JP2015161374A - 軸シール装置、水中構造体および軸シール装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シール異常を早期に検知することができる軸シール装置、水中構造体および軸シール装置の制御方法を提供することを目的とする。【解決手段】水中に設置された発電ポッドに設けられ、発電ポッドの本体内部から水中へと突出する回転軸５５をシールする軸シール構造５を備えた軸シール装置７において、軸シール構造５は、第１シール部５Ｅと、第１シール部５Ｅとの間に給油空間を有して本体内部側に設けられた第２シール部５Ｉと、第１シール部５Ｅから水中側にオイルが漏出するとともに第２シール部５Ｉから本体内部側に漏出する所定の給油圧にて給油空間に対してオイルを供給する給油ポンプ２７と、を備え、給油ポンプ２７から供給されるオイルの給油圧および第１シール部５Ｅまたは第２シール部５Ｉから漏出するオイルのリーク流量をもとに軸シール装置７の異常を検知する制御部１０を備えていることを特徴とする軸シール装置７を採用する。【選択図】図２

Description

本発明は、軸シール装置、水中構造体および軸シール装置の制御方法に関するものである。

回転する軸を備えた構造体がその外部で例えば水のような流体と接する場合、流体の構造体内部への浸入を防止するために軸シール構造が備えられる。軸シール構造には、様々な構造のものが挙げられる。その一つであるダブルシール構造とされたメカニカルシールでは、２のシールを用い、その中間にシールしようとする流体の圧力よりも高い圧力でオイルなどの注入液を注入する。
特許文献１には、海流などの力を利用する水中発電機において、軸に設置された回転ユニット内部への水の浸入を阻止する封止機構が開示されている。
また、特許文献２には、シール部の中間にシール室が備えられ、シール室に注入液が装てんされた軸シール装置が開示されている。ここで、シール部のシール能力が低下するとシール室に装てんされていた注入液が漏れ、この場合注入液送給手段から注入液が自動的に送給される。そして、送給された注入液の流量を検出し、シール異常を作業者に報知することが開示されている。

特表２０１３−５０８６０１号公報 特開２００２−２１３６１８号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された発明では、摩耗などによるシール機能の喪失有無を検知することができないという問題があった。
また、上記特許文献２に開示された発明では、注入液が漏れたと検知することでシール機能喪失の検知および報知を行うため、例えば舶用シールなどの水中に用いられるシール（注入液が油であり、シール面の摩耗を抑えかつ摩擦損失を低減するために注入液の微少リークを許容するシール）には適用できないという問題があった。
また、例えば水中などその設置場所により構造体が揺動する場合は、シール用の注入液を貯蔵するタンクも揺動する。このようにタンクが揺動すると、タンク内の注入液の液面が不安定となり、注入液の圧力や液量などの計測を正確に行うことができないという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、シール異常を早期に検知することができる軸シール装置、水中構造体および軸シール装置の制御方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、揺動によってオイル液面が不安定となることを抑止することができる軸シール装置、水中構造体および軸シール装置の制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の軸シール装置、水中構造体および軸シール装置の制御方法は以下の手段を採用する。
水中に設置された水中構造体に設けられ、該水中構造体の本体内部から水中へと突出する回転軸をシールする軸シール構造を備えた軸シール装置において、前記軸シール構造は、第１シール部と、該第１シール部との間に給油空間を有して前記本体内部側に設けられた第２シール部と、前記第１シール部から水中側にオイルが漏出するとともに前記第２シール部から前記本体内部側に漏出する所定の給油圧にて前記給油空間に対してオイルを供給する給油ポンプと、を備え、前記給油ポンプから供給される前記オイルの前記給油圧および前記第１シール部または前記第２シール部から漏出する前記オイルのリーク流量をもとに前記軸シール装置の異常を検知する制御部を備えていることを特徴とする軸シール装置を採用する。

本発明によれば、軸シール構造において、オイルが第１シール部から水中側へ、第２シール部から水中構造体内部側へ漏出することから、外部の水の浸入およびシールの異常摩耗を防ぎ、軸シール構造の軸シール機能をより安全に保つことができる。また、給油ポンプから供給されているオイルの給油圧に基づいて軸シール構造の異常を検知することとしたので、給油圧が所定の値を下回り軸シール構造のシール機能が喪失する異常状態を正確に予測することで、軸シール構造が完全にシール機能を喪失する前に異常状態に対する対策を講じることができる。
また、第１シール部または第２シール部が摩耗などによって劣化すると、軸シール構造の使用時間の経過とともに水中および水中構造体の本体内部へのオイルのリーク流量が増える。そこで、第１シール部または第２シール部から漏出する前記オイルのリーク流量に基づいて軸シール構造の異常を検知することとしたため、水中もしくは水中構造体内部へのオイルのリーク流量が一定の値を上回ると異常を検知することで、軸シール機能が喪失する異常状態を事前に検知し対策を講じることができる。

上記発明において、前記給油ポンプに導かれる前記オイルを貯蔵するオイルタンクと、該オイルタンク内のオイル液位を計測するオイル液位計と、を備え、前記制御部は、前記オイル液位計により計測された前記オイル液位をもとに前記軸シール構造の異常を検知することとしてもよい。

本発明によれば、オイルタンク内のオイル液位は、第１シール部及び第２シール部から漏出するオイル量の総和と同等となるため、軸シール構造の異常を予め検知することができる。すなわち、オイルタンクに貯蔵されたオイルが尽きると、軸シール構造に対する給油が停止して、軸シール機能が喪失する恐れがある。よって、オイルタンクのオイルが尽きる前に異常を検知することで、軸シール構造の軸シール機能の喪失を事前に防ぐことができる。

上記発明において、前記制御部は、前記オイル液位に対し、前記オイルの温度変化の影響補正および前記水中構造体の位置姿勢変化の影響補正を行うこととしてもよい。

本発明によれば、オイルタンクに貯蔵されたオイルの液位に対し、オイルの温度変化による影響の補正と、軸シール構造を備えた水中構造体の位置や姿勢の変化による影響の補正を行うことから、さらに正確にオイルタンク内のオイル量を計測することができ、補正前と比較してより正確に異常を検知することができる。

上記発明において、前記オイルタンクは、前記水中構造体の揺動からの影響を防ぐ免振装置を備えていることとしてもよい。

本発明によれば、免振装置でオイルタンクを免振することによって、オイルタンクの揺れによりオイル液面が不安定となりオイル液位が正確に計測できないことを防ぐことができる。また、オイル液面を安定化できるので、オイル中への気泡の混入を避けることができ、給油ポンプの異常を防止することができる。

上記発明において、前記オイルタンクは、前記水中構造体内部の上部から、球関節を介して吊り下げられていることとしてもよい。

本発明によれば、オイルタンクが水中構造体内部の上部から球関節を介して吊り下げられているので、水中構造体が揺動して傾斜したとしても球関節によって傾斜が吸収されるのでオイルタンクは鉛直方向に吊り下げられたままとなる。このようにして水中構造体の傾斜を吸収することにより、オイルタンク内の液面を安定化してオイル液位を正しく計測することができる。さらに、水中構造体の揺動による傾斜を吸収することによりオイルタンクのオイル液面が大きく揺動しないことからオイル中に気泡が混入しないため、給油ポンプの異常を防止することができる。

上記発明において、前記オイルタンクは、前記オイルの液面に対して加圧状態で接液する密閉蓋を備えていることとしてもよい。

本発明によれば、オイル液面に対して加圧状態で接液する密閉蓋をオイルタンク内部に有することから、オイル液面が水中構造体の位置や姿勢の影響を受けないため、オイルタンクのオイル液位などを正しく計測することができる。さらに、位置や姿勢の影響を受けないことによりオイルタンクのオイル液面が大きく揺動しないことからオイル中に気泡が混入しないため、給油ポンプの異常を防止することができる。

上記発明において、前記第２シール部から前記水中構造体の本体内部へ漏出する前記オイルを貯蔵するドレンタンクと、該ドレンタンクのオイル液位を計測するドレンタンク用オイル液位計と、を備え、前記制御部は、前記ドレンタンク内のオイル液位に対し、前記オイルの温度変化の影響補正および前記水中構造体の位置姿勢変化の影響補正を行うこととしてもよい。

本発明によれば、ドレンタンクに貯蔵されたオイルの液位に対し、オイルの温度変化による影響の補正と、水中構造体の位置や姿勢の変化による影響の補正を行うことから、さらに正確にドレンタンク内のオイル量を計測することができ、補正前と比較してより正確に異常を検知することができる。

上記発明において、前記第２シール部の前記本体内部側に設けられ、前記回転軸をシールするバックアップシールを備え、前記制御部は、前記軸シール構造の異常検知後に、前記バックアップシールを起動させることとしてもよい。

本発明によれば、軸シール構造の異常検知後に、バックアップシールを起動させることから、異常が発生してから対策を講じるまでの間に、水中構造体の本体内部に外部の水が浸入するのを防ぐことができる。

本発明は、前述のいずれかに記載の軸シール装置を備えていることを特徴とする水中構造体を採用する。

本発明によれば、上述した軸シール装置を備えているので、軸シール装置の機能を喪失する前に水中構造体に対して対策を講じることができる。
また、水中構造体内部への浸水を防ぐことで、発電機などの機器が海水などに浸からないため、機器の取り換えに伴うコストや、またシール機能回復後の復帰までに要するコストを抑えることができ、また復帰までの期間の長期化を避けることができる。また、水中構造体内部に浸水しないため、水中構造体のバランスが崩れずまた浮上機能も失われないことから、水上まで水中構造体を確実に浮上させることができる。

本発明は、水中に設置された水中構造体に設けられ、該水中構造体の本体内部から水中へと突出する回転軸をシールする軸シール構造を備えた軸シール装置の制御方法において、前記軸シール構造は、第１シール部と、該第１シール部との間に給油空間を有して前記本体内部側に設けられた第２シール部と、前記第１シール部から水中側にオイルが漏出するとともに前記第２シール部から前記本体内部側に漏出する所定の給油圧にて前記給油空間に対してオイルを供給する給油ポンプと、を備え、前記給油ポンプから供給される前記オイルの前記給油圧および前記第１シール部または前記第２シール部から漏出する前記オイルのリーク流量をもとに前記軸シール装置の異常を検知するステップを有することを特徴とする軸シール装置の制御方法を採用する。

本発明によれば、軸シール構造において、オイルが第１シール部から水中側へ、第２シール部から水中構造体内部側へ漏出することから、外部の水の浸入およびシールの異常摩耗を防ぎ、軸シール構造の軸シール機能をより安全に保つことができる。また、給油ポンプから供給されているオイルの給油圧に基づいて軸シール構造の異常を検知することとしたので、給油圧が所定の値を下回り軸シール構造のシール機能が喪失する異常状態を正確に予測することで、軸シール構造が完全にシール機能を喪失する前に異常状態に対する対策を講じることができる。
また、第１シール部または第２シール部が摩耗などによって劣化すると、軸シール構造の使用時間の経過とともに水中および水中構造体の本体内部へのオイルのリーク流量が増える。そこで、第１シール部または第２シール部から漏出する前記オイルのリーク流量に基づいて軸シール構造の異常を検知することとしたため、水中もしくは水中構造体内部へのオイルのリーク流量が一定の値を上回ると異常を検知することで、軸シール機能が喪失する異常状態を事前に検知し対策を講じることができる。

本発明によれば、シール機能が喪失する異常状態を正確に検知することから、完全にシール機能を喪失する前に異常状態に対する対策を講じることができる。

本発明の第１実施形態に係る水中構造体の縦断面図である。 本発明の第１実施形態に係る軸シール構造へのオイル供給の概略構成図である。 本発明の第１実施形態に係るオイルタンクの概略構成図である。 本発明の第１実施形態に係る給油圧監視の手順を示したフローチャートである。 本発明の第１実施形態に係るオイルタンク油量監視の手順を示したフローチャートである。 本発明の第１実施形態に係る機内側リーク流量監視の手順を示したフローチャートである。 本発明の第１実施形態に係る海水側リーク流量監視の手順を示したフローチャートである。 本発明の第１実施形態に係るオイルタンクのオイル液位の補正処理における温度変化補正の手順を示したフローチャートである。 本発明の第１実施形態に係るオイルタンクのオイル液位の補正処理における位置姿勢変化補正の手順を示したフローチャートである。 本発明の第１実施形態に係るドレンタンクのオイル液位の補正処理における温度変化補正の手順を示したフローチャートである。 本発明の第１実施形態に係るドレンタンクのオイル液位の補正処理における位置姿勢変化補正の手順を示したフローチャートである。 本発明の第１実施形態の変形例に係るオイルタンクの概略構成図である。 本発明の第２実施形態に係るバックアップシールの概略構成図である。 本発明の第２実施形態に係るバックアップシールの概略構成図である。

以下に、本発明にかかる軸シール装置、水中構造体および軸シール装置の制御方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態について、図１乃至１２を用いて説明する。
図１には、本実施形態に係る水中構造体の縦断面図が示されている。発電ポッド（水中構造体）１は、海中に設置され、海流をエネルギーに変換する。また、発電ポッド１は、長期間海中に設置され使用可能に設計され、例えば耐用年数が２０年とされている。発電ポッド１は、例えば海底に固定された係留用ブロックに一端が固定された係留索の他端に接続された状態で、海中に浮遊しているとする。
図１に示されるように、発電ポッド１は、プロペラ部５０と、軸（回転軸）５５と、発電機４０と、軸シール装置７と、を主な構成として備えている。
発電ポッド１は、軸５５の先端に接続されたプロペラ部５０が海流により回転するエネルギーを、発電機４０によって電力エネルギーに変換するものである。ここで、プロペラ部５０と軸５５の先端の一部を除いて発電ポッド１の機器はナセル８０内部に収容されている。ナセル８０外部は海水であり、発電ポッド１の内部の機器が海水によって浸水しないように、軸５５に対して軸シール装置７が設けられている。
軸シール装置７は、メカニカルシールとされた軸シール構造５と、制御部１０と、オイルタンク２０と、給油ポンプ２７と、ドレンタンク３０と、を主な構成として備えている。

図２には、本実施形態に係る軸シール構造へのオイル供給の概略図が示されている。
図２に示されるように、軸シール構造５は、ダブルシール構造とされており、軸５５に固定され軸５５とともに回転する回転側シール部材５ａと、ナセル８０に固定された静止側シール部材５ｂ及び５ｃと、を主な構成として備えている。
軸シール構造５の回転側シール部材５ａと静止側シール部材５ｂとの摺動部分近傍が第１シール部５Ｅとされている。第１シール部５Ｅの外部となる軸５５とナセル８０との間は海水で満たされており、その圧力は圧力計１７で計測される。圧力計１７で計測される圧力を海水圧Ｐ１とする。
また、軸シール構造５の回転側シール部材５ａと静止側シール部材５ｃとの摺動部分近傍が第２シール部５Ｉとされている。第２シール部５Ｉの外部となる軸５５とナセル８０との間は発電ポッド１の内部に連通しており、その圧力は圧力計１５で計測される。圧力計１５で計測される圧力を機内圧Ｐ２とする。

オイルタンク２０から給油ポンプ２７によって軸シール構造５の給油空間へ供給されるオイルは、海水圧Ｐ１よりも大きい圧力である給油圧Ｐｓで供給される。これにより、オイルは軸シール構造５の第１シール部５Ｅ及び第２シール部５Ｉからそれぞれの外部へ漏出し、海水が発電ポッド１のナセル８０内へ浸入するのを防ぐ。第１シール部５Ｅから軸シール構造５外部の海水側へと漏出したオイルは海水中へ、第２シール部５Ｉからナセル８０内部側へと漏出したオイルは軸５５を伝いドレンタンク３０に貯蔵される。また、オイルの給油圧は、制御部１０によって制御される。

オイルタンク２０には、オイル液位計２１、オイル温度計２３及びタンク表面温度計２５が設置され、それぞれオイル液位Ｈｓ、オイル温度Ｔｓ，タンク表面温度Ｔ_Ｈｓを計測する。オイルタンク２０から軸シール構造５へのオイル供給ラインの途中には、給油ポンプ２７と圧力計２９が設置され、圧力計２９はオイルの供給圧力である給油圧Ｐｓを計測する。また、オイルの供給流量をＱｓとする。
ドレンタンク３０には、ドレンタンク用オイル液位計３１、ドレンタンク用オイル温度計３３及びドレンタンク表面温度計３５が設置され、それぞれドレンタンクオイル液位Ｈｄ、ドレンタンクオイル温度Ｔｄ、ドレンタンク表面温度Ｔ_Ｈｄを計測する。
また、第１シール部５Ｅから海水側へ漏出するオイルの流量、すなわち海水側リーク流量をＱ１、第２シール部５Ｉからナセル８０内部側へ漏出しドレンタンク３０へと流れるオイルの機内側リーク流量をＱ２とする。
上述した各計器は、発電ポッド１が長期間海中に設置されることから、同様に長期間使用可能な機器を使用するものとする。

制御部１０は、たとえばコンピュータであり、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の主記憶装置、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の補助記憶装置、外部の機器と通信を行うことにより情報の授受を行う通信装置等などで構成されている。補助記憶装置には、各種プログラム（例えば、アプリケーションソフトウェア）が格納されており、ＣＰＵが補助記憶装置から主記憶装置にプログラムを読み出し、実行することにより種々の処理を実現させる。
制御部１０は、オイル液位計２１、オイル温度計２３、タンク表面温度計２５、圧力計２９、圧力計１５、圧力計１７、ドレンタンク用オイル液位計３１、ドレンタンク用オイル温度計３３及びドレンタンク表面温度計３５が計測した各値を取得する。さらに、制御部１０には、傾斜計１１及び加速度計１３が接続されており、発電ポッド１のナセル８０の傾斜度Ｃ０及び加速度Ａ０を取得する。
ここで、制御部１０の取得する各値がオイル液面の揺れなどによる誤差を含まないように、オイルタンク２０及びドレンタンク３０を揺動からの影響を防ぐ免振構造が備えられている。
なお、図１において制御部１０は発電ポッド１内に設置されている形態としているが、発電ポッド１外（例えば地上の監視場所）に設置し、有線・無線等の通信装置により、発電ポッド１内の各種センサと情報の授受を行うこととしてもよい。

図３には、本実施形態に係るオイルタンク２０の概略図が示されている。
図３に示されるように、オイルタンク２０は免振装置１０１及び球関節１０３を介してナセル８０の天井から吊り下げられている。免振装置１０１は、前後左右に並進可能な支持装置であり、ナセル８０の横揺れを吸収する。具体的には、免振装置１０１の上面と下面とが水平方向に相対移動可能とされたリニアガイドとダンパー装置とされており、上下面が相対移動する際に横揺れを減衰するようになっている。球関節１０３は、ハウジング内部に球状部が自由に回転可能に保持された支持装置であり、ナセル８０が傾斜した場合であってもオイルタンク２０が鉛直方向に吊り下げられるようにして傾斜を吸収するようになっている。ナセル８０の天井、免振装置１０１、球関節１０３及びオイルタンク２０は各々がワイヤまたは軸などにより接続されている。以上の構造により、オイルタンク２０はナセル８０の揺動の影響を抑制され、オイルタンク２０のオイル液面の揺動が抑えられ、液面が安定化されるようになっている。
なお、ドレンタンク３０においても同様の免震構造が備えらえている。

発電ポッド１においては、何らかの事象の発生、例えばシール機能の喪失や油ポンプの故障などにより、オイルの給油圧Ｐｓが必要な圧力に到達しない場合が考えられる。特に海中に長期間設置したままで使用するため、異常状態を早期検知するのは発電ポッド１の運用において非常に重要である。そこで、前述したようなオイル液位計２１などの各計器によって計測された計測値から発電ポッド１の異常状態の検知を行う。

軸シール構造５における異常状態の検知の詳細な処理について、図４から図１１に示すフローチャートを用いて説明する。図４、図５、図６及び図７は、軸シール構造５における異常状態の検知の詳細な処理を表す１つのフローチャートを給油圧監視、オイルタンク油量監視、機内側リーク流量監視、海水側リーク流量監視の各監視処理に分割したものである。
また、図８及び図９は、オイルタンク２０のオイル液位の補正処理を表す１つのフローチャートを温度変化補正、位置姿勢変化補正の各補正処理に分割したものである。
また、図１０及び図１１は、ドレンタンク３０のオイル液位の補正処理を表す１つのフローチャートを温度変化補正、位置姿勢変化補正の各補正処理に分割したものである。

図４には、第１段階として給油圧監視の手順が示されている。
図４に示すように、圧力計２９により給油圧Ｐ_ｓが検知され（Ｓ４０１）、圧力計１７により海水圧Ｐ１が検知される（Ｓ４０２）。次に、ステップＳ４０１で検知された給油圧Ｐ_ｓが、給油圧のアラーム値Ｐ_ｓａより大きいかどうかの判定を行い（Ｓ４０３）、アラーム値Ｐ_ｓａより大きい場合は給油圧Ｐ_ｓは正常であるとみなしＡに遷移する。

一方、上記ステップＳ４０３において、給油圧Ｐ_ｓがアラーム値Ｐ_ｓａ以下の場合は、さらに給油圧Ｐ_ｓが給油圧のトリップ値Ｐ_ｓｔより大きいかどうかの判定を行い（Ｓ４０４）、トリップ値Ｐ_ｓｔより大きい場合は発電ポッド１の監視者にアラームを発信する（Ｓ４０５）。監視者は、給油圧Ｐ_ｓをアラーム値Ｐ_ｓａを超える値まで昇圧させ（Ｓ４０６）、昇圧させた給油圧Ｐ_ｓがアラーム値Ｐ_ｓａより大きいかどうかの判定を行い（Ｓ４０７）、アラーム値Ｐ_ｓａより大きい場合は給油圧Ｐ_ｓは正常であるとみなしＡに遷移する。

一方、上記ステップＳ４０４において、給油圧Ｐ_ｓがトリップ値Ｐ_ｓｔ以下の場合、また上記ステップＳ４０７において、昇圧された給油圧Ｐ_ｓがアラーム値Ｐ_ｓａ以下の場合は、制御部１０は監視者に対しトリップ信号を発信する（Ｓ４０８）。トリップ信号を受信した監視者は、トリップ動作を実施する。
トリップ動作としては、まず軸５５の回転が停止され、その後海上においてトリップ箇所の確認、修理などを行うため、発電ポッド１を海上へ浮上させる処理が行われる。

ここで、給油圧のアラーム値Ｐ_ｓａ及び給油圧のトリップ値Ｐ_ｓｔの海水圧Ｐ_１との大小関係は、以下の式（１）で表される。
［数１］
Ｐ_ｓａ＞Ｐ_ｓｔ≧Ｐ_１＋Δｐ ・・・（１）

（１）式において、Ｐ_ｓａはアラーム値、Ｐ_ｓｔはトリップ値、Δｐは海水圧Ｐ_１に対して給油圧Ｐ_ｓに付加すべき所定値である。例えば海水圧Ｐ_１が１〜２ＭＰａの場合、Δｐには０．１〜０．２ＭＰａを設定してもよい。Δｐを付加しておくことで、給油圧Ｐ_ｓは海水圧Ｐ_１よりも大きな圧力として設定することができ、海水が浸入するのを抑止できる。このように、設定された給油圧Ｐ_ｓに基づき、油ポンプ２７はオイルを加圧し軸シール構造５へ供給する。ここで、給油圧の加圧については、油ポンプ２７の他に加圧シリンダやガス加圧等オイルを加圧可能な方法であれば種類は問わない。

図５には、第２段階として、オイルタンク油量監視の手順が示されている。
図５に示すように、サンプリング時間Δｔ前のオイルタンク２０のオイル液位Ｈ_{ｓ_ｉ-１}を検知する（Ｓ５０１）。サンプリング時間Δｔは所定の時間であり、任意に設定可能である。
次に、オイル液位計２１により現在のオイルタンク２０のオイル液位Ｈ_{ｓ_ｉ}を検知する（Ｓ５０２）。この時、図３のように免振構造を備えたオイルタンク２０であることからオイル液位は正しく計測されていると考えられるが、そのオイル液位が信頼性のある値か否かを判定するために、オイル液位検知時の発電ポッド１の周囲外乱の影響を確認する。このとき、フローチャートはＷへ遷移する。

図８には、オイルタンク２０の周囲外乱の影響確認の第１段階として温度変化補正の手順が示されている。
図８に示されるように、オイル液位計２１によりオイルタンク２０のオイル液位Ｈ_ｓを検知する（Ｓ８０１）。
次に、オイル温度計２３によりオイルタンク２０内のオイル温度Ｔ_ｓを検知し、基準となるオイル温度に対する温度変化ΔＴ_ｓを算出する（Ｓ８０２）。算出されたΔＴ_ｓ及びオイルの体積膨張係数からオイルの体積変化ΔＶ_ｓを算出する（Ｓ８０３）。
次に、タンク表面温度計２５によりオイルタンク２０のタンク表面温度Ｔ_Ｈ_ｓを検知し、基準となるタンク表面温度に対する温度変化ΔＴ_Ｈ_ｓを算出する（Ｓ８０４）。算出されたΔＴ_Ｈ_ｓ及びオイルタンク２０のタンク材の線膨張係数からオイルタンク２０の内容積変化ΔＶ_Ｈ_ｓを算出する（Ｓ８０５）。

上記ステップＳ８０３で算出されたオイルの体積変化ΔＶ_ｓ、及びステップＳ８０５で算出されたオイルタンク２０の内容積変化ΔＶ_Ｈ_ｓをオイルタンク２０のタンク断面積Ｓ_ｓで除し、オイル液位の変化量に変換してオイルタンク２０のオイル液位Ｈ_ｓに加減算し、補正する（Ｓ８０６）。
次に、所定の時間内でのオイル液位の変動が所定の範囲内か否かを判定し（Ｓ８０７）、オイル液位の変動が所定の範囲内であれば上記ステップＳ８０６にて補正したオイルタンク２０のオイル液位Ｈ_ｓを評価に用いることとし（Ｓ８０８）、Ｘに遷移、すなわちステップＳ５０２に戻る。
一方、上記ステップＳ８０７において、オイル液位の変動が所定の範囲を超えている場合には、発電ポッド１の位置や姿勢に大きく変動があったと考えられることから、位置姿勢変化補正を行うためＤに遷移する。

図９には、オイルタンク２０の周囲外乱の影響確認の第２段階として位置姿勢変化補正の手順が示されている。
図９に示されるように、発電ポッド１のナセル８０に設置された傾斜計１１及び加速度計１３などにより、ナセル８０の傾斜度Ｃ_０及び加速度Ａ_０などを計測し、ナセル８０の位置や姿勢の変動を検知する（Ｓ９０１）。次に、オイルタンク２０のオイル液位の変動がナセル８０の位置や姿勢の変動と関連があるか、すなわちオイル液位の変動とナセル８０の位置や姿勢の変動との周波数や振幅が合致しているか否かを判定する（Ｓ９０２）。オイル液位の変動とナセル８０の位置や姿勢の変動との周波数や振幅が合致している場合は、ナセル８０の位置や姿勢の変動の影響を除くため、この変動の周波数成分を取り除くべくオイル液位Ｈ_ｓに対しＬＰＦ処理（Low Pass Filter：ローパスフィルタ）を行う。これは、リークによるオイル液位の緩やかな減少に対し、ナセル８０の位置や姿勢の変動による周波数は定性的に高いと考えられることにより、ＬＰＦ処理により高域周波数信号を減衰させて遮断し、低域周波数のみを信号として通過させてもリーク流量の計算への影響は少ないと考えられるためである。このように、ＬＰＦ処理が行われ補正されたオイル液位Ｈ_ｓを評価に用いることとし（Ｓ９０３）、Ｙに遷移、すなわちステップＳ５０２に戻る。

一方、ステップＳ９０２において、オイル液位の変動とナセル８０の位置や姿勢の変動との周波数や振幅が合致していないと判定された場合は、オイル液位計２１の異常が考えられるため、予備センサに切り替え予備センサのオイル液位を評価に用いることとし（Ｓ９０４）、Ｚに遷移、すなわちステップＳ５０２に戻る。
ステップＳ５０２では、図８のＸ、図９のＹまたはＺよりオイル液位検知時の発電ポッド１の周囲外乱の影響を加味し補正した現在のオイルタンク２０の液位Ｈ_{ｓ_ｉ}を用いることとする。

次に、現在の給油流量Ｑ_{ｓ_ｉ}を計算する（Ｓ５０３）。現在の給油流量Ｑ_{ｓ_ｉ}は、以下の式（２）で表される。
［数２］
Ｑ_{ｓ_ｉ}＝（Ｈ_{ｓ_ｉ-１}−Ｈ_{ｓ_ｉ}）×Ｓ_ｓ／Δt ・・・（２）

（２）式において、Ｈ_{ｓ_ｉ-１}はサンプリング時間Δｔ前のオイルタンク２０のオイル液位、Ｈ_{ｓ_ｉ}は現在のオイルタンク２０の液位、Ｓ_ｓはオイルタンク２０の断面積、Δｔはサンプリング時間である。

次に、（２）式を用いて算出した過去から現在までの給油流量Ｑ_{ｓ_ｉ-ｎ}，・・・，Ｑ_{ｓ_ｉ}から給油流量の近似式Ｑ_ｓ（ｔ）を推定する（Ｓ５０４）。具体的には、横軸に時間、縦軸にＱ_{ｓ_ｉ}をプロットし、近似直線または近似曲線から推定を行う。給油流量の近似式Ｑ_ｓ（ｔ）は、軸シール構造５の摩耗などによる軸シール構造５外部へのオイル漏出増加により、急激に流量が増えることが考えられる。

次に、トリップ信号を発信してから監視者が処理を開始し、発電ポッド１が海中から海上へ浮上するまでの時間Ｔに必要な給油量であるトリップ必要給油量Ｖ_{ｓ_ｔ}を予測する（Ｓ５０５）。具体的には、以下の式（３）で表される。
［数３］
Ｖ_{ｓ_ｔ}＝∫Ｑ_ｓ（ｔ）ｄｔ ・・・（３）

（３）式において、∫Ｑ_ｓ（ｔ）ｄｔは、給油流量の近似式Ｑ_ｓ（ｔ）の０からＴまでの積分である。またＴは、海上までの浮上に要する時間である。

次に、現在のオイルタンク油量Ｖ_ｓを計算する（Ｓ５０６）。オイルタンク油量Ｖ_ｓは、以下の式（４）で表される。
［数４］
Ｖ_ｓ＝Ｈ_{ｓ_ｉ}×Ｓ_ｓ ・・・（４）

ステップＳ５０６で算出された現在のオイルタンク油量Ｖ_ｓがアラーム値αＶ_{ｓ_ｔ}より大きいかどうかの判定を行い（Ｓ５０７）、大きい場合はオイルタンク油量Ｖ_ｓは正常であるとみなしＢへ遷移する。
一方、上記ステップＳ５０７において、現在のオイルタンク油量Ｖ_ｓがアラーム値αＶ_{ｓ_ｔ}以下の場合は、さらに現在のオイルタンク油量Ｖ_ｓがトリップ値βＶ_{ｓ_ｔ}より大きいかどうかの判定を行い（Ｓ５０８）、大きい場合は監視者にアラームを発信した上で（Ｓ５０９）、Ｂへ遷移する。ここで、給油流量Ｑ_ｓのトレンドデータの急激な変化やトリップ動作の準備状況などから、必要であればＢへ遷移せずステップＳ５１０へ遷移する。

一方、上記ステップＳ５０８において、現在のオイルタンク油量Ｖ_ｓがトリップ値βＶ_{ｓ_ｔ}以下の場合は、ステップＳ５１０へ遷移し、制御部１０は監視者に対しトリップ信号を発信する。トリップ信号を受信した監視者は、トリップ動作を実施する。
トリップ動作としては、まず軸５５の回転が停止され、その後海上においてトリップ箇所の確認、修理などを行うため、発電ポッド１を海上へ浮上させる処理が行われる。

ここで、オイルタンク油量のアラーム値αＶ_{ｓ_ｔ}、オイルタンク油量のトリップ値βＶ_{ｓ_ｔ}、及びトリップ必要給油量Ｖ_{ｓ_ｔ}の大小関係は、以下の式（５）で表される。
［数５］
αＶ_{ｓ_ｔ}＞βＶ_{ｓ_ｔ}≧Ｖ_{ｓ_ｔ} ・・・（５）

（５）式において、α及びβは安全係数であり、発電ポッド１の使用条件などに応じて決定される。例えばαには１．５が設定される。これにより、発電ポッド１の海上への浮上の間に必要なオイルが必ず確保される。

図６には、第３段階として、機内側リーク流量監視の手順が示されている。
図６に示すように、サンプリング時間Δｔ前のドレンタンク３０のオイル液位Ｈ_{ｄ_ｉ-１}を検知する（Ｓ６０１）。サンプリング時間Δｔは所定の時間であり、任意に設定可能である。
次に、ドレンタンク用オイル液位計３１により現在のドレンタンク３０のオイル液位Ｈ_{ｄ_ｉ}を検知する（Ｓ６０２）。この時、図３のように免振構造を備えたドレンタンク３０であることからオイル液位は正しく計測されていると考えられるが、そのオイル液位が信頼性のある値か否かを判定するために、オイル液位検知時の発電ポッド１の周囲外乱の影響を確認する。このときフローチャートはＷ’へ遷移する。

図１０には、ドレンタンク３０の周囲外乱の影響確認の第１段階として温度変化補正の手順が示されている。
図１０に示されるように、ドレンタンク用オイル液位計３１によりドレンタンク３０のオイル液位Ｈ_ｄを検知する（Ｓ１０１）。
次に、ドレンタンク用オイル温度計３３によりドレンタンク３０内のオイル温度Ｔ_ｄを検知し、基準となるオイル温度に対する温度変化ΔＴ_ｄを算出する（Ｓ１０２）。算出されたΔＴ_ｄ及びオイルの体積膨張係数からオイルの体積変化ΔＶ_ｄを算出する（Ｓ１０３）。
次に、ドレンタンク表面温度計３５によりドレンタンク３０のタンク表面温度Ｔ_Ｈ_ｄを検知し、基準となるタンク表面温度に対する温度変化ΔＴ_Ｈ_ｄを算出する（Ｓ１０４）。算出されたΔＴ_Ｈ_ｄ及びドレンタンク３０のタンク材の線膨張係数からドレンタンク３０の内容積変化ΔＶ_Ｈ_ｄを算出する（Ｓ１０５）。

上記ステップＳ１０３で算出されたドレンタンク３０のオイルの体積変化ΔＶ_ｄ、及びステップＳ１０５で算出されたドレンタンク３０の内容積変化ΔＶ_Ｈ_ｄをドレンタンク３０のタンク断面積Ｓ_ｄで除し、オイル液位の変化量に変換してドレンタンク３０のオイル液位Ｈ_ｄに加減算し、補正する（Ｓ１０６）。
次に、所定の時間内でのドレンタンク３０のオイル液位の変動が所定の範囲内か否かを判定し（Ｓ１０７）、オイル液位の変動が所定の範囲内であれば上記ステップＳ１０６にて補正したドレンタンク３０のオイル液位Ｈ_ｄを評価に用いることとし（Ｓ１０８）、Ｘ’に遷移、すなわちステップＳ６０２に戻る。
一方、上記ステップＳ１０７において、ドレンタンク３０のオイル液位の変動が所定の範囲を超えている場合には、発電ポッド１の位置や姿勢に大きく変動があったと考えられることから、位置姿勢変化補正を行うためＤ’に遷移する。

図１１には、ドレンタンク３０の周囲外乱の影響確認の第２段階として位置姿勢変化補正の手順が示されている。
図１１に示されるように、発電ポッド１のナセル８０に設置された傾斜計１１及び加速度計１３などにより、ナセル８０の傾斜度Ｃ_０及び加速度Ａ_０などを計測し、ナセル８０の位置や姿勢の変動を検知する（Ｓ１１１）。次に、ドレンタンク３０のオイル液位の変動がナセル８０の位置や姿勢の変動と関連があるか、すなわちオイル液位の変動とナセル８０の位置や姿勢の変動との周波数や振幅が合致しているか否かを判定する（Ｓ１１２）。ドレンタンク３０のオイル液位の変動とナセル８０の位置や姿勢の変動との周波数や振幅が合致している場合は、ナセル８０の位置や姿勢の変動の影響を除くため、この変動の周波数成分を取り除くべくオイル液位Ｈ_ｄに対しＬＰＦ処理を行う。これは、リークによるオイル液位の緩やかな増加に対し、ナセル８０の位置や姿勢の変動による周波数は定性的に高いと考えられることにより、ＬＰＦ処理により高域周波数信号を減衰させて遮断し、低域周波数のみを信号として通過させてもリーク流量の計算への影響は少ないと考えられるためである。このように、ＬＰＦ処理が行われ補正されたオイル液位Ｈ_ｄを評価に用いることとし（Ｓ１１３）、Ｙ’に遷移、すなわちステップＳ６０２に戻る。

一方、ステップＳ１１２において、ドレンタンク３０のオイル液位の変動とナセル８０の位置や姿勢の変動との周波数や振幅が合致していないと判定された場合は、ドレンタンク用オイル液位計３１の異常が考えられるため、予備センサに切り替え予備センサのオイル液位を評価に用いることとし（Ｓ１１４）、Ｚ’に遷移、すなわちステップＳ６０２に戻る。
ステップＳ６０２では、図１０のＸ’、図１１のＹ’またはＺ’よりオイル液位検知時の発電ポッド１の周囲外乱の影響を加味し補正した現在のドレンタンク３０の液位Ｈ_{ｄ_ｉ}を用いることとする。

次に、現在の機内側リーク流量Ｑ_{２_ｉ}を計算する（Ｓ６０３）。現在の機内側リーク流量Ｑ_{２_ｉ}は、以下の式（６）で表される。
［数６］
Ｑ_{２_ｉ}＝（Ｈ_{ｄ_ｉ}−Ｈ_{ｄ_ｉ-１}）×Ｓ_ｄ／Δt ・・・（６）

（６）式において、Ｈ_{ｄ_ｉ-１}はサンプリング時間Δｔ前のドレンタンク３０のオイル液位、Ｈ_{ｄ_ｉ}は現在のドレンタンク３０の液位、Ｓ_ｄはドレンタンク３０の断面積、Δｔはサンプリング時間である。

ステップＳ６０３で算出された現在の機内側リーク流量Ｑ_{２_ｉ}がアラーム値Ｑ_２ａより小さいかどうかの判定を行い（Ｓ６０４）、小さい場合は機内側リーク流量Ｑ_{２_ｉ}は正常であるとみなしＣへ遷移する。
一方、上記ステップＳ６０４において、現在の機内側リーク流量Ｑ_{２_ｉ}がアラーム値Ｑ_２ａ以上の場合は、さらに機内側リーク流量Ｑ_{２_ｉ}がトリップ値Ｑ_２ｔより小さいかどうかの判定を行い（Ｓ６０５）、小さい場合は監視者にアラームを発信した上で（Ｓ６０６）、Ｃへ遷移する。ここで、機内側リーク流量Ｑ_２のトレンドデータの急激な変化やトリップ動作の準備状況などから、必要であればＣへ遷移せずステップＳ６０７へ遷移する。

一方、上記ステップＳ６０５において、現在の機内側リーク流量Ｑ_{２_ｉ}がトリップ値Ｑ_２ｔ以上の場合は、ステップＳ６０７へ遷移し、制御部１０は監視者に対しトリップ信号を発信する。トリップ信号を受信した監視者は、トリップ動作を実施する。
トリップ動作としては、まず軸５５の回転が停止され、その後海上においてトリップ箇所の確認、修理などを行うため、発電ポッド１を海上へ浮上させる処理が行われる。

ここで、機内側リーク流量のアラーム値Ｑ_２ａ及び機内側リーク流量のトリップ値Ｑ_２ｔの大小関係は、以下の式（７）で表される。
［数７］
Ｑ_２ａ＜Ｑ_２ｔ ・・・（７）

（７）式において、機内側リーク流量のアラーム値Ｑ_２ａ及び機内側リーク流量のトリップ値Ｑ_２ｔは発電ポッド１の使用条件や軸シール構造５のシール仕様などに応じて決定される。

図７には、第４段階として、海水側リーク流量監視の手順が示されている。
図７に示すように、現在の海水側へのリーク流量Ｑ_{１_ｉ}を計算する（Ｓ７０１）。現在の海水側へのリーク流量Ｑ_{１_ｉ}は、以下の式（８）で表される。
［数８］
Ｑ_{１_ｉ}＝Ｑ_{ｓ_ｉ}−Ｑ_{２_ｉ} ・・・（８）

ステップＳ７０１で算出された現在の海水側リーク流量Ｑ_{１_ｉ}がアラーム値Ｑ_１ａより小さいかどうかの判定を行い（Ｓ７０２）、小さい場合は海水側リーク流量Ｑ_{１_ｉ}は正常であるとみなしフローを終了する。
一方、上記ステップＳ７０２において、現在の海水側リーク流量Ｑ_{１_ｉ}がアラーム値Ｑ_１ａ以上の場合は、さらに海水側リーク流量Ｑ_{１_ｉ}がトリップ値Ｑ_１ｔより小さいかどうかの判定を行い（Ｓ７０３）、小さい場合は監視者にアラームを発信した上で（Ｓ７０４）、フローを終了する。ここで、海水側リーク流量Ｑ_１のトレンドデータの急激な変化やトリップ動作の準備状況などから、必要であればフローを終了せずステップＳ７０５へ遷移する。

一方、上記ステップＳ７０３において、現在の海水側リーク流量Ｑ_{１_ｉ}がトリップ値Ｑ_１ｔ以上の場合は、ステップＳ７０５へ遷移し、制御部１０は監視者に対しトリップ信号を発信する。トリップ信号を受信した監視者は、トリップ動作を実施する。
トリップ動作としては、まず軸５５の回転が停止され、その後海上においてトリップ箇所の確認、修理などを行うため、発電ポッド１を海上へ浮上させる処理が行われる。

ここで、海水側リーク流量のアラーム値Ｑ_１ａ及び海水側リーク流量のトリップ値Ｑ_１ｔの大小関係は、以下の式（９）で表される。
［数９］
Ｑ_１ａ＜Ｑ_１ｔ ・・・（９）

（９）式において、海水側リーク流量のアラーム値Ｑ_１ａ及び海水側リーク流量のトリップ値Ｑ_１ｔは発電ポッド１の使用条件や軸シール構造５のシール仕様などに応じて決定される。

以上、図４から図１１に示すように、軸シール構造５における異常状態の検知の詳細な処理を、発電ポッド１の運転の一時停止や終了まで、例えばメンテナンス期間（例えば５年）が経過するまでサンプリング時間ΔｔごとにステップＳ４０１から定期的に監視を行う。

以上、説明してきたように、本実施形態にかかる軸シール装置、水中構造体および軸シール装置の制御方法によれば、以下の作用効果を奏する。
軸シール構造５において、オイルが第１シール部５Ｅから水中側へ、第２シール部５Ｉから発電ポッド１内部側へ漏出することから、外部の水の浸入およびシールの異常摩耗を防ぎ、軸シール構造５の軸シール機能をより安全に保つことができる。また、給油ポンプ２７から供給されているオイルの給油圧に基づいて軸シール構造５の異常を検知することとしたので、給油圧が所定の値を下回り軸シール構造５のシール機能が喪失する異常状態を正確に予測することで、軸シール構造５が完全にシール機能を喪失する前に異常状態に対する対策を講じることができる。
また、第１シール部５Ｅまたは第２シール部５Ｉが摩耗などによって劣化すると、軸シール構造５の使用時間の経過とともに水中および発電ポッド１の本体内部へのオイルのリーク流量が増える。よって、水中もしくは発電ポッド１内部へのオイルのリーク流量が一定の値を上回ると異常を検知することにより、軸シール機能が喪失する異常状態を事前に検知し対策を講じることができる。

また、オイルタンク２０内のオイル液位は、第１シール部５Ｅ及び第２シール部５Ｉから漏出するオイル量に比例するため、軸シール構造５の異常を予め検知することができる。すなわち、オイルタンク２０に貯蔵されたオイルが尽きると、軸シール構造５に対する給油が停止して、軸シール機能が喪失する恐れがある。よって、オイルタンク２０のオイルが尽きる前に異常を検知することで、軸シール構造５の軸シール機能の喪失を事前に防ぐことができる。

また、免振装置１０１でオイルタンク２０を免振することによって、オイルタンク２０の揺れによりオイル液面が不安定となりオイル液位が正確に計測できないことを防ぐことができる。また、オイル液面を安定化できるので、オイル中への気泡の混入を避けることができ、給油ポンプ２７の異常を防止することができる。

また、オイルタンク２０が発電ポッド１内部の上部から球関節１０３を介して吊り下げられているので、発電ポッド１が揺動して傾斜したとしても球関節１０３によって傾斜が吸収されるのでオイルタンク２０は鉛直方向に吊り下げられたままとなる。このようにして発電ポッド１の傾斜を吸収することにより、オイルタンク２０内の液面を安定化してオイル液位を正しく計測することができる。さらに、発電ポッド１の揺動による傾斜を吸収することによりオイルタンク２０のオイル液面が大きく揺動しないことからオイル中に気泡が混入しないため、給油ポンプ２７の異常を防止することができる。

また、ドレンタンク３０に貯蔵されたオイルの液位に対し、オイルの温度変化による影響の補正と、発電ポッド１の位置や姿勢の変化による影響の補正を行うことから、さらに正確にドレンタンク３０内のオイル量を計測することができ、補正前と比較してより正確に異常を検知することができる。

また、上述した軸シール装置７を備えているので、軸シール装置７の機能を喪失する前に発電ポッド１に対して対策を講じることができる。
また、発電ポッド１内部への浸水を防ぐことで、発電機４０などの機器が海水などに浸からないため、機器の取り換えに伴うコストや、またシール機能回復後の復帰までに要するコストを抑えることができ、また復帰までの期間の長期化を避けることができる。また、発電ポッド１内部に浸水しないため、発電ポッド１のバランスが崩れずまた浮上機能も失われないことから、水上まで発電ポッド１を確実に浮上させることができる。

図１２には、本実施形態の変形例に係るオイルタンクの概略図が示されている。
図１２に示されるように、オイルタンク２０内には、オイル液面を上方から覆う密閉蓋１１１と、密閉蓋１１１をオイル液面に押し付ける加圧バネ１１３とが設けられている。加圧バネ１１３は、圧縮バネとされており、上端がオイルタンク２０の天井に取り付けられ、下端が密閉蓋１１１の上面に取り付けられている。密閉蓋１１１は、オイル液面の揺動を防ぐための例えば金属製の蓋であり、その端部の周囲にはオイルタンク２０との摩擦を防ぐため、及び密閉性を高めるために、弾性部材１１５が設けられている。密閉蓋１１１は、周囲に設けられた弾性部材１１５を介してオイルタンク２０と接することで、オイルを密閉する。加圧バネ１１３は、密閉蓋１１１が油面に接液するように圧力を加える。なお、加圧バネ１１３に代えて、密閉蓋１１１を油面に対して加圧状態で接液させる他の方法であってもよい。以上の構成により、オイルタンク２０はナセル８０の揺動の影響を抑制され、オイルタンク２０のオイル液面の揺動が抑えられ、液面が安定化されるようになっている。
なお、ドレンタンク３０においても同様の構造が適用可能である。

以上、説明してきたように、本実施形態の変形例に係る軸シール装置、水中構造体および軸シール装置の制御方法によれば、以下の作用効果を奏する。
オイル液面に対して加圧状態で接液する密閉蓋１１１をオイルタンク２０内部に有することから、オイル液面が発電ポッド１の位置や姿勢の影響を受けないため、オイルタンク２０のオイル液位などを正しく計測することができる。さらに、位置や姿勢の影響を受けないことによりオイルタンク２０のオイル液面が大きく揺動しないことからオイル中に気泡が混入しないため、給油ポンプ２７の異常を防止することができる。

〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態について、図１３及び図１４を用いて説明する。
上記した第１実施形態では、軸シール構造は１つであるとしたが、本実施形態では、さらにバックアップシールを備えるとするものである。その他の点については第１実施形態と同様であるので、同様の構成については同一符号を付しその説明は省略する。

図１３および図１４には、本実施形態に係るバックアップシールの概略構成図が示されている。
図１３に示されるように、バックアップシール６０は、固定シール６１と、ストッパ６３と、アクチュエータ６５と、金属ベローズ６７とを備えており、軸シール構造５の機内側に設置されている。
異常が発生していない場合は、図１３のようにストッパ６３が固定シール６１を保持している。ストッパ６３が固定シール６１を保持しない場合、金属ベローズ６７の弾性力により図１３において左から右向きの力が働き、図１４のように固定シール６１は軸５５の端面に押し付けられる形状であるところ、ストッパ６３が固定シール６１を保持することで固定シール６１が軸５５に接触しない。
軸シール構造５の故障など、軸シール構造５に異常が発生した場合、機内側に海水が浸入する前に対策を講じることができるようにトリップ信号が発信され、監視者がトリップ動作を実施するために発電ポッド１を海上へ浮上させる。
しかし、シール機能が大きく失われ、海上へ浮上させる間に海水が機内側へ大量に漏れ出す恐れがある。このようなシール機能喪失に先んじてバックアップシール６０を機能させる。

本実施形態では、異常状態の検知のフローチャートにおいて、図４のステップＳ４０８、図５のステップＳ５１０、図６のステップＳ６０７及び図７のステップＳ７０５のいずれかに遷移すると、制御部１０は監視者に対しトリップ信号を発信する。トリップ信号を受信した監視者は、トリップ動作を実施する。
トリップ動作としては、まず軸５５の回転が停止され、次にバックアップシール６０が起動される。
バックアップシール６０では、図１４のようにアクチュエータ６５が駆動し、ストッパ６３が外れる。金属ベローズ６７の弾性力と、軸シール構造５を経由して浸入した海水の流体力とにより固定シール６１が軸５５の端面に押し付けられ、固定シール６１と軸５５の端面が接触することにより海水がシールされ機内側に浸入するのを防ぐことができる。
その後海上においてトリップ箇所の確認、修理などを行うため、発電ポッド１を海上へ浮上させる処理が行われる。

ここで、本実施形態のような構造のバックアップシール６０以外にも、インフラートシールのように異常を検知した場合に空気により膨らませて使用するシール構造も考えられるが、この場合は空気源が別途必要である。本実施形態のような構造であれば、金属ベローズ６７の弾性力とともに海水の流体力が固定シール６１を軸５５の端面に押し付ける方向に作用することから、空気源が必要なく信頼性が高いといえる。

以上、説明してきたように、本実施形態に係る軸シール装置、水中構造体および軸シール装置の制御方法によれば、以下の作用効果を奏する。
軸シール構造５の異常検知後に、バックアップシール６０を起動させることとしたので、異常が発生してから対策を講じるまでの間に、発電ポッド１の本体内部に海水が浸入するのを防ぐことができる。

以上、本発明の各実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更なども含まれる。

たとえば、上述した第２実施形態においてはバックアップシール６０に用いられるのは金属ベローズ６７であるとしたが、バネとゴムベローズの組み合わせや、運動シールなどの組み合わせとしてもよい。

１ 発電ポッド（水中構造体）
５ 軸シール構造
５ａ 回転側シール部材
５ｂ，５ｃ 静止側シール部材
５Ｅ 第１シール部
５Ｉ 第２シール部
７ 軸シール装置
１０ 制御部
１１ 傾斜計
１３ 加速度計
１５ 圧力計
１７ 圧力計
２０ オイルタンク
２１ オイル液位計
２３ オイル温度計
２５ タンク表面温度計
２７ 給油ポンプ
２９ 圧力計
３０ ドレンタンク
３１ ドレンタンク用オイル液位計
３３ ドレンタンク用オイル温度計
３５ ドレンタンク表面温度計
４０ 発電機
５０ プロペラ部
５５ 軸（回転軸）
６０ バックアップシール
６１ 固定シール
６３ ストッパ
６５ アクチュエータ
６７ 金属ベローズ
８０ ナセル
１０１ 免震装置
１０３ 球関節
１１１ 密閉蓋
１１３ 加圧バネ
１１５ 弾性部材

Claims (10)

1. 水中に設置された水中構造体に設けられ、該水中構造体の本体内部から水中へと突出する回転軸をシールする軸シール構造を備えた軸シール装置において、
   前記軸シール構造は、
   第１シール部と、
   該第１シール部との間に給油空間を有して前記本体内部側に設けられた第２シール部と、
   前記第１シール部から水中側にオイルが漏出するとともに前記第２シール部から前記本体内部側に漏出する所定の給油圧にて前記給油空間に対してオイルを供給する給油ポンプと、
   を備え、
   前記給油ポンプから供給される前記オイルの前記給油圧および前記第１シール部または前記第２シール部から漏出する前記オイルのリーク流量をもとに前記軸シール装置の異常を検知する制御部を備えていることを特徴とする軸シール装置。
2. 前記給油ポンプに導かれる前記オイルを貯蔵するオイルタンクと、
   該オイルタンク内のオイル液位を計測するオイル液位計と、
   を備え、
   前記制御部は、前記オイル液位計により計測された前記オイル液位をもとに前記軸シール構造の異常を検知することを特徴とする請求項１に記載の軸シール装置。
3. 前記制御部は、前記オイル液位に対し、前記オイルの温度変化の影響補正および前記水中構造体の位置姿勢変化の影響補正を行うことを特徴とする請求項２に記載の軸シール装置。
4. 前記オイルタンクは、前記水中構造体の揺動からの影響を防ぐ免振装置を備えていることを特徴とする請求項２または３に記載の軸シール装置。
5. 前記オイルタンクは、前記水中構造体内部の上部から、球関節を介して吊り下げられていることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載の軸シール装置。
6. 前記オイルタンクは、前記オイルの液面に対して加圧状態で接液する密閉蓋を備えていることを特徴とする請求項２から請求項５のいずれかに記載の軸シール装置。
7. 前記第２シール部から前記水中構造体の本体内部へ漏出する前記オイルを貯蔵するドレンタンクと、
   該ドレンタンクのオイル液位を計測するドレンタンク用オイル液位計と、
   を備え、
   前記制御部は、前記ドレンタンク内のオイル液位に対し、前記オイルの温度変化の影響補正および前記水中構造体の位置姿勢変化の影響補正を行うことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の軸シール装置。
8. 前記第２シール部の前記本体内部側に設けられ、前記回転軸をシールするバックアップシールを備え、
   前記制御部は、前記軸シール構造の異常検知後に、前記バックアップシールを起動させることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の軸シール装置。
9. 請求項１から請求項８のいずれかに記載の軸シール装置を備えていることを特徴とする水中構造体。
10. 水中に設置された水中構造体に設けられ、該水中構造体の本体内部から水中へと突出する回転軸をシールする軸シール構造を備えた軸シール装置の制御方法において、
    前記軸シール構造は、
    第１シール部と、
    該第１シール部との間に給油空間を有して前記本体内部側に設けられた第２シール部と、
    前記第１シール部から水中側にオイルが漏出するとともに前記第２シール部から前記本体内部側に漏出する所定の給油圧にて前記給油空間に対してオイルを供給する給油ポンプと、
    を備え、
    前記給油ポンプから供給される前記オイルの前記給油圧および前記第１シール部または前記第２シール部から漏出する前記オイルのリーク流量をもとに前記軸シール装置の異常を検知するステップを有することを特徴とする軸シール装置の制御方法。
    

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