WO2014199635A1

WO2014199635A1 - 推力発生装置

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Publication number: WO2014199635A1
Application number: PCT/JP2014/003108
Authority: WO
Inventors: 義範大道; 健太郎中川
Original assignee: 川崎重工業株式会社
Priority date: 2013-06-11
Filing date: 2014-06-11
Publication date: 2014-12-18
Also published as: EP3009342A4; KR20160018580A; CN105209337B; JP2014240224A; CN105209337A; JP6204709B2; EP3009342A1; KR101707558B1

Abstract

　推力発生装置（１）は、軸方向の両側に開放した筒状ハウジング（１０）と、筒状ハウジング（１０）の内側に配置された推進機本体（２０）と、推進機本体（２０）の両側面に着脱可能に取り付けられた一対のフェアリング（４０，４１）を含む。推進機本体（２０）は、環状のステータ（２５）、ステータ（２５）の内側に配置された環状のロータ（３０）、およびロータ（３０）の内周面に設けられたプロペラ翼（３３）を含む。筒状ハウジング（１０）は、径方向内向きに突出する固定フランジ（１２）を有し、推進機本体（２０）は、締結部材（２４）によって固定フランジ（１２）に着脱可能に取り付けられている。

Description

推力発生装置

　本願発明は、船舶等の推進力を発生するための推力発生装置に関する。

　近年、船舶分野において、推進機としての効率向上、推進機からの漏油問題の解決、乗船員の乗り心地改善等を目的とする推進機の低騒音・低振動化などに対する要望が高まっている。しかしながら、従来から主流となっているディーゼル機関を用いた推進機では、更なる効率向上、漏油解決及び低騒音・低振動化を図るための手段に乏しいのが実情である。

　このような状況の下、リング状の電動機のロータ内周にプロペラを配設して、電動機とプロペラとが一体となった推進機（以下、「リムドライブ推進機」ともいう）が注目されている。リムドライブ推進機は、プロペラが電動機のロータ内周に配設されているため、プロペラ翼端から発生するキャビテーションを抑制することができる。そのため、効率が向上するとともに、キャビテーション騒音を低減することができ、低騒音・低振動化が可能となる。また、プロペラ翼を支持する軸受に海水潤滑軸受を採用した場合、推進機が破損したとしても漏油の問題がなく、船舶分野における環境負荷低減にも貢献することができる。

　この種の先行技術として、リング状の電動機のロータに径方向内方に突出するプロペラ翼を設け、電動機で駆動されるプロペラ翼の回転により水流を軸方向に噴射して推進力を発生するようにした推力発生装置がある（例えば、特許文献１，２参照）。これらの推力発生装置は、例えば、船体の船首又は船尾に設けられた船体横方向に貫通する配置穴（トンネル）に設けられ、プロペラ翼等を分解できるようにしている。全てのプロペラ翼は、ロータの中心に配置されたボスに連結されている。

特開２０１１－００５９２６号公報特開２０１１－００５９２７号公報

　しかしながら、上記特許文献１，２に記載された推力発生装置では、プロペラ翼等の構成をメンテナンスする時には、ボスとプロペラ翼とロータ本体などを水中で分解又は組立を行う必要がある。しかし、水中における部品の分解又は組立は極めて困難であり、通常は船舶をドッグに入渠させてメンテナンスを行うため、多くの時間と労力を要する。

　一方、例えば、上記推力発生装置を船内の空間に引き出してメンテナンスができるようにする場合、推力発生装置の上方に船内まで引き出すための大きなスペースが必要であるとともに、推力発生装置を昇降させるクレーンなどの装置が必要となり、多くの設備と費用が必要となる。

　そこで、本願発明は、プロペラ翼等の構成を推進機本体として船舶から一体的に取外すことができる、メンテナンス性の良い推力発生装置を提供することを目的とする。

　上記目的を達成するために、本願発明の推力発生装置は、液中に配置され、液を噴射することで推力を発生させる推力発生装置であって、軸方向の両側に開放した筒状ハウジングと、前記筒状ハウジングの内側に配置された、環状のステータ及び前記ステータの内側に配置された環状のロータ並びに前記ロータの内周面に設けられたプロペラ翼を含む推進機本体と、前記推進機本体の両側面に着脱可能に取り付けられ、前記ロータの内周面に対応する位置から前記筒状ハウジングに向かって拡径する一対のフェアリングと、を備え、前記筒状ハウジングは、径方向内向きに突出する固定フランジを有し、前記推進機本体は、締結部材によって前記固定フランジに着脱可能に取り付けられている、ことを特徴とする。

　この構成により、推進機本体の両側面からフェアリングを取り外した後、締結部材を外せば推進機本体と筒状ハウジングとを分離可能とすることができる。それ故に、推進機本体を筒状ハウジングから軸方向に引き抜いてメンテナンスすることが可能となり、メンテナンス性を向上させることができる。従って、プロペラ翼等の保守点検時にもプロペラ翼等の構成を推進機本体として一体的に取外して容易に点検することができる。

　前記推進機本体は、前記筒状ハウジングの軸方向において前記固定フランジと重なり合う連結部を有し、前記締結部材は、前記連結部または前記固定フランジを貫通するボルトであってもよい。このように構成すれば、フェアリングを推進機本体から取り外したときに、ボルトを緩めることができる。

　前記筒状ハウジングは、前記固定フランジから軸方向に離れた位置で前記推進機本体を支持する支持フランジを有してもよい。このように構成すれば、支持フランジで推進機本体の姿勢を保つことができる。これにより、推進機本体を筒状ハウジング内に安定して保持することができる。

　前記固定フランジは、該固定フランジに前記推進機本体が取り付けられた状態で前記推進機本体の外周部分に冷却液が流れることを可能とする通液部を有していてもよい。このように構成すれば、固定フランジの通液部を通じて、推進機本体の外周部分に冷却液が流れるため、推進機本体を効率良く冷却することができる。従って、プロペラ翼を回転させる電動機部分を適切に冷却して、推進機の効率向上を図ることができる。

　前記固定フランジは、周方向に連続しており、前記推進機本体は、前記筒状ハウジングの軸方向において前記固定フランジと重なり合うリング状の連結部を有し、前記固定フランジは、前記通液部として、当該固定フランジと前記連結部とが重なり合う領域に複数の通流穴を有し、前記連結部は、前記通流穴と一致する位置に複数の通流穴を有してもよい。このように構成すれば、推進機本体の連結部と固定フランジとを貫通するようにして、推進機本体の外周部分に冷却液を流入又は外周部分から冷却液を流出させることができる。

　例えば、前記筒状ハウジングは、前記固定フランジから軸方向に離れた位置で前記推進機本体を支持する支持フランジを有し、前記支持フランジは、前記推進機本体の外周部分に冷却液が流れることを可能とする通液部を有してもよい。

　前記筒状ハウジングと前記推進機本体との間には、前記固定フランジまたは前記支持フランジの通液部から推進機本体の外周部分に流入した冷却液を、推進機本体の外周部分で周方向に通流させる冷却流路が形成されていてもよい。このように構成すれば、固定フランジ又は支持フランジの通液部から推進機本体の外周部分に通流入した冷却液を推進機本体の周方向に通流させて、推進機本体の外周部分を効率良く冷却することができる。

　前記固定フランジの通液部及び前記支持フランジの通液部は、周方向の一部の範囲内に配置されており、前記筒状ハウジングは、前記固定フランジと前記支持フランジの間に流路形成部材を有し、該流路形成部材は、前記筒状ハウジングの軸心を挟んで前記固定フランジと前記支持フランジの少なくとも一方の通液部と反対の位置に開口部を有してもよい。このように構成すれば、固定フランジと支持フランジの一方の通液部から推進機本体の外周部分に流入した冷却液が、流路形成部材によって形成された流路によって推進機本体の周方向に通流され、この冷却液が固定フランジと支持フランジの他方の通液部から外部に流出するので、推進機本体の外周部分に長い冷却流路を形成してより効率良く冷却することができる。しかも、冷却液の流速が速くなるような流路断面積とすることで、冷却効率を高めることもできる。

　上記の推力発生装置は、前記筒状ハウジングから前記ステータに接続された電力ケーブルと、前記筒状ハウジングと前記推進機本体との間に設けられた、前記電力ケーブルが挿通される防水チューブと、をさらに備えてもよい。このように構成すれば、運転時は防水チューブによって電力ケーブルの防水状態を保ち、推進機本体を取外す時には防水チューブを取外すことによって電力ケーブルを外すことができる。

　上記の推力発生装置は、前記筒状ハウジングから前記ステータに接続された電力ケーブルをさらに備え、前記電力ケーブルは、前記筒状ハウジングと前記推進機本体との間で、水中において水密かつ着脱可能な水中コネクタを含んでもよい。このように構成すれば、推進機本体を取外す時に、水中コネクタの部分で電力ケーブルを容易に切り離すことができる。

　本願発明によれば、船舶などに取付け、プロペラ翼の保守時などには推進機本体と一体的に取外して容易にメンテナンスすることができ、メンテナンス性の高い推力発生装置を構成することが可能となる。

図１は本願発明の第１実施形態に係る推力発生装置を示す縦断面図である。図２は図１に示すII－II矢視の正面図である。図３は図１に示す支持フランジの正面図である。図４は図１に示す固定フランジの正面図である。図５は図１に示す推力発生装置のフランジ部分における水流を説明する模式図である。図６は図１に示す推力発生装置を分解した時の縦断面図である。図７は本願発明の第２実施形態に係る推力発生装置を示す縦断面図である。図８は図７に示すVIII－VIII矢視断面図である。図９は図７に示すIX－IX矢視断面図である。図１０は本願発明の第３実施形態に係る推力発生装置を示す縦断面図である。図１１は本願発明の第４実施形態に係る推力発生装置を示す縦断面図である。図１２は図１１に示す支持フランジの正面図である。図１３は図１１に示す固定フランジの正面図である。図１４は図１１にXIV－XIV矢視で示す流路形成フランジの正面図である。図１５は図１１にXV－XV矢視で示す流路形成フランジの正面図である。図１６は図１１に示す推力発生装置のフランジ部分における水流を説明する模式図である。第１変形例に係る推力発生装置の一部を示す縦断面図である。第２変形例に係る推力発生装置の一部を示す縦断面図である。第３変形例に係る推力発生装置の一部を示す縦断面図である。第４変形例に係る推力発生装置の一部を示す縦断面図である。

　以下、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の実施形態では、船体の船首又は船尾に設けられた船体横方向に貫通する円筒壁（トンネル）に設けられ、船舶のサイドスラスタなどに用いられる推力発生装置を例に説明する。すなわち、推力発生装置は、水中に配置される。

　（第１実施形態）
　図１に示すように、この実施形態の推力発生装置１は、船体１００に設けられた円筒壁１０１に設けられており、円筒壁１０１の両開口１０２から水平方向に水Ｗを噴射して推力を発生するようになっている。上記円筒壁１０１は中央部分が配置部１０３となっており、この配置部１０３に、軸方向の両側に開放した筒状ハウジング１０が固定されている。本実施形態では、円筒壁１０１が船体横方向に互いに離間する一対の短管に分割されており、これらの短管の間のギャップによって配置部１０３が構成されている。筒状ハウジング１０は、円筒壁１０１と同一内径に形成されており、円筒壁１０１に溶接等で固定される。以下では、説明の便宜上、筒状ハウジング１０の軸方向を左右方向（その方向を向く面を側面）ということがある。

　筒状ハウジング１０の内側には、推進機本体２０が配置されている。本実施形態では、筒状ハウジング１０の内周面の所定位置に、径方向内向きに突出する２つのフランジ１２，１３が設けられている。図示する右側には推進機本体２０を固定するための固定フランジ１２が設けられ、図示する左側には推進機本体２０を支持する支持フランジ１３が設けられている。これらのフランジ１２，１３は、複数のプロペラ翼３３の軸方向Ｘ（筒状ハウジング１０の軸方向でもある）に離れて配設されており、軸方向Ｘにおいてプロペラ翼３３の中心から等間隔となる位置に配置されている。フランジ１２，１３は、推進機本体２０の大きさなどに応じて適切に配置すればよい。例えば、固定フランジ１２と支持フランジ１３の互いに対向する側面同士の離間距離は、プロペラ翼３３によって構成されるプロペラの直径の０．２倍以上である。

　本実施形態では、固定フランジ１２及び支持フランジ１３が共に周方向に連続している。また、本実施形態では、２つのフランジ１２，１３を設けた例を示したが、筒状ハウジング１０は少なくとも１つのフランジ（固定フランジ１２のみ）を有していればよく、固定フランジ１２と支持フランジ１３の合計数が３つ以上であってもよい。固定フランジ１２のみの１つにする場合、例えば、支持フランジ１３の機能を有する構成を推進機本体２０から突設するようにしてもよい。この場合、例えば図１９に示すような構成を採用して、推進機本体２０を筒状ハウジング１０から左側に引き抜けるようにする。本実施形態では、推進機本体２０が筒状ハウジング１０から右側に引き抜かれる。

　図１に戻って（場合によっては図５を参照して）、上記推進機本体２０は、上記筒状ハウジング１０の内側に配置される外周ケーシング２２と、この外周ケーシング２２の内側に配置された環状のステータ２５と、外周ケーシング２２の両側面に固定された一対の環状の側面ケーシング２３とを有している。ステータ２５は、外周ケーシング２２及び側面ケーシング２３によって形成される径方向内側に開口する環状溝内に配置されている。外周ケーシング２２は、固定フランジ１２と支持フランジ１３の互いに反対側を向く側面同士の間の距離よりも長い筒状体である。

　上記外周ケーシング２２の一端（右側）には、軸方向Ｘにおいて固定フランジ１２と重なり合う連結部２１が径方向外向きに突出するように設けられている。本実施形態では、連結部２１が周方向に連続するリング状である。連結部２１は、固定フランジ１２の右側面（支持フランジ１３とは反対側の側面）に接した状態で、固定ボルト２４（本発明の締結部材の一例）によって固定フランジ１２に固定されている。すなわち、推進機本体２０は、連結部２１を貫通する固定ボルト２４によって固定フランジ１２に着脱可能に取り付けられている。外周ケーシング２２の他端（左側）では、外周ケーシング２２の外周面が支持フランジ１３の内周面で支持されている。

　連結部２１と逆方向（左側）に設けられた側面ケーシング２３は、電力ケーブル２７が貫通している。電力ケーブル２７は、筒状ハウジング１０から上記ステータ２５の電機子コイル２６に接続されている。ステータ２５は、複数の電機子コイル２６が設けられ、環状に形成されている。電力ケーブル２７は、上記筒状ハウジング１０と側面ケーシング２３との間に設けられた防水チューブ１７の中に挿通されている。この防水チューブ１７は、筒状ハウジング１０に固定され、端部が側面ケーシング２３にボルト等で取付けられている。

　上記ステータ２５の内側には、環状のロータ３０が配置されている。このロータ３０は、複数の磁石が取付けられて環状に形成されたロータコア３１と、このロータコア３１が外嵌された環状のロータ本体３２とを有している。ロータ３０は、上記ステータ２５の電機子コイル２６に給電することで回転させられるロータコア３１によって回転させられる。電機子コイル２６への給電の仕方を変えることで、ロータコア３１の回転速度、回転方向などを変更することができる。

　ステータ２５は、その熱が熱伝導によって外周ケーシング２２に熱伝達されるようになっている。ステータ２５とロータ３０とによって電動機が構成されており、このステータ２５は、この実施形態では、外周ケーシング２２の外側（すなわち、推進機本体２０の外周部分）での対流冷却によって冷却されるようになっている。

　上記ロータ本体３２の内周面には、プロペラ翼３３が設けられている。これらのプロペラ翼３３は、正転、逆転のいずれの方向に回転しても推力を発生させることができる形状に形成されている。プロペラ翼３３は、基部がロータ本体３２に取付けられている。そのため、プロペラ翼３３によるキャビテーションの発生を抑制することができる。従って、キャビテーションによって生じる騒音や振動を低減することができる。また、プロペラ翼３３は、先端がロータ３０の中心近くに位置しており、全てのプロペラの先端によってロータ３０の中心に中央開口（図２参照）が規定されている。この実施形態のプロペラ翼３３は、周方向に複数枚（この例では、後述するように４枚）が等間隔で設けられている。

　さらに、ロータ３０は、上記側面ケーシング２３の内周縁部に設けられた水潤滑軸受５０，５１によって支持されている。ロータ本体３２には、上記ロータコア３１が設けられた中央部分から軸方向Ｘの両側に延びるカラー部３４，３５が設けられている。水潤滑軸受５０，５１の内周面５２は、カラー部３４，３５の外周面との間に水膜を形成することでロータ本体３２の径方向に作用するラジアル荷重を支持する。

　また、水潤滑軸受５０，５１は、ロータ本体３２の軸方向Ｘの両側面（カラー部３４，３５の根本から径方向外側に広がる環状面）との対向面５３を有し、前記軸方向Ｘの両側面と対向面５３との間に水膜を形成することで、ロータ本体３２の軸方向に作用するスラスト荷重を支持する。このように水潤滑軸受５０，５１は、内周面５２がラジアル軸受面であり、対向面５３がスラスト軸受面となっている。このように、上記水潤滑軸受５０，５１は、ロータ本体３２を軸方向Ｘから挟むように設けられ、これらの水潤滑軸受５０，５１によってロータ３０に作用するラジアル荷重及びスラスト荷重が支持されている。この水潤滑軸受５０，５１は、滑り軸受方式となっている。さらに、対向面５３から、ロータコア３１とステータ２５との隙間にも水Ｗが流れるようになっている。このような水潤滑軸受５０，５１により、漏油の問題を生じることはない。

　また、上記ロータ３０の軸方向Ｘの両側には、カラー部３４，３５と内周面が連なる一対のフェアリング４０，４１が設けられている。これらのフェアリング４０，４１は、ロータ３０から離反する方向に拡径しながら延びている。より詳しくは、フェアリング４０，４１は、ロータ３０の内周面に対応する位置（本実施形態では、ロータ３０の内周面と連続面を形成する位置）から筒状ハウジング１０に向かって拡径し、端部が筒状ハウジング１０の内周に近接した位置となるように形成されている。さらに、フェアリング４０，４１は、水潤滑軸受５０，５１の位置から筒状ハウジング１０の軸方向端部（配置部１０３の境界近傍）まで延びるように形成されている。これらのフェアリング４０，４１は、推進機本体２０の両側面を構成する上記水潤滑軸受５０，５１にボルト（図示略）で着脱可能に取付けられている。

　図２に示すように、上記推力発生装置１を軸方向Ｘから見ると、筒状ハウジング１０と所定の隙間Ｓを空けてフェアリング４１が設けられている（フェアリング４０も同様）。このフェアリング４１（４０）の中央部分にプロペラ翼３３が位置している。この例は４枚のプロペラ翼３３であり、プロペラ翼３３の中央部分は空間になっている。

　図３に示すように、上記支持フランジ１３には、周方向に複数の通流穴（通液部）１４が設けられている。この複数の通流穴１４により、支持フランジ１３を貫通して水Ｗが通流するようになっている。図４に示すように、上記固定フランジ１２には、全周に複数の固定穴（めねじを有するねじ穴）１５と通流穴（通液部）１６とが交互に設けられている。固定穴１５は、周方向に等ピッチで設けられ、それらの固定穴１５の間に通流穴１６が等ピッチで設けられている。固定穴１５には、上記固定ボルト２４が螺合する。すなわち、通流穴１６は、固定フランジ１２と上記連結部２１とが重なり合う領域に設けられている。この複数の通流穴１６により、固定フランジ１２を貫通して水Ｗが通流するようになっている。この実施形態では、固定フランジ１２と支持フランジ１３とに同数の通流穴１４，１６が設けられている。通流穴１４，１６は、固定フランジ１２に推進機本体２０が取り付けられた状態で推進機本体２０の外周部分に水Ｗが流れることを可能とするためのものである。

　図５は、上記固定フランジ１２に推進機本体２０が取付けられた状態の図面である。推進機本体２０の外周ケーシング２２は、固定フランジ１２に接する部分と支持フランジ１３に接する部分とが、これらのフランジ１２，１３の板厚に相当する幅だけ大径部４５に形成され、他は小径部４６に形成されている。また、大径部４５は小径部４６とテーパ面で続くようになっている。これにより、推進機本体２０を軸方向Ｘに移動させる時の固定フランジ１２及び支持フランジ１３と外周ケーシング２２との隙間（クリアランス）を大きくし、推進機本体２０を軸方向Ｘに移動させやすくしている。

　このような推進機本体２０では、図示するように、固定フランジ１２の右側面に推進機本体２０の連結部２１を接触させる。そして、連結部２１に設けられたボルト挿通穴２８に固定ボルト２４を挿入し、固定フランジ１２に設けられた固定穴（めねじを有するねじ穴）１５にねじ込むことで、推進機本体２０が固定フランジ１２に固定される。推進機本体２０の固定は、固定ボルト２４によって連結部２１を固定フランジ１２に締め付けることにより生じる連結部２１と固定フランジ１２との接触面の面圧による固定である。図では、周方向に設けられた固定ボルト２４の１本のみを示す。この実施形態では、図示するように固定フランジ１２の右側面に推進機本体２０の連結部２１を固定するようにしているため、推進機本体２０を取外す場合、図示する右方に引き抜くことになる（図６）。

　また、推進機本体２０の取外し又は取付け時には、上記したように外周ケーシング２２の支持フランジ１３の板厚相当部分と固定フランジ１２の板厚相当部分以外が小径部４６を形成するため、固定位置に至るまでは大きな隙間で軸方向Ｘに移動させやすい。

　一方、固定フランジ１２及び支持フランジ１３には通流穴１４，１６が設けられている。また、連結部２１には、固定フランジ１２の通流穴１６と一致する位置に複数の通流穴（通液部）２９が設けられている。従って、図示するように、連結部２１を固定フランジ１２に固定した状態で、これらの通流穴１６，２９が連通するようになっている。

　そして、これらによって、固定フランジ１２と支持フランジ１３との間の外周ケーシング２２と筒状ハウジング１０との間に、外周ケーシング２２を水冷するための冷却流路９０が形成されている。

　すなわち、図中に矢印９１，９２で示すように、プロペラ翼３３を回転させて水流が生じれば、筒状ハウジング１０とフェアリング４０，４１の一方との隙間Ｓ（図１）から推進機本体２０に向かって水Ｗ（冷却液）が流れ込み、その水Ｗが冷却流路９０を流れる。例えば、推進機本体２０が水Ｗを左側に噴射する場合は、水Ｗが、連結部２１と固定フランジ１２とに設けた通流穴２９，１６を通って外周ケーシング２２と筒状ハウジング１０との間に流入し、外周ケーシング２２と筒状ハウジング１０との間に通流した後に、支持フランジ１３に設けた通流穴１４を通って流出する。この冷却流路９０に沿った水Ｗの通流は、上記プロペラ翼３３を回転させることによって円筒壁１０１の開口１０２から一方に噴射される水Ｗの流れによって生じる。水Ｗの流れは、プロペラ翼３３の回転方向に応じて、左右いずれかの方向に生じる。

　このように外周ケーシング２２と筒状ハウジング１０との間に水Ｗの流れを生じさせることにより、外周ケーシング２２の熱伝達が促進され、ステータ２５の熱（点線Ｈで示す）を効率良くステータ２５の外部へ放出することができる。これにより、電動機部分の駆動効率を向上させることができる。

　図６は、上記第１実施形態に係る推力発生装置１を分解した時の図面である。まず、水潤滑軸受５０，５１にボルト（図示略）で固定しているフェアリング４０，４１を取外す。フェアリング４０，４１は、ボルトを外せば円筒壁１０１の開口１０２から軸方向Ｘに取出すことができる。

　そして、推進機本体２０の連結部２１を固定フランジ１２に固定している固定ボルト２４を取外す。また、電力ケーブル２７を船体側接続部（図示略）で外し、この電力ケーブル２７を挿通している防水チューブ１７を側面ケーシング２３から取外す。その後、プロペラ翼３３等の構成を推進機本体２０として一体的に右方向に引き抜く。この推進機本体２０の引き抜きは、例えば、筒状ハウジング１０と円筒壁１０１の下部内面にレールなどを敷き、そのレールに沿って水平方向に移動させることで容易に行うことができる。

　しかも、ロータ３０やプロペラ翼３３等を推進機本体２０として一体的に取外し及び取付ける作業を全て船外作業によって行うことができ、船体１００と推力発生装置１との間では電力ケーブル２７以外の構成に防水処理を施す必要が無く、防水が必要な箇所を極力少なくすることができる。

　従って、上記推力発生装置１によれば、船舶などに取付け、プロペラ翼３３の保守時などにはプロペラ翼３３等の構成を推進機本体２０として一体的に取外して、洋上や工場などにおいて容易にメンテナンスすることが可能となる。

　（第２実施形態）
　図７は、第２実施形態に係る推力発生装置２の縦断面図である。この第２実施形態は、水潤滑軸受６０，６１が強制的に水Ｗを供給する静圧軸受方式となっている。なお、上記第１実施形態の推力発生装置１と同一の構成には、同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

　図示するように、第２実施形態の推力発生装置２は、水潤滑軸受６０，６１の外周部分にバッファ空間６２が設けられている。そして、そのバッファ空間６２に配管６３を介して水Ｗが強制的に供給されている。配管６３は、筒状ハウジング１０に設けられた連結継手６４を介して船内に設けられたポンプ（図示略）に接続されている。

　図８のVIII－VIII断面に示すように、側面ケーシング２３の上部に電力ケーブル２７を挿通する防水チューブ１７が設けられ、水潤滑軸受６０の下部に配管６３が設けられている。この断面では、側面ケーシング２３の周囲に支持フランジ１３が見えた状態であり、支持フランジ１３に設けられた通流穴１４が見えている。

　図９のIX－IX断面に示すように、外周ケーシング２２の反対側に設けられた水潤滑軸受６１の下部にも、配管６３が設けられている。この断面では、側面ケーシング２３の周囲に外周ケーシング２２の連結部２１が見えた状態であり、連結部２１の通流穴２９が見えている。この通流穴２９は、固定フランジ１２に設けられた通流穴１６と連通した状態となっている。

　このように、水潤滑軸受６０，６１の軸受面に水Ｗを強制的に供給して静圧軸受方式とすることにより、ロータ３０を回転させていない状態でも水潤滑軸受６０，６１とロータ３０との間に常に水膜を形成することができる。

　従って、この推力発生装置２によれば、水潤滑軸受６０，６１の軸受面とロータ３０との間に常に安定した水膜を形成することができ、例えば、定点保持する船舶など、低速回転で長時間使用するような条件などにおいても安定したロータ３０の支持ができる。

　また、この実施形態でも、連結部２１、固定フランジ１２及び支持フランジ１３に通流穴２９，１４，１６（図５）が設けられているため、プロペラ翼３３を回転させて水流が生じれば、筒状ハウジング１０とフェアリング４０，４１の一方との隙間Ｓから推進機本体２０に向かって水Ｗ（冷却液）が流れ込み、その水Ｗが冷却流路９０を流れる。これにより、外周ケーシング２２の外面を効率良く冷却することができる（図５）。

　しかも、フェアリング４０，４１を取外した後、電力ケーブル２７、防水チューブ１７、及び連結継手６４を外し、上記図６と同様に、推進機本体２０の連結部２１を固定フランジ１２に固定している固定ボルト２４を取外せば、プロペラ翼３３等の構成を推進機本体２０として一体的に円筒壁１０１の開口１０２から軸方向Ｘに取出すことができる。従って、プロペラ翼３３等のメンテナンスを容易に行うことが可能となる。

　（第３実施形態）
　図１０は、第３実施形態に係る推力発生装置３を示す縦断面図である。この第３実施形態では、上記第１実施形態の推力発生装置１における電力ケーブル２７による直接接続に代えて、電力ケーブル７０の途中に水中コネクタ７１を設けた例である。電力ケーブル７０は、筒状ハウジング１０からステータ２５に接続されている。なお、上記第１実施形態の推力発生装置１と同一の構成には、同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。

　図示するように、一方の側面ケーシング２３には、水中コネクタ７１のソケット７２が設けられた出力ケーブル７３が設けられている。また、円筒壁１０１には、水中コネクタ７１のプラグ７４が先端に設けられた入力ケーブル７５が設けられている。図示する状態の水中コネクタ７１は、プラグ７４とソケット７２とが接続された状態である。

　このように構成された推力発生装置３によれば、上記第１実施形態の推力発生装置１と同様にフェアリング４０，４１を取外し、水中コネクタ７１のプラグ７４をソケット７２から抜き、推進機本体２０の連結部２１を固定フランジ１２に固定している固定ボルト２４を外せば、プロペラ翼３３等の構成を推進機本体２０として一体的に軸方向Ｘに取外すことができる。

　従って、推力発生装置３のメンテナンス性を大幅に向上させることができる。しかも、この実施形態でも、連結部２１、固定フランジ１２及び支持フランジ１３に通流穴２９，１４，１６（図５）が設けられているため、プロペラ翼３３を回転させて水流が生じれば、筒状ハウジング１０とフェアリング４０，４１の一方との隙間Ｓから推進機本体２０に向かって水Ｗ（冷却液）が流れ込み、その水Ｗが冷却流路９０を流れる。これにより、外周ケーシング２２の外面を効率良く冷却することができる（図５）。

　（第４実施形態）
　図１１は、第４実施形態に係る推力発生装置４の縦断面図である。この第４実施形態では、上記第１実施形態の推力発生装置１における固定フランジ１２と支持フランジ１３に代えて、更なる冷却効果を期待する固定フランジ８０と支持フランジ８１、及び流路形成部材を設けた例である。なお、上記第１実施形態の推力発生装置１と同一の構成には、同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。

　図示するように、この実施形態の推力発生装置４は、筒状ハウジング１０の内周面に径方向内向きに突出する固定フランジ８０及び支持フランジ８１を設けるとともに、それらの間に流路形成部材たる流路形成フランジ８２，８３が設けられている。これらの流路形成フランジ８２，８３は、固定フランジ８０及び支持フランジ８１の内径よりも僅かに大きい内径に形成されている。これにより、推進機本体２０を軸方向Ｘに取外し又は取付けする時に干渉しないようにしている。

　図１２に示すように、上記支持フランジ８１には、中心部分よりも下方にのみ通流穴（通液部）８４が設けられている。すなわち、通流穴８４は、周方向の一部の範囲内に配置されている。これらの通流穴８４は等ピッチで設けられている。この複数の通流穴８４により、支持フランジ８１を貫通して水Ｗが通流するようになっている。図１３に示すように、上記固定フランジ８０には、全周に複数の固定穴１５が設けられ、中心部よりも上方にのみ通流穴（通液部）８５が設けられている。すなわち、通流穴８５は、周方向の一部の範囲内に配置されている。この複数の通流穴８５により、固定フランジ８０を貫通して水Ｗが通流するようになっている。固定穴１５は、周方向に等ピッチで設けられ、上部の固定穴１５の間に通流穴８５が等ピッチで設けられている。この実施形態では、固定フランジ８０と支持フランジ８１とに同数の通流穴８４，８５が設けられている。

　図１４に示すように、固定フランジ８０と対向する右側の流路形成フランジ８２は、下部の所定範囲が切除された開口部８６を有している。すなわち、開口部８６は、筒状ハウジング１０の軸心を挟んで固定フランジ８０の通流穴８５と反対側に位置している。この開口部８６は、この例では３０°の範囲を切除して形成している。図１５に示すように、支持フランジ８１と対向する左側の流路形成フランジ８３は、上部の所定範囲が切除された開口部８７を有している。すなわち、開口部８７は、筒状ハウジング１０の軸心を挟んで支持フランジ８１の通流穴８４と反対側に位置している。この開口部８７は、この例では３０°の範囲を切除して形成している。

　図１６は、上記固定フランジ８０に推進機本体２０が取付けられた状態の図面である。推進機本体２０の外周ケーシング２２は、固定フランジ８０に接する部分と支持フランジ８１に接する部分とが、これらのフランジ８０，８１の板厚に相当する幅だけ大径部４５に形成され、他は小径部４６に形成されている。これにより、推進機本体２０を軸方向Ｘに移動させる時の固定フランジ８０及び支持フランジ８１と外周ケーシング２２との隙間（クリアランス）を大きくし、推進機本体２０を軸方向Ｘに移動させやすくしている。しかも、流路形成フランジ８２，８３も、内径が固定フランジ８０及び支持フランジ８１よりも大きいため、外周ケーシング２２との隙間は大きく、推進機本体２０を軸方向Ｘに移動させやすくなっている。

　このような推進機本体２０は、図示するように、固定フランジ８０の右側面に推進機本体２０の連結部２１を接触させる。そして、連結部２１に設けられたボルト挿通穴２８に固定ボルト２４を挿入し、固定フランジ８０に設けられた固定穴（めねじを有するねじ穴）１５にねじ込むことで、推進機本体２０が固定フランジ８０に固定される。推進機本体２０の固定は、固定ボルト２４によって連結部２１を固定フランジ８０に締め付けることにより生じる連結部２１と固定フランジ８０との接触面の面圧による固定である。図では、周方向に設けられた固定ボルト２４の１本のみを示す。この実施形態でも、図示するように固定フランジ８０の右側面に推進機本体２０の連結部２１を固定するようにしているため、推進機本体２０を取外す場合、図示する右方に引き抜くことになる（図６と同様）。

　また、推進機本体２０の取外し又は取付け時には、上記したように外周ケーシング２２の支持フランジ８１の板厚相当部分と固定フランジ８０の板厚相当部分以外が小径部４６を形成するため、固定位置に至るまでは大きな隙間で軸方向Ｘに移動させやすい。

　一方、上記連結部２１及び固定フランジ８０には上部に通流穴２９，８５が設けられ、支持フランジ８１には下部に通流穴８４が設けられ、右側の流路形成フランジ８２には下部に開口部８６が設けられ、左側の流路形成フランジ８３には上部に開口部８７が設けられている。

　従って、これらによって、固定フランジ８０と支持フランジ８１との間の外周ケーシング２２と筒状ハウジング１０との間に、外周ケーシング２２を水冷するための、水Ｗ（冷却液）を周方向に通流させる冷却流路９０が形成されている。すなわち、図中に矢印９１～９４で示すように、プロペラ翼３３を回転させて水流が生じれば、筒状ハウジング１０とフェアリング４０，４１の一方との隙間Ｓ（図１１）から推進機本体２０に向かって水Ｗが流れ込み、その水Ｗが冷却流路９０を流れる。例えば、図の右側からの水Ｗが連結部２１と固定フランジ８０とに設けた通流穴２９，８５を通って外周ケーシング２２と筒状ハウジング１０との間に流入すると、その水Ｗは流路形成フランジ８２と固定フランジ１２との間を下方へ流れ、流路形成フランジ８２の開口部８６を通過した後に、流路形成フランジ８２，８３の間を上方へ流れ、流路形成フランジ８３の開口部８７を通過した後に、支持フランジ８１と流路形成フランジ８３との間を下方へ流れて、支持フランジ８１の通流穴８４から流出する。なお、矢印９１～９４は、支持フランジ８１の通流穴８４の方から水Ｗが入る場合も含めて両矢印で示している。

　しかも、この第４実施形態の冷却流路９０は、上記第１実施形態～第３実施形態の推力発生装置１～３における冷却流路（固定フランジ１２と支持フランジ１３との間の周方向面積）に比べて流路断面積が狭くなっているため、外周ケーシング２２の外面に沿って流れる冷却水の流速が速くなって、より冷却効率を高めることができる。

　従って、この実施形態の推力発生装置４によれば、推進機本体２０の連結部２１を固定フランジ８０から取外せば、推進機本体２０を船体などから容易に取外してメンテナンスすることができ、その上、プロペラ翼３３を回転させて推力を発生させたときに、固定フランジ８０側又は支持フランジ８１側から外周ケーシング２２の周囲に形成した冷却流路９０に水流を生じさせるので、外周ケーシング２２を介してステータ２５を効率良く冷却し、電動機部分の効率向上を図ることが可能となる。

　（総括）
　以上のように、上記推力発生装置１，２，３，４によれば、船体などに固定される筒状ハウジング１０に対してプロペラ翼３３等を含む推進機本体２０をユニットとして一体的に取外すことができるので、リムドライブ推進機である推力発生装置１～４のメンテナンス性を大幅に向上させることが可能となる。

　また、推進機本体２０を筒状ハウジング１０に固定している固定フランジ（１２又は８０）と推進機本体２０を支持する支持フランジ（１３又は８１）との間で外周ケーシング２２を効率良く冷却することができるので、推力発生装置１～４の電動機部分の冷却効率向上を図り、推進機としての効率向上を図ることが可能となる。

　なお、上記実施形態では、通液部を通流穴１４，８４で構成しているが、溝状の通液部など他の構成によって冷却液を通過させるようにしてもよく、上記実施形態に限定されるものではない。

　さらに、上記実施形態では、船舶のサイドスラスタとして、船体１００に設けられた円筒壁１０１に推力発生装置１～４を設ける例を説明したが、他の構成において用いることもでき、船舶の推力発生装置に限定されるものではない。すなわち、推力発生装置が噴射する液は、水以外であってもよい。

　また、上記実施形態は一例を示しており、本願発明の要旨を損なわない範囲での種々の変更は可能であり、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。

　例えば、固定フランジ（１２又は８０）は、必ずしも周方向に連続している必要はなく、周方向に点在する複数のピースで構成されていてもよい。この場合、それらのピース間の隙間によって、固定フランジの通液部が構成されていてもよい。同様に、支持フランジ（１３又は８１）も、必ずしも周方向に連続している必要はなく、周方向に点在する複数のピースで構成されていてもよい。この場合、それらのピース間の隙間によって、固定フランジの通液部が構成されていてもよい。

　さらに、連結部２１も、必ずしも周方向に連続するリング状である必要はなく、周方向に点在する複数のピースで構成されていてもよい。

　また、図１７に示すように、固定フランジ（１２又は８０）に設けられる通流穴（１６又は８５）が連結部２１よりも径方向外側に配置されていて、連結部２１には通流穴２９が設けられていなくてもよい。

　また、図１７に示すように、固定フランジ（１２又は８０）と連結部２１の間にスペーサ２０１が挟まれていてもよい。スペーサ２０１としては、種々の断面形状の環状部材を用いることができる。あるいは、スペーサ２０１は、周方向に点在する複数のピースで構成されていてもよい。

　また、連結部２１は、外周ケーシング２２に必ずしも一体的に形成されている必要はない。例えば、図１８に示すように、外周ケーシング２２の側面に止め板２０２がボルト２０３によって固定されていて、止め板２０２の周縁部で連結部２１が構成されていてもよい。あるいは、側面ケーシング２３の周縁部を外周ケーシング２２から張り出させて連結部２１としてもよい。

　また、筒状ハウジング１０の軸方向において固定フランジ（１２又は８０）と重なり合う連結部２１は、図１９に示すように、固定フランジの左側面（支持フランジ１３側の側面）に接していてもよい。この場合、外周ケーシング２２を全体的に肉厚にすることにより、外周ケーシング２２の外側部分で連結部２１を構成することも可能である。また、図１９に示す例では、固定ボルト２４が固定フランジ（１２又は８０）を貫通し、連結部２１に設けられたねじ穴２０４に螺合している。

　さらに、推進機本体２０は、筒状ハウジング１０の軸方向において固定フランジ（１２又は８０）と重なり合う連結部２１を有していなくてもよい。例えば、図２０に示すように、外周ケーシング２２の外周面にねじ穴２０５が設けられていて、このねじ穴２０５に、筒状ハウジング１０および固定フランジを筒状ハウジング１０の径方向に貫通する固定ボルト２４が螺合していてもよい。ただし、この場合には、固定ボルト２４を船体内から外す必要がある。これに対し、図１～図１９に示すように、固定ボルト２４が固定フランジ（１２又は８０）又は連結部２１を筒状ハウジング１０の軸方向に貫通する構成であれば、船外作業のみで推進機本体２０の取外し及び取付けを行うことができる。

　本願発明に係る推力発生装置は、船舶等の推進装置として利用することができる。

　　　１～４　推力発生装置
　　　　１０　筒状ハウジング
　　　　１２　固定フランジ
　　　　１３　支持フランジ
　　　　１４　通流穴（通液部）
　　　　１５　固定穴（ねじ穴）
　　　　１６　通流穴（通液部）
　　　　１７　防水チューブ
　　　　２０　推進機本体
　　　　２１　連結部
　　　　２２　外周ケーシング
　　　　２３　側面ケーシング
　　　　２４　固定ボルト（締結部材）
　　　　２５　ステータ
　　　　２６　電機子コイル
　　　　２７　電力ケーブル
　　　　２８　ボルト挿通穴
　　　　２９　通流穴（通液部）
　　　　３０　ロータ
　　　　３３　プロペラ翼
　４０，４１　フェアリング
　　　　４５　大径部
　　　　４６　小径部
　５０，５１　水潤滑軸受
　　　　５２　内周面
　　　　５３　対向面
　６０，６１　水潤滑軸受
　　　　６２　バッファ空間
　　　　６３　配管
　　　　７０　電力ケーブル
　　　　７１　水中コネクタ
　　　　８０　固定フランジ
　　　　８１　支持フランジ
　８２，８３　流路形成フランジ（流路形成部材）
　８４，８５　通流穴（通液部）
　８６，８７　開口部
　　　　９０　冷却流路
　９１～９４　矢印
　　　１００　船体
　　　１０１　円筒壁
　　　１０２　開口
　　　１０３　配置部
　　　　　Ｗ　水
　　　　　Ｘ　軸方向
　　　　　Ｓ　隙間
　　　　　Ｈ　熱

Claims

　液中に配置され、液を噴射することで推力を発生させる推力発生装置であって、
　軸方向の両側に開放した筒状ハウジングと、
　前記筒状ハウジングの内側に配置された、環状のステータ及び前記ステータの内側に配置された環状のロータ並びに前記ロータの内周面に設けられたプロペラ翼を含む推進機本体と、
　前記推進機本体の両側面に着脱可能に取り付けられ、前記ロータの内周面に対応する位置から前記筒状ハウジングに向かって拡径する一対のフェアリングと、を備え、
　前記筒状ハウジングは、径方向内向きに突出する固定フランジを有し、
　前記推進機本体は、締結部材によって前記固定フランジに着脱可能に取り付けられている、ことを特徴とする推力発生装置。
　前記推進機本体は、前記筒状ハウジングの軸方向において前記固定フランジと重なり合う連結部を有し、
　前記締結部材は、前記連結部または前記固定フランジを貫通するボルトである、請求項１に記載の推力発生装置。
　前記筒状ハウジングは、前記固定フランジから軸方向に離れた位置で前記推進機本体を支持する支持フランジを有する、請求項１又は２に記載の推力発生装置。
　前記固定フランジは、該固定フランジに前記推進機本体が取り付けられた状態で前記推進機本体の外周部分に冷却液が流れることを可能とする通液部を有している、請求項１～３のいずれか１項に記載の推力発生装置。
　前記固定フランジは、周方向に連続しており、
　前記推進機本体は、前記筒状ハウジングの軸方向において前記固定フランジと重なり合うリング状の連結部を有し、
　前記固定フランジは、前記通液部として、当該固定フランジと前記連結部とが重なり合う領域に複数の通流穴を有し、
　前記連結部は、前記通流穴と一致する位置に複数の通流穴を有する、請求項４に記載の推力発生装置。
　前記筒状ハウジングは、前記固定フランジから軸方向に離れた位置で前記推進機本体を支持する支持フランジを有し、
　前記支持フランジは、前記推進機本体の外周部分に冷却液が流れることを可能とする通液部を有する、請求項４又は５に記載の推力発生装置。
　前記筒状ハウジングと前記推進機本体との間には、前記固定フランジまたは前記支持フランジの通液部から推進機本体の外周部分に流入した冷却液を、推進機本体の外周部分で周方向に通流させる冷却流路が形成されている、請求項６に記載の推力発生装置。
　前記固定フランジの通液部及び前記支持フランジの通液部は、周方向の一部の範囲内に配置されており、
　前記筒状ハウジングは、前記固定フランジと前記支持フランジの間に流路形成部材を有し、該流路形成部材は、前記筒状ハウジングの軸心を挟んで前記固定フランジと前記支持フランジの少なくとも一方の通液部と反対の位置に開口部を有する、請求項７に記載の推力発生装置。
　前記筒状ハウジングから前記ステータに接続された電力ケーブルと、
　前記筒状ハウジングと前記推進機本体との間に設けられた、前記電力ケーブルが挿通される防水チューブと、をさらに備える、請求項１～８のいずれか１項に記載の推力発生装置。
　前記筒状ハウジングから前記ステータに接続された電力ケーブルをさらに備え、
　前記電力ケーブルは、前記筒状ハウジングと前記推進機本体との間で、水中において水密かつ着脱可能な水中コネクタを含む、請求項１～８のいずれか１項に記載の推力発生装置。