JPH07189981A - 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、空間５内に空気よりも熱伝導率の大きい不
活性ガスを封入し、この不活性ガスをフアン２６の回転
により空間５内で強制循環させる。つまり、空間部５ａ
の不活性ガスをロータ９に形成した複数の第１通気路２
４に送り込んで空間部５ｂに吐出させ、空間部５ｂの不
活性ガスを回転軸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、不活性ガスからモータフレーム１１
に速やかに熱を伝達して、その表面から放熱させるよう
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（熱伝導率）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、乾式水中モータポンプでは、熱伝導率に劣る空気
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。ま
た、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、前記空間に空気よりも熱伝導率の大きい気体を
封入するとともに、前記回転軸に前記空間内の熱伝導率
の大きい気体を前記通気路を介して強制循環させるフア
ンが設けられていることを特徴とし、均等かつ効率のよ
い奪熱により電動機の蓄熱を抑え、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に封入されている空気よりも熱
伝導率の大きい気体を、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、この空間部の熱伝導率の
大きい気体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して熱伝導率の
大きい気体に蓄熱し、この熱伝導率の大きい気体からハ
ウジングに速やかに熱を伝達してハウジングの表面から
放熱することができる。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には、空気よりも熱伝導率の大きい不活性ガス（たと
えばヘリゥム）が注入孔５Ａから封入されており、注入
孔５Ａは不活性ガス注入後にプラグ５Ｂによって閉じら
れている。そして、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５
ｂ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。この第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の上端開口は蓋部材１３内の空間部１３ａに
臨んでいる。また、回転軸７におけるロータ９の直上位
置に空間５内の不活性ガスを強制循環させるフアン２６
が取付けられている。

【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内の不活性ガスを、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の不活性ガスをロータ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の不活性ガスを矢印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
空間部１３ａに吐出し、ここｋｒあ上部隔壁１２の透孔
１２ａを通して空間部５ｂに移行させる循環流を発生さ
せる。つまり、横孔２５Ｂ，２５Ｂから不活性ガスを吸
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して熱伝導率の大
きい不活性ガスに蓄熱し、熱伝導率の大きい不活性ガス
からモータフレーム１１に速やかに熱を伝達して、その
表面から放熱することができる。したがって、電動機６
の蓄熱を抑えて高温化を防止できる。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、図２のように、ステータ１０
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２７を形成した構造、さらに、図３に
示すように、第１通気路２４を形成したステータ１０に
円筒状の隔壁２８を設け、ロータ９とステータ１０との
隙間を第２通気路２５として機能にさせるようにした構
造であってもよい。

【００１５】

【発明の効果】本発明によれば、乾式水中モータポンプ
においても、空間内に封入されている空気よりも熱伝導
率の大きい気体が、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して
熱伝導率の大きい気体に蓄熱し、熱伝導率の大きい気体
からハウジングに速やかに熱を伝達して、そのの表面か
ら放熱することができる。したがって、電動機の蓄熱を
抑えて高温化を防止できる。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】変形例を示す縦断面図である。

【図３】他の変形例を示す縦断面図である。

【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 第３通気路（ステータに形成した通気路）

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、前記空間に空気より
   も熱伝導率の大きい気体を封入するとともに、前記回転
   軸に前記空間内の熱伝導率の大きい気体を前記通気路を
   介して強制循環させるフアンが設けられていることを特
   徴とする乾式水中モータポンプ。