以下、本発明の好適な実施の形態につい� ��説明する。なお、本実施の形態における例� ��が本発明を限定することはない。

 本実施形態のデカンタ型遠心分離機用の� ��アボックスは、上述のように変速キャリア� ��有するギアボックスの、高速で自転、公転� ��る遊星ギアに適用される軸受について、該� ��受の保持器を耐熱樹脂により形成されるこ� ��案内保持器としたことにより、高遠心力に� ��応可能な高速デカンタ型遠心分離機の、長� ��間連続したボウルとスクリューコンベアと� ��好適な回転差動を提供する。

 まず、本実施形態のギアボックスが適用� ��れたデカンタ型遠心分離機について説明す� ��。

 図3に示すように、デカンタ型遠心分離機 は、ボウル2と、ボウル内に同軸上に配設さ� �たスクリューコンベア3と、ボウル2およびス クリューコンベア3を回転駆動させる主電動� �としてのメインモータMM(第1の駆動手段)と、 ボウル2の回転とスクリューコンベア3の回転� ��差速を生じさせるための差動機としてのバ� ��クドライブモータBDM(第2の駆動手段)及びギ� ��ボックス1とを有する。

 該遠心分離機は、ボウル2とスクリューコ ンベア3の回転差速を利用してボウル2内に投� ��された例えば汚泥などの対象物の遠心分離� ��行い、液体と遠心分離された沈降固形物を� ��続的に脱液排出する。また、バックドライ� ��モータBDM及びギアボックス1によってボウル 2とスクリューコンベア3との間に任意の回転� ��速を生じさせることにより、分離された沈� ��固形物の脱液レベルを調節する。特に、回� ��差速を1.0rpm以下から3.0rpm程の範囲とし、高� ��水(一般的には含水率80%以下)を目的として� �用されることが多い。

 続いて、本実施形態の変速キャリアを有� ��るギアボックス1について説明する。

 図2A及び図2Bに示すように、本発明が適用 される変速用キャリアC1を有するギアボック� ��1は、デカンタ型遠心分離機のメインモータ MMによる駆動がボウル2を介して伝達されるこ とにより該ボウル2と同じ回転数で回転する� �ウジングHと、ハウジングH内に配置される第 1のギアユニット10と、第1aのギアユニット10a� ��、第2のギアユニット20とを有する。ギアユ� ��ット10aは、ギアユニット10とギアユニット20 との間に配置される。

 第1のギアユニットからの駆動力は変速キ ャリアC1を介して第1aのギアユニットに伝達� �れ、さらにキャリアC1aを介して第2のギアユ� ��ットに伝達される。第2のギアユニット20に� ��キャリアC2が連結されており、該キャリアC2 を介してスクリューコンベア3を駆動させる� �また、第1aのギアユニット10aには、ピニオン シャフトPSを介してバックドライブモータBDM� ��らの駆動が伝達される。

 本実施形態のギアボックス1が有するギア ユニットについて、より具体的に説明する。 第1のギアユニット10には、ハウジングHと結� �され、ボウル2を回転駆動するメインモータM Mの駆動力により回転するリングギアR1と、非 回転の太陽ギアS1と、遊星ギア軸受B1を介し� �変速キャリアC1により回転自在に支持され、 リングギアR1、及び太陽ギアS1に係合する、� �星ギアP1とが配置される。本実施形態におい て、遊星ギアP1は、180°間隔で2つ配置される� ��

 また、第1aのギアユニット10aには、ピニ� �ンシャフトPSと連結された太陽ギアS1aと、遊 星ギア軸受B1aを介して変速キャリアC1により� ��転自在に支持され、遊星ギアP1の公転回転� �連動して太陽ギアS1aの周りを公転回転する2� ��の遊星ギアP1aと、該遊星ギアP1aの公転回転� ��伴って回転し、後述する太陽ギアS2にキャ� �アC1aを介して連結するリングギアR1aとが配� �される。

 そして、第2のギアユニット20には、ハウ� ��ングHと結合され、ボウル2を回転駆動する� �インモータMMの駆動力により回転するリング ギアR2と、ギアユニット10の遊星ギアP1の公転 回転に応じて回転する太陽ギアS2と、スリー� ��軸受を介してキャリアC2により回転自在に� �持され、リングギアR2、及び太陽ギアS2に係� ��する、60°間隔で配置された3つの遊星ギアP2 とが配置される。キャリアC2は、遊星ギアP2� �公転回転により回転され、該回転がスクリ� �ーコンベア3に伝達される。

 なお、本実施形態においては、遊星ギア� ��数を第1のギアユニット、及び第1aのギアユ� ��ットにおいて2つ、第2のギアユニットにお� �て3つとしたが、これに限定されるものでは� ��く、任意の数の遊星ギアを等間隔で配置す� ��ことができる。

 第1のギアユニット10の遊星ギアP1、およ� �第1aのギアユニットの遊星ギアP1aに結合され る軸受B1、及びB1aは、円筒ころ軸受である。� ��筒ころ軸受は円筒状のころと軌道とが線接� ��をしている形状の軸受であり、ラジアル負� ��能力が大きい軸受である。

 次に、第1のギアユニット10の遊星ギアP1� �、第1aのギアボックス10aの遊星ギアP1aに適用 される軸受B1、及びB1aについてより詳しく説� ��する。

 本実施形態のギアボックス1の遊星ギアP1� ��及び遊星ギアP1aに係る軸受は、円筒ころ軸� ��であって、ころ案内保持器を備える。そし� ��、このころ案内保持器が耐熱樹脂により形� ��される。

 軸受B1、B1aは、互いに同心に組み合わさ� �た内輪及び外輪と、内輪と外輪との間に配� �される複数の円筒ころと、これら円筒ころ� �周方向に等間隔で保持するころ案内保持器� �を含む。

 ころ案内保持器は耐熱樹脂により形成され� ��が、好ましくは、L-PPS(Linear-PolyPhenylene Sulfid e)、PEEK(Poly
ether ether ketone)により形成される。

 表1は、L-PPSにより成形された本実施形態� ��係る軸受のころ案内保持器と、従来型の銅� ��金で形成された外輪案内型保持器の特性を� ��す。

 また、表2は、内径φ425のデカンタ型遠心� ��離機において、遠心力2500G、回転数3241.4rpm� �運転した場合のこれら保持器の最大主応力� �重値を示す。

 L-PPSは200℃以上での連続使用が可能であ� �という優れた耐熱性を有するほか、表1に示� ��ように、銅合金などの金属により形成した� ��来型と比較して、比重が非常に小さい。又� ��PEEK使用の場合も同様な効果が期待できる。

 加えて、表2に示すように、上記の条件下 における本実施形態の保持器の最大主応力荷 重値は、従来型保持器の約60%である。このよ うに保持器の最大主応力荷重値が小さいこと からも明らかなように、遊星ギアP1、P1aが高� ��で回転するときにおいても、軸受の保持器� ��比重が小さいことにより、自重による遠心� ��が小さいため、ころの案内すきまを確保で� ��るので、焼き付き防止効果を期待できる。

 また、従来型保持器は外輪案内保持器で� ��るため、高速で自転、公転するときに保持� ��の変形により外輪内径の約180°範囲に保持� �が接触し、案内すきまが確保できない。こ� �に対し、本実施形態に係る保持器はころ案� �保持器であるため、高速で自転、公転して� �、ころがポケット内の案内面先端に接触す� �ものの、案内すきまは確保される。

 案内すきまが広範囲に亘って確保されな� ��と、潤滑が1度枯渇してしまったとき、案内 面の油膜は再形成されない。言い換えれば、 案内すきまが確保されるころ案内保持器は、 潤滑が1度枯渇しても案内面の油膜の再形成� �円滑に行われる。

 したがって、本実施形態に係る軸受は、� ��持器を耐熱樹脂からなるころ案内保持器と� ��たことにより、高速で回転するときにおい� ��も案内すきまが確保されるため、潤滑の枯� ��を防止することができる。

 続いて、本実施形態のギアボックス1を適 用させてボウル2とスクリューコンベア3の回� ��差速を生じさせるときの動作について説明� ��る。

 まず、バックドライブモータBDMを駆動さ� ��ることにより、第1aのギアユニット10aのリ� �グギアR1aの回転数を変化させる。すなわち� �バックドライブモータBDMの駆動力をピニオ� �シャフトPSを介して太陽ギアS1aに伝達させる ことにより、太陽ギアS1aの自転を開始させ、 遊星ギアP1、及び遊星ギアP1aの公転回転数を� ��さくする。その結果、リングギアR1aの回転� ��が小さくなるため、第2のギアユニット20に� ��いて、太陽ギアS2の回転数とリングギアR2の 回転数に差が生じる。よって、太陽ギアS2の� ��りを公転回転する遊星ギアP2の公転回転も� �た、リングギアR2の回転数より小さくなるた め、ボウル2とスクリューコンベア3との間に� ��回転数の差が生じるようになる。

 このようにしてボウル2とスクリューコン ベア3との間に回転数の差を生じさせたとき� �本実施形態のギアボックス1を適用したデカ� ��タ型遠心分離機では、メインモータMMとバ� �クドライブモータBDMにかかる負荷を従来型� �2段式ギアボックスと比して、非常に小さく� ��ることが可能である。

 これについて具体的に説明するために、� ��来の2段式ギアボックスを用いたデカンタ式 遠心分離機と、本実施形態のギアボックスを 用いたデカンタ式遠心分離機において、ボウ ル2の回転数を3000rpm、スクリューコンベア3の 回転数を2999rpm(すなわちこのときの差速は1rpm である)とした場合の例を以下に示す。

 例えば、従来の2段式ギアボックスのギア 比を125:1とした場合において、上記の回転数� ��デカンタ型遠心分離機を動作させるとき、� ��ックドライブモータBDMの回転数は2845rpmとな る。このとき、バックドライブモータBDMにか かる電力は4.3kwとなり、さらに、上述したよ� ��にバックドライブモータだけでなくメイン� ��ータにも同じだけの負荷、すなわち4.3kwの� �力を必要とする。よって、上記の条件で遠� �分離機を動作させた場合、メインモータが� �ウルを回転させるために必要な電力のほか� �、新たに8.6kwの電力が遠心分離機全体で必要 となる。

 これに対し、本実施形態のギアボックス1 を用い、ギア比を44:1として上記の回転数で� �カンタ型遠心分離機を動作させるとき、バ� �クドライブモータBDMの回転数は44rpmとなり、 従来の2段式ギアボックスの場合と比較して� �常に小さい。そのため、バックドライブモ� �タBDMにかかる電力は0.19kwとなり、遠心分離� �全体に換算しても、新たにかかる電力は0.38k wとなった。

 すなわち、上述した例においては、本実� ��形態のギアボックスを用いることにより、� ��ウルを3000rpm、スクリューコンベアを2999rpm� �回転させて1rpmの差速を生じさせるために必� ��な電力を8.22kw削減することができる。

 本実施形態の変速キャリアC1を有するギ� �ボックス1においては、上述したようにメイ� ��モータMMから、またはメインモータMM及びバ ックドライブモータBDMからの駆動が伝達され るとき、遊星ギアP1、及びP1aはリングギアR1a� ��回転させるための公転に伴い、高速で自転� ��公転する。このように遊星ギアP1、及びP1a� �高速で自転、公転するとき、これに配置さ� �る軸受B1、及びB1aには自重による遠心力が作 用する。従来の技術においては、この遠心力 が大きくなるため、軸受の潤滑の枯渇が発生 するおそれが大きかった。

 本実施形態の変速キャリアC1を有するギ� �ボックス1は、遊星ギアP1、P1aのころ軸受B1、 B1aの保持器を耐熱樹脂で形成したことにより 、従来に比べ保持器の比重が小さくなり、こ ろ軸受の自重による遠心力を小さくすること が可能であるため、案内すきまを適切に確保 することができる。また、当該保持器をころ 案内保持器としたことにより、ころと案内面 との接触部分を小さくすることができるため 、案内すきまをさらに適切に確保することが できるとともに、潤滑を好適に維持すること ができる。したがって、軸受の潤滑の枯渇の 防止を防ぐことができる。

 すなわち、変速キャリアC1を有するギア� �ックス1が適用されたデカンタ型遠心分離機� ��長時間連続した運転においても、当該ギア� ��ックス内の軸受が焼き付け等を起こす危険� ��を低減でき、好適なボウルとスクリューコ� ��ベアとの回転差動を提供することができる� ��

 特に、2500G以上の遠心力が軸受に作用す� �、高速デカンタ型遠心分離機の好適な実用� �を図ることができる。