特許 6936664 モータ及びポンプ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6936664

(24)【登録日】2021年8月31日

(45)【発行日】2021年9月22日

(54)【発明の名称】モータ及びポンプ装置

(51)【国際特許分類】

   H02K 5/132 20060101AFI20210909BHJP

   H02K 3/34 20060101ALI20210909BHJP

   H02K 7/14 20060101ALI20210909BHJP

   F04D 7/06 20060101ALI20210909BHJP

   F04D 29/00 20060101ALI20210909BHJP

【ＦＩ】

   H02K5/132

   H02K3/34 Z

   H02K7/14 B

   F04D7/06 A

   F04D29/00 B

【請求項の数】6

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2017-168558(P2017-168558)

(22)【出願日】2017年9月1日

(65)【公開番号】特開2019-47624(P2019-47624A)

(43)【公開日】2019年3月22日

【審査請求日】2020年9月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000239

【氏名又は名称】株式会社荏原製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100140109

【弁理士】

【氏名又は名称】小野 新次郎

(74)【代理人】

【識別番号】100146710

【弁理士】

【氏名又は名称】鐘ヶ江 幸男

(74)【代理人】

【識別番号】100186613

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邊 誠

(72)【発明者】

【氏名】大野 佳彦

(72)【発明者】

【氏名】真武 幸三

【審査官】 池田 貴俊

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−１６７９４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０１８９８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５１−００９２０９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１６−１７８７５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４６８４８３７（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ ５／１３２

Ｈ０２Ｋ ３／３４

Ｈ０２Ｋ ７／１４

Ｆ０４Ｄ ７／０６

Ｆ０４Ｄ ２９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

封入液が封入されるモータであって、
前記封入液を封入し、外部の流体が内部に侵入するのを遮断するように構成されたケーシングと、
前記ケーシング内で回転するロータと、
前記ケーシング内で、前記ロータの外周側に配置されるステータと、を有し、
前記ステータは、導体と、前記導体の外周面を被覆するアミドイミド樹脂エナメルと、前記アミドイミド樹脂エナメルの外周面を被覆するペルフルオロアルコキシフッ素樹脂又は四フッ化エチレン六フッ化プロピレン共重合体を主成分とする絶縁体と、を有する巻線を有し、
前記モータは、さらに、
前記ケーシングの内部空間と連通し、前記封入液を受け入れ可能に構成される収納室と、
前記収納室と、前記モータの外部と、を区画するように設けられる、弾性を有する膜であるダイヤフラムと、
前記収納室の空間が小さくなる方向に前記ダイヤフラムを付勢する第１付勢部材と、
前記収納室の空間が大きくなる方向に前記ダイヤフラムを付勢する第２付勢部材と、を有し、
前記第１付勢部材及び前記第２付勢部材は、常温において互いに釣り合って、前記収納室の体積を所定の体積に維持するように構成される、モータ。

【請求項2】

請求項１に記載されたモータにおいて、
前記封入液は、９７質量％以上の濃度を有するプロピレングリコールである、モータ。

【請求項3】

請求項１又は２に記載されたモータにおいて、
前記ダイヤフラムの前記収納室側に、ダイヤフラム保護板が設けられ、
前記第１付勢部材は、前記ダイヤフラム保護板を介して前記ダイヤフラムを付勢する、モータ。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか一項に記載されたモータにおいて、
前記ダイヤフラムと共に前記収納室を画定する収納室壁部を有し、
前記第２付勢部材は、前記収納室壁部と前記ダイヤフラムとの間に配置され、前記収納室壁部と前記ダイヤフラムとの間に隙間を形成する、モータ。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか一項に記載されたモータにおいて、
前記巻線は、前記ステータに対して巻き替え可能に構成される、モータ。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか一項に記載されたモータと、
前記モータの出力軸と接続したポンプと、を有する、ポンプ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータ及びポンプ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、化石燃料及び原子力に替わる再生可能エネルギーの利用の気運が高まっている。地熱エネルギーを多量に埋蔵する日本国において、地熱エネルギー利用の技術開発は非常に重要である。地熱の利用、具体的には地下の高熱水の利用については、大規模な熱源の多くが国立公園の地下深くに存在することから、利用に伴う制約が大きい。また、利用した場合の周辺の温泉施設への影響が計り知れないことから、あまり利用されていない。

【0003】

そこで、近年では既設の温泉水を利用した低温度差発電の開発が盛んになってきている。温泉水が自噴する場合を除いて、高温井水を汲み上げるためには高温に耐え得る水中モータポンプが必要となる。７０℃〜８０℃の高温井水をくみ上げるポンプに用いられるモータとして、例えば特許文献１及び特許文献２に開示された液中キャンドモータが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】実開昭５９−１２２７５２号公報

【特許文献2】実開昭５９−１２２７５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、発電量を増加させるには、より高い温度、例えば８０℃〜１００℃程度の高温井水が利用されることが好ましい。これは、水温がこれより低いと発電量が小さく、１００℃を超える場合は、井戸や設備へスケールが付着し易く、メンテナンスに手間がかかるからである。また、これまで、温泉を汲み上げる目的のみの場合は比較的小規模なポンプが使用されていたが、発電を主目的とした場合、所定の揚水量がなければ発電装置の採算が合わない。このため、従来（２２ｋｗ以下）よりも大出力な、大型（３０から３００ｋｗ程度）の水中モータが必要となってきている。

【0006】

従来、比較的小出力の高温用水中モータには、巻き替え修理ができないキャンド構造のモータが使用され、このモータ内部に封入する封入液は、液温が１００℃以上になっても沸騰しない油が使用されてきた。しかしながら、大型モータ（本明細書においては、３０ｋｗ以上３００ｋｗ以下を大型モータと称する）を使用する場合には、長期間にわたって使用できるように、巻き替え修理が可能な耐水電線方式の水中モータが望ましい。また、モータが大型になればモータの発熱量も増加するから、１００℃近くの高温井水を汲み上げる場合、モータの耐熱性が問題になる。このため、１００℃近くの高温井水を汲み上げた場合にも耐え得る大型の水中モータが求められている。

【0007】

また、このような大型モータでは、封入液の量が比較的多量になるので、万が一モータ外部に封入液が漏れ出た場合の環境への影響にいっそう配慮する必要がある。

【0008】

本発明は上記問題の少なくとも一つに鑑みてなされたものである。その目的の一つは、８０℃から１００℃程度の温水を汲み上げるポンプに適したモータを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

第１形態によれば、封入液が封入されるモータが提供される。このモータは、前記封入液を封入し、外部の流体が内部に侵入するのを遮断するように構成されたケーシングと、前記ケーシング内で回転するロータと、前記ケーシング内で、前記ロータの外周側に配置されるステータと、を有する。前記ステータは、導体と、前記導体の外周面を被覆するアミドイミド樹脂エナメルと、前記アミドイミド樹脂エナメルの外周面を被覆するペルフルオロアルコキシフッ素樹脂又は四フッ化エチレン六フッ化プロピレン共重合体を主成分とする絶縁体と、を有する巻線を有する。

【0010】

第２形態によれば、第１形態のモータにおいて、前記封入液は、９７質量％以上の濃度を有するプロピレングリコールである。

【0011】

第３形態によれば、第１又は第２形態のモータにおいて、前記ケーシングの内部空間と連通し、前記封入液を受け入れ可能に構成される収納室と、前記収納室と、前記モータの外部と、を区画するように設けられるダイヤフラムと、前記収納室の空間が小さくなる方向に前記ダイヤフラムを付勢する第１付勢部材と、前記収納室の空間が大きくなる方向に前記ダイヤフラムを付勢する第２付勢部材と、を有する。前記第１付勢部材及び前記第２付勢部材は、常温において互いに釣り合って、前記収納室の体積を所定の体積に維持するように構成される。

【0012】

第４形態によれば、第３形態のモータにおいて、前記ダイヤフラムと共に前記収納室を画定する収納室壁部を有し、前記第２付勢部材は、前記収納室壁部と前記ダイヤフラムとの間に配置され、前記収納室壁部と前記ダイヤフラムとの間に隙間を形成する。

【0013】

第５形態によれば、第１から第４形態のいずれかのモータにおいて、前記巻線は、前記ステータに対して巻き替え可能に構成される。

【0014】

第６形態によれば、ポンプ装置が提供される。このポンプ装置は、第１から第５形態のいずれかのモータと、前記モータの出力軸と接続したポンプと、を有する。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本実施形態のポンプ装置の外観を示す図である。

【図2】本実施形態のモータの断面を示す図である。

【図3】ステータコアに巻かれるステータコイルの一本の巻線の断面図を示す。

【図4】プロピレングリコールの濃度に対する沸点を示すグラフである。

【図5】プロピレングリコールの濃度に対する粘度を示すグラフである。

【図6】モータの反負荷側の拡大断面図である。

【図7】モータが第２付勢部材を有さない場合のダイヤフラムの挙動の例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下で説明する図面において、同一の又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。図１は、本実施形態のポンプ装置の外観を示す図である。本実施形態に係るポンプ装置は、１００℃の温水を汲み上げることができるように構成される。図１に示すように、ポンプ装置５００は、封入液が封入されるモータ１００と、モータ１００に接続された水中ポンプ２００とを備える。

【0017】

水中ポンプ２００は、モータ１００の出力軸１１０に接続された駆動軸２０２と、駆動軸２０２に取り付けられた複数枚の羽根２０４と、を有している。水中ポンプ２００は、
モータ１００の出力軸１１０の回転駆動に伴って駆動軸２０２及び羽根２０４が回転し、これによって水を汲み上げる。

【0018】

次に、本実施形態のモータ１００の詳細を説明する。図２は、本実施形態のモータ１００の断面を示す図である。モータ１００は、温泉水などの高温の液体を揚水するために、高温の液体内に設置される。図２に示すように、モータ１００は、ケーシング１０１を備える。ケーシング１０１は、筒状のフレーム１０２、第１のフレーム側板１２０、及び第２のフレーム側板１３０を有する。また、モータ１００は、フレーム１０２内に固定されたステータ（固定子）１０４、ステータ１０４の内側に設けられたロータ（回転子）１０７、及びロータ１０７に取り付けられた出力軸１１０を備える。

【0019】

ステータ１０４は、電磁鋼板を積層して形成されるステータコア１０５と、ステータコア１０５に巻かれるステータコイル１０６（巻線の一例に相当する）と、を有する。ステータコイル１０６には、ステータコイル１０６に通電するためのケーブル１１２が接続されている。ロータ１０７は、電磁鋼板を積層して形成されるロータコア１０８と、ロータコア１０８に配置される二次導体１０９と、を有する。本実施形態では、ロータコア１０８は、出力軸１１０の軸方向に貫通する図示しないスロットを有し、このスロット内にアルミニウム合金や銅合金等の導電性材料が挿入されて、二次導体１０９が形成される。モータ１００では、ステータコイル１０６への通電による回転磁界によって生じる電磁誘導によってロータ１０７がフレーム１０２内で回転し、ロータ１０７の回転に伴って出力軸１１０も回転する。

【0020】

第１のフレーム側板１２０は、水中ポンプ２００が接続されない側のフレーム１０２の端部（反負荷側の端部）を覆って設けられる。具体的には、第１のフレーム側板１２０は、フレーム１０２端部に例えば溶接等により固定され、ボルト１８４によって反負荷側ブラケット１２２が第１のフレーム側板１２０に固定されている。一方、第２のフレーム側板１３０は、水中ポンプ２００が接続される側のフレーム１０２の端部（負荷側の端部）を覆って設けられる。具体的には、第２のフレーム側板１３０は、フレーム１０２端部に例えば溶接等により固定され、ボルト１９４によって負荷側ブラケット１３１が第２のフレーム側板１３０に固定されている。

【0021】

ケーシング１０１の内部には、ステータ１０４及びロータ１０７等から発生する熱を冷却するため、並びに出力軸１１０の摺動性を向上させるために、封入液１１４が封入されている。ケーシング１０１は、封入液１１４がモータ１００の外部に放出されるのを防止し、且つ外部の流体がケーシング１０１内部に侵入するのを遮断するように構成される。

【0022】

一般的なキャンドモータの場合、キャンがケーシングに溶接されるので、ステータコイルを交換（巻き替え）することができない。一方で、図２に示されるように、本実施形態に係るモータ１００は、キャンド構造を有さず、ロータ１０７が配置される空間とステータ１０４が配置される空間とが一体になっている。したがって、モータ１００を長期間使用することによりステータコイル１０６が継時劣化した場合等には、ステータコイル１０６をステータコア１０５から取り外し、新しいステータコイル１０６に巻き替えることができる。

【0023】

モータ１００の反負荷側には、ケーシング１０１内の圧力変動を吸収するダイヤフラム（圧力変動吸収機構）１８２が設けられている。ダイヤフラム１８２は、ケーシング１０１内の圧力変動に応じて膜を変位させることにより、ケーシング１０１内とモータ１００の外との間の圧力変動を吸収する。ダイヤフラム１８２は、モータ１００の定格、モータ１００が設置される地中水の深さ及び温度（例えば、８０℃〜１００℃など）、及びマージン等を考慮して、所定の体積量（圧力差）を吸収できるものを用いることができる。

【0024】

モータ１００の反負荷側には、出力軸１１０を軸支するためのラジアル軸受１８８及びスラスト軸受１９０が設けられている。一方、モータ１００の負荷側には、出力軸１１０を軸支するためのラジアル軸受１９８が設けられている。

【0025】

第２のフレーム側板１３０の中央部には、出力軸１１０の先端部をモータ１００の外部へ突出させるために、出力軸１１０が貫通可能な貫通孔１３２が形成されている。出力軸１１０は、貫通孔１３２を通ってモータ１００の外部へ突出し、水中ポンプ２００の駆動軸２０２（図１参照）と接続される。

【0026】

貫通孔１３２には、封入液１１４が外部に漏れたり、モータ１００の外部の水等がモータ１００の内部へ侵入したりするのを防止する軸封機構１５０が設けられている。本実施形態では、軸封機構１５０として例えばメカニカルシール、オイルシール、及びサンドスリンガー等を有する。

【0027】

図３は、ステータコア１０５に巻かれるステータコイル１０６の一本の巻線の断面図を示す。上述したように、本実施形態に係るポンプ装置５００は、１００℃の温水を汲み上げることができるように構成される。ここで、温水を汲み上げるとき、ステータコイル１０６自身の発熱によりその温度が上昇し、その結果、ステータコイル１０６と接触している封入液１１４の温度も上昇する。封入液１１４及びステータコイル１０６は、汲み上げる液体により冷却される。しかしながら、１００℃程度の温水を汲み上げる場合には、比較的高温の温水により封入液１１４及びステータコイル１０６が冷却されることになるので、例えば封入液１１４は約１４０℃〜１５０℃程度に、ステータコイル１０６は約１８０℃程度にまで加熱され得る。ステータコイルの絶縁被覆材としては、一般的に架橋ポリエチレンが使用されることが知られているが、この耐熱温度は約９０℃である。ステータコイル１０６は封入液１１４（プロピレングリコール）と接するのでその外面が確実に絶縁される必要があるところ、絶縁被覆材が架橋ポリエチレンの場合には、耐熱性が不十分であり、その絶縁性が阻害される虞がある。

【0028】

このため、本実施形態のステータコイル１０６では、図３に示すように、銅線等の導体１０６ａと、導体１０６ａの外周面を被覆するエナメル層１０６ｂと、エナメル層１０６ｂの外周面を被覆する絶縁体層１０６ｃと、を有する。上述したように、本実施形態のポンプ装置５００が１００℃程度の温水を汲み上げた場合、ステータコイル１０６は１８０℃程度まで加熱され得る。このため、本実施形態では、エナメル層１０６ｂとして、１８０℃以上の耐熱温度を有するアミドイミド（ＡＩ）樹脂エナメルを用いる。

【0029】

また、絶縁体層１０６ｃとして、フッ素樹脂を用いることが考えられる。フッ素樹脂としては、例えば、ＥＴＦＥ（エチレン・四フッ化エチレン共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂）、ＦＥＰ（四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体）等が知られている。しかしながら、ＥＴＦＥは、耐熱温度が１５０℃程度であるので、１８０℃程度まで加熱され得るステータコイル１０６には適さない。また、ＰＴＦＥは、ポーラスを有するので、十分な耐水性を有するには、絶縁体層１０６ｃの厚さが４ｍｍ程度必要であり、その体積が大きくなりすぎるので、不適である。したがって、本実施形態では、絶縁体層１０６ｃとして、耐熱温度が２００℃程度のＰＦＡ又は耐熱温度が２５０℃程度のＦＥＰを主成分とする絶縁体を使用する。ＦＥＰ及びＰＦＡは耐水性の材料である。なお、ＦＥＰはＰＦＡよりも一般的に安価であるので、ＦＥＰを使用することが望ましい。

【0030】

銅からなる導体１０６ａとフッ素樹脂である絶縁体層１０６ｃとの密着性は、一般的に良好ではない。特に、ステータコイル１０６をステータコア１０５に巻回したとき、ステ
ータコイル１０６の湾曲部において微小な隙間（ボイド）が生じやすい。ステータコイル１０６が高温になると、この隙間において導体１０６ａが腐食（銅害）することがある。本実施形態では、導体１０６ａと絶縁体層１０６ｃとの間にアミドイミド樹脂エナメルから成るエナメル層１０６ｂを設けることで、絶縁体層１０６ｃの密着性を向上し、銅害が生じることを防止することができる。なお、ＦＥＰとＰＦＡは滑り性が非常に良好であるので、絶縁体層１０６ｃの外周にさらなる外層は無くてよい。

【0031】

次に、ケーシング１０１に封入する封入液１１４について説明する。本実施形態では、封入液１１４として不凍液であるプロピレングリコールが用いられる。プロピレングリコールは水溶性である。このため、万が一、モータ１００が破損して封入液１１４がモータ１００の外部に漏れ出たとしても、温水に溶け、油のように液面上に浮遊しない。また、プロピレングリコールは人畜無害であるので、温水と混合しても温水を使用する人体に悪影響を及ぼさない。

【0032】

また、封入液１１４は、不純物をほぼ含まないプロピレングリコールを利用することが好ましく、具体的には９７質量％以上のプロピレングリコールを封入することが好ましい。図４は、プロピレングリコールの濃度に対する沸点を示すグラフである。上述したように、本実施形態のポンプ装置５００が１００℃程度の温水を汲み上げた場合、封入液１１４は、約１４０℃〜１５０℃程度まで加熱され得る。このため、本実施形態では、例えば１６０℃以上の沸点を有するようにプロピレングリコールの濃度を、９７質量％以上に設定する。これにより、ポンプ装置５００が１００℃程度の温水を汲み上げても、封入液１１４が沸騰することを防止することができる。

【0033】

図５は、プロピレングリコールの濃度に対する粘度を示すグラフである。図５に示すように、プロピレングリコールは、濃度が高くなると、粘度が高くなることが知られている。粘度が高いプロピレングリコールを封入液１１４として使用すると、一般的には大きな撹拌ロスが生じる。しかしながら、本実施形態のポンプ装置５００のように、比較的高温（８０℃〜１００℃）の温水を汲み上げる場合には、プロピレングリコールの温度は１００℃以上になる。このため、図５に示されるように、例えば、９７質量％の濃度を有するプロピレングリコールであっても、１００℃の場合には、約２５質量％の濃度を有するプロピレングリコールが２０℃の場合とほぼ同等の粘度を有することになる。即ち、本実施形態のポンプ装置５００のように比較的高温の温水を汲み上げる場合には、プロピレングリコールの濃度の高さに起因する撹拌ロスは問題にならない。

【0034】

また、本実施形態のモータ１００は、上述したように、ステータコイル１０６を交換（巻き替え）することができるように構成されているので、キャンド構造を有さない。一般的に、キャンは非磁性のステンレス材料で形成される。モータを駆動すると、ステータコイルの回転磁界によりキャンに渦電流が生じ、キャン自体が発熱する。この発熱はモータのロスになり、この渦電流による発熱は、モータが大型になるほど大きくなる。したがって、本実施形態のモータ１００は、キャンド構造を有さないので、キャンド構造を有するモータに比べて、ロスが少なく、且つ封入液１１４の温度を抑制することができる。図５に示したように、プロピレングリコールの沸点は、濃度が１００質量％の場合でも約１８８℃である。仮にモータ１００がキャンド構造である場合には、１００℃程度の温水を汲み上げたときに封入液１１４の温度が１８８℃を超える可能性がある。したがって、言い換えれば、本実施形態のモータ１００がキャンド構造を有さないから、１００℃程度の温水を汲み上げる場合であっても封入液１１４としてプロピレングリコールを使用することができる。

【0035】

次に、モータ１００の反負荷側の端部の詳細について説明する。図６は、モータ１００の反負荷側の拡大断面図である。図６に示すように、モータ１００は、図２に示した反負
荷側ブラケット１２２に接続されるスラスト受ケース１６１と、スラスト受ケース１６１に接続されるエンドカバー１６３とを有する。スラスト受ケース１６１は、反負荷側ブラケット１２２に対してボルト１６２により固定される。また、エンドカバー１６３は、スラスト受ケース１６１に対してボルト１６４により固定される。スラスト受ケース１６１とエンドカバー１６３により形成される空間に、ダイヤフラム１８２が配置される。ダイヤフラム１８２は、この空間をダイヤフラム収納室１６５と、外部連通室１６６（即ちモータ１００の外部）とを区画するように設けられる。即ち、ダイヤフラム収納室１６５は、ダイヤフラム１８２と、スラスト受ケース１６１とによって画定される。ダイヤフラム収納室１６５は、スラスト受ケース１６１に設けられた連通孔１６７を通じて、図２に示したケーシング１０１の内部空間と流体連通する。したがって、ダイヤフラム収納室１６５は、封入液１１４を収容するように構成されている。

【0036】

モータ１００はさらに、外部連通室１６６内に配置された第１付勢部材１６８と、ダイヤフラム収納室１６５内に配置された第２付勢部材１６９と、を有する。本実施形態では、第１付勢部材１６８及び第２付勢部材１６９としてコイルバネが示されているが、これに限らず、板バネや皿バネ等の任意の付勢部材を使用することができる。第１付勢部材１６８と第２付勢部材１６９は、それぞれの付勢力が互いに対向し且つ互いに略平行になるように設けられる。具体的には、第１付勢部材１６８は、ダイヤフラム収納室１６５の空間が小さくなる方向にダイヤフラム１８２を付勢する。第２付勢部材１６９は、スラスト受ケース１６１の端面１７１とダイヤフラム収納室１６５に配置されるダイヤフラム保護板１７０との間に配置され、ダイヤフラム収納室１６５の空間が大きくなる方向にダイヤフラム１８２を付勢する。

【0037】

ダイヤフラム１８２のダイヤフラム収納室１６５側には、板状のダイヤフラム保護板１７０が設けられる。ダイヤフラム保護板１７０は、スラスト受ケース１６１の端面１７１（収納室壁部の一例に相当する）と対向するように配置される。第１付勢部材１６８は、ダイヤフラム収納室１６５の方向にダイヤフラム１８２を付勢する。その結果、ダイヤフラム１８２を介してダイヤフラム保護板１７０をスラスト受ケース１６１の端面１７１方向に付勢する。第２付勢部材１６９はダイヤフラム保護板１７０を第１付勢部材１６８とは逆方向に付勢する。第１付勢部材１６８と第２付勢部材１６９は、常温において、ダイヤフラム保護板１７０を介して互いに釣り合い、ダイヤフラム収納室１６５の体積を所定の体積に維持するように構成される。具体的には、第１付勢部材１６８と第２付勢部材１６９とがダイヤフラム保護板１７０を介して釣り合うことにより、ダイヤフラム保護板１７０が端面１７１から所定距離離間して保持される。なお、本明細書における常温とは、ポンプ装置５００が井戸等の温水内に浸漬されていない、陸上に配置されたときの雰囲気温度をいい、例えば１５℃〜２５℃程度をいう。

【0038】

上述したように、本実施形態では、封入液１１４として９７質量％以上の濃度のプロピレングリコールが使用される。このような高濃度のプロピレングリコールは、常温では粘度が高いので、封入液１１４をケーシング１０１内に封入するとき、エアが混入しやすい。このようにエアが混入した封入液１１４を含むモータ１００を井戸に沈めていくと、揚水の圧力によってエア部分が圧縮されつつ、ダイヤフラム１８２は、ケーシング１０１内の体積を縮小するように、ダイヤフラム収納室１６５の体積が小さくなる方向に移動する。

【0039】

モータ１００が第２付勢部材１６９を有さない場合を検討する。図７は、モータ１００が第２付勢部材１６９を有さない場合のダイヤフラム１８２の挙動の例を示す断面図である。この場合、ダイヤフラム１８２及びダイヤフラム保護板１７０は、第１付勢部材１６８により端面１７１と接触するように付勢される。このため、上述したようにモータ１００を井戸に沈めて揚水の圧力を受けると、ダイヤフラム保護板１７０はそれ以上移動でき
ず、図７に示すようにダイヤフラム１８２の折り返し部分がダイヤフラム収納室１６５に向かって移動する。これにより、ダイヤフラム１８２の折り返し部分が噛み込むように移動し、ダイヤフラムの正常な機能が損なわれる虞がある。

【0040】

本実施形態のモータ１００は、上述したように、第２付勢部材１６９を有し、第１付勢部材１６８と第２付勢部材１６９が常温において互いに釣り合い、ダイヤフラム収納室１６５の体積を所定の体積に維持するように構成される。これにより、モータ１００を井戸に沈めて揚水の圧力を受けたとき、ダイヤフラム保護板１７０が第２付勢部材１６９によって付勢されている分だけ、ダイヤフラム１８２が移動できるスペースが確保される。したがって、ダイヤフラム１８２がダイヤフラム収納室１６５の体積が小さくなる方向に移動することができ、図７に示したようなダイヤフラム１８２の噛み込みを防止することができる。

【0041】

以上で説明したように、本実施形態に係るモータ１００は、ステータコイル１０６を構成する導体１０６ａをＦＥＰ又はＰＦＡを主成分とする絶縁体層１０６ｃで被覆する。これにより、８０℃から１００℃程度の高温井水を汲み上げる場合でも、ステータコイル１０６の絶縁性を維持することができる。また、ステータコイル１０６は、導体１０６ａと絶縁体層１０６ｃとの間にはアミドイミド樹脂エナメルから成るエナメル層１０６ｂを有するので、導体１０６ａと絶縁体層１０６ｃとを良好に密着させることができる。

【0042】

また、本実施形態に係るモータ１００は、封入液１１４としてプロピレングリコールを使用する。これにより、万が一、モータ１００が破損して封入液１１４がモータ１００の外部に漏れ出たとしても、温水に溶け、油のように液面上に浮遊しない。また、プロピレングリコールは人畜無害であるので、温水と混合しても温水を使用する人体に悪影響を及ぼさない。さらに、プロピレングリコールの濃度が９７質量％以上であるので、ポンプ装置５００が１００℃程度の温水を汲み上げても、封入液１１４が沸騰することを防止することができる。

【0043】

本実施形態に係るモータ１００は、第２付勢部材１６９を有し、ダイヤフラム収納室１６５の体積が所定の体積に維持される。これにより、ダイヤフラム保護板１７０が第２付勢部材１６９によって付勢されている分だけ、ダイヤフラム１８２が移動できるスペースが確保される。したがって、高濃度（高粘度）のプロピレングリコールを封入液１１４として使用していても、モータ１００を井戸に沈めて揚水の圧力を受けたとき、ダイヤフラム１８２がダイヤフラム収納室１６５の体積が小さくなる方向に移動することができ、図７に示したようなダイヤフラム１８２の噛み込みを防止することができる。

【0044】

以上、本発明の実施形態について説明したが、上述した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲及び明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、又は省略が可能である。

【符号の説明】

【0045】

１００…モータ
１０１…ケーシング
１０４…ステータ
１０６…ステータコイル
１０６ａ…導体
１０６ｂ…エナメル層
１０６ｃ…絶縁体層
１０７…ロータ
１１０…出力軸
１１４…封入液
１６５…ダイヤフラム収納室
１６６…外部連通室
１６７…連通孔
１６８…第１付勢部材
１６９…第２付勢部材
１７１…端面
１８２…ダイヤフラム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】