特許 7530873 立型ポンプ

(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】2024-07-31

(45)【発行日】2024-08-08

(54)【発明の名称】立型ポンプ

(51)【国際特許分類】

   F04D 13/00 20060101AFI20240801BHJP

   F04D 29/66 20060101ALI20240801BHJP

【ＦＩ】

F04D13/00 F

F04D29/66 A

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2021113722

(22)【出願日】2021-07-08

(65)【公開番号】P2023009991

(43)【公開日】2023-01-20

【審査請求日】2024-01-11

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】川下 倫平

(72)【発明者】

【氏名】黒木 勝也

【審査官】大瀬 円

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－１９７１４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２１２３７４８３８（ＣＮ，Ｕ）

【文献】実開昭６１－０８２０９２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１０－２２８０３４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｄ １３／００

Ｆ０４Ｄ ２９／６６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

円筒形状をなすケーシングと、
外周部に羽根車が設けられて前記ケーシングの内部に回転自在に支持される回転軸と、
前記回転軸の外周側に配置されて前記羽根車の回転により昇圧された流体を上方に移送する流路と、
前記ケーシングの外周部に周方向に所定間隔を空けて配置されて前記流路を移送される流体の圧力に応じて前記ケーシングの径方向の外方に移動して先端部が前記ケーシングの外周面から外方に突出可能な複数の移動ブロックと、
を備える立型ポンプ。

【請求項2】

前記移動ブロックは、少なくとも先端部に第１減衰部材が設けられる、
請求項１に記載の立型ポンプ。

【請求項3】

前記移動ブロックの前記ケーシングの径方向の外方への移動量を規制するストッパが設けられる、
請求項１または請求項２に記載の立型ポンプ。

【請求項4】

前記移動ブロックは、先端部が前記ケーシングの外周面から外方に突出可能な第１移動ブロックと、前記第１移動ブロックの後端部側に配置されて前記第１移動ブロックより鉛直方向または周方向に突出する突出部を有すると共に後端部が前記流路に露出する第２移動ブロックとを有し、前記ストッパは、前記突出部に対して前記ケーシングの径方向の外方に対向して配置される、
請求項３に記載の立型ポンプ。

【請求項5】

前記第２移動ブロックの突出部と前記突出部に対向する前記ストッパの少なくともいずれか一方に第２減衰部材が設けられる、
請求項４に記載の立型ポンプ。

【請求項6】

前記移動ブロックは、先端部における鉛直方向の上部および下部に傾斜面が設けられる、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の立型ポンプ。

【請求項7】

前記ケーシングは、径方向に沿って開口する収容部が設けられ、前記移動ブロックは、前記収容部に配置され、前記移動ブロックと前記収容部との間の隙間を塞ぐシール部材が設けられる、
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の立型ポンプ。

【請求項8】

前記移動ブロックを前記ケーシングの径方向の内方に付勢する第１付勢部材と、前記移動ブロックを前記ケーシングの径方向の外方に付勢する第２付勢部材とを有し、前記第１付勢部材の付勢力が前記第２付勢部材の付勢力より大きく設定される、
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の立型ポンプ。

【請求項9】

前記ケーシングと前記移動ブロックとの間にダンパブロックが設けられ、前記移動ブロックと前記ダンパブロックとの間に前記第２付勢部材が設けられ、前記ケーシングは、前記移動ブロックに対して前記流路を移送される流体の第１圧力が作用する第１通路と、前記ダンパブロックに対して前記流路を移送される流体の前記第１圧力より低圧の第２圧力が作用する第２通路とが設けられる、
請求項８に記載の立型ポンプ。

【請求項10】

前記ケーシングは、鉛直方向に沿って配置される生産管の内部に配置され、前記移動ブロックは、前記ケーシングの径方向の外方に移動して先端部が前記生産管の内周面に接触可能である、
請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の立型ポンプ。

【請求項11】

前記生産管は、前記移動ブロックの少なくとも径方向に対向する領域に補強部が設けられる、
請求項１０に記載の立型ポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、流体を鉛直方向の上方に向けて移送する立型ポンプに関するものである。

【背景技術】

【0002】

油などの流体を深い井戸から汲み上げるポンプとして、電動水中ポンプ（ＥＳＰ）がある。電動水中ポンプは、モータとポンプ本体とを有する。地上に設置された採油装置から地中に向けて生産管が配置され、電動水中ポンプは、生産管の内部に配置される。電動水中ポンプは、深い井戸から油を汲み上げ、油を加圧しながら上昇させて生産管の上方に移送する。このようなポンプとしては、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００１－２７１８００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

電動水中ポンプは、ケーシングに鉛直方向に沿う回転軸が回転自在に支持され、回転軸に軸方向に所定間隔を空けて多数の羽根車が装着されて構成される。そのため、電動水中ポンプのケーシングは、全体として柔な構造となる。電動水中ポンプは、生産管の内部に配置されて作動する。このとき、ケーシングは、所定の周波数モードで振動する。ケーシング主体の振動モードは、周波数が低いことから回転軸とケーシングとの相対変位が小さい。そのため、回転軸を支持する軸受の減衰効果が十分に機能せず、減衰比が非常に小さくなり、不安定振動が生じるおそれがある。この対策として、生産管とケーシングとの間にダンパを入れることが考えられる。ところが、電動水中ポンプのメンテナンスを実施するとき、生産管から電動水中ポンプを引き抜く必要があり、生産管とケーシングとの間にダンパを入れることは、構造上困難である。

【0005】

本開示は、上述した課題を解決するものであり、ケーシングにおける振動の発生を抑制する立型ポンプ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】

【0006】

上記の目的を達成するための本開示の立型ポンプは、円筒形状をなすケーシングと、外周部に羽根車が設けられて前記ケーシングの内部に回転自在に支持される回転軸と、前記回転軸の外周側に配置されて前記羽根車の回転により昇圧された流体を上方に移送する流路と、前記ケーシングの外周部に周方向に所定間隔を空けて配置されて前記流路を移送される流体の圧力に応じて前記ケーシングの径方向の外方に移動して先端部が前記ケーシングの外周面から外方に突出可能な複数の移動ブロックと、を備える。

【発明の効果】

【0007】

本開示の立型ポンプによれば、ケーシングにおける振動の発生を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、第１実施形態の電動水中ポンプを表す全体構成図である。

【図2】図２は、電動水中ポンプにおけるポンプ本体の要部を表す縦断面図である。

【図3】図３は、電動水中ポンプにおけるポンプ本体の要部を表す図２のIII－III縦断面図である。

【図4】図４は、移動ブロックの支持構造を表す縦断面図である。

【図5】図５は、移動ブロックの支持構造を表す水平断面図である。

【図6】図６は、移動ブロックの作動を表す縦断面図である。

【図7】図７は、移動ブロックの作動を表す水平断面図である。

【図8】図８は、第２実施形態の電動水中ポンプにおけるポンプ本体の要部を表す縦断面図である。

【図9】図９は、第３実施形態の電動水中ポンプにおけるポンプ本体の要部を表す縦断面図である。

【図10】図１０は、電動水中ポンプにおけるポンプ本体の要部を表す水平縦断面図である。

【図11】図１１は、移動ブロックの作動を表す縦断面図である。

【図12】図１２は、第４実施形態の電動水中ポンプを表す全体構成図である。

【図13】図１３は、電動水中ポンプの作動を表す概略図である。

【図14】図１４は、第５実施形態の電動水中ポンプの要部を表す水平断面図である。

【図15】図１５は、電動水中ポンプにおけるポンプ本体の要部を表す図１４のXV－XV縦断面図である。

【図16】図１６は、移動ブロックの作動を表す水平断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下に図面を参照して、本開示の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。また、実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。

【0010】

［第１実施形態］
＜電動水中ポンプ＞
図１は、第１実施形態の電動水中ポンプを表す全体構成図である。第１実施形態では、本発明の立型ポンプを電動水中ポンプに適用して説明する。

【0011】

第１実施形態において、図１に示すように、採油装置１０は、設置面１１に設置される。設置面１１は、油田１２に対して鉛直方向の上方に設置される。油田１２が海底にある場合、つまり、油田１２が海底油田の場合、設置面１１は、海上に設置される建造物となる。設置面１１は、油田１２が地面の地下にある場合、地面となる。油田１２は、採油する対象の対象油Ｑが貯留される領域である。

【0012】

採油装置１０は、地上設備１３と、生産管１４と、電動水中ポンプ１５とを備える。地上設備１３は、例えば、コイルタービンまたはワイヤ巻き取り装置などである。地上設備１３は、ワイヤ１６を繰り出したり、巻き取ったりすることができる。地上設備１３は、案内管１７が設けられる。案内管１７は、採取した対象油Ｑを案内する。生産管１４は、設置面１１と油田１２との間に鉛直方向に沿って配置される。生産管１４は、上部が地上設備１３に連結され、下部が油田１２に位置する。

【0013】

電動水中ポンプ１５は、油田１２に貯留されている対象油Ｑを上方に移送するものである。電動水中ポンプ１５は、生産管１４の内部に配置される。電動水中ポンプ１５は、上端部にワイヤ１６の先端部が連結され、ワイヤ１６の移動により生産管１４の内部を昇降可能である。

【0014】

電動水中ポンプ１５は、ポンプ本体２１と、インテーク２２と、シールセクション２３と、電動モータ２４とを備える。電動水中ポンプ１５は、鉛直方向の上方から下方に向けて、ポンプ本体２１、インテーク２２、シールセクション２３、電動モータ２４が順に連結される。但し、電動水中ポンプ１５は、この構成に限定されるものではない。ポンプ本体２１は、電動モータ２４により駆動可能である。電動モータ２４は、図示しないが、地上設備１３から生産管１４の内部を通って電力ケーブルが接続される。

【0015】

＜ポンプ本体＞
以下、電動水中ポンプ１５のポンプ本体２１について詳細に説明する。図２は、電動水中ポンプにおけるポンプ本体の要部を表す縦断面図、図３は、電動水中ポンプにおけるポンプ本体の要部を表す図２のIII－III縦断面図である。

【0016】

図２および図３に示すように、ポンプ本体２１は、ケーシング３１と、回転軸３２と、流路３３と、複数（本実施形態では、４個）の移動ブロック３４とを備える。

【0017】

生産管１４は、円筒形状をなす。ケーシング３１は、生産管１４の内部に配置される。ケーシング３１は、円筒形状をなす。ケーシング３１は、外径が生産管１４の内径より小さい寸法であり、ケーシング３１の外周面と生産管１４の内周面との間に隙間Ｓが確保される。

【0018】

回転軸３２は、電動モータ２４（図１参照）により駆動回転可能である。回転軸３２は、ケーシング３１の内部の中心位置に配置される。回転軸３２は、円柱形状をなし、軸受４１によりケーシング３１に回転自在に支持される。回転軸３２は、外周部に羽根車４２が設けられる。羽根車４２は、回転軸３２の軸方向に沿って複数配置される。複数の羽根車４２は、回転軸３２に一体に設けられる。電動モータ２４により回転軸３２が駆動回転すると、複数の羽根車４２も同方向に一体に回転する。

【0019】

流路３３は、回転軸３２の外周側に配置される。流路３３は、ケーシング３１および複数の羽根車４２を鉛直方向に貫通して設けられる。流路３３は、ケーシング３１に設けられた複数のディフューザ４３と、複数の羽根車４２の翼４４が配置される。流路３３は、複数の羽根車４２の回転により昇圧された対象油（流体）Ｑを鉛直方向の上方に移送する。羽根車４２は、下流側（鉛直方向の上方側）にディフューザ４３が配置される。羽根車４２とディフューザ４３は、鉛直方向に沿って交互に配置される。

【0020】

４個の移動ブロック３４は、ケーシング３１の外周部に周方向に所定間隔を空けて配置される。本実施形態にて、４個の移動ブロック３４は、ケーシング３１の外周部に周方向に均等間隔で配置されるが、不均等間隔であってもよい。また、移動ブロック３４の個数は、４個に限定されず、２個でも、５個以上であってもよく、複数設けられていればよい。

【0021】

移動ブロック３４は、ケーシング３１の径方向に沿って移動自在に支持される。移動ブロック３４は、流路３３を移送される対象油（流体）Ｑの圧力に応じてケーシング３１の径方向の外方に移動可能である。このとき、移動ブロック３４は、先端部がケーシング３１の外周面から外方に突出可能である。

【0022】

＜移動ブロックの詳細構成＞
図４は、移動ブロックの支持構造を表す縦断面図、図５は、移動ブロックの支持構造を表す水平断面図である。

【0023】

図４および図５に示すように、移動ブロック３４は、第１移動ブロック５１と、第２移動ブロック５２とを有する。第１移動ブロック５１と第２移動ブロック５２は、一体に設けられる。但し、第１移動ブロック５１と第２移動ブロック５２は、別体に設けられていてもよい。第１移動ブロック５１は、ケーシング３１における径方向の外方側に設けられ、第２移動ブロック５２は、第１移動ブロック５１よりケーシング３１における径方向の内方側に設けられる。第１移動ブロック５１は、鉛直方向に長い直方体形状をなす。第２移動ブロック５２は、鉛直方向に長い直方体形状をなし、第１移動ブロック５１より鉛直方向および周方向に長い寸法である。

【0024】

ケーシング３１は、収容部５３が設けられる。収容部５３は、ケーシング３１の径方向に沿って設けられ、流路３３とケーシング３１の外方空間とを連通する。収容部５３は、第１貫通孔５４と、第２貫通孔５５とを有する。第１貫通孔５４は、ケーシング３１における径方向の外方側に設けられ、第２貫通孔５５は、第１貫通孔５４ケーシング３１における径方向の内方側に設けられる。第１貫通孔５４は、矩形の開口である。第２貫通孔５５は、矩形の開口であり、第１貫通孔５４より鉛直方向および周方向に長い寸法である。

【0025】

移動ブロック３４は、ケーシング３１の収容部５３に収容される。移動ブロック３４は、第１移動ブロック５１が第１貫通孔５４に収容され、第２移動ブロック５２が第２貫通孔５５に収容される。移動ブロック３４と収容部５３は、両者の間に若干の隙間が設けられることで、移動ブロック３４は、収容部５３でケーシング３１の径方向に沿って移動自在に支持される。移動ブロック３４が収容部５３をケーシング３１の径方向の外側に移動したとき、第１移動ブロック５１の先端部がケーシング３１の外周面から外方に突出可能である。また、移動ブロック３４は、第２移動ブロック５２の後端部が流路３３に露出する。

【0026】

ケーシング３１は、移動ブロック３４のケーシング３１の径方向の外方への移動量を規制するストッパが設けられる。上述したように、移動ブロック３４は、第１移動ブロック５１と、第１移動ブロック５１よりケーシング３１における径方向の内方側で第１移動ブロック５１より鉛直方向および周方向に長い寸法の第２移動ブロック５２とを有する。一方、移動ブロック３４が収容される収容部５３は、第１移動ブロック５１が収容される第１貫通孔５４と、第１貫通孔５４よりケーシング３１における径方向の内方側で第１貫通孔５４より鉛直方向および周方向に長い寸法での第２貫通孔５５とを有する。そのため、移動ブロック３４は、第１移動ブロック５１と第２移動ブロック５２との間に段部（突出部）５６が設けられる。また、収容部５３は、第１貫通孔５４と第２貫通孔５５との間に段部５７が設けられる。

【0027】

移動ブロック３４が収容部５３に収容されたとき、移動ブロック３４の段部５６と収容部５３の段部５７とは、ケーシング３１の径方向に対向する。そして、移動ブロック３４が収容部５３をケーシング３１の径方向の外方へ移動するとき、段部５６が段部５７に当接する。収容部５３の段部５７は、移動ブロック３４の移動量を規制するストッパとして機能する。

【0028】

移動ブロック３４は、第１移動ブロック５１の先端部に第１減衰部材６１が設けられる。また、移動ブロック３４は、第２移動ブロック５２の段部５７に第２減衰部材６２が設けられる。第１減衰部材６１および第２減衰部材６２は、高い減衰機能を有する部材であり、例えば、ゴムなどの弾性部材である。但し、第１減衰部材６１および第２減衰部材６２は、この構成に限定されるものではない。第１減衰部材６１および第２減衰部材６２は、樹脂や金属ばねなどであってもよい。なお、移動ブロック３４は、金属や樹脂などにより構成される。また、第２減衰部材６２は、収容部５３の段部５７に設けられていてもよい。さらに、第１減衰部材６１だけを設けて第２減衰部材６２をなくしてもよい。

【0029】

＜移動ブロックの作動＞
ここで、移動ブロックの作動について説明する。図６は、移動ブロックの作動を表す縦断面図、図７は、移動ブロックの作動を表す水平断面図である。

【0030】

流路３３に対象油Ｑが流動していないとき、移動ブロック３４は、収容部５３におけるケーシング３１の径方向の内方に位置する。このとき、移動ブロック３４は、第１移動ブロック５１の先端部が第１貫通孔５４の内部に位置し、ケーシング３１の外周面から突出していない。

【0031】

流路３３に対象油Ｑが流動し、流路３３を流れる対象油Ｑの圧力が上昇すると、対象油Ｑの圧力により移動ブロック３４が押圧され、移動ブロック３４は、収容部５３におけるケーシング３１の径方向の外方に移動する。すると、図６および図７に示すように、移動ブロック３４は、第１移動ブロック５１の先端部が第１貫通孔５４の外方に移動し、ケーシング３１の外周面から突出する。そして、移動ブロック３４は、第１移動ブロック５１の第１減衰部材６１が生産管１４の内周面に接触すると共に、第２移動ブロック５２の第２減衰部材６２が収容部５３の段部５７に接触する。

【0032】

このとき、第１移動ブロック５１は、第１減衰部材６１を介して生産管１４の内周面を押圧し、第２移動ブロック５２は、第２減衰部材６２を介してケーシング３１を押圧する。なお、第１移動ブロック５１の第１減衰部材６１が生産管１４の内周面を所定力で押圧すると共に、第２移動ブロック５２の第２減衰部材６２がケーシング３１を所定力で押圧するように、移動ブロック３４、収容部５３、減衰部材６１，６２の各種寸法を適正値に設定する必要がある。

【0033】

＜電動水中ポンプの作動＞
図１に示すように、電動水中ポンプ１５は、生産管１４の内部に配置される。電動モータ２４によりポンプ本体２１を駆動すると、油田１２に貯留されている対象油Ｑが上方に移送される。すなわち、図２および図３に示すように、ポンプ本体２１は、回転軸３２が駆動回転すると、回転軸３２と一体の複数の羽根車４２が回転し、流路３３にある対象油Ｑを昇圧し、上方に移送する。

【0034】

流路３３を流れる対象油Ｑの圧力が上昇すると、対象油Ｑの圧力により移動ブロック３４の後端部が押圧され、移動ブロック３４をケーシング３１の径方向の外方に移動する。すると、図６および図７に示すように、移動ブロック３４は、先端部がケーシング３１の外周面から外方に突出し、第１減衰部材６１が生産管１４の内周面に接触する。このとき、移動ブロック３４は、第１減衰部材６１を介して生産管１４の内周面を押圧すると共に、第２減衰部材６２を介してケーシング３１を押圧する。

【0035】

電動水中ポンプ１５は、作動中にケーシング３１が低い周波数モードで振動しやすい。ところが、本実施形態では、電動水中ポンプ１５の作動中、複数の移動ブロック３４が減衰部材６１，６２を介して生産管１４の内周面とケーシング３１を押圧している。そのため、ケーシング３１は、複数の移動ブロック３４を介して生産管１４と一体となる。そして、ケーシング３１と移動ブロック３４と生産管１４との間に減衰部材６１，６２が介在する。そのため、ケーシング３１の振動は、減衰部材６１，６２により減衰される。

【0036】

［第２実施形態］
図８は、第２実施形態の電動水中ポンプにおけるポンプ本体の要部を表す縦断面図である。なお、上述した第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

【0037】

第２実施形態において、図８に示すように、移動ブロック３４は、第１移動ブロック５１と、第２移動ブロック５２とを有する。ケーシング３１は、収容部５３が設けられる。収容部５３は、第１貫通孔５４と、第２貫通孔５５とを有する。移動ブロック３４は、ケーシング３１の収容部５３に収容され、ケーシング３１の径方向に沿って移動自在に支持される。移動ブロック３４が収容部５３をケーシング３１の径方向の外側に移動したとき、第１移動ブロック５１の先端部がケーシング３１の外周面から外方に突出可能である。また、移動ブロック３４は、第２移動ブロック５２の後端部が流路３３に露出する。

【0038】

移動ブロック３４は、第１移動ブロック５１の先端部に第１減衰部材６１が設けられる。移動ブロック３４は、第１移動ブロック５１の先端部における鉛直方向の上部および下部に傾斜面７１，７２が設けられる。具体的に、移動ブロック３４は、第１移動ブロック５１の先端部における鉛直方向の上部および下部を切り欠くように傾斜面を形成し、第１減衰部材６１を設ける。そのため、移動ブロック３４は、第１減衰部材６１の表面に傾斜面７１，７２が形成される。

【0039】

上傾斜面７１は、第１移動ブロック５１の先端上部で、鉛直方向の上方に向かうほどにケーシング３１の径方向の内方に向かうように傾斜する。下傾斜面７２は、第１移動ブロック５１の先端下部で、鉛直方向の下方に向かうほどにケーシング３１の径方向の内方に向かうように傾斜する。すなわち、上傾斜面７１は、鉛直方向の上方に向かうほどに生産管１４の内周面から離れるように傾斜する。下傾斜面７２は、鉛直方向の下方に向かうほどに生産管１４の内周面から離れるように傾斜する。

【0040】

なお、移動ブロック３４の先端部における鉛直方向の上部および下部に傾斜面７１，７２を設けたが、傾斜面７１，７２の形状は、平坦面または曲面である。また、移動ブロック３４の先端部の一部形状または全体形状を、曲面をなす傾斜面としてもよい。

【0041】

そのため、移動ブロック３４が流路３３を流動する対象油Ｑの圧力により押圧され、収容部５３におけるケーシング３１の径方向の外方に移動すると、移動ブロック３４は、第１移動ブロック５１の先端部がケーシング３１の外周面から突出する。そして、移動ブロック３４は、第１移動ブロック５１の第１減衰部材６１が生産管１４の内周面を押圧する。すると、ケーシング３１は、複数の移動ブロック３４を介して生産管１４と一体となる。そして、ケーシング３１と移動ブロック３４と生産管１４との間に減衰部材６１，６２が介在する。そのため、ケーシング３１の振動は、減衰部材６１，６２により減衰される。

【0042】

流路３３における対象油Ｑの流動がなくなると、対象油Ｑの圧力が低下し、生産管１４の内周面に対する移動ブロック３４の先端部の押圧動作がなくなる。電動水中ポンプ１５（図１参照）をメンテナンスするとき、電動水中ポンプ１５を生産管１４から上方に引き抜く。このとき、第１移動ブロック５１は、先端部における鉛直方向の上部に上傾斜面７１が設けられていることから、移動ブロック３４の先端部における鉛直方向の上部の角部が生産管１４の内面に引っ掛かることがなく、ポンプ本体２１をスムースに上昇させることができる。

【0043】

また、電動水中ポンプ１５を生産管１４に挿入するとき、電動水中ポンプ１５を下降させる。このとき、第１移動ブロック５１は、先端部における鉛直方向の下部に下傾斜面７２が設けられていることから、移動ブロック３４の先端部における鉛直方向の下部の角部が生産管１４の内面に引っ掛かることがなく、ポンプ本体２１をスムースに下降させることができる。

【0044】

［第３実施形態］
図９は、第３実施形態の電動水中ポンプにおけるポンプ本体の要部を表す縦断面図、図１０は、電動水中ポンプにおけるポンプ本体の要部を表す水平縦断面図、図１１は、移動ブロックの作動を表す縦断面図である。なお、上述した第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

【0045】

第３実施形態において、図９および図１０に示すように、移動ブロック３４は、第１移動ブロック５１と、第２移動ブロック５２とを有する。ケーシング３１は、収容部５３が設けられる。収容部５３は、第１貫通孔５４と、第２貫通孔５５とを有する。移動ブロック３４は、ケーシング３１の収容部５３に収容され、ケーシング３１の径方向に沿って移動自在に支持される。移動ブロック３４が収容部５３をケーシング３１の径方向の外側に移動したとき、第１移動ブロック５１の先端部がケーシング３１の外周面から外方に突出可能である。また、移動ブロック３４は、第２移動ブロック５２の後端部が流路３３に露出する。

【0046】

ケーシング３１は、移動ブロック３４と収容部５３との間の隙間を塞ぐシール部材８１が設けられる。移動ブロック３４は、ケーシング３１の収容部５３に移動自在に支持されることから、第２移動ブロック５２の外面と第２貫通孔５５の内面との間に隙間が設けられる。シール部材８１は、所定の大きさの矩形の平板形状をなし、第２貫通孔５５の開口面積より大きい寸法である。シール部材８１は、軟質性を有することが好ましく、例えば、ゴムシートや金属シートなどにより構成される。また、シール部材８１は、対象油Ｑが浸透しない材質である必要がある。

【0047】

シール部材８１は、外周部がケーシング３に固定される。本実施形態にて、シール部材８１は、第２移動ブロック５２の後端部に固定されるが、第２移動ブロック５２の後端部に固定しなくてもよい。また、シール部材８１は、第２貫通孔５５の開口面積より大きい矩形の平板形状であるが、矩形のリング形状であってもよい。つまり、第２移動ブロック５２の後端部の外側の周囲と第２貫通孔５５の後端部の内側の周囲との間の隙間を閉塞できればよく、第２移動ブロック５２の後端部を覆う必要はない。

【0048】

そのため、移動ブロック３４が流路３３を流動する対象油Ｑの圧力によりシール部材８１を介して押圧され、収容部５３におけるケーシング３１の径方向の外方に移動すると、移動ブロック３４は、第１移動ブロック５１の先端部がケーシング３１の外周面から突出する。そして、移動ブロック３４は、第１移動ブロック５１の第１減衰部材６１が生産管１４の内周面を押圧する。すると、ケーシング３１は、複数の移動ブロック３４を介して生産管１４と一体となる。そして、ケーシング３１と移動ブロック３４と生産管１４との間に減衰部材６１，６２が介在する。そのため、ケーシング３１の振動は、減衰部材６１，６２により減衰される。

【0049】

このとき、移動ブロック３４とケーシング３１の収容部５３との間の隙間がシール部材８１により塞がれている。そのため、流路３３を流動する対象油Ｑは、移動ブロック３４と収容部５３との間の隙間を通ってポンプ本体２１と生産管１４との間に隙間Ｓに漏れることがない。また、流路３３を流動する対象油Ｑは、シール部材８１を介して収容部５３に収容された移動ブロック３４の後端部を押圧する。そのため、対象油Ｑの圧力が低下することなく移動ブロック３４に伝達され、移動ブロック３４を適正に押圧することができる。

【0050】

［第４実施形態］
図１２は、第４実施形態の電動水中ポンプを表す全体構成図、図１３は、電動水中ポンプの作動を表す概略図である。なお、上述した第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

【0051】

第４実施形態において、図１２に示すように、採油装置１０は、地上設備１３と、生産管１４と、電動水中ポンプ１５とを備える。生産管１４は、上部が地上設備１３に連結され、下部が油田１２に連結される。電動水中ポンプ１５は、油田１２に貯留されている対象油Ｑを上方に移送する。電動水中ポンプ１５は、生産管１４の内部に配置される。電動水中ポンプ１５は、ポンプ本体２１と、インテーク２２と、シールセクション２３と、電動モータ２４とを備える。

【0052】

生産管１４は、ポンプ本体２１に設けられた複数の移動ブロック３４の少なくとも径方向に対向する領域Ｈに補強部１４ａが設けられる。生産管１４は、長い円筒形状をなし、鉛直方向に沿って配置される。生産管１４は、ポンプ本体２１の径方向に対向する領域Ｈの補強部１４ａの板厚が他の領域より厚い。この場合、生産管１４は、内径が鉛直方向の全ての領域で同一寸法であるが、外径は、他の領域に比べて補強部１４ａの領域Ｈだけが大きい寸法である。生産管１４は、板厚の厚い補強部１４ａが設けられた領域Ｈの曲げ剛性が、他の領域のまげ剛性に比べて高い。

【0053】

ポンプ本体２１は、上述した各実施形態のように、複数の移動ブロック３４が配置される。ポンプ本体２１は、移動ブロック３４によりケーシング３１の振動を減衰することができる。しかし、ケーシング３１と生産管１４とが同期して同じ振幅・移送関係で振動すると、両者の相対変位がないことから、ケーシング３１の振動を減衰することが困難となる。そのため、本実施形態では、移動ブロック３４の径方向に対向する生産管１４の領域Ｈに補強部１４ａを設け、曲げ剛性を高めている。

【0054】

そのため、図１３に示すように、電動水中ポンプ１５の駆動時に、ポンプ本体２１と生産管１４が同期して同じ振幅・移送関係で振動しても、生産管１４の補強部１４ａは、曲げ剛性が高いことから、ポンプ本体２１と同期して振動しない。つまり、ポンプ本体２１と生産管１４の補強部１４ａは、両者の間に相対変位が発生する。そのため、ポンプ本体２１は、移動ブロック３４が適正に機能することとなり、移動ブロック３４によりケーシング３１の振動を減衰することができる。

【0055】

［第５実施形態］
図１４は、第５実施形態の電動水中ポンプの要部を表す水平断面図、図１５は、電動水中ポンプにおけるポンプ本体の要部を表す図１４のXV－XV縦断面図、図１６は、移動ブロックの作動を表す水平断面図である。なお、上述した第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

【0056】

図１４および図１５に示すように、ポンプ本体１０１は、ケーシング１１１と、回転軸３２と、流路３３と、複数（本実施形態では、４個）の移動ブロック１１２と、ダンパブロック１１３と、第１圧縮コイルばね（第１付勢部材）１１４と、第２圧縮コイルばね（第２付勢部材）１１５とを備える。

【0057】

４個の移動ブロック１１２は、ケーシング１１１の外周部に周方向に所定間隔を空けて配置される。移動ブロック１１２は、ケーシング１１１の径方向に沿って移動自在に支持される。移動ブロック１１２は、流路３３を移送される対象油Ｑの圧力に応じてケーシング１１１の径方向の外方に移動可能である。このとき、移動ブロック１１２は、先端部がケーシング１１１の外周面から外方に突出可能である。

【0058】

具体的に説明すると、ケーシング１１１は、収容部１２１が設けられる。収容部１２１は、ケーシング３１の径方向における内方側に隔壁１２２が設けられ、外方側に貫通孔１２３が設けられ、収容部１２１がケーシング３１の外方空間と連通する。また、ケーシング１１１は、隔壁１２２に貫通孔１２３側に突出する凸部１２４が設けられる。

【0059】

移動ブロック１１２は、ケーシング１１１の収容部１２１に収容される。移動ブロック１１２は、Ｕ字断面形状をなし、基端部側に外側に延出するフランジ部１２５が全周に設けられる。移動ブロック１１２は、フランジ部１２５がケーシング１１１の収容部１２１に移動自在に支持される。フランジ部１２５は、収容部１２１の壁面に接触するリング形状をなすシール部材１２６が設けられる。移動ブロック１１２が収容部１２１をケーシング１１１の径方向の外側に移動したとき、移動ブロック１１２の先端部がケーシング１１１の外周面から外方に突出可能である。また、移動ブロック１１２が収容部１２１をケーシング１１１の径方向の内側に移動したとき、移動ブロック１１２の先端部がケーシング１１１の外周面と同位置になる。収容部１２１は、移動ブロック１１２の移動量を規制するストッパとして機能する。

【0060】

ダンパブロック１１３は、ケーシング１１１の収容部１２１に収容される。ダンパブロック１１３は、ケーシング１１１の凸部１２４と移動ブロック１１２との間に設けられる。ダンパブロック１１３は、凸部１２４の壁面に接触するリング形状をなすシール部材１２７が設けられる。

【0061】

第１圧縮コイルばね１１４は、ケーシング１１１と移動ブロック１１２のフランジ部１２５との間に配置される。第１圧縮コイルばね１１４は、移動ブロック１１２をケーシング１１１の径方向の内方に付勢する。第２圧縮コイルばね１１５は、移動ブロック１１２の先端部とダンパブロック１１３との間に配置される。第２圧縮コイルばね１１５は、移動ブロック１１２をケーシング１１１の径方向の外方に付勢する。ここで、第１圧縮コイルばね１１４の付勢力は、第２圧縮コイルばね１１５の付勢力より大きく設定される。なお、付勢部材は、圧縮コイルばね１１４，１１５に限定されるものではなく、移動ブロック１１２に対して同様の付勢力を作用させることができるものであれば、例えば、引張ばね、樹脂、ゴムなどであってもよい。

【0062】

ケーシング１１１は、流路３３と収容部１２１に位置する移動ブロック１１２のフランジ部１２５の背面側とを連通する第１通路１２８が設けられる。ケーシング１１１は、流路３３と収容部１２１に位置するダンパブロック１１３の背面側とを連通する第２通路１２９が設けられる。また、ダンパブロック１１３は、ケーシング１１１の凸部１２４側と移動ブロック１１２の先端部側とを連通する第３通路１３０が設けられる。第１通路１２８は、移動ブロック１１２に対して流路３３を移送される高圧流体Ｑ１の第１圧力が作用する。第２通路１２９は、ダンパブロック１１３に対して流路３３を移送される低圧流体Ｑ２の第２圧力が作用する。ここで、高圧流体Ｑ１の第１圧力は、低圧流体Ｑ２の第２圧力より高圧である。

【0063】

すなわち、ポンプ本体１０１は、回転軸３２が駆動回転すると、回転軸３２と一体の複数の羽根車４２（図２参照）が回転し、流路３３にある対象油Ｑを昇圧して上方に移送する。このとき、流路３３は、対象油Ｑの高圧領域と低圧領域が発生する。ケーシング１１１の第１通路１２８は、流路の高圧領域に連通し、ケーシング１１１の第２通路１２９は、流路の低圧領域に連通する。

【0064】

流路３３に対象油Ｑが流動していないとき、移動ブロック１１２は、収容部１２１におけるケーシング１１１の径方向の内方に位置する。すなわち、第１圧縮コイルばね１１４の付勢力が第２圧縮コイルばね１１５の付勢力より大きいことから、移動ブロック１１２は、収容部１２１に留まっている。このとき、移動ブロック１１２は、先端部が貫通孔１２３の内部に位置し、ケーシング１１１の外周面から突出していない。

【0065】

流路３３に対象油Ｑが流動し、流路３３を流れる対象油Ｑの圧力が上昇すると、対象油Ｑの圧力により移動ブロック１１２が押圧され、移動ブロック１１２は、収容部１２１におけるケーシング１１１の径方向の外方に移動する。すなわち、第１圧縮コイルばね１１４の付勢力が第２圧縮コイルばね１１５の付勢力より大きいものの、流路３３の高圧流体Ｑ１が第１通路１２８を通って収容部１２１に供給され、移動ブロック１１２を押圧するため、移動ブロック１１２は、径方向の外方に移動する。

【0066】

つまり、第２圧縮コイルばね１１５の付勢力と高圧流体Ｑ１の第１圧力との合計圧力は、第１圧縮コイルばね１１４の付勢力よりも高くなる。すると、図１６に示すように、移動ブロック１１２は、先端部が貫通孔１２３の外方に移動し、ケーシング１１１の外周面から突出する。そして、移動ブロック１１２は、先端が生産管１４の内周面に接触する。

【0067】

このとき、流路３３から第１通路１２８を通って収容部１２１に供給された高圧流体Ｑ１は、一部が第３通路１３０を通って突出部１４４とダンパブロック１１３との間の空間部に流れ、第２通路１２９から流路３３に排出される。すなわち、第２圧縮コイルばね１１５の付勢力と高圧流体Ｑ１の第１圧力との合計圧力は、シール部材１２７の弾性力（復元力）と突出部１４４とダンパブロック１１３との間の油膜圧力との合計圧力より高くなる。すると、ダンパブロック１１３が突出部１４４側に押圧され、シール部材１２７により区画されたダンパブロック１１３と突出部１４４との間の空間部の対象油Ｑの一部が第２通路１２９から流路３３に排出され、ここに油膜が形成される。

【0068】

移動ブロック１１２は、先端部が生産管１４の内周面を押圧し、ダンパブロック１１３が油膜を介してケーシング１１１の突出部１４４を押圧する。そのため、ケーシング１１１の振動は、ダンパブロック１１３とケーシング１１１との間に形成された油膜が減衰部材となって減衰される。

【0069】

［本実施形態の作用効果］
第１の態様に係る立型ポンプは、円筒形状をなすケーシング３１，１１１と、外周部に羽根車４２が設けられてケーシング３１，１１１の内部に回転自在に支持される回転軸３２と、回転軸３２の外周側に配置されて羽根車４２の回転により昇圧された対象油（流体）Ｑを上方に移送する流路３３と、ケーシング３１，１１１の外周部に周方向に所定間隔を空けて配置されて流路３３を移送される対象油Ｑの圧力に応じてケーシング３１，１１１の径方向の外方に移動して先端部がケーシング３１の外周面から外方に突出可能な複数の移動ブロック３４，１１２とを備える。

【0070】

第１の態様に係る立型ポンプによれば、流路３３を流れる昇圧された対象油Ｑにより移動ブロック３４，１１２がケーシング３１，１１１の径方向の外方に移動すると、移動ブロック３４，１１２の先端部がケーシング３１，１１１の外周面から外方突出して生産管１４の内周面を押圧する。ここで、ケーシング３１，１１１が振動すると、移動ブロック３４，１１２の先端部と生産管１４の内周面との相対変位によりケーシング３１，１１１の振動が減衰される。その結果、ケーシング３１，１１１における振動の発生を抑制することができる。

【0071】

第２の態様に係る立型ポンプは、移動ブロック３４の少なくとも先端部に第１減衰部材６１が設けられる。これにより、移動ブロック３４は、第１減衰部材６１を介して生産管１４の内周面を押圧することとなり、第１減衰部材６１によりケーシング３１の振動を効果的に減衰することができる。

【0072】

第３の態様に係る立型ポンプは、移動ブロック３４のケーシング３１の径方向の外方への移動量を規制するストッパ（段部５７）が設けられる。これにより、移動ブロック３４を適正な圧力で生産管１４の内周面に押圧させることができる。

【0073】

第４の態様に係る立型ポンプは、移動ブロック３４として、先端部がケーシング３１の外周面から外方に突出可能な第１移動ブロック５１と、第１移動ブロック５１の後端部側に配置されて第１移動ブロック５１より鉛直方向または周方向に突出する突出部しての段部５６を有すると共に後端部が流路３３に露出する第２移動ブロック５２とを設け、ストッパは、段部５７に対してケーシング３１の径方向の外方に対向して配置される。これにより、簡単な構成で容易に移動ブロック３４を収容部５３に移動自在に支持することができる。

【0074】

第５の態様に係る立型ポンプは、第２移動ブロック５２の段部５６とケーシング３１の段部５７の少なくともいずれか一方に第２減衰部材６２が設けられる。これにより、移動ブロック３４は、第２減衰部材６２を介してケーシング３１を押圧することとなり、第２減衰部材６２によりケーシング３１の振動を効果的に減衰することができる。

【0075】

第６の態様に係る立型ポンプは、移動ブロック３４の先端部における鉛直方向の上部および下部に傾斜面７１，７２が設けられる。これにより、ポンプ本体２１を生産管１４の内部で昇降させるとき、移動ブロック３４の先端部における鉛直方向の上部および下部の各角部が生産管１４の内面に引っ掛かることがなく、ポンプ本体２１をスムースに昇降させることができる。

【0076】

第７の態様に係る立型ポンプは、ケーシング３１に径方向に沿って開口する収容部５３が設けられ、移動ブロック３４は、収容部５３に配置され、移動ブロック３４と収容部５３との間の隙間を塞ぐシール部材８１が設けられる。これにより、流路３３を流動する対象油Ｑが移動ブロック３４と収容部５３との間の隙間を通ってポンプ本体２１と生産管１４との間に隙間Ｓに漏れることがなく、対象油Ｑ外部漏洩を抑制することができる。

【0077】

第８の態様に係る立型ポンプは、移動ブロック１１２をケーシング１１１の径方向の内方に付勢する第１圧縮コイルばね（第１付勢部材）１１４と、移動ブロック１１２をケーシング１１１の径方向の外方に付勢する第２圧縮コイルばね（第２付勢部材）１１５とを有し、第１圧縮コイルばね１１４の付勢力が第２圧縮コイルばね１１５の付勢力より大きく設定される。これにより、流路３３に昇圧された対象油Ｑが流れていないとき、移動ブロック１１２を収容部１２１内に適正に維持することができる。

【0078】

第９の態様に係る立型ポンプは、ケーシング１１１と移動ブロック１１２との間にダンパブロック１１３が設けられ、移動ブロック１１２とダンパブロック１１３との間に第２圧縮コイルばね１１５が設けられ、ケーシング１１１は、移動ブロック１１２に対して流路３３を移送される対象油Ｑ第１圧力が作用する第１通路１２８と、ダンパブロック１１３に対して流路３３を移送される対象油Ｑの第１圧力より低圧の第２圧力が作用する第２通路１２９とが設けられる。これにより、流路３３を流れる昇圧された対象油Ｑが第１通路１２８から収容部１２１に供給されることで、移動ブロック１１２がケーシング１１１の径方向の外方に移動すると、移動ブロック１１２の先端部がケーシング１１１の外周面から外方突出して生産管１４の内周面を押圧する。このとき、ダンパブロック１１３がケーシング１１１を押圧し、両者の間に油膜が形成される。ここで、ケーシング１１１が振動すると、油膜によりケーシング１１１の振動を減衰することができる。

【0079】

第１０の態様に係る立型ポンプは、ケーシング３１が鉛直方向に沿って配置される生産管１４の内部に配置され、移動ブロック３４は、ケーシング３１の径方向の外方に移動して先端部が生産管１４の内周面に接触可能である。これにより、移動ブロック３４の先端部を生産管１４の内周面に容易に押圧させることができ、ケーシング３１の振動を適正に減衰させることができる。

【0080】

第１１の態様に係る立型ポンプは、生産管１４における移動ブロック３４の少なくとも径方向に対向する領域に補強部１４ａが設けられる。これにより、ポンプ本体２１と生産管１４が同期して振動しても、生産管１４の補強部１４ａの剛性が高いことから、ポンプ本体２１と補強部１４ａとの間に相対変位が発生するため、移動ブロック３４によりケーシング３１の振動を適切に減衰することができる。

【0081】

なお、上述した実施形態では、移動ブロック３４に減衰部材６１，６２を設けたが、減衰部材６１，６２を省略してもよい。すなわち、移動ブロック３４の先端部が生産管１４の内周面を直接押圧するように構成してもよい。電動水中ポンプ１５の作動中にケーシング３１に振動が発生しても、移動ブロック３４の先端部と生産管１４の内周面との摩擦によりケーシング３１の振動を減衰することが可能である。また、移動ブロック３４事態を減衰部材により構成してもよい。

【0082】

また、上述した実施形態では、移動ブロック３４を第１移動ブロック５１と第２移動ブロック５２とから構成したが、移動ブロック３４は、このような形状に限定されるものではない。移動ブロックは、ケーシングを径方向に移動自在であり、外方への移動量が規制される構成であれば、どのような形状であってもよい。

【0083】

また、ポンプ本体２１の構成は、上述した実施形態に限定されるものではなく、ケーシングに回転軸と流路と移動ブロックが設けられている構成であればよい。

【0084】

また、上述した実施形態では、流体を油として説明したが、水や温泉などの流体であってもよい。

【符号の説明】

【0085】

１０ 採油装置
１１ 設置面
１２ 油田
１３ 地上設備
１４ 生産管
１４ａ 補強部
１５ 電動水中ポンプ（立型ポンプ）
１６ ワイヤ
１７ 案内管
２１，１０１ ポンプ本体
２２ インテーク
２３ シールセクション
２４ 電動モータ
３１，１１１ ケーシング
３２ 回転軸
３３ 流路
３４，１１２ 移動ブロック
４１ 軸受
４２ 羽根車
４３ ディフューザ
４４ 翼
５１ 第１移動ブロック
５２ 第２移動ブロック
５３，１２１ 収容部
５４ 第１貫通孔
５５ 第２貫通孔
６１ 第１減衰部材
６２ 第２減衰部材
７１ 上傾斜面
７２ 下傾斜面
８１ シール部材
１１３ ダンパブロック
１１４ 第１圧縮コイルばね（第１付勢部材）
１１５ 第２圧縮コイルばね（第２付勢部材）
１２２ 隔壁
１２３ 貫通孔
１２４ 凸部
１２５ フランジ部
１２６，１２７ シール部材
１２８ 第１通路
１２９ 第２通路
１３０ 第３通路
Ｈ 領域
Ｑ 対象油（流体）
Ｑ１ 高圧流体
Ｑ２ 低圧流体
Ｓ 隙間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】