JP2013174326A

JP2013174326A - 電食防止装置

Info

Publication number: JP2013174326A
Application number: JP2012039871A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Hayashi; 慎之林; Naoki Kobayashi; 小林　　直樹; 真孝 ▲柳▼田; Masataka Yanagida; Hiroshi Hasegawa; 泰士長谷川
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2012-02-27
Filing date: 2012-02-27
Publication date: 2013-09-05
Anticipated expiration: 2032-02-27
Also published as: JP6242566B2

Abstract

【課題】除電部材による回転軸の摩耗を防止でき、回転軸を交換する必要がない電食防止装置を提供すること。
【解決手段】電動モータ２によって回転する回転軸３と、回転軸３を回転可能に支持する軸受６ａ，６ｂと、回転軸３と電気的に接続された除電部材１２と、除電部材１２を接地するアース線１４と、を備えた電食防止装置１において、除電部材１２は、回転軸３の先端面３ｂに結合された導電体２０を介して、回転軸３と電気的に接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動モータによって回転する回転軸と、該回転軸を回転可能に支持する軸受と、該回転軸と電気的に接続された除電部材と、該除電部材を接地するアース線とを備え、回転軸に帯電した電荷を除去することで軸受が電食するのを防止する電食防止装置に関する。

例えばターボ冷凍機などの電動モータによって回転する回転軸を備える回転機械では、まれにその回転軸が帯電し、その帯電した電荷が回転軸を支持する軸受に電流となって流れることで、軸受に電食が発生する場合があった。かかる軸受の電食を防止する技術として、特許文献１には、例えば転がり軸受を構成する転動体をセラミックスで構成するなどして回転軸と軸受とを絶縁し、軸受の電食を防止する技術が開示されている。

しかしながら、上述した特許文献１の転がり軸受は、転動体がセラミックス製であり、価格が高価であるとの問題がある。通常の鋼製の転動体からなる転がり軸受など、導電性材料によって形成される軸受の電食を防止する構成として、例えば図６に示すような電食防止装置が考えられる。

この図６に示す電食防止装置１００は、電動モータ１０２の回転軸１０３と、該回転軸１０３を回転可能に支持する軸受１０６ａ、１０６ｂとを備えるとともに、該モータ回転軸１０３の外周面１０３aと当接する除電部材１１２と、該除電部材１１２を接地するアース線１１４を備えている。そして、回転軸１０３が除電部材１１２を介してアース線１１４によってアースされることで、回転軸１０３に帯電した電荷を除去し、軸受１０６ａ、１０６ｂが電食するのを防止する。なお、図中の符号１０８は例えば羽根などの被回転体、符号１０４は被回転体８の軸１１０と電動モータ１０２の回転軸１０３とを連結する軸カップリング、符号１１６は除電部材１１２を付勢して回転軸１０３の外周面１０３aと当接させる付勢バネなどの付勢機構である。

特開２００７−１６８４６号公報特許第４５６２２７１号公報

しかしながら、上述した電食防止装置１００にあっては、潤滑油が回転軸１０３を伝って除電部材１１２まで到達し、回転軸１０３と除電部材１１２との接触部が流体潤滑状態となる可能性がある。このように、回転軸１０３と除電部材１１２との接触部が流体潤滑状態となると、両者間に電流が流れなくなり、回転軸１０３に帯電した電荷をアース線１１４によって除去することができなくなってしまう。

回転軸１０３と除電部材１１２との接触部が流体潤滑状態となるのを防止するためには、回転軸１０３の先端面１０３bに除電部材１１２を接触させることが有効と考えられる。接触部への油の浸入は、回転軸１０３と除電部材１１２とのすべり速度が速くなるほど発生し易くなるため、回転軸１０３の外周１０３aではなく、その先端面１０３bに除電部材１１２を接触させることで、回転軸１０３と除電部材１１２とのすべり速度を遅くすることができるからである。

特許文献２には、回転軸の先端面に除電部材を接触させ、回転軸に帯電した電荷を該除電部材から除去する電食防止装置が開示されている。しかしながら、この特許文献２の電食防止装置では、除電部材と回転軸の先端面とが直に線接触しており、回転軸の先端面が摩耗してしまうため、定期的に回転軸を交換する必要があるとの問題がある。

本発明は上述したような従来技術の課題に鑑みなされた発明であって、除電部材による回転軸の摩耗を防止でき、回転軸を交換する必要がない電食防止装置を提供することを目的としている。

本発明は上述したような目的を達成するためになされた発明であって、
本発明の電食防止装置は、
電動モータによって回転する回転軸と、該回転軸を回転可能に支持する軸受と、該回転軸と電気的に接続された除電部材と、該除電部材を接地するアース線と、を備えた電食防止装置において、
前記除電部材は、前記回転軸の先端面に結合された導電体を介して、前記回転軸と電気的に接続されることを特徴とする。

このように本発明の電食防止装置は、回転軸の先端面に結合された導電体を介して、除電部材と回転軸とを電気的に接続する構成であり、回転軸と除電部材とが直に接触しないため、回転軸の先端面が摩耗しない。また、仮に導電体が摩耗した場合であっても、導電体だけを交換すればよいため、回転軸を交換する必要はない。

また、導電体を介して除電部材と回転軸とを電気的に接続する構成としたことで、導電体の材質を回転軸の材質と異ならせることができる。例えば、導電体に摩耗し難い高硬度の材質のものを採用することで、導電体自身の摩耗を抑制することもできる。

また、長尺の棒状部材である回転軸の先端面に対して表面仕上げを行うのに比べ、導電体に対する方が表面仕上げを行い易い。よって、表面粗さの小さい導電体を用いることで、相手側である除電部材の摩耗を抑制することもできる。

また上記発明において、
前記導電体は、前記回転軸とともに回転する該導電体の回転中心位置において、前記除電部材と点接触するように構成されていることが望ましい。

このように、除電部材が導電体の回転中心位置と点接触するように構成されていれば、回転中心位置におけるすべり速度は０であるため、除電部材と導電体との接触部において殆ど摩耗が発生しない。

この際、前記導電体が球体状をなし、前記回転軸の先端面と溶接、ロウ付け、または接着の何れかの方法によって接合することで、導電体がその回転中心位置において除電部材と点接触する上記発明を簡単に構成することができる。このような球体状の導電体としては、高硬度で寸法精度が高く、かつ表面粗さも小さい、転がり軸受用の転動球を好適に用いることができる。

また上記発明において、
前記導電体は、前記回転軸の先端面の中心部に形成されているネジ穴に螺合されることで前記回転軸に連結されるボルト部材とすることができる。

このように、導電体をボルト部材とし、該導電体と回転軸の先端面とを螺合により連結することで、導電体が摩耗した場合にその交換を容易に行うことができる。またこの際、除電部材と接触するボルト部材の頭部を球面状に加工することで、導電体がその回転中心位置において除電部材と点接触するように構成することも可能である。

また上記発明において、
前記回転軸の先端面と、該先端面と隣接する軸受との間には、回転軸の外周面から凸設する油切り手段が形成されていることが望ましい。

このような油切り手段が形成されていれば、潤滑油が回転軸を伝って除電部材に到達するのを防ぐことができる。

本発明によれば、回転軸の先端面に結合された導電体を介して、除電部材と回転軸とが電気的に接続するように構成されるため、除電部材による回転軸の摩耗を防止でき、回転軸を交換する必要がない電食防止装置を提供することができる。

本発明の電食防止装置の全体構成を示した全体図である。本発明の導電体を示した概略側面図である。本発明の別の実施形態の導電体を示した概略側面図である。本発明の油切り手段を示した概略側面図である。本発明の油切手段の別の実施形態を示した概略側面図である。従来の電食防止装置の全体構成を示した全体図である。

以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。
ただし、本発明の範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限り、本発明の範囲をそれにのみ限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

図１は、本発明の電食防止装置の全体構成を示した全体図である。本発明の電食防止装置は、例えばターボ冷凍機などの電動モータによって回転する回転軸を備える回転機械に備えられる装置である。本発明の電食防止装置は、図１に示したように、回転軸３、軸受６ａ，６ｂ、除電部材１２、アース線１４、および導電体２０などから構成されている。

回転軸３は、金属などの導電性材料により形成された長尺の棒状部材である。回転軸３は、その基端が軸カップリング４を介して軸１０と連結されており、電動モータ２によって回転するように構成されている。また、軸１０には、例えば羽根などの被回転体８がその外周面１０ａに固定されている。

軸受６ａ，６ｂは、例えば軸と軌道輪との間に玉やコロなどの転動体が配設された転がり軸受であり、上述した回転軸３を回転可能に支持している。軸受６ａ，６ｂは、金属などの導電性材料により形成され、その内部には潤滑性を高めるための潤滑油が封入されている。なお、本発明の軸受としては、すべり軸受や流体軸受なども採用可能であり、転がり軸受には限定されない。

除電部材１２は、例えばカーボンや銅などの導電性材料からなる円柱状の部材であって、後述する導電体２０を介して、上述した回転軸３の先端面３ｂと電気的に接続されている。また、この除電部材１２にはアース線１４が接続されており、このアース線１４によって除電部材１２が接地されている。また、この除電部材１２は、例えば付勢バネ１６などからなる付勢機構によって、後述する導電体２０の側に向かって付勢されている。

また、回転軸３の先端面３ｂと軸受６ｂとの間には、後述する油切り手段３０がその外周面３ａから凸設している。なお、この油切り手段３０は、軸受が複数ある場合には、最も先端面３ｂに近い位置にある（先端面３ｂに隣接する）軸受６ｂと先端面３ｂとの間に形成される。

導電体２０は、例えば金属などの導電性材料から形成された、回転軸３および除電部材１２とは別体に構成された部材であり、回転軸３の先端面３ｂの中心部に結合される。この導電体２０は、例えば図２に示したような金属製の球体２０ａであり、回転軸３の先端面３ｂの中心部に形成されている接合用凹部３ｃに、例えば溶接、ロウ付け、または接着などの方法によって接合される。なお、接合用凹部１０ｃが形成されていない先端面３ｂに球体２０ａを接合することも可能であるが、一般に回転軸３の先端面３ｂの中心部には、回転軸３の搬送および位置決め用としての凹部が形成されており、この凹部を接合用凹部３ｃとして用いるとよい。

このように構成される本発明の電食防止装置１は、回転軸３の先端面３ｂに結合された導電体２０を介して、除電部材１２と回転軸３とを電気的に接続する構成であり、回転軸３と除電部材１２とが直に接触していない。このため、回転軸１０が回転しても、回転軸３の先端面３ｂが摩耗しないようになっている。また、仮に導電体２０が摩耗した場合であっても、導電体２０だけを交換すればよく、回転軸３を交換する必要はない。

また、導電体２０を介して除電部材１２と回転軸３とを電気的に接続する構成としたことで、導電体２０の材質を回転軸３の材質と異ならせることができる。例えば、導電体２０に炭素鋼などの摩耗し難い高硬度の材質のものを採用することで、導電体自身の摩耗を抑制することもできる。

また、長尺の棒状部材である回転軸３の先端面３ｂに対して表面仕上げを行うのに比べ、導電体２０に対する方が表面仕上げを行い易い。よって、表面粗さの小さい導電体２０を用いることで、相手側である除電部材１２の摩耗を抑制することもできる。

また、導電体２０として図２に示したような球体２０ａを用いることで、回転軸３とともに回転する導電体２０（球体２０ａ）の回転中心位置ａにおいて、除電部材１２と導電体２０（球体２０ａ）とが点接触するように構成される。このように、導電体２０が、その回転中心位置ａにおいて除電部材１２と点接触するように構成されていれば、回転中心位置ａにおけるすべり速度は０であるため、除電部材１２と導電体２０との接触部において殆ど摩耗が発生しないようにすることができる。また、このような球体状の導電体２０としては、高硬度で寸法精度が高く、かつ表面粗さも小さい、転がり軸受用の転動球を好適に用いることができる。

また、導電体２０としては、図３に示したような金属製のボルト部材２０ｂを採用することもできる。このボルト部材２０ｂは、回転軸１０の先端面３ｂの中心部に形成されているネジ穴１０ｄにその軸部２２ｂが螺合されることで、先端面３ｂに連結されている。また、ボルト部材２０ｂと先端面１０ｂとが連結した状態において、先端面３ｂから突出するボルト部材２０ｂの頭部２４ｂと除電部材１２とが接触することで、回転軸３と除電部材１２とが電気的に接続される。

このように、導電体２０をボルト部材２０ｂとし、このボルト部材２０ｂと回転軸３の先端面３ｂとを螺合により連結する構成とすることで、導電体２０（ボルト部材２０ｂ）が摩耗した場合にその交換を容易に行うことが可能となる。またこの際、除電部材１２と接触するボルト部材２０ｂの頭部２４ｂを球面状に加工することで、除電部材１２がボルト部材２０ｂの回転中心位置ａと点接触するように構成することもできる。

また、図１に示したように、本発明の電食防止装置１には、先端面３ｂと軸受６ｂとの間に、回転軸３の外周面３ａから凸設した油切り手段３０が形成されている。この油切り手段３０としては、例えば図４に示したような、回転軸３の外周面３ａに嵌挿されて固定された環状の板状部材３０ａが挙げられる。また例えば、図５に示したような、回転軸３の外周面３ａに一体的に形成された段部３０ｂも含まれる。

このような油切り手段３０が形成されていれば、軸受６ｂから漏れ出して回転軸３を伝って板状部材３０ａや段部３０ｂに到達した潤滑油は、図中の矢印ｆに示したように、外周方向に流れた後に遠心力によって飛散する。すなわち、このような油切り手段３０が形成されていれば、潤滑油が回転軸３を伝って除電部材１２に到達するのを防ぐことができ、回転軸３と除電部材１２との接触部が流体潤滑状態となって両者間に電流が流れなくなることを確実に防止できる。

以上、本発明の好ましい形態について説明したが、本発明は上記の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲での種々の変更が可能である。

本発明は、例えばターボ冷凍機などの電動モータによって回転する回転軸を備える回転機械において、その軸受の電食を防止することができる電食防止装置として好適に用いることができる。

１電食防止装置
２電動モータ
３回転軸
３ａ外周面
３ｂ先端面
３ｃ接合用凹部
３ｄネジ穴
４軸カップリング
６ａ，６ｂ軸受
８被回転体
１０軸
１２除電部材
１４リード線
１６付勢バネ（付勢機構）
２０導電体
２０ａ球体
２０ｂボルト部材
３０油切り手段
３０ａ板状部材
３０ｂ段部

Claims

電動モータによって回転する回転軸と、該回転軸を回転可能に支持する軸受と、該回転軸と電気的に接続された除電部材と、該除電部材を接地するアース線と、を備えた電食防止装置において、
前記除電部材は、前記回転軸の先端面に結合された導電体を介して、前記回転軸と電気的に接続されることを特徴とする電食防止装置。
前記導電体は、前記回転軸とともに回転する該導電体の回転中心位置において、前記除電部材と点接触するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電食防止装置。
前記導電体は球体状をなし、前記回転軸の先端面と溶接、ロウ付け、または接着の何れかの方法によって接合されていることを特徴とする請求項２に記載の電食防止装置。
前記導電体は、前記回転軸の先端面の中心部に形成されているネジ穴に螺合されることで前記回転軸に連結されるボルト部材であることを特徴とする請求項１または２に記載の電食防止装置。
前記回転軸の先端面と、該先端面と隣接する軸受との間には、回転軸の外周面から凸設する油切り手段が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電食防止装置。