(57)【要約】【課題】熱交換能力を全体として高めながら胴体の軸方向において均一にし、さらに、簡単且つ安価に製造する。【解決手段】混練物が外壁面に接触され、冷却水等の熱媒体が流動される熱交換室１１を備えたロータ１と、ロータ１の一端面に形成され、熱交換室１１の径よりも小さな口径の穴部１２ａと、穴部１２ａと管壁との間に所定の隙間を形成するように設定された管径を有すると共に、穴部１２ａを介して熱交換室１１に挿抜可能に挿通され、熱媒体が供給または排出される本管２１と、本管２１の周面から熱交換室１１の壁面に向かって設けられ、先端部に本管２１内を熱交換室１１に連通させる開口部２２ａを有し、本管２１の挿抜時に、上記の隙間を通過するように形成された可撓性を有した枝管２２とを有している。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換対象物が外壁面に接触され、熱媒体が流動される熱交換室を備えた胴体と、
前記胴体の少なくとも一端面に形成され、前記熱交換室の径よりも小さな口径の挿抜口と、
前記挿抜口と管壁との間に所定の隙間を形成するように設定された管径を有すると共に、前記挿抜口を介して前記熱交換室に挿抜可能に挿通され、前記熱媒体が供給または排出される本管と、
前記本管の周面から前記熱交換室の壁面に向かって設けられ、先端部に前記本管内を前記胴体の熱交換室に連通させる開口部を有し、前記本管の挿抜時に、前記隙間を通過するように形成された可撓性を有した枝管と
を有することを特徴とする熱交換機構。
【請求項２】
前記枝管の開口部が前記熱交換室の壁面付近に位置することを特徴とする請求項１に記載の熱交換機構。
【請求項３】
前記枝管の開口部にノズルが設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換機構。
【請求項４】
前記枝管は、自由状態で巻き線間が隙間無く密着するツルマキバネであることを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載の熱交換機構。
【請求項５】
前記枝管は、柔軟性および液密性を有した管部材と、該管部材を支持するように該管部材の周囲に巻回されたツルマキバネとを有することを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載の熱交換機構。
【請求項６】
非円形断面で軸方向に捩れた形状の熱交換室を備えた混練用または押出し用のローターが、請求項１ないし５の何れか１項に記載の熱交換機構を備えたことを特徴とするローター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱媒体を胴体の熱交換室に流動させることにより胴体の外壁面に接触する熱交換対象物に対して冷却や加熱を行う熱交換機構およびそれを備えたローターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
生産設備においては、原材料や半製品に混練や塗工、圧延等の各種の処理を施す際に、原材料や半製品を加熱や冷却して所定の温度範囲に維持するように、熱交換機構を備えたローラやローターが用いられる場合が多い。
【０００３】
従来、上記の熱交換機構には、ボアドロールに代表されるように、ローラやローターの胴体内に大きな熱交換室を形成し、この熱交換室に供給配管を挿通し、供給配管を介して冷却水等の熱媒体を一端側から給排出して流動させる方式のものがある（例えば、特許文献１参照）。また、ドリルドロールに代表されるように、胴体の外周面に沿って複数の流路を一端面から他端面にかけて形成し、これらの流路に熱媒体を流動させる方式のものもある（例えば、特許文献２参照）。さらには、胴体を複数の部品で構成し、これらの部品を組み合わせて胴体を形成するときに、熱媒体の流路も一緒に形成するという方式のものもある（例えば、特許文献３参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−１０４２６２号公報（図１）
【特許文献２】
特開平９−２７７１４５号公報（図１）
【特許文献３】
特開平５−２６１７２５号公報（図３）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のボア−ドロールに代表される方式のものでは、胴体全体に大きな熱交換能力を均一に生じさせようとすると、胴体の熱交換室の壁面近傍に所定温度の熱媒体を乱流状態で高速に流動させる必要があるが、流路断面積の小さな供給配管から流路断面積の大きな胴体の熱交換室に熱媒体が流出するため、この熱交換室の壁面近傍に十分に大きな速度で熱媒体を流動させることは困難である。また、胴体の一端側から他端側に向けて熱媒体を流動させるため、上流側と下流側とで熱媒体に大きな温度差が生じ易い。この結果、熱交換能力が全体として低下し易いと共に胴体の軸方向において不均一になり易いという問題がある。
【０００６】
尚、供給配管の周面に複数の開口部を形成し、これらの開口部から内壁面に向けて熱媒体を噴出させる方法も考えられるが、この場合には、供給配管から熱交換室の壁面までの距離が長いため、熱媒体が壁面に到達するまでに流速が流動抵抗により大幅に低下してしまうという問題がある。
【０００７】
一方、上記従来のドリルドロールに代表される方式の場合には、胴体の外壁面に沿って流路断面積の小さな流路が形成されるため、この流路を介して熱媒体を高速で流動させることができる。しかしながら、この場合においても、胴体の一端側から他端側に向けて熱媒体を流動させるため、上流側と下流側とで熱媒体に大きな温度差が生じることによって、熱交換能力が胴体の軸方向において不均一になり易いという問題がある。また、胴体の外壁面に沿って流路を形成するための穴加工が必要であるため、製造コストが高騰し易いと共に、複雑な形状の胴体には適用できないという問題がある。
【０００８】
また、複数の部品で胴体を形成する方式の場合には、複雑な形状の外壁面を有した胴体であっても所望の流路を形成することができるが、胴体の部品点数が多くなって構成が複雑になるため、組み立てに手間を要すると共に製造コストが高騰するという問題がある。さらに、大きな流路断面積を有した熱交換室の一端側から他端側に向けて熱媒体を流動させるため、熱交換能力が全体として低下し易いと共に胴体の軸方向において不均一になり易いという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明は、熱交換能力を全体として高めながら胴体の軸方向において均一にし、さらに、簡単且つ安価に製造することができる熱交換機構およびそれを備えたローターを提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明の熱交換機構は、熱交換対象物が外壁面に接触され、熱媒体が流動される熱交換室を備えた胴体と、前記胴体の少なくとも一端面に形成され、前記熱交換室の径よりも小さな口径の挿抜口と、前記挿抜口と管壁との間に所定の隙間を形成するように設定された管径を有すると共に、前記挿抜口を介して前記熱交換室に挿抜可能に挿通され、前記熱媒体が供給または排出される本管と、前記本管の周面から前記熱交換室の壁面に向かって設けられ、先端部に前記本管内を前記胴体の熱交換室に連通させる開口部を有し、前記本管の挿抜時に、前記隙間を通過するように形成された可撓性を有した枝管とを有することを特徴としている。
【００１１】
上記の構成によれば、本管および枝管により熱交換室内の熱媒体との直接的な接触が防止されることによって、殆んど同一の温度の熱媒体が各枝管の開口部から高速で噴出される。また、枝管が本管の周面から熱交換室の壁面に向かって設けられているため、枝管の開口部は、本管の周面よりも熱交換室の壁面に近い位置に存在する。この結果、熱交換室内の熱媒体が枝管から噴出された熱媒体の流動抵抗として作用する距離が短いため、熱媒体が熱交換室の壁面に高速で吹き当る。これにより、軸方向に均一な温度分布の熱媒体が熱交換室の壁面近傍を乱流状態で高速に流動することによって、胴体全体に大きな熱交換能力が均一に発生させることができる。
【００１２】
また、枝管が挿抜口と管壁との隙間を通過するように形成されていると共に可撓性を有しているため、本管を挿抜口を介して熱交換室に挿入するだけで、たとえ複雑な形状の壁面を有した熱交換室であっても、枝管を熱交換室の壁面に向かった姿勢にすることができる。また、本管を挿抜口から抜脱するだけで、枝管も本管と共に機外に取り出すことができる。この結果、本管および枝管の着脱作業が簡単であるため、上述の優れた冷却性能を発揮する熱交換機構を簡単且つ安価に得ることができる。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１に記載の熱交換機構であって、前記枝管の開口部が前記熱交換室の壁面付近に位置することを特徴としている。これにより、一層高い熱交換能力を得ることができる。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の熱交換機構であって、前記枝管の開口部にノズルが設けられていることを特徴としている。これにより、熱媒体の進行方向を規正することができる。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項１ないし３の何れか１項に記載の熱交換機構であって、前記枝管は、自由状態で巻き線間が隙間無く密着するツルマキバネであることを特徴としている。これにより、容易且つ安価に枝管を得ることができる。
【００１６】
請求項５の発明は、請求項１ないし３の何れか１項に記載の熱交換機構であって、前記枝管は、柔軟性および液密性を有した管部材と、該管部材を支持するように該管部材の周囲に巻回されたツルマキバネとを有することを特徴としている。これにより、熱媒体を一層効率良く枝管から噴出させることができる。
【００１７】
請求項６の発明は、請求項１ないし５の何れか１項に記載の熱交換機構を、非円形断面で軸方向に捩れた形状の熱交換室を備えた混練用または押出し用のローターが備えたことを特徴としている。これにより、熱交換機構を備えたローターを容易且つ安価に得ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１ないし図１０に基づいて以下に説明する。
本実施の形態に係る熱交換機構は、図１に示すように、例えば２軸型の混練装置のロータ１に備えられている。ロータ１は、混練装置のケーシング２内に回転自在に設けられている。ケーシング２の外面壁には、ケーシング２を介して混練物を冷却または加熱するように図示しない配管が接合されている。また、ケーシング２は、混練物を収容する混練室３を備えている。混練室３は、一対のロータ１を収容するように、縦断面がまゆ型形状に形成されている。
【００１９】
上記の一対のロータ１は、軸心同士が平行となるように配置されており、図示しない駆動機構により互いに逆方向に回転駆動されるようになっている。また、両ロータ１は、後述の長翼７および短翼８を有した同一形状に形成されており、長翼７および短翼８の配置が両ロータ１間で逆向きとなるように設定されている。
【００２０】
各ロータ１は、混練室３に収容され、混練物が外壁面に接触されるロータ混練部１ａと、ロータ混練部１ａの軸方向の両端部に配置されたロータ支持部１ｂ・１ｃとを有している。ロータ混練部１ａは、図２にも示すように、円周方向に１８０度等分配置された軸方向に延びる２個の長翼７・７と短翼８・８とを有することによって、軸方向に対して垂直面となる縦断面が楕円形状に形成されている。各長翼７は、混練室３の一方（図中右側）の壁面から他方（図中左側）の壁面側の途中までにかけて正方向（時計回り方向）の螺旋状に形成されている。一方、各短翼８は、長翼７の他方側に配置されており、長翼７・７同士の終端間から混練室３の他方の壁面までにかけて逆方向の螺旋状に形成されている。これにより、長翼７は、送り翼としての機能を混練時に発揮し、短翼８は、戻し翼としての機能を混練時に発揮する。尚、長翼７および短翼８の螺旋は、３０度から６０度の捻れ角の範囲で形成されており、捻れ角および捻れ方向の少なくとも一方が途中で連続的または非連続的に変更されていても良い。
【００２１】
上記のロータ混練部１ａは、熱媒体が流動される熱交換室１１を内部に備えている。尚、熱媒体としては、水や温調水、ホットオイル、スチーム等がある。熱交換室１１は、長翼７の形成領域に対応して形成された長翼空間部１１ａと、短翼８の形成領域に対応して形成された短翼空間部１１ｂとからなっている。長翼空間部１１ａは、長翼７の外壁面に倣った形状となるように、長翼７の頂部方向に頂部を有した楕円形状の縦断面を有し、ロータ混練部１ａの一方側から他方側の途中までにかけて正方向の螺旋状に形成されている。一方、短翼熱交換部１１ｂは、短翼８の外壁面に倣った形状の空間部となるように、短翼８の頂部方向に頂部を有した楕円形状の縦断面を有し、長翼７・７同士の終端間からロータ混練部１ａの他方側にかけて逆方向の螺旋状に形成されている。
【００２２】
上記のロータ混練部１ａの軸方向の両端部には、ロータ支持部１ｂ・１ｃが形成されている。ロータ支持部１ｂ・１ｃは、円柱形状に形成されている。ロータ支持部１ｂ・１ｃには、軸受け部材４・４が外挿されている。これらの軸受け部材４・４は、ケーシング２の一方および他方の側面壁にそれぞれ嵌合されており、ロータ１をケーシング２に回転自在に支持している。
【００２３】
各ロータ支持部１ｂ・１ｃには、穴部１２ａ・１２ｂがそれぞれ形成されている。一方のロータ支持部１ｂの穴部１２ａは、ロータ支持部１ｂの軸方向の両端面にかけて形成されている。また、他方のロータ支持部１ｃの穴部１２ｂは、ロータ混練部１ａ側の一端面から他端面側の途中までにかけて軸方向に形成されることによって、ロータ混練部１ａ側とは反対側の端面が封止されている。これにより、ロータ１は、穴部１２ａ・１２ｂと熱交換室１１とがロータ１の回転軸に一致した直線状に配置された状態にされている。
【００２４】
上記の各穴部１２ａ・１２ｂは、縦断面円形状に形成されている。穴部１２ａ・１２ｂの穴径は、熱交換室１１の最大径よりも小さな径に設定されている。例えば穴部１２ａ・１２ｂの穴径を１とした場合、熱交換室１１の縦断面の長軸径が３、短軸径が１、熱交換室１１の横断面の長さが６程度となるように設定されている。
【００２５】
一方のロータ支持部１ｂの穴部１２ａは、熱媒体供給管２０の挿抜口として用いられていると共に、熱媒体の給排出路として用いられている。熱媒体供給管２０は、穴部１２ａを介して熱交換室１１に挿抜可能に挿通された本管２１と、後述の枝管２２とを有している。本管２１の管外径は、穴部１２ａと管壁との間に所定の隙間を形成するように設定されている。例えば穴部１２ａの穴径を１とした場合、本管２１の管外径が０．４に設定されている。これにより、ロータ支持部１ｂは、穴部１２ａと本管２１とで二重円筒構造にされており、熱交換室１１に連通した外側熱媒体流路２３と、熱交換室１１から離隔された内側熱媒体流路２４とを備えている。
【００２６】
上記の本管２１は、ロータ１と同速度で回転するように設けられている。尚、ロータ１の回転方法は、ロータ支持部１ｂの穴部１２ａにスペーサーを設け、このスペーサーで本管２１を支持することによって、ロータ１と同速度で回転させるようになっていても良いし、ロータ１の駆動機構に本管２１を連結することにより回転させるようになっていても良い。
【００２７】
また、本管２１は、封止された先端部２１ａと、開口された後端部２１ｂと、これらの両端部２１ａ・２１ｂに挟まれた胴部２１ｃとを有している。本管２１の先端部２１ａは、他方側のロータ支持部１ｃの穴部１２ｂに位置されている。一方、本管２１の後端部２１ｂは、機外に突出されている。本管２１の後端部２１ｂおよびロータ支持部１ｂの端面には、図示しないロータリージョイントを介して熱媒体給排出機構が連結されている。熱媒体給排出機構は、配管および供給ポンプ等を備えており、本管２１内の内側熱媒体流路２４に対して熱媒体を送給する一方、本管２１外の外側熱媒体流路２３から熱媒体を排出するようになっている。尚、熱媒体給排出機構は、内側熱媒体流路２４から熱媒体を排出する一方、外側熱媒体流路２３に対して熱媒体を送給するようになっていても良い。
【００２８】
本管２１の胴部２１ｃには、複数の枝管２２が設けられている。各枝管２２は、本管２１の挿抜時に、本管２１とロータ支持部１ｂの穴部１２ａとの隙間である外側熱媒体流路２３を通過するように形成されていると共に、外側熱媒体流路２３の通過時には横倒し姿勢となり、通過後には立上げ姿勢となるように、可撓性を有している。また、各枝管２２は、胴部２１ｃの周面から熱交換室１１の壁面に向かう立上げ姿勢となるように、基端部がカシメや溶接等により取り付けられている。
【００２９】
具体的には、各枝管２２は、可撓性を有するように、自由状態で巻き線間が隙間無く密着するツルマキバネからなっている。そして、各枝管２２は、外側熱媒体流路２３を通過するように、例えば穴部１２ａの穴径を１としたときに、外径が０．１２程度に設定されている。また、枝管２２は、熱交換室１１の長翼空間部１１ａと短翼空間部１１ｂとに設けられている。長翼空間部１１ａには、６本を一組とした合計１２本の枝管２２が１８０度対称に設けられている。これら各組の枝管２２は、自由端側の先端部が長翼空間部１１ａの各頂部に対向するように、胴部２１ｃの周面に螺旋状に配列されている。一方、短翼空間部１１ｂには、２本の枝管２２が１８０度対称に設けられている。これらの各枝管２２は、先端部が短翼空間部１１ｂの各頂部に対向するように設けられている。尚、短翼空間部１１ｂには、複数の枝管２２が設けられていても良い。
【００３０】
また、各枝管２２は、先端部が各空間部１１ａ・１１ｂの頂部の壁面付近に位置する管長に設定されている。例えば穴部１２ａの穴径を１としたときに、枝管２２の管長が真直１．３程度に設定されている。各枝管２２の先端部には、開口部２２ａが形成されている。開口部２２ａは、本管２１内を枝管２２を介して熱交換室１１に連通させている。これにより、枝管２２は、本管２１内の熱媒体を熱交換室１１の熱媒体による流動抵抗で減速させることなく開口部２２ａまで流動させた後、長翼空間部１１ａおよび短翼空間部１１ｂの頂部に近接した位置から噴出させるようになっている。
【００３１】
上記の枝管２２の総数は、熱媒体を高速で噴出させるように、枝管２２の開口部２２ａの流路断面積の合計値が本管２１の流路断面積以下に設定されている。例えば穴部１２ａの穴径を１としたときに、枝管２２の内径が０．０８程度に設定されている。尚、枝管２２の総数は、各枝管２２から熱媒体を均一に噴出させるため、流路断面積の合計値が本管２１の流路断面積の１／２以下であることが好ましい。
【００３２】
上記の構成において、熱交換機構を備えたロータ１および混練装置の製造方法について説明する。
【００３３】
先ず、図３に示すように、所定の外径および内径を有したパイプが準備され、このパイプが所定寸法に切断されると共に、先端部が封止される。この後、熱交換室１１の長翼空間部１１ａの頂部および短翼空間部１１ｂの頂部に対向した部位に穴明け加工が施されることによって、本管２１が作成される。この後、自由状態で巻き線間が隙間無く密着するツルマキバネが枝管２２として準備され、上述の穴明け加工で形成された穴部に垂直方向に指し込まれて溶接されることによって、本管２１と枝管２２とを備えた熱媒体供給管２０が作成される。
【００３４】
次に、図１に示すように、鋳造等により形成されたロータ１が準備され、ケーシング２に軸受け部材４を介してセットされる。そして、図３に示すように、ロータ１のロータ支持部１ｂの外側位置に上述の熱媒体供給管２０が位置された後、ロータ１の軸芯と本管２１の軸芯とが一致されながら、熱媒体供給管２０がロータ１側（矢符方向）に移動される。この結果、ロータ支持部１ｂの穴部１２ａが熱媒体供給管２０の挿抜口としての機能を発揮することによって、熱媒体供給管２０が熱交換室１１に押し込まれることになる。
【００３５】
ところで、熱媒体供給管２０が押し込まれる途中においては、本管２１の胴部２１ｃから垂直方向に立ち上げられた姿勢の枝管２２がロータ支持部１ｂの端面に当接し、押し込みに伴ってロータ支持部１ｂから押圧力を受ける。この際、枝管２２は、可撓性を有したツルマキバネからなるため、ロータ支持部１ｂから受ける押圧力により横倒しの姿勢となり、枝管２２が穴部１２ａの壁面に沿いながら本管２１と共に穴部１２ａを移動する。そして、枝管２２が熱交換室１１に進入すると、可撓性を有することにより元の立上げ姿勢に復帰する。
【００３６】
この後、図１に示すように、枝管２２の開口部２２ａが熱交換室１１の各空間部１１ａ・１１ｂの頂部に対向するように、ロータ１と熱媒体供給管２０との位置関係が調整され、熱媒体供給管２０がロータ１に固定される。そして、本管２１の端部およびロータ支持部１ｂの端部に図示しないロータリージョイントが取り付けられ、このロータリージョイントを介して熱媒体給排出機構の配管等に連結されることにより混練装置とされる。
【００３７】
尚、熱媒体供給管２０を点検や修理する場合には、上述の手順とは逆の手順で本管２１が穴部１２ａを介して熱交換室１１から引き抜かれることによって、熱媒体供給管２０が機外に取り出される。
【００３８】
次に、上記の構成における熱交換機構を備えたロータ１および混練装置の動作について説明する。尚、以降の説明においては、熱媒体として冷却水を用いた場合について説明するが、これに限定されるものではなく、混練材料の構成や種類によっては、混練材料を加熱させるため、冷却配管に熱水や蒸気等の熱媒体を流動させても良い。
【００３９】
先ず、ケーシング２に設けられた図示しない投入口が開口され、この投入口を介してゴムやプラスチック、充填剤等の混練材料が混練室３に装填される。この後、混練室３が密閉された後、ケーシング２の外壁面に接合された配管に冷却水を流動させ、ケーシング２を介して混練室３内の混練材料を冷却する。
【００４０】
また、図示しない熱媒体給排出機構から冷却水を本管２１内に送給する。この冷却水は、本管２１内を流動した後、本管２１の胴部２１ｃに設けられた枝管２２に流入する。そして、枝管２２の先端部に形成された開口部２２ａから冷却水が噴出し、熱交換室１１の各空間部１１ａ・１１ｂの頂部方向に進行する。この際、枝管２２は、自由状態で巻き線間が隙間無く密着するツルマキバネであるため、熱交換室１１内を流動する冷却水が側壁から流入することがない。この結果、枝管２２内の冷却水は、管壁の流動抵抗を除いては他の要因による流動抵抗を殆んど受けることがないため、大きな流速で開口部２２ａから噴出する。
【００４１】
また、図５にも示すように、熱交換室１１内における枝管２２は、自己の剛性で略真直状態の実立上げ姿勢を維持しているため、開口部２２ａが熱交換室１１の頂部に近接されている。これにより、開口部２２ａと熱交換室１１の頂部との距離が短いため、熱交換室１１内に存在する冷却水が大きな流動抵抗として作用しても、この流動抵抗による減速は比較的に小さなものとなる。この結果、開口部２２ａから大きな流速で噴出した冷却水は、近接された熱交換室１１の頂部に対して僅かに減速された状態で吹き当り、この後、熱交換室１１の長翼７や短翼８の内壁面に沿って流動することになる。これにより、冷却水が熱交換室１１の壁面近傍を乱流状態で高速に流動することによって、ロータ１全体に大きな冷却能力（熱交換能力）が発生する。
【００４２】
また、全枝管２２から噴出される冷却水は、本管２１および枝管２２が熱交換室１１の冷却水との直接の接触を防止して断熱材としての機能を発揮するため、殆んど温度差がない。これにより、ロータ１の軸方向において殆んど同一の温度の冷却水が流動することによって、上述の大きな冷却能力がロータ１全体に亘って均一なものとなる。そして、このようにしてロータ１が冷却された後、図１に示すように、ロータ１が回転され、混練室３に充填された練材料が剪断および分散されながら所望の混練状態の混練物とされる。この際、ロータ１およびケーシング２により混練物が熱交換対象物として均一および十分に冷却されることによって、過熱による変質等の不具合が防止される。
【００４３】
以上のように、本実施形態の熱交換機構は、混練物（熱交換対象物）が外壁面に接触され、冷却水等の熱媒体が流動される熱交換室１１を備えたロータ１（胴体）と、ロータ１の一端面に形成され、熱交換室１１の径よりも小さな口径の穴部１２ａ（挿抜口）と、穴部１２ａと管壁との間に所定の隙間を形成するように設定された管径を有すると共に、穴部１２ａを介して熱交換室１１に挿抜可能に挿通され、熱媒体が供給または排出される本管２１と、本管２１の周面から熱交換室１１の壁面に向かって設けられ、先端部に本管２１内を熱交換室１１に連通させる開口部２２ａを有し、本管２１の挿抜時に、上記の隙間を通過するように形成された可撓性を有した枝管２２とを有した構成にされている。尚、本実施形態における挿通口となる穴部１２ａは、ロータ１の両端面に形成されていても良い。
【００４４】
上記の構成によれば、本管２１および枝管２２により熱交換室１１内の熱媒体との直接的な接触が防止されることによって、殆んど同一の温度の熱媒体が各枝管２２の開口部２２ａから高速で噴出される。また、枝管２２が本管２１の周面から熱交換室１１の壁面に向かって設けられているため、枝管２２の開口部２２ａは、本管２１の周面よりも熱交換室１１の壁面に近い位置に存在する。この結果、熱交換室１１内の熱媒体が枝管２２から噴出された熱媒体の流動抵抗として作用する距離が短いため、熱媒体が熱交換室１１の壁面に高速で吹き当る。これにより、軸方向に均一な温度分布の熱媒体が熱交換室１１の壁面近傍を乱流状態で高速に流動することによって、ロータ１全体に大きな熱交換能力が均一に発生する。
【００４５】
また、枝管２２が穴部１２ａと管壁との隙間を通過するように形成されていると共に可撓性を有しているため、本管２１を穴部１２ａを介して熱交換室１１に挿入するだけで、たとえ複雑な形状の壁面を有した熱交換室１１であっても、枝管２２を熱交換室１１の壁面に向かった姿勢にすることができる。また、本管２１を穴部１２ａから抜脱するだけで、枝管２２も本管２１と共に機外に取り出すことができる。この結果、本管２１および枝管２２の着脱作業が簡単であるため、上述の優れた冷却性能を発揮する熱交換機構を簡単且つ安価に得ることができる。さらに、既存のロータ１等の胴部となる構成部品が存在していれば、この既存部品を用いることができる。
【００４６】
尚、本実施形態における枝管２２の開口部２２ａは、熱交換室１１の壁面付近に位置されることが好ましい。これにより、大きな熱交換機能をロータ１に発生させることができる。また、本発明を好適な実施の形態に基づいて説明したが、本発明はその趣旨を超えない範囲において変更が可能である。
【００４７】
即ち、本実施形態においては、図５に示すように、枝管２２の開口部２２ａを熱交換室１１の頂部に対向させるように設定しているが、これに限定されるものではなく、図６に示すように、本管２１の軸芯と熱交換室１１の頂部とを結んだ基準線に対して枝管２２を所定角度θを傾斜させることによって、開口部２２ａを熱交換室１１の頂部から外れた位置に対向させるようになっていても良い、この場合には、熱媒体を熱交換室１１内で旋回流とすることができる。
【００４８】
また、本実施形態においては、枝管２２の開口部２２ａが開放された状態にされているが、図７に示すように、開口部２２ａよりも大きな開口径のノズル２５が開口部２２ａに設けられていても良いし、図８に示すように、開口部２２ａよりも小さな開口径のノズル２６が開口部２２ａに設けられていても良い。この場合には、両ノズル２５・２６により枝管２２から噴出される熱媒体の進行方向を所望の方向に規正することができる。さらに、図７の大きな開口径のノズル２５の場合には、冷却水を拡散させながら進行させ、熱交換室１１の壁面の広い領域に熱媒体を吹き当てることができるため、温度分布（熱交換能力）を一層均一にすることができる。一方、図８の小さな開口径のノズル２６の場合には、熱媒体を一層高速で進行させることができるため、所望の部位の熱交換能力を重点的に強化することができる。
【００４９】
また、本実施形態においては、自由状態で巻き線間が隙間無く密着するツルマキバネで枝管２２を構成しているが、これに限定されるものもない。即ち、枝管２２は、柔軟性および液密性を有した管部材２７と、管部材２７を支持するように管部材２７の周囲に巻回されたツルマキバネ２８とを有した構成であっても良い。この構成の場合には、管部材２７により枝管２２の周囲に存在する熱媒体の影響を確実に排除することができる。また、枝管２２は、ピアノ線等の可撓性を有した多数の細線を並列配置して管壁とすることにより形成されていても良い。
【００５０】
さらに、本実施形態においては、混練装置のロータ１に熱交換機構を組み込んだ場合について説明しているが、これに限定されるものでもなく、図１０に示すように、原材料や半製品に対して塗工や圧延等の各種の処理を施す際に使用される円筒形状のローラ２９に熱交換機構が組み込まれていても良い。尚、ローラ２９は、ボアドロールであっても良いし、ドリルドロールであっても良い。また、円筒形状のローラ２９に熱交換機構を組み込む場合には、本管２１とローラ２９とを切り離すことによって、熱媒体供給管２０を固定状態としながら本管２１のみを回転させるようになっていても良い。さらに、本実施形態の熱交換機構は、内部に熱媒体を流動させながら胴部の外壁面に熱交換対象物を接触させて熱交換する構成を備えた全装置に適用することができる。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、本管および枝管により軸方向に均一な温度分布の熱媒体が熱交換室の壁面近傍を乱流状態で高速に流動することによって、胴体全体に大きな熱交換能力が均一に発生させることができる。そして、枝管が挿抜口と管壁との隙間を通過するように形成されていると共に可撓性を有しているため、本管を挿抜口を介して熱交換室に対して挿抜する作業だけで、本管および枝管の着脱作業を行えることから、優れた冷却性能を発揮する熱交換機構を簡単且つ安価に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】熱交換機構を備えたロータを正面視した概略構成図である。
【図２】ロータの側面図である。
【図３】ロータに熱媒体供給管が組み付けられる状態を示す説明図である。
【図４】
熱交換室における熱媒体の流動状態を示す説明図である。
【図５】
枝管の取り付け状態を示す説明図である。
【図６】
枝管の取り付け状態を示す説明図である。
【図７】
ノズルが設けられた枝管の要部正面図である。
【図８】
ノズルが設けられた枝管の要部正面図である。
【図９】
枝管の正面図である。
【図１０】
熱交換機構を備えたローラの一部を破断して示す断面図である。
【符号の説明】
１　　　　　ロータ
１ａ　　　ロータ混練部
１ｂ　　　ロータ支持部
１ｃ　　　ロータ支持部
２　　　　　ケーシング
３　　　　　混練室
４　　　　　軸受け部材
７　　　　　長翼
８　　　　　短翼
１１　　　熱交換室
１１ａ　長翼空間部
１１ｂ　短翼空間部
１２ａ　穴部
１２ｂ　穴部
２０　　　熱媒体供給管
２１ｃ　胴部
２１ｂ　後端部
２１ａ　先端部
２１　　　本管
２２　　　枝管
２２ａ　開口部
２３　　　外側熱媒体流路
２４　　　内側熱媒体流路
２５　　　ノズル
２６　　　ノズル
２７　　　管部材
２８　　　ツルマキバネ
２９　　　ローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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