JP2014047816A - 回転体 - Google Patents

Abstract

【課題】高温の物品を搬送等する回転体において、放熱を抑制するとともに使用中における振動の発生の少ない回転体を提供する。
【解決手段】外周面が略円柱形状の胴体１ａと胴体１ａの端に固定された軸部材１ｅとを有する回転体であって、胴体１ａは、胴体の中心線に沿う方向において端部に設けられた軸固定部１ｋを有し、軸部材１ｅは、その固定部の外周面が軸固定部１ｋの内周面に直接固定されており、胴体１ａの中心線に沿う方向において、胴体１ａと軸部材１ｅの間に配置された空隙部１Ｌを有する回転体である。
【選択図】図１（ｂ）

Description

本発明は、例えば鋼板圧延ラインにおいて搬送される加熱された鋼板や鋼片その他高温に加熱された物品の搬送・支持等に好適に使用される回転体に関する。

鋼板・鋼片などの物品を高温状態に維持したり、熱処理するために、製鉄所は、多くの加熱炉、均熱炉または熱処理炉を備えている。これらの炉では、主に、搬送用のロール（回転体）で鋼板・鋼片などの物品を搬送している。以下、高温に加熱され、搬送される物品の一例として、鋼板を例に従来技術を説明する。

上記ロールが組み込まれる炉の一例である加熱炉１０の構成を図８に示す。加熱炉１０の両側の炉壁１０ａ・１０ａにはロール１１の胴体１１ａが挿通可能な貫通孔が形成されている。その貫通孔から軸部材１１ｅが露出するように、ロール１１は、貫通孔を貫き水平に配置されており、軸部材１１ｅは、炉外に配置された軸受１０ｂ・１０ｂで回転自在に支持されている。ここで、胴体１１ａは、鋼板Ｗを加熱しつつ搬送する加熱室１０ｃの内に配置されており、加熱室１０ｃにおいて加熱された鋼板Ｗは、胴体１１ａで支持されながら、搬送される。

上記のように加熱炉中に組み込まれ加熱された鋼板等の物品を搬送するロールとして使用可能なセラミックス製の胴体を備えた耐熱性ロールの一例が下記特許文献１および２に開示されている。

特許文献１には、鋼板と接触する中空状の胴体と、前記胴体に接合された軸部材とからなる溶融金属めっき浴用ロールであって、前記胴体及び軸部材をそれぞれセラミックスで形成してなり、前記胴体の内面は両端側の大径域と中央の小径域とからなり、前記軸部材は小径部とフランジ部と大径部とを有し、前記胴体の大径域に前記軸部材の大径部が接合されており、かつ、前記軸部材には前記大径部及び前記フランジ部を通る複数の長さ方向溝部が形成されており、前記軸部材が前記胴体の両端部に接合された状態では、前記溝部は前記ロールの内部に連通する孔を形成していることを特徴とする溶融金属めっき浴用ロールが開示されている。

特許文献２には、金属製の軸部材にセラミックス製スリーブを外装した高温下で使用するロールであって、前記軸部材内に水を流通させてロール軸部材を水冷とし、この軸部材と前記スリーブとの間には断熱材を配し、前記スリーブの両端のうち少くとも一方をその軸方向に前記軸部材を座とする押付材により弾圧的に押圧し、実質的にこの押圧力のみで前記スリーブをその外面に対して直交する方向に作用する荷重を支持するようにした耐高温用ロールが開示されている。

特開２００６-１９３８１４号公報 特開昭６４−５５３２５号公報

近年、鋼板の組織や特性の均質化のため加熱された鋼板の温度分布の均一化が要請されている。また、地球環境保全のため省エネルギー化が要請されている。特許文献１・２に記載されたロールは、いずれも熱伝導率が金属よりも低いセラミックスで胴体が構成されているので、上記要請に対応することができるものの以下の問題があった。

すなわち、図８に示すように、鋼板Ｗは加熱室１０ｃで加熱されるが、鋼板Ｗに加えられた熱は、鋼板Ｗが接触する外周面を通じ胴体１１ａへ伝達される。ここで、特許文献１に記載されたロールを図８に示すロール１１に適用した場合、特許文献１のロールは胴体１１ａと軸部材１１ｅとが密着した状態で接合されているため、上記のように胴体１１ａへ伝達された熱は、炉外に配置された軸部材１１ｅへと伝熱し、炉外へ放熱される。このように鋼板Ｗに加えられた熱が、胴体１１ａおよび軸１１ｅを通じ炉外に容易に放熱されるため、鋼板Ｗの温度分布が不均一となり、またエネルギー使用量の削減にも限界があった。

一方で、特許文献２に記載のロールを図８に示すロール１１に適用した場合、その胴体１１ａを構成するセラミックス製スリーブと軸部材１１ｅを構成する金属製のロール軸の間に断熱材を介在させているので、胴体１１ａから軸部材１１ｅへの伝熱は、当該断熱材で断熱される。その結果、炉外に配置された軸部材１１ｅへ胴体１１ａから伝達される熱が減少し、さらに軸部材１１ｅを水冷構造としているので、軸部材１１ｅから炉外への放熱を抑制することができる。しかしながら、特許文献２のロールは、剛性の低いセラミックスファイバーからなる断熱材が使用中に変形し、胴体１１ａと軸部材１１ｅの軸心がずれてしまい、胴体１１ａの振れ回りに起因する振動が発生し、搬送される鋼板にうねりや疵等の表面欠陥が発生するという問題がある。

本発明は、上述した従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、高温の物品を搬送等する回転体において、放熱を抑制するとともに使用中における振動の発生の少ない回転体を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の一態様について、その具体例である図１を参照しつつ説明するが、本発明は、図１に示す具体例に限定されない。本発明に係る回転体１は、外周面１ｂが略円柱形状の胴体１ａと胴体１ａの端に固定された軸部材１ｅとを有している。胴体１ａは、その中心線Ｉに沿う方向において端部に設けられた軸固定部１ｋを有している。また、軸部材１ｅは、その固定部１ｉの外周面１ｊが軸固定部１ｋの内周面１ｄに直接固定されている。そして、回転体１は、胴体１ａの中心線Ｉに沿う方向（以下、中心線方向と言う場合がある。）において、胴体１ａと軸部材１ｅの間に配置された空隙部１Ｌを有している。

かかる回転体１によれば、高温の物品は、胴体１ａの外周面１ｂに接触しつつ搬送される。そして、当該物品の熱は、外周面１ｂを通じ胴体１ａへ伝達される。胴体１ａに伝達された熱は、中心線方向に伝熱し、胴体１ａの端に到達する。ここで、本発明に係る回転体１は、中心線方向において胴体１ａと軸部材１ｅの間に配置された空隙部１Ｌを有している。この中空の空隙部１Ｌは断熱部を構成しており、上記のように胴体１ａの端に達した熱が軸部材１ｅへ伝達することが抑制される。その結果、回転体１からの放熱が抑制され、物品の温度分布の均一化および省エネルギー化を図ることができる。

加えて、軸部材１ｅは、他の部材を介することなく、その固定部１ｉが胴体１ａの端部に設けられた軸固定部１ｋに直接固定されており、胴体１ａと軸部材１ｅの軸心のずれによる胴体１ａの振れ回りの発生が抑制される。その結果、回転体１の振動の発生が低減され、搬送される物品に表面欠陥が生じることを防止できる。

なお、上記空隙部は、前記胴体の中心線周りにおいて、ほぼ全周に設けられていることが望ましい。この望ましい態様および下記する態様の作用効果については、発明を実施するための形態の項で詳細に説明する。

上記空隙部は、固定部の外周面および軸固定部の内周面の少なくとも一方の面に形成された凹部であってもよい。この凹部は、中心線方向に形成された溝または周方向に形成された溝とすることが好ましい。周方向に形成された溝とする場合には、胴体の中心線周りにおいて、ほぼ全周に設けられていることが望ましい。

本発明の別の態様は、上記胴体が、少なくとも２の胴部材で構成されており、その胴部材のうち少なくとも一の胴部材は、中心線方向において端部に設けられた固定部を有し、他の胴部材は、その外周面が一の胴部材の固定部の内周面に密着され、固定されている構成である。この構成の場合には、上記のように胴体と軸部材の間に配置された空隙部に替え、中心線方向において、一の胴部材と他の胴部材の間に配置された空隙部を有する構成としてもよい。この別の態様の場合でも、空隙部は、胴体の中心線周りにおいて、ほぼ全周に設けられていることが望ましい。

さらに、この別の態様の場合でも、上記空隙部は、前記他の胴部材の外周面および固定部の内周面の少なくとも一方の面に形成された凹部であってもよい。この凹部は、中心線方向に形成された溝または周方向に形成された溝とすることが好ましい。周方向に形成された溝とする場合には、胴体の中心線周りにおいて、ほぼ全周に設けられていることが望ましい。

さらに加えて、上記胴体および軸部材がいずれもセラミックスで構成されていることが望ましい。

本発明の回転体によれば、上記説明したように本発明の目的を達成することができる。

本発明に係る第１実施形態の回転体を一部断面で示す正面図である。 図１（ａ）のＡ部の拡大図である。 図１（ａ）のＢ―Ｂ断面図である。 図１の回転体の第１変形例の回転体を一部断面で示す正面図である。 図１の回転体の第２変形例の回転体を一部断面で示す正面図である。 図３（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。 本発明に係る第２実施形態の回転体を一部断面で示す正面図である。 図４（ａ）のＤ部の拡大図である。 本発明に係る第３実施形態の回転体を一部断面で示す正面図である。 図５（ａ）のＥ−Ｅ断面図である。 本発明に係る第４実施形態の回転体の正断面図である。 図６（ａ）のＦ部の拡大図である。 本発明に係る第５実施形態の回転体の正断面図である。 図７（ａ）のＧ部の拡大図である。 回転体が組み込まれる加熱炉の構成を示す図である。

以下、本発明について、その第１〜第５実施形態の回転体に基づき図面を参照しつつ説明する。なお、本発明は、下記第１〜第５実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜変更、改良等が加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。また、第１〜第５実施形態の回転体の有する各構成要素は、当該実施形態の実施にのみ限定されず、適宜組み合わせて実施することができる。

[第１実施形態]
本発明に係わる第１実施形態の回転体について、一部断面で示す正面図である図１（ａ）、図１（ａ）のＡ部拡大図である図１（ｂ）、図１（ａ）のＢ−Ｂ断面図である図１（ｃ）を参照して説明する。第１態様の回転体１は、図１に示すように、胴体１ａと胴体１ａの端に固定された軸部材１ｅを有している。外周面１ｂが略円柱形状である胴体１ａは、その中心線Ｉに沿う方向において端部に設けられた軸固定部１ｋを備えており、軸部材１ｅは、その固定部１ｉの外周面１ｊが、軸固定部１ｋの内周面１ｄに密着され、直接固定されている。そして、中心線方向において、胴体１ａと軸部材１ｅの間には、空隙部１Ｌが配置されている。以下、回転体１の基本的な構成要素である、胴体１ａ、軸部材１ｅおよび空隙部１Ｌについて、その順に説明する。なお、図１（ａ）に示すように、本態様の回転体１は、２の軸部材１ｅおよび当該２の軸部材１ｅが固定される軸固定部１ｋを胴体１ａの両端に有しているが、各々の構成は同様であるため、左側（一方側）の軸部材１ｅおよび軸固定部１ｋについて説明し、右側（他方側）の軸部材１ｅの説明は省略する（第２〜第５態様の回転体についても同様）。

［胴体］
略円筒形状をなす第１態様の胴体１ａは、図１（ａ）に示すように、胴体１ａと同軸に中心線方向に延びる略円柱形状の中空部１ｃを有し、高温の物品が接触するその外周面１ｂの外観は略円柱形状である。この胴体１ａの形状は略円筒形状に限定されず、高温の物品が接触する部分の外周面１ｂの外観が略円柱形状であればよく、それ以外の部分は他の形状であってもよい。そして、本態様の回転体１では、図１（ｂ）に示すように、中心線方向において、略円柱形状の中空部１ｃの端部が、そのまま軸固定部１ｋとなっている。

なお、胴体１ａは、中実であってもよい。その例を、図１の回転体の第１変形例である回転体２の一部断面で示す正面図である図２を参照し説明する。なお、図１の回転体１と同一の構成要素には同一符号を付している（以下、図３〜図７に示す態様の回転体についても同様）。図２に示すように、回転体２の胴体２ａは、中空部が無く中実である。そして、胴体２ａは、その端部に胴体２ａと同軸に形成された凹状の軸固定部２ｋを有し、当該軸固定部２ｋに軸部材１ｅの固定部１ｉが固定されている構成である。

図１に示す胴体１ａを構成する材料は特段の限定はないが、高温の物品との摩擦による外周面１ｂの摩耗を抑制する点および胴体１ａにおける伝熱を抑え回転体１からの放熱を抑制する点から、熱伝導率が低く高硬度なセラミックスで構成することが望ましい。セラミックスとしては、アルミナ・ジルコニア・シリカその他の酸化物系セラミックス、硼化ジルコニウム・硼化チタン・硼化ボロンその他の硼化物系セラミックス、炭化シリコン・炭化ボロンその他の炭化物系セラミックスなどを使用することができる。しかしながら、高温に加熱された物品を搬送する回転体１としては、高温強度および耐熱衝撃性に優れていることが好ましい。そのため、胴体１ａを構成するセラミックスとしては、窒化珪素・窒化アルミその他の窒化物系セラミックスが好ましく、特に高温強度に優れたサイアロンを含む窒化珪素質セラミックス、更に好ましくは４点曲げ強度５００ＭＰａ以上、ビッカース硬度１３００以上、相対密度９５％以上、ヤング率２５０〜３５０ＧＰａの窒化珪素質セラミックスで胴体１ａを構成すれば好適である。

上記窒化珪素質セラミックスは、窒化珪素結晶または窒化珪素中にＡｌおよびＯが固溶したサイアロン結晶の硬質粒子を主結晶とし、その間を焼結助剤から形成される粒界相で構成しているため、耐熱性を有し、高強度、高硬度が得られることから、加熱された鋼板などを搬送する回転体として使用する場合には、好ましい。特に、４点曲げ強度５００ＭＰａ以上であると、鋼板が搬送された際の機械的応力により割損しにくくなるのとともに、ビッカース硬度１３００以上であると、鋼板による胴体１ａの磨耗を少なくして長寿命の回転体が得られるためである。また相対密度９５％以上であると、４点曲げ強度５００ＭＰａ以上、ビッカース硬度１３００以上が得られるため好ましく。ヤング率が２５０〜３５０ＧＰａであると、胴体にたわみが発生しにくく、鋼板の搬送がスムーズに行え、鋼板の品質に悪影響が生じ難く、下記で説明する長尺の胴体を有する第４および第５態様の回転体の場合には特に好ましい。焼結助剤としては、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、希土類元素酸化物などが好ましいが、中でも窒化珪素を主結晶とし、焼結助剤にＭｇＯを１〜７質量％及び希土類元素酸化物を１〜７質量％用いた窒化珪素質セラミックスは、高強度と耐熱衝撃性を両立させる観点から好ましい。希土類元素としてはＹ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕの何れの元素でも好適に用いることができるが、これらの中でもＹ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｙｂ、Ｌｕ、とりわけＹ、Ｅｒが特性およびコストの面で望ましい。中でもＹが特に好ましい。

上記のように胴体１ａは中実であってもよいが、上記のようにセラミックス、特に好ましくはサイアロンを含む窒化珪素質セラミックスで略円筒形状の胴体１ａを構成した場合には、図１に示すように、高温の物品が接触する胴体１ａは略円筒形状をなしていることが好ましい。胴体１ａを略円筒形状とすることにより、高温の物品が接触する部分の肉厚を薄くすることができ、胴体１ａに生じる熱衝撃応力が抑制され、胴体１ａが割損することを防ぐことができる。ここで、胴体１ａの肉厚は５〜３０ｍｍとすることがより好ましい。５ｍｍ未満の場合は、鋼板を搬送する際の鋼板からの荷重により破損しやすくなることもあるためであり、３０ｍｍ以上の場合は、加熱された鋼板による熱衝撃により胴体１ａが割損しやすくなることもあるためである。

［軸部材］
軸部材１ｅは、軸受に接続されるべき軸受部１ｆ、軸受部１ｆに連なるフランジ部１ｇ、およびフランジ部１ｇに連なる固定部１ｉを有しており、これらは同軸に配置されている。軸固定部１ｋの内径とほぼ同一の外径を有する固定部１ｉは、その外周面１ｊが軸固定部１ｋの内周面１ｄと密着した状態で当該軸固定部１ｋに直接固定されている。

フランジ部１ｇは、胴体１ａに向かい徐々に拡径する略円錐台形状をなしている。フランジ部１ｇの胴体１ａの側の外径は、軸受部１ｆおよび固定部１ｉよりも大径であり、胴体１ａの外径とほぼ等しい。そして、フランジ部１ｇの胴体１ａの側の外周には、フランジ部１ｇと同軸に略円環状の凸部１ｈが形成されている。この凸部１ｈの端面は、相対する胴体１ａの端面と接触した状態で配置されている。このように、フランジ部１ｇに凸部１ｈを設け、その端面が胴体１ａの端面に接触するようフランジ部１ｇを構成することにより、回転体１の組立時における中心線方向における軸部材１ｅの位置決めが容易となる。また、小径の軸受部１ｆに連なる大径のフランジ部１ｇは、胴体１ａに向かい徐々に拡径する略円錐台形状をなしているので、肉厚の急変部が少なく、耐熱衝撃性を高めることができる。なお、凸部１ｈは、略円環形状とする必要はなく、フランジ部１ｇの端の一部に設けていればよい。

上記凸部１ｈは必須の構成ではなく、図２に示す第１変形例の回転体２の軸部材２ｅのように凸部を設けなくてもよい。この場合には、胴体２ａの端部に設けられた凹状の軸固定部２ｋの右側面に固定部１ｉの端面を突き合わせることにより、中心線方向の位置決めすればよい。そして、図２に示す回転体２の場合には、中心線方向において、フランジ部１ｇと胴体２ａとの各々の相対する端面が離隔するように配置され、外周部が開口した空隙部２Ｌが形成されることとなる。

なお、本態様の軸部材１ｅは図示するように中実であるが、中心線Ｉに沿い軸部材１ｅを貫通する中空部を設けた中空状の軸部材であってもよい。しかしながら、軸部材１ｅを中実とすることにより、中空状の軸部材に比べてその強度を高めることができる。ここで、高温の物品は軸部材１ｅには直接接触しないので熱衝撃による破損は生じにくいが、使用時において作用する過大な負荷や取り扱い時により生じる衝撃により軸部材が破損する場合がある。このような場合であっても、断面積を確保できる中実状とすることで軸部材１ｅの強度を高め、その破損を防ぐことができる。この軸部材１ｅを中実にする構成は、軸部材１ｅが小径である場合、特に最小径が５０ｍｍ以下の部分を有する軸部材１ｅにおいて有効である。

胴体１ａの軸固定部１ｋと軸部材１ｅの固定部１ｉとの固定方法は、螺子などの部材などによる機械的固定、拡散接合、ロウ付けなどの各種の固定方法を利用することができる。しかしながら、回転体１の操業の安定性およびコストの面から、焼嵌めにより固定することが好ましい。焼嵌めにより固定する場合には、軸固定部１ｋの内径で焼嵌め代を除した値である焼嵌め率は０．０１／１０００〜０．５／１０００の範囲内であるのが好ましい。焼嵌め率が０．０１／１０００未満であると、軸固定部１ｋによる固定部１ｉの締付け力が不十分であり、固定部１ｉが脱落するおそれがある。また焼嵌め率が０．５／１０００を超えると、焼嵌めによる締付け力が大きくなりすぎ、胴体１ａまたは軸部材１ｅが破損するおそれがある。より好ましい焼嵌め率は０．２／１０００〜０．３／１０００である。また、振れ回りによる振動を防ぐため、胴体１ａの軸固定部１ｋと軸部材１ｅの固定部１ｉとの同心度は、０．２ｍｍ以下が好ましい。

胴体１ａと同様に軸部材１ｅを構成する材料にも特段の制限はないが、炉内における熱膨張量がほぼ同等となるよう胴体１ａを構成する材料と熱膨張係数が近似した材料を使用することが好ましく、同一の材料とすることがより好ましい。これにより、胴体１ａの緩みにより生じる胴体１ａの振れ回りに起因する振動の発生を抑制できる。また、軸部材１ｅにおける伝熱を抑え回転体１からの放熱を抑制する点から、熱伝導率が低いセラミックスで構成することが望ましい。すなわち、胴体１ａをセラミックスで構成した場合には、軸部材１ｅもセラミックス、望ましくは胴体１ａと同一のセラミックスで構成し、回転体１をセラミックス一体構造とすることが最も好ましい。なお、選択しうるセラミックスは、胴体１ａと同様である。

［空隙部］
中心線方向において胴体１ａと軸部材１ｅとの間に設けられた空隙部１Ｌは、上記したように断熱部として作用することにより、胴体１ａから軸部材１ｅへの熱の伝達を制限し、回転体１からの放熱を抑制する要素である。本態様の空隙部１Ｌは、図１（ｂ）・（ｃ）に示すように、フランジ部１ｇの右端に設けられた略円環状の凸部１ｈとほぼ同心円状に、固定部１ｉの周囲に形成された略円環状の凹部１Ｌである。なお、当該凹部１Ｌは、胴体１ａの端面に形成してもよく、胴体１ａおよびフランジ部１ｇの双方に形成してもよい。また、空隙部１Ｌに、例えばセラミックスファイバー等からなる断熱材を充填し、断熱機能を更に強化してもよい。

ここで、本態様の間隙部（凹部）１Ｌは、中心線Ｉの周りのほぼ全周に形成されているが、部分的に形成してもよい。その例を、図１の回転体の第２変形例である回転体３の正面図である図３（ａ）および図３（ａ）のＣ−Ｃ断面図である図３（ｂ）を参照し説明する。なお、図３（ａ）では、理解のため胴体１ａの一部のみを断面で示している。

第２変形例に係る回転体３の軸部材３ｅは、図３（ａ）に示すように、フランジ部１ｇの胴体１ａの側に配置された複数本の凸部３ｈを有している。中心線Ｉ周りの方向（以下、周方向という場合がある。）の凸部３ｈの断面形状は略矩形状であり、その中心線方向における高さはほぼ同一である。そして、凸部３ｈの端面は、各々、胴体１ａの端面に接触するように配置されている。また、図３（ｂ）に示すように、中心線方向から見た場合に等角度に配置された複数本の凸部３ｈは、固定部１ｉの外周面から外側に向かい放射状に延びており、等角度で配置されている。なお、凸部３ｈは、不等角度で配置してもよく、またその本数は１本でもよい。

ここで、第２変形例の回転体３の間隙部３Ｌは、図３に示すように、凸部３ｈの間に離隔して配置された複数の凹部３Ｌである。中心線Ｉと直交する方向（以下、半径方向という場合がある。）における断面形状が略三角形状の凹部（間隙部）３Ｌは、各々の間に凸部３ｈが介在しているため、中心線Ｉの周りにおいて部分的に配置されていることとなる。このように間隙部は、中心線周りにおいて部分的に配置してもよいが、断熱部として有効に作用させ、胴体から軸部材への熱の伝達を抑制するためには、空隙部１Ｌは十分な体積を有することが望ましく、図１に示す間隙部１Ｌのように、中心線Ｉの周りのほぼ全周に渡り配置することが好ましい。

［第２実施形態］
本発明に係る第２実施形態の回転体４について図４を参照しつつ説明する。ここで、図４（ａ）は、第２態様の回転体４を一部断面で示す正面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＤ部の拡大図である。第２態様の回転体は、（１）軸部材４ｅが単純な円柱形状である点、（２）胴体１ａの軸固定部１ｋの内周面１ｄに密着するように配置された軸部材４ｅの外周面に凹部４ｍが形成されている点で、上記第１態様の回転体１と相違している。以下、上記（１）および（２）の相違点について詳細に説明する。

回転体４の中実である軸部材４ｅは、中心線方向における外径が一定で凹凸のない単純な円柱形状をなしている。この軸部材４ｅの外径は、胴体１ａの軸固定部１ｋの内径とほぼ同一の大きさである。そして、軸部材４ｅは、その右端部（一方端部）に配置された固定部１ｉの外周面１ｊが、軸固定部１ｋの内周面１ｄに密着した状態となるよう配置され、固定されている。

そして、本態様の回転体４は、軸部材４ｅの外周面１ｊに形成された間隙部である凹部４ｍを有しており、この凹部４ｍが断熱部として作用し、胴体１ａから軸部材４ｅへの熱の伝達が制限され、回転体４からの放熱が抑制される。また、軸部材４ｅは、他の部材を介することなく、軸固定部１ｋに直接固定されており、胴体１ａと軸部材４ｅの軸心のずれによる胴体１ａの振れ回りの発生が抑制される。

ここで、本態様の凹部４ｍは、具体的には、周方向に形成された溝である。凹部４ｍの形態は、例えば軸部材４ｅの外周面１ｊに掘り込まれた有底孔など特段限定されないが、断熱のための体積を確保するためには溝とすることが好ましい。さらに、溝４ｍは一条でも構わないが、十分な体積を有することで断熱機能を発揮しつつ、溝４ｍが形成されない非開口部における軸部材４ｅと軸固定部１ｋとの密着性を確保するためには、中心線方向において複数条形成しておくことが望ましい。さらに、周方向における溝４ｍの幅は一定でなくてもよいが、機械加工等により容易に形成できるという点から一定の幅とすることが望ましい。加えて、溝４ｍは、半径方向から眺めた場合に、中心線Ｉに対しほぼ直角に交差するよう形成されているが、傾斜していてもよい。また、中心線方向おける溝４ｍの断面形状は、図示する略矩形状に限定されず、略半円形状、略三角形状その他各種の形状とすることができる。しかしながら、軸部材４ｅをセラミックスで構成する場合には、溝の角部を起点とした熱衝撃による割れを防止するため当該角部にＲ部を設けるか、角部の無い略半円形状の溝とすることが好ましい。

断熱部として有効に機能させるためには、溝４ｍは十分な体積を有することが好ましく、中心線Ｉ周りにおいて外周面１ｊのほぼ全周に設けられていることが望ましい。さらに、溝４ｍに、例えばセラミックスファイバー等からなる断熱材を充填し、断熱機能を更に強化してもよい。また、凹部４ｍは、軸部材４ｅの外周面に替え、軸固定部１ｋの内周面１ｄに形成してもよく、双方に形成してもよい。加えて、本態様の軸部材４ｅに替えて、第１態様の軸部材１ｅを胴体１ａに固定し、当該軸部材１ｅに第１態様の間隙部１Ｌおよび上記凹部４ｍの双方を設けてもよい。

［第３実施形態］
本発明に係る第３実施形態の回転体５について図５を参照しつつ説明する。ここで、図５（ａ）は、第３態様の回転体５を一部断面で示す正面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＥ−Ｅ断面図である。第３態様の回転体は、軸固定部１ｋの内周面１ｄに設けられた凹部５ｍを有しているが、当該凹部５ｍは、中心線方向に形成された溝であるという点で、上記第２態様の回転体４と相違している。この溝５ｍは、胴体５ａに替え、軸部材４ｅの固定部１ｉの外周面１ｊに形成してもよく、双方に形成してもよい。

かかる回転体５によれば、上記回転体１および４と同様に、溝５ｍが断熱部として作用し、胴体５ａから軸部材４ｅへの熱の伝達が制限され、回転体５からの放熱が抑制される。また、軸部材４ｅは、他の部材を介することなく、その固定部１ｉが軸固定部１ｋに直接固定されており、胴体１ａと軸部材４ｅの軸心のずれによる胴体１ａの振れ回りの発生が抑制される。また、本態様の溝５ｍによれば、当該溝５ｍは中心線方向に形成されているので、回転体５に曲げ応力が作用した場合でも、胴体５ａまたは軸部材４ｅの破損を効果的に抑制できる。

ここで、溝５ｍは、図示するように中心線Ｉと平行に配置する必要はなく、傾斜した状態となるよう配置してもよい。また、溝５ｍは一条でも構わないが、断熱効果を発揮させるためには複数条形成することが好ましい。さらに、半径方向における溝５ｍの断面形状は、図５（ｂ）に示す略半円形状に限定されず、略矩形状、略三角形状その他各種の形状とすることができる。しかしながら、胴体５ａをセラミックスで構成する場合には、溝の角部を起点とした熱衝撃による割れを防止するため当該角部にＲ部を設けるか、角部の無い略半円形状の溝とすることが好ましい。

［第４実施形態］
本発明に係る第４実施形態の回転体６について図６を参照しつつ説明する。ここで、図６（ａ）は、第４態様の回転体６の正断面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＦ部の拡大図である。

第４態様の回転体６は、（１）３個の胴部材６ｎ〜６ｐを有し、胴部材６ｎ〜６ｐの組み合わせにより胴体６ａが構成されている点、（２）中心線方向において、中央に配置された一の胴部材６ｏと、当該胴部材６ｏの両側に配置された他の胴部材６ｎ・６ｐとの間に各々配置された空隙部６Ｌを有する点で、第１態様の回転体と相違している。ここで、本態様の回転体６は、長尺の胴体６ａを有する回転体を構成する場合に有利な構造である。つまり、胴体６ａを構成する３個の胴部材６ｎ〜６ｐのうち、中心線方向において中央部に配置された胴部材６ｏが、搬送すべき高温の物品が接触する要素であり、胴部材６ｏの両側に配置された胴部材６ｎ・６ｐは、長尺の胴体６ａを形成するため胴部材６ｏに接続される要素である。なお、本態様の胴体６ａは３個の胴部材６ｎ〜６ｐで構成されているが、胴体は、少なくとも２個の胴部材で構成されていればよい。

以下、上記（１）および（２）の相違点を中心に詳細に説明する。なお、図６（ａ）に示すように、本態様の回転体６は、中心線方向において、中央に配置された一の胴部材６ｏと、胴部材６ｏの両側に配置された他の胴部材６ｎ・６ｐを有しているが、胴部材６ｎ・６ｐと胴部材６ｏとの関係は同様であるため、左側（一方側）の胴部材６ｎと中央の胴部材６ｏに関して説明し、右側（他方側）の胴部材６ｐの説明は省略する（第５態様の回転体についても同様）。

図６（ａ）に示すように、中心線方向において、胴体６ａの中央部を構成する略円筒形状の胴部材（以下、理解のため第１の胴部材という場合がある。）６ｏは、中心線Ｉに沿い貫通された略円柱形状の中空部６ｃを有しており、図６（ｂ）に示すように、中心線方向における中空部６ｃの両端がそのまま固定部６ｋとなっている。そして、第１の胴部材６ｏの左側に配置された略円筒形状の胴部材（以下、理解のため第２の胴部材という場合がある。第５態様の胴部材７ｎについて同じ。）６ｎは、左側に配置された大径部６ｒと、大径部６ｒの右側に連なる小径部６ｓを有している。ここで、大径部６ｒと同軸に配置された小径部６ｓの外径は、第１の胴部材６ｏの固定部６ｋの内径とほぼ同一であり、小径部６ｓの外周面６ｑが固定部６ｋの内周面６ｄに密着した状態で、胴部材６ｎ・６ｏが同軸に固定されており、これにより胴部６ａが形成される。なお、胴部材６ｏ・６ｎ同士の固定は、上記第１態様の回転体と同様に、焼嵌めで固定することが望ましい。

軸部材１ｅの構成は、上記第１態様の回転体と同様である。すなわち、胴体６ａの端部、つまり第２の胴部材６ｎの大径部６ｒの端部に形成された軸固定部１ｋに、軸部材１ｅの固定部１ｉが固定されている。ここで、図６（ａ）に示すように、フランジ部１ｇの右端面と胴体６ａの左端面とは接触した状態となっており、第１態様の回転体のように、中心線方向において軸部材１ｅと胴体６ａとの間に空隙部は配置されていない。

そして、本態様の回転体６は、第１態様の軸部材と胴体との間に設けられた空隙部に替え、中心線方向において、第１の胴部材６ｏと第２の胴部材６ｎの間に配置された空隙部６Ｌを有している。具体的には、第１の胴部材６ｏに固定された第２の胴部材６ｎにおいて、その大径部６ｒの右端面６ｔは、相対する第１の胴部材６ｏの端面と離間した状態で配置されており、両者の間に形成される間隙により外周部が開口した空隙部６Ｌが形成される。かかる回転体６によれば、空隙部６Ｌが断熱部として作用し、高温の物品が接触する第１の胴部材６ｏから第２の胴部材６ｎへの熱の伝達が制限され、もって回転体６からの放熱が抑制される。また、第２の胴部材６ｎは、他の部材を介することなく、第１の胴部材６ｏの固定部６ｋに直接固定されており、第１の胴部材６ｏと第２の胴部材６ｎの軸心のずれによる胴体６ａの振れ回りの発生が抑制される。

なお、中心線Ｉ周りにおいて、上記空隙部６Ｌは部分的に配置してもよいが、断熱部として有効に作用させ、胴体から軸部材への熱の伝達を抑制するためには、空隙部６Ｌは十分な体積を有することが望ましく、中心線Ｉの周りのほぼ全周に渡り配置することが好ましい。また、中心線方向における第２の胴部材６ｎの位置決め固定のため、第１態様の回転体と同様に、第２の胴部材６ｎの大径部６ｒの右端面に凸部を設けてもよい。さらに、長尺の胴体６ａを形成するため第１の胴部材６ｏに接続される第２の胴部材６ｎは、略円筒形状に限定されず、例えば半径方向における断面形状は略矩形状や略三角形状その他各種の形状としてもよい。しかしながら、回転中の動バランスを確保する点から第２の胴部材６ｎは、略円筒形状とすることが望ましい。

［第５実施形態］
本発明に係る第５実施形態の回転体７について図７を参照しつつ説明する。ここで、図７（ａ）は、第５態様の回転体７の正断面図、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＧ部の拡大図である。第５態様の回転体は、基本的に上記第４態様の回転体と同一の構成であるが、第２の胴部材７ｎの大径部６ｒの右端面６ｔは胴部材６ｏの端面と接触するように配置されており、第１の胴部材６ｏと第２の胴部材７ｎの間に配置された間隙を有していない。すなわち、本態様の回転体７は、第４態様の間隙部に替え、第１の胴部材６０の固定部６ｋの内周面６ｄに密着するように配置された第２の胴部材７ｎの小径部６ｓの外周面６ｑに凹部７ｍが形成されている点で、相違している。なお、当該凹部７ｍは、第２の胴部材７ｎの小径部６ｓの外周面６ｑに替え、第１の胴部材６ｏの固定部６ｋの内周面６ｄに形成してもよく、双方に形成してもよい。加えて、第４態様の間隙部６Ｌおよび上記凹部７ｍの双方を第２の胴部材７ｎに設けてもよい。

かかる回転体７によれば、上記第４態様の回転体６と同様に、凹部７ｍが断熱部として作用し、高温の物品が接触する第１の胴部材６ｏから第２の胴部材６ｎへの熱の伝達が制限され、もって回転体７からの放熱が抑制される。また、第２の胴部材６ｎは、他の部材を介することなく、第１の胴部材６ｏの固定部６ｋに直接固定されており、第１の胴部材６ｏと第２の胴部材６ｎの軸心のずれによる胴体６ａの振れ回りの発生が抑制される。

ここで、本態様の凹部７ｍは、具体的には、周方向に形成された溝である。この溝は、上記第３態様の溝と同様に、中心線方向に形成してもよい。断熱部を構成する溝７ｍは、図示するように一条でも構わないが、十分な体積を有することで断熱機能を発揮しつつ、溝７ｍが形成されない非開口部における第１の胴部材６ｏと第２の胴部材７ｎの密着性を確保するためには、中心線方向において複数条形成しておくことが望ましい。さらに、周方向における溝７ｍの幅は一定でなくてもよいが、機械加工等により容易に形成できるという点から一定の幅とすることが望ましい。加えて、溝７ｍは、半径方向から眺めた場合に、中心線Ｉに対しほぼ直角に交差するよう形成されているが、傾斜していてもよい。また、中心線方向おける溝７ｍの断面形状は、図示する略矩形状に限定されず、略半円形状、略三角形状その他各種の形状とすることができる。しかしながら、第２の胴部材７ｎをセラミックスで構成する場合には、溝の角部を起点とした熱衝撃による割れを防止するため当該角部にＲ部を設けるか、角部の無い略半円形状の溝とすることが好ましい。

１（２〜７、１１） 回転体
１ａ（２ａ、５ａ、６ａ、１１ａ） 胴体
１ｂ 外周面
１ｃ（６ｃ） 中空部
１ｅ（４ｅ、１１ｅ） 軸部材
１ｋ（２ｋ） 軸固定部
１Ｌ（２Ｌ、３Ｌ、６Ｌ） 空隙部
４ｍ（５ｍ、７ｍ） 凹部
６ｎ（６ｏ、６ｐ、７ｎ、７ｐ） 胴部材
６ｋ 固定部
６ｒ 大径部
６ｓ 小径部
Ｉ 中心線

Claims (13)

1. 外周面が略円柱形状の胴体と前記胴体の端に固定された軸部材とを有する回転体であって、
   前記胴体は、前記胴体の中心線に沿う方向において端部に設けられた軸固定部を有し、
   前記軸部材は、その固定部の外周面が前記軸固定部の内周面に直接固定されており、
   前記胴体の中心線に沿う方向において、前記胴体と前記軸部材の間に配置された空隙部を有する回転体。
2. 前記空隙部は、前記胴体の中心線周りにおいて、ほぼ全周に設けられている請求項１に記載の回転体。
3. 前記空隙部は、前記固定部の外周面および前記軸固定部の内周面の少なくとも一方の面に形成された凹部である請求項１に記載の回転体。
4. 前記凹部は、前記胴体の中心線に沿う方向に形成された溝である請求項３に記載の回転体。
5. 前記凹部は、周方向に形成された溝である請求項３に記載の回転体。
6. 前記溝は、前記胴体の中心線周りにおいて、ほぼ全周に設けられている請求項５に記載の回転体。
7. 前記胴体は、少なくとも２の胴部材で構成されており、
   前記胴部材のうち少なくとも一の胴部材は、前記胴体の中心線に沿う方向において端部に設けられた固定部を有し、
   他の胴部材は、その外周面が前記一の胴部材の固定部の内周面に密着され、固定されており、
   前記胴体と軸部材の間に配置された空隙部に替え、前記胴体の中心線に沿う方向において、前記一の胴部材と他の胴部材の間に配置された空隙部を有する請求項１に記載の回転体。
8. 前記空隙部は、前記胴体の中心線周りにおいて、ほぼ全周に設けられている請求項７に記載の回転体。
9. 前記空隙部は、前記他の胴部材の外周面および前記一の胴部材の固定部の内周面の少なくとも一方の面に形成された凹部である請求項７に記載の回転体。
10. 前記凹部は、前記胴体の中心線に沿う方向に形成された溝である請求項９に記載の回転体。
11. 前記凹部は、周方向に形成された溝である請求項９に記載の回転体。
12. 前記溝は、前記胴体の中心線周りにおいて、ほぼ全周に設けられている請求項１１に記載の回転体。
13. 前記胴体および軸部材がいずれもセラミックスで構成されている請求項１乃至１２のいずれかに記載の回転体。

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