JP7479327B2 - ポンプの冷却液循環構造 - Google Patents

Description

本開示は、ポンプの冷却液循環構造に関するものである。

従来、ポンプの冷却液循環構造として、例えば特許文献１のような冷却液循環構造が提案されている。具体的に、特許文献１には、モータと、モータの駆動により回転可能なシャフトと、シャフトの上部および下部の各々を支持するベアリング（軸受）と、モータ、シャフト、および、ベアリングを収容するケーシング体と、を備えたポンプの冷却液循環構造が開示されている。ケーシング体には、モータを冷却するための冷却液を、モータの周囲に循環させる冷却液循環流路が設けられている。上記ケーシング体は、主に、モータケーシング、アウターケーシング、ハウジング、および、蓋ケーシングにより構成されている。

特開２０１２－０５７５５１号公報

特許文献１におけるポンプの冷却液循環構造では、冷却液循環流路の一部に対応する空間（すなわち、モータケーシングの外周面とアウターケーシングの内周面との間に形成された空間）に流れる冷却液が、モータの駆動により発生した熱を受熱するようになっている。しかしながら、上記構造では、冷却液循環流路がベアリングから比較的離れた位置に配置されていることから、冷却液循環流路とベアリングとの間において熱伝導が十分に行われなかった。すなわち、冷却液循環流路に循環する冷却液では、シャフトを軸支するベアリングに発生した熱を適切に受熱することができなかった。

本開示は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、モータの発熱に対する冷却液の冷却効率を担保しつつ、軸受の発熱に対する冷却液の冷却効率を高めることにある。

上記の目的を達成するために、第１の開示は、ポンプの冷却液循環構造であって、モータと、モータの駆動により回転可能なシャフトと、シャフトを支持する少なくとも１つの軸受と、モータ、シャフト、および、軸受を収容するケーシング体と、を備えている。ケーシング体には、モータおよび軸受を冷却するための冷却液を、モータおよび軸受の周囲に循環させる冷却液循環流路が設けられている。ケーシング体は、軸受に外嵌された状態で軸受を支持するように構成された軸受ケーシングを含む。そして、軸受ケーシングには、冷却液循環流路から軸受が位置する側に向かって凹陥状に形成され、冷却液循環流路から分岐する少なくとも１つの分岐流路が設けられている。

第１の開示において、軸受ケーシングには、冷却液循環流路から軸受が位置する側に向かって凹陥状に形成され、冷却液循環流路から分岐する少なくとも１つの分岐流路が設けられている。かかる構成により、冷却液循環流路に循環する冷却液の一部が分岐流路に向かって流れ込むようになる。分岐流路に流れ込んだ冷却液は、冷却液循環流路から軸受が位置する側に向かって流れ込む。その結果、分岐流路に流れ込んだ冷却液は、軸受に発生した熱を、分岐流路内の軸受近傍において効率よく受熱する。すなわち、分岐流路により、冷却液が流れる位置と軸受との距離が相対的に縮まることから、分岐流路に流れる冷却液と軸受との間において熱伝導が十分に行われるようになり、軸受に発生した熱に対する冷却液の冷却効率が高められる。一方、冷却液循環流路から分岐流路に流れ込んだ冷却液の一部は、分岐流路内で対流した後に、分岐流路から冷却液循環流路に向かって再び合流する。このため、冷却液循環流路に循環する冷却液の流量は減少しない。その結果、モータの発熱に対する冷却液の冷却効率が担保される。したがって、第１の開示では、モータの発熱に対する冷却液の冷却効率を担保しつつ、軸受の発熱に対する冷却液の冷却効率を高めることができる。

第２の開示は、第１の開示において、分岐流路は、縦断面視の流路幅が、軸受が位置する側から冷却液循環流路に向かって大きくなるように構成されている。

この第２の開示では、分岐流路における縦断面視の流路幅が、軸受が位置する側から冷却液循環流路に向かって大きくなることから、冷却液の一部が、冷却液循環流路から分岐流路に流れ込みやすくなる。また、冷却液循環流路から分岐流路に流れ込んだ冷却液の一部が、分岐流路内で対流した後に、分岐流路から冷却液循環流路に向かって再び合流しやすくなる。このように、第２の開示では、分岐流路における冷却液の循環効率を高めることができる。

第３の開示は、第１または第２の開示において、分岐流路は、横断面視の流路幅が、軸受が位置する側から冷却液循環流路に向かって大きくなるように構成されている。

この第３の開示では、分岐流路における横断面視の流路幅が、軸受が位置する側から冷却液循環流路に向かって大きくなることから、冷却液の一部が、冷却液循環流路から分岐流路に流れ込みやすくなる。また、冷却液循環流路から分岐流路に流れ込んだ冷却液の一部が、分岐流路内で対流した後に、分岐流路から冷却液循環流路に向かって再び合流しやすくなる。このように、第３の開示では、分岐流路における冷却液の循環効率を高めることができる。

第４の開示は、第１～第３のいずれか１つの開示において、分岐流路は複数設けられており、複数の分岐流路は、互いに独立した非連通状態となっている。

この第４の開示では、複数の分岐流路に冷却液が流れ込むことにより、軸受の発熱に対する冷却液の冷却効率を高めることができる。また、複数の分岐流路が互いに独立した非連通状態となっていることから、冷却液循環流路から分岐流路に流れ込んだ冷却液の一部が分岐流路内で対流し続けることなく、分岐流路から冷却液循環流路に向かってすみやかに流れ出るようになる。その結果、冷却液循環流路に循環する冷却液の流量が減少せず、モータの発熱に対する冷却液の冷却効率を担保することができる。

第５の開示は、第１～第３のいずれか１つの開示において、分岐流路は複数設けられており、複数の分岐流路は、軸受ケーシングの周方向に間隔をあけて配置されている。そして、軸受ケーシングには、軸受の近傍に位置する内周寄りに配置され、互いに隣り合う分岐流路同士を連通させる内周流路が設けられている。

この第５の開示では、複数の分岐流路に冷却液が流れ込むことにより、軸受の発熱に対する冷却液の冷却効率を高めることができる。また、分岐流路に流れ込んだ冷却液は、軸受ケーシングにおいて軸受の近傍に位置する内周寄りに配置される内周流路にも流れ込むようになる。すなわち、軸受の近傍に流れる冷却液の表面積が相対的に増加する。その結果、軸受の発熱に対する冷却液の冷却効率をより一層高めることができる。

第６の開示は、第１の開示において、前記軸受は、前記モータよりも上方において前記シャフトを支持する上部軸受を含んでいる。

第７の開示は、第１の開示において、前記軸受は、前記モータよりも下方において前記シャフトを支持する下部軸受を含み、前記下部軸受を支持する軸受ケーシングには該軸受ケーシングを上下に貫通し前記冷却液循環流路の一部を形成する貫通孔が形成されており、該貫通孔の側面に前記分岐流路が形成されている。

この第７の開示では、軸受ケーシングに、冷却液循環流路の一部を形成する貫通孔と、分岐流路との両方が形成されているため、ポンプの冷却液循環構造を、少ない部品点数によって実現できる。

以上説明したように、本開示によると、モータの発熱に対する冷却液の冷却効率を担保しつつ、軸受の発熱に対する冷却液の冷却効率を高めることができる。

図１は、本開示の実施形態に係るポンプの冷却液循環構造を適用した水中ポンプの縦断面図である。 図２は、ポンプの冷却液循環構造における内部構造の一部を概略的に示した斜視図である。 図３は、第１軸受ケーシングの構成を例示する平面図である。 図４は、ポンプの冷却液循環構造の、第２軸受ケーシングの第２分岐流路が位置する箇所の断面構成を例示する横断面図である。 図５は、ポンプの冷却液循環構造の下部を拡大して示した部分拡大断面図である。 図６は、ポンプの冷却液循環構造の、水位検知部が位置する箇所の断面構造を例示する縦断面図である。 図７は、ポンプの冷却液循環構造の、第１分岐流路における冷却液の流れを概略的に示した部分拡大断面図である。 図８は、本開示の実施形態の変形例１を示す図７相当図である。 図９は、本開示の実施形態の変形例２を示す図３相当図である。

以下、本開示の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本開示、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

（水中ポンプ）
図１は、本開示の実施形態に係るポンプの冷却液循環構造１０を適用した水中ポンプ１の縦断面構造を示している。この水中ポンプ１は、例えば下水道における揚水ポンプとして利用可能である。水中ポンプ１は、ポンプ部２およびポンプの冷却液循環構造１０を備えている。ポンプの冷却液循環構造１０は、ポンプ部２よりも上側に配置されている。

（ポンプ部）
図１に示すように、ポンプ部２は、シャフト１２の下端に取り付けられた羽根車３と、羽根車３を収容するポンプケーシング４と、を備えている。この水中ポンプ１は、遠心式の羽根車３を備えた遠心ポンプである。なお、羽根車３は、図例に限らず、各種の形式の羽根車を採用することができる。

ポンプケーシング４は、その内部に羽根車３を収容する渦形室５を有している。渦形室５は、ポンプケーシング４の底部に開口する吸込口４ａに連通している。渦形室５はまた、ポンプケーシング４の側方に突出する排出口４ｂに連通している。排出口４ｂは、図示省略の排出管に連結される。

ポンプケーシング４の上端は開口している。ポンプケーシング４における上端開口の周縁部は、後述する下側ケーシング２４の下端部に固定されている。

（ポンプの冷却液循環構造）
図１に示すように、ポンプの冷却液循環構造１０は、主に、モータ１１、シャフト１２、第１軸受１３、第２軸受１４、および、ケーシング体２０により構成されている。

（モータおよびシャフト）
モータ１１は、ステータ１１ａおよびロータ１１ｂを有している。ロータ１１ｂには、シャフト１２が一体に設けられている。シャフト１２は、上下方向に沿って延びている。シャフト１２の下端部は、ケーシング体２０の下部（後述する隔壁部２５およびボトムカバー２６）よりも下方に位置している。シャフト１２は、第１軸受１３および第２軸受１４により回転自在に軸支されている。

（第１軸受）
第１軸受１３（軸受）は、例えば２つのベアリングにより構成されている。第１軸受１３は、シャフト１２の、モータ１１よりも下方に位置する中途部に取り付けられている。第１軸受１３は、シャフト１２の下端部付近を回転自在に軸支している。

（第２軸受）
第２軸受１４（軸受）は、例えば１つのベアリングにより構成されている。第２軸受１４は、シャフト１２の上端部に取り付けられている。第２軸受１４は、シャフト１２の上端部を回転自在に軸支している。

（ケーシング体）
図１に示すように、ケーシング体２０は、主に、モータケーシング２１、アウターケーシング２２、第１軸受ケーシング２３、下側ケーシング２４、隔壁部２５、ボトムカバー２６、第２軸受ケーシング２７、モーターカバー２８、および、ヘッドカバー２９により構成されている。

（モータケーシング）
図１に示すように、モータケーシング２１は、長手方向が上下方向に沿って延びる略円筒状を有している。モータケーシング２１の上端部および下端部は、上下方向に開口している。モータケーシング２１の内部には、モータ１１およびシャフト１２が格納されている。

図５にも示すように、モータケーシング２１の下端部には、複数の往路用貫通孔３１および複数の復路用貫通孔３２が形成されている。本実施形態では、２つの往路用貫通孔３１および２つの復路用貫通孔３２がモータケーシング２１の下端部に設けられている。なお、図１および図５では、一方の往路用貫通孔３１および一方の復路用貫通孔３２のみを示しており、他方の往路用貫通孔３１および他方の復路用貫通孔３２の図示を省略している。

各往路用貫通孔３１および各復路用貫通孔３２は、モータケーシング２１の外周面よりも径方向外側に位置している。各往路用貫通孔３１は、後述する往路用流路７１の一部として機能する。各復路用貫通孔３２は、後述する復路用流路７２の一部として機能する。

（リブ）
図４に示すように、モータケーシング２１の外周面には、リブ３３ａ～３３ｄが設けられている。リブ３３ａおよびリブ３３ｂと、リブ３３ｃおよびリブ３３ｄとは、シャフト１２を挟んで互いに対向している。リブ３３ａ～３３ｄの各々は、モータケーシング２１の径方向外側に向かって突出している。リブ３３ａ～３３ｄの各々は、上下方向に沿って略板状に形成されていて、モータケーシング２１の下端部から上端部に亘って延びている（図１および図２参照）。

リブ３３ａ，３３ｂは、モータケーシング２１の外周面において図４の紙面下側に配置されている。リブ３３ａ，３３ｂは、モータケーシング２１の外周面の周方向において互いに間隔をあけて配置されている。

リブ３３ｃ，３３ｄは、モータケーシング２１の外周面において図４の紙面上側に配置されている。リブ３３ｃ，３３ｄは、モータケーシング２１の外周面の周方向において互いに間隔をあけて配置されている。

（アウターケーシング）
図１、図２、および、図４に示すように、アウターケーシング２２は、モータケーシング２１の外周面を囲むように配置されている。アウターケーシング２２は、モータケーシング２１の外周面の外方において所定の間隙をあけて配置されている。アウターケーシング２２は、長手方向が上下方向に沿って延びる略円筒状を有している。アウターケーシング２２の上端部および下端部は、上下方向に開口している。

（第１軸受ケーシング）
図１に示すように、第１軸受ケーシング２３（軸受ケーシング）は、モータケーシング２１の下端部に取り付けられている。第１軸受ケーシング２３は、第１軸受１３に外嵌された状態で第１軸受１３を支持するように構成されている。

図３に示すように、第１軸受ケーシング２３は、第１軸受１３を支持するための第１軸受支持部３４を有している。第１軸受支持部３４は、第１軸受１３の外周面を外方から囲むような円環形状を有している。

（連通流路）
図１、図３、および図５に示すように、第１軸受ケーシング２３は、複数の連通流路３５を有している。各連通流路３５は、第１軸受ケーシング２３の厚み方向（上下方向）に貫通している。

図３に示すように、複数の連通流路３５は、第１軸受ケーシング２３の外周寄りに配置されている。複数の連通流路３５は、第１軸受ケーシング２３の周方向において等間隔に配置されている。各連通流路３５は、第１軸受ケーシング２３の周方向に沿って延びる長孔状に形成されている。

複数の連通流路３５は、２つの往路用連通流路３５ａおよび２つの復路用連通流路３５ｂにより構成されている。図３の紙面上側および紙面下側に位置する２つの往路用連通流路３５ａは、後述する往路用流路７１の一部として機能する。図３の紙面左側および紙面右側に位置する２つの復路用連通流路３５ｂは、後述する復路用流路７２の一部として機能する。

（下側ケーシング）
図１および図５に示すように、下側ケーシング２４は、第１軸受ケーシング２３に取り付けられている。下側ケーシング２４は、第１軸受ケーシング２３よりもシャフト１２の下端部寄りに配置されている。下側ケーシング２４の下端部は開口している。下側ケーシング２４の下部中央には、後述の往路用流路７１と後述の復路用流路７２との境界に位置する略円形状の開口部３６が設けられている。

（隔壁部およびボトムカバー）
図１および図５に示すように、隔壁部２５は、下側ケーシング２４の下部に取り付けられている。ボトムカバー２６は、隔壁部２５に取り付けられている。隔壁部２５およびボトムカバー２６は、ポンプ部２とケーシング体２０とを隔てるように構成されている。

（循環羽根）
図１および図５に示すように、シャフト１２の下端部寄りの中途部には、循環羽根３７が取り付けられている。循環羽根３７は、下側ケーシング２４の開口部３６に位置している。すなわち、循環羽根３７は、後述する往路用流路７１と復路用流路７２との境界に位置している。循環羽根３７は、シャフト１２の回転に応じて回転するように構成されている。

循環羽根３７が回転すると、冷却液が、後述の第５流路８５から後述の第１流路８１に向かって強制的に流動する。その結果、図１および図５に示した太矢印のように、冷却液を、冷却液循環流路７０に沿って循環させることが可能となる。

（浸水溜まり室）
図１に示すように、ケーシング体２０には、浸水溜まり室３８が設けられている。図５および図６にも示すように、浸水溜まり室３８は、第１軸受ケーシング２３と下側ケーシング２４とにより囲まれた空間であって、モータが収容された空間とポンプ部２との間に配置されている。浸水溜まり室３８は、後述する冷却液循環流路７０と隔てられた状態となっている。浸水溜まり室３８は、冷却液循環流路７０（特に第５流路８５）からモータ１１側に向かって浸水が生じたときに、その浸水した液体を溜めるための空間として機能する。図６に示すように、浸水溜まり室３８には、浸水溜まり室３８に溜まった液体（水）の水位を検知するための水位検知部３９が設けられている。

（第２軸受ケーシング）
図１に示すように、第２軸受ケーシング２７（軸受ケーシング）は、モータケーシング２１の上端部に取り付けられている。第２軸受ケーシング２７は、第２軸受１４に外嵌された状態で第２軸受１４を支持するように構成されている。

図４に示すように、第２軸受ケーシング２７は、第２軸受１４を支持するための第２軸受支持部４０を有している。第２軸受支持部４０は、横断面視において、第２軸受１４の外周面を外方から囲むような円環状を有している。

図２および図４に示すように、第２軸受ケーシング２７は、複数（図示例では２つ）の中央壁部６２を有している。各中央壁部６２は、第２軸受ケーシング２７の内周側（第２軸受支持部４０が位置する側）から第２軸受ケーシング２７の径方向外側に向かって突出している。各中央壁部６２は、横断面視において略板状に形成されている。図４の紙面下側に位置する中央壁部６２は、平面視においてリブ３３ａとリブ３３ｂとの中間に位置するように配置されている。一方、図４の紙面上側に位置する中央壁部６２は、平面視においてリブ３３ｃとリブ３３ｄとの中間に位置するように配置されている。

（モーターカバーおよびヘッドカバー）
図１に示すように、第２軸受ケーシング２７の上端部には、モーターカバー２８が取り付けられている。モーターカバー２８の上端部には、ヘッドカバー２９が取り付けられている。第２軸受ケーシング２７、モーターカバー２８、および、ヘッドカバー２９により囲まれた空間には、モータ１１の駆動を制御するための駆動制御部１５が収納されている。第２軸受ケーシング２７には、モータ１１と駆動制御部１５とを電気的に接続するリード線（図示せず）を配線するための配線孔４１が設けられている。

（冷却液循環流路）
図１に示すように、ケーシング体２０には、冷却液循環流路７０が設けられている。冷却液循環流路７０は、ケーシング体２０の内部空間においてモータ１１、第１軸受１３、および、第２軸受１４を外方から囲む位置に配置されている。冷却液循環流路７０は、往路用流路７１と復路用流路７２とに分かれている。

冷却液循環流路７０には、モータ１１、第１軸受１３、および、第２軸受１４を冷却するための冷却液が循環する。この冷却液としては、例えば、水を主成分としかつ腐食防止用の添加剤を添加した冷却水が適している。なお、冷却液は、冷却水に限られず、冷却油であってもよい。

（往路用流路）
往路用流路７１は、後述する第１流路８１から第３流路８３に亘って連通する流路により構成されている。具体的に、往路用流路７１は、第１流路８１、第２流路８２、第１軸受ケーシング２３の往路用連通流路３５ａ、モータケーシング２１の往路用貫通孔３１、および、第３流路８３という順序で連通するように構成されている。

（復路用流路）
復路用流路７２は、後述する第４流路８４から第５流路８５に亘って連通する流路により構成されている。具体的に、復路用流路７２は、第４流路８４、モータケーシング２１の復路用貫通孔３２、第１軸受ケーシング２３の復路用連通流路３５ｂ、および、第５流路８５という順序で連通するように構成されている。

（第１流路）
図１，図５および図６に示すように、第１流路８１は、主に、下側ケーシング２４、隔壁部２５、およびボトムカバー２６により囲まれた空間として構成されている。第１流路８１は、冷却液が、循環羽根３７により第５流路８５から流れ込むように構成されている。具体的に、第１流路８１には、モータ１１の熱を吸収した高温の冷却液が第５流路８５から流れ込む。

第１流路８１は、ポンプケーシング４の渦形室５と上下方向に隣接している。このため、第１流路８１に流れ込んだ冷却液は、隔壁部２５およびボトムカバー２６を介して、渦形室５を流動する相対的に低い温度の液体と熱交換される。すなわち、冷却液循環流路７０に循環する冷却液は、第１流路８１で冷却される。このように、第１流路８１は、冷却液循環流路７０に循環する冷却液の熱交換室として機能する。

（第２流路）
図１，図５および図６に示すように、第２流路８２は、下側ケーシング２４の内部に設けられている。第２流路８２は、往路用流路７１の一部として機能する。第２流路８２は、第１流路８１と連通している。また、第２流路８２は、第１軸受ケーシング２３の往路用連通流路３５ａと連通している。

（第３流路）
図１，図５および図６に示すように、第３流路８３は、モータケーシング２１の外周面とアウターケーシング２２の内周面との間に設けられている。第３流路８３は、往路用流路７１の一部として機能する。

図４に示すように、本実施形態では、２つの第３流路８３が設けられている。一方の第３流路８３は、モータケーシング２１の外周面、アウターケーシング２２の内周面、リブ３３ａ、および、リブ３３ｂにより囲まれた空間である。他方の第３流路８３は、モータケーシング２１の外周面、アウターケーシング２２の内周面、リブ３３ｃ、および、リブ３３ｄにより囲まれた空間である。

（第４流路）
図４に示すように、第４流路８４は、モータケーシング２１の外周面とアウターケーシング２２の内周面との間に形成された空間において各第３流路８３を除外した空間として構成されている。各第４流路８４は、復路用流路７２の一部として機能する（図１，図５および図６を参照）。

本実施形態では、２つの第４流路８４が設けられている。一方の第４流路８４は、モータケーシング２１の外周面、アウターケーシング２２の内周面、リブ３３ａ、および、リブ３３ｃにより囲まれた空間である。他方の第４流路８４は、モータケーシング２１の外周面、アウターケーシング２２の内周面、リブ３３ｂ、および、リブ３３ｄにより囲まれた空間である。

（第５流路）
図１，図５および図６に示すように、第５流路８５は、下側ケーシング２４の内部に設けられている。第５流路８５は、復路用流路７２の一部として機能する。第５流路８５は、第１軸受ケーシング２３の復路用連通流路３５ｂと連通している。また、第５流路８５は、循環羽根３７を介して第１流路８１と連通している。

（第１分岐流路）
図１に示すように、第１軸受ケーシング２３には、複数の第１分岐流路５０（分岐流路）が設けられている。各第１分岐流路５０は、冷却液循環流路７０から分岐するように構成されている。

図３に示すように、本実施形態では、４つの第１分岐流路５０が設けられている。これらの第１分岐流路５０は、第１軸受ケーシング２３の周方向において等間隔に配置されている。複数の第１分岐流路５０は、互いに独立した非連通状態となっている。

図３の紙面上側および下側に位置する２つの第１分岐流路５０の各々は、各往路用連通流路３５ａと連通している。一方、図３の紙面左側および右側に位置する２つの第１分岐流路５０の各々は、各復路用連通流路３５ｂと連通している。

図１および図５に示すように、各第１分岐流路５０は、第１軸受ケーシング２３において、冷却液循環流路７０（各連通流路３５）から第１軸受１３が位置する側に向かって凹陥状に形成されている。なお、本実施形態では、縦断面視において、各第１分岐流路５０を構成する下側壁部５２の外周面と、上側壁部５３の外周面とが略面一となっている。

各第１分岐流路５０の奥側（第１軸受１３が位置する側）には、奥壁部５１が形成されている。奥壁部５１は、第１軸受支持部３４を挟んで第１軸受１３の近傍に位置している。奥壁部５１は、平面視において、第１軸受支持部３４の外周に沿うように略円弧状に形成されている（図３参照）。

図３および図７に示すように、冷却液は、冷却液循環流路７０から各第１分岐流路５０に向かって流れ込む。具体的に、冷却液は、第１軸受ケーシング２３の各連通流路３５から各第１分岐流路５０の開口に向かって流れ込む。該開口に流れ込んだ冷却液は、下側壁部５２に沿いながら奥壁部５１に向かって流れる。そして、冷却液は、奥壁部５１から上側壁部５３に沿いながら流れていき、再び第１分岐流路５０の開口に向かって流れる。このように、冷却液は、各第１分岐流路５０内で対流する。第１分岐流路５０の開口に戻ってきた冷却液は、再び各連通流路３５に流れ出る。なお、図３では、冷却液が循環する部分をドットハッチングにより明示している。

（第２分岐流路）
図１に示すように、第２軸受ケーシング２７には、複数の第２分岐流路６０（分岐流路）が設けられている。各第２分岐流路６０は、冷却液循環流路７０から分岐するように構成されている。各第２分岐流路６０は、第２軸受ケーシング２７において、冷却液循環流路７０から第２軸受１４が位置する側に向かって凹陥状に形成されている。

図４に示すように、本実施形態では、４つの第２分岐流路６０が設けられている。各第２分岐流路６０は、横断面視において、内壁同士の間隔（流路幅）が、第２軸受１４が位置する側から冷却液循環流路７０に向かって拡がるように構成されている。

各第２分岐流路６０の奥側（第２軸受１４が位置する側）には、奥壁部６１が形成されている。奥壁部６１は、第２軸受支持部４０を挟んで第２軸受１４の近傍に位置している。

図２および図４に示すように、一対の第２分岐流路６０は、中央壁部６２を隔てた状態で第２軸受ケーシング２７の周方向に並んでいる。図４の紙面下側に位置する一対の第２分岐流路６０と、図４の紙面上側に位置する一対の第２分岐流路６０とは、シャフト１２を挟んで互いに対向している。そして、各第２分岐流路６０は、第３流路８３および第４流路８４の各々と連通するように構成されている。

冷却液は、冷却液循環流路７０から第２分岐流路６０に向かって流れ込む。具体的に、図４に示すように、冷却液は、第３流路８３から第２分岐流路６０の開口に向かって流れ込み、中央壁部６２に沿いながら第２分岐流路６０の奥壁部６１に流れ込む。さらに、奥壁部６１に流れ込んだ冷却液は、中央壁部６２と対向する内壁に沿いながら奥壁部６１から第２分岐流路６０の開口に向かって流れ出る。すなわち、冷却液は、第２分岐流路６０内で対流する。そして、第２分岐流路６０の開口に流れ出た冷却液は、第４流路８４（復路用流路７２）に向かってに流れ出る。なお、図４では、冷却液が循環する部分をドットハッチングにより明示している。

［実施形態の作用効果］
図７に示すように、第１軸受ケーシング２３（軸受ケーシング）には、冷却液循環流路７０から第１軸受１３が位置する側に向かって凹陥状に形成され、冷却液循環流路７０から分岐する第１分岐流路５０が設けられている。かかる構成により、図７において冷却液の流れを模式的に示した矢印のように、冷却液循環流路７０に循環する冷却液の一部が、第１分岐流路５０に向かって流れ込むようになる。第１分岐流路５０に流れ込んだ冷却液は、冷却液循環流路７０の一部である連通流路３５から第１軸受１３が位置する側に向かって流れ込む。その結果、第１分岐流路５０に流れ込んだ冷却液は、第１軸受１３に発生した熱を、第１分岐流路５０内における第１軸受１３の近傍において効率よく受熱する。すなわち、第１分岐流路５０を設けたことにより、冷却液が流れる位置と第１軸受１３との距離が相対的に縮まることから、第１分岐流路５０に流れる冷却液と第１軸受１３との間において熱伝導が十分に行われるようになり、第１軸受１３に発生した熱に対する冷却液の冷却効率が高められる。一方、冷却液循環流路７０から第１分岐流路５０に流れ込んだ冷却液の一部は、第１分岐流路５０内で対流した後に、第１分岐流路５０から冷却液循環流路７０に向かって再び合流する。このため、冷却液循環流路７０に循環する冷却液（特に第３流路８３、第４流路８４を流れる冷却液）の流量は減少しない。その結果、モータ１１の発熱に対する冷却液の冷却効率が担保される。したがって、本開示の実施形態に係るポンプの冷却液循環構造１０では、モータ１１の発熱に対する冷却液の冷却効率を担保しつつ、第１軸受１３の発熱に対する冷却液の冷却効率を高めることができる。また、本開示の実施形態に係るポンプの冷却液循環構造１０では、第１分岐流路５０の構造が比較的簡易であることから、製作性にも優れている。

また、第２軸受ケーシング２７に設けられた第２分岐流路６０についても、第１分岐流路５０と同様の構成を有することから、モータ１１の発熱に対する冷却液の冷却効率を担保しつつ、第２軸受１４の発熱に対する冷却液の冷却効率を高めることができる。

また、第１分岐流路５０は、縦断面視の流路幅が、第１軸受１３が位置する側から冷却液循環流路７０に向かって大きくなるように構成されている。かかる構成により、冷却液の一部が、冷却液循環流路７０から第１分岐流路５０に流れ込みやすくなる。また、冷却液循環流路７０から第１分岐流路５０に流れ込んだ冷却液の一部が、第１分岐流路５０内で対流した後に、第１分岐流路５０から冷却液循環流路７０に向かって再び合流しやすくなる。したがって、第１分岐流路５０における冷却液の循環効率を高めることができる。また、第２分岐流路６０についても、縦断面視の流路幅が、第２軸受１４が位置する側から冷却液循環流路７０に向かって大きくなるように構成されていることから、第２分岐流路６０における冷却液の循環効率を高めることができる。

また、複数の第１分岐流路５０は、互いに独立した非連通状態となっている。かかる構成により、複数の第１分岐流路５０に冷却液が流れ込むことにより、第１軸受１３の発熱に対する冷却液の冷却効率を高めることができる。また、複数の第１分岐流路５０が互いに独立した非連通状態となっていることから、冷却液循環流路７０から第１分岐流路５０に流れ込んだ冷却液の一部が、第３流路８３、第４流路８４を通過せずに第１分岐流路５０の連通部を通って循環することなく、第１分岐流路５０から冷却液循環流路７０に向かってすみやかに流れ出るようになる。その結果、冷却液循環流路７０（特に第３流路８３、第４流路８４）に循環する冷却液の流量が減少せず、モータ１１の発熱に対する冷却液の冷却効率を担保することができる。

一方、図４に示すように、第２分岐流路６０は、横断面視の流路幅が、第２軸受１４が位置する側から冷却液循環流路７０に向かって大きくなるように構成されている。かかる構成により、冷却液の一部が、冷却液循環流路７０から第２分岐流路６０に流れ込みやすくなる。また、冷却液循環流路７０から第２分岐流路６０に流れ込んだ冷却液の一部は、第２分岐流路６０内で対流した後に、第２分岐流路６０から冷却液循環流路７０に向かって再び合流しやすくなる。したがって、第２分岐流路６０における冷却液の循環効率を高めることができる。

［実施形態の変形例１］
上記実施形態では、縦断面視において、各第１分岐流路５０を構成する下側壁部５２の外周面と、上側壁部５３の外周面とが略面一となる形態（例えば図５および図７参照）を示したが、この形態に限られない。すなわち、縦断面視において、下側壁部５２の外周面と上側壁部５３の外周面とが面一でなくてもよい。

例えば、図８の変形例１に示すように、往路用連通流路３５ａと連通する第１分岐流路５０では、上側壁部５３の外周面が、下側壁部５２の外周面よりも第１軸受ケーシング２３の径方向外側（図８の紙面左側）に向かって突出するように構成されている。かかる構成により、往路用連通流路３５ａの上部の流路幅が、往路用連通流路３５ａの下部の流路幅よりも狭くなる。このため、第２流路８２から第３流路８３に向かう冷却液の流速を高めることができる。また、第２流路８２に流れる冷却液の流速と、第３流路８３に流れる冷却液の流速との間に差が生じることにより、第２流路８２から第３流路８３に向かう冷却液の一部が、第１分岐流路５０に向かって流れ込みやすくなる。したがって、この変形例では、往路用連通流路３５ａから第１分岐流路５０に向かう冷却液の流れを促進することができる。

［実施形態の変形例２］
上記実施形態では、複数の第１分岐流路５０が互いに独立した非連通状態となる形態（図３参照）を示したが、この形態に限られない。例えば、図９に示した変形例２のように、互いに隣り合う第１分岐流路５０，５０同士を連通させてもよい。具体的に、変形例２の第１軸受ケーシング２３では、内周流路５４が設けられている。内周流路５４は、第１軸受ケーシング２３において第１軸受１３の近傍に位置する内周寄りに配置されている。そして、内周流路５４は、互いに隣り合う第１分岐流路５０，５０同士を連通させるように構成されている。

このような変形例では、第１分岐流路５０，５０に流れ込んだ冷却液が、第１軸受１３の近傍に位置する内周流路５４にも流れ込むようになる。すなわち、第１軸受１３の近傍に流れる冷却液の表面積が相対的に増加する。その結果、第１軸受１３の発熱に対する冷却液の冷却効率をより一層高めることができる。

［その他の実施形態］
上記実施形態では、複数の第１分岐流路５０を設けた形態を示したが、この形態に限られない。すなわち、少なくとも１つの第１分岐流路５０が第１軸受ケーシング２３に設けられていれば、上述した実施形態の作用効果を得ることができる。かかる場合において、熱交換室として機能する第１流路８１において冷却された冷却液が往路用流路７１に循環することに鑑みれば、１つの第１分岐流路５０を往路用流路７１に連通させた形態の方が、１つの第１分岐流路５０を復路用流路７２に連通させた形態よりも、第１軸受１３の発熱に対する冷却液の冷却効率を高めるという点において有利となる。

上記実施形態では、第１分岐流路５０における縦断面視の流路幅が、第１軸受１３が位置する側から冷却液循環流路７０に向かって大きくなる形態を示したが、この形態に限られない。例えば、第１分岐流路５０における縦断面視の流路幅が、第１軸受１３が位置する側から冷却液循環流路７０に向かって一定の大きさとなるように構成してもよい。第２分岐流路６０についても同様である。

以上、本開示についての実施形態を説明したが、本開示は上述の実施形態のみに限定されず、本開示の範囲内で種々の変更が可能である。

本開示は、例えば下水道の揚水ポンプ（水中ポンプ）に適用されるポンプの冷却液循環構造として産業上の利用が可能である。

１：水中ポンプ
１０：冷却液循環構造
１１：モータ
１２：シャフト
１３：第１軸受（軸受、下部軸受）
１４：第２軸受（軸受、上部軸受）
２０：ケーシング体
２１：モータケーシング
２２：アウターケーシング
２３：第１軸受ケーシング（軸受ケーシング）
２４：下側ケーシング
２５：隔壁部
２６：ボトムカバー
２７：第２軸受ケーシング（軸受ケーシング）
２８：モーターカバー
２９：ヘッドカバー
３１：往路用貫通孔
３２：復路用貫通孔
３３ａ～３３ｄ：リブ
３４：第１軸受支持部
３５：連通流路（貫通孔）
３７：循環羽根
４０：第２軸受支持部
５０：第１分岐流路（分岐流路）
５４：内周流路
６０：第２分岐流路（分岐流路）
７０：冷却液循環流路
７１：往路用流路
７２：復路用流路
８１：第１流路
８２：第２流路
８３：第３流路
８４：第４流路
８５：第５流路

Claims (7)

1. モータと、
   前記モータの駆動により回転可能なシャフトと、
   前記シャフトを支持する少なくとも１つの軸受と、
   前記モータ、前記シャフト、および、前記軸受を収容するケーシング体と、を備え、
   前記ケーシング体には、前記モータおよび前記軸受を冷却するための冷却液を、前記モータおよび前記軸受の周囲に循環させる冷却液循環流路が設けられており、
   前記ケーシング体は、前記軸受に外嵌された状態で前記軸受を支持するように構成された軸受ケーシングを含み、
   前記軸受ケーシングには、前記冷却液循環流路から前記軸受が位置する側に向かって凹陥状に形成され、前記冷却液循環流路から分岐する少なくとも１つの分岐流路が設けられている、ポンプの冷却液循環構造。
2. 請求項１に記載のポンプの冷却液循環構造において、
   前記分岐流路は、縦断面視の流路幅が、前記軸受が位置する側から前記冷却液循環流路に向かって大きくなるように構成されている、ポンプの冷却液循環構造。
3. 請求項１または２に記載のポンプの冷却液循環構造において、
   前記分岐流路は、横断面視の流路幅が、前記軸受が位置する側から前記冷却液循環流路に向かって大きくなるように構成されている、ポンプの冷却液循環構造。
4. 請求項１～３のいずれか１項に記載のポンプの冷却液循環構造において、
   前記分岐流路は複数設けられており、
   前記複数の分岐流路は、互いに独立した非連通状態となっている、ポンプの冷却液循環構造。
5. 請求項１～３のいずれか１項に記載のポンプの冷却液循環構造において、
   前記分岐流路は複数設けられており、
   前記複数の分岐流路は、前記軸受ケーシングの周方向に間隔をあけて配置されており、
   前記軸受ケーシングには、前記軸受の近傍に位置する内周寄りに配置され、互いに隣り合う前記分岐流路同士を連通させる内周流路が設けられている、ポンプの冷却液循環構造。
6. 請求項１に記載のポンプの冷却液循環構造において、
   前記軸受は、前記モータよりも上方において前記シャフトを支持する上部軸受を含んでいる、ポンプの冷却液循環構造。
7. 請求項１に記載のポンプの冷却液循環構造において、
   前記軸受は、前記モータよりも下方において前記シャフトを支持する下部軸受を含み、
   前記下部軸受を支持する軸受ケーシングには該軸受ケーシングを上下に貫通し前記冷却液循環流路の一部を形成する貫通孔が形成されており、該貫通孔の側面に前記分岐流路が形成されている、ポンプの冷却液循環構造。
   

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