JP2578510B2 - ポンプ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、羽根車により流体を圧送するポンプ装置に
係り、とくに、ポンプ系内の流体の汚染を防止するため
の構造に関するものである。

（従来の技術） 再生ポンプやうず巻ポンプ（遠心ポンプ）等のポンプ
装置では、ケーシングに設けた流体通路に羽根車を配設
し、この羽根車を流体通路の外側から回転軸を介して回
転させ、この羽根車の回転により流体通路の吸入口から
流体を吸入して、流体通路の吐出口から流体を吐出させ
るようになっており、羽根車がある流体通路から回転軸
の外周を伝わって流体が外部に漏れるのを阻止するため
にメカニカルシールを設けてある。

このメカニカルシールには、回転側と固定側の摺接部
分があるため、この部分の摩耗により、摩耗粉が発生
し、この摩耗粉が不純物として、流体通路側の流体、つ
まり、ポンプ系内の流体に混入し、流体を汚染する。

このような汚染は、わずかであっても、超純水、食
品、バイオテクノロジー、薬品、化学工業等に用いるポ
ンプ装置としては、不適当である。

そのため、メカニカルシールの流体通路側からメカニ
カルシール付近の流体をケーシングの外部に排出する排
出通路を設けることが考えられた。

（発明が解決しようとする課題） 上述したように、ポンプ装置において、メカニカルシ
ールの流体通路側からメカニカルシール付近の流体をケ
ーシングの外部に排出する排出通路を設けると、メカニ
カルシールの摺接部分から発生する摩耗粉をポンプ系か
ら排除することができるが、ただ単に排出通路を設けた
だけでは、別の問題が発生する。

すなわち、ポンプの停止時に、排出通路が開いている
と、ポンプ系内の流体の圧力の低下にともなって、空気
がポンプ系内に侵入する可能性があり、空気とともに不
純物がポンプ系内に侵入すると、新たな汚染が発生し、
場合によっては、ポンプ系内の流体に空気に触れたため
にバクテリアが発生し、著しい汚染を引起こす可能性も
ある。また、液体が停止することにより、排出先に汚染
源があると、拡散作用によるポンプ内への汚染の可能性
もある。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、ポン
プの運転時にはメカニカルシールの摺接部分から発生す
る摩耗粉を排出通路を介してケーシングの外部に排出す
ることによってメカニカルシールに起因する流体の汚染
を防止するとともに、ポンプの停止時には排出通路を介
して空気や不純物がポンプ系内に侵入するのを阻止でき
るポンプ装置を提供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 請求項１記載のポンプ装置は、流体通路を有するケー
シングと、このケーシングの流体通路に回転自在に配設
された羽根車と、この羽根車の連結された回転軸と、上
記流体通路から回転軸の外周に伝わる流体を封止するメ
カニカルシールと、このメカニカルシールの上記流体通
路側からメカニカルシール付近の流体をケーシングの外
部に排出する排出通路とを備えたポンプ装置において、
上記排出通路に、ポンプの運転と連動する電気信号によ
り開閉する電磁弁を配設したものである。

請求項２記載のポンプ装置は、流体通路を有するケー
シングと、このケーシングの流体通路に回転自在に配設
された羽根車と、この羽根車に連結された回転軸と、上
記流体通路から回転軸の外周に伝わる流体を封止するメ
カニカルシールと、このメカニカルシールの上記流体通
路側からメカニカルシール付近の流体をケーシングの外
部に排出する排出通路とを備えたポンプ装置において、
上記排出通路に、ポンプの運転と連動する流体通路側の
流体圧力の変化により開閉するリリーフ弁を配設したも
のである。

請求項３記載のポンプ装置は、請求項１または２記載
のポンプ装置において、排出通路の途中にメカニカルシ
ール付近から排出された流体を受ける空間を形成し、こ
の空間の外側部に電磁弁またはリリーフ弁を配設したも
のである。

（作用） 請求項１記載のポンプ装置は、ポンプの運転と連動す
る電気信号により電磁弁が開き、メカニカルシールの摺
接部分から発生する摩耗粉を排出通路を介してケーシン
グの外部に排出し、また、ポンプの停止と連動する電気
信号により電磁弁が閉じ、排出通路を介して空気や不純
物がポンプ系内に逆流するのを阻止する。

請求項２記載のポンプ装置は、ポンプの運転と連動す
る流体通路側の流体圧力の変化によりリリーフ弁が開
き、メカニカルシールの摺接部分から発生する摩耗粉を
排出通路を介してケーシングの外部に排出し、また、ポ
ンプの停止と連動する流体通路側の流体圧力の変化によ
りリリーフ弁が閉じ、排出通路を介して空気や不純物が
ポンプ系内に逆流するのを阻止する。

請求項３記載のポンプ装置は、請求項１または２記載
のポンプ装置の作用に加えて、排出通路の空間を介して
流体が排出するので、電磁弁やリリーフ弁の開閉動作が
多少遅れても、これによる弊害がただちに発生しない。

（実施例） 本発明のポンプ装置の実施例を図面を参照して説明す
る。

まず、第１図は第１の実施例の再生ポンプを示すもの
である。

第１図において、１は中空状のケーシングで、このケ
ーシング１の一端部（図示右端部）に、Ｏリング２を介
して、カバー３を液密に取付けることによって、ケーシ
ング１の内部に空間４が形成され、この空間４内の一側
部及び他側部にそれぞれメカニカルシール5,6が設けら
れ、このメカニカルシール5,6に対して、一側部を図示
しない軸受に回転自在に支持された回転軸７の大径部7a
を回転自在かつ液密に貫通させてあり、そして、このケ
ーシング１の他端部（図示左端部）に、Ｏリング８を介
して、カバー９を液密に取付けることによって、このカ
バー９とケーシング１との間に空間10が形成され、この
空間10に上記回転軸７の先端側の小径の雄ねじ部7bが突
設されている。

ここで、一側部のメカニカルシール５は、上記カバー
３に、Ｏリング15を介して、環状の固定シール体16を配
設するとともに、カバー３に図示しないねじで固定環17
を固定することにより、固定シール体16を、Ｏリング15
を介して、カバー３に液密に圧接させ、この固定シール
体16の他側部に位置して、上記回転軸７の大径部7aの周
囲に、Ｏリング18を介して、環状の回転シール体19を液
密に設け、この回転シール体19の他側部に位置して、回
転軸７の大径部7aの周囲に回転環20をねじ21で固定し、
この回転環20と上記回転シール体19の間にコイルばね22
を介在させた構造である。

そして、このメカニカルシール５は、回転軸７の外周
に伝わる流体を封止するためのもので、回転シール体19
がコイルばね22によって固定シール体16に密着し、図示
しないモータにより上記回転軸７が回転したときに、回
転シール体19が、回転環20及び回転軸７とともに回転
し、回転シール体19と固定シール体16が液密に摺接して
液漏れを止めるようになっており、この摺接部以外の他
の部分の液漏れはＯリング15,18で止めるようになって
いる。

また、他側部のメカニカルシール６は、上記ケーシン
グ１に、Ｏリング25を介して、環状の固定シール体26を
配設するとともに、ケーシング１に図示しないねじで固
定環27を固定することによりこの固定シール体26を、上
記Ｏリング25を介して、ケーシング１に液密に圧接さ
せ、この固定シール体26の一側部に位置して、上記回転
軸７の大径部7aの周囲に、Ｏリング28を介して、環状の
回転シール体29を液密に設け、上記回転環20と上記回転
シール体29の間にコイルばね30を介在させた構造であ
る。

そして、このメカニカルシールは、後述する羽根車35
がある流体通路37側から回転軸７の外周に伝わる流体を
封止して空間４側に入らないようにするためのもので、
上記メカニカルシール５と同様に、回転シール体29がコ
イルばね30によって固定シール体26に密着し、図示しな
いモータにより上記回転軸７が回転したときな、回転シ
ール体29が、回転環20及び回転軸７とともに回転し、回
転シール体29と固定シール体26が液密に摺接して液漏れ
を止めるようになっており、この摺接部以外の他の部分
の液漏れはＯリング25,28で止めるようになっている。

また、上記ケーシング１の他側部の空間10に羽根車35
が配設され、この羽根車35が、上記回転軸７の雄ねじ部
7bにナット36で固定され、回転軸７の段部7cに対して締
付けてある。

そして、上記羽根車35の円板部35aの外周両側部に円
板部35aの外周面及び側面に開口する多数の羽根溝35bが
形成され、この羽根溝35bに対応した溝状の流体通路37
が上記ケーシング１の内周に有端の円弧状に形成され、
この流体通路37の一端部が図示しない超純水等の液体の
吸入口が形成されているとともに、この流体通路37の他
端部に図示しない液体の吐出口が形成されている。

そうして、この再生ポンプでは、吸入口から流体通路
37に液体を通した状態で、回転軸７をモータで駆動して
羽根車35を回転すると、遠心力によって羽根車35の多数
の羽根溝35b内の液体が速度エネルギと圧力エネルギを
受け、羽根溝35bの液体が羽根溝35bの外側から流体通路
37に流出するとともに、流体通路37の液体が羽根溝35b
の側部から羽根溝35b内に流入し、液体の渦流が発生す
る。

そして、流体通路37において、速度エネルキが圧力エ
ネルギに変換され、このような作用を羽根車35の多数の
羽根溝35bで繰返すことにより、流体通路37において液
体の圧力が次第に高められ、これによって、液体を、吸
入口から吸入して、流体通路37において圧力を高めた上
で、吐出口から吐出するようになっている。

そして、この際に、上記流体通路37に対するメカニカ
ルシール６において、回転シール体29と固定シール体26
が摺接するため、この部分が摩耗して摩耗粉が発生し、
この摩耗粉が不純物として、流体通路37側の流体、つま
り、ポンプ系内の流体に混入し、吐出口から吐出される
流体を汚染する可能性がある。

そのため、このポンプ装置では、メカニカルシール６
の流体通路37側からメカニカルシール６付近の流体をケ
ーシング１の外部に排出する排出通路41を設け、摩耗粉
が不純物として混入した流体を流体通路37側から排除す
るようにしている。

すなわち、この実施例では、回転軸７の中心部に軸孔
42を形成し、この軸孔42に対して回転軸７の外面のＯリ
ング28の両側部から通孔43,44を形成し、さらに、上記
ケーシング１の上側部に通孔45を形成することによっ
て、メカニカルシール６の流体通路37側から、回転軸７
の通孔43、軸孔42、通孔44を通って、空間４を介し、ケ
ーシング１の通孔45を通って、外部にいたる排出通路41
を形成し、さらに、この排出通路41の通孔45に開閉弁46
を配設してある。

ここで、排出通路41を開閉する開閉弁46には、ポンプ
の運転と連動して、運転時に自動的に開くとともに停止
時に自動的に閉じるもの、たとえば、ポンプの運転操作
に応じて切り換わる切換スイッチ、ポンプの運転による
流体圧力を検知する圧力スイッチ、ポンプの運転による
流体流量を検知する流量スイッチなどからの電気信号に
より開閉する電磁弁、あるいは、ポンプの運転による空
間４内の液体の圧力上昇によって開くリリーフ弁を用い
る。

したがって、ポンプの運転時には、流体通路37の流体
の圧力が上昇するので、流体通路37側のメカニカルシー
ル６付近の摩耗粉が不純物として混入した流体が、排出
通路41の通孔43、軸孔42、通孔44を介して、空間４に排
出され、さらに、このポンプの運転時には、開閉弁46が
自動的に開くので、空間４に排出された流体が、排出通
路41の通孔45を介して、ケーシング１の外部に排出され
る。

そうして、ポンプの停止時には、流体通路37の流体の
圧力が低下するが、このポンプの停止時には、開閉弁46
が自動的に閉じるので、空間４を含む排出通路41が密閉
状態となって、空気や流体が、空間４から排出通路41の
通孔44、軸孔42、通孔43を通して流体通路37側、つまり
ポンプ系内に侵入することがない。

なお、47は閉塞体で、この閉塞体47は、上記回転軸７
に軸孔42を形成するために回転軸７の先端部に形成した
通孔48を閉塞するものである。

つぎに、第２図は第２の実施例の再生ポンプを示すも
のである。

第２図において、51は排出通路で、この排出通路51
は、上述した第１の実施例の排出通路41と同様に、メカ
ニカルシール６の流体通路37側からメカニカルシール６
付近の流体をケーシング１の外部に排出するものであ
る。

この排出通路51は、メカニカルシール６の回転シール
体29に通孔52を形成し、さらに、第１の実施例の同様に
上記ケーシング１の上側部に通孔45を形成することによ
って、メカニカルシール６の流体通路37側から、回転シ
ール体29の通孔52を通って、空間４を介し、ケーシング
１の通孔45を通って、外部にいたる排出通路51を形成し
てある。

なお、この第２の実施例は、排出通路51以外の他の部
分の構成及び作用は、第１の実施例と同一であるので、
同一部分には同一の符号を付して説明を省略する。

したがって、この第２の実施例の再生ポンプの場合
も、ポンプの運転時には、流体通路37の流体の圧力が上
昇するので、流体通路37側のメカニカルシール６付近の
摩耗粉が不純物として混入した流体が、排出通路51の通
孔52を介して、空間４に排出され、さらに、このポンプ
の運転時には、開閉弁46が自動的に開くので、空間４に
排出された流体が、排出通路51の通孔45を介して、ケー
シング１の外部に排出される。

そうして、ポンプの停止時には、流体通路37の流体の
圧力が低下するが、このポンプの停止時には、開閉弁46
が自動的に閉じるので、空間４を含む排出通路51が密閉
状態となって、空気や流体が、空間４から排出通路51の
通孔51を通して流体路37側、つまりポンプ系内に侵入す
ることがない。

つぎに、第３図は第３の実施例の再生ポンプを示すも
のである。

第３図において、61はメカニカルシールで、このメカ
ニカルシール61は、上述した第１の実施例及び第２の実
施例のメカニカルシール６と同様に、回転軸７の大径部
7aを回転自在かつ液密に貫通させ、羽根車35がある流体
通路37側から回転軸７の外周に伝わる流体を封止して空
間４に入らないようにするものである。

このメカニカルシール61は、上記ケーシング１に、Ｏ
リング62,63を介して、環状の固定シール体64を保持し
た保持環65を配設し、ケーシング１に固定環66をねじ67
で固定することにより、この固定環66を、Ｏリング68を
介して、上記保持環65及びケーシング１に液密に圧接さ
せるとともに、保持環65を、上記Ｏリング62,63を介し
て、ケーシング１に液密に圧接させ、上記固定シール体
64の一側部に位置して、上記回転軸７の大径部7aの周囲
に、Ｏリング69を介して、環状の回転シール体70を保持
した保持環71を液密に設け、この保持環71の一側部に位
置して、上記回転軸７の大径部7aの周囲に回転環72をね
じ73で固定し、この回転環72と保持環71の間にコイルば
ね74を介在させた構造である。

そして、このメカニカルシール61も、上述した第１の
実施例及び第２の実施例のメカニカルシール６と同様
に、回転シール体70がコイルばね74によって固定シール
体64に密着し、図示しないモータにより上記回転軸７が
回転したときに、回転シール体70が、保持環71、回転環
72及び回転軸７とともに回転し、回転シール体70と固定
シール体64が液密に摺接して液漏れを止めるようになっ
ており、この摺接部以外の他の部分の液漏れＯリング6
2,63,65,69で止めるようになっている。

81は排出通路で、この排出通路81は、上述した第１の
実施例の排出通路41及び第２図の実施例の排出通路51と
同様に、メカニカルシール61の流体通路37側からメカニ
カルシール61付近の流体をケーシング４の外部に排出す
るもので、メカニカルシール61の固定シール体64を保持
した保持環65の上側部に通孔82を形成し、この通孔82に
連通して、上記ケーシング１の上側部に通孔83を形成す
ることによって、メカニカルシール61の流体通路37側か
ら、保持環65の通孔82及びケーシング１の通孔83を通し
て、外部にいたる排出通路81を形成してある。

なお、この第３の実施例は、メカニカルシール61及び
排出通路81以外の他の部分の構成及び作用は、第１の実
施例及び第２の実施例と同様であるので、同様な部分に
は同一の符号を付して説明を省略する。

したがって、この第３の実施例の再生ポンプの場合
も、ポンプの運転時には、流体通路37の流体の圧力が上
昇し、開閉弁46も自動的に開くので、流体通路37側のメ
カニカルシール61付近の摩耗粉が不純物として混入した
流体が、排出通路81の通孔82、83を介して、ケーシング
１の外部に排出される。

そうして、ポンプの停止時には、流体通路37の流体の
圧力が低下するが、このポンプの停止時には、開閉弁46
が自動的に閉じるので、排出通路81が密閉状態となっ
て、空気や流体が、排出通路71を通して流体通路37側、
つまりポンプ系内に侵入することがない。

つぎに、第４図は第４の実施例の再生ポンプを示すも
のである。

第４図において、91は排出通路で、この排出通路91
は、上述した第１の実施例の排出通路41、第２図の実施
例の排出通路51及び第３の実施例の排出通路81と同様
に、メカニカルシール61の流体通路37側からメカニカル
シール61付近の流体をケーシング１の外部に排出するも
ので、上記ケーシング１の下側部に回転軸７の大径部7a
の先端部に対する通孔92を形成することによって、メカ
ニカルシール61の流体通路37側から、ケーシング１の通
孔92を通して、外部にいたる排出通路91を形成してあ
る。

なお、この第４の実施例は、排出通路91以外の他の部
分の構成及び作用は、第３の実施例と同一であるので、
同一部分には同一の部号を付して説明を省略する。

したがって、この第４の実施例の再生ポンプの場合
も、ポンプの運転時には、流体通路37の流体の圧力が上
昇し、開閉弁46も自動的に開くので、流体通路37側のメ
カニカルシール61付近の摩耗粉が不純物として混入した
流体が、排出通路91の通孔92を介して、ケーシング１の
外部に排出される。

そうして、ポンプの停止時には、流体通路37の流体の
圧力が低下するが、このポンプの停止時には、開閉弁46
が自動的に閉じるので、排出通路91が密閉状態となっ
て、空気や流体が、排出通路91を通して流体通路37側、
つまりポンプ系内に侵入することがない。

なお、上述した各実施例では、排出通路41,51,81,91
を開閉する開閉弁46には、ポンプの運転と連動して、運
転時に自動的に開くとともに、停止時に自動的に閉じる
ものを用いたので、開閉弁46の開閉動作を忘れたり、開
閉動作が遅れたりすることによる弊害を除去することが
できる。

そして、上述した各実施例のうち、第１図の第１の実
施例及び第２図の第２の実施例では、排出通路41,51の
途中に空間４があるので、メカニカルシール６の流体通
路37側から排出される流体は、一旦、空間４に溜められ
た上で、外部に排出されることになるので、開閉弁46の
開閉動作が多少遅れても、これによる弊害がただちに発
生することはない。

また、上述した各実施例において、開閉弁46の他に、
絞り弁を排出通路に配設すると、ポンプの運転時の流体
の排出量を調節することができ、とくに、上述した各実
施例のうち、第１図の第１の実施例及び第２図の第２の
実施例において、開閉弁46に手動で開閉するもの用いた
場合、開閉弁46によって、ポンプの運転時の流体の排出
量を調節することもできる。

（発明の効果） 請求項１記載のポンプ装置によれば、ポンプの運転と
連動する電気信号により電磁弁が開き、メカニカルシー
ルの摺接部分から発生する摩耗粉をその付近の流体とと
もに排出通路を介してポンプ系内から外部に排出し、ポ
ンプから吐出される流体に摩耗粉が不純物として混入す
るのを防止でき、また、ポンプの停止と連動する電気信
号により電磁弁が閉じ、排出通路を介して空気や不純物
がポンプ系内に逆流するのを阻止することができ、ポン
プ系内の流体が汚染されることがなく、バクテリアの繁
殖を阻止できる。

請求項２記載のポンプ装置によれば、ポンプの運転と
連動する流体通路側の流体圧力の変化によりリリーフ弁
が開き、メカニカルシールの摺接部分から発生する摩耗
粉をその付近の流体とともに排出通路を介してポンプ系
内から外部に排出し、ポンプから吐出される流体に摩耗
粉が不純物として混入するのを防止でき、また、ポンプ
の停止と連動する流体通路側の流体圧力の変化によりリ
リーフ弁が閉じ、排出通路を介して空気や不純物がポン
プ系内に逆流するのを阻止することができ、ポンプ系内
の流体が汚染されることがなく、バクテリアの繁殖を阻
止できる。

請求項３記載のポンプ装置によれば、請求項１または
２記載のポンプ装置の効果に加えて、排出通路の空間を
介して流体を排出するので、電磁弁やリリーフ弁の開閉
動作が多少遅れても、これによる弊害がただちに発生す
るのを防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図はそれぞれ本発明のポンプ装置の第
１ないし第４の実施例を示す再生ポンプの断面図であ
る。 １……ケーシング、４……空間、６……メカニカルシー
ル、７……回転軸、35……羽根車、37……流体通路、4
1,51,81,91……排出通路、46……開閉弁。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流体通路を有するケーシングと、このケー
   シングの流体通路に回転自在に配設された羽根車と、こ
   の羽根車に連結された回転軸と、上記流体通路から回転
   軸の外周に伝わる流体を封止するメカニカルシールと、
   このメカニカルシールの上記流体通路側からメカニカル
   シール付近の流体をケーシングの外部に排出する排出通
   路とを備えたポンプ装置において、 上記排出通路に、ポンプの運転とを連動する電気信号に
   より開閉する電磁弁を配設したものを特徴とするポンプ
   装置。
2. 【請求項２】流体通路を有するケーシングと、このケー
   シングの流体通路に回転自在に配設された羽根車と、こ
   の羽根車に連結された回転軸と、上記流体通路から回転
   軸の外周に伝わる流体を封止するメカニカルシールと、
   このメカニカルシールの上記流体通路側からメカニカル
   シール付近の流体をケーシングの外部に排出する排出通
   路とを備えたポンプ装置において、 上記排出通路に、ポンプの運転と連動する流体通路側の
   流体圧力の変化により開閉するリリーフ弁を配設したこ
   とを特徴とするポンプ装置。
3. 【請求項３】排出通路の途中にメカニカルシール付近か
   ら排出された流体を受ける空間を形成し、この空間の外
   側部に電磁弁またはリリーフ弁を配設したことを特徴と
   する請求項１または２記載のポンプ装置。