冷冻库用齿轮电动机的制作方法
专利名称：冷冻库用齿轮电动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在冷冻库内使用的冷冻库用齿轮电动机。
背景技术：
由于保管生鲜食品等的冷冻库的内部被设定为极低温，所以可移动地设置在该冷 冻库内部的保管架或传送台需要以某些形式确保作为其驱动源的齿轮电动机的良好的工 作。另外，本发明的“齿轮电动机”中包含从设计阶段就直接一体化电动机及减速机的齿轮 电动机、及使用连接器等事后一体化的齿轮电动机两者。在专利文献1中，提供在带有加热机构的保温箱内容纳齿轮电动机的保温装置。 该保温装置中，如果保温箱内的温度下降至预定的控制温度，则使加热机构工作。专利文献1 日本特开2005-300085号公报但是，具备如上述的保温装置的机构，除了齿轮电动机还另外需要保温箱和加热 控制装置。并且，如果长期不使用齿轮电动机时始终使保温装置开动，且使齿轮电动机任何 时候都能够立刻使用，则需要浪费大量电力。当然，在明确长期不使用齿轮电动机时，可以 使保温装置的电源随时切断。但是，此时还存在如下问题每次使用齿轮电动机时，如果不 等到加热机构通过保温装置加热齿轮电动机，且润滑脂等变得可以发挥良好功能之后，就 无法开始运转本身。因此，可以考虑利用开发成能够使用至更低温的润滑剂和油封(例如，丙烯酸橡 胶、或氢化丁腈橡胶)，设计在冷冻库中也可直接使用的齿轮电动机。但是，确认了实际上产 生以下问题点在冷冻库内运转使用作为可以使用至该冷冻库的目标温度的低温而开发的 润滑剂和油封的齿轮电动机时，(虽然运转本身的确可以无障碍进行)偶尔有从油封部泄 漏润滑剂的情况。然而，即使制造商将产生这种问题的齿轮电动机带回去详细检验油封等，也有时 在油封本身上找不到特别的异常，实际情况就是其原因未必一定明确。
发明内容
本发明是在这种状况下基于通过详查该漏油的原因而得到的见解而完成的，其课 题在于，不用设置保温装置和加热机构等而可在冷冻库内直接运转齿轮电动机的同时，防 止润滑剂的泄漏，并且较高地维持油封的寿命。 本发明是通过设为如下结构解决上述课题的，在使冷冻库内运转的电动机及减速 机一体化的齿轮电动机中，将可以密封至低于目标冷冻温度至少10°c以上的温度的极低温 用油封插入该减速机内作为密封所述减速机的旋转轴的油封。本发明详查在冷冻库内使用的齿轮电动机的油封的特性的结果，为了在没有保温装置或暖机 运转的情况下在冷冻库内使用齿轮电动机，目标冷冻温度为例如为-T°c时，使 用具有比-(T+10) ！还低的密封性能的极低温用油封作为密封减速机的旋转轴(输入轴或 输出轴)的油封。总之，使用若目标冷冻温度为-30°C则保证-40°C以下使用的极低温用油 封。据此，可以在冷冻库内直接使用齿轮电动机，并且可以防止产生漏油。对于有关防 止该漏油的具体理由，在后面进行详细说明。另外，还可以掌握如下本发明是一种使在冷冻库内使用的电动机及减速机一体 化的齿轮电动机，其特征在于，具备密封所述减速机的旋转轴的油封，该油封成为可以密封 至低于目标冷冻温度至少10°c以上的温度的极低温用油封，并且该齿轮电动机被间歇运 转，以免该极低温用油封周边的温度超过0°c。另外，还可以掌握如下，本发明是一种使在冷冻库内使用的电动机及减速机一体 化的齿轮电动机，其特征在于，具备密封所述减速机的旋转轴的油封，该油封成为可以密封 至低于目标冷冻温度至少10°c以上的温度的极低温用油封，并且，该齿轮电动机被间歇运 转，以免超过预定时间，该预定时间被设定成比预测的该极低温用油封周边的温度超过o°c 的时间更短。发明的效果根据本发明，实现可以在冷冻库内直接运转齿轮电动机的同时，可以有效防止润 滑剂的泄漏。
图1是表示应用于本发明的实施方式所涉及的运转方法的冷冻库用齿轮电动机 的一例的剖视图。图2是上述冷冻库用的齿轮电动机的输入侧的油封的放大剖视图。图3是油封周边的温度试验例子的图表及其放大图。图4是表示上述齿轮电动机的运转控制的一例的流程图。图5是表示上述齿轮电动机的其他的运转控制的一例的流程图。图中10_冷冻库用齿轮电动机，12-电动机，14-减速机，30、36-极低温用油封， 32-常温用油封，40-温度传感器。
具体实施例方式以下，根据附图对本发明的实施方式的例子进行详细说明。首先，在进入具体实施方式
例的说明之前，对本发明的课题的解决原理进行详细 说明。例如，众所周知，丙烯酸橡胶为低温密封性能优异的素材。该素材在产品说明书 中，由于还看到可以使用至_25°C这样的记载，发明人最初试着将该素材所涉及的油封作为 冷冻库用齿轮电动机的油封在目标冷冻温度为_25°C的冷冻库中采用。但是，实际情况是有 时产生润滑剂泄漏。详查的结果，推测了如下内容想在冷冻库中使其发挥功能时，在运转初期残留有 硬度，因此无法良好地跟随轴的细微的摇晃或振动。这是从将齿轮电动机带回去在常温下检查油封等也没有找到特别异常的事实反推出来的。可以认为是由于在运转初期，缺乏弹 性，紧固力减少。这一点，可以说是与单纯的O型垫圈等不同的冷冻库用齿轮电动机的独特 的情况，可以认为尤其在高速旋转的输入轴等的旋转轴的油封中容易成为问题。因此，尝试了具有更优异的低温特性的极低温用油封，即在目标冷冻温度为-T°C 时，在-(T+10) °C以下也能够对应的低温密封性能优异的极低温用油封(具体地例如为丁 腈橡 胶)，结果得到良好的结果，证明推测是正确的。本发明是基于该见解而完成的。另外，新确认了即使将这种更极低温用的油封作为冷冻库用齿轮电动机的油封使 用时，经长期使用也有润滑剂泄漏。在摸索对策的阶段，推测作为原因之一温度上升的影响大。图3表示在冷冻库内 的温度(目标冷冻温度)为_25°C的冷冻库内，电动机的转速(减速机的输入轴的转速)为 ISOOrpm时，测定油封周边的温度上升的状态的实验例。从该实验例可知，可以确定如下内 容，在冷冻库内的温度为_25°C时，油封周边的温度在运转开始后约10分钟左右，以大于常 温时的幅度(实际的测定结果为约1.3倍)一下子上升至0°C附近，经10几分钟超过0°C， 之后，上升变得平稳，如果经过40分钟以上就变得大致一定。该结果表示，若反复进行从运转开始连续运转10几分钟以上之后停止，则油封周 边在o°c的边界来回往返。这可以考虑为由该运转和停止引起的o°c左右的温度上升和下 降引发结露问题。但是，特别是在将齿轮电动机新导入时或维护时等，在常温下进行试验运转后从 冷冻库的外部带入冷冻库内时，或者如保管架或传送台暂时出冷冻库门外然后再进入的结 构的冷冻库时，可以认为外部空气(含水分的空气)很容易与齿轮电动机一起被带入冷冻 库内，其结果，油封周边结露，变成反复进行凝固和融化。因此，本发明所涉及的齿轮电动机，以该观点设成插入在目标冷冻温度为-T°C时 保证至少在-(T+10) °c下使用的极低温用油封。并且，优选进一步设为齿轮电动机被间歇运 转，以免该油封周边的温度超过o°c。或者设为如下齿轮电动机齿轮电动机被间歇运转， 以免超过比预测的该极低温用油封周边的温度超过o°c的时间更短地设定的预定时间。由 此，极低温用油封周边的水分的“相变化”消失，防止反复进行结露、凝固、融化，齿轮电动机 的使用环境非常稳定。另外，管理成较低地维持冷冻库的湿度，或采取措施使结露在油封中不成为问题 的结构也是有效的。以下，利用图1、图2对更具体的实施方式的例子进行说明。图1是本发明的实施方式的一例所涉及的冷冻库用齿轮电动机的剖视图。另外， 在该例子中，冷冻库(省略图示)的目标冷冻温度为_25°C。该冷冻库用齿轮电动机10为使电动机12及减速机14 一体化的电动机。另外，如 该实施方式，称为“齿轮电动机”时，通常多指使电动机12及减速机14(从设计的阶段)一 体化的电动机，但本发明所涉及的齿轮电动机，例如也可以是使独立设计的电动机和减速 机通过连接器或连结螺栓一体化的电动机。当不想向减速机外(例如连接器内)漏出油的 情况等时，同样可以应用本发明。减速机4具备电动机12的电动机轴兼用的输入轴(旋转轴)16、在该输入轴16上一体形成的准双曲线小锥齿轮18、以及与该准双曲线小锥齿轮18啮合的准双曲线齿轮20。 该准双曲线齿轮20插入于中间轴22，一体形成于该中间轴22上的中间小锥齿轮24与输出 齿轮26啮合。并且，输出齿轮26的旋转作为空心型的输出轴(旋转轴)27的旋转输出至 外部。 该冷冻库用齿轮电动机10具备密封减速机14的输入轴16及输出轴27的油封。 该油封成为可以密封至低于目标冷冻温度至少10°c以上的温度的极低温用油封30，并且 该齿轮电动机10被间歇地运转，以免该极低温用油封30周边温度超过0°C。如进行更详细的说明，则减速机14的输入侧通过与输入轴16的轴承28邻接配置 的(本发明的实施方式所涉及的)极低温用油封30、及在该极低温用油封30的减速机内部 侧并列插入的(去除粉尘用的)常温用油封32密闭。并且，减速机14的输出侧通过与输 出轴27的轴承34邻接配置的(本发明的实施方式所涉及的)极低温用油封36密封。该 输出侧的极低温用油封36虽然直径不同，但在结构上是与输入侧的极低温用油封30相同 的结构。因此，为了方便说明，着眼于输入侧的极低温用油封30进行说明。极低温用油封30由丁腈橡胶形成。丁腈橡胶具有相对于目标冷冻温度_25°C而言 过于充分的(可以充分密封至比目标冷冻温度_25°C低10°C以上的-40°C (以下)的)低 温密封特性。并且，由于具有矿物油系的油的耐性，还有耐磨性，因此适合冷冻库用齿轮电 动机的用途。实际上，该丁腈橡胶即使在冷冻库内无暖机运转而开始直接运转，也不产生初 期硬度问题。另外，除了丁腈橡胶之外，硅橡胶、乙丙橡胶、丁苯橡胶、四氟乙烯树脂、及织物 等也作为本发明的极低温用油封素材具有良好的低温特性。其中，由于硅橡胶还有较好的 耐热性，因此对于有时在冷冻库外运转这一点也可以有效对应，在这一点上也是优选的。如在图2放大所示，极低温用油封30是(虽然素材本身昂贵)以主唇30A为主体 而具有的简单的结构，可谋求低成本。另一方面，可确认在冷冻库内运转的齿轮电动机10 的情况下，容易产生磨损粉等的粉尘的问题(特别是在齿轮电动机10的导入时或维护时在 常温下进行试验运转时，其倾向大。该粉尘的产生，通过本实施方式所涉及的(维持在不到 0°c的)运转进一步降低的可能性高，但是在本实施方式中，由于在该极低温用油封30的减 速机构内部侧进一步并列插入去除粉尘的常温用油封32，所以更加强化了粉尘排除功能。顾名思义，该常温用油封32本来是在常温下使用的，除了主唇32A之外附设有粉 尘唇32B。该常温用油封32在进行(这种冷冻用齿轮电动机中不可避免的)导入时的常温 试验运转，或在冷冻库外进行维护时的常温检查运转等时，作为所谓油封发挥功能的同时， 从磨损粉等粉尘可靠地保护极低温用油封30。另一方面，在冷冻库内的通常的极低温运转 时，虽然在此吸收大量粉尘，但由于硬度变高而作为油封的功能降低。但是由于滑动损耗几 乎不增大与其对应的量，因此即使并设2个油封，也具备可以较高地维持运转效率，且发热 量少的(特别对本实施方式而言)良好的特性。该冷冻库用的齿轮电动机10被间歇运转，以免极低温用油封30周边的温度超过 0°C。对于该具体的运转控制不特别限定，但在该实施方式中，在极低温用油封30的附近插 入有由热电偶构成的温度传感器40，可以检测出极低温用油封30周边的温度。另外，在该实施方式中，在输出侧的极低温用油封36中没有插入温度传感器而谋 求了成本降低。这是因为可以理解为输出侧的极低温用油封36的温度(由于输出轴27的 转速慢)始终低于输入侧的极低温用油封30的温度，所以只要监视输入侧就足以。
以下为运转控制的一例。该冷冻库用齿轮电动机10的运转例如按照如图4所示 的流程图进行。
若在步骤S2中使齿轮电动机10的电源成为0N，则在步骤S4中通过由热电偶构成 的温度传感器40检测极低温用油封30周边的温度。在步骤S6中判断该温度是否高于从 0°C把若干余地估计在内的_4°C。当判断为_4°C以下时，由于没有凝固的结露融化的忧虑， 所以回到步骤S4照原样继续温度监视及齿轮电动机10的运转。但是，在步骤S6中判断为 极低温用油封30周边的温度变得高于-4°C时，进入步骤S8而根据未图示的灯等发出警告， (在没有操作员进行电源切断操作时)在步骤SlO中进一步确认温度是否变得高于_2°C。 若判断极低温用油封30周边的温度为_2°C以下，则再次重复步骤S4的温度监视以后的步 骤，若在步骤SlO中判断变得高于_2°C，则进入步骤S12切断电源。在此期间，操作员以手 动进行齿轮电动机10运转的停止操作时，随时进入步骤S12而使齿轮电动机10停止，以下 一个电源ON从步骤S2重新开始流程。由此，当极低温用油封30周边的温度为_2°C以下时，可以直接继续进行运转，但 判断极低温用油封30周边的温度变得高于_2°C时，在该时刻中止运转。从而，齿轮电动机 10内的各油封30、32、36可靠地维持在冰点以下，凝固的结露不会融化(当然也不会再结 露)，各油封30、32、36可以在稳定的环境下始终维持良好的密封性能，可以大大延长寿命。另外，该例子中除了警告用阈值(_4°C )之外，还设成具有稍微高于警告用阈值且 低于0°c的电源切断用阈值(_2°C )，但是阈值也可以仅为1个(不警告)，并且也可以使计 时器工作来代替第2次的阈值设定。阈值本身也不限于上述-4°C、-2°C。另外，考虑有时即使牺牲一些寿命也想紧急运转，也可以使上述控制(即本实施 方式所涉及的运转方法)手动进行OFF操作。另外，在本发明中重要的是，该齿轮电动机10被间歇运转，以免极低温用油封30 周边的温度超过0°c，而温度传感器40不一定是必须的条件。例如，齿轮电动机10也可以 是如下结构间歇地运转，以免超过比预测的该极低温用油封周边的温度超过0°C的时间 更短地设定的预定时间。图5表示该结构例所涉及的运转控制的一例。该运转控制中，不直接检测各极低温用油封30附近的温度，而是在运转时间间接 地推测极低温用油封30的温度，由此保护各油封30、32、36。从而，依靠该运转控制时，不需 要齿轮电动机10的所述温度传感器40。若步骤S20中使电源成为0N，则判断在上一次电源OFF时后述的步骤S32中起动 (重新设定&计数开始)的第3计时器t3是否经过5分钟以上(步骤S22)。当经过5分 钟以上时，直接进入步骤S24而电源实际上成为0N，但还没有经过5分钟时，等到经过5分 钟再进入步骤S24，在该时刻电源初次成为ON。在步骤S24中，与电源ON同时起动第1计 时器tl(重新设定&计数开始)。之后，在步骤S26中，判断该第1计时器(即连续运转时间)tl是否超过(极低温 用油封30周边的温度未达到0°C )预定时间，例如8分钟。从电源ON开始，即齿轮电动机 10实际开始运转之后到尚未经过8分钟的期间，巡回步骤S26，照原样继续运转。但是，若判断第1计时器tl超过8分钟，则进入步骤S28由未图示的灯等发出警 告，起动(重新设定&计数开始)第2计时器t2。并且，若在步骤S30中判定起动第2计时器t2之后经过2分钟，则在步骤S32中切断电源，同时起动(重新设定&计数开始)第 3计时器t3。该第3计时器t3在进行下一次的电源ON操作时(前述步骤S20)，为了确保 到电源实际上成为ON为止的5分钟的间隔(禁止再运转期间)而被利用(前述步骤S22)。 通过该第3计时器t3的功能，即使在刚刚连续运转之后齿轮电动机10的电源成为ON时， 作为结果也可以可靠地防止达到0°C以上。另外，该禁止再运转期间(该例中为5分钟)也可以依据齿轮电动机10的油封周 边的放热特性、周围温度(目标冷冻温度)等适当地变更。并且进一步优选依据刚刚连续运 转的时间进行可变设定。当然，当前一个连续运转时间较短时，禁止再运转期间可以较短。 由此可以在减少切断的频度的同时，更可靠地进行不到o°c下的运转。
在该实施方式中，第1计时器tl的阈值设定成8分钟，第2计时器t2的阈值设定 成2分钟，这是因为如下原因根据前述的实验推测连续运转时间为10分钟以下期间，在该 冷冻库中各油封30、32、36不到0°C，从而认为凝固的结露不会融化。该第1计时器tl的阈 值可依据实际冷冻库的目标温度，或齿轮电动机的油封周边的发热量等适当地设定。顺便 提一下，除了该实施方式所涉及的冷冻库以外，只要在10分钟以内，大概不超过0°C的情况 较多。本发明已经叙述了未必一定物理实测温度，但也未必一定采用在通过计时器实际 测定连续运转时间的基础上自动地将齿轮电动机的电源设为OFF的结构。S卩，例如也可以 是如下结构(即使是没有特别的计时器机构等的状态)操作者在有意识地考虑连续运转 时间及禁止再运转期间的基础上间歇地运转控制齿轮电动机，以免连续运转时间超过10 分钟。即使是这种结构，也可以得到如下冷冻库用齿轮电动机，即可有效防止漏油，又可以 显著提高(油封的)寿命，将成本抑制在最小限度的同时，可以在冷冻库内直接使用。
权利要求
1.一种冷冻库用齿轮电动机，使在冷冻库内运转的电动机及减速机一体化，其特征在于，将能够密封至低于目标冷冻温度至少10°c以上的温度的极低温用油封插入该减速机 内作为密封所述减速机的旋转轴的油封。
2.一种冷冻库用齿轮电动机，使在冷冻库内使用的电动机及减速机一体化，其特征在于，具备密封所述减速机的旋转轴的油封，该油封成为能够密封至低于目标冷冻温度至少10°C以上的温度的极低温用油封，并且，该齿轮电动机被间歇运转，以免该极低温用油封周边的温度超过0°C。
3.—种冷冻库用齿轮电动机，使在冷冻库内使用的电动机及减速机一体化，其特征在于，具备密封所述减速机的旋转轴的油封，该油封成为能够密封至低于目标冷冻温度至少10°C以上温度的极低温用油封，并且， 该齿轮电动机被间歇运转，以免超过预定时间，该预定时间被设定成比预测的该极低 温用油封周边的温度超过0°C的时间更短。
4.如权利要求3所述的冷冻库用齿轮电动机，其特征在于， 所述预定时间设定为10分钟以下。
5.如权利要求2至4中任一项所述的冷冻库用齿轮电动机，其特征在于，所述极低温用油封选自丁腈橡胶、硅橡胶、乙丙橡胶、丁苯橡胶、四氟乙烯树脂、及织物。
全文摘要
本发明提供一种冷冻库用齿轮电动机，其不用进行暖机运转而即可在冷冻库内运转，成本低且高寿命。在使冷冻库内使用的电动机及一体化的齿轮电动机(10)中，在目标冷冻温度为-T℃(例如-30℃)时，将保证在-(T+10)℃(即，例如若目标冷冻温度为-30℃则为-40℃)下使用的极低温用油封(30)插入该减速机(14)内作为密封所述减速机的旋转轴的油封。齿轮电动机(10)被间歇运转，以免该极低温用油封(30)附近的温度超过0℃。
文档编号H02K11/00GK102102938SQ201010599739
公开日2011年6月22日 申请日期2010年12月17日 优先权日2009年12月17日
发明者矶崎哲志 申请人:住友重机械工业株式会社
技术领域：
本发明涉及一种在冷冻库内使用的冷冻库用齿轮电动机。
背景技术：
由于保管生鲜食品等的冷冻库的内部被设定为极低温，所以可移动地设置在该冷 冻库内部的保管架或传送台需要以某些形式确保作为其驱动源的齿轮电动机的良好的工 作。另外，本发明的“齿轮电动机”中包含从设计阶段就直接一体化电动机及减速机的齿轮 电动机、及使用连接器等事后一体化的齿轮电动机两者。在专利文献1中，提供在带有加热机构的保温箱内容纳齿轮电动机的保温装置。 该保温装置中，如果保温箱内的温度下降至预定的控制温度，则使加热机构工作。专利文献1 日本特开2005-300085号公报但是，具备如上述的保温装置的机构，除了齿轮电动机还另外需要保温箱和加热 控制装置。并且，如果长期不使用齿轮电动机时始终使保温装置开动，且使齿轮电动机任何 时候都能够立刻使用，则需要浪费大量电力。当然，在明确长期不使用齿轮电动机时，可以 使保温装置的电源随时切断。但是，此时还存在如下问题每次使用齿轮电动机时，如果不 等到加热机构通过保温装置加热齿轮电动机，且润滑脂等变得可以发挥良好功能之后，就 无法开始运转本身。因此，可以考虑利用开发成能够使用至更低温的润滑剂和油封(例如，丙烯酸橡 胶、或氢化丁腈橡胶)，设计在冷冻库中也可直接使用的齿轮电动机。但是，确认了实际上产 生以下问题点在冷冻库内运转使用作为可以使用至该冷冻库的目标温度的低温而开发的 润滑剂和油封的齿轮电动机时，(虽然运转本身的确可以无障碍进行)偶尔有从油封部泄 漏润滑剂的情况。然而，即使制造商将产生这种问题的齿轮电动机带回去详细检验油封等，也有时 在油封本身上找不到特别的异常，实际情况就是其原因未必一定明确。
发明内容
本发明是在这种状况下基于通过详查该漏油的原因而得到的见解而完成的，其课 题在于，不用设置保温装置和加热机构等而可在冷冻库内直接运转齿轮电动机的同时，防 止润滑剂的泄漏，并且较高地维持油封的寿命。 本发明是通过设为如下结构解决上述课题的，在使冷冻库内运转的电动机及减速 机一体化的齿轮电动机中，将可以密封至低于目标冷冻温度至少10°c以上的温度的极低温 用油封插入该减速机内作为密封所述减速机的旋转轴的油封。本发明详查在冷冻库内使用的齿轮电动机的油封的特性的结果，为了在没有保温装置或暖机 运转的情况下在冷冻库内使用齿轮电动机，目标冷冻温度为例如为-T°c时，使 用具有比-(T+10) ！还低的密封性能的极低温用油封作为密封减速机的旋转轴(输入轴或 输出轴)的油封。总之，使用若目标冷冻温度为-30°C则保证-40°C以下使用的极低温用油 封。据此，可以在冷冻库内直接使用齿轮电动机，并且可以防止产生漏油。对于有关防 止该漏油的具体理由，在后面进行详细说明。另外，还可以掌握如下本发明是一种使在冷冻库内使用的电动机及减速机一体 化的齿轮电动机，其特征在于，具备密封所述减速机的旋转轴的油封，该油封成为可以密封 至低于目标冷冻温度至少10°c以上的温度的极低温用油封，并且该齿轮电动机被间歇运 转，以免该极低温用油封周边的温度超过0°c。另外，还可以掌握如下，本发明是一种使在冷冻库内使用的电动机及减速机一体 化的齿轮电动机，其特征在于，具备密封所述减速机的旋转轴的油封，该油封成为可以密封 至低于目标冷冻温度至少10°c以上的温度的极低温用油封，并且，该齿轮电动机被间歇运 转，以免超过预定时间，该预定时间被设定成比预测的该极低温用油封周边的温度超过o°c 的时间更短。发明的效果根据本发明，实现可以在冷冻库内直接运转齿轮电动机的同时，可以有效防止润 滑剂的泄漏。
图1是表示应用于本发明的实施方式所涉及的运转方法的冷冻库用齿轮电动机 的一例的剖视图。图2是上述冷冻库用的齿轮电动机的输入侧的油封的放大剖视图。图3是油封周边的温度试验例子的图表及其放大图。图4是表示上述齿轮电动机的运转控制的一例的流程图。图5是表示上述齿轮电动机的其他的运转控制的一例的流程图。图中10_冷冻库用齿轮电动机，12-电动机，14-减速机，30、36-极低温用油封， 32-常温用油封，40-温度传感器。
具体实施例方式以下，根据附图对本发明的实施方式的例子进行详细说明。首先，在进入具体实施方式
例的说明之前，对本发明的课题的解决原理进行详细 说明。例如，众所周知，丙烯酸橡胶为低温密封性能优异的素材。该素材在产品说明书 中，由于还看到可以使用至_25°C这样的记载，发明人最初试着将该素材所涉及的油封作为 冷冻库用齿轮电动机的油封在目标冷冻温度为_25°C的冷冻库中采用。但是，实际情况是有 时产生润滑剂泄漏。详查的结果，推测了如下内容想在冷冻库中使其发挥功能时，在运转初期残留有 硬度，因此无法良好地跟随轴的细微的摇晃或振动。这是从将齿轮电动机带回去在常温下检查油封等也没有找到特别异常的事实反推出来的。可以认为是由于在运转初期，缺乏弹 性，紧固力减少。这一点，可以说是与单纯的O型垫圈等不同的冷冻库用齿轮电动机的独特 的情况，可以认为尤其在高速旋转的输入轴等的旋转轴的油封中容易成为问题。因此，尝试了具有更优异的低温特性的极低温用油封，即在目标冷冻温度为-T°C 时，在-(T+10) °C以下也能够对应的低温密封性能优异的极低温用油封(具体地例如为丁 腈橡 胶)，结果得到良好的结果，证明推测是正确的。本发明是基于该见解而完成的。另外，新确认了即使将这种更极低温用的油封作为冷冻库用齿轮电动机的油封使 用时，经长期使用也有润滑剂泄漏。在摸索对策的阶段，推测作为原因之一温度上升的影响大。图3表示在冷冻库内 的温度(目标冷冻温度)为_25°C的冷冻库内，电动机的转速(减速机的输入轴的转速)为 ISOOrpm时，测定油封周边的温度上升的状态的实验例。从该实验例可知，可以确定如下内 容，在冷冻库内的温度为_25°C时，油封周边的温度在运转开始后约10分钟左右，以大于常 温时的幅度(实际的测定结果为约1.3倍)一下子上升至0°C附近，经10几分钟超过0°C， 之后，上升变得平稳，如果经过40分钟以上就变得大致一定。该结果表示，若反复进行从运转开始连续运转10几分钟以上之后停止，则油封周 边在o°c的边界来回往返。这可以考虑为由该运转和停止引起的o°c左右的温度上升和下 降引发结露问题。但是，特别是在将齿轮电动机新导入时或维护时等，在常温下进行试验运转后从 冷冻库的外部带入冷冻库内时，或者如保管架或传送台暂时出冷冻库门外然后再进入的结 构的冷冻库时，可以认为外部空气(含水分的空气)很容易与齿轮电动机一起被带入冷冻 库内，其结果，油封周边结露，变成反复进行凝固和融化。因此，本发明所涉及的齿轮电动机，以该观点设成插入在目标冷冻温度为-T°C时 保证至少在-(T+10) °c下使用的极低温用油封。并且，优选进一步设为齿轮电动机被间歇运 转，以免该油封周边的温度超过o°c。或者设为如下齿轮电动机齿轮电动机被间歇运转， 以免超过比预测的该极低温用油封周边的温度超过o°c的时间更短地设定的预定时间。由 此，极低温用油封周边的水分的“相变化”消失，防止反复进行结露、凝固、融化，齿轮电动机 的使用环境非常稳定。另外，管理成较低地维持冷冻库的湿度，或采取措施使结露在油封中不成为问题 的结构也是有效的。以下，利用图1、图2对更具体的实施方式的例子进行说明。图1是本发明的实施方式的一例所涉及的冷冻库用齿轮电动机的剖视图。另外， 在该例子中，冷冻库(省略图示)的目标冷冻温度为_25°C。该冷冻库用齿轮电动机10为使电动机12及减速机14 一体化的电动机。另外，如 该实施方式，称为“齿轮电动机”时，通常多指使电动机12及减速机14(从设计的阶段)一 体化的电动机，但本发明所涉及的齿轮电动机，例如也可以是使独立设计的电动机和减速 机通过连接器或连结螺栓一体化的电动机。当不想向减速机外(例如连接器内)漏出油的 情况等时，同样可以应用本发明。减速机4具备电动机12的电动机轴兼用的输入轴(旋转轴)16、在该输入轴16上一体形成的准双曲线小锥齿轮18、以及与该准双曲线小锥齿轮18啮合的准双曲线齿轮20。 该准双曲线齿轮20插入于中间轴22，一体形成于该中间轴22上的中间小锥齿轮24与输出 齿轮26啮合。并且，输出齿轮26的旋转作为空心型的输出轴(旋转轴)27的旋转输出至 外部。 该冷冻库用齿轮电动机10具备密封减速机14的输入轴16及输出轴27的油封。 该油封成为可以密封至低于目标冷冻温度至少10°c以上的温度的极低温用油封30，并且 该齿轮电动机10被间歇地运转，以免该极低温用油封30周边温度超过0°C。如进行更详细的说明，则减速机14的输入侧通过与输入轴16的轴承28邻接配置 的(本发明的实施方式所涉及的)极低温用油封30、及在该极低温用油封30的减速机内部 侧并列插入的(去除粉尘用的)常温用油封32密闭。并且，减速机14的输出侧通过与输 出轴27的轴承34邻接配置的(本发明的实施方式所涉及的)极低温用油封36密封。该 输出侧的极低温用油封36虽然直径不同，但在结构上是与输入侧的极低温用油封30相同 的结构。因此，为了方便说明，着眼于输入侧的极低温用油封30进行说明。极低温用油封30由丁腈橡胶形成。丁腈橡胶具有相对于目标冷冻温度_25°C而言 过于充分的(可以充分密封至比目标冷冻温度_25°C低10°C以上的-40°C (以下)的)低 温密封特性。并且，由于具有矿物油系的油的耐性，还有耐磨性，因此适合冷冻库用齿轮电 动机的用途。实际上，该丁腈橡胶即使在冷冻库内无暖机运转而开始直接运转，也不产生初 期硬度问题。另外，除了丁腈橡胶之外，硅橡胶、乙丙橡胶、丁苯橡胶、四氟乙烯树脂、及织物 等也作为本发明的极低温用油封素材具有良好的低温特性。其中，由于硅橡胶还有较好的 耐热性，因此对于有时在冷冻库外运转这一点也可以有效对应，在这一点上也是优选的。如在图2放大所示，极低温用油封30是(虽然素材本身昂贵)以主唇30A为主体 而具有的简单的结构，可谋求低成本。另一方面，可确认在冷冻库内运转的齿轮电动机10 的情况下，容易产生磨损粉等的粉尘的问题(特别是在齿轮电动机10的导入时或维护时在 常温下进行试验运转时，其倾向大。该粉尘的产生，通过本实施方式所涉及的(维持在不到 0°c的)运转进一步降低的可能性高，但是在本实施方式中，由于在该极低温用油封30的减 速机构内部侧进一步并列插入去除粉尘的常温用油封32，所以更加强化了粉尘排除功能。顾名思义，该常温用油封32本来是在常温下使用的，除了主唇32A之外附设有粉 尘唇32B。该常温用油封32在进行(这种冷冻用齿轮电动机中不可避免的)导入时的常温 试验运转，或在冷冻库外进行维护时的常温检查运转等时，作为所谓油封发挥功能的同时， 从磨损粉等粉尘可靠地保护极低温用油封30。另一方面，在冷冻库内的通常的极低温运转 时，虽然在此吸收大量粉尘，但由于硬度变高而作为油封的功能降低。但是由于滑动损耗几 乎不增大与其对应的量，因此即使并设2个油封，也具备可以较高地维持运转效率，且发热 量少的(特别对本实施方式而言)良好的特性。该冷冻库用的齿轮电动机10被间歇运转，以免极低温用油封30周边的温度超过 0°C。对于该具体的运转控制不特别限定，但在该实施方式中，在极低温用油封30的附近插 入有由热电偶构成的温度传感器40，可以检测出极低温用油封30周边的温度。另外，在该实施方式中，在输出侧的极低温用油封36中没有插入温度传感器而谋 求了成本降低。这是因为可以理解为输出侧的极低温用油封36的温度(由于输出轴27的 转速慢)始终低于输入侧的极低温用油封30的温度，所以只要监视输入侧就足以。
以下为运转控制的一例。该冷冻库用齿轮电动机10的运转例如按照如图4所示 的流程图进行。
若在步骤S2中使齿轮电动机10的电源成为0N，则在步骤S4中通过由热电偶构成 的温度传感器40检测极低温用油封30周边的温度。在步骤S6中判断该温度是否高于从 0°C把若干余地估计在内的_4°C。当判断为_4°C以下时，由于没有凝固的结露融化的忧虑， 所以回到步骤S4照原样继续温度监视及齿轮电动机10的运转。但是，在步骤S6中判断为 极低温用油封30周边的温度变得高于-4°C时，进入步骤S8而根据未图示的灯等发出警告， (在没有操作员进行电源切断操作时)在步骤SlO中进一步确认温度是否变得高于_2°C。 若判断极低温用油封30周边的温度为_2°C以下，则再次重复步骤S4的温度监视以后的步 骤，若在步骤SlO中判断变得高于_2°C，则进入步骤S12切断电源。在此期间，操作员以手 动进行齿轮电动机10运转的停止操作时，随时进入步骤S12而使齿轮电动机10停止，以下 一个电源ON从步骤S2重新开始流程。由此，当极低温用油封30周边的温度为_2°C以下时，可以直接继续进行运转，但 判断极低温用油封30周边的温度变得高于_2°C时，在该时刻中止运转。从而，齿轮电动机 10内的各油封30、32、36可靠地维持在冰点以下，凝固的结露不会融化(当然也不会再结 露)，各油封30、32、36可以在稳定的环境下始终维持良好的密封性能，可以大大延长寿命。另外，该例子中除了警告用阈值(_4°C )之外，还设成具有稍微高于警告用阈值且 低于0°c的电源切断用阈值(_2°C )，但是阈值也可以仅为1个(不警告)，并且也可以使计 时器工作来代替第2次的阈值设定。阈值本身也不限于上述-4°C、-2°C。另外，考虑有时即使牺牲一些寿命也想紧急运转，也可以使上述控制(即本实施 方式所涉及的运转方法)手动进行OFF操作。另外，在本发明中重要的是，该齿轮电动机10被间歇运转，以免极低温用油封30 周边的温度超过0°c，而温度传感器40不一定是必须的条件。例如，齿轮电动机10也可以 是如下结构间歇地运转，以免超过比预测的该极低温用油封周边的温度超过0°C的时间 更短地设定的预定时间。图5表示该结构例所涉及的运转控制的一例。该运转控制中，不直接检测各极低温用油封30附近的温度，而是在运转时间间接 地推测极低温用油封30的温度，由此保护各油封30、32、36。从而，依靠该运转控制时，不需 要齿轮电动机10的所述温度传感器40。若步骤S20中使电源成为0N，则判断在上一次电源OFF时后述的步骤S32中起动 (重新设定&计数开始)的第3计时器t3是否经过5分钟以上(步骤S22)。当经过5分 钟以上时，直接进入步骤S24而电源实际上成为0N，但还没有经过5分钟时，等到经过5分 钟再进入步骤S24，在该时刻电源初次成为ON。在步骤S24中，与电源ON同时起动第1计 时器tl(重新设定&计数开始)。之后，在步骤S26中，判断该第1计时器(即连续运转时间)tl是否超过(极低温 用油封30周边的温度未达到0°C )预定时间，例如8分钟。从电源ON开始，即齿轮电动机 10实际开始运转之后到尚未经过8分钟的期间，巡回步骤S26，照原样继续运转。但是，若判断第1计时器tl超过8分钟，则进入步骤S28由未图示的灯等发出警 告，起动(重新设定&计数开始)第2计时器t2。并且，若在步骤S30中判定起动第2计时器t2之后经过2分钟，则在步骤S32中切断电源，同时起动(重新设定&计数开始)第 3计时器t3。该第3计时器t3在进行下一次的电源ON操作时(前述步骤S20)，为了确保 到电源实际上成为ON为止的5分钟的间隔(禁止再运转期间)而被利用(前述步骤S22)。 通过该第3计时器t3的功能，即使在刚刚连续运转之后齿轮电动机10的电源成为ON时， 作为结果也可以可靠地防止达到0°C以上。另外，该禁止再运转期间(该例中为5分钟)也可以依据齿轮电动机10的油封周 边的放热特性、周围温度(目标冷冻温度)等适当地变更。并且进一步优选依据刚刚连续运 转的时间进行可变设定。当然，当前一个连续运转时间较短时，禁止再运转期间可以较短。 由此可以在减少切断的频度的同时，更可靠地进行不到o°c下的运转。
在该实施方式中，第1计时器tl的阈值设定成8分钟，第2计时器t2的阈值设定 成2分钟，这是因为如下原因根据前述的实验推测连续运转时间为10分钟以下期间，在该 冷冻库中各油封30、32、36不到0°C，从而认为凝固的结露不会融化。该第1计时器tl的阈 值可依据实际冷冻库的目标温度，或齿轮电动机的油封周边的发热量等适当地设定。顺便 提一下，除了该实施方式所涉及的冷冻库以外，只要在10分钟以内，大概不超过0°C的情况 较多。本发明已经叙述了未必一定物理实测温度，但也未必一定采用在通过计时器实际 测定连续运转时间的基础上自动地将齿轮电动机的电源设为OFF的结构。S卩，例如也可以 是如下结构(即使是没有特别的计时器机构等的状态)操作者在有意识地考虑连续运转 时间及禁止再运转期间的基础上间歇地运转控制齿轮电动机，以免连续运转时间超过10 分钟。即使是这种结构，也可以得到如下冷冻库用齿轮电动机，即可有效防止漏油，又可以 显著提高(油封的)寿命，将成本抑制在最小限度的同时，可以在冷冻库内直接使用。
权利要求
1.一种冷冻库用齿轮电动机，使在冷冻库内运转的电动机及减速机一体化，其特征在于，将能够密封至低于目标冷冻温度至少10°c以上的温度的极低温用油封插入该减速机 内作为密封所述减速机的旋转轴的油封。
2.一种冷冻库用齿轮电动机，使在冷冻库内使用的电动机及减速机一体化，其特征在于，具备密封所述减速机的旋转轴的油封，该油封成为能够密封至低于目标冷冻温度至少10°C以上的温度的极低温用油封，并且，该齿轮电动机被间歇运转，以免该极低温用油封周边的温度超过0°C。
3.—种冷冻库用齿轮电动机，使在冷冻库内使用的电动机及减速机一体化，其特征在于，具备密封所述减速机的旋转轴的油封，该油封成为能够密封至低于目标冷冻温度至少10°C以上温度的极低温用油封，并且， 该齿轮电动机被间歇运转，以免超过预定时间，该预定时间被设定成比预测的该极低 温用油封周边的温度超过0°C的时间更短。
4.如权利要求3所述的冷冻库用齿轮电动机，其特征在于， 所述预定时间设定为10分钟以下。
5.如权利要求2至4中任一项所述的冷冻库用齿轮电动机，其特征在于，所述极低温用油封选自丁腈橡胶、硅橡胶、乙丙橡胶、丁苯橡胶、四氟乙烯树脂、及织物。
全文摘要
本发明提供一种冷冻库用齿轮电动机，其不用进行暖机运转而即可在冷冻库内运转，成本低且高寿命。在使冷冻库内使用的电动机及一体化的齿轮电动机(10)中，在目标冷冻温度为-T℃(例如-30℃)时，将保证在-(T+10)℃(即，例如若目标冷冻温度为-30℃则为-40℃)下使用的极低温用油封(30)插入该减速机(14)内作为密封所述减速机的旋转轴的油封。齿轮电动机(10)被间歇运转，以免该极低温用油封(30)附近的温度超过0℃。
文档编号H02K11/00GK102102938SQ201010599739
公开日2011年6月22日 申请日期2010年12月17日 优先权日2009年12月17日
发明者矶崎哲志 申请人:住友重机械工业株式会社
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