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WO2013128535A1 - 容器の軸シール構造 - Google Patents

容器の軸シール構造 Download PDF

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Publication number
WO2013128535A1
WO2013128535A1 PCT/JP2012/054696 JP2012054696W WO2013128535A1 WO 2013128535 A1 WO2013128535 A1 WO 2013128535A1 JP 2012054696 W JP2012054696 W JP 2012054696W WO 2013128535 A1 WO2013128535 A1 WO 2013128535A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
container
rotating member
seal structure
shaft
fixed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2012/054696
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
博 青山
澤田　貴彦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to PCT/JP2012/054696 priority Critical patent/WO2013128535A1/ja
Publication of WO2013128535A1 publication Critical patent/WO2013128535A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H25/00—Steering; Slowing-down otherwise than by use of propulsive elements; Dynamic anchoring, i.e. positioning vessels by means of main or auxiliary propulsive elements
    • B63H25/52—Parts for steering not otherwise provided for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/50—Sealings between relatively-movable members, by means of a sealing without relatively-moving surfaces, e.g. fluid-tight sealings for transmitting motion through a wall
    • F16J15/52—Sealings between relatively-movable members, by means of a sealing without relatively-moving surfaces, e.g. fluid-tight sealings for transmitting motion through a wall by means of sealing bellows or diaphragms

Definitions

  • the present invention relates to a shaft seal structure for a container that is pivotally arranged on a rudder in seawater of a ship.
  • Patent Document 2 there is a description that a seal is used for a rotating part of an underwater work vehicle, and even if the water pressure outside the container in water rises, a wave is applied so that an excessive surface pressure is not applied to the seal material (seal ring 9).
  • wear of the sliding material pressure receiving bush 7 is prevented by using the plate (corrugated plate 6) so that the sliding material (pressure receiving bush 7) is in contact with the rotating shaft.
  • Patent Document 3 a clean pressurized fluid (grease) is sprayed onto the sliding surfaces of the rotating part and the stationary part, so that the shaft can rotate stably even in a solution containing sludge (sludge). The idea that it can also prevent the wear of is described.
  • Patent Document 4 describes an idea of pressing with a pressurized fluid (seal fluid) so that the surface pressure of the rotating seal rings (first and second mechanical seals) is appropriately applied.
  • Patent Document 5 grease is injected into the chambers (inner and outer spaces 11a and 11b) provided on the left and right of the bearing (sealed bearing 3) even when the rotating shaft expands and contracts in the axial direction due to thermal expansion.
  • Patent Document 6 describes an idea for preventing wear of a seal ring as a seal material by injecting pressurized water (high pressure fluid) into a gap between a seal case and a seal ring and lubricating the water. Yes.
  • JP-A-2-283972 JP 49-1113061 (drawings, etc.) Japanese Utility Model Publication No. 43-8839 JP 2011-99532 A Japanese Patent Laid-Open No. 7-158643 JP 63-163073 A
  • the conventional technology has the following problems to be solved.
  • the contact surface pressure of the sliding material of the sealing material should be increased to avoid the movement of fluid inside and outside the container of the structure. (Pressure load), it is necessary to make a gap as a fluid movement path small.
  • the above-described prior art provides a structure in which the rotation shaft can rotate a plurality of rotations (two or more rotations), there are many cases where a plurality of rotations are not necessarily required depending on the rotating part of the apparatus.
  • the rudder of a ship, the rudder of a submarine, the connection part of the work arm of an underwater power shovel do not need to have a structure that can rotate a plurality of times, and is used within a finite rotation angle, for example, within a range of 180 degrees.
  • the present invention can be used even in a corrosive environment such as seawater where there is a pressure difference between the inside and outside of the container on which the rotation shaft is pivoted, and the shaft seal of the rotation angle variable container where the rotation torque does not become excessively large
  • the purpose is to provide a structure.
  • the shaft seal structure of the container according to claim 1 includes a rotating member that is rotatably supported by a container that isolates the inner space from the outer space, and one end portion fixed to the container integrally with the rotating member. The other end portion is fixed integrally, and a sealing member having a sealing property for sealing the inner space of the container from the outer space is provided.
  • the container shaft seal structure according to claim 2 is arranged with a cylindrical shape between a rotating member and a container to which the rotating member is rotatably attached, and one end of the cylindrical member is A sealing member that is integrally fixed to one of the rotating members that rotates and the other end of which is integrally fixed to the container, and that seals and seals the internal space of the container from the external space;
  • the rotating member and the container are supported by a sliding member that positions the central axis of the rotating member and a positioning member that positions each other in the direction of the central axis, and the sliding member is located inside the container.
  • the shaft seal structure of the container according to claim 11 is a cylindrical first seal having sealing properties and elasticity for sealing the inner space of the container from the outer space between the relatively rotating rotating member and the container.
  • a sealing member and a second sealing member are disposed, and the first sealing member has one end of the cylindrical shape fixed integrally with the rotating member and rotates together with the rotating member, and the other end is
  • the second seal member is fixed integrally with the container, and is disposed closer to the rotation axis of the rotating member in the radial direction than the first seal member, and the one end of the cylindrical shape
  • a rotating member fixed integrally with the rotating member and rotating with the rotating member; the other end is fixed integrally with the container; and the rotating member and the container are a sliding member for positioning the central axis of the rotating member; , Positioning in the direction of the central axis of each other
  • An air chamber is provided between the first and second sealing members and the container, and is maintained at a pressure between the pressure outside the container and the pressure inside the container. ing.
  • a shaft seal structure for a container with a variable rotation angle that can be used even in a corrosive environment such as seawater where there is a pressure difference between the inside and outside of the container in which the rotation shaft is pivoted, and the rotation torque does not become excessively large. realizable.
  • FIG. 2 is a perspective view of a cross-section of the truncated cone-shaped soft elastic body of Embodiment 1 cut along a center plane.
  • (a) is the perspective view of the cross section which cut
  • (b) is the cross section which cut the truncated cone-shaped soft elastic body of the other example 2 in the center plane
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the central cross section of the rotation shaft of the seal structure of Embodiment 5. . It is sectional drawing cut
  • FIG. 10 is a side view of a deep sea research ship having a watertight container seal structure according to a ninth embodiment.
  • Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
  • FIG. 1 is a partially cutaway perspective view of the main part of the seal structure for a watertight container according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the seal structure S of the watertight container according to the first embodiment is pivotally inserted through the watertight container 3 that seals the internal space P from the seawater (external space G) and the wall plate 3p of the watertight container 3 and has a finite angle.
  • a rotating shaft 1 that performs a rotational motion of less than 180 degrees.
  • the watertight container 3 is partially cut away.
  • the external space G of the watertight container 3 is, for example, deep sea, and the internal space P of the watertight container 3 is filled with air.
  • the internal space P of the watertight container 3 is a human work place.
  • a disc-shaped rotating member 2 having a center hole 2o through which the rotating shaft 1 is inserted is fixed to the rotating shaft 1 by welding or the like.
  • the rotary shaft 1 is disposed so as to penetrate from the seawater of the external space G to the internal space P of the watertight container 3.
  • the rotating shaft 1 is fixed to an inner ring of a positioning bearing 4 that determines the center position, and an outer ring of the bearing 4 is fixed to a support 5 fixed to a wall plate 3p of the watertight container 3. Thereby, the rotating shaft 1 is rotatable with respect to the watertight container 3.
  • the rotating shaft 1 rotates around the center line 1o of the rotation center.
  • a thrust bearing that can support a thrust load is used as the bearing 4.
  • the rotation center (center line 1o) of the rotating shaft 1 is fixed with respect to the watertight container 3 by fixing the bearing 4 fixed to the inside of the watertight container 3 to the inner ring.
  • the outer ring of the bearing 4 is fixed to the support 5 fixed to the watertight container 3, whereby the axial position of the rotary shaft 1 is positioned with respect to the watertight container 3.
  • the watertight container 3 is comprised with the metal etc. which have rust prevention property, as long as predetermined intensity
  • a fixing member 7 through which the rotary shaft 1 is inserted is fixed to the wall plate 3p of the watertight container 3 by bolting, welding or the like.
  • the fixing member 7 is provided with a center hole 7a, and is formed in a shape having a cylindrical portion 7e and a disc-shaped flange portion 7f formed at one end of the cylindrical portion 7e.
  • the fixing member 7 is formed of a rust-proof metal such as stainless steel, but the material is arbitrary as long as the material has rust-proof properties.
  • the fixing member 7 is fixed to the watertight container 3 with a bolt through welding or a sealant so that there is no movement of fluid inside and outside the watertight container 3.
  • the fixing member 7 is installed in the watertight container 3 so that the central axis of the central hole 7a of the fixing member 7 and the central axis of the rotating shaft 1 substantially coincide with each other.
  • FIG. 2 is a perspective view of a cross section obtained by cutting a frustoconical soft elastic body at the center plane.
  • a top 6p of a soft elastic body 6 (see FIG. 2) having a hollow frustoconical shape is fixed to the rotating shaft 1, and a bottom 6t of the soft elastic body 6 is fixed to a fixing member 7.
  • the soft elastic body 6 is made of rubber, and its thickness (thickness dimension) is determined so as not to be damaged by the pressure difference between the inside and outside of the watertight container 3.
  • the soft elastic body 6 is formed of rubber such as natural rubber, nitrile rubber, or silicone rubber.
  • the soft elastic body 6 may be made of a material other than rubber as long as it has water tightness (sealability) and elastic properties.
  • the soft elastic body 6 is vulcanized and bonded to the rotating shaft 1 and the fixed member 7 so that the fluids in the inner and outer spaces P and G of the watertight container 3 such as air and seawater do not leak.
  • Fixed As shown in FIG. 2, the frustoconical soft elastic body 6 centering on the center line 6o is embedded with fibers 8 (8a, 8b) that are continuous reinforcing fibers in the circumferential direction and the generatrix direction perpendicular thereto.
  • fibers 8 (8a, 8b) that are continuous reinforcing fibers in the circumferential direction and the generatrix direction perpendicular thereto.
  • Glass fiber, carbon fiber, silicon carbide fiber, organic fiber, metal wire, or the like is used as the type of fiber 8. Since the fiber 8 is intended to reinforce the soft elastic body 6, a fiber 8 having a tensile strength greater than that of the soft elastic body 6 is selected.
  • the radial load with respect to the center line 1 o of the rotating shaft 1 is shared by the fibers 8 a arranged in the circumferential direction, and the axial direction of the rotating shaft 1
  • the fiber 8b in the direction of the generatrix of the soft elastic body 6 shares the load.
  • the orientation of the fibers 8 (8a, 8b) can suppress resistance to torsional deformation in the rotational direction (arrow ⁇ 1, ⁇ 2 direction in FIG. 1) of the soft elastic body 6.
  • the rotation angle (rotation angles of arrows ⁇ 1 and ⁇ 2 in FIG. 1) can be increased by increasing the axial height of the soft elastic body 6.
  • the bearing 4 and the support 5 can share the load in the axial direction (in the direction of the center line 1o of the rotating shaft 1 in FIG. 1). It is possible to suppress a large axial tensile load. This produces an effect of increasing the allowable number of repetitions of the rotational movement of the rotating shaft 1. Accordingly, there is no movement of fluid across the inside and outside of the watertight container 3 even under a high seawater pressure environment, and the compact and long-life seal in which the rotary shaft 1 can perform a rotational motion of a finite rotational angle (rotational motion of arrows ⁇ 1 and ⁇ 2 in FIG. 1) Can provide structure.
  • the driving force of the rotating shaft 1 is determined by the torsional deformation force depending on the elastic coefficient (lateral elastic coefficient) of the soft elastic body 6, it can be small. Further, it can be retrofitted to a machine having an existing rotating part.
  • the rotation angle of the rotating shaft 1 can be arbitrarily adjusted by changing the dimension of the soft elastic body 6 in the direction of the center line 6o in FIG. For example, when the rotation angle of the rotary shaft 1 is small, the size of the soft elastic body 6 in the direction of the center line 6o in FIG. 2 is shortened, while when the rotation angle of the rotary shaft 1 is large, the soft elastic body 6 The dimension in the direction of the center line 6o in FIG.
  • the present invention can also be applied to a rotary drive unit of a machine used in various chemical environments and a rotary drive unit of a machine used in a vacuum environment such as space.
  • FIG. 3A is a perspective view of a cross section of the truncated cone-shaped soft elastic body of the other example 1 cut along the center plane
  • FIG. 3B shows the truncated cone-shaped soft elastic body of the other example 2. It is a perspective view of the section cut at the center plane.
  • the fibers 8a are arranged in the circumferential direction.
  • the fibers 8a1 are inclined with respect to the circumferential direction as shown in FIG.
  • the fibers 8a2 may be arranged in a wavy shape having a curvature along the circumferential direction. Thereby, it is possible to cope with an increase in the rotation angle of the rotary shaft 1 without increasing the dimension of the soft elastic body 6 in the direction of the center line 6o (see FIG. 2).
  • FIG. 4A is a perspective view of a fixing portion between the soft elastic body and the fixing member of the second embodiment
  • FIG. 4B is a vertical cross section of the fixing portion of the soft elastic body and the fixing member of the second embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
  • the sealing structure of the watertight container according to the second embodiment is configured such that the soft elastic body 6 can be easily fixed by the fixing member 7 and the pressing member 9 in a deformed state within the elastic limit.
  • the bottom 6t at one end of the soft elastic body 6 has its deformation allowance s2 determined by the shape of the step 9a of the pressing member 9. Specifically, by inserting the bolt 10 through a hole (not shown) of the pressing member 9 and screwing the bolt 10 to the fixing member 7, the soft elastic body 6 is fixed to the fixing member 7 by compressing the deformation margin s 2.
  • the holding member 9 has an opening 9k in the center portion having the shape of a step 9a that maintains a certain distance so that the soft elastic body 6 is not excessively compressed and deformed when the soft elastic body 6 is sandwiched between the fixing members 7. It has a ring shape (see FIG. 4A).
  • the deformation allowance s2 of the soft elastic body 6 is a deformation amount that only requires deformation within the elastic limit even when the soft elastic body 6 repeatedly undergoes torsional deformation, and the fixing portion of the soft elastic body 6 with the fixing member 7 is fixed. The watertightness is maintained.
  • the step dimension s3 of the step 9a of the pressing member 9 is set to be within a range of 8% to 30% of the thickness (thickness dimension) t1 of the soft elastic body 6. If it is less than 8%, the elastic deformation at the time of fixing the pressing member 9 is insufficient and there is a risk of water leakage. On the other hand, if it exceeds 30%, the elastic deformation is too large, and the fatigue life is shortened. Is aged.
  • the soft elastic body 6 is stepped on the pressing member 9. No deformation more than that determined by the shape of 9a occurs. That is, the pressing member 9 has an effect as a stopper for deformation that does not lead to compression deformation (crushing) that destroys the soft elastic body 6.
  • the amount of compressive deformation at the end of the soft elastic body 6 within the range of 8% to 30% of the thickness (thickness dimension) t1, an appropriate sealing effect can be continuously maintained, and The fatigue life is prolonged and the reliability of the soft elastic body 6 is improved.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the center line of the rotation shaft of the seal structure of the third embodiment.
  • the rotation shaft 1 is pivoted through the opening 3 k of the watertight container 3.
  • a fixing member 7 in which a cylindrical portion 7e having a central hole 7o through which the rotary shaft 1 is inserted and a disc-shaped flange portion 7f is formed is fixed.
  • a rotating member 2 that is inward of the fixing member 7 is fixed to the rotating shaft 1 on the rotating shaft 1.
  • the rotating member 2 has a bottomed cylindrical shape having a center hole 2o through which the rotating shaft 1 is inserted.
  • the truncated cone-shaped soft elastic body 6 has a top portion 6 p fixed to the cylindrical portion 7 e of the fixing member 7 and a bottom portion 6 t fixed to the tip portion 2 s of the rotating member 2.
  • a thrust bearing 11 is installed between the rotating member 2 and the fixed member 7, and the thrust bearing 11 rotatably supports the rotating shaft 1 on the watertight container 3 and thrust load in the direction of the rotating shaft 1 (FIG. 5). In the direction of arrow ⁇ 1).
  • a plurality of tetrafluoroethylene sheets 12 (12a, 12b) having a low friction coefficient (static / dynamic friction coefficient) are inserted between the soft elastic body 6 and the rotating member 2.
  • the sheets 12 (12a, 12b) are preferably formed in a predetermined shape such as a truncated cone shape. Thereby, even when the rotating shaft 1 and the rotating member 2 perform the rotational movement, the sheet 12 (12a, 12b) maintains the same shape, and the rotational movement of the rotating member 2 is performed by the soft elastic body 6 and the sheet 12. , Can be inhibited. Further, the friction force acting between the soft elastic body 6 and the rotating member 2 is reduced by the sheet 12, the soft elastic body 6 receives pressure from the fluid in the external space G, and the soft elastic body 6 is inside the rotating member 2. It sticks to the peripheral surface and suppresses the hindrance of the rotational motion of the rotary shaft 1 (see arrow ⁇ 3 in FIG. 5).
  • the soft elastic body 6 sticks to the inner peripheral surface of the rotating member 2 via the tetrafluoroethylene sheet 12 at seawater pressure.
  • a sheet 12 made of tetrafluoroethylene having a low friction coefficient exists between the soft elastic body 6 and the inner peripheral surface of the rotary member 2, so that a high surface pressure is obtained.
  • the frictional force between the soft elastic body 6 and the rotary member 2 is reduced, and the rotary shaft 1 can be rotated at a low torque.
  • the sheet 12 having a low friction coefficient is interposed, so that the rotary shaft 1 can be rotated with a small torque.
  • the thrust bearing 11 is present in the air chamber on the watertight container 3 side, the structure is compact. In addition, there is an effect that seawater is not immersed in the thrust bearing 11 and malfunctions due to corrosion of the thrust bearing 11 and adhesion of dust hardly occur.
  • tetrafluoroethylene is exemplified as the material of the sheet 12, but other materials may be selected as long as the static / dynamic friction coefficient is low.
  • the case where there are two sheets 12 is illustrated, but the number of sheets 12 may be one or three or more. If a plurality of sheets 12 are used, the effect of reducing the coefficient of friction between the soft elastic body 6 and the rotating member 2 is large. Therefore, a plurality of sheets 12 are preferable. However, if two sheets 12 are used, the configuration is simple and the necessary function can be achieved. Most desirable.
  • FIG. 6 is a perspective view in which a main part of a watertight container showing the seal structure of Embodiment 4 is cut away.
  • Embodiment 4 demonstrates the other example of the seal structure of a watertight container.
  • a disc-shaped rotating member 2 in which an opening 2 o through which the rotating shaft 1 is inserted is fixed to the rotating shaft 1.
  • a disk-shaped fixing member 7 having a center hole 7k is fixed to the watertight container 3 with a bolt (not shown) via welding or a sealing material, and the internal space P and the external space G of the watertight container 3 are It is fixed so that there is no fluid movement between the two.
  • the fixing member 7 is installed in the watertight container 3 so that the central axis of the central hole 7k and the central axis of the rotating shaft 1 substantially coincide with each other.
  • the rotating shaft 1 penetrates from the outer space G to the inner space P of the watertight container 3 and is fixed to the inner ring of the positioning bearing 4 that determines the center of the rotating shaft 1.
  • the outer ring of the bearing 4 is fixed to a support 5 fixed to the watertight container 3. Thereby, the rotating shaft 1 is rotatable with respect to the watertight container 3.
  • the rotation shaft 1 is positioned at the center of rotation in the watertight container 3 by the bearing 4, and is positioned by the bearing 4 and the support 5 in the axial direction.
  • One end surface 13a in the axial direction of a cylindrical soft elastic body 13 is fixed to the rotating member 2 fixed to the rotating shaft 1, and a metal disc 14 is fixed to the other end surface 13b.
  • the metal disk 14 is fixed to the one end face 13a of the soft elastic body 13 below.
  • the soft elastic body 13 and the metal disk 14 are fixed to each other and laminated.
  • the cylindrical soft elastic body 13 has a central hole 13k having a diameter larger than the outer diameter of the rotary shaft 1 extending in the axial direction, and the rotary shaft 1 is inserted through the hole 13k.
  • a hole having a shape similar to the hole 13k is also provided in the metal disk 14 in the axial direction, and the rotary shaft 1 is inserted through the hole.
  • a combination of the cylindrical soft elastic body 13 and the metal disk 14 is fixed to each other and stacked in the axial direction of the multi-stage rotating shaft 1.
  • the lowermost soft elastic body 13 is fixed to a fixing member 7 fixed to the watertight container 3.
  • the soft elastic body 13 is made of rubber or the like as in the first embodiment. In the radial direction of the soft elastic body 13, the pressure of the fluid in the external space G is applied from the outside, while the pressure of the fluid in the internal space P is applied from the inside. Is determined so as not to be broken by the pressure difference between the inside and outside of the watertight container 3. In addition, since the metal disk 14 is fixed to the soft elastic body 13, the pressure resistance increases.
  • the cylindrical soft elastic body 13 and the rotating member 2 or the fixed member 7 are vulcanized and bonded so that there is no leakage of fluid inside and outside the watertight container 3, such as seawater in the external space G or air in the internal space P.
  • the rotation angle of the rotation shaft 1 (see arrows ⁇ 4 and ⁇ 5 in FIG. 6) is finite, but when the rotation angle of the rotation shaft 1 is large, the axial dimensions of the cylindrical soft elastic body 13 and the metal disk 14 are large.
  • s4 that is, by increasing the number of layers of the soft elastic body 13 and the metal disk 14, the torsional deformation of the soft elastic body 13 can be reduced.
  • the soft elastic body 13 is supported by the metal disk 14 even if the pressure in the external space G increases, so that the cylindrical shape is reduced. It is suppressed that the soft elastic body 13 is crushed or crushed in the radial direction.
  • the cylindrical soft elastic body 13 and the metal disk 14 are laminated, it is possible to cope with the magnitude of the rotation angle of the rotary shaft 1 by increasing or decreasing the number of lamination. Further, by adjusting the number of layers and the outer diameter and radial thickness of the soft elastic body 13 and the metal disk 14, it is possible to cope with an increase in the fluid pressure in the external space G.
  • the cylindrical soft elastic body 13 and the metal disk 14 have a simple configuration, and can easily cope with a change in the pressure difference of the fluid between the external space G and the internal space P.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the center cross section of the rotation shaft of the seal structure of the fifth embodiment.
  • a disc-shaped rotating member 2 having a central hole 2o through which the rotating shaft 1 is inserted is fixed to the rotating shaft 1.
  • a fixed member 7 having a central hole 7o through which the rotary shaft 1 is inserted and having a cylindrical portion 7a and a disc portion 7b formed is fixed to the watertight container 3.
  • the disc-shaped rotating member 2 and the disc portion 7b of the fixing member 7 include a cylindrical soft elastic body 13 having a larger inner diameter than the cylindrical portion 7a and the thrust bearing 11 of the fixing member 7, and a metal circle.
  • a soft elastic laminate 13S composed of the plate 14 is fixed.
  • the rotating member 2, the thrust bearing 11, and the fixed member 7 are positioned in the axial direction and the radial direction of the rotating shaft 1 while receiving the axial load of the rotating shaft 1.
  • the soft elastic laminate 13S is rotated smoothly (see arrows ⁇ 4 and ⁇ 5 in FIG. 7) by torsional deformation due to the low lateral elastic modulus of the soft elastic body 13.
  • the thrust bearing 11 for positioning the rotary shaft 1 and the cylindrical portion 7a of the fixed member 7 are included in the seal structure, unlike the fourth embodiment (see FIG. 6). It becomes. Further, since the thrust bearing 11 is present in the air chamber on the watertight container 3 side, seawater is not immersed in the thrust bearing 11, so that the thrust bearing 11 is prevented from corroding and entering the dust, and the operation is caused by the corrosion and dust adhering. There is an effect that it is difficult for defects to occur.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the central cross section of the rotation shaft of the watertight container seal structure of the sixth embodiment.
  • Embodiment 6 is an example of the seal structure of the watertight container 3 corresponding to the case where the pressure difference between the external space G and the internal space P of the watertight container 3 is large.
  • a rotating member 2 having a central hole 2o through which the rotating shaft 1 is inserted is fixed to the rotating shaft 1 by welding or the like.
  • the rotating member 2 includes a disc portion 2e having a center hole 2o and a cylindrical partition wall 15.
  • a fixing member 7 is fixed to the watertight container 3 in the vicinity of the opening 3 k formed in the watertight container 3.
  • the fixing member 7 includes a disc portion 7e in which the center hole 7o is formed, a first cylindrical portion 7f in which the center hole 7o is formed on the inner peripheral surface, and a first portion provided outside the first cylindrical portion 7f. 2 cylindrical portions 7g are formed.
  • the rotary shaft 1 is pivoted from the external space G to the internal space P of the watertight container 3 through the opening 3k of the watertight container 3 and the center hole 7o of the fixing member 7 fixed to the watertight container 3. .
  • the one ring 11a of the thrust bearing 11A is fixed to the tip of the first cylindrical portion 7f of the fixing member 7 fixed to the watertight container 3, while the disk portion 2e of the rotating member 2 fixed to the rotating shaft 1 is fixed.
  • the other wheel 11b of the thrust bearing 11A is fixed to the one surface of the thrust bearing 11A.
  • a second thrust bearing 11 ⁇ / b> B is provided at the tip 15 s of the partition wall 15 of the rotating member 2 between the disk portion 7 e of the fixed member 7.
  • the rotary shaft 1 is configured to be rotatable with respect to the fixed member 7 by the first and second thrust bearings 11A and 11B.
  • the rotary shaft 1 is positioned in the axial direction and in the radial direction by the first and second thrust bearings 11A and 11B and the fixing member 7.
  • two hollow frustoconical first and second soft elastic bodies 16 and 17 are arranged.
  • the frustoconical first soft elastic body 16 is arranged at a position far from the rotary shaft 1 in the radial direction, and the second soft elastic body 17 is closer to the rotary shaft 1 than the first soft elastic body 16. Placed in.
  • the first soft elastic body 16 having a truncated cone shape far from the rotation shaft 1 has one end face (end portion) at the tip end portion 7g1 of the second cylindrical portion 7g of the fixing member 7 and the central axis of the rotation shaft 1.
  • the other end face (end portion) is fixed so as to substantially coincide with the center of rotation, and the other end face (end portion) is fixed to the front end portion 15s of the partition wall 15 of the rotating member 2, and the center axis thereof is fixed so as to substantially coincide with the rotation center of the rotating shaft 1.
  • the second soft elastic body 17 having a truncated cone shape close to the rotating shaft 1 has one end face (end portion) at the tip 15 s of the partition wall 15 of the rotating member 2 and its central axis approximately at the rotational center of the rotating shaft 1.
  • the other end face (end portion) is fixed to the distal end portion 7f1 of the first cylindrical portion 7f of the fixing member 7 so that the central axis thereof substantially coincides with the rotation center of the rotary shaft 1. .
  • a hole 18 communicating from the watertight container 3 is a circle of the fixing member 7.
  • the fluid in the bag-like pressure adjusting bag 19 communicates with the hole 18. Nitrogen gas, compressed air, oil or the like is used as the fluid.
  • the pressure adjustment bag 19 is disposed inside a box-shaped pressure vessel 20 having a sealed structure, and for example, nitrogen gas is filled between the inner surface of the pressure vessel 20 and the outer surface of the pressure adjustment bag 19.
  • the gas pressure is arbitrarily changed by a pressure adjusting device 21 using a gas cylinder or a piston mechanism.
  • the command pressure of the gas pressure is determined by the measured value of the pressure sensor 22 that measures the external pressure of the watertight container 3 (pressure in the external space G).
  • the pressure by the pressure adjustment bag 19 is controlled to be an intermediate pressure between the external pressure and the internal pressure of the watertight container 3 measured by the pressure sensor 22, and the pressure of the air chamber k 1 is an intermediate pressure between the external pressure and the internal pressure. It becomes.
  • the first and second soft elastic bodies 16 and 17 are made of rubber alone or fiber reinforced rubber as shown in FIGS. 2 and 3, and the thickness (thickness dimension) of the water-tight container 3
  • the pressure difference between the internal space P and the external space G is determined so as not to be destroyed (collapsed).
  • the first and second soft elastic bodies 16, 17 are vulcanized and bonded to the rotating member 2 and the fixed member 7, and a fluid such as seawater or air leaks between the internal space P and the external space G of the watertight container 3. There is no close contact.
  • the external pressure of the watertight container 3 (the pressure of the external space G) is extremely high.
  • the thickness (thickness dimension) becomes large, and it is possible to cope with the case where shear deformation (torsional deformation) is difficult.
  • the air chamber k1 maintained at an intermediate pressure between the external pressure and the internal pressure of the watertight container 3 is provided between the first and second soft elastic bodies 16 and 17 and the watertight container 3,
  • the pressure acting on the first and second soft elastic bodies 16 and 17 decreases. Therefore, the thickness (thickness dimension) of the first and second soft elastic bodies 16 and 17 can be reduced, and shear deformation (torsional deformation) can be easily performed.
  • the pressure acting on the soft elastic body can be increased by providing a larger number of soft elastic bodies according to the external pressure. Can be reduced to any value.
  • the pressure of the air chamber k1 is exemplified as an intermediate pressure between the external pressure and the internal pressure. However, the pressure of the air chamber k1 is between the internal space P and the external space G. Other pressures may be selected as long as they are pressures.
  • FIG. 9 is a perspective view of the watertight container seal structure according to the seventh embodiment, with the main part cut away.
  • a cylindrical rotating member 2 having a center hole 2 o through which the rotating shaft 1 is inserted is fixed to the rotating shaft 1.
  • the rotating shaft 1 penetrates from the outer space G to the inner space P of the watertight container 3 and is pivotally mounted on the watertight container 3 so as to perform an actuator (not shown) to perform a rotational motion (see arrows ⁇ 6 and ⁇ 7 in FIG. 9). Z)).
  • a fixing member 7 Fixed to the watertight container 3 is a fixing member 7 in which a central hole 7o into which the rotary shaft 1 is fitted is formed.
  • the fixing member 7 has a disc-shaped flange portion 7f and a cylindrical portion 7e in which a center hole 7o is formed.
  • the fixing member 7 is fixed to the watertight container 3 with a bolt through welding or a sealant so that the fluid inside and outside the watertight container 3 does not move.
  • the fixing member 7 is installed in the watertight container 3 so that the central axis of the central hole 7o and the central axis of the rotary shaft 1 substantially coincide.
  • a cylindrical spacer 27 having a desired distance between the two is provided between the rotating member 2 and the fixed member 7, a cylindrical spacer 27 having a desired distance between the two is provided.
  • a member having a low coefficient of friction is selected so that the rotating member 2 and the fixed member 7 can smoothly rotate with each other so that excessive resistance torque does not act on the rotating shaft 1.
  • the spacer 27 is made of, for example, a thrust bearing or a tetrafluoroethylene material.
  • the spacer 27 may use other members.
  • the waterproof covering 28 is attached so as to cover the outer surfaces of the rotating member 2, the fixing member 7, and the spacer 27.
  • FIG. 10 is a perspective view showing an example of the waterproof covering according to the seventh embodiment.
  • FIG. 10 shows a case where two portions 28g1 and 28g2 where the outer diameter of the waterproof covering 28 is large are provided.
  • two portions 28g1 and 28g2 having large outer diameters are provided, and a plurality of large pleat-shaped irregularities 28o are provided in a direction oblique to the axial direction of the waterproof cover 28. ing.
  • the rotary shaft 1 rotates (see arrows ⁇ 6 and ⁇ 7 in FIG. 9)
  • the fold-like unevenness 28o extends, and the portions 28g1 and 28g2 whose outer diameters are increased become thinner, so that the waterproof coating is provided.
  • the body 28 can be followed by deformation without becoming resistance to the rotational movement of the rotary shaft 1 (see arrows ⁇ 6 and ⁇ 7 in FIG. 9).
  • the waterproof covering 28 is made of rubber or a polymer material-based resin sheet, and is made of a material that does not transmit liquid such as seawater.
  • the waterproof covering 28 and the outer peripheral surface of the rotating member 2 or the fixing member 7 are bonded with an adhesive so that liquid (fluid) does not enter. In this way, close contact is made so that there is no leakage of fluid inside and outside the watertight container 3, such as seawater in the external space G or air in the internal space P.
  • a surface pressure from the outer peripheral surface of the waterproof covering 28 to the rotating member 2 or the fixing member 7 may be applied by a band 29 in order to enhance the waterproof effect.
  • the waterproof covering 28 has a portion 28 g in which the diameter near the center in the height direction is larger than the outer diameter of the rotating member 2 and the fixed member 7.
  • the portion 28g having a large outer diameter has a sufficient length in the circumferential direction when the waterproof covering 28 is made of a non-elastic material, and the rotary shaft 1 rotates (see FIG. 9). (See arrows [alpha] 6 and [alpha] 7), the rotation member 2, the spacer 27, and the fixing member 7 become thinner along the outer surface, and the rotational movement is not hindered.
  • the waterproof covering 28 is made of an elastic material
  • the rotary shaft 1 rotates (see arrows ⁇ 6 and ⁇ 7 in FIG. 9)
  • the torsional deformation determined by the lateral elastic modulus is performed within the elastic limit.
  • a low friction sheet 30 formed in a cylindrical shape is provided inside the portion 28g having a large outer diameter in order to reduce the frictional force between the waterproof covering 28 and the rotating member 2 or the fixing member 7. , One or more are installed.
  • FIG. 11 shows a cylinder made of the low friction sheet 30.
  • the material of the low friction sheet 30 is made of a cloth woven with tetrafluoroethylene or organic fibers.
  • organic fibers include polybenzimidazole, polyparaphenylene benzobisoxazole, aromatic polyamide, polyarylate, and fibers made of aromatic polyester, but other fibers may be used.
  • the portions 28g, 28g1, and 28g2 in which the outer diameter of the waterproof covering 2 is large have a sufficient circumferential length. Or torsional deformation, and the amount of expansion or shear deformation is within an allowable range. Therefore, the rotating shaft 1 can be repeatedly rotated with little resistance (see arrows ⁇ 6 and ⁇ 7 in FIG. 9) without breaking the waterproof covering 28.
  • the waterproof covering 28 is expected to adhere to the outer periphery of the rotating member 2, the fixing member 7, and the spacer 27 with a high surface pressure.
  • the low friction sheet 30 is sandwiched between them, the friction coefficient between the inner surface of the waterproof covering 28 and the low friction sheet 30 and the low friction sheet 30 and the rotation member 2, the fixing member 7, and the spacer 27 Since the friction coefficient between them is kept low, the rotary shaft 1 has the effect of being able to rotate with a low torque.
  • the small elastic deformation of the waterproof covering 28 produces an effect of extending the fatigue life with repeated use. Further, by providing the waterproof covering 28 with portions 28g, 28g1, 28g2 having a large outer diameter and / or a plurality of large pleated irregularities 28o, a material having no elastic properties, for example, cloth-like fibers, A resin material that is thinly molded can also be used.
  • the outer diameter is Either a large portion or a plurality of large pleated irregularities may be formed.
  • FIG. 12 is a side view of a ship having the seal structure of the watertight container according to the eighth embodiment.
  • Embodiment 8 demonstrates the example of the ship F using the seal structure of a watertight container.
  • the seal structures of the first to seventh embodiments are applied to the shaft seal portion 23s of the rudder 23 that determines the traveling direction of the ship F.
  • the rudder 23 does not need to perform a plurality of rotations, for example, a rotation larger than 360 °, and is a structure having a rotation axis with a rotation angle within a finite angle range, for example, within 90 °.
  • the sealing performance of the shaft seal portion 23s of the rudder 23 can be maintained for a long time without being affected by the environment such as fresh water or seawater, and the rotational torque of the rudder 23 can be reduced with power.
  • FIG. 13 is a side view of a deep-sea research ship incorporating the seal structure of the watertight container of the ninth embodiment.
  • the seal structures of the first to seventh embodiments are applied to the shaft seal portion 24s of the sub rudder 24, the shaft seal portion 25s of the horizontal rudder 25, and the shaft seal portion 26s of the vertical rudder 26 that cause the submarine W to dive.
  • These rudders 24, 25, and 26 do not need to make a plurality of rotations, and are structures having a rotation axis with a rotation angle within a finite angle range, for example, within 180 degrees.
  • the sealability of the shaft seal portions 24s, 25s, and 26s of each rudder is maintained for a long period of time even in an environment where high water pressure during submergence works without being affected by the environment such as fresh water and seawater. It is. Moreover, the rotational torque of the rudder 24, 25, 26 can be small.
  • the sheet 12 is disposed between the rotating member 2 fixed to the rotating shaft 1 and the soft elastic body 6 (see FIG. 5) is illustrated.
  • the sheet 12 may be watertight. You may arrange

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Description

容器の軸シール構造
　本発明は、船舶の海水中の舵などに枢設され構成される容器の軸シール構造に関する。
　従来、水中で回転する回転軸を有する構造物において、当該回転軸と静止側の容器の間にゴムなどで製作されたシール材を挟着し、静止側の容器の内外に亘る流体の移動を抑える技術は多数存在する。
　例えば、特許文献１には、回転軸と静止側の容器との間に可撓性があるベローズを設けることで回転軸の長手方向の動きを吸収しながら、回転軸とベローズ端部の摺動材の間で摩擦させて防水する(シールする)アイデアが記載されている。
　特許文献２には、水中作業車の回転部にシールを使用する記載があり、水中の容器外部の水圧が上昇してもシール材(シールリング９)に過度の面圧がかからないように、波板(波形板６)を利用して摺動材(受圧ブッシュ７)を回転軸に接するようにして摺動材(受圧ブッシュ７)の摩耗を防ぐとする例がある。
　特許文献３には、回転部と静止部の摺動面に清浄な加圧流体(グリス)を噴射させることで、スラッジ(汚泥)を含む溶液中でも、シャフトが安定して回転でき、摺動材の摩耗も防げるとするアイデアが記載されている。
　特許文献４には、回転するシールリング(第１・第２メカニカルシール)の面圧が適正にかかるように加圧された流体(シール液)で押しつけるアイデアの記載がある。
　特許文献５には、回転軸が熱膨張で軸方向に伸縮する場合でも、ベアリング(密封軸受３)の左右に設けた室(内側・外側空間１１ａ、１１ｂ)にグリースを注入しておき、ベアリングが左右に動いても、最適なグリース注入が、圧力バッファ(容積可変の密封空間２３ａ、２３ｂ)の圧力によって遂行されるアイデアの記載がある。
　特許文献６には、シールケースとシールリングの間の隙間に加圧水(高圧流体)を噴射させて，当該水を潤滑させることで、シール材であるシールリングの摩耗を防止するアイデアが記載されている。
特開平２－２８３９７２号公報 特開昭４９－１１３０６１号公報(図面等) 実公昭４３－８８３９号公報 特開２０１１－９９５３２号公報 特開平７－１５８６４３号公報 特開昭６３－１６３０７３号公報
　ところで、従来技術では次のような解決すべき課題がある。
　海水中や腐食溶液中で使用する回転機械の場合、構造物の容器内側と外側に在る流体の移動を回避したいがため、シール材の摺動材の接触面圧を大きくすること(高面圧荷重)で、流体の移動通路となる隙間を小さくとる必要がある。
　しかし、この高面圧荷重によって摺動材の摩擦力が増加することから摺動材の摩耗が促進されるため、摺動材の定期的な交換が必要となる。さらに、高面圧荷重によって回転軸の摩擦力が増加するため、回転軸の回転トルクも大きくなってしまい、大きな動力が必要となる。
　その一方、摺動させて回転させるためには、わずかながら隙間が必要であり、その隙間に高圧水や高圧のグリースなどをシール目的に常に満たしておく必要が生じるため、回転シール部からは、多少の水やグリースが漏出する可能性がある。加えて、長期間の使用において、回転シール部にはグリースなどが付着したり堆積するため当該箇所にゴミなどの異物が混入し、美観など初期の状態を維持することが困難となっている。
　前記した６つの従来技術では、回転シール部に摺動面が存在するため、このような共通した技術的課題がある。
　さらに、前記の従来技術は、回転軸が複数回転数(２回転以上の回転)可能なような構造を提供するが、装置の回転部によっては必ずしも複数回転が必要でない場合も多々ある。例えば、船の舵や潜水艦の舵、水中パワーショベルの作業アームの連結部などは、複数回転できる構造である必要はなく、有限な回転角、例えば１８０度以内の範囲内で使用される。
　本発明は上記実状に鑑み、回転軸が枢設される容器内外に圧力差がある場合や海水などの腐食環境中でも使用可能であり、回転トルクが過度に大きくならない回転角可変の容器の軸シール構造の提供を目的とする。
　請求項１に記載の容器の軸シール構造は、内部空間を外部空間から隔離する容器に回転自在に支持される回転部材と、前記容器と一体に一方端部が固定されるとともに前記回転部材に他方端部が一体に固定され、前記容器の内部空間を前記外部空間から密閉するシール性をもつシール部材とを備えている。
　請求項２に記載の容器の軸シール構造は、回転部材と当該回転部材が回転自在に取り付けられる容器との間に筒状の形状を有して配置され、前記筒状の片方の端部が回転する前記回転部材の一方に一体に固定されるとともに他方の端部が前記容器に一体に固定され、前記容器の内部空間を前記外部空間から密閉するシール性と弾性を有するシール部材を備え、前記回転部材と前記容器は、前記回転部材の中心軸の位置決めを行う摺動部材と、互いの前記中心軸方向の位置決めを行う位置決め部材とによって支持され、前記摺動部材は、前記容器の内部に存在している。
　請求項１１に記載の容器の軸シール構造は、相対的に回転する回転部材と容器との間に、前記容器の内部空間を外部空間から密閉するシール性と弾性をもつ筒状の第１のシール部材および第２のシール部材が配置され、前記第１のシール部材は、前記筒状の片方の端部が前記回転部材と一体に固定され当該回転部材とともに回転し、もう一方の端部が前記容器と一体に固定され、前記第２のシール部材は、前記回転部材の回転軸に対して半径方向に前記第１のシール部材よりも近く配置され、前記筒状の片方の端部が前記回転部材と一体に固定され当該回転部材とともに回転し、もう一方の端部が前記容器と一体に固定され、前記回転部材と前記容器は、前記回転部材の中心軸の位置決めを行う摺動部材と、互いの前記中心軸方向の位置決めを行う位置決め部材とによって支持され、前記第１・第２のシール部材と前記容器との間に、前記容器の外部の圧力と内部の圧力との間の圧力に保たれる気室が設けられている。
　本発明によれば、回転軸が枢設される容器内外に圧力差がある場合や海水などの腐食環境中でも使用可能であり、回転トルクが過度に大きくならない回転角可変の容器の軸シール構造を実現できる。
本発明に係る実施形態１の水密容器のシール構造の要部一部切り欠き斜視図である。 実施形態１の円錐台形状の軟質弾性体を中心面で切断した断面の斜視図である。 (ａ)は他例１の円錐台形状の軟質弾性体を中心面で切断した断面の斜視図であり、(ｂ)は他例２の円錐台形状の軟質弾性体を中心面で切断した断面の斜視図である。 (ａ)は実施形態２の軟質弾性体と固定部材との固定箇所の斜視図であり、(ｂ)は実施形態２の軟質弾性体と固定部材との固定箇所の縦断面図である。 実施形態３のシール構造の回転軸の中心線で切断した断面図である。 実施形態４のシール構造を示す水密容器の要部を切り欠いた斜視図である。 実施形態５のシール構造の回転軸の中心断面で切断した断面図である。。 実施形態６の水密容器のシール構造の回転軸の中心断面で切断した断面図である。 実施形態７の水密容器のシール構造の要部切り欠いた斜視図である。 実施形態７の防水被覆体の例を示す斜視図である。 実施形態７の低摩擦シートの斜視図である。 実施形態８の水密容器のシール構造を内在した船舶の側面図である。 実施形態９の水密容器のシール構造を内在した深海調査船の側面図である。
　以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
＜＜実施形態１＞＞
　実施形態１では、水密容器のシール構造の１例を説明する。
　図１は、本発明に係る実施形態１の水密容器のシール構造の要部一部切り欠き斜視図である。
　実施形態１の水密容器のシール構造Ｓは、海水中(外部空間Ｇ)から内部空間Ｐを水密にシールされる水密容器３と、水密容器３の壁板３ｐを挿通して枢設され有限角度、例えば１８０度未満の回転運動を行う回転軸１とを具備している。なお、図１では、水密容器３を一部切り欠いて示している。
　水密容器３の外部空間Ｇは、例えば深海であり、水密容器３の内部空間Ｐは空気で満たされる。例えば、水密容器３の内部空間Ｐは人の作業場である。
　回転軸１には、回転軸１が挿通される中心孔２ｏを有する円板状の回転部材２が溶接などで固定されている。
　回転軸１は、外部空間Ｇの海水中から水密容器３の内部空間Ｐに貫通して配設される。
　回転軸１は、その中心位置を決定する位置決め用のベアリング４の内輪に固定され、ベアリング４の外輪は水密容器３の壁板３ｐに固設される支持具５に固定されている。これにより、回転軸１は、水密容器３に対して回転自在となっている。回転軸１は、回転中心の中心線１ｏ廻りに回転する。
　ベアリング４は、例えばスラスト荷重を支持できるスラストベアリングが使用される。
　そして、回転軸１は、水密容器３の内部に固着されるベアリング４の内輪への固定により、水密容器３に対し、回転中心(中心線１ｏ)が一定とされる。一方、ベアリング４の外輪が水密容器３に固設される支持具５に固定されることで、回転軸１の軸方向の位置が水密容器３に対して位置決めされる。
　水密容器３は、防錆性を有する金属などで構成されるが、所定の強度が保たれれば、防錆性を有するその他の材料を使用してもよい。
　水密容器３の外部には、回転軸１が挿通される固定部材７が水密容器３の壁板３ｐにボルト締め、溶接などで固定されている。固定部材７は、中心孔７ａが設けられ、円筒部７ｅと、円筒部７ｅの一端部に形成される円板状のフランジ部７ｆとをもつ形状に形成されている。固定部材７は、ステンレスなどの防錆性の金属などで形成されるが、材料は防錆性を有すれば任意である。
　固定部材７は水密容器３に溶接またはシール材を介してボルトで固定され水密容器３の内外の流体の移動がないように固定される。固定部材７は、固定部材７の中心孔７ａの中心軸と回転軸１の中心軸とが略一致するように、水密容器３に設置される。
　図２は、円錐台形状の軟質弾性体を中心面で切断した断面の斜視図である。
　回転軸１には、中空の円錐台形状をした軟質弾性体６(図２参照)の頂上部６ｐが固定され、軟質弾性体６の底部６ｔは固定部材７に固定されている。
　軟質弾性体６はゴムで製作され、その肉厚(厚さ寸法)は水密容器３の内外の圧力差で破損しないように決定される。ここで、軟質弾性体６は、天然ゴム、ニトリルゴム、シリコーンゴムなどのゴムで形成されている。なお、軟質弾性体６は、水密性(シール性)と弾性的性質とを有すれば、ゴム以外の材料を用いてもよい。
　軟質弾性体６は回転軸１および固定部材７に対して、それぞれ加硫接着され、水密容器３の内・外部空間Ｐ、Ｇのそれぞれの流体、例えば空気や海水の漏洩が生じないように密着して固定される。
　図２に示すように、中心線６ｏを中心とする円錐台形状の軟質弾性体６は、その周方向とこれに垂直な母線方向に連続した強化繊維である繊維８(８ａ、８ｂ)が埋設されている。繊維８の種類としてガラス繊維、炭素繊維、炭化ケイ素繊維、有機繊維、金属製ワイヤなどが使用される。繊維８は、軟質弾性体６の強化を目的とすることから、繊維８の引張強さは、軟質弾性体６の引張強さよりも大きいものを選定する。
　以上、説明した水密容器のシール構造Ｓの動作について説明する。
　図１に示すように、回転軸１に有限回転角、例えば±１８０度の円周方向の回転運動(図１の矢印α１、α２参照)が発生した場合、ゴム製の軟質弾性体６がねじり変形を起こすが、その円周方向のせん断変形の許容量範囲内、つまり弾性限度内であるので、軟質弾性体６は、破損または破壊することなく繰返しのねじり変形の回転動作が可能である。
　前記したように、水密容器３の内部空間Ｐと外部空間Ｇとの間には摺動部が存在せず、水密容器３の内部空間Ｐと外部空間Ｇとが、軟質弾性体６を介して、隔離され封止される構成のため、海水(外部空間Ｇ)の内部空間Ｐへの流入や気体(内部空間Ｐ)の外部空間Ｇへの流出がない。
　軟質弾性体６の肉厚(厚さ寸法)を使用条件に十分に耐え得るようにとることで、水密容器３の内外の圧力差が高い場合、例えば深海でも破壊することなく、安定した回転軸１の有限回転角の回転運動が可能となる。
　さらに、軟質弾性体６に埋設された繊維８の配向によって、回転軸１の中心線１ｏに対して半径方向の荷重は周方向に配した繊維８ａが荷重を分担し、回転軸１の軸方向(中心線１ｏ方向)の荷重には、軟質弾性体６の母線方向の繊維８ｂが荷重を分担する。これにより、軟質弾性体６の過度の変形と破壊が抑制される。
　繊維８(８ａ、８ｂ)の配向は、軟質弾性体６の回転方向(図１の矢印α１、α２方向)のねじり変形に対して抵抗となることを抑制できる。
　すなわち、水密容器３内外の圧力差によって軟質弾性体６が破損、破壊や大変形を起こすことなく、回転方向(図１の矢印α１、α２参照)には、軟質弾性体６の横弾性率(横弾性係数)に依る小さいトルクで動作が可能となる。そして、回転角(図１の矢印α１、α２の回転角度)は、軟質弾性体６の軸方向高さを大きくとることで増加させることができる。
　また、深海など外部空間Ｇの圧力が大きい場合でも、ベアリング４と支持具５によって、軸方向(図１の回転軸１の中心線１ｏ方向)の荷重を分担できるため、軟質弾性体６に過度な軸方向の引張荷重がかかることが抑制される。これによって、回転軸１の回転運動の許容繰返し数が大きくなる効果を生む。
　従って、高海水圧環境下でも水密容器３内外に亘る流体の移動がなく、回転軸１が有限回転角の回転運動(図１の矢印α１、α２の回転運動)が行えるコンパクトで長寿命なシール構造を提供できる。
　また、回転軸１の駆動力は軟質弾性体６の弾性係数(横弾性係数)に依存するねじり変形力で決定されるので、小さくて済む。また、既存の回転部を有する機械への後付けも可能となる。回転軸１の回転角は、軟質弾性体６の図２の中心線６ｏ方向の寸法を変えることで任意に調整できる。
　例えば、回転軸１の回転角が小さい場合には、軟質弾性体６の図２の中心線６ｏ方向の寸法を短くする一方、回転軸１の回転角が大きい場合には、軟質弾性体６の図２の中心線６ｏ方向の寸法を長くとればよい。
　以上の効果は、海水環境下で使用する構造物以外にも適用可能である。例えば、各種薬品環境下で使用する機械の回転駆動部や、宇宙などの真空環境で使用する機械の回転駆動部にも適用可能である。
　図３(ａ)は、他例１の円錐台形状の軟質弾性体を中心面で切断した断面の斜視図であり、図３(ｂ)は、他例２の円錐台形状の軟質弾性体を中心面で切断した断面の斜視図である。
　実施形態１では、繊維８ａを周方向に配した場合を説明したが、回転軸１の回転角が大きい場合には、図３(ａ)に示すように、繊維８ａ１を周方向に対して傾斜して配置したり、図３(ｂ)に示すように、繊維８ａ２を周方向に沿って曲率を有する波状に配置してもよい。これにより、軟質弾性体６の中心線６ｏ(図２参照)方向の寸法を長くすることなく、回転軸１の回転角の増加に対応できる。
＜＜実施形態２＞＞
　図４(ａ)は、実施形態２の軟質弾性体と固定部材との固定箇所の斜視図であり、図４(ｂ)は実施形態２の軟質弾性体と固定部材との固定箇所の縦断面図(図４(ａ)のＡ－Ａ線断面図)である。
　実施形態２の水密容器のシール構造は、軟質弾性体６を固定部材７と押さえ部材９とにより弾性限度内の変形状態で容易に固定できる構成である。
　実施形態２では、軟質弾性体６の一方端部の底部６ｔは、その変形代ｓ２が押さえ部材９の段付き９ａの形状により決定される。具体的には、ボルト１０を押さえ部材９の孔(図示せず)を挿通させ固定部材７へ螺着することで、軟質弾性体６が固定部材７に変形代ｓ２圧縮して固定される。
　押さえ部材９は、軟質弾性体６を固定部材７とで挟持した場合、軟質弾性体６が過度に圧縮変形しないように一定の距離を保つ段付き９ａの形状を有する中央部に開口９ｋをもつリング状の形状を有している(図４(ａ)参照)。
　軟質弾性体６の変形代ｓ２は、軟質弾性体６がねじり変形が繰り返し起こる場合にも、弾性限度内の変形で済む変形量であり、かつ、軟質弾性体６の固定部材７との固定箇所で水密性が保持されるように構成している。
　押さえ部材９の段付き９ａの段差寸法ｓ３は軟質弾性体６の肉厚(厚さ寸法)ｔ１の８％から３０％の範囲内になるように設定される。８％未満であると、押さえ部材９の固定時の弾性変形が不充分で水漏れのおそれがある一方、３０％を超える場合には弾性変形が大き過ぎ、疲労寿命が短期化し、押さえ部材９の経年劣化が促進される。
　実施形態２によれば、水密容器３の外部空間Ｇの圧力が高くなり(例えば、深海など)、押さえ部材９に働く圧縮荷重が増大した場合でも、軟質弾性体６が押さえ部材９の段付き９ａの形状で決定される以上の変形が発生しない。つまり、押さえ部材９は軟質弾性体６を破壊させるような圧縮変形(圧壊)にまで至らせないような変形のストッパとしての効果を奏する。
　加えて、軟質弾性体６の端部の圧縮変形量を肉厚(厚さ寸法)ｔ１の８％から３０％の範囲内とすることで、適正なシール効果を継続的に維持でき、かつ、疲労寿命が長期化し、軟質弾性体６の信頼性が向上する。
＜＜実施形態３＞＞
  図５は、実施形態３のシール構造の回転軸の中心線で切断した断面図である。
　実施形態３では、軟質弾性体６と固定部材７、回転部材２のその他の構造の例を説明する。
　図５に示すように、水密容器３の開口３ｋを挿通して、回転軸１が枢設されている。
　水密容器３の開口３ｋ近傍には、回転軸１が挿通する中心孔７ｏを有する円筒部７ｅと円板状のフランジ部７ｆとが形成される固定部材７が固定されている。
　回転軸１には、固定部材７を内方する態様の回転部材２が回転軸１に固定されている。回転部材２は、回転軸１が挿通される中心孔２ｏを有する有底円筒状の形状を呈している。
　円錐台形状の軟質弾性体６は、その頂上部６ｐが固定部材７の円筒部７ｅに固定され、底部６ｔが回転部材２の先端部２ｓに固定されている。これにより、水密容器３の外部空間Ｇと内部空間Ｐとが軟質弾性体６により隔絶され、水密容器３内外の流体の行き来を阻止している。
　回転部材２と固定部材７との間には、スラストベアリング１１が設置され、スラストベアリング１１は、回転軸１を水密容器３に回転自在に支持するとともに、回転軸１方向のスラスト荷重(図５の矢印β１方向)を支持する。
　軟質弾性体６と回転部材２との間には、摩擦係数(静／動摩擦係数)が低いテトラフルオロエチレン製のシート１２(１２ａ、１２ｂ)が複数枚挿入されている。
　シート１２(１２ａ、１２ｂ)は円錐台形状などの所定形状に形成することが好ましい。これにより、回転軸１および回転部材２が回転運動を行った場合にも、シート１２(１２ａ、１２ｂ)は同形状を維持し、軟質弾性体６やシート１２により、回転部材２の回転運動が、阻害されることを抑制できる。
　また、シート１２により、軟質弾性体６と回転部材２との間に働く摩擦力を低減し、軟質弾性体６が外部空間Ｇの流体から圧力を受け、軟質弾性体６が回転部材２の内周面に張り付き、回転軸１の回転運動(図５の矢印α３参照)が阻害されるのを抑制している。
　例えば、水密容器３の外側の外部空間Ｇの海水圧が上昇した場合、軟質弾性体６は海水圧でテトラフルオロエチレン製のシート１２を介して、回転部材２の内周面に張り付く。この状態で、回転軸１を回転運動させた場合、摩擦係数の低いテトラフルオロエチレン製のシート１２が軟質弾性体６と回転部材２の内周面との間に存在するために、高い面圧状態でも、軟質弾性体６と回転部材２との間の摩擦力が低減され、低トルクでの回転軸１の回転運動が可能となる。
　実施形態３によれば、高い海水圧が軟質弾性体６に印加される状態でも、低摩擦係数のシート１２が介在するので、小さいトルクで回転軸１を回転運動させることができる。また、スラストベアリング１１が水密容器３側の気室に存在するため、構造がコンパクトとなる。
　その他、スラストベアリング１１に海水が浸漬せず、スラストベアリング１１の腐食やごみの付着による動作不良が起きにくいという効果を奏する。
　なお、実施形態３では、シート１２の材料としてテトラフルオロエチレンを例示したが、静／動摩擦係数が低い材料ならば、その他の材料を選択してもよい。
　また、実施形態３では、シート１２が２枚の場合を例示したが、シート１２は単数または３枚以上としてもよい。シート１２は複数枚にすると、軟質弾性体６と回転部材２との間の摩擦係数の低減効果が大きいので、複数枚が好ましいが、２枚であると、構成簡素で必要な機能を果たせるので最も望ましい。
＜＜実施形態４＞＞
  図６は、実施形態４のシール構造を示す水密容器の要部を切り欠いた斜視図である。
　実施形態４では、水密容器のシール構造の他の例を説明する。
　図６に示すように、回転軸１に、回転軸１が挿通する開口２ｏが形成される円板状の回転部材２が固定されている。
　一方、水密容器３には、中心孔７ｋを有する円板状の固定部材７が、溶接あるいはシール材を介してボルト(図示せず)で固定され水密容器３の内部空間Ｐと外部空間Ｇとの間に流体の移動がないように固着される。固定部材７は、その中心孔７ｋの中心軸と回転軸１の中心軸とは略一致するように水密容器３に設置される。
　回転軸１は、外部空間Ｇから水密容器３の内部空間Ｐに貫通し、回転軸１の中心を決定する位置決め用のベアリング４の内輪に固定される。一方、ベアリング４の外輪は水密容器３に固着される支持具５に固定されている。これにより、回転軸１は水密容器３に対して回転自在とされている。
　本構成によって、回転軸１は、ベアリング４により水密容器３内での回転中心が位置決めされる一方、ベアリング４、支持具５により、軸方向の位置が位置決めされる。
　回転軸１に固定される回転部材２には、円筒形状をした軟質弾性体１３の軸方向の一方端面１３ａが固定され、他方端面１３ｂには金属製円板１４が固定される。そして、金属製円板１４は、下方の軟質弾性体１３の一方端面１３ａに固定される。同様にして、軟質弾性体１３と金属製円板１４とが互いに固定され積層されている。
　円筒形状の軟質弾性体１３は、回転軸１の外径より大きな径の中心孔１３ｋが軸方向に貫設されており、孔１３ｋを回転軸１が挿通している。金属製円板１４にも、孔１３ｋと同様な形状の孔が軸方向に貫設されており、当該孔を回転軸１が挿通している。
　この円筒形状をした軟質弾性体１３と金属製円板１４との組合せが互いに固定され、複数段回転軸１の軸方向に積層されている。そして、最下段の軟質弾性体１３は、水密容器３に固着される固定部材７に固定されている。
　軟質弾性体１３は、実施形態１と同様、ゴムなどで製作される。軟質弾性体１３の半径方向には、外部空間Ｇの流体の圧力が外部から印加される一方、内部空間Ｐの流体の圧力が内部から印加されるため、軟質弾性体１３の半径方向の板厚は、水密容器３の内外圧力差で破壊しないように決定される。なお、軟質弾性体１３には金属製円板１４が固定されるので、耐圧が増加する。
　円筒形状をした軟質弾性体１３と回転部材２または固定部材７とは加硫接着され、水密容器３内外の流体、例えば外部空間Ｇの海水や内部空間Ｐの空気の漏洩がないように密着される。
　水密容器３の外部空間Ｇの圧力が大きくなった場合、ベアリング４と支持具５によって、回転軸１方向のスラスト荷重を受けるとともに、円筒形状の軟質弾性体１３に接着(固定)された金属円板１４の剛性によって軟質弾性体１３の回転軸１の軸方向の圧縮変形量が抑制される。この状態で、回転軸１に、回転運動(図６の矢印α４、α５参照)が発生した場合、円筒形状の軟質弾性体１３がねじり運動によるせん断変形するが、その弾性率(横弾性係数)が、他の構造材に比較し相対的に極めて小さいために回転運動に必要なトルクは小さくて済む。
　回転軸１の回転角(図６の矢印α４、α５参照)は有限であるが、回転軸１の回転角が大きい場合には、円筒形状の軟質弾性体１３、金属円板１４の軸方向寸法ｓ４を大きくとること、すなわち軟質弾性体１３、金属円板１４の積層数を増加させることで軟質弾性体１３のねじり変形が少なくて済む。
　なお、軟質弾性体１３に固着される金属円板１４の剛性が高いため、外部空間Ｇの圧力が大きくなっても、軟質弾性体１３が金属円板１４に支持されることで、円筒形状の軟質弾性体１３が半径方向に潰れまたは圧壊してしまうことが抑制される。
　実施形態４によれば、円筒形状の軟質弾性体１３と金属円板１４とが積層されるので、積層数を増減することで、回転軸１の回転角の大小に対応できる。また、当該積層数や、軟質弾性体１３と金属円板１４との外径及び径方向厚さを調整することで、外部空間Ｇの流体の圧力の増加に対応できる。
　また、円筒形状の軟質弾性体１３と金属円板１４とが積層される簡素な構成でありながら、外部空間Ｇと内部空間Ｐとの流体の圧力差の変化への対応が容易である。
＜＜実施形態５＞＞
  図７は、実施形態５のシール構造の回転軸の中心断面で切断した断面図である。
　実施形態５では、実施形態４の水密容器のシール構造の別例を示す。
　回転軸１には、回転軸１が挿通される中心孔２ｏが形成される円板状の回転部材２が固定されている。
　水密容器３には、回転軸１が挿通される中心孔７ｏを有して円筒部７ａと円板部７ｂとが形成される固定部材７が固着されている
　水密容器３に固着される固定部材７の円筒部７ａの先端部にスラストベアリング１１の一方輪１１ａが固定され、他方輪１１ｂが回転部材２に固定される。
　そして、円板状の回転部材２と、固定部材７の円板部７ｂとには、固定部材７の円筒部７ａおよびスラストベアリング１１より大きな内径を有する円筒形状の軟質弾性体１３と金属製円板１４とで構成される軟質弾性積層体１３Ｓが固定されている。
　本構成により、回転部材２、スラストベアリング１１、および固定部材７で、回転軸１の軸方向のスラスト荷重を受けながら、回転軸１の軸方向と半径方向の位置決めを行い、回転軸１を、軟質弾性積層体１３Ｓの軟質弾性体１３の低横弾性係数によるねじり変形によって滑らかに回転(図７の矢印α４、α５参照)させる。
　実施形態５によれば、回転軸１の位置決めを行うスラストベアリング１１および固定部材７の円筒部７ａが、実施形態４(図６参照)と異なり、シール構造の内部に含まれるため、コンパクトな構造となる。
　また、スラストベアリング１１が水密容器３側の気室に存在するため、海水がスラストベアリング１１に浸漬しないことから、スラストベアリング１１の腐食や、ごみの侵入が抑制され、腐食やごみの付着による動作不良が起きにくいという効果がある。
＜＜実施形態６＞＞
  図８は、実施形態６の水密容器のシール構造の回転軸の中心断面で切断した断面図である。
　実施形態６は、水密容器３の外部空間Ｇと内部空間Ｐとの圧力差が大きい場合に対応する水密容器３のシール構造の例である。
　図８に示すように、回転軸１に、回転軸１が挿通される中心孔２ｏが穿設される回転部材２が溶接などで固定されている。回転部材２は、中心孔２ｏを有する円板部２ｅと円筒状の隔壁１５とを有している。
　一方、水密容器３に形成される開口３ｋ近傍には、固定部材７が水密容器３に固定されている。
　固定部材７は、中心孔７ｏが形成される円板部７ｅと、中心孔７ｏが内周面に形成される第１の円筒部７ｆと、第１の円筒部７ｆの外方に設けられる第２の円筒部７ｇとが形成されている。
　水密容器３の開口３ｋおよび水密容器３に固定される固定部材７の中心孔７ｏを挿通して、回転軸１が外部空間Ｇから水密容器３の内部空間Ｐに貫通して枢設されている。
　水密容器３に固定される固定部材７の第１の円筒部７ｆの先端部に、スラストベアリング１１Ａの一方輪１１ａが固定される一方、回転軸１に固定される回転部材２の円板部２ｅの一方面に、スラストベアリング１１Ａの他方輪１１ｂが固定されている。
　また、回転部材２の隔壁１５の先端部１５ｓには第２のスラストベアリング１１Ｂが、固定部材７の円板部７ｅとの間に設けられる。
　これにより、回転軸１は、第１・第２のスラストベアリング１１Ａ、１１Ｂによって、固定部材７との間で、互いに回転自在に構成される。回転軸１は、第１・第２のスラストベアリング１１Ａ、１１Ｂ、固定部材７によってその軸方向の位置決めと半径方向の位置決めとが行われる。
　実施形態６では、中空の円錐台状の第１・第２の軟質弾性体１６、１７が２つ配置される。
　円錐台状の第１の軟質弾性体１６は、回転軸１から半径方向で遠い位置に配置され、第２の軟質弾性体１７は、第１の軟質弾性体１６よりも回転軸１に近い位置に配置される。
　回転軸１に遠い円錐台形状の第１の軟質弾性体１６は、片方の端面(端部)が固定部材７の第２の円筒部７ｇの先端部７ｇ１に、その中心軸が回転軸１の回転中心にほぼ一致するように固定され、もう一方の端面(端部)が回転部材２の隔壁１５の先端部１５ｓに、その中心軸が回転軸１の回転中心にほぼ一致するように固定される。
　回転軸１に近い円錐台状の第２の軟質弾性体１７は、片方の端面(端部)が回転部材２の隔壁１５の先端部１５ｓに、その中心軸が回転軸１の回転中心にほぼ一致するように固定され、もう一方の端面(端部)が固定部材７の第１の円筒部７ｆの先端部７ｆ１にその中心軸が回転軸１の回転中心にほぼ一致するように固定される。
　円錐台状の第１の軟質弾性体１６と円錐台状の第２の軟質弾性体１７と固定部材７とで囲まれる気室ｋ１には、水密容器３から通じる孔１８が固定部材７の円板部７ｅに設けられる。この孔１８には袋状の圧力調整バッグ１９内の流体が通じている。流体としては窒素ガス、圧縮空気、あるいは油などが使用される。
　圧力調整バッグ１９は、密閉構造の箱状の圧力容器２０の内部に配置され、圧力容器２０の内面と圧力調整バッグ１９の外面との間には例えば窒素ガスが充填されている。そのガス圧はガスボンベやピストン機構を利用した圧力調整装置２１によって任意に変更される。
　ガス圧の指示圧力は、水密容器３の外圧(外部空間Ｇの圧力)を測定する圧力センサ２２の測定値により決定される。例えば、圧力調整バッグ１９による圧力が、圧力センサ２２で測定される水密容器３の外圧と内圧との中間の圧力になるように制御され、気室ｋ１の圧力が外圧と内圧との中間の圧力となる。
　第１・第２の軟質弾性体１６、１７はゴム単体、または、図２、図３に示すように、繊維補強されたゴムで製作され、その肉厚(厚さ寸法)は水密容器３の内部空間Ｐと外部空間Ｇとの圧力差で破壊(圧壊)しないように決定される。
　第１・第２の軟質弾性体１６、１７は回転部材２および固定部材７に対して加硫接着され、水密容器３の内部空間Ｐと外部空間Ｇとに亘る流体たとえば海水や空気の漏洩がないように密着される。
　実施形態６によれば、実施形態１に記載した効果の他に、水密容器３の外圧(外部空間Ｇの圧力)が極めて高く、一つのゴム製の円錐台状の軟質弾性体では、高圧に抗するためにその肉厚(厚さ寸法)が大きくなり、せん断変形(ねじり変形)が困難な場合に対応できる。
　具体的には、水密容器３の外圧と内圧の中間圧力に保たれた気室ｋ１が第１・第２の軟質弾性体１６、１７と水密容器３との間に設けられているため、第１・第２の軟質弾性体１６、１７に働く圧力が低下する。そのため、第１・第２の軟質弾性体１６、１７の肉厚(厚さ寸法)を薄くでき、せん断変形(ねじり変形)が容易に行える。
　なお、実施形態６では第１・第２の軟質弾性体１６、１７を２つ用いた例を示したが、外圧に応じてさらに多数の軟質弾性体を備えることで、軟質弾性体に働く圧力を任意の値まで減じることができる。
　また、実施形態６では、気室ｋ１の圧力を、外圧と内圧との間の中間の圧力にする場合を例示したが、気室ｋ１の圧力は、内部空間Ｐと外部空間Ｇとの間の圧力であれば、その他の圧力を選択してもよい。
＜＜実施形態７＞＞
  図９は、実施形態７の水密容器のシール構造の要部切り欠いた斜視図である。
　実施形態７では、水密容器のシール構造の他例を説明する。
　図９に示すように、回転軸１に、回転軸１が挿通する中心孔２ｏを有する円筒状の回転部材２が固定されている。回転軸１は、外部空間Ｇから水密容器３の内部空間Ｐに貫通しており、水密容器３に枢設され、回転運動(図９の矢印α６、α７参照)を行うためにアクチュエータ(図示せず)などに固定される。
　水密容器３には、回転軸１が嵌入される中心孔７ｏが形成される固定部材７が固定されている。固定部材７は、中心孔７ｏが形成される円板状のフランジ部７ｆと円筒部７ｅとを有している。
　固定部材７は、水密容器３に溶接あるいはシール材を介してボルトで固定され、水密容器３の内外の流体の移動がないように固定される。固定部材７は、その中心孔７ｏの中心軸と回転軸１の中心軸は略一致するように水密容器３に設置される。
　回転部材２と固定部材７との間には、両者の距離を所望距離とする円筒状のスペーサ２７が設けられる。スペーサ２７は、回転軸１に余分な抵抗トルクが働かないように、回転部材２と固定部材７が互いに滑らかに回転できるような低い摩擦係数の部材が選定される。スペーサ２７は、例えばスラストベアリングやテトラフルオロエチレン材などで製作される。スペーサ２７は、その他の部材を用いてもよい。
　そして、回転部材２、固定部材７、およびスペーサ２７の外表面を覆うように防水被覆体２８が取り付けられる。
　図１０は、実施形態７の防水被覆体の例を示す斜視図である。図１０では、防水被覆体２８の外径が大きくなっている部分２８ｇ１、２８ｇ２を２箇所設けた場合を示している。
　図１０の防水被覆体２８では、外径が大きくなっている部分２８ｇ１、２８ｇ２を２箇所設け、防水被覆体２８の軸方向に対して斜斜する方向に複数の大きなひだ状の凹凸２８ｏを設けている。
　これにより、回転軸１が回転運動(図９の矢印α６、α７参照)した場合に、ひだ状の凹凸２８ｏが延伸するとともに、外径が大きくなっている部分２８ｇ１、２８ｇ２が細くなり、防水被覆体２８が回転軸１の回転運動(図９の矢印α６、α７参照)の抵抗となることなく、変形により追随できる。
　防水被覆体２８はゴムあるいは高分子材料系樹脂製シートで製作され、海水などの液体を透過しない素材で製作される。防水被覆体２８と回転部材２または固定部材７の外周面は接着材で液体(流体)が侵入しないように接着される。こうして、水密容器３内外の流体、例えば外部空間Ｇの海水や内部空間Ｐの空気の漏えいがないように密着される。
　また、図９に示すように、防水効果を高めるためにバンド２９によって防水被覆体２８の外周面から回転部材２または固定部材７への面圧を与えてもよい。防水被覆体２８は、高さ方向の中央部付近の径が回転部材２や固定部材７の外径よりも大きい部分２８ｇを有している。
　この外径が大きくなっている部分２８ｇは、防水被覆体２８が弾性を有しない材料の場合には、円周方向に充分な長さを有しており、回転軸１が回転運動(図９の矢印α６、α７参照)した際に、回転部材２やスペーサ２７、固定部材７の外面に沿って細くなり、回転運動を阻害しない構成である。
　或いは、防水被覆体２８が弾性を有する材料の場合には、回転軸１が回転運動(図９の矢印α６、α７参照)した際に弾性限度内で横弾性係数で決定されるねじり変形を行う。
　また、この外径が大きくなっている部分２８ｇの内側には、防水被覆体２８と回転部材２または固定部材７との摩擦力を低減するために、円筒状に形成された低摩擦シート３０が、一枚あるいは複数枚重ねて設置される。
　図１１に低摩擦シート３０で製作された円筒を示す。
　低摩擦シート３０の材質としては、テトラフルオロエチレン、あるいは有機繊維で織られた布で製作される。有機繊維としてはポリベンゾイミダゾール、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール、芳香族ポリアミド、ポリアリレート、芳香族ポリエステルで製造される繊維などがあるが、その他のものを使用してもよい。
　実施形態７によれば、回転軸１に有限回転角の回転運動が発生した場合、防水被覆体２の外径が大きくなっている部分２８ｇ、２８ｇ１、２８ｇ２が充分な周方向の長さを有していたり、または、ねじり変形を起こし、そののび量やせん断変形量が許容範囲内としている。そのため、防水被覆体２８が破壊することなく、回転軸１が抵抗少なく繰返しの回転動作(図９の矢印α６、α７参照)を行える。
　そして、水密容器３の内外は摺動部がなく隔離され封止されているため、海水や気体の流入、流出がない。外部の圧力が高い場合、防水被覆体２８は回転部材２、固定部材７、スペーサ２７の外周に高い面圧で密着することが予想される。しかしながら、低摩擦シート３０が間に挟まれていることで、防水被覆体２８内面と低摩擦シート３０との間の摩擦係数および低摩擦シート３０と回転部材２、固定部材７、スペーサ２７との間の摩擦係数が低く抑えられるため、回転軸１は低トルクで回転運動できる効果がある。
　一方、防水被覆体２８の回転軸方向長さを大きくとることや、中央部(外径が大きくなっている部分２８ｇ、２８ｇ１、２８ｇ２)の径を大きくとること、あるいは図１０に示すように、防水被覆体２８の軸方向に対して傾斜する方向に複数の大きなひだ状の凹凸２８ｏを設けることで、回転軸１の回転運動時のねじりに対して、大きな弾性変形を起こすことなく、回転角を大きくできる。
　防水被覆体２８の弾性変形が小さいことは繰返しの使用に対する疲労寿命が延びる効果を生む。
　また、防水被覆体２８に、外径が大きくなっている部分２８ｇ、２８ｇ１、２８ｇ２または／および複数の大きなひだ状の凹凸２８ｏを設けることで、弾性的性質がない材料、例えば布状の繊維、薄く成形される樹脂材料などを使用することもできる。
　なお、実施形態７の図１０では、防水被覆体２８に、外径が大きくなっている部分２８ｇ１、２８ｇ２と複数の大きなひだ状の凹凸２８ｏとの両者を設ける場合を例示したが、外径が大きくなっている部分または複数の大きなひだ状の凹凸の何れかを形成することとしてもよい。
＜＜実施形態８＞＞
  図１２は、実施形態８の水密容器のシール構造を内在した船舶の側面図である。
　実施形態８では、水密容器のシール構造を利用した船舶Ｆの例を説明する。
　船舶Ｆの進行方向を決定する舵２３の軸シール部２３ｓに、実施形態１～７のシール構造が適用される。舵２３は複数回転、例えば３６０°より大きな回転を行う必要はなく、有限角の範囲内、例えば９０°以内の回転角の回転軸を有している構造物である。
　実施形態８によれば、淡水、海水などの環境の影響を受けずに、舵２３の軸シール部２３ｓの密封性が長期間保たれ、舵２３の回転トルクも小さい動力で済む。
＜＜実施形態９＞＞
  図１３は、実施形態９の水密容器のシール構造を内在した深海調査船の側面図である。
　実施形態９では、水密容器のシール構造を利用した深海調査船の例を説明する。
　潜水艦Ｗの潜水浮上を行う潜舵２４の軸シール部２４ｓ、横舵２５の軸シール部２５ｓ、縦舵２６の軸シール部２６ｓに、実施形態１～７のシール構造が適用される。これらの舵２４、２５、２６は何れも複数回転を行う必要はなく、有限角の範囲内、例えば１８０度以内での回転角の回転軸を有している構造物である。
　実施形態９によれば、淡水、海水などの環境の影響を受けずに、しかも潜航中の高い水圧が働く環境でも、各舵の軸シール部２４ｓ、２５ｓ、２６ｓの密封性が長期間保たれる。また、舵２４、２５、２６の回転トルクも小さい動力で済む。
＜＜その他の実施形態＞＞
　なお、前記実施形態では、水密容器３に固着される固定部材７に軟質弾性体６、１３、１６、１７を固定する場合を例示したが、水密容器３に直接、軟質弾性体を固定する構成としてもよい。
　また、前記実施形態では、軟質弾性体６、１６、１７を円錐台状の場合を例示したが、軟質弾性体は、筒状であれば円筒状など、その他の形状を選択してもよい。
　なお、前記実施形態では、シート１２を回転軸１に固定される回転部材２と軟質弾性体６との間に配置する場合(図５参照)を例示したが、構成によっては、シート１２を水密容器３に固着される固定部材７と軟質弾性体１６との間(図８参照)に配置してもよい。この場合も、シート１２の枚数は任意に選択できる。
　また、前記実施形態では、図２、図３に示すように、繊維を軟質弾性体６の軸方向とこれと直角な周方向に沿って配置する場合を例示したが、その他の配置を適用してもよい。
　なお、前記実施形態１～７では、様々な構成を説明したが、これらを適宜選択して組み合わせて構成してもよい。これにより、組み合わせた効果を奏する。
　以上、本発明の様々な実施形態を述べたが、その説明は限定的というよりは典型的であることを意図している。従って、本発明の範囲内で様々な修正と変更が可能である。すなわち、本発明は発明の趣旨を変更しない範囲において適宜、任意に変更可能である。
　１　　　回転軸(回転部材)
　２　　　回転部材
　３　　　水密容器(容器)
　４　　　ベアリング(摺動部材)
　５　　　支持具(位置決め部材)
　６　　　軟質弾性体(シール部材)
　７　　　固定部材(位置決め部材)
　８　　　繊維(繊維材)
　８ａ　　繊維(繊維材、第１繊維材)
　８ａ１、８ａ２　繊維(繊維材、第１繊維材)
　８ｂ　　繊維(繊維材、第２繊維材)
　９　　　押さえ部材
　９ａ　　段付き(凹状の溝)
　１１　　スラストベアリング(摺動部材)
　１２、１２ａ、１２ｂ　シート(摩擦低減部材)
　１３　　円筒形状をした軟質弾性体(シール部材、ゴム製の円板)
　１３ｋ　中心孔
　１４　　金属円板(シール部材、金属製の円板)
　１６　　第１の軟質弾性体(第１のシール部材)
　１７　　第２の軟質弾性体(第２のシール部材)
　１９　　圧力調整バッグ
　２０　　圧力容器
　２１　　圧力調整装置
　２２　　圧力センサ
　２７　　スペーサ
　２８　　防水被覆体(シール部材)
　３０　　低摩擦シート(摩擦低減部材)
　Ｇ　　　外部空間
　ｋ１　　気室
　Ｐ　　　内部空間
　Ｓ　　　水密容器のシール構造(容器の軸シール構造)

Claims (11)

  1. 　内部空間を外部空間から隔離する容器に回転自在に支持される回転部材と、
    　前記容器と一体に一方端部が固定されるとともに前記回転部材に他方端部が一体に固定され、前記容器の内部空間を前記外部空間から密閉するシール性をもつシール部材とを
    　備えることを特徴とする容器の軸シール構造。
  2. 　回転部材と当該回転部材が回転自在に取り付けられる容器との間に筒状の形状を有して配置され、前記筒状の片方の端部が回転する前記回転部材の一方に一体に固定されるとともに他方の端部が前記容器に一体に固定され、前記容器の内部空間を前記外部空間から密閉するシール性と弾性を有するシール部材を備え、
    　前記回転部材と前記容器は、前記回転部材の中心軸の位置決めを行う摺動部材と、互いの前記中心軸方向の位置決めを行う位置決め部材とによって支持され、
    　前記摺動部材は、前記容器の内部に存在する
    　ことを特徴とする容器の軸シール構造。
  3. 　請求項１または請求項２に記載の容器の軸シール構造において、
    　前記シール部材は、ゴムで製作されている
    　ことを特徴とする容器の軸シール構造。
  4. 　請求項３に記載の容器の軸シール構造において、
    　前記シール部材の内部に連続した繊維材を含む
    　ことを特徴とする容器の軸シール構造。
  5. 　請求項４に記載の容器の軸シール構造において、
    　前記繊維材は、前記回転部材の回転方向に配置される第１繊維材と、前記回転方向に直角の周方向に沿って配置される第２繊維材とを有する
    　ことを特徴とする容器の軸シール構造。
  6. 　請求項５に記載の容器の軸シール構造において、
    　前記第２繊維材は、前記回転方向に直角の周方向に傾斜または曲率を有して配置され前記周方向の長さよりも長く形成される
    　ことを特徴とする容器の軸シール構造。
  7. 　請求項４から請求項６の何れか一項に記載の容器の軸シール構造において、
    　前記繊維材は、ガラス繊維、炭素繊維、炭化ケイ素繊維、有機繊維、金属ワイヤの何れかである
    　ことを特徴とする容器の軸シール構造。
  8. 　請求項１または請求項２に記載の容器の軸シール構造において、
    　前記シール部材は、前記回転部材の回転軸方向に中心孔を有するゴム製の円板と、中心孔を有する金属製の円板の積層構造となっており、前記ゴム製の円板と前記金属製の円板は互いに加硫接着されている
    　ことを特徴とする容器の軸シール構造。
  9. 　請求項１または請求項２に記載の容器の軸シール構造において、
    　前記回転部材と前記容器との間に、前記シール部材を所定量圧縮変形させて嵌合し面圧を付与する凹状の溝を前記回転部材側に有し、前記シール部材を前記容器に固定する押さえ部材を備える
    　ことを特徴とする容器の軸シール構造。
  10. 　請求項１または請求項２に記載の容器の軸シール構造において、
    　前記シール部材と前記容器または前記回転部材との間に配置され、摩擦力を低減する摩擦低減部材を備える
    ことを特徴とする容器の軸シール構造。
  11. 　相対的に回転する回転部材と容器との間に、前記容器の内部空間を外部空間から密閉するシール性と弾性をもつ筒状の第１のシール部材および第２のシール部材が配置され、
    　前記第１のシール部材は、前記筒状の片方の端部が前記回転部材と一体に固定され当該回転部材とともに回転し、もう一方の端部が前記容器と一体に固定され、
    　前記第２のシール部材は、前記回転部材の回転軸に対して半径方向に前記第１のシール部材よりも近く配置され、前記筒状の片方の端部が前記回転部材と一体に固定され当該回転部材とともに回転し、もう一方の端部が前記容器と一体に固定され、
    　前記回転部材と前記容器は、前記回転部材の中心軸の位置決めを行う摺動部材と、互いの前記中心軸方向の位置決めを行う位置決め部材とによって支持され、
    　前記第１・第２のシール部材と前記容器との間に、前記容器の外部の圧力と内部の圧力との間の圧力に保たれる気室が設けられる
    　ことを特徴とする容器の軸シール構造。
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