JP6827366B2 - 横軸ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、横軸ポンプに関する。

河川や下水道管渠などの流体を揚排水する横軸ポンプは、羽根車や水中軸受が水中に浸漬された状態で運転されるため、水中軸受においては使用時間の経過とともに徐々に摩耗や劣化が生じる可能性がある。このため、点検作業を定期的に行い、水中軸受の状態を確認する必要がある。水中軸受の摩耗や劣化はポンプの異常振動に直結することから、水中軸受の状態検知は施設管理における有効な手段の１つである。

特許文献１〜３には、立軸ポンプの場合に、ポンプケーシングを分解せずに水中軸受の状態を確認する方法が提案されている。

特開２０１２−２１９６９７号公報 特開２０１０−２８５８８２号公報 特開２０１１−２５６８７７号公報

治水排水設備では、信頼性の観点から事後保全ではなく予防保全が選択されている。予防保全には、時間計画保全と状態監視保全とがあるが、主要部品である水中軸受がポンプケーシング内部にあって状態確認が難しい点から、従来の点検作業は、時間計画保全により決定されている。

しかしながら、治水排水設備におけるポンプは、非常用の運用であるため、年間の運転時間が比較的短く、地域により運転時間にもバラつきがある。そのため、一義的に決められた時間計画保全では、機器の劣化度合いに差が生じ、経済的に有効な点検間隔とは言えない。

従来、横軸ポンプにおける水中軸受の点検・整備作業は、上部ケーシングを開放して行われていたが、これには多くの費用と長期の施工期間が必要となる。

また、経済性・信頼性の観点から上記開放点検を多々行うことはできないため、たとえ消耗や劣化が懸念される部品が健全な状態であっても、点検にあわせて取替を行うことが前提となっており、経済的な課題となっている。

また、変位センサなどを用いて常時監視することで水中軸受の摩耗状況を把握する方法も考えられるが、ポンプで扱う流体は、一般的に河川水などであって清水ではないため、付着物が付くことなどによりセンサが誤った値を出力することがある。その場合、出力値が正しいかどうかを確認するためには、結局上部ケーシングを開放して内部状況を確認することとなる。

本発明は、以上のような点を考慮してなされたものである。本発明の目的は、上部ケーシングを開放することなく水中軸受の摩耗や劣化を正確に把握できる横軸ポンプを提供することにある。

本発明の第１の態様に係る横軸ポンプは、
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配置され前記回転軸を回転可能に支持する水中軸受と、
前記水中軸受に設けられた状態測定センサと、
運転停止時に前記ポンプケーシング内に空気を導入する空気導入管に設けられた開閉可能な真空破壊弁と、
前記ポンプケーシングと前記真空破壊弁との間の前記空気導入管から分岐され、前記真空破壊弁の開動作時に先端から吹き出される気流が前記状態測定センサと前記回転軸との間の隙間を流れるように、先端が前記状態測定センサに近接して位置決めされたバイパス配管と、
を備える。

このような態様によれば、ポンプ運転停止時に真空破壊弁が開動作され空気導入管からポンプケーシング内に空気が導入される際に、空気導入管を流れる空気の一部がバイパス配管に流入し、バイパス配管の先端から吹き出される気流が状態測定センサと回転軸との間の隙間を流れる。この気流の圧力により、状態測定センサの付着物を吹き飛ばして洗浄することができる。ここで、ポンプ運転停止直後に洗浄が行われるため、洗浄時は毎回状態測定センサの周囲が濡れており、付着物が乾燥して付着している場合に比べて、付着物の除去が容易である。これにより、上部ケーシングを開放することなく状態測定センサを用いて水中軸受の摩耗や劣化を正確に把握できるようになり、点検作業計画において時間計画保全を選択しないでも済むようになる。

本発明の第２の態様に係る横軸ポンプは、第１の態様に係る横軸ポンプであって、
前記バイパス配管には、開閉可能な電動弁が設けられている。

このような態様によれば、ポンプ運転停止時に電動弁の開動作時間を制御することで、バイパス配管の先端から吹き出される気流の風量を調整することができる。これにより、気流の風量が大きすぎて状態測定センサが損傷してしまうことを防止できる。

本発明の第３の態様に係る横軸ポンプは、第１または２の態様に係る横軸ポンプであって、
運転停止時に前記真空破壊弁の開動作により前記バイパス配管の先端から吹き出される気流が前記状態測定センサと前記回転軸との間の隙間を流れた後に、前記状態測定センサの測定値を予め定められた閾値と比較し、前記測定値が前記閾値を超えていた場合には、警報を発報する警報部をさらに備える。

このような態様によれば、警報部が、バイパス配管の先端から吹き出される気流により洗浄された後の状態測定センサの測定値を閾値との比較に用いるため、水中軸受の摩耗や劣化を正確に把握して警報を発報できるとともに、状態測定センサに付着物が付着したことによる誤警報を抑制することができる。

本発明の第４の態様に係る横軸ポンプは、第１〜３のいずれかの態様に係る横軸ポンプであって、
運転停止前に前記状態測定センサの測定値が予め定められた閾値を超えていた場合であって、運転停止時に前記真空破壊弁の開動作により前記バイパス配管の先端から吹き出される気流が前記状態測定センサと前記回転軸との間の隙間を流れた後に、前記状態測定センサの測定値を前記閾値と比較し、前記測定値が前記閾値を超えていた場合には、異常であると判定し、前記測定値が前記閾値を超えていない場合には、正常であると判定する判定部をさらに備える。

このような態様によれば、状態測定センサの測定値が閾値を超えていた場合であっても、判定部が、バイパス配管の先端から吹き出される気流により洗浄された後の状態測定センサの測定値を閾値と再度比較して、異常の有無を判定するため、状態測定センサに付着物が付着したことによる誤判定を防止することができる。

本発明の第５の態様に係る横軸ポンプは、第１〜４のいずれかの態様に係る横軸ポンプであって、
前記バイパス配管に水導入管を介して接続された水タンクと、
前記水導入管に設けられた開閉可能な補助電動弁であって、前記真空破壊弁の開動作と同時に開動作される補助電動弁と、
をさらに備える。

このような態様によれば、ポンプ運転停止時に真空破壊弁の開動作と同時に補助電動弁が開動作されることで、空気導入管を流れる空気の一部がバイパス配管に流入する際に、水タンクに収容された水が水導入管を通ってバイパス配管へと流入する。そして、バイパス配管の先端からは、水と空気の混合流れが吹き出される。バイパス配管の先端から吹き出される水と空気の混合流れが状態測定センサと回転軸との間の隙間を流れることにより、状態測定センサを効果的に洗浄することができる。

本発明の第６の態様に係る横軸ポンプは、第１〜５のいずれかの態様に係る横軸ポンプであって、
前記バイパス配管の先端は、先細形状を有する。

このような態様によれば、ポンプ運転停止時にバイパス配管の先端から吹き出される気流の流速を上げて、状態測定センサを効果的に洗浄することができる。

本発明の第７の態様に係る横軸ポンプは、第１〜５のいずれかの態様に係る横軸ポンプであって、
前記バイパス配管には、フィルタが設けられている。

このような態様によれば、バイパス配管の先端から異物が入って詰まりの原因となることを防止できる。

本発明の第８の態様に係る横軸ポンプは、第１〜５のいずれかの態様に係る横軸ポンプであって、
前記状態測定センサは、回転方向において互いに異なる角度位置に配置された第１センサおよび第２センサを含み、
前記バイパス配管は、第１配管と前記第１配管から分岐された第２配管とを含み、
前記第１配管の先端は、前記第１センサに近接して位置決めされており、
前記第２配管の先端は、前記第２センサに近接して位置決めされている。

このような態様によれば、ポンプ運転停止時に第１センサおよび第２センサのそれぞれに個別に気流を供給して効果的に洗浄することができる。

本発明の第９の態様に係る横軸ポンプは、第１〜５のいずれかの態様に係る横軸ポンプであって、
前記バイパス配管の先端は、前記水中軸受の内周面に開口するように設けられている。

このような態様によれば、ポンプ運転停止時にバイパス配管の先端から吹き出される気流が水中軸受内部から端部に向かって流れるため、状態測定センサの付着物を水中軸受の内部に押し込むのではなく外部に効果的に排出することができる。

本発明の第１０の態様に係る横軸ポンプは、第１〜５のいずれかの態様に係る横軸ポンプであって、
前記バイパス配管は、第１配管と前記第１配管から分岐された第２配管とを含み、
前記第２配管の口径は、前記第１配管の口径とは異なる。

このような態様によれば、第１配管および第２配管の口径の違いにより、ポンプ運転停止時に第１配管の先端部および第２配管の先端部から吹き出される気流の風量や圧力を調整することができる。

本発明の第１１の態様に係る横軸ポンプは、第１〜５のいずれかの態様に係る横軸ポンプであって、
前記バイパス配管は、第１配管と前記第１配管から分岐された第２配管とを含み、
前記第１配管および前記第２配管にはそれぞれ風量調整用の弁が設けられている。

このような態様によれば、第１配管および第２配管にそれぞれ設けられた風量調整用の弁の動作を制御することにより、ポンプ運転停止時に第１配管の先端部および第２配管の先端部から吹き出される気流の風量や圧力をそれぞれ個別に調整することができる。

本発明の第１２の態様に係る横軸ポンプは、第１〜５のいずれかの態様に係る横軸ポンプであって、
前記バイパス配管の先端は、前記状態測定センサよりも羽根車側に位置決めされている。

このような態様によれば、ポンプ運転停止時にバイパス配管の先端から吹き出される気流が水中軸受において羽根車側から回転軸先端側に向かって流れるため、状態測定センサの付着物を、付着物が抜け出やすい回転軸先端側の水中軸受端部に押しやって効果的に排出することができる。

本発明の第１３の態様に係る横軸ポンプは、第１〜５のいずれかの態様に係る横軸ポンプであって、
前記水中軸受の内周面には溝が形成されており、
前記バイパス配管の先端は、前記溝に対応するように位置決めされている。

このような態様によれば、ポンプ運転停止時にバイパス配管の先端から吹き出される気流が水中軸受の内周面の溝に沿って流れる。これにより、溝に入り込んでいた異物を効果的に排出することができる。

本発明の第１４の態様に係る横軸ポンプは、
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配置され前記回転軸を回転可能に支持する水中軸受と、
前記水中軸受に設けられた状態測定センサと、
運転開始前に前記ポンプケーシング内を真空排気する排気管に設けられた開閉可能な第２電動弁と、
真空ポンプと前記第２電動弁との間の前記排気管から分岐され、前記第２電動弁の閉動作時に先端からの吸引力により前記状態測定センサと前記回転軸との間の隙間に気流が流れるように、先端が前記状態測定センサに近接して位置決めされた第２バイパス配管と、
前記第２バイパス配管に設けられた開閉可能な第３電動弁と、
を備える。

このような態様によれば、ポンプ運転停止時に第２電動弁が閉動作された状態で第３電動弁が開動作されると、真空ポンプの動作により、第２バイパス配管の先端部からポンプケーシング内の空気が吸引され、この吸引力により状態測定センサと回転軸との間の隙間に気流が流れる。この気流の圧力により、状態測定センサの付着物を引き剥がして洗浄することができる。特にポンプ運転停止直後に洗浄が行われる場合には、状態測定センサの周囲が濡れているため、付着物が乾燥して付着している場合に比べて、付着物の除去が容易である。これにより、上部ケーシングを開放することなく状態測定センサを用いて水中軸受１５の摩耗や劣化を正確に把握できるようになり、点検作業計画において時間計画保全を選択しないでも済むようになる。

本発明によれば、横軸ポンプにおいて、上部ケーシングを開放することなく水中軸受の摩耗や劣化を正確に把握できる。

図１は、第１の実施形態に係る横軸ポンプの概略構成を示す図である。 図２は、第１の実施形態の第１変形例に係る横軸ポンプの水中軸受部分を拡大して示す図である。 図３は、第１の実施形態の第２変形例に係る横軸ポンプの吐出部を拡大して示す図である。 図４は、第１の実施形態の第３変形例に係る横軸ポンプの水中軸受部分を拡大して示す図である。 図５は、第１の実施形態の第４変形例に係る横軸ポンプの水中軸受部分を拡大して示す図である。 図６は、第１の実施形態の第５変形例に係る横軸ポンプの水中軸受部分を拡大して示す図である。 図７は、第１の実施形態の第６変形例に係る横軸ポンプの水中軸受部分を拡大して示す図である。 図８は、第１の実施形態の第７変形例に係る横軸ポンプの吐出部を拡大して示す図である。 図９は、第１の実施形態の第８変形例に係る横軸ポンプの吐出部を拡大して示す図である。 図１０は、第１の実施形態の第９変形例に係る横軸ポンプの吐出部を拡大して示す図である。 図１１は、図１０に示す横軸ポンプの水中軸受部分をＡ−Ａ線に沿って切断した断面を示す図である。 図１２は、第２の実施形態に係る横軸ポンプの概略構成を示す図である。 図１３は、第３の実施形態に係る横軸ポンプの概略構成を示す図である。 図１４は、運転停止回数と洗浄された後の状態測定センサの測定値との関係の一例を示すグラフである。 図１５は、経過時間と状態測定センサの測定値との関係の一例を示すグラフである。 図１６は、第４の実施形態に係る横軸ポンプの概略構成を示す図である。 図１７は、第５の実施形態に係る横軸ポンプの概略構成を示す図である。

以下に、添付の図面を参照して、実施の形態を詳細に説明する。なお、本明細書に添付する図面においては、図示の理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る横軸ポンプ１０の概略構成を示す図である。図１に示すように、横軸ポンプ１０は、水平方向に延びる回転軸１１と、回転軸１１に固定された羽根車１２と、羽根車１２が収容されるポンプケーシング１３と、を有している。

ポンプケーシング１３は、湾曲した流路を画定する筒形状を有しており、下向きに開口する吸込口１３ａと水平方向に開口する吐出口１３ｂとを有している。ポンプケーシング１３内に収容された羽根車１２は、吐出口１３ｂの近くに吐出口１３ｂの中心軸線と同軸状に配置されている。

図１に示すように、ポンプケーシング１３内において羽根車１２と吐出口１３ｂとの間には、軸受ケーシング１４が配置されている。軸受ケーシング１４は、略半球形状を有しており、ポンプケーシング１３の内面から径方向に延びる複数のリブ１３ｃによって、ポンプケーシング１３の内面から離間した位置に支持されている。

軸受ケーシング１４内には、水中軸受ケース１６に保持された水中軸受１５が、吐出口１３ｂの中心軸線と同軸状に配置されている。

水中軸受ケース１６は、たとえば箱形状を有しており、その中心部には水平方向に延びる貫通孔が形成されている。水中軸受１５は、円筒形状を有するすべり軸受であり、水中軸受ケース１６の貫通孔に嵌挿されて保持されている。

水中軸受１５の材質としては、たとえば、潤滑剤として給脂（グリース）を使用しなくても運転可能な樹脂（例えばＰＥＥＫ）が好適に用いられる。運転時の給脂が不要な樹脂軸受は、給脂作業や使用済み油の処理が不要であり、維持管理性が高い。一方で、樹脂軸受は、給脂が必要な軸受に比べて摩耗が大きい特性があるが、本実施の形態では、後述する状態測定センサ１７により摩耗状況の定期的な把握が可能である。

なお、水中軸受１５の材質は、運転時の給脂が不要な樹脂に限定されるものではなく、ゴム、セラミックスなどの一般的にすべり軸受として使用されるものであってもよい。

図１に戻って、ポンプケーシング１３のうち湾曲方向外周側には、ポンプケーシング１３の壁面を貫通する軸封装置１８が設けられている。軸封装置１８は、吐出口１３ｂの中心軸線と同軸状に設けられている。回転軸１１は、軸封装置１８を介してポンプケーシング１３の内部に挿設されている。

水平方向に延びる回転軸１１の先端部は、ポンプケーシング１３内に配置された軸受ケーシング１４内に収容され、軸受ケーシング１４内に配置された水中軸受１５により回転可能に支持されている。

一方、回転軸１１の基端部は、ポンプケーシング１３の外部に配置された外軸受１９により回転可能に支持されている。外軸受１９には、たとえば転がり軸受が用いられる。

回転軸１１のうち外軸受１９より更に基端側には、カップリング３０を介して原動機（図示しない）が接続されている。原動機から出力される駆動力によって回転軸１１と羽根車１２とが一体に回転されるようになっている。ここで、水中軸受１５は、回転軸１１からの下方荷重を受けながら摺動するため、ポンプの使用を続けると軸受下側が摩耗することになる。一方、外軸受１９は、回転軸１１からの下方荷重を転がり軸受で受けるため、摩耗はほとんど生じない。

図１に示すように、水中軸受１５には、状態測定センサ１７が設けられている。状態測定センサ１７としては、たとえば変位センサ、振動センサ、温度測定センサなどが用いられる。

図示された例では、状態測定センサ１７は、回転軸１１の変位を測定する変位センサであり、軸受ケーシング１４内において回転軸１１の外周面に対向して配置されている。変位センサには、水中でも計測可能な非接触式センサ（たとえば渦電流損式センサ）が用いられる。渦電流損式センサは、対象物とセンサとの間の距離により変化する渦電流損を検知することで、高精度でリニアな測定が可能である。また、渦電流損式センサは、温度変化に強いという特性もある。

図示された例では、状態測定センサ１７は、水中軸受１５を保持する水中軸受ケース１６に保持されている。より詳しくは、図１に示すように、水中軸受ケース１６の天井部分には、水中軸受ケース１６と水中軸受１５とを上下方向に貫通する貫通孔が形成されており、状態測定センサ１７は、当該貫通孔に嵌挿されて保持されている。

図１に示すように、ポンプケーシング１３の上部には満水検知器３１が設置されており、満水検知器３１には、運転開始前にポンプケーシング１３内を真空排気する排気管３４と、運転停止時にポンプケーシング１３内に空気を導入する空気導入管３２とがそれぞれ接続されている。

空気導入管３２には、開閉可能な真空破壊弁３３が設けられており、排気管３４には、開閉可能な第２電動弁３５が設けられている。

本実施の形態では、図１に示すように、ポンプケーシング１３と真空破壊弁３３との間の空気導入管３２から、バイパス配管２０が分岐されている。バイパス配管２０の先端２１は、真空破壊弁３３の開動作時に先端から吹き出される気流が状態測定センサ１７と回転軸１１との間の隙間を流れるように、状態測定センサ１７に近接して位置決めされている。

図示された例では、バイパス配管２０の先端２１は、軸受ケーシング１４内に挿入され、状態測定センサ１７と同じ回転方向の角度位置において、水中軸受１５の吐出口１３ｂ側から回転軸１１の外周面と水中軸受１５の内周面との間の隙間に向かうように延ばされている。

次に、このような構成からなる横軸ポンプ１０の動作を説明する。

一般的に、横軸ポンプ１０が運転していない時、ポンプケーシング１３内は空の状態（気中）である。

横軸ポンプ１０の運転開始時には、まず、真空破壊弁３３が閉動作されるとともに、第２電動弁３５が開動作され、真空ポンプ３６の動作により、ポンプケーシング１３内が排気管３４を介して真空引きされる。ポンプケーシング１３内に形成される真空により、吸込み水槽（図示しない）内の水が吸込口１３ａからポンプケーシング１３内へと吸い上げられる。

ポンプケーシング１３内に吸い上げられた水の水位が満水検知器３１の高さまで到達すると、満水検知器３１によりポンプケーシング１３内の満水が検知される。満水検知器３１による満水の検知に基づいて、第２電動弁３５が閉動作される。

ポンプケーシング１３内が水で満たされた状態（満水）で、原動機から出力される駆動力によって羽根車１２と回転軸１１とが一体に回転される。羽根車１２の回転によりポンプケーシング１３内の水が流動されることで、吐出口１３ｂから水が吐き出されるとともに、吸込口１３ａから新たな水が吸い込まれる。ここで、水中軸受１５においては使用時間の経過とともに徐々に摩耗や腐食が生じる可能性がある。また、ポンプで扱う流体は、一般的に河川水などであって清水ではないため、状態測定センサ１７に付着物が付くこともある。

ポンプ運転停止時には、ポンプケーシング１３内が水で満たされた状態（満水）で、真空破壊弁３３が開動作される。これにより、ポンプケーシング１３内に満たされた水は、吸込口１３ａから吸込み水槽へと重力によって落下するとともに、水位が下がって空いたスペースに空気導入管３２を介して空気が引き込まれる。このとき、空気導入管３２を流れる空気の一部はバイパス配管２０に流入し、バイパス配管２０の先端２１からポンプケーシング１３内に吹き出される。

バイパス配管２０の先端２１から吹き出された気流は、状態測定センサ１７と回転軸１１との間の隙間を流れる。この気流の圧力により、状態測定センサ１７の付着物が吹き飛ばされ、すなわち状態測定センサ１７が気流により洗浄され得る。ここで、ポンプ運転停止直後に洗浄が行われるため、洗浄時は毎回状態測定センサ１７の周囲が濡れている。したがって、付着物が乾燥して付着している場合に比べて、付着物の除去が容易である。

次いで、洗浄された後の状態測定センサ１７により水中軸受１５の状態が測定される。本実施の形態では、状態測定センサ１７は、変位センサであり、水中軸受１５の摩耗量として、回転軸１１が水中軸受１５の下側部分に密着して静止した状態における回転軸１１の下方変位を測定する。

以上のような本実施形態の形態によれば、ポンプ運転停止時に真空破壊弁３３が開動作され空気導入管３２からポンプケーシング１３内に空気が導入される際に、空気導入管３２を流れる空気の一部がバイパス配管２０に流入し、バイパス配管２０の先端２１から吹き出される気流が状態測定センサ１７と回転軸１１との間の隙間を流れる。この気流の圧力により、状態測定センサ１７の付着物を吹き飛ばして洗浄することができる。ここで、ポンプ運転停止直後に洗浄が行われるため、洗浄時は毎回状態測定センサ１７の周囲が濡れており、付着物が乾燥して付着している場合に比べて、付着物の除去が容易である。これにより、上部ケーシングを開放することなく状態測定センサ１７を用いて水中軸受１５の摩耗や劣化を正確に把握できるようになり、点検作業計画において時間計画保全を選択しないでも済むようになる。

以上、第１の実施形態を詳細に説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されず、上述の実施形態に対して様々な変形を加えることが可能である。以下、図面を参照しながら、変形の一例について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述した実施形態と同様に構成され得る部分について、上述の実施形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いるとともに、重複する説明を省略する。

（第１変形例）
図２は、第１の実施形態の第１変形例に係る横軸ポンプの水中軸受部分を拡大して示す図である。

図２に示す例では、バイパス配管２０の先端２１は、先細形状を有している。このような態様によれば、ポンプ運転停止時に、バイパス配管２０の先端２１から吹き出される気流の流速を上げて、状態測定センサ１７をより効果的に洗浄することができる。

（第２変形例）
図３は、第１の実施形態の第２変形例に係る横軸ポンプの吐出部を拡大して示す図である。

図３に示す例では、バイパス配管２０には、フィルタ２２が設けられている。このような態様によれば、バイパス配管２０の先端２１から異物が入って詰まりの原因となることを防止できる。フィルタ２２の交換容易性を考えると、フィルタ２２はバイパス配管２０のうちポンプケーシング１３の外側部分に設置されていることが好ましい。また、バイパス配管２０への異物Ｐの侵入防止効果を考えると、フィルタ２２はバイパス配管２０の先端２１に設置されていることが好ましい。

（第３変形例）
図４は、第１の実施形態の第３変形例に係る横軸ポンプの水中軸受部分を拡大して示す図である。

図４に示す例では、状態測定センサ１７は、回転方向において互いに異なる角度位置に配置された第１センサ１７１および第２センサ１７２を含んでいる。また、バイパス配管２０は、第１配管２１１と、第１配管２１１から分岐された第２配管２１２とを含んでいる。第１配管２１１の先端は、第１センサ１７１に近接して位置決めされており、第２配管２１２の先端は、第２センサ１７２に近接して位置決めされている。

このような態様によれば、ポンプ運転停止時に、第１配管２１１の先端から吹き出される気流により第１センサ１７１が洗浄されるとともに、第２配管２１２の先端から吹き出される気流により第２センサ１７２が洗浄され得る。第１センサ１７１および第２センサ１７２のそれぞれに個別に気流が供給されるため、第１センサ１７１および第２センサ１７２の両方を効果的に洗浄することができる。

（第４変形例）
図５は、第１の実施形態の第４変形例に係る横軸ポンプの水中軸受部分を拡大して示す図である。

図５に示す例では、バイパス配管２０の先端２１は、状態測定センサ１７と同じ回転方向の角度位置において、水中軸受１５の内周面に開口するように設けられている。このような態様によれば、ポンプ運転停止時に、バイパス配管２０の先端２１から吹き出される気流は、水中軸受１５内部から端部に向かって流れる。水中軸受１５内部から端部に向かって気流が、状態測定センサ１７と回転軸１１との間の隙間を通過する際に、この気流の圧力により状態測定センサ１７の付着物が吹き飛ばされて洗浄される。ここで、気流は水中軸受１５内部から端部に向かって流れるため、気流により吹き飛ばされた付着物は、水中軸受１５の内部に押し込まれるのではなく、水中軸受１５の端部から外部へと効果的に排出され得る。

（第５変形例）
図６は、第１の実施形態の第５変形例に係る横軸ポンプの水中軸受部分を拡大して示す図である。

図６に示す例では、上述した第３変形例（図４参照）と同様に、状態測定センサ１７は、回転方向において互いに異なる角度位置に配置された第１センサ１７１および第２センサ１７２を含んでいる。また、バイパス配管２０は、第１配管２１１と、第１配管２１１から分岐された第２配管２１２とを含んでいる。第１配管２１１の先端は、第１センサ１７１に近接して位置決めされており、第２配管２１２の先端は、第２センサ１７２に近接して位置決めされている。

そして、図６に示す例では、第２配管２１２の口径が、第１配管２１１の口径とは異なっている。このような態様によれば、上述した第３変形例と同様の作用効果が得られることに加えて、第１配管２１１および第２配管２１２の口径の違いにより、第１配管２１１の先端部および第２配管２１２の先端部から吹き出される気流の風量や圧力を調整することができる。

（第６変形例）
図７は、第１の実施形態の第６変形例に係る横軸ポンプの水中軸受部分を拡大して示す図である。

図７に示す例では、バイパス配管２０は、第１配管２１１と、第１配管２１１から分岐された第２配管２１２とを含んでおり、第１配管２１１の先端および第２配管２１２の先端はそれぞれ、上述した第４変形例（図５参照）と同様に、状態測定センサ１７と同じ回転方向の角度位置において、水中軸受１５の内周面に開口するように設けられている。このような態様によれば、上述した第４変形例と同様の作用効果が得られることに加えて、第１配管２１１および第２配管２１２の口径の違いにより、第１配管２１１の先端部および第２配管２１２の先端部から吹き出される気流の風量や圧力を調整することができる。

（第７変形例）
図８は、第１の実施形態の第７変形例に係る横軸ポンプの吐出部を拡大して示す図である。

図８に示す例では、上述した第３変形例（図４参照）と同様に、状態測定センサ１７は、回転方向において互いに異なる角度位置に配置された第１センサ１７１および第２センサ１７２を含んでいる。また、バイパス配管２０は、第１配管２１１と、第１配管２１１から分岐された第２配管２１２とを含んでいる。第１配管２１１の先端は、第１センサ１７１に近接して位置決めされており、第２配管２１２の先端は、第２センサ１７２に近接して位置決めされている。

そして、図８に示す例では、第１配管２１１および第２配管２１２にはそれぞれ風量調整用の弁２４１、２４２が設けられている。このような態様によれば、上述した第３変形例と同様の作用効果が得られることに加えて、第１配管２１１および第２配管２１２にそれぞれ設けられた風量調整用の弁２４１、２４２の動作を制御することにより、第１配管の先端部および第２配管の先端部から吹き出される気流の風量や圧力をそれぞれ個別に調整することができる。

（第８変形例）
図９は、第１の実施形態の第８変形例に係る横軸ポンプの吐出部を拡大して示す図である。

図９に示す例では、上述した第３変形例（図４参照）と同様に、状態測定センサ１７は、回転方向において互いに異なる角度位置に配置された第１センサ１７１および第２センサ１７２を含んでいる。また、バイパス配管２０は、第１配管２１１と、第１配管２１１から分岐された第２配管２１２とを含んでいる。

そして、図９に示す例では、第１配管２１１の先端は、状態測定センサ１７よりも羽根車１２側において、第１センサ１７１に近接して位置決めされており、第２配管２１２の先端は、状態測定センサ１７よりも羽根車１２側において、第２センサ１７２に近接して位置決めされている。

このような態様によれば、上述した第３変形例と同様の作用効果が得られることに加えて、第１配管２１１の先端から吹き出される気流が水中軸受１５において羽根車１２側から回転軸１１先端側に向かって流れるため、当該気流により第１センサ１７１から取り除かれる付着物を、付着物が抜け出やすい回転軸１１先端側の水中軸受１５端部に押しやって効果的に排出することができる。また、第２配管２１２の先端から吹き出される気流も水中軸受１５において羽根車１２側から回転軸１１先端側に向かって流れるため、当該気流により第２センサ１７２から取り除かれる付着物を、付着物が抜け出やすい回転軸１１先端側の水中軸受１５端部に押しやって効果的に排出することができる。

（第９変形例）
図１０は、第１の実施形態の第９変形例に係る横軸ポンプの吐出部を拡大して示す図である。図１１は、図１０に示す横軸ポンプの水中軸受部分をＡ−Ａ線に沿って切断した断面を示す図である。

図１０および図１１に示す例では、水中軸受１５の内周面には軸方向に沿った複数の溝１５ａが形成されており、バイパス配管２０の先端２１は、１つの溝１５ａに対応するように位置決めされている。図示された例では、バイパス配管２０の先端は、状態測定センサ１７と同じ回転方向の角度位置において、水中軸受１５の羽根車１２側から回転軸１１の外周面と水中軸受１５の内周面との間の隙間に向かうように延ばされている。

このような態様によれば、バイパス配管２０の先端から吹き出される気流が水中軸受１５の内周面の溝１５ａに沿って流れる。これにより、溝１５ａに入り込んでいた異物を水中軸受１５の外部に効果的に排出することができる。

（第２の実施形態）
図１２は、第２の実施形態に係る横軸ポンプの概略構成を示す図である。第２の実施の形態において、上述した第１の実施形態と同様に構成され得る部分について、第１の実施形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いるとともに、重複する説明を省略する。なお、図１２では、排気管３４、第２電動弁３５および真空ポンプ３６の図示が省略されている。

図１２に示すように、第２の実施形態では、開閉可能な電動弁２５がバイパス配管２０に設けられている。電動弁２５は、図示しない制御装置からの制御信号またはタイマーの設定に基づいて、ポンプ運転停止時に一定時間だけ開動作するようになっている。言い換えれば、電動弁２５は、ポンプ運転停止時に、開動作のまま放置されるのではなく、途中で閉動作されるようになっている。

このような第２の実施態様によれば、ポンプ運転停止時に電動弁２５の開動作時間が制御されることで、バイパス配管２０の先端２１から吹き出される気流の風量を調整することができる。これにより、気流の風量が大きすぎて状態測定センサ１７が損傷してしまうことを防止できる。

（第３の実施形態）
図１３は、第３の実施形態に係る横軸ポンプの概略構成を示す図である。第３の実施の形態において、上述した第１の実施形態と同様に構成され得る部分について、第１の実施形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いるとともに、重複する説明を省略する。なお、図１３では、排気管３４、第２電動弁３５および真空ポンプ３６の図示が省略されている。

図１３に示すように、第３の実施形態に係る横軸ポンプ１０は、状態測定センサ１７の測定値を取得して記憶する記憶・判定装置４０をさらに有している。記憶・判定装置４０は、警報部４１と、判定部４２とを含んでいる。

図１５を参照し、判定部４２は、ポンプ運転停止前に状態測定センサ１７の測定値が予め定められた閾値を超えていた場合（図１５における「異常を示した回」）であって、運転停止時に真空破壊弁３３の開動作によりバイパス配管２０の先端２１から吹き出される気流が状態測定センサ１７と回転軸１１との間の隙間を流れた後（図１５における「洗浄後」）に、状態測定センサ１７の測定値を閾値と比較し、測定値が閾値を超えていた場合（図１５における点線の棒グラフ）には、異常であると判定し、測定値が閾値を超えていない場合（図１５における実線の棒グラフ）には、正常であると判定するように構成されている。

また、図１４を参照し、警報部４１は、ポンプ運転停止時に真空破壊弁３３の開動作によりバイパス配管２０の先端２１から吹き出される気流が状態測定センサ１７と回転軸１１との間の隙間を流れた後（すなわち、状態測定センサ１７が気流により洗浄された後）に、状態測定センサ１７の測定値を予め定められた閾値と比較し、測定値が閾値を超えていた場合（図１４における５回目の運転停止時）には、音や光などで警報を発報するように構成されている。警報部４１は、警報の発報とともに、原動機などにポンプ運転停止命令を発信するように構成されていてもよい。

このような第３の実施形態によれば、ポンプ運転停止前に状態測定センサ１７の測定値が閾値を超えていた場合であっても、判定部４２が、バイパス配管２０の先端２１から吹き出される気流により洗浄された後の状態測定センサ１７の測定値を閾値と再度比較して、異常の有無を判定するため、状態測定センサ１７に付着物が付着したことによる誤判定を防止することができる。

また、第３の実施形態によれば、警報部４１が、バイパス配管２０の先端２１から吹き出される気流により洗浄された後の状態測定センサ１７の測定値を閾値との比較に用いるため、水中軸受１５の摩耗や劣化を正確に把握して警報を発報できるとともに、状態測定センサ１７に付着物が付着したことによる誤警報を抑制することができる。

（第４の実施形態）
図１６は、第４の実施形態に係る横軸ポンプの概略構成を示す図である。第４の実施の形態において、上述した第１の実施形態と同様に構成され得る部分について、第１の実施形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いるとともに、重複する説明を省略する。なお、図１６では、排気管３４、第２電動弁３５および真空ポンプ３６の図示が省略されている。

図１６に示すように、第４の実施形態に係る横軸ポンプ１０は、バイパス配管２０に水導入管２６を介して接続された水タンク２８と、水導入管２６に設けられた開閉可能な補助電動弁２７とをさらに有している。水タンク２８としては、たとえば大気開放型の水タンクが用いられる。水タンク２８には、清水（洗浄水）が収容されている。

補助電動弁２７は、真空破壊弁３３の開動作と同時に開動作されるように構成されている。

このような第４の実施形態によれば、ポンプ運転停止時に真空破壊弁３３の開動作と同時に補助電動弁２７が開動作されることで、空気導入管３２を流れる空気の一部がバイパス配管２０に流入する際に、水タンク２８に収容された水が水導入管２６を通ってバイパス配管２０へと流入する。そして、バイパス配管２０の先端からは、水と空気の混合流れが吹き出される。バイパス配管２０の先端から吹き出される水と空気の混合流れが状態測定センサ１７と回転軸１１との間の隙間を流れることにより、状態測定センサ１７を効果的に洗浄することができる。

（第５の実施形態）
図１７は、第５の実施形態に係る横軸ポンプの概略構成を示す図である。第５の実施の形態において、上述した第１の実施形態と同様に構成され得る部分について、第１の実施形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いるとともに、重複する説明を省略する。

図１７に示すように、第５の実施形態では、真空ポンプ３６と第２電動弁３５との間の排気管３４から、第２バイパス配管５０が分岐されている。

より詳しくは、第５の実施形態では、複数の横軸ポンプ１０、１０２、１０３の各々の排気管３４が合流部３７に接続されており、当該合流部３７に１台の共通の真空ポンプ３６が接続されている。真空ポンプ３６の動作により合流部３７が真空にされた状態で、各横軸ポンプ１０、１０２、１０３の排気管３４に設けられた第２電動弁３５が順番に開動作されることで、１台の真空ポンプ３６を用いて複数の横軸ポンプ１０、１０２、１０３を順番に真空引きできるようになっている。そして、本実施形態の特徴である第２バイパス配管５０は、第２電動弁３５と合流部３７との間の排気管３４から分岐されている。

図１７に示すように、第２バイパス配管５０の先端５１は、第２電動弁３５の閉動作時に先端５１からの吸引力により状態測定センサ１７と回転軸１１との間の隙間に気流が流れるように、状態測定センサ１７に近接して位置決めされている。

図示された例では、第２バイパス配管５０の先端５１は、軸受ケーシング１４内に挿入され、状態測定センサ１７と同じ回転方向の角度位置において、水中軸受１５の吐出口１３ｂ側から回転軸１１の外周面と水中軸受１５の内周面との間の隙間に向かうように延ばされている。

図１７に示すように、第２バイパス配管５０には、開閉可能な第３電動弁５２が設けられている。

次に、このような構成からなる横軸ポンプ１０の動作を説明する。

一般的に、横軸ポンプ１０が運転していない時、ポンプケーシング１３内は空の状態（気中）である。

横軸ポンプ１０の運転開始時には、まず、真空破壊弁３３が閉動作されるとともに、第２電動弁３５が開動作され、真空ポンプ３６の動作により、ポンプケーシング１３内が排気管３４を介して真空引きされる。ポンプケーシング１３内に形成される負圧により、吸込み水槽（図示しない）内の水が吸込口１３ａからポンプケーシング１３内へと吸い上げられる。

ポンプケーシング１３内に吸い上げられた水の水位が満水検知器３１の高さまで到達すると、満水検知器３１によりポンプケーシング１３内の満水が検知される。満水検知器３１による満水の検知に基づいて、第２電動弁３５が閉動作される。

ポンプケーシング１３内が水で満たされた状態（満水）で、原動機から出力される駆動力によって羽根車１２と回転軸１１とが一体に回転される。羽根車１２の回転によりポンプケーシング１３内の水が流動されることで、吐出口１３ｂから水が吐き出されるとともに、吸込口１３ａから新たな水が吸い込まれる。ここで、水中軸受１５においては使用時間の経過とともに徐々に摩耗や腐食が生じる可能性がある。また、ポンプで扱う流体は、一般的に河川水などであって清水ではないため、状態測定センサ１７に付着物が付くこともある。

ポンプ運転停止時には、ポンプケーシング１３内が水で満たされた状態（満水）で、真空破壊弁３３が開動作される。これにより、ポンプケーシング１３内に満たされた水は、吸込口１３ａから吸込み水槽へと重力によって落下するとともに、水位が下がって空いたスペースに空気導入管３２を介して空気が引き込まれる。ポンプケーシング１３内が空の状態（気中）になったら、真空破壊弁３３が閉動作される。

次いで、他の横軸ポンプ（たとえば、３号機ポンプ１０３）の運転開始時に、真空ポンプ３６の動作により、３号機ポンプ１０３のポンプケーシング内が真空引きされている間に、対象とする横軸ポンプ１０の第３電動弁５２が開動作される。

合流部３７側に形成されている真空により、第２バイパス配管５０の先端部５１からポンプケーシング１０内の空気が吸引され、この吸引力により状態測定センサ１７と回転軸１１との間の隙間に気流が流れる。そして、この気流の圧力により、状態測定センサ１７の付着物が引き剥がされ、すなわち状態測定センサ１７が気流により洗浄され得る。ここで、ポンプ運転停止直後に洗浄が行われる場合には、状態測定センサ１７の周囲が濡れているため、付着物が乾燥して付着している場合に比べて、付着物の除去が容易である。

次いで、洗浄された後の状態測定センサ１７により水中軸受１５の状態が測定される。本実施の形態では、状態測定センサ１７は、変位センサであり、水中軸受１５の摩耗量として、回転軸１１が水中軸受１５の下側部分に密着して静止した状態における回転軸１１の下方変位を測定する。

以上のような本実施形態の形態によれば、ポンプ運転停止時に第２電動弁３５が閉動作された状態で第３電動弁５２が開動作されると、真空ポンプ３６の動作により、第２バイパス配管５０の先端部５１からポンプケーシング１３内の空気が吸引され、この吸引力により状態測定センサ１７と回転軸１１との間の隙間に気流が流れる。この気流の圧力により、状態測定センサ１７の付着物を引き剥がして洗浄することができる。特にポンプ運転停止直後に洗浄が行われる場合には、状態測定センサ１７の周囲が濡れているため、付着物が乾燥して付着している場合に比べて、付着物の除去が容易である。これにより、上部ケーシングを開放することなく状態測定センサ１７を用いて水中軸受１５の摩耗や劣化を正確に把握できるようになり、点検作業計画において時間計画保全を選択しないでも済むようになる。

以上、本発明の実施の形態を例示により説明したが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではなく、請求項に記載された範囲内において目的に応じて変更・変形することが可能である。また、各実施の形態は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。

１０ ポンプ
１１ 回転軸
１２ 羽根車
１３ ポンプケーシング
１３ａ 吸込口
１３ｂ 吐出口
１３ｃ リブ
１４ 軸受ケーシング
１５ 水中軸受
１５ａ 溝
１６ 水中軸受ケース
１７ 状態測定センサ
１７１ 第１センサ
１７２ 第２センサ
１８ 軸封装置
１９ 外軸受
２０ バイパス配管
２１ バイパス配管の先端
２１１ 第１配管
２１２ 第２配管
２２ フィルタ
２４１ 風量調整用の弁
２４２ 風量調整用の弁
２５ 電動弁
２６ 水導入管
２７ 補助電動弁
２８ 水タンク
３０ カップリング
３１ 満水検知器
３２ 空気導入管
３３ 真空破壊弁
３４ 排気管
３５ 第２電動弁
３６ 真空ポンプ
３７ 合流部
４０ 記憶および判定装置
４１ 警報部
４２ 判定部

Claims (14)

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配置され前記回転軸を回転可能に支持する水中軸受と、
   前記水中軸受に設けられた状態測定センサと、
   運転停止時に前記ポンプケーシング内に空気を導入する空気導入管に設けられた開閉可能な真空破壊弁と、
   前記ポンプケーシングと前記真空破壊弁との間の前記空気導入管から分岐されたバイパス配管と、
   を備え、
   前記真空破壊弁が開動作され前記空気導入管から前記ポンプケーシング内に空気が導入される際に、前記空気導入管を流れる空気の一部が前記バイパス配管に流入し、前記バイパス配管の先端から吹き出される気流が前記状態測定センサと前記回転軸との間の隙間を流れるように、前記バイパス配管の先端が前記状態測定センサに近接して位置決めされている
   ことを特徴とする横軸ポンプ。
2. 前記バイパス配管には、開閉可能な電動弁が設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の横軸ポンプ。
3. 運転停止時に前記真空破壊弁の開動作により前記バイパス配管の先端から吹き出される気流が前記状態測定センサと前記回転軸との間の隙間を流れた後に、前記状態測定センサの測定値を予め定められた閾値と比較し、前記測定値が前記閾値を超えていた場合には、警報を発報する警報部
   をさらに備えた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。
4. 運転停止前に前記状態測定センサの測定値が予め定められた閾値を超えていた場合であって、運転停止時に前記真空破壊弁の開動作により前記バイパス配管の先端から吹き出される気流が前記状態測定センサと前記回転軸との間の隙間を流れた後に、前記状態測定センサの測定値を前記閾値と比較し、前記測定値が前記閾値を超えていた場合には、異常であると判定し、前記測定値が前記閾値を超えていない場合には、正常であると判定する判定部
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の横軸ポンプ。
5. 前記バイパス配管に水導入管を介して接続された水タンクと、
   前記水導入管に設けられた開閉可能な補助電動弁であって、前記真空破壊弁の開動作と同時に開動作される補助電動弁と、
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の横軸ポンプ。
6. 前記バイパス配管の先端は、先細形状を有する
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の横軸ポンプ。
7. 前記バイパス配管には、フィルタが設けられている
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の横軸ポンプ。
8. 前記状態測定センサは、回転方向において互いに異なる角度位置に配置された第１センサおよび第２センサを含み、
   前記バイパス配管は、第１配管と前記第１配管から分岐された第２配管とを含み、
   前記第１配管の先端は、前記第１センサに近接して位置決めされており、
   前記第２配管の先端は、前記第２センサに近接して位置決めされている
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の横軸ポンプ。
9. 前記バイパス配管の先端は、前記水中軸受の内周面に開口するように設けられている
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の横軸ポンプ。
10. 前記バイパス配管は、第１配管と前記第１配管から分岐された第２配管とを含み、
    前記第２配管の口径は、前記第１配管の口径とは異なる
    ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の横軸ポンプ。
11. 前記バイパス配管は、第１配管と前記第１配管から分岐された第２配管とを含み、
    前記第１配管および前記第２配管にはそれぞれ風量調整用の弁が設けられている
    ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の横軸ポンプ。
12. 前記バイパス配管の先端は、前記状態測定センサよりも羽根車側に位置決めされている
    ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の横軸ポンプ。
13. 前記水中軸受の内周面には溝が形成されており、
    前記バイパス配管の先端は、前記溝に対応するように位置決めされている
    ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の横軸ポンプ。
14. 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配置され前記回転軸を回転可能に支持する水中軸受と、
    前記水中軸受に設けられた状態測定センサと、
    運転開始前に前記ポンプケーシング内を真空排気する排気管に設けられた開閉可能な第２電動弁と、
    真空ポンプと前記第２電動弁との間の前記排気管から分岐され、前記第２電動弁の閉動作時に先端からの吸引力により前記状態測定センサと前記回転軸との間の隙間に気流が流れるように、先端が前記状態測定センサに近接して位置決めされた第２バイパス配管と、
    前記第２バイパス配管に設けられた開閉可能な第３電動弁と、
    を備えたことを特徴とする横軸ポンプ。