(57)【要約】【課題】電線の貫通部における液体の漏れ防止、耐高電圧の絶縁構造を得る。【解決手段】加圧された液体が充満しているケーシング７ａ内からサブマージドモータポンプの電線がケーシング７ａの端板（支持部）７ｆを貫通する引き出し部１２を介してケーシング７ａの内部から圧力の低い外部に引き出される。この引き出し部１２には、棒状の導体１２ａの周囲を包囲するように第１の絶縁管１２ｂが設けられ、この第１の絶縁管１２ｂのケーシング外部側周囲を包囲するように、外周面に軸方向に沿って凹凸が形成された第２の絶縁管１２ｃが設けられている。この第１および第２の絶縁管１２ｂ、１２ｃにより、ケーシング７ａの支持部を軸方向に沿うように挟み込み、かつ導体１２ａに設けられた鍔部１２ｄと導体１２ａに螺合されたナット１２ｊ、ワッシャ１２ｈおよび皿バネ１２ｉを介して第１および第２の絶縁管１２ｂ，１２ｃを軸方向に沿って締め付ける。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
極低温の液体中に浸漬して高電圧で駆動され、ケーシング内に加圧された液体が充満している高圧サブマージドモータポンプと前記ケーシングの内部から圧力の低い外部に引き出され、高電圧が印加される前記サブマージドポンプの電線引き出し装置において、前記ケーシングを貫通し、両端に電線が接続され、一端に鍔部を、他端にナットが螺合するネジ山を形成した導体と、この導体の周囲を包囲してケーシングを貫通する第１の絶縁管と、この第１の絶縁管のケーシング外部側の周囲を包囲し、軸方向の外周面に凹凸が形成された第２の絶縁管と、を備え、前記第１および第２の絶縁管により前記ケーシングに設けた支持部を軸方向に沿うように挟み込み、かつ前記導体の鍔部と前記導体に螺合されたナットとワッシャの間に極低温で生じる前記導体、前記ケーシング、前記第１および第２の絶縁管およびナットの収縮量の差によって出来る隙間を弾性変形により吸収し液体の流出を防ぎ、液密を保つ皿バネを介して前記第１および第２の絶縁管を軸方向に沿って締め付けてなることを特徴としたサブマージドモータポンプの電線引き出し装置。
【請求項２】
前記ケーシングの支持部と前記第１および第２の絶縁管との接触面を、前記第１および第２の絶縁管の軸方向に対して傾斜させて構成したことを特徴とする請求項１に記載のサブマージドモータポンプの電線引き出し装置。
【請求項３】
前記第２の絶縁管の外周面を傾斜させて円錐状に構成したことを特徴とする請求項１に記載のサブマージドモータポンプの電線引き出し装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サブマージドモータポンプの加圧された液体が充満しているケーシングを貫通するようにして電線を引き出す電線引き出し装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液化天然ガス（ＬＮＧ）や液化石油ガス（ＬＰＧ）等の液化ガスは、圧力容器内に貯留されており、この圧力容器内から液化ガスを取り出す場合には、液化ガス用ポンプが使用されている。液化ガス用ポンプは、一般にポンプ本体が圧力容器内の液化ガスの液体中に浸漬された状態で使用されるため、駆動用モータが一体化されたサブマージドポンプとして構成されている。
【０００３】
このサブマージドポンプは、例えば特許文献１の第２図に記載されているように、ポンプユニット内に、上下部の軸受部により回転自在に支持される回転軸を設け、この回転軸の上部側にモータ部分を設け、また下部側にポンプ部分を設けて液化ガスの液体中に浸漬される構造になっている。
【０００４】
そしてポンプ部分で加圧された液体は、配管を介してケーシングの吐出口から圧力容器の外部に送り出される一方、その加圧された液体の一部が下部側の軸受部およびケーシングに設けた液通路穴からモータ部分に流入し、その後、上部側の軸受部およびケーシングに設けた液通路穴からバランス装置を通りケーシング外に排出されて再度ポンプ部分に流入する循環が行なわれ、上下部の軸受部に対する潤滑や固定子および回転子に対する冷却などに利用されている。
【０００５】
ポンプユニット内のモータ部分に電力を供給するための電線（被覆ケーブル）は、ケーシング内から引き出して圧力容器外部の外部電源装置に接続される。
【０００６】
ここで、ケーシング内は、加圧された液体が充満しているのに対し、ケーシング外はポンプにより加圧される前の液体が充満しているので、ケーシングの内外には圧力差が生じている。このケーシング内外の圧力差は、ケーシング内で液体を循環させたり、軸受部に作用するスラスト荷重を軽減するためのバランス装置を有効に動作させたりするために維持する必要があり、このためケーシングを貫通して配設される被覆ケーブルの貫通部には、グランドパッキンおよび締付グランドなどの閉塞手段を設けて液密を保つように構成される。
【０００７】
しかしながら、極低温下で使用される被覆ケーブルの貫通部においては、グランドパッキンなどの閉塞手段により液密になるように構成しても、常温から極低温に至る温度変化による部品の収縮や劣化などにより液密を維持できなくなるおそれがある。
【０００８】
一方、大出力モータを小型化するために高電圧化を図る場合には、被覆ケーブルの貫通部における絶縁をさらに強化する必要がある。
【０００９】
また、この被覆ケーブルの貫通部を、液密に構成しかつ絶縁を強化する手段として例えば特許文献２に記載されているものがある。これは、円盤状の端子板を貫通するように棒状の端子を取り付け、この端子の両端部にそれぞれ被覆ケーブルを接続するとともに、端子の周囲をフッ素樹脂成形パイプで包囲したり、あるいは樹脂含浸テープを巻き付けたりして、端子接続部とコネクティングボックスとの間に必要な沿面絶縁距離や空間絶縁距離を確保しようとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特公昭６１−５５５８号公報
【特許文献２】特開平１０−３１８１７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、サブマージドモータポンプは液化ガスの極低温の液中で使用されるため、特許文献２に記載されているような技術を採用しても、極低温下による部品の収縮や劣化などの発生に起因して成形パイプ端部の固定部や樹脂含浸テープ巻き着け体の固定部と端子板との間に隙間が形成されるおそれがあり、これにより端子とコネクティングボックスとの間の沿面絶縁距離が短くなったり、あるいは端子と端子板との間に隙間が形成されてコネクティングボックス内に液体が漏れ、圧力が抜けたりするおそれがあった。
【００１２】
特に、高電圧に耐えうる絶縁を施すためには、低電圧の場合よりも絶縁部分を長くしなければならず、それに合わせ導体も長くしなければならない。長くした材料を極低温下で使用した場合、材料の収縮がより大きくなり、隙間から液体が漏れ、液密が保てないという問題が顕著になる。
【００１３】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、加圧された液体が充満しているケーシングの内外で圧力差が生じている状態で、ケーシングを貫通するようにしてサブマージドモータポンプの電線を引き出す場合に、その電線の貫通部における液体の漏れを防止するとともに高電圧に耐えうる絶縁構造を有するサブマージドモータポンプの電線引き出し構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために本発明によるサブマージドモータポンプの電線引き出し装置は、極低温の液体中に浸漬して高電圧で駆動され、ケーシング内に加圧された液体が充満している高圧サブマージドモータポンプと前記ケーシングの内部から圧力の低い外部に引き出され、高電圧が印加される前記サブマージドポンプの電線引き出し装置において、前記ケーシングを貫通し、両端に電線が接続され、一端に鍔部を、他端にナットが螺合するネジ山を形成した導体と、この導体の周囲を包囲してケーシングを貫通する第１の絶縁管と、この第１の絶縁管のケーシング外部側の周囲を包囲し、軸方向の外周面に凹凸が形成された第２の絶縁管と、を備え、前記第１および第２の絶縁管により前記ケーシングに設けた支持部を軸方向に沿うように挟み込み、かつ前記導体の鍔部と前記導体に螺合されたナットとワッシャの間に極低温で生じる前記導体、前記ケーシング、前記第１および第２の絶縁管およびナットの収縮量の差によって出来る隙間を弾性変形により吸収し液体の流出を防ぎ、液密を保つ皿バネを介して第１および第２の絶縁管を軸方向に沿って締め付けてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によるサブマージドモータポンプの電線引き出し装置によれば、高電位にある導体および導体の鍔部と接地電位にあるケーシングの支持部との間は、第１の絶縁管や、この第１の絶縁管と同心的に２重に配置された第２の絶縁管により沿面絶縁距離および空間絶縁距離が確保され、また第２の絶縁管から露出していて高電位にあるナット、ワッシャおよび皿バネは、第２の絶縁管の外周面に形成された凹凸により沿面絶縁距離および空間絶縁距離が確保される。これによりケーシングを貫通するようにして引き出す電線に対し、高電圧に耐えうる絶縁を構成することができる。
【００１６】
また導体に螺合されたナットとワッシャの間に皿バネを介すことで、第１および第２の絶縁管、ナット、ワッシャおよび皿バネの常温から極低温の温度変化による収縮量の差によってできる隙間を前記皿バネの弾性変形により吸収し、低電圧はもとより高電圧化のため各部材が長大化した場合でもケーシングの支持部と第１および第２の絶縁管との接触面の密着状態を維持することができ、電線引き出し部を通しての液体の漏れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第1実施の形態によるサブマージドモータポンプの電線引き出し装置を採用したサブマージドポンプユニットを示す断面図である。
【図２】図１におけるサブマージドモータポンプの電線引き出し装置の主要部を拡大して示す断面図である。
【図３】本発明の第２実施の形態によるサブマージドモータポンプの電線引き出し装置を示す断面図である。
【図４】本発明の第３実施の形態によるサブマージドモータポンプの電線引き出し装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は本発明の第1実施の形態によるサブマージドモータポンプの電線引き出し装置を採用したサブマージドポンプユニットを示す断面図である。図２は図１におけるサブマージドモータポンプの電線引き出し装置の主要部を拡大して示す断面図である。
【００１９】
図１および図２において、ポンプユニット１は、液化ガスを貯留した圧力容器内に設置され、内部に収納されたモータ部分およびポンプ部分を駆動することにより液化ガスの液体を加圧して圧力容器外部に送り出すサブマージドポンプとして構成されている。
【００２０】
ポンプユニット１のユニットケース２は、上下に二分割された円筒状の容器で構成されており、下部ユニットケース２ａには、液化ガスなどの液体を吸い込む吸込口３が設けられ、上部ユニットケース２ｂには、液体の吐出口４や電線引き出し配管５などが設けられている。
【００２１】
ユニットケース２内には、下部にポンプ部分６が設けられ、上部にモータ部分７が設けられている。ポンプ部分６は、ポンプ側ケーシング６ａ内に、回転軸８とこの回転軸８に固定された多段のインペラ６ｂが設けられている。本実施の形態では６段のインペラ６ｂが設けられている。
【００２２】
ポンプ部分６内の軸方向中央部には仕切り壁６ｃが設けられており、この仕切り壁６ｃを挟んで、下３段のインペラ６ｂは、液体を加圧して上方に向けて送り出し、上３段のインペラ６ｂは、液体を加圧して下方に向けて送り出すようになっている。
【００２３】
ポンプ側ケーシング６ａの下端部には、ユニットケース２内の液体を吸い込む吸込口６ｄが設けられ、また下３段のインペラ６ｂの上部空間と上３段のインペラ６ｂの上部空間とは管路６ｅにより連通され、さらに上３段のインペラ６ｂの下部空間は、管路９ａ，９ｂを介して吐出口４に連通する管路９ｃに接続されている。これによりポンプ部分６は、吸込口６ｄから吸い込んだ液体を下３段のインペラ６ｂにより設定圧力の半分の圧力まで加圧し、さらに上３段のインペラ６ｂにより設定圧力まで加圧して吐出口４に送り出すようになっている。
【００２４】
なお、上３段のインペラ６ｂの上部空間には、上述のように設定圧力の半分の圧力の液体が充満しているが、この液体は、ケーシングに設けた下部側液通路穴７ｇと下部側の軸受部７ｃを通してモータ部分７内に流入するようになっている。
【００２５】
モータ部分７は、モータ側ケーシング７ａ内に、ポンプ部分６と共通の回転軸８が上下部の軸受部７ｂ，７ｃにより回転自在に支持されて配設されている。この回転軸８には回転子７ｄが取り付けられており、また回転子７ｄに相対する位置に固定子７ｅがモータ側ケーシング７ａの内周面に取り付けられている。
【００２６】
モータ部分７内に流入した設定圧力の半分の圧力の液体は、下部側の軸受部７ｃを通り、回転子７ｄおよび固定子７ｅを通り、上部側の軸受部７ｂおよび上部側液通路穴７ｈを通り、さらにバランス装置１５を通ってモータ側ケーシング７ａ外に排出されて再度吸込口６ｄに吸い込まれる循環を行なうようになっている。これにより、軸受部７ｃ，７ｄの潤滑や回転子７ｄおよび固定子７ｅの冷却が行なわれるようになっている。
【００２７】
またこの半分に加圧された液体は、スラスト荷重を軽減するためのバランス装置を動作させるためにも利用される。すなわち軸受部７ｃ，７ｄには回転軸８を介して回転子７ｄの重量などによるスラスト荷重が作用している。このスラスト荷重を軽減するために、回転軸８を上下動可能に保持し、バランス装置１５に加圧された液体を作用させて回転軸８に取り付けられた回転子７ｄを浮かせるようにしている。そして液体はバランス装置の図示しない隙間からケーシング７ａの外に排出される。このバランス装置の隙間はバランス装置が有効に動作するようにケーシング７ａ内の圧力が適正となるように調整されている。そのため、バランス装置の隙間以外から圧力が抜けないようにケーシング７ａ内は液密を保つ必要がある。
【００２８】
このようにしてモータ側ケーシング７ａ内には、加圧された液体を充満させ、かつその圧力を維持する必要があるので、モータ側ケーシング７ａ内外には、圧力差が生じることになる。
【００２９】
ポンプユニット１内のモータ部分７に電力を供給するための電線１０は、モータ側ケーシング７ａの端板７ｆを貫通するようにしてケーシング７ａ外部に引き出され、さらに端子箱１１を介して圧力容器外部の電源装置に接続されるようになっている。
【００３０】
モータ側ケーシング７ａの端板７ｆは、モータ側ケーシング７ａ内を閉塞するように設けられ、上部側の軸受部７ｂを支持するとともに電線１０の引き出し部１２を液密に支持している。
【００３１】
この電線１０の引き出し部１２は、図２に示すように、棒状の導体１２ａが端板７ｆを貫通するように設けられ、その両端部に被覆ケーブル１０ａ，１０ｂが接続された構成になっており、さらにこの導体１２ａの外周に、同心配置された第１の絶縁管１２ｂおよび第２の絶縁管１２ｃを設けた構成になっている。
【００３２】
導体１２ａは被覆ケーブル１０ａ，１０ｂをケーシング７ａ内外で切り離し、被覆とケーブルの隙間を通って液が外部に漏れることを防いでいる。
【００３３】
第１の絶縁管１２ｂは、棒状の導体１２ａおよび導体１２ａに設けた鍔部１２ｄの周囲を包囲するように、かつ端板７ｆを貫通するように設けられている。この第１の絶縁管１２ｂは、内周面の軸方向中間部に段部１２ｅが形成されており、この段部１２ｅに導体１２ａの鍔部１２ｄが当接して軸方向の移動が阻止されるとともに、その鍔部１２ｄと段部１２ｅの接触面により導体１２ａと第１の絶縁管１２ｂとの間の液密性が高められている。
【００３４】
第２の絶縁管１２ｃは、内周面が平滑な面で形成されているが、外周面には軸方向に沿う凹凸が形成されていて第１の絶縁管１２ｂの上部の周囲を包囲するように、かつ第１の絶縁管１２ｂの外周面に近づけて同心的に設けられている。
【００３５】
この第１および第２の絶縁管１２ｂおよび１２ｃには外周面に段部１２ｆ，１２ｇが形成されており、この段部１２ｆ，１２ｇにより、モータ側ケーシング７ａの端板７ｆを支持部として軸方向に沿って挟み込んでいる。
【００３６】
さらに棒状の導体１２ａの上部には、ワッシャ１２ｈ、皿バネ１２ｉを介してナット１２ｊが螺合されており、この導体１２ａに螺合されたナット１２ｊとワッシャ１２ｈおよび皿バネ１２ｉと、導体１２ａに設けられた鍔部１２ｄとにより、第１および第２の絶縁管１２ｂおよび１２ｃを軸方向に沿って締め付ける構造となっている。皿バネ１２ｊは本例では複数枚たとえば２枚直列重ねにして収縮の吸収量を高めている。
【００３７】
これにより、高電位にある導体１２ａおよび導体１２ａの鍔部１２ｄと、接地電位にあるモータ側ケーシング７ａの端板（支持部）７ｆとの間は、第１の絶縁管１２ｂや、この第１の絶縁管１２ｂと同心的に２重に配置された第２の絶縁管１２ｃにより沿面絶縁距離および空間絶縁距離が確保されることになる。
【００３８】
また第２の絶縁管１２ｃから露出し、高電位にあるナット１２ｊ、ナット１２ｈおよび皿バネ１２ｉは、第２の絶縁管の外周面に形成された凹凸により沿面絶縁距離および空間絶縁距離が確保されることになる。
【００３９】
したがってモータ側ケーシング７ａを貫通するようにして引き出す電線１０の引き出し部１２に対し、高電圧に耐えうる絶縁を構成することができる。
【００４０】
また引き出し部１２は、常温から極低温に至る温度変化のある環境下で使用され、その温度変化により第１および第２の絶縁管１２ｂ，１２ｃなどの部品に収縮が発生するが、このような場合においても、導体に螺合されたナット１２ｊとワッシャ１２ｈの間に皿バネ１２ｉを介すことで、第１および第２の絶縁管１２ｂおよび１２ｃ、ナット１２ｊ、ワッシャ１２ｈおよび皿バネ１２ｉの常温から極低温の温度変化による収縮量の差によってできる隙間を前記皿バネ１２ｉの弾性変形により吸収する。このため、モータ側ケーシング７ａの端板（支持部）７ｆと第１および第２の絶縁管１２ｂおよび１２ｃの段部１２ｆ，１２ｇとの接触面の密着状態を維持することができ、引き出し部１２を通しての液体の漏れを防止することができる。
【００４１】
なお、引き出し部１２には、導体１２ａと被覆ケーブル１０ａ，１０ｂとの接続部を覆うように円筒状の絶縁カバー１３，１４が設けられている。
【００４２】
図３は、本発明の第２実施の形態によるサブマージドモータポンプの電線引き出し構造を示す断面図である。本実施の形態が第１実施の形態と異なる点は、モータ側ケーシング７ａの端板（支持部）７ｆと第１および第２の絶縁管１２ｂ，１２ｃの段部２２ｆ，２２ｇとの接触面を、第１および第２の絶縁管１２ｂ，１２ｃの軸方向に対して傾斜させて構成したところに特徴を有する。
【００４３】
このような構成とすることにより、端板（支持部）７ｂと第１および第２の絶縁管１２ｂ，１２ｃの段部２２ｆ，２２ｇとの接触面積が大きくなり、この接触部の液密性を高めることができる。
【００４４】
図４は、本発明の第３実施の形態によるサブマージドモータポンプの電線引き出し構造を示す断面図である。本実施の形態が第１実施の形態と異なる点は、第２の絶縁管２２ｃの外周面を傾斜させて円錐状に構成したところにある。
【００４５】
本実施の形態によれば、第２の絶縁管２２ｃの下面と端板（支持部）７ｆとの接触面積が大きくなり、また棒状の導体１２ａにおける倒れる方向の強度を高くなって接触面の接触を安定させることができ、この接触部の液密性を高めることができる、また第２の絶縁管２２ｃの外周面の沿面絶縁距離が長くなるので、引き出し部１２の突出高さを低くすることができる。
【符号の説明】
【００４６】
１…ポンプユニット
２…ユニットケース
２ａ…下部ユニットケース
２ｂ…上部ユニットケース
３…吸込口
４…吐出口
５…電線引き出し配管
６…ポンプ部分
６ａ…ポンプ側ケーシング
６ｂ…インペラ
６ｃ…仕切り壁
６ｄ…吸込口
６ｅ，９ａ，９ｂ，９ｃ…管路
７…モータ部分
７ａ…モータ側ケーシング
７ｂ，７ｃ…軸受部
７ｄ…回転子
７ｅ…固定子
７ｆ…端板（支持部）
７ｇ,７ｈ…液通路穴
８…回転軸
１０…電線
１０ａ，１０ｂ…被覆ケーブル
１１…端子箱
１２…引き出し部
１２ａ…導体
１２ｂ…第１の絶縁管
１２ｃ，２２ｃ…第２の絶縁管
１２ｄ…鍔部
１２ｅ，１２ｆ，１２ｇ，２２ｆ，２２ｇ…段部
１２ｈ…ワッシャ
１２ｉ…皿バネ
１２ｊ…ナット
１３，１４…絶縁カバー
１５…バランス装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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