(57)【要約】【課題】冷却液室内を流通して原動機を冷却する冷却液に対して熱吸収を行う揚水が流通する熱交換室の内部に、揚水中に含まれるスラリー成分が残留することを抑制する。【解決手段】水中ポンプ１０では、揚水Ｗに微細な固体粒子やゲル状質からなるスラリー成分Ｓが含まれている場合、揚水Ｗが熱交換室６６内に流入する際に、スラリー成分Ｓに対して攪拌突起部９２により攪拌力及び、攪拌突起部９２との衝突に伴う衝撃力がそれぞれ作用する。これにより、揚水Ｗにサイズが大きいスラリー成分Ｓが含まれるときには、このようなスラリー成分Ｓについては攪拌突起部９２からの攪拌力及び衝撃力により破砕し、細分化できるのでので、スラリー成分Ｓが大サイズのまま熱交換室６６内に流入し、これが沈殿することを効果的に防止できる。【選択図】図１
2010121519.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機から伝達されるトルクによりポンプ室内に配置された揚水インペラを回転させ、該揚水インペラにより吸入口を通して揚水をポンプ室内に吸入すると共に、吐出口を通して前記ポンプ室内の揚水を加圧状態として排出する水中ポンプであって、
前記電動機を密封した電動機ケーシングの外周側に配置され、該電動機ケーシングとの間に冷却液が封入される第１の冷却液室を形成する外筒部材と、
冷却液が封入されると共に、前記第１の冷却液室内にそれぞれ開口する給液口及び排液口を通して該第１の冷却液室と連通した第２の冷却液室と、
前記第２の冷却液室内に配置され、前記電動機の回転時に、前記給液口を通して前記第２の冷却液室内の冷却液を前記第１の冷却液室内に供給すると共に、前記排液口を通して前記第１の冷却液室内の冷却液を前記第２の冷却液室内に吸入する循環用インペラと、
熱交換可能な冷却隔壁を介して前記第２の冷却液室に隣接するように配置され、前記揚水インペラにより前記ポンプ室内に吸入された揚水の一部が供給されると共に、該揚水が内部を流通する熱交換室と、
前記熱交換室内に配置され、前記電動機から伝達されるトルクにより回転しつつ、前記ポンプ室内から前記熱交換室内に供給された揚水を攪拌すると共に、該揚水中にスラリー成分が含まれる場合に、該スラリー成分を破砕する破砕部材と、
を有することを特徴とする水中ポンプ。
【請求項２】
前記破砕部材は、前記ポンプ室を前記熱交換室に連通させ、かつ前記ポンプ室内の揚水の一部を前記熱交換室に供給する連通口に面する部位に配置されたことを特徴とする請求項１記載の水中ポンプ。
【請求項３】
前記破砕部材は、その回転時に、前記熱交換室内を流通する揚水に前記電動機の駆動軸の外周側を旋回する旋回流を発生させることを特徴とする請求項１又は２記載の水中ポンプ。
【請求項４】
前記電動機の駆動軸の外周面における前記第２の冷却液室内に面した部位に、該駆動軸と一体となって回転すると共に、該駆動軸と前記電動機ケーシング及び前記冷却隔壁との間をそれぞれシールするメカニカルシールを嵌挿したことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の水中ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、雨水、汚水等の水が溜まった箇所から、この水を汲み上げ、排水するために用いられる水中ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
水中ポンプは、例えば、雨水、汚水等の水（以下「下水」という。）が流れ込み、この下水が溜まった下水ピット、地下空間等の下水の貯水箇所に設置され、この貯水箇所から下水を汲み上げ、下水道等の処分施設に排水するために用いられる。このような水中ポンプとしては、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。
上記特許文献１に記載された水中ポンプには、モータフレームの外側に水（冷却水）が封入されたウォータージャケットが設けられると共に、下部軸受及び下部軸封装置を囲むオイルボックスとポンプケーシングとの間に熱交換器が配置されている。この熱交換器には、内部に冷却水が封入された冷却ボックスと、この冷却ボックス内の空間を上側液室と下側液室とに区画する隔壁状の冷却エレメントとが設けられている。
【０００３】
ここで、ウォータージャケットに連通した上側液室内には、モータ軸に連結された羽根車（循環用インペラ）が配置されており、この循環用インペラがモータ軸と一体となって回転することにより、遠心ポンプの作用により上側液室内とウォータージャケットとの間で水が循環する。また下側液室には、羽根車（揚水インペラ）により吸上げられた下水（揚水）が内部を流通する。
【０００４】
これにより、特許文献１記載の水中ポンプでは、熱交換器における上側液室内を流通する冷却水の熱が冷却エレメントを介して、下側液室内を流通する揚水側へ移動し、冷却水が上側液室内で冷却された後にウォータージャケットへ流入し、この冷却水によりポンプ駆動用モータの効率的に冷却される。
【特許文献１】特開２００２−３１００８８号公報（段落〔００１８〕〜〔００２８〕、図４〜図８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、下水が土等の固体粒子やピッチ等のゲル状質（以下、これらを包括して「スラリー成分」という。）を多く含み、このスラリー成分が下水中に分散し、又は懸濁した状態になっている場合には、このような下水を特許文献１に記載されたような水中ポンプを用いて汲み上げると、熱交換器における下側液室の内壁部にスラリー成分が固着し、下側液室の内壁におけるスラリー成分の固着量が経時的に増加することがある。
【０００６】
そして、スラリー成分が下側液室の内壁に固着すると、このようなスラリー成分の熱伝導率は、冷却エレメントの素材と比較し、かなり低いものであることから、冷却エレメントを通した熱移動の効率が低下すると共に、下側液室における揚水の流通路の断面積が縮小し、下側液室内における揚水の流通量が減少する。この結果、熱交換器による冷却水を冷却する能力（熱交換能力）が低下するため、モータに対する冷却が不足し、温度上昇によりモータに損傷、劣化が生じるおそれがある。
【０００７】
上記のような問題は、揚水インペラにより吸上げられた揚水の一部を、直接ウォータージャケットの内部に供給し、この下水を冷却水としてウォータージャケットの内部に流通させることで、モータを冷却する水中ポンプにも、同様に生じ得る。
本発明の目的は、上記事実を考慮し、冷却液室内を流通して原動機を冷却する冷却液に対して熱吸収を行う揚水が流通する熱交換室の内部に、揚水中に含まれるスラリー成分が残留することを効果的に抑制できる水中ポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の請求項１に係る水中ポンプは、電動機から伝達されるトルクによりポンプ室内に配置された揚水インペラを回転させ、該揚水インペラにより吸入口を通して揚水をポンプ室内に吸入すると共に、吐出口を通して前記ポンプ室内の揚水を加圧状態として排出する水中ポンプであって、前記電動機を密封した電動機ケーシングの外周側に配置され、該電動機ケーシングとの間に冷却液が封入される第１の冷却液室を形成する外筒部材と、冷却液が封入されると共に、前記第１の冷却液室内にそれぞれ開口する給液口及び排液口を通して該第１の冷却液室と連通した第２の冷却液室と、前記第２の冷却液室内に配置され、前記電動機の回転時に、前記給液口を通して前記第２の冷却液室内の冷却液を前記第１の冷却液室内に供給すると共に、前記排液口を通して前記第１の冷却液室内の冷却液を前記第２の冷却液室内に吸入する循環用インペラと、熱交換可能な冷却隔壁を介して前記第２の冷却液室に隣接するように配置され、前記揚水インペラにより前記ポンプ室内に吸入された揚水の一部が供給されると共に、該揚水が内部を流通する熱交換室と、前記熱交換室内に配置され、前記電動機から伝達されるトルクにより回転しつつ、前記ポンプ室内から前記熱交換室内に供給された揚水を攪拌すると共に、該揚水中にスラリー成分が含まれる場合に、該スラリー成分を破砕する破砕部材と、を有することを特徴とする。
【０００９】
上記請求項１に係る水中ポンプでは、熱交換室内に配置された破砕部材が回転しつつ、揚水インペラによりポンプ室内から熱交換室内に供給された揚水を攪拌すると共に、この揚水中にスラリー成分が含まれる場合に、このスラリー成分を破砕する。これにより、熱交換室内を流通する揚水がスラリー成分を含むものであっても、破砕部材により揚水中に含まれるスラリー成分を細かく破砕できるので、比較的大サイズのスラリー成分を細分化できると共に、小サイズのスラリー成分が凝集等により成長することも防止でき、さらに破砕部材が揚水に与える攪拌力により細分化されたスラリー成分を揚水中に拡散し、又は懸濁した状態に維持できるので、揚水中のスラリー成分が熱交換室の内壁に固着することを効果的に抑制できる。
【００１０】
この結果、請求項１に係る水中ポンプによれば、熱交換室の内壁を形成する冷却隔壁にスラリー成分が固着し、冷却隔壁を通した熱移動が阻害されることや、熱交換室内におけるスラリー成分の残留量が増加して揚水の流通量が低下することを効果的に防止できる。
また本発明の請求項２に係る水中ポンプは、請求項１記載の水中ポンプにおいて、前記破砕部材は、前記ポンプ室を前記熱交換室に連通させ、かつ前記ポンプ室内の揚水の一部を前記熱交換室に供給する連通口に面する部位に配置されたことを特徴とする。
【００１１】
また本発明の請求項３に係る水中ポンプは、請求項１又は２記載の水中ポンプにおいて、前記破砕部材は、その回転時に、前記熱交換室内を流通する揚水に前記電動機の駆動軸の外周側を旋回する旋回流を発生させることを特徴とする。
また本発明の請求項４に係る水中ポンプは、請求項１乃至３の何れか１項記載の水中ポンプにおいて、前記電動機の駆動軸の外周面における前記第２の冷却液室内に面した部位に、該駆動軸と一体となって回転すると共に、該駆動軸と前記電動機ケーシング及び前記冷却隔壁との間をそれぞれシールするメカニカルシールを嵌挿したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明した本発明に係る水中ポンプによれば、冷却液室内を流通して原動機を冷却する冷却液に対して熱吸収を行う揚水が流通する熱交換室の内部に、揚水中に含まれるスラリー成分が残留することを効果的に抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態に係る水中ポンプについて図面を参照して説明する。
図１には、本発明の実施形態に係る水中ポンプの構成が軸線方向に沿った断面図により示され、図２には、図１に示された水中ポンプにおけるポンプモータ、ポンプモータに対する軸封機構及び冷却機構がそれぞれ示されている。本実施形態に係る水中ポンプ１０は、例えば、雨水、汚水等の下水が流れ込み、この下水が溜まったピット、地下空間等の貯水箇所に設置される。なお、以下の説明にて、貯水箇所から水中ポンプ１０の内部に吸水された下水については「揚水Ｗ」というものとする。
【００１４】
図１に示されるように、水中ポンプ１０は、略円筒状のモータケーシング１６の内部に密封状態で収納されたポンプモータ１２と、このポンプモータ１２の駆動軸１４の先端部に連結固定された遠心型の揚水インペラ１８とを備えている。ポンプモータ１２には、モータケーシング１６内に駆動軸１４の外周側に固定された複数個のロータ２０及び、モータケーシング１６の内周側に固定された複数個のステータ２２が設けられている。
ポンプモータ１２では、ロータ２０がケーブル、モータブラシ等を介してモータ電源（図示省略）に接続されており、このモータ電源によりロータ２０に定格の駆動電流が供給されることにより、駆動軸１４を所定の回転速度で回転させる。
【００１５】
モータケーシング１６は、ポンプモータ１２の軸心Ｃに沿った軸線方向（矢印ＳＤ方向）へ貫通する略薄肉円筒状に形成された本体筒部２４を備えると共に、この本体筒部２４の上端側を閉塞した略円板状の頂板２６及び、本体筒部２４の下端側を閉塞した略円板状の底板２８を備えている。頂板２６には、その下面側の中央部に円筒状の軸受箱３０が一体的に形成されており、この軸受箱３０内には、円環状に形成された単列の上側軸受３２が嵌挿固定されている。この上側軸受３２は、駆動軸１４の上端部を軸支すると共に、駆動軸１４を頂板２６に連結している。
【００１６】
モータケーシング１６の底板２８には、その中央部に円形の連結口３４が穿設されており、この連結口３４には、有底円筒状の軸受箱３６が環状のシール材（図示省略）を介して圧入、捻じ込み等により固定されている。軸受箱３６は底板２８から下方へ突出しており、その底面中央部に駆動軸１４が貫通する円形の貫通穴３７が穿設されている。軸受箱３６内には、円環状に形成された複列の下側軸受３８が嵌挿固定されており、駆動軸１４は、下側軸受３８及び軸受箱３６の貫通穴３７を通って、モータケーシング１６の内部から下方へ突出している。下側軸受３８は、駆動軸１４の軸線方向の中間部を軸支すると共に、駆動軸１４を軸受箱３６に連結している。
【００１７】
図１に示されるように、水中ポンプ１０には、モータケーシング１６から下方へ突出する駆動軸１４に対する軸封機構４０が設けられている。軸封機構４０は、駆動軸１４の外周側に嵌挿されると共に、軸受箱３６の下端面に密着する軸封リング４２を備えている。この軸封リング４２は、駆動軸１４の外周面と貫通穴３７の内周面との間を液密状態となるようにシールしている。
【００１８】
軸封機構４０は、軸封リング４２の下側に配置されると共に、駆動軸１４の外周側に嵌挿される円筒状のメカニカルシール４４を備えている。このメカニカルシール４４は、駆動軸１４と一体となって回転するように駆動軸１４の外周面に固定されている。またメカニカルシール４４は、軸線方向に沿って軸封リング４２と後述するシールフレーム部６０との間に介装されており、その上端部及び下端部を軸封リング４２及びシールフレーム部６０にそれぞれ圧接させている。
【００１９】
メカニカルシール４４は、その上端部を軸封リング４２の下端面全周に亘って圧接させている。これにより、軸受箱３６の貫通穴３７と駆動軸１４との間が軸封リング４２及びメカニカルシール４４により液密状態となるようにシールされる。ここで、メカニカルシール４４は、例えば、摩擦抵抗が小さく、かつ若干の弾性を有する樹脂材料によりからなり、その上端部を軸封リング４２に対して回転方向へ摺動可能となるように圧接させている。
【００２０】
水中ポンプ１０には、モータケーシング１６の外周側に薄肉円筒状の外筒部材４６が同軸的に配置されている。これにより、水中ポンプ１０では、モータケーシング１６の外周面と外筒部材４６の内周面との間に円筒状の空間が形成され、この円筒状の空間は後述する冷却液Ｌが封入される第１冷却液室４８とされる。外筒部材４６の上端部には円環状の連結リング５０が固定されており、この連結リング５０は、頂板２６の上面中央部に形成された円形の凸部２７の外周側に嵌挿固定されている。これにより、外筒部材４６は、その上端部が連結リング５０を介して頂板２６に連結されると共に、第１冷却液室４８の上端側が連結リング５０により閉塞される。
【００２１】
水中ポンプ１０には、外筒部材４６の下側に、全体として略円筒状に形成された中間フレーム５２が配置されている。中間フレーム５２には、その上端部から外周側へ延出する環状のフランジ部５４が一体的に形成されており、このフランジ部５４は外筒部材４６の下端部に連結固定されている。また中間フレーム５２には、その内周側に中間フレーム５２の内部空間を上下の小空間に区画する冷却隔壁５６が一体的に形成されている。
【００２２】
冷却隔壁５６は、全体として下方へ向かって内外径が徐々に縮小する有底のすり鉢状に形成されている。具体的には、冷却隔壁５６には、中間フレーム５２の内周面の軸線方向中間部から内周側へ延出すると共に、下方へ向かって傾斜したテーパ部５８が形成されると共に、このテーパ部５８の下端側を閉塞する円板状のシールフレーム部６０が一体的に形成されている。このシールフレーム部６０の中央部には円形の貫通穴６２が穿設されており、この貫通穴６２には駆動軸１４の下端部が貫通している。
【００２３】
水中ポンプ１０には、中間フレーム５２の下側に略円板状に形成されたバックカバー６４が配置されている。バックカバー６４は中間フレーム５２の下端側を閉塞している。これにより、中間フレーム５２の内側には外部から隔離された空間が形成される。この中間フレーム５２内の空間は、冷却隔壁５６により軸線方向に沿って上下の小空間に区画されることになる。
【００２４】
ここで、冷却隔壁５６を介して上側の小空間は、冷却液Ｌが封入された第２冷却液室６１とされ、また冷却隔壁５６を介して下側の小空間は、後述するポンプ室６５に連通すると共に、ポンプ室６５内から供給される揚水Ｗが内部を流通する熱交換室６６とされる。
中間フレーム５２には、径方向に沿って周壁部を貫通するパイプ状のドレイン口６８が形成されており、このドレイン口６８の内周端（開口端）は、熱交換室６６内における上端部付近に開口している。バックカバー６４の中央部には円形の連通開口７０が穿設されている。
【００２５】
一方、揚水インペラ１８には、図２に示されるように、上端中央部に円形凸状のボス部７２が形成されており、このボス部７２を介して、揚水インペラ１８は駆動軸１４の下端部に同軸的に連結固定されている。このボス部７２の外径は、連通開口７０の内径よりも若干小さくなっている。ボス部７２は連通開口７０の中央部を挿通すると共に、その中心が連通開口７０の中心と一致するように支持されている。これにより、ボス部７２の外周面と連通開口７０の内周面との間には、環状の隙間Ｇが形成される。
【００２６】
図１に示されるように、水中ポンプ１０には、バックカバー６４を介して中間フレーム５２の下側にポンプケーシング７４が配置されている。ポンプケーシング７４は、全体として軸線方向へ貫通する肉厚円筒状に形成されており、その上端側がバックカバー６４により閉塞されると共に、下端側が略円板状のフロントカバー７６により閉塞されている。これにより、ポンプケーシング７４の内部には、外部から区画された軸線方向へ扁平な円柱状の空間が形成され、このポンプケーシング７４内の空間はポンプ室６５とされる。
【００２７】
ポンプ室６５内には、揚水インペラ１８における整流部７８及び、この整流部７８から外周側へ延出する複数の羽根部８０が回転可能に収納されている。フロントカバー７６の中央部には吸水口７７が開口しており、またポンプケーシング７４には、その外周側に揚水インペラ１８によりポンプ室６５内で加圧状態とされた揚水Ｗの吐出口（図示省略）が形成されている。
【００２８】
水中ポンプ１０には、フロントカバー７６を介してポンプケーシング７４の下側に有底円筒状のポンプスタンド８２が連結されており、このポンプスタンド８２には、外周側の壁部に複数の開口部８４が形成されている。ここで、水中ポンプ１０は、ポンプモータ１２の作動及び停止を制御するための制御部（図示省略）を備えると共に、例えば、水位センサ（図示省略）を備えている。水中ポンプ１０の制御部は、水位センサにより貯水箇所の水位が所定の作動水位よりも高いことが検出されると、ポンプモータ１２を作動させ、水位センサにより貯水箇所の水位が作動水位よりも低くなると、ポンプモータ１２の作動を停止させる。作動水位は、例えばポンプケーシング７４の上端部付近に設定される。
【００２９】
図２に示されるように、揚水インペラ１８におけるボス部７２の上端部は、バックカバー６４の連通開口７０を通して熱交換室６６内まで突出している。また、駆動軸１４の下端部には、上側に対して外径が縮小した細径部１５が形成されており、この細径部１５は熱交換室６６内に位置している。熱交換室６６内には、リング状のシールハウジング８６が配置されており、このシールハウジング８６は細径部１５及びボス部７２の外周側に嵌挿されており、これらの細径部１５及びボス部７２と一体となって回転する。
【００３０】
シールハウジング８６には、軸線方向に沿って上端側に軸封リング８８が形成されると共に、下端側に軸封リング８８に対して内外径が大きい破砕リング９０が同軸的に形成されている。軸封リング８８は細径部１５の外周側に位置しており、また破砕リング９０はボス部７２の外周側に位置している。また水中ポンプ１０は、細径部１５の外周側に嵌挿されるシールリング９１を備えている。
【００３１】
シールリング９１は、例えば、摩擦抵抗が小さく、かつ若干の弾性を有する樹脂材料によりからなり、その上端面をシールフレーム部６０の下面側に圧接させると共に、下端面を破砕リング９０の上面側へ圧接させ、軸線方向に若干の圧縮状態とされている。これにより、貫通穴６２の内周面と駆動軸１４の外周面との間がシールリング９１により液密状態となるようにシールされる。
【００３２】
破砕リング９０には、その外周面から攪拌突起部９２を突出させており、この攪拌突起部９２は、周方向に沿って破砕リング９０の外周面に連続的又は間欠的に配列されている。攪拌突起部９２は、例えば、平面視にて矩形状、台形状、三角状等の突起状に形成されており、破砕リング９０が回転することにより、熱交換室６６内の揚水Ｗに局部的に乱流を発生させると共に、全体として軸心Ｃを中心として旋回する旋回流ＦＲを発生させる。
【００３３】
図２に示されるように、中間フレーム５２の内周側には、全体として略円筒状に形成された仕切部材９４が配置されている。仕切部材９４には、外周側に周方向へ延在するフランジ部９６が全周近くに亘って形成されると共に、このフランジ部９６の周方向に沿った両端部の間に軸線方向に沿って延在する樋部９８が形成されている。樋部９８は、その断面形状が平面視にて外周側へ向かって開いた略コ字状に形成されている。
【００３４】
中間フレーム５２内で、フランジ部９６は外周端を中間フレーム５２の内周面に密着させている。また樋部９８は、上端部を底板２８の下面側へ密着させると共に、一対の外周端部をそれぞれ中間フレーム５２の内周面に密着させている。これにより、第２冷却液室６１が仕切部材９４により軸線方向に沿って上側液室部１０４及び下側液室部１０６に区画される。また樋部９８と中間フレーム５２の内周面との間には、軸線方向へ貫通する連通路９９が形成される。
【００３５】
また仕切部材９４には、フランジ部９６及び樋部９８から内周側へ延出すると共に、下方へ傾斜したテーパ部１０８が形成されると共に、このテーパ部１０８の内周端から下方へ突出する円筒部１１０が一体的に形成されている。これにより、これにより、第２冷却液室６１が仕切部材９４により軸線方向に沿って上側液室部１０４及び下側液室部１０６に区画されると共に、これら上側液室部１０４と下側液室部１０６とが円筒部１１０の内周側を通して互いに連通する。
【００３６】
一方、モータケーシング１６の底板２８は、その外周端を中間フレーム５２の内周面に密着させており、これにより、第１冷却液室４８を中間フレーム５２内の第２冷却液室６１から区画している。底板２８には、仕切部材９４の樋部９８に面し、軸線方向へ貫通する排液口１００が形成されると共に、この排液口１００とは反対側の端部に軸線方向へ貫通する給液口１０２が形成されている。これにより、第１冷却液室４８は、排液口１００及び給液口１０２をそれぞれ通じて中間フレーム５２内の空間と連通する。このとき、第１冷却液室４８は、給液口１０２を通して第２冷却液室６１の上側液室部１０４に連通し、排液口１００及び連通路９９を通して第２冷却液室６１の下側液室部１０６に連通する。
【００３７】
前述したように、第１冷却液室４８及び第２冷却液室６１には、それぞれ冷却液Ｌが封入されている。第１冷却液室４８及び第２冷却液室６１に冷却液Ｌを封入する際には、これらの冷却液室４８、６１内に空気が浸入しないように、例えば、水中ポンプ１０を冷却液Ｌに浸漬した状態で、この冷却液Ｌを冷却液室４８、６１に注入する。
図１に示されるように、水中ポンプ１０は、メカニカルシール４４の外周側に嵌挿固定される循環用インペラ１１２を備えている。この循環用インペラ１１２には、内周側にリング状のボス部１１４が形成されると共に、このボス部１１４から外周側へ延出する複数枚の羽根部１１６が一体的に形成されている。循環用インペラ１１２は、軸線方向に沿って円筒部１１０の内周側に配置されている。循環用インペラ１１２はメカニカルシール４４及び駆動軸１４と一体となって一方向へ回転する。これにより、第２冷却液室６１内で下側液室部１０６から上側液室部１０４へ向かう冷却液Ｌの流れを発生させる。
【００３８】
第２冷却液室６１内に上方へ向かう冷却液Ｌの流れが発生することにより、上側液室部１０４と下側液室部１０６との間に液差圧が発生し、正の液圧となった上側液室部１０４内の冷却液Ｌが給液口１０２を通して第１冷却液室４８に流れ込み、第１冷却液室４８内で軸心Ｃを中心として旋回しつつ、上方へ移動する略スパイラル状の冷却液Ｌの流れを発生させる。これにより、第１冷却液室４８内における排液口１００付近に存在する冷却液Ｌが排液口１００を通して下側液室部１０６に還流する。なお、第１冷却液室４８内でスパライル状の冷却液Ｌの流れを効率的に発生させるために、例えば、排液口１００を、その中心軸が軸線方向に対して接線方向へ傾けて形成するようにしても良い。
【００３９】
また水中ポンプ１０では、モータケーシング１６、外筒部材４６及び中間フレーム５２がそれぞれ熱伝導率が比較的高く、各種液体に対する耐腐食性も高い銅合金、ステンレス等の金属材料により好ましくは形成されている。
【００４０】
次に、以上説明した本実施形態に係る水中ポンプ１０の動作及び作用について説明する。
水中ポンプ１０は、前述したように、基本的には下水が溜まった貯水箇所に設置されるが、水以外の各種液体を汲み上げるために用いることも可能である。また、下水ピット等の貯水施設に常時設置して使用することも可能であるし、また大雨、洪水等により浸水した地下室等の施設から下水を排水する場合に、臨時に設置して使用することも可能である。
【００４１】
水中ポンプ１０では、貯水箇所の水位が所定の作動水位を超えると、ポンプモータ１２が駆動軸１４を所定の回転方向へ所定の速度で回転させ、この駆動軸１４と一体となって揚水インペラ１８がポンプ室６５内で回転する。これにより、貯水箇所の下水が、吸水口７７を通してポンプ室６５内に揚水Ｗとして吸入される。ポンプ室６５内の揚水Ｗは、一方向へ回転する羽根部８０により加圧されつつ、大部分がポンプ室６５に形成された吐出口から吐出される。この吐出口には、エルボ、ホース等からなる配管が接続されており、この配管を通して揚水Ｗは下水道等の排水設備へ排水される。
【００４２】
水中ポンプ１０では、ポンプ室６５内で揚水インペラ１８が回転することにより、ポンプ室６５内に吸入された揚水Ｗの一部が、揚水インペラ１８の背面側に開口した連通開口７０（隙間Ｇ）を通して熱交換室６６内に流入する。このとき、隙間Ｇに面して配置された破砕リング９０も駆動軸１４と一体となって回転する。
これにより、破砕リング９０は、熱交換室６６内に流入する揚水Ｗに対して攪拌突起部９２により攪拌力を与える。この攪拌力により揚水Ｗには、攪拌突起部９２の外周付近で局部的な乱流が発生すると共に、破砕リング９０の外周側を旋回するような旋回流ＦＲ（図２参照）が発生する。
【００４３】
熱交換室６６内で旋回流ＦＲが発生することにより、揚水Ｗの一部は冷却隔壁５６に沿って流れる層流となり、冷却隔壁５６を通して下側液室部１０６内を流れる冷却液Ｌとの間で効率的に熱交換（吸熱）を行う。水中ポンプ１０では、隙間Ｇを通して流入した揚水Ｗと等しい量の揚水Ｗが、ドレイン口６８を通して熱交換室６６内から外部（貯水箇所）へ排出される。
【００４４】
また水中ポンプ１０では、第２冷却液室６１内で循環用インペラ１１２が回転することにより、第１冷却液室４８内の冷却液Ｌが排液口１００を通して第２冷却液室６１の下側液室部１０６内に流入する。ポンプモータ１２を冷却した冷却液Ｌの熱が冷却隔壁５６を通して、熱交換室６６内を流れる揚水Ｗ側に移動するので、下側液室部１０６内で冷却液Ｌが効率的に冷却される。下側液室部１０６内で冷却された冷却液Ｌは、循環用インペラ１１２により上側液室部１０４へ送られ、給液口１０２を通して上側液室部１０４から第１冷却液室４８内へ流入する。この冷却液Ｌは、前述したように、スパイラル状の流れとなって第１冷却液室４８内を流通した後、排液口１００を通して下側液室部１０６に還流する。
【００４５】
このとき、ポンプモータ１２が発生した熱は、本体筒部２４を通して第１冷却液室４８内を流通する冷却液Ｌに移動する。この冷却液Ｌに移動した熱の一部は、第１冷却液室４８の流通時に、外筒部材４６を通して水中ポンプ１０の外部へ放射される。また冷却液Ｌに移動した熱の残りの殆どは、第２冷却液室６１の流通時に、冷却隔壁５６を通して熱交換室６６内を流通する揚水Ｗに移動し、この揚水Ｗと共に装置外部へ排出される。
【００４６】
従って、ポンプモータ１２は、その回転時に冷却液Ｌにより効率的かつ確実に冷却されるので、発生熱の蓄熱により過度な温度上昇が発生することがない。この結果、水中ポンプ１０では、ポンプモータ１２に過度な温度上昇が生じることが防止されるので、ポンプモータ１２に熱劣化や熱損傷が発生することが防止されている。
本実施形態に係る水中ポンプ１０では、ポンプ室６５内に吸入された揚水Ｗの一部が連通開口７０（隙間Ｇ）を通して熱交換室６６内に流入する際に、この揚水Ｗに対して破砕リング９０攪拌突起部９２が攪拌力を与える。この攪拌力により揚水Ｗには、攪拌突起部９２付近で局部的な強い乱流が発生すると共に、破砕リング９０の外周側を旋回するような旋回流ＦＲが発生する。これにより、熱交換室６６内を流通する揚水Ｗの一部が冷却隔壁５６に沿って流れる層流となり、冷却隔壁５６を通して下側液室部１０６内を流れる冷却液Ｌとの間で効率的に熱交換（吸熱）が行われる。
【００４７】
また、水中ポンプ１０では、揚水Ｗに微細な固体粒子やゲル状質からなるスラリー成分Ｓが含まれている場合、揚水Ｗが熱交換室６６内に流入する際に、スラリー成分Ｓに対して攪拌突起部９２により攪拌力及び、攪拌突起部９２との衝突に伴う衝撃力がそれぞれ作用する。これにより、揚水Ｗにサイズが大きいスラリー成分Ｓが含まれるときには、このようなスラリー成分Ｓについては攪拌突起部９２からの攪拌力及び衝撃力により破砕し、細分化できるのでので、スラリー成分Ｓが大サイズのまま熱交換室６６内に流入し、これが沈殿することを効果的に防止できる。
【００４８】
また、水中ポンプ１０では、攪拌突起部９２により熱交換室６６内に流入した揚水Ｗ及びスラリー成分Ｓに攪拌力が作用することにより、スラリー成分Ｓが熱交換室６６内で凝集して成長することを効果的に防止できると共に、揚水Ｗ中に懸濁し、又は均一に拡散したスラリー成分Ｓが析出することも防止できるので、成長したスラリー成分Ｓが熱交換室６６内に沈殿することや、揚水Ｗ中から析出したスラリー成分Ｓが熱交換室６６の内壁部に固着することを効果的に防止できる。
【００４９】
この結果、本実施形態に係る水中ポンプ１０によれば、熱交換室６６の内壁の一部を形成する冷却隔壁５６にスラリー成分Ｓが固着し、冷却隔壁５６を通した揚水Ｗと冷却液Ｌとの間の熱移動が阻害されることや、熱交換室６６内におけるスラリー成分Ｓの残留量が増加して、揚水Ｗの流通量が経時的に低下することを効果的に防止できる。
なお、本実施形態では、冷却液室４８、６１に封入される冷却液Ｌとしては、冷却性能（熱伝達率）及び、メカニカルシール４４等に対する潤滑性を考慮して清水を用いているが、これ以外にも、不凍液を混ぜた清水、油等も冷却液Ｌとして用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施形態に係る水中ポンプの構成を示す軸線方向に沿った断面図である。
【図２】図１に示された水中ポンプにおけるポンプモータ、ポンプモータに対する軸封機構及び冷却機構の構成を示す軸線方向に沿った断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０  水中ポンプ
１２  ポンプモータ（電動機）
１４  駆動軸
１５  細径部
１６  モータケーシング（電動機ケーシング）
１８  揚水インペラ
２０  ロータ
２２  ステータ
２４  本体筒部
２６  頂板
２７  凸部
２８  底板
３０  軸受箱
３２  上側軸受
３４  連結口
３６  軸受箱
３７  貫通穴
３８  下側軸受
４０  軸封機構
４２  軸封リング
４４  メカニカルシール
４６  外筒部材
４８  第１冷却液室
５０  連結リング
５２  中間フレーム
５４  フランジ部
５６  冷却隔壁
５８  テーパ部
６０  シールフレーム部
６１  第２冷却液室
６２  貫通穴
６４  バックカバー
６５  ポンプ室
６６  熱交換室
６８  ドレイン口
７０  連通開口
７２  ボス部
７４  ポンプケーシング
７６  フロントカバー
７７  吸水口
７８  整流部
８０  羽根部
８２  ポンプスタンド
８４  開口部
８６  シールハウジング
８８  軸封リング
９０  破砕リング（破砕部材）
９１  シールリング
９２  攪拌突起部
９４  仕切部材
９６  フランジ部
９８  樋部
９９  連通路
１００  排液口
１０２  給液口
１０４  上側液室部
１０６  下側液室部
１０８  テーパ部
１１０  円筒部
１１２  循環用インペラ
１１４  ボス部
１１６  羽根部
Ｇ  隙間
Ｌ  冷却液
Ｓ  スラリー成分
Ｗ  揚水
【図１】
2010121519.tif 000003
【図２】
2010121519.tif 000004