JP6541517B2 - 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）においても、ポンプ室の圧力水がオイル室内に浸水した場合には、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、ポンプケーシングやオイルケーシングなどを取り外して、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、上記特許文献１と同様に、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ので、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、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、モータとポンプ室との間に配置されたオイル室と、オイル室の浸水を検知する浸水検知部とを備え、浸水検知部には、モータとオイル室とを連通する第１流体返送路が形成されている。

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、オイル室の浸水を検知する浸水検知部を設け、浸水検知部に、モータとオイル室とを連通する第１流体返送路を形成する。これにより、浸水検知部と第１流体返送路とが一体的に構成されるので、装置構成を簡素化することができる。また、第１流体返送路によりモータ側からオイル室に流体を返送することができる。その結果、オイル室よりもモータ側に昇った流体が溜まったままにはならないので、ポンプケーシングやオイルケーシングなどを取り外して、メンテナンス作業を行う必要がない。また、流体昇りが発生した場合でもモータのベアリングにオイルが流れ込んでモータのベアリングのグリスを流してしまうことを抑制することができる。また、運転を継続するために、予備の水中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、第１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材をさらに備える。このように構成すれば、流体がオイル室から第１流体返送路を通りモータ側に逆流することを防止することができる。また、オイル室が流体により満たされたとしても、第１流体返送路を通るモータ側への逆流を防止することができる。なお、防止とは、完全に逆流させることがない、という意味だけではなく、逆流の程度を小さく抑える、という抑制の意味も含む。

この場合、好ましくは、逆流防止部材は、第１流体返送路を封止する弁部材を含む。このように構成すれば、弁部材により、第１流体返送路を容易に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、モータの内部における下部には、第１流体返送路によりオイル室と連通される流体貯留部が設けられている。このように構成すれば、オイル室の上方に、流体が流出などした場合でも、流体を流体貯留部に貯留させることができるので、流体が直接モータのベアリングや動力部に接触するのを効果的に抑制することができる。

この場合、好ましくは、オイル室とモータとの間には、オイル室からモータ側に昇る流体を流体貯留部に導く流体昇り流路をさらに備える。このように構成すれば、オイル室の上方に流体が流出する（漏れ出る）などした場合でも、流体を流体昇り流路に逃がすことができるので、流体が直接モータのベアリングや動力部に接触するのを効果的に抑制することができる。

上記逆流防止部材が弁部材を含む構成において、好ましくは、第１流体返送路には、弁部材を吸着する弁部材吸着部が設けられ、弁部材は、弁部材吸着部に吸着されることにより、第１流体返送路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、弁部材吸着部に弁部材が吸着された状態で第１流体返送路が封止されるので、第１流体返送路の封止状態をより確実に維持することができる。

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、モータとオイル室との間に配置され、流体をオイル室側に加圧する流体加圧部とを備える。このように構成すれば、オイル室からモータ側に流入しようとする流体に対してオイル室側（下方向）へ圧力を加えることができるので、オイル室からの流体昇りを効果的に抑制することができる。

この場合、好ましくは、流体加圧部のオイル室側の領域とオイル室とを連通する第２流体返送路をさらに備える。このように構成すれば、オイル室から流体加圧部側に昇ってきた流体を第２流体返送路を介してオイル室に返送することができる。

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、浸水検知部のモータ側およびオイル室側の両側には、圧力センサおよび温度センサのうち少なくとも一方が設けられている。このように構成すれば、オイル室側の圧力がモータ室側の圧力よりも高く検知された場合や、オイル室側の温度がモータ室側の温度よりも高く検知された場合には、モータへの流体昇りが発生する可能性が高いと判断してユーザに対して警告を発したり、水中電動ポンプの運転を緊急停止させるなどの制御を行なうことができる。

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、オイル室には、摺動部を有するメカニカルシールが設けられ、オイル室に設けられ、オイル室のオイルを上方向に持ち上げるオイルリフターをさらに備える。このように構成すれば、オイル室に充填されたオイルを上側の摺動部に容易に供給することができるので、回転軸の回転に伴い上側の摺動部が焼きつかないように冷却させることができる。

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浸水検知部および第１流体返送路の拡大図である。 本発明の第１実施形態の変形例による水中電動ポンプの浸水検知部および第１流体返送路の拡大図である。 本発明の第２実施形態による水中電動ポンプの浸水検知部および第１流体返送路の拡大図である。 図４の５００−５００線に沿った断面図である。 本発明の第３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〜第３実施形態の変形例による水中電動ポンプを示した概略図である。 本発明の変形例による浸水検知部および第１流体返送路の拡大図である。 本発明の変形例による流体加圧部の拡大図である。

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および図２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、浸水検知部８とを備えている。また、水中電動ポンプ１００には、制御部１０が接続されている。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。

ここで、第１実施形態では、浸水検知部８には、モータ１とオイル室５とを連通する第１流体返送路８１（図２参照）が一体的に設けられている。詳細については後述する。また、水中電動ポンプ１００は、第１流体返送路８１に設けられ、オイル室５から流体が逆流するのを防止（抑制）する球部材９をさらに備えている。なお、球部材９は、特許請求の範囲の「逆流防止部材」および「弁部材」の一例である。

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、モータ１の内部における下部には、流体貯留部１４が設けられている。流体貯留部１４は、オイルを含む流体が昇ってきた場合に、流体が貯留されるために設けられている。なお、流体貯留部１４は、第１流体返送路８１（図２参照）によりオイル室５と連通されている。

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、平面視において（上方から見た場合に）、時計回り（右回り）に回転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。

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に冷却されるように構成されている。具体的には、メカニカルシール６の負荷側（ポンプ室４側）の摺動部６ａ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６ａ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。また、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６ｂ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６ｂ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。なお、少なくとも、オイル室５の内壁部５ａは、金属材料から形成され、浸水検知部８の一方の電極となっている。詳細については、浸水検知部８の説明とともに述べる。

オイルリフター５２は、オイル室５に配置され、回転軸２（メカニカルシール６）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室５の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６ｂ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、摺動面６１１を有している。回転部材６２は、摺動面６２１を有している。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。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。また、環状体７のモータ１側端には、シール７１が設けられている。シール７１は、たとえば、オイルシールやシールリップまたは回転軸２と摺動するリップ部に傾斜リブや溝などの負荷側に推力発生する機構を有したシールが用いられる。また、シール７１は、環状体７と回転軸２との間に配置されている。

また、環状体７には、シール７１に対してモータ１側に流体昇り流路７２が形成されている。流体昇り流路７２は、オイル室５とモータ１との間に配置され、環状体７の内部（環状体７と回転軸２との間の空間）とモータ１（流体貯留部１４）とを連通するように設けられている。また、流体昇り流路７２は、オイル室５側からメカニカルシール６の摺動部６ｂを介して流出するオイルを含む流体（オイル室５からモータ１側に昇る流体）を流体貯留部１４に導くように構成されている。また、流体昇り流路７２は、筐体に貫通孔を設けたり、溝状に造形した開口部により構成されることが望ましいが、パイプや、チューブなどの管部材により構成してもよい。また、流体昇り流路７２は、流体貯留部１４の上方位置に配置されている。

浸水検知部８は、絶縁性部材５１ａを介して壁５１に固定的に設けられている。また、浸水検知部８は、流体貯留部１４からオイル室５に延びる棒形状に形成されている。また、浸水検知部８の下方端は、オイル室５のオイル内に配置されている。また、浸水検知部８は、オイル室５内へのポンプ室４からの浸水を検知可能に構成されている。詳細には、浸水検知部８は、金属材料から形成され、オイル室５の内壁部５ａ（一方の電極）に対する他方の電極を含む。そして、浸水検知部８は、オイルに対する水の割合の増加に伴い、オイル室５の内壁部５ａ（一方の電極）と浸水検知部８（他方の電極）とが導通することによって、ポンプ室４からオイル室５への浸水を検知するように構成されている。また、浸水検知部８は、たとえば接続線（不図示）を介し、接続線をケーブル１３の内部を挿通させて制御部１０に接続されている。また、浸水検知部８は、接続線によって直接制御部１０と接続されるように構成してもよい。また、浸水検知部８は、水中電動ポンプ１００の運転を制御する制御部１０に対して、オイル室５への浸水状態を示す所定の信号（検知結果）を送信するように構成されている。

制御部１０は、浸水検知部８の検知結果に基づいて、モータ１の運転を停止させる、ユーザに警報を発するなどの各種制御を行うように構成されている。

浸水検知部８には、図２に示すように、上記の通り、モータ１とオイル室５とを連通する第１流体返送路８１が一体的に設けられている。第１流体返送路８１は、内部空間部８２と、上側連通孔８３と、下側連通孔８４とを含んでいる。

内部空間部８２は、浸水検知部８の内側に配置され、上下方向に延びる円柱状の空間に形成されている。また、内部空間部８２の上方端部は、たとえば、上方に窪む略半球形状に形成されている。

上側連通孔８３は、上下方向に延びる孔形状に形成されている。また、上側連通孔８３は、内部空間部８２の上方端部と流体貯留部１４とを連通している。すなわち、上側連通孔８３は、流体貯留部１４からオイル室５に流体を返送する際における、第１流体返送路８１への流入口である。

下側連通孔８４は、上下方向に延びる孔形状に形成されている。また、下側連通孔８４は、内部空間部８２の下方端部とオイル室５とを連通している。すなわち、下側連通孔８４は、流体貯留部１４からオイル室５に流体を返送する際における、第１流体返送路８１の流出口である。また、下側連通孔８４は、オイル室５の浸水していない状態での液位よりも低い位置に設けられている。すなわち、下側連通孔８４および内部空間８２の一部は、常に、オイル（流体）に浸かっている。なお、上側連通孔８３および下側連通孔８４は、円柱状の内部空間部８２よりも小さな直径を有する孔部である。

内部空間部８２内には、球形状を有する球部材９が設けられている（配置されている）。球部材９は、浮力により、オイル（流体）に浮く材質により形成されている。たとえば、球部材９は、オイル（流体）よりも密度が小さい樹脂材料により形成されている。また、球部材９は、上側連通孔８３および下側連通孔８４よりも大きな直径を有し、円柱状の内部空間部８２よりも小さな直径を有している。したがって、球部材９は、上側連通孔８３および下側連通孔８４を通り内部空間部８２の外（流体貯留部１４またはオイル室５）に移動することがない。また、球部材９は、オイル室５内の流体の液位の上昇に伴って、浮力により上方に移動するように構成されている。そして、球部材９は、上側連通孔８３の位置（二点鎖線で示す閉状態の位置）まで移動することにより、上側連通孔８３を下方側から封止するように構成されている。

また、上側連通孔８３の上方端近傍には、球部材９を接着（吸着）するための接着テープ１０８が設けられている。球部材９は、接着テープ１０８に接着されることにより、第１流体返送路８１を封止するように構成されている。なお、球部材９は、水中電動ポンプ１００が製造されてから納品され、運転が開始されるまで（初回の使用時まで）の間は、少なくとも接着テープ１０８に接着された閉状態で維持される。また、球部材９は、水中電動ポンプ１００の運転によってモータ１が高温となり、モータ１側がオイル５室より高圧になることで接着テープ１０８に対する接着が解除される。または、流体貯留部１４に流体が溜まることにより、流体の重みによって、接着テープ１０８に対する接着が解除される。そして、球部材９は、内部空間部８２内でオイル（流体）に浮いた状態（実線で示す開状態）で保持される。なお、接着テープ１０８は特許請求の範囲の「弁部材吸着部」の一例である。

ここで、第１実施形態では、浸水検知部８の先端（の外表面）で、オイル室５への浸水を検知することが可能なように構成されているとともに、オイル貯留部１４からオイル室５に返送された流体を浸水検知部８（内部空間部８２）の内表面でオイル室５への浸水を検知することも可能なように構成されている。詳細には、圧力水はオイルよりも比重が大きいので、オイル室５に浸水した場合には、低部に溜まるため、オイル室５への浸水後、すぐには浸水検知部８により浸水を検知することは困難である。しかしながら、オイル貯留部１４から返送される流体を浸水検知部８（内部空間部８２）の内表面で検知可能とすることにより、浸水検知部８は、オイルリフター５２によって、オイル室５から持ち上げられた流体に圧力水が含まれているか否かを検知することが可能となる。

（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とを連通する第１流体返送路８１と一体的に構成され、オイル室５の浸水を検知する浸水検知部８を設ける。これにより、浸水検知部８と第１流体返送路８１とが一体的に構成されるので、装置構成を簡素化することができる。また、第１流体返送路８１によりモータ１側からオイル室５に流体を返送することができる。その結果、オイル室５よりもモータ１側に昇った流体が溜まったままにはならないので、ポンプケーシングやオイルケーシングなどを取り外して、メンテナンス作業を行う必要がない。また、流体昇りが発生した場合でもモータ１のベアリングにオイルが流れ込んでモータ１のベアリングのグリスを流してしまうことを抑制することができる。また、運転を継続するために、予備の水中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、第１流体返送路８１に、オイル室５から流体が逆流するのを防止する球部材９を設ける。これにより、球部材９により第１流体返送路８１を容易に封止することができる。その結果、流体がオイル室５から第１流体返送路８１を通りモータ１側に逆流することを防止することができる。また、オイル室５が流体により満たされたとしても、第１流体返送路８１を通るモータ１側への逆流を防止することができる。なお、防止とは、完全に逆流させることがない、という意味だけではなく、逆流の程度を小さく抑える、という抑制の意味も含む。

また、第１実施形態では、上記のように、モータ１の内部における下部に、第１流体返送路８１によりオイル室５と連通される流体貯留部１４が設ける。これにより、オイル室５の上方に流体が流出する（漏れ出る）などした場合でも、流体を流体貯留部１４に貯留させることができるので、流体が直接モータ１のベアリングや動力部に接触するのを効果的に抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、オイル室５とモータ１との間に、オイル室５からモータ１側に昇る流体を流体貯留部１４に導く流体昇り流路７２を設けられている。これにより、オイル室５の上方に流体が流出する（漏れ出る）などした場合でも、流体を流体昇り流路７２に逃がすことができるので、流体が直接モータ１のベアリングや動力部に接触するのを効果的に抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、第１流体返送路８１に、球部材９を吸着する接着テープ１０８を設け、球部材９を、接着テープ１０８に接着（吸着）されることにより、第１流体返送路８１を封止するように構成する。これにより、接着テープ１０８に球部材９が接着（吸着）された状態で第１流体返送路８１が封止されるので、第１流体返送路８１の封止状態をより確実に維持し、たとえば水中電動ポンプ１００の輸送中にモータ１側へオイルが逆流することを防ぐことができる。

また、第１実施形態では、上記のように、オイル室５に、摺動部６ａおよび６ｂを有するメカニカルシール６を設け、オイル室５に、オイル室５のオイルを上方向に持ち上げるオイルリフター５２を設ける。これにより、オイル室５に充填されたオイルを上側の摺動部６ｂに容易に供給することができるので、回転軸２の回転に伴い上側の摺動部６ｂが焼きつかないように冷却させることができる。

（第１実施形態の変形例）
次に、図１および図３を参照して、本発明の第１実施形態の変形例の水中電動ポンプ１００ａについて説明する。

第１実施形態の変形例では、第１流体返送路８１の下側連通孔８４をオイル室５の浸水していない状態での液位よりも低い位置に設けた上記第１実施形態とは異なり、第１流体返送路８１ａの下側連通孔８４ａをオイル室５の浸水していない状態での液位よりも高い位置に設ける例について説明する。

図１に示すように、水中電動ポンプ１００ａ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、第１流体返送路８１ａ（図３参照）が一体的に設けられた浸水検知部８ａと、球部材９（図３参照）とを備えている。また、図３に示すように、第１流体返送路８１ａは、内部空間部８２ａと、上側連通孔８３と、下側連通孔８４ａとを含んでいる。

内部空間部８２ａの下方端部は、球部材９の下方側の形状に沿った形状に形成されている。すなわち、内部空間部８２ａ下方端部は、下方に窪む略半球形状に形成されている。また、内部空間部８２ａの下方端部は、オイル室５の浸水していない状態での液位よりも高い位置に設けられている。

下側連通孔８４ａは、内部空間部８２ａの下方端部から横方向に延びるように一対設けられている。したがって、下側連通孔８４ａは、オイル室５の浸水していない状態での液位よりも高い位置に設けられている。また、下側連通孔８４ａは、内部空間部８２ａの下方端部に位置する球部材９により封止されている。また、下側連通孔８４ａは、流体貯留部１４側から流入した流体により球部材９が浮かび上がることによって、封止が解除される。

なお、第１実施形態の変形例のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

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

第１実施形態の変形例では、上記第１実施形態と同様に、モータ１とオイル室５とを連通する第１流体返送路８１と一体的に構成され、オイル室５の浸水を検知する浸水検知部８を設ける。これにより、水中電動ポンプ１００ａの維持管理を容易に行うことができる。

なお、第１実施形態の変形例のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

（第２実施形態）
次に、図１、図４および図５を参照して、本発明の第２実施形態の水中電動ポンプ２００について説明する。

第２実施形態では、第１流体返送路８１に１つの球部材９を設けた上記第１実施形態とは異なり、第１流体返送路８１ｂに２つの球部材９および９ａを設ける例について説明する。

図１に示すように、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、第１流体返送路８１ｂ（図４参照）が一体的に設けられた浸水検知部８ｂと、球部材９および９ａとを備えている。また、図４に示すように、第１流体返送路８１ｂは、内部空間部８２と、上側連通孔８３と、下側連通孔８４と、流入側内部空間部８５と、中間連通孔８６とを含んでいる。

流入側内部空間部８５は、内部空間部８２の上方に設けられている。また、流入側内部空間部８５内には、球部材９ａが設けられている（配置されている）。また、流入側内部空間部８５の上方端近傍には、内部空間部８２と同様に、球部材９ａを接着（吸着）するための接着テープ１０８が設けられている。また、流入側内部空間部８５は、中間連通孔８６を介して内部空間部８２と連通されている。また、流入側内部空間部８５は、上側連通孔８３を介して流体貯留部１４と連通されている。

球部材９ａは、流体が流入側内部空間部８５内に流入していない状態では、中間連通孔８６を上方側から封止するように構成されている。また、球部材９ａは、流入側内部空間部８５内に流体が流入すると、流体により浮かび上がり、流入側内部空間部８５の封止を解除するように構成されている。

また、図４に示すように、浸水検知部８ｂのモータ１側およびオイル室５側の両側には、温度センサ２０１（計２つ）が設けられている。温度センサ２０１は、たとえば、接続線（不図示）を介し、接続線をケーブル１３（図１参照）の内部を挿通させて制御部１０（図１参照）に接続されている。また、温度センサ２０１は、接続線によって直接制御部と接続されるように構成してもよい。

一方（上方側）の温度センサ２０１は、流体貯留部１４内の温度を検知可能に構成されている。詳細には、一方の温度センサ２０１は、浸水検知部８ｂの上方端部から下方に延びる縦孔に、上方側から圧入されている。また、浸水検知部８ｂには、一方の温度センサ２０１の先端（下方端）が露出するように浸水検知部８ｂの外表面側から上側連通孔８３に連通される横穴２０１ａが設けられている。

他方（下方側）の温度センサ２０１は、オイル室５内の温度を検知可能に構成されている。詳細には、他方の温度センサ２０１は、浸水検知部８ｂの上方端部から下方に延びる縦孔に、上方側から圧入されている。また、浸水検知部８ｂには、他方の温度センサ２０１の先端（下方端）がオイル室５内に露出するように浸水検知部８ｂの外表面側から他方の温度センサ２０１の先端に通じる横穴２０１ｂが設けられている。なお、他方の温度センサ２０１が圧入された縦孔は、流体貯留部１４内の温度を検知しないように、また流体貯留部１４側から流体が侵入しないように、上方側から樹脂部材などで封止されている。

また、図５に示すように（図４に示した温度センサ２０１と同様に）、浸水検知部８ｂのモータ１側およびオイル室５側の両側には、圧力センサ２０２（計２つ）が設けられている。また、圧力センサ２０２は、たとえば接続線（不図示）を介し、接続線をケーブル１３（図１参照）の内部を挿通させて制御部１０に接続されている。また、圧力センサ２０２は、接続線によって直接制御部１０と接続されるように構成してもよい。

一方（上方側）の圧力センサ２０２は、流体貯留部１４内の圧力を検知可能に構成されている。詳細には、一方の圧力センサ２０２は、浸水検知部８ｂの上方端部から下方に延びる縦孔に、上方側から圧入されている。また、浸水検知部８ｂには、圧力センサ２０２の先端（下方端）が露出するように浸水検知部８ｂの外表面側から上側連通孔８３に連通される横穴２０２ａが設けられている。なお、一方の圧力センサ２０２および横穴２０２ａは、図４に示す一方（上方側）の温度センサ２０１および横穴２０１ａと同様の高さ位置に設けられている。

他方（下方側）の圧力センサ２０２は、オイル室５内の温度を検知可能に構成されている。詳細には、他方の圧力センサ２０２は、浸水検知部８ｂの上方端部から下方に延びる縦孔に、上方側から圧入されている。また、浸水検知部８ｂには、他方の圧力センサ２０２の先端（下方端）がオイル室５内に露出するように浸水検知部８ｂの外表面側から他方の圧力センサ２０２の先端に通じる横穴２０２ｂが設けられている。なお、他方の圧力センサ２０２および横穴２０２ｂは、図４に示す他方（下方側）の温度センサ２０１および横穴２０１ｂと同様の高さ位置に設けられている。また、他方の圧力センサ２０２が圧入された縦孔は、流体貯留部１４側から流体が侵入しないように、上方側から樹脂部材などで封止されている。

制御部１０は、２つの温度センサ２０１の検知結果に基づいて、各種制御を行うことが可能である。たとえば、制御部１０は、２つの温度センサ２０１によりオイル室５側の温度がモータ１側の温度よりも高いと検知した場合には、オイル室５内の圧力がモータ１内の圧力よりも高くなる可能性があるため、モータ１側への流体昇りが発生する可能性が高いと判断して、モータ１の運転を停止させる、ユーザに警報を発するなどの各種制御を行うことが可能である。

また、制御部１０は、２つの圧力センサ２０２の検知結果に基づいて、各種制御を行うことが可能である。たとえば、制御部１０は、２つの圧力センサ２０２によりオイル室５側の圧力がモータ１側の圧力よりも高いと検知した場合には、モータ１側への流体昇りが発生する可能性が高いと判断して、モータ１の運転を停止させる、ユーザに警報を発するなどの各種制御を行うことが可能である。

なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

（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とを連通する第１流体返送路８１と一体的に構成され、オイル室５の浸水を検知する浸水検知部８を設ける。これにより、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、浸水検知部８のモータ１側およびオイル室５側の両側に、圧力センサ２０２および温度センサ２０１が設けられている。これにより、オイル室５側の圧力がモータ１室側の圧力よりも高く検知された場合や、オイル室５側の温度がモータ１室側の温度よりも高く検知された場合には、モータ１への流体昇りが発生する可能性が高いと判断してユーザに対して警告を発する、水中電動ポンプ２００の運転を緊急停止させるなどの制御を行なうことができる。

なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

（第３実施形態）
次に、図２および図６を参照して、本発明の第３実施形態の変形例の水中電動ポンプ３００について説明する。

第３実施形態では、上記第１実施形態の構成に加えて、水中電動ポンプ３００が流体加圧部３０１および第２流体返送路３０２を備える例について説明する。

図６に示すように、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、第１流体返送路８１（図２参照）が一体的に設けられた浸水検知部８と、球部材９と、流体加圧部３０１と、第２流体返送路３０２とを備えている。

ここで、第３実施形態では、流体加圧部３０１は、環状体７の内側の空間に配置されている。また、流体加圧部３０１は、モータ１とオイル室５との間に配置されている。また、流体加圧部３０１は、流体をオイル室５側に加圧するように構成されている。また、流体加圧部３０１は、水平面に対して傾斜した溝部３０１ａが外周部分に形成された環状の筒体により形成されている。

また、流体加圧部３０１は、モータ１とオイル室５との間に配置され、モータ１とオイル室５との間を封止している。また、流体加圧部３０１は、モータ１の駆動を羽根車３に伝達する回転軸２に取り付けられている。これにより、流体加圧部３０１は、回転軸２とともに回転されるように構成されている。流体加圧部３０１は、概略的には、円筒形に形成されている。また、流体加圧部３０１は、内周面の直径が回転軸２の外周面の直径と略等しくなるように形成されている。流体加圧部３０１は、耐腐食性が高い材料により形成されている。

流体加圧部３０１の溝部３０１ａは、側面から見て、右下がりの傾斜を有するように形成されている。つまり、流体加圧部３０１は、右下がりの傾斜する溝部３０１ａが、回転軸２の回転とともに上方から見て時計回りに回転することにより、下方向に圧力を加えるように構成されている。また、流体加圧部３０１は、水平面に対して、たとえば、傾斜した溝部３０１ａを含んでいる。流体加圧部３０１の溝部３０１ａは、複数（たとえば、２つ）設けられている。

第２流体返送路３０２は、環状体７の流体加圧部３０１よりもオイル室５側に形成されている。第２流体返送路３０２は、流体加圧部３０１（環状体７の内部）のオイル室５側の領域とオイル室５とを連通するように設けられている。つまり、第２流体返送路３０２は、環状体７の内部に昇ってきたオイルを含む流体をオイル室５に返送するように構成されている。また、第２流体返送路３０２は、筐体に貫通孔を設けたり、溝状に造形した開口部により構成されることが望ましいが、パイプや、チューブなどの管部材により構成してもよい。

なお、第３実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

（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とを連通する第１流体返送路８１と一体的に構成され、オイル室５の浸水を検知する浸水検知部８を設ける。これにより、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、モータ１とオイル室５との間に配置され、流体をオイル室５側に加圧する流体加圧部３０１とを備える。これにより、オイル室５からモータ１側に流入しようとする流体に対して圧力を加えることができるので、オイル室５からの流体昇りを効果的に抑制することができる。

また、第３実施形態では、上記のように、流体加圧部３０１のオイル室５側の領域とオイル室５とを連通する第２流体返送路３０２をさらに備える。これにより、オイル室５から流体加圧部３０１側に昇ってきた流体を第２流体返送路３０２を介してオイル室５に返送することができる。

なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

（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〜第３実施形態では、本発明の弁部材吸着部の一例として接着テープを用いて球部材を接着することにより、第１流体返送路を封止した例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、球部材の中に磁石を埋め込む等、球部材の少なくとも一部を磁性体で構成し、弁部材吸着部に球部材を磁力によって吸着させることにより、第１流体返送路を封止してもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、内部空間部の上方端部が、上方に窪む略半球形状に形成される例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、内部空間部の上方端部に窪みを設けず面一に構成してもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、第１流体返送路を浸水検知部の内側に設けた例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、たとえば、第１流体返送路を浸水検知部の外側（外側面上）に溝状に設けてもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、メカニカルシールが、負荷側（ポンプ室側）および反負荷側（ポンプ室に対して反対側）の両方に摺動部を有する例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、図７に示す変形例の水中電動ポンプ４００のように、負荷側のみに摺動部６ａを有するように構成してもよい。なお、この場合には、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、支持部材６４とを含んでいる。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。バネ６３は、ポンプ室４側が回転部材６２に当接するとともに、モータ１側が支持部材６４に当接している。支持部材６４は、バネ６３の上側を押さえて支持するように構成されている。このように構成することで、オイル室５内のオイルの液位を低くして、モータ１側へオイルが流出するリスクを低減させることができる。

また、上記第１〜第３実施形態の構成に加えて、図７に示す変形例の水中電動ポンプ４００のように、モータ１を加圧する加圧装置４０１を備えていてもよい。このように、加圧装置４０１により、モータ１を加圧することによって、オイル室５からモータ１への流体昇りを効果的に抑制することができる。

また、上記第３実施形態では、流体加圧部および第２流体返送路を設けた例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、たとえば、図７に示す変形例の水中電動ポンプ４００のように、流体加圧部３０１を設けて、第２流体返送路を設けなくてもよい。

また、上記第２実施形態では、圧力センサおよび温度センサの両方が設けられた例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、圧力センサおよび温度センサの一方が設けられていてもよい。

また、上記第１実施形態では、第１流体返送路に内部空間部から上下方向に抜ける貫通孔（上側連通孔および下側連通孔）を設けた例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、図８に示す変形例のように、第１流体返送路８１に内部空間部８２から横方向に抜ける貫通孔８７を設けてもよい。なお、貫通孔８７は、オイル室５の浸水していない状態での液位よりも高い位置に一対設けられている。

また、上記第３実施形態では、水平面に対して、傾斜した溝部３０１ａを含む流体加圧部３０１を備える例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、たとえば、図９に示す変形例のように、流体加圧部３０１の溝部３０１ｂは、１周以上のらせん形状に形成されていてもよい。

また、上記第３実施形態では、流体加圧部に溝部が２つ設けられている例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、流体加圧部に、溝部が１つ設けられていてもよいし、溝部が３つ以上設けられていてもよい。

１ モータ
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、８ａ、８ｂ 浸水検知部
９、９ａ 球部材（逆流防止部材、弁部材）
１４ 流体貯留部
５２ オイルリフター
７２ 流体昇り流路
８１、８１ａ、８１ｂ 第１流体返送路
９２ 弁部材
１００、１００ａ、２００、３００、４００ 水中電動ポンプ
１０８ 接着テープ（弁部材吸着部）
２０１ 温度センサ
２０２ 圧力センサ
３０１ 流体加圧部
３０２ 第２流体返送路

Claims (10)

1. 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、
   前記モータと前記ポンプ室との間に配置されたオイル室と、
   前記オイル室の浸水を検知する浸水検知部とを備え、
   前記浸水検知部には、前記モータと前記オイル室とを連通する第１流体返送路が形成されている、水中電動ポンプ。
2. 前記第１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材をさらに備える、請求項１に記載の水中電動ポンプ。
3. 前記逆流防止部材は、前記第１流体返送路を封止する弁部材を含む、請求項２に記載の水中電動ポンプ。
4. 前記モータの内部における下部には、前記第１流体返送路により前記オイル室と連通される流体貯留部が設けられている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の水中電動ポンプ。
5. 前記オイル室と前記モータとの間には、前記オイル室から前記モータ側に昇る流体を前記流体貯留部に導く流体昇り流路をさらに備える、請求項４に記載の水中電動ポンプ。
6. 前記第１流体返送路には、前記弁部材を吸着する弁部材吸着部が設けられ、
   前記弁部材は、前記弁部材吸着部に吸着されることにより、前記第１流体返送路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。
7. 前記モータと前記オイル室との間に配置され、流体を前記オイル室側に加圧する流体加圧部とを備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載の水中電動ポンプ。
8. 前記流体加圧部の前記オイル室側の領域と前記オイル室とを連通する第２流体返送路をさらに備える、請求項７に記載の水中電動ポンプ。
9. 前記浸水検知部の前記モータ側および前記オイル室側の両側には、圧力センサおよび温度センサのうち少なくとも一方が設けられている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の水中電動ポンプ。
10. 前記オイル室には、摺動部を有するメカニカルシールが設けられ、
    前記オイル室に設けられ、前記オイル室のオイルを上方向に持ち上げるオイルリフターをさらに備える、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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