(57)【要約】【課題】本発明は、物質が大気圧未満で移動する配管、ポンプ、容器等から構成される閉じた系、絞り作用の前のみ或いは前後で大気圧未満　になる条件で流量調整を行う弁あるいは吸入または吸入および吐き出しの両方において大気圧未満となる軸開放形のポンプにおいて、大気の混入を防ぐために、構造が簡単で確実かつ安価なシール装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明によるシール装置は、配管、弁、ポンプ、容器等から構成される閉じた系あるいはそのほとんどが閉じているが一部分のみ開いた系内を物質が大気圧未満で移動する装置において、前記系内への大気の混入を防ぐために大気が混入するおそれのある接合面あるいは軸開放部を有する部分を、内部を流れる物質と同じ物質のシール液の液溜で覆ったことを特徴とする。【選択図】　　　　　図　１【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管、弁、ポンプ、容器等から構成される閉じた系あるいはそのほとんどが閉じているが一部分のみ開いた系内を物質が大気圧未満で移動する装置において、前記系内への大気の混入を防ぐために大気が混入するおそれのある装置の接合面あるいは軸開放部分を、内部を流れる物質と同じ物質からなるシール液の液溜で覆ったことを特徴とするシール装置。
【請求項２】
シール液の液溜を形成する容器を一体型あるいは分割型で形成することを特徴とする請求項１記載シール装置。
【請求項３】
シール液の液溜を形成する容器を、装置を構成する構造物の一部を利用して形成することを特徴とする請求項１又は請求項２記載シール装置。
【請求項４】
シール液の液溜を形成する容器にシール液の蒸発を防ぐための蓋を設けることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載シール装置。
【請求項５】
蓋に、シール液の蒸発を防ぎつつ容器内を大気圧に保つための小孔を設けることを特徴とする請求項４記載のシール装置。
【請求項６】
シール液が不足した場合に該シール液を自動的に供給する給液装置を設けることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載シール装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体を用いたシール装置に関し、更に詳しくは、水、アルコール類等、比較的沸点の高い物質を作動媒体とする冷凍装置、ヒートポンプ装置および前記物質を使用する化学装置に適した、液体を用いたシール装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、流体が流れる配管の接合部は、溶接によって完全なシールを行うか、あるいはパッキンあるいはＯリング等のシール部材を間にはさみこみ、フランジ等の取り外しのできる装置を使ってきた。前者は完全なシールをおこなうことができるが、形状を損なうことなく分解することは不可能である。後者はシール材の性能およびフランジ面等の加工精度にもよるが、ある程度のシールを期待できるものの、完全とはいえない。
【０００３】
また、弁、あるいは軸開放形のポンプでは、シール部が直線運動あるいは回転運動、さらにこれらが組み合わさった運動をするため、シール材料、シール面の加工には高い加工精度等が求められてきた。一方で、弁としては、流路を構成する金属、ゴム、あるいはプラスチック材料等からなる部品を変形させることにより、流路を変形させ、流量調整または圧力調整を行わせる形式の漏れを生じさせないものも存在するが、調節可能な範囲が小さかったり、また、ときには高価だったりする。また、ポンプ等ではこれらを駆動するモータと一体形とし、軸が外部に出ないような形式のカンド形のものがあるが、カンド式にすることにより、モータ効率が低下したり、また、非常に高価なものになってしまう。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、物質が低圧（大気圧未満）で移動する配管、ポンプ、容器等から構成される閉じた系、絞り作用の前のみ或いは前後で大気圧未満になる条件で流量調整又は圧力調整を行う弁あるいは吸入または吸入および吐き出しの両方において大気圧未満となる軸開放形のポンプ（圧縮機を含む）において、大気（空気）の混入を防ぐために、構造が簡単で確実かつ安価なシール装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明のシール装置は、配管、弁、ポンプ、容器等から構成される閉じた系あるいはそのほとんどが閉じているが一部分のみ開いた系内を物質が大気圧未満で移動する装置において、前記系内への大気の混入を防ぐために大気が混入するおそれのある装置の接合面あるいは軸開放部分を、内部を流れる物質と同じ物質のシール液の液溜で覆ったことを特徴とする。
また、本発明のシール装置は、シール液の液溜を形成する容器を一体型あるいは分割型で形成することを特徴とする。
また、本発明のシール装置は、シール液の液溜を形成する容器を、装置を構成する構造物の一部を利用して形成することを特徴とする。
また、本発明のシール装置は、シール液の液溜を形成する容器にシール液の蒸発を防ぐための蓋を設けることを特徴とする。
また、本発明のシール装置は、蓋に、シール液の蒸発を防ぎつつ容器内を大気圧に保つための小孔を設けることを特徴とする。
また、本発明のシール装置は、シール液が不足した場合に該シール液を自動的に供給する給液装置を設けることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による実施の形態を図面に基づき説明する。
（実施の形態１）
図１は、配管どうしの接合部の両側にわたってシール装置を取り付けた状態を示したものである。配管１、１は、フランジ部２、２においてＯリング等のシール部材３を介してボルト４により締め付け固定されている。配管１内は、大気圧未満の圧力状態になっており、内部を水、アルコール類等、比較的沸点の高い物質が流れている。したがって、フランジ部２、２の接合部のシールが不完全な場合、その接合部から大気が混入する。本シール装置は、フランジ部２、２全体を覆うようにシールボックス５を設ける。シールボックス５内には、配管１内を流れる流体と同一の物質或いは同一の成分比の混合物からなるシール液６が注入されて液溜を形成しており、フランジ部２、２の接合部全体がシール液６の液面より下に位置している。シールボックス５と配管１、１との接合部には、Ｏリング等の公知のシール材７が設けられ、シール液６が外部に漏れ出さないようになっている。
【０００７】
シール液６と大気の圧力差は、液槽の下部において、シール液６の水頭（ヘッド）分だけとなるため、シールボックス５と配管１、１との接合部は簡単なシールで漏れをなくすことが可能である。本シール装置においては、フランジ部２、２の接合部のシールが不完全な場合、シール液６が配管１系内に流れ込むが、シール液６が系内を流れる物質と同じ物質であるため害になることはない。シール液６に空気が溶解し、系内に入ることも予想されるが、その量は本シール装置を適用しないときに比べ非常に少ない。
周囲の温度変化によりシール液の蒸気圧が変動しやすい場合には、圧力を大気圧に保つための小孔９を設けた蓋８を設置してもよい。シール液６が蒸発及び系内に進入することにより、不足した場合は、液を手動によるか或いは自動的に補給すればよい。
【０００８】
シール液６の不足を自動的に補うために図２に示すような給液装置１０を設けることも可能である。給液装置１０において、シールボックス５の上方に、給液タンク１２を設け、給液タンク１２とシールボックス５とをバルブ１３を介して配管接続する。バルブ１３は、液面センサ１１の信号に応じて開閉されるようになっている。今、液面センサ１１がシール液面がその下限値に達したことを検知すると、その信号により給液タンク１２とシールボックス５の間のバルブ１３を開き、シール液をシールボックス５に供給する。また、シール液面の上限値を液面センサ１２が検知すると、その信号によりバルブ１３を閉じ、シール液の供給が停止される。
【０００９】
（実施の形態２）
図３は、配管１と容器１４等を接続している個所をシールする場合の例を示したものである。この例においては、配管１は、その端部フランジ部２においてＯリング等のシール部材３を介してボルト４により容器１４に締め付け固定されている。配管１のフランジ部２と容器１４との接合部全体を覆うように、容器１４の側壁１５からシール液収容壁１６を形成する。この容器１４の側壁１５とシール壁１６とで形成するシールボックス内にシール液６を充填し、シール液６の液溜で前記フランジ部２と容器１４との接合部全体を密閉する。この例においても、シール液６は、配管１内を流れる流体と同一の物質或いは同一の成分比の混合物からなっている。また、配管１とシール壁１６との接合部には、Ｏリング等の公知のシール材７を設けられる。
【００１０】
（実施の形態３）
図４は、弁１７と配管１の間が溶接１８等で接合され、その接合部のシールに問題がないものの、弁棒（弁のステム）１９と弁棒を支持する部分２０および、弁１７が弁棒１９の軸と同じ方向に分割できる構造になっている場合に、その分割部２１のシー　ルが必要な場合の例を示したものである。この例では、弁棒１９と弁棒を支持する部分２０および分割部２１がシール液６の液溜で満たされるようにシール液収容壁２２を弁１７上部に設けている。この例においても、シール液６は、配管１内を流れる流体と同一の物質或いは同一の成分比の混合物からなることはもちろんである。
【００１１】
（実施の形態４）
図５は、弁１７と配管１の間のシールが不完全な場合であり、弁１７と配管１の接合部２３から弁の分割部２１および弁棒１９とその支持部２０まで全体を覆ってしまう例を示したものである。この例では、弁１７と配管１の接合部２３、弁の分割部２１および弁棒１９とその支持部２０がシール液６の液溜で浸漬されるようにシール液収容壁２２が形成されている。この例においても、シール液６は、配管１内を流れる流体と同一の物質或いは同一の成分比の混合物からなっている。
【００１２】
（実施の形態５）
図６は、ポンプなどの回転軸３３が開放されている場合等、メカニカルシールを用いた軸シール２４の外側に、内側に装着されているシール方式と同一のシール方式２５を装着したものにおいて、本シールを施した例を示したものである。この例では、内側のシール装置２４と外側のシール装置２５との間にシール液６の液溜を形成するように液槽２６を設けたものである。この例においても、シール液６は、ポンプ内を流れる流体と同一の物質或いは同一の成分比の混合物からなっている。
【００１３】
（実施の形態６）
図７は、ポンプなどの回転軸３３が開放されている場合等、グランドパッキンを用いた軸シール２７の外側に、内側に装着されているシール方式と同一の軸シール２８を装着したものにおいて、本シールを施した例を示したものである。
この例では、内側のシール装置２７と外側のシール装置２８との間にシール液６の液溜を形成するように液槽２９を設けたものである。この例においても、シール液６は、ポンプ内を流れる流体と同一の物質或いは同一の成分比の混合物からなっている。
【００１４】
（実施の形態７）
図８は、ポンプなどの回転軸３３が開放されている場合等、メカニカルシールを用いた軸シール３０の外側に、内側に装着されているシール方式と異なるグランドパッキンを用いたシール方式３１を装着したものにおいて、本シールを施した例を示したものである。
この例では、内側のシール装置３０と外側のシール装置３１との間にシール液６の液溜を形成するように液槽３２を設けたものである。この例においても、シール液６は、ポンプ内を流れる流体と同一の物質或いは同一の成分比の混合物からなっている。
【００１５】
上記のようにシール液が液槽外への漏れを防ぐシールが簡単で済む仕組みは弁や開放軸のシール装置の場合も配管の場合と同様である。また、シール液の液溜を形成する容器に蓋を施したり、この蓋に小孔を設けたり、また、液の不足の対処方法はすべての実施の形態において同様である。
【００１６】
本発明は、上記実施の形態に限らず、配管、ポンプ、容器等から構成される閉じた系あるいはそのほとんどが閉じているが一部分のみ開いた系において、物質が低圧（大気圧未満）で移動する配管、絞り作用の前のみ或いは前後で大気圧未満になる条件で流量調整或いは圧力調整を行う弁、或いは吸入または吸入および吐き出しの両方において大気圧未満となる軸開放形のポンプ（圧縮機を含む）において、大気（空気）の混入を防ぐために、大気が混入する　おそれのある接合面あるいは軸開放部を有する部分を液漏れのない容器で覆い、その容器内に配管内部を流れる物質、弁を通過する物質、或いはポンプで昇圧される物質を液の状態で注入しておき、減圧下で上記配管、弁、ポンプのシール部分で系内に向かって漏れが生じようとするとき、大気の代わりに、系内と同じ物質が漏れこむ様に施したシール装置を含んでいる。
上記シール装置の構成は一体型でもあるいは分割形でも良い。
また、上記シール装置は配管、弁、容器等の構造物の一部をシール装置の液体を保持する面として利用してもよい。
さらに、本装置にはふたを取り付けシールを行う液の蒸発を防ぐことを可能にしても良く、上記ふた部分に蒸発を防ぎつつ、圧力を大気圧に保つための小孔を設けても良い。
また、上記シール装置において、シールを行う液が不足してきたときにこれを自動的に供給すること　ができるような装置を装着しても良い。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、構造が簡単で、確実にシールを行うことのできるシール装置を安価に提供することができる。とくに、水等を作動媒体とする冷凍およびヒートポンプ装置においてはそれらのサイクル内に、負圧となる部分が存在するため、本発明はこの冷凍サイクルあるいはヒートポンプサイクルのシールの実現に大きく貢献する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る、配管どうしの接合部の両側にわたってシール装置を取り付けた状態を示したものである。
【図２】シール液の不足を自動的に補うための給液装置を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る、配管と容器等を接続している個所をシールする場合の例を示したものである。
【図４】本発明の実施の形態３に係る、弁棒と弁棒を支持する部分および弁の分割部のシー　ルをする場合の例を示したものである。
【図５】本発明の実施の形態４に係る、弁と配管の接合部から弁の分割部および弁棒とその支持部まで全体を覆ってしまう例を示したものである。
【図６】本発明の実施の形態５に係る、ポンプなどの回転軸が開放されている場合等、メカニカルシールを用いた軸シールの外側に、内側に装着されているシール方式と同一のシール方式を装着したものにおいて、本シールを施した例を示したものである。
【図７】本発明の実施の形態６に係る、ポンプなどの回転軸が開放されている場合等、グランドパッキンを用いた軸シールの外側に、内側に装着されているシール方式と同一のシール方式を装着したものにおいて、本シールを施した例を示したものである。
【図８】本発明の実施の形態７に係る、ポンプなどの回転軸が開放されている場合等、メカニカルシールを用いた軸シールの外側に、内側に装着されているシール方式と異なるグランドパッキンを用いたシール方式を装着したものにおいて、本シールを施した例を示したものである。
【符号の説明】
１　配管
２　フランジ部
３　シール部材
４　ボルト
５　シールボックス
６　シール液
７　シール材
８　蓋
９　小孔
１０　給液装置
１１　液面センサ
１２　給液タンク
１３　バルブ
１４　容器
１５　側壁
１６　シール壁
１７　弁
１８　溶接
１９　弁棒
２０　弁棒を支持する部分
２１　分割部
２２　シール液収容壁
２３　接合部
２４　内側のシール装置
２５　外側のシール装置
２６　液槽
２７　内側のシール装置
２８　外側のシール装置
２９　液槽
３０　内側のシール装置
３１　外側のシール装置
３２　液槽
３３　回転軸
【図１】
2004052860.tif 000002
【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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