(57)【要約】【課題】水中ポンプにおいて、漏水を止めることは必要最低条件である。しかし高価な軸シールを使用しても完全に漏水を止めることは不可能であるため、漏電警報装置や、定期的な維持管理により漏水を防止する必要がある。【解決手段】外部にガス発生供給装置を設け、そこから給気管で電動機室又は軸シール室にガスを注入する装置を取付け、水中ポンプの気密部分の気圧を外部より高く維持することで水の浸入を防止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦軸乾式水中ポンプにおいて、外部から電動機室或いは軸シール室にガスを注入し、外部に対して正圧に維持することで軸シール部からの水の浸入を防止することを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
電動機一体型の乾式水中ポンプにおいて、電動機内に水の浸入を防止する技術分野。
【０００２】
【従来の技術】
水中ポンプは、（図２）のようになっていて、電動機内に水が浸入すると漏電を起こすため、電動機室及び軸シール室に水が進入しない密閉構造となっている。
ただし、電動機主軸はポンプの主軸と一体となり水中にまで出ていて完全な密閉構造が不可能であるため、途中軸シールを設け、そこから上へは水が浸入しない構造とし、電動機の漏電を防いでいる。
しかし電動機室内は組立て時に通常大気圧になっているのに対し、外部の水圧はこれより高くなっている。しかもこのメカニカルシールの摺動面は、摺動するためには理論上必ず隙間が存在するため、僅かではあるが水は摺動面を通過し内部に必ず進入する。
このように完全に機密性を維持することは困難であるため、軸シールに止水性の高いメカニカルシールを使用し、電動機に進入する水を問題が発生しない量にまで減らしている。（例えば、特開２００２−００５３０６）
あるいは、シール室に水が浸入した水がある量に達したとき、警報を発し運転を停止するようにしている。（例えば、特開２００２−００５３０６）
あるいは、水中ポンプの設置水深が深くてメカニカルシールでも漏水を防止することが困難な場合は、電動機内部を全て完全に絶縁し、電動機内に水を充満したまま運転できるようにしている。（例えば、キャンド式水中モータ）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に水中ポンプは縦軸構造（図２参照）となっており、上から電動機室（９）、軸シール室（４）、ポンプ室（８）の順にあり、下方向に出ている軸（７）周り以外は全て密閉の下向き袋状の構造となっている。
この軸貫通部に隙間があるため、ここから水の浸入する可能性があり、その対策を軸シール（５）にて施している。
軸シール（５）から少量の水が漏れて進入した場合でも、上部が密閉構造であるため、その進入した水の容積分、気密室内の空気が圧縮され、内部圧が上昇する結果、ある程度以上漏水は進まない。
しかし、長時間経過するうちに気密室内部の空気は進入した水に溶解し減少するため、気密室内の水位が上昇し、ついには電動機の漏電による障害を起こす。
そのため水中ポンプは、軸シール部摺動面の接触圧力を常に高く維持するメカニカルシールを使用することで、可能な限り水の浸入を減らす構造を採用している。
この結果、次項の欠点が生じている。
▲１▼接触圧が高いため、摺動面での軸動力の損失が大きくなる。特に小さなポンプではこれによる損失の割合が大きく、効率を大きく低下させている。
▲２▼接触圧が高いため摺動面の磨耗が大きくなり、これを防止するため軸シールに特殊な耐磨耗材が必要となったり、寿命が短くなったりすることで、軸シールのコスト増を招いている。
▲３▼接触圧が高いため、軸シールの交換が困難になり、点検維持費が大きくなっている。
▲４▼完全な止水を維持することはできないため、漏水検知警報装置等を必要とする場合がある。
▲５▼完全な止水を維持することはできないため、漏水対策として軸シール室の水抜き作業を定期維持管理により行う必要がある。
▲６▼大きい軸シールを使用するため主軸が長くなり、そのため軸強度を上げるため主軸の径が大きくなり、その結果ポンプが全体に大きくなる。
また、キャンド式水中モータを使用した場合も下記の欠点がある。
▲１▼電動機回転子の水による回転抵抗が大きくなり、電動機の効率が低下する。
▲２▼電動機に特殊な絶縁処理が必要となりコスト増となる。
▲３▼電動機の整流子が使用できなくなる。
【０００４】
【問題を解決するための手段】
本発明は、この水中ポンプ電動機室（９）又は軸シール室（４）に外部からガスを注入することで、気圧を外部より高く維持し、水への溶解により減少するガスを補充することができれば、水の進入を防止することを実現するものである。
（図１）の様に、外部にガス供給装置（１）を設け、水中ポンプの電動機室或いは、軸シール室（４）にガスを供給することにより、水中ポンプの電動機室及び軸シール室の気圧を高く保ことができ、水の浸入を防止する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
基本的には外部にガス供給装置（１）を用意し電動気室（９）に、ホースや管（２）、ホース接続器（３）を通し、ガスを常時少しずつ供給するようにしたものである（図１参照）。
ガスの注入圧は、ポンプの最大設置水深の水圧より高く設定されている必要がある。
注入量は、運転中に暖まったポンプが停止後冷却されるとき、電動機室内のガスが収縮する速度を上回る量が必要量となる。
（図３）のように軸シール室内の水位が上昇したときにのみガス注入口に設けられたボールタップ（１５）が開き、ガスを注入する方法も可能である。
（図４）のように軸シール室内の水位が上昇したとき、水位計（１４）からの信号により電気的に電磁弁（１３）を開する方法も可能である。
またガス供給装置には、化学反応によりガスを供給する装置や、小型のガスボンベに流量調整弁を取付けたものや、他の設備のガス供給系統から配管にて接続するものも使用することができる。
【０００６】
【発明の効果】
水中ポンプにガスを注入することにより、水の浸入を防止できることから、軸シールは不要となり（図１）の構造となる。
ただし場合によっては短時間の気密性維持のため、簡単なオイルシール等を取付ける場合も考えられる。
その結果、水中ポンプに以下の改善がなされる。
▲１▼高価なメカニカルシールが不要になるためコスト低下になる。
▲２▼メカニカルシールの交換が不要になることから、定期的な維持管理期間を長くできるため維持費の低減になる。
▲３▼軸シールの摩擦抵抗が無くなるためポンプの動力効率が改善される。
▲４▼メカニカルシールのような大きな軸シールが不要になるため、ポンプを小型に出来る。
▲５▼熱伝導性のよいガスを使用することにより、電動機の放熱性を良くすることが可能となる。
▲６▼粘性の低いガスを使用することにより、電動機回転子の回転空気抵抗を低減させることができるため、電動機の効率改善が可能となる。
▲７▼ガス注入により電動機室内の酸素を除去できる結果、整流子の電気接点の焼損劣化を低減させることができるため、電動機の寿命及び点検期間の延長が可能となり、維持管理費の低減になる。
▲８▼ガス発生器が必要となるが、チューブの着脱及びガス発生器の交換は外部から簡単に交換できるので、維持管理が低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の水中ポンプ構造図
【図２】従来の水中ポンプの構造図
【図３】ガスの注入をボールタップバルブで制御する場合の構造
【図４】ガスの注入を水位計の電気信号で電磁弁にて制御する場合の構造
【符号の説明】
１．    ガス供給装置
２．    ガス注入ホース
３．    ホース接続器
４．    軸シール室
５．    軸シール（メカニカルシール）
６．    インペラ
７．    主軸
８．    ポンプ室
９．    電動機（電動機室）
１０．  軸受け
１１．  ポンプハウジング
１２．  吐出口
１３．  電磁弁
１４．  水位計
１５．  ボールタップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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