(57)【要約】【課題】操業中の温度上昇を抑制できる焼結機のパレット台車の車輪軸及び焼結機を提供する。【解決手段】焼結機のパレット台車の車輪軸１は、軸部３と、冷却孔４と、給脂孔５と、を含む。軸部３は、車輪を支持し、パレット台車に固定されている。冷却孔４は、軸部３のパレット台車の外側の端面３５から軸部３の内部に向かって軸部３の中心軸方向に沿って延びる。給脂孔５は、端面３５から軸部３の内部を通って軸部３の外周面まで延びる。冷却孔４は、端面３５に開口する冷却用開口８Ａを含む。給脂孔５は、端面３５に開口する給脂用開口９を含む。冷却用開口８Ａは、端面３５における車輪の回転中心を含む位置に形成されている。給脂用開口９は、端面３５における冷却用開口８Ａとは異なる位置に形成されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪を支持し、パレット台車に固定された軸部と、
前記軸部の前記パレット台車の外側の端面から前記軸部の内部に向かって前記軸部の中心軸方向に沿って延びる冷却孔と、
前記端面から前記軸部の内部を通って前記軸部の外周面まで延びる給脂孔と、を備え、
前記冷却孔は、前記端面に開口する冷却用開口を含み、
前記給脂孔は、前記端面に開口する給脂用開口を含み、
前記冷却用開口は、前記端面における前記車輪の回転中心を含む位置に形成され、
前記給脂用開口は、前記端面における前記冷却用開口とは異なる位置に形成されている、焼結機のパレット台車の車輪軸。
【請求項２】
請求項１に記載の焼結機のパレット台車の車輪軸であって、
前記冷却孔の直径は、前記給脂孔の直径よりも大きい、焼結機のパレット台車の車輪軸。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の焼結機のパレット台車の車輪軸であって、
前記軸部は、
前記パレット台車のフレームに取り付けられるフレーム取付部と、
前記フレーム取付部よりも前記パレット台車の外側に配置され、前記パレット台車の車輪を支持するベアリングが取り付けられるベアリング取付部と、を含む、焼結機のパレット台車の車輪軸。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の焼結機のパレット台車の車輪軸であって、
前記冷却孔の内部は、流体を収容可能な空洞である、焼結機のパレット台車の車輪軸。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の焼結機のパレット台車の車輪軸であってさらに、
前記端面に設けられ、前記冷却孔へ冷却媒体を導く冷却媒体導入堰、を備える、焼結機のパレット台車の車輪軸。
【請求項６】
請求項５に記載の車輪軸を含むパレット台車と、
前記冷却媒体導入堰に冷却媒体を複数箇所で供給する供給部と、を備える、焼結機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼結機のパレット台車の車輪軸及び焼結機に関する。
【背景技術】
【０００２】
銑鉄を製造する際、高炉には原料の１つとして焼結鉱が投入される。焼結鉱は、焼結機を用いて次のようにして製造される。
【０００３】
まず、給鉱部から供給される鉄鉱石、粉コークスを含む原料を、環状の搬送路の往路に配置された複数のパレット台車に積載する。次に、点火炉を用いて粉コークスに点火し、パレット台車が複数の風箱群上を通る。風箱群により原料に空気を供給し、粉コークスを燃焼させ、鉄鉱石を部分溶融させる。これにより、原料が焼き固められ焼結鉱が生成される。その後、パレット台車が排鉱部近傍に到達し、生成された焼結鉱がクラッシャーによって破砕され、排鉱部に排出される。焼結鉱を排出した後、パレット台車は搬送路の復路を給鉱部側に向かって走行し、パレット台車には再び給鉱部から原料が積載される。
【０００４】
パレット台車が搬送路を円滑に走行するために、パレット台車には搬送路上を転がる車輪が設けられる。車輪にはパレット台車のフレームに固定された車輪軸が取り付けられる。車輪と車輪軸とは、ベアリングを介して取り付けられる。焼結機を安定して操業するために、ベアリングには定期的にグリス等の潤滑剤が供給される。潤滑剤の供給は、車輪軸の端面に設けられた給脂孔から行われる。
【０００５】
給脂孔が設けられた焼結機のパレット台車の車輪軸はたとえば、特開昭５５−３１６０６号公報（特許文献１）に開示されている。
【０００６】
特許文献１の焼結機のパレット台車の車輪軸では、車輪軸の軸心方向視で給脂孔の中心が車輪軸の軸心に一致する位置に設けられている。アームを介して給脂ノズルを操作し、給脂ノズルから給脂孔に潤滑剤を供給することにより、人手を介さず正確かつ安全にベアリングに給脂することができる、と特許文献１には記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５５−３１６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、パレット台車上では焼結鉱が焼き固められるため、焼結鉱の熱がパレット台車のフレームを通して車輪軸に伝達され、車輪軸が高温になる。車輪軸が高温になると潤滑剤も高温になり、その性能が劣化する。これにより、ベアリングが摩耗しやすくなるため、車輪軸の温度は低い方が望ましい。また、ベアリングにダストが侵入することを抑制するために、車輪軸とベアリングとの間にシール部材が設けられることがあるが、耐熱性の高いシール部材は高価であるため、安価なシール部材を用いることが望ましい。安価なシール部材を用いるためにも、車輪軸の温度は低い方が望ましい。
【０００９】
この点、特許文献１では焼結機のパレット台車の車輪軸の温度対策については何ら開示されていない。
【００１０】
本発明の目的は、操業中の温度上昇を抑制できる焼結機のパレット台車の車輪軸及び焼結機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の焼結機のパレット台車の車輪軸は、軸部と、冷却孔と、給脂孔と、を含む。軸部は、車輪を支持し、パレット台車に固定されている。冷却孔は、軸部のパレット台車の外側の端面から軸部の内部に向かって軸部の中心軸方向に沿って延びる。給脂孔は、端面から軸部の内部を通って軸部の外周面まで延びる。冷却孔は、端面に開口する冷却用開口を含む。給脂孔は、端面に開口する給脂用開口を含む。冷却用開口は、端面における車輪の回転中心を含む位置に形成されている。給脂用開口は、端面における冷却用開口とは異なる位置に形成されている。
【００１２】
本発明の焼結機は、パレット台車と、供給部と、を含む。パレット台車は、上述の車輪軸にさらに軸部のパレット台車の外側の端面に設けられ、冷却孔へ冷却媒体を導く冷却媒体導入堰を含む。供給部は、冷却媒体導入堰に冷却媒体を複数箇所で供給する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の焼結機のパレット台車の車輪軸によれば、操業中の温度上昇を抑制できる。本発明の焼結機によれば、操業中の車輪軸の温度上昇を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、第１実施形態の焼結機の側面図である。
【図２】図２は、パレット台車の正面図である。
【図３】図３は、第１実施形態の焼結機のパレット台車の車輪軸近傍の断面図である。
【図４】図４は、第１実施形態の車輪軸の断面図である。
【図５】図５は、第１実施形態の車輪軸をパレット台車の外側から見た図である。
【図６】図６は、第１実施形態の車輪軸における冷却孔での対流冷却を模式的に示す断面図である。
【図７】図７は、第３実施形態の車輪軸の断面図である。
【図８】図８は、冷却媒体導入堰をパレット台車の外側から見た図である。
【図９】図９は、第３実施形態の焼結機の一部の側面図である。
【図１０】図１０は、第４実施形態の焼結機のパレット台車の車輪軸近傍の断面図である。
【図１１】図１１は、第４実施形態の車輪軸をパレット台車の内側から見た図である。
【図１２】図１２は、第４実施形態の車輪軸における冷却孔での対流冷却を模式的に示す断面図である。
【図１３】図１３は、第５実施形態の焼結機のパレット台車の車輪軸近傍の断面図である。
【図１４】図１４は、第６実施形態の焼結機のパレット台車の車輪軸近傍の断面図である。
【図１５】図１５は、図１４の車輪軸をパレット台車の外側から見た図である。
【図１６】図１６は、第６実施形態の車輪軸における冷却孔での対流冷却を模式的に示す断面図である。
【図１７】図１７は、整流体が内管である場合の冷却孔での対流冷却を模式的に示す断面図である。
【図１８】図１８は、従来の車輪軸の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（１）本実施形態の焼結機のパレット台車の車輪軸は、軸部と、冷却孔と、給脂孔と、を含む。軸部は、車輪を支持し、パレット台車のフレームに固定されている。冷却孔は、軸部のパレット台車の幅方向で外側の端面から軸部の内部に向かって軸部の中心軸方向に沿って延びる。給脂孔は、端面から軸部の内部を通って軸部の外周面まで延びる。冷却孔は、端面に開口する冷却用開口を含む。給脂孔は、端面に開口する給脂用開口を含む。冷却用開口は、端面における車輪の回転中心を含む位置に形成されている。給脂用開口は、端面における冷却用開口とは異なる位置に形成されている。
【００１６】
上述の（１）の焼結機のパレット台車の車輪軸によれば、パレット台車に積載された焼結鉱からの熱がパレット台車のフレームを経由して車輪軸に伝わると、冷却孔から放熱される。冷却孔内には流体（たとえば大気）が充填されているため、放熱により冷却孔内で流体が熱せられる。そうすると、高温の流体は、冷却孔内の上方に流動し、冷却孔の内周面の上部に沿って軸心方向に流動し、軸部の端面に形成された開口から冷却孔の外部に流出する。そして、流出した流体に代わり、低温の流体が開口から冷却孔内の下方に流入する。つまり、冷却孔内で対流が生じ、高温の流体が冷却孔の外部へ流出するとともに、冷却孔の内部に低温の流体が流入することから、冷却効果が得られる。これにより、熱源（焼結鉱及びパレット台車のフレーム）から車輪軸に伝わった熱により加熱される車輪軸が冷却され、車輪軸の温度上昇が抑制される。
【００１７】
（２）上述の（１）の焼結機のパレット台車の車輪軸において、冷却孔の直径は、給脂孔の直径よりも大きいのが好ましい。
【００１８】
上述の（２）の焼結機のパレット台車の車輪軸によれば、冷却孔内の流体の体積を増やすことができ、流体が対流した際の流量が多くなる。これにより、対流による冷却孔の表面からの放熱量をより大きくすることができる。
【００１９】
（３）上述の（１）又は（２）の焼結機のパレット台車の車輪軸において、軸部は、パレット台車のフレームに取り付けられるフレーム取付部と、フレーム取付部よりもパレット台車の外側に配置され、パレット台車の車輪を支持するベアリングが取り付けられるベアリング取付部と、を含む構成とすることができる。
【００２０】
（４）上述の（１）〜（３）のいずれかの焼結機のパレット台車の車輪軸において、冷却孔の内部は、流体を収容可能な空洞であるのが好ましい。
【００２１】
上述の（４）の焼結機のパレット台車の車輪軸によれば、冷却孔の内部の容積を最大限に大きくすることができ、対流する流体の流量を多くできる。
【００２２】
（５）上述の（１）〜（４）のいずれかの焼結機のパレット台車の車輪軸はさらに、端面に設けられ、冷却孔へ冷却媒体を導く冷却媒体導入堰を含むのが好ましい。
【００２３】
上述の（５）の焼結機のパレット台車の車輪軸によれば、外部から冷却媒体導入堰に冷却媒体を供給することで、冷却孔からの放熱量をより大きくすることができる。
【００２４】
（６）本実施形態の焼結機は、上述の（５）の車輪軸を含むパレット台車と、冷却媒体導入堰に冷却媒体を複数箇所で供給する供給部と、を含む。
【００２５】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００２６】
［第１実施形態］
［焼結機］
第１実施形態の焼結機について説明する。
【００２７】
図１は、第１実施形態の焼結機の側面図である。焼結機１０は、搬送路１１と、給鉱部１２と、排鉱部１３と、点火炉１４と、風箱群１５と、複数のパレット台車１６と、を含む。
【００２８】
搬送路１１は、周回経路を形成する環状の搬送路である。搬送路１１は、往路２１と、カーブトラック２２と、復路２３と、スプロケット２４と、を含む。
【００２９】
往路２１は、水平方向に延びるレールであり、往路２１ではパレット台車１６が給鉱部１２側から排鉱部１３側に向かって走行する。カーブトラック２２は、焼結機の側面から見て、円弧状に湾曲したレールであり、往路２１の排鉱部１３側の端と復路２３の排鉱部１３側の端とを繋ぐ。カーブトラック２２は、パレット台車１６を往路２１から復路２３へ案内する。復路２３は、往路２１よりも下方に配置され、往路２１に沿って延びるレールである。復路２３ではパレット台車１６が排鉱部１３側から給鉱部１２側に向かって走行する。スプロケット２４は、復路２３の給鉱部１２側の端と往路２１の給鉱部１２側の端とを繋ぐ。スプロケット２４は図示しない駆動装置によって回転し、パレット台車１６を往路２１から復路２３へ移動させる。
【００３０】
なお、第１実施形態の焼結機において、カーブトラック２２に代えてスプロケットを設けてもよい。
【００３１】
給鉱部１２は、往路２１よりも上方に配置され、往路２１を走行するパレット台車１６に焼結鉱の原料を供給する。排鉱部１３は、カーブトラック２２近傍において復路２３よりも下方に配置される。排鉱部１３は、カーブトラック２２を走行中のパレット台車から落下する焼結鉱を回収する。
【００３２】
点火炉１４は、往路２１よりも上方かつ給鉱部１２よりもパレット台車１６の進行方向の下流側に配置される。点火炉１４は、パレット台車１６に積載された焼結鉱の原料に着火する。風箱群１５は、往路２１よりも下方かつ復路２３よりも上方に配置される。風箱群１５は複数の風箱から構成され、各風箱内は大気圧よりも低い圧力（負圧）に設定されている。風箱群１５は、往路２１周辺の空気を吸引し、往路２１上での焼結鉱の原料の燃焼を促進する。吸引された空気は、図示しないウィンドボックスへ排気される。
【００３３】
複数のパレット台車１６は、搬送路１１上を走行する。複数のパレット台車１６は、給鉱部１２から供給された焼結鉱の原料を積載する。積載された原料は、複数のパレット台車１６が往路２１を走行中に焼き固められ焼結鉱となる。複数のパレット台車１６は、カーブトラック２２に進入し、積載している焼結鉱を排鉱部１３に排出する。焼結鉱を排出した複数のパレット台車１６は、復路２３を走行し、スプロケット２４によって往路２１に戻る。
【００３４】
図２は、パレット台車の正面図である。すなわち、図２はパレット台車を進行方向から見た図を示す。パレット台車１６は、フレーム１７と、複数のグレートバー１８と、４つの車輪軸１と、４つの車輪２０と、を含む。なお、図２では、パレット台車１６の２つの前輪のみを図示し、２つの後輪は図示していない。
【００３５】
フレーム１７は、本体部２５と、２つの側壁部２６と、４つの車輪軸取付部２７と、を含む。本体部２５は、パレット台車の左右方向（幅方向）を長手方向とし、パレット台車の土台となる。本体部２５の左端部及び右端部それぞれには、車輪軸取付部２７が設けられる。各車輪軸取付部２７の上端部には側壁部２６が取り付けられる。複数のグレートバー１８は、２つの側壁部２６の間の本体部２５上面に設けられる。
【００３６】
なお、本明細書において、「左」は往路を走行中のパレット台車の進行方向に向かって左を意味し、「右」は往路を走行中のパレット台車の進行方向に向かって右を意味する。「上」及び「下」はそれぞれ、鉛直方向の上及び下を意味する。
【００３７】
図３は、第１実施形態の焼結機のパレット台車の車輪軸近傍の断面図である。図３は、パレット台車の進行方向を法線とする面での断面図である。フレーム１７の４つの車輪軸取付部２７はそれぞれ、取付孔２８を含む。取付孔２８は貫通孔であり、大気開放されている。４つの車輪軸１はそれぞれ、取付孔２８に挿入され、固定されている。車輪軸１には内側ベアリング３７及び外側ベアリング３８が取り付けられる。パレット台車１６がスプロケット２４に差し掛かった際、内側ベアリング３７にはスプロケット２４の歯が引っ掛けられる。外側ベアリング３８には車輪２０が取り付けられる。
【００３８】
［車輪軸］
第１実施形態の焼結機のパレット台車の車輪軸（以下、単に車輪軸という）についてさらに詳細に説明する。
【００３９】
図４は、第１実施形態の車輪軸の断面図である。図４は、車輪軸がパレット台車に取り付けられた状態におけるパレット台車の進行方向を法線とする面での断面図である。車輪軸１は、軸部３と、冷却孔４と、給脂孔５と、を含む。
【００４０】
［軸部］
軸部３は、パレット台車の左右方向の中央から左方（パレット台車の内側から外側）に向かって順に、フレーム取付部３１と、内側ベアリング取付部３２と、外側ベアリング取付部３３と、を含む。
【００４１】
フレーム取付部３１は、軸部の中心軸方向（左右方向）を法線とする断面で円形の外周面を有し、軸部の中心軸方向に延びる。フレーム取付部３１は、パレット台車の車輪軸取付部２７の取付孔２８に挿入され、回転不能に固定される。
【００４２】
内側ベアリング取付部３２は、軸部の中心軸方向を法線とする断面で円形の外周面を有し、軸部の中心軸方向に延びる。内側ベアリング取付部３２は、フレーム取付部３１よりもパレット台車の外側に配置される。内側ベアリング取付部３２は、段部を介してフレーム取付部３１と繋がる。段部の外径は、内側ベアリング取付部３２及びフレーム取付部３１の外径よりも大きい。内側ベアリング取付部３２には内側ベアリング３７が取り付けられる。
【００４３】
外側ベアリング取付部３３は、軸部の中心軸方向を法線とする断面で円形の外周面を有し、軸部の中心軸方向に延びる。外側ベアリング取付部３３は、内側ベアリング取付部３２よりもパレット台車の外側に配置される。外側ベアリング取付部３３は、段部を介して内側ベアリング取付部３２と繋がる。段部の外径は、内側ベアリング取付部３２及び外側ベアリング取付部３３の外径よりも大きい。外側ベアリング取付部３３には外側ベアリング３８が取り付けられる。上述したように外側ベアリング３８には車輪が取り付けられる。したがって、軸部３は外側ベアリング３８を介して車輪を支持する。
【００４４】
［冷却孔］
冷却孔４は、軸部３のパレット台車の外側の端面３５から軸部３の内部に向かって軸部３の中心軸方向に沿って延びる。第１実施形態では、冷却孔４は、軸部のパレット台車の外側の端面３５から内側の端面３６まで延び、軸部３を貫通する。すなわち、冷却孔４は、軸部の端面に開口する冷却用開口を含み、第１実施形態では冷却用開口は、軸部３のパレット台車の外側の端面３５に開口する第１開口８Ａと、軸部３のパレット台車の内側の端面３６に開口する第２開口８Ｂとを含む。
【００４５】
冷却孔４内は空洞となっており、流体（たとえば、大気）を収容可能である。
【００４６】
図５は、第１実施形態の車輪軸をパレット台車の外側から見た図である。冷却孔４は、軸部の中心軸方向を法線とする断面で円形である。円形の第１開口８Ａの中心は、軸部の外側の端面３５における車輪の回転中心（すなわち、軸部３の中心軸）と一致する位置に形成されている。なお、軸部の中心軸方向を法線とする断面での冷却孔４の形状は、特に限定されず、円形、楕円形、多角形でもよい。
【００４７】
［給脂孔］
図４を参照して、給脂孔５は、パレット台車の車輪を支持する外側ベアリング３８に潤滑剤を供給するための供給路である。給脂孔５は、軸部３のパレット台車の外側の端面３５から所定の距離まで中心軸方向に沿って延びる。所定の距離の位置で、給脂孔５は折れ曲がり、軸部３の径方向に沿って軸部３の外側ベアリング取付部３３の外周面まで延びる。すなわち、給脂孔５は、軸部のパレット台車の外側の端面３５及び外側ベアリング取付部３３の外周面に開口する給脂用開口９を含み、給脂用開口９は、端面３５から軸部３の内部を通って軸部３の外側ベアリング取付部３３まで延びる第３開口と、外側ベアリング取付部３３の外周面に開口する第４開口とを含む。同様に内側ベアリング取付部３２へも中心軸方向に沿って伸びる給脂孔があり、所定の位置で軸部３の径方向に折れ曲がり、内側ベアリング取付部３２の外周面まで伸びる孔があるが図示は、省略する。
【００４８】
図５を参照して、給脂孔５は、軸部のパレット台車の外側の端面３５における冷却用開口（第１開口８Ａ）とは異なる位置に形成されている。すなわち、給脂孔５は、冷却孔４とは分離した別個の孔である。軸部の中心軸方向を法線とする断面での給脂孔５の形状は、特に限定されず、円形、楕円形、多角形でもよい。
【００４９】
［車輪軸の温度上昇の抑制］
続いて、上述した第１実施形態の車輪軸による、車輪軸の温度上昇の抑制について説明する。
【００５０】
図３を参照して、車輪軸１の温度を上昇させる熱源は、パレット台車に積載されている焼結鉱５０である。車輪軸１の軸部（フレーム取付部３１）はパレット台車（車輪軸取付部２７）に固定されているため、焼結鉱５０の熱はパレット台車のフレーム１７を経由して、車輪軸１のフレーム取付部３１に伝わる。フレーム取付部３１に伝わった熱は、内側ベアリング取付部３２、外側ベアリング取付部３３の順に車輪軸１をパレット台車の外側に向かって伝わる。車輪軸１に伝わった熱は、車輪軸１の外周面から放熱される。
【００５１】
図１８は、従来の車輪軸の断面図である。従来の車輪軸１００では、給脂孔１０５の中心軸が車輪の回転中心（すなわち軸部の中心軸）に一致して設けられているため、この給脂孔１０５の表面から車輪軸１００に伝わった熱が放熱される。しかしながら、給脂孔１０５には外側ベアリング３８に供給する潤滑剤が充填されているため、給脂孔１０５の表面から放熱された熱は、潤滑剤に直接伝わり、潤滑剤が高温になりやすい。
【００５２】
また、潤滑剤が高温になると、給脂孔１０５の表面からの放熱量は著しく低下する。そのため、車輪軸１００に伝わった熱はほとんど放熱されることなく、内側ベアリング取付部１０１及び外側ベアリング取付部１０２の外表面から放熱される。内側ベアリング取付部１０１の外表面には内側ベアリング３７、外側ベアリング取付部１０２の外表面には外側ベアリング３８が取り付けられるため、内側ベアリング３７及び外側ベアリング３８内の潤滑剤が高温になりやすい。特に外側ベアリング３８は車輪を支持するため、潤滑剤が高温になり劣化すると、寿命が著しく短くなる。
【００５３】
要するに、従来の車輪軸では、車輪軸に伝わった熱量があまり減少することなく、ベアリングに伝わる構成となっていた。
【００５４】
この点、第１実施形態の車輪軸１では、車輪軸の中心を貫通する冷却孔４が設けられる。これにより、車輪軸に伝わった熱は次のように放熱される。
【００５５】
図６は、第１実施形態の車輪軸における冷却孔での対流冷却を模式的に示す断面図である。冷却孔４の中心軸方向の両端は大気開放されているため、冷却孔４内には大気が充填されている。車輪軸１に伝わった熱は冷却孔４の表面から放熱され、冷却孔４内の大気の温度を上昇させる。温度上昇した大気は、冷却孔４内で上方に流動し、冷却孔４の中心軸方向の両端から流出する。温度上昇した大気が流出すると、これに代わり冷却孔４の外部から温度の低い大気が冷却孔４の下方に流入する。そうすると、冷却孔４内に温度の高い大気と温度の低い大気とが混在し、冷却孔４内で大気の対流が生じる。
【００５６】
この対流により冷却孔４内に温度の低い大気が連続して流入するため、車輪軸１に伝わった熱を冷却孔４の表面から放熱し続けることができる。したがって、焼結機の操業中に熱源から内側ベアリング取付部又は外側ベアリング取付部に伝わる熱量は、冷却孔４での放熱量分減少するため、従来の車輪軸と比べて少なくなる。これにより、潤滑剤が高温になることが抑制される。
【００５７】
また、潤滑剤の温度上昇が抑制されることはもちろんのこと、車輪軸自体の温度上昇も抑制されるため、ダスト対策で設けられるシール部材の耐熱特性を従来よりも低くすることができる。これにより、安価なシール部材を用いることができる。
【００５８】
加えて言えば、従来の車輪軸では給脂孔が車輪軸の中心に設けられていたが、給脂孔はベアリングに潤滑剤を供給する通路としての役割を果たせばよく、第１実施形態の車輪軸のように、車輪軸の中心からずれた位置に設けても何ら問題はない。
【００５９】
要するに、従来の車輪軸では熱源からの熱をベアリングが取り付けられる部分から主に放熱していたが、第１実施形態の車輪軸では熱源からの熱を放熱する部分（冷却孔）を別に設け、ベアリングが取り付けられる部分からの放熱量を低減することができる。
【００６０】
なお、上述の説明では車輪軸の軸部３が、フレーム取付部３１と、内側ベアリング取付部３２と、外側ベアリング取付部３３と、を含む場合について説明した。しかしながら、軸部３の構成はこれに限定されず、パレット台車の構造に合わせ適宜変更することができる。
【００６１】
上述の説明では、冷却用開口（第１開口８Ａ）の中心が軸部３の外側の端面３５における車輪の回転中心（すなわち、軸部３の中心軸）と一致する位置に第１開口８Ａが形成される場合について説明した。しかしながら、第１開口８Ａの端面３５における位置はこれに限定されない。第１開口８Ａは、その中心が端面３５における車輪の回転中心と一致しない位置に形成されてもよい。ただし、この場合であっても車輪の回転中心は冷却孔４の内部を通る。すなわち、第１開口８Ａ（冷却用開口）は、端面３５における車輪の回転中心を含む位置に形成されていればよい。
【００６２】
上述の説明では、パレット台車の１つの車輪を１つの車輪軸が支持する場合について説明した。しかしながら、１つの車輪軸が支持する車輪は１つに限定されない。１つの車輪軸は、パレット台車の２つの前輪又は２つの後輪を支持してもよい。
【００６３】
以上、第１実施形態の焼結機及び車輪軸について説明した。しかしながら、本発明の実施の形態はこれに限定されない。
【００６４】
［第２実施形態］
第２実施形態の車輪軸について説明する。第２実施形態の焼結機は、第１実施形態と同じであるのでその説明は省略する。以下の第２実施形態の車輪軸の説明では、第１実施形態の車輪軸と異なる点についてのみ説明し、第１実施形態の車輪軸と同じ構成については説明を省略する。
【００６５】
図４を参照して、第１実施形態では冷却孔４の直径と給脂孔５の直径との関係は特に限定していないが、第２実施形態の車輪軸では冷却孔４の直径は給脂孔５の直径よりも大きい。以下にこの理由について詳述する。
【００６６】
上述したように、熱源から車輪軸に伝わった熱を冷却孔４の表面から放熱することで内側ベアリング及び外側ベアリング（以下、単にベアリングともいう）に伝わる熱量を低減できる。ベアリングに伝わる熱量をより低減しようとすれば、冷却孔４の表面からの放熱量を増やせばよい。冷却孔４の表面からの放熱量は冷却孔４内の大気の対流によって経過時間によらず維持されているのであるから、冷却孔４内を流動する大気の流量を増加させれば、冷却孔４の表面からの放熱量を増やすことができる。冷却孔４内に充填される流体の量は中心軸方向を法線とする断面での冷却孔４の断面積に依存する。したがって、給脂孔５の断面積を最小限にとどめ、その分冷却孔４の断面積を可能な限り大きくすることで、冷却孔４内を流動する流量が増加し、冷却孔４の表面からの放熱量をより大きくできる。
【００６７】
［第３実施形態］
第３実施形態の車輪軸及び焼結機について説明する。以下の第３実施形態の車輪軸及び焼結機の説明では、第１実施形態の車輪軸及び焼結機と異なる点についてのみ説明し、第１実施形態の車輪軸及び焼結機と同じ構成については説明を省略する。
【００６８】
［車輪軸］
図７は、第３実施形態の車輪軸の断面図である。車輪軸１は第１実施形態の車輪軸の構成に加えさらに、冷却媒体導入堰６を含む。
【００６９】
図８は、冷却媒体導入堰をパレット台車の外側から見た図である。図７及び図８を参照して、冷却媒体導入堰６の構成についてさらに詳細に説明する。冷却媒体導入堰６は、底部４１と、壁部４２と、を含む。
【００７０】
底部４１のパレット台車の内側の端は、軸部３のパレット台車の外側の端面３５に固定される。底部４１は、冷却孔４の中心軸よりも下方に設けられ、底部の上方は開口している。底部４１は、中心軸方向を法線とする断面で円弧形状の内面及び外面を含み、中心軸方向に延びる。底部４１の内面及び外面は冷却孔４と同心状に配置され、底部４１の内面及び外面の半径は冷却孔４の半径よりも大きい。
【００７１】
壁部４２は、底部４１のパレット台車の外側の端に設けられ、底部４１のパレット台車の外側の開口を閉じる。
【００７２】
すなわち、冷却媒体導入堰６は、軸部３のパレット台車の外側の端面３５にパレット台車の外側に突出し、冷却孔４の下方に受け皿状に設けられる。冷却媒体導入堰６には外部から冷却媒体が供給され、冷却媒体導入堰６は冷却孔４へ冷却媒体を導く。
【００７３】
冷却孔４に冷却媒体が流入すると、冷却孔４の表面は冷却媒体により冷却される。そのため、熱源から車輪軸に伝わった熱が冷却孔４の表面からより放熱されやすくなる。
【００７４】
［焼結機］
続いて、第３実施形態の焼結機について説明する。
【００７５】
図９は、第３実施形態の焼結機の一部の側面図である。焼結機１０は、第１実施形態の焼結機の構成に加えさらに、供給部７を含む。
【００７６】
供給部７は、車輪軸１の冷却媒体導入堰６に冷却媒体を供給する。冷却媒体はたとえば、水、空気、水と空気の混合ミスト等である。
【００７７】
供給部７は、貯留部４３と、配管部４４と、を含む。
【００７８】
貯留部４３は、往路２１の上方に配置され、冷却媒体を貯留する。
【００７９】
配管部４４は、貯留部４３に接続され、貯留部４３の冷却媒体を車輪軸の冷却媒体導入堰６まで導く。配管部４４はたとえば、複数の鋼管を繋ぎ合わせて構成され、冷却媒体の流出口となる端を、往路２１上のパレット台車の冷却媒体導入堰６の直上に配置する。
【００８０】
このような構成により、焼結機の操業中、往路２１上を走行中の各パレット台車の冷却媒体導入堰６が、配管部４４の冷却媒体の流出口の直下を通過することになる。配管部４４の冷却媒体の流出口から冷却媒体を連続的に流出させることで、各パレット台車の冷却媒体導入堰６に冷却媒体が供給される。
【００８１】
なお、供給部７は、搬送路１１の片側（左方又は右方）に配置されてもよいし、搬送路１１の両側（左方及び右方）に配置されてもよい。
【００８２】
［第４実施形態］
第４実施形態の車輪軸及び焼結機について説明する。以下の第４実施形態の車輪軸及び焼結機の説明では、第１実施形態の車輪軸及び焼結機と異なる点についてのみ説明し、第１実施形態の車輪軸及び焼結機と同じ構成については説明を省略する。
【００８３】
［車輪軸］
図１０は、第４実施形態の焼結機のパレット台車の車輪軸近傍の断面図である。車輪軸１は第１実施形態の車輪軸の軸部のパレット台車の内側の端面３６に、凹部４５が設けられた構成となっている。
【００８４】
図１１は、第４実施形態の車輪軸をパレット台車の内側から見た図である。凹部４５は、車輪軸の中心軸を中心として円形状に設けられる。しかしながら、第４実施形態の車輪軸はこれに限定されない。凹部４５は楕円形、多角形状であってもよい。要するに、凹部４５は、軸部のパレット台車の内側の端面３６の面積を減少させればよい。
【００８５】
［焼結機］
図１０を参照して、第４実施形態の焼結機は、第１実施形態の焼結機と比べて、車輪軸取付部２７の取付孔２８が貫通孔ではない点で相違する。
【００８６】
このような第４実施形態の焼結機では、車輪軸の軸部３のパレット台車の内側の端面３６がパレット台車の車輪軸取付部２７に接する。そのため、熱源からの熱が軸部３のパレット台車の内側の端面３６からも伝達される。
【００８７】
しかしながら、軸部３のパレット台車の内側の端面には凹部４５が設けられるため、凹部４５内の大気が断熱材としての役割を果たす。また、凹部４５を設けることにより、軸部３のパレット台車の内側の端面３６と車輪軸取付部２７との接触面積が減少するため、熱源からの熱が軸部３のパレット台車の内側の端面から伝わりにくい。これにより、軸部３を伝ってベアリングに伝達される熱量がさらに低減される。
【００８８】
また、第４実施形態の焼結機では、取付孔２８が貫通孔ではない、すなわち、冷却孔４の第２開口８Ｂが大気開放されていない。しかしながら、この場合であっても、冷却孔４内の大気の対流による温度上昇の抑制効果は得られる。
【００８９】
図１２は、第４実施形態の車輪軸における冷却孔での対流冷却を模式的に示す断面図である。第４実施形態の車輪軸においても第１開口８Ａは大気開放されているため、冷却孔４内には大気が充填されている。車輪軸１に伝わった熱により、冷却孔４内の大気が冷却孔４内で上方に流動すると、これに代わり第１開口８Ａから冷却孔４内に外部の温度の低い大気が流入する。そうすると、冷却孔４内に温度の高い大気と温度の低い大気とが混在し、冷却孔４内で大気の対流が生じ、車輪軸１に伝わった熱を冷却孔４の表面から放熱できる。したがって、第１実施形態と同様に潤滑剤が高温になることが抑制される。
【００９０】
なお、第４実施形態の車輪軸では、冷却孔４が軸部３を貫通している場合について説明したが、冷却孔４は軸部３を貫通していなくてもよい。冷却孔４が軸部３を貫通していなくても、冷却孔４は片側（第１開口８Ａ）が大気開放されているため、第１開口８Ａから大気は流入、流出できる。したがって、上述した冷却孔４内の大気の対流による温度抑制効果は得られる。
【００９１】
［第５実施形態］
第５実施形態の車輪軸及び焼結機について説明する。以下の第５実施形態の車輪軸及び焼結機の説明では、第１実施形態の車輪軸及び焼結機と異なる点についてのみ説明し、第１実施形態の車輪軸及び焼結機と同じ構成については説明を省略する。
【００９２】
［車輪軸］
図１３は、第５実施形態の焼結機のパレット台車の車輪軸近傍の断面図である。第５実施形態の車輪軸は、第１実施形態の車輪軸と比べて、冷却孔４が軸部を貫通していない点で相違する。すなわち、第５実施形態の車輪軸では、冷却用開口として第１開口８Ａのみが設けられ、第２開口は設けられない。
【００９３】
［焼結機］
第５実施形態の焼結機は、パレット台車の車輪軸取付部２７の取付孔２８が貫通孔である点では第１実施形態の焼結機と同じであるが、取付穴のパレット台車の内側がウインドボックスに繋がっている点で相違する。
【００９４】
このような第５実施形態の焼結機では、冷却孔４内の大気がウインドボックスの高温の空気と混ざることを防止するため、冷却孔４は軸部３を貫通していない。また、ウインドボックスの高温の空気からの熱が軸部３のパレット台車の内側の端面から伝わることを抑制するため、軸部３のパレット台車の内側の端面全域を覆う断熱材４６を設けるのが好ましい。
【００９５】
［第６実施形態］
第６実施形態の車輪軸について説明する。第６実施形態の焼結機は、第１実施形態と同じであるのでその説明は省略する。以下の第６実施形態の車輪軸の説明では、第１実施形態の車輪軸と異なる点についてのみ説明し、第１実施形態の車輪軸と同じ構成については説明を省略する。
【００９６】
［車輪軸］
図１４は、第６実施形態の焼結機のパレット台車の車輪軸近傍の断面図である。第６実施形態の車輪軸は、第１実施形態の車輪軸と比べて、冷却孔４に整流体１９が設けられる点で相違する。なお、第６実施形態の車輪軸は、冷却孔４が軸部３を貫通していない。
【００９７】
整流体１９は、冷却孔４内で大気の対流が発生した際に大気の流れを制御する。整流体１９はたとえば、仕切板、内管等である。図１４では整流体１９が仕切板である場合を示す。
【００９８】
図１５は、図１４の車輪軸をパレット台車の外側から見た図である。整流体１９は平板であり、整流体１９の両端は冷却孔４の表面に接合される。整流体１９は、冷却孔４の内部を上下に区分けする。
【００９９】
図１４を参照して、整流体１９は、冷却孔４の中心軸方向に沿って延びる。ただし、整流体１９の冷却孔４の中心軸方向に沿った長さは、冷却孔４の中心軸方向に沿った長さよりも短く、整流体１９と冷却孔４の底面とは接合されない。このような第６実施形態の車輪軸では、車輪軸に伝わった熱は次のように放熱される。
【０１００】
図１６は、第６実施形態の車輪軸における冷却孔での対流冷却を模式的に示す断面図である。第１開口８Ａは大気開放されているため、冷却孔４の上方の区画及び下方の区画双方には大気が充填されている。
【０１０１】
冷却孔４内の上方の区画について見ると、車輪軸１に伝わった熱により、上方の区画内の大気は上方に流動し、大気開放されている第１開口８Ａから流出する。冷却孔４内の下方の区画について見ると、車輪軸１に伝わった熱により、下方の区画内の大気が上方に流動すると整流体１９に当たるため、上方への移動は制限される。しかしながら、上方の区画では大気が流出し気圧が低下しており、さらに冷却孔４の底面４Ａでは上方の区画と下方の区画とが繋がるため、下方の区画の大気は冷却孔４の底面４Ａに向かって流動し、上方の区画へ流入する。そうすると、第１開口８Ａから下方の区画に外部の温度の低い大気が流入する。したがって、冷却孔４内で大気の対流が生じ、車輪軸１に伝わった熱を冷却孔４の表面から放熱でき、潤滑剤が高温になることが抑制される。
【０１０２】
また、このような第６実施形態の車輪軸では、整流体１９により冷却孔４の底面４Ａ近傍まで積極的に大気を流すことができ、冷却孔４の片側のみが大気開放されている場合であっても、開放端近傍だけでなく、冷却孔４全体を効率的に冷却することができる。
【０１０３】
整流体１９が内管である場合についても同様である。
【０１０４】
図１７は、整流体が内管である場合の冷却孔での対流冷却を模式的に示す断面図である。整流体１９が内管である場合、冷却孔４内は、中心軸方向から見て内側の区画と外側の区画とに区分けされる。つまり、内側の区画は内管である整流体１９内部の区画を意味し、外側の区画は整流体１９の外周面と冷却孔４の表面（冷却孔４の内周面）との間の区画を意味する。
【０１０５】
車輪軸１に熱が伝わると、冷却孔４の表面から放熱されることにより外側の区画の大気の温度が上昇する。これにより、外側の区画の大気は第１開口８Ａから外部へ流出する。一方、内側の区画の大気は熱源からの熱が直接伝わるわけではないので、外側の区画と比べて温度が低い。したがって、内側の区画の大気が冷却孔４の底面４Ａに向かって流れ、外側の区画に流入することで、対流が生じる。これにより、上述した整流体１９が仕切板である場合と同様に冷却孔４全体を効率的に冷却することができる。
【０１０６】
以上、本発明の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。したがって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明の車輪軸及び焼結機は、銑鉄の原料となる焼結鉱の製造に用いることができる。
【符号の説明】
【０１０８】
１：車輪軸
３：軸部
４：冷却孔
５：給脂孔
６：冷却媒体導入堰
７：供給部
８Ａ：第１開口
８Ｂ：第２開口
９：給脂用開口
１０：焼結機
１１：搬送路
１２：給鉱部
１３：排鉱部
１４：点火炉
１５：風箱群
１６：パレット台車
３１：フレーム取付部
３２：内側ベアリング取付部
３３：外側ベアリング取付部
３５：軸部のパレット台車の外側の端面
３６：軸部のパレット台車の内側の端面
３７：内側ベアリング
３８：外側ベアリング
【図１】
2020067231.tif 000003
【図２】
2020067231.tif 000004
【図３】
2020067231.tif 000005
【図４】
2020067231.tif 000006
【図５】
2020067231.tif 000007
【図６】
2020067231.tif 000008
【図７】
2020067231.tif 000009
【図８】
2020067231.tif 000010
【図９】
2020067231.tif 000011
【図１０】
2020067231.tif 000012
【図１１】
2020067231.tif 000013
【図１２】
2020067231.tif 000014
【図１３】
2020067231.tif 000015
【図１４】
2020067231.tif 000016
【図１５】
2020067231.tif 000017
【図１６】
2020067231.tif 000018
【図１７】
2020067231.tif 000019
【図１８】
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