(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸によってポンプに連結されて直動型モータポンプを構成するモータであって、
前記ポンプ側で前記モータの内部空間を閉じ、貫通孔を有するブラケットと、
前記貫通孔に挿通され、前記主軸の少なくとも一部を構成するモータ軸と、
前記ブラケットよりも前記ポンプ側で前記モータ軸に取り付けられ、前記モータ軸を囲む中空円板状部分、および前記中空円板状部分の外周縁から前記ブラケット側に延び、先端が前記貫通孔の入口から張り出した前記ブラケットのリップ部分の外側に達する円筒状部分を含む防滴部材と
を備えるモータ。
【請求項２】
前記円筒状部分の先端は、前記リップ部分の外側に配置された摺動板に接触する、請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
前記円筒状部分の先端は、前記防滴部材が前記モータ軸とともに回転したときに遠心力によって前記摺動板から離れるように構成された重錘部分を有する、請求項２に記載のモータ。
【請求項４】
前記円筒状部分の先端には、前記リップ部分に向かって内側に張り出した張り出し部分が設けられる、請求項１〜３のいずれか１項に記載のモータ。
【請求項５】
前記ブラケットに近接して設けられ、前記モータ軸を回転可能に支持する開放型のベアリングをさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載のモータ。
【請求項６】
モータと、ポンプと、前記モータと前記ポンプとを連結する主軸とを含む直動型モータポンプであって、
前記モータは、
前記ポンプ側で前記モータの内部空間を閉じ、貫通孔を有するブラケットと、
前記貫通孔に挿通され、前記主軸の少なくとも一部を構成するモータ軸と、
前記ブラケットよりも前記ポンプ側で前記モータ軸に取り付けられ、前記モータ軸を囲む中空円板状部分、および前記中空円板状部分の外周縁から前記ブラケット側に延び、先端が前記貫通孔の入口から張り出した前記ブラケットのリップ部分の外側に達する円筒状部分を含む防滴部材と
を備える、直動型モータポンプ。
【請求項７】
前記円筒状部分の先端は、前記リップ部分の外側に配置された摺動板に接触する、請求項６に記載の直動型モータポンプ。
【請求項８】
前記円筒状部分の先端は、前記防滴部材が前記モータ軸とともに回転したときに遠心力によって前記摺動板から離れるように構成された重錘部分を有する、請求項７に記載の直動型モータポンプ。
【請求項９】
前記円筒状部分の先端には、前記リップ部分に向かって内側に張り出した張り出し部分が設けられる、請求項６〜８のいずれか１項に記載の直動型モータポンプ。
【請求項１０】
前記モータは、前記ブラケットに近接して設けられ、前記モータ軸を回転可能に支持する開放型のベアリングをさらに備える、請求項６〜９のいずれか１項に記載の直動型モータポンプ。
【請求項１１】
請求項６〜１０のいずれか１項に記載の直動型モータポンプを備える給水装置。
【請求項１２】
直結給水型である、請求項１１に記載の給水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ、直動型モータポンプ、および給水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータポンプでは、本来的に防水構造を有する水中用のものを別にすれば、軸封装置の破損などのためにポンプから漏出した液滴が主軸を伝ってモータ内部に侵入するのを防ぐための防滴構造を設けることが一般的である。防滴構造として、例えばゴム製のドーナツ状（中空円板状）の水切りリングが用いられる。ポンプとモータとの間で主軸に水切りリングをはめ込んでおくことで、主軸を伝ってきた、またはポンプ側から飛来した液滴が水切りリング上に捕捉される。水切りリング上に捕捉された液滴は、水切りリングが主軸とともに回転するときに遠心力によって外側に飛ばされ、従ってモータ内部には侵入しない。このような水切りリングの例は、例えば下記の特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１０９１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したような従来の防滴構造である水切りリングは、モータ内部への液滴の侵入を防止するために必ずしも十分とはいえない。例えば、何らかの原因で水切りリングとモータとの間で主軸に液滴が付着した場合、液滴は水切りリングに妨げられることなくモータ内部に侵入する可能性がある。また、水切りリングは主に遠心力が作用するモータポンプの運転中の状態を想定して設計されているが、遠心力が作用しないモータポンプの停止中、例えばメンテナンス中にも液滴による問題は発生しうる。
【０００５】
例えば、モータ軸とポンプ軸とが接合されて主軸を構成する直動型のモータポンプでは、メンテナンスのためにポンプを分解する場合でも、モータは主軸に取り付けられたままである。さらに、例えばポンプの羽根止めナットがモータとは反対側のポンプ軸の先端に配置されているために、メンテナンスはモータを下に、ポンプを上にした状態で実施されることが多い。その結果、ポンプ内部の残留水の液滴が、分解時に主軸を伝ってモータに向かって流下する可能性がある。流下した液滴は水切りリングに捕捉されうるが、モータポンプは停止しているため、上記のように遠心力によって外側に飛ばされることがない。従って、液滴が水切りリングの縁から流れ落ち、モータの内部空間を閉じるブラケットに設けられたモータ軸のための貫通孔を介してモータ内部へと侵入する可能性がある。
【０００６】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものである。本発明の目的の一つは、直動型モータポンプにおけるモータ内部への液滴の侵入を効果的に防止することが可能な、モータ、直動型モータポンプ、および給水装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある観点によれば、主軸によってポンプに連結されて直動型モータポンプを構成するモータであって、ポンプ側でモータの内部空間を閉じ、貫通孔を有するブラケットと、貫通孔に挿通され、主軸の少なくとも一部を構成するモータ軸と、ブラケットよりもポンプ側でモータ軸に取り付けられ、モータ軸を囲む中空円板状部分、および中空円板状部分の外周縁からブラケット側に延び、先端が貫通孔の入口から張り出したブラケットのリップ部分の外側に達する円筒状部分を含む防滴部材とを備えるモータが提供される。
防滴部材の円筒部分の先端がブラケットのリップ部分の外側に達することによって、防滴部材とモータとの間の部分で主軸に液滴が付着することが防止される。また、遠心力が働かないモータポンプの停止中でも、防滴部材から流れ落ちた液滴がブラケットに設けられた貫通孔からモータ内部に侵入することを防止できる。
【０００８】
上記のモータにおいて、円筒状部分の先端は、リップ部分の外側に配置された摺動板に接触してもよい。
防滴部材の円筒状部分の先端をリップ部分に接触させることによって、上記のように液滴がモータ内部に侵入することを防止する効果を向上させることができる。防滴部材とブラケットとを直接的に接触させるのではなく、ブラケットのリップ部分の外側に配置された摺動板と防滴部材の円筒状部分とを接触させることによって、例えばブラケットが鋳物で形成されるような場合に、密着性を向上させたり、摺動抵抗を低減させたりすることができる。
【０００９】
上記のモータにおいて、円筒状部分の先端は、防滴部材がモータ軸とともに回転したときに遠心力によって摺動板から離れるように構成された重錘部分を有してもよい。
防滴部材と摺動板とが接触していることによって、例えばモータ軸の回転時に摺動抵抗が増大する可能性がある。このとき、円筒状部分の先端が重錘部分に作用する遠心力によって摺動板から離れるようにすれば、上述のようなモータポンプの停止中における液滴の侵入防止の効果を得つつ、モータポンプの運転時の摺動抵抗を低減させることができる。
【００１０】
上記のモータにおいて、円筒状部分の先端には、リップ部分に向かって内側に張り出した張り出し部分が設けられてもよい。
防滴部材の円筒状部分の先端に張り出し部分を設けることによって、液滴の侵入を防止する効果を向上させることができる。このとき、張り出し部分は、必ずしもブラケットのリップ部分の外側に配置された摺動板と接触しなくてもよい。
【００１１】
上記のモータは、ブラケットに近接して設けられ、モータ軸を回転可能に支持する開放型のベアリングをさらに備えてもよい。
例えば水切りリングなどの防滴構造の防滴性能が十分でない場合、モータの内部空間でブラケットに近接して設けられるベアリングに液滴の侵入を防ぐシール構造を設ける必要がある。しかし、防滴性能が向上した防滴部材を設置することによって、ベアリングをシールのない開放型にして摺動抵抗を低減させたり、部品コストを低減させたりすることができる。
【００１２】
本発明の別の観点によれば、モータと、ポンプと、モータとポンプとを連結する主軸とを含む直動型モータポンプであって、モータは、ポンプ側でモータの内部空間を閉じ、貫通孔を有するブラケットと、貫通孔に挿通され、主軸の少なくとも一部を構成するモータ軸と、ブラケットよりもポンプ側でモータ軸に取り付けられ、モータ軸を囲む中空円板状部分、および中空円板状部分の外周縁からブラケット側に延び、先端が貫通孔の入口から張り出したブラケットのリップ部分の外側に達する円筒状部分を含む防滴部材とを備える、直動型モータポンプが提供される。
【００１３】
上記の直動型モータポンプにおいて、円筒状部分の先端は、リップ部分の外側に配置された摺動板に接触してもよい。
【００１４】
上記の直動型モータポンプにおいて、円筒状部分の先端は、防滴部材がモータ軸とともに回転したときに遠心力によって摺動板から離れるように構成された重錘部分を有してもよい。
【００１５】
上記の直動型モータポンプにおいて、円筒状部分の先端には、リップ部分に向かって内側に張り出した張り出し部分が設けられてもよい。
【００１６】
上記の直動型モータポンプにおいて、モータは、ブラケットに近接して設けられ、モータ軸を回転可能に支持する開放型のベアリングをさらに備えてもよい。
【００１７】
本発明のさらに別の観点によれば、上記の直動型モータポンプを備える給水装置が提供される。
【００１８】
上記の給水装置は、直結給水型であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係るモータポンプを示す概略的な縦断面図である。
【図２】図１に示したモータポンプの防滴構造を示す拡大断面図である。
【図３】図１に示したモータポンプを備える給水装置の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態に係るモータポンプを示す概略的な縦断面図である。図１を参照すると、モータポンプは、ポンプ１００と、ポンプ１００を駆動するモータ２００とを含む。図示された例においてポンプ１００は多段ポンプであり、ポンプ軸１１０に取り付けられた複数の羽根車１２０を備える。羽根車１２０はケーシング１３０内に収容されており、ケーシング１３０内で羽根車１２０が回転することによって流体が圧送される。ケーシング１３０内には、流体を羽根車１２０の間で案内するための案内羽根１４０も設けられる。また、図示された例においてポンプ１００は立軸ポンプであり、流体はモータ２００とは反対側に位置する吸込口１５０から吸い込まれ、モータ２００に近い側の吐出口１６０から吐出される。
【００２２】
一方、図示された例においてモータ２００は永久磁石型の電気モータであり、モータ軸２１０に取り付けられたロータ２２０と、ロータ２２０に対応するステータ２３０とを備える。負荷側ベアリング２４１と反負荷側ベアリング２４２とによって回転可能に支持されたモータ軸２１０は、ロータ２２０とともに回転し、ポンプ軸１１０に回転駆動力を伝達する。図示された例のような直動型モータポンプでは、モータ軸２１０とポンプ軸１１０とが接合されて主軸を構成する。ロータ２２０およびステータ２３０は、フレーム２５０、負荷側ブラケット２６１および反負荷側ブラケット２６２によって囲まれる空間内に収容されている。負荷側ブラケット２６１（以下、単にブラケット２６１ともいう）には、抜け止めリング２４３およびビス２４４を用いて負荷側ベアリング２４１（以下、単にベアリング２４１ともいう）が固定される。ベアリング２４１はブラケット２６１に近接して設けられるベアリングであり、後述するように開放型のベアリングとすることが可能である。また、モータ軸２１０には、回転駆動力を利用してモータ２００の内部を冷却するためのファン２７０が取り付けられている。
【００２３】
なお、上述したようなポンプ１００およびモータ２００（例えば、モータ軸２１０、ベアリング２４１およびブラケット２６１以外の部分）の構成は一例であり、図示された例には限られず様々な構成が可能である。例えば、図示された例においてポンプ１００は多段の立軸ポンプであるが、他の例では例えば渦巻きポンプ、ギアポンプ、またはカスケードポンプなど、どのような種類のポンプであってもよい。同様に、モータ２００も、図示された例では永久磁石型の電気モータであるが、他の例では例えば誘導電動機、または永久磁石型以外の同期電動機など、どのような種類のモータであってもよい。なお、本実施
形態に係るモータポンプは水中用ではなく、モータ２００に防水構造は設けられない。
【００２４】
ポンプ１００とモータ２００との間には、軸封装置であるメカニカルシール３１０が配置される。ポンプ軸１１０とモータ軸２１０との間の主軸上には、軸封装置の取付部分３２０が設けられる。この部分は、例えばポンプ軸１１０と一体に形成された部分であってもよいし、ポンプ軸１１０およびモータ軸２１０とは別途に形成され、これらの軸と接合される部分であってもよい。さらに、ポンプ１００とモータ２００との間には防滴構造３３０が設けられる。以下では、この防滴構造３３０についてさらに説明する。
【００２５】
図２は、図１に示したモータポンプの防滴構造を示す拡大断面図である。図２を参照すると、防滴構造３３０は、防滴部材３３１を含む。防滴部材３３１は、モータ２００の内部空間を閉じるブラケット２６１よりもポンプ１００側でモータ軸２１０に取り付けられる。本実施形態において、防滴部材３３１は、モータ軸を囲む中空円板状部分３３２と、中空円板状部分３３２の外周縁３３３からブラケット２６１側に延びる円筒状部分３３４とを含む。円筒状部分３３４の先端は、ブラケット２６１に設けられた貫通孔２６３の入口から張り出したリップ部分２６４の外側に達している。貫通孔２６３には、モータ軸２１０が挿通される。
【００２６】
上記のような防滴部材３３１が配置されることによって、本実施形態に係るモータポンプでは、ポンプ１００側もしくは側方から飛来した、またはモータ軸２１０を伝ってきた液滴が、貫通孔２６３を介してモータ２００の内部に侵入することが効果的に防止される。図示された例のように、防滴部材３３１の円筒状部分３３４の先端に、ブラケット２６１のリップ部分２６４に向って内側に張り出した張り出し部分３３５を設けることによって、液滴の侵入を防止する効果をさらに向上させることができる。
【００２７】
図示された例において、張り出し部分３３５は、リップ部分２６４の外側に配置されたステンレス板２６５に接触する。このような接触によっても、液滴の侵入を防止する効果をさらに向上させることができる。ここで、例えば、ブラケット２６１が鋳物で形成されるような場合、張り出し部分３３５とリップ部分２６４とを直接的に接触させると、鋳物の表面の粗さのために密着性が十分でなかったり、摺動抵抗が大きくなったりする可能性がある。このような場合に、リップ部分２６４の外側に摺動板としてステンレス板２６５を配置することによって、密着性を向上させたり、摺動抵抗を低減させたりすることができる。
【００２８】
なお、他の例では、ステンレス板２６５に代えて、例えば耐食性を有する他の金属板、または樹脂板などが利用されてもよい。また、鋳物を用いてブラケット２６１を形成する場合、ブラケット２６１の表面に例えばエポキシ系塗料をカチオン電着塗装することによって、ブラケット２６１とステンレス板２６５との間で電食が発生するのを防止できる。円筒状部分３３４の先端をステンレス板２６５に接触させる場合に、必ずしも張り出し部分３３５が形成される必要はない。例えば、張り出し部分３３５が形成されない場合に、円筒状部分３３４の先端がステンレス板２６５の外側に沿うようにしてこれに接触してもよい。
【００２９】
本実施形態において、防滴部材３３１は、例えばゴムのような弾性材料で形成される。図示されているように、弾性材料に芯金３３６をインサート成形することによって、長期間の使用によって弾性材料が劣化しても形状を維持し、モータ軸２１０との間での密着性を保つことができる。また、防滴部材３３１を弾性材料で形成する場合、例えば張り出し部分３３５を、防滴部材３３１がモータ軸２１０とともに回転したときに遠心力が作用する重錘部分として機能するように構成することも可能である。
【００３０】
より具体的には、例えば、張り出し部分３３５の質量と、張り出し部分３３５を支持する円筒状部分３３４の剛性とを適切に設定することによって、モータ軸２１０の回転時に作用する遠心力によって張り出し部分３３５をステンレス板２６５から離れさせることができる。なお、防滴部材３３１がモータ軸２１０とともに回転している場合、防滴部材３３１の表面に付着した液滴は遠心力によって外側に飛ばされる。それゆえ、モータ軸２１０の回転中、すなわちモータポンプの運転中に張り出し部分３３５がステンレス板２６５から離れても、液滴がモータ２００の内部に侵入する可能性は低い。
【００３１】
なお、防滴部材３３１の重錘部分は、必ずしも張り出し部分３３５として形成されなくてもよい。例えば、張り出し部分３３５に代えて、またはこれとともに、金属などの重錘を円筒状部分３３４の先端に取り付けることによって遠心力を作用させてもよい。
【００３２】
その他の付加的な構成として、例えば、中空円板状部分３３２のポンプ１００側の表面に放射状の溝を形成してもよい。溝の幅を適切に設定すれば、毛細管現象を利用して、遠心力によって液滴が外側に飛ばされるのを促進することができる。また、例えば、中空円板状部分３３２に代えて、ポンプ１００側に向って開いた逆円錐形状の面を有する部分を設けてもよい。この逆円錐形状の面上の液滴は、遠心力によって外側かつポンプ１００側に斜め方向に、すなわちモータ２００から離れるように飛ばされることになる。
【００３３】
また、防滴部材３３１の内側、すなわちリップ部分２６４を囲む側に、グリスなどの潤滑剤を塗布してもよい。潤滑剤は、例えば張り出し部分３３５とステンレス板２６５との間の摺動抵抗を低減させる。また、潤滑剤は、張り出し部分３３５とステンレス板２６５との間、および／または中空円板状部分３３２とモータ軸２１０との間に生じうる空隙を埋め、防滴部材３３１が液滴の侵入を防止する効果を向上させうる。防滴部材３３１は全体としてカップ状の形状であるため、特にモータ２００を上に、ポンプ１００を下にしてモータポンプが運転されている間は、塗布されたグリスなどの潤滑剤が流出しにくい。
【００３４】
以上で説明したように、本実施形態では、防滴部材３３１が配置されることによって、ポンプ１００側もしくは側方から飛来した、またはモータ軸２１０を伝ってきた液滴が、貫通孔２６３を介してモータ２００の内部に侵入することが効果的に防止される。それゆえ、本実施形態では、ブラケット２６１に近接して設けられるベアリング２４１を、開放型のベアリングとすることができる。
【００３５】
ベアリング２４１は、モータ２００の内部に液滴が侵入した場合に最も大きく影響を受ける部分であるため、防滴構造が液滴の侵入を防止する性能が十分でない場合には、ベアリング２４１の内部への液滴の侵入を防ぐシール構造を別途設ける必要がある。効果の高いシール構造は、シールがモータ軸２１０側に接触する接触型の構造であるが、この構造を採用した場合、シールの接触のために運転時の摺動抵抗が増大する。また、例えば、シールの接触を最小限にしたり、通常はベアリングの両側に設けられるシールを片側だけに設けたものを使用したりすることもできるが、そのような特殊なベアリングは部品コストを増大させ、またモータ２００の組立手順を複雑化させる可能性がある。本実施形態では、ベアリング２４１を開放型のベアリングとすることで、そのような問題点を解消することができる。
【００３６】
図３は、図１に示したモータポンプを備える給水装置の構成例を示す図である。図３を参照すると、給水装置１０は、ポンプ１００ａおよびモータ２００ａ、ならびにポンプ１００ｂおよびモータ２００ｂの、２組のモータポンプを備える。これらのモータポンプは、吸込口１１、吸込管１２、逆流防止器１３、吸込ヘッダ１４、吐出管１５、バイパスヘッダ１６、吐出口１７、圧力タンク配管１８、および圧力タンク１９を含む給水系に組み込まれている。給水装置１０は、吸込口１１が水道本管に接続される直結給水型である。
吸込口１１から吸い込まれた水は、吸込管１２および逆流防止器１３を経て、吸込ヘッダ１４から、ポンプ１００ａおよびポンプ１００ｂにそれぞれ供給される。
【００３７】
給水装置１０において、ポンプ１００ａ，１００ｂは、モータ２００ａ，２００ｂによってそれぞれ駆動され、供給された水を加圧するブースターポンプとして機能する。ポンプ１００ａおよびポンプ１００ｂからそれぞれ吐出された水は、合流して吐出管１５からバイパスヘッダ１６を経て、吐出口１７に接続される配管から需要先へと供給される。一方、バイパスヘッダ１６に接続された圧力タンク配管１８は、ポンプ１００ａ，１００ｂによって加圧された水を圧力タンク１９に供給する。圧力タンク１９は、供給された水の圧力を保持（蓄圧）することによって、ポンプ１００ａ，１００ｂの停止中でも加圧された水を需要先に供給することを可能にする。
【００３８】
給水装置１０は、上記のような給水系に加えて、例えばキャビネット２０および架台２１のような構造部品、およびインバータ２２および制御盤２３のような電装部品を備える。また、給水系にも、ストレーナ、ボール弁、圧力センサ、逆止弁などの追加の構成要素が含まれうる。なお、このような給水装置１０の細部構成については、例えば特開２００４−９２０８９号公報などに記載された公知の技術を参照して当業者が適宜設計可能であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００３９】
図示された例では、給水装置１０が直結給水型であるために、ポンプ１００ａ，１００ｂの停止中でも給水系には水道本管の圧力がかかっている。また、圧力タンク１９が設けられているために、ポンプ１００ａ，１００ｂは、通常の運転中であっても、需要先への水の供給が少ない時間には停止されうる。従って、例えば、ポンプ１００ａ，１００ｂのいずれかに設けられたメカニカルシール３１０が破損すると、モータポンプが停止した状態でポンプ１００側からモータ２００に向けて高圧の水が噴出することになる。モータポンプの停止中にはモータ軸２１０が回転することによる遠心力が作用しないため、例えば従来の防滴構造である水切りリングでは、液滴が水切りリングを迂回してモータ２００の内部まで到達する可能性がある。このような場合に、本実施形態に係る防滴部材３３１は、遠心力によらずとも液滴がモータ２００の内部に侵入することを効果的に防止できるため有利である。
【００４０】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明の技術的範囲はかかる例に限定されない。本発明の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００４１】
１００    ポンプ
１１０    ポンプ軸
１２０    羽根車
１３０    ケーシング
２００    モータ
２１０    モータ軸
２２０    ロータ
２３０    ステータ
２４１    ベアリング
２６１    ブラケット
２６３    貫通孔
２６４    リップ部分
２６５    ステンレス板
３１０    メカニカルシール
３３１    防滴部材
３３２    中空円板状部分
３３４    円筒状部分
３３５    張り出し部分
３３６    芯金
１０    給水装置
【図１】
0006774205.tif 000002
【図２】
0006774205.tif 000003
【図３】
0006774205.tif 000004