(57)【要約】【課題】メンテナンスの頻度やオイルを交換する頻度を少なくすることができる水中ポンプを提供する。【解決手段】羽根車１が設けられているポンプ室２と、ポンプ室２の上方に配置され、羽根車１を回転させるモータ３が設けられているモータ室４と、ポンプ室２とモータ室４との間に配置されているとともに回転軸６に外嵌するメカニカルシール７が設けられ、オイルが貯められているオイル室本体５と、を備えた水中ポンプ１０である。オイル室本体５とは別に外付けの外付けオイル室２０が水中に配置される状態で設けられ、外付けオイル室２０は、オイル室本体２０と連通部２３を介して連通されるとともに、この連通部２３から立ち上がる姿勢で配設されている。【選択図】図１
2019113031.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
羽根車が設けられているポンプ室と、
ポンプ室の上方に配置され、羽根車を回転させるモータが設けられているモータ室と、
ポンプ室とモータ室との間に配置されているとともに回転軸に外嵌するメカニカルシールが設けられ、オイルが貯められているオイル室本体と、
を備えた水中ポンプであって、
前記オイル室本体とは別に外付けの外付けオイル室が水中に配置される状態で設けられ、
前記外付けオイル室は、前記オイル室本体と連通部を介して連通されるとともに、この連通部から立ち上がる姿勢で配設されている
ことを特徴とする水中ポンプ。
【請求項２】
前記外付けオイル室にオイルを補給する注油口が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の水中ポンプ。
【請求項３】
前記注油口が外付けオイル室の上面に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の水中ポンプ。
【請求項４】
前記外付けオイル室の内部に空気溜まり部が設けられ、
前記外付けオイル室に設けられている空気溜まり部は、この下面に開口部が形成されて、前記外付けオイル室における空気溜まり部の内側に空気を溜めるとともに空気溜まり部の外側にオイルを溜めることが可能な姿勢で配設されている
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の水中ポンプ。
【請求項５】
前記外付けオイル室が、平面視して、ポンプ室の外殻となるポンプケーシングよりも内側に配置されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか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、水中に配置される水中ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
図４に示すように、水中に配置される水中ポンプ５０として、羽根車５１が設けられているポンプ室５２と、このポンプ室５２の上方に配置され、羽根車５１を回転させるモータ５３が設けられているモータ室５４と、ポンプ室５２とモータ室５４との間に配置され、オイルが貯められているオイル室５５と、を備えたものは既に知られている。
【０００３】
モータ５３の回転軸５６はオイル室５５を貫通してポンプ室５２内に突入され、回転軸５６の下部に羽根車５１が取り付けられている。オイル室５５には、モータ室５４にポンプ室５２側から水が浸入することを防止するために、メカニカルシール５７が回転軸５６に外嵌されて配置されている。
【０００４】
図５に示すように、メカニカルシール５７は、回転軸５６と分離されて固定された固定環５７ａ、５７ｂと、回転軸５６と一体に回転して固定環５７ａ、５７ｂに対して摺動自在な回転環５７ｃ、５７ｄと、回転軸５６の軸心方向において、回転環５７ｃ、５７ｄを固定環５７ａ、５７ｂに押圧するコイルばね５７ｅなどを有している。そして、固定環５７ａ、５７ｂと回転環５７ｃ、５７ｄとの間にオイル室５５のオイルが入り込んで、固定環５７ａ、５７ｂと回転環５７ｃ、５７ｄとの間の摺動抵抗が軽減されて、これらの固定環５７ａ、５７ｂや回転環５７ｃ、５７ｄの焼き付けなどが防止される。
【０００５】
また、オイル室５５にオイルを満杯に充填すると、オイルの発熱に伴う熱膨張によりオイルの圧力が非常に高くなり易くなり、オイルがモータ室５４やポンプ室５２に洩れ出す場合がある。したがって、オイルの圧力が非常に高くなることをやわらげるために、オイル室５５には空気だまりを設けて、オイルの圧力が高くなり難くなるよう図られている。
【０００６】
なお、ポンプ室とモータ室との間にオイル室が設けられている水中ポンプが、例えば特許文献１などに開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１７−３１９５１公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記した図４、図５に示す従来の水中ポンプ５０などでは、オイル室５５が、モータ室５４の下方のポンプ室５２との間に設置されているため、オイル室５５を大きくするには限度があり、オイル室５５内のオイルの貯留量をあまり大きくすることができない。したがって、定期的にオイルが劣化していないかどうかメンテナンスを行っているが、このメンテナンスの頻度が比較的多くなる（すなわち、メンテナンスを行ってから次回のメンテナンスを行う期間が比較的短い）という課題があった。また、オイルを交換する頻度が多いという課題もあった。
【０００９】
また、従来の水中ポンプ５０では、オイル室５５に空気だまりを設けているため、オイル室５５内のオイル充填容量がさらに少なくせざるを得ず、メンテナンスの頻度やオイルを交換する頻度がさらに多くなっていた。
【００１０】
本発明は上記課題を解決するもので、メンテナンスの頻度やオイルを交換する頻度を少なくすることができる水中ポンプを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために本発明は、羽根車が設けられているポンプ室と、ポンプ室の上方に配置され、羽根車を回転させるモータが設けられているモータ室と、ポンプ室とモータ室との間に配置されているとともに回転軸に外嵌するメカニカルシールが設けられ、オイルが貯められているオイル室本体と、を備えた水中ポンプであって、前記オイル室本体とは別に外付けの外付けオイル室が水中に配置される状態で設けられ、前記外付けオイル室は、前記オイル室本体と連通部を介して連通されるとともに、この連通部から立ち上がる姿勢で配設されていることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、オイル室本体とは別に外付けの外付けオイル室が水中に配置される状態で設けられているので、オイルの容量を増加することができ、ひいては、メンテナンスの頻度やオイルを交換する頻度を少なくすることができる。また、外付けオイル室が連通部から立ち上がる姿勢で配設されているため、外付けオイル室内のオイルの重量分だけ、オイル室本体のオイルが若干加圧された状態となり、オイル室本体のオイルが減少すると外付けオイル室内のオイルがオイル室本体内に補給されて、オイル室本体にオイルが良好に供給される。
【００１３】
また、本発明は、前記外付けオイル室にオイルを補給する注油口が設けられていることを特徴とする。この構成によれば、オイルの量を点検する際などに、注油口からオイルの補給を行うことができる。
【００１４】
また、本発明は、前記注油口が外付けオイル室の上面に設けられていることを特徴とする。この構成によれば、外付けオイル室の上面に設けられている注油口からオイルを容易に補給することができる。
【００１５】
また、本発明は、前記外付けオイル室の内部に空気溜まり部が設けられ、前記外付けオイル室に設けられている空気溜まり部は、この下面に開口部が形成されて、前記外付けオイル室における空気溜まり部の内側に空気を溜めるとともに空気溜まり部の外側にオイルを溜めることが可能な姿勢で配設されていることを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、外付けオイル室の内部に空気溜まり部が設けられているため、オイル室本体には空気だまりを設けなくても済み、オイル室本体内にオイルを充満させることができる。また、外付けオイル室に設けられている空気溜まり部は、この下面に開口部が形成されて、空気溜まり部の内側に空気を溜めるとともに空気溜まり部の外側にオイルを溜めることが可能な姿勢で配設されているので、オイルと空気の量（比率）が最も適した量（比率）となるように、空気溜まり部の容量を設定することで、オイルの発熱に伴って熱膨張を生じた場合でもオイルの圧力が高くなることを良好に抑えることができる。また、製造組付け時やオイル交換時などに外付けオイル室にオイルを注入する際に、空気溜まり部の外側にオイルを注入するだけで、オイルと空気の量（比率）が最も適した量（比率）となるようにすることができる。
【００１７】
また、本発明は、前記外付けオイル室が、平面視して、ポンプ室の外殻となるポンプケーシングよりも内側に配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ポンプ室とモータ室との間に配置されているオイル室本体とは別に外付けの外付けオイル室を水中に配置させる状態で設けることにより、オイルの容量を増加することができて、メンテナンスの頻度やオイルを交換する頻度を少なくすることができ、手間や時間を省くことができる。また、外付けオイル室を連通部から立ち上がる姿勢で配設することにより、外付けオイル室内のオイルの重量分だけ、オイル室本体のオイルが若干加圧された状態となり、オイル室本体のオイルが減少すると外付けオイル室内のオイルがオイル室本体に補給されて、オイル室本体にオイルが良好に供給される。これにより、水中ポンプの信頼性を向上させることができる。
【００１９】
また、外付けオイル室にオイルを補給する注油口を設けることにより、オイルの量を点検する際などに、注油口からオイルの補給を行うことができる。
【００２０】
また、注油口を外付けオイル室の上面に設けることにより、外付けオイル室の上面に設けられている注油口からオイルを容易に補給することができる。
【００２１】
また、外付けオイル室の内部に空気溜まり部を設けることで、オイル室本体内にオイルを充満させることができる。また、空気溜まり部の下面に開口部を形成し、空気溜まり部を、外付けオイル室における空気溜まり部の内側に空気を溜めるとともに空気溜まり部の外側にオイルを溜めることが可能な姿勢で配設することにより、オイルと空気の量（比率）が最も適した量（比率）となるようにオイルを充填できて、オイルの発熱に伴って熱膨張を生じた場合でもオイルの圧力が高くなることを良好に抑えることができ、信頼性を向上させることができる。
【００２２】
また、外付けオイル室を、平面視して、ポンプ室の外殻となるポンプケーシングよりも内側に配置することで、平面視して、外付けオイル室が、ポンプケーシングより外側に出っ張ることなく配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態に係る水中ポンプの縦断面図である。
【図２】同水中ポンプの要部拡大断面図である。
【図３】同水中ポンプの平面図である。
【図４】従来の水中ポンプの縦断面図である。
【図５】同従来の水中ポンプの要部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態に係る水中ポンプを図面に基づき説明する。
図１に示すように、本発明の実施の形態に係る水中ポンプ１０は、羽根車１が設けられているポンプ室２と、このポンプ室２の上方に配置され、羽根車１を回転させるモータ３が設けられているモータ室４と、ポンプ室２とモータ室４との間に配置され、オイルが貯められているオイル室本体５と、これらのポンプ室２、モータ室４、およびオイル室本体５を外側から囲むなどして各室を形成するケーシング８と備えている。この水中ポンプ１０は全体が水中に配置されて使用される。
【００２５】
なお、ケーシング８は、モータ室４の外殻部などをなすモータケーシング８ａ、オイル室本体５の外殻部などをなすオイル室ケーシング８ｂ、ポンプ室２の外殻部などをなすポンプケーシング８ｃなどに加えて、モータケーシング８ａの上部に取り付けられる蓋ケーシング８ｇ、蓋ケーシング８ｇ内空間とモータ室４とを上下に仕切る上仕切壁８ｍ、モータ室４とオイル室本体５などとを上下に仕切る中間仕切壁８ｄ、オイル室本体５とポンプ室２とを上下に仕切る下部仕切壁８ｅなどを有している。また、ポンプケーシング８ｃには水の流入口１１と流出口１２とが形成されている。
【００２６】
モータ３の回転軸６は、中間仕切壁８ｄ、オイル室本体５、下部仕切壁８ｅを貫通してポンプ室２内に突入され、ポンプ室２内に突入している回転軸６の下部に、羽根車１が取り付けられている。回転軸６は上軸受１６と下軸受１７とにより回転自在に支持され、上軸受１６は、上仕切壁８ｍに続けて形成されている上軸受保持部８ｈで保持され、下軸受部１７は、中間仕切壁８ｄに続けて形成されている下軸受保持部８ｉで保持されている。
【００２７】
図２に示すように、メカニカルシール７は、それぞれ回転軸６に外嵌された、上部の固定環７ａ、上部の回転環７ｂ、下部の固定環７ｃ、下部の回転環７ｄ、およびコイルばね７ｅを有している。上部の固定環７ａは、回転軸６と分離され、上軸受保持部８ｈおよび中間補助仕切壁８ｆに続いて形成されている上固定環支持部８ｊに取り付けられて固定されている。また、下部の固定環７ｃは、回転軸６と分離され、下部仕切壁８ｅに取り付けられて固定されている。上部の回転環７ｂは、回転軸６と一体に回転可能であり、コイルばね７ｅの付勢力によって下方から上部の固定環７ａに押圧され、上部の固定環７ａに対して周方向に摺動自在である。同様に、下部の回転環７ｄは、回転軸６と一体に回転可能であり、コイルばね７ｅの付勢力によって上方から下部の固定環７ｄに押圧され、下部の固定環７ｄに対して周方向に摺動自在である。
【００２８】
なお、この実施の形態では、水中ポンプ１０のオイル室本体５に隣り合うように浸水検知室１４が設けられ、この浸水検知室１４には、オイル室本体５からメカニカルシール７の配設箇所（詳しくはメカニカルシール７の上部の固定環７ａと回転軸との間）を通して、モータ室４側に移動しようとするオイルや水が、浸水路１３を通して導入するよう構成され、浸水検知室１４の一部には浸水検知室１４内の所定高さまで浸水したことを検知する浸水検知器１５が設けられている。そして、長期間使用するなどして浸水検知室１４に水やオイルが浸入し、浸水検知器１５が設けられている水位まで浸水すると、この状態が浸水検知器１５で検知されて警告することで、浸水検知室１４の水やオイルを除去するよう促される。なお、ケーシング８の一部には、オイル室本体５と浸水検知室１２とを仕切る中間補助仕切壁８ｆが設けられ、上部仕切壁８ｄの一部は、モータ室４と浸水検知室１４とを仕切っている。
【００２９】
上記構成に加えて、図１に示すように、オイル室本体５とは別に外付けの外付けオイル室２０が水中に配置される状態で設けられている。この外付けオイル室２０は、その内部がオイル室本体５と連通部２３を介して連通されるとともに、この連通部２３から立ち上がる姿勢（上方に延びる姿勢）で配設されている。また、外付けオイル室２０は、メカニカルシール７（詳しくはメカニカルシール７の上部の固定環７ａと上部の回転環７ｂとの摺動箇所および下部の固定環７ｃと下部の回転環７ｄとの摺動箇所）よりも上方の位置に設けられている。また、外付けオイル室２０が、図３に示すように、平面視して、ポンプ室の外殻となるポンプケーシング８ｃよりも内側に配置されている。
【００３０】
外付けオイル室２０の内部には、空気溜まり部２１が設けられている。空気溜まり部２１は、この下面に開口部２１ａが形成されて、外付けオイル室２０における空気溜まり部２１の内側に空気を溜めるとともに空気溜まり部２１の外側にオイルを溜めることが可能な姿勢で配設されている。そして、オイル室本体５および外付けオイル室２０のオイルと空気溜まり部２１の空気の量（比率）が最も適した量（比率）となるように、空気溜まり部２１の容量（大きさ）が設定されており、例えば、オイルと空気の量の比率が１：９から３：７の範囲（より好適には、２：８）となるように、空気溜まり部２１が形成されている。
【００３１】
また、外付けオイル室２０における空気溜まり部２１の外側（すなわち、オイル充填用空間）に通じる箇所に、内部にオイルを補給することが可能な注油口（点検部）２２が設けられている。この実施の形態では、注油口２２が、外付けオイル室２０の上面に設けられている。
【００３２】
なお、この実施の形態では、オイル室本体５の外殻部などをなすオイル室ケーシング８ｂの一部と、外付けオイル室２０の下端側部とに、それぞれフランジ部８ｎ、２０ｂなどを形成して、これらのフランジ部８ｎ、２０ｂ同士をボルトやナットなどで固定することで外付けオイル室２０を固定し、これらの接続箇所を貫通するように連通部２３が形成されている。また、外付けオイル室２０の上部と中間ケーシング８ｂとを連結する補助固定具２４が組み付けられている。しかし、これに限るものではなく、外付けオイル室２０とオイル室ケーシング８ｂとを溶接やその他の固定具により固定してもよい。
【００３３】
上記構成において、当該水中ポンプ１０を使用する際は、回転軸６が回転しているため、ポンプ室２の水がオイル室本体５内に侵入しようとするが、オイル室本体５内において回転軸６の周囲にメカニカルシール７が設けられているため、ポンプ室２の水がオイル室本体５内に侵入することを最小限に抑えることができる。ただし、ある程度の期間使用すると、若干の水がオイル室本体５内に侵入するとともに、オイル室本体５内のオイルが、メカニカルシール７の箇所を通してポンプ室２側に（すなわち外部に）出てしまう。
【００３４】
しかしながら、本実施の形態の水中ポンプ１０には、オイル室本体５とは別に外付けの外付けオイル室２０が設けられているので、オイル室本体５内のオイルが減少すると、外付けオイル室２０内のオイルがオイル室本体５内に補給されて、オイル室本体５にオイルが良好に供給される。これにより、長期間使用している場合でも、オイル室本体５にオイルが良好に供給（補給）される。すなわち、オイルの容量を増加することができるとともに、オイル室本体５内のオイルの減少時にオイルが良好に供給（補給）でき、ひいては、メンテナンスの頻度やオイルを交換する頻度を少なくすることができる。
【００３５】
また、外付けオイル室２０が連通部２３から立ち上がる姿勢で配設されているため、外付けオイル室２０内のオイルの重量分だけ、オイル室本体５のオイルが少し加圧された状態となり、オイル室本体５のオイルが減少すると外付けオイル室２０内のオイルがオイル室本体５内に良好に補給される。これにより、水中ポンプ１０の信頼性を向上させることができる。
【００３６】
また、図４に示すような、従来の水中ポンプ５０においては、オイル室５５内のオイルの貯留量を増加させるべくオイル室５５を高くすると、水中ポンプ５０自体の高さが高くなるとともに、回転軸５６の長さが長くなって羽根車５１の取付部分までの寸法も大きくなるため、羽根車５１が回転軸５６の径方向に振れやすくなる。
【００３７】
これに対して、本発明の実施の形態の構成によれば、オイル室本体５の高さを高くすることなく、ひいては、水中ポンプ１０の高さを高くすることなく、オイルの貯留量を増加させることができ、回転軸６の寸法が大きくなることがないため、羽根車１が回転軸６の径方向に振れやすくなることもない。
【００３８】
また、上記構成によれば、外付けオイル室２０の内部に空気溜まり部２１が設けられているため、オイル室本体５には空気だまりを設けなくても済み、オイル室本体５内にオイルを充満させることができる。これにより、オイルの発熱に伴ってオイルが熱膨張した場合でも、空気溜まり部２１が設けられていることで、オイルの圧力が上昇し難くなり、オイルがモータ室４やポンプ室２に洩れ出すことを防止できる。また、オイル室本体５内にオイルを充満させることができるため、オイル室本体５内に空気だまりを設ける場合よりも貯留量を増加できる。
【００３９】
また、外付けオイル室２０に設けられている空気溜まり部２１は、この下面に開口部２１ａが形成されて、空気溜まり部２１の内側に空気を溜めるとともに空気溜まり部２１の外側にオイルを溜めることが可能な姿勢で配設されているので、上記のようにオイルと空気の量（比率）が最も適した量（比率）となるように、空気溜まり部２１の容量を設定することで、オイルの発熱に伴って熱膨張を生じた場合でもオイルの圧力が高くなることを良好に抑えることができる。また、製造組付け時やオイル交換時などに外付けオイル室２０にオイルを注入する際に、空気溜まり部２１の外側にオイルを注入するだけ（すなわち、注油口２２からオイルをみかけ上満杯となるまで注入するだけ）で、オイルと空気の量（比率）が最も適した量（比率）となるようにすることができるため、注油作業を簡単な作業で適正に行うことができて便利である。
【００４０】
また、上記構成によれば、内部にオイルを補給することが可能な注油口（点検部）２２が設けられているので、オイルの量を点検する際などに、注油口２２からオイルの補給を行うことができる。また、注油口２２が、外付けオイル室２０の空気溜まり部２１の外側に通じる箇所（本実施の形態では、外付けオイル室２０の上面部（天面部））に設けられているので、単に注油口２２からオイルの補給を行うだけで、オイルと空気の量（比率）が最も適した量（比率）となるように補給することができて、便利である。また、注油口２２を外付けオイル室２０の上面に設けることにより、外付けオイル室２０の上面に設けられている注油口２２からオイルを容易に補給することができる。
【００４１】
また、上記のように、外付けオイル室２０を、平面視して、ポンプ室２の外殻となるポンプケーシング８ｃよりも内側に配置することで、平面視して、外付けオイル室２０を、ポンプケーシング８ｃ（ケーシング８）より外側に出っ張ることなく配置することができる。
【００４２】
また、上記構成によれば、外付けオイル室２０が、メカニカルシール７よりも上方の位置に設けられているため、外付けオイル室２０にオイルが存在する状態であると、メカニカルシール７の箇所にオイルがある状態となるため、メカニカルシール７の機能を良好な状態で保持することができて、信頼性が向上する。
【００４３】
なお、上記構成では、図１に示すように、外付けオイル室２０が、オイル室本体５やポンプ室２を形成するケーシング８とは別に分離された状態で設けられている場合を示したが、これに限るものではなく、外付けの外付けオイル室２０が、ケーシング８と一体的に設けられていてもよく、外付けオイル室２０内の空間がオイル室本体５とが別個に設けられていればよい。また、上記のように、外付けオイル室２０を、平面視して、ポンプ室２の外殻となるポンプケーシング８ｃよりも内側に配置することが好適であるが、必ずしもこれに限るものではない。
【００４４】
また、上記構成では、図１に示すように、空気溜まり部２１を支持する支持台２１ｂが外付けオイル室２０の底面部上面に固定され、空気溜まり部２１が、平面視して外付けオイル室２０の略中央に設けられる場合を示しているが、これに限るものではなく、例えば、空気溜まり部２１の一部が、外付けオイル室２０の内壁面と一体化するように、偏って設けられていたり、外付けオイル室２０の一部を仕切って、空気溜まり部２１を形成したりしてもよい。
【００４５】
また、上記構成では、図１に示すように、この実施の形態では、注油口２２が外付けオイル室２０の上面部（天面部）を通すように設けられている場合を述べたが、これに限るものではなく、注油口２２を外付けオイル室２０における上面部（天面部）の近傍箇所に設けてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１      羽根車
２      ポンプ室
３      モータ
４      モータ室
５      オイル室本体
６      回転軸
７      メカニカルシール
８      ケーシング
８ｃ    ポンプケーシング
１０    水中ポンプ
２０    外付けオイル室
２１    空気溜まり部
２２    注油口（点検部）
２３    連通部
【図１】
2019113031.tif 000003
【図２】
2019113031.tif 000004
【図３】
2019113031.tif 000005
【図４】
2019113031.tif 000006
【図５】
2019113031.tif 000007