JP2006207513A - 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が、ステータコイルのショートなどにより損傷し、キャン内部の取扱い流体が漏出することを防止する。
【解決手段】ロータ２２を含むモータの回転部分を収容し、内部を密閉したキャン２６を、ステンレスなどの鋼製の内筒４４、セラミックなどの耐熱材料製の外筒４６より構成する。キャン２６のステータ２０側の表面は、耐熱材料が配置され、ステータのコイルのショートにより発生したアークによる損傷が防止される。
【選択図】図１

Description

本発明は、キャンドモータポンプに関し、特に可燃性の流体または支燃性の流体を送るキャンドモータポンプに関する。

キャンドモータポンプは、遠心ポンプなどのターボポンプを駆動するモータのシャフトおよびロータをキャンと呼ばれる密閉容器内に納め、このロータはキャンの外側に配置されたステータにより駆動される。これにより、ポンプおよびモータの回転部分は、全て密封され、回転部分のシールが不要となる。取扱い液はキャン内を満たし、シャフトを支持する軸受などの潤滑などを行う。

液体酸素などの支燃性の流体や、液体水素などの可燃性の流体を送る場合には、これらの取扱い流体が漏出することを防止する必要がある。前述のようにキャンドモータポンプは、回転部分のシールがなく、ここからの取扱い流体の漏出を確実に防止することができる。

なお、この明細書および特許請求の範囲において、「ポンプ」は、流体を連続的に押し上げ、押圧し、圧縮または排出する装置を含み、圧縮機等も含む用語として用いる。

特許文献１には、キャンドモータポンプの構成が示されている。

特開２００２−３１７７８８号公報

キャンドモータポンプのキャンは、一般的にステンレスなどの鋼製の薄板で形成されている。モータのステータのコイルがショートし、アークが発生した場合など、キャンがこのアークによって部分的に融解すると、取扱い流体がここから漏出する。このような、キャンの損傷は、コイルのショートの防止、キャンの寸法の選定等を適切に行えば、防止することができるが、取扱い液が支燃性または可燃性の流体の場合、より以上に安全性を高めたいという要求がある。

本発明は、取扱い液の漏出を防止するのに有利な構造を提供する。

本発明に係るキャンドモータポンプにおいては、ステータとロータを隔てているキャンの、ステータ側の面を耐熱部材で覆っている。耐熱部材は、セラミック繊維からなるシートをキャンに巻き付けて構成することができる。また、セラミックの円筒をキャンに被せるように装着し、構成しても良い。また、耐熱材料を円筒形に形成し、これをキャンとして使用することもできる。

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の概略構成を示す図である。キャンドモータポンプ１０は、ポンプ部分１２とモータ部分１４が一体として形成されている。ポンプ部分１２は、取扱い流体に速度を与えるインペラ１６と、これを納めるケーシング１８を含む。モータ部分１４は、略円筒形状のステータ２０と、このステータ２０の円筒の内側に配置されるロータ２２を有している。ロータ２２は、シャフト２４に固定され、このシャフト２４はポンプ部分１２まで延び、そこにインペラ１６が固定されている。ステータ２０とロータ２２の間を仕切るように略円筒のキャン２６が配置されている。また、ステータの外側は、モータ部分外筒２８で囲まれている。キャン２６とモータ部分外筒２８の両端は、円環状のエンドプレートに固定されている。これにより、ステータ２０は、キャン２６とモータ部分外筒２８の間で外部から密閉された構造となっている。ポンプ側のエンドプレート３０は、ケーシング１８に固定された接続プレート３４に固定される。反対側のエンドプレート３２には、軸受ホルダ３６が固定され、キャン２６と、二つのエンドプレート３０，３２と、軸受ホルダ３６にて、ロータ２２が配置されたキャン２６の内側の空間が密閉される。シャフト２４は、接続プレート３４および軸受ホルダ３６にそれぞれ固定された軸受３８，４０に支持されている。

キャン２６の内側の密閉された空間には、ポンプ部分１２より導入流路４２を介して取扱い流体が導かれる。この取扱い流体は、シャフト２４の後端付近から、軸方向にシャフト内に設けられた環流路（不図示）を通って、インペラ１６の背面側へと送られる。このように、キャン２６内は取扱い流体で満たされ、この流体も循環している。

キャンドモータポンプ１０のキャン２６は、二重構造となっている。すなわち、内側となるロータ２２に面する側は、鋼製、例えばステンレス製の内筒４４が配置され、ステータ２０に面する側は、内筒４４より耐熱性の高い材料、例えばセラミック製の外筒４６が配置される。セラミックは、ステンレス鋼より高い耐熱性を有しており、ステータでショートが生じアークが例え発生しても、容易に融解せずキャン２６の損傷が防止できる。セラミック材料であれば、１３００℃以上の最高使用温度の耐熱材料となりうる。液体酸素、気体酸素などの支燃性の流体、液体水素、気体水素などの可燃性の流体を送る場合、これらの流体の漏出を確実に防止する必要があるが、耐熱材料の外筒４６によりキャンが保護され、流体の漏出防止が達成される。

セラミックの外筒４６は、セラミック繊維により構成されるシートをステンレス製のキャン内筒４４に巻き付けて構成することができる。このセラミック繊維によるシートは、電気化学工業製のデンカアルセン（登録商標）や、イソライト工業製のイソウール（登録商標）を使用することができる。これらの材料は少なくとも１５００℃までの耐熱性がある。また、セラミックを円筒形状に構成し、その内側にステンレス製の円筒を挿入して、２層構成のキャン２６としてもよい。

キャン２６にセラミックを用いると、セラミックは一般的に鋼より熱伝導率が低いため、キャンを介した取扱い流体によるステータ冷却能力が不足する場合がある。このような場合には、ステータ２０を収容した空間を、窒素ガスなどの不活性ガスやその液などの冷却媒体で満たし、外部に設けた冷却部（不図示）との間で循環させて冷却を行う。冷却部と接続するために、冷却媒体入口４８、冷却媒体出口５０がモータ部分外筒２８に設けられるが、ステータを収容した空間は、冷却部およびこことの間の配管を含めて外部と密閉される。また、ステータ２０のコアには、軸方向に延びて、ステータ２０の図中左右の空間を連通する連通路が形成されている。冷却部は、取扱い流体が低温流体であれば、ポンプの吐出管の一部に熱交換用のパイプと配置し、ここに冷却媒体を流すようにしたものとすることができる。また、ステータ２０のコアにヒートパイプの一端を挿入し、他端をモータ部分外筒２８の外側まで導き、ここで放熱するようにしてもよい。

ステータを密閉収容した空間には、ここに取扱い流体が漏出した場合、これを検知する漏出センサ５２を設けることができる。センサの種類は、取扱い流体の種類に対応したものとする。取扱い流体が、例えば液体酸素であれば、漏出して気化した酸素を検出する酸素センサを用いる。

また、キャン２６は２層で構成したが、ステンレスの内筒を廃し、セラミックなど耐熱部材のみで構成することもできる。

以上、耐熱部材としてセラミック材料を例に挙げたが、セメントや石こうを用いることもできる。

本実施形態のキャンドモータポンプの概略構成を示す図である。

符号の説明

１０ キャンドモータポンプ、２０ ステータ、２２ ロータ、２６ キャン、４４ 内筒、４６ 外筒。

Claims (5)

1. 可燃性の流体または支燃性の流体を送るキャンドモータポンプであって、モータのステータとロータを隔てるキャンが、その円筒部のステータ側の面を耐熱部材で覆われている、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、前記耐熱部材は、キャンに巻き付けられたセラミック繊維からなるシートである、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、前記耐熱部材は、キャンにかぶせるように設けられるセラミックの円筒である、キャンドモータポンプ。
4. 可燃性の流体または支燃性の流体を送るキャンドモータポンプであって、キャンが耐熱部材で構成されている、キャンドモータポンプ。
5. 請求項１または４に記載のキャンドモータポンプであって、前記ステータは密閉された空間内に納められ、この空間には、送られる流体がこの空間内に漏れたとき、これを検知するセンサが配置される、キャンドモータポンプ。

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