特許 7431614 回転機械

(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】

(24)【登録日】2024-02-06

(45)【発行日】2024-02-15

(54)【発明の名称】回転機械

(51)【国際特許分類】

   F16J 15/447 20060101AFI20240207BHJP

   F04D 29/10 20060101ALI20240207BHJP

   F16H 3/72 20060101ALI20240207BHJP

【ＦＩ】

F16J15/447

F04D29/10 A

F16H3/72 A

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020028006

(22)【出願日】2020-02-21

(65)【公開番号】P2021131148

(43)【公開日】2021-09-09

【審査請求日】2022-12-26

(73)【特許権者】

【識別番号】310010564

【氏名又は名称】三菱重工コンプレッサ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100162868

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 英輔

(74)【代理人】

【識別番号】100161702

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100189348

【弁理士】

【氏名又は名称】古都 智

(74)【代理人】

【識別番号】100196689

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 康一郎

(72)【発明者】

【氏名】宮田 寛之

(72)【発明者】

【氏名】小林 雅博

【審査官】山田 康孝

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－０９３７８８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｊ １５／４０－１５／４５３

Ｆ０４Ｄ ２９／１０

Ｆ１６Ｈ ３／７２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸線の延びる軸方向に前記軸線を中心として延び、前記軸方向の位置の少なくとも一部が互いに重なるように配置され、前記軸線を中心として互いに相対回転可能な複数の軸部と、
前記軸方向に間隔を空けて配置され、前記軸線を基準とする径方向における複数の前記軸部同士の隙間をシールする複数のシール部材と、
複数の前記軸部と複数の前記シール部材とで囲まれた空間部に外部からシールガスを供給可能とされたシールガス供給部とを備え、
前記シール部材の少なくとも一つは、回転不能に固定され、
前記シールガス供給部は、回転不能な前記シール部材を貫通して前記空間部と前記シール部材の外部とを連通させ、前記シールガスが流通する流路部を有する回転機械。

【請求項2】

回転駆動力を発生する電動装置と、
前記電動装置から定速入力軸及び可変速入力軸に伝達される回転駆動力を変速させて出力軸を介して駆動対象に伝える変速装置と、を備え、
前記電動装置は、
前記変速装置の前記定速入力軸を回転させる定速ロータを有する定速電動機と、
前記変速装置の前記可変速入力軸を回転させる可変速ロータを有する可変速電動機と、を含み、
複数の前記軸部は、前記可変速ロータと前記定速ロータとを有する請求項１に記載の回転機械。

【請求項3】

軸線の延びる軸方向に前記軸線を中心として延び、前記軸方向の位置の少なくとも一部が互いに重なるように配置され、前記軸線を中心として互いに相対回転可能な複数の軸部と、
前記軸方向に間隔を空けて配置され、前記軸線を基準とする径方向における複数の前記軸部同士の隙間をシールする複数のシール部材と、
複数の前記軸部と複数の前記シール部材とで囲まれた空間部に外部からシールガスを供給可能とされたシールガス供給部と、
回転駆動力を発生する電動装置と、
前記電動装置から定速入力軸及び可変速入力軸に伝達される回転駆動力を変速させて出力軸を介して駆動対象に伝える変速装置と、を備え、
前記電動装置は、
前記変速装置の前記定速入力軸を回転させる定速ロータを有する定速電動機と、
前記変速装置の前記可変速入力軸を回転させる可変速ロータを有する可変速電動機と、を含み、
複数の前記軸部は、前記可変速ロータと前記定速ロータとを有する回転機械。

【請求項4】

複数の前記シール部材は、複数の前記軸部の中で前記径方向の内側に配置された軸部に対して非接触とされている請求項１から３の何れか一項に記載の回転機械。

【請求項5】

複数の前記軸部は、
前記軸線を中心として回転可能とされ、前記軸方向に延びる中空筒状の第一軸と、
前記径方向において前記第一軸の内側で前記軸方向に延び、前記軸線を中心として前記第一軸に対して相対回転可能とされた第二軸と、を有し、
複数の前記シール部材は、前記第一軸と前記第二軸との間をシールする請求項１から４の何れか一項に記載の回転機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、回転機械に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、回転軸の軸方向に沿って複数のシールを備え、シール同士の間の空間を加圧することで、軸方向の一方側（製品側）と他方側（大気側）との間を封止する軸封装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第６５１３８０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、中空筒状の軸部の中に、別の軸部が挿通されるように配置されることで、複数の軸部が相対回転とされた構造において、外側の軸部と内側の軸部との隙間に、軸受から漏れ出た潤滑油等が侵入することがある。潤滑油が外側の軸部や内側の軸部に付着すると、軸の回転バランスが悪化したり、軸と潤滑油とを含んだ系の固有振動値が変化し、軸振動の増加に繋がることがある。しかしながら、中空の軸部内に別の軸が配置された構造において、外側の軸部と内側の軸部との隙間への潤滑油の侵入を、有効に抑える手段が提供されていないのが現状である。

【0005】

本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、複数の軸部同士の隙間への潤滑油等の侵入を抑え、軸振動の増加を抑えることが可能な回転機械を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本開示に係る回転機械は、軸線の延びる軸方向に前記軸線を中心として延び、前記軸方向の位置の少なくとも一部が互いに重なるように配置され、前記軸線を中心として互いに相対回転可能な複数の軸部と、前記軸方向に間隔を空けて配置され、前記軸線を基準とする径方向における複数の前記軸部同士の隙間をシールする複数のシール部材と、複数の前記軸部と複数の前記シール部材とで囲まれた空間部に外部からシールガスを供給可能とされたシールガス供給部とを備え、前記シール部材の少なくとも一つは、回転不能に固定され、前記シールガス供給部は、回転不能な前記シール部材を貫通して前記空間部と前記シール部材の外部とを連通させ、前記シールガスが流通する流路部を有する。

【発明の効果】

【0007】

本開示の回転機械によれば、複数の軸部同士の隙間への潤滑油等の侵入を抑え、軸振動の増加を抑えることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本実施形態に係る回転機械の概略構成を示す断面図である。

【図2】上記回転機械における中空筒状の第一軸と、その径方向の内側に設けられた第二軸とのシール構造を示す拡大断面図である。

【図3】本開示の変形例に係る回転機械の変速装置の構成を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、添付図面を参照して、本開示による回転機械を実施するための形態を説明する。しかし、本開示はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。

【0010】

（回転機械の全体構成）
回転機械１は、軸方向Ｄａの位置の少なくとも一部が互いに重なるように配置され、同軸上で互いに相対回転可能な複数（本実施形態では二つ）の軸部９０と、複数の軸部９０同士の隙間をシールする軸シール部１００とを備えている。図１に示すように、本実施形態において、回転機械１は可変速増速機である。回転機械１は、電動装置５と、変速装置２と、を備えている。

【0011】

電動装置５は、回転駆動力を発生する。変速装置２は、電動装置５で発生した回転駆動力を変速させて駆動対象に伝える。回転機械１は、例えば、圧縮機システム等の流体機械システムに適用することができる。本実施形態の回転機械１の駆動対象は圧縮機Ｃである。

【0012】

（電動装置の構成）
電動装置５は、電動装置支持部５Ｓによって架台９に支持されている。電動装置５は、定速電動機５１と、可変速電動機７１とを備えている。定速電動機５１は、軸線Ａｒを中心として定速で回転する定速ロータ５２を有している。可変速電動機７１は、軸線Ａｒを中心として任意の回転数で回転する可変速ロータ７２を有している。定速ロータ５２と可変速ロータ７２は、それぞれ変速装置２と接続されている。

【0013】

以下、軸線Ａｒが延びている方向を軸方向Ｄａとし、軸方向Ｄａの一方側を出力側Ｄａｏ、出力側の反対側である軸方向Ｄａの他方側を入力側Ｄａｉとする。また、軸線Ａｒを中心とする径方向を単に径方向Ｄｒという。本実施形態の回転機械１は、軸方向Ｄａの入力側Ｄａｉに電動装置５が配置され、電動装置５の出力側Ｄａｏに変速装置２が配置されている。圧縮機Ｃは、回転機械１の出力側Ｄａｏに配置されている。

【0014】

（定速電動機の構成）
定速電動機５１は、定速入力軸Ａｃである変速装置２の内歯車キャリア軸（第二軸）３７を定速で回転駆動させる。定速電動機５１は、定速ロータ５２と、定速ステータ５５と、定速電動機ケーシング５７と、を有している。

【0015】

定速ロータ５２は、定速ロータ軸５３と、導体５４と、を有している。定速ロータ軸５３は、軸線Ａｒを中心として軸方向Ｄａに延びる円柱状を成している。定速ロータ軸５３の出力側Ｄａｏの端部には、定速入力軸Ａｃである変速装置２の内歯車キャリア軸３７が接続されている。導体５４は、定速ロータ軸５３の外周に固定されている。

【0016】

定速ステータ５５は、定速ロータ５２の導体５４に対して径方向Ｄｒの外側Ｄｒｏに配置されている。この定速ステータ５５は、複数のコイルで形成されている。

【0017】

定速電動機ケーシング５７は、軸線Ａｒを中心として軸方向Ｄａに延びる円筒状を成している。定速電動機ケーシング５７の内周面には、定速ステータ５５が固定されている。定速電動機ケーシング５７の軸方向Ｄａの入力側Ｄａｉ及び出力側Ｄａｏには、軸方向Ｄａに間隔をあけて定速ロータ軸受５８Ａ及び５８Ｂが配置されている。定速ロータ軸受５８Ａ及び５８Ｂは、軸線Ａｒを中心として自転可能に定速ロータ軸５３を支持している。

【0018】

（可変速電動機の構成）
可変速電動機７１は、可変速入力軸Ａｖである変速装置２の入力側遊星歯車キャリア軸（第一軸）２８を任意の回転数で回転駆動させる。可変速電動機７１は、可変速ロータ７２と、可変速ステータ７５と、可変速電動機ケーシング７７と、を有している。

【0019】

可変速ロータ７２は、可変速ロータ軸７３と、導体７４と、を有している。可変速ロータ軸７３は、軸線Ａｒを中心として軸方向Ｄａに延びる中空筒状（円筒状）で、軸方向Ｄａに貫通した軸挿通孔７３ｈを有している。可変速ロータ軸７３の軸挿通孔７３ｈには、定速入力軸Ａｃである内歯車キャリア軸３７が挿通されている。可変速ロータ軸７３の出力側Ｄａｏの端部には、可変速入力軸Ａｖである入力側遊星歯車キャリア軸２８が接続されている。導体７４は、可変速ロータ軸７３の外周に固定されている。

【0020】

可変速ステータ７５は、導体７４に対して径方向Ｄｒの外側Ｄｒｏに配置されている。可変速ステータ７５は、複数のコイルで形成されている。

【0021】

可変速電動機ケーシング７７は、軸線Ａｒを中心として軸方向Ｄａに延びる円筒状を成し、内周側に可変速ステータ７５が固定されている。可変速電動機ケーシング７７の径方向Ｄｒの内側Ｄｒｉには、軸方向Ｄａに間隔をあけて可変速ロータ軸受７８Ａ及び７８Ｂが配置されている。可変速ロータ軸受７８Ａ及び７８Ｂは、可変速ロータ軸７３を、軸線Ａｒを中心として自転可能に支持している。

【0022】

（変速装置の構成）
変速装置２は、複数の歯車を有する遊星歯車変速装置である。変速装置２は、変速装置支持部２Ｓによって架台９に支持されている。変速装置２は、変速ケーシング２１と、太陽歯車軸２２と、太陽歯車２３と、複数の遊星歯車２４と、内歯車２５と、遊星歯車キャリア２６と、内歯車キャリア２７と、入力側遊星歯車キャリア軸２８と、伝達軸２９を有している。

【0023】

変速ケーシング２１は、太陽歯車軸２２、太陽歯車２３、複数の遊星歯車２４、内歯車２５、遊星歯車キャリア２６、内歯車キャリア２７、入力側遊星歯車キャリア軸２８、及び伝達軸２９を覆っている。

【0024】

太陽歯車軸２２は、軸線Ａｒを中心として軸方向Ｄａに延びる円柱状を成している。太陽歯車軸２２は、太陽歯車軸受３０を介して、変速ケーシング２１に、軸線Ａｒを中心として自転可能に支持されている。太陽歯車軸２２の軸方向Ｄａの出力側Ｄａｏの端部は、変速ケーシング２１から出力側Ｄａｏに突出している。太陽歯車軸２２の出力側Ｄａｏの端部には、例えば、駆動対象としての圧縮機Ｃのロータが接続される。

【0025】

太陽歯車２３は、太陽歯車軸２２の軸方向Ｄａの入力側Ｄａｉの端部に固定されている。太陽歯車２３は、水平方向に延在する軸線Ａｒを中心として太陽歯車軸２２と一体に自転可能に設けられている。

【0026】

複数の遊星歯車２４は、太陽歯車２３に対して径方向Ｄｒの外側Ｄｒｏに配置されている。複数の遊星歯車２４は、軸線Ａｒ周りの周方向Ｄｃに互いに間隔をあけて配置されている。複数の遊星歯車２４は、太陽歯車２３と噛み合い、軸線Ａｒを中心として公転すると共に自身の中心線Ａｐを中心として自転する。

【0027】

内歯車２５は、複数の遊星歯車２４に対して径方向Ｄｒの外側Ｄｒｏに配置されている。内歯車２５は、軸線Ａｒを中心とした円環状に形成されている。内歯車２５は、径方向Ｄｒの内側Ｄｒｉに、複数の遊星歯車２４に噛み合う複数の歯を有している。

【0028】

遊星歯車キャリア２６は、複数の遊星歯車２４を、軸線Ａｒを中心として公転可能に、且つ遊星歯車２４自身の中心線Ａｐを中心として自転可能に支持する。遊星歯車キャリア２６は、遊星歯車軸２６１と、遊星歯車キャリア本体２６２と、出力側遊星歯車キャリア軸２６３と、を有している。

【0029】

遊星歯車軸２６１は、複数の遊星歯車２４毎に設けられている。遊星歯車軸２６１は、遊星歯車２４をその中心線Ａｐを中心として自転可能に支持する。

【0030】

遊星歯車キャリア本体２６２は、複数の遊星歯車軸２６１から径方向Ｄｒの外側Ｄｒｏに延びる円板状に形成されている。遊星歯車キャリア本体２６２の中央部には、軸方向Ｄａに貫通する開口が形成されている。遊星歯車キャリア本体２６２は、複数の遊星歯車軸２６１を支持し、複数の遊星歯車軸２６１の相互の位置を固定している。

【0031】

出力側遊星歯車キャリア軸２６３は、遊星歯車キャリア本体２６２の中央部に形成された開口に固定されている。出力側遊星歯車キャリア軸２６３は、軸線Ａｒを中心として軸方向Ｄａに延びる円筒状を成している。出力側遊星歯車キャリア軸２６３は、遊星歯車キャリア本体２６２から軸方向Ｄａの出力側Ｄａｏに延びている。出力側遊星歯車キャリア軸２６３は、出力側遊星歯車キャリア軸受２６４を介し、変速ケーシング２１に軸線Ａｒを中心として自転可能に支持されている。

【0032】

入力側遊星歯車キャリア軸２８は、本実施形態における複数の軸部９０の一つであって、複数の軸部９０の中で径方向Ｄｒの外側に配置される軸部９０である。入力側遊星歯車キャリア軸２８は、軸線Ａｒを中心として軸方向Ｄａに延びる中空筒状（円筒状）を成している。入力側遊星歯車キャリア軸２８は、軸方向Ｄａにおいて変速装置２の入力側Ｄａｉに配置されている。入力側遊星歯車キャリア軸２８は、入力側遊星歯車キャリア軸受２８４により、変速ケーシング２１に、軸線Ａｒを中心として自転可能に支持されている。入力側遊星歯車キャリア軸２８は、変速ケーシング２１から軸方向Ｄａの入力側Ｄａｉに突出している。入力側遊星歯車キャリア軸２８の入力側Ｄａｉの端部は、可変速ロータ軸７３に接続されている。入力側遊星歯車キャリア軸２８は、可変速ロータ軸７３と一体に回転するように可変速ロータ軸73に固定されている。つまり、入力側遊星歯車キャリア軸２８は、可変速ロータ軸７３と共に一つの回転軸として構成されている。その結果、入力側遊星歯車キャリア軸２８は、可変速ロータ軸７３ともに、本実施形態における複数の軸部９０の一つを構成している。入力側遊星歯車キャリア軸２８及び可変速ロータ軸７３は、複数の軸部９０の中で径方向Ｄｒの外側に配置される軸部９０である。入力側遊星歯車キャリア軸２８は、可変速電動機７１の駆動力によって任意の回転数で回転する可変速入力軸Ａｖである。回転機械１は、可変速電動機７１の回転数を変えることによって、駆動対象に接続される変速装置２の出力軸Ａｏである太陽歯車軸２２の回転数を変えることができる。

【0033】

伝達軸２９は、入力側遊星歯車キャリア軸２８の回転を遊星歯車キャリア２６に伝達する。伝達軸２９は、軸方向Ｄａに延び、その中心軸線を中心として自転可能に支持されている。伝達軸２９は、軸受（図示せず）を介して変速ケーシング２１に固定されている。伝達軸２９の入力側Ｄａｉの端部は、入力側遊星歯車キャリア軸２８との間に設置した歯車（図示せず）と噛み合っている。入力側伝達軸２９の出力側Ｄａｏの端部は、遊星歯車キャリア本体２６２の外周に形成されている歯車と噛み合っている。これにより、入力側遊星歯車キャリア軸２８の回転は、伝達軸２９を介して遊星歯車キャリア２６に伝達される。

【0034】

内歯車キャリア２７は、軸線Ａｒを中心として内歯車２５を自転可能に支持する。内歯車キャリア２７は、軸線Ａｒを中心として円筒状を成している。内歯車キャリア２７は、その径方向Ｄｒの内側Ｄｒｉに、内歯車２５が固定されている。内歯車キャリア２７の軸方向Ｄａの入力側Ｄａｉの端部は、内歯車キャリア軸３７に固定されている。

【0035】

内歯車キャリア軸３７は、本実施形態における複数の軸部９０の一つであって、複数の軸部９０の中で径方向Ｄｒの内側に配置される軸部９０である。内歯車キャリア軸３７は、軸線Ａｒを中心として軸方向Ｄａに延びる円柱状を成している。内歯車キャリア軸３７は、太陽歯車軸２２に対し、軸方向Ｄａの入力側Ｄａｉに配置されている。内歯車キャリア軸３７は、入力側遊星歯車キャリア軸２８及び可変速ロータ軸７３の内周側に挿通されている。したがって、内歯車キャリア軸３７は、入力側遊星歯車キャリア軸２８及び可変速ロータ軸７３と軸方向Ｄａの位置の少なくとも一部が互いに重なるように配置されている。具体的には、内歯車キャリア軸３７は、径方向Ｄｒにおいて入力側遊星歯車キャリア軸２８及び可変速ロータ軸７３の内側で軸方向Ｄａに延びている。内歯車キャリア軸３７は、軸線Ａｒを中心として入力側遊星歯車キャリア軸２８及び可変速ロータ軸７３に対して相対回転可能とされている。内歯車キャリア軸３７の軸方向Ｄａの入力側Ｄａｉの端部は、定速ロータ軸５３に接続されている。内歯車キャリア軸３７は、内歯車キャリア２７を駆動する。内歯車キャリア軸３７は、定速電動機５１の駆動力によって定速で回転する定速入力軸Ａｃである。

【0036】

このような構成の回転機械１において、定速電動機５１は、電力が供給されることによって定速ロータ５２を軸線Ａｒ周りの一方の方向に回転させる。定速ロータ５２が軸線Ａｒ周りに回転することによって、内歯車キャリア軸３７、内歯車キャリア２７、及び内歯車２５が回転する。これにより、内歯車２５の径方向Ｄｒの内側Ｄｒｉに設けられた複数の遊星歯車２４が回転される。その結果、出力軸Ａｏが軸線Ａｒ周りに回転駆動させる。

【0037】

（軸シール部の構成）
図２に示すように、軸シール部１００は、中空筒状の入力側遊星歯車キャリア軸２８及び可変速ロータ軸７３と、その径方向Ｄｒの内側Ｄｒｉに配置された内歯車キャリア軸３７との間の空間部Ｓをシールしている。軸シール部１００は、複数のシール部材１０１と、シールガス供給部１０２と、を備えている。

【0038】

（シール部材の構成）
複数のシール部材１０１は、径方向Ｄｒにおける複数の軸部９０同士の隙間をシールする。本実施形態のシール部材１０１は、可変速ロータ軸７３と内歯車キャリア軸３７との間の隙間をシールする。複数のシール部材１０１は、軸方向Ｄａに間隔をあけて配置されている。本実施形態の回転機械１は、シール部材１０１として、第一シール部材１０１Ａと、第二シール部材１０１Ｂとを有している。

【0039】

第一シール部材１０１Ａは、中空筒状の可変速ロータ軸７３の軸方向Ｄａの入力側Ｄａｉの端部に配置されている。第一シール部材１０１Ａは、可変速電動機ケーシング７７に固定されている。つまり、第一シール部材１０１Ａは、回転不能とされている。第一シール部材１０１Ａは、軸方向Ｄａから見て、周方向Ｄｃに延びる円環状をなしている。第一シール部材１０１Ａは、内部に内歯車キャリア軸３７を挿通した状態で可変速ロータ軸７３の端部を覆うように形成されている。第一シール部材１０１Ａは、可変速ロータ軸７３及び内歯車キャリア軸３７のそれぞれとの間をシールしている具体的には、第一シール部材１０１Ａは、径方向Ｄｒの外側の端部に、可変速ロータ軸７３の外周面との間をシールする外周シール端１０４ｓを有している。また、第一シール部材１０１Ａは、径方向Ｄｒの内側の端部（外周シール端１０４ｓとは反対側の端部）に、内歯車キャリア軸３７の内周面との間をシールする内周シール端１０１ｓを有している。第一シール部材１０１Ａは、非接触式のシール部材であって、例えば、ラビリンスシールである。したがって、外周シール端１０４ｓは、可変速ロータ軸７３の外周面に対して微少なクリアランスを形成するような位置に配置されている。同様に、内周シール端１０１ｓは、内歯車キャリア軸３７の内周面に対して微少なクリアランスを形成するような位置に配置されている。

【0040】

第二シール部材１０１Ｂは、中空筒状の可変速ロータ軸７３の軸方向Ｄａの出力側Ｄａｏの端部に配置されている。つまり、第一シール部材１０１Ａは、可変速ロータ軸７３と入力側遊星歯車キャリア軸２８との接続部の近くに配置されている。第二シール部材１０１Ｂは、軸方向Ｄａから見て、周方向Ｄｃに延びる円環状をなしている。第二シール部材１０１Ｂは、内部に内歯車キャリア軸３７を挿通した状態で可変速ロータ軸７３の内周面と接触するように形成されている。径方向Ｄｒにおける第二シール部材１０１Ｂの外側の端部は、可変速ロータ軸７３に固定されている。第二シール部材１０１Ｂは、径方向Ｄｒの内側の端部に、内歯車キャリア軸３７の内周面との間をシールする内周シール端１０２ｓを有している。第二シール部材１０１Ｂは、非接触式のシール部材であって、例えば、ラビリンスシールである。したがって、内周シール端１０２ｓは、内歯車キャリア軸３７の内周面に対して微少なクリアランスを形成するような位置に配置されている。

【0041】

シールガス供給部１０２は、可変速ロータ軸７３の内周面と、内歯車キャリア軸３７の外周面と、第一シール部材１０１Ａと、第二シール部材１０１Ｂとで囲まれた空間部Ｓに、外部からシールガスＧを供給する。シールガス供給部１０２は、外部に設けられたシールガス供給源（図示無し）から、空気、窒素やアルゴン等の不活性ガス等を空間部Ｓに供給する。このため、複数の第一シール部材１０１Ａ及び第二シール部材１０１Ｂの少なくとも一方には、空間部Ｓの外部から内部にシールガスＧを供給する流路部１０５が形成されている。本実施形態では、第一シール部材１０１Ａに流路部１０５が形成されている。流路部１０５は、第一シール部材１０１Ａを貫通して、空間部Ｓと第一シール部材１０１Ａの外部と連通させている。流路部１０５内には、供給されてきたシールガスが流通している。シールガス供給部１０２は、空間部Ｓの内部に、空間部Ｓの外部よりも高い圧力のシールガスＧを供給する。これにより、本実施形態の軸シール部１００は、潤滑油を使用しないシールとして機能する。

【0042】

上述したような回転機械１によれば、複数の第一シール部材１０１Ａ、第二シール部材１０１Ｂにより、可変速ロータ軸７３と内歯車キャリア軸３７との間をシールするとともに、シールガス供給部１０２により空間部ＳにシールガスＧを供給する。そのため、空間部Ｓの圧力が可変速ロータ軸７３の外部よりも高められ、空間部Ｓの外部から空間部Ｓの内部に潤滑油等が侵入することが抑えられる。つまり、可変速ロータ軸受７８Ａ及び７８Ｂで使用された潤滑油が、可変速ロータ軸７３と内歯車キャリア軸３７との間の隙間に侵入することが抑えられる。その結果、可変速ロータ軸７３との内周面や内歯車キャリア軸３７の外周面に潤滑油が付着することを抑え、軸振動の増加を抑えることが可能となる。

【0043】

また、第一シール部材１０１Ａ及び第二シール部材１０１Ｂが非接触式のシール部材とされている。そのため、可変速ロータ軸７３と内歯車キャリア軸３７との間をシールする際に、潤滑油を用いる必要が無い。したがって、シールに使用された潤滑油が、可変速ロータ軸７３と内歯車キャリア軸３７との間の隙間に侵入することが無い。その結果、可変速ロータ軸７３との内周面や内歯車キャリア軸３７の外周面に潤滑油が付着することをより抑えることができる。

【0044】

また、可変速電動機ケーシング７７に固定された第一シール部材１０１Ａに流路部１０５が形成されている。これにより、回転不能な第一シール部材１０１Ａ以外に、空間部Ｓの内部にシールガスを供給するための流路を形成する必要がない。したがって、互いに回転する可変速ロータ軸７３や内歯車キャリア軸３７にシールガスを供給するための流路を形成する必要が無い。これにより、流路部１０５を容易に形成することができる。また、例えば第一シール部材１０１Ａ部及びシールガス供給部１０２を備えない回転機械１に対し、第一シール部材１０１Ａ及びシールガス供給部１０２を追設することで、軸シール部１００を容易に追加することが可能となる。

【0045】

（その他の実施形態）
以上、本開示の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

【0046】

なお、上記実施形態では、回転機械１として、可変速増速機を例示したが、回転機械１は、複数の軸部９０と、複数のシール部材１０１と、シールガス供給部１０２とを備えていれば、回転機械の用途、構成等について何ら問うものではない。例えば、回転機械は、船舶等に備えられるプロペラシャフト周りに駆動系や、風車等であってもよい。

【0047】

また、上記実施形態では、複数の軸部９０として、可変速ロータ軸７３及び入力側遊星歯車キャリア軸２８である第一軸と、内歯車キャリア軸３７である第二軸との二つの軸部９０を有する構造を例に挙げて説明したが、複数の軸部９０は二重構造であることに限定されるものではない。複数の軸部９０は、回転する軸部９０の内側に別の軸部９０が配置される構造であれば、その数は限定されるものではない。したがって、複数の軸部９０は、三重構造以上であってもよい。

【0048】

また、上記実施形態では、可変速ロータ軸７３及び入力側遊星歯車キャリア軸２８が第一軸として構成され、内歯車キャリア軸３７が第二軸として構成されたが、このような構成に限定されるものではない。例えば、可変速ロータ軸７３及び入力側遊星歯車キャリア軸２８が第二軸として構成され、内歯車キャリア軸３７が第一軸として構成されていてもよい。つまり、定速ロータ５２に軸挿通孔が形成され、この軸挿通孔に可変速ロータ７２が挿通される構成とれていてもよい。

【0049】

また、上記実施形態では、第二シール部材１０１Ｂが軸方向Ｄａにおける可変速ロータ軸７３の出力側Ｄａｏの端部に配置されているがこのような構造に限定されるものではない。例えば、第二シール部材１０１Ｂは、可変速ロータ軸７３に接続される入力側遊星歯車キャリア軸２８に固定されていてもよい。

【0050】

また、第二シール部材１０１Ｂが回転不能とされて、第一シール部材１０１Ａが可変速ロータ軸７３又は内歯車キャリア軸３７に固定されて回転可能とされていてもよい。

【0051】

また、変速装置２Ａの構成は、上述した本実施形態のようなギア構成に限られるものではない。具体的には、遊星歯車２４、２４Ａと噛み合う歯車は、本実施形態のような内歯車２５だけでなく、外歯車２５Ａであってもよい。例えば、図３を参照して変形例の回転機械について説明する。変形例においては本実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。この変形例では、変速装置の内部構造が本実施形態と相違する。

【0052】

変形例の変速装置２Ａでは、本実施形態で内歯車２５であった歯車が、外歯車２５Ａとなっている。したがって、本実施形態で内歯車キャリア軸３７であった歯車キャリア軸が、外歯車キャリア軸３７Ａとなっている。

【0053】

具体的には、変形例の変速装置２Ａは、太陽歯車２３と、太陽歯車軸２２と、遊星歯車２４Ａと、外歯車（歯車）１７Ａと、遊星歯車キャリア２６Ａと、外歯車キャリア（歯車キャリア）３１Ａと、これらを覆う変速ケーシング２１と、を有している。

【0054】

変形例の遊星歯車２４Ａは、複数の第一遊星歯車（一次歯車）２４１Ａと、複数の第二遊星歯車（二次歯車）２４２Ａとを有している。

【0055】

第一遊星歯車２４１Ａは、外歯車２５Ａと噛み合っている。第一遊星歯車２４１Ａは、軸線Ａｒを中心として公転すると共に自身の中心線Ａｐを中心として自転する。

【0056】

第二遊星歯車２４２Ａは、太陽歯車２３と噛み合っている。第二遊星歯車２４２Ａは、軸線Ａｒを中心として公転すると共に、第一遊星歯車２４１Ａと同じ自身の中心線Ａｐを中心として自転する。第二遊星歯車２４２Ａは、第一遊星歯車２４１Ａよりも軸方向Ｄａの出力側Ｄａｏに配置されている。第二遊星歯車２４２Ａは、その一つが第一遊星歯車２４１Ａの一つと一体に回転可能とされている。即ち、一つの第二遊星歯車２４２Ａに対して一つの第一遊星歯車２４１Ａが対になるように配置されている。

【0057】

変形例の遊星歯車キャリア２６Ａは、遊星歯車軸２６１Ａと、遊星歯車キャリア本体２６２Ａと、遊星歯車キャリア軸２６３Ａと、を有する。

【0058】

遊星歯車軸２６１Ａは、遊星歯車２４Ａ毎に設けられている。遊星歯車軸２６１Ａは、中心線Ａｐを中心として互いに接続された第一遊星歯車２４１Ａ及び第二遊星歯車２４２Ａを自転可能としている。遊星歯車軸２６１Ａは、一つの第一遊星歯車２４１Ａに対して一つの第二遊星歯車２４２Ａを接続している。具体的には、遊星歯車軸２６１Ａの軸方向Ｄａの入力側Ｄａｉに第一遊星歯車２４１Ａが接続され、遊星歯車軸２６１Ａの軸方向Ｄａの出力側Ｄａｏに第二遊星歯車２４２Ａが接続されている。遊星歯車軸２６１Ａは、第一遊星歯車２４１Ａ及び第二遊星歯車２４２Ａを軸方向Ｄａに貫通している。したがって、遊星歯車軸２６１Ａの軸方向Ｄａの入力側Ｄａｉの端部は、第一遊星歯車２４１Ａよりも軸方向Ｄａの入力側Ｄａｉに位置している。また、遊星歯車軸２６１Ａの軸方向Ｄａの出力側Ｄａｏの端部は、第二遊星歯車２４２Ａよりも軸方向Ｄａの出力側Ｄａｏに位置している。

【0059】

遊星歯車キャリア本体２６２Ａは、複数の遊星歯車軸２６１Ａの相互の位置を固定している。遊星歯車キャリア本体２６２Ａは、遊星歯車出力側アーム部２６２１と、遊星歯車入力側アーム部２６２２と、を有する。

【0060】

遊星歯車出力側アーム部２６２１は、複数の遊星歯車軸２６１Ａの軸方向Ｄａの出力側Ｄａｏの端部を回転可能に支持している。遊星歯車入力側アーム部２６２２は、複数の遊星歯車軸２６１Ａの軸方向Ｄａの入力側Ｄａｉの端部を回転可能に支持している。このように、遊星歯車キャリア本体２６２Ａを介して遊星歯車軸２６１Ａを支持することで、遊星歯車キャリア２６Ａは、第一遊星歯車２４１Ａと第二遊星歯車２４２Ａとを同軸に支持している。

【0061】

遊星歯車キャリア軸２６３Ａは、遊星歯車キャリア本体２６２Ａを固定している。遊星歯車キャリア軸２６３Ａは、軸線Ａｒを中心として軸方向Ｄａに延びている。遊星歯車キャリア軸２６３Ａは、遊星歯車出力側アーム部２６２１から出力側Ｄａｏに延びる出力側遊星歯車キャリア軸２６３Ａｏと、遊星歯車入力側アーム部２６２２から入力側Ｄａｉに延びる入力側遊星歯車キャリア軸２６３Ａｉと、を有する。出力側遊星歯車キャリア軸２６３Ａｏと入力側遊星歯車キャリア軸２６３Ａｉとは、いずれも、軸線Ａｒを中心として円筒に形成されている。

【0062】

出力側遊星歯車キャリア軸２６３Ａｏは、出力側遊星歯車キャリア軸受２６４により、変速ケーシング２１に対して軸線Ａｒを中心として自転可能に支持されている。出力側遊星歯車キャリア軸受２６４は、遊星歯車出力側アーム部２６２１よりも出力側に配置されている出力側遊星歯車キャリア軸２６３Ａｏの内周側には、太陽歯車軸２２が挿通されている。

【0063】

入力側遊星歯車キャリア軸２６３Ａｉは、遊星歯車キャリア軸受２６３により、変速ケーシング２１に対して軸線Ａｒを中心として自転可能に支持されている。遊星歯車キャリア軸受２６３は、遊星歯車入力側アーム部２６２２よりも入力側に配置されている。入力側遊星歯車キャリア軸２６３Ａｉの内周側には、後述する外歯車キャリア軸３７Ａが挿通されている。

【0064】

外歯車キャリア２７Ａは、外歯車２５Ａを、軸線Ａｒを中心として自転可能に支持している。外歯車キャリア２７Ａは、外歯車２５Ａに接続された外歯車キャリア軸３７Ａの外周部に固定されている。

【0065】

外歯車キャリア軸３７Ａは、軸線Ａｒを中心として外歯車２５Ａに固定されて軸方向Ｄａに延びている。外歯車キャリア軸３７Ａは、軸線Ａｒを中心して軸方向Ｄａに延びる円柱状に形成されている。外歯車キャリア軸３７Ａは、外歯車２５Ａから軸方向Ｄａの入力側Ｄａｉに延びている。外歯車キャリア軸３７Ａの入力側の部分は、円筒状の入力側遊星歯車キャリア軸２６３Ａｉの内周側に挿通されている。

【0066】

上記のような変速装置２Ａを備える回転機械１であっても、本実施形態と同様に、可変速ロータ軸７３や内歯車キャリア軸３７に潤滑油が付着するのを抑え、軸振動の増加を抑えることが可能となる。

【0067】

また、例えば、変速装置における歯車の個数は、本実施形態のような構成に限定されるものではない。したがって、例えば、遊星歯車２４と噛み合う歯車は、本実施形態のような内歯車２５が二つ以上設けられた構成であってもよい。また、遊星歯車２４Ａと噛み合う歯車は、変形例のような外歯車２５Ａが一つのみ又は三つ以上設けられた構成であってもよい。

【0068】

＜付記＞
各実施形態に記載の回転機械１は、例えば以下のように把握される。

【0069】

（１）第１の態様に係る回転機械１は、軸線Ａｒの延びる軸方向Ｄａに前記軸線Ａｒを中心として延び、前記軸方向Ｄａの位置の少なくとも一部が互いに重なるように配置され、前記軸線Ａｒを中心として互いに相対回転可能な複数の軸部９０と、前記軸方向Ｄａに間隔を空けて配置され、前記軸線Ａｒを基準とする径方向Ｄｒにおける複数の前記軸部９０同士の隙間をシールする複数のシール部材１０１と、複数の前記軸部９０と複数の前記シール部材１０１とで囲まれた空間部Ｓに外部からシールガスＧを供給可能とされたシールガス供給部１０２とを備える。

【0070】

回転機械１としては、例えば、可変速増速機、プロペラシャフト、風車等が挙げられる。

【0071】

この回転機械１は、複数のシール部材１０１により、複数の軸部９０同士の間をシールするとともに、シールガス供給部１０２により空間部ＳにシールガスＧを供給する。そのため、空間部Ｓの圧力が複数の軸部９０の外部よりも高められ、空間部Ｓの外部から空間部Ｓの内部に潤滑油等が侵入することが抑えられる。つまり、軸部９０を支持する軸受で使用された潤滑油が、複数の軸部９０同士の間の隙間に侵入することが抑えられる。その結果、複数の軸部９０同士の間に潤滑油が付着することを抑え、軸振動の増加を抑えることが可能となる。

【0072】

（２）第２の態様に係る回転機械１は、（１）の回転機械１であって、複数の前記シール部材１０１は、複数の前記軸部９０の中で前記径方向Ｄｒの内側に配置された軸部９０に対して非接触とされている。

【0073】

これにより、複数の軸部９０同士の間をシールする際に、潤滑油を用いる必要が無い。したがって、シールに使用された潤滑油が、複数の軸部９０同士の間の隙間に侵入することが無い。その結果、複数の軸部９０に潤滑油が付着することをより抑えることができる。

【0074】

（３）第３の態様に係る回転機械１は、（１）又は（２）の回転機械１であって、前記シール部材１０１の少なくとも一つは、回転不能に固定され、前記シールガス供給部１０２は、回転不能な前記シール部材１０１を貫通して前記空間部Ｓと前記シール部材１０１の外部とを連通させ、前記シールガスＧが流通する流路部１０５を有する。

【0075】

これにより、回転不能なシール部材１０１以外に、空間部Ｓの内部にシールガスを供給するための流路を形成する必要がない。したがって、互いに回転する複数の軸部９０にシールガスを供給するための流路を形成する必要が無い。これにより、流路部１０５を容易に形成することができる。

【0076】

（４）第４の態様に係る回転機械１は、（１）から（３）の何れか一つの回転機械１であって、複数の前記軸部９０は、前記軸線Ａｒを中心として回転可能とされ、前記軸方向Ｄａに延びる中空筒状の第一軸７３と、前記径方向Ｄｒにおいて前記第一軸７３の内側で前記軸方向Ｄａに延び、前記軸線Ａｒを中心として前記第一軸７３に対して相対回転可能とされた第二軸３７と、を有し、複数の前記シール部材１０１は、前記第一軸７３と前記第二軸３７との間をシールする。

【0077】

（５）第５の態様に係る回転機械１は、（１）から（４）の何れか一つの回転機械１であって、回転駆動力を発生する電動装置５と、前記電動装置５から定速入力軸Ａｃ及び可変速入力軸Ａｖに伝達される回転駆動力を変速させて出力軸Ａｏを介して駆動対象に伝える変速装置２、２Ａと、を備え、前記電動装置５は、前記変速装置２、２Ａの前記定速入力軸Ａｃを回転させる定速ロータ５２を有する定速電動機５１と、前記変速装置２、２Ａの前記可変速入力軸Ａｖを回転させる可変速ロータ７２を有する可変速電動機７１と、を含み、複数の前記軸部９０は、前記可変速ロータ７２と前記定速ロータ５２とを有する。

【符号の説明】

【0078】

１…回転機械
２、２Ａ…変速装置
２Ｓ…変速装置支持部
５…電動装置
５Ｓ…電動装置支持部
９…架台
２１…変速ケーシング
２２…太陽歯車軸
２３…太陽歯車
２４、２４Ａ…遊星歯車
２５…内歯車
２５Ａ…外歯車
２６、２６Ａ…遊星歯車キャリア
２７…内歯車キャリア
２７Ａ…外歯車キャリア
２８…入力側遊星歯車キャリア軸
２９…伝達軸
３０…太陽歯車軸受
３７…内歯車キャリア軸（第二軸）
３７Ａ…外歯車キャリア軸
５１…定速電動機
５２…定速ロータ
５３…定速ロータ軸
５４…導体
５５…定速ステータ
５７…定速電動機ケーシング
５８Ａ、５８Ｂ…定速ロータ軸受
７１…可変速電動機
７２…可変速ロータ
７３…可変速ロータ軸（第一軸）
７３ｈ…軸挿通孔
７４…導体
７５…可変速ステータ
７７…可変速電動機ケーシング
７８Ａ、７８Ｂ…可変速ロータ軸受
９０…軸部
１００…軸シール部
１０１…シール部材
１０１Ａ…第一シール部材
１０１Ｂ…第二シール部材
１０１ｓ、１０２ｓ…内周シール端
１０２…シールガス供給部
１０４ｓ…外周シール端
１０５…流路部
２４１Ａ…第一遊星歯車
２４２Ａ…第二遊星歯車
２６１、２６１Ａ…遊星歯車軸
２６２、２６２Ａ…遊星歯車キャリア本体
２６３…出力側遊星歯車キャリア軸
２６３Ａ…遊星歯車キャリア軸
２６３Ａｉ…入力側遊星歯車キャリア軸
２６３Ａｏ…出力側遊星歯車キャリア軸
２６４…出力側遊星歯車キャリア軸受
２８４…入力側遊星歯車キャリア軸受
２６２１…遊星歯車出力側アーム部
２６２２…遊星歯車入力側アーム部
Ａｃ…定速入力軸
Ａｏ…出力軸
Ａｐ…中心線
Ａｒ…軸線
Ａｖ…可変速入力軸
Ｃ…圧縮機
Ｄａ…軸方向
Ｄａｉ…入力側
Ｄａｏ…出力側
Ｄｃ…周方向
Ｄｒ…径方向
Ｄｒｉ…内側
Ｄｒｏ…外側
Ｇ…シールガス
Ｓ…空間部

【図1】

【図2】

【図3】