(57)【要約】      （修正有）【課題】地下水に含まれる土砂、特にシルトの侵入を極力制限し、モータ寿命の延長を図った水中モータポンプを提供する。【解決手段】モータ２と連結した駆動軸５に一定間隔で軸着した複数の羽根車４０を、内壁面に導水路４６を有した中間ケース４５内にそれぞれ収容すると共に、該中間ケースを前記羽根車の数だけ多段に連結し、最上段に逆止弁を収容した上部ケースを取付け、最下段の前記中間ケース４５とモータ２との間に吸込ケース１０を取付けてなる水中モータポンプ１において、前記吸込ケース１０の中央に設けた内筒１１の中心を貫通する前記駆動軸５に、前記内筒１１の上端部１２と当接する傘スリーブ１６を軸着して第１シール部１５を形成し、前記モータ２と吸込ケース１０との間に駆動軸５をシールする水封ケース２０の軸受部２２にラビリンスシールからなる第２シール部２５と、水封ケース２０の貯溜室２１に水より比重が大きい液体を封入した第３シール部３５を設けてある。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
モータ（２）と連動して回転する駆動軸（５）に一定間隔で回転可能に軸着した複数の羽根車（４０）を、内壁面に導水路（４６）を有した中間ケース（４５）内にそれぞれ個別に収容すると共に、該中間ケースを前記羽根車（４０）の数に応じて多段に連結し、最上段に逆止弁を具えた上部ケースを取付け、最下段の前記中間ケース（４５）とモータ
（２）との間に吸込ケース（１０）を取付けてなる水中モータポンプ（１）において、
前記吸込ケース（１０）の中央に設けた内筒（１１）の中心を貫通する前記駆動軸（５）に、前記内筒（１１）の上端部（１２）と回転可能に当接する傘スリーブ（１６）を軸着して形成した第１シール部（１５）と、前記モータ（２）と吸込ケース（１０）との間に駆動軸（５）をシールする水封ケース（２０）を介在させ、該水封ケース（２０）の上部に設けた軸受部（２２）に形成したラビリンスシールからなる第２シール部（２５）と、前記水封ケース（２０）内に設けた貯溜室（２１）に封入液（３６）を封入して形成した第３シール部（３５）とをそれぞれ設けてなることを特徴とする水中モータポンプの駆動軸水封装置。
【請求項２】
前記吸込ケース（１０）の第１シール部（１５）を構成する傘スリーブ（１６）は、上面外側にテーパー状の面取部（１７）を設けてあり、内筒（１１）は全体を山型の裾広がりに形成した袖部（１３）の下部を前記吸込ケース（１０）の周面に設けた吸込口（１４）の底面と一体に形成したことを特徴とする請求項１記載の水中モータポンプの駆動軸水封装置。
【請求項３】
前記水封ケース（２０）の第２シール部（２５）は、雌雄一対の内外リング（２６）、
（２８）からなり、一方の内リング（２６）は駆動軸（５）に固着し、他方の外リング
（２８）は前記軸受部（２２）に取付け、互いに対向する近接面（２７）、（２９）をそれぞれ凹凸状で非接触状態に噛合させてなることを特徴とする請求項１記載の水中モータポンプの駆動軸水封装置。
【請求項４】
前記第２シール部（２５）は、内リング（２６）と外リング（２８）とが対向する無接触の近接面（２７）、（２９）の隙間が、０．０３〜０．０７mmに形成したことを特徴とする請求項１または３記載の水中モータポンプの駆動軸水封装置。
【請求項５】
前記第３シール部（３５）は、前記水封ケース（２０）の中央に設けた貯溜室（２１）内に水より比重の大きい封入液（３６）を封入して形成したことを特徴とする請求項１記載の水中モータポンプの駆動軸水封装置。
【請求項６】
前記封入液（３６）が、モータの使用条件やモータの種類にあわせてシリコンオイル、プロピレングリコールであることを特徴とする請求項１または５記載の水中モータポンプの駆動軸水封装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、地下水または温泉水を揚水するために使用する、いわゆる深井戸用水中モータポンプの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地下水または温泉水を揚水するために使用される深井戸用水中モータポンプは、全体を縦軸型で下端にモータ、該モータの上部に地下水を吸引するストレーナー、該ストレーナーの上方で、一端を前記モータに連結した駆動軸に一定間隔で複数の揚水用の羽根車を軸着し、該羽根車の外側で内周面に複数の導水路を有した中間ケースをそれぞれ被せて該中間ケースを多段に連結し、最上段に逆止弁と揚水管を取付けた上部ケースを連結して形成してあるものが知られている（特許文献１）。
【特許文献１】実開昭６０−２８２９４号。
【０００３】
水中モータポンプは、構造上、モータが最下段に位置すること、該モータが常に水中に水没していること、および、モータ軸を介して駆動軸に回転力を伝達していることから、地下水に含まれる土砂が沈降してモータ付近に堆積したり、モータ内に地下水や土砂が浸入することは避けられないものである。
【０００４】
一方、地下水（温泉水を含む）には、水だけでなく砂やシルトなどの土砂が多く含まれており、これらの土砂のうち、砂の粒子は平均して０．６２５〜２ｍｍの大きさを有し、土に近いシルトの粒子は０．００４〜０．６２５ｍｍと非常に細かいものである。これらの土砂は、水より比重が重いため水中モータポンプで地下水と共に吸い込込まれると、モータの駆動中または停止中に係わらず自然と沈降して下方に溜まり堆積される。
【０００５】
水中モータポンプの下方に土砂が堆積すると、前記したごとく、最下端に位置したモータ内にモータ軸の隙間から土砂が水と共に浸入して回転不良による故障の原因となり、モータの寿命を著しく減少させるものである。
【０００６】
したがって、モータは、モータ軸や駆動軸をいかにシールしても地下水および地下水に含まれる土砂などの不純物が浸入するため、これら地下水に含まれる土砂などの浸入をいかに遅らせてモータの寿命を延命させることができるかが大きな問題点である。
【０００７】
そのため、図４に示すごとく、従来の水中モータポンプ６０のストレーナー６５には、駆動軸６３が貫通する軸孔６７の中央下面に凹溝からなる砂溜部６８を設け、沈降する土砂を集め、土砂が飛散することによるモータ内への浸入を防止している。
【０００８】
しかし、前記砂溜部６８は、設計上ストレーナー６５の下部でモータ軸６２の軸孔６７に隣設して設けてあるため、比較的粒子の大きい砂は砂溜部６８に収容されてモータ６１内への浸入を防止することが可能であるが、駆動軸６３に取付けられている従来のシール手段では、該駆動軸からモータ軸６２を伝わってモータ６１に浸入する地下水に含まれる粒子の細かいシルトなどの浸入を防止することは困難であり、そのためモータ６１の寿命を長持ちさせることが困難であった。
【０００９】
一方、水中モータポンプ６０は、地下水に溶け込んでいる不純物の石質物が羽根車７５に付着し、揚水力を減少させることから、通常2年に1回程度、水中モータポンプを引き抜いてオーバーホールを行って析出物を除去しているが、モータは、前記したごとく、常に水中に沈んでいて、地下水に含まれるシルトが浸入して故障しやすいため約１年程度で寿命がつき、交換しなければならない。そのため、水中モータポンプはオーバーホールの他に、モータの故障によるモータ交換をするなど、毎年何らかの点検交換作業を行うため、作業効率が悪く、またモータの費用や点検作業費用など大変不経済であるなどの大きな問題点を有している。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本考案は、水中モータポンプ６０のモータ６１に地下水に含まれる土砂、特にシルトの浸入を極力制限して、モータ６１の寿命を延ばし、少なくとも水中モーターポンプ６０のオーバーホールを行う2年間程度に延命させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を達成するために本考案は、モータ２と連動して回転する駆動軸５に一定間隔で回転可能に軸着した複数の羽根車４０を、内壁面に導水路４６を有した中間ケース４５内にそれぞれ個別に収容すると共に、該中間ケースを前記羽根車の数だけ多段に連結し、最上段に逆止弁を収容した上部ケースを取付け、最下段の前記中間ケース４５とモータ２との間に吸込ケース１０を取付けてなる水中モータポンプ１において、前記吸込ケース１０の中央に設けた内筒１１の中心を貫通する前記駆動軸５に、前記内筒１１の上端部１２と回転可能に当接する傘スリーブ１６を軸着して形成した第１シール部１５と、前記モータ２と吸込ケース１０との間に駆動軸５をシールする水封ケース２０を介在させ、該水封ケース２０の上部に設けた軸受部２２に形成したラビリンスシールからなる第２シール部２５と、前記水封ケース２０内に設けた貯溜室２１に封入液３６を封入して形成した第３シール部３５とをそれぞれ設けてなることを特徴とする。また、前記吸込ケース１０の第１シール部１５を構成する傘スリーブ１６は、上面外側にテーパー状の面取部１７を設け、内筒１１は全体を山型の裾広がりに形成した袖部１３の下部を前記吸込ケース１０の周面に設けた複数の吸込口１４の下面と一体に形成したことを特徴とする。さらに、前記水封ケース２０の第２シール部２５は、雌雄一対の内外リング２６、２８からなり、一方の内リング２６は駆動軸５に固着し、他方の外リング２８は前記軸受部２２に取付け、互いに対向する近接面２７、２９をそれぞれ凹凸状で非接触状態に噛合させてなることを特徴とする。さらにまた、前記第２シール部２５は、内リング２６と外リング２８とが対向する無接触の近接面２７、２９の隙間が、０．０３〜０．０７mmに形成したことを特徴とする。さらに、前記第３シール部３５は、前記水封ケース２０の中央に設けた貯溜室２１内に水より比重の大きい封入液３６を封入してなることを特徴とする。また、前記封入液３６が、モータの使用条件やモータの種類にあわせてシリコンオイル、プロピレングリコールであることを特徴とするものである。
【００１２】
したがって、水中モータポンプ１の吸込ケース１０に、主に砂を除去する第１シール部１５設け、水封ケース２０には、主にシルトを除去するラビリンスシールからなる第２シール部２５と、貯溜室２１に水より比重が重い液体を封入した第３シール部３５をそれぞれ設け、駆動軸５への地下水と土砂の浸入を極力制限することによりモータ２の回転不良による故障を大幅に遅らせてモータの寿命を延命させることができる。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本考案の実施の形態を図面に基づいて説明すると、図１は本考案にかかる水中モータポンプの要部拡大断面図、図２は第１シール部の要部拡大断面図、図３は第２シール部の要部拡大断面図である。水中モータポンプ１は、全体を縦軸型で下端にモータ２を位置し、該モータの上部に水封ケース２０を取付け、該水封ケースの上方に地下水を吸引する吸込ケース１０を取付け、該吸込ケースの上方で一端を前記モータ２に連結した駆動軸５に一定間隔で複数の羽根車４０をそれぞれ軸着し、該各羽根車の外側で内周面に複数の導水路３６を有した中間ケース４５をそれぞれ被せ、該中間ケースを上方向へ多段に連結し、最上段に逆止弁（図示せず）と揚水管（図示せず）を取付けた上部ケース（図示せず）を連結して形成してある。
【００１４】
前記吸込ケース１０は、図１、２に示すごとく、内部中央の軸心方向に裾広がりの山型に形成した内筒１１を設け、該内筒の裾部１３の下部を吸込ケース１０の周面に設けた複数の吸込口１４の下面と同一面に形成してある。前記内筒１１を裾広がりに傾斜させて下端を吸込口１４の下面と同一面に形成することにより、沈降する土砂が吸込口１４から外部に排出することがでるようにして吸込ケース１０内に土砂が堆積するのを防止することができる。
【００１５】
吸込ケース１０に設けた第１シール部１５は、前記内筒１１の中央を貫通した前記駆動軸５に第１スリーブ１８と第２スリーブ５０を介して軸着した傘スリーブ１６と、前記内筒１１の上端部１２とを当接させて形成してある。前記傘スリーブ１６は、上面をテーパー状の面取部１７を設け、沈降する土砂が前記面取部１７の上面に堆積するのを防止している。
【００１６】
第１シール部１５を構成する前記内筒１１の上端部１２と、傘スリーブ１６の下面とが当接する隙間を０．６〜２ｍｍの幅にすることにより、少なくとも地下水に含まれる土砂のうち、比較的粒子の大きい砂を排除することができる。
【００１７】
前記水封ケース２０は、図１、３に示すごとく、モータ２と吸込ケース１０との間に取付けられ、内部中央に貯溜室２１を形成し、該貯溜室の上端に軸受部２２を設け、前記貯溜室２１内には、前記モータ２のモータ軸３の先端と、垂直方句に位置した駆動軸５の下端とを軸継手６を介して連結し、下端開口部２３に貯溜室２１を水封する水封板２４を取付け、前記軸受部２２にラビリンスシールからなる第２シール部２５を取付け、貯溜室２１には水より比重が重い液体からなる第３シール部３５を設けてある。
【００１８】
前記水封ケース２０に取付けた第２シール部２５は、図１、３に示すごとく、いわゆるラビリンスシールで、全体をリング状に形成した内リング２６と外リング２８とからなり、内リング２６は、前記駆動軸５の軸継手６の上端と、第１スリーブ１８の下端との間に回転可能に軸着し、外リング２８は水封ケース２０の軸受部２２にシールリング３１を介して固着してある。
【００１９】
前記第２シール部２５の内リング２６と、外リング２８のそれぞれ対向する接触面２７、２９は、非接触状態で凹凸状に屈曲させて略噛合させ、流体の流路を複雑な迷路状にしてシールするものである。前記内リング２６と外リング２８とが略凹凸状に略噛合する接触面２７、２９の隙間は、０．０３〜０．０７mmで、好ましくはシルトの浸入を防止すことができる隙間、０．０５ｍｍに形成してある。
【００２０】
前記内外リング２６、２８の隙間を狭くして屈曲させて設けたことにより、隙間に生じる圧力損失と内リング２６の回転による遠心力で、上方からの地下水に含まれるシルトの浸入を抑制し、下方からは貯溜室に封入した封入液の流出を抑制することができる。
【００２１】
この第２シール部２５は、内外リング２６、２８が互いに非接触状態であることから、シール部分が発熱する恐れはなく、地下水に溶け込んでいる析出物が熱変化して固体化して付着するおそれがないので、軸受部分の詰まりを防止することができる。
【００２２】
また、公知のラビリンスシールは、大気中で使用されるものであることから、内外リングの互いに対向する非接触面は山型でノコギリ刃のようにギザギザに形成してある。しかし、水中モータポンプ１は常に水中に浸かっていることから従来のラビリンスシールでは十分なシールをすることが困難である。そのため、第２シール部２５の内外リング２６、２８の近接面（非接触面積）２７、２９を凹凸状に形成して略接触面積を大きくすることにより地下水の浸入をシールしている。
【００２３】
第３シール部３５は、水封ケース２０の貯溜室２１に封入した封入液３６からなり、該封入液は、貯溜室２１内全体を水より比重の大きい液体で封入してある。水より比重の大きい液体を封入することにより、前記駆動軸５を伝って第１、２シール部１５、２５を通過した地下水が第３シール部３５に浸入すると、地下水は封入液３６より比重が小さいためモータ方向への浸入を制限することができる。したがって、シルトを含む地下水がモータ軸３からモータ２内に浸入してモータ２の回転不良を生じるまでの時間を大幅に遅らせることができ、結果としてモータ２の寿命を延ばすことができる。この貯留室２１内に封入する封入液３６は、水より比重の大きい液体であって、使用条件やモータの種類に合わせてシリコンオイルやプロピレングリコールなどの液体を使用する。
【００２４】
前記中間ケース４５は、中央を貫通した前記駆動軸５にスリーブ５０を介して一定間隔毎に軸着した複数の羽根車４０を個別に覆うもので、一枚の羽根車４０に一つの中間ケース４５で覆い、該中間ケースを垂直方向へ多段に連結して形成してある。
【００２５】
前記した各中間ケース４５の内壁には、複数の導水路４６をそれぞれ上下方向へ湾曲させて設け、前記羽根車４０の下面に設けた複数の羽根片４１の回転による遠心力で飛ばされた地下水を前記導水路４６の下端入口４７から上端の出口４８に揚水し、さらに一段上の中間ケースに順次揚水して汲み上げるものである。
【００２６】
以下、本考案の実施形態の作用について説明すると、水中モータポンプ１を使用して地下水を揚水する場合、モータ２で駆動軸５を回転させると各羽根車４０がそれぞれ回転してポンプ内に負圧を生じさせ、地下水を吸込ケース１０の吸入口１４から吸引すると共に、羽根車４０の回転により生じた遠心力で地下水を遠心方向に噴出させる。
【００２７】
前記羽根車４０で遠心方向に飛ばされた地下水は中間ケース４５の各導水路４６の下端入口４７から吸い込まれ、上方の出口４８から噴出させて一段上の中間ケース内に揚水され、該中間ケース内の羽根車で再度遠心方向に噴出され、中間ケースの各導水路の下端吸込口から吸い込まれ、さらに一段上の中間ケース内に揚水される。前記工程を繰り返すことにより、順次上方に揚水された地下水は上部ケース（図示せず）に連結された揚水管（図示せず）から地上に揚水される。
【００２８】
前記水中モータポンプ１の駆動軸５を伝わって浸入する地下水は、吸込ケース１０に設けた第１シール部１５と、水封ケース２０に設けた第２、３シール部２５、３５とによりシールすることにより、地下水および地下水に含まれる土砂などの不純物の浸入を最小限に制限することにより、モータの寿命を延命させることができる。
【００２９】
前記吸込ケース１０に設けた第１シール部１５は、内筒１１の中央を貫通した駆動軸５に軸着させた傘スリーブ１６と、内筒１１の上端部１２とを擦り合わせた隙間を、０．６〜２ｍｍの幅にすることにより、少なくとも地下水に含まれる土砂のうち、比較的粒子の大きい砂を排除することができる。
【００３０】
さらに、吸込ケース１０の内筒１１を裾広がりの山型に形成すると共に、裾部１３を吸込ケースの周面に設けた複数の吸込口１４の下面と同一面に形成し、傘スリーブ１６の上面に面取部１７を設けたことにより、沈降する土砂が傘スリーブ１６の上面に堆積するのを防止し、且つ、沈降する土砂は、内筒１１の裾部１３から吸込口１４の下面から排出されるので、土砂が吸込ケース１０内に堆積するのを防止することができる。
【００３１】
吸込ケース１０の第１シール部１５を通過した地下水は、水封ケース２０に設けた第２、３シール部２５、３５で抑制する。第２シール部２５は、駆動軸５と一体に回転する内リング２６と、軸受部２２に固着された外リング２８との近接面２７、２９を、非接触状態で凹凸状に屈曲させて対面させた隙間により生じる圧力損失と、内リング２６が回転する遠心力とによって地下水の浸入を防止するもので、内リング２６と外リング２８とが凹凸状に略噛合する第２シール部２５の隙間は、０．０３〜０．０７mm、好ましくは、０．０５ｍｍに形成してある。この隙間を０．０５ｍｍにすることにより、第１シール部１５を通過した地下水に含まれたシルトが第２シール部２５を通過して、下方の水封ケース２０内への浸入を抑制することができる。
【００３２】
この第２シール部２５は、内外リング２６、２８が互いに接触していないので、駆動軸５と共に回転する内リング２６と外リング２８との摩擦熱が発生するおそれがないことから、地下水に溶け込んでいる析出物が熱変化により固体化して付着することがないので軸受部分の詰まりを防止することができる。
【００３３】
第３シール部３５は、水封ケース２０の貯溜室２１に貯溜した封入液３６でシールするものであり、該封入液は水より比重が大きいので、第１、２シール部１５、２５を通過して駆動軸５を伝って水封ケース２０内に浸入した地下水は封入液より比重が小さいため該封水液６の上側に留まってモータ方向への浸入を制限することができる。
【００３４】
以上のごとく、水中モータポンプ１は、モータ２が常に水中に位置していること、モータ軸３の回転力を駆動軸５に伝達していることから、該駆動軸を伝わって地下水がモータ内に浸入することは避けられず、モータ２の寿命が短いという問題点と、駆動軸５が貫通する吸込ケース１０に第１シール部１５を、水封ケース２０の上部の第２シール部２５、さらに、水封ケース２０内に水より比重の大きい液体を収容した封水液３６からなる第３シール部３５をそれぞれ設けて多段に水封することにより、シルトを含む地下水がモータ軸３からモータ２内に浸入してモータ２の回転不良などの故障の発生までの時間を大幅に遅らせることによりモータの寿命を延ばすことができる作用を呈するものである。
【００３５】
したがって、少なくとも、羽根車４０のオーバーホールを行うときまでモータ２の寿命を延命させることができるため水中モータポンプ１のメンテナンスの回数を軽減することによりランニングコストを安価にできて大変経済的である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本考案にかかる水中モータポンプの要部拡大断面図である。
【図２】第１シール部の要部拡大断面図である。
【図３】第２シール部の要部拡大断面図である。
【図４】従来の水中モータポンプの要部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１      水中モータポンプ
２      モータ
３      モータ軸
５      駆動軸
６      軸継手
１０    吸込ケース
１１    内筒
１２    上端部
１３    裾部
１４    吸込口
１５    第１シール部
１６    傘スリーブ
１７    面取部
２０    水封ケース
２１    貯溜室
２２    軸受部
２３    水封板
２５    第２シール部
２６    内リング
２７    近接面
２８    外リング
２９    近接面
３５    第３シール部
３６    封入液
４０    羽根車
４１    羽根片
４５    中間ケース
４６    導水路
４７    入口
４８    出口
【図１】
0003145819.tif 000003
【図２】
0003145819.tif 000004
【図３】
0003145819.tif 000005
【図４】
0003145819.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成20年8月22日(2008.8.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
一方、水中モータポンプ６０は、地下水に溶け込んでいる不純物の析出物が羽根車７５に付着し、揚水力を減少させることから、通常2年に1回程度、水中モータポンプを引き抜いてオーバーホールを行って析出物を除去しているが、モータは、前記したごとく、常に水中に沈んでいて、地下水に含まれるシルトが浸入して故障しやすいため約１年程度で寿命がつき、交換しなければならない。そのため、水中モータポンプはオーバーホールの他に、モータの故障によるモータ交換をするなど、毎年何らかの点検交換作業を行うため、作業効率が悪く、またモータの費用や点検作業費用など大変不経済であるなどの大きな問題点を有している。