縦軸用軸封装置
【課題】シール対象流体がシール部に溜まる不都合が回避できるようにして、比較的構造が簡単でありながら高回転にも対応可能となる特徴が余すところなく発揮できるように改善された縦軸用軸封装置を提供する。
【解決手段】流体処理用の回転機器から下方に延設される上下向きの回転軸１に対してシールすべく、回転軸１に外装配備される縦軸用軸封装置において、回転軸１に外嵌される状態でハウジング２に支持されるシール用のリング体９を設け、リング体９にその下面から上方に凹入する状態の周溝状の第１凹部１４を形成し、リング体９における周溝状の第１凹部１４の径内側となる内側壁１５が、回転軸１に沿って下方に延設される第１円筒状シールリップに構成されるとともに、周溝状の第１凹部１４に、第１円筒状シールリップ１５を回転軸１の外周面３ａに押し付けて軸シール部Ｓを形成するための弾性機構１１が装備される。
【解決手段】流体処理用の回転機器から下方に延設される上下向きの回転軸１に対してシールすべく、回転軸１に外装配備される縦軸用軸封装置において、回転軸１に外嵌される状態でハウジング２に支持されるシール用のリング体９を設け、リング体９にその下面から上方に凹入する状態の周溝状の第１凹部１４を形成し、リング体９における周溝状の第１凹部１４の径内側となる内側壁１５が、回転軸１に沿って下方に延設される第１円筒状シールリップに構成されるとともに、周溝状の第１凹部１４に、第１円筒状シールリップ１５を回転軸１の外周面３ａに押し付けて軸シール部Ｓを形成するための弾性機構１１が装備される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、縦軸用軸封装置に係り、詳しくは、流体処理用の回転機器から下方に延設される上下向きの回転軸に対してシールすべく、前記回転軸に外装配備される縦軸用軸封装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の縦軸用軸封装置、特に密封流体に直接接触するリップシールとしては、特許文献１にて開示された攪拌機の軸封装置が知られている。この軸封装置では、縦向き（上下向き）の攪拌軸（４）に液密にスリーブ（１０）が外嵌装着されており、そのスリーブ（１０）を囲繞しているハウジング〔軸受部（８）〕に、断面が「フ」字状を呈するリップシール（１１）を配置する構造が示されている。
【０００３】
上記特許文献１のものでは、リップシール自身の持つ弾性によってスリーブ（１０）の外周面に押し付けてシールさせる構造であるが、処理液が高圧であるような条件が厳しい場合には漏洩発生が懸念される。そのような場合には、特許文献２において開示される横軸用の軸封装置（図１参照）のように、シールリング（２）における軸（５０）に外嵌されるリップ部にスプリング（９）を巻き付け、より強く縮径付勢することでシール性を強化する手段が考えられる。
【０００４】
ところが、強化用スプリングの有無に拘らず、特許文献１に示される構造の縦軸用リップシールでは、リップシールの断面形状が受樋のような形であり、流れ込むシール対象流体がリップシール自身や、その上側のシール空間部分に溜まり易い。シールすべき対象流体（以下、シール流体という）としては、粉体や溶剤、粘性流体、或いは毒性のある液等もあり、シールリップにシール流体が常時溜まるような構成は、未使用時にシール流体が硬化して次の使用時にシール性能が低下するおそれがある等、不都合を招き易いため、芳しいものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３６７７３号公報
【特許文献２】特開２００５−２１４２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、シール流体がシール部に溜まる不都合が回避できるようにして、比較的構造が簡単でありながら高回転にも対応可能になるという優れた性能が余すところなく発揮できるように改善された縦軸用軸封装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る発明は、流体処理用の回転機器から下方に延設される上下向きの回転軸１に対してシールすべく、前記回転軸１に外装配備される縦軸用軸封装置において、
前記回転軸１に外嵌される状態でハウジング２に支持されるシール用のリング体９を設け、前記リング体９にその下面から上方に凹入する状態の周溝状の第１凹部１４を形成し、前記リング体９における前記周溝状の第１凹部１４の径内側となる内側壁１５が、前記回転軸１に沿って下方に延設される第１円筒状シールリップに構成されるとともに、
前記第１円筒状シールリップ１５と、前記第１円筒状シールリップ１５を前記回転軸１の外周面３ａに押し付けて軸シール部Ｓ１を形成するために前記周溝状の第１凹部１４に配備される第１弾性機構１１と、を有して成るリップシールＡが設けられていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の縦軸用軸封装置において、前記第１弾性機構１１が、前記第１円筒状シールリップ１５に巻き付けられるコイルスプリングを前記周溝状の第１凹部１４に設けることで構成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の縦軸用軸封装置において、前記リング体９にその外周面から径内側に凹入する状態の第２環状外周溝１６を設け、前記リング体９における前記第２環状外周溝１６の上側となる上周壁１７が、前記ハウジング２における前記リング体９の上側に対向配備される臨接下面６ａに沿って径外側に延設される環状の第２円盤状シールリップに構成されるとともに、
前記第２円盤状シールリップ１７と、前記第２円盤状シールリップ１７を前記臨接下面６ａに押し付けて第２シール部Ｓ２を形成するために前記第２環状外周溝１６に配備される第２弾性機構１９と、を有して成るリップシールＲ２が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の縦軸用軸封装置において、前記リング体９にその外周面から径内側に凹入する状態の第３環状外周溝２０を設け、前記リング体９における前記第３環状外周溝２０の下側となる下周壁１８が、前記ハウジング２における前記リング体９の下側に対向配備される臨接上面７ａに沿って径外側に延設される環状の第３円盤状シールリップに構成されるとともに、
前記第３円盤状シールリップ１８と、前記第３円盤状シールリップ１８を前記臨接上面７ａに押し付けて第３シール部Ｓ３を形成するために前記第３環状外周溝２０に配備される第３弾性機構２１と、を有して成るリップシールＲ３が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載の縦軸用軸封装置において、前記第３環状外周溝２０が前記第２環状外周溝１６で兼用されており、前記第２弾性機構１９が前記第３弾性機構２１を兼ねる構成とされていることを特徴とする。
【００１２】
請求項６に係る発明は、請求項１〜５の何れか一項に記載の縦軸用軸封装置において、前記リング体９に隣接するラビリンス部５にネジシール手段４が配置されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、詳しくは実施形態の段落にて述べるが、シール流体が軸シール部に到達し難くなるとともに、下向きであるから弾性機構のある周溝状の第１凹部に入り込むことがなくなり、クリーンな状況に維持される。従って、シール流体はリップシールには到達し難くなり、リップシールの構成要素を早期に劣化させたり侵したりするおそれが軽減又は回避されるようになる。また、シール流体がリップシールに溜まって悪影響を及ぼす、という問題も解消され、機器の運転時または停止中を問わず正常なシール機能が発揮されるようになる。その結果、リップを下向き状態でシール用のリング体の下部に設ける構成では、シール流体がシール部に溜まる不都合が回避できるようにして、比較的構造が簡単でありながら高回転にも対応可能となる特徴が余すところなく発揮できるように改善された縦軸用軸封装置を提供することができる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、縦軸用軸封装置に装着するリップシールにおいて、弾性機構をコイルスプリングの巻き付け構造とすることにより、必要となる機能を出しながら、リング体の環状外周溝に食み出さずコンパクト収容できるため、リップシールを小型化でき、その結果、コンパクトな縦軸用軸封装置を提供できる利点がある。
【００１５】
請求項３の発明によれば、リング体とその上側に位置するハウジングとの間が、リップシール構造の上面シール部でシールされる構成となり、軸封用として設けられるリング体の有効利用により、回転軸との間だけでなく、上側に位置するハウジングとの間のシール性も向上する利点がある。
【００１６】
請求項４の構成によれば、リング体とその下側に位置するハウジングとの間が、リップシール構造の下面シール部でシールされる構成となり、軸封用として設けられるリング体の有効利用により、請求項３の発明による前記効果に加えて、さらに下側に位置するハウジングとの間のシール性も向上する利点がある。
【００１７】
請求項５の発明によれば、上及び下面シール部それぞれの構成要素が兼用化されるようになり、請求項４の効果を奏するものを、部品点数の削減並びにコンパクト化を推進しながら実現させることができる利点が追加される。
【００１８】
請求項６の発明によれば、リング体の上部に隣接するラビリンス部にネジシール手段を配置して軸の回転と共にラビリンス部に侵入してくるシール流体をラビリンス部から排出する流れを形成できるため、リング体をフッ素樹脂製とすれば、耐高温性や耐薬品性に優れており、シール対象流体が薬剤であるとか毒性があるといった厳しい条件においても、十分な潤滑性（シール性）や耐久性が発揮される縦軸用軸封装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】縦軸用軸封装置の全体を示す断面図
【図２】図１に適用される縦軸用リップシールの要部断面図（実施例１）
【図３】第１別構造の縦軸用リップシールを示す要部断面図（実施例２）
【図４】第２別構造の縦軸用リップシールを示す要部断面図（実施例３）
【図５】第３別構造の縦軸用リップシールを示す要部断面図（実施例４）
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明による縦軸用軸封装置の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、スリーブ３は回転軸１と一体のものであり、権利解釈上は、スリーブ３の外周面３ａは回転軸１の外周面をとみなして良いものとする。
【００２１】
〔実施例１〕
図１に、流体処理用の回転機器（攪拌機など）から下方に延設される上下向きの回転軸１に対して作用する縦軸用軸封装置（以下、単に軸封装置と略称する）Ｊが示されている。軸封装置Ｊは、上下向きの軸心（回転軸心）Ｐを持つ回転軸１と、回転軸１を囲繞する状態で配置されるシールハウジング２との間に構成されており、上から順に、縦軸用リップシール（以下、単にリップシールと略称する場合がある。）Ａ、回収機構Ｂ、第１セグメントシールＣ、第２セグメントシールＤ、その他を配備して構成されている。
【００２２】
図１に示すように、回転軸１にはスリーブ３が液密状で一体回転する状態で外嵌されており、そのスリーブ３を回転軸として前述の各機構類Ａ〜Ｄ等が構成されている。スリーブ３の上部には、逆ネジリング（ネジシール手段の一例）４が溶着等の手段によって一体回転状態で外装されている。
【００２３】
この逆ネジリング４は円板状または円筒状の外観を備え、その外周には、回転軸１の回転方向を基準とした場合に逆ネジとなる螺子溝が形成されている。回転軸１と共に逆ネジリング４が回転すると、螺子溝がその周りの流体を軸心P方向で機内側（上側）に押し上げようとする作用が生じる。従って、逆ネジリング４は、回転軸１の回転とともに機内からハウジング２の内周面とスリーブ３の外周面３ａとにより形成されるわずかな隙間を通ってラビリンス室５に侵入するシール流体を、ラビリンス室５から機内側に押し戻すネジシールとして機能する。
【００２４】
そして、ハウジング２との間に形成されるラビリンス部５の下側に縦軸用リップシールＡが配備されている。リップシールＡの下側には、上方から漏れてくるシール流体を外部に排出可能とするための回収リング２２を、液密で一体回転する状態でスリーブ３に外嵌装着して回収機構Ｂが構成されている。回収リング２２は、第８ケース７と第９ケース２３とスリーブ３とで形成される環状の回収空間部２４に配備されている。
【００２５】
詳述すると、図１に示すように、回収機構Ｂは、回収空間部２４と回収リング２２から構成されるとともに、回収空間部２４に連通するパージガスの排出流路４１とパージガスの供給路４０とが設けられている。供給路４０は、シールハウジング２の外部から弾性室３８へ向かうように第３ケース３１に形成されている。弾性室３８は、第３ケース３１の内周側における第1セグメントシールＣと第２セグメントシールＤとの上下間に形成されているコイルバネ３７収容用のスペースである。回収機構Ｂは、供給路４０から軸封装置Ｊの内部に供給されるパージガスを回収する機構である。パージガスは、万一、上方からシール流体が漏洩した場合においても、そのシール流体が軸封装置Ｊの外部に排出されるのを防止する手段の一つであり、窒素ガスまたは大気（空気）などの不活性ガスが使用され、パージガスの供給量はシール流体の圧力に応じて適宜に設定される。
【００２６】
排出流路４１は、回収空間部２４を構成する内周壁７ｂの上部（第８ケース７の下面であるテーパ状下面７ｃと内周壁７ｂとの境目の近く）に開口させて形成している。従って、空気に比べ比重が小さいパージガスを回収空間部２４の排出流路４１に集め易く、汚染されたパージガスを排出し易くしている。第８ケース７のテーパ状下面７ｃ（回収空間部２４の上面）は、径外側に行くに従って上に寄るように傾斜しており、その回収空間部２４の傾斜上面に呼応するように径外側に行くほど上に寄るように傾斜した外周部を有する回収リング２２が、セットスクリュー（図１に符号無しで示す）などの固定手段を用いてスリーブ３に外嵌及び固定されている。
【００２７】
パージガスの供給路４０から供給されたパージガスは、回収空間部２４において、特に回収リング２２の外周と内周壁７ｂとの隙間においてシール流体に近接する。すなわち、第１セグメントシールＣを通過し上方に向かうパージガスは、回収空間部２４に配備されている回収リング２２の回転に伴い、回収リング２２のテーパ下面２２ｂに沿った外向き流れに変換され、第８ケース７の内周壁７ｂ（回収空間部２４としての外周壁に相当）の上側に形成された排出流路４１を経て、回収装置（図示省略）またはフレア（図示省略）に導かれる。特に有毒なガスはフレアに集められて焼却される。
【００２８】
第８ケース７の内周壁７ｂは、スリーブ３の表面である外周面３ａと平行に位置する曲面（即ち、円周面）に形成されている。回収空間部２４の上部を構成する第８ケース７のテーパ状下面７ｃは、軸心P方向の下部から上部に向かって径方向に拡径したテーパ状の面に形成されている。このテーパ状の面に形成する理由は、万一、シール流体が縦軸用リップシールＡの能力を越えて漏洩した場合には、回収リング２２の上面として形成されるテーパ上面２２ａにより漏洩したシール流体の流れをテーパ上面２２ａに沿って周方向に向かう流れに変換し、回収空間部２４の外周面である内周面７ｂの上側におけるテーパ状下面７ｃとの境目付近に形成された排出流路４１に漏洩流体を導き易くするためである。
【００２９】
第８ケース７のテーパ状下面７ｃをテーパ状に形成するもう一つ理由がある。それは、縦軸用リップシールＡを越えて漏出するシール流体が発生した場合、回収リング２２の上面であるテーパ上面２２ａとテーパ状下面７ｃとの間の隙間空間を、径内側から径外側に行くほど上に寄るように傾斜する隙間空間に設定することにより、その漏出したシール流体が回収空間部２４の内部に滞留するのを防ぐためである。テーパ状下面７ｃは、回転軸１を含む断面において、回転軸１の軸心Ｐとテーパ状下面７ｃのなす角度τを１２０°±５°の範囲に設定するのが好ましい。
【００３０】
回収リング２２の外周部分は、第８ケース７のテーパ状下面７ｃとほぼ平行となるテーパ上面２２ａを有する状態の寸法に形成されている。このように形成された場合、下方から回収空間部２４に流れ込むパージガスの流れに、下方から上方向かう流れを保ちつつ回収リング２２のテーパ下面２２ｂによるガイド作用を与えるようになる。故に、回収空間部２４においては、下方から流れてくるパージガスが、内周壁７ｂに形成された排出流路４１に回収され易くなる、という効果を奏することができる。
【００３１】
回収リング２２の上下の面であるテーパ上面２２ａ及びテーパ下面２２ｂは、第８ケース７のテーパ状下面７ｃの斜面と軸心Ｐに対して、ほぼ同等の角度を備えて径外側に行くほど上に寄るテーパ面に形成されている。従って、テーパ下面２２ｂは、第１セグメントシールＣを通過して下方から回収空間部２４に侵入したパージガスを、回収空間部２４の上部に形成された排出流路４１に導く。ここで、下方から侵入して排出流路４１に導かれるパージガスの流れとともに漏洩したシール流体も排出流路４１に導かれるようになって、図外の回収装置またはフレアに導かれるため、シール流体が漏洩したとしても、機器設置されている作業環境を汚染することがないという効果が発揮される。
【００３２】
回収リング２２は、軸封装置を使用する環境や軸封装置内部の汚染を防ぐため耐食性を備えた材料により構成されのが好ましい。そのような材料としては、ステンレス鋼材またはフッ素樹脂（ＰＴＦＥなど）が挙げられる。特に、フッ素樹脂を使用した場合、腐食性を有するシール流体を密封する場合、上記として漏洩するシール流体が凝集して再び液体になることがある。このようなケースであっても、縦軸用リップシールＡにおいて凝集したシール流体が回収リング２２のテーパ上面２２ａに落下すると、フッ素樹脂の有する低摩擦性または撥水性により、回収リング２２の回転とともに直ちに回収リング２２の外周まで移動させることができ、漏洩したシール流体に対して強力な排出効果を発揮することができる。さらに、回収リング２２を軽量化できるため、動力損失も低減できる。
【００３３】
さて、図１に示すように、回収空間部２４の下側には、上下一対の環状セグメント体２５，２６、及び巻回スプリング２７，２７等を備えて成る第１セグメントシールＣが配置され、その下側には、上下一対の環状セグメント体２８，２９、及び巻回スプリング３０，３０等を備えて成る第２セグメントシールＤが配置される。第９ケース２３と第３ケース３１とで形成される第１環状空間部３２に第１セグメントシールＣが収容され、第３ケース３１と第４ケース３３とで形成される第２環状空間部３４に第２セグメントシールＤが収容される。第３ケース３１に上下貫通形成される通孔３１ａには、上下の受板３５，３６を介して第１環状空間の第１環状セグメント対２５，２６と第２環状空間の第２環状セグメント対２８，２９とを上下に互いに離反する方向に押圧付勢するコイルバネ３７が嵌装されている。
【００３４】
リップシールＡは、図１，図２に示すように、円環状凹部に形成されたシール用空間部８に、フッ素樹脂（ＰＴＦＥなど）製のリング体９、リング体９に外装されるフッ素樹脂（ＰＴＦＥなど）製の締付リング１０、シール用の小コイルスプリング（例：ステンレス鋼材製）で成る第１弾性機構１１、締付用の大コイルスプリング（例：ステンレス鋼材製）１２等を配置して構成されている。シール用空間部８は、ハウジング２を構成する一要素である第７ケース６及び第８ケース７、並びにスリーブ３の外周面３ａとで囲まれて形成されている。リング体９は、その上部と第７ケース６とに跨って回転軸１の中心と平行に設けられる上下向きで単一又は複数のピン１３の存在により、軸心Ｐ周りに回動不能にハウジング２に支持されている。
【００３５】
つまり、スリーブ３に外嵌される状態でハウジング２に支持されるシール用のリング体９を設け、リング体９にその下面から上方に凹入する状態の周溝状の第１凹部１４を形成し、リング体９における周溝状の第１凹部１４の径内側となる内側壁が、スリーブ（回転軸の一例）３の外周面３ａに沿って下方に延設される第１円筒状シールリップ（内側壁の一例）１５に構成されている。そして、周溝状の第１凹部１４に、第１円筒状シールリップ１５をスリーブ３の外周面３に押し付けて軸シール部Ｓ１を形成するための第１弾性機構１１として小コイルスプリングが装備されている。要するに、第１弾性機構１１は、第１円筒状シールリップ１５に巻付けられる小コイルスプリングを周溝状の第１凹部１４に設けて構成されている。
【００３６】
第１円筒状シールリップ１５は、その上部であってスリーブ３の外周面３ａから若干径方向に離間し、かつ、径方向厚みが若干薄くされて本体リング部９Ａに接続される環状付根部１５Ｂと、外周面３ａに対して反り返るように湾曲した断面形状を有し、かつ、小コイルスプリング１１が外装される状態で外周面３ａに接触する湾曲内周面１５ａを有する先端リップ部１５Ａとを備えている。先端リップ部１５Ａの外周面１５ｂも、そこに巻回される小コイルスプリング１１が外れ出ないように反り返る形状の湾曲面に形成されている。先端リップ部１５Ａが第１弾性機構１１の弾性力で（又は、自身の持つ弾性力も加えられて）縮径付勢されており、それによって湾曲内周面１５ａがスリーブの外周面３ａに押付けられて軸シール部Ｓ１が形成されている。
【００３７】
そして、リング体９は、上下一対の静止リップシールＲ２，Ｒ３を形成する構成要素としても機能している。上静止リップシールＲ２は、リング体９の第２円盤状シールリップ（上周壁の一例）１７と、これを上方付勢して第７ケース６に押付ける第２弾性機構１９とで構成されるとともに、下静止リップシールＲ３は、リング体９の第３円盤状シールリップ（下周壁の一例）１８と、これを下方付勢して第８ケース７に押付ける第３弾性機構２１とで構成されている。締付リング１０は、リング体９の第２環状外周溝１６に嵌り込み外装されており、その締付リング１０が巻回装備される大コイルスプリング１２が第２及び第３弾性機構１９，２１に相当する。つまり、大コイルスプリング１２で成る第２弾性機構１９と第３弾性機構２１とが兼用構成されている。次に、各部について詳述する。
【００３８】
リング体９には、その外周面から径内側に（水平方向に）凹入する状態の第２環状外周溝１６が形成されており、その第２環状外周溝１６の上側の部分が径内側で本体リング部９Ａに一体化される第２円盤状シールリップ１７に形成され、第２環状外周溝１６の下側の部分が径内側で本体リング部９Ａに一体化される第３円盤状シールリップ１８にそれぞれ形成されている。第２円盤状シールリップ１７の下面外径側には、締付リング１０の上傾斜周面１０ａに接触するテーパ周面１７ａが、そして上面外径側には、第７ケース６の臨接下面６ａに接触する水平な第２リップ周面１７ｂがそれぞれ形成されている。第３円盤状シールリップ１８の上面外径側には、締付リング１０の下傾斜周面１０ｂに接触するテーパ周面１８ａが、そして下面外径側には、第８ケース７の臨接上面７ａに接触する水平な第３リップ周面１８ｂがそれぞれ形成されている。
【００３９】
締付リング１０には、その外周面から径内側に凹入する環状装着溝１０Ａが形成されており、断面形状が横向きのＹ字形状を呈している。環状装着溝１０Ａに巻回装備される大コイルスプリング１２は、締付リング１０を縮径付勢し、それによってテーパ面接触している第２円盤状シールリップ１７はケース６の臨接下面６ａに押圧付勢され、かつ、第３円盤状シールリップ１８は第８ケース７に押圧付勢される。それにより、リップ周面１７ｂが臨接下面６ａに押付けられて第２シール部Ｓ２が形成される上静止リップシールＲ２が構成されるとともに、下リップ周面１８ｂが臨接上面７ａに押付けられて第３シール部Ｓ３を形成する下静止リップシールＲ３が構成されている。なお、可撓性を有する合成樹脂製の締付リング１０は環状体でも良いが、例えば、僅かな隙間でもって周方向で１箇所寸断されて軸心Ｐ方向でＣ字形状を呈するＣ型リングにするとか、２箇所で分断された一対の略半割りリングとすれば、より容易に縮径変位できる点で好都合である。
【００４０】
つまり、リング体９にその外周面から径内側に凹入する状態の第２環状外周溝１６を設け、リング体９における第２環状外周溝１６の上側となる上周壁が、ハウジング２におけるリング体９の上側に対向配備される臨接下面６ａに沿って径外側に延設される環状の第２円盤状シールリップ１７に構成されている。そして、第２環状外周溝１６に、第２円盤状シールリップ１７を臨接下面６ａに押し付けて第２シール部Ｓ２を形成するための第２弾性機構１９が装備されている。
【００４１】
加えて、リング体９にその外周面から径内側に凹入する状態の第３環状外周溝２０を設け、前記リング体９における第３環状外周溝２０の下側となる下周壁が、ハウジング２におけるリング体９の下側に対向配備される臨接上面７ａに沿って径外側に延設される環状の第３円盤状シールリップ１８に構成されている。そして、第３環状外周溝２０に、第３円盤状シールリップ１８を臨接上面７ａに押し付けて第３シール部Ｓ３を形成するための第３弾性機構２１が装備されている。
【００４２】
本実施例による軸封装置Ｊにおいては、第３環状外周溝２０が第２環状外周溝１６で兼用されており、第２弾性機構である大コイルスプリング１９が第３弾性機構２１を兼ねる構成として、部品点数を削減とコンパクト化とを図りながら上下のリップシールＲ２，Ｒ３を設ける合理化設計が為されている。但し、図示は省略するが、第２弾性機構１９が装備される第２環状外周溝１６と、第３第弾性機構２１が装備される第３環状外周溝２０とを各別にリング体９に形成する構成としても良い。このように、リング体９とスリーブ３とに跨るリップシールＡ、リング体９と第７ケース６とに跨る上静止リップシールＲ２、及びリング体９と第８ケース７とに跨る下静止リップシールＲ３という三つのシール部Ａ，Ｒ２，Ｒ３により確実な軸封機能が発揮可能に構成されている。
【００４３】
円筒状シールリップ１５は、リング体９の下端部に下向き延出状で設けられているので、スリーブ３の外周面３ａと第７ケース６の内周面６ｂとの間から下方に移動してくるシール流体は、互いに密嵌合されるリング体９の内周面９ａと外周面３ａとの間の非常に狭い箇所がラビリンスシールとして作用し、そこを通過する流体のエネルギーを低下させるため、リップシールＡに到達し難くなってクリーンな状況を維持することができる。そして、第１弾性機構としての小コイルスプリング１１装備用の周溝状の第１凹部１４は下向き開放状の溝であるから、たとえ、シール流体が縦軸用リップシールＡに及ぶことがあったとしても、周溝状の第１凹部１４に入り込むことはなく、小コイルスプリング１１の環境もクリーンなものに維持される。
【００４４】
従って、シール流体が粉体、粘性流体、有機溶剤、スラリー、或いは毒性のあるような場合でも、それらシール対象流体はリップシールＡには到達し難くなり、リップシールＡの構成要素を早期に劣化させたり侵したりするおそれが軽減又は回避されるようになる。また、停止中にある軸封装置Ｊを経時後に再使用する際に、前のシール対象流体がリップシールに溜まって、かつ、硬化していることで悪影響を及ぼす、という従来の問題も解消され、正常なシール機能が発揮されるようになる。
【００４５】
その結果、更なる構造工夫により、シール流体が軸シール部Ｓ１に溜まる不都合が回避できるようにして、比較的構造が簡単でありながら高回転にも対応可能となる特徴が如何なく発揮できるように改善された縦軸用リップシールＡを提供することに成功している。加えて、上下の静止リップシールＲ２，Ｒ３も兼用構成を図りながら設けられているので、シール対象流体がリング体９の外周側を伝って軸シール部Ｓ１に及ぶことも回避されるという好都合なものとなっている。
【００４６】
ところで、第３ケース３１に形成されるパージガスの供給路４０から、軸封装置Ｊの内部に注入されるパージガスは、第１セグメントシールＣと第２セグメントシールＤの二方向に分かれる。一般にパージガスは、窒素ガスのように不活性かつ無害なガスが使用される。第２セグメントシールＤは、パージガスの漏洩を防ぐ作用を奏し、それにより第１セグメントシールＣに向かうパージガスの圧力低下を防止する。第１セグメントシールＣに隣接して設置される第９ケース２３は、スリーブ３の外周面３ａに接近する内周面を持つことによってラビリンス部（符記省略）を構成している。このラビリンス部はシール流体が回収空間部２４を越えて漏出した場合、軸封装置Ｊの外部に漏洩するのを防止するラビリンスシールとして機能することができる。
【００４７】
シール流体の漏出の無い通常の場合は、供給路４０から供給されるパージガスのうち、第１セグメントシールＣに流れるパージガスは、第１セグメントシールＣから第９ケース２３により構成される前記ラビリンス部を通過して回収空間部２４に侵入する。このパージガスは、回収空間部２４の上部に形成された排出流路４１に導かれる。回収リング２２のテーパ上面２２ａと第８ケース７のテーパ下面７ｃは、機内側からシール流体が漏洩した場合、回収空間部２４に侵入するシール流体をテーパ上面２２ａとテーパ状下面７ｃの外周方向に導く。ここで、下方から侵入し、排出流路４１に導かれるパージガスの流れとともに、漏洩したシール流体が排出流路４１に導かれ、図外の回収装置またはフレアに導かれる。
【００４８】
そのため、万一、シール流体が漏洩したとしても、軸封装置Ｊの外部への漏出を防ぐことができるので、機器が設置されている作業環境を汚染することがないという効果が発揮される。従って、本発明による軸封装置においては、医薬品の製造装置などクリーンな環境が重要視される用途に好適である。
【００４９】
〔第１別実施例〕
図３に示すように、実施例１によるリップシールＡにおける第１弾性機構としての小コイルスプリング１１を、板状バネ１１に置き換えた構成のリップシールＡでも良い。板状バネ１１としては、軸心Ｐ方向視でＣ字形状を為すＣ形リング状のものや、軸心Ｐに関するある程度の角度範囲で重なる部分もつ略ゼンマイ形のものも可能である。尚、図３や、以下に示す図４，５においては、実施例１によるものと同じ構造の箇所には同じ符号を付し、その説明が為されたものとする。また、図３〜図５に示すものではスリーブ３を省略してある。
【００５０】
〔第２別実施例〕
図４に示すように、実施例１によるリップシールＡにおける小コイルスプリング１１を、Ｏリング１１に置き換えた構成のリップシールＡでも良い。この場合、周溝状の第１凹部１４を奥拡がり形状とすれば、Ｏリング１１が周溝状の第１凹部１４に無理入れされた状態となり、抜け出し規制効果が得られる利点がある。
【００５１】
〔第３別実施例〕
実施例１によるリップシールＡの構造においてピン１３を省略し、リング体９がスリーブ３と、即ち回転軸１と連回りする構造としても良い。この場合は、締付リング１０とハウジング２とは相対回転するので、上下一対の静止リップシールＲ２，Ｒ３は回転リップシールとして機能する。
【符号の説明】
【００５２】
１ 回転軸
２ ハウジング
３ａ 外周面
４ ネジシール手段
６ａ 臨接下面
７ａ 臨接上面
９ リング体
１１ 第１弾性機構（コイルスプリング）
１４ 周溝状の第１凹部
１５ 内側壁（第１円筒状シールリップ）
１６ 第２環状外周溝
１７ 上周壁（第２円盤状シールリップ）
１８ 下周壁（第３円盤状シールリップ）
１９ 第２弾性機構
２０ 第３環状外周溝
２１ 第３弾性機構
Ａ リップシール
Ｒ２ リップシール
Ｒ３ リップシール
Ｓ１ 軸シール部
Ｓ２ 第２シール部
Ｓ３ 第３シール部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、縦軸用軸封装置に係り、詳しくは、流体処理用の回転機器から下方に延設される上下向きの回転軸に対してシールすべく、前記回転軸に外装配備される縦軸用軸封装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の縦軸用軸封装置、特に密封流体に直接接触するリップシールとしては、特許文献１にて開示された攪拌機の軸封装置が知られている。この軸封装置では、縦向き（上下向き）の攪拌軸（４）に液密にスリーブ（１０）が外嵌装着されており、そのスリーブ（１０）を囲繞しているハウジング〔軸受部（８）〕に、断面が「フ」字状を呈するリップシール（１１）を配置する構造が示されている。
【０００３】
上記特許文献１のものでは、リップシール自身の持つ弾性によってスリーブ（１０）の外周面に押し付けてシールさせる構造であるが、処理液が高圧であるような条件が厳しい場合には漏洩発生が懸念される。そのような場合には、特許文献２において開示される横軸用の軸封装置（図１参照）のように、シールリング（２）における軸（５０）に外嵌されるリップ部にスプリング（９）を巻き付け、より強く縮径付勢することでシール性を強化する手段が考えられる。
【０００４】
ところが、強化用スプリングの有無に拘らず、特許文献１に示される構造の縦軸用リップシールでは、リップシールの断面形状が受樋のような形であり、流れ込むシール対象流体がリップシール自身や、その上側のシール空間部分に溜まり易い。シールすべき対象流体（以下、シール流体という）としては、粉体や溶剤、粘性流体、或いは毒性のある液等もあり、シールリップにシール流体が常時溜まるような構成は、未使用時にシール流体が硬化して次の使用時にシール性能が低下するおそれがある等、不都合を招き易いため、芳しいものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３６７７３号公報
【特許文献２】特開２００５−２１４２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、シール流体がシール部に溜まる不都合が回避できるようにして、比較的構造が簡単でありながら高回転にも対応可能になるという優れた性能が余すところなく発揮できるように改善された縦軸用軸封装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る発明は、流体処理用の回転機器から下方に延設される上下向きの回転軸１に対してシールすべく、前記回転軸１に外装配備される縦軸用軸封装置において、
前記回転軸１に外嵌される状態でハウジング２に支持されるシール用のリング体９を設け、前記リング体９にその下面から上方に凹入する状態の周溝状の第１凹部１４を形成し、前記リング体９における前記周溝状の第１凹部１４の径内側となる内側壁１５が、前記回転軸１に沿って下方に延設される第１円筒状シールリップに構成されるとともに、
前記第１円筒状シールリップ１５と、前記第１円筒状シールリップ１５を前記回転軸１の外周面３ａに押し付けて軸シール部Ｓ１を形成するために前記周溝状の第１凹部１４に配備される第１弾性機構１１と、を有して成るリップシールＡが設けられていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の縦軸用軸封装置において、前記第１弾性機構１１が、前記第１円筒状シールリップ１５に巻き付けられるコイルスプリングを前記周溝状の第１凹部１４に設けることで構成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の縦軸用軸封装置において、前記リング体９にその外周面から径内側に凹入する状態の第２環状外周溝１６を設け、前記リング体９における前記第２環状外周溝１６の上側となる上周壁１７が、前記ハウジング２における前記リング体９の上側に対向配備される臨接下面６ａに沿って径外側に延設される環状の第２円盤状シールリップに構成されるとともに、
前記第２円盤状シールリップ１７と、前記第２円盤状シールリップ１７を前記臨接下面６ａに押し付けて第２シール部Ｓ２を形成するために前記第２環状外周溝１６に配備される第２弾性機構１９と、を有して成るリップシールＲ２が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の縦軸用軸封装置において、前記リング体９にその外周面から径内側に凹入する状態の第３環状外周溝２０を設け、前記リング体９における前記第３環状外周溝２０の下側となる下周壁１８が、前記ハウジング２における前記リング体９の下側に対向配備される臨接上面７ａに沿って径外側に延設される環状の第３円盤状シールリップに構成されるとともに、
前記第３円盤状シールリップ１８と、前記第３円盤状シールリップ１８を前記臨接上面７ａに押し付けて第３シール部Ｓ３を形成するために前記第３環状外周溝２０に配備される第３弾性機構２１と、を有して成るリップシールＲ３が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載の縦軸用軸封装置において、前記第３環状外周溝２０が前記第２環状外周溝１６で兼用されており、前記第２弾性機構１９が前記第３弾性機構２１を兼ねる構成とされていることを特徴とする。
【００１２】
請求項６に係る発明は、請求項１〜５の何れか一項に記載の縦軸用軸封装置において、前記リング体９に隣接するラビリンス部５にネジシール手段４が配置されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、詳しくは実施形態の段落にて述べるが、シール流体が軸シール部に到達し難くなるとともに、下向きであるから弾性機構のある周溝状の第１凹部に入り込むことがなくなり、クリーンな状況に維持される。従って、シール流体はリップシールには到達し難くなり、リップシールの構成要素を早期に劣化させたり侵したりするおそれが軽減又は回避されるようになる。また、シール流体がリップシールに溜まって悪影響を及ぼす、という問題も解消され、機器の運転時または停止中を問わず正常なシール機能が発揮されるようになる。その結果、リップを下向き状態でシール用のリング体の下部に設ける構成では、シール流体がシール部に溜まる不都合が回避できるようにして、比較的構造が簡単でありながら高回転にも対応可能となる特徴が余すところなく発揮できるように改善された縦軸用軸封装置を提供することができる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、縦軸用軸封装置に装着するリップシールにおいて、弾性機構をコイルスプリングの巻き付け構造とすることにより、必要となる機能を出しながら、リング体の環状外周溝に食み出さずコンパクト収容できるため、リップシールを小型化でき、その結果、コンパクトな縦軸用軸封装置を提供できる利点がある。
【００１５】
請求項３の発明によれば、リング体とその上側に位置するハウジングとの間が、リップシール構造の上面シール部でシールされる構成となり、軸封用として設けられるリング体の有効利用により、回転軸との間だけでなく、上側に位置するハウジングとの間のシール性も向上する利点がある。
【００１６】
請求項４の構成によれば、リング体とその下側に位置するハウジングとの間が、リップシール構造の下面シール部でシールされる構成となり、軸封用として設けられるリング体の有効利用により、請求項３の発明による前記効果に加えて、さらに下側に位置するハウジングとの間のシール性も向上する利点がある。
【００１７】
請求項５の発明によれば、上及び下面シール部それぞれの構成要素が兼用化されるようになり、請求項４の効果を奏するものを、部品点数の削減並びにコンパクト化を推進しながら実現させることができる利点が追加される。
【００１８】
請求項６の発明によれば、リング体の上部に隣接するラビリンス部にネジシール手段を配置して軸の回転と共にラビリンス部に侵入してくるシール流体をラビリンス部から排出する流れを形成できるため、リング体をフッ素樹脂製とすれば、耐高温性や耐薬品性に優れており、シール対象流体が薬剤であるとか毒性があるといった厳しい条件においても、十分な潤滑性（シール性）や耐久性が発揮される縦軸用軸封装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】縦軸用軸封装置の全体を示す断面図
【図２】図１に適用される縦軸用リップシールの要部断面図（実施例１）
【図３】第１別構造の縦軸用リップシールを示す要部断面図（実施例２）
【図４】第２別構造の縦軸用リップシールを示す要部断面図（実施例３）
【図５】第３別構造の縦軸用リップシールを示す要部断面図（実施例４）
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明による縦軸用軸封装置の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、スリーブ３は回転軸１と一体のものであり、権利解釈上は、スリーブ３の外周面３ａは回転軸１の外周面をとみなして良いものとする。
【００２１】
〔実施例１〕
図１に、流体処理用の回転機器（攪拌機など）から下方に延設される上下向きの回転軸１に対して作用する縦軸用軸封装置（以下、単に軸封装置と略称する）Ｊが示されている。軸封装置Ｊは、上下向きの軸心（回転軸心）Ｐを持つ回転軸１と、回転軸１を囲繞する状態で配置されるシールハウジング２との間に構成されており、上から順に、縦軸用リップシール（以下、単にリップシールと略称する場合がある。）Ａ、回収機構Ｂ、第１セグメントシールＣ、第２セグメントシールＤ、その他を配備して構成されている。
【００２２】
図１に示すように、回転軸１にはスリーブ３が液密状で一体回転する状態で外嵌されており、そのスリーブ３を回転軸として前述の各機構類Ａ〜Ｄ等が構成されている。スリーブ３の上部には、逆ネジリング（ネジシール手段の一例）４が溶着等の手段によって一体回転状態で外装されている。
【００２３】
この逆ネジリング４は円板状または円筒状の外観を備え、その外周には、回転軸１の回転方向を基準とした場合に逆ネジとなる螺子溝が形成されている。回転軸１と共に逆ネジリング４が回転すると、螺子溝がその周りの流体を軸心P方向で機内側（上側）に押し上げようとする作用が生じる。従って、逆ネジリング４は、回転軸１の回転とともに機内からハウジング２の内周面とスリーブ３の外周面３ａとにより形成されるわずかな隙間を通ってラビリンス室５に侵入するシール流体を、ラビリンス室５から機内側に押し戻すネジシールとして機能する。
【００２４】
そして、ハウジング２との間に形成されるラビリンス部５の下側に縦軸用リップシールＡが配備されている。リップシールＡの下側には、上方から漏れてくるシール流体を外部に排出可能とするための回収リング２２を、液密で一体回転する状態でスリーブ３に外嵌装着して回収機構Ｂが構成されている。回収リング２２は、第８ケース７と第９ケース２３とスリーブ３とで形成される環状の回収空間部２４に配備されている。
【００２５】
詳述すると、図１に示すように、回収機構Ｂは、回収空間部２４と回収リング２２から構成されるとともに、回収空間部２４に連通するパージガスの排出流路４１とパージガスの供給路４０とが設けられている。供給路４０は、シールハウジング２の外部から弾性室３８へ向かうように第３ケース３１に形成されている。弾性室３８は、第３ケース３１の内周側における第1セグメントシールＣと第２セグメントシールＤとの上下間に形成されているコイルバネ３７収容用のスペースである。回収機構Ｂは、供給路４０から軸封装置Ｊの内部に供給されるパージガスを回収する機構である。パージガスは、万一、上方からシール流体が漏洩した場合においても、そのシール流体が軸封装置Ｊの外部に排出されるのを防止する手段の一つであり、窒素ガスまたは大気（空気）などの不活性ガスが使用され、パージガスの供給量はシール流体の圧力に応じて適宜に設定される。
【００２６】
排出流路４１は、回収空間部２４を構成する内周壁７ｂの上部（第８ケース７の下面であるテーパ状下面７ｃと内周壁７ｂとの境目の近く）に開口させて形成している。従って、空気に比べ比重が小さいパージガスを回収空間部２４の排出流路４１に集め易く、汚染されたパージガスを排出し易くしている。第８ケース７のテーパ状下面７ｃ（回収空間部２４の上面）は、径外側に行くに従って上に寄るように傾斜しており、その回収空間部２４の傾斜上面に呼応するように径外側に行くほど上に寄るように傾斜した外周部を有する回収リング２２が、セットスクリュー（図１に符号無しで示す）などの固定手段を用いてスリーブ３に外嵌及び固定されている。
【００２７】
パージガスの供給路４０から供給されたパージガスは、回収空間部２４において、特に回収リング２２の外周と内周壁７ｂとの隙間においてシール流体に近接する。すなわち、第１セグメントシールＣを通過し上方に向かうパージガスは、回収空間部２４に配備されている回収リング２２の回転に伴い、回収リング２２のテーパ下面２２ｂに沿った外向き流れに変換され、第８ケース７の内周壁７ｂ（回収空間部２４としての外周壁に相当）の上側に形成された排出流路４１を経て、回収装置（図示省略）またはフレア（図示省略）に導かれる。特に有毒なガスはフレアに集められて焼却される。
【００２８】
第８ケース７の内周壁７ｂは、スリーブ３の表面である外周面３ａと平行に位置する曲面（即ち、円周面）に形成されている。回収空間部２４の上部を構成する第８ケース７のテーパ状下面７ｃは、軸心P方向の下部から上部に向かって径方向に拡径したテーパ状の面に形成されている。このテーパ状の面に形成する理由は、万一、シール流体が縦軸用リップシールＡの能力を越えて漏洩した場合には、回収リング２２の上面として形成されるテーパ上面２２ａにより漏洩したシール流体の流れをテーパ上面２２ａに沿って周方向に向かう流れに変換し、回収空間部２４の外周面である内周面７ｂの上側におけるテーパ状下面７ｃとの境目付近に形成された排出流路４１に漏洩流体を導き易くするためである。
【００２９】
第８ケース７のテーパ状下面７ｃをテーパ状に形成するもう一つ理由がある。それは、縦軸用リップシールＡを越えて漏出するシール流体が発生した場合、回収リング２２の上面であるテーパ上面２２ａとテーパ状下面７ｃとの間の隙間空間を、径内側から径外側に行くほど上に寄るように傾斜する隙間空間に設定することにより、その漏出したシール流体が回収空間部２４の内部に滞留するのを防ぐためである。テーパ状下面７ｃは、回転軸１を含む断面において、回転軸１の軸心Ｐとテーパ状下面７ｃのなす角度τを１２０°±５°の範囲に設定するのが好ましい。
【００３０】
回収リング２２の外周部分は、第８ケース７のテーパ状下面７ｃとほぼ平行となるテーパ上面２２ａを有する状態の寸法に形成されている。このように形成された場合、下方から回収空間部２４に流れ込むパージガスの流れに、下方から上方向かう流れを保ちつつ回収リング２２のテーパ下面２２ｂによるガイド作用を与えるようになる。故に、回収空間部２４においては、下方から流れてくるパージガスが、内周壁７ｂに形成された排出流路４１に回収され易くなる、という効果を奏することができる。
【００３１】
回収リング２２の上下の面であるテーパ上面２２ａ及びテーパ下面２２ｂは、第８ケース７のテーパ状下面７ｃの斜面と軸心Ｐに対して、ほぼ同等の角度を備えて径外側に行くほど上に寄るテーパ面に形成されている。従って、テーパ下面２２ｂは、第１セグメントシールＣを通過して下方から回収空間部２４に侵入したパージガスを、回収空間部２４の上部に形成された排出流路４１に導く。ここで、下方から侵入して排出流路４１に導かれるパージガスの流れとともに漏洩したシール流体も排出流路４１に導かれるようになって、図外の回収装置またはフレアに導かれるため、シール流体が漏洩したとしても、機器設置されている作業環境を汚染することがないという効果が発揮される。
【００３２】
回収リング２２は、軸封装置を使用する環境や軸封装置内部の汚染を防ぐため耐食性を備えた材料により構成されのが好ましい。そのような材料としては、ステンレス鋼材またはフッ素樹脂（ＰＴＦＥなど）が挙げられる。特に、フッ素樹脂を使用した場合、腐食性を有するシール流体を密封する場合、上記として漏洩するシール流体が凝集して再び液体になることがある。このようなケースであっても、縦軸用リップシールＡにおいて凝集したシール流体が回収リング２２のテーパ上面２２ａに落下すると、フッ素樹脂の有する低摩擦性または撥水性により、回収リング２２の回転とともに直ちに回収リング２２の外周まで移動させることができ、漏洩したシール流体に対して強力な排出効果を発揮することができる。さらに、回収リング２２を軽量化できるため、動力損失も低減できる。
【００３３】
さて、図１に示すように、回収空間部２４の下側には、上下一対の環状セグメント体２５，２６、及び巻回スプリング２７，２７等を備えて成る第１セグメントシールＣが配置され、その下側には、上下一対の環状セグメント体２８，２９、及び巻回スプリング３０，３０等を備えて成る第２セグメントシールＤが配置される。第９ケース２３と第３ケース３１とで形成される第１環状空間部３２に第１セグメントシールＣが収容され、第３ケース３１と第４ケース３３とで形成される第２環状空間部３４に第２セグメントシールＤが収容される。第３ケース３１に上下貫通形成される通孔３１ａには、上下の受板３５，３６を介して第１環状空間の第１環状セグメント対２５，２６と第２環状空間の第２環状セグメント対２８，２９とを上下に互いに離反する方向に押圧付勢するコイルバネ３７が嵌装されている。
【００３４】
リップシールＡは、図１，図２に示すように、円環状凹部に形成されたシール用空間部８に、フッ素樹脂（ＰＴＦＥなど）製のリング体９、リング体９に外装されるフッ素樹脂（ＰＴＦＥなど）製の締付リング１０、シール用の小コイルスプリング（例：ステンレス鋼材製）で成る第１弾性機構１１、締付用の大コイルスプリング（例：ステンレス鋼材製）１２等を配置して構成されている。シール用空間部８は、ハウジング２を構成する一要素である第７ケース６及び第８ケース７、並びにスリーブ３の外周面３ａとで囲まれて形成されている。リング体９は、その上部と第７ケース６とに跨って回転軸１の中心と平行に設けられる上下向きで単一又は複数のピン１３の存在により、軸心Ｐ周りに回動不能にハウジング２に支持されている。
【００３５】
つまり、スリーブ３に外嵌される状態でハウジング２に支持されるシール用のリング体９を設け、リング体９にその下面から上方に凹入する状態の周溝状の第１凹部１４を形成し、リング体９における周溝状の第１凹部１４の径内側となる内側壁が、スリーブ（回転軸の一例）３の外周面３ａに沿って下方に延設される第１円筒状シールリップ（内側壁の一例）１５に構成されている。そして、周溝状の第１凹部１４に、第１円筒状シールリップ１５をスリーブ３の外周面３に押し付けて軸シール部Ｓ１を形成するための第１弾性機構１１として小コイルスプリングが装備されている。要するに、第１弾性機構１１は、第１円筒状シールリップ１５に巻付けられる小コイルスプリングを周溝状の第１凹部１４に設けて構成されている。
【００３６】
第１円筒状シールリップ１５は、その上部であってスリーブ３の外周面３ａから若干径方向に離間し、かつ、径方向厚みが若干薄くされて本体リング部９Ａに接続される環状付根部１５Ｂと、外周面３ａに対して反り返るように湾曲した断面形状を有し、かつ、小コイルスプリング１１が外装される状態で外周面３ａに接触する湾曲内周面１５ａを有する先端リップ部１５Ａとを備えている。先端リップ部１５Ａの外周面１５ｂも、そこに巻回される小コイルスプリング１１が外れ出ないように反り返る形状の湾曲面に形成されている。先端リップ部１５Ａが第１弾性機構１１の弾性力で（又は、自身の持つ弾性力も加えられて）縮径付勢されており、それによって湾曲内周面１５ａがスリーブの外周面３ａに押付けられて軸シール部Ｓ１が形成されている。
【００３７】
そして、リング体９は、上下一対の静止リップシールＲ２，Ｒ３を形成する構成要素としても機能している。上静止リップシールＲ２は、リング体９の第２円盤状シールリップ（上周壁の一例）１７と、これを上方付勢して第７ケース６に押付ける第２弾性機構１９とで構成されるとともに、下静止リップシールＲ３は、リング体９の第３円盤状シールリップ（下周壁の一例）１８と、これを下方付勢して第８ケース７に押付ける第３弾性機構２１とで構成されている。締付リング１０は、リング体９の第２環状外周溝１６に嵌り込み外装されており、その締付リング１０が巻回装備される大コイルスプリング１２が第２及び第３弾性機構１９，２１に相当する。つまり、大コイルスプリング１２で成る第２弾性機構１９と第３弾性機構２１とが兼用構成されている。次に、各部について詳述する。
【００３８】
リング体９には、その外周面から径内側に（水平方向に）凹入する状態の第２環状外周溝１６が形成されており、その第２環状外周溝１６の上側の部分が径内側で本体リング部９Ａに一体化される第２円盤状シールリップ１７に形成され、第２環状外周溝１６の下側の部分が径内側で本体リング部９Ａに一体化される第３円盤状シールリップ１８にそれぞれ形成されている。第２円盤状シールリップ１７の下面外径側には、締付リング１０の上傾斜周面１０ａに接触するテーパ周面１７ａが、そして上面外径側には、第７ケース６の臨接下面６ａに接触する水平な第２リップ周面１７ｂがそれぞれ形成されている。第３円盤状シールリップ１８の上面外径側には、締付リング１０の下傾斜周面１０ｂに接触するテーパ周面１８ａが、そして下面外径側には、第８ケース７の臨接上面７ａに接触する水平な第３リップ周面１８ｂがそれぞれ形成されている。
【００３９】
締付リング１０には、その外周面から径内側に凹入する環状装着溝１０Ａが形成されており、断面形状が横向きのＹ字形状を呈している。環状装着溝１０Ａに巻回装備される大コイルスプリング１２は、締付リング１０を縮径付勢し、それによってテーパ面接触している第２円盤状シールリップ１７はケース６の臨接下面６ａに押圧付勢され、かつ、第３円盤状シールリップ１８は第８ケース７に押圧付勢される。それにより、リップ周面１７ｂが臨接下面６ａに押付けられて第２シール部Ｓ２が形成される上静止リップシールＲ２が構成されるとともに、下リップ周面１８ｂが臨接上面７ａに押付けられて第３シール部Ｓ３を形成する下静止リップシールＲ３が構成されている。なお、可撓性を有する合成樹脂製の締付リング１０は環状体でも良いが、例えば、僅かな隙間でもって周方向で１箇所寸断されて軸心Ｐ方向でＣ字形状を呈するＣ型リングにするとか、２箇所で分断された一対の略半割りリングとすれば、より容易に縮径変位できる点で好都合である。
【００４０】
つまり、リング体９にその外周面から径内側に凹入する状態の第２環状外周溝１６を設け、リング体９における第２環状外周溝１６の上側となる上周壁が、ハウジング２におけるリング体９の上側に対向配備される臨接下面６ａに沿って径外側に延設される環状の第２円盤状シールリップ１７に構成されている。そして、第２環状外周溝１６に、第２円盤状シールリップ１７を臨接下面６ａに押し付けて第２シール部Ｓ２を形成するための第２弾性機構１９が装備されている。
【００４１】
加えて、リング体９にその外周面から径内側に凹入する状態の第３環状外周溝２０を設け、前記リング体９における第３環状外周溝２０の下側となる下周壁が、ハウジング２におけるリング体９の下側に対向配備される臨接上面７ａに沿って径外側に延設される環状の第３円盤状シールリップ１８に構成されている。そして、第３環状外周溝２０に、第３円盤状シールリップ１８を臨接上面７ａに押し付けて第３シール部Ｓ３を形成するための第３弾性機構２１が装備されている。
【００４２】
本実施例による軸封装置Ｊにおいては、第３環状外周溝２０が第２環状外周溝１６で兼用されており、第２弾性機構である大コイルスプリング１９が第３弾性機構２１を兼ねる構成として、部品点数を削減とコンパクト化とを図りながら上下のリップシールＲ２，Ｒ３を設ける合理化設計が為されている。但し、図示は省略するが、第２弾性機構１９が装備される第２環状外周溝１６と、第３第弾性機構２１が装備される第３環状外周溝２０とを各別にリング体９に形成する構成としても良い。このように、リング体９とスリーブ３とに跨るリップシールＡ、リング体９と第７ケース６とに跨る上静止リップシールＲ２、及びリング体９と第８ケース７とに跨る下静止リップシールＲ３という三つのシール部Ａ，Ｒ２，Ｒ３により確実な軸封機能が発揮可能に構成されている。
【００４３】
円筒状シールリップ１５は、リング体９の下端部に下向き延出状で設けられているので、スリーブ３の外周面３ａと第７ケース６の内周面６ｂとの間から下方に移動してくるシール流体は、互いに密嵌合されるリング体９の内周面９ａと外周面３ａとの間の非常に狭い箇所がラビリンスシールとして作用し、そこを通過する流体のエネルギーを低下させるため、リップシールＡに到達し難くなってクリーンな状況を維持することができる。そして、第１弾性機構としての小コイルスプリング１１装備用の周溝状の第１凹部１４は下向き開放状の溝であるから、たとえ、シール流体が縦軸用リップシールＡに及ぶことがあったとしても、周溝状の第１凹部１４に入り込むことはなく、小コイルスプリング１１の環境もクリーンなものに維持される。
【００４４】
従って、シール流体が粉体、粘性流体、有機溶剤、スラリー、或いは毒性のあるような場合でも、それらシール対象流体はリップシールＡには到達し難くなり、リップシールＡの構成要素を早期に劣化させたり侵したりするおそれが軽減又は回避されるようになる。また、停止中にある軸封装置Ｊを経時後に再使用する際に、前のシール対象流体がリップシールに溜まって、かつ、硬化していることで悪影響を及ぼす、という従来の問題も解消され、正常なシール機能が発揮されるようになる。
【００４５】
その結果、更なる構造工夫により、シール流体が軸シール部Ｓ１に溜まる不都合が回避できるようにして、比較的構造が簡単でありながら高回転にも対応可能となる特徴が如何なく発揮できるように改善された縦軸用リップシールＡを提供することに成功している。加えて、上下の静止リップシールＲ２，Ｒ３も兼用構成を図りながら設けられているので、シール対象流体がリング体９の外周側を伝って軸シール部Ｓ１に及ぶことも回避されるという好都合なものとなっている。
【００４６】
ところで、第３ケース３１に形成されるパージガスの供給路４０から、軸封装置Ｊの内部に注入されるパージガスは、第１セグメントシールＣと第２セグメントシールＤの二方向に分かれる。一般にパージガスは、窒素ガスのように不活性かつ無害なガスが使用される。第２セグメントシールＤは、パージガスの漏洩を防ぐ作用を奏し、それにより第１セグメントシールＣに向かうパージガスの圧力低下を防止する。第１セグメントシールＣに隣接して設置される第９ケース２３は、スリーブ３の外周面３ａに接近する内周面を持つことによってラビリンス部（符記省略）を構成している。このラビリンス部はシール流体が回収空間部２４を越えて漏出した場合、軸封装置Ｊの外部に漏洩するのを防止するラビリンスシールとして機能することができる。
【００４７】
シール流体の漏出の無い通常の場合は、供給路４０から供給されるパージガスのうち、第１セグメントシールＣに流れるパージガスは、第１セグメントシールＣから第９ケース２３により構成される前記ラビリンス部を通過して回収空間部２４に侵入する。このパージガスは、回収空間部２４の上部に形成された排出流路４１に導かれる。回収リング２２のテーパ上面２２ａと第８ケース７のテーパ下面７ｃは、機内側からシール流体が漏洩した場合、回収空間部２４に侵入するシール流体をテーパ上面２２ａとテーパ状下面７ｃの外周方向に導く。ここで、下方から侵入し、排出流路４１に導かれるパージガスの流れとともに、漏洩したシール流体が排出流路４１に導かれ、図外の回収装置またはフレアに導かれる。
【００４８】
そのため、万一、シール流体が漏洩したとしても、軸封装置Ｊの外部への漏出を防ぐことができるので、機器が設置されている作業環境を汚染することがないという効果が発揮される。従って、本発明による軸封装置においては、医薬品の製造装置などクリーンな環境が重要視される用途に好適である。
【００４９】
〔第１別実施例〕
図３に示すように、実施例１によるリップシールＡにおける第１弾性機構としての小コイルスプリング１１を、板状バネ１１に置き換えた構成のリップシールＡでも良い。板状バネ１１としては、軸心Ｐ方向視でＣ字形状を為すＣ形リング状のものや、軸心Ｐに関するある程度の角度範囲で重なる部分もつ略ゼンマイ形のものも可能である。尚、図３や、以下に示す図４，５においては、実施例１によるものと同じ構造の箇所には同じ符号を付し、その説明が為されたものとする。また、図３〜図５に示すものではスリーブ３を省略してある。
【００５０】
〔第２別実施例〕
図４に示すように、実施例１によるリップシールＡにおける小コイルスプリング１１を、Ｏリング１１に置き換えた構成のリップシールＡでも良い。この場合、周溝状の第１凹部１４を奥拡がり形状とすれば、Ｏリング１１が周溝状の第１凹部１４に無理入れされた状態となり、抜け出し規制効果が得られる利点がある。
【００５１】
〔第３別実施例〕
実施例１によるリップシールＡの構造においてピン１３を省略し、リング体９がスリーブ３と、即ち回転軸１と連回りする構造としても良い。この場合は、締付リング１０とハウジング２とは相対回転するので、上下一対の静止リップシールＲ２，Ｒ３は回転リップシールとして機能する。
【符号の説明】
【００５２】
１ 回転軸
２ ハウジング
３ａ 外周面
４ ネジシール手段
６ａ 臨接下面
７ａ 臨接上面
９ リング体
１１ 第１弾性機構（コイルスプリング）
１４ 周溝状の第１凹部
１５ 内側壁（第１円筒状シールリップ）
１６ 第２環状外周溝
１７ 上周壁（第２円盤状シールリップ）
１８ 下周壁（第３円盤状シールリップ）
１９ 第２弾性機構
２０ 第３環状外周溝
２１ 第３弾性機構
Ａ リップシール
Ｒ２ リップシール
Ｒ３ リップシール
Ｓ１ 軸シール部
Ｓ２ 第２シール部
Ｓ３ 第３シール部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体処理用の回転機器から下方に延設される上下向きの回転軸に対してシールすべく、前記回転軸に外装配備される縦軸用軸封装置であって、
前記回転軸に外嵌される状態でハウジングに支持されるシール用のリング体を設け、前記リング体にその下面から上方に凹入する状態の周溝状の第１凹部を形成し、前記リング体における前記周溝状の第１凹部の径内側となる内側壁が、前記回転軸に沿って下方に延設される第１円筒状シールリップに構成されるとともに、
前記第１円筒状シールリップと、前記第１円筒状シールリップを前記回転軸の外周面に押し付けて軸シール部を形成するために前記周溝状の第１凹部に配備される第１弾性機構と、を有して成るリップシールが設けられている縦軸用軸封装置。
【請求項２】
前記第１弾性機構が、前記第１円筒状シールリップに巻き付けられるコイルスプリングを前記周溝状の第１凹部に設けることで構成されている請求項１に記載の縦軸用軸封装置。
【請求項３】
前記リング体にその外周面から径内側に凹入する状態の第２環状外周溝を設け、前記リング体における前記第２環状外周溝の上側となる上周壁が、前記ハウジングにおける前記リング体の上側に対向配備される臨接下面に沿って径外側に延設される環状の第２円盤状シールリップに構成されるとともに、
前記第２円盤状シールリップと、前記第２円盤状シールリップを前記臨接下面に押し付けて第２シール部を形成するために前記第２環状外周溝に配備される第２弾性機構と、を有して成るリップシールが設けられている請求項１又は２に記載の縦軸用軸封装置。
【請求項４】
前記リング体にその外周面から径内側に凹入する状態の第３環状外周溝を設け、前記リング体における前記第３環状外周溝の下側となる下周壁が、前記ハウジングにおける前記リング体の下側に対向配備される臨接上面に沿って径外側に延設される環状の第３円盤状シールリップに構成されるとともに、
前記第３円盤状シールリップと、前記第３円盤状シールリップを前記臨接上面に押し付けて第３シール部を形成するために前記第３環状外周溝に配備される第３弾性機構と、を有して成るリップシールが設けられている請求項３に記載の縦軸用軸封装置。
【請求項５】
前記第３環状外周溝が前記第２環状外周溝で兼用されており、前記第２弾性機構が前記第３弾性機構を兼ねる構成とされている請求項４に記載の縦軸用軸封装置。
【請求項６】
前記リング体に隣接するラビリンス部にネジシール手段が配置されている請求項１〜５の何れか一項に記載の縦軸用軸封装置。
【請求項１】
流体処理用の回転機器から下方に延設される上下向きの回転軸に対してシールすべく、前記回転軸に外装配備される縦軸用軸封装置であって、
前記回転軸に外嵌される状態でハウジングに支持されるシール用のリング体を設け、前記リング体にその下面から上方に凹入する状態の周溝状の第１凹部を形成し、前記リング体における前記周溝状の第１凹部の径内側となる内側壁が、前記回転軸に沿って下方に延設される第１円筒状シールリップに構成されるとともに、
前記第１円筒状シールリップと、前記第１円筒状シールリップを前記回転軸の外周面に押し付けて軸シール部を形成するために前記周溝状の第１凹部に配備される第１弾性機構と、を有して成るリップシールが設けられている縦軸用軸封装置。
【請求項２】
前記第１弾性機構が、前記第１円筒状シールリップに巻き付けられるコイルスプリングを前記周溝状の第１凹部に設けることで構成されている請求項１に記載の縦軸用軸封装置。
【請求項３】
前記リング体にその外周面から径内側に凹入する状態の第２環状外周溝を設け、前記リング体における前記第２環状外周溝の上側となる上周壁が、前記ハウジングにおける前記リング体の上側に対向配備される臨接下面に沿って径外側に延設される環状の第２円盤状シールリップに構成されるとともに、
前記第２円盤状シールリップと、前記第２円盤状シールリップを前記臨接下面に押し付けて第２シール部を形成するために前記第２環状外周溝に配備される第２弾性機構と、を有して成るリップシールが設けられている請求項１又は２に記載の縦軸用軸封装置。
【請求項４】
前記リング体にその外周面から径内側に凹入する状態の第３環状外周溝を設け、前記リング体における前記第３環状外周溝の下側となる下周壁が、前記ハウジングにおける前記リング体の下側に対向配備される臨接上面に沿って径外側に延設される環状の第３円盤状シールリップに構成されるとともに、
前記第３円盤状シールリップと、前記第３円盤状シールリップを前記臨接上面に押し付けて第３シール部を形成するために前記第３環状外周溝に配備される第３弾性機構と、を有して成るリップシールが設けられている請求項３に記載の縦軸用軸封装置。
【請求項５】
前記第３環状外周溝が前記第２環状外周溝で兼用されており、前記第２弾性機構が前記第３弾性機構を兼ねる構成とされている請求項４に記載の縦軸用軸封装置。
【請求項６】
前記リング体に隣接するラビリンス部にネジシール手段が配置されている請求項１〜５の何れか一項に記載の縦軸用軸封装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２５１６３０（Ｐ２０１２−２５１６３０Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２６０４６（Ｐ２０１１−１２６０４６）
【出願日】平成２３年６月６日（２０１１．６．６）
【出願人】（０００２２９７３７）日本ピラー工業株式会社 (337)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月６日（２０１１．６．６）
【出願人】（０００２２９７３７）日本ピラー工業株式会社 (337)
【Ｆターム（参考）】
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