JP6708521B2 - ロータリージョイント - Google Patents

Description

本発明は、例えば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、ケーシング内とローターの内部を封止する特殊カーボン製のシールリングと、ローターの周囲を隙間なく覆うように他端側の軸受けとシールリングとの間に設けたシール部材とを備えたものが提案されている。この特許文献１に記載されたロータリージョイントでは、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。

特開２００７−１２０６９４号公報

ところで、この特許文献１に記載されたロータリージョイントにおいては、回転体に取り付けられたローターの一端部から他端部側に向けて、一対の軸受けとスペーサとが配設された後に上記シール部材がローターの周囲を覆うように設けられており、このシール部材よりも他端部側では、ローターの他端面に嵌合したシートリングに上記シールリングが軸線方向に押圧されて押し付けられているだけである。

しかしながら、例えば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、通常はローターの軸線が横方向に向けられて使用されるため、このようにシール部材の他端部側でシールリングが軸線方向にローターに押し付けられているだけであると、特に他端部側の軸受けからシールリングまでのローターの長さが長い場合には、ローターの重さによってシール部材の下側部分が大きく摩耗する偏摩耗が生じ易い。そして、このような偏摩耗が顕著になると、シール部材がシールすべき対象物（特許文献１に記載のロータリージョイントでは、一対の軸受けに供給するグリース）の漏れを生じることになる。

そこで、本発明の発明者等は、先に特願２０１５−１０１７５５において、このような課題を解決するために、一端部が回転体の回転軸と同軸に取り付けられて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を備え、これらローターとケーシングとの間には、上記ローターと上記ケーシングとの間をシールする複数組のシール材と、上記ローターを上記ケーシングに回転自在に支持する上記シール材の組数と同数の軸受け部材とが、上記ローターの一端部から他端部側に向けて上記シール材、上記軸受け部材の順で交互に介装されているロータリージョイントを提案している。

このようなロータリージョイントでは、ローターとケーシングとの間に、これらローターとケーシングとの間をシールする複数組のシール材と、ローターをケーシングに回転自在に支持するシール材組数と同数の複数の軸受け部材とが、ローターの一端部から他端部側に向けてシール材、軸受け部材の順で交互に介装されているので、回転体に取り付けられて支持されるローターの一端部の次に他端部側に介装されたシール材においては、その次に他端部側に位置する軸受け部材と上記一端部とによってローターの軸線方向両側が支持されることになる。

さらに、このローターの一端部の次のシール材よりも他端部側に介装されるシール材では、その軸線方向の両側においてローターが２つの軸受け部材によって支持されるので、軸線が横方向に向けられるロータリージョイントであっても、ローターの重さによってシール材の下側部分に偏摩耗が生じるのを避けることができる。従って、このような偏摩耗が大きくなってシール材がシールすべき対象物の漏れが発生するのを防ぐことができ、長期に亙って安定的な回転体による加熱や乾燥等の処理を図ることができる。

ところで、上記回転体がスチームチューブドライヤーや加熱ロールの場合、熱媒体としては通常高温の水蒸気が供給され、回転体において被加熱物を加熱した後に高温水等の液媒として排出されるが、このようなスチームチューブドライヤーや加熱ロールでは、排出される液媒の排出量が一定とはならずに脈動している。ところが、上記特願２０１５−１０１７５５に記載されたロータリージョイントでは、液媒が排出されるローター内の排出室の排出口より上記軸線方向の他端部側に離れた位置にもグランドパッキン等のシール材がローターとケーシングとの間に介装されており、上述のように軸線が横方向に向けられたロータリージョイントでは、回転するローターの下側に開口した排出口から液媒がローターの外周面を伝わってシール材に到達し、漏れを生じるおそれがある。

本発明は、このような背景の下になされたもので、ローターとケーシングの間に、上記排出口から上記軸線方向に離れた位置にシール材が配設されていても、シール材からの液媒の漏れが生じるのを防ぐことが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、一端部が回転体の回転軸と同軸に取り付けられて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上記回転体から排出された液媒が流通する流路と、この流路の他端部に連通して上記液媒が排出される排出口が上記ローターの外周部に開口するように形成された排出室とが設けられるとともに、上記ケーシングには、上記排出口に連通する連通室が形成されており、上記ローターとケーシングの間には、上記排出口から上記軸線方向に離れた位置に、該ローターとケーシングとの間をシールするシール材が配設されていて、上記軸線方向において上記ローターの上記排出口と上記シール材との間には、該ローターの上記外周部から突出する遮蔽部材が設けられており、上記遮蔽部材は、上記排出口の周りから突出する筒状部材であ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では、ローターの外周部に開口する排出室の排出口と上記シール材との間に、ローターの外周部から突出する遮蔽部材が設けられているので、ローターの下側に開口した排出口から液媒がローターの外周面を軸線方向に伝わっても、この軸線方向に離れた位置にあるシール材に到達するのを上記遮蔽部材によって防ぐことができる。このため、シール材から液媒が漏れ出るのを防ぐことができて、スチームチューブドライヤーや加熱ロールにおいて安定した被加熱物の加熱等の処理を行うことができる。

さらに、本発明では、上記遮蔽部材が、上記排出口の周りから外周側に突出する筒状部材とされており、多量の液媒が排出されても四散して跳ね散らかるのを防ぐことができ、このような跳ねによって液媒がシール材に到達してしまうのも防ぐことができる。

一方、上記流路の上記軸線方向における他端部を、上記排出室内において上記軸線方向の他端部側に突出させることによっても、流路を長く確保することができて液媒の排出量の脈動を吸収し、ケーシングの連通室に排出される液媒の排出量の均一化を図って排出室に液媒が滞留することによるシール材からの漏れを防ぐことができる。しかも、液媒が連通室に到達するまでの時間も長く確保して連通室に流入する流速も抑えることができるので、高速で連通室に流入した液媒が跳ね散らかることによってシール材に到達することによる漏れも防ぐことができる。

特に、この場合には、上記流路の上記軸線方向における他端部を、上記排出室内において上記排出口の上記軸線方向の他端部側の縁部よりも突出させることにより、流路の他端部から一旦排出口よりも他端部側に排出された液媒が軸線方向の一端部側に戻って排出口から連通室に排出されることになるので、液媒の排出量の一層の均一化を図るとともに連通室への到達時間をさらに長くし、シール材への到達による漏れを確実に防ぐことができる。

以上説明したように、本発明によれば、ローターとケーシングの間において排出室から連通室への排出口から軸線方向に離れた位置にシール材が配設されていても、このシール材に液媒が到達して漏れが生じるのを防ぐことができ、回転体における安定した処理を図ることが可能となる。

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（液媒）の本実施形態における流路である排出流路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によって封止されていて、排出流路５と供給流路６とは気密に隔絶されている。さらに、本実施形態では、内管２は第１の隔壁７Ａから上記他端部１Ｂ側に突出している。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、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とは隔絶された放熱室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。ここで、本実施形態では、上述のように第１の隔壁７Ａから突出した上記内管２は、排出口８Ａの上記軸線Ｏ方向における他端部側の縁部よりも他端部側に突出している。

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方向一端部側の空間は、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方向他端部側の空間は、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に連通する本実施形態における連通室である排出連通室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。

また、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、複数組（２組）の第１、第２のシール材１７Ａ、１７Ｂが介装されている。従って、このうち第２のシール材１７Ｂは、排出口８Ａから軸線Ｏ方向の他端部側に離れた位置に配設される。これらのシール材１７Ａ、１７Ｂは、本実施形態ではグランドパッキンであって、特に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、複数の上述のような編組グランドパッキンが軸線Ｏ方向に詰め込まれて各１組ずつの第１、第２のシール材１７Ａ、１７Ｂが構成された上で、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、本実施形態では、上記第３の仕切り壁１４の貫通孔１４Ａとローター１の外周面との間には、上記シール材１７の組数と同数（２つ）の複数の軸受け部材の１つとして、第１の軸受け部材１９が介装されている。この第１の軸受け部材１９は、本実施形態では滑り軸受け（ブッシュ）であって、特に断面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、回転するローター１が内周面に摺接することにより支持される。

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の仕切り壁１３側のシール取付部１３Ｂ、第２のシール材１７Ｂ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複数の軸受け部材の他の１つとして、第２の軸受け部材２１が介装されている。この第２の軸受け部材２１は、本実施形態では旋回ベアリング（転がり軸受け）であって、すなわちフランジ部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り、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。

このような第２の軸受け部材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、また軸線Ｏ方向においては、上記第２のシール材１７Ｂよりもローター１の他端部１Ｂ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、ローター１とケーシング１１との間をシールする複数組（２組）の第１、第２のシール材１７Ａ、１７Ｂと、ローター１をケーシング１１に回転自在に支持する第１、第２のシール材１７Ａ、１７Ｂの組数と同数（２つ）の第１、第２の軸受け部材１９、２１とが、回転体に取り付けられるローター１の一端部１Ａから他端部１Ｂ側に向けて、第１のシール材１７Ａ、第１の軸受け部材１９、第２のシール材１７Ｂ、第２の軸受け部材２１の順で交互に介装されることになる。

また、このうち軸線Ｏ方向の他端側に位置する第２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、軸線Ｏに対する径方向の外周側に突出するフィン２２と、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。

そして、さらに本実施形態では、ローター１の排出口８Ａと、この排出口８Ａから軸線Ｏ方向の他端部側に離れた位置に配設される第２のシール材１７Ｂとの間に、ローター１の外周部から突出する遮蔽部材８Ｂが設けられている。この遮蔽部材８Ｂは、本実施形態では複数の排出口８Ａの周りそれぞれから外周側に突出する短い円管等の筒状部材であって、例えばネジ込みや溶接等により接合されて排出口８Ａの周りに固定されており、その外周端は排出連通室１６の内周面との間に間隔をあけている。

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て被処理物の加熱、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、凝集して高温の水のような液媒となって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から排出口８Ａおよび遮蔽部材８Ｂ内を通り排出連通室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、ローター１の外周部に開口する熱媒体（液媒）の排出口８Ａと、この排出口８Ａから軸線Ｏ方向に離れた位置に配設された第２のシール材１７Ｂとの間に、ローター１の外周部から突出する遮蔽部材８Ｂが設けられているので、ローター１の下側に開口した排出口８Ａから液媒がローター１の外周面を軸線Ｏ方向に伝わっても、この軸線Ｏ方向に離れた位置に配設された第２のシール材１７Ｂに到達するのを遮蔽部材８Ｂによって遮って防ぐことができる。このため、第２のシール材１７Ｂから液媒が漏れ出るのを防ぐことができ、スチームチューブドライヤーや加熱ロールにおおける被加熱物の加熱等の処理を安定的に行うことができる。

また、本実施形態では、この遮蔽部材８Ｂとして、上記排出口８Ａの周りからローター１の外周側に突出する円管等の筒状部材が設けられている。この点、排出口８Ａと第２のシール材１７Ｂとの間を遮蔽可能であれば、例えばローター１の外周部の全周において排出口８Ａと第２のシール材１７Ｂとの間に張り出した円環板状の板壁部材や、このような板壁部材の外周に軸線Ｏ方向の一端部側に折れ曲がる返しの付いた断面Ｌ字状の環状部材を用いることも考えられるが、本実施形態のような筒状部材を用いることにより、多量の液媒が排出口８Ａから排出されても四散して排出連通室１６内で跳ね散らかるのを防ぐことができるので、このような跳ねによって液媒が第２のシール材１７Ｂに到達してしまうのも防ぐことができる。

一方、本実施形態では、ローター１内に挿入された内管２の軸線Ｏ方向の他端部が排出室８内において第１の隔壁７Ａから軸線Ｏ方向他端部側に突出しており、これに伴い排出流路５も排出室８の軸線Ｏ方向他端部側に突出することになる。従って、この排出流路５の長さを長くすることにより、液媒の排出量の脈動を吸収して均一化を図ることができるので、多量の液媒が排出されることによって排出連通室１６内に滞留して第２のシール材１７Ｂに達し、漏れが生じるような事態も防ぐことができる。また、こうして排出流路５が長くなることにより、液媒が排出連通室１６に到達するまでの時間も長く確保して排出連通室１６への流入速度も抑えることができ、高速で排出連通室に流入した液媒が跳ね散らかることによって第２のシール材１７Ｂに到達することも防ぐことができる。

さらに、本実施形態では、こうして排出室８に突出した排出流路５の他端部が、排出室８内における排出口８Ａの軸線Ｏ方向他端部側の縁部よりも突出しており、このため排出流路５の他端部から排出される液媒は、排出流路５内を排出口８Ａよりも一旦軸線Ｏ方向の他端部側に通り過ぎた後に排出され、排出室８内を軸線Ｏ方向の一端部側に戻ってから排出口８Ａより排出されることになる。従って、その間に液媒の排出量をさらに均一化させるとともに排出連通室１６への到達時間をより長くして、第２のシール材１７Ｂへの到達による漏れを一層確実に防ぐことができる。

一方、本実施形態のロータリージョイントでは、上記特願２０１５−１０１７５５に記載されたロータリージョイントと同様に、ローター１とケーシング１１の第１、第２の仕切り壁１２、１３の貫通孔１２Ａ、１３Ａとの間をシールする第１、第２のシール材１７Ａ、１７Ｂと、ローター１をケーシング１１に回転自在に支持する第１、第２の軸受け部材１９、２１とが、ローター１の一端部１Ａから他端部１Ｂ側に向けて交互に介装されている。従って、第１のシール材１７Ａの軸線Ｏ方向両側においてローター１は回転体と第１の軸受け部材１９によって支持されるとともに、第２のシール材１７Ｂの軸線Ｏ方向両側においてはローター１が第１、第２の軸受け部材１９、２１によって支持されることになる。

このため、スチームチューブドライヤーや加熱ロールのロータリージョイントのようにローター１の軸線Ｏが横方向に向けられる場合に、回転体に取り付けられる上記取付部４と第１の軸受け部材１９との軸線Ｏ方向の間隔や、第１、第２のシール材１７Ａ、１７Ｂの軸線Ｏ方向の間隔が大きくても、ローター１の重さによって第１、第２のシール材１７Ａ、１７Ｂの下側部分に上側部分よりも大きな偏摩耗が生じるのを避けることができる。従って、このような偏摩耗がローター１の回転に伴い大きくなって第１、第２のシール材１７Ａ、１７Ｂがシールすべき対象物（本実施形態では、供給連通室１５および排出連通室１６に供給、排出された熱媒体）に漏れが生じるのを防ぐことができるので、回転体による加熱や乾燥等の処理を長期に亙って安定的に行うことができる。

また、本実施形態では、１つのローター１に熱媒体の排出流路５および排出室８と供給流路６とが形成されるとともに、ケーシング１１には排出流路５および排出室８に連通する排出連通室１６と供給流路６に連通する供給連通室１５とが形成されていて、回転体への熱媒体の供給と排出とを同時に行うようにしている。そして、軸線Ｏ方向に隣接したケーシング１１の供給連通室１５と排出連通室１６とを仕切る第３の仕切り壁１４の貫通孔１４Ａとローター１との間には、本実施形態における第１の軸受け部材１９として、滑り軸受けが介装されている。

このため、本実施形態によれば、この第１の軸受け部材１９によって、上述のように第１、第２のシール材１７Ａ、１７Ｂの偏摩耗を防ぎつつ、隣接した供給連通室１５と排出連通室１６との間の熱媒体の漏れも抑えることができる。特に、本実施形態における第１の軸受け部材１９は含油軸受けであるので、含浸された潤滑剤（潤滑油）の油膜によって熱媒体の漏れ防止効果も高い。

なお、グランドパッキンよりなる第１、第２のシール材１７Ａ、１７Ｂのような弾性のない滑り軸受け（ブッシュ）よりなる第１の軸受け部材１９によってローター１を回転自在に支持するには、この第１の軸受け部材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、この第１の軸受け部材１９が介装される第３の仕切り壁１４によって仕切られた供給連通室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。

さらに、本実施形態では、上述のように第１、第２のシール材１７Ａ、１７Ｂに偏摩耗が生じるのを避けることができるため、これら第１、第２のシール材１７Ａ、１７Ｂとして、例えば特許文献１に記載されたような特殊カーボン製のシールリングを用いることなく、比較的安価で調整や交換が容易なグランドパッキンを用いることが可能となる。このため、そのようなロータリージョイントによれば、メンテナンス性の向上とコストの削減を図ることができる。

なお、本実施形態では、グランドパッキンである第１、第２のシール材１７Ａ、１７Ｂ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、１つまたは複数のダイモールドグランドパッキンをそれぞれ１組の第１、第２のシール材２４Ａ、２４Ｂとして用いてもよい。ここで、この図３に示す変形例において、これら第１、第２のシール材２４Ａ、２４Ｂ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。

また、本実施形態のロータリージョイントでは、高温の熱媒体が流通する流路であるローター１の供給流路６、排出流路５、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複数の軸受け部材１９、２１のうち最も他端部側の第２の軸受け部材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。

従って、供給流路６、排出流路５、および排出室８と供給連通室１５および排出連通室１６からの熱が第２の軸受け部材２１に伝達する前に放散するため、第２の軸受け部材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ので、第２の軸受け部材２１の構造が複雑化することがない。

さらに、こうして離れた供給流路６、排出流路５、および排出室８と第２の軸受け部材２１との間と、供給連通室１５および排出連通室１６と第２の軸受け部材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、熱媒体の熱を放散可能な放熱部として放熱室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、上述のように第２の軸受け部材２１が流路や連通室から離れているのに加えて、上記放熱部によって第２の軸受け部材２１に伝達する熱を効率的に放散することができるので、この第２の軸受け部材２１が高温に晒されるのを一層確実に避けることができる。

すなわち、本実施形態ではまず、上記放熱部として第１に、ローター１の他端部１Ｂ側に、熱媒体の流路である供給流路６、排出流路５、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の供給流路６、排出流路５、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、第２の軸受け部材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、上記放熱部として第２に、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の外周部に第２の軸受け部材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の供給流路６、排出流路５、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、第３、第４の上記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。

また、本実施形態では、第２の軸受け部材２１が、熱媒体の流路であるローター１の供給流路６、排出流路５、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、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、第２の軸受け部材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。

さらに、上述のような熱媒体の流路および連通室と第２の軸受け部材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に沿った第２の軸受け部材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第２の軸受け部材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、排出流路５および排出連通室１６だけを設けて、液媒となった熱媒体の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。この場合に、図２および図３に符号６Ａで示された部分が排出口となり、上記遮蔽部材は、この排出口と第１のシール材１７Ａ、２４Ａとの間に少なくとも設けられることになる。

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
８Ｂ 遮蔽部材
９ 放熱室
９Ａ 放熱室９の開口部
１０ フランジ部
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
１７Ａ、２４Ａ 第１のシール材
１７Ｂ、２４Ｂ 第２のシール材
１８ パッキン押さえ
１９ 第１の軸受け部材
２０ 延出部
２０Ｃ 延出フランジ部
２１ 第２の軸受け部材
２２ フィン
２３ 延出部２０の開口部
Ｏ ローター１の軸線

Claims (3)

1. 一端部が回転体の回転軸と同軸に取り付けられて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上記回転体から排出された液媒が流通する流路と、この流路の他端部に連通して上記液媒が排出される排出口が上記ローターの外周部に開口するように形成された排出室とが設けられるとともに、
   上記ケーシングには、上記排出口に連通する連通室が形成されており、
   上記ローターとケーシングの間には、上記排出口から上記軸線方向に離れた位置に、該ローターとケーシングとの間をシールするシール材が配設されていて、
   上記軸線方向において上記ローターの上記排出口と上記シール材との間には、該ローターの上記外周部から突出する遮蔽部材が設けられており、
   上記遮蔽部材は、上記排出口の周りから突出する筒状部材であることを特徴とするロータリージョイント。
2. 上記流路の上記軸線方向における他端部は、上記排出室内において上記軸線方向の他端側に突出し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. 上記流路の上記軸線方向における他端部は、上記排出室内において上記排出口の上記軸線方向他端部側の縁部よりも上記軸線方向の他端側に突出していることを特徴とする請求項２に記載のロータリージョイント。

Images