応できる。
【００１８】
又は、インバーター仕様でないポンプに対し、ポンプの入口と出口の間にモーターバルブを備えるバイパス回路を設け、そのバイパス回路の流量調整で、ポンプの吐出圧を幅広く調整できるものがよい効果を得られる。
【００１９】
ポンプモーターのインバーター若しくはポンプバイパスのモーターバルブの調整は記憶装置を有するコントローラが必要であって、2つのポンプのそれぞれの吐出圧が循環回路にキャビテーションなどのトラブルを発生せずに、ポンプが正常に稼動できる関連範囲を事前のテストで確認してコントローラに記憶し、2つのポンプが運転、調整中に、その範囲を超えないように制御することが必要である。
【実施例１】
【００２０】
図３は、本発明のデュアルポンプの実施例の略図であって、１は循環対象としての設備の作業部、２は作業部の温度を調節する恒温液生成及び循環装置から循環対象への循環液を送るポンプ、３は循環液アウトレット側のポンプである。２と３は温度調整装置の出口と入口にそれぞれ同じタイプのポンプを配置し、且つインバーターでポンプの回転数を調節する。
【００２１】
循環液アウトレット側のポンプ４が設備の背圧を常圧より引き下げることで、設備１の循環回路の設計耐圧が変わらずに循環流量が増える。（流量改善効果）
【００２２】
従来のものと同じ流量時、循環回路の循環エネルギーがポンプ２とポンプ３で分けられるので、単一ポンプより、ポンプ２の吐出圧を下げることができる。（循環圧を下げる効果）
【００２３】
ポンプ３の吸引力で循環できる場合、ポンプ２の吐出圧を常圧に近い状態に調節すると、設備と温度調整装置との連結配管の循環液リークが発生しにくい状態となる。（リーク防止効果）
【実施例２】
【００２４】
図４は、本発明の１実施例であって、循環対象１とそれへのインレット側ポンプ２、及びアウトレット側ポンプ３により構成される循環回路に、インレット側ポンプ２の流れをバイパスするバルブ４とアウトレット側ポンプの流れをバイパスするバルブ５を設け、４又は５の開閉量を調節することにより、ポンプの吐出圧を調節することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明は安定性と信頼性を要求される液体循環式温調システム及びノンリーク循環、低圧循環などの特殊用途の液体循環式温調システムに幅広く適する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】従来のインレット側のみポンプを設置する液体循環温度調整循環装置の略図である。
【図２】従来のアウトレット側のみポンプを設置する液体循環システムでの略図である。
【図３】インバーターでポンプの吐出圧を調整できる２つのポンプで構成されたデュアルポンプ液体循環システムの例である。
【図４】ポンプバイパスで吐出圧を調節するデュアルポンプ液体循環システムの１例である。
【図５】本発明を実験する実施図である。
【図６】本発明を実験する測定データであって、同じ負荷の場合システムの流量アップを記録されたものとある条件を超えるとポンプのキャビテーションが発生する記録を記載していて、本発明に使うポンプは吐出圧の制御が欠かせないことを示したものである。
【符号の説明】
【００２７】
１    循環対象
２    インレット側ポンプ
３    アウトレット側ポンプ
４    インレット側バイパスバルブ
５    アウトレット側バイパスバルブ
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2008057929.tif 000008
【図２】
2008057929.tif 000009
【図３】
2008057929.tif 000010
【図４】
2008057929.tif 000011
【図５】
2008057929.tif 000012
【図６】
2008057929.tif 000013