JP6462514B2 - 水中電動ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、水中電動ポンプに関するものである。

従来、ポンプ室の圧力水がモータ内へ侵入することのないように、ポンプ室とモータとの間にメカニカルシールが設けられたオイル室を備えた小型の水中電動ポンプが知られている。しかし、この水中電動ポンプでは、メカニカルシールの摺動部の摩耗や面荒れにより、摺動部からオイル室に入った圧力水やオイル等がモータ内へ流入することがあるという不都合がある。

そこで、圧力水やオイル等がモータ内へ流入するのを防止するため、オイル室内に浸水検出センサを設置して、オイル室内への浸水を検知することにより、モータへの通電を遮断する水中ポンプ（水中電動ポンプ）が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。また、ポンプ室の圧力水やオイル室内のオイルをモータ内へ浸入させないようにオイル室とモータ室との間に浸水溜り室をさらに設けることによって、浸水溜り室内での浸水検知器による浸水の検知に基づいてモータへの通電を遮断するまでの時間を長く確保する構成を有する水中ポンプ（水中電動ポンプ）も提案されている（たとえば、特許文献２参照）。

特開２００２−３１００９１号公報 特開２００７−３３２８２５号公報

しかしながら、上記特許文献１の水中ポンプ（水中電動ポンプ）では、ポンプ室の圧力水がオイル室内に浸水したことを、浸水検知センサにより検知した場合に、圧力水やオイル等がモータ内へ流入するのを最小限に抑えるために、水中ポンプを強制的に停止させて水中から引き上げて、ポンプケーシングやオイルケーシング等を取外して、メンテナンス作業を行なった上で復旧させる必要がある。この場合、運転を継続するためには、予備の水中ポンプを保有して、予備の水中ポンプにより緊急対応をしなければならない。このため、維持管理に多くの労力が必要になるという問題点がある。

また、上記特許文献２の水中ポンプ（水中電動ポンプ）では、オイル室とモータ室との間に浸水溜まり室を設けているため、モータへの通電を遮断するまでの時間を長く確保することができるものの、その分、構造が複雑化してしまうと同時に、ポンプの全高が高くなり大型化する。また、浸水検知器により浸水溜まり室への浸水を検知した場合には、上記特許文献１の水中ポンプと同様に、水中ポンプを強制的に停止させて水中から引き上げて、メンテナンス作業を行なった上で復旧させる必要がある。この場合、運転を継続するためには、予備の水中ポンプにより緊急対応をしなければならない。このため、維持管理に多くの労力が必要になるという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、維持管理を容易に行うことが可能な水中電動ポンプを提供することである。

この発明の一の局面による水中電動ポンプは、固定子および回転子と、固定子および回転子を配置するモータ室とを含むモータと、モータにより駆動される羽根車が配置されたポンプ室と、摺動部を有するメカニカルシールが設けられ、モータ室とポンプ室との間に配置されたオイル室と、メカニカルシールの摺動部と連通し、モータ室とオイル室との間に配置されたオイル貯留部と、上流側のオイル貯留部と下流側のオイル室とを連通する流体返送路と、オイル貯留部に設けられ、オイル貯留部に侵入した流体を、流体返送路を通じてオイル室に返送させる働きをするポンプ機構部とを備える。

この発明の一の局面による水中電動ポンプでは、上記のように、モータとオイル室との間に配置されたオイル貯留部と、上流側のオイル貯留部と下流側のオイル室とを連通する流体返送路と、オイル貯留部に配置され、オイル貯留部に侵入した流体を、流体返送路を通じて返送するポンプ機構部とを設ける。これにより、ポンプ室の圧力水のオイル室内への侵入などに起因して、メカニカルシールの摺動部を介してオイル室からオイル貯留部にオイルを含む流体が入った場合に、流体返送路を通じて流体をオイル室に返送することができる。また、ポンプ機構部により、オイル貯留部内に流入した流体に圧力を加えることによって、流体返送路内に、上流側のオイル貯留部から下流側のオイル室に向かうオイルを含む流体の流れを発生させることができる。これにより、オイル室からオイル貯留部に流入するオイルを含む流体を流体返送路を通じてオイル室に、より効果的に返送することができる。その結果、ポンプ室からオイル室内への追加の圧力水の侵入を抑制するとともに、モータへのオイルを含む流体の侵入を抑制することができる。また、ポンプケーシングやオイルケーシング等を取外して、メンテナンス作業を行う必要がない。また、運転を継続するために、予備の水中電動ポンプを保有する必要もない。その結果、維持管理に多くの労力および費用を必要とせず、水中電動ポンプの維持管理を容易に行うことができる。

上記一の局面による水中電動ポンプにおいて、好ましくは、流体返送路に設けられ、オイル室から流体が逆流するのを防止する逆流防止部をさらに備える。このように構成すれば、水中電動ポンプを輸送させたり、横にして保管した場合でもオイル室からオイル貯留部への流体（オイルのみの場合を含む）の逆流を防止することができる。

この場合、好ましくは、逆流防止部は、流体返送路を封止する第１弁部材を含み、第１弁部材は、オイルよりも小さい密度を有し、流体返送路中の流体から浮力を受けることにより、流体返送路の封止を解除するように構成されている。このように構成すれば、返送するべき流体が流体返送路にある場合に、第１弁部材が浮力で浮かされるので、流体返送路の封止を解除することができる。

上記逆流防止部が流体返送路を封止する第１弁部材を含む構成において、好ましくは、逆流防止部は、第１弁部材の下流側に配置され、オイル室に接続される孔部を有する筒状部材をさらに含み、第１弁部材および筒状部材は、一方が永久磁石、他方が磁性体または永久磁石を含み、第１弁部材は、浮力よりも弱い磁力で筒状部材に吸着されることにより、孔部を封止するように構成されている。このように構成すれば、第１弁部材と筒状部材とが磁力により吸着されるので、水中電動ポンプを横にして保管した場合や、水中電動ポンプに振動が加えられた場合でも、孔部（流体返送路）の封止状態を安定して維持することができる。

上記第１弁部材が浮力よりも弱い磁力で筒状部材に吸着される構成において、好ましくは、オイル室の液位の上昇による第１弁部材の所定量以上の浮き上がりを検出する液位センサをさらに備え、液位センサの検出結果に基づいて、モータを停止させる制御、および、オイル室がオイルを含む流体で満たされている旨を報知する制御のうち少なくとも一方を行う。このように構成すれば、液位センサの検出結果に基づいて、流体がモータに到達する前段階において、モータを停止させることができるので、モータへの流体の侵入を防止することができる。また、液位センサの検出結果に基づいて、オイル室が流体で満たされている旨を報知することができるので、所定量以上の液位の上昇に対してユーザが迅速に対処することができる。

上記第１弁部材が浮力よりも弱い磁力で筒状部材に吸着される構成において、好ましくは、第１弁部材は、樹脂材料により中空の球状形状に形成された外側部と、外側部の内部に設けられ、浮力よりも弱い磁力で筒状部材に吸着される内側部とを有する。このように構成すれば、第１弁部材の外側部が樹脂材料により形成され、内側部が磁力により筒状部材に吸着可能な材料により形成されるので、外側部に覆われる内側部が流体により錆びることを抑制することができる。また、筒状部材に対して吸着される内側部が、樹脂材料により形成される外側部に覆われるので、内側部と筒状部材との間に作用する磁力を弱めることができる。また、第１弁部材の外側部が中空に形成されるので、第１弁部材の重さに対する浮力を大きくすることができる。また、第１弁部材の外側部が球状形状に形成されるので、第１弁部材により封止される孔部が円形状である場合には、流体により第１弁部材が回転したとしても孔部を隙間なく封止することができる。

上記一の局面による水中電動ポンプにおいて、好ましくは、ポンプ機構部は、モータの回転軸の外周部、および、回転軸の外周部に対向する位置の少なくとも一方に配置されている。このように構成すれば、ポンプ機構部をオイル貯留部内の回転軸の外周部に配置した場合は、オイル貯留部内の流体に対し強力に圧力を加えることができる。

上記一の局面による水中電動ポンプにおいて、好ましくは、オイル貯留部とモータとの間に配置され、オイル貯留部が流体により満たされることにより、オイル貯留部から溢れ出た流体が流れ込むオイル溜まり部と、オイル溜まり部内の所定液位を検出する流体センサと、流体センサの検出結果に基づいて、モータを停止させる旨を報知する報知部とをさらに備える。このように構成すれば、報知部により、オイル溜まり部までオイルを含む流体が侵入していることをユーザに容易に認識させることができる。その結果、オイル溜まり部へのオイルを含む流体の侵入に対してユーザが迅速に対処することができる。

上記流体が逆流するのを防止する逆流防止部を備える構成において、好ましくは、逆流防止部は、流体返送路を封止する第２弁部材を含み、第２弁部材は、流体返送路の下流側のオイル室内の圧力が流体返送路の上流側のオイル貯留部内の圧力よりも大きくなることにより、流体返送路の封止を解除するように構成されている。このように構成すれば、ポンプ機構部（水中電動ポンプ）の運転により、オイル室内の圧力が昇圧されるので、ポンプ機構部（水中電動ポンプ）の運転の有無に合わせて、第２弁部材の開閉を容易に行うことができる。

上記一の局面による水中電動ポンプにおいて、好ましくは、オイル貯留部とモータとの間には、モータへの流体の侵入を抑制するシールが設けられてはおらず、モータの回転軸の軸受がオイル貯留部に連通するように配置されている。このように構成すれば、ポンプ機構部および流体返送路によりモータ側へのオイルを含む流体の侵入を抑制しながら、シールを設けた場合と比較して、装置構成を簡素化することができる。

本発明によれば、上記のように、維持管理を容易に行うことが可能な水中電動ポンプを提供することができる。

本発明の第１実施形態による水中電動ポンプを示した概略図である。 本発明の第１実施形態による水中電動ポンプのポンプ機構部を示した斜視図である。 本発明の第１実施形態による水中電動ポンプの逆流防止部周辺を示した拡大図である。 本発明の第１実施形態による水中電動ポンプの球部に作用する浮力および磁力について説明するための図である。 本発明の第２実施形態による水中電動ポンプの逆流防止部周辺を示した拡大図である。 本発明の第３実施形態による水中電動ポンプの逆流防止部周辺を示した拡大図である。 本発明の第４実施形態による水中電動ポンプの逆流防止部周辺を示した拡大図である。 第１実施形態の第１変形例による水中電動ポンプの逆流防止部周辺を示した拡大図である。 第２実施形態の第１変形例による水中電動ポンプの逆流防止部周辺を示した拡大図である。 第２実施形態の第２変形例による水中電動ポンプの逆流防止部周辺を示した拡大図である。 第４実施形態の第１変形例による水中電動ポンプの逆流防止部周辺を示した拡大図である。 第４実施形態の第２変形例による水中電動ポンプの逆流防止部周辺を示した拡大図である。 第４実施形態の第３変形例による水中電動ポンプの逆流防止部周辺を示した拡大図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

［第１実施形態］
（水中電動ポンプの構成）
図１を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。第１実施形態による水中電動ポンプ１００は、図１に示すように、モータ１と、回転軸２と、羽根車３と、ポンプ室４と、オイル室５と、摺動部６ａおよび６ｂを有するメカニカルシール６と、環状体７と、オイル貯留部８と、流体返送路９とを備えている。また、水中電動ポンプ１００は、回転軸２が上下方向に延びる縦型の水中電動ポンプである。

モータ１は、固定子１１と、回転子１２とを含んでいる。モータ１は、外部からの水が浸入しないように、密閉されている。また、モータ１は、羽根車３（回転軸２）を回転駆動させるように構成されている。

固定子１１は、コイルを有する。また、固定子１１は、モータ１の外周部に配置されている。また、ケーブル１３より固定子１１のコイルに電力が供給されることにより、磁界を発生させるように構成されている。回転子１２は、固定子１１と対向するようにモータ１の内側に配置されている。また、回転子１２は、回転軸２に取り付けられている。また、回転子１２は、固定子１１からの磁界により回転するように構成されている。

また、水中電動ポンプ１００は、オイル貯留部８とモータ１との間に配置されるオイル溜まり部１ａをさらに備えている。オイル溜まり部１ａは、オイル貯留部８からモータ１側に溢れ出た（侵入した）流体が流れ込むように構成されている。なお、オイル溜まり部１ａに溜められた流体は、メンテナンス時に、図示しない排出口から排出される。なお、オイル溜まり部１ａは、モータ１と連通している。また、図１において、オイル溜まり部１ａを破線で示している。

オイル溜まり部１ａ内には、オイル溜まり部１ａ内の所定液位を検出するフロート型の流体センサ１ｂが設けられている。また、水中電動ポンプ１００は、流体センサ１ｂの検出結果（所定液位を検出したこと）に基づいて、モータ１を停止させる旨を報知する報知部１０に接続されている。なお、報知部１０は、ランプを含み、モータ１を停止させる旨を報知するために点灯するように構成されている。

回転軸２は、モータ１の駆動により回転するように構成されている。また、回転軸２は、モータ１の駆動を羽根車３に伝達するように構成されている。また、回転軸２は、ベアリング２１および２２により回転可能に支持されている。ベアリング２１は、モータ１の反負荷側（ポンプ室４に対して反対側）に設けられている。ベアリング２２は、モータ１の負荷側（ポンプ室４側）に設けられている。また、回転軸２は、モータ１からオイル室５を貫通してポンプ室４まで延びるように配置されている。また、回転軸２のポンプ室４側端部には、羽根車３が取り付けられている。なお、ベアリング２２は、特許請求の範囲の「軸受」の一例である。

羽根車３は、ポンプ室４内に配置されている。また、羽根車３は、回転駆動することにより、水に速度エネルギーを与える。そして、ポンプ室４内にて水の速度エネルギーが圧力エネルギーに変換されることによって、水に圧力が作用されて送られるように構成されている。つまり、羽根車３の回転駆動により、ポンプ室４の吸水口４１から水が吸い上げられて、吐出口４２から吸い上げられた水が吐出される。

オイル室５は、モータ１およびポンプ室４の間に配置されており、オイル室５には、オイルが充填されている。オイル室５のモータ１側は、壁５１が配置されている。また、オイル室５の回転軸２の周りには、オイルリフター５２が設けられている。また、オイル室５内には、摺動部６ａおよび６ｂを有するメカニカルシール６が設けられており、オイル室５に充填されたオイルによって摺動部６ａおよび６ｂが潤滑されるとともに、摺動部６ａおよび６ｂが焼きつかないよう冷却されるように構成されている。また、メカニカルシール６の負荷側（ポンプ室４側）の摺動部６ｂは、オイル室５のポンプ室４側に設けられている。つまり、メカニカルシール６の負荷側（ポンプ室４側）の摺動部６ｂは、ポンプ室４の圧力水がオイル室５に入らないように設けられている。そして、メカニカルシール６の反負荷側（ポンプ室４に対して反対側）の摺動部６ａは、オイル室５のモータ１側に設けられている。つまり、メカニカルシール６の反負荷側（ポンプ室４に対して反対側）の摺動部６ａは、オイル室５のオイルを含む流体がモータ１側に入らないように設けられている。

オイルリフター５２は、回転軸２の周りに筒状に設けられている。オイルリフター５２は、回転軸２の回転に伴い移動するオイルを上方向に持ち上げるように構成されている。つまり、オイルリフター５２は、摺動部６ａにオイルを供給するように構成されている。オイルリフター５２の下部には、貫通孔５２１が設けられている。貫通孔５２１からオイルリフター５２の内周側にオイルが導かれるように構成されている。

メカニカルシール６は、固定部材６１と、回転部材６２と、バネ６３とを含んでいる。固定部材６１は、オイル室５のハウジングに固定されている。また、固定部材６１は、回転軸２を囲むように円環状に形成されている。回転部材６２は、回転軸２に取り付けられている。つまり、回転部材６２は、回転軸２とともに回転するように構成されている。また、回転部材６２は、回転軸２を囲むように円環状に形成されている。また、回転部材６２は、バネ６３により、固定部材６１側に付勢されている。固定部材６１および回転部材６２は、回転軸２の軸方向に対向するように配置されている。また、固定部材６１および回転部材６２は、それぞれ、摺動面６１１および６２１を有している。つまり、摺動部６ａおよび６ｂでは、固定部材６１の摺動面６１１と、回転部材６２の摺動面６２１とが、互いに摺動するように構成されている。また、摺動面６１１および６２１の間には、オイル室５内のオイルがわずかに入るように構成されている。これにより、摺動面６１１および６２１が潤滑されるとともに、摺動面６１１および６２１が焼きつかないようにオイルにより冷却され、摺動部６ａおよび６ｂ（オイル室５）がシールされるように構成されている。

環状体７は、オイル室５の反負荷側（ポンプ室４に対して反対側）の壁５１からモータ１側に突出するように設けられている。また、環状体７は、回転軸２と所定の間隔を隔てて回転軸２を取り囲むように円環状に設けられている。

オイル貯留部８は、環状体７に囲まれている。また、オイル貯留部８は、メカニカルシール６の摺動部６ａ（摺動面６１１および６２１）と連通している。また、オイル貯留部８は、回転軸２を取り囲むようにモータ１側に向かって延びるように形成されている。また、オイル貯留部８は、モータ１とオイル室５との間に配置されている。

オイル貯留部８には、ポンプ機構部８１が設けられている。ポンプ機構部８１は、図２に示すように、回転軸２の外周部に配置されている。また、ポンプ機構部８１は、らせん溝８１１を有しており、回転軸２とともに回転することにより、上流側のオイル貯留部８内の流体を、らせん溝８１１に沿って、下流側（下方側）のオイル室５（図１参照）に送るように構成されている。

具体的には、図１に示すように、オイル貯留部８には、下方側に流体返送路９が接続されている。ポンプ機構部８１は、回転軸２とともに回転することにより、オイル貯留部８内に下方側（オイル室５側）に向く流体の流れを発生させるように構成されている。そして、ポンプ機構部８１は、オイル貯留部８の下方側に接続された流体返送路９に、流体を流入させるように構成されている。その結果、ポンプ機構部８１は、メカニカルシール６を介してオイル貯留部８内に侵入した流体を、流体返送路９を通じてオイル室５に返送するように構成されている。

なお、オイル貯留部８とモータ１との間には、モータ１への流体の侵入を抑制するシールが設けられてはいない。オイル貯留部８とモータ１との間には、ベアリング２２が設置され、ベアリング２２がオイル貯留部８に連通するように配置されている。

流体返送路９は、上流側のオイル貯留部８と下流側のオイル室５とを連通するように設けられている。具体的には、流体返送路９は、オイル室５の反負荷側（ポンプ室４に対して反対側）の上壁５１と、環状体７とにそれぞれ設けられたに設けられた孔部分を連通するように形成されている。

流体返送路９には、上流側端部においてオイル貯留部８に接続される管状の経路部９ａと、経路部９ａの下流側端部に接続され、オイル室５から流体（オイルのみの場合を含む）が逆流するのを防止する逆流防止部９ｂとが設けられている。経路部９ａは、水平方向に延びる部分と、上下方向に延びる部分とからＬ字形状に形成されている。なお、図１においては、説明の便宜上、逆流防止部９ｂを矩形の一点鎖線で示すことにより詳細な図示を省略している。

（逆流防止部の詳細な構成）
次に、図３および図４を参照して、逆流防止部９ｂの詳細な構成について説明する。

逆流防止部９ｂは、図３に示すように、本体部９１と、筒状部材９２と、球部９３とを含んでいる。なお、球部９３は、特許請求の範囲の「第１弁部材」の一例である。

本体部９１は、上下方向に延びる筒状形状に形成されている。また、本体部９１は、内部に球部９３を配置する内部空間部９１ａを有している。また、本体部９１は、上方端部に経路部９ａに接続される接続部９１ｂを有している。接続部９１ｂには、オイル貯留部８側（上流側）から流体を本体部９１に導入するための導入孔９１ｃが設けられている。

筒状部材９２は、本体部９１および球部９３の下流側（下方側）に配置されている。また、筒状部材９２は、上下方向に延びる筒状形状に形成されている。また、筒状部材９２は、オイル室５に接続される円形状の孔部９２ａを下方端部に有している。なお、孔部９２ａの直径Ｄ１（図４参照）は、一例として、５〜６ｍｍである。また、筒状部材９２は、ボルトから構成されており、本体部９１に対して螺合により取り付けられている。また、筒状部材９２は、永久磁石を含んでいる。

球部９３は、外側部９３ａと、外側部９３ａの内部に設けられる磁性体９３ｂとを含んでいる。外側部９３ａは、樹脂材料から中空の球状形状に形成されている。また、外側部９３ａ（球部９３）は、筒状部材９２の孔部９２ａの直径Ｄ１よりも大きな直径Ｄ２（図４参照）を有している。外側部９３ａ（球部９３）の直径Ｄ２は、筒状部材９２の孔部９２ａの直径Ｄ１の２倍程度（１０〜１２ｍｍ程度）が好ましい。また、磁性体９３ｂ（球部９３）は、永久磁石を含む筒状部材９２の上流側（上方側）から、筒状部材９２に磁力によって吸着されることにより、流体返送路９（孔部９２ａ）を封止するように構成されている。なお、磁性体９３ｂは、特許請求の範囲の「内側部」の一例である。

また、球部９３は、外側部９３ａおよび磁性体９３ｂを含む全体として、オイルよりも小さい密度を有しており、本体部９１の内部空間部９１ａに流体が溜まることにより、流体から浮力を受けるように構成されている。また、球部９３は、内部空間部９１ａに溜まった流体が少ない場合には、流体から受ける浮力が比較的小さいため、筒状部材９２との吸着状態を維持するように構成されている。

球部９３は、図４に示すように、内部空間部９１ａに所定液位を越える流体が溜まり、流体返送路９（内部空間部９１ａ）中の流体から磁力（球部９３と筒状部材９２との間に作用する磁力）よりも大きな浮力を受けることによって、筒状部材９２の孔部９２ａ（流体返送路９）の封止を解除するように構成されている。詳細には、球部９３は、球部９３に作用する磁力および重力の合力よりも大きな浮力を受けることによって、筒状部材９２の孔部９２ａの封止を解除するように構成されている。すなわち、球部９３は、筒状部材９２に対する吸着を浮力により解除するように構成されている。その結果、流体返送路９は、内部空間部９１ａに溜まった流体をオイル室５に返送するように構成されている。また、球部９３は、内部空間部９１ａに溜まった流体をオイル室５に返送する途中（内部空間部９１ａの液位が減少する途中）において、再び、所定液位未満となった場合には、流体返送路９（内部空間部９１ａ）中の流体から受ける浮力が磁力（球部９３と筒状部材９２との間に作用する磁力）よりも小さくなるため、再び、磁力によって筒状部材９２に吸着されるように構成されている。

（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第１実施形態では、上記のように、モータ１とオイル室５との間に配置されたオイル貯留部８と、上流側のオイル貯留部８と下流側のオイル室５とを連通する流体返送路９と、オイル貯留部８に配置され、オイル貯留部８に侵入した流体を、流体返送路９を通じて返送させるポンプ機構部８１とを設ける。これにより、ポンプ室４の圧力水のオイル室５内への侵入などに起因して、メカニカルシール６の摺動部６ａおよび６ｂを介してオイル室５からオイル貯留部８にオイルを含む流体が入った場合に、流体返送路９を通じて流体をオイル室５に返送することができる。また、ポンプ機構部８１がモータ１の回転軸２とともに回転することにより、オイル貯留部８内の流体へ圧力が加えられることによって、流体返送路９内に、上流側のオイル貯留部８から下流側のオイル室５に向かうオイルを含む流体の流れを発生させることができる。これにより、オイル室５からオイル貯留部８に流入するオイルを含む流体を流体返送路９を通じてオイル室５に、より効果的に返送することができる。その結果、ポンプ室４からオイル室５内への追加の圧力水の侵入を抑制するとともに、モータ１へのオイルを含む流体の侵入を抑制することができる。また、ポンプケーシングやオイルケーシング等を取外して、メンテナンス作業を行う必要がない。また、運転を継続するために、予備の水中電動ポンプを保有する必要もない。その結果、維持管理に多くの労力および費用を必要とせず、水中電動ポンプ１００の維持管理を容易に行うことができる。

また、第１実施形態では、上記のように、流体返送路９に配置され、オイル室５から流体が逆流するのを防止する逆流防止部９ｂをさらに設ける。これにより、水中電動ポンプ１００を輸送させたり、横にして保管した場合でもオイル室５からオイル貯留部８へのオイルの逆流を防止することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、逆流防止部９ｂに、流体返送路９を封止する球部９３を設け、球部９３を、オイルよりも小さい密度を有し、流体返送路９中の流体から浮力を受けることにより、流体返送路９の封止を解除するように構成する。これにより、返送するべき流体が流体返送路９にある場合に、球部９３が浮力で浮かされるので、流体返送路９の封止を解除することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、逆流防止部９ｂに、球部９３の下流側に配置され、オイル室５に接続される孔部９２ａを有する筒状部材９２を設け、球部９３および筒状部材９２に、それぞれ、磁性体９３ｂおよび永久磁石を設け、球部９３を、浮力よりも弱い磁力で筒状部材９２に吸着されることにより、孔部９２ａを封止するように構成する。これにより、球部９３（磁性体９３ｂ）と筒状部材９２とが磁力により吸着されるので、水中電動ポンプ１００を横にして保管した場合や、水中電動ポンプ１００に振動が加えられた場合でも、孔部９２ａ（流体返送路９）の封止状態を安定して維持することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、球部９３に、樹脂材料により中空の球状形状に形成された外側部９３ａと、外側部９３ａの内部に設けられ、浮力よりも弱い磁力で筒状部材９２に吸着される磁性体９３ｂとを設ける。これにより、球部９３の外側部９３ａが樹脂材料により形成され、磁性体９３ｂが磁力により筒状部材９２に吸着可能な材料により形成されるので、外側部９３ａに覆われる磁性体９３ｂが流体により錆びることを抑制することができる。また、筒状部材９２に対して吸着される磁性体９３ｂが、樹脂材料により形成される外側部９３ａに覆われるので、磁性体９３ｂと筒状部材９２との間に作用する磁力を弱めることができる。また、球部９３の外側部９３ａが中空に形成されるので、球部９３の重さに対する浮力を大きくすることができる。また、球部９３の外側部９３ａが球状形状に形成されるので、球部９３により封止される孔部９２ａが円形状である場合には、流体により球部９３が回転したとしても孔部９２ａを隙間なく封止することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、ポンプ機構部８１を、モータ１の回転軸２の外周部に配置する。これにより、オイル貯留部８の流体に対し強力に圧力を加えることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、オイル貯留部８とモータ１との間に配置され、オイル貯留部８が流体により満たされることにより、オイル貯留部８から溢れ出た流体が流れ込むオイル溜まり部１ａと、オイル溜まり部１ａ内の所定液位を検出する流体センサ１ｂと、流体センサ１ｂの検出結果に基づいて、モータ１を停止させる旨を報知する報知部１０とを設ける。これにより、報知部１０により、オイル溜まり部１ａまでオイルを含む流体が侵入していることをユーザに容易に認識させることができる。その結果、オイル溜まり部１ａへのオイルを含む流体の侵入に対してユーザが迅速に対処することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、オイル貯留部８とモータ１との間に、モータ１への流体の侵入を抑制するシールを設けず、モータ１の回転軸２のベアリング２２がオイル貯留部８に連通するように配置する。これにより、ポンプ機構部８１および流体返送路９によりモータ１側へのオイルを含む流体の侵入を抑制しながら、シールを設けた場合と比較して、装置構成を簡素化することができる。

［第２実施形態］
次に、図１および図５を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、逆流防止部９ｂが１つの球部９３を含む上記第１実施形態と異なり、逆流防止部２０９が２つの球部９３および２９３を含む例について説明する。なお、上記第１実施形態と同様の構成は、第１実施形態と同じ符号を付して図示するとともに説明を省略する。

（水中電動ポンプの構成）
図１に示すように、第２実施形態による水中電動ポンプ２００は、モータ１と、回転軸２と、羽根車３と、ポンプ室４と、オイル室５と、摺動部６ａおよび６ｂを有するメカニカルシール６と、環状体７と、オイル貯留部８と、逆流防止部２０９を含む流体返送路９とを備えている。

ここで、第２実施形態では、図５に示すように、逆流防止部２０９は、本体部２９１と、筒状部材９２と、球部９３および２９３とを含んでいる。

本体部２９１は、内部に球部９３を配置する内部空間部９１ａと、内部空間部９１ａの上方に配置され、内部に球部２９３を配置する内部空間部２９１ａと、連通孔部２９１ｂとを有している。連通孔部２９１ｂは、孔部９２ａと略同じ直径を有し、内部空間部９１ａと内部空間部２９１ａとを連通している。

球部２９３は、連通孔部２９１ｂを上流側（上方側）から自重によって封止するように構成されている。また、球部２９３は、球部９３と略同じ外形を有している。また、球部２９３は、オイルよりも小さい密度を有しており、本体部２９１の内部空間部９１ａに流体が溜まることにより、流体から浮力を受けるように構成されている。これにより、球部２９３は、連通孔部２９１ｂの封止を解除するように構成されている。その結果、流体返送路９は、内部空間部２９１ａに溜まった流体を内部空間部９１ａに流入させるように構成されている。

（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第２実施形態では、上記第１実施形態と同様に、モータ１とオイル室５との間に配置されたオイル貯留部８と、上流側のオイル貯留部８と下流側のオイル室５とを連通する流体返送路９と、オイル貯留部８に配置され、オイル貯留部８に侵入した流体を、流体返送路９を通じて返送させるポンプ機構部８１とを設ける。これにより、維持管理に多くの労力および費用を必要とせず、水中電動ポンプ２００の維持管理を容易に行うことができる。

また、第２実施形態では、上記のように、逆流防止部２０９に球部２９３を設け、球部９３により孔部９２ａを封止するのに加えて、球部２９３により連通孔部２９１ｂを封止するように構成する。これにより、流体返送路９中の孔部９２ａおよび連通孔部２９１ｂが、それぞれ、球部９３および２９３により封止されるので、流体返送路９を１つの球部で封止する場合と比較して、流体返送路９を通り、下流側のオイル室５から上流側のオイル貯留部８に流体が逆流するのをより確実に抑制することができる。

［第３実施形態］
次に、図１および図６を参照して、第３実施形態について説明する。この第３実施形態では、逆流防止部９ｂの上方に接続部９２ｃを設けた上記第１実施形態と異なり、逆流防止部３０９ｂの側方に接続部３９２ｂを設ける例について説明する。なお、上記第１実施形態と同様の構成は、第１実施形態と同じ符号を付して図示するとともに説明を省略する。

（水中電動ポンプの構成）
図１に示すように、第３実施形態による水中電動ポンプ３００は、モータ１と、回転軸２と、羽根車３と、ポンプ室４と、オイル室５と、摺動部６ａおよび６ｂを有するメカニカルシール６と、環状体７と、オイル貯留部８と、経路部３０９ａおよび逆流防止部３０９ｂを含む流体返送路９とを備えている。

図６に示すように、経路部３０９ａは、水平方向に延びる部分から直線形状に形成されている。

ここで、第３実施形態では、逆流防止部３０９ｂは、筒状部材３９２と、球部３９３とを含んでいる。なお、筒状部材３９２と球部３９３とは、第１実施形態とは異なり、互いに磁力により吸着しないように構成されている。

筒状部材３９２は、孔部９２ａと、内部に球部３９３を配置する内部空間部３９２ａと、経路部３０９ａに接続される接続部３９２ｂとを有している。

内部空間部３９２ａは、下流側（下方端部）において、孔部９２ａに接続されている。接続部３９２ｂは、内部空間部３９２ａの上方端部近傍かつ側方に配置されている。球部３９３は、孔部９２ａを上流側（上方側）から自重によって封止するように構成されている。

（第３実施形態の効果）
第３実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第３実施形態では、上記第１実施形態と同様に、モータ１とオイル室５との間に配置されたオイル貯留部８と、上流側のオイル貯留部８と下流側のオイル室５とを連通する流体返送路９と、オイル貯留部８に配置され、オイル貯留部８に侵入した流体を、流体返送路９を通じて返送させるポンプ機構部８１とを設ける。これにより、維持管理に多くの労力および費用を必要とせず、水中電動ポンプ３００の維持管理を容易に行うことができる。

また、第３実施形態では、上記のように、流体返送路９に、上流側のオイル貯留部８と逆流防止部３０９ｂとを接続し、水平方向に延びる経路部３０９ａを設ける。これにより、経路部３０９ａが水平方向に延びるので、流体返送路９の上下方向の大きさを小さく構成することができる。その結果、装置全体を小型化することができる。

［第４実施形態］
次に、図１および図７を参照して、第４実施形態について説明する。この第４実施形態では、球部９３に作用する浮力によって流体返送路９の封止を解除した上記第１実施形態と異なり、蓋部４９３に作用する圧力によって流体返送路９の封止を解除する例について説明する。なお、上記第１実施形態と同様の構成は、第１実施形態と同じ符号を付して図示するとともに説明を省略する。また、蓋部４９３は、特許請求の範囲の「第２弁部材」の一例である。

（水中電動ポンプの構成）
図１に示すように、第４実施形態による水中電動ポンプ４００は、モータ１と、回転軸２と、羽根車３と、ポンプ室４と、オイル室５と、摺動部６ａおよび６ｂを有するメカニカルシール６と、環状体７と、オイル貯留部８と、逆流防止部４０９とを含む流体返送路９とを備えている。

ここで、第４実施形態では、図７に示すように、逆流防止部４０９は、筒状部材４９２と、蓋部４９３と、スプリングにより構成される弾性部材４９４とを含んでいる。また、筒状部材４９２は、流体をオイル室５（図１参照）に返送するための孔部９２ａを下流側（下方側）に有している。

蓋部４９３は、筒状部材４９２の内部に配置されている。また、蓋部４９３は、球状形状に形成されている。また、蓋部４９３は、弾性部材４９４を介して筒状部材４９２に接続され、弾性部材４９４により孔部９２ａに向けて常時付勢されている。このため、蓋部４９３は、筒状部材４９２に当接されて、孔部９２ａを封止するように構成されている。また、蓋部４９３は、流体返送路９（図１参照）の下流側のオイル室５内の圧力が流体返送路９の上流側のオイル貯留部８内の圧力よりも大きくなることにより、弾性部材４９４を弾性変形されるように構成されている。その結果、蓋部４９３は、上流側に移動されることにより、流体返送路９（孔部９２ａ）の封止を解除するように構成されている。

（第４実施形態の効果）
第４実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第４実施形態では、上記第１実施形態と同様に、モータ１とオイル室５との間に配置されたオイル貯留部８と、上流側のオイル貯留部８と下流側のオイル室５とを連通する流体返送路９と、オイル貯留部８に配置され、オイル貯留部８に侵入した流体を、流体返送路９を通じて返送させるポンプ機構部８１とを設ける。これにより、維持管理に多くの労力および費用を必要とせず、水中電動ポンプ４００の維持管理を容易に行うことができる。

また、第４実施形態では、上記のように、逆流防止部４０９に、流体返送路９を封止する蓋部４９３を設け、蓋部４９３を、流体返送路９の下流側のオイル室５内の圧力が流体返送路９の上流側のオイル貯留部８内の圧力よりも大きくなることにより、流体返送路９の封止を解除するように構成する。これにより、ポンプ機構部８１（水中電動ポンプ４００）の運転により、オイル室５内の圧力が昇圧されるので、ポンプ機構部８１（水中電動ポンプ４００）の運転の有無に合わせて、蓋部４９３の開閉を容易に行うことができる。

（変形例）
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記第１および第２実施形態では、本発明の第１弁部材の一例である球部（第２実施形態においては下方側の球部）が磁性体を含み、筒状部材が永久磁石を含むように構成した例を示したが本発明はこれに限らない。本発明では、球部が筒状部材に吸着できるのであれば、球部および筒状部材が磁性体および永久磁石のいずれを含んでいてもよい。

また、上記第１〜第４実施形態では、ポンプ機構部をモータの回転軸の外周部に配置した例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、ポンプ機構部を回転軸の外周部に対向する位置に配置してもよい。また、本発明では、ポンプ機構部を回転軸の外周部、および、回転軸の外周部に対向する位置にそれぞれ配置してもよい。

また、上記第１〜第４実施形態では、回転軸が垂直方向に延びるように配置された縦型の水中電動ポンプに本発明を適用する例を示したが、本発明はこれに限らない。回転軸が水平方向に延びるように配置された横型の水中電動ポンプに本発明を適用してもよい。

また、上記第１〜第４実施形態では、オイル室にオイルを持ち上げるためのオイルリフターを設ける構成の例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、オイル室にオイルリフターを設けていなくてもよい。

また、上記１〜第４実施形態では、本発明の報知部をランプにより構成した例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、ユーザに対して報知可能であれば、音響発生器など、ランプ以外の報知部であってもよい、また、表示部により、ユーザに対して報知してもよい。また、報知ランプや音響発生器など複数の機器を組み合わせた報知部であってもよい。

また、上記第１実施形態では、水中電動ポンプが、流体を検出するセンサとしてオイル溜まり部に設けられた流体センサを備える例を示したが、本発明では、図８に示す第１実施形態の第１変形例のように、リードスイッチ１０１をさらに備えていてもよい。リードスイッチ１０１は、本体部９１の上方端部近傍に設けられている。リードスイッチ１０１は、オイル室５の液位の上昇による球部９３の所定量以上の浮き上がりを検出するように構成されている。また、リードスイッチ１０１は、球部９３の所定量以上の浮き上がりを、球部９３との間に発生する磁力により検出するように構成されている。そして、水中電動ポンプ（図示せず）は、リードスイッチ１０１の検出結果に基づいて、モータ（図示せず）を停止させる制御、および、オイル室５が流体で満たされている旨を報知する制御を行うように構成されている。なお、水中電動ポンプは、リードスイッチ１０１により、球部９３の所定量以上の浮き上がりを所定時間以上（たとえば、３０秒以上）継続して検出し続けた場合に、モータ１を停止させる制御、および、オイル室５が流体で満たされている旨を報知する制御を行うように構成されていてもよい。また、第１実施形態の第１変形例では、流体の導入孔９１ｃを有する接続部１９１ａは、本体部９１の側方に設けられている。また、リードスイッチ１０１は、特許請求の範囲の「液位センサ」の一例である。

これにより、第１実施形態の第１変形例では、リードスイッチ１０１の検出結果に基づいて、流体がモータ（図示せず）に到達する前段階において、モータを停止させることができるので、モータへの流体の侵入を防止することができる。また、リードスイッチ１０１の検出結果に基づいて、オイル室５が流体で満たされている旨を報知することができるので、所定量以上の液位の上昇に対してユーザが迅速に対処することができる。

また、上記第２実施形態では、逆流防止部の本体部の上方端部に流体の導入孔を有する接続部を設けた例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、第１実施形態の第１変形例と同様に、図９に示す第２実施形態の第１変形例の逆流防止部のように、本体部９１の側方に流体の導入孔９１ｃを有する接続部５９１ａを設けてもよい。

また、上記第２実施形態では、下流側の球部の下方側にオイル室に接続される孔部を１つ設けた例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、図１０に示す第２実施形態の第２変形例の逆流防止部のように、球部９３の左右方向に一対の孔部６９２ａを設けてもよい。

また、上記第４実施形態では、蓋部を球状形状に形成した例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、図１１に示す第４実施形態の第１変形例の逆流防止部のように、弾性部材４９４に接続される蓋部７９３を板状に形成してもよい。また、図１２に示す第４実施形態の第２変形例の逆流防止部のように、蓋部８９３を板状に形成し、蓋部８９３自体を弾性変形させる（ダイヤフラムとする）ことにより流体を返送可能なように構成してもよい。また、図１３示す第４実施形態の第３変形例の逆流防止部のように、弾性部材４９４に接続される蓋部９９３をいかり状形状に形成してもよい。なお、蓋部７９３、８９３および９９３は、共に、特許請求の範囲の「第２弁部材」の一例である。

１ モータ
１ａ オイル溜まり部
１ｂ 流体センサ
２ 回転軸
３ 羽根車
４ ポンプ室
５ オイル室
６ メカニカルシール
６ａ、６ｂ 摺動部
８ オイル貯留部
９ 流体返送路
９ｂ、２０９、３０９ｂ、４０９ 逆流防止部
１０ 報知部
２２ ベアリング（軸受）
８１ ポンプ機構部
９２、３９２ 筒状部材
９２ａ 孔部
９３ 球部（第１弁部材）
９３ａ 外側部
９３ｂ 磁性体（内側部）
１００、２００、３００、４００ 水中電動ポンプ
１０１ リードスイッチ（液位センサ）
４９３、７９３、８９３、９９３ 蓋部（第２弁部材）

Claims (10)

1. 固定子および回転子と、前記固定子および前記回転子を配置するモータ室とを含むモータと、
   前記モータにより駆動される羽根車が配置されたポンプ室と、
   摺動部を有するメカニカルシールが設けられ、前記モータ室と前記ポンプ室との間に配置されたオイル室と、
   前記メカニカルシールの前記摺動部と連通し、前記モータ室と前記オイル室との間に配置されたオイル貯留部と、
   上流側の前記オイル貯留部と下流側の前記オイル室とを連通する流体返送路と、
   前記オイル貯留部に設けられ、前記オイル貯留部に侵入した流体を、前記流体返送路を通じて前記オイル室に返送するポンプ機構部とを備える、水中電動ポンプ。
2. 前記流体返送路に設けられ、前記オイル室から流体が逆流するのを防止する逆流防止部をさらに備える、請求項１に記載の水中電動ポンプ。
3. 前記逆流防止部は、前記流体返送路を封止する第１弁部材を含み、
   前記第１弁部材は、オイルよりも小さい密度を有し、前記流体返送路中の流体から浮力を受けることにより、前記流体返送路の封止を解除するように構成されている、請求項２に記載の水中電動ポンプ。
4. 前記逆流防止部は、前記第１弁部材の下流側に配置され、前記オイル室に接続される孔部を有する筒状部材をさらに含み、
   前記第１弁部材および前記筒状部材は、一方が永久磁石、他方が磁性体または永久磁石を含み、
   前記第１弁部材は、前記浮力よりも弱い磁力で前記筒状部材に吸着されることにより、前記孔部を封止するように構成されている、請求項３に記載の水中電動ポンプ。
5. 前記オイル室の液位の上昇による前記第１弁部材の所定量以上の浮き上がりを検出する液位センサをさらに備え、
   前記液位センサの検出結果に基づいて、前記モータを停止させる制御、および、前記オイル室が流体で満たされている旨を報知する制御のうち少なくとも一方を行う、請求項４に記載の水中電動ポンプ。
6. 前記第１弁部材は、樹脂材料により中空の球状形状に形成された外側部と、前記外側部の内部に設けられ、前記浮力よりも弱い磁力で前記筒状部材に吸着される内側部とを有する、請求項４または５に記載の水中電動ポンプ。
7. 前記ポンプ機構部は、前記モータの回転軸の外周部、および、前記回転軸の外周部に対向する位置の少なくとも一方に配置されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の水中電動ポンプ。
8. 前記オイル貯留部と前記モータとの間に配置され、前記オイル貯留部が流体により満たされることにより、前記オイル貯留部から溢れ出た流体が流れ込むオイル溜まり部と、
   前記オイル溜まり部内の所定液位を検出する流体センサと、
   前記流体センサの検出結果に基づいて、前記モータを停止させる旨を報知する報知部とをさらに備える、請求項１〜７のいずれか１項に記載の水中電動ポンプ。
9. 前記逆流防止部は、前記流体返送路を封止する第２弁部材を含み、
   前記第２弁部材は、前記流体返送路の下流側の前記オイル室内の圧力が前記流体返送路の上流側の前記オイル貯留部内の圧力よりも大きくなることにより、前記流体返送路の封止を解除するように構成されている、請求項２に記載の水中電動ポンプ。
10. 前記オイル貯留部と前記モータとの間には、前記モータへの流体の侵入を抑制するシールが設けられてはおらず、前記モータの回転軸の軸受が前記オイル貯留部に連通するように配置されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載の水中電動ポンプ。

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