JPWO2019155600A1 - リップシール、シールリング、シールリング装置及び船舶 - Google Patents

Abstract

組み付け性に優れ、接続強度の高いメカニカルジョイントを有するリップシールから形成されるシールリングを提供する。環状のハウジングに固定され、ハウジング内で回転自在なシャフトに摺接してシャフトとの間でシール構造を形成するシールリング用のリップシールであって、ハウジングに固定されるキー部と、キー部から前記シャフト側に屈曲しながら延設するアーム部と、アーム部の先端に位置してシャフトに摺接するリップ部と、を有し、シールリングが相互に係合する二つの端部を有する弾性部材からなり、一方の端部は、リップ部からキー部に亘って連続するとともにリップシールの軸方向に突出する一つの雄部を有し、他方の端部は、リップ部からキー部に亘って連続するとともにリップシールの軸方向に陥没して雄部が軸方向に嵌まり込む雌部を有している。

Description

本発明は、ハウジングと、ハウジング内で回転するシャフトとの間をシールするシールリングと、シールリングを形成するリップシールと、シールリングを有するシールリング装置と、シールリング装置を船尾管に備えた船舶に関する。

例えば、船舶の船尾管に装備されるシールリング装置は、船体などの構造体の内部へ海水等の流体が浸入することを防止し、構造体の内部からの流体の流出による機能上の障害を回避するために備えられている。例えば船舶に適用されるシール装置では、船尾管に装着されたハウジングにプロペラシャフト等のシャフトが回転自在に挿通され、リップシールがリング状に組み立てられて形成されるシールリングがハウジングとシャフトの間に装着されている。

従来のシールリングは、１本の弾性部材からなるリップシールをハウジングの内側にてリング状に変形させ、特殊な固定治具でリップシールの両端部を固定した状態で、両端部を接着剤等で接着することによって形成され、ハウジングに取り付けられている。しかし、この取り付け方法は、シールリングの取り付けに際して特殊な固定治具を要することや、接着剤による固定に手間と時間を要すること、一定の技量を要することといった様々な課題を有している。そこで、リップシールの両端部をメカニカルジョイントで繋いで形成されるシールリングが提案されている。具体的には、リップシールの両端部のうち、一方の端部に２つの雌部が設けられ、他方の端部にこれら２つの雌部に係合する２つの雄部が設けられている。リップシールをリング状に変形させた状態で、リング状に変形されたリップシールの周方向に直交する方向（リングの径方向）に２つの雄部と雌部をパズルのように嵌め合せることによってメカニカルジョイントが形成され、シールリングが形成される（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第２０１７／０８０５７０号公報

しかしながら、特許文献１に記載のシールリングは、以下のような課題を有している。すなわち、このシールリングは、リップシールの一方の端部にある複数の雌部と、他方の端部にあって各雌部に対応する複数の雄部とを、リップシールの軸方向（周方向）ではなく、リップシールの周方向に直交する径方向に嵌め込んでメカニカルジョイントを形成し、シールリングを形成する。そのため、この嵌め込み方向である径方向に例えば雌部から雄部が抜け出る可能性がある。また、リップシールの端部に複数の雌部と雄部を成形することから、製作手間がかかる。さらに、複数の雌部と雄部が係合して形成されるメカニカルジョイントでは、雌部と雄部の間に形成され得る隙間（溝）がオイルや海水等の水道となり易い。

本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、組み付け性に優れ、接続強度の高いメカニカルジョイントを有するリップシールから形成されるシールリングと、このシールリングを有するシールリング装置を提供することを目的としている。

前記目的を達成すべく、本発明によるリップシールの一態様は、環状のハウジングに固定され、該ハウジング内で回転自在なシャフトに摺接して該シャフトとの間でシール構造を形成するシールリング用のリップシールであって、
前記ハウジングに固定されるキー部と、
前記キー部から前記シャフト側に屈曲しながら延設するアーム部と、
前記アーム部の先端に位置して前記シャフトに摺接するリップ部と、を有し、
前記リップシールが相互に係合する二つの端部を有する弾性部材からなり、
一方の前記端部は、前記リップ部から前記キー部に亘って連続するとともに前記リップシールの軸方向に突出する一つの雄部を有し、
他方の前記端部は、前記リップ部から前記キー部に亘って連続するとともに前記リップシールの軸方向に陥没して前記雄部が該軸方向に嵌まり込む一つの雌部を有していることを特徴とする。

本発明の一態様によれば、組み付け性に優れ、接続強度の高いメカニカルジョイントを有する、リップシールから形成されたシールリングを提供することができる。

第１の実施形態に係るシールリングを示す斜視図である。 第１の実施形態に係るリップシールの両端部が嵌め合わされる前の状態を示す斜視図である。 第１の実施形態に係るリップシールの両端部が嵌め合わされて、第１の実施形態に係るシールリングが形成された状態を示す斜視図である。 第２の実施形態に係るシールリングを示す斜視図である。 第２の実施形態に係る２本のリップシールを示す斜視図である。 第３の実施形態に係るシールリングを示す斜視図である。 第３の実施形態に係るリップシールの両端部が嵌め合わされる前の状態を示す斜視図である。 第３の実施形態に係るリップシールの両端部が嵌め合わされて、第３の実施形態に係るシールリングが形成された状態を示す斜視図である。 第４の実施形態に係るリップシールの両端部が嵌め合わされる前の状態を示す斜視図である。 第４の実施形態に係るリップシールの両端部が嵌め合わされて、第４の実施形態に係るシールリングが形成された状態を示す斜視図である。 実施形態に係るシールリング装置の縦断面図である。 図８のＩＸ部の拡大図である。 エア漏れ実験の実験装置を示す模式図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るリップシールとシールリング、及びシールリング装置について、添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く場合がある。

［第１の実施形態に係るリップシールとシールリング］
はじめに、図１及び図２を参照して、第１の実施形態に係るシールリング用（シールリングを形成するため）のリップシールとシールリングを説明する。なお、本明細書において、「軸方向」とは、リップシールやシールリングの長手方向を示し、「周方向」とは、例えば直線状のリップシールがリング状のシールリングを形成した際のシールリングの長手方向を示す。従って、シールリングにおける「軸方向」と「周方向」は同義である。図１は、第１の実施形態に係るシールリングを示す斜視図である。また、図２Ａは、第１の実施形態に係るリップシールの両端部が嵌め合わされる前の状態を示す斜視図であり、図２Ｂは、第１の実施形態に係るリップシールの両端部が嵌め合わされて、第１の実施形態に係るシールリングが形成された状態を示す斜視図である。図１に示すように、シールリング１００は、弾性部材からなる１本のリップシール１０の２つの端部１０ａ，１０ｂが、軸方向であるＬ方向に相互に嵌め合いされることによって形成されるメカニカルジョイント２０を有している。

リップシール１０は、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、キー部１１と、キー部１１から屈曲しながら延設するアーム部１２と、アーム部１２の先端に位置するリップ部１３とを有する。リップシール１０は直線状もしくは曲線状の弾性部材からなり、例えば２つの端部１０ａ，１０ｂの周辺を把持してリング状に変形させた後、２つの端部１０ａ，１０ｂを相互に軸方向（Ｌ方向もしくは周方向）に嵌め合いすることにより、図１に示すようにメカニカルジョイント２０を有するシールリング１００が形成される。例えば、リップシール１０が当初からリング状を呈していて２つの端部１０ａ，１０ｂを有している場合は、リップシール１０をリング状に変形させる必要はなく、２つの端部１０ａ，１０ｂを相互に軸方向に嵌め合いするだけでシールリング１００が形成される。また、リップシール１０が直線状の弾性部材からなる場合は、シールリング１００の形成の際にリング状に変形させることを要するものの、直線状の弾性部材であることから搬送性に優れており、例えば狭い隙間を作業員が通ってリップシール１０の取り換えを行う等の際に有意となる。

リップシール１０のうち、一方の端部１０ａは、リップ部１３からキー部１１に亘って連続するとともにシールリング１００の周方向に突出する一つの雄部３０を有する。雄部３０は、第１雄部３１と第２雄部３２と第３雄部とが連続して形成され、キー部１１とアーム部１２とリップ部１３からなる連続体の断面形状と相似な断面形状を有する。

リップ部１３は、不図示のシールリング装置にシールリング１００が装着された際に、シールリング装置を構成する不図示のシャフトと摺接する第一側面１３ａ（摺接面）と、第一側面１３ａの反対側にある第二側面１３ｂとを有し、第二側面１３ｂにスプリング溝１４が形成されている。シールリング装置を構成するシールリング１００において、環状のスプリング溝１４には、不図示の環状スプリングが嵌め込まれる。なお、シールリング装置の構成については以下で詳説する。

一方、リップシール１０のうち、他方の端部１０ｂは、リップ部１３からキー部１１に亘って連続するとともにシールリング１００の周方向（Ｌ方向）に陥没する一つの雌部４０を有する。雌部４０は、第１雌部４１と第２雌部４２と第３雌部４３が連続して形成され、各部に第１雄部３１と第２雄部３２と第３雄部がそれぞれ嵌まり込むようになっている。すなわち、雄部３０と雌部４０の断面形状は相補的な形状である。

雄部３０の軸方向への突出長はｔ１であり、雌部４０の軸方向への陥没長はｔ２であり、ｔ１＞ｔ２の関係を有するように双方が成形されているのが望ましい。雄部３０の突出長ｔ１と雌部４０の陥没長ｔ２がこのような関係を有していることにより、雌部４０に雄部３０を周方向に嵌め合いしてメカニカルジョイント２０を形成した際に、雌部４０の周方向の端面に雄部３０の周方向の端面が接触し、さらに押圧された状態で双方が係合される。メカニカルジョイント２０において、雄部３０の端面は周方向に圧縮されて雌部４０の端面と押圧状態で接触し、かつ、雄部３０の全側面と雌部４０の全内周面は相互に密着して摩擦係合する。

特に、リップシール１０の有する雄部３０が、キー部１１からリップ部１３に亘る一つの連続体であることから、特許文献１に記載のリップシールの有する複数の雄部に比べて雄部３０の剛性は格段に高くなる。そのため、シールリング１００の周方向の圧縮力が雄部３０に作用し、雄部３０の端面が雌部４０の端面から押圧された際に雄部３０が雌部４０内で折れ曲がり、雌部４０の内周面に対してエッジ接触した状態で係合するといった恐れがない。そのため、雄部３０の全側面と雌部４０の全内周面が相互に面接触することが保証され、雄部３０と雌部４０の間の高い壁面摩擦力が担保される。

このように、雄部３０が雌部４０に対してシールリング１００の周方向に嵌め合いされ、双方の軸方向端面が相互に押圧され、かつ双方の側面が摩擦係合していることにより、高い接続強度を有するメカニカルジョイント２０が形成される。そして、雄部３０と雌部４０の端面同士及び側面同士が相互に摩擦係合していることにより、シールリング１００がシールリング装置に装備された際に、メカニカルジョイント２０が流体の水道となる恐れがない。

また、雄部３０が雌部４０に対してシールリング１００の周方向に嵌め合いされてメカニカルジョイント２０が形成されていることから、特許文献１に記載のシールリング（雌部と雄部がシールリングの周方向に直交する径方向に嵌め込まれて形成されるメカニカルジョイントを有するシールリング）のように、雌部から雄部が抜け出る可能性はない。

また、雄部３０は第１雄部３１と第２雄部３２と第３雄部が連続した一つの突起であり、雌部４０は第１雌部４１と第２雌部４２と第３雌部４３が連続した一つの溝であることから、複数の突起や溝を有する特許文献１に記載のリップシールと比べて成形が容易となる。なお、リップシール１０は、一つの金型のキャビティにゴム等の樹脂材料を流し込んで成形する方法等により、製作できる。この際、雄部３０が一つの連続した突起であり、雌部４０が一つの連続した溝であることから、金型の有するキャビティの形状は比較的シンプルになり、金型の製作コストも削減できる。

また、図示するシールリング１００の全周長は、シールリング装置の有する環状のハウジングに設けられた環状溝の周長よりも長く設定されるのが望ましい。ハウジングの環状溝に対して相対的に周長の長いシールリング１００を周方向に圧縮させながら環状溝に嵌め込むことにより、ハウジングに対して強固にシールリング１００を取付けることが可能になる。この際に、一つの雄部３０に対して一つの雌部４０が嵌め合いされてメカニカルジョイント２０が形成されることから、特許文献１に記載のリップシールの有する複数の雄部と雌部の嵌め合い構成に比べて、リップシールの組み付け性が良好になる。そして、このように良好な組み付け性を有していることは、シールリング１００の迅速かつ簡易なメンテナンスに繋がり、リップシール１０（製品）の販売促進にも繋がる重要な要素となり得る。

ここで、弾性部材であるリップシール１０の成形材料として、ゴム材料や、ゴム以外の樹脂材料を挙げることができる。ゴム材料としては、天然ゴム（NR）やイソブレンゴム（IR）、ブタジエンゴム（BR）、スチレン・ブタジエンゴム（SBR）、ブチルゴム（IIR）、ニトリルゴム（NBR）、エチレン・プロピレンゴム（EPM、EP、EPDM）、クロロプレンゴム（CR）、アクリルゴム（ACR、ACM、ANM）、クロロスルホン化ポリエチレンゴム（CSM）、ウレタンゴム（PUR、U）、シリコーンゴム（Si、Q、VMQ、SR、フッ素ゴム（FKM、FPM）、エチレン・酢酸ビニルゴム（EVA）、エピクロルヒドリンゴム（CO、ECO）、多流化ゴム（T）などを挙げることができる。一方、ゴム以外の樹脂材料としては、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）やポリエーテルエーテルケトン（PEEK）、フッ素樹脂、ポリアミド（PA）などを挙げることができる。中でも、フッ素ゴムとニトリルゴムが、適度なＪＩＳ硬さ、耐摩耗性、耐油性、耐候性、耐熱性等の機械特性や物理特性、さらには材料コストや材料入手容易性等の観点から好ましい材料である。なお、フッ素ゴムとニトリルゴムのＪＩＳ硬さはいずれも、Ｈｓ５０乃至Ｈｓ１００程度(ＪＩＳスプリング式硬度で、Ｈｓ：Ｈａｒｄｎｅｓｓ ｓｐｒｉｎｇ)であり、優れたシール性能を発揮できる適度な硬さを有している。

［第２の実施形態に係るリップシールとシールリング］
次に、図３及び図４を参照して、第２の実施形態に係るリップシールとシールリングを説明する。図３は、第２の実施形態に係るシールリングを示す斜視図であり、図４は、第２の実施形態に係る２本のリップシールを示す斜視図である。図３に示すように、シールリング１００Ａは、２本のリップシール１０Ａ、１０Ａ’を相互に変形させ、双方の端部１０ｃ、１０ｅと、端部１０ｄ、１０ｆとをそれぞれ軸方向に嵌め合いすることにより形成される２つのメカニカルジョイント２０を有する。

一方のリップシール１０Ａは両端部に雄部３０を有し、他方のリップシール１０Ａ’は両端部に雌部４０を有しており、双方の軸方向長さは例えば同じである。なお、双方のリップシールが両端部に雄部３０と雌部４０を有し、双方の雄部３０と雌部４０同士を軸方向に嵌め合いしてメカニカルジョイント２０を形成する形態であってもよい。また、２つのリップシール１０Ａ、１０Ａ’が軸方向に異なる長さを有していてもよい。

図３，４に示すリップシール１０Ａ、１０Ａ’の軸方向の長さは、図１，２に示すリップシール１０の軸方向の長さの例えば半分程度である。従って、リップシール１０Ａ、１０Ａ’の成形に使用する金型の規模を、リップシール１０の成形に使用する金型の規模の半分程度にすることができる。また、リップシール１０Ａ、１０Ａ’の軸方向の長さが短いことから、シールリングのメンテナンスの際にリップシール１０Ａ、１０Ａ’をシールリング装置の取り付け箇所に搬送する搬送性が良好になる。

なお、図示を省略するが、３本以上のリップシールを相互に軸方向に嵌め合いしてシールリングが形成されてもよい。この形態では、例えばそれぞれのリップシールが両端に雄部と雌部を有し、隣接する２つのリップシールの端部の雄部と雌部を軸方向に嵌め合いして３つ以上のメカニカルジョイントが形成されることにより、シールリングが形成される。

［第３の実施形態に係るリップシールとシールリング］
次に、図５及び図６を参照して、第３の実施形態に係るリップシールとシールリングを説明する。図５は、第３の実施形態に係るシールリングを示す斜視図である。また、図６Ａは、第３の実施形態に係るリップシールの両端部が嵌め合わされる前の状態を示す斜視図であり、図６Ｂは、第３の実施形態に係るリップシールの両端部が嵌め合わされて、第３の実施形態に係るシールリングが形成された状態を示す斜視図である。図５に示すように、シールリング１００Ｂは、両端部に雄部を有する雄部品５０と、雌部を有する雌部品６０を有するリップシール１０Ｂがリング状に変形され、雄部品５０と雌部品６０から形成されるメカニカルジョイント２０を有している。

図６Ａ及び図６Ｂに示すように、リップシール１０Ｂの両端部にはそれぞれ、雄部品５０と雌部品６０が接着層７０を介して接続されている。雄部品５０は、図２に示すリップシール１０の端部１０ａと同様の形状を有しており、雌部品６０も、図２に示すリップシール１０の端部１０ｂと同様の形状を有している。また、雄部品５０と雌部品６０は、リップシール１０Ｂと異なる材料にて成形されていてもよいが、リップシール１０Ｂと同材料にて成形されているのが好ましい。雄部品５０と雌部品６０とリップシール１０Ｂを形成する弾性部材とが異なる材料から成形されている場合は、図５に示すシールリング１００Ｂを形成した際に、真円のリングを形成し難くなるが、これらが同材料にて成形されていると真円のシールリング１００Ｂを形成し易くなるからである。

ここで、接着層７０を形成する接着剤としては、エポキシ樹脂系接着剤や変成シリコーン系接着剤、スチレンブタジエンゴム溶液系接着剤、クロロプレンゴム系接着剤、ポリウレタン樹脂接着剤等を挙げることができる。

［第４の実施形態に係るリップシールとシールリング］
次に、図７を参照して、第４の実施形態に係るリップシールとシールリングを説明する。図７Ａは、第４の実施形態に係るリップシールの両端部が嵌め合わされる前の状態を示す斜視図であり、図７Ｂは、第４の実施形態に係るリップシールの両端部が嵌め合わされて、第４の実施形態に係るシールリングが形成された状態を示す斜視図である。図７Ａ及び図７Ｂに示すように、シールリング１００Ｃは、図５及び図６に示す雄部品５０と雌部品６０に改良を加えた雄部品５０Ａと雌部品６０Ａを両端部に有するリップシール１０Ｃがリング状に変形され、雄部品５０Ａと雌部品６０Ａからなるメカニカルジョイント２０Ａを有している。

雄部品５０Ａは、第１雄部３１と第２雄部３２の側面に、それぞれ複数の係合突起３４を有する雄部３０Ａを有している。この第１雄部３１と第２雄部３２の側面は、シールリング装置に対してシールリング１００Ｃがリップ部１３をプロペラ側に向けた状態で装着された際に、プロペラ側に向いた側面である。一方、雌部品６０Ａは、第１雌部４１と第２雌部４２の内周面のうち、複数の係合突起３４に対応する位置に複数の係合溝４４を有する雌部４０Ａを有している。図７Ｂに示すように、雌部４０Ａに雄部３０Ａをシールリング１００Ｃの周方向に押圧した状態で嵌め合いした際に、複数の係合溝４４に対してそれぞれ対応する係合突起３４が係合し、メカニカルジョイント２０Ａが形成される。

図示するメカニカルジョイント２０Ａによれば、雄部３０Ａの全周面と雌部４０Ａの全内周面との間の壁面摩擦力に加えて、係合溝４４と係合突起３４の係合による係合力が加わることにより、より一層高い接続強度のメカニカルジョイントが形成される。従って、このメカニカルジョイント２０Ａによれば、より一層優れたシール性能が保証される。

なお、図示例のシールリング１００Ｃは、雄部３０Ａの第１雄部３１と第２雄部３２の一方の側面（図示例は、シールリング装置に対してシールリング１００Ｃがリップ部１３をプロペラ側に向けた状態で装着された際にプロペラ側に向いた側面）にのみ係合突起３４が設けられ、雌部品６０Ａの第１雌部４１と第２雌部４２の内周面において各係合突起３４に対応する複数の係合溝４４が設けられる形態であるが、これ以外の形態であってもよい。具体的には、雄部３０Ａにおいて図示する側面と反対側の側面（シールリング装置に対してシールリング１００Ｃがリップ部１３をプロペラ側に向けた状態で装着された際にプロペラと反対の船体側に向いた側面）において複数の係合突起３４が設けられ、雌部品６０Ａの内周面において各係合突起３４に対応する複数の係合溝４４が設けられる形態であってもよい。また、雄部３０Ａにおいて図示する側面（プロペラ側に向いた側面）と、反対側の側面（船体側に向いた側面）と、の両側面においてそれぞれ複数の係合突起３４が設けられ、雌部品６０Ａの内周面において各係合突起３４に対応する複数の係合溝４４が設けられる形態であってもよい。このように雄部３０Ａの両側面にそれぞれ複数の係合突起３４が設けられ、雌部品６０Ａの内周面にこれら各係合突起３４に対応する複数の係合溝４４が設けられた形態では、より一層高い係合力が得られ、より一層優れたシール性能が得られる。また、雄部が係合溝を有し、雌部が係合突起を有する形態であってもよい。さらに、第１雄部３１と第２雄部３２と第３雄部３３の全てにそれぞれ複数の係合突起３４が設けられ、第１雌部４１と第２雌部４２と第３雌部４３の全ての内周面に複数の係合溝４４が設けられてもよい。

［実施形態に係るシールリング装置］
次に、図８及び図９を参照して、実施形態に係るシールリング装置の一例を説明する。図８は、実施形態に係るシールリング装置の縦断面図であり、図９は、図８のＩＸ部の拡大図である。なお、図示例のシールリング装置は、船舶の船尾管に装着されたプロペラシャフトの周りに配設されるシールリング装置であるが、ハウジングと、ハウジング内に回転自在に挿通されるシャフトとの間のシール構造を形成する様々な構造体や機器、システム等に本実施形態に係るシールリング装置が適用可能である。また、図示するシールリング装置を形成するシールリングの数は多様であり、シールリングとシャフト周りのライナーにて形成される空間は空気室であってもよいし、水室等の液室であってもよい。

シールリング装置２００は、船舶の船尾管４００において、プロペラ３１０を端部に備えたシャフト３００と軸受４１０との間に供給される潤滑油が、シャフト３００を覆う船尾管４００から船外又は船内に漏洩するのを防止するためのシール装置である。

シールリング装置２００は、環状のハウジング２０２、第１シールリング１００ａ、第２シールリング１００ｂ、第３シールリング１００ｃ、第４シールリング１００ｄを有し、船外から船尾管４００に連結されている。なお、図示例のように、４つの第１シールリング１００ａ乃至第４シールリング１００ｄを有する代わりに、３つの第１シールリング１００ａ乃至第３シールリング１００ｃを有する形態であってもよい。

ハウジング２０２は、不図示のボルト等によって連結された複数の筒状部材で構成され、シャフト３００が挿通されている。また、ハウジング２０２は、第１シールリング１００ａ、第２シールリング１００ｂ、第３シールリング１００ｃ、及び第４シールリング１００ｄを保持し、船外からボルト等によって船尾管４００の船尾側に連結されている。

第１シールリング１００ａ、第２シールリング１００ｂ、第３シールリング１００ｃ、及び第４シールリング１００ｄは、図１乃至図７に示すシールリング１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃのいずれかであり、それぞれ内周面がライナー３２０の外周面に摺接してシール構造を形成する。ライナー３２０は、金属材料で形成された円筒状部材であり、シャフト３００に外嵌してボルト等によってプロペラ３１０に固定され、シャフト３００とともに回転する。

シールリング装置２００は、ハウジング２０２、第１シールリング１００ａ、第２シールリング１００ｂ、第３シールリング１００ｃ、第４シールリング１００ｄ、及び漁網防止リング１０１を有する。

ハウジング２０２は、船尾側から順に、第１分割ハウジング２０２ａ、第２分割ハウジング２０２ｂ、第３分割ハウジング２０２ｃ、第４分割ハウジング２０２ｄ、第５分割ハウジング２０２ｅ、及び第６分割ハウジング２０２ｆを有する。

分割ハウジング２０２ａ乃至２０２ｆは、それぞれ円筒状の部材であり、互いに嵌合して積層された状態で船尾管４００に固定される。また、分割ハウジング２０２ａ乃至２０２ｆは、それぞれ隣接する分割ハウジングとの間に環状溝を形成し、シールリング１００ａ乃至１００ｄ、及び漁網防止リング１０１を保持する。

ハウジング２０２は、第１分割ハウジング２０２ａと第２分割ハウジング２０２ｂとの間で、漁網防止リング１０１を保持する。漁網防止リング１０１は、円環状の弾性部材から形成され、ライナー３２０に外嵌している。漁網防止リング１０１は、ライナー３２０とともに回転してハウジング２０２に摺接し、漁網等の異物がシールリング装置２００及び船尾管４００に侵入するのを防止する。

また、ハウジング２０２は、第２分割ハウジング２０２ｂと第３分割ハウジング２０２ｃとの間で第１シールリング１００ａを保持し、第３分割ハウジング２０２ｃと第４分割ハウジング２０２ｄとの間で第２シールリング１００ｂを保持する。さらに、ハウジング２０２は、第４分割ハウジング２０２ｄと第５分割ハウジング２０２ｅとの間で第３シールリング１００ｃを保持し、第５分割ハウジング２０２ｅと第６分割ハウジング２０２ｆとの間で第４シールリング１００ｄを保持する。

第２分割ハウジング２０２ｂには、シールリング装置２００に供給された空気が排出される空気孔２０２ｂ１が形成されている。第４分割ハウジング２０２ｄ、第５分割ハウジング２０２ｅ、及び第６分割ハウジング２０２ｆには、第１空気供給路２２０が形成されている。第３分割ハウジング２０２ｃ、第４分割ハウジング２０２ｄ、第５分割ハウジング２０２ｅ、及び第６分割ハウジング２０２ｆには、第２空気供給路２３０が形成されている。なお、第２空気供給路２３０は、水供給路であってもよい。

第５分割ハウジング２０２ｅ及び第６分割ハウジング２０２ｆには、第２循環路２４０が形成されている。また、第３分割ハウジング２０２ｃ、第４分割ハウジング２０２ｄ、第５分割ハウジング２０２ｅ、及び第６分割ハウジング２０２ｆには、排出路２５０が形成されている。

図９は、シールリングの断面形状を拡大して示すとともに、シールリングとシャフト周りのライナー、及びハウジングとの間で形成される空気室を示している。なお、第２空気供給路２３０が水供給路の場合は、空気室の代わりに水室が形成される。図１を参照して既に説明したように、第１シールリング１００ａは、キー部１１と、アーム部１２と、リップ部１３とを有する。

キー部１１は、第１シールリング１００ａの外周側端部に形成され、隣接する第２分割ハウジング２０２ｂの溝２０２ｂ２と第３分割ハウジング２０２ｃの溝２０２ｃ１とで形成される環状溝に嵌合して保持される。

アーム部１２は、キー部１１からシャフト３００側（ライナー３２０側）に向かって延伸し、さらに屈曲して船尾側に延伸するように形成されている。

リップ部１３は、アーム部１２の内周側端部に形成され、その第一側面１３ａが摺接面となってライナー３２０の外周面に摺接する。また、リップ部１３は、ライナー３２０とは反対側の第二側面１３ｂにスプリング溝１４を有し、スプリング溝１４に嵌められている環状スプリング２６０によって締め付けられるようにライナー３２０に向かって押圧されている。リップ部１３が環状スプリング２６０に押圧されることにより、摺接面である第一側面１３ａが弾性変形してライナー３２０の外周面に摺接する。

第１シールリング１００ａは、上記するように、キー部１１が第２分割ハウジング２０２ｂと第３分割ハウジング２０２ｃとの間に保持され、リップ部１３の第一側面１３ａがライナー３２０の外周面に摺接する。

第２シールリング１００ｂ、第３シールリング１００ｃ、及び第４シールリング１００ｄは、第１シールリング１００ａと同様の形状を有し、それぞれハウジング２０２に保持されてライナー３２０の外周面に摺接するように設けられている。

図８に戻り、第２シールリング１００ｂは、第１シールリング１００ａと同様に、キー部が第３分割ハウジング２０２ｃと第４分割ハウジング２０２ｄとの間に形成される環状溝に嵌合して保持され、リップ部がライナー３２０の外周面に摺接する。第４分割ハウジング２０２ｄには、第２シールリング１００ｂのヒール部及びアーム部を支持するバックアップリングが形成されている。

また、第３シールリング１００ｃは、キー部が第４分割ハウジング２０２ｄと第５分割ハウジング２０２ｅとの間に形成される環状溝に嵌合して保持され、リップ部がライナー３２０の外周面に摺接する。第５分割ハウジング２０２ｅには、第３シールリング１００ｃのヒール部及びアーム部を支持するバックアップリングが形成されている。

第１シールリング１００ａ、第２シールリング１００ｂ、及び第３シールリング１００ｃは、それぞれアーム部がヒール部から船尾側に向かって延伸し、リップ部がハウジング２０２に保持されるキー部よりも船尾側でライナー３２０に摺接するように設けられている。

第４シールリング１００ｄは、キー部が第５分割ハウジング２０２ｅと第６分割ハウジング２０２ｆとの間に形成される環状溝に嵌合して保持され、リップ部がライナー３２０の外周面に摺接する。第５分割ハウジング２０２ｅには、第４シールリング１００ｄのヒール部及びアーム部を支持するバックアップリングが形成されている。

第４シールリング１００ｄは、アーム部がヒール部から船首側に向かって延伸し、リップ部がハウジング２０２に保持されるキー部よりも船首側でライナー３２０に摺接するように設けられている。

第１シールリング１００ａと第２シールリング１００ｂとの間には、第１空気室２０７ａが形成される。第１空気室２０７ａには、不図示の空調ユニットのフローコントローラから、空気圧が第１シールリング１００ａの船尾側の海水圧以上に調整された空気が、第２空気供給路２３０を介して一定の流量で供給される。なお、第１空気室２０７ａが水室の場合は、水圧が第１シールリング１００ａの船尾側の海水圧以上に調整された水が一定の流量で供給される。

第１空気室２０７ａに供給された空気は、海水圧に抗して船尾側に向かって延伸するアーム部１２を押し上げるようにして、第１シールリング１００ａのリップ部１３とライナー３２０との間から漁網防止リング１０１側に流出する。第１空気室２０７ａから流出した空気は、第２分割ハウジング２０２ｂに形成されている空気孔２０２ｂ１からシールリング装置２００の外部に排出される。

また、第１空気室２０７ａの空気圧が海水圧以上となることにより、第１シールリング１００ａのリップ部とライナー３２０との間から第１空気室２０７ａの室内への海水の流入が防止される。第１空気室２０７ａに海水や潤滑油が侵入した場合には、侵入した海水や潤滑油は排出路２５０から排出され、不図示の排出ユニットにて回収される。

第２シールリング１００ｂと第３シールリング１００ｃとの間には、第２空気室２０７ｂが形成される。第２空気室２０７ｂには、第１空気室２０７ａと同様に、空調ユニットのフローコントローラから、空気圧が第１シールリング１００ａの船尾側の海水圧以上に調整された空気が、第１空気供給路２２０を通じて一定の流量で供給される。

第２空気室２０７ｂに供給された空気は、外部に空気が流出して第２空気室２０７ｂよりも低圧となる第１空気室２０７ａに流れ、最終的には第１空気室２０７ａとライナー３２０との間から漁網防止リング１０１側に流出して空気孔２０２ｂ１から排出されるように流れる。

なお、第３シールリング１００ｃが正常に機能している状態では、不図示のバルブを閉じて第１空気室２０７ａに空気を供給せず、第２空気室２０７ｂのみに空気を供給してもよい。また、第３シールリング１００ｃの故障時には、不図示のバルブを閉じて第２空気室２０７ｂへの空気供給を停止し、不図示のバルブを開けて第１空気室２０７ａに空気を供給する。

第３シールリング１００ｃと第４シールリング１００ｄとの間には、第１潤滑油室２０８ａが形成される。第１潤滑油室２０８ａには、油圧が第１シールリング１００ａの船尾側の海水圧未満となるように調整された潤滑油が、第２循環路２４０を通じて供給される。

第１潤滑油室２０８ａには油圧が海水圧未満となるように調整された潤滑油が供給されるのに対して、第２空気室２０７ｂには空気圧が海水圧以上となるように調整された空気が供給される。このため、第３シールリング１００ｃには、高圧側となる第２空気室２０７ｂから低圧側となる第１潤滑油室２０８ａに向かう方向に圧力がかかり、船尾側に向かって延伸するアーム部及びリップ部がライナー３２０に向かって押圧される。このように第３シールリング１００ｃが差圧により押圧されると、リップ部がライナー３２０に圧接して第２空気室２０７ｂと第１潤滑油室２０８ａとの間を封止する。このように、第３シールリング１００ｃによって第２空気室２０７ｂと第１潤滑油室２０８ａとの間が封止されることで、第１潤滑油室２０８ａから第２空気室２０７ｂへの潤滑油の漏洩が防止される。

第１潤滑油室２０８ａでは、供給された潤滑油が第３シールリング１００ｃによって封止されることにより、室内の油圧が船尾管４００の内部の潤滑油の油圧以上となる。このため、第１潤滑油室２０８ａに供給された潤滑油は、第４シールリング１００ｄとライナー３２０との間から船尾管４００側に流出する。

第１潤滑油室２０８ａから船尾管４００の内部に流出した潤滑油は、船尾管４００に供給された潤滑油とともに、循環路を通じて不図示の潤滑油タンクに戻り、再び船尾管４００及びシールリング装置２００に供給されるように循環する。

ここで、例えば第３シールリング１００ｃが故障した場合には、第２シールリング１００ｂが、第１空気室２０７ａと潤滑油で満たされる第２空気室２０７ｂとの間を封止し、潤滑油が第１空気室２０７ａ及び船外に漏洩するのを防止する。

この場合、第２シールリング１００ｂには、高圧側となる第１空気室２０７ａから潤滑油が満たされて低圧側となる第２空気室２０７ｂに向かう方向に圧力がかかり、船尾側に向かって延伸するアーム部及びリップ部がライナー３２０に向かって押圧される。第２シールリング１００ｂが差圧により押圧されると、リップ部がライナー３２０に圧接して第１空気室２０７ａと第２空気室２０７ｂとの間を封止する。このように、第２シールリング１００ｂが第１空気室２０７ａと第２空気室２０７ｂとの間を封止することにより、第２空気室２０７ｂに流出した潤滑油の第１空気室２０７ａへの漏洩が防止される。

また、第３シールリング１００ｃに加えて第２シールリング１００ｂも故障した場合には、不図示の循環部が船尾管４００に供給する油圧を上げる。船尾管４００の内部で潤滑油の油圧が上がることにより、第４シールリング１００ｄには第１潤滑油室２０８ａに向かう方向に圧力がかかり、船首側に向かって延伸するアーム部及びリップ部がライナー３２０に向かって押圧される。第４シールリング１００ｄが差圧により押圧されると、リップ部がライナー３２０に圧接して船尾管３２０の内部と第１潤滑油室２０８ａとの間を封止する。このように、第４シールリング１００ｄによって船尾管４００の内部と第１潤滑油室２０８ａとの間が封止されることにより、船尾管４００の内部から船外への潤滑油の漏洩が防止される。

上記するように、本実施形態に係るシールリング装置２００によれば、第３シールリング１００ｃが故障した場合であっても、第２シールリング１００ｂが海水側予備シールとして機能し、潤滑油の船外への漏洩が防止される。また、第２シールリング１００ｂ及び第３シールリング１００ｃが故障した場合であっても、船尾管４００に供給する潤滑油の油圧を高めることにより、船尾管４００の内部から第１潤滑油室２０８ａを通じて船尾側に潤滑油が漏洩するのを防止できる。

［エア漏れ実験とその結果］
＜実験概要＞
本発明者等は、本実施形態に係るシールリングのシール性能を検証するべく、エア漏れ実験を行った。図１０に、エア漏れ実験にて使用した実験装置の概要を示す。図１０に示すように、実験装置は、ライナーと、相互に積層した複数のハウジング（分割ハウジング）との間に環状のシールリングを嵌め込み、シールリングに隣接するようにダミーリングを嵌め込み、ライナーとハウジングとシールリングとダミーリングとで密封された空気室を有している。ハウジングには空気供給路を設けておき、この空気供給路を介して加圧空気を空気室に導入し、空気室内の圧力を所定の圧力雰囲気とした。この圧力状態で空気室を１５分間保持した後、空気室内に設置してある圧力センサにて空気室内の圧力を計測した。

このエア漏れ実験では、実施例１乃至３に係るシールリングと、比較例に係るシールリングを用意し、図１０に示す実験装置のシールリングに適用した。

実施例１のシールリングは、図５に示すシールリング１００Ｂである。一方、実施例２のシールリングは、図７に示すシールリング１００Ｃであり、より具体的には、雄部と雌部の内周面側（ライナー側）に係合突起と係合溝による係合部を備えたシールリングである。一方、実施例３のシールリングは、図７に示すシールリング１００Ｃであり、より具体的には、雄部と雌部の外周面側（ハウジング側）に係合突起と係合溝による係合部を備えたシールリングである。一方、比較例のシールリングは、特許文献１に記載のシールリングであり、複数の雄部と雌部がシールリングの周方向に直交する径方向に嵌め合いされたメカニカルジョイントを有する。

＜実験結果＞
実験の結果、比較例のシールリングを有する実験装置では、空気室を１５分間密封することができず、空気室内の圧力を所定の圧力雰囲気とした数分後に空気室内の圧力が０ＭＰａとなり、エア漏れが生じる結果となった。

一方、実施例１乃至３のシールリングを有する実験装置はいずれも、空気室内の圧力を所定の圧力雰囲気とした１５分後においても、空気室内の圧力は変化せず、従って、エア漏れが生じていない結果となった。

本実験により、本実施形態に係るリップシールから形成されるシールリングを備えたシールリング装置が優れたシール性を有することが実証されている。

なお、上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、また、本発明はここで示した構成に何等限定されるものではない。この点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

１０、１０Ａ，１０Ａ’ ：リップシール
１０Ｂ，１０Ｃ ：リップシール
１１ ：キー部
１２ ：アーム部
１３ ：リップ部
１４ ：スプリング溝
１０ａ，１０ｂ ：端部
２０、２０Ａ ：メカニカルジョイント
３０、３０Ａ ：雄部
３１ ：第１雄部
３２ ：第２雄部
３３ ：第３雄部
３４ ：係合突起
４０，４０Ａ ：雌部
４１ ：第１雌部
４２ ：第２雌部
４３ ：第３雌部
４４ ：係合溝
５０，５０Ａ ：雄部品
６０，６０Ａ ：雌部品
７０ ：接着層
１００，１００Ａ ：シールリング
１００Ｂ，１００Ｃ ：シールリング
２００ ：シールリング装置
２０２ ：ハウジング
２６０ ：環状スプリング
３００ ：シャフト
３２０ ：ライナー
４００ ：船尾管

Claims (10)

1. 環状のハウジングに固定され、該ハウジング内で回転自在なシャフトに摺接して該シャフトとの間でシール構造を形成するシールリング用のリップシールであって、
   前記ハウジングに固定されるキー部と、
   前記キー部から前記シャフト側に屈曲しながら延設するアーム部と、
   前記アーム部の先端に位置して前記シャフトに摺接するリップ部と、を有し、
   前記リップシールが相互に係合する二つの端部を有する弾性部材からなり、
   一方の前記端部は、前記リップ部から前記キー部に亘って連続するとともに前記リップシールの軸方向に突出する一つの雄部を有し、
   他方の前記端部は、前記リップ部から前記キー部に亘って連続するとともに前記リップシールの軸方向に陥没して前記雄部が該軸方向に嵌まり込む一つの雌部を有していることを特徴とする、リップシール。
2. 前記リップシールは、前記弾性部材の両端部において、前記雄部を有する雄部品と、前記雌部を有する雌部品とが接着層を介して接続されていることを特徴とする、請求項１に記載のリップシール。
3. 前記雄部は、該雄部の側面に係合突起を有し、
   前記雌部は、該雌部の内周面において前記係合突起が係合する係合溝を有していることを特徴とする、請求項１又は２に記載のリップシール。
4. 前記雌部は、該雌部の内周面に係合突起を有し、
   前記雄部は、該雄部の側面において前記係合突起が係合する係合溝を有していることを特徴とする、請求項１又は２に記載のリップシール。
5. 前記雄部は２つの側面を有し、該２つの側面の双方に係合突起もしくは係合溝を有し、
   前記雌部は、該雌部の内周面において、前記雄部の前記２つの側面にある前記係合突起もしくは前記係合溝が係合する係合溝もしくは係合突起を有していることを特徴とする、請求項１又は２に記載のリップシール。
6. リング状に組み立てられてシールリングを形成する２本のリップシールであって、
   一方の前記リップシールの両端が、他方の前記リップシールの両端と嵌め合いされる前記雄部と前記雌部を有していることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のリップシール。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載のリップシールがリング状に組み立てられて形成されるシールリングであって、
   前記リップ部のうち、前記シャフトと摺接する第一側面の反対側にある第二側面においてスプリング溝が形成されており、
   前記スプリング溝に環状スプリングが嵌め込まれていることを特徴とする、シールリング。
8. 前記シャフトの軸方向に積層する少なくとも二つの前記ハウジングであって、該二つのハウジングが積層した状態において前記シールリングの前記キー部が固定される環状溝が形成されているハウジングと、
   前記環状溝に前記キー部が固定されている請求項７に記載のシールリングと、を有することを特徴とする、シールリング装置。
9. 前記環状溝の周長よりも長い周長の前記シールリングが、周方向に圧縮された状態で該環状溝に固定されていることを特徴とする、請求項８に記載のシールリング装置。
10. 請求項８又は９に記載のシールリング装置を、船尾管におけるプロペラを端部に備えた前記シャフトの周囲に備えていることを特徴とする、船舶。

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