(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
その内面側に流体が充満する圧力容器に設けられた挿通孔と、その一部を前記挿通孔から前記圧力容器の内面側に挿通する回転体との間隙を密封するシール構造であって、
前記挿通孔から挿通された前記回転体と前記挿通孔との間隙に設けられ、前記回転体と前記圧力容器との間隙を密封する密封シールと、
前記密封シールに隣接して前記挿入孔に設けられた第１封止環、前記回転体の回転に伴って回転可能に前記回転体に設けられ、その側面に前記第１封止環の側面と摺動する舌片を有する第２封止環、前記第１封止環の側面と前記舌片と前記回転体の外面とにより形成された円環状の空間部、及び、前記空間部に充填されたグリス、を具備する封止シールと、を備え、
前記密封シール及び前記封止シールは、前記挿通孔であって、前記圧力容器の内面側及び外面側にそれぞれ位置し、
前記圧力容器の外面側は、外気に曝されることを特徴とするシール構造。
【請求項２】
前記密封シールは、
前記挿通孔から挿通された前記回転体に設けられ、前記回転体の回転に伴って回転可能な回転環と、
前記圧力容器の挿通孔、且つ、前記圧力容器の内面側に前記第１封止環に隣接して設けられ、前記回転環と摺動可能な固定環と、
前記回転環を前記固定環に所定のばね力で押圧するスプリングと、を具備し、
前記回転環の回転時に前記固定環と前記回転環とが摺動することで、前記固定環及び前記回転環の間隙をシールするメカニカルシールであることを特徴とする請求項１に記載のシール構造。
【請求項３】
固定子及び回転子を有するモータと、
このモータの回転子にその一部が固定された回転軸と、
この回転軸の他部に固定されたインペラ、このインペラを収納するポンプケーシング、及び、このポンプケーシングに設けられ、前記回転軸を挿通させる挿通孔を有し、前記回転子の回転により、前記回転軸を介して前記インペラが駆動されるポンプと、
前記挿通孔とこの挿通孔から挿通された前記回転軸との間隙に設けられ、前記回転軸と前記ポンプケーシングとの間隙を密封する密封シールと、
前記密封シールに隣接して前記挿入孔に設けられた第１封止環、前記回転軸の回転に伴って回転可能に前記回転軸に設けられ、その側面に前記第１封止環の側面と摺動する舌片を有する第２封止環、前記第１封止環の側面と前記舌片と前記回転軸の外面とにより形成された円環状の空間部、及び、前記空間部に充填されたグリス、を具備する封止シールと、を備え、
前記密封シール及び前記封止シールは、前記挿通孔であって、前記ポンプケーシングの内面側及び外面側にそれぞれ位置し、
前記ポンプケーシングの外面側は、外気に曝されることを特徴とする給水ポンプ。
【請求項４】
前記密封シールは、
前記挿通孔から挿通された前記回転軸に設けられ、この回転軸の回転に伴って回転可能な回転環と、
前記挿通孔であって、前記ポンプケーシングの内面側に設けられ、前記回転環と摺動可能な固定環と、
前記回転環を前記固定環に所定のばね力で押圧するスプリングと、を具備し、
前記回転環の回転時に前記固定環と前記回転環とが摺動することにより、前記回転環と前記固定環との間隙を密封するメカニカルシールであることを特徴とする請求項３に記載の給水ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、漏水を防止するシール構造及びこのシール構造を有する給水ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、建造物等に水を給水する装置として、モータとポンプを有し、モータの回転軸を、ポンプのインペラに接続することで、モータを運転することでポンプを駆動し、インペラによって水を増圧給水する給水ポンプが知られている。
【０００３】
このような給水ポンプには、回転軸とポンプケーシングとの間隙からの漏水を防止するために、密封シールとしてメカニカルシール等が用いられているものがある（例えば、特許文献１参照）。また、エンジンの冷却水を供給する循環ポンプに持ちられる給水ポンプとして、ポンプとドレン室と間にメカニカルシールを設け、ドレン室と出力軸の軸受との間に、回転軸と摺動可能、且つ、流体を密封するオイルシールが設けられたものも知られている（例えば、特許文献２参照）。このような給水ポンプによれば、軸受へ水の浸入をオイルシールにより防止することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第９９／３００３９号パンフレット
【特許文献２】実開昭６３−３２３９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した給水ポンプでは、以下の問題があった。即ち、メカニカルシール等の密封シールを用いた給水ポンプでは、長期間の使用停止によってメカニカルシールに接触した水が蒸発等すると、水に含有されるカルシウムや塩素等の含有物が析出した析出物がメカニカルシールに固着する虞がある。このような析出物は、メカニカルシールの回転の阻害や、回転による析出物の摺動により摺動面の劣化等の虞がある。また、析出物の付着状態によっては、メカニカルシールの固着となる虞もある。これにより、メカニカルシールのシール機能の低下となる虞がある。
【０００６】
そこで本発明は、密封シールのシール機能の低下を防止可能なシール構造、及び、給水ポンプを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決し目的を達成するために、本発明のシール構造及び給水ポンプは、次のように構成されている。
【０００８】
本発明の一態様として、その内面側に流体が充満する圧力容器に設けられた挿通孔と、その一部を前記挿通孔から前記圧力容器の内面側に挿通する回転体との間隙を密封するシール構造であって、前記挿通孔から挿通された前記回転体と前記挿通孔との間隙に設けられ、前記回転体と前記圧力容器との間隙を密封する密封シールと、前記密封シールに隣接して前記挿入孔に設けられた第１封止環、前記回転体の回転に伴って回転可能に前記回転体に設けられ、その側面に前記第１封止環の側面と摺動する舌片を有する第２封止環、前記第１封止環の側面と前記舌片と前記回転体の外面とにより形成された円環状の空間部、及び、前記空間部に充填されたグリス、を具備する封止シールと、を備え、前記密封シール及び前記封止シールは、前記挿通孔であって、前記圧力容器の内面側及び外面側にそれぞれ位置し、前記圧力容器の外面側は、外気に曝されることを特徴とするシール構造が提供される。
【０００９】
本発明の一態様として、固定子及び回転子を有するモータと、このモータの回転子にその一部が固定された回転軸と、この回転軸の他部に固定されたインペラ、このインペラを収納するポンプケーシング、及び、このポンプケーシングに設けられ、前記回転軸を挿通させる挿通孔を有し、前記回転子の回転により、前記回転軸を介して前記インペラが駆動されるポンプと、前記挿通孔とこの挿通孔から挿通された前記回転軸との間隙に設けられ、前記回転軸と前記ポンプケーシングとの間隙を密封する密封シールと、前記密封シールに隣接して前記挿入孔に設けられた第１封止環、前記回転軸の回転に伴って回転可能に前記回転軸に設けられ、その側面に前記第１封止環の側面と摺動する舌片を有する第２封止環、前記第１封止環の側面と前記舌片と前記回転軸の外面とにより形成された円環状の空間部、及び、前記空間部に充填されたグリス、を具備する封止シールと、を備え、前記密封シール及び前記封止シールは、前記挿通孔であって、前記ポンプケーシングの内面側及び外面側にそれぞれ位置し、前記ポンプケーシングの外面側は、外気に曝されることを特徴とする給水ポンプが提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、メカニカルシール等の密封シールの固着を確実に防止することが可能となり、メカニカルシールのシール機能の低下を防止するとともに、メンテナンス性を向上することが可能なシール構造及び給水ポンプを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施の形態に係るシール構造を用いた給水ポンプの構成を示す断面図。
【図２】同シール構造の構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施の形態に係るシール構造２２を用いた給水ポンプ１を図１及び図２を用いて説明する。
【００１３】
図１は本発明の一実施の形態に係るシール構造２２を用いた給水ポンプ１の構成を示す断面図、図２は同シール構造２２の構成を拡大して示す断面図である。なお、図１、２中、Ｂはボルトを、Ｅは設置床面を、Ｆは水の流路を、Ｐはパッキンを、Ｎはナットをそれぞれ示している。
【００１４】
図１に示すように、給水ポンプ１は、ベース１０と、ベース１０に固定されたポンプ１１と、ポンプ１１に接続されたモータ１２と、モータ１２の回転をポンプ１１に伝達可能に設けられた回転軸（回転体）１３と、を備えている。ベース１０は、設置床面Ｅに設置可能に形成されている。また、ベース１０は、ポンプ１１をボルト等で固定可能に形成されている。
【００１５】
ポンプ１１は、ポンプケーシング（圧力容器）２０と、ポンプケーシング２０内に設けられたインペラ２１と、その一部がポンプケーシング２０内に位置し、インペラ２１と接続された回転軸１３と、を備えている。また、ポンプ１１は、ポンプケーシング２０と回転軸１３との間隙を密封することで、ポンプケーシング２０と回転軸１３との間隙からポンプケーシング２０内に充満する水が漏洩することを防止するシール構造２２を備えている。
【００１６】
ポンプケーシング２０は、例えば、その外面に凹部２４ａを有する第１ケース２４と、その外面に凹部２４ａと対向する凹部２５ａを有し、第１ケース２４にパッキンＰを介装してボルトＢ等により固定される第２ケース２５と、を備えている。ポンプケーシング２０は、これら凹部２４ａ，２５ａが互いに対向するように第１ケース２４と第２ケース２５が組み合わされることで形成される。また、ポンプケーシング２０は、呼水孔２７ａ及び逆止弁２７ｂが設けられた吸込口２７と、吐出口２８と、ドレン口２９と、を備えている。
【００１７】
第１ケース２４は、吸込口２７と、吐出口２８と、ドレン口２９と、が設けられている。第１ケース２４は、吸込口２７から凹部２４ａまでの流路が形成されているとともに、凹部２４ａから吐出口２８及びドレン口２９までの流路が形成されている。なお、これら流路は、凹部２４ａを介して連続して形成されている。
【００１８】
第２ケース２５は、回転軸１３が挿通される挿通孔３０を有している。なお、この挿通孔３０は、２つの異なる内径を有する段状に形成されている。挿通孔３０は、第１ケース２４側（ポンプケーシング２０の内面側）に位置する内径３０ａが、モータ１２側（ポンプケーシング２０の外面側）に位置する内径３０ｂよりも大径に形成されている。これら挿通孔３０の内径は、何れも、回転軸１３の外面と所定の距離離間する径に形成されている。
【００１９】
第１ケース２４及び第２ケース２５は、凹部２４ａ，２５ａが互いに対向して固定されることで、凹部２４ａ，２５ａの組み合わせにより形成された空間、即ちポンプ室３２が形成される。
【００２０】
詳しく説明すると、ポンプ室３２は、第１ケース２４と第２ケース２５とが互いに対向することで、各凹部２４ａ，２５ａの組み合わせにより形成される空間であって、インペラ２１が収納可能に形成されている。ポンプ室３２は、第１ケース２４の吸込口２７から凹部２４ａまでの流路と連続している。また、ポンプ室３２は、凹部２４ａから吐出口２８及びドレン口２９までの流路連続している。即ち、ポンプケーシング２０内には、ポンプ室３２が形成されることにより、吸込口２７からポンプ室３２を介して、吐出口２８及びドレン口２９まで連続する流路Ｆが形成されている。
【００２１】
インペラ２１は、吸込み側に位置し、ポンプ室３２内の凹部２４ａの壁面に固定される第１シュラウド３５と、回転軸１３に固定されるとともに、複数の羽根３６を有する第２シュラウド３７と、を備えている。
【００２２】
第１シュラウド３５は、その中心が開口することで、この開口により吸込口２７とポンプ室３２との間の流路Ｆの一を成し、第２シュラウド３７の中央側への流路を形成可能に形成されている。第２シュラウド３７は、キー等によって回転軸１３に回転方向に規制されており、回転軸１３の回転に伴って回転可能に固定されている。また、第２シュラウド３７は、ナットＮ等により、回転軸１３の軸心方向への脱離を防止可能に、回転軸１３に固定されている。なお、第２シュラウド３７と第２ケース２５との間には、シール構造２２の一部が設けられている。
【００２３】
モータ１２は、モータケーシング４０と、モータケーシング４０内にその一部が配置された回転軸１３と、モータケーシング４０内に設けられた固定子４１と、この固定子４１と隣接して設けられ、回転軸１３に固定された回転子４２と、を備えている。モータ１２は、モータケーシング４０の外部に設けられ、供給電源等の外部電源に接続されるとともに、固定子４１に接続された制御部４３を備えている。また、モータ１２は、モータケーシング４０内に固定されるとともに、回転軸１３を回転可能に支持（軸支）する２つの軸受４４が設けられている。
【００２４】
モータケーシング４０は、複数のケースが組み合わさることで形成されている。固定子４１は、モータケーシング４０内に固定されている。また、固定子４１は、制御部４３に電気的に接続されている。即ち、固定子４１は、制御部４３から供給される電力によって、回転子４２を回転可能に形成されている。
【００２５】
回転軸１３は、一端側がポンプ１１内に配置されるとともに、他端側がモータ１２内に配置されている。回転軸１３は、その一部に、シール構造２２の一部を固定可能な固定部４７が形成されている。
【００２６】
固定部４７は、回転軸１３の異なる外径の段差により形成されている。固定部４７は、シール構造２２の一部を挿入する挿入側を小径部４７ａと、シール構造２２の一部をその側面で当接することで支持する大径部４７ｂとにより構成されている。
【００２７】
また、回転軸１３は、モータ１２との間に設けられる２つの軸受４４を嵌合し、固定可能に形成されている。なお、回転軸１３は、シール構造２２の一部を固定させる固定部４７だけでなく、各構成品を設けるために、その外径が各位置によって異なる径に形成されているが、その詳細は省略する。
【００２８】
回転軸１３は、ポンプ１１側に設けられた軸受４４とポンプケーシング２０との間に設けられ、モータケーシング４０と回転軸１３との間隙への水の浸入を防止する鍔部４８を備えている。この鍔部４８は、少なくともモータケーシング４０と回転軸１３との間隙を覆う円環薄板状に形成されている。即ち、モータケーシング４０と回転軸１３との間隙は、鍔部４８によって回転軸１３の軸心方向が覆われている。このような鍔部４８は、回転軸１３の軸心方向に飛散する水がモータケーシング４０と回転軸１３との間隙へ浸入することを防止可能な形状であれば、その形状は特に限定されない。
【００２９】
制御部４３は、外部電源と接続可能に形成されるとともに、固定子４１に電力を供給可能に形成されている。また、例えば制御部４３は、固定子４１に供給する電力を可変可能に形成されており、回転軸１３の回転数を可変可能な所謂インバータの機能を有していてもよい。
【００３０】
２つの軸受４４は、一方が、モータケーシング４０のポンプ１１側、他方がモータケーシング４０内に位置する回転軸１３の端部側に設けられている。
【００３１】
シール構造２２は、ポンプ室３２内の水の漏洩を防止可能、且つ、動的な密封シール、例えばメカニカルシール５１と、このメカニカルシール５１と隣接して設けられた封止シール５２と、を備えている。
【００３２】
具体的に説明すると、図２に示すように、シール構造２２は、回転軸１３に固定される回転環５４と、ポンプケーシング２０に固定され、回転環５４と摺動可能な固定環５５と、ポンプケーシング２０のモータ１２側に固定される封止環５６と、を備えている。なお、シール構造２２は、ポンプ１１側からモータ１２側にかけて、回転環５４、固定環５５及び封止環５６の順に設けられている。
【００３３】
なお、メカニカルシール５１は、これら回転環５４と固定環５５と、により構成されている。また、封止シール５２は、封止環５６と、封止環５６に設けられたグリスと、により構成されている。
【００３４】
回転環５４は、回転軸１３に嵌合（固定）された第１回転環６０と、この第１回転環６０に設けられ、固定環５５と摺動する第２回転環６１と、第２回転環６１を押圧するスプリング６２と、を備えている。
【００３５】
第１回転環６０は、大小異なる２つの径を有する筒状に形成されている。第１回転環６０は、その内周の一部が回転軸１３と嵌合する小内径部６０ａと、その内周の他部が第２回転環６１を嵌合可能に形成された大内径部６０ｂと、を有している。小内径部６０ａは、その内周面と回転軸１３の外周面との間隙をシール（密封）可能に、回転軸１３が嵌合される。これにより、第１回転環６０は、回転軸１３の回転に伴って回転する。
【００３６】
第１回転環６０は、その大内径部６０ｂに第２回転環６１が嵌合可能に形成されている。また、第１回転環６０は、スプリング６２の座部を有している。
【００３７】
第２回転環６１は、その外径が第１回転環６０の大内径部６０ｂに嵌合可能に形成されるとともに、その内径が回転軸１３の外径よりも大径に形成されている。第２回転環６１は、摺動面６１ａを有する突起部６１ｂを有している。なお、第１回転環６０及び第２回転環６１は、これらの間隙が第１回転環６０の大内径部６０ｂに第２回転環６１が嵌合することで、シール可能に形成されている。
【００３８】
摺動面６１ａは、固定環５５と摺動可能に形成されている。突起部６１ｂの断面形状は、摺動抵抗が低減可能な形状、例えば、摺動面６１ａの幅が突起部６１ｂの付け根の幅よりも狭くなる先細形状に形成されている。
【００３９】
スプリング６２は所謂モノコイルスプリングであって、一方の端面がインペラ２１の第２シュラウド３７に、他方の端面が第１回転環６０の座面にそれぞれ当接して配置されている。スプリング６２は、第１回転環６０を押圧する、即ち、回転環５４をインペラ２１と離間する方向に所定のばね力で押圧することで、固定環５５に摺動面６１ａを所定の圧力で押圧可能に形成されている。
【００４０】
固定環５５は、ポンプケーシング２０の第２ケース２５に設けられた挿通孔３０の大径な内径３０ａ側に設けられている。即ち、固定環５５は、挿通孔３０のインペラ２１側（ポンプケーシング２０の内面側）に位置することとなる。固定環５５は、挿通孔３０に嵌合される第１固定環６５と、この第１固定環６５に嵌合され、第２回転環６１の摺動面６１ａと摺動する摺動面６６ａを有する第２固定環６６と、を備えている。
【００４１】
第１固定環６５は、挿入孔３０の内周面と、挿入孔３０に挿入されるその外周面との間隙をシール（密封）可能に挿入孔３０に嵌合されている。なお、第１固定環６５の内径は、第２固定環６６の内径よりも大径に形成されている。第２固定環６６の内径は、回転軸１３の外径よりも若干大きく形成されている。即ち、第２固定環６６は、回転軸１３と微小な間隙を有して離間している。また、第１固定環６５及び第２固定環６６は、これらの間隙が、第１固定環６５及び第２固定環６６の嵌合によりシール可能に形成されている。
【００４２】
封止環５６は、第２ケース２５に設けられた挿通孔３０の小径の内径３０ｂ及び回転軸１３に設けられている。即ち、封止環５６は、挿通孔３０のモータ１２側に設けられることで、第２ケース２５の外部に露出している。
【００４３】
封止環５６は、挿通孔３０の小径側の内径３０ｂに設けられた第１封止環６８と、この第１封止環６８の端面と当接する第２封止環６９と、この第２封止環６９を支持する第３封止環７０と、を備えている。また、封止環５６は、グリスが充填される空間部７１を有している。
【００４４】
第１封止環６８は、所謂ブッシュであって、第２ケース２５の内径３０ｂに嵌合される。これにより、第１封止環６８は、第２ケース２５に固定されることとなる。また、第１封止環６８は、その内径が回転軸１３と微小な間隙を有して離間する径に形成されている。
【００４５】
第１封止環６８は、第２封止環６９と当接する端面が第２封止環６９と摺動可能に形成されている。また、第１封止環６８は、第２ケース２５に嵌合することで、第１封止環６８と第２ケース２５との間隙（嵌合部）を密封可能な精度で形成されている。なお、第２ケース２５と第１封止環６８との間に、Ｏリング等の密封シールを介しても良い。
【００４６】
また、例えば、このような第１封止環６８は、ＣＡＣ（Ｃｏｐｐｅｒ  Ａｌｌｏｙ  Ｃａｓｔｉｎｇｓ）等の材料により形成されている。なお、第１封止環６８は、第１固定環６５に隣接して、ポンプケーシング２０の外面側に位置する挿通孔３０の内径３０ｂに嵌合されている。
【００４７】
第２封止環６９は、所謂動的シール部材であって、方形の断面を有する円環状に形成されるとともに、第１封止環６８と対向する端面に舌片６９ａを有している。第２封止環６９は、ニトリルゴム等の弾性を有し、摺動が可能な樹脂材料で形成されている。この第２封止環６９は、回転軸１３の小径部４７ａに嵌合することで、回転軸１３の回転に伴って回転可能に形成されている。また、第２封止環６９は、回転軸１３と当接する内周面によって、第２封止環６９と回転軸１３との間隙をシール可能に形成されている。
【００４８】
舌片６９ａは、第２封止環６９の端面の回転軸１３側から、第２封止環６９の外周側に向って所定の角度で突出する円環状に形成されている。この舌片６９ａは、その先端が第１封止環６８の側面に摺動可能に当接する。
【００４９】
第３封止環７０は、所謂スリーブであって、回転軸１３に嵌合されている。例えば、第３封止環７０は、回転軸１３の小径部４７ａに嵌入されるとともに、その一方の端面が第２封止環６９と当接し、他方の端面が回転軸１３の大径部４７ｂの側面と当接する。このように、第３封止環７０は、その軸心方向の長さ等を調整することで、第２封止環６９の位置決めが可能に形成されている。
【００５０】
空間部７１は、互いに対向する第１封止環６８の端面、舌片６９ａ及び回転軸１３の外周面によって、その断面形状が略三角形の円環状に形成されている。グリスは、この空間部７１に充填されている。グリスは、例えば、第２封止環６９が回転しても、飛散しない程度の粘度を有している。例えば、このようなグリスは、給水ポンプ１を飲料水等の生活用水に用いる場合に、万が一水に混入しても人体に悪影響のないものを用いる。このように、グリスの種類は、給水ポンプ１の用途等に応じて適宜設定可能である。
【００５１】
このように構成された給水ポンプ１によれば、給水ポンプ１により水を増圧給水するために、先ず、制御部４３からモータ１２へ電力を供給する。この供給された電力により、固定子４１は、回転子４２を回転させる。回転子４２の回転に伴って、回転軸１３が回転する。
【００５２】
ポンプ１１のポンプ室３２に配置されたインペラ２１は、回転軸１３の回転に伴って回転する。即ち、モータ１２が運転されることによって、ポンプ１１が駆動されることとなる。ポンプ１１の駆動によってインペラ２１が回転し、インペラ２１の第１シュラウド３５の中心側から水が吸い込まれるとともに、インペラ２１の回転によって羽根３６で吸い込まれた水が増圧される。この増圧された水は、インペラ２１の側面からポンプケーシング２０内を介して吐出口２８から給水ポンプ１の二次側へ吐出される。
【００５３】
このような給水ポンプ１の駆動時において、ポンプ室３２内には、増圧された水の水圧が印加される。このときの、回転軸１３と第２ケース２５との間隙の水の漏洩は、シール構造２２によって防止されることとなる。
【００５４】
具体的に説明すると、ポンプ１１の駆動時において、シール構造２２は、回転軸１３の回転に伴って回転環５４が回転しており、固定環５５が第２ケース２５に固定されている。このため、第２回転環６１の突起部６１ｂの摺動面６１ａと第２固定環６６の摺動面６６ａとが摺動する。
【００５５】
第２回転環６１は、スプリング６２により所定のばね力で第２固定環６６側へ押圧されている。第２回転環６１が所定の力で第２固定環６６を押しながら互いの摺動面６１ａ，６６ａが摺動することで、シールされる。即ち、回転軸１３とポンプケーシング２０の挿入孔３０との間隙は、メカニカルシール５１によりシールされることとなり、ポンプ室３２内に充満する水を漏洩させることなく、ポンプ室３２を密封させる。
【００５６】
また、回転軸１３の回転に伴って、回転軸１３に固定された第２封止環６９が回転することで、第１封止環６８と第２封止環６９とが摺動する。このとき、第２封止環６９は、第３封止環７０によって位置決めされており、この第３封止環７０により舌片６９ａが所定の力で押圧されるため、つぶれ変形を成して第１封止環６８に当接している。
【００５７】
この状態で第２封止環６９が回転するため、第１封止環６８と第２封止環６９とが摺動するとともに、空間部７１にはグリスが充填されていることから、第１封止環６８と第２封止環６９でシールされるため、外気が第１封止環６８と回転軸１３との間隙から浸入しない。
【００５８】
即ち、メカニカルシール５１及び封止シール５２により、回転軸１３と第２ケース２５との間隙は密封されることとなる。このように、シール構造２２により、ポンプ室３２内の水が外部に漏洩することが防止されるとともに、外気がポンプ室３２内に侵入することがない。
【００５９】
次に、給水ポンプ１の停止時について説明する。給水ポンプ１の停止時には、回転軸１３も停止することとなる。このため、メカニカルシール５１は、スプリング６２による回転環５４の押圧により、回転環５４と固定環５５との当接によって、ポンプ室３２内の水が、第２ケース２５と回転軸１３との間隙から漏洩することを防止する。
【００６０】
このときのポンプ室３２内の水圧は、ポンプ１１の駆動停止により低下するため、スプリング６２によりメカニカルシール５１でシールが可能となる。なお、ポンプ室３２内の水は、停止するメカニカルシール５１の回転環５４及び固定環５５から漏洩したとしても、封止シール５２の第１封止環６８、第２封止環６９及びグリスにより、ポンプケーシング２０から外部へと水が漏洩することがない。即ち、ポンプ室３２内の水の外部への漏洩は、メカニカルシール５１及び封止シール５２によって防止される。
【００６１】
また、封止シール５２は、第１封止環６８、第２封止環６９及びグリスにより、外気はポンプ室３２内に浸入することがない。このため、ポンプ室３２内の水が外気に曝されることがない。特に、封止シール５２とメカニカルシール５１との間、及び／又は、ポンプ室３２とメカニカルシール５１との間にそれぞれ充満している水が外気に曝されることがない。このため、これらに位置する水の蒸発が防止されることとなる。
【００６２】
また、給水ポンプ１の使用によって、封止シール５２の第１封止環６８が摩耗し、封止シール５２のシール性が低下しても、第１封止環６８の交換、又は、第１封止環６８の摺動面の再加工を行えば良い。
【００６３】
たとえば、第１封止環６８の再加工による第１封止環６８の厚さの変化が発生した場合には、第３封止環７０を交換、又は、追加することで対応できる。即ち、スペーサである第３封止環７０を調整することで、第２封止環６９を第１封止環６８へ所定の圧力で押圧させることが可能となる。このため、封止シール５２のメンテナンス性が向上することとなり、維持コストを削減することが可能となる。
【００６４】
また、万が一、メカニカルシール５１及び封止シール５２の破損等によってシール機能の低下や喪失が発生した場合であっても、回転軸１３と第２ケース２５との間隙から漏水した水は、回転軸１３に設けられた鍔部４８により、モータ１２内に水が浸入することを防止する。即ち、鍔部４８は、モータケーシング４０と回転軸１３との間隙から、モータケーシング４０内に水が浸入することを防止する。このため、軸受４４が水に曝されることで、軸受４４の機能の低下を防止することが可能となる。
【００６５】
このように構成されたシール構造２２を用いた給水ポンプ１によれば、ポンプ１１の漏水を防止するメカニカルシール５１の周囲の水が外気に曝されることがない。このため、メカニカルシール５１の周囲の水の蒸発を防止することが可能となる。
【００６６】
特に、このようなメカニカルシール５１を用いた場合には、メカニカルシール５１の周囲の水が蒸発すると、水に含有されるミネラル等の含有物が析出される。この含有物が析出した析出物が、メカニカルシール５１に付着すると、メカニカルシール５１の回転環５４の回転を阻害する虞があるとともに、析出物により、摺動面６１ａ，６６ａの破損（裂傷）や摺動の阻害等により、シール性の低下を招く虞がある。
【００６７】
しかし、シール構造２２により、水の蒸発を防止することで、メカニカルシール５１のシール機能の低下を防止することが可能となる。このように、シール構造２２、特に、メカニカルシール５１のシール機能の維持が可能となり、メカニカルシール５１の信頼性の向上となり、ポンプ１１の信頼性の向上にもなる。
【００６８】
また、シール構造２２のシール機能の低下等により、回転軸１３と挿通孔３０との間隙から水が漏洩した場合であっても、鍔部４８は、回転軸１３の軸心方向の水を塞き止めるため、モータ１２内への水の浸入を防止することが可能となる。このように、鍔部４８により、軸受４４へ水が浸入することがない。また、同様に、モータケーシング４０内へ水が浸入することがない。鍔部４８は、モータ１２内への水の浸入を防止することで、モータ１２の機能の低下を防止するとともに、モータ１２の寿命の低下を防止可能となる。
【００６９】
さらに、封止シール５２は、第２封止環６９が、回転軸１３を摺動する軸シール等ではなく、第１封止環６８と摺動する構成としたことで、摺動により摺動する摩耗面は、第１封止環６８及び第２封止環６９の摺動部となる。これにより、回転軸１３が摺動により摩耗することがない。
【００７０】
即ち、摺動による摩耗は、封止シール５２の構成品となることから、給水ポンプ１の駆動によるシール機能の低下がある場合には、封止シール５２のいずれかを交換、又は、再加工すればよく、交換コストを低減することが可能となり、メンテナンス性が向上する。
【００７１】
また、回転軸１３に固定部４７を設け、封止シール５２の位置決めをすることで、他の構成を必要とせず、簡単な構成とすることが可能となり、部品点数の増大に伴う信頼性の低下を防止することが可能となる。
【００７２】
これらのように、給水ポンプ１の寿命及び信頼性の向上とすることが可能となる。
【００７３】
上述したように本実施の形態に係るシール構造２２を用いた給水ポンプ１によれば、メカニカルシール５１へ析出物が付着することを防止することが可能となり、メカニカルシール５１のシール機能の低下を防止することが可能となる。また、シール機能の低下を防止することが可能となり、メカニカルシール５１の寿命の向上となり、交換回数を低減することが可能となる。
【００７４】
また、封止シール５２は、第１封止環６８と第２封止環６９との摺動部の摩耗等によるシール機能の低下があっても、交換、又は、再加工すればよく、メンテナンス性が良い。さらに、万が一、シール構造２２のシール機能が停止しても、鍔部４８により、モータ１２内への水の浸入を防止することが可能となり、モータ１２の信頼性を向上することにもなる。これららのことから、給水ポンプ１は、高い信頼性を有し、長寿命とすることが可能となる。
【００７５】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上述した例では、メカニカルシール５１に用いるスプリング６２は、モノコイルスプリングを用いるとしたが、これに限定されない。即ち、メカニカルシール５１は、マルチスプリングとして、複数個のスプリングを円周上に均一に配置させル構造でもよい。また、メカニカルシール５１は、アンバランス形であってもバランス形であってもよい。但し、メカニカルシール５１は、回転環５４がポンプケーシング２０の内面側に位置する、所謂インサイト形が望ましい。
【００７６】
また、上述した例では、密封シールにメカニカルシール５１を用いるとしたが、例えば、他の回転摺動部のシールが可能な密封シールであっても良い。即ち、密封シールの周囲の水が外気に触れ、密封シールに析出物が析出することで、密封シールのシール性を低下させる虞がある場合であれば、封止シール５２を用いることで、他の密封シールを用いた場合であっても、メカニカルシール５１を用いた場合と同様にシール機能の低下を防止する効果を得ることが可能となる。
【００７７】
また、上述した例では、封止シール５２の封止環５６には、第３封止環７０を用いる構成としたが、これに限定されない。第３封止環７０は、第２封止環６９を第１封止環６８に対して、所定の押圧となる用に位置決めするものである。即ち、第２封止環６９を回転軸１３の固定部４７で位置決め可能であれば、第３封止環７０を用いなくてもよい。
【００７８】
例えば、給水ポンプ１の出荷時においては、第３封止環７０を設けない構成とする。給水ポンプ１の使用による第１封止環６８及び第２封止環６９の摺動による摺動面の摩耗によって、第２封止環６９が回転軸１３の固定部４７で位置決めが困難となった場合に、第３封止環７０を挿入してもよい。このような構成とすることで、第２封止環６９の位置決めが容易となり、メンテナンス性が向上する。
【００７９】
さらに、上述した例では、舌片６９ａを有する第２封止環６９を用いるとしたが、舌片６９ａの形状は、上述の形状に限定されない。例えば、第１封止環６８及び第２封止環６９の摺動面にグリスを充填する凹部を有する構成であってもよい。即ち、ポンプケーシング２０の外面側の外気を密封可能であって、グリスの充填量を所定、即ち、給水ポンプ１の使用の際に適切な量を充填可能、且つ、グリスの飛散を防止できる構成であればよい。
【００８０】
また、上述した例では第１封止環６８をポンプケーシング２０と別体とし、挿入孔３０に設ける構成としたが、これに限定されない。第１封止環６８は、第２封止環６９と摺動することで、第１封止環６８及び第２封止環６９の摺動面でシール可能であればよく、例えば、第１封止環６８をポンプケーシング２０と一体であってもよい。ただし、ポンプケーシング２０と第１封止環６８とが一体の場合には、ケーシングカバー２０の材質は、第２封止環６９との摺動性及びシール性が良い材質である必要がある。このほか、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。
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］  その内面側に流体が充満する圧力容器に設けられた挿通孔と、その一部を前記挿通孔から前記圧力容器の内面側に挿通する回転体との間隙を密封するシール構造であって、
前記挿通孔から挿通された前記回転体と前記挿通孔との間隙に設けられ、前記回転体と前記圧力容器との間隙を密封する密封シールと、
前記密封シールに隣接して前記挿入孔に設けられた第１封止環、前記回転体の回転に伴って回転可能に前記回転体に設けられ、その側面に前記第１封止環の側面と摺動する舌片を有する第２封止環、前記第１封止環の側面と前記舌片と前記回転体の外面とにより形成された円環状の空間部、及び、前記空間部に充填されたグリス、を具備する封止シールと、
を備えることを特徴とするシール構造。
［２］  前記密封シール及び前記封止シールは、前記挿通孔であって、前記圧力容器の内面側及び外面側にそれぞれ位置し、
前記圧力容器の外面側は、外気に曝されることを特徴とする［１］に記載のシール構造。
［３］  前記密封シールは、
前記挿通孔から挿通された前記回転体に設けられ、前記回転体の回転に伴って回転可能な回転環と、
前記圧力容器の挿通孔、且つ、前記圧力容器の内面側に前記第１封止環に隣接して設けられ、前記回転環と摺動可能な固定環と、
前記回転環を前記固定環に所定のばね力で押圧するスプリングと、を具備し、
前記回転環の回転時に前記固定環と前記回転環とが摺動することで、前記固定環及び前記回転環の間隙をシールするメカニカルシールであることを特徴とする［１］又は［２］に記載のシール構造。
［４］  固定子及び回転子を有するモータと、
このモータの回転子にその一部が固定された回転軸と、
この回転軸の他部に固定されたインペラ、このインペラを収納するポンプケーシング、及び、このポンプケーシングに設けられ、前記回転軸を挿通させる挿通孔を有し、前記回転子の回転により、前記回転軸を介して前記インペラが駆動されるポンプと、
前記挿通孔とこの挿通孔から挿通された前記回転軸との間隙に設けられ、前記回転軸と前記ポンプケーシングとの間隙を密封する密封シールと、
前記固定環に隣接して前記挿入孔に設けられた第１封止環、前記回転軸の回転に伴って回転可能に前記回転軸に設けられ、その側面に前記第１封止環の側面と摺動する舌片を有する第２封止環、前記第１封止環の側面と前記舌片と前記回転軸の外面とにより形成された円環状の空間部、及び、前記空間部に充填されたグリス、を具備する封止シールと、
を備えることを特徴とする給水ポンプ。
［５］  前記密封シール及び前記封止シールは、前記挿通孔であって、前記ポンプケーシングの内面側及び外面側にそれぞれ位置し、
前記ポンプケーシングの外面側は、外気に曝されることを特徴とする［４］に記載の給水ポンプ。
［６］  前記密封シールは、
前記挿通孔から挿通された前記回転軸に設けられ、この回転軸の回転に伴って回転可能な回転環と、
前記挿通孔であって、前記ポンプケーシングの内面側に設けられ、前記回転環と摺動可能な固定環と、
前記回転環を前記固定環に所定のばね力で押圧するスプリングと、を具備し、
前記回転環の回転時に前記固定環と前記回転環とが摺動することにより、前記回転環と前記固定環との間隙を密封するメカニカルシールであることを特徴とする［４］又は［５］に記載の給水ポンプ。
【符号の説明】
【００８１】
１…給水ポンプ、１０…ベース、１１…ポンプ、１２…モータ、１３…回転軸（回転体）、２０…ポンプケーシング（圧力容器）、２１…インペラ、２２…シール構造、２４…第１ケース、２４ａ…凹部、２５…第２ケース、２５ａ…凹部、２７ａ…呼水孔、２７ｂ…逆止弁、２７…吸込口、２８…吐出口、２９…ドレン口、３０…挿通孔、３２…ポンプ室、３５…第１シュラウド、３６…羽根、３７…第２シュラウド、４０…モータケーシング、４１…固定子、４２…回転子、４３…制御部、４４…軸受、４７…固定部、４７ａ…小径部、４７ｂ…大径部、４８…鍔部、５１…メカニカルシール（密封シール）、５２…封止シール、５４…回転環、５５…固定環、５６…封止環、６０…第１回転環、６０ａ…小内径部、６０ｂ…大内径部、６１…第２回転環、６１ａ…摺動面、６１ｂ…突起部、６２…スプリング、６５…第１固定環、６６…第２固定環、６６ａ…摺動面、６８…第１封止環、６９…第２封止環、６９ａ…舌片、７０…第３封止環、７１…空間部、Ｂ…ボルト、Ｅ…設置床面、Ｆ…流路、Ｐ…パッキン、Ｎ…ナット。
【図１】
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【図２】
0005448614.tif 000003