(57)【要約】【課題】  水封封入式の液中モータポンプの外径を縮小する。【解決手段】  熱交換器１３は、一端がポンプ部１１の吐出側に接続されて他端が揚液管４に接続され、揚液が通る吐出流路８３を備える直管状の吐出管８２と、吐出流路８３内に配管されて、一次冷却液が通る伝熱管群８４を備える。液中モータ１２の全長を覆うモータフレーム２６内からの一次冷却液出口２６ｃと伝熱管群８４の入口側とを接続する、ポンプ部１１に沿って延びる直管状の一次冷却液出口管８１が設けられている。モータフレーム２６の周壁部２６ａの内部には、一端がモータフレーム２６内への一次冷却液入口２６ｃに接続された一次冷却液流路２６ｂが設けられている。伝熱管群８４の出口側と一次冷却液流路２６の他端とを接続する、ポンプ部１１に沿って延びる直管状の一次冷却液入口管８０が設けられている。【選択図】図１
2007085310.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ部と、このポンプ部と直列に配置された前記ポンプ部を駆動するための液中モータと、前記液中モータのモータフレーム内に封入された一次冷却液と前記ポンプ部の揚液である二次冷却液との熱交換を行うための熱交換器とを備える液中モータポンプにおいて、
前記熱交換器は、一端が前記ポンプ部の吐出側に接続されて他端が揚液管に接続され、前記ポンプ部が吐出する揚液が通る吐出流路を備える直管状の吐出管と、前記吐出流路内に配管され、前記一次冷却液が通る伝熱管群とを備え、
前記モータフレームは、前記液中モータの全長を覆い、
前記モータフレーム内からの一次冷却液出口と前記伝熱管群の入口側とを接続する、前記ポンプ部に沿って延びる直管状の一次冷却液出口管と、
前記モータフレームの周壁部の内部にこの周壁部の長さ方向に延びるように形成され、一端が前記モータフレーム内への一次冷却液入口に接続された一次冷却液流路と、
前記伝熱管群の出口側と前記一次冷却液流路の他端とを接続する、前記ポンプ部に沿って延びる直管状の一次冷却液入口管と
を備えることを特徴とする液中モータポンプ。
【請求項２】
前記液中モータの駆動軸と連動して回転して前記一次冷却液を加圧し、前記モータフレーム内から、前記一次冷却液出口、前記一次冷却液出口管、前記伝熱管群、前記一次冷却液入口管、前記一次冷却液経路、及び前記一次冷却液入口を経て前記モータフレーム内に戻る流路で前記一次冷却水を循環させる回転体を備えることを特徴とする、請求項１に記載の液中モータポンプ。
【請求項３】
前記伝熱管群は、
前記吐出流路内に配置され、前記揚液の流れ方向に沿って延びる直管状であり、かつ前記液中ポンプ側の端部が前記一次冷却液出口管に接続された複数の往路側伝熱管と、
前記吐出流路内に配置され、前記揚液の流れ方向に沿って延びる直管状であり、かつ前記液中ポンプ側の端部が前記一次冷却液入口管と接続された複数の復路側伝熱管と、
前記往路側伝熱管及び前記復路側伝熱管の前記液中ポンプとは反対側の端部が接続された第１の冷却液共通管と
を備えることを特徴とする、請求項２に記載の液中モータポンプ。
【請求項４】
前記伝熱管群は、
前記複数の往路側伝熱管の前記液中ポンプ側の端部と前記一次冷却液出口管とが接続された第２の冷却液共通管と、
前記複数の復路側伝熱管の前記液中ポンプ側の端部と前記一次冷却液入口管とが接続された第３の冷却液共通管と
を備えることを特徴とする請求項３に記載の液中モータポンプ。
【請求項５】
前記液中モータは、
共通の前記モータフレーム内に直列配置された複数組の固定子及び回転子を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載に液中モータポンプ。
【請求項６】
前記モータフレーム内に配置され、互いに隣接する前記固定子及び回転子の組の間で前記駆動軸を支持する中間軸受と、
前記中間軸受を保持し、かつ前記一次冷却液流路の一部を構成する流路が形成された中間軸受ブラケットと
をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の液中モータポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液中モータポンプに関し、特に液中モータの冷却液がポンプの揚液に対して密封された水封式の液中モータポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
保護管内に配置して吊り下げて設置され、地下岩盤内に備蓄された液化天然ガス類の払い出しや底水排出等に使用される液中モータポンプが知られている。特に、ポンプ揚液が液化天然ガス類等で腐食性を有する場合、液中モータの冷却液がポンプの揚液に対して密封された水封式の液中モータポンプが使用される。この水封式の液中モータポンプには、液中ポンプの冷却液を地上に設置した熱交換器に強制循環させる水封循環式と、液中ポンプの冷却液を冷却するための熱交換器を液中モータポンプ自体に設ける水封封入式とに大別される。
【０００３】
水封封入式の液中モータポンプとしては、ポンプや液中モータに対して熱交換器を直列に配置した構成が知られている。例えば、特許文献１には、液中モータの一次冷却液がその内部を通るつる巻き状の伝熱管をポンプの吐出口側に配置し、ポンプの揚液を二次冷却液として使用する液中モータポンプが開示されている。この特許文献１の液中モータポンプでは、伝熱管と液中モータの間で一次冷却液を循環させるための配管が液中モータの周囲に設けられている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１３０１９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の液中モータポンプのように伝熱管と液中モータの間で一次冷却液を循環させるための配管が液中モータの周囲に設けられていると、液中モータポンプの外径が大きくなる。そのため、内径の小さい保護管内に配置して使用することができない。また、特許文献１に記載の液中モータポンプでは、つる巻き状の伝熱管が揚液の流れ中に配置されるので、管内流速による損失水頭が大きくなり、その分効率が低下する。
【０００６】
かかる従来の問題に鑑み、本発明は、水封封入式の液中モータポンプの外径を縮小することを課題とする。また、本発明は、水封封入式の液中モータポンプにおいて管内流速による損失水頭を低減することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、ポンプ部と、このポンプ部と直列に配置された前記ポンプ部を駆動するための液中モータと、前記液中モータのモータフレーム内に封入された一次冷却液と前記ポンプ部の揚液である二次冷却液との熱交換を行うための熱交換器とを備える液中モータポンプにおいて、前記熱交換器は、一端が前記ポンプ部の吐出側に接続されて他端が揚液管に接続され、前記ポンプ部が吐出する揚液が通る吐出流路を備える直管状の吐出管と、前記吐出流路内に配管され、前記一次冷却液が通る伝熱管群とを備え、前記モータフレームは、前記液中モータの全長を覆い、前記モータフレーム内からの一次冷却液出口と前記伝熱管群の入口側とを接続する、前記ポンプ部に沿って延びる直管状の一次冷却液出口管と、前記モータフレームの周壁部の内部にこの周壁部の長さ方向に延びるように形成され、一端が前記モータフレーム内への一次冷却液入口に接続された一次冷却液流路と、前記伝熱管群の出口側と前記一次冷却液流路の他端とを接続する、前記ポンプ部に沿って延びる直管状の一次冷却液入口管とを備えることを特徴とする液中モータポンプを提供する。
【０００８】
モータフレームの周壁部の内部に一次冷却液流路を形成しているので、液中モータと熱交換器の間で一次冷却液を循環させるための配管を液中モータの周囲に配置する必要がなく、液中モータの外径をその全長にわたって縮小できる。また、液中モータと熱交換器の間に配置される一次冷却液出口管と一次冷却液入口管はいずれもポンプ部に沿って延びる直管状であるので、ポンプ部の外径も最小化される。従って、本発明の液中モータポンプは、長さ方向全体にわたって外径を縮小でき、より内径の小さい保護管に挿通して使用することができる。また、モータフレームは液中モータの全長を覆うので、熱変換効率が高く、かつ一次冷却液流路により冷却液を液中モータの最下部まで導いて効率的な冷却が可能である。
【０００９】
具体的には、前記液中モータの駆動軸と連動して回転して前記一次冷却液を加圧し、前記モータフレーム内から、前記一次冷却液出口、前記一次冷却液出口管、前記伝熱管群、前記一次冷却液入口管、前記一次冷却液経路、及び前記一次冷却液入口を経て前記モータフレーム内に戻る流路で前記一次冷却水を循環させる回転体を備える。
【００１０】
また、前記伝熱管群は、前記吐出流路内に配置され、前記揚液の流れ方向に沿って延びる直管状であり、かつ前記液中ポンプ側の端部が前記一次冷却液出口管に接続された複数の往路側伝熱管と、前記吐出流路内に配置され、前記揚液の流れ方向に沿って延びる直管状であり、かつ前記液中ポンプ側の端部が前記一次冷却液入口管と接続された複数の復路側伝熱管と、前記往路側伝熱管及び前記復路側伝熱管の前記液中ポンプとは反対側の端部が接続された第１の冷却液共通管とを備える。吐出流路内に配置された往路側伝熱管と復路側伝熱管は、いずれも揚液の流れ方向に沿って延びる直管状であるので、管内流速による損失水頭を低減できる。
【００１１】
さらに具体的には、前記伝熱管群は、前記複数の往路側伝熱管の前記液中ポンプ側の端部と前記一次冷却液出口管とが接続された第２の冷却液共通管と、前記複数の復路側伝熱管の前記液中ポンプ側の端部と前記一次冷却液入口管とが接続された第３の冷却液共通管とを備える。
【００１２】
前記液中モータは、共通の前記モータフレーム内に直列配置された複数組の固定子及び回転子を備えていてもよい。共通のモータフレーム内に複数組の固定子及び回転子を直列配置することで、外径を拡大することなく液中モータを高出力化できる。
【００１３】
この場合、前記モータフレーム内に配置され、互いに隣接する前記固定子及び回転子の組の間で前記駆動軸を支持する中間軸受と、前記中間軸受を保持し、かつ前記一次冷却液流路の一部を構成する流路が形成された中間軸受ブラケットとを備える。
【発明の効果】
【００１４】
モータフレームの周壁部の内部に一次冷却液流路を形成しているので、一次冷却液を液中モータと熱交換器の間で一次冷却液を循環させるための配管を液中モータの周囲に配置する必要がなく、液中モータの外径をその全長にわたって縮小できる。また、液中モータと熱交換器の間に配置される一次冷却液出口管と一次冷却液入口管はいずれもポンプ部に沿って延びる直管状であるので、ポンプ部の外径も最小化される。従って、本発明の液中モータポンプは、長さ方向全体にわたって外径を縮小でき、より内径の小さい保護管に挿通して使用することができる。さらに、モータフレームは液中モータの全長を覆うので、熱変換効率が高く、かつ一次冷却液流路により冷却液を液中モータの最下部まで導いて効率的な冷却が可能である。
【００１５】
熱交換器における伝熱管群を構成する吐出流路内に配置された往路側伝熱管と復路側伝熱管は、いずれも揚液の流れ方向に沿って延びる直管状であるので、管内流速による損失水頭を低減できる。
【００１６】
共通のモータフレーム内に複数組の固定子及び回転子を直列配置することで、外径を拡大することなく液中モータを高出力化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１８】
（第１実施形態）
図１から図２Ｂは、本発明の第１実施形態に係る水封封入式の高深度用の液中モータポンプ１を示す。図３に示すように、地表から地中に設けられた地下タンク２まで延びる両端開口の直管状の保護管３内に液中モータポンプ１が配置されている。液中モータポンプ１の上端には揚液管４が接続されており、保護管３内を通って地表まで延びた揚液管４の上端は下流側の配管５に接続されている。
【００１９】
液中モータポンプ１は、ポンプ部１１、このポンプ部１１を駆動するための液中モータ１２、及び熱交換器１３を備える。液中モータ１２は、ポンプ部１１の下側に直列に配置されている。また、熱交換器１３は、ポンプ部１１の上側に直列に配置されている。ポンプ部１１、液中モータ１２、及び熱交換器１３の外径は保護管３の内径よりも小さく設定されており、液中モータポンプ１全体として細長い形状を呈する。液中モータ１２の内部に密閉された一次冷却液は、熱交換器１３との間で循環し、熱交換器１３内でポンプ部１１の揚液である二次冷却液との熱交換によって冷却される。
【００２０】
次に、ポンプ部１１について説明する。図２Ａに最も明瞭に示すように、本実施形態におけるポンプ部１１は、共通のポンプ軸１５を有する５段のポンプ１６Ａ〜１６Ｅを備える。各ポンプ１６Ａ〜１６Ｅはポンプケーシング１７、ポンプ軸１５のすべり軸受１８、及びポンプ軸１５に固定された羽根車１９を備える。５段のポンプ１６Ａ〜１６Ｅのポンプケーシング１７は、吸込側が下側で吐出側が上側となる姿勢で直列に連結されている。第１段目（図において最も下側）のポンプ１６Ａのポンプケーシング１７の吸込側には接続ケーシング２１が連結されており、この接続ケーシング２１には吸込口２１ａが設けられている。一方、第５段目（図において最も上側）のポンプ１６Ｅのポンプケーシング１７の吐出側には中間ケーシング２２を介して逆止弁ケーシング２３が連結されている。この逆止弁ケーシング２３内には本実施形態ではばね式である逆止弁２４が収容されている。逆止弁ケーシング２３には熱交換器１３の一部を構成する吐出管８２が連結されている。吐出管８２の上端側は揚液管４に連結されている。吸込口２１ａから吸い込まれた地下タンク２内の液体（例えば、液化天然ガス類）は、５段のポンプ１６Ａ〜１６Ｅで順次加圧された後、中間ケーシング２２、逆止弁ケーシング２３、及び吐出管８２を介して揚液管４へ吐出され、揚液管４を通って地表に配置された下流側の配管５に送られる。
【００２１】
次に、図５をさらに参照して、液中モータ１２について説明する。図２Ｂに最も明瞭に示すように、液中モータ１２は上下両端が開口した筒状のモータフレーム２６を備える。このモータフレーム２６は液中モータ１２の全長を覆っており、その内部には回転子２７が固定されたモータ軸２８が収容されている。モータフレーム２６の内面には回転子２７と対向するように固定子２９が固定されている。固定子２９には固定子巻線３１が巻回されている。
【００２２】
モータフレーム２６の上端側の開口は上側端部プレート３９で密閉されており、その下側には上部軸受ブラケット３４が配置されている。上側端部プレート３９の上にはシールケーシング３５が固定されている。上部軸受ブラケット３４及び上側端部プレート３９を貫通してシールケーシング３５内に突出したモータ軸２８の上端は、スリーブカップリング３６によってポンプ軸１５の下端に連結されている。また、シールケーシング３５の部分でモータ軸２８が軸封されている。本実施形態では、地下タンク２内の液中に析出する可能性のある炭酸カルシウム等の付着物の付着防止とモータ軸２８及びポンプ軸１５の上下移動を考慮して、軸封装置としてタンデム式のメカニカルシール３７を採用している。さらに、シールケーシング３５は圧力調整装置３８を備える。
【００２３】
一方、モータフレーム２６の下端側の開口は下側端部プレート４１で密閉されている。下側端部プレート４１付近のモータフレーム２６の内部には、下側部品４２と上側部品４３からなる下部軸受ブラケット４４が配置されている。下側端部プレート４１の上方に間隔をあけて下側部品４２が固定され、その上に上側部品４３が固定されている。
【００２４】
ここでモータ軸２８の軸受構造について説明すると、上部軸受ブラケット３４及び下部軸受ブラケット４４にそれぞれすべり軸受からなる上部ラジアル軸受４６と下部ラジアル軸受４７が取り付けられている。これら上部ラジアル軸受４６と下部ラジアル軸受４７によりモータ軸２８のラジアル荷重が支承される。また、モータ軸２８の下端付近にはスラストカラー４８が設けられており、このスラストカラー４８の上下面に対応して下部軸受ブラケット４４の下側部品４２と上側部品４３にそれぞれチィルティングパッド式の下部スラスト軸受４９と上部スラスト軸受５０が取り付けられている。これら下部スラスト軸受４９と上部スラスト軸受５０によってモータ軸２８のスラスト荷重が支承される。
【００２５】
次に、液中モータ１２の冷却について説明する。液中モータ１２の内部、すなわちモータフレーム２６、上側端部プレート３９、メカニカルシール３７、及び下側端部プレート４１で密閉された空間内には一次冷却液が充填されている。前述のように、この一次冷却液は液中モータ１２と熱交換器１３の間を循環し、熱交換器１３において揚液との熱交換により冷却される。
【００２６】
まず、一次冷却液の循環方式を説明する。図２Ｂ、図４、及び図５に示すように、モータフレーム２６の筒状の周壁部２６ａに一次冷却液流路２６ｂが形成されている。この一次冷却液経路２６ｂは周壁部２６ａの内部に形成された円筒状の空間であり、周壁部２６ａの長さ方向に延びている。詳細には、一次冷却液経路２６ｂの下端側は閉鎖端となっており、周壁部２６ａに形成された一次冷却液入口２６ｃを介してモータフレーム２６内の空間（端部プレート４１と下部軸受ブラケット４４との間の空間）と連通している。一方、一次冷却液経路２６ｂの上端側には、後述する一次冷却液入口管８０が接続されており、図４において二点鎖線Ｌ１で示すように、熱交換器１３からの一次冷却液が一次冷却液入口管８０から一次冷却液流路２６ｂに流入する。
【００２７】
一次冷却液を循環させるために、スラストカラー４８に羽根車としての機能を持たせている。図５を参照すると、スラストカラー４８にはその下端から延びる軸方向流路４８ａと、軸方向流路４８ａから放射状に延びる径方向流路４８ｂが形成されている。軸方向流路４８ａは、端部プレート４１と下部軸受ブラケット４４の下側部品４２の間の空間に開口している。一方、径方向流路４８ｂは、スラストカラー４８の外周と下部軸受ブラケット４４の下側部品４２及び上側部品４３により形成される円環状の空間に開口している。また、下部軸受ブラケット４４の上側部品４３には、前述のスラストカラー４８の外周と下部軸受ブラケット４４の下側部品４２及び上側部品４３により形成された円環状の空間と回転子２７及び固定子２９が収容された空間とを連通させる流路４３ａが形成されている。従って、図５において二点鎖線Ｌ２で示すように、一次冷却液入口２６ｃから流入した一次冷却液は、スラストカラー４８を経て回転子２と固定子２９が収容された空間に達する。
【００２８】
一方、図４に最も明瞭に示すように、モータフレーム２６の上端側では、上側端部プレート３９に液中モータ１２の内部と連通する一次冷却液出口３９ａが穿設されており、この一次冷却液出口３９ａは後述する一次冷却液出口管８１が接続されている。また、上部軸受ブラケット３４には回転子２７及び固定子２９が収容された空間と一次冷却液出口３９ａ側を連通させる流路３４ａが形成されている。従って、図４において二点鎖線Ｌ３で示すように、回転子２７及び固定子２９が収容された空間から一次冷却液出口３９ａへ向けて一次冷却液が流れる。
【００２９】
液中モータ１２と熱交換器１３との間で一次冷却液を循環させるために、いずれもポンプ部１１に沿って延びる直管状である一次冷却液入口管８０と一次冷却液出口管８１が設けられている。一次冷却液入口管８０は、下端側がモータケーシング２６に形成された一次冷却液流路２６ｂに接続され、上端側が後述する熱交換器１３の出口部冷却液共通管８８（熱交換器１３の出口側）に接続されている。この一次冷却液入口管８０を通って熱交換器１３で冷却済みの一次冷却液が一次冷却液流路２６ｂへ流れる。一方、一次冷却液出口管８１は、下端側が上側端部プレート３９に形成された一次冷却液出口３９ａに接続され、上端側が後述する熱交換器１３の入口部冷却液共通管８７（熱交換器１３の入口側）に接続されている。この一次冷却液出口管８１を通ってモータフレーム２６の内部から熱交換器１３へ一次冷却液が流れる。
【００３０】
次に、熱交換器１３について説明する。図１、図２Ａ、及び図３を参照すると、熱交換器１３は一端が逆止弁ケーシング２３（ポンプ部１１の吐出側）に連結され、他端が揚液管４に連結された直管状の吐出管８２を備える。吐出管８２内にはポンプ部１１が吐出する揚液が揚液管４に向けて流れる吐出流路８３が形成されている。この吐出流路８３内には、一次冷却液がその内部を通る伝熱管群８４が配置されている。伝熱管群８４は、複数本（本実施形態では８本）の往路側伝熱管８５、複数本（本実施形態では８本）の復路側伝熱管８６、入口部冷却液共通管（第２の冷却液共通管）８７、出口部冷却液共通管（第３の冷却液共通管）８８、及び上部冷却液共通管（第１の冷却液共通管）８９からなる。
【００３１】
往路側伝熱管８５と復路側伝熱管８６は、揚液の流れ方向に沿って延びる直管状であり、吐出管８２の管壁に沿って配置されている。
【００３２】
入口部冷却液共通管８７は吐出流路８３の入口８３ａ側に吐出管８２の管壁に沿って配置されており、図７に示すように半円環状の閉鎖された管である。入口部冷却液共通管８７の底壁（ポンプ部１１側の壁）には、一次冷却液出口管８１の上端側が連結されている。また、図７に示すように、入口部冷却液共通管８７の上壁（揚液管４側の壁）には、８本の往路側伝熱管８５の下端側が連結されている。
【００３３】
出口部冷却液共通管８８も吐出流路８３の入口８３ａ側に吐出管８２の管壁に沿って配置されており、図７に示すように半円環状の閉鎖された管である。出口部冷却液共通管８８と入口部冷却液共通管８７は、吐出流路８３内の同一位置（揚液の流れ方向の位置）に配置されている。出口部冷却液共通管８８の底壁には、一次冷却液出口管８１の上端側が連結されている。また、図７に示すように、出口部冷却液共通管８８の上壁には、８本の復路側伝熱管８６の下端側が連結されている。
【００３４】
上部冷却液共通管８９は吐出流路８３の出口８３ｂ側に吐出管８２の管壁に沿って配置されており、図６に示すように円環状の閉鎖された管である。上部冷却液共通管８９の底壁には、８本の往路側伝熱管８５及び８本の復路側伝熱管８６の上端が連結されている。上部冷却液共通管８９には吐出管８２と同方向に延びる空気抜き管９０が接続されており、この空気抜き管９０を介して地表に設置されたヘッドタンク９１に接続されている。
【００３５】
熱交換器１３内で一次冷却液が流れる経路を説明すると、まず液中モータ１２からの一次冷却液は一次冷却液出口管８１を介して入口部冷却液共通管８７に流入し、入口部冷却液共通管８７から往路側伝熱管８５に流入する。一次冷却液は往路側伝熱管８５を通って吐出流路８３の出口８３ｂ側へ流れ、上部冷却液共通管８９へ流入する。さらに、一次冷却液は、上部冷却液共通管８９から復路側伝熱管８６に流入して吐出流路８３の入口側８３ａに向かって流れ、出口部冷却液共通管８８に流入する。往路側伝熱管８５及び復路側伝熱管８６を通る際に、一次冷却液と吐出流路８３を流れる揚液（二次冷却液）との間で熱交換が行われ、それによって一次冷却液が冷却される。一次冷却液は、出口部冷却液共通管８８から一次冷却液入口管８０に流入し、一次冷却液入口管８０を通って液中ポンプ１２に戻る。
【００３６】
図２Ａ、図４、及び図５を参照すると、液中モータ１２よってポンプ部１１のポンプ１６Ａ〜１６Ｅが駆動されると、スラストカラー４８の羽根車効果により一次冷却液が二点鎖線Ｌ１〜Ｌ４で示す経路で循環する。詳細には、スラストカラー４８の羽根車効果で加圧された一次冷却液は、下部軸受ブラケット４４、下部ラジアル軸受４７、固定子巻線３１、及び上部軸受ラジアル軸受ブラケット３４を通って一次冷却液出口３９ａから一次冷却液出口管８１に流入する（図５の二点鎖線Ｌ２及び図４の二点鎖線Ｌ３参照）。次に、一次冷却液は、一次冷却液出口管８１を通って熱交換器１３に流入し、熱交換器１３を経て一次冷却液入口管８０に流入する（図２Ａの二点鎖線Ｌ４参照）。前述のように、熱交換器１３内では、一次冷却液は入口部冷却液共通管８７、往路側伝熱管８５、上部冷却液共通管８９、復路側伝熱管８６、及び出口部冷却液共通管８８の順に流れ、往路側伝熱管８５及び復路側伝熱管８６における揚液との熱交換によって冷却される。さらに、一次冷却液は、一次冷却液入口管８０からモータフレーム２６の周壁部２６ａに形成された一次冷却液流路２６ｂに流入し、一次冷却液入口２６ｃからモータフレーム２６内に流入してスラストカラー４８に戻る（図４の二点鎖線Ｌ１及び図５の二点鎖線Ｌ２参照）。
【００３７】
以上のように、本実施形態の液中モータポンプ１では、モータフレーム２６の周壁部２６ａの内部に一次冷却液流路２６ｂを形成しているので、一次冷却液を液中モータ１２と熱交換器１３の間で一次冷却液を循環させるための配管を液中モータ１２の周囲に配置する必要がなく、液中モータ１２の外径をその全長にわたって縮小できる。また、液中モータ１２と熱交換器１３の間に配置される一次冷却液出口管８１と一次冷却液入口管８０はいずれもポンプ部１１に沿って延びる直管状であるので、ポンプ部の外径も最小化される。従って、液中モータポンプ１の長さ方向全体にわたって外径を縮小でき、より内径の小さい保護管に挿通して使用することができる。また、モータフレーム２６は液中モータの全長を覆うので、熱変換効率が高く、かつ一次冷却液流路２６ｂにより一次冷却液を液中モータ１１の最下部まで導いて効率的な冷却が可能である。さらに、熱交換器１３が備える吐出流路８３内に配置された往路側伝熱管８５と復路側伝熱管８６は、いずれも揚液の流れ方向に沿って延びる直管状であるので、管内流速による損失水頭を低減できる。
【００３８】
次に、液中モータ１２への給電方式について説明する。図１に示すように、液中モータ１２に動力ケーブル６４から給電するために、複数の複数の水密構造のコネクタ６１（本実施形態では図８に示すように３個）を液中モータポンプ１に設けている。このコネクタ６１は液中モータ１２の固定子巻線３１に電気的に接続されたレセプタクル６２と、保護管（図３参照）内を通って地表側の電源ないしは電力系統まで延びる動力ケーブル６４に設けられた、かつレセプタクル６２の嵌め込まれるプラグ６３とからなる。このコネクタにより液中モータポンプ１から動力ケーブル６４を分離できるので、取扱性、運搬性が向上する。
【００３９】
図９を参照すると、コネクタ６１のレセプタクル６２（液中モータ１２側）は、シェル６６内に雄型コンタクト６７とピンインシュレータ６８を備える。一方、コネクタ６１（動力ケーブル６４側）のプラグ６３は、エンドベル６９，７０内で動力ケーブル６４に電気的に接続された雌型コンタクト７１とソケットインシュレータ７２を備える。雌型コネクタ６１とソケットインシュレータ７２はエンドベル６９の先端から突出している。また、エンドベル６９は先端にカップリングナット７３を備えている。レセプタクル６２にプラグ６３を差し込むと、雄型コンタクト６７が雌型コンタクト７１に差し込まれて液中モータ１２側と動力ケーブル６４側が電気的に接続されると共に、ピンインシュレータ６８がソケットインシュレータ７２に差し込まれる。レセプタクル６２とプラグ６３の結合完了後、カップリングナット７３がレセプタクル６２のシェル６８に螺合され、さらにプラグ６３の内部にレジンが充填される。
【００４０】
動力ケーブル６４は浸透性、浸水性、及び腐食性を考慮してステンレス等からなる波付金属外装７６を施している。この波付金属外装７６を採用することにより、液化天然ガス、海水等の動力ケーブル内への侵入を防止しつつ良好な屈曲性も確保できる。さらに動力ケーブル６４の外部に特殊ポリエチレン層７７を設けることにより、液化天然ガス、海水等に直接設置できるようにしている。
【００４１】
（第２実施形態）
図１０から図１２は、本発明の第２実施形態に係る水封封入式の高深度用の液中モータポンプ１を示す。
【００４２】
本実施形態では、液中モータ１２は、共通のモータフレーム２６内に直列配置された２組の固定子２９Ａ，２９Ｂ及び回転子２７Ａ，２７Ｂを備える。また、モータフレーム２６内には、互いに隣接する固定子２９Ａ，２９Ｂ及び回転子２７Ａ，２７Ｂの組の間でモータ軸２８を支持する中間軸受１０１と、この中間軸受１０１を保持する中間軸受ブラケット１０２が配置されている。図１２に最も明瞭に示すように、中間軸受ブラケット１０２には、一次冷却液流路２６ｂの一部を構成する流路１０２ａが形成されている。共通のモータフレーム２６内に２組の固定子２９Ａ，２９Ｂ及び回転子２７Ａ，２７Ｂを直列配置することで、外径を拡大することなく液中モータ１２を高出力化できる。モータフレーム２６内に３組以上の固定子と回転子を配置してもよい。
【００４３】
第２実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る液中モータポンプを示す縦断面図。
【図２Ａ】本発明の第１実施形態に係る液中モータポンプの上側部分を示す縦断面図。
【図２Ｂ】本発明の第１実施形態に係る液中モータポンプの下側部分を示す縦断面図。
【図３】本発明の第１実施形態に係る液中モータポンプの据付状態を示す縦断面図。
【図４】図１の部分IVの部分拡大図。
【図５】図１の部分Ｖの部分拡大図。
【図６】図１のVI−VI線での断面図。
【図７】図１のVII−VII線での断面図。
【図８】図１のVIII−VIII線での断面図。
【図９】コネクタを示す部分断面正面図。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る液中モータポンプを示す縦断面図。
【図１１Ａ】本発明の第２実施形態に係る液中モータポンプの上側部分を示す縦断面図。
【図１１Ｂ】本発明の第２実施形態に係る液中モータポンプの下側部分を示す縦断面図。
【図１２】図１１Ｂの部分XIIの部分拡大図。
【符号の説明】
【００４５】
１  液中モータポンプ
２  地下タンク
３  保護管
４  揚液管
５  配管
１１  ポンプ部
１２  液中モータ
１３  熱交換器
１５  ポンプ軸
１６Ａ〜１６Ｅ  ポンプ
１７  ポンプケーシング
１８  すべり軸受
１９  羽根車
２１  接続ケーシング
２１ａ  吸込口
２２  中間ケーシング
２３  逆止弁ケーシング
２４  逆止弁
２６  モータフレーム
２６ａ  周壁部
２６ｂ  一次冷却液流路
２６ｃ  一次冷却液入口
２７，２７Ａ，２８ｂ  回転子
２８  モータ軸
２９，２９Ａ，２９Ｂ  固定子
３１  固定子巻線
３４  上部軸受ブラケット
３４ａ  流路
３５  シールケーシング
３６  スリーブカップリング
３７  メカニカルシール
３８  圧力調整装置
３９  上側端部プレート
３９ａ  一次冷却液出口
４１  下側端部プレート
４２  下側部品
４３  上側部品
４３ａ  流路
４４  下部軸受ブラケット
４６  上部ラジアル軸受
４７  下部ラジアル軸受
４８  スラストカラー
４８ａ  軸方向流路
４８ｂ  径方向流路
４９  下部スラスト軸受
５０  上部スラスト軸受
６１  コネクタ
６２  レセプタクル
６３  プラグ
６４  動力ケーブル
６６  シェル
６７  雄型コンタクト
６８  ピンインシュレータ
６９，７０  エンドベル
７１  雌型コンタクト
７２  ソケットインシュレータ
７３  カップリングナット
７６  波付金属外装
７７  特殊ポリエチレン層
８０  一次冷却液入口管
８１  一次冷却液出口管
８２  吐出管
８３  吐出流路
８３ａ  入口側
８３ｂ  出口
８４  伝熱管群
８５  往路側伝熱管
８６  復路側伝熱管
８７  入口部冷却液共通管
８８  出口部冷却液共通管
８９  上部冷却液共通管
９０  空気抜き管
９１  ヘッドタンク
１０１  中間軸受
１０２  中間軸受ブラケット
１０２ａ  流路
【図１】
2007085310.tif 000003
【図２Ａ】
2007085310.tif 000004
【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2007085310.tif 000009
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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