JP7746194B2 - Fluid Pump System - Google Patents
Fluid Pump SystemInfo
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- JP7746194B2 JP7746194B2 JP2022034257A JP2022034257A JP7746194B2 JP 7746194 B2 JP7746194 B2 JP 7746194B2 JP 2022034257 A JP2022034257 A JP 2022034257A JP 2022034257 A JP2022034257 A JP 2022034257A JP 7746194 B2 JP7746194 B2 JP 7746194B2
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Description
本願に開示する技術は流体ポンプシステムに関するものである。 The technology disclosed in this application relates to a fluid pump system.
電動ポンプを用いて流量を制御しながら流体を移送する場合、例えば電力を変化させることにより吐出流量を制御する。この場合、この電力と流量の関係として表されるポンプの流量特性はシステムの劣化や故障により変化する可能性がある。また、同一モデルのポンプであっても一般に流量特性が個々に少しずつ異なっていると考えられる。流量制御の精度を向上させるため、あるいはポンプの異常を検出するために、必要に応じて流量を計測し、ポンプの流量特性を評価することが必要となる。例えば、特開平06-066287号公報には、流体の圧送中に吸い込み水位とポンプの吐出圧とに基づいて流量を計測することのできるシステムが記載されている。 When using an electric pump to transport fluid while controlling the flow rate, the discharge flow rate is controlled, for example, by varying the power. In this case, the pump's flow rate characteristics, expressed as the relationship between power and flow rate, can change due to system deterioration or failure. Furthermore, even pumps of the same model are generally thought to have slightly different flow rate characteristics. To improve the accuracy of flow rate control or detect pump abnormalities, it is necessary to measure the flow rate and evaluate the pump's flow rate characteristics as needed. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 06-066287 describes a system that can measure the flow rate based on the suction water level and pump discharge pressure while pumping a fluid.
上記公報のシステムでは、通常運転の最中に流量を計測することが前提となっている。したがって、上記公報の計測技術を利用してポンプの流量特性を評価したい場合、特にポンプで流体を圧送する必要がない時であってもその評価のためだけに流体を圧送する必要があり、電力消費の増加が課題となる。したがって、電力消費を抑えながらポンプの流量特性を評価することが望まれる。 The system described in the above publication is based on the premise that flow rate is measured during normal operation. Therefore, if one wishes to evaluate the flow rate characteristics of a pump using the measurement technology described in the above publication, it is necessary to pump fluid just for the evaluation, even when there is no need to pump fluid with the pump, which increases power consumption, creating an issue. Therefore, it is desirable to be able to evaluate the flow rate characteristics of a pump while minimizing power consumption.
一つの態様は流体ポンプシステムであって、ポンプと、第1流体を前記ポンプに導入するための第1吸入通路と、前記第1流体より比重の小さい第2流体を前記ポンプに導入するための少なくとも一つの第2吸入通路と、前記ポンプから流体を吐き出すための吐出通路と、前記第1吸入通路と前記第2吸入通路のいずれか一つを選択的に前記ポンプに連通させるよう構成された少なくとも一つの切替弁と、流量を計測するために前記吐出通路に配置された第2流体の状態量を測定する状態量センサと、制御装置とを備えており、この制御装置は、第1流体の圧送時には、前記切替弁により前記第1吸入通路を前記ポンプに連通させ、前記ポンプを作動させることにより第1流体を前記吐出通路に流入させ、ポンプの流量特性の評価時には、前記切替弁により前記第2吸入通路を前記ポンプに連通させ、前記ポンプを作動させることにより第2流体を前記吐出通路に流入させ、前記状態量センサを用いて第2流体の流量を計測し、この第2流体の流量に基づいて第1流体を圧送する際の前記ポンプの流量特性を評価するよう構成されている。 One aspect is a fluid pump system comprising a pump, a first suction passage for introducing a first fluid into the pump, at least one second suction passage for introducing a second fluid having a lower specific gravity than the first fluid into the pump, a discharge passage for discharging the fluid from the pump, at least one switching valve configured to selectively connect either the first suction passage or the second suction passage to the pump, a state quantity sensor arranged in the discharge passage to measure the flow rate, and a control device. When pumping the first fluid, the control device connects the first suction passage to the pump using the switching valve and operates the pump to allow the first fluid to flow into the discharge passage. When evaluating the flow characteristics of the pump, the control device connects the second suction passage to the pump using the switching valve and operates the pump to allow the second fluid to flow into the discharge passage, measures the flow rate of the second fluid using the state quantity sensor, and evaluates the flow characteristics of the pump when pumping the first fluid based on the flow rate of the second fluid.
以下、各種実施形態について図面を参照しながら説明する。なお以下の実施形態のうち同様に構成することができる部分については類似の符号を付して説明の繰り返しを省略する。 Various embodiments will be described below with reference to the drawings. Note that parts that can be configured similarly in the following embodiments will be assigned similar reference numerals and repeated descriptions will be omitted.
[ポンプシステム]
図1と図2は、一つの実施形態として、魚介類を養殖するための水槽12に飼育水を供給するためのポンプシステム10を示している。水槽12には飼育水を通すための供給通路14が接続され、供給通路14にはポンプ16が配置される。水槽には飼育水を循環させるための排出通路36を接続することもできる。供給通路14の上流側は飼育水の供給源(図示しない)と連通させる。ポンプ16を作動させると供給源から飼育水が供給通路14を通して水槽12に供給される(矢印24)。
[Pump system]
1 and 2 show, as one embodiment, a pump system 10 for supplying culture water to an aquarium 12 for cultivating fish and shellfish. A supply passage 14 for passing culture water is connected to the aquarium 12, and a pump 16 is disposed in the supply passage 14. A discharge passage 36 for circulating the culture water can also be connected to the aquarium. The upstream side of the supply passage 14 is connected to a culture water source (not shown). When the pump 16 is operated, culture water is supplied from the source through the supply passage 14 to the aquarium 12 (arrow 24).
[流量制御]
電動ポンプによる流量の制御は、例えばポンプに与える電力(具体的には電圧や電流の平均値などの変数)を変化させることにより行われる。この場合、ポンプ16の流量特性はポンプに通される流体の密度(比重)に依存する電力と流量の関係として表される。実施形態によっては、吐出通路20(ポンプ16の下流側の供給通路14)に流量センサ(図示しない)を設け、この流量センサにより測定した実際の流量を制御にフィードバックすることもできる。このような制御はポンプシステム10に設けられる制御装置(コントローラ)22で行うことができる。具体的には、制御装置22は、プログラムを実行する処理装置(プロセッサ)とプログラムやデータを保存する記憶装置とを備えた電子制御装置(ECU)とすることができる。制御装置22は本明細書で説明している各種センサからデータを受信し、ポンプや各種弁に制御信号を送信することができるよう構成される。以下に説明する様々な方法も、記憶装置に保存したプログラムを処理装置で実行することにより実現できる。
[Flow Control]
The flow rate of the electric pump is controlled, for example, by varying the power applied to the pump (specifically, variables such as the average voltage and current). In this case, the flow rate characteristics of the pump 16 are expressed as a relationship between power and flow rate, which depends on the density (specific gravity) of the fluid being pumped. In some embodiments, a flow rate sensor (not shown) can be provided in the discharge passage 20 (the supply passage 14 downstream of the pump 16), and the actual flow rate measured by this flow rate sensor can be fed back to the control. Such control can be performed by a control device (controller) 22 provided in the pump system 10. Specifically, the control device 22 can be an electronic control unit (ECU) equipped with a processing device (processor) that executes programs and a storage device that stores programs and data. The control device 22 is configured to receive data from the various sensors described herein and transmit control signals to the pump and various valves. The various methods described below can also be implemented by executing programs stored in the storage device.
[ポンプの流量特性の評価]
供給通路14には空気を導入するための吸入通路30をポンプ16の上流側で合流させる。吸入通路30の上流側は大気に解放する。その合流箇所には三方弁32を設けて、飼育水の吸入通路18(ポンプ16の上流側の供給通路14)と空気の吸入通路30のいずれか一方を選択的にポンプ16に連通させられるようにする。三方弁32は、図1に示したようにポンプ16の吸入口に直接結合した一体的なものであってもよいが、別の実施形態として、長さのある通路を介してポンプ16と接続してもよい。また、吐出通路20には、連通を閉鎖することのできる閉鎖弁34を設ける。閉鎖弁34は例えば電磁弁とすることができる。吐出通路20には、ポンプ16から閉鎖弁34までの区間に連通するよう圧力センサ38を配置する。
[Evaluation of pump flow characteristics]
An intake passage 30 for introducing air joins the supply passage 14 upstream of the pump 16. The upstream side of the intake passage 30 is open to the atmosphere. A three-way valve 32 is provided at the joining point, allowing either the rearing water intake passage 18 (the supply passage 14 upstream of the pump 16) or the air intake passage 30 to be selectively connected to the pump 16. The three-way valve 32 may be an integral part directly connected to the intake port of the pump 16 as shown in FIG. 1, or in another embodiment, it may be connected to the pump 16 via a long passage. The discharge passage 20 is also provided with a stop valve 34 that can close communication. The stop valve 34 may be, for example, a solenoid valve. A pressure sensor 38 is provided in the discharge passage 20 so as to communicate with the section from the pump 16 to the stop valve 34.
ポンプの流量特性の評価を行うには、まず、図2に示すように、三方弁32を切り替えて空気の吸入通路30をポンプ16に連通させ、大気から空気を吐出通路20に導入する(矢印40)。ある程度の時間が経過すると空気が閉鎖弁34を越えて水槽12に漏れ出るようになる(矢印42)。このように空気が水槽12に漏れ出るまでに必要な時間としてあらかじめ規定された時間が経過したら、ポンプ16を一時的に停止させ、閉鎖弁34を閉鎖する。これにより、三方弁32から下流側の供給通路14が大気圧P0の空気で満たされる。ここで、ポンプ16を所定の時間tだけ作動させることによりその区間にさらに空気を押し込み、圧力センサ38で大気圧からの空気の圧力増加ΔPを測定する。ポンプ16から閉鎖弁34までの区間の吐出通路20の容積をVとすると、ポンプ16を通過する空気の流量Qは、Q=(V×ΔP/P0)/tとして計算できる。なお、大気圧からの圧力増加の代わりに、所定の時間tが経過する前後の2回の圧力測定の間の圧力増加を用いることもできる。この空気の流量から、同じ電力でポンプ16が作動させた際の飼育水の流量Q’に換算するには、一つの実施形態としては、大気圧の空気を基準とする飼育水の比重(密度比)を用いて換算することができる。あるいは別の実施形態として、同じ電力でポンプ16を作動させた際の空気の流量Qと飼育水の流量Q’の間の関係(マップ)をあらかじめ測定し、制御装置22に記憶させておき、その関係に基づいて飼育水の流量Q’を決定することも可能である。このようにして決定された流量に基づいて、ポンプ16の流量特性を評価する。以上の方法によれば、通常の空気は飼育水よりも比重(密度)が小さいため、飼育水の供給中にポンプ16の流量特性を評価する場合と比べると、電力消費が抑えられる。 To evaluate the pump's flow characteristics, first, as shown in Figure 2, the three-way valve 32 is switched to connect the air intake passage 30 to the pump 16, and air is introduced from the atmosphere into the discharge passage 20 (arrow 40). After a certain amount of time has passed, air begins to leak past the shut-off valve 34 and into the water tank 12 (arrow 42). After a predetermined time has passed, which is the time required for the air to leak into the water tank 12, the pump 16 is temporarily stopped and the shut-off valve 34 is closed. This fills the supply passage 14 downstream from the three-way valve 32 with air at atmospheric pressure P0. The pump 16 is then operated for a predetermined time t to further push air into that section, and the pressure increase ΔP from atmospheric pressure is measured using the pressure sensor 38. If the volume of the discharge passage 20 from the pump 16 to the shut-off valve 34 is V, the air flow rate Q passing through the pump 16 can be calculated as Q = (V × ΔP/P0)/t. Instead of measuring the pressure increase from atmospheric pressure, the pressure increase between two pressure measurements before and after the passage of a predetermined time t can also be used. To convert this air flow rate to the rearing water flow rate Q' when the pump 16 is operated at the same power, one embodiment uses the specific gravity (density ratio) of the rearing water relative to air at atmospheric pressure. Alternatively, in another embodiment, the relationship (map) between the air flow rate Q and the rearing water flow rate Q' when the pump 16 is operated at the same power can be measured in advance and stored in the control device 22, and the rearing water flow rate Q' can be determined based on this relationship. The flow rate characteristics of the pump 16 are evaluated based on the flow rate determined in this manner. According to the above method, because ordinary air has a lower specific gravity (density) than rearing water, power consumption is reduced compared to when the flow rate characteristics of the pump 16 are evaluated while rearing water is being supplied.
このような流量特性の評価は、例えば、ポンプシステム10の初回運転時に、使用されているポンプ16の固有の(製品としてのばらつきによる)流量特性を把握あるいは学習するために行うことができる。また、初回運転後も、システムの継時変化に追従して流量制御の精度を向上させるために、定期的あるいは単発的に流量特性を評価することができる。これらの場合、評価された流量特性を制御装置22に記憶させてその後の流量制御(あるいは次回の評価)に使用し、新たな評価を行うたびにその記憶している流量特性を更新することができる。なお、定期的な評価を行う場合、規定時間が経過した際に飼育水の供給がなされていることがありうる。その場合、飼育水の供給を中断して流量特性の評価に移行してもよいし、飼育水の供給が休止されるのを待ってから実行してもよい。他の実施形態として、評価した流量特性はポンプ16の劣化や故障などの異常を検出するために利用することもできる。 Such evaluation of flow characteristics can be performed, for example, during the initial operation of the pump system 10, to understand or learn the unique flow characteristics (due to product variations) of the pump 16 being used. Furthermore, even after the initial operation, flow characteristics can be evaluated periodically or on a one-off basis to track changes in the system over time and improve the accuracy of flow control. In these cases, the evaluated flow characteristics are stored in the control device 22 and used for subsequent flow control (or the next evaluation), and the stored flow characteristics can be updated each time a new evaluation is performed. Note that when performing periodic evaluations, it is possible that rearing water is being supplied when a specified period of time has elapsed. In this case, the supply of rearing water may be interrupted before proceeding with the evaluation of flow characteristics, or evaluation may be performed after waiting for the supply of rearing water to be stopped. In another embodiment, the evaluated flow characteristics can also be used to detect abnormalities such as deterioration or failure of the pump 16.
図示しないが、他の実施形態として、圧力センサ38の代わりに流量センサを設けて上記の空気の流量Qを直接測定することもできる。この場合、閉鎖弁34は必ずしも必要でなく、閉鎖弁34がある場合は閉鎖弁34を解放した状態でポンプ16を作動させて流量を測定することになる。圧力センサ38と図示しない流量センサはいずれも飼育水の流量を計測するために空気の状態量(圧力や流量)を測定する状態量センサである。 In another embodiment, not shown, a flow sensor can be provided instead of the pressure sensor 38 to directly measure the air flow rate Q. In this case, the shut-off valve 34 is not necessarily required; if the shut-off valve 34 is present, the pump 16 is operated with the shut-off valve 34 open to measure the flow rate. The pressure sensor 38 and the flow rate sensor (not shown) are both state quantity sensors that measure air state quantities (pressure and flow rate) in order to measure the flow rate of the rearing water.
[供給の休止と再開]
飼育水の供給を短期的あるいは長期的に休止する場合、三方弁32の切り替えにより空気の吸入通路30をポンプ16に連通させ、ポンプ16を作動させることにより空気を吐出通路20に流入させてからポンプ16を停止させる。これにより少なくともポンプ16の内部が空気で満たされた状態となる。ポンプ16を十分な時間だけ作動させてから停止すれば、ポンプ16を含む三方弁32から閉鎖弁34までの供給通路14の内部から塩分を含んだ飼育水を排除することができる。このため、単に飼育水の供給中にポンプ16を停止するだけの場合と比べると、塩分に起因するポンプ16や配管の内部の腐食を抑えることができる。ポンプ16を停止させた後、必要に応じて、三方弁32を全閉状態、すなわち吸入通路18、30のいずれもポンプ16に連通していない状態に切り替えることもできる。
[Supply suspension and resumption]
When the supply of rearing water is suspended for a short or long period of time, the three-way valve 32 is switched to connect the air intake passage 30 to the pump 16, and the pump 16 is operated to allow air to flow into the discharge passage 20, after which the pump 16 is stopped. This ensures that at least the interior of the pump 16 is filled with air. By operating the pump 16 for a sufficient period of time and then stopping it, salty rearing water can be removed from the supply passage 14, including the pump 16, from the three-way valve 32 to the stop valve 34. This reduces corrosion of the pump 16 and the interior of the piping due to salt, compared to simply stopping the pump 16 while the rearing water is being supplied. After stopping the pump 16, if necessary, the three-way valve 32 can be switched to a fully closed state, i.e., a state in which neither the intake passage 18 nor the intake passage 30 is connected to the pump 16.
飼育水の供給を再開する際は、三方弁32を切り替えて飼育水の吸入通路18(ポンプ16の上流側の供給通路14)をポンプ16に連通させる。閉鎖弁34を開いた状態でポンプ16を作動させ、吐出通路20を通して飼育水を水槽12に供給する。 To resume the supply of rearing water, the three-way valve 32 is switched to connect the rearing water intake passage 18 (the supply passage 14 upstream of the pump 16) to the pump 16. The pump 16 is operated with the shut-off valve 34 open, and rearing water is supplied to the aquarium 12 through the discharge passage 20.
[飼育水の温度制御]
図3、図4は、別の実施形態として、飼育水の温度を監視しながら水槽12に供給するポンプシステム50を示している。この実施形態では、上記の実施形態の圧力センサ38の代わりに温度センサ56を設ける。制御装置54は、温度センサ56により吐出通路20を流れる飼育水の温度を常にあるいは定期的に測定し、その温度が設定した目標水温から大きく外れている場合には水温が異常と見なす。例えば、測定した水温が目標水温を含む所定の範囲内にあるときは供給する飼育水の温度が正常であるとみなし、それ以外の場合は異常であると見なすことができる。異常と判定した場合は、吸入通路18から吸入させる飼育水の温度を調節する。
[Temperature control of breeding water]
3 and 4 show another embodiment of a pump system 50 that supplies water to the aquarium 12 while monitoring its temperature. In this embodiment, a temperature sensor 56 is provided instead of the pressure sensor 38 of the above embodiment. The control device 54 constantly or periodically measures the temperature of the water flowing through the discharge passage 20 using the temperature sensor 56, and if the measured temperature significantly deviates from a set target water temperature, the control device 54 determines that the water temperature is abnormal. For example, if the measured water temperature is within a predetermined range including the target water temperature, the temperature of the water being supplied is considered normal; otherwise, it is considered abnormal. If an abnormality is determined, the temperature of the water being drawn in through the intake passage 18 is adjusted.
[温度センサの異常検出]
吸入通路30の上流側は環境に解放するなどして空気の供給源と連通させておく。例えば、この供給源となる環境は単にポンプシステム50が設置されている部屋とすることができる。そして、供給源の空気の温度を測定するための別の温度センサ62を設ける。温度センサ56の異常検出を行うには、まず、図4に示すように、三方弁32を切り替えて空気の吸入通路30をポンプ16に連通させ、空気を吐出通路20に導入する(矢印40)。ある程度の時間が経過すると空気が閉鎖弁34を越えて水槽12に漏れ出るようになる(矢印42)。このように空気が水槽12に漏れ出るまでに必要な時間としてあらかじめ規定された時間が経過したら、ポンプ16を停止させ、閉鎖弁34を閉鎖する。これにより、三方弁32から下流側の供給通路14が取り込まれた空気で満たされる。ここで、供給通路14の温度センサ56によりその空気の温度を測定し、その温度が別の温度センサ62で測定された空気の供給源の温度から大きく外れている場合には、供給通路14の温度センサ56が異常と見なす。例えば、供給通路14の温度センサ56で測定した水温が供給源の温度を含む所定の範囲内にあるときは温度センサ56が正常であるとみなし、それ以外の場合は異常であると見なすことができる。実施形態によっては、異常と判定された場合は警告灯やブザーで作業者に警告を発することもできる。供給源の温度センサ62が他の目的で既に設置され、制御装置54がそのデータを受信できるように構成されている場合には特に以上に説明したような異常検出の方法が有利である。他の実施形態として、必要に応じて空気以外の気体を用いることもできる。
[Temperature sensor abnormality detection]
The upstream side of the intake passage 30 is connected to an air supply source, for example by opening it to the environment. For example, this supply source environment can simply be the room in which the pump system 50 is installed. A separate temperature sensor 62 is provided to measure the temperature of the air supply source. To detect an abnormality in the temperature sensor 56, first, as shown in FIG. 4 , the three-way valve 32 is switched to connect the air intake passage 30 to the pump 16, and air is introduced into the discharge passage 20 (arrow 40). After a certain amount of time has passed, air begins to leak past the shut-off valve 34 and into the water tank 12 (arrow 42). After a predetermined time has passed, which is the time required for the air to leak into the water tank 12, the pump 16 is stopped and the shut-off valve 34 is closed. This causes the supply passage 14 downstream of the three-way valve 32 to be filled with the air taken in. Here, the temperature sensor 56 in the supply passage 14 measures the temperature of the air. If the measured temperature significantly deviates from the temperature of the air supply source measured by another temperature sensor 62, the temperature sensor 56 in the supply passage 14 is deemed to be abnormal. For example, if the water temperature measured by the temperature sensor 56 in the supply passage 14 is within a predetermined range that includes the temperature of the air supply source, the temperature sensor 56 can be deemed to be normal; otherwise, it can be deemed to be abnormal. In some embodiments, if an abnormality is determined, a warning light or buzzer can be used to alert the operator. The abnormality detection method described above is particularly advantageous when the temperature sensor 62 in the supply source has already been installed for another purpose and the control device 54 is configured to receive the data. In other embodiments, gases other than air can be used as needed.
[飼育水の塩分濃度制御]
図5、図6は、さらに別の実施形態として、水槽12で海生の魚介類を養殖する場合において飼育水(人工海水などの塩水)の塩分濃度を監視しながら水槽12に供給するポンプシステム70を示している。この実施形態では、供給通路14の上流側には塩水の供給源(図示しない)が接続される。また、上記の実施形態の圧力センサ38や温度センサ56の代わりに塩分濃度センサ76を設ける。制御装置74は、塩分濃度センサ76により吐出通路20を流れる飼育水の塩分濃度を常にあるいは定期的に測定し、その塩分濃度が設定した目標濃度から大きく外れている場合には塩分濃度が異常と見なす。例えば、測定した塩分濃度が目標濃度を含む所定の範囲内にあるときは供給する飼育水の塩分濃度が正常であるとみなし、それ以外の場合は異常であると見なすことができる。異常と判定した場合は、吸入通路18から吸入させる飼育水の塩分濃度を調節する。
[Salinity control of breeding water]
5 and 6 show yet another embodiment of a pump system 70 for supplying rearing water (salt water such as artificial seawater) to the aquarium 12 while monitoring its salinity when cultivating marine fish and shellfish in the aquarium 12. In this embodiment, a saltwater supply source (not shown) is connected upstream of the supply passage 14. Furthermore, a salinity sensor 76 is provided instead of the pressure sensor 38 and temperature sensor 56 of the above embodiment. The control device 74 constantly or periodically measures the salinity of the rearing water flowing through the discharge passage 20 using the salinity sensor 76, and if the measured salinity significantly deviates from a set target concentration, the control device 74 determines that the salinity of the rearing water being supplied is normal. For example, if the measured salinity is within a predetermined range including the target concentration, the control device 74 determines that the salinity of the rearing water being supplied is normal, and otherwise determines that the salinity is abnormal. If an abnormality is determined, the control device 74 adjusts the salinity of the rearing water being drawn in through the intake passage 18.
[塩分濃度センサの異常検出]
供給通路14には淡水(塩分濃度がゼロに近い水)を導入するための吸入通路72をポンプ16の上流側で合流させる。吸入通路72の上流側は淡水の供給源(図示しない)と連通させる。例えば、この供給源は水槽12の近くに設置された水耕栽培システムとすることができる。そして、供給源の淡水の塩分濃度を測定するための別の塩分濃度センサ(図示しない)を設ける。淡水の吸入通路72の合流箇所には三方弁32を設けて、2つの吸入通路18、72のいずれか一方を選択的にポンプ16に連通させられるようにする。
[Detection of abnormalities in the salinity sensor]
An intake passage 72 for introducing freshwater (water with a salinity close to zero) joins the supply passage 14 upstream of the pump 16. The upstream side of the intake passage 72 is connected to a freshwater supply source (not shown). For example, this supply source may be a hydroponic cultivation system installed near the aquarium 12. A separate salinity sensor (not shown) is provided to measure the salinity of the freshwater supply source. A three-way valve 32 is provided at the joining point of the freshwater intake passage 72, allowing either one of the two intake passages 18, 72 to be selectively connected to the pump 16.
塩分濃度センサ76の異常検出を行うには、まず、図6に示すように、三方弁32を切り替えて淡水の吸入通路72をポンプ16に連通させ、淡水を吐出通路20に導入する(矢印78)。ある程度の時間が経過すると淡水が閉鎖弁34を越えて水槽12に漏れ出るようになる(矢印80)。このように淡水が水槽12に漏れ出るまでに必要な時間としてあらかじめ規定された時間が経過したら、ポンプ16を停止させ、閉鎖弁34を閉鎖する。必要に応じて三方弁32も全閉状態とする。これにより、三方弁32から下流側の供給通路14が取り込まれた淡水で満たされる。ここで、供給通路14の塩分濃度センサ76によりその淡水の塩分濃度を測定し、その塩分濃度が別の塩分濃度センサで測定された淡水の供給源の塩分濃度(ゼロに近い値)から大きく外れている場合には、供給通路14の塩分濃度センサ76が異常と見なす。例えば、供給通路14の塩分濃度センサ76で測定した塩分濃度が供給源の塩分濃度を含む所定の範囲内にあるときは塩分濃度センサ76が正常であるとみなし、それ以外の場合は異常であると見なすことができる。実施形態によっては、異常と判定された場合は警告灯やブザーで作業者に警告を発することもできる。淡水の供給源が前記の水耕栽培システムである場合など、別の塩分濃度センサ(図示しない)が他の目的で既に供給源に設置され、制御装置74がそのデータを受信できるように構成されている場合には特に、以上に説明したような異常検出の方法が有利である。他の実施形態として、淡水に代えて、飼育水より塩分濃度が小さい低濃度塩水(例えば汽水)を用いることもできる。 To detect an abnormality in the salinity sensor 76, first, as shown in FIG. 6 , the three-way valve 32 is switched to connect the freshwater intake passage 72 to the pump 16, and freshwater is introduced into the discharge passage 20 (arrow 78). After a certain amount of time has passed, the freshwater begins to leak over the shut-off valve 34 into the aquarium 12 (arrow 80). After a predetermined time has passed, which is the time required for the freshwater to leak into the aquarium 12, the pump 16 is stopped and the shut-off valve 34 is closed. If necessary, the three-way valve 32 is also fully closed. This fills the supply passage 14 downstream from the three-way valve 32 with the freshwater. The salinity of the freshwater is then measured by the salinity sensor 76 in the supply passage 14. If the measured salinity significantly deviates from the salinity of the freshwater source measured by another salinity sensor (a value close to zero), the salinity sensor 76 in the supply passage 14 is deemed to be abnormal. For example, if the salinity measured by the salinity sensor 76 in the supply passage 14 is within a predetermined range that includes the salinity of the supply source, the salinity sensor 76 can be considered normal; otherwise, it can be considered abnormal. Depending on the embodiment, if an abnormality is determined, a warning light or buzzer can be used to alert the operator. The abnormality detection method described above is particularly advantageous when a separate salinity sensor (not shown) has already been installed in the supply source for another purpose, such as when the freshwater supply source is the hydroponic cultivation system described above, and the control device 74 is configured to receive that data. In another embodiment, low-salinity water (e.g., brackish water) with a lower salinity than the breeding water can be used instead of freshwater.
飼育水の供給を休止する場合、上述の空気を用いた場合と同様に、ポンプ16の内部や三方弁32から閉鎖弁34までの供給通路14の内部を淡水や低濃度塩水で満たした状態にすることができる。このようにすれば、単に飼育水の供給中にポンプ16を停止するだけの場合と比べると、高濃度の塩分に起因するポンプ16や配管の内部の腐食を抑えることができる。 When the supply of rearing water is stopped, just as in the case of using air described above, the inside of the pump 16 and the inside of the supply passage 14 from the three-way valve 32 to the shut-off valve 34 can be filled with freshwater or low-concentration saltwater. This can reduce corrosion of the pump 16 and the inside of the piping caused by high concentrations of salt, compared to simply stopping the pump 16 while the rearing water is being supplied.
[その他の実施形態]
図7に示すように、他の実施形態として、以上に説明した流量の制御や温度・塩分濃度の監視はひとつのポンプシステム90で行うことができる。具体的には、吐出通路20に圧力センサ38(または流量センサ)、温度センサ56、塩分濃度センサ76をすべて設ける。また、飼育水の供給通路14には、ポンプ16の上流側において、空気などの気体の吸入通路30と淡水または低濃度塩水の吸入通路72の両方を合流させる。三方弁の代わりに、これらの吸入通路18、30、72のいずれか一つを選択的にポンプ16と連通させることのできる単一の切替弁96あるいは複数の切替弁の組み合わせを用いる。これにより、吐出通路20には矢印40、78で示すように空気や淡水を選択的に導入することができる。このポンプシステム90では、ポンプ16の流量特性の評価や、温度センサ、塩分濃度センサの異常検出を行うことも可能である。その方法は上で図1~図6を用いて説明したものと実質的に同様であり、すべて単一の制御装置94で実施することができる。
[Other embodiments]
As shown in FIG. 7 , in another embodiment, the flow rate control and temperature/salinity monitoring described above can be performed by a single pump system 90. Specifically, a pressure sensor 38 (or flow rate sensor), a temperature sensor 56, and a salinity sensor 76 are all provided in the discharge passage 20. Furthermore, upstream of the pump 16, both the air or other gas intake passage 30 and the freshwater or low-salinity water intake passage 72 join the rearing water supply passage 14. Instead of a three-way valve, a single selector valve 96 or a combination of multiple selector valves is used that can selectively connect one of these intake passages 18, 30, or 72 to the pump 16. This allows air or freshwater to be selectively introduced into the discharge passage 20, as indicated by arrows 40 and 78. This pump system 90 can also evaluate the flow rate characteristics of the pump 16 and detect abnormalities in the temperature and salinity sensors. The methods for doing this are substantially similar to those described above with reference to FIGS. 1 to 6 , and all can be performed by a single control device 94.
他の実施形態として、魚介類の養殖用の水槽12の他に、食用、観賞用、展示用の生物のための様々な飼育槽、栽培漕、培養槽とすることができる。例えば、植物を水耕栽培するための水槽(養液漕)やトレー、あるいは甲殻類や貝類などの底生生物を飼育するための人工干潟を再現した水槽(湿泥漕)とすることができる。水耕栽培の場合、上記の飼育水に代えて、例えば栄養分を溶解させた水溶液(養液)とすることができる。 In other embodiments, in addition to the aquarium 12 for cultivating fish and shellfish, it can also be used as a variety of breeding tanks, cultivation tanks, and culture tanks for edible, ornamental, or exhibited organisms. For example, it can be used as an aquarium (nutrient solution tank) or tray for hydroponic cultivation of plants, or as an aquarium (wet mud tank) that recreates an artificial tidal flat for cultivating benthic organisms such as crustaceans and shellfish. In the case of hydroponic cultivation, the above-mentioned breeding water can be replaced with, for example, an aqueous solution (nutrient solution) with dissolved nutrients.
他の実施形態として、養殖用や水耕栽培用の水槽から貯留槽や調整層に水を引き込む場合に適用することも可能である。また別の実施形態として、干潟用の水槽から調整槽に回収した湿泥を再利用可能な状態とするためにその調整槽に水を加える場合に利用することができる。さらに別の実施形態として、干潟の潮の満ち引きを再現するために水槽と調整槽の間で水を移動させる場合に利用することもできる。この場合、ポンプは双方向に圧送可能なタイプのポンプとし、必要に応じてポンプの両側に空気の吸入通路を接続することもできる。 In another embodiment, it can be used to draw water from aquaculture or hydroponic tanks into a storage tank or adjustment layer. In yet another embodiment, it can be used to add water to an adjustment tank to make wet mud collected from a tidal flat tank reusable. In yet another embodiment, it can be used to move water between a tank and an adjustment tank to recreate the ebb and flow of the tides on a tidal flat. In this case, the pump can be a type that can pump pressure in both directions, and air intake passages can be connected to both sides of the pump if necessary.
他の実施形態として、第二流体は第一流体よりも密度が小さい任意の流体とすることができる。この場合でも、第二流体を用いて流量特性を評価することで電力消費を抑えることができる。場合によっては第一流体と第二流体がいずれも気体であっても良い。 In another embodiment, the second fluid can be any fluid with a lower density than the first fluid. Even in this case, power consumption can be reduced by evaluating the flow characteristics using the second fluid. In some cases, both the first and second fluids may be gases.
以上、様々な具体的な実施形態を説明したが、本願に開示する技術はこれらの実施形態に限定されるものではなく、当業者であれば本技術の目的を逸脱することなく様々な置換、改良、変更を施すことが可能である。 Although various specific embodiments have been described above, the technology disclosed in this application is not limited to these embodiments, and those skilled in the art may make various substitutions, improvements, and modifications without departing from the scope of the technology.
10 ポンプシステム
12 水槽
14 飼育水の供給通路
16 ポンプ
18 飼育水の吸入通路
20 吐出通路
22 制御装置
24 飼育水の流れ
30 空気の吸入通路
32 三方弁
34 閉鎖弁
36 水槽からの排出通路
38 圧力センサ
40 ポンプを通る空気の流れ
42 水槽に入る空気の流れ
50 ポンプシステム
54 制御装置
56 吐出通路の温度センサ
62 供給源の温度センサ
70 ポンプシステム
72 淡水の吸入通路
74 制御装置
76 塩分濃度センサ
78 ポンプを通る淡水の流れ
80 水槽に入る淡水の流れ
90 ポンプシステム
94 制御装置
96 切替弁
10 Pump system 12 Aquarium 14 Breeding water supply passage 16 Pump 18 Breeding water intake passage 20 Discharge passage 22 Control device 24 Breeding water flow 30 Air intake passage 32 Three-way valve 34 Shut-off valve 36 Discharge passage from aquarium 38 Pressure sensor 40 Air flow through the pump 42 Air flow into aquarium 50 Pump system 54 Control device 56 Discharge passage temperature sensor 62 Supply source temperature sensor 70 Pump system 72 Freshwater intake passage 74 Control device 76 Salinity sensor 78 Freshwater flow through the pump 80 Freshwater flow into aquarium 90 Pump system 94 Control device 96 Switching valve
Claims (9)
ポンプと、
第1流体を前記ポンプに導入するための第1吸入通路と、
前記第1流体より比重の小さい第2流体を前記ポンプに導入するための少なくとも一つの第2吸入通路と、
前記ポンプから流体を吐き出すための吐出通路と、
前記第1吸入通路と前記第2吸入通路のいずれか一つを選択的に前記ポンプに連通させるよう構成された少なくとも一つの切替弁と、
流量を計測するために前記吐出通路に配置された第2流体の状態量を測定する状態量センサと、
制御装置とを備えており、この制御装置は、
第1流体の圧送時には、前記切替弁により前記第1吸入通路を前記ポンプに連通させ、
前記ポンプを作動させることにより第1流体を前記吐出通路に流入させ、
ポンプの流量特性の評価時には、前記切替弁により前記第2吸入通路を前記ポンプに連通させ、
前記ポンプを作動させることにより第2流体を前記吐出通路に流入させ、
前記状態量センサを用いて第2流体の流量を計測し、
この第2流体の流量に基づいて第1流体を圧送する際の前記ポンプの流量特性を評価するよう構成されている流体ポンプシステム。 1. A fluid pump system comprising:
A pump and
a first intake passage for introducing a first fluid into the pump;
at least one second intake passage for introducing a second fluid having a lower specific gravity than the first fluid into the pump;
a discharge passage for discharging fluid from the pump;
at least one switching valve configured to selectively connect one of the first suction passage and the second suction passage to the pump;
a state quantity sensor that measures a state quantity of the second fluid and is disposed in the discharge passage to measure a flow rate;
and a control device, the control device comprising:
When the first fluid is pumped, the first suction passage is connected to the pump by the switching valve;
operating the pump to cause a first fluid to flow into the discharge passage;
When evaluating the flow rate characteristics of the pump, the second suction passage is connected to the pump by the switching valve;
operating the pump to cause the second fluid to flow into the discharge passage;
measuring a flow rate of the second fluid using the state quantity sensor;
The fluid pump system is configured to evaluate the flow characteristics of the pump when pumping the first fluid based on the flow rate of the second fluid.
前記状態量センサは圧力センサであり、
前記吐出通路に配置された閉鎖弁を備えており、
前記制御装置は前記吐出通路が第2流体で満たされたときに閉鎖弁を閉鎖し、
前記ポンプを作動させることにより第2流体をさらに前記吐出通路に流入させ、
前記圧力センサを用いて前記吐出通路の中の第2流体の圧力増加を測定し、
この圧力増加に基づいて第2流体の流量を決定するよう構成されている流体ポンプシステム。 2. The fluid pump system of claim 1,
the state quantity sensor is a pressure sensor,
a shutoff valve disposed in the discharge passage;
the control device closes the shutoff valve when the discharge passage is filled with the second fluid;
activating the pump to further cause the second fluid to flow into the discharge passage;
measuring a pressure increase of the second fluid in the discharge passage using the pressure sensor;
The fluid pump system is configured to determine a flow rate of the second fluid based on the pressure increase.
前記状態量センサは流量センサであり、
前記制御装置は前記流量センサによって第2流体の流量を測定するよう構成されている流体ポンプシステム。 2. The fluid pump system of claim 1,
the state quantity sensor is a flow rate sensor,
The fluid pump system, wherein the controller is configured to measure the flow rate of the second fluid with the flow sensor.
前記制御装置は、前回評価した前記ポンプの流量特性を記憶しておき、
前記切替弁により前記第1吸入通路を前記ポンプに連通させ、
記憶している前記流量特性に基づいて前記ポンプを作動させることにより第1流体を圧送するよう構成されている流体ポンプシステム。 The fluid pump system according to any one of claims 1 to 3,
The control device stores the previously evaluated flow rate characteristics of the pump,
the switching valve connects the first suction passage to the pump;
A fluid pumping system configured to pump a first fluid by operating the pump based on the stored flow characteristics.
前記第1流体は液体であり、前記第2流体は気体であり、
前記吐出通路に配置された温度センサを備えており、
前記制御装置は、
前記切替弁により前記第2吸入通路を前記ポンプに連通させ、
前記ポンプを作動させることにより気体を前記吐出通路に流入させ、
前記温度センサによりその気体の温度を測定し、
測定された気体の温度に基づいて前記温度センサの異常の有無を判定するよう構成されている流体ポンプシステム。 The fluid pump system according to any one of claims 1 to 4,
the first fluid is a liquid and the second fluid is a gas;
a temperature sensor disposed in the discharge passage;
The control device
the switching valve connects the second intake passage to the pump;
The pump is operated to cause gas to flow into the discharge passage;
measuring the temperature of the gas with the temperature sensor;
A fluid pump system configured to determine whether or not the temperature sensor is abnormal based on the measured temperature of the gas.
前記第2流体は前記流体ポンプシステムが設置される環境内の空気であり、
前記制御装置は、前記温度センサにより測定された空気の温度を別途測定された環境温度と比較することにより前記温度センサの異常の有無を判定するよう構成されている流体ポンプシステム。 6. The fluid pump system of claim 5,
the second fluid is air in an environment in which the fluid pump system is installed;
The control device is configured to determine whether or not there is an abnormality in the temperature sensor by comparing the air temperature measured by the temperature sensor with an environmental temperature measured separately.
前記第1流体は第1濃度を有する塩水であり、
前記第2流体は前記第1濃度より小さい第2濃度を有する低濃度塩水または淡水であり、
前記吐出通路に配置された塩分濃度センサを備えており、
前記制御装置は、
前記切替弁により前記第2吸入通路を前記ポンプに連通させ、
前記ポンプを作動させることにより低濃度塩水または淡水を前記吐出通路に流入させ、
前記塩分濃度センサによりその低濃度塩水または淡水の塩分濃度を測定し、
測定された塩分濃度に基づいて前記塩分濃度センサの異常の有無を判定するよう構成されている流体ポンプシステム。 The fluid pump system according to any one of claims 1 to 6,
the first fluid is saltwater having a first concentration;
the second fluid is low-concentration saltwater or freshwater having a second concentration less than the first concentration;
a salinity sensor disposed in the discharge passage;
The control device
the switching valve connects the second intake passage to the pump;
By operating the pump, low-concentration salt water or fresh water is introduced into the discharge passage;
The salinity of the low-concentration saltwater or freshwater is measured by the salinity sensor;
A fluid pump system configured to determine whether or not there is an abnormality in the salinity sensor based on the measured salinity concentration.
前記吐出通路に配置された閉鎖弁を備えており、
前記制御装置は、
前記切替弁により前記第2吸入通路を前記ポンプに連通させ、
前記ポンプを作動させることにより第2流体を前記吐出通路に流入させ、
前記ポンプの内部を第2流体で満たした状態で前記ポンプを停止させ、
前記閉鎖弁を閉じるよう構成されている流体ポンプシステム。 The fluid pump system according to any one of claims 1 to 7,
a shutoff valve disposed in the discharge passage;
The control device
the switching valve connects the second intake passage to the pump;
operating the pump to cause the second fluid to flow into the discharge passage;
stopping the pump with the inside of the pump filled with the second fluid;
The fluid pump system is configured to close the closure valve.
前記吐出通路は生物を飼育するための水槽または湿泥漕に連通しており、
前記第1流体はその水槽または湿泥漕に供給するための水溶液である流体ポンプシステム。 The fluid pump system according to any one of claims 1 to 8,
the discharge passage is connected to a water tank or a wet mud tank for raising living organisms;
The fluid pump system wherein the first fluid is an aqueous solution for supplying the water tank or wet mud tank.
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