(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンクからの油を循環させる油循環用ラインと、
少なくとも一部がケーシング内に設けられ、当該油循環用ラインの油の一部を回転軸を軸支する転がり軸受に供給して潤滑させる軸受潤滑用ラインと、
前記油循環用ラインの油の流れを利用して前記軸受潤滑用ラインにおける前記転がり軸受からの軸受戻りラインに負圧を発生させる負圧発生手段とを具備し、
前記転がり軸受に供給された前記油が導かれる前記軸受戻りラインの始端が、前記回転軸と前記ケーシングとの隙間において当該転がり軸受よりも前記回転軸の軸方向外方の位置に設けられることを特徴とする回転機。
【請求項２】
前記油循環用ラインがケーシング内を冷却した後の油をタンクに戻すための有圧戻りラインを有するものであり、前記負圧発生手段を前記有圧戻りラインに設けている請求項１記載の回転機。
【請求項３】
前記軸受戻りラインの終端が、前記負圧発生手段を介して前記油循環用ラインの接続先である前記タンクへ接続されている請求項１又は２記載の回転機。
【請求項４】
前記油循環用ラインが前記転がり軸受に相対して設けられた他の軸受へケーシング外から油を供給するための軸受潤滑用オープン回路であり、前記負圧発生手段を前記軸受潤滑用オープン回路のうちの有圧供給ラインに設けている請求項１記載の回転機。
【請求項５】
前記負圧発生手段が、ケーシング外の前記転がり軸受近傍の気圧よりも低い負圧を発生させるものである請求項１、２、３又は４記載の回転機。
【請求項６】
前記負圧発生手段が、アスピレータである請求項１、２、３、４又は５記載の回転機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイナモやオルタネータ等の発電機、モータ等の電動機を含む回転機に係り、特に軸受の冷却機能を備えた回転機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、軸受部に油を使用する回転機において、回転軸の回転を円滑なものとするため、軸受に油を循環させているものが知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００３】
そして、このような構成をなしたものにおいては、図５に例示するように、タンクＴから吸い上げ油循環用ライン１０３を通じて循環させている軸受潤滑油が軸受１２２と回転軸１２１との間に存在する隙間から漏洩するのを防ぐために、戻り側の流路を油吸引用ポンプＰ１を接続した負圧戻りライン１４２とすることによって、軸受１２２に潤滑させた油を吸引する構成を具備した回転機１０１が知られている。
【０００４】
具体的には同図に示すように、ポンプＰによりタンクＴから吸い上げられて回転機本体１０２内を循環する油は、ロータＲやステータＳ等の回転機本体１０２自体を冷却するための図示しない内部循環回路に向かう有圧ライン１３１と軸受に向かう軸受潤滑用ライン１０４とに分岐している。ここで軸受１２２近傍においては、回転軸１２１の回転によりケーシング１２０の外側で発生する気流等により、回転軸１２１付近の気圧は回転機本体１０２の外側の方が相対的に低くなる傾向にある。そのため、軸受潤滑用ライン１０４の油がケーシング１２０の内部と外部との隙間部１２０ａから外側へ漏出してしまうという不具合を招来する。そこで、斯かる油の漏出を防ぐために軸受潤滑用ライン１０４におけるタンクＴへの戻り流路１４２に油吸引用ポンプＰ１を配置することにより軸受１２２からの戻り流路１４２に負圧を発生させることで、軸受１２２から油がケーシング１２０外へ漏出することを防止している。
【０００５】
なお、図示例では、内部循環回路から出た油は有圧戻りライン１３２を経てタンクＴに戻されるように構成されている。また、コイルエンドＣＥにも油が供給されており、このコイルエンドＣＥに供給された油は大気解放戻りライン１３３を経てタンクＴに戻される構造になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１５２５５３号公報
【特許文献２】特開２００８−６１４６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図５に示した態様を採用した回転機１０１の場合、軸受潤滑油の流量は例えば毎分数ｍｌと僅かな量であるにもかかわらず、回転機本体１０２すなわちケーシング１２０の内部と外部の境界となる隙間部１２０ａから油を漏洩させないまでの圧力差を発生させるためには、油の流量に対し数万倍の容量の空気を吸引する必要がある。すなわち、本来であれば潤滑油などの液体を吸引することを目的に作られた油吸引用ポンプＰ１にとって、主に空気を吸引させるという好ましくない使用方法を強いることになる。
【０００８】
また勿論、油吸引用ポンプＰ１に吸引された油は再びタンクＴに戻すこととなるが、上記の油吸引用ポンプＰ１は殆どが空気を戻しているため、タンクＴ内に大量の空気を導入するためにタンクの大型化を招くほか、不要な気泡、オイルミスト等が発生してしまうといった不具合も起こり得る。
【０００９】
本発明は、このような不具合に着目したものであり、ポンプ等の電気的外部機器を使用せずに軸受潤滑油を吸引し、油漏れを防止し得る構造を有する回転機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。
【００１１】
すなわち本発明に係る回転機は、タンクからの油を循環させる油循環用ラインと、少なくとも一部がケーシング内に設けられ、当該油循環用ラインの油の一部を回転軸を軸支する転がり軸受に供給して潤滑させる軸受潤滑用ラインと、前記油循環用ラインの油の流れを利用して前記軸受潤滑用ラインにおける前記転がり軸受からの軸受戻りラインに負圧を発生させる負圧発生手段とを具備し、前記転がり軸受に供給された前記油が導かれる前記軸受戻りラインの始端が、前記回転軸と前記ケーシングとの隙間において当該転がり軸受よりも前記回転軸の軸方向外方の位置に設けられることを特徴とする。
【００１２】
このようなものであれば、油を回転機内に供給・循環させるための油圧力を利用することにより、別途ポンプ等の電気的外部機器を用いることを有効に回避しながら、回転軸を支持する軸受潤滑油の排油を強制的に吸引することができる。換言すれば、本発明は回転機がもともと有している油循環用ラインを利用することにより、別途タンクを配置することを有効に回避することで、回転機自体やタンクをよりコンパクトに構成することができるのみならず、回転機の消費電力、さらにはメンテナンスの手間を有効に削減することができ、オイルミストの発生等も有効に低減することができる。
【００１３】
そして、負圧発生手段が有効に負圧を発生するための構成として、油循環用ラインがケーシング内を冷却した後の油をタンクに戻すための有圧戻りラインを有するものであり、負圧発生手段を有圧戻りラインに設けた態様を挙げることができる。
【００１４】
さらに、軸受潤滑油を有効に利用するためには、前記軸受戻りラインの終端を、前記負圧発生手段を介して前記タンクへと接続されたものとすることが望ましい。
【００１５】
また他方、前記油循環用ラインが前記転がり軸受に相対して設けられた他の軸受へケーシング外から油を供給するための軸受潤滑用オープン回路である場合には、前記負圧発生手段を前記軸受潤滑用オープン回路のうちの有圧供給ラインに設けることにより、負圧を有効に発生させることが好ましい。
【００１６】
加えて軸受潤滑油が転がり軸受からケーシング外へ漏出することをより有効に防止するためには、前記負圧発生手段を、ケーシング外の前記転がり軸受近傍の気圧よりも低い負圧を発生させるものとすることが好ましい。
【００１７】
そして、前記負圧発生手段を好適に実現するための具体的な態様として、当該負圧発生手段としてアスピレータを適用したものを挙げることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、回転機がもともと有している油循環用ラインを利用することにより、別途ポンプ等の電気的外部機器を配置することを回避して、回転機自体やタンクの規模をコンパクトに構成することが可能となる。すなわち電気的外部機器を削減することにより、消費電力のみならず、さらには電気的外部機器に必要なメンテナンスの手間を有効に削減することが可能となり、オイルミストの低減にも資するものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る回転機の一部破断した全体構成図。
【図２】同実施形態並びに変形例に係る油循環用ラインの流路を示す模式的な図。
【図３】同実施形態の油の流路に係る他の変形例を示す模式的な図。
【図４】同実施形態の他の変形例に係る要部を示す模式的な図。
【図５】従来例に係る回転機を示す一部破断した全体構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施の形態並びに各変形例について図１、図２、図３及び図４を参照して説明する。
【００２１】
本実施形態に係る回転機１は、ダイナモやオルタネータ等の発電機、或いはファンを駆動するモータ等の電動機として利用されるものであり、ケーシング２０内に回転軸２１を回転可能に軸支する転がり軸受２２を有する回転機本体２と、当該回転機本体２にタンクＴからの油を循環させるための油ポンプＰを配した油循環用ライン３とを主に有している。
【００２２】
特に、本実施形態に係る回転機１は、前記油循環用ライン３に加え、当該油循環用ライン３から分岐して回転軸２１を軸支する転がり軸受２２に油を供給し潤滑させる軸受潤滑用ライン４と、油循環用ライン３の油の流れを利用して軸受潤滑用ライン４における転がり軸受２２からの軸受戻りライン４２に負圧を発生させる負圧発生手段たるアスピレータ５とを具備することを特徴とする。
【００２３】
以下、回転機１の構成における、油循環用ライン３と軸受潤滑用ライン４について、主に説明する。
【００２４】
油循環用ライン３は、ケーシング２０内を冷却するためのものであって、ケーシング２０に油を供給する有圧供給ライン３１と、有圧供給ライン３１より供給される油を内部で循環させてロータＲやステータＳ等の回転機本体２自体を冷却するための内部循環回路３０（図２参照）と、ケーシング２０内の回転機本体２を冷却するために循環させた油をタンクＴへ戻すための有圧戻りライン３２と、前記回転機本体２に付随するコイルエンドＣＤ等を冷却した油を前記有圧戻りライン３２とは別の経路で油をタンクへ戻すための大気解放戻りライン３３と、有圧供給ライン３１より供給される油を前記内部循環回路３０や前記軸受潤滑ライン４等に分配する分配マニホールド３４とを有している。
【００２５】
軸受潤滑用ライン４は、その少なくとも一部がケーシング２０内に設けられたものであり、前記分配マニホールド３４から分岐し、転がり軸受２２へ油を供給する軸受供給ライン４１と、転がり軸受２２に供給された油をタンクＴへ案内すべくアスピレータ５へと接続する軸受戻りライン４２とを有している。軸受戻りライン４２は、転がり軸受２２に供給された油が導かれる始端が、回転軸２１とケーシング２０との隙間２０ａにおいて転がり軸受２２よりも回転軸２１の軸方向外方の位置に設けられている。
【００２６】
しかして本実施形態に係る回転機１は、有圧戻りライン３２にアスピレータ５を取り付けることによって、軸受戻りライン４２に負圧を発生させることにより、転がり軸受２２に供給された油を好適にタンクＴまで戻し得るものである。
【００２７】
アスピレータ５は、有圧戻りライン３２に接続された圧力供給口５１と、タンクＴに接続された排出口５２と、軸受戻りライン４２に接続された吸引口５３とを具備しているものである。そしてこのアスピレータ５は、有圧戻りライン３２から圧力供給口５１より流入し排出口５２に至る油の流れによって吸引口５３に気体又は液体を吸引し得る負圧、詳細には転がり軸受２２近傍におけるケーシング２０外の気圧よりも低い気圧を軸受戻りライン４２に発生させることによって、軸受戻りライン４２における油の戻り方向の流れを促し、転がり軸受２２から軸方向に沿ってケーシング２０外へ油が漏出することを有効に抑止し得るものとなっている。
【００２８】
斯かる構成を有する本実施形態に係る回転機１の作動を、以下に説明する。
【００２９】
まず、回転機１の作動に応じて当該回転機１を冷却すべくモータＭにより油ポンプＰを作動させると、分配マニホールド３４を介して有圧供給ライン３１に流入する油が内部循環回路３０に沿ってケーシング２０内を循環することによって、また内部循環回路３０に油が循環されることによって、ロータＲやステータＳ、コイルエンドＣＥを始め回転機本体２自体の温度上昇が有効に抑制される。そして同時に、分配マニホールド３４から分岐した軸受潤滑用ライン４に導かれた油が軸受供給ライン４１によって転がり軸受２２内を満たすことにより、転がり軸受２２の摩擦による摩耗・温度上昇が有効に回避される。
【００３０】
ここで、上述した有圧戻りライン３２にはアスピレータ５が取り付けられているので、当該アスピレータ５の圧力供給口５１から排出口５２までの油の流れによって、吸引口５３側に負圧が発生することとなる。すなわち、当該吸引口５３は軸受戻りライン４２に繋がれているために軸受戻りライン４２側には同じく負圧が発生する。その際、軸受戻りライン４２内は詳細にはケーシング２０の外部における転がり軸受２２近傍の気圧よりも低い負圧となる。そのため、転がり軸受２２に供給された油は回転軸２１とケーシング２０との隙間２０ａ、換言すればケーシング２０内部と外部との隙間２０ａから漏出することなく、軸受戻りライン４２へ誘導される。しかる後、軸受戻りライン４２へと誘導された油は、吸引口５３からアスピレータ５内へ導入され、排出口５２からタンクＴへと戻されることとなる。
【００３１】
以上のように、本実施形態に係る回転機１は、油循環用ライン３の油の流れを利用して軸受潤滑用ライン４における転がり軸受２２からの軸受戻りライン４２に負圧を発生させる負圧発生手段としてのアスピレータ５を設けたことにより、油を回転機１内に供給・循環させるための油圧力を利用するのみで、別途電気的な動力を用いることを有効に回避しながら、回転軸２１を支持する転がり軸受２２に供給される油の戻り側の排油を強制的に吸引することができる。換言すれば、本発明は回転機１がもともと有している油循環用ライン３を利用することにより、別途図５に記したようなポンプＰ１を配置することを有効に回避することで、回転機１やタンクＴ自体をよりコンパクトに構成するとともに、回転機１の消費電力、さらにはメンテナンスの手間を有効に削減し得たものとなっている。
【００３２】
そして本実施形態では、負圧発生手段たるアスピレータ５に有効に負圧を発生させつつ、アスピレータ５が吸引した軸受戻りライン４２からの油を速やかに戻すための構成として、アスピレータ５をケーシング２０からの有圧戻りライン３２に設けた態様を適用しているため、ケーシング２０内を冷却するための油の供給状態に影響を及ぼすことなく、タンクＴへ戻る途中の油をかかる負圧発生に有効に利用することができる。
【００３３】
また、転がり軸受２２を潤滑させた油を有効に利用するために本実施形態では、軸受戻りライン４２を、アスピレータ５を介して油循環用ライン３が接続されているタンクＴと同じタンクＴへ接続されているので、油やタンクＴを全体として効率良く運用することができる。
【００３４】
より具体的に、本実施形態では、アスピレータ５によってケーシング２０外の転がり軸受２２近傍の気圧よりも低い負圧を発生させるように設定しているので、転がり軸受２２を潤滑後の油が転がり軸受２２からケーシング２０外へ漏出することをより的確に防止し得るものとなっている。
【００３５】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態の構成のみに限定されるものではない。すなわち、以下に記す各変形例に挙げるような構成を、適宜適用し得るものである。なお当該各変形例においては、本実施形態と同じ構成要素に相当するものに対しては同じ符号を付すとともに、その詳細な説明を省略するものとする。
＜変形例１＞
【００３６】
上記本実施形態では、図２（ａ）に模式的に示したように、油循環用ライン３の内部循環回路３０は、回転軸２１並びにケーシング２０の周囲を図示のように分配マニホールド３４の位置から両側に向けて分離しながら油が流れる態様を採用しているが、同図（ｂ）に模式的に示すように、側方より油を分配させずに導入して周回させる内部循環回路３０ａとしてもよい。
＜変形例２＞
【００３７】
さらに図３に示すように、回転軸２１とケーシング２０との隙間２０ａ等にラビリンス部２２ａを構成することによって油の漏出を構造的に抑制するとともに、ケーシング外方における転がり軸受２２近傍に、回転軸２１の先端側に設けられる図示しないファン等の回転体からの背圧、その他、当該回転軸２１の先端付近に発生する気流を遮るための遮蔽板２２ｂを設けた構成としてもよい。
【００３８】
このようなものであれば、構造的により油が漏洩し難い構成となることに加え、回転軸２１近傍の気流の影響によって転がり軸受２２外部の気圧が過度に低下することを回避して、アスピレータ５によって発生する負圧を安定して外部の気圧よりも低下させ得るものとすることができる。
＜変形例３＞
【００３９】
そして、本発明は上記実施形態のように閉回路における有圧ラインにアスピレータ５を配する態様のほかに、オープン回路にアスピレータを配した態様とすることも可能である。
【００４０】
すなわち図４に示すように、本変形例に係る回転機１Ａは、ケーシング２０の両端から回転軸２１、２１Ａを突出させた、いわゆる両軸タイプの回転電機であり、回転機本体２に適用する本発明に係る油循環用ラインを、前記転がり軸受２２に相対して設けられた他の軸受２２Ａへケーシング２０外から油を供給するための軸受潤滑用オープン回路４Ａとしている。
【００４１】
しかして本変形例では、負圧発生手段たるアスピレータ５を、他の軸受２２Ａへ油を供給する有圧供給ライン４１Ａに設けたものとしている。そして、他の軸受２２Ａへ供給された油はケーシング２０内を回転軸２１に沿って流通後に転がり軸受２２へ到達し、アスピレータ５の吸引口５３へ接続する負圧戻りライン４２へと導かれる。そして、本変形例の場合は上記実施形態のようにはタンクＴへ回収されず、負圧戻りライン４２を通って戻った油は再び他の軸受２２Ａに供給される点が、上記実施形態とは異なるものとなっている。
【００４２】
斯かる構成により、回転機本体２に至る前の有圧供給ライン４１Ａに負圧発生手段たるアスピレータ５が配されることとなるので、転がり軸受２２からの負圧戻りライン４２に対し、より大きく負圧を発生させ得る構成となるため、転がり軸受２２からの油の漏出をさらに有効に抑制し得るものとなる。
【００４３】
以上、本発明の実施形態並びに各変形例について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【００４４】
例えば、上記実施形態では負圧戻りラインからの油をそのままタンクへと戻す構成を一例として開示したが、実際に負圧供給ラインには空気が流通するため、当該空気と油とを分離する格別の手段を介させて、しかる後、油のみをタンクへと戻す構成としてもよい。また他にも、油の具体的な循環経路やアスピレータの具体的な配置、さらには回転機自体の規模といった具体的な態様は上記実施形態のものに限定されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【符号の説明】
【００４５】
Ｔ…タンク
１…回転機
３…油循環用ライン
４…軸受潤滑用ライン
４Ａ…軸受潤滑用オープン回路
５…負圧発生手段（アスピレータ）
２０…ケーシング
２０ａ…隙間
２１…回転軸
２２…転がり軸受
２２Ａ…他の軸受
３２…有圧戻りライン
４２…軸受戻りライン
４１Ａ…有圧供給ライン
【図１】
0005487804.tif 000002
【図２】
0005487804.tif 000003
【図３】
0005487804.tif 000004
【図４】
0005487804.tif 000005
【図５】
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