(57)【要約】【課題】加振力が大きくなった場合においても、振動をエネルギーを吸収して軸受へかかる荷重を低減させ、軸受の損傷、軸の変形等の振動起因によるトラブルを低減させることのできるロータリーアトマイザの出力軸支持構造を提供する。【解決手段】下端にロータリーディスクを備えた出力軸を軸方向に複数点支持構造とし、該出力軸上端側に連結された駆動系を構成する高速モータ若しくは増速装置により前記出力軸を高速回転させ、前記ロータリーディスクに供給される噴射物を、ロータリーディスクに設けた噴射ノズルから噴射させることにより噴霧化させるロータリーアトマイザにおいて、前記出力軸を軸(スラスト)方向に複数点支持される出力軸の支持部をスラスト方向に拘束のないラジアル軸受にて支持するとともに、少なくともロータリーディスク取り付け側に位置するラジアル軸受外周側にラジアル方向の振れを吸収する減衰手段を介装する。【選択図】図２
2007222784.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下端にロータリーディスクを備えた出力軸を軸方向に複数点支持構造とし、該出力軸上端側に連結された駆動系を構成する高速モータ若しくは増速装置により前記出力軸を高速回転させ、前記ロータリーディスクに供給される噴射物を、ロータリーディスクに設けた噴射ノズルから噴射させることにより噴霧化させるロータリーアトマイザにおいて、
前記出力軸を軸(スラスト)方向に複数点支持される出力軸の支持部をスラスト方向に拘束のないラジアル軸受にて支持するとともに、少なくともロータリーディスク取り付け側に位置するラジアル軸受外周側にラジアル方向の振れを吸収する減衰手段を介装したことを特徴とするロータリーアトマイザ。
【請求項２】
ラジアル軸受外周側支持する軸受けフォルダの外周側に減衰手段を介装し、該軸受けフォルダが本体ケーシングに嵌合されていることを特徴とする請求項1記載のロータリーアトマイザ。
【請求項３】
前記出力軸のスラスト方向の重力変位を阻止する手段を軸受上部側の軸受け支持面に設けたことを特徴とする請求項１記載のロータリーアトマイザ。
【請求項４】
前記出力軸のスラスト方向の重力変位を阻止する手段が、複数のラジアル軸受けに挟まれる出力軸部位の軸径を段差状に拡径して形成される拡径部位であることを特徴とする請求項３記載のロータリーアトマイザ。
【請求項５】
前記出力軸のスラスト方向の重力変位を阻止する手段が、ラジアル軸受けの軸受け押さえ面であることを特徴とする請求項３記載のロータリーアトマイザ。
【請求項６】
減衰手段がラジアル方向の振れの振動エネルギーを熱エネルギーに変換して減衰可能な高分子材料製の環状体又は位相対称体であることを特徴とする請求項１又は２記載のロータリーアトマイザ。
【請求項７】
前記減衰手段を高分子材料で形成するとともに、該減衰手段に冷却液と熱接触させる機構を備えたことを特徴とする請求項１記載のロータリーアトマイザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼排ガスの処理、食品や石鹸等の日用品やファインセラミックス、医薬品等の乾燥、造粒等で用いられるロータリーアトマイザに関する。
【背景技術】
【０００２】
ロータリーアトマイザは、ロータリーアトマイザ本体の高速回転機構の出力軸の先端に取り付けた噴霧用ディスクを高速回転し、高速回転による遠心力を利用してディスクから液体又はスラリーを噴霧することができる装置であり、燃焼排ガスの処理や、食品や石鹸等の日用品の乾燥等に用いられ、調整される粉末がミクロな球状粒子であるため、ファインセラミックス、医薬品等の乾燥、造粒等でも用いられる。
【０００３】
現在、一般に用いられているロータリーアトマイザの駆動系の概略図を図４に示した。高速回転することのできる駆動モーター７にカップリング８を介して出力軸４が取り付けられており、該出力軸４の先端には複数のノズルが設けられたディスク２が取り付けられている。駆動モーター７を高速回転することで、出力軸４及び出力軸４の先端に取り付けられたディスク２が高速回転し、その遠心力によって、ディスク２に供給された液体、スラリー等の噴射物がディスク２に設けられたノズルよりロータリーアトマイザの外部へ噴霧される。また、出力軸４には複数の軸受３が本体ケーシング１４に接して設けられており、該複数の軸受３によってラジアル方向の荷重を受けて出力軸４を支持している。
駆動モーター７は、使用する噴射物の性状、量により異なるが出力軸４及びディスク２が通常６０００〜３００００ｒｐｍとなるように回転数を調節する。また、図４のロータリーアトマイザの駆動系では高速回転することのできる駆動モーター７を用いているが、目的の回転数よりも回転能力の低い駆動モーターを用いて増速装置で増速し、出力軸４及びディスク２が目的の回転数で回転するように調節することもある。
【０００４】
ロータリーアトマイザは、出力軸の先端に取り付けられたディスクへ液体封入、流出して高速回転するというという先端に荷重がかかり振動しやすい構造となっている他、噴射物の封入、流出に伴うランダムな流体加振力、ディスク内の噴射物の不安定振動による加振力、ディスクの磨耗や付着物によるディスク重量のバランスがとれなくなることによる振動等が原因による出力軸の振動が発生し、出力軸の変形、出力軸の軸受の損傷を引き起こしてしまうという問題があった。
【０００５】
そこで、特許文献１には、出力軸と出力軸通筒との間に僅かな遊間を有するすべり軸受を遊嵌し、すべり軸受を下方からばね支持したロータリーアトマイザの出力軸支持構造が開示されている。
しかしながら、特許文献１に開示されたロータリーアトマイザの出力軸支持構造では、すべり軸受を使用しているため、振動の減衰源である油膜が励振源となってしまうオイルウィップという現象が発生する可能性がある。オイルウィップは、軸の固有振動数の２倍以上の回転数で軸を回転させたときに発生する現象であるが、ロータリーアトマイザは軸を高速回転させるため、軸の回転数が軸の固有振動数の２倍を越えることが多く、多くの場合オイルウィップが発生してしまう。そのため、オイルウィップによって軸が振動し、軸の変形、軸受の損傷を引き起こしてしまうという問題がある。
【０００６】
また、軸受にロールベアリングを使用し、軸受部がリジッド（剛）な構造で支持されるロータリーアトマイザの出力軸支持構造も使用されている。
【０００７】
【特許文献１】特許第３５３１１２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、軸受にロールベアリングを使用し、軸受部がリジッド（剛）な構造で支持されるロータリーアトマイザの出力軸支持構造では、前記流体加振力、噴射物の不安定振動による加振力、ディスク重量アンバランス等により加振力が大きくなった場合には、軸受がリジッドであるため、振動エネルギーを吸収することができずに軸受へかかる荷重が大きくなり、軸受の損傷、軸の変形等を引き起こしてしまうという問題があった。
従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、加振力が大きくなった場合においても、振動をエネルギーを吸収して軸受へかかる荷重を低減させ、軸受の損傷、軸の変形等の振動起因によるトラブルを低減させることのできるロータリーアトマイザの出力軸支持構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため本発明においては、
下端にロータリーディスクを備えた出力軸を軸方向に複数点支持構造とし、該出力軸上端側に連結された駆動系を構成する高速モータ若しくは増速装置により前記出力軸を高速回転させ、前記ロータリーディスクに供給される噴射物を、ロータリーディスクに設けた噴射ノズルから噴射させることにより噴霧化させるロータリーアトマイザにおいて、前記出力軸を軸(スラスト)方向に複数点支持される出力軸の支持部をスラスト方向に拘束のないラジアル軸受にて支持するとともに、少なくともロータリーディスク取り付け側に位置するラジアル軸受外周側にラジアル方向の振れを吸収する減衰手段を介装したことを特徴とする。
図１に出力軸回転時の出力軸の状態の概略図を示した。図１（Ａ）は従来技術であるラジアル軸受部３をリジッド（剛）な構造で支持した出力軸の状態の概略図であり、図１（Ｂ）は本発明の特徴であるロータリーディスク取り付け側に位置するラジアル軸受３外周側にラジアル方向の振れを吸収する減衰手段５を介装した出力軸の状態の概略図である。
図１（Ａ）で示した従来の軸受３を使用した場合、出力軸４のラジアル方向の振動エネルギーを軸受３にて拘束しているため、軸受３に大きな荷重がかかるが、図１（Ｂ）で示した本発明の特徴である減衰手段５を設けた場合、ラジアル方向の振動エネルギーを減衰手段５で吸収し、熱エネルギーに変換することによって、軸受３へかかる荷重を低減させている。
即ち、本発明により、ラジアル方向の振れの振動エネルギーは減衰手段によって熱エネルギーに変換されて減衰されるため、軸受へかかる荷重は低減され、軸受の損傷、軸の変形等の振動起因によるトラブルを低減させることができる。
減衰手段は、最もロータリーディスク取り付け位置に近いラジアル軸受外周側に設けるだけでもよく、さらにロータリーディスク取り付け位置から遠方のラジアル軸受外周側にも設けてもよい。２ヶ所以上のラジアル軸受外周側に減衰手段を取り付ける場合、ロータリーディスクに近い程、より効果の大きな減衰手段を設けるようにすることが好ましい。これは、ロータリーディスクに近いほど、ロータリーディスクの回転による振動の影響を大きく受けるためである。
【００１０】
さらに、ラジアル軸受外周側支持する軸受けフォルダの外周側に減衰手段を介装し、該軸受けフォルダが本体ケーシングに嵌合されていることを特徴とする。
軸受フォルダを本体ケーシングに嵌合させることにより、軸受フォルダと本体ケーシングの間に不要な荷重がかからないため、減衰手段による出力軸の振動エネルギーを熱エネルギーへの変換が効率的になされる。
【００１１】
また、前記出力軸のスラスト方向の重力変位を阻止する手段を軸受上部側の軸受け支持面に設けたことを特徴とする。
このことにより、スラスト方向への重力変異を阻止することができる。
【００１２】
さらに、前記出力軸のスラスト方向の重力変位を阻止する手段が、複数のラジアル軸受けに挟まれる出力軸部位の軸径を段差状に拡径して形成される拡径部位であることを特徴とする。
このことにより、重力変位を阻止する手段を出力軸と一体化することができ、ロータリーアトマイザ全体の部品数を削減することができる。
【００１３】
さらに、前記出力軸のスラスト方向の重力変位を阻止する手段が、ラジアル軸受けの軸受け押さえ面であることを特徴とする。
出力軸及びその付属品は多くなるほど重くなり振動が大きくなりやすくなるが、スラスト方向の重力変位を阻止する手段を必要最低限の材料、大きさで作成することができるため、振動が大きくなることを抑えることができる。
【００１４】
また、減衰手段がラジアル方向の振れの振動エネルギーを熱エネルギーに変換して減衰可能な高分子材料製の環状体又は位相対称体であることを特徴とする。
高分子材料は柔らかく減衰が大きいため減衰手段の材料としては好適であり、また、安価であるため低コストで減衰手段を入手することができる。さらに、環状体又は位相対称体は、振動エネルギーを無駄なく熱エネルギーに変換することができるため、減衰手段の形状として用いるのに好適であり、環状体としては例えばＯリング等、位相対称体としては例えばスプリング等を用いることができる。
【００１５】
さらに、前記減衰手段を高分子材料で形成するとともに、該減衰手段に冷却液と熱接触させる機構を備えたことを特徴とする。
減衰手段では、振動エネルギーを熱エネルギーに変換するため、振動が大きいときには大きな熱エネルギーが減衰手段にかかる。高分子材料は材料により異なるが２００℃〜３００℃程度と引火点の低い材料が多く、該減衰手段に冷却液と熱接触させる機構を備えることによって振動が大きい場合でも減衰手段への引火を防止することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ラジアル方向の振れの振動エネルギーは減衰手段によって熱エネルギーに変換されて減衰されるため、軸受へかかる荷重は低減され、軸受の損傷、軸の変形等の振動起因によるトラブルを低減させることができる。
従って、加振力が大きくなった場合においても、振動をエネルギーを吸収して軸受へかかる荷重を低減させ、軸受の損傷、軸の変形等の振動起因によるトラブルを低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【実施例１】
【００１８】
図２は本実施例１に係る出力軸の断面図である。出力軸４には上部及び下部の２ヶ所に軸受９が本体ケーシング１４に接して設けられており、該軸受９によってラジアル方向の荷重を受けて出力軸４を支持している。さらに、本発明の特徴的な構成として、下部軸受３の外周側に減衰手段１０を設けた。
【００１９】
図３は本実施例１に係る出力軸の軸受近傍の断面図であり、図３（Ａ）は図２のＺ方向から見た断面図、図３（Ｂ）は図２のＹ方向から見た断面図である。
図３（Ｂ）は前記の通り図２のＹ方向から見た断面図であり、本発明の特徴的な構成であるラジアル軸受外周側にラジアル方向の振れを吸収する減衰手段を介装した下部ラジアル軸受近傍の断面図である。出力軸４は、ラジアル軸受９にて支持されている。ラジアル軸受９はラジアル方向の荷重を受けることができればよく、形状は特に限定されるものではない。
さらに、本発明の特徴的な構成として、ラジアル軸受９の外周側に軸受フォルダ１１を設け、該軸受フォルダ１１の外周側にラジアル方向の振れを吸収する減衰手段として、２つのＯリング１０を設けた。Ｏリングの材質は高分子材料であるフッ素ゴムを用いた。Ｏリングの材質は振動エネルギーを熱エネルギーに変換するためには高分子材料であることが好ましく、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、シリコーンゴム（ＶＭＱ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ウレタンゴム（Ｕ）等のゴムであることが特に好ましい。
さらにまた、スラスト方向への重力変位を阻止するために、軸受９の上部即ちラジアル軸受けに挟まれる出力軸部位の軸径を拡径した拡径部位１２を設け、スラスト方向への重力変位を阻止できるようにした。重力変位を阻止する手段は、減衰手段を設けたラジアル軸受よりも上部にあることが好ましい。これは、軸受上部と下部を比較した場合、下部の方が出力軸先端のディスクの過重の影響を受けて大きく振れる、即ち大きな振動エネルギーをもつため、より多くの振動エネルギーを減衰手段（Ｏリング）によって熱エネルギーの変換するためには、振動エネルギーの小さな軸受上部に軸受押えを設ける方がよいためである。
さらに、軸受フォルダ１１へオイルを供給するオイル供給装置１３を設けた。オイルはＯリング１０を冷却するために供給するものであり、オイル供給装置１３より供給されたオイルは、オイル供給装置及び室１３ａより軸受９に供給されて、軸受フォルダの外周側に設けられたＯリングを冷却し、オイル排出口１３ｂ、１３ｃより排出される。
【００２０】
また、図３（Ａ）は前記の通り図２のＺ方向から見た断面図であり、上部ラジアル軸受近傍の断面図である。ラジアル軸受外周側にラジアル方向の振れを吸収する減衰手段は設けなかった。出力軸４は、ラジアル軸受９にて支持されている。ラジアル軸受９はラジアル方向の荷重を受けることができればよく、形状は特に限定されるものではない。
ラジアル軸受９は軸受９上部の軸受ケーシング１４に設けられた軸受押さえ１６と軸受９上部の出力軸４に設けられた軸受スリーブによってスラスト方向の重力変位を阻止されており、軸受を冷却するためのオイル供給口１８とオイル排出口１８ｂが設けられている。
【００２１】
前記図２に示した出力軸４を図５に駆動系の概略図を示したロータリーアトマイザに取り付け、ロータリーアトマイザを稼動させた。図示しない噴射物供給口からは噴射物として消石灰（Ｃａ（ＯＨ）２）／水スラリーを投入し、駆動モーター７は回転数１００００ｒｐｍで駆動させた。
このとき、出力軸４もモーター７と同じく１００００ｒｐｍで回転していたが、軸の振動は起こらず安定稼動することができた。
これは、出力軸４のラジアル方向の振れの振動エネルギーがＯリング１０によって熱エネルギーに変換されて減衰されるため、軸受９へかかる荷重が低減されたためである。また、Ｏリングの材質に高分子材料を用いたため、振動エネルギーの熱エネルギーへの変換が効率的になされた。
さらに、軸径を拡径した拡径部位１２を設け、スラスト方向への重力変位を阻止したため、下部軸受部に減衰手段であるＯリングを設けたが、スラスト方向の重力変位は起こらなかった。
さらにまた、Ｏリングは引火点の低い高分子材料からつくられているが、Ｏリングで振動エネルギーを熱エネルギーに変化させてもＯリングの温度が引火点を越えることはなく、Ｏリングの燃焼等のトラブルは発生しなかった。これは、Ｏリングを冷却するためのオイルを投入してＯリング温度を下げているためである。
【実施例２】
【００２２】
前記図２に示した出力軸において、上部及び下部軸受９近傍の断面図が図３（Ｂ）に示した構成となるような出力軸４を図４に駆動系の概略図を示したロータリーアトマイザに取り付け、ロータリーアトマイザ１を稼動させた。図示しない噴射物供給口からは噴射物として消石灰（Ｃａ（ＯＨ）２）／水スラリーを投入し、駆動モーター７は回転数１００００ｒｐｍで駆動させた。
Ｏリング１０のサイズは、ロータリーディスク側である下部のＯリングは上部よりも大きなものを利用した。
このとき、出力軸４もモーター７と同じく１００００ｒｐｍで回転していたが、軸の振動は起こらず安定稼動することができた。また、Ｏリングの材質に高分子材料を用いたため、振動エネルギーの熱エネルギーへの変換が効率的になされた。さらに、軸径を拡径した拡径部位１２を設け、スラスト方向への重力変位を阻止したため、下部軸受部に減衰手段であるＯリングを設けたが、スラスト方向の重力変位は起こらなかった。さらにまた、Ｏリングは引火点の低い高分子材料からつくられているが、Ｏリングで振動エネルギーを熱エネルギーに変化させてもＯリングの温度が引火点を越えることはなく、Ｏリングの燃焼等のトラブルは発生しなかった。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明によれば、加振力が大きくなった場合においても、振動をエネルギーを吸収して軸受へかかる荷重を低減させ、軸受の損傷、軸の変形等の振動起因によるトラブルを低減させることのできるため、ロータリーアトマイザの回転軸支持構造に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】出力軸回転時の出力軸の状態の概略図である。
【図２】本実施例１に係る出力軸の断面図である。
【図３】本実施例１に係る出力軸の軸受近傍の断面図である。
【図４】一般に用いられているロータリーアトマイザの駆動系の概略図である。
【符号の説明】
【００２５】
２    ディスク
３    軸受
４    出力軸
５    減衰手段
７    モーター
９    ラジアル軸受
１０    Ｏリング（減衰手段）
１１    軸受フォルダ
１２    拡径部位
１３    オイル供給装置
１４    ケーシング
【図１】
2007222784.tif 000003
【図２】
2007222784.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007222784.tif 000006