(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融樹脂搬送用ギアポンプの軸部を搬送される溶融樹脂の一部からなる潤滑樹脂で潤滑しながら回転自在に支承する軸受に当該潤滑樹脂と別の冷却媒体を流す冷却媒体通路が設けられた冷却軸受装置において、
前記冷却媒体通路は、前記軸受の内部に形成された環状空間と、該環状空間内に設けられた仕切壁とによって前記冷却媒体の入口および出口が軸方向で同じ側となるように当該入口および出口に接続される一つの通路のみから構成されており、前記環状空間の内径をＤＪ、前記軸部の外径をＤＲ、前記環状空間の高さをｈ、前記仕切壁の厚みをＷとしたときに、次の２つの関係を充足することを特徴とする冷却軸受装置。
１）  １．１ＤＲ≦ＤＪ≦１．４ＤＲ
２）  ０．５ｈ＜Ｗ＜１．５ｈ
【請求項２】
前記仕切壁は、螺旋状に設けられており、前記螺旋状仕切壁により構成される冷却媒体通路は、二重螺旋溝とされていることを特徴とする請求項１記載の冷却軸受装置。
【請求項３】
前記仕切壁は、周方向に延びる周方向仕切壁と、軸方向に延びる軸方向仕切壁とにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載の冷却軸受装置。
【請求項４】
溶融樹脂搬送用ギアポンプの軸部を搬送される溶融樹脂の一部からなる潤滑樹脂で潤滑しながら回転自在に支承する軸受に当該潤滑樹脂と別の冷却媒体を流す冷却媒体通路が設けられた冷却軸受装置において、
前記冷却媒体通路は、前記軸受の内部に形成された環状空間と、該環状空間内に設けられ、周方向に延びる周方向仕切壁と、軸方向に延びる軸方向仕切壁とからなる仕切壁とにより、前記冷却媒体の入口および出口が軸方向で同じ側となるように当該入口および出口に接続される一つの通路のみから構成されており、周方向仕切壁の個数をｎ、前記周方向仕切壁の厚さをＷ１、隣り合う前記周方向仕切壁により形成される冷却媒体通路の幅をＷ２、前記環状空間の幅をＷ３、前記環状空間の高さをｈとしたときに、次の３つの関係を充足することを特徴とする冷却軸受装置。
１）  Ｗ１≦（１／２）・Ｗ２
２）  ｎ・Ｗ１≦（１／２）・Ｗ３
３）  ０．５ｈ＜Ｗ１
【請求項５】
前記環状空間は内周面と外周面とによって囲まれており、前記仕切壁は、前記内外周面間にわたって形成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一つに記載の冷却軸受装置。
【請求項６】
前記軸受は、別部材からなる内周側部材と外周側部材とを一体的に結合して構成され、該内周側部材と外周側部材の境界部に前記冷却媒体通路が形成されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか一つに記載の冷却軸受装置。
【請求項７】
前記仕切壁が、前記外周側部材または内周側部材の何れか一方より一体的に形成されていることを特徴とする請求項６記載の冷却軸受装置。
【請求項８】
前記仕切壁の内、少なくとも軸方向仕切壁が、前記外周側部材と内周側部材とは別部材で構成されていて、前記円環状空間内において少なくとも何れか一方の側部材に結合されていることを特徴とする請求項６記載の冷却軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融樹脂搬送用ギヤポンプ等に用いられる冷却軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶融樹脂搬送用のギヤポンプにおいては、一対の噛合するギヤを有するロータを備えており、該ロータの軸受として、滑り軸受が採用されている。この軸受は、負荷容量をアップさせるために、冷却されている。
この冷却軸受装置としては、軸受内部に空洞ジャケットを配置し、これに冷却媒体を流すというのが一般的である。
しかし、溶融樹脂搬送用ギヤポンプにおいては、搬送する溶融樹脂の一部が軸受部を流れ、軸受を潤滑するが、その潤滑樹脂の圧力は、その種類や運転条件によっては、１，０００ｋｇｆ／ｃｍ2となる可能性があり、かつ４００℃以上の高温となる可能性がある。このような苛酷な条件下で、軸受内部の特に内周部側に、単なる空洞ジャケットを設けただけでは、軸受部の肉厚が薄くなり前記樹脂圧力と熱応力に耐えられないという問題があった。
【０００３】
そこで、軸受部の応力を下げるために、ジャケットを外周方向に遠ざけて、軸受部の肉厚を増す方法があるが、こうすると冷却媒体が潤滑樹脂から遠ざかるため、冷却効率が低下するという問題があった。
一方、この種の冷却軸受装置として、例えば、特開平９−２１７６８号公報に記載のものが公知である。この冷却軸受装置は、図８に示すように、軸受部の周方向に等間隔で、軸方向に延びる孔３０を設け、該孔３０の一端部において相隣接する孔３０，３０を周方向の溝３１で連通し、他端部において閉鎖部材３２で閉じることにより、蛇行状の冷却媒体通路３３を形成してなるものであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記特開平９−２１７６８号公報に記載のものでは、軸受の強度を確保するため、ジャケットを構成する孔を小さくしなければならず、充分な冷却効果が得られないという問題があった。
なお、冷却効果を増すために冷却媒体通の孔の数を増すことも考えられるが、単に孔の数を増すだけでは冷却媒体の圧損が増大し、冷却効果の増大が期待できないばかりか、強度的にも弱くなるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、軸受の内部に冷却ジャケットを設けた場合の軸受部材の強度不足の問題を解決し、また、ジャケット内部で冷却媒体が滞留して熱効率が低下する問題を解決した冷却軸受装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明は、次の手段を講じた。即ち、本発明の特徴とするところは、溶融樹脂搬送用ギアポンプの軸部を搬送される溶融樹脂の一部からなる潤滑樹脂で潤滑しながら回転自在に支承する軸受に当該潤滑樹脂と別の冷却媒体を流す冷却媒体通路が設けられた冷却軸受装置において、
前記冷却媒体通路は、前記軸受の内部に形成された環状空間と、該環状空間内に設けられた仕切壁とによって前記冷却媒体の入口および出口が軸方向で同じ側となるように当該入口および出口に接続される一つの通路のみから構成されており、前記環状空間の内径をＤＪ、前記軸部の外径をＤＲ、前記環状空間の高さをｈ、前記仕切壁の厚みをＷとしたときに、次の２つの関係を充足する点にある。１）  １．１ＤＲ≦ＤＪ≦１．４ＤＲ
２）  ０．５ｈ＜Ｗ＜１．５ｈ
前記構成の本発明によれば、仕切壁の設け方によって、環状空間内を流れる冷却媒体の流路抵抗を減少させることができるので、冷却効率を高められる。
【０００７】
また、この仕切壁は、補強部材として機能させることができるので、環状空間を大きくしても軸受の強度の低下を最小限に抑えることが可能になる。さらに、強度低下を抑えられるので、環状空間を軸受部の内周面側に近づけることが可能になり、冷却効率を高めることができる。
前記仕切壁は、螺旋状に設けられるのが好ましい。
前記螺旋状仕切壁により構成される冷却媒体通路は、二重螺旋溝とするのが好ましい。
【０００８】
前記仕切壁は、周方向に延びる周方向仕切壁と、軸方向に延びる軸方向仕切壁とにより構成することができる。
本発明の特徴とするところは、溶融樹脂搬送用ギアポンプの軸部を搬送される溶融樹脂の一部からなる潤滑樹脂で潤滑しながら回転自在に支承する軸受に当該潤滑樹脂と別の冷却媒体を流す冷却媒体通路が設けられた冷却軸受装置において、  前記冷却媒体通路は、前記軸受の内部に形成された環状空間と、該環状空間内に設けられ、周方向に延びる周方向仕切壁と、軸方向に延びる軸方向仕切壁とからなる仕切壁とにより、前記冷却媒体の入口および出口が軸方向で同じ側となるように当該入口および出口に接続される一つの通路のみから構成されており、周方向仕切壁の個数をｎ、前記周方向仕切壁の厚さをＷ１、隣り合う前記周方向仕切壁により形成される冷却媒体通路の幅をＷ２、前記環状空間の幅をＷ３、前記環状空間の高さをｈとしたときに、次の３つの関係を充足する点にある。
１）  Ｗ１≦（１／２）・Ｗ２
２）  ｎ・Ｗ１≦（１／２）・Ｗ３
３）  ０．５ｈ＜Ｗ１
前記環状空間は内周面と外周面とによって囲まれており、前記仕切壁は、前記内外周面間にわたって形成されているのが好ましい。このように構成することにより、仕切壁の補強部材としての機能が十分に発揮される。
【０００９】
前記軸受は、別部材からなる内周側部材と外周側部材とを一体的に結合して構成され、該内周側部材と外周側部材の境界部に前記冷却媒体通路が形成されているのが好ましい。このような構成を採用することにより、冷却媒体通路の形成が容易になる。
前記仕切壁が、前記外周側部材または内周側部材の何れか一方より一体的に形成されているのが好ましい。
また、前記仕切壁の内、少なくとも軸方向仕切壁が、前記外周側部材と内周側部材とは別部材で構成されていて、前記円環状空間内において少なくとも何れか一方の側部材に結合されていると言う構成を採用することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１〜３において示すものは、混練造粒システムにおける溶融樹脂の定量搬送用ギヤポンプである。このギヤポンプは、ブロック状のボディ１を有し、該ボディ１には、メガネ状のロータ収納孔２が貫通して形成されていると共に、該ロータ収納孔２を介したその両側に、樹脂入口３と出口４とが形成されている。
前記ロータ収納孔２には、一対のロータ５，５が収納されている。このロータ５は、歯車部６と該歯車部６の両側に形成された軸部７とからなる。前記歯車部６は常時噛合し、前記軸部７は、前記ロータ収納孔２に嵌合された滑り軸受８によって回転自在に支持されている。この軸受８は、前記ボディ１にボルト９によって固定されたベアリングリテーナ１０により、前記ロータ収納孔２からの抜け止めがされている。
【００１１】
前記ベアリングリテーナ１０には、シール部材１１が固定され、該シール部材１１と軸部７は、ラビリンスシールにより、溶融樹脂の外部流出を防止している。
前記ロータ５の軸部７の一端部は、駆動装置１２に連結され、図３の矢印方向にロータ５が回転駆動され、前記歯車部６によって、樹脂入口３から出口４に溶融樹脂が搬送される。
前記滑り軸受８は、その内部に冷却媒体通路１３が形成された冷却軸受装置として構成されている。
【００１２】
前記冷却媒体通路１３は、前記軸受８の内部に形成された環状空間１４と、該環状空間１４内に設けられた仕切壁１５とによって構成されている。
図４に、周方向の展開図として示すように、前記仕切壁１５は、螺旋状に設けられている。この仕切壁１５により、環状空間１４には、２条の螺旋溝からなる冷却媒体通路１３が形成され、その一方の溝の端部に冷却媒体入口１６が形成され、他方の溝の端部に冷却媒体出口１７が形成されている。前記冷却媒体入口１６と出口１７には、前記ベアリングリテーナ１０とシール部材１１を貫通する入口パイプ１８と出口パイプ１９が結合されている。これら入口パイプ１８と出口パイプ１９は、図示省略する冷却媒体供給装置に接続されている。
【００１３】
冷却媒体通路１３を二重螺旋溝構造とすることにより、入口１６と出口１７を接近して設けることができる。
冷却媒体供給装置から入口パイプ１８に供給された冷却媒体は、冷却媒体入口１６から螺旋溝に入り、冷却媒体通路１３を通って環状空間１４を流れて、軸受８を冷却した後、冷却媒体出口１７から出口パイプ１９を通って冷却媒体供給装置に戻される。
なお、前記冷却媒体としては油が用いられているが、これに限定されるものではない。
【００１４】
前記軸受８は、内周側部材２０と外周側部材２１とを一体的に結合して構成され、該内周側部材２０と外周側部材２１の境界部に前記冷却媒体通路１３が形成されている。
この実施の形態では、内周側部材２０の外周面に、前記環状空間１４を形成する環状凹部が形成され、この環状凹部内に図４に示す螺旋状の仕切壁１５が一体成形されている。そして、この内周側部材２０に外周側部材２１を嵌め入れ、一体化する。この一体化としては、溶接や、焼き嵌め嵌合後に溶接するなどがある。
【００１５】
このように一体化された状態において、前記仕切壁１５の外周面は、外周側部材２１の内周面に当接している。即ち、前記環状空間１４は外周側部材２１の内周面と、内周側部材２０の環状凹部の外周面とによって囲まれており、前記仕切壁１５は、前記内外周面間にわたって形成されている。
このように、仕切壁１５が環状空間１４の内外周面間にわたって形成されることにより、当該仕切壁１５は、補強部材として機能する。従って、環状空間１４を大きくしても、軸受強度の低下を補強することができる。
【００１６】
図１に示すように、環状空間１４の内径をＤＪ、軸部７の外径をＤＲ、環状空間１４の高さをｈ、仕切壁１５の厚みをＷとしたとき、次の関係を充足するのが好ましい。
１．１ＤＲ≦ＤＪ≦１．４ＤＲ、望ましくは、１．２ＤＲ≦ＤＪ≦１．３ＤＲ。０．５ｈ＜Ｗ＜１．５ｈ。
環状空間１４の内径ＤＪが１．１ＤＲよりも小さいと、軸受部の肉厚が薄くなり、強度の問題が生じる。また、１．４ＤＲよりも大きくなると、熱効率が低下する。仕切壁１５の厚みＷが、大きすぎると、通路１３面積が小さくなるので、冷却媒体の圧損が増え、また、小さすぎると、補強材としての効果が無くなる。
【００１７】
この流路構造では、冷却媒体入口１６より冷却媒体通路１３に流入した冷却媒体は、軸方向の突き当たりまで行った後、自動的に帰ってくる流路となるので、流れがスムースになり、熱効率が良くなる。
なお、本発明では、外周側部材２１の内周面に、環状凹部を凹設して、該凹部内に仕切壁１５を設けても良い。また、二重螺旋溝構造に限定されるものではない。
図５に示すものは、本発明の他の実施の形態であり、前記螺旋状の仕切壁に代えて、周方向に延びる周方向仕切壁１５ａと、軸方向に延びる軸方向仕切壁１５ｂとにより構成したものである。
【００１８】
即ち、環状空間１４に一つの軸方向仕切壁１５ｂが設けられ、この軸方向仕切壁１５ｂの側面に端を発する複数の周方向仕切壁１５ａとにより、冷却媒体通路１３が形成されている。この通路１３の一端に冷却媒体入口１６が接続され、同他端に出口１７が接続されている。
また、図６に示すものは、本発明の他の実施の形態であり、軸方向仕切壁１５ｂが周方向に１８０度離れて二つ設けられたものである。
このように、軸方向仕切壁１５ｂを偶数個設けることにより、冷却媒体入口１６と出口１７を同一側に接近して設けることができる。
【００１９】
この図６の流路構造では、冷却媒体入口１６より冷却媒体通路１３に流入した冷却媒体は、軸方向の突き当たりまで行った後、自動的に帰ってくる流路となるので、流れがスムースになり、熱効率が良くなる。
即ち、入口１６付近で１４０℃、中間で１５０℃、出口１７で１６０℃程度になり、軸方向の冷却媒体温度が平均化され、均一に冷却できる。
なお、図７に示すように、周方向仕切壁１５ａの個数をｎ、周方向仕切壁１５ａの厚さをＷ１、隣り合う周方向仕切壁１５ａにより形成される冷却媒体通路１３の幅をＷ２、環状空間１４の幅をＷ３、環状空間１４の高さをｈとしたとき、以下の関係を満足するのが好ましい。
【００２０】
Ｗ１≦（１／２）・Ｗ２、ｎ・Ｗ１≦（１／２）・Ｗ３、０．５ｈ＜Ｗ１
このような関係を満たすことにより、冷却媒体の圧損を防止し、冷却効果を高めることができ、また、仕切壁１５が補強リブとしての効果を発揮することができる。
前記各実施の形態において、螺旋状仕切壁１５や軸方向及び周方向仕切壁１５ａ、ｂは、内周側部材２０から一体的に削り出したものとするのが、熱サイクルによる疲労を防止する上で好ましい。しかし、これら仕切壁１５を軸受８とは別体のものから構成し、スポット溶接などで一体的に結合するものであっても良い。
【００２１】
また、一体削り出しの仕切壁と、別体結合の仕切壁とを組み合わせてもよい。この場合、周方向仕切壁１５ａを一体削り出しとして、軸方向仕切壁１５ｂを別体構成とすると、加工が容易になる。
なお、本発明は、前記実施の形態に示すものに限定されるものではない。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、軸受の内部に冷却ジャケットを設けた場合の軸受部材の強度不足の問題を解決し、また、ジャケット内部で冷却媒体が滞留して熱効率が低下する問題を解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明の実施の形態を示すギヤポンプの断面図である。
【図２】  図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】  図３は、図１のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】  図４は、環状空間（冷却ジャケット）の周方向展開図である。
【図５】  図５は、他の実施の形態を示す環状空間（冷却ジャケット）の周方向展開図である。
【図６】  図６は、他の実施の形態を示す環状空間（冷却ジャケット）の周方向展開図である。
【図７】  図７は、環状空間の断面図である。
【図８】  図８は、従来例を示す冷却ジャケット部の周方向展開図である。
【符号の説明】
７  軸部
８  軸受
１３  冷却媒体通路
１４  環状空間
１５  仕切壁
【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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