JP2016017201A - 液体ポンプ、および、液体ポンプの維持管理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液体ポンプに設置された犠牲陽極の消耗状況を正確に確認でき、経済性にも優れる技術を提供する。【解決手段】犠牲陽極４０と、犠牲陽極４０に係止された係止部材５０とを備える。係止部材５０の一端は、水中外まで延在するように構成され、係止部材５０の一端の側には、係止部材５０にテンションをかけるための伸縮性部材７１が接続され、また、係止部材５０と連結され、犠牲陽極４０に支持される錘部材を備え、更に、係止部材５０に関する物理量を検出する検出部７０を備える液体ポンプ。【選択図】図２

Description

本発明は、液体ポンプの腐食を防止する技術に関する。

高潮対策などに用いられる立軸ポンプでは、海水を含んだ水をポンプアップするために、ポンプ羽根車（主にステンレス鋼）とポンプケーシング（主に鋳鉄または鋼鉄）との間に電位差を生じ、電位がマイナスとなる方のポンプケーシングが腐食してしまう。これは、海水を含む水が導電性であることと、イオン化傾向がステンレス＜鉄となることが原因である（ステンレスのイオン化傾向は銅とほぼ同じ）。このため、鉄よりイオン化傾向が大きい金属を犠牲陽極としてポンプに設置することによりポンプケーシングの腐食を防ぐ犠牲陽極法が用いられている。この犠牲陽極法では、吊り下げケーシングの内部や、ポンプ羽根車より下のベルマウス内部に犠牲陽極が設置され、犠牲陽極が消耗して無くなった時点で新たな犠牲陽極に交換される。

かかる犠牲陽極法を採用した立軸ポンプでは、犠牲陽極の取り付け位置がポンプの内部にあるので、クレーン等で吊り上げてポンプを分解しなければ犠牲陽極の消耗状況を確認することはできなかった。特に、立軸ポンプは、ポンプ機場の床下の水槽内に設置されているために、ハンドホールからの目視観察や簡易的な分解では犠牲陽極の消耗状況を正確に把握することはできなかった。すなわち、犠牲陽極の消耗具合を頻繁に調べることは現実的には不可能だった。このため、一般的には、犠牲陽極の設計寿命（３〜５年程度）を目安にポンプの引き上げ・分解を行い、犠牲陽極の消耗状況に依らず、犠牲陽極を交換することが一律に行われてきた。

かかる手法は、犠牲陽極の交換を犠牲陽極の消耗具合に応じて行うわけではないので、信頼性や経済性の面で問題があった。すなわち、犠牲陽極の消耗具合は周囲の環境（例えば、水質変化、水位、ポンプの運転状況、塗装の劣化状態など）によって大きく左右される。このため、設計寿命に基づく犠牲陽極の交換は、犠牲陽極の消耗の進行が想定よりも速く、犠牲陽極が完全に消耗されてから相当程度時間が経過した後に行われる場合には、ポンプケーシングの腐食が進行してしまうことになる。逆に、犠牲陽極の消耗の進行が想定よりも遅く、交換が必要でないにもかかわらず、交換が行われる場合には、保守費用の増加が経済性を低下させることになる。このようなことから、光源を有する小型カメラをポンプの内部に挿入して、犠牲陽極の状況を撮像画像によって確認し、犠牲陽極の消耗具合が適切な時期に犠牲陽極の交換を行う技術が試みられている（例えば、下記の特許文献１）。

特開２００９−１５０２６２号公報

しかしながら、水中で撮像された画像は、明瞭なものではないことが多い。例えば、透明度が低い、濁っている水の場合には、撮像された画像によって犠牲陽極の消耗具合を確認することは困難になり得る。また、ポンプ内部のスペースの制約から、ポンプ内部に挿入できるカメラや光源の大きさには限りがあるので、光源不足のため犠牲陽極の消耗具合を十分に確認できない状況が生じ得る。このようなことから、犠牲陽極の消耗状況を正確に確認でき、経済性にも優れる技術が求められていた。消耗状況の確認は、容易に行える
ことが望ましい。こうした問題は、立軸ポンプに限らず、種々の液体ポンプに共通する。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、例えば、以下の形態として実現することが可能である。

本発明の第１の形態によれば、液体ポンプが提供され、この液体ポンプは、犠牲陽極と、犠牲陽極に係止された係止部材と、を備える。係止部材の一端は、水中外まで延在するように構成される。

かかる液体ポンプによれば、犠牲陽極が消耗すると、犠牲陽極と係止部材との係止関係の変化（例えば、係止解除）が生じ、その結果、係止部材に関する物理量（例えば、テンション（張力）、長さなど）に変化が生じる。したがって、この物理量の変化を検出することによって、犠牲陽極の消耗状況を正確に把握することができる。その際、液体ポンプの分解等は必要ないので、メンテナンス費を抑えることができ経済的である。また、係止部材の一端が水中外まで延在するように構成されているので、ユーザは水中外から物理量の変化を容易に知ることができる。

本発明の第２の形態によれば、第１の形態において、係止部材の一端の側には、係止部材にテンションをかけるための伸縮性部材が接続される。かかる形態によれば、犠牲陽極が消耗していない初期時には、係止部材にテンションがかかるが、犠牲陽極が消耗して係止関係に変化が生じた場合には、係止部材のテンションが緩むので、そのテンションの変化に基づいて、犠牲陽極の消耗状況を正確に把握することができる。

本発明の第３の形態によれば、第１の形態において、液体ポンプは、さらに、係止部材と連結され、犠牲陽極に支持される錘部材を備える。かかる形態によれば、犠牲陽極が消耗していない初期時には、錘部材が犠牲陽極に支持されているので、錘部材によって係止部材が引っ張られることがない。一方、犠牲陽極が消耗して、錘部材が犠牲陽極に支持されなくなると、錘部材によって係止部材が引っ張られ、係止部材にテンションがかかる。そのテンションの変化に基づいて、犠牲陽極の消耗状況を正確に把握することができる。

本発明の第４の形態によれば、第１ないし第３のいずれかの形態において、液体ポンプは、さらに、係止部材に関する物理量を検出する検出部を備える。かかる形態によれば、検出部によって、物理量の変化、すなわち、犠牲陽極が所定の量消耗したことを検知することができる。

本発明の第５の形態によれば、第１ないし第４のいずれかの形態において、液体ポンプは、さらに、犠牲陽極から水中外まで延在し、係止部材を内部に収容するための収容管を備える。かかる形態によれば、異物が係止部材に絡みついて、係止部材に関する物理量に影響を与えることを抑制できる。

本発明の第６の形態によれば、第１ないし第５のいずれかの形態において、係止部材は、複数である。複数の係止部材は、犠牲陽極が消耗する方向において、それぞれ異なる位置で犠牲陽極に係止されている。かかる形態によれば、犠牲陽極の消耗量を複数段階で把握することができる。したがって、点検・交換を的確に行うことができる。

本発明の第７の形態によれば、第１ないし第６のいずれかの形態において、犠牲陽極および係止部材はいずれも複数である。複数の犠牲陽極は、犠牲陽極が消耗する方向における消耗前の厚みが異なっている。複数の犠牲陽極の各々には、少なくとも１つずつ係止部材が係止されている。かかる形態によれば、厚みの薄い犠牲陽極から順次消耗が把握され
るので、全体としての犠牲陽極の消耗の進行具合を的確に把握することができる。その結果、液体ポンプの状態管理と、犠牲陽極の交換時期の予測と、が可能になり、点検・交換を的確に行うことができる。

本発明の第８の形態によれば、液体ポンプの維持管理方法が提供される。この方法は、液体ポンプに設置される犠牲陽極に係止部材を、係止部材の一端が水中外まで延在するように係止させる工程と、犠牲陽極の消耗に応じて変化する係止部材に関する物理量に基づいて、犠牲陽極の消耗の程度を確認する工程と、を備える。かかる方法によれば、第１の形態と同様の効果を奏する。

本発明の一実施例としての立軸ポンプの概略構成を示す断面図である。 犠牲陽極の消耗状況を確認するための構成を示す説明図である。 係止部材としてのワイヤを犠牲陽極に係止させる一態様を示す説明図である。 係止部材としてのワイヤを犠牲陽極に係止させる他の態様を示す説明図である。 係止部材としての帯バンドを犠牲陽極に係止させる一態様を示す説明図である。 係止部材としてのワイヤを犠牲陽極に係止させる他の態様を示す説明図である。 犠牲陽極の消耗状況を確認するための他の構成を示す説明図である。 図７の代替態様を示す説明図である。 犠牲陽極の消耗状況を確認するための他の構成を示す説明図である。

Ａ．実施例：
図１（ａ）は、本発明の液体ポンプの一実施例としての立軸ポンプ３０の概略構成を示している。立軸ポンプ３０は、吊下管３１と、ポンプボウル３２と、吸込ベルマウス３３と、シャフト３４と、外軸受３５と、水中軸受３６と、インペラ３７とを備えている。鉛直方向に延在するシャフト３４は、外軸受３５と水中軸受３６とによって支承されている。このシャフト３４下端のポンプボウル３２内部にはインペラ３７が設けられている。シャフト３４の上端には、原動機３９が連結され、原動機３９は原動機台３９ａ上に据え付けられている。

ポンプ据付床９０には、ポンプ据付床９０を貫通するポンプ据付孔９１が開口されており、その下方には、水槽９２が配置されている。ポンプ据付孔９１の上方には、ベース９３が形成されている。立軸ポンプ３０は、吊下管３１がポンプ据付孔９１を貫通して水槽９２内に吊り下げられるように、ベース９３上に据え付けられる。かかる立軸ポンプ３０では、原動機３９が運転されることによってシャフト３４が回転すると、同時にインペラ３７が回転し吸込ベルマウス３３から水が汲み上げられる。図１では、水槽９２の水位は、ポンプボウル３２の付近に位置しているが、この水位は、状況によっては、ポンプ据付孔９１の下方直下まで上昇することがある。

かかる立軸ポンプ３０において、吸込ベルマウス３３の内部には、犠牲陽極４０が取り付けられている。かかる犠牲陽極４０は、ケーシング（吊下管３１、ポンプボウル３２および吸込ベルマウス３３）を構成する鉄よりもイオン化傾向が大きい金属（代表的には亜鉛）で形成されており、ケーシングよりも先に腐食することによって、ケーシングの腐食を防止する。この犠牲陽極４０は消耗部品であり、腐食によって消耗した犠牲陽極４０は、新たな犠牲陽極に交換される。なお、犠牲陽極４０の設置箇所は、吸込ベルマウス３３の内部に限らず、立軸ポンプ３０のケーシングの任意の箇所とすることができる。例えば、犠牲陽極４０は、吊下管３１の内部に取り付けられてもよい。あるいは、図１（ｂ）に示すように、ケーシングの外部に設けられてもよい。

立軸ポンプ３０は、さらに、犠牲陽極４０の消耗具合が把握できるように、係止部材５０と収容管６０と検出部７０とを備えている。係止部材５０は、犠牲陽極４０に係止されており、この係止部材５０の一端（犠牲陽極４０と反対の側）は、犠牲陽極４０から水中外、すなわち、水槽９２の外部（ポンプ据付床上部）まで延在している。係止部材５０は、任意の材料で形成することができ、例えば、ワイヤ、テグス、帯バンドなどとすることができる。収容管６０は、犠牲陽極４０から水槽９２の外部まで延在しており、その内部に係止部材５０が収容されている。検出部７０は、係止部材５０に関する物理量の変化を検出する。ここでの物理量とは、犠牲陽極４０の消耗具合に応じて変化する量をいい、例えば、係止部材５０のテンション、長さなどである。消耗具合に応じて物理量が変化する仕組みについては、後述する。

図２は、犠牲陽極４０の消耗状況を検出するための構成を示している。図２（ａ）に示すように、吸込ベルマウス３３の内面には、凹部３３ａが形成されており、この凹部３３ａに犠牲陽極４０が設置されている。凹部３３ａの底面には、厚み方向に貫通する貫通穴３３ｂが形成されている。係止部材５０は、本実施例ではワイヤであり、図３に示すように、犠牲陽極４０の周囲に巻き付けることによって、犠牲陽極４０に係止されている。係止部材５０は、犠牲陽極４０の厚み方向、すなわち、消耗する方向に巻き付けられている。犠牲陽極４０に巻き付けられた係止部材５０は、貫通穴３３ｂを介して、ポンプ３０の外部に延出し、検出部７０まで延在している。

検出部７０は、伸縮性部材７１とリミットスイッチ７２とを備えている。伸縮性部材７１（本実施例では、ばね）は、係止部材５０にテンションをかけるために設けられている。犠牲陽極４０が全く消耗されていない初期状態においては、伸縮性部材７１は、自然長よりも伸びた状態で係止部材５０に接続されており、係止部材５０を犠牲陽極４０と反対の側へ常時引っ張っている。このため、図２（ａ）に示すように、係止部材５０は、テンションをかけられ、緩みのない状態で維持される。一方、図２（ｂ）に示すように、犠牲陽極４０が厚み方向に消耗すると、犠牲陽極４０の厚みが低減した分だけ、犠牲陽極４０に巻き付けられていた係止部材５０に緩みが生じる。この緩みが増すことによって、伸縮性部材７１は、自然長に戻っていく。かかる伸縮性部材７１の縮みを、リミットスイッチ７２で検出することによって、犠牲陽極４０が所定量消耗したことを知ることができる。検知すべき消耗量は、伸縮性部材７１のテンションを調節することによって、調整可能である。例えば、犠牲陽極４０が完全に消耗して、係止部材５０と犠牲陽極４０との係合関係が解除された時点で、犠牲陽極４０の消耗が検知されてもよい。

以上説明した立軸ポンプ３０によれば、犠牲陽極４０が消耗すると、犠牲陽極４０と係止部材５０との係止関係が変化し、例えば、係止解除や緩みが生じ、その結果、係止部材５０に関する物理量、例えば、テンション、長さなどに変化が生じる。したがって、この係止部材５０に関する物理量を検出することによって、犠牲陽極４０の消耗状況を正確に把握できる。その際、クレーン等を用いた立軸ポンプ３０の分解作業は必要ないので、コスト的に有利である。また、係止部材５０の一端が、ポンプ据付床９０よりも上方まで延在するように構成されているので、ユーザは、物理量の変化を容易に把握することができる。

また、係止部材５０は、収容管６０に収容されているので、異物が係止部材５０に絡みついて、係止部材５０に関する物理量に影響を与えることを抑制できる。

犠牲陽極４０の表面には、係止部材５０を配置するための溝が形成されていてもよい。かかる構成とすれば、犠牲陽極４０と係止部材５０とを係止させやすく、また、係止部材５０が犠牲陽極４０から外れにくくなる。あるいは、図４に示すように、犠牲陽極４０をケーシング３３に固定するための２本のボルト４１，４２の間で、係止部材５０を犠牲陽
極４０に巻き付けるようにしてもよい。かかる構成とすれば、係止部材５０がずれた時に、ボルト４１，４２がストッパとして作用するので、係止部材５０が犠牲陽極４０から外れることを防止できる。この構成では、一般に流通している既製品の犠牲陽極を加工して使用することも可能である。

図５は、係止部材を犠牲陽極に係止させる別の態様を示している。この例では、図５（ａ）に示すように、係止部材１５０は、帯バンドとして構成されている。この係止部材１５０は、２つの犠牲陽極１４０ａ，１４０ｂによって、これらの間に挟持されることによって、犠牲陽極１４０ａ，１４０ｂに係止されている。そして、図５（ｂ）に示すように、犠牲陽極１４０ｂが消耗すると、係止部材１５０は挟持された状態から解放される。これによって、係止部材１５０に緩みが生じるので、図２と同様にして、犠牲陽極１４０ｂの消耗を検知することができる。この構成では、一般に流通している既製品の犠牲陽極を加工して使用することも可能である。

図６は、係止部材を犠牲陽極に係止させる別の態様を示している。この例では、図６（ａ），（ｂ）に示すように、犠牲陽極２４０に孔部２４１が形成されている。孔部２４１には係止部材２５０（ここでは、ワイヤ）が挿入され、さらに、孔部２４１中には充填剤２４５が充填されている。充填剤２４５は、例えば、樹脂材からなり、充填剤を充填することで孔部から水が流入し、犠牲陽極が内部から消耗することを防止する。かかる構成において、図６（ｃ）に示すように、犠牲陽極２４０の一部２４０ａが消耗し、充填剤２４５が露出すると、犠牲陽極２４０と係止部材２５０との係合関係が解除され、係止部材２５０に緩みが生じるので、図２と同様にして、犠牲陽極２４０ａの消耗を検知することができる。この構成では、一般に流通している既製品の犠牲陽極を加工して使用することも可能である。

図７は、犠牲陽極の消耗状況を確認するための他の構成を示している。この例では、図７（ａ）に示すように、複層（ここでは３層）構造の犠牲陽極３４０ａ〜３４０ｃに、それぞれ係止部材３５０ａ〜３５０ｃ（ここでは、ワイヤ）が係止されている。ここでは、図２と同様に、係止部材３５０ａ〜３５０ｃは、犠牲陽極３４０ａ〜３４０ｃの周りに巻き付けられている。係止部材３５０ａ〜３５０ｃには、図２と同様に、伸縮性部材３７１ａ〜３７１ｃが接続されている。かかる構成において、図７（ｂ）に示すように、犠牲陽極３４０ｃが消耗すると、係止部材３５０ｃに緩みが生じる。一方、係止部材３５０ａ，３５０ｂは、テンションがかかったまま維持されている。この結果から、犠牲陽極３４０ｃのみが消耗し、犠牲陽極３４０ａ，３４０ｂは消耗していないことを確認することができる。このように、複数の係止部材を、犠牲陽極が消耗する方向において、それぞれ異なる位置で犠牲陽極に係止させることによって、犠牲陽極の消耗量を複数段階で把握することができる。したがって、点検・交換を的確に行うことができる。

図８は、図７の代替態様を示しており、この例では、係止部材３５０ａ〜３５０ｃは、帯バンドである。係止部材３５０ａ〜３５０ｃは、複層（ここでは４層）構造の犠牲陽極３４０ａ〜３４０ｄのそれぞれの間で、これらに挟持されている。かかる構成によっても、図７に示す構成と同様の効果を奏する。

図９は、犠牲陽極の消耗状況を確認するための他の構成を示している。この例では、複数（ここでは４つ）の犠牲陽極４４０ａ〜４４０ｄがケーシング３３に取り付けられている。４つの犠牲陽極４４０ａ〜４４０ｄには、それぞれ、係止部材４５０ａ〜４５０ｄが係止されており、犠牲陽極４４０ａ〜４４０ｄの厚みはそれぞれに異なっている。かかる構成によれば、厚みの薄い犠牲陽極から順次、対応する係止部材に緩みが生じて犠牲陽極の消耗が把握されるので、全体としての犠牲陽極の消耗の進行具合を的確に把握できる。その結果、液体ポンプの状態管理と、犠牲陽極の交換時期の予測と、が可能になり、点検
・交換を的確に行うことができる。

上述の例では、犠牲陽極４０が消耗するまで係止部材５０にテンションがかかり続け、犠牲陽極４０が所定量消耗した後に係止部材５０が緩む構成を例示したが、その逆の構成とすることもできる。すなわち、犠牲陽極４０が消耗するまで係止部材５０には緩みがあり、犠牲陽極４０が所定量消耗した後に係止部材５０にテンションがかかる構成としてもよい。例えば、立軸ポンプ３０は、係止部材５０と連結された錘部材を備えていてもよい。錘部材は、犠牲陽極４０によって支持される。錘部材は、例えば、犠牲陽極４０に接着剤などによって接合されていてもよいし、犠牲陽極４０の内部に埋め込まれていてもよい。例えば、図６に示した充填剤２４５が錘部材として機能してもよい。かかる構成によれば、犠牲陽極４０が消耗していない初期時には、錘部材が犠牲陽極４０に支持されているので、錘部材によって係止部材５０が引っ張られることはない。一方、犠牲陽極４０が消耗して、錘部材が犠牲陽極４０に支持されなくなると、錘部材によって係止部材５０が引っ張られ、係止部材５０にテンションがかかる。このテンションの変化に基づいて、犠牲陽極４０の消耗状況を正確に把握できる。

以上、いくつかの実施例に基づいて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、本発明にはその等価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。例えば、係止部材５０は、犠牲陽極４０の消耗する方向と交差する面に沿って所定の長さ配置されてもよい。こうすれば、犠牲陽極４０が消耗し、当該面が露出した際に、上記所定の長さ分だけ係止部材５０の長さが変わることになるので、当該長さの違いに基づいて犠牲陽極４０の消耗を検知することができる。あるいは、係止部材５０の物理量は、検出部７０によらず、人が目視等によって確認してもよい。係止部材５０には、そのための目印（例えば、一定距離ごとに付されたマーキング）が付されていてもよい。また、上述した種々の構成は、立軸ポンプ３０に限らず、任意の液体ポンプ、例えば、水中ポンプにも適用可能である。

３０…立軸ポンプ
３１…吊下管
３２…ポンプボウル
３３…吸込ベルマウス
３３ａ…凹部
３３ｂ…貫通穴
３４…シャフト
３５…外軸受
３６…水中軸受
３７…インペラ
３９…原動機
３９ａ…原動機台
４０，４０ａ，１４０ａ，１４０ｂ，２４０，２４０ａ，３４０ａ〜３４０ｃ，４４０ａ〜４４０ｄ…犠牲陽極
４１，４２…ボルト
５０，１５０，２５０，３５０ａ〜３５０ｃ，４５０ａ〜４５０ｄ…係止部材
６０…収容管
７０…検出部
７１，３７１ａ〜３７１ｃ…伸縮性部材
７２…リミットスイッチ
９０…ポンプ据付床
９１…ポンプ据付孔
９２…水槽
９３…ベース
２４１…孔部
２４５…充填剤

Claims (8)

1. 液体ポンプであって、
   犠牲陽極と、
   前記犠牲陽極に係止された係止部材と
   を備え、
   前記係止部材の一端は、水中外まで延在するように構成される
   液体ポンプ。
2. 請求項１に記載の液体ポンプであって、
   前記係止部材の前記一端の側には、該係止部材にテンションをかけるための伸縮性部材が接続された
   液体ポンプ。
3. 請求項１に記載の液体ポンプであって、
   さらに、前記係止部材と連結され、前記犠牲陽極に支持される錘部材を備える
   液体ポンプ。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の液体ポンプであって、
   さらに、前記係止部材に関する物理量を検出する検出部を備える
   液体ポンプ。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の液体ポンプであって、
   さらに、前記犠牲陽極から前記水中外まで延在し、前記係止部材を内部に収容するための収容管を備える
   液体ポンプ。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の液体ポンプであって、
   前記係止部材は、複数であり、
   前記複数の係止部材は、前記犠牲陽極が消耗する方向において、それぞれ異なる位置で前記犠牲陽極に係止されている
   液体ポンプ。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載に記載の液体ポンプであって、
   前記犠牲陽極および前記係止部材は、いずれも複数であり、
   前記複数の犠牲陽極は、該犠牲陽極が消耗する方向における消耗前の厚みが異なっており、
   前記複数の犠牲陽極の各々には、少なくとも１つずつ前記係止部材が係止されている
   液体ポンプ。
8. 液体ポンプの維持管理方法であって、
   前記液体ポンプに設置される犠牲陽極に係止部材を、該係止部材の一端が水中外まで延在するように係止させる工程と、
   前記犠牲陽極の消耗に応じて変化する前記係止部材に関する物理量に基づいて、前記犠牲陽極の消耗の程度を確認する工程と
   を備える液体ポンプの維持管理方法。

Images