(57)【要約】【課題】狭隘なスペースに設置されたポンプの流量を精度よく測定すること。【解決手段】吸込側フランジの下流側に第１圧力取出し口を有し吐出側フランジの上流側に第２圧力取出し口を有するポンプと、第１および第２圧力取出し口にそれぞれ設置された第１および第２圧力センサと、第１および第２圧力センサの検出圧力の差と流量との関係を示す流量特性を予め記憶しておく記憶部と、第１および第２圧力センサから実際に得られる検出圧力の差を算出する算出部と、算出された差と前記流量特性から流量を演算する演算部とを備える流量測定機能付きポンプ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸込側フランジの下流側に第１圧力取出し口を有し吐出側フランジの上流側に第２圧力取出し口を有するポンプと、第１および第２圧力取出し口にそれぞれ設置された第１および第２圧力センサと、第１および第２圧力センサの検出圧力の差と流量との関係を示す流量特性を予め記憶しておく記憶部と、第１および第２圧力センサから実際に得られる検出圧力の差を算出する算出部と、算出された差と前記流量特性から流量を演算する演算部とを備える流量測定機能付きポンプ。
【請求項２】
吸込側フランジの下流側に第１圧力取出し口を有し吐出側フランジの上流側に第２圧力取出し口を有するポンプと、第１および第２圧力取出し口にそれぞれ設置された第１および第２圧力センサと、ポンプの回転速度を検出する回転速度センサと、第１および第２圧力センサの検出圧力の差とポンプの回転速度と流量との関係を示す流量特性を予め記憶しておく記憶部と、第１および第２圧力センサから実際に得られる検出圧力の差を算出する算出部と、算出された差と検出された回転速度と前記流量特性から流量を演算する演算部とを備える流量測定機能付きポンプ。
【請求項３】
海水を取り入れる海水取水口と、海水を吸引してバラストタンクへ供給するバラストポンプと、バラストタンクへ供給される海水を処理する処理部材と、バラストポンプの流量に応じて処理部材の処理能力を制御する制御装置とを備え、前記バラストポンプが請求項１又は２記載の流量測定機能付きポンプであるバラスト水処理装置。
【請求項４】
処理部材が、海水に処理薬剤を注入する注入部材からなり、制御部はバラストポンプの流量に応じて前記薬剤の注入量を制御する請求項３記載のバラスト水処理装置。
【請求項５】
処理部材が海水にオゾンを注入するオゾン注入部材からなり、制御部はバラストポンプの流量に応じて前記オゾンの注入量を制御する請求項３記載のバラスト水処理装置。
【請求項６】
処理部材が海水に塩素を注入する塩素注入部材からなり、制御部はバラストポンプの流量に応じて塩素の注入量を制御する請求項３記載のバラスト水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、流量測定機能付きポンプとそれを用いたバラスト水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ポンプの流量の計測は、配管直径の５倍以上の直管部分にオリフィス式流量計，ピトー管式流量計又は電磁式流量計を設置して行うように規定されている（非特許文献１参照）。
従って、船舶のようにポンプの設置スペースが狭隘で、ポンプの入口側および出口側管路が屈曲して直管部が短い場合には、流量計を設置できないか、設置できても測定精度が保証されないという問題があった。
これに対して、ポンプの吸込側および吐出側に流体圧力を測る２個の圧力計を設け、その２個の圧力計が測定した圧力の偏差からポンプ揚程を算出し、算出された揚程から流量を算定するポンプ流量計が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６２−８１５号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】ＪＩＳ  Ｂ  ８３０１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このようにポンプ揚程を算出するために、ポンプの吸込側および吐出側に設けた圧力計で測定した圧力を用いる場合、吸込側圧力計は、ポンプの吸込側直管のフランジから直管径の２倍以上の距離に設け、吐出側圧力計は、吐出側直管のフランジから管直径の２倍以上の距離に設けるように規定されている（ＪＩＳ  Ｂ  ８３０１参照）。
従って、ポンプの吸込側および吐出側の圧力から算出した揚程に基づいて流量を算定する方法も、ポンプの吸込・吐出側フランジの上流と下流にそれぞれ少なくとも管直径の２倍以上の直管部分を必要とするため、吸込フランジの直ぐ上流又は吐出フランジの直ぐ下流で管路が屈曲する場合には適用することが難しいという問題点がある。
【０００６】
この発明はこのような事情を考慮してなされたもので、ポンプのフランジの直ぐ上流又は下流で管路が屈曲しても、流量を精度よく計測することが可能な流量測定機能付きポンプおよび、それを用いたバラスト水処理装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、吸込側フランジの下流側に第１圧力取出し口を有し吐出側フランジの上流側に第２圧力取出し口を有するポンプと、第１および第２圧力取出し口にそれぞれ設置された第１および第２圧力センサと、第１および第２圧力センサの検出圧力の差と流量との関係を示す流量特性を予め記憶しておく記憶部と、第１および第２圧力センサから実際に得られる検出圧力の差を算出する算出部と、算出された差と前記流量特性から流量を演算する演算部とを備える流量測定機能付きポンプを提供するものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、吸込フランジの下流側と吐出フランジの上流側に圧力センサが設けられるので、吸込フランジの上流および吐出フランジの下流の管路に直管部分が不要となり、省スペースで流量を精度よく計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の第１実施形態に係るポンプの要部断面図である。
【図２】図１に示すポンプの圧力取出し口の拡大断面図である。
【図３】この発明の第１実施形態に係るポンプの流量計の電気回路を示すブロック図である。
【図４】この発明の第１実施形態に係る特性図である。
【図５】この発明の第２実施形態のバラスト水処理装置を示す説明図である。
【図６】この発明の第３実施形態のバラスト水処理装置を示す説明図である。
【図７】この発明の第４実施形態のバラスト水処理装置を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
この発明の流量計の特徴は、吸込側フランジの下流側に第１圧力取出し口を有し吐出側フランジの上流側に第２圧力取出し口を有するポンプと、第１および第２圧力取出し口にそれぞれ設置された第１および第２圧力センサと、第１および第２圧力センサの検出圧力の差と流量との関係を示す流量特性を予め記憶しておく記憶部と、第１および第２圧力センサから実際に得られる検出圧力の差を算出する算出部と、算出された差と前記流量特性から流量を演算する演算部とを備える。
【００１１】
他の観点から、この発明は、吸込側フランジの下流側に第１圧力取出し口を有し吐出側フランジの上流側に第２圧力取出し口を有するポンプと、第１および第２圧力取出し口にそれぞれ設置された第１および第２圧力センサと、ポンプの回転速度を検出する回転速度センサと、第１および第２圧力センサの検出圧力の差とポンプの回転速度と流量との関係を示す流量特性を予め記憶しておく記憶部と、第１および第２圧力センサから実際に得られる検出圧力の差を算出する算出部と、算出された差と検出された回転速度と前記流量特性から流量を演算する演算部とを備える流量測定機能付きポンプを提供するものである。
【００１２】
さらに他の観点から、この発明は、海水を取り入れる海水取水口と、海水を吸引してバラストタンクへ供給するバラストポンプと、バラストタンクへ供給される海水を処理する処理部材と、バラストポンプの流量に応じて処理部材の処理能力を制御する制御装置とを備え、前記バラストポンプが上記流量測定機能付きポンプであるバラスト水処理装置を提供するものである。
【００１３】
上記バラスト水処理装置において、処理部材が、海水に処理薬剤を注入する注入部材からなり、制御部はバラストポンプの流量に応じて前記薬剤の注入量を制御してもよい。
処理部材が海水にオゾンを注入するオゾン注入部材からなり、制御部はバラストポンプの流量に応じて前記オゾンの注入量を制御してもよい。
処理部材が海水に塩素を注入する塩素注入部材からなり、制御部はバラストポンプの流量に応じて塩素の注入量を制御してもよい。
【００１４】
以下、図面に示す実施形態を用いてこの発明を詳述する。
第１実施形態
図１はこの発明の第１実施形態における渦巻きポンプの要部断面図である。
同図に示すように、渦巻きポンプ１は、本体ケーシング２と、軸受けケーシング３とを備える。本体ケーシング１は、内部にインペラー４を備えると共に、吸込口１６に吸込側フランジ１２を、吐出口１７に吐出側フランジ１３をそれぞれ備える。吸込口１６には吸込側フランジ１６の下流に第１圧力取出し口４０が、吐出口１７には吐出側フランジ１３の上流に第２圧力取出し口４１が、それぞれ形成されている。
【００１５】
図２は、第１および第２圧力取出し口４０，４１の構造を示す断面図であり、第１および第２圧力取出し口４０，４１は、センサ取付け用の雌ネジ穴と圧力取出し細孔からなり、細孔の直径ｄは３〜６ｍｍで、細孔の長さＬ≧2.5ｄ、細孔の先端ｒ≦ｄ／１０に設定される。
【００１６】
そして、第１圧力取出し口４０と第２圧力取出し口４１にはそれぞれ第１圧力センサ１４および第２圧力センサ１５がネジで固定される。第１圧力センサ１４および第２圧力センサ１５には、例えば、株式会社山武製の型式ＪＴＧ９４０Ａが好適に用いられる。
【００１７】
インペラー４は回転軸５の一端に固定され、回転軸５は２つの軸受け７，８によって回転可能に支持されている。また、回転軸５は軸シール部６によってシールされると共に、他端がモータ９の出力軸の一端にカップリング１０によって連結されている。
モータ９の出力軸の他端にはポンプ１の回転速度Ｎを測定する回転速度センサ１１が結合されている。なお、モータ９の回転速度が常に一定である場合には回転速度センサ１１は不要である。
【００１８】
図３は、この発明の第１実施形態に係るポンプの流量計測部の電気回路図である。同図に示すように流量計測部４２は記憶部１９，算出部２０，演算部２１を備える。
流量計測部４２は第１圧力センサ１４，第２圧力センサ１５，回転速度センサ１１からの出力信号を受けて、その出力信号を処理して表示部１８や他の装置へ出力するようになっている。流量計測部４２はＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭからなるマイクロコンピュータを備える。
【００１９】
記憶部１９には、予備試験で得られた図４に示すような第１圧力センサ１４の検出圧力Ｐ１と第２圧力センサの検出圧力Ｐ２の差ΔＰと、ポンプ１の回転速度Ｎと、流量Ｑとの関係を示す流量特性が予め記憶されている。
【００２０】
図３において、曲線（ａ）は回転速度Ｎが定格速度Ｎ0（１００％）であるとき、曲線（ｂ）は回転速度Ｎが定格速度Ｎ0の８０％に低下した0.8Ｎ0のとき、曲線（ｃ）は回転速度ＮがＮ0の６０％に低下した0.6Ｎ0のときのΔＰとＱとの関係を示している。
【００２１】
このような構成における動作を説明する。
図１に示す渦巻きポンプ１において、モータ９によりインペラー４が駆動すると、流体が吸込口１６に吸込まれ、吐出口１７から吐出される。
【００２２】
第１圧力センサ１４は吸込側フランジ１２の下流の圧力Ｐ１を計測し、第２圧力センサ１５は吐出側フランジ１３の上流の圧力Ｐ２を測定する。
また、回転速度センサ１１はインペラー４の回転速度Ｎ、つまり渦巻きポンプ１の回転速度Ｎを測定する。そして、それらの測定値Ｐ１，Ｐ２，Ｎは流量計測部４２へ入力される。
【００２３】
流量計測部４２では、算出部２０が第１圧力センサ１４の測定値Ｐ１と第２圧力センサ１５の測定値Ｐ２の差ΔＰを算出する。そして、演算部２１が、算出されたΔＰと、回転速度センサ１１の測定値Ｎと、記憶部１９に予め記憶されている図３の流量特性から流量Ｑを演算する。つまり、演算部２１はＮ＝Ｎ0，0.8Ｎ0又は0.6Ｎ0に変動したときには、それぞれ曲線（ａ），（ｂ），（ｃ）に基づいてΔＰに対応するＱを算出する。
【００２４】
Ｎ＝0.9Ｎ0や0.7Ｎ0に変動した場合には、曲線（ａ），（ｂ），（ｃ）に基づいて、その都度、対応する特性曲線を数学的な補完演算により瞬時に作成し、作成した新しい特性曲線から流量Ｑを演算する。演算された流量Ｑは電気信号で表示部１８やその他所望の装置に出力される。なお、回転速度Ｎが常に一定であれば、演算部２１は当然回転速度センサ１１の出力を無視して１本の曲線のみからＱを算出することができる。
【００２５】
第２実施形態
図５はこの発明の第２実施形態のバラスト水処理装置を示す説明図である。
同図に示すようにこのバラスト水処理装置は、海水の取水部２２と、ストレーナ２３と、フィルタ２４と、処理用の薬剤を注入する薬剤注入部２５と、第１実施形態の渦巻きポンプ１と、スペシャルパイプ２６と、バラストタンク２７とを備え、これらは管路（パイプ）２８ａ〜２８ｆで直列に接続されている。
【００２６】
また、薬剤注入部２５は定量ギアポンプ３０を介して薬剤収容タンク３１に接続されている。薬剤収容タンク３１と定量ギアポンプ３０とは管路２９ａで、定量ギアポンプ３０と薬剤注入部２５とは管路２９ｂでそれぞれ接続されている。
【００２７】
また、渦巻きポンプ１は第１実施形態の流量計測部４２を備え、制御装置３２ａは流量計測部１６から渦巻きポンプ１の流量Ｑを表す信号をうけて、流量Ｑに対応して定量ギアポンプ３０の駆動速度を制御するようになっている。制御装置３２ａはＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭからなるマイクロコンピュータと、定量ギアポンプ３０を駆動するドライバー回路を備える。
【００２８】
また、ストレーナ２３は、１０ｍｍ以上の外径の物体（例えばクラゲやゴミ（ビニール、木片、ペットボトル等））を除去する機能を有する。また、フィルタ２４は３００μｍ以上の外径を有する物体を除去する機能を有する。スペシャルパイプ２６は、バラスト水にせん断応力およびキャビテーションを生じさせる物理的手段である。
【００２９】
これには、スリット板２枚（板厚４ｍｍ、スリット幅０．３ｍｍ、スリット間隔４ｍｍ、スリット本数３６本、スリット間隔５ｍｍ）を備えたパイプであり、株式会社海洋開発技術研究所製のパイプ内径２００ｍｍ、パイプ長６００ｍｍのものが好適に用いられる。
薬剤収容タンク３１に収容される薬剤としては、工業用として市販されている濃度３〜６０％の過酸化水素水溶液が挙げられる。
【００３０】
このような構成における動作を説明する。
渦巻きポンプ１がモータ９（図１）によって駆動されると、海水が取水部２２から取水され、ストレーナ２３，フィルタ２４，薬剤注入部２５，渦巻きポンプ１およびスペシャルパイプ２６を通ってバラストタンク２７に供給される。
【００３１】
この時、渦巻きポンプ１の流量Ｑが流量計測部４２により第１実施形態と同様に計測される。薬剤収容タンク３１には予め４５重量％過酸化水素水溶液が収容されている。制御装置３２は定量ギアポンプ３０を駆動し、薬剤注入部２５に薬剤収容タンク３１から過酸化水溶液を供給する。薬剤注入部２５では、流量Ｑのバラスト水に対して過酸化水素濃度が１０〜３００ｍｇ／Ｌの範囲で所望の一定濃度になるように定量された過酸化水素水が注入される。
【００３２】
従って、取水部２２から取水された海水に含まれる水生生物は、過酸化水素の作用とスペシャルパイプ２６によるせん断応力およびキャビテーション作用により、効率よく駆除されると共に、バラスト水の溶存酸素が適正量に維持され、かつ、バラスト水中の過酸化水素が速やかに分解される。
【００３３】
第３実施形態
図６はこの発明の第３実施形態のバラスト水処理装置を示す説明図である。
同図に示すようにこのバラスト水処理装置は、海水の取水部２２と、ストレーナ２３と、フィルタ２４と、処理用のオゾンを注入するオゾン注入部３３と、第１実施形態の渦巻きポンプ１と、スペシャルパイプ２６と、バラストタンク２７とを備え、これらは管路（パイプ）２８ａ〜２８ｆで直列に接続されている。
また、オゾン注入部３３はガス管路３５ｂを介して流量調整バルブ３６に接続され、流量調整バルブ３６はガス管路３５ａを介してオゾン収容タンク３４に接続されている。
【００３４】
渦巻きポンプ１は第１実施形態の流量計測部４２を備え、制御装置３２ｂは流量計測部１６から渦巻きポンプ１の流量Ｑを表す信号をうけて、流量Ｑに対応して流量調整バルブ３６を制御するようになっている。制御装置３２ｂはＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭからなるマイクロコンピュータ，流量調整バルブ３６を駆動するドライバー回路を備える。
【００３５】
つまり、この実施形態は、第２実施形態における薬剤注入部２５と定量ギアポンプ３０と薬剤収容タンク３１とを、オゾン注入部３３と流量調整バルブ３６とオゾン収容タンク３４とに置換し、制御装置３２ａを制御装置３２ｂに置換したものである。その他の構成は、第２実施形態（図４）と同等である。
【００３６】
このような構成における動作を説明する。
渦巻きポンプ１がモータ９（図１）によって駆動されると、海水が取水部２２から取水され、ストレーナ２３，フィルタ２４，オゾン注入部３３，渦巻きポンプ１およびスペシャルパイプ２６を通ってバラストタンク２７に供給される。
【００３７】
この時、渦巻きポンプ１の流量Ｑが流量計測部４２により第１実施形態と同様に計測される。制御装置３２ｂは流量調整バルブ３６を駆動し、オゾン注入部３３にオゾン収容タンク３４からオゾンを供給する。オゾン注入部３３では、流量Ｑのバラスト水に対してオゾン濃度が所望の一定濃度（例えば４ｍｇ／Ｌ）になるように調整された量のオゾンが注入される。
【００３８】
従って、取水部２２から取水された海水に含まれる水生生物は、オゾンの作用とスペシャルパイプ２６によるせん断応力およびキャビテーション作用により、効率よく駆除されると共にバラスト水の溶存酸素が適正量に維持され、かつ、バラスト水中の過酸化水素が速やかに分解される。
【００３９】
第４実施形態
図７はこの発明の第４実施形態のバラスト水処理装置を示す説明図である。
同図に示すようにこのバラスト水処理装置は、海水の取水部２２と、ストレーナ２３と、フィルタ２４と、第１実施形態の渦巻きポンプ１と、処理用の塩素を注入する塩素注入部３７と、スペシャルパイプ２６と、バラストタンク２７とを備え、これらは管路（パイプ）２８ａ〜２８ｆで直列に接続されている。
また、塩素注入部３７はガス管路３９を介して塩素生成装置３８に接続されている。
【００４０】
渦巻きポンプ１は第１実施形態の流量計測部４２を備え、制御装置３２ｃは流量計測部１６から渦巻きポンプ１の流量Ｑを表す信号をうけて、流量Ｑに対応して塩素ガス生成装置３８の塩素ガス生成量を制御するようになっている。制御装置３２ｃはＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭからなるマイクロコンピュータを備える。
【００４１】
つまり、この実施形態は、第２実施形態における薬剤注入部２５と定量ギアポンプ３０と薬剤収容タンク３１とを、塩素注入部３７と塩素生成装置３８とに置換し、制御装置３２ａを制御装置３２ｃに置換したものである。その他の構成は、第２実施形態（図４）と同等である。但し、この実施形態では渦巻きポンプ１の下流に塩素注入部３７が設置されている。
【００４２】
このような構成における動作を説明する。
渦巻きポンプ１がモータ９（図１）によって駆動されると、海水が取水部２２から取水され、ストレーナ２３，フィルタ２４，渦巻きポンプ１，塩素注入部３７およびスペシャルパイプ２６を通ってバラストタンク２７に供給される。
【００４３】
この時、渦巻きポンプ１の流量Ｑが流量計測部４２により第１実施形態と同様に計測される。制御装置３２ｃは塩素生成装置３８を制御して塩素注入部３７に流量Ｑに対応する量の塩素を供給する。塩素注入部３７では、流量Ｑのバラスト水に対して塩素濃度が所望の一定濃度になるように調整された量の塩素が注入される。
【００４４】
従って、取水部２２から取水された海水に含まれる水生生物は、塩素の作用とスペシャルパイプ２６によるせん断応力およびキャビテーション作用により、効率よく駆除されると共にバラスト水の溶存酸素が適正量に維持され、かつ、バラスト水中の過酸化水素が速やかに分解される。
【符号の説明】
【００４５】
１  渦巻きポンプ
２  本体ケーシング
３  軸受けケーシング
４  インペラー
５  回転軸
６  軸シール部
７  軸受け
８  軸受け
９  モータ
１０  カップリング
１１  回転速度センサ
１２  吸込側フランジ
１３  吐出側フランジ
１４  第１圧力センサ
１５  第２圧力センサ
１６  吸込口
１７  吐出口
１８  表示部
１９  記憶部
２０  算出部
２１  演算部
２２  取水部
２３  ストレーナ
２４  フィルタ
２５  薬剤注入部
２６  スペシャルパイプ
２７  バラストタンク
２８ａ〜２８ｆ  管路
２９ａ，２９ｂ  管路
３０  定量ギアポンプ
３１  薬剤収容タンク
３２ａ〜３２ｃ  制御装置
３３  オゾン注入部
３４  オゾン収容タンク
３５ａ，３５ｂ  ガス管路
３６  流量調整バルブ
３７  塩素注入部
３８  塩素生成装置
３９  ガス管路
４０  圧力取出し口
４１  圧力取出し口
４２  流量計測部
【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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