JP6888989B2 - 陸上ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、陸上ポンプに関する。

従来から、海水を移送する金属配管の腐食を防止する電気防食システムが知られている（特許文献１を参照）。この電気防食システムは、金属配管の継ぎ手部分を接続する２つのフランジ部と、２つのフランジ部の間に設けられているとともに金属配管の内部で水と接する電気防食用のアノード電極と、金属配管の外部に接続された端子と、直流電源とを備えている。このような電気防食システムにおいては、アノード電極と端子との間に電流を供給することにより、金属配管の腐食による減肉、孔食による漏洩部の発生が防止される。

また、水中ポンプ等の設備における腐食防止を図った水中ポンプ設備が知られている（特許文献２を参照）。この水中ポンプ設備は、接続管の一端の開口部に連通して接続された水中ポンプと、接続管の他端の開口部に接続された排水管と、接続管に導電材を介して電気的接続状態とされた防食部材とを備える。このような水中ポンプ設備においては、防食部材が水中へ溶解することにより、水中ポンプや接続管等の腐食が防止される。

特開２０１５−１２９３４６号公報 特開２０００−３１０１９４号公報

ところで、上記従来の電気防食システムは、汎用の小型陸上ポンプに適用することを開示していない。また、防食部材を備えた水中ポンプ設備は、大きな設備が必要であり、小型化を図ることができないという問題があった。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、電気防食が可能な陸上ポンプを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る陸上ポンプは、ケーシングと、配管に接続されるフランジと、前記ケーシング内に配置された羽根車と、前記羽根車を回転させるモータと、直流電源と、前記直流電源に接続されたアノード電極と、前記直流電源に接続されたカソード電極と、を備え、前記アノード電極又は前記カソード電極は、前記フランジに設けられている。

上記態様に係る陸上ポンプにおいては、前記アノード電極は、前記フランジに設けられており、前記カソード電極は、前記ケーシング又は前記配管に設けられてもよい。
上記態様に係る陸上ポンプによれば、直流電源からアノード電極に電流が供給される。このため、カソード電極が接続されているケーシング又は配管の内面、即ち、海水と接する内面には電子が供給される。海水中のカチオン（正イオン）は、ケーシングの内面又は配管の内面に引き寄せられ、腐食反応によってケーシングの内面又は配管の内面の金属カチオンが放出することが抑制される。

例えば、ケーシングの内面又は配管の内面が腐食する場合、腐食物の剥離により、腐食物が陸上ポンプの内部に入り込み、腐食物に起因して陸上ポンプの故障を招く恐れがある。これに対し、上記態様に係る陸上ポンプによれば、ケーシング又は配管の腐食が抑制されるため、上記のような陸上ポンプの故障を防止することができる。

また、アノード電極をフランジに設け、かつ、カソード電極をケーシング又は配管に接続するだけで、上記効果が得られるため、簡素な構造で、ケーシング又は配管の腐食を抑制し、陸上ポンプの故障を防止することができる。

上記態様に係る陸上ポンプにおいては、前記フランジは、前記ケーシングの吸込側に設けられた吸込フランジであり、前記アノード電極又は前記カソード電極は、前記吸込フランジに設けられてもよい。
上記態様に係る陸上ポンプにおいては、前記フランジは、前記ケーシングの吐出側に設けられた吐出フランジであり、前記アノード電極又は前記カソード電極は、前記吐出フランジに設けられてもよい。

上記態様に係る陸上ポンプは、前記モータの回転力を電力に変換し、前記直流電源に電力を供給する発電機を備えてもよい。
上記態様に係る陸上ポンプによれば、発電機が発電する電力を利用して、アノード電極とカソード電極との間に電圧を印加し、アノード電極に電流を流すことができる。

本発明の上記態様によれば、電気防食が可能な陸上ポンプを提供することができる。

本発明の実施形態に係る陸上ポンプの概略構成を示す部分断面図である。 本発明の実施形態に係る陸上ポンプの変形例１を示す部分断面図である。 本発明の実施形態に係る陸上ポンプの変形例２を示す部分断面図である。

以下、本実施形態に係る陸上ポンプの構成を、図１を参照しながら説明する。
本実施形態の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
本実施形態において、「吸込側」とは、陸上ポンプに流体が流入する位置や領域、即ち、流体の流動方向における上流側を意味する。「吐出側」とは、陸上ポンプから流体が流出する位置や領域、即ち、流体の流動方向における下流側を意味する。

本実施形態に係る陸上ポンプは、６００ｍｍ以下の口径を有する汎用小型ポンプ（標準ポンプ）であり、海水等の塩分を含む水を吸い込み排出する遠心ポンプである。以下の説明では、陸上ポンプによって移送される流体が海水である場合を説明する。

図１に示すように、陸上ポンプ１００は、ケーシング１と、吸込ノズル４と、モータ５と、羽根車８と、主軸１０と、吸込フランジ１１（フランジ）と、吐出フランジ１４（フランジ）と、絶縁シール部材１５、吐出ノズル２２と、アノード電極４０と、カソード電極４１と、直流電源４３とを備える。上記陸上ポンプ１００を構成する部材のうち海水に接触する部材、即ち、ケーシング１、吸込ノズル４、羽根車８、吸込フランジ１１、吐出フランジ１４、及び吐出ノズル２２は、ステンレス等の高級材料によって形成されている。

陸上ポンプ１００の吸込側には、吸込配管２５（配管）の吸込配管フランジ１２が接続されている。陸上ポンプ１００の吐出側には吐出配管２６（配管）の吐出配管フランジ１３が接続されている。吸込配管フランジ１２とは反対側の吸込配管２５の端部（不図示）は、海水中、或いは、海水が貯留されている貯留槽内に配置される。一方、吐出配管フランジ１３とは反対側の吐出配管２６の端部（不図示）は、陸上ポンプ１００によって移送される海水が貯留される貯留槽に配置されている。

羽根車８は、ケーシング１内に設けられており、主軸１０に接続されている。主軸１０は、モータ５に接続されている。モータ５は、不図示の電源に接続されており、この電源から供給される電力によってモータ５は回転する。モータ５の回転駆動力は、主軸１０を介して羽根車８に伝達し、羽根車８はケーシング１内にて回転可能である。

陸上ポンプ１００の吸込側において、吸込ノズル４は、ケーシング１と吸込フランジ１１との間に位置している。吸込ノズル４の一端（第１端）は、吸込フランジ１１と接続されており、吸込ノズル４の他端（第２端）は、ケーシング１と接続されている。
吸込フランジ１１は、締結部材３２、３３によって、吸込配管フランジ１２に接続固定されている。吸込フランジ１１と吸込配管フランジ１２との間には、絶縁性ガスケット等の絶縁シール部材（不図示）が設けられており、吸込フランジ１１と吸込配管フランジ１２との間の接続部は、密閉されている。

陸上ポンプ１００の吐出側において、吐出ノズル２２は、ケーシング１と吐出フランジ１４との間に位置している。吐出ノズル２２の一端（第１端）は、吐出フランジ１４と接続されており、吐出ノズル２２の他端（第２端）は、ケーシング１と接続されている。
吐出フランジ１４は、締結部材３０、３１によって、吐出配管フランジ１３に接続固定されている。吐出フランジ１４と吐出配管フランジ１３との間には、絶縁シール部材１５が設けられており、吐出フランジ１４と吐出配管フランジ１３との間の接続部は、密閉されている。
なお、上記締結部材３０、３１、３２、３３としては、例えば、公知のボルト及びナットが用いられる。

アノード電極４０は、吐出フランジ１４と吐出配管フランジ１３との間の接続部に設けられており、絶縁シール部材１５によって被覆され、固定されている。アノード電極４０は、陸上ポンプ１００によって移送される海水に接触するように、吐出フランジ１４及び吐出配管フランジ１３の内側に露出している。アノード電極４０を構成する材料としては、カーボン、グラファイト、フェライト等が挙げられる。
カソード電極４１は、アノード電極４０が設置されている位置から離れた位置にて、吐出配管２６の外部に接続されている。

アノード電極４０及びカソード電極４１の各々から延出する配線は、直流電源４３に接続されている。アノード電極４０は、配線を介して、直流電源４３のプラス側に接続されている。カソード電極４１は、配線を介して、直流電源４３のマイナス側に接続されている。直流電源４３は、商用電源（交流）を直流に変換するＡＣ−ＤＣ変換器を備え、直流電圧をアノード電極４０とカソード電極４１との間に印加することが可能である。また、直流電源４３として、例えば、一次電池、二次電池、又は太陽電池等を用いてもよい。アノード電極４０とカソード電極４１との間に印加される電圧は、１Ｖ〜２Ｖ程度である。

次に、以上のように構成された陸上ポンプ１００の作用について説明する。
モータ５が回転すると、モータ５の駆動力は、主軸１０を介して羽根車８に伝達し、羽根車８はケーシング１内にて回転する。羽根車８の回転力によって、吸込配管２５から吸込ノズル４を通じてケーシング１内に海水が吸い込まれ、ケーシング１から吐出ノズル２２を通じて吐出配管２６に海水が吐出される。一方、モータ５の回転が停止すると、吸込配管２５、吸込ノズル４の内部、ケーシング１の内部、吐出ノズル２２の内部、及び吐出配管２６の内部に海水が留まる。このような陸上ポンプ１００においては、モータ５の回転駆動及び回転停止が繰り返され、海水は、ケーシング１の内面、吸込ノズル４の内面、羽根車８の内面、吸込フランジ１１の内面、吐出フランジ１４の内面、及び吐出ノズル２２の内面に接触する。

上記のような陸上ポンプ１００の使用状態では、直流電源４３からアノード電極４０に電流が供給される。このため、カソード電極４１が接続されている吐出配管２６の内面、即ち、海水と接する吐出配管２６の内面には電子が供給される。海水中のカチオン（正イオン）は、吐出配管２６に引き寄せられ、腐食反応によって吐出配管２６の金属カチオンが放出することが抑制される。

以上説明したように、本実施形態に係る陸上ポンプ１００によれば、吐出配管２６の腐食を抑制することができる。例えば、吐出配管２６が腐食する場合、吐出配管２６から発生する腐食物が吐出配管２６から剥離し、剥離した腐食物が陸上ポンプ１００の内部に入り込み、腐食物に起因して陸上ポンプ１００の故障を招く恐れがある。これに対し、本実施形態では、吐出配管２６の腐食が抑制されるため、上記のような陸上ポンプ１００の故障を防止することができる。

また、アノード電極４０を吐出フランジ１４と吐出配管フランジ１３との間に設け、かつ、カソード電極４１を吐出配管２６に接続するだけで、上記効果が得られるため、簡素な構造で、吐出配管２６の腐食を抑制し、陸上ポンプ１００の故障を防止することができる。
また、陸上ポンプ１００を構成する部材としては、上記のようにステンレス等の高級材料が用いられているが、このような高級材料の腐食を防止することができる。

（変形例１）
次に、陸上ポンプの変形例１を、図２を参照しながら説明する。
図２において、上記実施形態と同一部材には同一符号を付して、その説明は省略または簡略化する。

本変形例１に係る陸上ポンプ２００は、吸込フランジ１１と吸込配管フランジ１２との間の接続部にアノード電極４０が設けられている点で、上記の実施形態に係る陸上ポンプ１００とは異なる。
具体的に、吸込フランジ１１と吸込配管フランジ１２との間の接続部において、アノード電極４０は、絶縁シール部材１５によって被覆され、固定されている。アノード電極４０は、陸上ポンプ２００によって移送される海水に接触するように、吸込フランジ１１及び吸込配管フランジ１２の内側に露出している。カソード電極４１は、アノード電極４０が設置されている位置から離れた位置にて、吸込配管２５の外部に接続されている。

上記のような陸上ポンプ２００の使用状態では、直流電源４３からアノード電極４０に電流が供給される。このため、カソード電極４１が接続されている吸込配管２５の内面、即ち、海水と接する吸込配管２５の内面には電子が供給される。海水中のカチオン（正イオン）は、吸込配管２５に引き寄せられ、腐食反応によって吸込配管２５の金属カチオンが放出することが抑制される。

以上説明したように、本変形例１に係る陸上ポンプ２００によれば、吸込配管２５の腐食を抑制することができる。例えば、吸込配管２５が腐食する場合、吸込配管２５から発生する腐食物が吸込配管２５から剥離し、剥離した腐食物が陸上ポンプ２００の内部に入り込み、腐食物に起因して陸上ポンプ２００の故障を招く恐れがある。これに対し、本変形例１では、吸込配管２５の腐食が抑制されるため、上記のような陸上ポンプ２００の故障を防止することができる。

また、アノード電極４０を吸込フランジ１１と吸込配管フランジ１２との間に設け、かつ、カソード電極４１を吸込配管２５に接続するだけで、上記効果が得られるため、簡素な構造で、吐出配管２６の腐食を抑制し、陸上ポンプ２００の故障を防止することができる。

（変形例２）
次に、陸上ポンプの変形例２を、図３を参照しながら説明する。
図３において、上記実施形態と同一部材には同一符号を付して、その説明は省略または簡略化する。

本変形例２に係る陸上ポンプ３００は、直流電源４３に電力を供給する発電機６２がモータ５に設けられている点で、上記の実施形態に係る陸上ポンプ１００とは異なる。
具体的に、陸上ポンプ３００は、モータ５の回転力を電力に変換し、直流電源４３に電力を供給する発電機６２を備える。また、陸上ポンプ３００は、発電機６２によって発電された交流電力を直流電力に変換するＡＣ−ＤＣ変換器６１を備える。ＡＣ−ＤＣ変換器６１は、直流電源４３に直流電力を供給する。
なお、直流電源４３がＡＣ−ＤＣ変換器の機能を有していれば、直流電源４３と発電機６２との間にＡＣ−ＤＣ変換器６１を設けずに、発電機６２と直流電源４３とを接続してもよい。

本変形例２によれば、発電機６２が発電する電力を利用して、アノード電極４０とカソード電極４１との間に電圧を印加し、アノード電極４０に電流を流すことができる。また、上述した効果が得られる。

（変形例３）
上記実施形態及び変形例１、２においては、アノード電極４０をフランジ（吸込フランジ１１と吸込配管フランジ１２との間の接続部、又は、吐出フランジ１４と吐出配管フランジ１３との間の接続部）に設けたが、カソード電極４１をフランジの外側に設けてもよい。この場合、アノード電極４０は、海水と接触するように配管（吸込配管２５、吐出配管２６）に設けられる。この場合、海水中のカチオンは、フランジに引き寄せられ、腐食反応によってフランジの金属カチオンが放出することが抑制される。このため、フランジの腐食が抑制される。

（変形例４）
上記実施形態及び変形例１、２においては、カソード電極４１を配管（吸込配管２５、吐出配管２６）に設けたが、カソード電極４１をケーシング１に設けてもよい。この場合、アノード電極４０は、吸込フランジ１１又は吐出フランジ１４に接続される。
このような変形例４によれば、カソード電極４１が接続されているケーシング１の内面、即ち、海水と接するケーシング１の内面には電子が供給される。海水中のカチオン（正イオン）は、ケーシング１に引き寄せられ、腐食反応によってケーシング１の金属カチオンが放出することが抑制される。従って、ケーシング１の腐食を抑制することができる。ケーシング１の腐食が抑制されるため、陸上ポンプの故障を防止することができる。
カソード電極４１をケーシング１に接続するだけで、上記効果が得られるため、簡素な構造で、ケーシング１の腐食を抑制し、陸上ポンプの故障を防止することができる。
なお、吸込ノズル４又は吐出ノズル２２に、カソード電極４１を接続してもよい。

（変形例５）
アノード電極４０は、吸込フランジ１１（吸込フランジ１１と吸込配管フランジ１２との間の接続部）及び吐出フランジ１４（吐出フランジ１４と吐出配管フランジ１３との間の接続部）の両方に設けられてもよい。

（変形例６）
上記実施形態及び変形例１、２においては、カソード電極４１を配管（吸込配管２５、吐出配管２６）に設けたが、カソード電極４１と羽根車８とが電気的に接続されるような構造が採用されてもよい。この場合、羽根車８の腐食を防止することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態及び変形例を説明し、上記で説明してきたが、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、請求の範囲によって制限されている。

１ ケーシング
４ 吸込ノズル
５ モータ
８ 羽根車
１０ 主軸
１１ 吸込フランジ
１２ 吸込配管フランジ
１３ 吐出配管フランジ
１４ 吐出フランジ
１５ 絶縁シール部材
２２ 吐出ノズル
２５ 吸込配管
２６ 吐出配管
３０、３１、３２、３３ 締結部材
４０ アノード電極
４１ カソード電極
４３ 直流電源
６１ ＡＣ−ＤＣ変換器
６２ 発電機
１００、２００、３００ 陸上ポンプ

Claims (5)

1. 陸上ポンプであって、
   ケーシングと、
   配管に接続されるフランジと、
   前記ケーシング内に配置された羽根車と、
   前記羽根車を回転させるモータと、
   直流電源と、
   前記モータの回転力を電力に変換し、前記直流電源に電力を供給する発電機と、
   前記直流電源に接続されたアノード電極と、
   前記直流電源に接続されたカソード電極と、
   を備え、
   前記アノード電極又は前記カソード電極は、前記フランジに設けられている陸上ポンプ。
2. 前記アノード電極は、前記フランジに設けられており、
   前記カソード電極は、前記ケーシング又は前記配管に設けられている請求項１に記載の陸上ポンプ。
3. 前記フランジは、前記ケーシングの吸込側に設けられた吸込フランジであり、
   前記アノード電極又は前記カソード電極は、前記吸込フランジに設けられている請求項１に記載の陸上ポンプ。
4. 前記フランジは、前記ケーシングの吐出側に設けられた吐出フランジであり、
   前記アノード電極又は前記カソード電極は、前記吐出フランジに設けられている請求項１に記載の陸上ポンプ。
5. 前記発電機によって発電された交流電力を直流電力に変換し、前記直流電源に前記直流電力を供給するＡＣ−ＤＣ変換機を備える請求項１に記載の陸上ポンプ。

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