JP7356283B2 - 流体供給システム及び流体供給方法 - Google Patents

Description

本開示は、流体供給システム及び流体供給方法に関する。

ヘッダにポンプを接続して流体を供給するシステムが知られている。例えば、特許文献１には、複数のポンプが接続された吐出ヘッダを備える処理液圧送装置が開示されている。この装置は、吐出ヘッダに接続された処理液の使用現場に処理液を供給するように構成される。

特開平６－４２４５６号公報

特許文献１が開示する処理液圧送装置は、１つの使用現場に対して処理液を供給する構成である。しかし、用途によっては、複数のポンプが接続された一つのヘッダから２つの供給先のそれぞれに流体を供給する構成が好ましい場合がある。特許文献１には、そのような構成が開示されていない。

ここで、２つの供給先に流体を供給する場合、ヘッダに１本の分配管を接続し、その分配管が各供給先に分岐する構成が考えられる。この場合、各供給先までの分配管の一部がヘッダと重複する。そのため、分配管とヘッダとの重複の分だけ配管の長さが長くなる。

一方、分配管を、分岐させずに２つの供給先を通るように延在させた構成では、分配管の長さが長くなる。この場合、システム全体のスペースが大きくなる。また、分配管の長さに伴う圧損が大きくなるため、大容量化の実現が困難である。なお、分配管を使用せずに、ヘッダの吐出側を分岐させたり、２つの供給先を通るように延在させたりした場合であっても、同様の問題が生じる。

上述の事情に鑑みて、本開示は、配管の長さを短くし、システム全体の省スペース化と大容量化を実現することが可能な流体供給システムを提供することを目的とする。

本開示に係る流体供給システムは、
２本の分配管が接続されるヘッダと、該ヘッダに対して長手方向の異なる位置にそれぞれ接続される複数のポンプと、を備え、
前記ヘッダには、前記複数のポンプの配列順における中央の１つ又は２つの前記ポンプを挟んだ位置のそれぞれに前記分配管が接続される。

本開示に係る流体供給方法は、
２本の分配管が接続されるヘッダと、該ヘッダに対して長手方向の異なる位置にそれぞれ接続される複数のポンプとを備える流体供給システムによって流体を供給する流体供給方法であって、
複数の前記ポンプのうち一つ以上の前記ポンプを稼働させるステップと、
稼動している一つ以上の前記ポンプから前記ヘッダに前記流体を供給し、前記ヘッダを介して、前記複数のポンプの配列順における中央の１つ又は２つの前記ポンプを挟んだ位置のそれぞれに接続される前記分配管に前記流体を供給するステップと、
を備える。

本開示によれば、配管の長さを短くし、システム全体の省スペース化と大容量化を実現することが可能な流体供給システムを提供することができる。

一実施形態に係る流体供給システムの概略を説明するための模式図である。 一実施形態に係る流体供給システムの概略を説明するための模式図である。 一実施形態に係る流体供給システムの概略を説明するための模式図である。 比較例に係る流体供給システムの概略を説明するための模式図である。 比較例に係る流体供給システムの概略を説明するための模式図である。 一実施形態に係る流体供給システムのヘッダの複数のポンプの配列方向に沿った断面を示す図である。 一実施形態に係る流体供給システムのポンプの起動パターンを例示する図である。 一実施形態に係る流体供給システムのポンプの起動パターンを例示する図である。 一実施形態に係る流体供給システムのポンプの起動パターンを例示する図である。 一実施形態に係る流体供給方法の手順を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

（流体供給システムの構成）
以下、幾つかの実施形態に係る流体供給システム１（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）の構成について説明する。なお、流体供給システム１（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）は、並列に複数のポンプを設置するポンプ系統に適用される。化学プラント、配水、排ガス浄化装置等は、その一例である。

図１は、一実施形態に係る流体供給システム１（１Ａ）の概略を説明するための模式図である。図２は、一実施形態に係る流体供給システム１（１Ｂ）の概略を説明するための模式図である。図３は、一実施形態に係る流体供給システム１（１Ｃ）の概略を説明するための模式図である。なお、図１～図３では、流体の流れを矢印で示している。

図１～図３に示すように、流体供給システム１（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）は、２本の分配管２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）が接続されるヘッダ３と、複数のポンプ４と、を備える。複数のポンプ４は、ヘッダ３に対して長手方向（図１～図３では左右方向）の異なる位置にそれぞれ接続される。

複数のポンプ４は、例えば、タンク等（不図示）から吸引した流体をヘッダ３に供給するように構成される。複数のポンプ４は、保守性と標準化の理由により、同型のポンプであることが好ましい。

ヘッダ３には、複数のポンプ４の配列順における中央の１つ又は２つのポンプ４を挟んだ位置のそれぞれに分配管２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）が接続される。ここで、「配列順の中央の１つ又は２つのポンプ４」とは、配列されるポンプ４の数が奇数の場合には中央の１つのポンプ４を指し、配列されるポンプ４の数が偶数の場合には中央の２つのポンプ４を指す。すなわち、ポンプ４の数が奇数であるか偶数であるかによって配列順の中央のポンプ４の数が異なることを意味する。

例えば、図１～３では、ヘッダ３に偶数のポンプ４が接続されている例を示している。そのため、図１～３では、中央の２つのポンプ４を挟んだ位置に分配管２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）が接続されている。

「中央の１つ又は２つのポンプ４を挟んだ位置」とは、中央の１つ又は２つのポンプ４だけでなく、さらに他のポンプ４を挟んでいてもよいことを意味する。例えば、図１及び図２では、２つのポンプ４を挟んだ位置のそれぞれに分配管２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）が接続されている。図３では、複数のポンプ４（８つのポンプ４）のすべてを挟んだ位置のそれぞれに分配管２（２Ａ、２Ｂ）が接続されている。すなわち、分配管２（２Ａ、２Ｂ）は、配列順の両端のポンプ４より外側の位置でヘッダ３に接続されている。

なお、分配管２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）は、図３に示すように、ヘッダ３の両端部に接続されてもよい。２本の分配管２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）は、図１～図３に示すように分岐部５で分岐していてもよい。

例えば、図１及び図３に示すように、供給先Ａに流体を供給するための分配管２（２Ａ）と、供給先Ｂに流体を供給するための分配管２（２Ｂ）とは、それぞれの供給先で分岐していてもよい。２本の分配管２（２Ａ、２Ｂ）は、上流側から下流側にわたって複数の分岐部５を有し、それらの分岐部５において流体の一部を吐出するように構成されていてもよい。なお、図１及び図３では、分配管２（２Ａ）及び分配管２（２Ｂ）は、分岐部５から２方向に吐出するように構成されているが、１方向に吐出するように構成されていてもよい。

図２に示すように、供給先Ａに流体を供給するための分配管２（２Ｃ）と、供給先Ｂに流体を供給するための分配管２（２Ｄ）とは、それぞれの供給先（供給先Ａ及び供給先Ｂ）で１つの分岐部５を有し、その分岐部５から並列で複数の供給先に吐出するように構成されていてもよい。

図１～図３において、２本の分配管２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）は、それぞれの供給先（供給先Ａ及び供給先Ｂ）に均等に流体を供給するように、同じ圧損となるように構成されていてもよいし、同じ流速分布となるように対称的な構成であってもよい。なお、２本の分配管２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）は、図１～図３に示す構成に限定されず、分岐部５を有しない構成であってもよい。すなわち、２本の分配管２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）は、先端からそれぞれの供給先に流体を吐出するように構成されてもよい。

ここで、上述した流体供給システム１（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）の構成の利点について比較例と対比しながら説明する。図４は、比較例に係る流体供給システム５１の概略を説明するための模式図である。図５は、比較例に係る流体供給システム６１の概略を説明するための模式図である。

図４に示すように、比較例に係る流体供給システム５１は、ヘッダ５３に分配管５２が接続され、その分配管５２が各供給先（供給先Ａ及び供給先Ｂ）に分岐している。この場合、各供給先までの分配管５２の一部がヘッダ５３と重複する。そのため、分配管５２とヘッダ５３との重複の分だけ配管の長さが長くなる。

これに対し、上述した流体供給システム１（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）の構成によれば、分配管２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）の供給先同士の間隔（供給先Ａと供給先Ｂの間隔）がヘッダ３と分配管２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）との接続部同士の間隔より大きい場合、通常、接続部同士の間隔を配管の一部として利用するような配置が採用される。この場合、例えば、図１～図３に示すように、複数のポンプ４の配列順の中央の１つ又は２つのポンプ４を挟んだ位置のそれぞれに分配管２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）が接続されるため、ヘッダ３の少なくとも一部（接続部同士の間隔）を利用して各供給先まで配管の長さを短くすることができる。

図５に示すように、比較例に係る流体供給システム６１では、分配管６２が分岐せずに２つの供給先（供給先Ａ及び供給先Ｂ）を通るように延在している。この場合、分配管６２の長さが長くなり、システム全体のスペースが大きくなる。また、分配管６２の長さに伴う圧損が大きくなるため、大容量化の実現が困難である。

これに対し、上述した流体供給システム１（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）の構成によれば、２本の分配管２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）からそれぞれの供給先に流体を供給できるため、配管の長さが短くなり、システム全体の省スペース化が実現可能となる。また、分配管２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）の長さに伴う圧損が小さくなるため、大容量化の実現が可能となる。

なお、複数のポンプ４を並設した１つのヘッダ３に２本の分配管２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）を接続する構成は、２つの供給先に流体を供給する場合に有利であるため、上述した流体供給システム１（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）では、このような構成を採用している。

ところで、図１に示す流体供給システム１Ａ及び図２に示す流体供給システム１Ｂに比べて、図３に示す流体供給システム１Ｃの構成では、複数のポンプ４のうち両端のポンプ４より外側の位置のそれぞれに分配管２（２Ａ、２Ｂ）が接続されるため、分配管２（２Ａ、２Ｂ）同士の間隔が大きくなる。そのため、短縮できる配管の長さを大きくすることができる。

また、流体が固液二相流又は気液二相流である場合に、分配管２（２Ａ、２Ｂ）が複数のポンプ４より配列方向の内側に接続される構成では、例えば、停止状態のポンプ４又はそのバルブ（不図示）の付近で流体の滞留が生じるため、停止状態のポンプ４とバルブの付近においてスラリの沈降物が固着したり、分離や詰まりが生じたりする虞がある。この点、図３に示す流体供給システム１Ｃの構成では、配列の両端のポンプ４が停止状態のままになっても、流体の滞留が生じくいため、そのような問題が生じにくい。

（ヘッダの構成）
ここで、一実施形態に係る流体供給システム１のヘッダ３における好ましい構成について説明する。図６は、一実施形態に係る流体供給システム１のヘッダ３の複数のポンプ４の配列方向に沿った断面を示す図である。この図は、図３に対応し、８つのポンプ４がヘッダ３に接続される場合を一例として示している。

図６において、複数のポンプ４は、ヘッダ３の長手方向の異なる位置（８つの長手方向位置Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７、Ｌ８）にそれぞれ接続される。図６に示すように、複数のポンプ４が接続される位置は、複数のポンプ４の配列方向に沿った断面において、ヘッダ３の長手方向の中央位置ＣＬから見て対称な位置である。例えば、長手方向位置Ｌ１と長手方向位置Ｌ８は、中央位置ＣＬを軸とする対称位置である。これにより、ヘッダ３内で２本の分配管２（２Ａ、２Ｂ）のそれぞれに向かって流れる流体の流量分布の差を小さくし、２本の分配管２（２Ａ、２Ｂ）に供給される流量の差を小さくすることができる。

図６に示すように、ヘッダ３は、複数のポンプ４の配列方向（図６では左右方向）の外側に行くほど流路面積が増加するように構成される。かかる構成によれば、複数のポンプ４の配列方向の外側に行くほど、ポンプ４からの流体の供給量が加算されるため、流量が増加する。しかし、流量の増加に応じて、流路面積も増加するため、ヘッダ３内における流速のバラつきは低減される。その結果、配管圧損のバラつきが少なくなり、２本の分配管２（２Ａ、２Ｂ）への流体の供給が安定する。

また、ヘッダ３は、複数のポンプ４の配列方向に沿った断面において、分配管２（２Ａ、２Ｂ）が接続される第１内壁面３ａは直線状であり、第１内壁面３ａに対向する第２内壁面３ｂは階段形状である。これにより、直線状の第１内壁面３ａから延びる２本の分配管２（２Ａ、２Ｂ）の長さを合わせることが可能となり、２つの分配管２（２Ａ、２Ｂ）の背圧を均一化しやすくすることができる。

複数のポンプ４の配列方向に沿った断面において、第２内壁面３ｂの階段形状は、長手方向の中央位置ＣＬを軸とする線対称の形状であることが好ましい。第２内壁面３ｂの階段形状は、複数のポンプ４の配列方向（図６では左右方向）の外側に行くにつれてポンプ４から供給される流体の流量の増加量に応じた形状であることが好ましい。このような構成により、ヘッダ３内で２本の分配管２（２Ａ、２Ｂ）のそれぞれに向かって流れる流体の圧損の差を小さくし、２本の分配管２（２Ａ、２Ｂ）に供給される流量の差を小さくすることができる。

分配管２（２Ａ、２Ｂ）は、複数のポンプ４の配列方向に沿った断面において、ヘッダ３の長手方向の中央位置ＣＬから見て対称な位置でヘッダ３に接続されることが好ましい。これにより、ヘッダ３内で２本の分配管２（２Ａ、２Ｂ）のそれぞれに向かって流れる流体の圧損の差を小さくし、２本の分配管２（２Ａ、２Ｂ）に供給される流量の差を小さくすることができる。

（ポンプの起動パターンの具体例）
以下、流体供給システム１（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）のポンプ４の起動パターンについて説明する。図７は、一実施形態に係る流体供給システム１（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）のポンプ４の起動パターンを例示する図である。なお、複数のポンプ４を稼動させる場合には、突入電流と電圧変動とを抑制するために、ポンプ４を一台ずつ稼動させていくことが好ましい。

図７は、図３に示す流体供給システム１Ｃのように、８つのポンプ４がヘッダ３に接続され、ヘッダ３の両端に分配管２（２Ａ、２Ｂ）が接続されている場合におけるポンプ４の起動パターンを示している。これらの起動パターンは、分配管２（２Ａ、２Ｂ）の供給先の需要に応じて、複数のポンプ４のうち一部のポンプ４のみを稼働させる場合の起動パターンである。

図７には、パターン番号と、パターン番号に対応するポンプ４の起動パターンと、その許否が示されている。許否は、○（許容できる起動パターン）と×（回避すべき起動パターン）のどちらかを示している。図７において、ポンプ４の起動パターンは、複数のポンプ４を配列順に並べた状態で、それぞれのポンプ４の稼働状態を黒の○（稼動）又は白の○（停止）で模式的に示している。これらの起動パターンは、複数のポンプ４のそれぞれについて稼動させるべきか否かを示す情報である。ポンプ４の起動パターンの中央の破線は、複数のポンプ４の配列順における中央を示している。

なお、この例では、供給先の需要として、８つのポンプ４のうち４つのポンプの稼動が必要であり、好ましくは８つのポンプ４のうち５つのポンプの稼動が必要であることを前提条件とする。図７には、８つのポンプ４のうち５つが稼働する起動パターンと８つのポンプ４のうち６つが稼働する起動パターンとを例示している。そのため、図７に例示されている起動パターンは、前提条件を満たしている。

まず、パターン番号１は、回避すべき起動パターンに設定されている。これは、図７において稼動状態のポンプ４の分布のバランスが悪く、ヘッダ３の両端に向かう流体の圧損のバランスも悪いためである。換言すると、２つの分配管２（２Ａ、２Ｂ）に供給される流体の流量のバランスが悪くなるためである。パターン番号２、５、６、７、１３も同様の理由により、回避すべき起動パターンに設定されている。

一方、パターン番号１０は、パターン番号１、２、５、６、７、１３とは異なる理由により、回避すべき起動パターンに設定されている。例えば、図７に示すように、パターン番号１０に対応するポンプ４の起動パターンでは、中央に位置する２つのポンプ４が停止した状態であり、左右のポンプ４の稼動台数が同じである。起動時には、ヘッダ３に空気が溜まっている場合があり、パターン番号１０のようなポンプ４の起動パターンでは、その空気が中央位置に残留する虞がある。この場合、ヘッダ３の中央付近に空隙又は気泡が生じたり、それが揺れ動いたりすることによって動作が不安定になる虞がある。

バターン番号３、４、８、９、１１、１２に対応するポンプ４の起動パターンは、許容できる起動パターンに設定されている。これは、上記した回避すべき起動パターンのような事象が生じないためである。なお、図７には、停止状態の２つまたは３つのポンプ４が並ぶ場合の起動パターンのみを示しているが、起動パターンはこれらに限られない。

ここで、初期の起動時に推奨されるポンプ４の起動パターンの例を説明する。図８は、一実施形態に係る流体供給システム１（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）のポンプ４の起動パターンを例示する図である。これらの２つの起動パターンの例では、稼動状態のポンプ４と停止状態のポンプ４とが交互に位置しており、８つのポンプ４の配列順における中央の破線を軸として稼働状態が非対称になっている。

ポンプ４の稼動台数は、中央の破線の一側（例えば右側）と他側（例えば左側）で同じである。しかし、それらの配置としては非対称であるために、一側に向かう流体と他側に向かう流体とで圧損が異なるため、初期の起動時において中央に空気があった場合であっても、圧損が小さい方へ流れる。そのため、中央に空隙又は気泡が残留しにくい。

なお、これらの起動パターンは、４つのポンプ４が稼働するため、４つのポンプの稼動が必要という最低限の前提条件を満たしている。しかし、５つのポンプ４が稼働することが好ましいため、より多くのポンプ４を稼動させることが好ましい。そこで、停止状態の４つのポンプ４の中から一以上のポンプ４を選択して追加的に稼動させてもよい。この場合に、ポンプ４ごとの合計運転時間に基づいて、合計運転時間が短いポンプ４を優先的に選択して稼動させてもよい。このような稼動方法によって複数のポンプ４のそれぞれの合計運転時間のバラつきを小さくすることができる。

また、パターン番号Ｘとパターン番号Ｙの起動パターンを比較すると、稼動状態と停止状態が反対であることがわかる。そのため、パターン番号Ｘとパターン番号Ｙのうち合計運転時間が短い方を選択して、その起動パターンに応じてポンプ４を稼動させてもよい。このような稼動方法によって複数のポンプ４のそれぞれの合計運転時間のバラつきを小さくすることができる。

これらの初期の起動時に推奨されるポンプ４の起動パターンは、推奨される起動の順番も考えられる。例えば、パターン番号Ｘの場合には、左から５番目のポンプ４を最初に稼動させ、次に左から３番目のポンプ４を稼働させ、次に左から７番目のポンプ４を稼働させ、最後に左から１番目のポンプ４を稼動させることが好ましい。パターン番号Ｙの場合には、左から４番目、左から６番目、左から２番目、左から８番目の順でポンプ４を稼働させることが好ましい。このように、配列順の中央位置に近い順にポンプ４を稼動させることが好ましい。これは、２つの分配管２（２Ａ、２Ｂ）に吐出する流体の流量のバランスを良くするためである。

図９は、一実施形態に係る流体供給システム１（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）のポンプ４の起動パターンを例示する図である。図９では、ヘッダ３に接続されるポンプ４の数が８つではない場合のポンプ４の起動パターンを例示している。

まず、ヘッダ３に接続されるポンプ４の台数が９である場合のポンプ４の起動パターンの例を見ると、中央の３つのポンプ４が停止状態である。それらのポンプ４の左右のポンプ４は稼働状態である。このような起動パターンは、図７に示すパターン番号１０と同様の理由（中央に空隙又は気泡が残留する問題）により回避すべき起動パターンとして設定される。

一方、ヘッダ３に接続されるポンプ４の台数が１０である場合のポンプ４の起動パターンの例を見ると、中央付近の３つのポンプ４が停止状態である。それらのポンプ４の左右のポンプ４は稼働状態である。しかし、左側では３つのポンプ４が稼働状態であるのに対し、右側では４つのポンプ４が稼働状態であるため、左右で差異がある。この場合、中央に空気が存在していても左側の方に流れやすい。また、１つのポンプ４だけの差異であり、左右の差異は過大ではないため、２つの分配管２（２Ａ、２Ｂ）に供給される流体の流量のバランスにおいても過度に悪化しにくい。このような起動パターンは、許容できる起動パターンとして設定される。

（好ましいポンプの起動パターンの例）
図７～図９に例示したポンプ４の起動パターンの例を見ると、許容できる起動パターンか否かの規則性がわかる。そのため、５つ以上のポンプ４がヘッダ３に接続される場合に好ましいポンプ４の起動パターンが導出できる。以下、５つ以上のポンプ４がヘッダ３に接続される場合に好ましいポンプ４の起動パターンについて説明する。

複数のポンプ４の配列順の中央より一側に接続される一以上のポンプ４の半分以上が稼働し、他側に接続される一以上のポンプ４の半分以上が稼働するように、ポンプ４の稼働台数を制御することが好ましい。これにより、２つの分配管２（２Ａ、２Ｂ）に吐出する流体の流量のバランスを良くすることができる。

ヘッダ３に対して、複数のポンプ４の配列順の中央より一側に接続されるポンプ４の台数と他側に接続されるポンプ４の台数とが同一で、かつ配列順の中央の１つ又は２つのポンプ４が停止する起動パターンを回避するようにポンプ４の稼働台数を制御することが好ましい。この場合、ヘッダ３の中央付近に空隙又は気泡が生じたり、それが揺れ動いたりすることによって動作が不安定になる状態の発生リスクを低減することができる。なお、中央の１つ又は２つのポンプ４は、先に述べたように、複数のポンプ４の数が奇数か偶数かによって中央のポンプ４が１つである場合と２つである場合に分類されることを意味する。

流体供給システム１の起動時（特に初期の起動時）に、稼働させるべき複数のポンプ４の配列順の中央に近いポンプ４から順番に稼働させることが好ましい。なお、図８に示す例では、稼働させるべき二以上のポンプ４は、４つのポンプ４である。この場合、ヘッダ３の中央付近に空隙又は気泡が生じたり、それが揺れ動いたりすることによって動作が不安定になる状態の発生リスクを低減することができる。

流体供給システム１の起動時（特に初期の起動時）に、最初に一つのポンプ４を稼動させ、その後、稼動させたポンプより配列順の両側のポンプ４を交互に稼動させることが好ましい。例えば、図８に示すパターン番号Ｘにおいて、最初に左から５番目のポンプ４を稼働させ、次に、そのポンプ４より配列順の一側（左側）のポンプ４（例えば、左から３番目のポンプ４）を稼働させ、その後に配列順の他側のポンプ４（例えば、左から７番目）を稼働させることが好ましい。このように最初に稼動させたポンプ４から見て左右方向に位置するポンプ４を交互に稼動させてもよい。これにより、２つの分配管２（２Ａ、２Ｂ）に吐出する流体の流量のバランスを良くすることができる。

複数の起動パターンは、複数のポンプ４のうち、配列順の奇数番目のポンプのみを稼働させる第１起動パターンと、複数のポンプ４のうち、配列順の偶数番目のポンプ４のみを稼働させる第２起動パターンと、を含み、複数のポンプ４の合計運転時間に基づいて第１起動パターンと第２起動パターンとの何れか一方を選択することが好ましい。例えば、図８に示す例では、配列順を左から右とした場合に、パターン番号Ｘが第１起動パターンに該当し、パターン番号Ｙが第２起動パターンに該当する。

この場合、複数のポンプ４の合計運転時間を平準化し、メンテナンスにおけるポンプ４の補修又は交換の回数を低減することができる。また、奇数番目と偶数番目のどちらが選択された場合であっても、ヘッダ３に接続されるポンプ４の稼動台数のバランスが良いため、２つの分配管２（２Ａ、２Ｂ）に吐出する流体の流量のバランスを良くすることができる。

このようなポンプ４の起動パターンは、分配管２（２Ａ、２Ｂ）の供給先の需要に応じて、複数のポンプ４のうち一部のポンプ４のみを稼働させ、それらのポンプ４によって、流体の供給を行う場合に適用される。例えば、流体供給システム１の起動時に、複数のポンプ４のそれぞれについて稼動させるべきか否かを示す複数の起動パターンの何れか一つを選択し、選択した起動パターンに基づいて稼動させるべき二以上のポンプ４を稼働させてもよい。この場合、供給先の需要に応じて、ポンプ４の稼動台数を制御するため、効率的な設備運用が可能となる。

ポンプ４ごとの合計運転時間に基づいて、複数のポンプ４のそれぞれについて稼動させるべきか否かを示す起動パターンを決定し、決定した起動パターンに基づいて稼動させるべきポンプ４を稼働させてもよい。この場合、例えば、複数のポンプ４の稼動台数を増加させる場合に、合計運転時間が短いポンプ４を優先的に選択して稼働させたり、合計運転時間が長いポンプ４を停止させたりすることが可能となる。また、例えば、稼働台数ごとに許容される一以上の起動パターンが設定され、その中から、合計運転時間の短いポンプ４を起動させる起動パターンを選択するようにしてもよい。このようなポンプ４の稼動制御又は稼動操作により、複数のポンプ４の合計運転時間を平準化し、補修や部品交換などのメンテナンスの頻度を低減することができる。

（流体供給方法の流れ）
以下、一実施形態に係る流体供給方法について説明する。図１０は、一実施形態に係る流体供給方法の手順を示すフローチャートである。この流体供給方法は、２本の分配管２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）が接続されるヘッダ３と、ヘッダ３に対して長手方向の異なる位置にそれぞれ接続される複数のポンプ４とを備える流体供給システム１によって流体を供給する方法である。この方法は、手動操作で実現されてもよいし、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｃｅｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を備えるコンピュータがプログラムを読み出してポンプ４の稼動状態を自動制御することによって実現されてもよい。

まず、図１０に示すように、複数のポンプ４の起動パターンを決定する（ステップＳ１）。決定した起動パターンに基づいて、複数のポンプ４のうち一つ以上のポンプ４を稼働させる（ステップＳ２）。次に、稼動している一つ以上のポンプ４からヘッダ３に流体を供給し、ヘッダ３を介して、複数のポンプ４の配列順における中央の１つ又は２つのポンプ４を挟んだ位置のそれぞれに接続される分配管２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）に流体を供給する（ステップＳ３）。

複数のポンプ４のすべてを稼働させる場合には、ステップＳ１は省略されてもよい。ステップＳ２では、分配管２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）の供給先の需要に応じて、複数のポンプのうちの一部のポンプ４のみを稼動させてもよい。ステップＳ１では、ポンプ４ごとの合計運転時間に基づいて、複数のポンプ４のそれぞれについて稼働させるべきか否かを示す起動パターンを決定してもよい。ステップＳ１では、上述した、好ましいポンプの起動パターンのように起動パターンを決定又は選択してもよい。

本開示は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。

（まとめ）
上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。

（１）本開示の一実施形態に係る流体供給システム（１）は、
２本の分配管（２）が接続されるヘッダ（３）と、該ヘッダ（３）に対して長手方向の異なる位置にそれぞれ接続される複数のポンプ（４）と、を備え、
前記ヘッダ（３）には、前記複数のポンプ（４）の配列順における中央の１つ又は２つの前記ポンプ（４）を挟んだ位置のそれぞれに前記分配管（２）が接続される。

上記（１）に記載の構成によれば、分配管（２）の供給先同士の間隔がヘッダ（３）と分配管（２）との接続部同士の間隔より大きい場合、通常、接続部同士の間隔を配管の一部として利用するような配置が採用される。この場合、複数のポンプ（４）の配列順の中央の１つ又は２つのポンプを挟んだ位置のそれぞれに分配管（２）が接続されるため、ヘッダ（３）の少なくとも一部を利用して供給先まで配管の長さを短くすることができる。

また、２本の分配管（２）からそれぞれの供給先に流体を供給できるため、配管の長さが短くなり、システム全体の省スペース化が実現可能となる。また、分配管（２）の長さに伴う圧損が小さくなるため、大容量化の実現が可能となる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載の構成において、前記分配管（２）は、前記配列順の両端の前記ポンプ（４）より外側の位置で前記ヘッダ（３）に接続される。

上記（２）に記載の構成によれば、複数のポンプ（４）のうち両端のポンプ（４）より外側の位置のそれぞれに分配管（２）が接続されるため、分配管（２）同士の間隔が大きくなる。そのため、短縮できる配管の長さを大きくすることができる。また、流体が固液二相流又は気液二相流である場合に、分配管（２）が複数のポンプ（４）より配列方向内側に接続される構成では、例えば、停止状態のポンプ（４）又はそのバルブの付近で流体の滞留が生じるため、停止状態のポンプ（４）とバルブの付近においてスラリの沈降物が固着したり、分離や詰まりが生じたりする虞がある。この点、上記（２）に記載の構成では、配列の両端のポンプ（４）が停止状態のままになっても、流体の滞留が生じくいため、そのような問題が生じにくい。

（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）に記載の構成において、前記ヘッダ（３）は、複数の前記ポンプ（４）の配列方向の外側に行くほど流路面積が増加するように構成される。

上記（３）に記載の構成によれば、複数のポンプ（４）の配列方向の外側に行くほど、ポンプ（４）からの流体の供給量が加算されるため、流量が増加する。しかし、流量の増加に応じて、流路面積も増加するため、ヘッダ（３）内における流速のバラつきは低減される。その結果、配管圧損のバラつきが少なくなり、２本の分配管（２）への流体の供給が安定する。

（４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れか一つに記載の方法において、前記ヘッダ（３）は、複数の前記ポンプ（４）の配列方向に沿った断面において、前記分配管（２）が接続される第１内壁面（３ａ）は直線状であり、前記第１内壁面（３ａ）に対向する第２内壁面（３ｂ）は階段形状である。

上記（４）に記載の構成によれば、直線状の第１内壁面（３ａ）から延びる２本の分配管（２）の長さを合わせることが可能となり、２つの分配管（２）の背圧を均一化しやすくすることができる。

（５）幾つかの実施形態では、上記（４）に記載の構成において、複数の前記ポンプ（４）の配列方向に沿った断面において、前記第２内壁面（３ｂ）の前記階段形状は、線対称の形状である。

上記（５）に記載の構成によれば、ヘッダ（３）内で２本の分配管（２）のそれぞれに向かって流れる流体の圧損の差を小さくし、２本の分配管（２）に供給される流量の差を小さくすることができる。

（６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れか一つに記載の構成において、前記分配管（２）は、複数の前記ポンプ（４）の配列方向に沿った断面において、前記ヘッダ（３）の長手方向の中央位置から見て対称な位置で前記ヘッダ（３）に接続される。

上記（６）に記載の構成によれば、ヘッダ（３）内で２本の分配管（２）のそれぞれに向かって流れる流体の圧損の差を小さくし、２本の分配管（２）に供給される流量の差を小さくすることができる。

（７）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（６）の何れか一つに記載の構成において、複数の前記ポンプ（４）は、複数の前記ポンプ（４）の配列方向に沿った断面において、前記ヘッダ（３）の長手方向の中央位置から見て対称な位置で前記ヘッダ（３）に接続される。

上記（７）に記載の構成によれば、ヘッダ（３）内で２本の分配管（２）のそれぞれに向かって流れる流体の流量分布の差を小さくし、２本の分配管（２）に供給される流量の差を小さくすることができる。

（８）本開示の一実施形態に係る流体供給方法は、
２本の分配管（２）が接続されるヘッダ（３）と、該ヘッダ（３）に対して長手方向の異なる位置にそれぞれ接続される複数のポンプ（４）とを備える流体供給システム（１）によって流体を供給する流体供給方法であって、
複数の前記ポンプ（４）のうち一つ以上の前記ポンプ（４）を稼働させるステップと、
稼動している一つ以上の前記ポンプ（４）から前記ヘッダ（３）に前記流体を供給し、前記ヘッダ（３）を介して、前記複数のポンプ（４）の配列順における中央の１つ又は２つの前記ポンプ（４）を挟んだ位置のそれぞれに接続される前記分配管（２）に前記流体を供給するステップと、
を備える。

上記（８）に記載の方法によれば、上記（１）に記載の流体供給システム１と同様の利点を有する流体供給方法を提供することができる。

（９）幾つかの実施形態では、上記（８）に記載の方法において、
前記分配管（２）の供給先の需要に応じて、複数の前記ポンプ（４）のうち一部の前記ポンプ（４）のみを稼働させるステップと、
稼動している一部の前記ポンプ（４）によって、前記流体の供給を行うステップと、
を備える。

上記（９）に記載の方法によれば、供給先の需要に応じて、ポンプ（４）の稼動台数を制御するため、効率的な設備運用が可能となる。

（１０）幾つかの実施形態では、上記（９）に記載の方法において、
前記ポンプ（４）ごとの合計運転時間に基づいて、複数の前記ポンプ（４）のそれぞれについて稼動させるべきか否かを示す起動パターンを決定するステップと、
決定した前記起動パターンに基づいて稼動させるべき前記ポンプ（４）を稼働させるステップと、
を備える。

上記（１０）に記載の方法によれば、例えば、複数のポンプ（４）の稼動台数を増加させる場合に、合計運転時間が短いポンプ（４）を優先的に選択して稼働させたり、合計運転時間が長いポンプ（４）を停止させたりすることが可能となる。また、例えば、稼働台数ごとに許容される一以上の起動パターンが設定され、その中から、合計運転時間の短いポンプ（４）を起動させる起動パターンを選択するようにしてもよい。このようなポンプ（４）の稼動制御により、複数のポンプ（４）の合計運転時間を平準化し、補修や部品交換などのメンテナンスの頻度を低減することができる。

（１１）幾つかの実施形態では、上記（９）又は（１０）に記載の方法において、
前記ヘッダ（３）に対して、複数の前記ポンプ（４）の配列順の中央より一側に接続される前記ポンプ（４）の台数と他側に接続される前記ポンプ（４）の台数とが同一で、かつ前記配列順の中央の１つ又は２つの前記ポンプ（４）が停止する起動パターンを回避するように前記ポンプ（４）の稼働台数を制御する。

上記（１１）に記載の方法によれば、ヘッダ（３）の中央付近に空隙又は気泡が生じたり、それが揺れ動いたりすることによって動作が不安定になる状態の発生リスクを低減することができる。

（１２）幾つかの実施形態では、上記（９）乃至（１１）の何れか一つに記載の方法において、複数の前記ポンプ（４）の配列順の中央より一側に接続される一以上の前記ポンプ（４）の半分以上が稼働し、他側に接続される一以上の前記ポンプ（４）の半分以上が稼働するように、前記ポンプ（４）の稼働台数を制御する。

上記（１２）に記載の方法によれば、２つの分配管（２）に吐出する流体の流量のバランスを良くすることができる。

（１３）幾つかの実施形態では、上記（９）乃至（１２）の何れか一つに記載の方法において、
前記流体供給システム（１）の起動時に、複数の前記ポンプ（４）のそれぞれについて稼動させるべきか否かを示す複数の起動パターンの何れか一つを選択するステップと、
選択した前記起動パターンに基づいて稼動させるべき二以上の前記ポンプ（４）を稼働させるステップと、
を備え、
前記稼動させるステップでは、複数の前記ポンプ（４）の配列順の中央に近い前記ポンプ（４）から順番に稼働させる。

上記（１３）に記載の方法によれば、ヘッダ（３）の中央付近に空隙又は気泡が生じたり、それが揺れ動いたりすることによって動作が不安定になる状態の発生リスクを低減することができる。

（１４）幾つかの実施形態では、上記（９）乃至（１３）の何れか一つに記載の方法において、
前記流体供給システム（１）の起動時に、複数の前記ポンプ（４）のそれぞれについて稼動させるべきか否かを示す複数の起動パターンの何れか一つを選択するステップと、
選択した前記起動パターンに基づいて稼動させるべき二以上の前記ポンプ（４）を稼働させるステップと、
を備え、
前記稼動させるステップでは、稼働させるべき二以上の前記ポンプ（４）のうち、最初に一つのポンプ（４）を稼動させ、その後、稼動させたポンプ（４）より配列順の両側のポンプ（４）を交互に稼動させる。

上記（１４）に記載の方法によれば、２つの分配管（２）に吐出する流体の流量のバランスを良くすることができる。

（１５）幾つかの実施形態では、上記（９）乃至（１４）の何れか一つに記載の方法において、
前記流体供給システム（１）の起動時に、複数の前記ポンプ（４）のそれぞれについて稼動させるべきか否かを示す複数の起動パターンの何れか一つを選択するステップと、
選択した前記起動パターンに基づいて稼動させるべき二以上の前記ポンプ（４）を稼働させるステップと、
を備え、
複数の前記起動パターンは、複数の前記ポンプ（４）のうち、配列順の奇数番目の前記ポンプ（４）のみを稼働させる第１起動パターンと、複数の前記ポンプのうち、前記配列順の偶数番目の前記ポンプ（４）のみを稼働させる第２起動パターンと、を含み、
前記選択するステップは、複数の前記ポンプ（４）の合計運転時間に基づいて前記第１起動パターンと前記第２起動パターンとの何れか一方を選択する。

上記（１５）に記載の方法によれば、複数のポンプ（４）の合計運転時間を平準化し、メンテナンスにおけるポンプ（４）の補修又は交換の回数を低減することができる。また、奇数番目と偶数番目のどちらが選択された場合であっても、ヘッダ（３）に接続されるポンプ（４）の稼動台数のバランスが良いため、２つの分配管（２）に吐出する流体の流量のバランスを良くすることができる。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，５１，６１ 流体供給システム
２，５２，６２ 分配管
３，５３ ヘッダ
３ａ 第１内壁面
３ｂ 第２内壁面
４ ポンプ
５ 分岐部
ＣＬ 中央位置
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８ 長手方向位置

Claims (12)

1. ２本の分配管が接続されるヘッダと、該ヘッダに対して長手方向の異なる位置にそれぞれ接続される複数のポンプと、を備え、
   前記ヘッダには、前記複数のポンプの配列順における中央の１つ又は２つの前記ポンプを挟んだ位置のそれぞれに前記分配管が接続され、
   前記ヘッダは、複数の前記ポンプの配列方向に沿った断面において、前記分配管が接続される第１内壁面は直線状であり、前記第１内壁面に対向する第２内壁面は階段形状である
   流体供給システム。
2. 前記分配管は、前記配列順の両端の前記ポンプより外側の位置で前記ヘッダに接続される
   請求項１に記載の流体供給システム。
3. 前記ヘッダは、複数の前記ポンプの配列方向の外側に行くほど流路面積が増加するように構成される
   請求項１又は２に記載の流体供給システム。
4. 複数の前記ポンプの配列方向に沿った断面において、前記第２内壁面の前記階段形状は、線対称の形状である
   請求項１乃至３の何れか一項に記載の流体供給システム。
5. 前記分配管は、複数の前記ポンプの配列方向に沿った断面において、前記ヘッダの長手方向の中央位置から見て対称な位置で前記ヘッダに接続される
   請求項１乃至４の何れか一項に記載の流体供給システム。
6. 複数の前記ポンプは、複数の前記ポンプの配列方向に沿った断面において、前記ヘッダの長手方向の中央位置から見て対称な位置で前記ヘッダに接続される
   請求項１乃至５の何れか一項に記載の流体供給システム。
7. ２本の分配管が接続されるヘッダと、該ヘッダに対して長手方向の異なる位置にそれぞれ接続される複数のポンプとを備える流体供給システムによって流体を供給する流体供給方法であって、
   複数の前記ポンプのうち一つ以上の前記ポンプを稼働させるステップと、
   稼動している一つ以上の前記ポンプから前記ヘッダに前記流体を供給し、前記ヘッダを介して、前記複数のポンプの配列順における中央の１つ又は２つの前記ポンプを挟んだ位置のそれぞれに接続される前記分配管に前記流体を供給するステップと、
   前記分配管の供給先の需要に応じて、複数の前記ポンプのうち一部の前記ポンプのみを稼働させるステップと、
   稼動している一部の前記ポンプによって、前記流体の供給を行うステップと、
   を備え、
   前記ヘッダに対して、複数の前記ポンプの配列順の中央より一側に接続される前記ポンプの台数と他側に接続される前記ポンプの台数とが同一で、かつ前記配列順の中央の１つ又は２つの前記ポンプが停止する起動パターンを回避するように前記ポンプの稼働台数を制御する
   流体供給方法。
8. 前記ポンプごとの合計運転時間に基づいて、複数の前記ポンプのそれぞれについて稼動させるべきか否かを示す起動パターンを決定するステップと、
   決定した前記起動パターンに基づいて稼動させるべき前記ポンプを稼働させるステップと、
   を備える請求項７に記載の流体供給方法。
9. ２本の分配管が接続されるヘッダと、該ヘッダに対して長手方向の異なる位置にそれぞれ接続される複数のポンプとを備える流体供給システムによって流体を供給する流体供給方法であって、
   複数の前記ポンプのうち一つ以上の前記ポンプを稼働させるステップと、
   稼動している一つ以上の前記ポンプから前記ヘッダに前記流体を供給し、前記ヘッダを介して、前記複数のポンプの配列順における中央の１つ又は２つの前記ポンプを挟んだ位置のそれぞれに接続される前記分配管に前記流体を供給するステップと、
   前記分配管の供給先の需要に応じて、複数の前記ポンプのうち一部の前記ポンプのみを稼働させるステップと、
   稼動している一部の前記ポンプによって、前記流体の供給を行うステップと、
   を備え、
   複数の前記ポンプの配列順の中央より一側に接続される一以上の前記ポンプの半分以上が稼働し、他側に接続される一以上の前記ポンプの半分以上が稼働するように、前記ポンプの稼働台数を制御する流体供給方法。
10. ２本の分配管が接続されるヘッダと、該ヘッダに対して長手方向の異なる位置にそれぞれ接続される複数のポンプとを備える流体供給システムによって流体を供給する流体供給方法であって、
    複数の前記ポンプのうち一つ以上の前記ポンプを稼働させるステップと、
    稼動している一つ以上の前記ポンプから前記ヘッダに前記流体を供給し、前記ヘッダを介して、前記複数のポンプの配列順における中央の１つ又は２つの前記ポンプを挟んだ位置のそれぞれに接続される前記分配管に前記流体を供給するステップと、
    前記分配管の供給先の需要に応じて、複数の前記ポンプのうち一部の前記ポンプのみを稼働させるステップと、
    稼動している一部の前記ポンプによって、前記流体の供給を行うステップと、
    前記流体供給システムの起動時に、複数の前記ポンプのそれぞれについて稼動させるべきか否かを示す複数の起動パターンの何れか一つを選択するステップと、
    選択した前記起動パターンに基づいて稼動させるべき二以上の前記ポンプを稼働させるステップと、
    を備え、
    前記稼動させるステップでは、複数の前記ポンプの配列順の中央に近い前記ポンプから順番に稼働させる流体供給方法。
11. ２本の分配管が接続されるヘッダと、該ヘッダに対して長手方向の異なる位置にそれぞれ接続される複数のポンプとを備える流体供給システムによって流体を供給する流体供給方法であって、
    複数の前記ポンプのうち一つ以上の前記ポンプを稼働させるステップと、
    稼動している一つ以上の前記ポンプから前記ヘッダに前記流体を供給し、前記ヘッダを介して、前記複数のポンプの配列順における中央の１つ又は２つの前記ポンプを挟んだ位置のそれぞれに接続される前記分配管に前記流体を供給するステップと、
    前記分配管の供給先の需要に応じて、複数の前記ポンプのうち一部の前記ポンプのみを稼働させるステップと、
    稼動している一部の前記ポンプによって、前記流体の供給を行うステップと、
    前記流体供給システムの起動時に、複数の前記ポンプのそれぞれについて稼動させるべきか否かを示す複数の起動パターンの何れか一つを選択するステップと、
    選択した前記起動パターンに基づいて稼動させるべき二以上の前記ポンプを稼働させるステップと、
    を備え、
    前記稼動させるステップでは、最初に一つの前記ポンプを稼動させ、その後、稼動させた前記ポンプより前記配列順の両側の前記ポンプを交互に稼動させる流体供給方法。
12. ２本の分配管が接続されるヘッダと、該ヘッダに対して長手方向の異なる位置にそれぞれ接続される複数のポンプとを備える流体供給システムによって流体を供給する流体供給方法であって、
    複数の前記ポンプのうち一つ以上の前記ポンプを稼働させるステップと、
    稼動している一つ以上の前記ポンプから前記ヘッダに前記流体を供給し、前記ヘッダを介して、前記複数のポンプの配列順における中央の１つ又は２つの前記ポンプを挟んだ位置のそれぞれに接続される前記分配管に前記流体を供給するステップと、
    前記分配管の供給先の需要に応じて、複数の前記ポンプのうち一部の前記ポンプのみを稼働させるステップと、
    稼動している一部の前記ポンプによって、前記流体の供給を行うステップと、
    前記流体供給システムの起動時に、複数の前記ポンプのそれぞれについて稼動させるべきか否かを示す複数の起動パターンの何れか一つを選択するステップと、
    選択した前記起動パターンに基づいて稼動させるべき二以上の前記ポンプを稼働させるステップと、
    を備え、
    複数の前記起動パターンは、複数の前記ポンプのうち、配列順の奇数番目の前記ポンプのみを稼働させる第１起動パターンと、複数の前記ポンプのうち、前記配列順の偶数番目の前記ポンプのみを稼働させる第２起動パターンと、を含み、
    前記選択するステップは、複数の前記ポンプの合計運転時間に基づいて前記第１起動パターンと前記第２起動パターンとの何れか一方を選択する流体供給方法。
    

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