JP2002319477A - 誘導発熱ローラ装置 - Google Patents

誘導発熱ローラ装置

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JP2002319477A
JP2002319477A JP2001124149A JP2001124149A JP2002319477A JP 2002319477 A JP2002319477 A JP 2002319477A JP 2001124149 A JP2001124149 A JP 2001124149A JP 2001124149 A JP2001124149 A JP 2001124149A JP 2002319477 A JP2002319477 A JP 2002319477A
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temperature
peripheral wall
group
induction
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Yoshio Kitano
良夫 北野
Kozo Okamoto
幸三 岡本
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Tokuden Co Ltd Kyoto
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 単相電源を誘導発熱機構の電源とし、複数の
誘導コイルを励磁するに際し、ローラの表面温度の均一
化のみならず、発熱分布を自在とすることを目的とす
る。 【解決手段】 ローラの軸心に沿って複数の誘導コイル
を並設する。誘導コイルを、ローラの軸心に沿う中央部
に位置している中央グループと、この中央グループの両
側に位置する端部グループとに分ける。各グループに属
する誘導コイルをそれぞれ別個に一括して電圧調整器を
介して共通の単相電源に接続する。各グループに属する
誘導コイルに向い合うローラの周壁温度を検出する各温
度検出器をローラの周壁に設置する。各温度検出器によ
って検出されるローラの周壁温度に応じて、ローラの周
壁温度が所定の分布状態になるように、電圧調整器を制
御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は誘導発熱ローラ装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】回転する中空のローラの内部に誘導発熱
機構を配置し、これによってローラの周壁を誘導発熱さ
せる構成は既に知られている。このような構成におい
て、誘導発熱するとき、ローラの軸心方向に沿う中央
部、すなわち誘導発熱機構の磁気中心に対向するローラ
の周壁で最高温度を呈し、その両側に向かうにしたがっ
て次第に温度が低下していくことが知られている。
【0003】また負荷がローラの周壁に添纏して加熱さ
れていくとき、その負荷が接するローラ部分が奪熱され
て温度が低下することも知られている。しかしながら何
れの場合でも負荷を加熱処理するに際し、その負荷品質
を高めるためには、ローラの周壁温度が、ローラの軸心
方向に沿って可及的に均一であることが要求される。こ
れを解決するために、誘導発熱機構の誘導コイルを複数
に分割し、これをローラの軸心方向に沿って並設する構
成が提案されている。
【0004】一方誘導発熱機構の交流電源としては、単
相電源が最も望ましい。その理由は三相電源を用いて各
相間に誘導発熱機構の誘導コイルを接続して励磁する場
合、隣合う誘導コイルによる磁束が互いに干渉し合っ
て、均等な磁束分布が得られないことに基づく。しかし
前記のように誘導コイルの複数を並設したとき、これら
を単相電源に対して並列に接続すればよいとしても、発
熱温度の均温化のための調整機構は煩雑となる。また発
熱温度分布を自在とすることが困難となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、単相電源を
誘導発熱機構の電源とし、複数の誘導コイルを励磁する
に際しても、ローラの表面温度の均一化のみならず、発
熱分布を自在とすることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、ローラの軸心
に沿って複数の誘導コイルを並設する構成において、誘
導コイルを、ローラの軸心に沿う中央部に位置している
中央グループと、この中央グループの両側に位置する端
部グループとに分け、各グループに属する誘導コイルを
それぞれ別個に一括して電圧調整器を介して共通の単相
電源に接続し、各グループに属する誘導コイルに向い合
うローラの周壁温度を検出する各温度検出器をローラの
周壁に設置し、各温度検出器によって検出されるローラ
の周壁温度に応じて、ローラの周壁温度が所定の分布状
態になるように、電圧調整器を制御するようにしたこと
を特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図によって
説明する。図1において、1はローラ、2、3はその両
側に一体的に取り付けられているジャーナルで、軸受4
を介して機台5に回転自在に支持されている。そして外
部の回転機構によって回転駆動される。6は誘導発熱機
構で、鉄心7と、その外周に巻装される複数(図示する
例では6個)の誘導コイル8〜13とによって構成され
ている。誘導コイルはローラ1の軸心方向に沿って並設
されている。誘導発熱機構6はホルダー14により支持
されている。
【0008】ホルダー14の各端部に固定軸15、16
が取り付けられている。そして両固定軸15、16はジ
ャーナル2、3内に挿通されてあり、軸受17、18を
介してジャーナル2、3に対して回転自在に支持されて
いる。19は固定軸15がジャーナルの回転につられて
回転することのないように固定しておくための回り止め
機構である。なお図示していないが、ローラ1の周壁内
部には、ジャケット室が設けてあり、ここに気液二相の
熱媒体が減圧封入されている(図8のジャケット室60
を参照。)。図3,図4に示す構成も同様である。
【0009】図に示す6個の誘導コイルのうち、ローラ
1の軸心方向に沿う中央部に位置する誘導コイル9〜1
2を、中央グループに属する誘導コイルとし、また誘導
コイル9〜12の両側に位置する誘導コイル8、13
を、端部グループに属する誘導コイルとする。中央グル
ープの誘導コイル9〜12に基づいて誘導発熱されるロ
ーラ1の周壁部分、すなわち誘導コイル9〜12のうち
のひとつと向い合うローラ1の周壁部分の温度を検出す
る温度検出器20と、端部の誘導コイル8、13のうち
の一方と向い合うローラ1の周壁部分の温度を検出する
温度検出器21とを、ローラ1の周壁に設置する。
【0010】各温度検出器20、21によって検出され
る検出信号は、各リード線22、23を介して回転トラ
ンス24に送られる。そしてこの回転トランス24を介
してローラ1の外部にとり出される。取り出された検出
信号は、図2に示す温度調整器25、26に送られる。
【0011】27は単相電源である。誘導コイル9〜1
2は一括されて、電圧調整器28を介して単相電源27
に並列に接続される。誘導コイル8、13は一括され
て、電圧調整器29を介して単相電源27に並列接続さ
れる。温度調整器25、26は温度検出器20、21か
ら送られてきた検出信号と、予め設定されてある温度設
定値とを比較し、その比較結果に基づく信号を電圧調整
器28、29に送る。これによって各誘導コイルに単相
電源から供給される電圧が調整されて、各誘導コイルに
よるローラ1の周壁の発熱温度が、設定値となるように
制御される。なお30は各誘導コイルから引き出された
リード線で、これを介して単相電源27から電力が供給
される。
【0012】たとえばローラ1の周壁温度を、ローラ1
の軸心方向に沿って均一となるようにするために、温度
調整器25、26の設定値を同じ値としたとする。ロー
ラ1の運転過程において、その軸心方向に沿う中央部分
の発熱温度が、設定値を超えて高くなったとすると、両
者の値の差を温度調整器25が検出して、電圧調整器2
8を制御する。これにより単相電源27から誘導コイル
9〜12に印加される電圧を下げて、発熱温度を下げ
る。ローラ1の端部の発熱温度が設定値と異なる値とな
ったときは、温度調整器26、電圧調整器29を介して
誘導コイル8、13に単相電源27から印加される電圧
を制御する。このようにしてローラ1の周壁の発熱温度
と設定値とが均一となるように制御される。
【0013】ローラ1の周壁における温度分布は常に均
一であるとは限られず、負荷によっては局部的に高低の
ある温度差とする分布状態とするときもある。このよう
な場合でも、各温度調整器25、26の設定値を適宜変
更させておけば、ローラ1の中央部分と端部部分との発
熱温度に差が出る任意の温度分布が求められるようにな
る。
【0014】図1に示す実施形態は両持ち式の回転ロー
ラについてであったが、これに限られるものではなく、
図3に示すように片持ち式の回転ローラについても、本
発明は実施できる。図3においてローラ1Aは一方の端
壁中央に回転軸31がナットなどにより固定されてあ
り、これがローラ1Aの反対側の開口面より外部に引き
出されている。ローラ1Aの開口面はフランジ32と向
い合い、このフランジ32は、固定されてある軸受箱3
3に取り付けられている。
【0015】フランジ32にはホルダー14が連結され
てあり、このホルダー14に図1と同様に誘導発熱機構
6が設置されてある。回転軸31は軸受箱33内の軸受
34により回転自在に支持されている。温度検出器2
0、21からのリード線22、23は回転軸31内を通
ってその先端から回転トランス24に至っている。した
がって温度検出器20、21によって検出された温度信
号は、回転トランス24を介して外部に引き出されてい
る。その他の構成ならびに作用は図1に示す構成と特に
相違するものではない。
【0016】図4に示す本発明の他の実施形態は、両持
ち式の回転ローラにおいて、誘導コイルのグループを図
1の構成よりも細分割した構成である。具体的には中央
部に位置する誘導コイル10、11を、中央グループに
属する誘導コイルとし、またその両側に位置する誘導コ
イル9、12を、中間グループに属する誘導コイルと
し、更にその両側に位置する誘導コイル8、13を端部
グループに属する誘導コイルとする。
【0017】中央の誘導コイル11に基づいて誘導発熱
されるローラ1の周壁部分の温度を検出する温度検出器
20と、端部の誘導コイル13に基づいて誘導発熱され
るローラ1の周壁部分の温度を検出する温度検出器21
の他に、中間の誘導コイル12に基づいて誘導発熱され
るローラ1の周壁部分の温度を検出する温度検出器21
Aを、ローラ1の周壁に設置する。これにともなって図
5に示すように、温度検出器21Aに対応する温度調整
器26Aを設け、またこの温度調整器26Aによって制
御される電圧調整器29Aを、誘導コイル9、12と単
相電源27との間に接続しておく。
【0018】この構成によれば、誘導コイルは3グルー
プに分割されることにより、ローラ1の周壁の温度をそ
の軸心方向に沿って3領域にわたって個々に調整、また
は制御することができるようになる。図6は誘導コイル
を分割するグループの数を更に細分した構成を示す。こ
れは各グループに属する誘導コイルの数を1としてい
る。そのために各誘導コイルに基づいて誘導発熱される
ローラ1の周壁温度を検出する温度検出器として、温度
検出器20、21の他に温度検出器21B〜21Eを用
意し、更に温度調整器として、温度調整器25、26の
他に、温度調整器26B〜26Eを用意する。各誘導コ
イルには電圧調整器28、29と同様に、電圧調整器2
9B〜29Eを介して単相電源27に並列に接続され
る。ここに使用される電圧調整器は個々に独立して調整
自在である。
【0019】この構成において、すべての温度調整器の
設定値を同じとしておけば、ローラ1の周壁における発
熱温度は均一となるし、また所望の発熱分布状態に応じ
て温度調整器の設定値を設定しておけば、ローラ1の発
熱状態を、求めようとする発熱分布状態とすることがで
きる。
【0020】この種誘導発熱ローラにおいて、処理する
負荷の幅は常に一定であることはない。そこで負荷の幅
に応じて、ローラの発熱幅を可変としておくことが要求
される。その場合でもローラの発熱分布が自在に設定で
きるようにした構成が図7である。同図において、中央
のグループに属する誘導コイル31と端部のグループに
属する誘導コイル32、33を用意したとする。誘導コ
イル31は電圧調整器34を介して単相電源27に接続
する。
【0021】誘導コイル32、33にはその巻線の途中
の数個所(図の2個所)から中間タップを引き出し、こ
の中間タップと誘導コイル32、33の各外端をタップ
切替装置35、36の接触子37〜39に接続する。一
方のタップ切替装置36の切替子40と他方の誘導コイ
ル32の内端とを一括して、電圧調整器41を介して単
相電源27の一端に、また他方のタップ切替装置35の
切替子42と誘導コイル33の内端とを一括して、単相
電源27の他端に接続する。
【0022】誘導コイル31によって発熱されるローラ
1の周壁部分の温度を検出する温度検出器45と、誘導
コイル33のうち、これから引き出された中間タップに
向かい合うローラ1の周壁部分の温度を検出する温度検
出器46、47と、誘導コイル33の内端と接触子37
が接続されている中間タップとの間の誘導コイル33に
よって発熱されるローラ1の周壁部分の温度を検出する
温度検出器48を用意する。
【0023】温度検出器45は温度調整器50に接続さ
れ、これからの出力信号によって温度調整器34が制御
される。温度検出器46〜48はタップ切替装置51の
接触子52〜54に接続される。タップ切替装置51の
切替子55は温度調整器56に接続され、これからの出
力信号によって温度調整器41が制御される。
【0024】ローラ1に添纏される負荷の幅が、誘導コ
イル31に向かいあうローラ1の周壁をまたいでその両
側に至る場合は、その幅に応じてタップ切替装置35、
36の切替子42、40を適当に移動させて、負荷の幅
全体に対応するローラ1の周壁が、誘導コイルによって
発熱されるようにする。そしてその負荷に応じてローラ
1の周壁温度が、所望の分布状態となるように、各温度
調整器50、56の設定値を設定しておく。
【0025】以上の構成において、ローラ1の周壁にお
ける発熱分布が、希望に応じて均一となるようにするこ
とが可能であることを説明したが、この場合更に発熱分
布が均一となるようにするには、ローラ1の周壁の内部
に、図8に示すように複数のジャケット室60を設けて
おくとよい。ジャケット室60は互いに連通しあってい
ても良いし、互いに独立した構成であってもよい。ジャ
ケット室60には気液二相の熱媒体が減圧して密封され
ている。この熱媒体の相変換による潜熱によって、ジャ
ケット室はほぼ均一な温度となり、これによりローラ1
の周壁温度を更に均一な温度分布状態とすることができ
る。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、誘
導発熱によりローラを発熱させるにあたり、電源として
単相電源を利用し、ならびに誘導発熱機構の誘導コイル
を複数設置した場合でも、ローラの周壁における発熱温
度分布を自在に設定することができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施態様を示す断面図である。
【図2】図1の回路図である。
【図3】本発明の他の実施態様を示す断面図である。
【図4】本発明の更に他の実施態様を示す断面図であ
る。
【図5】図4の回路図である。
【図6】本発明の更に他の実施態様を示す回路図であ
る。
【図7】本発明の更に他の実施態様を示す回路図であ
る。
【図8】本発明の更に別の実施態様を示す断面図であ
る。
【符号の説明】
1 ローラ 6 誘導発熱機構 7 鉄心 8〜13 誘導コイル 20、21 温度検出器 25、26 温度調整器 27 単相電源 28、29 電圧調整器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H033 AA03 BA25 BA32 BB18 BE06 CA07 CA30 CA44 3K059 AA00 AA05 AD05 AD13 CD00 CD18

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転自在のローラの軸心に沿って、複数
    の誘導コイルを並設し、前記誘導コイルを、前記ローラ
    の軸心に沿う中央部に位置している中央グループと、前
    記中央グループの両側に位置する端部グループとに分
    け、前記各グループに属する誘導コイルをそれぞれ別個
    に一括して電圧調整器を介して共通の単相電源に接続
    し、前記各グループに属する誘導コイルに向い合う前記
    ローラの周壁温度を検出する各温度検出器を前記ローラ
    の周壁に設置し、前記各温度検出器によって検出される
    前記ローラの周壁温度に応じて、前記ローラの周壁温度
    が所定の分布状態になるように、前記電圧調整器を制御
    するようにしてなる誘導発熱ローラ装置。
  2. 【請求項2】 回転自在のローラの軸心に沿って、複数
    の誘導コイルを並設し、前記誘導コイルを、前記ローラ
    の軸心に沿う中央部に位置している中央グループと、前
    記中央グループの両側に位置する端部グループと、前記
    中央グループと前記端部グループとの間の他のグループ
    とに分け、前記各グループに属する誘導コイルをそれぞ
    れ別個に一括して電圧調整器を介して共通の単相電源に
    接続し、前記各グループに属する誘導コイルに向い合う
    前記ローラの周壁温度を検出する各温度検出器を前記ロ
    ーラの周壁に設置し、前記各温度検出器によって検出さ
    れる前記ローラの周壁温度に応じて、前記ローラの周壁
    温度が所定の分布状態になるように、前記電圧調整器を
    制御するようにしてなる誘導発熱ローラ装置。
  3. 【請求項3】 回転自在のローラの軸心に沿って、複数
    の誘導コイルを並設し、前記誘導コイルをそれぞれ別個
    に電圧調整器を介して共通の単相電源に接続し、前記各
    誘導コイルに向い合う前記ローラの周壁温度を検出する
    各温度検出器を前記ローラの周壁に設置し、前記各温度
    検出器によって検出される前記ローラの周壁温度に応じ
    て、前記ローラの周壁温度が所定の分布状態になるよう
    に、前記電圧調整器を制御するようにしてなる誘導発熱
    ローラ装置。
  4. 【請求項4】 端部グループに属する誘導コイルに中間
    タップを引き出し、前記中間タップを選択的に単相電源
    に接続自在とした請求項1,2または3に記載の誘導発
    熱ローラ装置。
  5. 【請求項5】 ローラの周壁に、内部に気液二相の熱媒
    体が封入されてあるジャケット室を設けてなる請求項
    1,2または3に記載の誘導発熱ローラ装置。
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