(57)【要約】【課題】吸込ヘッドを高めるためにエゼクタを用いたポンプ装置のポンプ効率を改善する。【解決手段】電気モータ２２に供給する電流値に基づき、モータ制御部２０にてキャビテーションの判定を行う。キャビテーションが発生すると、モータ負荷が低下して電流値が下がり、これにより前記の判定が行える。判定がなされると、開閉弁３２を開放して、遠心ポンプ１０が吐出した取扱い液の一部を環流配管３０を介してエゼクタ１８に環流する。モータ制御部は、キャビテーションが収まったと判定すると、開閉弁を閉止し、エゼクタへの環流を止める。エゼクタの必要ないときに、エゼクタへの環流をしないようにして損失を低減し、ポンプ効率を向上させる。【選択図】図１
2005207322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給される取扱い液を吐出するターボポンプと、
前記ターボポンプの吸込管に配置されたエゼクタまたはエダクタと、
前記ターボポンプにより吐出された取扱い液の一部を前記エゼクタまたはエダクタのノズルに送る環流配管と、
前記環流配管を開閉および／または流量を制御する調整弁と、
前記ターボポンプ吸込ヘッドに基づき前記制御弁の動作を制御する制御部と、
を有する、ポンプ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のポンプ装置において、
前記ターボポンプは電気モータに駆動され、前記制御部は、前記電気モータに供給される電流に基づき、吸込ヘッドを推定する、
ポンプ装置。
【請求項３】
請求項１に記載のポンプ装置において、
前記取扱い液は、供給タンクより前記エゼクタまたはエダクタに供給され、
前記制御部は、前記供給タンクの液面の高さに基づき、吸込ヘッドを推定する、
ポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボポンプの吸込管にエゼクタまたはエダクタ（以下、単にエゼクタと記す）を配し、このエゼクタにより吸込性能を高めるポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボポンプの吸込ヘッドが低下すると、インペラの羽根裏面などポンプ内での圧力が取扱い液の飽和蒸気圧以下となって、キャビテーションが発生する場合がある。これを防止するために、ポンプの吸込管にエゼクタを配置し、吸気管内のヘッドを高める技術が知られている。エゼクタは、ノズルから高速で流体を噴射し、この噴射される流体と共に、取扱い液を吸込管に送る装置である。噴射される流体の速度ヘッドをディフューザにて圧力ヘッドに変換することによって、吸込圧力が高まり、ポンプ内におけるキャビテーションの発生が防止される。また、エゼクタのノズルから噴出される流体は、ポンプより吐出された取扱い液の一部を導いたものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前述のように、ポンプにより吐出された液体の一部をエゼクタに環流する場合、その分だけ装置全体としての吐出流量が低下することになり、ポンプの効率が低下する。一方で、ポンプ装置の運転条件は様々に変化しており、前述のキャビテーションも運転条件によって発生する場合、しない場合がある。キャビテーションが発生する条件において、これを抑制するために、エゼクタを用いる必要があるが、発生しない条件下においても、ポンプ吐出流をエゼクタに環流することは、ポンプ装置の効率を低下させる。これにより、ポンプ装置の総合的な効率を高めることができないという問題があった。
【０００４】
本発明は、前述の問題点を考慮してなされたものであり、エゼクタを用いたポンプ装置の効率の向上を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前述の課題を解決するために、本発明のポンプ装置は、ターボポンプより吐出された取扱い液の一部をエゼクタに送る環流配管の流れを制御する制御弁を設け、ターボポンプの吸込ヘッドに基づいて、前記制御弁を制御してエゼクタへの環流を制御する。キャビテーションが発生するなど、エゼクタへの環流が必要なときのみ、これを行い、不要時のポンプ装置の効率の向上が図られる。
【０００６】
また、吸込ヘッドは、ターボポンプを電気モータで駆動する場合に、この電気モータに供給される電流に基づき推定することができる。吸込ヘッドが低下すると、モータの負荷が低下して、これが電流に反映される。これを利用して吸込ヘッドの低下を推定する。
【０００７】
また、吸込ヘッドは、取扱い液を供給タンクより供給する場合に、この供給タンクの液面の高さに基づき推定することができる。この液面の高さが低下すれば、これに合わせて吸込ヘッドも低下するので、これをもって吸込ヘッドを推定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。図１および図２は、本発明のポンプ装置の概略構成図である。図１は、取扱い液を蓄える供給タンクの液面が高い状態のときのポンプの動作を示す図であり、図２は、液面が低い状態のときの動作を示す図である。
【０００９】
ターボポンプに属する遠心ポンプ１０は、供給タンク１２に蓄えられた取扱い液を吸込管１４を介して吸い込み、吐出管１６より吐出する。吸込管１４の途中にはエゼクタ１８が配置されている。また、遠心ポンプ１０は、モータ制御部２０からの電力供給を受ける電気モータ２２により駆動される。エゼクタ１８は、流体を噴射するノズル２４と、供給タンク１２から取扱い液が供給される吸液部２６と、ノズル２４から噴射される流体とともに取扱い液が送り出される送出管２８を含む。送出管２８は、ディフューザ部を有しており、噴射された流体の速度ヘッドを圧力ヘッドに変換する。ノズル２４には、吐出管１６から分岐された環流配管３０を通して、遠心ポンプ１０により吐出された取扱い液が送られる。環流配管３０には、ポンプ装置の運転状況に応じて開閉が制御される開閉弁３２と、環流配管３０を流れる取扱い液の流量を定めるオリフィス３４が設けられている。
【００１０】
図１に示すように、供給タンク１２内の取扱い液の液面の高さｈが高い場合、位置ヘッドが高いので、遠心ポンプ１０の吸込ヘッドが高い。したがって、比較的高い有効ＮＰＳＨを得ることができる。しかし、図２に示すように、供給タンク１２内の取扱い液の液面高さｈが低くなった場合、位置ヘッドが減少し、有効ＮＰＳＨは比較的低くなる。本来であれば、ポンプ装置を設計するにあたっては、前記のように有効ＮＰＳＨが低くなった場合においても、必要ＮＰＳＨ以上となるようにする。しかしながら、設置場所の空間的条件や、取扱い液の特性などによって十分な有効ＮＰＳＨを得ることができない場合がある。有効ＮＰＳＨが低い条件において、吸込ヘッドを高めるために、エゼクタ１８を用いる。
【００１１】
エゼクタ１８には、遠心ポンプ１０より吐出された取扱い液が環流配管３０により導かれ、ノズル２４より噴射される。この噴流が、吸液部２６内の取扱い液を巻き込みつつ、送出管２８へと向かう。送出管２８は、流れの方向に沿って断面積が徐々に増加するディフューザを形成しており、ここで噴流の速度ヘッドが圧力ヘッドに変換され、遠心ポンプ１０の吸込ヘッドが高められる。
【００１２】
前述のように、一つのポンプ装置でも運転条件によって、有効ＮＰＳＨが変化し、条件によっては、これが必要ＮＰＳＨ以下となる場合が考えられる。前出の例であれば、供給タンク１２内の液面の高さが高い場合には、十分な有効ＮＰＳＨを得られる場合であっても、取扱い液が減って液面の高さが低くなったとき、有効ＮＰＳＨが十分ではなくなるということが考えられる。有効ＮＰＳＨが十分ではなく、遠心ポンプ１０の吸込ヘッドが低下するのに備えて、エゼクタ１８を用いるわけであるが、常時エゼクタ１８への環流を行っていると、有効ＮＰＳＨが十分得られるときであっても、環流される分だけ有効なポンプ吐出流量が減少することになる。すなわち、エゼクタ１８が必要ない条件下であっても、環流が行われ、ポンプ効率が低下する。
【００１３】
本実施形態のポンプ装置においては、有効ＮＰＳＨが十分に得られるときには、エゼクタ１８を使用せず、エゼクタ１８への環流による効率低下を避けている。具体的には、有効ＮＰＳＨが下がり、吸込ヘッドが低下するような運転条件が判断されたときに、開閉弁３２を開放する。これにより遠心ポンプ１０から吐出された取扱い液の一部が環流配管３０を介してエゼクタ１８に送られ、エゼクタ１８が機能する。一方、有効ＮＰＳＨが十分に得られる条件下においては、開閉弁３２を閉止して、エゼクタ２８への環流を止め、ポンプ効率を確保する。
【００１４】
エゼクタ１８を使用するかの判定は、モータ２２に供給される電流値に基づき推定する。遠心ポンプ１０の吸込ヘッドが低下し、キャビテーションが発生し始めると、モータ２２の負荷が低下し、供給される電流が減少する。キャビテーション発生時の電流値をあらかじめ求めておき、電流値がこの値となったとき、モータ制御部２０より開閉弁３２に、開放信号Ｓ１を送出する。開閉弁３２は、この信号Ｓ１に従って開放状態となり、遠心ポンプ１０より吐出された取扱い液の一部がエゼクタ１８に環流される。エゼクタ１８の昇圧作用によってキャビテーションの発生が抑えられる。モータ２２に供給される電流値が高まると、モータ制御部２０は、開閉弁３２に対して閉止信号Ｓ２を送り、開閉弁３２が閉止する。これにより、エゼクタ１８への環流が阻止され、環流による損失がない状態となる。
【００１５】
次に、ポンプ装置の実際の運転について説明する。ポンプ装置の始動時においては、流れが安定していないので、モータの電流値も変動する。このため、キャビテーションの判定を適切に行えないことも考えられるので、開閉弁３２を閉止して始動を行い、このときエゼクタ１８を用いない。また、始動時には、供給タンク１２の取扱い液が十分に貯められていると考えられるので、この面からもエゼクタ１８を用いる必要がない。始動から一定時間経過後、モータ２２に供給される電流値によるキャビテーションの発生判定を始める。キャビテーションの発生が推定された場合、開閉弁３２を開放し、キャビテーションの発生が収まった場合、開閉弁３２を閉止する。
【００１６】
本実施形態によれば、有効ＮＰＳＨが十分得られ、吸込ヘッドを高める必要がないときには、エゼクタ１８を使用しないようにして、エゼクタ１８への環流による効率の低下を防止する。
【００１７】
なお、キャビテーション発生の推定は、供給タンク１２内の液面の高さに基づき行うこともできる。設備を一旦設置してしまえば、ポンプ装置の運転条件の変化は、主に供給タンク１２の液位であり、液位から有効ＮＰＳＨ、すなわちキャビテーションの発生を推定することができる。このためには、供給タンク１２内に液面計を配置し、設置されたポンプ装置ごとに、キャビテーション発生と終息のしきい値を測定し、これに基づき開閉弁の制御を行う。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態のポンプ装置の概略構成を示す図であり、特にエゼクタの不使用時の状態を示す図である。
【図２】本実施形態のポンプ装置の概略構成を示す図であり、特にエゼクタの使用時の状態を示す図である。
【符号の説明】
【００１９】
１０  遠心ポンプ、１２  供給タンク、１４  吸込管、１６  吐出管、１８  エゼクタ、２０  モータ制御部、２２  電気モータ、３０  環流配管、３２  開閉弁、３４  オリフィス。
【図１】
2005207322.tif 000003
【図２】
2005207322.tif 000004