JP2019080467A - 回転機の２重シール構造、回転機、および回転機保守方法 - Google Patents

Abstract

【課題】モータ等の回転機内部へのオイル進入を事前に有効に防止することができ、回転機の特性が低下する前に不具合、モータの寿命、シールの寿命を検出することができる、回転機の２重シール構造を提供する。【解決手段】モータその他の回転機における２重シール構造１０は、外側に配される１段目シール１と、内側に配される２段目シール２と、両シールの間に設けられるオイル用のドレーン３とからなり、１段目シール１におけるオイル進入が検出されることにより回転機内部４へのオイル進入を阻止可能である。１段目シール１はゴム製シールおよびグリース、２段目シール２はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製シールとする。【選択図】図２

Description

本発明は回転機の２重シール構造、回転機、および回転機保守方法に係り、特に、モータ等の回転機内部へのオイル進入を事前に有効に防止することのできる、回転機の２重シール構造等に関するものである。

従来、モータにおけるオイルシールは１個（１段）である。オイルシールにはたとえば、ゴム製シールおよびグリースを併用する方法等が用いられる。オイルがオイルシールを超えるとオイル漏れということになるが、これがモータ内部に進入した場合には、当然ながらモータの特性に影響を与える。このような場合、不具合の原因がオイル漏れであることは、オイルがモータの後蓋を通過した後で認識することができる（後出図１の左側参照）。

モータ等回転機のオイルシール技術については従来、技術的な提案もなされている。たとえば後掲特許文献１には、ケーシング内の圧力が高まってもケーシングと回転軸の間を確実にシールできるポンプモータのシール装置として、回転軸の軸方向に間隔をおいて一対のオイルシールを配設し、このオイルシールの間の空間をドレーン通路に接続する構成が開示されている。

そして、 オイルシール相互間の空間はドレーン通路によってタンク内と同じ圧力に維持されているため、ケーシング内の圧力が高まっても外側のオイルシールに高圧がかかることがなくなり、ケーシングと回転軸の間を確実にシールできるとしている。また、ケーシング内のオイル漏れは内側のオイルシールによって阻止され、内側のオイルシールからオイル漏れが発生した場合には、オイルはドレーン通路からタンクに戻される、としている。

また、特許文献２には、主軸の摺動部の補修作業を行わずにメンテナンス作業を簡便に行える水中モータとして、モータフレームの内部と外部とをシールする第１／第２のオイルシールと、主軸１１０に沿って第１／第２のオイルシールに隣接して配置された複数のオイルシールスペーサを備えた軸封機構を有するモータが開示されている。そして、オイルシールスペーサを設けたことによって、メンテナンス時に第１／第２のオイルシールの配置位置を変えることができる、としている。

実開平０５−１２６６６号公報「ポンプモータのシール装置」 特開２０１４−１３５８００号公報「モータ、及び軸封機構」

さて、上述の通り従来のオイルシール方法では、オイルが漏れてモータ等の回転機内部に侵入した場合であっても、後蓋を通過するまでそれによる不具合の原因を特定することができない。モータ等内部にオイルが進入し、著しく特性が低下してからの不具合発見では、最悪の場合は製造ライン停止もあり得る事態となる。したがって、モータ等回転機の特性が低下する前にオイル漏れ、シールの寿命を検出できれば、予めモータ等の交換計画を立てることもできる。

そこで本発明が解決しようとする課題は、かかる従来技術の問題点をなくし、モータ等の回転機内部へのオイル進入を事前に有効に防止することができ、回転機の特性が低下する前に不具合、モータの寿命、シールの寿命を検出することができ、それにより回転機の交換を計画的に実施することができる、回転機の２重シール構造、回転機、および回転機保守方法を提供することである。

本願発明者は上記課題について検討した結果、回転機の回転軸に、たとえば材質の違うシールを２段設け、その中間にドレーンを設け、１段目を越えたオイルが回転機内部へ進入する前に外部に排出されることでオイル漏れを検出でき、シールおよびモータの寿命を検出できることなどによって解決できることを見出し、これに基づいて本発明を完成するに至った。すなわち、上記課題を解決するための手段として本願で特許請求される発明、もしくは少なくとも開示される発明は、以下の通りである。

〔１〕 モータその他の回転機における２重シール構造であって、外側に配される１段目シールと、内側に配される２段目シールと、両シールの間に設けられるオイル用のドレーンとからなり、該１段目シールにおけるオイル進入が検出されることにより回転機内部へのオイル進入を阻止することを特徴とする、回転機の２重シール構造。
〔２〕 前記１段目シールと２段目シールとは異なる構成であることを特徴とする、〔１〕に記載の 回転機の２重シール構造。
〔３〕 前記２段目シールがより長寿命となる材質を用いたものであることを特徴とする、〔２〕に記載の回転機の２重シール構造。

〔４〕 前記１段目シールはゴム製シールおよびグリースであり、前記２段目シールはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製シールであることを特徴とする、〔２〕または〔３〕に記載の回転機の２重シール構造。
〔５〕 前記１段目シールと２段目シールとは同じ構成であることを特徴とする、〔１〕に記載の回転機の２重シール構造。
〔６〕 前記２段目シールのシールリップが接する部分の軸径が該１段目シールのシールリップが接する部分の軸径より小さいことを特徴とする、〔１〕に記載の回転機の２重シール構造。
〔７〕 前記１段目シールと２段目シールとは同じ構成であることを特徴とする、〔６〕に記載の回転機の２重シール構造。
〔８〕 前記１段目シールと２段目シールとはゴム製シールおよびグリースであることを特徴とする、〔５〕または〔７〕に記載の回転機の２重シール構造。

〔９〕 前記ドレーンはそこにオイルが進入した場合に目視確認可能なように形成されていることを特徴とする、〔１〕、〔２〕、〔３〕、〔４〕、〔５〕、〔６〕、〔７〕または〔８〕のいずれかに記載の回転機の２重シール構造。
〔１０〕 前記ドレーンには油を検知するセンサが設けられていることを特徴とする、〔１〕、〔２〕、〔３〕、〔４〕、〔５〕、〔６〕、〔７〕または〔８〕のいずれかに記載の回転機の２重シール構造。
〔１１〕 〔１〕、〔２〕、〔３〕、〔４〕、〔５〕、〔６〕、〔７〕、〔８〕、〔９〕または〔１０〕のいずれかに記載の２重シール構造を備えていることを特徴とする、回転機。
〔１２〕 〔１〕、〔２〕、〔３〕、〔４〕、〔５〕、〔６〕、〔７〕、〔８〕、〔９〕または〔１０〕のいずれかに記載の２重シール構造またはそれを備えた回転機において、前記ドレーンへのオイルの進入の有無を確認し、進入がある場合にはオイルシール漏れ発生と判断することを特徴とする、回転機保守方法。

本発明の回転機の２重シール構造、回転機、および回転機保守方法は上述のように構成されるため、これらによれば、モータ等の回転機内部へのオイル進入を事前に有効に防止することができる。そして、回転機の特性が低下する前に不具合、モータ等回転機の寿命、シールの寿命を検出することができる。それにより回転機の交換を計画的に実施することができる。

また、回転機の特性低下など不具合発生の原因がオイル漏れであることを早期に発見できることは、当該回転機の用いられているシステムにおいて、当該回転機以外の要素における無益な対応を不要とすることができるため、回転機使用者にとって好ましい。

なお、上記文献開示技術と本発明は、1対のオイルシールを嵌着しその間にドレーンを設ける点で、構造上の共通点があるように見える。しかし、同文献開示技術ではオイル漏れは内側のオイルシールによって阻止する構成であるのに対し、本発明では外側（１段目）のオイルシールで阻止し、オイルの進入は２段目シール、さらに回転機内部に漏出する前に確実に検出することのできる構成であり、当然ながら作用効果も全く異なり、上記文献開示技術では本発明の作用効果は得られない。さらに、１段目、２段目の各シールの寿命を、材質等によって相違させる方式、シール摩耗時間を考慮した構成も、本発明独自のものである。

また、２段目シールのシールリップが接する部分の軸径が１段目シールのシールリップが接する部分の軸径より小さい構成の本発明２重シール構造等によれば、２段目シールの摩耗を防いで長寿命化することができ、これにより、モータ等の回転機内部へのオイル進入を事前に有効に防止することができ、回転機の特性が低下する前に不具合、モータの寿命、シールの寿命を検出することができ、それにより回転機の交換を計画的に実施することができる。

すなわち、モータ等回転機内部へのギヤオイル等オイルの進入を防ぎ、１段目シールより漏れてしまったオイルを２段目シールにて止めている間での回転機交換を、行うことができる。さらに、１段目シール、２段目シールで同じシール構成を使用できるため、両シールを異なる材質のものにすることも不要であり、組立・製造管理における負担を最小限とすることができる。また、回転機の特性低下など不具合発生の原因がオイル漏れであることを早期に発見できることは、当該回転機の用いられているシステムにおいて、当該回転機以外の要素における無益な対応を不要とすることができるため、回転機使用者にとって好ましい。

なおまた、上記文献２開示技術においてもシールを２つ設置しているが、これは各々についてのシールメンテナンスの容易性を目的としており、通常取付けされたシールが寿命となった場合の交換方法を低コストかつ容易に行える技術を開示したものであり、２段構えのオイルシールによるオイル漏れ危険性の確実な検出および防止を目的として構成された本発明とは異なるものである。

本発明の２重シール構造を備えた回転機の構成例（右側）を、従来の回転機の構成例（左側）と併せて示した断面図である。 図１における本発明の２重シール構造の要部を示した断面図である。 本発明の２重シール構造の別例について要部構成を示す断面図である。

以下、図面により本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明の２重シール構造を備えた回転機の構成例（右側）を、従来の回転機の構成例（左側）と併せて示した断面図である。また、
図２は、図１における本発明の２重シール構造の要部を示した断面図である。図１では、左方に従来の回転機２５を示し、右方に示した本発明と対比させている。これらに示すように本発明のモータその他の回転機における２重シール構造１０は、外側に配される１段目シール１と、内側に配される２段目シール２と、両シールの間に設けられるオイル用のドレーン３とからなり、１段目シール１におけるオイル進入が検出されることにより回転機内部４へのオイル進入を阻止可能であることを、基本的な構成とする。なお、図では１段目シール１、２段目シール２が設けられる箇所の軸径は等しいが、本発明はこれに限定されない。このことについては追って図３を用いて説明する。

かかる構成により本２重シール構造１０を備えた回転機５では、外側に配される１段目シール１にオイル進入が生じた場合、オイルは２段目シール２側へも向かい得るが、むしろドレーン３へと進入し、ドレーン３へと進入したオイルは外部から検知することが可能であるため、それによって１段目シール１が寿命に達したこと、全体的には回転機５を交換すべき時期に達したことを知ることができる。したがって、オイルのそれ以上の進入、すなわち２段目シール２や回転機内部４への進入を有効に防止することができる。

ドレーン３へと進入したオイルの検知方法は、簡単には、目視観察にて行うものとすることができる。たとえば検知用の紙をセットしておいてその濡れ色によってオイル漏れを検知する等、適宜の方法で行うものとすることができる。このようにして、１段目シール１を越えてきたオイルを、モータ等回転機内部４へ進入してくる前に、外部において検出することができ、事前に適切に回転機５の寿命、シールの寿命を検出することができる。また本発明２重シール構造１０は、ドレーン３が、そこにオイルが進入した場合に目視確認可能な構造、形態に形成されているものとすることもできる。

本発明２重シール構造１０の１段目シール１と２段目シール２とは異なる構成とすることができる。特に、２段目シール２を１段目シール１よりも長寿命となる材質等により構成することができ、かつそのようにすることが発明の目的上より望ましい。すなわち、シール寿命が、１段目＜２段目 の組み合わせとなるように、１段目シール１、２段目シール２それぞれの材質、物性、形状その他の属性を選択する。

かかる構成とすることにより、１段目シール１に寿命が来てオイルがこれを越えて進入が開始しても、その時点では２段目シール２はまだ寿命が来ておらず、これを越えてオイルが進入することはなく、したがって回転機内部４へのオイル進入はない状況である。かかる状況でありつつ、一方、１段目シール１を越えて進入したオイルは、ドレーン３へ進入することによって、外部からこれを検出することができる。すなわち、シール寿命を、１段目＜２段目 とすることによって、回転機内部４へのオイル漏れ阻止を確保しつつ、１段目シール１におけるオイル漏れの段階でそれを検出するという本発明の目的を、十全に達成することができる。

たとえば、１段目シール１としてゴム製シールおよびグリース、２段目シール２としてポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製シールを好適に用いることができるが、本発明はこれに限定されるものではない。要するに、１段目シール１と２段目シール２の構成を異なるものとする場合は、その寿命が、１段目＜２段目 となるように適宜のものを用いることができる。

なお、１段目シール１と２段目シール２とを同じ構成とすることも、本発明からは除外されない。たとえば、１段目シール１、２段目シール２ともに、ゴム製シールおよびグリースとする等である。この場合は、シール寿命は、１段目＜２段目 とはならないが、オイル進入が発生する場合は外側に設けられる１段目シール１においてまずそれが発生するのであり、ドレーン３を介しての外部からの検出が遅れずに行われることで、２段目シール２および回転機内部４へのオイル進入は防ぐことができる。本発明によれば、１段目シール１を突破したオイルを素早く検出できるため、少なくともオイル進入後の対策を早期、円滑にとることができる。

さて、図２で示した先行発明ではオイルシールを２重で使用するが、この場合、１段目シール１と２段目シールにおいてシールリップ（以下、単に「リップ」ともいう）摩耗の原因となる摺動発熱量は変わらない。むしろ、２段目シール２はオイルによる潤滑を得られずドライ環境となるため、その点では２段目シール２の方がよりリップ摩耗が進行しやすいといえる。このことは、ドライ環境でも耐え得るとされているＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）をシール材として使用しているシールでも同様である。これを踏まえ、以上説明した発明では、２段目シール２において１段目シール１よりも長寿命の材質を用いることもその内容に含めているのだが、同じシール構成でもってこの問題を解決できれば、なおよい。

そこで、上述の発明をさらに改善し、特に２段目シールの摩耗を防いで長寿命化することができ、これにより、モータ等の回転機内部へのオイル進入を事前に有効に防止することができ、回転機の特性が低下する前に不具合、モータの寿命、シールの寿命を検出することができ、それにより回転機の交換を計画的に実施することができる回転機の２重シール構造等を目指して検討を行った。その結果、図３に示す構成の２重シール構造を完成した。

図３は、本発明の２重シール構造の別例について要部構成を示す断面図である。図示するように本２重シール構造５１０は、モータその他の回転機５５における２重シール構造であって、外側に配される１段目シール５１と、内側に配される２段目シール５２と、両シール５１、５２の間に設けられるオイル用のドレーン５３とからなり、軸５８中、２段目シール５２のシールリップＬ１が接する軸部分８２の軸径が１段目シール５１のシールリップＬ２が接する軸部分５１の軸径より小さいことを、主たる構成とする。このように本発明の２重シール構造５１０では、軸５８の軸径を一様とせず、オイルシールを設ける箇所によって異なるように形成する。

なお、２段目シール５２箇所（軸部分８２）における軸５８の軸径の縮小程度は、２段目シール５２のオイルシールとして十分に機能する程度に少なく、かつ、２段目シール５２の長寿命化効果を得られる程度に多く、その間の適宜の範囲に設定すればよい。

かかる構成により本２重シール構造５１０を備えた回転機５５では、外側に配される１段目シール５１にオイル進入が生じた場合、オイルは２段目シール５２側へも向かい得るが、むしろドレーン５３へと進入し、ドレーン５３へと進入したオイルは外部から検知することが可能であるため、それによって１段目シール５１が寿命に達したこと、全体的には回転機５５を交換すべき時期に達したことを知ることができる。したがって、オイルのそれ以上の進入、すなわち２段目シール５２や回転機内部５４への進入を有効に防止することができる。

そして、軸部分Ｌ２に接する２段目シール５２のシールリップＬ１は、軸部分Ｌ１に接する１段目シール５１のシールリップＬ２よりも軸５８に対して締め代が低減された状態で接するため、２段目シールの５２緊迫力を小さくすることができ、摺動発熱を抑制でき、初期潤滑剤の劣化を抑制することができ、シール寿命を、１段目＜２段目 とすることができる。このように２段目シール５２の摩耗を防いで長寿命化することができることで、モータ等の回転機内部へのオイル進入を事前に有効に防止し、回転機の特性が低下する前に不具合、モータの寿命、シールの寿命を検出することができる。

なお、ドレーン５３へと進入したオイルの検知方法は、簡単には、目視観察にて行う物とすることができる。たとえば検知用の紙をセットしておいてその濡れ色によってオイル漏れを検知する等、適宜の方法で行うものとすることができる。このようにして、１段目シール５１を越えてきたオイルを、モータ等回転機内部５４へ進入してくる前に、外部において検出することができ、事前に適切に回転機５５の寿命、シールの寿命を検出することができる。また本発明２重シール構造５１０は、ドレーン５３が、そこにオイルが進入した場合に目視確認可能な構造、形態に形成されているものとすることもできる。

本発明の２重シール構造５１０では、１段目シール５１と２段目シール５２とは同じ構成のものとすることができる。したがって、両シールを異なる材質のものにすることは不要である。なお、共通化するシール構成としてはたとえば、ゴム製シールおよびグリースを好適に用いることができるが、本発明がこれに限定されるものではない。

なお、以上説明した２重シール構造を備えている回転機５等自体も、本発明の範囲内である。また、以上説明した２重シール構造１０等またはそれを備えた回転機５等において、ドレーン３等へのオイルの進入の有無を目視等により確認し、進入がある場合にはオイルシール漏れ発生と判断する回転機保守方法もまた、本発明の範囲内である。

なお、本発明の回転機の２重シール構造、回転機、および回転機保守方法では、ドレーン３に油を検知し反応するセンサ（図示せず）を設ける構成とすることもできる。かかる構成とすることにより、オイル漏れの発生を早期かつ確実に検知することができ、上述した本発明の効果をより高めることができる。かかるセンサとしては、油の浸透による色変化による方式、その他従来公知のあらゆる構造・方式のものを適宜用いることができる。

本発明の回転機の２重シール構造、回転機、および回転機保守方法によれば、モータ等の回転機内部へのオイル進入を事前に有効に防止でき、回転機の特性が低下する前に不具合、モータの寿命、シールの寿命を検出することができ、それにより回転機の交換を計画的に実施することができる。したがって、モータ、センサ等の回転機利用分野、および関連する全分野において、産業上利用性が高い発明である。

１…１段目シール
２…２段目シール
３…ドレーン
４…回転機内部
５…回転機
８…軸
１０…２重シール構造
２５…従来の回転機
５１…１段目シール
５２…２段目シール
５３…ドレーン
５４…回転機内部
５５…回転機
５８…軸
８１…１段目シールが接する軸部分
８２…２段目シールが接する軸部分
５１０…２重シール構造
Ｌ１…１段目シールのシールリップ
Ｌ２…２段目シールのシールリップ

Claims (12)

1. モータその他の回転機における２重シール構造であって、外側に配される１段目シールと、内側に配される２段目シールと、両シールの間に設けられるオイル用のドレーンとからなり、該１段目シールにおけるオイル進入が検出されることにより回転機内部へのオイル進入を阻止することを特徴とする、回転機の２重シール構造。
2. 前記１段目シールと２段目シールとは異なる構成であることを特徴とする、請求項１に記載の 回転機の２重シール構造。
3. 前記２段目シールがより長寿命となる材質を用いたものであることを特徴とする、請求項２に記載の回転機の２重シール構造。
4. 前記１段目シールはゴム製シールおよびグリースであり、前記２段目シールはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製シールであることを特徴とする、請求項２または３に記載の回転機の２重シール構造。
5. 前記１段目シールと２段目シールとは同じ構成であることを特徴とする、請求項１に記載の回転機の２重シール構造。
6. 前記２段目シールのシールリップが接する部分の軸径が該１段目シールのシールリップが接する部分の軸径より小さいことを特徴とする、請求項１に記載の回転機の２重シール構造。
7. 前記１段目シールと２段目シールとは同じ構成であることを特徴とする、請求項６に記載の回転機の２重シール構造。
8. 前記１段目シールと２段目シールとはゴム製シールおよびグリースであることを特徴とする、請求項５または７に記載の回転機の２重シール構造。
9. 前記ドレーンはそこにオイルが進入した場合に目視確認可能なように形成されていることを特徴とする、請求項１、２、３、４、５、６、７または８のいずれかに記載の回転機の２重シール構造。
10. 前記ドレーンには油を検知するセンサが設けられていることを特徴とする、請求項１、２、３、４、５、６、７または８のいずれかに記載の回転機の２重シール構造。
11. 請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９または１０のいずれかに記載の２重シール構造を備えていることを特徴とする、回転機。
12. 請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９または１０のいずれかに記載の２重シール構造またはそれを備えた回転機において、前記ドレーンへのオイルの進入の有無を確認し、進入がある場合にはオイルシール漏れ発生と判断することを特徴とする、回転機保守方法。