JP2002235698A

JP2002235698A - キャンドモータポンプの異物除去チャンバ

Info

Publication number: JP2002235698A
Application number: JP2001033273A
Authority: JP
Inventors: Koji Kubota; 康志久保田
Original assignee: Nikkiso Co Ltd
Current assignee: Nikkiso Co Ltd
Priority date: 2001-02-09
Filing date: 2001-02-09
Publication date: 2002-08-23
Anticipated expiration: 2021-02-09
Also published as: JP4880127B2

Abstract

(57)【要約】【課題】キャンドモータポンプのモータ部を流れる取
扱い流体の固形物を除去する。【解決手段】モータ部を流れる流体をエア抜きチャン
バ４０に導く。エア抜きチャンバ４０に送られる流体
は、流入管４４より容器４２に流入する。流入管４４
は、容器４２に内壁面に沿って流体を流入させるように
配置されており、この流れによって容器４２内に旋回流
が形成される。固形物５４は、旋回流に乗り、遠心力に
よって容器内壁面に沿って流れる。また、比重により容
器の底に近いところを旋回する。容器４２から流体を流
出させる流出管４８を、容器の比較的高い位置とし、固
形物５４を流出しないようにする。また、流出方向と、
旋回流の方向がほぼ逆向きとなるようにして、固形物５
４が流出管４８に吸い込まれにくくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、キャンドモータポ
ンプに関し、特にモータ部を流れる流体から気体や個体
の異物を除去するチャンバに関する。

【０００２】

【従来の技術】キャンドモータポンプのモータ部は、ロ
ータを密封容器内に納め、この密封容器内がポンプの取
扱い液で満たされる構造を有している。また、モータ部
が高温になるような条件下で用いられる高温型と呼ばれ
るキャンドモータポンプが知られている。この高温型に
おいては、モータのステータの更に外周側を液冷ジャケ
ットで覆った構造を有し、さらに、ロータを納めた密閉
容器内の取扱い流体を、前記液冷ジャケット内に配置さ
れる配管を通すことによって冷却し、ロータを積極的に
冷却している。

【０００３】また、ポンプ部を流れる流体と、モータ部
を流れる流体をほぼ分離するスラリー分離型と呼ばれる
形式も知られている。この形式においては、ポンプ部か
らの流体供給がない、またはごく少ないので、一般的に
は、モータ部の流体を冷却する必要がある。このため、
前述の高温型と同様に液冷ジャケットを備え、このジャ
ケット内に配管を配置してモータ部を循環する流体も冷
却する構造を有している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述の高温型、スラリ
ー分離型は、流体が主にモータ部を循環しており、一旦
異物が混入すると、残留しやすいという問題があった。
異物としては、気体（主として空気）が最も多いが、固
形物が混入する場合もある。固形物が混入すると、これ
がロータの軸受部分に入り込み、軸受を摩耗させるとい
う問題が生じる。また、モータ部とポンプ部との流体の
流れを分離している高温型やスラリー分離型以外の形式
においては、固形物がわずかでも混じる流体を取り扱う
ことができなかった。

【０００５】本発明は、前述の課題を解決するためにな
されたものであり、キャンドモータポンプのモータ部に
侵入した、または侵入しようとしている固形物を除去す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、本発明にかかるキャンドモータポンプの異物除去
チャンバは、キャンドモータポンプのモータ部を流れる
流体の流路に設けられ、容器と、前記容器に流体を流入
させる流入管と、前記容器から流体を流出させる流出管
とを有している。前記流入管は、前記容器内に旋回流を
発生させるように、容器壁面に略沿う方向に流体を流入
させるよう配置され、前記流出管は、前記容器内に発生
した旋回流と反対方向に流体を流出させるように配置さ
れている。

【０００７】固形物は旋回流に乗って流れるが、固形物
は一般に重いので、遠心力により外側に運ばれ、容器の
底付近を周回する。流出管から流出する流体の流れは、
旋回流とは、ほぼ反対の方向に流れる。これにより、旋
回流に乗って周回している固形物は、流出管へ流れ出す
ことが防止される。

【０００８】前記の旋回流を形成するために、前記容器
は略円筒形状であることが好ましい。また、容器の底面
をすり鉢形状とすることができる。底面をすり鉢形状、
すなわち外周側から内周側に向けて斜面を形成するよう
にすることで、固形物がすり鉢の底へと集められ、回収
が容易となる。

【０００９】また、前記流出管は、前記容器壁面より突
出していることが好ましい。これにより、旋回流の内側
部分から流体を流出させることができ、外側部分を周回
している固形物の流出をより確実に防止できる。また、
突出した流出管の先端を下方に向けておくことも好まし
い。この場合、沈降する固形物を流出させる可能性を低
減することができる。

【００１０】また、前記流入管は、前記容器への流入口
において流路断面積が減少するものとすることができ
る。これにより、流路断面積が減少している部分の流速
をその上流側の流速より高めることができ、容器へ流入
する流体の速さが速くなり、旋回流の速さをより速くす
ることができる。

【００１１】また、前記流出管は、前記容器からの流出
口において流路断面積が拡大しているものとすることが
できる。これにより流出管内の流れの速さは、管に流れ
込むときにはその流速が低く、その後速くなる。流出口
付近で流速が低いために、旋回流に乗って旋回している
固形物が流出することがより防止される。

【００１２】また、容器内壁面より突出している流出管
は、その先端部分の旋回流に対し最も上流側に位置する
点を通る軸直交断面より、旋回流に対し最も下流側に位
置する点を通る流出管の軸直交断面が前記容器内側に位
置しているものとすることができる。このような形状
は、例えば、管の軸に斜めに交わる断面で切断し、鋭角
となる先端側を旋回流の下流側に位置させることで達成
される。これにより、旋回流下流側において、流出口と
容器内壁との距離を採ることができ、固形物が流出する
ことがより防止される。

【００１３】また、流出管を、流出口が旋回流のほぼ中
心に位置するように配置することもできる。

【００１４】また、容器を仕切板により二つの部分に区
切り、一方に流入管を他方に流出管を設けることもでき
る。流入管は、容器の一方の部分に、前記仕切板と略平
行する面内に旋回流を形成するように配置される。前記
仕切板には、旋回流の中心となり位置付近に開口が設け
られ、この開口により二つの部分が連通されている。固
形物は、容器の、流入管が設けられた方の部分に残り、
流出管より流れ出ることが防止される。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態という）を、図面に従って説明する。図１は、
キャンドモータポンプ、特にスラリー分離型と呼ばれる
形式の概略構成図である。キャンドモータポンプは、ポ
ンプ１０とキャンドモータ１２が一体化されたものであ
り、ポンプ１０の取扱い流体が、キャンドモータ１２の
内部まで進入し、この流体が、軸受１４，１６の潤滑
や、キャンドモータ１２の冷却を行っている。キャンド
モータ１２のロータは、取扱い液が進入しないように、
ロータ容器１８内に密閉されて納められている。また、
ステータ２０もステータ容器２２内に密閉されて納めら
れている。図示するように、ステータ容器２２の外形は
略円筒状であり、その円筒のポンプ１０側の端がポンプ
ケーシングと一体となった端部板２４によりふさがれ、
他方の端ももう一つの端部板２６によりふさがれてい
る。これにより、ステータ容器２２の内側に閉鎖空間が
形成されている。そして、この空間は取扱い流体で満た
され、この流体の中でロータ容器１８に密閉されたロー
タが回転する。

【００１６】スラリー分離型の場合、ポンプ１０とキャ
ンドモータ１２の間の部分、具体的にはポンプ１０のイ
ンペラ２８の背面側のケーシング３０にライナリングや
メカニカルシールなどのシール構造３２が設けられてい
る。このシール構造３２によって、ポンプ側と、モータ
側の取扱い流体がほぼ分離されている。このため、一般
的なキャンドモータポンプのようにインペラ２８の背面
側のケーシング３０内を通ってモータ側に取扱い液が供
給されるのではなく、スラリー分離型の場合、ポンプと
反対側の端部板２６側から供給される。

【００１７】ステータ容器２２の外側には、これを取り
囲むように冷却水ジャケット３４が配置されている。冷
却水ジャケット３４内には、冷却水が供給されステータ
容器２２およびステータ２０を外側から冷却する。ま
た、冷却水ジャケット３４内には、冷却配管３６が配置
される。冷却配管３６には、モータ側にほぼ密閉された
取扱い流体が送り込まれ、取扱い流体は、ここで冷却水
により冷却され、再びステータ容器２２などによって密
閉されたキャンドモータ内部の空間に戻される。このよ
うに取り扱い流体を冷却水ジャケット３４に導き、冷却
することで、ステータ２０を内側から、またロータを冷
却することができる。スラリー分離型において、このよ
うな構成を採るのは、前述のように一旦モータ側に来た
扱い流体は、ここに滞留することとなり、モータの発熱
の影響を受けやすいからである。

【００１８】キャンドモータ１２内部から冷却配管３６
を通り再びキャンドモータ内部に戻る外部配管のいずれ
かの部分、本実施形態では特に冷却配管３６からキャン
ドモータ１２の内部に戻る戻り配管３８に、エア抜きチ
ャンバ４０が設けられている。エア抜きチャンバ４０
は、モータ側に密閉された取扱い流体内に混入した気
体、多くの場合は空気を分離し、取扱い流体の液体のみ
キャンドポンプ１０内部に戻す作用を有する。

【００１９】図２および図３は、エア抜きチャンバ４０
の構成を示す図である。容器４２は、略円筒形状を有し
ている。取扱い流体を容器４２へと流入させる流入管４
４は、管の軸と容器４２の円筒軸が交わらず、平行でも
ないように配置され、容器４２内に旋回流を形成するよ
うに配置されている。本実施形態では、特に、流入管４
４の軸が、容器円筒軸に直交する平面内に位置するよう
に配置され、また流入管４４の流入口４６からの取扱い
流体が、容器４２の内壁面に沿って流入するように配置
されている。これによって旋回流が効率よく発生する。
取扱い流体を容器４２から流出させる流出管４８は、流
出口５０付近において、容器内に形成された旋回流に対
し、逆方向に流体が流出するように配置されている。ま
た、容器４２の頭頂部には、たまった気体を放出するた
めのエア抜き弁５２が設けられている。

【００２０】流入する取扱い流体により形成された旋回
流により、混入している固形物５４は、旋回しつつ、遠
心力によって外側に押し出され、また比重により沈む。
したがって、固形物は容器４２の底の内壁面に近い部分
を旋回する。流出口５０を比較的高い位置に設けること
により固形物が分離された取扱い流体を流出させること
ができる。また、流出口５０付近において、旋回流の向
きと、流出する流体の向きを略反対向きとすることによ
り、固形物はそれ自身の慣性によって旋回を続けようと
するために、流出管４８より流出する可能性が少ない。
また、旋回流のために、容器４２内に気体が滞留してい
ても、図３に示すように液面５６がすり鉢状となる。こ
のため、流出口５０が比較的高い位置にあっても、気体
が流出する場合が少ない。なお、流出管４８は、旋回流
に対し、直交する方向から正反対の方向の間の方向であ
れば、固形物が旋回流に乗って流出口５０より進入する
ことを抑制することができる。

【００２１】このように、エア抜きチャンバ４０は、取
扱い流体に混入した気体の他、固形物についても、容器
内にとどめ、循環する流体からこれらの異物を分離す
る。また、容器の底面は、平面に限らず、すり鉢形状と
することもできる。底面の中心に向いた、ほぼ円錐面ま
たは円錐台の側面のような斜面を形成することにより、
沈殿する固形物を底面の中央部分に集めるようにするこ
とができる。

【００２２】図４および図５は、異なる構成を有するエ
ア抜きチャンバ６０の概要を示す図である。容器６２は
前述のエア抜きチャンバ４０と同様に略円筒形状を有す
る。流入管６４は、前述の例に比べて容器の高い位置に
流入口６６有していることを除けば、同様の構成を有す
る。流出管６８は、容器６２の内壁面より突出するよう
に設けられ、流出口７０は容器６２の内側に位置してい
る。また、流出口７０の高さは、やや低い位置となって
いる。流出する液体の流れが旋回流とは略反対の方向と
なっている点については、前述の例と同様である。ま
た、前述の例と同様のエア抜き弁７２が容器６４の頭頂
部に設けられている。

【００２３】流出口７０が低い位置にあるので、液面７
６が低下しても、流出口７０にかかることが少ない。よ
って、分離された気体をより多く容器内にとどめること
ができる。一方、流出口７０が低い位置にあることによ
って、底付近にたまっている固形物７４を吸込み、流出
させてしまう可能性がある。これを防止するために、エ
ア抜きチャンバ６０においては、流出管６８を容器６２
の内側に向けて突出させ、固形物がたまる容器６２最外
周、すなわち内壁面付近から少し離れた部分の流体を流
し出すようにしている。また、流出管６８の先端を下方
に曲げ、流出口７０が下を向くようにすることもでき
る。このようにすれば、沈降してくる固形物に対し、流
出口が反対を向くことになり、固形物が流出しにくくな
る。

【００２４】このようにエア抜きチャンバ６０は、エア
抜きチャンバ４０と同様に旋回流を利用して固形物を取
扱い流体から分離している。また、より多くの気体をと
どめることが可能であり、気体が混入しやすい条件下で
の使用に適している。

【００２５】図６は、更に異なる構成を有するエア抜き
チャンバ８０の概要を示す図である。流入管８４から流
入する流体により、容器８２内に旋回流を形成し、流出
管８８を容器８２内壁から突出させ、旋回流のやや内側
の部分から流体を流出する構成については、前述のエア
抜きチャンバ６０と同様である。

【００２６】エア抜きチャンバ８０は、流入口８６およ
び流出口９０の形状が前述の例に比して特徴的である。
流入管８８の流路断面積は流入口８６付近で最小となっ
ており、これにより容器８２内に流入する流体の流速が
増加する。これにより旋回流の流れも速くなり、固形物
の分離能力が増す。また、流出管８８の流出口９０付近
の流路断面積を大きくすることで、流出口９０付近の流
体の速さを減少させている。本例のように流出管を容器
内壁から突出して形成した場合、旋回流に乗った固形物
が約１８０°方向転換して流出するのは、流出口９０付
近において流出する流体の流れの速さが、旋回流の速さ
より速い場合に発生しやすい。したがって、流出口９０
の断面積を大きくし、流れ出す速さを減少させることに
より、固形物が流出することをより防止するようにでき
る。

【００２７】図７は、更に異なる構成を有するエア抜き
チャンバ１００の概要を示す図である。流入管１０４か
ら流入する流体により、容器１０２内に旋回流を形成
し、固形物を分離する点、また流出管１０８を容器１０
２内壁から突出させ、旋回流のやや内側の固形物の少な
い領域から流体を流し出す点については、前述のエア抜
きチャンバ６０，８０と同様である。

【００２８】流出管１０８先端は、図示するように、流
出管１０８の軸に対して傾斜した面で切断された形状を
有している。図４に示されるように、流出管の先端を管
の軸直交断面とした場合、旋回流の上流側では、流出口
と容器内壁の間隔を広くとることができるが、これに比
べ、下流側では内壁からの間隔が小さくなる。エア抜き
チャンバ１００においては、流出管１０８先端を、斜め
に切り落とした形状とすることにより、旋回流下流側の
管壁先端を容器１０２内壁より離すようにしている。こ
れにより、容器内壁に沿って旋回する固形物が回り込ん
で流出口１１０より流出管１０８へと進入することを防
止することができる。

【００２９】図８は、図４に示すエア抜きチャンバ６０
の流出口７０にフィルタ１１８を設けた構成である。固
形物５４は、フィルタ１０８により流出管６８内への進
入が阻止される。また、流出口７０は、旋回流の下流方
向に向けて開口しているため、フィルタに一度捕らえら
れた固形物５４も、流体の流れによってフィルタ１１８
から除去される。つまり、この構成は、フィルタ１１８
の自己浄化作用を有している。

【００３０】図９は、更に異なる構成を有するエア抜き
チャンバ１２０の概要を示す図である。流入管１２４か
ら流入する流体により、容器１２２内に旋回流を形成
し、固形物を分離する点については、前述の各構成例と
同様である。エア抜きチャンバ１２０においては、流出
管１２８を容器の中心付近まで突出させ、固形物が最も
少ない旋回流の中心に流出口１３０が配置されるように
している。

【００３１】図１０は、更に異なる構成を有するエア抜
きチャンバ１４０の概要を示す図である。流入管１４４
から流入する流体により、容器１４２内に旋回流を形成
し、固形物を分離する点、また流出管１４８を容器１４
２内壁から突出させ、旋回流のやや内側の固形物の少な
い領域から流体を流し出す点については、前述のエア抜
きチャンバ６０などと同様である。エア抜きチャンバ１
４０においては、特に、容器１４２の内壁の底部付近
に、凹部１５８が設けられ、固形物５４をここに捕らえ
る構成としている。捕らえられた固形物５４は、ドレン
弁１５９を開放することにより、容器１４２内より除去
される。また、ドレンを設けたことにより、ポンプの運
転を中断せずに、固形物５４を容器から排出することが
できる。

【００３２】図１１は、更に異なる構成を有するエア抜
きチャンバ１６０の概要を示す図である。流入管１６４
から流入する流体により、容器１６２内に旋回流を形成
し、固形物を分離する点については、前述の各構成例と
同様である。エア抜きチャンバ１６０は、容器１６２内
を上下に分割する仕切板１７８を有しており、さらに仕
切板１７８の中心には、上下に分割されたそれぞれの部
分を連通する開口１８０が設けられている。旋回流は、
流入管１６４が設けられた上側の部分に形成され、固形
物は仕切板１７８の上面にとどまる。この固形物はドレ
ン弁１８２を開くことによって容器１６２から除去する
ことができる。固形物が分離された後の流体は、開口１
８０より下側の部分に流れ更に流出管１６８より流れ出
す。

【００３３】以上説明した各エア抜きチャンバは、気体
の他に異物としての固形物を取扱い流体から除去するチ
ャンバとして機能する。

【００３４】以上、スラリー分離型について説明をした
が、類似の冷却配管および取扱い液をこれに循環させる
ための外部配管を有する高温型とよばれるキャンドモー
タポンプにおいても、前述の構成を有するエア抜きチャ
ンバを用いることができる。なお、前記高温型は、図１
に示すスラリー分離型のシール構造３２を除去したもの
とほぼ同様の構成を有するものであり、モータ側の取扱
い流体は、インペラ背後のケーシングを通ってポンプ側
より供給される。

【００３５】さらに、従来は外部配管を有さない他の形
式のキャンドモータポンプにおいても、前述のエア抜き
チャンバを備えた外部配管を追加することで、取扱い流
体に含まれる固形物を除去することができる。言い換え
れば、従来軸受耐久性などの問題で、固形物を含まない
流体しか取り扱えなかった形式のキャンドモータポンプ
であっても、前記エア抜きチャンバを備えることで、あ
る程度の量の固形物を許容することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】スラリー分離型のキャンドモータポンプの概
略構成を示す図である。

【図２】本実施形態のエア抜きチャンバの水平面にお
ける断面図である。

【図３】図２のエア抜きチャンバの正面図である。

【図４】他のエア抜きチャンバの水平面における断面
図である。

【図５】図４のエア抜きチャンバの正面図である。

【図６】さらに他のエア抜きチャンバの水平面におけ
る断面図である。

【図７】さらに他のエア抜きチャンバの水平面におけ
る断面図である。

【図８】図４に示すエア抜きチャンバの流出口にフィ
ルタを設けた例を示す図である。

【図９】さらに他のエア抜きチャンバの水平面におけ
る断面図である。

【図１０】さらに他のエア抜きチャンバの水平面にお
ける断面図である。

【図１１】さらに他のエア抜きチャンバの水平面にお
ける断面図である。

【符号の説明】

１０ポンプ、１２キャンドモータ、１４，１６軸
受、３２シール構造、３４冷却水ジャケット、３６
冷却配管、４０エア抜きチャンバ（異物除去チャン
バ）、４２容器、４４流入管、４６流入口、４８
流出管、５０流出口、５４固形物、６０，８０，１
００，１２０，１４０エア抜きチャンバ（異物除去チ
ャンバ）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】キャンドモータポンプのモータ部を流れ
る流体の流路に設けられ、流体から異物の除去を行う異
物除去チャンバであって、容器と、前記容器に流体を流入させる流入管と、前記容器から流体を流出させる流出管と、を有し、前記流入管は、前記容器内に旋回流を発生させるよう
に、容器壁面に略沿う方向に流体を流入させるよう配置
され、前記流出管は、前記容器内に発生した旋回流と、直交方
向から反対方向の間の方向に流体を流出させるよう配置
された、キャンドモータポンプの異物除去チャンバ。
【請求項２】請求項１に記載のキャンドモータポンプ
の異物除去チャンバであって、前記容器は略円筒であ
り、この円筒の軸を中心とする旋回流が形成される、キ
ャンドモータポンプの異物除去チャンバ。
【請求項３】請求項１に記載のキャンドモータポンプ
の異物除去チャンバであって、前記容器の底面は、すり
鉢形状であり、このすり鉢形状の軸を中心とする旋回流
が形成されるキャンドモータポンプの異物除去チャン
バ。
【請求項４】請求項１ないし３のいずれかに記載のキ
ャンドモータポンプの異物除去チャンバであって、前記
流出管は、前記容器内壁面より突出して設けられてい
る、キャンドモータポンプの異物除去チャンバ。
【請求項５】請求項４に記載のキャンドモータポンプ
の異物除去チャンバであって、前記流出管は、その先端
が下方に向いているキャンドモータポンプの異物除去チ
ャンバ。
【請求項６】請求項１から５のいずれかに記載のキャ
ンドモータポンプの異物除去チャンバであって、前記流
入管は、前記容器への流入口において流路断面積が減少
しているキャンドモータポンプの異物除去チャンバ。
【請求項７】請求項１から６のいずれかに記載のキャ
ンドモータポンプの異物除去チャンバであって、前記流
出管は、前記容器からの流出口において流路断面積が拡
大しているキャンドモータポンプの異物除去チャンバ。
【請求項８】請求項４に記載のキャンドモータポンプ
の異物除去チャンバであって、前記流出管の先端は、旋
回流に対し最も上流側に位置する点を通る流出管の軸直
交断面より、旋回流に対し最も下流側に位置する点を通
る流出管の軸直交断面が、前記容器内側に位置してい
る、キャンドモータポンプの異物除去チャンバ。
【請求項９】キャンドモータポンプのモータ部を流れ
る流体の流路に設けられ、流体から異物の除去を行う異
物除去チャンバであって、容器と、前記容器に流体を流入させる流入管と、前記容器から流体を流出させる流出管と、を有し、前記流入管は、前記容器内に旋回流を発生させるよう
に、容器壁面に略沿う方向に流体を流入させるよう配置
され、前記流出管は、前記容器内に発生した旋回流の略中心位
置に流出口を有するよう配置された、キャンドモータポ
ンプの異物除去チャンバ。
【請求項１０】請求項１から９のいずれかに記載のキ
ャンドモータポンプの異物除去チャンバであって、前記
容器の、旋回流が流れる内壁面に凹部が設けられ、この
凹部の底には、ここにたまった固形物を排出するための
弁が設けられいてる、キャンドモータポンプの異物除去
チャンバ。
【請求項１１】キャンドモータポンプのモータ部を流
れる流体の流路に設けられ、流体から異物の除去を行う
異物除去チャンバであって、容器と、前記容器に流体を流入させる流入管と、前記容器から流体を流出させる流出管と、を有し、前記流入管は、前記容器内に旋回流を発生させるよう
に、容器壁面に略沿う方向に流体を流入させるよう配置
され、前記容器は、前記旋回流の形成する面に略平行であり、
前記旋回流の中心付近に開口を有し、当該容器を二つの
部分に区切る仕切板を有し、前記流出管は、前記仕切板に関し、前記流入管の設けら
れた部分ではないもう一つの部分に設けられている、キ
ャンドモータポンプの異物除去チャンバ。
【請求項１２】請求項１から１１のいずれかに記載の
キャンドモータポンプの異物除去チャンバであって、当
該異物除去チャンバは、混入した気体を分離するチャン
バである、キャンドモータポンプの異物除去チャンバ。