特許 7607515 横軸ポンプ、ポンプ機場

(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】2024-12-19

(45)【発行日】2024-12-27

(54)【発明の名称】横軸ポンプ、ポンプ機場

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/14 20060101AFI20241220BHJP

   F04D 13/00 20060101ALI20241220BHJP

【ＦＩ】

F04D29/14

F04D13/00 Z

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021088117

(22)【出願日】2021-05-26

(65)【公開番号】P2022181265

(43)【公開日】2022-12-08

【審査請求日】2023-12-06

(73)【特許権者】

【識別番号】000000239

【氏名又は名称】株式会社荏原製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100169764

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 雄一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100167553

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 久典

(72)【発明者】

【氏名】大箭 直輝

【審査官】岩田 健一

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－１０８１６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５９－１０８８９８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｄ ２９／１４

Ｆ０４Ｄ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

羽根車と、
前記羽根車が収容されたポンプケーシングと、
前記ポンプケーシングの下流側に接続され、吐出口が吐出水槽に没している吐出管と、
前記ポンプケーシングを満水させる満水系統と、
前記ポンプケーシングを貫通し、前記羽根車を水平支持するポンプ軸と、
前記ポンプ軸が前記ポンプケーシングを貫通する部分を軸封する軸封部と、
前記軸封部の外側に、前記ポンプ軸を囲うように配置された止水ゴムと、
前記止水ゴムの内圧を測定する圧力計と、
少なくとも前記ポンプケーシングを満水させるとき、前記止水ゴムに圧縮空気を供給して前記止水ゴムを膨らませ、前記ポンプ軸と前記軸封部との間の隙間をシールさせる圧縮空気供給機構と、を備え、
前記圧縮空気供給機構は、
前記吐出水槽の水位未満の高さに設けられた補助タンクと、
前記補助タンクと前記吐出水槽との水頭差で、前記吐出水槽側から前記補助タンク側に液体を流入させる流入管と、
前記流入管からの液体の流入によって前記補助タンクの内部で圧縮された圧縮空気を、前記止水ゴムに供給する通気管と、を有し、
前記圧力計の計測結果が目標圧力以上になった場合、前記圧縮空気の供給を停止し、前記圧力計の計測結果が目標圧力未満に下がった場合は、前記圧縮空気の供給を再開する、ことを特徴とする横軸ポンプ。

【請求項2】

前記軸封部の外側で前記ポンプ軸を囲う筒部を備え、
前記止水ゴムは、前記ポンプ軸と前記筒部との空間を埋めるように膨らむ、ことを特徴とする請求項１に記載の横軸ポンプ。

【請求項3】

前記圧縮空気供給機構は、少なくとも前記ポンプ軸を回転させるとき、前記止水ゴムに対する圧縮空気の供給を停止して前記止水ゴムを萎ませる、ことを特徴とする請求項１または２に記載の横軸ポンプ。

【請求項4】

前記圧縮空気供給機構は、
前記流入管に設けられた流入弁と、
前記通気管に設けられた通気弁と、
前記補助タンクの内部を大気開放する大気開放弁と、
前記補助タンクの内部に流入した液体を排水する排水弁と、を有する、ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の横軸ポンプ。

【請求項5】

前記圧縮空気供給機構は、前記大気開放弁及び前記排水弁を開き、前記補助タンクの内部を大気開放及び排水した後、前記大気開放弁及び前記排水弁を閉じ、その後、前記流入弁を開き、前記補助タンクの内部の空気を圧縮した後、前記流入弁を閉じ、その後、前記通気弁を開き、前記補助タンクの内部の圧縮空気を前記止水ゴムに供給する圧縮空気供給プロセスを実行する、ことを特徴とする請求項４に記載の横軸ポンプ。

【請求項6】

前記圧縮空気供給機構は、前記圧力計の測定結果が目標圧力以上になるまで、前記圧縮空気供給プロセスを繰り返す、ことを特徴とする請求項５に記載の横軸ポンプ。

【請求項7】

前記圧縮空気供給機構は、
前記補助タンクの内部の圧力を計測する第２の圧力計を有し、
前記圧縮空気供給プロセスにおいて前記圧力計と前記第２の圧力計との計測結果の差圧が所定値以下になったら、前記通気弁が開いている状態でさらに前記流入弁を開き、前記補助タンクの内部の空気を前記止水ゴムの内部に押し込む、ことを特徴とする請求項５または６に記載の横軸ポンプ。

【請求項8】

前記圧縮空気供給機構は、
前記補助タンクの内部の水位を計測する水位計を有し、
前記水位計の計測結果に基づいて、前記圧縮空気供給プロセスにおける前記流入弁を閉じるタイミングを調整する、ことを特徴とする請求項５～７のいずれか一項に記載の横軸ポンプ。

【請求項9】

前記軸封部は、フローティングシールを備える、ことを特徴とする請求項１～８のいずれか一項に記載の横軸ポンプ。

【請求項10】

請求項１～９のいずれか一項に記載の横軸ポンプを備える、ことを特徴とするポンプ機場。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、横軸ポンプ、ポンプ機場に関するものである。

【背景技術】

【0002】

横軸ポンプは、例えば、大雨時等に湛水防除の目的で稼働するポンプ機場に設置されている。横軸ポンプは、羽根車が吸込水位よりも上方に位置するため、始動時にポンプケーシングの内部を満水させる必要がある。このため、横軸ポンプのポンプケーシングの上部には、ポンプケーシングの内部を吸気して満水させる真空ポンプが接続され、また、ポンプケーシングの満水を検知する満水検知器が設けられている（下記特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－１９７３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、横軸ポンプには、ポンプ軸がポンプケーシングを貫通している軸封部があり、この軸封部から空気が混入すると、ポンプケーシングの内部を満たしている液体が落水してしまう虞がある。このため、ポンプケーシングの上部に満水タンクを設置し、真空ポンプによってポンプケーシングから満水タンクまで液体を吸い上げて、軸封部にかかる水頭圧を高め、当該軸封部からの空気の混入を抑制している。なお、満水タンクまで液体を吸い上げるには、通常、約５～１０分程の時間を要する。

【0005】

満水タンクは、その機能上、ポンプケーシングの上部に設置する必要があるが、大型であるため、ポンプ機場のメンテナンス上好ましくない。また、ポンプケーシングの満水状態を維持するためには、満水タンクの水位が低下するたびに、真空ポンプの起動および停止が必要で、真空ポンプの発停頻度が増えるという問題がある。

【0006】

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、満水タンクの設置が不要で、ポンプケーシングの内部の落水を抑制できる横軸ポンプ、ポンプ機場の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様に係る横軸ポンプは、羽根車と、前記羽根車が収容されたポンプケーシングと、前記ポンプケーシングを満水させる満水系統と、前記ポンプケーシングを貫通し、前記羽根車を水平支持するポンプ軸と、前記ポンプ軸が前記ポンプケーシングを貫通する部分を軸封する軸封部と、前記軸封部の外側に、前記ポンプ軸を囲うように配置された止水ゴムと、少なくとも前記ポンプケーシングを満水させるとき、前記止水ゴムに圧縮空気を供給して前記止水ゴムを膨らませ、前記ポンプ軸と前記軸封部との間の隙間をシールさせる圧縮空気供給機構と、を備える。

【0008】

上記横軸ポンプにおいては、前記軸封部の外側で前記ポンプ軸を囲う筒部を備え、前記止水ゴムは、前記ポンプ軸と前記筒部との空間を埋めるように膨らんでもよい。

【0009】

上記横軸ポンプにおいては、前記圧縮空気供給機構は、少なくとも前記ポンプ軸を回転させるとき、前記止水ゴムに対する圧縮空気の供給を停止して前記止水ゴムを萎ませてもよい。

【0010】

上記横軸ポンプにおいては、前記止水ゴムの内圧を測定する圧力計を有し、前記圧縮空気供給機構は、前記圧力計の計測結果が目標圧力以上になった場合、前記圧縮空気の供給を停止し、前記圧力計の計測結果が目標圧力未満に下がった場合は、前記圧縮空気の供給を再開してもよい。

【0011】

上記横軸ポンプにおいては、前記ポンプケーシングの下流側に接続され、吐出口が吐出水槽に没している吐出管を備えており、前記圧縮空気供給機構は、前記吐出水槽の水位未満の高さに設けられた補助タンクと、前記補助タンクと前記吐出水槽との水頭差で、前記吐出水槽側から前記補助タンク側に液体を流入させる流入管と、前記流入管からの液体の流入によって前記補助タンクの内部で圧縮された圧縮空気を、前記止水ゴムに供給する通気管と、を有してもよい。

【0012】

上記横軸ポンプにおいては、前記圧縮空気供給機構は、前記流入管に設けられた流入弁と、前記通気管に設けられた通気弁と、前記補助タンクの内部を大気開放する大気開放弁と、前記補助タンクの内部に流入した液体を排水する排水弁と、を有してもよい。

【0013】

上記横軸ポンプにおいては、前記圧縮空気供給機構は、前記大気開放弁及び前記排水弁を開き、前記補助タンクの内部を大気開放及び排水した後、前記大気開放弁及び前記排水弁を閉じ、その後、前記流入弁を開き、前記補助タンクの内部の空気を圧縮した後、前記流入弁を閉じ、その後、前記通気弁を開き、前記補助タンクの内部の圧縮空気を前記止水ゴムに供給する圧縮空気供給プロセスを実行してもよい。

【0014】

上記横軸ポンプにおいては、前記圧縮空気供給機構は、前記圧力計の測定結果が目標圧力以上になるまで、前記圧縮空気供給プロセスを繰り返してもよい。

【0015】

上記横軸ポンプにおいては、前記圧縮空気供給機構は、前記補助タンクの内部の圧力を計測する第２の圧力計を有し、前記圧縮空気供給プロセスにおいて前記圧力計と前記第２の圧力計との計測結果の差圧が所定値以下になったら、前記通気弁が開いている状態でさらに前記流入弁を開き、前記補助タンクの内部の空気を前記止水ゴムの内部に押し込んでもよい。

【0016】

上記横軸ポンプにおいては、前記圧縮空気供給機構は、前記補助タンクの内部の水位を計測する水位計を有し、前記水位計の計測結果に基づいて、前記圧縮空気供給プロセスにおける前記流入弁を閉じるタイミングを調整してもよい。

【0017】

上記横軸ポンプにおいては、前記軸封部は、フローティングシールを備えてもよい。

【0018】

また、本発明の一態様に係るポンプ機場は、先に記載の横軸ポンプを備える。

【発明の効果】

【0019】

上記本発明の一態様によれば、満水タンクの設置が不要で、ポンプケーシングの内部の落水を抑制できる横軸ポンプ、ポンプ機場を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】一実施形態に係るポンプ機場の全体構成図である。

【図2】一実施形態に係る止水ゴムの断面構成図である。

【図3】図２に示す止水ゴムに圧縮空気を供給する配管系をポンプ軸の軸方向から視た図である。

【図4】一実施形態に係る圧縮空気供給プロセスにおける弁動作を説明するフローである。

【図5】一実施形態の変形例に係る止水ゴムの断面構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

【0022】

図１は、一実施形態に係るポンプ機場１の全体構成図である。
図１に示すポンプ機場１は、吸込水槽２と、吐出水槽３と、吸込水槽２の液体を吐出水槽３に揚水（排水）する横軸ポンプ４と、横軸ポンプ４を駆動させる駆動装置５と、を備えている。横軸ポンプ４は、ポンプ機場１に１台または不図示であるが複数台設置されている。

【0023】

吸込水槽２は、横軸ポンプ４よりも低い位置に配置されている。また、吐出水槽３は、吸込水槽２よりも高い位置に配置されている。駆動装置５は、例えば、ディーゼルエンジンや減速機などを備えている。駆動装置５から延びる回転軸５ａは、横軸ポンプ４のポンプ軸３０に接続されている。

【0024】

横軸ポンプ４は、羽根車１０と、ポンプケーシング２０と、ポンプ軸３０と、軸封部４０と、満水系統５０と、止水ゴム６０と、圧縮空気供給機構７０と、制御装置８０と、を備えている。羽根車１０は、複数のブレード１１と、複数のブレード１１が接続されたハブ１２と、を備えている。ハブ１２は、ポンプ軸３０に嵌合している。

【0025】

ポンプケーシング２０は、吐出し側ケーシング２１と、吐出し側ケーシング２１に接続された吸込み側ケーシング２２と、を備えている。吐出し側ケーシング２１は、水平方向に延び、羽根車１０を取り囲むボウル状に形成されている。吐出し側ケーシング２１内の羽根車１０よりも下流側には、羽根車１０から吐出された液体の流れを整流する複数の案内羽根１３が設けられている。

【0026】

吸込み側ケーシング２２は、エルボ状に形成され、吐出し側ケーシング２１の上流側において水平方向に接続されている。吸込み側ケーシング２２は、水平方向に延びる水平部分と、鉛直方向に延びる鉛直部分と、を備えている。吸込み側ケーシング２２の鉛直部分には、吸込管２４が鉛直方向に接続されている。吸込管２４の下端の図示しない吸込口は、吸込水槽２内に水没している。

【0027】

また、吐出し側ケーシング２１の下流側には、吐出管２３が水平方向に接続されている。吐出管２３には、吐出弁２３Ａが設けられている。また、吐出管２３の吐出口は、吐出水槽３内に水没している。吐出水槽３には、水位を計測する水位計３ａが設けられている。

【0028】

ポンプ軸３０は、ポンプケーシング２０の内部において、案内羽根１３の半径方向内側に配置された軸受１４に軸支されている。ポンプ軸３０は、吐出し側ケーシング２１に沿って水平方向に延び、吸込み側ケーシング２２を貫通している。吸込み側ケーシング２２のポンプ軸３０が貫通する部分には、軸封部４０が設けられている。

【0029】

軸封部４０は、ポンプ軸３０とポンプケーシング２０（吸込み側ケーシング２２）との隙間をシールするフローティングシール４１を備えている。フローティングシール４１は、ポンプ軸３０側に固定された図示しない合金製の回転リングと、ポンプケーシング２０側に固定された図示しないセラミックス製のフローティングリングと、を備えている。

【0030】

フローティングシール４１は、回転リングとフローティングリングとの隙間から、ポンプケーシング２０の内部の液体を微小に漏出させながら、ポンプ軸３０を回転可能に軸封している。なお、軸封部４０は、フローティングシール４１に代えて、注水が必要な従来のグランドパッキンを備えていても構わない。

【0031】

満水系統５０は、横軸ポンプ４の起動時にポンプケーシング２０内の空気を吸引し、ポンプケーシング２０内を液体で満たす真空ポンプ５４を備えている。真空ポンプ５４は、ポンプケーシング２０の上部に吸気管５１を介して接続されている。吸気管５１には、ポンプケーシング２０内の満水を検知するための満水検知器５２と、吸気管５１を開閉するための吸気弁５３（電動弁又は電磁弁）と、が設けられている。

【0032】

図２は、一実施形態に係る止水ゴム６０の断面構成図である。図３は、図２に示す止水ゴム６０に圧縮空気を供給する配管系をポンプ軸３０の軸方向から視た図である。
図２に示すように、止水ゴム６０は、軸封部４０の外側に、ポンプ軸３０を囲うように配置されている。止水ゴム６０は、圧縮空気供給機構７０の通気管７３から圧縮空気が供給されることで膨らみ、外部の空気が軸封部４０からポンプケーシング２０内に混入することを抑制する。

【0033】

図２に示す止水ゴム６０は、環状（浮き輪状）に形成され、ポンプ軸３０と筒部６１との隙間に配置されている。筒部６１は、軸封部４０から外側に向かって水平方向に延び、ポンプ軸３０を囲っている。通気管７３は、筒部６１を貫通し、筒部６１の内側で止水ゴム６０と接続されている。なお、通気管７３には、止水ゴム６０の内圧を測定する圧力計７３ｂ（図１参照）が設けられている。

【0034】

通気管７３は、図３に示すように、筒部６１の内側でポンプ軸３０を周回するリング管７６と接続されている。リング管７６には、周方向に間隔をあけて複数の水平管７７が接続されている。そして、水平管７７に止水ゴム６０が支持及び接続されている。なお、水平管７７は、１本であっても止水ゴム６０に圧縮空気を供給することは可能であるため、他は単なる支持柱であっても構わない。

【0035】

上記構成によれば、通気管７３から、筒部６１の内側のリング管７６、水平管７７を介して、止水ゴム６０に圧縮空気を供給することができる。止水ゴム６０に圧縮空気を供給することで、止水ゴム６０が膨らみ、止水ゴム６０の内径側がポンプ軸３０に接触し、また、止水ゴム６０の外径側が筒部６１に接触する。これにより、軸封部４０の外側を閉塞することができ、軸封部４０からの外部の空気の混入を抑制することができる。

【0036】

図１に戻り、圧縮空気供給機構７０は、吐出水槽３の水位未満の高さに設けられた補助タンク７１と、補助タンク７１と吐出水槽３との水頭差で、吐出水槽３側から補助タンク７１側に液体を流入させる流入管７２と、流入管７２からの液体の流入によって補助タンク７１の内部で圧縮された圧縮空気を、ポンプケーシング２０の内部に供給する通気管７３と、を有している。

【0037】

補助タンク７１は、ポンプケーシング２０や駆動装置５と同じ建屋内のフロアに設置してもよい。なお、補助タンク７１は、ポンプ機場１の建屋外に設置しても構わない。また、補助タンク７１の容積は、止水ゴム６０の最大容積よりも小さくても構わない。この補助タンク７１には、内部の圧力を計測する圧力計７１ａ（第２の圧力計）と、内部の液体の水位を計測する水位計７１ｂと、が設置されている。

【0038】

補助タンク７１の上部には、大気開放管７４が接続されている。大気開放管７４には、補助タンク７１の内部を大気開放する大気開放弁７４ａが設けられている。また、補助タンク７１の下部には、排水管７５が接続されている。排水管７５には、補助タンク７１の内部に流入した液体を吸込水槽２に排水する排水弁７５ａが設けられている。

【0039】

流入管７２は、吐出管２３の吐出弁２３Ａよりも下流側の底部と、補助タンク７１の下部とを接続している。なお、流入管７２は、吐出弁２３Ａより下流側であれば、吐出弁２３Ａではなく、吐出水槽３の下部などに接続されていても構わない。また、流入管７２は、補助タンク７１における接続口を水封できるように、排水管７５よりも下方で補助タンク７１と接続されているとよい。この流入管７２には、流入弁７２ａが設けられている。

【0040】

通気管７３は、補助タンク７１の上部と、止水ゴム６０とを接続している。通気管７３は、補助タンク７１の内部からの液体の流出を考慮し、補助タンク７１の天壁に接続されている。この通気管７３には、通気弁７３ａが設けられている。なお、大気開放管７４も補助タンク７１の天壁に接続しても構わない。

【0041】

上述した圧縮空気供給機構７０の動作は、制御装置８０によって制御されている。この制御装置８０は、例えば、ＣＰＵ等の演算部、ＲＡＭ，ＲＯＭ，ハードディスクドライブ（ＨＤＤ），ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）等の記憶部、各構成機器とデータのやり取りする出入力インターフェース等が、図示しないバスで接続されたものである。出入力インターフェースには、上述した各構成機器以外にも、図示しないディスプレイ等の表示装置、マウス、キーボード等の入力装置が接続されている。

【0042】

記憶部には、演算部が読み出して実行するためのプログラムが格納されており、制御装置８０はそのプログラムに従って、以下説明する圧縮空気供給プロセスを実行させる。圧縮空気供給機構７０は、少なくともポンプケーシング２０を満水させるとき、この圧縮空気供給プロセスを実行し、止水ゴム６０に圧縮空気を供給して止水ゴム６０を膨らませ、ポンプ軸３０と軸封部４０との間の隙間を気密にシールさせる。

【0043】

図４は、一実施形態に係る圧縮空気供給プロセスにおける弁動作を説明するフローである。
図４に示すように、平常時では、流入弁７２ａ、通気弁７３ａ、大気開放弁７４ａ、排水弁７５ａは閉じられている。

【0044】

圧縮空気供給機構７０は、横軸ポンプ４が運転を停止しているとき（ポンプ軸３０が回転しておらず、吐出弁２３Ａが閉じているとき）、止水ゴム６０の内部の圧力が目標圧力未満であることを条件に、圧縮空気の供給を開始する。なお、「目標圧力」とは、止水ゴム６０が膨んで軸封部４０の外側を閉塞できる状態になる止水ゴム６０の内圧を言う。

【0045】

先ず、ステップ１では、大気開放弁７４ａ及び排水弁７５ａを開き、補助タンク７１の内部を大気開放及び排水する。
次のステップ２では、大気開放弁７４ａ及び排水弁７５ａを閉じ、補助タンク７１の内部に溜まった空気（大気開放で取り込んだ外気）が、補助タンク７１の外部に漏れないようにする。

【0046】

大気開放弁７４ａ及び排水弁７５ａは、補助タンク７１の内圧が大気圧と等しくなったときに閉じる。また、大気開放弁７４ａ及び排水弁７５ａを閉じるタイミングは、補助タンク７１の圧力計７１ａが大気圧と同じ値を計測したとき又は、補助タンク７１の内部が大気圧になる時間を予めタイマー設定しておき、その時間が経過したときであってもよい。

【0047】

ステップ３では、流入弁７２ａを開き、補助タンク７１の内部に吐出水槽３の液体を流入させる。補助タンク７１は、吐出水槽３の水位未満の高さに設けられているため、補助タンク７１と吐出水槽３との水頭差で、吐出水槽３側から補助タンク７１側に液体が流入する。吐出水槽３の液体が、補助タンク７１の内部に溜まっていくと、補助タンク７１の内部の空気が圧縮されていく。

【0048】

ステップ４では、流入弁７２ａを閉じ、吐出水槽３から補助タンク７１への液体の流入を止める。流入弁７２ａを閉じるタイミングは、補助タンク７１の圧力計７１ａが所定圧力以上を計測したタイミング、または、補助タンク７１の水位計７１ｂが所定の水位以上を計測したタイミングであってもよい。なお、「所定圧力」とは、大気圧以上で設定できる設定値であって、上述した目標圧力以上であることが好ましい。なお、「所定水位」とは、補助タンク７１の内部を上述した「所定圧力」以上にできる水位を言う。

【0049】

ステップ５では、通気弁７３ａを開き、流入管７２からの液体の流入によって補助タンク７１の内部で圧縮された圧縮空気を、止水ゴム６０の内部に供給する。これにより、止水ゴム６０を膨らませることができる。
以上が、圧縮空気供給プロセスの基本的な流れである。

【0050】

ステップ６では、上述した圧縮空気供給プロセスの結果、止水ゴム６０の内圧を測定する圧力計７３ｂと補助タンク７１の圧力計７１ａとの計測結果の差圧が所定値以下であった場合、通気弁７３ａが開いている状態で、さらに流入弁７２ａを開き、補助タンク７１の内部の空気を止水ゴム６０の内部に押し込む。つまり、圧縮空気供給機構７０は、止水ゴム６０の圧力と補助タンク７１の圧力を比較し、止水ゴム６０が上述した目標圧力以上になる前に、止水ゴム６０と補助タンク７１の差圧が所定値以下となったら（差圧が殆どなくなったら）、吐出水槽３から補助タンク７１に液体を追加し、補助タンク７１の内部の空気を止水ゴム６０に押し込む。

【0051】

ステップ７では、流入弁７２ａ及び通気弁７３ａを閉じ、吐出水槽３から補助タンク７１への液体の流入を止めると共に、補助タンク７１から止水ゴム６０への圧縮空気の供給も止める。なお、流入弁７２ａを閉じるタイミングは、補助タンク７１の水位計７１ｂが、上述したステップ４での「所定水位」より高い第２の所定水位以上を計測したタイミングであってもよい。なお、「第２の所定水位」とは、補助タンク７１から通気管７３に液体が入り込まないようにするための水位で、補助タンク７１の上部の天壁付近に設定しておくとよい。

【0052】

ステップ８では、止水ゴム６０の内圧が目標圧力以上に達するまで、上述したステップ１～７を繰り返す。つまり、圧縮空気供給機構７０は、止水ゴム６０の内圧を測定する圧力計７３ｂの計測結果が目標圧力以上になるまで、ステップ１～５の基本的な圧縮空気供給プロセス及びステップ６～７の圧縮空気の追加の押し込みプロセスを繰り返す。

【0053】

ステップ１～７の繰り返しによって、止水ゴム６０の圧力計７３ｂの計測結果が目標圧力以上になったら、ステップ９として、通気弁７３ａを閉じ、補助タンク７１から止水ゴム６０の内部への圧縮空気の供給を止める。以上により、止水ゴム６０を膨らませた状態を維持し、外部の空気が軸封部４０からポンプケーシング２０内に混入することを抑制することができる。
なお、その後、微小隙間からの空気漏れ等により、圧力計７３ｂの計測結果が目標圧力未満に下がった場合は、圧縮空気の供給（ステップ１～９）を再開する。これにより、止水ゴム６０を膨らませた状態を保持できる。

【0054】

このように、上述した本実施形態の横軸ポンプ４は、羽根車１０と、羽根車１０が収容されたポンプケーシング２０と、ポンプケーシング２０を満水させる満水系統５０と、ポンプケーシング２０を貫通し、羽根車１０を水平支持するポンプ軸３０と、ポンプ軸３０がポンプケーシング２０を貫通する部分を軸封する軸封部４０と、軸封部４０の外側に、ポンプ軸３０を囲うように配置された止水ゴム６０と、少なくともポンプケーシング２０を満水させるとき、止水ゴム６０に圧縮空気を供給して止水ゴム６０を膨らませ、ポンプ軸３０と軸封部４０との間の隙間を気密にシールさせる圧縮空気供給機構７０と、を備える。この構成によれば、止水ゴム６０を膨らませて、外部の空気が軸封部４０からポンプケーシング２０内に混入することを抑制することができるため、ポンプケーシング２０の上部に満水タンクを設置しなくても、ポンプケーシング２０の内部の落水を抑制することができる。満水タンクがなくなることで、ポンプ機場１のメンテナンス性が向上し、また、真空ポンプ５４の発停頻度を減らすことが可能になる。さらに、横軸ポンプ４が常時満水となることで、災害時にも迅速な横軸ポンプ４の起動が可能となる。

【0055】

また、本実施形態においては、図２に示すように、軸封部４０の外側でポンプ軸３０を囲う筒部６１を備え、止水ゴム６０は、ポンプ軸３０と筒部６１との空間を埋めるように膨らむ。この構成によれば、止水ゴム６０が膨らむと、止水ゴム６０の内径側がポンプ軸３０に接触し、また、止水ゴム６０の外径側が筒部６１に接触するため、軸封部４０における気密性を向上させることができる。

【0056】

また、本実施形態においては、圧縮空気供給機構７０は、少なくともポンプ軸３０を回転させるとき、止水ゴム６０に対する圧縮空気の供給を停止して止水ゴム６０を萎ませる。この構成によれば、横軸ポンプ４の運転時に止水ゴム６０がポンプ軸３０の回転を妨げないようにすることができる。なお、止水ゴム６０を萎ませる場合、通気管７３の通気弁７３ａ及び補助タンク７１の大気開放弁７４ａを開くことで、止水ゴム６０から補助タンク７１を介して圧縮空気を抜くことができる。

【0057】

また、本実施形態においては、図１に示すように、止水ゴム６０の内圧を測定する圧力計７３ｂを有し、圧縮空気供給機構７０は、圧力計７３ｂの計測結果が目標圧力以上になった場合、圧縮空気の供給を停止し、圧力計７３ｂの計測結果が目標圧力未満に下がった場合は、圧縮空気の供給を再開する。この構成によれば、配管の継手などから微小な空気漏れ等があった場合であっても、止水ゴム６０の内圧を保持できる。

【0058】

また、本実施形態においては、ポンプケーシング２０の下流側に接続され、吐出口が吐出水槽３に没している吐出管２３を備えており、圧縮空気供給機構７０は、吐出水槽３の水位未満の高さに設けられた補助タンク７１と、補助タンク７１と吐出水槽３との水頭差で、吐出水槽３側から補助タンク７１側に液体を流入させる流入管７２と、流入管７２からの液体の流入によって補助タンク７１の内部で圧縮された圧縮空気を、止水ゴム６０に供給する通気管７３と、を有する。この構成によれば、この構成によれば、圧縮空気の供給のために空気圧縮機などを駆動させる必要はないため、長期に亘って低コストで止水ゴム６０の内圧を保持できる。

【0059】

また、本実施形態においては、圧縮空気供給機構７０は、流入管７２に設けられた流入弁７２ａと、通気管７３に設けられた通気弁７３ａと、補助タンク７１の内部を大気開放する大気開放弁７４ａと、補助タンク７１の内部に流入した液体を排水する排水弁７５ａと、を有する。この構成によれば、補助タンク７１の内部を大気開放及び排水できるため、補助タンク７１の内部で繰り返し圧縮空気を生成でき、補助タンク７１の容量を小さくすることができる。これにより、補助タンク７１の設置が容易になる。

【0060】

また、本実施形態においては、圧縮空気供給機構７０は、大気開放弁７４ａ及び排水弁７５ａを開き、補助タンク７１の内部を大気開放及び排水した後、大気開放弁７４ａ及び排水弁７５ａを閉じ、その後、流入弁７２ａを開き、補助タンク７１の内部の空気を圧縮した後、流入弁７２ａを閉じ、その後、通気弁７３ａを開き、補助タンク７１の内部の圧縮空気を止水ゴム６０に供給する圧縮空気供給プロセスを実行する。この構成によれば、補助タンク７１の内部で、効率よく圧縮空気を生成できる。

【0061】

また、本実施形態においては、圧縮空気供給機構７０は、圧力計７３ｂの測定結果が目標圧力以上になるまで、圧縮空気供給プロセスを繰り返す。この構成によれば、補助タンク７１の容量が、小さい場合であっても、止水ゴム６０の内圧を目標圧力以上に上昇させることができる。

【0062】

また、本実施形態においては、圧縮空気供給機構７０は、補助タンク７１の内部の圧力を計測する圧力計７１ａを有し、圧縮空気供給プロセスにおいて圧力計７３ｂと第２の圧力計７１ａとの計測結果の差圧が所定値以下になったら、通気弁７３ａが開いている状態でさらに流入弁７２ａを開き、補助タンク７１の内部の空気を止水ゴム６０の内部に押し込む。この構成によれば、この構成によれば、圧縮空気供給プロセスの繰り返し頻度（大気開放及び排水の頻度）を低減することができる。

【0063】

また、本実施形態においては、圧縮空気供給機構７０は、補助タンク７１の内部の水位を計測する水位計７１ｂを有し、水位計７１ｂの計測結果に基づいて、圧縮空気供給プロセスにおける流入弁７２ａを閉じるタイミングを調整する。この構成によれば、補助タンク７１から通気管７３に液体が入り込まないようにすることができる。

【0064】

また、本実施形態においては、軸封部４０は、フローティングシール４１を備える。横軸ポンプ４は、止水ゴム６０によって軸封部４０からの空気の混入を抑制できるため、漏洩量が比較的大きいフローティングシール４１が使用可能になる。フローティングシール４１は、無注水での使用が可能で、従来のグランドパッキンのような軸封注水用バルブや配管等が不要となり、ポンプ機場１の簡素化に寄与できる。

【0065】

また、本実施形態に係るポンプ機場１は、先に記載の横軸ポンプ４を備える。この構成によれば、満水タンクの設置が不要で、ポンプケーシング２０の内部の落水を抑制できるポンプ機場１を提供できる。

【0066】

以上、本発明の好ましい実施形態を記載し説明してきたが、これらは本発明の例示的なものであり、限定するものとして考慮されるべきではないことを理解すべきである。追加、省略、置換、およびその他の変更は、本発明の範囲から逸脱することなく行うことができる。従って、本発明は、前述の説明によって限定されていると見なされるべきではなく、特許請求の範囲によって制限されている。

【0067】

例えば、止水ゴム６０は、図５に示すような構成であってもよい。なお、以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。

【0068】

図５は、一実施形態の変形例に係る止水ゴム６０の断面構成図である。
図５に示すように、止水ゴム６０は、ポンプ軸３０を囲う筒部６１の内壁面に設けられている。止水ゴム６０は、筒部６１の内壁面に沿って周方向にシート状に延び、その幅方向の両端が筒部６１の内壁面に接着などで固定されている。筒部６１における止水ゴム６０の固定位置の間には、接続管６１ａが設けられている。接続管６１ａには、通気管７３が接続されている。

【0069】

上記構成によれば、圧縮空気供給機構７０は、筒部６１の内側に環状に設けられ、圧縮空気の一部が供給されることで膨らみ、軸封部４０をシールする止水ゴム６０を有しているので、軸封部４０からの空気の混入を抑制することができる。これにより、ポンプケーシング２０の上部に満水タンクを設置しなくても、ポンプケーシング２０の内部の落水を抑制することができる。

【0070】

また、例えば、上記実施形態においては、圧縮空気供給機構７０が、補助タンク７１等を備える構成について説明したが、止水ゴム６０に圧縮空気を供給する空気圧縮機（コンプレッサー）を備えていてもよい。また、この空気圧縮機は、上述した駆動装置５のディーゼルエンジンに始動用の圧縮空気を供給する空気圧縮機を流用しても構わない。

【符号の説明】

【0071】

１…ポンプ機場、２…吸込水槽、３…吐出水槽、３ａ…水位計、４…横軸ポンプ、５…駆動装置、５ａ…回転軸、１０…羽根車、１１…ブレード、１２…ハブ、１３…案内羽根、１４…軸受、２０…ポンプケーシング、２１…吐出し側ケーシング、２２…吸込み側ケーシング、２３…吐出管、２３Ａ…吐出弁、２４…吸込管、３０…ポンプ軸、４０…軸封部、４１…フローティングシール、５０…満水系統、５１…吸気管、５２…満水検知器、５３…吸気弁、５４…真空ポンプ、６０…止水ゴム、６１…筒部、６１ａ…接続管、７０…圧縮空気供給機構、７１…補助タンク、７１ａ…圧力計（第２の圧力計）、７１ｂ…水位計、７２…流入管、７２ａ…流入弁、７３…通気管、７３ａ…通気弁、７３ｂ…圧力計、７４…大気開放管、７４ａ…大気開放弁、７５…排水管、７５ａ…排水弁、７６…リング管、７７…水平管、８０…制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】