特許 6790730 密封装置

(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】6790730

(24)【登録日】2020年11月9日

(45)【発行日】2020年11月25日

(54)【発明の名称】密封装置

(51)【国際特許分類】

   F16J 15/3224 20160101AFI20201116BHJP

   F16J 15/3204 20160101ALI20201116BHJP

【ＦＩ】

   F16J15/3224

   F16J15/3204 201

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2016-214255(P2016-214255)

(22)【出願日】2016年11月1日

(65)【公開番号】特開2018-71718(P2018-71718A)

(43)【公開日】2018年5月10日

【審査請求日】2019年10月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(74)【代理人】

【識別番号】110000280

【氏名又は名称】特許業務法人サンクレスト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】清水 陽平

【審査官】 的場 眞夢

(56)【参考文献】

【文献】 実開平０２−１０２０７５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開平０２−０６６７６６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００９−２１６１３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１４４９３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１７４２０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０６８６６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０４６９５３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｊ １５／００−１５／３２９６

１５／４６−１５／５３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

円筒内周面を有する外側部材と当該円筒内周面の径方向内側の軸との間に設けられる密封装置であって、
前記外側部材に取り付けられる環状の芯部材と、弾性を有し前記芯部材に固定されている環状のシール本体と、を備え、
前記シール本体は、前記芯部材に固定されている固定部と、前記軸に接触可能であるリップ先部と、前記固定部と前記リップ先部とを繋ぐリップ基部と、を有し、
前記リップ基部における一面側及び他面側のそれぞれに柔軟性を有する電極が設けられ、
前記一面側の前記電極及び前記他面側の前記電極からの電気信号の変化を検出する検出制御部を、更に備えている、密封装置。

【請求項2】

円筒内周面を有する外側部材と当該円筒内周面の径方向内側の軸との間に設けられる密封装置であって、
前記外側部材に取り付けられる環状の芯部材と、弾性を有し前記芯部材に固定されている環状のシール本体と、を備え、
前記シール本体は、前記芯部材に固定されている固定部と、前記軸に接触可能であるリップ先部と、前記固定部と前記リップ先部とを繋ぐリップ基部と、を有し、
前記リップ基部における一面側及び他面側のそれぞれに柔軟性を有する電極が設けられ、
前記電極は、絶縁材により周方向に沿って複数に区画されている、密封装置。

【請求項3】

円筒内周面を有する外側部材と当該円筒内周面の径方向内側の軸との間に設けられる密封装置であって、
前記外側部材に取り付けられる環状の芯部材と、弾性を有し前記芯部材に固定されている環状のシール本体と、を備え、
前記シール本体は、前記芯部材に固定されている固定部と、前記軸に接触可能であるリップ先部と、前記固定部と前記リップ先部とを繋ぐリップ基部と、を有し、
前記リップ基部における一面側及び他面側のそれぞれに柔軟性を有する電極が設けられ、
前記電極は、絶縁材により前記固定部から前記リップ先部に向かう方向に沿って複数に区画されている、密封装置。

【請求項4】

前記一面側の前記電極と前記他面側の前記電極との間に電圧を調整して印加する電源制御部を、更に備えている請求項１〜３のいずれか一項に記載の密封装置。

【請求項5】

前記一面側は前記リップ基部における内周面側であり、前記他面側はリップ基部における外周面側であり、
前記一面側の前記電極よりも前記他面側の前記電極は前記固定部側に寄って設けられている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の密封装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、密封装置に関する。

【背景技術】

【0002】

回転する軸を支持するために転がり軸受が広く用いられており、一般的に、転がり軸受は、軸とハウジングとの間に形成される環状空間に設けられている。この環状空間には更に密封装置が設けられており、密封装置は、転がり軸受側へ異物が侵入するのを防止したり、転がり軸受のグリース等の潤滑剤が流出するのを防止したりしている。

【0003】

図６に示すように、密封装置として、ハウジング９９に取り付けられる環状の芯部材９１と、この芯部材９１と一体となっている環状のゴム製シール本体９２とを備えたオイルシール９０が知られている（例えば、特許文献１参照）。オイルシール９０は、ハウジング９９に対する軸９８の偏心や傾きを考慮し、軸９８に対して所定の締め代Ｓを持たせて環状空間９７に取り付けられている。このようなオイルシール９０は、例えば風力発電機の主軸を支持する軸受ユニットに用いられることもある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００６−２１４５３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

風力発電機の主軸は例えば工作機械の主軸等と比べて大型であり、偏心量や傾き量も大きくなる。このような大型の軸９８を備えている機器にオイルシール９０を適用する場合、軸９８の偏心量や傾き量が想定されている値（許容値）を超えることがある。図６の一点鎖線で示すように、軸９８の偏心量や傾き量が大きくなりすぎると、密封性を確保することが困難になるという問題点がある。

【0006】

そこで、本発明は、密封装置の性能を向上させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、円筒内周面を有する外側部材と当該円筒内周面の径方向内側の軸との間に設けられる密封装置であって、前記外側部材に取り付けられる環状の芯部材と、弾性を有し前記芯部材に固定されている環状のシール本体と、を備え、前記シール本体は、前記芯部材に固定されている固定部と、前記軸に接触可能であるリップ先部と、前記固定部と前記リップ先部とを繋ぐリップ基部と、を有し、前記リップ基部における一面側及び他面側のそれぞれに柔軟性を有する電極が設けられ、前記一面側の前記電極及び前記他面側の前記電極からの電気信号の変化を検出する検出制御部を、更に備えている。

【0008】

この密封装置によれば、一面側の電極と、他面側の電極と、リップ基部の内の前記両電極間の一部とによって、誘電アクチュエータが構成される。このため、前記電極間に電圧を与えることでリップ基部を変形させ、例えば軸の偏心や傾きにリップ先部を追従させることが可能となり、また、シール本体が変形すると電極間の静電容量が変化することから、この変化に基づいて電極から出力される電気信号を取得することで、シール本体の変形態様を検知することが可能となる。つまり、密封装置は、このような機能を備えることで、密封性能を向上させることが可能となる。なお、電極は柔軟性を有することから、軸に対してシール本体が備えている元来の追従性は損なわれない。
さらに、前記密封装置は、前記一面側の前記電極及び前記他面側の前記電極からの電気信号の変化を検出する検出制御部を、更に備えているので、シール本体が変形すると前記電極間の静電容量が変化することから、この変化に基づく電気信号の変化を検出することでシール本体の変形態様を検知することが可能となる。例えば、軸に対するリップ先部の締め代の減少／増加を検知することが可能となる。

【0009】

また、本発明は、円筒内周面を有する外側部材と当該円筒内周面の径方向内側の軸との間に設けられる密封装置であって、前記外側部材に取り付けられる環状の芯部材と、弾性を有し前記芯部材に固定されている環状のシール本体と、を備え、前記シール本体は、前記芯部材に固定されている固定部と、前記軸に接触可能であるリップ先部と、前記固定部と前記リップ先部とを繋ぐリップ基部と、を有し、前記リップ基部における一面側及び他面側のそれぞれに柔軟性を有する電極が設けられ、前記電極は、絶縁材により周方向に沿って複数に区画されている。

【0010】

また、本発明は、円筒内周面を有する外側部材と当該円筒内周面の径方向内側の軸との間に設けられる密封装置であって、前記外側部材に取り付けられる環状の芯部材と、弾性を有し前記芯部材に固定されている環状のシール本体と、を備え、前記シール本体は、前記芯部材に固定されている固定部と、前記軸に接触可能であるリップ先部と、前記固定部と前記リップ先部とを繋ぐリップ基部と、を有し、前記リップ基部における一面側及び他面側のそれぞれに柔軟性を有する電極が設けられ、前記電極は、絶縁材により前記固定部から前記リップ先部に向かう方向に沿って複数に区画されている。

【0011】

上記構成によれば、前記電極が複数の領域に区画されていることで、区画された各電極部分を選択的に用いることができる。例えば、電気信号の検出対象とする電極部分を選択することで、より厳密にシール本体の変形態様を検知することが可能となり、また、印加する対象とする電極部分を選択することで、より厳密に（より部分的に）シール本体を変形させることが可能となる。

【0012】

また、前記密封装置は、前記一面側の前記電極と前記他面側の前記電極との間に電圧を調整して印加する電源制御部を、更に備えているのが好ましい。この密封装置によれば、前記電極間に電圧を印加することでこれら電極間においてリップ基部を変形させ、軸の偏心や傾きにリップ先部を追従させることが可能となる。
また、前記一面側は前記リップ基部における内周面側であるとともに、前記他面側はリップ基部における外周面側である場合、前記一面側の電極よりも前記他面側の前記電極は前記固定部側に寄って設けられているのが好ましい。この場合、一面側の電極と他面側の電極との間に電圧を印加して両者の間隔を小さくすることでリップ基部を湾曲させるように変形させることが可能となる。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、シール本体が有するリップ基部の両側に設けられている電極と、これら電極間の一部とによって誘電アクチュエータが構成され、これをセンサとして利用したりアクチュエータとして利用したりすることによって、密封装置の性能を向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の密封装置の実施の一形態を示す断面図である。

【図2】密封装置のブロック図である。

【図3】（Ａ）は第一電極の説明図であり、（Ｂ）は第二電極の説明図である。

【図4】軸及び密封装置を、密封装置の中心線に平行な方向から見た場合のイメージ図である。

【図5】密封装置の断面図である。

【図6】従来の密封装置の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

図１は、本発明の密封装置の実施の一形態を示す断面図である。本実施形態の密封装置１０は、風力発電機の主軸（以下、単に軸５という）を支持する転がり軸受（図示せず）と共に設けられている。具体的に説明すると、軸５を支持する軸受ボックスは、円筒内周面６ａを有するハウジング（外側部材）６を備えており、このハウジング６と、円筒内周面６ａの径方向内側の軸５との間に環状空間４が形成されている。この環状空間４の中央に前記転がり軸受が設けられており、その軸方向両側に図１に示す密封装置１０が設けられている。

【0016】

密封装置１０は、ハウジング６に取り付けられる環状の芯部材１１と、この芯部材１１に固定されている環状のシール本体２０とを備えている。芯部材１１は、ステンレス鋼等の金属製であり、断面Ｌ字形状を有している。芯部材１１は、シール本体２０の一部（後述する固定部２１の一部２４）を介してハウジング６に固定されている。シール本体２０は、誘電体により構成されており、例えばＮＢＲ、ＦＫＭ、ＡＣＭ等のゴム製（エラストマー）であり、弾性を有している。シール本体２０は、加硫接着によって芯部材１１と一体化されている。

【0017】

シール本体２０は、固定部２１、リップ基部２２及びリップ先部２３を有している。固定部２１は芯部材１１に固定されている部分であり、リップ先部２３は軸５に接触可能となる部分であり、リップ基部２２は固定部２１とリップ先部２３とを繋ぐ部分である。リップ基部２２の外周面２６及び内周面２７それぞれは、リップ先部２３側に向かうにしたがって縮径するテーパ形状を有している。固定部２１を基準として、リップ基部２２及びリップ先部２３は軸方向一方側（図１において左側）に延びて設けられている。図１に示すシール本体２０は、更に、固定部２１から軸方向他方側に延びて設けられている補助リップ２９を有している。図１に示す密封装置１０は、リップ先部２３の外周側に取り付けられている環状のスプリング１９を有しており、スプリング１９はリップ先部２３を軸５に締め付ける機能を有している。

【0018】

軸５は、ハウジング６の円筒内周面６ａと同心状となるようにして組み付けられており、これらの軸線を中心として環状である密封装置１０は環状空間４に取り付けられている。この状態で、リップ先部２３は所定の締め代Ｓを有して軸５に接触している。なお、軸５は偏心したり傾いたりする場合があり、これにより締め代Ｓは大きくなったり小さくなったりし、密封装置１０の密封性能は変化する。そこで、この密封性能の変化（低下）を補うために、本実施形態の密封装置１０は、軸５の偏心や傾きに応じて生じるシール本体２０の変形を検知したり、偏心したり傾いたりする軸５にシール本体２０（リップ先部２３）を積極的に追従させたりする機能を備えている。

【0019】

密封装置１０は、前記機能を具備するために、シール本体２０に第一電極３１及び第二電極３２が設けられている。また、図２に示すように、密封装置１０は、電極３１，３２と信号線Ｌを介して接続されている制御ユニット５０を備えている。図２は、密封装置１０のブロック図である。

【0020】

図１において、第一電極３１は、シート形状を有しており、リップ基部２２の外周面２６に沿って全周にわたって設けられている。第二電極３２は、シート形状を有しており、リップ基部２２の内周面２７に沿って全周にわたって設けられている。第一電極３１はハウジング６側に設けられている電極となり、第二電極３２が軸５側に設けられている電極となる。図１に示すように、第二電極３２は、第一電極３１よりも固定部２１側に寄ってリップ基部２２に設けられている。電極３１，３２は薄膜状に構成されており、本実施形態ではリップ基部２２に接着されている。電極３１，３２の厚さを、例えば０．１ミリメートルとすることができる。

【0021】

第一電極３１及び第二電極３２は、導電性材料を含むゴムにより構成されており、導電性を有し、かつ、柔軟性（弾性）を有している。このため、電極３１，３２は、伸縮可能であり、リップ基部２２に取り付けられた状態でリップ基部２２と共に（追従するようにして）弾性変形することができる。本実施形態の電極３１，３２は、シリコンゴムに導電性カーボンブラックを含ませたものにより構成されており、例えば、粒子径（平均粒子径）５５ナノメートルの導電性カーボンブラックを５〜１０ｐｈｒの割合でシリコンゴムに配合することで得られる。

【0022】

電極３１，３２の硬さ（デュロメータ タイプＡ）はＡ２０〜４０程度である。なお、シール本体２０の硬さ（デュロメータ タイプＡ）はＡ６０〜７０程度であり、電極３１，３２はシール本体２０よりも硬さが低い。
このように、本実施形態の密封装置１０では、シール本体２０が有するリップ基部２２の一面側（ハウジング６側）及び他面側（軸５側）のそれぞれに、柔軟性を有する電極３１，３２が設けられている。

【0023】

図３（Ａ）は、第一電極３１の説明図であり、図３（Ｂ）は、第二電極３２の説明図である。なお、第一電極３１及び第二電極３２それぞれはリップ基部２２に取り付けられた状態でテーパ形状を有しているが、図３では、説明を容易にするために、これら電極３１，３２を平面に展開し更に直線状として示している。この図に示すように、第一電極３１は、絶縁材３３により周方向に沿って複数に区画されている。また、本実施形態では、第一電極３１は、周方向に直交する方向（軸方向）についても絶縁材３３により複数に区画されている。絶縁材３３を格子状とし、絶縁材３３により囲まれて構成された各マトリクスが電極部分３１ａとなる。これら電極部分３１ａと絶縁材３３とにより、第一電極３１が構成されている。そして、隣り合う電極部分３１ａ，３１ａ同士は絶縁された状態にある。各マトリクスの一辺、つまり、電極部分３１ａの一辺の長さを５ミリメートル程度とすることができる。絶縁材３３は非導電性を有していればよく、本実施形態ではナイロン（樹脂）製の紐状部材（糸）からなる。

【0024】

第二電極３２も第一電極３１と同じ構成であり、周方向及びその直交方向に沿って絶縁材３３により複数に区画されている。複数の電極部分３２ａと絶縁材３３とにより、第二電極３２が構成されている。第二電極３２は第一電極３１と構成が同じであることから、第二電極３２についての詳しい説明については省略する。

【0025】

図２において、制御ユニット５０は、電源制御部５１及び検出制御部５２を機能部として有している。具体的に説明すると、制御ユニット５０は、図示しないが、演算処理装置（ＣＰＵ）及びメモリ等からなる記憶部を備えており、この記憶部に記憶されているコンピュータプログラムを前記演算処理装置が実行することにより、電源制御部５１及び検出制御部５２それぞれの機能が発揮される。制御ユニット５０は前記環状空間４（図１参照）の外に設けられている。

【0026】

電源制御部５１は、電源６０から第一電極３１及び第二電極３２に電力を供給する機能を有し、更に、これら電極３１，３２間に与える電圧の大きさを調整する。なお、電源６０については、制御ユニット５０が備えていてもよいし、制御ユニット５０とは別の装置であってもよい。与える電圧（電圧値）は、後述する検出用の電圧よりもはるかに大きな値であり、例えば数千ボルトとすることができる。

【0027】

第一電極３１は複数に区画されていることから（図３（Ａ）参照）、区画された複数の電極部分３１ａそれぞれと制御ユニット５０とが信号線Ｌを介して接続されており、電極部分３１ａ毎に異なる電圧を印加することが可能となっている。また、これと同様に、第二電極３２も複数に区画されていることから（図３（Ｂ）参照）、区画された複数の電極部分３２ａそれぞれと制御ユニット５０とが信号線Ｌを介して接続されており、電極部分３２ａ毎に異なる電圧を印加することが可能となっている。このように、電源制御部５１は、第一電極３１と第二電極３２との間に電圧（直流電圧）を調整して印加する機能を有している。

【0028】

ここで、図１において、締め代Ｓを有してリップ先部２３が接触している軸５が偏心したり軸５の傾きが変化したりすると、シール本体２０（特にリップ基部２２）が弾性変形する。リップ基部２２の両面には前記のとおり電極３１，３２が設けられていることから、リップ基部２２が変形すると電極３１，３２間の距離が変わってこれら電極３１，３２間の静電容量が変化する。

【0029】

そこで、図２に示すように、電極３１，３２それぞれには制御ユニット５０の検出制御部５２が接続されており、リップ基部２２を挟んで対向した配置にある電極３１，３２間の静電容量が変化すると、これらの間の電圧値（電位）が変化する。なお、これら電極３１，３２間には、検出用の微小な電圧を印加している。そこで、静電容量の変化に基づく電圧値の変化を検出制御部５２が検出する。電極３１，３２それぞれはアンプ５３を介して検出制御部５２と接続されており、電圧値が増幅されて、その変化を検出制御部５２は検出する。

【0030】

また、第一電極３１及び第二電極３２それぞれは複数に区画されていることから（図３（Ａ）（Ｂ）参照）、区画された複数の第一電極部分３１ａ及び複数の第二電極部分３２ａそれぞれと制御ユニット５０とが電気的に接続されており、所定の第一電極部分３１ａと所定の第二電極部分３２ａとの間の静電容量の変化に起因する電圧値の変化を検出制御部５２は検出することが可能となっている。このように、検出制御部５２は、第一電極３１及び第二電極３２それぞれからの電気信号として電圧値を取得すると共に、この電気信号（電圧値）の変化を検出する機能を有している。
なお、検出制御部５２による検出用の前記微小な電圧と、前記電源制御部５１による変形用の大きな電圧とは、異なるタイミングで印加させる。また、検出制御部５２が取得する電気信号は、電圧値でなく、電流値であってもよい。

【0031】

以上の構成を備えている密封装置１０が有する機能として、偏心したり傾いたりする軸５にシール本体２０（リップ先部２３）を積極的に追従させるための機能の具体例について説明する。
図４は、軸５及び密封装置１０を、密封装置１０の中心線に平行な方向から見た場合のイメージ図である。図４に示すように、密封装置１０が設けられている位置において、軸５が下方へ変位したとする。なお、図４では、変位前の軸５を二点鎖線で示している。軸５が下方へ変位すると、密封装置１０のシール本体２０の上側の部分Ｔでは軸５に対するリップ先部２３の締め代Ｓ（図５参照）が、図１の通常状態と比較して小さくなる。

【0032】

図３（Ａ）において、第一電極３１のうち前記の上側の部分Ｔに相当する領域は、矢印Ｑ１が指し示す領域であり、また、図３（Ｂ）において、第二電極３２のうち前記の上側の部分Ｔに相当する部分は、矢印Ｑ２が指し示す領域である。

【0033】

図４及び図５に示すように、軸５が下方へ変位すると、その変位前と比較して、シール本体２０の上側の部分Ｔが弾性復元力によって下へ変形する。本実施形態では、シール本体２０のうち、固定部２１は芯部材１１に固定されていることからほとんど変形しないが、リップ基部２２及びリップ先部２３が下方に変位する。この際、シール本体２０の上側の部分Ｔでは、第二電極３２は固定部２１寄りに設けられており変位が少ないのに対して、第一電極３１はリップ先部２３寄りに設けられていることから変位が大きくなり、第一電極３１と第二電極３２との間の距離が、軸５の変位前と比較して小さくなる。このため、シール本体２０の上側の部分Ｔにおける電極３１，３２間の静電容量が小さくなり、図３（Ａ）に示す第一電極３１の内の矢印Ｑ１で示す領域に存在する電極部分３１ａと、図３（Ｂ）に示す第二電極３２の内の矢印Ｑ２で示す領域に存在する電極部分３２ａとの間の電圧値の変化を、前記検出制御部５２は検出することができる。つまり、軸５に対するリップ先部２３の締め代Ｓの変化を検知することが可能となる。

【0034】

図４及び図５に示すように軸５が下方へ変位すると、シール本体２０の上側の部分Ｔにおいて、軸５に対する締め代Ｓが小さくなり密封性能が低下するおそれがある。そこで、次に、電源制御部５１は、この上側の部分Ｔにおいて、軸５に対する締め代Ｓを回復させるべく、所定の電極部分３１ａ，３２ａに対して電圧を印加することで、電極３１，３２を含むリップ基部２２を誘電アクチュエータとして機能させ、シール本体２０の上側の部分Ｔにおけるリップ基部２２を軸５側へ変形させる。このように誘電アクチュエータとして機能させることで変形させた後のシール本体２０を、図５において二点鎖線で示す。
例えば、電源制御部５１は、図３（Ａ）に示す第一電極３１の内の矢印Ｑ１で示す領域に存在する電極部分３１ａと、図３（Ｂ）に示す第二電極３２の内の矢印Ｑ２で示す領域に存在する電極部分３２ａとに、所定の電圧を印加する制御（つまり、所定の電位差とする制御）を行う。これにより、下方に変位した軸５に対するリップ先部２３の締め代Ｓを、変位前の状態に近づける（復帰させる）ことが可能となり、密封性能の低下が解消される。

【0035】

なお、このような誘電アクチュエータによるシール本体２０の変形により、上側の部分Ｔにおける前記電極３１，３２間の静電容量は、軸５の変位前の状態に近づく。以上の説明によれば、リップ基部２２の周方向の一部（例えば、前記上側の部分Ｔ）を挟む配置にある一対の電極３１，３２それぞれに含まれる電極部分３１ａ，３２ａ間の静電容量が、軸５の変位前後（又は傾き前後）において一定となるように、これら電極３１，３２に与える電圧を制御すればよく、これにより、軸５が変位しても（傾いても）締め代Ｓを一定に保つことができる。

【0036】

シール本体２０の変形に関して更に説明する。本実施形態では（図５参照）、第二電極３２は、リップ基部２２の内周面２７に設けられているが、その外周面２６に設けられている第一電極３１よりも、シール本体２０の固定部２１側に寄って設けられている。固定部２１は、芯部材１１に固定されていることから、この固定部２１側に寄って設けられている第二電極３２は、第一電極３１と比較して、シール本体２０の変形の影響を受け難い（つまり、変形し難い）。このため、前記のとおりシール本体２０の上側の部分Ｔに位置する第一電極３１の電極部分３１ａと第二電極３２の電極部分３２ａとに電圧を印加して、リップ基部２２におけるこれら電極部分３１ａ，３２ａの間隔が小さくなるようにリップ基部２２を圧縮すると、第二電極３２が取り付けられている内周面２７側が固定側となり、第一電極３１が取り付けられている外周面２６側が変位側となり、前記圧縮によってリップ先部２３が縮径する方向にリップ基部２２を湾曲変形させることができる。この湾曲変形によりリップ先部２３を軸５側に寄せることが可能となり、締め代Ｓを確保することができる。

【0037】

以上のように、本実施形態の密封装置１０によれば、第一電極３１と、第二電極３２と、リップ基部２２の内の両電極３１，３２間の一部とによって、誘電アクチュエータが構成される。

【0038】

そして、この誘電アクチュエータをセンサとして用いることができ、前記のとおり、軸５に対するリップ先部２３の締め代Ｓの減少（又は増加）を検知することが可能となる。つまり、シール本体２０が変形すると電極３１，３２間の静電容量が変化することから、この変化に基づく電気信号（電圧値）の変化を検出することで、シール本体２０の変形態様を検知することが可能となる。この検知のために、密封装置１０は、検出制御部５２を備えており、検出制御部５２は、第一電極３１及び第二電極３２からの電気信号の変化として電圧値の変化を検出する。

【0039】

また、前記のように構成された誘電アクチュエータを、シール本体２０を強制的に弾性変形させるアクチュエータとして用いることができる。すなわち、電極３１，３２間に電圧（電位差）を与えることで、リップ基部２２を変形させることができる。このために、密封装置１０は、電源制御部５１を備えており、電源制御部５１は、第一電極３１と第二電極３２との間に電圧を調整して印加する。電極３１，３２に所定の大きさの電圧を与えることで、リップ基部２２を変形させ、軸５の偏心や傾きにリップ先部２３を追従させることが可能となる。

【0040】

なお、リップ先部２３を軸５に追従させるために、電極３１，３２に印加する前記電圧を、誘電アクチュエータをセンサとして用いることで得られた電気信号（電圧値）の変化（つまり、シール本体２０の変形量）に基づいて決定してもよい。つまり、センサとして用いることで得られた電気信号（電圧値）の変化が大きい場合、これに応じて大きな電圧を電極３１，３２に印加してシール本体２０を大きく変形させ、軸５に対する締め代Ｓを所望の値とする。

【0041】

このように、前記各構成を備えている密封装置１０によれば、密封性能を向上させることが可能となる。また、軸５の傾きや偏心が大きくなっていない通常状態で回転している場合においても、電極３１，３２は柔軟性を有していることから、軸５に対してシール本体２０が備えている元来の追従性は損なわれない。

【0042】

そして、前記のとおり、第一電極３１及び第二電極３２それぞれは、絶縁材３３により周方向に沿って複数の領域に区画されている。この構成によれば、区画された電極部分３１ａ，３２ａを選択的に用いることができる。つまり、電圧の検出対象とする電極部分３１ａ，３２ａを選択することで、周方向のどの位置（例えば、前記上側の位置Ｔ）でシール本体２０が変形しているのか検知可能であり、より厳密にシール本体２０の変形態様を検知することができる。また、印加する対象とする電極部分３１ａ，３２ａを選択することで、周方向の任意の位置でシール本体２０を強制的に弾性変形させて、より厳密に（より部分的に）シール本体２０を変形させることが可能となり、軸５に対する所望の締め代Ｓを確保することができる。

【0043】

更に、本実施形態では、第一電極及び第二電極３２それぞれは、絶縁材３３により固定部２１からリップ先部２３に向かう方向（軸方向）に沿って複数の領域に区画されている。このように区画されていることで、電圧の検出対象とする電極部分３１ａ，３２ａを選択することで、より厳密にシール本体２０の変形態様を検知することが可能となり、また、印加する対象とする電極部分３１ａ，３２ａを選択することで、より厳密に（より部分的に）シール本体２０を変形させることが可能となる。

【0044】

なお、前記の説明では、シール本体２０の上側の部分Ｔにおけるリップ先部２３と軸５との間で生じる締め代Ｓの減少を防ぐために、この上側の部分Ｔにおけるリップ基部２２を軸５側に向かって強制的に変形させる場合について説明した。しかし、これとは反対の下側の部分Ｂ（図４参照）では、軸５の偏心によって、締め代Ｓが増加する。そこで、下側の部分Ｂにおいては、シール本体２０と電極３１，３２とを（前記説明の場合と同様に）誘電アクチュエータとして機能させ、所定の電極部分３１ａ，３２ａに電圧を付与し、この下側の部分Ｂにおけるリップ基部２２を軸５から離れる方向に強制的に変形（湾曲変形）させるようにしてもよい。これにより、締め代Ｓが過大とならず、発熱や異常摩耗を防ぐことができ、長寿命化に貢献する。

【0045】

以上のように密封性能を向上させるための手段として、シール本体２０に電極３１，３２を設ければよいことから、設計自由度が高い。つまり、軸５の大きさや、環状空間４の広さや、シール本体２０の形態の変更があっても、それに応じた大きさや配置に電極３１，３２を設けることで、密封性能を向上させることが可能となる。

【0046】

以上のとおり開示した実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。つまり、本発明の密封装置は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。
前記実施形態では、スプリング１９を有しているオイルシールの場合として説明したが、他の形態を有する密封装置であってもよい。また、本発明の密封装置は、風力発電機用として説明したが、その他の機器にも適用可能である。例えば、図示しないが、サーボモータの回転軸とハウジングとの間に設けられる密封装置に適用可能である。サーボモータは急加速する場合があり、この場合、スティックスリップ現象により、軸との間に隙間が生じやすいが、本発明の密封装置を適用することで、この隙間を解消して、密封性を高めることが可能となる。

【符号の説明】

【0047】

５：軸 ６：ハウジング（外側部材） ６ａ：円筒内周面
１０：密封装置 １１：芯部材 ２０：シール本体
２１：固定部 ２２：リップ基部 ２３：リップ先部
３１：第一電極 ３２：第二電極 ３３：絶縁材
５１：電源制御部 ５２：検出制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】