(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、前記回転軸の少なくとも一部を収容するポンプケーシングと、前記回転軸に取り付けられた羽根車と、を備えた立軸ポンプであって、
前記回転軸を支持する複数のすべり軸受装置を備え、
前記複数のすべり軸受装置の一部は、気中運転時に摺動面が大気雰囲気にある状態で使用される第１のすべり軸受装置であり、
前記複数のすべり軸受装置の残りは、摺動面が常時液体雰囲気にある状態で使用される第２のすべり軸受装置であり、
前記立軸ポンプは、前記羽根車を収容する吐出ボウルを有し、
前記第２のすべり軸受装置は、前記吐出ボウル以上の高さに設けられる、立軸ポンプ。
【請求項２】
回転軸と、前記回転軸の少なくとも一部を収容するポンプケーシングと、前記回転軸に取り付けられた羽根車と、を備えた立軸ポンプであって、
前記回転軸を支持する複数のすべり軸受装置を備え、
前記複数のすべり軸受装置の一部は、気中運転時に摺動面が大気雰囲気にある状態で使用される第１のすべり軸受装置であり、
前記複数のすべり軸受装置の残りは、摺動面が常時液体雰囲気にある状態で使用される第２のすべり軸受装置であり、
前記ポンプケーシング内の第１のすべり軸受装置および第２のすべり軸受装置のうち、最下部のすべり軸受装置の摺動面が、揚水に浸されていない状態で運転する、立軸ポンプ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された立軸ポンプにおいて、
前記第２のすべり軸受装置は、真円軸受又は多円弧軸受を有する、立軸ポンプ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載された立軸ポンプにおいて、
前記第２のすべり軸受装置は、
前記回転軸を支持するすべり軸受と、
前記すべり軸受の摺動部が前記液体に接触するように前記液体を保持する受液槽と、を有する、立軸ポンプ。
【請求項５】
請求項４に記載された立軸ポンプにおいて、
前記第２すべり軸受装置は、前記すべり軸受よりも上方に配置され、前記受液槽とともに前記液体を保持するための板部材を有する、立軸ポンプ。
【請求項６】
請求項５に記載された立軸ポンプにおいて、
前記板部材は、筒状であり、上流側から下流側に向かって内径が徐々に小さくなるように構成される、立軸ポンプ。
【請求項７】
請求項１に記載の立軸ポンプにおいて、
前記ポンプケーシング内の第１のすべり軸受装置および第２のすべり軸受装置のうち、最下部のすべり軸受装置の摺動面が、揚水に浸されていない状態で運転する、立軸ポンプ。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載された立軸ポンプにおいて、
前記ポンプケーシングは、前記羽根車の上流側に空気管を備える、立軸ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立軸ポンプに関する。より具体的には、立軸ポンプのポンプケーシング内まで水が満たされていない状態でポンプの回転軸を回転して、管理運転を行う立軸ポンプや、先行待機運転ポンプのようなドライ条件で運転管理を行う立軸ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、都市化の進展により、緑地の減少及び路面のコンクリート化、アスファルト化の拡大が進むことでヒートアイランド現象が発生し、いわゆるゲリラ豪雨と呼ばれる局所的な集中豪雨が都市部で頻発している。局所的な大量の降雨は、コンクリート化、アスファルト化した路面では、地中に吸収されることなくそのまま水路に導かれる。その結果、大量の雨水が、短時間のうちに排水機場に流入する。【０００３】
頻発するこのような集中豪雨によってもたらされる大量の雨水の速やかな排水に備えるために排水機場に設置する排水ポンプでは、始動遅れによる浸水被害が生じないよう、雨水が排水機場に到達する前に予め始動させておく先行待機運転が行われている。【０００４】
図１は、先行待機運転を行う立軸ポンプの部分概略図である。排水機場の水槽１００には、鉛直に配置された回転軸１０の先端にインペラ２２を備え、インペラ２２に水と共に空気を吸い込ませることにより、水槽１００の水位が最低運転水位ＬＷＬ以下であっても運転（先行待機運転）を継続することが可能な立軸ポンプ３が配置されている。この立軸ポンプ３には、インペラ２２の入口側の吸い込みベル２７の側面部に貫通孔５が設けられており、この貫通孔５には、外気に接する開口６ａを備えた空気管６が取付けられている。これにより、この立軸ポンプ３では貫通孔５を介して立軸ポンプ３内に供給する空気の供給量を水位に応じて変化させ、最低運転水位ＬＷＬ以下で立軸ポンプ３の排水量がコントロールされる。【０００５】
図２は、先行待機運転の運転状態を説明する図である。前述したように始動遅れによる浸水被害が生じないよう、例えば大都市の雨水排水用として、吸込水位に関係なく降雨情報等により予め立軸ポンプを始動しておく（Ａ：気中運転）。雨水が排水機場に到達すると、低水位の状態から水位が上昇するに従って、インペラの位置まで水位が達し、立軸ポンプは空運転（気中運転）からインペラで水を撹拌する運転（Ｂ：気水撹拌運転）、さらに貫通孔を経て供給される空気を水と共に吸い込ませつつ水量を徐々に増やす運転（Ｃ：気水混合運転）を経て１００％水の排出を行う全量運転（Ｄ：定常運転）へ移行する。また、高水位から水位が低下するときは、全量運転から貫通孔を経て供給する空気を水と共に吸い込ませつつ水量を徐々に減らす運転（Ｃ：気水混合運転）へ移行する。水位がＬＬＷＬ近くに至ると、水を吸い込まず排水もしない運転（Ｅ：エアロック運転）へ移行する。これら５つの特徴ある運転を総称して先行待機運転という。なお、ポンプ始動は、ケーシング下端よりも低い水位ＬＬＬＷＬから開始する。【０００６】
図３は、図１に示した先行待機運転を行う従来の立軸ポンプ３の全体を示す断面図である。なお、図２に示した貫通孔５及び空気管６は図示省略されている。図３に示すように、立軸ポンプ３は、ポンプ設置床に設置固定される吐出エルボ３０と、この吐出エルボ３０の下端に接続されるケーシング２９と、ケーシング２９の下端に接続されるとともにインペラ２２を内部に格納する吐出ボウル２８と、吐出ボウル２８の下端に接続されるとともに水を吸い込むための吸い込みベル２７とを備えている。【０００７】
立軸ポンプ３のケーシング２９、吐出ボウル２８、及び吸い込みベル２７の径方向略中心部には、上下二本の軸が軸継手２６によって互いに接続されることにより形成された一本の回転軸１０が配置されている。回転軸１０は、支持部材を介してケーシング２９に固定されている上部すべり軸受装置３２と、支持部材を介して吐出ボウル２８に固定されている下部すべり軸受装置３３によって支持されている。回転軸１０の一端側（吸い込みベル２７側）には、水をポンプ内に吸い込むためのインペラ２２が接続されている。回転軸１０の他端側は、吐出エルボ３０に設けられた孔を通って立軸ポンプ３の外部へ延び、インペラ２２を回転させるエンジンやモータ等の駆動機へ接続される。【０００８】
回転軸１０と吐出エルボ３０に設けられた孔との間には、フローティングシール、グランドパッキンまたはメカニカルシール等の軸シール３４が設けられており、軸シール３４により立軸ポンプ３が扱う水が立軸ポンプ３の外部に流出することを防止する。【０００９】
駆動機は、保守点検を容易に行うことができるように陸上に設けられる。駆動機の回転は回転軸１０に伝達され、インペラ２２を回転させることができる。インペラ２２の回転によって水は吸込みベル２７から吸い込まれ、吐出ボウル２８、ケーシング２９を通過して吐出エルボ３０から吐出される。【００１０】
図４は、図３に示したすべり軸受装置３２，３３に用いられるすべり軸受装置の拡大図である。図５は、図４に示すすべり軸受装置に設置されたすべり軸受の斜視図である。図４に示すように、回転軸１０は、その外周に、ステンレス鋼、セラミックス、焼結金属又は表面改質された金属からなるスリーブ１１を有している。スリーブ１１の外周側には、中空円筒の樹脂材料、セラミックス、焼結金属又は表面改質された金属からなるすべり軸受１が設けられている。スリーブ１１の外周面は、すべり軸受１の内周面（すべり面）と非常に狭いクリアランスを介して対面し、すべり軸受１に対して摺動するように構成されている。すべり軸受１は、金属又は樹脂からなる軸受ケース１２によりつば部１２ａを介してポンプのケーシング２９（図３参照）等へ繋がる支持部材１３に固定されている。図５に示すように、すべり軸受１は中空円筒状の形状を有しており、内周面１ａがスリーブ１１の外周面と対面し、外周面１ｂが軸受ケース１２に嵌合される。【００１１】
図３に示した立軸ポンプ３は、ポンプ起動時には大気中で運転される。このとき、すべり軸受装置３２，３３は液体の潤滑のないドライ条件で運転される。ここでドライ条件とは、ポンプ運転中のすべり軸受装置３２，３３のすべり軸受１とスリーブ１１の摺動部の雰囲気が、液体の潤滑がない大気中である条件をいい、ドライ運転とはその条件で運転することをいう。また、図４に示したすべり軸受装置３２，３３は排水条件でも運転される。ここで、排水条件とは、ポンプ運転中のすべり軸受装置３２，３３の雰囲気が、土砂等の異物（スラリー）が混入した水中にある条件をいい、排水運転とはその条件で運転すること、例えば気水混合運転、全量運転、エアロック運転等をいう。このような条件ですべり軸受装置３２，３３が使用される。尚、図３における立軸ポンプ３は、回転軸１０について、すべり軸受装置３２，３３が２箇所配置されているが、回転軸１０の長さが長くなれば、それに応じてより多くの軸受が配置される。【００１２】
ところで、近年、ポンプ機場はより深い地下に配置されるようになり、それに応じて先行待機ポンプも長軸化が進んでいる。回転軸を長くすればするほど、回転軸には軸の振れ回りが激しくなる部分が生じる。この軸の振れ回りを抑制するために、回転軸に沿ってすべり軸受を適切な位置により多く配置する必要が生まれてきた。【００１３】
しかしながら、このことにより、新たな技術的課題が発生する虞がある。図６は、軸の振れ回りが激しくなる部分にすべり軸受装置３２，３３を配置したポンプにおける回転軸１０、スリーブ１１、及びすべり軸受１の状態を示す模式的断面図である。ドライ運転においては、すべり軸受装置３２，３３のすべり軸受１と回転軸１０に取り付けたスリーブ１１とが摺動する際に、接触部（斜線で示される部分）での摩擦力が大きくなり摩耗が促進し、同時に発生する摩擦熱が大きくなる。そのため、すべり軸受１やスリーブ１１の損傷が懸念される。【００１４】
これに対して、ドライ運転時であっても、すべり軸受の摺動面が水中に存在する状態でポンプを運転することができるように、従来から、回転軸及びすべり軸受を保護管で囲繞して、保護管内に清水を通水させたり、全てのすべり軸受装置を、すべり軸受装置内に水を溜めて摺動面が水中に存在する状態にしたものに置き換えたりすることが提案されている。しかしながら、保護管を用いる場合は、保護管に水を供給する設備が必要になるし、すべり軸受装置のメインテナンスが困難である。また、すべり軸受装置に水を溜めて、摺動面が水中に存在する状態にしたものに置き換える場合は、すべり軸受装置の構造が複雑になるのでコストが割高になることや、メインテナンスが困難であるといった問題があり、また、すべり軸受装置のサイズが大きくなるので、水流の抵抗となり、ポンプ性能を低下させるという課題がある。【００１５】
そもそも、回転軸の振れ回り自体を、全体として適切に低減すれば良いのであるが、これまで、立軸ポンプにおける対策は、どちらかといえば軸受負荷の大きい軸受に関する対策等、局部的な対策が多かった。【００１６】
そこで、発明者等は、回転軸がドライ運転の摺動時に、互いに逆向きの摩擦力による偶力を生じさせて摩擦力を相殺し、回転軸の振れ回りを抑制する仕組みを有するすべり軸受装置を発明した（特許文献１参照）。【００１７】
このすべり軸受装置は、相殺される力が、回転軸の軸方向に垂直な振れ幅（径方向の振れ幅）の大小に依存する。すなわち、回転軸の振れ回りの大きい場所（腹）にこのすべり軸受装置を配置した場合は、振れ回りを抑制する効果が大きいが、回転軸の振れ回りの小さい場所（節）にこのすべり軸受装置を配置した場合、この効果が得にくくなる。【００１８】
しかしながら、上下に長く伸びた立軸ポンプの回転軸のどの部分の振れ幅が最大（腹）であるか、最小（節）であるかを予め正確に把握することは難しく、回転軸の軸方向に垂直な振れ幅が小さい節の位置に、発明したすべり軸受け装置を誤って配置してしまう虞があった。このすべり軸受装置を節の位置に配置した場合には、回転軸の振れ回りを抑制することは困難となる。また、一度すべり軸受を立軸ポンプに取り付けた後は、その位置を修正変更できない。また、この発明のすべり軸受装置は、サイズが大きいので、ポンプ性能や流体の流れを阻害しないように配置する必要があり、その配置位置には制限がある。そのため、配置可能な位置によっては、十分な逆向きの偶力を発揮できない場合もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】国際公開第２０１５／０１２３５０号公報
【特許文献２】特開２０１５−２２２１１７号公報
【特許文献３】特開平６−９４０３５号公報
【特許文献４】特開２０００−１３０３９０号公報
【特許文献５】特開２００１−２８９１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもので、立軸ポンプのポンプケーシング内まで水面が及んでいない状態で運転するときに、回転軸の長軸化が進むことによってより発生しやすく、また激しくなる回転軸の振れ回りを回転軸全体として適切に低減する立軸ポンプ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】
【００２１】
本発明の一形態によれば、回転軸と、前記回転軸の少なくとも一部を収容するポンプケーシングと、前記回転軸に取り付けられた羽根車と、を備えた立軸ポンプが提供される。この立軸ポンプは、前記回転軸を支持する複数のすべり軸受装置を備え、前記複数のすべり軸受装置の一部は、気中運転時に摺動面が大気雰囲気にある状態で使用される第１のすべり軸受装置であり、前記複数のすべり軸受装置の残りは、摺動面が常時液体雰囲気にある状態で使用される第２のすべり軸受装置である。【００２２】
本発明の一形態において、前記第２のすべり軸受装置は、真円軸受又は多円弧軸受を有する。【００２３】
本発明の一形態において、立軸ポンプは、前記羽根車を収容する吐出ボウルを有し、前記第２のすべり軸受装置は、前記吐出ボウル以上の高さに設けられる。【００２４】
本発明の一形態において、前記第２のすべり軸受装置は、前記回転軸を支持するすべり軸受と、前記すべり軸受の摺動部が前記液体に接触するように前記液体を保持する受液槽と、を有する。【００２５】
本発明の一形態において、前記第２すべり軸受装置は、前記すべり軸受よりも上方に配置され、前記受液槽とともに前記液体を保持するための板部材を有する。【００２６】
本発明の一形態において、前記板部材は、筒状であり、上流側から下流側に向かって内径が徐々に小さくなるように構成される。【００２７】
本発明の一形態において、立軸ポンプは、前記ポンプケーシング内の第１のすべり軸受装置および第２のすべり軸受装置のうち、最下部のすべり軸受装置の摺動面が、揚水に浸されていない状態で運転する。【００２８】
本発明の一形態において、前記ポンプケーシングは、前記羽根車の上流側に空気管を備える。
【発明の効果】
【００２９】
本発明のいずれかの一形態は、以下に列挙する効果を奏する。
（１）大気雰囲気で使用されるすべり軸受装置の摺動面で発生する摩擦力に対して、常時水中雰囲気で使用されるすべり軸受装置の摺動面で発生する軸受内液膜効果による上記摩擦力とは逆向きの力を発生させ、これにより減衰効果を利用して、立軸ポンプの回転軸の振れ回りを全体的に抑制することができる。
（２）常時水中雰囲気で使用されるすべり軸受装置を真円軸受または多円弧軸受としたことで、摺動面で発生する軸受内液膜効果の力がより効果的に発生するようになる。
（３）また、摺動面が常時液体（水中）雰囲気で使用されるすべり軸受装置を、立軸ポンプの吐出ボウル以上の高さに備えることで、このすべり軸受装置がポンプ性能に与える影響を低減することができる。
（４）第２のすべり軸受装置が受液槽を有するので、第２のすべり軸受装置のすべり軸受の摺動部を常に液体に接触させることができる。
（５）第２のすべり軸受装置がすべり軸受よりも上方に配置された板部材を有するので、すべり軸受の摺動部の全体に液体が接触するように、受液槽と板部材とで液体を保持することができる。
（６）板部材が、上流側から下流側に向かって内径が徐々に小さくなるように構成されるので、受液槽に保持された液体に遠心力が加わっても、受液槽及び板部材で形成された空間から液体が飛散することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】先行待機運転を行う立軸ポンプの部分概略図である。
【図２】先行待機運転の運転状態を説明する図である。
【図３】図１に示した先行待機運転を行う従来の立軸ポンプの全体を示す断面図である。
【図４】図３に示したすべり軸受装置に用いられるすべり軸受装置の拡大図である。
【図５】図４に示すすべり軸受装置に設置されたすべり軸受の斜視図である。
【図６】軸の振れ回りが激しくなる部分にすべり軸受装置を配置した立軸ポンプにおける回転軸、スリーブ、及びすべり軸受の状態を示す模式的断面図である。
【図７】本実施形態に係る立軸ポンプの縦断面図である。
【図８】大気運転時に、摺動面に液体の潤滑のない大気雰囲気で運転されるすべり軸受装置の摺動部分に働く力を模式的に示す断面図である。
【図９】摺動面が常時水中雰囲気にある状態で使用されるすべり軸受装置の摺動部分に働く力を模式的に示す図である。
【図１０Ａ】すべり軸受の径方向に切断した断面形状による典型的な軸受の種類を説明する図である。
【図１０Ｂ】すべり軸受の径方向に切断した断面形状による典型的な軸受の種類を説明する図である。
【図１０Ｃ】すべり軸受の径方向に切断した断面形状による典型的な軸受の種類を説明する図である。
【図１０Ｄ】すべり軸受の径方向に切断した断面形状による典型的な軸受の種類を説明する図である。
【図１１】すべり軸受装置の縦断面図である。
【図１２】すべり軸受装置の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明に係る立軸ポンプおよび、それに用いるすべり軸受装置の実施形態を図７から図１２を参照して説明する。図７から図１２において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。本明細書において、「上部」及び「下部」とは、立軸ポンプが移送する液体の下流側（図示において「吐出」側）及び上流側（図示において「吸込」側）をそれぞれ意味するものとして説明する。
【００３２】
図７は、本実施形態に係る立軸ポンプ３の縦断面図である。立軸ポンプ３はポンプケーシング内にポンプの揚水対象の水がない状態で回転軸を運転することがあるポンプである。立軸ポンプにはそのような状態で管理運転を行うものや、先行待機運転において、気中運転を行うものもある。図７では先行待機運転を行う立軸ポンプを例示している。なお、管理運転とは、降水が稀な季節のためポンプの停止状態が継続している時期に、ポンプが正常に運転できるかどうかを点検するための運転であって、ポンプケーシング内がドライな状態で行う運転である。その運転時間は、十数分から数十分になる場合もある。
【００３３】
図７に示すように、立軸ポンプ３は、ポンプ設置床に設置固定される吐出エルボ３０と、この吐出エルボ３０の下端に接続されるケーシング２９と、ケーシング２９の下端に接続されるとともにインペラ２２（羽根車の一例に相当する）を内部に格納する吐出ボウル２８と、吐出ボウル２８の下端に接続されるとともに水を吸い込むための吸い込みベル２７とを備えている。吸い込みベル２７の下端から吐出エルボ３０の吐出端部までをポンプケーシングと呼ぶ。
【００３４】
インペラ２２の入口側の吸い込みベル２７の側面部には貫通孔が設けられており、この貫通孔には、外気に接する開口を備えた空気管６が取り付けられている。これにより、この立軸ポンプ３は、貫通孔を介して立軸ポンプ３内に供給する空気の供給量を水位に応じて変化させ、立軸ポンプ３の排水量がコントロールされる。
【００３５】
立軸ポンプ３のケーシング２９、吐出ボウル２８、及び吸い込みベル２７の径方向略中心部には、回転軸１０が配置されている。回転軸１０の一端側（吸い込みベル２７側）には、水をポンプ内に吸い込むためのインペラ２２が接続されている。
【００３６】
回転軸１０は、軸方向の適当な位置で、支持部材を介してケーシング２９に固定されているすべり軸受装置３２と、吐出ボウル２８の内筒に支持部材を介して固定されているすべり軸受装置３３、及び/又はインペラ２２を貫通した回転軸１０の場合において回転軸１０の下端部で、支持部材を介してケーシング２９に固定されているすべり軸受装置３３によって支持されている。すべり軸受装置３３とすべり軸受装置３２はともに１か所以上配置され、両者合わせて複数のすべり軸受装置となる。
【００３７】
回転軸１０の他端側は、吐出エルボ３０に設けられた孔を通って立軸ポンプ３の外部へ延び、インペラ２２を回転させるエンジンやモータ等の駆動機へ接続される。回転軸１０と吐出エルボ３０に設けられた孔との間には、フローティングシール、グランドパッキンまたはメカニカルシール等の軸シール３４が設けられており、軸シール３４により立軸ポンプ３が扱う水が立軸ポンプ３の外部に流出することを防止する。
【００３８】
駆動機は、保守点検を容易に行うことができるように陸上に設けられる。駆動機の回転は回転軸１０に伝達され、インペラ２２を回転させることができる。インペラ２２の回転によって水が吸込みベル２７から吸い込まれ、吐出ボウル２８、ケーシング２９を通過して吐出エルボ３０から吐出される。
【００３９】
ところで、立軸ポンプの回転軸１０は、ケーシング内において、軸シール３４からインペラまでの長い距離延びているので、そのまま回転させると振れ回りが生じる。振れ回りの程度は高さ方向の位置により異なるが、この振れ回りを抑制するように、すべり軸受装置３２、３３を設けて回転軸１０を支持している。
【００４０】
すべり軸受装置３２の配置については、設計段階において、経験、あるいは便法的な計算により、回転軸１０の太さ、長さ、回転数、インペラの重さや枚数等の条件から、回転軸１０の振れ回りの大きい位置を割り出し、それに基づいて軸方向のどの辺りに、いくつ配置するかをある程度決めている。しかしながら、回転軸１０の振れ回りの大きい位置として予測されたすべり軸受装置３２の配置位置が、実際の振れ回りの大きい位置からずれてしまうことがある。また、このすべり軸受装置３２の配置位置は、立軸ポンプ３を組み立てた後に修正することはできない。
【００４１】
特に、回転軸１０が長くなるほど、回転軸１０に振れ回りの大きい部分が複数の場所に生じやすくなる。それを抑制するために、回転軸１０の軸方向に沿ってすべり軸受装置３２をより多く配置する必要が生じる。しかしながら、これにより、すべり軸受装置３２の配置位置が実際の回転軸１０の振れ回りが大きい位置からずれるケースがますます多くなり、また、ずれの大きさも拡大している。すなわち、複数のすべり軸受装置の一部は、回転軸１０の振れ回りの極端に小さい、いわゆる「節」の位置に配置されてしまうといったことが生じる。
【００４２】
ところで、ドライ運転においては、すべり軸受装置３２におけるすべり軸受１と、回転軸１０に取り付けたスリーブ１１が摺動する際に、接触部での摩擦力が大きくなり、摩擦熱が発生しやすくなり、その接触部におけるスリーブや軸受の損傷が懸念される。
【００４３】
特に、回転軸１０の振れ回りの大きい所に備えたすべり軸受装置３２ほど軸受荷重が大きいので、摺動する相手方の回転軸１０に取り付けたスリーブ１１の局所的な高温化が生じやすくなり、立軸ポンプ３の回転体（回転軸１０及びスリーブ１１）と固定体（すべり軸受１）との干渉による振動や軸受荷重が増加する。
【００４４】
そこで、本実施形態に係る立軸ポンプ３は、すべり軸受装置３２、３３の一部として大気運転時に摺動面が大気雰囲気にある状態で使用されるすべり軸受装置を備え、その残りとして大気運転時であっても摺動面が常時水中雰囲気にある状態で使用されるすべり軸受装置を備える。言い換えれば、すべり軸受装置３２，３３の一部は、すべり軸受１の摺動面（軸受面）に液体が無い状態で回転軸１０を支持し、残りのすべり軸受装置３２，３３は、すべり軸受１の摺動面（軸受面）に液体が存在する状態で回転軸１０を支持するように構成される。大気運転時に摺動面が大気雰囲気で使用されるすべり軸受装置は、図４および図５にて示したすべり軸受装置である。
【００４５】
図４に示すように、このすべり軸受装置は、回転軸１０の外周に、ステンレス鋼、セラミックス、焼結金属又は表面改質された金属等からなるスリーブ１１を有している。スリーブ１１の外周側には、中空円筒の樹脂材料、セラミックス、焼結金属又は表面改質された金属からなるすべり軸受１が設けられている。スリーブ１１の外周面は、すべり軸受１の内周面（すべり面）と非常に狭いクリアランスを介して対面し、すべり軸受１に対して摺動するように構成されている。すべり軸受１は、金属又は樹脂からなる軸受ケース１２によりつば部１２ａを介してポンプのケーシング２９等へ繋がる支持部材１３に固定されている。図５に示すように、すべり軸受１は中空円筒状の形状を有しており、内周面１ａがスリーブ１１の外周面と対面し、外周面１ｂが軸受ケース１２に嵌合される。
【００４６】
大気運転時であっても摺動面が常時水中雰囲気で使用されるすべり軸受装置は、後述するすべり軸受（図９、及び図１０Ａ−図１０Ｄ参照）の他、既に知られている例えば特開平６−９４０３５号公報、特開２０００−２１９０号公報、又は特開２０００−２１９１号公報等に開示されるすべり軸受装置が用いられても良い。
【００４７】
図７に示した立軸ポンプ３は、図２で説明した先行待機運転を行う。即ち、立軸ポンプ３は、ポンプ起動時には、ケーシング２９、吐出ボウル２８、及び吸い込みベル２７の内部は大気の状態で運転される。このとき、立軸ポンプ３のすべり軸受装置３２、３３のうち、一部は、摺動面が大気雰囲気にある状態で使用され、残りは、摺動面が水中雰囲気にある状態で使用される。
【００４８】
ここで、大気運転時に摺動面が大気雰囲気にある状態で使用されるすべり軸受装置３２、３３と、摺動面が水中雰囲気にある状態で使用されるすべり軸受装置３２、３３とで、どのような現象が生じているかを説明する。
【００４９】
図８は、大気運転時に、摺動面に液体の潤滑のない大気雰囲気で運転されるすべり軸受装置の摺動部分に働く力を模式的に示す断面図である。図８は、回転軸１０の軸方向に垂直な断面を示す。ここで、回転側は、回転軸１０、及びそれに嵌合するスリーブ１１である。それに対して、固定側は、スリーブ１１と摺動するすべり軸受１とそれを支える軸受ケース１２である。なお、図８においては、スリーブ１１とすべり軸受１の間のクリアランスの寸法は、便宜上拡大されて示されている。
【００５０】
回転軸１０が回転すると、回転軸１０に固定されたスリーブ１１が回転する。大気雰囲気でこのすべり軸受装置が使用される場合、回転軸１０の振れ回りによりスリーブ１１の外周面がすべり軸受１に点Ａにて接触したときに、回転軸１０には軸受反力ＦＡＮが発生する。この軸受反力ＦＡＮによって、回転軸１０の回転方向とは逆方向に摩擦力ＦＡＦが発生し、この摩擦力ＦＡＦが回転軸１０に回転方向とは逆方向の振れ回り振動を引き起こす不安定化力となる。
【００５１】
ここで注意すべきことは、不安定化力である摩擦力ＦＡＦの大きさの程度は、回転軸１０の軸方向に垂直な振れ幅（即ち、回転軸１０の径方向の振れ幅）の大きさに依存する。すなわち、摩擦力ＦＡＦの大きさは、この回転軸１０の振れが腹であるか節であるかに比較的敏感である。
【００５２】
図９は、摺動面が常時水中雰囲気にある状態で使用されるすべり軸受装置の摺動部分に働く力を模式的に示す図である。図９は、回転軸１０の軸方向に垂直な断面を示す。このすべり軸受装置においても、回転側は、回転軸１０、及びそれに嵌合するスリーブ１１である。それに対して、固定側は、スリーブ１１と摺動するすべり軸受１とそれを支える軸受ケース１２である。図９のすべり軸受装置は、図８に示したすべり軸受装置と比べて、スリーブ１１とすべり軸受１の摺動部の雰囲気が水中である点が異なる。
【００５３】
回転軸１０が回転すると、回転軸１０に固定されたスリーブ１１が回転する。摺動面が水中雰囲気にある場合には、スリーブ１１とすべり軸受１の間に液膜が構成される。このとき、液膜には回転軸１０の回転による周方向の圧力不均一が生じ、その結果、回転軸１０に半径方向流体力ＦＡＲと周方向流体力ＦＡＴが発生する。この現象による効果を軸受内液膜効果といい、この周方向流体力ＦＡＴは、図８に関連して説明したドライ運転で発生する摩擦力ＦＡＦとは逆回転方向（逆方向）の力である。
【００５４】
ここで注意すべきことは、回転軸１０の軸方向に垂直な振れ幅の大きさへの周方向流体力ＦＡＴの依存性は、図８におけるドライ運転時の摩擦力ＦＡＦに比べて小さいことである。すなわち、周方向流体力ＦＡＴは、回転軸１０の振れが腹であるか節であるかでなく、むしろ回転数の大きさに影響する。
【００５５】
本実施形態の立軸ポンプ３は、複数のすべり軸受装置３２、３３の一部として、大気運転時に摺動面が大気雰囲気にある状態で使用されるすべり軸受装置を備え、その残りとして大気運転時であっても摺動面が常時水中雰囲気にある状態で使用されるすべり軸受装置とを備えている。これにより、大気運転時において、図８に示した摩擦力と、図９に示した周方向流体力が同時に発生する。そのため、回転軸１０を不安定化する力が互いに逆向きに相殺するので回転軸１０の振れ回りが抑制される。したがって、ポンプケーシング内の複数のすべり軸受装置３２、３３の最下部のすべり軸受の摺動部が、ポンピング対象の揚水に浸されていない状態の時でも、安定的に問題なく運転可能なポンプを提供することができる。
【００５６】
仮に、相殺する力が、回転軸１０の軸方向に垂直な振れ幅の大小に依存する場合、すなわち、本発明者等が発明した特許文献１等に開示された、互いに逆向きの摩擦力による偶力を生じさせて相殺し、回転軸１０の振れ回りを抑制する仕組みのすべり軸受装置などを用いる場合には、軸方向に垂直な振れ幅が最大の部分に相殺力がかかるように、すべり軸受装置を配置するべきである。しかしながら、先に述べたように回転軸１０のどの部分の振れ幅が最大（腹）であるか、最小（節）であるかを予め正確に把握して配置することは難しく、回転軸１０の軸方向に垂直な振れ幅がない節の位置に配置する可能性がある。そして、一旦、節の位置に配置した場合には、回転軸の振れ回りを止めることは困難となってしまい、また後から位置を修正変更できない。
【００５７】
しかし、本実施形態に係る立軸ポンプ３においては、複数のすべり軸受装置３２，３３のうち、一部をすべり軸受１の摺動部が常時液中状態にあるすべり軸受装置とすることで、回転軸１０に働く相殺偶力を周方向流体力としている。この相殺力は、摩擦力による相殺力の発生とは異なり、回転軸１０の軸方向に垂直な振れ幅の大小にあまり依存せず、むしろ回転数の大小に依存するので、設置する位置が回転軸の腹か節かに関係なく、回転軸１０のどの場所にこのすべり軸受装置３２，３３を配置してもそれなりの相殺力を生じさせることができる。そして、回転軸１０の高回転数化や、高周速化に応じてその相殺効果は大きい。したがって、本実施形態によれば、回転軸１０の振れ回りが抑制されるので、回転軸１０の摺動部の局所的な摩耗や摩擦熱による軸受やスリーブの損傷の虞はなくなった。
【００５８】
ところで、軸受内液膜効果は、すべり軸受１の径方向に切断した断面形状にも依存する。図１０Ａから図１０Ｄは、すべり軸受１の径方向に切断した断面形状による典型的な軸受の種類を説明する図である。図１０Ａは真円軸受を示し、図１０Ｂ及び図１０Ｃは多円弧軸受を示し、図１０Ｄはティルティングパッド軸受を示す。また、具体的には、図１０Ｂは、２円弧軸受を示し、図１０Ｃはオフセット軸受を示す。なお、図１０Ａから図１０Ｄにおいて、斜線部は回転軸１０を表している。
【００５９】
図１０Ａに示す真円軸受は、概ね軸方向に沿った溝４１を摺動面に有し、溝４１により水や潤滑油をすべり軸受２の軸方向に速やかに供給する。なお、図１３Ａに示す真円軸受は、溝４１を備えない場合もある。図１０Ａの真円軸受の溝４１が形成されていない部分の摺動面の半径はｒで、中心はＯである。真円軸受はこれら３種類の軸受中で一番軸受内液膜効果が生じやすく、したがってそれによる力も生じやすい。
【００６０】
図１０Ｂに示す２円弧軸受も、図１０Ａの真円軸受と同様に軸方向に沿った溝４１を摺動面に有する。図１０Ｂ及び図１０Ｃに示す多円弧軸受は、基本的に、回転軸１０が摺動するすべり軸受面の半径はｒであるが、このすべり軸受面は、中心が異なる複数の円弧が組み合わさって構成されている。図１０Ｂに示す２円弧軸受と図１０Ｃに示すオフセット軸受は、２つの円弧に対する中心Ｏ１とＯ２を有する。２以上の円弧を有する多円弧軸受も構成され得る。多円弧軸受は、これら３種類の中で真円軸受ほどではないが、それでも軸受内液膜効果が生じ得る。
【００６１】
図１０Ｄに示すティルティングパッド軸受は、回転軸１０の周りにピボット４２を支点として傾斜運動ができるようなパッド４３と呼ばれるすべり軸受面を複数有し、回転軸１０の周囲を囲んでいる。ティルティングパッド軸受は、軸受内液膜効果が生じない。
【００６２】
従来は、すべり軸受１の摺動面に回転軸１０が液中で摺動することで液膜効果が生じると、立軸ポンプ３の回転軸１０に不安定力がかかるので、液膜効果の生じないようにティルティングパッド軸受を用いることも多かった。しかしながら、本実施形態においては、すべり軸受装置の一部を、摺動部が常時液中にある状態で使用することで、先行待機運転のドライ運転時に、ドライな摺動面のすべり軸受１によって回転軸１０に生じる摩擦力ＦＡＦに対向する力を、摺動面が常時水中にあるすべり軸受１における液膜効果によって生じさせている。このため、本実施形態では、多円弧軸受、より好ましくは真円軸受が用いられる。
【００６３】
次に、ポンプケーシング内のすべり軸受装置３２，３３のうち、常時水中雰囲気で使用されるすべり軸受装置を図１１及び図１２を用いて説明する。図１１は、すべり軸受装置３２の縦断面図である。図１１に示すように、回転軸１０はすべり軸受装置３２の上下に延びており、回転軸１０の外周には、スリーブ１１を保持するスリーブ保持部材４４が設けられている。スリーブ１１はスリーブ保持部材４４の外周に備えられている。回転軸１０の回転に伴い、スリーブ保持部材４４及びスリーブ１１は回転する。スリーブ１１は外周面を摺動面とし、少なくともその外表面は、ステンレス鋼、セラミックス、焼結金属又は表面改質された金属から構成されている。
【００６４】
スリーブ１１の外周側には、中空円筒の樹脂材料、セラミックス、焼結金属又は表面改質された金属からなるすべり軸受１が配置されている。すべり軸受１は真円軸受または多円弧軸受である。スリーブ１１の外周面は、すべり軸受１の内周面（すべり面）と非常に狭いクリアランスを介して対面し、すべり軸受１に対して摺動するように構成されている。すべり軸受１は、金属又は樹脂からなる軸受ケース１２により、ポンプのケーシング２９（図７参照）又は吐出ボウル２８の内筒等へ繋がる支持部材１３に固定されている。
【００６５】
スリーブ１１とすべり軸受１は、さらに受液槽４５と傾斜板４６（板部材の一例に相当する）により囲まれ、これらによってスリーブ１１とすべり軸受１の摺動部が液中に没することができる液溜り４７が形成される。受液槽４５は、スリーブ１１及びすべり軸受１より下方に位置し、回転軸１０の径よりやや大きい径の略円筒壁である回転軸側壁面４５ａと、更にそれより大きい径の略円筒壁であるケーシング側壁面４５ｂを有する。回転軸側壁面４５ａとケーシング側壁面４５ｂの下部が互いに接続され、液体を保持する受液槽４５が形成されている。ケーシング側壁面４５ｂの上部は、すべり軸受１を支える軸受ケース１２と水密に接続しており、この接続部の高さレベルにおいては、受液槽４５内と外とで水の行き来はない。また、ケーシング側壁面４５ｂの外形は、ポンピング時にそれに沿って流れる揚水の抵抗とならないように下に向けて凸の紡錘形状や円錐形状の先端を有し、上（下流側）に向けて徐々に外径が拡大している。この形状により、水流の流線は、渦などの乱れを生じにくくなり、圧力損失、流体損失を低減することができる。
【００６６】
回転軸側壁面４５ａの上端は、スリーブ１１とすべり軸受１の摺動部の上端部より高い位置まで延びている。前述したスリーブ保持部材４４は、受液槽４５の回転軸側壁面４５ａの上端と干渉しないように通路４８を有している。スリーブ保持部材４４は、スリーブ１１の取付位置より下方に延びた延伸部を備えている。
【００６７】
傾斜板４６は、全体として略筒状に構成された板部材であり、スリーブ１１とすべり軸受１より上部に位置し、その下部から上部につれて傾斜板４６の内径が徐々に小さくなる構造を有する。傾斜板４６の下部はすべり軸受１を支える軸受ケース１２と水密に接続しており、この接続部の高さレベルにおいては傾斜板４６の内側と外側とで水の行き来はない。傾斜板４６の上部は、わずかなクリアランスを有してスリーブ保持部材４４等の回転体と相対している。ここで、傾斜板４６の上端部は、前述した回転軸側壁面４５ａの上端より高い位置にある。
【００６８】
このようにすべり軸受装置３２，３３を構成することで、受液槽４５と傾斜板４６により囲まれた空間に水等の液体を注入すると、液面は、回転軸側壁面４５ａの上端の高さで満水状態となり、図中ＦＬの高さまで達する。これよりさらに液体を注入しても回転軸側壁面４５ａの上端を溢流してしまう。このとき、回転軸側壁面４５ａの上端は、スリーブ１１とすべり軸受１の摺動部の上端部より高い位置まで延びているので、スリーブ１１とすべり軸受１は水没している。
【００６９】
この状態で、回転軸１０、スリーブ保持部材４４、及びスリーブ１１を回転させると、その回転に伴って液体は回転し、回転による遠心力を得る。ところが、液面の外周には、傾斜板４６が設けられているので液体の遠心力による外部への飛散を防止することができる。遠心力の圧力により傾斜板４６の内壁面において液面は上昇するが、傾斜板４６により回転軸１０側に液体の向きを変える上、傾斜板４６の上部は、わずかなクリアランスでスリーブ保持部材４４等の回転体と相対しているので、液体が傾斜板４６を乗り越えて外部に飛散することが抑制される。
【００７０】
また、傾斜板４６とスリーブ保持部材４４による外形の形状は、上に向けて凸の紡錘形状や円錐形状の先端を有し、下（上流側）に向けて徐々に外径が拡大している。この形状により、ポンピング時にそれに沿って流れる揚水の水流の流線は、渦などの乱れを生じにくくなり、圧力損失、流体損失を低減することができる。揚水が、傾斜板４６とスリーブ保持部材４４による外形に沿って流線の乱れを抑制しつつ流れるので、揚水に混入している砂などの異物は、水流に伴って上方（下流側）に流れやすくなり、傾斜板４６とスリーブ保持部材４４のクリアランスから受液槽４５と傾斜板４６により囲まれた空間に流入することを防止できる。
【００７１】
以上のように、受液槽４５の液体が、遠心力により飛散することが防止される。また、受液槽４５内の雰囲気は湿度が高いので、気化による液体の減少が少ない。長期的にポンプの運転をしていないことで、液溜り４７の液体が減少して液面が低下したとしても、スリーブ保持部材４４のスリーブ１１の取付位置より下方に延びた延伸部により、起動初期に液溜り４７の液体が遠心作用を受け、遠心力により周方向に進んだのちにケーシング側壁面４５ｂの内壁面により軸受部方向に曲げられて進むので、速やかに軸受部に水が到達することができる。その後まもなく立軸ポンプ３が揚水する際に受液槽４５内に揚水の一部が供給されて、順次液体が補充されるので、受液槽４５に液体を供給する特別な給水設備や装置を要さずに、常時液体を溜めた状態で、即ち摺動面が液体に浸された状態で回転体の回転を継続することが可能である。
【００７２】
また、ケーシング側壁面４５ｂと、傾斜板４６とスリーブ保持部材４４により、形成される外形の形状は、全体として略紡錘形状とすることが好ましい。そうすることで、揚水の水流を乱すことが少なく、圧力損失を少なくできる。
【００７３】
また、このすべり軸受装置３２，３３では、受液槽４５と傾斜板４６が別々の部品であるので、受液槽４５を取り外すことにより、すべり軸受１を交換することができる。なお、受液槽４５の下部や傾斜板４６に、受液槽４５内に液体を注入し又は受液槽４５から液体を排出するための孔と、この孔を塞ぐ脱着可能なプラグを設けて、必要なときに液体の注入や排出をし易くしてもよい。これにより、受液槽４５内の洗浄を行うことができる。
【００７４】
以上、すべり軸受装置３２に関して説明したが、吐出ボウル２８の内筒に支持部材を介して固定されているすべり軸受装置３３にも同様の構成を採用することができる。
【００７５】
次に、図７に示す回転軸１０の下端部のすべり軸受装置３３に、常時水中雰囲気で使用されるすべり軸受装置が用いられる場合を説明する。図１２は、すべり軸受装置３３の縦断面図である。回転軸１０はすべり軸受装置３３の上方でインペラ２２（図７参照）を貫通しており、図１２に示すすべり軸受装置の位置は、回転軸１０の下端部に位置している。
【００７６】
回転軸１０の下端部には、その外周にスリーブ１１を保持するスリーブ保持部材４４が備えられている。スリーブ１１はスリーブ保持部材４４の外周に備えられている。スリーブ保持部材４４は、スリーブ１１の取付位置より下方に延びた延伸部を備えている。回転軸１０の回転に伴い、スリーブ保持部材４４、スリーブ１１は回転する。スリーブ１１は外周面を摺動面とし、少なくともその外表面は、ステンレス鋼、セラミックス、焼結金属又は表面改質された金属から構成されている。
【００７７】
スリーブ１１の外周側には、中空円筒の樹脂材料、セラミックス、焼結金属又は表面改質された金属からなるすべり軸受１が設けられている。すべり軸受１は真円軸受または多円弧軸受である。スリーブ１１の外周面は、すべり軸受１の内周面（すべり面）と非常に狭いクリアランスを介して対面し、すべり軸受１に対して摺動するように構成されている。すべり軸受１は、金属又は樹脂からなる軸受ケース１２により、ポンプのケーシング２９（図７参照）等へ繋がる支持部材１３に固定されている。
【００７８】
スリーブ１１とすべり軸受１は、更に受液槽４５と傾斜板４６により囲まれ、それらによりスリーブ１１とすべり軸受１の摺動部が液中に没せられる液溜り４７を形成する。
【００７９】
受液槽４５は、スリーブ１１とすべり軸受１より下部に位置し、中央の窪んだ円形容器形状で、その周辺縁部は支持部材１３及び／又は軸受ケース１２と水密に接続し固定されており、その接続部の高さレベルにおいては、受液槽４５内と外とで水の行き来はない。また、受水槽４５の外形は、ポンピング時にそれに沿って流れる揚水の抵抗とならないように下（上流側）に向けて凸の紡錘形状や円錐形状の先端を有し、上（下流側）に向けて徐々に外径が拡大している。この形状により、水流の流線は、渦などの乱れを生じにくくなり、圧力損失、流体損失を低減することができる。
【００８０】
傾斜板４６は、スリーブ１１及びすべり軸受１より上部を覆うように位置し、その下部から上部につれて傾斜板の内径が徐々に小さくなる構造を有する。傾斜板４６の下部は軸受ケース１２に水密に接続し固定され、この接続部の高さレベルにおいては傾斜板４６の内側と外側とで水の行き来はない。傾斜板４６の上部には、わずかなクリアランスを有して異物侵入防止板４９と相対している。異物侵入防止板４９は、回転軸１０の外周面に固定された円盤状の部材であり、傾斜板４６を上部から覆うように配置される。これにより、傾斜板４６の内側及び受液槽４５内に、スリーブ１１とすべり軸受１の摺動を阻害するような砂等の侵入を抑止している。
【００８１】
受液槽４５と傾斜板４６により囲まれた空間には、水等の液体を、傾斜板４６の上端を越流する図中ＦＬの高さまで注入できる。言い換えれば、液体は、傾斜板４６及び受液槽４５によって形成された空間内に満水状態になるように注入され得る。スリーブ１１とすべり軸受１の摺動部の上端部より高い位置に液面を位置させることで、スリーブ１１とすべり軸受１を水没させることができる。
【００８２】
この状態で、回転軸１０、スリーブ保持部材４４、及びスリーブ１１を回転させると、その回転に同伴して水は回転し、回転による遠心力を得る。ところが、液面の外周側には、傾斜板４６があるので、遠心力による液体の外部への飛散を防止することができる。遠心力の圧力により傾斜板４６の内壁面において液面は上昇するが、傾斜板４６により回転軸１０側に水の向きを変える上、傾斜板４６の上部は、わずかなクリアランスで異物侵入防止板４９等の回転体と相対しているので、水が傾斜板４６を乗り越えて外部に飛散することが抑制される。
【００８３】
また、傾斜板４６と異物侵入防止板４９による外形の形状は、上（下流側）に向けて凸の紡錘形状や円錐形状の先端を有し、下（上流側）に向けて徐々に外径が拡大している。この形状により、ポンピング時にそれに沿って流れる揚水の水流の流線は、渦などの乱れを生じにくくなり、圧力損失、流体損失を低減することができる。揚水が、傾斜板４６と異物侵入防止板４９による外形に沿って流線の乱れを抑制しつつ流れるので、揚水に混入している砂などの異物は、水流に伴って上方に流れやすくなり、傾斜板４６と異物侵入防止板４９のクリアランスから受液槽４５と傾斜板４６により囲まれた空間に流入することを防止できる。
【００８４】
以上のように、受液槽４５の水が、遠心力により飛散することが防止される。また、受液槽４５の雰囲気は湿度が高いので、気化による液体の減少が少ない。長期的にポンプの運転をしていないことで、液溜り４７の液体が減少して液面が低下したとしても、スリーブ保持部材４４のスリーブ１１の取付位置より下方に延びた延伸部により、起動初期に液溜り４７の液体が遠心作用を受け、遠心力により周方向に進んだのちにケーシング側壁面４５ｂの内壁面により軸受部方向に曲げられて進むので、速やかに軸受部に水が到達することができる。その後まもなく立軸ポンプ３が揚水する際に受液槽４５内に揚水の一部が供給されて、順次液体が補充されるので、受液槽４５に液体を供給する特別な給水設備や装置を要さずに、常時液体を溜めた状態で、即ち摺動面が水に浸された状態で、回転体の回転を継続することが可能である。
【００８５】
また、受液槽４５と、傾斜板４６と異物侵入防止板４９により、形成される外形の形状は、全体として略紡錘形状とすることが好ましい。そうすることで、揚水の水流を乱すことが少なく、圧力損失が少なくできる。
【００８６】
また、このすべり軸受装置３２，３３では、受液槽４５と傾斜板４６が別々の部品であるので、受液槽４５を取り外すことにより、すべり軸受１を交換することができる。なお、受液槽４５の下部や傾斜板４６に、受液槽４５内に液体を注入し又は受液槽４５から液体を排出するための孔と、この孔を塞ぐ脱着可能なプラグを設けて、必要なときに液体の注入や排出をし易くしてもよい。これにより、受液槽４５内の洗浄を行うことができる。
【００８７】
以上、回転軸１０を支持する複数のすべり軸受装置３２，３３を備え、気中運転時に複数のすべり軸受装置３２，３３のうち一部を、摺動面が大気（ドライ）雰囲気にある状態で使用されるすべり軸受装置とし、その残りを摺動面が常時液体（水中）雰囲気にある状態で使用されるすべり軸受装置とした先行待機用の立軸ポンプ３を説明した。また、摺動面が常時液体（水中）雰囲気にある状態で使用されるすべり軸受装置３２，３３の実施例として、（１）ケーシング２９の内部に配置する例、及び（２）回転軸１０の下端部に配置する例を説明した。これらの常時液体（水中）雰囲気で使用されるすべり軸受装置３２，３３は、立軸ポンプ３の回転軸１０のどの位置においても、立軸ポンプ３の回転軸１０が振れ回ったときに、摺動面が大気（ドライ）雰囲気にある状態で使用されるすべり軸受装置の摺動面で生じる偶力を相殺することができる。特に、液膜効果は回転数の高速化に対応できるので、このすべり軸受装置は、回転数の高速化と、回転軸の長軸化が進む先行待機運転用の立軸ポンプ３に好適である。
【００８８】
また、図１１及び図１２に示したすべり軸受装置３２，３３は、従来の保護管を用いる場合に比べて、保護管に水を供給する設備のような付帯設備は不要であるし、メインテナンスもしやすくなる。また、本実施形態に係る立軸ポンプ３は、ドライ運転時に摺動面がドライな状態であるすべり軸受装置も併用するので、全てのすべり軸受装置を、内部に水を溜めて摺動面が水中に存在する状態にしたすべり軸受装置に置き換える場合に比べ、コストを抑えられ、メインテナンスもしやすくなり、ポンプ性能に与える影響も低減させることができる。
【００８９】
但し、上記２つの例では、他との影響に関して考慮すべきことがある。摺動面が常時液体（水中）雰囲気にある状態で使用されるすべり軸受装置は、その機能を保つためにそれなりの大きさを必要とする。したがって、このようなすべり軸受装置は、立軸ポンプ３の流路面積を狭めたり、流体の抵抗となったりしやすいという課題がある。回転軸１０の下端部に図１２に示したすべり軸受装置を配置する場合は、先行待機運転用の立軸ポンプ３のドライ運転時の回転軸１０の振れ回りを抑えることができるとともに、メインテナンスを容易にする観点では優れているが、立軸ポンプ３の吸込口の流路面積を狭めることになる。このため、揚水時の吸込み圧力の低下や、キャビテーションの発生による性能の低下が懸念される。しかしながら、すべり軸受１を図１０Ａに示した真円軸受や図１０Ｂに示した多円弧軸受とすることで、図１０Ｄに示したティルティングパッド軸受に比べて大幅にコンパクト化が図れる。
【００９０】
一方、吐出ボウル２８よりも高い位置（下流側の位置）にすべり軸受装置３２を配置する場合は、すべり軸受装置３２が立軸ポンプ３の流路面積を狭めるが、この位置は吐出圧力下にあるので、前述した吸込み圧力の低下やキャビテーションの発生の懸念はなくなる。また、吐出ボウル２８の内筒の内部や、吐出ボウル２８の直上の部分等に配置されたすべり軸受装置３２，３３は、流れにあまり影響を与えない。そして、このように配置位置が制限されても、ドライ運転時にドライな摺動面のすべり軸受装置で生ずる偶力をキャンセルする偶力を十分に生じることができる。
【００９１】
以上のように、摺動面が常時液体（水中）雰囲気で使用されるすべり軸受装置３２，３３が配置される位置は、先行待機運転用の立軸ポンプ３のドライ運転時の回転軸１０の振れ回りを抑え、且つ揚水時のポンプ性能に影響を与えないという観点では、吐出ボウル２８内およびそれ以上の高さに配置することが好ましい。
【００９２】
以上、本発明の実施形態について、主に先行待機運転を行う立軸ポンプを例として説明したが、立軸ポンプ３は、ポンプケーシング内に、ポンプが揚水する対象の水がない状態で回転軸を回転して運転することがあるポンプであって、そのような状態で管理運転を行うポンプも含まれる。上述した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲及び明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、又は省略が可能である。
【符号の説明】
【００９３】
１…すべり軸受
３…立軸ポンプ
６…空気管
１０…回転軸
１１…スリーブ
２２…インペラ
２９…ケーシング
３０…吐出エルボ
３２…すべり軸受装置
３３…すべり軸受装置
３４…軸シール
４４…スリーブ保持部材
４５…受液槽
４６…傾斜板
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１】
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【図１２】
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