特許 6570402 撹拌流動装置、メカニカルシールおよびポンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6570402

(24)【登録日】2019年8月16日

(45)【発行日】2019年9月4日

(54)【発明の名称】撹拌流動装置、メカニカルシールおよびポンプ

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/58 20060101AFI20190826BHJP

   F04D 29/12 20060101ALI20190826BHJP

   F16J 15/34 20060101ALI20190826BHJP

   H02K 7/14 20060101ALI20190826BHJP

   F04D 13/08 20060101ALN20190826BHJP

【ＦＩ】

   F04D29/58 D

   F04D29/12 B

   F16J15/34 J

   H02K7/14 B

   !F04D13/08 G

【請求項の数】9

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2015-196334(P2015-196334)

(22)【出願日】2015年10月2日

(65)【公開番号】特開2017-67049(P2017-67049A)

(43)【公開日】2017年4月6日

【審査請求日】2018年6月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001052

【氏名又は名称】株式会社クボタ

(74)【代理人】

【識別番号】110001298

【氏名又は名称】特許業務法人森本国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】荒木 慎一郎

【審査官】 田谷 宗隆

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭５７−４０６９０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 登録実用新案第３０５１９６７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平７−１０３３３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２９７６９７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｄ ２９／５８

Ｆ０４Ｄ ２９／１２

Ｆ１６Ｊ １５／３４

Ｈ０２Ｋ ７／１４

Ｆ０４Ｄ １３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転軸に取り付けられて回転軸と一体に回転する撹拌流動装置であって、
回転軸に外嵌されるコイルばねと、
コイルばねを回転軸と一体に回転可能に保持する回転保持部材とを有し、
回転軸の周囲の流体を撹拌流動させる羽根部材が着脱自在にコイルばねに設けられていることを特徴とする撹拌流動装置。

【請求項2】

コイルばねは螺旋状に形成された線材からなり、
羽根部材はコイルばねの線材間に挿入されていることを特徴とする請求項１記載の撹拌流動装置。

【請求項3】

羽根部材は、螺旋状に形成され、コイルばねと共に回転軸の軸心方向に変形可能であり、
羽根部材の巻き方向はコイルばねの線材の巻き方向と同じであることを特徴とする請求項２記載の撹拌流動装置。

【請求項4】

羽根部材の外径はコイルばねの外径よりも大きいことを特徴とする請求項３記載の撹拌流動装置。

【請求項5】

羽根部材は外周に補助羽根を有していることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の撹拌流動装置。

【請求項6】

コイルばね又は回転保持部材は、羽根部材が回転軸の軸心方向へ移動するのを阻止することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の撹拌流動装置。

【請求項7】

上記請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の撹拌流動装置を有し、回転軸に外嵌されるメカニカルシールであって、
回転軸と分離されて固定された固定環と、
回転軸と一体に回転して固定環に対して摺動自在な回転環と、
回転軸の軸心方向において、回転環を固定環に押圧するコイルばねとを有し、
回転環はコイルばねを回転軸と一体に回転可能に保持する回転保持部材であることを特徴とするメカニカルシール。

【請求項8】

上記請求項７のメカニカルシールを有するポンプであって、
回転軸に設けられた羽根車と、
羽根車を収納するケーシングと、
回転軸を回転させる駆動装置とを有し、
メカニカルシールは回転軸とケーシングとの間をシールすることを特徴とするポンプ。

【請求項9】

駆動装置は、駆動装置を冷却する冷却液が循環する冷却液循環流路を有し、
ケーシング内に、メカニカルシールを収容する収容室が形成され、
収容室は冷却液循環流路の一部を成し、
羽根部材は、回転することによって、冷却液循環流路の冷却液を循環させることを特徴とする請求項８記載のポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、撹拌流動装置、撹拌流動装置を有するメカニカルシール、および、メカニカルシールを有するポンプに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、この種の撹拌流動装置としては、例えば、図１３に示すように、ポンプのメカニカルシール１２１に設けられているものがある。すなわち、シールケーシング１２２内に潤滑油１３１が貯留され、回転軸１２３がシールケーシング１２２内を上下方向に挿通され、メカニカルシール１２１は回転軸１２３とシールケーシング１２２およびケーシング１２０との間をシールしている。

【0003】

メカニカルシール１２１は上側固定環１２４と上側回転環１２５と付勢部材１２６と下側回転環１２７と下側固定環１２８とを有している。付勢部材１２６は、鋼材を螺旋状に形成したばね部１２９と、ばね部１２９に一体に形成された羽根１３０とを有している。

【0004】

これによると、回転軸１２３の回転に伴って、上側回転環１２５と下側回転環１２７と付勢部材１２６とが回転し、シールケーシング１２２内の潤滑油１３１が、回転している付勢部材１２６の羽根１３０によって、撹拌および飛散し、上側回転環１２５と上側固定環１２４との摺接面に供給される。

【0005】

尚、上記のような撹拌流動装置を有するメカニカルシール１２１については例えば下記特許文献１に記載されている。
また、上記とは別の撹拌流動装置を有するメカニカルシールとしては、例えば図１４に示すように、上側固定環１０３と上側回転環１０４と圧縮コイルばね１０５と下側回転環１０６と下側固定環１０７とを有しているものがある。回転軸１０２はモータ１０８で回転駆動され、回転軸１０２の回転に伴って、メカニカルシール１０１の上側回転環１０４と圧縮コイルばね１０５と下側回転環１０６とが回転し、上側回転環１０４が上側固定環１０３に対して摺動し、下側回転環１０６が下側固定環１０７に対して摺動する。

【0006】

メカニカルシール１０１の周囲には、冷却用液１０９を所定方向１１０に流すシール部流路１１１が形成されている。尚、冷却用液１０９はモータ１０８を冷却するものであり、モータ１０８には、冷却用液１０９を循環させる冷却用液循環流路１１２が形成されている。シール部流路１１１は冷却用液循環流路１１２の一部を成している。

【0007】

回転軸１０２には、回転軸１０２と共に回転することにより、冷却用液循環流路１１２内の冷却用液１０９を強制的に循環させる羽根車１１３が取り付けられている。羽根車１１３は内周部に受部１１４を有しており、受部１１４が圧縮コイルばね１０５の下端と下側回転環１０６との間に挟まれて保持される。

【0008】

これによると、モータ１０８で回転軸１０２を回転させると、回転軸１０２の回転に伴って、上側回転環１０４と下側回転環１０６と圧縮コイルばね１０５と羽根車１１３とが回転し、冷却用液循環流路１１２内の冷却用液１０９が強制的に循環され、モータ１０８が冷却される。

【0009】

尚、上記のような撹拌流動装置を有するメカニカルシールは例えば下記特許文献２に記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特開２０１４−１４２０５１

【特許文献2】特開２０１２−５７５５１

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

しかしながら図１３に示した従来形式では、羽根１３０が損傷等した場合、羽根１３０のみを交換することは困難であり、ばね部１２９と羽根１３０とから成る付勢部材１２６全体を交換しなければならないといった問題がある。

【0012】

また、図１４に示した従来形式では、羽根車１１３を取り付けた場合、圧縮コイルばね１０５の取付長さＬが羽根車１１３の受部１１４の厚さＴだけ短縮される。また、羽根車１１３を取り外した場合、圧縮コイルばね１０５の取付長さＬが羽根車１１３の受部１１４の厚さＴだけ伸長される。

【0013】

このように羽根車１１３を取り付けた状態と取り外した状態では、圧縮コイルばね１０５の取付長さＬが異なるため、メカニカルシール１０１のシール性能が変化する虞がある。また、図１３および図１４に記載した何れの従来形式においても、特別な形状の羽根１３０又は羽根車１１３を製作する必要がある。

【0014】

本発明は、羽根部材を容易に取付交換することができる撹拌流動装置、メカニカルシールおよびポンプ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】

【0015】

上記目的を達成するために、本第１発明は、回転軸に取り付けられて回転軸と一体に回転する撹拌流動装置であって、
回転軸に外嵌されるコイルばねと、
コイルばねを回転軸と一体に回転可能に保持する回転保持部材とを有し、
回転軸の周囲の流体を撹拌流動させる羽根部材が着脱自在にコイルばねに設けられているものである。

【0016】

これによると、回転軸の回転に伴ってコイルばねと羽根部材とが回転し、回転軸の周囲の流体が羽根部材によって撹拌流動される。羽根部材が損傷するなど羽根部材の交換が必要となった場合、羽根部材をコイルばねから取り外し、新しい羽根部材をコイルばねに取り付けることにより、コイルばねを交換することなく、羽根部材のみを容易に取付交換することができる。このため、メンテナンス等においてコストダウンを図ることができる。

【0017】

本第２発明における撹拌流動装置は、コイルばねは螺旋状に形成された線材からなり、
羽根部材はコイルばねの線材間に挿入されているものである。
これによると、羽根部材をコイルばねの線材間に挿入し、コイルばねと共に羽根部材を回転軸に外嵌することにより、羽根部材を容易にコイルばねに取り付けることができる。

【0018】

また、コイルばねと共に羽根部材を回転軸から抜き出し、羽根部材をコイルばねの線材間から離脱させることにより、羽根部材を容易にコイルばねから取り外すことができる。
本第３発明における撹拌流動装置は、羽根部材は、螺旋状に形成され、コイルばねと共に回転軸の軸心方向に変形可能であり、
羽根部材の巻き方向はコイルばねの線材の巻き方向と同じであるものである。

【0019】

これによると、羽根部材が回転軸の軸心方向に変形可能であるため、コイルばねの伸縮が阻害されることはない。また、羽根部材を、軸心周りに一方向に回しながら、コイルばねの端部からコイルばねの線材間に挿入する。これにより、羽根部材を容易にコイルばねに取り付けることができる。

【0020】

また、羽根部材を、コイルばねの巻き方向に沿って軸心周りに回しながらコイルばねの端部に移動させ、コイルばねの線材間から離脱させる。これにより、羽根部材を容易にコイルばねから取り外すことができる。

【0021】

本第４発明における撹拌流動装置は、羽根部材の外径はコイルばねの外径よりも大きいものである。
本第５発明における撹拌流動装置は、羽根部材は外周に補助羽根を有しているものである。

【0022】

これによると、回転軸の周囲の流体を羽根部材によってより多量に撹拌流動することができる。
本第６発明における撹拌流動装置は、コイルばね又は回転保持部材は、羽根部材が回転軸の軸心方向へ移動するのを阻止するものである。

【0023】

これによると、羽根部材が回転軸の軸心方向へ移動するのを防止し、撹拌流動を安定して行うことができる。
本第７発明は、上記第１発明から第６発明のいずれか１項に記載の撹拌流動装置を有し、回転軸に外嵌されるメカニカルシールであって、
回転軸と分離されて固定された固定環と、
回転軸と一体に回転して固定環に対して摺動自在な回転環と、
回転軸の軸心方向において、回転環を固定環に押圧するコイルばねとを有し、
回転環はコイルばねを回転軸と一体に回転可能に保持する回転保持部材であるものである。

【0024】

これによると、回転軸の回転に伴ってメカニカルシールの回転環とコイルばねとが回転し、コイルばねと共に羽根部材が回転する。この羽根部材の回転により、回転軸の周囲の流体が羽根部材によって撹拌流動される。

【0025】

また、羽根部材が不要な場合、羽根部材をコイルばねから取り外す。これにより、羽根部材の有無に係らず、共通のコイルばねを用いることができる。羽根部材を取り付けた状態と取り外した状態とでは、コイルばねの取付長さは変化せずに同じであるため、メカニカルシールのシール性能が安定する。

【0026】

本第８発明は、上記第７発明のメカニカルシールを有するポンプであって、
回転軸に設けられた羽根車と、
羽根車を収納するケーシングと、
回転軸を回転させる駆動装置とを有し、
メカニカルシールは回転軸とケーシングとの間をシールするものである。

【0027】

これによると、駆動装置で回転軸を回転させることにより、羽根車が回転し、ポンプによって流体が圧送される。この際、回転軸とケーシングとの間はメカニカルシールによってシールされている。

【0028】

本第９発明におけるポンプは、駆動装置は、駆動装置を冷却する冷却液が循環する冷却液循環流路を有し、
ケーシング内に、メカニカルシールを収容する収容室が形成され、
収容室は冷却液循環流路の一部を成し、
羽根部材は、回転することによって、冷却液循環流路の冷却液を循環させるものである。

【0029】

これによると、回転軸の回転に伴って羽根部材が収容室内で回転するため、冷却液が冷却液循環流路を強制的に循環し、駆動装置が冷却される。

【発明の効果】

【0030】

以上のように本発明によると、羽根部材をコイルばねから取り外し、新しい羽根部材をコイルばねに取り付けることにより、コイルばねを交換することなく、羽根部材のみを容易に取付交換することができる。このため、メンテナンス等においてコストダウンを図ることができる。

【0031】

また、撹拌流動装置を有するメカニカルシールにおいては、羽根部材を取り付けた状態と取り外した状態とでは、コイルばねの取付長さは変化せずに同じであるため、メカニカルシールのシール性能が安定する。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】本発明の第１の実施の形態におけるポンプの断面図である。

【図2】同、ポンプの撹拌流動装置付きメカニカルシール部分の拡大断面図である。

【図3】同、メカニカルシールのコイルばねに設けられた羽根部材の斜視図であり、コイルばねがメカニカルシールから取り外されて伸長した状態を示す。

【図4】同、メカニカルシールのコイルばねに設けられた羽根部材の側面図であり、コイルばねがメカニカルシールから取り外されて伸長した状態を示す。

【図5】同、メカニカルシールに取り付けられて圧縮された状態のコイルばねの側面図であり、（ａ）は羽根部材を設けたコイルばねを示し、（ｂ）は羽根部材を設けていないコイルばねを示す。

【図6】同、羽根部材の斜視図である。

【図7】同、羽根部材の製作方法を説明する図である。

【図8】同、メカニカルシールの分解図である。

【図9】本発明の第２の実施の形態におけるメカニカルシールのコイルばねに設けられた羽根部材の斜視図であり、コイルばねがメカニカルシールから取り外されて伸長した状態を示す。

【図10】本発明の第３の実施の形態におけるメカニカルシールのコイルばねに設けられた羽根部材の側面図であり、コイルばねがメカニカルシールから取り外されて伸長した状態を示す。

【図11】本発明の第４の実施の形態におけるメカニカルシールのコイルばねに設けられた羽根部材の斜視図であり、コイルばねがメカニカルシールから取り外されて伸長した状態を示す。

【図12】本発明の第５の実施の形態におけるポンプに設けられた撹拌流動装置の断面図である。

【図13】従来の撹拌流動装置付きのメカニカルシール部分の断面図である。

【図14】別の従来の撹拌流動装置付きのメカニカルシール部分の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

以下、本発明における実施の形態を、図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態では、図１に示すように、１はポンプの一例である水中ポンプであって、回転軸４の下端部に設けられた羽根車２と、羽根車２を収納するケーシング６と、回転軸４を回転させる駆動装置５と、回転軸４とケーシング６との間をシールするメカニカルシール３０とを有している。

【0034】

ケーシング６は、ポンプケーシング７と、ポンプケーシング７上に設けられた駆動装置ケーシング１５と、ポンプケーシング７内と駆動装置ケーシング１５内とを上下に隔てる隔壁部材２５とを有している。ポンプケーシング７には流入口８と流出口９とが形成されている。

【0035】

駆動装置５は、モータであり、駆動装置ケーシング１５内に設けられたステータ１６及びロータ１７と、駆動装置５を冷却するための冷却水１８（冷却液の一例）が循環する冷却水循環流路１９（冷却用液循環流路の一例）とを有している。

【0036】

駆動装置ケーシング１５は、円筒状の胴ケーシング２１と、胴ケーシング２１の上部に設けられた蓋ケーシング２２と、胴ケーシング２１の下部に設けられた下部ケーシング２３とを有している。胴ケーシング２１は、円筒状の内ケーシング２１ａと外ケーシング２１ｂとを有する、内外二重構造のケーシングである。

【0037】

図１，図２に示すように、隔壁部材２５は下部ケーシング２３の下端部に取り付けられており、隔壁部材２５の上下両面にはそれぞれ、放熱用のフィン２６，２７が形成されている。下部ケーシング２３内には、メカニカルシール３０を収納する収納室２９が形成されている。収納室２９内には、収納室２９を上下に仕切る仕切部材３１が備えられている。尚、仕切部材３１は隔壁部材２５の上部フィン２６の上端に配置されている。

【0038】

仕切部材３１は、中心部に連通口３２を形成した円板状の本体部３１ａと、本体部３１ａの内周から上向きに立設された断面円形状の筒部３１ｂとを有している。回転軸４は連通口３２を上下方向に貫通しており、メカニカルシール３０は回転軸４に外嵌されて連通口３２内に位置している。

【0039】

内ケーシング２１ａと外ケーシング２１ｂとの間には第１流路３６が形成されている。また、収納室２９内には、仕切部材３１の下方において、外周側から上部フィン２６間を通って連通口３２に連通する第２流路３７が形成され、仕切部材３１の上方において、連通口３２から外周側に連通する第３流路３８が形成されている。

【0040】

また、ケーシング１５には、第１流路３６と第２流路３７とに連通する一方の連通流路４０と、第１流路３６と第３流路３８とに連通する他方の連通流路４１とが形成されている。

【0041】

また、仕切部材３１の筒部３１ｂとメカニカルシール３０との間には、連通口３２を通って、冷却水１８を下から上に流すシール部流路４２が全周にわたり形成されている。
冷却水循環流路１９は第１〜第３流路３６〜３８と連通流路４０，４１とシール部流路４２とを有しており、これにより、収納室２９は冷却水循環流路１９の一部を成している。

【0042】

メカニカルシール３０は、回転軸４に外嵌された上部の固定環４６と上部の回転環４７と下部の固定環４８と下部の回転環４９とコイルばね５０とを有している。
上部の固定環４６は、回転軸４と分離され、下部ケーシング２３に取り付けられて固定されている。また、下部の固定環４８は、回転軸４と分離され、隔壁部材２５に取り付けられて固定されている。
上部の回転環４７は、回転軸４と一体に回転可能であり、コイルばね５０の付勢力によって下方から上部の固定環４６に押圧され、上部の固定環４６に対して周方向に摺動自在である。同様に、下部の回転環４９は、回転軸４と一体に回転可能であり、コイルばね５０の付勢力によって上方から下部の固定環４８に押圧され、下部の固定環４８に対して周方向に摺動自在である。

【0043】

また、コイルばね５０は金属製の線材５１を螺旋状に巻いたものである。コイルばね５０は、上部の回転環４７と下部の回転環４９との間に挟まれて、回転軸４の軸心１４方向において圧縮され、回転軸４の軸心１４方向において回転環４７，４９を固定環４６，４８に押圧する。これにより、コイルばね５０の両端部と回転環４７，４９との間に摩擦力が生じ、コイルばね５０が回転環４７，４９と一体に回転する。つまり、回転環４７，４９は、コイルばね５０を回転軸４と一体に回転可能に保持する回転保持部材の一例である。

【0044】

コイルばね５０には、回転軸４の周囲の冷却水１８を撹拌流動させる羽根部材５３が着脱自在に設けられている。図２〜図５（ａ）に示すように、羽根部材５３は、螺旋状に形成されており、回転軸４の軸心１４方向におけるコイルばね５０の線材５１間に挿入され、コイルばね５０と共に回転軸４に外嵌されて回転軸４の軸心１４方向に変形可能である。また、回転軸４の軸心１４方向から見た羽根部材５３の巻き方向Ａはコイルばね５０の線材５１の巻き方向Ｂと同じであり、羽根部材５３のピッチはコイルばね５０のピッチと同じ又はほぼ同じである。羽根部材５３の内径は、回転軸４に外挿できるように回転軸４の外径よりも大きく、且つ、コイルばね５０から外れないようにコイルばね５０の外径ｄよりも小さい。さらに、羽根部材５３の外径Ｄはコイルばね５０の外径ｄよりも大きい。

【0045】

尚、上記のように羽根部材５３の外径Ｄをコイルばね５０の外径ｄよりも大きくすることで、冷却水１８等を撹拌流動させる羽根としての機能がより発揮され、撹拌や流動をより積極的に行うことができる。

【0046】

図６に示すように、羽根部材５３は、回転軸４の軸心１４方向から見て、一端部５３ａから他端部５３ｂまでが３６０°ずれた一巻き構造を有している。尚、このような羽根部材５３は、図７に示すように、中央部に円形の開口部５６を有する円環状の板材５７の一箇所Ｃを切断し、切断した一端部５７ａと他端部５７ｂとを軸心１４方向へずらして板材５７を螺旋状に形成することにより、製作される。

【0047】

尚、図３，図４におけるコイルばね５０と羽根部材５３とはメカニカルシール３０から取り外されて伸長した状態を示しており、図５（ａ）（ｂ）におけるコイルばね５０と羽根部材５３とはメカニカルシール３０に取り付けられて圧縮された状態を示している。

【0048】

ここで、メカニカルシール３０は撹拌流動装置５４を備えている。撹拌流動装置５４はコイルばね５０と両回転環４７，４９と羽根部材５３とで構成されている。
以下、上記構成における作用を説明する。

【0049】

図１に示すように、駆動装置５によって回転軸４が回転すると、回転軸４と共に羽根車２が回転し、水等の流体が流入口８からポンプケーシング７内に吸い込まれて流出口９から圧送される。この際、回転軸４とケーシング６との間はメカニカルシール３０によってシールされている。

【0050】

また、図２に示すように、駆動装置５から見て回転軸４が時計回りに回転し、この回転軸４の回転に伴って、メカニカルシール３０の上部および下部の回転環４７，４９と、両回転環４７，４９間で圧縮されたコイルばね５０とが同じ方向に回転する。さらに、コイルばね５０の回転に伴って、コイルばね５０に挟持された羽根部材５３が、同方向に回転し、シール部流路４２の冷却水１８を撹拌流動させる。これにより、冷却水１８がシール部流路４２を下から上へ強制的に流れるため、図１，図２に示すように、冷却水１８が、第１流路３６から、一方の連通流路４０、第２流路３７、シール部流路４２、第３流路３８、他方の連通流路４１を経て、第１流路３６に戻って、冷却水循環流路１９を循環する。

【0051】

これにより、駆動装置５は冷却水１８で冷却され、冷却水１８の熱が、フィン２６，２７を介して、ポンプケーシング７内を流れる水等の流体に放散される。このため、冷却水１８の温度上昇が防止される。

【0052】

尚、コイルばね５０の回転に伴って羽根部材５３が回転している際、羽根部材５３がコイルばね５０に対して上方へ移動しても、羽根部材５３の上端内周部が上部の回転環４７に当接することにより、これ以上羽根部材５３が上方（回転軸４の軸心１４方向の一例）へ移動することは阻止される。反対に、羽根部材５３がコイルばね５０に対して下方へ移動しても、羽根部材５３の下端内周部が下部の回転環４９に当接することで、これ以上羽根部材５３が下方（回転軸４の軸心１４方向の一例）へ移動することは阻止される。

【0053】

尚、羽根部材５３がコイルばね５０に挟持されていることによって、羽根部材５３の上下方向への移動を阻止することも可能である。
また、メカニカルシール３０を取り付ける場合、図８に示すように、上部の固定環４６を回転軸４に外嵌して下部ケーシング２３に取り付け、上部の回転環４７を回転軸４に外嵌する。さらに、羽根部材５３を、軸心１４の周りに一方向に回しながら、コイルばね５０の一端部からコイルばね５０の線材５１間に挿入する。これにより、図３に示すように、羽根部材５３を容易にコイルばね５０に取り付けることができる。

【0054】

その後、図８に示すように、羽根部材５３と共にコイルばね５０を回転軸４に外嵌し、下部の回転環４９を回転軸４に外嵌する。次に、下部の固定環４８を回転軸４に外嵌して隔壁部材２５に取り付け、図１に示すように、隔壁部材２５を下部ケーシング２３の下端部に取り付ける。これにより、図２，図５（ａ）に示すように、コイルばね５０が軸心１４方向において圧縮され、メカニカルシール３０が取り付けられる。

【0055】

また、羽根部材５３が不要な場合や羽根部材５３を交換する場合、上記とは逆の手順で隔壁部材２５を下部ケーシング２３から取り外し、下部の回転環４９を回転軸４から離脱させ、羽根部材５３と共にコイルばね５０を回転軸４から離脱させる。これにより、圧縮されていたコイルばね５０と羽根部材５３とが、図３に示すように、軸心１４方向において伸長する。

【0056】

その後、羽根部材５３を、コイルばね５０の巻き方向に沿って軸心１４の周りに回しながら、コイルばね５０の一端部に移動させ、コイルばね５０の線材５１間から離脱させる。これにより、図８に示すように、羽根部材５３を容易にコイルばね５０から取り外すことができる。

【0057】

その後、上述したメカニカルシール３０を取り付ける場合と同様な手順で、コイルばね５０と下部の回転環４９を回転軸４に外嵌し、隔壁部材２５を下部ケーシング２３に取り付けることにより、羽根部材５３をコイルばね５０から取り外したメカニカルシール３０が取り付けられる。

【0058】

これにより、羽根部材５３の有無に係らず、コイルばね５０を交換することなく、共通のコイルばね５０を用いることができる。また、羽根部材５３を取り付けた状態と取り外した状態とでは、メカニカルシール３０に取り付けた際のコイルばね５０の取付長さＬ（図２，図５（ａ）（ｂ）参照）は変化せずに同じであるため、コイルばね５０の圧縮により生じる力は変化せずに一定となり、メカニカルシール３０のシール性能が安定する。

【0059】

また、羽根部材５３が損傷した場合、上記のようにして、羽根部材５３をコイルばね５０から取り外し（図８参照）、新しい羽根部材５３をコイルばね５０に取り付けることにより、コイルばね５０を交換することなく、羽根部材５３のみを容易に交換することができる。このため、メンテナンス等においてコストダウンを図ることができる。

【0060】

また、冷却水１８の撹拌流動の状況を変化させたい場合、コイルばね５０を交換することなく、羽根部材５３のみを交換することで対応できる。さらに、今まで冷却水１８を撹拌流動させることが不要であったメカニカルシールに、新たに羽根部材５３を取り付けることも可能である。

【0061】

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態では、図９に示すように、羽根部材５３は、外周部に、複数の補助羽根６１を有している。各補助羽根６１は、台形状の平板からなり、羽根部材５３の外周縁から径方向外側に突出している。

【0062】

これによると、コイルばね５０の回転に伴って、補助羽根６１付きの羽根部材５３が同方向に回転することにより、シール部流路４２において、より多量の冷却水１８が撹拌流動され、冷却水１８の流量を増加させることができるため、駆動装置５の冷却効率が向上する。

【0063】

また、補助羽根６１の大きさや角度あるいは枚数を変えることにより、撹拌流動される冷却水１８の量又は圧力を調整することができる。例えば、補助羽根６１が羽根部材５３に一体に形成されている場合、補助羽根６１の全体又は一部を手で変形させて調整することができる。これにより、必要に応じた調整を行うことが可能な撹拌流動装置５４とすることができる。

【0064】

尚、補助羽根６１は、羽根部材５３と一体に製作してもよく、或いは、別体として羽根部材５３に後付けしてもよい。
さらに、補助羽根６１の形状は、台形状に限らず、その他の形状であってもよい。

【0065】

（第３の実施の形態）
第１および第２の実施の形態では、図４に示すように、コイルばね５０に、一個の羽根部材５３を設けているが、第３の実施の形態として、図１０に示すように、上下複数個の羽根部材５３をコイルばね５０に設けてもよい。

【0066】

また、羽根部材５３の個数を増減することにより、撹拌流動される冷却水１８の量を調整することができる。また、複数の羽根部材５３が重なり合わないように、上位の羽根部材５３の下端部と下位の羽根部材５３の上端部とを接続してもよい。

【0067】

（第４の実施の形態）
上記第１および第２の実施の形態では、図３に示すように、羽根部材５３を一巻き構造にしているが、一巻き構造よりも長い構造にしてもよい。例えば、第４の実施の形態として、図１１に示すように、羽根部材５３を二巻き構造にしてもよい。或いは、コイルばね５０の巻き数に応じて、羽根部材５３を複数巻きにしてもよい。

【0068】

（第５の実施の形態）
上記各実施の形態では、図２にて、撹拌流動装置５４を備えたメカニカルシール３０を示したが、第５の実施の形態では、図１２に示すように、メカニカルシール３０の代りに、Ｖリング又はオイルシール等のパッキン７０，７１（シール部材の一例）を設け、下部ケーシング２３と回転軸４との間がパッキン７０でシールされ、隔壁部材２５と回転軸４との間がパッキン７１でシールされている。

【0069】

撹拌流動装置５４は、回転軸４に外嵌されるコイルばね５０と、コイルばね５０を回転軸４と一体に回転可能に保持する上下一対の回転保持部材７３，７４と、コイルばね５０に着脱自在に設けられた羽根部材５３とを有している。

【0070】

回転保持部材７３，７４はそれぞれ、回転軸４に外嵌された円環状の部材であり、複数のねじ７５により回転軸４に取り付けられている。コイルばね５０は、両回転保持部材７３，７４間に挟まれて、回転軸４の軸心１４方向において圧縮されている。

【0071】

これによると、回転軸４の回転に伴って、両回転保持部材７３，７４とコイルばね５０とが回転する。さらに、コイルばね５０の回転に伴って、羽根部材５３が、同方向に回転し、シール部流路４２の冷却水１８を撹拌流動させる。

【0072】

上記第５の実施の形態では、回転保持部材７３，７４をねじ７５で回転軸４に一体的に取り付けているが、ピンやキー等で取り付けてもよい。また、回転軸４の外周に雄ねじを形成し、回転保持部材７３，７４の内周に雌ねじを形成し、これら雄ねじを雌ねじに螺合して、回転保持部材７３，７４を回転軸４に一体的に取り付けてもよい。また、回転軸４の外周と回転保持部材７３，７４の内周との間に薄いゴム等の弾性部材を設け、弾性部材を介して回転保持部材７３，７４を回転軸４に一体的に取り付けてもよい。また、コイルばね５０の両端部に、回転保持部材７３，７４が一体に設けられていてもよい。

【0073】

上記各実施の形態では、図３に示すように、羽根部材５３を螺旋状に形成しているが、羽根部材５３を、中央部に円形の開口部を有する平板状に形成してもよい。この場合、回転軸４が平板状の羽根部材５３の開口部に挿入され、平板状の羽根部材５３をコイルばね５０に取り付けることにより、羽根部材５３が平板状から螺旋状に変形する。

【0074】

また、羽根部材５３の外形は、円形に限らず、多角形或いはその他の形状であってもよい。
上記各実施の形態では、羽根部材５３を、圧縮されて取付けられるコイルばね５０に着脱自在に設けたが、引っ張られて取付けられるコイルばねに着脱自在に設けてもよく、或いは、圧縮荷重や引張荷重を受けないコイルばねに着脱自在に設けてもよい。

【0075】

上記各実施の形態では、冷却用液の一例として冷却水１８を用いたが、冷却水１８に限定されるものではなく、例えば冷却油等を用いてもよい。
上記各実施の形態では、羽根部材５３を回転軸４に外嵌して取り付けているが、羽根部材５３が変形自在であれば、回転軸４に外嵌されたコイルばね５０に、羽根部材５３を外側から取り付けてもよい。

【0076】

上記各実施の形態では、コイルばね５０の線材５１の断面形状を円形にしているが、円形に限らず、多角形等であってもよい。
上記第１〜第４の実施の形態では、ポンプ１に設けられたメカニカルシール３０に撹拌流動装置５４を具備しているが、撹拌流動装置５４を、ポンプ１以外の機器、例えば回転軸とケーシングとの間のシール機能を有していない機器に取り付けてもよい。

【符号の説明】

【0077】

１ ポンプ
２ 羽根車
４ 回転軸
５ 駆動装置
６ ケーシング
１４ 軸心
１８ 冷却水（冷却液、流体）
１９ 冷却水循環流路（冷却液循環流路）
２９ 収納室
３０ メカニカルシール
４６，４８ 固定環
４７，４９ 回転環（回転保持部材）
５０ コイルばね
５１ 線材
５３ 羽根部材
５４ 撹拌流動装置
６１ 補助羽根
７３，７４ 回転保持部材
Ａ 羽根部材の巻き方向
Ｂ コイルばねの線材の巻き方向
Ｄ 羽根部材の外径
ｄ コイルばねの外径

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】