JP6789639B2 - 水中ポンプ - Google Patents

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Description

本発明は、例えば汚水を送水する水中ポンプに関する。
汚水等の送水に用いる水中ポンプとして、ポンプを駆動するモータの上部にカバーが取り付けられ、このカバー内にモータの駆動を制御する制御盤が収容された水中ポンプが知られている。
また、水中ポンプは、水位を検出可能な水位検出装置を有し、この水位検出装置により汚水等の水位を検出してポンプの駆動及び停止の制御を行うことが知られている。この水位検出装置として、電極棒を外部に露出させ、この電極棒が汚水に接触することで水位を検出する水位検出装置が知られている。
このような水中ポンプの制御盤は、半導体接点を有している。半導体接点としては、トライアック等がある。制御盤は、モータの駆動時に、特に半導体接点が発熱することにより高温になる。
また、制御盤の高温化に伴い、カバー内も高温となる。この為、制御盤の放熱性を向上する為に、水位検出装置の電極棒に半導体接点を固定させた水中ポンプも知られている(例えば、特許文献1参照。)。半導体接点の熱は、半導体接点が電極棒に固定されたことにより、電極棒を介して汚水等に放熱される。
しかし、電極棒を用いて水位を検出する水中ポンプでは、汚水中の汚物等が電極棒に付着すると、水位検出装置の誤作動が生じる虞があった。そこで、汚水の水位を検出する水位検出装置として、誤作動の少ないフロートスイッチが用いられる水中ポンプが知られている。
特許第4592354号公報
上述した、フロートスイッチを用いて水位を検出する水中ポンプでは、以下の問題があった。すなわち、水位検出装置としてフロートスイッチが用いられると、外部に露出して汚水に接触する電極棒を利用した放熱ができないことから、制御盤の放熱性が低くなる。
放熱性を向上する為に、例えば、制御盤を収容するカバーを金属材料から形成して、制御盤の放熱性を向上させることも考えられるが、水中ポンプの重量が増加する、という問題がある。
また、水中ポンプの重量を低減する為に、樹脂材料でカバーを形成するとともにカバーを大型化し、汚水に接触する面積を増大する技術も知られている。しかしながら、カバーの製造コストが増大する、という問題が生じる。
また、制御盤にアルミ製のフィンを取付けて放熱性を向上させる技術も知られている。しかしながら密閉空間ではフィンの効果が十分に発揮できないことと、フィン分のコストが増加するという問題がある。
そこで、本発明は、フロートスイッチを有する水位検出装置を用いても、重量や製造コストを維持したまま、制御盤の放熱性を向上させることが可能な水中ポンプを提供することを目的としている。
本発明の一態様として、水中ポンプは、ポンプと、固定子、前記固定子により回転される回転子、及び、ステンレス材で形成されて前記回転子に固定された回転軸を収容した筒状のモータケーシング、並びに、アルミ材で形成されて前記モータケーシングの内周面に固定されたブラケットを具備したモータと、樹脂材料で形成されて前記モータに接続されたカバーと、前記カバー内に収容された基板、前記ブラケットに固定された発熱部品、及び、前記発熱部品を前記基板に電気的に接続する配線部を具備する制御盤と、を備える。前記カバーは、天井壁部を有する筒状であって、開口端にシール部材を収容した環状の溝が形成される。前記モータケーシングの一端側は、前記モータケーシングの前記一端側に連続する部分に対して内径が大きく形成される薄肉部に形成される。前記モータケーシングは、前記薄肉部の一部が前記溝に配置されて前記シール部材により内部空間が密閉した状態で前記モータケーシングに固定される。前記ブラケットは、前記回転軸を支持するボス、前記ボスの外周面から径方向に延出し、前記発熱部品が固定された平板部、及び、前記平板部の周縁部に形成され、その外周面が前記モータケーシングの内周面に面接触する環状の周壁部を備える。前記ブラケットの外周面は、前記薄肉部に面接触する大径部、及び、前記モータケーシングの前記薄肉部に連続する部分に配置される小径部が形成される。前記ブラケットは、前記モータケーシングの前記薄肉部に連続する部分、及び、前記カバーの前記開口端の間に狭持される。

本発明によれば、フロートスイッチを有する水位検出装置を用いても、重量や製造コストを維持したまま、制御盤の放熱性を向上させることが可能な水中ポンプを提供することが可能となる。
本発明の一実施形態に係る水中ポンプの構成を、一部断面にして示す側面図。 同水中ポンプのモータのモータケーシングの端部を拡大して示す断面図。
本発明の一実施形態に係る水中ポンプ10を、図1,2を用いて説明する。図1は、水中ポンプ10の構成を、一部断面にして示す側面図である。図2は、水中ポンプ10のモータ30のモータケーシング31の端部を拡大して示す断面図である。
水中ポンプ10は、例えば、汚水槽等に設置され、汚物等を含む汚水を送水可能に構成されている。
図1に示すように、水中ポンプ10は、汚水を増圧可能に構成されたポンプ20、ポンプ20を駆動可能に構成されたモータ30、モータ30の駆動を制御可能に構成された制御盤52を有する制御装置50、制御盤52に電力を送電する電源ケーブル70、及び、汚水層内の汚水の水位を検出可能に構成された水位検出装置80を有している。
水中ポンプ10は、重力方向で下部にポンプ20が配置されるとともに、ポンプ20の上部にモータ30が接続され、モータ30の上部に制御装置50が接続される。
ポンプ20は、ポンプケーシング21、及び、ポンプケーシング21内に収容され、モータ30により駆動される羽根車を有している。ポンプ20は、例えば、渦巻ケーシングの内部に羽根車が収容された渦巻ポンプである。
ポンプケーシング21は、その下部に吸込口22が形成されている。ポンプケーシング21は、その上部に、モータ30の回転軸34を通す貫通孔が形成されている。ポンプケーシング21は、その側部に、吐出口23が形成されている。
モータ30は、ポンプケーシング21に接続されたモータケーシング31、モータケーシング31内に収容された固定子32、モータケーシング31内に収容された回転子33、回転子33に固定された回転軸34、及び、モータケーシング31の内周面に固定されたブラケット40を有している。
モータケーシング31は、金属材料で形成されている。モータケーシング31は、例えばステンレス材で形成されている。モータケーシング31は、円筒状に形成されている。図2に示すように、モータケーシング31の一端部は、他の部分に比べて厚みが薄い、薄肉部35となっている。薄肉部35は、環状に形成されている。薄肉部35の内径は、モータケーシング31の薄肉部35以外の部分36の内径よりも大きい。
モータケーシング31の内周面37は、薄肉部35の内周面35a、及び、薄肉部35以外の部分36の内周面36aを有している。モータケーシング31の内周面37は、内周面35a、及び、内周面36aにより、段部38が形成される。段部38は、薄肉部35の内周面35aと部分36の内周面36aとに連続する環状の面39を有している。面39は、内周面35a,36aに対して傾斜している。
図1に示すように、固定子32は、環状に形成されており、モータケーシング31と例えば同軸に配置されている。固定子32は、モータケーシング31に固定されている。回転子33は、固定子32により回転可能に形成されている。回転子33は、固定子32内に回転可能に配置されている。
回転軸34は、回転子33に固定されている。回転軸34は、固定子32と、例えば同軸に配置されている。回転軸34の一端側の部分は、回転子33より延出している。回転軸34の一端部は、ポンプ20の羽根車が固定されない側の端部である。回転軸34の他端側の部分は、回転子33より延出している。ポンプ20の羽根車に固定されている。
ブラケット40は、モータケーシング31の内周面37に固定されている。回転軸34の一端部を支持可能に形成されている。ブラケット40は、金属材料で形成されている。ブラケット40は、例えば、アルミ材で形成されている。ブラケット40は、例えば、ダイカストにより、形成されている。
ブラケット40は、円板状に形成されており、その中央部に配置されたボス部41、ボス部41の外周面から径方向に外側に延出する環状の平板部42、及び、平板部42の周縁部に形成された周壁部43を有している。
ボス部41は、円筒状に形成されている。ボス部41は、回転軸34の一端部を回転可能に支持する。ボス部41は、例えば軸受44が設けられており、この軸受44により、回転軸34の一端部を回転可能に支持している。
平板部42は、その両表面がなだらかに形成されている。平板部42の両平面は、例えばブラケット40がダイカスト製であることにより、なだらかに形成されている。
図2に示すように、周壁部43は、円筒状に形成されている。周壁部43は、ブラケット40の径方向に交差する方向に延出している。周壁部43は、例えば、ボス部41の軸方向に延出している。周壁部43の高さは、薄肉部35の、モータケーシング31の軸方向に沿う長さよりも短い。
ブラケット40の外周面45は、平板部42の外周面42a、及び、周壁部43の外周面43aを有している。
外周面45は、モータケーシング31の薄肉部35以外の部分36の内部に配置可能な外径を有する小径部46、及び、薄肉部35内に、当該薄肉部35に接触した状態で配置可能な外径を有する大径部47を有している。
小径部46は、外周面45の、平板部42からの周壁部43の突出方向とは反対側の端部に形成されている。小径部46は、例えば、平板部42の外周面42aの端部に形成されている。
大径部47は、平板部42の外周面42aのうち小径部46以外の部分、及び、周壁部43の外周面43aにより構成されている。大径部47は、例えば、薄肉部35内に嵌合可能に形成されており、薄肉部35の内周面35aに面接触可能な外径を有している。大径部47が薄肉部35の内周面35aに面接触することによって、ブラケット40がモータケーシング31に、モータケーシング31の径方向に固定される。
このように構成されたブラケット40の外周面45は、小径部46と大径部47との間に、段部48が形成される。段部48は、小径部46及び大径部47に連続する、環状の面49を有している。面49は、モータケーシング31の内周面37の段部38の面39に接触可能に形成されている。面49は、例えば、小径部46、及び、大径部47に直交する面に形成されている。
ブラケット40がモータケーシング31に接触することによって、具体的には、外周面45の大径部47がモータケーシング31の薄肉部35の内周面35aに面接触し、かつ、外周面45の段部48の面49がモータケーシング31の内周面37の段部38の面39に接触することによって、ブラケット40とモータケーシング31とが、熱的に接続される。
図1に示すように、制御装置50は、モータケーシング31に固定されるカバー51、及び、カバー51内に収容された制御盤52を有している。
カバー51は、一方が天井壁部53によって閉塞する円筒状に形成されている。カバー51は、その内部に制御盤52を固定可能に形成されている。カバー51は、例えば、樹脂材料により形成されている。
カバー51は、制御盤52が収容される内部空間が密封可能となるように、モータケーシング31に気密に固定可能に形成されている。
カバー51は、具体的には、図2に示すように、その開口端に、環状の溝54が形成されている。溝54は、モータケーシング31の薄肉部35、及び、シール部材59を内側に配置可能に形成されている。
カバー51は、溝54内に薄肉部35とシール部材59とを配置することによって、モータケーシング31に、内部空間を密閉した状態で固定される。また、カバー51は、モータケーシング31の内周面37の段部38の面39と、カバー51の開口端との間に、ブラケット40を挟持することによって、ブラケット40を、モータケーシング31に対して、回転軸34の軸方向に固定する。
具体的には、カバー51は、ブラケット40の外周面45の段部48の面49がモータケーシング31の内周面37の段部38の面39に当接し、かつ、カバー51の開口端面がブラケット40の周壁部43の端面に当接した状態でモータケーシング31に固定される。この固定により、カバー51により、ブラケット40がモータケーシング31の軸方向に固定される。
図1に示すように、カバー51の天井壁部53には、一対の開口部55が形成されている。一方の開口部55は、この開口部55を通して、電源ケーブル70の制御盤52に対する着脱が可能に形成されている。また、この開口部55は、電源ケーブル70を内部に配置した状態において、開口部55を液密にシールする、着脱可能なシール部材56が設けられている。
他方の開口部55は、この開口部55を通して、水位検出装置80の信号線82の制御盤52に対する着脱が可能に形成されている。また、この開口部55は、信号線82を内部に配置した状態において、この開口部55を液密にシールする、着脱可能なシール部材57が設けられている。
制御盤52は、カバー51の天井壁部53に固定されている。制御盤52は、電源ケーブル70から電力の供給を受けることが可能に構成されている。また、制御盤52は、水位検出装置80により、モータ30の駆動を制御可能に構成されている。
制御盤52は、基板60、基板60に搭載された電子部品61、発熱部品62、発熱部品62を基板60に電気的に接続する第1の配線部63、電源ケーブル70に着脱可能な第2の配線部64、及び、水位検出装置80の信号線82に着脱可能な第3の配線部65を有している。基板60は、カバー51の天井壁部53に固定されている。
発熱部品62は、高い発熱性を有する電子部品である。発熱部品62は、例えば、トライアック等の半導体接点である。発熱部品62は、ブラケット40の例えば平板部42の表面に固定されている。発熱部品62は、例えば、熱伝導率の高い接着剤によって、ブラケット40の平板部42の表面に固定されている。
第1の配線部63は、その一端部が基板60に電気的に接続されており、他端部が発熱部品62に電気的に接続されている。
第2の配線部64は、その一端部が基板60に電気的に接続されており、他端部が例えばコネクタにより電源ケーブル70に着脱可能となっている。第2の配線部64は、カバー51の開口部55を通して、電源ケーブル70に対する着脱作業を可能な長さを有している。第2の配線部64は、具体的には、その他端部を開口部55より外側に出した状態で、第2の配線部64の端部と電源ケーブル70との着脱作業を行うことが可能な長さを有している。
第3の配線部65は、その一端部が基板60に電気的に接続されており、他端部が例えばコネクタにより信号線82に着脱可能となっている。第3の配線部65は、カバー51の開口部55を通して、信号線82に対する着脱作業を可能な長さを有している。具体的には、第3の配線部65は、その端部を開口部55より外側に出した状態で、第3の配線部65の端部と信号線82との着脱作業を行うことが可能な長さを有している。
電源ケーブル70は、第2の配線部64を介して制御盤52に送電可能に形成されている。電源ケーブル70は、上述のように、例えばコネクタにより、第2の配線部64に着脱可能に形成されている。
水位検出装置80は、汚水槽内の水位を検出可能に構成されている。水位検出装置80は、例えば、フロートを有するフロートスイッチ81、及び、信号線82を有している。フロートスイッチ81は、取り付け用のブラケット等で支持されており、汚水の水位により、スイッチがオンオフするように構成されている。信号線82は、フロートスイッチ81に接続されている。信号線82は、上述のように、例えばコネクタにより、第3の配線部65に着脱可能に形成されている。
このように構成された水中ポンプ10は、電源ケーブル70を介して制御盤52に電力が供給されることで、モータ30が駆動される。そして、固定子32により回転子33が回転することで、回転軸34を介してポンプ20の羽根車が回転する。これにより、図1の水の流れFに示すように、吸込口22から吸い込まれた汚水が、ポンプ20内で増圧されて、吐出口23から吐出される。
フロートスイッチ81は、汚水の水位がフロートスイッチ81の高さを超えると、汚水に浮遊することでスイッチが入り、水位がフロートスイッチ81よりも低くなると、スイッチが切られる。制御盤52は、このフロートスイッチ81の入切の情報に基づいて、モータ30の駆動の制御を行う。
電源ケーブル70を交換する場合は、一方の開口部55からシール部材56を取り外し、電源ケーブル70及び第2の配線部64を、この開口部55を通してカバー51の外部に出して、電源ケーブル70を第2の配線部64から取り外す。その後、新しい電源ケーブル70を第2の配線部64に例えばコネクタを介して取り付ける。交換が完了すると、新しい電源ケーブル70及び第2の配線部64を、開口部55を通してカバー51内に収容し、シール部材59を開口部55に設ける。
同様に、水位検出装置80を交換する場合は、他方の開口部55からシール部材57を取り外し、信号線82及び第3の配線部65を、この開口部55かを通してカバー51の外部に出して、信号線82を第3の配線部65から取り外す。その後、新しい水位検出装置80の信号線82を第3の配線部65に例えばコネクタを介して取り付ける。交換が完了すると、新しい信号線82及び第3の配線部65を、開口部55を通してカバー51内に収容し、シール部材を開口部55に設ける。
このような水中ポンプ10は、制御盤52に供給される電力によって制御盤52が発熱し、特に、発熱部品62が高温となる。しかし、発熱部品62は、モータ30のブラケット40に固定されている。また、ブラケット40は、モータケーシング31に接触している。
この為、発熱部品62が発熱した熱は、ブラケット40に伝わる。ブラケット40に伝わった熱の一部は、モータケーシング31内に放熱される。ブラケット40に伝わった熱の残りは、モータケーシング31に伝わり、モータケーシング31から外部に放熱される。
また、ブラケット40は、金属材料で形成されている為、発熱部品62の熱がブラケット40に効率よく伝わる。また、モータケーシング31は、金属材料で形成されている為、ブラケット40の熱が効率よく伝わる。
このように、モータ30のブラケット40、及び、モータケーシング31を介して発熱部品62の熱を外部に放熱するので、発熱部品62の熱を外部へ放熱する為に制御装置50のカバー51を金属材料で形成すること、または、カバー51を大型化することがない。この為、誤動作の少ないフロートスイッチ81を有する水位検出装置80を用いても、水中ポンプ10の重量や製造コストを維持したまま、カバー51内の放熱性を向上させることが可能となる。さらに、カバー51内の放熱性が向上することにより、制御盤52を長寿命化が可能となる。
また、ブラケット40は、周壁部43を有しており、その周壁部43の外周面43aを含む大径部47がモータケーシング31の内周面37に面接触することにより、ブラケット40とモータケーシング31との接触面積を大きくすることができる。この為、発熱部品62の熱が、モータケーシング31に効率よく移動するようになる。
また、カバー51は、開口部55を通して、電源ケーブル70、及び、信号線82を制御盤52に対して着脱可能である。本実施形態では、一例として、配線部64,65を介して着脱可能な構成となっている。上述のように、制御盤52の長寿命化が可能となることにより、制御盤52の交換頻度に対して、水位検出装置80の交換頻度、及び、電源ケーブル70の交換頻度が高くなる場合がある。
例えば、制御盤52の交換、または、制御盤52の修理の為にカバー51を取り外したタイミングで電源ケーブル70、または、水位検出装置80を交換することも考えられるが、上述のように、制御盤52の交換頻度が低下することにより、電源ケーブル70、または、水位検出装置80のみを交換する場合が生じえる。
このような場合であっても、カバー51を取り外すことなく、開口部55を通して、電源ケーブル70の交換、及び、水位検出装置80の交換が可能であるので、水中ポンプ10のメンテナンス性が向上する。
なお、本実施形態では、ブラケット40は、その外周面45の段部38の面39を、モータケーシング31の内周面37の段部38の面39に軸方向に当接させ、かつ、カバー51の開口端面をブラケット40の周壁部43の端面に当接させることにより、モータケーシング31に軸方向に固定された。
他の例としては、ブラケット40の外周面45、及び、モータケーシング31に内周面37に段部を形成することなく、モータケーシング31の内周面37に、カバー51との間に、モータケーシング31の軸方向にブラケット40を挟持する突出部を設けてもよい。
また、本実施形態では、ブラケット40は、回転軸34の一端部を支持可能に形成されている。他の例としては、ブラケット40は、回転軸34を支持しないものであってもよい。この場合、モータ30は、ブラケット40に代えて、回転軸34を回転可能に支持する構成を有する。
この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明と同等の記載を付記する。
[1]
ポンプと、
固定子、前記固定子により回転される回転子、及び、前記回転子に固定された回転軸を収容した筒状のモータケーシング、並びに、前記モータケーシングの内周面に固定されたブラケットを具備したモータと、
前記モータに接続されたカバーと、
前記カバー内に収容された基板、前記ブラケットに固定された発熱部品、及び、前記発熱部品を前記基板に電気的に接続する配線部を具備する制御盤と、
を具備することを特徴とする水中ポンプ。
[2]
前記ブラケットは、前記回転軸を支持するボス、前記ボスの外周面から径方向に延出し、前記発熱部品が固定された平板部、及び、前記平板部の周縁部に形成され、その外周面が前記モータケーシングの内周面に面接触する環状の周壁部を具備する
ことを特徴とする[1]に記載の水中ポンプ。
[3]
フロートスイッチを備える水位検出装置を具備する
ことを特徴とする[1]に記載の水中ポンプ。
[4]
前記カバーは、前記水位検出装置の信号線を配置可能な開口部を具備し、
前記カバーを前記モータに固定した状態で、前記開口部を通して前記信号線の前記制御盤への着脱作業が可能に構成されている
ことを特徴とする[3]に記載の水中ポンプ。
[5]
前記制御盤に電力を送電可能な電源ケーブルを具備し、
前記カバーは、前記電源ケーブルを配置可能な開口部を具備し、
前記カバーを前記モータに固定した状態で、前記開口部を通して前記電源ケーブルの前記制御盤への着脱作業が可能に構成されている
ことを特徴とする[1]に記載の水中ポンプ。
10…水中ポンプ、20…ポンプ、30…モータ、31…モータケーシング、32…固定子、33…回転子、34…回転軸、40…ブラケット、50…制御装置、51…カバー、52…制御盤、60…基板、61…電子部品、62…発熱部品、63…第1の配線部、64…第2の配線部、65…第3の配線部、70…電源ケーブル、80…水位検出装置、81…フロートスイッチ、82…信号線。

Claims (4)

  1. ポンプと、
    固定子、前記固定子により回転される回転子、及び、ステンレス材で形成されて前記回転子に固定された回転軸を収容した筒状のモータケーシング、並びに、アルミ材で形成されて前記モータケーシングの内周面に固定されたブラケットを具備したモータと、
    樹脂材料で形成されて前記モータに接続されたカバーと、
    前記カバー内に収容された基板、前記ブラケットに固定された発熱部品、及び、前記発熱部品を前記基板に電気的に接続する配線部を具備する制御盤と、
    を具備し、
    前記カバーは、天井壁部を有する筒状であって、開口端にシール部材を収容した環状の溝が形成され、
    前記モータケーシングの一端部は、前記モータケーシングの前記一端部に連続する部分に対して内径が大きく形成される薄肉部に形成され、
    前記モータケーシングは、前記薄肉部の一部が前記溝に配置されて前記シール部材により内部空間が密閉した状態で前記モータケーシングに固定され、
    前記ブラケットは、前記回転軸を支持するボス、前記ボスの外周面から径方向に延出し、前記発熱部品が固定された平板部、及び、前記平板部の周縁部に形成され、その外周面が前記モータケーシングの内周面に面接触する環状の周壁部を具備し、
    前記ブラケットの外周面は、前記薄肉部に面接触する大径部、及び、前記モータケーシングの前記薄肉部に連続する部分に配置される小径部が形成され、
    前記ブラケットは、前記モータケーシングの前記薄肉部に連続する部分、及び、前記カバーの前記開口端の間に狭持される、
    ことを特徴とする水中ポンプ。
  2. フロートスイッチを備える水位検出装置を具備する
    ことを特徴とする請求項1に記載の水中ポンプ。
  3. 前記カバーは、前記水位検出装置の信号線を配置可能な開口部を具備し、
    前記カバーを前記モータに固定した状態で、前記開口部を通して前記信号線の前記制御盤への着脱作業が可能に構成されている
    ことを特徴とする請求項に記載の水中ポンプ。
  4. 前記制御盤に電力を送電可能な電源ケーブルを具備し、
    前記カバーは、前記電源ケーブルを配置可能な開口部を具備し、
    前記カバーを前記モータに固定した状態で、前記開口部を通して前記電源ケーブルの前
    記制御盤への着脱作業が可能に構成されている
    ことを特徴とする請求項に記載の水中ポンプ。
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