JP5622423B2

JP5622423B2 - 軸封装置

Info

Publication number: JP5622423B2
Application number: JP2010091114A
Authority: JP
Inventors: 巌松岡; 政治山丈
Original assignee: Eagle Industry Co Ltd
Current assignee: Eagle Industry Co Ltd
Priority date: 2010-04-12
Filing date: 2010-04-12
Publication date: 2014-11-12
Anticipated expiration: 2030-04-12
Also published as: JP2011220465A

Description

本発明は、潮流発電装置に適した軸封装置に関し、特に、摩擦抵抗の小さい油潤滑式ころがり軸受を備えた潮流発電装置に適した軸封装置に関する。本発明でいう潮流発電装置には、潮汐の落差エネルギーを利用する潮汐発電装置、および、あらゆる海洋で常時発生している潮流のエネルギーを利用する発電装置のみならず、河川の水の流れを利用した発電装置も包含するものである。したがって、以下の記載において、「潮の流れ」には河川の水の流れも含まれ、また、「海水」には、淡水が含まれる。

従来、潮流発電装置において、タービンロータを支持する軸受には水潤滑システムを採用したゴム軸受や樹脂軸受のようなすべり軸受が知られている（以下「従来技術１」という。例えば、特許文献１参照。）。また、油潤滑システムを採用したものではころ軸受が一般的に採用されている（以下「従来技術２」という。例えば、特許文献２参照。）。

上記した従来技術１の水潤滑システムにおける軸受においては軸受の摩擦抵抗が大きいため、発電装置の発電効率が落ちるという問題がある。
一方、従来技術２の油潤滑システムにおける軸受にはころ軸受が採用されているので、ころがり軸受の摩擦抵抗は軽減できるものの、ころがり軸受のシールについて何らの対策も取られていないのでころがり軸受内に海水等が浸入したりする恐れがある。ころがり軸受内に海水等が浸入するところがり軸受が錆びてころが回転しなくなるという問題がある。また、ころがり軸受を潤滑する油をできるだけ海中に漏らさないようにしなければならない。これを考慮すると油潤滑システムにおいては、シール装置が不可欠である。

潮流発電装置は、潮の流れを利用しタービン翼を回転させて発電させる装置であり、一般的に河川や潮の干満差を利用した潮の流れで電力を起こしている。潮の干満差を利用した場合、その設置場所は干満差が１５ｍを越えるところもあるため、浅い海を対象に設置される場合でも、満潮時には、水面よりかなり深いところに位置することになる。このような条件下では、シールリングにかかる負荷が非常に過大となるため、通常のリップシールを使用することはできない。

さらに、潮の流れを利用してタービン翼を回転させて発電させる潮流発電装置では、タービン翼を回転させるエネルギーが変動すること、および、装置のサイズが大きくなること等から軸受およびシールリングの摩擦抵抗をできるだけ小さくしなければならない。その摩擦抵抗を小さくさせる手段として、軸受については、油潤滑方式のころがり軸受があげられ、また、シール装置については、シールリングに作用する負荷を小さくすることができるところのシールリング間に流体圧を作用させる方式があげられる。

本出願人は、潮流発電装置の油潤滑システムの軸受をシールするのに適した軸封装置の発明（以下「関連発明」と呼ぶ。）を特許出願している。
図６は、関連発明の軸封装置の全体構成を説明するための模式図である。
シールリング１８は４つ設けられており、隣接するシールリング１８相互間において、ライナ１２まわりに、外側（海水側）から順に、一次環状室１９、二次環状室２０及び三次環状室２１が形成されている。
一次環状室１９には、発電装置本体内に設置された給気装置３０の給気管３１が接続されている。
給気装置３０は、陸上に設置された給気源２９と、この給気源２９と一次環状室１９との間に設けられた空気制御ユニット４０とを有している。また、この空気制御ユニット４０は、減圧弁４１と流量調節弁４２とを有している。
これら減圧弁４１及び流量調節弁４２を具備してなる空気制御ユニット４０は、海水圧の変動時に、これに伴う空気供給量の変動は生じるものの、海水圧の変動に基づいた機械的作動は行わない無制御連動型となっている。

また、発電装置本体内において所定高さに設置された油溜タンク３２から二次環状室２０に潤滑油を供給できるように油溜タンク３２と二次環状室２０を接続する給油管３３が設けられる。油溜タンク３２には、上記給気装置３０の給気管３１の中途部から分岐した内圧感知管３４が接続されている。油溜タンク３２が設置される高さは、二次環状室２０に一次環状室１９の圧力よりも所定の大きさだけ高いヘッド圧を付加できるような高さとする。例えば、油溜タンク３２を軸封装置１０より２〜４ｍ高い位置に設置することで、一次環状室１９から空気を船外側（海水側）へ吹き出させるのに必要な圧力を、二次環状室２０の内圧に持たせることができるものである。

油溜タンク３２内の油面には、内圧感知管３４を介して給気管３１からの流体圧が作用するが、給気管３１は一次環状室１９と連通しているから、結局、油溜タンク３２内の油面には、一次環状室１９の内圧の変化と時間遅れもなく同調変化する圧力が作用するため、結果として、二次環状室２０の内圧は、常に海水圧よりも油溜タンク３２の潤滑油のヘッド圧だけ高くなる。

このような構成の軸封装置１０では、一次環状室１９には、給気装置３０により、空気制御ユニット４０における減圧弁４１の設定値及び流量調節弁４２の設定値の範囲内において、海水圧Ｐａにリング締付け圧を加えた内圧が保持されるように空気が供給されることになる。
一方、二次環状室２０内には、海水圧Ｐａにリング締付け圧を加えた内圧に加え、油溜タンク３２の高さに応じた潤滑油のヘッド圧が加算された圧力が作用する。
したがって、一次環状室１９に供給された空気は、常に海水側へ吹き出る状態となる。

特表２００８−５１３６５０号公報特開２００２−２４２８１１号公報

潮流発電装置を沿岸に近い場所に設置できれば、陸上からの空気の連続供給が可能であるが、潮流発電装置は沿岸の近い場所に設置されるとは限らない。例えば、沿岸から数キロ離れた場所に設置されることもある。このような場合、陸上からの空気の連続供給が不可能となるため、図６に示した関連発明のような陸上から空気を連続供給するところのエアシール方式の軸封装置を採用することが難しくなる。
シールリング間の環状室に空気の供給ができない場合、シールリングにかかる負荷が大きくなり、シールリングの寿命が短くなるという問題がある。
また、油溜タンクに空気圧力を作用させることができなくなると、二次環状室内の油圧を海水圧の変動に対して追従させることができないため二次環状室内の油圧が海水圧より低くなったり、シールリングが損傷したりした場合、海水がころがり軸受の設置された室に浸入し、ころがり軸受を損傷させて潮流発電装置のタービン翼が回転できなくなるという問題が発生する。

このような状況に鑑み、エアシール方式を採用する場合には、潮流発電装置自体に空気源を取り付けることが必要となる。この場合には、メンテナンス上、空気の消費量を必要最低限にしなければならない。
関連発明に用いられている減圧弁４１は、二次圧が設定値以上になると弁内部の二次側において空気を漏洩し、二次圧を開放するタイプのリリーフ型減圧弁と呼ばれるもので、空気の消費量が多いという問題があった。

本発明は、第一に、加圧空気の供給ができない場合でも、軸封装置の環状室の圧力を海水圧力に追従できる軸封装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、第二に、軸封装置にエアシール方式を採用する場合であっても、空気の消費量を必要最低限にした軸封装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明の軸封装置は、第１に、潮流発電装置のタービン翼に連結された回転軸を支持するころがり軸受を海水からシールする軸封装置において、前記回転軸を収容するケーシング側に少なくとも２つのシールリングが軸方向に接続されて回転軸側の表面に接触してシールするように形成された軸封装置を設け、該軸封装置の複数のシールリング相互間に形成された環状室には、海中において環状室より高い位置に設置された油溜タンクに接続する給油管が接続され、前記油溜タンクは海水による圧力に応じて収縮するように形成されていることを特徴としている。

上記した第１の特徴により、加圧空気の供給ができない場合でも、給油管の接続された環状室の圧力を海水圧力に追従させるとともに海水圧にリング締付け圧を加えた圧力に保持することができるため、シールリングの負荷を軽減できるとともに、ころがり軸受の設置された室内への海水の浸入を防止することができる。

また、本発明の軸封装置は、第２に、潮流発電装置のタービン翼に連結された回転軸を支持するころがり軸受を海水からシールする軸封装置において、前記回転軸を収容するケーシング側に少なくとも３つのシールリングが軸方向に並設されて回転軸側の表面に接触してシールするように形成された軸封装置を設け、該軸封装置の複数のシールリング相互間に形成された複数の環状室のうち、海水側から一番目の環状室には、海水圧にリング締付け圧を加えた内圧が保持されるようにケーシング内に設けられた空気源から空気の供給を行う給気装置が接続され、海水側から二番目の環状室には、海中において環状室より高い位置に設置された油溜タンクに接続する給油管が接続され、前記油溜タンクは海水による圧力に応じて収縮するように形成されていることを特徴としている。

上記した第２の特徴により、陸上からの加圧空気の連続供給が不可能な設置場所においても、空気の消費量を必要最低限にしつつ、海水側から一番目及び二番目の環状室の圧力を海水圧力に追従させるとともに海水圧にリング締付け圧を加えた圧力に保持することができるため、シールリングの負荷を軽減できるとともに、ころがり軸受の設置された室内への海水の浸入を防止することができる。

本発明は、以下のような優れた効果を奏する。
（１）第１の特徴において、複数のシールリング相互間に形成された環状室に、海中において環状室より高い位置に設置された油溜タンクに接続する給油管が接続され、油溜タンクは海水による圧力に応じて収縮するように形成されていることにより、加圧空気の供給ができない場合でも、環状室の圧力を海水圧力に追従させることができるため、シールリングの負荷を軽減できるとともに、ころがり軸受の設置された室内への海水の浸入を防止することができる。

（２）第２の特徴において、海水側から一番目の環状室には、海水圧にリング締付け圧を加えた内圧が保持されるようにケーシング内に設けられた空気源から空気の供給を行う給気装置が接続され、海水側から二番目の環状室には、海中において環状室より高い位置に設置された油溜タンクに接続する給油管が接続され、油溜タンクは海水による圧力に応じて収縮するように形成されていることにより、陸上からの加圧空気の連続供給が不可能な設置場所においても、空気の消費量を必要最低限にしつつ、海水側から一番目及び二番目の環状室の圧力を海水圧力に追従させるとともに海水圧にリング締付け圧を加えた圧力保持することができるため、シールリングの負荷を軽減できるとともに、ころがり軸受の設置された室内への海水の浸入を防止することができる。

本発明の実施の形態に係る軸封装置が装着される潮流発電装置の全体構成を示す斜視図である。図１のタービン翼等から構成される潮流発電装置本体の断面図である。図２の軸封装置の拡大断面図である。本発明の実施の形態１に係る軸封装置の全体構成を説明するための模式図である。本発明の実施の形態２に係る軸封装置の全体構成を説明するための模式図である。関連発明の軸封装置の全体構成を説明するための模式図である。

本発明の軸封装置を実施するための形態を図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、改良を加えうるものである。

〔実施の形態１〕
図１は、本発明の実施の形態に係る軸封装置が装着される潮流発電装置の全体構成を示す斜視図である。
図２は、図１のタービン翼等から構成される潮流発電装置本体の断面図である。

図１において、潮流発電装置は、海峡などの潮流または海流としての水平な流れＷを生じる海中において、海底１から立設された支持構造体２により海面３よりも下方で海中における流れＷの方向に向けられるように配設されたタービン翼４等から構成される潮流発電装置本体５を支持構造体２の両側に備えている。
図１に示す潮流発電装置本体５では、タービン翼４が上流側にのみ設けられているが、これと対象に下流側にも設け、上流側及び下流側のタービン翼４によりそれぞれ発電装置を駆動するようにしてもよい。

図２に示すように、潮流発電装置本体５は、主として、タービン翼４、該タービン翼４に連結されて回転される回転軸６、該回転軸６を支持するころがり軸受７、回転軸６により回転駆動されて発電する発電装置８、回転軸６、ころがり軸受７及び発電装置８等を収容保持する中空タンク形状のケーシング９、並びに、ケーシング９と回転軸６との間からケーシング９内に海水が浸入しないようにシールする軸封装置１０から構成されている。ケーシング９は、タービン翼４との間に間隔を置いて回転軸６を覆うように設けられ、タービン翼４とケーシング９との間の回転軸６周囲には軸封装置１０が設けられる。また、ケーシング９の下流側の端部は流線型に形成されている。さらに、ケーシング９は、支持構造体２から延設された支持部材１１により支持されるもので、支持部材に例えば、溶接等により固定される。
なお、タービン翼４が下流側にも設けられる場合は、回転軸６、ころがり軸受７、発電装置８及び軸封装置１０も、上流側のこれらの部材と対称的に下流側延長位置に配置される。
また、発電装置８をケーシング９内に配置することなく、支持構造体２に設置することも可能であり、その場合、回転軸６の動力は、歯車機構及び伝達軸等を介して支持構造体２に設置される発電装置８に導かれる。

タービン翼４は、潮流の運動エネルギを受けて回転されるもので、タービン翼４の回転を回転軸６を介して発電装置８に伝達することにより発電装置８が発電するようになっており、発電された電気は、例えば、支持部材１１を経由して支持構造体２の内部から電力需要側に向けて配設された電力ケーブル等により送電される。
また、ころがり軸受７に対する潤滑油の供給は、支持構造体２の内部に配設される配管等を通して行うことができる。このように、ころがり軸受７が設けられるケーシング９内は大気に連通された空気室であり、ケーシング９内の圧力は大気圧であるから、仮に軸封装置が１０が損傷された場合、ケーシング９内に海水が入りやすい圧力条件となっている。

図２及び図３に示すように、タービン翼４とケーシング９との間の回転軸６周囲には軸封装置１０が設けられる。軸封装置１０の設けられる回転軸６の外周には、本例の場合、高クロム・ステンレス鋼製のライナ１２が配設されており、ライナ１２はＯリング１３を介してタービン翼４にボルトで固定されている。ライナ１２の外周面に接するように軸封装置１０がケーシング９のフランジ１４に支持・固定されて装着される。
軸封装置１０は、図３に拡大して示されているように、ケーシング９のフランジ１４にボルト等の固定手段により固定されたフランジリング１５、複数の中間リング１６、最外側のカバーリング１７及び少なくとも４つのシールリング１８から構成され、フランジリング１５、中間リング１６及びカバーリング１７は図示しないボルトにより組み合わされており、これらのリング１５、１６、１７の間にシールリング１８が締付け、固定されている。シールリング１８は、フッ素ラバーまたはニトリルラバー等からなり、ライナ１２の動きに追従できるように、断面形状が“く”の字をしている。また、シールリング１８に所定の圧力がかかるとこれを背面から支えるようにフランジリング１５、中間リング１６及びカバーリング１７がバックアップし、シールリング１８とライナ１２との接触幅を常に一定に保持するようになっている。

潮流発電装置のサイズは発電容量等により種々であるが、一例を示すと、軸封装置１０が装着されるライナ１２の外径はおよそ２０〜３０ｃｍであり、この程度の大きさの場合、軸封装置１０の上部と下部とでは、海水から受ける圧力はさほど変わらない。

図４は、本実施の形態１に係る軸封装置の全体構成を説明するための模式図である。
本実施の形態１では、シールリング１８は４つ設けられている。隣接するシールリング１８相互間において、ライナ１２まわりに、外側（海水側）から順に、一次環状室１９、二次環状室２０及び三次環状室２１が形成されている。
なお、以下において、説明の便宜上、シールリング１８のうち、最も外側寄りとされるものから内側へ向けて順に、「１番シール２２」「２番シール２３」「３番シール２４」「４番シール２５」というものとする。即ち、一次環状室１９は１番シール２２と２番シール２３とで形成され、二次環状室２０は２番シール２３と３番シール２４とで形成され、三次環状室２１は３番シール２４と４番シール２５で形成されていることになる。

１番シール２２、３番シール２４および４番シール２５は、その正面（流体圧を受けたときにリップ部を益々、被シール面であるライナ１２の外面へ押し付けるようになる側）を外側へ向けるように配されており、反対に、２番シール２３は、その正面を内側へ向けるように配されている。このため、一次環状室１９内に流体力が作用した場合、リップ部が両側に開くように変形し、逆に、二次環状室２０内に流体圧が作用した場合、リップ部が被シール面であるライナ１２の外面へ押し付けるように変形する。

図４において、発電装置本体５の外側の海水中には、環状室１９、２０、２１より高い位置に設置された油溜タンク３８が設けられ、該油溜タンク３８から二次環状室２０に潤滑油を供給できるように油溜タンク３８と二次環状室２０を接続する給油管３３が設けられる。
油溜タンク３８は、海水が浸入しないように密閉された構造をしており、海水の圧力を外部から受けて収縮するように形成されている。油溜タンク３８の構造としては、例えば、形状を直方体とし、その底面をステンレス製として剛性を持たせ、その他の面はゴム膜のような可撓性のある材料で形成したり、あるいは、直方体形状の底面および上面を剛性のあるものとし、側面を蛇腹状にして上下方向に収縮できるようにしたものの他、形状を球状とし、全体をゴムのような可撓性のある材料で形成すること等が挙げられる。
なお、潤滑油としては、万一、装置外に漏れることも考慮すると、生分解油を用いることが望ましい。

油溜タンク３８はその設置深さに応じて海水から圧力を受けて収縮し、内部の油を押出すことから、油溜タンク３８に空気を連続して供給しなくても、二次環状室２０内の油圧は海水圧の変動に追従するため、シールリングの負荷が軽減されるとともに、ころがり軸受７の設置された室内への海水の浸入を防止することができる。
油溜タンク３８の設置高さは、特に限定されないが、給油管３３をできるだけ短くするには二次環状室２０の上部近傍に設置するのがよい。
図４に示した本実施の形態１の軸封装置では、４つのシールリング２２、２３、２４、２５が配置されているが、これは、３番シールリング２４が圧力差の大きい過酷な条件で作動しており、２番シールリング２３については圧力差が小さいもののシールリングの背面側が水（海水）で潤滑状態が悪く更には海水中の漁網等の異物がシールリングに巻き込み損傷しやすい為に、それぞれの問題点を補う為に１番シールリング２２及び４番シールリング２５を設けている。すなわち、仮に、１番シールリング２２及び４番シールリング２５を設けない場合は、２番シールリング２３の背面側が海水にさらされ潤滑状態も悪く、加えて、海水中の異物の巻き込みにより損傷する可能性があり、また、３番シールリング２４は過大な圧力差に加え、背面側は空気にさらされることから潤滑状態が悪く、摺動面の温度が上がり損傷する可能性があるため、１番シールリング２２及び４番シールリング２５を設け、一次環状室１９及び三次環状室２１に潤滑油を予め封入するようにしたものである。１番シールリング２２については、海水側にシールリングの正面側を向け海水をシールするのと同時に、海水中の異物から２番シールリング２３を保護する役割も併せ持つ。このように、シールリングの数を増やすことはシール機能の点では望ましいが、設置スペース及びコスト等を考慮するとシールリングの数は少ない方が望ましい。本実施の形態において、１番シールリング２２及び４番シールリング２５は望ましいものではあるが必須というものではなく、１番シールリング２２及び４番シールリング２５を省略しても、実施の形態１に係る発明の目的が達成できることはいうまでもない。したがって、実施の形態１に係る発明における必要最低限のシールリングの個数としては、２つである。

〔実施の形態２〕
図５は、本発明の実施の形態２に係る軸封装置の全体構成を説明するための模式図である。本発明の実施の形態２に係る軸封装置が装着される潮流発電装置は、実施の形態１における図１、２及び３に示したものと同じであるので、その説明は省略する。
また、実施の形態１の符号と同じ符号は同じ部材を意味しているので、それらの説明も省略する。

図５において、軸封装置１０は、給気装置３０を備えており、該給気装置３０の給気管３１が一次環状室１９に接続されている。
給気装置３０は、給気源としての高圧空気タンク２６と、この高圧空気タンク２６と一次環状室１９との間に設けられた空気制御ユニット２７とを有している。また、この空気制御ユニット２７は、減圧弁２８と流量調節弁４２とを有している。高圧空気タンク２６は、ケーシング９側の適宜位置に固定されている。

減圧弁２８は、二次側圧力が設定値よりも高くなった時にダイヤフラムのリリーフ孔から空気を放出するリリーフ型（リリーフ型の減圧弁については、例えば、実開平６−８６１０４号公報参照）ではなく、減圧弁から外部に空気放出のないノンリリーフ型減圧弁を採用し、空気消費量を低減させている。
本発明において、ノンリリーフ型減圧弁を用いることのできる理由は以下のとおりである。
一般に減圧弁と呼ばれるものの基本動作は、二次ポートの下流側で圧力変動が生じた場合に、この変動する圧力（二次側圧力）を設定値に維持させようとするものである。しかし、減圧弁の二次側ポートを大気へ解放させると仮定すると、減圧弁の設定がどのようになっていようとも、この減圧弁から排出された直後に二次側圧力は大気圧に等しくなる。
一方、本発明で用いられた減圧弁２８は、その二次側ポートが給気管３１を介して一次環状室１９に解放されていることになるため、この減圧弁２８の二次側圧力は、海水圧にシールリング２２、２３の締付け圧を加えた合計値に等しくなる。すなわち、この減圧弁２８においては、二次側圧力（＝一次環状室１９の内圧）の上限を、最大吃水に伴う海水圧に合わせて設定するためだけのものであり、これを一度設定してしまえば、減圧弁２８は海水圧が変動することを起因としては何ら制御を行う必要がない。

これら減圧弁２８及び流量調節弁４２を具備してなる空気制御ユニット２７として、即ち、この空気制御ユニット２７と高圧空気タンク２６とを有して構成される給気装置３０としては、海水圧の変動時に、これに伴い空気供給量が変化するものの、海水圧の変動に基づいた機械的作動は行わない無制御連動型となっている。

一方、給油管３３は、図４の実施の形態１で説明したように、海水中において環状室１９、２０、２１より高い位置に設置された油溜タンク３８の底部に接続されて潤滑油を二次環状室２０に供給するようになっている。
油溜タンク３８は、海水が浸入しないように密閉された構造をしており、海水の圧力を外部から受けて収縮するように形成されている。
油溜タンク３８はその設置深さに応じて海水から圧力を受けて収縮し、内部の油を押出すことから、油溜タンク３８に空気を連続して供給しなくても、二次環状室２０の油圧は海水圧が変動してもその圧力に追従するため、シールリングの負荷が軽減されるとともに、軸受室内への海水の浸入を防止できる。
なお、潤滑油が空気制御ユニット４０側へ流れないように逆止弁３７を給気管３１の空気制御ユニット２７近傍に設けておく。

このような構成の軸封装置１０は、次のように作用する。
今、例えば、高圧空気タンク２６内の空気圧を３ＭＰａとする。高圧空気タンク２６と空気制御ユニット２７を接続し、空気源の圧力を減圧するとともに空気の消費量を設定する。例えば、一次環状室１９への供給圧力を０．５ＭＰａで減圧し、空気消費量を１００ｃｃ／ｍｉｎに設定する。
一次環状室１９には、給気装置３０により、空気制御ユニット２７における減圧弁２８の設定値及び流量調節弁４２の設定値の範囲内において、海水圧Ｐａにリング締付け圧を加えた内圧が保持されるように空気が供給されることになる。
関連発明の装置では、リリーフ型減圧弁を用いていることから空気消費量が多いが、本実施の形態ではノンリリーフ型減圧弁を採用しているため空気消費量はかなり小さくできる。

一方、二次環状室２０と接続された油溜タンク３８は収縮可能な構造のため、油溜タンク３８内の潤滑油は海水圧に応じて加圧される。すなわち、油溜タンク３８に空気を供給し続けなくても二次環状室２０の圧力は海水圧の変動に対し追従できる。

図５に示した本実施の形態２の軸封装置では、４つのシールリング２２、２３、２４、２５が配置されているが、これは、これは、３番シールリング２４が圧力差の一番大きい過酷な条件で作動することになることから、３番シールリング２４の潤滑状態を良好にするため４番シールリング２５を設けている。すなわち、仮に、４番シールリング２５を設けない場合は、３番シールリング２４の背面側は空気にさらされ潤滑状態が悪く、摺動面の温度が上がり損傷する可能性があるため、４番シールリング２５を設け、三次環状室２１に潤滑油を予め封入するようにしたものである。このように、シールリングの数を増やすことはシール機能の点では望ましいが、設置スペース及びコスト等を考慮するとシールリングの数は少ない方が望ましい。本実施の形態において、４番シールリング２５は望ましいものではあるが必須というものではなく、４番シールリング２５を省略しても、実施の形態２に係る発明の目的が達成できることはいうまでもない。したがって、実施の形態２に係る発明における必要最低限のシールリングの個数としては、３つである。

また、水圧（海水圧）と軸受を設置した室（ケーシング内）との圧力差が大きくなる場合には、三次環状室２１に油溜タンクを接続して圧力を付加することにより３番シールリング２４の負荷を軽減することも可能である。その際、４番シールリング２５の負荷が大きくなる場合には、順次、軸受を設置した室側にシールリング１８を追加していくことによりシールリング損傷を防止できる。シールリングの向きについても条件に応じて変更可能であることはいうまでもない。また、油溜タンク３８は、海水圧を受けて収縮する機能を奏するものであればよく、材料および構造が上記したものに限定されることはない。
さらに、本実施の形態２の軸封装置においては、減圧弁４１及び流量調節弁４２を具備してなる空気制御ユニット４０と給気源２９とを有して構成される給気装置３０としては、海水圧の変動時に、これに伴う空気供給量の変動は生じるものの、海水圧の変動に基づいた機械的作動は行わない無制御連動型を用いた場合を説明しているが、これに限定されることなく、要は、海水圧が変動しても、（海水圧Ｐａ）＜（一次環状室１９の内圧）の圧力関係が常に形成されるものであればよく、例えば、定流量式圧力制御弁を有した給気装置でもよい。

図４及び５に示すように、ケーシング９内の底部近傍には、液面センサー３５及び液面センサー３５の感知により作動する排水ポンプ３６が装着されている。万一、ケーシング９内に海水が浸入してきた場合には、液面センサー３５がこれを検知して排水ポンプ３６の作動により海水を排出し、ころがり軸受７等に海水が及ぶことを防止する。

１海底
２支持構造体
３海面
４タービン翼
５潮流発電装置本体
６回転軸
７ころがり軸受
８発電装置
９ケーシング
１０軸封装置
１１支持部材
１２ライナ
１３Ｏリング
１４フランジ
１５フランジリング
１６中間リング
１７カバーリング
１８シールリング
１９一次環状室
２０二次環状室
２１三次環状室
２２１番シール
２３２番シール
２４３番シール
２５４番シール
２６高圧空気タンク
２７空気制御ユニット
２８減圧弁
３０給気装置
３１給気管
３３給油管
３５液面センサ
３６排水ポンプ
３７逆止弁
３８油溜タンク
４２流量調節弁

Claims

潮流発電装置のタービン翼に連結された回転軸を支持するころがり軸受を海水からシールする軸封装置において、前記潮流発電装置は、潮流または海流としての水平な流れを生じる海中において、海底から立設された支持構造体により海面よりも下方で海中における流れの方向に向けられるように配設されたタービン翼、該タービン翼に連結されて回転される回転軸、該回転軸を支持するころがり軸受及び前記回転軸により回転駆動されて発電する発電装置、並びに、前記回転軸、ころがり軸受及び発電装置を収容するケーシング、を備え、前記タービン翼と前記ケーシングとの間の前記回転軸の周囲には、前記ケーシング側に４つのシールリングが軸方向に並設されて回転軸側の表面に接触してシールするように形成された軸封装置を設け、該軸封装置の４つのシールリング相互間で形成された３つの環状室のうち、海水側から一番目の一次環状室及び三番目の三次環状室には予め潤滑油が封入されており、海水側から二番目の二次環状室には、海中において環状室より高い位置に設置された油溜タンクに接続する給油管が接続され、前記油溜タンクは海水による圧力に応じて収縮するように形成されていることを特徴とする軸封装置。
潮流発電装置のタービン翼に連結された回転軸を支持するころがり軸受を海水からシールする軸封装置において、前記潮流発電装置は、潮流または海流としての水平な流れを生じる海中において、海底から立設された支持構造体により海面よりも下方で海中における流れの方向に向けられるように配設されたタービン翼、該タービン翼に連結されて回転される回転軸、該回転軸を支持するころがり軸受及び前記回転軸により回転駆動されて発電する発電装置、並びに、前記回転軸、ころがり軸受及び発電装置を収容するケーシング、を備え、前記タービン翼と前記ケーシングとの間の前記回転軸の周囲には、前記ケーシング側に４つのシールリングが軸方向に並設されて前記回転軸側の表面に接触してシールするように形成された軸封装置を設け、該軸封装置の４つのシールリング相互間に形成された３つの環状室のうち、海水側から一番目の一次環状室には、海水圧にリング締付け圧を加えた内圧が保持されるように前記ケーシング内に設けられた空気源から空気の供給を行う給気装置が接続され、該給気装置の空気制御ユニットにはノンリリーフ型減圧弁が設けられ、海水側から二番目の二次環状室には、海中において環状室より高い位置に設置された油溜タンクに接続する給油管が接続され、前記油溜タンクは海水による圧力に応じて収縮するように形成され、海水側から三番目の三次環状室には、予め潤滑油が封入されていることを特徴とする軸封装置。