(57)【要約】【課題】メカニカルシールの密封端面に安定した荷重を与えることにより、シール機能を損なうことなく外形および接液表面積を最小化したメカニカルシールを提供する。【解決手段】サニタリーポンプ用メカニカルシールは、密封端面12aを有するシートリング12と、密封端面14aを有する従動リング14と、シートリング12の密封端面12aと従動リング14の密封端面14aを圧接させるための接面圧付与手段20とを具備し、接面圧付与手段20としてコイルドウェーブスプリングを使用するとともに従動リング14の内径側の非接液部分に配置した。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
密封端面を有するシートリングと、密封端面を有する従動リングと、シートリングの密封端面と従動リングの密封端面を圧接させるための接面圧付与手段とを具備し、前記接触面圧付与手段としてコイルドウェーブスプリングを使用するとともに前記従動リングの内径側の非接液部分に配置したことを特徴とするサニタリーポンプ用メカニカルシール。
【請求項２】
背端面接液内流れ形とした請求項１のサニタリーポンプ用メカニカルシール。
【請求項３】
軸方向でみた接液部長さが実質的に前記従動リングの軸方向寸法に相当する請求項１または２のサニタリーポンプ用メカニカルシール。
【請求項４】
前記従動リングの軸パッキン装着部を片面開放形とした請求項１〜３のいずれか１項のサニタリーポンプ用メカニカルシール。
【請求項５】
前記シートリングと静止部材との間に装着する緩衝リングを、最接液部分に配置した請求項１〜４のいずれか１項のサニタリーポンプ用メカニカルシール。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この考案はサニタリーポンプ用メカニカルシール、より詳しくは接面圧付与手段としてコイルドウェーブスプリングを使用したメカニカルシールに関する。
【背景技術】
【０００２】
メカニカルシールは、回転軸と固定部材との間に設けられ、半径方向摺接面（密封端面）を軸方向に圧接させることによって軸封を行う密封装置である。密封端面を圧接させるための接面圧付与手段として、従来のメカニカルシールは大半が円形断面のコイルスプリングを使用している（特許文献１参照）。そのため、比較的長い軸方向の取り付けスペースが必要である。また、一部で単一輪状のウェーブスプリング（波形座金）を装着したメカニカルシールもあるが、これはスプリング荷重が安定しないためシール機能を損ない漏洩のおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１７９７０３号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のメカニカルシールを食品用サニタリーポンプの軸封部に使用する場合、スタフィングボックスが軸方向に長くなるため、通常の洗浄工程ではポンプ内部の洗浄性が悪く、殺菌効果が劣る。そのために、洗浄効果を高めるために作業時間を長くする必要があった。
【０００５】
この考案の課題は、上述の問題点を解決して、メカニカルシールの密封端面に安定した荷重を与えることにより、シール機能を損なうことなく外形および接液表面積を最小化したメカニカルシールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この考案は、接面圧付与手段としてコイルドウェーブスプリングを採用することによって課題を解決した。コイルドウェーブスプリングは波形座金を多重巻きにしたもので、構造が単純で軽量、かつ少ないスペースで強力なばね力が得られる。したがって、コイルドウェーブスプリングを採用することにより、メカニカルシールの密封端面に安定した押し付け荷重を与えることができ、かつ、外形および接液部を最小化したメカニカルシールを提供することができる。
【０００７】
すなわち、この考案のサニタリーポンプ用メカニカルシールは、実用新案登録請求の範囲の請求項１に記載のとおり、密封端面を有するシートリングと、密封端面を有する従動リングと、シートリングの密封端面と従動リングの密封端面を圧接させるための接面圧付与手段とを具備し、前記接面圧付与手段としてコイルドウェーブスプリングを使用するとともに前記従動リングの内径側の非接液部分に配置したことを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２の考案は、請求項１のサニタリーポンプ用メカニカルシールにおいて、背端面接液内流れ形としたことを特徴とするものである。メカニカルシールの基本構造として、背端面接液内流れ形はシール性が優れている。背端面接液とは、回転環の密封端面と反対側を背端面といい、その背端面が接液すなわち高圧側になる場合をいう。この場合の漏れ方向は、密封面の外周部（高圧側）から内径方向となり、遠心力に反するため漏れにくい
、また液圧で密封面が加圧されるために漏れにくいとされている。内流れ形とは、密封端面の外周から内周方向へ向かって漏れようとする流体をシールする形式で、インサイド形ともいう。
【０００９】
請求項３の考案は、請求項１または２のサニタリーポンプ用メカニカルシールにおいて、軸方向でみた接液部長さは、実質的に従動リングの軸方向寸法に相当することを特徴とするものである。このような構成を採用することにより、従動リングの軸方向寸法を短くすればするほど接液部長さが短くなり、したがって、洗浄を要する部分が短縮され、洗浄性が向上する。
【００１０】
請求項４の考案は、請求項１〜３のいずれか１項のサニタリーポンプ用メカニカルシールにおいて、従動リングの軸パッキン装着部を片面開放形としたことを特徴とするものである。Ｏリングを装着するＯリング溝は矩形断面の環状溝が一般的であるが、従動リングの軸パッキン装着部を、そのような溝形状ではなく、片面開放形とすることにより、液溜まりをなくしてポンプ内での雑菌繁殖の要因をなくすることができる。
【００１１】
請求項５の考案は、請求項１〜４のいずれか１項のサニタリーポンプ用メカニカルシールにおいて、シートリングと静止部材との間に装着する緩衝リングを、最接液部分に配置したことを特徴とするものである。最接液部分とは、それよりも内側に細部スペースが存在しないことを意味する。したがって、このような構成を採用することにより、液溜まりとなる細部スペースをなくし、スタフィングボックス内の洗浄性を高めることができる。
【考案の効果】
【００１２】
この考案によれば、コイルドウェーブスプリングを採用してメカニカルシールの密封端面に安定した荷重を与えることにより、シール機能を損なうことなく外形および接液表面積を最小化したメカニカルシールを提供することができる。
また、コイルドウェーブスプリングを従動リングの内径側の非接液部分に配置したことにより、コイルドウェーブスプリングはシール流体（機器が取り扱う流体で、漏れを制限したい流体）と接液しないため、洗浄が不要である。
食品業界において、使用するポンプの内部（接液部）の洗浄性および殺菌性が優れることにより、その洗浄作業効率が高まり、使用する熱源エネルギーも省資源化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】メカニカルシールの縦断面図である。
【図２】ポンプの縦断面図である。
【図３】コイルドウェーブスプリングの斜視図である。
【考案を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面に従ってこの考案の実施の形態を説明する。
【００１５】
説明の便宜上、まず、メカニカルシールを使用したポンプについて図２を参照して述べることとする。図示したポンプは渦巻きポンプの例であって、ケーシング２とインペラ４と主軸６を備えている。ケーシング２は吸い込み口２ａと吐き出し口２ｂを備えており、内部にインペラ４を収容させてある。インペラ４はボス部４ａと羽根部４ｂとからなり、ボス部４ａにて主軸６に固定してある。具体的には、主軸６の端部に形成したねじ部６ａにナット８を締め付けることにより軸方向に位置決めし、かつ、キー６ｂで回り止めがしてある。主軸６はケーシング２に対して回転自在にケーシング２を貫通しており、外部に突出したねじ部６ａとは反対側の端部にて電動機等の駆動手段（図示せず）と連結してある。そして、駆動手段で主軸６を回転させると、インペラ４が回転することによって、吸い込み口２ａから液体を吸い込み、吐き出し口２ｂから吐出する。当該液体がシール流体
すなわちメカニカルシールによって漏れを制限したい流体となる。
【００１６】
主軸６がケーシング２を貫通する部分に、軸封装置としてメカニカルシール１０が取り付けてある。このメカニカルシール１０は、図１に示すように、シートリング１２と、従動リング１４と、接面圧付与手段２０とで構成されている。シートリング１２の密封端面１２ａと従動リング１４の密封端面１４ａを摺動接触させることによってシールがなされる。なお、図１に示した、メカニカルシール１０を収容した部分をスタフィングボックスと呼ぶ。
【００１７】
メカニカルシール１０の基本構造は、シール性が優れている背端面接液内流れ形とする。上ですでに述べたとおり、従動リング１４の密封端面１４ａと反対側を背端面といい、その背端面が接液すなわち高圧側になる場合を背端面接液という。内流れ形とは、密封端面１２ａ、１４ａの外周から内周方向へ向かって漏れようとする流体をシールする形式で、インサイド形ともいう。
【００１８】
シートリング１２はケーシング２に固定してあり、常に静止している。周知のとおり、シートリング１２の密封端面１２ａを形成する部分は特殊な材料で構成してある。シートリング１２とケーシング２との間には二次シールとして緩衝リング１３ａ、１３ｂが装着してある。緩衝リング１３ａ、１３ｂは合成ゴム製で、Ｏリングの形態をしており、シール作用のみならず緩衝作用をする。ケーシング２にカラー２ｃをボルト２ｄで締結することにより（図２参照）、シートリング１２を軸方向に位置決めする。たとえばメカニカルシール１０の交換に際して、ボルト２ｄを緩めてカラー２ｃを取り外すことにより、メカニカルシール１０を取り出すことができる。
【００１９】
内側の緩衝リング１３ａは密封端面１２ａ、１４ａの位置に極接近している。したがって、この緩衝リング１３ａよりも外側にはシール流体が進入する細部スペースが存在しない。このように緩衝リング１３ａを最接液部分に配置することにより、液溜まりとなる細部スペースがなくなるため、スタフィングボックス内の洗浄を要する容積が減少し、洗浄性が高まる。また、液溜まりとなる細部スペースを極力なくすることは雑菌繁殖の要因をなくすることにつながり、サニタリー性の面で有利である。
【００２０】
従動リング１４はインペラ４のボス部４ａに軸方向移動可能に取り付けてある。従動リング１４とボス部４ａとの間には二次シールとして軸パッキン１６が装着してある。軸パッキン１６は合成ゴム製で、Ｏリングの形態をしている。従動リング１４の軸パッキン１６装着部は、溝形状でなく片面開放形とする。これにより、液溜まりをなくしてポンプ内での雑菌繁殖の要因をなくすることができる。具体的には、ボス部４ａの外周面の段差部と、従動リング１４の内周面の段差部とで、軸パッキン１６を収容する矩形断面の空間が画成される。そして、軸パッキン１６は、軸方向にはボス部４ａの段差部の肩面４ｄと従動リング１４の段差部の肩面１４ｄとで拘束され、半径方向にはボス部４ａの段差部の外周面と従動リング１４の段差部の内周面とで拘束される。
【００２１】
従動リング１４の内周面とボス部４ａとの間にコイルドウェーブスプリング２０が介在させてある。ボス部４ａに小径円筒部と半径方向に立ち上がった環状の座面４ｃが形成してあり、従動リング１４の内周面にも半径方向内向きの環状のスプリングシート１４ｂが形成してあって、これらの間に、コイルドウェーブスプリング２０が配置してある。したがって、コイルドウェーブスプリング２０は、従動リング１４の密封端面１４ａがシートリング１２の密封端面１２ａに接触する向きに、従動リング１４を軸方向に押す作用をする。
【００２２】
従動リング１４の密封端面１４ａとは反対側の端部には、端面から軸方向に凹入した切り欠き１４ｃが設けてある。この切り欠き１４ｃに、インペラ４のボス部４ａに植え込んだピン１８を進入させることにより、インペラ４と従動リング１４が相対回転しないように、言い換えれば、両者が共回りするようにしてある。なお、図示するように別体のピン１８を植え込むほか、ボス部４ａに一体的に凸部を形成してもよい。別体のピン１８を植え込む場合には、図示するように軸方向に植え込むほか、半径方向に植え込んでもよい。後者の場合、接着剤やかしめ加工により、遠心力の作用でピン１８が抜け出るのを防止するのが望ましい。
【００２３】
図３にコイルドウェーブスプリング２０の一例を示す。コイルドウェーブスプリング２０は波形座金を多重巻きにしたもので、構造が単純で軽量、かつ少ないスペースで強力なばね力が得られる。したがって、コイルドウェーブスプリング２０を採用することにより、メカニカルシール１０の密封端面１２ａ、１４ａに安定した押し付け荷重（接面圧）を与えることができ、かつ、外形および接液部を最小化したメカニカルシールを提供することができる。
【００２４】
コイルドウェーブスプリング２０は、接液しない内部に配置する。具体的には、軸パッキン１６よりも反接液側の、従動リング１４の内径側に配置する。このような構成とすることにより、コイルドウェーブスプリング２０はシール流体と接液しないため、洗浄が不要である。すでに述べたとおり、シール流体とは、機器が取り扱う流体で、漏れを制限したい流体をいい、ここではポンプ内を流れる液体がそれに該当する。
【００２５】
軸方向でみた接液部は、ほぼ従動リング１４の軸方向寸法に相当する部分のみである。したがって、従動リング１４の軸方向寸法を可能な限り短く設定することにより、接液部長さが短縮され、その結果、洗浄時間も短縮され、洗浄性が向上する。
【００２６】
以上、図面に従ってこの考案の実施の形態を説明したが、この考案はここに示し、かつ記述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施をすることができることから、この考案は、実用新案登録請求の範囲によって画定されるもののほかそれと均等の、あらゆる変更を含むものと解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００２７】
２  ケーシング
２ａ  吸い込み口
２ｂ  吐き出し口
２ｃ  カラー
２ｄ  ボルト
４  インペラ
４ａ  ボス部
４ｂ  羽根部
４ｃ  受け面
４ｄ  肩面
６  主軸
６ａ  ねじ部
６ｂ  キー
８  ナット
１０  メカニカルシール
１２  シートリング
１２ａ  密封端面
１３ａ、１３ｂ  緩衝リング
１４  従動リング
１４ａ  密封端面
１４ｂ  スプリングシート
１４ｃ  切り欠き
１４ｄ  肩面
１６  軸パッキン
１８  ピン
２０  コイルドウェーブスプリング（接面圧付与手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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