(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータとインペラとを連結するモータ軸と、
前記モータ軸の外周に装着されるメカニカルシールと、
前記メカニカルシールのシール部分周辺に形成され、溶液を保持可能な溶液保持部と、
前記溶液保持部の外部に設けられ、前記溶液保持部に連通するとともにその内部に溶液を収容可能な、上部が開口する溶液収容部と、
前記溶液収容部の開口を閉塞するとともに、前記溶液収容部を開放する開放部を備える蓋部と、
前記溶液収容部と前記溶液保持部とを連通する通路と、
下方に設けられた、ポンプ排水構造であるドレン部と、
前記開放部及び前記ドレン部を接続する接続チューブと、
を備えることを特徴とするポンプ。
【請求項２】
外側から目視が可能に前記溶液収容部と前記溶液保持部とを連通する、透明な可撓材料で構成されたチューブを備え、
前記溶液収容部は、前記溶液保持部よりも上方に配置されることを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
【請求項３】
前記溶液収容部は、前記モータ軸を収容するケーシングの上面に取り付けられることを特徴とする、請求項２に記載のポンプ。
【請求項４】
前記メカニカルシールは、前記モータ軸の外周部分に配置される固定環と、前記モータ軸に外装され前記モータ軸と共に回転し前記固定環に対して摺動する回転環と、を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか記載のポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
ポンプにおいて、インペラを駆動するモータ軸に防水構造としてメカニカルシールを外装することが行われている（例えば、特許文献１参照）。このようなポンプでは、マイナス溶液での運転時に湿気などによりメカニカルシール近傍が氷結し、メカニカルシールの摺動部に隙間を発生させる不具合がある。この対策としてクエンチング方式が知られている。クエンチング方式として、メカニカルシールの周囲に溶液封入部を構成し、この溶液封入部に不凍液等の溶液を満たす方法が知られている。通常、溶液封入部としては構造上簡単な密閉構造が用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１６１２８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上述の技術では以下の問題がある。すなわち、溶液封入部が密閉構造であると、溶液封入部内部が大気圧以上となり、メカニカルシールの摺動面に析出物が堆積しやすい。このため、堆積した析出物によってメカニカルシールの摺動面に面あれが発生するなどの問題が発生し、装置寿命を縮める原因となる。
【０００５】
そこで、本発明は、単純な構成で長い装置寿命を確保することが可能なポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一形態に係るポンプは、モータとインペラとを連結するモータ軸と、前記モータ軸の外周に装着されるメカニカルシールと、前記メカニカルシールのシール部分周辺に形成され、溶液を保持可能な溶液保持部と、前記溶液保持部の外部に設けられ、前記溶液保持部に連通するとともにその内部に溶液を収容可能な、上部が開口する溶液収容部と、前記溶液収容部の開口を閉塞するとともに、前記溶液収容部を開放する開放部を備える蓋部と、前記溶液収容部と前記溶液保持部とを連通する通路と、ポンプ排水構造であるドレン部と、前記開放部及び前記ドレン部を接続する接続チューブと、を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の他の一形態に係るポンプは、外側から目視が可能に前記溶液収容部と前記溶液保持部とを連通する、透明な可撓材料で構成されたチューブを備え、前記溶液収容部は、前記溶液保持部よりも上方に配置されることを特徴とする。
【０００９】
本発明の他の一形態に係るポンプは、前記溶液収容部は、前記モータ軸を収容するケーシングの上面に取り付けられることを特徴とする。
【００１１】
本発明の他の一形態に係るポンプは、前記メカニカルシールは、前記モータ軸の外周部分に配置される固定環と、前記モータ軸に外装され前記モータ軸と共に回転し前記固定環に対して摺動する回転環と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るポンプによれば、単純な構成で長い装置寿命を確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態に係るポンプのメカニカルシール周辺部の構成を、一部切欠して示す側面図。
【図２】同ポンプのメカニカルシール周辺部の構成を一部切欠して示す図１のＡーＡ矢視図。
【図３】同ポンプのメカニカルシールの構成を示す説明図。
【図４】同ポンプのシールカバーの構成を示す平面図。
【図５】本発明の他の実施形態に係るポンプのメカニカルシール周辺部の構成を示す説明図。
【図６】本発明の他の実施形態に係るポンプのメカニカルシール周辺部の構成を一部切欠して示す図５のＢーＢ矢視図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態にかかるポンプ１について、図１乃至図４を参照して説明する。なお、各図において説明のため、適宜、構成を拡大、縮小または省略して概略的に示している。図中矢印Ｘ，Ｙ及びＺはそれぞれ互いに直交する３方向を示す。
【００１６】
図１は、本実施形態に係るポンプ１の一部を示す側面図であり、図２はポンプの内部構造を示す説明図である。図１及び図２において一部切欠して断面で示している。
【００１７】
図１及び図２に示すように、本実施形態にかかるポンプ１は、例えば渦巻きポンプであり、ケーシング１１内に水平方向に延びるモータ軸１２を備えている。ケーシング１１はケーシングカバー１３を有して構成されている。モータ軸１２は、その一端側１２ａに連結された図示しないモータから、ケーシングカバー１３を貫通して水平方向に延設され、他端側１２ｂに連結された図示しないインペラを回転駆動する。図２に示すように、ポンプ１の下方には排水構造としてのドレン部Ｄが設けられている。ケーシング１１の一端側には軸受箱１５が形成されている。
【００１８】
図３はメカニカルシール２１の断面図、図４はメカニカルシールカバー２５の平面図である。図３及び図４に示すように、モータ軸１２の外周部分には、防水構造としてのメカニカルシール２１が装着されている。メカニカルシール２１は、モータ軸１２に外装されモータ軸１２とともに回転する回転環２２と、モータ軸１２の外周部分に設けられケーシングカバー１３側に固定された固定環２３と、回転環２２を固定環２３に向けて軸心方向に押圧付勢するスプリング２４と、一端部に配されるメカニカルシールカバー２５と、オイルシール２５ｄと、他端部及び側部を覆うカバー部材２６と、を備えている。
【００１９】
固定環２３は例えばケーシングカバー１３の背面の貫通孔近傍の凹部に嵌めこまれ、スプリング２４及び回転環２２はモータ軸１２に巻装され、回転環２２が固定環２３に軸方向において対向配置されている。モータ軸１２の回転に伴い、ケーシングカバー１３側に固定された固定環２３と、モータ軸１２側に固定された回転環２２との対向面が摺動するようになっている。この摺動面（対向面）２９をシール部分として、モータ軸１２を回転可能としつつインペラ室の圧力流体が漏れないように封止される。
【００２０】
メカニカルシールカバー２５は、メカニカルシール２１の軸方向一端部においてモータ軸１２の外周に配置されている。メカニカルシールカバー２５は、軸方向一端側の第１端壁２５ａと、他端側の第２端壁２５ｂと、これらの間においてモータ軸１２の周りを囲むように配された筒壁２５ｃと、を一体に有している。第２端壁２５ｂがメカニカルシール２５の軸方向一端部を閉塞するように配置されている。さらに、メカニカルシールカバー２５の第１端壁２５ａに隣接してモータ軸１２の周りにオイルシール２５ｄが装着されている。メカニカルシールカバー２５（シールカバー）及びオイルシール２５ｄにより、シール部分である摺動面２９の周辺において、軸心側（内側）に溶液を封入可能な空間である溶液封入部２７（溶液保持部）が形成されている。溶液封入部２７はメカニカルシール２１の劣化を防止する不凍液２８で満たされている。この構造によってメカニカルシール２１の回転環２２と固定環２３との摺動面２９の周囲を不凍液２８で満たし、メカニカルシール２１の凍結や劣化を防止する。
【００２１】
図１及び図２に示すように、ケーシング１１には不凍液２８を収容する供給カップ３１が設置されている。供給カップ３１は、ケーシング１１の上面に載置され、例えばボルト３２によって、ケーシング１１に直接固定されている。供給カップ３１は上方が開口する有底円筒状であって内部に溶液を収容可能な収容部３３（溶液収容部）と、収容部３３上部の開口を塞ぐ蓋部３４とを備えて構成される。
【００２２】
収容部３３の内部と溶液封入部２７の内部とは通路を構成する透明チューブ３５によって連通している。すなわち、図２に示すように、供給カップ３１及びメカニカルシールカバー２５の側部にはそれぞれ貫通孔３１ａ、２５ｅが形成され、これら貫通孔３１ａ，２５ｅに継手３５ａ，３５ｂを介して透明チューブ３５の両端がそれぞれ接続されている。この透明チューブ３５内に形成される通路を通って、上方の供給カップ３１から必要な量の不凍液２８が下方の溶液封入部２７に供給される。
【００２３】
蓋部３４には開口部３４ａ（開放部）が貫通して形成され、この開口部３４ａには接続管３６が連結されている。接続管３６は、上方に延びた後屈曲して側方に延び、上方からの異物の混入を防ぎ、かつ、大気に開放可能な構成になっている。接続管３６の先端には可撓性材料からなる接続チューブ３７が連結されている。この接続チューブ３７の先端はポンプ１の排水構造としてのドレン部Ｄに案内され、ドレン部Ｄの上方において大気圧に開放されている。この構成により、不凍液が接続管３６から漏れることがあっても、ドレンに案内されるため、不凍液の飛散が防止される。
【００２４】
上記のように構成されたポンプ１は、防水構造としてのメカニカルシール２１に、クエンチング構造として、不凍液２８を収容可能であるとともに大気に開放される供給カップ３１と、溶液封入部２７と供給カップ３１内部とを連通して供給カップ３１内の溶液を溶液封入部２７に供給する透明チューブ３５とを備えている。
【００２５】
このような構成において、モータ軸１２の回転によりメカニカルシール２１の摺動面２９には、析出物が発生する場合がある。このとき、摺動面２９付近に設けられた溶液封入部２７は密閉構造でなく、外部において大気圧へ開放されていることにより、析出物が摺動面２９に留まることなく、溶液封入部２７内において摺動面２９から離れた他の部位へ移動するようになっている。
【００２６】
本実施形態によれば以下のような効果が得られる。すなわち、溶液封入部２７を密閉構造とせずに、大気に連通して開放する構造としたことにより、析出物が摺動面２９に堆積せず、摺動面２９から他の部位へ移動することが許容される。すなわち、大気圧に連通する溶液封入部２７内において析出物が摺動面２９よりも外側の圧が弱い方に移動するため、析出物がメカニカルシール２１の摺動面２９に残存するのを防止できる。
【００２７】
この結果、メカニカルシール２１の摺動面２９に面あれが生じることを防止し、メカニカルシール２１の性能を維持し、漏れ等を防止することができ、メカニカルシール２１の寿命を延ばすことが可能となる。
【００２８】
例えば溶液封入部２７を密閉構造とすると封入部の圧力が大気圧よりも高くなり析出物が移動せずに摺動面２９に留まり堆積するため、メカニカルシール２１の摺動面２９に面あれ等が発生し、摺動面２９に隙間が生じ、メカニカルシール２１の性能が低下し、漏れ等の原因となり得る。これに対し、本実施形態に係るポンプ１では、上記のように堆積を防止することにより、メカニカルシール２１の性能低下を防止し、長寿命化を図ることが可能となる。
【００２９】
また、不凍液２８の通路を透明チューブ３５で構成したことにより、外側からの目視により容易に溶液の残量が把握できる。したがって、封入液量の確認が容易となり点検作業の負担が低減できる。すなわち外側から視認できない場合には供給カップ３１を開けて内部を確認する必要があったが、この手間を省略することができる。言い換えれば通路を構成する透明なチューブがオイルゲージの代わりとして機能するのでオイルゲージが不要となり装置構成を単純化できる。
【００３０】
さらに、可撓性材料で通路を構成したことにより、金属配管等により通路を形成した場合に比べ、ポンプ１の形状や周辺部品の形状に応じて容易に変形させることが可能である。したがって、装置の設計変更に容易に適応できるので、汎用性が高い。例えば、ポンプのサイズが変化しても、透明チューブ３５の長さと、メカニカルシールカバー２５の径を変更するだけの簡単な変更で対応できる。
【００３１】
供給カップ３１の開放部の端部をドレン部Ｄに案内することによって、たとえ溶液が漏れることがあってもドレン部Ｄで受けることができ、液体が飛散することを防止できる。
【００３２】
さらに、ケーシング１１の上面のデッドスペースに供給カップ３１を設置したことにより、デッドスペースの有効利用が可能となり、ポンプ１の小型化を図れる。
【００３３】
なお、本発明は上記実施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。例えば、供給カップ３１をボルト３２によってケーシング１１に取り付ける構造を例示したが、これに限られるものではない。例えば図５に示すように支え４０を用いてケーシング１１に穴を開けて取り付ける構造としてもよいし、図６に示すように支え４０を用いて軸受箱１５に取り付ける構造としてもよい。
【００３４】
また、上記実施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、実施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よい。さらに、異なる実施形態にわた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］  モータとインペラとを連結するモータ軸と、
前記モータ軸の外周に装着されるメカニカルシールと、
前記メカニカルシールのシール部分周辺に形成され、溶液を保持可能な溶液保持部と、
前記溶液保持部の外部に設けられ、前記溶液保持部に連通するとともにその内部に溶液を収容可能な溶液収容部と、
前記溶液収容部と前記溶液保持部とを連通する通路と、
を備え、前記溶液収容部は開放されたことを特徴とするポンプ。
［２］  前記溶液収容部の開放部は、下方に設けられたドレン部に案内されることを特徴とする［１］記載のポンプ。
［３］  前記溶液収容部と前記溶液保持部とは、透明な可撓材料で構成されるチューブで連通されることを特徴とする［１］または［２］記載のポンプ。
［４］  前記溶液収容部は、前記モータ軸を収容するケーシングの上面に取り付けられ、前記溶液保持部よりも上方に配置されることを特徴とする、［１］乃至［３］のいずれか記載のポンプ。
［５］  モータとインペラとを連結するモータ軸と、
前記モータ軸の外周に装着されるメカニカルシールと、
前記モータ軸の周りに形成され溶液を保持可能な溶液保持部と、を備え、
前記溶液保持部は、その外部に連通し、外部にて開放されたことを特徴とするポンプ。
［６］  前記メカニカルシールは、前記モータ軸の外周部分に配置される固定環と、前記モータ軸に外装され前記モータ軸と共に回転し前記固定環に対して摺動する回転環と、を備えたことを特徴とする［１］乃至［５］のいずれか記載のポンプ。
［７］  軸の外周に装着されるメカニカルシールのクエンチング構造であって、
前記メカニカルシールのシール部分周辺に溶液を保持可能な溶液保持部を形成するシールカバーと、
前記溶液保持部の外部に設けられ、前記溶液保持部に連通するとともにその内部に溶液を収容可能な溶液収容部と、
前記溶液収容部と前記溶液保持部とを連通する通路と、
を備え、前記溶液収容部は開放されたことを特徴とするメカニカルシールのクエンチング構造。
【符号の説明】
【００３５】
１…ポンプ、１１…ケーシング、１２…モータ軸、１３…ケーシングカバー、
２１…メカニカルシール、２２…回転環、２３…固定環、２４…スプリング、
２５…メカニカルシールカバー（シールカバー）、２５ｄ…オイルシール、
２７…溶液封入部（溶液保持部）、２８…不凍液、２９…摺動面、
３１…供給カップ、３２…ボルト、３３…収容部（溶液収容部）、
３４ａ…開口部（開放部）、３５…透明チューブ、
３７…接続チューブ、Ｄ…ドレン部。
【図１】
0005555499.tif 000002
【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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