JP2022186259A - 水中モータポンプ - Google Patents
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Abstract
【課題】内蔵したインバータ装置を効果的に冷却できる水中モータポンプを提供することを目的とする。【解決手段】水中モータポンプ１００は、出力軸１１に回転力を与える電動モータ１２を収容するモータケース１０と、吐出配管２４を有し、出力軸１１に設けられた第１インペラ２１を収容するポンプケース２０と、電動モータ１２を制御するインバータ装置３１を収容するインバータケース３０と、を備えている。そして、インバータケース３０は、ポンプケース２０とモータケース１０との間に配置されている。【選択図】図１
Description
本発明は、水中モータポンプに関する。
に関する。
に関する。
従来、水槽に貯留した汚水、排水又は河川水等の水を排水するため、水槽内に設置されて水に浸かった状態で使用される水中モータポンプがあった（特許文献１）。
しかしながら、従来の水中モータポンプは、制御ユニットの冷却に改善の余地があった。
本発明は、内蔵したインバータ装置を効果的に冷却できる水中モータポンプを提供することを目的とする。
本発明は、以下の態様を有する。
（１）本発明に係る一態様の水中モータポンプは、出力軸に回転力を与える電動モータを収容するモータケースと、吐出配管を有し、前記出力軸に設けられた第１インペラを収容するポンプケースと、前記電動モータを制御するインバータ装置を収容するインバータケースと、を備え、前記インバータケースは、前記ポンプケースと前記モータケースとの間に配置される。
（２）上記（１）において、前記インバータ装置は、前記インバータケースの下部隔壁に接して配置されてよい。
（３）上記（１）において、前記インバータ装置は、前記インバータケースの上部隔壁及び下部隔壁から離間して配置されてよい。
（４）上記（１）から（３）のいずれかにおいて、前記出力軸を回転自在にシールするメカニカルシール部と、前記メカニカルシール部を潤滑する潤滑液と、を収容するメカニカルシールケースを備え、前記インバータケースは、前記メカニカルシールケースと前記モータケースとの間に配置されてよい。
（５）上記（１）から（３）のいずれかにおいて、前記出力軸を回転自在にシールするメカニカルシール部と、前記メカニカルシール部を潤滑する潤滑液と、を収容するメカニカルシールケースを備え、前記インバータケースは、前記メカニカルシールケースと前記ポンプケースとの間に配置されてよい。
（６）上記（４）又は（５）において、前記出力軸は、前記メカニカルシールケースの内側に配置され、前記潤滑液を前記インバータケースに向けて流す第２インペラを有してよい。
（７）上記（１）から（３）のいずれかにおいて、前記インバータケースは、前記出力軸を回転自在にシールするメカニカルシール部と、前記メカニカルシール部を潤滑する潤滑液と、を収容し、前記インバータ装置は、前記インバータケースの内側に配置されてよい。
（８）上記（７）において、前記出力軸は、前記インバータケースの内側に配置され、前記潤滑液を前記インバータケースに向けて流す第２インペラを有してよい。
（１）本発明に係る一態様の水中モータポンプは、出力軸に回転力を与える電動モータを収容するモータケースと、吐出配管を有し、前記出力軸に設けられた第１インペラを収容するポンプケースと、前記電動モータを制御するインバータ装置を収容するインバータケースと、を備え、前記インバータケースは、前記ポンプケースと前記モータケースとの間に配置される。
（２）上記（１）において、前記インバータ装置は、前記インバータケースの下部隔壁に接して配置されてよい。
（３）上記（１）において、前記インバータ装置は、前記インバータケースの上部隔壁及び下部隔壁から離間して配置されてよい。
（４）上記（１）から（３）のいずれかにおいて、前記出力軸を回転自在にシールするメカニカルシール部と、前記メカニカルシール部を潤滑する潤滑液と、を収容するメカニカルシールケースを備え、前記インバータケースは、前記メカニカルシールケースと前記モータケースとの間に配置されてよい。
（５）上記（１）から（３）のいずれかにおいて、前記出力軸を回転自在にシールするメカニカルシール部と、前記メカニカルシール部を潤滑する潤滑液と、を収容するメカニカルシールケースを備え、前記インバータケースは、前記メカニカルシールケースと前記ポンプケースとの間に配置されてよい。
（６）上記（４）又は（５）において、前記出力軸は、前記メカニカルシールケースの内側に配置され、前記潤滑液を前記インバータケースに向けて流す第２インペラを有してよい。
（７）上記（１）から（３）のいずれかにおいて、前記インバータケースは、前記出力軸を回転自在にシールするメカニカルシール部と、前記メカニカルシール部を潤滑する潤滑液と、を収容し、前記インバータ装置は、前記インバータケースの内側に配置されてよい。
（８）上記（７）において、前記出力軸は、前記インバータケースの内側に配置され、前記潤滑液を前記インバータケースに向けて流す第２インペラを有してよい。
本発明によれば、内蔵したインバータ装置を効果的に冷却できる水中モータポンプを提供できる。
［第１実施形態］
以下、第１実施形態に係る水中モータポンプ１００を説明する。図１は、第１実施形態に係る水中モータポンプ１００の側面図である。なお、図１から図４において、鉛直方向を矢印Ｚ、水平方向を矢印Ｘ及び矢印Ｙで示す。
以下、第１実施形態に係る水中モータポンプ１００を説明する。図１は、第１実施形態に係る水中モータポンプ１００の側面図である。なお、図１から図４において、鉛直方向を矢印Ｚ、水平方向を矢印Ｘ及び矢印Ｙで示す。
図１に示すように、第１実施形態に係る水中モータポンプ１００は、例えば、汚水、排水、又は、河川水等の水を汲み上げるポンプに適用できる。水中モータポンプ１００は、通常、水が水位Ｌまで貯められた水槽の底面Ｇに載置され、水中に浸かった状態で用いられる。
水中モータポンプ１００は、出力軸１１に回転力を与える電動モータ１２を収容するモータケース１０と、吐出配管２４を有し、出力軸１１に設けられた第１インペラ２１を収容するポンプケース２０と、電動モータ１２を制御するインバータ装置３１を収容するインバータケース３０と、を備えている。なお、水中モータポンプ１００の電動モータ１２及びインバータ装置３１は、適宜、水密性を保ってインバータケース３０を貫通する電源ケーブルＣを介して不図示の電源に接続されている。
モータケース１０は、ポンプケース２０の上方に設けられている。これにより、水位Ｌが低下してモータケース１０が水槽に貯められた水の水面から露出しても、水中モータポンプ１００の運転を継続できる。また、水中モータポンプ１００の平面寸法をコンパクトにできる。
モータケース１０とポンプケース２０との間は、出力軸１１を回転自由に軸支した状態でシールされている。
モータケース１０とポンプケース２０との間は、出力軸１１を回転自由に軸支した状態でシールされている。
モータケース１０は、ロータ及びステータを有する電動モータ１２を水密的に収容している。電動モータ１２は、水中モータポンプ１００の外部にある電源に接続されている。また、電動モータ１２は、インバータ装置３１に接続されている。そして、ステータは、電磁気学的な作用により、ロータに回転力を与える。ロータは、第１インペラ２１が設けられた出力軸１１と機械的に連結されており、ロータの回転力は出力軸１１に伝達される。
モータケース１０とポンプケース２０との間は、出力軸１１を回転自由に軸支した状態でシールされている。
ポンプケース２０は、水槽内に貯められた水の水位Ｌが低くなっても、水槽に貯められた水に作用して、水中モータポンプ１００を機能させるため、水槽の底面Ｇに載置されている。
ポンプケース２０は、吐出配管２４と、吸込口２２と、を有している。ポンプケース２０の内部空間には、出力軸１１に設けられた第１インペラ２１が収容されている。ポンプケース２０は、水槽に貯められた水に浸かっており、水槽の底面Ｇに接する脚部２３を介して支持されている。ポンプケース２０は、第１インペラ２１によって与えられたエネルギーにより、吸込口２２からポンプケース２０の内部空間へ水を吸い込み、吸い込まれた内部空間の水を吐出配管２４に吐出する。
ポンプケース２０は、吐出配管２４と、吸込口２２と、を有している。ポンプケース２０の内部空間には、出力軸１１に設けられた第１インペラ２１が収容されている。ポンプケース２０は、水槽に貯められた水に浸かっており、水槽の底面Ｇに接する脚部２３を介して支持されている。ポンプケース２０は、第１インペラ２１によって与えられたエネルギーにより、吸込口２２からポンプケース２０の内部空間へ水を吸い込み、吸い込まれた内部空間の水を吐出配管２４に吐出する。
吐出配管２４は、ポンプケース２０の内部空間の水を吐出する管である。吐出配管２４は、一端をポンプケース２０に開口し、他端を吸引した水を通す主配管（不図示）に接続している。
吸込口２２は、水槽に貯められた水を吸い込む開口部である。吸込口２２は、下方に向いている。
インバータケース３０は、内部に、インバータ装置３１を収容している。
インバータ装置３１は、例えば、基板と、基板に搭載されたインバータ回路と、基板に搭載された電源回路と、基板に搭載されたコンデンサ等を有している。
ここで、インバータケース３０は、ポンプケース２０とモータケース１０との間に配置されている。すなわち、水槽の底面Ｇの上にポンプケース２０が載置され、そのポンプケース２０の上方にインバータケース３０が配置され、インバータケース３０の上方にモータケース１０が配置されている。これにより、第１インペラ２１によるポンプケース２０の内側の水の流れで、ポンプケース２０の上部の隔壁と熱交換できるので、ポンプケース２０の上方に配置されたインバータケース３０を冷却できる。よって、水中モータポンプ１００に内蔵したインバータ装置３１を効果的に冷却できる。また、インバータ装置３１と電動モータ１２との距離を短くできるので、両者の電気配線を短くできる。よって、水中モータポンプ１００の構造をコンパクトにできる。
また、水中モータポンプ１００は、出力軸１１を回転自在にシールするメカニカルシール部４１と、メカニカルシール部４１を潤滑する潤滑液４２と、を収容するメカニカルシールケース４０を備えていてよい。メカニカルシール部４１は、すべり軸受であってよい。メカニカルシール部４１は、例えば、合成樹脂製のブッシュであってよい。潤滑液４２は、メカニカルシール部４１と出力軸１１との隙間を潤滑する。これにより、モータケース１０とポンプケース２０との間のシールを維持しつつ、メカニカルシール部４１の摩耗及び過熱を抑制できる。潤滑液４２は、メカニカルシールケース４０の内側に満たされていることが好ましい。なお、潤滑液４２は、例えば、タービンオイルであってよく、絶縁性を有する液状の樹脂であってよい。
そして、インバータケース３０は、メカニカルシールケース４０とモータケース１０との間に配置されていてよい。これにより、出力軸１１を回転自由に軸支した状態で電動モータ１２とポンプケース２０との間をシールできるとともに、ポンプケース２０の内側を流れる水とインバータケース３０に収容されたインバータ装置３１とを、インバータケース３０に収容された潤滑液４２を介して熱交換できる。よって、インバータ装置３１を効果的に冷却できる。
また、出力軸１１は、メカニカルシールケース４０の内側に配置され、潤滑液４２をインバータケース３０に向けて流す第２インペラ４３を有してよい。これにより、第２インペラ４３によってインバータ装置３１に向けて流された潤滑液４２は、インバータケース３０の下部隔壁３０Ｄと熱交換する。よって、出力軸１１の回転を利用して、インバータケース３０に収容されたインバータ装置３１を効果的に冷却できる。
［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る水中モータポンプ２００を説明する。図２は、第２実施形態に係る水中モータポンプ２００の側面図である。なお、第１実施形態に係る水中モータポンプ１００と共通する事項については、説明を省略する場合がある。
次に、第２実施形態に係る水中モータポンプ２００を説明する。図２は、第２実施形態に係る水中モータポンプ２００の側面図である。なお、第１実施形態に係る水中モータポンプ１００と共通する事項については、説明を省略する場合がある。
第２実施形態に係る水中モータポンプ２００は、第１実施形態に係る水中モータポンプ１００と同様に、出力軸１１を回転自在にシールするメカニカルシール部４１と、メカニカルシール部４１を潤滑する潤滑液４２と、を収容するメカニカルシールケース４０を備えていてよい。
ここで、インバータケース３０は、メカニカルシールケース４０とポンプケース２０との間に配置されてよい。これにより、出力軸１１を回転自由に軸支した状態で電動モータ１２とポンプケース２０との間をシールできるとともに、ポンプケース２０の内側を流れる水とインバータケース３０に収容されたインバータ装置３１とをインバータケース３０の下部隔壁３０Ｄを介して熱交換でき、メカニカルシールケース４０に収容された潤滑液４２とインバータケース３０に収容されたインバータ装置３１とをインバータケース３０の上部の隔壁を介して熱交換できる。言い換えると、潤滑液４２及びポンプケース２０の内側を流れる水により、インバータケース３０を上下両側から冷却できる。よって、インバータ装置３１を効果的に冷却できる。
［第３実施形態］
次に、第３実施形態に係る水中モータポンプ３００を説明する。図３は、第３実施形態に係る水中モータポンプ３００の側面図である。なお、第１実施形態に係る水中モータポンプ１００又は第２実施形態に係る水中モータポンプ２００と共通する事項については、説明を省略する場合がある。
次に、第３実施形態に係る水中モータポンプ３００を説明する。図３は、第３実施形態に係る水中モータポンプ３００の側面図である。なお、第１実施形態に係る水中モータポンプ１００又は第２実施形態に係る水中モータポンプ２００と共通する事項については、説明を省略する場合がある。
第３実施形態に係る水中モータポンプ３００は、第１実施形態に係る水中モータポンプ１００又は第２実施形態に係る水中モータポンプ２００と異なり、メカニカルシールケース４０の機能を兼ねたインバータケース３０を備えている。
すなわち、第３実施形態に係る水中モータポンプ３００のインバータケース３０は、出力軸１１を回転自在にシールするメカニカルシール部４１と、メカニカルシール部４１を潤滑する潤滑液４２と、を収容している。そして、インバータ装置３１は、インバータケース３０の内側に配置されている。これにより、インバータ装置３１は、潤滑液４２に直接的に接触して熱交換できるので、インバータ装置３１を効果的に冷却できる。
すなわち、第３実施形態に係る水中モータポンプ３００のインバータケース３０は、出力軸１１を回転自在にシールするメカニカルシール部４１と、メカニカルシール部４１を潤滑する潤滑液４２と、を収容している。そして、インバータ装置３１は、インバータケース３０の内側に配置されている。これにより、インバータ装置３１は、潤滑液４２に直接的に接触して熱交換できるので、インバータ装置３１を効果的に冷却できる。
ここで、インバータ装置３１は、インバータケース３０の下部隔壁３０Ｄに接して配置されていてよい。これにより、インバータ装置３１とポンプケース２０の内側の水との熱交換をしやすくできる。インバータ装置３１を効果的に冷却できる。
［第４実施形態］
次に、第４実施形態に係る水中モータポンプ４００を説明する。図４は、第４実施形態に係る水中モータポンプ４００の側面図である。なお、第１実施形態に係る水中モータポンプ１００から第３実施形態に係る水中モータポンプ３００と共通する事項については、説明を省略する場合がある。
次に、第４実施形態に係る水中モータポンプ４００を説明する。図４は、第４実施形態に係る水中モータポンプ４００の側面図である。なお、第１実施形態に係る水中モータポンプ１００から第３実施形態に係る水中モータポンプ３００と共通する事項については、説明を省略する場合がある。
第４実施形態に係る水中モータポンプ４００は、第３実施形態に係る水中モータポンプ３００と同様に、メカニカルシールケース４０の機能を兼ねたインバータケース３０を備えている。
ここで、インバータ装置３１は、インバータケース３０の上部隔壁３０Ｕ及び下部隔壁３０Ｄから離間して配置されていてよい。これにより、インバータ装置３１の上下に潤滑液４２が循環できるようになるので、インバータ装置３１と潤滑液４２との熱交換をしやすくできる。よって、インバータ装置３１を効果的に冷却できる。
また、出力軸１１と撹拌羽根（第２インペラ４３）とを、同期させて回転駆動させることにより、潤滑液４２を撹拌してインバータ装置３１の放熱を促進させることができ、インバータ装置３１の冷却に寄与させることができる。
なお、各実施形態に係る水中モータポンプ４００は、第２インペラ４３を有していなくてもよい。
また、インバータケース３０及びメカニカルシールケース４０の機能を兼ねて一つのチャンバを有するインバータケース３０にまとめた図３に示す第３実施形態に係る水中モータポンプ３００又は図４に示す第４実施形態に係る水中モータポンプ４００によれば、インバータケース３０及びメカニカルシールケース４０をそれぞれ設けた図１に示す第１実施形態に係る水中モータポンプ１００又は図２に示す第２実施形態に係る水中モータポンプ２００と比べて、インバータケース３０とメカニカルシールケース４０とを区画する隔壁を有さない分、鉛直方向の寸法（高さ）を短くできる。よって、水中モータポンプ３００，４００の構造をコンパクトにできる。
また、出力軸１１と撹拌羽根（第２インペラ４３）とを、同期させて回転駆動させることにより、潤滑液４２を撹拌してインバータ装置３１の放熱を促進させることができ、インバータ装置３１の冷却に寄与させることができる。
なお、各実施形態に係る水中モータポンプ４００は、第２インペラ４３を有していなくてもよい。
また、インバータケース３０及びメカニカルシールケース４０の機能を兼ねて一つのチャンバを有するインバータケース３０にまとめた図３に示す第３実施形態に係る水中モータポンプ３００又は図４に示す第４実施形態に係る水中モータポンプ４００によれば、インバータケース３０及びメカニカルシールケース４０をそれぞれ設けた図１に示す第１実施形態に係る水中モータポンプ１００又は図２に示す第２実施形態に係る水中モータポンプ２００と比べて、インバータケース３０とメカニカルシールケース４０とを区画する隔壁を有さない分、鉛直方向の寸法（高さ）を短くできる。よって、水中モータポンプ３００，４００の構造をコンパクトにできる。
以上、図面を参照して実施形態について説明したが、本発明は上述のものに限られない。実施形態として挙げられた複数の特徴を、自由に組み合わせてもよい。
本実施形態に係る水中モータポンプ１００は、出力軸１１に回転力を与える電動モータ１２を収容するモータケース１０と、吐出配管２４を有し、出力軸１１に設けられた第１インペラ２１を収容するポンプケース２０と、電動モータ１２を制御するインバータ装置３１を収容するインバータケース３０と、を備えている。そして、インバータケース３０は、ポンプケース２０とモータケース１０との間に配置されている。これにより、第１インペラ２１によるポンプケース２０の内側の水の流れで、ポンプケース２０の上部の隔壁と熱交換できるので、ポンプケース２０の上方に配置されたインバータケース３０を冷却できる。よって、水中モータポンプ１００に内蔵したインバータ装置３１を効果的に冷却できる。また、インバータ装置３１と電動モータ１２との距離を短くできるので、両者の電気配線を短くできる。よって、水中モータポンプ１００の構造をコンパクトにできる。
１０ モータケース
１１ 出力軸
１２ 電動モータ
２０ ポンプケース
２１ 第１インペラ
２２ 吸込口
２３ 脚部
２４ 吐出配管
３０ インバータケース
３０Ｄ 下部隔壁
３０Ｕ 上部隔壁
３１ インバータ装置
４０ メカニカルシールケース
４１ メカニカルシール部
４２ 潤滑液
４３ 第２インペラ
１００，２００，３００，４００ 水中モータポンプ
Ｃ 電源ケーブル
Ｇ 底面
Ｌ 水位
１１ 出力軸
１２ 電動モータ
２０ ポンプケース
２１ 第１インペラ
２２ 吸込口
２３ 脚部
２４ 吐出配管
３０ インバータケース
３０Ｄ 下部隔壁
３０Ｕ 上部隔壁
３１ インバータ装置
４０ メカニカルシールケース
４１ メカニカルシール部
４２ 潤滑液
４３ 第２インペラ
１００，２００，３００，４００ 水中モータポンプ
Ｃ 電源ケーブル
Ｇ 底面
Ｌ 水位
Claims (8)
- 出力軸に回転力を与える電動モータを収容するモータケースと、
吐出配管を有し、前記出力軸に設けられた第１インペラを収容するポンプケースと、
前記電動モータを制御するインバータ装置を収容するインバータケースと、を備え、
前記インバータケースは、前記ポンプケースと前記モータケースとの間に配置される
ことを特徴とする水中モータポンプ。 - 前記インバータ装置は、前記インバータケースの下部隔壁に接して配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の水中モータポンプ。 - 前記インバータ装置は、前記インバータケースの上部隔壁及び下部隔壁から離間して配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の水中モータポンプ。 - 前記出力軸を回転自在にシールするメカニカルシール部と、前記メカニカルシール部を潤滑する潤滑液と、を収容するメカニカルシールケースを備え、
前記インバータケースは、前記メカニカルシールケースと前記モータケースとの間に配置される
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の水中モータポンプ。 - 前記出力軸を回転自在にシールするメカニカルシール部と、前記メカニカルシール部を潤滑する潤滑液と、を収容するメカニカルシールケースを備え、
前記インバータケースは、前記メカニカルシールケースと前記ポンプケースとの間に配置される
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の水中モータポンプ。 - 前記出力軸は、前記メカニカルシールケースの内側に配置され、前記潤滑液を前記インバータケースに向けて流す第２インペラを有する
ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の水中モータポンプ。 - 前記インバータケースは、前記出力軸を回転自在にシールするメカニカルシール部と、前記メカニカルシール部を潤滑する潤滑液と、を収容し、
前記インバータ装置は、前記インバータケースの内側に配置される
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の水中モータポンプ。 - 前記出力軸は、前記インバータケースの内側に配置され、前記潤滑液を前記インバータケースに向けて流す第２インペラを有する
ことを特徴とする請求項７に記載の水中モータポンプ。
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