JP2002327696A - 封液式サブマージドモータポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プロピレングリコール等を含有するモータ冷
却液の外部漏出がなく、且つ外部液体のモータ内浸入も
防止できる封液式サブマージドモータポンプを提供する
こと。 【解決手段】 冷却液が封入されたモータＭの内部から
軸封部を介してモータ軸４を突出するとともに、モータ
軸４によってポンプ２０を駆動する封液式サブマージド
モータポンプである。軸封部は、モータ軸４がモータＭ
内部から突出する部分に設けた中間室１８の上下をそれ
ぞれメカニカルシール１１ａ，１１ｂで密閉することに
よって構成され、さらに中間室１８には中間室１８内の
圧力がモータＭ内部及び外部圧力よりも高くなるよう
に、潤滑液補給タンク３３を接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、井戸や各種液体の
地下貯槽等から液体を汲み上げるのに使用するサブマー
ジドモータポンプに関し、特にモータ冷却液を封じ込め
た封液式サブマージドモータポンプに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図４はこの種の従来の封液式サブマージ
ドモータポンプの一例を示す一部断側面図である。同図
に示すようにこの封液式サブマージドモータポンプは、
モータＭのモータ軸４にポンプ２０のポンプ軸２３を結
合し、モータＭを駆動することでポンプ軸２３を回転し
て吸込口２２から吸い込んだ液体を吐出し口２５から吐
出するように構成されている。

【０００３】ここでモータＭは、モータケーシング３内
に固定した固定子１と、固定子１の中央においてモータ
軸４に固定される回転子２とを具備して構成されてい
る。一方このモータＭは封液式であり、モータケーシン
グ３の内部１９には冷却液が封入されている。そしてこ
の冷却液の外部漏出及び外部液体のモータケーシング３
内への浸入を防止するため、モータ軸４がモータ上カバ
ー８を貫通する部分にはスタッフィングボックス１０内
にメカニカルシール１１を装着してなる軸封部が設けら
れている。

【０００４】以上の構成によってモータＭ内部は密閉室
となるが、封入された冷却液は、モータＭの運転／停止
による温度変化に伴い体積変化を生じるので、これを吸
収するため、モータＭの下端部には体積変化吸収装置１
２が取り付けられている。この体積変化吸収装置１２
は、内部に装着されたベローズ１３が内部圧力と外部圧
力が同一になるように伸縮することにより体積変化吸収
機能を果たす。なお１４はモータＭ内部と体積変化吸収
装置１２とを連通する穴である。

【０００５】しかしながら上記構成では、体積変化吸収
装置１２の機能によりモータ内外の圧力はほぼ等しくな
るため、メカニカルシール１１を介してモータ内部の冷
却液と外部液体との相互入れ替えが、微量ではあるが常
時発生してしまい、特にメカニカルシール１１の磨耗が
進行したり、損傷したりするとその量が増大する。そし
て外部液体に腐食性やスラリーの含有などがあると、モ
ータＭ内に浸入した外部液体がモータＭを故障させると
いう問題が生じる。

【０００６】図５は上記問題を回避できる従来の他の封
液式サブマージドモータポンプの据付状態を示す図であ
る。この従来例においては、モータＭ内部とモータＭよ
りも十分高い位置に設置した冷却液補給タンク３８とを
冷却液補給配管３９で接続し、且つモータＭに接続した
空気抜き管３５を冷却液補給タンク３８と同等の高さま
で延ばして設置している。このように構成すれば、モー
タＭ内部の圧力を外部液体の圧力より高くできるので、
外部液体のモータＭ内への浸入は阻止できる。なおこの
例ではモータ冷却液の体積変化は、冷却液補給タンク３
８内の液面変化で吸収できるので、図４に示す従来例に
用いた体積変化吸収装置１２は取り付けられていない。

【０００７】しかしながらメカニカルシール１１が破損
した場合、モータＭの外部に漏出する冷却液は、モータ
Ｍ内部の冷却液以外に冷却液補給タンク３８内のものも
含まれるので、前記図４に示す従来例に比べてその量が
多くなる。

【０００８】モータ冷却液には、電磁鋼板の防錆、軸受
に対する潤滑性向上、凍結防止、等の目的で、プロピレ
ングリコール等が添加されているが、これが上記のよう
に外部に漏れ出して環境に放出されると、河川等のＤＯ
Ｃ（生物的酸素要求量）を上昇させてしまうという問題
がある。

【０００９】図６は従来のさらに他の封液式サブマージ
ドモータポンプを示す一部断側面図である。この従来例
も図５に示す従来例と同様にモータＭに冷却液補給配管
３９と空気抜き管３５とを接続し、冷却液補給配管３９
の他端に冷却液補給タンク３８を接続している。この従
来例において図５に示す従来例と相違する点は、モータ
軸４がモータ上カバー８を貫通する部分に２つのスタッ
フィングボックス１０ａ，１０ｂと２つのメカニカルシ
ール１１ａ，１１ｂとを縦列に装着してなる軸封部を設
けた点である。このように構成すれば、軸封の信頼性を
図４，図５の従来例よりも向上させることができる。し
かしながら軸封をメカニカルシールに依存する以上、モ
ータ冷却液の外部漏出の恐れがあることに変わりはな
い。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の点に鑑
みてなされたものでありその目的は、プロピレングリコ
ール等を含有するモータ冷却液の外部漏出がなく、且つ
外部液体のモータ内浸入も防止できる封液式サブマージ
ドモータポンプを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明は、冷却液が封入されたモータの内部から軸封
部を介してモータ軸を突出するとともに、前記モータ軸
によってポンプを駆動する封液式サブマージドモータポ
ンプにおいて、前記軸封部は、モータ軸がモータ内部か
ら突出する部分に設けた中間室の上下をそれぞれメカニ
カルシールで密閉することによって構成され、さらに前
記中間室には中間室内の圧力がモータ内部及び外部の圧
力よりも高くなるように加圧する加圧手段を取り付けた
ことを特徴とする。

【００１２】また本発明は、前記加圧手段が、潤滑液補
給タンクを前記中間室に接続すると共に、前記潤滑液補
給タンク内の潤滑液の液面を中間室よりも高い位置に設
置することで加圧するか或いは潤滑液補給タンク内の潤
滑液を加圧ポンプ又は圧縮流体で加圧することで構成さ
れていることを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態
にかかる封液式サブマージドモータポンプの据付状態を
示す図であり、図２はその封液式サブマージドモータポ
ンプの部分を示す一部断側面図である。

【００１４】図２に示すように封液式サブマージドモー
タポンプは、モータＭのモータ軸４にポンプ２０のポン
プ軸２３を結合し、モータＭを駆動することでポンプ軸
２３を回転して吸込口２２から吸い込んだ液体を吐出し
口２５から吐出するように構成されている。

【００１５】ここでモータＭは、モータケーシング３の
内部に装着された円筒状の固定子１と、固定子１の内部
中央に組み込まれる回転子２と、回転子２を固定するモ
ータ軸４とを具備して構成されている。

【００１６】モータ軸４は、モータ上カバー８に取り付
けられたラジアル軸受５ａと、ブラケット１５に取り付
けられたラジアル軸受５ｂと、ブラケット１５とモータ
下カバー９とにそれぞれ取り付けられたスラスト軸受７
ａ，７ｂとによって回転自在に軸支されている。なお６
はモータ軸４に固定され、スラスト軸受７ａ，７ｂによ
って挟持されるスラスト円盤である。さらにモータ軸４
がモータ上カバー８を貫通する部分に設ける軸封部は、
前記貫通する部分に装着したスタッフィングボックス１
０の内部に中間室（スタッフィングボックス１０の内部
室）１８を形成するとともに、中間室１８の内部の上下
に２つのメカニカルシール（ダブルメカニカルシール）
１１ａ，１１ｂを対向して組み込むことで構成されてい
る。一般にメカニカルシールには封止の方向性があり、
この実施形態の下側のメカニカルシール１１ａは中間室
１８からモータＭ内部への流体の移動を確実に封止し、
上側のメカニカルシール１１ｂは中間室１８から外部へ
の流体の移動を確実に封止するように構成されている。
即ちこれによって中間室１８はモータＭ内部と外部流体
の両者に対してそれぞれ封止されている。なおスタッフ
ィングボックス１０に設けた２つの開口１６，１７は、
それぞれ下記する潤滑液補給配管３４と空気抜き管３５
とを接続するために設けられている。

【００１７】モータ下カバー９の下側には体積変化吸収
装置１２が取り付けられている。この体積変化吸収装置
１２は、その内部に圧力の変化によって伸縮するベロー
ズ１３が装着されると共に、モータ下カバー９に設けら
れた穴１４によりモータケーシング３の内部１９と連通
するように構成されており、これによってモータＭ内部
の冷却液の圧力を外部液体の圧力に平衡させながらモー
タＭ内に封入された冷却液の温度変化による体積変化を
吸収するようにしている。

【００１８】一方ポンプ２０はその下部に取り付けた吸
込ケーシング２１をモータ上カバー８上に取り付けるこ
とでモータＭ上に固定され、ポンプ２０の下部から突出
するポンプ軸２３をモータ軸４とカップリング２４によ
り連結している。

【００１９】次に図１に示すように基礎面３０にはベー
スプレート３２が設置されており、ベースプレート３２
には吐出し管３１が固定されている。吐出し配管３１は
地下に吊り下げられており、その下端がポンプ２０の上
端にある吐出し口２５に連結されている。

【００２０】そして基礎面３０上に潤滑液補給タンク３
３を設置してこの潤滑液補給タンク３３とスタッフィン
グボックス１０の開口１６（図２参照）とを潤滑液補給
配管３４で接続し、且つ開口１７（図２参照）に接続し
た空気抜き管（ベント管）３５を潤滑液補給タンク３３
と同等の高さまで延ばして設置している。そしてこれら
スタッフィングボックス１０の中間室１８と潤滑液補給
タンク３３と潤滑液補給配管３４と空気抜き管３５に
は、メカニカルシール１１ａ，１１ｂの潤滑液が満たさ
れている。この潤滑液としては、環境に放出されても無
害で、且つモータＭ内に浸入しても差し支えのない液
体、例えばプロピレングリコール等を入れない真水など
を使用する。そして潤滑液補給タンク３３内の潤滑液の
液面は、中間室１８内の圧力がモータＭの内部圧力及び
外部圧力よりも高くなるように十分高い位置に設置され
ている。

【００２１】なおこの封液式サブマージドモータポンプ
が揚水しようとする液体の中には液化ガスのようにその
圧力の高いものがあり、単に潤滑液補給タンク３３内の
潤滑液の液面を高く設置しても中間室１８内の圧力が外
部圧力よりも高くならない場合がある。このような場合
は潤滑液補給タンク３３の設置位置を高くする代りに
（又は高くすると共に）、図１に点線で示すように、潤
滑液補給タンク３３内の潤滑液の圧力を高めるための加
圧ポンプ４１や、圧縮ガス（空気）供給手段４３を潤滑
液補給タンク３３に接続すれば良い。要は中間室１８内
の圧力がモータＭ内部及び外部圧力よりも高くなるよう
に加圧する加圧手段を設けるものであれば、どのような
機構であっても良い。

【００２２】以上のように構成された封液式サブマージ
ドモータポンプにおいて、モータＭを駆動するとポンプ
２０が駆動され、吸込ケーシング２１の吸込口２２から
吸い込まれたポンプ揚液は吐出し口２５から吐出し管３
１を経て地上に送出される。

【００２３】一方本発明においては前述のようにダブル
メカニカルシール１１ａ，１１ｂによって封止された中
間室１８の圧力を、外部圧力及びモータＭの内部圧力よ
りも常に高く維持するように構成しているので、外部液
体やモータＭ内部の冷却液が中間室１８内に入り込むこ
とはなく、従って外部液体のモータＭ内への浸入及びモ
ータＭの冷却液の外部漏出を何れも確実に防止すること
ができる。一方中間室１８内の潤滑液は外部又はモータ
Ｍの内部に浸入することはあるが、このメカニカルシー
ルの潤滑液には環境に無害で且つモータ内に浸入しても
差し支えの無い液体（例えば真水）を使用しているの
で、環境及びモータＭに害をおよぼすことは無い。

【００２４】ところでメカニカルシールの潤滑液に真水
を使用して長時間滞留させておくと、バクテリアやスラ
イムが発生することがあるが、この対策としては、例え
ば図３に示す実施形態を用いれば良い。即ちこの実施形
態においては、潤滑液補給タンク３３に環境及びモータ
Ｍへの悪影響を実質的に無視できるスライムコントロー
ル剤等を少量添加し、潤滑液補給配管３４の途中に小ポ
ンプ３６を取り付け、一方空気抜き管３５にはこれを分
岐して潤滑液補給タンク３３に接続される戻り配管３７
を取り付けておく。そして所定のタイミングで空気抜き
管３５のバルブ３５ａを閉じ且つ戻り配管３７のバルブ
３７ａを開いて小ポンプ３６を駆動して中間室１８と潤
滑液補給タンク３３との間で潤滑液を循環させ、これに
よって潤滑液を中間室１８内に長時間滞留させないでバ
クテリアやスライムの発生を防ぐ。なおスライムコント
ロール剤等の添加剤は必ずしも添加しなくても良い。

【００２５】以上本発明の実施形態を説明したが、本発
明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求
の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範
囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書
及び図面に記載がない何れの形状や構造や材質であって
も、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技
術的思想の範囲内である。

【００２６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、モータ冷却液の外部漏出及び外部液体のモータ内浸
入を確実に防止することができるとともに、メカニカル
シールの潤滑液として環境及びモータに無害の液体を使
用することで潤滑液の漏洩による環境及びモータへの悪
影響をなくすことができるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかる封液式サブマージ
ドモータポンプの据付状態を示す図である。

【図２】図１に示す封液式サブマージドモータポンプの
部分を示す図であり、モータＭの部分を断面にした一部
断側面図である。

【図３】封液式サブマージドモータポンプの他の実施形
態にかかる据付状態を示す図である。

【図４】従来の封液式サブマージドモータポンプの一例
を示す一部断側面図である。

【図５】従来の他の封液式サブマージドモータポンプの
据付状態を示す図である。

【図６】従来のさらに他の封液式サブマージドモータポ
ンプを示す一部断側面図である。

【符号の説明】

Ｍ モータ １ 固定子 ２ 回転子 ３ モータケーシング ４ モータ軸 ５ａ，５ｂ ラジアル軸受 ６ スラスト円盤 ７ａ，７ｂ スラスト軸受 ８ モータ上カバー ９ モータ下カバー １０ スタッフィングボックス（ケーシング） １１（１１ａ，１１ｂ） メカニカルシール １２ 体積変化吸収装置 １３ ベローズ １４ 穴 １５ ブラケット １６ 潤滑液補給穴 １７ 空気抜き穴 １８ （ダブルメカニカルシールの）中間室 １９ （モータケーシング３の）内部 ２０ ポンプ ２１ 吸込ケーシング ２２ 吸込口 ２３ ポンプ軸 ２４ カップリング ２５ 吐出し口 ３０ 基礎面 ３１ 吐出し管 ３２ ベースプレート ３３ 潤滑液補給タンク ３４ 潤滑液補給配管 ３５ 空気抜き管 ３５ａ バルブ ３６ 小ポンプ ３７ 潤滑液戻り配管 ３７ａ バルブ ４１ 加圧ポンプ ４３ 圧縮ガス供給手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷却液が封入されたモータの内部から軸
   封部を介してモータ軸を突出するとともに、前記モータ
   軸によってポンプを駆動する封液式サブマージドモータ
   ポンプにおいて、 前記軸封部は、モータ軸がモータ内部から突出する部分
   に設けた中間室の上下をそれぞれメカニカルシールで密
   閉することによって構成され、 さらに前記中間室には中間室内の圧力がモータ内部及び
   外部の圧力よりも高くなるように加圧する加圧手段を取
   り付けたことを特徴とする封液式サブマージドモータポ
   ンプ。
2. 【請求項２】 前記加圧手段は、潤滑液補給タンクを前
   記中間室に接続すると共に、 前記潤滑液補給タンク内の潤滑液の液面を中間室よりも
   高い位置に設置することで加圧するか或いは潤滑液補給
   タンク内の潤滑液を加圧ポンプ又は圧縮流体で加圧する
   ことで構成されていることを特徴とする請求項１記載の
   封液式サブマージドモータポンプ。