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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024013858
(43)【公開日】2024-02-01
(54)【発明の名称】水中機器回転軸部の防水構造
(51)【国際特許分類】
F16J 15/16 20060101AFI20240125BHJP
F16J 15/34 20060101ALI20240125BHJP
F16J 15/3244 20160101ALI20240125BHJP
【ＦＩ】
F16J15/16 E
F16J15/34 J
F16J15/3244
【審査請求】未請求
【請求項の数】2
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022116256
(22)【出願日】2022-07-21
(71)【出願人】
【識別番号】000203634
【氏名又は名称】多摩川精機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100110423
【弁理士】
【氏名又は名称】曾我 道治
(74)【代理人】
【識別番号】100111648
【弁理士】
【氏名又は名称】梶並 順
(74)【代理人】
【識別番号】100221729
【弁理士】
【氏名又は名称】中尾 圭介
(74)【代理人】
【識別番号】100188514
【弁理士】
【氏名又は名称】松岡 隆裕
(72)【発明者】
【氏名】福沢 功雄
【テーマコード（参考）】
3J041
3J043
【Ｆターム（参考）】
3J041AA04
3J041DA05
3J041DA12
3J043AA16
3J043BA05
3J043CA02
3J043DA03
3J043HA01
3J043HA02
(57)【要約】
【課題】水中機器回転軸部の防水構造を小型化する手段を提供する。
【解決手段】水中機器回転軸部の防水構造は、筐体１内に設けられた油室である第１部屋Ｒ１と、第１部屋Ｒ１に第２仕切り部２４を介して設けられた第２部屋Ｒ２と、第１部屋Ｒ１の前部２５に設けられたオイルシール１０及び第１メカニカルシール２と、第１部屋Ｒ１内に設けられた油と、第１部屋Ｒ１に接続された等圧機構２０と、を備え、第１メカニカルシール２の外側に、海水５側を密閉流体側としてオイルシール１０を位置させ、オイルシール１０には接触圧によるポンピング作用があり、密閉流体側へ液を戻そうとする作用がある構造である。
【選択図】図１
【解決手段】水中機器回転軸部の防水構造は、筐体１内に設けられた油室である第１部屋Ｒ１と、第１部屋Ｒ１に第２仕切り部２４を介して設けられた第２部屋Ｒ２と、第１部屋Ｒ１の前部２５に設けられたオイルシール１０及び第１メカニカルシール２と、第１部屋Ｒ１内に設けられた油と、第１部屋Ｒ１に接続された等圧機構２０と、を備え、第１メカニカルシール２の外側に、海水５側を密閉流体側としてオイルシール１０を位置させ、オイルシール１０には接触圧によるポンピング作用があり、密閉流体側へ液を戻そうとする作用がある構造である。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
筐体(1)内に設けられた油室である第１部屋(R1)と、前記第１部屋(R1)に第２仕切り部(24)を介して設けられた第２部屋(R2)と、前記第１部屋(R1)の前部(25)に設けられたオイルシール(10)及び第１メカニカルシール(2)と、前記第１部屋(R1)内に設けられた油と、前記第１部屋(R1)に接続された等圧機構(20)と、を備え、
前記第１メカニカルシール(2)の外側に、海水(5)側を密閉流体側として前記オイルシール(10)を位置させ、前記オイルシール(10)には接触圧によるポンピング作用があり、前記密閉流体側へ液を戻そうとする作用があることを特徴とする水中機器回転軸部の防水構造。
前記第１メカニカルシール(2)の外側に、海水(5)側を密閉流体側として前記オイルシール(10)を位置させ、前記オイルシール(10)には接触圧によるポンピング作用があり、前記密閉流体側へ液を戻そうとする作用があることを特徴とする水中機器回転軸部の防水構造。
【請求項2】
前記第１部屋(R1)の第２圧力(Ｐ２)が外気の外圧の第１圧力(Ｐ１)と等圧でも前記海水(5)が内部に浸入することを防止することを特徴とする請求項１記載の水中機器回転軸部の防水構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、水中機器回転軸部の防水構造に関し、特に、メカニカルシールを使用する比較的高圧かつ高速回転する軸に適用可能な等圧機構を有する防水構造を得るための新規な改良に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、用いられていたこの種の水中機器回転軸部の防水構造としては、例えば、特許文献１他等に示された構造を本発明の従来例図３及び図４に示す構造として、その概要を挙げることができる。
まず、図３で示される第１従来例において、符号１で示されるものは筐体であり、この筐体１にはメカニカルシール２が設けられている。
前記メカニカルシール２には、回転軸３が設けられ、スクリュ４が回転する構造である。
次に、図４で示される第２従来例においては、回転軸３が筐体１の一対の第１、第２メカニカルシール２、２ａでシールされ、一対のメカニカルシール２、２ａ間に第１部屋Ｒ１が形成され、前記第２メカニカルシール２ａの後段から筐体１の後部１Ａまでに第２部屋Ｒ２が形成されており、前記回転軸３の後端３ｂにはスクリュ４が設けられている。
まず、図３で示される第１従来例において、符号１で示されるものは筐体であり、この筐体１にはメカニカルシール２が設けられている。
前記メカニカルシール２には、回転軸３が設けられ、スクリュ４が回転する構造である。
次に、図４で示される第２従来例においては、回転軸３が筐体１の一対の第１、第２メカニカルシール２、２ａでシールされ、一対のメカニカルシール２、２ａ間に第１部屋Ｒ１が形成され、前記第２メカニカルシール２ａの後段から筐体１の後部１Ａまでに第２部屋Ｒ２が形成されており、前記回転軸３の後端３ｂにはスクリュ４が設けられている。
【0003】
また、図４で示される第２従来例においては、前記筐体１外の海水５の第１圧力Ｐ１は、前記筐体１内の第２部屋Ｒ２の第３圧力Ｐ３に対して、Ｐ１≫Ｐ３の状態にあると共に、前記海水５中の第１圧力Ｐ１と前記第１部屋Ｒ１の第２圧力Ｐ２と第２部屋Ｒ２の第３圧力Ｐ３の圧力関係は、Ｐ１＜Ｐ２≫Ｐ３の状態にある。
【0004】
また、前記第１部屋Ｒ１には、水圧＋αでオイルを供給するための加圧機構２０が設けられ、水圧＋αでオイルを第１部屋Ｒ１に供給するように構成されている。
図４の第２従来例の構造においては、防水機構自体が、一対のメカニカルシール２、第１部屋Ｒ１、第２部屋Ｒ２及び加圧機構２０で形成されているため、第１圧力Ｐ１、第２圧力Ｐ２及び第３圧力Ｐ３の関係は、前述のように、Ｐ１＜Ｐ２≫Ｐ３となっているため、通常では、外部からの水が前記第２部屋Ｒ２に浸入することはないと考えられる。
図４の第２従来例の構造においては、防水機構自体が、一対のメカニカルシール２、第１部屋Ｒ１、第２部屋Ｒ２及び加圧機構２０で形成されているため、第１圧力Ｐ１、第２圧力Ｐ２及び第３圧力Ｐ３の関係は、前述のように、Ｐ１＜Ｐ２≫Ｐ３となっているため、通常では、外部からの水が前記第２部屋Ｒ２に浸入することはないと考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１３－１６６４０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
従来の水中機器回転軸部の防水構造は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、第１従来例である図３の構造の場合、１個のメカニカルシールのみで、外部（海）からカバー部材内に水が浸入しないように形成しており、本来であれば、メカニカルシールは高圧及び高回転用として最適であるが、その構造上、一定量の浸水を避けることは不可能であった。
また、図４の第２従来例においては、一対の第１、第２メカニカルシールを設け、各部屋間の圧力が異なり、Ｐ１＜Ｐ２≫Ｐ３の関係である間は防水効果が得られているが、前述の圧力関係を保つには、第１、第２メカニカルシール２、２ａ間の第１部屋Ｒ１に加圧機構（水圧＋αでオイルを供給する）を設けなければならず、防水機構の形状を小型化することは極めて困難であった。
すなわち、第１従来例である図３の構造の場合、１個のメカニカルシールのみで、外部（海）からカバー部材内に水が浸入しないように形成しており、本来であれば、メカニカルシールは高圧及び高回転用として最適であるが、その構造上、一定量の浸水を避けることは不可能であった。
また、図４の第２従来例においては、一対の第１、第２メカニカルシールを設け、各部屋間の圧力が異なり、Ｐ１＜Ｐ２≫Ｐ３の関係である間は防水効果が得られているが、前述の圧力関係を保つには、第１、第２メカニカルシール２、２ａ間の第１部屋Ｒ１に加圧機構（水圧＋αでオイルを供給する）を設けなければならず、防水機構の形状を小型化することは極めて困難であった。
【0007】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、メカニカルシールを使用する比較的高圧かつ高速回転する回転軸に適用可能な防水構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明による水中機器回転軸部の防水構造は、筐体内に設けられた油室である第１部屋と、前記第１部屋に第２仕切り部を介して設けられた第２部屋と、前記第１部屋の前部に設けられたオイルシール及び第１メカニカルシールと、前記第１部屋内に設けられた油と、前記第１部屋に接続された等圧機構と、を備え、前記第１メカニカルシールの外側に、海水側を密閉流体側として前記オイルシールを位置させ、前記オイルシールには接触圧によるポンピング作用があり、前記密閉流体側へ液を戻そうとする作用がある構造であり、また、前記第１部屋の第２圧力（Ｐ２）が外気の外圧の第１圧力（Ｐ１）と等圧でも海水が内部に浸入することを防止する構造である。
【発明の効果】
【0009】
本発明は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、第１部屋に対して等圧機構を接続し、油のみを第１部屋に送油しているため、油は等圧機構側に戻ろうとする。
そのため、第１圧力Ｐ１は第１部屋内の第２圧力Ｐ２を下げることになるため、圧力の関係式は、Ｐ１＝Ｐ２≫Ｐ３となり、従来よりも高効率であるため、前記等圧機構も従来よりも小型にすることができる。
すなわち、第１部屋に対して等圧機構を接続し、油のみを第１部屋に送油しているため、油は等圧機構側に戻ろうとする。
そのため、第１圧力Ｐ１は第１部屋内の第２圧力Ｐ２を下げることになるため、圧力の関係式は、Ｐ１＝Ｐ２≫Ｐ３となり、従来よりも高効率であるため、前記等圧機構も従来よりも小型にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明による水中機器回転軸部の防水構造は、特に、メカニカルシールを使用する比較的高圧且つ高速回転する軸に適用可能な等圧機構を有する防水構造を得ることである。
【実施例0012】
以下、図面と共に本発明による水中機器回転軸部の防水構造の好適な実施の形態について説明する。
尚、図３及び図４の従来例で示した構造と同一部分には、同一符号を用いて説明する。
図１は本発明の防水構造を示すもので、全体を覆うための筐体１内には、第１、第２部屋Ｒ１、Ｒ２が形成され、前記第１部屋Ｒ１の前方位置（前）には、第１メカニカルシール２が設けられ、この第１メカニカルシール２に隣接してオイルシール１０が並設されている。
尚、図３及び図４の従来例で示した構造と同一部分には、同一符号を用いて説明する。
図１は本発明の防水構造を示すもので、全体を覆うための筐体１内には、第１、第２部屋Ｒ１、Ｒ２が形成され、前記第１部屋Ｒ１の前方位置（前）には、第１メカニカルシール２が設けられ、この第１メカニカルシール２に隣接してオイルシール１０が並設されている。
【0013】
前記筐体１内には、前記筐体１を分割して第１、第２部屋Ｒ１、Ｒ２を形成するための壁である第１、第２仕切り部２３、２４が設けられ、前記第１仕切り部２３と回転軸３との間には、第１メカニカルシール２が設けられている。
【0014】
前記第２仕切り部２４は、前記筐体１の内面１ａと第２メカニカルシール２ａとの間に設けられている。
前記回転軸３の前端３ａには、スクリュ４が設けられ、その後端３ｂには、駆動モータＭが設けられている。
前記第１仕切り部２３の図１で見て底部２０ａには、油のみを収容するための油の等圧機構２０が接続されている。
前記等圧機構２０は、パイプ２１を介して油のみを前記第１部屋Ｒ１に供給する構造である。
前記回転軸３の前端３ａには、スクリュ４が設けられ、その後端３ｂには、駆動モータＭが設けられている。
前記第１仕切り部２３の図１で見て底部２０ａには、油のみを収容するための油の等圧機構２０が接続されている。
前記等圧機構２０は、パイプ２１を介して油のみを前記第１部屋Ｒ１に供給する構造である。
【0015】
次に、動作について説明する。
前記第１メカニカルシール２の外側に、海水５側を密閉流体側として、オイルシール１０を取付けているため、前記オイルシール１０には、前記第１メカニカルシール２との接触圧によるポンピング作用があり、前記第１部屋Ｒ１側へ油を戻そうとする作用（ポンピング）を有している。
その結果、前記第１部屋Ｒ１内の内圧である第２圧力Ｐ２が外部の外圧である第１圧力Ｐ１と等圧であったとしても、海水５が内部の前記第２部屋Ｒ２には浸入しなくなる。
これにより、前述の等圧機構２０は、比較的簡易な等圧機構に切換可能となる。
前記第１メカニカルシール２の外側に、海水５側を密閉流体側として、オイルシール１０を取付けているため、前記オイルシール１０には、前記第１メカニカルシール２との接触圧によるポンピング作用があり、前記第１部屋Ｒ１側へ油を戻そうとする作用（ポンピング）を有している。
その結果、前記第１部屋Ｒ１内の内圧である第２圧力Ｐ２が外部の外圧である第１圧力Ｐ１と等圧であったとしても、海水５が内部の前記第２部屋Ｒ２には浸入しなくなる。
これにより、前述の等圧機構２０は、比較的簡易な等圧機構に切換可能となる。
【0016】
また、図２で示されるものは、本発明による水中機器回転軸部の防水構造の実機の半断面図を参考のために示しており、前記等圧機構２０は、前記図１の前記第１部屋Ｒ１に接続されている。
他の海水５、筐体１の、第１メカニカルシール２、オイルシール１０、回転軸３、スクリュ４、第２部屋Ｒ２及び各圧力Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は、図１に示されたものを図２に転記したもので、説明の繰り返しとなるため、ここでは省略している。
他の海水５、筐体１の、第１メカニカルシール２、オイルシール１０、回転軸３、スクリュ４、第２部屋Ｒ２及び各圧力Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は、図１に示されたものを図２に転記したもので、説明の繰り返しとなるため、ここでは省略している。
【0017】
次に、本発明による水中機器回転軸部の図１の防水構造の要点について述べる。
すなわち、筐体１内に設けられた油室である第１部屋Ｒ１と、前記第１部屋Ｒ１に第２仕切り部２４を介して設けられた第２部屋Ｒ２と、前記第１部屋Ｒ１の前部２５に設けられたオイルシール１０及び第１メカニカルシール２と、前記第１部屋Ｒ１内に設けられた油と、前記第１部屋Ｒ１に接続された等圧機構２０と、を備え、前記第１メカニカルシール２の外側に、海水５側を密閉流体側として前記オイルシール１０を位置させ、前記オイルシール１０には接触圧によるポンピング作用があり、前記密閉流体側へ液を戻そうとする作用がある構造であり、また、前記第１部屋Ｒ１の第２圧力Ｐ２が外気の外圧の第１圧力Ｐ１と等圧でも海水５が内部に浸入することを防止することができる。
すなわち、筐体１内に設けられた油室である第１部屋Ｒ１と、前記第１部屋Ｒ１に第２仕切り部２４を介して設けられた第２部屋Ｒ２と、前記第１部屋Ｒ１の前部２５に設けられたオイルシール１０及び第１メカニカルシール２と、前記第１部屋Ｒ１内に設けられた油と、前記第１部屋Ｒ１に接続された等圧機構２０と、を備え、前記第１メカニカルシール２の外側に、海水５側を密閉流体側として前記オイルシール１０を位置させ、前記オイルシール１０には接触圧によるポンピング作用があり、前記密閉流体側へ液を戻そうとする作用がある構造であり、また、前記第１部屋Ｒ１の第２圧力Ｐ２が外気の外圧の第１圧力Ｐ１と等圧でも海水５が内部に浸入することを防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【0018】
本発明による水中機器回転軸部の防水構造は、筐体内が２個の部屋に分けられ、油のみを収容する等圧機構が設けられているため、第１部屋内の油が、第１メカニカルシールのポンピング作用により、海水側へ押し出され、海水中の油がカバー部材内への第２部屋内へ浸入することはなく、回転軸及びスクリュは安定して回転を継続することができる。
【符号の説明】
【0019】
１ 筐体
１ａ 内面
２ 第１メカニカルシール
２ａ 第２メカニカルシール
３ 回転軸
３ａ 前端
３ｂ 後端
４ スクリュ
５ 海水
１０ オイルシール
２０ 等圧機構
２０ａ 底部
２１ パイプ
２３ 第１仕切り部
２４ 第２仕切り部
２５ 前部
Ｍ 駆動モータ
Ｐ１ 第１圧力
Ｐ２ 第２圧力
Ｐ３ 第３圧力
Ｒ１ 第１部屋（油のみ）
Ｒ２ 第２部屋
１ａ 内面
２ 第１メカニカルシール
２ａ 第２メカニカルシール
３ 回転軸
３ａ 前端
３ｂ 後端
４ スクリュ
５ 海水
１０ オイルシール
２０ 等圧機構
２０ａ 底部
２１ パイプ
２３ 第１仕切り部
２４ 第２仕切り部
２５ 前部
Ｍ 駆動モータ
Ｐ１ 第１圧力
Ｐ２ 第２圧力
Ｐ３ 第３圧力
Ｒ１ 第１部屋（油のみ）
Ｒ２ 第２部屋
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
