(57)【要約】【課題】空気の潤滑油への巻き込みを防止して、空気の密封機構への接触を防止する軸封装置を提供する。【解決手段】軸封装置１６は、主軸１２とハウジング１５に形成された穴３５，３６との間の隙間を密封可能な密封機構２０と、ハウジング１５の内面に固定可能な環状プレート２１とを備える。密封機構２０は、ハウジング１５の上部に配置される上側密封構造２５と、ハウジング１５の下部に配置される下側密封構造２６とを少なくとも含み、環状プレート２１は、潤滑油の液面の下方の位置において上側密封構造２５の半径方向外側に配置される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
潤滑油が貯留され、かつ主軸が貫通するハウジングの内部に配置される軸封装置であって、
前記主軸と前記ハウジングに形成された穴との間の隙間を密封可能な密封機構と、
前記ハウジングの内面に固定可能な環状プレートとを備え、
前記密封機構は、
前記ハウジングの上部に配置される上側密封構造と、
前記ハウジングの下部に配置される下側密封構造とを少なくとも含み、
前記環状プレートは、前記潤滑油の液面の下方の位置において前記上側密封構造の半径方向外側に配置されることを特徴とする軸封装置。
【請求項２】
前記密封機構の少なくとも一部を取り囲む環状カバーをさらに備え、
前記環状カバーは、前記環状プレートの下方に配置されることを特徴とする請求項１に記載の軸封装置。
【請求項３】
前記環状カバーには、前記潤滑油が通過可能な少なくとも１つの流路が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の軸封装置。
【請求項４】
前記上側密封構造は、
前記ハウジングに固定可能な固定環と、
前記主軸に装着可能な回転環とを備えており、
前記環状プレートは、前記固定環と前記回転環との接触箇所と同じ高さまたは該接触箇所の上方に配置されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の軸封装置。
【請求項５】
前記環状プレートの下面には、前記環状プレートの内周面から前記環状プレートの外周面に向かって延びる溝または突起が形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の軸封装置。
【請求項６】
前記環状プレートは、前記環状プレートの内周面から前記環状プレートの外周面に向かって下方に傾斜するテーパー面を有していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の軸封装置。
【請求項７】
羽根車と、
前記羽根車が固定された主軸と、
潤滑油が貯留され、かつ前記主軸が貫通するハウジングと、
前記ハウジングの内部に配置された軸封装置とを備え、
前記軸封装置は、
前記主軸と前記ハウジングに形成された穴との間の隙間を密封する密封機構と、
前記ハウジングの内面に固定された環状プレートとを備え、
前記密封機構は、
前記ハウジングの上部に配置される上側密封構造と、
前記ハウジングの下部に配置される下側密封構造とを少なくとも含み、
前記環状プレートは、前記潤滑油の液面の下方の位置において前記上側密封構造の半径方向外側に配置されていることを特徴とするポンプ装置。
【請求項８】
前記軸封装置は、前記密封機構の少なくとも一部を取り囲む環状カバーをさらに備えており、
前記環状カバーは、前記環状プレートの下方に配置されることを特徴とする請求項７に記載のポンプ装置。
【請求項９】
前記環状カバーには、前記潤滑油が通過可能な少なくとも１つの流路が形成されていることを特徴とする請求項８に記載のポンプ装置。
【請求項１０】
前記上側密封構造は、
前記ハウジングに固定された固定環と、
前記主軸に装着された回転環とを備えており、
前記環状プレートは、前記固定環と前記回転環との接触箇所と同じ高さまたは該接触箇所の上方に配置されることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載のポンプ装置。
【請求項１１】
前記環状プレートの下面には、前記環状プレートの内周面から前記環状プレートの外周面に向かって延びる溝または突起が形成されていることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか一項に記載のポンプ装置。
【請求項１２】
前記環状プレートは、前記環状プレートの内周面から前記環状プレートの外周面に向かって下方に傾斜するテーパー面を有していることを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか一項に記載のポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸封装置およびポンプ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
潤滑油が貯留されるハウジングと、該ハウジングを上下方向に貫通する回転軸と、該回転軸の周囲に配置されたメカニカルシールが設けられたポンプ装置が知られている（特許文献１参照）。このようなポンプ装置では、ハウジング内の潤滑油は、回転する回転軸の遠心力によりハウジングの壁面に押し付けられる。したがって、回転軸付近の潤滑油の液面は低下し、回転軸の回転により空気が潤滑油に巻き込まれることがある。この空気がメカニカルシールに接触すると、潤滑油はその機能を十分に発揮することができず、結果的に、メカニカルシールの寿命が短くなってしまうおそれがある。
【０００３】
潤滑油が遠心力によりハウジングの壁面に押し付けられると、ハウジングの壁面の近傍の液面が上昇する。回転軸の回転に伴って潤滑油はハウジング内を旋回するため、潤滑油は大きくうねることがある。結果として、空気が潤滑油に巻き込まれることがある。さらに、コイルスプリングが回転軸とともに回転すると、空気を巻き込むような潤滑油の流れが生じ、結果として、空気が潤滑油に巻き込まれることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４２０４８６１号公報
【特許文献２】特開平１１−３７３０１号公報
【特許文献３】特許第４７７６８５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、空気の潤滑油への巻き込みを防止して、空気の密封機構への接触を防止する軸封装置を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、上記軸封装置を備えたポンプ装置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】
一態様は、潤滑油が貯留され、かつ主軸が貫通するハウジングの内部に配置される軸封装置であって、前記主軸と前記ハウジングに形成された穴との間の隙間を密封可能な密封機構と、前記ハウジングの内面に固定可能な環状プレートとを備え、前記密封機構は、前記ハウジングの上部に配置される上側密封構造と、前記ハウジングの下部に配置される下側密封構造とを少なくとも含み、前記環状プレートは、前記潤滑油の液面の下方の位置において前記上側密封構造の半径方向外側に配置されることを特徴とする。
【０００７】
好ましい態様は、前記密封機構の少なくとも一部を取り囲む環状カバーをさらに備え、前記環状カバーは、前記環状プレートの下方に配置されることを特徴とする。
好ましい態様は、前記環状カバーには、前記潤滑油が通過可能な少なくとも１つの流路が形成されていることを特徴とする。
好ましい態様は、前記上側密封構造は、前記ハウジングに固定可能な固定環と、前記主軸に装着可能な回転環とを備えており、前記環状プレートは、前記固定環と前記回転環との接触箇所と同じ高さまたは該接触箇所の上方に配置されることを特徴とする。
好ましい態様は、前記環状プレートの下面には、前記環状プレートの内周面から前記環状プレートの外周面に向かって延びる溝または突起が形成されていることを特徴とする。
好ましい態様は、前記環状プレートは、前記環状プレートの内周面から前記環状プレートの外周面に向かって下方に傾斜するテーパー面を有していることを特徴とする。
【０００８】
他の態様は、羽根車と、前記羽根車が固定された主軸と、潤滑油が貯留され、かつ前記主軸が貫通するハウジングと、前記ハウジングの内部に配置された軸封装置とを備え、前記軸封装置は、前記主軸と前記ハウジングに形成された穴との間の隙間を密封する密封機構と、前記ハウジングの内面に固定された環状プレートとを備え、前記密封機構は、前記ハウジングの上部に配置される上側密封構造と、前記ハウジングの下部に配置される下側密封構造とを少なくとも含み、前記環状プレートは、前記潤滑油の液面の下方の位置において前記上側密封構造の半径方向外側に配置されていることを特徴とするポンプ装置である。
【０００９】
好ましい態様は、前記軸封装置は、前記密封機構の少なくとも一部を取り囲む環状カバーをさらに備えており、前記環状カバーは、前記環状プレートの下方に配置されることを特徴とする。
好ましい態様は、前記環状カバーには、前記潤滑油が通過可能な少なくとも１つの流路が形成されていることを特徴とする。
好ましい態様は、前記上側密封構造は、前記ハウジングに固定された固定環と、前記主軸に装着された回転環とを備えており、前記環状プレートは、前記固定環と前記回転環との接触箇所と同じ高さまたは該接触箇所の上方に配置されることを特徴とする。
好ましい態様は、前記環状プレートの下面には、前記環状プレートの内周面から前記環状プレートの外周面に向かって延びる溝または突起が形成されていることを特徴とする。
好ましい態様は、前記環状プレートは、前記環状プレートの内周面から前記環状プレートの外周面に向かって下方に傾斜するテーパー面を有していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
環状プレートは、主軸の回転に伴って、空気を巻き込む潤滑油の流れを阻害することができる。したがって、軸封装置は、空気の潤滑油への巻き込みを防止して、空気の密閉機構への接触を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ポンプ装置の一実施形態を示す概略断面図である。
【図２】軸封装置を示す断面図である。
【図３】密封機構の拡大図である。
【図４】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】ハウジングの他の実施形態を示す図である。
【図６】ハウジング内の潤滑油の循環流を示す図である。
【図７】軸封装置の効果を説明するための比較例を示す図である。
【図８】環状プレートの他の実施形態を示す平面図である。
【図９】環状プレートのさらに他の実施形態を示す平面図である。
【図１０】環状プレートのさらに他の実施形態を示す平面図である。
【図１１】環状プレートのさらに他の実施形態を示す図である。
【図１２】軸封装置の他の実施形態を示す図である。
【図１３】図１２のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１４】環状カバーの他の実施形態を示す図である。
【図１５】環状カバーのさらに他の実施形態を示す図である。
【図１６】環状カバーのさらに他の実施形態を示す図である。
【図１７】環状カバーのさらに他の実施形態を示す図である。
【図１８】図１６のＣ−Ｃ線断面図である。
【図１９】折り曲げ部の変形例を示す図である。
【図２０】図１７のＤ−Ｄ線断面図である。
【図２１】折り曲げ部の変形例を示す図である。
【図２２】軸封装置のさらに他の実施形態を示す図である。
【図２３】軸封装置のさらに他の実施形態を示す図である。
【図２４】軸封装置のさらに他の実施形態を示す図である。
【図２５】図２４の実施形態に係る環状プレートを示す平面図である。
【図２６】図２４の実施形態に係る環状カバーの側面図である。
【図２７】環状カバーの環状プレートへの接続工程を示す図である。
【図２８】環状カバーの環状プレートへの接続工程を示す図である。
【図２９】環状カバーの環状プレートへの接続工程を示す図である。
【図３０】環状プレートと環状カバーの鉛直部との間に形成された隙間を示す図である。
【図３１】軸封装置のさらに他の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下の図面において、同一また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。
【００１３】
図１はポンプ装置の一実施形態を示す概略断面図である。図１に示すように、ポンプ装置は、ポンプ１と、ポンプ１を駆動する駆動装置（電動機）２と、ポンプ１と駆動装置２との間に配置された潤滑油保持装置３とを備えている。本実施形態では、ポンプ装置は、その全体が水中に没される立軸水中ポンプ装置である。
【００１４】
ポンプ１は、羽根車１０と、羽根車１０を収容するポンプケーシング１３とを備えている。羽根車１０は鉛直方向に延びる回転軸１１に固定されており、回転軸１１は駆動装置２の駆動軸に接続されている。駆動装置２が駆動されると、回転軸１１および羽根車１０は回転する。以下、本明細書において、回転軸１１と駆動装置２の駆動軸とを区別せずに総称して主軸１２と呼ぶことがある。
【００１５】
ポンプケーシング１３には、吸込口１３ａおよび吐出口１３ｂが形成されており、ポンプケーシング１３の内部にはポンプ室が形成されている。羽根車１０は、このポンプ室に配置されている。ポンプケーシング１３内の羽根車１０が主軸１２とともに回転すると、吸込口１３ａから水などの液体が吸い込まれ、羽根車１０とポンプ室の作用により液体の圧力が上昇されて、液体が吐出口１３ｂから吐き出される。本実施形態では、吸込口１３ａは羽根車１０の下方に形成されており、吐出口１３ｂは羽根車１０の側方に形成されている。
【００１６】
潤滑油保持装置３は、潤滑油が貯留され、かつ主軸１２が貫通するハウジング１５と、ハウジング１５の内部に配置された軸封装置１６とを備えている。ハウジング１５は、ポンプケーシング１３に液密的に接続された中間ケーシング１５ａと、駆動装置２に液密的に接続されたブラケット１５ｂとを備えている。中間ケーシング１５ａおよびブラケット１５ｂは互いに液密的に接続されており、外部からの液体の浸入およびハウジング１５の内部からの潤滑油の漏洩が防止される。
【００１７】
中間ケーシング１５ａはハウジング１５の下側部位を構成しており、ブラケット１５ｂはハウジング１５の上側部位を構成している。これら中間ケーシング１５ａおよびブラケット１５ｂによって形成されたハウジング１５の内部にはオイル室が形成されている。潤滑油および軸封装置１６はこのオイル室に存在している。言い換えれば、軸封装置１６は、潤滑油が貯留され、かつ主軸１２が貫通するハウジング１５の内部に配置されている。
【００１８】
図１に示すように、鉛直方向に延びる主軸１２とブラケット１５ｂの軸受支持部３４との間には、軸受１８が配置されている。この軸受１８は、主軸１２を回転自在に支持しており、ハウジング１５内に形成されたオイル室の上方に配置されている。軸受１８は、例えば、転がり軸受である。
【００１９】
図２は軸封装置１６を示す断面図である。図２に示すように、軸封装置１６は、主軸１２とハウジング１５に形成された穴との間の隙間を密封する密封機構２０と、密封機構２０の外側に配置された環状プレート２１とを備えている。なお、図２では、密封機構２０は、模式的に図示されている。図１に示す密封機構２０は図２に示す密封機構２０に相当する。
【００２０】
図２に示すように、ハウジング１５の上部（すなわち、ブラケット１５ｂ）には上部ハウジング穴３５が形成されており、ハウジング１５の下部（すなわち、中間ケーシング１５ａ）には下部ハウジング穴３６が形成されている。主軸１２はこれら穴３５，３６を貫通しており、密封機構２０は、上部ハウジング穴３５と主軸１２との間の隙間および下部ハウジング穴３６と主軸１２との間の隙間を密封する。
【００２１】
図２に示すように、密封機構２０は、ハウジング１５の上部（すなわち、ブラケット１５ｂ）に配置される上側密封構造２５と、ハウジング１５の下部（すなわち、中間ケーシング１５ａ）に配置される下側密封構造２６と、これら密封構造２５，２６の間に配置される付勢装置２７とを備えている。密封機構２０は、ワンコイルダブルメカニカルシールと呼ばれてもよい。上側密封構造２５は上部ハウジング穴３５と主軸１２との間の隙間を密封しており、下側密封構造２６は下部ハウジング穴３６と主軸１２との間の隙間を密封している。
【００２２】
図３は密封機構２０の拡大図である。図３に示すように、上側密封構造２５は、ブラケット１５ｂに固定可能な固定環２５ａと、主軸１２に装着可能な回転環２５ｂとを備えている。本実施形態では、固定環２５ａは、ブラケット１５ｂに形成された環状の溝に嵌め込まれて固定されている。したがって、固定環２５ａは主軸１２とともに回転しない。ブラケット１５ｂに形成された環状の溝は主軸１２の半径方向外側に形成されており、主軸１２の外周面に隣接している。回転環２５ｂは、主軸１２に装着されており、主軸１２とともに回転可能である。これら固定環２５ａおよび回転環２５ｂは主軸１２と同心状に配置されている。
【００２３】
下側密封構造２６は、中間ケーシング１５ａに固定可能な固定環２６ａと、主軸１２に装着可能な回転環２６ｂとを備えている。本実施形態では、固定環２６ａは、中間ケーシング１５ａに形成された環状の溝に嵌め込まれて固定されている。したがって、固定環２６ａは主軸１２とともに回転しない。中間ケーシング１５ａに形成された環状の溝は主軸１２の半径方向外側に形成されており、主軸１２の外周面に隣接している。回転環２６ｂは、主軸１２に装着されており、主軸１２とともに回転可能である。これら固定環２６ａおよび回転環２６ｂは主軸１２と同心状に配置されている。
【００２４】
付勢装置２７は回転環２５ｂと回転環２６ｂとの間に配置されている。本実施形態では、付勢装置２７はスプリングコイルである。付勢装置２７は、回転環２５ｂを固定環２５ａに向かって付勢し、かつ回転環２６ｂを固定環２６ａに向かって付勢する。したがって、回転環２５ｂは固定環２５ａに密着することができ、回転環２６ｂは固定環２６ａに密着することができる。このように、付勢装置２７は、その付勢力により固定環２５ａと回転環２５ｂとの間および固定環２６ａと回転環２６ｂとの間に適切な面圧を与えることができる。
【００２５】
回転環２５ｂ，２６ｂが主軸１２とともに回転すると、これら回転環２５ｂ，２６ｂは、それぞれ、固定環２５ａ，２６ａに摺動する。このように、回転環２５ｂ，２６ｂが固定環２５ａ，２６ａに密着した状態で、固定環２５ａ，２６ａに摺動するため、密封機構２０は、ハウジング１５に形成された穴３５，３６と主軸１２との間の隙間を封止することができる。密封機構２０は、外部からの液体の浸入およびハウジング１５内の潤滑油の漏洩を防止することができる。
【００２６】
ブラケット１５ｂには、潤滑油が注入される注入孔１７が形成されており、潤滑油は、この注入孔１７を通じてハウジング１５の内部に注入される。上側密封構造２５および下側密封構造２６では、回転環と固定環との摺動による摩擦熱が発生する。潤滑油は、密封構造２５，２６を潤滑および冷却することができる。潤滑油は、一般的に膨張率を考慮した量（例えば、オイル室の８０％程度の量）がハウジング１５内に封入され、ハウジング１５（オイル室）の上部には空気層（空気だまり）が形成される。なお、潤滑油の注入が完了した後は、注入孔１７は閉止部材１９により閉じられるため、オイル室内への液体の浸入および外部への潤滑油の漏洩を防止することができる。
【００２７】
図４は図２のＡ−Ａ線断面図である。以下、図２および図４を参照しつつ環状プレート２１の詳細について説明する。図２に示すように、環状プレート２１は、ハウジング１５内に貯留された潤滑油の液面の下方の位置において、上側密封構造２５の近傍、すなわち、上側密封構造２５の半径方向外側に配置されている。環状プレート２１は、例えば、鉄などの金属または樹脂から構成されてもよい。
【００２８】
上述したように、潤滑油は、密封構造２５，２６を潤滑および冷却するため、これら密封構造２５，２６は潤滑油で満たされており、潤滑油の液面は上側密封構造２５の上方に位置する。本実施形態では、環状プレート２１は、固定環２５ａと回転環２５ｂとの接触箇所（摺動箇所）と同じ高さに配置されている。しかしながら、環状プレート２１は、潤滑油の液面の下方に配置されれば、上記接触箇所の上方（または下方）に配置されてもよい。
【００２９】
図４に示すように、環状プレート２１は、環状形状を有しており、水平方向に、つまり、ハウジング１５内に貯留された潤滑油の液面と平行に延びている。本実施形態では、環状プレート２１の外周面２１ａは円形状を有している。一実施形態では、外周面２１ａは多角形状を有してもよい。
【００３０】
環状プレート２１は、ブラケット１５ｂの内面に取り付けられている。より具体的には、ブラケット１５ｂの上部には、ポンプ１に向かって延びる環状凸部（上側環状凸部）３０が形成されている。この環状凸部３０は、主軸１２を取り囲むように配置されており、かつ主軸１２と同心状に配置されている。上述した環状の溝（すなわち、固定環２５ａが嵌め込まれる溝）および上部ハウジング穴３５は環状凸部３０に形成されている。
【００３１】
環状凸部３０には、環状凸部３０の外周面から環状凸部３０の半径方向外側に延びる複数のフランジ部３０ａが形成されている。本実施形態では、複数のフランジ部３０ａは、水平方向に延びており、環状凸部３０の周方向に沿って等間隔に配置されている。これら複数のフランジ部３０ａの数は本実施形態に限定されない。一実施形態では、環状凸部３０およびフランジ部３０ａは一体成形部材であってもよく、他の実施形態では、環状凸部３０およびフランジ部３０ａは別部材であってもよい。
【００３２】
環状プレート２１は、フランジ部３０ａの下方に配置されており、ねじなどの締結具３１によってフランジ部３０ａに取り付けられている。環状プレート２１は、その内周面２１ｂが上側密封構造２５の半径方向外側に位置するようにブラケット１５ｂに取り付けられている。したがって、環状プレート２１の内周面２１ｂと上側密封構造２５との間には環状の隙間が形成されている。
【００３３】
環状プレート２１は、その内周面２１ｂが環状凸部３０の外周面の半径方向外側に位置するようにブラケット１５ｂに取り付けられている。したがって、環状プレート２１の内周面２１ｂと環状凸部３０の外周面との間には、環状凸部３０の円周方向に沿って等間隔に配置された複数の隙間Ｇ１が形成されている。本実施形態では、３つの隙間Ｇ１が形成されているが、隙間Ｇ１の数は本実施形態に限定されない。
【００３４】
環状プレート２１の外周面２１ａはブラケット１５ｂの内側面３２から離間しており、この外周面２１ａと内側面３２との間には、環状の隙間Ｇ２が形成されている。一実施形態では、環状プレート２１をブラケット１５ｂの内側面３２に取り付けてもよい。
【００３５】
本実施形態では、環状プレート２１の上方の空間および環状プレート２１の下方の空間は、隙間Ｇ１，Ｇ２を通じて互いに連通している。環状プレート２１の上方に配置された注入孔１７を通じてハウジング１５内に注入された潤滑油は、隙間Ｇ１および／または隙間Ｇ２を通って、ハウジング１５の下部、すなわち、中間ケーシング１５ａまで流れ込むことができる。したがって、潤滑油はハウジング１５内に適切に貯留され、密封機構２０の全体を潤滑油中に浸漬することができる。
【００３６】
一実施形態では、隙間Ｇ１，Ｇ２のうち少なくとも１つが形成されていてもよい。したがって、環状プレート２１の外周面２１ａをブラケット１５ｂの内側面３２に接触させて隙間Ｇ２を省略してもよく、または環状プレート２１の内周面２１ｂを環状凸部３０に接触させて隙間Ｇ１を省略してもよい。
【００３７】
図５はハウジング１５の他の実施形態を示す図である。図５に示すように、フランジ部３０ａは、環状凸部３０の外周面から半径方向外側に延びる環状形状を有してもよい。本実施形態では、環状凸部３０の外周面には、単一のフランジ部３０ａが形成されている。本実施形態では、環状プレート２１の内周面２１ｂと環状凸部３０の外周面との間には隙間Ｇ１は形成されておらず、その代わりに、フランジ部３０ａおよび環状プレート２１には連通孔Ｇ３が形成されている。このような構成によっても、上述した実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００３８】
図６はハウジング１５内の潤滑油の循環流を示す図である。図７は、軸封装置１６の効果を説明するための比較例を示す図である。図６では、潤滑油保持装置３の右半分だけが図示されている。図７におけるブラケット１５ｂの形状は、図２におけるブラケット１５ｂの形状とは異なり、フランジ部３０ａは設けられていない。
【００３９】
図７に示すように、ハウジング１５内の潤滑油は、回転する主軸１２の遠心力によりハウジング１５の内側面３２に押し付けられ、ハウジング１５の内側面３２の近傍の液面は上昇する。この液面の上昇に伴い、主軸１２付近の潤滑油の液面は低下する。したがって、図７の比較例では、潤滑油の液面は大きくうねってしまい、空気が潤滑油に巻き込まれることがある。
【００４０】
図６に示すように、軸封装置１６は、環状プレート２１を備えているため、主軸１２の回転による空気の潤滑油への巻き込みを防止することができる。つまり、潤滑油の液面の下方に配置された環状プレート２１は、主軸１２の回転に伴って、上側密封構造２５の接触箇所の上方に存在する空気を巻き込む潤滑油の流れを阻害することができる。したがって、環状プレート２１は、潤滑油の液面のうねりを抑制することができ、結果として、潤滑油の液面を穏やかに維持することができる。このようにして、環状プレート２１は、潤滑油の液面のうねりの発生に伴う空気の潤滑油への巻き込みを防止することができる。なお、図６において、比較例としての図７の潤滑油の液面は二点鎖線で描かれている。
【００４１】
さらに、本実施形態によれば、環状プレート２１は、環状プレート２１の上方の空間と環状プレート２１の下方の空間とを仕切っているため、環状プレート２１は、環状プレート２１の上方の潤滑油の回転を抑制することができる。したがって、遠心力による主軸１２の周囲における潤滑油の液面の低下が防止され、かつ潤滑油の液面のうねりが防止される。付勢装置２７は環状プレート２１の下方に配置されているため、付勢装置２７が主軸１２とともに回転しても、空気の潤滑油への巻き込みは防止される。
【００４２】
さらに、環状プレート２１を設けることにより、環状プレート２１の下方の潤滑油が遠心力によってハウジング１５の内側面３２に押し付けられても、潤滑油の液面の上昇は環状プレート２１によって阻害される。したがって、潤滑油の液面のうねりを防止することができる。
【００４３】
このように、軸封装置１６は、環状プレート２１を備えているため、潤滑油の上方の空気は潤滑油には巻き込まれず、空気の密封機構２０への接触を確実に防止することができる。したがって、密封機構２０は空気には接触することなく、その機能を十分に発揮することができ、密封機構２０の長寿命化を図ることができる。
【００４４】
特許文献１に示すように、ハウジング内に形成された油旋回防止板を備えたポンプ装置が知られている。しかしながら、このような油旋回防止板は、コイルスプリングの外側に配置されているため、コイルスプリングの回転による空気の巻き込みを防止することができない。さらに、このような構成では、潤滑油のうねりの発生による空気の巻き込みを防止することは困難である。
【００４５】
特許文献２に示すように、メカニカルシールの全周を囲む環状の壁体を備えるポンプ装置が知られている。しかしながら、このようなポンプ装置であっても、壁体から流出した潤滑油はハウジングの壁面に押し付けられるため、結果的に、潤滑油のうねりの発生による空気の巻き込みを防止することは困難である。
【００４６】
本実施形態のように構成された環状プレート２１は、特許文献１の油旋回防止板および特許文献２の壁体とは異なり、主軸１２の回転に伴う潤滑油の潤滑油のうねりの発生による空気の巻き込みを防止することができる。本実施形態では、ハウジング１５内の潤滑油は、環状プレート２１の下方の位置において循環する。言い換えれば、環状プレート２１の下方には、潤滑油の循環流が形成される（図６の矢印参照）。
【００４７】
図８は環状プレート２１の他の実施形態を示す平面図である。図８では、環状プレート２１の下面が図示されており、図８における矢印は、主軸１２の回転方向を示している。この環状プレート２１の下面とは、環状プレート２１のポンプ１に対向する面であり、環状プレート２１の上面は環状プレート２１の下面とは反対側の面である。環状プレート２１の上面は駆動装置２に対向している。
【００４８】
図８に示すように、環状プレート２１の下面には、環状プレート２１の内周面２１ｂから外周面２１ａに向かって延びる放射状の溝または突起４０が形成されている。この溝または突起４０は、直線的に延びており、環状プレート２１の周方向に沿って等間隔に配置されている。本実施形態では、３つの溝または突起４０が形成されているが、溝または突起４０の数は本実施形態に限定されない。一実施形態では、少なくとも１つの溝または突起４０が設けられてもよい。
【００４９】
図８の環状プレート２１には、複数の締結具３１が挿入される複数の貫通穴４１が形成されている。これら複数の貫通穴４１は環状プレート２１の円周方向に沿って等間隔に形成されており、溝または突起４０は、互いに隣接する貫通穴４１の間に形成されている。
【００５０】
この環状プレート２１は、図４に示すように、複数のフランジ部３０ａに締結具３１によって取り付けられてもよく、または、図５に示すように、環状形状のフランジ部３０ａに締結具３１によって取り付けられてもよい。締結具３１は、フランジ部３０ａに形成された貫通穴（図示しない）と環状プレート２１に形成された貫通穴４１とを接続した状態で、これら貫通穴に挿入される。このようにして、環状プレート２１はフランジ部３０ａに取り付けられる。
【００５１】
図９および図１０は、環状プレート２１のさらに他の実施形態を示す平面図である。これら図９および図１０に示す矢印は、主軸１２の回転方向を示している。図９に示すように、溝または突起４０は、主軸１２の回転方向に対して所定の角度をもって傾斜してもよい。図１０に示すように、溝または突起４０は、円弧状であってもよい。溝または突起４０を設けることにより、環状プレート２１の下方における潤滑油の循環方向への流れを促進することができ、密封機構２０の冷却性が向上する。
【００５２】
図１１は、環状プレート２１のさらに他の実施形態を示す図である。図１１に示すように、環状プレート２１は、その内周面２１ｂからその外周面２１ａに向かって下方に傾斜するテーパー面を有してもよい。本実施形態では、環状プレート２１は、その内周面２１ｂから水平方向に延びる水平面と、この水平面から下方に延びるテーパー面とから構成されている。このように、環状プレート２１は、下方向に曲がった形状を有しているため、環状プレート２１の下方における循環流を促進することができ、結果として、密封機構２０の冷却性を向上することができる。一実施形態では、環状プレート２１は、その全体が下方に傾斜するテーパー面を有していてもよい。
【００５３】
図１２は、軸封装置１６の他の実施形態を示す図である。図１２に示すように、軸封装置１６は、密封機構２０の少なくとも一部を取り囲む環状カバー５０をさらに備えている。この環状カバー５０は、環状プレート２１の下方、すなわち、下側密封構造２６の近傍に配置されている。したがって、環状プレート２１の下面と環状カバー５０の上端との間には、隙間が形成されている。環状プレート２１の下方の潤滑油は、この隙間を通って、環状カバー５０と密封機構２０との間の空間に流れ込む。
【００５４】
環状カバー５０は、例えば、鉄などの金属または樹脂から構成されてもよい。環状カバー５０は、円筒形状を有しており、主軸１２の半径方向外側に配置されている。環状カバー５０は、主軸１２と同心状に配置されており、主軸１２の軸線と平行に延びている。一実施形態では、環状カバー５０は、多角筒形状を有してもよい。
【００５５】
図１３は、図１２のＢ−Ｂ線断面図である。図１２および図１３に示すように、中間ケーシング１５ａには、駆動装置２に向かって延びる環状凸部（下側環状凸部）６０が形成されている。この環状凸部６０は、主軸１２を取り囲むように配置されており、かつ主軸１２と同心状に配置されている。この環状凸部６０には、環状凸部６０の外周面から環状凸部６０の半径方向外側に延びる複数のフランジ部６０ａが形成されている。上述した環状の溝（すなわち、固定環２６ａが嵌め込まれる溝）は環状凸部６０に形成されている。
【００５６】
本実施形態では、フランジ部６０ａは、水平方向に延びており、その途中には、鉛直方向に延びる段部６０ｂが形成されている。これらフランジ部６０ａおよび段部６０ｂは、環状カバー５０が挿入されるインサート部を構成している。環状カバー５０は、このインサート部を通じて環状凸部６０に挿入され、中間ケーシング１５ａに取り付けられる。
【００５７】
図１３に示すように、環状カバー５０が環状凸部６０に挿入されると、環状カバー５０と環状凸部６０の外周面との間には、複数の（本実施形態では、６つの）隙間Ｇａが形成される（図１２および図１３参照）。これら複数の隙間Ｇａは環状凸部６０の円周方向に沿って等間隔に配置される。
【００５８】
本実施形態によれば、複数の隙間Ｇａを形成することにより、環状カバー５０の上方から流れ込む潤滑油は、これら複数の隙間Ｇａを通過することができる（図１３の矢印参照）。結果として、潤滑油を環状カバー５０の内側と外側との間で循環させることができる。したがって、密封機構２０の冷却性をより向上させることができる。
【００５９】
環状カバー５０を設けることにより、主軸１２の回転によって発生する環状プレート２１の下方の潤滑油の流れを抑制することができる。結果として、遠心力による潤滑油の液面の低下および液面のうねりを防止することができる。このように、軸封装置１６は、環状プレート２１および環状カバー５０の両方を備えることにより、空気が潤滑油に巻き込まれることをより確実に防止することができる。
【００６０】
本実施形態では、軸封装置１６は、単一の環状カバー５０を備えているが、軸封装置１６は、複数の環状カバー５０を備えてもよい。複数の環状カバー５０が設けられる場合、これら複数の環状カバー５０は、主軸１２と同心状に配置され、主軸１２の半径方向外側に向かって配置される。
【００６１】
図１４は環状カバー５０の他の実施形態を示す図である。図１５は環状カバー５０のさらに他の実施形態を示す図である。図１４および図１５は、環状カバー５０の外周面を示している。図１４に示すように、環状カバー５０には、潤滑油が通過可能な複数の流路５１が形成されている。本実施形態では、３つの流路５１が設けられているが、流路５１の数は本実施形態に限定されない。少なくとも１つの流路５１が設けられてもよい。
【００６２】
これら複数の流路５１は、環状カバー５０の下部に形成されており、等間隔に配置されている。本実施形態では、流路５１は、環状カバー５０の内周面から外周面まで水平方向に延びる貫通穴である。一実施形態では、流路５１は、環状カバー５０の半径方向に延びる貫通穴である。本実施形態では、流路５１は丸形状を有している。一実施形態では、流路５１は多角形状を有してもよく、他の実施形態では、流路５１は環状カバー５０の周方向に沿って延びる長孔形状を有してもよい。
【００６３】
図１５に示すように、流路５２は、環状カバー５０の下端に形成された切り欠きであってもよい。図１５に示す実施形態では、２つの流路５２が設けられているが、流路５２の数は本実施形態に限定されず、少なくとも１つの流路５２が設けられてもよい。流路５２、すなわち、切り欠きは、環状カバー５０の下端から上端に向かって鉛直方向に延びている。図示しないが、図１４に示す流路５１および図１５に示す流路５２は組み合わせてもよい。
【００６４】
図１６および図１７は環状カバー５０のさらに他の実施形態を示す図である。本実施形態では、環状カバー５０は、主軸１２の軸方向と平行に延びる鉛直部５５と、環状凸部６０に固定される折り曲げ部５６とを備えている。この折り曲げ部５６は鉛直部５５に接続されており、ねじなどの締結具５７によって環状凸部６０に固定されている。図１６では、折り曲げ部５６は鉛直部５５から半径方向内側に向かって延びており、図１７では、折り曲げ部５６は鉛直部５５から半径方向外側に向かって延びている。
【００６５】
図１６および図１７に示す実施形態では、環状凸部６０には、インサート部は設けられておらず、環状カバー５０と環状凸部６０の外周面との間には、隙間Ｇａは形成されていない。したがって、環状カバー５０には、貫通穴からなる流路５１が形成されている。環状カバー５０には、流路５１の代わりに切り欠きからなる流路５２が設けられてもよく、流路５１および流路５２の両方が設けられてもよい。
【００６６】
図１８は図１６のＣ−Ｃ線断面図であり、図１９は折り曲げ部５６の変形例を示す図である。図１８および図１９では、主要な要素のみが図示されている。図１８に示すように、折り曲げ部５６は鉛直部５５の半径方向内側に延びるフランジ形状を有している。図１９に示すように、折り曲げ部５６は、鉛直部５５の半径方向内側に延びる複数の突起から構成されてもよい。
【００６７】
図２０は図１７のＤ−Ｄ線断面図であり、図２１は折り曲げ部５６の変形例を示す図である。図２０に示すように、折り曲げ部５６は鉛直部５５の半径方向外側に延びるフランジ形状を有している。図２１に示すように、折り曲げ部５６は、鉛直部５５の半径方向外側に延びる複数の突起から構成されてもよい。図１８乃至図２１において、折り曲げ部５６には、複数の締結具５７が挿入される複数の挿入孔５８が形成されている。
【００６８】
図２２は、軸封装置１６のさらに他の実施形態を示す図である。本実施形態では、鉛直部５５の上端には、鉛直部５５の半径方向外側に延びる折り曲げ部６７が接続されている。折り曲げ部６７および環状プレート２１には、貫通穴がそれぞれ形成されており、環状プレート２１および環状カバー５０は、これら貫通穴を通じてねじなどの締結具６１によって互いに締結されている。締結具６１は、ボルトとナットとの組み合わせであってもよい。
【００６９】
鉛直部５５の上部には、潤滑油の通過を許容する流路６２が形成されている。流路６２は、貫通穴であってもよく、または鉛直部５５の上端から下端に向かって延びる切り欠きであってもよい。一実施形態では、図４および図５に示すように、隙間Ｇ１，Ｇ３が形成されてもよい。
【００７０】
鉛直部５５の下端と環状凸部６０との間には隙間が形成されている。潤滑油は、流路６２を通って環状カバー５０の内部に流れ、環状カバー５０と環状凸部６０との間の隙間を通って、環状カバー５０の外部に流れる。このように、流路６２および環状の隙間を形成することにより、潤滑油をスムーズに循環させることができる。なお、折り曲げ部６７は、図２０および図２１と同様に、鉛直部５５の半径方向外側に延びるフランジ形状を有してもよく、鉛直部５５の半径方向外側に延びる複数の突起から構成されてもよい。
【００７１】
図２３は、軸封装置１６のさらに他の実施形態を示す図である。本実施形態では、折り曲げ部６７は、鉛直部５５の半径方向内側に延びており、環状プレート２１および折り曲げ部６７は締結具３１によって互いに接続されている。締結具３１は、折り曲げ部６７に形成された貫通穴と環状プレート２１に形成された貫通穴４１とを接続した状態で、これら貫通穴に挿入される。
【００７２】
一実施形態では、折り曲げ部６７は締結具３１とは異なる締結具によって環状プレート２１に接続されてもよい。なお、折り曲げ部６７は、図１８および図１９と同様に、鉛直部５５の半径方向内側に延びるフランジ形状を有してもよく、鉛直部５５の半径方向内側に延びる複数の突起から構成されてもよい。
【００７３】
図２４は、軸封装置１６のさらに他の実施形態を示す図である。図２５は、図２４の実施形態に係る環状プレート２１を示す平面図である。図２６は、図２４の実施形態に係る環状カバー５０の側面図である。図２７乃至図２９は環状カバー５０の環状プレート２１への接続工程を示す図である。
【００７４】
本実施形態では、環状カバー５０は環状プレート２１に挿入されており、環状カバー５０は環状プレート２１から吊り下げられている。環状プレート２１には、環状カバー５０の折り曲げ部６７が挿入される複数の（本実施形態では、２つの）長孔６６が形成されている。これら長孔６６は円弧形状を有しており、２つの折り曲げ部６７が挿入可能である。折り曲げ部６７は、長孔６６に対応する形状を有しており、鉛直部５５から上方に向かって延びている。
【００７５】
図２７および図２８に示すように、長孔６６を介して折り曲げ部６７を環状プレート２１に挿入し、折り曲げ部６７を鉛直部５５の半径方向外側に折り曲げる。結果として、図２９に示すように、環状カバー５０は環状プレート２１から吊り下げられる。環状カバー５０が環状プレート２１に接続されたとき、流路６２は環状プレート２１の下方に位置する。本実施形態によれば、環状カバー５０を環状プレート２１に接続するための締結具を不要にすることができる。
【００７６】
図３０は環状プレート２１と環状カバー５０の鉛直部５５との間に形成された隙間Ｇｂを示す図である。図３０に示すように、環状カバー５０が環状プレート２１に接続されたとき、環状プレート２１の下面と環状カバー５０の鉛直部５５の上端との間には、隙間Ｇｂが形成されてもよい。
【００７７】
環状カバー５０の鉛直部５５の上端を環状プレート２１の下面から離間させて、隙間Ｇｂを形成する。この状態で、折り曲げ部６７を折り曲げて、環状カバー５０を環状プレート２１から吊り下げる。隙間Ｇｂを設けることにより、潤滑油はこの隙間Ｇｂから流入することができる。図３０では、流路６２の代わりに隙間Ｇｂが設けられているが、隙間Ｇｂおよび流路６２の両方が設けられてもよい。
【００７８】
図３１は軸封装置１６のさらに他の実施形態を示す図である。図３１に示すように、環状カバー５０は、環状プレート２１に溶接されていてもよく、または環状プレート２１に接着剤によって接続されてもよい。このような構成により、環状カバー５０を環状プレート２１に接続するための締結具を不要にすることができる。
【００７９】
一実施形態では、環状カバー５０および環状プレート２１は、一体的に削り出し、または樹脂成形や鋳物成形などの手段によって製作されてもよい。
【００８０】
これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００８１】
１      ポンプ
２      駆動装置
３      潤滑油保持装置
１０      羽根車
１１      回転軸
１２      主軸
１３      ポンプケーシング
１５      ハウジング
１５ａ    中間ケーシング
１５ｂ    ブラケット
１６      軸封装置
１８      軸受
２０      密封機構
２１      環状プレート
２１ａ    外周面
２１ｂ    内周面
２５      上側密封構造
２５ａ    固定環
２５ｂ    回転環
２６      下側密封構造
２６ａ    固定環
２６ｂ    回転環
２７      付勢装置
３０，６０      環状凸部
３０ａ，６０ａ  フランジ部
３２      内側面
３４      軸受支持部
３５      上部ハウジング穴
３６      下部ハウジング穴
４０      溝または突起
４１      貫通穴
５０      環状カバー
５１，５２，６２      流路
５５      鉛直部
５６      折り曲げ部
５８      挿入孔
６６      長孔
６７      折り曲げ部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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