JP2018162717A - ポンプ隙間状態把握装置およびポンプ隙間状態把握方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ポンプ内の隙間の状態を容易に把握できるポンプ隙間状態把握装置を提供する。
【解決手段】ポンプ隙間状態把握装置は、ポンプ内の隙間を撮影する内視鏡と、内視鏡の先端部から隙間に向けて互いに平行な第１〜第３のレーザ光を照射するレーザ光照射部と、第１のレーザ光が前記隙間の一方の縁に照射されているときに第２および第３のレーザ光の照射点があるか否かを内視鏡の映像に基づいて判断する制御部と、を備える。制御部は、第２および第３のレーザ光の照射点が両方ともある場合には、隙間の状態が正常であると判断し、第３のレーザ光の照射点はあるが第２のレーザ光の照射点が無い場合には隙間の状態が要注意であると判断し、第２および第３のレーザ光の照射点が両方とも無い場合には、隙間の状態が異常であると判断する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、ポンプ隙間状態把握装置およびポンプ隙間状態把握方法に関する。

立軸ポンプなどのポンプは、例えば排水機場に設置されて吸込水槽の水を吐出水槽に排出する。ポンプの使用を続けると内部が劣化したり摩耗・腐食したりする可能性があるため、定期的に内部をメンテナンスする必要がある。

特開２００８−２０２５７５号公報

近年、ポンプ内部の点検のために工業用内視鏡が活用される事例がある。ケーシングのハンドホールから工業用内視鏡を挿入することにより、これまで分解整備でしか確認できなかった箇所の目視確認が可能となっている。

ところで、ポンプ内において、インペラとケーシングライナとの間の隙間はミリメートルオーダで設計されることがあるが、水中にあることからメンテナンス時においてその隙間の状態を把握することは困難であった。

工業用内視鏡において２つのレンズを用いたステレオ計測により距離を測定する技術が提案されているが、ポンプ内のような水中かつ狭場所で測定することは想定されていない。すなわち、水中で撮影すると画像が歪んでしまうから、ミリメートルオーダを測定する際にはステレオ計測では大きな誤差となる可能性がある。また、２つのレンズを用いることから内視鏡の先端部が大型化してしまい、狭場所に挿入することができなくなる。

本発明は、以上のような点を考慮してなされたものである。本発明の目的は、ポンプ内の隙間の状態を容易に把握できるポンプ隙間状態把握装置およびポンプ隙間状態把握方法を提供することにある。

本発明の第１の態様に係るポンプ隙間状態把握装置は、
ポンプ内の隙間を撮影する内視鏡と、
前記内視鏡の先端部から前記隙間に向けて互いに平行な第１〜第３のレーザ光を照射するレーザ光照射部と、
前記第１のレーザ光が前記隙間の一方の縁に照射されているときに前記第２および第３のレーザ光の照射点があるか否かを前記内視鏡の映像に基づいて判断する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第２および第３のレーザ光の照射点が両方ともある場合には、前記隙間の状態が正常であると判断し、
前記第３のレーザ光の照射点はあるが前記第２のレーザ光の照射点が無い場合には前記隙間の状態が要注意であると判断し、
前記第２および第３のレーザ光の照射点が両方とも無い場合には、前記隙間の状態が異常であると判断する。

このような態様によれば、制御部は、第１のレーザ光が隙間の一方の縁に照射されているときに第２および第３のレーザ光の照射点があるか否かを内視鏡の映像に基づいて判断し、第２および第３のレーザ光の照射点が両方ともある場合には、隙間の状態が正常であると判断し、第３のレーザ光の照射点はあるが第２のレーザ光の照射点が無い場合には隙間の状態が要注意であると判断し、第２および第３のレーザ光の照射点が両方とも無い場合には、隙間の状態が異常であると判断する。ここで、レーザ光が隙間の縁に照射されているか否か、およびレーザ光の照射点があるか否かは、水中での撮影により映像が歪んでしまったとしても、映像内の輝度分布により容易に判別できる。そして、ステレオ計測のように映像内の距離に基づいて隙間を計測するのではなく、第１のレーザ光が隙間の縁に照射されたときに第２および第３のレーザ光の照射点があるか否かに基づいて隙間の状態を判別することで、水中であっても精度よく隙間の状態を判別できる。また、ステレオ計測のように２つのレンズを用いる必要がないため、内視鏡の先端部が大型化することがなく、狭場所でも容易に状態把握を行うことできる。したがって、ポンプ内の隙間の状態を容易に把握できるようになる。

本発明の第２の態様に係るポンプ隙間状態把握装置は、第１の態様に係るポンプ隙間状態把握装置であって、
前記制御部は、前記隙間の状態について、正常、要注意、異常のいずれであるかを、それぞれ異なる色でユーザに通知する。

このような態様によれば、ユーザは、隙間の状態をより直感的に把握することができる。

本発明の第３態様に係るポンプ隙間状態把握装置は、第１または２の態様に係るポンプ隙間状態把握装置であって、
前記隙間は、インペラとケーシングライナとの間の隙間である。

本発明の第４の態様に係るポンプ隙間状態把握方法は、
ポンプ内の隙間を内視鏡により撮影するステップと、
前記内視鏡の先端部から前記隙間に向けて互いに平行な第１〜第３のレーザ光を照射するステップと、
前記第１のレーザ光が前記隙間の一方の縁に照射されているときに前記第２および第３のレーザ光の照射点があるか否かを前記内視鏡の映像に基づいて判断するステップと、
前記第２および第３のレーザ光の照射点が両方ともある場合には、前記隙間の状態が正常であると判断し、
前記第３のレーザ光の照射点はあるが前記第２のレーザ光の照射点が無い場合には前記隙間の状態が要注意であると判断し、
前記第２および第３のレーザ光の照射点が両方とも無い場合には、前記隙間の状態が異常であると判断するステップと、
を備える。

本発明の第５の態様に係るポンプ隙間状態把握方法は、第４の態様に係るポンプ隙間状態把握方法であって、
前記隙間の状態について、正常、要注意、異常のいずれであるかを、それぞれ異なる色でユーザに通知するステップ、
を更に備える。

本発明の第６の態様に係るポンプ隙間状態把握方法は、第４または５の態様に係るポンプ隙間状態把握方法であって、
前記隙間は、インペラとケーシングライナとの間の隙間である。

本発明によれば、ポンプ内の隙間の状態を容易に把握できる。

図１は、一実施の形態に係るポンプ隙間状態把握装置を備えたポンプの概略構成を示す図である。 図２Ａは、一実施の形態に係るポンプ隙間状態把握装置の内視鏡の先端部を拡大して示す正面図である。 図２Ｂは、図２Ａに示す先端部をＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。 図３は、一実施の形態に係るポンプ隙間状態把握装置の制御部に記憶された隙間状態判断テーブルを示す図である。 図４は、一実施の形態に係るポンプ隙間状態把握装置によるポンプ隙間状態把握方法を示すフローチャートである。 図５Ａは、隙間の状態が正常であるときの内視鏡の映像を示す図である。 図５Ｂは、隙間の状態が要注意であるときの内視鏡の映像を示す図である。 図５Ｃは、隙間の状態が異常であるときの内視鏡の映像を示す図である。

以下に、添付の図面を参照して、実施の形態を詳細に説明する。なお、本明細書に添付する図面においては、図示の理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。

図１は、一実施の形態に係るポンプ隙間状態把握装置２０を備えたポンプ１０の概略構成を示す図である。図２Ａは、一実施の形態に係るポンプ隙間状態把握装置２０の内視鏡２２の先端部２１を拡大して示す正面図である。図２Ｂは、図２Ａに示す先端部２１をＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。

図１に示すように、ポンプ１０は、回転軸１１と回転軸１１に固定されたインペラ１２とを含む回転体１３と、回転体１３の周囲を覆うケーシング１４と、ポンプ１０内の隙間の状態を把握するポンプ隙間状態把握装置２０と、を備えている。

このうちケーシング１４は、軸方向に延びる筒形状を有しており、回転軸１１は、ケーシング１４の内部に回転可能に挿設されている。インペラ１２は、回転軸１１の下端部に同軸状に固定されている。

回転軸１１の上端部には原動機（図示しない）が取り付けられており、原動機から出力される駆動力によってインペラ１２と回転軸１１とが一体に回転される。インペラ１２の回転によりケーシング１４内の流体が流動されることで、ケーシング１４の上端部の吐出口１４ａから流体が吐き出されるとともに、ケーシング１４の下端部の吸込口１４ｂから新たな液体が吸い込まれるようになっている。

図１に示すように、ケーシング１４には、ハンドホール１５が形成されている。ハンドホール１５から後述するポンプ隙間状態把握装置２０の内視鏡２２を挿入することにより、これまで分解整備でしか確認できなかったポンプ１０内部の目視確認が可能となる。

図１、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、ポンプ隙間状態把握装置２０は、ポンプ１０内の隙間を撮影する内視鏡２２と、内視鏡２２の先端部２１から隙間に向けて互いに平行な第１〜第３のレーザ光４１〜４３を照射するレーザ光照射部３０と、第１のレーザ光４１が隙間の一方の縁に照射されているときに第２および第３のレーザ光４２、４３の照射点があるか否かを内視鏡２２の映像に基づいて判断する制御部２３と、を有している。

図示された例では、レーザ光照射部３０は、互いに平行な第１〜第３のレーザ光射出用ファイバ３１〜３３と、第１〜第３のレーザ光射出用ファイバ３１〜３３にビームスプリッタ３５を介してレーザ光を供給するレーザ光供給用ファイバ３４と、を有している。第１〜第３のレーザ光射出用ファイバ３１〜３３の各々の軸線は、同一平面内に位置決めされ、内視鏡２２の先端部２１に設けられたレンズ２１Ｌの光軸と平行に向けられている。

本実施の形態では、第１のレーザ光４１と第２のレーザ光４２との間の間隔Ｄ１は、状態把握の対象とするポンプ内の隙間の幅Ｃの１．１倍であり、第１のレーザ光４１と第３のレーザ光４３との間の間隔Ｄ２は、該隙間の幅Ｃの３倍に設計されている。

制御部２３は、内視鏡２２から隙間の映像を取得して画像処理を行い、画像内の輝度分布に基づいて第１〜第３のレーザ光４１〜４３の照射点の有無を認識する。

また、制御部２３は、図示しない記憶媒体を有している。記憶媒体には、図３に示すような、隙間の幅Ｃと隙間の状態（および通知時の色）とを対応付けるテーブルが記憶されている。

制御部２３は、第１のレーザ光４１が隙間の一方の縁に照射されているときに第２および第３のレーザ光４２、４３の照射点があるか否かを内視鏡２２の映像に基づいて判断したのち、あらかじめ記憶媒体に記憶されたテーブル（図３参照）に基づいて、第２および第３のレーザ光４２、４３の照射点が両方ともある場合には、隙間の状態が正常であると判断し、第３のレーザ光４３の照射点はあるが第２のレーザ光４２の照射点が無い場合には隙間の状態が要注意であると判断し、第２および第３のレーザ光４２、４３の照射点が両方とも無い場合には、隙間の状態が異常であると判断する。

次に、このような構成からなるポンプ隙間状態把握装置２０によるポンプ隙間状態把握方法を説明する。図４は、ポンプ隙間状態把握装置２０によるポンプ隙間状態把握方法を示すフローチャートである。

図４および図１に示すように、まず、ハンドホール１５が開けられ、ハンドホール１５からポンプ隙間状態把握装置２０が挿入され、内視鏡２２の先端部２１のレンズ２１Ｌがポンプ１０内の隙間に向かうように方向付けられる。図示された例では、内視鏡２２の先端部２１のレンズ２１Ｌは、インペラ１２とケーシングライナ１６との間の隙間に向かうように方向付けられる。この状態で、内視鏡２２の先端部２１は、図示しない固定手段（たとえば電磁石）によりケーシング１４に対して固定支持される。そして、インペラ１２とケーシングライナ１６との間の隙間が内視鏡２２により撮影される（ステップＳ５０）。撮影された隙間の映像は、制御部２３に送られる。

次に、レーザ光照射部３０により、内視鏡２２の先端部２１から隙間に向けて第１〜第３のレーザ光４１〜４３が照射される（ステップＳ５１）。

そして、制御部２３は、図５Ａ〜図５Ｃに示すように、第１のレーザ光４１が隙間の一方の縁（図示された例では、ケーシングライナ１６）に照射されたことを、内視鏡２２の映像で確認する（ステップＳ５２）。

次に、制御部２３は、第１のレーザ光４１が隙間の一方の縁に照射されているときに第２および第３のレーザ光４２、４３の照射点があるか否かを内視鏡２２の映像に基づいて判断する（ステップＳ５３）。そして、制御部２３は、第２および第３のレーザ光４２、４３の照射点が両方ともあるか否かを内視鏡２２の映像で判断する（ステップＳ５４）。

図５Ａに示すように、第２および第３のレーザ光４２、４３の照射点が両方ともあることを内視鏡２２の映像で確認した場合には（ステップＳ５４：ＹＥＳ）、制御部２３は、隙間の幅Ｃが第１のレーザ光４１と第２のレーザ光４２との間の間隔Ｄ１（すなわち設計値の１．１倍）以下であると判断する。そして、制御部２３は、あらかじめ記憶媒体に記憶されたテーブル（図３参照）に基づいて、隙間の状態が正常であると判断し、その旨を青色のランプの点灯によりユーザに通知する（ステップＳ５６１）。

第２および第３のレーザ光４２、４３の照射点が両方は無い場合には（ステップＳ５４：ＮＯ）、制御部２３は、第２および第３のレーザ光４２、４３の照射点の片方はあるか否かを内視鏡２２の映像で判断する（ステップＳ５５）。

図５Ｂに示すように、第３のレーザ光４３の照射点はあるが第２のレーザ光４２の照射点は無いことを内視鏡２２の映像で確認した場合には（ステップＳ５５：ＹＥＳ）、制御部２３は、隙間の幅Ｃが第１のレーザ光４１と第３のレーザ光４３との間の間隔Ｄ２（すなわち設計値の３倍）以下であると判断する。そして、制御部２３は、あらかじめ記憶媒体に記憶されたテーブル（図３参照）に基づいて、隙間の状態が要注意であると判断し、その旨を黄色のランプの点灯によりユーザに通知する（ステップＳ５６２）。なお、要注意とは、ケーシングライナ１６の早期取替が必要というわけではないが、予防保全の観点からポンプ性能を確保するために、ケーシングライナ１６の適時の取替が薦められる、という意味である。

図５Ｃに示すように、第２および第３のレーザ光４２、４３の照射点が両方とも無いことを内視鏡２２の映像で確認した場合には（ステップＳ５５：ＮＯ）、制御部２３は、隙間の幅Ｃが第１のレーザ光４１と第３のレーザ光４３との間の間隔Ｄ２（すなわち設計値の３倍）より大きいと判断する。そして、制御部２３は、あらかじめ記憶媒体に記憶されたテーブル（図３参照）に基づいて、隙間の状態が異常であると判断し、その旨を赤色のランプの点灯によりユーザに通知する（ステップＳ５６３）。

ところで、発明が解決しようとする課題の欄でも言及したように、ポンプ内において、インペラとケーシングライナとの間の隙間はミリメートルオーダで設計されることがあるが、水中にあることからメンテナンス時においてその隙間の状態を把握することは従来困難であった。

工業用内視鏡において２つのレンズを用いたステレオ計測により距離を測定する技術が提案されているが、ポンプ内のような水中かつ狭場所で測定することは想定されていない。すなわち、水中で撮影すると画像が歪んでしまうから、ミリメートルオーダを測定する際にはステレオ計測では大きな誤差となる可能性がある。また、２つのレンズを用いることから内視鏡の先端部が大型化してしまい、狭場所に挿入することができなくなる。

これに対し、本実施の形態によれば、制御部２３は、第１のレーザ光４１が隙間の一方の縁に照射されているときに第２および第３のレーザ光４２、４３の照射点があるか否かを内視鏡２２の映像に基づいて判断し、第２および第３のレーザ光４２、４３の照射点が両方ともある場合には、隙間の状態が正常であると判断し、第３のレーザ光４３の照射点はあるが第２のレーザ光４２の照射点が無い場合には隙間の状態が要注意であると判断し、第２および第３のレーザ光４２、４３の照射点が両方とも無い場合には、隙間の状態が異常であると判断する。ここで、レーザ光が隙間の縁に照射されているか否か、およびレーザ光の照射点があるか否かは、水中での撮影により映像が歪んでしまったとしても、映像内の輝度分布により容易に判別できる。そして、ステレオ計測のように映像内の距離に基づいて隙間を計測するのではなく、第１のレーザ光４１が隙間の縁に照射されたときに第２および第３のレーザ光４２、４３の照射点があるか否かに基づいて隙間の状態を判別することで、水中であっても精度よく隙間の状態を判別できる。また、ステレオ計測のように２つのレンズを用いる必要がないため、内視鏡２２の先端部２１が大型化することがなく、狭場所でも容易に状態把握を行うことできる。したがって、ポンプ１０内の隙間の状態を容易に把握できるようになる。

また、本実施の形態によれば、制御部２３が隙間の各状態をそれぞれ異なる色でユーザに通知するため、ユーザは、隙間の状態をより直感的に把握することができる。

以上、本発明の実施の形態を例示により説明したが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではなく、請求項に記載された範囲内において目的に応じて変更・変形することが可能である。

１０ ポンプ
１１ 回転軸
１２ インペラ
１３ 回転体
１４ ケーシング
１４ａ 吐出口
１４ｂ 吸込口
１５ ハンドホール
１６ ケーシングライナ
２０ ポンプ隙間状態把握装置
２１ 先端部
２１Ｌ レンズ
２２ 内視鏡
２３ 制御部
３０ レーザ光照射部
３１ 第１のレーザ光射出用ファイバ
３２ 第２のレーザ光射出用ファイバ
３３ 第３のレーザ光射出用ファイバ
３４ レーザ光供給用ファイバ
３５ ビームスプリッタ
４１ 第１のレーザ光
４２ 第２のレーザ光
４３ 第３のレーザ光

Claims (6)

1. ポンプ内の隙間を撮影する内視鏡と、
   前記内視鏡の先端部から前記隙間に向けて互いに平行な第１〜第３のレーザ光を照射するレーザ光照射部と、
   前記第１のレーザ光が前記隙間の一方の縁に照射されているときに前記第２および第３のレーザ光の照射点があるか否かを前記内視鏡の映像に基づいて判断する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記第２および第３のレーザ光の照射点が両方ともある場合には、前記隙間の状態が正常であると判断し、
   前記第３のレーザ光の照射点はあるが前記第２のレーザ光の照射点が無い場合には前記隙間の状態が要注意であると判断し、
   前記第２および第３のレーザ光の照射点が両方とも無い場合には、前記隙間の状態が異常であると判断する、
   ことを特徴とするポンプ隙間状態把握装置。
2. 前記制御部は、前記隙間の状態について、正常、要注意、異常のいずれであるかを、それぞれ異なる色でユーザに通知する
   ことを特徴とする請求項１に記載のポンプ隙間状態把握装置。
3. 前記隙間は、インペラとケーシングライナとの間の隙間である
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のポンプ隙間状態把握装置。
4. ポンプ内の隙間を内視鏡により撮影するステップと、
   前記内視鏡の先端部から前記隙間に向けて互いに平行な第１〜第３のレーザ光を照射するステップと、
   前記第１のレーザ光が前記隙間の一方の縁に照射されているときに前記第２および第３のレーザ光の照射点があるか否かを前記内視鏡の映像に基づいて判断するステップと、
   前記第２および第３のレーザ光の照射点が両方ともある場合には、前記隙間の状態が正常であると判断し、
   前記第３のレーザ光の照射点はあるが前記第２のレーザ光の照射点が無い場合には前記隙間の状態が要注意であると判断し、
   前記第２および第３のレーザ光の照射点が両方とも無い場合には、前記隙間の状態が異常であると判断するステップと、
   を備えたことを特徴とするポンプ隙間状態把握方法。
5. 前記隙間の状態について、正常、要注意、異常のいずれであるかを、それぞれ異なる色でユーザに通知するステップ、
   を更に備えたことを特徴とする請求項４に記載のポンプ隙間状態把握方法。
6. 前記隙間は、インペラとケーシングライナとの間の隙間である
   ことを特徴とする請求項４または５に記載のポンプ隙間状態把握方法。