JP7587490B2 - Pump, pump improvement method, and fluid transfer device - Google Patents
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Description
本発明は、流体を吸込み昇圧して吐き出すポンプ、ポンプ改良方法、および流体移送機器に関する。 The present invention relates to a pump that sucks in, pressurizes, and expels a fluid, a pump improvement method, and a fluid transfer device.
水、水溶液、油類などの流体を扱うポンプが、種々の分野、場所で利用されている。また、ポンプには、ポンプの稼働を支援したり運転状態を監視したりする付帯機器が設けられる場合がある。一般的に、ポンプの電源は交流電源であり、付帯機器の電源はポンプの電源より低電圧の直流電源である。そのため、付帯機器が必要な電力は、外部の商用交流電源から、制御盤または配電盤、AVR(Automatic Voltage Regulator:自動電圧調整器)等の電圧変換装置を介して、相対的に低い直流電圧に変換され供給される。例えば、特許文献1には、ポンプの駆動に必要な電力を供給する制御盤から変圧器を用いて付帯機器に電力が供給される技術が開示されている。 Pumps that handle fluids such as water, aqueous solutions, and oils are used in various fields and locations. Pumps may also be equipped with auxiliary equipment that supports the operation of the pump and monitors its operating status. In general, the power source for the pump is an AC power source, and the power source for the auxiliary equipment is a DC power source with a lower voltage than the power source for the pump. Therefore, the power required for the auxiliary equipment is supplied from an external commercial AC power source through a voltage conversion device such as a control panel, a distribution panel, or an AVR (Automatic Voltage Regulator), and is converted to a relatively low DC voltage before being supplied. For example, Patent Document 1 discloses a technology in which power is supplied to the auxiliary equipment from a control panel that supplies the power required to drive the pump using a transformer.
しかしながら、商用電源からAVR等を介してポンプの付帯機器に電力を供給するには、そのための電気設備、電気設備を格納する筐体、大掛かりな設備工事などが必要となり、コストの負担が大きい。 However, supplying power from a commercial power source to the pump's ancillary equipment via an AVR or the like requires electrical equipment, a housing to house the electrical equipment, and extensive construction work, which is costly.
上記事情により、ポンプの付帯機器に電力を供給する設備に掛かるコストの負担を軽減することができる技術が望まれている。 Due to the above circumstances, there is a demand for technology that can reduce the cost burden of facilities that supply power to pump ancillary equipment.
一実施形態によるポンプは、吸込口部および吐出口部を有し、流体を前記吸込口部から吸い込み昇圧経路にて昇圧して前記吐出口部から吐き出すポンプであって、前記昇圧経路とは異なり、ポンプ内部に生じる差圧により前記流体が流れる流路と、前記流路における前記流体の流れを用いて発電する発電装置と、を備える。 The pump according to one embodiment has an inlet and an outlet, and is a pump that suctions fluid from the inlet, boosts the pressure in a boost path, and discharges it from the outlet. It is equipped with a flow path, which is different from the boost path, through which the fluid flows due to a pressure difference generated inside the pump, and a power generation device that generates power using the flow of the fluid in the flow path.
一実施形態によれば、ポンプの付帯機器に電力を供給する設備に掛かるコストの負担を軽減することができる。 According to one embodiment, it is possible to reduce the cost burden of equipment that supplies power to the pump's ancillary equipment.
これより、実施形態について説明する。なお、以下で説明する各実施形態は、本願発明を実現するための一例であり、本願発明の技術範囲を限定するものではない。また、以下の各実施形態において、同一の機能を有する構成要素には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は、特に必要な場合を除き省略する。また、図面では片吸込単段渦巻きポンプを図示しているが、ポンプ内部に差圧が生じるものであれば適用でき、例えば遠心ポンプあるいはプロペラポンプ等の非容積式ポンプでもよく、往復動ポンプあるいは回転ポンプ等の容積式ポンプでもよい。 Now, the embodiments will be described. Note that each embodiment described below is an example for realizing the present invention, and does not limit the technical scope of the present invention. Furthermore, in each embodiment described below, components having the same function are given the same reference numerals, and repeated explanations thereof will be omitted unless particularly necessary. Furthermore, although a single-suction single-stage volute pump is shown in the drawings, the present invention can be applied to any pump that generates a pressure difference inside the pump, for example, a non-positive displacement pump such as a centrifugal pump or a propeller pump, or a positive displacement pump such as a reciprocating pump or a rotary pump.
(実施形態1)
実施形態1に係るポンプについて説明する。実施形態1に係るポンプは、流体を吸い込み昇圧して吐き出すポンプである。実施形態1に係るポンプは、流体の昇圧経路とは異なる流路であってポンプ内部の差圧により流体が流れる流路と、流路における流体の流れを用いて発電する発電装置と、を備えている。発電装置は、ポンプの付帯機器等に電力を供給するためのものである。
(Embodiment 1)
A pump according to the first embodiment will be described. The pump according to the first embodiment is a pump that sucks in a fluid, boosts its pressure, and discharges it. The pump according to the first embodiment includes a flow path that is different from the fluid boost path and through which the fluid flows due to a pressure difference inside the pump, and a power generation device that generates power using the flow of the fluid in the flow path. The power generation device is for supplying power to auxiliary devices of the pump, etc.
〈流体の流路としてフラッシング流路を利用したポンプ〉
実施形態1に係るポンプの構成について、図を参照して説明する。図1Aは、実施形態1に係るポンプの正面図である。また、図1Bは、実施形態1に係るポンプの側面断面(図1AのA-A’断面)図である。なお、図1Aでは、説明の簡単のため、羽根車と回転軸を図示していない。
<A pump that uses a flushing channel as a fluid channel>
The configuration of the pump according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. Fig. 1A is a front view of the pump according to the first embodiment. Fig. 1B is a side cross-sectional view (cross-section A-A' in Fig. 1A) of the pump according to the first embodiment. Note that in Fig. 1A, for simplicity of explanation, the impeller and the rotating shaft are not shown.
図1Aおよび図1Bに示すポンプ101は、片吸込単段渦巻ポンプ(遠心ポンプとも呼ばれる)であり、ポンプ内部に生じる差圧によって流体Fが流れる流路として、フラッシング流路110を有している。流体Fは、例えば、水、溶液、油類などであるが、本実施形態では、水を想定する。
The
ポンプ101は、主要部として、渦巻ケーシング102と、渦巻ケーシング102を貫通するように配置され、軸線Oを中心に延在する回転軸103と、回転軸103に固定された羽根車104と、を備えている。また、ポンプ101は、吸込流路105と、回転軸103を支持する軸受106と、大気中と流路を隔絶する軸封部107と、軸封部107を支持するケーシングカバー108と、回転軸103及び羽根車104を一体として回転させるモータ(図1では図示しない)とを備えている。
The
流体Fは、吸込流路105の吸込口部105Aから羽根車104へ流れ込み、羽根車104の回転によって生じる遠心力で昇圧され、羽根車104の出口から放出される。渦巻ケーシング102は、羽根車104の収容空間の外周に配置され、渦巻流路109を形成し、羽根車104の出口から放出された流体Fを吐出口部102Aまで効率よく導くためのものである。また、渦巻流路109の断面は、略円形であるが、略楕円形、略台形、略逆三角形などであってもよい。
Fluid F flows into
ケーシングカバー108および軸封部107は、羽根車104によって昇圧された流体Fの外部への漏出を防止する役割を持つ。さらにケーシングカバー108には、側面から軸線Oに向けて径方向に延びる縦穴であるフラッシング流路110が形成されている。ケーシングカバー108の側面に形成されたフラッシング流路110の入口の付近は、羽根車104による流体Fの昇圧によって高圧となり、フラッシング流路110の出口側の軸封部107は、相対的に低圧となる。流体Fは、ポンプ101の内部に生じるこの差圧により、羽根車104の出口からフラッシング流路110を通って軸封部107に流れ込む。
The
軸封部107に流れ込む流体Fは、回転する回転軸103と静止した軸封部107との間で発生する摩擦熱を冷却するとともに、回転軸103と軸封部107との間のシール面を洗浄する。軸封部107に流れ込んだ流体Fは、回転軸103と軸封部107間を通過し、大気中へ漏出するか、あるいは、羽根車104の背面側に形成される流路111へ再び合流することとなる。多くの場合、軸封部107の冷却に使われた流体Fは損失となる。
The fluid F flowing into the
図2は、実施形態1に係るポンプが備える発電装置近傍の拡大断面図である。図2に示すように、発電装置201は、流体Fの流れDを回転運動に変換する羽根車202と、羽根車202を支持し、回転運動を発電機部205に伝達する主軸203と、主軸203を支持する軸受204と、回転運動を電力に変換する発電機部205と、発電した電力を直流に整流する電子回路206とを有している。なお、発電機部205は、例えば、磁石の中で導線を動かしたり、導線を巻いたコイルの中で磁石を動かしたりすることにより、発電するものである。
Figure 2 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the power generation device provided in the pump according to the first embodiment. As shown in Figure 2, the
発電装置201は、例えば、フラッシング流路110の両端部の間に位置し、羽根車202が流体Fの流れDを受けて回転することにより発電する。また、電子回路206を用いることにより、発電した電力をポンプ101の付帯機器115で使用するのに適した状態に調整し、有害なリップルあるいはサージといったノイズなどを除去することができる。
The
発電装置201の取付け位置は、取付け空間などの制約がない場合、できるだけフラッシング流路110の下流側(軸封部107)に近い方がよい。流体Fがフラッシング流路110に流れ込む際に発生する不均一な乱れは、下流に流れる過程で減少する。例えば、発電装置201をフラッシング流路110の中間位置より下流側に取り付ける場合、相対的に均一な流れが羽根車202に流入するので、発電効率を向上させることができる。
When there are no constraints such as installation space, the installation position of the
さらに、発電装置201をフラッシング流路110に取り付けることで、従来損失として消費される流体Fの流れDを電力として活用することができる。加えて、従来AVR等の電圧調整器で発生する消費電力を削減することができ、ポンプシステムの省エネルギ化も実現できる。
Furthermore, by attaching the
羽根車202が格納される格納空間208と主軸203が挿入される挿入空間108Aは、ケーシングカバー108に切削などの加工を施すことで形成されるようにしてもよい。また、格納空間208および挿入空間108Aが予め形成されるように、ケーシングカバー108が設計・製造されるようにしてもよい。なお、格納空間208は、フラッシング流路110の一部であってもよい。
The
ケーシングカバー108にはネジ穴部207Aが形成されており、発電装置201の筐体にはネジ山部207Bが形成されている。ネジ穴部207Aに、ネジ山部207Bを嵌めて捻ることで、発電装置201はケーシングカバー108に締結され固定される。また、羽根車202の径は、ネジ山部207Bのネジ径より小さい。この場合、ポンプ101を分解することなく、発電装置201のケーシングカバー108に対する脱着が容易に行える。その結果、発電装置201のメンテナス性を向上させることができる。また、例えば、発電装置201が故障した際には、新しい発電装置と交換することができるので、ポンプの製品寿命を向上させることができる。
A
なお、発電装置201は、ケーシングカバー108に対して溶接または接着剤により固定されるようにしてもよい。また、発電装置201は、穴が形成されたフランジが設けられ、そのフランジがケーシングカバー108にネジまたはボルトで締結され固定されるようにしてもよい。これらの場合、ネジ穴部207Aおよびネジ山部207Bの成形が不要になる。また、羽根車202の径は、ネジ山部207Bのネジ径より大きくしてもよい。この場合、発電装置201の発電効率を向上させることができる。
The
本実施形態は、ポンプを製作する過程の適用に留まらず、既にポンプ機場で稼働しているポンプについても適用することができる。また、羽根車202の動作不良、発電装置201の故障、あるいはメンテナンス、アップデートの際においても、挿入空間108Aから羽根車202ごと発電装置201を取り外すことができるので、補修、アップデート等のための羽根車202の交換、流路の異物確認、異物の取出しなどを容易に実施することができる。
This embodiment can be applied not only to the process of manufacturing a pump, but also to pumps that are already in operation at a pumping station. Furthermore, even if the
発電装置201は、軸継手を用いることなく、発電装置201の主軸203に直接、羽根車202を取り付けてもよい。この場合、発電装置201を小型化することができ、発電装置の取付け空間に余裕がないポンプであっても、発電装置を容易に取り付けることができる。
The
図3は、フラッシング流路の断面(図2のZ-Z’断面)図である。図3は、発電機部205側から羽根車202を見た図である。
Figure 3 is a cross-sectional view of the flushing flow passage (Z-Z' cross-section in Figure 2). Figure 3 is a view of the
図3に示すように、羽根車202が格納される格納空間208は、フラッシング流路110の径より大きい円筒状の空間とし、羽根車202の径は、格納空間208に納まる範囲内で大きくてもよい。この場合、流体Fの流れDによる仕事を電力に効率よく変換することができる。なお、格納空間208は、フラッシング流路110の径よりも小さくてもよいが、フラッシング流路110よりも大きい構成であることによって、発電装置の効率を向上させることができる。
As shown in FIG. 3, the
また、羽根車202の主軸203は、フラッシング流路110の中心線X上に位置しており、羽根車202の形状は、各羽根が発電装置201の主軸203またはその近傍から外側に延びる形状であってもよい。このような形状であれば、仮に微細な異物などが羽根車202に流れ込んだとしても、主軸203あるいは格納空間208と羽根車202との間における異物の詰まりや噛み込みなどによる不具合の発生を低減することができる。
The
発電装置201では、上記構成により、ポンプ内部の高圧側であるポンプ101の羽根車104の側から、ポンプ内部の低圧側である軸封部107の側への流体Fの流れを羽根車202で受けることで、発電機部205が回転し、発電が行われる。発電装置201は、発電機部205の羽根車側とは反対側に設けられた電子回路206を有している。発電装置201の発電によって発生した電圧は、電子回路206を経由して出力される。
In the
図1Bに示すように、ポンプ101は、付帯機器115を備えている。付帯機器115は、例えば、換気ファン、結露防止用ヒータ、水位センサ、軸受温度センサ、圧力センサ、電流センサ、監視用イメージ(カメラ)センサ、運転状態表示ランプ、故障表示ランプ、各種計測値の表示器、有線または無線の通信装置などである。本実施形態では、付帯機器115は、一例として、各種のセンサ115Aと、センサの出力に基づく信号を外部に送信する通信装置115Bとを含んでいる。センサ115Aはポンプの運転情報を取得する。通信装置115Bは、例えば、インターネットなどの通信ネットワーク経由で、監視サーバなど他の装置に信号を送信する。本明細書において運転情報とは、例えばポンプの稼働・停止状態、稼働中のポンプにおける吐出圧力一定制御、末端差圧一定制御などの制御モード、外面、吸入水位、稼働音、漏水、発熱、流水・封水圧力、電流値、通信状態などを指す。
As shown in FIG. 1B, the
発電装置201の電子回路206は、発電機部205によって得られた電圧を、付帯機器115の稼働に必要な電圧に調整し、付帯機器115を稼働するに当たり有害となるノイズなどの要素を取り除き、付帯機器115に供給する。これにより、新たな工事などを必要とすることなく、付帯機器115を稼働させることができる。
The
以上、実施形態1に係るポンプによれば、ポンプ内の差圧によって流れる流体の流れを電力に変換する発電装置を備える。このような構成により、商用電源から配電盤、AVR等を介して付帯機器に電力を供給するための電気設備、電気設備を格納する筐体、大掛かりな設備工事などが不要となる。その結果、ポンプの付帯機器に電力を供給する設備に掛かるコストの負担を軽減することができる。 As described above, the pump according to the first embodiment is equipped with a power generation device that converts the flow of fluid caused by the pressure difference inside the pump into electricity. This configuration eliminates the need for electrical equipment to supply power from a commercial power source to ancillary equipment via a switchboard, AVR, etc., a housing to house the electrical equipment, and large-scale installation work. As a result, it is possible to reduce the cost burden of equipment that supplies power to ancillary equipment of the pump.
また、実施形態1に係るポンプによれば、ポンプに流れる流体を利用した発電装置を備えるので、商用電源から電圧調整器を介して付帯機器に電力を供給するための電気設備、電気設備を格納する筐体などが不要となり、省スペース化を図ることができる。 In addition, the pump according to embodiment 1 is equipped with a power generation device that uses the fluid flowing through the pump, so there is no need for electrical equipment to supply power from a commercial power source to the associated equipment via a voltage regulator, and no need for a housing to house the electrical equipment, making it possible to save space.
また、実施形態1に係るポンプによれば、ポンプに流れる流体を利用した発電装置を備えるので、AVR等の比較的複雑な機器を用いることなく、比較的単純な構造である当該発電装置で付帯機器に電力を供給することができ、ポンプの長寿命化が期待できる。 In addition, the pump according to embodiment 1 is equipped with a power generation device that uses the fluid flowing through the pump, so that the power generation device, which has a relatively simple structure, can supply power to the associated equipment without using relatively complex equipment such as an AVR, and this is expected to extend the life of the pump.
ところで、近年、産業機器の分野では、世界的なIoT(Internet of Things)化への機運が高まっており、これまで着目されて来なかった機器の挙動や、運転情報をセンサなどでデータ化し、ビッグデータ分析により、新たな価値の創出が行われている。 Incidentally, in recent years, momentum for the global adoption of the Internet of Things (IoT) has been building in the field of industrial equipment, and new value is being created through big data analysis, as equipment behavior and operating information, which have not received much attention until now, are being digitized using sensors.
ここで、産業機器として、産業用汎用ポンプを考えてみる。産業用汎用ポンプは、その駆動源として三相モータを備え、商用交流電源により三相モータを駆動することが多い。この場合、ポンプ機場では、運用状況や要求される信頼性によって、モータに電力を供給する方法が異なる。 Let's consider a general-purpose industrial pump as an example of industrial equipment. A general-purpose industrial pump has a three-phase motor as its drive source, and in many cases the three-phase motor is driven by a commercial AC power source. In this case, the method of supplying power to the motor at the pump station varies depending on the operating conditions and the required reliability.
第1例としては、外部からの引込電源が、ブレーカを備えた簡素な操作盤を経由して、モータに接続される方法がある。第2例としては、外部からの引き込み電源が、プログラマブルコントローラ(PLC)、インバータなどの上位制御機器を備えた高価な制御盤を介して、モータに接続される方法がある。 The first example is a method in which an external power supply is connected to the motor via a simple operation panel equipped with a breaker. The second example is a method in which an external power supply is connected to the motor via an expensive control panel equipped with higher-level control devices such as a programmable logic controller (PLC) and an inverter.
上位制御機器を有するポンプシステムでは、上位制御機器から得られる情報によって運転状態の監視などを比較的容易に行うことができる。そのため、IoT化が比較的容易となる。一方、ポンプ機場の割合では、前者のように、上位制御機器を有さないポンプシステムが多くを占めてきており、そのようなポンプシステムのIoT化は容易ではない。 In pump systems with higher-level control devices, it is relatively easy to monitor the operating status using information obtained from the higher-level control devices. This makes it relatively easy to implement IoT. On the other hand, in terms of the proportion of pump stations, pump systems that do not have higher-level control devices, as in the former case, account for a large proportion, and it is not easy to implement IoT for such pump systems.
実施形態1に係るポンプによれば、ポンプ内に生じる差圧により流れる流体を利用した発電装置を備えるので、新たに大規模な工事を必要とせず、煩雑な電池交換、充電作業などを行うことなく、簡便に、センサを含む電子部品、通信装置などの付帯機器を動作させることができる。すなわち、上位制御機器を持たないポンプシステムにおいても、付帯機器から得られる運転情報をデータ化し、分析することが可能となるためIoT化を容易に実現させることができる。 The pump according to the first embodiment is equipped with a power generation device that utilizes the fluid that flows due to the pressure difference generated inside the pump, so that no new large-scale construction is required, and the associated devices, such as electronic components including sensors and communication devices, can be easily operated without the need for cumbersome battery replacement or charging work. In other words, even in a pump system that does not have a higher-level control device, it is possible to digitize and analyze the operating information obtained from the associated devices, making it easy to realize IoT.
(実施形態2)
〈流体の流路として導管を備えたポンプ〉
実施形態2に係るポンプについて説明する。実施形態2に係るポンプは、実施形態1に係るポンプと比較して、発電に用いる流体の流路が異なるものである。
(Embodiment 2)
<Pump equipped with a conduit as a fluid flow path>
A description will now be given of a pump according to embodiment 2. The pump according to embodiment 2 is different from the pump according to embodiment 1 in the flow path of the fluid used for power generation.
実施形態2に係るポンプの構成について、図を参照して説明する。図4Aは、実施形態2に係るポンプの正面図である。また、図4Bは、実施形態2に係るポンプの側面断面図である。図4Bに示すように、実施形態2に係るポンプ101Aでは、流体Fの吐出口側に吐出フランジゲージ穴210が形成されており、流体Fの吸込口側に吸込フランジゲージ穴211が形成されている。また、ポンプ101Aには、吐出フランジゲージ穴210と吸込フランジゲージ穴211とをつなぐ導管212が設けられている。吐出フランジゲージ穴210の側は、相対的に高圧であり、吸込フランジゲージ穴211の側は、相対的に低圧である。したがって、導管212には、吐出フランジゲージ穴210の側から吸込フランジゲージ穴211の側に向けて、流体Fが流れる。すなわち、導管212は、ポンプ内に生じる差圧によって流れる流体の流路の一例である。また、ポンプ101Aには、導管212内の流体Fの流れDを電力に変換する発電装置201が設けられている。発電装置201の構造については、実施形態1と同様であるため、説明を省略する。
The configuration of the pump according to the second embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 4A is a front view of the pump according to the second embodiment. FIG. 4B is a side cross-sectional view of the pump according to the second embodiment. As shown in FIG. 4B, in the
実施形態2に係るポンプ101Aでは、実施形態1と比較して、流体Fが流れる流路(導管212)の高圧側と低圧側との差圧が大きい。このことから、流体Fの流れDが持つエネルギはより大きくなり、発電装置201は、さらに多くの電力を得ることができる。
In the
導管212は、上流の導管曲がり部212Aから導管直径の8倍程度以上の直線部を有し、発電装置201の羽根車202の取付け位置は、その直線部において、導管曲がり部212Aから導管直径の8倍程度以上、下流側が好ましい。これにより、導管曲がり部212Aで遠心力により不均一となった流体Fの流れは、下流に流れる過程で均一化され、良好な状態で羽根車202に流れ込み、発電効率を向上させることができる。
The
導管212の材質は、流体Fに対し腐食性が低く、設置環境に対し対候性が高い材料を選定することが望ましい。このような材料としては、例えば、銅、真鍮、ステンレス、タグタイル鋳鉄、塩化ビニル、ポリエチレンなどが考えられる。特にポンプ停止時、設置環境が氷点下となる場合には、導管212はポンプ流路に比べ極端に小さいことから、導管212内の流体Fは容易に凍結する可能性がある。凍結による導管212内の流体Fの膨張で導管212が破損しないように、導管212の材質として、弾性の高い素材を選定することが望ましい。このような素材としては、例えば、塩化ビニル、ポリエチレンなどが考えられる。
It is desirable to select a material for the
なお、吐出フランジゲージ穴210および吸込フランジゲージ穴211は、流体Fの吐出口および吸込口における圧力を測定する計器を接続するための穴として、予め汎用的に形成されている場合がある。この場合には、これらの穴を活用して流体Fの流路を作り、発電装置201を容易に取り付けることができる。
The discharge
以上、実施形態2に係るポンプによれば、吐出フランジゲージ穴210と吸込フランジゲージ穴211とをつなぐ導管212が設けられ、導管212を流れる流体Fを用いて発電するので、フラッシング流路を持たないポンプであっても、実施形態1と同様の効果を得ることができる。
As described above, according to the pump of the second embodiment, a
すなわち、実施形態2に係るポンプによれば、ポンプ内の差圧によって流れる流体Fの流れを電力に変換する発電装置201を備える。このような構成により、商用電源から配電盤、AVR等を介して付帯機器115に電力を供給するための電気設備、電気設備を格納する筐体、大掛かりな設備工事などが不要となる。その結果、実施形態1と同様、ポンプの付帯機器115に電力を供給する設備に掛かるコストの負担を軽減することができる。
That is, the pump according to the second embodiment is provided with a
また、実施形態2に係るポンプによれば、ポンプに流れる流体Fを利用した発電装置201を備えるので、商用電源から電圧調整器を介して付帯機器115に電力を供給するための電気設備、電気設備を格納する筐体などが不要となり、実施形態1と同様、省スペース化を図ることができる。
In addition, the pump according to the second embodiment is equipped with a
また、実施形態2に係るポンプ101Aによれば、ポンプ内に生じる差圧により流れる流体Fを利用した発電装置201を備えるので、新たに大規模な工事を必要とせず、煩雑な電池交換、充電作業などを行うことなく、簡便に、センサを含む電子部品、通信装置などの付帯機器115を動作させることができる。すなわち、実施形態1と同様、上位制御機器を持たないポンプシステムにおいても、付帯機器から得られる運転情報をデータ化し、分析することが可能となるためIoT化を容易に実現させることができる。
In addition, the
(実施形態3)
〈バッテリを備えた発電装置〉
実施形態3に係るポンプについて説明する。実施形態3に係るポンプは、実施形態1と比較して、発電装置がさらにバッテリを有するものである。
(Embodiment 3)
<Power generating device with battery>
A pump according to
図5は、実施形態3に係るポンプが備える発電装置の断面図である。図5に示すように、発電装置201Aは、電子回路206に加えてバッテリ209を有する。発電機部205で発電された電力は、電子回路206で整流および電圧調整された後、バッテリ209に蓄電され、必要に応じてバッテリ209から付帯機器115に供給される。なお、バッテリ209は、発電機部205から充電を受けながら、付帯機器115に電力を供給することができるタイプのものが望ましい。バッテリ209は、例えば、リチウムイオンバッテリで構成される。バッテリ209が充電と給電を同時にできないタイプのものである場合には、発電装置201Aは、バッテリ209の充電と放電を切り替える切替回路を有するようにすればよい。
Figure 5 is a cross-sectional view of a power generation device provided in the pump according to the third embodiment. As shown in Figure 5, the
以上、実施形態3によれば、発電機部205で発生した電力をバッテリ209に一旦蓄電するので、さらに安定した電力を付帯機器115に供給することができる。
As described above, according to the third embodiment, the power generated by the
また、実施形態3によれば、発電機部205で発生した電力をバッテリ209に蓄電するので、災害あるいは停電などによりポンプ101が停止状態になっても、バッテリ209に蓄電された電力で付帯機器115を稼働させることができる。これにより、例えば、ポンプ機場で停電が起こった場合であっても、ポンプの急停時に発生するウォータハンマ(水撃)などによる機器の破壊、動作不全を、付帯機器115を用いて早急に検知することができる。さらには、ポンプ使用者あるいはメンテナンス事業者等に知らせることができる。
Furthermore, according to the third embodiment, the power generated by the
また、実施形態3によれば、発電機部205で発生した電力をバッテリ209に蓄電するので、付帯機器115を外部から持ち込まれたバッテリで駆動する場合と異なり、煩雑な電池交換や充電作業を行うことなく簡便に付帯機器115を動作させることができる。
In addition, according to the third embodiment, the power generated by the
なお、実施形態3による上記の構造は、実施形態2に係るポンプ101Aにも適用可能である。具体的には、導管212を流れる流体Fを用いて発電する発電装置201にバッテリ209を設け、発電された電力をバッテリ209に一旦蓄電し、バッテリ209から付帯機器115に電力を供給するようにしてもよい。
The above-described structure according to the third embodiment can also be applied to the
(実施形態4)
〈発電装置の羽根車と流路との位置関係〉
実施形態4に係るポンプについて説明する。実施形態4に係るポンプは、実施形態1と比較して、発電装置の羽根車と羽根車に流れる流体の流路との位置関係が変更されたものである。
(Embodiment 4)
<Positional relationship between the impeller and the flow path of the power generating device>
A description will be given of a pump according to embodiment 4. In the pump according to embodiment 4, the positional relationship between the impeller of the power generating device and the flow path of the fluid flowing through the impeller is changed compared to embodiment 1.
図6は、実施形態4に係るポンプのフラッシング流路の断面図である。図6に示す流路断面図は、図3の場合と同様に、発電機部205側から羽根車202側を見た場合のフラッシング流路110の断面図である。
Figure 6 is a cross-sectional view of the flushing flow passage of the pump according to embodiment 4. The flow passage cross-sectional view shown in Figure 6 is a cross-sectional view of the
実施形態4では、図6に示すように、発電装置201の構造として、羽根車202の主軸方向に沿って見た場合に、羽根車202の主軸203が、フラッシング流路110の中心線Xから、主軸203の中心線およびフラッシング流路110の中心線Xと直交する方向に、羽根車202の半径以内の距離dだけずれるように配置されている。別の言い方をすれば、羽根車202の中心および羽根車202を格納する円筒形状の格納空間208Aの中心が、フラッシング流路110の中心線Xからずれた構造を有している。羽根車202の中心がフラッシング流路110の中心線Xからずれることにより、実施形態1と比較して、流体Fの流れDを羽根車202の回転方向Rに近づけて流入させることができる。その結果、流体Fの流れの運動を羽根車202の回転運動に効率よく変換することができ、実施形態1の場合よりも発電装置201の発電効率を向上させることができる。
In the fourth embodiment, as shown in FIG. 6, the
なお、実施形態4による上記の構造は、実施形態2のポンプ101Aにも適用可能である。具体的には、発電装置201構造として、羽根車202の主軸方向に沿って見た場合に、羽根車202の中心が、導管212の中心線からずれた構造を有していてもよい。このような構造により、上述のごとく、流体Fの流れDの運動を羽根車202の回転運動に効率よく変換することができ、実施形態1の場合よりも発電装置201の発電効率を向上させることができる。
The above-described structure according to embodiment 4 can also be applied to the
(実施形態5)
〈流路の開閉機構を備えたポンプ〉
実施形態5に係るポンプについて説明する。実施形態5に係るポンプは、実施形態1と比較して、発電装置の羽根車に流れる流体の流路を開閉する開閉機構をさらに備えたものである。
(Embodiment 5)
<Pump equipped with flow passage opening/closing mechanism>
A description will be given of a pump according to embodiment 5. Compared to embodiment 1, the pump according to embodiment 5 further includes an opening and closing mechanism that opens and closes the flow path of the fluid flowing through the impeller of the power generating device.
図7は、実施形態5に係るポンプのフラッシング流路とその周辺の断面拡大図である。実施形態5では、図7に示すように、ポンプのフラッシング流路110における羽根車202の上流側と下流側の流路の開閉度を0~100%の範囲で調整できるプラグ213を備えた構成を有している。
Figure 7 is an enlarged cross-sectional view of the flushing flow path of a pump according to embodiment 5 and its surroundings. As shown in Figure 7, embodiment 5 has a configuration that includes a
プラグ213は、ネジ構造により流路への出し入れが可能になっている。プラグ213の締め具合(出し入れ量)を調整することで、フラッシング流路110の開閉度を調節することができる。実施形態1では発電装置201を交換、あるいはメンテナンスする場合には、ポンプを一旦停止させる必要がある。しかしながら、本実施形態によれば、プラグ213を締めることで一時的にフラッシング流路110の流体Fの流れを遮断し、ポンプが運転している状態であっても、流体Fの漏出を抑制しながら、発電装置201の交換または取外しを含む補修、メンテナンス、アップデートなどを行うことができる。また、開閉度を調整することによって、付帯機器等への電力供給量を調整することができる。
The
なお、流路の開閉機構として、プラグ213の代わりにバルブ、コックなどを用いてもよい。また、開閉機構は、発電装置201の羽根車202の上流側だけに設けるようにしてもよい。上流側だけ流路を閉じることができれば、流体の流れをある程度止めることができるため、発電装置201のメンテナンス等を行うことができる。
In addition, a valve, a cock, etc. may be used instead of the
また、流路の開閉機構は、開閉のみが可能なものでもよいが、開閉度を調整できるものが好ましい。開閉度が調整できれば、流路内の流体Fの流れDの勢いを調整することができ、発電装置201の羽根車202の回転速度を調整し、発電量を適宜調整することができる。
The flow path opening and closing mechanism may be one that can only open and close, but it is preferable that the degree of opening and closing can be adjusted. If the degree of opening and closing can be adjusted, the momentum of the flow D of the fluid F in the flow path can be adjusted, and the rotation speed of the
なお、実施形態5による上記の構造は、実施形態2のポンプ101Aにも適用可能である。具体的には、ポンプ101Aの構造として、導管212における羽根車202の上流側と下流側とに開閉度を調整する開閉機構、例えばプラグ213を取り付けた構造を有していてもよい。このような構造により、プラグ213を締めることで一時的に導管212の流体Fの流れを遮断することができる。その結果、ポンプ101が運転している状態であっても、流体Fの漏出を抑制しながら、発電装置201の交換または取外しを含む補修、メンテナンス、アップデートなどを行うことができる。
The above-described structure according to embodiment 5 can also be applied to the
(実施形態6)
〈発電装置の羽根車の形状例〉
実施形態6に係るポンプについて説明する。実施形態6に係るポンプは、実施形態1を基礎として、発電装置を構成する羽根車が別の形状の羽根車に置換されたものである。
(Embodiment 6)
<Examples of impeller shapes for power generating equipment>
A pump according to embodiment 6 will be described. The pump according to embodiment 6 is based on embodiment 1, and is configured such that the impeller constituting the power generating device is replaced with an impeller having a different shape.
図8A~図8Eは、実施形態6に係る、発電装置の羽根車の第1形状例~第5形状例をそれぞれ示す図である。図8A~図8Eでは、それぞれ、左側に羽根車の斜視図を示しており、右側に羽根車の主軸に垂直な面による断面図を示している。 Figures 8A to 8E are diagrams showing a first to a fifth shape example of an impeller of a power generating device according to embodiment 6. In each of Figures 8A to 8E, a perspective view of the impeller is shown on the left side, and a cross-sectional view of the impeller taken along a plane perpendicular to the main axis is shown on the right side.
図8Aに示す第1形状例の羽根車202Aは、サボニウス型羽根車である。サボニウス型羽根車は、円筒形部材を縦に半分に割って得られる羽根部(バケットともいう)を、中心を少しずらして円板で挟み込み、心棒を取り付けたような形状を有している。羽根車202Aは、バケットで流体を効率よく受けられるので、効率よく発電を行える。
The first shape example of
図8Bに示す第2形状例の羽根車202Bは、図8Aに示す羽根車202Aから円板で挟まれた空間内の心棒部分が除かれた形状を有する。このような形状であれば、流体Fに混ざって流れてくる異物が内部に溜りにくい。仮に微細な異物などが羽根車202Bに流れ込んだとしても、主軸203あるいは格納空間208と羽根車202Bとの間における異物の詰まりや噛み込みなどによる不具合の発生を低減することができる。
The second shape example of
図8Cに示す第3形状例の羽根車202Cは、第1のサボニウス型羽根車と第2のサボニウス型羽根車とが90度以内の回転位相差で回転され固定された形状を有する。より詳しくは、例えば、2つのサボニウス型羽根車が互いに90度以内の回転位相差で回転され側面の円板が隣接するように合体され、内部の心棒部分が除かれた形状を有する。別の言い方をすれば、羽根車202Cは、サボニウス型羽根車を二層構造とし、一層目と二層目とでバケットを90度の回転位相差で回転させ、内部の心棒部分が除かれた形状を有する。なお、羽根車202Cの変形例として、サボニウス型羽根車を三層以上設けた構造を有する羽根車を考えることができる。また、サボニウス型羽根車同士は、隣接せず、空間を空けて同軸上に設けられてもよい。
The
このような形状であれば、流体Fが羽根に当たり羽根車に極大トルクを与えるタイミングが90度ごとに到来するため、通常のサボニウス型羽根車と比較して、発生トルクをより均一化し、出力を安定させることができる。なお、上記の回転位相差は、90度に限定されず、好適には0度より大きく90度以内である。このようにすれば、通常のサボニウス型羽根車と比較して、発生トルクをより均一化することができる。 With this shape, the timing when the fluid F hits the blades and gives the impeller maximum torque occurs every 90 degrees, making it possible to make the generated torque more uniform and stabilize the output compared to a normal Savonius type impeller. Note that the above rotational phase difference is not limited to 90 degrees, and is preferably greater than 0 degrees and within 90 degrees. In this way, it is possible to make the generated torque more uniform compared to a normal Savonius type impeller.
図8Dに示す第4形状例の羽根車202Dは、サボニウス型羽根車の両側円板のうちバケットが接している領域より外側の外縁部分が除かれた形状を有する。このような形状であれば、両側円板の外縁部分が除かれたことにより、流体Fに混ざって流れてくる異物が内部に溜りにくく、仮に微細な異物などが羽根車202Dに流れ込んだとしても、羽根車202Dの主軸あるいは格納空間と羽根車202Dとの間における異物の詰まりや噛み込みなどによる不具合を抑制することができる。
The
図8Eに示す第5形状例の羽根車202Eは、サボニウス型羽根車の両側円板が90度以内の回転位相差で捻られ、それによってバケット自身も捻じり変形された場合に得られる形状を有する。このような形状であれば、流体Fがバケットに当たり羽根車202Eにトルクを与えるタイミングにむらが出にくいため、通常のサボニウス型羽根車と比較して、発生トルクをより均一化し、出力を安定させることができる。
The fifth shape example of the
(実施形態7)
〈ポンプの改良方法〉
実施形態7に係るポンプの改良方法について説明する。実施形態7に係るポンプの改良方法は、ポンプ機場に既設のポンプに上記の発電装置を取り付けて、その発電装置の出力をポンプの付帯機器の電源入力に接続する方法である。
(Embodiment 7)
<How to improve pumps>
A description will now be given of a method for improving a pump according to embodiment 7. The method for improving a pump according to embodiment 7 is a method in which the above-mentioned power generation device is attached to an existing pump in a pump station, and the output of the power generation device is connected to the power input of ancillary devices of the pump.
ポンプの改良方法としては、フラッシング流路を利用する改良方法と、フランジゲージ穴を利用する改良方法とが考えられる。フラッシング流路を利用する改良方法は、ポンプがフラッシング流路を有している場合に適用できる方法である。フランジゲージ穴を利用する改良方法は、ポンプがフランジゲージ穴を有している場合、フランジゲージ穴を加工形成することが可能な場合に適用できる方法である。 There are two possible methods for improving a pump: one that uses a flushing passage, and one that uses a flange gauge hole. The improvement method that uses a flushing passage can be applied when the pump has a flushing passage. The improvement method that uses a flange gauge hole can be applied when the pump has a flange gauge hole and it is possible to machine and form the flange gauge hole.
〈フラッシング流路を利用する改良方法〉
まず、フラッシング流路を利用する、第1のポンプ改良方法について説明する。図9は、実施形態7に係る第1のポンプ改良方法を示すフロー図である。
Improved method using flushing channels
First, a first pump improvement method using a flushing passage will be described. Fig. 9 is a flow chart showing the first pump improvement method according to the seventh embodiment.
図9に示すように、ステップS11では、必要に応じて、ケーシングカバー108のフラッシング流路110付近へのアクセスが可能な空間を確保する。例えば、ケーシングカバー108を覆う部材がある場合には、その部材を取り外したり、その部材に穴を開けたりするなどの措置を取る。
As shown in FIG. 9, in step S11, if necessary, a space is secured that allows access to the vicinity of the
ステップS12では、発電装置を構成する羽根車の格納空間と、当該羽根車の主軸を挿入する挿入空間とを形成する加工作業を行う。具体的には、電動ドリルなどの工具を用いて、フラッシング流路に切削加工を施すことにより、格納空間および挿入空間を形成する。挿入空間には、タップなどの工具を用いてネジ穴部を形成する。 In step S12, a processing operation is performed to form a storage space for the impeller that constitutes the power generation device and an insertion space into which the main shaft of the impeller is inserted. Specifically, a tool such as an electric drill is used to perform cutting processing on the flushing flow passage to form the storage space and the insertion space. A tool such as a tap is used to form a screw hole in the insertion space.
ステップS13では、フラッシング流路の格納空間より上流側と下流側とに、流路の開閉機構であるプラグを挿入するためのプラグネジ穴部を形成する加工作業を行う。具体的には、電動ドリル、タップなどの工具を用いて、フラッシング流路に切削加工を施すことにより、プラグのネジ山に合ったネジ穴部を形成する。 In step S13, a processing operation is performed to form a plug screw hole portion for inserting a plug, which is an opening and closing mechanism of the flow path, on the upstream side and downstream side of the storage space of the flushing flow path. Specifically, a cutting process is performed on the flushing flow path using a tool such as an electric drill or tap, to form a screw hole portion that matches the thread of the plug.
ステップS14では、上流側と下流側のプラグネジ穴部に、それぞれプラグをねじ入れる。 In step S14, plugs are screwed into the upstream and downstream plug screw holes.
ステップS15では、格納空間に羽根車が格納され、挿入空間に主軸が位置するように、発電装置をケーシングカバーに取り付ける。発電装置のケーシングカバーへの取り付けは、挿入空間に形成されたネジ穴部に発電装置のネジ山部を嵌め合わせてねじり締結することにより行う。あるいは、溶接または接着剤により固定させたり、発電装置のフランジをケーシングカバーにネジまたはボルトで締結させたりして行う。 In step S15, the generator is attached to the casing cover so that the impeller is stored in the storage space and the main shaft is positioned in the insertion space. The generator is attached to the casing cover by fitting the threaded portion of the generator into a screw hole formed in the insertion space and twisting the screw to fasten the screw. Alternatively, the generator is fixed by welding or adhesive, or the flange of the generator is fastened to the casing cover with screws or bolts.
ステップS16では、発電装置と付帯機器とを接続する。具体的には、発電装置の出力をポンプの付帯機器の電源入力に接続する。 In step S16, the power generation device and the associated equipment are connected. Specifically, the output of the power generation device is connected to the power input of the associated equipment of the pump.
このような改良方法によれば、ポンプ機場に既設のポンプであっても発電装置を取り付けることができる。また、付帯機器に、ポンプの運転情報を取得するためのセンサと、そのセンサの出力に基づく信号を送信する通信装置とを含めることにより、IoT化を実現できる。なお、各ステップの順序は、適宜、変更・入替え等を行ってもよい。 According to this improvement method, a power generation device can be installed even on pumps already installed in a pumping station. In addition, IoT can be realized by including in the ancillary equipment a sensor for acquiring pump operation information and a communication device for transmitting a signal based on the output of the sensor. Note that the order of each step may be changed or rearranged as appropriate.
〈フランジゲージ穴を利用する改良方法〉
次に、フランジゲージ穴を利用する第2のポンプ改良方法について説明する。図10は、実施形態7に係る第2のポンプ改良方法を示すフロー図である。
<Improvement method using flange gauge holes>
Next, a second pump improvement method using a flange gauge hole will be described. Fig. 10 is a flow chart showing the second pump improvement method according to the seventh embodiment.
図10に示すように、ステップS21では、必要に応じて、ポンプの流体の吐出口部と吸込口部とに、フランジゲージ穴を形成する加工作業を行う。具体的には、電動ドリル、タップなどの工具を用いて、ポンプの流体の吐出口部と吸込口部に切削加工を施すことにより、吐出側フランジゲージ穴と、吸込側フランジゲージ穴とを形成する。 As shown in FIG. 10, in step S21, machining is performed to form flange gauge holes in the fluid discharge and suction ports of the pump as necessary. Specifically, a tool such as an electric drill or tap is used to perform cutting on the fluid discharge and suction ports of the pump to form the discharge side flange gauge holes and the suction side flange gauge holes.
ステップS22では、吐出側フランジゲージ穴と吸込側フランジゲージ穴とをつなぐ導管類を用意する。具体的には、発電装置の羽根車を格納する格納空間と、羽根車の主軸が挿入される挿入空間とが形成された羽根車用導管部を用意する。また、発電装置の羽根車の上流側に取り付ける流路開閉機構である上流側コックと、同羽根車の下流側に取り付ける流路開閉機構である下流側コックとを用意する。さらに、吐出フランジゲージ穴と上流側コックとをつなぐ上流側導管部と、吸込フランジゲージ穴と下流側コックとをつなぐ下流側導管部とを用意する。 In step S22, conduits are prepared to connect the discharge flange gauge hole and the suction flange gauge hole. Specifically, an impeller conduit section is prepared in which a storage space for storing the impeller of the power generating device and an insertion space into which the main shaft of the impeller is inserted are formed. In addition, an upstream cock, which is a flow path opening and closing mechanism to be attached to the upstream side of the impeller of the power generating device, and a downstream cock, which is a flow path opening and closing mechanism to be attached to the downstream side of the impeller, are prepared. Furthermore, an upstream conduit section that connects the discharge flange gauge hole and the upstream cock, and a downstream conduit section that connects the suction flange gauge hole and the downstream cock are prepared.
ステップS23では、導管類を接続する。具体的には、上流側から順に、吐出側フランジゲージ穴、上流側導管部、羽根車用導管部、下流側導管部、吸込側フランジゲージ穴と配置されるように、各部同士を接続する。 In step S23, the conduits are connected. Specifically, each part is connected so that, starting from the upstream side, the discharge flange gauge hole, the upstream conduit section, the impeller conduit section, the downstream conduit section, and the suction flange gauge hole are arranged in this order.
ステップS24では、格納空間に羽根車が格納され、挿入空間に主軸が位置するように、発電装置をケーシングカバーに取り付ける。発電装置のケーシングカバーへの取り付けは、挿入空間に形成されたネジ穴部に発電装置のネジ山部を嵌め合わせてねじり締結することにより行う。あるいは、溶接または接着剤により固定させたり、発電装置のフランジをケーシングカバーにネジまたはボルトで締結させたりして行う。 In step S24, the generator is attached to the casing cover so that the impeller is stored in the storage space and the main shaft is located in the insertion space. The generator is attached to the casing cover by fitting the threaded portion of the generator into a screw hole formed in the insertion space and twisting the screw to fasten the screw. Alternatively, the generator is fixed by welding or adhesive, or the flange of the generator is fastened to the casing cover with screws or bolts.
ステップS25では、発電装置と付帯機器とを接続する。具体的には、発電装置の出力をポンプの付帯機器の電源入力に接続する。 In step S25, the power generation device and the associated equipment are connected. Specifically, the output of the power generation device is connected to the power input of the pump's associated equipment.
このような改良方法によれば、ポンプ機場に既設のポンプであっても発電装置を取り付けることができる。また、付帯機器に、ポンプの運転情報を取得するためのセンサと、そのセンサの出力に基づく信号を送信する通信装置とを含めることにより、IoT化を実現できる。なお、各ステップの順序は、適宜、変更・入替え等を行ってもよい。 According to this improvement method, a power generation device can be installed even on pumps already installed in a pumping station. In addition, IoT can be realized by including in the ancillary equipment a sensor for acquiring pump operation information and a communication device for transmitting a signal based on the output of the sensor. Note that the order of each step may be changed or rearranged as appropriate.
(実施形態8)
〈発電装置を備えるポンプを用いた機器の例〉
実施形態8は、上記各実施形態に係る発電装置を備えるポンプを用いた産業用または業務用の機器である。
(Embodiment 8)
<Example of equipment using a pump equipped with a power generation device>
The eighth embodiment is an industrial or commercial device that uses a pump equipped with the power generation device according to each of the above embodiments.
図11は、実施形態8に係る流体移送機器を模式的に示す図である。図11に示すように、流体移送機器301は、ポンプ101を備え、ポンプ101により昇圧、吐出された流体を利用する機器である。より具体的には、例えば、流体移送機器301として、食器を洗浄する食器洗浄機、自動車・列車などを洗浄する洗車機、ボイラー、クーラントシステムあるいは消化ポンプなどの工作機械などを考えることができる。他にも、ビルあるいはマンションなどの各部屋に水を供給したり、地下から汚水を吸い出したりする給排水設備などを考えることができる。
Figure 11 is a schematic diagram of a fluid transfer device according to embodiment 8. As shown in Figure 11, the
また、例えば、流体移送機器301として、醸造関連分野では、清酒・醤油・酢・ソース等の醸造液移送及び濾過器への送水を行う装置が考えられる。食品関連分野では、ジュース・コーヒー・お茶・乳飲料他清涼飲料水の移送を行う装置が考えられる。工業関連分野では、化学用薬液・染色用薬液・鍍金用薬液・工業用薬液の移送を行う装置が考えられる。油業関連分野では、灯油・軽油・スピンドル油等の低粘度油の移送を行う装置が考えられる。その他の分野では、各種給水・排水関係、水・薬液処理関係に係る装置を考えることができる。
For example, as
また、このような流体移送機器301に、センサおよび通信装置等の付帯機器を取り付け、ポンプ101の発電装置の出力を接続することによりIoT化すれば、流体移送機器の運転状況を遠隔地にてモニタ、監視、データ分析することができる。
Furthermore, if such
以上、本発明の各種実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。また、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。これらは全て本発明の範疇に属するものである。さらに文中や図中に含まれる数値等もあくまで一例であり、異なるものを用いても本発明の効果を損なうものではない。 Although various embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments and includes various modified examples. Furthermore, the above-mentioned embodiments have been described in detail to clearly explain the present invention, and are not necessarily limited to those having all of the configurations described. Furthermore, it is possible to replace part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. All of these belong to the scope of the present invention. Furthermore, the numerical values etc. contained in the text and figures are merely examples, and the effect of the present invention will not be impaired even if different ones are used.
上記実施形態では、発電装置の一例として、流体の流れを羽根車で受けて回転運動に変換し、その回転運動を電力に変換する装置を用いている。しかしながら、発電装置は上記構造のものに限定されない。例えば、別の例として、容積式流量計と同様の構造を持つ発電装置を用いてもよい。この発電装置は、流路の途中に形成された楕円状のケーシングに、2つの楕円形の歯車が90度位相をずらして噛み合わさるように収められ、流体の流れを歯車の回転運動に変換し、その回転運動を電力に変換する装置である。 In the above embodiment, as an example of a power generating device, a device is used that receives the flow of fluid with an impeller, converts it into rotational motion, and converts the rotational motion into electricity. However, the power generating device is not limited to the above structure. For example, as another example, a power generating device having a structure similar to that of a positive displacement flowmeter may be used. This power generating device is a device in which two elliptical gears are housed in an elliptical casing formed in the middle of the flow path so that they mesh with each other with a phase shift of 90 degrees, converts the flow of fluid into the rotational motion of the gears, and converts the rotational motion into electricity.
以下、本発明の考えられる態様について付記する。 The following are some possible aspects of the present invention:
[付記1]
吸込口部および吐出口部を有し、流体を前記吸込口部から吸い込み昇圧して前記吐出口部から吐き出すポンプであって、
前記流体の昇圧経路とは異なる流路であり、ポンプ内部に生じる差圧により前記流体が流れる流路と、
前記流路における前記流体の流れを用いて発電する発電装置と、を備えるポンプ。
[Appendix 1]
A pump having a suction port and a discharge port, which sucks in a fluid through the suction port, pressurizes the fluid, and discharges the fluid from the discharge port,
a flow path through which the fluid flows due to a pressure difference generated inside the pump, the flow path being different from the pressure increase path of the fluid;
a power generation device that generates power using the flow of the fluid in the flow path.
[付記2]
付記1に記載のポンプにおいて、
前記発電装置は、前記ポンプの付帯機器に電力を供給する、ポンプ。
[Appendix 2]
2. The pump according to claim 1,
The power generation device supplies power to auxiliary equipment of the pump.
[付記3]
付記2に記載のポンプにおいて、
前記付帯機器は、センサ、ファン、ヒータ、照明器、表示器、および通信装置のうち少なくとも1つを含む、ポンプ。
[Appendix 3]
3. The pump according to claim 2,
The pump, wherein the auxiliary equipment includes at least one of a sensor, a fan, a heater, a light, a display, and a communication device.
[付記4]
付記1に記載のポンプにおいて、
前記センサは、温度センサ、水位センサ、圧力センサ、電流センサ、またはイメージセンサを含む、ポンプ。
[Appendix 4]
2. The pump according to claim 1,
The pump, wherein the sensor includes a temperature sensor, a water level sensor, a pressure sensor, a current sensor, or an image sensor.
[付記5]
付記1に記載のポンプにおいて、
前記発電装置は、前記流路を流れる前記流体を受けて回転する羽根車を有し、前記羽根車の回転運動を電力に変換する、ポンプ。
[Appendix 5]
2. The pump according to claim 1,
The power generating device is a pump having an impeller that rotates when receiving the fluid flowing through the flow path, and converts the rotational motion of the impeller into electric power.
[付記6]
付記5に記載のポンプにおいて、
前記羽根車は、サボニウス型羽根車から主軸に沿った柱状部が除かれた形状を有する、ポンプ。
[Appendix 6]
6. The pump according to claim 5,
The pump, wherein the impeller has a shape obtained by removing a columnar portion along a main shaft from a Savonius type impeller.
[付記7]
付記5に記載のポンプにおいて、
前記羽根車は、サボニウス型羽根車の両側板のうち羽根が接している領域より外側の外縁部分が除かれた形状を有する、ポンプ。
[Appendix 7]
6. The pump according to claim 5,
The impeller has a shape in which outer edge portions of both side plates of a Savonius impeller that are outside the area where the blades contact each other are removed.
[付記8]
付記5に記載のポンプにおいて、
前記羽根車は、サボニウス型羽根車の両側板が90度以内の回転位相差で捻られ変形された場合に得られる形状を有する、ポンプ。
[Appendix 8]
6. The pump according to claim 5,
The impeller has a shape obtained when both side plates of a Savonius type impeller are twisted and deformed with a rotational phase difference of 90 degrees or less.
101…ポンプ
102…渦巻ケーシング
102A…吐出口部
103…回転軸
104…羽根車
105…吸込流路
105A…吸込口部
106…軸受
107…軸封部
108…ケーシングカバー
108A…挿入空間
109…渦巻流路
110…フラッシング流路
115…付帯機器
201…発電装置
202…羽根車
203…主軸
204…軸受
205…発電機部
206…電子回路
207A…ネジ穴部
207B…ネジ山部
208…格納空間
209…バッテリ
210…吐出フランジゲージ穴
211…吸込フランジゲージ穴
212…導管
213…プラグ
301…流体移送機器
d…距離
D…流体の流れ
F…流体
O…軸線
R…回転方向
X…中心線
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記流体の昇圧経路とは異なる流路であり、ポンプ内部に生じる差圧により前記流体が流れる流路の途中に、発電装置を構成する羽根車が格納される格納空間と、前記羽根車の主軸を挿入する挿入空間とを、加工により形成するステップと、
前記羽根車を前記格納空間に格納して前記発電装置を設置するステップと、
前記発電装置の出力を前記ポンプの付帯機器に接続するステップと、を備え、
前記ポンプは、上位制御機器とは未接続であり、
前記付帯機器は、前記ポンプの運転情報を取得するセンサと、前記センサの出力に基づく信号を通信ネットワーク経由でサーバに送信する通信装置と、を含む、
ポンプ改良方法。 A pump improvement method for improving a pump that is already installed in a pump station, has a suction port and a discharge port, and sucks in a fluid through the suction port, pressurizes the fluid, and discharges it from the discharge port, comprising the steps of:
forming, by machining, a storage space in which an impeller constituting a power generating device is stored and an insertion space into which a main shaft of the impeller is inserted, in the middle of the flow path, which is different from the pressure increasing path of the fluid and through which the fluid flows due to a pressure difference generated inside the pump ;
storing the impeller in the storage space and installing the power generating device;
connecting an output of the generator to ancillary equipment of the pump;
The pump is not connected to a higher-level control device.
The auxiliary device includes a sensor that acquires operation information of the pump, and a communication device that transmits a signal based on an output of the sensor to a server via a communication network.
How to improve your pump.
前記センサは、前記ポンプに係る水位センサ、軸受温度センサ、圧力センサ、電流センサ、及び監視用イメージセンサの少なくとも一つを含む、ポンプ改良方法。 2. The method for improving a pump according to claim 1,
The method for improving a pump, wherein the sensor includes at least one of a water level sensor, a bearing temperature sensor, a pressure sensor, a current sensor, and a monitoring image sensor associated with the pump.
前記通信ネットワークは、有線または無線で構成される、ポンプ改良方法。 3. The method for improving a pump according to claim 2 ,
The method for improving a pump, wherein the communication network is wired or wireless.
前記流路は、前記ポンプ内部に予め形成されているフラッシング流路である、ポンプ改良方法。 2. The method for improving a pump according to claim 1,
A method for improving a pump, wherein the flow passage is a flushing flow passage that is pre- formed inside the pump.
前記吐出口部に吐出フランジゲージ穴を形成するステップと、
前記吸込口部に吸込フランジゲージ穴を形成するステップと、
前記流路として、前記吐出フランジゲージ穴と前記吸込フランジゲージ穴とが接続される導管を設けるステップと、を備える、ポンプ改良方法。 2. The method for improving a pump according to claim 1,
forming a discharge flange gauge hole in the discharge port portion ;
forming a suction flange gauge hole in the suction port ;
and providing , as the flow path, a conduit connecting the discharge flange gauge hole and the suction flange gauge hole.
前記発電装置は、得られた電力を蓄電するバッテリを有する、ポンプ改良方法。 2. The method for improving a pump according to claim 1,
The power generating device includes a battery for storing the generated power.
前記発電装置は、前記流路を流れる前記流体を受けて回転する前記羽根車の回転運動を電力に変換する、ポンプ改良方法。 2. The method for improving a pump according to claim 1,
The power generating device converts the rotational motion of the impeller, which rotates in response to the fluid flowing through the flow passage, into electricity.
前記流路の前記羽根車より上流側に、前記流路を開閉する、または前記流路の開閉度を調整する開閉機構を設けるステップを備える、ポンプ改良方法。 8. The method for improving a pump according to claim 7,
A pump improvement method comprising a step of providing an opening and closing mechanism, upstream of the impeller in the flow passage, for opening and closing the flow passage or for adjusting the degree of opening and closing of the flow passage.
前記羽根車は、前記流路の中間位置より下流側に配置される、ポンプ改良方法。 8. The method for improving a pump according to claim 7,
The impeller is disposed downstream from an intermediate position of the flow path.
前記羽根車は、サボニウス型羽根車の両側板のうち羽根が接している領域より外側の外縁部分が除かれた形状を有する、ポンプ改良方法。 8. The method for improving a pump according to claim 7,
The impeller has a shape in which the outer edge portions of both side plates of a Savonius type impeller outside the area where the blades contact each other are removed.
前記羽根車は、サボニウス型羽根車の両側板が90度以内の回転位相差で捻られ変形された場合に得られる形状を有する、ポンプ改良方法。 8. The method for improving a pump according to claim 7,
The impeller has a shape obtained when both side plates of a Savonius type impeller are twisted and deformed with a rotational phase difference of 90 degrees or less.
前記挿入空間にネジ穴部を形成するステップと、forming a screw hole portion in the insertion space;
前記ネジ穴部に前記発電装置のネジ山部を嵌め合わせてねじり締結することにより前記発電装置を取り付けるステップと、を備える、ポンプ改良方法。and attaching the power generating device by fitting the threaded portion of the power generating device into the screw hole portion and twisting the screw hole portion to fasten the power generating device.
前記フラッシング流路の前記格納空間より上流側と下流側とに、該フラッシング流路の開閉機構であるプラグを挿入するためのプラグネジ穴部を加工により形成するステップと、forming, by machining, plug screw holes for inserting plugs as an opening/closing mechanism of the flushing flow passage on the upstream side and downstream side of the storage space of the flushing flow passage;
前記上流側と下流側のプラグネジ穴部に、それぞれ前記プラグをねじ入れて設置するステップと、を備える、ポンプ改良方法。and screwing and installing the plugs into the upstream and downstream plug screw holes, respectively.
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