(57)【要約】【課題】船尾管内に形成された油室の油圧が吃水圧以下になることを回避する。【解決手段】船尾管２と推進軸３との間にシール機構７Ａ，７Ｂが備えられ、前記シール機構７Ａ，７Ｂの船内側の油室２０に圧油２２を供給する油供給回路３０が設けられている船尾管給油装置において、前記油室２０の油圧Ｐｓｔが吃水圧Ｐｓｗ以下になった際にそれを補償するべく、前記油供給回路３０を遮断した上で油供給回路３０より高圧の圧油２２を前記油室２０に供給する補助供給手段３６を設ける。【選択図】図１
2005162066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
船本体（１）の後部に設けられた船尾管（２）とこの船尾間に遊嵌する推進軸（３）との間にシール機構（７Ａ）（７Ｂ）が備えられ、前記シール機構（７Ａ）（７Ｂ）の船内側の油室（２０）に圧油（２２）を供給する油供給回路（３０）が設けられており、この油供給回路（３０）には重力タンク（３５）とこの重力タンク（３５）と油室（２０）とを連通する供給管（３１）及び回収管（３２）とが備えられている船尾管給油装置において、
前記油室（２０）の油圧（Ｐｓｔ）と吃水圧（Ｐｓｗ）とが相対的に変動して油室（２０）の油圧（Ｐｓｔ）が吃水圧（Ｐｓｗ）以下になった際にそれを補償するべく、前記油供給回路（３０）を遮断した上で油供給回路（３０）より高圧の圧油（２２）を前記油室（２０）に供給する補助供給手段（３６）を備えていることを特徴とする船尾管給油装置。
【請求項２】
前記補助供給手段（３６）は、油室（２０）に連通する補助タンク（３７）と、この補助タンク（３７）内の圧油（２２）を加圧する加圧手段（４０）とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の船尾管給油装置。
【請求項３】
前記加圧手段（４０）は、補助タンク（３７）に高圧空気を導入する空気導入手段であることを特徴とする請求項２に記載の船尾管給油装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船尾管内に圧油を供給する船尾管給油装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
機関部を備える船舶の推進軸は、船尾管内の軸受け部により回転自在に支持されると共に、船尾管の船外側及び船内側にそれぞれシール機構が設けられている。船外側シール機構は、船体貫通部からの船外の水が船内に流入するのを防ぐと共に、船尾管内の圧油が船外に漏れるのを防ぐ機能を有する。一方、船内側シール機構は、船尾管内の油が機関部側に流出するのを防ぐ機能を有するものとなっている。
船外側シール機構の船外側には海水が存し吃水圧が加わっていると共に、シール機構の船内側の油室には圧油が存在するものとなっている。吃水圧と圧油の圧力が一定の関係で均衡していることにより、船外側シール機構の密封機能が発揮されるものとなっている。
【０００３】
このような構成を有する船尾管において、大しけ時の吃水圧の変化や、推進軸の軸方向の振動等が発生した際に、圧油の圧力と吃水圧とが相対的に変化し、油室内の圧力が吃水圧より低下したりすることがあった。この場合、シール機構の前後での圧力関係が大きく変化して不均衡が生じ、シール機能が低下して海水が浸入することがあった。
また、船尾管内の油室の圧力が吃水圧より低下してしまう状況は、シール機構の構造の如何に関わらず、船尾管内への海水浸入の根本的な原因となり得るものであり、回避する必要性が大きい事項であった。
【０００４】
このような状況に対応する技術として、特許文献１のような技術が開示されている。
すなわち、油室内に発生する圧力変動を補償するための相殺手段（膨張体）が、油室内に配置され、油室内圧力が減少した場合は前記膨張体が膨張し、油室内圧力が増加した場合は前記膨張体が縮小することで、油室内の圧力変動が最小限となるように調節するというものである。
【特許文献１】特開２００２−２５０４５０号公報（第２頁〜第３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された技術は、シール機構の船内側に形成された油室内に、膨張体を設けるものであるため、その構造が非常に複雑となっていた。また、このような技術を既存の船舶に適用することは非常に困難であると共にコストが嵩む原因となっていた。
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、既存の船舶に低コストで適用可能で、且つ船尾管内部で且つシール機構の船内側に形成された油室の油圧が吃水圧以下になることを回避可能とする補助給油手段を備える船尾管給油装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明における課題解決のための技術的手段は、船本体の後部に設けられた船尾管とこの船尾間に遊嵌する推進軸との間にシール機構が備えられ、前記シール機構の船内側の油室に圧油を供給する油供給回路が設けられており、この油供給回路には重力タンクとこの重力タンクと油室とを連通する供給管及び回収管とが備えられている船尾管給油装置において、前記油室の油圧と吃水圧とが相対的に変動して油室の油圧が吃水圧以下になった際にそれを補償するべく、前記油供給回路を遮断した上で油供給回路より高圧の圧油を前記油室に供給する補助供給手段を備えていることを特徴とする。
【０００７】
この技術的手段によれば、油供給回路を遮断した上で、高圧の圧油を油室に供給する補助供給手段を作動させることで、吃水圧以下になっている油室の油圧を上昇させることができるようになる。したがって、船尾管内への海水浸入の根本的な原因である、船尾管内の油室の圧力が吃水圧より低下してしまうといった状況を回避することが可能となる。
この補助供給手段は、既設の油循環回路とは別途設けられるものであるため、既存の船舶に低コストで適用可能である。
また、本発明における課題解決のための技術的手段は、前記補助供給手段は、油室に連通する補助タンクと、この補助タンク内の圧油を加圧する加圧手段とを備えていることを特徴とする。
【０００８】
この技術的手段によれば、加圧手段により補助タンク内の圧油を加圧し、この補助タンクから圧油を油室に供給することで、吃水圧以下になっている油室の油圧を上げることができるようになる。
また、本発明における課題解決のための技術的手段は、前記加圧手段は、補助タンクに高圧空気を導入する空気導入手段であることを特徴とする。
この技術的手段によれば、空気導入手段により、補助タンク内に高圧空気を送り込むことで、圧油を高圧にすることが可能となる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、既存の船舶に低コストで適用可能である補助供給手段を用いることで、シール機構の船内側に形成された油室の油圧が吃水圧以下になることを回避できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明にかかる船尾管給油装置の第１実施形態を、図を基にして説明する。
図１に示すように、船本体１の後部には、船外側と船内側とを連通する貫通孔を有する船尾管２が設けられており、この船尾管２には推進軸３が回転自在に遊嵌されており、複数（通常２カ所）の軸受け部４により船尾管２自体に支持されるものとなっている。
推進軸３は、船尾管２を介して船外側へ突出するように配設され、推進軸３の船外側先端には、プロペラ５が取り付けられると共に、船内側の軸端は中間軸や変速機（共に図示せず）を通じて主機関に連結されるものとなっている。主機関で発生した動力により、推進軸３を介してプロペラ５が回転することで船本体１は前進又は後進するようになる。
【００１１】
前記軸受け部４はホワイトメタル等で構成され、供給された圧油２２によって冷却、潤滑される油潤滑方式が採用されており、船尾管２の船外側及び船内側にそれぞれシール機構７Ａ，７Ｂが設けられている。
船外側シール機構７Ａは、船尾管２の貫通孔からの船外の水２３（海水又は淡水、以降、海水と表記する）が船内に流入するのを防ぐと共に、船尾管２内の油室２０の圧油２２が船外に漏れるのを防ぐ機能を有しており、断面くの字形である３本のリップシールリング９，１０，１１が推進軸３の周面を取り囲み、且つ軸芯方向に順に配置されているものである。
【００１２】
詳しくは、船尾管２の船外側縁端には、船尾側リング１２が推進軸３に遊嵌した上で取り付けられ、さらに、その船外側から第１中間リング１３が推進軸３に遊嵌するように嵌め込まれている。両リング１２，１３の間にはリップシールリング９の基端が挟み込まれている。当該リップシールリング９は、船外側へ流体移動を規制する方向に配置されるものとなっている。
同様に、第１中間リング１３の船外側には、船内側へ流体移動を規制する方向に配設されたリップシールリング１０が配置され、第１中間リング１３と船外側の第２中間リング１４とで挟み込むことで固定されている。第２中間リング１４の船外側には、３つ目のリップシールリング１１を、船内側へ流体移動を規制する方向に配置した上で、船外リング１５により固定している。第２中間リング１４も船外リング１５も推進軸３に対しては遊嵌するように嵌り込んでいる。
【００１３】
各リップシールリング９，１０，１１の先端は、推進軸３の周面に嵌合している円筒状のシールライナ１６と接触し摺動することで封水・封油の機能を奏するものとなっている。
シール機構７Ａが前述のような構成を有しているため、シールリング１１とシールリング１０との間には、推進軸回りに環状である第１環状室１８が形成され、シールリング１０とシールリング９との間には、推進軸回りに環状の第２環状室１９が形成される。また、シールリング９の船内側には、油室２０が形成されるものとなっている。
【００１４】
第１環状室１８及び第２環状室１９には軸封用の油２１（軸封油）が密閉されており、油室２０内には船尾管２内の軸受け部４を潤滑するための潤滑油２２（圧油）が供給されている。
第１環状室１８の油圧Ｐ１は、海水圧Ｐｓｗと同程度であり、第２環状室１９の油圧Ｐ２も、海水圧Ｐｓｗと同程度である（Ｐｓｗ＞Ｐ１＞Ｐ２の関係は満たしている）。油室２０の潤滑油２２の圧力Ｐｓｔは、後述の油供給回路３０によりＰｓｔ＝Ｐｓｗ＋０．３〜０．５ｋｇ／ｃｍ2に加圧されている。ゆえに、シールリング１１やシールリング１０間での海水２３の浸入は起こりづらい状況となっており、シールリング９に関しては、Ｐ２＜Ｐｓｔであるため、船外側への潤滑油２２の流出を確実に遮断している状態となっている。
【００１５】
一方、船内側シール機構７Ｂは、油室２０の潤滑油２２が機関部側に流出するのを防ぐ機能を備えているものである。
本実施形態の船内側シール機構７Ｂは、断面くの字形である２本のリップシールリング２４，２４が推進軸３を取り囲むように軸芯方向に順に配置されているものである。
船尾管２の船内側端面には、リング状の船内側リング２５が推進軸３に遊嵌した上で取り付けられている。この船内側リング２５には、船内側から中間リング２６が推進軸３に遊嵌するように嵌め込まれており、リップシールリング２４の基端を船内側へ流体移動を規制する方向に挟み込んでいる。
【００１６】
同様に、前記中間リング２４の船内側にも、２つ目のリップシールリング２４が船内側へ流体移動を規制する方向に配設された上で、カバーリング２７で挟み込むように取り付けられている。
２つのリップシールリング２４，２４で形成される環状室２９には軸封油２１が密閉されており、船内側への潤滑油２２の漏出を防ぐものとなっている。この環状室２９内の油圧を潤滑油２２の油圧Ｐｓｔより小さくすることで、前記リップシールリング２４，２４の先端が推進軸３周面に確実に接触するようになり、高いシール効果が期待できるものとなる。
【００１７】
なお、かかる軸封油２１を冷却するための機能を有する軸封油冷却手段２８（オイル・サーキュレータ）を取り付けることは非常に好ましい。
前述のように、シール機構７Ａ，７Ｂ間に形成された油室２０には、軸受け部４を潤滑するための潤滑油２２が満たされているが、この潤滑油２２は、油供給回路３０により一定圧に加圧された上で供給されることとなっている。
油供給回路３０は、吃水レベル（海水表面）より高い位置に設けられた重力タンク３５を有し、重力タンク３５の底部から船尾管２内の油室２０の油室２０に連通する供給管３１と、油室２０から重力タンク３５の側壁に連通する回収管３２とを有している。
【００１８】
重力タンク３５内の潤滑油２２は、タンク設置高さに起因する静圧（ヘッド圧）を付加され、Ｐｓｔ＝Ｐｓｗ＋０．３〜０．５ｋｇ／ｃｍ2となっており、供給管３１を通って船尾管２内の油室２０に入り、回収管３２を通って重力タンク３５に戻ってくる自然循環方式となっている。この自然循環は、推進軸３が軸受け部４を摺動することにより、摩擦熱が発生し、その熱で潤滑油が対流することで起こるものであるが、本実施形態の場合、船尾管２内の油室２０に存在する潤滑油２２の量が多いことや、前記重力タンク３５がヒートクーリングを行うことにより、潤滑油２２の温度が極端に高温になることはない。
【００１９】
かかる潤滑油２２の循環をより効率よく行うために、回収管３２若しくは供給管３１に、循環ポンプを設け、強制的に潤滑油２２の循環を行わせるようにしてもよい。
前記回収管３２には、回収管３２を閉塞するための回収管バルブ３３が設けられると共に、供給管３１には供給管バルブ３４が設けられており、これらのバルブ３３，３４を閉じることで、当該油供給回路３０による潤滑油２２の供給を遮断することが可能となる。
前記船尾管２の近傍には、油供給回路３０より高圧の圧油２２を油室２０に供給する補助供給手段３６が備えられている。
【００２０】
詳しくは、この補助供給手段３６は、潤滑油２２を貯蔵する補助タンク３７と、この補助タンク３７からの潤滑油２２を油室２０内に導入するための接続管３８を有している。この接続管３８は、回収管バルブ３３の開閉に影響されず、油室２０に圧油２２を送ることができるように、回収管３２上において、回収管バルブ３３より油室２０に近い側に連結されるものとなっている。この接続管３８には、接続管３８を開閉するための接続管バルブ３９及び圧力計４５が設けられている。
補助タンク３７には、その中に貯蔵されている潤滑油２２を高圧にするために加圧手段４０が設けられている。この加圧手段４０は、補助タンク３７に高圧空気を導入する空気導入手段であり、コンプレッサ４１と、このコンプレッサ４１により高圧となった空気を補助タンク３７内に導入する空気導入管４２とを備えている。空気導入管４２には一定圧以上の空気を外部に放出することで管内の圧力を所定のものに保つための圧力調整弁４３が設けられ、この圧力調整弁４３と補助タンク３７の間の空気導入管４２には、圧縮空気遮断バルブ４４が設けられ、前記圧力調整弁４３とコンプレッサ４１との間の空気導入管４２にはコンプレッサ遮断バルブ４６が設けられている。
【００２１】
なお、補助タンク３７内に貯蔵されている潤滑油２２は、前記油供給回路３０が供給する潤滑油２２と同一のものとすることが好ましい。
前述のような構成を有する船尾管において、船舶の運航中に発生する推進軸３の軸方向の振動によって、油室２０内に比較的短周期の大きな圧力変動が生じることがある。例えば、大型船舶の場合、約１０Ｈｚ前後の周波数の振動が発生することがあり、図２のハッチング部のように、油室２０の圧力Ｐｓｔが吃水圧Ｐｓｗより低下する場合がある。
また、大しけ時に大きな波が発生し、吃水圧の大幅な変動が起こった場合でも、吃水圧Ｐｓｗが大幅に変動し、図３に示す如く、吃水圧Ｐｓｗが油室２０の圧力Ｐｓｔを上回ることもある。
【００２２】
このような状況下では、シール機構７Ａでの圧力関係、例えば、Ｐｓｔ＞Ｐ２の関係が逆転して、シールリング９の機能が低下して海水２３が浸入することがある。
また、船尾管２内の油室２０の圧力Ｐｓｔが吃水圧Ｐｓｗより低下してしまう状況は、シール機構７Ａの構造の如何に関わらず、油室２０への海水浸入の根本的な原因となり得るものであり、この状況を回避することは重要である。
そこで、補助供給手段３６を作動させることで、油室２０の油圧Ｐｓｔが吃水圧Ｐｓｗ以下になった際に、それを補償するようにする。油圧補償の方法は以下の通りである。
【００２３】
すなわち、通常は、油供給回路３０が作動しており、重力タンク３５内の潤滑油２２は、供給管３１内を通って油室２０内に供給された上で軸受け部４を潤滑し、回収管３２により再び重力タンク３５に戻るものとなっている。
しかしながら、何らかの原因で、潤滑油２２の圧力Ｐｓｔ＜吃水圧Ｐｓｗとなった場合には、まず、回収管３２及び供給管３１に設けられている供給管バルブ３４及び回収管バルブ３３を閉じて、油供給回路３０を遮断するようにする。
その後、コンプレッサ遮断バルブ４６および圧縮空気遮断バルブ４４を開状態にすることで、補助タンク３７内の上部に存する空気を加圧し、補助タンク３７内の潤滑油２２を油供給回路３０の潤滑油２２の油圧より高圧とする。そして、接続管３８に設けられた接続管バルブ３９を開状態とすることで、高圧の潤滑油２２を油室２０に導入するようにする。
【００２４】
この一連の操作により、時間と共に変動する油室２０の油圧Ｐｓｔは、全体的に所定の圧力だけ上昇し、図２の２点鎖線で示すようなものとなる。ゆえに、油圧Ｐｓｔの変動の極小部（変化の谷の部分）は、いかなる場合でもＰｓｗより低くなることはなくなり、海水２３が船尾管２内に浸入する状況を回避可能となる。
大しけ時においては、図３のように、吃水圧Ｐｓｗが変動し船尾管内圧Ｐｓｔより高圧となる場合がある。この状況であっても、油供給回路３０を遮断し、補助供給手段３６を作動させることで、船尾管２内の油圧Ｐｓｔを２点鎖線で示すように所定圧だけ上昇させることができる。ゆえに、吃水圧Ｐｓｗの変動の極大部（変化の山の部分）は、いかなる場合でもＰｓｔを越えることがなくなり、海水２３が船尾管２内に浸入する状況を回避可能となる。
【００２５】
なお、補助供給手段３６を作動させる必要が発生してから、コンプレッサ４１を作動させ、補助タンク３７内を加圧するようにしているが、これは、補助タンク３７は重力タンク３５に比べて小容量であって加圧に要する時間が短時間であるためである。コンプレッサ４１を適宜作動させておき、補助タンク３７内の潤滑油２２を常に高圧状態にしておくようにしても何ら問題はない。
補助供給手段３６を用いる必要がなくなった場合は、接続管バルブ３９を閉め、回収管バルブ３３及び供給管バルブ３４を開状態にすることにより、油供給回路３０を再作動させ、平常時の潤滑油供給状態にするようにする。
【００２６】
一方、様々な悪条件が重なり、万が一、船尾管２内の油室２０に海水２３が浸入した場合であっても、本実施形態の補助供給手段３６を以下のように作動させることにより、船尾管２内の油室２０の海水２３を回収することが可能である。
すなわち、油供給回路３０の各バルブ３３，３４を閉塞し潤滑油２２の循環をストップさせる。その上で、接続管バルブ３９を開状態とする。この際、空気導入手段４０（コンプレッサ４１）は加圧解除可能であるため、その運転を止め、さらに空気導入管４２の各バルブ４４，４６を閉状態とし、補助タンク３７内の空気を大気圧又は負圧とする。
【００２７】
すると、補助タンク３７は吃水レベルより低い位置に設けられているため、補助タンク３７内の潤滑油２２の油圧は海水圧Ｐｓｗより低いものとなり、船尾管２内の油室２０に存する海水２３と潤滑油２２の混合物は補助タンク３７内に回収されるものとなる。回収完了後は、接続管バルブ３９を閉め、回収管バルブ３３及び供給管バルブ３４を開状態にすることにより、平常時の潤滑油供給状態にすることが可能となる。
図４には、本発明にかかる船尾管給油装置の第２実施形態が示されている。
第２実施形態の船尾管２は、船内側に潤滑油２２を貯蔵する回収タンク５１を備え、この回収タンク５１とシール機構７Ａの第２環状室１９とが、供給連結管５２と回収連結管５３とにより接続されているものである。供給連結管５２には供給連結管バルブ５４が備えられ、回収連結管５３には回収連結管バルブ５５が設けられていると共に、供給連結管５２からは、ドレンバルブ５６を具備したドレン管５７が分岐し、ドレンタンク５８に接続されるようになっている。
【００２８】
前記第２環状室１９には、海水圧Ｐｓｗよりも約０．３ｋｇ／ｃｍ2程度油圧の低い軸封油２１が満たされており、この軸封油２１は回収タンク５１から、供給連結管５２を通じ供給され、回収連結管５３を通じ回収タンク５１に戻ってくるようになっている。換言すれば、通常は、回収タンク５１は第２環状室１９への油供給タンクとなっている。
しかしながら、シールリング１０，１１の機能低下が生じた場合には、海水２３が第２環状室１９に浸入する状況が発生する。
その場合は、各連結管バルブ５４，５５を閉じ、且つドレン管５７のドレンバルブ５６を開くことによって、第２環状室１９内の海水２３が混合した軸封油２１をドレンタンク５８に導くことができるものとなっている。ドレンタンク５８の下部には、海水排出用のドレン５９が設けられており、軸封油より比重の重い海水はドレンタンク５８の下部に溜まり、前記ドレン５９により排出されるようになっている。
【００２９】
海水が分離された軸封油２１を、ポンプ等（図示せず）により再度回収タンク５１に返却可能とすることは非常に好ましい。
また、浸入する海水が急に増え、回収タンク５１から軸封油２１が溢れ出すことを防止するために、回収タンク５１には、その内部に貯蔵されている軸封油２１の油面より高い位置に一端が開口しているオーバーフロー管６０が設けられ、この管６０を通ってドレンタンク５８に軸封油２１が流出可能となっている。
上述の構成をもつ船尾管２にも、油室２０に潤滑油２２を供給する第１実施形態と略同一の油供給回路３０が設けられており、加えて、第１実施形態と略同一の補助供給手段３６が設けられるものとなっている。
【００３０】
この補助供給手段３６により、油室２０内の潤滑油２２の圧力Ｐｓｔを吃水圧Ｐｓｗより高めに設定でき、海水２３の油室２０への浸入を防止可能である。
万が一、第２環状室１９まで海水２３が浸入した場合も、前記ドレンタンク５８に海水・軸封油の混合物を回収することができるものとなっている。
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。
すなわち、シール機構７Ａ，７Ｂに、リップシールリングを用いているが、端面シールタイプのシールリングを用いるものであってもよく、シールリングの本数はシール機能を十分に果たすものであれば、３本に限定されるものではない。２本であってもよく４本であってもよい。
【００３１】
また、加圧手段４０は、密閉構造の補助タンクに設けられた加圧シリンダであってもよく、当該加圧シリンダを押し込むことで油圧を上げるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】船尾管給油装置の第１実施形態を示す説明図である。
【図２】推進軸振動時における海水圧及び油圧の時間変化を示す説明図である。
【図３】吃水レベル変動時における海水圧及び油圧の時間変化を示す説明図である。
【図４】船尾管給油装置の第２実施形態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
１    船本体
２    船尾管
３    推進軸
７Ａ  （船外側）シール機構
７Ｂ  （船内側）シール機構
２０  油室
２２  圧油（潤滑油）
３０  油供給回路
３１  供給管
３２  回収管
３５  重力タンク
３６  補助供給手段
３７  補助タンク
４０  加圧手段（空気導入手段）
【図１】
2005162066.tif 000003
【図２】
2005162066.tif 000004
【図３】
2005162066.tif 000005
【図４】
2005162066.tif 000006