(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子と、
前記固定子からの磁界により回転する回転子と、
前記回転子と共回りする回転軸と、
前記回転軸に固定されたスリンガーと、
前記回転軸を軸支するエンドブラケットと、
前記エンドブラケットに固定されたスリンガーガイドと、を備え、
前記スリンガーは、前記回転軸に取り付けられるリング状部材から延びる羽根を有する、水中モータ。
【請求項２】
請求項１において、
前記スリンガーは、前記羽根を複数備え、
前記複数の羽根は、前記スリンガーの中心に関して点対称の位置で前記リング状部材に取り付けられている、水中モータ。
【請求項３】
請求項１において、
前記羽根と前記リング状部材は、前記スリンガーとは異なる材質で構成される、水中モータ。
【請求項４】
請求項１において、
前記羽根は、前記回転軸の回転方向に対して前方に傾斜している、水中モータ。
【請求項５】
請求項１において、
前記羽根は、前記スリンガーの内周から外周に向けて真っ直ぐに延びている、水中モータ。
【請求項６】
請求項１において、
前記羽根は、前記回転軸の回転方向に対して後方に傾斜している、水中モータ。
【請求項７】
請求項１において、
前記スリンガーの外周部は、前記スリンガーの先端部から後端部にかけて広がる形状をなしている、水中モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
水中モータは、主に水中ポンプに組込まれ水を汲み上げる役割として使用されており、深さ１００ｍ〜３００ｍの井戸の中等の水中に設置される。そのため、深水によってモータ内部の気圧が極端に上がらない構造にしなければならない。また、清水用の水中モータの運転中にはモータ外部からモータ内部へ土砂、塵埃などの異物が侵入しないよう考慮する必要がある。
【０００３】
異物の侵入を防ぐという課題に対しては、例えば、特許文献１に開示の技術が公知である。特許文献１には、水中モータにおけるスリンガーとスリンガーガイド間の隙間を狭くすることによりモータ内への固形異物の侵入を防ぐことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００７／００７５５００号明細書
【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、スリンガーは回転軸に固定され、スリンガーガイドは回転しないエンドブラケット側に固定されていることから両者の隙間を完全にゼロとすることはできず、依然として極微小粒の異物が侵入し、回転軸およびオイルシール、ラジアル軸受などの部品が磨耗する恐れがある。
【０００６】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、スリンガーとスリンガーガイドとの間の隙間から極微小粒の異物の侵入をより確実に防ぐための技術を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本開示による水中モータは、回転軸と、当該回転軸に固定されたスリンガーと、回転軸を支えるエンドブラケットと、当該エンドブラケットに固定されたスリンガーガイドと、を備えている。そして、スリンガーは、回転軸に取り付けられるリング状部材から延びる羽根を有している。
【０００８】
本発明に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、本発明の態様は、要素及び多様な要素の組み合わせ及び以降の詳細な記述と添付される特許請求の範囲の様態により達成され実現される。
本明細書の記述は典型的な例示に過ぎず、本発明の特許請求の範囲又は適用例を如何なる意味に於いても限定するものではないことを理解する必要がある。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、スリンガーとスリンガーガイドとの間の隙間から極微小粒の異物の侵入をより確実に防ぐことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態による水中モータ１の内部概略構成を示す図である。
【図２】本実施形態による水中モータ１の軸封部の断面を示す図であって、図１の点線で囲んだ部分の拡大図である。
【図３】本開示の第１の実施形態によるスリンガー１１の構成を示す図である。
【図４】本開示の第２の実施形態によるスリンガー３１の構成を示す図である。
【図５】本開示の第３の実施形態によるスリンガー４１の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本開示による水中モータは、スリンガー内部に砂防用羽根を有している。当該防砂用羽根はスリンガーの軸方向内側に形成されており、回転軸から外周に向けて垂直に立ち上がるように取り付けられている。当該羽根は、複数取り付けるようにしても良い。このような羽根を設けることにより、水中モータの運転中は、シャフト（回転軸）に固定された、防砂用羽根を有するスリンガーが回転することにより、遠心力が発生し、固形異物を寄せ付けにくくなり、水中モータの防砂性を向上させることができるようになる。
【００１２】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。添付図面では、機能的に同じ要素は同じ番号で表示される場合もある。なお、添付図面は本発明の原理に則った具体的な実施形態と実装例を示しているが、これらは本発明の理解のためのものであり、決して本発明を限定的に解釈するために用いられるものではない。
【００１３】
（１）第１の実施形態
＜水中モータの構成＞
図１は、本実施形態による水中モータ１の内部概略構成を示す図である。全ての部位・部品については説明しないが、水中モータ１は、コイル１９を有する固定子（ステータコア）１７と、回転子（ロータ）１８と、シャフト１５と、シャフト１５に固定されたスリンガー１１と、スリンガーガイド１２と、エンドブラケット１３と、水中モータ内部への浸水を防止するためのオイルシール１４と、ラジアル軸受１６と、を備え、これらがハウジング２０に収められて構成される。また、水中モータ１には、コイル１９に電源を供給するための電源ケーブル２２が接続される。
【００１４】
コイルを環状に配置した固定子１７の内径側には、シャフト１５の付いた回転子１８が取り付けられる。また、ハウジング２０の負荷側、反負荷側には蓋をするようにエンドブラケット１３が取り付けられ、シャフト１５を支えている。反負荷側のエンドブラケット１３には水中モータ１の蓋となるエンドカバー２１が付いている。負荷側のエンドブラケット１３の外側の面には、スリンガーガイド１２が固定されている。そのスリンガーガイド１２にわずかな隙間を空けたシャフト１５上に、スリンガー１１が固定されている。
【００１５】
＜軸封部の断面構成（詳細）＞
図２は、本実施形態による水中モータ１の軸封部の断面を示す図であって、図１の点線で囲んだ部分の拡大図である。
【００１６】
軸封部は、シャフト１５に固定されたスリンガー１１と、水中モータ本体（エンドブラケット１３）に固定されたスリンガーガイド１２の隙間を狭くすることにより異物の侵入を防いでいる。スリンガーガイド１２はそもそも水中モータ内部への異物の侵入を防止するために設けられた部材である。しかし、これだけでは異物侵入防止効果が十分ではないため、本実施形態では、その構造（スリンガーガイド１２）に加えてスリンガー１１の軸方向内側の面に、防砂用羽根をシャフト１５に対して垂直に立ち上がるように複数取り付けている（図３参照）。回転子の回転に伴ってシャフト１５およびスリンガー１１が回転し、スリンガー１１に取り付けられた防砂用羽根に遠心力が働くことにより極微小粒の異物も弾き飛ばされるため、モータ１の防砂性が向上する。
【００１７】
また、スリンガー１１は、シャフト１５に固定されており、シャフト１５と一緒に回転することにより、それ自体でも異物を弾き異物の侵入を防ぐ効果を有している。本実施形態によるスリンガー１１は筒状の部品であり、その外周部はエンドブラケット１３に近くなるにつれて太く広がるように傾斜を有する構造となっている。この形状により、水中にエンドブラケット１３側を上にしてモータが設置されたときに水中モータ内部へ異物が侵入しにくくすることが可能となる。なお、スリンガー１１は、防砂用羽根を接着しやすいことを考えて、例えばゴム製としてもよい。
【００１８】
スリンガーガイド１２は、エンドブラケット１３に固定されている。スリンガーガイド１２は、スリンガー１１とエンドブラケット１３の隙間を減らすことによって、異物の侵入を防ぐ役割を有している。スリンガーガイド１２は、例えば、鉄、若しくはステンレスの金属製材料のプレス品で構成され、Ｌ字形状をなしている。特許文献１で示されるように、スリンガーガイド１２をゴムで覆う構造にした場合、外部からの液体の侵入を防ぐことを強化できるが、ゴム成形の寸法公差範囲は広いため、慎重に寸法の検討をする必要がある。
【００１９】
エンドブラケット１３は、シャフト１５を支える役割を果たしている。具体的には、ラジアル軸受１６をエンドブラケット３の内径に取り付ける。これにより、シャフト１５に掛かる横方向の荷重を抑えることができる。また、エンドブラケット１３は図示しないポンプとのフランジ面（結合面）としての役割も果たしている。
【００２０】
オイルシール１４は、エンドブラケット１３の内径に例えば２個取り付けられ、主に水中モータ内部への液体の侵入を防ぐ役割を果たしている。オイルシール１４は、例えば金属リングの周りにゴムを取付けて構成され、筒状の形状をなしている。オイルシール１４のゴム部内径の１点が回転軸に触れた状態で運転するため密封構造となり、水中モータ内部に封入されている不凍液の漏れや外部から液体の侵入を防いでいる。オイルシール１４は、例えばメカニカルシールなどのシール構造でも代用することができる。
【００２１】
＜スリンガーの構成＞
図３は、本開示の第１の実施形態によるスリンガー１１の構成を示す図である。図３Ａは、スリンガー１１を正面から（図２における矢印の方向）見た状態を示す図である。図３Ｂは、図３Ａの直線３０−３０’における断面構成を示す図である。
【００２２】
図３Ａに示されるように、スリンガー１１の軸方向内側の平面（スリンガー１１の端部面１１１（図３Ｂ参照））に、防砂用羽根（フィンとも呼ぶ）１１２がシャフト１５に対して垂直に立ち上がるように取付けられている。それぞれの防砂用羽根１１２は、シャフト１５と接する輪状（筒状）のフィン基部（リング状部材）１１３から延設され、スリンガー１１の内周から外周に向けて形成される。また、それぞれの防砂用羽根１１２は、水中モータの回転方向に対して前方に傾斜して設けられている。このように防砂用羽根に傾斜をつけることにより、スリンガー１１の外側に水を掻き出す力が強くなり、異物を寄せ付けない構造となっている。
【００２３】
防砂用羽根１１２の材質はスリンガー１１と同じゴムではなく、例えば、硬度の高いプラスチックで成形されている。スリンガー１１と防砂用羽根１１２は分割して構成されている。図３Ａでは、防砂用羽根１１２を６枚設けているが、防砂用羽根１１２の枚数は特に指定しない。ただし、対向して対にかつ対称に防砂用羽根１１２を設けた方が水中モータの回転バランスや異物を寄せ付けない構造を考慮すると好ましい。また、防砂用羽根１１２は等間隔に設けた方が水中モータへの負担は少なくて好ましい。さらに、羽根の枚数は少なければ流れが羽根に沿って流れず、多ければ水の抵抗が大きくなるため、適度な枚数とするのが好ましいが、例えば、防砂用羽根１１２を１つだけ設けた場合であっても効果は期待できる。
【００２４】
図３Ｂに示されるように、フィン基部１１３及びフィン基部から延設される防砂用羽根１１２は、スリンガー１１の端部面１１１に隣接して取り付けられ、シャフト１５の回転に伴って回転する（フィン基部１１３がシャフト１５に固定されているため）ようになっている。また、スリンガー１１には、シャフト１５との間に空間が存在し、この空間にＬ字形状のスリンガーガイド１２の一部（一方の端部）が差し込まれて収容される。
【００２５】
（２）第２の実施形態
図４は、本開示の第２の実施形態によるスリンガー３１の構成を示す図である。図４は、図３Ａと同様に、スリンガー３１を正面から見た状態を示している。
【００２６】
スリンガー３１は、防砂用羽根を備える点で第１の実施形態と同じである。ただし、第１の実施形態では、防砂用羽根１１２が水中モータの回転方向に対して前方に傾斜しているのに対し、第２の実施形態では、防砂用羽根３１２がスリンガー３１の内周から外周に向けて真っ直ぐに延びている点で両者は異なっている。この形状の場合、左右対称であるため、回転方向による特性の変化が無い。また、回転方向が変化しても防砂効果は同じであるため、水中モータの回転方向を気にせずに使用することができる。
【００２７】
（３）第３の実施形態
図５は、本開示の第３の実施形態によるスリンガー４１の構成を示す図である。図５は、図３Ａと同様に、スリンガー４１を正面から見た状態を示している。
【００２８】
スリンガー４１は、防砂用羽根を備える点で第１の実施形態と同じである。ただし、第１の実施形態では、防砂用羽根１１２が水中モータの回転方向に対して前方に傾斜しているのに対し、第３の実施形態では、防砂用羽根４１２が回転方向に対して後方に傾斜する形状となっている点で両者は異なっている。この形状の場合、スリンガー４１の外側に水を掻き出す力は弱くなるが、水の抵抗は少なくなるため、回転の効率は上がる。
【００２９】
（４）変形例
各実施形態において、防砂用羽根１１２、３１２、及び４１２のそれぞれは、シャフト１５（スリンガー内周）からスリンガー外周まで連続的に延びているが、途中まで延びるように構成しても良い。
また、上述したように、図３乃至５では、６つの羽根を設けることが示されているが、１つ以上の羽根を設ければ良い。
【００３０】
（５）まとめ
（i）本実施形態による水中モータでは、シャフトに固定されたスリンガーが、シャフトに取り付けられるリング状部材から延びる羽根を有している。水中モータが回転すると、シャフトの回転に伴って羽根も回転する。この羽根の回転の遠心力により、羽根周辺に水流が起こり、これによって異物をスリンガーの内部に寄せ付けないようにすることができる。この作用により、水中モータに対する防砂効果を期待することができるようになる。スリンガーには、複数の羽根を設けることが好ましい。また、複数の羽根は、対称（例えば点対称）になるようにリング部材に取り付けるのが好ましい。
【００３１】
羽根及びリング状部材は、スリンガーとは異なる材質で構成されるようにしても良い。例えば、スリンガーはゴムで構成し、羽根及びリング状部材はプラスティックで構成する。これにより、安定的な水流を起こすことが可能となる。
【００３２】
また、スリンガーの外周部は、前記スリンガーの先端部から後端部にかけて広がる形状をなしている。このような構成によっても水中モータ内部に異物が侵入しにくくすることが可能となる。この構成と羽根によって、より確実に異物の侵入を防止することが可能となる。
【００３３】
第１の実施形態では、羽根は、回転軸の回転方向に対して前方に傾斜している。これにより、スリンガーの外側に水を掻き出す力（水流）が強くなり、異物を寄せ付けない効果を向上させることができる。
【００３４】
第２の実施形態では、羽根は、スリンガーの内周から外周に向けて真っ直ぐに延びている。これにより、回転方向の変化によるモータ特性に変化がなく、安定的に水中モータを運転することが可能となる。
【００３５】
第３の実施形態では、羽根は、回転軸の回転方向に対して後方に傾斜している。これにより、水の抵抗を少なくし、水中モータの回転効率を向上させることが可能となる。
【００３６】
（ii）なお、本開示は上術した実施形態に限定されるものではなく、さまざまな変形例が含まれる。例えば、上述の実施形態は本開示をわかりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１  水中モータ
１１  スリンガー
１２  スリンガーガイド
１３  エンドブラケット
１４  オイルシール
１５  シャフト
１１２、３１２、４１２  防砂用羽根
【図１】
0006615047.tif 000002
【図２】
0006615047.tif 000003
【図３】
0006615047.tif 000004
【図４】
0006615047.tif 000005
【図５】
0006615047.tif 000006