(57)【要約】【課題】汎用のモータに適用でき、かつ特殊な位置決め治具を必要としない軸継手を提供する。【解決手段】軸継手１０は、モータ軸６の外周面に接触可能な第１の内周面２３と、ポンプ軸１の外周面に接触可能な第２の内周面２４と、第１の内周面２３から半径方向内側に突出し、モータ軸６の端部に接触可能な段部２６と、段部２６と第２の内周面２４との間に位置するスペーサ部２８とを備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ軸の外周面に接触可能な第１の内周面と、
ポンプ軸の外周面に接触可能な第２の内周面と、
前記第１の内周面から半径方向内側に突出し、前記モータ軸の端部に接触可能な段部と、
前記段部と前記第２の内周面との間に位置するスペーサ部とを備えたことを特徴とする軸継手。
【請求項２】
前記軸継手は、軸方向に沿って分割された第１の部材および第２の部材と、前記第１の部材と前記第２の部材とを互いに締結する締結具とを備えており、
前記第１の部材および前記第２の部材は、前記第１の内周面、前記第２の内周面、前記段部、および前記スペーサ部を備えることを特徴とする請求項１に記載の軸継手。
【請求項３】
羽根車と、
前記羽根車が固定されたポンプ軸と、
前記羽根車を収容するポンプケーシングと、
前記ポンプケーシングと前記ポンプ軸との間の隙間を封止する軸封装置と、
モータ軸を備えたモータと、
前記モータ軸と前記ポンプ軸とを連結する軸継手とを備え、
前記軸継手は、
前記モータ軸の外周面に接触する第１の内周面と、
前記ポンプ軸の外周面に接触する第２の内周面と、
前記第１の内周面から半径方向内側に突出し、前記モータ軸の端部に接触する段部と、
前記段部と前記第２の内周面との間に位置するスペーサ部とを備えたことを特徴とするポンプ装置。
【請求項４】
前記モータ軸の端部と前記ポンプ軸の端部との間の距離は、前記軸封装置の軸方向の長さよりも大きいことを特徴とする請求項３に記載のポンプ装置。
【請求項５】
前記軸継手は、軸方向に沿って分割された第１の部材および第２の部材と、前記第１の部材と前記第２の部材とを互いに締結する締結具とを備えており、
前記第１の部材および前記第２の部材は、前記第１の内周面、前記第２の内周面、前記段部、および前記スペーサ部を備えることを特徴とする請求項３または４に記載のポンプ装置。
【請求項６】
前記第２の内周面と前記ポンプ軸との相対位置を固定するための位置決め要素をさらに備えたことを特徴とする請求項３乃至５のいずれか一項に記載のポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ軸とポンプ軸とが離れた状態で両方の軸を連結する軸継手（スペーサカップリングともいう）に関する。また、本発明は、そのような軸継手を備えたポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体を圧送するためのポンプ装置は、高圧の液体の漏洩を防止するための軸封装置を備える。メカニカルシールは、そのような軸封装置の代表的な例である。メカニカルシールは、互いに摺接する回転側シール環と静止側シール環を備えるため、定期的な交換が必要とされる。従来のポンプ装置では、メカニカルシールを取り外すためには、まずモータとポンプとを連結する軸継手を取り外し、さらにモータを取り外す必要がある。
【０００３】
しかしながら、モータは重量物であるため、モータを取り外すときにクレーンなどの重機が必要な場合もある。そこで、モータを取り外すことなく、メカニカルシールを交換することを可能とするスペーサカップリングと呼ばれる軸継手がある。図４に示すように、このタイプの軸継手１００は、モータ軸１０１の端部とポンプ軸１０２の端部とが離れた状態で、これらモータ軸１０１およびポンプ軸１０２を連結するように構成されている。図４に示す軸継手１００は、軸方向に沿って分割された２つの部材１０５と、これら部材１０５を互いに固定する複数のねじ１０６を有している。図４では、２つの部材１０５のうちの１つのみが描かれている。
【０００４】
メカニカルシール１１０の交換は次のように行われる。まず、ねじ１０６を外して軸継手１００をモータ軸１０１およびポンプ軸１０２から取り外す。次いでメカニカルシール１１０をポンプ軸１０２に沿って持ち上げ、モータ軸１０１の端部とポンプ軸１０２の端部との間の隙間からメカニカルシール１１０を取り外す。そして、新しいメカニカルシールを、上記隙間からポンプ軸１０２に沿って下方に移動させて所定の位置に設置し、次いで、ねじ１０６を締め付けることによって軸継手１００をモータ軸１０１およびポンプ軸１０２に固定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−９１３９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ポンプ軸１０２の軸方向の位置は、ポンプ軸１０２に固定された羽根車が、ケーシングなどの他の部材に接触しない位置である必要がある。したがって、ポンプ軸１０２の位置決めは重要である。特許文献１には、ポンプ軸の位置決めを行うための間隔規制ねじ手段が開示されている。この間隔規制ねじ手段は、ポンプ軸の端部とモータ軸の端部との間に挟まれており、自身の軸方向の長さを調整することにより、ポンプ軸の位置決めが達成される。しかしながら、特許文献１の構成では、ポンプ軸の端部とモータ軸の端部との間に間隔規制ねじ手段が存在しているため、モータを取り外さずにメカニカルシールを取り外すことができない。
【０００７】
そこで、図４に示す例では、ポンプ軸１０２に対する軸継手１００の位置決めは、ポンプ軸１０２に固定された位置決めピン１１２によりなされ、モータ軸１０１に対する軸継手１００の位置決めは、モータ軸１０１の下端に取り付けられた止め輪１１５によりなされる。位置決めピン１１２と止め輪１１５により、モータ軸１０１に対するポンプ軸１０２の相対位置が固定され、結果的にポンプ軸１０２の位置決めが達成される。
【０００８】
しかしながら、止め輪１１５をモータ軸１０１に取り付けるためには、止め輪１１５が嵌め込まれる環状の溝をモータ軸１０１が有していなければならない。そのような環状の溝を備えたモータは、特殊形状を有したモータであるため、モータの原価が上昇する。また、環状の溝を有していない汎用のモータには、図４に示す軸継手１００を取り付けることができない。
【０００９】
図５は、従来の軸継手の別の例を示す図である。図５において、図４に示す構成要素と同じ構成要素には同一の符号が付されている。図５に示す軸継手２００は、上述した止め輪を備えていない。したがって、上述した環状の溝を有していない汎用のモータを使用してポンプ装置を構成することができる。
【００１０】
しかしながら、図５に示すように、軸継手２００を組み立てる際に、専用の位置決め治具（例えば、シム）２０１を使用して、ポンプ軸１０２の位置を固定する必要がある。このため、専用の位置決め治具２０１を毎回用意する必要があり、治具２０１を紛失した場合は組立ができなくなってしまうという欠点があった。
【００１１】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、汎用のモータに適用でき、かつ特殊な位置決め治具を必要としない軸継手を提供することを目的とする。また、本発明は、そのような軸継手を備えたポンプ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】
【００１２】
上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、モータ軸の外周面に接触可能な第１の内周面と、ポンプ軸の外周面に接触可能な第２の内周面と、前記第１の内周面から半径方向内側に突出し、前記モータ軸の端部に接触可能な段部と、前記段部と前記第２の内周面との間に位置するスペーサ部とを備えたことを特徴とする軸継手である。
本発明の好ましい態様は、前記軸継手は、軸方向に沿って分割された第１の部材および第２の部材と、前記第１の部材と前記第２の部材とを互いに締結する締結具とを備えており、前記第１の部材および前記第２の部材は、前記第１の内周面、前記第２の内周面、前記段部、および前記スペーサ部を備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の一態様は、羽根車と、前記羽根車が固定されたポンプ軸と、前記羽根車を収容するポンプケーシングと、前記ポンプケーシングと前記ポンプ軸との間の隙間を封止する軸封装置と、モータ軸を備えたモータと、前記モータ軸と前記ポンプ軸とを連結する軸継手とを備え、前記軸継手は、前記モータ軸の外周面に接触する第１の内周面と、前記ポンプ軸の外周面に接触する第２の内周面と、前記第１の内周面から半径方向内側に突出し、前記モータ軸の端部に接触する段部と、前記段部と前記第２の内周面との間に位置するスペーサ部とを備えたことを特徴とするポンプ装置である。
【００１４】
本発明の好ましい態様は、前記モータ軸の端部と前記ポンプ軸の端部との間の距離は、前記軸封装置の軸方向の長さよりも大きいことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記軸継手は、軸方向に沿って分割された第１の部材および第２の部材と、前記第１の部材と前記第２の部材とを互いに締結する締結具とを備えており、前記第１の部材および前記第２の部材は、前記第１の内周面、前記第２の内周面、前記段部、および前記スペーサ部を備えることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記第２の内周面と前記ポンプ軸との相対位置を固定するための位置決め要素をさらに備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
モータ軸の端部を、軸継手の段部に接触させることにより、モータ軸に対する軸継手の位置決めが達成され、結果として、軸継手に繋がるポンプ軸の軸方向の位置決めが達成される。本発明によれば、モータ軸に特別な加工を施す必要がないので、汎用のモータを用いてポンプ装置を構成することができる。したがって、ポンプ装置の製造コストを削減することができる。さらに、本発明によれば、単にモータ軸の端部を段部に接触させるだけで、モータ軸に対する軸継手の位置決めが達成されるので、特殊な位置決め治具は不要である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係るポンプ装置を示す断面図である。
【図２】図１に示す軸継手を示す拡大断面図である。
【図３】図２の矢印Ａで示す方向から見た図である。
【図４】従来の軸継手の一例を示す断面図である。
【図５】従来の軸継手の他の例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の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装置を示す断面図である。図１に示すように、ポンプ装置は、ポンプ軸１と、ポンプ軸１に固定された複数の羽根車３と、これら羽根車３を収容するポンプケーシング５と、モータ軸６を有するモータ７と、モータ軸６とポンプ軸１とを連結する軸継手１０とを備えている。
【００１８】
本実施形態では、ポンプ軸１およびモータ軸６は鉛直に配置されている。複数の羽根車３は同じ方向を向いて配列されている。ポンプケーシング５は、複数の羽根車３をそれぞれ収容する複数の内側ケーシング５Ａと、内側ケーシング５Ａを収容する外側ケーシング５Ｂと、内側ケーシング５Ａと外側ケーシング５Ｂとを接続する接続ケーシング５Ｃとを有する。さらに、ポンプケーシング５は、吸込口１２と吐出口１３とを有している。
【００１９】
モータ７が駆動されると、モータ７の回転は、モータ軸６から軸継手１０を介してポンプ軸１に伝達され、ポンプ軸１および羽根車３が回転する。羽根車３が回転すると、液体は吸込口１２を通ってポンプケーシング５内に流入し、各段の羽根車３の回転に伴って昇圧される。昇圧された液体は、接続ケーシング５Ｃに形成された複数の通孔１８を通って内側ケーシング５Ａから流出し、内側ケーシング５Ａと外側ケーシング５Ｂとの間に形成された流路１９を流れ、そして吐出口１３から吐き出される。
【００２０】
ポンプ装置は、ポンプケーシング５とポンプ軸１との間の隙間を封止する軸封装置であるメカニカルシール１４を備えている。このメカニカルシール１４は、ポンプケーシング５の接続ケーシング５Ｃ内に配置されている。メカニカルシール１４により、昇圧された液体がポンプケーシング５から漏洩してしまうことが防止される。
【００２１】
上述したポンプ装置は、複数の羽根車３を有する多段ポンプ装置であるが、本発明は、１つの羽根車のみを有した単段ポンプ装置にも同様に適用することができる。
【００２２】
図２は、図１に示す軸継手１０を示す拡大断面図であり、図３は、図２の矢印Ａで示す方向から見た図である。図２および図３に示すように、軸継手１０は、軸方向に沿って分割された第１の部材２０Ａおよび第２の部材２０Ｂと、これら第１の部材２０Ａと第２の部材２０Ｂとを互いに締結する締結具としての複数のねじ２２を備えている。締結具は、ボルトとナットとの組み合わせであってもよい。ねじ２２を締め付けることによって、第１の部材２０Ａおよび第２の部材２０Ｂが、それらの間に隙間２１が形成された状態でモータ軸６およびポンプ軸１に固定される。
【００２３】
軸継手１０は、モータ軸６の外周面に接触する第１の内周面２３と、ポンプ軸１の外周面に接触する第２の内周面２４と、第１の内周面２３から半径方向内側に突出し、モータ軸６の端部に接触する段部２６と、段部２６と第２の内周面２４との間に位置するスペーサ部２８とを備えている。段部２６は、第１の内周面２３とスペーサ部２８と間に位置している。段部２６は、モータ軸６の軸方向から見て、モータ軸６に面している第１の内周面２３の全周にわたり形成されているのが生産性や回転バランスの観点から好ましいが、段部２６は部分的に形成されていてもよい。第１の部材２０Ａおよび第２の部材２０Ｂは、第１の内周面２３、第２の内周面２４、段部２６、およびスペーサ部２８を備えている。つまり、第１の内周面２３、第２の内周面２４、段部２６、およびスペーサ部２８も、それぞれ、軸方向に沿って２つに分割されている。
【００２４】
ポンプ軸１には、外方向に突出する位置決めピン３１が固定されており、軸継手１０の第２の内周面２４には、位置決めピン３１が挿入される位置決め穴３２が形成されている。位置決めピン３１および位置決め穴３２は、軸継手１０とポンプ軸１との相対位置を固定する位置決め要素を構成する。ただし、位置決め要素は、本実施形態で示した位置決めピン３１および位置決め穴３２に限定されない。例えば、位置決め要素は、軸継手１０の第２の内周面２４に形成されたねじ穴と、ねじ穴に螺合された位置決めねじと、位置決めねじの先端が係合する、ポンプ軸１に形成された位置決め穴とを備えてもよい。
【００２５】
モータ軸６の端部（本実施形態では下端）が段部２６に接触している状態で、ねじ２２を締め付けることにより、軸継手１０の第１の内周面２３がモータ軸６の外周面に強く押し付けられ、これにより第１の内周面２３とモータ軸６との相対位置、すなわち、軸継手１０とモータ軸６との相対位置が固定される。軸継手１０の第２の内周面２４と、ポンプ軸１との相対位置は、位置決めピン３１および位置決め穴３２によって固定される。
【００２６】
本実施形態に係る軸継手１０によって連結されたモータ軸６およびポンプ軸１のそれぞれの端部は、互いに離間している。モータ軸６の端部は、段部２６に接触しており、段部２６と第２の内周面２４との間にはスペーサ部２８が存在している。したがって、モータ軸６の端部とポンプ軸１の端部との間には、段部２６とスペーサ部２８とが存在している。モータ軸６の端部とポンプ軸１の端部との間の距離は、メカニカルシール１４の軸方向の長さよりも大きい。このように、モータ軸６の端部とポンプ軸１の端部とが離れた状態でこれらモータ軸６とポンプ軸１とを連結する軸継手１０は、スペーサカップリングと呼ばれる。
【００２７】
メカニカルシール１４は、定期的な交換が必要とされる装置である。本実施形態では、メカニカルシール１４の交換は次のように行われる。まず、ねじ２２を外して軸継手１０をモータ軸６およびポンプ軸１から取り外す。次いでメカニカルシール１４をポンプ軸１に沿って持ち上げ、モータ軸６の端部とポンプ軸１の端部との間の隙間からメカニカルシール１４を取り外す。そして、新しいメカニカルシールを、上記隙間からポンプ軸１に沿って下方に移動させる。次いで、モータ軸６の端部が段部２６に接触し、かつ位置決めピン３１が位置決め穴３２に挿入された状態で、ねじ２２を締め付けることによって軸継手１０をモータ軸６およびポンプ軸１に固定する。そして、メカニカルシール１４をポンプ軸１に沿ってさらに下方に移動させ、ポンプケーシング５に固定する。
【００２８】
本実施形態に係る軸継手１０によれば、モータ軸６の端部を、軸継手１０の段部２６に接触させることにより、モータ軸６に対する軸継手１０の位置決めが達成され、結果として、軸継手１０に繋がるポンプ軸１の軸方向の位置決めが達成される。モータ軸６に特別な加工を施す必要がないので、汎用のモータを用いてポンプ装置を構成することができる。したがって、ポンプ装置の製造コストを削減することができる。さらに、本実施形態に係る軸継手１０によれば、単にモータ軸６の端部を段部２６に接触させるだけで、モータ軸６に対する軸継手１０の位置決めが達成されるので、特殊な位置決め治具は不要である。
【００２９】
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。
【符号の説明】
【００３０】
１    ポンプ軸
３    羽根車
５    ポンプケーシング
６    モータ軸
７    モータ
１０    軸継手
１２    吸込口
１３    吐出口
１４    メカニカルシール
１８    通孔
１９    流路
２０Ａ  第１の部材
２０Ｂ  第２の部材
２１    隙間
２２    ねじ
２３    第１の内周面
２４    第２の内周面
２６    段部
２８    スペーサ部
３１    位置決めピン
３２    位置決め穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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