(57)【要約】【課題】簡単な構成で、かつポンプの吸い込み性能を損なうことなく、効率よく冷却媒体を冷却することができる冷却装置を備えたポンプシステムを提供する。【解決手段】ポンプシステムは、主軸３２と、主軸３２に固定された羽根車３１と、内部に羽根車３１を収容するポンプケーシング２７と、主軸３２を回転させるためのポンプ駆動機１２と、ポンプ駆動機１２に固定された熱交換器１０ａ，１１ａと、ポンプケーシング２７の外側を囲むように配置された冷却装置５０と、熱交換器１０ａ，１１ａと冷却装置５０に接続された冷却媒体循環ライン８０とを備える。冷却装置５０は、冷却媒体循環ライン８０に連通する伝熱管５１を備え、冷却装置５０の幅は、開口５の直径よりも小さい。冷却装置５０の上端は、ポンプ２０が運転可能な吸込水槽１の最低水位よりも低い位置にあり、冷却装置５０の下端は、ポンプケーシング２７の下端よりも高い位置にある。【選択図】図１
2020002815.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸込水槽内の液体を汲み上げるポンプシステムであって、
主軸と、
前記主軸に固定された羽根車と、
内部に前記羽根車を収容するポンプケーシングと、
前記主軸に連結され、前記主軸を回転させるためのポンプ駆動機と、
前記ポンプ駆動機に固定された熱交換器と、
前記ポンプケーシングの外側を囲むように配置された冷却装置と、
前記熱交換器と前記冷却装置に接続された冷却媒体循環ラインとを備え、
前記冷却装置は、前記冷却媒体循環ラインに連通する伝熱管を備え、
前記冷却装置の幅は、ポンプ据付床に形成された開口の直径よりも小さく、
前記冷却装置の上端は、前記ポンプが運転可能な前記吸込水槽の最低水位よりも低い位置にあり、
前記冷却装置の下端は、前記ポンプケーシングの下端よりも高い位置にあることを特徴とするポンプシステム。
【請求項２】
前記冷却装置は、鉛直に配置された流入支柱管および流出支柱管をさらに備え、
前記流入支柱管は、その内部に、鉛直方向に沿って配列された複数の第１部屋を有し、
前記流出支柱管は、その内部に、鉛直方向に沿って配列された複数の第２部屋を有し、
前記複数の第２部屋のうち、上下に隣接するいずれか２つのうちの一方は、他方の上端よりも低い位置にある下端を有し、
前記複数の第１部屋のうちの１つは、前記冷却媒体循環ラインに接続された冷却媒体入口を有し、
前記複数の第２部屋のうちの１つは、前記冷却媒体循環ラインに接続された冷却媒体出口を有し、
前記伝熱管は、水平に延びる半円環状の複数の伝熱管であり、
前記複数の第１部屋は、前記複数の伝熱管を通じて前記複数の第２部屋にそれぞれ連通していることを特徴とする請求項１に記載のポンプシステム。
【請求項３】
前記流入支柱管は、その内部に、鉛直方向に沿って配列された複数の第１水平仕切板を有し、前記複数の第１部屋は前記複数の第１水平仕切板によって仕切られており、
前記流出支柱管は、その内部に、鉛直方向に延びる鉛直仕切板と、前記鉛直仕切板に固定され、かつ鉛直方向に沿って配列された複数の第２水平仕切板とを有しており、前記複数の第２部屋は前記複数の第２水平仕切板および前記鉛直仕切板によって仕切られており、
前記複数の第２水平仕切板は、前記鉛直仕切り板の一方の側面と他方の側面上に交互に配列されていることを特徴とする請求項２に記載のポンプシステム。
【請求項４】
前記冷却装置は、鉛直に配置された流入支柱管および流出支柱管をさらに備え、
前記流入支柱管は、その内部に、鉛直方向に沿って配列された複数の第１部屋を有し、
前記流出支柱管は、その内部に、鉛直方向に沿って配列された複数の第２部屋を有し、
前記複数の第１部屋のうちの１つは、前記冷却媒体循環ラインに接続された冷却媒体入口を有し、
前記複数の第２部屋のうちの１つは、前記冷却媒体循環ラインに接続された冷却媒体出口を有し、
前記伝熱管は螺旋状に延びており、
前記複数の第１部屋は、前記伝熱管を通じて前記複数の第２部屋にそれぞれ連通していることを特徴とする請求項１に記載のポンプシステム。
【請求項５】
前記冷却装置は、上側環状管および下側環状管をさらに備え、
前記伝熱管は、鉛直方向に延びる複数の伝熱管であり、
前記上側環状管は、その周方向に沿って配列された複数の第１部屋を有し、
前記下側環状管は、その周方向に沿って配列された複数の第２部屋を有し、
前記複数の第１部屋および前記複数の第２部屋は、前記複数の伝熱管によって交互に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のポンプシステム。
【請求項６】
前記伝熱管は、丸みのある頂点を有する多角形状の断面を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のポンプシステム。
【請求項７】
前記ポンプケーシングの下流側に配置された吐出配管と、
前記吐出配管に接続された管内クーラーをさらに備え、
前記管内クーラーは、前記冷却媒体循環ラインに接続された流路構造体と、前記流路構造体を収容するハウジングとを備えていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のポンプシステム。
【請求項８】
前記冷却装置は、隙間を介して前記ポンプケーシングに固定されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のポンプシステム。
【請求項９】
前記冷却装置は、前記ポンプケーシングの外周面に固定された固定部材上に置かれていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のポンプシステム。
【請求項１０】
前記主軸を回転可能に支持する水中軸受をさらに備え、
前記主軸は、前記ポンプケーシングを通って鉛直方向に延びており、
前記水中軸受は、前記羽根車の下方に配置されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のポンプシステム。
【請求項１１】
ポンプの主軸を回転させるポンプ駆動機を冷却するための冷却システムであって、
前記ポンプ駆動機に固定された熱交換器と、
前記ポンプのポンプケーシングの外側を囲むように配置された冷却装置と、
前記熱交換器と前記冷却装置に接続された冷却媒体循環ラインとを備え、
前記冷却装置は、前記冷却媒体循環ラインに連通する伝熱管を備え、
前記冷却装置の幅は、ポンプ据付床に形成された開口の直径よりも小さく、
前記冷却装置の上端は、前記ポンプが運転可能な前記吸込水槽の最低水位よりも低い位置にあり、
前記冷却装置の下端は、前記ポンプケーシングの下端よりも高い位置にあることを特徴とする冷却システム。
【請求項１２】
前記冷却装置は、鉛直に配置された流入支柱管および流出支柱管をさらに備え、
前記流入支柱管は、その内部に、鉛直方向に沿って配列された複数の第１部屋を有し、
前記流出支柱管は、その内部に、鉛直方向に沿って配列された複数の第２部屋を有し、
前記複数の第２部屋のうち、上下に隣接するいずれか２つのうちの一方は、他方の上端よりも低い位置にある下端を有し、
前記複数の第１部屋のうちの１つは、前記冷却媒体循環ラインに接続された冷却媒体入口を有し、
前記複数の第２部屋のうちの１つは、前記冷却媒体循環ラインに接続された冷却媒体出口を有し、
前記伝熱管は、水平に延びる半円環状の複数の伝熱管であり、
前記複数の第１部屋は、前記複数の伝熱管を通じて前記複数の第２部屋にそれぞれ連通していることを特徴とする請求項１１に記載の冷却システム。
【請求項１３】
前記流入支柱管は、その内部に、鉛直方向に沿って配列された複数の第１水平仕切板を有し、前記複数の第１部屋は前記複数の第１水平仕切板によって仕切られており、
前記流出支柱管は、その内部に、鉛直方向に延びる鉛直仕切板と、前記鉛直仕切板に固定され、かつ鉛直方向に沿って配列された複数の第２水平仕切板とを有しており、前記複数の第２部屋は前記複数の第２水平仕切板および前記鉛直仕切板によって仕切られており、
前記複数の第２水平仕切板は、前記鉛直仕切り板の一方の側面と他方の側面上に交互に配列されていることを特徴とする請求項１２に記載の冷却システム。
【請求項１４】
前記冷却装置は、鉛直に配置された流入支柱管および流出支柱管をさらに備え、
前記流入支柱管は、その内部に、鉛直方向に沿って配列された複数の第１部屋を有し、
前記流出支柱管は、その内部に、鉛直方向に沿って配列された複数の第２部屋を有し、
前記複数の第１部屋のうちの１つは、前記冷却媒体循環ラインに接続された冷却媒体入口を有し、
前記複数の第２部屋のうちの１つは、前記冷却媒体循環ラインに接続された冷却媒体出口を有し、
前記伝熱管は螺旋状に延びており、
前記複数の第１部屋は、前記伝熱管を通じて前記複数の第２部屋にそれぞれ連通していることを特徴とする請求項１１に記載の冷却システム。
【請求項１５】
前記冷却装置は、上側環状管および下側環状管をさらに備え、
前記伝熱管は、鉛直方向に延びる複数の伝熱管であり、
前記上側環状管は、その周方向に沿って配列された複数の第１部屋を有し、
前記下側環状管は、その周方向に沿って配列された複数の第２部屋を有し、
前記複数の第１部屋および前記複数の第２部屋は、前記複数の伝熱管によって交互に接続されていることを特徴とする請求項１１に記載の冷却システム。
【請求項１６】
前記伝熱管は、丸みのある頂点を有する多角形状の断面を有することを特徴とする請求項１１乃至１５のいずれか一項に記載の冷却システム。
【請求項１７】
前記ポンプケーシングの下流側に配置された吐出配管に接続された管内クーラーをさらに備え、
前記管内クーラーは、前記冷却媒体循環ラインに接続された流路構造体と、前記流路構造体を収容するハウジングとを備えていることを特徴とする請求項１１乃至１６のいずれか一項に記載の冷却システム。
【請求項１８】
前記冷却装置は、ポンプ機場に設置された天井クレーンと、前記天井クレーンに取り付けられた吊り天秤と、前記吊り天秤に設けられたチェーンブロックとによって、前記ポンプ据付床に形成された前記開口まで吊り上げ可能に構成されていることを特徴とする請求項１１乃至１７のいずれか一項に記載の冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸込水槽内の液体を汲み上げるポンプシステムに関し、特にポンプ駆動機用の冷却媒体を冷却する冷却装置を備えたポンプシステム、およびポンプ駆動機用の冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ポンプ機場に設置される立軸ポンプや横軸ポンプの駆動機を構成する原動機には、電動機、ディーゼルエンジン、ガスタービンエンジンなどが採用されている。原動機は運転時に冷却が必要とされ、小容量の電動機やガスタービンエンジンの冷却には空冷方式が主に採用される。一方、ディーゼルエンジンや大容量の電動機には、主に水冷方式が採用される。また、原動機の動力は減速機を介してポンプへ伝達され、その減速機も冷却が必要とされる。空冷方式は、比較的設備の簡素化が図れるが、水冷方式においては、冷却システム全体が複雑となることや冷却システムを設置するためのスペースが必要とされる。水冷方式の冷却システムとして、原動機を冷却するための冷却水を、吸込水槽内や吸込ベルマウスに設けられた冷却装置で冷却するシステムが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１８４５９６号公報
【特許文献２】実開平１−１４１３９３号公報
【特許文献３】特開２００１−３４９２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、吸込水槽内に冷却水の冷却装置が設置された冷却システムが提案されている。このような冷却装置は比較的大きく、設置スペースの確保が必要である。また、大きなゴミや塵芥が冷却装置の伝熱管にぶつかり伝熱管が破損するおそれや、大きなゴミや塵芥が伝熱管に絡まるおそれがあるため、冷却装置は、吸込水槽内の液体の流れ方向において、除塵機（又はスクリーン）の下流側に設置することが一般的であり、設置できる場所が限られてしまう。また、設置場所の上部に、メンテナンスの際に冷却装置を引き上げるための開口を必要とする。そのため、既設のポンプ機場には冷却装置を設置することができないことがほとんどである。
【０００５】
特許文献２においては、吸込ベルマウスの周壁内に伝熱管に相当する冷却水の通路が形成されている。しかしながら、このような通路は、ポンプに吸い込まれた水の流れを阻害し、損失を大きくし、ポンプ効率の低下を起こすおそれがある。また、水の流れが乱れ、偏流を起こし、ポンプの振動を起こすおそれもある。
【０００６】
特許文献３では、ポンプ内部の点検用の穴を閉塞するためのカバーに、伝熱管に相当する配管が設けられている。しかしながら、このような構造では、上記配管の伝熱面積が十分に確保できないため、ディーゼルエンジンのような発熱量が大きい原動機を冷却するには能力が不足している。
【０００７】
本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、かつポンプの吸い込み性能を損なうことなく、効率よく冷却媒体を冷却することができる冷却装置を備えたポンプシステムを提供することを目的とする。また、本発明は、そのような冷却装置を備えた冷却システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した目的を達成するために、一態様では、吸込水槽内の液体を汲み上げるポンプシステムであって、主軸と、前記主軸に固定された羽根車と、内部に前記羽根車を収容するポンプケーシングと、前記主軸に連結され、前記主軸を回転させるためのポンプ駆動機と、前記ポンプ駆動機に固定された熱交換器と、前記ポンプケーシングの外側を囲むように配置された冷却装置と、前記熱交換器と前記冷却装置に接続された冷却媒体循環ラインとを備え、前記冷却装置は、前記冷却媒体循環ラインに連通する伝熱管を備え、前記冷却装置の幅は、ポンプ据付床に形成された開口の直径よりも小さく、前記冷却装置の上端は、前記ポンプが運転可能な前記吸込水槽の最低水位よりも低い位置にあり、前記冷却装置の下端は、前記ポンプケーシングの下端よりも高い位置にあることを特徴とするポンプシステムである。
【０００９】
一態様では、前記冷却装置は、鉛直に配置された流入支柱管および流出支柱管をさらに備え、前記流入支柱管は、その内部に、鉛直方向に沿って配列された複数の第１部屋を有し、前記流出支柱管は、その内部に、鉛直方向に沿って配列された複数の第２部屋を有し、前記複数の第２部屋のうち、上下に隣接するいずれか２つのうちの一方は、他方の上端よりも低い位置にある下端を有し、前記複数の第１部屋のうちの１つは、前記冷却媒体循環ラインに接続された冷却媒体入口を有し、前記複数の第２部屋のうちの１つは、前記冷却媒体循環ラインに接続された冷却媒体出口を有し、前記伝熱管は、水平に延びる半円環状の複数の伝熱管であり、前記複数の第１部屋は、前記複数の伝熱管を通じて前記複数の第２部屋にそれぞれ連通していることを特徴とする。
一態様では、前記流入支柱管は、その内部に、鉛直方向に沿って配列された複数の第１水平仕切板を有し、前記複数の第１部屋は前記複数の第１水平仕切板によって仕切られており、前記流出支柱管は、その内部に、鉛直方向に延びる鉛直仕切板と、前記鉛直仕切板に固定され、かつ鉛直方向に沿って配列された複数の第２水平仕切板とを有しており、前記複数の第２部屋は前記複数の第２水平仕切板および前記鉛直仕切板によって仕切られており、前記複数の第２水平仕切板は、前記鉛直仕切り板の一方の側面と他方の側面上に交互に配列されていることを特徴とする。
一態様では、前記冷却装置は、鉛直に配置された流入支柱管および流出支柱管をさらに備え、前記流入支柱管は、その内部に、鉛直方向に沿って配列された複数の第１部屋を有し、前記流出支柱管は、その内部に、鉛直方向に沿って配列された複数の第２部屋を有し、前記複数の第１部屋のうちの１つは、前記冷却媒体循環ラインに接続された冷却媒体入口を有し、前記複数の第２部屋のうちの１つは、前記冷却媒体循環ラインに接続された冷却媒体出口を有し、前記伝熱管は螺旋状に延びており、前記複数の第１部屋は、前記伝熱管を通じて前記複数の第２部屋にそれぞれ連通していることを特徴とする。
一態様では、前記冷却装置は、上側環状管および下側環状管をさらに備え、前記伝熱管は、鉛直方向に延びる複数の伝熱管であり、前記上側環状管は、その周方向に沿って配列された複数の第１部屋を有し、前記下側環状管は、その周方向に沿って配列された複数の第２部屋を有し、前記複数の第１部屋および前記複数の第２部屋は、前記複数の伝熱管によって交互に接続されていることを特徴とする。
一態様では、前記伝熱管は、丸みのある頂点を有する多角形状の断面を有することを特徴とする。
一態様では、前記ポンプケーシングの下流側に配置された吐出配管と、前記吐出配管に接続された管内クーラーをさらに備え、前記管内クーラーは、前記冷却媒体循環ラインに接続された流路構造体と、前記流路構造体を収容するハウジングとを備えていることを特徴とする。
一態様では、前記冷却装置は、隙間を介して前記ポンプケーシングに固定されていることを特徴とする。
一態様では、前記冷却装置は、前記ポンプケーシングの外周面に固定された固定部材上に置かれていることを特徴とする。
一態様では、前記主軸を回転可能に支持する水中軸受をさらに備え、前記主軸は、前記ポンプケーシングを通って鉛直方向に延びており、前記水中軸受は、前記羽根車の下方に配置されていることを特徴とする。
【００１０】
一態様では、ポンプの主軸を回転させるポンプ駆動機を冷却するための冷却システムであって、前記ポンプ駆動機に固定された熱交換器と、前記ポンプのポンプケーシングの外側を囲むように配置された冷却装置と、前記熱交換器と前記冷却装置に接続された冷却媒体循環ラインとを備え、前記冷却装置は、前記冷却媒体循環ラインに連通する伝熱管を備え、前記冷却装置の幅は、ポンプ据付床に形成された開口の直径よりも小さく、前記冷却装置の上端は、前記ポンプが運転可能な前記吸込水槽の最低水位よりも低い位置にあり、前記冷却装置の下端は、前記ポンプケーシングの下端よりも高い位置にあることを特徴とする冷却システムである。
【００１１】
一態様では、前記冷却装置は、鉛直に配置された流入支柱管および流出支柱管をさらに備え、前記流入支柱管は、その内部に、鉛直方向に沿って配列された複数の第１部屋を有し、前記流出支柱管は、その内部に、鉛直方向に沿って配列された複数の第２部屋を有し、前記複数の第２部屋のうち、上下に隣接するいずれか２つのうちの一方は、他方の上端よりも低い位置にある下端を有し、前記複数の第１部屋のうちの１つは、前記冷却媒体循環ラインに接続された冷却媒体入口を有し、前記複数の第２部屋のうちの１つは、前記冷却媒体循環ラインに接続された冷却媒体出口を有し、前記伝熱管は、水平に延びる半円環状の複数の伝熱管であり、前記複数の第１部屋は、前記複数の伝熱管を通じて前記複数の第２部屋にそれぞれ連通していることを特徴とする。
一態様では、前記流入支柱管は、その内部に、鉛直方向に沿って配列された複数の第１水平仕切板を有し、前記複数の第１部屋は前記複数の第１水平仕切板によって仕切られており、前記流出支柱管は、その内部に、鉛直方向に延びる鉛直仕切板と、前記鉛直仕切板に固定され、かつ鉛直方向に沿って配列された複数の第２水平仕切板とを有しており、前記複数の第２部屋は前記複数の第２水平仕切板および前記鉛直仕切板によって仕切られており、前記複数の第２水平仕切板は、前記鉛直仕切り板の一方の側面と他方の側面上に交互に配列されていることを特徴とする。
一態様では、前記冷却装置は、鉛直に配置された流入支柱管および流出支柱管をさらに備え、前記流入支柱管は、その内部に、鉛直方向に沿って配列された複数の第１部屋を有し、前記流出支柱管は、その内部に、鉛直方向に沿って配列された複数の第２部屋を有し、前記複数の第１部屋のうちの１つは、前記冷却媒体循環ラインに接続された冷却媒体入口を有し、前記複数の第２部屋のうちの１つは、前記冷却媒体循環ラインに接続された冷却媒体出口を有し、前記伝熱管は螺旋状に延びており、前記複数の第１部屋は、前記伝熱管を通じて前記複数の第２部屋にそれぞれ連通していることを特徴とする。
一態様では、前記冷却装置は、上側環状管および下側環状管をさらに備え、前記伝熱管は、鉛直方向に延びる複数の伝熱管であり、前記上側環状管は、その周方向に沿って配列された複数の第１部屋を有し、前記下側環状管は、その周方向に沿って配列された複数の第２部屋を有し、前記複数の第１部屋および前記複数の第２部屋は、前記複数の伝熱管によって交互に接続されていることを特徴とする。
一態様では、前記伝熱管は、丸みのある頂点を有する多角形状の断面を有することを特徴とする。
一態様では、前記ポンプケーシングの下流側に配置された吐出配管に接続された管内クーラーをさらに備え、前記管内クーラーは、前記冷却媒体循環ラインに接続された流路構造体と、前記流路構造体を収容するハウジングとを備えていることを特徴とする。
一態様では、前記冷却装置は、ポンプ機場に設置された天井クレーンと、前記天井クレーンに取り付けられた吊り天秤と、前記吊り天秤に設けられたチェーンブロックとによって、前記ポンプ据付床に形成された前記開口まで吊り上げ可能に構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
冷却装置は、ポンプケーシングの外側を囲むように配置されているため、ポンプシステムの構成を簡素化し、ポンプシステムの信頼性を向上させることができ、効率よく冷却媒体を冷却することができる。また、冷却装置は、吸込水槽内の液体の流れを阻害しない位置に配置されているため、ポンプの吸い込み性能を損なうことなく、安定したポンプの運転が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係るポンプシステムを示す模式図である。
【図２】冷却装置を模式的に示す斜視図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図４（ａ）乃至図４（ｄ）は、伝熱管の断面形状の変形例を示す模式図である。
【図５】冷却装置の他の実施形態を模式的に示す斜視図である。
【図６】冷却装置のさらに他の実施形態を模式的に示す斜視図である。
【図７】図６の側面図である。
【図８】ポンプシステムの他の実施形態を示す模式図である。
【図９】ポンプシステムのさらに他の実施形態を示す模式図である。
【図１０】図９に示す冷却装置の清掃方法を示す模式図である。
【図１１】ポンプシステムのさらに他の実施形態を示す模式図である。
【図１２】ポンプシステムのさらに他の実施形態を示す模式図である。
【図１３】ポンプシステムのさらに他の実施形態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。図１は、本発明の一実施形態に係るポンプシステムを示す模式図である。図１に示すポンプシステムは、吸込水槽１内の液体を汲み上げるポンプ２０と、ポンプ２０を駆動するポンプ駆動機１２と、ポンプ駆動機１２を冷却するための冷却システム２００とを備えている。図１に示すポンプ２０は、いわゆる立軸ポンプである。
【００１５】
ポンプ２０は、鉛直方向に延びる主軸３２と、主軸３２に固定された羽根車３１と、内部に羽根車３１を収容するポンプケーシング２７と、ポンプケーシング２７の上端に接続された揚水管２８と、揚水管２８の上端に接続された吐出曲管３０と、吐出曲管３０の吐出側（汲み上げられた液体の流れ方向において下流側）の端部に接続された吐出配管３４と、吐出配管３４に接続された吐出弁４４とを備えている。
【００１６】
ポンプケーシング２７は、揚水管２８によって吸込水槽１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２７は、吸込ベルマウス２２と、インペラケーシング２１と、吐出しボウル２４とを備えている。吐出しボウル２４の上端は、揚水管２８の下端に接続されている。インペラケーシング２１の上端は、吐出しボウル２４の下端に接続されている。吸込ベルマウス２２は、下方に開口した吸込口２２ａを有しており、吸込ベルマウス２２の上端はインペラケーシング２１の下端に接続されている。吸込口２２ａは、ポンプケーシング２７の下端に形成されている。羽根車３１は、インペラケーシング２１および吐出しボウル２４内に収容されている。吐出配管３４は、汲み上げられた液体の流れ方向においてポンプケーシング２７の下流側に配置されている。
【００１７】
揚水管２８は、吸込水槽１の上壁を構成するポンプ据付床２に形成された開口５を通して下方に延びている。揚水管２８の上端には吊り下げ管３３が固定されている。吊り下げ管３３は、ポンプ据付床２に設置されたポンプベース３５に固定されている。揚水管２８は、吊り下げ管３３およびポンプベース３５を介してポンプ据付床２に固定されている。主軸３２は、吐出曲管３０および揚水管２８を通って鉛直方向に延びており、主軸３２の下端は、ポンプケーシング２７内に位置している。
【００１８】
主軸３２は、外軸受４５および水中軸受４１によって回転可能に支持されている。外軸受４５は、吐出曲管３０の上部に固定され、主軸３２の上部を支持している。水中軸受４１は、吐出しボウル２４内に収容され、主軸３２の下部を支持している。吐出しボウル２４の内部には内側ボウル２５が配置されており、内側ボウル２５は、複数のガイドベーン３７によって吐出しボウル２４に連結されている。水中軸受４１は、支持部材４１ａを介して内側ボウル２５の内面に固定されている。主軸３２は吐出曲管３０から上方に突出して延びている。
【００１９】
駆動機据付床６は、ポンプ据付床２の上方に設置されている。ポンプ駆動機１２の駆動軸１２ａは、駆動機据付床６に形成された開口８および架台１３を通って下方に延びている。架台１３は、開口８を塞ぐように駆動機据付床６に固定されている。ポンプ駆動機１２の駆動軸１２ａは、連結軸１５を介して主軸３２に連結されている。主軸３２および羽根車３１は、ポンプ駆動機１２により回転されるように構成されている。
【００２０】
ポンプ駆動機１２は、原動機１１と、減速機１０とを備えている。減速機１０は、架台１３上に設置されている。減速機１０は原動機１１に連結されており、主軸３２は連結軸１５を介して減速機１０に連結されている。原動機１１としては、ディーゼルエンジン、ガスタービンエンジン、電動機などを使用することができる。本実施形態では、ポンプ駆動機１２の駆動軸１２ａは、減速機１０の出力軸から構成される。
【００２１】
連結軸１５の一端は、主軸３２の上端に連結されており、連結軸１５の他端は、ポンプ駆動機１２の駆動軸１２ａである減速機１０の出力軸に連結されている。主軸３２および羽根車３１は、減速機１０を介して原動機１１により回転されるように構成されている。ポンプ駆動機１２は、駆動機据付床６上に設置されている。具体的には、原動機１１は、駆動機据付床６上に固定され、減速機１０は、架台１３を介して駆動機据付床６上に固定されている。
【００２２】
複数のガイドベーン３７は、羽根車３１の上方（吐出側）に配置されている。吐出しボウル２４の内面と内側ボウル２５の外面との間には液体の流路が形成されている。羽根車３１が回転すると、吸込水槽１内の液体がポンプケーシング２７の吸込口２２ａから吸い込まれる。液体は、羽根車３１の回転により、ポンプケーシング２７、揚水管２８、吐出曲管３０を通って吐出配管３４に移送される。本実施形態では、吸込水槽１内の液体は水であるが、吸込水槽１内の液体は水に限定されない。
【００２３】
ポンプ駆動機１２は、その運転中の発熱による温度上昇を抑えるために冷却される必要がある。冷却システム２００は、冷却媒体を用いた熱交換により、ポンプ駆動機１２を冷却するように構成されている。このような冷却媒体の例として、水や不凍液が挙げられる。
【００２４】
図１に示すように、冷却システム２００は、冷却システム２００内で冷却媒体を循環させる循環ポンプ１７と、ポンプ駆動機１２と冷却媒体との間で熱交換を行う熱交換器１０ａ，１１ａと、吸込水槽１内の液体と冷却媒体との間で熱交換を行う冷却装置５０と、冷却媒体の循環流路を形成する冷却媒体循環ライン８０と、冷却媒体が貯められている膨張タンク９０と、冷却媒体循環ライン８０に取り付けられた温調弁９３とを備えている。
【００２５】
熱交換器１０ａ，１１ａはポンプ駆動機１２に固定されている。より具体的には、熱交換器１０ａは、減速機１０に固定されており、熱交換器１０ａは、減速機１０と冷却媒体との間で熱交換を行うように構成されている。熱交換器１１ａは、原動機１１に固定されており、熱交換器１１ａは、原動機１１と冷却媒体との間で熱交換を行うように構成されている。冷却装置５０は、吸込水槽１内に配置されている。冷却装置５０は、全体が円筒状の形状を有し、ポンプケーシング２７の外側を囲むように配置されている。冷却装置５０は、隙間を介してポンプケーシング２７に固定されている。
【００２６】
熱交換器１０ａ，１１ａおよび冷却装置５０は、冷却媒体循環ライン８０に接続されており、熱交換器１０ａ，１１ａは、冷却媒体循環ライン８０を通じて冷却装置５０に連通している。冷却システム２００は、熱交換器１０ａ，１１ａと冷却装置５０との間で冷却媒体循環ライン８０を通じて冷却媒体を循環させる閉ループの冷却システムである。冷却媒体循環ライン８０は、第１循環ライン８１、第２循環ライン８２、第３循環ライン８３、第４循環ライン８４、および第５循環ライン８５を備えている。
【００２７】
膨張タンク９０は、冷却媒体循環ライン８０に接続されており、膨張タンク９０内の冷却媒体は、冷却媒体循環ライン８０に供給される。膨張タンク９０は、第１循環ライン８１の一端に接続されており、第１循環ライン８１の他端は、循環ポンプ１７に接続されている。循環ポンプ１７は、冷却媒体の流れ方向において膨張タンク９０の下流側に配置されている（以下、単に下流側という）。循環ポンプ１７は第１循環ライン８１を通じて膨張タンク９０に連通している。
【００２８】
第２循環ライン８２の一端は、循環ポンプ１７に接続されている。第２循環ライン８２は、熱交換器１１ａを通って延び、さらに開口５を通って吸込水槽１内に延びている。熱交換器１１ａは、第２循環ライン８２に接続されており、第２循環ライン８２を通じて循環ポンプ１７に連通している。第２循環ライン８２の他端は、冷却装置５０に接続されている。冷却装置５０は、循環ポンプ１７の下流側に配置されており、第２循環ライン８２を通じて循環ポンプ１７に連通している。
【００２９】
温調弁９３は、第２循環ライン８２に取り付けられている。温調弁９３は、１つの入口ポートと２つの出口ポートを備えた三方弁から構成されている。温調弁９３の入口ポートと、２つの出口ポートのうちの１つは第２循環ライン８２に接続され、他の出口ポートは第３循環ライン８３の一端に接続されている。第３循環ライン８３の他端は、第１循環ライン８１に接続されている。第１循環ライン８１は、第３循環ライン８３および温調弁９３を通じて第２循環ライン８２に連通している。
【００３０】
第４循環ライン８４の一端は、冷却媒体の流れ方向において熱交換器１１ａの上流側（以下、単に上流側という）で、第２循環ライン８２に接続されている。第４循環ライン８４の他端は、温調弁９３の下流側で第２循環ライン８２に接続されている。第４循環ライン８４は、熱交換器１０ａを通って延びている。熱交換器１０ａは、第４循環ライン８４に接続されており、第４循環ライン８４を通じて第２循環ライン８２に連通している。
【００３１】
第５循環ライン８５の一端は、冷却装置５０に接続されている。第５循環ライン８５は、冷却装置５０から開口５を通って上方に延びている。第５循環ライン８５の他端は、第１循環ライン８１に接続されている。冷却装置５０は、第５循環ライン８５を通じて第１循環ライン８１に連通している。
【００３２】
以下、冷却システム２００の概要を説明する。冷却媒体は、循環ポンプ１７によって熱交換器１１ａに送られる。冷却媒体は、熱交換器１１ａで原動機１１との間で熱交換され、原動機１１を冷却する。熱交換器１１ａを通過した冷却媒体は、第２循環ライン８２を通って温調弁９３に送られる。
【００３３】
温調弁９３は、冷却媒体の温度に応じて動作する三方弁である。上述したように、温調弁９３は、第２循環ライン８２に接続された入口ポートおよび出口ポートと、第３循環ライン８３に接続された他の出口ポートを有している。冷却媒体の温度が予め定められた温度よりも高いときは、第２循環ライン８２に接続された入口ポートと出口ポートとが連通するように温調弁９３が動作する。冷却媒体は、第２循環ライン８２を通って冷却装置５０に送られる。冷却媒体の温度が予め定められた温度よりも低いときは、第２循環ライン８２に接続された入口ポートと第３循環ライン８３に接続された出口ポートとが連通するように温調弁９３が動作する。冷却媒体は、第３循環ライン８３および第１循環ライン８１を通って循環ポンプ１７に戻される。このように、冷却媒体の温度が予め定められた温度に上昇するまで、冷却媒体は熱交換器１１ａと温調弁９３との間を循環する。
【００３４】
原動機１１の一例であるディーゼルエンジンは、適切な温度で運転することにより不具合や燃料消費の悪化を防止することが知られている。このような理由で、循環ポンプ１７は、冷却媒体の温度が予め定められた温度に上昇するまで、熱交換器１１ａと温調弁９３との間で冷却媒体を循環させる。冷却媒体の温度が高すぎると原動機１１の不具合や性能、機能の悪化を招くので、冷却媒体は、循環ポンプ１７によって冷却装置５０に送られる。
【００３５】
冷却媒体は、循環ポンプ１７によって熱交換器１１ａに送られるとともに、第４循環ライン８４を通じて熱交換器１０ａにも送られる。冷却媒体は、熱交換器１０ａにおいて減速機１０との間で熱交換され、減速機１０を冷却する。熱交換器１０ａを通過した冷却媒体は、第４循環ライン８４および第２循環ライン８２を通って冷却装置５０に送られる。
【００３６】
冷却装置５０に送られた冷却媒体（すなわち、ポンプ駆動機１２によって温められた冷却媒体）は、冷却装置５０において吸込水槽１内の液体との間で熱交換され、冷やされる。冷却装置５０によって冷却された冷却媒体は、第５循環ライン８５および第１循環ライン８１を通って再び循環ポンプ１７に送られる。上記冷却された冷却媒体は、再びポンプ駆動機１２の冷却に使用される。このように、冷却媒体は、熱交換器１０ａ，１１ａと冷却装置５０との間で冷却媒体循環ライン８０内を循環する。
【００３７】
本実施形態では、循環ポンプ１７は、原動機１１に連結され、原動機１１よって駆動されるように構成されている。したがって、循環ポンプ１７は専用の動力源を必要とせず、循環ポンプ１７の簡素化、信頼性の向上、維持管理負担の低減等を達成することができる。一実施形態では、循環ポンプ１７は、原動機１１とは独立した動力源を備えたポンプとしてもよい。
【００３８】
一実施形態では、原動機１１は、横軸電動機であってもよい。横軸電動機が水冷構造の場合、電動機軸に連結された軸端ポンプを循環ポンプ１７として用いてもよい。さらに一実施形態では、原動機１１は、水冷構造の直結電動機としてもよい。
【００３９】
冷却媒体を閉ループで循環させることにより、冷却媒体の補給をほぼ必要としなくて良く、冷却システムの簡素化、信頼性の向上、維持管理負担の低減を達成することができる。
【００４０】
冷却媒体循環ライン８０は、ポンプ機場内で完結する。したがって、屋外に敷設されることが無く、冷却媒体循環ライン８０が冬期に凍結するおそれが無い。また、地震時の不等沈下などにより冷却媒体循環ライン８０が破損するおそれも無い。
【００４１】
熱交換によって冷却媒体の温度が上昇すると、冷却媒体循環ライン８０内の水の体積が膨張する。膨張タンク９０は、増加した体積を吸収するタンクである。
【００４２】
冷却装置５０の幅（外径）は、開口５の直径よりも小さい。その結果、ポンプ２０のメンテナンスまたは修理を行うときに、冷却装置５０をポンプ２０から取り外すことなくポンプ２０とともに冷却装置５０を開口５を通じて引き上げることができる。冷却装置５０の上端は、ポンプ２０が運転可能な吸込水槽１の最低水位（ＬＷＬ）よりも低い位置にあり、冷却装置５０の下端は、ポンプケーシング２７の下端（吸込ベルマウス２２の下端）よりも高い位置にある。また、冷却装置５０は、ポンプケーシング２７の外側に設置されるため、偏流などによるポンプ効率低下を起こすことなく、安定したポンプ２０の運転を可能とする。さらに、冷却装置５０は、ポンプケーシング２７の下端（吸込ベルマウス２２の下端）よりも高い位置にあるため、吸込水槽１内の液体の流れを阻害せずに安定した運転を可能とする。
【００４３】
図２は、冷却装置５０を模式的に示す斜視図であり、図３は、図１のＡ−Ａ線断面図である。図２および図３に示すように、冷却装置５０は、半円環状の複数の伝熱管５１と、円筒状の流入支柱管５３と、円筒状の流出支柱管５４とを備えている。流入支柱管５３および流出支柱管５４は、図３に示す固定部材６９を介してポンプケーシング２７に固定されている。
【００４４】
流入支柱管５３は、鉛直に配置されている。流入支柱管５３は、その内部に鉛直方向に沿って配列された複数の第１部屋６１と、鉛直方向に沿って配列された複数の第１水平仕切板５７とを備えている。複数の第１部屋６１は、複数の第１水平仕切板５７によって仕切られている。本実施形態の第１水平仕切板５７は、円板形状を有している。
【００４５】
複数の第１部屋６１のうちの１つは、第２循環ライン８２に接続された冷却媒体入口６５を有している。流入支柱管５３は、冷却媒体を、第２循環ライン８２から冷却媒体入口６５を通じて流入支柱管５３内に流入させるように構成されている。本実施形態では、最も上にある第１部屋６１が冷却媒体入口６５を有している。
【００４６】
流出支柱管５４は、鉛直に配置されている。流出支柱管５４は、その内部に鉛直方向に沿って配列された複数の第２部屋６２と、鉛直方向に延びる鉛直仕切板６０と、鉛直仕切板６０に固定され、かつ鉛直方向に沿って配列された複数の第２水平仕切板５８とを有している。複数の第２部屋６２は、複数の第２水平仕切板５８および鉛直仕切板６０によって仕切られている。複数の第２水平仕切板５８は、鉛直仕切板６０の一方の側面と他方の側面上に交互に配列されている。本実施形態の第２水平仕切板５８は、半円板状の形状を有している。複数の第２部屋６２のうち、上下に隣接するいずれか２つのうちの一方は、他方の上端よりも低い位置にある下端を有している。
【００４７】
複数の第２部屋６２のうちの１つは、第５循環ライン８５に接続された冷却媒体出口６６を有している。流出支柱管５４は、冷却媒体を、流出支柱管５４から冷却媒体出口６６を通じて第５循環ライン８５に流出させるように構成されている。本実施形態では、最も下にある第２部屋６２が冷却媒体出口６６を有している。
【００４８】
複数の伝熱管５１のそれぞれは、水平に延びている。複数の伝熱管５１の一端は、複数の第１部屋６１に接続されており、複数の伝熱管５１の他端は、複数の第２部屋６２に接続されている。複数の第１部屋６１は、複数の伝熱管５１を通じて複数の第２部屋６２にそれぞれ連通している。伝熱管５１は、流入支柱管５３および流出支柱管５４を通じて冷却媒体循環ライン８０に連通している。
【００４９】
複数の伝熱管５１は、鉛直方向に沿って互いに離間して配列されている。これら複数の伝熱管５１は、流入支柱管５３および流出支柱管５４を中心に対称に配置された複数組の半円環状の伝熱管５１を含む。各組の２つの半円管状の伝熱管５１は、上から見たときに円環を形成する。最も上にある伝熱管５１は、円環を形成していない。円環を形成する２つの伝熱管５１の一端は、同じ第１部屋６１に接続されており、他端は、上述した上下に隣接する２つの第２部屋６２にそれぞれ接続されている。
【００５０】
本実施形態では、最も上の第１部屋６１以外の各第１部屋６１に２つの伝熱管５１が接続されている。すなわち、２つの伝熱管５１によって、１つの第１部屋６１を通って形成される円環は１つのみである。一実施形態では、４つ以上の伝熱管５１によって、同じ第１部屋６１を通る２つ以上の円環が形成されてもよい。このように、伝熱管５１の数を増やすことによって、冷却装置５０の熱交換能力を向上させることができる。
【００５１】
以下、冷却装置５０に流入した冷却媒体の流れを説明する。冷却媒体は、冷却媒体入口６５から流入支柱管５３に流入し、伝熱管５１内を流れ、冷却媒体出口６６から第５循環ライン８５に流出する。より具体的には、冷却媒体は、冷却媒体入口６５から最も上にある第１部屋６１に流入し、最も上にある伝熱管５１を通って最も上にある第２部屋６２に送られる。さらに、冷却媒体は、最も上にある第２部屋６２から、伝熱管５１を通って上から２段目の第１部屋６１に流入し、さらに伝熱管５１を通って上から２段目の第２部屋６２に送られる。以下、このときの冷却媒体の流れ方向を正方向と定義する。冷却媒体は、上から２段目の第２部屋６２から、伝熱管５１を通って上から３段目の第１部屋６１に流入し、さらに伝熱管５１を通って上から３段目の第２部屋６２に送られる。以下、このときの冷却媒体の流れ方向を逆方向と定義する。同じようにして、冷却媒体は、正方向と逆方向に交互に流れながら下段に向けて送られる。最終的に、最も下にある第２部屋６２に送られた冷却媒体は、冷却媒体出口６６から第５循環ライン８５に流出する。本実施形態によれば、複数の第１部屋６１および複数の第２部屋６２は、複数の伝熱管５１により交互にかつ直列に接続される。
【００５２】
このように、冷却媒体を、円を描きながら上段から下段へ移動させることにより、熱交換表面積を増やすことができ（伝熱管５１の距離を長くすることができ）、効果的に冷却媒体を冷却することができる。伝熱管５１の外径や数は、冷却媒体の流量や交換熱量に基づいて決定される。一例として、伝熱管５１の外径は２５ｍｍ〜４０ｍｍである。本実施形態では、伝熱管５１の材質はステンレス鋼であるが、伝熱管５１の材質はステンレス鋼に限定されない。
【００５３】
本実施形態では、最も上にある第１部屋６１が冷却媒体入口６５を有し、最も下にある第２部屋６２が冷却媒体出口６６を有しているが、一実施形態では、最も下にある第１部屋６１が冷却媒体入口６５を有し、最も上にある第２部屋６２が冷却媒体出口６６を有していてもよい。すなわち、図２に示す冷却装置５０を逆さまに配置してもよい。この場合でも、冷却媒体は、正方向と逆方向に交互に流れながら下段から上段に向けて送られる。
【００５４】
本実施形態の伝熱管５１の断面形状は円形であるが、伝熱管５１の断面形状は本実施形態に限定されない。図４（ａ）乃至図４（ｄ）は、伝熱管５１の断面形状の変形例を示す模式図である。図４（ａ）乃至図４（ｄ）に示すように、伝熱管５１は、星形（図４（ａ））、十字形（図４（ｂ））、六頂点形（図４（ｃ））、八頂点形（図４（ｄ））など、丸みのある頂点を有する多角形状の断面を有していてもよい。図４（ａ）乃至図４（ｄ）に示す例では、伝熱管５１の断面の各頂点が丸みを有することによって、吸込水槽１内の液体に含まれるゴミや塵芥が伝熱管５１に絡みつくことを防ぐことができる。
【００５５】
伝熱管５１の熱交換能力は、伝熱管５１の表面積が大きくなると向上する。一例として、星形形状管（図４（ａ））は、同断面積の円形管に比べて、熱交換能力を１．８倍程度向上できることが期待される。図４（ａ）乃至図４（ｄ）を参照して説明した断面形状を有する伝熱管５１は、押出成形により製作可能である。図４（ａ）乃至図４（ｄ）を参照して説明した断面形状を有する伝熱管５１を使用することにより、熱交換能力を増やすことができる。
【００５６】
一実施形態では、冷却装置５０は、複数の流入支柱管５３および複数の流出支柱管５４を備えていてもよい。流入支柱管５３および流出支柱管５４の外径や数は、冷却媒体の流量や交換熱量に基づいて決定される。一例として、流入支柱管５３および流出支柱管５４の外径は７５ｍｍ〜１５０ｍｍである。
【００５７】
本実施形態では、流入支柱管５３および流出支柱管５４の材質はステンレス鋼であるが、流入支柱管５３および流出支柱管５４の材質はステンレス鋼に限定されない。本実施形態では、流入支柱管５３および流出支柱管５４は、円筒形状を有しているが、流入支柱管５３および流出支柱管５４の形状は円筒形状に限定されない。一実施形態では、流入支柱管５３および流出支柱管５４は、角筒であってもよい。
【００５８】
図５は、冷却装置５０の他の実施形態を模式的に示す斜視図である。特に説明しない本実施形態に関する構成は、図１乃至図３を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図５に示すように、本実施形態の流出支柱管５４は、その内部に鉛直方向に沿って配列された複数の第２部屋６２と、鉛直方向に沿って配列された複数の第２水平仕切板５８とを備えている。本実施形態の流出支柱管５４は、その内部に鉛直仕切板６０を有さず、本実施形態の第２水平仕切板５８は、円板状の形状を有している。本実施形態では、複数の第２部屋６２は、複数の第２水平仕切板５８によって仕切られている。
【００５９】
本実施形態の複数の伝熱管５１は、全体として螺旋状に延びている。複数の伝熱管５１の一端は、複数の第１部屋６１に接続されており、複数の伝熱管５１の他端は、複数の第２部屋６２に接続されている。複数の第１部屋６１は、複数の伝熱管５１を通じて複数の第２部屋６２にそれぞれ連通している。全体として螺旋状に延びる複数の伝熱管５１は、複数の第１部屋６１および複数の第２部屋６２を交互に接続している。具体的には、一番目の伝熱管５１は、最も上にある第１部屋６１から最も上にある第２部屋６２に向って延びている。二番目の伝熱管５１は、最も上にある第２部屋６２から２段目の第１部屋６１に向って延びている。三番目の伝熱管５１は、２段目の第１部屋６１から２段目の第２部屋６２に向って延びている。同じようにして、複数の伝熱管５１は、第１部屋６１および第２部屋６２を交互に接続しながら下段に向かって延びる。最後の伝熱管５１は、複数の第２部屋６２のうちの最も下にある第２部屋６２に接続される。本実施形態によれば、複数の第１部屋６１および複数の第２部屋６２は、複数の伝熱管５１により交互にかつ直列に接続される。
【００６０】
本実施形態の流入支柱管５３および流出支柱管５４は、図２および図３を参照して説明した流入支柱管５３および流出支柱管５４よりも容易に製作することができる。一実施形態では、冷却装置５０は、全体として螺旋状に延びる複数の伝熱管５１を複数組備えてもよい。複数組の伝熱管５１は、互いに並列に配置される。このように、伝熱管５１の数を増やすことによって、冷却装置５０の熱交換能力を向上させることができる。
【００６１】
さらに一実施形態では、螺旋状に延びる１つの伝熱管５１は、冷却媒体循環ライン８０に直接接続されてもよい。より具体的には、螺旋状の伝熱管５１の一端は第２循環ライン８２に接続され、螺旋状の伝熱管５１の他端は第５循環ライン８５に接続される。この場合、流入支柱管５３、流出支柱管５４、固定部材６９は不要となる。螺旋状に延びる１つの伝熱管５１は、ポンプケーシング２７の外周面に直接取り付けてもよい。伝熱管５１をポンプケーシング２７に直接取り付けることにより、ポンプケーシング２７の内部を流れる液体による冷却効果も得ることができ、冷却装置５０の熱交換能力を向上させることができる。図４（ａ）乃至図４（ｄ）を参照して説明した各実施形態の構成は、図５を参照して説明した実施形態にも適用することができる。
【００６２】
図６は、冷却装置５０のさらに他の実施形態を模式的に示す斜視図であり、図７は、図６の側面図である。特に説明しない本実施形態に関する構成は、図１を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図６および図７に示すように、本実施形態の冷却装置５０は、上側環状管７１と、下側環状管７２と、上側環状管７１の上面に固定された配管支持部材７４と、上側環状管７１と下側環状管７２とに接続された複数の伝熱管５１とを備えている。上側環状管７１および下側環状管７２は、水平に配置されており、鉛直方向に沿って互いに離間して配列されている。本実施形態では、上側環状管７１および下側環状管７２の内側にポンプケーシング２７が配置される。
【００６３】
上側環状管７１は、その周方向に沿って配列された複数の第１部屋６１を有し、下側環状管７２は、その周方向に沿って配列された複数の第２部屋６２を有している。複数の第１部屋６１のうちの１つは、第２循環ライン８２に接続された冷却媒体入口６５を有し、複数の第１部屋６１のうちの他の１つは、第５循環ライン８５に接続された冷却媒体出口６６を有している。
【００６４】
第５循環ライン８５は、冷却媒体出口６６から上側環状管７１の上面に沿って配管支持部材７４まで延び、配管支持部材７４上で上方に折れ曲がっている。本実施形態では、配管支持部材７４は、第２循環配管８２から見て上側環状管７１の反対側にあるが、配管支持部材７４の位置は本実施形態に限定されない。
【００６５】
本実施形態の伝熱管５１は、鉛直方向に延びる複数の伝熱管５１である。複数の伝熱管５１の一端は上側環状管７１に接続され、複数の伝熱管５１の他端は下側環状管７２に接続されている。複数の第１部屋６１および複数の第２部屋６２は、複数の伝熱管５１によって交互に、かつ直列に接続されている。複数の第１部屋６１は、複数の伝熱管５１を通じて複数の第２部屋６２にそれぞれ連通している。より具体的には、１つの第１部屋６１には２つの伝熱管５１が接続されており、上記２つの伝熱管５１は、隣接する２つの第２部屋６２にそれぞれ接続されている。１つの第２部屋６２には２つの伝熱管５１が接続されており、上記２つの伝熱管５１は、隣接する２つの第１部屋６１にそれぞれ接続されている。複数の伝熱管５１は、上側環状管７１を通じて冷却媒体循環ライン８０に連通している。
【００６６】
冷却媒体は、冷却媒体入口６５から上側環状管７１に流入し、伝熱管５１内を流れ、冷却媒体出口６６から第５循環ライン８５に流出する。具体的には、冷却媒体は、冷却媒体入口６５から複数の第１部屋６１のうちの１つに流入し、伝熱管５１を通って複数の第２部屋６２のうちの１つに送られる。第２部屋６２に送られた冷却媒体は、伝熱管５１を通って別の第１部屋６１に送られ、さらに伝熱管５１を通って別の第２部屋６２に送られる。このように、冷却媒体は、第１部屋６１と第２部屋６２を交互に流れながら冷却装置５０内を一周し、冷却媒体出口６６から第５循環ライン８５に流出する。
【００６７】
本実施形態では、１つの第１部屋６１に２つの伝熱管５１が接続されているが、４つ以上の伝熱管５１が接続されていてもよい。伝熱管５１の数を増やすことによって、冷却装置５０の熱交換能力を向上させることができる。本実施形態の伝熱管５１の断面形状は円形であるが、伝熱管５１の断面形状は本実施形態に限定されない。図４（ａ）乃至図４（ｄ）を参照して説明した伝熱管５１の断面形状は、本実施形態の伝熱管５１にも適用することができる。
【００６８】
伝熱管５１の外径や数は、冷却媒体の流量や交換熱量に基づいて決定される。一例として、伝熱管５１の外径は２５ｍｍ〜４０ｍｍである。本実施形態では、伝熱管５１、上側環状管７１、および下側環状管７２の材質はステンレス鋼であるが、伝熱管５１、上側環状管７１、および下側環状管７２の材質はステンレス鋼に限定されない。
【００６９】
本実施形態の伝熱管５１は鉛直方向に延びているため、吸込水槽１内に浮遊するゴミや塵芥が伝熱管５１に引っかかりにくい構造となっている。また、伝熱管５１を鉛直方向に配置することによって清掃も容易となるので、本実施形態は、メンテナンス上好ましい構造である。
【００７０】
図８は、ポンプシステムの他の実施形態を示す模式図である。特に説明しない本実施形態に関する構成は、図１乃至図３を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図８に示すように、本実施形態のポンプシステムは、冷却装置としての管内クーラー１００をさらに備えている。管内クーラー１００は、吐出配管３４に接続されており、吐出配管３４と一体に、吸込水槽１から汲み上げられた液体の流路を形成している。管内クーラー１００は、冷却媒体循環ライン８０（第５循環ライン８５）に接続された流路構造体１０１と、流路構造体１０１を収容するハウジング１０２とを備えている。ハウジング１０２は吐出配管３４に接続されており、吸込水槽１から汲み上げられた液体は、ハウジング１０２内を流れる。
【００７１】
流路構造体１０１は、流入ヘッダ１０５と、流出ヘッダ１０６と、複数のクーラー伝熱管１１０とを備えている。複数のクーラー伝熱管１１０の一端は流入ヘッダ１０５に接続され、複数のクーラー伝熱管１１０の他端は流出ヘッダ１０６に接続されている。流入ヘッダ１０５および流出ヘッダ１０６は、第５循環ライン８５に接続されている。クーラー伝熱管１１０は、管内クーラー１００内の液体の流れ方向と平行に配置されている。冷却装置５０から流出した冷却媒体は、流入ヘッダ１０５に流入し、クーラー伝熱管１１０および流出ヘッダ１０６を通って第５循環ライン８５に流出する。
【００７２】
クーラー伝熱管１１０内を流れる冷却媒体と、ハウジング１０２内を流れる液体との間で熱交換が行われ、冷却媒体は管内クーラー１００内を流れる液体によってさらに冷却される。このように、冷却装置５０と管内クーラー１００を併用することによって冷却システム２００の冷却能力を更に向上することができる。管内クーラー１００は、冷却装置５０と同様に簡素化された冷却装置である。そのため、本実施形態は、冷却システム２００の信頼性を維持したまま冷却システム２００の冷却能力を向上させることができる。図８を参照して説明した実施形態の構成は、図１乃至図７を参照して説明した各実施形態にも適用することができる。
【００７３】
図９は、ポンプシステムのさらに他の実施形態を示す模式図である。特に説明しない本実施形態に関する構成は、図１乃至図３を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図９に示すように、本実施形態のポンプ２０は、ポンプケーシング２７の外周面（吸込ベルマウス２２の外周面）に固定された固定部材１２０をさらに備えている。本実施形態の吊り下げ管３３は、洗浄用開口１２１を有している。本実施形態の冷却装置５０は、固定部材１２０上に単に置かれており、冷却装置５０は、固定部材１２０から引き上げ可能に構成されている。冷却装置５０を開口５まで引き上げることで、ポンプ据付床２上の作業者は、冷却装置５０を清掃することが可能となる。
【００７４】
図１０は、図９に示す冷却装置５０の清掃方法を示す模式図である。ポンプ機場内の駆動機据付床６の上方には、天井クレーン１３０が設置されており、天井クレーン１３０には、吊り天秤１２８が取り付けられている。吊り天秤１２８には、複数のチェーンブロック１２６が吊り下げられている。複数のチェーンブロック１２６のフック１２６ａは、架台１３に形成された複数の吊り上げ用開口１２５を通って駆動機据付床６の下方に下降することが可能となっている。
【００７５】
冷却装置５０は、ポンプ機場に設置された天井クレーン１３０とチェーンブロック１２６とによって、開口５まで吊り上げ可能である。具体的には、複数のチェーンブロック１２６のフック１２６ａを第２循環ライン８２および第５循環ライン８５にそれぞれ引っ掛け、チェーンブロック１２６によって第２循環ライン８２および第５循環ライン８５を引き上げることで、冷却装置５０を開口５まで吊り上げることが可能となる。
【００７６】
冷却装置５０を開口５まで吊り上げることにより、ポンプ２０全体を引き上げることなく、かつ減速機１０およびポンプ２０を分解することなく冷却装置５０を清掃することが可能となる。作業者は、冷却装置５０を、開口５まで吊り上げた後、ポンプ据付床２上から、吊り下げ管３３に形成された洗浄用開口１２１を利用して冷却装置５０を清掃することができる。一例として、ポンプ据付床２上の作業者は、洗浄用開口１２１を通して吸込水槽１内にホースを挿入し、冷却装置５０を水で洗浄することができる。さらに、ポンプ据付床２上の作業者は、洗浄用開口１２１を通して吸込水槽１内に内視鏡を挿入し、冷却装置５０の点検を行うことも可能である。
【００７７】
本実施形態では、冷却装置５０は、固定部材１２０上に載置されているが、一実施形態では、冷却装置５０は、冷却媒体循環ライン８０に吊り下げられていてもよい。
【００７８】
一実施形態では、冷却システム２００は、図示しない犠牲陽極を備えていてもよい。吸込水槽１内の液体に塩分が含まれていた場合、電食によりポンプ２０が腐食することがある。吸込水槽１内の液体と常時接触している冷却システム２００の箇所に犠牲陽極を取り付けることによって、ポンプ２０よりも先に犠牲陽極が電食する。結果として、犠牲陽極は、ポンプ２０の腐食を防止することができる。このような犠牲陽極の例として、亜鉛が挙げられる。
【００７９】
犠牲陽極の電食が進むと、犠牲陽極も交換する必要がある。そのため、犠牲陽極は、冷却装置５０を吊り上げたときに交換可能な場所に取り付けられることが望ましい。一例では、犠牲陽極は、流入支柱管５３の上端、流出支柱管５４の上端、または吸込水槽１内の液体と常時接触する冷却媒体循環ライン８０に取り付けられる。図９および図１０を参照して説明した実施形態の構成は、図１乃至図８を参照して説明した各実施形態にも適用することができる。
【００８０】
図１１は、ポンプシステムのさらに他の実施形態を示す模式図である。特に説明しない本実施形態に関する構成は、図１乃至図３を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図１１に示すように、本実施形態の主軸３２は、ポンプケーシング２７を通って鉛直方向に延びており、その下端は、吐出しボウル２４および羽根車３１の下方に位置している。水中軸受４１は、吐出しボウル２４および羽根車３１の下方に配置され、主軸３２の下端を支持している。水中軸受４１は、支持部材４１ａを介して吸込ベルマウス２２の内面に固定されている。本実施形態によれば、ポンプ２０を吸込水槽１から引き上げることなく容易に水中軸受４１を点検、交換することが可能である。
【００８１】
伝熱管５１に汚れが付着すると熱交換効率が低下するため、冷却装置５０は、定期的に清掃される必要がある。冷却装置５０の清掃方法の一態様として、吸込水槽１内の残水を図示しない水中ポンプなどで吐き出した後、作業者が吸込水槽１内に入り、持ち運びができる可搬式階段１３２を用い、冷却装置５０を清掃する方法が挙げられる。また、冷却装置５０の清掃の際に伝熱管５１、流入支柱管５３、および流出支柱管５４の腐食状況の確認をすることも可能であり、万が一、伝熱管５１、流入支柱管５３、および流出支柱管５４が腐食していた場合でも吸込水槽１内で処置が可能である。
【００８２】
上述のように、図１１に示す実施形態においては、ポンプ２０を吸込水槽１から引き上げることなく、吸込水槽１内で水中軸受４１の点検、交換が可能であり、さらに冷却装置５０の清掃および点検を行うことが可能である。そのため、維持管理を容易にし、信頼性の高いポンプシステムを提供することができる。上述の犠牲陽極をポンプケーシング２７に直接取り付けてもよい。本実施形態においては、吸込水槽１内で冷却装置５０の清掃および点検を行うため、ポンプケーシング２７に取り付けた犠牲陽極を交換可能である。図１１を参照して説明した実施形態の構成は、図１乃至図８を参照して説明した各実施形態にも適用することができる。
【００８３】
図１２は、ポンプシステムのさらに他の実施形態を示す模式図である。特に説明しない本実施形態に関する構成は、図１乃至図３を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図１２に示すように、本実施形態のポンプ２０は、吐出配管３４から分岐して下方に延びる洗浄配管１４０と、洗浄配管１４０の先端に接続された洗浄ノズル１４２と、洗浄配管１４０に取り付けられた電動弁１４１とをさらに備えている。洗浄配管１４０は、開口５を通って伝熱管５１の近くまで延びている。洗浄ノズル１４２は、冷却装置５０に隣接しており、伝熱管５１に向けられて配置されている。
【００８４】
電動弁１４１を開くと、吐出配管３４内の液体が洗浄配管１４０を通って洗浄ノズル１４２に移送され、洗浄ノズル１４２から伝熱管５１に噴射される。このように、本実施形態のポンプシステムは、吐出配管３４内の液体で伝熱管５１を洗浄することが可能に構成されている。一実施形態では、ポンプ２０は、電動弁１４１を備えていなくてもよい。この場合、吐出配管３４内の液体が、伝熱管５１に常に噴射される。
【００８５】
一実施形態では、図示しない温度計によって、冷却装置５０に流入する直前の冷却媒体の温度と、冷却装置５０から流出した直後の冷却媒体の温度との差を測定し、温度差が小さくなる傾向が見られた場合、伝熱管５１が汚れていると判断し、電動弁１４１を自動で開くように構成してもよい。
【００８６】
一実施形態では、ポンプ始動時または停止時の締切圧力を利用して、吐出配管３４内の液体を伝熱管５１に噴射してもよい。通常、吐出配管３４に設けられた吐出弁４４は、ポンプ２０の始動時または停止時に閉じられる。このときの吐出配管３４内の圧力は締切圧力と呼ばれる。吐出弁４４が閉じられている状態で電動弁１４１を開くと、吐出配管３４内の液体は洗浄配管１４０を通って洗浄ノズル１４２に移送され、洗浄ノズル１４２から伝熱管５１に噴射される。図１２を参照して説明した実施形態の構成は、図１乃至図１１を参照して説明した各実施形態に適用することができる。
【００８７】
図１３は、ポンプシステムのさらに他の実施形態を示す模式図である。特に説明しない本実施形態に関する構成は、図１乃至図３を参照して説明した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図１３に示すポンプ２０は、いわゆる横軸ポンプである。
【００８８】
ポンプケーシング２７は、吸込水槽１の外部から内部に延びている。ポンプケーシング２７のインペラケーシング２１は、ポンプ台座９上に設置されている。ポンプケーシング２７は屈曲しており、ポンプ台座９およびポンプ据付床２を貫通して下方に延びている。ポンプケーシング２７の一端は、吸込水槽１の最低水位（ＬＷＬ）よりも低い位置に位置しており、他端は、吐出配管３４に接続されている。主軸３２は、ポンプケーシング２７を通って水平方向に延びている。主軸３２の一端は、減速機１０の出力軸、すなわちポンプ駆動機１２の駆動軸１２ａに接続されており、他端は、ポンプケーシング２７内に配置された図示しない羽根車に接続されている。本実施形態においても、羽根車がポンプ駆動機１２によって回転されると、吸込水槽１内の液体がポンプケーシング２７の下端に形成された吸込口２２ａから吸い込まれる。
【００８９】
本実施形態の第２循環ライン８２および第５循環ライン８５は、ポンプ台座９およびポンプ据付床２を貫通して下方に延びている。図１３を参照して説明した実施形態の構成は、図２乃至図９、および図１２を参照して説明した各実施形態にも適用することができる。
【００９０】
上述した各実施形態の冷却装置５０は、ポンプケーシング２７の外側を囲むように配置されているため、冷却システム２００の構成を簡素化し、冷却システム２００の信頼性を向上させることができる。また、冷却装置５０は、吸込水槽１内の液体の流れを阻害しない位置に配置されているため、ポンプ２０の吸い込み性能を損なうことなく、安定したポンプ２０の運転が可能となる。さらに、冷却媒体の流量や交換熱量に応じて、伝熱管５１の外径や数を決定することができるため、十分な熱交換能力を確保することができ、冷却装置５０は効率よく冷却媒体を冷却することができる。
【００９１】
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。
【符号の説明】
【００９２】
１      吸込水槽
２      ポンプ据付床
５      開口
６      駆動機据付床
８      開口
９      ポンプ台座
１０      減速機
１０ａ    熱交換器
１１      原動機
１１ａ    熱交換器
１２      ポンプ駆動機
１２ａ    駆動軸
１３      架台
１５      連結軸
１７      循環ポンプ
２０      ポンプ
２１      インペラケーシング
２２      吸込ベルマウス
２２ａ    吸込口
２４      吐出しボウル
２５      内側ボウル
２７      ポンプケーシング
２８      揚水管
３０      吐出曲管
３１      羽根車
３２      主軸
３３      吊り下げ管
３４      吐出配管
３５      ポンプベース
３７      ガイドベーン
４１      水中軸受
４１ａ    支持部材
４４      吐出弁
４５      外軸受
５０      冷却装置
５１      伝熱管
５３      流入支柱管
５４      流出支柱管
５７      第１水平仕切板
５８      第２水平仕切板
６０      鉛直仕切板
６１      第１部屋
６２      第２部屋
６５      冷却媒体入口
６６      冷却媒体出口
６９      固定部材
７１      上側環状管
７２      下側環状管
７４      配管支持部材
８０      冷却媒体循環ライン
８１      第１循環ライン
８２      第２循環ライン
８３      第３循環ライン
８４      第４循環ライン
８５      第５循環ライン
９０      膨張タンク
９３      温調弁
１００    管内クーラー
１０１    流路構造体
１０２    ハウジング
１０５    流入ヘッダ
１０６    流出ヘッダ
１１０    クーラー伝熱管
１２０    固定部材
１２１    洗浄用開口
１２５    吊り上げ用開口
１２６    チェーンブロック
１２６ａ  フック
１２８    吊り天秤
１３０    天井クレーン
１３２    可搬式階段
１４０    洗浄配管
１４１    電動弁
１４２    洗浄ノズル
２００    冷却システム
【図１】
2020002815.tif 000003
【図２】
2020002815.tif 000004
【図３】
2020002815.tif 000005
【図４】
2020002815.tif 000006
【図５】
2020002815.tif 000007
【図６】
2020002815.tif 000008
【図７】
2020002815.tif 000009
【図８】
2020002815.tif 000010
【図９】
2020002815.tif 000011
【図１０】
2020002815.tif 000012
【図１１】
2020002815.tif 000013
【図１２】
2020002815.tif 000014
【図１３】
2020002815.tif 000015