JP2002310088A - 冷却水封入形熱交換器付乾式水中モータポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 揚液に含まれる土砂、ヘドロ等の如何に拘ら
ずウォータージャケットの冷却能を低下させることなく
無保証で長時間に亘って、安定した気中連続運転が可能
なコンパクトな体格の乾式水中モータポンプを提供す
る。 【解決手段】 モータフレーム５の外側にウォータージ
ャケット４を設けると共に、下部軸受９及び下部軸封装
置を囲むオイルボックス上１１ａとオイルボックス下１
１ｂから成るオイルボックスとポンプケーシング１７間
に熱伝導率のよい水を封入した熱交換器１２を配置し、
この熱交換器１２と前記ウォータージャケット４を連通
する。前記冷却水と揚液の間をシールするための下部軸
封装置１６と、前記冷却水を循環させる冷却用羽根車１
５を熱交換器１２内に設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建築物その他の設
備から生じる汚水、雑排水を処理する設備排水用乾式水
中モータポンプに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】設備排水用として一般に広く使用されて
いる、モータ室の内部に空気を入れた乾式モータとポン
プを一体化した外装形水中モータポンプは、ＪＩＳ Ｂ
８３２５「設備排水用水中モータポンプ」で構造が定
義されている。

【０００３】図１は外装形水中モータポンプの縦断面図
を示すもので、モータ部が揚液中に没して運転される場
合、モータのステータ６、ロータ７、上部軸受３及び下
部軸受９で発生した熱は、主として、モータフレーム５
を通して揚液に伝達される。これにより、モータは冷却
され、過熱することがなく、長時間運転することが出来
るように構成されている。

【０００４】ところが、液面が低下し、モータ部が気中
に露出すると、モータの内部で発生した熱は空気へ伝達
されることになり、モータの冷却能が著しく低下する。
従って、この状態のまゝ長時間連続運転すると、モータ
が過熱し、遂には焼損に至る。これを防止するために、
現在レベルスイッチあるいは温度検出器を取付け、液面
あるいはモータの温度が許容出来ない値になると、レベ
ルスイッチあるいは温度検出器を動作させ、ポンプの運
転を停止させている。

【０００５】しかしながら、ポンプが設置されるピット
の容積、処理液のピットへの流入量、ピットからの排出
量等により、モータ部が気中に完全に露出した状態で、
長時間連続運転しなければならない場合がある。

【０００６】このような場合や、陸上ポンプの代替とし
て水中モータポンプを使用する場合等で、ポンプをピッ
トの外に設置して、気中で連続運転する場合は、図２に
示す様にウォータージャケット４を取付け、ポンプの揚
液の一部を冷却液としてウォータージャケット４に送り
込み、モータの内部で発生した熱をモータフレーム５か
ら取り去り、冷却液を再びポンプケーシング１７内に戻
す構造のウォータージャケット付水中モータポンプが、
一般に使用されている。

【０００７】しかしながら、図２に示す様な、ウォータ
ージャケット付水中モータポンプに於いては、冷却液と
してポンプの揚液を使用しているため、揚液中に多量の
土砂、ヘドロ等が含まれている場合は、長時間の運転に
より、土砂、ヘドロ等がウォータージャケット内に堆積
して来る。

【０００８】土砂、ヘドロ等の堆積量が多くなって来る
と、ウォータージャケット４内を流れる冷却液の量が減
少するため、ウォータージャケットの冷却能が低下す
る。従って、この様な状態で、モータを気中で連続運転
すると、モータが過熱し、その結果、巻線、軸受の寿命
が低下し、遂には、焼損に至る。

【０００９】これを避けるためには、定期的に、あるい
は、モータに温度検出器を取付け、温度が許容値を超え
ると、ポンプを停止し、オーバーホールを行い、ウォー
タージャケット４内に堆積した土砂、ヘドロ等を除去す
ればよい。

【００１０】しかしながら、揚液中に含まれる土砂、ヘ
ドロ等の量が多い場合は、短期間でウォータージャケッ
ト内の堆積量が多くなり、オーバーホールを頻繁に行わ
なければならないため、保守の点で問題となっていた。

【００１１】この問題を解決するために、図３に示すよ
うなオイルボックス上１１ａと冷却エレメント１４及び
オイルボックス下１１ｂで構成されるオイルボックス内
に収納された軸封装置の潤滑用の油を冷却液としてウォ
ータージャケット４内を循環させる構造の熱交換器付水
中モータポンプが採用されている。

【００１２】しかしながら、この構造の熱交換器付水中
モータポンプに於いては、冷却液として軸封装置の潤滑
用の油を兼用出来るという利点はあるが、水に比べて油
の熱伝導率が低いため、冷却能が低い。従って、冷却能
を高くするために熱交換器の寸法及びモータの体格を大
きくして、モータの発生熱量を低く抑える必要があっ
た。

【００１３】また、油の温度が高くなると、油の劣化が
早くなり、短期間で冷却液兼用潤滑用の油を交換する必
要があった。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、揚液
に含まれる土砂、ヘドロ等の如何に拘らず、無保守で、
長時間に亘って、安定した気中連続運転が可能な、且つ
コンパクトな体格の乾式水中モータポンプを提供しよう
とするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するためになされたもので、ポンプ駆動用の乾式モー
タと、モータの軸貫通部に装着した上部軸封装置及び上
部軸封装置の潤滑用の油を収納したオイルボックスから
なる乾式水中モータとポンプとを一体化した乾式水中モ
ータポンプに於いて、モータフレームの外側にウォータ
ージャケットを設け、且つ前記オイルボックスとポンプ
ケーシング間に熱交換器を配置すると共に、この熱交換
器を前記ウォータージャケットに連通し、該熱交換器の
１次冷媒として熱伝導率の高い水を封入し、且つ揚液を
２次冷媒とし、更に前記冷却水と揚液の間をシールする
ための下部軸封装置と、前記冷却水を循環させる冷却用
羽根車を熱交換器内に設けたことを特徴とする乾式水中
モータポンプである。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。

【００１７】図４は、本発明による冷却水封入形熱交換
器付乾式水中モータポンプの縦断面図で、図５は、熱交
換器の冷却水及び揚液の流れを示す図４下部の拡大図、
図６〜図８には、それぞれ、熱交換器の冷却エレメント
の縦断面図、冷却水側平面図、揚液側平面図を示す。

【００１８】図４に於いて、モータのステータ６、ロー
タ７、上部軸受３及び下部軸受９で発生した熱は、モー
タフレーム５を介して、ウォータージャケット４及び熱
交換器１２内を循環する冷却水２０へ伝達される。

【００１９】モータ内部で発生した熱を吸収し、温度が
上昇した冷却水２０は、冷却水ボックス１３及び、冷却
エレメント１４からなる熱交換器１２の内部の、モータ
軸８にマウントされた冷却用羽根車１５のポンプ作用に
よって、オイルボックス上１１ａ及び冷却水ボックス１
３に設けられた循環孔２１ａ及び２２ａを通って、冷却
水入口２２ｃから熱交換１２の内部に導かれる。

【００２０】熱交換器１２の内部に導かれた冷却水２０
は、熱交換器１２の内径側から、図６〜図８に示す冷却
エレメント１４の冷却水側に設けられた冷却水通路形成
用フイン１４ａと冷却水ボックス１３で仕切られた蛇行
通路を通って、冷却水通路形成用フイン１４ａの外径側
へ導かれ、冷却水ボックス１３に設けられた冷却水出口
２２ｄから、冷却水ボックス１３及びオイルボックス上
１１ａに設けられた循環孔２２ｂ及び２１ｂ、更にウォ
ータージャケット４内に取付けられた冷却水吐出パイプ
２３を通って、ウォータージャケット４内に吐出され
る。

【００２１】一方、ポンプ揚液の一部を２次冷媒とし
て、図６〜図８に示す冷却エレメント１４の揚液側に設
けられた冷却フイン１４ｂ側に導く。

【００２２】１次冷媒である冷却水２０に吸収された、
モータ内部で発生した熱は、冷却エレメント１４の冷却
水側フイン１４ａから、揚液側冷却フイン１４ｂに、更
に２次冷媒である揚液に伝達されることにより熱交換が
行われ、モータが冷却される。

【００２３】ウォータージャケット４及び熱交換器１２
の内部には、１次冷媒として、水が封入され、ポンプ揚
液とは遮断されているため、ウォータージャケット４及
び熱交換器１２の内部に異物が堆積することがない。

【００２４】従って、ウォータージャケット４の必要な
冷却能が維持されるため、無保守で長期に亘ってポンプ
を気中連続運転することが出来る。

【００２５】また、熱交換器の１次冷媒として熱伝導率
の高い水を使用しているため、熱交換器の冷却能が高
い。これによって、熱交換器がコンパクトになると共
に、モータの発生熱量を抑えるために、モータの体格を
大きくする必要もない。尚、一般に、冷却水が循環する
通路内で錆の発生が少ない場合は清水が、錆の発生が予
測される場合には清水と防腐剤の混合液が使用される。

【００２６】尚、冷却エレメント１４の揚液側冷却フイ
ン１４ｂのフイン高さ、フイン間隔等は揚液に含まれる
土砂、ヘドロ等で冷却フイン間が閉塞されない寸法にす
る必要がある。場合によっては、熱交換器の冷却能は低
下するが、冷却フイン１４ｂを設けず、冷却エレメント
の揚液側を平滑にする必要がある。図５、図６、図７及
び図８に示した熱交換器１２の構造は、一つの実施例を
示すもので、モータ内部の発生熱量、冷却用羽根車の性
能等に適した熱交換器を設計しなければならない。また
モータ冷却水側冷却フイン及び揚液側冷却フインの形状
及び配置は、図７及び図８に示したもののみに限定され
るものではなく、例えば冷却水入口及び冷却水出口を複
数個所にしたり、また冷却フインを渦巻状、放射状ある
いはフインなしとしてもよい。

【００２７】図４において、上部軸封装置１０は、従来
形の設備排水用水中モータポンプに広く採用されている
軸封装置と同一のもので、モータ室とオイルボックス上
１１ａ及びオイルボックス１１ｂで構成され、油が封入
されたオイルボックスの間をシールするシール面と、オ
イルボックスと熱交換器１２の間をシールするシール面
の二つのシール面を持った、二重軸封装置である。

【００２８】一方、下部軸封装置１６は、本発明による
冷却水封入形熱交換器付水中モータポンプに不可欠なも
ので、熱交換器１２とポンプ揚液間をシールする軸封装
置である。

【００２９】

【発明の効果】本発明による冷却水封入形熱交換器付水
中モータポンプでは、モータの内部で発生した熱は、ウ
ォータージャケット内に封入した一次冷媒である清浄な
冷却水に伝達され、ポンプの揚液を二次冷媒とした熱交
換器により外部へ放熱されるため、揚液に含まれる土
砂、ヘドロ等がウォータージャケット内に堆積すること
がない。

【００３０】従って、無保守で、長期間安定したポンプ
の気中連続運転が可能となる。更に熱伝導率の良い水を
熱交換器に封入するため、軸封装置の潤滑油を一次冷媒
として利用する構造と比べて熱交換器がコンパクトにな
ると共に、モータの体格を小さくすることができ、全体
的にコンパクト化を図ることが出来る。

【００３１】また、水の熱膨張係数が小さいため、冷却
水の温度上昇が高くなければ、ダイヤフラム等の均圧装
置を取付ける必要がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＪＩＳ Ｂ ８３２５「設備排水用水中モータ
ポンプ」に準拠した従来の外装形水中モータポンプの縦
断面図。

【図２】外装形水中モータポンプを気中連続運転する場
合に、一般に使用されているウォータージャケット付水
中モータポンプの縦断面図。

【図３】軸封装置の潤滑用の油を冷却液としてウォータ
ージャケット内を循環させる構造の従来の熱交換器付水
中モーターポンプの縦断面図。

【図４】本発明の実施例の縦断面図。

【図５】熱交換器の冷却水及び揚液の流れを示す図４下
部の拡大図。

【図６】熱交換器の冷却エレメントの縦断面図。

【図７】熱交換器の冷却エレメントの冷却水側平面図。

【図８】熱交換器の冷却エレメントの揚液側平面図。

【符号の説明】

１ キャブタイヤケーブル ２ 上部ケーシング ３ 上部軸受 ４ ウォータージャケット ５ モータフレーム ６ ステータ ７ ロータ ８ 軸 ９ 下部軸受 １０ 上部軸封装置 １１ａ オイルボックス上 １１ｂ オイルボックス下 １２ 熱交換器 １３ 冷却水ボックス １４ 冷却エレメント １４ａ モータ冷却水通路形成用フイン １４ｂ 揚液側冷却フイン １５ 冷却用羽根車 １６ 下部軸封装置 １７ ポンプケーシング １８ 羽根車 １９ 底板 ２０ 冷却水 ２１ａ，２１ｂ 循環孔 ２２ａ，２２ｂ 循環孔 ２２ｃ 冷却水入口 ２２ｄ 冷却水出口 ２３ 冷却水吐出パイプ ２４ 支脚

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポンプ駆動用の乾式モータと、モータの
   軸貫通部に装着した上部軸封装置及び上部軸封装置の潤
   滑用の油を収納したオイルボックスからなる乾式水中モ
   ータとポンプとを一体化した乾式水中モータポンプに於
   いて、モータフレームの外側にウォータージャケットを
   設け、且つ前記オイルボックスとポンプケーシング間に
   １次冷媒として水を封入した熱交換器を配置すると共
   に、この熱交換器を前記ウォータージャケットに連通
   し、且つ前記冷却水と揚液の間をシールするための下部
   軸封装置と、前記冷却水を循環させる冷却用羽根車を熱
   交換器内に設けたことを特徴とする乾式水中モータポン
   プ。
2. 【請求項２】 熱交換器の１次冷媒として、清水又は清
   水と防腐剤の混合液を用いたことを特徴とする請求項１
   記載の乾式水中モータポンプ。