JP7122287B2 - ポンプシステム、ポンプシステムの清掃方法 - Google Patents

Description

本発明は、ポンプシステム、ポンプシステムの清掃方法に関するものである。

従来から、大雨時等に湛水防除の目的で稼働するポンプ機場などでは、注水液として、砂や泥などが多く含まれている原水（河川水など）を取水し、濾過装置で濾過した後、ポンプの軸封部に使用することが多く行われている。このような場合、濾過装置の処理能力を超過してしまうことがあり、砂や泥が注水配管に詰まり、ポンプの軸封部に必要な注水液を供給できなくなる可能性があった。

下記特許文献１には、ポンプのメカニカルシールの寿命を延ばす目的を持って考案した軸液供給システムが開示されている。ポンプの軸封部にメカニカルシールなどを用いた場合、このメカニカルシールの密封端面の冷却、洗浄あるいはメカニカルシール本体の冷却のために、注水することが通常行われている。この注水液に異物が混入していると、異物がメカニカルシールに入り込み、メカニカルシールの破損や液体漏れなどを引き起こす虞がある。

このため、下記特許文献１の軸液供給システムでは、注水配管にフィルタを設け、それにより注水液の異物を除去し、メカニカルシールの損傷を防止する。更に、注水配管を２系統設けておき、フィルタの目詰りによる差圧上昇を差圧計により検知して、前後弁を操作し系統の切り換えを行って、異物を含まない清浄な注水液を連続して供給するようにしている。

実開昭５８－８４３７８号公報

上記従来技術では、フィルタの目詰まりによって注水配管を切り替えることができるが、配管内の異物を除去することまではできない。このため、注水配管内の異物を除去（清掃）できる技術が求められている。
なお、上記要請は、ポンプの軸封部の封水系統に限らず、ポンプの潤滑系統、ポンプを駆動させる駆動装置の冷却系統、その他のストレーナを備える系統など、ポンプの駆動に関連し、注水を行う注水系統全般に存在する。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、注水配管内の異物を除去できるポンプシステム、ポンプシステムの清掃方法の提供を目的とする。

本発明の一態様に係るポンプシステムは、液体を揚水するポンプと、前記ポンプの駆動に関連し、注水を行う注水装置と、前記注水装置の注水配管に、清掃配管を介して接続された吸引装置と、前記清掃配管を開閉する開閉装置と、を備える。
また、上記ポンプシステムにおいては、前記ポンプが停止しているとき、前記開閉装置を開く制御装置を有してもよい。
また、上記ポンプシステムにおいては、前記制御装置は、前記開閉装置を開く前に、前記開閉装置を閉じた状態で、前記吸引装置によって前記清掃配管に予め負圧を発生させてもよい。
また、上記ポンプシステムにおいては、前記清掃配管のうち、前記注水配管側に、流体から固形成分を取り除くストレーナが設けられていてもよい。
また、上記ポンプシステムにおいては、前記注水装置の前記注水配管は、前記ポンプに接続され、前記吸引装置の前記清掃配管は、前記注水配管のうち、前記ポンプとのポンプ接続位置よりも上流側に接続されており、前記注水配管のうち、前記ポンプとのポンプ接続位置と、前記清掃配管との清掃配管接続位置と、の間に接続された清掃用流体供給配管と、前記清掃用流体供給配管を開閉する第２の開閉装置と、を有してもよい。
また、上記ポンプシステムにおいては、前記清掃用流体供給配管の前記注水配管と接続されない反対側の端部が、水源に接続されていてもよい。
また、上記ポンプシステムにおいては、前記清掃用流体供給配管の前記注水配管と接続されない反対側の端部が、大気開放されていてもよい。
また、上記ポンプシステムにおいては、前記吸引装置は、前記ポンプと吸気配管を介して接続され、前記ポンプを駆動する際に、前記ポンプを呼び水で満たす満水系統の真空ポンプであり、前記清掃配管は、前記吸気配管と前記注水配管とを連通させる連通配管であってもよい。
また、上記ポンプシステムにおいては、前記ポンプの停止後、前記ポンプの内部に負圧が発生している間に、前記開閉装置を開く第２の制御装置を有してもよい。
また、上記ポンプシステムにおいては、前記注水装置は、前記ポンプの軸封部に封水配管を介して接続され、前記ポンプが駆動しているときに前記軸封部に封水液を供給する封水系統の封水ポンプであり、前記注水配管が、前記封水配管であってもよい。
また、上記ポンプシステムにおいては、前記注水装置は、前記ポンプを駆動させる駆動装置に冷却水配管を介して接続され、前記駆動装置に冷却水を供給する冷却系統の冷却水ポンプであり、前記注水配管が、前記冷却水配管であってもよい。

また、本発明の一態様に係るポンプシステムは、前記ポンプの駆動に関連し、注水を行う注水装置と、前記注水装置の注水配管と前記ポンプとを接続する清掃配管と、前記清掃配管を開閉する開閉装置と、前記ポンプの停止後、前記ポンプの内部に負圧が発生している間に、前記開閉装置を開く制御装置と、を備える。

また、本発明の一態様に係るポンプシステムの清掃方法は、液体を揚水するポンプと、前記ポンプの駆動に関連し、注水を行う注水装置と、前記注水装置の注水配管に、清掃配管を介して接続された吸引装置と、前記清掃配管を開閉する開閉装置と、を備える、ポンプシステムの清掃方法であって、前記ポンプが停止しているとき、前記開閉装置を開く。

また、本発明の一態様に係るポンプシステムの清掃方法は、液体を揚水するポンプと、前記ポンプの駆動に関連し、注水を行う注水装置と、前記注水装置の注水配管と前記ポンプとを接続する清掃配管と、前記清掃配管を開閉する開閉装置と、を備える、ポンプシステムの清掃方法であって、前記ポンプの停止後、前記ポンプの内部に負圧が発生している間に、前記開閉装置を開く。

上記本発明の一態様によれば、注水配管内の異物を除去できるポンプシステム、ポンプシステムの清掃方法が得られる。

第１実施形態に係るポンプ機場の全体構成図である。 第１実施形態に係る主ポンプの概略構成図である。 第１実施形態に係る封水配管を清掃するためのポンプ機場の要部を示す構成図である。 第１実施形態に係る制御装置による制御フローである。 第２実施形態に係る封水配管を清掃するためのポンプ機場の要部を示す構成図である。 第３実施形態に係る封水配管を清掃するためのポンプ機場の要部を示す構成図である。 第３実施形態に係る制御装置（第２の制御装置）による制御フローである。 第４実施形態に係る封水配管を清掃するためのポンプ機場の要部を示す構成図である。 第５実施形態に係る封水配管を清掃するためのポンプ機場の要部を示す構成図である。 第６実施形態に係る封水配管を清掃するためのポンプ機場の要部を示す構成図である。 第７実施形態に係る封水配管を清掃するためのポンプ機場の要部を示す構成図である。

以下、本発明の一実施形態に係るポンプシステム、ポンプシステムの清掃方法について図面を参照して説明する。以下の説明では、本発明の適用例として、大雨時等に湛水防除の目的で稼働するポンプ機場を例示する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るポンプ機場１の全体構成図である。
図１に示すポンプ機場１（ポンプシステム）は、複数台の主ポンプ１０（ポンプ）と、主ポンプ１０を稼働させる複数台の補機２０と、を備える。ポンプ機場１は、主ポンプ１０として、４台の横軸ポンプを備える。また、ポンプ機場１は、補機２０として、真空ポンプ２１、燃料移送ポンプ２２、空気圧縮機２３（コンプレッサ）、冷却水ポンプ２４、封水ポンプ２５などを備える。

図２は、第１実施形態に係る主ポンプ１０の概略構成図である。
主ポンプ１０は、図２に示すように、吸込管１１ａと吐出管１１ｂに接続されている。吸込管１１は、吸込水槽２に開口している。吐出管１１ｂは、吐出水槽３に開口している。吸込水槽２、吐出水槽３には、吸込側，吐出側の水位を計測する水位計２ａ，３ａが設けられている。主ポンプ１０のケーシング１１には、横方向（水平方向）に延びる主軸１２が挿入されている。主軸１２には、インペラ（羽根車：後述する図３の符号１０ａ参照）が接続されている。また、当該インペラの下流側かつ吐出管１１ｂの上流側には、吐出弁１３が設けられている。

主ポンプ１０は、駆動装置１５によって駆動する。駆動装置１５は、内燃機関（ディーゼルエンジン）や電動機などの回転機４（本実施形態では内燃機関）と、回転機４に接続された減速機５と、を備える。回転機４の駆動軸４ａには減速機５が連結され、減速機５には主ポンプ１０の主軸１２が連結されている。回転機４を駆動することによって、減速機５を介して主軸１２が回転し、主ポンプ１０によって吸込水槽２内の水が揚水されて、その水が吐出水槽３に吐出されるようになっている。

真空ポンプ２１は、主ポンプ１０の起動時にケーシング１１内の空気を吸引し、ケーシング１１内を呼び水で満たす満水系統を構成している。真空ポンプ２１は、ケーシング１１に吸気配管３０を介して接続されている。吸気配管３０には、ケーシング１１内の呼び水の満水を検知するための満水検知器１４と、吸気配管３０を開閉するための吸気弁３１（電動弁又は電磁弁）と、が設けられている。

真空ポンプ２１は、電動機２１ａによって駆動する。この真空ポンプ２１は、例えば水封式真空ポンプであって、図１に示すように、その吸気側には補給水を給水する給水管３２が接続され、排気側には給水された水及び吸い込んだ空気を排出する排出管３３ｂが接続されている。給水管３２は、補水槽３４と接続され、給水管３２の開閉する給水弁３５（電動弁又は電磁弁）が設けられている。

図１に示す燃料移送ポンプ２２は、回転機４の燃料を汲み上げるものである。この燃料移送ポンプ２２は、電動機２２ａによって駆動する。燃料移送ポンプ２２は、燃料供給配管４０に設けられている。燃料供給配管４０においては、燃料移送ポンプ２２の駆動によって、燃料を貯蔵する地下貯油槽６から地上の所定高さに設置された燃料小出槽７に燃料が汲み上げられ、この燃料小出槽７から回転機４に燃料が供給される。燃料小出槽７に燃料を蓄えておくことで、燃料移送ポンプ２２が駆動していない間でも、必要な供給圧で燃料を回転機４に供給することができる。

空気圧縮機２３は、回転機４を始動させる圧縮空気（始動用空気）を空気槽８へ充気するものである。この空気圧縮機２３は、電動機２３ａによって駆動する。空気圧縮機２３は、空気供給配管５０に設けられている。空気供給配管５０においては、空気圧縮機２３の駆動によって圧気された圧縮空気が空気槽８に充気され、この空気槽８から回転機４に圧縮空気が供給される。空気槽８に圧縮空気を蓄えておくことで、圧縮空気を回転機４に供給して、始動することができる。

冷却水ポンプ２４は、主ポンプ１０を駆動させる駆動装置１５に冷却水を供給する冷却系統を構成している。この冷却水ポンプ２４は、電動機２４ａによって駆動する。冷却水ポンプ２４は、冷却水配管６０に設けられている。冷却水配管６０においては、冷却水ポンプ２４の駆動によって冷却水槽６１から冷却水が汲み上げられ、各駆動装置１５に冷却水が供給される。

図２を参照し、冷却水配管６０について詳しく説明すると、冷却水配管６０は、第１配管６０ａ、第２配管６０ｂ、第３配管６０ｃ、第４配管６０ｄ、第５配管６０ｅ、第６配管６０ｆ、第７配管６０ｇと、を備えている。第１配管６０ａは、一端が冷却水ポンプ２４と接続され、他端が冷却水タンク６３の上部に接続されている。第１配管６０ａには、冷却水から固形成分を取り除くストレーナ６２が設けられている。なお、ストレーナ６２は、第１配管６０ａに限らず、第２配管６０ｂ、第３配管６０ｃ、第４配管６０ｄ、第５配管６０ｅの少なくともいずれか一つに設けてもよい。

第２配管６０ｂは、一端が冷却水タンク６３の下部に接続され、他端が回転機４の機付ポンプ６４と接続されている。第３配管６０ｃは、一端が機付ポンプ６４と接続され、回転機４の内部を通過した後、他端が回転機４の外部で温調弁６５（三方弁）に接続されている。第４配管６０ｄは、一端が機付ポンプ６４と接続され、回転機４の内部を通過することなく、他端が熱交換器６６に接続されている。この熱交換器６６は、減速機５を冷却するものである。

第５配管６０ｅは、一端が温調弁６５に接続され、他端が第２配管６０ｂに接続されている。この第５配管６０ｅによって、冷却水の一部を回転機４の出口側から入口側に戻すことで、冷却水の温度を調整することができる。第６配管６０ｆは、一端が温調弁６５に接続され、熱交換器６６より下流側の第７配管６０ｇに接続されている。第７配管６０ｇは、一端が熱交換器６６に接続され、他端が冷却水槽６１に接続されている。つまり、回転機４及び減速機５を冷却した冷却水は、冷却水槽６１に戻り循環する。

このような冷却水槽６１には、図１に示すように、取水配管７０を介して原水（河川水など）が供給されるようになっている。取水配管７０には、取水ポンプ７２が設けられている。この取水ポンプ７２は、電動機７２ａによって駆動する。取水配管７０においては、取水ピット７１から取水ポンプ７２の駆動によって、原水が取水され、ストレーナ７３やサンドセパレーター７４などの濾過装置で砂や泥などの異物を除去した原水が冷却水槽６１に供給される。

冷却水槽６１には、冷却水ポンプ２４の他に封水ポンプ２５が設けられている。封水ポンプ２５は、主ポンプ１０の軸封部１６（後述する図３参照）に封水液を供給する封水系統を構成している。この封水ポンプ２５は、電動機２５ａによって駆動する。封水ポンプ２５は、封水配管８０に設けられている。封水配管８０においては、封水ポンプ２５の駆動によって冷却水槽６１から封水液が汲み上げられ、各主ポンプ１０の軸封部１６に封水液が供給される。

図３は、第１実施形態に係る封水配管８０を清掃するためのポンプ機場１の要部を示す構成図である。
図３に示すように、ポンプ機場１は、液体を揚水する主ポンプ１０と、主ポンプ１０と吸気配管３０を介して接続され、主ポンプ１０を駆動する際に、主ポンプ１０を呼び水で満たす満水系統の真空ポンプ２１（吸引装置）と、主ポンプ１０の軸封部１６に封水配管８０（注水配管）を介して接続され、主ポンプ１０が駆動しているときに軸封部１６に封水液を供給する封水系統の封水ポンプ２５（注水装置）と、を備えている。なお、軸封部１６としては、メカニカルシールやグランドパッキンなどを例示することができる。

同図に示すように、吸気配管３０においては、主ポンプ１０と満水検知器１４との間にストレーナ３６が設けられている。なお、ストレーナ３６は、必ずしも設置しなくてもよい。また、吸気配管３０においては、満水検知器１４と吸気弁３１との間に、分岐配管３３が接続され、真空破壊弁３３ａ（電動弁又は電磁弁）が設けられている。また、封水配管８０においては、封水配管８０を開閉する封水弁８１（電動弁又は電磁弁）が設けられている。

吸気配管３０と封水配管８０は、清掃配管９０（連通配管）を介して接続されている。清掃配管９０には、清掃配管９０を開閉する清掃弁９１（開閉装置：電動弁又は電磁弁）が設けられている。清掃配管９０の一端は、吸気配管３０のうち、吸気弁３１よりも下流側、且つ、真空ポンプ２１よりも上流側に接続されている。清掃配管９０の他端は、封水配管８０のうち、主ポンプ１０とのポンプ接続位置Ｐ１よりも上流側、且つ、封水弁８１よりも下流側の清掃配管接続位置Ｐ２に接続されている。

この清掃配管９０には、配管の内部を流通する流体から固形成分を取り除くストレーナ９２が設けられている。具体的に、ストレーナ９２は、清掃配管９０において、清掃弁９１と清掃配管接続位置Ｐ２との間に配置されており、清掃弁９１よりも清掃配管接続位置Ｐ２に近接して配置されている。つまり、ストレーナ９２は、清掃配管９０のうち、封水配管８０側（注水配管側）に設けられている。

ポンプ機場１は、上述した各構成機器の動作を統括的に制御する制御装置１００を備える。制御装置１００は、以下説明する清掃モードを実行できるようになっている。清掃モードでは、主ポンプ１０が停止しているとき、清掃弁９１を開いて、封水配管８０内の異物を除去する。本実施形態では、清掃弁９１を開く前に、清掃弁９１を閉じた状態で、真空ポンプ２１によって清掃配管９０に予め負圧を発生させ、その後、清掃弁９１を開くことで、封水配管８０から吸気配管３０に急激に流体を吸引し、封水配管８０内の異物を除去するようにしている。

図４は、第１実施形態に係る制御装置１００による制御フローである。
先ず、制御装置１００は、主ポンプ１０の運転モードを、連動モードから清掃モードに切り替える（ステップＳ１０）。清掃モードは、主ポンプ１０が停止している状態で、封水配管８０を清掃するモードである。なお、連動モード（ステップＳ１）とは、大雨時等に湛水防除の目的で主ポンプ１０を運転させる通常の運転モードであり、主ポンプ１０は吸込水槽２の水位に応じて運転する。

清掃モードにおいて、制御装置１００は、先ず、封水弁８１、吸気弁３１、清掃弁９１を閉じる（ステップＳ１１）。次に、制御装置１００は、真空ポンプ２１を運転させると共に、タイマーを始動し、何秒間か吸引を行う（ステップＳ１２）。これにより、真空ポンプ２１から清掃配管９０の清掃弁９１までの領域に負圧を発生させる。

次に、制御装置１００は、清掃弁９１を開くと共に、タイマーを始動し、何秒間か清掃弁９１を開いた状態とする（ステップＳ１３）。清掃弁９１を開くと、真空ポンプ２１及び吸気配管３０側（満水系統）の負圧の作用により、封水配管８０側（満水系統）では通常とは逆向きの流体の流れ（ポンプ接続位置Ｐ１から清掃配管接続位置Ｐ２に向かう流れ）が発生する。このような流体の逆流によって、封水配管８０内の異物を押し流し、その異物を清掃配管９０のストレーナ９２などで捕集することができる。

清掃弁９１を何秒間か開いたら、制御装置１００は、真空ポンプ２１を停止させる（ステップＳ１４）。次に、制御装置１００は、封水弁８１を開き、清掃弁９１を閉じる（ステップＳ１５）。以上により、清掃モードが終了する（ステップＳ１６）。
なお、上述した清掃モードの各種弁の開閉などは、自動でなく手動で行なっても良い。このような手法（ポンプシステムの清掃方法）であっても、同様に、封水系統を清掃することができる。

上述したように、本実施形態によれば、液体を揚水する主ポンプ１０と、主ポンプ１０の駆動に関連し、注水を行う封水ポンプ２５と、封水ポンプ２５の封水配管８０に、清掃配管９０を介して接続された真空ポンプ２１と、清掃配管９０を開閉する清掃弁９１と、を備える、という構成を採用することによって、封水系統の封水配管８０に堆積した異物（砂や泥などの固形物）により、封水系統が閉塞した際に、負圧によって封水系統以外の系統（本実施形態では満水系統）に流体を流し、軸封部１６付近の流体を引っ張ることができる。これにより、封水配管８０では、流体が通常流れる方向とは逆向きの流れが発生し、その逆向きの流れによって、堆積していた異物を除去（清掃）することができる。

また、本実施形態では、主ポンプ１０が停止しているとき、清掃弁９１を開く制御装置１００を有している。この構成によれば、主ポンプ１０が停止しているときに、運転モードを清掃モードに切り替えて、封水系統の清掃を自動で行うことができる。

また、本実施形態では、制御装置１００は、清掃弁９１を開く前に、清掃弁９１を閉じた状態で、真空ポンプ２１によって清掃配管９０に予め負圧を発生させている。この構成によれば、清掃弁９１を閉じ、真空度を高めた状態（負圧の絶対値を大きくした状態）で、清掃弁９１を開くので、異物を流体の吸引により引き上げる力（除去力）を高めることができる。なお、異物の詰まり具合によっては、清掃弁９１を開けてから、真空ポンプ２１を運転し、配管内を徐々に負圧にしても構わない。

また、本実施形態では、清掃配管９０には、流体から固形成分を取り除くストレーナ９２が設けられている。この構成によれば、除去した異物をストレーナ９２で捕集でき、異物の満水系統への移動を阻止できる。

また、本実施形態では、ストレーナ９２は、清掃配管９０のうち、封水配管８０側に設けられていてもよい。この構成によれば、清掃配管９０の入口付近で、除去した異物をストレーナ９２で捕集でき、清掃配管９０における異物の詰まりを抑制できる。

また、本実施形態では、注水装置が、主ポンプ１０の軸封部１６に封水配管８０を介して接続され、主ポンプ１０が駆動しているときに軸封部１６に封水液を供給する封水系統の封水ポンプ２５であり、注水配管が、封水配管８０である構成を採用している。この構成によれば、封水系統の軸封部１６付近に堆積した異物を効果的に除去することができる。

また、本実施形態では、吸引装置が、主ポンプ１０と吸気配管３０を介して接続され、主ポンプ１０を駆動する際に、主ポンプ１０を呼び水で満たす満水系統の真空ポンプ２１であり、清掃配管９０は、吸気配管３０と封水配管８０とを連通させる連通配管である構成を採用している。この構成によれば、満水系統の真空ポンプ２１を、清掃用の吸引装置として利用しているため、清掃用の吸引装置を別途設置する必要がなくなる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。

図５は、第２実施形態に係る封水配管８０を清掃するためのポンプ機場１の要部を示す構成図である。
図５に示すように、第２実施形態のポンプ機場１は、清掃用流体供給配管１１０と、清掃用流体供給配管１１０を開閉する清掃用流体供給弁１１２（第２の開閉装置：電動弁又は電磁弁）と、を備える点で、上記第１実施形態と異なる。

清掃用流体供給配管１１０は、封水配管８０のうち、主ポンプ１０とのポンプ接続位置Ｐ１と、清掃配管９０との清掃配管接続位置Ｐ２と、の間に接続されている。この清掃用流体供給配管接続位置Ｐ３は、軸封部１６に近い位置であることが好ましく、本実施形態では、ポンプ接続位置Ｐ１に隣接している。なお、清掃用流体供給配管接続位置Ｐ３とポンプ接続位置Ｐ１が、同じ位置であってもよい。

清掃用流体供給配管１１０の封水配管８０と接続されない反対側の端部は、液体を貯留するタンク１１１（水源）と接続されている。タンク１１１は、清掃用流体供給配管接続位置Ｐ３よりも高い位置に設置され、タンク１１１の下部から清掃用流体供給配管１１０を介して、封水配管８０に清掃用流体（液体）を供給可能とされている。なお、清掃用流体供給配管１１０は、タンク１１１以外に、水源として、図示しない水道（上水道が好ましい）と接続されていてもよい。

上記構成によれば、上述した清掃モードにおいて、封水配管８０に液体を供給することができる。具体的には、図４に示すステップＳ１３において、清掃弁９１を開く前（若しくは同時）に、制御装置１００が清掃用流体供給弁１１２を開くことで、軸封部１６付近の封水配管８０に、通常流れる方向とは逆向きの液体流れを発生させ、その逆向きの液体流れによって、堆積していた異物を除去（清掃）することができる。

ポンプ機場１においては、主ポンプ１０の年間運転時間が短く、停止している期間は、封水系統も使用していないため、封水配管８０内の堆積物が乾燥している可能性がある。このため、第２実施形態では、清掃時に清掃用流体供給配管１１０から封水配管８０に液体を供給することで、乾燥した堆積物の固着・はりつきを軽減している。これにより、気体の吸引による清掃では困難であった堆積物を、軸封部１６付近から引き上げる作用を大きくすることが可能となる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。

図６は、第３実施形態に係る封水配管８０を清掃するためのポンプ機場１の要部を示す構成図である。
図６に示すように、第３実施形態のポンプ機場１は、清掃用流体供給配管１１０の封水配管８０と接続されない反対側の端部が、大気開放されており、清掃用流体供給配管１１０を開閉する清掃用流体供給弁１１２ａ（洗浄用真空破壊弁）が設けられている点で、上記第２実施形態と異なる。

清掃用流体供給配管１１０は、第２実施形態と同様に、主ポンプ１０とのポンプ接続位置Ｐ１と、清掃配管９０との清掃配管接続位置Ｐ２と、の間に接続されている。この清掃用流体供給配管接続位置Ｐ３は、軸封部１６に近い位置であることが好ましい。清掃用流体供給配管１１０の封水配管８０と接続されない反対側の端部は、大気開放されており、清掃用流体供給弁１１２ａを開くことで、軸封部１６付近の封水配管８０に、清掃用の空気（清掃用流体）を供給することができる。

上記構成によれば、上述した清掃モードにおいて、封水配管８０に外部から大量の空気を供給することができる。具体的には、図４に示すステップＳ１３において、清掃弁９１を開く前（若しくは同時）に、制御装置１００が清掃用流体供給弁１１２ａを開くことで、軸封部１６付近の封水配管８０に、通常流れる方向とは逆向きの空気流れを大量に発生させ、その逆向きの流れによって、堆積していた異物を除去（清掃）することができる。また、清掃用流体供給配管１１０は、軸封部１６付近に接続されているため、軸封部１６付近に堆積していた異物に対し、効果的な清掃が可能となる。

ところで、上述した第３実施形態では、制御装置１００が、図７に示すように、主ポンプ１０の停止後、主ポンプ１０の内部に負圧が発生している間に、清掃弁９１、清掃用流体供給弁１１２ａなどを開くように制御してもよい。つまり、封水配管８０の清掃に、真空ポンプ２１を始動させずに、主ポンプ１０の停止後、主ポンプ１０の落水が発生し、主ポンプ１０内の負圧が真空破壊されるまでの期間における負圧作用を利用し、主ポンプ１０が停止するたびに自動で封水配管８０を清掃させてもよい。この制御を行う制御装置１００を、上述した真空ポンプ２１を運転するもの区別して、第２の制御装置とも言う。

図７は、第３実施形態に係る制御装置１００（第２の制御装置）による制御フローである。
先ず、制御装置１００は、主ポンプ１０の停止を確認する（ステップＳ２０）。次に、制御装置１００は、封水弁８１を閉めると共に、清掃弁９１及び吸気弁３１を開く。また、制御装置１００は、タイマーを始動し、その状態で何秒間か待機する（ステップＳ２１）。これにより、主ポンプ１０から清掃用流体供給配管１１０の清掃用流体供給弁１１２ａまでの領域に、負圧を発生させる。

次に、制御装置１００は、清掃用流体供給弁１１２ａを開くと共に、タイマーを始動し、何分間か清掃用流体供給弁１１２ａを開いた状態とする（ステップＳ２２）。清掃用流体供給弁１１２ａを開くと、主ポンプ１０の内部が負圧であるため、封水配管８０側（満水系統）では通常とは逆向きの流体の流れが発生する。このような流体の逆流によって、封水配管８０内の異物を押し流し、その異物を清掃配管９０のストレーナ９２などで捕集することができる。

清掃用流体供給弁１１２ａを何分間か開いたら、制御装置１００は、清掃弁９１、吸気弁３１、清掃用流体供給弁１１２ａを閉じると共に、封水弁８１を開く（ステップＳ２４）。次に、制御装置１００は、真空破壊弁３３ａを開き、吸気配管３０内を真空破壊する（ステップＳ２４）。以上により、封水系統の清掃が終了する（ステップＳ２５）。
なお、上述した主ポンプ１０の停止動作時の各種弁の開閉などは、自動でなく手動で行なっても良い。このような手法（ポンプシステムの清掃方法）であっても、同様に、封水系統を清掃することができる。

上記構成によれば、主ポンプ１０の停止後の負圧作用を利用することで、封水系統の清掃完了までの一連の工程を自動で実施でき、ポンプ機場１を管理している維持管理者の負担を軽減することができる。また、上記構成によれば、主ポンプ１０を停止するたびに毎回、封水系統を清掃することができるため、軸封部１６付近の封水配管８０の詰まりを予防することができる。なお、このような主ポンプ１０の停止後、主ポンプ１０の負圧作用を利用した清掃は、上述した第１実施形態及び第２実施形態でも同様に行うことができる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。

図８は、第４実施形態に係る封水配管８０を清掃するためのポンプ機場１の要部を示す構成図である。
図８に示すように、第４実施形態のポンプ機場１では、負圧状態を保持可能な圧力タンク３７を有し、圧力タンク３７が、清掃配管９０に接続されている点で、上記第１実施形態と異なる。

圧力タンク３７は、清掃配管９０のうち、清掃弁９１の下流側（清掃弁９１と、清掃配管９０の吸気配管３０との接続位置の間）に接続されている。圧力タンク３７と清掃配管９０とを接続する圧力タンク接続配管３９には、圧力タンク接続配管３９を開閉する圧力タンク弁３８（電動弁又は電磁弁）が設けられている。

上記構成によれば、圧力タンク３７に負圧を保持することで、清掃弁９１を開く際に、圧力タンク３７の容量分の流体を吸引することができるようになる。このため、軸封部１６付近に堆積した堆積物を引き上げる時間も長くなり、清掃効果を高めることができる。具体的には、図４に示すステップＳ１２において、真空ポンプ２１を運転する前（若しくは運転中）に、圧力タンク弁３８を開き、圧力タンク３７に負圧を発生させるとよい。

なお、圧力タンク３７に予め負圧を保持させて、圧力タンク弁３８を閉じておき、清掃弁９１を開く前に、圧力タンク弁３８を開いて、その負圧によって清掃を行っても良い。また、圧力タンク３７の負圧による吸引で清掃が十分に行われる場合には、ステップＳ１２～ステップＳ１４の間に、真空ポンプ２１を運転させなくてもよい。

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。

図９は、第５実施形態に係る封水配管８０を清掃するためのポンプ機場１の要部を示す構成図である。
図９に示すように、第５実施形態のポンプ機場１では、吸気配管３０に、他号機の主ポンプ１０の満水系統に連通する他号機連通配管１２０が接続されている点で、上記第１実施形態と異なる。

他号機連通配管１２０は、吸気配管３０において、吸気弁３１と真空ポンプ２１との間に接続されている（他の系統でも同様）。このように、他号機連通配管１２０を設けることにより、１つまたは複数（全台も可能）の真空ポンプ２１を用いて負圧を発生させて、１つまたは複数（全台も可能）の主ポンプ１０の軸封部１６付近の清掃が可能となる。または、上述したように、１つまたは複数の主ポンプ１０の停止後の負圧作用を用いて負圧を発生させて、１つまたは複数の主ポンプ１０の軸封部１６付近の清掃をしてもよい。

（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。

図１０は、第６実施形態に係る封水配管８０を清掃するためのポンプ機場１Ａの要部を示す構成図である。
図１０に示すように、第６実施形態のポンプ機場１Ａでは、上記第１～第５実施形態と異なり、立軸ポンプからなる主ポンプ１０Ａを備えている。

主ポンプ１０Ａは、鉛直方向に延びる主軸１２Ａと、主軸１２Ａに固定されたインペラ１０ａと、内部にインペラ１０ａを収容するポンプケーシング１３２と、ポンプケーシング１３２の上端に接続された揚水管１３９と、揚水管１３９の上端に接続された吊り下げケーシング１３３と、吊り下げケーシング１３３の上端に接続された吐出し曲管１３４と、を備えている。インペラ１０ａは、主軸１２Ａの下端に固定されている。主軸１２Ａの上端は、吐出し曲管１３４を貫通して上方に延びている。

ポンプケーシング１３２は、吊り下げケーシング１３３によって吸込水槽内に吊り下げられている。本実施形態では、ポンプケーシング１３２は、吸込ベル１３２ａと、インペラケーシング１３２ｂと、吐出しボウル１３２ｃとを備えている。吐出しボウル１３２ｃの上端は、揚水管１３９の下端に接続されている。インペラケーシング１３２ｂの上端は、吐出しボウル１３２ｃの下端に接続されている。吸込ベル１３２ａの上端は、インペラケーシング１３２ｂの下端に接続されている。吸込ベル１３２ａは、下方に開口した吸込口を有している。

吐出し曲管１３４は、吊り下げケーシング１３３の上端に接続され、水平方向に延びる図示しない吐出配管に連通している。吊り下げケーシング１３３は、吸込水槽２の上方のポンプ据付床に据付用ベース１３５を介して固定されている。吊り下げケーシング１３３の下端には、揚水管１３９を介して吐出しボウル１３２ｃが固定されている。吐出しボウル１３２ｃの内周面には、ガイドベーン１３６が設けられている。

吐出しボウル１３２ｃは、内側に内筒１３７を備え、吐出しボウル１３２ｃと内筒１３７の間にはインペラ１０ａの回転により生じた旋回流を軸方向に整流する案内羽根（ガイドベーン１３６）が設けられ、内筒の内部には、滑り軸受１３１（水中軸受）が設けられている。滑り軸受１３１は、主軸１２Ａの回転方向に加わる荷重（ラジアル荷重）を支持している。

インペラ１０ａの周囲には、吸込ベル１３２ａが配置されている。吸込ベル１３２ａは、吐出しボウル１３２ｃの下端部に固定され、インペラ１０ａよりも下方に延在している。主軸１２Ａは、吐出しボウル１３２ｃよりも上方の揚水管１３９内で、もう一つの滑り軸受１３１（中間軸受）に支持されている。

主軸１２Ａは、吐出し曲管１３４から上方に突出して、図示しない駆動装置（図２に示す駆動装置１５参照）に連結されている。当該駆動装置により主軸１２Ａを介してインペラ１０ａを回転させると、吸込水槽２内の水（取扱液）が吸込ベル１３２ａから吸い込まれ、インペラ１０ａにより加圧され、吐出しボウル１３２ｃ、揚水管１３９、吊り下げケーシング１３３、吐出し曲管１３４を通って移送される。このような、主ポンプ１０Ａにおいては、主軸１２Ａが吐出し曲管１３４を貫通する貫通部１３８に、軸封部１６Ａが設けられている。

軸封部１６Ａには、上述した実施形態と同様に、封水配管８０が接続されている。封水配管８０は、封水ポンプ２５（注水装置）と接続されると共に、封水配管８０を開閉する封水弁８１（電動弁又は電磁弁）が設けられている。この封水配管８０には、清掃配管９０Ａが接続されている。清掃配管９０Ａの一端は、封水配管８０のうち、主ポンプ１０Ａとのポンプ接続位置Ｐ１よりも上流側、且つ、封水弁８１よりも下流側の清掃配管接続位置Ｐ２に接続されている。

清掃配管９０Ａの他端は、真空ポンプ９３Ａと接続されている。この真空ポンプ９３Ａは、上述した横軸ポンプのような満水系統を構成するものではなく、清掃専用の吸引装置である。清掃配管９０Ａのうち、清掃配管接続位置Ｐ２と真空ポンプ９３Ａとの間には、清掃配管９０Ａを開閉する清掃弁９１Ａ（開閉装置：電動弁又は電磁弁）が設けられている。また、清掃配管９０Ａのうち、清掃配管接続位置Ｐ２と清掃弁９１Ａとの間には、真空破壊弁９２Ａが設けられている。

この清掃配管９０Ａには、配管の内部を流通する流体から固形成分を取り除くストレーナ９４Ａが設けられている。具体的に、ストレーナ９４Ａは、清掃配管９０Ａにおいて、清掃弁９１Ａと清掃配管接続位置Ｐ２との間に配置されており、清掃弁９１Ａよりも清掃配管接続位置Ｐ２に近接して配置されている。つまり、ストレーナ９４Ａは、清掃配管９０Ａのうち、封水配管８０側（注水配管側）に設けられている。

ポンプ機場１Ａは、上述した各構成機器の動作を統括的に制御する制御装置１００を備える。制御装置１００は、上述した図４に示す制御フローと略同一の制御フローによって、封水系統の軸封部１６Ａ付近を清掃することができる。この制御フローについては、説明が重複するためその説明を割愛するが、図４の制御フローにおいて、ステップＳ１１の吸気弁３１を閉じるステップを排除するだけで、同じような清掃モードを実行できる。

（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。

図１１は、第７実施形態に係る封水配管８０を清掃するためのポンプ機場１Ａの要部を示す構成図である。
図１１に示すように、第７実施形態のポンプ機場１Ａでは、上記第６実施形態と異なり、清掃専用の真空ポンプ９３Ａ（吸引装置）が無く、封水配管８０が軸封部１６Ａ以外の箇所において、清掃配管９０Ｂを介して主ポンプ１０Ａと接続されている。清掃配管９０Ｂには、清掃配管９０Ｂを開閉する清掃弁９１Ｂ（開閉装置：電動弁又は電磁弁）が設けられている。

また、第７実施形態のポンプ機場１Ａでは、上記第６実施形態と異なり、清掃用流体供給配管１１０Ａと、清掃用流体供給配管１１０Ａを開閉する清掃用流体供給弁１１２ｂ（第２の開閉装置：電動弁又は電磁弁）と、を備えている。

清掃用流体供給配管１１０Ａは、封水配管８０のうち、主ポンプ１０とのポンプ接続位置Ｐ１と、清掃配管９０Ｂとの清掃配管接続位置Ｐ２と、の間に接続されている。この清掃用流体供給配管接続位置Ｐ３は、軸封部１６Ａに近い位置であることが好ましく、本実施形態では、ポンプ接続位置Ｐ１に隣接している。なお、清掃用流体供給配管接続位置Ｐ３とポンプ接続位置Ｐ１が、同じ位置であってもよい。

清掃用流体供給配管１１０Ａの封水配管８０と接続されない反対側の端部は、大気開放されており、清掃用流体供給弁１１２ｂを開くことで、軸封部１６Ａ付近の封水配管８０に、清掃用の空気（清掃用流体）を供給することができるようになる。なお、清掃用流体供給配管１１０Ａの封水配管８０と接続されない反対側の端部は、上述した第２実施形態と同様に、液体を貯留するタンク１１１（図５参照）や、図示しない水道などの水源と接続されていてもよい。

ポンプ機場１Ａは、上述した各構成機器の動作を統括的に制御する制御装置１００を備える。制御装置１００は、上述した図７に示す制御フローと略同一の制御フローによって、主ポンプ１０の停止時の負圧作用によって主ポンプ１０に負圧が発生する際に、清掃弁９１Ｂ、清掃用流体供給弁１１２ｂなどを開くことで、封水系統の軸封部１６Ａ付近を清掃することができる。具体的に、図７の制御フローにおいては、ステップＳ２１，Ｓ２４の吸気弁３１を開閉するステップ、及び、ステップＳ２４の真空破壊弁３３ａを開くステップを排除するだけで、同じように、主ポンプ１０の停止時の負圧作用を利用し、主ポンプ１０が停止するたびに自動で封水配管８０を清掃することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態を記載し説明してきたが、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、特許請求の範囲によって制限されている。

例えば、上記実施形態では、主ポンプの軸封部の封水系統の異物を除去する形態について説明したが、図１に示すように、同じく冷却水槽６１の液体を利用する駆動装置１５の冷却系統の異物を除去する形態であってもよい。この場合、例えば、図２に示す、冷却水配管６０のうち、ストレーナ６２より上流側の第１配管６０ａと、満水系統の吸気配管３０とを、清掃配管９０（清掃弁９１付き）で接続すれば、同じように、冷却系統の冷却水配管６０内の異物を除去することができる。

また、例えば、図１０及び図１１に示す立軸ポンプでは、軸封部１６Ａだけでなく、２つの滑り軸受１３１（水中軸受、中間軸受）にも潤滑を目的に注水を行う場合があるため、このような注水系統においても、同様にして清掃を行ってもよい。

また、例えば、上記各実施形態及び各変形例の構成の置換、組み合わせは適宜行うことができる。例えば、清掃モードにより定期的に清掃を行いつつ、主ポンプが停止後の負圧作用を利用して主ポンプが停止するたびに清掃を行ってもよい。

１ ポンプ機場（ポンプシステム）
１Ａ ポンプ機場（ポンプシステム）
１０ 主ポンプ（ポンプ、横軸ポンプ）
１０Ａ 主ポンプ（ポンプ、立軸ポンプ）
１５ 駆動装置
１６ 軸封部
１６Ａ 軸封部
２１ 真空ポンプ（吸引装置）
２４ 冷却水ポンプ（注水装置）
２５ 封水ポンプ（注水装置）
３０ 吸気配管
３７ 圧力タンク
６０ 冷却水配管（注水配管）
８０ 封水配管（注水配管）
９０ 清掃配管（連通配管）
９０Ａ 清掃配管
９０Ｂ 清掃配管
９１ 清掃弁（開閉装置）
９１Ａ 清掃弁（開閉装置）
９１Ｂ 清掃弁（開閉装置）
９２ ストレーナ
１００ 制御装置（第２の制御装置）
１１０ 清掃用流体供給配管
１１０Ａ 清掃用流体供給配管
１１２ 清掃用流体供給弁（第２の開閉装置）
１１２ａ 清掃用流体供給弁（第２の開閉装置）
１１２ｂ 清掃用流体供給弁（第２の開閉装置）
Ｐ１ ポンプ接続位置
Ｐ２ 清掃配管接続位置

Claims (14)

1. 液体を揚水するポンプと、
   前記ポンプの駆動に関連し、注水を行う注水装置と、
   前記注水装置の注水配管に、清掃配管を介して接続された吸引装置と、
   前記清掃配管を開閉する開閉装置と、を備える、ことを特徴とするポンプシステム。
2. 前記ポンプが停止しているとき、前記開閉装置を開く制御装置を有する、ことを特徴とする請求項１に記載のポンプシステム。
3. 前記制御装置は、前記開閉装置を開く前に、前記開閉装置を閉じた状態で、前記吸引装置によって前記清掃配管に予め負圧を発生させる、ことを特徴とする請求項２に記載のポンプシステム。
4. 前記清掃配管のうち、前記注水配管側に、流体から固形成分を取り除くストレーナが設けられている、ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載のポンプシステム。
5. 前記注水装置の前記注水配管は、前記ポンプに接続され、
   前記吸引装置の前記清掃配管は、前記注水配管のうち、前記ポンプとのポンプ接続位置よりも上流側に接続されており、
   前記注水配管のうち、前記ポンプとのポンプ接続位置と、前記清掃配管との清掃配管接続位置と、の間に接続された清掃用流体供給配管と、
   前記清掃用流体供給配管を開閉する第２の開閉装置と、を有する、ことを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載のポンプシステム。
6. 前記清掃用流体供給配管の前記注水配管と接続されない反対側の端部が、水源に接続されている、ことを特徴とする請求項５に記載のポンプシステム。
7. 前記清掃用流体供給配管の前記注水配管と接続されない反対側の端部が、大気開放されている、ことを特徴とする請求項５に記載のポンプシステム。
8. 前記吸引装置は、前記ポンプと吸気配管を介して接続され、前記ポンプを駆動する際に、前記ポンプを呼び水で満たす満水系統の真空ポンプであり、
   前記清掃配管は、前記吸気配管と前記注水配管とを連通させる連通配管である、ことを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載のポンプシステム。
9. 前記ポンプの停止後、前記ポンプの内部に負圧が発生している間に、前記開閉装置を開く第２の制御装置を有する、ことを特徴とする請求項８に記載のポンプシステム。
10. 前記注水装置は、前記ポンプの軸封部に封水配管を介して接続され、前記ポンプが駆動しているときに前記軸封部に封水液を供給する封水系統の封水ポンプであり、
    前記注水配管が、前記封水配管である、ことを特徴とする請求項１～９のいずれか一項に記載のポンプシステム。
11. 前記注水装置は、前記ポンプを駆動させる駆動装置に冷却水配管を介して接続され、前記駆動装置に冷却水を供給する冷却系統の冷却水ポンプであり、
    前記注水配管が、前記冷却水配管である、ことを特徴とする請求項１～１０のいずれか一項に記載のポンプシステム。
12. 液体を揚水するポンプと、
    前記ポンプの駆動に関連し、注水を行う注水装置と、
    前記注水装置の注水配管と前記ポンプとを接続する清掃配管と、
    前記清掃配管を開閉する開閉装置と、
    前記ポンプの停止後、前記ポンプの内部に負圧が発生している間に、前記開閉装置を開く制御装置と、を備える、ことを特徴とするポンプシステム。
13. 液体を揚水するポンプと、
    前記ポンプの駆動に関連し、注水を行う注水装置と、
    前記注水装置の注水配管に、清掃配管を介して接続された吸引装置と、
    前記清掃配管を開閉する開閉装置と、を備える、ポンプシステムの清掃方法であって、
    前記ポンプが停止しているとき、前記開閉装置を開く、ことを特徴とするポンプシステムの清掃方法。
14. 液体を揚水するポンプと、
    前記ポンプの駆動に関連し、注水を行う注水装置と、
    前記注水装置の注水配管と前記ポンプとを接続する清掃配管と、
    前記清掃配管を開閉する開閉装置と、を備える、ポンプシステムの清掃方法であって、
    前記ポンプの停止後、前記ポンプの内部に負圧が発生している間に、前記開閉装置を開く、ことを特徴とするポンプシステムの清掃方法。

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