JP2019183697A - 横軸ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】移送される液体を用いて潤滑される水中軸受を備える横軸ポンプ装置で、新たな設備の増設を極力最小限にしたままで、水中軸受の摺動部分の異物を、始動時、定常運転時、落水時などの異常時のすべてまたは一部において、適切に排出することのできる横軸ポンプ装置を、提供する。【解決手段】横軸ポンプ装置は、水平方向に延びる回転軸と、回転軸に固定された羽根車と、羽根車が収容されるポンプケーシングと、ポンプケーシング内に設けられて回転軸に対してすべり接触する水中軸受であって、羽根車によって移送される液体の一部が水中軸受と回転軸の互いのすべり面の間に流れ込むようになっている水中軸受と、を備える。また、横軸ポンプ装置は、水中軸受と回転軸の互いのすべり面の間に、加圧流体と負圧の少なくとも一方を供給するための供給機構を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、横軸ポンプ装置、特に揚水用または排水用に用いられる横軸ポンプ装置に関する。

従来から、河川水などの液体を移送するために横軸ポンプが使用されている。横軸ポンプとしては、横軸斜流ポンプ、及び軸流ポンプ等が知られている。

図２１は、典型的な横軸斜流ポンプを示す側断面図である。図示のように、横軸斜流ポンプ１０は、吸込水槽１００より上方に設けられた据付床１０００に、湾曲した管路を有する吸込ケーシング１２と、吸込ケーシング１２の下流側にフランジ接続される管状の吐出ケーシング１４が接続されてポンプの作用する液体の流路となっている。また、横軸斜流ポンプ１０の吐出側は、吐出ケーシング１４に配管２５が接続され、配管２５と配管２７の間に開閉弁２６が備えられている。吸込ケーシングを軸封部１３により液密に封止されて貫通した水平方向に延在する主軸１１を有し、ケーシング内の主軸１１には、インペラ（羽根車）１７が固定される。さらに主軸１１は、ポンプケーシング外の大気部に設けられた外部軸受２２（転がり軸受）と、ポンプケーシング内に設けられた水中軸受４０とにより回転可能に支持される。

水中軸受４０は、軸受ケーシング３９により固定され、さらに軸受ケーシング３９は、複数の案内羽根１８を介して吐出ケーシング１４に固定された内部ケーシング（内筒）３１内に、図示しないリブ等によって固定される。
主軸１１の大気側は、主軸１１を回転させるためのエンジンやモータ等の原動機２４の軸継手２０に接続される。

吸込ケーシング１２の下方には、据付床を貫通して配管２１が吸込みケーシング１２と接続され、配管２１は下端部の吸込口が開口している。横軸斜流ポンプを始動する際の吸込側の液面は、主軸１１や羽根車の位置より低い位置にあるので、吐出ケーシング１４の吐出口に接続された開閉弁２６を閉止して、吸込ケーシング１２と吐出ケーシング１４内を真空ポンプ５０４で真空引をおこなう。このことにより、配管２１内から吸込側の液面を上昇させ吸込ケーシング１２と吐出ケーシング１４内を水で満たすことができる。通常は、吸込ケーシング１２と吐出ケーシング１４内が満水になってから横軸斜流ポンプの主軸１１を回転させてポンピングを開始するとともに、開閉弁２６を開ける。

ここで、横軸斜流ポンプの機能は、吸込ケーシング１２と吐出ケーシング１４内が満水になってはじめて発揮されるが、運転中に軸封部１３の経年劣化からもたらされるリークなどにより外部からケーシング内に大気が侵入すると、吸込ケーシング１２と吐出ケーシング１４内の真空が破壊され、その結果、ケーシング内の水が配管２１を通じて吸込口側の吸込水槽１００に戻される所謂「落水」がおこることがある。

ところで、横軸斜流ポンプのケーシング内主軸端部を受ける水中軸受は、すべり軸受が採用されるのが一般的である。図２１のすべり軸受では水中軸受自体を（半）密封化し、ポンプケーシング外から潤滑剤（例えば、潤滑油など）を水中軸受の摺動部に供給する方式によるものである。ポンプケーシング外の据付床１０００に置かれた潤滑剤循環用のポンプ１６３から潤滑剤が、配管１６１により水中軸受４０に供給され、配管１６２によりにより潤滑剤循環用のポンプ１６３に戻される。配管１６１、１６２には、図示しなかったが、使用前の潤滑剤を溜めておくタンクと使用後の潤滑剤を溜めておくタンクを備える
場合や、摺動熱により加熱された潤滑剤を冷却するラジエーターを備えることがある。

横軸斜流ポンプは、主として河川水などの液体を移送するが、ポンプが取り扱う水中に含まれるスラリは、日により河川により、その量の多い少ない、砂礫質か粘土質であるか様々である。このようなスラリに対して、特許文献１にあるように、ポンプケーシング外部から潤滑剤を供給する方式の水中軸受では、水中軸受自体は揚水から（半）密閉化されているので、すべり軸受摺動部にスラリの侵入の心配はなく、まったく問題なく運転可能である。しかし、複雑な機構と外部から潤滑剤を供給する設備が必要で、そのうえ、水中軸受のメンテナンスをするために横軸斜流ポンプを分解する際には、水に接する部分と油が接する部分が同時に解放され、水が水中軸受の油回りに入るおそれや、逆に、油が水回りに入るおそれがある。また、潤滑剤の補給が定期的に必要となり、設置スペースが増加し、イニシャル、ランニングコストが増加する。また、移送した水を農業用または飲料用等に用いる場合、いかに密封化しているとはいえ、移送する液体に潤滑剤が混入される可能性があり、このことは好ましくない。

特開平６−３４６８８７号公報 特開２００７−１８２７６９号公報 特開平７−２１７５９３号公報

以上のような方式に対して、ポンプに移送される液体により、水中軸受４０のすべり軸受の摺動面を浸すことによる潤滑方式がある。このような自己潤滑による水中軸受の場合には、基本的にポンプ１０が取り扱う水自体ですべり軸受摺動部を潤滑する。こうした方式を採用する意図としては、外部から潤滑剤を供給する方式における設置スペースやコストがかからないようにすることであるが、反面、水中に含まれるスラリのすべり軸受摺動部へ及ぼす悪影響の対策が必要となる。
例えば、横軸ポンプにおいては、すべり軸受と回転軸のクリアランス内を軸方向に流れる水流が存在せず、また、横軸円筒状のすべり軸受の内底部にスラリは溜まりやすく、すべり軸受と回転軸のクリアランス内のスラリは、排出しにくいという特有の問題がある。

特に、横軸ポンプは、ある程度長期のポンプ休止期間をもつ場合が多く、その場合、一旦吸込ケーシング１２と吐出ケーシング１４内を大気状態にする。このとき、すべり軸受と回転軸のクリアランス内に滞留したスラリは、排出が困難で、また必ずしも砂礫質のスラリだけではなく、粘土質のものもあるので下方に沈殿し、乾燥し、固まってしまう。それが、クリアランスを埋めて固まると、ポンプ運転を再開しても回転軸の回転の障害となり、不具合が生じる虞がある。

したがって、横軸ポンプの始動時、定常運転時、落水時などの異常時、および停止時以後も、すべり軸受と回転軸のクリアランス内のスラリを排出し、そこにスラリを滞留させないことが望まれる。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、移送される液体を用いて潤滑される水中軸受を備える横軸ポンプ装置で、新たな設備の増設を極力最小限にしたままで、水中軸受の摺動部分の異物を、始動時、定常運転時、落水時などの異常時のすべてまたは一部において、適切に排出することのできる横軸ポンプ装置を、提供することを目的とする。

（形態１）形態１によれば、横軸ポンプ装置が提案され、前記横軸ポンプ装置は、水平方向に延びる回転軸と、前記回転軸に固定された羽根車と、前記羽根車が収容されるポンプケーシングと、前記ポンプケーシング内に設けられて前記回転軸に対してすべり接触する水中軸受であって、前記羽根車によって移送される液体の一部が前記水中軸受と前記回転軸の互いのすべり面の間に流れ込むようになっている水中軸受と、前記水中軸受と前記回転軸の互いのすべり面の間に、加圧流体と負圧の少なくとも一方を供給するための供給機構と、を備える。形態１によれば、水中軸受と回転軸の互いのすべり面の間に侵入した異物を供給機構によって外部に排出することができ、水中軸受の高寿命化を図ることができる。

（形態２）形態２によれば、形態１の横軸ポンプ装置において、前記供給機構は、前記水中軸受と前記回転軸の互いのすべり面の間に前記加圧流体を供給可能な加圧流体供給源を有する。

（形態３）形態３によれば、形態２の横軸ポンプ装置において、前記加圧流体供給源は、前記回転軸に接続されて当該回転軸の回転に伴って前記水中軸受と前記回転軸の互いのすべり面の間に加圧流体を供給する供給用ポンプである。

（形態４）形態４によれば、形態２又は３の横軸ポンプ装置において、前記供給機構は、清浄液を蓄えるタンクを有し、前記加圧流体供給源は、前記タンクに蓄えられた清浄液を前記水中軸受と前記回転軸の互いのすべり面の間に供給可能な供給用ポンプである。

（形態５）形態５によれば、形態２から４の何れかの横軸ポンプ装置において、前記加圧流体供給源は、前記ポンプケーシング内の液体を前記水中軸受と前記回転軸の互いのすべり面の間に供給可能な供給用ポンプである。

（形態６）形態６によれば、形態２から５の何れかの横軸ポンプ装置において、前記供給機構は、前記加圧流体を前記水中軸受と前記回転軸の互いのすべり面の間に案内する第１の配管と、前記水中軸受と前記回転軸の互いのすべり面の間に案内された前記加圧流体の少なくとも一部を前記ポンプケーシング外に案内する第２の配管と、を有し、前記加圧流体供給源は、前記第２の配管を流れる液体を前記水中軸受と前記回転軸の互いのすべり面の間に供給可能な供給用ポンプである。

（形態７）形態７によれば、形態２の横軸ポンプ装置において、前記回転軸を回転させるための内燃機関を更に備え、前記加圧流体供給源は、前記加圧流体を前記内燃機関に供給可能である。

（形態８）形態８によれば、形態７の横軸ポンプ装置において、前記加圧流体供給源は、前記内燃機関の運転を停止する際に、前記水中軸受と前記回転軸の互いのすべり面の間に前記加圧流体を供給する。

（形態９）形態９によれば、前記ポンプケーシング内を真空引きする真空ポンプを更に備え、前記供給機構は、前記真空ポンプにより前記水中軸受と前記回転軸の互いのすべり面の間に前記負圧を供給する。

（形態１０）形態１０によれば、形態１から９の何れかの横軸ポンプ装置において、前記水中軸受は、前記供給機構が供給する前記加圧流体または前記負圧が通る開口を有する。

（形態１１）形態１１によれば、形態１から１０の何れかの横軸ポンプ装置において、前記水中軸受における前記回転軸の軸方向の端部を覆う閉止板を更に備える。

（形態１２）形態１２によれば、形態１から１１の何れかの横軸ポンプ装置において、前記供給機構が供給する前記加圧流体または前記負圧が通る流路に設けられ、異物を捕捉する異物捕捉部を更に備える。

（形態１３）形態１３によれば、形態１から１２の何れかの横軸ポンプ装置において、前記横軸ポンプによる移送対象である流体に含まれる異物の量に関連する物理量を測定する異物量関連センサを更に備え、前記供給機構は、前記異物量関連センサによる測定結果に基づいて前記水中軸受と前記回転軸の互いのすべり面の間に前記加圧流体または前記負圧を供給する。

（形態１４）形態１４によれば、形態１から１３の何れかの横軸ポンプ装置において、前記水中軸受が樹脂材料から形成されている。

（形態１５）形態１５によれば、形態１４の横軸ポンプ装置において、前記水中軸受は、タルク、芳香族ポリエーテルケトン、炭素繊維および不可避不純物を含む材料から形成されている。

（形態１６）形態１６によれば、形態１４または１５の横軸ポンプ装置において、前記すべり軸受の前記すべり面において、ＰＴＦＥが３０％の面積率を有し、炭素繊維が４％の面積率を有し、芳香族ポリエーテルケトンおよび不可避不純物が残りの面積を占める。

（形態１７）形態１７によれば、形態１４から１６の何れかの横軸ポンプ装置において、前記すべり軸受の前記すべり面において、ＰＰＳが２３％の面積率を有し、炭素繊維が２％の面積率を有し、ＰＴＦＥおよび不可避不純物が残りの面積を占める。

本実施形態に係る横軸ポンプ装置の概略構成を示す図である。 図１における洗浄水供給用ポンプ５０周辺を拡大して示す図である。 本実施形態に係る横軸ポンプ装置の始動に関する運転フロー図である。 横軸斜流ポンプの揚水を、水中軸受の摺動面を清浄する清浄液として用いる場合の実施形態である。 洗浄水供給用ポンプと、横軸斜流ポンプの水中軸受及び主軸のクリアランスとが、２つの配管によって繋がれている実施形態を示している。 本実施形態に係る横軸ポンプ装置の運転停止に関するフロー図である。 本実施形態に係る横軸ポンプ装置の異常停止として、落水時の運転停止に関するフロー図である。 洗浄水供給用ポンプを配置できない場合で原動機がエンジンなどの内燃機関１２４である場合の実施例を示したものである。 洗浄水供給用ポンプを配置できない場合で、また図８Ａとは異なり原動機に内燃機関を用いない場合の実施例を示したものである。 洗浄水供給用ポンプを配置できない場合で、設備に高置水槽が備えられている場合の実施例を示したものである。 フラッシングを行うか否かの判定を説明するための図である。 主軸と水中軸受の関係の一例を示す軸方向断面図である。 水中軸受を図１２中Ａ１３−Ａ１３方向から示す図である。 主軸と水中軸受の関係の別の一例を示す軸方向断面図である。 図１に示した主軸の先端部の拡大側断面図である。 図１５に示す水中軸受の拡大側断面図である。 水中軸受を図１６中のＡ１７−Ａ１７方向から示す断面図である。 別の一例に係る水中軸受の拡大側断面図である。 水中軸受を図１８中のＡ１９−Ａ１９方向から示す断面図である。 別の一例による水中軸受４０の拡大側断面図である。 典型的な横軸斜流ポンプを示す側断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下で説明する図面において、同一の又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。なお、以下で説明する実施形態では、本発明の横軸ポンプの一例として横軸斜流ポンプを備えた横軸ポンプ装置が説明されるが、本発明は横軸軸流ポンプを備えた横軸ポンプ装置にも適用することができる。

図１は、本実施形態に係る横軸ポンプ装置の概略構成を示す図である。図示のように、横軸ポンプ装置は、吸込水槽１００の上の据付床１０００に据え付けられた横軸斜流ポンプ１０を備えている。横軸斜流ポンプ１０は、ポンプケーシングとして、湾曲した管路を有する吸込ケーシング１２と、吸込ケーシング１２の下流側にフランジ接続される管状の吐出ケーシング１４とを有する。また、横軸斜流ポンプ１０は、略水平方向に延在する主軸１１（回転軸の一例に相当する）を有する。主軸１１は、吸込ケーシング１２を貫通し、吐出ケーシング１４の内部まで延在する。主軸１１と吸込ケーシング１２との隙間は、軸封部１３により液密に封止される。

主軸１１のポンプケーシング内の端部は、吐出ケーシング１４内に配置される水中軸受４０によって回転可能に支持される。水中軸受４０は、主軸１１方向に軸を揃えた略円筒のすべり軸受であり、軸受ケーシング３９により回転しないように保持される。軸受ケーシング３９は、複数の案内羽根１８を介して吐出ケーシング１４内に固定された内部ケーシング（内筒）３１の内に、図示しないリブ等によって固定される。

主軸１１には、インペラ（羽根車）１７がキー１５によって固定される。これにより、主軸１１の回転に伴ってインペラ１７が回転する。インペラ１７と内部ケーシング３１の内面により、水中軸受４０を収容する空間である水中軸受室１９が形成される。但し、水中軸受室１９は、吐出ケーシング１４内周面と内部ケーシング（内筒）３１の外周面の間の空間から孤立して密閉されているわけではなく、互いの流体の行き来は可能である。

ポンプケーシング外に延出した主軸１１の端部は、軸継手２０を介して、主軸１１を回転させるためのエンジンやモータ等の原動機２４に接続される。また、軸継手２０と軸封部１３との間には、吸込ケーシング１２の外部において主軸１１を回転可能に支持する外部軸受２２が設けられる。

また、ポンプケーシング外に延出した主軸１１には、図２に示すように、主軸１１の回転力を機械的に一部分岐して利用し、動力としている洗浄水供給用ポンプ（供給用ポンプ）５０が備えられる。この洗浄水供給用ポンプ５０は、水中軸受４０と主軸１１との間に洗浄水を供給するために設けられており、「加圧流体供給源」の一例に相当する。この洗浄水供給用ポンプ５０は、水中軸受４０と主軸１１との間に洗浄水を供給するために設けられている。主軸１１には歯車５１が備えられ、一方洗浄水供給用ポンプ５０は、歯車５１に噛み合う歯車５２が備えられている。洗浄水供給用ポンプ５０のポンプ部分５４は、主軸１１の歯車５１を通じて動力が伝達され、歯車５２および洗浄水供給用ポンプ５０の回転軸５３が回転することにより運転される。洗浄水供給用ポンプ５０はその吸込口５５側から流体を吸込み、ポンプ部分５４により加圧された流体が吐出口５６から吐出される。洗浄水供給用ポンプ５０の吸込口５５は水中軸受４０の摺動面を清浄する清浄液を蓄えるタンク５７と接続している。清浄液を蓄えるタンク５７には外部から清浄液を補充する際に用いる注入口５８が必要数備えられている。

なお、外部軸受２２は潤滑油を使用する一方、洗浄水供給用ポンプ５０は水を使用し、軸封部１３部分は水の漏洩を防ぐために設けられている。そのため、外部軸受２２に水が侵入したり、逆に洗浄水供給用ポンプ５０の水へ潤滑油が侵入したり、軸封部からポンプ内にオイルの侵入汚染をしないように、外部軸受２２、洗浄水供給用ポンプ５０、軸封部１３は互いに液密に分離されている。したがって、潤滑油を用いる外部軸受２２を収めた軸受ケーシングを開いて外部軸受２２の保守や交換を行う場合には、水を用いる洗浄水供給用ポンプ５０のケーシングや、吸込ケーシング１２、吐出ケーシング１４を必ずしも開いて分解する必要はなく、逆に、洗浄水供給用ポンプ５０のケーシングや、吸込ケーシング１２や吐出ケーシング１４を開いて洗浄水供給用ポンプ５０やケーシング内部の保守や交換を行う場合には、外部軸受２２を収めた軸受ケーシングを開く必要はない。

洗浄水供給用ポンプ５０の動力は、横軸斜流ポンプ１０の主軸１１の回転力を機械的な歯車で一部分岐して利用するので、横軸斜流ポンプ１０と連動して洗浄水供給用ポンプ５０を運転することが可能である。したがって、従来の潤滑油供給装置の場合は、横軸斜流ポンプに隣接する据付床１０００の敷地に、別置きに配置された潤滑油循環ポンプの運転や停止の指示を、横軸斜流ポンプ１０の運転状況について、いちいち電気信号的な確認動作のあとに、潤滑油循環ポンプを運転するか、または停止するかの電気的な判断作業を行うために、電気的な信号や制御ロジック回路やスイッチなどを含む制御装置を用いる必要があったが、その必要がなくなるので、制御は簡単になり、制御装置に係るコストやそれを置くスペースが低減できる。また、潤滑油を供給する場合には、潤滑油を蓄えるタンクの残量を監視し、適切なタイミングでタンクに潤滑油を供給する必要がある。これに対して、本実施形態のように水を供給する場合には、水道水、設備に高架水槽があれば高架水槽に貯留された水、又は横軸斜流ポンプ１０の揚水などを使用することができ、潤滑油を供給する場合に比して供給源を監視する負担が小さくなる。

洗浄水供給用ポンプ５０は、主軸１１の近傍に備えられることが好ましく、特に主軸１１の上部に設けられることが、平面的な設置スペースを求めなくて済むため望ましい。
同じ理由から、洗浄水供給用ポンプ５０の上方にタンク５７を備えることが望ましい。
このようにすると、従来の潤滑油供給装置の場合は、別置きの潤滑油循環ポンプを配置するスペースが、横軸斜流ポンプ１０の周辺に必要になり、メンテナンススペースが狭くなっていたが、ポンプ周辺のメンテナンススペースが広くとれるので、メンテナンスがしやすくなる。

洗浄水供給用ポンプ５０の吐出口５６は、水中軸受４０と主軸１１の摺動部クリアランスに連通する配管６１が接続される。なお、配管６１は、典型的には吐出ケーシング１４の外面に顕れる接続ポートを境に、吐出ケーシング１４外部の配管と内部の配管に分けられる。吐出ケーシング１４外部の配管は、洗浄水供給用ポンプ５０の吐出口５６から吐出ケーシング１４の外面の接続ポートまでの配管であり、吐出ケーシング１４内部の配管は、接続ポートから軸受ケーシング３９と水中軸受４０を貫通して水中軸受４０の内周面に開口する部分までの配管である。別途水中軸受４０の説明をする際に、便宜的に接続ポートから軸受ケーシング３９の外周面の開口までとしているものもある。

また、洗浄水供給用ポンプ５０のタンク５７に備えられた注入口に連通する配管６２が備えられる。配管６２にはストレーナ（異物捕捉部）６３を設けられている。洗浄水供給用ポンプ５０のタンク５７に配管６２を介して、設備の水道水や、設備に高架水槽があれば高架水槽に貯留された水、横軸斜流ポンプ１０の揚水などが、水中軸受４０の摺動面と主軸１１の摺動面の間のクリアランスに、両摺動面の異物を除去するために、清浄液として供給される。洗浄水供給用ポンプ５０のタンク５７の水位を検知する水位検知器（図示しない）により、配管６２に備えられたバルブ５０１が開閉され、洗浄水供給用ポンプ５
０のタンク内の水位は適正に維持される。

図１に示すように、吸込ケーシング１２の頂部近傍には、真空ポンプ５０４が接続されている。吸込ケーシング１２と真空ポンプ５０４とを接続する吸気配管５０５には、吸気弁（電磁弁または電動弁）５０６、及び満水検知器５０７、真空破壊弁５００が設けられている。真空ポンプ５０４は、動力源５０８からの動力を用いてポンプケーシング内部に負圧を提供し、吸気する。真空ポンプ５０４でポンプケーシング内部を吸気して満水検知器５０７で満水を検知することによって、ポンプケーシング内部を水で満たして横軸斜流ポンプ１０を始動することができる。

図３は、本実施形態に係る横軸ポンプ装置の始動に関する運転フロー図である。本フローは、横軸斜流ポンプ１０を始動する際に、横軸ポンプ装置に備えられた図示しない制御部、またはユーザによって実行される。
始動前の状態は、開閉弁２６が閉止し、ポンプケーシング内部は大気の状態である。すなわち、ポンプケーシング内部は水で満たされていない。
始動に際しては、吸込ケーシング１２と接続される配管２１の下端部の吸込口よりも上方に吸込水槽１００の液面があるかどうかを、図示しない液面計により確認した後（Ｓ１０）、真空破壊弁５００を閉止し、真空ポンプ５０４を始動、および吸気弁５０６を開く（Ｓ１２）。そうすると、ポンプケーシング内部が真空状態になり、配管２１の下端部の吸込口から水が上昇する。満水検知器５０７により、ポンプケーシング内部が満水となったことが確認されると（Ｓ１４）、吸気弁５０６を閉止し、真空ポンプ５０４を停止する（Ｓ１６）。

次に、横軸斜流ポンプ１０を始動する（Ｓ１８）。横軸斜流ポンプ１０の始動により、主軸１１が回転し、インペラ１７がポンピングを開始する。それと同時に主軸１１に備えられた動力伝達機構である歯車５１が回転し、歯車５１に噛合う歯車５２を備えた洗浄水供給用ポンプ５０も駆動する。洗浄水供給用ポンプ５０は、予めタンク５７内に蓄えられた清浄水を数気圧から数十気圧に加圧して吐出する加圧ポンプで、加圧された清浄水は、配管６１を介して水中軸受４０と主軸１１の間のクリアランスに吹き付けられる。この時の清浄水の吹付圧力は、横軸斜流ポンプ１０のインペラ１７による吐出圧力より高い圧力である。
横軸斜流ポンプ１０の始動後まもなく、横軸斜流ポンプ１０の吐出し側の開閉弁２６を全開状態にする（Ｓ２０）。このようにして、横軸斜流ポンプ１０の始動が完了し、横軸斜流ポンプ１０は定常運転状態となる。

定常運転中は、洗浄水供給用ポンプ５０により供給される清浄水が、水中軸受４０と主軸１１の間のクリアランスに吹き付けられるので、横軸斜流ポンプ１０のインペラ１７により揚水される液中のスラリが、水中軸受４０と主軸１１の間のクリアランスに侵入することが困難となる。水中軸受４０と主軸１１の間のクリアランスに吹き付けられた清浄水は、る、特に環境に影響する薬品や物質を含まないので、横軸斜流ポンプ１０の揚水と混合して排出することができ、清浄水は、クリアランス内を通して水中軸受４０の外に流出し、横軸斜流ポンプ１０の揚水と混合して排出される。

なお、定常運転中に清浄水を継続的に、水中軸受４０と主軸１１の間のクリアランスに供給するのではなく、配管６１中に外部信号により開閉するバルブ等を設け、必要な時にバルブを開いて必要なだけ清浄水を供給して、水中軸受４０と主軸１１の間のクリアランスを洗浄する、所謂フラッシングも可能である。

このように、横軸斜流ポンプ１０は、定常運転時に水中軸受４０と主軸１１の間のクリアランスに洗浄水を供給し続けて運転するので、停止までの間、水中軸受４０と主軸１１
の間のクリアランスは、スラリの侵入も堆積もない状態が保たれる。そのため、横軸斜流ポンプ１０を停止して、長期間大気開放状態に放置したあと、ポンプの再起動をかけても、主軸１１は、従来の様な、クリアランス中の固まったスラリに拘束されることはなく、安定的に再起動することが可能である。

また、洗浄水供給用ポンプ５０とタンク５７および、水中軸受４０と主軸１１の間のクリアランスへの供給配管６１、洗浄水補給用の配管６２などによる洗浄水供給機構（供給機構）は、横軸斜流ポンプ１０の主軸１１の近傍に備えられるので、特に平面的な設置スペースを求めなくて済む。

図４は、横軸斜流ポンプ１０の揚水を、水中軸受４０の摺動面を清浄する清浄液として用いる場合の実施形態である。インペラ１７で加圧された揚水を、インペラ１７より下流の吐出ケーシング内から配管６２により抽出し、配管６２を通じてバルブ５０１、パーティクルカウンターあるいは濁度計などの異物量測定器（異物量関連センサ）２９、およびストレーナ６３を介して洗浄水供給用ポンプ５０のタンク５７に備えられた注入口５８に供給する。また、ストレーナ６３の前後の配管６２の圧力を測定する圧力計Ｐ１、Ｐ２を備えている。

このようにすることで、洗浄水供給用ポンプ５０のタンク５７には、横軸斜流ポンプ１０の揚水が常時補充供給されるので、清浄液補充用に特別なポンプ装置を更に要することなく済ますことができ、そのような設備の追加の設置スペースの問題もなく、清浄液の不足の心配がない。また、異物量測定器２９により横軸斜流ポンプ１０の揚水の汚れ具合を観測することができ、圧力計Ｐ１、Ｐ２の圧力差の変化により、ストレーナ６３の再生または交換の時期を知ることができる。

図５は、洗浄水供給用ポンプ５０と、横軸斜流ポンプ１０の水中軸受４０及び主軸１１のクリアランスとが、２つの配管６１ａ、６１ｂによって繋がれている実施形態を示している。配管（第１の配管）６１ａは、洗浄水供給用ポンプ５０により清浄液を、水中軸受４０と主軸１１の摺動面間のクリアランスに供給する。配管（第２の配管）６１ｂは、水中軸受４０と主軸１１の摺動面間のクリアランスから水を回収して洗浄水供給用ポンプ５０のタンク５７に戻す役割を担うものである。

なお、配管６１ｂは、配管６１について前述したのと同じく、典型的には吐出ケーシング１４の外面に顕れる接続ポートを境に、吐出ケーシング１４外部の配管と内部の配管に分けられる。吐出ケーシング１４外部の配管は、洗浄水供給用ポンプ５０のタンク５７の注入口と吐出ケーシング１４の外面の接続ポートを結ぶ配管である。吐出ケーシング１４内部の配管は、接続ポートから軸受ケーシング３９と水中軸受４０を貫通して水中軸受４０の内周面に開口する部分までの配管である。別途水中軸受４０の説明をする際に、便宜的に接続ポートから軸受ケーシング３９の外周面の開口までとしているものもある。

横軸斜流ポンプ１０の運転により、水中軸受室１９内の圧力Ｐ_Ｒは大気圧よりも加圧されている。また、配管６１により水中軸受４０と主軸１１の摺動面間のクリアランスに供給される清浄液の圧力Ｐ_Ｗは、Ｐ_Ｒよりも高い圧力である。配管６１ｂの水中軸受４０と主軸１１の摺動面間のクリアランスとの接続する開口部分の圧力は、圧力Ｐ_ＷとＰ_Ｒの間の値の圧力Ｐ_Ｍとして、洗浄水供給用ポンプのタンクの内圧が大気圧程度とすれば、供給した清浄液を全量汚染度の高い揚水に放出することなく、一部ではあるが、回収することが可能となる。

配管６１ｂにストレーナ６３ｂを備えれば、水中軸受４０と主軸１１の摺動による摩耗粉などがストレーナで捕捉され、清浄液の清浄の程度を維持することができる。
したがって、貴重なきれいな水を大量に消費することなく、節約して使用することが可能である。

洗浄水供給用ポンプ５０のタンク５７の水位を検知する水位検知器（図示しない）を備え、この検出信号に基づいて清浄液を補給する配管６２に備えられたバルブ５０１が開閉されるものとしてもよい。こうすれば、洗浄水供給用ポンプ５０のタンク５７内の清浄液の水位は適正に維持され、且つ、そのバルブ５０１が開閉される頻度は低減するので、バルブなどの機器の長寿命化に貢献する。

また、配管６１ｂにパーティクルカウンターあるいは濁度計などの異物量測定器を備えたり、ストレーナの前後の配管６１ｂの圧力を測定する圧力計Ｐ１、Ｐ２を備えたりすることもできる。濁度や圧力計Ｐ１、Ｐ２の間の圧力差や、あるいはストレーナに捕捉された異物を分析することで、水中軸受４０と主軸１１の摺動部の摩耗の進行状況を観測することができ、水中軸受４０の適切な交換の時期を推定することができる。

また、図５の清浄液を図４に示した例の様に、横軸斜流ポンプ１０の揚水の一部で賄うことも可能である。更に図２０で示したように、従来、ポンプケーシング外部から潤滑剤循環用のポンプ１６３によって潤滑剤を水中軸受４０と主軸１１の摺動部に供給し、また回収循環していた横軸斜流ポンプ装置があった場合に、その時に用いたポンプケーシングの潤滑剤の供給ポートと回収ポートを利用して、本実施形態の横軸斜流ポンプ装置を実現することも可能である。

図６は、本実施形態に係る横軸ポンプ装置の運転停止に関するフロー図である。本フローは、横軸斜流ポンプ１０を停止する際に、横軸ポンプ装置に備えられた図示しない制御部、またはユーザによって実行される。
正常に停止する場合には、まず、横軸斜流ポンプ１０の下流に備えられ、定常運転では全開状態の開閉弁２６を全閉にする（Ｓ３０）。開閉弁２６を全閉にした後、原動機２４を停止し、横軸斜流ポンプ１０の運転を停止する（Ｓ３２）。次に、吸気配管５０５に備えられ、定常運転では閉状態の真空破壊弁５００を開状態にする（Ｓ３４）。すると、大気がポンプケーシング内に侵入し、ケーシング内の水は吸込ケーシング１２および、配管２１を通じて吸込水槽１００に流出する。

水中軸受室１９および、水中軸受４０と主軸１１の間のクリアランスに存在する水も、内部ケーシング３１とインペラ１７の隙間などから内部ケーシング３１の外に流出し、吸込ケーシング１２および、配管２１を通じて吸込水槽１００に流出する。
ポンプケーシング内に大気が十分に入ったら、真空破壊弁５００を閉止し（Ｓ３６）、ポンプの停止動作を完了する。

図７は、本実施形態に係る横軸ポンプ装置の異常停止として、落水時の運転停止に関するフロー図である。本フローは、横軸ポンプ装置に異常が生じた際に、横軸ポンプ装置に備えられた図示しない制御部、またはユーザによって実行される。
軸封部１３のリークなどにより、ポンプケーシング内に大気が侵入し、ポンプケーシング内の水が揚水されずに吸込水槽１００に逆戻りしてしまう現象を落水という。この落水の状態でポンプ１０の主軸１１を回転し続けると、水中軸受４０と主軸１１の間のクリアランスには、大気状態であるので、潤滑する水がなく、水中軸受４０は焼き付いて損傷しポンプ１０は故障してしまう。

したがって、落水時には開閉弁２６を閉止し、直ちにポンプ１０を停止する（Ｓ４０）。つまり、ポンプ１０を正常に停止させるときには開閉弁２６が全閉した後にポンプ１０を停止させるのに対して、ポンプ１０を異常停止させるときには直ちにポンプ１０を停止
させる。開閉弁２６を閉止し、ポンプ１０を停止したら、次に、真空破壊弁５００を開状態にして（Ｓ４２）、ポンプケーシング内に大気を導入してポンプケーシング内の水を吸込水槽１００に排出する。ポンプケーシング内に大気を十分導入したら真空破壊弁５００を閉止して（Ｓ４４）、ポンプ停止は完了である。落水の場合には、リーク箇所の特定などの原因究明を行い、リーク箇所の修理を行った後に、通常の始動を行って復帰する。
このように、落水を例にしたが、重大な損害が想定される重故障の場合には、開閉弁２６とポンプ１０を直ちに停止する操作を行う。

これまで、図１、図４、図５により、ポンプ１０の主軸１１の回転力を一部分岐して利用し、動力としている洗浄水供給用ポンプ５０を用いて、清浄水を水中軸受４０と主軸１１の間のクリアランスに供給する実施例を紹介してきた。これらの実施例では、運転時には常時、清浄水を水中軸受４０と主軸１１の間のクリアランスに供給するので、水中軸受４０と主軸１１の間のクリアランスには異物が堆積したり、侵入したりするおそれはない。尚、主軸１１の回転力を一部分岐して動力を伝達する装置として、歯車を例にしているが、その他プーリー等を用いてもよい。また、上記した実施例では、清浄水供給用ポンプ４０が、主軸１１に接続され、主軸１１の回転に伴って水中軸受４０と主軸１１の互いのすべり面の間に加圧した清浄水を供給するものとした。しかし、こうした例に限定されず、清浄水供給用ポンプ４０は、主軸１１の回転に伴って、清浄水に代えて空気などの流体を水中軸受４０と主軸１１との間に供給するもの等としてもよい。

しかしながら、洗浄水供給用ポンプを図１、図４、図５のように配置できない場合もありうる。
図８は、洗浄水供給用ポンプを配置できない場合で原動機がエンジンなどの内燃機関１２４である場合の実施例を示したものである。図８において、主軸１１の回転力を一部分岐して利用し、動力として用いる洗浄水供給用ポンプ５０が備えられておらず、したがって洗浄水供給用ポンプ５０に直接関係する歯車５１や、配管６１、６２は存在しない。
その一方で、内燃機関１２４をポンプ１０の動力として用いるので、内燃機関１２４に燃料を供給する燃料供給配管２７０、内燃機関１２４に始動用の空気を供給する空気供給配管２６０が備えられている。

空気供給配管２６０には、空気圧縮機（加圧流体供給源）２６２と、空気圧縮機２６２で圧縮された空気を圧縮された圧力のまま蓄える空気槽２６４とが接続されている。空気圧縮機２６２で圧縮された空気や、空気槽２６４の空気は、空気供給配管２６０を通じ、バルブ２５０を介して内燃機関１２４に供給される。内燃機関１２４は、供給された燃料と空気により駆動され、その動力により主軸１１を回転する。このようにしてポンプ１０は運転する。

本実施例において、空気供給配管２６０から分岐し、バルブ２５１を介してポンプ１０の主軸１１と水中軸受４０の間のクリアランスに空気を供給できるように接続される配管２６１は備えられている。
以上の相違を除いて、本実施例は、図１の実施例と同一の機器を有し、当該機器に同一の符号を付している。

本実施例においては、始動及び定常運転においては、バルブ２５１は閉止状態で、バルブ２５０は開状態である。つまり、空気圧縮機２６２及び空気槽２６４からの圧縮空気は内燃機関１２４に供給される。しかしながら、通常停止あるいは、異常停止においては、図６乃至図７のフローにおいて、ポンプ１０の停止に伴いバルブ２５０を閉止状態にし、続いて真空破壊弁５００を開状態にしてから真空破壊弁５００を閉状態にするまでの間にバルブ２５１を開く。これにより、空気圧縮機２６２及び空気槽２６４からの圧縮空気は、ポンプ１０の主軸１１と水中軸受４０の間のクリアランスに供給される。

図８においては、定常運転時には、ポンプ１０の主軸１１と水中軸受４０の間のクリアランスに異物の堆積を防ぐ作用を外部から行わない。その代わり、停止ごとに（それが、正常停止であれ異常停止であれ）ポンプ機場に常用として用いられる圧縮空気をポンプ１０の主軸１１と水中軸受４０の間のクリアランスに吹き付け、クリアランス内に堆積した異物を噴き出して堆積を防いでいる。このため、長期間にわたりポンプ１０の運転を休止したあとに、再起動を行っても、従来の様に、主軸１１と水中軸受４０の間のクリアランスに堆積したスラリが固まって再起動に困難を生ずるというおそれ虞はない。

尚、図８においては、主軸１１と水中軸受４０の間のクリアランスに吹き付けられる空気の威力は、空気の圧力差が大きいほど効果があるので、更に真空ポンプ５０４によりポンプケーシング内を真空引きしながら配管２６１より圧縮空気を供給することもありうる。尚、この場合には真空破壊弁５００を閉止したあとに行うべきである。

図９は、洗浄水供給用ポンプを配置できない場合で、また図８とは異なり原動機に内燃機関を用いない場合の実施例を示したものである。図９において、主軸１１の回転力を一部分岐して利用し、動力として用いる洗浄水供給用ポンプ５０が備えられておらず、したがって洗浄水供給用ポンプに直接関係する歯車５１や、配管６１、６２は存在しない。
一方で、吸気配管５０５の真空ポンプ５０４と吸気弁５０６の間から、ポンプ１０の主軸１１と水中軸受４０の間のクリアランスに通じる配管４６１が備えられ、配管４６１はバルブ４５０を備えている。
以上の相違を除いて、本実施例は、図１の実施例と同一の機器を有し、当該機器に同一の符号を付している。

ポンプ１０の始動時、及び定常運転時にはバルブ４５０は閉状態である。ポンプ１０の通常、異常停止を問わず停止時には、真空破壊弁５００を開状態にした後に、真空ポンプ５０４を起動し、バルブ４５０を開状態にする。配管４６１には、主軸１１と水中軸受４０の間のクリアランスに蓄積されたスラリと揚水が流入する。配管４６１には図示しないストレーナや気液分離器を備え、そこで、スラリの混入した液体は分離される。このように、真空ポンプ５０４による真空で、主軸１１と水中軸受４０の間のクリアランスに蓄積されたスラリを吸引し、回収する。
なお、配管４６１に入る揚水は少ない方が良いので、バルブ４５０を開状態にするのは、ポンプケーシング内は大気で満たされた後で、真空破壊弁５００を閉止する前が好ましい。
一定時間吸引したら、バルブ４５０を閉止し、真空破壊弁５００も続けて閉止して停止状態に至る。

図９においては、定常運転時には、ポンプ１０の主軸１１と水中軸受４０の間のクリアランスに異物の堆積を防ぐ作用を外部から行わない。その代わり、停止ごとに（それが、正常停止であれ異常停止であれ）ポンプ機場に常用として用いられる真空ポンプ５０４の真空圧で、ポンプ１０の主軸１１と水中軸受４０の間のクリアランス内に堆積した異物を吸引、回収して堆積を防いでいる。このため、長期間にわたりポンプ１０の運転を休止したあとに、再起動を行っても、従来の様に、主軸１１と水中軸受４０の間のクリアランスに堆積したスラリが固まって再起動に困難を生ずるというおそれはない。

いずれの場合にしても、新たな装置を用意しないで既存の設備における機器を有効利用するので、平面的な設置スペースも不要である。

図１０は、洗浄水供給用ポンプを配置できない場合で、設備に高置水槽が備えられている場合の実施例を示したものである。図１０において、主軸１１の回転力を一部分岐して
利用し、動力として用いる洗浄水供給用ポンプが備えられておらず、したがって洗浄水供給用ポンプに直接関係する歯車５１や、配管６１、６２は存在しない。
また、図８のような、内燃機関を用いないので、内燃機関に燃料を供給する燃料供給配管や空気を供給する空気供給配管が備えられていない。
その一方で、高置水槽３００に満たされた清浄水を、ポンプ１０の主軸１１と水中軸受４０の間のクリアランスに供給する配管３６１が備えられている。高置水槽３００の清浄水は、配管３６１を通じてバルブ３５０を介して主軸１１と水中軸受４０の間のクリアランスに供給されるようになっている。

本実施例においては、高置水槽３００の高さが十分高ければ、ポンプ１０の始動、定常運転、停止に依らず、バルブ３５０を開くことで、清浄水を主軸１１と水中軸受４０の間のクリアランスに供給することが可能である。

しかしながら、高置水槽３００の容量は限られているので、連続的に清浄水を供給し続けるよりも、断続的に主軸１１と水中軸受４０の間のクリアランスにフラッシングして供給する方が望ましい。

また、主軸１１と水中軸受４０の間のクリアランスに供給される清浄水の勢いは高置水槽３００の高さに加えてポンプケーシング内の圧力が低いほど大きいので、定常運転時よりは、停止時や始動時にフラッシングを行うことが効果的である。
これにより、ポンプ１０の運転を休止したあとに、再起動を行っても、クリアランスに堆積したスラリが固まって再起動に困難を生ずるというおそれはない。

その他、高置水槽３００に給水するポンプなどから配管を分岐して、主軸１１と水中軸受４０の間のクリアランスに供給する配管し接続することも考えられる。
このいずれの場合にしても、新たな装置を用意しないで既存の設備における機器を有効利用するので、平面的な設置スペースも不要である。

以上、ポンプ１０の主軸１１と水中軸受４０の間のクリアランスに清浄水を供給する設備の説明をしてきた。ただし、いずれの場合についても、必要な時に必要なだけ清浄水や圧縮空気、高置水槽３００からの清浄水の供給や、真空引きによる吸引により、水中軸受４０と主軸１１の間のクリアランスを洗浄するやりかたとして、所謂フラッシングも可能である。
この場合のフラッシングを行うか否かの判定については、一例として図１１に示すように、ポンプ１０が始動前であっても長期停止であっても停止状態では、運転履歴として発停頻度、運転時間、停止時間乃至期間により判断されるとよい。また、ポンプ１０の運転状態では、運転時間、ストレーナ差圧、濁度等により把握される揚水環境等の汚れ具合や、定期的なドレン排出の頻度により判断されるとよい。さらに、ポンプ１０の停止後では、ポンプ通常停止とポンプ落水の回数等の運転履歴と、例えば同じ機種の、揚水環境の汚れ具合や運転時間と相関する水中軸受４０の摩耗に関する基礎データと、摩耗予測・寿命予測の推定との対照により判断されるとよい。

次にポンプ１０に用いられる水中軸受４０について述べる
図１２は、主軸１１と水中軸受４０の関係を示す軸方向断面図であり、図１３は、水中軸受４０を図１２中Ａ１３−Ａ１３方向から示す図である。図示するように、主軸１１の外周面には、水中軸受４０の内周面（すべり面）に対してすべり接触する円筒状のスリーブ１１ａが固定される。スリーブ１１ａの外周面（すべり面）と、水中軸受４０の内周面（すべり面）との間には、非常に小さい隙間（クリアランス）が設けられる。ただし、主軸１１には、スリーブ１１ａが設けられていなくてもよい。スリーブ１１ａは、主軸１１が水中軸受４０に直接摺動することによる主軸１１の損傷を防止するための付加的な部材
である。スリーブ１１ａは、例えばステンレス鋼等の金属から構成される。また、スリーブ１１ａの外周面には、炭化タングステン又は炭化クロムを主構成物とする物質からなる膜が製膜されていてもよい。一例として、ステンレス鋼の外周面に、肉盛溶接、自溶性合金、または、溶射（特に、高速フレーム溶射（ＨＶＯＦ、ＨＶＡＦなど））を用いて成膜を施すことができる。さらに、スリーブ１１ａは、セラミックス、超硬合金、及びサーメットのいずれかで構成されていてもよい。

水中軸受４０は、セラミック、又は例えば特開２０１３−１９４７６９号公報に開示されているような、フッ素樹脂、タルク、芳香族ポリエーテルケトン、炭素繊維、及び不可避不純物を含む樹脂材料から構成される。また、水中軸受４０のすべり面は、例えば特開２０１５−２１５５１号公報に開示されているような、ＰＴＦＥが３０％の面積率を有し、炭素繊維が４％の面積率を有し、芳香族ポリエーテルケトンおよび不可避不純物が残りの面積を占めるように構成されていてもよい。さらに、水中軸受４０のすべり面は、例えば特開２０１５−２１５５１号公報に開示されているような、ＰＰＳが２３％の面積率を有し、炭素繊維が２％の面積率を有し、ＰＴＦＥおよび不可避不純物が残りの面積を占めるように構成されていてもよい。

水中軸受４０は、全体として円筒状であり、内側に主軸１１及びスリーブ１１ａが挿通されてスリーブ１１ａの外周面とすべり接触する。水中軸受４０は、軸受ケーシング３９によって主軸１１の回転につられて回転しないように支持されている。軸受ケーシング３９には、主軸１１の端部を蓋うように閉止板３８が取り付けられ、水中軸受室１９の水が、軸受ケーシング３９と閉止板３８の間を通じて水中軸受４０の内部と流通しないようにシールしている。一方、閉止板３８とは軸方向で反対側では、水中軸受４０と主軸１１のクリアランスは水中軸受室１９に開口している。

ここで、水中軸受４０のすべり面には、内周面と外周面と連通する開口４１が設けられ、軸受ケーシング３９には、水中軸受４０の開口４１に対応する位置に、開口３９ａが設けられている。つまり、開口４１は、水中軸受４０のすべり面を貫通し、更に開口３９ａを通じて軸受ケーシング３９も貫通している。開口４１及び開口３９ａは、水中軸受４０の軸方向長さの半分より閉止板３８に近い位置に配置される。周方向の配置は任意で良いが比較的主軸１１の軸芯より下方が好ましい。この開口３９ａに、前述した配管６１、６１ａ、２６１、３６１を通じて清浄水が供給され、開口４１より主軸１１と水中軸受４０の間のクリアランスに放出される。軸受ケーシング３９と閉止板３８によって、供給された清浄水の圧力を有効に一方向、すなわち主軸１１と水中軸受４０のクリアランスを通じてインペラ側の方向にしか流れることができないので、供給された清浄水は、その圧力を有効に一方向に向けて利用して勢いよく流れ、水中軸受室１９に噴出する。

図１３に示す例では、中心より下側において周方向に約１２０°の間隔をあけて２つの開口４１が設けられている。また、図１２に示すように、開口４１は軸方向において単一の場所に設けられている。水中軸受４０を支持する軸受ケーシング３９においても、水中軸受４０の開口４１に対応した位置に開口３９ａが設けられている。

図１４は、別の一例による主軸および水中軸受を示す軸方向断面図である。図示するように、軸受ケーシング３９は、図１３で説明した水中軸受４０の開口３９ａに加えて、開口３９ａから供給された清浄水を回収する回収流路３９ｂが形成されている。回収流路３９ｂは、ポンプケーシング外部に連通し、前述した配管６１ｂを通じて清浄水が洗浄水供給用ポンプのタンクに回収される。こうした構成によれば、洗浄水供給機構からすべり面に噴出された清浄水が、回収流路３９ｂを流れてドレン又は洗浄水供給機構の流体溜めに回収される。これにより、横軸斜流ポンプ１０が移送する液体に、洗浄水供給機構が噴出する流体が混ざることを抑制することができる。また、回収した流体を再度洗浄水供給機
構から噴出することもできる。

尚、図１４に示す軸受ケーシング３９は、水中軸受４０の一次側（インペラ１７側）に設けられて主軸１１との隙間を封止または流通を抑制するオイルシーリング（封止部の一例に相当する。）３９ｃを備えていることが好ましい。このようにすることで、水中軸受室１９の揚水が、回収流路３９ｂに侵入することを抑制し、開口３９ａから供給される清浄水の圧力によってオイルシーリング（封止部の一例に相当する。）３９ｃと回収流路３９ｂにより形成される空間の圧力を水中軸受室１９の揚水の圧力より高めやすくなる。
また、軸方向のスペース上の制約がある場合には、水中軸受４０と軸受ケーシング３９を貫通して３９ｂを設けてもよい。その場合には３９ｂは軸方向では可能な限りインペラ１７側に備えることが望ましい。

図１５は、別の一例による主軸および水中軸受を示す軸方向断面図である。図１５に示すように、主軸１１の外周面には、水中軸受４０の内周面（すべり面）に対してすべり接触する円筒状のスリーブ１１ａが固定される。スリーブ１１ａの外周面と、水中軸受４０の内周面との間には、非常に小さい隙間（クリアランス）が設けられる。ただし、主軸１１には、スリーブ１１ａが設けられていなくてもよい。スリーブ１１ａは、主軸１１が水中軸受４０に直接摺動することによる主軸１１の損傷を防止するための付加的な部材である。スリーブ１１ａは、例えばステンレス鋼等の金属から構成される。また、スリーブ１１ａの外周面には、炭化タングステン又は炭化クロムを主構成物とする物質からなる膜が製膜されていてもよい。一例として、ステンレス鋼の外周面に、肉盛溶接、自溶性合金、または、溶射（特に、高速フレーム溶射（ＨＶＯＦ、ＨＶＡＦなど））を用いて成膜を施すことができる。さらに、スリーブ１１ａは、セラミックス、超硬合金、及びサーメットのいずれかで構成されていてもよい。

水中軸受４０は、セラミック、又は例えば特開２０１３−１９４７６９号公報に開示されているような、フッ素樹脂、タルク、芳香族ポリエーテルケトン、炭素繊維、及び不可避不純物を含む樹脂材料から構成される。また、水中軸受４０のすべり面は、例えば特開２０１５−２１５５１号公報に開示されているような、ＰＴＦＥが３０％の面積率を有し、炭素繊維が４％の面積率を有し、芳香族ポリエーテルケトンおよび不可避不純物が残りの面積を占めるように構成されていてもよい。さらに、水中軸受４０のすべり面は、例えば特開２０１５−２１５５１号公報に開示されているような、ＰＰＳが２３％の面積率を有し、炭素繊維が２％の面積率を有し、ＰＴＦＥおよび不可避不純物が残りの面積を占めるように構成されていてもよい。

図１６は、図１５に示す水中軸受４０の拡大側断面図である。また、図１７は、実施形態の水中軸受４０を図１６中のＡ１７−Ａ１７方向から示す断面図である。水中軸受４０は、全体として円筒状であり、内側に主軸１１及びスリーブ１１ａが挿通されてスリーブ１１ａの外周面とすべり接触する。図１６及び図１７に示すように、水中軸受４０のすべり面には、主軸１１の中央よりも下方の領域において外周面と連通する開口４１が設けられている。つまり、開口４１は、水中軸受４０のすべり面を貫通している。本実施形態では、すべり面に、主軸１１の軸方向（以下、単に「軸方向」ともいう）に沿って複数（図１６に示す例では３つ）の開口４１が設けられている。

開口４１は、主軸１１の回転方向（以下、「周方向」ともいう）に沿って長いスリット状の長孔である。開口４１は、主軸１１とすべり面とがすべり接触されると想定される下側の面に設けられている。具体的には、開口４１は、周方向において６０°以上１８０°未満の領域にわたって設けられることが好ましい。図１７に示す例では、下端を中心とする約１２０°の領域にわたって開口４１が設けられている（図１７中、θｏ≒１２０°）。しかし、こうした例に限定されず、開口４１は、下端から主軸１１の回転方向、又は反
回転方向にずれて設けられていてもよい。ただし、開口４１は、すべり面の下端を含んで設けられることが好ましい。

図１７に示す例では、水中軸受４０の中心とすべり面とを結ぶ直線に沿って開口４１の周方向の端部４１ａが形成されている。しかし、こうした例に限定されず、例えば開口４１の周方向の端部４１ａが鉛直方向または水平方向に沿って形成されてもよい。また、開口４１の周方向の端部４１ａ、又は軸方向の端部は、角が丸められていてもよい。

開口４１は、軸方向の寸法Ｌｏが３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましい。これは、３ｍｍ未満であると異物が開口４１に詰まることが懸念され、１０ｍｍより長く形成しても異物を排出する効果があまり上昇しないと考えられるためである。また、水中軸受４０は、すべり面の直径Ｄａに対する、軸方向の開口４１が設けられている領域を除いたすべり面の長さ（図１６中、Ｌｂの合計：４・Ｌｂ）の割合（Ｒａ＝４・Ｌｂ／Ｄａ）が、０．３以上１．０以下であることが好ましい。言い換えると、水中軸受４０は、すべり面の直径Ｄａに対する、軸方向の長さＬａから開口４１が設けられている長さ（図１６中、Ｌｏの合計）を減じた長さ（Ｌａ−３・Ｌｏ）の割合（Ｒａ＝（Ｌａ−３・Ｌｏ）／Ｄａ）が、０．３以上１．０以下であることが好ましい。これは、割合が０．３未満であるとすべり接触する面に作用する圧力が過多になり、割合が１．０を超えると主軸１１の傾きによる影響が大きくなることに基づく。

また、水中軸受４０における開口４１を設ける場所、及び開口４１の数は、水中軸受４０の強度に基づいて決定されることが好ましい。図１７に示す例では、開口４１によって離間されているすべり面の軸方向の長さＬｂが一致するように、開口４１が設けられているが、こうした例に限定されず、開口４１はすべり面の任意の場所に設けられればよい。また、図１７に示す例では、３つの開口４１は互いに同一の寸法であるものとしたが、互いに異なる寸法であってもよい。

再び図１及び図１５を参照して説明する。図１５に示すように、水中軸受４０は、軸受ケーシング３９によって支持されている。ここで、軸受ケーシング３９には、水中軸受４０の開口４１に対応する位置に、異物を排出するための開口３９ａが設けられている。これにより、水中軸受４０の内部から開口４１を通じて排出される異物を水中軸受室１９内に案内することができる。なお、図１５では、軸受ケーシング３９には、水中軸受４０の開口４１に応じた複数の開口３９ａが設けられている。しかし、こうした例に限定されず、軸受ケーシング３９には、複数の開口４１を含む大きな開口が設けられていてもよい。

また、軸受ケーシング３９には、主軸１１の軸方向の端部を覆う閉止板３８が取り付けられている。閉止板３８は、水中軸受４０との接触部を封止するＯリング３８ａを有する。ただし、Ｏリング３８ａは、軸受ケーシング３９との隙間を封止するように設けられていてもよい。

また、横軸ポンプ装置は、水中軸受４０のすべり面を洗浄する清浄水を供給する洗浄水供給機構（供給機構）６０を備えている。洗浄水供給機構６０は、真空ポンプ５０４の動力源５０８からの動力を用いて、軸受ケーシング３９の開口３９ａ、及び水中軸受４０の開口４１を通じてすべり面に流体を噴出する（図１５中、白抜き矢印参照）。ここで、本実施形態の水中軸受４０は複数の開口４１を有するものとしたが、洗浄水供給機構は、何れかの開口４１からすべり面に向けて流体を噴出してもよいし、すべての開口４１からすべり面に向けて流体を噴出してもよい。一部の開口４１から流体が噴出される場合、残りの開口４１、及びすべり面の軸方向の端部から流体が排出されると考えられる。また、すべての開口４１からすべり流体が噴出される場合、すべり面の軸方向の端部から流体が排出される。ここで、本実施形態では、主軸１１の端部側は閉止板３８によって覆われてい
るため、洗浄水供給機構から噴出された流体はすべり面の一次側に向かって流れる。このため、開口４１が、軸方向において水中軸受４０の中央より閉止板３８側、特に閉止板３８の近くに設けられることが好ましい。こうすれば、開口４１を通じて噴出される流体をすべり面全体に流すことができ、好適に異物を排出することができる。

洗浄水供給機構６０が噴出する流体としては、圧縮した空気などの気体であってもよいし、横軸ポンプ装置の移送対象である吸込水槽１００内の水、又は清浄液などの液体であってもよい。ここで、噴出する流体として特に吸込水槽１００内の水を利用する場合には、流体が通る配管６１に、流体に含まれる異物を捕捉するための異物捕捉部６２が設けられることが好ましい。異物捕捉部６２としては、公知のストレーナ、及びフィルタ等を用いることができる。こうした異物捕捉部６２によって、洗浄水供給機構６０による清浄水に異物が含まれることを抑制でき、すべり面に異物が侵入することを抑制できる。

洗浄水供給機構は、真空ポンプ５０４の運転に伴って運転されるものとしてもよい。真空ポンプ５０４は、落水時や、横軸斜流ポンプ１０の始動時に使用される。横軸ポンプ装置は、農業に使用される場合など、休閑のために一定期間使用されない場合がある。特にこうした場合に水中軸受４０の内部に滞留した異物が乾くと、次回に横軸斜流ポンプ１０を始動するときに主軸１１の回転が阻害されて、原動機２４に過大な負荷がかかったり、主軸１１および水中軸受４０の損傷を招くおそれがある。これに対して、真空ポンプ５０４の運転に伴って洗浄水供給機構が作動することにより、水中軸受４０の内部に滞留した異物を除去することができ、横軸斜流ポンプ１０を円滑に始動することができる。

また、洗浄水供給機構は、真空ポンプ５０４の動力源５０８に代えて、又は加えて、横軸斜流ポンプ１０の原動機２４など、他の動力源からの動力を用いて流体を噴出してもよい。もしくは、真空ポンプ５０４の動力源５０８は、真空ポンプ５０４との接続を解除することができ、洗浄水供給機構を単独で駆動できるのとしてもよい。こうすれば、横軸斜流ポンプ１０の運転中においても、洗浄水供給機構を運転させて水中軸受４０のすべり面に清浄水を供給することができる。この場合には、洗浄水供給機構による清浄水の供給は、ユーザによる操作によって開始されるものとしてもよいし、定期的に開始されるなど、自動で開始されるものとしてもよい。

さらに、横軸ポンプ装置は、水中軸受４０の温度を測定する温度センサ２８と、横軸ポンプ装置の移送対象である水を測定する異物量測定器２９と、を備える。そして、洗浄水供給機構は、温度センサ２８及び異物量測定器２９による測定結果に基づいて運転がされてもよい。水中軸受４０と主軸１１（スリーブ１１ａ）との隙間に異物が侵入すると、主軸１１が回転するときの摩擦抵抗が大きくなって水中軸受４０の温度が上昇する。このため、洗浄水供給機構は、温度センサ２８による測定温度が所定温度以上に至ったときにすべり面をフラッシングすることにより、好適なタイミングでフラッシングを行うことができる。ここで、所定温度としては、主軸１１及び水中軸受４０の材質などに基づいて、実験またはシミュレーションなどにより予め定められた温度が用いられればよい。また、横軸ポンプ装置の移送対象である水に含まれる異物が多いほど、水中軸受４０のすべり面に異物が侵入する可能性は高くなると考えられる。このため、洗浄水供給機構は、異物量測定器２９による測定によって水に含まれる異物が多いと判断されるほど、高い頻度ですべり面をフラッシングしてもよい。ここで、異物量測定器２９は、移送対象である水に含まれる異物の量に関連する物理量を測定するセンサである。一例として、異物量測定器２９として、水の透明度（または濁度）を測定するセンサを用いることができる。また、異物量測定器２９として、異物捕捉部６２に捕捉された異物の量を測定するセンサを用いてもよい。異物捕捉部６２に捕捉された異物の量の測定は、異物捕捉部６２の一次側と二次側との圧力の差を測定することによって行われてもよい。

以上説明した実施形態の横軸斜流ポンプ１０は、水中軸受４０のすべり面に流体を噴出することによってすべり面を洗浄またはフラッシングする洗浄水供給機構、フラッシング機構を備える。これにより、水中軸受４０のすべり面に侵入した異物を外部に排出することができ、水中軸受４０の高寿命化を図ることができる。また、すべり面に侵入した異物を排出して横軸斜流ポンプ１０を始動することができるため、横軸斜流ポンプ１０を円滑に始動することができる。

また、とくに水中軸受４０がフッ素樹脂、タルク、芳香族ポリエーテルケトン、炭素繊維、及び不可避不純物を含む樹脂材料から形成されることにより、フラッシング時にヒートショックによる割れが生じることを抑制できる。また、樹脂材料は、セラミックスよりも成形性に優れるため、開口４１が設けられている水中軸受４０を形成するのに優れていると考えられる。ただし、水中軸受４０は、こうした樹脂材料から形成されることに限定されず、任意の材料により形成されればよい。

図１８は、別の一例による水中軸受４０の拡大側断面図であり、図１９は、水中軸受４０を図１８中のＡ１９−Ａ１９方向から示す断面図である。この水中軸受４０は、実施形態の水中軸受４０に対して更に溝４２が設けられている。溝４２は、開口４１の周方向の端部４１ａから連続して、周方向に沿ってすべり面一周にわたって設けられている。言い換えれば、溝４２は、周方向に沿って開口４１の端部４１ａの一端から他端にわたって設けられている。溝４２の深さＤｇは、１ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。これは、溝４２の深さＤｐが１ｍｍ未満であると異物を案内する効果が小さく、溝４２の深さＤｐが５ｍｍを越えても異物を案内する効果が上昇しないと考えられることに基づく。

水中軸受４０では、周方向において開口４１に連続して溝４２が設けられており、この溝４２によって水中軸受４０内部に侵入する異物を開口４１へ向かって案内することができる。これにより、水中軸受４０の軸方向の中央に向かって異物が侵入することをより好適に抑制することができる。なお、図１８及び図１９に示す例では、溝４２は、水中軸受４０のすべり面の上端を含めて一周にわたって設けられているが、一部にだけ設けられていてもよい。

図２０は、別の一例による水中軸受４０の拡大側断面図である。複数の開口４１における軸方向両端の開口４１に溝４２が連続して設けられており、軸方向中央側に位置する開口４１には溝４２が設けられていない。これは、異物が主として軸方向の両端から水中軸受４０の内部に侵入し、軸方向両端に近い領域に異物が比較的多く滞留すると考えられることに基づく。ただし、こうした例に限定されず、例えば、溝４２はインペラ１７に近い開口４１に対して設けられ、残りの開口４１に対しては設けられないものとしてもよい。

上記した実施形態および変形例では、水中軸受４０に開口４１が設けられ、開口４１を通じて洗浄水供給機構から流体または負圧が提供されるものとした。しかし、水中軸受４０に開口４１が設けられず、軸方向の端部の主軸１１（スリーブ１１ａ）との隙間を通じて、洗浄水供給機構からすべり面に流体または負圧が提供されてもよい。

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、実施形態および変形例の任意の組み合わせが可能であり、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。

１０…横軸斜流ポンプ
１１…主軸
１１ｂ…スリーブ
１２…吸込ケーシング
１３…軸封部
１４…吐出ケーシング
１７…インペラ
２９…異物量測定器（異物量関連センサ）
３８…閉止板
３９…軸受ケーシング
４０…水中軸受
４１…開口
４２…溝
５０…洗浄水供給用ポンプ（供給用ポンプ、加圧流体供給源）
６０…洗浄水供給機構（供給機構）
６１ａ、６１ｂ…配管
６３…異物捕捉部
１２４…内燃機関
２６２…空気圧縮機（加圧流体供給源）
３００…高置水槽

Claims (17)

1. 水平方向に延びる回転軸と、
   前記回転軸に固定された羽根車と、
   前記羽根車が収容されるポンプケーシングと、
   前記ポンプケーシング内に設けられて前記回転軸に対してすべり接触する水中軸受であって、前記羽根車によって移送される液体の一部が前記水中軸受と前記回転軸の互いのすべり面の間に流れ込むようになっている水中軸受と、
   前記水中軸受と前記回転軸の互いのすべり面の間に、加圧流体と負圧の少なくとも一方を供給するための供給機構と、
   を備える横軸ポンプ装置。
2. 前記供給機構は、前記水中軸受と前記回転軸の互いのすべり面の間に前記加圧流体を供給可能な加圧流体供給源を有する、請求項１に記載の横軸ポンプ装置。
3. 前記加圧流体供給源は、前記回転軸に接続されて当該回転軸の回転に伴って前記水中軸受と前記回転軸の互いのすべり面の間に加圧流体を供給する供給用ポンプである、請求項２に記載の横軸ポンプ装置。
4. 前記供給機構は、清浄液を蓄えるタンクを有し、
   前記加圧流体供給源は、前記タンクに蓄えられた清浄液を前記水中軸受と前記回転軸の互いのすべり面の間に供給可能な供給用ポンプである、
   請求項２又は３に記載の横軸ポンプ装置。
5. 前記加圧流体供給源は、前記ポンプケーシング内の液体を前記水中軸受と前記回転軸の互いのすべり面の間に供給可能な供給用ポンプである、請求項２から４の何れか１項に記載の横軸ポンプ装置。
6. 前記供給機構は、前記加圧流体を前記水中軸受と前記回転軸の互いのすべり面の間に案内する第１の配管と、前記水中軸受と前記回転軸の互いのすべり面の間に案内された前記加圧流体の少なくとも一部を前記ポンプケーシング外に案内する第２の配管と、を有し、
   前記加圧流体供給源は、前記第２の配管を流れる液体を前記水中軸受と前記回転軸の互いのすべり面の間に供給可能な供給用ポンプである、
   請求項２から５の何れか１項に記載の横軸ポンプ装置。
7. 前記回転軸を回転させるための内燃機関を更に備え、
   前記加圧流体供給源は、前記加圧流体を前記内燃機関に供給可能である、
   請求項２に記載の横軸ポンプ装置。
8. 前記加圧流体供給源は、前記内燃機関の運転を停止する際に、前記水中軸受と前記回転軸の互いのすべり面の間に前記加圧流体を供給する、請求項７に記載の横軸ポンプ装置。
9. 前記ポンプケーシング内を真空引きする真空ポンプを更に備え、
   前記供給機構は、前記真空ポンプにより前記水中軸受と前記回転軸の互いのすべり面の間に前記負圧を供給する、
   請求項１に記載の横軸ポンプ装置。
10. 前記水中軸受は、前記供給機構が供給する前記加圧流体または前記負圧が通る開口を有する、請求項１から９の何れか１項に記載の横軸ポンプ装置。
11. 前記水中軸受における前記回転軸の軸方向の端部を覆う閉止板を更に備える、請求項１から１０の何れか１項に記載の横軸ポンプ装置。
12. 前記供給機構が供給する前記加圧流体または前記負圧が通る流路に設けられ、異物を捕捉する異物捕捉部を更に備える、請求項１から１１の何れか１項に記載の横軸ポンプ装置。
13. 前記横軸ポンプによる移送対象である流体に含まれる異物の量に関連する物理量を測定する異物量関連センサを更に備え、
    前記供給機構は、前記異物量関連センサによる測定結果に基づいて前記水中軸受と前記回転軸の互いのすべり面の間に前記加圧流体または前記負圧を供給する、請求項１から１２の何れか１項に記載の横軸ポンプ装置。
14. 前記水中軸受が樹脂材料から形成されている、請求項１から１３の何れか１項に記載の横軸ポンプ装置。
15. 前記水中軸受は、タルク、芳香族ポリエーテルケトン、炭素繊維および不可避不純物を含む材料から形成されている、請求項１４に記載の横軸ポンプ。
16. 前記すべり軸受の前記すべり面において、ＰＴＦＥが３０％の面積率を有し、炭素繊維が４％の面積率を有し、芳香族ポリエーテルケトンおよび不可避不純物が残りの面積を占める、請求項１４または１５に記載の横軸ポンプ。
17. 前記すべり軸受の前記すべり面において、ＰＰＳが２３％の面積率を有し、炭素繊維が２％の面積率を有し、ＰＴＦＥおよび不可避不純物が残りの面積を占める、請求項１４から１６の何れか１項に記載の横軸ポンプ。