特許 7457422 工業炉循環ファン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-19

(45)【発行日】2024-03-28

(54)【発明の名称】工業炉循環ファン

(51)【国際特許分類】

   F27D 7/04 20060101AFI20240321BHJP

【ＦＩ】

F27D7/04

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2023140251

(22)【出願日】2023-08-30

【審査請求日】2023-12-04

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】390013653

【氏名又は名称】足立機工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112737

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 考晴

(74)【代理人】

【識別番号】100136168

【弁理士】

【氏名又は名称】川上 美紀

(74)【代理人】

【識別番号】100172524

【弁理士】

【氏名又は名称】長田 大輔

(72)【発明者】

【氏名】足立 仁

【審査官】山本 佳

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－２２９８７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２１／０２４３３８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２７Ｄ ７／００

Ｆ２４Ｆ １／００２９

Ｆ２４Ｆ ８／８０

Ｆ２１Ｖ ２９／００

Ｈ０１Ｆ ２７／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

１０００℃以上の熱処理空間の内部で回転して気流を形成するインペラと、
前記インペラに一端が接続され、駆動部によって軸線回りに回転させられる回転軸と、
前記回転軸を支持する第１ラジアル軸受と、
前記第１ラジアル軸受と前記インペラとの間を仕切る断熱壁部と、
前記断熱壁部と前記第１ラジアル軸受との間に位置し、前記回転軸と共に回転する第１放熱フィンと、
を備え、
前記第１放熱フィンは、半径方向に延在する複数の羽根と、隣り合う該羽根の間を接続する板体とを備えている工業炉循環ファン。

【請求項2】

前記第１放熱フィンの前記板体は、前記軸線に直交する方向に延在する円板とされ、
前記第１放熱フィンの前記羽根は、前記円板の一面に立設するように設けられている請求項１に記載の工業炉循環ファン。

【請求項3】

前記第１放熱フィン及び前記第１ラジアル軸受を収容する冷却空間が前記断熱壁部によって仕切られた状態で形成され、
前記冷却空間には、外気が流通可能な開口部が、前記第１放熱フィンを挟んで前記断熱壁部の反対側に位置するように形成され、
前記第１放熱フィンは、前記円板が前記断熱壁部側に位置し、かつ、前記羽根が前記開口部側に位置するように設けられている請求項２に記載の工業炉循環ファン。

【請求項4】

前記冷却空間は、外周が前記軸線を中心とする円筒面とされた円筒形状とされている請求項３に記載の工業炉循環ファン。

【請求項5】

前記第１ラジアル軸受と前記駆動部との間に、該第１ラジアル軸受側から順に、前記回転軸と共に回転する第２放熱フィンと、前記回転軸を支持する第２ラジアル軸受と、が設けられている請求項１に記載の工業炉循環ファン。

【請求項6】

前記第１放熱フィンは、前記第２放熱フィンよりも外径が大きい請求項５に記載の工業炉循環ファン。

【請求項7】

前記第１放熱フィンは、前記回転軸の外周側からアクセスして組み立て可能に複数の分割体によって構成されている請求項１に記載の工業炉循環ファン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、工業炉の熱処理空間の内部の気流の循環に用いて好適な工業炉循環ファンに関するものである。

【背景技術】

【0002】

熱処理空間で各種製品の熱処理を行う工業炉には、炉内の温度を均一にするために、炉内に配置されたインペラによって気流を形成する工業炉循環ファンが設けられている。

【0003】

工業炉循環ファンは、インペラを先端で支持する回転軸を回転支持するラジアル軸受を備えており、このラジアル軸受を高熱から保護することが重要となる。特許文献１には、ラジアル軸受を冷却する構造として、空冷式が採用されている（特許文献１参照）。空冷式は、水冷式に比べて水設備が不要でメンテナンスが容易という点で有利である。

【0004】

特許文献１では、回転軸に取り付けたプロペラ形状の回転翼によって気流を発生させてラジアル軸受を冷却する構成となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１２－２２９８７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１では、炉内温度が９００℃～１０００℃とされているが、炉内温度が１０００℃以上となった場合には更なる冷却が必要とされる。特許文献１では、プロペラファンによって形成された気流によってラジアル軸受を冷却する構成とされているが、炉内温度が１０００℃以上となった場合にはプロペラファンによって形成された気流による冷却だけでは冷却能力に限界がある。特に、特許文献１ではラジアル軸受の内輪が回転軸に接触している構成となっているため、回転軸を介してインペラから熱伝導によって高温の熱が伝わり、ラジアル軸受が損傷するおそれがある。

【0007】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、熱処理空間が１０００℃以上であっても効果的に回転軸を支持するラジアル軸受を冷却することができる工業炉循環ファン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】

【0008】

本発明の一態様に係る工業炉循環ファンは、１０００℃以上の熱処理空間の内部で回転して気流を形成するインペラと、前記インペラに一端が接続され、駆動部によって軸線回りに回転させられる回転軸と、前記回転軸を支持する第１ラジアル軸受と、前記第１ラジアル軸受と前記インペラとの間を仕切る断熱壁部と、前記断熱壁部と前記第１ラジアル軸受との間に位置し、前記回転軸と共に回転する第１放熱フィンと、を備え、前記第１放熱フィンは、半径方向に延在する複数の羽根と、隣り合う該羽根の間を接続する板体とを備えている。

【0009】

インペラが１０００℃以上の熱処理空間の内部で回転することによって熱処理空間に気流を形成し熱処理空間の温度を均一にする。インペラと第１ラジアル軸受との間に断熱壁部が設けられているので、１０００℃以上とされた熱処理空間の輻射熱が第１ラジアル軸受側に伝達されることを遮ることができる。しかし、インペラに伝達された高温の熱が熱伝導によって回転軸を介して第１ラジアル軸受まで伝達されるおそれがある。そこで、断熱壁部と第１ラジアル軸受との間に第１放熱フィンを設けることとし、回転軸に伝達された熱を、第１ラジアル軸受に伝達される前に第１放熱フィンを介して放出することとした。そして、第１放熱フィンを、半径方向に延在する羽根と、隣り合う羽根の間を接続する板体とで構成することとした。これにより、羽根によって気流を形成して放熱性を向上させるだけでなく、板体を付加することによって第１放熱フィンの熱容量を大きくするとともに比表面積を増加させて放熱量を増大させた。このように第１放熱フィンによる放熱性を向上させることによって、第１ラジアル軸受の寿命低下ないし損傷を抑制することができる。

【0010】

本発明の一態様に係る工業炉循環ファンでは、前記第１放熱フィンの前記板体は、前記軸線に直交する方向に延在する円板とされ、前記第１放熱フィンの前記羽根は、前記円板の一面に立設するように設けられている。

【0011】

円板の一面に立設するように羽根を設けた第１放熱フィンとしたので、簡便な形状で板体と羽根を組み合わせた構成を実現することができる。

【0012】

本発明の一態様に係る工業炉循環ファンでは、前記第１放熱フィン及び前記第１ラジアル軸受を収容する冷却空間が前記断熱壁部によって仕切られた状態で形成され、前記冷却空間には、外気が流通可能な開口部が、前記第１放熱フィンを挟んで前記断熱壁部の反対側に位置するように形成され、前記第１放熱フィンは、前記円板が前記断熱壁部側に位置し、かつ、前記羽根が前記開口部側に位置するように設けられている。

【0013】

断熱壁部によって仕切られた冷却空間が形成され、この冷却空間の内部に第１放熱フィンと第1ラジアル軸受が配置される。冷却空間には、第１放熱フィンを挟んで断熱壁部の反対側に開口部が形成され、この開口部から外気が出入りする。すなわち冷却のための外気が開口部から冷却空間に入り、冷却した後の外気が開口部から排出される。
第１放熱フィンの円板を断熱壁部側に位置させ、かつ羽根を開口部側に位置させるようにした。これにより、開口部から流入した外気は円板によって受け止められた後に円板及び羽根から熱を奪うとともに羽根によって遠心力が与えられて半径方向に流れる。半径方向に流れた冷却後の外気は、冷却空間の外周側から開口部へと向かって冷却空間の外部に排出される。このように、円板に立設した羽根を開口部側に位置させることによって、開口部から取り込んだ外気を冷却空間の内部で効率的に循環させることで、冷却効率を向上させることができる。

【0014】

本発明の一態様に係る工業炉循環ファンでは、前記冷却空間は、外周が前記軸線を中心とする円筒面とされた円筒形状とされている。

【0015】

冷却空間を円筒形状とすることによって可及的に大きな空間を形成することとした。これにより、冷却空間に流れ込んだ外気を大きく循環させることで冷却効率を向上させることができる。

【0016】

本発明の一態様に係る工業炉循環ファンでは、前記第１ラジアル軸受と前記駆動部との間に、該第１ラジアル軸受側から順に、前記回転軸と共に回転する第２放熱フィンと、前記回転軸を支持する第２ラジアル軸受と、が設けられている。

【0017】

第１ラジアル軸受側に第２放熱フィンを設けることによって、第２放熱フィンによって形成された気流を第１ラジアル軸受側へ向かわせて冷却を促進することができる。また、第２放熱フィンで回転軸の熱を放出することができるので、第２ラジアル軸受への入熱をさらに抑制することができる。

【0018】

本発明の一態様に係る工業炉循環ファンでは、前記第１放熱フィンは、前記第２放熱フィンよりも外径が大きい。

【0019】

第１放熱フィンの外径を第２放熱フィンよりも大きくすることで、熱的に厳しい環境にある第１放熱フィンの放熱量を増大させることとした。これにより、第1ラジアル軸受の冷却をより効果的に実現できる。

【0020】

本発明の一態様に係る工業炉循環ファンでは、前記第１放熱フィンは、前記回転軸の外周側からアクセスして組み立て可能に複数の分割体によって構成されている。

【0021】

第１放熱フィンを複数の分割体で構成し、回転軸の外周側からアクセスして組み立てできるようにした。これにより、メンテナンスが容易となるとともに、必要な冷却能力に応じて異なる外径の第１放熱フィンを容易に取り換えることができる。

【発明の効果】

【0022】

熱処理空間が１０００℃以上であっても効果的に回転軸を支持するラジアル軸受を冷却することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の一実施形態に係る工業炉循環ファンが取り付けられた工業炉を示した全体図である。

【図2】図１の工業炉循環ファンを示した斜視図である。

【図3】図２の工業炉循環ファンを示した平面図である。

【図4】図２の工業炉循環ファンを示した縦断面図である。

【図5】第１放熱フィンを示した平面図である。

【図6】図５の第１放熱フィンの縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下に、本発明に係る工業炉循環ファンの一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１に示すように、工業炉１は、熱処理空間Ｒｈが内部に形成された本体３と、本体を下方から設置面Ｂ上で支持する脚部５とを備えている。本体３には、バーナ７が設けられている。バーナ７は、例えば水素を燃料とし、その燃焼ガスによって熱処理空間を１０００℃以上１３００℃以下、例えば１２００℃程度まで加熱する。なお、バーナ７を用いた燃焼炉に代えて電熱線等によって加熱する電気炉としても良い。

【0025】

工業炉１の本体３の上部に形成された開口に対して、工業炉循環ファン１０が取り付けられている。工業炉循環ファン１０は、軸線Ｃ１回りに回転する回転軸１２と、インペラ１４とを備えている。回転軸１２は、ＳＵＳ３１６等のステンレス製とされている。インペラ１４は、熱処理空間Ｒｈの内部に位置している。なお、本実施形態では、回転軸１２が回転する軸線Ｃ１が鉛直方向に向いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、鉛直方向に対して傾斜していても良いし、水平方向に向いていても良い。

【0026】

図２に示すように、工業炉循環ファン１０は、工業炉１の本体３に対して、矩形状の外板１５が複数の取付穴１６を介してボルト等によって固定されるようになっている。

【0027】

外板１５の下面に接するように複数の断熱層（断熱壁部）１７が積層されている。断熱層１７はインペラ１４の上方に位置している。

【0028】

外板１５の中央位置には、上方に向かって第１円筒部１８及び第２円筒部１９がこの順番で取り付けられている。第１円筒部１８の円筒面には、複数の開口１８ａが形成されている。第２円筒部１９の円筒面にも、複数の開口１９ａが形成されている。各開口１８ａ，１９ａには、多数の穴が形成されたパンチングメタル２１が取り付けられている。

【0029】

第１円筒部１８と外板１５との間には４枚のリブ２２が固定されている。各リブ２２は正面視した場合に略直角三角形状とされており、等角度（９０°）間隔で外板１５上に立設されている。これにより、第１円筒部１８が外板に対して強固に固定される。

【0030】

第２円筒部１９の上方には、電動モータ２０が取り付けられている。電動モータ２０は、図示しない制御部の指令によって運転が制御させる。電動モータ２０によって、回転軸１２（図１参照）が８００ｒｐｍ以上、好ましくは１０００ｒｐｍで回転する。

【0031】

外板１５には、第１円筒部１８の周囲に所定間隔を空けて扇形状の開口部２４が形成されている。開口部２４には、金属製のグレーチング２５が取り付けられている。図３に示すように、開口部２４は、等角度間隔に４つ設けられている。開口部２４を介して外板１５の下方に形成された冷却空間Ｒｃ（図４参照）との間で外気（空気）が流通する。

【0032】

図４には、上述した工業炉循環ファン１０の縦断面が示されている。同図に示すように、鉛直方向に延在する軸線Ｃ１を共通軸線とするように上から下方に向かって順に電動モータ２０、回転軸１２及びインペラ１４が設けられている。第１円筒部１８及び第２円筒部１９についても、軸線Ｃ１を中心軸線としている。

【0033】

電動モータ２０の主軸と回転軸１２の上端とはフランジ形カップリング２９によって接続されている。回転軸１２の下端とインペラ１４の軸部１４ａとは固定部３１において固定されている。固定部３１では、埋込ボルト等によって回転軸１２と軸部１４ａとが同等の外径の円筒面となるように接続されている。なお、本発明における回転軸とは、回転軸１２に加えて軸部１４ａも含む。

【0034】

インペラ１４は、半径方向に延在する複数の羽根１４ｂを備えており、例えば軸流ファンとされている。インペラ１４が軸線Ｃ１回りに回転することによって、熱処理空間Ｒｈ内に気流を発生させて攪拌する。インペラ１４は、鋳造によって一体成形されている。インペラ１４の材質としては、ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１６，ＳＵＳ３１０Ｓといったオーステナイト系ステンレスとされた回転軸１２とは異なり、１０００℃以上の高温に耐えられる耐熱合金が用いられる。

【0035】

複数層の断熱層１７の上方には冷却空間Ｒｃが形成されている。冷却空間Ｒｃは、上方の外板１５と下方の底板３３との間で囲まれている。冷却空間Ｒｃの側部は、上方の断熱層１７によって囲まれており、円筒面とされている。これにより、冷却空間Ｒｃの外形は、軸線Ｃ１を中心軸線とするとともに、下方の底板３３から上方の外板１５までにわたって同径とされた円筒形状とされている。この円筒形状は、例えば、軸線Ｃ１方向の寸法よりも外径の方が大きい偏平形状となっている。複数層の断熱層１７は、外板１５に上端が固定された吊りボルト３５によって外板１５に対して固定されている。

【0036】

底板３３の中央には、軸シールとしてグランドパッキン３７が設けられている。グランドパッキン３７は、回転軸１２の下部の高さに位置し、例えば１８０℃程度の耐熱性を有する無機繊維とされる。グランドパッキン３７の上方には、フッ素ゴムを用いたオイルシール３９が上下に２つ設けられている。グランドパッキン３７と２つのオイルシール３９によって、熱処理空間Ｒｈからインペラ１４の軸部１４ａ及び回転軸１２の外周面を伝って冷却空間Ｒｃへ流れ込む高温ガスをシールする。

【0037】

外板１５の中央には、回転軸１２を回転自由に支持する第１ラジアル軸受４１が設けられている。第１ラジアル軸受４１は、玉軸受とされており、内輪が回転軸１２に固定されている。第１ラジアル軸受４１に対して、給油管４１ａによって給油可能となっている。

【0038】

第１ラジアル軸受４１と上方のオイルシール３９との間には、第１放熱フィン４３が設けられている。第１放熱フィン４３は、冷却空間Ｒｃ内に配置されている。すなわち、第１放熱フィン４３は、インペラ１４と第１ラジアル軸受４１との間に配置されている。第１放熱フィン４３は、回転軸１２に固定されることによって回転軸１２とともに回転する。第１放熱フィン４３の材質は、鋳鉄よりも高い熱伝導率を有する材料が用いられ、例えばアルミ合金が用いられる。

【0039】

第１放熱フィン４３は、図５及び図６に示すように、半径方向に延在する複数の羽根４３ｂと、各羽根４３ｂを下方から支持する板体４３ａとを備えている。板体４３ａは、円板とされており、隣り合う羽根４３ｂの間を接続する。各羽根４３ｂは、ボス部４３ｃから半径方向に延在するように設けられ、板体４３ａの上面から上方に立設するように設けられている。羽根４３ｂの枚数は、図５では６枚とされているが、７枚以上でも、５枚以下でも良い。なお、好ましくは、４～６枚とされるが、コストと鋳物精度によって適宜決定される。

【0040】

図５から分かるように、第１放熱フィン４３は２つに分割できる分割構造とされている。図５において第１放熱フィン４３の分割面は鉛直方向に設けられている。羽根４３ｂに形成された孔部４３ｂ１にボルトを挿通させてナットで固定することによって、２つの分割体を一体構造とすることができる。

【0041】

第１放熱フィン４３は、平面視して（図５のように見て）中央に位置する中央部４３Ａに加えて、中央部４３Ａの外周側に位置する延長部４３Ｂを追加することができる。中央部４３Ａと延長部４３Ｂとは、円周方向に複数形成された延長用孔部４３ｄを用いてボルト及びナット４３ｅ（図６参照）によって接続される。延長部４３Ｂを用いることによって、第１放熱フィン４３の羽根４３ｂを半径方向に長くし、板体４３ａの直径を拡大することができる。なお、図４に示した第１放熱フィン４３は、延長部４３Ｂが取り付けられていない中央部４３Ａのみの第１放熱フィン４３が示されている。

【0042】

図４に示すように、第１放熱フィン４３は、板体４３ａが下方で羽根４３ｂが上方となるように取り付けられている。

【0043】

第１ラジアル軸受４１の上方には、第２放熱フィン４５が設けられている。第２放熱フィン４５は、第１放熱フィン４３と同様の材質及び形状とされ、回転軸１２に対して固定されて回転軸１２とともに回転する。第２放熱フィン４５は、第１円筒部１８の内部に位置している。

【0044】

第２放熱フィン４５は、板体４５ａが上方で羽根４５ｂが下方となるように取り付けられている。すなわち、第２放熱フィン４５の羽根４５ｂと第１放熱フィン４３の羽根４３ｂとが向き合うように設けられている。

【0045】

第２放熱フィン４５が回転して気流を発生することによって、第１円筒部１８の側壁に設けられた開口１８ａ（図２参照）を介して空気が出入りする。また、外板１５には、第１円筒部１８の内部に位置する領域に、複数の開口部１５ａが形成されている。この開口部１５ａによって、第１円筒部１８の内部と冷却空間Ｒｃとが連通している。開口部１５ａを介して、第２放熱フィン４５の作用によって第１円筒部１８の内部と冷却空間Ｒｃとの間で空気が出入りする。

【0046】

第２放熱フィン４５の上方には、第２ラジアル軸受４７が設けられている。第２ラジアル軸受４７は、玉軸受とされており、内輪が回転軸１２に固定されている。第２ラジアル軸受４７は、第２円筒部１９内に位置しており、給油管４７ａを介して給油可能となっている。第２ラジアル軸受４７によって、回転軸１２の上端が回転可能に支持されている。

【0047】

次に、上記構成の工業炉循環ファン１０の動作について説明する。
工業炉１の熱処理空間Ｒｈの内部は、バーナ７によって、１０００℃以上、例えば１２００℃程度の高温となる。このとき、図示しない制御部の指令によって電動モータ２０が駆動されており、回転軸１２が回転させられることによってインペラ１４が回転する。インペラ１４が回転することによって、工業炉１の熱処理空間Ｒｈの内部に気流が発生し、攪拌される。これにより、熱処理空間Ｒｈ内の温度が均一化され、処理物の熱処理が行われる。

【0048】

インペラ１４は１２００℃程度の高温に曝されるので、この高温の熱がインペラ１４の軸部１４ａを介して回転軸１２に熱伝導によって伝達される。回転軸１２に伝達された熱は、冷却空間Ｒｃにおいて回転する第１放熱フィン４３によって放熱される。第１放熱フィン４３は、熱伝導率が比較的大きいアルミ合金とされているので効果的に放熱することができる。

【0049】

第１放熱フィン４３が回転することによって、冷却空間Ｒｃの空気が攪拌され、気流が発生する。そして、第１放熱フィン４３の羽根４３ｂが上側すなわち外板１５側に向けられているので、矢印Ａ１で示すように、外板１５に設けられた開口部２４を介して冷却空間Ｒｃ内の空気と外気とが出入りするようになる。このように第１放熱フィン４３によって発生する気流による対流熱伝達によって、回転軸１２に伝わった熱が放出される。

【0050】

第１放熱フィン４３は、羽根４３ｂだけでなく板体４３ａを備えていることによって熱容量が増大されているので、回転軸１２から伝達された熱量を多く受け入れることができる。また、第１放熱フィン４３は、板体４３ａを備えていることで第１放熱フィン４３の比表面積を増大させることができる。これにより、より多くの熱が対流熱伝達によって冷却空間Ｒｃへと放出される。

【0051】

冷却空間Ｒｃを円筒形状とすることによって可及的に冷却空間Ｒｃの容積を大きくしている。これにより、冷却空間Ｒｃ内で大きな循環流を形成することができ、より放熱が促進されるようになっている。

【0052】

このように、第１放熱フィン４３によって回転軸１２の熱が冷却空間Ｒｃを介して外部に放出されるので、回転軸１２に伝わった高熱が第１ラジアル軸受４１まで伝達されるのを抑制することができる。

【0053】

第１円筒部１８に設けられた第２放熱フィン４５が回転軸１２とともに回転する。これにより、第１円筒部１８の内部で気流が発生し、第１円筒部１８の開口１８ａを介して空気が出入りする。これとともに、下方に向けて取り付けられた第２放熱フィン４５の羽根４５ｂによって、矢印Ａ２で示すように、外板１５に形成された開口部１５ａを介して第１円筒部１８から空気が冷却空間Ｒｃへ流入する。これにより、更に回転軸１２に伝達された熱の放出が促進される。

【0054】

以上の通り、本実施形態による工業炉循環ファン１０によれば、以下の作用効果を奏する。

【0055】

インペラ１４が１０００℃以上の熱処理空間Ｒｈの内部で回転することによって熱処理空間Ｒｈに気流を形成し熱処理空間Ｒｈの温度を均一にする。インペラ１４と第１ラジアル軸受４１との間に複数の断熱層１７が設けられているので、１０００℃以上とされた熱処理空間Ｒｈの輻射熱が第１ラジアル軸受４１側に伝達されることを遮ることができる。しかし、インペラ１４に伝達された高温の熱が熱伝導によって回転軸１２を介して第１ラジアル軸受４１まで伝達されるおそれがある。そこで、断熱層１７と第１ラジアル軸受４１との間に第１放熱フィン４３を設けることとし、回転軸１２に伝達された熱を、第１ラジアル軸受４１に伝達される前に第１放熱フィン４３を介して放出することとした。そして、第１放熱フィン４３を、半径方向に延在する羽根４３ｂと、隣り合う羽根４３ｂの間を接続する板体４３ａとで構成することとした。これにより、羽根４３ｂによって気流を形成して放熱性を向上させるだけでなく、板体４３ａを付加することによって第１放熱フィンの熱容量を大きくするとともに比表面積を増加させて放熱量を増大させた。このように第１放熱フィン４３による放熱性を向上させることによって、第１ラジアル軸受４１の寿命低下ないし損傷を抑制することができる。

【0056】

第１放熱フィン４３の円板とされた板体４３ａの一面に立設するように羽根４３ｂを設けた。これにより、簡便な形状で板体４３ａと羽根４３ｂを組み合わせた第１放熱フィン４３を実現することができる。

【0057】

断熱層１７によって仕切られた冷却空間Ｒｃが形成され、この冷却空間Ｒｃの内部に第１放熱フィン４３と第１ラジアル軸受４１が配置される。冷却空間Ｒｃには、第１放熱フィン４３を挟んで断熱層１７の反対側に開口部１５ａが形成され、この開口部１５ａから外気が出入りする。すなわち冷却のための外気が開口部１５ａから冷却空間Ｒｃに入り、冷却した後の外気が開口部１５ａから排出される。

【0058】

第１放熱フィン４３の板体４３ａを断熱層１７側に位置させ、かつ羽根４３ｂを開口部１５ａ側に位置させるようにした。これにより、開口部１５ａから流入した外気は板体４３ａによって受け止められた後に板体４３ａ及び羽根４３ｂから熱を奪うとともに羽根４３ｂによって遠心力が与えられて半径方向に流れる。半径方向に流れた冷却後の外気は、冷却空間Ｒｃの外周側から開口部１５ａへと向かって冷却空間Ｒｃの外部に排出される。このように、板体４３ａに立設した羽根４３ｂを開口部１５ａ側に位置させることによって、開口部１５ａから取り込んだ外気を冷却空間Ｒｃの内部で効率的に循環させることで、冷却効率を向上させることができる。

【0059】

冷却空間Ｒｃを円筒形状とすることによって可及的に大きな空間を形成することとした。これにより、冷却空間Ｒｃに流れ込んだ外気を大きく循環させることで冷却効率を向上させることができる。

【0060】

第１ラジアル軸受４１側に第２放熱フィン４５を設けることによって、第２放熱フィン４５によって形成された気流を第１ラジアル軸受４１側へ向かわせて冷却を促進することができる。また、第２放熱フィン４５で回転軸１２の熱を放出することができるので、第２ラジアル軸受４７への入熱をさらに抑制することができる。

【0061】

図５及び図６に示したように、延長部４３Ｂを取り付けることによって、第１放熱フィン４３の外径を第２放熱フィン４５よりも大きくすることができる。これにより、熱的に厳しい環境にある第１放熱フィン４３の放熱量を増大させることとした。これにより、第１ラジアル軸受４１の冷却をより効果的に実現できる。

【0062】

第１放熱フィン４３を複数の分割体で構成し、回転軸１２の外周側からアクセスして組み立てできるようにした。これにより、メンテナンスが容易となるとともに、必要な冷却能力に応じて異なる外径の第１放熱フィン４３を容易に取り換えることができる。

【符号の説明】

【0063】

１ 工業炉
３ 本体
５ 脚部
７ バーナ
１０ 工業炉循環ファン
１２ 回転軸
１４ インペラ
１４ａ 軸部
１４ｂ 羽根
１５ 外板
１５ａ 開口部
１６ 取付穴
１７ 断熱層（断熱壁部）
１８ 第１円筒部
１８ａ 開口
１９ 第２円筒部
１９ａ 開口
２０ 電動モータ
２１ パンチングメタル
２２ リブ
２４ 開口部
２５ グレーチング
２９ フランジ形カップリング
３１ 固定部
３３ 底板
３５ 吊りボルト
３７ グランドパッキン
３９ オイルシール
４１ 第１ラジアル軸受
４１ａ 給油管
４３ 第１放熱フィン
４３ａ 板体
４３ｂ 羽根
４３ｂ１ 孔部
４３ｃ ボス部
４３ｄ 延長用孔部
４３ｅ ボルト及びナット
４３Ａ 中央部
４３Ｂ 延長部
４５ 第２放熱フィン
４５ａ 板体
４５ｂ 羽根
４７ 第２ラジアル軸受
４７ａ 給油管
Ｂ 設置面
Ｃ１ 軸線
Ｒｃ 冷却空間
Ｒｈ 熱処理空間

【要約】

【課題】熱処理空間が１０００℃以上であっても効果的に回転軸を支持するラジアル軸受を冷却することができる工業炉循環ファンを提供する。
【解決手段】工業炉循環ファン１０は、１０００℃以上の熱処理空間Ｒｈの内部で回転して気流を形成するインペラ１４と、インペラ１４に一端が接続され、駆動部によって軸線Ｃ１回りに回転させられる回転軸１２と、回転軸１２を支持する第１ラジアル軸受４１と、第１ラジアル軸受４１とインペラ１４との間を仕切る断熱層１７と、断熱層１７と第１ラジアル軸受４１との間に位置し、回転軸１２と共に回転する第１放熱フィン４３と、を備え、第１放熱フィン４３は、半径方向に延在する複数の羽根４３ｂと、隣り合う羽根４３ｂの間を接続する板体４３ａとを備えている。
【選択図】図４

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】