KR20110073286A - 냉동고용 기어모터 - Google Patents

Abstract

[과제] 냉동고 내에서 그대로 운전하는 것을 가능하게 함과 함께, 운전효율이 높고, 또한 저비용으로 수명을 크게 늘릴 수 있는 냉동고용 기어모터를 얻는다.
[해결 수단] 모터(12) 및 감속기(14)를 일체화한 기어모터로서 냉동고 내에서 운전하는 냉동고용 기어모터(10)에 있어서, 그 냉동고 내에 있어서 상기 감속기(14)의 입력축(16)을 밀봉할 수 있는 온도특성을 가지는 극저온용 오일씰(제1 오일씰)(30)과, 그 극저온용 오일씰(30)의 감속기 내측에 장착되고, 저온측 한계온도가, 제1 오일씰보다도 높은 온도특성을 가지는 준저온용(혹은 상온용) 오일씰(제2 오일씰)(32)의, 적어도 2종의 오일씰을 구비한다.

Description

냉동고용 기어모터{Geared motor for refrigerator}

본 출원은 2009년 12월 21일에 출원된 일본 특허출원 제2009-289820호에 근거하여 우선권을 주장한다. 그 출원의 전체 내용은 이 명세서 중에 참조에 의하여 원용되어 있다.

본 발명은, 냉동고 내에서 사용하는 기어모터에 관한 것이다.

신선식품 등을 보관하는 냉동고의 내부는, 극저온으로 설정되어 있기 때문에, 그 냉동고의 내부에 있어서 이동 가능하게 설치되는 보관선반이나 반송(搬送)대는, 그 구동원인 기어모터의 양호한 작동을 어떠한 형태로든 확보할 필요가 있다. 다만, 본 발명에 있어서의 「기어모터」에는, 모터 및 감속기를 설계의 단계에서부터 직접적으로 일체화한 것, 및 커플링 등을 이용하여 사후적으로 일체화한 것의 쌍방을 포함하고 있다.

특허문헌 1에 있어서는, 가열수단이 구비된 보온박스 내에 기어모터를 수용한 보온장치를 제공하고 있다. 이 보온장치에서는, 보온박스 내의 온도가 소정의 제어온도까지 저하되면 가열수단을 작동시키고 있다.

일본 공개특허 2005-300085호 공보

그러나, 상기와 같은 보온장치를 구비한 기법은, 기어모터 외에 보온박스나 가열제어장치를 별도로 필요로 한다. 또한, 기어모터를 장기간 사용하지 않을 때에 보온장치를 상시 가동시켜서, 언제라도 기어모터를 즉시 사용할 수 있도록 하여두려면, 많은 쓸데없는 전력을 필요로 한다. 물론, 기어모터를 장기간 사용하지 않을 것이 명확할 때는 보온장치의 전원을 그때마다 끄도록 하는 것도 가능하다. 그러나, 이 경우에는, 기어모터를 사용하는 데에 있어서, 가열수단에 의하여 보온장치를 통하여 기어모터를 따뜻하게 하여, 그리스 등이 양호하게 기능할 수 있게 될 때까지 기다리고 나서가 아니면, 운전 자체를 개시할 수 없다는 문제도 있었다.

그래서, 보다 저온까지 사용할 수 있도록 개발된 윤활제와 오일씰을 이용하여, 냉동고 내에서도 그대로 사용 가능한 기어모터를 설계하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 이러한 저온 밀봉성능이 뛰어난 오일씰을 이용하여, 가열·보온이나 난기(暖機)를 하지 않고 기어모터를 냉동고 내에서 직접 사용하는 기법을 채용한 경우, 실제로는, 드물게 오일씰부로부터 윤활제가 누출되는 일이 있다는 문제가 발생하는 것이 확인되었다.

본 발명은, 이러한 상황에 있어서, 그 오일누출의 원인을 정밀조사한 것에 의하여 얻어진 지적 발견에 근거하여 이루어진 것으로서, 보온장치나 가열수단 등을 설치하거나 하지 않고, 냉동고 내에서 그대로 운전하는 것을 가능하게 함과 함께, 운전효율이 높고, 또한 저비용으로 수명을 크게 늘릴 수 있는 냉동고용 기어모터를 얻는 것을 그 과제로 하고 있다.

본 발명은, 모터 및 감속기를 일체화한 기어모터로서 냉동고 내에서 운전하는 냉동고용 기어모터에 있어서, 그 냉동고 내에 있어서 상기 감속기의 회전축을 밀봉할 수 있는 온도특성을 가지는 제1 오일씰과, 그 제1 오일씰의 상기 감속기 내측에 장착되고, 저온측 한계온도가, 상기 제1 오일씰보다 높은 온도특성을 가지는 제2 오일씰의, 적어도 2종의 오일씰을 구비함으로써, 상기 과제를 해결한 것이다.

본 발명자가, 냉동고용 기어모터에서의 오일누출의 원인을 정밀조사하였던 바, 몇 가지 생각할 수 있는 원인의 하나로서, 감속기 내의 기어의 마모가루(더스트)에 의한 오일씰의 내구성의 저하가 있는 것이 확인되었다. 이 대책으로서, 본 발명에서는, 일부러, 그 냉동고 내에서 감속기의 회전축을 밀봉할 수 있는 온도특성을 가지는 제1 오일씰에 대하여, 저온측 한계온도가, 제1 오일씰보다 높은 온도특성을 가지는 제2 오일씰을 감속기 내측에 병설한다.

이 이유는, 거듭된 원인탐구의 결과, 그 냉동고용 기어모터의 경우, 이 마모가루 발생의 주된 요인이, 「상온에서의 시험운전」에 있을 가능성이 높은 것을 확인할 수 있었기 때문이다. 이런 종류의 냉동고용 기어모터에서는, 도입시, 혹은 유지보수시에 냉동고 밖에서(즉 상온 하에서) 시험운전을 행한다는 작업을 행하지 않으면 안 되는 경우가 많다. 상온이 아니더라도, 냉동고 내에서 본래의 냉동온도에까지 내려가지 않은 상태에서, 시운전을 행하는 경우도 있다. 이 과정에서 대량으로 발생하는 마모가루(더스트)가 원인이라면, 더스트 제거로서 병설하는 것은, 극저온 하(냉동고의 목표냉동온도)에서 양호한 특성을 가지는 오일씰보다도, 오히려, 저온측 한계온도가, 제1 오일씰보다 높은 온도특성을 가지는 오일씰 쪽이 상응한다.

즉, 이러한 제1 오일씰보다 높은 온도환경에서 사용 가능한 오일씰이 병설됨으로써, 제1 오일씰에 의하여, 냉동고 내에서의 극저온 하에서의 운전시의 밀봉기능을 기본적으로 확보한 다음, 제2 오일씰에 의하여, 예컨대 냉동고 밖에서 시험운전 등을 행하는 경우이더라도, (더스트 배제를 포함하는) 제2 오일씰 본래의 양호한 밀봉성능을 발휘시킬 수 있게 된다. 게다가, 저온측 한계온도가 극저온이 아닌 오일씰은, 일반적으로 저비용이다. 또한, 제2 오일씰은, 저온측 한계온도가 제1 오일씰보다도 높다는 특성을 가지기 때문에, (냉동고 내에서의 극저온상태 하의) 운전시에는, 경화되어 긴박(緊迫)력이 제1 오일씰보다 저하되는 경향을 가진다. 이로 인하여, 냉동고 내에서의 운전시에는, 사실상 제1 오일씰의 긴박력만이 축에 작용하는 상태가 되어, 긴박·슬라이드에 의한 에너지 로스가 저감되고, (제2 오일씰 자체의 존재에 의하여) 더스트의 대부분을 포집하면서, 운전효율을 높게 유지할 수 있다는 극히 유익한 이점도 얻을 수 있다.

이런 의미에서, 「긴박력」이라는 관점에서 보았을 경우에는, 본 발명은, 『모터 및 감속기를 일체화한 기어모터로서 냉동고 내에서 운전하는 냉동고용 기어모터에 있어서, 그 냉동고 내에 있어서 상기 감속기의 회전축을 밀봉할 수 있는 긴박력 특성을 가지는 제1 오일씰과, 그 제1 오일씰의 상기 감속기 내측에 장착되고, 그 냉동고 내에 있어서 그 제1 오일씰보다 작은 긴박력 특성을 가지는 제2 오일씰의, 적어도 2종의 오일씰을 구비한 것을 특징으로 하는 냉동고용 기어모터』라고 파악할 수도 있다.

본 발명에 의하면, 냉동고 내에서 그대로 운전하는 것을 가능하게 함과 함께, 운전효율이 높고, 또한 저비용으로 수명을 크게 늘릴 수 있는 냉동고용 기어모터를 얻을 수 있다.

도 1은, 본 발명의 실시형태에 관한 운전방법이 적용되는 냉동고용 기어모터의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 2는, 상기 냉동고용 기어모터의 입력측의 오일씰의 확대 단면도이다.

이하, 도면에 근거하여 본 발명의 실시형태의 예에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은, 본 발명의 실시형태의 일례에 관한 냉동고용 기어모터의 단면도이다. 도 2는, 오일씰부의 확대 단면도이다. 다만, 냉동고(도시 생략)의 목표냉동온도는, 이 예에서는 -25℃이다.

이 냉동고용 기어모터(10)는, 모터(12) 및 감속기(14)를 모터케이싱(12A)과 감속기케이싱(14A)을 볼트(11)로 체결함으로써 일체화한 것이다. 다만, 「기어모터」라 칭하는 경우, 일반적으로는, 이 실시형태와 같이, 모터(12) 및 감속기(14)를 (설계의 단계에서부터) 일체화한 것을 가리키는 경우가 많지만, 본 발명에 관한 기어모터는, 예컨대, 독립적으로 설계된 모터와 감속기를 커플링이나 연결볼트를 통하여 일체화한 등의 것이더라도 된다. 감속기 밖(예컨대 커플링 내)으로 오일을 누출시키고 싶지 않은 사정 등이 있을 때에는, 본 발명을 마찬가지로 적용할 수 있다.

감속기(14)는, 모터(12)의 모터축 겸용의 입력축(회전축)(16)과, 그 입력축(16)에 일체 형성된 하이포이드 피니언(18)과, 그 하이포이드 피니언(18)과 맞물리는 하이포이드 기어(20)를 구비한다. 그 하이포이드 기어(20)는 중간축(22)에 장착되어 있고, 그 중간축(22)에 일체 형성된 중간 피니언(24)이, 출력기어(26)과 맞물려 있다. 그리고, 출력기어(26)의 회전이 출력축(27)의 회전으로서 외부에 출력된다.

이 실시형태에 관한 기어모터(10)에서는, 감속기(14)의 입력축(16)이, 실리콘 고무로 구성된 극저온용 오일씰(제1 오일씰)(30)과, 아크릴 고무로 구성된 상온용 오일씰(제2 오일씰)(32)의 2종의 오일씰에 의하여 밀폐되어 있다(상세는 후술). 다만, 감속기(14)의 출력 측은, 출력축(27)의 베어링(34)에 인접하여 배치된 (입력 측과 같은 소재의) 극저온용 오일씰(36)에만 의하여 밀봉되어 있다. 즉, 이 예에서는, 감속기(14)의 출력 측에는, 본 발명은 적용되어 있지 않다. 이는, 출력 측은, 회전속도가 느려서, 마모가루에 의한 손상이 거의 문제가 되지 않는 점에서, 코스트 저감을 도모하였기 때문이다. 단, 출력축(회전축)의 씰에, 본 발명을 적용하여도 물론 좋고, 상응하는 밀봉성능의 향상, 및 오일씰 수명의 증대효과를 얻을 수 있다.

도 2에 확대하여 나타내는 바와 같이, 극저온용 오일씰(30), 상온용 오일씰(32) 모두, (보조 립을 가지지 않는) 메인 립(30A, 32A)을 주체로서 가지는 간소한 구조여서, 저비용화가 도모되어 있다. 다만, 본 발명에서는, 제1, 제2 오일씰의 구체적인 구조는, 이 예로 한정되는 것은 아니고, 예컨대, 보조 립을 가지는 구조는, 더스트 배제라는 점에서는 보다 유효하다.

입력 측의 극저온용 오일씰(30)은, 입력축(16)의 베어링(28)에 인접하여 배치되고, 이 실시형태에서는, 상기 서술한 바와 같이, 실리콘 고무로 형성되어 있다. 실리콘 고무는, 그 냉동고의 목표냉동온도에서 상기 감속기를 밀봉할 수 있는 온도특성을 가진다(그 냉동고의 목표냉동온도에 있어서 상기 감속기를 밀봉할 수 있는 긴박력 특성을 가진다). 여기서, 굳이 「극저온용」이라 칭한 것은, 이하의 이유에 기인한다. 즉, 당초 발명자는, 그 -25℃의 목표냉동온도의 냉동고용 기어모터의 제1 오일씰에 사용할 목적으로, 아크릴 고무의 오일씰을 이용하였다. 그러나, 운전의 초기에 있어서 경직이 남아 있고, 이로 인하여 축의 미묘한 흔들림이나 진동 등에 양호하게 추종되지 못한다고 추측되는 등 오일누출이 생기는 경우가 드물게 있었다. 이로 인하여, 아크릴 고무보다도 더욱 저온 밀봉성능이 양호한 극저온용의 실리콘 고무를 채용하였기 때문이다. 이 점은 단순한 O링 등과 다른 냉동고용 기어모터의 독특한 사정이라고 할 수 있다. 본 실시형태와 같이, 특히 고속으로 회전하는 입력축의 오일씰에 적용하는 경우에 있어서는, 예컨대, 목표냉동온도가 -T℃일 때에, 적어도 -(T+10)℃에서의 사용이 보장된 극저온용 오일씰을 채용하는 것이 바람직하다. 실리콘 고무는, 목표냉동온도 -25℃에 대하여 지나치게 충분할 정도의 저온밀봉특성(긴박력 특성)을 가지고 있어, 난기(暖機)운전 없이 직접 운전을 개시하여도, 초기 경직 등의 문제는 발생하지 않는다.

오일씰의 저온측 한계온도(저온밀봉특성)는, 주재료가 동일하여도, 그 오일씰의 구조나 립의 형상, 혹은 첨가제의 종류나 양 등으로 미묘하게 (때로는 크게) 다르다. 이로 인하여, 각 사에서 독자적인 특정 재료에 대하여, 각각 허용온도를 설정 혹은 지정하고 있다는 것이 실정이다. 이 관점에서, 각 사의 카탈로그를 보는 한, 실리콘 고무 외에, 니트릴 고무도, 광유(鑛油)계의 오일의 내성이 있고, 내마모성도 있기 때문에, 냉동고용 기어모터의 용도로서 상응한다. 이 외에, 에틸렌 프로필렌 고무, 스티렌 부타디엔 고무, 4불화 에틸렌수지, 패브릭 등도, 본 발명의 극저온용 오일씰의 소재로서 양호한 저온특성을 가지고 있다.

한편, 상온용 오일씰(32)은, 이 실시형태에서는, 상기 서술한 바와 같이 아크릴 고무를 사용하고 있다. 그것은, 예컨대, NOK 주식회사에서의 카탈로그에 의하면, 아크릴 고무는, -25℃가, 사양에서 지정되어 있는 저온 측의 한계온도이지만, 이 실시형태와 같이, 실리콘 고무의 극저온용 오일씰(30)과 병용하는 경우에는, (극저온용 오일씰을 2개 나열하는 것에 비교하여) 오히려 양호한 특성을 얻을 수 있기 때문이다. 환언하면, 아크릴 고무는, 저온측 한계온도가, 실리콘 고무(동일 카탈로그에 의한 저온측의 한계온도는 -60℃)보다도 높아, 기어모터를 본래의 냉동고 이외의 온도환경 하에서 가동시킬 때에 오히려 실리콘 고무보다도 양호한 긴박력 특성이나 슬라이드 특성을 얻을 수 있기 때문이다.

다음으로, 이 기어모터(10)의 작용을 설명한다.

기어모터(10)는, 통상의 냉동고 내에서의 극저온 하에서의 운전에서는, 극저온용 오일씰(30)이 유효하게 기능하여, 양호한 밀봉성능을 얻을 수 있다. 이때, 상온용 오일씰(32)은, 더스트의 대부분을 포집하지만, (극저온 하이기 때문에) 경도가 높아져서 오일씰로서는 본래의 기능을 충분히는 발휘하지 못하는 만큼, 슬라이드 로스가 거의 발생하지 않고, 오일씰이 2개 설치되어 있음에도 불구하고, 운전효율을 높게 유지할 수 있고, 또한 발열량도 적게 유지할 수가 있다.

그리고, 기어모터(10)의 도입시, 혹은 유지보수시의 시험운전 등에 있어서, 상온용 오일씰(32)은, 마모가루 등의 더스트가 극저온용 오일씰(30) 측으로 이동하는 것을 확실히 방지할 수 있다. 또한, 극저온용 오일씰(30)을 2개 나열하는 구성에 대하여, 비용저감도 도모된다.

상온용 오일씰(32)에 의하여 더스트가 극저온용 오일씰(30)의 슬라이드면에 끼어들어 함께 회전하는 것을 효율적으로 방지할 수 있다는 효과는, 그 극저온용 오일씰(30)의 수명증대에 크게 기여한다. 특히, 밀봉하는 대상이 감속기의 회전축, 특히 고속으로 회전하는 입력축(12)인 경우, 그 효과는 현저하게 된다.

다만, 본 실시형태에서는, 제2 오일씰로서, 상온용 오일씰인 아크릴 고무를 사용하여, 양호하게 더스트를 배제함과 함께, 고효율(저로스)의 운전을 실현하고, 아울러 저비용화를 도모하도록 하고 있었지만, 본 발명에서는 제2 오일씰은, 반드시 「상온용」일 필요는 없고, 요컨대 메인인 극저온용 오일씰(제1 오일씰)보다도, 저온측 한계온도가 높은 온도특성, 혹은 보다 작은 긴박력 특성을 가지고 있다면, 그 종류는 특별히 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 극저온용인 제1 오일씰로서 실리콘 고무(예컨대, 상기 서술한 NOK 주식회사의 카탈로그에 의하면 저온측 한계온도가, -60℃), 제2 오일씰로서 니트릴 고무(동일 회사의 동일 카탈로그에 의하면 저온측 한계온도가, -40℃)의 조합으로 하여도 된다.

또한, 상기 실시형태에 있어서는, 제1, 제2 오일씰 모두, 각각 1개씩(합계 2개) 배치되어 있었지만, 3개 이상, 혹은 3종 이상이어도 된다. 조합에 관하여서도, 예컨대, A) 「극저온용」, 「준저온용」, 「준저온용」이어도 되고, 혹은, B) 「극저온용」, 「준저온용」, 「상온용」이어도, 또한, C) 「극저온용」, 「상온용」, 「상온용」의 조합이어도 된다. 이 예에서는, A)→C)의 순으로, 「냉동고 내에서의 운전의 더스트 배제를 포함하는 밀봉성능 중시」로부터, 보다 「상온 등의 시험운전시의 더스트 배제 & 냉동고 내에서의 운전효율 향상 & 저비용」으로 변화하는 작용효과를 얻을 수 있다. 다만, 이 중에서는, 특히, B)의 조합이, 사용자의 냉동고의 목표냉동온도가 불명확하더라도 (어떠한 목표냉동온도이더라도) 유연하게 대응할 수 있다는 점에서, 바람직하다. 물론, 어느 예에서도, 상기 2개의 예보다는, 냉동고 내 운전, 시험운전 모두 밀봉성능은 높아진다.

또한, 상기 서술한 바와 같이, 제1, 제2 오일씰의 구성도 상기 예로 한정되지 않고, 예컨대, 메인 립 외에, 더스트 배제용의 보조 립이 구비된 복수 립의 구성이어도 된다.

10…냉동고용 기어모터
12…모터
14…감속기
30…극저온용 오일씰(제1 오일씰)
32…상온용 오일씰(제2 오일씰)

Claims (6)

1. 모터 및 감속기를 일체화한 기어모터로서 냉동고 내에서 운전하는 냉동고용 기어모터에 있어서,
   상기 냉동고 내에 있어서 상기 감속기의 회전축을 밀봉할 수 있는 온도특성을 가지는 제1 오일씰과,
   상기 제1 오일씰의 상기 감속기 내측에 장착되고, 저온측 한계온도가, 상기 제1 오일씰보다 높은 온도특성을 가지는 제2 오일씰의, 적어도 2종의 오일씰을 구비한
   것을 특징으로 하는 냉동고용 기어모터.
2. 모터 및 감속기를 일체화한 기어모터로서 냉동고 내에서 운전하는 냉동고용 기어모터에 있어서,
   상기 냉동고 내에 있어서 상기 감속기의 회전축 부분을 밀봉할 수 있는 긴박력 특성을 가지는 제1 오일씰과,
   상기 제1 오일씰의 상기 감속기 내측에 장착되고, 상기 냉동고 내에 있어서 상기 제1 오일씰보다 작은 긴박력 특성을 가지는 제2 오일씰의, 적어도 2종의 오일씰을 구비한
   것을 특징으로 하는 냉동고용 기어모터.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 제1 오일씰이, 실리콘 고무, 니트릴 고무 중에서 선택되는
   것을 특징으로 하는 냉동고용 기어모터.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제2 오일씰의 저온측 한계온도가, 상기 냉동고의 목표냉동온도보다도 높은
   것을 특징으로 하는 냉동고용 기어모터.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 제2 오일씰이, 상온용 오일씰인
   것을 특징으로 하는 냉동고용 기어모터.
6. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제2 오일씰이, 아크릴 고무, 니트릴 고무 중에서 선택되는
   것을 특징으로 하는 냉동고용 기어모터.

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