(57)【要約】  ポンプは、回転軸（１）と、回転軸（１）に固定された羽根車（３）と、羽根車（３）を収容するケーシング（２）と、ダブルメカニカルシール（２０）と、ダブルメカニカルシール（２０）を収容するシール室（２５）と、オイルを貯留するオイル貯留部（３０）と、オイル貯留部（３０）とシール室（２５）とを連通させるオイル供給ライン（２６）と、オイル貯留部（３０）から供給されるオイルを加圧してシール室（２５）に移送する第１オイルポンプ（３１）と、第１オイルポンプ（３１）と並列に配置された第２オイルポンプ（４２）と、シール室（２５）に接続されたオイル出口ライン（２７）と、シール室（２５）内のオイルの圧力を保持する圧力保持機構とを備える。
2019021958.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、
前記回転軸に固定された羽根車と、
前記羽根車を収容するケーシングと、
ダブルメカニカルシールと、
前記ダブルメカニカルシールを収容するシール室と、
オイルを貯留するオイル貯留部と、
前記オイル貯留部と前記シール室とを連通させるオイル供給ラインと、
前記オイル貯留部から供給される前記オイルを加圧して前記シール室に移送する第１オイルポンプと、
前記第１オイルポンプと並列に配置され、前記オイル貯留部から供給される前記オイルを加圧して前記シール室に移送する第２オイルポンプと、
前記シール室に接続されたオイル出口ラインと、
前記シール室内のオイルの圧力を保持する圧力保持機構とを備えたことを特徴とするポンプ。
【請求項２】
前記第１オイルポンプの運転状態を示す信号に基づいて、前記第２オイルポンプを起動させるシステムコントローラをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
【請求項３】
前記第２オイルポンプは、原動機として蒸気タービンを有していることを特徴とする請求項１または２に記載のポンプ。
【請求項４】
前記圧力保持機構は、
前記第１オイルポンプと前記シール室との間に位置する第１逆止弁と、
前記第２オイルポンプと前記シール室との間に位置する第２逆止弁と、
前記第１および第２逆止弁と前記シール室との間に配置された少なくとも１つのアキュムレータと、
前記オイル出口ラインに取り付けられた閉止弁とを備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のポンプ。
【請求項５】
前記第１オイルポンプに接続された主電源と、
前記第２オイルポンプに接続された予備電源をさらに備え、
前記第１オイルポンプおよび前記第２オイルポンプは、それぞれ原動機として電動モータを有していることを特徴とする請求項１または２に記載のポンプ。
【請求項６】
前記第１オイルポンプと並列に配置され、前記オイル貯留部から供給される前記オイルを加圧して前記シール室に移送する第３オイルポンプをさらに備え、
前記第３オイルポンプは、原動機として蒸気タービンを有していることを特徴とする請求項５に記載のポンプ。
【請求項７】
前記圧力保持機構は、
前記第１オイルポンプと前記シール室との間に位置する第１逆止弁と、
前記第２オイルポンプと前記シール室との間に位置する第２逆止弁と、
前記第３オイルポンプと前記シール室との間に位置する第３逆止弁と、
前記第１，第２，および第３逆止弁と前記シール室との間に配置された少なくとも１つのアキュムレータと、
前記オイル出口ラインに取り付けられた閉止弁とを備えることを特徴とする請求項６に記載のポンプ。
【請求項８】
ダブルメカニカルシールを収容するためのシール室と、
オイルを貯留するオイル貯留部と、
前記オイル貯留部と前記シール室とを連通させるオイル供給ラインと、
前記オイル貯留部から供給される前記オイルを加圧して前記シール室に移送する第１オイルポンプと、
前記第１オイルポンプと並列に配置され、前記オイル貯留部から供給される前記オイルを加圧して前記シール室に移送する第２オイルポンプと、
前記シール室に接続されたオイル出口ラインと、
前記シール室内のオイルの圧力を保持する圧力保持機構とを備えたことを特徴とするシールシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メカニカルシールを備えたポンプに係り、特に揮発性可燃成分や硫化水素などの有害成分を含む流体の漏洩を防止するためのシールシステムを備えたポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
石油や天然ガスなどの化石燃料を精製する際には、二酸化炭素（ＣＯ２）や、硫黄（Ｓ）などの不純物を取り除く必要がある。硫黄は精製過程において硫化水素（Ｈ２Ｓ）として回収されることが多く、精製過程に用いられるポンプが扱う流体にも、この硫化水素が多く含まれる場合がある。硫化水素は極めて毒性が高く、万一大気中に漏れ出した場合には、人体に深刻な被害をおよぼすため、硫化水素を扱うポンプにおいては、硫化水素が決して外部へ漏れ出すことが無い様に、ポンプの設計に万全の配慮を払う必要がある。【０００３】
メカニカルシールは、ポンプの回転軸がケーシングを貫通する箇所をシールする重要な部品である。メカニカルシールは、回転軸に取り付けられる回転環と、ケーシング側に取り付けられる固定環とが、適度な面圧で押し付けられながら摺動して、流体がポンプの外部へ漏れるのを防ぐ装置である。回転環と固定環が、ドライ状態で摺動すると、発熱により摺動面が短期間で損傷してシール機能を維持できなくなるため、摺動面には冷却と潤滑を目的として適量の液体を供給する必要がある。これをフラッシングといい、摺動面に供給される液体をフラッシング液という。メカニカルシールにフラッシング液を供給する配管と機器・計装品の組合せをシールシステムまたはシールプランと呼ぶ。ポンプの構造や取り扱う流体の種類に応じて様々なシールシステムがある。ポンプ取扱液が毒性、発火性などの有害性を有しない場合には、自液すなわちポンプ取扱液をフラッシング液として供給することが可能である。これをセルフフラッシングという。【０００４】
特許文献１には、ポンプによって加圧された毒性や可燃性のある液体を、回転軸と静止部材との隙間を通じて、内側シールと外側シールの間に設けられたコンパートメントに入れさせ、コンパートメントに別途供給される流体（空気、蒸気）と混合させて、シール室からポンプ外の再生システムに移送する構造が開示されている。【０００５】
ポンプによって加圧された毒性や可燃性のある液体をコンパートメント内に流入させるため、コンパートメントに供給される流体（空気、蒸気）は、ポンプ内の圧力より低くなっているが、外気に比べて高い圧力を有している。そのため、コンパートメント入った毒性や可燃性のある液体は、外側シールを通って外部に流出する虞がある。【０００６】
特許文献２には、内側のオイルフィルムシールと外側のオイルフィルムシールの間に設けられた空間にシール用のオイルを供給し、固定側にも回転側にも組み込まれずにあるシールリングと固定側と回転側の間の隙間にオイル膜を生成するシール構造が開示されている。オイルフィルムシールから押し出されたオイルは、コンプレッサあるいはポンプが加圧する流体と接し、そののち回収され再度使用される。すなわち、コンプレッサあるいはポンプが加圧する流体が毒性または可燃性流体を含む場合には、オイルは毒性や可燃性流体に汚染された状態で使用される。このオイルは外側のオイルフィルムシールにも流れるので、毒性や可燃性流体に汚染されたオイルが媒体となって毒性や可燃性流体が外気に運び出される危険性がある。【０００７】
特許文献３には、ポンプが取扱うポンプ液自体を加圧してシール機構に供給し、シール機構の漏れ防止液体として用いる技術が開示されている。ポンプ停止時においてシール機構に加わる圧力は、ポンプの吐出圧相当の圧力であり、シール機構の外気側の摺動リングと対向リングの摺動面にもかかっている。すなわち、ポンプ液が毒性や可燃性流体を含む場合には、外気のすぐそばに危険な液体があり、外部に漏れる虞がある。【０００８】
ポンプ取扱液が有害成分を含む場合には、有害液が摺動面の隙間から漏洩した時に外部へ漏れ出てしまう虞があるため、セルフフラッシングを採用することは出来ない。そこで、メカニカルシールの摺動面から有害液が外部へ漏れ出すことを防止するために、ポンプ内側のメカニカルシールと外気側のメカニカルシールを背面合せ（バックトウバック）に配列したダブルメカニカルシールが採用される。このダブルメカニカルシールでは、ポンプ内側のメカニカルシールと外気側のメカニカルシールとの間に、無害なフラッシング液を、ポンプ内部圧力すなわちポンプ取扱液の圧力より高い圧力で供給する必要がある。そうするためには、何らかの加圧手段によりフラッシング液を加圧する必要がある。加圧手段には、フラッシング液加圧ポンプを用いるものや、アキュムレータを用いる方式などが、実用化されている。これらのフラッシングプランはＡＰＩ６８２に規格化されている。【０００９】
特許文献４には、ポンプで加圧された毒性や可燃性のある流体をポンプ外に漏洩することを防止するためのシール技術が開示されている。このシール技術では、停電などで主ポンプが停止した場合に、ポンプが取り扱う流体とは別のフラッシング液をポンプ内の流体より高く保つことで流体の漏洩を防止する。すなわち、オイルポンプによりフラッシング液としてのオイルを高い圧力でシール室に供給する。さらに停電時などの非常時にもシール機能を継続させるため、シール室から高圧オイルを排出するラインの緊急閉止弁を閉止することにより、シール室のオイル圧力を保持する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第５８６５４４１号明細書
【特許文献２】米国特許第３９９４５０３号明細書
【特許文献３】英国特許第１４４１６５３号明細書
【特許文献４】欧州特許第２１１０５５８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、毒性や可燃性のある流体をポンピングしている上記ポンプ（以下、主ポンプという）は、通常は6.6kV程度の高圧電源からの電力の供給で運転される。一方オイルポンプは400V程度の低圧電源からの電力の供給で運転される。仮にシール室にオイルを供給しているときにオイルポンプが停電あるいは故障などで停止しても、プラントが停止できないなどの事情で、主ポンプの運転は継続しなければならない場合がある。しかしながら、従来の技術では、停電時にはシール室内の圧力を保持することが可能であるものの、主ポンプ運転の冗長性にやや欠ける面があった。【００１２】
そこで、本発明の一態様は、石油や天然ガスなどの化石燃料を精製するプラントなどにおいて、硫化水素などの有害成分を含有する流体の漏洩を防止しながら、運転を継続できるように冗長性を高めたポンプを提供する。また、本発明の一態様は、そのようなポンプに使用されるシールシステムを提供する。【００１３】
石油や天然ガスなどの化石燃料を精製するプラントでは、可燃性ガス等の引火を防止するための対策が厳しく要求される。そこで、本発明の一態様は、石油や天然ガスなどの化石燃料を精製するプラントなどの防爆指定地域でも安全に使用することができるポンプおよびシールシステムを提供する。【００１４】
石油や天然ガスなどの化石燃料を精製するプラントでは、可燃性ガスや、有毒ガスを扱うので、小さな事故から大事故に発展することがないよう、非常時において必要な対応を速やかに行うことが要求されることが多い。そこで、本発明の一態様は、非常時において流体の漏洩を防止するのに必要な対策を速やかに行えるポンプおよびシールシステムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の一態様は、回転軸と、前記回転軸に固定された羽根車と、前記羽根車を収容するケーシングと、ダブルメカニカルシールと、前記ダブルメカニカルシールを収容するシール室と、オイルを貯留するオイル貯留部と、前記オイル貯留部と前記シール室とを連通させるオイル供給ラインと、前記オイル貯留部から供給される前記オイルを加圧して前記シール室に移送する第１オイルポンプと、前記第１オイルポンプと並列に配置され、前記オイル貯留部から供給される前記オイルを加圧して前記シール室に移送する第２オイルポンプと、前記シール室に接続されたオイル出口ラインと、前記シール室内のオイルの圧力を保持する圧力保持機構とを備えたことを特徴とするポンプである。【００１６】
本発明の好ましい態様は、前記第１オイルポンプの運転状態を示す信号に基づいて、前記第２オイルポンプを起動させるシステムコントローラをさらに備えたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記第２オイルポンプは、原動機として蒸気タービンを有していることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記圧力保持機構は、前記第１オイルポンプと前記シール室との間に位置する第１逆止弁と、前記第２オイルポンプと前記シール室との間に位置する第２逆止弁と、前記第１および第２逆止弁と前記シール室との間に配置された少なくとも１つのアキュムレータと、前記オイル出口ラインに取り付けられた閉止弁とを備えることを特徴とする。【００１７】
本発明の好ましい態様は、前記第１オイルポンプに接続された主電源と、前記第２オイルポンプに接続された予備電源をさらに備え、前記第１オイルポンプおよび前記第２オイルポンプは、それぞれ原動機として電動モータを有していることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記第１オイルポンプと並列に配置され、前記オイル貯留部から供給される前記オイルを加圧して前記シール室に移送する第３オイルポンプをさらに備え、前記第３オイルポンプは、原動機として蒸気タービンを有していることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記圧力保持機構は、前記第１オイルポンプと前記シール室との間に位置する第１逆止弁と、前記第２オイルポンプと前記シール室との間に位置する第２逆止弁と、前記第３オイルポンプと前記シール室との間に位置する第３逆止弁と、前記第１，第２，および第３逆止弁と前記シール室との間に配置された少なくとも１つのアキュムレータと、前記オイル出口ラインに取り付けられた閉止弁とを備えることを特徴とする。【００１８】
本発明の一態様は、ダブルメカニカルシールを収容するためのシール室と、オイルを貯留するオイル貯留部と、前記オイル貯留部と前記シール室とを連通させるオイル供給ラインと、前記オイル貯留部から供給される前記オイルを加圧して前記シール室に移送する第１オイルポンプと、前記第１オイルポンプと並列に配置され、前記オイル貯留部から供給される前記オイルを加圧して前記シール室に移送する第２オイルポンプと、前記シール室に接続されたオイル出口ラインと、前記シール室内のオイルの圧力を保持する圧力保持機構とを備えたことを特徴とするシールシステムである。【００１９】
本発明によれば、常用ポンプとしての第１オイルポンプと、予備ポンプとしての第２オイルポンプが設けられるので、第１オイルポンプが停電または故障などで停止した場合に、速やかに第２オイルポンプを起動することでシール室内圧力を維持することが可能となる。結果として、停電時に主ポンプ運転を継続することが可能となり冗長性を高めることが可能となる。【００２０】
本発明の一態様は、回転軸と、前記回転軸に固定された羽根車と、前記羽根車を収容するケーシングと、ダブルメカニカルシールと、前記ダブルメカニカルシールを収容するシール室と、オイルを貯留するオイル貯留部と、前記オイル貯留部と前記シール室とを連通させるオイル供給ラインと、前記オイル貯留部から供給される前記オイルを加圧して前記シール室に移送するオイルポンプと、前記オイルポンプと前記シール室との間に位置する逆止弁と、前記シール室に接続されたオイル出口ラインと、前記逆止弁と前記シール室との間に配置された少なくとも１つのアキュムレータと、前記オイル出口ラインに取り付けられた閉止弁とを備え、前記閉止弁は、防爆弁であることを特徴とするポンプである。【００２１】
本発明の好ましい態様は、前記オイルポンプの非常状態を検出して、前記閉止弁を閉じるシステムコントローラをさらに備えたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記閉止弁が空気圧駆動弁または油圧駆動弁であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記閉止弁に接続された作動流体供給ラインと、前記作動流体供給ラインに取り付けられた作動流体供給弁をさらに備えたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記システムコントローラは、前記オイルポンプの非常状態を検出したときに、指示信号を前記作動流体供給弁に送信して該作動流体供給弁を開くことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記システムコントローラおよび前記作動流体供給弁は、隔離壁で前記閉止弁から隔離された領域に配置されていることを特徴とする。【００２２】
本発明の好ましい態様は、前記システムコントローラは、前記オイルポンプの吐出圧力がしきい値よりも低くなったときに、前記閉止弁を閉じるように構成されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記システムコントローラは、前記オイルポンプの吐出圧力がしきい値よりも低くなったときに、前記作動流体供給弁を開くように構成されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記システムコントローラは、前記オイルポンプの回転速度がしきい値よりも低くなったときに、前記閉止弁を閉じるように構成されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記システムコントローラは、前記オイルポンプの回転速度がしきい値よりも低くなったときに、前記作動流体供給弁を開くように構成されていることを特徴とする。【００２３】
本発明の一態様は、ダブルメカニカルシールを収容するためのシール室と、オイルを貯留するオイル貯留部と、前記オイル貯留部と前記シール室とを連通させるオイル供給ラインと、前記オイル貯留部から供給される前記オイルを加圧して前記シール室に移送するオイルポンプと、前記オイルポンプと前記シール室との間に位置する逆止弁と、前記シール室に接続されたオイル出口ラインと、前記逆止弁と前記シール室との間に配置された少なくとも１つのアキュムレータと、前記オイル出口ラインに取り付けられた閉止弁とを備え、前記閉止弁は、防爆弁であることを特徴とするシールシステムである。【００２４】
本発明によれば、閉止弁を防爆弁としたので、可燃性ガス等の引火による事故を引き起こすことがない。また、特に閉止弁を空気圧駆動弁または油圧駆動弁とすることで、電力供給事情が十分でない地域でも、安全に動作できるシールシステムを実現することができる。【００２５】
本発明の一態様は、回転軸と、前記回転軸に固定された羽根車と、前記羽根車を収容するケーシングと、ダブルメカニカルシールと、前記ダブルメカニカルシールを収容するシール室と、オイルを貯留するオイル貯留部と、前記オイル貯留部と前記シール室とを連通させるオイル供給ラインと、前記オイル貯留部から供給される前記オイルを加圧して前記シール室に移送するオイルポンプと、前記オイルポンプと前記シール室との間に位置する逆止弁と、前記シール室に接続されたオイル出口ラインと、前記逆止弁と前記シール室との間に配置された少なくとも１つのアキュムレータと、前記オイル出口ラインに取り付けられた閉止弁とを備え、前記閉止弁は、電動弁または電磁弁であることを特徴とするポンプである。【００２６】
本発明の好ましい態様は、前記オイルポンプの非常状態を検出して、前記閉止弁を閉じるシステムコントローラをさらに備えたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記システムコントローラは、前記オイルポンプの非常状態を検出したときに、指示信号を前記閉止弁に送信して該閉止弁を閉じることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記システムコントローラは、前記オイルポンプの吐出圧力がしきい値よりも低くなったときに、前記閉止弁を閉じるように構成されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記システムコントローラは、前記オイルポンプの回転速度がしきい値よりも低くなったときに、前記閉止弁を閉じるように構成されていることを特徴とする。【００２７】
本発明の一態様は、ダブルメカニカルシールを収容するためのシール室と、オイルを貯留するオイル貯留部と、前記オイル貯留部と前記シール室とを連通させるオイル供給ラインと、前記オイル貯留部から供給される前記オイルを加圧して前記シール室に移送するオイルポンプと、前記オイルポンプと前記シール室との間に位置する逆止弁と、前記シール室に接続されたオイル出口ラインと、前記逆止弁と前記シール室との間に配置された少なくとも１つのアキュムレータと、前記オイル出口ラインに取り付けられた閉止弁とを備え、前記閉止弁は、電動弁または電磁弁であることを特徴とするシールシステムである。【００２８】
本発明によれば、閉止弁を電動弁または電磁弁としたので、非常時に閉止弁を速やかに閉止することができ、大事故に発展する前に流体の漏洩を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態に係る遠心式多段ポンプ（主ポンプ）を示す断面図である。
【図２】図１に示すメカニカルシールを含むシャフトシールユニットを示す拡大図であり、本発明に係るシールシステムの一実施形態を示す模式図である。
【図３】シールシステムの別の実施形態を示す模式図である。
【図４】シールシステムのさらに別の実施形態を示す模式図である。
【図５】図１に示すメカニカルシールを含むシールシステムの一実施形態を示す模式図である。
【図６】図１に示すメカニカルシールを含むシールシステムの一実施形態を示す模式図である。
【図７】シールシステムの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】
【００３０】
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遠心式多段ポンプ（主ポンプ）を示す断面図である。このポンプは、石油や天然ガスなどの化石燃料を精製するプラントなどに用いられ、揮発性可燃成分や硫化水素などの有害成分を含む流体（液体）を加圧するポンプである。このポンプは、ラジアル軸受８Ａ，８Ｂおよびスラスト軸受９に回転自在に支持された回転軸１と、この回転軸１上に直列に配置された複数の羽根車３と、これらの羽根車３を収容する複数のインナーケーシング２Ａと、これらのインナーケーシング２Ａを収容するバレル型のアウターケーシング２Ｂとを備えている。このインナーケーシング２Ａおよびアウターケーシング２Ｂにより、二重ケーシング構造を有するケーシング２が構成される。
【００３１】
複数の羽根車３は同一方向を向いて配列され、各羽根車３は各インナーケーシング２Ａに１つずつ収容されている。インナーケーシング２Ａとガイドベーン１４との間にはピン４が装着されており、これによりインナーケーシング２Ａとガイドベーン１４との相対位置が固定される。さらに、それぞれのインナーケーシング２Ａは、回転軸１に沿って延びる複数の通しボルト５によって互いに固定されている。アウターケーシング２Ｂには吸込口６および吐出口７が形成されている。回転軸１の端部は図示しない駆動機（例えばモータ）に連結され、この駆動機により羽根車３が回転するようになっている。
【００３２】
上述の構成において、羽根車３が回転すると、吸込口６から流体（例えばＣＯ２やＨ２Ｓなどを含む液体や、それらの超臨界流体）が吸い込まれて羽根車３に導かれ、各羽根車３によって順次昇圧される。インナーケーシング２Ａとアウターケーシング２Ｂとの間の空間は昇圧された流体で満たされ、吐出口７から流体が排出される。このような二重ケーシング構造には、アウターケーシング２Ｂは昇圧された流体の圧力と引張応力とを受け、インナーケーシング２Ａは圧縮応力のみを受けるという利点がある。一方、ケーシングが１つであると、「流体を圧縮する最適な形状」と「高圧に耐える形状」とを同時に満たすケーシング構造は複雑になってしまう。この点、二重ケーシング構造であると、インナーケーシングを「流体を圧縮する最適な形状」とし、アウターケーシングを「圧力を保持する形状（シールしやすい形状、流体を外に漏らすことのない安全性の高い形状）として、別々に設計し、製作することができる。なお、本実施形態では、インナーケーシング２Ａ、アウターケーシング２Ｂ、羽根車３などの流体と接触する構成部材は、耐食性を有する材料から形成されている。
【００３３】
ケーシング２の吐出側端部にはケーシングカバー１３が固定されており、さらにケーシングカバー１３の側端部にはスタッフィングボックス１２Ａが固定されている。また、ケーシング２の吸込側端部にはスタッフィングボックス１２Ｂが固定されている。ケーシング２（図１の例ではアウターケーシング２Ｂ）とケーシングカバー１３との間にはＯリング１５Ａが設けられており、同様に、ケーシングカバー１３とスタッフィングボックス１２Ａとの間にはＯリング１５Ｂが設けられている。また、ケーシング２（図１の例ではアウターケーシング２Ｂ）とスタッフィングボックス１２Ｂとの間にもＯリング１５Ｃが設けられている。
【００３４】
ケーシング２とケーシングカバー１３との接触面、ケーシングカバー１３とスタッフィングボックス１２Ａとの接触面、およびケーシング２とスタッフィングボックス１２Ｂとの接触面には、それぞれ環状溝１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃが形成されている。これらの環状溝１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃはそれぞれ圧力検出ポート１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃに連通している。これらの圧力検出ポート１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃは図示しない圧力センサにそれぞれ接続されており、さらに各圧力センサは図示しない警報装置に接続されている。この警報装置は圧力センサの出力値が上昇して所定の値に達したときに警報を発するように構成されている。
【００３５】
上記構成において、流体がケーシング２から漏れると、圧力センサの出力値が上昇する。この圧力センサの出力値が上述の所定値に達すると、警報装置よりアラームが発せられ、これにより流体の漏洩が検出される。したがって、上記構成により、安全性の高いポンプを提供することができる。
【００３６】
ケーシング２の吐出側には、吸込側と吐出側との圧力差に起因して発生するスラスト荷重をバランスさせるバランス室１０が設けられている。より詳しくは、ケーシングカバー１３内にバランス室１０が形成されている。このバランス室１０は回転軸１を囲む形状を有し、連通ライン１１を通じて吸込口６に連通している。したがって、バランス室１０内の圧力は、吸込口６の圧力（吸込圧力）と同じとなっている。一般に超臨界流体の比重は圧力に応じて変化する。軸方向のスラスト荷重のバランスをとる構成として、羽根車を背中合わせに配置する、羽根車を同一方向に配列させつつバランスピストンを取り付ける、などが挙げられるが、超臨界流体を取り扱うポンプにおいては、本実施形態の構成（すなわちバランス室１０及び連通ライン１１）が最適である。
【００３７】
図１に示すように、ケーシング２の吸込側および吐出側には、それぞれメカニカルシール２０が配置されている。これらのメカニカルシール２０は、それぞれスタッフィングボックス１２Ａ，１２Ｂ内に配置されている。以下、メカニカルシール２０を含むシャフトシールユニットについて図２を参照して説明する。
【００３８】
図２は図１に示すメカニカルシール２０を含むシャフトシールユニットを示す拡大図であり、本発明に係るシールシステムの一実施形態を示す模式図である。図２に示すように、本実施形態のメカニカルシール２０は、背面合せ（バックトウバック）に配列された２対の回転側シール部材および固定側シール部材から基本的に構成されるダブルメカニカルシールである。より詳しくは、メカニカルシール２０は、回転軸１と一体に回転する２つのシールリング（第１および第２の回転側シール部材）２１Ａ，２１Ｂと、これらのシールリング２１Ａ，２１Ｂにそれぞれに摺接する２つのシールリング本体（第１および第２の固定側シール部材）２２Ａ，２２Ｂと、これらのシールリング本体２２Ａ，２２Ｂをシールリング２１Ａ，２１Ｂにそれぞれ押し付けるスプリング（押圧機構）２３，２３とを備えている。
【００３９】
回転軸１上にはスリーブ２４が固定され、このスリーブ２４の外周面上に上記シールリング２１Ａ，２１Ｂが固定されている。上記シールリング本体２２Ａ，２２Ｂは、固定側部材に支持されている。２対のシールリング２１Ａ，２１Ｂおよびシールリング本体２２Ａ，２２Ｂは、回転軸１に垂直な平面に関して対称に配置される。
【００４０】
メカニカルシール２０は、シール室２５内に配置されている。シール室２５は、スタッフィングボックス１２Ａ（または１２Ｂ）と回転軸１との間に形成されている。このシール室２５にはオイル供給ライン２６が接続され、その端部はオイルタンク（オイル貯留部）３０に接続されている。オイル供給ライン２６には、オイルタンク３０から供給されるオイルを加圧してシール室２５に移送する第１オイルポンプ３１と、第１オイルポンプ３１とシール室２５との間に位置して第１逆止弁（Non  Return  Valve）３２が設けられている。第１オイルポンプ３１は、その原動機として電動モータ３１ａを備えている。
【００４１】
オイル供給ライン２６にはバイパスライン４０が接続されている。バイパスライン４０の両端はオイル供給ライン２６に接続されており、バイパスライン４０は第１オイルポンプ３１および第１逆止弁３２をバイパスして延びている。バイパスライン４０の一端は、オイルタンク３０と第１オイルポンプ３１の間に位置しており、バイパスライン４０の他端は第１逆止弁３２とシール室２５の間に位置している。このバイパスライン４０には、第２オイルポンプ４２および第２逆止弁４４が設けられている。第２オイルポンプ４２および第２逆止弁４４は、第１オイルポンプ３１および第１逆止弁３２と並列に配置されている。第２オイルポンプ４２は、オイルタンク３０からバイパスライン４０を通じて供給されるオイルを加圧してシール室２５に移送できるように配置されている。第２逆止弁４４は第２オイルポンプ４２とシール室２５との間に位置し、第２オイルポンプ４２によって加圧されたオイルの逆流は、第２逆止弁４４によって防止される。第２オイルポンプ４２は、その原動機として電動モータ４２ａを備えている。
【００４２】
第１逆止弁３２および第２逆止弁４４は、オイルタンク３０からシール室２５に向かう方向にのみオイルが流れることを許容する。シール室２５にはオイル出口ライン２７がさらに接続され、このオイル出口ライン２７はオイルタンク３０に連通している。このような構成により、オイルは、オイルタンク３０からシール室２５に供給されて該シール室２５を満たした後、オイル出口ライン２７を通じて再びオイルタンク３０に戻される。このようにして、オイルはオイルタンク３０とシール室２５との間を循環する。
【００４３】
第１オイルポンプ３１と第２オイルポンプ４２は、図１に示す主ポンプの原動機とは別の原動機である電動モータ３１ａ，４２ａにより駆動される。第１オイルポンプ３１と第２オイルポンプ４２は、オイルの圧力を主ポンプ内の流体の圧力よりも高くして、シール室２５にオイルを供給することができるポンプであり、ギアポンプなどが用いられる。本実施形態では、第１オイルポンプ３１は常用ポンプとして用いられ、第２オイルポンプ４２は予備ポンプとして用いられる。予備ポンプは、常用ポンプが不具合などで停止した場合に運転される。第１オイルポンプ３１または第２オイルポンプ４２を運転すると、オイルはオイルタンク３０からシール室２５に供給され、さらにシール室２５からオイル出口ライン２７を通ってオイルタンク３０に戻される。
【００４４】
第１オイルポンプ３１と第２オイルポンプ４２の各々の吸込側と吐出側に閉止弁を設けてもよい。このような閉止弁は、故障したオイルポンプの交換のときに、オイル供給ライン２６およびオイル出口ライン２７内のオイルを全て抜き出すことなく、またオイル循環を停止することなく交換作業を行うことを可能とする。すなわち、故障したオイルポンプの吸込側と吐出側の閉止弁を閉じることで、故障したオイルポンプとは別のオイルポンプを運転したまま、故障したオイルポンプの交換ができる。
【００４５】
オイル供給ライン２６には、分岐ライン３３が接続され、この分岐ライン３３には３つのアキュムレータ３４が並列に接続されている。オイル供給ライン２６と分岐ライン３３との接続点は、逆止弁３２，４４とシール室２５との間に位置している。
【００４６】
各アキュムレータ３４の内部には図示しないダイヤフラム（隔壁）が配置され、窒素ガスなどの気体が封入されている。シール室２５に移送されるオイルの一部は分岐ライン３３を通って３つのアキュムレータ３４内に導入され、アキュムレータ３４内に蓄積される。アキュムレータ３４内に蓄積されたオイルは、上記気体の圧力により加圧される。したがって、アキュムレータ３４は、シール室２５に供給されたオイルの圧力を保持する機能を有している。
【００４７】
本実施形態では、３つのアキュムレータ３４が設けられているが、本発明はこれに限られない。例えば、単数のアキュムレータであってもよく、あるいは、２つまたは４つ以上のアキュムレータを設けてもよい。要は、アキュムレータによって保持されるオイルの圧力が、羽根車３（図１参照）の回転によって昇圧された流体の圧力よりも高いことが重要である。
【００４８】
シール室２５に供給されるオイルの圧力は、主ポンプによって昇圧される流体の圧力よりも高くなるように設定される。例えば、主ポンプによって流体（例えば超臨界流体）が約１５ＭＰａにまで昇圧される場合には、シール室２５内のオイルの圧力は１６ＭＰａ程度に維持される。このように、シール室２５内のオイルは主ポンプによって昇圧される流体の圧力よりも高いため、微量のオイルがシールリング２１Ａ，２１Ｂとシールリング本体２２Ａ，２２Ｂとの間を通ってシール室２５の外部に流れる。したがって、回転する羽根車３によって昇圧された流体は、シール室２５に入り込むことがなく、ポンプ外部への流体の漏洩が防止される。なお、低圧側のシールリング２１Ｂと低圧側のシールリング本体２２Ｂとの間を通過したオイルは図示しないドレインからポンプ外部に排出される。
【００４９】
オイル出口ライン２７には閉止弁３５が設けられている。主ポンプ、第１オイルポンプ３１、および第２オイルポンプ４２のすべてが停止する時には、この閉止弁３５が閉じられる。これにより、シール室２５内のオイルの圧力を主ポンプ内の流体よりも高い圧力に保てるので、オイルポンプ３１，４２の停止時においても流体の漏洩を防止できる。閉止弁３５には、電磁弁、電動弁、空気圧駆動弁、油圧駆動弁などを使用することができる。
【００５０】
第１オイルポンプ３１および第２オイルポンプ４２は、異なる電源系統から電力が供給される。本実施形態では、第１オイルポンプ３１は主電源４７に接続されており、電力は主電源４７から第１オイルポンプ３１に供給される。一方、第２オイルポンプ４２は予備電源４８に接続されており、電力は予備電源４８から第２オイルポンプ４２に供給される。予備電源４８は、バッテリー、あるいはデイーゼルエンジン駆動発電機などから構成することができる。
【００５１】
停電などで第１オイルポンプ３１が停止した場合や、第１オイルポンプ３１に何らかの不具合が生じたことが検出され、第１オイルポンプ３１の運転を停止しなければならない場合は、予備電源４８から電力を予備ポンプとしての第２オイルポンプ４２に供給して第２オイルポンプ４２を起動する。第２オイルポンプ４２は、オイルの循環を維持しつつシール室２５内のオイル圧力を維持することが可能となる。結果として、主ポンプは、流体を安全にシールしたまま運転を継続することが可能となり、冗長性が高まる。
【００５２】
本実施形態では、第１オイルポンプ３１が停電や故障などで停止した、または停止せざるを得ない非常状態を検出するために、第１オイルポンプ３１と第１逆止弁３２の間に、第１オイルポンプ３１の吐出圧力を検出し、検出した吐出圧力を示す信号Ａを出力する圧力検出器５１が配置されている。圧力検出器５１としては、圧力センサ、圧力スイッチ、圧力トランスミッタなどを使用することができる。さらに、第１オイルポンプ３１には、その回転速度を検出し、検出した回転速度を示す信号Ｂを出力する回転速度検出器５２が設けられている。回転速度検出器５２として、例えば、速度トランスミッタなどの発信機能付き速度計を使用することができる。
【００５３】
第１オイルポンプ３１は、その運転を制御する第１ポンプコントローラ３１ｂを備えている。第１オイルポンプ３１自体の運転に関するインターロックが構成されると、第１ポンプコントローラ３１ｂからインターロック信号Ｃが出力される。このインターロック信号Ｃは、第１オイルポンプ３１の上記非常状態を検出するための信号として使用される。
【００５４】
主電源４７から第１オイルポンプ３１まで延びる主電力ライン５５には、停電検出器５７、電流測定器５８、電圧測定器５９、電力測定器６０が取り付けられている。停電検出器５７は停電を検出したときに停電検出信号Ｇを出力するように構成されている。電流測定器５８、電圧測定器５９、および電力測定器６０は、それぞれ、第１オイルポンプ３１に供給される電流、電圧、および電力を示す信号Ｄ，Ｅ，Ｆを出力するように構成されている。さらに、主電力ライン５５には、電力遮断装置６１が配置されている。この電力遮断装置６１は、過電流を検出して電力を遮断する機能を備えている。加えて、電力遮断装置６１は、外部からの電力遮断／電力接続の指示により電力遮断／電力接続の動作をするように構成されてもよい。また、電力遮断装置６１は、電力遮断状態および電力接続状態を示す信号を出力するように構成されてもよい。図２においては、電力遮断装置６１から出力される信号、および外部から入力される信号をまとめてＨと表記する。
【００５５】
圧力検出器５１、回転速度検出器５２、停電検出器５７、電流測定器５８、電圧測定器５９、電力測定器６０、および電力遮断装置６１は、第１オイルポンプ３１の運転状態を示す信号Ａ乃至Ｈを発する運転状態検出器である。これらの運転状態検出器からの信号Ａ乃至Ｈは、システムコントローラ６５に送られる。システムコントローラ６５は、信号Ａ乃至Ｈに基づき、第１オイルポンプ３１の非常状態を検出し、指示信号Ｉを予備電源４８および電力遮断装置７０に送るように構成される。電力遮断装置７０は、予備電源４８から第２オイルポンプ４２まで延びる予備電力ライン７１に取り付けられている。指示信号Ｉは、予備電源４８を起動させ、電力遮断装置７０を通電に切り替えることで第２オイルポンプ４２を起動させる。すでに予備電源４８の電力が第２オイルポンプ４２に供給されている場合は、システムコントローラ６５は、第２オイルポンプ４２を起動させるための指示信号Ｊを第２オイルポンプ４２の第２ポンプコントローラ４２ｂに送信する。
【００５６】
システムコントローラ６５は、第１オイルポンプ３１が非常状態にあるときに、速やかに第２オイルポンプ４２を起動することで、第２オイルポンプ４２はシール室２５内の圧力を維持することが可能となる。結果として、主ポンプは、流体を安全にシールしたまま運転を継続することが可能となり、冗長性を高めることが可能となる。
【００５７】
閉止弁３５として、電力が供給されているときに開状態となり、電力が供給されていないときに閉状態となる電磁弁を使用してもよい。この場合、運転中の第１オイルポンプ３１または第２オイルポンプ４２に供給される電力の一部を、切り替えスイッチ（図示せず）を経由して閉止弁３５に供給することが好ましい。このように構成すれば、仮に、主電源４７および予備電源４８の両方が電力を閉止弁３５に供給出来なくなったとき、速やかに閉止弁３５が閉止することができるので、シール室２５内のオイルを高圧状態に維持することができる。
【００５８】
一実施形態では、第２オイルポンプ４２の吐出圧力がしきい値よりも低くなった時に、システムコントローラ６５は閉止弁３５を閉止してもよい。例えば、主ポンプ内部圧力が１５ＭＰａで、第２オイルポンプ４２により加圧されたオイル圧力が１６ＭＰａである場合は、しきい値は、１５ＭＰａよりも高くかつ１６ＭＰａよりも低い値（例えば１５．８ＭＰａ）に設定される。第２オイルポンプ４２の吐出圧力は、第２オイルポンプ４２と第２逆止弁４４の間に配置された圧力検出器７２によって検出される。この圧力検出器７２は、第２オイルポンプ４２の吐出圧力を検出し、検出した吐出圧力を示す信号Ａ’をシステムコントローラ６５に送信するように構成されている。システムコントローラ６５は、信号Ａ’に示される第２オイルポンプ４２の吐出圧力がしきい値よりも低くなった時に、閉止弁３５を閉止する。
【００５９】
一実施形態では、第２オイルポンプ４２の回転速度がしきい値よりも低くなった時に、システムコントローラ６５は閉止弁３５を閉止してもよい。例えば、第２オイルポンプ４２の定格回転速度が１５００ｍｉｎ−１である場合は、圧力は回転速度の二乗に比例するので、しきい値は、１５００ｍｉｎ−１よりも２％低い１４７０ｍｉｎ−１に設定される。第２オイルポンプ４２の回転速度は、第２オイルポンプ４２の回転軸に取り付けられた回転速度検出器７３によって検出される。この回転速度検出器７３は、第２オイルポンプ４２の回転速度を検出し、検出した回転速度を示す信号Ｂ’をシステムコントローラ６５に送信するように構成されている。回転速度検出器７３として、例えば、速度トランスミッタなどの発信機能付き速度計を使用することができる。システムコントローラ６５は、信号Ｂ’に示される第２オイルポンプ４２の回転速度がしきい値よりも低くなった時に、閉止弁３５を閉止する。
【００６０】
上述した第１オイルポンプ３１とシール室２５との間に位置する第１逆止弁３２と、第２オイルポンプ４２とシール室２５との間に位置する第２逆止弁４４と、逆止弁３２，４４とシール室２５との間に配置された少なくとも１つのアキュムレータ３４と、オイル出口ライン２７に取り付けられた閉止弁３５は、オイルポンプ３１，４２が停止しているときにシール室２５内のオイルの圧力を保持する圧力保持機構を構成する。
【００６１】
プラントによっては予備電源４８が設置できない場合がある。図３は、予備電源４８を使用しないシールシステムの別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の構成および動作は、図２に示す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。本実施形態では、予備ポンプとしての第２オイルポンプ４２の原動機は電動モータではなく、蒸気タービン７５である。すなわち、蒸気が膨張する際のエネルギーを蒸気タービン７５で回転力に変え、その回転力を第２オイルポンプ４２の駆動力に利用するものである。
【００６２】
蒸気タービン７５は、蒸気供給ライン７６に接続されており、蒸気供給ライン７６には蒸気供給弁７７が取り付けられている。蒸気供給弁７７には、電磁弁、電動弁、空気圧駆動弁、油圧駆動弁などを使用することができる。蒸気供給弁７７を開くと、高圧の蒸気は蒸気供給ライン７６を通じて蒸気タービン７５に供給される。蒸気タービン７５の駆動軸と第２オイルポンプ４２の羽根車（図示せず）との間にはクラッチ８０が配置されている。クラッチ８０を接続すると、蒸気タービン７５のトルクが第２オイルポンプ４２の羽根車に伝達され、第２オイルポンプ４２が起動する。
【００６３】
本実施形態では、第２オイルポンプ４２を駆動するために電力を使用しない。常用ポンプとしての第１オイルポンプ３１が停電または故障などで停止した場合は、蒸気タービン７５を原動機として備えた第２オイルポンプ４２が運転される。したがって、第２オイルポンプ４２は、オイルの循環を維持してシール室２５内のオイル圧力を維持することが可能となる。結果として、主ポンプは流体を安全にシールしたまま運転を継続することが可能となり、冗長性を高めることができる。
【００６４】
第１オイルポンプ３１が停電や故障などで停止した、または停止せざるを得ない非常状態を検出するための構成は、図２に示す実施形態と基本的に同じである。すなわち、上述した信号Ａ乃至Ｈは、システムコントローラ６５に送られる。システムコントローラ６５は、信号Ａ乃至Ｈに基づき、第１オイルポンプ３１の非常状態を検出し、指示信号Ｉを蒸気供給弁７７に送って蒸気供給弁７７を開き、さらに指示信号Ｊをクラッチ８０に送ってクラッチ８０を接続することで第２オイルポンプ４２を起動させる。すでに蒸気が蒸気タービン７５に供給されている場合は、システムコントローラ６５は、指示信号Ｊをクラッチ８０に送ってクラッチ８０を接続する。
【００６５】
図４は、シールシステムのさらに別の実施形態を示す模式図である。図２および図３に示す構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付し、その重複する説明を省略する。本実施形態では、常用ポンプとしての１台の第１オイルポンプ３１と、予備ポンプとしての第２オイルポンプ４２および第３オイルポンプ９１が設けられている。第２オイルポンプ４２は予備電源４８により駆動されるモータ駆動型オイルポンプであり、第３オイルポンプ９１は蒸気タービン７５により駆動されるタービン駆動型オイルポンプである。本実施形態の第２オイルポンプ４２は、図２に示す実施形態の第２オイルポンプ４２と同じ構成であり、本実施形態の第３オイルポンプ９１は、図３に示す実施形態の第２オイルポンプ４２と同じ構成である。
【００６６】
オイル供給ライン２６には、第１バイパスライン４０Ａおよび第２バイパスライン４０Ｂが接続されている。第１バイパスライン４０Ａおよび第２バイパスライン４０Ｂの両端はオイル供給ライン２６に接続されている。より具体的には、第１バイパスライン４０Ａおよび第２バイパスライン４０Ｂの一端は、オイルタンク３０と第１オイルポンプ３１の間に位置しており、第１バイパスライン４０Ａおよび第２バイパスライン４０Ｂの他端は第１逆止弁３２とシール室２５の間に位置している。第１バイパスライン４０Ａには、第２オイルポンプ４２および第２逆止弁４４が設けられており、第２バイパスライン４０Ｂには、第３オイルポンプ９１および第３逆止弁９３が設けられている。第２逆止弁４４は第２オイルポンプ４２とシール室２５との間に位置し、第３逆止弁９３は第３オイルポンプ９１とシール室２５との間に位置している。
【００６７】
第２オイルポンプ４２および第２逆止弁４４は、第１オイルポンプ３１および第１逆止弁３２と並列に配置されており、第２オイルポンプ４２は、オイルタンク３０から第１バイパスライン４０Ａを通じて供給されるオイルを加圧してシール室２５に移送できるように配置されている。第３オイルポンプ９１および第３逆止弁９３も、第１オイルポンプ３１および第１逆止弁３２と並列に配置されており、第３オイルポンプ９１は、オイルタンク３０から第２バイパスライン４０Ｂを通じて供給されるオイルを加圧してシール室２５に移送できるように配置されている。第３逆止弁９３は、オイルタンク３０からシール室２５に向かう方向にのみオイルが流れることを許容する。
【００６８】
本実施形態では、第２オイルポンプ４２が停止した、または停止せざるを得ない非常状態を検出するために、第２オイルポンプ４２と第２逆止弁４４の間に、第２オイルポンプ４２の吐出圧力を検出し、検出した吐出圧力を示す信号Ａ’を出力する圧力検出器７２が配置されている。さらに、第２オイルポンプ４２には、その回転速度を検出し、検出した回転速度を示す信号Ｂ’を出力する回転速度検出器７３が設けられている。
【００６９】
第２オイルポンプ４２は、その運転を制御する第２ポンプコントローラ４２ｂを備えている。第２オイルポンプ４２自体の運転に関するインターロックが構成されると、第２ポンプコントローラ４２ｂからインターロック信号Ｃ’が出力される。このインターロック信号Ｃ’は、第２オイルポンプ４２の上記非常状態を検出するための信号として使用される。
【００７０】
予備電源４８から第２オイルポンプ４２まで延びる予備電力ライン７１には、停電検出器１０１、電流測定器１０２、電圧測定器１０３、電力測定器１０４が取り付けられている。停電検出器１０１は予備電源４８の停電を検出したときに停電検出信号Ｇ’を出力するように構成されている。電流測定器１０２、電圧測定器１０３、電力測定器１０４は、それぞれ、第２オイルポンプ４２に供給される電流、電圧、および電力を示す信号Ｄ’，Ｅ’，Ｆ’を出力するように構成されている。さらに、予備電力ライン７１には、電力遮断装置７０が配置されている。この電力遮断装置７０は、過電流を検出して電力を遮断する機能を備えている。加えて、電力遮断装置７０は、外部からの電力遮断／電力接続の指示により電力遮断／電力接続の動作をするように構成されてもよい。また、電力遮断装置７０は、電力遮断状態および電力接続状態を示す信号を出力するように構成されてもよい。図４においては、電力遮断装置７０から出力される信号、および外部から入力される信号をまとめてＨ’と表記する。
【００７１】
第１オイルポンプ３１の運転状態を示す信号Ａ乃至Ｈは、システムコントローラ６５に送られる。システムコントローラ６５は、信号Ａ乃至Ｈに基づき、第１オイルポンプ３１の非常状態を検出し、指示信号Ｉを予備電源４８および電力遮断装置７０に送るように構成される。指示信号Ｉは、予備電源４８を起動させ、電力遮断装置７０を通電に切り替えることで第２オイルポンプ４２を起動させる。すでに予備電源４８の電力が第２オイルポンプ４２に供給されている場合は、システムコントローラ６５は、第２オイルポンプ４２を起動させるための指示信号Ｊを第２オイルポンプ４２の第２ポンプコントローラ４２ｂに送信する。このようにして、予備ポンプとしての第２オイルポンプ４２が運転される。
【００７２】
圧力検出器７２、回転速度検出器７３、停電検出器１０１、電流測定器１０２、電圧測定器１０３、電力測定器１０４、および電力遮断装置７０は、第２オイルポンプ４２の運転状態を示す信号Ａ’乃至Ｈ’を発する運転状態検出器である。これらの運転状態検出器からの信号Ａ’乃至Ｈ’も、システムコントローラ６５に送られる。システムコントローラ６５は、信号Ａ’乃至Ｈ’に基づき、第２オイルポンプ４２の非常状態を検出し、第３オイルポンプ９１を起動させるための指示信号Ｉ’を蒸気供給弁７７に送って蒸気供給弁７７を開き、さらに指示信号Ｊ’をクラッチ８０に送ってクラッチ８０を接続することで第３オイルポンプ９１を起動させる。すでに蒸気が蒸気タービン７５に供給されている場合は、システムコントローラ６５は、指示信号Ｊ’をクラッチ８０に送ってクラッチ８０を接続する。
【００７３】
本実施形態によれば、主電源４７と予備電源４８の両方が使用不可能となった場合に、蒸気タービン７５を原動機として備えた第３オイルポンプ９１が運転される。したがって、第３オイルポンプ９１は、オイルの循環を維持してシール室２５内のオイル圧力を維持することが可能となる。結果として、主ポンプは流体を安全にシールしたまま運転を継続することが可能となり、冗長性を高めることができる。
【００７４】
さらに、万一、第１オイルポンプ３１、第２オイルポンプ４２、および第３オイルポンプ９１のすべてが停止した場合には、主ポンプ停止とともに閉止弁３５が閉止され、これによりシール室２５の圧力を主ポンプで昇圧された流体よりも高い圧力に維持できる。したがって、主ポンプは、流体の外部への漏洩を安全に防止したまま停止できる。
【００７５】
一実施形態では、第３オイルポンプ９１の吐出圧力がしきい値よりも低くなった時に、システムコントローラ６５は閉止弁３５を閉止してもよい。例えば、主ポンプ内部圧力が１５ＭＰａで、第３オイルポンプ９１により加圧されたオイル圧力が１６ＭＰａである場合は、しきい値は、１５ＭＰａよりも高くかつ１６ＭＰａよりも低い値（例えば１５．８ＭＰａ）に設定される。第３オイルポンプ９１の吐出圧力は、第３オイルポンプ９１と第３逆止弁９３の間に配置された圧力検出器１１０によって検出される。この圧力検出器１１０は、第３オイルポンプ９１の吐出圧力を検出し、検出した吐出圧力を示す信号Ａ”をシステムコントローラ６５に送信するように構成されている。システムコントローラ６５は、信号Ａ”に示される第３オイルポンプ９１の吐出圧力がしきい値よりも低くなった時に、閉止弁３５を閉止する。
【００７６】
一実施形態では、第３オイルポンプ９１の回転速度がしきい値よりも低くなった時に、システムコントローラ６５は閉止弁３５を閉止してもよい。例えば、第３オイルポンプ９１の定格回転速度が１５００ｍｉｎ−１である場合は、圧力は回転速度の二乗に比例するので、しきい値は、１５００ｍｉｎ−１よりも２％低い１４７０ｍｉｎ−１に設定される。第３オイルポンプ９１の回転速度は、第３オイルポンプ９１の回転軸に取り付けられた回転速度検出器１１１によって検出される。この回転速度検出器１１１は、第３オイルポンプ９１の回転速度を検出し、検出した回転速度を示す信号Ｂ”をシステムコントローラ６５に送信するように構成されている。システムコントローラ６５は、信号Ｂ”に示される第３オイルポンプ９１の回転速度がしきい値よりも低くなった時に、閉止弁３５を閉止する。
【００７７】
図４に示す実施形態において、上述した第１オイルポンプ３１とシール室２５との間に位置する第１逆止弁３２と、第２オイルポンプ４２とシール室２５との間に位置する第２逆止弁４４と、第３オイルポンプ９１とシール室２５との間に位置する第３逆止弁９３と、逆止弁３２，４４，９３とシール室２５との間に配置された少なくとも１つのアキュムレータ３４と、オイル出口ライン２７に取り付けられた閉止弁３５は、オイルポンプ３１，４２，９１が停止しているときにシール室２５内のオイルの圧力を保持する圧力保持機構を構成する。
【００７８】
図５は図１に示すメカニカルシール２０を含むシールシステムの一実施形態を示す模式図である。図５に示すように、本実施形態のメカニカルシール２０は、背面合せ（バックトウバック）に配列された２対の回転側シール部材および固定側シール部材から基本的に構成されるダブルメカニカルシールである。より詳しくは、メカニカルシール２０は、回転軸１と一体に回転する２つのシールリング（第１および第２の回転側シール部材）２１Ａ，２１Ｂと、これらのシールリング２１Ａ，２１Ｂにそれぞれに摺接する２つのシールリング本体（第１および第２の固定側シール部材）２２Ａ，２２Ｂと、これらのシールリング本体２２Ａ，２２Ｂをシールリング２１Ａ，２１Ｂにそれぞれ押し付けるスプリング（押圧機構）２３，２３とを備えている。
【００７９】
回転軸１上にはスリーブ２４が固定され、このスリーブ２４の外周面上に上記シールリング２１Ａ，２１Ｂが固定されている。上記シールリング本体２２Ａ，２２Ｂは、固定側部材に支持されている。２対のシールリング２１Ａ，２１Ｂおよびシールリング本体２２Ａ，２２Ｂは、回転軸１に垂直な平面に関して対称に配置される。
【００８０】
メカニカルシール２０は、シール室２５内に配置されている。シール室２５は、スタッフィングボックス１２Ａ（または１２Ｂ）と回転軸１との間に形成されている。このシール室２５にはオイル供給ライン１２６が接続され、その端部はオイルタンク（オイル貯留部）１３０に接続されている。オイル供給ライン１２６には、オイルタンク１３０から供給されるオイルを加圧してシール室２５に移送するオイルポンプ１３１と、オイルポンプ１３１とシール室２５との間に位置して逆止弁１３２が設けられている。さらに、オイル供給ライン１２６には分岐ライン１３３が接続され、この分岐ライン１３３には３つのアキュムレータ１３４が並列に接続されている。オイル供給ライン１２６と分岐ライン１３３との接続点は、逆止弁１３２とシール室２５との間に位置している。
【００８１】
各アキュムレータ１３４の内部には図示しないダイヤフラム（隔壁）が配置され、窒素ガスなどの気体が封入されている。シール室２５に移送されるオイルの一部は分岐ライン１３３を通って３つのアキュムレータ１３４内に導入され、アキュムレータ１３４内に蓄積される。アキュムレータ１３４内に蓄積されたオイルは、上記気体の圧力により加圧される。したがって、アキュムレータ１３４は、シール室２５に供給されたオイルの圧力を保持する機能を有している。
【００８２】
本実施形態では、３つのアキュムレータ１３４が設けられているが、本発明はこれに限られない。例えば、単数のアキュムレータであってもよく、あるいは、２つまたは４つ以上のアキュムレータを設けてもよい。要は、アキュムレータによって保持されるオイルの圧力が、羽根車３（図１参照）の回転によって昇圧された流体の圧力よりも高いことが重要である。
【００８３】
逆止弁１３２は、オイルタンク１３０からシール室２５に向かう方向にのみオイルが流れることを許容する。シール室２５にはオイル出口ライン１２７がさらに接続され、このオイル出口ライン１２７はオイルタンク１３０に連通している。このような構成により、オイルは、オイルタンク１３０からシール室２５に供給されて該シール室２５を満たした後、オイル出口ライン１２７を通じて再びオイルタンク１３０に戻される。このようにして、オイルはオイルタンク１３０とシール室２５との間を循環する。オイル出口ライン１２７には閉止弁１３５が設けられており、停電などの緊急時には、この閉止弁１３５が閉られ、オイルの循環が停止されるようになっている。
【００８４】
シール室２５に供給されるオイルの圧力は、主ポンプによって昇圧される流体の圧力よりも高くなるように設定される。例えば、主ポンプによって流体（例えば超臨界流体）が約１５ＭＰａにまで昇圧される場合には、シール室２５内のオイルの圧力は１６ＭＰａ程度に維持される。このように、シール室２５内のオイルは主ポンプによって昇圧される流体の圧力よりも高いため、微量のオイルがシールリング２１Ａ，２１Ｂとシールリング本体２２Ａ，２２Ｂとの間を通ってシール室２５の外部に流れる。したがって、回転する羽根車３によって昇圧された流体は、シール室２５に入り込むことがなく、ポンプ外部への流体の漏洩が防止される。なお、低圧側のシールリング２１Ｂと低圧側のシールリング本体２２Ｂとの間を通過したオイルは図示しないドレインからポンプ外部に排出される。
【００８５】
停電などに起因してオイルポンプ１３１が停止すると、閉止弁１３５が閉じられ、オイルの流通が停止される。この状態では、オイルポンプ１３１によるオイルの加圧が停止されるが、逆止弁１３２と閉止弁１３５との間のオイルの圧力（すなわち、シール室２５内のオイルの圧力）はアキュムレータ１３４によって維持される。したがって、オイルポンプ１３１が停止した場合であっても、昇圧された流体がシール室２５に入り込むことがなく、流体のポンプ外部への漏洩が防止される。
【００８６】
オイルポンプ１３１はオイルの圧力をポンプ内の流体の圧力より高くして、シール室２５にオイルを供給し、さらにはオイルを循環させることのできるポンプであり、ギアポンプなどが用いられる。
【００８７】
万一、プラント内の可燃性ガスが漏れ、仮に可燃性ガスが閉止弁１３５に接触しても、引火の虞が無いように、閉止弁１３５は防爆弁である。防爆型の閉止弁１３５としては、例えば、空気圧駆動弁、油圧駆動弁などを使用することができるが、それに限らない。空気圧駆動弁や油圧駆動弁は、構造が簡単で、大きな弁駆動力を得ることができるという利点を有する。したがって、空気圧駆動弁や油圧駆動弁は、緊急時に確実に閉止することが可能である。さらに、空気圧駆動弁や油圧駆動弁は、そのまま防爆指定地域で使用ができるという利点がある。一方、電気式閉止弁は、漏電、ショートなどに起因する引火を防止するために特別な防爆構造を備える必要がある。
【００８８】
さらに、電力供給事情が不安定な地域で、電源が機能しない場合であっても、電源とは無関係に独立した空気供給システムや油供給システムから、閉止弁１３５に空気または油を供給することが可能である。したがって、空気圧駆動弁または油圧駆動弁から構成される閉止弁１３５は、非常時の閉止動作を確実に行うことができ、かつその閉止状態を継続することができる。
【００８９】
閉止弁１３５は、急速動作性とシール性に優れた弁体を備えることが要求される。この要件を満足する弁体としてはボールバタフライ弁などが考えられるが、これに限ったものではなく、急速動作性とシール性に優れたものであればよい。例えば、閉止弁１３５の弁体はグローブ弁であってもよい。
【００９０】
図５に示す一実施形態では、閉止弁１３５は、空気圧駆動弁または油圧駆動弁である。閉止弁１３５は、空気またはオイルを閉止弁１３５のアクチュエータ（例えばピストン）１３５ａに送る作動流体供給ライン１３７に接続されている。作動流体供給ライン１３７には作動流体供給弁１３８が取り付けられている。作動流体供給弁１３８は、防爆指定地域から隔離壁１４０で隔離された防爆不要領域内に配置されている。したがって、作動流体供給弁１３８としては、電磁弁または電動弁を使用することができる。作動流体供給弁１３８が開くと、空気またはオイルは作動流体供給ライン１３７を通って閉止弁１３５のアクチュエータ１３５ａに供給され、閉止弁１３５を閉じる。
【００９１】
オイルポンプ１３１は、その原動機として電動モータ１３１ａを備えている。本実施形態では、オイルポンプ１３１は主電源１４７および予備電源１４８に接続されている。通常は、電力は主電源１４７からオイルポンプ１３１に供給される。停電などにより主電源１４７が電力を供給できなくなった場合には、電力は予備電源１４８からオイルポンプ１３１に供給される。予備電源１４８は、バッテリー、あるいはデイーゼルエンジン駆動発電機などから構成することができる。
【００９２】
図５において１台のオイルポンプ１３１が図示されているが、常用ポンプと予備ポンプを含む、２台またはそれよりも多いオイルポンプ１３１を設置してもよい。この場合、常用ポンプの電動モータは主電源１４７から給電され、予備ポンプの電動モータは予備電源１４８から給電される構成としてもよい。また予備ポンプの原動機は、電動モータではなく、蒸気タービンであってもよい。
【００９３】
オイルポンプ１３１を停止せざるを得ない非常状態を検出するために、オイルポンプ１３１と逆止弁１３２の間に、オイルポンプ１３１の吐出圧力を検出し、検出した吐出圧力を示す信号Ａを出力する圧力検出器１５１が配置されている。圧力検出器１５１としては、圧力センサ、圧力スイッチ、圧力トランスミッタなどを使用することができる。さらに、オイルポンプ１３１には、その回転速度を検出し、検出した回転速度を示す信号Ｂを出力する回転速度検出器１５２が設けられている。回転速度検出器１５２として、例えば、速度トランスミッタなどの発信機能付き速度計を使用することができる。
【００９４】
オイルポンプ１３１は、その運転を制御するポンプコントローラ１３１ｂを備えている。オイルポンプ１３１自体の運転に関するインターロックが構成されると、ポンプコントローラ１３１ｂからインターロック信号Ｃが出力される。このインターロック信号Ｃは、オイルポンプ１３１の上記非常状態を検出するための信号として使用される。
【００９５】
主電源１４７からオイルポンプ１３１まで延びる主電力ライン１５５には、停電検出器１５７、電流測定器１５８、電圧測定器１５９、電力測定器１６０が取り付けられている。停電検出器１５７は停電を検出したときに停電検出信号Ｇを出力するように構成されている。電流測定器１５８、電圧測定器１５９、および電力測定器１６０は、それぞれ、オイルポンプ１３１に供給される電流、電圧、および電力を示す信号Ｄ，Ｅ，Ｆを出力するように構成されている。
【００９６】
さらに、主電力ライン１５５には、電力遮断装置１６１が配置されている。この電力遮断装置１６１は、過電流を検出して電力を遮断する機能を備えている。加えて、電力遮断装置１６１は、外部からの電力遮断／電力接続の指示により電力遮断／電力接続の動作をするように構成されてもよい。また、電力遮断装置１６１は、電力遮断状態および電力接続状態を示す信号を出力するように構成されてもよい。図５においては、電力遮断装置１６１から出力される信号、および外部から入力される信号をまとめてＨと表記する。
【００９７】
予備電源１４８からオイルポンプ１３１まで延びる予備電力ライン１７１には、予備電源故障検出器１７２が取り付けられている。予備電源故障検出器１７２は予備電源１４８の故障を検出し、予備電源１４８の故障を示す信号Ｌを出力するように構成されている。
【００９８】
オイルポンプ１３１、電源１４７，１４８、圧力検出器１５１、回転速度検出器１５２、停電検出器１５７、電流測定器１５８、電圧測定器１５９、電力測定器１６０、電力遮断装置１６１、および予備電源故障検出器１７２は、防爆構造を有しており、防爆指定領域内に配置されている。
【００９９】
圧力検出器１５１、回転速度検出器１５２、停電検出器１５７、電流測定器１５８、電圧測定器１５９、電力測定器１６０、電力遮断装置１６１、および予備電源故障検出器１７２は、オイルポンプ１３１の運転状態を示す信号Ａ乃至Ｈおよび信号Ｌを発する運転状態検出器である。これらの運転状態検出器からの信号Ａ乃至Ｈおよび信号Ｌは、システムコントローラ１６５に送られる。システムコントローラ１６５は、信号Ａ乃至Ｈおよび信号Ｌに基づき、オイルポンプ１３１の非常状態を検出し、指示信号Ｍを作動流体供給弁１３８に送信するように構成される。指示信号Ｍを受けると、作動流体供給弁１３８が開き、空気またはオイルは作動流体供給ライン１３７を通って閉止弁１３５のアクチュエータ１３５ａに供給される。その結果、閉止弁１３５が閉じられる。
【０１００】
システムコントローラ１６５は、作動流体供給弁１３８と同様に、閉止弁１３５などが配置される防爆指定地域から隔離壁１４０で隔離された防爆不要領域内に配置されている。作業員は、安全な場所から閉止弁１３５を遠隔操作して閉止弁１３５を閉じることも可能である。
【０１０１】
本実施形態によれば、システムコントローラ１６５は、オイルポンプ１３１が非常状態にあるときに、作動流体供給弁１３８を開くことで、閉止弁１３５を速やかに閉じることができる。すなわち、主電源１４７および予備電源１４８の両方が使用できない場合でも、可燃性ガス等の引火などの危険を回避し、主ポンプからの流体の漏洩を防止できるシールシステムの構成を提供することができる。
【０１０２】
上述したオイルポンプ１３１とシール室２５との間に位置する逆止弁１３２と、逆止弁１３２とシール室２５との間に配置された少なくとも１つのアキュムレータ１３４と、オイル出口ライン１２７に取り付けられた閉止弁１３５は、オイルポンプ１３１が停止しているときにシール室２５内のオイルの圧力を保持する圧力保持機構を構成する。
【０１０３】
一実施形態では、オイルポンプ１３１の吐出圧力がしきい値よりも低くなった時に、システムコントローラ１６５は閉止弁１３５を閉止してもよい。例えば、主ポンプ内部圧力が１５ＭＰａで、オイルポンプ１３１により加圧されたオイル圧力が１６ＭＰａである場合は、しきい値は、１５ＭＰａよりも高くかつ１６ＭＰａよりも低い値（例えば１５．８ＭＰａ）に設定される。オイルポンプ１３１の吐出圧力は、オイルポンプ１３１と逆止弁１３２の間に配置された圧力検出器１５１によって検出される。この圧力検出器１５１は、オイルポンプ１３１の吐出圧力を検出し、検出した吐出圧力を示す信号Ａをシステムコントローラ１６５に送信する。システムコントローラ１６５は、信号Ａに示されるオイルポンプ１３１の吐出圧力がしきい値よりも低くなった時に、作動流体供給弁１３８を開いて空気またはオイルを閉止弁１３５のアクチュエータ１３５ａに供給し、閉止弁１３５を閉止する。
【０１０４】
一実施形態では、オイルポンプ１３１の回転速度がしきい値よりも低くなった時に、システムコントローラ１６５は閉止弁１３５を閉止してもよい。例えば、オイルポンプ１３１の定格回転速度が１５００ｍｉｎ−１である場合は、圧力は回転速度の二乗に比例するので、しきい値は、１５００ｍｉｎ−１よりも２％低い１４７０ｍｉｎ−１に設定される。オイルポンプ１３１の回転速度は、オイルポンプ１３１の回転軸に取り付けられた回転速度検出器１５２によって検出される。この回転速度検出器１５２は、オイルポンプ１３１の回転速度を検出し、検出した回転速度を示す信号Ｂをシステムコントローラ１６５に送信する。システムコントローラ１６５は、信号Ｂに示されるオイルポンプ１３１の回転速度がしきい値よりも低くなった時に、作動流体供給弁１３８を開いて空気またはオイルを閉止弁１３５のアクチュエータ１３５ａに供給し、閉止弁１３５を閉止する。
【０１０５】
図６は図１に示すメカニカルシール２０を含むシールシステムの一実施形態を示す模式図である。図６に示すように、本実施形態のメカニカルシール２０は、背面合せ（バックトウバック）に配列された２対の回転側シール部材および固定側シール部材から基本的に構成されるダブルメカニカルシールである。より詳しくは、メカニカルシール２０は、回転軸１と一体に回転する２つのシールリング（第１および第２の回転側シール部材）２１Ａ，２１Ｂと、これらのシールリング２１Ａ，２１Ｂにそれぞれに摺接する２つのシールリング本体（第１および第２の固定側シール部材）２２Ａ，２２Ｂと、これらのシールリング本体２２Ａ，２２Ｂをシールリング２１Ａ，２１Ｂにそれぞれ押し付けるスプリング（押圧機構）２３，２３とを備えている。
【０１０６】
回転軸１上にはスリーブ２４が固定され、このスリーブ２４の外周面上に上記シールリング２１Ａ，２１Ｂが固定されている。上記シールリング本体２２Ａ，２２Ｂは、固定側部材に支持されている。２対のシールリング２１Ａ，２１Ｂおよびシールリング本体２２Ａ，２２Ｂは、回転軸１に垂直な平面に関して対称に配置される。
【０１０７】
メカニカルシール２０は、シール室２５内に配置されている。シール室２５は、スタッフィングボックス１２Ａ（または１２Ｂ）と回転軸１との間に形成されている。このシール室２５にはオイル供給ライン２２６が接続され、その端部はオイルタンク（オイル貯留部）２３０に接続されている。オイル供給ライン２２６には、オイルタンク２３０から供給されるオイルを加圧してシール室２５に移送するオイルポンプ２３１と、オイルポンプ２３１とシール室２５との間に位置して逆止弁２３２が設けられている。さらに、オイル供給ライン２２６には分岐ライン２３３が接続され、この分岐ライン２３３には３つのアキュムレータ２３４が並列に接続されている。オイル供給ライン２２６と分岐ライン２３３との接続点は、逆止弁２３２とシール室２５との間に位置している。
【０１０８】
各アキュムレータ２３４の内部には図示しないダイヤフラム（隔壁）が配置され、窒素ガスなどの気体が封入されている。シール室２５に移送されるオイルの一部は分岐ライン２３３を通って３つのアキュムレータ２３４内に導入され、アキュムレータ２３４内に蓄積される。アキュムレータ２３４内に蓄積されたオイルは、上記気体の圧力により加圧される。したがって、アキュムレータ２３４は、シール室２５に供給されたオイルの圧力を保持する機能を有している。
【０１０９】
本実施形態では、３つのアキュムレータ２３４が設けられているが、本発明はこれに限られない。例えば、単数のアキュムレータであってもよく、あるいは、２つまたは４つ以上のアキュムレータを設けてもよい。要は、アキュムレータによって保持されるオイルの圧力が、羽根車３（図１参照）の回転によって昇圧された流体の圧力よりも高いことが重要である。
【０１１０】
逆止弁２３２は、オイルタンク２３０からシール室２５に向かう方向にのみオイルが流れることを許容する。シール室２５にはオイル出口ライン２２７がさらに接続され、このオイル出口ライン２２７はオイルタンク２３０に連通している。このような構成により、オイルは、オイルタンク２３０からシール室２５に供給されて該シール室２５を満たした後、オイル出口ライン２２７を通じて再びオイルタンク２３０に戻される。このようにして、オイルはオイルタンク２３０とシール室２５との間を循環する。オイル出口ライン２２７には閉止弁２３５が設けられており、停電などの緊急時には、この閉止弁２３５が閉られ、オイルの循環が停止されるようになっている。
【０１１１】
シール室２５に供給されるオイルの圧力は、主ポンプによって昇圧される流体の圧力よりも高くなるように設定される。例えば、主ポンプによって流体（例えば超臨界流体）が約１５ＭＰａにまで昇圧される場合には、シール室２５内のオイルの圧力は１６ＭＰａ程度に維持される。このように、シール室２５内のオイルは主ポンプによって昇圧される流体の圧力よりも高いため、微量のオイルがシールリング２１Ａ，２１Ｂとシールリング本体２２Ａ，２２Ｂとの間を通ってシール室２５の外部に流れる。したがって、回転する羽根車３によって昇圧された流体は、シール室２５に入り込むことがなく、ポンプ外部への流体の漏洩が防止される。なお、低圧側のシールリング２１Ｂと低圧側のシールリング本体２２Ｂとの間を通過したオイルは図示しないドレインからポンプ外部に排出される。
【０１１２】
停電などに起因してオイルポンプ２３１が停止すると、閉止弁２３５が閉じられ、オイルの流通が停止される。この状態では、オイルポンプ２３１によるオイルの加圧が停止されるが、逆止弁２３２と閉止弁２３５との間のオイルの圧力（すなわち、シール室２５内のオイルの圧力）はアキュムレータ２３４によって維持される。したがって、オイルポンプ２３１が停止した場合であっても、昇圧された流体がシール室２５に入り込むことがなく、流体のポンプ外部への漏洩が防止される。
【０１１３】
オイルポンプ２３１はオイルの圧力をポンプ内の流体の圧力より高くして、シール室２５にオイルを供給し、さらにはオイルを循環させることのできるポンプであり、ギアポンプなどが用いられる。
【０１１４】
閉止弁２３５は、緊急時に速やかに安全な状態を保てるようにするため、応答速度の速い電動弁あるいは電磁弁である。電動弁と電磁弁は、電気の供給に伴って開閉動作する弁である。電動弁は電動モータの回転により、電磁弁はソレノイドの動作により、弁体の開閉動作を行なう。電磁弁は、一般的には小径であり、中低圧の流体に適している。流体が高圧になるほど、流体の圧力を利用したパイロット式などの特殊設計を採用する必要がある。しかし、電磁弁は応答性がよいので、応答性を重視する場合には好適である。
【０１１５】
電動弁は、電磁弁に比較すると応答性は若干劣るが、電動モータにより大きな弁駆動力を得ることが出来ることと、閉止時のシール性が高いという利点がる。このため、本実施形態に係るシールシステムのように、流体の圧力が高く、閉止時に確実にシールして流体の圧力を保持することが要求される場合に好適である。
【０１１６】
高圧に適している弁の動作方式として空気圧駆動方式など、流体を作動媒体に用いたバルブがある。しかしながら、作動媒体が供給ラインを通してバルブに到達し、さらに駆動力を発生させる始動圧力まで圧力が上昇するのに時間がかかる。特に作動媒体の供給ラインやシリンダの容積が大きいほど時間のかかる傾向がある。それに対して、電動弁や電磁弁は、通電すると瞬時に駆動力が発生して弁体が動くので、応答性が非常に良い。また、流体を作動媒体に用いたバルブの場合には、流体を送り出すためにある程度の流路面積が必要だが、流路面積を大きくすると流路の容積も大きくなり、圧力の伝播速度の確保と圧力の上昇速度の関係がトレードオフの関係になって流路設計が難しい。電動弁や電磁弁は、そのような問題はなく、電気配線のみが実質的に必要な工事であり、維持管理が容易かつ安価である。
【０１１７】
閉止弁２３５に電力を供給するための電源は、オイルポンプ２３１用の電源とは別の電源としてもよい。このように構成すれば、停電によりオイルポンプ２３１が停止したときの閉止弁２３５の閉止動作を確実とすることができる。
【０１１８】
閉止弁２３５は、急速動作性とシール性に優れた弁体を備えることが要求される。この要件を満足する弁体としてはボールバタフライ弁などが考えられるが、これに限ったものではなく、急速動作性とシール性に優れたものであればよい。たとえば閉止弁２３５の弁体はグローブ弁であってもよい。
【０１１９】
オイルポンプ２３１は、その原動機として電動モータ２３１ａを備えている。本実施形態では、オイルポンプ２３１および閉止弁２３５は主電源２４７および予備電源２４８に接続されている。通常は、電力は主電源２４７からオイルポンプ２３１および閉止弁２３５に供給される。停電などにより主電源２４７が電力を供給できなくなった場合には、電力は予備電源２４８からオイルポンプ２３１および閉止弁２３５に供給される。予備電源２４８は、バッテリー、あるいはデイーゼルエンジン駆動発電機などから構成することができる。
【０１２０】
図６において１台のオイルポンプ２３１が図示されているが、常用ポンプと予備ポンプを含む、２台またはそれよりも多いオイルポンプ２３１を設置してもよい。この場合、常用ポンプの電動モータは主電源２４７から給電され、予備ポンプの電動モータは予備電源２４８から給電される構成としてもよい。また予備ポンプの原動機は、電動モータではなく、蒸気タービンであってもよい。
【０１２１】
オイルポンプ２３１を停止せざるを得ない非常状態を検出するために、オイルポンプ２３１と逆止弁２３２の間に、オイルポンプ２３１の吐出圧力を検出し、検出した吐出圧力を示す信号Ａを出力する圧力検出器２５１が配置されている。圧力検出器２５１としては、圧力センサ、圧力スイッチ、圧力トランスミッタなどを使用することができる。さらに、オイルポンプ２３１には、その回転速度を検出し、検出した回転速度を示す信号Ｂを出力する回転速度検出器２５２が設けられている。回転速度検出器２５２として、例えば、速度トランスミッタなどの発信機能付き速度計を使用することができる。
【０１２２】
オイルポンプ２３１は、その運転を制御するポンプコントローラ２３１ｂを備えている。オイルポンプ２３１自体の運転に関するインターロックが構成されると、ポンプコントローラ２３１ｂからインターロック信号Ｃが出力される。このインターロック信号Ｃは、オイルポンプ２３１の上記非常状態を検出するための信号として使用される。
【０１２３】
主電源２４７からオイルポンプ２３１まで延びる主電力ライン２５５には、停電検出器２５７、電流測定器２５８、電圧測定器２５９、電力測定器２６０が取り付けられている。停電検出器２５７は停電を検出したときに停電検出信号Ｇを出力するように構成されている。電流測定器２５８、電圧測定器２５９、および電力測定器２６０は、それぞれ、オイルポンプ２３１に供給される電流、電圧、および電力を示す信号Ｄ，Ｅ，Ｆを出力するように構成されている。
【０１２４】
さらに、主電力ライン２５５には、電力遮断装置２６１が配置されている。この電力遮断装置２６１は、過電流を検出して電力を遮断する機能を備えている。加えて、電力遮断装置２６１は、外部からの電力遮断／電力接続の指示により電力遮断／電力接続の動作をするように構成されてもよい。また、電力遮断装置２６１は、電力遮断状態および電力接続状態を示す信号を出力するように構成されてもよい。図６においては、電力遮断装置２６１から出力される信号、および外部から入力される信号をまとめてＨと表記する。
【０１２５】
予備電源２４８からオイルポンプ２３１まで延びる予備電力ライン２７１には、予備電源故障検出器２７２が取り付けられている。予備電源故障検出器２７２は予備電源２４８の故障を検出し、予備電源２４８の故障を示す信号Ｌを出力するように構成されている。
【０１２６】
圧力検出器２５１、回転速度検出器２５２、停電検出器２５７、電流測定器２５８、電圧測定器２５９、電力測定器２６０、電力遮断装置２６１、および予備電源故障検出器２７２は、オイルポンプ２３１の運転状態を示す信号Ａ乃至Ｈおよび信号Ｌを発する運転状態検出器である。これらの運転状態検出器からの信号Ａ乃至Ｈおよび信号Ｌは、システムコントローラ２６５に送られる。システムコントローラ２６５は、信号Ａ乃至Ｈおよび信号Ｌに基づき、オイルポンプ２３１の非常状態を検出し、指示信号Ｎを閉止弁２３５に送信するように構成される。指示信号Ｎを受けると、閉止弁２３５が閉じられる。
【０１２７】
本実施形態によれば、システムコントローラ２６５は、オイルポンプ２３１が非常状態にあるときに、閉止弁２３５を速やかに閉じることができる。
【０１２８】
上述したオイルポンプ２３１とシール室２５との間に位置する逆止弁２３２と、逆止弁２３２とシール室２５との間に配置された少なくとも１つのアキュムレータ２３４と、オイル出口ライン２２７に取り付けられた閉止弁２３５は、オイルポンプ２３１が停止しているときにシール室２５内のオイルの圧力を保持する圧力保持機構を構成する。
【０１２９】
一実施形態では、オイルポンプ２３１の吐出圧力がしきい値よりも低くなった時に、システムコントローラ２６５は閉止弁２３５を閉止してもよい。例えば、主ポンプ内部圧力が１５ＭＰａで、オイルポンプ２３１により加圧されたオイル圧力が１６ＭＰａである場合は、しきい値は、１５ＭＰａよりも高くかつ１６ＭＰａよりも低い値（例えば１５．８ＭＰａ）に設定される。オイルポンプ２３１の吐出圧力は、オイルポンプ２３１と逆止弁２３２の間に配置された圧力検出器２５１によって検出される。この圧力検出器２５１は、オイルポンプ２３１の吐出圧力を検出し、検出した吐出圧力を示す信号Ａをシステムコントローラ２６５に送信する。システムコントローラ２６５は、信号Ａに示されるオイルポンプ２３１の吐出圧力がしきい値よりも低くなった時に、閉止弁２３５を閉止する。
【０１３０】
一実施形態では、オイルポンプ２３１の回転速度がしきい値よりも低くなった時に、システムコントローラ２６５は閉止弁２３５を閉止してもよい。例えば、オイルポンプ２３１の定格回転速度が１５００ｍｉｎ−１である場合は、圧力は回転速度の二乗に比例するので、しきい値は、１５００ｍｉｎ−１よりも２％低い１４７０ｍｉｎ−１に設定される。オイルポンプ２３１の回転速度は、オイルポンプ２３１の回転軸に取り付けられた回転速度検出器２５２によって検出される。この回転速度検出器２５２は、オイルポンプ２３１の回転速度を検出し、検出した回転速度を示す信号Ｂをシステムコントローラ２６５に送信する。システムコントローラ２６５は、信号Ｂに示されるオイルポンプ２３１の回転速度がしきい値よりも低くなった時に、閉止弁２３５を閉止する。
【０１３１】
図７は、シール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の構成および動作は、図６に示す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７に示す実施形態では、電動弁または電磁弁からなる閉止弁２３５に電力を供給するための電源８０は、オイルポンプ２３１用の電源２４７，２４８とは別の電源として設けられている。このように構成すれば、停電によりオイルポンプ２３１が停止したときの閉止弁２３５の閉止動作を確実とすることができる。電源８０は、バッテリーなどから構成することができる。
【０１３２】
以上述べたように、本発明の各実施形態は、ＣＯ２やＨ２Ｓなどの超臨界流体を取り扱うための高圧ポンプに適用することができる。これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１３３】
本発明は、揮発性可燃成分や硫化水素などの有害成分を含む流体の漏洩を防止するためのシールシステムを備えたポンプに利用可能である。
【符号の説明】
【０１３４】
１      回転軸
２      ケーシング
２Ａ    インナーケーシング
２Ｂ    アウターケーシング
３      羽根車
４      ピン
５      通しボルト
６      吸込口
７      吐出口
８Ａ，８Ｂ    ラジアル軸受
９      スラスト軸受
１０      バランス室
１１      連通ライン
１２Ａ，１２Ｂ      スタッフィングボックス
１３      ケーシングカバー
１４      ガイドベーン
１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ    Ｏリング
１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ    環状溝
１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ    圧力検知ポート
２０      メカニカルシール
２１Ａ    シールリング（第１の回転側シール部材）
２１Ｂ    シールリング（第２の回転側シール部材）
２２Ａ    シールリング本体（第１の固定側シール部材）
２２Ｂ    シールリング本体（第２の固定側シール部材）
２３      スプリング（押圧機構）
２４      スリーブ
２５      シール室
２６      オイル供給ライン
２７      オイル出口ライン
３０      オイルタンク（オイル貯留部）
３１      第１オイルポンプ
３２      第１逆止弁
３３      分岐ライン
３４      アキュムレータ
３５      閉止弁
４０，４０Ａ，４０Ｂ    バイパスライン
４２      第２オイルポンプ
４４      第２逆止弁
４７      主電源
４８      予備電源
５１      圧力検出器
５２      回転速度検出器
５５      主電力ライン
５７      停電検出器
５８      電流測定器
５９      電圧測定器
６０      電力測定器
６１      電力遮断装置
６５      システムコントローラ
７０      電力遮断装置
７１      予備電力ライン
７２      圧力検出器
７３      回転速度検出器
７５      蒸気タービン
７６      蒸気供給ライン
７７      蒸気供給弁
８０      クラッチ
９１      第３オイルポンプ
９３      第３逆止弁
１０１    停電検出器
１０２    電流測定器
１０３    電圧測定器
１０４    電力測定器
１１０    圧力検出器
１１１    回転速度検出器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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