JPH07189980A - 乾式水中モータポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 乾式水中モータポンプにおいて、均等かつ効
率のよい奪熱により蓄熱を抑え、電動機６の高温化を防
止するとともに、電動機６内への侵水を防止する。 【構成】 乾式水中モータポンプの回転軸７にフアン２
６を取付け、このフアン２６の回転により空間５内の空
気を強制循環させる。つまり、空間部５ａの空気をロー
タ９に形成した複数の第１通気路２４に送り込んで空間
部５ｂに吐出させ、空間部５ｂの空気を回転軸７の横孔
２５Ｂ，２５Ｂから吸い込んで、盲貫孔２５Ａを上昇さ
せて空間部５ａに吐出して、ロータ９および回転軸７の
発熱を全長にわたって均等に奪熱するとともに、空気の
循環流は、空間５に配置された冷却管２７内を導通して
いる冷却水Ｗとの熱交換によって冷却し、冷却水Ｗと熱
交換された熱量を冷却水Ｗにより電動機モ６の外部に持
ち去るようにしてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電動機によって羽根車
を回転駆動する乾式水中モータポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】電動機によって羽根車を回転駆動する水
中モータポンプは、水封式、油封式、乾式の３種類に大
別される。水封式は電動機のステータやロータのまわり
に水が封入され、油封式はステータやロータのまわりに
油が封入されているのに対し、乾式はステータやロータ
のまわりが空気層、つまり空間になっていて本質的には
陸用モータと同じ構造になっている。これらの水中モー
タポンプにおいて、発熱源である電動機のステータのコ
イルやロータのコイルでの発熱は、水封式や油封式では
水や油を奪熱媒体として良好に奪熱しモータフレームか
ら放熱される。しかし、乾式においては、水や油と比較
して熱伝達特性に劣る空気に奪熱媒体としての作用を委
ねなければならないので、水封式や油封式のような良好
な奪熱を期待できない。したがって、蓄熱により電動機
が高温化し電動機に種々の悪影響をおよぼす要因にな
る。

【０００３】そこで、電動機の回転軸に揚水の通過が可
能な軸方向の貫通路を形成し、貫通路を通過する揚水に
奪熱媒体としての機能をもたせることで蓄熱を抑え、電
動機の冷却を図るようにした構造、つまり中空回転軸に
よる冷却構造、あるいはヒートパイプを採用した冷却構
造などが提案されている。

【０００４】しかし、前者の中空回転軸による冷却構造
では、奪熱媒体として貫通路を通過した揚水を電動機の
外部に吐出しなければならないので、貫通路の出口が開
口している回転軸の上端部を電動機の上側に露出させる
必要がある。そのため、回転軸と電動機との取り合せ部
分に余分なシール装置を設けなければならず、このシー
ル装置のシール性劣化により電動機内に侵水する虞れが
ある。また、後者のヒートパイプを採用した冷却構造で
は、冷却部分の位置が下側に偏るので、均等な冷却が妨
げられ、冷却効率が悪い欠点を有している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、揚水の通過が可能な軸方向の貫通路を形成した中
空回転軸による冷却構造では、回転軸と電動機との取り
合せ部分に余分なシール装置を設けなければならず、シ
ール装置のシール性劣化により電動機内に侵水する虞れ
があり、ヒートパイプを採用した冷却構造では、冷却部
分の位置が下側に偏るので、冷却効率が悪いなどの点で
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、揚水路内に配
備されるハウジングで囲まれた空間に電動機が設置さ
れ、この電動機の回転軸に羽根車が取付けられ、この羽
根車の回転により吸い込まれた水が前記揚水路を経て吐
出される乾式水中モータポンプにおいて、前記電動機の
ロータとステータの少なくともいずれか一方および前記
回転軸のそれぞれに、前記空間における前記ロータの軸
方向両側に存在する空間部を互いに連通させる通気路を
形成し、前記回転軸に前記空間内の空気を前記通気路を
介して強制循環させるフアンが設けられ、冷媒を導通さ
せる冷却管が前記空間部に配置されていることを特徴と
し、均等かつ効率のよい奪熱により蓄熱を抑え、電動機
の高温化を防止するとともに、電動機内への侵水を防止
する目的を達成した。

【０００７】

【作用】本発明によれば、電動機の運転により羽根車を
回転させることで、羽根車に吸い込まれて背面側に吐出
された揚水は揚水路を上昇する。一方、回転軸とともに
フアンが回転して空間内の空気を通気路を介して強制循
環させる。たとえば、ロータの軸方向一側の空間部の空
気をロータに形成した通気路に送り込んでロータの軸方
向他側に存在する空間部に吐出させ、この空間部の空気
を回転軸に形成した通気路に吸い込んでロータの軸方向
他側の空間部に吐出する循環流を発生させる。これによ
り、ロータおよび回転軸の発熱、つまり電動機の発熱を
全長にわたって均等に奪熱することができる。他方、空
気の循環流は冷却管内を導通している冷媒との熱交換に
よって冷却されるので、空気による前記奪熱が促進され
るとともに、冷媒と熱交換された熱量は冷媒により電動
機の外部に持ち去られる。したがって、電動機の蓄熱を
抑えて高温化を防止できる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は本発明に係る乾式水中モータポンプの縦
断面図である。同図において、乾式水中モータポンプ
（以下、単にポンプという）３は、コラム１内周の揚水
路２に設置される。

【０００９】ポンプ３は、縦型円筒状に組み立てられた
ハウジング４と、このハウジング４で囲まれた空間５に
設置された電動機６と、電動機６の回転軸７の先端部
（下端部）に取付けられた羽根車８などを備えている。
電動機６は、回転軸７と、この回転軸７が固着されたロ
ータ９と、ロータ９の周囲に配備されたステータ１０と
を有しており、ロータ９およびステータ１０が円筒状の
モータフレーム１１に収納されている。また、前記空間
５は、ロータ９の軸方向上側に存在する空間部５ａと、
軸方向下側に存在する空間部５ｂとを備えている。

【００１０】ハウジング４は、モータフレーム１１と、
モータフレーム１１の上端部に、透孔１２ａを形成した
上部隔壁１２を介して連結された蓋部材１３と、この蓋
部材１３の上端開口を塞いでいる上蓋１４と、モータフ
レーム１１の下端部に下部隔壁１５を介して連結された
ケーシング１６などを具備している。そして、ケーシン
グ１６の外周を取り囲む吸込ケーシング１８がコラム１
の下端開口に挿入して取付けられているとともに、羽根
車８の下流側にケーシング１６と吸込ケーシング１８を
橋絡するガイドベーン１７が放射状に配設されている。
また、羽根車８のボス部１９にキャップ２０が装着さ
れ、回転軸７は上部隔壁１２に設けられた軸受２１と下
部隔壁１５に設けられた軸受２２とによって回転自在に
支持されている。そして、メカニカルシール２３によっ
て支持されることで、電動機６内への侵水を防止してい
る。

【００１１】一方、ロータ９の軸方向を貫通して空間部
５ａと空間部５ｂとを互いに連通させる複数の第１通気
路２４が形成され、回転軸７に空間部５ａと蓋部材１３
内の空間部１３ａとを互いに連通させる第２通気路２５
が形成されている。また、回転軸７におけるロータ９の
直上位置に空間５内の空気を強制循環させるフアン２６
（図２参照）が取付けられている。他方、空間５におけ
る空間部５ａと蓋部材１３内の空間部１３ａのそれぞれ
に、冷却水（冷媒）Ｗを導通させる冷却管２７が配置さ
れている。そして、第２通気路２５は、回転軸７の上端
から空間部５ｂに対応する位置にかけて形成した盲貫孔
２５Ａと、この盲貫孔２５Ａと空間部５ｂを連通させる
横孔２５Ｂ，２５Ｂを備えた構造になっており、盲貫孔
２５Ａの上端開口は空間部５ａに臨んでいる。

【００１２】前記構成において、電動機６に通電するこ
とによりロータ９および回転軸７が回転し、回転軸７と
ともに羽根車８が回転する。これにより、吸込ケーシン
グ１８から吸い込まれた水がガイドベーン１７により整
流された後、揚水路２を上向きに流れて図外の吐出口よ
り吐出される。

【００１３】一方、回転軸７とともにフアン２６が回転
して空間５内の空気を、第１通気路２４および第２通気
路２５を介して強制循環させる。たとえば、矢印ａで示
すように、空間部５ａの空気をロータ９に形成した複数
の第１通気路２４に送り込んで空間部５ｂに吐出させ、
空間部５ｂの空気を矢印ｂで示すように、回転軸７に形
成した第２通気路２５に吸い込んで蓋部材１３の空間部
１３ａに吐出し、ここから上部隔壁１２の透孔１２ａを
通して空間部５ａに移行させる循環流を発生させる。つ
まり、横孔２５Ｂ，２５Ｂから空気を吸い込み、盲貫孔
２５Ａを上昇させて空間部１３ａに吐出する。勿論、反
対方向の流れで循環させてもよい。これにより、ロータ
９および回転軸７の発熱、つまり電動機６の発熱を全長
にわたって均等に奪熱することができる。空気の循環流
は、空間部５ａに配置された冷却管２７内を導通してい
る冷却水Ｗとの熱交換によって冷却されるので、第１通
気路２４および第２通気路２５通過時の奪熱が促進され
る。また、冷却水Ｗと熱交換された熱量は冷却水Ｗによ
り電動機６の外部に持ち去られる。他方、蓋部材１３の
空間部１３ａに配置された冷却管２７内を導通している
冷却水Ｗによっても、空間部５ａと同様の熱交換によっ
て空気の循環流が冷却され、空気の循環流は、冷却管内
を導通している冷却水Ｗとの熱交換によって冷却され、
第１通気路２４および第２通気路２５通過時の奪熱を促
進する。ここでも、冷却水Ｗと熱交換された熱量は冷却
水Ｗにより電動機６の外部に持ち去られる。したがっ
て、電動機６の蓄熱を抑えて高温化を防止することがで
きる。しかも、回転軸７と電動機６との取り合せ部分に
余分なシール装置を設ける必要がないので、電動機６内
への侵水を回避することもできる。

【００１４】なお、前記実施例では、ロータ９に第１通
気路２４を形成し、回転軸７に第２通気路２５を形成し
た構造で説明しているが、ステータ１０に第１通気路２
４を形成し、回転軸７に第２通気路２５を形成した構造
あるいはロータ９に第１通気路２４を形成し、回転軸７
に第２通気路２５を形成しかつステータ１０に第３通気
路を形成した構造であってもよい。

【００１５】

【発明の効果】本発明によれば、電動機のステータやロ
ータのまわりが空気層になっている乾式水中モータポン
プにおいても、空間内の空気は回転軸に設けられたフア
ンにより通気路を介して強制循環されて均等かつ効率よ
く奪熱するとともに、空気の循環流は冷却管内を導通し
ている冷媒との熱交換によって冷却されるので、通気路
通過時の奪熱が促進される。また、冷媒と熱交換された
熱量は冷媒とともに電動機の外部に持ち去られる。した
がって、電動機の蓄熱を抑えて高温化を防止することが
できる。しかも、回転軸と電動機との取り合せ部分に余
分なシール装置を設ける必要がないので、電動機内への
侵水を回避することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る乾式水中モータポンプの一実施例
を示す縦断面図である。

【図２】フアンの一例を示す拡大平面面図である。

【符号の説明】

２ 揚水路 ４ ハウジング ５ 空間 ５ａ ロータの軸方向一側の空間部 ５ｂ ロータの軸方向他側の空間部 ６ 電動機 ７ 回転軸 ８ 羽根車 ９ ロータ １０ ステータ １３ａ ロータの軸方向一側の空間部 ２４ 第１通気路（ロータに形成した通気路） ２５ 第２通気路（回転軸に形成した通気路） ２６ フアン ２７ 冷却管

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 揚水路内に配備されるハウジングで囲ま
   れた空間に電動機が設置され、この電動機の回転軸に羽
   根車が取付けられ、この羽根車の回転により吸い込まれ
   た水が前記揚水路を経て吐出される乾式水中モータポン
   プにおいて、前記電動機のロータとステータの少なくと
   もいずれか一方および前記回転軸のそれぞれに、前記空
   間における前記ロータの軸方向両側に存在する空間部を
   互いに連通させる通気路を形成し、前記回転軸に前記空
   間内の空気を前記通気路を介して強制循環させるフアン
   が設けられ、冷媒を導通させる冷却管が前記空間部に配
   置されていることを特徴とする乾式水中モータポンプ。