(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸とハウジングの軸孔との間の環状隙間を封止して、真空状態にある密封領域内の粉体の漏れを抑制する軸封装置において、
密封領域側に設けられる第１シール構造部であって、前記ハウジングに対して固定される第１固定環と、前記回転軸に対して固定される第１回転環とを備え、前記第１固定環における密封領域とは反対側の大気側の端面と前記第１回転環における密封領域側の端面との間に隙間を有する非接触シール構造である第１シール構造部と、
前記第１シール構造部に対して大気側に設けられる第２シール構造部であって、前記ハウジングに対して固定される第２固定環と、前記回転軸に対して固定される第２回転環とを備え、前記第２固定環と前記第２回転環とは軸方向の端面同士が摺動する接触シール構造である第２シール構造部と、
前記第１固定環と前記第２固定環の外周側に設けられたシールカバーにより前記第１シール構造部と前記第２シール構造部との間に形成される密閉空間と、
前記密閉空間内を真空状態にする真空引き機構と、
を備える軸封装置であって、
前記第１シール構造部における前記隙間の寸法は、前記密封領域内の粉体粒子径よりも小さく設定されると共に、
前記密閉空間内が真空状態となることにより、真空状態である前記密封領域との差圧がなくなり、密封領域から密閉空間への粉体の漏れと、密閉空間から密封領域への異物の侵入が抑制されることを特徴とする軸封装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空乾燥機などに用いられる軸封装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、回転軸とハウジングの軸孔との間の環状隙間を封止する軸封装置としては、グランドパッキンやセグメントシールを利用したものが知られている。しかしながら、真空乾燥機などにおいては、回転軸の重量が重く、高温環境になるなど、劣悪な環境条件となっている。そのため、シール部分の負荷が大きく、短期間で密着性が低下してしまうため、頻繁に増し締めを行わなければならないなどの問題がある。また、軸封装置として、メカニカルシールを利用したものも知られている（特許文献１参照）。しかしながら、メカニカルシールの場合には、摺動により摩耗粉が出るため、密封領域内に摩耗粉が侵入してしまうことが懸念される。また、メカニカルシールの場合、一般的に、回転環や固定環を軸方向に押圧するスプリングなどが設けられるが、密封領域内に粉体が密封されている場合、漏れ出た粉体がスプリングなどに詰まってしまい、その機能が発揮されなくなってしまう問題もある。
【０００３】
なお、液体を加圧循環させるシール方法や、ガスパージによるシール方法も知られているが、これらの方法は、密封領域が真空状態のものには通常適用することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４２８３２９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、密封領域が真空状態のものにおいて、密封領域内への異物の侵入の抑制を図ることのできる軸封装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
【０００７】
すなわち、本発明の軸封装置は、
回転軸とハウジングの軸孔との間の環状隙間を封止して、真空状態にある密封領域内の粉体の漏れを抑制する軸封装置において、
密封領域側に設けられる第１シール構造部であって、前記ハウジングに対して（直接的または間接的に）固定される第１固定環と、前記回転軸に対して（直接的または間接的に）固定される第１回転環とを備え、前記第１固定環における密封領域とは反対側の大気側の端面と前記第１回転環における密封領域側の端面との間に隙間を有する非接触シール構造である第１シール構造部と、
前記第１シール構造部に対して大気側に設けられる第２シール構造部であって、前記ハウジング（直接的または間接的に）に対して固定される第２固定環と、前記回転軸に対して（直接的または間接的に）固定される第２回転環とを備え、前記第２固定環と前記第２回転環とは軸方向の端面同士が摺動する接触シール構造である第２シール構造部と、
前記第１固定環と前記第２固定環の外周側に設けられたシールカバーにより前記第１シール構造部と前記第２シール構造部との間に形成される密閉空間と、
前記密閉空間内を真空状態にする真空引き機構と、
を備える軸封装置であって、
前記第１シール構造部における前記隙間の寸法は、前記密封領域内の粉体粒子径よりも小さく設定されると共に、
前記密閉空間内が真空状態となることにより、真空状態である前記密封領域との差圧がなくなり、密封領域から密閉空間への粉体の漏れと、密閉空間から密封領域への異物の侵入が抑制されることを特徴とする。
【０００８】
なお、本発明における「固定環」及び「回転環」は、一つの部材で構成される場合の他、複数の部材で構成される場合も含む。
【０００９】
本発明によれば、密封領域側に設けられる第１シール構造部は非接触シール構造のため、第１固定環と第１回転環による摺動摩耗による摩耗粉が生じることはない。従って、摩
耗粉が異物となって密封領域内に侵入してしまうことはない。また、第１シール構造部と第２シール構造部との間の密閉空間は、真空引き機構によって真空状態となるように真空引きされるため、当該密閉空間内の異物は密閉空間外部へと排出される。従って、より一層、密封領域への異物の侵入を抑制できる。また、密閉空間内が真空状態となることにより、真空状態である密封領域との差圧をなくすことができる。従って、密封領域から密閉空間への粉体の漏れや、密閉空間から密封領域への異物の侵入を抑制することができる。また、密封領域内の粉体が、第１固定環における大気側端面と第１回転環における密封領域側の端面との間の微小隙間に進入した場合であっても、粉体自体がシールとして機能し、より一層シール性を高めることができる。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明によれば、密封領域が真空状態のものにおいて、密封領域内への異物の侵入の抑制を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は本発明の実施例に係る軸封装置全体の模式的断面図である。
【図２】図２は本発明の実施例に係る第１シール構造部の模式的断面図である。
【図３】図３は本発明の実施例に係る第１シール構造部の構成部品の取り付け方を説明する説明図である。
【図４】図４は本発明の実施例に係る第２シール構造部の模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１３】
（実施例）
図１〜図４を参照して、本発明の実施例に係る軸封装置について説明する。本実施例に係る軸封装置は、真空乾燥機において、真空状態にある密封領域内の粉体を搬送させるためのスクリュを回転させる回転軸と、機体側のハウジングに設けられている軸孔との間の環状隙間を封止するために用いられる。
【００１４】
＜軸封装置全体＞
特に、図１を参照して、真空乾燥機の概要、及び本発明の実施例に係る軸封装置全体の構成について説明する。
【００１５】
真空乾燥機６００の筐体６１０には開口部６１１が設けられており、この開口部６１１に環状のハウジング６２０が取り付けられている。そして、このハウジング６２０における軸孔６２１内に、回転軸６３０が挿通されている。この回転軸６３０には、スクリュ羽根６４１を有するスクリュ６４０が設けられている。また、回転軸６３０には、スクリュ６４０に隣接して、スリーブ６５０がセットスクリュ６５１によって位置決めされた状態で固定されている。なお、スリーブ６５０の内周面と回転軸６３０の外周面との間はＯリングＯによってシールされている。筐体６１０の内部は密封領域となっており、この密封領域は真空状態となるように構成され、かつ粉体が密封されている。また、密封領域内は加温されるように構成されている。
【００１６】
以上のような構成により、回転軸６３０によりスクリュ６４０が回転することによって、粉体が軸方向に搬送される。粉体は、搬送される過程で水分が蒸発して乾燥する。
【００１７】
そして、本実施例に係る軸封装置Ｓは、密封領域側Ｖに設けられる第１シール構造部１００と、第１シール構造部１００に対して密封領域とは反対側の大気側Ａに設けられる第２シール構造部２００とを備えている。また、軸封装置Ｓには、これら第１シール構造部１００と第２シール構造部２００との間に密閉空間Ｒを形成するためのシールカバー３００も設けられている。このシールカバー３００は、第１シール構造部１００に備えられた第１固定環１１０の外周側と、第２シール構造部２００に備えられた第２固定環２１０の外周側に、それぞれセットスクリュ３１０，３２０によって固定されている。
【００１８】
また、軸封装置Ｓには、真空引き機構７００が設けられている。この真空引き機構７００は、ポンプ７１０と、ポンプ７１０に接続される管７２０と、管７２０とシールカバー３００との間に設けられるボールバルブ７３０とを備えている。ボールバルブ７３０にはハンドル７４０が設けられており、このハンドル７４０の操作によって弁を開閉できるように構成されている。以上の構成によって、ポンプ７１０を駆動させた状態で、ハンドル７４０によってボールバルブ７３０の弁を開くことで、密閉空間Ｒ内を真空引きすることができ、密閉空間Ｒ内を真空状態にすることができる。なお、本実施例においては、密閉空間Ｒ内を、常時又は間欠的に真空引きするように構成されている。
【００１９】
＜第１シール構造部＞
特に、図２及び図３を参照して、本実施例に係る第１シール構造部１００について、より詳細に説明する。
【００２０】
第１シール構造部１００は、非接触シール構造をなしている。より具体的には、第１シール構造部１００は、ハウジング６２０に対して固定される第１固定環１１０と、回転軸６３０に対して固定される第１回転環１２０とを備えている。第１固定環１１０は、ハウジング６２０に直接固定されている。この第１固定環１１０とハウジング６２０との間、及び第１固定環１１０とシールカバー３００との間は、それぞれＯリングＯによってシールされている。また、第１回転環１２０は、回転軸６３０に固定されているスリーブ６５０に固定されており、回転軸６３０に間接的に固定されている。
【００２１】
そして、第１固定環１１０における大気側Ａの端面と第１回転環１２０における密封領域側Ｖの端面との間に微小隙間Ｇが設けられるように、第１固定環１１０と第１回転環１２０は位置決めされている。ここで、この位置決め方法について、特に図３を参照して説明する。
【００２２】
回転軸６３０に固定されたスリーブ６５０に対して、第１回転環１２０を位置決めするための位置決めスリーブ１４０を、セットスクリュ１４１によって仮固定する。この位置決めスリーブ１４０には、回転により軸方向に移動可能なスリーブカラー１５０が取り付けられている。なお、位置決めスリーブ１４０とスリーブカラー１５０とは、ねじ機構によって結合されている。これにより、スリーブカラー１５０の外周に設けられている穴１５１に工具を差し込みながらスリーブカラー１５０を回転させることによって、スリーブカラー１５０は位置決めスリーブ１４０に対して軸方向に移動する。
【００２３】
位置決めスリーブ１４０を仮固定させた状態で、スリーブカラー１５０を正方向に回転させて、図３中左方向に移動させ、第１固定環１１０と第１回転環１２０との間にシックネスゲージＧ１を挟み込ませる。このシックネスゲージＧ１は、所望の厚みに設定された薄肉板状の部材である。このように、第１固定環１１０と第１回転環１２０との間にシックネスゲージＧ１を挟み込ませることによって、これらの間の間隔が所望の寸法になった状態で、第１回転環１２０が位置決めされる（図３（ａ）参照）。
【００２４】
第１回転環１２０が位置決めされた後に、ホースバンド１３０によって、第１回転環１２０を締め付けてスリーブ６５０に固定させる。なお、ホースバンド１３０に設けられているクランプ１３１を回転させることによって、ホースバンド１３０により、第１回転環１２０を締め付けることができる。第１回転環１２０を固定させた後に、シックネスゲージＧ１を取り外すことで、第１固定環１１０と第１回転環１２０との間に所望の寸法の微小隙間Ｇが形成される。その後、スリーブカラー１５０を逆方向に回転させて、図３中右方向に移動させ、スリーブカラー１５０を位置決めスリーブ１４０に対してねじ締結によって固定させる（図３（ｂ）参照）。
【００２５】
その後、セットスクリュ１４１を緩ませて、スリーブカラー１５０が第１回転環１２０に突き当たる位置まで、位置決めスリーブ１４０を図中左方向に移動させて（図３（ｃ）参照）、再度、セットスクリュ１４１によって位置決めスリーブ１４０をスリーブ６５０に固定させる。
【００２６】
以上のようにして、第１回転環１２０がスリーブ６５０に位置決めされた状態で固定される。また、このとき、第１固定環１１０と第１回転環１２０との間には、所望の寸法に設定された微小隙間Ｇが形成される。
【００２７】
＜第２シール構造部＞
特に、図４を参照して、本実施例に係る第２シール構造部２００について、より詳細に説明する。
【００２８】
第２シール構造部２００は、接触シール構造をなしている。より具体的には、第２シール構造部２００は、ハウジング６２０に対して固定される第２固定環２１０と、回転軸６３０に対して固定される第２回転環２２０とを備えている。なお、第２固定環２１０はシールカバー３００等を介して間接的にハウシング６２０に固定される。また、第２回転環２２０はスリーブ６５０を介して間接的に回転軸６３０に固定される。
【００２９】
第２固定環２１０は、シールカバー３００の内周面にセットスクリュ３２０によって固定される環状のフランジ２１１と、フランジ２１１に対して軸方向に移動可能に構成された環状のリテーナ２１２と、リテーナ２１２に固定される環状のシールリング２１３とを備えている。なお、フランジ２１１の外周面とシールカバー３００の内周面との間はＯリングＯによってシールされている。リテーナ２１２は、断面が略Ｌ字状の部分を備えた環状の部材であり、円板部分に設けられている貫通孔２１２ａに、フランジ２１１に固定されているドライブピン２１１ａが挿通されることで、ドライブピン２１１ａに沿って軸方向に移動可能に構成されている。また、フランジ２１１の大気側の端面に装着穴２１１ｂが設けられ、この装着穴２１１ｂにはスプリング２１４が装着されている（図１参照）。このスプリング２１４によって、リテーナ２１２は図中右方向に押圧されている。なお、リテーナ２１２における円筒部分の外周面とフランジ２１１の内周面との間はＯリングＯによってシールされている。
【００３０】
第２回転環２２０は、スリーブ６５０に固定される環状のカラー２２１と、カラー２２１に係合した状態で固定される環状のメイティングリング２２２とを備えている。メイテ
ィングリング２２２は断面が略Ｌ字形状となっており、円板部分の大気側Ａの端面と円筒部分の内周面が、それぞれカラー２２１における密封領域側Ｖの端面と外周面に密着するように構成されている。また、メイティングリング２２２における円板部分には切り欠き２２２ａが設けられており、この切り欠き２２２ａ内にカラー２２１に固定されたドライブピン２２１ａが挿入される。なお、ドライブピン２２１ａの先端には、メイティングリング２２２の破損を防止するキャップ２２１ｂが装着されている。また、カラー２２１の内周面とスリーブ６５０の外周面との間、及びカラー２２１の外周面とメイティングリング２２２の円筒部分の内周面との間は、それぞれＯリングＯによってシールされている。
【００３１】
以上のような構成により、回転軸６３０の回転と共にカラー２２１が回転し、その回転トルクがドライブピン２２１ａを介してメイティングリング２２２に伝達され、メイティングリング２２２も回転する。このとき、第２固定環２１０に設けられているシールリング２１３と、第２回転環２２０に設けられているメイティングリング２２２とが摺動する。上記の通り、スプリング２１４によって、リテーナ２１２が図中右方向に押圧されることで、リテーナ２１２に固定されているシールリング２１３はメイティングリング２２２に対して押圧され、摺動状態が安定的に維持される。このシールリング２１３とメイティングリング２２２との摺動部分によって、約０．１ＭＰａ（約１気圧）の差圧に耐え得るシール機能が発揮される。なお、乾燥状態においても摺動性能を維持させるために、これらシールリング２１３とメイティングリング２２２の摺動面には、それぞれ自己潤滑性に優れた公知のコーティングが施されている。
【００３２】
また、本実施例においては、第２固定環２１０における密封領域側Ｖの端部に、密封装置２３０が設けられている。この密封装置２３０は、フランジ２１１に対して、ボルト２３４によって固定されるケース２３１及びプレート２３２と、これらケース２３１及びプレート２３２によって固定される密封装置本体２３３とを備えている。密封装置本体２３３はスリーブ６５０の外周表面に対して摺動した状態でシール性を発揮する公知のシールを採用できる。このように、第２固定環２１０における密封領域側Ｖの端部に密封装置２３０を設けることによって、シールリング２１３とメイティングリング２２２との摺動部分が存在する空間領域と、密閉空間Ｒとを隔てさせることが可能となる。これにより、密閉空間Ｒ内に粉体が漏れ出したとしても、上記摺動部分に粉体が入り込んでしまうことを抑制できる。
【００３３】
また、上記の通り、第２回転環２２０に設けられているメイティングリング２２２は、第２固定環２１０に設けられているシールリング２１３に押圧された状態となる。そのため、第２回転環２２０をスリーブ６５０に固定する際には治具２４０が用いられる。すなわち、第２回転環２２０を取り付ける際には、治具本体２４１をフランジ２１１及びカラー２２１に対して、それぞれセットスクリュ２４２，２４３によって固定させた状態とする。つまり、第２回転環２２０を第２固定環２１０に仮固定させた状態とする。この状態で、第２回転環２２０におけるカラー２２１をセットスクリュ２２３によって、スリーブ６５０に固定する（図１参照）。その後、セットスクリュ２４２，２４３を緩めて、治具２４０を取り外す。なお、上記の治具本体２４１は、組み立てや分解の作業性を考慮して、二つ割構造となっている。
【００３４】
＜本実施例に係る軸封装置の優れた点＞
本実施例に係る軸封装置Ｓによれば、密封領域側Ｖに設けられる第１シール構造部１００は非接触シール構造のため、第１固定環１１０と第１回転環１２０による摺動摩耗による摩耗粉が生じることはない。従って、摩耗粉が異物となって密封領域内に侵入してしまうことはない。
【００３５】
また、第１シール構造部１００と第２シール構造部２００との間の密閉空間Ｒは、真空
引き機構７００によって真空状態となるように真空引きされるため、密閉空間Ｒ内の異物は密閉空間Ｒの外部へと排出される。従って、より一層、密封領域への異物の侵入を抑制できる。
【００３６】
また、密閉空間Ｒ内が真空状態となることにより、真空状態である密封領域との差圧をなくすことができる。従って、密封領域から密閉空間Ｒへの粉体の漏れや、密閉空間Ｒから密封領域への異物の侵入を抑制することができる。
【００３７】
また、密封領域内の粉体が、第１固定環１１０における大気側端面と第１回転環１２０における密封領域側の端面との間の微小隙間Ｇに進入した場合であっても、粉体自体がシールとして機能し、より一層シール性を高めることができる。なお、微小隙間Ｇの寸法を密封領域内の粉体の粒子径よりも小さく設定すれば、粉体が微小隙間Ｇから密閉空間Ｒに漏れ出してしまうことを理論上防止できる。また、微小隙間Ｇの寸法を密封領域内の粉体の粒子径と同程度に設定することで、微小隙間Ｇに進入した粉体によって、上記の通り、当該粉体自体をシールとして機能させることが可能となる。なお、微小隙間Ｇはシール機能を発揮させる部位であるので、微小隙間Ｇの寸法を密封領域内の粉体が容易に通過できる程度に設定することが不可であることは言うまでもない。
【００３８】
また、本実施例においては、作動部品は密閉空間Ｒ内には設けられていない。すなわち、スプリング２１４やドライブピン２１１ａ，２２１ａは密閉空間Ｒの外部に設けられている。また、第１シール構造部１００において、第１回転環１２０はホースバンド１３０によって固定する構成を採用している。従って、密閉空間Ｒ内に粉体が漏れ出しても、粉
体によって、各部品の動作に悪影響を及ぼすことはない。
【００３９】
また、第１シール構造部１００と第２シール構造部２００は、いずれもいわゆる端面シールであるので、回転軸６３０が撓んでしまうことによって偏心してもシール性能は維持される。
【符号の説明】
【００４０】
１００  第１シール構造部
１１０  第１固定環
１２０  第１回転環
１３０  ホースバンド
１３１  クランプ
１４０  位置決めスリーブ
１４１  セットスクリュ
１５０  スリーブカラー
１５１  穴
２００  第２シール構造部
２１０  第２固定環
２１１  フランジ
２１１ａ  ドライブピン
２１１ｂ  装着穴
２１２  リテーナ
２１２ａ  貫通孔
２１３  シールリング
２１４  スプリング
２２０  第２回転環
２２１  カラー
２２１ａ  ドライブピン
２２１ｂ  キャップ
２２２  メイティングリング
２２３  セットスクリュ
２３０  密封装置
２３１  ケース
２３２  プレート
２３３  密封装置本体
２３４  ボルト
２４０  治具
２４１  治具本体
２４２，２４３  セットスクリュ
３００  シールカバー
３１０，３２０  セットスクリュ
６００  真空乾燥機
６１０  筐体
６１１  開口部
６２０  ハウジング
６２１  軸孔
６３０  回転軸
６４０  スクリュ
６４１  スクリュ羽根
６５０  スリーブ
６５１  セットスクリュ
７００  真空引き機構
７１０  ポンプ
７２０  管
７３０  ボールバルブ
７４０  ハンドル
Ｇ  微小隙間
Ｇ１  シックネスゲージ
Ｏ  Ｏリング
Ｒ  密閉空間
Ｓ  軸封装置
【図１】
0005753001.tif 000002
【図２】
0005753001.tif 000003
【図３】
0005753001.tif 000004
【図４】
0005753001.tif 000005