JP6246669B2 - キャンドモータポンプ - Google Patents

Description

本発明はキャンドモータポンプに関し、特にその構造の改良に関する。

従来から、遠心ポンプ等のターボポンプと、キャンド化され、このポンプを駆動するモータとが一体となったキャンドモータポンプが知られている。

下記特許文献１には、キャンドモータポンプの構造が開示されている。モータのロータは、円筒形状のステータキャン内に収容され、モータのステータは、ステータキャンの外側に、ロータを囲むようにして配置される。モータの回転部分、すなわちロータとシャフトは、すべてステータキャン内に収容され、またステータキャン内には、ポンプの取扱液が進入している。回転部分がステータキャン内に収められていることにより、取扱液自身の潤滑作用で回転部分と摺動し、かつ取扱液の漏出を防止するためのパッキン等の軸封部が不要となる。モータのステータは、その外側を囲むハウジングとステータキャンとにより形成されるステータ室内に収めされている。ステータ室は、防爆基準等を満たすべく密閉された空間である。

一般的に、キャンドモータポンプ内に取扱液が充分に充填されずにエアが残留していると、ポンプが起動できない可能性がある。また、キャンドモータポンプ内にエアが残留していると、キャンドモータポンプ内における取扱液の循環が充分に行えず、局部的な発熱が生じ、シャフトの軸受の摩耗が促進される、または軸受で焼き付きが発生する可能性がある。このような不具合を未然に防ぐために、キャンドモータポンプ外部、例えばポンプに接続する配管の、そのポンプより高い位置に液面検知センサを設け、液面検知センサの検出結果に基づいてキャンドモータポンプ内に取扱液が充填されエアが残っていないことを確認する例がある。

下記特許文献２には、配管内に配置されるとともに、配管内を流れる液体の液面に応じて移動させられる検出子と、配管外に配置されるとともに、検出子の位置を検出してその位置に応じたセンシング信号を出力するセンサとを有する液面検知センサが開示されている。

特開２０１２−２２９６６９号公報 特開２０１３−１６０５９３号公報

従来技術においては、上述のように、キャンドモータポンプより高い位置の配管に液面検知センサを設け、その液面検知センサが液面を検知することで、キャンドモータポンプ内の液張りの状況、すなわち残留エアが無いことを模擬的に確認している。

しかしながら、キャンドモータポンプ内の構造は複雑であるため、液張り時に、このモータより高い位置の配管まで液面が上昇したとしても、キャンドモータポンプ内のエアが完全に抜けきれずに残留している可能性がある。キャンドモータポンプ内に残留エアがあると、上述のように、ポンプが起動しない可能性がある。特に、ステータキャン内の軸受付近に残留エアがあると、軸受の異常摩耗または焼き付きが発生してしまうという問題がある。

また、キャンドモータポンプのステータ室は、上記特許文献１に記載されるように、防爆基準等を満たす構成になっており、通常、キャンドモータポンプ自体も耐圧防爆仕様になっている。このような特殊用途のポンプにおいては、その周辺機器である、配管に設置される液面検知センサも同様に耐圧防爆仕様が求められ、コストがかかってしまうという問題がある。

本発明の目的は、簡易な構成かつ低コストで、キャンドモータポンプ内の残留エアの有無を精度よく検出し、確実な液張りの確認を行うことができるキャンドモータポンプを提供することにある。

本発明は、ロータと、ロータの外周を、間隔をあけて囲むように配置されたステータとを含むモータと、ロータとステータの間に位置し、ロータと当該ロータに固定されるシャフトを支持する軸受とを収容するロータ室を形成する筒状のステータキャンと、ステータを収容するステータ室をステータキャンとともに形成するモータハウジングと、ポンプ室と、を有するキャンドモータポンプにおいて、ステータ室側からロータ室又はポンプ室に露出するように設けられ、キャンドモータポンプ内の液面を検出する液面検出センサを有することを特徴とする。

また、液面検出センサは、軸受より上部に設けられることができる。

また、ステータキャンの端部に設けられ、ステータ室とロータ室又はポンプ室とを仕切る円環板上のエンドベルを有し、液面検出センサがエンドベルに設けられることができる。

また、液面検出センサはステータキャンに設けられることができる。

また、ステータ室に接続され、ステータに巻回されるコイルの導線の端子が収容される端子箱と有し、液面検出センサのリード線はステータ室を通って端子箱に配線されることができる。

本発明のキャンドモータポンプによれば、簡易な構成かつ低コストで、キャンドモータポンプ内の残留エアの有無を精度よく検出し、確実な液張りを行うことができるキャンドモータポンプを提供することにある。

本実施形態に係るキャンドモータポンプの構成を示す断面図である。 液面検出センサが取り付けられる部分を示す詳細図である。

以下、本発明に係るキャンドモータポンプの実施形態について、図を用いて説明する。一例として、モータ軸線方向が水平である横置き型キャンドモータポンプを挙げ、このポンプの構成について説明する。なお、本発明は、上記のような横置き型キャンドモータポンプに限定されず、モータ軸線方向が鉛直である縦置き型キャンドモータポンプにも適用できる。

まず、本実施形態に係るキャンドモータポンプについて図１を用いて説明する。図１は、本実施形態に係るキャンドモータポンプの構成を示す断面図である。なお、図１に示されるＸ方向が、モータ軸線方向である。

キャンドモータポンプ１０は、遠心ポンプの構成を有するポンプ部１２と、遠心ポンプを駆動するモータ部１４とを有する。

ポンプ部１２は、インペラ１６と、インペラ１６を収容するポンプ室１７を形成するケーシング１８とを有する。インペラ１６は、後述するモータのシャフト２０の端に結合される。なお、本実施形態においてはポンプ部１２が遠心ポンプとして構成される場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されず、ポンプ部１２が、斜流ポンプや軸流ポンプ等のターボポンプとして構成されても良い。

モータ部１４は、シャフト２０に一体となるように結合されるロータ２２と、ロータ２２の外周を、間隔を空けて囲むように配置されるステータ２４とを含むモータ２６と、モータ２６を収容するモータハウジング２８とを有する。

ステータ２４は、略円筒形の内周面に周方向に配列されたティースを有するステータコア３０と、導線がステータコア３０のティースに巻回されて形成されたコイル３２とを含む。コイル３２の導線の端は、端子箱３４に延びて、端子箱３４内に設けられる端子（図示せず）に接続される。

ステータコア３０の内側、かつロータ２２の外側には、円筒形状のステータキャン３６が配置されている。すなわち、ステータキャン３６は、ロータ２２とステータ２４の間に位置している。ステータキャン３６は、ステータコア３０の内周面、すなわちティースの先端面に接触し、一方、ロータ２２の外周面との間では、一定の間隔を空けて配置される。

ステータコア３０の外周面に沿って円筒形状のステータバンド３８が設けられている。ステータキャン３６とステータバンド３８は、２重に、同心に配置され、軸線方向Ｘの長さもほぼ等しい。ステータキャン３６とステータバンド３８の両端には、円環板形状のエンドベル４０，４２が配置され、ステータキャン３６とステータバンド３８の間の円筒形の空間の端を塞いでいる。

ポンプ部１２側のエンドベル４０は、ボルトによりケーシング１８と結合されている。また、ポンプ部１２とは反対側のエンドベル４２には、ステータキャン３６の内側の空間の端を塞ぐ円板端部板４４がボルトにより結合されている。ステータバンド３８，２つのエンドベル４０，４２、及び円板端部板４４により、モータ２６を収容するモータハウジング２８が構成される。ステータ２４は、ステータバンド３８と２つのエンドベル４０，４２とステータキャン３６とにより囲まれた、または形成された空間内に収められている。この空間を以降、ステータ室４６と記す。

ロータ２２と一体のシャフト２０は、その両端を軸受４８，５０により支持されている。ポンプ部１２側の軸受４８は、ポンプ部１２のケーシング１８から延びる軸受ハウジング５２に保持されている。一方、ポンプ部１２とは反対側の軸受５０は、円板端部板４４から延びる軸受ハウジング５４に保持されている。

円筒のステータキャン３６の内側の空間、すなわちロータ２２とシャフト２０が収容されているロータ室５６には、ポンプ部１２が吸込み、吐出する取扱液が進入している。取扱液はインペラ１６とステータキャン３６の隙間を通過して、ポンプ部１２と反対側の空間に達する。そして、そこからシャフト２０の中心に軸線に沿って貫通する中心孔（図示せず）を通って、インペラ１６の吸込み側に戻される。

キャンドモータポンプ１０は、モータハウジング３０に固定される脚部５８により、全体を支持されている。

本実施形態のキャンドモータポンプ１０は、ステータ室４６側からロータ室５６又はポンプ室１７に露出するように設けられ、キャンドモータポンプ１０内の液面を検出する液面検出センサ６０を有する。このように液面検出センサ６０がキャンドモータポンプ１０の内部に設けられることにより、キャンドモータポンプ１０内、例えば、ロータ室５６及びポンプ室１７内の液面を直接検出することができる。その結果、ロータ室５６及びポンプ室１７内の残留エアの有無を精度よく確認することができ、確実な液張りの確認を行うことができる。

次に、液面検出センサ６０について、図２を用いて説明する。図２は、液面検出センサ６０が取り付けられる部分を示す詳細図である。液面検出センサ６０は光学式液面検出センサである。しかし、本発明はこの構成に限定されず、液面を検出することができるのであれば、電極式、超音波式、静電容量式、電導率式、サーミスタ式、ピエゾ共振式またはフロート式の液面検出センサなどを採用することができる。

液面検出センサ６０は、上述のように、ステータ室４６側からロータ室５６に露出するように設けられる。そして、液面検出センサ６０のリード線６２はステータ室４６を通って端子箱３４に配線される。このように、液面検出センサ６０が、ステータ室４６とロータ室５６の間に設けられ、リード線６２をステータ室４６から端子箱３４へと通すように構成することにより、液面検出センサ６０及びその配線は、個別に配線用配管や端子箱を必要としない。また、端子箱を含んだポンプ全体が耐圧防爆仕様の構造を有しているため、その内部に設置する液面検出センサには耐圧防爆仕様のものを使用する必要がないので、コストの削減を図ることができる。

図２に示されるように、液面検出センサ６０は、ポンプ部１２側のエンドベル４０に設けられる。例えば、液面検出センサ６０は、ポンプ部１２側の軸受４８より上部に位置するエンドベル４０に設けられる。図２に示されるように、ポンプ部１２側のエンドベル４０は、ポンプ部１２側の軸受４８近くに設けられている。このように、液面検出センサ６０が、軸受４８付近であって、軸受４８より上部のエンドベル４０に設けられることにより、ロータ室５６、すなわちステータキャン３６内の軸受４８付近の残留エアの有無を精度よく確認することができる。つまり、液面検出センサ６０が液面を検出した場合、そのセンサ６０のレベルまで取扱液の液面が上昇してきているので、既に軸受４８付近にはエアが残留していないと判断することができる。一方、液面検出センサ６０が液面を検出していない場合、そのセンサ６０のレベルまで取扱液の液面がまだ上昇してきているので、軸受４８付近にはエアが残留していると判断することができる。なお、キャンドモータポンプ１０内にエアが残留していると判断された場合、このポンプ１０に備えられるエア抜きバルブ（図示せず）を利用してエアを抜くことができる。

本実施形態においては、液面検出センサ６０によりキャンドモータポンプ１０内の液面を直接検出するので、ロータ室５６やポンプ室１７内の残留エアの有無を精度よく検出することができ、確実な液張りを行うことができる。これにより、キャンドモータポンプ１０内の残留エアによって生じるポンプの不起動を確実に防止することができる。

また、本実施形態においては、軸受４８付近の上方に液面検出センサ６０を設けているので、軸受４８付近の残留エアの有無を精度よく確認することができる。これにより、軸受４８付近に残留するエアに生じる、軸受４８の異常摩耗または焼き付きを確実に防止することができる。

本実施形態においては、液面検出センサ６０が、ポンプ部１２側の軸受４８より上部に位置するエンドベル４０に設けられる場合について説明したがこの構成に限定されない。液面検出センサ６０を、反対側の軸受５０より上部のエンドベル４２に設けることができる。これにより、軸受５０付近の残留エアの有無を精度よく検出することができる。また、液面検出センサ６０を、キャンドモータポンプ１０内の最も高い位置、または最もエアが抜けにくい場所の液面を検出するように設けることができる。これにより、軸受４８，５０付近の残留エアの有無を検出するとともに、キャンドモータポンプ１０内のエアが完全に抜け取扱液が充填されたか否かを確認することができる。

また、本実施形態では、液面検出センサ６０がエンドベル４０に設けられる場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。液面検出センサ６０が、ステータ室４６側からロータ室５６に露出するように設けられ、ロータ室５６の液面を検出することができるのであれば、ステータキャン３６に設けられても良い。キャンドモータポンプ１０の構造上、エンドベル４０，４２よりもステータキャン３６のほうが軸受４８，５０に近いのであれば、そこに液面検出センサ６０を設けることができる。

また、本実施形態では横置き側キャンドモータポンプ１０における液面検出センサ６０の取付構造について説明したが、本発明はこの構成に限定されず、縦置き型キャンドモータポンプについても液面検出センサ６０をそのポンプ内に取り付けることができる。この場合、液面検出センサ６０を、２箇所の軸受のうち軸線方向Ｘ上方の軸受より高い位置にあるエンドベルまたはステータキャンに設けることが好適である。この構成により、軸線方向Ｘ上方の軸受付近の残留エアの有無を精度よく検出することができる。つまり、液面検出センサ６０が液面を検出した場合、そのセンサ６０のレベルまで取扱液の液面が上昇してきているので、既に当該軸受付近にはエアが残留していないと判断することができる。一方、液面検出センサ６０が液面を検出していない場合、そのセンサ６０のレベルまで取扱液の液面がまだ上昇してきているので、当該軸受付近にはエアが残留していると判断することができる。

また、本実施形態では、液面検出センサ６０が軸受４８より上部に設けられる場合について説明した。しかし、他の液面検出センサを、さらに軸受４８より下部に設けることもできる。具体的には、この液面検出センサをドレン位置に設けることができる。これにより、メンテナンス時において、キャンドモータポンプ１０内から取扱液が完全に排出されたか否かを検出することができる。

１０ キャンドモータポンプ、１２ ポンプ部、１４ モータ部、１６ インペラ、１７ ポンプ室、１８ ケーシング、２０ シャフト、２２ ロータ、２４ ステータ、２６ モータ、２８ モータハウジング、３０ ステータコア、３２ コイル、３４ 端子箱、３６ ステータキャン、３８ ステータバンド、４０，４２ エンドベル、４４ 円板端部板、４６ ステータ室、４８，５０ 軸受、５２，５４ 軸受ハウジング、５６ ロータ室、５８ 脚部、６０ 液面検出センサ、６２ リード線。

Claims (5)

1. ロータと、ロータの外周を、間隔をあけて囲むように配置されたステータとを含むモータと、
   ロータとステータの間に位置し、ロータと当該ロータに固定されるシャフトを支持する軸受とを収容するロータ室を形成する筒状のステータキャンと、
   ステータを収容するステータ室をステータキャンとともに形成するモータハウジングと、
   ポンプ室と、を有するキャンドモータポンプにおいて、
   ステータ室側からロータ室又はポンプ室に露出するように設けられ、キャンドモータポンプ内の液面を検出する液面検出センサを有する、
   ことを特徴とするキャンドモータポンプ。
2. 請求項１に記載のキャンドモータポンプにおいて、
   液面検出センサは、軸受より上部に設けられる、
   ことを特徴とするキャンドモータポンプ。
3. 請求項２に記載のキャンドモータポンプにおいて、
   ステータキャンの端部に設けられ、ステータ室とロータ室又はポンプ室とを仕切る円環板上のエンドベルを有し、
   液面検出センサがエンドベルに設けられる、
   ことを特徴とするキャンドモータポンプ。
4. 請求項２に記載のキャンドモータポンプにおいて、
   液面検出センサはステータキャンに設けられる、
   ことを特徴とするキャンドモータポンプ。
5. 請求項１から４のいずれか１つに記載のキャンドモータポンプにおいて、
   ステータ室に接続され、ステータに巻回されるコイルの導線の端子が収容される端子箱と有し、
   液面検出センサのリード線はステータ室を通って端子箱に配線される、
   ことを特徴とするキャンドモータポンプ。
   

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