(57)【要約】【課題】モータフレームよりも低い水位においてもモータを効率よく冷却することが可能な水中ポンプを提供する。【解決手段】この水中ポンプ１００は、モータフレーム１３とモータフレーム１３の内部に配置される固定子１１および回転子１２とを有するモータ１と、モータ１により回転され、上下方向に延びる回転軸２と、回転軸２に接続される羽根車５と、羽根車５が内部に配置され、モータフレーム１３の下方に配置されるポンプケーシング３１と、モータフレーム１３の外周に設けられ、ポンプケーシング３１の上端３１ａよりも下側まで延びる冷却フィン６と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータフレームと前記モータフレームの内部に配置される固定子および回転子とを有するモータと、
前記モータにより回転され、上下方向に延びる回転軸と、
前記回転軸に接続される羽根車と、
前記羽根車が内部に配置され、前記モータフレームの下方に配置されるポンプケーシングと、
前記モータフレームの外周に設けられ、前記ポンプケーシングの上端よりも下側まで延びる冷却フィンと、を備える、水中ポンプ。
【請求項２】
前記冷却フィンは、前記水中ポンプの設置面近傍まで延びている、請求項１に記載の水中ポンプ。
【請求項３】
前記ポンプケーシングには、水の吸込口が設けられ、
前記冷却フィンは、前記吸込口よりも下側まで延びている、請求項１または２に記載の水中ポンプ。
【請求項４】
前記ポンプケーシングは、前記水中ポンプを支持する脚部を含み、
前記冷却フィンは、前記脚部が設けられる高さ方向の範囲内の所定高さ位置まで、前記モータフレーム側から延びている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の水中ポンプ。
【請求項５】
前記冷却フィンは、複数設けられ、
複数の前記冷却フィンは、前記回転軸の周方向において、部分的に互いに所定角度を隔てて配置されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の水中ポンプ。
【請求項６】
前記冷却フィンは、炭素繊維を含有した樹脂により形成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の水中ポンプ。
【請求項７】
前記モータフレームは、炭素繊維を含有した樹脂により形成されるとともに、前記冷却フィンと一体的に形成されている、請求項６に記載の水中ポンプ。
【請求項８】
前記冷却フィンは、前記回転軸の軸方向と略直交する方向に延びている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の水中ポンプ。
【請求項９】
前記モータは、前記固定子が前記モータフレームに密着状態で配置されるインナーロータモータである、請求項１〜８のいずれか１項に記載の水中ポンプ。
【請求項１０】
前記冷却フィンは、一対設けられ、
一対の前記冷却フィンは、互いに近接して配置され、前記一対の冷却フィンの間で、表面張力により、水を吸い上げ可能なように構成されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載の水中ポンプ。
【請求項１１】
前記冷却フィンは、複数設けられ、
前記ポンプケーシングには、水の吸込口が設けられ、
複数の前記冷却フィンには、前記ポンプケーシングの前記吸込口よりも下方側で前記複数の冷却フィンを互いに接続し、平面視において、環形状を有する板部材が設けられている、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の水中ポンプ。
【請求項１２】
前記冷却フィンは、前記回転軸の周方向に間隔を隔てて複数設けられ、
前記複数の冷却フィンは、それぞれ、設置面に接触している、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の水中ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中ポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータ冷却フィンを備える水中ポンプが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、モータフレームを有するモータと、回転軸と、羽根車と、モータフレームの下方に配置されるポンプケーシングと、ポンプケーシングの上方側まで延びるリブ（冷却フィン）とを備える水中ポンプが開示されている。上記特許文献１の水中ポンプは、リブが設けられる高さ範囲（ポンプケーシングより上）に水位がある場合、リブに水が接触して、モータが冷却されるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−９６７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の水中ポンプでは、ポンプケーシングより上の高さにまで水位が無ければ、リブ（冷却フィン）が水に接触しないため、リブによりモータを効率よく冷却することができないという問題点がある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、モータフレームよりも低い水位においてもモータを効率よく冷却することが可能な水中ポンプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の一の局面による水中ポンプは、モータフレームとモータフレームの内部に配置される固定子および回転子とを有するモータと、モータにより回転され、上下方向に延びる回転軸と、回転軸に接続される羽根車と、羽根車が内部に配置され、モータフレームの下方に配置されるポンプケーシングと、モータフレームの外周に設けられ、ポンプケーシングの上端よりも下側まで延びる冷却フィンと、を備える。
【０００８】
この発明の一の局面による水中ポンプでは、上記のように、ポンプケーシングをモータフレームの下方に配置し、モータフレームの外周に配置され、ポンプケーシングの上端よりも下側まで延びる冷却フィンを設ける。これにより、モータフレームの下側に配置されるポンプケーシングの高さ位置まで冷却フィンが配置されるので、モータフレームよりも低い水位において、冷却フィンを水と接触させることができる。その結果、モータフレームよりも低い水位においてもモータを効率よく冷却することができる。また、ポンプケーシングに水が流入する際、冷却フィンにより水を整流することによって、空気吸込み渦の発生を抑制することができる。
【０００９】
上記一の局面による水中ポンプにおいて、好ましくは、冷却フィンは、水中ポンプの設置面近傍まで延びている。このように構成すれば、設置面近傍まで冷却フィンが延びるので、水位が設置面近傍であっても冷却フィンを水に接触させてモータを効率よく冷却することができる。
【００１０】
上記一の局面による水中ポンプにおいて、好ましくは、ポンプケーシングには、水の吸込口が設けられ、冷却フィンは、吸込口よりも下側まで延びている。このように構成すれば、水中ポンプの運転を開始する水位よりも下方に冷却フィンの一部を配置することができるので、運転開始時に確実に冷却フィンによるモータの冷却を行うことができる。
【００１１】
上記一の局面による水中ポンプにおいて、好ましくは、ポンプケーシングは、水中ポンプを支持する脚部を含み、冷却フィンは、脚部が設けられる高さ方向の範囲内の所定高さ位置まで、モータフレーム側から延びている。このように構成すれば、脚部により水中ポンプを安定して支持することができる。また、ポンプケーシングの上端よりも、より低い位置の脚部まで冷却フィンが延びるので、ポンプケーシングよりも低い水位においてより高い位置のモータを効率よく冷却することができる。空気吸込み渦の発生をより抑制することができる。
【００１２】
上記一の局面による水中ポンプにおいて、好ましくは、冷却フィンは、複数設けられ、複数の冷却フィンは、回転軸の周方向において、部分的に互いに所定角度を隔てて配置されている。このように構成すれば、モータフレーム（回転軸）の周方向に複数の冷却フィンがバランスよく配置されるので、モータフレーム（回転軸）の周方向において、複数の冷却フィンによりモータフレームからバランスよく効率的に放熱することができる。
【００１３】
上記一の局面による水中ポンプにおいて、好ましくは、冷却フィンは、炭素繊維を含有した樹脂により形成されている。このように構成すれば、機械的強度の高い材料により、冷却フィンを形成することができる。また、金属以外の材料で、冷却フィンを形成することができるので、冷却フィンを腐食させないようにすることができるとともに、軽量化も図る事ができる。
【００１４】
この場合、好ましくは、モータフレームは、炭素繊維を含有した樹脂により形成されるとともに、冷却フィンと一体的に形成されている。このように構成すれば、機械的強度の高い材料により、モータフレームを形成することができる。また、金属以外の材料で、モータフレームを形成することができるので、モータフレームを腐食させないようにすることができるとともに、軽量化も図る事ができる。また、モータフレームと冷却フィンとが一体的に形成されるので、部品点数を削減することができるとともに、モータフレームから冷却フィンに効率的に熱を伝達することができる。
【００１５】
上記一の局面による水中ポンプにおいて、好ましくは、冷却フィンは、回転軸の軸方向と略直交する方向に延びている。このように構成すれば、冷却フィンが延びるので、冷却フィンの水に接触する面積を増大させることができる。その結果、冷却フィンから効果的に放熱することができる。
【００１６】
上記一の局面による水中ポンプにおいて、好ましくは、モータは、固定子がモータフレームに密着状態で配置されるインナーロータモータである。このように構成すれば、モータフレームと固定子とを密着させることにより、固定子からモータフレームに効率的に熱を伝達することができる。その結果、モータフレームを介して冷却フィンから効果的に放熱することができる。
【００１７】
上記一の局面による水中ポンプにおいて、好ましくは、冷却フィンは、一対設けられ、一対の冷却フィンは、互いに近接して配置され、一対の冷却フィンの間で、表面張力により、水を吸い上げ可能なように構成されている。このように構成すれば、一対の冷却フィンにより水を吸い上げて水を気化熱として放熱することができるので、冷却フィンから効果的に放熱することができる。また、水中ポンプ運転直後の停止時においても、冷却フィン間に保持された水がモータフレームから発せられる熱によって気化され続けるので、水中ポンプは、効率よく冷却効果を与え続けることができる。
【００１８】
上記一の局面による水中ポンプにおいて、好ましくは、冷却フィンは、複数設けられ、ポンプケーシングには、水の吸込口が設けられ、複数の冷却フィンには、ポンプケーシングの吸込口よりも下方側で複数の冷却フィンを互いに接続し、平面視において、環形状を有する板部材が設けられている。このように構成すれば、板部材に冷却フィンからの熱を伝えることによって、板部材からも放熱を行うことができる。その結果、より高い位置のモータを効率よく冷却することができる。また、環形状を有する板部材により、吸込口への流路を分割して、水を効果的に整流することができる。その結果、空気吸込み渦の発生を効果的に抑制することができる。また、板部材により複数の冷却フィンを互いに接続することによって、冷却フィンを変形しにくくすることが可能となる。また、環形状の板部材を増やす事により、水中ポンプへの異物進入を防ぐ為のストレーナーのような役割を、板部材および冷却フィンに持たせることができる。
【００１９】
上記一の局面による水中ポンプにおいて、好ましくは、冷却フィンは、回転軸の周方向に間隔を隔てて複数設けられ、複数の冷却フィンは、それぞれ、設置面に接触している。このように構成すれば、冷却フィンにより水中ポンプを自立させることができるので、水中ポンプを自立させるための構成を別途設ける必要がなく装置構成を簡素化することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、上記のように、モータフレームよりも低い水位においてもモータを効率よく冷却することが可能な水中ポンプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態による水中ポンプを示した概略図である。
【図２】本発明の第１実施形態による水中ポンプを示した平面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による水中ポンプのモータフレームとポンプケーシングと冷却フィンとを示した概略的な斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態による水中ポンプのモータフレームおよび冷却フィンの材料特性を示した表である。
【図５】本発明の第２実施形態による水中ポンプを示した概略図である。
【図６】本発明の第２実施形態による水中ポンプのモータフレームとポンプケーシングと冷却フィンとを示した概略的な斜視図である。
【図７】本発明の第３実施形態による水中ポンプを示した平面図である。
【図８】図７のＨ部の拡大図である。
【図９】本発明の第１実施形態の変形例による水中ポンプを示した概略図である。
【図１０】本発明の第２実施形態の変形例による水中ポンプのモータフレームとポンプケーシングと冷却フィンとを示した概略的な斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
［第１実施形態］
（水中ポンプの構成）
図１〜図４を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。第１実施形態による水中ポンプ１００は、図１に示すように、モータ１と、回転軸２と、ポンプ室３と、オイル室４と、羽根車５と、冷却フィン６とを備えている。また、水中ポンプ１００は、回転軸２が上下方向（Ｚ方向）に延びる縦型の水中ポンプである。
【００２４】
モータ１は、外部からの水が浸入しないように、密閉されている。また、モータ１は、回転軸２を介して回転軸２に接続される羽根車５を回転駆動させるように構成されている。詳細には、モータ１は、固定子１１と、回転子１２とを含んでいる。固定子１１は、回転子１２の外側（外周側）に配置されている。固定子１１は、コイル（図示せず）を有している。また、固定子１１は、ケーブルＣから電力が供給されることにより、磁界を発生させるように構成されている。回転子１２は、回転軸２に取り付けられ、固定子１１と対向するように固定子１１の内側（内周側）に配置されている。すなわち、モータ１は、インナーロータモータである。また、回転子１２は、固定子１１からの磁界により回転軸２と共に回転するように構成されている。そして、回転子１２は、回転軸２を介して羽根車５を回転駆動させるように構成されている。
【００２５】
モータ１は、モータフレーム１３を含んでいる。モータフレーム１３の内部には、固定子１１と回転子１２とが配置されている。詳細には、モータフレーム１３は、回転軸２を囲み上下方向（Ｚ方向）に延びる中空空間が内側に形成された円筒形状を有している。また、モータフレーム１３内側に、固定子１１が圧入されることにより配置されている。すなわち、モータフレーム１３は、内周面が固定子１１の外周面と密着した状態で固定子１１が内側に配置されている。
【００２６】
モータフレーム１３は、炭素繊維を含有した樹脂により形成されている。たとえば、モータフレーム１３は、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ、Ｃａｒｂｏｎ  Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）により形成されている。また、モータフレーム１３は、冷却フィン６と一体的に形成されている。冷却フィン６の詳細については後述する。
【００２７】
モータフレーム１３には、モータブラケット１４およびヘッドカバー１５が設けられている（取り付けられている）。モータブラケット１４およびヘッドカバー１５は、モータフレーム１３の上方端近傍に配置されている。モータブラケット１４は、ベアリング２１を支持している。ヘッドカバー１５は、内部にモータ保護装置やモータ１の起動停止を制御する部品が配置されている。
【００２８】
回転軸２は、モータ１の駆動により回転するように構成されている。また、回転軸２は、モータ１の駆動力（トルク）を羽根車５に伝えるように構成されている。また、回転軸２は、ベアリング２１および２２により回転可能に支持されている。また、回転軸２は、モータ１からオイル室４を貫通してポンプ室３まで延びるように配置されている。また、回転軸２のモータ１側の端部（Ｚ１方向側端部）とは逆側の端部（Ｚ２方向側端部）には、羽根車５が取り付けられている。
【００２９】
ポンプ室３は、ポンプケーシング３１を含んでいる。ポンプケーシング３１の内部には、羽根車５が配置されている。ポンプケーシング３１は、モータフレーム１３の下方（Ｚ２方向）側に配置されている。ポンプケーシング３１には、水（汚水など）の吸込口３２と吐出口３３とが設けられている。
【００３０】
ここで、以下では、水平面内において、吐出口３３と羽根車５とが並ぶ方向を、Ｘ方向とし、水平面内において、Ｘ方向に直交する方向をＹ方向として説明する。また、Ｘ方向のうち、吐出口３３側から羽根車５側に向かう方向をＸ１方向とし、その逆方向をＸ２方向として説明する。
【００３１】
羽根車５は、回転することにより、水中ポンプ１００が配置されたタンクなどの排水領域（図示せず）内の水を吸込口３２からポンプケーシング３１内に吸い込むとともに、吸い込んだ水を吐出口３３の方向（概ねＸ２方向）に送るように構成されている。
【００３２】
ポンプケーシング３１は、脚部３４を含んでいる。脚部３４は、ポンプケーシング３１の本体部（羽根車５を内側に配置する容器部分）３１０の下端３１０ａに設けられている。脚部３４は、複数設けられ、ポンプケーシング３１（水中ポンプ１００）を支持している。すなわち、脚部３４は、下端が設置面Ｇに接触した状態で配置されている。
【００３３】
オイル室４は、モータ１およびポンプ室３の間に配置されている。詳細には、オイル室４は、モータフレーム１３の下方側（Ｚ２方向側）、かつ、ポンプケーシング３１の上方側（Ｚ１方向側）に配置されている。
【００３４】
オイル室４は、オイルケーシング４１と、メカニカルシール４２と、オイルリフター４３とを含んでいる。オイルケーシング４１は、内側にオイルが充填されている。
【００３５】
オイルケーシング４１は、ベアリング２２を支持するベアリングハウジング４１ａの下側に位置しており、ベアリングハウジング４１ａとオイルケーシング４１ｂとは、互いに係合することにより、内側にオイルを充填するための中空空間を形成している。オイルケーシング４１ｂは、ポンプケーシング３１に対して吸込口３２の上方（Ｚ１方向）側に取り付けられている。
【００３６】
メカニカルシール４２は、負荷側（ポンプ室３側、つまり、Ｚ２方向側）および反負荷側（ポンプ室３に対して反対側、つまり、Ｚ１方向側）に、それぞれ、摺動部（図示せず）を有している。負荷側の摺動部は、ポンプ室３の圧力水がオイル室４に流入するのを防止（抑制）する機能を有している。また、反負荷側の摺動部は、オイル室４のオイルを含む流体がモータ１側に流入するのを防止（抑制）する機能を有している。なお、摺動部は、オイル室４に充填されたオイルによって、潤滑されるとともに、焼きつかないように冷却される。メカニカルシール４２の反負荷側（上端）の上方で、ベアリング２２との間には、シール（図示せず）が設けられている。シールは、たとえば、オイルシール等が用いられる。
【００３７】
オイルリフター４３は、オイル室４の回転軸２の周りに設けられ、回転軸２の周囲を囲う筒形状を有している。また、オイルリフター４３は、回転軸２の回転に伴いオイルを上方向（Ｚ１方向）に持ち上げるように構成されている。つまり、オイルリフター４３は、メカニカルシール４２の反負荷側の摺動部にオイルを供給するように構成されている。また、オイルリフター４３の下部には、貫通孔４３ａが設けられている。貫通孔４３ａは、オイルリフター４３の内周側にオイルを導くように構成されている。また、オイルリフター４３は、上方向（Ｚ１方向）に持ち上げたオイルをオイルリフター４３の上端側から外周側に戻すように構成されている。このようにして、オイルリフター４３は、メカニカルシール４２周りにおいてオイルを循環させている。
【００３８】
（冷却フィンの構成）
次に、図１〜図３を参照して、冷却フィン６の構成について説明する。
【００３９】
図１に示す冷却フィン６は、モータフレーム１３と同様に、炭素繊維を含有した樹脂により形成されている。すなわち、冷却フィン６は、炭素繊維強化プラスチックにより形成されている。また、冷却フィン６は、薄い平板形状を有している。また、冷却フィン６は、回転軸２の軸方向（Ｚ方向）と直交する方向に延びている。また、冷却フィン６は、上下方向（Ｚ方向）にも延びている。すなわち、冷却フィン６は、回転軸２の半径方向（Ｒ１方向）に延びている。また、冷却フィン６は、半径方向（Ｒ１）方向において、均等な幅ｔ１を有している。
【００４０】
冷却フィン６は、モータフレーム１３と一体的に形成されている。なお、図１では、説明の便宜上、図２に示す中心線α上の１個の冷却フィン６のみを示している。中心線αは、回転軸２と吐出口３３とを通りＸ方向の延びる水中ポンプ１００の中心線である。図２および図３に示すように、冷却フィン６は、モータフレーム１３の外周に複数（１３個）設けられている。詳細には、冷却フィン６は、図２に示すように、中心線α上に１個、中心線αのＹ方向の一方側および他方側にそれぞれ６個ずつ設けられている。また、複数（１３個）の冷却フィン６は、平面視において（Ｚ方向から見て）、中心線αに対して線対称に配置されている。
【００４１】
図１に示すように、冷却フィン６のモータフレーム１３との接続部分６ａは、高さ方向において、固定子１１を含む範囲であり、固定子１１よりも大きな範囲に設けられている。すなわち、冷却フィン６の接続部分６ａは、高さ方向において、固定子１１の全範囲とオーバーラップしている。
【００４２】
図２に示すように、複数（１３個）の冷却フィン６は、回転軸２の周方向（Ｒ２方向）において、部分的に互いに所定角度を隔てて配置されている。詳細には、複数（１３個）の冷却フィン６は、回転軸２のＸ２方向側（吐出口３３側）を除き、周方向に均等な角度間隔（２２．５度）で配置されている。
【００４３】
図１に示すように、冷却フィン６は、半径方向（Ｒ１方向）の幅ｔ１を維持しながら、概ね、上下方向（Ｚ方向）に延びている。なお、冷却フィン６は、ポンプケーシング３１と干渉しないように、下方側で、かつ、半径方向（Ｒ１方向）の外側の部分が、ポンプケーシング３１を避けて下方（Ｚ２方向）に延びている。
【００４４】
ここで、第１実施形態では、冷却フィン６は、ポンプケーシング３１の上端３１ａよりも下側に延びている。すなわち、冷却フィン６の下端６ｂは、ポンプケーシング３１の上端３１ａよりも下側に配置されている。また、冷却フィン６の下端６ｂは、ポンプケーシング３１の本体部３１０の下端３１０ａよりも下側まで延びている。
【００４５】
また、冷却フィン６は、水中ポンプ１００の設置面Ｇ近傍まで延びている。すなわち、冷却フィン６の下端６ｂは、間隔ｔ２を隔てて、水中ポンプ１００の設置面Ｇ近傍に配置されている。具体例として、冷却フィン６の下端６ｂは、水中ポンプ１００の設置面Ｇから１ｍｍ（ｔ２）上方に離間した位置に配置されている。また、冷却フィン６は、吸込口３２よりも下側まで延びている。また、冷却フィン６は、ポンプケーシング３１の脚部３４が設けられる高さ方向の範囲内の所定高さ位置まで、モータフレーム１３側から延びている。
【００４６】
（モータフレームおよび冷却フィンの材料特性）
次に、図４を参照して、モータフレーム１３および冷却フィン６を形成する炭素繊維強化プラスチックの材料特性の一例について説明する。
【００４７】
炭素繊維強化プラスチックは、たとえば、熱伝導率が３以上３．５以下[ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃]であり、引張強さが１６０以上４５０以下[ｋｇｆ／ｍｍ2]であり、引張弾性率が１２０００以上１５０００以下[ｋｇｆ／ｍｍ2]であり、曲げ強さが１３０以上２００以下[ｋｇｆ／ｍｍ2]であり、曲げ弾性率が９０００以上１３０００以下[ｋｇｆ／ｍｍ2]であり、線膨張係数０．２以上０．４以下[１０-6／℃]であり、密度が、１．５[ｇ／ｃｍ3]である。
【００４８】
炭素繊維強化プラスチックと金属材料との比較について説明する。ここでは金属材料の一例としてアルミニウムを挙げる。
【００４９】
アルミニウムは、熱伝導率が１００[ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃]であり、引張強さが２５[ｋｇｆ／ｍｍ2]であり、引張弾性率が７２００[ｋｇｆ／ｍｍ2]であり、線膨張係数２３．６[１０-6／℃]であり、密度が、２．７[ｇ／ｃｍ3]である。したがって、炭素繊維強化プラスチックは、アルミニウムよりも機械的強度が高く、熱により変形しにくい材料である。また、炭素繊維強化プラスチックは、アルミニウムよりも密度が小さい（約半分）。
【００５０】
炭素繊維強化プラスチックと樹脂材料との比較について説明する。ここでは樹脂材料の例としてＭＣナイロン、６ナイロンおよびポリプロピレンを挙げる。
【００５１】
ＭＣナイロンは、引張強さが８．６[ｋｇｆ／ｍｍ2]であり、引張弾性率が３８０[ｋｇｆ／ｍｍ2]であり、曲げ強さが１１[ｋｇｆ／ｍｍ2]であり、曲げ弾性率が３５５[ｋｇｆ／ｍｍ2]であり、線膨張係数８３[１０-6／℃]であり、密度が、１．１５[ｇ／ｃｍ3]である。したがって、炭素繊維強化プラスチックは、ＭＣナイロンよりも機械的強度が極めて高く、熱により極めて変形しにくい材料である。
【００５２】
６ナイロンは、熱伝導率が０．２１５[ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃]であり、密度が、１．１２以上１．１４以下[ｇ／ｃｍ3]である。また、ポリプロピレンは、熱伝導率が０．１０７[ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃]であり、密度が、０．９０以上０．９１以下[ｇ／ｃｍ3]である。したがって、炭素繊維強化プラスチックは、６ナイロンやポリプロピレンよりも、少なくとも１０倍以上、熱伝導率が大きい材料である。つまり、炭素繊維を樹脂に含有させた材料（炭素繊維強化プラスチック）は、樹脂のみからなる材料（炭素繊維を樹脂に含有させていない材料）よりも、極めて熱伝導率が大きい。
【００５３】
（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００５４】
第１実施形態では、上記のように、ポンプケーシング３１をモータフレーム１３の下方に配置し、モータフレーム１３の外周に配置され、ポンプケーシング３１の上端３１ａよりも下側まで延びる冷却フィン６を設ける。これにより、モータフレーム１３の下側に配置されるポンプケーシング３１の高さ位置まで冷却フィン６が配置されるので、モータフレーム１３よりも低い水位において、冷却フィン６を水と接触させることができる。その結果、モータフレーム１３よりも低い水位においてもモータ１を効率よく冷却することができる。また、ポンプケーシング３１に水が流入する際、冷却フィン６により水を整流することによって、空気吸込み渦の発生を抑制することができる。
【００５５】
また、第１実施形態では、上記のように、冷却フィン６を、水中ポンプ１００の設置面Ｇ近傍まで延ばす。これにより、冷却フィン６を配置可能な下方の限度である設置面Ｇ近傍まで冷却フィン６が延びるので、水位が設置面Ｇ近傍であっても冷却フィン６を水に接触させてモータ１を効率よく冷却することができる。
【００５６】
また、第１実施形態では、上記のように、冷却フィン６を、吸込口３２よりも下側まで延ばす。これにより、水中ポンプ１００の運転を開始する水位よりも下方に冷却フィン６の一部を配置することができるので、運転開始時に確実に冷却フィン６によるモータ１の冷却を行うことができる。
【００５７】
また、第１実施形態では、上記のように、ポンプケーシング３１に、水中ポンプ１００を支持する脚部３４を設け、冷却フィン６を、脚部３４が設けられる高さ方向の範囲内の所定高さ位置まで、モータフレーム１３側から延ばす。これにより、脚部３４により水中ポンプ１００を安定して支持することができる。また、ポンプケーシング３１の上端３１ａよりも、より低い位置の脚部３４まで冷却フィン６が延びるので、ポンプケーシング３１よりも低い水位においてより高い位置のモータ１を効率よく冷却することができる。空気吸込み渦の発生をより抑制することができる。また、脚部３４により安定して水中ポンプ１００を支持することができる。
【００５８】
また、第１実施形態では、上記のように、複数の冷却フィン６を、回転軸２の周方向において、部分的に互いに所定角度を隔てて配置する。これにより、モータフレーム１３（回転軸２）の周方向に複数の冷却フィン６がバランスよく配置されるので、モータフレーム１３（回転軸２）の周方向において、複数の冷却フィン６によりモータフレーム１３からバランスよく効率的に放熱することができる。
【００５９】
また、第１実施形態では、上記のように、冷却フィン６を、炭素繊維を含有した樹脂により形成する。これにより、機械的強度の高い材料により、冷却フィン６を形成することができる。また、金属以外の材料で、冷却フィン６を形成することができるので、冷却フィン６を腐食させないようにすることができるとともに、軽量化も図る事ができる。
【００６０】
また、第１実施形態では、上記のように、モータフレーム１３を、炭素繊維を含有した樹脂により形成するとともに、冷却フィン６と一体的に形成する。これにより、機械的強度の高い材料により、モータフレーム１３を形成することができる。また、金属以外の材料で、モータフレーム１３を形成することができるので、モータフレーム１３を腐食させないようにすることができるとともに、軽量化も図る事ができる。また、モータフレーム１３と冷却フィン６とが一体的に形成されるので、部品点数を削減することができるとともに、モータフレーム１３から冷却フィン６に効率的に熱を伝達することができる。
【００６１】
また、第１実施形態では、上記のように、冷却フィン６を、回転軸２の軸方向と略直交する方向に延ばす。これにより、冷却フィン６が延びるので、冷却フィン６の水に接触する面積を増大させることができる。その結果、冷却フィン６から効果的に放熱することができる。
【００６２】
また、第１実施形態では、上記のように、モータ１を、モータフレーム１３に密着状態で配置されるインナーロータモータにより構成する。これにより、モータフレーム１３と固定子１１とを密着させることによって、固定子１１からモータフレーム１３に効率的に熱を伝達することができる。その結果、モータフレーム１３を介して冷却フィン６から効果的に放熱することができる。
【００６３】
［第２実施形態］
次に、図５および図６を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、上記第１実施形態の構成に加えて、冷却フィン６に板部材６１を設けた例について説明する。
【００６４】
本発明の第２実施形態による水中ポンプ２００（図１参照）は、板部材６１が設けられた冷却フィン６を備えている。
【００６５】
板部材６１は、１個設けられている。また、板部材６１は、ポンプケーシング３１の吸込口３２よりも下方側に設けられている。また、板部材６１は、冷却フィン６の下端６ｂよりも上方側に設けられている。また、板部材６１は、平面視において、水平方向に延びる円環形状（環形状）を有している。また、板部材６１は、複数（１３個）の冷却フィン６を互いに接続している。また、板部材６１は、平面視において、中心に回転軸２が配置されている。また、板部材６１および複数（１３個）の冷却フィン６は、ポンプケーシング３１の吸込口３２への水の流路を上下方向および横方向において複数に分割（区画）している。
【００６６】
第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００６７】
（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００６８】
第２実施形態では、上記第１実施形態と同様に、ポンプケーシング３１をモータフレーム１３の下方に配置し、モータフレーム１３の外周に配置され、ポンプケーシング３１の上端３１ａよりも下側まで延びる冷却フィン６を設ける。これにより、モータフレーム１３よりも低い水位においてもモータ１を効率よく冷却することができる。
【００６９】
また、第２実施形態では、上記のように、複数の冷却フィン６に、ポンプケーシング３１の吸込口３２よりも下方側で複数の冷却フィン６を互いに接続し、平面視において、環形状を有する板部材６１を設ける。これにより、板部材６１に冷却フィン６からの熱を伝えることによって、板部材６１からも放熱を行うことができる。その結果、より高い位置のモータ１を効率よく冷却することができる。また、円環形状を有する板部材６１により、吸込口３２への流路を分割して、水を効果的に整流することができる。その結果、空気吸込み渦の発生を効果的に抑制することができる。また、板部材６１により複数の冷却フィン６を互いに接続することによって、冷却フィン６を変形しにくくすることが可能となる。また、環形状の板部材６１を増やす事により、水中ポンプ２００への異物進入を防ぐ為のストレーナーのような役割を、板部材６１および冷却フィン６に持たせることができる。
【００７０】
第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００７１】
［第３実施形態］
次に、図１、図７および図８を参照して、本発明の第３実施形態について説明する。この第３実施形態では、回転軸２の周方向（Ｒ２方向）に所定角度間隔で１個ずつ冷却フィン６を配置した上記第１実施形態とは異なり、回転軸２の周方向（Ｒ２方向）に所定角度間隔で冷却フィン６を２個ずつ（２個で１組の冷却フィン６のセット６０を１個ずつ）配置する例について説明する。
【００７２】
本発明の第３実施形態による水中ポンプ３００（図１参照）では、図７に示すように、冷却フィン６が一対設けられている。つまり、水中ポンプ３００は、一対の冷却フィン６のセット６０を複数備えている。また、一対の冷却フィン６は、間隔ｔ３（図８参照）を隔てて、互いに近接して配置されている。また、一対の冷却フィン６は、一対の冷却フィン６間で、表面張力により水を吸い上げ可能なように構成されている。
【００７３】
一対の冷却フィン６のセット６０は、複数（１３組）設けられている。複数の一対の冷却フィン６のセット６０は、それぞれ、第１実施形態の複数（１３個）の冷却フィン６に対応する位置に設けられている。すなわち、複数の一対の冷却フィン６のセット６０は、それぞれ、回転軸２のＸ２方向側（吐出口３３側）を除き、周方向に均等な角度間隔（２２．５度）で配置されている。また、図８に示すように、一対の冷却フィン６の間隔ｔ３は、たとえば、０．５ｍｍ以上１ｍｍ以下に設定される。
【００７４】
第３実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００７５】
（第３実施形態の効果）
第３実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００７６】
第３実施形態では、上記第１実施形態と同様に、ポンプケーシング３１をモータフレーム１３の下方に配置し、モータフレーム１３の外周に配置され、ポンプケーシング３１の上端３１ａよりも下側まで延びる冷却フィン６を設ける。これにより、モータフレーム１３よりも低い水位においてもモータ１を効率よく冷却することができる。
【００７７】
また、第３実施形態では、上記のように、一対の冷却フィン６を、互いに近接して配置し、一対の冷却フィン６の間で、表面張力により、水を吸い上げ可能なように構成する。これにより、一対の冷却フィン６により水を吸い上げて水を気化熱として放熱することができるので、冷却フィン６から効果的に放熱することができる。また、水中ポンプ３００運転直後の停止時においても、冷却フィン６間に保持された水がモータフレーム１３から発せられる熱によって気化され続けるので、水中ポンプ３００は、効率よく冷却効果を与え続けることができる。
【００７８】
第３実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００７９】
（変形例）
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。
【００８０】
たとえば、上記第１〜第３実施形態では、冷却フィンおよびモータフレームを炭素繊維を含有した樹脂により形成した例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、冷却フィンおよびモータフレームを、金属（たとえば、平畳織金網など）などの炭素繊維を含有した樹脂以外の材料により形成してもよい。また、冷却フィンおよびモータフレームの一方のみを炭素繊維を含有した樹脂により形成し、他方を金属（たとえば、平畳織金網（ポアメット））などの炭素繊維を含有した樹脂以外の材料により形成してもよい。
【００８１】
また、上記第１〜第３実施形態では、水中ポンプを支持する脚部を設けた例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、たとえば、図９に示す第１実施形態の変形例の水中ポンプ４００のように、脚部を設けることなく、冷却フィン４０６により自立するように構成してもよい。具体例として、冷却フィン４０６は、回転軸２の周方向に間隔を隔てて複数（１３個）設けられている。なお、図９では、図１と同様に説明の便宜上、１個の冷却フィン４０６のみを代表して示している。複数の冷却フィン４０６は、それぞれ、設置面Ｇ接触している。これにより、冷却フィン６により水中ポンプ４００を自立させることができるので、水中ポンプ４００を自立させるための構成を別途設ける必要がなく装置構成を簡素化することができる。
【００８２】
また、上記第２実施形態では、板部材を１個設けた例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、図１０に示す第２実施形態の変形例の水中ポンプ５００のように、板部材６１を２個以上設けてもよい。水中ポンプ５００では、板部材６１は、冷却フィン６の下端６ｂにも設けられている。２個の板部材６１は、互いに平行に配置されている。なお、板部材は３個以上設けてもよい。このように板部材を増やす事によって、冷却フィンを補強することができるとともに、冷却フィンと板部材により吸込口への水の流入経路の区間分けを行い、より整流効果を持たせる事が可能となる。また、板部材を増やし、冷却フィンと板部材とにより分割される区間を細かくすることで、ポンプへの異物進入を防ぐ為のストレーナーのような役割を持たせることができる。
【００８３】
また、上記第２実施形態では、板部材を円環状に形成した例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、板部材を四角形やその他多角形状の環状に形成してもよい。また、多角形以外にも、例えば板部材に厚みを持たせた円錐台状の環状に形成してもよい。
【００８４】
また、上記第１〜第３実施形態では、冷却フィンを１３個設けた例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、冷却フィンを１以上１２個以下、または１４個以上設けてもよい。
【００８５】
また、上記第１〜第３実施形態では、モータフレームおよび冷却フィンを一体的に構成した例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、モータフレームおよび冷却フィンを別体で構成してもよい。
【００８６】
また、上記第１〜第３実施形態では、モータをインナーロータモータにより構成した例を示したが、本発明では、モータをインナーロータモータにより構成しなくてもよい。
【００８７】
また、上記第１〜第３実施形態では、複数の冷却フィンを羽根車の周方向の一部に配置した（吐出口側に配置しなかった）例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、複数の冷却フィンを羽根車の周方向の全域に均等に配置してもよい。
【００８８】
また、上記第１〜第３実施形態では、冷却フィンを設置面近傍まで延びるように構成した例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、冷却フィンがポンプケーシングの上端よりも下側まで延びているのであれば、冷却フィンを設置面近傍まで延びるように構成しなくてもよい。
【００８９】
また、上記１〜第３実施形態では、冷却フィンをモータフレームのみと接続されるように構成した例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、冷却フィンを、モータフレームとの接続に加えて、補強や放熱補助の為、ヘッドカバーやオイルケーシングやポンプケーシング等、水中ポンプを形成する他の部材と接続してもよい。
【符号の説明】
【００９０】
１  モータ
２  回転軸
５  羽根車
６、４０６  冷却フィン
１１  固定子
１２  回転子
１３  モータフレーム
３１  ポンプケーシング
３１ａ  ポンプケーシングの上端
３２  吸込口
３４  脚部
６１  板部材
１００、２００、３００、４００、５００  水中ポンプ
Ｇ  設置面
【図１】
2018135819.tif 000003
【図２】
2018135819.tif 000004
【図３】
2018135819.tif 000005
【図４】
2018135819.tif 000006
【図５】
2018135819.tif 000007
【図６】
2018135819.tif 000008
【図７】
2018135819.tif 000009
【図８】
2018135819.tif 000010
【図９】
2018135819.tif 000011
【図１０】
2018135819.tif 000012