JP5984318B1 - ロータリージョイント - Google Patents

Abstract

【課題】構造の複雑化やコスト高を招くことなく一般的な転がり軸受けのような軸受け部材によりローターを安定的に回転自在に支持する。【解決手段】軸線Ｏ回りに回転されるローター１と、ローター１の外周に配設されるケーシング１１と、ローター１をケーシング１１に回転自在に支持する軸受け部材２１とを備え、ローター１内には軸線Ｏ方向の一端部１Ａに開口して熱媒体が流通する流路５、６が形成され、ケーシング１１とローター１との間には流路５、６に連通する連通室１５、１６が形成され、軸受け部材２１は流路５、６および連通室１５、１６から軸線Ｏ方向の他端部１Ｂ側と軸線Ｏに対する径方向外周側との少なくとも一方に離れた位置に配設され、流路５、６と軸受け部材２１との間と連通室１５、１６と軸受け部材２１との間とのうち少なくとも一方に放熱部９、１０、２２、２３が設けられる。【選択図】図２

Description

本発明は、スチームチューブドライヤーや加熱ロールなどの回転体に高温の蒸気等の熱媒体を供給したり排出したりするのに用いられるロータリージョイントに関するものである。

このようなロータリージョイントとして、例えば特許文献１には、一端側が開放されたケーシングと、このケーシング内に一対の軸受けによって回転自在に支持されて一端部が回転体に同軸に取り付けられる管状のローターと、一対の軸受けの間に間隔を設けるように装着されるスペーサと、ローターの内側を貫通するようにケーシングに設けられた内管とを備え、内管を通して熱媒体を回転体内部に供給するとともに、この回転体において加熱に使用された熱媒体は内管とローターとの間を通して排出するように構成されたものが提案されている。

また、特許文献２には、このようなロータリージョイントのシール材として、マトリックス樹脂としての縮合多環多核芳香族樹脂と、ポリフェニレンサルファイド繊維またはカーボン繊維よりなる補強繊維と、ランプブラックのような炭素系充填剤、フッ素樹脂やシリコンコンパウンドのような充填剤とを含有するものが提案されている。なお、特許文献１にも、ケーシング内とローターの内部を封止するシールリングとして特殊カーボン製のものを用いることが記載されている。

特開２００７−１２０６９４号公報 特開２００７−０１６１７３号公報

ここで、特許文献１に記載されたロータリージョイントにおける軸受けは、内外輪の間にボールのような転動体が介装された転がり軸受け（ボールベアリング）であるが、熱媒体が流通するローターの外周部に直接取り付けられており、熱媒体によって焼き付きを生じるおそれがある。このため、特許文献１に記載されたロータリージョイントでは、上記スペーサの外周を転動体の中心位置よりも外側に位置させて各軸受けに向けてグリースを流す流路を設けているが、構造の複雑化を招くことになる。

また、例えばこの特許文献１に記載されたシールリングや特許文献２に記載されたシール材のように、耐熱性や潤滑性に優れたカーボンよりなるシール材を滑り軸受けとしてローターを支持するのに用いることも考えられる。しかしながら、スチームチューブドライヤーや加熱ロールにおけるロータリージョイントでは、通常はロータの軸線が横方向に向けられて使用されるため、このような滑り軸受けを用いるとローターの重さによって軸受けの下側部分に偏摩耗が生じ易く、突発的な破損を生じたり、芯ずれによって異音が発生したり、あるいは摩耗した部分から熱媒体の漏れを生じるおそれがある。さらに、特許文献１、２に記載されたような特殊なカーボン製のシール材は高価であるとともに、交換等のメンテナンス性にも劣る。

本発明は、このような背景の下になされたもので、上述のスチームチューブドライヤーや加熱ロールのような高温の熱媒体が流通するロータリージョイントにおいても、構造の複雑化やコスト高を招くことなく、一般的な転がり軸受けのような軸受け部材によって回転体と一体回転するローターを安定的に軸線回りに回転自在に支持可能なロータリージョイントを提供することを目的としている。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、軸線回りに回転させられる円筒状のローターと、このローターの外周に配設されるケーシングと、これらローターとケーシングの間に介装されて上記ローターを上記ケーシングに回転自在に支持する軸受け部材とを備え、上記ローターの内部には、該ローターの上記軸線方向の一端部に開口して熱媒体が流通する流路が形成されるとともに、上記ケーシングと上記ローターとの間には上記流路に連通する連通室が形成されており、上記軸受け部材は、上記流路および連通室から上記軸線方向の他端部側と該軸線に対する径方向の外周側とのうち少なくとも一方の側に離れた位置に配設されていて、上記流路とこうして上記少なくとも一方の側に離れた上記軸受け部材との間と、上記連通室とこうして上記少なくとも一方の側に離れた上記軸受け部材との間とのうち少なくとも一方には放熱部が設けられていることを特徴とする。

このように構成されたロータリージョイントにおいては、熱媒体が流通するローターの流路とローターとケーシングの間の連通室から、ローターが開口する一端部とは反対の軸線方向の他端部側と軸線に対する径方向の外周側とのうち少なくとも一方の側に離れた位置に軸受け部材が配設されており、しかもこうして離れた流路と軸受け部材との間と、連通室と軸受け部材との間とのうち少なくとも一方には放熱部が設けられているので、流路や連通室から伝達される熱をこの放熱部によって放散することができる。このため、軸受け部材として一般的な転がり軸受けを用いた場合でも、構造の複雑化を招くことなく焼き付きを防いで、ローターを安定的に軸線回りに回転自在に支持することができる。

さらに、こうしてローターを安定して軸線回りに回転自在に支持することができるのに伴い、回転体と一体に回転するローターと非回転に固定されるケーシングとのクリアランスも安定して維持することができる。このため、ローターの外周とケーシングとの間をシールするシール材として、特許文献１、２に記載されたような特殊なものを用いることなく、例えばグランドパッキンのようなシール材や潤滑性を有するブッシュ（滑り軸受け）を用いても、偏摩耗による破損や異音の発生、熱媒体の漏れを防ぐことができ、円滑な熱媒体の流通を図るとともに安価なロータリージョイントを提供することが可能となる。

ここで、このような放熱部としては、上記ローターの他端部側に、上記流路と隔絶されて該ローターの外部に開口する放熱室を形成することができる。このような放熱室を、熱媒体が流通するローターの流路と軸受け部材との間に形成することにより、熱媒体から伝達される熱を放熱室の開口部と外周から外部に放散して軸受け部材が高温となるのを防ぐことができる。

また、このようにローターに放熱部を設ける場合においては、上記ローターの他端部側に、上記軸線に対する径方向の外周側に張り出すフランジ部を設けてもよい。熱媒体から伝達される熱をフランジ部によって放散することができる上、フランジ部はローターおよび回転体と一体に回転するので、高い放熱効果を得ることができる。

一方、ローターとの間に連通室が設けられるケーシングに放熱部を設ける場合には、このケーシングの他端部側に、上記ローターの外周に間隔をあけて筒状に延びる延出部を設け、この延出部に、上記軸線に対する径方向の外周側に突出するフィンを上記放熱部として設けることができる。延出部を伝わるうちに熱が放散されるのは勿論、この延出部に設けたフィンによって延出部の表面積が大きくなるので、放熱効果の向上を図ることができる。

また、同様に、上記ケーシングの他端部側に、上記ローターの外周に間隔をあけて筒状に延びる延出部が設けた場合に、この延出部に、上記軸線に対する径方向に該延出部を貫通する開口部を上記放熱部として設けてもよい。開口部を設けることによって開口部の内周縁からの放熱を促すことができるとともに、開口部を介してローターの他端部が露出するので、ローターの流路から伝達される熱の放散も図ることができる。

なお、これらローターの放熱室やフランジ部、あるいはケーシングの延出部のフィンや開口部は、適宜組み合わせて採用することができる。例えば、ローターの放熱室が形成された他端部の外周にフランジ部を設けたり、ケーシングの延出部に設けたフィンの間に開口部を設けたりしてもよい。また、ローターのフランジ部にフィンや開口部を設けたり、ローターの他端部の外周にケーシングの延出部内周と間隔をあけてフィンを設けたりしてもよい。

以上説明したように、本発明によれば、軸受け部材として一般的な転がり軸受けを用いても、構造の複雑化を招いたり、コスト高となったりすることなく、焼き付きを防止してローターを安定的に軸線回りに回転自在に支持することが可能となる。また、ローターとケーシングとのクリアランスも安定して維持することが可能となるので、偏摩耗によるシール材の破損や異音の発生、熱媒体の漏れ等を防いで、円滑な熱媒体の流通を図ることができる。

本発明の一実施形態を示す斜視図である。 図１に示す実施形態のローターの軸線に沿った断面図である。 図１に示す実施形態の変形例のローターの軸線に沿った断面図である。

図１および図２は、本発明の一実施形態を示すものである。本実施形態のロータリージョイントは、その主要な部材が鋼材等の金属材料により形成されており、このうちローター１は、後述する取付部とフランジ部を除いて一定の外径の軸線Ｏを中心とした円筒状をなしている。また、ローター１の軸線Ｏ方向の一端部１Ａ（図１において左下側部分、図２においては左側部分）には、やはり軸線Ｏを中心とするローター１よりも一段小さな外径の円筒状の内管２が挿入されていて、軸線Ｏを含む平面に沿って径方向に延びる支持板３により支持されており、ローター１と内管２との間の空間と内管２内の空間は、このローター１の一端に開口している。

また、ローター１の一端部１Ａの外周には円環板状の取付部４が設けられており、この取付部４を介して一端部１Ａが図示されないスチームチューブドライヤーのドライヤー本体や加熱ロールのロール本体のような回転体の回転軸線と同軸に取り付けられることにより、ローター１は回転体と連結されて軸線Ｏ回りに一体に回転させられる。そして、ローター１の内管２内の空間は、この回転体の熱媒体排出側に接続されて熱媒体の排出流路５とされる一方、ローター１と内管２との間の空間は、回転体の熱媒体供給側に接続されて熱媒体の供給流路６とされる。

なお、ローター１の一端部１Ａにおいて、軸線Ｏ方向における該一端部１Ａとは反対のローター１の他端部１Ｂ側（図１において右上側、図２においては右側）では、供給流路６は第１の隔壁７Ａによって封止されるとともに排出流路５はこの第１の隔壁７Ａに開口しており、排出流路５と供給流路６とは気密に隔絶されている。また、ローター１内の上記第１の隔壁７Ａから他端部１Ｂ側に間隔をあけた位置には第２の隔壁７Ｂが設けられていて、ローター１内のこれら第１、第２の隔壁７Ａ、７Ｂの間の部分は上記排出流路５に連通する熱媒体の排出室８とされる。

一方、第２の隔壁７Ｂよりも他端部１Ｂ側の部分は、排出室８および排出流路５とは隔絶されて、本実施形態における第１の放熱部としての放熱室９とされている。この放熱室９は、ローター１の他端面に円形の開口部９Ａを有して外部に開口し、すなわち大気に開放されている。なお、ローター１には、供給流路６と排出室８の位置に、軸線Ｏに垂直に延びる貫通孔が周方向に間隔をあけて複数形成されていて、それぞれ熱媒体の供給口６Ａおよび排出口８Ａとされている。

また、本実施形態では、ローター１の他端部１Ｂ側に、軸線Ｏに対する径方向の外周側に張り出すフランジ部１０が設けられていて、本実施形態における第２の放熱部とされている。このフランジ部１０は、その中央部に放熱室９の開口部９Ａと同径の開口部１０Ａを有するローター１よりも外径の大きな円環板状に形成され、これらの開口部９Ａ、１０Ａを一致させるようにして、軸線Ｏに垂直に該軸線Ｏを中心としてローター１の他端に配設されている。

このようなローター１の外周には、上述のように軸線Ｏ回りに回転させられるローター１に対して非回転に固定されるケーシング１１が配設され、ローター１はこのケーシング１１内に回転自在に支持される。このケーシング１１は、ローター１の外径よりも大きな内径を有する軸線Ｏを中心とした円筒状をなしていて、その軸線Ｏ方向における一端と他端には、ローター１が挿入可能な内径の軸線Ｏを中心とした貫通孔１２Ａ、１３Ａを有する軸線Ｏに垂直な第１、第２の仕切り壁１２、１３が設けられるとともに、これら第１、第２の仕切り壁１２、１３の間には、貫通孔１２Ａ、１３Ａよりも僅かに大きな貫通孔１４Ａを有する第３の仕切り壁１４が設けられている。また、ケーシング１１の他端部外周には外周側に張り出すケーシングフランジ部１１Ａが設けられている。

このうち、第１、第３の仕切り壁１２、１４の間の軸線Ｏ方向一端側の空間は、ローター１の供給口６Ａを介して供給流路６に連通する供給連通室１５とされ、この供給連通室１５の位置におけるケーシング１１の外周には、供給連通室１５に連通してロータリージョイントへの熱媒体の供給経路に接続される供給管１５Ａが設けられている。また、第２、第３の仕切り壁１３、１４の間の軸線Ｏ方向他端側の空間は、ローター１の排出口８Ａを介して排出室８および排出流路５に連通する排出連通室１６とされ、この排出連通室１６の位置におけるケーシング１１の外周には、排出連通室１６に連通してロータリージョイントからの熱媒体の排出経路に接続される排出管１６Ａが設けられている。

なお、これら供給管１５Ａと排出管１６Ａはそれぞれ、その中心線が供給口６Ａと排出口８Ａの中心線と軸線Ｏ方向において同じ位置に配設されるとともに、その内径は供給口６Ａと排出口８Ａの内径よりも大きくされている。また、供給管１５Ａの内径は排出管１６Ａの内径よりも大きくされるとともに、供給管１５Ａと排出管１６Ａとは、ケーシング１１の周方向には互いに反対側に位置するように設けられている。

さらに、ケーシング１１の第１、第２の仕切り壁１２、１３には、その貫通孔１２Ａ、１３Ａとローター１の外周面との間にシール材１７が介装されており、これらのシール材１７は、本実施形態では断面が角形で膨張黒鉛とカーボンファイバーの編組紐よりなる、いわゆる編組グランドパッキンである。ここで、本実施形態では、上記第１、第２の仕切り壁１２、１３のそれぞれ軸線Ｏ方向外側において貫通孔１２Ａ、１３Ａが一段拡径するようにしてシール取付部１２Ｂ、１３Ｂが設けられており、これらのシール取付部１２Ｂ、１３Ｂの内周面とローター１の外周面との間に形成される空間（スタッフィングボックス）に、上述のようなシール材１７が詰め込まれた上で、断面Ｌ字の環状をなすパッキン押さえ１８によって締め付けられることにより熱媒体がシールされる。

また、上記第３の仕切り壁１４の貫通孔１４Ａとローター１との間には、ブッシュ１９が介装されている。このブッシュ１９は、本実施形態では供給連通室１５と排出連通室１６との間をシールするとともに、ローター１を回転自在に支持する軸受けの機能も兼ね備えた滑り軸受けであって、断面Ｌ字の環状をなす鋳鉄等の母材に潤滑剤（潤滑油）を含浸させた含油軸受けであり、貫通孔１４Ａの内周面とローター１の外周面との間に嵌め入れられて、第３の仕切り壁１４にボルト止め等によって取り付けられている。

一方、ケーシング１１の他端には、ローター１の外周側に間隔をあけて筒状に延びる延出部２０が設けられている。この延出部２０は、軸線Ｏを中心とした外形が円筒状をなす胴部２０Ａと、この胴部２０Ａの上記軸線Ｏ方向の両端から外周側に張り出す円環板状の延出フランジ部２０Ｂ、２０Ｃとを備え、軸線Ｏ方向の一端側の延出フランジ部２０Ｂがケーシングフランジ部１１Ａに固定されてケーシング１１の他端に取り付けられる。ケーシング１１の第２仕切り壁１３側のシール取付部１３Ｂおよびパッキン押さえ１８は胴部２０Ａの内側に配設されるとともに、延出部２０の他端側の延出フランジ部２０Ｃはローター１のフランジ部１０と軸線Ｏ方向に間隔をあけて対向している。

そして、この延出フランジ部２０Ｃとローター１のフランジ部１０との間には、本実施形態における軸受け部材２１として旋回ベアリング（転がり軸受け）が介装されている。すなわち、この軸受け部材２１は、フランジ部１０と延出フランジ部２０Ｃとのうち一方に取り付けられる内輪および他方に取り付けられる外輪と、これら内外輪の間に転動可能に介装されるボールのような転動体とを備えた例えばボールベアリングであって、転動体が転がる内外輪の間にはグリース等の潤滑剤が封入される。

このような軸受け部材２１は、外周側に張り出したフランジ部１０と延出フランジ部２０Ｃの外周部に上記内外輪が取り付けられて、図２に示すように軸線Ｏに対する径方向においてケーシング１１の供給、排出連通室１５、１６よりも外周側に、軸線Ｏを中心とする環状に配設されている。従って、本実施形態では、この軸受け部材２１は、熱媒体の流路であるローター１の排出流路５、供給流路６、および排出室８と、これらに連通する連通室であるケーシング１１の供給連通室１５および排出連通室１６から、上記放熱室９と延出部２０が設けられることによって軸線Ｏ方向の他端部１Ｂ側に離れた位置に配設されるとともに、フランジ部１０と延出フランジ部２０Ｃが設けられることによって軸線Ｏに対する径方向の外周側にも離れた位置に配設される。

さらに、延出部２０には、本実施形態における第３の放熱部として軸線Ｏに対する径方向の外周側に突出するフィン２２と、本実施形態における第４の放熱部として軸線Ｏに対する径方向に該延出部２０を貫通する開口部２３とが設けられている。本実施形態では、延出部２０の胴部２０Ａの外周に複数（４つ）のフィン２２が周方向に等間隔に設けられるとともに、これらのフィン２２の間に、やはり複数（フィン２２と同数の４つ）の開口部２３が周方向に等間隔に設けられている。

フィン２２は、延出部２０の胴部２０Ａ外周から軸線Ｏを含む平面に沿って径方向に一定の突出量で延びるとともに、軸線Ｏ方向には延出フランジ部２０Ｂ、２０Ｃ間に亙って延びる平板状に形成されている。また、開口部２３は、延出フランジ部２０Ｂ、２０Ｃとフィン２２との間に小さな間隔をあけて、延出部２０の胴部２０Ａを略全体的に切り欠くように径方向に貫通しており、従って個々の開口部２３は外周側から見て長方形状に形成される。

このような本実施形態のロータリージョイントにおいて、供給管１５Ａからケーシング１１の供給連通室１５に供給された高温の蒸気等の熱媒体は、上述のように軸線Ｏ回りに回転させられるローター１の供給口６Ａから供給流路６を通り、例えばスチームチューブドライヤーの回転するドライヤー本体のような回転体の熱媒体供給側の加熱管に供給され、被処理物の加熱、乾燥に用いられる。また、こうして被処理物の加熱、乾燥に用いられた熱媒体は、回転体の熱媒体排出側からローター１の排出流路５に排出され、排出室８を通り、排出口８Ａから排出連通室１６および排出管１６Ａを介して排出される。

そして、上記構成のロータリージョイントでは、このように高温の熱媒体が流通する流路であるローター１の排出流路５、供給流路６、および排出室８と、これらに連通して同じく高温の熱媒体が流通する連通室であるケーシング１１の供給連通室１５および排出連通室１６に対して、ローター１を回転可能に支持する軸受け部材２１が、軸線Ｏ方向のローター１における他端部１Ｂ側と軸線Ｏに対する径方向の外周側とのうち少なくとも一方（本実施形態では双方）の側に離れた位置に配設されている。さらに、こうして離れた排出流路５、供給流路６、および排出室８と軸受け部材２１との間と、供給連通室１５および排出連通室１６と軸受け部材２１との間とのうち少なくとも一方（本実施形態では、やはり双方）には、第１〜第４の放熱部である放熱室９、フランジ部１０、延出部２０のフィン２２および開口部２３が設けられている。

従って、このように軸受け部材２１が流路や連通室から離れているのに加えて、放熱部によって軸受け部材２１に伝達する熱を放散することができるので、軸受け部材２１が高温に晒されるのを避けることができる。このため、軸受け部材２１として本実施形態のような一般的な旋回ベアリング（転がり軸受け）をそのまま用いても、潤滑剤が失われることなどによって焼き付きを生じるようなことがなく、ローター１を安定して軸線Ｏ回りに回転自在に支持することができる。このため、軸受け部材２１の構造が複雑化することがない。

また、このようにローター１を安定して軸線Ｏ回りに回転自在に支持することができるので、回転体と一体回転するローター１の外周面と、これに対して非回転に固定されるケーシング１１の第１〜第３の仕切り壁１２〜１４の貫通孔１２Ａ〜１４Ａとの間のクリアランスも安定的に維持することができる。このため、スチームチューブドライヤーのロータリージョイントのように軸線Ｏが横向きに配置される場合に、これらの間をシールするシール材１７やブッシュ１９として、本実施形態のようにグランドパッキンや滑り軸受けなどを用いても、偏摩耗によるシール材１７やブッシュ１９の破損、異音の発生、熱媒体の漏れ等を防ぐことができ、円滑な熱媒体の供給、排出を図るとともに、軸受け部材２１の構造が簡略化することとも相俟って、コスト削減を促すことができる。

一方、本実施形態では、上記放熱部のうち第１の放熱部として、ローター１の他端部１Ｂ側に、熱媒体の流路である排出流路５、供給流路６、および排出室８と隔絶されてローター１の他端において外部に開口部９Ａを介して開口する放熱室９が設けられている。このような放熱室９によれば、ローター１の排出流路５、供給流路６、および排出室８から伝達される熱を放熱室９の外周から放散するとともに放熱室９内からも開口部９Ａを介して外部に放散して、軸受け部材２１が高温に晒されるのを防ぐことができる。

また、本実施形態では、ローター１に設ける第２の放熱部として、ローター１の他端部１Ｂ側に軸線Ｏに対する径方向の外周側に張り出すフランジ部１０を設けており、このフランジ部１０の外周部に軸受け部材２１が取り付けられている。このため、ローター１の他端部１Ｂから熱が伝達されてもフランジ部１０の外周側に至るうちに放散される上、フランジ部１０はローター１の回転に伴い一体に回転するので、風を切るようにして高い放熱効果を得ることができる。

さらに、本実施形態では、軸線Ｏ方向においてローター１の他端部１Ｂと同じ側のケーシング１１の他端部に、このローター１の他端部１Ｂの外周に間隔をあけて筒状に延びる延出部２０が設けられており、ローター１の排出流路５、供給流路６、および排出室８と連通して高温の熱媒体が供給、排出されるケーシング１１の供給連通室１５および排出連通室１６から伝達される熱も、この延出部２０を伝わるうちに放散される。そして、本実施形態では、この延出部２０に、上記放熱部のうち第３、第４の放熱部としてフィン２２と開口部２３が設けられているので、効率的な熱の放散を促すことができる。

すなわち、延出部２０にフィン２２を設けることによって延出部２０の表面積を大きくすることができるので、放熱効果の向上を図ることが可能となる。また、延出部２０に開口部２３を設けた場合には、この開口部２３の内周縁から延出部２０を伝わる熱を放散できるとともに、延出部２０内のローター１の他端部１Ｂが開口部２３から露出するので、ローター１の流路からこの他端部１Ｂに伝わる熱も延出部２０内に籠もらせずに開口部２３を通して放散することができる。

なお、このようなフィンや開口部は、ローター１の他端部１Ｂやフランジ部１０の外周部に設けてもよい。放熱室９が設けられたローター１の他端部１Ｂに開口部を設ければ、放熱室９内に放散した熱を開口部９Ａ以外の上記開口部から延出部２０との間に排出することができ、さらにフランジ部１０にも開口部を設ければ、こうして排出された熱を延出部２０の開口部２３以外の上記開口部から外部に排出することができる。また、回転するローター１の他端部１Ｂ外周やフランジ部１０にフィンを設ければ、一層効率的な熱の放散を促すことが可能である。

一方、本実施形態では、軸受け部材２１が、熱媒体の流路であるローター１の排出流路５、供給流路６、および排出室８と連通室であるケーシング１１の供給連通室１５および排出連通室１６から、軸線Ｏ方向の他端部１Ｂ側と軸線Ｏに対する径方向の外周側との双方に離れた位置に配設されているが、放熱部によって熱の伝達を抑えることができれば、軸線Ｏ方向にだけ離れていて径方向には同じ位置にあってもよく、逆に軸線Ｏ方向には同じ位置にあって径方向外周側だけに離れていてもよい。ただし、これらの場合には、ローター１や延出部２０が軸線Ｏ方向に長くなったり、軸受け部材２１として径の大きなものが必要となったりするので、本実施形態のように流路や連通室から軸線Ｏ方向と径方向の双方に離れた位置に軸受け部材２１が配設されるのが望ましい。

また、このように軸受け部材２１が流路や連通室から軸線Ｏ方向と径方向の双方に離れた位置に配設されている場合や、軸線Ｏ方向だけに離れている場合には、回転体に連結されるローター１の一端から、シール材１７と、軸受けの機能も有するブッシュ１９および軸受け部材２１とが、軸線Ｏ方向に他端側に向けて交互に配設されることになる。このため、ローター１の一端部１Ａは回転体とブッシュ１９により、また他端部１Ｂはブッシュ１９と軸受け部材２１により、それぞれ確実に軸線Ｏ回りに回転自在に支持されるので、軸線Ｏが横向きであってもローター１の外周面とケーシング１１両端の第１、第２の仕切り壁１２、１３の貫通孔１２Ａ、１３Ａとの間のクリアランスを一層安定して維持することができる。

従って、これらの間に配設されるシール材１７として、本実施形態のようにグランドパッキンを使用することが可能となり、シール材１７の調整や交換等のメンテナンス性向上を図ることができるとともに、安価なロータリージョイントを提供することができる。なお、グランドパッキンよりなるシール材１７のような弾性のないブッシュ１９によってローター１を回転自在に支持するには、ブッシュ１９とローター１の外周面の間に僅かなクリアランスが必要となるが、このブッシュ１９によってシールされる供給連通室１５と排出連通室１６に流通するのは、スチームチューブドライヤー等ではともに高温の蒸気であるので、このクリアランスから僅かな熱媒体の漏れがあっても問題にはならない。

また、本実施形態では、グランドパッキンであるシール材１７として、上述のように編組グランドパッキンを用いているが、例えば図３に示す上記実施形態の変形例のように、ダイモールドグランドパッキンよりなるシール材２４を用いてもよい。なお、この図３に示す変形例において、シール材２４以外の上記実施形態と共通する部分には同一の符号を配してある。

さらに、上述のような熱媒体の流路および連通室と軸受け部材２１との間の距離は、熱が伝達するローター１の他端部１Ｂの軸線Ｏ方向の長さと他端部１Ｂ外周からフランジ部１０に沿った軸受け部材２１までの径方向の長さとの和、あるいは延出部２０の軸線Ｏ方向の長さと延出フランジ部２０Ｃに沿った軸受け部材２１までの径方向の長さとの和として、２００ｍｍ以上であるのが望ましく、４００ｍｍ以上であるのがより望ましい。これよりも距離が短いと、熱媒体の温度や放熱部の放熱効果によっては軸受け部材２１に達するまでに十分な熱の放散を図ることができなくなるおそれがある。

一方、本実施形態では、熱媒体の流路と軸受け部材２１との間に第１、第２の放熱部として放熱室９とフランジ部１０が設けられるとともに、連通室と軸受け部材２１との間の延出部２０には第３、第４の放熱部としてフィン２２と開口部２３が設けられているが、放熱部はいずれか一方の間にだけ設けられていてもよい。例えば、延出部２０はローター１の外周に配設されて外気に晒されているので、フィン２２や開口部２３を設けなかったり、あるいは必要に応じて開口部２３をカバーで覆ったりしてもよい。

さらに、このような放熱部が設けられるローター１の他端部１Ｂやケーシング１１の延出部２０に対し、ファンなどにより空気を吹きかけて空冷したり、場合によっては水冷したりして、強制的に冷却を行ってもよい。また、本実施形態では、ローター１に熱媒体の排出流路５と供給流路６とが、またケーシング１１には熱媒体の供給連通室１５と排出連通室１６とが設けられていて、１つのロータリージョイントで回転体への熱媒体の供給と排出を行うようにしているが、これらの流路および連通室のいずれか一方だけを設けて、熱媒体の供給または排出のみを行うようにしてもよい。

また、本実施形態ではローター１の内管２内の空間が、回転体の熱媒体排出側に接続されて熱媒体の排出流路５とされる一方、ローター１と内管２との間の空間は、回転体の熱媒体供給側に接続されて熱媒体の供給流路６とされているが、これとは逆に内管２内の空間を熱媒体の供給流路６とするとともに、ローター１と内管２との間の空間を熱媒体の排出流路５として、これらに連通する連通室も供給、排出を逆の構成としてもよい。

１ ローター
１Ａ ローター１の一端部
１Ｂ ローター１の他端部
２ 内管
４ 取付部
５ 排出流路
６ 供給流路
６Ａ 供給口
８ 排出室
８Ａ 排出口
９ 放熱室（第１の放熱部）
９Ａ 放熱室９の開口部
１０ フランジ部（第２の放熱部）
１０Ａ フランジ部１０の開口部
１１ ケーシング
１２〜１４ 第１〜第３の仕切り壁
１２Ａ〜１４Ａ 第１〜第３の仕切り壁１２〜１４の貫通孔
１５ 供給連通室
１５Ａ 供給管
１６ 排出連通室
１６Ａ 排出管
１７、２４ シール材
１８ パッキン押さえ
１９ ブッシュ
２０ 延出部
２０Ｃ 延出フランジ部
２１ 軸受け部材
２２ フィン（第３の放熱部）
２３ 延出部２０の開口部（第４の放熱部）
Ｏ ローター１の軸線

Claims (5)

1. 軸線回りに回転させられる円筒状のローターと、このローターの外周に配設されるケーシングと、これらローターとケーシングの間に介装されて上記ローターを上記ケーシングに回転自在に支持する軸受け部材とを備え、
   上記ローターの内部には、該ローターの上記軸線方向の一端部に開口して熱媒体が流通する流路が形成されるとともに、上記ケーシングと上記ローターとの間には上記流路に連通する連通室が形成されており、
   上記軸受け部材は、上記流路および連通室から上記軸線方向の他端部側と該軸線に対する径方向の外周側とのうち少なくとも一方の側に離れた位置に配設されていて、上記流路とこうして上記少なくとも一方の側に離れた上記軸受け部材との間と、上記連通室とこうして上記少なくとも一方の側に離れた上記軸受け部材との間とのうち少なくとも一方には放熱部が設けられていることを特徴とするロータリージョイント。
2. 上記ローターの他端部側には、上記流路と隔絶されて該ローターの外部に開口する放熱室が上記放熱部として形成されていることを特徴とする請求項１に記載のロータリージョイント。
3. 上記ローターの他端部側には、上記軸線に対する径方向の外周側に張り出すフランジ部が上記放熱部として設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のロータリージョイント。
4. 上記ケーシングの他端部側には、上記ローターの外周に間隔をあけて筒状に延びる延出部が設けられており、この延出部には、上記軸線に対する径方向の外周側に突出するフィンが上記放熱部として設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のロータリージョイント。
5. 上記ケーシングの他端部側には、上記ローターの外周に間隔をあけて筒状に延びる延出部が設けられており、この延出部には、上記軸線に対する径方向に該延出部を貫通する開口部が上記放熱部として設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載のロータリージョイント。

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