JP6126850B2 - 軸封装置及びポンプ装置 - Google Patents

Description

本発明は、メカニカルシールにより軸封を行う軸封装置及び軸封装置を用いたポンプ装置に関する。

現在、流体を増圧するポンプ装置として、回転軸を回転させるモータと、回転軸により羽根車を回転させて流体を増圧するポンプとを備えた水中ポンプが知られている。このようなポンプ装置は、モータケーシング及びポンプケーシングと回転軸との軸封を行う軸封装置が用いられている。

この軸封装置は、メカニカルシールと、メカニカルシールを収納するシールケーシングと、を備えている。メカニカルシールは、ポンプケーシング及び回転軸、並びに、モータケーシング及び回転軸をそれぞれ軸封するために、固定環及び回転環を二つ有するものが用いられる。この固定環及び回転環は、互いに摺動することで軸封を行うことから、固定環及び回転環の摺動面の潤滑及び冷却を行うために、シールケーシング内に油室が形成され、当該油室内に潤滑油が貯留される。この潤滑油により、固定環及び回転環の摺動面の潤滑、及び、冷却が行われる。

この潤滑油は、膨張率を考慮した量、例えば油室の８０％程度の量が油室内に貯留される。このため、回転軸が上下方向（重力）に沿って延設される縦軸型のポンプ装置では、上方に位置する固定環及び回転環の摺動面に潤滑油が供給されない、という問題がある。特に、ポンプ装置の運転時においては、回転軸及びメカニカルシールの回転に伴って潤滑油も回転することから、その遠心力により回転軸に近接するにしたがって潤滑油の液面が低下する、という問題もある。このため、上方に位置する固定環及び回転環の摺動面は、その摺動及び熱により寿命が低減する。

そこで、メカニカルシールを覆い、且つ、その下端に潤滑油の入口を有するとともにその内部にガイドを設け、回転軸及びメカニカルシールの回転に伴って、ガイドにより上方の固定環及び回転環に潤滑油を供給する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、油室内の外周側から中心側に向かって円弧状のリブを設け、回転する潤滑油を中心に案内する技術も知られている（例えば、特許文献２参照）。

特許第４３３０７４５号公報 特許第４２０４８６１号公報

上述した軸封装置及びポンプ装置では、以下の問題があった。即ち、オイルリフターを設ける軸封装置では、その構成が複雑となり、製造コストが増大するという問題がある。また、上述した円弧状のリブを設ける構成では、油室の中心側に潤滑油を案内できるものの、中心側での液面の低下を低減する効果があるだけで、上方の固定環及び回転環の摺動面に効果的に潤滑油を供給できない虞がある。

そこで本発明は、固定環及び回転環の摺動面の潤滑及び冷却が可能な軸封装置及びポンプ装置を提供することを目的としている。

前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の軸封装置及びポンプ装置は次のように構成されている。

本発明の一態様として、潤滑油が貯留されたシールケーシング内を上下方向に挿通する回転軸と前記シールケーシングとの間を軸封する軸封装置において、前記シールケーシングの、挿通された前記回転軸の上方の周囲に固定される固定環と、前記回転軸に固定され、前記固定環と摺動する回転環と、前記回転環を前記固定環に付勢するとともに、前記潤滑油を前記固定環及び前記回転環に供給する付勢部材と、を備え、前記付勢部材は、その断面が前記回転軸の軸心方向に直交する方向に延設されるとともに、その外径側の端部が前記軸心方向に沿って上方に延設されたコイルばねである。

本発明の一態様として、ポンプ装置は、モータと、前記モータに接続され、上下方向に延設された回転軸と、前記回転軸に固定された羽根車、前記羽根車を収納するポンプケーシング、及び、前記ポンプケーシングに設けられ、前期回転軸を挿通させる挿通孔が設けられたポンプと、潤滑油が貯留されるとともに、前記回転軸がその内部を上下方向に挿通されるシールケーシング、前記シールケーシングの、挿通された前記回転軸の上方の周囲に固定される固定環、前記回転軸に固定され、前記固定環と摺動する回転環、及び、前記回転環を前記固定環に付勢するとともに、前記潤滑油を前記固定環及び前記回転環に供給する付勢部材を具備する軸封装置と、を備え、前記付勢部材は、その断面が前記回転軸の軸心方向に直交する方向に延設されるとともに、その外径側の端部が前記軸心方向に沿って上方に延設されたコイルばねである。

本発明によれば、固定環及び回転環の摺動面の潤滑及び冷却が可能な軸封装置及びポンプ装置を提供することが可能となる。

本発明の第１の実施形態に係るポンプ装置の構成を示す断面図。 同ポンプ装置に用いられる軸封装置の要部構成を示す断面図。 本発明の第２の実施形態に係るポンプ装置の軸封装置の要部構成を示す断面図。 本発明の第３の実施形態に係るポンプ装置の軸封装置の要部構成を示す断面図。 本発明の第４の実施形態に係るポンプ装置の軸封装置の要部構成を示す断面図。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係るポンプ装置１を、図１及び図２を用いて説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係るポンプ装置１の構成を一部外観から示す断面図、図２はポンプ装置１に用いられる軸封装置１１の要部構成、特にメカニカルシール３１の構成を示す断面図である。なお、図１中、Ｂはボルトを、Ｆは水の流れを、Ｋは電源ケーブルを、Ｌはライナリングを、Ｍは潤滑油を、それぞれ示す。

図１に示すように、ポンプ装置１は、モータ１０と、軸封装置１１と、ポンプ１２と、を備えている。ポンプ装置１は、例えば、汚水槽及び下水道等に設置され、異物（汚物等）を含む汚水を送水する所謂縦軸型の水中ポンプである。

モータ１０は、モータケーシング２１と、固定子２２と、回転子２３と、回転軸２４と、を備えている。またモータ１０は、外部電源等に接続される電源ケーブルＫを有している。モータケーシング２１は、両端が閉塞する円筒形状に形成され、一方の端面が軸封装置１１にボルト等の締結部材Ｂにより固定される。

固定子２２は、モータケーシング２１の内面に固定されている。また固定子２２は、電源ケーブルＫを介して供給された電力により、回転子２３を回転可能に形成されている。回転子２３は、その回転に追従して回転軸２４を回転可能に、回転軸２４と固定されている。

回転軸２４は、モータケーシング２１の一端側から突出し、且つ、モータケーシング２１にベアリング等の軸受２５を介して回転自在に軸支されている。なお、回転軸２４は、モータケーシング２１から重力方向（上下方向）に延設される。

軸封装置１１は、シールケーシング３０と、メカニカルシール３１と、を備えている。軸封装置１１は、モータ１０、ポンプ１２及び回転軸２４間を液密に仕切る。

シールケーシング３０は、内部にメカニカルシール３１を収納可能に形成されている。具体的には、シールケーシング３０は、両端が閉塞する円筒状に形成され、その両端面に設けられた回転軸２４を挿通する挿通孔３３と、その内部に形成されメカニカルシール３１の収納及び潤滑油Ｍを貯留可能な油室３４と、挿通孔３３の周囲にそれぞれ設けられたシール溝３５と、を備えている。なお、潤滑油Ｍは、油室３４内に、膨張率を考慮した所定の量、例えば油室３４の容積の８０％程度が貯留される。

メカニカルシール３１は、シールケーシング３０と回転軸２４との間を密閉することで、ポンプ１２からの汚水の浸入及びモータ１０への潤滑油の浸入を防止可能に形成されている。具体的には、メカニカルシール３１は、シール溝３５にそれぞれ固定される固定環３６と、回転軸２４に固定されるとともに、固定環３６とそれぞれ摺動する回転環３７と、回転環３７を固定環３６に付勢する付勢部材３８と、を備えている。

固定環３６は、回転環３７と摺動する円環状の摺動面を形成する摺動部３６ａと、シール溝３５及び摺動部３６ａをシールする静的シール部３６ｂと、を備えている。回転環３７は、その内周面が回転軸２４をシールするとともに、その端面が固定環３６と摺動可能に形成されている。また、回転環３７は、その一部に、付勢部材３８を支持する座部３７ａを有している。

付勢部材３８は、回転環３７の座部３７ａ間に設けられ、これら回転環３７を固定環３６に付勢可能に形成されたコイルバネである。付勢部材３８は、回転環３７の回転に追従して回転する際に、潤滑油Ｍを攪拌、飛散又は上方へと移送可能に形成され、上方の固定環３６及び回転環３７の摺動面に潤滑油Ｍを供給する供給手段である。

具体的には、付勢部材３８は、その断面がＬ字状に形成されている。さらに言えば、付勢部材３８は、回転軸２４の軸心方向に対して直交する方向に延設された平板部３８ａと、平板部３８ａの外径側の端部に回転軸２４の軸心方向に沿って上方に延設された平板部３８ｂと、を備えた断面Ｌ字状の鋼材を螺旋状に曲折（コイリング）することで成形される。

このような軸封装置１１は、潤滑油が貯留されたシールケーシング３０内に固定環３６及び回転環３７を二つ有するメカニカルシール３１を設けることで、モータ１０への異物混入を防止する所謂二段構造が用いられる。

また、軸封装置１１は、潤滑油Ｍが油室３４の容積の８０％程度貯留された油室３４内に収納されることから、メカニカルシール３１の一部が潤滑油Ｍ内に浸漬されることとなる。換言すると、メカニカルシール３１は、潤滑油Ｍが油室３４内に油室３４の容積の８０％程度貯留されことから、その一部、具体的には上方の固定環３６及び回転環３７が潤滑油Ｍ内に浸漬しない。

ポンプ１２は、ケーシング４１と、羽根車４２と、を備えている。ケーシング４１は、その内部に羽根車４２を収納する渦巻ケーシングであり、その内部にポンプ室４３を形成する。ケーシング４１は、組み立てることでその内部にポンプ室４３を形成する上部材４４及び下部材４５を有し、羽根車４２を回転軸２４に固定した状態で分解可能に形成されている。

上部材４４は、本実施の形態では、シールケーシング３０の一部に一体に形成されている。上部材４４は、上述した挿通孔３３の下方に、羽根車４２を回動可能に指示する第１支持部４７を有している。

下部材４５は、ポンプ装置１を据付面に据付ける複数の脚部４８を備えている。また、下部材４５は、その底面であって、複数の脚部４８間に設けられた吸込開口４９と、その側面に設けられた吐出開口５０と、を備えている。

羽根車４２は、例えば、ノンクロッグのクローズド羽根車であって、所定の粒径の異物を通過可能に形成されている。このような羽根車４２は、軸封装置１１側に配置される上シュラウド５２と、吸込開口４９側に配置される下シュラウド５３と、これらシュラウド５２，５３間に設けられた羽根５４と、を備えている。また、羽根車４２は、下シュラウド５３に設けられた流体を吸込む吸込口５８と、上シュラウド５２、下シュラウド５３及び羽根５４により形成され、吸込んだ流体を吐出する吐出口６３を有している。

上シュラウド５２は、円板状に形成されている。上シュラウド５２は、その中央側に、回転軸２４が挿通可能であって、キー溝５６ａを有する挿通孔５６が形成された第１被支持部５７が形成されている。なお、上シュラウド５２は、羽根車４２が回転軸２４に固定された際に、重力方向に対して下シュラウド５３の上方に位置する。

下シュラウド５３は、円環状に形成されている。下シュラウド５３は、その中央に吸込口５８が形成されている。また、下シュラウド５３は、その中央側が円環状に突起し、当該突起の外周側に第２被支持部５９が形成されている。

第１被支持部５７は、ライナリングＬを介して第１支持部４７に回転及び摺動自在に支持される。第２被支持部５９は、ライナリングＬを介して第２支持部４９ａに回転及び摺動自在に支持される。

羽根５４は、上下シュラウド５２，５３間に１枚設けられる。羽根５４は、その一方の端部が、シュラウド５２，５３の中心側に、その他方の端部がシュラウド５２，５３の外周縁に配置される。羽根５４は、シュラウド５２、５３の中心（インペラ５４の回転中心）からの径が各位置で異なる形状、例えば渦巻形状やインボリュート形状に形成されている。

シュラウド５２，５３及び羽根５４は、シュラウド５３の吸込口５８から吸い込まれた汚水をポンプ室４３内へと移動させる吐出口６３を形成する。この吐出口６３は、吸込口５８から吸込んだ汚水をポンプ室４３へと吐出する開口である。

このように構成されたポンプ装置１は、電源ケーブルＫを介して電力が供給されることで、モータ１０が駆動され、固定子２２により回転子２３が回転することで回転軸２４が回転する。当該回転子２３の回転により、羽根車４２も回転する。

図１の水の流れＦに示すように、羽根車４２の回転により、吸込口５８から吸い込まれた汚水がケーシング４１及び羽根車４２で増圧されて、吐出口６３から吐出される。これらのことにより、ポンプ装置１は、汚水をその二次側へ送水可能に構成される。

また、回転軸２４の回転時において、付勢部材３８により固定環３６に向かって付勢された回転環３７も同時に回転する。これにより、回転環３７の摺動面が固定環３６の摺動部３６ａの摺動面と摺動し、当該摺動により、固定環３６及び回転環３７間がシールされる。また、固定環３６は、静的シール部３６ｂにより、シール溝３５及び摺動部３６ａがシールされるとともに、回転環３７は、その内周面により、回転軸２４をシールする。これにより、軸封装置１１により、回転軸２４が軸封される。

このように構成されたポンプ装置１によれば、回転環３７の回転時において、回転環３７の座部３７ａ間に支持された付勢部材３８も回転することとなる。この付勢部材３８の回転により、油室３４内の潤滑油Ｍは、螺旋状に上方に巻回された平板部３８ａにより上方に移送される。また、油室３４の潤滑油Ｍは、軸心方向に沿った平板部３８ｂにより、攪拌及び飛散されることとなる。これにより、潤滑油Ｍが固定環３６及び回転環３７に供給されることから、固定環３６及び回転環３７の摺動面が潤滑油Ｍにより潤滑されるとともに、固定環３６及び回転環３７が潤滑油Ｍにより冷却される。

このため、油室３４内に貯留された潤滑油Ｍに上方の固定環３６及び回転環３７が浸漬しなくても、回転軸２４の回転時に、固定環３６及び回転環３７に潤滑油Ｍが供給される。これにより、固定環３６及び回転環３７の摩耗を防止するとともに、熱による劣化を極力防止することが可能となり、メカニカルシール３１の寿命が向上し、ポンプ装置１の信頼性を向上することが可能となる。

上述したように第１の実施形態に係る軸封装置１１を用いたポンプ装置１によれば、付勢部材３８により、油室３４に貯留された潤滑油Ｍにメカニカルシール３１の固定環３６及び回転環３７が浸漬しなくても、固定環３６及び回転環３７の潤滑及び冷却が可能となる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係るポンプ装置１に用いられる軸封装置１１Ａを、図３を用いて説明する。図３は、本発明の第２の実施形態に係るポンプ装置１に用いられる軸封装置１１Ａの要部構成、特にメカニカルシール３１Ａの構成を示す断面図である。なお、第２の実施形態に係る軸封装置１１Ａのうち、上述した第１の実施形態に係る軸封装置１１と同様の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

ポンプ装置１は、モータ１０と、軸封装置１１Ａと、ポンプ１２と、を備えている。軸封装置１１Ａは、シールケーシング３０と、メカニカルシール３１Ａと、を備えている。液密に仕切る。シールケーシング３０は、挿通孔３３と、内部にメカニカルシール３１Ａを収納可能、且つ、潤滑油Ｍを所定の量だけ貯留する油室３４と、シール溝３５と、を備えている。

メカニカルシール３１Ａは、シールケーシング３０と回転軸２４との間を密閉することで、ポンプ１２からの汚水の浸入及びモータ１０への潤滑油の浸入を防止可能に形成されている。具体的には、メカニカルシール３１Ａは、固定環３６と、回転環３７と、回転環３７を固定環３６に付勢する付勢部材３８Ａと、を備えている。回転環３７は、その一部に、付勢部材３８Ａを支持する座部３７ａを有している。

付勢部材３８Ａは、回転環３７の座部３７ａ間に設けられ、これら回転環３７を固定環３６に付勢可能に形成された、コイルバネである。付勢部材３８Ａは、回転環３７の回転に追従して回転する際に、潤滑油Ｍを攪拌、飛散又は上方へと移送可能に形成され、上方の固定環３６及び回転環３７の摺動面に潤滑油Ｍを供給する供給手段である。

具体的には、付勢部材３８Ａは、その断面がカップ状に形成されている。さらに言えば、付勢部材３８Ａは、回転軸２４の軸心方向に対して直交する方向に延設された平板部３８ａと、平板部３８ａの中央側及び外径側の端部に回転軸２４の軸心方向に沿って延設された平板部３８ｂと、を備えた断面Ｆ字状の鋼材を螺旋状に曲折（コイリング）することで成形される。

このような軸封装置１１Ａは、潤滑油が貯留されたシールケーシング３０内に固定環３６及び回転環３７を二つ有するメカニカルシール３１Ａを設けることで、モータ１０への異物混入を防止する所謂二段構造が用いられる。

また、軸封装置１１Ａは、潤滑油Ｍが油室３４の容積の８０％程度貯留された油室３４内に収納されることから、メカニカルシール３１Ａの一部が潤滑油Ｍ内に浸漬されることとなる。

このように構成された軸封装置１１Ａを用いたポンプ装置１によれば、回転環３７の回転時に追従して付勢部材３８Ａが回転することで、油室３４内の潤滑油Ｍは、螺旋状に上方に巻回された平板部３８ａ及び平板部３８ｂにより上方に移送される。また、油室３４の潤滑油Ｍは、軸心方向に沿った平板部３８ｂにより、攪拌及び飛散されることとなる。このため、軸封装置１１Ａは、上述した軸封装置１１と同様に、潤滑油Ｍに上方の固定環３６及び回転環３７が浸漬しなくても、固定環３６及び回転環３７の摺動面が潤滑油Ｍにより潤滑されるとともに、固定環３６及び回転環３７が潤滑油Ｍにより冷却される。

結果、軸封装置１１Ａは、固定環３６及び回転環３７の摩耗を防止するとともに、熱による劣化を極力防止することが可能となり、メカニカルシール３１の寿命が向上し、ポンプ装置１の信頼性を向上することが可能となる。

上述したように第２の実施形態に係る軸封装置１１Ａを用いたポンプ装置１によれば、付勢部材３８Ａにより、油室３４に貯留された潤滑油Ｍに、メカニカルシール３１の固定環３６及び回転環３７が浸漬しなくても、これら摺動面の潤滑及び冷却が可能となる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係るポンプ装置１に用いられる軸封装置１１Ｂを、図４を用いて説明する。図４は、本発明の第３の実施形態に係るポンプ装置１に用いられる軸封装置１１Ｂの要部構成、特にメカニカルシール３１Ｂの構成を示す断面図である。なお、第３の実施形態に係る軸封装置１１Ｂのうち、上述した第１の実施形態に係る軸封装置１１及び第２の実施形態に係る軸封装置１１Ａと同様の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

ポンプ装置１は、モータ１０と、軸封装置１１Ｂと、ポンプ１２と、を備えている。軸封装置１１Ｂは、シールケーシング３０と、メカニカルシール３１Ｂと、を備えている。液密に仕切る。シールケーシング３０は、挿通孔３３と、内部にメカニカルシール３１Ｂを収納可能、且つ、潤滑油Ｍを所定の量だけ貯留する油室３４と、シール溝３５と、を備えている。

メカニカルシール３１Ｂは、シールケーシング３０と回転軸２４との間を密閉することで、ポンプ１２からの汚水の浸入及びモータ１０への潤滑油の浸入を防止可能に形成されている。具体的には、メカニカルシール３１Ｂは、固定環３６と、摺動する回転環３７と、回転環３７を固定環３６に付勢する付勢部材３８Ｂと、を備えている。回転環３７は、その一部に、付勢部材３８Ｂを支持する座部３７ａを有している。

付勢部材３８Ｂは、回転環３７の座部３７ａ間に設けられ、これら回転環３７を固定環３６に付勢可能に形成された、コイルバネである。付勢部材３８Ｂは、回転環３７の回転に追従して回転する際に、潤滑油Ｍを攪拌、飛散又は上方へと移送可能に形成され、上方の固定環３６及び回転環３７の摺動面に潤滑油Ｍを供給する供給手段である。

具体的には、付勢部材３８Ｂは、その断面が円形状の鋼材を螺旋状に曲折（コイリング）することで成形されたばね部３８ｃと、ばね部３８ｃの外周側に固定された羽根３８ｄと、を備えている。羽根３８ｄは、回転軸２４の軸心方向に対して直交する方向に延設された平板部３８ａと、平板部３８ａの内径側及び外径側の端部に回転軸２４の軸心方向に沿って延設された平板部３８ｂと、を備え、ばね部３８ｃに溶接等により固定されている。

なお、羽根３８ｄは、曲折（コイリング）後にばね部３８ｃに固定される構成であってもよく、ばね部３８ｃの曲折前に、ばね部３８の鋼材に固定後、ばね部３８ｃと同時に曲折される構成であってもよい。

このような軸封装置１１Ｂは、潤滑油が貯留されたシールケーシング３０内に固定環３６及び回転環３７を二つ有するメカニカルシール３１Ｂを設けることで、モータ１０への異物混入を防止する所謂二段構造が用いられる。

また、軸封装置１１Ｂは、潤滑油Ｍが油室３４の容積の８０％程度貯留された油室３４内に収納されることから、メカニカルシール３１Ｂの一部が潤滑油Ｍ内に浸漬されることとなる。

このように構成された軸封装置１１Ｂを用いたポンプ装置１によれば、回転環３７の回転時に追従して付勢部材３８Ｂが回転することで、油室３４内の潤滑油Ｍは、螺旋状に上方に巻回された平板部３８ａにより上方に移送される。また、油室３４の潤滑油Ｍは、軸心方向に沿った平板部３８ｂにより、攪拌及び飛散されることとなる。このため、軸封装置１１Ｂは、上述した軸封装置１１、１１Ａと同様に、潤滑油Ｍに上方の固定環３６及び回転環３７が浸漬しなくても、固定環３６及び回転環３７の摺動面が潤滑油Ｍにより潤滑されるとともに、固定環３６及び回転環３７が潤滑油Ｍにより冷却される。

結果、軸封装置１１Ｂは、固定環３６及び回転環３７の摩耗を防止するとともに、熱による劣化を極力防止することが可能となり、メカニカルシール３１の寿命が向上し、ポンプ装置１の信頼性を向上することが可能となる。

上述したように第３の実施形態に係る軸封装置１１Ｂを用いたポンプ装置１によれば、付勢部材３８Ｂにより、油室３４に貯留された潤滑油Ｍに、メカニカルシール３１の固定環３６及び回転環３７が浸漬しなくても、これら摺動面の潤滑及び冷却が可能となる。

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態に係るポンプ装置１に用いられる軸封装置１１Ｃを、図５を用いて説明する。図５は、本発明の第４の実施形態に係るポンプ装置１に用いられる軸封装置１１Ｃの要部構成、特にメカニカルシール３１Ｃの構成を示す断面図である。なお、第４の実施形態に係る軸封装置１１Ｃのうち、上述した第１の実施形態に係る軸封装置１１、第２の実施形態に係る軸封装置１１Ａ及び第３の実施形態に係る軸封装置１１Ｂと同様の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

ポンプ装置１は、モータ１０と、軸封装置１１Ｃと、ポンプ１２と、を備えている。軸封装置１１Ｃは、シールケーシング３０と、メカニカルシール３１Ｃと、を備えている。液密に仕切る。シールケーシング３０は、挿通孔３３と、内部にメカニカルシール３１Ｃを収納可能、且つ、潤滑油Ｍを所定の量だけ貯留する油室３４と、シール溝３５と、を備えている。

メカニカルシール３１Ｃは、シールケーシング３０と回転軸２４との間を密閉することで、ポンプ１２からの汚水の浸入及びモータ１０への潤滑油の浸入を防止可能に形成されている。具体的には、メカニカルシール３１Ｃは、固定環３６と、摺動する回転環３７と、回転環３７を固定環３６に付勢する付勢部材３８Ｃと、を備えている。回転環３７は、その一部に、付勢部材３８Ｃを支持する座部３７ａを有している。

付勢部材３８Ｃは、回転環３７の座部３７ａ間に設けられ、これら回転環３７を固定環３６に付勢可能に形成された、コイルバネである。付勢部材３８Ｃは、回転環３７の回転に追従して回転する際に、潤滑油Ｍを攪拌、飛散又は上方へと移送可能に形成され、上方の固定環３６及び回転環３７の摺動面に潤滑油Ｍを供給する供給手段である。

具体的には、付勢部材３８Ｃは、その断面が円環状、即ち、中空の鋼材であって、その両端を連続する中空部３８ｆを有するパイプ状の鋼材を螺旋状に曲折（コイリング）することで成形されている。また、付勢部材３８Ｃは、その上端部の中空部３８ｆの開口が、回転軸２４の軸心方向に沿って上方に向かって配置される。また、付勢部材３８Ｃは、その下端部の中空部３８ｆの開口が、回転軸２４の回転方向に向かって配置される。

このような軸封装置１１Ｃは、潤滑油が貯留されたシールケーシング３０内に固定環３６及び回転環３７を二つ有するメカニカルシール３１Ｃを設けることで、モータ１０への異物混入を防止する所謂二段構造が用いられる。

また、軸封装置１１Ｃは、潤滑油Ｍが油室３４の容積の８０％程度貯留された油室３４内に収納されることから、メカニカルシール３１Ｃの一部が潤滑油Ｍ内に浸漬されることとなる。

このように構成された軸封装置１１Ｃを用いたポンプ装置１によれば、回転環３７の回転時に追従して付勢部材３８Ｃが回転することで、油室３４内の潤滑油Ｍは、付勢部材３８Ｃの中空部３８ｆにより上方に移送される。即ち、回転する付勢部材３８Ｃが、潤滑油Ｍ内を回転することで、回転による速度水頭分、潤滑油が中空部３８ｆ内を移動（上昇）する。中空部３８ｆ内を上昇した潤滑油は、固定環３６及び回転環３７の摺動面と対向する中空部３８ｆの開口端から突出し、固定環３６及び回転環３７に供給される。このため、軸封装置１１Ｃは、上述した軸封装置１１、１１Ａ、１１Ｂと同様に、潤滑油Ｍに上方の固定環３６及び回転環３７が浸漬しなくても、固定環３６及び回転環３７の摺動面が潤滑油Ｍにより潤滑されるとともに、固定環３６及び回転環３７が潤滑油Ｍにより冷却される。

結果、軸封装置１１Ｃは、固定環３６及び回転環３７の摩耗を防止するとともに、熱による劣化を極力防止することが可能となり、メカニカルシール３１の寿命が向上し、ポンプ装置１の信頼性を向上することが可能となる。

上述したように第４の実施形態に係る軸封装置１１Ｃを用いたポンプ装置１によれば、付勢部材３８Ｂにより、油室３４に貯留された潤滑油Ｍに、メカニカルシール３１の固定環３６及び回転環３７が浸漬しなくても、これら摺動面の潤滑及び冷却が可能となる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上述した例では、ノンクロッグのクローズド羽根車であって、上下シュラウド５２，５３間に１枚の羽根５４を設ける構成を説明したがこれに限定されない。例えば、上下シュラウド５２，５３間に複数の羽根を設けた構成であってもよく、汚水用の羽根車でなくてもよい。即ち、ポンプ装置１は、汚水用に限定されることなく、流体を増圧する構成であればよい。

また、上述した例では、軸封装置１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃにおいて、付勢部材３８，３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃの各構成を説明したがこれに限定されない。例えば、付勢部材は、中空部３８ｆを有する断面方形状の鋼材を曲折することで形成してもよい。

また、付勢部材３８Ｂに設けられた羽根３８ｄは、コイリングを行うことで、螺旋状に上方に巻回された平板部３８ａを有する構成を説明したがこれに限定されない。即ち、連続しない羽根を、ばね部３８ｃに複数固定する構成であってもよい。このような構成とすることで、平板部３８ａにより上方に潤滑油Ｍが移送されなくなるが、羽根に回転方向に直交する側面が形成されることから、回転に伴って潤滑油をより飛散させることとなり、固定環３６及び回転環３７に潤滑油Ｍを供給することが可能となる。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］ 潤滑油が貯留されたシールケーシング内を上下方向に挿通する回転軸と前記シールケーシングとの間を軸封する軸封装置において、
前記シールケーシングの、挿通された前記回転軸の上方の周囲に固定される固定環と、
前記回転軸に固定され、前記固定環と摺動する回転環と、
前記回転環を前記固定環に付勢するとともに、前記潤滑油を前記固定環及び前記回転環に供給する付勢部材と、
を備えることを特徴とする軸封装置。
［２］ 前記付勢部材は、その断面が前記回転軸の軸心方向に直交する方向に延設されるとともに、その外径側の端部が前記軸心方向に沿って上方に延設されたコイルばねであることを特徴とする［１］に記載の軸封装置。
［３］ 前記付勢部材は、その断面が、前記回転軸の軸心方向に直交する方向に延設されるとともに、その内径側及び外径側の端部がそれぞれ軸心方向に沿って上方に延設されたコイルばねであることを特徴とする［１］に記載の軸封装置。
［４］ 前記付勢部材は、断面が円状のばね部と、前記ばね部の外周側に固定され、前記回転軸の軸心方向に直交する方向に延設されるとともに、その外径側の端部が前記軸心方向に沿って上方に延設された羽根と、を具備するコイルばねであることを特徴とする［１］に記載の軸封装置。
［５］ 前記付勢部材は、その両端を連続する中空部を有するコイルばねであって、その上方の端部が、前記固定環及び前記回転環に対向して配置されることを特徴とする［１］に記載の軸封装置。
［６］ モータと、
前記モータに接続され、上下方向に延設された回転軸と、
前記回転軸に固定された羽根車、前記羽根車を収納するポンプケーシング、及び、前記ポンプケーシングに設けられ、前期回転軸を挿通させる挿通孔が設けられたポンプと、
潤滑油が貯留されるとともに、前記回転軸がその内部を上下方向に挿通されるシールケーシング、前記シールケーシングの、挿通された前記回転軸の上方の周囲に固定される固定環、前記回転軸に固定され、前記固定環と摺動する回転環、及び、前記回転環を前記固定環に付勢するとともに、前記潤滑油を前記固定環及び前記回転環に供給する付勢部材を具備する軸封装置と、
を備えることを特徴とするポンプ装置。
［７］ 前記付勢部材は、その断面が前記回転軸の軸心方向に直交する方向に延設されるとともに、その外径側の端部が前記軸心方向に沿って上方に延設されたコイルばねであることを特徴とする［６］に記載のポンプ装置。
［８］ 前記付勢部材は、その断面が、前記回転軸の軸心方向に直交する方向に延設されるとともに、その内径側及び外径側の端部がそれぞれ軸心方向に沿って上方に延設されたコイルばねであることを特徴とする［６］に記載のポンプ装置。
［９］ 前記付勢部材は、断面が円状のばね部と、前記ばね部の外周側に固定され、前記回転軸の軸心方向に直交する方向に延設されるとともに、その外径側の端部が前記軸心方向に沿って上方に延設された羽根と、を具備するコイルばねであることを特徴とする［６］に記載のポンプ装置。
［１０］ 前記付勢部材は、その両端を連続する中空部を有するコイルばねであって、その上方の端部が、前記固定環及び前記回転環に対向して配置されることを特徴とする［６］に記載のポンプ装置。

１…ポンプ装置、１０…モータ、１１,１１Ａ,１１Ｂ,１１Ｃ…軸封装置、１２…ポンプ、２１…モータケーシング、２２…固定子、２３…回転子、２４…回転軸、２４…羽根車、２５…軸受、３０…シールケーシング、３１,３１Ａ,３１Ｂ,３１Ｃ…メカニカルシール、３３…挿通孔、３４…油室、３５…シール溝、３６…固定環、３６ａ…摺動部、３６ｂ…静的シール部、３７…回転環、３７ａ…座部、３８，３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃ…付勢部材、３８ａ…平板部、３８ｂ…平板部、３８ｄ…羽根、３８ｆ…中空部、４１…ケーシング、４２…羽根車、４３…ポンプ室、４４…上部材、４５…下部材、４７…支持部、４８…脚部、４９…吸込開口、４９ａ…支持部、５０…吐出開口、５２…上シュラウド、５３…下シュラウド、５４…羽根、５５…凹部、５６…挿通孔、５６ａ…キー溝、５７…第１被支持部、５８…吸込口、５９…第２被支持部、６３…吐出口、Ｂ…ボルト、Ｋ…電源ケーブル、Ｌ…ライナリング、Ｍ…潤滑油。

Claims (4)

1. 潤滑油が貯留されたシールケーシング内を上下方向に挿通する回転軸と前記シールケーシングとの間を軸封する軸封装置において、
   前記シールケーシングの、挿通された前記回転軸の上方の周囲に固定される固定環と、
   前記回転軸に固定され、前記固定環と摺動する回転環と、
   前記回転環を前記固定環に付勢するとともに、前記潤滑油を前記固定環及び前記回転環に供給する付勢部材と、
   を備え、
   前記付勢部材は、その断面が前記回転軸の軸心方向に直交する方向に延設されるとともに、その外径側の端部が前記軸心方向に沿って上方に延設されたコイルばねであることを特徴とする軸封装置。
2. 潤滑油が貯留されたシールケーシング内を上下方向に挿通する回転軸と前記シールケーシングとの間を軸封する軸封装置において、
   前記シールケーシングの、挿通された前記回転軸の上方の周囲に固定される固定環と、
   前記回転軸に固定され、前記固定環と摺動する回転環と、
   前記回転環を前記固定環に付勢するとともに、前記潤滑油を前記固定環及び前記回転環に供給する付勢部材と、
   を備え、
   前記付勢部材は、その断面が、前記回転軸の軸心方向に直交する方向に延設されるとともに、その内径側及び外径側の端部がそれぞれ軸心方向に沿って上方に延設されたコイルばねであることを特徴とする軸封装置。
3. モータと、
   前記モータに接続され、上下方向に延設された回転軸と、
   前記回転軸に固定された羽根車、前記羽根車を収納するポンプケーシング、及び、前記ポンプケーシングに設けられ、前期回転軸を挿通させる挿通孔が設けられたポンプと、
   潤滑油が貯留されるとともに、前記回転軸がその内部を上下方向に挿通されるシールケーシング、前記シールケーシングの、挿通された前記回転軸の上方の周囲に固定される固定環、前記回転軸に固定され、前記固定環と摺動する回転環、及び、前記回転環を前記固定環に付勢するとともに、前記潤滑油を前記固定環及び前記回転環に供給する付勢部材を具備する軸封装置と、
   を備え、
   前記付勢部材は、その断面が前記回転軸の軸心方向に直交する方向に延設されるとともに、その外径側の端部が前記軸心方向に沿って上方に延設されたコイルばねであることを特徴とするポンプ装置。
4. モータと、
   前記モータに接続され、上下方向に延設された回転軸と、
   前記回転軸に固定された羽根車、前記羽根車を収納するポンプケーシング、及び、前記ポンプケーシングに設けられ、前期回転軸を挿通させる挿通孔が設けられたポンプと、
   潤滑油が貯留されるとともに、前記回転軸がその内部を上下方向に挿通されるシールケーシング、前記シールケーシングの、挿通された前記回転軸の上方の周囲に固定される固定環、前記回転軸に固定され、前記固定環と摺動する回転環、及び、前記回転環を前記固定環に付勢するとともに、前記潤滑油を前記固定環及び前記回転環に供給する付勢部材を具備する軸封装置と、
   を備え、
   前記付勢部材は、その断面が、前記回転軸の軸心方向に直交する方向に延設されるとともに、その内径側及び外径側の端部がそれぞれ軸心方向に沿って上方に延設されたコイルばねであることを特徴とするポンプ装置。

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