JP2013126324A - 発電機軸受用オイルミスト遮断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】稼動中の発電機の回転軸部材への取り付けがより容易であり、取り付け作業性の良い発電機軸受用オイルミスト遮断装置を提供する。
【解決手段】円環状の本体部１０と複数のフィン２０にて構成されており、本体部１０は、円環状のベース部１１と、ベース部１１の外周面に設けられて外側に張り出すように形成された円環状のフランジ部１２と、フランジ部１２の外周面に設けられて軸受装置に向かう軸方向に突出するように形成されたシール部１３と、を有しており、フランジ部１２には、軸方向に平行な貫通孔１５Ａが複数設けられている。そして本体部１０は回転軸部材の軸方向に交差する方向から取り付け可能となるように、円周方向において複数の円弧形状に分割可能に構成されており、分割された各本体部を回転軸部材の外周面に取り付けた後に円環状となるように連結するための連結部１４が、本体部１０の外側に露出する位置に設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、発電機の軸受装置から放出されるオイルミストが発電機の回転子に浸入することを防止する、発電機軸受用オイルミスト遮断装置に関する。

例えば水力発電機等、回転運動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機では、回転軸部材に固定された回転子を、水車等の回転動力にて回転させている。また回転軸部材は、摩擦を低減するために軸受装置にて支持されている。
前記軸受装置は、潤滑油を有しており、長期間の運転にてオイルミスト（霧状となったオイル）を発生させ、発生したオイルミストを軸受装置の外部に流出させてしまう。また前記回転子は、回転することでファン効果を発生させ、空気を吸い込む気流を発生させてしまう。なお、軸受装置からのオイルミストの発生も、回転子のファン効果も、発電機の構造上、回避することができない。
このため発電機を長期間運転していると、軸受装置から流出したオイルミストは、軸受装置から回転子に向かって流れ、更に回転子に浸入する。
これにより、オイルミストの流れる経路中に存在するブラシ装置にオイルが付着してブラシ装置の寿命が短くなり、発電機の回転子や固定子にオイルが付着して回転子や固定子の寿命が短くなる。

そこで、特許文献１に記載された従来技術には、発電機の回転軸部材に取り付けられて、回転子から軸受装置に向かう方向に空気流を発生させて、軸受装置から放出されたオイルミストが回転子の側に流れることを防止するオイルミスト遮断装置が開示されている。
また特許文献２に記載された従来技術には、軸受装置からの潤滑油がフランジ側に飛散しないように仕切部材を設け、更に仕切部材に、ハブ部から突出したファンブレードを設けた、フラットモータが開示されている。
また特許文献３に記載された従来技術では、軸方向が鉛直方向である回転軸に、下方に突出する突出環を有する推力受金を嵌着し、この推力受金を支持するとともに推力受金を収容して内部に軸受油を有する環状の軸受油槽を配置している。そして、軸受油槽からのオイルミストが流出しないように、軸受油槽の内部に向かう気流を発生させるファンを推力受金に設けた、回転電機の軸受油漏出防止装置が開示されている。

特開２００４−６８９８６号公報 実開昭５９−５０５７９号公報 実開昭５７−１３０５５７号公報

特許文献１に記載された円環状のオイルミスト遮断装置は、発電機の回転軸部材への取り付けが容易となるように、複数の円弧形状に分割可能な構成とされている。しかし、回転軸部材に取り付けて連結する際、連結用のボルト及びナットがオイルミスト遮断装置の内側に配置されているので連結時の作業性が悪い。
また既に稼動中の発電機の回転軸部材には、特許文献２や特許文献３に記載された従来技術を適用することは非常に困難である（発電機を分解しないと、特許文献２に記載された仕切部材や、特許文献３に記載されたフィンを取り付けることができない）。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、稼動中の発電機の回転軸部材への取り付けがより容易であり、取り付け作業性の良い発電機軸受用オイルミスト遮断装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る発電機軸受用オイルミスト遮断装置は次の手段をとる。
まず、本発明の第１の発明は、発電機の回転軸部材における軸受装置と回転子との間の外周面に取り付けられ、取り付けられた回転軸部材と一体となって回転し、前記軸受装置にて発生したオイルミストが前記回転子に浸入することを遮断する、発電機軸受用オイルミスト遮断装置である。
前記発電機軸受用オイルミスト遮断装置は、円環状の本体部と、軸方向に沿って前記回転子から前記軸受装置に向かう空気流を発生させる複数のフィンにて構成されている。
また前記本体部は、前記回転軸部材の外周面に接するように形成された円環状のベース部と、前記ベース部の外周面に設けられて外側に向かう径方向に張り出すように形成された円環状のフランジ部と、前記フランジ部の外周面に設けられて前記軸受装置に向かう軸方向に突出するように形成されたシール部と、を有しており、前記フランジ部には、軸方向に平行な貫通孔が複数設けられている。
そして、前記回転軸部材の軸方向に交差する方向から取り付け可能となるように、円周方向において複数の円弧形状に分割可能に構成されており、分割された各本体部を前記回転軸部材の外周面に取り付けた後に円環状となるように連結するための連結部が、前記本体部の外側に露出する位置に設けられている。

この第１の発明によれば、円環状の本体部が複数の円弧形状に分割可能であるので、稼動中の発電機の回転軸部材への取り付けが容易である。また、円弧形状に分割されたそれぞれの本体部を円環状に連結する際の連結部が本体部の外部に露出しているので、作業者が連結する際、連結作業が容易である。

次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係る発電機軸受用オイルミスト遮断装置であって、前記軸受装置における前記発電機軸受用オイルミスト遮断装置に対向している面であって前記回転軸部材の周囲には、前記回転軸部材との間に径方向において第１所定隙間が形成された軸受側シール部が配置されており、前記発電機軸受用オイルミスト遮断装置の前記シール部と、前記軸受側シール部は対向するように位置しており、軸方向において第２所定隙間が形成されている。
そして、前記第１所定隙間における径方向の面積である第１面積と、前記第２所定隙間における軸方向の面積である第２面積と、を加算した面積よりも、複数の前記貫通孔の径方向の面積の合計面積のほうが大きくなるように、前記貫通孔の数及び大きさが設定されている。

この第２の発明によれば、軸受装置から流出するオイルミストの流出部の総合面積よりも、発電機軸受用オイルミスト遮断装置が空気を吸い込むための複数の貫通孔の総合面積のほうが大きくなるように設定されている。これにより、軸受装置から回転子に向かう方向に流れようとするオイルミストを、適切な量の空気流にて遮断することができる。

次に、本発明の第３の発明は、上記第１の発明または第２の発明に係る発電機軸受用オイルミスト遮断装置であって、複数の前記フィンのそれぞれは、前記フランジ部に形成された軸方向に平行な複数の取付孔のそれぞれに対して着脱可能となるように前記軸受装置の側に取り付けられ、前記取付孔回りにおいて任意の回転角度に取り付けられることで、任意に調整された傾斜角度を有するように取り付けられている。

この第３の発明によれば、複数のフィンのそれぞれを、適切な構造とすることができる。また、着脱可能とすることで、要求される空気流の流量に応じてフィンの数を調整することが可能である。また要求される空気流の流速等に応じてフィンの傾斜角度を調整することが可能であるので、非常に便利である。

次に、本発明の第４の発明は、上記第３の発明に係る発電機軸受用オイルミスト遮断装置であって、前記貫通孔と前記取付孔が兼用とされている。

この第４の発明によれば、空気を吸い込むための貫通孔と、フィンを取り付けるための取付孔を兼用とすることで、無駄な孔を開ける必要がなく、便利である。

次に、本発明の第５の発明は、上記第１の発明〜第４の発明のいずれか１つに係る発電機軸受用オイルミスト遮断装置であって、前記ベース部には、前記回転軸部材に取り付けられている状態から剥離するための剥離用孔が、外周面から内周面に向かって貫通するように形成されている。

この第５の発明によれば、発電機の回転軸部材に取り付けた発電機軸受用オイルミスト遮断装置を取り外す必要が生じた場合、長期間の使用にて発電機軸受用オイルミスト遮断装置が回転軸部材に張り付いてしまっていても、容易に回転軸部材から剥離することができる。

本発明の発電機軸受用オイルミスト遮断装置１の一実施の形態を説明する正面図（Ａ）、側面図（断面図）（Ｂ）、背面図（Ｃ）である。 発電機軸受用オイルミスト遮断装置１の構造を説明する分解斜視図である。 発電機軸受用オイルミスト遮断装置１を発電機１００の回転軸部材７０に取り付けた状態を説明する図である。 発電機軸受用オイルミスト遮断装置１が、空気流を発生する様子を説明する図である。

以下に本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。
●［発電機軸受用オイルミスト遮断装置１の外観（図１）と構造（図２）］
まず図１を用いて、発電機軸受用オイルミスト遮断装置１の外観等について説明する。図１（Ａ）は発電機軸受用オイルミスト遮断装置１の正面図を示し、図１（Ｂ）は側面図（図１（Ａ）におけるＢ−Ｂ断面図）を示し、図１（Ｃ）は背面図を示している。
なお、以降では、発電機軸受用オイルミスト遮断装置１を、オイルミスト遮断装置１と記載する。

オイルミスト遮断装置１は、円環状の本体部１０と、複数のフィン２０にて構成されている。
そして本体部１０は、回転軸ＺＣから外周方向に向かって、円環状のベース部１１と、円環状のフランジ部１２と、円環状のシール部１３と、にて構成されており、ベース部１１とフランジ部１２とシール部１３とが一体となるように、例えばＭＣナイロン（登録商標）系の絶縁材質にて形成されている。
また本実施の形態にて説明するオイルミスト遮断装置１は、図２に示すように、回転軸ＺＣを含む平面によって図１（Ａ）におけるＡ−Ａ部にて、円周方向において２分割可能であり、複数の円弧形状（内角が１８０°以下の円弧形状）に分割可能である。なお、分割は２分割に限定されず、２個以上の複数に分割（円周方向において複数に分割）できればよい。
円周方向において分割されているので、発電機１００の回転軸部材７０を軸受装置５０から抜き取ってオイルミスト遮断装置１を取り付ける必要が無く、稼動中の発電機１００の回転軸部材７０の回転軸に直交する方向（交差する方向）からオイルミスト遮断装置１を取り付けることが可能である。

ベース部１１は、発電機１００の回転軸部材７０に接するように形成された、最も内側に配置された円環部である（図４参照）。
そしてベース部１１には、外周面から内周面に向かって貫通する剥離用孔１５Ｃが、分割された本体部のそれぞれに１個以上存在するように設けられている。剥離用孔１５Ｃは、発電機１００の回転軸部材７０に取り付けられたオイルミスト遮断装置１を取り外す際、オイルミスト遮断装置１が回転軸部材７０に張り付いてしまっていても、剥離用孔１５Ｃに、外周面から内周面に向かってネジ等をねじ込むことで、容易に剥離することができる。

フランジ部１２は、ベース部１１の外周面における軸受装置５０の側（図４参照）に設けられて、外側に向かう径方向（回転軸ＺＣから遠ざかる方向の径方向）に張り出すように形成されている。
そしてフランジ部１２には、回転軸ＺＣに平行な貫通孔１５Ａが、複数設けられている。またフランジ部１２には、複数のフィン２０を取り付けるための回転軸ＺＣに平行な取付孔１５Ｂが形成されているが、本実施の形態では、貫通孔１５Ａと取付孔１５Ｂは兼用としている。このため、複数設けられた貫通孔１５Ａの中から所望する孔を取付孔１５Ｂとして、フィン２０を取り付けることができる。従って、取り付けるフィン２０の数、及び取り付ける位置及び間隔を自由に調整することができる。

また、本体部１０を分割した際の境界面であってフランジ部１２における境界面とベース部１１における境界面には、分割された本体部を連結するための連結部材Ｂ１、Ｎ１を取り付けるための連結部１４が形成されている。
連結部１４は、円周方向において分割された本体部を回転軸部材７０に取り付けた後、各本体部を連結する際に本体部の外側に露出する位置に設けられている。このため、作業者が回転軸部材７０にオイルミスト遮断装置１を取り付ける際の連結時の作業が非常に容易となる。

シール部１３は、フランジ部１２の外周面に設けられて軸受装置５０に向かう回転軸ＺＣ方向に突出するように形成された、最も外側に配置された円環部である（図４参照）。
シール部１３は、図４に示すように軸受装置５０のシール部である軸受側シール部５１と回転軸ＺＣ方向にて対向するように配置され、軸受側シール部５１との隙間Ｋ２を小さくする。
そして図４に示すように、回転軸部材７０とフランジ部１２とシール部１３とで囲まれた空間にフィン２０が配置される。

フィン２０は、図２に示すように、ナット等の取付部材２１にて各取付孔１５Ｂに取り付けられる。なお、フィン２０の数は自由に調整可能であり、各フィンの傾斜角度も自由に調整可能である。従って、要求される空気流の流量や流速に応じて、フィン２０の数や各フィン２０の取付角度を調整することができるので、非常に便利である。
また、種々の形状に形成したフィンとの交換も容易である。

●［オイルミスト遮断装置１を発電機１００の回転軸部材７０に取り付けた状態（図３）と、空気流を発生する様子（図４）］
次に図３を用いて、発電機１００の回転軸部材７０に、オイルミスト遮断装置１を取り付けた状態について説明する。
発電機１００は、回転軸部材７０と回転子６０等を有しており（固定子は図示省略）、回転軸部材７０は、軸受装置５０にて回転可能となるように支持されている。
なお、回転軸部材７０における軸受装置５０の近傍には、ブラシ装置８０等が配置されており、当該ブラシ装置８０と軸受装置５０との間のスペースは非常に狭い。この狭い空間にオイルミスト遮断装置１を配置する必要があるが、本実施の形態にて説明するオイルミスト遮断装置１は、軸方向の長さが短く、また分割された本体部を連結する際の連結部１４も外部に露出しているので、容易にオイルミスト遮断装置１を回転軸部材７０に取り付けることができる。

次に図４を用いて、回転軸部材７０に取り付けたオイルミスト遮断装置１が、軸受装置５０から流出するオイルミストが回転子６０に向かう方向に流れることを遮断する空気流を発生する様子について説明する。
回転軸部材７０が図４中のＲＬ方向に回転すると、フィン２０にてＲＬと同方向の空気流ＡＦが発生する。空気流ＡＦは回転軸部材７０の表面に沿って軸受装置５０に向かう螺旋状の空気流となる。この空気流ＡＦにて、軸受側シール部５１と回転軸部材７０との隙間Ｋ１、及び軸受側シール部５１とオイルミスト遮断装置１との隙間Ｋ２、から流出しようとするオイルミストを軸受側シール部５１内に押し戻す。これにより、隙間Ｋ１や隙間Ｋ２からオイルミストが流出することを遮断する。

なお、空気流ＡＦは、オイルミスト遮断装置１に設けられた貫通孔１５Ａから吸い込んだ空気にて作られる。従って、貫通孔１５Ａの大きさ及び数は、空気流ＡＦに影響するので重要である。
ここで、図４において、軸受側シール部５１と回転軸部材７０との間の径方向の隙間Ｋ１を第１所定隙間に設定し、第１所定隙間における径方向の面積を第１面積Ｓ１とする。
また、軸受側シール部５１とオイルミスト遮断装置１のシール部１３との間の軸方向の隙間Ｋ２を第２所定隙間に設定し、第２所定隙間における軸方向の面積を第２面積Ｓ２とする。なお第２面積Ｓ２は、シール部１３における内周面側の面積とシール部１３における外周面側の面積は異なるが、本実施の形態では、シール部１３の内周面と外周面の中間部（中央部）における面積を第２面積Ｓ２とした。
また、貫通孔１５Ａ（取付孔と使用されることなく開口している貫通孔１５Ａ）の径方向の面積の合計面積を第３面積Ｓ３とする。
そして、「第３面積Ｓ３＞第１面積Ｓ１＋第２面積Ｓ２」となるように、貫通孔１５Ａの数、及び大きさを設定すると、オイルミストを遮断する適切な空気流ＡＦを発生させることができる。

本発明の発電機軸受用オイルミスト遮断装置１は、本実施の形態で説明した外観、構成、構造、形状等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
また本実施の形態の説明では、貫通孔１５Ａと取付孔１５Ｂの形状を円形状とした例を説明したが、長孔形状等、円形以外の形状にしてもよい。
またフィン２０の傾斜角度は自由に設定できるが、フランジ部１２におけるフィン２０を配置する面であって各取付孔１５Ｂの周囲の面に、フィン２０の角度を案内する目印等（傾斜角度Ａの目印、傾斜角度Ｂの目印・・等）を付けておくと、各フィン２０の傾斜角度の設定が容易となる。

１ 発電機軸受用オイルミスト遮断装置
１０ 本体部
１１ ベース部
１２ フランジ部
１３ シール部
１４ 連結部
１５Ａ 貫通孔
１５Ｂ 取付孔
１５Ｃ 剥離用孔
２０ フィン
Ｋ１ 第１所定隙間
Ｋ２ 第２所定隙間
Ｓ１ 第１面積
Ｓ２ 第２面積
Ｓ３ 第３面積
５０ 軸受装置
５１ 軸受側シール部
６０ 回転子
７０ 回転軸部材
８０ ブラシ装置
１００ 発電機
ＡＦ 空気流
ＺＣ 回転軸

Claims (5)

1. 発電機の回転軸部材における軸受装置と回転子との間の外周面に取り付けられ、取り付けられた回転軸部材と一体となって回転し、前記軸受装置にて発生したオイルミストが前記回転子に浸入することを遮断する、発電機軸受用オイルミスト遮断装置において、
   前記発電機軸受用オイルミスト遮断装置は、円環状の本体部と、軸方向に沿って前記回転子から前記軸受装置に向かう空気流を発生させる複数のフィンにて構成されており、
   前記本体部は、
   前記回転軸部材の外周面に接するように形成された円環状のベース部と、
   前記ベース部の外周面に設けられて外側に向かう径方向に張り出すように形成された円環状のフランジ部と、
   前記フランジ部の外周面に設けられて前記軸受装置に向かう軸方向に突出するように形成されたシール部と、を有しており、
   前記フランジ部には、軸方向に平行な貫通孔が複数設けられており、
   前記回転軸部材の軸方向に交差する方向から取り付け可能となるように、円周方向において複数の円弧形状に分割可能に構成されており、
   分割された各本体部を前記回転軸部材の外周面に取り付けた後に円環状となるように連結するための連結部が、前記本体部の外側に露出する位置に設けられている、
   発電機軸受用オイルミスト遮断装置。
2. 請求項１に記載の発電機軸受用オイルミスト遮断装置であって、
   前記軸受装置における前記発電機軸受用オイルミスト遮断装置に対向している面であって前記回転軸部材の周囲には、前記回転軸部材との間に径方向において第１所定隙間が形成された軸受側シール部が配置されており、
   前記発電機軸受用オイルミスト遮断装置の前記シール部と、前記軸受側シール部は対向するように位置しており、軸方向において第２所定隙間が形成されており、
   前記第１所定隙間における径方向の面積である第１面積と、前記第２所定隙間における軸方向の面積である第２面積と、を加算した面積よりも、複数の前記貫通孔の径方向の面積の合計面積のほうが大きくなるように、前記貫通孔の数及び大きさが設定されている、
   発電機軸受用オイルミスト遮断装置。
3. 請求項１または２に記載の発電機軸受用オイルミスト遮断装置であって、
   複数の前記フィンのそれぞれは、前記フランジ部に形成された軸方向に平行な複数の取付孔のそれぞれに対して着脱可能となるように前記軸受装置の側に取り付けられ、前記取付孔回りにおいて任意の回転角度に取り付けられることで、任意に調整された傾斜角度を有するように取り付けられている、
   発電機軸受用オイルミスト遮断装置。
4. 請求項３に記載の発電機軸受用オイルミスト遮断装置であって、
   前記貫通孔と前記取付孔が兼用とされている、
   発電機軸受用オイルミスト遮断装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の発電機軸受用オイルミスト遮断装置であって、
   前記ベース部には、前記回転軸部材に取り付けられている状態から剥離するための剥離用孔が、外周面から内周面に向かって貫通するように形成されている、
   発電機軸受用オイルミスト遮断装置。
   
   

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