JP2018162736A - ポンプ隙間計測装置およびポンプ隙間計測方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ポンプ内の隙間を容易に計測できるポンプ隙間計測装置を提供する。【解決手段】ポンプ隙間計測装置は、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一対のレーザ光を照射するレーザ光照射部と、一対のレーザ光の間隔を変更する間隔調整機構と、一方のレーザ光が隙間の一方の縁に照射されていることを内視鏡の映像で確認しながら、間隔調整機構により一対のレーザ光の間隔を変更し、他方のレーザ光が隙間の他方の縁に照射されたことを内視鏡の映像で確認したときの、間隔調整機構による一対のレーザ光の間隔の値に基づいて、隙間の幅を測定する制御部と、を備える。【選択図】 図４

Description

本発明は、ポンプ隙間計測装置およびポンプ隙間計測方法に関する。

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を計測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、ポンプ内の隙間を容易に計測できるポンプ隙間計測装置およびポンプ隙間計測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計測装置は、
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一対のレーザ光を照射するレーザ光照射部と、
前記一対のレーザ光の間隔を変更する間隔調整機構と、
一方のレーザ光が前記隙間の一方の縁に照射されていることを前記内視鏡の映像で確認しながら、前記間隔調整機構により前記一対のレーザ光の間隔を変更し、前記他方のレーザ光が前記隙間の他方の縁に照射されたことを前記内視鏡の映像で確認したときの、前記間隔調整機構による前記一対のレーザ光の間隔の値に基づいて、前記隙間の幅を測定する制御部と、
を備える。

このような態様によれば、制御部は、一方のレーザ光が隙間の一方の縁に照射されていることを内視鏡の映像で確認しながら、間隔調整機構により一対のレーザ光の間隔を変更し、他方のレーザ光が隙間の他方の縁に照射されたことを内視鏡の映像で確認したときの、間隔調整機構による一対のレーザ光の間隔の値に基づいて、隙間の幅を測定する。ここで、レーザ光が隙間の縁に照射されているか否か、すなわちレーザ光の照射点の有無は、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の幅を測定するのではなく、レーザ光が隙間の縁に照射されたときに間隔調整機構から取得される一対のレーザ光の間隔の値に基づいて隙間の幅を測定することで、水中であっても精度よく隙間を計測できる。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、狭場所でも容易に計測を行うことできる。したがって、ポンプ内の隙間を容易に計測できるようになる。

本発明の第２の態様に係るポンプ隙間計測装置は、第１の態様に係るポンプ隙間計測装置であって、
前記制御部は、
前記隙間の幅が第１の値以下の場合には、前記隙間の状態が正常であると判断し、
前記隙間の幅が前記第１の値より大きく第２の値以下である場合には、前記隙間の状態が要注意であると判断し、
前記隙間の幅が前記第２の値より大きい場合には、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、測定した隙間の幅に応じて隙間の状態を３段階で判断する。これにより、ユーザは、隙間の状態を直感的に把握することができる。

本発明の第３の態様に係るポンプ隙間計測装置は、第２の態様に係るポンプ隙間計測装置であって、
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４の態様に係るポンプ隙間計測装置は、第１〜３のいずれかの態様に係るポンプ隙間計測装置であって、
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５の態様に係るポンプ隙間計測方法は、
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一対のレーザ光を照射するステップと、
一方のレーザ光が前記隙間の一方の縁に照射されていることを前記内視鏡の映像で確認しながら、間隔調整機構により前記一対のレーザ光の間隔を変更し、前記他方のレーザ光が前記隙間の他方の縁に照射されたことを前記内視鏡の映像で確認したときの、前記間隔調整機構による前記一対のレーザ光の間隔の値に基づいて、前記隙間の幅を測定するステップと、
を備える。

本発明の第６の態様に係るポンプ隙間計測方法は、第５の態様に係るポンプ隙間計測方法であって、
前記隙間の幅が第１の値以下の場合には、前記隙間の状態が正常であると判断し、
前記隙間の幅が前記第１の値より大きく第２の値以下である場合には、前記隙間の状態が要注意であると判断し、
前記隙間の幅が前記第２の値より大きい場合には、前記隙間の状態が異常であると判断するステップ、
を更に備える。

本発明の第７の態様に係るポンプ隙間計測方法は、第６の態様に係るポンプ隙間計測方法であって、
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８の態様に係るポンプ隙間計測方法は、第５〜７のいずれかの態様に係るポンプ隙間計測方法であって、
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、ポンプ内の隙間を容易に計測できる。

図１は、一実施の形態に係るポンプ隙間計測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計測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計測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計測装置によるポンプ隙間計測方法を示すフローチャートである。 図５Ａは、一実施の形態に係るポンプ隙間計測装置によるポンプ隙間計測方法の一工程を説明するための図である。 図５Ｂは、一実施の形態に係るポンプ隙間計測装置によるポンプ隙間計測方法の一工程を説明するための図である。

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計測装置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計測装置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内の隙間を計測するポンプ隙間計測装置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計測装置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、ポンプ隙間計測装置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一対のレーザ光４１、４２を照射するレーザ光照射部３０と、一対のレーザ光４１、４２の間隔を変更する間隔調整機構３３と、一方のレーザ光４１が隙間の一方の縁に照射されていることを内視鏡２２の映像で確認しながら、間隔調整機構３３により一対のレーザ光４１、４２の間隔Ｄを変更し、他方のレーザ光４２が隙間の他方の縁に照射されたことを内視鏡２２の映像で確認したときの、間隔調整機構３３による一対のレーザ光４１、４２の間隔Ｄの値に基づいて、隙間の幅Ｃを測定する制御部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、互いに平行な一対のレーザ光射出用ファイバ３１、３２と、一対のレーザ光射出用ファイバ３１、３２に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。一対のレーザ光射出用ファイバ３１、３２の各々の軸線は、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。

間隔調整機構３３は、一対のレーザ光射出用ファイバ３１、３２の間隔を機械的に変更することにより、一対のレーザ光射出用ファイバ３１、３２から射出される一対のレーザ光４１、４２の間隔Ｄを変更する。間隔調整機構３３は、小型のアクチュエータであれば特に限定されず、たとえば圧電素子（ピエゾ素子）により構成される。図示された例では、間隔調整機構３３は、一対のレーザ光射出用ファイバ３１、３２の各々を互いに独立に移動できるようになっている。

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レーザ光４１、４２の照射点の有無を認識する。また、制御部２３は、間隔調整機構３３に制御信号を送信して一対のレーザ光４１、４２の間隔を変更させるとともに、一対のレーザ光４１、４２の間隔を所望のタイミングで間隔調整機構３３から取得する。

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。

次に、このような構成からなるポンプ隙間計測装置２０によるポンプ隙間計測方法を説明する。図４は、ポンプ隙間計測装置２０によるポンプ隙間計測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からポンプ隙間計測装置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１１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から隙間に向けて一対のレーザ光４１、４２が照射される（ステップＳ５１）。

そして、制御部２３は、内視鏡２２の映像を確認しながら間隔調整機構３３を動作させることにより、図５Ａに示すように、一方のレーザ光４１を隙間の一方の縁（図示された例では、ケーシングライナ１６）に照射する（ステップＳ５２）。

次に、制御部２３は、一方のレーザ光４１が隙間の一方の縁に照射されていることを内視鏡２２の映像で確認しながら、間隔調整機構３３により一対のレーザ光４１、４２の間隔Ｄを変更する（ステップＳ５３）。そして、他方のレーザ光４２が隙間の他方の縁（図示された例では、インペラ１２）に照射されたか否かを、内視鏡２２の映像から判断する（ステップＳ５４）。

他方のレーザ光４２が隙間の他方の縁に照射されたことを内視鏡２２の映像で確認できない場合には（ステップＳ５４：ＮＯ）、制御部２３は、間隔Ｄの変更（ステップＳ５４）をやり直す。

図５Ｂに示すように、他方のレーザ光４２が隙間の他方の縁（インペラ１２）に照射されたことを内視鏡２２の映像で確認できた場合には（ステップＳ５４：ＹＥＳ）、制御部２３は、間隔調整機構３３による一対のレーザ光４１，４２の間隔Ｄの値に基づいて、隙間の幅Ｃを測定する（ステップＳ５５）。

次に、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、測定された隙間の幅Ｃが第１の値（たとえば、設計値の１．１倍）以下であるか否かを判断する（ステップＳ５６）。

隙間の幅Ｃが第１の値（設計値の１．１倍）以下の場合には（ステップＳ５６：ＹＥＳ）、制御部２３は、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Ｓ５８１）。

隙間の幅Ｃが第１の値（設計値の１．１倍）より大きい場合には（ステップＳ５６：ＮＯ）、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、測定された隙間の幅Ｃが第２の値（たとえば、設計値の３倍）以下であるか否かを判断する（ステップＳ５７）。

隙間の幅Ｃが第２の値（設計値の３倍）以下の場合には（ステップＳ５７：ＹＥＳ）、制御部２３は、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Ｓ５８２）。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。

隙間の幅Ｃが第２の値（設計値の３倍）より大きい場合には（ステップＳ５７：ＮＯ）、制御部２３は、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Ｓ５８３）。

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を計測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、一方のレーザ光４１が隙間の一方の縁に照射されていることを内視鏡２２の映像で確認しながら、間隔調整機構３３により一対のレーザ光４１、４２の間隔Ｄを変更し、他方のレーザ光４２が隙間の他方の縁に照射されたことを内視鏡２２の映像で確認したときの、間隔調整機構３３による一対のレーザ光４１、４２の間隔Ｄの値に基づいて、隙間の幅Ｃを測定する。ここで、レーザ光４１、４２が隙間の縁に照射されているか否か、すなわちレーザ光４１、４２の照射点の有無は、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の幅を測定するのではなく、レーザ光４１、４２が隙間の縁に照射されたときに間隔調整機構３３から取得される一対のレーザ光４１、４２の間隔Ｄの値に基づいて隙間の幅Ｃを測定することで、水中であっても精度よく隙間を計測できる。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、狭場所でも容易に計測を行うことできる。したがって、ポンプ１０内の隙間を容易に計測できるようになる。

また、本実施の形態によれば、制御部２３が測定した隙間の幅Ｃに応じて隙間の状態を３段階（正常、要注意、異常）で判断するため、ユーザは、隙間の状態を直感的に把握することができる。

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 ポンプ隙間計測装置
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 レーザ光射出用ファイバ
３２ レーザ光射出用ファイバ
３３ 間隔調整機構
３４ レーザ光供給用ファイバ
４１ レーザ光
４２ レーザ光

Claims (8)

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一対のレーザ光を照射するレーザ光照射部と、
   前記一対のレーザ光の間隔を変更する間隔調整機構と、
   一方のレーザ光が前記隙間の一方の縁に照射されていることを前記内視鏡の映像で確認しながら、前記間隔調整機構により前記一対のレーザ光の間隔を変更し、前記他方のレーザ光が前記隙間の他方の縁に照射されたことを前記内視鏡の映像で確認したときの、前記間隔調整機構による前記一対のレーザ光の間隔の値に基づいて、前記隙間の幅を測定する制御部と、
   を備えたことを特徴とするポンプ隙間計測装置。
2. 前記制御部は、
   前記隙間の幅が第１の値以下の場合には、前記隙間の状態が正常であると判断し、
   前記隙間の幅が前記第１の値より大きく第２の値以下である場合には、前記隙間の状態が要注意であると判断し、
   前記隙間の幅が前記第２の値より大きい場合には、前記隙間の状態が異常であると判断する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のポンプ隙間計測装置。
3. 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２に記載のポンプ隙間計測装置。
4. 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１〜３のいずれかに記載のポンプ隙間計測装置。
5. 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一対のレーザ光を照射するステップと、
   一方のレーザ光が前記隙間の一方の縁に照射されていることを前記内視鏡の映像で確認しながら、間隔調整機構により前記一対のレーザ光の間隔を変更し、前記他方のレーザ光が前記隙間の他方の縁に照射されたことを前記内視鏡の映像で確認したときの、前記間隔調整機構による前記一対のレーザ光の間隔の値に基づいて、前記隙間の幅を測定するステップと、
   を備えたことを特徴とするポンプ隙間計測方法。
6. 前記隙間の幅が第１の値以下の場合には、前記隙間の状態が正常であると判断し、
   前記隙間の幅が前記第１の値より大きく第２の値以下である場合には、前記隙間の状態が要注意であると判断し、
   前記隙間の幅が前記第２の値より大きい場合には、前記隙間の状態が異常であると判断するステップ、
   を更に備えたことを特徴とする請求項５に記載のポンプ隙間計測方法。
7. 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６に記載のポンプ隙間計測方法。
8. 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５〜７のいずれかに記載のポンプ隙間計測方法。