(57)【要約】【課題】水中ポンプを水中に据え付けたままシール室に浸入した浸入水を排出し、浸入水を排出する作業の簡単化や労力軽減をコストを低減させながら実現できる水中ポンプ装置、及び浸入水排出方法を提供する。【解決手段】水中ポンプ装置において、シール室２０の水分量を検出する水分検出手段２１と、シール室２０に供給管２３を介して油補給する給油タンク２４と、シール室２０底部に接続される排出路２５とを有し、水分検出手段２１による検出値が所定値に達したら、給油タンク２４の油をシール室２０に補給して溜っている水を排出路２５から排水させる水抜き制御を行わせる制御手段３４を設けるにあたり、シール室２０への潤滑油補給による水分の強制押出し移動が重力によって行われるように、排出管２５における設定最高液面の高さ位置が、給油タンク２４の油出口２４ａの高さ位置よりも、油出口２４ａのシール室２０に対する高さに水と潤滑油との比重差を乗じ、かつ、水の比重で除した値を越して低くなる状態に設定する。【選択図】図４
2008069726.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸を介してモータで駆動される羽根車と、前記モータと前記羽根車との間の前記主軸に設けられるメカニカルシールを収容するシール室と、前記シール室の水分の量又は潤滑油に対する水分量の比率を検出する水分検出手段と、前記シール室に接続される供給管を介して潤滑油を補給する給油タンクと、前記シール室の底部に接続される排出路とを有して成る水中ポンプ装置であって、
前記排出路における設定最高液面の高さ位置が、前記給油タンクの油出口の高さ位置よりも、前記油出口の前記シール室に対する高さに水と潤滑油との比重差を乗じ、かつ、水の比重で除した値を越して低くなる状態に設定され、
前記水分検出手段による検出値が所定値に達したら、重力を利用して前記給油タンクの潤滑油を前記シール室に補給することでその底部に溜っている浸入水又は水と潤滑油との混合物を前記排出路を通して排出させる水抜き制御を行う制御手段を設けてある水中ポンプ装置。
【請求項２】
前記シール室に、その上端部に連通する大気開放路と、この大気開放路の開閉が可能で、かつ、通常は閉じ位置に維持される切換弁と、潤滑油の油面レベルを検出する油面検出手段とを設け、前記制御手段は、前記シール室への潤滑油補給の開始時における前記シール室の油面レベルが設定高さ位置よりも低い場合には、その低い油面レベルの検出時から、前記給油タンクからの油補給によって前記シール室の油面レベルが設定高さ位置に上昇するまでの間は前記切換弁を開き位置に切換えるエア抜き制御を行うものに構成されている請求項１に記載の水中ポンプ装置。
【請求項３】
前記排出路には前記シール室から排出された浸入水又は潤滑油を貯留可能な排液タンクが設けられており、前記排液タンクにおける貯留液面の設定最高高さ位置が、前記給油タンクにおける油出口の高さ位置よりも、前記油出口の前記シール室に対する高さに水と潤滑油との比重差を乗じ、かつ、水の比重で除した値よりも低くなる状態に設定されている請求項１又は２に記載の水中ポンプ装置。
【請求項４】
前記給油タンクと前記排液タンクとが、水中ポンプが埋没されている水溜り箇所の水面より上方に配置されている請求項３に記載の水中ポンプ装置。
【請求項５】
前記排出路には前記シール室から排出された浸入水又は潤滑油を貯留可能な排液タンクが設けられており、前記排液タンクにおける貯留液面の設定最高高さ位置が、前記給油タンクにおける油出口の高さ位置よりも、前記油出口の前記シール室に対する高さに水と潤滑油との比重差を乗じ、かつ、水の比重で除した値を越して低くなる状態に設定され、
前記切換弁は、前記排液タンクの上部に接続される第１ポートと、前記大気開放路に接続される第２ポートと、大気開放される第３ポートとを有し、前記第１ポートと前記第３ポートとを連通させ、かつ、前記第２ポートは閉じる第１位置と、前記第２ポートと前記第３ポートとを連通させ、かつ、前記第１ポートは閉じる第２位置との切換えが自在な三方弁に構成され、
前記エア抜き制御時には前記三方弁を前記第２位置に切換え、前記水抜き制御時には前記三方弁を前記第１位置に切換えるように前記制御手段が構成され、
前記給油タンクと前記排液タンクとをこの順に上から下に並べて構成されるタンク設備が、水中ポンプが埋没されている水溜り箇所の水面より上方に配置されている請求項２に記載の水中ポンプの水抜き装置。
【請求項６】
主軸を介してモータで駆動される羽根車と、前記モータと前記羽根車との間の前記主軸に設けられるメカニカルシールを収容するシール室と、前記シール室の水分の量又は潤滑油に対する水分量の比率を検出する水分検出手段と、前記シール室に接続される供給管を介して潤滑油を補給する給油タンクと、前記シール室の底部に接続される排出路とを有して成る水中ポンプのシール室の浸入水排出方法であって、
前記排出路における設定最高液面の高さ位置を、前記給油タンクの油出口の高さ位置よりも、前記油出口の前記シール室に対する高さに水と潤滑油との比重差を乗じ、かつ、水の比重で除した値を越して低くしておき、前記水分検出手段による検出値が所定値に達したら、重力を利用して前記給油タンクの潤滑油を前記シール室に補給することによって前記シール室の底部に溜っている浸入水又は水と潤滑油との混合物を前記排出路を通して排出させる水中ポンプのシール室の浸入水排出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中ポンプ装置及び水中ポンプのシール室の浸入水排出方法に係り、詳しくは主軸を介してモータで駆動される羽根車と、前記モータと前記ポンプとの間の前記主軸に設けられるメカニカルシールを収容するシール室とを有して成る水中ポンプ装置及び水中ポンプのシール室の浸入水排出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の水中ポンプにおいては、モータへの浸水を防止すべく主軸にメカニカルシールが装備されており、メカニカルシールは、これを囲繞するメカニカルシール室（以下、「シール室」と略称する）内において潤滑油に漬されている。潤滑油に漬されているメカニカルシールは、水分がモータ側に浸入するのを阻止するためのものであるが、シールの構造上、極僅かながらシール室に水分が滲みこんで来ることは避けられない。従って、使用時間の経過に伴ってシール室には水分が増加してくるので、定期的に水中ポンプを一旦水中から引き上げ、潤滑油の一部を抜き取って目視確認する必要があった。
【０００３】
前記定期点検は、水中に据え付けられている水中ポンプを水面上に引き上げる作業（又はその作業に加え、引き上げられた水中ポンプを整備作業場所に横移動させる作業）、及び潤滑油を抜き取っての確認作業（又は、それに加えて潤滑油の補給作業）という面倒で煩わしい作業を伴う。このとき、メカニカルシールの異常が疑われる場合には、水中ポンプの分解、部品交換、再組付けという作業を行うことになる。そこで、特許文献１において開示されるように、シール室に浸水検知器等の水分検出手段を設けることにより、水中ポンプを引き上げることなく水中に据え付けたままの状態でシール室の水分が過剰状態に至ったことを知ることが可能となる技術が開発されている。これにより、異常の有無に拘らずに水中ポンプを引き上げて確認（定期点検）する無駄が省けるようになるとともに、水分の増加が著しいことをもってメカニカルシールの異常を早期に検知することも可能になるという利点がある。
【０００４】
前記特許文献１による水中ポンプでは、水分検出手段の検出値が所定値を越えると異常であると判断できるから、その異常検出後直ちに、或いはしかる後に水中ポンプを水中から引き上げ、シール室を分解する等して侵入した水を取り除くとか、それに加えて潤滑油を補給したりすることになる。このように、水中ポンプの引き上げや点検整備を必要時にのみ行えば良い点で、従来に比べて改善されているものの、水中ポンプの引き上げや潤滑油の補給等の煩わしい作業を行う必要がある。
【０００５】
そこで、特許文献２において開示されるように、浸水検知器に加えて、シール室の上端部に接続される大気開放配管と、シール室の上側に形成されている浸水検知槽の下部に接続される水抜き配管、及びモータ室下端部に接続される空気入れ配管を設ける技術が開発されている。この技術によれば、浸水して浸水検知器が作動すると地上に置かれた空気圧縮機の空気を空気入れ配管を通してモータ室に供給し、浸水した水を水抜き配管を通して地上部に排出させることができるので、水中ポンプを引き上げることなく水中に据え付けたまま浸入水を排出する水抜き作業が行える、というものである。
【特許文献１】特開２００６−９７６４５号公報
【特許文献２】特開昭６１−４３２９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２において開示された技術では、水中に据え付けた状態でシール室に浸入した水を排出する水抜き作業を行うためには、そのための駆動源である空気圧縮機（コンプレッサー等）を地上部に用意しなければならず、コストが嵩むものとなる。このように、いずれの特許文献に示された技術でも、シール室に浸入した水の排出に関しては、コスト面やメンテナンス作業性の点でさらなる改善の余地が残されているものであった。
【０００７】
本発明の目的は、水中ポンプにおける重要な機能部位であるシール室に浸入した水を排出する水抜き作業を、水中ポンプを引き上げることなく水中に据え付けたままで行えるものとして、水抜きに関する作業の簡単化や労力軽減を図るとともに、そのための必要コストを従来よりも低減させながら実現できる水中ポンプ装置を提供する点にある。また、前記水中ポンプのシール室の浸入水排出方法を提供する点も目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明は、主軸８を介してモータ１１で駆動される羽根車３と、前記モータ１１と前記羽根車３との間の前記主軸８に設けられるメカニカルシール６を収容するシール室２０と、前記シール室２０の水分の量又は潤滑油に対する水分量の比率を検出する水分検出手段２１と、前記シール室２０に接続される供給管２３を介して潤滑油を補給する給油タンク２４と、前記シール室２０の底部に接続される排出路２５とを有して成る水中ポンプ装置において、
前記排出路２５における設定最高液面の高さ位置が、前記給油タンク２４の油出口２４ａの高さ位置よりも、前記油出口２４ａの前記シール室２０に対する高さに水と潤滑油との比重差を乗じ、かつ、水の比重で除した値を越して低くなる状態に設定され、
前記水分検出手段２１による検出値が所定値に達したら、重力を利用して前記給油タンク２４の潤滑油を前記シール室２０に補給することでその底部に溜っている浸入水又は水と潤滑油との混合物を前記排出路２５を通して排出させる水抜き制御を行う制御手段３４を設けてあることを特徴とするものである。尚、排出路２５とは、排出管だけでなく、タンク状の貯留空間等も含む概念の総称である。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の水中ポンプ装置において、前記シール室２０に、その上端部に連通する大気開放路２７と、この大気開放路２７の断続が可能で、かつ、通常は閉じ位置に維持される切換弁３１と、潤滑油の油面レベルを検出する油面検出手段１９とを設け、前記制御手段３４は、前記シール室２０への潤滑油補給の開始時における前記シール室２０の油面レベルが設定高さ位置よりも低い場合には、その低い油面レベルの検出時から、前記給油タンク２４からの油補給によって前記シール室２０の油面レベルが設定高さ位置に上昇するまでの間は前記切換弁３１を開き位置に切換えるエア抜き制御を行うものに構成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の水中ポンプ装置において、前記排出路２５には前記シール室２０から排出された浸入水又は潤滑油を貯留可能な排液タンク２６が設けらており、前記排液タンク２６における貯留液面の設定最高高さ位置が、前記給油タンク２４における油出口２４ａの高さ位置よりも、前記油出口２４ａの前記シール室２０に対する高さに水と潤滑油との比重差を乗じ、かつ、水の比重で除した値を越して低くなる状態に設定されていることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の水中ポンプ装置において、前記給油タンク２４と前記排液タンク２６とが、水中ポンプが埋没されている水溜り箇所Ｗの水面Ｌより上方に配置されていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項５に係る発明は、請求項２に記載の水中ポンプ装置において、前記排出路２５には前記シール室２０から排出された浸入水又は潤滑油を貯留可能な排液タンク２６が設けられており、前記排液タンク２６における貯留液面の設定最大高さ位置が、前記給油タンク２４における油出口２４ａの高さ位置よりも、前記油出口２４ａの前記シール室２０に対する高さに水と潤滑油との比重差を乗じ、かつ、水の比重で除した値を越して低くなる状態に設定され、
前記切換弁３１は、前記排液タンク２６の上部に接続される第１ポートｐ１と、前記大気開放路２７に接続される第２ポートｐ２と、大気開放される第３ポートｐ３とを有し、前記第１ポートｐ１と前記第３ポートｐ３とを連通させ、かつ、前記第２ポートｐ２は閉じる第１位置と、前記第２ポートｐ２と前記第３ポートｐ３とを連通させ、かつ、前記第１ポートｐ１は閉じる第２位置との切換えが自在な三方弁に構成され、
前記エア抜き制御時には前記三方弁３１を前記第２位置に切換え、前記水抜き制御時には前記三方弁３１を前記第１位置に切換えるように前記制御手段３４が構成され、
前記給油タンク２４と前記排液タンク２６とをこの順に上から下に並べて構成されるタンク設備Ｔが、水中ポンプが埋没されている水溜り箇所Ｗの水面Ｌより上方に配置されていることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項６に係る発明は、主軸８を介してモータ１１で駆動される羽根車３と、前記モータ１１と前記羽根車３との間の前記主軸８に設けられるメカニカルシール６を収容するシール室２０と、前記シール室２０の水分の量又は潤滑油に対する水分量の比率を検出する水分検出手段２１と、前記シール室２０に接続される供給管２３を介して潤滑油を補給する給油タンク２４と、前記シール室２０の底部に接続される排出路２５とを有して成る水中ポンプのシール室の浸入水排出方法において、
前記排出路２５における設定最高液面の高さ位置を、前記給油タンク２４の油出口２４ａの高さ位置よりも、前記油出口２４ａの前記シール室２０に対する高さに水と潤滑油との比重差を乗じ、かつ、水の比重で除した値を越して低くしておき、前記水分検出手段２１による検出値が所定値に達したら、重力を利用して前記給油タンク２４の潤滑油を前記シール室２０に補給することによって前記シール室２０の底部に溜っている浸入水又は水と潤滑油との混合物を前記排出路２５を通して排出させることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明は、水分検出手段が限界許容水分量に達したことの検知情報により、給油タンクの潤滑油をシール室に落下供給させ、それによってシール室底部に溜っている浸入水又は水と潤滑油との混合物を排出路を通して強制押し出し排出させるものであり、そのために排出路における設定最高液面の高さ位置が、給油タンクの油出口の高さ位置よりも、給油タンクの油出口のシール室に対する高さに水と潤滑油との比重差を乗じ、かつ、水の比重で除した値を越して低くなる状態に設定してある。給油タンクの油出口を排出路における設定最高液面に対して高くすることにより、潤滑油の持つ位置エネルギーによってシール室から水分を押し出して強制除去したり、或いはそれに加えて上昇移動させて水面上の回収部に排出させたりすることが可能になるのである。
【００１５】
その結果、水中ポンプにおける重要な機能部位であるシール室に浸入した水の排出を、水中ポンプを引き上げることなく水中に据え付けたままで行えるものとして、浸入水排出に関する作業の簡単化や労力軽減と、そのためのコストを従来よりも低減させながら実現することができる。この場合、水分検出手段として赤外線式油中水分計を用いることができる。
【００１６】
請求項２の発明によれば、必要時に弁の切換操作さえすれば位置エネルギーによる潤滑油のシール室への補給、並びにその潤滑油補給に伴うシール室からの浸入水の排出も同時に行うことができるのに加えて、大気開放路からの排気によって潤滑油の量を規定の量に復元させることも行えるようになる。つまり、水中ポンプを引き上げることなく水中に据え付けたまま、シール室から浸入水を排出する作業と潤滑油の補給だけでなく、潤滑油を規定量に戻すことも同時に、しかも専用の駆動源を用いることなく行える利点がある。
【００１７】
請求項３の発明によれば、シール室から排出した浸入水を排液タンクに回収できるようになり、位置エネルギーによって排水処理まで行える。請求項４の発明によれば、請求項３による効果を、装置の主要部が水面上に配置されて、より便利で扱い易い状態で得ることができる利点が得られる。
【００１８】
請求項５の発明によれば、請求項２の発明による効果が得られるとともに、シール室のエア抜き及び浸入水の排出やシール室への油補給の切換を担う三方弁を用い、給油タンクの下方に排液タンクが配置され、これらのタンク設備が水面上に配置されるので、水面上の装置部分のメンテナンスが容易になるほか、装置のコンパクト化が図れるという効果が追加さる水中ポンプ装置を提供することができる。
【００１９】
請求項６の発明によれば、位置エネルギーを利用して、シール室に浸入した水の排出を、水中ポンプを引き上げることなく水中に据え付けたままで行えるものとして、浸入水排出に関する作業の簡単化や労力軽減と、そのためのコストを従来よりも低減させながら実現する方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明による水中ポンプの水抜き装置の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１〜図３は水中ポンプの断面図やその据付構造を示す側面図、平面図、図４〜図９は水抜き装置の動作原理を示す一連の作用図、図１０は軸流型水中ポンプの断面図、図１１は実施例２の水抜き装置、図１２はタンク設備の別構造図である。
【００２１】
〔実施例１〕
実施例１による水中ポンプの水抜き装置は、図１〜図３に示すように、渦巻形の水中ポンプに適用したものである。この渦巻形水中ポンプＡの基本構造自体は公知のものであって、図１に示すように、大別して上部のモータ部ａ、下部のポンプ部ｂ、及びそれらの上下中間に位置するシール部ｃとから構成されている。
【００２２】
水中ポンプＡの基本構造を概略説明すると、１は吸込みカバー、２は吸込みライナー、３は羽根車、４はケーシング（ポンプケーシング）、５はケーシングライナー、６は上下二段のメカニカルシール、７は玉軸受、８は主軸、９は冷却筒、１０はモータフレーム、１１はモータ、１２は玉軸受、１３は端子板、１４はエルボ管（吐出し曲管）、１５はガイド金具、１７はサーモガード、１８はケーブル、１９は油面検出手段、２１は水分検出手段である。
【００２３】
本水中ポンプＡの使用状況の一例は、図２，３に示すように、下水や汚水の処理槽や堰の貯留池等の水溜り箇所の段付状底壁４０には、揚水管４１の下端に位置するエルボ管１４が固定されており、水中ポンプＡは、その吐出口部４２をエルボ管１４の開口部４３に引掛けることで重力によって係止固定されている。即ち、渦巻形のケーシング４の斜めカットされたような形状の開口面４ａの上側に突設されているガイド金具１５を、エルボ開口部４３の頂部に上方から下方に落し込み移動させることで引っ掛け、その引掛け部を支点としてポンプ重量が作用する片持ち支持構造で構成され、ケーシング開口面４ａがエルボ開口面４３ａに押圧当接される状態で水中ポンプＡが係止固定されるようになっている。
【００２４】
また、エルボ開口部４３の両横には計一対のガイドバー４４，４４が、水面上の構造物４５に架けて立設されており、それらガイドバー４４，４４が嵌り込む左右一対の凹入半円部４ｂ，４ｂがガイド金具１５の先端部に一体形成されている。このような構成により、水中ポンプＡの上端部に一体形成されているリング部２２，２２に通されるチェン等用いて、水中ポンプＡを図示しない昇降機で昇降移動させる場合には、ガイドバー４４，４４と凹入半円部４ｂ，４ｂとの嵌合によるガイド機能により、エルボ開口部４３に係止固定される使用状態と、水面上に引き上げられたメンテナンス状態との切換が自在となるよう、ガイドバー４４，４４に沿って垂直に上げ下げ移動させることができる。
【００２５】
次に、浸入水を排出する水抜き装置Ｂについて説明する。図１，図４に示すように、水抜き装置Ｂは、シール室２０に潤滑油ｍを重力（位置エネルギー）を利用して補給することにより、シール室２０に浸入して溜っている水を押し出し排出させるものであり、水抜きと潤滑油補給とを同時に達成することができる。以下に、その構造と作用等について詳しく説明する。
【００２６】
シール部ｃを構成する主な要素であり、潤滑油ｍで満たされているるシール室２０には、図１，図４に示すように、上段のメカニカルシール６、水分検出手段２１、及び油面検出手段１９が装備されている。水分検出手段２１は、シール室２０の水分の量又は潤滑油に対する水分量の比率を検出自在なものであり、ここでは一例として公知の赤外線式油中水分計を用いている。赤外線式油中水分計２１は、所定波長の赤外線の照射による吸収スペクトルを分光法（フーリエ変換赤外線分光法）で処理することにより、潤滑油ｍに含まれる水分量を測定して検出することができる水分センサである。シール室２０内における潤滑油の油面レベルを検出する油面検出手段１９は油面センサで構成されている。
【００２７】
シール室２０に接続される供給管２３を介して潤滑油ｍを補給可能な給油タンク２４と、シール室２０の底部に排出管（排出路の一例）２５を介して接続される排液タンク２６クと、シール室２０の上端部に大気開放路２７を介して接続される通気タンク部２８と、大気開放路２７の断続が可能で、かつ、通常は閉じ位置に維持される給油用切換弁２９が設けられている。そして、給油タンク２４の上端部に接続される大気開放用で通常は開放位置に維持される通気用切換弁３０、給油タンク２４の上端部と排液タンク２６の上端部と通気タンク部２８とに接続される三方弁３１、排液タンク２６の下端部に接続される人為操作型のドレン用切換弁（ドレン用の開閉弁）３２、及び排液タンク２６の上部に接続される人為操作型のエア導入用切換弁（掃気用の開閉弁）３３が装備されている。
【００２８】
給油タンク２４と、通気タンク部２８と、排液タンク２６とをこの順に上から下に並べて構成されるタンク設備Ｔは、水中ポンプＡが埋没されている水溜り箇所Ｗの水面Ｌより上方に配置されている。この場合、５個の切換弁２９〜３３をタンク設備Ｔに一体的に組み込むように構成すれば好都合である。そして、図４に示すように、給油用切換弁２９の切換機構２９ａ、通気用切換弁３０の切換機構３０ａ、三方弁３１の切換機構３１ａ、油面センサ１９、及び油中水分計２１等を電気的に接続する制御装置（制御手段の一例）３４が装備されている。尚、図面都合上、図４においては、制御装置３４が水中に配置されているかのように描かれているが、実際には水面上に設けられている。
【００２９】
三方弁３１は、排液タンク２６の上部に接続される第１ポートｐ１と、大気開放路２７に接続される第２ポートｐ２と、給油タンク２４の上部及び常開の通気用切換弁３０を介して大気開放される第３ポートｐ３とを有し、第１ポートｐ１と第３ポートｐ３とを連通させ、かつ、第２ポートは閉じる第１位置（図６，７，８の状態）と、第２ポートｐ２と第３ポートｐ２とを連通させ、かつ、第１ポートｐ１は閉じる第２位置（図４，５，９の状態）との切換えが自在に構成されている。
【００３０】
さて、制御装置３４による水抜き制御手段３７とエア抜き制御手段３８について説明する。シール室２０には、当初は潤滑油ｍのみが目一杯充填されているが、水中での連続使用に従い、メカニカルシール６部分からの微量の浸水が次第にシール室２０に溜ってくる。また、この水分がシール室２０に溜ってくる現象は、メカニカルシール６の損傷によって早期に生じることもある。いずれにせよ、シール室２０内に溜った浸入水は、不都合が生じる前に除去して適量の潤滑油のみが存在する状態に復元させる必要があり、制御装置３４の機能により、その復元動作がほぼ自動的に行えるものとなっている。
【００３１】
まず、図４は、水中ポンプＡの停止時（停止後、暫く経ったときの状態）において、シール室２０に許容レベル以上に水分（浸入水）ｗが溜ったことを油中水分計２１が正に検出した時点の状態を示している。この停止状態では、シール室２０の底部に水分が溜り、その上方に水より比重の軽い潤滑油が溜るとともに、その上方に空気（他のガス等も含む）が溜っており、三方弁３１は給油タンク２４と通気タンク部２８とが連通する第２位置に切換えられ、かつ、それまで閉じ位置にあった給油用切換弁２９は油中水分計２１の検出作動に伴って開き位置に切換えられる。通気用切換弁３０は開いたままであり、ドレン用切換弁３２及びエア導入用切換弁３３も閉じ位置のままである。尚、レベルｄは潤滑油の満タン位置、レベルｅは補給位置、レベルｆは最低限度位置であり、図４では、潤滑油ｍが最低限度位置に低下する前に水分量が許容限界値に達した状況を示している。
【００３２】
給油用切換弁２９の開操作に伴い、図５に示すように、排液タンク２６は閉じられており、かつ、通気タンク部２８は大気開放状態にあるので、給油タンク２４の潤滑油がシール室２０との落差によって流れ出し、供給管２３を通ってシール室２０に補給される。つまり、制御装置３４に組み込まれているエア抜き制御手段３８により、シール室２０への潤滑油補給の開始時におけるシール室２０の油面レベルが設定高さ位置よりも低い場合には、その低い油面レベルの検出時から、給油タンク２４からの油補給によってシール室２０の油面レベルが設定高さ位置（この場合はレベルｅ）に上昇するまでの間は、少なくとも三方弁（切換弁の一例）３１を第２位置に切換えて保持するエア抜き制御が行われるように構成されている。
【００３３】
そして潤滑油ｍの補給によってシール室２０の油面位置がレベルｅにまで上昇すると、そのことの油面センサ１９の検出に伴い、図６に示すように、給油用切換弁２９を開き位置に維持したままの状態において、三方弁３１を給油タンク２４と排液タンク２６とが連通する第１位置に切換える。すると、大気開放路２７が閉じられているので、尚も給油タンク２４から補給される潤滑油ｍがシール室２０においてレベルｅ以上には留まることができず、代わりにシール室２０の底部に溜っている浸入水ｗを潤滑油ｍの供給圧力によって排出管２５へ押し出し始めるようになる。
【００３４】
引き続きの潤滑油補給により、図７に示すように、シール室２０における油面位置がレベルｅに維持されたまま水分（浸入水）ｗのみが排出管２５に押し出されて行く状態が暫く続く。図７は、押し出された水分ｗの大部分が排液タンク２６に回収されており、水分ｗの最下端が丁度レベルｅに到達したときの状況を描いてある。この場合、図示は省略するが、排液タンク２６に水分が回収されてきたらドレン用切換弁３２を開き操作し、回収されてくる浸入水を排液タンク２６に一旦溜めることなくドレン路３５を介して排水させるようにすることも可能である。つまり、制御装置３４に組み込まれている水抜き制御手段３７により、油中水分計２１による検出値が所定値に達したら、給油タンク２４の潤滑油ｍをシール室２０に補給することでその底部に溜っている浸入水ｗを排出管２５を通して排水させる水抜き制御が行われる。
【００３５】
そして、図８に示すように、押し出された浸入水ｗが全て排液タンク２６に回収されると、即ち、排出管２５内で上昇する潤滑油ｍの上端が排液タンク２６の底面レベルに達する状態になると、給油用切換弁２９を閉じ位置に切換えて潤滑油ｍの補給を停止する。この状態は、例えば、給油油中水分計２１の検出値が最低値を示してから所定時間の経過を持って判断する制御や、図８に仮想線で示すように、油検出手段３６を排液タンク２６に設ける等の手段が考えられる。
【００３６】
全ての浸入水ｗが排液タンク２６に回収されたら、図９に示すように、三方弁３１を第２位置に切換えてシール室２０を大気開放状態にするとともに、ドレン用切換弁３２及びエア導入用切換弁３３を開き操作し、排液タンク２６に回収された浸入水ｗがドレン路３５を介して排水され、それによってタンク内を空にすることができる。排液タンク２６に描かれている仮想線の水平ラインは、回収された浸入水ｗの上面位置の最も高い位置（許容上限位置）を示している（図８参照）。尚、上記の説明では水（浸入水）の排出という形で記載したが、水と潤滑油との混合物の状態であっても良い。
【００３７】
図示は省略するが、排液タンク２６が空になるとドレン用切換弁３２を閉じ操作し、排出管２５に溜っている潤滑油ｍを重力によってシール室２０に戻すことが可能であり、それによってシール室２０の油面レベルをレベルｅからレベルｄまで回復させることが可能である。さらに、給油用切換弁２９を、供給管２３を大気開放し、かつ、給油タンク２４は断絶する位置に切換え可能な３位置切換弁としておけば、供給間２３の潤滑油もシール室２０に戻し可能となって好都合である。
【００３８】
ところで、前述した水抜き制御においては、潤滑油ｍを重力によって落下供給させること、即ち位置エネルギーを用いて水を押し出して排出するようにしてある。つまり、図４，７〜９に示すように、シール室への潤滑油補給による浸入水の強制押出し移動が重力によって行われるように、排出管２５における設定最高液面の高さ位置が、給油タンク２４の油出口２４ａの高さ位置よりも、給油タンク２４のシール室２０に対する高さに水と潤滑油との比重差を乗じ、かつ、水の比重で除した値を越して低くなる状態に設定されている。より詳しくは、排液タンク２６における貯留水面の設定最大高さ位置、即ち、エア導入用切換弁３３の位置（排出管２５の出口でもある）が、給油タンク２４における油出口（この場合は給油タンク２４の底の位置）２４ａの高さ位置よりも、油出口２４ａのシール室２０に対する高さＨ１に潤滑油ｍと水ｗとの比重差（β−α）を乗じ、かつ、水の比重βで除した値を越して低くなる状態に設定されている〔後述の式（２）を参照〕。
【００３９】
さらに具体的に述べると、潤滑油と水とのそれぞれの比重をα、β、シール室２０の底から給油タンク２４の油出口２４ａまでの高さをＨ１、そしてシール室２０の底から排液タンク２６におけるエア導入用切換弁３３の位置までの高さ（「排出路における設定最高液面」の一例）をＨ２とすると、
α×Ｈ１＞β×Ｈ２……（１）
が成り立つように、各高さ位置Ｈ１，Ｈ２が定められている。つまり、
Ｈ１−Ｈ２＞Ｈ１×（β−α）／β……（２）
が成り立つことであり、タンク設備Ｔにおいては、中間層の通気タンク部２８を上下に幅のある空間層として給油タンク２４と排液タンク２６との必要となる上下寸法差を稼ぐ構成としてある。
【００４０】
このように条件設定することにより、必要時に弁の切換操作さえすれば位置エネルギーによる潤滑油のシール室２０への補給、並びにその潤滑油補給に伴うシール室２０からの水抜きも同時に行うことができる技術であり、水抜き用ポンプや油供給用モータ機構、或いはエア供給機構といった専用の駆動源が不要で、廉価で簡便な手段でもって、水抜きや油補給等のシール室２０のメンテナンスが行えるようになっている。つまり、水中ポンプを引き上げることなく水中に据え付けたまま、水面上においてシール室の水抜きだけでなく、それによって結局は必要となる潤滑油の補給も同時に、しかも専用の駆動源を用いることなく行えるものである。
【００４１】
参考に記すが、タンク設備Ｔは、図１２に示すように、三方弁３１を通気タンク部２８に内装してコンパクト化された構造のものでも良い。この場合、第１ポートｐ１は排液タンク２６の上端部に、そして、第３ポートｐ３に接続される弁管３９の上端が、給油タンク２４の上端部に開口する状態に構成するのが好都合と考えられる。また、図示は省略するが、三方弁２１の代わりに、大気開放炉２７又は通気タンク部２８に接続される大気開放用の切換弁（通常は閉じ位置に切換操作される）と、排液タンク２６の上部に接続される大気開放用の切換弁（エア導入用切換弁３３で兼用させる構造でも可）とを設け、各別に開閉制御することで三方弁２１の機能と同等の機能を発揮させるようにしても良い。
【００４２】
〔実施例２〕
本発明による水抜き装置Ｂは、図１０に示す軸流型の水中ポンプＡに適用しても良い。図１０において、１は吸い込みカバー、３は羽根車、４はケーシング、６はメカニカルシール、７は軸受、８は主軸、１０はモータフレーム、１１はモータ、１８はケーブル、１９は油面検出手段、２１は水分検出手段、２３は潤滑油の供給路、２５は排出管２５、２７は大気開放路である。また、２０はシール室である。水抜き装置Ｂ自体に関しては実施例１によるものと同様のため、ここでの説明は省略する。また、軸流型の水中ポンプＡを斜流型の水中ポンプとしても良く、ポンプの形式に限定さないことは言うまでもない。
【００４３】
〔実施例３〕
水抜き装置Ｂは、図１１に示すような構成とすることも可能である。即ち、シール室２０の上端に給油管２３を介して接続される給油タンク２４を水面上の高い位置に配置し、シール室２０の下端に接続される排出管２５を、その出口２５ａが貯水槽Ｗの側壁４６を防水貫通して取り出される状態に設ける、という構成である。つまり、水分検出手段２１が水分検出すると、水中ポンプＡを停止させてシール室２０の底に水が溜る状態とし、それから給油用切換弁２９を開き操作して潤滑油ｍをシール室２０に補給することにより、前述した位置エネルギーによって油より比重の重い水ｗを押し出して排出管２５から排水させる装置である。この場合、排出管２５における側壁４６を突き抜ける部分が「排出路における設定最高液面」に相当する。
【００４４】
尚、図１１は給油タンク２４からシール室２０への潤滑油の補給による水抜き作動中の状態を描いてあり、給油用切換弁２９は開き位置に切換操作されているが、通常は閉じ位置に操作されている。また、メカニカルシールが損傷し、潤滑油が流れ出した場合には、潤滑油の減少を油面センサ１９で検知できるので、潤滑油を適宜補充できる。こうすることでメカニカルシールが損傷しても一定時間は運転を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】渦巻形水中ポンプの概略構造を示す断面図
【図２】図１の水中ポンプの使用状況を示す概略図
【図３】図２の平面図
【図４】水抜き装置の概略構成を示す模式図（実施例１）
【図５】油補給によるエア抜き状態を示す模式図
【図６】水分排出開始状態を示す模式図
【図７】水分排出制御の終了間際状態を示す模式図
【図８】水分排出制御の終了状態を示す模式図
【図９】排液タンクからのドレン完了状態を示す模式図
【図１０】水抜き装置を有する軸流型水中ポンプの断面図（実施例２）
【図１１】水抜き装置の別構造を示す原理図（実施例３）
【図１２】タンク設備部分の別構造を示す模式図
【符号の説明】
【００４６】
３          羽根車
６          メカニカルシール
８          主軸
１１        モータ
２０        シール室
２１        水分検出手段
２３        供給管
２４        給油タンク
２４ａ      油出口
２５        排出管（排出路）
２６        排液タンク（排出路）
２７        大気開放路
３１        切換弁、三方弁
３４        制御手段
ｂ          ポンプ部
ｐ１        第１ポート
ｐ２        第２ポート
ｐ３        第３ポート
Ａ          水中ポンプ
Ｂ          水抜き装置
Ｌ          水面
Ｗ          水溜り箇所
【図１】
2008069726.tif 000003
【図２】
2008069726.tif 000004
【図３】
2008069726.tif 000005
【図４】
2008069726.tif 000006
【図５】
2008069726.tif 000007
【図６】
2008069726.tif 000008
【図７】
2008069726.tif 000009
【図８】
2008069726.tif 000010
【図９】
2008069726.tif 000011
【図１０】
2008069726.tif 000012
【図１１】
2008069726.tif 000013
【図１２】
2008069726.tif 000014