特許 7455360 ポンプ装置及び軸封装置

(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】

(24)【登録日】2024-03-15

(45)【発行日】2024-03-26

(54)【発明の名称】ポンプ装置及び軸封装置

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/12 20060101AFI20240318BHJP

   F04D 29/063 20060101ALI20240318BHJP

   F16J 15/34 20060101ALI20240318BHJP

【ＦＩ】

F04D29/12 B

F04D29/063

F16J15/34 J

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020023649

(22)【出願日】2020-02-14

(65)【公開番号】P2021127747

(43)【公開日】2021-09-02

【審査請求日】2023-02-07

(73)【特許権者】

【識別番号】000148209

【氏名又は名称】株式会社川本製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110003708

【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100103034

【弁理士】

【氏名又は名称】野河 信久

(74)【代理人】

【識別番号】100179062

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 正

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100199565

【弁理士】

【氏名又は名称】飯野 茂

(74)【代理人】

【識別番号】100162570

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 早苗

(72)【発明者】

【氏名】堀 将直

(72)【発明者】

【氏名】前田 宙輝

(72)【発明者】

【氏名】梅本 奨平

(72)【発明者】

【氏名】高橋 利造

【審査官】所村 陽一

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－１４８３９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５２－０３７１４３（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｄ ２９／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

重力方向に沿って設けられる回転軸と、
前記回転軸の上部に設けられ、前記回転軸を回転するモータと、
前記回転軸の下部に設けられ、ポンプケーシングを有し、前記回転軸の回転により駆動するポンプと、
前記モータ及び前記ポンプの間に設けられ、少なくとも前記ポンプケーシングにより形成され、前記回転軸が貫通する軸封室と、
前記軸封室の内部であって前記軸封室の上方に配置される固定環、前記固定環に対して摺動する回転環、及び、前記固定環に向かって前記回転環を付勢するスプリングを有する軸封部材と、
前記軸封室に前記固定環よりも下方に液面を形成する量が収容される潤滑剤と、
内周面が前記スプリングと隙間を為すとともに上端が前記軸封室の天井面から離間して前記スプリングの周囲及び前記回転環の少なくとも一部の周囲を覆う円筒部、前記円筒部の下端側に設けられる開口部、及び、前記円筒部の前記内周面側であって、且つ前記開口部の開口端のうち前記回転軸の回転方向で一次側の前記開口端に一体に設けられ、前記円筒部の径方向で前記開口部の少なくとも一部に対向する壁部を有する案内部材と、
を備え、
前記スプリングは、下方から上方に向かう巻き方向が前記回転軸の回転方向と同一である、ポンプ装置。

【請求項2】

前記壁部は、周方向の中心が、前記円筒部の軸線及び前記軸線と前記開口部の周方向の中心とを結ぶ直線を含む平面上に位置する形状に形成される請求項１に記載のポンプ装置。

【請求項3】

前記隙間は、前記径方向で１．５ｍｍ以下である請求項１又は請求項２に記載のポンプ装置。

【請求項4】

前記軸封室は、底面に設けられる円環状の下側内壁部、及び、前記下側内壁部の外周面に設けられる係合部をさらに備え、
前記案内部材は、前記下側内壁部の上端に配置される第１円筒部と、前記第１円筒部の下端に一体に設けられ、内周面に前記係合部と係合する被係合部を有する第２円筒部と、を備え、
前記開口部は、前記第２円筒部から前記第１円筒部にわたって設けられる、請求項１又は請求項２に記載のポンプ装置。

【請求項5】

前記開口部は、前記円筒部の周方向に沿って２箇所乃至４箇所のいずれかが設けられる請求項１又は請求項２に記載のポンプ装置。

【請求項6】

重力方向に沿って設けられる回転軸が貫通する軸封室と、
前記軸封室の内部であって前記軸封室の上方に配置される固定環、前記固定環に対して摺動する回転環、及び、前記固定環に向かって前記回転環を付勢するスプリングを有する軸封部材と、
前記軸封室に前記固定環よりも下方に液面を形成する量が収容される潤滑剤と、
内周面が前記スプリングと隙間を為すとともに上端が前記軸封室の天井面から離間して前記スプリングの周囲及び前記回転環の少なくとも一部の周囲を覆う円筒部、前記円筒部の下端側に設けられる開口部、及び、前記円筒部の前記内周面側であって、且つ前記開口部の開口端のうち前記回転軸の回転方向で一次側の前記開口端に一体に設けられ、前記円筒部の径方向で前記開口部の少なくとも一部に対向する壁部を有する案内部材と、
を備え、
前記スプリングは、下方から上方に向かう巻き方向が前記回転軸の回転方向と同一である、軸封装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ポンプ装置及び軸封装置に関する。

【背景技術】

【0002】

軸封装置として、軸封対象物に固定される固定環と、回転軸に固定される回転環と、を有し、固定環と回転環との間に摺動面を形成する構成が知られている。このような軸封装置は、例えば、固定環、回転環及び潤滑剤を収容する軸封室が設けられ、軸封室に収容した潤滑剤により摺動面を潤滑及び冷却する（例えば、特許文献１参照）。軸封装置は、例えば、ポンプ装置に使用され、回転軸とポンプケーシングとの隙間を軸封する。

【0003】

また、回転軸が重力方向に沿って設けられるポンプ装置においては、一般に、軸封室には、潤滑剤を充満させず、軸封室の容積の８０％程度の量の潤滑剤が収容される。これは、ポンプ装置の駆動に伴う潤滑剤の膨張率を見込んで、予め軸封室内の上方に空気溜まりを設けるためである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００９－２１０００９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、軸封室に収容された潤滑剤の液面よりも摺動面が上方に位置する場合、摺動面に潤滑剤が供給されず、摺動面の潤滑及び冷却の機能が損なわれる虞があった。

【0006】

そこで、本発明は、潤滑剤の液面よりも上方に位置する摺動面に、潤滑剤を安定的に供給することができるポンプ装置及び軸封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】

【0007】

本発明の一態様によれば、ポンプ装置は、重力方向に沿って設けられる回転軸と、前記回転軸の上部に設けられ、前記回転軸を回転するモータと、前記回転軸の下部に設けられ、ポンプケーシングを有し、前記回転軸の回転により駆動するポンプと、前記モータ及び前記ポンプの間に設けられ、少なくとも前記ポンプケーシングにより形成され、前記回転軸が貫通する軸封室と、前記軸封室の内部であって前記軸封室の上方に配置される固定環、前記固定環に対して摺動する回転環、及び、前記固定環に向かって前記回転環を付勢するスプリングを有する軸封部材と、前記軸封室に前記固定環よりも下方に液面を形成する量が収容される潤滑剤と、内周面が前記スプリングと隙間を為すとともに上端が前記軸封室の天井面から離間して前記スプリングの周囲及び前記回転環の少なくとも一部の周囲を覆う円筒部、前記円筒部の下端側に設けられる開口部、及び、前記円筒部の前記内周面側であって、且つ前記開口部の開口端のうち前記回転軸の回転方向で一次側の前記開口端に一体に設けられ、前記円筒部の径方向で前記開口部の少なくとも一部に対向する壁部を有する案内部材と、を備え、前記スプリングは、下方から上方に向かう巻き方向が前記回転軸の回転方向と同一である。

【0008】

本発明の一態様によれば、軸封装置は、重力方向に沿って設けられる回転軸が貫通する軸封室と、前記軸封室の内部であって前記軸封室の上方に配置される固定環、前記固定環に対して摺動する回転環、及び、前記固定環に向かって前記回転環を付勢するスプリングを有する軸封部材と、前記軸封室に前記固定環よりも下方に液面を形成する量が収容される潤滑剤と、内周面が前記スプリングと隙間を為すとともに上端が前記軸封室の天井面から離間して前記スプリングの周囲及び前記回転環の少なくとも一部の周囲を覆う円筒部、前記円筒部の下端側に設けられる開口部、及び、前記円筒部の前記内周面側であって、且つ前記開口部の開口端のうち前記回転軸の回転方向で一次側の前記開口端に一体に設けられ、前記円筒部の径方向で前記開口部の少なくとも一部に対向する壁部を有する案内部材と、を備え、前記スプリングは、下方から上方に向かう巻き方向が前記回転軸の回転方向と同一である。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、潤滑剤の液面よりも上方に位置する摺動面に、潤滑剤を安定的に供給することができるポンプ装置及び軸封装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施形態に係るポンプ装置の構成を一部断面で示す正面図。

【図2】同ポンプ装置の要部構成を示す上面図。

【図3】同ポンプ装置の要部構成を一部断面で示す正面図。

【図4】同ポンプ装置に用いられる案内部材の構成を示す下面図。

【図5】同案内部材の構成を図４中Ｖ－Ｖ線断面で概念的に示す断面図。

【図6】同案内部材の構成の他の一例を示す下面図。

【図7】同案内部材の構成の他の一例を示す下面図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の一実施形態に係るポンプ装置１を、図１乃至図５を用いて説明する。図１は、ポンプ装置１の構成を一部断面で示す正面図である。図２は、ポンプ装置１の要部構成として、軸封装置１４の構成を概念的に示す上面図であり、図３は、ポンプ装置１の要部構成として、軸封装置１４の構成を一部断面で示す正面図である。また、図４は、ポンプ装置１の軸封装置１４に用いられる案内部材５３の構成を示す下面図であり、図５は、案内部材５３の構成を図４中Ｖ－Ｖ線断面で概念的に示す断面図である。

【0012】

図１に示すように、ポンプ装置１は、回転軸１１と、モータ１２と、ポンプ１３と、軸封装置１４と、を備える。ポンプ装置１は、例えば、汚水中に設置され、汚水を二次側に圧送する、所謂排水用水中ポンプである。

【0013】

回転軸１１は、重力方向に沿って設けられる。以下、重力方向に沿う二方向を上下方向として説明する。回転軸１１は、モータ１２により回転することで、ポンプ１３を駆動する。

【0014】

モータ１２は、回転軸１１の上部に設けられる。モータ１２は、モータケーシング２１と、モータケーシング２１に収容される回転子と、回転子を回転させる固定子と、を有する。回転子は、回転軸１１に接続される。モータ１２は、回転子を回転することで、回転軸１１を回転させる。モータ１２は、モータケーシング２１の下面が軸封装置１４における軸封室５１の一部を構成する。

【0015】

モータケーシング２１は、下面に回転軸１１が貫通する開口を有する。モータケーシング２１の下面は、軸封装置１４における軸封室５１の一部を構成する。

【0016】

ポンプ１３は、インペラ３１と、ポンプケーシング３２と、吐出フランジ３３と、ストレーナ３４と、を備える。ポンプ１３は、回転軸１１の回転に伴い増圧した流体を二次側に吐出可能に構成される。ポンプ１３は、例えば、異物通過性に優れたボルテックスタイプのポンプである。

【0017】

インペラ３１は、回転軸１１に固定され、回転軸１１の回転に伴い回転する。インペラ３１は、例えば、回転軸１１の下端に固定される。インペラ３１は、回転軸１１の回転に伴い、ポンプケーシング３２内の流体を増圧する。

【0018】

ポンプケーシング３２は、インペラ３１を内部に配置し、インペラ３１の回転に伴い、内部の水を増圧可能に構成される。ポンプケーシング３２は、第１ケーシング４１と、第２ケーシング４２と、ケーシングカバー４３と、を備える。ポンプケーシング３２は、第１ケーシング４１、第２ケーシング４２及びケーシングカバー４３を回転軸１１の軸方向に積層することで構成される。なお、図１中の二点鎖線に示すように、第１ケーシング４１、第２ケーシング４２及びケーシングカバー４３は、ボルト等の第１締結部材２００を用いて互いに連結される。

【0019】

第１ケーシング４１は、ポンプケーシング３２の下段を構成する。第１ケーシング４１は、吸込口４１ａと、脚部４１ｂと、を有する。吸込口４１ａは、回転軸１１と同軸上に形成される開口である。吸込口４１ａは、原水をポンプケーシング３２内に吸込可能に構成される。脚部４１ｂは、第１ケーシング４１の下面に設けられ、設置面に載置される。脚部４１ｂは、設置面と吸込口４１ａとの間に、吸込口４１ａへ原水が流入可能且つストレーナ３４を配置可能な隙間を生じさせる。

【0020】

第２ケーシング４２は、第１ケーシング４１の上面に固定され、ポンプケーシング３２の中段を構成する。第２ケーシング４２は、収容部４２ａと、吐出口４２ｂと、シール部４２ｃと、を有する。収容部４２ａは、インペラ３１を収容可能に構成される。また、収容部４２ａは、第１ケーシング４１の吸込口４１ａに対向する位置にインペラ３１を配置可能に構成される。吐出口４２ｂは、収容部４２ａに対して水平方向で外方に設けられ、上方に連続する開口である。シール部４２ｃは、吐出口４２ｂの近傍に設けられ、第２ケーシング４２と吐出フランジ３３との間を水密にシールする。

【0021】

ケーシングカバー４３は、第２ケーシング４２の上面に固定され、ポンプケーシング３２の上段を構成する。ケーシングカバー４３は、第２ケーシング４２の収容部４２ａの上方を覆う。また、ケーシングカバー４３の上面の外周側の部位には、モータケーシング２１の下面の外周側の部位が当接して配置される。ケーシングカバー４３は、上面が軸封装置１４における軸封室５１の他部を構成する。ケーシングカバー４３は、例えば、開口部４３ａと、シール部４３ｂと、キャップ孔４３ｃと、キャップ４３ｄと、を有する。

【0022】

開口部４３ａは、回転軸１１が貫通可能であって、且つ、軸封装置１４の後述する上部固定環６１が開口縁に沿って配置可能な内径を有する円形状に形成される。

【0023】

シール部４３ｂは、ケーシングカバー４３の第２ケーシング４２との接触面に設けられ、ケーシングカバー４３と第２ケーシング４２との間を水密にシールする。

【0024】

キャップ孔４３ｃは、軸封室５１内に潤滑剤１００を注入可能に構成される。キャップ孔４３ｃは、ケーシングカバー４３の外面から軸封室５１内に貫通する孔である。キャップ孔４３ｃは、例えば、ケーシングカバー４３の外周面から内周面にかけて水平方向に連続する。

【0025】

キャップ４３ｄは、キャップ孔４３ｃに対して着脱可能に挿入され、キャップ孔４３ｃを閉塞する。なお、キャップ４３ｄは、キャップ孔４３ｃに挿入したときにキャップ孔４３ｃとの間をシールするシール部４３ｅを含む。

【0026】

吐出フランジ３３は、第２ケーシング４２の吐出口４２ｂに流体的に連続し、ポンプ１３の二次側の流路の一部を構成するフランジである。図１中の二点鎖線に示すように、吐出フランジ３３は、例えば、ボルト及びナット等の第２締結部材３００を用いて、第２ケーシング４２に固定される。

【0027】

ストレーナ３４は、ポンプケーシング３２の外面の一部に固定され、吸込口４１ａを覆う。ストレーナ３４は、吸込口４１ａからポンプケーシング３２内に汚水が流入する際に、汚水に含まれる異物の一部を除去する。

【0028】

図１乃至図３に示すように、軸封装置１４は、軸封室５１と、潤滑剤１００と、軸封部材５２と、案内部材５３と、を備える。なお、図２においては、軸封部材５２の構成を省略して示している。軸封装置１４は、ポンプケーシング３２から上方への水の流出を防止可能に構成される。また、軸封装置１４は、軸封室５１に収容され、軸封部材５２を潤滑する潤滑剤１００が、軸封室５１の上方へ流出すること、換言すると、モータケーシング２１内に流入することを防止可能に構成される。

【0029】

軸封室５１は、底面及び天井面を有し、回転軸１１が貫通可能且つ潤滑剤１００を収容可能な内部空間を形成する。軸封室５１は、例えば、ケーシングカバー４３の上部及びモータケーシング２１の下部により構成される。軸封室５１の内部空間は、例えば、ケーシングカバー４３の上面及びモータケーシング２１の下面により囲まれる空間である。本実施形態では、ケーシングカバー４３の上面が軸封室５１の底面を構成し、モータケーシング２１の下面が軸封室５１の天井面を構成する。

【0030】

ここで、潤滑剤１００は、例えば潤滑油である。潤滑剤１００は、ポンプ１３の駆動中の熱膨張によっても軸封室５１の容積を超えない程度の量が、軸封室５１内に収容される。具体例として、潤滑剤１００は、軸封室５１の容積の８０％程度の体積が、軸封室５１内に収容される。即ち、軸封室５１の内部には、少なくとも軸封室５１の天井面から離間した位置に、潤滑剤１００の液面１００ａが形成される。

【0031】

図３に示すように、軸封室５１は、上側開口部５１ａと、上側内壁部５１ｂと、下側開口部５１ｃと、下側内壁部５１ｄと、係合部５１ｅと、を有する。本実施形態では、上側内壁部５１ｂは、モータケーシング２１の下面により構成され、下側内壁部５１ｄ及び係合部５１ｅは、ケーシングカバー４３の上面により構成される。

【0032】

上側開口部５１ａは、軸封室５１の天井面に設けられ、回転軸１１が貫通可能に形成される。

【0033】

上側内壁部５１ｂは、上側開口部５１ａの周りに設けられ、下方に向かって突出する円筒状に形成される。上側内壁部５１ｂは、内側に軸封部材５２の後述する上部固定環６１を配置可能に構成される。上側内壁部５１ｂは、上部固定環６１のハウジングを構成する。

【0034】

下側開口部５１ｃは、軸封室５１の底面に設けられ、回転軸１１が貫通可能に形成される。本実施形態では、ケーシングカバー４３が軸封室５１の底面を構成することから、下側開口部５１ｃは、ケーシングカバー４３の開口部４３ａである。

【0035】

下側内壁部５１ｄは、下側開口部５１ｃ周りに設けられ、上方に向かって突出する円筒状に形成される。下側内壁部５１ｄは、内側に軸封部材５２の後述する下部固定環６３を配置可能に構成される。下側内壁部５１ｄは、下部固定環６３のハウジングを構成する。

【0036】

係合部５１ｅは、案内部材５３に設けられる被係合部８１ｃと係合可能に構成される。係合部５１ｅは、例えば、下側内壁部５１ｄの外周面の一部に設けられ、径方向に突出する突起である。係合部５１ｅは、例えば、下側内壁部５１ｄの周方向で等間隔に複数設けられる。具体例として、係合部５１ｅは、３箇所設けられる。

【0037】

軸封部材５２は、回転軸１１と軸封室５１の上側開口部５１ａとの間、及び、回転軸１１と軸封室５１の下側開口部５１ｃとの間をシールするメカニカルシールである。軸封部材５２は、例えば、軸封室５１からモータケーシング２１内への潤滑剤１００の流出を防止するとともに、ポンプケーシング３２から軸封室５１への水の流入を防止する。軸封部材５２は、上部固定環６１と、上部回転環６２と、下部固定環６３と、下部回転環６４と、スプリング６５と、を有する。

【0038】

上部固定環６１は、回転軸１１が貫通する円環状に形成される。上部固定環６１は、軸封室５１の上側内壁部５１ｂの内側に、上側開口部５１ａの開口縁に沿って配置され、軸封室５１の天井面に固定される。本実施形態では、上部固定環６１は、モータケーシング２１の開口縁周りに配置され、モータケーシング２１の下面に固定される。なお、上部固定環６１は、潤滑剤１００の液面１００ａよりも上方に位置する。

【0039】

上部回転環６２は、回転軸１１の外周面に沿う円環状に形成される。上部回転環６２は、回転軸１１と一体に回転可能、且つ、回転軸１１に対して軸方向に移動可能に構成される。上部回転環６２の上面は、上部固定環６１に対向する。また、上部回転環６２の下面は、スプリング６５の他端が固定される。上部回転環６２は、上部固定環６１との間に摺動面を構成する。

【0040】

下部固定環６３は、回転軸１１が貫通する円環状に形成される。下部固定環６３は、軸封室５１の下側内壁部５１ｄの内側に、下側開口部５１ｃの開口縁に沿って配置され、軸封室５１の底面に固定される。

【0041】

下部回転環６４は、回転軸１１の外周面に沿う円環状に形成される。下部回転環６４は、回転軸１１と一体に回転可能、且つ、回転軸１１に対して軸方向に移動可能に構成される。下部回転環６４の下面は、下部固定環６３に対向する。また、下部回転環６４の上面は、スプリング６５の一端が固定される。下部回転環６４は、下部固定環６３との間に摺動面を構成する。

【0042】

スプリング６５は、例えば、回転軸１１周りに配置されるコイルばねである。スプリング６５は、上端に上部回転環６２が、下端に下部回転環６４が固定される。スプリング６５は、上部固定環６１に対して上部回転環６２が摺動可能且つ下部固定環６３に対して下部回転環６４が摺動可能に、上部回転環６２及び下部回転環６４を付勢する。スプリング６５は、例えば、下方から上方に向かう巻き方向が回転軸１１の回転方向と一致する形状に構成される。

【0043】

案内部材５３は、軸封室５１の下側内壁部５１ｄに装着され、回転軸１１の回転に伴い流動する潤滑剤１００を、上部固定環６１と上部回転環６２との間の摺動面へ案内可能に構成される。図３乃至図５に示すように、案内部材５３は、円筒部８１と、開口部８２と、壁部８３と、を備える。

【0044】

円筒部８１は、軸封部材５２の周囲を覆う円筒状に形成される。また、円筒部８１は、下側内壁部５１ｄに装着可能に構成され、下側内壁部５１ｄから軸方向に連続して軸封部材５２の周囲を覆う。また、円筒部８１は、軸封室５１の天井面から離間する形状に形成され、軸方向で少なくとも上部回転環６２の一部の周囲までを覆う。具体例として、図３に示すように、円筒部８１は、下部回転環６４の外周面の一部、スプリング６５の外周面および上部回転環６２の外周面の一部を覆う。円筒部８１は、例えば、軸封部材５２の周囲を覆う第１円筒部８１ａと、第１円筒部８１ａの下端に一体に設けられ、下側内壁部５１ｄに装着可能に構成される第２円筒部８１ｂと、を有する。

【0045】

第１円筒部８１ａは、下端面が下側内壁部５１ｄの上面に当接し、尚且つ上端面が軸封室５１の天井面から離間する円筒状に形成される。第１円筒部８１ａは、例えば、内径が下側内壁部５１ｄの外径よりも小さく、外径が下側内壁部５１ｄの内径よりも大きく形成される。

【0046】

また、第１円筒部８１ａの内周面は、スプリング６５の外周面と所定の隙間を隔てて対向する。ここで、図３に示すように、第１円筒部８１ａの内周面とスプリング６５の外周面とが為す隙間は、第１円筒部８１ａの内周面とスプリング６５の外周面との間に流入した潤滑剤１００が、水平方向で第１円筒部８１ａの内周面からスプリング６５の外周面にわたる液面を形成可能な間隔Ｄで設けられる。具体的には、間隔Ｄは、第１円筒部８１ａの径方向で１．５ｍｍ以下である。

【0047】

第２円筒部８１ｂは、下側内壁部５１ｄの外周面を覆う円筒状に構成される。第２円筒部８１ｂは、第１円筒部８１ａの外径よりも大きい内径を有し、例えば、下側内壁部５１ｄの外径と同等の内径を有する。

【0048】

また、第２円筒部８１ｂは、下側内壁部５１ｄに着脱可能に構成され、軸封室５１に対する案内部材５３の移動を規制可能に構成される。具体例として、第２円筒部８１ｂは、軸封室５１の係合部５１ｅと係合する被係合部８１ｃを有する。

【0049】

被係合部８１ｃは、軸封室５１の係合部５１ｅと係合可能に構成される。被係合部８１ｃは、係合部５１ｅに対して軸方向及び周方向に当接可能に構成される。被係合部８１ｃは、例えば、第２円筒部８１ｂの内周面に設けられ、軸封室５１に係合部５１ｅとして設けられた突起と係合する切欠きである。被係合部８１ｃは、例えば、係合部５１ｅの配置に合わせ、周方向に沿って等間隔に複数設けられる。具体例として、被係合部８１ｃは、３箇所設けられる。被係合部８１ｃは、係合部５１ｅと係合することで、軸封室５１内における案内部材５３の軸方向及び回転方向の移動を規制する。

【0050】

開口部８２は、円筒部８１の下端側に設けられ、円筒部８１の外周面から内周面に連続する開口である。開口部８２は、円筒部８１の内部に軸封室５１内の潤滑剤１００が流入可能に構成される。開口部８２は、例えば、第２円筒部８１ｂの外周面から第１円筒部８１ａの内周面に連続する。開口部８２は、例えば、軸方向で第２円筒部８１ｂの下端から下側内壁部５１ｄの高さよりも高い位置にかけて形成される。換言すると、開口部８２は、例えば、上下方向で第２円筒部８１ｂの上端よりも高く、尚且つ、第１円筒部８１ａの下端よりも高い位置にかけて形成される。即ち、開口部８２は、例えば、第１円筒部８１ａ及び第２円筒部８１ｂの形状を、それぞれ周方向で一部が切欠した形状に構成する。

【0051】

開口部８２は、周方向で等間隔に複数設けられる。開口部８２は、例えば３箇所設けられる。ここで、複数の開口部８２は、例えば、周方向で隣り合う開口部８２の中間位置に被係合部８１ｃが位置する配置で設けられる。

【0052】

図４に示すように、開口部８２は、周方向の開口端として、回転軸１１の回転方向Ｒで一次側の開口端である第１開口端８２ａと、回転軸１１の回転方向Ｒで二次側の開口端である第２開口端８２ｂと、を有する。

【0053】

第１開口端８２ａは、第２円筒部８１ｂの外周面から第１円筒部８１ａの内周面に連続する。具体例として、第１開口端８２ａは、第２円筒部８１ｂの外周面から円筒部８１の内周面にかけて、円筒部８１の軸線と開口部８２の周方向の中心とを結ぶ直線に対して平行に連続する。なお、第１開口端８２ａには、後述する壁部８３が一体に設けられることから、第１開口端８２ａは、第２円筒部８１ｂの外周面から壁部８３にかけて連続する一部のみが露呈している。

【0054】

第２開口端８２ｂは、第２円筒部８１ｂの外周面から第１円筒部８１ａの内周面にかけて、回転軸１１の回転方向Ｒに沿って滑らかに湾曲する所定の曲面形状を形成して連続する。具体的には、第２開口端８２ｂは、第２円筒部８１ｂに形成され、第２円筒部８１ｂの外周面から第１円筒部８１ａに所定の曲面形状で連続する開口端面と、第１円筒部８１ａに形成され、第２円筒部８１ｂの開口端面に連続する曲面形状に形成されるとともに、第１円筒部８１ａの内周面に滑らかに連続する開口端面と、を含む。ここで、第２開口端８２ｂの曲面形状は、円筒部８１の内側への潤滑剤１００の流入を案内可能に構成される。

【0055】

また、開口部８２は、例えば、第２開口端８２ｂに外方に突出する突出部８２ｃを有する。突出部８２ｃは、第２開口端８２ｂを形成する第２円筒部８１ｂの一部が径方向で外方に屈曲した形状に形成される。これにより、本実施形態では、突出部８２ｃの先端、及び、突出部８２ｃに連続する第２円筒部８１ｂの内周面が、第２開口端８２ｂの一部を構成している。

【0056】

壁部８３は、開口部８２の一部を閉塞する内壁である。壁部８３は、第１開口端８２ａに一体に設けられる。壁部８３は、第１開口端８２ａから回転軸１１の回転方向Ｒの二次側に向かって、第１円筒部８１ａの内周面に沿って延出した形状に形成される。また、壁部８３の内周面は、第１円筒部８１ａの内周面に連続し、第１円筒部８１ａの内周面と同等の曲率で湾曲する。壁部８３は、円筒部８１の内周面側に設けられ、円筒部８１の径方向で開口部８２の径方向の開口端の少なくとも一部に対向する。

【0057】

また、壁部８３は、例えば、開口部８２の軸方向の開口端に一体に設けられる。また、壁部８３の下端面は、例えば、第１円筒部８１ａの下端面と同一平面を構成する形状に形成される。即ち、壁部８３の下端面は、第１円筒部８１ａの下端面とともに下側内壁部５１ｄの上面に当接する。本実施形態では、壁部８３は、下側内壁部５１ｄと併せて、開口部８２の径方向の開口端に対向する。

【0058】

壁部８３は、好ましくは、周方向の中心が、円筒部８１の軸線及び当該軸線と開口部８２の周方向の中心とを結ぶ直線を含む平面上に位置する形状に形成される。換言すると、壁部８３は、回転軸１１の回転方向Ｒの二次側の端面が、第２開口端８２ｂの先端面と同一平面上に位置する形状に形成される。また、壁部８３は、円筒部８１の軸線方向で一定の幅に形成される。壁部８３は、下側内壁部５１ｄと併せて、円筒部８１の径方向で開口部８２の径方向の開口端の全域にわたって対向する。

【0059】

このように構成されたポンプ装置１は、回転軸１１の回転により、ポンプ１３を駆動する。このとき、軸封室５１内の潤滑剤１００は、以下に説明する流れを生じる。

【0060】

図３中の矢印に示すように、案内部材５３の外側に存する潤滑剤１００は、案内部材５３の開口部８２を通過し、案内部材５３の内側へ流入する。また、案内部材５３の内側に存する潤滑剤１００は、回転軸１１の回転伴い、回転軸１１の回転方向に沿う旋回流を生じる。ここで、潤滑剤１００は、第１円筒部８１ａの内周面及び壁部８３の内周面に沿って案内部材５３の内側を流れる。また、案内部材５３の内側を流れる潤滑剤１００は、壁部８３及び下側内壁部５１ｄにより、開口部８２を介して案内部材５３の外側に戻る流れが抑制される。

【0061】

そして、図４中の矢印に示すように、潤滑剤１００は、案内部材５３の内側で旋回流を形成することにより、スプリング６５と案内部材５３の内壁面との隙間を上昇し、案内部材５３の上端側へ移動する。案内部材５３の上端側へ移動した潤滑剤１００の一部は、上部固定環６１と上部回転環６２との間の摺動面に至り、摺動面を潤滑する。また、案内部材５３の上端側へ移動した潤滑剤１００の他部は、案内部材５３の上端と軸封室５１の天井面との隙間から案内部材５３の外側に流出する。このように、軸封室５１内の潤滑剤１００は、回転軸１１の回転に伴い、案内部材５３の内外を循環する流れを形成する。

【0062】

このように構成されたポンプ装置１は、軸封室５１内において回転軸１１周りに案内部材５３を配置することで、回転軸１１の回転に伴い、案内部材５３の内側に存する潤滑剤１００を上端側へ案内する。ここで、案内部材５３に壁部８３を設けることで、ポンプ装置１は、開口部８２を介して案内部材５３の内側から外側に戻る潤滑剤１００の流れを抑制することができる。これにより、ポンプ装置１は、案内部材５３の内側において、潤滑剤１００の液量を充分に保つことができ、案内部材５３の内側で上昇する潤滑剤１００の流れを安定的に形成することができる。これにより、ポンプ装置１は、潤滑剤１００を上部固定環６１と上部回転環６２との間の摺動面に安定的に供給し、摺動面の冷却及び潤滑を行うことができる。

【0063】

また、壁部８３は、周方向の中心が円筒部８１の軸線及び当該軸線と開口部８２の周方向の中心とを結ぶ直線を含む平面上に位置する形状に形成される。これにより、ポンプ装置１は、開口部８２の径方向の開口端に対し、円筒部８１の周方向で全域にわたって壁部８３が対向する構成となり、案内部材５３の外側へ戻る潤滑剤１００の流れを抑制する効果を高めることができる。

【0064】

また、ポンプ装置１は、スプリング６５の下方から上方に向かう巻き方向を回転軸１１の回転方向と同一の方向とすることで、スプリング６５と案内部材５３の内壁面との隙間を流れる潤滑剤１００の流れを上昇方向に案内することができる。

【0065】

また、ポンプ装置１は、スプリング６５の外周面と案内部材５３の内周面とが為す隙間を径方向で１．５ｍｍ以下とすることで、スプリング６５の外周面と案内部材５３との間に潤滑剤１００の液面を形成できることから、スプリング６５と案内部材５３との隙間において潤滑剤１００を安定的に上昇させることができる。

【0066】

また、軸封室５１及び案内部材５３に、それぞれ係合部５１ｅ、被係合部８１ｃを設けることで、軸封室５１内における案内部材５３の軸方向及び回転方向の移動を規制することができる。これにより、案内部材５３の内側において、潤滑剤１００の旋回流を安定的に形成することができる。

【0067】

また、案内部材５３は、軸封室５１の下側内壁部５１ｄに対して第２円筒部８１ｂを嵌め合わせて回転させることにより、係合部５１ｅと被係合部８１ｃとを係合させることができる。即ち、案内部材５３は、軸封室５１に対する着脱が容易である。また、係合部５１ｅ及び被係合部８１ｃを設ける位置の設定により、軸封室５１内における案内部材５３の位置決めも容易である。

【0068】

また、案内部材５３は、突出部８２ｃを有することで、壁部８３により一部が閉塞される開口部８２の開口面積を拡大することができる。これにより、ポンプ装置１は、案内部材５３の内側に潤滑剤１００を円滑に流入させることができる。

【0069】

上述したように、本発明の一実施形態に係るポンプ装置１及び軸封装置１４によれば、潤滑剤の液面よりも上方に位置する摺動面に、潤滑剤を安定的に供給することができる。

【0070】

なお、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、上述した例では、案内部材５３において、開口部８２が、円筒部８１の周方向で等間隔に３箇所設けられる例を説明したが、これに限定されない。案内部材５３に設けられる開口部８２の配置及び数は、全ての開口部８２の第２開口端８２ｂが第１円筒部８１ａの内周面に滑らかに連続する形状とできれば、適宜設定可能である。案内部材５３は、開口部８２の第２開口端８２ｂが第１円筒部８１ａの内周面に滑らかに連続する形状とすることで、円筒部８１の内周面に沿う潤滑剤１００の旋回流を安定的に形成することができる。

【0071】

例えば、図６に示すように、案内部材５３は、２箇所の開口部８２を有する構成であってもよく、また、図７に示すように、４箇所の開口部８２を有する構成であってもよい。なお、上述したように、全ての開口部８２が第１円筒部８１ａの内周面に滑らかに連続する形状とするには、開口部８２は、円筒部８１の周方向で２箇所乃至４箇所のいずれかが設けられる構成が好適である。また、案内部材５３は、複数の開口部８２が円筒部８１の周方向で等間隔に設けられることで、各開口部８２の第２開口端８２ｂを第１円筒部８１ａの内周面に極力滑らかに連続させることができ、より好適な構成となる。

【0072】

また、上述した例では、軸封室５１がモータケーシング２１の下面及びケーシングカバー４３の上面により構成される例を説明したが、これに限定されない。軸封室５１は、回転軸１１が貫通する上下２つの軸封対象物により構成されるものであり、軸封対象物として用いる構成については適宜設定可能である。

【0073】

なお、上述した軸封装置１４は、ポンプ装置１以外の機械に対しても適用し得る。即ち、軸封装置１４は、回転軸１１が重力方向に沿って設けられ、尚且つ軸封室５１内で潤滑剤１００の液面１００ａよりも高い位置に摺動面が形成された軸封部材５２を有する構成であれば適用することができる。

【0074】

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
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と同等の記載を付記する。
［１］ 重力方向に沿って設けられる回転軸と、
前記回転軸の上部に設けられ、前記回転軸を回転するモータと、
前記回転軸の下部に設けられ、ポンプケーシングを有し、前記回転軸の回転により駆動するポンプと、
前記モータ及び前記ポンプの間に設けられ、少なくとも前記ポンプケーシングにより形成され、前記回転軸が貫通する軸封室と、
前記軸封室の内部であって前記軸封室の上方に配置される固定環、前記固定環に対して摺動する回転環、及び、前記固定環に向かって前記回転環を付勢するスプリングを有する軸封部材と、
前記軸封室に前記固定環よりも下方に液面を形成する量が収容される潤滑剤と、
内周面が前記スプリングと隙間を為すとともに上端が前記軸封室の天井面から離間して前記スプリングの周囲及び前記回転環の少なくとも一部の周囲を覆う円筒部、前記円筒部の下端側に設けられる開口部、及び、前記円筒部の前記内周面側であって、且つ前記開口部の開口端のうち前記回転軸の回転方向で一次側の前記開口端に一体に設けられ、前記円筒部の径方向で前記開口部の少なくとも一部に対向する壁部を有する案内部材と、
を備えるポンプ装置。
［２］ 前記壁部は、周方向の中心が、前記円筒部の軸線及び前記軸線と前記開口部の周方向の中心とを結ぶ直線を含む平面上に位置する形状に形成される［１］に記載のポンプ装置。
［３］ 前記スプリングは、下方から上方に向かう巻き方向が前記回転軸の回転方向と同一である［１］または［２］に記載のポンプ装置。
［４］ 前記隙間は、前記径方向で１．５ｍｍ以下である［１］乃至［３］のいずれか一項に記載のポンプ装置。
［５］ 前記軸封室は、底面に設けられる円環状の下側内壁部、及び、前記下側内壁部の外周面に設けられる係合部をさらに備え、
前記案内部材は、前記下側内壁部の上端に配置される第１円筒部と、前記第１円筒部の下端に一体に設けられ、内周面に前記係合部と係合する被係合部を有する第２円筒部と、を備え、
前記開口部は、前記第２円筒部から前記第１円筒部にわたって設けられる、［１］乃至［３］のいずれか一項に記載のポンプ装置。
［６］ 前記開口部は、前記円筒部の周方向に沿って２箇所乃至４箇所のいずれかが設けられる［１］乃至［３］のいずれか一項に記載のポンプ装置。
［７］ 重力方向に沿って設けられる回転軸が貫通する軸封室と、
前記軸封室の内部であって前記軸封室の上方に配置される固定環、前記固定環に対して摺動する回転環、及び、前記固定環に向かって前記回転環を付勢するスプリングを有する軸封部材と、
前記軸封室に前記固定環よりも下方に液面を形成する量が収容される潤滑剤と、
内周面が前記スプリングと隙間を為すとともに上端が前記軸封室の天井面から離間して前記スプリングの周囲及び前記回転環の少なくとも一部の周囲を覆う円筒部、前記円筒部の下端側に設けられる開口部、及び、前記円筒部の前記内周面側であって、且つ前記開口部の開口端のうち前記回転軸の回転方向で一次側の前記開口端に一体に設けられ、前記円筒部の径方向で前記開口部の少なくとも一部に対向する壁部を有する案内部材と、
を備える軸封装置。

【符号の説明】

【0075】

１…ポンプ装置、１１…回転軸、１２…モータ、１３…ポンプ、１４…軸封装置、２１…モータケーシング、３１…インペラ、３２…ポンプケーシング、３３…吐出フランジ、３４…ストレーナ、４１…第１ケーシング、４１ａ…吸込口、４１ｂ…脚部、４２…第２ケーシング、４２ａ…収容部、４２ｂ…吐出口、４２ｃ…シール部、４３…ケーシングカバー、４３ａ…開口部、４３ｂ…シール部、４３ｃ…キャップ孔、４３ｄ…キャップ、４３ｅ…シール部、５１…軸封室、５１ａ…上側開口部、５１ｂ…上側内壁部、５１ｃ…下側開口部、５１ｄ…下側内壁部、５１ｅ…係合部、５２…軸封部材、５３…案内部材、６１…上部固定環、６２…上部回転環、６３…下部固定環、６４…下部回転環、６５…スプリング、８１…円筒部、８１ａ…第１円筒部、８１ｂ…第２円筒部、８１ｃ…被係合部、８２…開口部、８２ａ…第１開口端、８２ｂ…第２開口端、８２ｃ…突出部、８３…壁部、１００…潤滑剤、１００ａ…液面、２００…第１締結部材、３００…第２締結部材。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】