(57)【要約】【課題】軸受、パッキンの寿命が長く、攪拌羽根の回転が良好で、製造コストが低く、軸嵌合部のフレッチング摩耗のない屎尿攪拌装置１を提供。【解決手段】屎尿タンク３の撹拌軸２を支承するためのころがり軸受７をタンク上蓋３ａの上部に配置する。また、軸受の下部に２個のオイルシール１２を備えた密封機構を設け、軸受が嵌合する軸受穴１１ａと、オイルシール取付穴１１ｂと、軸穴１１ｃとを一体物から形成されたハウジング１１を用い、軸穴と撹拌軸とが微少隙間となるようにする。さらに、２個のオイルシールの下側をダストシール１７とする。さらにまた、撹拌軸の軸端取り付け部２ｅが挿入される出力軸穴９ｂを有する出力軸９ａとし、軸端取り付け部との段部と、出力軸の端部との間に出力軸穴を密封する密封部材２３を挟持させる。【選択図】　　　　図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
屎尿を貯留するタンクと、前記タンクに取り付けられ前記タンク内の屎尿を攪拌する攪拌軸と、前記タンク内の屎尿を加熱する加熱手段と、を有し、前記タンク内の屎尿を蒸発あるいは乾燥処理する屎尿処理装置において、前記撹拌軸を支承するためのころがり軸受が前記タンクの上部に配置されていることを特徴とする屎尿攪拌装置。
【請求項２】
前記ころがり軸受の下部に密封機構を備え、前記密封機構は、前記タンク側からころがり軸受側へ漏れが生じない向きに２個のオイルシールが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の屎尿攪拌装置。
【請求項３】
前記密封機構は、前記ころがり軸受の下部に、前記ころがり軸受の少なくとも一のころがり軸受が嵌合する軸受穴と、前記オイルシールが配設されたオイルシール取付穴と、最下端に設けられた軸穴と、が一体物から形成されたハウジングを備え、前記軸穴は、前記オイルシール取付穴を貫通する軸部とは微少隙間となるようにされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の屎尿攪拌装置。
【請求項４】
前記２個のオイルシールの下側をダストシールとしたことを特徴とする請求項１又は２又は３記載の屎尿攪拌装置
【請求項５】
前記撹拌軸はころがり軸受支承端から上部に突出する軸部と該軸部より小径の軸端取り付け部を有し、前記軸端取り付け部が挿入されかつ回転力を伝達可能な出力軸穴を有する出力軸を有しており、前記出力軸は駆動装置からの駆動力が伝達するようにされ、前記軸端取り付け部との段部と、前記出力軸の端部との間に前記出力軸穴を密封する密封部材が挟持されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載の屎尿攪拌装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、屎尿処理装置の屎尿攪拌装置の構造に関し、特に撹拌軸を支承する軸受及びシール構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、屎尿をタンクに貯留してタンク内の屎尿を撹拌し、ヒータや火炎等の加熱手段を用いて加熱してタンク内の屎尿を蒸発、乾燥、さらには炭化粉体化する屎尿処理装置が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。ところで、特許文献１に記載のものでは、図７に示すように、屎尿タンク内３を撹拌する撹拌軸に連結され撹拌軸と一体となるようにされた中間軸３２をころがり軸受３７で支承することにより撹拌軸を支承するようにしている。この支承部３８は２個のころがり軸受３７及びパッキン４２を上下に配設し、上下のパッキン押さえ３１でパッキンボルト３５で挟持固定している。ころがり軸受３７の上下の内輪端は中間軸３２の下側の段部３２ａ及び上側の中間軸に固着されたスリーブ３４の下端に当接され、ころがり軸受の外輪が穴５１の上下に設けられた段部５１ａに当接するようにされ、回転支承部４０に中間軸３２が回転可能にかつ軸方向に移動しないように支承されている。また、プリー４１によるプーリー駆動により駆動される。かかる屎尿処理装置のタンク内を撹拌する撹拌軸３２を支承する屎尿攪拌装置３０の支承部４０は、その下部４０ａが屎尿タンク内３３にかなり深く入り込んでいた。このため特に回転支承部４０の下側ころがり軸受３７は屎尿の加熱攪拌により発生する高温のアンモニアガス等の雰囲気にさらされて腐食の進行が早いという問題があった。
【０００３】
そこで、高温ガス等の腐蝕対策としてころがり軸受の外内輪や玉の材質をセラミックスとすればよいが、非常に高価であるという問題があった。一方、図８に示すように、特許文献２に記載のものでは、屎尿攪拌装置５０の回転支承部６０の軸受５７をころがり軸受方式からすべり軸受方式に変更したものが記載されている。また、プーリー駆動に代えてギヤードモータ９を使用して、中空軸９ａに撹拌軸５２の上部を挿入し、キー２２によりキー止めし、軸受５７への負荷の軽減を図っている。また、必ずしも明確でないが固定部材５３を撹拌軸５７の上部端５７ａにボルト５４でボルト締めし、撹拌軸大径５２ａの上端５２ｂを中空軸９ａの下端部９ｂに当接させて軸方向の固定を行っている。すべり軸受５７の下方には、特許文献１と同様にパッキン５５及びパッキン押さえ５６が設けられ、上部にはパッキン５８が嵌挿されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−１５５３４号公報（段落［００１０］、［００１１］、［００７３］−［００８３］、図７−図１２）
【特許文献２】
特開２０００−１２６７５４号公報（段落［００１０］、［００１１］、［００５５］−［００６６］、図５、図６）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献２に記載のものでは、すべり軸受５７を使用するため、撹拌軸５２の径方向の動きが多く、過大なトルクが作用して装置が停止したり、軸受に部分的な摩耗が発生して攪拌羽根が円滑に回転しない、あるいはギヤードモータ９側の軸受（図示しない）に負担がかかる等の問題があった。同様に、パッキン５５と撹拌軸５２（あるいは中間軸）との同芯度がでないので、隙間が大きく、パッキンの摺動面の変形が大きく密封性が悪い、寿命が短くなるという問題があった。なお、特許文献１（図７）も特許文献２（図８）のものよりは小さいが隙間を確保する必要があり、同様の問題があった。また、特許文献１のものと同様に、密封機構においてはパッキン押え３１，５６で固定する構造のため、部品加工と管理及び組み立て工数が必要となり、その結果として製造コストが高くなるという問題もあった。また、特許文献２のものでは、さらに、撹拌軸５２がモータ出力軸（中空軸）９ａに挿入されているが、両者の接触面を潤滑するための潤滑剤が時間の経過とともに流れ落ち、その結果両者の接触面にフレッチング摩耗が発生して攪拌羽根が円滑に回転しない、あるいは大量のグリースが必要であるという問題があった。
【０００６】
本発明の課題は前述した問題点に鑑みて軸受、パッキンの寿命が長く、攪拌羽根の回転円滑度が良好で、製造コストの低い屎尿攪拌装置を提供することである。さらには、中空軸と撹拌軸との嵌合部でのフレッチング摩耗を防ぐことである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前述した課題を解決するために、請求項１に記載の発明においては、屎尿を貯留するタンクと、前記タンクに取り付けられ前記タンク内の屎尿を攪拌する攪拌軸と、前記タンク内の屎尿を加熱する加熱手段と、を有し、前記タンク内の屎尿を蒸発あるいは乾燥処理する屎尿処理装置において、前記撹拌軸を支承するためのころがり軸受が前記タンクの上部に配置された屎尿攪拌装置を提供することにより上記課題を解決した。
【０００８】
即ち、屎尿攪拌装置回転支承部のころがり軸受を屎尿タンクの上に位置させることにより、屎尿タンクからの熱は、タンク上部の空気に触れ、ころがり軸受支承部は空冷状態となり、ころがり軸受に伝わる熱は非常に小さく、セラミック等の特殊な材料は不要であり、標準の材料、さらには標準のころがり軸受を使用できる。また、ころがり軸受の使用により、すべり軸受のようにラジアル方向の移動や隙間を大きくなることがないので、装置が停止したり、部分的な摩耗により攪拌羽根が円滑に回転しない、あるいはギヤードモータ側の軸受に負担がかかる等の問題がない。さらに、パッキンの摺動面の変形も小さく、密封性もよく、寿命が長い。
【０００９】
使用するパッキンは、バリシール、オイルシール、Ｏリング等が考えられるが、価格、取扱、変形に強く、取り付け構造の簡略さから、密封挿入される軸との摺接部がリップ状にされ、かつ、外周部の高圧側端部とリップ部との間に隙間を有したゴム材等の弾性を有するオイルシールを使用すること望ましい。そこで、請求項２に記載の発明においては、前記ころがり軸受の下部に密封機構を備え、前記密封機構は、前記タンク側からころがり軸受側へ漏れが生じない向きに２個のオイルシールを設けるようにした。
【００１０】
かかるオイルシールをより効果的に使用するために、請求項３に記載の発明においては、前記密封機構を、前記ころがり軸受の下部に、前記ころがり軸受の少なくとも一のころがり軸受が嵌合する軸受穴と、前記オイルシールが配設されたオイルシール取付穴と、最下端に設けられた軸穴と、が一体物から形成されたハウジングから形成し、前記軸穴を、前記オイルシール取付穴を貫通する軸部とは微少隙間となるようにした。
【００１１】
即ち、オイルシールを使用することにより、シールの変形がし易く、取り外しが容易になるので、ころがり軸受が嵌合する軸受穴と、オイルシールが配設されたオイルシール取付穴と、最下端に設けられた軸穴とを有するハウジングを一体物で形成できる。そこで、パッキン押さえとオイルシールを取り付けるハウジング（撹拌軸の支承部の一部又は全部）とを一体物にした。従って、軸受穴、オイルシール取り付け穴、軸穴は同芯加工を行う等することにより、高精度の同芯を得ることができ、撹拌軸と軸穴との隙間を小さくでき、さらに、ラビリンスシール機能を持たせることができ、炭化粉体化物等の異物のオイルシール側への侵入を抑止する。
【００１２】
さらに、また、請求項４に記載の発明においては、前記２個のオイルシールの下側をダストシールとした。即ち、オイルシール２個使いの代わりにオイルシールとダストシールとを組み合わせ、屎尿タンク側をダストシールとしタンク内で発生する炭化粉体のオイルシール側への侵入を阻止する。前述したラビリンスシールと併用すればより効果的である。
【００１３】
撹拌軸と撹拌軸を駆動する駆動軸との接続をキー溝、スプライン溝等を有する出力軸穴にキー接続、スプライン接続する場合等において、撹拌軸の軸端取り付け部と駆動軸の出力軸穴との間に発生するフレッチング摩耗等を防止する為のグリースを保持するため、請求項５に記載の発明においては、前記撹拌軸はころがり軸受支承端から上部に突出する軸部と該軸部より小径の軸端取り付け部を有し、前記軸端取り付け部が挿入されかつ回転力を伝達可能な出力軸穴を有する出力軸を有しており、前記出力軸は駆動装置からの駆動力が伝達するようにされ、前記軸端取り付け部との段部と、前記出力軸の端部との間に前記出力軸穴を密封する密封部材が挟持されているようにした。即ち、出力軸の端面と密封部材と軸端部とは共回りし、互いに摺接することなくグリース等の落下を防ぐことができる。密封部材はＯリング、Ｘリング、角リング等、材質がゴム等の弾性体が好ましい。また、出力軸が中空軸である前述したギヤードモータ等の使用に適する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の第一の実施の形態について、図面に基づいて説明する。各図面において、図１は本発明の実施の形態を示す屎尿攪拌装置の縦断面図、図２は図１に示す撹拌軸の支承部の部分拡大説明図である。図１において、屎尿撹拌装置１は、屎尿が貯留される屎尿タンク３と、屎尿タンクの真下に屎尿加熱用ヒータ（加熱手段）４が設けられ、屎尿タンク３のタンク底部に近接して回転する羽根２ａを有する撹拌軸２を回転することにより、屎尿タンク内の屎尿を炭化粉体化するようにされている。屎尿タンク３には上蓋３ａが設けられている。撹拌軸２を支承するころがり軸受７は下部に２個のオイルシール１２が取り付けられたハウジング１１と上部に駆動装置であるモータ９が載置された軸箱５からなる回転支承部１０の軸受穴１１ａ，５ａに設けられており、回転支承部の下部がボルト１４ａで上蓋３ａに固定されている。特に、回転支承部１０のころがり軸受７は屎尿タンクより上に位置するようにされている。
【００１５】
撹拌軸２は下端の攪拌羽根２ａ、撹拌羽根とボルト１６で連結された主軸２ｂ、オイルシール１２と摺接する摺接部２ｃ、軸受７の内輪に嵌合する嵌合部２ｄ、軸端部２ｅが順次上方に向かって設けられている。撹拌軸２の軸端には図示しないキーが設けられており、継ぎ手８により、軸箱５の上部にボルト１４ｂで固定されたモータ９の出力軸９ａと連結され、回転可能にされている。図２に示すように、上下ころがり軸受７の外輪７ａはハウジング１１の上部及び軸箱５の中間部に設けられた軸受穴１１ａ，５ａにそれぞれ段部１１ｅ，５ｂに当接するように配置され、一方、内輪７ｂの間には内輪間座６が設けられ、上部ころがり軸受の内輪の上側（内輪間座とは反対側）７ｃに主軸２の嵌合部２ｄの外周溝２ｆに取り付けられた止め輪１５、下側の軸受７の内輪の下側７ｄに撹拌軸２の摺接部２ｃの上部２ｇが当接するようにされており、撹拌軸を軸方向に移動しないようにされている。
【００１６】
回転支承部１０の軸箱５とハウジング１１はボルト１４ｃにより固定され、ハウジングは一体物で形成されている。ハウジング１１は、下方に向かって、ころがり軸受の外輪が嵌合する軸受穴１１ａ、オイルシール取付穴１１ｂ、軸穴１１ｃが例えば同心加工され、従来のパッキン押さえに代えて軸穴１１ｃが明けられた底部１１ｄが設けられている。リップ部１２ａを有し、かつ、外周部の高圧側端部１２ｂとリップ部１２ａとの間に隙間１２ｃを有したオイルシール１２は屎尿タンク３側からアンモニアガスや炭化粉体がころがり軸受７側へ漏れが生じない向き（隙間側が下になる向き）にオイルシール取付穴１１ｂに取り付けられ、軸穴１１ｃと撹拌軸の摺接部２ｃとは微少隙間にされラビリンスシールを形成した密封機構を備えている。なお、軸穴１１ｃと摺接部２ｃとは円筒面でよいが、一方又は他方に適宜にラビリンス溝を設けたラビリンスシールでもよいことはいうまでもない。
【００１７】
かかる構成によれば、屎尿タンク３内で発生した高温のアンモニアガスや炭化粉体はラビリンスシール１１ｃ、２ｃ及びダブルに配置されたオイルシール１２によりせき止められ、また、ころがり軸受７の位置がタンク上蓋３ａより上部に配置されているので熱の影響も少ない。従って、ころがり軸受７の外内輪や玉の材質をセラミックス等の高価なものにする必要はなくなる。またすべり軸受方式での攪拌羽根の回転円滑度不良もなくなる。また、オイルシール用ハウジング１１はパッキン押え相当部と一体物構造なので、部品加工、管理及び組立て工数が削減できて製造コスはト低減される。
【００１８】
なお、ハウジング１１を一体物としたので、オイルシール１２の取り外しは困難になるが、次のような治具を用いることで可能である。即ち、図３は本発明の実施の形態を示す密封部材であるオイルシール１２をハウジング１１から取り外す方法を示す説明図である。図３に示すように、ハウジング１１をタンク上蓋３ａ、軸箱５から取り外し、ころがり軸受７を外し、ハウジングの軸受穴１１ａ側を下にする。例えば、軸穴１１ｃより外径１９ａの小さな後ろ押し板１９には２個の雌ねじ１９ｂが設けられ、２枚の羽１８がボルト２０で螺着可能にされている。羽１８は回転させることにより、その先端１８ａを後ろ押し板１９の外径１９ａより外部に張出又は、全体が外径１９ａより内側に配設できるようにされている。かかる後ろ押し板１９を羽１８を内側にした形で軸穴に挿通させ、オイルシール１２の図でみて上側１２ｂ（底部１１ｄの内側でもある）との隙間１２ｃに羽を回転挿入させボルト２０で固定し、矢印のように力を後ろ押し板１９にかけてオイルシール１２を取り外すことができ、本発明のシール機構でも屎尿攪拌装置のメンテナンスについては問題のないことが確認できる。なお、羽１８と後ろ押し板１９を別々にして、先に後ろ押し板をセットし、後から羽を挿入してもよい。
【００１９】
次に、本発明の第二の実施の形態について説明する。図４は本発明の密封機構の他の実施の形態を示す部分拡大断面図である。前述した第一の実施の形態では、パッキンとしてオイルシール１２を２つ用いたが、第二の実施の形態においては、オイルシール１２の内、屎尿タンク３に近い側をダストシール１７としたものである。ダストシール１７はオイルシール１２と同様にリップ部１７ａ、外径端部１７ｂ、リップ部と外径端部との隙間１７ｃを有する。かかる構成によれば炭化粉体化した屎尿が回転支承部内側に侵入するのをより強く防ぐことができ、シール機構の信頼性を高めることができる。
【００２０】
次に、本発明の第三の実施の形態について説明する。図５は本発明の第三の実施の形態を示す屎尿攪拌装置の縦断面図、図６は図５に示す撹拌軸２の上部の軸端取り付け部２ｅと出力軸の出力軸穴の部分拡大説明図である。なお、第一の実施の形態で説明したと同様な部分については同符号を付し説明を省略する。図５に示すように第一の実施の形態においては、軸箱５上にモータ９を配設し、継ぎ手８を介して出力軸を撹拌軸とを接続したのに対し、第三の実施の形態においては、軸箱５の上にモータ軸と直角方向に出力軸を有するギヤードモータ９′を載置し、直接出力軸穴９ｂを有する中空の出力軸９ａに撹拌軸２の軸端、即ち軸端取り付け部２ｅを挿入しキー２２により駆動力を伝達するようにした点である。このものは、さらに、図６に示すように、軸端取り付け部２ｅの段部２ｈと、出力軸９ａの端部９ｃとの間に例えばＯリング等のパッキン（密封部材）２３が挟持されており、グリース等が下方に漏れないようにされている。なお、本実施の形態では中空の出力軸について説明したが、止まり穴の出力軸穴の場合にも適用できる。また、第一の実施例のようにモータ９を垂直にした場合にも、継ぎ手８に代えて出力軸９ａに出力軸穴９ｂを明けることにより適用できることはいうまでもない。
【００２１】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１に記載の発明においては、屎尿攪拌装置回転支承部の軸受を屎尿タンクより上に位置させたので、特殊仕様のころがり軸受を使用する必要がなくなり、製造コストを低減できる。またすべり軸受使用の場合のような攪拌羽根の回転円滑度不良もなくなり、装置全体の信頼性が高まるものとなった。また、請求項２に記載の発明においては、オイルシール２個使用のため、パッキン１個使用の場合より密封性能は向上する。
【００２２】
さらに、請求項３に記載の発明においては、オイルシールを取り付けるハウジングを一体物としたので、従来のオイルシール用ハウジングとパッキン押えを組み合わせて一体化したものに対し、部品加工、管理、組立費が低減できるという効果を奏する。また、請求項４に記載の発明においては、ダストシールとオイルシールとを組みあわせたので、炭化粉体化した屎尿に対するより強い密封性能を有するものとなった。従って、軸受、パッキンの寿命が長く、攪拌羽根の回転円滑度が良好で、製造コストの低い屎尿攪拌装置を提供するものとなった
【００２３】
さらに、また、請求項５に記載の発明においては、攪拌軸の軸端取り付け部の肩とモータ出力軸下側端部との間に密封部材を介在させたので、攪拌軸の軸端取り付け部のモータ出力軸挿入部に塗布されたフレッチング防止用潤滑剤が流れ落るのを防ぐことができ、中空軸あるいは止まり穴軸と撹拌軸との嵌合部でのフレッチング摩耗を防ぎ、攪拌羽根が円滑に回転する状態を長時間持続することができるものとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態を示す屎尿攪拌装置の縦断面図である。
【図２】図１に示す撹拌軸の支承部の部分拡大説明図である。
【図３】本発明の実施の形態を示す密封部材であるオイルシールをハウジングから取り外す方法を示す説明図である。
【図４】本発明の密封機構の他の実施の形態を示す部分拡大断面図である。
【図５】本発明の第三の実施の形態を示す屎尿攪拌装置の縦断面図である。
【図６】図５に示す撹拌軸２の上部の軸端取り付け部と出力軸の出力軸穴の部分拡大説明図である。
【図７】従来のプーリー駆動による屎尿撹拌装置の縦断面図である。
【図８】従来のギヤードモータ駆動による屎尿撹拌装置の縦断面図である。
【符号の説明】
１　　屎尿撹拌装置
２　　撹拌軸
２ｃ　オイルシール取付穴を貫通する軸部
２ｄ　上部に突出する軸部
２ｅ　軸端取り付け部
２ｈ　軸端取り付け部の段部
３　　屎尿タンク
３ａ　屎尿タンク上蓋
４　　加熱手段（屎尿加熱用ヒータ）
７　　ころがり軸受
９、９′　駆動装置（モータ、ギヤードモータ）
９ａ　出力軸
９ｂ　出力軸穴
９ｃ　出力軸端部
１１　ハウジング
１１ａ　軸受穴
１１ｂ　オイルシール取付穴
１１ｃ　軸穴
１２　オイルシール
１７　ダストシール
２３　密封部材
【図１】
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【図２】
2004121989.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004121989.tif 000009
【図８】
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