冷凍庫用齒輪電動機的製作方法

2023-11-08 07:52:12

專利名稱：冷凍庫用齒輪電動機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種在冷凍庫內使用的冷凍庫用齒輪電動機。
背景技術：
由於保管生鮮食品等的冷凍庫的內部被設定為極低溫，所以可移動地設置在該冷 凍庫內部的保管架或傳送臺需要以某些形式確保作為其驅動源的齒輪電動機的良好的工 作。另外，本發明的「齒輪電動機」中包含從設計階段就直接一體化電動機及減速機的齒輪 電動機、及使用連接器等事後一體化的齒輪電動機兩者。在專利文獻1中，提供在帶有加熱機構的保溫箱內容納齒輪電動機的保溫裝置。 該保溫裝置中，如果保溫箱內的溫度下降至預定的控制溫度，則使加熱機構工作。專利文獻1 日本特開2005-300085號公報但是，具備如上述的保溫裝置的機構，除了齒輪電動機還另外需要保溫箱和加熱 控制裝置。並且，如果長期不使用齒輪電動機時始終使保溫裝置開動，且使齒輪電動機任何 時候都能夠立刻使用，則需要浪費大量電力。當然，在明確長期不使用齒輪電動機時，可以 使保溫裝置的電源隨時切斷。但是，此時還存在如下問題每次使用齒輪電動機時，如果不 等到加熱機構通過保溫裝置加熱齒輪電動機，且潤滑脂等變得可以發揮良好功能之後，就 無法開始運轉本身。因此，可以考慮利用開發成能夠使用至更低溫的潤滑劑和油封(例如，丙烯酸橡 膠、或氫化丁腈橡膠)，設計在冷凍庫中也可直接使用的齒輪電動機。但是，確認了實際上產 生以下問題點在冷凍庫內運轉使用作為可以使用至該冷凍庫的目標溫度的低溫而開發的 潤滑劑和油封的齒輪電動機時，(雖然運轉本身的確可以無障礙進行)偶爾有從油封部洩 漏潤滑劑的情況。然而，即使製造商將產生這種問題的齒輪電動機帶回去詳細檢驗油封等，也有時 在油封本身上找不到特別的異常，實際情況就是其原因未必一定明確。

發明內容
本發明是在這種狀況下基於通過詳查該漏油的原因而得到的見解而完成的，其課 題在於，不用設置保溫裝置和加熱機構等而可在冷凍庫內直接運轉齒輪電動機的同時，防 止潤滑劑的洩漏，並且較高地維持油封的壽命。 本發明是通過設為如下結構解決上述課題的，在使冷凍庫內運轉的電動機及減速 機一體化的齒輪電動機中，將可以密封至低於目標冷凍溫度至少10°c以上的溫度的極低溫 用油封插入該減速機內作為密封所述減速機的旋轉軸的油封。本發明詳查在冷凍庫內使用的齒輪電動機的油封的特性的結果，為了在沒有保溫裝置或暖機 運轉的情況下在冷凍庫內使用齒輪電動機，目標冷凍溫度為例如為-T°c時，使 用具有比-(T+10) ！還低的密封性能的極低溫用油封作為密封減速機的旋轉軸(輸入軸或 輸出軸)的油封。總之，使用若目標冷凍溫度為-30°C則保證-40°C以下使用的極低溫用油 封。據此，可以在冷凍庫內直接使用齒輪電動機，並且可以防止產生漏油。對於有關防 止該漏油的具體理由，在後面進行詳細說明。另外，還可以掌握如下本發明是一種使在冷凍庫內使用的電動機及減速機一體 化的齒輪電動機，其特徵在於，具備密封所述減速機的旋轉軸的油封，該油封成為可以密封 至低於目標冷凍溫度至少10°c以上的溫度的極低溫用油封，並且該齒輪電動機被間歇運 轉，以免該極低溫用油封周邊的溫度超過0°c。另外，還可以掌握如下，本發明是一種使在冷凍庫內使用的電動機及減速機一體 化的齒輪電動機，其特徵在於，具備密封所述減速機的旋轉軸的油封，該油封成為可以密封 至低於目標冷凍溫度至少10°c以上的溫度的極低溫用油封，並且，該齒輪電動機被間歇運 轉，以免超過預定時間，該預定時間被設定成比預測的該極低溫用油封周邊的溫度超過o°c 的時間更短。發明的效果根據本發明，實現可以在冷凍庫內直接運轉齒輪電動機的同時，可以有效防止潤 滑劑的洩漏。


圖1是表示應用於本發明的實施方式所涉及的運轉方法的冷凍庫用齒輪電動機 的一例的剖視圖。圖2是上述冷凍庫用的齒輪電動機的輸入側的油封的放大剖視圖。圖3是油封周邊的溫度試驗例子的圖表及其放大圖。圖4是表示上述齒輪電動機的運轉控制的一例的流程圖。圖5是表示上述齒輪電動機的其他的運轉控制的一例的流程圖。圖中10_冷凍庫用齒輪電動機，12-電動機，14-減速機，30、36-極低溫用油封， 32-常溫用油封，40-溫度傳感器。
具體實施例方式以下，根據附圖對本發明的實施方式的例子進行詳細說明。首先，在進入具體實施方式
例的說明之前，對本發明的課題的解決原理進行詳細 說明。例如，眾所周知，丙烯酸橡膠為低溫密封性能優異的素材。該素材在產品說明書 中，由於還看到可以使用至_25°C這樣的記載，發明人最初試著將該素材所涉及的油封作為 冷凍庫用齒輪電動機的油封在目標冷凍溫度為_25°C的冷凍庫中採用。但是，實際情況是有 時產生潤滑劑洩漏。詳查的結果，推測了如下內容想在冷凍庫中使其發揮功能時，在運轉初期殘留有 硬度，因此無法良好地跟隨軸的細微的搖晃或振動。這是從將齒輪電動機帶回去在常溫下檢查油封等也沒有找到特別異常的事實反推出來的。可以認為是由於在運轉初期，缺乏彈 性，緊固力減少。這一點，可以說是與單純的O型墊圈等不同的冷凍庫用齒輪電動機的獨特 的情況，可以認為尤其在高速旋轉的輸入軸等的旋轉軸的油封中容易成為問題。因此，嘗試了具有更優異的低溫特性的極低溫用油封，即在目標冷凍溫度為-T°C 時，在-(T+10) °C以下也能夠對應的低溫密封性能優異的極低溫用油封(具體地例如為丁 腈橡 膠)，結果得到良好的結果，證明推測是正確的。本發明是基於該見解而完成的。另外，新確認了即使將這種更極低溫用的油封作為冷凍庫用齒輪電動機的油封使 用時，經長期使用也有潤滑劑洩漏。在摸索對策的階段，推測作為原因之一溫度上升的影響大。圖3表示在冷凍庫內 的溫度(目標冷凍溫度)為_25°C的冷凍庫內，電動機的轉速(減速機的輸入軸的轉速)為 ISOOrpm時，測定油封周邊的溫度上升的狀態的實驗例。從該實驗例可知，可以確定如下內 容，在冷凍庫內的溫度為_25°C時，油封周邊的溫度在運轉開始後約10分鐘左右，以大於常 溫時的幅度(實際的測定結果為約1.3倍)一下子上升至0°C附近，經10幾分鐘超過0°C， 之後，上升變得平穩，如果經過40分鐘以上就變得大致一定。該結果表示，若反覆進行從運轉開始連續運轉10幾分鐘以上之後停止，則油封周 邊在o°c的邊界來回往返。這可以考慮為由該運轉和停止引起的o°c左右的溫度上升和下 降引發結露問題。但是，特別是在將齒輪電動機新導入時或維護時等，在常溫下進行試驗運轉後從 冷凍庫的外部帶入冷凍庫內時，或者如保管架或傳送臺暫時出冷凍庫門外然後再進入的結 構的冷凍庫時，可以認為外部空氣(含水分的空氣)很容易與齒輪電動機一起被帶入冷凍 庫內，其結果，油封周邊結露，變成反覆進行凝固和融化。因此，本發明所涉及的齒輪電動機，以該觀點設成插入在目標冷凍溫度為-T°C時 保證至少在-(T+10) °c下使用的極低溫用油封。並且，優選進一步設為齒輪電動機被間歇運 轉，以免該油封周邊的溫度超過o°c。或者設為如下齒輪電動機齒輪電動機被間歇運轉， 以免超過比預測的該極低溫用油封周邊的溫度超過o°c的時間更短地設定的預定時間。由 此，極低溫用油封周邊的水分的「相變化」消失，防止反覆進行結露、凝固、融化，齒輪電動機 的使用環境非常穩定。另外，管理成較低地維持冷凍庫的溼度，或採取措施使結露在油封中不成為問題 的結構也是有效的。以下，利用圖1、圖2對更具體的實施方式的例子進行說明。圖1是本發明的實施方式的一例所涉及的冷凍庫用齒輪電動機的剖視圖。另外， 在該例子中，冷凍庫(省略圖示)的目標冷凍溫度為_25°C。該冷凍庫用齒輪電動機10為使電動機12及減速機14 一體化的電動機。另外，如 該實施方式，稱為「齒輪電動機」時，通常多指使電動機12及減速機14(從設計的階段)一 體化的電動機，但本發明所涉及的齒輪電動機，例如也可以是使獨立設計的電動機和減速 機通過連接器或連結螺栓一體化的電動機。當不想向減速機外(例如連接器內)漏出油的 情況等時，同樣可以應用本發明。減速機4具備電動機12的電動機軸兼用的輸入軸(旋轉軸)16、在該輸入軸16上一體形成的準雙曲線小錐齒輪18、以及與該準雙曲線小錐齒輪18嚙合的準雙曲線齒輪20。 該準雙曲線齒輪20插入於中間軸22，一體形成於該中間軸22上的中間小錐齒輪24與輸出 齒輪26嚙合。並且，輸出齒輪26的旋轉作為空心型的輸出軸(旋轉軸)27的旋轉輸出至 外部。 該冷凍庫用齒輪電動機10具備密封減速機14的輸入軸16及輸出軸27的油封。 該油封成為可以密封至低於目標冷凍溫度至少10°c以上的溫度的極低溫用油封30，並且 該齒輪電動機10被間歇地運轉，以免該極低溫用油封30周邊溫度超過0°C。如進行更詳細的說明，則減速機14的輸入側通過與輸入軸16的軸承28鄰接配置 的(本發明的實施方式所涉及的)極低溫用油封30、及在該極低溫用油封30的減速機內部 側並列插入的(去除粉塵用的)常溫用油封32密閉。並且，減速機14的輸出側通過與輸 出軸27的軸承34鄰接配置的(本發明的實施方式所涉及的)極低溫用油封36密封。該 輸出側的極低溫用油封36雖然直徑不同，但在結構上是與輸入側的極低溫用油封30相同 的結構。因此，為了方便說明，著眼於輸入側的極低溫用油封30進行說明。極低溫用油封30由丁腈橡膠形成。丁腈橡膠具有相對於目標冷凍溫度_25°C而言 過於充分的(可以充分密封至比目標冷凍溫度_25°C低10°C以上的-40°C (以下)的)低 溫密封特性。並且，由於具有礦物油系的油的耐性，還有耐磨性，因此適合冷凍庫用齒輪電 動機的用途。實際上，該丁腈橡膠即使在冷凍庫內無暖機運轉而開始直接運轉，也不產生初 期硬度問題。另外，除了丁腈橡膠之外，矽橡膠、乙丙橡膠、丁苯橡膠、四氟乙烯樹脂、及織物 等也作為本發明的極低溫用油封素材具有良好的低溫特性。其中，由於矽橡膠還有較好的 耐熱性，因此對於有時在冷凍庫外運轉這一點也可以有效對應，在這一點上也是優選的。如在圖2放大所示，極低溫用油封30是(雖然素材本身昂貴)以主唇30A為主體 而具有的簡單的結構，可謀求低成本。另一方面，可確認在冷凍庫內運轉的齒輪電動機10 的情況下，容易產生磨損粉等的粉塵的問題(特別是在齒輪電動機10的導入時或維護時在 常溫下進行試驗運轉時，其傾向大。該粉塵的產生，通過本實施方式所涉及的(維持在不到 0°c的)運轉進一步降低的可能性高，但是在本實施方式中，由於在該極低溫用油封30的減 速機構內部側進一步並列插入去除粉塵的常溫用油封32，所以更加強化了粉塵排除功能。顧名思義，該常溫用油封32本來是在常溫下使用的，除了主唇32A之外附設有粉 塵唇32B。該常溫用油封32在進行(這種冷凍用齒輪電動機中不可避免的)導入時的常溫 試驗運轉，或在冷凍庫外進行維護時的常溫檢查運轉等時，作為所謂油封發揮功能的同時， 從磨損粉等粉塵可靠地保護極低溫用油封30。另一方面，在冷凍庫內的通常的極低溫運轉 時，雖然在此吸收大量粉塵，但由於硬度變高而作為油封的功能降低。但是由於滑動損耗幾 乎不增大與其對應的量，因此即使並設2個油封，也具備可以較高地維持運轉效率，且發熱 量少的(特別對本實施方式而言)良好的特性。該冷凍庫用的齒輪電動機10被間歇運轉，以免極低溫用油封30周邊的溫度超過 0°C。對於該具體的運轉控制不特別限定，但在該實施方式中，在極低溫用油封30的附近插 入有由熱電偶構成的溫度傳感器40，可以檢測出極低溫用油封30周邊的溫度。另外，在該實施方式中，在輸出側的極低溫用油封36中沒有插入溫度傳感器而謀 求了成本降低。這是因為可以理解為輸出側的極低溫用油封36的溫度(由於輸出軸27的 轉速慢)始終低於輸入側的極低溫用油封30的溫度，所以只要監視輸入側就足以。
以下為運轉控制的一例。該冷凍庫用齒輪電動機10的運轉例如按照如圖4所示 的流程圖進行。
若在步驟S2中使齒輪電動機10的電源成為0N，則在步驟S4中通過由熱電偶構成 的溫度傳感器40檢測極低溫用油封30周邊的溫度。在步驟S6中判斷該溫度是否高於從 0°C把若干餘地估計在內的_4°C。當判斷為_4°C以下時，由於沒有凝固的結露融化的憂慮， 所以回到步驟S4照原樣繼續溫度監視及齒輪電動機10的運轉。但是，在步驟S6中判斷為 極低溫用油封30周邊的溫度變得高於-4°C時，進入步驟S8而根據未圖示的燈等發出警告， (在沒有操作員進行電源切斷操作時)在步驟SlO中進一步確認溫度是否變得高於_2°C。 若判斷極低溫用油封30周邊的溫度為_2°C以下，則再次重複步驟S4的溫度監視以後的步 驟，若在步驟SlO中判斷變得高於_2°C，則進入步驟S12切斷電源。在此期間，操作員以手 動進行齒輪電動機10運轉的停止操作時，隨時進入步驟S12而使齒輪電動機10停止，以下 一個電源ON從步驟S2重新開始流程。由此，當極低溫用油封30周邊的溫度為_2°C以下時，可以直接繼續進行運轉，但 判斷極低溫用油封30周邊的溫度變得高於_2°C時，在該時刻中止運轉。從而，齒輪電動機 10內的各油封30、32、36可靠地維持在冰點以下，凝固的結露不會融化(當然也不會再結 露)，各油封30、32、36可以在穩定的環境下始終維持良好的密封性能，可以大大延長壽命。另外，該例子中除了警告用閾值(_4°C )之外，還設成具有稍微高於警告用閾值且 低於0°c的電源切斷用閾值(_2°C )，但是閾值也可以僅為1個(不警告)，並且也可以使計 時器工作來代替第2次的閾值設定。閾值本身也不限於上述-4°C、-2°C。另外，考慮有時即使犧牲一些壽命也想緊急運轉，也可以使上述控制(即本實施 方式所涉及的運轉方法)手動進行OFF操作。另外，在本發明中重要的是，該齒輪電動機10被間歇運轉，以免極低溫用油封30 周邊的溫度超過0°c，而溫度傳感器40不一定是必須的條件。例如，齒輪電動機10也可以 是如下結構間歇地運轉，以免超過比預測的該極低溫用油封周邊的溫度超過0°C的時間 更短地設定的預定時間。圖5表示該結構例所涉及的運轉控制的一例。該運轉控制中，不直接檢測各極低溫用油封30附近的溫度，而是在運轉時間間接 地推測極低溫用油封30的溫度，由此保護各油封30、32、36。從而，依靠該運轉控制時，不需 要齒輪電動機10的所述溫度傳感器40。若步驟S20中使電源成為0N，則判斷在上一次電源OFF時後述的步驟S32中起動 (重新設定&計數開始)的第3計時器t3是否經過5分鐘以上(步驟S22)。當經過5分 鍾以上時，直接進入步驟S24而電源實際上成為0N，但還沒有經過5分鐘時，等到經過5分 鍾再進入步驟S24，在該時刻電源初次成為ON。在步驟S24中，與電源ON同時起動第1計 時器tl(重新設定&計數開始)。之後，在步驟S26中，判斷該第1計時器(即連續運轉時間)tl是否超過(極低溫 用油封30周邊的溫度未達到0°C )預定時間，例如8分鐘。從電源ON開始，即齒輪電動機 10實際開始運轉之後到尚未經過8分鐘的期間，巡迴步驟S26，照原樣繼續運轉。但是，若判斷第1計時器tl超過8分鐘，則進入步驟S28由未圖示的燈等發出警 告，起動(重新設定&計數開始)第2計時器t2。並且，若在步驟S30中判定起動第2計時器t2之後經過2分鐘，則在步驟S32中切斷電源，同時起動(重新設定&計數開始)第 3計時器t3。該第3計時器t3在進行下一次的電源ON操作時(前述步驟S20)，為了確保 到電源實際上成為ON為止的5分鐘的間隔(禁止再運轉期間)而被利用(前述步驟S22)。 通過該第3計時器t3的功能，即使在剛剛連續運轉之後齒輪電動機10的電源成為ON時， 作為結果也可以可靠地防止達到0°C以上。另外，該禁止再運轉期間(該例中為5分鐘)也可以依據齒輪電動機10的油封周 邊的放熱特性、周圍溫度(目標冷凍溫度)等適當地變更。並且進一步優選依據剛剛連續運 轉的時間進行可變設定。當然，當前一個連續運轉時間較短時，禁止再運轉期間可以較短。 由此可以在減少切斷的頻度的同時，更可靠地進行不到o°c下的運轉。

在該實施方式中，第1計時器tl的閾值設定成8分鐘，第2計時器t2的閾值設定 成2分鐘，這是因為如下原因根據前述的實驗推測連續運轉時間為10分鐘以下期間，在該 冷凍庫中各油封30、32、36不到0°C，從而認為凝固的結露不會融化。該第1計時器tl的閾 值可依據實際冷凍庫的目標溫度，或齒輪電動機的油封周邊的發熱量等適當地設定。順便 提一下，除了該實施方式所涉及的冷凍庫以外，只要在10分鐘以內，大概不超過0°C的情況 較多。本發明已經敘述了未必一定物理實測溫度，但也未必一定採用在通過計時器實際 測定連續運轉時間的基礎上自動地將齒輪電動機的電源設為OFF的結構。S卩，例如也可以 是如下結構(即使是沒有特別的計時器機構等的狀態)操作者在有意識地考慮連續運轉 時間及禁止再運轉期間的基礎上間歇地運轉控制齒輪電動機，以免連續運轉時間超過10 分鐘。即使是這種結構，也可以得到如下冷凍庫用齒輪電動機，即可有效防止漏油，又可以 顯著提高(油封的)壽命，將成本抑制在最小限度的同時，可以在冷凍庫內直接使用。
權利要求
1.一種冷凍庫用齒輪電動機，使在冷凍庫內運轉的電動機及減速機一體化，其特徵在於，將能夠密封至低於目標冷凍溫度至少10°c以上的溫度的極低溫用油封插入該減速機 內作為密封所述減速機的旋轉軸的油封。
2.一種冷凍庫用齒輪電動機，使在冷凍庫內使用的電動機及減速機一體化，其特徵在於，具備密封所述減速機的旋轉軸的油封，該油封成為能夠密封至低於目標冷凍溫度至少10°C以上的溫度的極低溫用油封，並且，該齒輪電動機被間歇運轉，以免該極低溫用油封周邊的溫度超過0°C。
3.—種冷凍庫用齒輪電動機，使在冷凍庫內使用的電動機及減速機一體化，其特徵在於，具備密封所述減速機的旋轉軸的油封，該油封成為能夠密封至低於目標冷凍溫度至少10°C以上溫度的極低溫用油封，並且， 該齒輪電動機被間歇運轉，以免超過預定時間，該預定時間被設定成比預測的該極低 溫用油封周邊的溫度超過0°C的時間更短。
4.如權利要求3所述的冷凍庫用齒輪電動機，其特徵在於， 所述預定時間設定為10分鐘以下。
5.如權利要求2至4中任一項所述的冷凍庫用齒輪電動機，其特徵在於，所述極低溫用油封選自丁腈橡膠、矽橡膠、乙丙橡膠、丁苯橡膠、四氟乙烯樹脂、及織物。
全文摘要
本發明提供一種冷凍庫用齒輪電動機，其不用進行暖機運轉而即可在冷凍庫內運轉，成本低且高壽命。在使冷凍庫內使用的電動機及一體化的齒輪電動機(10)中，在目標冷凍溫度為-T℃(例如-30℃)時，將保證在-(T+10)℃(即，例如若目標冷凍溫度為-30℃則為-40℃)下使用的極低溫用油封(30)插入該減速機(14)內作為密封所述減速機的旋轉軸的油封。齒輪電動機(10)被間歇運轉，以免該極低溫用油封(30)附近的溫度超過0℃。
文檔編號H02K11/00GK102102938SQ201010599739
公開日2011年6月22日 申請日期2010年12月17日 優先權日2009年12月17日
發明者磯崎哲志 申請人:住友重機械工業株式會社