JP2005351251A - キャンドモータポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】キャンドモータポンプのキャン内より低沸点の取扱い液をポンプ吸込側に戻す際に、戻された取扱い液がポンプ内で沸騰することを抑える。
【解決手段】キャンドモータポンプ１０のキャン３６内の取扱い液を、モータ１４のシャフト２８、インペラ１８に設けられたインペラ内流路４８および延長管５０により、吸込管２４の、インペラの吸込口２２から離れた上流に戻す。戻された取扱い液は、新しい冷えた取扱い液と混じって温度が下がり、遠心ポンプ１２内で沸騰することが防止される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ポンプを駆動するモータのロータをキャン内に納め、このキャン内がポンプの取扱い液で満たされるキャンドモータポンプに関し、特にキャン内の取扱い液の還流にかかる構造に関する。

ポンプを駆動するモータのロータをキャン内に納め、このキャン内がポンプの取扱い液で満たされたキャンドモータポンプが知られている。キャンドモータポンプは、ポンプのインペラ、モータのロータなど回転部分が全て、ポンプのケーシングおよびキャン内に納められるので、摺動部により取扱い液のシールを行う必要がなく、取扱い液を漏出させないようにすることが比較的容易である。キャン内には、ポンプの吐出側から取扱い液に一部が導かれ、この取扱い液によってキャン内のベアリングなどの潤滑や冷却が行われる。取扱い液は、キャン内からポンプの吸込側に戻され、新たな取扱い液と共に、再びポンプに送られる。

キャン内の取扱い液をポンプ吸込側に戻すには、インペラを駆動するモータのシャフトを中空シャフトとし、この中空とされた部分を通してインペラのボス部、すなわち吸込口まで、戻す構成が知られている。

また、モータのシャフトの後端、すなわちインペラの設けられた端の反対側の端付近に配管を接続し、モータ外部を通して、例えば吸い込まれる前の取扱い流体を溜めている吸込タンクまで戻す構成も知られている。
特許第３１１８３３６号明細書 特許第５４５４２０号明細書

前記の中空シャフトを用いてモータ内部を通して取扱い液を戻す場合、取扱い液が低沸点の流体の場合など、モータ冷却後の暖まった液が、低圧のインペラ吸込口に導かれるため、気化し、キャビテーションを生じるなどの問題があった。

また、モータの後端より外部を通って吸込タンクまで戻す場合、還流した液は、多量の冷たい液に混合されるので、前述のキャビテーションなどの発生を抑制できるが、別途配管を設ける必要があり、装置が大型化する。また、当該ポンプを設置する際に、ポンプや吸込タンクの設置位置に合わせて、その都度配管を設置しなければならず、作業性が悪い。

本発明のキャンドモータポンプは、インペラおよびこれを駆動するシャフト内に形成された戻し流路と、吸込管内に、前記戻し流路を延長してインペラ吸込口より上流に延びる延長管を有している。この戻し流路と延長管により形成されるリターン流路によりキャン内の取扱い液が還流される。管内からの液は、インペラ吸込口より離れたところに排出されるので、インペラ内での気化、キャビテーションの発生を防止することができる。

延長管は、その長さがインペラ吸込口から吸込管内径の２倍以上の長さとすることができる。さらに、吸込タンクまで達するようにすることも好適である。

延長管は、シャフトと一体に回転するようにできる。また、吸込管に対して固定され、シャフトとは摺動するようにもできる。吸込管に対して固定する場合は、回転することを考慮せずに延長管を配置することができる。

以下、本発明の実施形態を、図面に従って説明する。図１には、本実施形態のキャンドモータポンプ１０の概略構成を示す断面図が示されている。キャンドモータポンプ１０は、遠心ポンプ１２と、これを駆動するモータ１４を含む。遠心ポンプ１２は、ケーシング１６内にインペラ１８が回転可能に配置されている。インペラ１８は、複数枚の羽根２０を備え、羽根２０により、中央部の吸込口２２から吸い込んだ取扱い液をインペラ外周より送り出す。ケーシング１６の前面には吸込管２４、側面には吐出管２６が接続されている。

インペラ１８は、モータ１４のシャフト２８に結合されており、シャフト２８は、その両端付近において軸受３０，３２により回転可能に支持されている。さらに、シャフト２８には、モータ１４のロータ３４が結合されており、シャフト２８とロータ３４は、共に薄板材を円筒形状にしたキャン３６内に納められている。キャン３６は、その前端がケーシング１６の背面板３８に結合され、後端が後端面板４０に結合され、それぞれの結合部は封止されている。また、背面板３８には、キャン３６内に取扱い流体を導く導入流路４２が形成されている。この結果、キャン３６は、遠心ポンプ１２と連通するが、他からは密封された状態となっている。ロータ３４の周囲には、キャン３６を介して、モータのステータ４６が配置されている。

シャフト２８は、中空シャフトとなっており、この中空部分が、その全長にわたって延びるシャフト内流路４４となっている。また、インペラ１８には、シャフト内流路４４につながるようにインペラ１８の軸線に沿って羽根２０の前端、すなわち吸込口２２まで延びるインペラ内流路４８が設けられている。インペラ１８には、インペラ内流路４８に連通し、吸込口２２から前方に、すなわち吸込管２４内に上流に向けて延びる延長管５０が結合されている。

インペラ１８により送り出された取扱い液の一部は、インペラの背面に回り導入流路４２を通ってキャン３６内に送られる。キャン３６の取扱い液は、軸受３０，３２の潤滑や冷却、またロータなどの冷却を行った後、シャフト２８の後端よりシャフト内流路４４に入る。そして、取扱い液は、シャフト内流路４４、インペラ内流路４８によりポンプの吸込側まで戻され、さらに延長管５０内の流路により吸込管２４のより上流に送られる。

キャン３６内より戻される取扱い液は、ロータ３４や軸受３０，３２などで発生した熱を吸収しているために、温度が高くなっている。取扱い液が、空気調和装置用の冷媒など、低沸点の流体であると、温度高くなった液が、そのまま遠心ポンプ１２に吸い込まれた場合、吸込口２２付近の圧力が低い部分で、沸騰し、キャビテーションを生じやすい。本実施形態においては、キャン３６内より戻される取扱い液を、遠心ポンプ１２の吸込口２２付近より更に吸込管２４内をさかのぼった位置に送っている。これによって、キャン３６内から戻った取扱い液を、吸込管２４を流れ遠心ポンプ１２に吸い込まれるまでに、新しい、つまり冷えた状態の取扱い液と混合して、温度のムラをなくし、全体として温度を下げて、沸騰を防止している。

吸込管２４を流れる間に、新規の液と戻された液が混合されるので、戻す位置については、混合が十分に行われることを考慮した位置とすることが好ましい。本実施形態においては、延長管５０の長さＬ、すなわち吸入口２２から取扱い液を戻す位置までの長さが、吸込管２４の内径Ｄの２倍以上であれば、十分な効果が得られることが確認された。しかし、これは２倍未満では効果が得られないことを意味するものではない。

また、本実施形態のキャンドモータポンプ１０は、遠心ポンプ１２を上に、モータ１４を下に配置した構成としている。これにより、キャン３６内から取扱い液を戻す流路が、鉛直方向となり、取扱い液に混入したガスが、この流路やキャン３６内より抜けやすくしている。また、鉛直でなく、キャンドモータポンプ１０を斜めに配置し、流路に登りの勾配を付けることでも、効果がある。

図２は、他の実施形態のキャンドモータポンプ６０および取扱い液を蓄える吸込タンク６２の概略構成を示す図である。キャンドモータポンプ６０は、遠心ポンプ６４とこれを駆動するモータ６６を含み、これらは図１に示したキャンドモータポンプ１０の遠心ポンプ１２、モータ１４と基本的な構造は同一であり、詳細な説明は省略する。キャンドモータポンプ６０は、図示するように斜めに配置されている。

キャンドモータポンプ６０に特徴的なことは、キャン内からの取扱い液を吸込側上流にに戻す延長管６８が、吸込管７０を通って吸込タンク６２まで延びている点である。そして、延長管６８は、吸込タンク６２内で曲がりタンクの上部に達している。吸込管７０が吸込タンク６２に接続される位置は、一般的にタンク底部であるので、延長管６８の端をタンク上部に位置させることにより、戻された取扱い液がすぐに吸込管７０に入ることを防止できる。

前記のように、延長管６８は曲がっているので、図１のキャンドモータポンプ１０の場合のように、インペラに固定し、これと共に回転させるように構成することができない。そこで、延長管６８は、吸込管７０内に設けられたステーにより固定支持する。インペラ７４との接続は、インペラ７４に受けブッシュ７６を圧入し、この受けブッシュ７６が延長管６８の端を摺動可能に受けて支持することにより達成される。

また、キャンドモータポンプ６０を傾けて配置することにより、取扱い液を戻す流路が全体にわたって登り勾配が付くようになり、ガス抜けを良くしている。

図３〜図５は、図２のキャンドモータポンプ６０、吸込タンク６２などの配置の変形例を示す図である。個々の構成については変わるところがないので、その説明を省略する。図３は、吸込タンク６２が、図２に対して直交する方向に配置された例である。図４は、キャンドモータポンプ６０および吸込管７０を水平に配置した例である。図５は、キャンドモータポンプ６０が鉛直に立てられた状態であり、その直上に吸込タンク６２が位置している。

以上のように、吸込管内部に延長管を設け、インペラ吸込口から離れた位置にキャン内からの液を戻すことで、低沸点の液体を取り扱う場合、インペラ内での気化を防止することができる。また、ポンプ内部の配管により戻しているので、ポンプ外部の配管を通って戻す場合に比して、液漏れに対する対策が軽減できる。また、外部の配管に比して、配管からの入熱を抑えることができる。また、取扱い液を戻す配管が外部にないので、外形を小形化することができる。

また、吸込管に固定された延長管を設ける場合、インペラの吸込口付近に固定された壁が位置することになる。この壁付近は取扱い液の旋回速度が低下するため、遠心力の作用が小さくなり、取扱い液に混入したガスが中心に集まることを抑制する。したがって、ガスが発生しても早期に排出される。

本実施形態のキャンドモータポンプの概略構成を示す断面図である。 他の実施形態の概略構成を示す図である。 キャンドモータポンプと吸込タンクの配置の他の例を示す図である。 キャンドモータポンプと吸込タンクの配置のさらに他の例を示す図である。 キャンドモータポンプと吸込タンクの配置のさらに他の例を示す図である。

符号の説明

１０ キャンドモータポンプ、１２ 遠心ポンプ、１４ モータ、１６ ケーシング、１８ インペラ、２０ 羽根、２２ 吸込口、２４ 吸込管、２８ シャフト、３６ キャン、４４ シャフト内流路（戻し流路）、４８ インペラ内流路（戻し流路）。

Claims (6)

1. ポンプを駆動するモータのロータをキャン内に納め、このキャン内がポンプの取扱い液で満たされるキャンドモータポンプであって、
   ポンプのインペラおよびこれを駆動するモータのシャフト内に形成された戻し流路と、
   前記戻し流路に接続され、吸込管内を、インペラ吸込口より吸込管上流に向けて延びる延長管と、
   前記戻し流路と前記延長管により、前記キャン内から取扱い液をモータの吸込側の上流に戻す、
   キャンドモータポンプ。
2. 請求項１に記載のキャンドモータポンプであって、前記延長管のインペラ吸込口の位置からの長さは、吸込管内径の２倍以上である、キャンドモータポンプ。
3. 請求項１に記載のキャンドモータポンプであって、前記延長管は、ポンプの吸込側上流に設けられ取扱い液を蓄えている吸込タンク内まで延長している、キャンドモータポンプ。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のキャンドモータポンプであって、前記延長管は、前記シャフトと一体に回転する、キャンドモータポンプ。
5. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のキャンドモータポンプであって、前記延長管は、吸込管に対して固定され、前記シャフトとは摺動可能に接続している、キャンドモータポンプ。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のキャンドモータポンプであって、前記戻し流路および延長管が鉛直方向に、または登り勾配が付くように配置された、キャンドモータポンプ。
   

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