(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0012】
本発明の第1の実施形態に係るポンプ装置を、
図1,2を用いて説明する。
図1は、ポンプ装置10を示す断面図である。
図1は、後述される回転軸部40の軸線Xに沿ってポンプ装置10を切断した状態を示している。ポンプ装置10は、本実施形態では、一例として、水中ポンプ装置である。
【0013】
図1に示すように、ポンプ装置10は、ポンプ部20と、駆動部の一例としての電動機31と、電動機31を収容する駆動部用ハウジング35と、電動機31によって回転される回転軸部40と、第1,2の転がり軸受け50,60と、軸封部の一例としてのメカニカルシール72と、浸水検出装置80と、水よけ板90とを備えている。
【0014】
ポンプ部20は、ポンプ部用ハウジング21と、羽根車22とを備えている。ポンプ部用ハウジング21は、内側にポンプ室23を形成している。羽根車22は、ポンプ室23内に収容されている。
【0015】
電動機31は、駆動力を発生して回転軸部を回転する駆動部の一例である。電動機31は、駆動部用ハウジング35に固定されるステータ32と、ステータ32の内側に収容されて回転可能なロータ33とを備えている。
図1中、電動機31に電力を供給する電線36の一部を示している。
【0016】
回転軸部40は、本実施形態では、一例として1つの回転軸部材によって構成されている。回転軸部40は、ロータ33に固定されており、ロータ33の回転に合わせて回転する。
【0017】
回転軸部40の一端部41は、ポンプ部20に向かって延びている。回転軸部40の一端部41は、羽根車22に固定されている。羽根車22は、回転軸部40と一体に回転する。羽根車22が回転することによって、ポンプ室23内に水が吸い込まれるとともに、吸い込んだ水が外部に突出される。回転軸部40の支持については、後で具体的に説明する。
【0018】
メカニカルシール72は、回転軸部40において電動機31とポンプ部20との間に設けられて、電動機31とポンプ部20との間を液密にシールする軸封部の一例である。軸封部は、この軸封部を収容するハウジングと回転軸部との間に設けられて、ハウジングと回転軸部との間を液密にシールする機能を有する。
【0019】
軸封部用ハウジング71は、回転軸部40において電動機31とポンプ部20との間の部分を収容するとともに、メカニカルシール72を収容する。軸封部用ハウジング71は、両端が開口する筒形状であり、一端は、駆動部用ハウジング35の一端に連結されている。軸封部用ハウジング71の他端は、ポンプ部用ハウジング21の一端に連結されている。
【0020】
メカニカルシール72は、固定環73と回転環74とを備えている。固定環73は、軸封部用ハウジング71の隔壁部71bに形成される貫通孔71aの内側に嵌って固定されている。隔壁部71bは、軸封部用ハウジング71内を、電動機31側と、ポンプ部20側とに隔てる。回転軸部40は、貫通孔71a内を通っている。軸封部用ハウジング71内は、貫通孔71aを通しのみ、電動機31側とポンプ部20側とが連通する。
【0021】
固定環73と回転軸部40との間には、回転軸部40の回転を阻害しない隙間が形成されている。回転環74は、回転軸部40に固定されており、回転軸部40と一体に回転する。固定環73と回転環74とは、回転軸部40の軸線Xが延びる方向Aに、軸線X周りに一周接触している。固定環73と回転環74とが、軸線X周りに一周接触することによって、電動機31とポンプ部20との間が液密にシールされる。
【0022】
なお、本実施形態では、駆動部用ハウジング35と軸封部用ハウジング71とは、別々に設けられており、互いに開口端が対向して状態で固定されている。そして、駆動部用ハウジング35の開口端と軸封部用ハウジング71の開口端との間には、シール部材39が設けられている。シール部材39によって、駆動部用ハウジング35と軸封部用ハウジング71との間が液密にシールされる。
【0023】
ハウジングの構造として、他の構造が用いられてもよい。例えば、駆動部用ハウジングと軸封部用ハウジングとが一体に形成されてもよい。
【0024】
第1の転がり軸受け50は、第1の内輪51と、第1の外輪52と、複数の第1の転動体53とを備えている。第1の外輪52は、駆動部用ハウジング35に固定されている。第1の内輪51は、回転軸部40の他端部42に固定されており、回転軸部40と一体に回転する。複数の第1の転動体53は、第1の内輪51と第1の外輪52との間に設けられており、第1の外輪52に対して第1の内輪51を、回転軸部40の軸線回りに回転可能に支持している。このため、回転軸部40は、駆動部用ハウジング35に回転可能に支持される。
【0025】
第2の転がり軸受け60は、第2の内輪61と、第2の外輪62と、複数の第2の転動体63とを備えている。第2の内輪61は、回転軸部40において電動機31とメカニカルシール72との間の部分に固定されており、回転軸部40と一体に回転する。
【0026】
第2の外輪62は、軸封部用ハウジング71の貫通孔71aに嵌って固定されている。複数の第2の転動体63は、第2の内輪61と第2の外輪62との間に設けられており、第2の外輪62に対して第2の内輪61を回転軸部40の軸線回りに回転可能に支持している。このため、回転軸部40は、軸封部用ハウジング71に回転可能に支持される。
【0027】
浸水検出装置80は、メカニカルシール72を通過して電動機側に水が浸入したことを検出する。浸入水検出装置80は、軸封部用ハウジング71の外側に設けられる浸入水検出装置用ハウジング81と、検出部82とを備えている。検出部82は、浸入水検出装置用ハウジング81内に収容されている。
【0028】
軸封部用ハウジング71内において、メカニカルシール72と第2の転がり軸受け部60との間には、浸入水検出装置用ハウジング81内に連通する浸入水通路75が形成されている。より具体的には、浸入水通路75は、隔壁部71bと第2の軸受け部60との間に形成されている。
【0029】
メカニカルシール72を通過した浸入水は、浸入水通路75を通って浸入水検出装置用ハウジング81内に導かれる。水がメカニカルシール72を通過するとは、水が固定環と回転環との間を通過することである。検出部82は、浸入水検出装置用ハウジング81内に水が導かれると、このことを検出する。検出部82は、検出結果を電動機31の制御部37に送信する。制御部37は、検出部82から信号を受信すると、つまり、検出部82が浸入水を検出すると、電動機31の駆動を停止する。
【0030】
水よけ板90は、軸封部用ハウジング71とは別部材であり、軸封部用ハウジング71の貫通孔71a内において、浸入水通路75と第2の転がり軸受け部63との間に固定されている。
図2は、
図1に示されるF2−F2線に沿って示すポンプ装置10の断面図である。
図2は、水よけ板90およびこの周囲をメカニカルシール側から第2の転がり軸受け側に向かって見た状態を示している。
【0031】
図1,2に示すように、水よけ板90は、平板形状である。水よけ板90の外縁93は、全域、貫通孔71aの内縁に密着している。また、水よけ板90は、内側に貫通孔91が形成されている。回転軸部40は、貫通孔91内を通っている。
【0032】
水よけ板90は、回転軸部40の周囲に一周連続する環状に形成されている。水よけ板90は、貫通孔91の内縁92から外縁93の範囲において、貫通する孔などが形成されていない。このため、貫通孔71aは、水よけ板90によって、貫通孔91以外の部位は、塞がれている。言い換えると、貫通孔71a内において、水よけ板90を挟んでポンプ部20側と電動機31側とは、貫通孔91を通してのみ連通する。
【0033】
なお、本実施形態では、水よけ板90を回転軸部40の方向Bに沿って見たときに外縁93によって形成される形状が円である。貫通孔91を方向Bに沿って見たときに貫通孔91の内縁92によって形成される形状は、円となる。貫通孔91の中心と外縁93によって形成される円の中心とは同じであり、回転軸部40の軸線X上に配置されている。
【0034】
貫通孔91は、回転軸部40に接触しない大きさを有している。なお、貫通孔91の内縁92と回転軸部40との間の隙間は、小さいことが好ましい。これは、万が一、メカニカルシール72を通過して電動機側に浸入した水が、水よけ板90と回転軸部40との間を通過することを抑制するためである。
【0035】
水よけ板90は、回転軸部40の軸線Xが延びる方向Aのうちメカニカルシール72から第2の転がり軸受け60に向かう方向Bに沿って第2の転がり軸受け60の略全域を覆う形状を有している。なお、水よけ板90は、第2の転がり軸受け60の第2の内輪61の回転を邪魔しないように、第2の内輪61との間に隙間を有している。
【0036】
本実施形態のポンプ装置10では、水よけ板90が、方向Bに、第2の軸受け部60の略全域を覆っている。このため、第2の転がり軸受け60に錆が発生すること抑制できる。この点について、具体的に説明する。
【0037】
ポンプ装置10を長期間使用する場合などでは、メカニカルシール72の固定環73と回転環74との間を、水が通過することがある。通過した水は、回転軸部40の回転によって周囲に飛散する。飛散した水は、第2の転がり軸受け側にも飛散する。
【0038】
しかしながら、メカニカルシール72と第2の転がり軸受け60との間に水よけ板90が設けられることによって、第2の転がり軸受け60に向かって飛散した水は、水よけ板90に付着して第2の転がり軸受け60に付着することが抑制される。この結果、第2の転がり軸受け60に錆が発生することが抑制される。このため、第2の転がり軸受け60の寿命を長くすることができる。
【0039】
また、水よけ板90が、回転軸部40の軸線Xまわりに一周連続する環状に形成されることによって、メカニカルシール72を通過した水が水よけ板90を通過しにくくなるので、メカニカルシール72を通過した水が第2の軸部受け部60に付着することがより一層抑制される。
【0040】
なお、水よけ板90は、軸受け部と軸封部との間に設けられて、回転軸の延びる方向に沿ってポンプ部側から軸受け部の少なくとも一部を覆う覆い部の一例である。また、軸封部用ハウジング71は、回転軸部において駆動部とポンプ部との間を覆うハウジングの一例である。
【0041】
また、水よけ板90が軸封部用ハウジング71に固定されることは、覆い部が、回転軸部において駆動部とポンプ部との間を覆うハウジングに設けられることの一例である。他の例としては、水よけ板90は、軸封部用ハウジング71と同一材料で一体に形成されてもよい。
【0042】
つぎに、本発明の第2の実施形態に係るポンプ装置を、
図3を用いて説明する。なお、本実施形態において第1の実施形態と同様の機能を有する構成は、第1の実施形態と同一の符合を付して説明を省略する。本実施形態は、水よけ板90にかえて水よけ板95が用いられる。水よけ板95は、第1の実施形態の水よけ板90が設けられる部位に設けられている。他の構造は、第1の実施形態と同じである。上記異なる点について、具体的に説明する。
【0043】
図3は、本実施形態のポンプ装置10を
図1に示すように切断した状態において水よけ板95の近傍を拡大して示す断面図である。
図3に示すように、水よけ板95は、軸封部用ハウジング71とは別部材であり、軸封部用ハウジング71の貫通孔71a内において、浸入水通路75に固定されている。
【0044】
水よけ板95は、回転軸部40の周方向に沿って一周連続する環状に形成されている。水よけ板95の外縁97は、全域、貫通孔71aの内縁に密着している。また、水よけ板95は、内側に貫通孔96が形成されている。回転軸部40は、貫通孔96内を通っている。水よけ板95は、貫通孔96の内縁98から外縁97の範囲において、貫通する孔などが形成されていない。このため、貫通孔71aは、水よけ板95によって、貫通孔96以外の部位は、塞がれている。言い換えると、貫通孔71a内において、水よけ板95を挟んでポンプ部20側とメカニカルシール72側とは、貫通孔96を通してのみ連通する。
【0045】
なお、本実施形態では、水よけ板95は、方向Bに沿って見たときに外縁97によって形成される形状が円である。外縁97によって形成される円と貫通孔96の中心とは同じであるとともに、回転軸部40の軸線X上に配置されている。
【0046】
貫通孔96は、回転軸部40に接触しない大きさを有している。貫通孔96の内縁98と回転軸部40との間の隙間は、小さいことが好ましい。これは、万が一、メカニカルシール72を通過して電動機側に浸入した水が、水よけ板95と回転軸部40との間を通過することを抑制するためである。
【0047】
また、水よけ板95の内側部99は、回転軸部40の周方向に一周連続する環状であるとともに、メカニカルシール72に向かって傾斜している。言い換えると、内側部99は、メカニカルシール72に向かって延びるとともに、回転軸部40に近づくように、回転軸部40の軸線Xに対して傾斜している。
【0048】
この点について具体的に説明する。回転軸部40において第2の転がり軸受け60が設けられる部分つまり第2の内輪61が固定される部分は、回転軸部40においてメカニカルシール72が設けられる部分つまり回転環が固定される部分よりも太い。
【0049】
回転軸部40において第2の内輪61が固定される部分を、内輪固定部43とするとともに内輪固定部43の直径をL1とする。回転軸部40においてメカニカルシール72の回転環74が固定される部分を回転環固定部44とするとともに回転環固定部44の直径をL2とする。直径L1は、直径L2より大きい。回転軸部40において、内輪固定部43と回転環固定部44との間には、回転環固定部44に向かって細くなる縮径部45が形成されている。
【0050】
水よけ板95の内側部99は、縮径部45に合わせて傾斜している。本実施形態では、内側部99と縮径部45との間には、一定の隙間が形成されている。または、内側部99と縮径部45との間の隙間は、略一定であってもよい。
【0051】
内側部99と縮径部45とに間の隙間Sを
図3に示すように切断すると、隙間Sは、方向Bとは交差する方向に延びている。
【0052】
水よけ板95の内側部99が縮径部45に合わせて傾斜することによって、水よけ板95の内縁98は、第2の軸受け部60よりも回転軸部40の軸線Xに向かって進んだ位置に配置される。つまり、方向Bに沿って水よけ板95を見ると、水よけ板95は、第2の転がり軸受け60の全域を覆っている。
【0053】
なお、水よけ板95は、第2の転がり軸受け60の第2の内輪61の回転を邪魔しないように、第2の転がり軸受け60との間に隙間が設けられている。
【0054】
本実施形態のポンプ装置10では、水よけ板95が、方向Bに、第2の軸受け部60の全域を覆っている。このため、第2の転がり軸受け60に錆が発生することより一層抑制できる。
【0055】
また、水よけ板95において回転軸部側に位置する内側部99は、メカニカルシール72に向かって延びるにしたがい、回転軸部40に近づくように、軸線Xに対して傾斜している。このため、万が一、メカニカルシール72を通過した水が第2の転がり軸受け側に飛散しても、飛散した水は、第2の転がり軸受け60まで到達しにくくなる。
【0056】
また、回転軸部40と水よけ板95との間に形成される隙間Sは、方向Bに対して交差する方向に延びている。このため、メカニカルシール72を通過した水は、第2の転がり軸受け部60により一層到達しにくくなる。なお、内側部99は、覆い部において回転軸部側の部分の一例である。
【0057】
つぎに、本発明の第3の実施形態に係るポンプ装置を、
図4,5を用いて説明する。なお、第1の実施形態と同様の機能を有する構成は、第1の実施形態と同一の符合を付して説明を省略する。本実施形態では、覆い部として、水よけ板90にかえて、回転軸部40に水よけフランジ100が形成されている。他の構造は、第1の実施形態と同じである。
【0058】
図4は、本実施形態のポンプ装置10を、
図1と同様に切断して示す断面図である。
図4に示すように、本実施形態では、水よけ板90に代えて、回転軸部40に水よけフランジ100が形成されている。水よけフランジ100は、本実施形態では、一例として、回転軸部40と同一材料で一体に形成されている。
【0059】
水よけフランジ100は、回転軸部40において第2の転がり軸受け60とメカニカルシール72との間の部分に設けられており、回転軸部40の外側に突出している。
図5は、
図4中に示すF5−F5線に沿って示すポンプ装置10の断面図である。
図5は、水よけフランジ100およびその周囲を、メカニカルシール72側から第2の転がり軸受け60に向かって見た状態を示している。
【0060】
図5に示すように、水よけフランジ100は、回転軸部40の周方向に一周連続する環状である。水よけフランジ100の外縁102は、貫通孔71aの内面に向かって延びており、貫通孔71aの内面との間に回転軸部40の回転を阻害しない程度の小さな隙間を有している。また、水よけフランジ100は、内縁101から外縁102までの範囲に、孔などの貫通する部分は形成されていない。
【0061】
このため、水よけフランジ100は、方向Bに、第2の転がり軸受け60の略全域を覆う大きさを有している。言い換えると、貫通孔71aに内において、水よけフランジ100を挟んで電動機31側とメカニカルシール72側とは、水よけフランジ100の外縁102と貫通孔71aの内面との間の隙間を通してのみ連通する。
【0062】
水よけフランジ100の外縁102と貫通孔71aの内面との間の隙間は、小さいほどよい。これは、万が一、メカニカルシール72を通過した水が、水よけフランジ100と貫通孔71aの内面との間を通過することを抑制するためである。
【0063】
なお、本実施形態では、水よけフランジ100を方向Bに沿って見た形状が円となる。内縁101と外縁102とによって形成される円の中心は、互いに同じであり、回転軸部40の軸線X上に配置される。
【0064】
水よけフランジ100は、メカニカルシール72を通過した水が回転軸部40によって飛散されたときに、当該飛散された水が第2の転がり軸受け60に付着することを防ぐ。本実施形態では、第1の実施形態と同様の効果が得られる。
【0065】
また、水よけフランジ100が、回転軸部40の軸線X周りに一周連続する環状に形成されることによって、メカニカルシール72を通過した水が第2の軸受け部60に向かって飛散することをより一層抑制できる。
【0066】
水よけフランジ100は、軸受け部と軸封部との間に設けられて、回転軸部の延びる方向に沿ってポンプ部側から軸受け部の少なくとも一部を覆う覆い部の一例である。本実施形態では、一例として、水よけフランジ100は、回転軸部40を形成する軸部材と一体に形成されている。このことは、回転軸部に設けられることの一例である。他の例としては、水よけフランジ100が、回転軸部40を構成する軸部材とは異なる部材で形成されて回転軸部40に組み付けられる構造であってもよい。
【0067】
つぎに、本発明の第4の実施形態に係るポンプ装置を、
図6を用いて説明する。なお、第2の実施形態と第3の実施形態と同様の機能を有する構成は、第2,3の実施形態と同一の符合を付して説明を省略する。本実施形態では、第2の実施形態のポンプ装置10が、さらに、第3の実施形態で説明した水よけフランジ100を備える点が、第2の実施形態と異なる。他の構造は、第2の実施形態と同じである。上記異なる点を説明する。
【0068】
図6は、本実施形態のポンプ装置10を、
図1と同様に切断するとともに、水よけ板95の近傍を拡大して示す断面図である。
図6に示すように、本実施形態のポンプ装置10は、さらに、第3の実施形態で説明された水よけフランジ100を備えている。
【0069】
本実施形態では、水よけ板95に対して水よけフランジ100がメカニカルシール側に配置されている。他の例としては、水よけ板95が水よけフランジ100よりもメカニカルシール側に配置されてもよい。
【0070】
本実施形態では、水よけフランジ100があることによって、第2の転がり軸受け60に到達するまでの経路が複雑になる。言い換えると、メカニカルシール72と第2の転がり軸受け60との間にラビリンス構造の通路が形成されるので、メカニカルシール72を通過した水が第2の転がり軸受け60により一層到達しにくくなる。
【0071】
このため、本実施形態では、第2,3の実施形態の効果に加えて、第2の転がり軸受け60に水が付着することをより一層抑制することができる。
【0072】
なお、本実施形態では、水よけ板90がフランジ側覆い部の一例となり、水よけフランジ100が回転軸部側覆い部の一例となる。また、本実施形態では、第2の実施形態のポンプ装置10に第3の実施形態で説明された水よけフランジ100が用いられた。他の例としては、第1の実施形態のポンプ装置10に第3の実施形態で説明された水よけフランジ100が用いられてもよい。
【0073】
また、第1の実施形態では、1つの水よけ板90が用いられている。例えば、他の例としては、複数の水よけ板90が用いられてもよい。同様に、第2の実施形態であっても、複数の水よけ板95が用いられてもよい。また、第1の実施形態の水よけ板90と第2の実施形態の水よけ板95とを組み合わせて用いてもよい。この場合、第1の実施形態の水よけ板90の数と第2の実施形態の水よけ板95の数とは、互いに1つでもまたは複数であってもよい。
【0074】
同様に、第3の実施形態であっても、複数の水よけフランジ100が用いられてもよい。同様に、第4の実施形態であっても、複数の水よけ板と複数の水よけフランジ100とが用いられてもよい。この場合、第1の実施形態の水よけ板90と第2の実施形態の水よけ板95とを1つずつまたは複数用いてもよい。
【0075】
また、第1〜4の実施形態では、羽根車を回転する動力を発生する駆動部の一例として、電動機31が用いられた。駆動部は、電動機31以外であってもよい。羽根車を回転する動力を発生する機能を有していればよい。
【0076】
また、第1〜4の実施形態では、ポンプ装置10は、水を吸い込んで吐出する水中ポンプ装置として用いられた。ポンプ装置は、扱う液体としては、水以外であってもよい。
【0077】
この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1]
羽根車を備えるポンプ部と、
前記羽根車に回転を伝達する回転軸部と、
前記回転軸部を回転する駆動部と、
前記回転軸部において前駆駆動部と前記ポンプ部との間に設けられて前記回転軸部を支持する軸受け部と、
前記回転軸部において前記軸受け部と前記ポンプ部との間に設けられる軸封部と、
前記軸受け部と前記軸封部との間に設けられて、前記回転軸の延びる方向に沿って前記ポンプ部側から前記軸受け部の少なくとも一部を覆う覆い部と
を備えるポンプ装置。
[2]
前記回転軸部において前記駆動部と前記ポンプ部との間の部分を覆うハウジングを具備し、
前記覆い部は、前記ハウジングに設けられて前記回転軸部の外側から前記回転軸部に向かって延びる
ことを特徴とする[1]に記載のポンプ装置。
[3]
前記覆い部は、内側に前記回転軸部を収容するとともに回転軸部との間に隙間を有する貫通孔が形成されて、前記回転軸部の周方向に一周連続する形状である
ことを特徴とする[2]に記載のポンプ装置。
[4]
前記覆い部は、前記回転軸部側の部分が、前記軸封に向かって延びるとともに前記軸封部側に向かって近づくように前記回転軸部の軸線に対して傾斜する
ことを特徴とする[2]または[3]に記載のポンプ装置。
[5]
前記覆い部は、前記回転軸部に設けられて前記回転軸部の外側に延びる
ことを特徴とする[1]に記載のポンプ装置。
[6]
前記覆い部は、前記回転軸部の周方向に一周連続する形状である
ことを特徴とする[5]に記載のポンプ装置。
[7]
前記回転軸部において前記駆動部と前記ポンプ部との間の部分を覆うハウジングを具備し、
前記覆い部は、
前記ハウジングに設けられて前記回転軸部の外側から前記回転軸部に向かって延びるハウジング側覆い部と、
前記回転軸部に設けられて、前記回転軸部から外側に向かって延びる回転軸部側覆い部と
を具備することを特徴とする[1]に記載のポンプ装置。
[8]
前記ハウジング側覆い部は、前記回転軸部側の部分が、前記軸封部側に向かって延びるとともに前記回転軸部に向かって近づくように前記回転軸部の軸線に対して傾斜する
ことを特徴とする[7]に記載のポンプ装置。
[9]
前記ハウジング側覆い部と前記回転軸部側覆い部とのうち少なくとも一方は、前記回転軸部の周方向に一周連続する形状である
ことを特徴とする[7]または[8]に記載のポンプ装置。