JP5192274B2 - 給気用プラグ及び弁駆動用電動機 - Google Patents

Description

本発明は、電動機のケーシングの気密検査をするための給気用プラグ及びこれを備えた弁駆動用電動機に関するものである。

一般に、貨物用船舶は、バラスト水を給排水して浮力を調整するための複数のバラストタンクを備え、各バラストタンクに、原油などの貨物の無積載時にバラスト水を給水して、貨物の積載時にバラスト水を排水することにより、船体を安定させている。

バラスト水は、港湾などで海水を取水して使用され、海水の取水口から幹管及びこれから分岐する枝管を介して各バラストタンクに給水又は排水され、また、枝管に設けられた弁を個別に開閉することにより、バラストタンクごとに給水又は排水されるようになっている。

枝管に設けられた弁を開閉するための駆動部には、油圧シリンダによる油圧駆動を採用することが多かったが、その油の漏れ出しを防止すると共に、効率化を図る目的で、弁駆動用電動機の採用が求められている。

この弁駆動用電動機を採用するには、モータなどの電機部品への浸水を防止する必要があるが、これに対して、例えば特許文献１は、そのモータをケーシングに内装すると共に、ケーシング内への浸水を阻止するようにした弁駆動用電動機を開示している。

特許文献１の弁駆動用電動機（駆動部）は、そのモータを、ベースとカバーとからなるケーシングに内装し、ベースのうちの弁板駆動軸やケーブルが貫通する部分をシールすると共に、ベースに隔壁板を組みつけて、ベースと隔壁板との間に有圧の空気室を形成することにより、ケーシング内への浸水を阻止している。
特開平６−２８８４８４号公報（段落番号０００５、０００６）

ところが、ケーシングを密封した構造を採用したとしても、電気配線やバルブ開度の調整をするには、一旦、カバーを取り外してケーシングの内部を開放する必要がある。そのため、電動機への浸水を確実に防止するには、カバーを取り付けた後、気密検査をして、ケーシングが確実に密封されていることを確認することが求められる。

本発明は、電動機のケーシングの気密検査をするための給気用プラグ及びこれを備えた弁駆動用電動機の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る給気用プラグは、電動機のケーシングに設けるプラグ本体と、このプラグ本体に形成して外部からケーシングに給気するための給気孔と、この給気孔を開閉する弁体とを備えたものである。

上記構成によれば、給気孔を開いて外部からケーシングに給気することができるので、ケーシングを水槽内で水没させて気泡の有無を確認することにより、ケーシングの気密検査をすることができ、しかも、気密検査後は、弁体で給気孔を閉じることにより、給気孔からの浸水を阻止することができる。これにより、ケーシングの密封が不十分なまま電動機を使用することがなく、電動機の電気部品への浸水を防止することができる。

具体的な構成としては、例えば、プラグ本体をケーシングの内側に突出するよう設け、給気孔を、ケーシング外部に開口する給気口からプラグ本体周面の第一開閉口に至る外側孔と、プラグ本体周面の第二開閉口からケーシング内部に開口する吹出口に至る内側孔とで構成する。さらに、弁体を、通常時に、プラグ本体の周面を覆って第一開閉口及び第二開閉口を閉じ、給気時に、その給気圧によって第一開閉口及び第二開閉口を開いて外側孔と内側孔とを連通するゴムスリーブとする。

この構成によれば、十分な給気圧で給気口に給気することにより、その気体が、弁体としてのゴムスリーブを押し返して第一開閉口を開き、プラグ本体とゴムスリーブとの間に吹き出されてゴムスリーブを膨らませる。これにより、第二開閉口も開かれ、プラグ本体と膨らんだゴムスリーブとの間の空間を介して、外側孔と内側孔とが連通するので、外部からケーシングに給気することができる。

しかも、気密検査後は、給気により気圧の高められたケーシング内部の気体が、給気の際とは逆の経路を通って、ゴムスリーブを膨らませながら自然排出される。さらに、ケーシング内部の気体が十分に排出された後は、ゴムスリーブがその弾性力によって第一開閉口及び第二開閉口を塞ぐので、給気孔を確実に閉じて給気孔からの浸水を阻止することができる。

さらに、プラグ本体の外周側に間隔をあけて筒状のスリーブガイドを設け、このスリーブガイドに、プラグ本体との間にゴムスリーブを挟圧する挟圧部を設ける。これにより、ゴムスリーブが過度に膨らむのをスリーブガイドで規制すると共に、ゴムスリーブを挟圧して、給気時に膨らませることによる位置ずれを阻止することができる。また、スリーブガイドの挟圧部とプラグ本体との間がゴムスリーブでシールされるので、プラグ本体の周囲から浸水したとしても、それがケーシングの内部に侵入するのを防止することができる。

また、弁体を、ケーシング内部に開口する給気孔の吹出口を開閉自在に覆う弁本体と、この弁本体から突出して給気孔に挿入する突出棒とから構成し、さらに、給気孔に、突出棒に接触して弁本体を吹出口に対して接触離間させる方向に案内するガイドを設け、このガイドと弁体との間に、弁本体が吹出口に接触する方向に弁体を付勢するばねを設けてもよい。

この構成によれば、十分な給気圧で給気孔に給気することにより、その気体が、ばねの付勢力に抗して弁本体を押し返し、吹出口を開くので、外部からケーシングに給気することができる。しかも、気密検査後は、ばねの付勢力によって弁本体が吹出口を塞ぐので、給気孔を確実に閉じて給気孔からの浸水を阻止することができる。さらに、弁本体を案内するための突出棒及びガイドを給気孔に収容するので、これらを保持するための別の部材を不要にして、給気用プラグを簡単な構造にすることができる。

また、給気孔について、ケーシング外部に開口する給気口を弁体を収容可能な大きさに設定すると共に、給気孔内部に弁体を受ける弁座を形成し、さらに、弁体を、給気口を覆うキャップの内側に、ばねを介して取り付けてもよい。

この構成によれば、キャップを取り外すだけで、給気孔を開いて外部からケーシングに給気することができ、キャップを取り付けるだけで、ばねの付勢力により、弁体を弁座に押し付けて給気孔を確実に閉じてシールし、給気孔からの浸水を阻止することができる。

また、弁を開閉する駆動力を供給するモータと、このモータを収容するケーシングと、モータの駆動力をケーシングの外部に出力する出力軸とを備えた弁駆動用電動機は、出力軸がケーシングを内外に貫通するので、ケーシングの密封が不十分になりやすく、ケーシングの気密状態の確認が特に求められるので、そのケーシングに上記の給気用プラグを装着するのが好適である。

以上の説明から明らかな通り、本発明によると、電動機のケーシングを水没させて給気用プラグの給気孔から給気することにより、ケーシングの気密検査をすることができ、気密検査後は、弁体で給気孔を閉じることにより、給気孔からの浸水を阻止することができる。これにより、ケーシングのカバーを取り外して電気配線やバルブ開度を調整した後、ケーシングの密封が不十分なまま電動機を使用することがなく、電動機の電気部品への浸水を防止することができる。

以下、本発明に係る給気用プラグ及び弁駆動用電動機の実施形態、第１参考形態及び第２参考形態について、図面を用いて説明する。

［実施形態］
まず、給気用プラグ１の構成について説明する。図１は本発明に係る給気用プラグの縦断面図である。

給気用プラグ１は、弁駆動用電動機２のケーシング３にその内側に突出するよう取り付けられる円柱状のプラグ本体４と、プラグ本体４に形成されて外部からケーシング３に給気するための給気孔５と、プラグ本体４の周面に密着するよう装着されて給気孔５を開閉する弁体としてのゴムスリーブ６と、ケーシング３にその内側に突出するよう取り付けられると共にプラグ本体４の外周側に間隔をあけて位置する筒状のスリーブガイド７とを備えている。

プラグ本体４は、例えば金属製で、その基端部にフランジ８が形成されると共に、フランジ８の近傍に他の部位よりも大径の大径部９が形成されている。このプラグ本体４は、フランジ８がケーシング３の外面に接触するまで、ケーシング３の外側から大径部９をスリーブガイド７に螺合することにより、大径部９を除く部位とスリーブガイド７との間に間隔をあけつつ、スリーブガイド７を介してケーシング３に取り付けられる。

給気孔５は、プラグ本体４の基端側端面に凹設された給気口１０からプラグ本体４の周面の第一開閉口１１に至る外側孔１２と、プラグ本体４の周面の第二開閉口１３からプラグ本体４の先端側端面の吹出口１４に至る内側孔１５とからなる。給気口１０は、ケーシング３の外部に開口して給気ホースの口金具１６を装着可能とされ、この給気口１０に給気すると共に、外側孔１２と内側孔１５とを連通することにより、ケーシング３の内部に開口する吹出口１４から空気を吹き出すようになっている。

ゴムスリーブ６は、伸縮自在なゴム状弾性体からなるスリーブとされ、通常時にプラグ本体４の周面に密着するよう、自由状態での内径がプラグ本体４の外径よりも小さく設定されている。

ゴムスリーブ６を密着させるプラグ本体４の周面のうち、第一開閉口１１よりも基端側と第二開閉口１３よりも先端側とに、径方向外向きに膨出する膨出部１７が形成され、この膨出部１７にゴムスリーブ６がより強く密着するようになっている。これにより、給気孔５から給気又は排気する際、ゴムスリーブ６のうち、膨出部１７間の第一開閉口１１及び第二開閉口１３を覆う部位のみが、給気圧又は排気圧によってプラグ本体４の周面から離間して、外側孔１２と内側孔１５とを連通するようになっている。

スリーブガイド７は、例えば金属からなり、その基端部をケーシング３の取付穴に螺合することによって取り付けられ、その取付穴の周囲が、プラグ本体４のフランジ８で覆われると共に、フランジ８の裏面側に配設されたＯ−リング１８で取り囲まれてシールされる。

スリーブガイド７の先端部には、径方向内向きに膨出する挟圧部１９が形成され、スリーブガイド７にプラグ本体４を取り付けることにより、プラグ本体４の先端部と挟圧部１９との間にゴムスリーブ６の先端部が挟圧される。これにより、ゴムスリーブ６の位置ずれが阻止されると共に、スリーブガイド７とこれに螺合したプラグ本体４との隙間から浸水した水のケーシング３の内部への侵入が阻止される。

次に、給気用プラグ１を用いてケーシング３に給気して弁駆動用電動機２の気密検査をする様子を説明する。図２は給気用プラグの給気状態を示す縦断面図である。

まず、給気用プラグ１の給気口１０に給気ホースの口金具１６を装着して給気することにより、外側孔１２の気圧を高め、その第一開閉口１１からプラグ本体４とゴムスリーブ６との間に空気を吹き出してゴムスリーブ６を膨らませる。これにより、ゴムスリーブ６によって閉じられていた第一開閉口１１及び第二開閉口１３が開いて、プラグ本体４とゴムスリーブ６との間の空間を介して外側孔１２と内側孔１５とが連通し、内側孔１５の吹出口１４から空気が吹き出してケーシング３の内部の気圧を高める。

ここで、ゴムスリーブ６は、その過度の膨らみがスリーブガイド７で規制されると共に、プラグ本体４とスリーブガイド７の挟圧部１９とで挟圧されて位置ずれが阻止されるので、プラグ本体４の膨出部１７に密着したままであり、給気孔５以外の部位から空気が漏れることがない。

次いで、ケーシング３の内部の気圧を高めた弁駆動用電動機２を水槽内で水没させ、気泡の発生の有無を目視で確認することによって気密検査をする。このとき、ケーシング３の密封状態が不十分であれば、気泡が発生するので、ケーシング３の密封状態を容易に判別することができる。

気密検査が終了した後は、弁駆動用電動機２を水槽から取り出し、給気口１０から給気ホースの口金具１６を取り外す。このとき、ケーシング３の内部の気圧は高められたままであり、ゴムスリーブ６が膨らんで外側孔１２と内側孔１５とを連通させているので、ケーシング３の内部の空気が吹出口１４から内側孔１５及び外側孔１２を通って、給気口１０から排気される。

ケーシング３の内部の気圧が十分に低下すると、ゴムスリーブ６が萎んでプラグ本体４の周面に密着し、第一開閉口１１及び第二開閉口１３が閉じられて、給気孔５からの浸水が阻止される。

次に、給気用プラグ１を備えた弁駆動用電動機２について説明する。図３は本発明の弁駆動用電動機の正面図、図４はＡ−Ａ断面図、図５はＢ−Ｂ断面図である。

弁駆動用電動機２は、例えば貨物用船舶のバラストタンクの給排水用配管に設けられた弁を開閉するためのものであり、ケーシング３と、ケーシング３に収容されて弁を開閉する駆動力を供給するモータ２０と、モータ２０の駆動力をケーシング３の外部に出力する出力軸２１とを備え、そのケーシング３に給気用プラグ１が装着されている。

ケーシング３は、上方が開放された容器状のベース２２の上部開口を、伏せた容器状のカバー２３で覆ってなり、その内部に、ギヤ室２４や電装室２５、モータ室２６などの空間が形成されると共に、底部を貫通するように、出力軸２１を受ける軸受け２７が形成されている。ベース２２とカバー２３とは、ボルト２８で取り付けられ、その境界面がシール材２９でシールされている。

モータ２０は、モータ室２６に収容されると共に、その回転軸３０がギヤ室２４とモータ室２６とを仕切る仕切壁をギヤ室２４側に貫通するよう配置され、回転軸３０の回転がギヤ室２４に収容されたギヤ３１を回転させるようになっている。これにより、モータ２０の駆動力がギヤ３１を介して出力軸２１に伝達されて、弁を開閉駆動する。

［第１参考形態］
まず、給気用プラグ３２の構成について説明する。図６は第１参考形態の給気用プラグの縦断面図、図７はガイド板の正面図である。

給気用プラグ３２は、弁駆動用電動機２のケーシング３に取り付けられるプラグ本体３３と、プラグ本体３３に形成されて外部からケーシング３に給気するための給気孔３４と、給気孔３４を開閉する弁体３５と、弁体３５を開閉方向に案内するガイド板３６と、弁体３５を閉方向に付勢する引張ばね３７とを備えている。

プラグ本体３３は、例えば金属製で、その中央穴を給気孔３４とする筒状とされ、基端部をケーシング３の外側に突出させるよう、ケーシング３を内外に貫通する取付穴３８に外側から螺合して取り付けられる。

プラグ本体３３の基端部開口は、径方向に広げられて給気口３９とされ、外側からキャップ４０で塞がれて給気孔３４への浸水が阻止されると共に、この給気口３９の内側に、円板状のガイド板３６が周縁を螺合して装着されている。ガイド板３６の中央には、弁体３５を案内するガイド孔４１が形成され、その周囲には、給気孔３４を通る空気を通過させるための通気穴４２が形成されている。

取付穴３８のうち、ケーシング３の内面付近には、プラグ本体３３の先端を当接させて位置決めする位置決め部４３が内向きに突出して形成され、その中央穴が、プラグ本体３３の中央穴と同じ大きさに設定されて、ケーシング３の内部に空気を吹き出す吹出口４４とされる。また、取付穴３８のうち、ケーシング３の外面付近には、取付穴３８の内周面とプラグ本体３３との間をシールするＯ−リング４５が設けられている。

弁体３５は、例えば金属製で、給気孔３４の吹出口４４をケーシング３の内側から開閉自在に覆う円板状の弁本体４６と、弁本体４６から突出して給気孔３４に挿入される突出棒４７とからなり、その突出棒４７の先端がガイド板３６のガイド孔４１を挿抜自在に貫通している。さらに、突出棒４７の先端部でガイド板３６よりも外側には、弁体３５の移動を制限するストッパー４８が設けられている。

これにより、吹出口４４に弁本体４６が接触する位置からガイド板３６にストッパー４８が接触する位置までの範囲内で、突出棒４７をガイド孔４１に挿抜する方向に弁体３５が案内され、弁本体３５が吹出口４０に対して接触離間するようになっている。

引張ばね３７は、突出棒４７の周囲を螺旋状に取り囲むように設けられ、この引張ばね３７の両端部が弁本体４６及びガイド板３６に取り付けられて、弁体３５を閉方向に付勢している。これにより、通常時は、弁本体４６がケーシング３の内面に接触して吹出口４０を閉じ、さらに、弁本体４６の裏面側のＯ−リング４９が吹出口４４を取り囲んでシールすることにより、給気孔３４からケーシング３の内部への浸水を阻止するようになっている。

次に、給気用プラグ３２を用いてケーシング３に給気して弁駆動用電動機２の気密検査をする様子を説明する。図８は給気用プラグの給気状態を示す縦断面図である。

まず、給気用プラグ３２の給気口３９からキャップ４０を取り外し、給気ホースの口金具５０を装着して給気することにより、給気孔３４の気圧を高め、弁体３５を引張ばね３７の付勢力に抗してケーシング３の内側に向けて押し出す。ここで、弁体３５の移動は、ガイド板３６にストッパー４８が接触するまでの範囲に制限される。

これにより、弁本体４６がケーシング３の内面から離間して吹出口４０を開き、給気口３９から給気孔３４に給気された空気がガイド板３６の通気穴４２を通って吹出口４０から吹き出してケーシング３の内部の気圧を高める。

次いで、実施形態と同様、弁駆動用電動機２を水槽内で水没させて気密検査をした後、給気口３９から給気ホースの口金具５０を取り外す。これにより、給気孔３４の気圧が低下して、弁体３５が引張ばね３７の付勢力によってケーシング３の外側に向けて引き出され、弁本体４６がケーシング３の内面に接触して吹出口４０を閉じて、給気孔３４からケーシング３の内部への浸水を阻止する。さらに、給気口３９にキャップ４０を取り付けて、給気孔３４への浸水をも阻止する。なお、弁駆動用電動機２の構成は、実施形態と同じである。

［第２参考形態］
まず、給気用プラグ５１の構成について説明する。図９は第２参考形態の給気用プラグの縦断面図である。

給気用プラグ５１は、弁駆動用電動機２のケーシング３に取り付けられるプラグ本体５２と、プラグ本体５２に形成されて外部からケーシング２に給気するための給気孔５３と、給気孔５３を外側から覆うキャップ５４と、給気孔５３を開閉する球状の弁体５５と、弁体５５を閉方向に付勢する圧縮ばね５６とを備えている。

プラグ本体５２は、例えば金属製で、その中央穴を給気孔５３とする筒状とされ、基端部をケーシング３の外側に突出させるよう、ケーシング３を内外に貫通する取付穴５７に外側から螺合して取り付けられる。ここで、取付穴５７には、その内周面とプラグ本体５２との間をシールするＯ−リング５８が設けられている。

プラグ本体５２の基端部開口は、ケーシング３の外部に開口する給気口５９とされ、この給気口５９が外側から例えば金属製のキャップ５４で覆われて給気孔５３への浸水が阻止されている。給気口５９は、その内径がプラグ本体５２の先端部よりも広げられて弁体５５を収容可能な大きさとされ、この給気口５９から先端部に向かって徐々に内径を小さくする曲面部分が、弁体５５を受ける弁座６０とされる。

キャップ５４の内側には、圧縮ばね５６を介して、例えば高分子材料からなる弁体５５が取り付けられ、このキャップ５４を給気口５９に装着することにより、弁体５５が、給気口５９の内側に収容されると共に、圧縮ばね５６の付勢力によって弁座６０に押し付けられるようになっている。これにより、給気孔５３が閉じられて、給気孔５３からケーシング３の内部への浸水が阻止される。なお、弁体５５は、高分子材料以外の非金属や金属から形成することもできる。

次に、給気用プラグ５１を用いてケーシング３に給気して弁駆動用電動機２の気密検査をする様子を説明する。図１０は給気用プラグの給気状態を示す縦断面図である。

まず、給気用プラグ５１の給気口５９からキャップ５４を取り外すことにより、給気口５９を開くと共に、弁体５５を弁座６０から外して給気孔５３を開く。さらに、給気口５９に給気ホースの口金具６１を装着して給気孔５３に給気することにより、ケーシング３の内部の気圧を高める。

次いで、実施形態及び第１参考形態と同様、弁駆動用電動機２を水槽内で水没させて気密検査をした後、給気口５９から給気ホースの口金具６１を取り外して、給気孔５３から空気を排出させ、ケーシング３の内部の気圧を大気圧まで低下させる。さらに、給気口５９にキャップ５４を取り付けることにより、このキャップ５４で給気口５９を塞ぐと共に、キャップ５４の裏側の弁体５５を圧縮ばね５６の付勢力によって弁座６０に押し付けて給気孔３４を閉じ、ケーシング３の内部への浸水を阻止する。なお、弁駆動用電動機２の構成は、実施形態と同じである。

本発明に係る給気用プラグの縦断面図 給気用プラグの給気状態を示す縦断面図（実施形態） 本発明の弁駆動用電動機の正面図 Ａ−Ａ断面図 Ｂ−Ｂ断面図 第１参考形態の給気用プラグの縦断面図 ガイド板の正面図 給気用プラグの給気状態を示す縦断面図（第１参考形態） 第２参考形態の給気用プラグの縦断面図 給気用プラグの給気状態を示す縦断面図（第２参考形態）

符号の説明

１ 給気用プラグ（実施形態）
２ 弁駆動用電動機
３ ケーシング
４ プラグ本体
５ 給気孔
６ ゴムスリーブ
７ スリーブガイド
１０ 給気口
１１ 第一開閉口
１２ 外側孔
１３ 第二開閉口
１４ 吹出口
１５ 内側孔
１９ 挟圧部
２０ モータ
２１ 出力軸
３２ 給気用プラグ（第１参考形態）
３３ プラグ本体
３４ 給気孔
３５ 弁体
３６ ガイド板
３７ 引張ばね
３９ 給気口
４１ ガイド孔
４４ 吹出口
４６ 弁本体
４７ 突出棒
５１ 給気用プラグ（第２参考形態）
５２ プラグ本体
５３ 給気孔
５４ キャップ
５５ 弁体
５６ 圧縮ばね
５９ 給気口
６０ 弁座

Claims (2)

1. 電動機のケーシングに設けられるプラグ本体と、該プラグ本体に形成されて外部から前記ケーシングに給気するための給気孔と、該給気孔を開閉する弁体とを備え、
   前記プラグ本体は、ケーシングの内側に突出するよう設けられ、前記給気孔は、ケーシング外部に開口する給気口からプラグ本体周面の第一開閉口に至る外側孔と、プラグ本体周面の第二開閉口からケーシング内部に開口する吹出口に至る内側孔とからなり、前記弁体は、通常時に、プラグ本体の周面を覆って第一開閉口及び第二開閉口を閉じ、給気時に、その給気圧によって第一開閉口及び第二開閉口を開いて外側孔と内側孔とを連通するゴムスリーブとされ、
   前記プラグ本体の外周側に間隔をあけて筒状のスリーブガイドが設けられ、該スリーブガイドに、プラグ本体との間にゴムスリーブを挟圧する挟圧部が設けられたことを特徴とする給気用プラグ。
2. 弁を開閉する駆動力を供給するモータと、該モータを収容するケーシングと、前記モータの駆動力をケーシングの外部に出力する出力軸とを備え、前記ケーシングに、請求項１に記載の給気用プラグが装着されたことを特徴とする弁駆動用電動機。

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