(57)【要約】【課題】ケーシング内の上部空間に空気層が形成された場合でも、軸封装置を良好に潤滑させることができる立軸ポンプを提供する。【解決手段】羽根車４Ａ，４Ｂが固定される主軸５と、羽根車４Ａ，４Ｂを収容するケーシング１と、ケーシング１内に配置される軸封装置１２とを備え、軸封装置１２よりも上方に位置する気体室２８と、軸封装置１２を囲む周壁２５とをケーシング１内に設けた。【選択図】  図２
2005002955.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
羽根車が固定される主軸と、
前記羽根車を収容するケーシングと、
前記ケーシング内に配置される軸封装置とを備え、
前記軸封装置よりも上方に位置する気体室と、前記軸封装置を囲む周壁とを前記ケーシング内に設けたことを特徴とする立軸ポンプ。
【請求項２】
前記軸封装置の固定部と回転部との摺動面を前記気体室及び前記周壁よりも下方に位置させたことを特徴とする請求項１に記載の立軸ポンプ。
【請求項３】
前記回転部は前記主軸に固定される回転環を備え、前記固定部は、固定環と、該固定環を前記回転環に押圧する押圧部材とを備え、前記固定部は前記回転部よりも上方に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の立軸ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、立軸ポンプに係り、特に建物に水道水を供給する給水装置に好適に使用することができる立軸ポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
アパートやマンションなどの建物に水を供給するための装置として給水装置が広く使用されている。この給水装置は、水を圧送するための複数台のポンプと、これらのポンプに接続される各種配管と、圧力タンク等を備えている。これらの各機器は筐体の内部に収容され、上記機器及び筐体によってパッケージ化された給水ユニットが構成されている。なお、この種の給水装置に用いられるポンプとしては、例えば特許文献１に示す陸上ポンプが知られている。
【０００３】
図４は給水ユニットの構成を示す正面図である。図４に示すように、筐体の内部には、２台のポンプ３０Ａ，３０Ｂと、各ポンプ３０Ａ，３０Ｂの吸込み口２，２に接続される吸込み配管３１と、各ポンプ３０Ａ，３０Ｂの吐出し口（図示せず）に接続される吐出し配管３２と、吐出し配管３２に接続される圧力タンク３３とを備えている。これらの各種機器は筐体３４に収容されている。この給水ユニットにおいては、配管の配置上の容易さから、ポンプ３０Ａ，３０Ｂの吸込み口２，２が下方に、吐出し口が上方に位置するようポンプ３０Ａ，３０Ｂが立設され、さらに吐出し配管３２が鉛直方向に延びるように配置されている。そして、給水ユニットの下部に位置する配管入口３１ａから水が吸込まれ、吐出し配管３２の下部に設けられた配管出口３２ａから水が吐出される。
【０００４】
図５は図４に示す給水ユニットに使用されているポンプの構成を示す断面図である。図５に示すように、モータ６はポンプ部３５の上方に配置されている。ポンプ部３５は、２段の羽根車４Ａ，４Ｂと、これらの羽根車４Ａ，４Ｂを収容するケーシング１とを備えており、羽根車４Ａ，４Ｂは主軸５を介してモータ６に連結されている。モータ６により羽根車４Ａ，４Ｂを回転させると、吸込み口２から水が吸い込まれ、羽根車４Ａ，４Ｂの回転によって昇圧された後、吐出し口３から水が吐出される。主軸５はケーシング１の上部を貫通しており、ケーシング１からの水の漏洩を防止するためのメカニカルシール１２がケーシング１内の上部空間１０に設けられている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−５４５９８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、夜間等に給水ユニットの運転を長時間停止させると、水に含まれている溶存酸素の分離などによって、吐出し配管３２などの各種配管の頂部に空気層が形成される場合がある。そして、図４に示す給水ユニットにあっては、各種配管内に溜まった空気は、ポンプ部３５の上部空間１０に導かれ、ケーシング１内のメカニカルシール１２の周囲に空気層を形成する。
【０００７】
このような状態で給水ユニットの運転が開始されると、主軸５の回転に伴って、比重の軽い空気が上部空間１０の中心部に集まり、比重の重い水が外周部へと押しやられる。即ち、メカニカルシール１２の回転部と固定部とはドライ状態あるいは空気を巻き込んだ状態で摺動し、メカニカルシール１２は不安定な潤滑条件下で運転することになる。このため、回転部と固定部との摺動面に焼付きが生じて回転部と固定部とが固着したり、潤滑不良による摺動面の面荒れが生じて多量の漏水を引起こすという問題があった。
【０００８】
本発明は従来技術における上述の問題を解決するためになされたものであり、ケーシング内の上部空間に空気層が形成された場合でも、軸封装置を良好に潤滑させることができる立軸ポンプを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、本発明は、羽根車が固定される主軸と、前記羽根車を収容するケーシングと、前記ケーシング内に配置される軸封装置とを備え、前記軸封装置よりも上方に位置する気体室と、前記軸封装置を囲む周壁とを前記ケーシング内に設けたことを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、ケーシング内部に形成された気体室に空気などの気体を強制的に溜めることができるため、軸封装置の周囲に気体が溜まってしまうことを防止することができる。また、軸封装置の周囲に設けられた周壁によって、気体室内の空気を軸封装置及び主軸から隔離させ、主軸の回転に伴う気体の攪拌を防止することができる。これにより、ケーシング内の液体を軸封装置に供給することができ、軸封装置を良好に潤滑させることができる。
【００１１】
本発明の好ましい態様は、前記軸封装置の固定部と回転部との摺動面を前記気体室及び前記周壁よりも下方に位置させたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記回転部は前記主軸に固定される回転環を備え、前記固定部は、固定環と、該固定環を前記回転環に押圧する押圧部材とを備え、前記固定部は前記回転部よりも上方に配置されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、軸封装置の摺動面と気体室内の気体との位置を離間させることができ、軸封装置の摺動面に気体室内の気体が入り込んでしまうことを防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るポンプを示す断面図である。
図１に示すように、ケーシング１は、吸込み口２を有する吸込み側ケーシング１Ａと、中間ケーシング１Ｂと、吐出し口３を有する吐出し側ケーシング１Ｃとを備えている。吸込み口２は吸込み側ケーシング１Ａの下端部に形成され、下方に開口している。また、吐出し口３は吐出し側ケーシング１Ｃの上端部に形成され、径方向外方に開口している。中間ケーシング１Ｂは、吸込み側ケーシング１Ａと吐出し側ケーシング１Ｃとの間に配置されている。
【００１４】
ケーシング１内には２段の羽根車４Ａ，４Ｂが収容されており、それぞれの羽根車４Ａ，４Ｂは主軸５に固定されている。主軸５はモータ（電動機）６に連結されており、モータ６を駆動させることにより羽根車４Ａ，４Ｂは主軸５と一体に回転駆動される。羽根車４Ａ，４Ｂの周囲には複数の案内羽根７が配置されており、羽根車４Ａ，４Ｂから出た液体は、案内羽根７の間に形成された流路（図示せず）を通過するようになっている。そして、液体が案内羽根７の間の流路を通過することにより、羽根車４Ａ，４Ｂによって液体に付与された速度エネルギーが圧力エネルギーに変換される。案内羽根７の下流側には複数のリターンベーン８が設けられている。リターンベーン８の間には戻り流路（図示せず）が形成されており、案内羽根７の間を通過した液体は戻り流路を通過して下流側に移送される。
【００１５】
主軸５は吐出し側ケーシング１Ｃを貫通しており、吐出し側ケーシング１Ｃと主軸５との間の隙間を密封するメカニカルシール（軸封装置）１２が設けられている。このメカニカルシール１２は、主軸５に固定された回転部１３と、吐出し側ケーシング１Ｃに固定された固定部１４とを備えている。
【００１６】
本実施形態に係るポンプは、主軸５が鉛直方向に延びる立軸型の遠心ポンプであり、吸込み口２が下方に位置し、吐出し口３が上方に位置している。このような構成において、モータ６により主軸５を介して羽根車４Ａ，４Ｂを回転させると、吸込み口２から液体がケーシング１内に吸い込まれ、それぞれの羽根車４Ａ，４Ｂによって順次昇圧される。そして、後段の羽根車４Ｂから吐出された液体は、上部空間１０を満たした後、吐出し口３から吐出し配管（図示せず）に吐出される。
【００１７】
ここで、本実施形態に係るポンプの要部について図２及び図３を参照して説明する。図２は図１に示す本発明の一実施形態に係るポンプの要部を示す拡大断面図である。図３は図１及び図２に示すメカニカルシールの構成を示す断面図である。
【００１８】
図２に示すように、吐出し側ケーシング１Ｃの上壁部には下方に（すなわち羽根車側に）延びる円筒状の周壁２５が形成されており、この周壁２５の内側にメカニカルシール１２が収容されている。図３に示すように、回転部１３は、主軸５にそれぞれ固定される回転環１５及びカバー部材１６とを備えている。固定部１４は吐出し側ケーシング１Ｃ（図２参照）に固定されている。固定部１４は、回転環１５と摺動する固定環１７と、固定環１７をベローズ（伸縮部）１８を介して回転環１５に押圧するスプリング（押圧部材）１９と、ベローズ１８及びスプリング１９を保持するハウジング２０とを備えている。なお、ベローズ１８は、固定環１７とハウジング２０との間の隙間をシールするシール部材として機能する。固定部１４は軸方向において回転部１３よりも長く、また、図２に示すように、固定部１４は回転部１３よりも上方に位置している。
【００１９】
上述の構成において、固定環１７はスプリング１９によって回転環１５に押圧され、主軸５の回転に伴って回転環１５と固定環１７とが互いに摺動する。従って、回転環１５と固定環１７とは常に接触した状態に維持され、これによりケーシング１内の液密性が確保される。このように構成されるメカニカルシール１２は、回転環１５のみが回転し、スプリング１９やベローズ１８が回転しない、いわゆる静止型のメカニカルシールである。このメカニカルシール１２は、吐出し側ケーシング１Ｃの内部に形成された上部空間１０内に配置されており、この上部空間１０を満たす液体によって回転環１５と固定環１７とが潤滑されている。
【００２０】
図２に示すように、吐出し側ケーシング１Ｃの上壁部には上方に窪む凹部２７が形成されており、この凹部２７は周壁２５に一体的に接続されている。そして、凹部２７と周壁２５とにより気体室２８が形成されている。気体室２８は、吐出し口３に連通しており、さらに吐出し口３に接続される吐出し配管（図示せず）にも連通している。周壁２５の下端は、気体室２８内に形成される気体層（例えば、空気層）よりも下方に位置している。また、この気体室２８は、メカニカルシール１２の回転環１５と固定環１７との摺動面よりも上方に位置している。このように、気体室２８は全体としてメカニカルシール１２の上方に位置している。
【００２１】
上述したように、ケーシング１（吐出し側ケーシング１Ｃ）の最上部に位置する上壁部に上方に突出する気体室２８を設けたことによって、気液分離した酸素などの気体を気体室２８に強制的に溜めることができる。従って、メカニカルシール１２の周囲が気体によって取り囲まれてしまうことが防止される。その結果、メカニカルシール１２の摺動面に液体が供給されて良好な潤滑性が確保される。
【００２２】
また、本実施形態では、メカニカルシール１２を収容する周壁２５は気体室２８の一部を構成しており、この周壁２５の上部に気体層が形成されることとなる。従って、周壁２５によって気体室２８内の気体層がメカニカルシール１２及び主軸５から隔離され、主軸５の回転による気体の攪拌を防止することができる。
【００２３】
さらに、メカニカルシール１２において、軸方向の長さの長い固定部１４を上方に配置し、長さの短い回転部１３を下方に配置したことにより、固定部１４と回転部１３との摺動面の位置を気体室２８内の気体層から離すことができる。従って、摺動面に気体が入り込んでしまうことを防止することができる。
【００２４】
本実施形態に係るポンプは、図４に示す給水ユニットに好適に用いることができる。すなわち、給水ユニットの運転を長時間停止させた場合でも、配管内で気液分離した酸素などの気体をケーシング１の上部に設けられた気体室２８に導くことができるため、メカニカルシール１２のドライ運転を防止することができ、信頼性の高い給水ユニットが実現できる。
【００２５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、ケーシング内部に形成された気体室に空気などの気体を強制的に溜めることができるため、軸封装置の周囲に気体が溜まってしまうことを防止することができる。また、軸封装置の周囲に設けられた周壁によって、気体室内の空気を軸封装置及び主軸から隔離させ、主軸の回転に伴う気体の攪拌を防止することができる。これにより、ケーシング内の液体を軸封装置に供給することができ、軸封装置を良好に潤滑させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るポンプの全体構成を示す断面図である。
【図２】図１に示すポンプの要部を示す拡大断面図である。
【図３】図１及び図２に示すメカニカルシールの構成を示す断面図である。
【図４】一般的な給水ユニットを示す正面図である。
【図５】図４に示すポンプの全体構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１      ケーシング
１Ａ    吸込み側ケーシング
１Ｂ    中間ケーシング
１Ｃ    吐出し側ケーシング
２      吸込み口
３      吐出し口
４Ａ，４Ｂ    羽根車
５      主軸
６      モータ
７      案内羽根
８      リターンベーン
１０      上部空間
１２      メカニカルシール（軸封装置）
１３      回転部
１４      固定部
１５      回転環
１６      カバー部材
１７      固定環
１８      ベローズ
１９      スプリング（押圧部材）
２０      ハウジング
２５      周壁
２７      凹部
２８      気体室
３０Ａ，３０Ｂ    ポンプ
３１      吸込み配管
３２      吐出し配管
３３      圧力タンク
３４      筐体
３５      ポンプ部
【図１】
2005002955.tif 000003
【図２】
2005002955.tif 000004
【図３】
2005002955.tif 000005
【図４】
2005002955.tif 000006
【図５】
2005002955.tif 000007