JP2021080940A

JP2021080940A - 密封機構

Info

Publication number: JP2021080940A
Application number: JP2019206287A
Authority: JP
Inventors: 方満許; Fangman XU
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2019-11-14
Filing date: 2019-11-14
Publication date: 2021-05-27

Abstract

【課題】密封機能の耐久寿命を延ばすことのできる密封機構を提供する。【解決手段】回転軸１１０と、回転軸１１０を回転させる駆動源１２０と、駆動源１２０を収容するケース１３０と、回転軸１１０とケース１３０との間の環状隙間を封止する密封装置２００と、回転軸１１０と共に回転し、密封装置２００と回転軸１１０及びケース１３０のうちの少なくともいずれか一方との摺動部付近の流体が該摺動部から遠ざかる方向に向かって流れる流れを生じさせるインペラ３００と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、回転軸とケースとの間の環状隙間を封止する密封装置を備える密封機構に関する。

回転軸を回転させる駆動源（モータなど）が過酷な環境下で用いられる場合には、駆動源はケース内に収容されるのが一般的である。例えば、電動サーフィンや船舶など、水中に駆動源を配置させる装置においては、水や土砂が駆動源内部に侵入しないように、駆動源はケースに収容される。このような装置においては、ケースと回転軸との間の環状隙間に密封装置が設けられる。以下、図５を参照して、従来例に係る密封機構について説明する。図５は従来例に係る密封機構の模式的断面図である。

図示の密封機構６００は、回転軸６１０と、回転軸６１０を回転させる駆動源（モータ）６２０と、駆動源６２０を収容するケース６３０とを備えている。そして、この密封機構６００においては、回転軸６１０とケース６３０との間の環状隙間を封止する密封装置６４１，６４２，６４３が設けられている。電動サーフィン等においては、浅瀬に乗り上げられることで、土砂が巻き上げられる環境下にあり、過酷な使用条件で利用される。そのため、図示の例のように、回転軸６１０に沿って複数の密封装置６４１，６４２，６４３が設けられる。

このように、複数の密封装置６４１，６４２，６４３を並べて設けることで、外側の密封装置から順に劣化していくため、耐久寿命を延ばすことが可能となる。しかしながら、密封装置の個数を増やすほど、摩擦トルクが増加するため、消費電力も増加してしまう。特に、バッテリで駆動源を駆動する装置の場合には、装置の利用時間が短くなってしまう問題もある。このように、耐久寿命を延ばすために、密封装置の個数を増やすといった対策は、必ずしも最善の対策とは言えない。

特開２０１３−１０７５９６号公報

本発明の目的は、密封機能の耐久寿命を延ばすことのできる密封機構を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。

本発明の密封機構は、
回転軸と、
前記回転軸を回転させる駆動源と、
前記駆動源を収容するケースと、
前記回転軸とケースとの間の環状隙間を封止する密封装置と、
前記回転軸と共に回転し、前記密封装置と前記回転軸及びケースのうちの少なくともいずれか一方との摺動部付近の流体が該摺動部から遠ざかる方向に向かって流れる流れを生じさせるインペラと、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、インペラにより生じる流体の流れによって、密封装置と回転軸及びケースのうちの少なくともいずれか一方との摺動部付近の異物を、当該摺動部付近から遠ざけることができる。これにより、当該摺動部に異物が侵入してしまうことを抑制することができる。

前記インペラは、径方向内側から径方向外側に向かって流体の流れを生じさせる遠心インペラであるとよい。また、前記インペラは、前記回転軸と平行な方向に向かって流体の流れを生じさせる軸流インペラであることも好適である。

以上説明したように、本発明によれば、密封機能の耐久寿命を延ばすことができる。

図１は本発明の実施例１に係る密封機構の模式的断面図である。図２は本発明の実施例１に係るインペラの正面図である。図３は本発明の実施例２に係る密封機構の模式的断面図である。図４は本発明の実施例２に係るインペラの正面図である。図５は従来例に係る密封機構の模式的断面図である。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例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、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（実施例１）
図１及び図２を参照して、本発明の実施例１に係る密封機構について説明する。図１は本発明の実施例１に係る密封機構の模式的断面図である。図１においては、回転軸の中心軸線を含む面で回転機構を切断した断面を模式的に示している。図２は本発明の実施例１に係るインペラの正面図である。なお、図２に示すインペラは、図１中のインペラを図中左側から見た図に相当する。

本実施例に係る密封機構１０は、回転軸１１０と、回転軸１１０を回転させる駆動源１２０と、駆動源１２０を収容するケース１３０とを備えている。駆動源１２０は、例えば、モータやバッテリなどにより構成される。本実施例に係るケース１３０は、円筒形状の側面と、側面の一端側に設けられる底部とを有する有底筒状の部材により構成される。また、本実施例に係る密封機構１０は、回転軸１１０とケース１３０との間の環状隙間を封止する密封装置２００を備えている。このように、密封装置２００が設けられることで、ケース１３０の内部は密閉空間となる。密封装置２００については、ゴムなどのエラストマー材料により単体で構成される各種シールリングを採用することができる。また、密封装置２００については、金属などにより構成される補強環と該補強環に一体的に設けられるエラストマー製のシールリップなど複数の部材により構成されるシールを採用することもできる。このように、密封装置２００については、各種公知技術を採用することができる。

また、密封装置２００は、ケース１３０の内周面に固定されて、密封装置２００と回転軸１１０との間で摺動する構成を採用することもできるし、回転軸１１０の外周面に固定されて、密封装置２００とケース１３０との間で摺動する構成を採用することもできる。
更に、密封装置２００は、回転軸１１０とケース１３０の双方との間で摺動する構成を採用することもできる。

そして、本実施例に係る密封機構１０は、回転軸１１０と共に回転するインペラ３００が設けられている。インペラ３００は、回転軸１１０に固定される円筒部３１０と、円筒部３１０から径方向外側に向かって伸びるように設けられる複数の羽根部３２０とを備えている。

本実施例に係るインペラ３００は、回転軸１１０の回転に伴って、例えば、図２中矢印Ｒ１方向に回転すると、複数の羽根部３２０により、図中矢印Ｆ１方向に向かう流体の流れが生じる。このように、本実施例に係るインペラ３００は、径方向内側から径方向外側に向かって流体の流れを生じさせる遠心インペラである。なお、本発明に係る遠心インペラに関しては、図示のような構成に限定されることはなく、各種公知技術を採用することができる。

これにより、密封装置２００と回転軸１１０との間で摺動する構成が採用される場合、及び、密封装置２００とケース１３０との間で摺動する構成が採用される場合のいずれにおいても、インペラ３００によって、摺動部付近の流体が該摺動部から遠ざかる方向に向かって流れる流れを生じさせることが可能となる。

＜本実施例に係る密封機構の優れた点＞
本実施例に係る密封機構１０によれば、インペラ３００により生じる流体の流れによって、密封装置２００と回転軸１１０及びケース１３０のうちの少なくともいずれか一方との摺動部付近の異物を、当該摺動部付近から遠ざけることができる。これにより、当該摺動部に異物が侵入してしまうことを抑制することができる。従って、密封装置２００の経時的な劣化を抑制することができ、密封機能の耐久寿命を延ばすことができる。例えば、電動サーフィンに本実施例に係る密封機構１０を採用した場合には、土砂などが密封装置２００の摺動部に噛み込まれてしまうことを抑制することができる。なお、本発明に係る密封機構は、水中などで用いられる装置に好適に適用することができる。ただし、本発明に係る密封機構は、大気中など各種の環境下で用いられる装置にも適用可能である。

なお、本実施例においては、密封装置２００は一つのみ設けられている。しかしながら、本発明においては、密封装置の個数は限定されるものではなく、複数設けることも可能である。ただし、密封装置の個数を増やすと、摩擦トルクが増加してしまう。本発明においては、インペラを設けたことにより、密封装置の摺動部に異物が侵入してしまうことを抑制することができるため、密封装置の個数を増やさなくても耐久寿命を延ばすことが可能となる。従って、密封装置の個数を増やさないようにすることで、摩擦トルクの増加を抑制することができ、消費電力を抑制することが可能となる。これにより、バッテリで駆動源を駆動する装置においては、装置の利用時間を長くする効果も得られる。

（実施例２）
図３及び図４には、本発明の実施例２が示されている。上記実施例１においては、インペラが遠心インペラの場合の構成を示したが、本実施例においては、インペラが軸流インペラの場合の構成を示す。その他の構成および作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は適宜省略する。

図３及び図４を参照して、本発明の実施例２に係る密封機構について説明する。図３は本発明の実施例２に係る密封機構の模式的断面図である。図３においては、回転軸の中心軸線を含む面で回転機構を切断した断面を模式的に示している。図４は本発明の実施例２に係るインペラの正面図である。なお、図４に示すインペラは、図３中のインペラを図中
右側から見た図に相当する。

本実施例に係る密封機構１０ａは、回転軸１１０と、回転軸１１０を回転させる駆動源１２０と、駆動源１２０を収容するケース１３０とを備えている。また、本実施例に係る密封機構１０ａは、回転軸１１０とケース１３０との間の環状隙間を封止する密封装置２００を備えている。駆動源１２０，ケース１３０及び密封装置２００については、上記実施例１で説明した通りである。

そして、本実施例に係る密封機構１０ａは、回転軸１１０と共に回転するインペラ４００が設けられている。インペラ４００は、回転軸１１０に固定される円筒部４１０と、円筒部４１０から径方向外側に向かって伸びるように設けられる複数の羽根部４２０とを備えている。また、本実施例に係る密封機構１０ａは、インペラ４００により生じさせる流体の流れを効率的にするために、インペラ４００と同心的に設けられる円筒状部材５１０、及び円筒状部材５１０をケース１３０に固定するための複数の支持部材５２０が設けられている。

本実施例に係るインペラ４００は、回転軸１１０の回転に伴って、複数の羽根部４２０により、図３中矢印Ｆ２方向に向かう流体の流れが生じる。このように、本実施例に係るインペラ４００は、回転軸１１０と平行な方向に向かって流体の流れを生じさせる軸流インペラである。なお、本発明に係る軸流インペラに関しては、図示のような構成に限定されることはなく、各種公知技術を採用することができる。

これにより、密封装置２００と回転軸１１０との間で摺動する構成が採用される場合、及び、密封装置２００とケース１３０との間で摺動する構成が採用される場合のいずれにおいても、インペラ４００によって、上記の摺動部付近の流体が該摺動部から遠ざかる方向に向かって流れる流れを生じさせることが可能となる。

以上のように構成される本実施例に係る密封機構１０ａにおいても、上記実施例１の場合と同様の効果を得ることができる。

１０，１０ａ密封機構
１１０回転軸
１２０駆動源
１３０ケース
２００密封装置
３００，４００インペラ
３１０，４１０円筒部
３２０，４２０羽根部
５１０円筒状部材
５２０支持部材

Claims

回転軸と、
前記回転軸を回転させる駆動源と、
前記駆動源を収容するケースと、
前記回転軸とケースとの間の環状隙間を封止する密封装置と、
前記回転軸と共に回転し、前記密封装置と前記回転軸及びケースのうちの少なくともいずれか一方との摺動部付近の流体が該摺動部から遠ざかる方向に向かって流れる流れを生じさせるインペラと、
を備えることを特徴とする密封機構。
前記インペラは、径方向内側から径方向外側に向かって流体の流れを生じさせる遠心インペラであることを特徴とする請求項１に記載の密封機構。
前記インペラは、前記回転軸と平行な方向に向かって流体の流れを生じさせる軸流インペラであることを特徴とする請求項１に記載の密封機構。