特許 7638140 立軸ポンプ及び立軸ポンプの先行待機運転方法

(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】2025-02-20

(45)【発行日】2025-03-03

(54)【発明の名称】立軸ポンプ及び立軸ポンプの先行待機運転方法

(51)【国際特許分類】

   F04D 13/00 20060101AFI20250221BHJP

   F04D 29/046 20060101ALI20250221BHJP

   F04D 29/60 20060101ALI20250221BHJP

【ＦＩ】

F04D13/00 D

F04D29/046 A

F04D29/60 D

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2021075065

(22)【出願日】2021-04-27

(65)【公開番号】P2022169194

(43)【公開日】2022-11-09

【審査請求日】2024-03-14

(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】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100146710

【弁理士】

【氏名又は名称】鐘ヶ江 幸男

(74)【代理人】

【識別番号】100186613

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邊 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100137039

【弁理士】

【氏名又は名称】田上 靖子

(72)【発明者】

【氏名】清水 修

(72)【発明者】

【氏名】中塩 雄二

(72)【発明者】

【氏名】杉山 憲一

(72)【発明者】

【氏名】金 成夏

(72)【発明者】

【氏名】金子 浩之

(72)【発明者】

【氏名】小宮 真

(72)【発明者】

【氏名】千葉 真

【審査官】岩田 健一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１６６４２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－３４７３９４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｄ １３／００

Ｆ０４Ｄ ２９／０４６

Ｆ０４Ｄ ２９／６０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

立軸ポンプであって、
羽根車が取り付けられる回転軸を回転自在に支持する水中軸受部材と、
前記水中軸受部材のための潤滑液が貯留される貯液槽と、
前記貯液槽に接続される入口端部を有する第１の給液管路と、
前記水中軸受部材に潤滑液を供給する出口端部を有する第２の給液管路と、
前記第２の給液管路に入る潤滑液の流量を制限するように、前記第１の給液管路と前記第２の給液管路との間に設けられる流量制限部材と、
前記立軸ポンプの取り扱い液を受け入れるように吐出ケーシング又は前記吐出ケーシングの吐出口に接続された吐出管に接続される入口端部と、前記貯液槽に接続される出口端部と、を有する排出管路と、
を備え、
前記排出管路の入口端部は、前記吐出ケーシングの軸封部に接続される、
立軸ポンプ。

【請求項2】

前記第１の給液管路に開閉弁が設けられている、請求項１に記載の立軸ポンプ。

【請求項3】

前記第１の給液管路に、流量調整弁が設けられている、請求項１又は２に記載の立軸ポンプ。

【請求項4】

前記第２の給液管路に、逆止弁が取り付けられている、請求項１～３のいずれかに記載の立軸ポンプ。

【請求項5】

前記立軸ポンプは、複数の前記水中軸受部材と、前記複数の水中軸受部材と同じ数の複数の前記第２の給液管路及び複数の前記流量制限部材と、を備えている、請求項１～４のいずれかに記載の立軸ポンプ。

【請求項6】

前記貯液槽に溢水管が接続されている、請求項１～５のいずれかに記載の立軸ポンプ。

【請求項7】

前記立軸ポンプは、さらに、前記第１の給液管路と前記第２の給液管路の間に配置される給液受け部を備えており、前記第１の給液管路は、前記給液受け部に潤滑液を供給するように配置されており、前記第２の給液管路は、前記給液受け部に接続される入口端部を有し、前記流量制限部材は、前記第１の給液管路又は前記給液受け部に取り付けられている、請求項１～６のいずれかに記載の立軸ポンプ。

【請求項8】

前記給液受け部に溢水管が接続されている、請求項７に記載の立軸ポンプ。

【請求項9】

前記貯液槽又は前記第１の給液管路に、異物除去装置が配置されている、請求項７又は８に記載の立軸ポンプ。

【請求項10】

前記第２の給液管路の管壁が、部分的に透明であるか、又は、前記第２の給液管路の管壁に、カメラ装置を挿入可能な弁部材が取り付けられている、請求項１～６のいずれかに記載の立軸ポンプ。

【請求項11】

立軸ポンプであって、
羽根車が取り付けられる回転軸を回転自在に支持する水中軸受部材と、
前記水中軸受部材のための潤滑液が貯留される貯液槽と、
前記貯液槽に接続される入口端部を有する第１の給液管路と、
前記水中軸受部材に潤滑液を供給する出口端部を有する第２の給液管路と、
前記第２の給液管路に入る潤滑液の流量を制限するように、前記第１の給液管路と前記第２の給液管路との間に設けられる流量制限部材と、
前記立軸ポンプの取り扱い液を受け入れるように吐出ケーシング又は前記吐出ケーシングの吐出口に接続された吐出管に接続される入口端部と、前記貯液槽に接続される出口端部と、を有する排出管路と、
を備え、
前記排出管路の入口端部は、前記吐出ケーシングの吐出口に接続された吐出管に接続され、
前記立軸ポンプは、さらに、前記第１の給液管路と前記第２の給液管路の間に配置される給液受け部を備えており、前記第１の給液管路は、前記給液受け部に潤滑液を供給するように配置されており、前記第２の給液管路は、前記給液受け部に接続される入口端部を有し、前記流量制限部材は、前記第１の給液管路又は前記給液受け部に取り付けられている、立軸ポンプ。

【請求項12】

前記給液受け部に溢水管が接続されている、請求項１１に記載の立軸ポンプ。

【請求項13】

前記貯液槽又は前記第１の給液管路に、異物除去装置が配置されている、請求項１１又は１２に記載の立軸ポンプ。

【請求項14】

前記排出管路に開閉弁が設けられている、請求項１１～１３のいずれかに記載の立軸ポンプ。

【請求項15】

前記排出管路に減圧弁が設けられている、請求項１１～１４のいずれかに記載の立軸ポンプ。

【請求項16】

前記貯液槽に、空気抜弁が設けられている、請求項１１～１５のいずれかに記載の立軸ポンプ。

【請求項17】

前記貯液槽に、前記貯液槽内の水位を検知する水位計が設けられている、請求項１１～１６のいずれかに記載の立軸ポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、河川水や排水などの液体を汲み上げる立軸ポンプ、特に先行待機運転型の立軸ポンプに関する。本発明は、さらに、立軸ポンプの先行待機運転方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年の先行待機運転型立軸ポンプについて、背景技術の一例を説明する。近年、都市化の進展により、緑地の減少及び路面のコンクリート化又はアスファルト化の拡大が進んでいる。これにより、ヒートアイランド現象が発生し、いわゆるゲリラ豪雨と呼ばれる局所的な集中豪雨が都市部で頻発している。コンクリート化又はアスファルト化した路面では、局所的な大量の降雨は、地中に吸収されることなくそのまま水路に導かれる。その結果、大量の雨水が、短時間のうちに排水機場に流入する。

【0003】

頻発するこのような集中豪雨によってもたらされる大量の雨水は、速やかに排水される必要がある。従って、排水機場に設置する立軸ポンプでは、雨水が排水機場に到達する前に予め始動させておく先行待機運転が行われている。これにより、ポンプの始動遅れによる浸水被害が生じることを防止することができる。具体的には、先行待機運転では、吸込水槽の水位が、揚水運転ができるレベルの水位に到る前の、低水位の状況からポンプの運転が行われる。そこで、吸込水槽の水位が揚水レベルに達するまでは、ポンプは、揚水が行われないまま運転がなされる（以下、気中運転と称する）。その間、ポンプの回転軸（換言すれば、主軸）を支持する軸受、および回転軸の軸スリーブには、揚水が供給されない。すなわち、軸受および軸スリーブはドライ状態におかれる。

【0004】

立軸ポンプの気中運転の間、軸受と軸スリーブは、大気中で、高摩擦の状態で摺動することになる。特に、先行待機運転では、揚水が開始され軸受が水で潤滑される前に気中運転が行われる。軸受部がドライ状態のままでポンプの気中運転を可能にするには、例えば、水中軸受にセラミックまたは樹脂等を使用し、軸スリーブに超硬合金や溶射被膜を使用することが考えられる。しかしながら、ポンプの運転中、軸受および軸スリーブがドライ状態にあると、高い摩擦によって軸受の温度が上昇し、軸受自体、もしくは軸受周りの材料の限界温度を超える虞がある。また、摩擦の影響を抑えるように摩擦係数が低い特殊な樹脂またはセラミックを用いる必要がある。

【0005】

このような材料または設計上の制限を無くすように、例えば、以下に記すような技術が提案されている。

【0006】

具体的には、特開２０００－２１９０号公報（特許文献１）には、軸受ケーシングに収容された軸受部材と、主軸に取り付けられるとともに軸受部材に摺接する軸スリーブとを備え、軸スリーブに、上部に揚水が出入り可能な開口部を設けた有底環状の貯水部を設け、有底環状の貯水部内に軸受部材を水没させるように構成した立軸ポンプのすべり軸受装置が記載されている。

【0007】

特開２０００－２６６０４２号公報（特許文献２）には、環状の硬質軸受部材と、主軸に取り付けられるとともに軸受部材に摺接する軸スリーブと、環状の硬質軸受部材を嵌合して外周に配置される金属製環状のバックメタルと、バックメタルを嵌合して外周に配置される環状の緩衝部材と、緩衝部材を嵌合して外周に配置される金属製環状のシェルとを備え、バックメタルには、揚水の貯水可能な上端開口部を有する凹状断面の環状の貯水部が設けてある立軸ポンプのすべり軸受装置が記載されている。

【0008】

特開平５－４４６８９号公報（特許文献３）には、潤滑油を含浸した多孔質ＳｉＣからなるセラミック軸受と、主軸に取り付けられるとともにセラミック軸受に摺接するスリーブと、セラミック軸受を、セラミック軸用バックメタルを介して支持するセラミック軸用緩衝材とを備え、セラミック軸受とセラミック軸用バックメタルが互いに当接する面に空隙を形成し、該空隙にパイプを介して油または水を供給するように構成した排水ポンプ軸受構造が記載されている。

【0009】

特開２０１７－１６６４２３号公報（特許文献４）には、ポンプの揚水の一部を濾過するサイクロンセパレータと、その浄水を水中軸受に確実に送るための流量計、差圧計を備えている。

【0010】

特許文献１に記載された技術では、主軸と一体に回転する軸スリーブに、上部に揚水が出入り可能な開口部を設けた有底環状の貯水部を設け、有底環状の貯水部内に軸受部材を水没させるように構成しているため、貯水部に軸受部材を水没させるために必要な水量を確保することが難しく、特にポンプ起動時には軸受部の摩擦熱によって水が蒸発するため、必要な水量を確保することが難しいという問題がある。また、揚水に含まれる砂や泥が貯水部に溜まり、軸受部材と軸スリーブの摺動部（換言すれば、摺接面）が損傷を受けるという問題がある。

【0011】

特許文献２に記載された技術では、バックメタルに、揚水の貯水可能な上端開口部を有する凹状断面の環状の貯水部を設けて貯水部に揚水を貯水し、この貯水の水冷作用および貯水が蒸発したときの気化熱による冷却作用によってバックメタルを冷却し、バックメタルを介して軸受部材を冷却しているため、軸受部材と軸スリーブとの摺動部を水で直接に冷却していないので、充分に冷却できないという問題がある。また、特許文献１と同様に、ポンプ起動時には軸受部の摩擦熱によって水が蒸発するため、必要な水量を確保することが難しいという問題がある。

【0012】

特許文献３に記載された技術では、セラミック軸受とセラミック軸用バックメタルが互いに当接する面に空隙を形成し、該空隙に油または水を供給することにより、空隙内の油または水を多孔質ＳｉＣの細孔を通して軸受の摺動面に滲出させ、摺動面の潤滑をしているため、軸受とスリーブとの摺動部を水で直接に冷却していないので、充分に冷却できないという問題がある。

【0013】

特許文献４に記載された技術においては、サイクロンセパレータでは微小な異物が取り切れず、給水先の水中軸受が早期摩耗するので、ポンプの運転ができなくなる可能性がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0014】

【文献】特開２０００－２１９０号公報

【文献】特開２０００－２６６０４２号公報

【文献】特開平５－４４６８９号公報

【文献】特開２０１７－１６６４２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0015】

本発明の一実施形態は、上記の事情に鑑みなされたもので、初期運転時に軸受と軸スリーブとの間に液体を供給することにより、軸受および軸スリーブがドライ状態で動作することを防止できる、立軸ポンプを提供することを目的とする。また、本発明の一実施形態は、初期運転時に軸受と軸スリーブとの間に液体を供給することにより、軸受および軸ス
リーブがドライ状態で動作することを防止できる、立軸ポンプの先行待機運転方法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】

【0016】

本発明の一実施形態によれば、立軸ポンプであって、羽根車が取り付けられる回転軸を回転自在に支持する水中軸受部材と、水中軸受部材のための潤滑液が貯留される貯液槽と、貯液槽に接続される入口端部を有する第１の給液管路と、水中軸受部材に潤滑液を供給する出口端部を有する第２の給液管路と、第２の給液管路に入る潤滑液の流量を制限するように、第１の給液管路と第２の給液管路との間に設けられる流量制限部材と、を備える、立軸ポンプを提供することができる。

【0017】

また、本発明の一実施形態によれば、立軸ポンプの先行待機運転を行う方法であって、潤滑液が貯留される貯液槽と、貯液槽と水中軸受部材との間に配置される管路に設けられた第１の弁を開くと共にタイマーを設定する工程と、貯液槽内の潤滑液を、管路に設けられた流量制限部材によって低減された流量で、水中軸受部材に供給する工程と、タイマーで設定された時間後に立軸ポンプのポンプモータを始動する工程と、ポンプモータの停止後に第１の弁を閉じる工程と、を含む、方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の第１実施形態による立軸ポンプの全体概要を示す模式図である。

【図1A】本発明の第２実施形態による立軸ポンプの全体概要を示す模式図である。

【図1B】本発明の第３実施形態による立軸ポンプの全体概要を示す模式図である。

【図2】立軸ポンプの部分断面図である。

【図3】立軸ポンプの部分断面図である。

【図4】図３に示す軸受の横方向断面図である。

【図5】立軸ポンプの始動工程を示すフロー図である。

【図6】立軸ポンプの停止工程を示すフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の各実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明はあくまでも一例を示すものであって、本願発明の技術的範囲を以下の実施形態に限定する趣旨ではない。また、図面では、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。尚、以下の説明において、「上」、「下」等の方向を示す用語は、図１等に示す立軸ポンプの設置状態における方向を意味する。
［第１実施形態］

【0020】

図１は、本発明の第１実施形態による立軸ポンプ１００の全体概要を示す模式図である。立軸ポンプ１００は、鉛直方向に延びる回転軸１０１と、回転軸１０１の下端部に取り付けられた羽根車１０２と、回転軸１０１の上端に設けられ回転軸１０１を回転駆動する図示していないポンプモータ等の駆動機と、を備える。立軸ポンプ１００は、羽根車１０２を回転させることによってポンプケーシング１０８を通じて下方から上方に揚水するポンプである。

【0021】

また、立軸ポンプ１００は、先行待機運転型のポンプである。先行待機運転では、まず、吸込水位に関係なく降雨情報等に基づいて、羽根車１０２が水没する前の気中状態で羽根車１０２を回転させ始める（気中運転）。羽根車１０２の位置まで水位が上昇すると、立軸ポンプ１００の運転状態は、羽根車１０２で取り扱い液を撹拌する運転（気水撹拌運転）から、吸気口から供給される空気を取り扱い液と共に吸い込ませつつ液量を徐々に増やす運転（気水混合運転）を経て、定格流量での取り扱い液の排出を行う通常運転（定常運転）へと移行する。

【0022】

立軸ポンプ１００は、回転軸１０１、羽根車１０２、及び案内羽根１０３を囲む実質的に円筒状のポンプケーシング１０８を備える。案内羽根１０３は、ポンプケーシング１０８の内周面に固定されている。また、ボウルブッシュ１１０が、案内羽根１０３を介してポンプケーシング１０８に固定されている。また、案内羽根１０３は、羽根車１０２により揚水された水流の旋回成分を鉛直上方成分に変換する。

【0023】

ポンプケーシング１０８は、ポンプ吸込口である吸込ベル１０４と、案内羽根１０３及び軸受部材１２０Ａを収容する吐出しボウル１０５と、を含むことができる。吸込ベル１０４は、ベルマウス形状に形成される。吐出しボウル１０５は、案内羽根１０３を取り囲む実質的に円筒形に形成され、筒径が回転軸１０１の伸長方向に沿って、上方に拡径した後、縮径するように形成されている。

【0024】

また、ポンプケーシング１０８は、吐出しボウル１０５の上方に配置され所望の高さまで延びる吊り下げ管１０６を含むことができる。吊り下げ管１０６は、回転軸１０１を囲む円筒状に形成される。吊り下げ管１０６を通して、立軸ポンプ１００の取り扱い液（換言すれば、立軸ポンプ１００によって移送される液体）が揚水される。また、ポンプケーシング１０８は、吊り下げ管１０６に接続される吐出しエルボ（換言すれば、吐出ケーシング）１０７を含むことができる。吐出しエルボ１０７は、回転軸１０１に沿って鉛直方向に伸長した後、実質的に水平方向へと向きを変えるように形成される。従って、揚水した取り扱い液は、吐出しエルボ１０７によって、実質的に水平方向に流れの向きを変えられる。吸込ベル１０４、吐出しボウル１０５、吊り下げ管１０６、及び、吐出しエルボ１０７は、適宜フランジで接続されてポンプケーシング１０８を構成している。

【0025】

また、立軸ポンプ１００は、回転軸１０１を回転自在に支持する水中軸受部材１２０を備える。本実施形態では、２つの水中軸受部材（以下、軸受部材）１２０Ａ、１２０Ｂが設けられている。しかし、立軸ポンプ１００において、軸受部材１２０の数は特に限定されない。

【0026】

軸受部材１２０Ａ，１２０Ｂは、回転軸１０１に沿って互いに離間して設けられたすべり軸受である。図１では図示されない軸スリーブが、軸受部材１２０Ａ，１２０Ｂの軸受面と摺接するように回転軸１０１に取り付けられる。軸受部材１２０Ａは、支持部材１３０を介してボウルブッシュ１１０に固定されている。軸受部材１２０Ｂは、軸受部材１２０Ａより高い位置に配置されることができる。軸受部材１２０Ｂは、ポンプケーシング１０８に固定される支持部材１３２によって支持されることができる。

【0027】

据付床１１００の開口穴１１０１に吊り下げ管１０６が挿入される。こうして、立軸ポンプ１００は、吐出しエルボ１０７の下部で据付床１１００に固定され設置されることができる。

【0028】

図１に示すように、立軸ポンプ１００は、軸受部材１２０Ａ、１２０Ｂに潤滑液を供給するための給液管路１１０２Ａ、１１０２Ｂ（第２の給液管路）を備える。第２の給液管路の本数は、軸受部材の個数と同数となるのが望ましい。給液管路１１０２Ａ、１１０２Ｂは、それぞれ、給液受け部１１０４内に開口する入口端部（符号省略）を有する。それら入口端部からカメラを入れることによって、第２の給液管路内に異物の閉塞等がないかを確認でき、また、入口端部から清水を給水することによって、第２の給液管路の内部を清掃することができる。給液受け部１１０４は、軸受部材１２０Ａ、１２０Ｂより上方の位置でポンプケーシング１０８の外部に設置される。また、給液管路１１０２Ａ、１１０２Ｂは、軸受部材１２０Ａ、１２０Ｂで、またはその近傍で、開口する出口端部（符号省略）を有することができる。本実施形態において、給液受け部１１０４は、上方に向けて
開口する上部開口１１０６を形成する容器又は槽の形状を有することができる。給液受け部１１０４の底壁に給液管路１１０２Ａ、１１０２Ｂの入口端部が開口している。給液受け部１１０４の容積は、適宜決定することができる。給液受け部１１０４又は給液受け部１１０４の下流側の給液管路１１０２Ａ、１１０２Ｂに、逆止弁１１０５を設けることができる。また、給液受け部１１０４に溢流管１１０８を設けることができる。

【0029】

給液受け部１１０４には、給液管路１１２６（第１の給液管路）を通して、ポンプケーシング１０８の外部で据付床１１００に設置された貯液槽１１１０からの潤滑液が供給される。給液受け部１１０４は軸受部材１２０の個数（本実施形態では２個）に応じた複数の部屋１１０４ａ、１１０４ｂに分かれ、各部屋の上方に給液管路１１２６からの分岐管１１２６ａ、１１２６ｂが設置される。これにより、それぞれの分岐管１１２６ａ、１１２６ｂから潤滑液が流れ出ているか目視することができる。図示の例では、単一の給液受け部１１０４が、２つの軸受部材１２０Ａ、１２０Ｂのそれぞれに対応する２つの部屋１１０４ａ、１１０４ｂに、仕切板１１０３により分けられている。しかし、部屋１１０４ａ、１１０４ｂは、互いに独立した別個の容器又は槽の形態を有していてもよい。また、貯液槽１１１０は、排出管路１１１２に接続されている。排出管路１１１２は、一端（出口端部と称する）が貯液槽１１１０に接続され、他端（入口端部と称する）が立軸ポンプ１００の吐出しエルボ１０７の軸封部１０７ａに接続される。これにより、本実施形態では、立軸ポンプ１００から吐出する取り扱い液が、貯液槽１１１０に貯留され、潤滑液として使用される。従って、以下の説明では、貯液槽１１１０内の取り扱い液を、潤滑液と称する場合がある。後述するように、排出管路１１１２は、吐出しエルボ１０７に、軸封部１０７ａ以外の部分で接続されていてもよい。また、排出管路１１１２は、吐出しエルボ１０７の吐出口１０７ｂに接続される吐出管に接続されてもよい。

【0030】

図１において、貯液槽１１１０には、取り扱い液から異物を除去するための単一または複数の透液性のマットまたはシート等の異物除去装置１１１６が設けられてよい。また、排出管路１１１２は、貯液槽１１１０の高さ方向中央より上部、具体的には、貯液槽１１１０の側壁上部または上壁に接続されることが好ましい。排出管路１１１２からの取り扱い液が異物除去装置１１１６を通過することにより、取り扱い液から異物を除去することができる。透液性マット等の異物除去装置１１１６の清掃及び／又は交換を行うことができるように、貯液槽１１１０の上壁には、開閉可能な蓋部１１１８が設けられてよい。貯液槽１１１０の容積は、特に限定されない。貯液槽１１１０には、溢流管１１２０が設けられてよい。図１では特に示されないが、溢流管１１２０を流れる余剰の潤滑液は、適宜、据付床１１００の下方で、立軸ポンプ１００に吸い込まれる取り扱い液と合流させてもよい。また、溢流管１１２０は、貯液槽１１１０に戻る戻り管１１２２を含んでいてもよい。戻り管１１２２には、開閉弁１１２４を設けることができる。

【0031】

給液管路１１２６は、貯液槽１１１０内の潤滑液を、貯液槽１１１０の外部に移送するように構成されている。給液管路１１２６には、流量調整弁１１１４が設けられてよく、また、必要に応じてストレーナまたは複式ストレーナ等の異物除去装置（図示せず）が設けられてよい。また、給液管路１１２６には、開閉弁１１３０を設けることができる。本実施形態では、開閉弁１１３０は、電動弁として構成され、例えば、立軸ポンプ１００の運転を制御する図示されない制御装置によって動作することができる。給液管路１１２６の入口端部が貯液槽１１１０に接続され、出口端部が、給液受け部１１０４内に開口する。給液管路１１２６の出口端部に、流量制限部材１１３２を取り付けることができる。図示の例では、給液管路１１２６の分岐管１１２６ａ、１１２６ｂのそれぞれの出口端部に、流量制限部材１１３２ａ、１１３２ｂが取り付けられている。流量制限部材１１３２は、例えば低圧用ノズル、スプレー式ノズル、ボール弁又はフラップ弁等の弁部材、メッシュ状部材等、給液受け部１１０４に流入する潤滑液の流量を低減することができるものであれば、特に限られない。従って、流量制限部材１１３２は、給液受け部１１０４に取り
付けられてもよい。こうして、貯液槽１１１０から移送された潤滑液は、流量制限部材１１３２によって低減された流量で、給液受け部１１０４に供給される。給液受け部１１０４はポンプケーシング１０８の外部に設置されるので、微小流量の潤滑液の流れを目視で容易に確認することができる。また、流量制限部材１１３２のメンテナンスを容易に行うことができる。

【0032】

本実施形態では、潤滑液は、給液管路１１２６の入口端部と出口端部との高低差によって、貯液槽１１１０から給液受け部１１０４に自然流下することができる。しかし、貯液槽１１１０からの潤滑液の移送は、適宜、ポンプを用いて行われてもよい。潤滑液は、給液受け部１１０４から、給液管路１１０２Ａ、１１０２Ｂを通って、軸受部材１２０Ａ、１２０Ｂに自然流下する。

【0033】

なお、図示の例では、給液受け部１１０４が、上方に向けて開口する上部開口１１０６を有しているが、他の実施形態では、給液受け部１１０４は、側壁に開口部を有してもよく、その場合、給液管路１１２６は、側壁の開口部に接続されてよい。
［第２実施形態］

【0034】

上記したように、排出管路１１１２は、吐出しエルボ１０７に、軸封部１０７ａ以外の部分で接続されることができ、または、吐出しエルボ１０７の吐出口１０７ｂに接続される吐出管に接続されることができる。図１Ａに示される第２の実施形態では、排出管路１１１２は、吐出しエルボ１０７の吐出口１０７ｂに接続される吐出管１０９に接続されている。なお、図１Ａにおいて、図１と共通する部分については、図１と同じ参照符号を付している。また、第２実施形態では、第１実施形態と共通する部分については詳しい説明を省略する。

【0035】

図１Ａでは、貯液槽１１１０は実質的に密閉状態にされ、上壁に空気抜弁１２０６が設けられている。なお、空気抜弁１２０６は、弁箱の内部にフロートが配置される既知の構成を有する空気抜弁であってよい。弁箱内に空気が溜まると水面と共にフロートが下降することにより、弁座が開放されて空気が排出される。これにより、取り扱い液と共に貯液槽１１１０に流入し、貯液槽１１１０内に溜まった空気を空気抜弁１２０６によって逃がすことができる。

【0036】

排出管路１１１２には、開閉弁１２０２及び／又は減圧弁１２０４を設けることができる。開閉弁１２０２は、電動弁であってよい。開閉弁１２０２を常閉型とし、立軸ポンプ１００の始動と共に開閉弁１２０２を開けることにより、貯液槽１１１０に取り扱い液を流入させることができる。吐出管１０９から排出される取り扱い液は、高い圧力で、貯液槽１１１０に流入する。第２実施形態では、排出管路１１１２に減圧弁１２０４を設けることにより、吐出管１０９からの取り扱い液の水圧を減じることができる。

【0037】

また、貯液槽１１１０には、貯液槽１１１０の水位を検知するように水位計１２０８が設けられてよい。これにより、貯液槽１１１０内が満水となったら開閉弁１２０２を閉じる制御を行うことができる。

【0038】

図１Ａの例では、比較的多量の異物を含む液体が、貯液槽１１１０から給液管路１１２６に流入する。従って、給液管路１１２６にストレーナまたは複式ストレーナ等の異物除去装置１１２８を設けることが望ましい。

【0039】

潤滑液は、貯液槽１１１０から給液受け部１１０４に自然流下することができる。しかし、貯液槽１１１０からの潤滑液の移送は、適宜、ポンプを用いて行われてもよい。潤滑液は、給液受け部１１０４から、給液管路１１０２Ａ、１１０２Ｂを通って、軸受部材１
２０Ａ、１２０Ｂに自然流下する。
［第３実施形態］

【0040】

さらに、本発明の第３実施形態が、図１Ｂに示される。図１Ｂにおいて、図１と共通する部分については、図１と同じ参照符号を付し、第１実施形態と共通する部分については詳しい説明を省略する。

【0041】

第１実施形態と同様に、第３実施形態では、排出管路１１１２は、軸封部１０７ａで吐出しエルボ１０７に接続されている。軸封部１０７ａから漏れ出る取り扱い液の量は、軸封部１０７ａのシール方法によって異なる。例えば、メカニカルシールが採用される場合には、取り扱い液は、シール部の微小な隙間から漏れ出るので、軸封部１０７ａから排出管路１１１２に流れ出る液体の流量は比較的小さい。その場合、排出管路１１１２内の液体に異物が混入している可能性が低いので、流量制限部材１１３２での異物の詰まりは生じにくい。従って、必ずしも、流量制限部材１１３２からの潤滑液の流れを目視で確認する必要がない。この場合、図１Ｂに示すように、給液受け部１１０４を省略することができる。図１Ｂに示す第３実施形態では、給液管路１１２６の分岐管１１２６ａ、１１２６ｂと給液管路１１０２Ａ、１１０２Ｂとが、ポンプケーシング１０８の外部に配置された流量制限部材１１３２を介して接続されている。こうして、貯液槽１１１０から移送された潤滑液は、流量制限部材１１３２によって低減された流量で、給液管路１１０２Ａ、１１０２Ｂを通る。

【0042】

第３実施形態においても、潤滑液は、貯液槽１１１０から流量制限部材１１３２に自然流下することができる。しかし、貯液槽１１１０からの潤滑液の移送は、適宜、ポンプを用いて行われてもよい。流量制限部材１１３２を通過した潤滑液は、給液管路１１０２Ａ、１１０２Ｂを通って、軸受部材１２０Ａ、１２０Ｂに自然流下する。

【0043】

第３実施形態では、念のため、流量制限部材１１３２からの潤滑液の流れを確認できるように、給液管路１１０２Ａ、１１０２Ｂは、部分的に透明であるように構成されてもよい。また、例えば、検査用カメラを給液管路１１０２Ａ、１１０２Ｂ内に挿入するための弁部材１２１０を給液管路１１０２Ａ、１１０２Ｂの管壁に取り付け、給液管路１１０２Ａ、１１０２Ｂの内部を点検できるように構成してもよい。

【0044】

図２は、第１～第３実施形態による立軸ポンプ１００の部分断面図であり、給液管路１１０２Ｂの出口側の構成例を示す。なお、ここでは、軸受部材１２０として、軸受部材１２０Ｂを例として説明するが、軸受部材１２０Ａについても実質的に同様の構成が適用されてよい。図２に示すように、軸受部材１２０Ｂは、回転軸１０１の軸スリーブ１０１Ｂと摺接する軸受面（換言すれば、摺接面）を含む軸受２１２０と、軸受２１２０が取り付けられる軸受ケース２１２２とを備えることができる。また、軸受部材１２０Ｂは、軸受２１２０と軸受ケース２１２２との間に配置される緩衝材２１２４を備えることができる。しかし、軸受部材１２０Ｂの具体的形状は、図示のものに限られない。

【0045】

図２の例では、給液管路１１０２Ｂは、その出口端部が軸受面の上方で開口するように、下方に曲げられている。これにより、微小な流量の潤滑液を、軸受面に近い位置から供給することができる。また、図２の例では、軸受面の上端２１２０ａに、テーパが付けられている。微小量の潤滑液は、図２に示すように水滴状に滴下される場合もある。軸受面の上端２１２０ａの傾斜に沿って、潤滑液の滴を、スムーズに軸受面に案内することができる。しかし、上記のようなテーパ面は、必ずしも設けられなくてもよく、軸受面は、全体に平坦であってもよい。

【0046】

また、図２に示すように、回転軸１０１に羽根２００を取り付けることができる。羽根
２００は、軸受部材１２０Ｂより低い位置に設けることができる。回転軸１０１と共に回転する羽根２００によって風圧を発生させることができる。この風圧によって、軸受部材１２０Ｂを通過した潤滑液を上方に押し戻し、押し戻された潤滑液によって潤滑を行うことができる。また、風圧によって軸受面を冷却することができるので、軸受面の寿命を長くすることができる。

【0047】

図３は、給液管路１１０２Ｂの出口側の他の構成例を示す、立軸ポンプ１００の部分断面図である。図３の例では、給液管路１１０２Ｂは、軸受ケース２１２２の内部空間２１２６に接続されており、内部空間２１２６が、潤滑液で満たされるように構成されている。軸受面２１２０ｂで開口する出口端部を有する管状部材２１２８が、上下方向に異なる位置に配置され、軸受２１２０及び緩衝材２１２４を貫通する。管状部材２１２８の入口端部は、内部空間２１２６で開口する。図３の構成により、微小流量の潤滑液を、軸受面２１２０ｂに直接供給することができる。

【0048】

図４は、図３に示す軸受部材１２０Ｂの軸受２１２０の横方向断面を示し、管状部材２１２８の配置を示す。図４では、管状部材２１２８が、軸受２１２０の周方向に配列されていることが分かる。周方向の複数位置から潤滑液を供給することにより、軸受面２１２０ｂを効率よく冷却することができ、軸受２１２０の寿命を長くすることができる。また、図４に示すように、管状部材２１２８は、軸受面２１２０ｂの軸方向溝（いわゆる油溝）２１２０Ｃで開口するように配置されることが望ましい。

【0049】

再び図１を参照すると、第１実施形態の立軸ポンプ１００の運転中、排出管路１１１２から貯液槽１１１０及び給液管路１１２６、給液受け部１１０４及び給液管路１１０２Ａ、１１０２Ｂを介して、潤滑液が軸受部材１２０Ａ、１２０Ｂに連続的に供給される。立軸ポンプ１００の始動及び停止時に、給液管路１１２６に設けられた開閉弁１１３０を動作することができる。開閉弁１１３０が電動弁である場合、開閉弁１１３０の動作は、例えば、回転軸１０１の駆動を制御する制御装置によって自動的に制御され得る。上記したように、立軸ポンプ１００は、先行待機運転型のポンプである。このような立軸ポンプ１００において、予め設定された先行待機運転の始動条件が成立すると、開閉弁１１３０が開かれ、制御装置のタイマーがオン状態にされる。所定時間が経過し、タイマーがオフ状態になると、ポンプモータが始動され、立軸ポンプ１００が気中運転を開始する。タイマーの所定時間は、例えば、弁１１３０が開いてから、潤滑液が十分に軸受部材１２０Ａ、１２０Ｂに供給され始めるまでの時間であることができ、これは、ポンプごとに予め設定される時間であってよい。ポンプモータが停止すると、開閉弁１１３０が閉じられ、軸受部材１２０Ａ、１２０Ｂへの潤滑液の供給が停止される。図５は、立軸ポンプ１００の始動時の開閉弁１１３０の動作を示すフロー図であり、図６は、立軸ポンプ１００の停止時の開閉弁１１３０の動作を示すフロー図である。

【0050】

第１実施形態において、給液管路１１２６を出た潤滑液は、流量制限部材１１３２によって低減された微小な流量で、軸受部材１２０Ａ、１２０Ｂに供給される。貯液槽１１１０には、吐出しエルボ１０７からの取り扱い液（換言すれば、揚水後の液体）の一部が流入するので、立軸ポンプ１００の運転中に、貯液槽１１１０内に十分な量の潤滑液を貯留しておくことができる。従って、立軸ポンプ１００の運転が停止された後、再度の始動（すなわち気中運転の開始）に備えることができる。すなわち、始動条件が成立すると、始動に先立って開閉弁１１３０を開き、潤滑液の供給を開始することができる。

【0051】

潤滑液は、立軸ポンプ１００の始動後も供給することができる。潤滑液は、貯液槽１１１０の異物除去装置１１１６及び／又は給液管路１１２６の異物除去装置等で、異物が除去された状態で、軸受部材１２０Ａ、１２０Ｂに供給される。従って、ポンプケーシング１０８内の取り扱い液と比べて異物の少ない液体を、潤滑液として供給することができる
。

【0052】

また、第１実施形態によれば、貯液槽１１１０と軸受部材１２０Ａ、１２０Ｂとの間に、給液受け部１１０４が設けられる。貯液槽１１１０から流下した潤滑液は、流量制限部材１１３２によって流量が低減され、給液受け部１１０４に流入する。こうして、仮に貯液槽１１１０の容積が小さい場合でも、微小量の潤滑液を比較的長い時間にわたって軸受面に供給することができる。軸受面に対する供給流量は、毎分数ｍｌ程度にすることができる。

【0053】

このように、本発明の第１実施形態によれば、立軸ポンプ１００の取り扱い液の一部を、潤滑液として、各軸受部材１２０に供給することができる。液体は、排出管路１１１２、貯液槽１１１０、第１の給液管路１１２６、給液受け部１１０４及び第２の給液管路１１０２Ａ、１１０２Ｂを通して供給される。液体を、潤滑液として貯液槽１１１０に溜めておくことができるので、ポンプモータ始動前の気中運転の間、貯液槽１１１０の潤滑液を軸受部材１２０に供給することができる。貯液槽１１１０及び／又は給液管路１１２６に異物除去装置１１１６等を配置することにより、ポンプケーシング１０８内の取り扱い液よりも異物の少ない液体を、潤滑液として使用することができる。

【0054】

また、潤滑液は、貯液槽１１１０と軸受部材１２０との間に設置された給液受け部１１０４に、流量制限部材１１３２によって低減された流量で供給される。これにより、貯液槽１１１０の容積が比較的小さい場合でも、気中運転時の長い時間、潤滑液の供給を行うことができる。微小流量の潤滑液でも、十分に軸受温度の上昇を抑制することができる。

【0055】

給液受け部１１０４をポンプケーシング１０８の外部に設置することにより、微小流量の潤滑液の流れを、目視で容易に確認することができ、また、流量制限部材１１３２のメンテナンスを容易に行うことができる。また、微小流量の潤滑液は、給液管路１１０２Ａ、１１０２Ｂの出口端部を軸受面の近傍に配置するまたは軸受面で直接開口させること等により、軸受面に確実に供給することができる。また、給液受け部１１０４の上流側の第１の給液管路１１２６に、電動弁として開閉弁１１３０を設けることにより、先行待機運転時の潤滑液の供給を自動制御により行うことが可能である。

【0056】

図１Ａに示す第２実施形態もまた、軸受部材１２０のための潤滑液を、流量制限部材１１３２によって低減された流量で供給することができる。これにより、貯液槽１１１０の容積が比較的小さい場合でも、気中運転時の長い時間、潤滑液の供給を行うことができる。微小流量の潤滑液でも、十分に軸受温度の上昇を抑制することができる。

【0057】

第２実施形態は、排出管路１１１２が吐出管１０９に接続される等、立軸ポンプ１００から大流量の取り扱い液が取り出される場合に、好適に実施することができる。第２実施形態による立軸ポンプ１００の先行待機運転では、予め設定された先行待機運転の始動条件が成立すると、開閉弁１１３０が開かれ、制御装置のタイマーがオン状態にされる。所定時間が経過し、タイマーがオフ状態になると、ポンプモータが始動され、立軸ポンプ１００が気中運転を開始する。ポンプモータの始動と共に、開閉弁１２０２が開かれ、吐出管１０９からの取り扱い液が、貯液槽１１１０に流入する。水位計１２０８が、貯液槽１１１０の満水状態を検知すると、開閉弁１２０２が閉じられる。タイマーの所定時間は、例えば、開閉弁１１３０が開いてから、潤滑液が十分に軸受部材１２０Ａ、１２０Ｂに供給され始めるまでの時間であることができ、これは、ポンプごとに予め設定される時間であってよい。ポンプモータが停止すると、開閉弁１１３０が閉じられ、軸受部材１２０Ａ、１２０Ｂへの潤滑液の供給が停止される。

【0058】

図１Ｂに示す第３実施形態もまた、軸受部材１２０のための潤滑液を、流量制限部材１
１３２によって低減された流量で供給することができる点で、第１実施形態と実質的に同様の効果を奏する。また、第３実施形態は、軸封部１０７ａにメカニカルシールが採用される等、立軸ポンプ１００から比較的小流量の取り扱い液が取り出される場合に好適に実施することができる。取り扱い液中の異物の量が少ないので、給液受け部１１０４を必要とすることなく、第１の給液管路１１２６（図示の例では、分岐管１１２６ａ、１１２６ｂ）と第２の給液管路１１０２Ａ、１１０２Ｂを、流量制限部材１１３２を介して接続することができる。また、異物除去装置１１１６、１１２８等も省略することができる。従って、立軸ポンプ１００の設備を簡素化することができる。

【0059】

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその均等物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または省略が可能である。

【0060】

本発明は、以下の態様を含む。
１．立軸ポンプであって、
羽根車が取り付けられる回転軸を回転自在に支持する水中軸受部材と、
水中軸受部材のための潤滑液が貯留される貯液槽と、
貯液槽に接続される入口端部を有する第１の給液管路と、
水中軸受部材に潤滑液を供給する出口端部を有する第２の給液管路と、
第２の給液管路に入る潤滑液の流量を制限するように、第１の給液管路と第２の給液管路との間に設けられる流量制限部材と、を備える、
立軸ポンプ。
２．第１の給液管路に開閉弁が設けられている、上記１．に記載の立軸ポンプ。
３．第１の給液管路に、流量調整弁が設けられている、上記１．又は２．に記載の立軸ポンプ。
４．第２の給液管路に、逆止弁が取り付けられている、上記１．～３．のいずれかに記載の立軸ポンプ。
５．立軸ポンプは、複数の水中軸受部材と、複数の水中軸受部材と同じ数の複数の第２の給液管路及び複数の流量制限部材と、を備えている、１．～４．のいずれかに記載の立軸ポンプ。
６．立軸ポンプの取り扱い液を受け入れるように吐出ケーシング又は吐出ケーシングの吐出口に接続された吐出管に接続される入口端部と、貯液槽に接続される出口端部と、を有する排出管路を備える、上記１．～５．のいずれかに記載の立軸ポンプ。
７．排出管路の入口端部は、吐出ケーシングの軸封部に接続される、上記６．に記載の立軸ポンプ。
８．貯液槽に溢水管が接続されている、上記７．に記載の立軸ポンプ。
９．立軸ポンプは、さらに、第１の給液管路と第２の給液管路の間に配置される給液受け部を備えており、第１の給液管路は、給液受け部に潤滑液を供給するように配置されており、第２の給液管路は、給液受け部に接続される入口端部を有し、流量制限部材は、第１の給液管路又は給液受け部に取り付けられている、７．又は８．に記載の立軸ポンプ。
１０．給液受け部に溢水管が接続されている、上記９．に記載の立軸ポンプ。
１１．貯液槽又は第１の給液管路に、異物除去装置が配置されている、上記９．又は１０．に記載の立軸ポンプ。
１２．第２の給液管路の管壁が、部分的に透明であるか、又は、第２の給液管路の管壁に、カメラ装置を挿入可能な弁部材が取り付けられている、上記７．又は８．に記載の立軸ポンプ。
１３．排出管路の入口端部は、吐出ケーシングの吐出口に接続された吐出管に接続される
、上記６．に記載の立軸ポンプ。
１４．立軸ポンプは、さらに、第１の給液管路と第２の給液管路の間に配置される給液受け部を備えており、第１の給液管路は、給液受け部に潤滑液を供給するように配置されており、第２の給液管路は、給液受け部に接続される入口端部を有し、流量制限部材は、第１の給液管路又は給液受け部に取り付けられている、上記１３．に記載の立軸ポンプ。
１５．給液受け部に溢水管が接続されている、上記１４．に記載の立軸ポンプ。
１６．貯液槽又は第１の給液管路に、異物除去装置が配置されている、上記１３．～１５．のいずれかに記載の立軸ポンプ。
１７．排出管路に開閉弁が設けられている、上記１３．～１６．のいずれかに記載の立軸ポンプ。
１８．排出管路に減圧弁が設けられている、上記１３．～１７．のいずれかに記載の立軸ポンプ。
１９．貯液槽に、空気抜弁が設けられている、上記１３．～１８．のいずれかに記載の立軸ポンプ。
２０．貯液槽に、貯液槽内の水位を検知する水位計が設けられている、上記１３．～１９．のいずれかに記載の立軸ポンプ。
２１．立軸ポンプの先行待機運転を行う方法であって、
潤滑液が貯留される貯液槽と、貯液槽と水中軸受部材との間に配置される管路に設けられた第１の弁を開くと共にタイマーを設定する工程と、
貯液槽内の潤滑液を、管路に設けられた流量制限部材によって低減された流量で、水中軸受部材に供給する工程と、
タイマーで設定された時間後に立軸ポンプのポンプモータを始動する工程と、
ポンプモータの停止後に第１の弁を閉じる工程と、を含む、方法。
２２．水中軸受部材に供給する工程は、貯液槽内の潤滑液を、管路に設けられた給液受け部に流すことと、給液受け部内の潤滑液を、給液受け部又は管路に設けられた流量制限部材によって低減された流量で、水中軸受部材に供給することと、を含む、上記２１．に記載の方法。
２３．ポンプモータを始動する工程は、立軸ポンプの取り扱い液を、ポンプケーシングから貯液槽に流す工程を含み、
貯液槽に流す工程は、ポンプケーシングと貯液槽とを接続する管路に設けられた第２の弁を開くことを含む、上記２１．又は２２．に記載の方法。
２４．さらに、貯液槽が満水状態になったときに第２の弁を閉じる工程を含む、上記２３．に記載の方法。

【産業上の利用可能性】

【0061】

本発明は、先行待機運転型の立軸ポンプに広く適用することができる。

【符号の説明】

【0062】

１００ 立軸ポンプ
１０１ 回転軸
１０１Ｂ 軸スリーブ
１０２ 羽根車
１０３ 案内羽根
１０４ 吸込ベル
１０５ 吐出しボウル
１０６ 吊り下げ管
１０７ 吐出しエルボ
１０７ａ 軸封部
１０７ｂ 吐出口
１０８ ケーシング
１０９ 吐出管
１１０ ボウルブッシュ
１３０、１３２ 支持部材
１２０、１２０Ａ，１２０Ｂ 水中軸受部材
２００ 羽根
１１００ 据付床
１１０１ 開口穴
１１０２Ａ、１１０２Ｂ 給液管路（第２の給液管路）
１１０３ 仕切板
１１０４ 給液受け部
１１０４ａ、１１０４ｂ 部屋
１１０５ 逆止弁
１１０６ 上部開口
１１０８ 溢流管
１１１０ 貯液槽
１１１２ 排出管路
１１１４ 流量調整弁
１１１６ 異物除去装置
１１１８ 開閉蓋部
１１２０ 溢流管
１１２２ 戻り管
１１２４ 切替弁
１１２６ 給液管路（第１の給液管路）
１１２６ａ、１１２６ｂ 分岐管
１１２８ 異物除去装置
１１３０ 開閉弁
１１３２、１１３２ａ、１１３２ｂ 流量制限部材
１２０２ 開閉弁
１２０４ 減圧弁
１２０６ 空気抜弁
１２０８ 水位計
１２１０ 弁部材
２１２０ 軸受
２１２０ａ 上端
２１２０ｂ 軸受面（摺接面）
２１２０ｃ 軸方向溝
２１２２ 軸受ケース
２１２４ 緩衝材
２１２６ 内部空間
２１２８ 管状部材

【図1】

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】