(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状本体部と、高圧水の流路となる貫通孔を有し、筒状本体部の中空部で回転可能な主軸と、前記筒状本体部の中空部内周壁に設けられ、前記主軸に摺接する固定シール部とを備え、主軸の両端部で管材同士を接続して一方の管材から他方の管材へ高圧水を導く高圧水用回転継手において、
前記主軸は、前記固定シール部に摺接する回転シール部と、回転シール部を高圧水出口側で受け入れて着脱可能に接合する回転軸受部とを別体で有するものであり、
前記回転軸受部は、その軸心が前記回転シール部の軸心と一致するように前記回転シール部を受け入れるものであり、
前記回転シール部の高圧水入口側端部の外径と高圧水出口側端部の外径が同一径であり、
前記回転シール部は、熱伝導率が０．０２ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以上の熱伝導性材料で形成されており、
前記回転シール部と前記回転軸受部との間隙に漏れた水を前記主軸外部へ導出する排出手段として、回転シール部の下部段差面と回転軸受部の上部段差面との間に生じている間隙からなる液溜め部と、回転シール部と固定シール部との間で形成される空間とを連通する水逃がし通路と、前記空間へ導出された水を外部へ排出する排出口と、を設けたことを特徴とする高圧水用回転継手。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主軸の両端部で管材同士を接続して一方の管材から他方の管材へ高圧水を導く高圧水用回転継手に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、従来の高圧水用回転継手の概略構成を示す断面図である。高圧水用回転継手は、筒状本体部（ボディ）３０４と、筒状本体部の中空部内に設けられて高圧水の流路となる貫通孔を有する主軸（ロータ）３０１と、筒状本体部３０４の中空部内周壁に設けられ回転する主軸３０１の先端部外周面と摺接する固定シール部（シールパッキン）３０２とを主に備えている。従来の高圧水用回転継手においては、主軸３０１の回転時に主軸先端が振れると、主軸先端と固定シール部３０２との間に隙間が生じてシール性の低下を招いたり、主軸先端の振れにより固定シール部３０２に過剰な力が作用することにより固定シール部３０２の早期摩耗を招いてしまうことから、固定シール部３０２と摺接する主軸の回転シール部３０１ａと、主軸の回転軸受部３０１ｂとを同芯削り出し加工して、主軸を一体形成していた。
【０００３】
また、主軸には耐食性が求められているため主軸の材質として耐食性に優れたＳＵＳ鋼を使用しているが、ＳＵＳ鋼は軟質で耐摩耗性に劣る。このため、従来の高圧水用回転継手では、主軸の中で固定シール部との接触部となる回転シール部３０１ａに特殊コーティングを施して、耐摩耗性を高くしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の高圧水用回転継手では、回転軸受部３０１ｂと回転シール部３０１ａとが一体形成されているので、回転シール部が摩耗した場合に主軸ごと交換する必要がある。しかし、主軸を交換する場合には筒状本体全体を分解しなければならず、実際の作業現場においてこのような分解作業を行うことは困難である。また、主軸は高価なため、回転シール部分の摩耗のためだけに主軸全体の交換を行うとすると、ランニングコストが高くなってしまう。
【０００５】
また、主軸には耐食性が要求されるため主軸として使用する材質はＳＵＳ鋼等に限定されてしまうが、限定された材質の中から固定シール部との摺接による損傷が生じないような固定シール部と相性のよい材質を必ずしも選択できるわけではない。このため、主軸の材質として固定シール部と相性の悪い素材を使用した場合には、主軸が損傷を受けやすく寿命が短くなってしまう。このため固定シール部を頻繁に交換する必要があり、これでは作業が煩雑になってしまう。一方、主軸の材質として固定シール部と相性の良い素材を使用した場合には、主軸の耐食性が悪化する場合もある。このように従来の高圧水用回転継手では、主軸の耐食性と固定シール部の接触部（回転シール部）との相性の良好性の両方を確保することができない場合があるという問題がある。
【０００６】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、シール部の交換作業等のメンテナンス作業を容易に行える高圧水用回転継手を提供することを主な目的とする。本発明の別の目的はランニングコストの低減を図ることができる高圧水用回転継手を提供することである。本発明の別の目的は、主軸の耐食性と回転シール部の固定シール部との相性の良好性を同時に確保できる高圧水用回転継手を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、筒状本体部と、高圧水の流路となる貫通孔を有し、筒状本体部の中空部で回転可能な主軸と、前記筒状本体部の中空部内周壁に設けられ、前記主軸に摺接する固定シール部とを備え、主軸の両端部で管材同士を接続して一方の管材から他方の管材へ高圧水を導く高圧水用回転継手において、前記主軸は、前記固定シール部に摺接する回転シール部と、回転シール部を高圧水出口側で受け入れて着脱可能に接合する回転軸受部とを別体で有するものであり、前記回転軸受部は、その軸心が前記回転シール部の軸心と一致するように前記回転シール部を受け入れるものであり、前記回転シール部の高圧水入口側端部の外径と高圧水出口側端部の外径が同一径であり、前記回転シール部は、熱伝導率が０．０２ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以上の熱伝導性材料で形成されており、前記回転シール部と前記回転軸受部との間隙に漏れた水を前記主軸外部へ導出する排出手段として、回転シール部の下部段差面と回転軸受部の上部段差面との間に生じている間隙からなる液溜め部と、回転シール部と固定シール部との間で形成される空間とを連通する水逃がし通路と、前記空間へ導出された水を外部へ排出する排出口と、を設けたことを特徴とする。
【０００８】
本発明では、主軸の回転軸受部と回転シール部とが別体で設けられているので、回転シール部に損傷等が生じた場合でも回転シール部のみを交換することが可能である。このため、主軸全体を交換する必要がある従来の高圧水用回転継手に比べて、交換作業等のメンテナンス作業を容易に行える。また、高価な主軸全体を交換する必要がないのでランニングコストの低減が図られる。
【０００９】
また、主軸の回転軸受部と回転シール部とが別体で設けられているので、回転軸受部を耐食性に優れた材質で構成する一方、固定シール部と接触する回転シール部を固定シール部との摺接による損傷が生じにくい固定シール部と相性のよい材質で構成することも可能となる。これにより主軸の損傷を防止しつつも固定シール部の煩雑な交換は不要となる。
【００１０】
また、回転軸受部と回転シール部が別体であるため夫々の軸心がずれてしまうおそれがあるが、本発明の回転軸受部はその軸心が回転シール部の軸心と一致するように回転シール部を受け入れるので、軸心のずれにより主軸先端が振れてしまうことを防止することができる。
【００１１】
回転軸受部がその軸心が回転シール部の軸心と一致するように回転シール部を受け入れるように構成するためには、回転シール部の中空部に回転軸受部をいわゆる印籠式に差し込む構成としたり、回転シール部の中空部内壁を先細りテーパ状に形成し、このテーパ状の中空部に主軸先端部を挿入するように構成することができるが、かかる構成に限定されるものではない。
【００１２】
更に、本発明では回転シール部の高圧水入口側端部の外径は、高圧水出口側端部の外径とほぼ同一径となっているので、高圧水の入口側と出口側の端面の面積はほぼ同一となる。このため、高圧水からの水圧による荷重が回転シール部の両端面に対して均衡を維持し、前記接合部に過度に作用することはない。また、回転シール部と回転軸受部との接合部に例えばねじ等を使用する場合でも、このように接合部には前記荷重が過度に作用しないため、接合部にサイズの小さなねじを使用した場合でも十分に荷重に耐えることができる。更に、接合部に過剰な荷重が作用しないため、高圧水の圧力変動により回転シール部と回転軸受部とが外れたり、回転シール部や回転軸受部が損傷することを防止できる。
【００１３】
本発明における回転軸受部は、回転シール部を高圧水出口側で受け入れて着脱可能に接合するものであればよく、その固定方法は任意の構成をとることができる。例えば、主軸の回転軸受部の回転シール部側先端部にねじ山を設ける一方、回転シール部の中空部内周壁にこのねじ山と螺合するねじ山を設け、回転軸受部を回転シール部の中空部内に締着させて固定するように構成することができる。そして、このねじ山を、その締まり方向が回転シール部中空部の回転方向となるように形成すれば、使用中に主軸、回転軸受部が回転シール部から容易に外れることを防止できるという利点がある。
【００１５】
本発明では、回転シール部の材質として高熱伝導性材料を使用しているので、主軸の回転により生じた熱が固定シール部にこもらずに、外部へ排出される。このような高熱伝導性材料としては、熱伝導率が０．０２ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以上で、かつ硬度が高い材質のものを用いることが好ましい。
【００１７】
固定シール部、Ｏ−リング等の部品の損傷や摩耗等により高圧水が主軸の貫通孔から回転シール部と回転軸受部との間隙に漏れてしまうと、回転シール部の高圧水入口側端部に対する水圧により生じる力よりも高圧水出口側端部に対する水圧により生じる力の方が大きくなり、回転シール部の両端面に対する水圧による力の均衡が崩れてしまう。即ち、間隙内に徐々に水が漏れていくと、漏れた水は間隙内で行き場を失ってしまうため、間隙内部に圧力が発生し、回転シール部と回転軸受部とを互いに離反するように作用する。このため、回転シール部と回転軸受部とが外れたり、回転シール部又は回転軸受部が損傷を受けやすくなる。しかし、本発明では、前記間隙に漏れた水を排出手段によって主軸外部へ排出することにより、間隙内部で生じた圧力を開放している。これによって回転シール部の両端面に対する水圧による力の均衡を維持し、回転シール部と回転軸受部とが外れたり、回転シール部または回転軸受部が損傷することをより確実に防止することができる。
【００１８】
本発明における排出手段は、回転シール部と回転軸受部との間隙に漏れた水を主軸外部へ導出するものであればよく、導出された水を更に筒状本体部外部へ排出するように構成することも可能である。また、このような排出手段は、筒状本体部、主軸のいずれに設けても良い。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本発明の好ましい実施形態について、以下図示例とともに説明する。第１実施形態の高圧水用回転継手は、高圧水を噴射する噴射ガンに組み込まれたものである。図１は、第１実施形態の高圧水用継手の主要部分の構成を示す部分断面図である。他の構成については図３に示す従来の回転継手と同様なので、図示及び説明を省略する。
【００２０】
本実施形態の高圧水用回転継手は、図１に示すように、筒状ボディ１１０と、主軸１０１と、ボディ１１０の中空部内壁に設けられた略環状のシールパッキン１１１とを主に備えている。ここで、筒状ボディ１１０は本発明における筒状本体部を、シールパッキン１１１は本発明における固定シール部をそれぞれ構成する。
【００２１】
シールパッキン１１１は、下方から貫通孔を有するパッキン押さえ部材１１３により図１の上下方向の移動を規制されている。
【００２２】
本実施形態の回転継手では、主軸１０１はそれぞれ別体の回転軸受部１０１ｂと回転シール部１０１ａとに２分割されており、回転軸受部１０１ｂと回転シール部１０１ａは互いに連通する貫通孔１０３ａ，１０３ｂが設けられ、これらの貫通孔１０３ａ，１０３ｂが高圧水の通路となっている。即ち、回転シール部１０１ａの上端が高圧水ホース（図示せず）に接続され、回転軸受部１０１ｂの下端が噴射ガンの高圧水噴射路（図示せず）に接続され、高圧水ホースから供給される高圧水を噴射ガンの噴射路へ導くようになっている。
【００２３】
また、主軸１０１の回転シール部１０１ａは回転軸受部１０１ｂと着脱可能となっている。回転シール部１０１ａの上部はパッキン押さえ部材１１３の貫通孔に回転可能な状態で挿入され、回転シール部１０１ａの上端部外周面がシールパッキン１１１と摺接し、シール性が確保されている。
【００２４】
また、回転シール部１０１ａは高硬度でかつ高熱伝導性の材料で形成されている。このため、主軸１０１の回転による回転シール部１０１ａのシールパッキン１１１に対する摺接により生じた熱は、シールパッキン１１１にこもらずに、外部へ排出され、また耐久性も確保される。
【００２５】
回転軸受部１０１ｂの上部には回転シール部１０１ａの突出部１０９により段差のある下部を印籠式にはめ込むための孔部が穿孔されている。この孔部は、その中心が回転シール部１０１ａの軸芯と一致する位置になるように設けられており、また挿入される回転シール部１０１ａの突出部１０９と段差に対応させた段差を形成し、各段差部分の内径は回転シール部１０１ａの突出の外径及び段差部分の外径とほぼ同一サイズとなっている。このため、回転軸受部１０１ｂの孔部に回転シール部１０１ａを差し込んだときに、回転シール部１０１ａの軸芯と回転軸受部１０１ｂの軸芯とが一致するような調芯構造となっている。このため、回転軸受部１０１ｂと回転シール部１０１ａとが別体であるにも拘わらず、主軸１０１先端の振れが確実に防止される。
【００２６】
回転シール部１０１ａの下部外周面には雄ねじ１０５が螺刻されており、回転軸受部１０１ｂの孔部内周面には回転シール部下部の雄ねじ１０５と螺合する雌ねじ（図示せず）が螺刻されている。このため、回転シール部１０１ａを回転軸受部１０１ｂに取り付ける場合には、回転シール部１０１ａの下部を回転軸受部１０１ｂの上部孔部に差し込んで更に締着することにより、回転シール部１０１ａと回転軸受部１０１ｂが確実に固定される。ここで、雄ねじ１０５と雌ねじとは、ねじの締まり方向が回転シール部１０１ａの回転方向と同一方向となるように形成されている。このため、主軸１０１の回転中に回転シール部１０１ａと回転軸受部１０１ｂに容易に緩みが生じない構造となっており、主軸１０１の振れが確実に防止される。
【００２７】
回転シール部１０１ａの高圧水入口側端部（上端部）の外径Ｄ２は、回転シール部１０１ａの高圧水出口側端部（下端部）の外径Ｄ１とほぼ同一径となっている。このため、回転シール部１０１ａの両端面の面積はほぼ等しくなり、高圧水の圧力による回転シール部上端部に対する力と下端部に対する水圧による力とが均衡を保った状態となり、かかる力による荷重が回転シール部１０１ａと回転軸受部１０１ｂの接合部である雄ねじ１０５と雌ねじとに過度に作用することはない。このため雄ねじ１０５と雌ねじのサイズを小さくした場合でも十分に荷重に耐えることができる。また、過剰な荷重が雄ねじ１０５と雌ねじに作用しないため、高圧水の圧力変動により、回転シール部１０１ａと回転軸受部１０１ｂとが外れたり、回転シール部１０１ａや回転軸受部１０１ｂに損傷を生じることが防止される。
【００２８】
また、本実施形態の高圧水用回転継手では、回転シール部１０１ａの下部段差面と回転軸受部１０１ｂの上部段差面との間に間隙（液溜め部１０８）が生じている。また、この間隙（液溜め部１０８）と、回転シール部１０１ａと固定シール部１１３との間で形成される空間Ａとを連通する２個の水逃がし通路１０７が回転シール部１０１ａの外縁付近に設けられている。ここで、水逃がし通路１０７は本発明の排出手段を構成する。
【００２９】
回転継手の使用中に、回転シール部１０１ａと回転軸受部１０１ｂとの接合部分をシーリングするパッキンに損傷や摩耗、あるいはＯ−リング等の部品に損傷が生じた場合、液溜め部１０８に噴射ガンの噴射路へ向かう高圧水が漏れてしまう場合がある。この場合、回転シール部１０１ａの高圧水入口側端部（上端部）に対する水圧による力よりも高圧水出口側端部（下端部）に対する水圧による力の方が大きくなり、回転シール部１０１ａの両端面に対する高圧水の水圧により生じる力の均衡が崩れてしまう。即ち、液溜め部１０８に徐々に水が漏れていくと、漏れた水は液溜め部１０８内で行き場を失ってしまうため、液溜め部１０８内部に圧力が発生し、この圧力は回転シール部１０１ａを押し上げ、かつ回転軸受部１０１ｂを押し下げるように（回転シール部１０１ａと回転軸受部１０１ｂとを互いに離反するように）作用する。このため、回転シール部１０１ａと回転軸受部１０１ｂとが外れたり、回転シール部１０１ａ又は回転軸受部１０１ｂが損傷を受けやすくなる。しかし、本実施形態の回転継手では、液溜め部１０８と空間Ａとを連通する水逃がし通路１０７を設けているので、液溜め部１０８に漏れた水を水逃がし通路１０７から前記空間Ａへ導出することにより、液溜め部１０８に生じた圧力を開放し、回転シール部１０１ａと回転軸受部１０１ｂとが外れたり、回転シール部１０１ａや回転軸受部１０１ｂに損傷が生じることを防止している。尚、空間Ａへ導出された水は、更に排出口１１６からボディ外部へ排出される。
【００３０】
このように本実施形態の回転継手では、主軸１０１の回転軸受部１０１ｂと回転シール部１０１ａとが別体で設けられているので、回転シール部１０１ａに損傷等が生じた場合でも回転シール部１０１ａのみを交換することができ、交換作業等のメンテナンス作業を容易に行える。また、高価な主軸全体を交換する必要がなく、ランニングコストの低減が図られる。
【００３１】
また、回転軸受部１０１ｂを耐食性に優れた材質（例えば、ＳＵＳ鋼等）で構成し、回転シール部１０１ａをシールパッキン１１１との摺接による損傷が生じにくい、シールパッキンと相性のよい高硬度で熱伝導率の高い材料で構成することができ、主軸の損傷を防止しつつもシールパッキン１１１の煩雑な交換は不要となる。
【００３２】
（第２実施形態）
次に第２実施形態の高圧水用回転継手について説明する。第２実施形態の回転継手も第１実施形態と同様に、高圧水を噴射する噴射ガンに組み込まれたるものである。図２は、第２実施形態の高圧水用継手の主要部分の構成を示す部分断面図である。本実施形態の回転継手は、回転シール部２０１ａと回転軸受部２０１ｂの接合部分と水逃がし通路２１７のみが第１実施形態と異なる。このため他の構成については図１と同一符号を付し説明を省略する。
【００３３】
第１実施形態の回転継手では、回転シール部２０１ａを回転軸受部２０１ｂにいわゆる印籠式に差し込んで、回転シール部２０１ａと回転軸受部２０１ｂの各軸芯を一致させるものであったが、第２実施形態では、回転シール部２０１ａと回転軸受部２０１ｂの接合面をテーパ状に形成して軸芯を一致させる方式を採用している。即ち、図２に示すように、回転シール部２０１ａの中央やや下方の部分を先細りテーパ状に形成している。そして、回転軸受部２０１ｂの上部には回転シール部２０１ａのテーパ状部２１３をはめ込むための孔部が穿孔されている。この孔部は、その中心が回転シール部２０１ａの軸芯と一致する位置になるように設けられており、孔部の内周面を回転シール部２０１ａのテーパ状部２１３が嵌るようにテーパ状部２１３と同一の傾斜角度のテーパ状に形成している。このため、回転軸受部２０１ｂの孔部に回転シール部２０１ａを嵌め込んだときに、回転シール部２０１ａの軸芯と回転軸受部２０１ｂの軸芯とが一致するような調芯構造となっている。尚、回転シール部２０１ａと回転軸受部２０１ｂの固定は、第１実施形態と同様に、回転シール部２０１ａの下部外周面の雄ねじ１０５を回転軸受部２０１ｂの孔部内周面の雌ねじに締着させることにより行われる。
【００３４】
また、第２実施形態の回転継手では、水逃がし通路２１７が回転軸受部２０１ｂの上端面の外縁付近から液溜め部１０８に通じるように設けられている。このため、回転継手の使用中に液溜め部１０８に漏れた水をパッキン押さえ部材１１３と回転シール部２０１ａの間の空間Ａ’に逃がして、液溜め部１０８に生じた圧力を開放し、回転シール部１０１ａと回転軸受部１０１ｂとが外れたり、回転シール部１０１ａや回転軸受部１０１ｂに損傷が生じることを防止している。尚、空間Ａ’へ導出された水は排出口１１６によりボディ外部へ排出される。
【００３５】
尚、第１実施形態及び第２実施形態では、本発明の高圧水用回転継手を噴射ガンに組み込んで使用しているが、適用範囲はこれに限られるものではない。例えば、回転する工具に流体を供給することが要求される工作機械におけるクーラント液供給用回転継手に本発明を適用することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したとおり、請求項１に係る発明によれば、回転シール部のみを交換することができ、メンテナンス作業を容易に行えるという効果を奏する。また、ランニングコストの低減が図られるという効果を奏する。また、主軸の損傷を防止しつつも固定シール部の煩雑な交換は不要となり、装置寿命を長く維持することができるという効果を奏する。また、回転軸受部と回転シール部が別体であるにも関わらず、軸心のずれによる主軸先端の振れを防止できるという効果を奏する。更に、水圧による力が回転軸受部と回転シール部の接合部に過剰に作用せず、このため接合部に使用する部材のサイズを小さくすることができ、装置部品のコンパクト化を図ることができる。加えて、水圧による力が前記接合部に過剰に作用しないため、回転シール部と回転軸受部とが外れたり、回転シール部や回転軸受部が損傷することを防止できるという効果を奏する。
【００３７】
本発明によれば、主軸の回転により生じた熱が固定シール部にこもらせずに、外部へ効率よく逃がすことはできるという効果を奏する。
【００３８】
本発明によれば、回転シール部と回転軸受部との間隙に漏れた水により生じる圧力を開放して、回転シール部と回転軸受部とが外れたり、回転シール部や回転軸受部が損傷することをより確実に防止できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る高圧水用回転継手の主要部分の概略構成を示す断面図である。
【図２】第２実施形態に係る高圧水用回転継手の主要部分の概略構成を示す断面図である。
【図３】従来の高圧水用回転継手の全体構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１０１：主軸
１０１ａ：回転シール部
１０１ｂ：回転軸受部
１０３ａ，１０３ｂ：貫通孔（高圧水通路）
１０５：雄ねじ
１０７：水逃がし通路
１０８：液溜め部
１０９：突出部
１１０：ボディ
１１１：シールパッキン（固定シール部）
１１３：パッキン押さえ部材
１１５：ベアリング
１１６：排出口
２０１：主軸
２０１ａ：回転シール部
２０１ｂ：回転軸受部
２１３：テーパ状部
２１７：水逃がし通路
３０１：主軸
３０１ａ：回転シール部
３０１ｂ：回転軸受部
３０２：シールパッキン
３０３：パッキン押さえ部材
３０４：ボディ
３０５：ベアリング
【図１】
0004587354.tif 000002
【図２】
0004587354.tif 000003
【図３】
0004587354.tif 000004