(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機を密封した電動機ケーシングの上端が電動機カバーによって水密に覆われ、電動機ケーシングの下側にポンプケーシングが設けられ、このポンプケーシングの内部に回転自在に収容された羽根車が前記電動機の回転子と同時に回転する回転子シャフトに取付けられているとともに、前記電動機カバーに軸受収容部が設けられ、この軸受収容部に配置された軸受によって前記回転子シャフトの後端部が支持されている水中ポンプにおいて、前記電動機カバーが前記軸受収容部の周壁の下端部から外周に鍔状にのびて電動機ケーシングの上端に取付けられる下側ベース部と、軸受収容部の周壁の上端部から外周に鍔状にのび、かつ大気に開放される空間部を隔てて前記下側ベース部に対向する天井部とを備えていることを特徴とする水中ポンプ。
【請求項２】
前記電動機ケーシングの外周と前記電動機カバーの外周を取り囲んで冷却水室が設けられているとともに、羽根車からの吐出水の一部を前記冷却水室に導く導水路と、冷却水室内の水を排出する排水路を設けてなる請求項１に記載の水中ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、雨水の排水設備や汚水の排出設備などに好適な水中ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、雨水や汚水などの排水に好適な水中ポンプとして、図５に示すものが知られている。この水中ポンプは、モータ（電動機）１を密封したモータケーシング（電動機ケーシング）２の上端がモータカバー（電動機カバー）３によって水密に覆われ、電動機カバー３がヘッドカバ−４によって水密に覆われているとともに、電動機ケーシング２の下側にポンプケーシング５が設けられ、このポンプケーシング５の内部に回転自在に収容された羽根車６が電動機１のロータ（回転子）１Ａと同時に回転するロータシャフト（回転子シャフト）１Ｂの下端部（先端部）に取付けられている。また、電動機カバー３に軸受収容部７が設けられ、この軸受収容部７に配置された軸受８によって回転子シャフト１Ｂの後端部を支持した構造になっている。なお、回転子シャフト１Ｂの先端部側は、下軸受８Ａによって支持されている。そして、この種の水中ポンプは、電動機ケーシング２を水槽内の水に没水させて据え付けた水中設置型ポンプ、電動機ケーシング２を水槽内の水面上に露出させて据え付けたケーシング露出設置型ポンプあるいは水槽または吸水井の外部に据え付けた槽外設置型ポンプとして使用される。
【０００３】
この種の水中ポンプでは、ケーシング露出設置型ポンプや槽外設置型ポンプとして使用する場合には、電動機ケーシング２の外周部に複数の冷却フィンを設けて、電動機１の空冷作用を増大させたり、電動機ケーシング２の外周を取り囲んで冷却水室を設け、この冷却水室に羽根車６からの吐出水の一部を導くことで、電動機１を冷却するように工夫している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、軸受収容部７が電動機ケーシング２の内部に臨んで電動機１の回転子１Ａに接近して設けられているので、電動機ケーシング２内部の放射熱や回転子１Ａの発熱が回転子シャフト１Ｂを介して軸受８に伝達される伝導熱によって、軸受８が過剰に高温化されやすく、軸受８が過剰高温になると、軸受８に封入されているグリースなどの潤滑剤の劣化が促進されるので、軸受８の寿命が短くなって、回転子１Ａおよび回転子シャフト１Ｂを長期間安定的に回転させることが期待できない。
【０００５】
すなわち、電動機ケーシング２の外周部を空冷または水冷によって冷却している方式では、電動機１のステータ１Ｃを冷却する作用よりも、回転子１Ａを冷却する作用が小さくなる。したがって、回転子１Ａの発熱が回転子シャフト１Ｂを介して軸受８に伝達される伝導熱によって、軸受８が高温化されるのを避けることはできない。このことは、電動機ケーシング２を水槽内の水に没水させて据え付けた水中設置型ポンプとして使用する場合にも言及できる。
【０００６】
そこで、図６に示す槽外設置型ポンプが提案されている（特開平１１−６４９０号公報）。このポンプでは、電動機カバー３の中央部に上方に突出する軸受収容部７が設けられ、この軸受収容部７に回転子シャフト１Ｂの上端部を回転可能に支持する軸受８を配置してある。
【０００７】
しかし、前記槽外設置型ポンプでは、軸受収容部７の冷却に関わる放熱面積が、ほぼ電動機カバー３上面の面積と、軸受収容部７の周壁の表面積と、軸受収容部７の頂上の面積との和の値に設定されるので、放熱量が小さく制限されるため軸受８の過剰な高温化を避けることはできない。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、軸受収容部に配置されて回転子シャフトの後端部を支持している軸受の冷却作用を高めて過剰な高温化を避けることで、軸受の延命を図り回転子および回転子シャフトを長期間安定的に回転させることができる水中ポンプを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明に係る水中ポンプは、電動機を密封した電動機ケーシングの上端が電動機カバーによって水密に覆われ、電動機ケーシングの下側にポンプケーシングが設けられ、このポンプケーシングの内部に回転自在に収容された羽根車が前記電動機の回転子と同時に回転する回転子シャフトの先端部に取付けられているとともに、前記電動機カバーに軸受収容部が設けられ、この軸受収容部に配置された軸受によって前記回転子シャフトの後端部が支持されている水中ポンプにおいて、前記電動機カバーが前記軸受収容部の周壁の下端部から外周に鍔状にのびて電動機ケーシングの上端に取付けられる下側ベース部と、軸受収容部の周壁の上端部から外周に鍔状にのび、かつ大気に開放される空間部を隔てて前記下側ベース部に対向する天井部とを備えていることを特徴としている。
【００１０】
また、電動機ケーシングの外周と前記電動機カバーの外周を取り囲んで冷却水室を設けるとともに、羽根車からの吐出水の一部を前記冷却水室に導く導水路と、冷却水室内の水を排出する排水路を設けてもよい。
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、軸受収容部の冷却に関わる面積が電動機カバーにおける下側ベース部上面の面積と、軸受収容部の周壁の表面積と、電動機カバーにおける天井部下面の面積との和の値に拡大されるので、冷却作用が高められ、軸受の過剰な高温化を確実に避けることができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、電動機カバーにおける下側ベース部上面と、軸受収容部の周壁の表面と、電動機カバーにおける天井部下面とを羽根車からの吐出水の一部の水冷作用によって冷却することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る水中ポンプの一実施の形態を示す縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。なお、前記従来の水中ポンプと同一もしくは相当部分には、同一符号を付して重複した構造の説明は省略する。
【００１４】
図１および図２において、電動機カバー３は、中央部に下向きキャップ状の軸受収容部７を設けた略横Ｈ形を呈する断面に形成されている。つまり、軸受収容部７の周壁７Ａの下端部から外周に鍔状にのびて電動機ケーシング２の上端に水密に取付けられる下側ベース部３０と、軸受収容部７の周壁７Ａの上端部から外周に鍔状にのび、かつ大気に開放される空間部３１を隔てて下側ベース部３０に対向する天井部３２とを備え、下側ベース部３０と天井部３２の外周縁部には、円周方向の間隔を隔てて複数のスペーサ９，９…を介在させてあるとともに、電動機側の給電ケーブル１０を挿通する上下方向のケーブル通路１１が下側ベース部３０と天井部３２を貫通して設けてある。
【００１５】
また、電動機カバー３の上部には、端子板１２を収容した端子カバ−１３が連設されており、端子カバ−１３の上端開口部は蓋１４によって水密に塞がれ、この蓋１４を貫通して電源側の給電ケーブル１５の先端部が端子カバ−１３の内部に臨み、電源側の給電ケーブル１５はケーブル押さえ１６によって蓋１４に固定されている。そして、電動機側の給電ケーブル１０と電源側の給電ケーブル１５は、端子板１２に設けたケーブル接続端子（図示省略）を介して電気的に接続されて、電動機１への給電系を構成している。
【００１６】
前記構成の水中ポンプは、電動機ケーシング２を水槽内の水に没水させて据え付けた水中設置型ポンプ、電動機ケーシング２を水槽内の水面上に露出させて据え付けたケーシング露出設置型ポンプあるいは水槽または吸水井の外部に据え付けた槽外設置型ポンプとして使用される。ケーシング露出設置型ポンプや槽外設置型ポンプとして使用すると、軸受収容部７の空冷に関わる放熱面積、つまり、空間部３１を介して大気に触れる放熱面積が、ほぼ電動機カバー３における下側ベース部３０上面の面積と、軸受収容部７の周壁７Ａの表面積と、電動機カバー３における天井部３２下面の面積との和の値になる。すなわち、軸受収容部７の外径と高さが図６に示す従来の槽外設置型ポンプと等しければ、本発明における軸受収容部７の空冷に関わる放熱面積が大幅に拡大される。このため、放熱量が大きくなって、冷却作用が高められるので、軸受８の過剰な高温化を確実に避けることができる。したがって、軸受８の延命を図って電動機１の回転子１Ａおよび回転子シャフト１Ｂを長期間安定的に回転させることができる。なお、前記構成の水中ポンプを水中設置型ポンプとして使用しても、軸受収容部７の水冷に関わる面積が大幅に拡大されるので、冷却作用が高められて、軸受８の過剰な高温化を確実に避けることができる。
【００１７】
図３に示すように、電動機ケーシング２の外周と電動機カバー３の外周を板材１７Ａで取り囲んで冷却水室１７を設け、羽根車６の背部空間６Ａと冷却水室１７を連通させる導水路１８と、冷却水室１７内の水を排出する排水路１９を設けることで、羽根車６によってポンプケーシング５の内部に吸込まれた水槽内の雨水や汚水Ｗなどの一部は、矢印で示すように、Ｌ字状断面の小さい隙間２０を通って背部空間６Ａに流入し、羽根車６の背圧によって導水路１８を通って冷却水室１７内の上端部近くに供給され、冷却水室１７内を下降して排水路１９から排出される。つまり、電動機カバー３における下側ベース部３０の上面と、軸受収容部７の周壁７Ａの表面と、電動機カバー３における天井部３１の下面とを羽根車６からの吐出水の一部の水冷作用によって冷却することができる。このため、電動機ケーシング２を水槽内の水面上に露出させて据え付けたケーシング露出設置型ポンプあるいは水槽または吸水井の外部に据え付けた槽外設置型ポンプとして使用しても、軸受８の過剰な高温化を確実に避け、軸受８の延命を図って電動機１の回転子１Ａおよび回転子シャフト１Ｂを長期間安定的に回転させることができる。
【００１８】
一方、図４に示すように、電動機カバー３に空間部３１に延在する複数の冷却フィン２１，２１…を設けることで、軸受収容部７の冷却に関わる面積を複数の冷却フィン２１，２１…の表面積分に相当して増大させることができるので、冷却作用をより一層高めて、軸受８の過剰な高温化を避けることができる。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る水中ポンプは構成されているので、以下のような格別の効果を奏する。
【００２０】
請求項１に記載の発明に係る水中ポンプによれば、軸受収容部の冷却に関わる面積、つまり、空間部を介して大気に触れる放熱面積や水に触れる面積が大幅に拡大されて、冷却作用を高めることができるので、軸受の過剰な高温化が確実に回避され、軸受の延命を図って電動機の回転子および回転子シャフトを長期間安定的に回転させることができる。
【００２１】
請求項２に記載の発明のように、電動機ケーシングの外周と電動機カバーの外周を取り囲んで冷却水室を設けるとともに、羽根車からの吐出水の一部を冷却水室に導く導水路と、冷却水室内の水を排出する排水路を設けることで、電動機カバーにおける下側ベース部の上面と、軸受収容部の周壁の表面と、電動機カバーにおける天井部の下面とを羽根車からの吐出水の一部の水冷作用によって冷却することができる。このため、電動機ケーシングを水槽内の水面上に露出させた槽外設置型ポンプとして使用しても、軸受の過剰な高温化を確実に避け、軸受の延命を図って電動機の回転子および回転子シャフトを長期間安定的に回転させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る水中ポンプの一実施の形態を示す縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う拡大断面図である。
【図３】本発明に係る水中ポンプの他の実施の形態を示す縦断面図である。
【図４】電動機カバーの変形例を示す図２相当図である。
【図５】第１従来例を示す縦断面図である。
【図６】第２従来例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１  モータ（電動機）
１Ａ  電動機の回転子
１Ｂ  回転子シャフト
２  電動機ケーシング
３  電動機カバー
４  ポンプケーシング
６  羽根車
７  軸受収容部
８  軸受
１７  冷却水室
１８  導水路
１９  排水路
３０  下側ベース部
３１  空間部
３２  天井部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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