(57)【要約】【課題】流体回転機器において従動プーリの振動をロータリジョイントに伝達しないようにする。【解決手段】ケース体５とこれに回転自在に連結された軸体６との間にメカニカルシール８でシールされた一連のジョイント流路７を形成してなるロータリジョイント１を備えており、プーリ・ベルト動力伝達機構２１を介して回転駆動される回転軸３に軸体６を相対回転不能に連結してある流体回転機器において、軸体６と回転軸３とが一体連結されており、プーリ・ベルト動力伝達手機構２１の従動プーリ１７が回転軸３にキー２２を介して軸線方向相対移動可能に且つ相対回転不能に挿通されており、従動プーリ１７の回転軸３に対する軸線方向への相対移動が、従動プーリ１７の両側に配して回転軸３に形成した環状溝３ｃに係合させた一対のスナップリング２３，２３により当該軸線方向相対移動を微小範囲で許容する状態で規制されている。【選択図】図１
2018004006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プーリ・ベルト動力伝達機構を介して回転駆動される回転軸と、この回転軸と固定側部材との間に配置されたロータリジョイントと、を備え、
前記ロータリジョイントが、固定側部材に取り付けられたケース体と、前記ケース体に回転自在に連結され且つ前記回転軸に相対回転不能に連結された軸体と、前記ケース体及び軸体の間に形成され且つメカニカルシールによりシールされたジョイント流路と、を備えており、
前記軸体と回転軸とが軸線方向に相対移動不能に連結されており、
プーリ・ベルト動力伝達手機構の従動プーリが回転軸にキーを介して軸線方向へ相対移動可能に且つ相対回転不能に挿通されており、
従動プーリの回転軸に対する軸線方向への相対移動が、当該従動プーリの両側に配して回転軸に形成した環状溝に係合させたスナップリングにより当該軸線方向への相対移動を微小範囲で許容する状態で規制された流体回転機器。
【請求項２】
前記ケース体から突出する軸体の端部を回転軸の端部にＯリングを介して嵌合させた状態で、当該軸体の端部近傍に形成されたフランジと、当該軸体の端部に固定された締結リングとを軸線方向へ相対移動不能且つ相対回転不能に締結させた請求項１に記載する流体回転機器。
【請求項３】
前記締結リングと回転軸との対向周面間に前記フランジに向けて開口する環状空間が形成されており、当該締結リングが、当該環状空間に外周面をテーパ面とする第１固定リングと、当該外周面に嵌合する内周面を第１固定リングのテーパ面とは逆方向のテーパ面とする第２固定リングとを圧入させた状態で、回転軸に固定された請求項２に記載する流体回転機器。
【請求項４】
前記環状空間に第１固定リングとこれに嵌合させた第２固定リングとを挿入すると共に、両固定リングと前記フランジとの対向端面間に配したスペーサリングの端部を挿入した状態で、当該フランジと締結リングとをボルトにより締結させた請求項３に記載する流体回転機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飲料水，医薬品，半導体等の製造に使用される流体回転機器であって、当該流体回転機器の固定側部材と回転軸との間における流体輸送をロータリジョイントにより行うように構成された流体回転機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の流体回転機器として、特許文献１の図１及び図４に開示される如く、ケース体とこれに回転自在に連結された軸体との間にメカニカルシールによりシールされた一連のジョイント流路を形成してなるロータリジョイントを備えたものが周知である。すなわち、かかる流体回転機器にあっては、当該流体回転機器の固定側部材にロータリジョイントのケース体を取り付けると共に、当該流体回転機器の回転側部材である回転軸にロータリジョイントの軸体を連結することにより、固定側部材に形成された固定側流路と回転軸に形成された回転側流路とをロータリジョイントのジョイント流路を介して接続し、固定側部材と回転軸との間で液体や気体等の流体を輸送させるように構成されている。
【０００３】
そして、かかる流体回転機器にあっては、モータ等の駆動源から回転軸への動力伝達手段（トルク伝達手段）として、特許文献２の図２に開示される如く、モータの駆動軸に取り付けた駆動プーリと回転軸に取り付けた従動プーリとをベルトにより連動連結するプーリ・ベルト動力伝達機構を使用することがある。
【０００４】
而して、このようにロータリジョイント及びプーリ・ベルト動力伝達機構を使用する流体回転機器にあっては、ロータリジョイントの軸体１０６、従動プーリ１１７及び回転軸１０３の相互連結構造を、図４に示す如く構成して、メンテナンス作業を含む分解、組み立て作業を容易に行いうるように工夫しておくことが提案されている。
【０００５】
すなわち、軸体１０６の端部１０６ａを回転軸１０３の端部１０３ａに形成した凹部１０３ｂにＯリング１１０を介して嵌合して、軸体１０６に形成されたジョイント流路部分１０７ｂと回転軸１０３に形成された回転側流路１０４とを接続する。また、回転軸１０３に、これに固定したキー１２２を従動プーリ１１７の内周部に軸線方向に貫通状に形成したキー溝１１７ａに係合させることにより、従動プーリ１１７を軸線方向へ相対移動可能、且つ、相対回転不能に挿通させる。そして、従動プーリ１１７の回転軸１０３に対する軸線方向への相対移動を、従動プーリ１１７の両側に配して回転軸１０３に形成した環状溝１０３ｃ，１０３ｃに係合させた１対のスナップリング１２３，１２３により係止規制する。さらに、軸体１０６に一体形成したフランジ１０６ｃと従動プーリ１１７とをその間に回転軸１０３に挿通したスペーサリング１１１を介在させた状態で複数のボルト１１２により締結することによって、ロータリジョイントの軸体１０６と従動プーリ１１７とを一体的に連結するのである。
【０００６】
したがって、従動プーリ１１７と駆動源（モータ等）１１８の駆動軸１１８ａに取り付けた駆動プーリ１１９とをベルト１２０により連動連結することにより、回転軸１０３が回転駆動され、そのトルクが回転軸１０３にキーを介して係合された従動プール１１７からロータリジョイントの軸体１０６に伝達されるが、図４に示す如く構成されたロータリジョイントの軸体１０６、従動プーリ１１７及び回転軸１０３の相互連結構造は、ボルト１１２及びスナップリング１２３の脱着及び軸体１０６の回転軸１０３への嵌脱を行うことによって、メンテナンス作業を含む分解、組み立て作業を容易に行うことができるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−３３９３３０号公報
【特許文献２】特開２００３−２１４５７８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、上記したロータリジョイントの軸体１０６、従動プーリ１１７及び回転軸１０３の相互連結構造にあっては、次のような問題があった。
【０００９】
すなわち、回転軸１０３に形成される環状溝１０３ｃの軸線方向における幅は、図４に示す如く、スナップリング１２３の厚み（軸線方向の厚み）に比して僅かながらも大きいことから、スナップリング１２３は環状溝１０３ｃに対して密に係合しておらず、軸線方向にある程度の遊びをもって環状溝１０３ｃに係合されている。したがって、両端面をスナップリング１２３で係止された従動プーリ１１７は、この遊びの範囲で、回転軸１０３に対して軸線方向への相対移動が可能な状態となっている。
【００１０】
また、回転軸１０３の凹部１０３ｂに嵌合された軸体１０６及び回転軸１０３に挿通されたスペーサリング１１１は、何れも、回転軸１０３に対して軸線方向に相対移動可能な状態にあり、軸体１０６、スペーサリング１１１及び従動プーリ１１７はボルト１１２により軸線方向への相対移動が不能となるように一体的に連結されている。
【００１１】
これらのことから、従動プーリ１１７と軸体１０６とは、一体連結された状態で、回転軸１０３に対して上記環状溝１０３ｃにおけるスナップリング１２３の遊びの範囲で軸線方向への相対移動が可能なものとなっている。
【００１２】
一方、駆動プーリ１１９から従動プーリ１１７への動力伝達はベルト１２０により行われることから、かかるベルト伝動により従動プーリ１１７は振動することになる。
【００１３】
而して、従動プーリ１１７が振動すると、この従動プーリ１１７の振動が、当該従動プーリ１１７に一体連結されている軸体１０６に直接に伝達されて、軸体１０６が振動することになる。したがって、軸体１０６の振動がジョイント流路をシールしているメカニカルシールに悪影響を及ぼして、メカニカルシールによるジョイント流路のシール機能が低下、喪失する虞れがある。
【００１４】
すなわち、メカニカルシールは軸体１０６に設けた軸体側密封環と、ケース体に設けたケース側密封環とが接触しながら相対回転することによりシール機能を発揮するものであるから、軸体１０６の振動により軸体側密封環が振動すると、軸体側密封環と相手密封環（ケース側密封環）との接触が適正に行われなくなる。その結果、両密封環が接触しながら相対回転することによるシール機能が低下、喪失して、ジョイント流路のシール部分（両密封環の接触部分）から輸送流体が漏洩するといった問題が生じる。
【００１５】
本発明は、上記した問題を解決して、従動プーリからロータリジョイントの軸体への動力伝達を振動を伴うことなく良好に行いうるロータリジョイントを備えた流体回転機器を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、プーリ・ベルト動力伝達機構を介して回転駆動される回転軸と、この回転軸と固定側部材との間に配置されたロータリジョイントと、を備え、前記ロータリジョイントが、固定側部材に取り付けられたケース体と、前記ケース体に回転自在に連結され且つ前記回転軸に相対回転不能に連結された軸体と、前記ケース体及び軸体の間に形成され且つメカニカルシールによりシールされたジョイント流路と、を備えており、前記軸体と回転軸とが軸線方向に相対移動不能に連結されており、プーリ・ベルト動力伝達手機構の従動プーリが回転軸にキーを介して軸線方向へ相対移動可能に且つ相対回転不能に挿通されており、従動プーリの回転軸に対する軸線方向への相対移動が、当該従動プーリの両側に配して回転軸に形成した環状溝に係合させたスナップリングにより当該軸線方向への相対移動を微小範囲で許容する状態で規制された流体回転機器を提案する。
【００１７】
かかる流体回転機器の好ましい実施の形態にあっては、前記ケース体から突出する軸体の端部を回転軸の端部にＯリングを介して嵌合させた状態で、当該軸体の端部近傍に一体形成されたフランジと、当該軸体の端部に固定された締結リングとを軸線方向へ相対移動不能且つ相対回転不能に締結させてある。かかる場合においては、前記締結リングと回転軸との対向周面間に前記フランジに向けて開口する環状空間が形成されており、当該締結リングが、当該環状空間に外周面をテーパ面とする第１固定リングと当該外周面に嵌合する内周面を第１固定リングのテーパ面とは逆方向のテーパ面とする第２固定リングとを圧入させた状態で、回転軸に固定されていることが好ましい。さらには、前記環状空間に第１固定リングとこれに内嵌させた第２固定リングとを挿入すると共に、両固定リングと前記フランジとの対向端面間に配したスペーサリングの端部を挿入した状態で、当該フランジと締結リングとをボルトにより締結させてあることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のロータリジョイントを備えた流体回転機器にあっては、従動プーリが、軸体とは相対回転不能な関係にあるが、当該軸体とは独立して回転軸に対してのみ軸線方向への相対移動を微小範囲で許容されたものであるから、従動プーリが振動した場合にも、その振動が上記回転軸に対する軸線方向への相対移動によって吸収緩和されて、前記軸体に影響することがない。したがって、本発明によれば、従動プーリの振動がジョイント流路をシールするメカニカルシールに悪影響を及ぼすことがなく、当該メカニカルシールによるジョイント流路のシール機能が適正に発揮されて、ジョイント流路による流体輸送を良好に行いうる流体回転機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は本発明に係る流体回転機器の一例を示す要部の断面図である。
【図２】図２は図１の要部を拡大して示す詳細図である。
【図３】図３は図２の要部を更に拡大して示す詳細図である。
【図４】図４は従来の流体回転機器を示す要部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明に係るロータリジョイントを備えた流体回転機器の一例を示す要部の断面図であり、図２は図１の要部を拡大して示す詳細図であり、図３は図２の要部を更に拡大して示す詳細図である。
【００２１】
図１に示す流体回転機器は、ロータリジョイント１により流体回転機器の固定側部材（図示せず）に形成された固定側流路２と、当該流体回転機器の回転側部材である回転軸３に形成された回転側流路４との間で液体や気体等の流体を輸送するように構成されたものである。
【００２２】
すなわち、図１に示す如く、ロータリジョイント１は、前記固定側部材に取り付けられるケース体５と、回転軸３に後述する如く一体的に連結される軸体６と、ケース体５と軸体６との間に形成された一連のジョイント流路７と、ケース体５に形成されたジョイント流路部分であるケース体側流路７ａと軸体６に形成されたジョイント流路部分である軸体側流路７ｂとの間をシールしてジョイント流路７を形成するメカニカルシール８とを具備してなる。なお、この例では、回転軸３及びロータリジョイント１の軸体６が上下方向に延びるものであり、以下の説明において上下とは図１における上下を意味するものとする。
【００２３】
ケース体５は、図１に示す如く、円筒状の周壁５ａと、その一端部（上端部）を閉塞する端部壁５ｂとからなる。
【００２４】
軸体６は、図１に示す如く、一端部（下端部）６ａをケース体５の周壁５ａの他端部（下端部）から突出させた状態で、中間部６ｂを当該周壁５ａの他端部に設けたベアリング９，９により支持させることにより、ケース体５に回転自在に連結されている。
【００２５】
メカニカルシール８は、図１に示す如く、軸体６の他端部（上端部）に固定された軸体側密封環８ａと、ケース体５の端部壁５ｂにＯリング８ｂ及びドライブピン８ｃを介して軸線方向に移動可能（上下方向に移動可能）に保持されたケース体側密封環８ｄと、ケース体側密封環８ｄを軸体側密封環８ａへと押圧させるべく軸線方向に附勢するスプリング部材８ｅとを具備する。また、メカニカルシール８は、両密封環８ａ，８ｄの相対回転摺接作用により、ケース体５の端部壁５ｂを貫通してケース体側密封環８ｄに形成された内部空間８ｆへと延びるケース体側流路７ａと、軸体６を貫通して軸体側密封環８ａに形成された内部空間８ｇへと延びる軸体側流路７ｂとの連結部（軸体側密封環８ａの内部空間とケース体側密封環８ｄの内部空間との間）をシールするように構成されている。
【００２６】
ジョイント流路７は、両流路７ａ，７ｂ間をメカニカルシール８でシールする構成であり、その両端部は固定側流路２及び回転側流路４に接続されている。すなわち、ケース体側流路７ａは固定側部材の固定側流路２に接続され、軸体側流路７ｂは、後述するように、回転軸３にこれを上下方向に貫通して形成された回転側流路４に接続される。
【００２７】
而して、ロータリジョイント１の軸体６は、その一端部６ａを回転軸３の一端部（上端部）３ａに形成した凹部３ｂに嵌合されている。図１〜図３に示す如く、凹部３ｂ及び一端部６ａは、軸体６の端部６ａの外周部に係合保持させたＯリング１０によりシールされていて、軸側流路７ｂと回転側流路４とがシールされた状態で接続されるようになっている。
【００２８】
また、図１及び図２に示す如く、軸体６の一端部６ａの近傍には環状のフランジ６ｃが軸体６と一体に形成されると共に、回転軸３の一端部３ａには環状の締結リング１１が当該回転軸３に対して固定される。フランジ６ｃ及び締結リング１１は、複数のボルト１２，１２により締結される。
【００２９】
図１〜図３に示す如く、締結リング１１の回転軸３への嵌合固定は、外周面１３ａを所定の角度で傾斜するテーパ面とする第１固定リング１３と、当該外周面１３ａに嵌合（対向）する内周面１４ａを第１固定リング１３のテーパ面とは逆方向のテーパ面とする第２固定リング１４とによって行われる。なお、この例における各固定リング１３，１４は、シュパンリングとも称される。
【００３０】
すなわち、図２、図３に示す如く、回転軸３と締結リング１１との対向周面間にフランジ６ｃに向けて開口する環状空間１５を形成して、この環状空間１５に前記両リング１３，１４を嵌合させた状態で圧入させることにより、締結リング１１を回転軸３に固定する。なお、環状空間１５は、締結リング１１の内周部に形成された環状凹部と回転軸３の外周面とで構成されている。
【００３１】
而して、両固定リング１３，１４の環状空間１５への圧入は、第１固定リング１３の外周面に第２固定リング１４の内周面を嵌合させた状態で両固定リング１３，１４を環状空間１５に挿入すると共に、内外周面１６ａ，１６ｂが軸線に平行であり、ペーサリング１６を両固定リング１３，１４とフランジ６ｃとの対向端面間に配してその端部を環状空間１５に挿入した状態で、フランジ６ｃと締結リング１１とをボルト１２により締結させることによって行われる。すなわち、スペーサリング１６は、その一端部が環状空間１５に挿入されており、ボルト１２を締め付けてフランジ６ｃと締結リング１１との対向端面の間隔を減少させていくと、フランジ６ｃによりスペーサリング１６を介して両固定リング１３，１４が環状空間１５の奥部（下方側）へと押圧されて移動する。その結果、両固定リング１３，１４の嵌合面であるテーパ面の作用により両固定リング１３，１４が環状空間１５に圧入されて、締結リング１１が回転軸３に固定され、ボルト１２によるフランジ６ｃと締結リング１１との締結、及び両固定リング１３，１４によるフランジ６ｃと締結リング１１との固定が同時に行われる。
【００３２】
このように、軸体６に一体形成されたフランジ６ｃと、回転軸３に固定リング１３，１４により固定された締結リング１１とをボルト１２を介して締結することにより、回転軸３と軸体６とは、図１及び図２に示す如く、軸線方向へ相対移動不能且つ相対回転不能に一体的に連結されている。
【００３３】
また、回転軸３は、図１に示す如く、これに取り付けた従動プーリ１７と、駆動源（モータ等）１８の駆動軸１８ａに取り付けた駆動プーリ１９と、両プーリ１７，１９に巻装されたベルト２０とからなるプーリ・ベルト動力伝達機構２１により回転駆動される。
【００３４】
而して、従動プーリ１７は、図１及び図２に示す如く、その内周部に形成されて軸線方向に貫通するキー溝１７ａに回転軸３の外周部に固定したキー２２を係合させることにより、回転軸３に相対回転不能且つ軸線方向への相対移動が可能に挿通されている。
【００３５】
そして、従動プーリ１７の回転軸３に対する軸線方向への相対移動は、図１及び図２に示す如く、従動プーリ１７の両側に配して回転軸３に形成した各環状溝３ｃ，３ｃに係合保持された一対のスナップリング２３，２３により従動プーリ１７の両端面を係止させることにより、微小範囲での軸線方向への相対移動を許容する状態で規制されている。すなわち、環状溝３ｃの軸線方向長さは、図３に示す如く、スナップリング２３の厚さ（軸線方向厚さ）より若干大きいため、スナップリング２３は環状溝３ｃに密に係合しておらず、微小な遊びを有した状態で環状溝３ｃに係合されることになる。その結果、両スナップリング２３，２３により従動プーリ１７の両端面を係止させることにより従動プーリ１７の回転軸３に対する軸線方向の相対移動を規制しても、従動プーリ１７は当該遊びの範囲で軸線方向への相対移動が可能な状態で回転軸３に取り付けられることになる。
【００３６】
したがって、以上のように構成されたロータリジョイントを備えた流体回転機器にあっては、従動プーリ１７が回転軸３に微小範囲で軸線方向への相対移動が可能な状態で相対回転不能に取り付けられており、従動プーリ１７の回転軸３に対する微小範囲での軸線方向への相対移動はロータリジョイント１の軸体６とは無関係に独立して行われ、回転軸３と軸体６とはフランジ６ｃ及び締結リング１１を介して軸線方向に対し相対移動不能且つ相対回転不能に一体化されている。このことから、プーリ・ベルト動力伝達機構２１による動力伝達により従動プーリ１７が振動した場合、従動プーリ１７が上記した微小範囲で軸線方向へ相対移動することにより、当該振動が吸収緩和されて、回転軸３及びこれに一体連結されたロータリジョイント１の軸体６に伝達されることが可及的に防止される。
【００３７】
その結果、軸体６に固定された軸側密封環８ａが激しく振動するようなことがなく、相手密封環であるケース側密封環８ｄとの接触が適正に行われて、当該接触によるメカニカルシール機能が良好に発揮されることになる。すなわち、従動プーリ１７の振動によりメカニカルシール８によるシール機能が低下、喪失するようなことがなく、ロータリジョイント１のジョイント流路７を介しての固定側流路２から回転側流路４への流体の輸送、及び定側流路２から回転側流路４への流体の輸送、又は当該流体の輸送のうちいずれか一方による漏れを生じることなく良好に行うことができる。
【００３８】
また、回転軸３、ロータリジョイント１の軸体６及び従動プーリ１７により構成される相互連結構造は、ボルト１２及びスナップリング２３の脱着及び軸体６の回転軸３への嵌脱（嵌合又は当該嵌合の解除）が可能となるので、メンテナンス作業を含む分解、組み立て作業を容易に行うことができる。
【００３９】
しかも、上記した如く、ボルト１２の締付作業により、フランジ６ｃと締結リング１１との締結、及び両固定リング１３，１４によるフランジ６ｃと締結リング１１との固定を同時に行うことができるから、上記した作業容易性が更に向上することになる。
【００４０】
なお、本発明の構成は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の基本原理を逸脱しない範囲において適宜に改良、変更することができる。
【００４１】
例えば、本発明は、複数のジョイント流路７を有するロータリジョイント１を使用する流体回転機器や回転軸３及び軸体６が水平方向に延びる流体回転機器にも、上記実施の形態と同様に好適に適用することができる。また、上記した例では、固定リング１３，１４により締結リング１１を回転軸３に固定させるようにしたが、締結リング１１の回転軸３への固定手段ないし固定具は任意であり、例えば、締結リングを回転軸３に一体形成しておくことも可能である。さらに、上記した例では、回転軸３とロータリジョイント１の軸体６とを、フランジ６ｃと締結リング１１とをボルト１１により締結することにより、一体連結させるように構成したが、このような両者３，６を軸線方向相対移動不能且つ相対回転不能に一体連結できる限りにおいて任意である。
【符号の説明】
【００４２】
１      ロータリジョイント
２      固定側流路
３      回転軸
５      ケース体
６      軸体
７      ジョイント流路
８      メカニカルシール
１１    締結リング
１２    ボルト
１３    第１固定リング
１４    第２固定リング
１５    環状空間
１６    スペーサリング
１７    従動プーリ
１８    駆動源
２１    プーリ・ベルト動力伝達機構
２３    スナップリング
【図１】
2018004006.tif 000003
【図２】
2018004006.tif 000004
【図３】
2018004006.tif 000005
【図４】
2018004006.tif 000006