(57)【要約】【課題】  ポンプ本体の外部にポンプ用調圧装置を備えることにより、ポンプの一層の小型化を図ると共に、より簡単且つ正確に封入液の異常を検知できるようにする。【解決手段】  ポンプの外部に設置した可変容量型調圧室の内部を、ポンプ内部のメカニカルシール室又は油封式モータ室の内部と連通させることにより、封入液（Ｃ）を充填したメカニカルシール室又は油封式モータ室の内圧を調整する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプの外部に設置した可変容量型調圧室の内部を、ポンプ内部のメカニカルシール室又は油封式モータ室の内部と連通させることにより、封入液（Ｃ）を充填したメカニカルシール室又は油封式モータ室の内圧を調整する構成としたポンプ用調圧装置。
【請求項２】
ポンプ用調圧装置の可変容量型調圧室を、円筒状の伸縮自在なベローズ（２１ｆ）と、ベローズ（２１ｆ）上方開口を閉鎖する透明窓板（２１ｃ）を備えた上部蓋体（２１ａ）と、ベローズ（２１ｆ）の下方開口を閉鎖する下部蓋体（２１ｂ）とから成る可変容量型調圧室（２１）とし、当該可変容量型調圧室（２１）内の封入液（C）を介してベローズ（２１ｆ）を伸縮させ、当該ベローズ（２１ｆ）の伸縮量から封入液（C）の量やその品質の異常を検知する構成とした請求項１に記載のポンプ用調圧装置。
【請求項３】
可変容量型調圧室（２１）を囲繞する保護柵（１９）を設ける構成とした請求項1又は請求項２に記載のポンプ用調圧装置。
【請求項４】
可変容量型調圧室（２１）の上部蓋体（２１ａ）にガイドバー（２０）を立設し、当該ガイドバー（２０）を支持部材により上下移動可能に支持する構成とした請求項１又は請求項２に記載のポンプ用調圧装置。
【請求項５】
可変容量型調圧室（２１）を囲繞する保護柵（１９）の天井板（１９ｂ）にガイドバー（２０）を摺動可能に支持する構成とした請求項５に記載のポンプ用調圧装置。
【請求項６】
可変容量型調圧室（２１）の側部に、ベローズ（２１ｆ）の伸縮による可変容量型調圧室（２１）の上端部の位置変動から封入液（Ｃ）の異常を検知する異常確認用ケージ（２２）を配設する構成とした請求項１、請求項２、請求項３、請求項４又は請求項５に記載のポンプ用調圧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種ポンプの潤滑油を充填したメカニカルシール室や油封式モータ室の圧力を自動調整するポンプ用調圧装置の改良に係り、メカニカルシール室内等の潤滑油量の異常や油質の異常及び異常の程度を迅速且つ正確に把握することができると共に、構造の簡素化及び装置の大幅な小型化を可能としたポンプ用ベローズ型調圧装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ポンプのモータ駆動軸は、潤滑油を充填したメカニカルシール室に設けたメカニカルシールによって回転時の潤滑性及びシール性等が確保されている。そして、当該メカニカルシールがその機能を十分に果すためには、メカニカルシール室内に常に必要量の潤滑油が存在すると共に、当該潤滑油自体が所定の油質（品質）を保持するものでなければならない。
【０００３】
そのため、従前からポンプのメカニカルシール室には、メカニカルシール室内の潤滑油内圧を調整する機構として各種の所謂ポンプ用調圧装置が設けられており、ポンプの運転開始或いは運転停止によりメカニカルシール室内の潤滑油温度が変化して、これによって潤滑油の体積変化が生でもメカニカルシール室内の容積を適宜に変化させることにより、室内圧力を所定の圧力値に調整するようにしている。
【０００４】
図５は、水中ポンプのメカニカルシール室にポンプ用調圧装置を設けた一例を示すものであり、図５に於いて、１はポンプモータ、２はモータ駆動軸、３はメカニカルシール、４はインペラー、５はメカニカルシール室、６は環状膜体、７はモータ室、８はポンプケーシング、９は吸水口、１０は吐水口である（特開昭５５−１４９３８号）。
【０００５】
上記図５のポンプに於いては、ポンプモータ１の運転により、メカニカルシール室５内の潤滑油の温度が上昇してその体積が増加すると、環状膜体６が膨出することによりメカニカルシール室５の容積が増加する。
これにより、メカニカルシール室５内の圧力上昇が防止されると共に、メカニカルシール室５内の潤滑油がモータ室７側へ漏洩することが少なくなるようにしている。
【０００６】
しかし、上記図５のポンプ用調圧装置では、合成樹脂又は金属薄板製の環状膜体６を用いてメカニカルシール室５内の圧力（容積）調整を行う構成としているため、環状膜体６の耐用年数の点からその交換補修等に手数が掛かるうえ、容積の調整量を大きく選定することが難しいと云う問題がある。
【０００７】
そのため、図６に示すように、ポンプ本体のメカニカルシール室５内に合成ゴム製等の伸縮自在なオイルチャンバ１１を介設し、これによりメカニカルシール室５内の容積を変化させるようにした構造のポンプ用調圧装置が開発され、公開されている（特許第４５０３７２２号等）。
尚、図６に於いて、１１はオイルチャンバ、１２は渦巻室、１３は水路、１４はモータフレーム、１５は給油口、１６は給油プラグである。
【０００８】
当該図６の調圧装置に於いては、オイルチャンバ１１が合成ゴム等の伸縮性弾性材料で中空状に形成されており、ポンプの運転によりメカニカルシール３の潤滑及びモータ発熱を介して第１メカニカルシール室５ａ及び第２第１メカニカルシール室５ｂ内の潤滑油温度が上昇し、潤滑油体積が増加した場合でも、オイルチャンバ１１が圧縮されることにより、メカニカルシール室５ａ・５ｂの容積が増加し、メカニカルシール室５ａ・５ｂ内の圧力が調整されることになる。
【０００９】
また、逆に、ポンプの停止によりオイル温度が低下してその体積が減少すると、オイルチャンバ１１が膨張して両メカニカルシール室５ａ・５ｂの容積が減少する。
【００１０】
その結果、両メカニカルシール室５ａ・５ｂ内の潤滑油レベルは、ポンプモータ１の運転停止と関係なしに常に一定のレベル位置に保持されることになり、ポンプの起動時に潤滑油レベルの低下に起因する潤滑不良が生じると云うようなことは皆無となる。
【００１１】
更に、オイルチャンバ１１内が渦巻室１２内の流体によって加圧されるため、両メカニカルシール室５ａ・５ｂと、渦巻室１２間の圧力差が少なくなり、流体がメカニカルオイル室５ａ・５ｂ内へ侵入し難くなる。
【００１２】
上記図５及び図６に示した従前のポンプ用調圧装置は、メカニカルシール室内の潤滑油レベルを常に所定位置に保持することにより、メカニカルシールの機能を長期に亘って十分に発揮させ得ると云う高い実質的効用を奏するものである。
【００１３】
しかし、従前のこの種ポンプ用調圧装置には、未だ解決すべき多くの問題が残されている。
先ず、第１の問題は、メカニカルシール室内の潤滑油の状態を外部から容易に判別できないと云う点である。即ち、メカニカルシール室内に調圧用のオイルチャンバ１１を設けたり、或いは、メカニカルシール室の壁面の一部に環状膜体６を用いることにより、メカニカルシール室の調圧機能を得る構成としている。そのために、外部からメカニカルシール室内の潤滑油の状態を容易に判別することが出来ず、潤滑油漏れや潤滑油内への流体の侵入等の異常を容易に判別することができないという問題がある。
【００１４】
第２の問題は、ポンプ用調圧装置の構造や機能上の問題である。即ち、図５のように、環状膜体６をメカニカルシール室を形成する壁面の構成材の一部とする場合には、メカニカルシール室の機械的な強度の点から、環状膜体６の面積、即ち膨張量や収縮量に限界があり、十分な調圧機能が得られないという難点がある。
【００１５】
また、図６のようにオイルチャンバ１１をメカニカルシール室内に配置する場合には、調圧機能を高めるためにはオイルチャンバ１１を大容量のものにする必要があり、結果としてメカニカルシール室の容積が大きくなって、ポンプ本体の小型化が図り難くなるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開昭５５−１４９３８号公報
【特許文献２】特許４５０３７２２号公報
【特許文献３】特許４５０３７２１号公報
【特許文献４】実開昭６４−３９４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、従前のこの種ポンプ用調圧装置に於ける上述の如き問題、即ち、外部から調圧の対象であるメカニカルシール室等の内部の潤滑油（封入液）の状態が容易に判別できないこと、及び、十分な調圧性能が得られないうえ、ポンプ本体の大型化を招くこと等の問題を解決し、構造が簡単で、しかも、メカニカルシール室等の内部の潤滑油（封入液）の状態を外部から容易に目視で正確に把握することができ、メカニカルシールの潤滑性等を長期に亘って安定して確保できるようにしたポンプ用調圧装置を提供することを発明の主な目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
請求項１の発明は、ポンプの外部に設置した可変容量型調圧室の内部を、ポンプ内部のメカニカルシール室又は油封式モータ室の内部と連通させることにより、封入液Ｃを充填したメカニカルシール室又は油封式モータ室の内圧を調整する構成としたことを発明の基本構成とするものである。
【００１９】
請求項２の発明は、請求項１の発明に於いて、ポンプ用調圧装置の可変容量型調圧室を、円筒状の伸縮自在なベローズ２１ｆと、ベローズ２１ｆの上方開口を閉鎖する透明窓板２１ｃを備えた上部蓋体２１ａと、ベローズ２１ｆの下方開口を閉鎖する下部蓋体２１ｂとから成る可変容量型調圧室２１とし、当該可変容量型調圧室２１内の封入液Cを介してベローズ２１ｆを伸縮させ、当該ベローズ２１ｆの伸縮量から封入液Cの量やその品質の異常を検知する構成としたものである。
【００２０】
請求項3の発明は、請求項１又は請求項２の発明に於いて、可変容量型調圧室２１を囲繞する保護柵１９を設ける構成としたものである。
【００２１】
請求項４の発明は、請求項１又は請求項２の発明に於いて、可変容量型調圧室２１の上部蓋体２１ａにガイドバー２０を立設し、当該ガイドバー２０を支持部材により上下移動可能に支持する構成としたものである。
【００２２】
請求項５の発明は、請求項４の発明に於いて、可変容量型調圧室２１を囲繞する保護柵１９の天井板１９ｂにガイドバー２０を摺動可能に支持する構成としたものである。
【００２３】
請求項６の発明は、請求項１、請求項２、請求項3、請求項４又は請求項５の発明に於いて、可変容量型調圧室２１の側部に、ベローズ２１ｆの伸縮による可変容量型調圧室２１の上端部の位置変動から封入液Ｃの異常を検知する異常確認用ケージ２２を配設する構成としたものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のベローズ型調圧装置Ａは、その要部を形成する可変容量型調圧室２１をベローズを主体として構成すると共に、可変容量型調圧室２１の上端に設けたガイドバー２０により、可変容量型調圧室２１の伸縮移動をガイドする構成としている。
そのため、封入液Cの体積の変化がベローズ21ｆの伸縮量の変化として規則正しく反映されることになり、封入液Cの量の異常検知やメカニカルシール室等の圧力を正確に調整することができる。
【００２５】
また、可変容量型調圧室２１の構成材の一部に透明窓板２１ｃを使用し、可変容量型調圧室２１の上方よりその内部を目視可能な構成としているため、可変容量型調圧室２１内の封入液Ｃの色彩や液量の変化や異物の混入等を目視で検知することができる。
【００２６】
更に、ポンプ用調圧装置Aをメカニカルシール室５等と独立して設ける構成としているため、調圧機能を備えたことによるポンプ本体の大型化を避けることができる上、ポンプ用調圧装置Ａの変換等も簡単に行なえると共に、従前の調圧機能を備えたメカニカルシール室５を使用する場合に比較してポンプ本体の寿命が大幅に延伸される。
【００２７】
加えて、ベローズ２１fを可変容量型調圧室２１の構成材とすることにより、封入油Ｃの膨張を容易に吸収することができると共に、空気溜りが不要となる。その結果、ポンプの姿勢の変化に影響されることなしにメカニカルシール３の潤滑を円滑に行うことができ、可搬式ポンプ等へも容易に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係るポンプ用調圧装置を設けたポンプの縦断面概要図である
【図２】本発明に係るポンプ用調圧装置の据付状態を示す斜面図である。
【図３】本発明に係るポンプ用調圧装置の構造を示す分解斜視図である。
【図４】本発明に係るポンプ用調圧装置による封入液の異常検出の一例を示す説明図である。
【図５】従前のポンプ用調圧装置を示す説明図である。
【図６】従前のポンプ用調圧装置の他の例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。尚、図１〜図４に於いて、前記図５及び図６と同じ部位、部材には、これと同じ参照番号を使用するものとする。
【００３０】
図１は、本発明のポンプ用調圧装置ＡをポンプＢに適用した場合を示すものであり、図１に於いて、Ａはポンプ用調圧装置、Ｂはポンプ、Ｃは封入液（潤滑油）、１はポンプモータ、２はモータ軸動軸、３はメカニカルシール、４はインペラー、５はメカニカルシール室、７はモータ室、８はポンプケーシング、９は吸水口、１３は水路、１４はモータフレーム、１７は支持架台、１８は連結管である。
尚、ポンプＢそのものは公知であるため、ここではその詳細な説明は省略する。
【００３１】
前記ポンプ用調圧装置Ａは、ポンプ本体の上部に設けた支持架台１７上に載置されており、ポンプ用調圧装置Ａとメカニカルシール室５間は連結管１８により気密に連通されている。即ち、ポンプ用調圧室Ａ内の封入液Ｃとメカニカルシール室内の封入液Ｃは連通されている。
尚、図1の実施形態では、連結管１８を用いてポンプ用調圧室Ａ内とメカニカルシール室５内を連通するようにしているが、ポンプ本体のケーシング内に連結管１８に変わる連通孔（図示省略）を形成し、この連通孔を通して封入液Ｃを連通させるようにしても良い。
【００３２】
また、ポンプ用調圧装置Ａの主要部を構成する可変容量型調圧室21は、後述するように円筒状のベローズ２１fを主体として形成されており、そして、当該可変容量型調圧室21は、図１に示す如く保護柵１９内に配設されている。
更に、可変容量型調圧室21の上面側には、ガイドバー２０が立設されており、その上方部は、保護柵１９の天井板１９ｂ等の支持体へ摺動自在に挿通されている。これにより、可変容量型調圧室２１のベローズ２１fの上下方向への伸縮移動が、円滑に行われることになる。
【００３３】
図２は、本発明に係る可変容量型調圧室２１の据付状態を示す斜面図であり、適宜の長さを有する複数本のパイプ材１９ａと天井板１９ｂと底板１９ｃとを組み合せることにより、円筒かご状の保護柵１９が形成されており、これがポンプ本体に固定した支持架台17上に支持固定されている。そして、当該保護柵１９内に、可変容量型調圧室２１が配設されており、その上面に立設したガイドバー２０の上方部が、保護柵１９の天井板１９ｂを挿通して、上・下動自在に支持されている。
【００３４】
図３は、図２に示した保護柵１９を備えたポンプ用調圧装置Ａの構造を示す分解斜視図であり、ポンプ用調圧装置Ａの要部を構成する可変容量型調圧室２１は、上部蓋体２１ａとフランジ状の下部蓋体２１ｂとの間に、上方より順に透明な窓板２１ｃ、パッキン２１ｄ、上部補強リング２１ｅ、ベローズ２１ｆ、下部補強リング２１ｅ及びパッキン２１ｄをボルトナット等により気密に挟圧固定することにより、円筒状の伸縮自在な気密構造に形成されており、ベローズ２１ｆの上端（可変容量型調圧室２１の上部蓋体２１ａ及び透明な窓板２１ｃ）が、上下方向（縦軸方向）に一定寸法だけ伸縮移動する。
尚、図３に於いて、２１ｇはエアー抜きプラグ、２０は上部蓋体２１ａに立設したガイドバーである。
【００３５】
また、保護柵１９は、天井板１９ｂと底板１９ｃとの間に複数のパイプ材１９ａを配設固定することにより円筒状のかご型に形成されており、その天井板１９ｂには、のぞき孔１９ｄが設けられている。
【００３６】
前記ベローズ２１ｆは、適宜の厚さの合成樹脂板材やのステンレス鋼製薄板材を用いて形成されており、その内容積はメカニカルシール室５等の内容積に応じて適宜の容量に選定される。
【００３７】
また、上記透明窓板２１ｃ等は、ポンプ用調圧装置Ａの上方より可変容量型調圧室２１内の状態を目視で確認できるようにするために設けられており、後述するように、封入液Ｃの変色や異物の混入等を外部から直接チェックすることができる。
【００３８】
表１は、本発明の実施例に係るポンプ用調圧装置の仕様を示すものである。
【表１】
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【００３９】
次に、本発明に係るポンプ用調圧装置Aの作動について説明する。
図１を参照して、先ず、支持架台１７上にポンプ用調圧装置Ａを設置し、保護柵１９の天井板１９ｂの挿通孔へ、可変容量型調圧室２１の上部蓋体２１ａに固定したガイドバー２０を挿通させ、可変容量型調圧室２１を形成するベローズ２１ｆを円滑に伸縮移動可能な状態にすると共に，連結管１８により調圧室２１とメカニカルシール室５間を連結する。
【００４０】
次に、可変容量型調圧室２１のエアー抜きプラグ２１ｇを開放し、可変容量型調圧室２１及びメカニカルシール室５（若しくは、可変容量型調圧室２１及び油封モータ室）内へ所定量の封入液Ｃを充填すると共に、封入液Ｃの充填後にエアー抜きプラグ２１ｇを閉鎖する。
これにより、メカニカルシール室５（若しくは、油封モータ室）内は封入液Ｃで完全に充填されることになり、メカニカルシール３の最上部まで完全に潤滑油Ｃが到達することになる。これにより、より良好な潤滑性が維持されることになる。尚、油封モータ室(図示省略)の場合には、封入液Ｃが油封モータ室の全域へ到達することになる。
【００４１】
また、封入液Ｃの膨張は、可変容量型調圧室２１のベローズ２１ｆの伸張により吸収されるため、メカニカルシール室５（若しくは、油封モータ室）に空気溜りを設ける必要はない。その結果、可搬式ポンプに於いて、ポンプ姿勢に変化が生じても、姿勢の変化に影響されることなくメカニカルシール３の潤滑性等が確保されることになる。
【００４２】
図４を参照して、ポンプＢのメカニカルシール室５（若しくは、油封モータ室）内の封入液（潤滑油）Ｃの液量や品質に異常が無い場合には、可変容量型調圧室２１の上端部（即ち、上部蓋体２１ａ）は、図４の（ａ）に示したように正常範囲Ｎ内に位置することになり、メカニカルシール室５等内は、予め設定された封入液Ｃの液量により決まる圧力に調整保持される。
【００４３】
また、メカニカルシール室５から封入液Ｃが漏洩したような場合には、可変容量型調圧室２１の上端部は、図４の（ｂ）に示す如く、下方の異常範囲Ｅ１内に位置することになる。
【００４４】
更に、メカニカルシール室５内へ水等が流入したような場合には、可変容量型調圧室２１の上端部は図４の（ｃ）に示す如く、上方の異常範囲Ｅ２内に位置することになる。
【００４５】
尚、本実施形態に於いては、異常検出用のケージを特別に設けることをせず、可変容量型調圧式２１の上端部の位置を目視で確認することにより、可変容量型調圧室２１内の封入液Ｃの異常の発生を検知するようにしているが、可変容量型調圧室２１の側部に、目視による異常確認用ケージ２２を設けたり、或いは、自動警報式の異常確認装置を設けてもよいことは勿論である。
【００４６】
また、封入油Ｃの変色や異物の混入、液面変動等の異常は、可変容量型調圧室２１の上方の透明窓板２１ｃを通して目視で確認することが可能であり、定期的に可変容量型調圧室２１の内部を目視検査することにより、封入液Ｃの液量や品質の異常、異物の混入による異常等を検出することが出来る。
【００４７】
上記図１に於いては、メカニカルシール室５内の封入液Ｃの異常検知について述べたが、モータ室内に封入液Ｃを充填するようにした油封モータを用いたポンプに対しても、本発明に係るポンプ用調圧装置Aを適用することができることは勿論である。この場合には、水深圧とモータ室内の調圧が可能となり、高水深圧下での水中モータの使用が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、あらゆるポンプのメカニカルシール室の調圧装置として使用できるだけでなく、油封型モータを用いた水中ポンプ等のモータ室の調圧装置にも適用できるものである。
【符号の説明】
【００４９】
Ａ  ポンプ用調圧装置
Ｂ  ポンプ
Ｃ  封入液（潤滑油）
Ｎ  正常範囲
Ｅ１  下方異常範囲
Ｅ２  上方異常範囲
１  ポンプモータ
２  モータ駆動軸
３  メカニカルシール
４  インペラー
５  メカニカルシール室
５ａ  第１メカニカルシール室（第１オイル室）
５ｂ  第２メカニカルシール室（第２オイル室）
６  環状膜体
７  モータ室
８  ポンプケーシング
９  吸水口
１０  吐水口
１１  オイルチャンバ
１２  渦巻室
１３  水路
１４  モータフレーム
１５  給油口
１６  給油口プラグ
１７  支持架台
１８  連結管
１９  保護柵
１９ａ  パイプ材
１９ｂ  天井板
１９ｃ  底板
１９ｄ  のぞき孔
２０    ガイドバー
２１    可変容量型調圧室
２１ａ  上部蓋体
２１ｂ  下部蓋体
２１ｃ  透明窓板
２１ｄ  パッキン
２１ｅ  補強リング
２１ｆ  ベローズ
２１ｇ  エアー抜きプラグ
２２    異常確認用ゲージ
【図１】
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【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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