特許 7585044 流体圧送システム、電力変換システム、電力変換装置及び流体圧送方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-08

(45)【発行日】2024-11-18

(54)【発明の名称】流体圧送システム、電力変換システム、電力変換装置及び流体圧送方法

(51)【国際特許分類】

   F04B 49/06 20060101AFI20241111BHJP

   F04D 15/00 20060101ALI20241111BHJP

【ＦＩ】

F04B49/06 321B

F04D15/00 D

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2020562292

(86)(22)【出願日】2018-12-28

(86)【国際出願番号】 JP2018048569

(87)【国際公開番号】W WO2020136897

(87)【国際公開日】2020-07-02

【審査請求日】2021-07-19

【審判番号】

【審判請求日】2023-10-05

(73)【特許権者】

【識別番号】000006622

【氏名又は名称】株式会社安川電機

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100145012

【弁理士】

【氏名又は名称】石坂 泰紀

(74)【代理人】

【識別番号】100171099

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 茂樹

(74)【代理人】

【識別番号】100223424

【弁理士】

【氏名又は名称】和田 雄二

(74)【代理人】

【識別番号】100223376

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 紀史

(72)【発明者】

【氏名】池 英昭

【合議体】

【審判長】柿崎 拓

【審判官】関口 哲生

【審判官】長馬 望

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１６０８０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２８８３５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１４４６１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平４－１９４３９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

F04B49/06

F04D15/00

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電動機と、前記電動機により駆動されて流体を圧送するポンプとをそれぞれが有する複数の圧送装置に交流の駆動電流をそれぞれ出力する複数の電力変換部と、
前記複数の電力変換部のいずれか一つが圧送装置に出力する前記駆動電流に基づいて、前記電動機が発生する駆動力の振動の大きさを表す情報を取得し、取得した情報に基づいて前記電動機から前記ポンプへの動力伝達系統の劣化レベルを推定する劣化レベル推定部と、
前記劣化レベル推定部が推定する劣化レベルに基づいて、前記複数の圧送装置から少なくとも一つの圧送装置を選択する選択部と、
前記選択部により選択された前記少なくとも一つの圧送装置により流体を圧送させるように、電力変換部から当該圧送装置に前記駆動電流を出力させる圧送制御部と、を備える電力変換システム。

【請求項2】

前記選択部は、予め設定された選択基準と、前記劣化レベル推定部が推定した劣化レベルとに基づいて前記少なくとも一つの圧送装置を選択する、請求項１記載の電力変換システム。

【請求項3】

前記選択部は、累積運転期間の短い前記圧送装置を累積運転期間の長い前記圧送装置に優先して選択するように定められた前記選択基準と、前記劣化レベルとに基づいて前記少なくとも一つの圧送装置を選択する、請求項２記載の電力変換システム。

【請求項4】

前記選択部は、前記選択基準に基づいて前記少なくとも一つの圧送装置を選択し、前記複数の圧送装置のいずれかの前記劣化レベルが所定の閾値を超えた場合には前記劣化レベルに基づいて前記少なくとも一つの圧送装置を選択する、請求項２記載の電力変換システム。

【請求項5】

前記選択部は、前記劣化レベルの高い圧送装置の運転期間が、前記劣化レベルの低い圧送装置の運転期間に比較して短くなるように前記少なくとも一つの圧送装置を選択する、請求項１～４のいずれか一項記載の電力変換システム。

【請求項6】

前記選択部により選択された圧送装置における二次側圧力が不足する場合に、前記選択部により選択されてない少なくとも一つの圧送装置を前記複数の圧送装置から選択する追加選択部を更に備え、
前記圧送制御部は、前記選択部により選択された圧送装置に流体を圧送させている期間に、前記追加選択部により選択された圧送装置にも流体を圧送させる、請求項１～５のいずれか一項記載の電力変換システム。

【請求項7】

前記追加選択部は、前記選択部により選択された圧送装置に比較して前記劣化レベルが高い前記圧送装置を選択する、請求項６記載の電力変換システム。

【請求項8】

前記選択部は、前記劣化レベルが所定の閾値を超えた前記圧送装置を選択せず、
前記追加選択部は、前記劣化レベルが前記閾値を超えた前記圧送装置も選択する、請求項７記載の電力変換システム。

【請求項9】

前記劣化レベルが所定の閾値を超えたことをユーザに報知する劣化報知部を更に備える、請求項１～８のいずれか一項記載の電力変換システム。

【請求項10】

前記劣化報知部は、いずれの前記圧送装置において前記劣化レベルが前記閾値を超えたかを更に報知する、請求項９記載の電力変換システム。

【請求項11】

電動式の機械装置において駆動対象を駆動する電動機に交流の駆動電流を出力する電力変換部と、
前記電力変換部が出力する前記駆動電流に基づいて、前記電動機が発生する駆動力の振動の大きさを表す情報を取得し、取得した情報に基づいて前記電動機から前記駆動対象への動力伝達系統の劣化レベルを推定する劣化レベル推定部と、
前記劣化レベル推定部が推定した劣化レベルに基づいて複数の機械装置から前記機械装置が選択された場合に、前記機械装置を動作させるように前記電力変換部から前記電動機に前記駆動電流を出力させる制御部と、を備える電力変換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、流体圧送システム、電力変換システム、電力変換装置及び流体圧送方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、第１のポンプの運転速度が許容最大運転速度を所定時間以上継続した場合に、第２のポンプを追加投入することと、第２のポンプの吐出水量が小さい状態が所定時間以上継続した場合に、第２のポンプの運転を停止させることとを含む可変速給水ポンプの運転方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平９－１２６１４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、メンテナンス頻度の低減に有効な流体圧送システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一側面に係る流体圧送システムは、流体を圧送するための複数の圧送装置と、複数の圧送装置のいずれか一つの駆動力に関する情報に基づいて、当該一つの圧送装置の劣化レベルを推定する劣化レベル推定部と、劣化レベル推定部が推定した劣化レベルに基づいて、複数の圧送装置から少なくとも一つの圧送装置を選択する選択部と、選択部により選択された圧送装置により流体を圧送させる圧送制御部と、を備える。

【0006】

本開示の他の側面に係る電力変換システムは、電動式の複数の圧送装置に駆動電流をそれぞれ出力する複数の電力変換部と、複数の電力変換部のいずれか一つが圧送装置に出力する駆動電流に基づいて当該圧送装置の劣化レベルを推定する劣化レベル推定部と、劣化レベル推定部が推定する劣化レベルに基づいて、複数の圧送装置から少なくとも一つの圧送装置を選択する選択部と、選択部により選択された少なくとも一つの圧送装置により流体を圧送させるように、電力変換部から当該圧送装置に駆動電流を出力させる圧送制御部と、を備える。

【0007】

本開示の更に他の側面に係る電力変換装置は、電動式の機械装置の電動機に電流を出力する電力変換部と、電力変換部が出力する電流に基づいて機械装置の劣化レベルを推定する劣化レベル推定部と、劣化レベル推定部が推定した劣化レベルに基づいて複数の機械装置から機械装置が選択された場合に、機械装置を動作させるように電力変換部から電動機に駆動電流を出力させる制御部と、を備える。

【0008】

本開示の更に他の側面に係る流体圧送方法は、複数の圧送装置のいずれか一つの駆動力に関する情報に基づいて、当該一つの圧送装置の劣化レベルを推定することと、推定した劣化レベルに基づいて、複数の圧送装置から少なくとも一つの圧送装置を選択することと、選択した少なくとも一つの圧送装置により流体を圧送させることと、を含む。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、メンテナンス頻度の低減に有効な流体圧送システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】流体圧送システムの概略構成を例示する模式図である。

【図2】電力変換システムの機能的な構成を例示するブロック図である。

【図3】電力変換システムのハードウェア構成を例示するブロック図である。

【図4】流体圧送システムの変形例を示す模式図である。

【図5】流体圧送システムの他の変形例を示す模式図である。

【図6】複数の圧送装置の制御手順を例示するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0012】

〔流体圧送システム〕
図１に示す流体圧送システム１は、蛇口又はシャワーヘッド等の水道需要家設備への給水管路を増圧するための圧送システムである。流体圧送システム１は、電動式の複数の圧送装置１０と、複数の逆止弁４０と、圧力センサ３０と、電力変換システム２０とを備える。

【0013】

圧送装置１０（電動式の機械装置）は電力により水（流体）を圧送する。例えば圧送装置１０は、ポンプ１１とモータ１２とを有する。ポンプ１１は、一次側給水管９１に接続される吸引口１１ａと、二次側給水管９２に接続される吐出口１１ｂとを有する。「一次側」は流体圧送システム１の上流側を意味し、「二次側」は流体圧送システム１の下流側を意味する。ポンプ１１は、インペラ等の回転型圧送体、又はダイヤフラム等の往復型圧送体を内蔵しており、回転型圧送体の回転又は往復型圧送体の往復により吸引口１１ａから吐出口１１ｂに水を圧送する。これにより、一次側給水管９１から二次側給水管９２に水が圧送される。

【0014】

モータ１２（電動機）は電力を動力に変換してポンプ１１を駆動する。例えばモータ１２は、交流電力を回転トルクに変換する同期モータ又は誘導モータである。なお、圧送装置１０による圧送対象は、水以外の液体であってもよい。また、圧送装置１０による圧送対象は、必ずしも液体に限られない。例えば圧送装置１０は、液体圧送用のポンプ１１に代えて、気体を圧送する送風機（例えばファン又はブロワ）を有してもよい。図１においては、便宜上二つの圧送装置１０が示されているが、圧送装置１０の数はこれに限られない。流体圧送システム１は三つ以上の圧送装置１０を備えていてもよい。

【0015】

複数の逆止弁４０は、複数の吸引口１１ａと二次側給水管９２との間にそれぞれ介在し、二次側給水管９２から一次側給水管９１への水の逆流を防ぐ。圧力センサ３０は、流体圧送システム１の二次側圧力を検出する。例えば圧力センサ３０は、複数の逆止弁４０よりも下流側において二次側給水管９２に接続されている。

【0016】

電力変換システム２０は、圧力センサ３０が検出する圧力が低下するのに応じて、複数の圧送装置１０の少なくとも一つにより一次側給水管９１側から二次側給水管９２側に水を圧送させる。電力変換システム２０は、複数の圧送装置１０のいずれか一つの駆動力に関する情報に基づいて、当該一つの圧送装置１０の劣化レベルを推定することと、推定した劣化レベルに基づいて、複数の圧送装置１０から少なくとも一つの圧送装置１０を選択することと、選択した少なくとも一つの圧送装置１０により水を圧送させることとを実行するように構成されている。

【0017】

例えば電力変換システム２０は、複数の電力変換装置１００と、コントローラ２００とを有する。複数の電力変換装置１００は、電源（例えば電力系統又はバッテリー）の電力を駆動用の電力（例えば交流電力）に変換して複数の圧送装置１０にそれぞれ供給する。以下、個々の電力変換装置１００の説明においては、電力変換装置１００による電力の供給対象である圧送装置１０を「対応圧送装置１０」という。

【0018】

電力変換装置１００は、少なくとも一つの圧送装置１０の劣化レベルに基づいて、複数の圧送装置１０から対応圧送装置１０が選択された場合に、対応圧送装置１０を動作させるように対応圧送装置１０のモータ１２に駆動電流を出力することと、対応圧送装置１０の駆動力（例えばモータ１２がポンプ１１に付与する駆動力）に関する情報に基づいて対応圧送装置１０の劣化レベルを推定することとを実行するように構成されている。

【0019】

コントローラ２００は、圧力センサ３０が検出する圧力が低下するのに応じて複数の圧送装置１０から少なくとも一つの圧送装置１０を選択し、選択した少なくとも一つの圧送装置１０により水を圧送させるように、当該少なくとも一つの圧送装置１０に対応する電力変換装置１００からモータ１２に駆動電流を出力させる。コントローラ２００は、少なくとも一つの電力変換装置１００が推定した劣化レベルに基づいて、複数の圧送装置１０から上記少なくとも一つの圧送装置１０を選択する。

【0020】

図２は、電力変換システム２０の機能的な構成を例示するブロック図である。電力変換装置１００は、機能上の構成（以下、「機能モジュール」という。）として、電力変換部１１３と、速度制御部１１１と、電流制御部１１２と、電流検出部１１４と、劣化レベル推定部１１５と、圧送制御部１１６と、力データ取得部１１７と、力データ保持部１１８とを有する。

【0021】

電力変換部１１３は、モータ１２に駆動電力を出力する。例えば電力変換部１１３は、電圧指令に応じた電圧振幅にて、モータ１２の動作速度に応じた周波数の交流電圧をモータ１２に出力する。例えば電力変換部１１３は、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式により上記交流電圧を生成する。電力変換部１１３は、直流母線の直流電力を交流電力に変換して駆動電力を生成するインバータであってもよいし、交流電源側の交流電力とモータ１２側の交流電力との間で双方向の電力変換を行うマトリクスコンバータであってもよい。

【0022】

速度制御部１１１は、モータ１２の動作速度が目標速度に追従するように、速度制御部１１１からモータ１２に交流電圧を出力させる。例えば速度制御部１１１は、目標速度と、モータ１２の動作速度との偏差を縮小するための電流指令（トルク指令）を算出する。

【0023】

電流制御部１１２は、速度制御部１１１により算出された電流指令と、モータ１２に出力中の駆動電流との偏差を縮小するための電圧指令を算出し、電力変換部１１３に出力する。これにより、電力変換部１１３は、モータ１２の動作速度を目標速度に追従させる交流電圧をモータ１２に出力する。

【0024】

電流検出部１１４は、電力変換部１１３がモータ１２に出力する駆動電流を検出して電流制御部１１２にフィードバックする。速度制御部１１１、電流制御部１１２、電力変換部１１３及び電流検出部１１４は、上述の処理を所定の制御周期で繰り返す。

【0025】

力データ取得部１１７は、制御周期ごとに、対応圧送装置１０の駆動力に関する情報（以下、「力データ」という。）を取得する。駆動力に関する情報（以下、「力データ」という。）は、当該情報に基づき駆動力の大きさを把握可能な程度に駆動力に相関している限り、いかなる情報であってもよい。例えば、上記駆動電流の大きさは駆動力の大きさに相関（略比例）するので、駆動電流の大きさは力データに該当する。そこで力データ取得部１１７は、一例として、電流検出部１１４が検出する駆動電流の大きさを力データとして取得する。なお、力データ取得部１１７は、速度制御部１１１が算出する電流指令の大きさを力データとして取得してもよい。また、圧送装置１０が駆動力のセンサ（例えばトルクセンサ）を有する場合、力データ取得部１１７はトルクセンサの検出値を力データとして取得してもよい。力データ保持部１１８は、力データ取得部１１７が取得した力データを時系列で記憶する。

【0026】

劣化レベル推定部１１５は、力データに基づいて、対応圧送装置１０の劣化レベルを推定する。劣化レベル推定部１１５は、劣化レベルを推定することの一例として、力データの振動成分の振幅に対応する振幅指標値を算出する。ここでの「対応」は、振幅の増減に応じて振幅指標値が増減する相関関係を意味する。振幅指標値は、振幅に「対応」する限りいかなる値であってもよい。

【0027】

圧送装置１０においては、モータ１２からポンプ１１への動力伝達系統の劣化レベルが高くなるのに応じて、力データの振動成分の振幅が大きくなる傾向がある。このため、振幅指標値を算出することは、圧送装置１０の劣化レベルを推定することに該当する。上記動力伝達系統の劣化の具体例としては、トルク伝達軸の軸受けの劣化が挙げられる。

【0028】

例えば劣化レベル推定部１１５は、力データの取得時よりも所定期間前から当該取得時までの間に取得された複数の力データに基づき、力データの振動成分の振幅を振幅指標値として導出する。振幅は、負側のピークから正側のピークまでの幅であってもよいし、負側のピークから正側のピークまでの幅の半分であってもよい。振動成分は、圧送装置１０の定常運転における振動成分である。定常運転とは、水がポンプ１１内に充填され、ポンプ１１の駆動速度が目標速度に実質的に一致した運転状態を意味する。実質的に一致とは、駆動速度と目標速度との差異が無視可能な誤差範囲内であることを意味する。劣化レベル推定部１１５は、所定期間内における力データの最大値と最小値の差分を振幅として算出してもよいし、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）等により振幅を算出してもよい。劣化レベル推定部１１５は、ＦＦＴにより所定の周波数成分の振幅を算出してもよいし、所定帯域の周波数成分における振幅の平均値又は最大値等を算出してもよい。

【0029】

劣化レベル推定部１１５は、力データと、当該力データの取得時よりも所定期間前から当該取得時までの間に取得された過去の力データに基づく力データのトレンド値との差を振幅指標値として算出してもよい。例えば劣化レベル推定部１１５は、最新の力データに対して、過去の力データから必要に応じて直流成分を除去して、更にローパス型のフィルタリングを施してトレンド値を算出する。

【0030】

ローパス型のフィルタリングの具体例としては、有限インパルス応答方式のフィルタリングが挙げられる。有限インパルス応答方式の一次フィルタリングを用いる場合、トレンド値は次式により導出される。
Ｙ＝Ａ・Ｘ［ｋ］＋（１－Ａ）・Ｘ［ｋ－１］・・・（１）
Ｙ：トレンド値
Ｘ［ｋ］：最新の力データ
Ｘ［ｋ－１］：一つ前に取得された力データ
Ａ：フィルタ係数

【0031】

有限インパルス応答方式の二次フィルタリングを用いる場合、トレンド値は次式により導出される。
Ｙ＝Ａ・Ｘ［ｋ］＋Ｂ・Ｘ［ｋ－１］＋（１－Ａ－Ｂ）・Ｘ［ｋ－２］・・・（２）
Ｙ：トレンド値
Ｘ［ｋ］：最新の力データ
Ｘ［ｋ－１］：一つ前に取得された力データ
Ｘ［ｋ－２］：二つ前に取得された力データ
Ａ，Ｂ：フィルタ係数

【0032】

なお、劣化レベル推定部１１５は、必ずしも最新の力データをトレンド値の算出に用いなくてもよく、過去の力データのみに基づいてトレンド値を算出してもよい。例えば、上記Ｘ［ｋ］が、最新に対していくつか（例えば一つ）前に取得された力データであってもよい。

【0033】

圧送制御部１１６は、劣化レベル推定部１１５が推定した劣化レベルに基づいて複数の圧送装置１０から対応圧送装置１０が選択された場合に、対応圧送装置１０を動作させるように電力変換部１１３からモータ１２に駆動電流を出力させる。例えば圧送制御部１１６は、対応圧送装置１０が選択された場合に、速度制御部１１１による制御（モータ１２の動作速度を目標速度に追従させる制御）を開始させる。

【0034】

コントローラ２００は、機能モジュールとして、劣化レベル情報取得部２１１と、劣化レベル情報保持部２１２と、運転履歴保持部２１３と、圧力情報取得部２１４と、選択部２１５と、圧送制御部２１６とを有する。劣化レベル情報取得部２１１は、各電力変換装置１００の劣化レベル推定部１１５による劣化レベルの推定結果を取得する。劣化レベル情報保持部２１２は、劣化レベル情報取得部２１１が取得した劣化レベルの推定結果を電力変換装置１００ごとに記憶する。運転履歴保持部２１３は、各圧送装置１０の運転履歴情報を記憶する。運転履歴情報は、例えば圧送装置１０による水の圧送開始時刻と圧送停止時刻とを含む。

【0035】

圧力情報取得部２１４は、複数の圧送装置１０における二次側圧力の情報（例えば圧力センサ３０による検出値）を取得する。選択部２１５は、二次側圧力が所定の下限値（以下、「圧力下限値」という。）を下回るのに応じて、複数の圧送装置１０から少なくとも一つの圧送装置１０を選択する。以下、選択部２１５が選択する圧送装置１０を「通常運転対象の圧送装置１０」という。）。

【0036】

選択部２１５は、劣化レベル情報保持部２１２が記憶する劣化レベルに基づいて通常運転対象の圧送装置１０を選択する。例えば選択部２１５は、劣化レベルの高い圧送装置１０の運転期間が、劣化レベルの低い圧送装置１０の運転期間に比較して短くなるように通常運転対象の圧送装置１０を選択する。一例として、選択部２１５は、劣化レベルの最も低い圧送装置１０を複数の圧送装置１０から選択する。

【0037】

選択部２１５は、予め設定された選択基準と、劣化レベル情報保持部２１２が記憶する劣化レベルとに基づいて通常運転対象の圧送装置１０を選択してもよい。例えば選択部２１５は、劣化レベルに基づく第１選択基準と、第１選択基準とは別に予め設定された第２選択基準とに基づいて通常運転対象の圧送装置１０を選択してもよい。一例として、第１選択基準は、劣化レベルの低い圧送装置１０を劣化レベルの高い圧送装置１０に優先して選択するように設定される。

【0038】

第２選択基準は、累積運転期間の短い圧送装置１０を累積運転期間の長い圧送装置１０に優先して選択するように設定される。なお、累積運転期間は、累積運転回数に概ね相関する。そこで、累積運転期間の短い圧送装置１０を累積運転期間の長い圧送装置１０に優先して選択することは、累積運転回数の少ない圧送装置１０を累積運転回数の多い圧送装置１０に優先して選択することを含む。

【0039】

例えば選択部２１５は、第１選択基準及び第２選択基準の両方に基づいて各圧送装置１０の優先度を導出し、優先度が最も高い圧送装置１０を選択する。例えば選択部２１５は、累積運転期間に差が無い場合には劣化レベルの低い圧送装置１０の優先度が劣化レベルの高い圧送装置１０の優先度よりも高くなり、劣化レベルに差が無い場合には累積運転期間の短い圧送装置１０の優先度が累積運転期間の長い圧送装置１０の優先度よりも高くなるように定められた関数またはテーブル等に基づいて優先度を導出する。

【0040】

選択部２１５は、予め設定された選択基準に基づいて通常運転対象の圧送装置１０を選択し、複数の圧送装置１０のいずれかの劣化レベルが所定の閾値（以下、「基準切替閾値」という。）を超えた場合には劣化レベルに基づいて通常運転対象の圧送装置１０を選択してもよい。例えば選択部２１５は、複数の圧送装置１０における劣化レベルの最大値（以下、単に「劣化レベルの最大値」という。）が基準切替閾値を下回っている場合には上記第２選択基準に基づいて通常運転対象の圧送装置１０を選択し、劣化レベルの最大値が基準切替閾値を超えている場合には上記第１選択基準に基づいて通常運転対象の圧送装置１０を選択してもよい。

【0041】

選択部２１５は、劣化レベルが高くなるのに応じて第２選択基準に対する第１選択基準の重みを変更してもよい。例えば選択部２１５は、複数段階の基準切替閾値と劣化レベルの最大値との関係に基づいて第２選択基準に対する第１選択基準の重みを変更してもよい。一例として、選択部２１５は、劣化レベルの最大値が最小の基準切替閾値を下回っている場合には第２選択基準のみに基づいて通常運転対象の圧送装置１０を選択し、劣化レベルの最大値が基準切替閾値を超えるたびに第２選択基準に対する第１選択基準の重みを大きくし、劣化レベルの最大値が最大の基準切替閾値を超えた場合には第１選択基準のみに基づいて通常運転対象の圧送装置１０を選択してもよい。選択部２１５は、二次側圧力が所定の上限値（以下、「圧力上限値」という。）を上回るのに応じて、通常運転対象の圧送装置１０の選択を解除する。

【0042】

圧送制御部２１６は、通常運転対象の圧送装置１０が選択されると、通常運転対象の圧送装置１０に対応する電力変換装置１００に駆動開始指令を出力する。これに応じ、当該電力変換装置１００の圧送制御部１１６は、通常運転対象の圧送装置１０による水の圧送を開始させる。すなわち、圧送制御部２１６は、選択部２１５により選択された圧送装置１０により水を圧送させる。

【0043】

圧送制御部２１６は、通常運転対象の圧送装置１０の選択が解除されると、通常運転対象の圧送装置１０に対応する電力変換装置１００に駆動停止指令を出力する。これに応じ、当該電力変換装置１００の圧送制御部１１６は、通常運転対象の圧送装置１０による水の圧送を停止させる。

【0044】

コントローラ２００は、通常運転対象の圧送装置１０の二次側圧力（例えば圧力センサ３０による検出値）が不足する場合に、選択部２１５により選択されていない少なくとも一つの圧送装置１０にも水を圧送させるように構成されていてもよい。例えばコントローラ２００は、追加選択部２１７を更に有する。

【0045】

追加選択部２１７は、通常運転対象の圧送装置１０における二次側圧力が不足する場合に、選択部２１５により選択されてない少なくとも一つの圧送装置１０を複数の圧送装置１０から選択する。以下、追加選択部２１７が選択する圧送装置１０を「追加運転対象の圧送装置１０」という。例えば追加選択部２１７は、通常運転対象の圧送装置１０が水を圧送しているにも関わらず、圧力センサ３０による検出値が所定の閾値（以下、「追加閾値」という。）を下回る場合に、追加運転対象の圧送装置１０を選択する。追加閾値は、上記圧力下限値以上であり、上記圧力上限値未満であればいかなる値であってもよい。追加選択部２１７は、二次側圧力が上記圧力上限値を上回るのに応じて、追加運転対象の圧送装置１０の選択を解除する。

【0046】

追加選択部２１７が追加運転対象の圧送装置１０を選択すると、圧送制御部２１６が、追加運転対象の圧送装置１０に対応する電力変換装置１００に駆動開始指令を出力する。これに応じ、当該電力変換装置１００の圧送制御部１１６は、追加運転対象の圧送装置１０による水の圧送を開始させる。すなわち、圧送制御部２１６は、通常運転用の圧送制御部１１６が通常運転対象の圧送装置１０により水を圧送させている期間に、追加運転対象の圧送装置１０にも水を圧送させる。圧送制御部２１６は、追加運転対象の圧送装置１０の選択が解除されると、追加運転対象の圧送装置１０に対応する電力変換装置１００に駆動停止指令を出力する。これに応じ、当該電力変換装置１００の圧送制御部１１６は、追加運転対象の圧送装置１０による水の圧送を停止させる。

【0047】

追加選択部２１７は、通常運転対象の圧送装置１０に比較して劣化レベルが高い圧送装置１０を選択するように構成されていてもよい。例えば、劣化レベルが所定の閾値を超えた圧送装置１０を選択部２１５が選択しない場合に、追加選択部２１７は、劣化レベルが当該閾値を超えた圧送装置１０も選択するように構成されていてもよい。例えば追加選択部２１７は、劣化レベルが上記最大の基準切替閾値を超えた圧送装置１０も選択するように構成されていてもよい。

【0048】

コントローラ２００は、少なくとも一つの圧送装置１０の劣化レベルをユーザに報知することを更に実行するように構成されていてもよい。例えばコントローラ２００は、劣化報知部２１８を更に有する。劣化報知部２１８は、少なくとも一つの圧送装置１０の劣化レベルが所定の閾値（以下、「アラート閾値」という。）を超えたことを表示デバイスによりユーザに報知する。換言すると、劣化報知部２１８は、上記劣化レベルの最大値がアラート閾値を超えたことを表示デバイスによりユーザに報知する。表示デバイスの具体例としては、液晶モニタ又は警報ランプ等が挙げられる。アラート閾値は、上述した基準切替閾値より高くてもよい。

【0049】

劣化報知部２１８は、複数段階のアラート閾値と劣化レベルの最大値との関係の変化をユーザに報知するように構成されていてもよい。例えば劣化報知部２１８は、上昇中の劣化レベルがアラート閾値を超える度に、劣化レベルの上昇をユーザに報知するように構成されていてもよい。劣化レベルの上昇は、液晶モニタへの表示内容の変化、又は警報ランプの色の変化等により報知可能である。

【0050】

劣化報知部は、いずれの圧送装置１０において劣化レベルがアラート閾値を超えたかを更に報知するように構成されていてもよい。いずれの圧送装置１０において劣化レベルがアラート閾値を超えたかは、例えばアラート閾値を超えた圧送装置１０の識別情報を液晶モニタに表示することにより報知可能である。また、いずれの圧送装置１０において劣化レベルがアラート閾値を超えたかは、圧送装置１０ごとに設けられた警報ランプのいずれが点灯しているかにより報知可能である。

【0051】

図３は、電力変換システム２０のハードウェア構成を例示するブロック図である。図３に示すように、電力変換装置１００は、スイッチング回路１２０と、電流センサ１３０と、制御回路１４０とを有する。

【0052】

スイッチング回路１２０は、制御回路１４０からの指令（例えば入出力ポート１４４からの電気信号）に従って動作し、上記電力変換部１１３として機能する。例えばスイッチング回路１２０は、入出力ポート１４４からの電気信号（例えばゲート信号）に従って複数のスイッチング素子のオン、オフを切り替えることにより、上記駆動電力をモータ１２に出力する。スイッチング素子は、例えばパワーＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）又はＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等である。電流センサ１３０は、制御回路１４０からの指令（例えば入出力ポート１４４からの電気信号）に従って動作し、上述した電流検出部１１４として機能する。電流センサ１３０は、スイッチング回路１２０からモータ１２への出力電流を検出する。

【0053】

制御回路１４０は、一つ又は複数のプロセッサ１４１と、メモリ１４２と、ストレージ１４３と、入出力ポート１４４とを含む。ストレージ１４３は、例えば不揮発性の半導体メモリ等、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を有する。ストレージ１４３は、圧送装置１０の劣化レベルに基づいて、複数の圧送装置１０から対応圧送装置１０が選択された場合に、対応圧送装置１０を動作させるように対応圧送装置１０のモータ１２に駆動電流を出力することと、対応圧送装置１０の駆動力（例えばモータ１２がポンプ１１に付与する駆動力）に関する情報に基づいて対応圧送装置１０の劣化レベルを推定することとを電力変換装置１００に実行させるプログラムを記憶している。例えばストレージ１４３は、上述した電力変換装置１００の機能モジュールを構成するためのプログラムを記憶している。

【0054】

メモリ１４２は、ストレージ１４３の記憶媒体からロードしたプログラム及びプロセッサ１４１による演算結果を一時的に記憶する。プロセッサ１４１は、メモリ１４２と協働して上記プログラムを実行することで、電力変換装置１００の各機能モジュールを構成する。入出力ポート１４４は、入力電源の端子台があるほか、プロセッサ１４１からの指令に従って、スイッチング回路１２０、電流センサ１３０及びコントローラ２００との間で電気信号の入出力を行う。

【0055】

コントローラ２００は、回路２２０を有する。回路２２０は、一つ又は複数のプロセッサ２２１と、メモリ２２２と、ストレージ２２３と、表示デバイス２２４と、入出力ポート２２５とを含む。ストレージ２２３は、例えば不揮発性の半導体メモリ等、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を有する。ストレージ２２３は、少なくとも一つの電力変換装置１００が推定した劣化レベルに基づいて、複数の圧送装置１０から少なくとも一つの圧送装置１０を選択することと、選択した少なくとも一つの圧送装置１０により水を圧送させるように、当該少なくとも一つの圧送装置１０に対応する電力変換装置１００からモータ１２に駆動電流を出力させることとをコントローラ２００に実行させるプログラムを記憶している。例えばストレージ２２３は、上述したコントローラ２００の機能モジュールを構成するためのプログラムを記憶している。

【0056】

なお、電力変換装置１００のストレージ１４３及びコントローラ２００のストレージ２２３は、電力変換システム２０のストレージに相当し、このストレージは、複数の圧送装置１０のいずれか一つの駆動力に関する情報に基づいて、当該一つの圧送装置１０の劣化レベルを推定することと、推定した劣化レベルに基づいて、複数の圧送装置１０から少なくとも一つの圧送装置１０を選択することと、選択した少なくとも一つの圧送装置１０により水を圧送させることとを電力変換システム２０に実行させるプログラムを記憶している。

【0057】

メモリ２２２は、ストレージ２２３からロードしたプログラム及びプロセッサ２２１による演算結果等を一時的に記憶する。プロセッサ２２１は、メモリ２２２と協働して上記アプリケーションを実行する。表示デバイス２２４は、例えば液晶モニタ、警報ランプ等を含み、ユーザに対する情報表示に用いられる。入出力ポート２２５は、プロセッサ２２１からの指令に従って、圧力センサ３０及び電力変換装置１００との間で電気信号の入出力を行う。

【0058】

制御回路１４０及び回路２２０は、必ずしもプログラムにより各機能を構成するものに限られない。例えば制御回路１４０及び回路２２０は、専用の論理回路又はこれを集積したＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）により少なくとも一部の機能を構成してもよい。

【0059】

なお、以上に示した電力変換システム２０の構成はあくまで一例であり、適宜変更可能である。例えば、上述の例においては、複数の電力変換装置１００に対し一つのコントローラ２００が設けられているがこれに限られず、複数の電力変換装置１００に対し複数のコントローラ２００がそれぞれ設けられていてもよい（図４参照）。この場合、複数のコントローラ２００の少なくとも一方によって、上述したコントローラ２００の機能モジュールを構成することが可能である。また、コントローラ２００の機能モジュールが、複数の電力変換装置１００のいずれかによって構成されていてもよい。この場合、コントローラ２００を省略することも可能である（図５参照）。

【0060】

〔流体圧送方法〕
続いて、流体圧送方法の一例として、電力変換システム２０が実行する複数の圧送装置１０の制御手順を例示する。この制御手順は、複数の圧送装置１０のいずれか一つの駆動力に関する情報に基づいて、当該一つの圧送装置１０の劣化レベルを推定することと、推定した劣化レベルに基づいて、複数の圧送装置１０から少なくとも一つの圧送装置１０を選択することと、選択した少なくとも一つの圧送装置１０により水を圧送させることとを含む。

【0061】

図６は、複数の圧送装置１０の制御手順を例示するフローチャートである。図６に示すように、電力変換システム２０は、まずステップＳ０１を実行する。ステップＳ０１では、圧力情報取得部２１４が、上記二次側圧力の情報として圧力センサ３０による検出値を取得し、当該検出値が上記圧力下限値を下回っているか否かを選択部２１５が確認する。圧力センサ３０による検出値が圧力下限値を下回っていないと判定した場合、電力変換システム２０は再度ステップＳ０１を実行する。以後、圧力センサ３０による検出値が圧力下限値を下回るまではステップＳ０１が繰り返される。

【0062】

圧力センサ３０による検出値が圧力下限値を下回っていると判定した場合、電力変換システム２０は、ステップＳ０２，Ｓ０３，Ｓ０４，Ｓ０５を実行する。ステップＳ０２では、劣化レベル情報保持部２１２が記憶する劣化レベルに基づいて、選択部２１５が上記通常運転対象の圧送装置１０を選択する。ステップＳ０３では、圧送制御部２１６が、通常運転対象の圧送装置１０に対応する電力変換装置１００（以下、「通常運転用の電力変換装置１００」という。）に駆動開始指令を出力する。これに応じ、当該電力変換装置１００の圧送制御部１１６が、通常運転対象の圧送装置１０による水の圧送を開始させる。ステップＳ０４では、通常運転用の電力変換装置１００の力データ取得部１１７が、力データの取得を開始する。

【0063】

ステップＳ０５では、圧力情報取得部２１４が、上記二次側圧力の情報として圧力センサ３０による検出値を取得し、当該検出値が上記圧力上限値を超えているか否かを選択部２１５が確認する。ステップＳ０５において検出値が圧力上限値を超えていないと判定した場合、電力変換システム２０は、ステップＳ０６を実行する。ステップＳ０６では、圧力センサ３０による検出値が上記追加閾値を下回っているか否かを追加選択部２１７が確認する。

【0064】

ステップＳ０６において検出値が追加閾値を下回っていると判定した場合、電力変換システム２０は、ステップＳ０７，Ｓ０８，Ｓ０９を実行する。ステップＳ０７では、追加選択部２１７が、複数の圧送装置１０から上記追加運転対象の圧送装置１０を選択する。ステップＳ０８では、圧送制御部２１６が、追加運転対象の圧送装置１０に対応する電力変換装置１００（以下、「追加運転用の電力変換装置１００」という。）に駆動開始指令を出力する。これに応じ、当該電力変換装置１００の圧送制御部１１６が、追加運転対象の圧送装置１０による水の圧送を開始させる。ステップＳ０９では、追加運転用の電力変換装置１００の力データ取得部１１７が、力データの取得を開始する。その後、電力変換システム２０は処理をステップＳ０５に戻す。

【0065】

ステップＳ０６において検出値が追加閾値を下回っていないと判定した場合、電力変換システム２０は、ステップＳ０７，Ｓ０８，Ｓ０９を実行することなく処理をステップＳ０５に戻す。以後、圧力センサ３０による検出値が圧力上限値を超えるまでは、通常運転対象の圧送装置１０による水の圧送が継続され、必要に応じ追加運転対象の圧送装置１０による水の圧送も継続される。

【0066】

ステップＳ０５において検出値が圧力上限値を超えていると判定した場合、電力変換システム２０は、ステップＳ１１を実行する。ステップＳ１１では、選択部２１５が、通常運転対象の圧送装置１０の選択を解除する。これに応じ、通常運転用の電力変換装置１００の圧送制御部１１６が、通常運転対象の圧送装置１０による水の圧送を停止させる。追加運転対象の圧送装置１０が選択されている場合には、更に追加選択部２１７が、追加運転対象の圧送装置１０の選択を解除する。これに応じ、追加運転用の電力変換装置１００の圧送制御部１１６が、追加運転対象の圧送装置１０による水の圧送を停止させる。

【0067】

次に、電力変換システム２０は、ステップＳ１２，Ｓ１３を実行する。ステップＳ１２では、通常運転用の電力変換装置１００の力データ保持部１１８が記憶する力データに基づいて、当該電力変換装置１００の劣化レベル推定部１１５が通常運転対象の圧送装置１０の劣化レベルを推定する。追加運転対象の圧送装置１０が選択されている場合には、追加運転用の電力変換装置１００の力データ保持部１１８が記憶する力データに基づいて、更に追加運転用の電力変換装置１００の劣化レベル推定部１１５が、追加運転対象の圧送装置１０の劣化レベルを推定する。ステップＳ１３では、劣化レベル情報取得部２１１が、通常運転用及び追加運転用の電力変換装置１００の劣化レベル推定部１１５による劣化レベルの推定結果を取得し、劣化レベル情報保持部２１２に保存する。電力変換システム２０は、以上の処理を繰り返す。

【0068】

なお、上述した手順では、圧送装置１０の運転を停止した後に劣化レベルが一度推定されるが、劣化レベルの推定タイミングは必ずしもこれに限られない。例えば、運転中にも劣化レベルの推定を繰り返してもよい。この場合、劣化レベルの上昇に応じて、運転対象の圧送装置１０を運転中に切り替えてもよい。

【0069】

〔本実施形態の効果〕
以上に説明したように、流体圧送システム１は、水を圧送するための複数の圧送装置１０と、複数の圧送装置１０のいずれか一つの駆動力に関する情報に基づいて、当該一つの圧送装置１０の劣化レベルを推定する劣化レベル推定部１１５と、劣化レベル推定部１１５が推定した劣化レベルに基づいて、複数の圧送装置１０から少なくとも一つの圧送装置１０を選択する選択部２１５と、選択部２１５により選択された圧送装置１０により水を圧送させる圧送制御部２１６と、を備える。

【0070】

この流体圧送システム１によれば、劣化レベルに基づいて選択基準が自動変更されるので、劣化レベルの低い圧送装置１０を優先的に運転すること等が可能である。これにより、劣化レベルの高い圧送装置１０の劣化進行を抑制することができる。従って、メンテナンス頻度の低減に有効である。また、劣化レベルの高い圧送装置１０の劣化進行を抑制することは、運転効率の改善、振動抑制、及び騒音抑制等にも寄与し得る。

【0071】

選択部２１５は、予め設定された選択基準と、劣化レベル推定部１１５が推定した劣化レベルとに基づいて少なくとも一つの圧送装置１０を選択してもよい。この場合、いずれの圧送装置１０の劣化も進行していない段階では、選択基準の設定により所望の条件に従って複数の圧送装置１０を使い分けることができる。

【0072】

選択部２１５は、累積運転期間の短い圧送装置１０を累積運転期間の長い圧送装置１０に優先して選択するように定められた選択基準と、劣化レベルとに基づいて少なくとも一つの圧送装置１０を選択してもよい。

【0073】

選択部２１５は、選択基準に基づいて少なくとも一つの圧送装置１０を選択し、複数の圧送装置１０のいずれかの劣化レベルが所定の閾値を超えた場合には劣化レベルに基づいて少なくとも一つの圧送装置１０を選択してもよい。

【0074】

選択部２１５は、劣化レベルの高い圧送装置１０の運転期間が、劣化レベルの低い圧送装置１０の運転期間に比較して短くなるように少なくとも一つの圧送装置１０を選択してもよい。この場合、劣化レベルの低い圧送装置１０の運転をより確実に優先させることができる。

【0075】

流体圧送システム１は、選択部２１５により選択された圧送装置１０における二次側圧力が不足する場合に、選択部２１５により選択されてない少なくとも一つの圧送装置１０を複数の圧送装置１０から選択する追加選択部２１７を更に備え、圧送制御部２１６は、選択部２１５により選択された圧送装置１０に水を圧送させている期間に、追加選択部２１７により選択された圧送装置１０にも水を圧送させてもよい。この場合、劣化レベルが高い圧送装置１０における劣化進行を抑制しておくことで、当該圧送装置１０の追加運転対象としての利用可能期間を延長することができる。従って、追加運転対象を用いない運転モード（以下、「通常運転モード」という。）と、追加運転対象を用いる運転モード（以下、「並列運転モード」という。）とを切り替える構成においては、劣化レベルが高い圧送装置１０の劣化進行を抑制することがより有効である。

【0076】

追加選択部２１７は、選択部２１５により選択された圧送装置１０に比較して劣化レベルが高い圧送装置１０を選択してもよい。追加運転対象の圧送装置１０の運転期間は、運転対象の圧送装置１０の運転期間に比較して短い。このため、劣化レベルが高い圧送装置１０を追加運転対象に割り当てることで、劣化レベルの高い圧送装置１０の劣化進行を抑制しつつ、当該圧送装置１０を有効活用することができる。

【0077】

選択部２１５は、劣化レベルが所定の閾値を超えた圧送装置１０を選択せず、追加選択部２１７は、劣化レベルが閾値を超えた圧送装置１０も選択してもよい。この場合、劣化レベルが高い圧送装置１０の劣化進行の抑制と、当該圧送装置１０の追加運転対象としての有効活用とをより確実に図ることができる。

【0078】

流体圧送システム１は、劣化レベルが所定の閾値を超えたことをユーザに報知する劣化報知部２１８を更に備えていてもよい。この場合、メンテナンスタイミングの適正化をより確実に図ることができる。

【0079】

劣化報知部２１８は、いずれの圧送装置１０において劣化レベルが閾値を超えたかを更に報知してもよい。この場合、メンテナンス作業の効率化に有効である。

【0080】

圧送装置１０は電動式であり、劣化レベル推定部１１５は、圧送装置１０の駆動電流に基づいて圧送装置１０の劣化レベルを推定してもよい。

【0081】

以上、実施形態について説明したが、本発明は必ずしも上述した形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。電力変換システム２０の適用対象は、必ずしも流体圧送システムに限られない。電力変換システム２０は、複数の機械装置を選択的に動作させる機械システムである限り、いかなる機械システムにも適用可能である。

【符号の説明】

【0082】

１…流体圧送システム、１０…圧送装置（電動式の機械装置）、１２…モータ（電動機）、２０…電力変換システム、１００…電力変換装置、１１３…電力変換部、１１５…劣化レベル推定部、２１５…選択部、２１６…圧送制御部、２１７…追加選択部、２１８…劣化報知部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】