(57)【要約】【課題】特殊な液体を用いることなく、安定して液体の漏れを抑制できる密封装置を提供する。【解決手段】密封装置は、配管又は容器の内部からの液体の漏れを抑制するシール部に設けられ、シール部近傍の液体を冷却する冷却部１３０を備える。また、密封装置は、シール部又はシール部近傍の液体の温度を測定する温度測定部１２０と、温度測定部１２０により測定された温度に基づいて、冷却部１３０の動作を制御する制御装置１４０と、をさらに備える。【選択図】図３
2018119645.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管又は容器の内部からの液体の漏れを抑制するシール手段に設けられ、前記シール手段近傍の液体を冷却する冷却手段を備える密封装置。
【請求項２】
前記シール手段又は前記シール手段近傍の液体の温度を測定する温度測定手段と、
前記温度測定手段により測定された温度に基づいて、前記冷却手段の動作を制御する制御手段と、
を備える請求項１に記載の密封装置。
【請求項３】
前記シール手段又は前記シール手段近傍の液体の温度を設定する設定手段を備え、
前記制御手段は、前記シール手段又は前記シール手段近傍の液体が前記設定手段で設定された温度を維持するように前記冷却手段の動作を制御する、
請求項２に記載の密封装置。
【請求項４】
前記設定手段は、密封される液体の粘性特性に基づいて、前記シール手段又は前記シール手段近傍の液体の温度を設定する、
請求項３に記載の密封装置。
【請求項５】
前記冷却手段、前記温度測定手段、及び前記制御手段を内部に収容する筐体を備える、
請求項２から４のいずれか１項に記載の密封装置。
【請求項６】
前記冷却手段は、前記シール手段又は前記シール手段近傍の液体に接触するペルティエ素子を備える、
請求項１から５のいずれか１項に記載の密封装置。
【請求項７】
前記シール手段は、一対の配管の端部にそれぞれ設けられた隣接する一対のフランジであって、
前記冷却手段は、前記一対のフランジのいずれか一つに当接して設けられている、
請求項１から６のいずれか１項に記載の密封装置。
【請求項８】
シール手段又は前記シール手段近傍の液体の温度を設定する工程と、
前記シール手段又は前記シール手段近傍の液体の温度を測定する工程と、
測定された液体の温度に基づいて、前記シール手段又は前記シール手段近傍の液体が設定された温度となるように冷却手段の動作を制御する工程と、
を含む密封方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密封装置及び密封方法、特に、配管又は容器の接続部又は接合部を密封する密封装置及び密封方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
配管又は容器の接続部又は接合部から外部への液体の漏れ、外部から配管又は容器の接続部又は接合部への異物の侵入を防止する密封装置が知られている。密封装置の密封性を向上するためには、配管又は容器の接続部に存在する隙間を封止する必要があり、これまで種々の手法が開発されてきた。
【０００３】
例えば、特許文献１には、一対のフランジと、一対のフランジの間に配置されるガスケットと、を備え、ガスケットは、フランジと接触する平坦部と、フランジに接触しない非当接部と、を備える密封装置が開示されている。特許文献１の密封装置では、一対のフランジによりガスケットが圧縮されたとき、フランジと接触する平坦部に大きな圧力が加えられるため、液体の漏れを抑制できる。
【０００４】
また、特許文献２には、ハウジングの内周に固定された一対の磁極リングと、回転軸の外周に形成されたシール用凸部と、を備え、磁極リングとシール用凸部との間の隙間に磁性液体を磁気吸着させる密封装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−０４７１９４号公報
【特許文献２】実開平７−３８８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１の密封装置では、平坦部に大きな圧力が加えられるため、ガスケットが徐々に損傷し、液体の漏れが生じやすくなるという問題がある。また、特許文献２の密封装置では、隙間を密封するために磁性液体という特殊な液体が用いられているため、取扱いが難しく、磁気の使用が制限される装置には適用できないという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような背景に基づいてなされたものであり、特殊な液体を用いることなく、安定して液体の漏れを抑制できる密封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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係る密封装置は、
配管又は容器の内部からの液体の漏れを抑制するシール手段に設けられ、前記シール手段近傍の液体を冷却する冷却手段を備える。
【０００９】
前記シール手段又は前記シール手段近傍の液体の温度を測定する温度測定手段と、
前記温度測定手段により測定された温度に基づいて、前記冷却手段の動作を制御する制御手段と、
を備えていてもよい。
【００１０】
前記シール手段又は前記シール手段近傍の液体の温度を設定する設定手段を備え、
前記制御手段は、前記シール手段又は前記シール手段近傍の液体が前記設定手段で設定された温度を維持するように前記冷却手段の動作を制御してもよい。
【００１１】
前記設定手段は、密封される液体の粘性特性に基づいて、前記シール手段又は前記シール手段近傍の液体の温度を設定してもよい。
【００１２】
前記冷却手段、前記温度測定手段、及び前記制御手段を内部に収容する筐体を備えていてもよい。
【００１３】
前記冷却手段は、前記シール手段又は前記シール手段近傍の液体に接触するペルティエ素子を備えていてもよい。
【００１４】
前記シール手段は、一対の配管の端部にそれぞれ設けられた隣接する一対のフランジであって、
前記冷却手段は、前記一対のフランジのいずれか一つに当接して設けられていてもよい。
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明の第２の観点に係る密封方法は、
シール手段又は前記シール手段近傍の液体の温度を設定する工程と、
前記シール手段又は前記シール手段近傍の液体の温度を測定する工程と、
測定された液体の温度に基づいて、前記シール手段又は前記シール手段近傍の液体が設定された温度となるように冷却手段の動作を制御する工程と、
を含む。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、シール手段近傍の液体を冷却する冷却部を備えており、冷却部が直接的又は間接的に液体を冷却することにより液体の粘度を増加させ、結果としてシール部からの液体の漏れを抑制する。このため、特殊な液体を用いることなく、安定して液体の漏れを抑制できる密封装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態１に係る密封装置の正面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る密封装置の断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る冷却ユニットの断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る冷却ユニットのブロック図である。
【図５】図１に示す密封装置のＡ部を拡大した拡大図である。
【図６】実施例における試験器を示す概略図である。
【図７】実施例で測定した供試液体の流出量と供試フランジの温度との関係を示すグラフである。
【図８】本発明の実施の形態１に係る液体密封処理を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態２に係る密封装置の正面図である。
【図１０】本発明の変形例に係る冷却ユニットのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る密封装置の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面においては、同一または同等の部分に同一の符号を付す。また、各実施の形態においては、配管の長手方向に垂直な方向をＸ軸、配管の長手方向に垂直であってＸ軸に垂直な方向をＹ軸、配管の長手方向をＺ軸とする直交座標系を使用する。
【００１９】
本発明において、「密封」との用語は、外部への液体の漏れを完全に防止する場合に加えて、外部への液体の漏れを抑制するが、わずかな液体の漏れを許容する場合を含むものとする。
【００２０】
（実施の形態１）
図１〜図８を参照して、本発明の実施の形態１に係る密封装置１について説明する。
【００２１】
図１は、密封装置１の全体的な構成を示す図である。図１に示すように、密封装置１は、配管の内部からの液体の漏れを抑制するシール部１０と、シール部１０に設けられ、シール部１０の近傍にある液体を冷却する冷却ユニット１００と、を備える。
【００２２】
シール部１０は、互いに接続された配管の接続部から液体が外部に漏れることを抑制するシール手段の一例である。シール部１０は、第１の配管２１の端部に固定された第１のフランジ１１と、第２の配管２２の端部に固定された第２のフランジ１２と、を備える。
【００２３】
第１のフランジ１１、第２のフランジ１２は、中心部に第１の配管２１、第２の配管２２を受け入れる開口を備える円形状の部材である。第１のフランジ１１は、第１の配管２１の端部に第１の配管２１の軸方向に垂直に溶接等により固定されている。第２のフランジ１２は、第２の配管２２の端部に第２の配管２２の軸方向に垂直に溶接等により固定されている。第１のフランジ１１及び第１の配管２１、第２のフランジ１２及び第２の配管２２は、いずれも鋳造等により一体的に形成された一体構造物であってもよい。
【００２４】
図２は、第１のフランジ１１と第２のフランジ１２とを軸方向に切断した断面図である。図２に示すように、第１のフランジ１１と第２のフランジ１２とは、第１のフランジ１１の表面部１１ａと第２のフランジ１２の表面部１２ａが互いに当接した状態で固定されている。第１のフランジ１１と第２のフランジ１２とが当接したとき、第１の配管２１と第２の配管２２とが互いに接続されるため、液体は一方の配管を通って他方の配管へと移動できる。
【００２５】
第１のフランジ１１、第２のフランジ１２は、熱伝導率の良好な金属材料にて構成される。例えば、第１のフランジ１１、第２のフランジ１２は、熱伝導率の良好なアルミニウム合金又はステンレス鋼等の金属材料から構成される。冷却ユニット１００により冷却される第１のフランジ１１、第２のフランジ１２は、熱伝導率の良好な金属材料にて構成されているため、冷却ユニット１００は、第１のフランジ１１及び第２のフランジ１２の近傍にある液体、又は、第１のフランジ１１及び第２のフランジ１２の当接面に接触する液体を冷却できる。第１のフランジ１１、第２のフランジ１２は、互いに当接する当接面が熱伝導性の良好な金属材料にて構成されていてもよい。
【００２６】
図１に戻り、第１のフランジ１１、第２のフランジ１２は、それぞれ外周部にボルト３１を挿通可能な複数の挿通孔１１ｂ、１２ｂを備えている。第１のフランジ１１の挿通孔１１ｂと第２のフランジ１２の挿通孔１２ｂは、第１のフランジ１１の表面部１１ａと第２のフランジ１２との表面部１２ａとを当接させたとき、互いに対応する位置に配置されるように形成されている。このため、第１のフランジ１１の表面部１１ａと第２のフランジ１２との表面部１２ａとを当接させた状態で、第１のフランジ１１の挿通孔１１ｂと第２のフランジ１２の挿通孔１２ｂとにボルト３１を挿通し、当該ボルト３１にナット３２を螺合して締め付けることにより、第１のフランジ１１と第２のフランジ１２とを固定できる。
【００２７】
次に、冷却ユニット１００について説明する。冷却ユニット１００は、シール部１０を介してシール部１０の近傍に存在する液体を冷却するための装置である。冷却ユニット１００は、第１のフランジ１１に当接して設けられ、第１のフランジ１１を冷却する。また、冷却ユニット１００は、第１のフランジ１１に当接する第２のフランジ１２を間接的に冷却する。
【００２８】
図３は、冷却ユニット１００の断面図である。冷却ユニット１００は、筐体１１０、温度測定部１２０、冷却部１３０、制御装置１４０を備える。筐体１１０の内部には、温度測定部１２０、冷却部１３０、制御装置１４０が収容され、固定されている。温度測定部１２０と制御装置１４０、冷却部１３０と制御装置１４０は、いずれも有線又は無線の通信回線を介して相互に通信可能に接続されている。また、冷却部１３０及び制御装置１４０は、電源コードを介して外部電源と接続され、外部電源から動作に必要な電力を供給される。冷却部１３０は、シール部１０から吸収した熱を外部に排出するためのファン、クーラー、放熱フィン等を備えていてもよい。
【００２９】
筐体１１０は、温度測定部１２０、冷却部１３０、制御装置１４０を内部に収容して保護する。筐体１１０は、内部に空間を有する直方体の箱状形状である。筐体１１０は、第１のフランジ１１に当接する当接部１１１と、当接部１１１と反対側に配置された放熱部１１２と、当接部１１１と放熱部１１２とを接続する側面部１１３と、を備える。
【００３０】
当接部１１１は、第１のフランジ１１と接触した状態で第１のフランジ１１に固定される。当接部１１１は、その外周部にボルトを挿通可能な複数の挿通孔１１１ａを備えている。ボルトを当接部１１１の挿通孔１１１ａに挿通させ、第１のフランジ１１に設けられた当該ボルトに対応する雌ねじ穴に締め付けることにより、筐体１１０は第１のフランジ１１に固定される。
【００３１】
また、当接部１１１は、温度測定部１２０、冷却部１３０を取り付け可能な複数の嵌合部を備えている。当接部１１１の嵌合部は、温度測定部１２０の温度測定面、冷却部１３０の冷却面が第１のフランジ１１に直接当接するように、温度測定部１２０、冷却部１３０を固定する。
【００３２】
放熱部１１２は、筐体１１０内部の熱を放熱する開口部１１２ａを備える。開口部１１２ａは、筐体１１０の一部を切り起こして形成されている。開口部１１２ａは、筐体１１０の一部を切りおこして形成しているため、切りおこした部分が開口部１１２ａを部分的に覆っており、外部から異物、水分等が侵入することを抑制する。また、放熱部１１２は、側面部１１３に対して着脱自在に構成されており、温度測定部１２０、冷却部１３０、制御装置１４０のメンテナンス等のため筐体１１０の一部を開放し得る。
【００３３】
側面部１１３の内側には、制御装置１４０が固定されている。
【００３４】
温度測定部１２０は、シール部１０の温度を測定する温度測定手段の一例である。温度測定部１２０は、白金測温抵抗体を用いた温度センサである。温度測定部１２０は、シール部１０の温度を測定することにより、間接的にシール部１０近傍の液体の温度を測定する。シール部１０の近傍とは、第１のフランジ１１と第２のフランジ１２との間の隙間を含む領域である。
【００３５】
冷却部１３０は、シール部１０を冷却することにより、シール部１０近傍の液体を冷却する冷却手段の一例である。冷却部１３０は、ペルティエ素子（Peltier Device）又はペルティエ素子を備えるモジュールである。ペルティエ素子は、２種類の金属の接合部に電流を流すことにより一方の金属から他方の金属へと熱が移動するペルティエ効果を利用した熱電素子である。
【００３６】
制御装置１４０は、温度測定部１２０の測定結果に基づいて、冷却部１３０の動作を制御する。次に、図４を参照して、本発明の実施の形態１に係る制御装置１４０について説明する。
【００３７】
図４は、冷却ユニット１００のブロック図である。図４に示すように、冷却ユニット１００は、温度測定部１２０、冷却部１３０、制御装置１４０を備えている。制御装置１４０は、指示受付部１４１、表示部１４２、通信部１４３、記憶部１４４、制御部１４５を備えている。指示受付部１４１、表示部１４２、通信部１４３、記憶部１４４は、いずれも制御部１４５と有線又は無線の通信回線を介して相互に通信可能に接続されている。
【００３８】
指示受付部１４１は、ユーザの指示を受け付け、ユーザの指示を制御部１４５に通知する。例えば、指示受付部１４１は、ユーザが要求する条件又は密封する液体の特性に合わせて決定した設定温度に関する指示を受け付け、設定温度を設定する設定手段として機能する。また、指示受付部１４１は、冷却部１３０の動作を停止する旨の指示等を受け付ける。指示受付部１４１は、ボタン、ジョイスティック等を含む。また、指示受付部１４１は、外部の指示装置等を接続可能なコネクタ等であってもよい。
【００３９】
表示部１４２は、液晶ディスプレイ等から構成され、種々の情報を表示する。例えば、表示部１４２は、冷却部１３０の動作状態、シール部１０の設定温度、シール部１０の測定温度等を数値、グラフ等の形式で表示する。指示受付部１４１及び表示部１４２は、タッチパネル等から構成されていてもよい。また、表示部１４２は、制御装置１４０に設けられたコネクタ等を介して接続可能な外部の表示装置等であってもよい。
【００４０】
通信部１４３は、冷却部１３０の動作状態、シール部１０の温度等に関する情報を外部に送信し、外部からシール部１０の設定温度等の情報、各種プログラムを受信する。
【００４１】
記憶部１４４は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ等から構成され、制御部１４５により実行されるプログラムや各種データを保存すると共に、動作領域として機能する。
【００４２】
制御部１４５は、温度測定部１２０で測定されたシール部１０の温度、指示受付部１４１からの指示、通信部１４３からのデータ等に基づいて、冷却部１３０の動作を制御する。制御部１４５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を含むプロセッサから構成される。制御部１４５は、記憶部１４４に記憶されたプログラムに基づいて動作し、冷却部１３０の動作を決定する。
【００４３】
制御部１４５は、シール部１０の温度を制御することにより、シール部１０近傍の液体の温度を制御する制御手段の一例である。制御部１４５は、シール部１０の温度をユーザが要求する条件又は密封する液体の特性に基づいて設定された設定温度まで低下させるように、冷却部１３０を動作させる。
【００４４】
制御装置１４０は、専用のシステムで実現してもよく、小型汎用コンピュータを用いて実現してもよい。制御装置１４０が実行する処理は、例えば、上述の物理的な構成を備える装置が、記憶部１４４に記憶されたプログラムを実行することによって実現される。本発明は、プログラムとして実現されてもよく、そのプログラムが記録された記憶媒体として実現されてもよい。
【００４５】
次に、図５を参照して、実施の形態１に係る密封装置１が液体の漏れを抑制する原理について説明する。図５においては、理解を容易にするために、互いに対向して配置された第１のフランジ１１の表面部１１ａ及び第２のフランジ１２の表面部１２ａの表面粗さを誇張して図示している。
【００４６】
図５に示すように、第１のフランジ１１の表面部１１ａ及び第２のフランジ１２の表面部１２ａは、細部を詳細に観察すると微細な粗さ及びうねりを備えている。このため、第１のフランジ１１の表面部１１ａと第２のフランジ１２の表面部１２ａとを静止した状態で当接させたとしても、第１のフランジ１１の表面部１１ａと第２のフランジ１２の表面部１２ａとの間には隙間が存在する。
【００４７】
また、第１のフランジ１１、第２のフランジ１２のいずれかに振動等が加えられた場合、及び、両者の間に相対的な動きが発生した場合、第１のフランジ１１と第２のフランジ１２との間の隙間の間隔は変動する。このため、第１のフランジ１１と第２のフランジ１２との間の隙間にガスケット、パッキン等の封止手段を設けない場合、当該隙間から密封すべき液体が漏れ出すか、当該隙間からの液体の漏れが増大する。
【００４８】
しかし、密封装置１では、液体の粘性が温度に依存する特性を利用して、冷却部１３０を用いてシール部１０の隙間に存在する液体を冷却することにより、シール部１０からの液体の漏れを抑制する。液体は、温度が低下すると粘性が増加する性質を有しており、粘性の増加は液体の流動抵抗の増加をもたらす。このため、シール部１０の隙間に供給される液体の温度を低下させた場合、シール部１０の隙間に存在する液体の粘性が増加し、その結果としてシール部１０からの液体の漏れを抑制できる。
【００４９】
シール部１０内に密封され、配管内で輸送される液体としては、例えば、機械製品等で用いられる潤滑油等が想定される。通常、潤滑油等においては、温度の変化に伴う潤滑油の粘度の変化が小さいこと、すなわち粘度指数が高いことが要求される。しかし、密封装置１では、温度の変化に伴う液体の粘度の変化が大きい潤滑油であっても、シール部１０の間の隙間に存在する潤滑油を冷却することにより、シール部１０から潤滑油が漏れることを抑制できる。
【００５０】
液体の漏れを抑制するために液体が達成すべき温度は、液体の粘性特性、液体の圧力、シール部１０の幅、距離、表面粗さ、表面形状、シール部１０の設置環境等に基づいて決定される。液体の温度は、液体の凝固点から沸点までの範囲内である。ただし、液体として潤滑油を用いた場合、潤滑油の温度は、潤滑油の流動点から周囲又は装置の温度までの範囲内である。例えば、密封する液体として潤滑油を用いる場合、シール部１０の隙間を約０．１ｍｍ程度に設定したとき、潤滑油の温度は約１０℃以下となるように冷却する必要がある。
【００５１】
（実施例）
次に、図６、図７を参照して、シール部１０の温度を低下させることによりシール部１０からの液体の漏れを抑制できるかどうかを検証した結果を示す。
【００５２】
図６は、本検証にて使用した試験機２００の概略を示す図である。試験機２００は、一対の円板から成る供試ガスケット２１０と、供試ガスケット２１０の間に配置される隙間調整ジグ２２０と、供試ガスケット２１０を冷却するペルティエモジュール２３０と、供試ガスケット２１０の温度を測定する温度センサ２４０と、供試液体を収容するタンク２５０と、供試ガスケット２１０とタンク２５０とに接続され、供試液体を供試ガスケット２１０に供給するチューブ２６０と、を備える。また、図示していないが、試験機２００は、チューブ２６０に取り付けられた流量センサをさらに備える。
【００５３】
供試ガスケット２１０は、上側に配置され円板部材２１０Ａと、下側に配置される円板部材２１０Ｂと、を備える。円板部材２１０Ａ及び円板部材２１０Ｂは、第１のフランジ１１及び第２のフランジ１２に対応している。円板部材２１０Ａ及び円板部材２１０Ｂの直径は約２００ｍｍであり、厚さは１０ｍｍである。円板部材２１０Ａ及び円板部材２１０Ｂは、アルミニウム合金とステンレス鋼から形成されている。円板部材２１０Ａには、供試ガスケット２１０の隙間を冷却された状態に維持するため、直径１２０ｍｍの断熱用の樹脂板２１０Ｃが埋め込まれている。円板部材２１０Ａの樹脂板２１０Ｃが埋め込まれた部分を窪みとすることにより、供試ガスケット２１０には環状のシール面が形成されている。
【００５４】
隙間調整ジグ２２０は、円板部材２１０Ａ及び円板部材２１０Ｂの間に複数配置されている。隙間調整ジグ２２０は、円板形状の部材であり、円板部材２１０Ａ及び円板部材２１０Ｂの間の間隔を一定（数十μｍから百数十μｍ程度）に保持する。
ペルティエモジュール２３０は、供試ガスケット２１０の上面部に設置されている。ペルティエモジュール２３０は、供試ガスケット２１０を冷却することにより、円板部材２１０Ａ及び円板部材２１０Ｂの間の隙間に存在する潤滑油を冷却する。
【００５５】
チューブ２６０は、その一端が供試ガスケット２１０の下面部に固定され、円板部材２１０Ａ及び円板部材２１０Ｂの間の隙間に供試液体を供給する。チューブ２６０は、その他端がタンク２５０に固定され、タンク２５０から供給された供試液体を所定の圧力で供試ガスケット２１０内に供給する。図６に示すように、タンク２５０は、供試ガスケット２１０内に供給される供試液体に圧力を加えるため、供試ガスケット２１０よりも高い位置に設置される。供試液体は、４０℃における動粘度が約２２ｍｍ２／ｓ、１００℃における動粘度が３．７ｍｍ２／ｓのナフテン系原料油である。
【００５６】
流量センサは、潤滑油を供給するチューブ２６０に取り付けられている。チューブ２６０から供試ガスケット２１０に供給される潤滑油の流量は、供試ガスケット２１０から外部に流出する潤滑油の流量と同一である。このため、チューブ２６０に取り付けられた流量センサを用いて、供試ガスケット２１０の間から流出する潤滑油の流出量を測定できる。
【００５７】
本検証では、ペルティエモジュール２３０を制御して供試ガスケット２１０の温度を少しずつ調節して加熱と冷却とを繰り返し、供試ガスケット２１０の温度ごとに供試ガスケット２１０から流出する供試液体の流出量を測定した。
【００５８】
図７は、タンク２５０の高さを１．０ｍ、供試ガスケット２１０の隙間を０．１ｍｍとした場合の実験結果を示すグラフである。図７の縦軸は流量センサが測定した流出量Ｑ［ｍｌ／ｓ］であり、横軸は温度センサが測定した温度Ｔ［℃］である。図７に示すように、供試ガスケット２１０の温度Ｔを降下させることにより、供試ガスケット２１０から外部に流出する供試液体の流出量Ｑが低下することを確認できた。また、供試ガスケット２１０の温度Ｔを上昇させることにより、供試ガスケット２１０から外部に流出する供試液体の流出量Ｑが増加することも確認できた。したがって、密封する液体の温度を制御することにより、シール部１０からの液体の漏れを抑制できることが理解できる。
【００５９】
次に、図８を参照して、本発明の実施の形態１に係る密封装置１を用いて実行される液体密封処理について説明する。
【００６０】
まず、指示受付部１４１は、ユーザからシール部１０の温度設定に関する指示を受け付ける（ステップＳ１０１）。
【００６１】
次に、制御部１４５は、冷却部１３０の動作を開始する（ステップＳ１０２）。より詳細に説明すると、制御部１４５は、ステップＳ１０１において指示を受け付けると、ステップＳ１０１で決定した設定温度を目標として冷却部１３０の動作を開始する。
【００６２】
次に、制御部１４５は、温度測定部１２０から現時点におけるシール部１０の温度を取得する（ステップＳ１０３）。
【００６３】
次に、制御部１４５は、ステップＳ１０３にて測定されたシール部１０の測定温度がステップＳ１０１で設定されたシール部１０の設定温度よりも低いかどうかを判定する（ステップＳ１０４）。
【００６４】
シール部１０で測定された測定温度がシール部１０の設定温度よりも低い場合（ステップＳ１０４；ＹＥＳ）、シール部１０の冷却を続行する必要はないため、制御部１４５は冷却部１３０の動作を停止させる（ステップＳ１０５）。
【００６５】
シール部１０で測定された測定温度がシール部１０の設定温度よりも低くない場合（ステップＳ１０４；ＮＯ）、制御部１４５は、冷却部１３０の動作を続行させつつ、図８のステップＳ１０６に進む。
【００６６】
ステップＳ１０５の処理を実行した後、または、ステップＳ１０４においてＮＯと判定された場合、制御部１４５は、ステップＳ１０４の判定から所定時間が経過したかどうかを判定する（ステップＳ１０６）。所定時間は、任意の時間であるが、例えば、１秒に設定してもよい。
【００６７】
ステップＳ１０４の判定から所定時間が経過した場合（ステップＳ１０６；ＹＥＳ）、制御部１４５は、指示受付部１４１がユーザから液体密封処理を中止する旨の指示を受け付けたかどうかを判定する（ステップＳ１０７）。ステップＳ１０４の判定から所定時間が経過していない場合（ステップＳ１０６；ＮＯ）、処理をステップＳ１０３に戻す。制御部１４５は、所定時間が経過するまで、ステップＳ１０３〜Ｓ１０６の処理を繰り返す。
【００６８】
指示受付部１４１がユーザから液体密封処理を中止する旨の指示を受け付けている場合（ステップＳ１０７；ＹＥＳ）、制御部１４５は、液体密封処理を終了する。制御部１４５がユーザから液体密封処理を中止する旨の指示を受け付けていない場合（ステップＳ１０７；ＮＯ）、制御部１４５は、処理をステップＳ１０３に戻す。指示受付部１４１がユーザから液体密封処理を中止する旨の指示を受け付けるまで、制御部１４５はステップＳ１０３〜Ｓ１０７の処理を繰り返す。これによりシール部１０の間に介在する液体はステップＳ１０１で設定された設定温度に維持される。
【００６９】
以上説明したように、実施の形態１に係る密封装置１においては、シール部１０の隙間を局所的に冷却できる冷却部１３０を備えている。このため、液体を冷却して液体の粘度を低下させることにより、シール部１０に存在する隙間をガスケット、密封用の特殊な液体等により封止せずとも、内部の液体の漏れを抑制できる。
【００７０】
実施の形態１に係る密封装置１においては、シール部１０の隙間に入り込んだ液体自体を冷却して液体の漏れを抑制している。シール部１０の隙間の密封に使用する液体が密封される液体そのものであるため、密封される液体とは異なる特殊な液体を用いる必要がない。このため、異なる液体の混合に起因する問題、例えば、密封する液体への他の液体の混在、環境汚染、毒性、原材料の入手、価格等の問題を回避できる。
【００７１】
実施の形態１に係る密封装置１においては、シール部１０の密封にガスケット、パッキン等のシール材が不要である。このため、ガスケット、パッキン等の交換作業が不要であるため、メンテナンス性を向上できると共に、メンテナンスに伴うコストを抑制できる。
【００７２】
実施の形態１に係る密封装置１においては、シール部１０の冷却を制御する手段がユニット化された冷却ユニット１００であり、冷却ユニット１００がシール部１０に着脱自在に構成されている。このため、冷却ユニット１００にトラブルが発生した場合であっても、冷却ユニット１００を容易に交換できる。
【００７３】
（実施の形態２）
図９を参照して、本発明の実施の形態２に係る密封装置１’について説明する。実施の形態１においては、第１のフランジ１１と第２のフランジ１２とが接触した状態で固定されていたが、第１のフランジ１１と第２のフランジ１２とは必ずしも接触させる必要はない。実施の形態２に係る密封装置１’の基本的な構成は、実施の形態１に係る密封装置１と同一であるため、以下、両者の異なる部分を中心に説明する。
【００７４】
シール部１０は、第１のフランジ１１と、第１のフランジ１１との間に隙間を形成するように配置された第２のフランジ１２と、を備える。第１のフランジ１１は、第１の配管２１に固定された第１の支持部４１により支持されている。第２のフランジ１２は、第２の配管２２に固定された第２の支持部４２により支持されている。第１の支持部４１、第２の支持部４２は、いずれも地盤、建屋の壁等に設置されており、第１のフランジ１１と第２のフランジ１２とを所定の間隔ｄだけ離れた状態で保持する。
【００７５】
実施の形態２に係る密封装置１’は、実施の形態１に係る密封装置１と同様に冷却部１３０を用いてシール部１０の隙間に介在する液体を冷却することにより、液体の流動抵抗を増加させ、シール部１０の隙間からの液体の漏れを抑制する。このとき、第１のフランジ１１と第２のフランジ１２とが互いに当接していないため、一方のフランジに加えられた熱、振動、応力等が他方のフランジに影響を及ぼすことを防止できる。
【００７６】
以上説明したように、実施の形態２に係る密封装置１’においては、シール部１０の隙間に存在する液体を局所的に冷却できる冷却部１３０を備えている。このため、シール部１０が接触していない状態であっても、シール部１０の密封性を確保できる。
【００７７】
また、実施の形態２に係る密封装置１’においては、シール部１０を構成する第１のフランジ１１と第２のフランジ１２とが当接しないように設置されている。このため、第１のフランジ１１と第２のフランジ１２とが当接することにより、一方のフランジに加えられた熱、振動、応力等が他方のフランジに影響を及ぼすことがない。その結果として、第１のフランジ１１及び第２のフランジ１２の変形、損傷を防止できる。
【００７８】
そして、本発明はこれに限られず、以下に述べる変形も可能である。
【００７９】
（変形例）
上記実施の形態においては、第１のフランジ１１の表面部１１ａ、第２のフランジ１２の表面部１２ａはいずれも平面状であったが、本発明はこれに限られない。例えば、表面部１１ａ、１２ａに凹凸、溝、突起等を設けてもよい。
【００８０】
上記実施の形態においては、第１のフランジ１１、第２のフランジ１２は、いずれも楕円形状であったが、本発明はこれに限定されない。例えば、長方形、正方形、多角形、円形等の板状部材であってもよい。
【００８１】
上記実施の形態においては、第１のフランジ１１、第２のフランジ１２は、アルミニウムとステンレスとの合金から構成されていたが、本発明はこれに限定されない。第１のフランジ１１、第２のフランジ１２を構成する材料としては、熱伝導性が良好で、フランジの変形を防止し得る程度の強度がある材料であれば、アルミニウムとステンレスとの合金に限らずいかなる材料を用いてもよい。例えば、銅、アルミニウム合金等を用いてもよい。
【００８２】
上記実施の形態においては、温度測定部１２０はシール部１０の温度を測定していたが、本発明はこれに限られない。例えば、温度測定部１２０をシール部１０の内側に組み込み、密封液体の温度を直接測定するようにしてもよい。
【００８３】
上記実施の形態においては、温度測定部１２０は測温抵抗体を用いた温度センサであったが、本発明はこれに限られない。例えば、温度測定部１２０は、熱電対、サーミスタ等、他の温度測定手段であってもよい。
【００８４】
上記実施の形態においては、冷却部１３０はペルティエ素子であったが、本発明はこれに限られない。例えば、冷却部１３０としてヒートポンプ等、他の冷却手段を用いてもよい。
【００８５】
上記実施の形態においては、冷却部１３０はシール部１０を介して液体を冷却していたが、本発明はこれに限られない。例えば、冷却部１３０をシール部１０の内側に組み込み、密封液体を直接冷却するようにしてもよい。
【００８６】
上記実施の形態においては、シール部１０の温度を調整する手段として冷却部１３０のみを用いていたが、本発明はこれに限られない。例えば、シール部１０に電熱ヒータ等の加温部をさらに設けてもよく、ユーザが液体の密封の中止を指示した場合に、制御部１４５が加温部を動作させ、速やかに密封を中止できるように構成してもよい。
【００８７】
上記実施の形態においては、温度測定部１２０、冷却部１３０、制御装置１４０がユニット化されて冷却ユニット１００を構成していたが、本発明はこれに限られない。例えば、温度測定部１２０、冷却部１３０、制御装置１４０を別個にシール部１０に固定してもよい。また、冷却部１３０、制御装置１４０は、シール部１０から離れた場所に設置してもよい。
【００８８】
上記変形例に関連して、冷却部１３０をシール部１０から離して配置した場合、冷媒が流動する配管を用いてシール部１０と冷却部１３０との間で熱交換を行ってもよい。また、制御装置１４０をシール部１０から離して配置した場合、無線の通信回路を介して温度測定部１２０と制御装置１４０の間のデータのやり取りを行ってもよい。
【００８９】
上記実施の形態においては、制御部１４５は記憶部１４４に記憶されたプログラムに基づいて動作していたが、本発明はこれに限定されない。例えば、プログラムにより実現された機能的な構成をハードウェアにより実現してもよい。
【００９０】
上記実施の形態においては、各種データは記憶部１４４に記憶されていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、各種データは、その全部又は一部がＬＡＮ（Local Area Network）等を介して外部のサーバ、コンピュータ等に記憶されてもよい。
【００９１】
上記実施の形態においては、測定温度と設定温度との大小に基づいて冷却部１３０をオン・オフする制御を行っていたが、本発明はこれに限られない。例えば、測定温度と設定温度との差分を偏差ｅとしたとき、Ｐ＝ｋ１・ｅ＋ｋ２・∫ｅｄｔ＋ｋ３・ｄｅ／ｄｔの条件を満たすように冷却部１３０に電力Ｐを供給するＰＩＤ（Proportional-Integral-Differential）制御を行ってもよい。ここで、ｋ１，ｋ２，ｋ３は定数である。
【００９２】
上記実施の形態においては、指示受付部１４１がユーザから指示されたシール部１０の設定温度を受け付けていたが、本発明はこれに限られない。例えば、図１０のブロック図に示すように、記憶部１４４は、密封液体の種類別の粘性特性、密封液体の圧力、シール部１０の距離、幅、表面粗さ（ラビリンスの程度）、漏れ許容量等に応じて予め設定されたシール部１０又はシール部１０の近傍の液体の設定温度を記憶する設定温度データベース１４４Ａを備えていてもよい。
そして、制御部１４５は、指示受付部１４１が受け付けた指示（例えば、密封液体の種類、ラビリンスの程度、漏れ許容量等）、圧力測定部１５０が測定した密封液体の圧力データ、流量測定部１６０が測定したシール部１０からの液体の流出量データ等に基づいて、設定温度データベース１４４Ａに記憶された設定温度を読み出し、読み出した設定温度をシール部１０又はシール部１０の近傍の液体の設定温度として設定する温度設定部１４５Ａ（設定手段）を備えていてもよい。
【００９３】
上記実施の形態においては、密封装置１、１’が第１のフランジ１１と第２のフランジ１２とを備えたパイプ、チューブ等の配管の接続部分のシール部１０の密封に適用される場合について説明したが、本発明はこれに限られない。本発明の密封装置１、１’は、液体の漏れを抑制するいかなる装置に適用してもよく、例えば、水槽、大型タンク等の容器、配管、及び、これらの組み合わせ等に適用してもよい。
【００９４】
上記実施の形態においては、密封装置１、１’が静止状態にあるシール部１０に適用されていたが、本発明はこれに限られない。例えば、密封装置１、１’は、相対する部材が互いに相対的に移動する振動部、摺動部、回転部等を有するシール部１０に適用してもよい。振動部、摺動部、回転部等を有するシール部１０に密封装置１、１’を適用した場合、シール部１０を構成する部材同士の間に隙間を設けることが可能になるため、シール部１０を構成する部材同士が摩擦により発熱し、振動部、摺動部、回転部等が損傷することを防止できる。
【００９５】
上記実施の形態においては、密封装置１、１’が潤滑油等の液体を密封する場合を説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、密封する液体としては、機械油、燃料油、食用油、又は原油等の各種の油、水、その他の溶液、溶媒等であってもよい。また、密封装置１、１’を用いて気体を密封してもよい。
【００９６】
上記実施の形態においては、第１のフランジ１１及び第２のフランジ１２は、熱伝導性の良好な金属材料から形成されていたが、本発明はこれに限られない。第１のフランジ１１及び第２のフランジ１２を構成する材料は、熱伝導性が可能な材料であればいかなる材料であってもよい。例えば、第１のフランジ１１及び第２のフランジ１２は、塩化ビニール樹脂の表面に金属材料のめっき等を被覆した構成であってもよい。
【００９７】
上記実施の形態においては、シール又はガスケットを用いることなく密封液体を密封していたが、本発明はこれに限られない。例えば、さらなる密封性の向上を図るために、シール部１０に冷却ユニット１００と共にシール又はガスケットを併用してもよい。
【００９８】
上記実施の形態においては、冷却部１３０が密封液体自体を冷却することにより配管又は容器の内部に密封液体を密封していたが、本発明はこれに限られない。例えば、密封液体とは異なる液体（但し、磁気流体等の取扱いの困難な液体を除く）を用いて配管又は容器の内部に密封液体を密封してもよい。
【００９９】
上記実施の形態は例示であり、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の趣旨を逸脱しない範囲でさまざまな実施の形態が可能である。各実施の形態や変形例で記載した構成要素は自由に組み合わせることが可能である。また、特許請求の範囲に記載した発明と均等な発明も本発明に含まれる。
【符号の説明】
【０１００】
１，１’  密封装置
１０      シール部
１１      第１のフランジ
１１ａ    表面部
１１ｂ    挿通孔
１２      第２のフランジ
１２ａ    表面部
１２ｂ    挿通孔
２１      第１の配管
２２      第２の配管
３１      ボルト
３２      ナット
４１      第１の支持部
４２      第２の支持部
１００    冷却ユニット
１１０    筐体
１１１    当接部
１１１ａ  挿通孔
１１２    放熱部
１１２ａ  開口部
１１３    側面部
１２０    温度測定部
１３０    冷却部
１４０    制御装置
１４１    指示受付部
１４２    表示部
１４３    通信部
１４４    記憶部
１４４Ａ  設定温度データベース
１４５    制御部
１４５Ａ  温度設定部
１５０    圧力測定部
１６０    流量測定部
２００    試験機
２１０    供試ガスケット
２１０Ａ、２１０Ｂ  円板部材
２１０Ｃ  樹脂板
２２０    隙間調整ジグ
２３０    ペルティエモジュール
２４０    温度センサ
２５０    タンク
２６０    チューブ
ｄ        間隔
ｅ        偏差
Ｐ        電力
Ｑ        流出量
Ｔ        温度
【図１】
2018119645.tif 000003
【図２】
2018119645.tif 000004
【図３】
2018119645.tif 000005
【図４】
2018119645.tif 000006
【図５】
2018119645.tif 000007
【図６】
2018119645.tif 000008
【図７】
2018119645.tif 000009
【図８】
2018119645.tif 000010
【図９】
2018119645.tif 000011
【図１０】
2018119645.tif 000012