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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024060737
(43)【公開日】2024-05-07
(54)【発明の名称】流体搬送方法、及び、流体搬送システム
(51)【国際特許分類】
F04B 49/06 20060101AFI20240425BHJP
【ＦＩ】
F04B49/06 321
F04B49/06 341
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022168208
(22)【出願日】2022-10-20
(71)【出願人】
【識別番号】303040183
【氏名又は名称】サッポロビール株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001807
【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】菅原 聖和
(72)【発明者】
【氏名】増澤 智之
(72)【発明者】
【氏名】臼杵 幹朗
【テーマコード（参考）】
3H145
【Ｆターム（参考）】
3H145AA06
3H145AA42
3H145BA19
3H145BA32
3H145BA40
3H145CA06
3H145CA25
3H145DA07
3H145EA35
(57)【要約】
【課題】消費電力を削減できる流体搬送方法、及び、流体搬送システムを提供することを課題とする。
【解決手段】本発明に係る流体搬送方法は、インバータポンプ１によって流体を搬送する流体搬送方法であって、インバータポンプ１の設定吐出し量をＱｄ（ｍ３／ｓ）とした場合において、インバータポンプ１の流量Ｑ（ｍ３／ｓ）をＱｄ×０．６以下とし、搬送すべき流体量をＦ（ｍ３）とした場合において、インバータポンプ１の稼働時間Ｔ（ｓ）をＦ／Ｑ以上として消費電力を削減する。また、本発明に係る流体搬送方法のインバータポンプ１は、遠心ポンプであるのが好ましく、稼働時間Ｔ（ｓ）の期間において、インバータポンプ１を停止させないのが好ましく、流体は液体であるのが好ましい。
【選択図】図１
【解決手段】本発明に係る流体搬送方法は、インバータポンプ１によって流体を搬送する流体搬送方法であって、インバータポンプ１の設定吐出し量をＱｄ（ｍ３／ｓ）とした場合において、インバータポンプ１の流量Ｑ（ｍ３／ｓ）をＱｄ×０．６以下とし、搬送すべき流体量をＦ（ｍ３）とした場合において、インバータポンプ１の稼働時間Ｔ（ｓ）をＦ／Ｑ以上として消費電力を削減する。また、本発明に係る流体搬送方法のインバータポンプ１は、遠心ポンプであるのが好ましく、稼働時間Ｔ（ｓ）の期間において、インバータポンプ１を停止させないのが好ましく、流体は液体であるのが好ましい。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
インバータポンプによって流体を搬送する流体搬送方法であって、
前記インバータポンプの設計吐出し量をＱｄ（ｍ３／ｓ）とした場合において、前記インバータポンプの流量Ｑ（ｍ３／ｓ）をＱｄ×０．６以下とし、
搬送すべき流体量をＦ（ｍ３）とした場合において、前記インバータポンプの稼働時間Ｔ（ｓ）をＦ／Ｑ以上として消費電力を削減する流体搬送方法。
前記インバータポンプの設計吐出し量をＱｄ（ｍ３／ｓ）とした場合において、前記インバータポンプの流量Ｑ（ｍ３／ｓ）をＱｄ×０．６以下とし、
搬送すべき流体量をＦ（ｍ３）とした場合において、前記インバータポンプの稼働時間Ｔ（ｓ）をＦ／Ｑ以上として消費電力を削減する流体搬送方法。
【請求項2】
前記インバータポンプは、遠心ポンプである請求項１に記載の流体搬送方法。
【請求項3】
前記稼働時間Ｔ（ｓ）の期間において、前記インバータポンプを停止させない請求項１又は請求項２に記載の流体搬送方法。
【請求項4】
前記流体は液体である請求項１又は請求項２に記載の流体搬送方法。
【請求項5】
流体を搬送するインバータポンプと、
前記インバータポンプの設計吐出し量をＱｄ（ｍ３／ｓ）とした場合において、前記インバータポンプの流量Ｑ（ｍ３／ｓ）をＱｄ×０．６以下に制御するとともに、搬送すべき流体量をＦ（ｍ３）とした場合において、前記インバータポンプの稼働時間Ｔ（ｓ）をＦ／Ｑ以上に制御する制御手段と、
を備える流体搬送システム。
前記インバータポンプの設計吐出し量をＱｄ（ｍ３／ｓ）とした場合において、前記インバータポンプの流量Ｑ（ｍ３／ｓ）をＱｄ×０．６以下に制御するとともに、搬送すべき流体量をＦ（ｍ３）とした場合において、前記インバータポンプの稼働時間Ｔ（ｓ）をＦ／Ｑ以上に制御する制御手段と、
を備える流体搬送システム。
【請求項6】
前記インバータポンプの上流側に位置し、前記インバータポンプへ吸い込まれる流体を保持する上流側タンクと、
前記インバータポンプの下流側に位置し、前記インバータポンプから吐き出される流体を保持する下流側タンクと、
をさらに備える請求項５に記載の流体搬送システム。
前記インバータポンプの下流側に位置し、前記インバータポンプから吐き出される流体を保持する下流側タンクと、
をさらに備える請求項５に記載の流体搬送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、流体搬送方法、及び、流体搬送システムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、液体や気体といった流体を搬送するために、インバータを用いたモータ駆動のポンプ（インバータポンプ）が広く使用されている。
そして、インバータポンプに関しては様々な技術が提案されている。
そして、インバータポンプに関しては様々な技術が提案されている。
【0003】
例えば、特許文献１には、液体を移送するポンプと、前記ポンプを駆動するモータと、前記モータに可変周波数の交流電力を供給して前記ポンプを可変速運転するインバータと、第１の制御モードおよび第２の制御モードのうち予め選択された一方の制御モードに従って前記インバータを制御することで前記ポンプの運転を制御するポンプ制御部と、を備え、前記第１の制御モードは、流量０から第１の流量までの第１の流量領域で前記ポンプの吐出圧力を所定の圧力に保つ圧力一定制御モードであり、前記第２の制御モードは、流量０から、前記第１の流量よりも低い第２の流量までの第２の流量領域においては、前記ポンプを前記所定の圧力よりも高い吐出圧力で運転させ、前記第２の流量から前記第１の流量までの第３の流量領域においては、前記ポンプの吐出圧力を前記所定の圧力に保つ圧力ブースト制御モードであることを特徴とするポンプ装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１５－１２４６３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明者らは、各種製品の製造量が減少するような状況（コロナや人口減少に基づく減産など）を想定した場合に、製造量とは関係のない「固定的なエネルギー」（固定的に消費されるエネルギー）に対する省エネは非常に重要視される一方、製造量に比例する「比例的なエネルギー」（製造量に比例して消費されるエネルギー）は省エネの度合いが低下してしまうため軽視される傾向があることを確認した。
しかしながら、このような「比例的なエネルギー」に対しても、省エネ対策を行わなければ、各種製品の製造工場などにおいて製造量の変動が生じた場合に、十分な省エネ効果は得られない。
そのため、本発明者らは、特許文献１などでも使用されているインバータポンプによって流体を搬送する際に、出来るだけ消費電力を削減することで、「比例的なエネルギー」に関する省エネを実現し、最終的には、製造量の変動に強い流体搬送方法や流体搬送システムを創出したいと考えた。
しかしながら、このような「比例的なエネルギー」に対しても、省エネ対策を行わなければ、各種製品の製造工場などにおいて製造量の変動が生じた場合に、十分な省エネ効果は得られない。
そのため、本発明者らは、特許文献１などでも使用されているインバータポンプによって流体を搬送する際に、出来るだけ消費電力を削減することで、「比例的なエネルギー」に関する省エネを実現し、最終的には、製造量の変動に強い流体搬送方法や流体搬送システムを創出したいと考えた。
【0006】
そこで、本発明は、消費電力を削減できる流体搬送方法、及び、流体搬送システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
前記課題は、以下の手段により解決することができる。
（１）インバータポンプによって流体を搬送する流体搬送方法であって、前記インバータポンプの設計吐出し量をＱｄ（ｍ３／ｓ）とした場合において、前記インバータポンプの流量Ｑ（ｍ３／ｓ）をＱｄ×０．６以下とし、搬送すべき流体量をＦ（ｍ３）とした場合において、前記インバータポンプの稼働時間Ｔ（ｓ）をＦ／Ｑ以上として消費電力を削減する流体搬送方法。
（２）前記インバータポンプは、遠心ポンプである前記１に記載の流体搬送方法。
（３）前記稼働時間Ｔ（ｓ）の期間において、前記インバータポンプを停止させない前記１又は前記２に記載の流体搬送方法。
（４）前記流体は液体である前記１から前記３のいずれか１つに記載の流体搬送方法。
（５）流体を搬送するインバータポンプと、前記インバータポンプの設計吐出し量をＱｄ（ｍ３／ｓ）とした場合において、前記インバータポンプの流量Ｑ（ｍ３／ｓ）をＱｄ×０．６以下に制御するとともに、搬送すべき流体量をＦ（ｍ３）とした場合において、前記インバータポンプの稼働時間Ｔ（ｓ）をＦ／Ｑ以上に制御する制御手段と、を備える流体搬送システム。
（６）前記インバータポンプの上流側に位置し、前記インバータポンプへ吸い込まれる流体を保持する上流側タンクと、前記インバータポンプの下流側に位置し、前記インバータポンプから吐き出される流体を保持する下流側タンクと、をさらに備える前記５に記載の流体搬送システム。
（１）インバータポンプによって流体を搬送する流体搬送方法であって、前記インバータポンプの設計吐出し量をＱｄ（ｍ３／ｓ）とした場合において、前記インバータポンプの流量Ｑ（ｍ３／ｓ）をＱｄ×０．６以下とし、搬送すべき流体量をＦ（ｍ３）とした場合において、前記インバータポンプの稼働時間Ｔ（ｓ）をＦ／Ｑ以上として消費電力を削減する流体搬送方法。
（２）前記インバータポンプは、遠心ポンプである前記１に記載の流体搬送方法。
（３）前記稼働時間Ｔ（ｓ）の期間において、前記インバータポンプを停止させない前記１又は前記２に記載の流体搬送方法。
（４）前記流体は液体である前記１から前記３のいずれか１つに記載の流体搬送方法。
（５）流体を搬送するインバータポンプと、前記インバータポンプの設計吐出し量をＱｄ（ｍ３／ｓ）とした場合において、前記インバータポンプの流量Ｑ（ｍ３／ｓ）をＱｄ×０．６以下に制御するとともに、搬送すべき流体量をＦ（ｍ３）とした場合において、前記インバータポンプの稼働時間Ｔ（ｓ）をＦ／Ｑ以上に制御する制御手段と、を備える流体搬送システム。
（６）前記インバータポンプの上流側に位置し、前記インバータポンプへ吸い込まれる流体を保持する上流側タンクと、前記インバータポンプの下流側に位置し、前記インバータポンプから吐き出される流体を保持する下流側タンクと、をさらに備える前記５に記載の流体搬送システム。
【発明の効果】
【0008】
本発明に係る流体搬送方法によれば、インバータポンプによって流体を搬送する際に必要となる消費電力を削減することができる。
本発明に係る流体搬送システムによれば、インバータポンプによって流体を搬送する際に必要となる消費電力を削減することができる。
本発明に係る流体搬送システムによれば、インバータポンプによって流体を搬送する際に必要となる消費電力を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本実施形態に係る流体搬送システムの模式図である。
【図2】バルブによって流量調整を行った場合におけるポンプの性能曲線を示すグラフである。
【図3】インバータによって流量調整を行った場合におけるポンプの性能曲線を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明に係る流体搬送方法、及び、流体搬送システムを実施するための実施形態について、図を参照して説明する。
まず、図１～３を参照して、バルブとインバータによる流量調整について説明する。
まず、図１～３を参照して、バルブとインバータによる流量調整について説明する。
【0011】
［バルブによる流量調整について］
図１は、ポンプ１によって上流側タンク２から下流側タンク３に液体を搬送する液体搬送システム１０の模式図である。
このポンプ１は、定格回転速度においては図２に示すような性能曲線Ｌ１を示す。そして、配管や機器内での流体の圧力損失（以下「配管等の圧力損失」という）は、一般的に流量の約２乗に比例するとされており、この配管等の圧力損失を示す損失曲線Ｆ１と性能曲線Ｌ１との交点Ｂがポンプ１の運転点となる。
そして、ポンプ１のポンプ電力（ポンプの消費電力）は、以下の式（１）で表される。
Ｐ＝ｇＱＨη・・・（１）
Ｐ：ポンプ電力
ｇ：重力加速度
Ｑ：流量
Ｈ：揚程
η：ポンプ・モータ効率
仮に、ポンプ・モータ効率ηを無視すれば、図２のＯＡＢＣで囲まれる面積がポンプ電力に比例する。
ここで、バルブを用いて流量を調整（減らす）場合は、ポンプ１の運転点を損失曲線Ｆ２と性能曲線Ｌ１との交点Ｅに移動することとなる。この場合、ポンプ電力は、ＯＡＢＣで囲まれる面積よりも小さなＯＤＥＦで囲まれる面積に比例することとなる。しかしながら、実際には、流量を減らすほど、ポンプ・モータ効率ηが低下してしまう。その結果、図２におけるＯＡＢＣで囲まれる面積→ＯＤＥＦで囲まれる面積への減少率よりもポンプ電力の減少率は小さくなる。
したがって、バルブによる流量調整を行う場合、流量を減らすよりも、定格流量付近で流体搬送を行う方が省エネとなる。
図１は、ポンプ１によって上流側タンク２から下流側タンク３に液体を搬送する液体搬送システム１０の模式図である。
このポンプ１は、定格回転速度においては図２に示すような性能曲線Ｌ１を示す。そして、配管や機器内での流体の圧力損失（以下「配管等の圧力損失」という）は、一般的に流量の約２乗に比例するとされており、この配管等の圧力損失を示す損失曲線Ｆ１と性能曲線Ｌ１との交点Ｂがポンプ１の運転点となる。
そして、ポンプ１のポンプ電力（ポンプの消費電力）は、以下の式（１）で表される。
Ｐ＝ｇＱＨη・・・（１）
Ｐ：ポンプ電力
ｇ：重力加速度
Ｑ：流量
Ｈ：揚程
η：ポンプ・モータ効率
仮に、ポンプ・モータ効率ηを無視すれば、図２のＯＡＢＣで囲まれる面積がポンプ電力に比例する。
ここで、バルブを用いて流量を調整（減らす）場合は、ポンプ１の運転点を損失曲線Ｆ２と性能曲線Ｌ１との交点Ｅに移動することとなる。この場合、ポンプ電力は、ＯＡＢＣで囲まれる面積よりも小さなＯＤＥＦで囲まれる面積に比例することとなる。しかしながら、実際には、流量を減らすほど、ポンプ・モータ効率ηが低下してしまう。その結果、図２におけるＯＡＢＣで囲まれる面積→ＯＤＥＦで囲まれる面積への減少率よりもポンプ電力の減少率は小さくなる。
したがって、バルブによる流量調整を行う場合、流量を減らすよりも、定格流量付近で流体搬送を行う方が省エネとなる。
【0012】
［インバータによる流量調整について］
インバータによってポンプ１の回転速度を変化させる（流量を減らすように調整する）と、図３に示すように、性能曲線Ｌ１が性能曲線Ｌ２に変化する。この場合、ポンプ１の運転点は、損失曲線Ｆ１と性能曲線Ｌ２との交点Ｅ´となる。つまり、ポンプ電力は、ＯＡＢＣで囲まれる面積よりも大幅に小さいＯＤ´Ｅ´Ｆで囲まれる面積に比例することとなる。
ここで、ポンプ電力は、前記（１）式に示したように、流量Ｑと揚程Ｈの積に比例する点を考慮すると、以下の式（２）を示すことができる。
Ｐ∝Ｑ×Ｈ・・・（２）
∝：比例記号
そして、揚程Ｈは、配管等の圧力損失と実揚程の合計であるものの、この配管等の圧力損失が流量の約２乗に比例することから、以下の式（３）を示すことができる。
Ｐ∝Ｑ３・・・（３）
さらに、ポンプの稼働時間Ｔを考慮すると、以下の式（４）を示すことができる。
ＰＡ∝Ｑ３Ｔ・・・（４）
ＰＡ：ポンプ電力量（稼働時間Ｔにおいてポンプで消費される電力）
このように、図１の液量搬送システム１０のポンプ１が、インバータポンプ（インバータを用いたモータ駆動のポンプ）である場合、ポンプ１のポンプ電力量ＰＡは、前記式（４）を満たすこととなる。
インバータによってポンプ１の回転速度を変化させる（流量を減らすように調整する）と、図３に示すように、性能曲線Ｌ１が性能曲線Ｌ２に変化する。この場合、ポンプ１の運転点は、損失曲線Ｆ１と性能曲線Ｌ２との交点Ｅ´となる。つまり、ポンプ電力は、ＯＡＢＣで囲まれる面積よりも大幅に小さいＯＤ´Ｅ´Ｆで囲まれる面積に比例することとなる。
ここで、ポンプ電力は、前記（１）式に示したように、流量Ｑと揚程Ｈの積に比例する点を考慮すると、以下の式（２）を示すことができる。
Ｐ∝Ｑ×Ｈ・・・（２）
∝：比例記号
そして、揚程Ｈは、配管等の圧力損失と実揚程の合計であるものの、この配管等の圧力損失が流量の約２乗に比例することから、以下の式（３）を示すことができる。
Ｐ∝Ｑ３・・・（３）
さらに、ポンプの稼働時間Ｔを考慮すると、以下の式（４）を示すことができる。
ＰＡ∝Ｑ３Ｔ・・・（４）
ＰＡ：ポンプ電力量（稼働時間Ｔにおいてポンプで消費される電力）
このように、図１の液量搬送システム１０のポンプ１が、インバータポンプ（インバータを用いたモータ駆動のポンプ）である場合、ポンプ１のポンプ電力量ＰＡは、前記式（４）を満たすこととなる。
【0013】
［流体搬送方法］
次に、本実施形態に係る流体搬送方法を説明する。
本実施形態に係る流体搬送方法は、インバータポンプによって流体を搬送する流体搬送方法であって、インバータポンプの流量Ｑが所定値以下であり、インバータポンプの稼働時間Ｔが所定値以上である。
以下、本実施形態に係る流体搬送方法の各構成要件を詳細に説明する。
次に、本実施形態に係る流体搬送方法を説明する。
本実施形態に係る流体搬送方法は、インバータポンプによって流体を搬送する流体搬送方法であって、インバータポンプの流量Ｑが所定値以下であり、インバータポンプの稼働時間Ｔが所定値以上である。
以下、本実施形態に係る流体搬送方法の各構成要件を詳細に説明する。
【0014】
（流量Ｑについて）
流量Ｑ（ｍ３／ｓ）は、インバータポンプの設計吐出し量をＱｄ（ｍ３／ｓ）とした場合において、Ｑｄ×０．６以下である。
本発明者らは、インバータポンプを使用した流体搬送の消費電力について鋭意検討した結果、前記式（４）「ＰＡ∝Ｑ３Ｔ」の右辺の３乗のパラメータである流量Ｑを低く設定することによって、ポンプ電力量を大幅に削減できることを見出した。
そして、流量Ｑは、Ｑｄ×０．６以下であるのが好ましく、Ｑｄ×０．５５以下、Ｑｄ×０．５以下がより好ましい。流量Ｑが所定値以下であることによって、消費電力の削減効果をしっかりと発揮させることができる。
なお、インバータポンプの設計吐出し量とは、ＪＩＳ Ｂ０１３１：２０１７のとおり、ポンプを設計するときに設定する吐出し量であり、詳細には、当該ポンプの吐出し量の最大値である。そして、インバータポンプの設計吐出し量は、計器（電磁流量計など）を使用して測定することができる。
流量Ｑ（ｍ３／ｓ）は、インバータポンプの設計吐出し量をＱｄ（ｍ３／ｓ）とした場合において、Ｑｄ×０．６以下である。
本発明者らは、インバータポンプを使用した流体搬送の消費電力について鋭意検討した結果、前記式（４）「ＰＡ∝Ｑ３Ｔ」の右辺の３乗のパラメータである流量Ｑを低く設定することによって、ポンプ電力量を大幅に削減できることを見出した。
そして、流量Ｑは、Ｑｄ×０．６以下であるのが好ましく、Ｑｄ×０．５５以下、Ｑｄ×０．５以下がより好ましい。流量Ｑが所定値以下であることによって、消費電力の削減効果をしっかりと発揮させることができる。
なお、インバータポンプの設計吐出し量とは、ＪＩＳ Ｂ０１３１：２０１７のとおり、ポンプを設計するときに設定する吐出し量であり、詳細には、当該ポンプの吐出し量の最大値である。そして、インバータポンプの設計吐出し量は、計器（電磁流量計など）を使用して測定することができる。
【0015】
（稼働時間Ｔについて）
稼働時間Ｔ（ｓ）は、搬送すべき流体量をＦ（ｍ３）とした場合において、Ｆ／Ｑ以上である。
本発明者らは、前記した流量Ｑを低くする代わりに、稼働時間Ｔを延ばすことによって、搬送すべき流体量Ｆ（＝Ｑ×Ｔ）を確保しながら、総合的にポンプ電力量ＰＡを削減できる（前記式（４）「ＰＡ∝Ｑ３Ｔ」の右辺の１乗のパラメータであるＴが増加するものの、３乗のパラメータであるＱを低減できるため）ことを見出した。
そして、稼働時間Ｔは、Ｆ／Ｑ以上であればよく、例えば、丁度Ｆ／Ｑでもよいが、余裕を持った十分な流体量を確保するために、１．５×Ｆ／Ｑ以上、１．８×Ｆ／Ｑ以上、２．０×Ｆ／Ｑ以上がより好ましい。
なお、搬送すべき流体量Ｆとは、流体搬送方法を実施する際に要求される流体の量（例えば、図１の下流側タンク３に保持すべき流体の量）である。
稼働時間Ｔ（ｓ）は、搬送すべき流体量をＦ（ｍ３）とした場合において、Ｆ／Ｑ以上である。
本発明者らは、前記した流量Ｑを低くする代わりに、稼働時間Ｔを延ばすことによって、搬送すべき流体量Ｆ（＝Ｑ×Ｔ）を確保しながら、総合的にポンプ電力量ＰＡを削減できる（前記式（４）「ＰＡ∝Ｑ３Ｔ」の右辺の１乗のパラメータであるＴが増加するものの、３乗のパラメータであるＱを低減できるため）ことを見出した。
そして、稼働時間Ｔは、Ｆ／Ｑ以上であればよく、例えば、丁度Ｆ／Ｑでもよいが、余裕を持った十分な流体量を確保するために、１．５×Ｆ／Ｑ以上、１．８×Ｆ／Ｑ以上、２．０×Ｆ／Ｑ以上がより好ましい。
なお、搬送すべき流体量Ｆとは、流体搬送方法を実施する際に要求される流体の量（例えば、図１の下流側タンク３に保持すべき流体の量）である。
【0016】
稼働時間Ｔの期間において、インバータポンプを停止させないのが好ましい。
インバータポンプを停止させないことによって、ポンプの起動回数を低減することが可能となる。インバータポンプは、起動時において特に負荷がかかることから、ポンプの起動回数を低減することによって、インバータポンプ自体の機器寿命を延ばすという効果も発揮できる。
インバータポンプを停止させないことによって、ポンプの起動回数を低減することが可能となる。インバータポンプは、起動時において特に負荷がかかることから、ポンプの起動回数を低減することによって、インバータポンプ自体の機器寿命を延ばすという効果も発揮できる。
【0017】
（インバータポンプ）
本実施形態に係る流体搬送方法で使用するポンプは、インバータポンプである。
インバータポンプとは、インバータ駆動式のポンプであって、インバータが可変周波数の交流電力をポンプ（詳細には、ポンプを駆動するモータ）に供給して、ポンプ（モータ）の回転をコントロールする。
なお、インバータポンプの「ポンプ」とは、インペラ（羽根車）をケーシング内で回転させることによって流体にエネルギーを与える機械であって、インペラから吐き出される流れが主として主軸に垂直な面内にある「遠心ポンプ」（ＪＩＳ Ｂ０１３１：２０１７の規定に準ずる）が好ましい。
本実施形態に係る流体搬送方法で使用するポンプは、インバータポンプである。
インバータポンプとは、インバータ駆動式のポンプであって、インバータが可変周波数の交流電力をポンプ（詳細には、ポンプを駆動するモータ）に供給して、ポンプ（モータ）の回転をコントロールする。
なお、インバータポンプの「ポンプ」とは、インペラ（羽根車）をケーシング内で回転させることによって流体にエネルギーを与える機械であって、インペラから吐き出される流れが主として主軸に垂直な面内にある「遠心ポンプ」（ＪＩＳ Ｂ０１３１：２０１７の規定に準ずる）が好ましい。
【0018】
（流体）
本実施形態に係る流体搬送方法の対象である「流体」については、ポンプで搬送可能な気体や液体であれば特に限定されないが、液体が好ましい。
液体としては、特に限定されず、例えば、地下水、雨水、工業用水、下水、純水などの水、各種飲料、油などである。
本実施形態に係る流体搬送方法の対象である「流体」については、ポンプで搬送可能な気体や液体であれば特に限定されないが、液体が好ましい。
液体としては、特に限定されず、例えば、地下水、雨水、工業用水、下水、純水などの水、各種飲料、油などである。
【0019】
［流体搬送システム］
次に、本実施形態に係る流体搬送システムを説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る流体搬送システム１０は、インバータポンプ１と制御手段４とを備え、さらに、上流側タンク２と下流側タンク３とを備えてもよい。
以下、本実施形態に係る流体搬送システムの各構成要件を詳細に説明する。
次に、本実施形態に係る流体搬送システムを説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る流体搬送システム１０は、インバータポンプ１と制御手段４とを備え、さらに、上流側タンク２と下流側タンク３とを備えてもよい。
以下、本実施形態に係る流体搬送システムの各構成要件を詳細に説明する。
【0020】
（インバータポンプ）
図１に示すインバータポンプ１は、本実施形態に係る流体搬送方法において説明したとおりである。
そして、インバータポンプ１は、流体の吸込み口が上流側タンク２に配管を介して接続され、流体の吐き出し口が下流側タンク３に配管を介して接続される。
なお、流体搬送システム１０が上流側タンク２を備えない場合は、インバータポンプ１は、直接、水源などから配管を介して流体を吸い込むこととなり、下流側タンク３を備えない場合は、直接、流体の使用先に配管を介して流体を吐き出すこととなる。
図１に示すインバータポンプ１は、本実施形態に係る流体搬送方法において説明したとおりである。
そして、インバータポンプ１は、流体の吸込み口が上流側タンク２に配管を介して接続され、流体の吐き出し口が下流側タンク３に配管を介して接続される。
なお、流体搬送システム１０が上流側タンク２を備えない場合は、インバータポンプ１は、直接、水源などから配管を介して流体を吸い込むこととなり、下流側タンク３を備えない場合は、直接、流体の使用先に配管を介して流体を吐き出すこととなる。
【0021】
（上流側タンク、下流側タンク）
上流側タンク２は、インバータポンプ１の上流側に位置するタンクであり、インバータポンプ１へ吸い込まれる流体を保持するタンク（容器または空間）である。また、下流側タンク３は、インバータポンプ１の下流側に位置するタンクであり、インバータポンプ１から吐き出される流体を保持するタンクである。
そして、上流側タンク２、下流側タンク３は、いずれも、流体を保持できる構造であれば構造は特に限定されず、また、容量、サイズなども、要求される流体量に応じて、適宜、設定すればよい。
なお、上流側タンク２が保持する流体は、水源などから供給されるものであり、下流側タンク３が保持する流体は、インバータポンプ１から供給されたものであって、その後、使用先に搬送される（送り出される）ものである。
上流側タンク２は、インバータポンプ１の上流側に位置するタンクであり、インバータポンプ１へ吸い込まれる流体を保持するタンク（容器または空間）である。また、下流側タンク３は、インバータポンプ１の下流側に位置するタンクであり、インバータポンプ１から吐き出される流体を保持するタンクである。
そして、上流側タンク２、下流側タンク３は、いずれも、流体を保持できる構造であれば構造は特に限定されず、また、容量、サイズなども、要求される流体量に応じて、適宜、設定すればよい。
なお、上流側タンク２が保持する流体は、水源などから供給されるものであり、下流側タンク３が保持する流体は、インバータポンプ１から供給されたものであって、その後、使用先に搬送される（送り出される）ものである。
【0022】
上流側タンク２を設けることにより、当該タンク２に所定量の流体を保持させておくことが可能となる結果、インバータポンプ１に吸込まれる流体が不足して所望の流量Ｑを維持できなくなるといった事態を回避することができる。また、下流側タンク３を設けることにより、当該タンク３に所定量の流体を保持させておくことが可能となる結果、使用先への流体の搬送量が増えた場合であっても、インバータポンプ１の所望の流量Ｑを維持することが可能となる。
つまり、本実施形態に係る流体搬送システム１０において、上流側タンク２と下流側タンク３とがバッファーの役目を果たすため、インバータポンプ１をより確実に所望の流量Ｑで稼働させることができ、また、稼働途中に停止すべき事態の発生を回避することもできる。
ただ、本実施形態に係る流体搬送システム１０において、上流側タンク２、下流側タンク３は、必須の構成要件ではない。
つまり、本実施形態に係る流体搬送システム１０において、上流側タンク２と下流側タンク３とがバッファーの役目を果たすため、インバータポンプ１をより確実に所望の流量Ｑで稼働させることができ、また、稼働途中に停止すべき事態の発生を回避することもできる。
ただ、本実施形態に係る流体搬送システム１０において、上流側タンク２、下流側タンク３は、必須の構成要件ではない。
【0023】
（制御手段）
制御手段４は、インバータポンプ１の流量Ｑや稼働時間Ｔを制御する手段である。
そして、制御手段４は、記憶部に記憶されている「インバータポンプ１の設計吐出し量Ｑｄ（ｍ３／ｓ）」の値と係数（例えば、０．６）に基づいて算出される値（Ｑｄ×０．６）以下となるように、インバータポンプ１の流量Ｑ（ｍ３／ｓ）を制御する。
また、制御手段４は、記憶部に記憶されている「搬送すべき流体量をＦ（ｍ３）」の値と算出した流量Ｑ（ｍ３／ｓ）に基づいて算出される値（Ｆ／Ｑ）以上となるように、インバータポンプ１の稼働時間Ｔ（ｓ）を制御する。
なお、制御手段４で制御するインバータポンプ１の流量Ｑや稼働時間Ｔは、本実施形態に係る流体搬送方法において説明したとおりである。
制御手段４は、インバータポンプ１の流量Ｑや稼働時間Ｔを制御する手段である。
そして、制御手段４は、記憶部に記憶されている「インバータポンプ１の設計吐出し量Ｑｄ（ｍ３／ｓ）」の値と係数（例えば、０．６）に基づいて算出される値（Ｑｄ×０．６）以下となるように、インバータポンプ１の流量Ｑ（ｍ３／ｓ）を制御する。
また、制御手段４は、記憶部に記憶されている「搬送すべき流体量をＦ（ｍ３）」の値と算出した流量Ｑ（ｍ３／ｓ）に基づいて算出される値（Ｆ／Ｑ）以上となるように、インバータポンプ１の稼働時間Ｔ（ｓ）を制御する。
なお、制御手段４で制御するインバータポンプ１の流量Ｑや稼働時間Ｔは、本実施形態に係る流体搬送方法において説明したとおりである。
【0024】
そして、制御手段４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）によるプログラムの実行処理や、専用回路等によって実現される。
また、記憶部は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、フラッシュメモリ等の一般的な記憶装置で構成することができる。
また、記憶部は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、フラッシュメモリ等の一般的な記憶装置で構成することができる。
【0025】
次に、本実施形態に係る流体搬送方法、及び、流体搬送システムの効果について、図１を参照して説明する。
［本実施形態に係る流体搬送方法、及び、流体搬送システムの効果］
本実施形態に係る流体搬送方法、及び、流体搬送システム１０によれば、前記式（４）「ＰＡ∝Ｑ３Ｔ」の右辺の３乗のパラメータである流量Ｑを低く設定するとともに、右辺の１乗のパラメータである稼働時間Ｔを長く設定することで、搬送すべき流体量Ｆ（＝Ｑ×Ｔ）を確保しながら、総合的にポンプ電力量ＰＡを削減することができる。
また、本実施形態に係る流体搬送方法、及び、流体搬送システム１０によれば、稼働時間Ｔにおいてインバータポンプを停止させないことによって、ポンプの起動回数を低減することが可能となる結果、インバータポンプ自体の機器寿命を延ばすという効果も発揮できる。
［本実施形態に係る流体搬送方法、及び、流体搬送システムの効果］
本実施形態に係る流体搬送方法、及び、流体搬送システム１０によれば、前記式（４）「ＰＡ∝Ｑ３Ｔ」の右辺の３乗のパラメータである流量Ｑを低く設定するとともに、右辺の１乗のパラメータである稼働時間Ｔを長く設定することで、搬送すべき流体量Ｆ（＝Ｑ×Ｔ）を確保しながら、総合的にポンプ電力量ＰＡを削減することができる。
また、本実施形態に係る流体搬送方法、及び、流体搬送システム１０によれば、稼働時間Ｔにおいてインバータポンプを停止させないことによって、ポンプの起動回数を低減することが可能となる結果、インバータポンプ自体の機器寿命を延ばすという効果も発揮できる。
【0026】
また、本実施形態に係る流体搬送方法、及び、流体搬送システム１０は、所定製品の製造量が減少しても原単位あたりの消費エネルギーは変化しない（つまり、製造量の減少に伴って省エネ効果が低減してしまうといったことがない）という特徴を有する。
この点について、以下、具体例を示して説明する。
［１］所定製品の製造に要求される水の量が１００ｍ３の場合、１００ｍ３／ｈの供給量のポンプによって水を搬送させる時間は１時間となる。このときの電力量を１００ｋＷｈとする。
［２］所定製品の製造量が半減し、所定製品の製造に要求される水の量が５０ｍ３に減少した場合、１００ｍ３／ｈの供給量のポンプを稼働させる時間は０．５時間となる。このときの電力量は５０ｋＷｈとなる。
［２］の場合に本発明を適用して、例えば、ポンプによる供給量を１００ｍ３／ｈの半分の５０ｍ３／ｈとし、ポンプによって水を搬送させる時間を２倍の１時間とすると、前記式（４）に基づけば、電力量は（１／２）３×２＝２５％に比例するため、１２．５ｋＷｈ（＝５０×０．２５）となる。その結果、原単位あたりの消費エネルギーは、０．２５ｋＷｈ／ｍ３（＝１２．５／５０）となる。
このように、本発明によれば、所定製品の製造量が減少しても原単位あたりの消費エネルギーはよくなる（減少する）ことがわかる。
この点について、以下、具体例を示して説明する。
［１］所定製品の製造に要求される水の量が１００ｍ３の場合、１００ｍ３／ｈの供給量のポンプによって水を搬送させる時間は１時間となる。このときの電力量を１００ｋＷｈとする。
［２］所定製品の製造量が半減し、所定製品の製造に要求される水の量が５０ｍ３に減少した場合、１００ｍ３／ｈの供給量のポンプを稼働させる時間は０．５時間となる。このときの電力量は５０ｋＷｈとなる。
［２］の場合に本発明を適用して、例えば、ポンプによる供給量を１００ｍ３／ｈの半分の５０ｍ３／ｈとし、ポンプによって水を搬送させる時間を２倍の１時間とすると、前記式（４）に基づけば、電力量は（１／２）３×２＝２５％に比例するため、１２．５ｋＷｈ（＝５０×０．２５）となる。その結果、原単位あたりの消費エネルギーは、０．２５ｋＷｈ／ｍ３（＝１２．５／５０）となる。
このように、本発明によれば、所定製品の製造量が減少しても原単位あたりの消費エネルギーはよくなる（減少する）ことがわかる。
【0027】
次に、本実施形態に係る流体搬送方法、及び、流体搬送システムの変形例について、図１を参照して説明する。
［本実施形態に係る流体搬送方法、及び、流体搬送システムの変形例］
制御手段４は、上流側タンク２と下流側タンク３との各内部に設けられている水位センサ（図示せず）から、水位データを読み出し、当該水位データに基づいてインバータポンプ１の流量Ｑを変化させる制御をさらに行ってもよい。
例えば、上流側タンク２の水位データＷＤが下限閾値ＸＤ１よりも低い場合（ＷＤ＜ＸＤ１）、制御手段４がインバータポンプ１の流量Ｑをさらに低い値（例えば、現在の流量をＱＮとした場合にＱＮ×０．９以下）に変化させる。一方、上流側タンク２の水位データＷＤが上限閾値ＸＤ２よりも高い場合（ＷＤ＞ＸＤ２）、制御手段４がインバータポンプ１の流量Ｑを少し高い値（例えば、現在の流量をＱＮとした場合にＱＮ×１．１以上、ただし、Ｑｄ×０．６以下の範囲内）に変化させる。
また、下流側タンク３の水位データＷＵが下限閾値ＸＵ１よりも低い場合（ＷＵ＜ＸＵ１）、制御手段４がインバータポンプ１の流量Ｑを少し高い値（例えば、現在の流量をＱＮとした場合にＱＮ×１．１以上、ただし、Ｑｄ×０．６以下の範囲内）に変化させる。一方、下流側タンク３の水位データＷＵが上限閾値ＸＵ２よりも高い場合（ＷＵ＞ＸＵ２）、制御手段４がインバータポンプ１の流量Ｑをさらに低い値（例えば、現在の流量をＱＮとした場合にＱＮ×０．９以下）に変化させる。
［本実施形態に係る流体搬送方法、及び、流体搬送システムの変形例］
制御手段４は、上流側タンク２と下流側タンク３との各内部に設けられている水位センサ（図示せず）から、水位データを読み出し、当該水位データに基づいてインバータポンプ１の流量Ｑを変化させる制御をさらに行ってもよい。
例えば、上流側タンク２の水位データＷＤが下限閾値ＸＤ１よりも低い場合（ＷＤ＜ＸＤ１）、制御手段４がインバータポンプ１の流量Ｑをさらに低い値（例えば、現在の流量をＱＮとした場合にＱＮ×０．９以下）に変化させる。一方、上流側タンク２の水位データＷＤが上限閾値ＸＤ２よりも高い場合（ＷＤ＞ＸＤ２）、制御手段４がインバータポンプ１の流量Ｑを少し高い値（例えば、現在の流量をＱＮとした場合にＱＮ×１．１以上、ただし、Ｑｄ×０．６以下の範囲内）に変化させる。
また、下流側タンク３の水位データＷＵが下限閾値ＸＵ１よりも低い場合（ＷＵ＜ＸＵ１）、制御手段４がインバータポンプ１の流量Ｑを少し高い値（例えば、現在の流量をＱＮとした場合にＱＮ×１．１以上、ただし、Ｑｄ×０．６以下の範囲内）に変化させる。一方、下流側タンク３の水位データＷＵが上限閾値ＸＵ２よりも高い場合（ＷＵ＞ＸＵ２）、制御手段４がインバータポンプ１の流量Ｑをさらに低い値（例えば、現在の流量をＱＮとした場合にＱＮ×０．９以下）に変化させる。
【0028】
また、上流側タンク２の水位データＷＤが下限閾値ＸＤ１よりも低い場合（ＷＤ＜ＸＤ１）や上限閾値ＸＤ２よりも高い場合（ＷＤ＞ＸＤ２）において、前記の制御とともに、又は、前記の制御に代えて、音や光を発することで問題が生じた旨を知らせる警報装置を作動するように制御手段４が制御してもよく、また、モニターなどの表示手段にその旨が表示されるように制御手段４が制御してもよい。
なお、下流側タンク３の水位データＷＵが下限閾値ＸＵ１よりも低い場合（ＷＵ＜ＸＵ１）や上限閾値ＸＵ２よりも高い場合（ＷＵ＞ＸＵ２）も、上流側タンク２の場合と同様に制御してもよい。
なお、下流側タンク３の水位データＷＵが下限閾値ＸＵ１よりも低い場合（ＷＵ＜ＸＵ１）や上限閾値ＸＵ２よりも高い場合（ＷＵ＞ＸＵ２）も、上流側タンク２の場合と同様に制御してもよい。
【0029】
水源などから上流側タンク２に対して流体を搬送する際、水源と上流側タンク２との間の配管に前記したインバータポンプ１を設けてもよく、本実施形態に係る流体搬送方法と同様の制御を行ってもよい。
また、下流側タンク３から最終的な使用場所に対して流体を搬送する際、下流側タンク３と最終的な使用場所との間の配管に前記したインバータポンプ１を設けてもよく、本実施形態に係る流体搬送方法と同様の制御を行ってもよい。
さらに、図１では、上流側タンク２と下流側タンク３との間が１つのインバータポンプ１を介して１つの流路が形成されている構成を説明したが、両タンクの間に並列に複数の流路が形成され、各流路にインバータポンプが設置されている構成でもよい。
つまり、水源などの流体の供給源と最終的な使用場所との間の全ての流路の中で、インバータポンプの設置数は、１つでもよいが、複数でもよい。そして、インバータポンプを複数設置する場合は、少なくとも１つのインバータポンプが本実施形態に係る流体搬送方法で制御されていればよい。
また、下流側タンク３から最終的な使用場所に対して流体を搬送する際、下流側タンク３と最終的な使用場所との間の配管に前記したインバータポンプ１を設けてもよく、本実施形態に係る流体搬送方法と同様の制御を行ってもよい。
さらに、図１では、上流側タンク２と下流側タンク３との間が１つのインバータポンプ１を介して１つの流路が形成されている構成を説明したが、両タンクの間に並列に複数の流路が形成され、各流路にインバータポンプが設置されている構成でもよい。
つまり、水源などの流体の供給源と最終的な使用場所との間の全ての流路の中で、インバータポンプの設置数は、１つでもよいが、複数でもよい。そして、インバータポンプを複数設置する場合は、少なくとも１つのインバータポンプが本実施形態に係る流体搬送方法で制御されていればよい。
【0030】
本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記載したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、本実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
また、前記した機構や構成は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての機構や構成を示しているとは限らない。
また、前記した機構や構成は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての機構や構成を示しているとは限らない。
【実施例0031】
次に、実施例を例示して、本発明に係る流体搬送方法、及び、流体搬送システムについて説明する。
【0032】
図１に示すような構成の流体搬送システム１０を用いて、インバータポンプ１の流量Ｑを変化させて実験を行った。
なお、使用したインバータポンプ（荏原製作所製 型式１２５ＢＨＳ３５２２Ｃ 設計点 全揚程５５ｍ ２２ｋＷ）の設計吐出し量Ｑｄは、１，７００Ｌ／ｍｉｎであった。
（実施例１）
実施例１では、インバータポンプの流量を５６ｍ３／ｈ（＝９３３Ｌ／ｍｉｎ）で稼働させ、総揚水量（搬送すべき流体量）が２２４ｍ３となるように４時間稼働させた。
そして、実施例１でのインバータポンプが稼働時間内に消費した電力量ＰＡは、４４ｋＷｈであった。
（比較例１）
比較例１では、インバータポンプの流量を９４ｍ３／ｈ（＝１，５６７Ｌ／ｍｉｎ）で稼働させ、総揚水量（搬送すべき流体量）が１８８ｍ３となるように２時間稼働させた。
そして、比較例１でのインバータポンプが稼働時間内に消費した電力量ＰＡは、５４ｋＷｈであった。
なお、使用したインバータポンプ（荏原製作所製 型式１２５ＢＨＳ３５２２Ｃ 設計点 全揚程５５ｍ ２２ｋＷ）の設計吐出し量Ｑｄは、１，７００Ｌ／ｍｉｎであった。
（実施例１）
実施例１では、インバータポンプの流量を５６ｍ３／ｈ（＝９３３Ｌ／ｍｉｎ）で稼働させ、総揚水量（搬送すべき流体量）が２２４ｍ３となるように４時間稼働させた。
そして、実施例１でのインバータポンプが稼働時間内に消費した電力量ＰＡは、４４ｋＷｈであった。
（比較例１）
比較例１では、インバータポンプの流量を９４ｍ３／ｈ（＝１，５６７Ｌ／ｍｉｎ）で稼働させ、総揚水量（搬送すべき流体量）が１８８ｍ３となるように２時間稼働させた。
そして、比較例１でのインバータポンプが稼働時間内に消費した電力量ＰＡは、５４ｋＷｈであった。
【0033】
（結果の検討）
本発明の要件を満たす実施例１は、１ｍ３あたり０．１９６４ｋＷｈの電力を消費し、本発明の要件を満たさない比較例１は、１ｍ３あたり０．２８７２ｋＷｈの電力を消費する結果となり、実施例１は比較例１よりも、大幅に消費電力を削減（３１％削減）できることがわかった。
本発明の要件を満たす実施例１は、１ｍ３あたり０．１９６４ｋＷｈの電力を消費し、本発明の要件を満たさない比較例１は、１ｍ３あたり０．２８７２ｋＷｈの電力を消費する結果となり、実施例１は比較例１よりも、大幅に消費電力を削減（３１％削減）できることがわかった。
【符号の説明】
【0034】
１ インバータポンプ（ポンプ）
２ 上流側タンク
３ 下流側タンク
４ 制御手段
１０ 流体搬送システム
２ 上流側タンク
３ 下流側タンク
４ 制御手段
１０ 流体搬送システム
【図1】
【図2】
【図3】