特許 6572518 回転機器の回転軸貫通部の水密構造

(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】6572518

(24)【登録日】2019年8月23日

(45)【発行日】2019年9月11日

(54)【発明の名称】回転機器の回転軸貫通部の水密構造

(51)【国際特許分類】

   F16J 15/46 20060101AFI20190902BHJP

   H02K 5/10 20060101ALI20190902BHJP

【ＦＩ】

   F16J15/46

   H02K5/10 A

【請求項の数】2

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2014-42288(P2014-42288)

(22)【出願日】2014年3月5日

(65)【公開番号】特開2015-169217(P2015-169217A)

(43)【公開日】2015年9月28日

【審査請求日】2017年1月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006105

【氏名又は名称】株式会社明電舎

(74)【代理人】

【識別番号】100086232

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 博通

(74)【代理人】

【識別番号】100104938

【弁理士】

【氏名又は名称】鵜澤 英久

(74)【代理人】

【識別番号】100096459

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 剛

(72)【発明者】

【氏名】須川 剛

【審査官】 竹村 秀康

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６０−１０１３６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１５８７４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１３０６０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５７−０００１６７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００６−１７４５８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭４７−０２２３４１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００３−１２０５７１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｊ １５／１６ −１５／３２

Ｆ１６Ｊ １５／３２４−１５／３２９６

Ｆ１６Ｊ １５／４６ −１５／５３

Ｈ０２Ｋ ５／００ − ５／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

水に浸からないで使用される回転機器の機器ハウジングに設けた回転軸貫通部から突出した回転軸の一端部付近の当該回転軸の軸受けの外側にて当該機器ハウジングに着脱自在に配置された状態で当該回転軸貫通部の内周面と当該回転軸の外周面の間をシールするシール構造を有し、
前記シール構造は、前記回転機器が水没時や冠水の恐れのある緊急時においてのみ前記回転軸の外周面に接触して回転軸と機器ハウジングの間をシールする防水シールを有し、
前記防水シールは、
前記緊急時にエアーの注入により膨張して内周面が前記回転軸の外周面に接触するエアーチューブと、
このエアーチューブを収納するリング状のエアーチューブホルダと
を備え、
前記エアーチューブホルダは、前記機器ハウジングの側面に着脱自在に取り付けられること
を特徴とする回転機器の回転軸貫通部の水密構造。

【請求項2】

前記防水シールは、前記エアーチューブにエアーを供給するエアーボンベを備えたことを特徴とする請求項１に記載の回転機器の回転軸貫通部の水密構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータ等の回転機器の回転軸貫通部の水密構造（軸シール構造）に関するものである。

【背景技術】

【0002】

図４，図５に示すように、モータ等の回転機器においては、機器ハウジング（筐体）１０１に設けた回転軸貫通部１０２から回転軸１０３の一端部を突出させている。

【0003】

回転軸貫通部１０２から回転軸１０３の一端部を突出させると、回転軸貫通部１０２の内周面と回転軸１０３の外周面の間には不可避的に隙間が発生し、該隙間から機外の雨水等が機器ハウジング１０１内に浸入する。

【0004】

回転機器の種類によっては、前記隙間から雨水等が機器ハウジング１０１内に浸入するのを許容する形式の回転機器も存在するが、一般的には、回転軸貫通部１０２の内周面と回転軸１０３の外周面の間に、防水シール１０４を設け、雨水等の浸入を阻止している。

【0005】

防水シール１０４としては、図４に示すように、円筒状の基部１０４ａと、該基部１０４ａの内周に形成されたフランジ状のリップ部（舌片部）１０４ｂと、によりリング状に形成されたもの（以下、リップ状シールと称する）が知られている。

【0006】

前記リップ状シール１０４は、ゴム等の柔軟性を有する素材で形成されている。そして、基部１０４ａが機器ハウジング１０１に取り付けられ、リップ部１０４ｂの先端部が回転軸１０３の外周面に接触している。（例えば、特許文献１，２，３参照）。

【0007】

前記リップ部１０４ｂは、撓み易く、外部からの圧力により容易に変形してシール効果を喪失する恐れがある。このため、例えば、水没や浸水する恐れのある場所等に使用する回転機器に、前記リップ状シール１０４を使用する場合には、機器ハウジング１０１内部への雨水等が浸入する恐れがある。

【0008】

そこで、雨水等の浸入の恐れを無くすために、前記リップ状シール１０４に代えて、或いはリップ状シール１０４の外側に更に、図５に示すように、断面が四角形のグランドパッキン１０５を配置した回転機器が開発されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２００６−１７４５８１号公報（段落０００３、図３参照）

【特許文献2】特開２００６−１８７０７６号公報（段落０００４、図３参照）

【特許文献3】特開２００３−１２０５７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

ところで、図５に示した従来の回転機器は、断面が四角形のグランドパッキン１０５を使用するので、外部からの圧力によっても容易に変形することが抑制され、シール効果を維持するという利点がある反面、以下に述べるような課題があった。
（１）グランドパッキン１０５は、内周面の全域が回転軸１０３の外周面に接触し、両者間の摩擦が大となり、そのぶんモータのエネルギーロスは大となる。
（２）回転軸１０３を高速で回転させると、回転軸１０３とグランドパッキン１０５の間で大きな摩擦熱が発生する。このため、グランドパッキン１０５は、高速の回転機器には不向きであり、専ら低速機に使用される。
（３）グランドパッキン１０５への定期的な潤滑剤の塗布や、グランドパッキン１０５の交換が必要である。

【0011】

本発明は、前記従来の課題を解決した回転機器の水密構造を提供することを目的に成されたものである。

【課題を解決するための手段】

【0012】

請求項１の発明は、回転機器の回転軸貫通部の水密構造であって、水に浸からないで使用される回転機器の機器ハウジングに設けた回転軸貫通部から突出した回転軸の一端部付近の当該回転軸の軸受けの外側にて当該機器ハウジングに着脱自在に配置された状態で当該回転軸貫通部の内周面と当該回転軸の外周面の間をシールするシール構造を有し、前記シール構造は、前記回転機器が水没時や冠水の恐れのある緊急時においてのみ前記回転軸の外周面に接触して回転軸と機器ハウジングの間をシールする防水シールを有し、前記防水シールは、前記緊急時にエアーの注入により膨張して内周面が前記回転軸の外周面に接触するエアーチューブと、このエアーチューブを収納するリング状のエアーチューブホルダとを備え、前記エアーチューブホルダは、前記機器ハウジングの側面に着脱自在に取り付けられることを特徴とする。

【0015】

請求項２の発明は、請求項１の水密構造において、前記防水シールは、前記エアーチューブにエアーを供給するエアーボンベを備えたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0016】

（１）請求項１の回転機器の回転軸貫通部の水密構造は、水に浸からない使用される回転機器が水没時や冠水の恐れのある緊急時において、防水シールが回転軸の外周面に接触して、回転軸貫通部の内周面との間をシールし、水没時や冠水の恐れのない非緊急時においては、防水シールを回転軸に対して非接触状態にして、防水シールの磨耗や、エネルギーロスを抑制する。
また、前記水密構造は、前記緊急時に、防水シールのエアーチューブにエアーを注入してエアーチューブの内周面を回転軸の外周面に圧着させて防水効果を確実なものにする。
さらに、前記水密構造は、エアーチューブをエアーチューブホルダ内に収容して保護する。そして、エアーを注入すると膨張して、エアーチューブの内周面がエアーチューブホルダから突出して回転軸の外周面に接触して回転軸貫通部の内周面と回転軸の外周面の間をシールする。
（２）請求項２の水密構造は、請求項１の水密構造において、前記防水シールはエアーボンベを備えているので、サプライバルブとリリーフバルブの開閉により簡単、容易にエアーチューブへのエアーの供給と、エアーチューブからのエアーの排出を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明のモータの使用例を示す説明図。

【図2】モータの回転軸貫通部の断面図（第２防水シール不使用状態）。

【図3】モータの回転軸貫通部の断面図（第２防水シール使用状態）。

【図4】従来例の断面図。

【図5】他の従来例の断面図。

【発明を実施するための形態】

【0018】

図１は、本発明の水密構造を施したモータを使用した下水道のポンプ施設１の概略を示す説明図である。ポンプ施設１は、流水渠２から流入してきた下水を沈砂池３に導入し、小石や砂等を除去した後に、ポンプ井４、流出渠５を介して分水槽６に供給する。７は流水渠２と沈砂池３の間に配置されたゲート、８は沈砂池３とポンプ井４の間に配置されたスクリーン、９はポンプ井４に配置されたポンプ、１０はポンプ９と流出渠５の間に配置されたバルブ、１１はポンプ９を駆動するモータ、１Ａはポンプ施設１の建屋である。

【0019】

前記建屋１Ａの地下部分に前記流水渠２、沈砂池３、ポンプ井４が配置され、地下２階Ｂ２Ｆにはポンプ９が配置され、地下１階Ｂ１Ｆにはモータ１１が配置されている。

【0020】

モータ１１をポンプ９よりも上方の地下１階Ｂ１Ｆに配置したのは洪水等が発生した場合でもモータ１１の冠水を避けるためであるが、モータ１１のエネルギー効率を考慮するとモータ１１はできるだけポンプ９に近づけて配置するのが望ましい。しかし、モータ１１をポンプ８に近づけると、洪水等の際にモータ１１が冠水して、回転軸貫通部等からモータ１１内部に水が浸入する恐れがあり、あまり近づけることができない。

【0021】

そこで、従来は、水の浸入対策として図５に示したように、断面が四角形のグランドパッキン１０５を使用することにより水密効果（シール効果）を向上させての浸入を防止していたが、これには前述したように、回転軸とグランドパッキンの間で大きな摩擦が発生し、高速の回転機器には不向きであり、低速機にしか適用できないという問題点があった。

【0022】

本願発明の回転機器の回転軸貫通部の水密構造は、図２，図３に示すように、水没や冠水等の恐れのある緊急時においてモータ１１の回転軸１４の外周面に接触して機器ハウジング（筐体）１２の回転軸貫通部１３の内周面と、回転軸１４の外周面の間をシールする緊急時用の防水シール１５を備えている。

【0023】

緊急時用の防水シール１５は、エアーの注入により膨張するエアーチューブ１５ａと、該エアーチューブ１５ａを保持するエアーチューブホルダ１５ｂと、を備えている。防水シール１５は、ユニット化されていて、機器ハウジング１２の外側面に着脱可能に取り付けられる。

【0024】

エアーチューブ１５ａは、ゴムや合成樹脂等の弾性材により中空のリング状に形成されていて、エアーを注入する前は、図２に示すように、内周面は、回転軸の外周面と非接触状態に保たれ、エアーを注入すると、図３に示すように、膨張して内周面が回転軸１４の外周面と接触して、回転軸貫通部１３の内周面と回転軸１４の外周面の間をシールする。

【0025】

前記エアーチューブホルダ１５ｂは、金属等の硬質材によりリング状に形成されていて、機器ハウジング１２の側面にネジ１６により着脱自在に取り付けられている。

【0026】

エアーチューブホルダ１５ｂは、機器ハウジング１２の外側面との間でリング状の凹部１７を形成し、該凹部１７内にエアーチューブ１５ａを収納保持している。

【0027】

防水シール１５は、エアーチューブ１５ａにエアー（圧縮空気）を供給するエアーボンベ（圧縮空気ボンベ）１８を備えている。エアーボンベ１８のエアーは、サプライバルブ１９を介してエアーチューブ１５ａに供給される。また、エアーチューブ１５ａ内のエアーは、リリーフバルブ２０を介して外部に排出される。

【0028】

２１は回転軸受け、２２は緊急時用の防水シール１５の内側に配置された非緊急時用の防水シールである。非緊急時用の防水シール２２は、円筒状の基部２２ａと、該基部２２ａの内周に形成されたリップ部（舌片部）２２ｂと、からなり、ゴム等の柔軟性を有する素材でリング状に形成されている。そして、基部２２ａが機器ハウジング１２に取り付けられ、リップ部２２ｂの先端部が回転軸１４の外周面に接触している。非緊急時用の防水シール２２は、非緊急時においても常時、回転軸１４の周面に接触している。なお、図１において、２３は建屋１Ａを保護するため地上ＧＬに設けられた防護壁である。建屋１Ａ内には、サプライバルブ１９やリリーフバルブ２０等の制御を行なう制御盤（図示省略）が設けられている。

【0029】

次に、実施例のモータの回転軸貫通部の水密構造の作用について説明する。
モータが冠水等の恐れのない場合には、緊急時用の防水シール１５のエアーチューブ１５ａからエアーを抜いて、エアーチューブ１５ａの内周面を回転軸１４の外周面と非接触状態にして、非緊急時用の防水シール２２のみで回転軸貫通部１３をシールする。

【0030】

水没や冠水等の恐れが生じた場合には、エアーボンベ１８のエアーを、サプライバルブ１９を介してエアーチューブ１５ａに供給し、エアーチューブ１５ａを膨張させ、その空気圧でエアーチューブ１５ａの内周面を、回転軸１４の外周面に圧着させる。

【0031】

冠水等の恐れが無くなった場合には、エアーチューブ１５ａのエアーを、リリーフバルブ２０を介して外部に排出して、エアーチューブ１５ａを収縮させて、エアーチューブ１５ａの内周面と、回転軸１４の外周面を非接触状態して、再び非緊急時用の防水シール２２のみで回転軸貫通部１３をシールする。なお、前記実施形態においては、非緊急時用の防水シール２２を設けた場合を示したが、非緊急時用の防水シール２２は、必ずしも設ける必要はない。

【0032】

実施例のモータの回転軸貫通部の水密構造は上述のような構成であって次に述べるような効果がある。
（１）柔軟性を有するエアーチューブ１５ａにエアーを注入して、空気圧により、エアーチューブ１５ａの内周面を、回転軸１４の外周面に押し付ける構成にしたので、エアーチューブ１５ａの内周面は、回転軸１４の外周面に沿って変形、密着して、シール効果を確実なものにする。
（２）緊急時用の防水シール１５のエアーチューブ１５ａは、水没や冠水等の恐れの無い緊急時以外は、回転軸１４の外周面に対して非接触状態に保つことができるので、エアーチューブ１５ａの内周面と回転軸１４の外周面の摩擦による発熱やエネルギーロスを抑制することができ、高速の回転機器にも適用が可能になる。
（３）緊急時用の防水シール１５をユニット化したので、既存機にも適用が容易である。
（４）外部電源を必要としないため、災害時等の電源供給が断たれた場合でも作動させることができる。また、リリーフバルブ２０を開放することにより即座にエアーチューブ１５ａを回転軸１４の外周面に対して非接触状態にして、モータ１１の運転を再開することができる。
（５）緊急時用の防水シール１５のエアーチューブ１５ａは、従来のグランドパッキン１０５のように常時、回転軸１４の外周面に接触していないので給油等を頻繁に行なう必要がなくメンテナンスが容易になる。

【0033】

なお、実施例では、回転電機としてモータの場合を示したが、モータに限定されるものではなく、ジェネレータや本発明の適用される回転電機は、ジェネレータやその他の回転電機にも適用される。

【符号の説明】

【0034】

１１…モータ
１２…機器ハウジング
１３…回転軸貫通部
１４…回転軸
１５…緊急時用の防水シール
１５ａ…リング状のエアーチューブ
１５ｂ…チューブホルダ
１６…ネジ
１７…凹部
１８…圧縮ガスボンベ
１９…サプライバルブ
２０…リリーフバルブ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】