JP2002535586A - 伝熱ローラのための流体分配装置 - Google Patents

伝熱ローラのための流体分配装置

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JP2002535586A
JP2002535586A JP2000596322A JP2000596322A JP2002535586A JP 2002535586 A JP2002535586 A JP 2002535586A JP 2000596322 A JP2000596322 A JP 2000596322A JP 2000596322 A JP2000596322 A JP 2000596322A JP 2002535586 A JP2002535586 A JP 2002535586A
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JP2000596322A
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ロバート ジェイムズ ジャーント
ジョン ジョセフ サヨヴィッツ
Original Assignee
キンバリー クラーク ワールドワイド インコーポレイテッド
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F5/00—Elements specially adapted for movement
    • F28F5/02—Rotary drums or rollers

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Abstract

(57)【要約】 伝熱ローラ（１０）は、熱伝達流体の供給源と連絡する第１の端部チャンバ（２８）、前記流体を受け入れて基面への熱伝達を促進する環状部（１６）、及び、使用された熱伝達流体を受け入れる環状部（１６）と連絡する第２の端部チャンバ（３８）を含む。少なくとも１つの端部チャンバ（２８、３８）は、環状部（１６）に近づく方により幅広い端部、及び、環状部（１６）から離れる方により狭い端部を各々が有する複数の溝（４６）を含む。溝（４６）は、端部チャンバ（２８、３８）の両方にあることが好ましい。溝（４６）は、ローラ（１０）の回転に起因する流体の角度的流れを十分に減少させ、ローラの速度が増加する時、ローラ（１０）を通って流れる目標とする流体容積を安定させ、それを維持する助けとなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （技術分野） 本発明は、基面への熱伝達を促進する流体を使用する熱結合ローラ及び他のロ
ーラのための改良された流体分配装置に関する。本発明には、改良された分配装
置を組み入れる伝熱ローラが特に含まれる。
【０００２】 （背景技術） 内部を通って流れる加熱流体を使用する加熱カレンダーロールは、当業技術に
おいて知られている。同様に、冷却又は急冷ローラは、しばしばそれらの内部に
冷却流体を使用する。ゼイソーンに付与された米国特許第４、０５０、５１０号
には、冷却鋳鉄のシェルでそのシェルの軸線に平行な複数の通路を持つものが開
示されている。２つの鋳鉄の端部構造がシェルの２つの端部を支持する。複数の
半径方向通路が端部構造に設けられており、蒸気などの加熱媒体をシェルの通路
に向けて外方に及び通路から内方に導いている。
【０００３】 フライスナーに付与された米国特許第４、０７７、４６６号には、円筒形の外
側シェル、円筒形の内側シェル、その２つのシェル間の環状部状空間を形成する
壁、加熱媒体のための流路を形成する環状部状空間の隔壁、及び、流路へ加熱媒
体を案内し流路から加熱媒体を除去するシェル端部に半径方向に配置される溝を
持つ加熱ローラが開示されている。リチャーズに付与された米国特許第３、１３
５、３１９号には、レベリングローラの類似の形態が開示されている。
【０００４】 不織材料に対するポイント結合工程において、布は、１００から１０００ポン
ド／直線インチの圧力の下で互いに挟まれる２つの加熱ローラの間を通される。
この場合も、ローラを加熱する通常の方法は、加熱された熱伝達流体を一端又は
両端においてロールジャーナルを通過させ、不織ウェブに接触する外側ロールシ
ェルと内側シェルとの間の環状部を通過させることである。環状部は、外側シェ
ルの内面に沿ってオイルを高速で（高い熱伝達係数を伴って）導く。一般に、シ
ェルの両端における円盤形状チャンバは、ロールジャーナル及び環状部の間を半
径方向に熱伝達流体を案内及び除去するために使用される。
【０００５】 高速のロール回転は、端部チャンバの流体の角度的又は螺旋状運動を引き起こ
すことができる。流体の回転エネルギ−の付与及び消散は、流体流れの擾乱を引
き起こし、一定のポンプ圧力で汲み出される流体容積の損失をもたらす。その結
果、熱伝達の損失と、結合能力及び速度の損失とを生じる。 角度的及び螺旋状の流れは、上記の参考文献にあるように、半径方向に向く溝
を設けることで克服することができる。しかし、開示された溝は例が非常に少な
く、それらは、ローラの外面に近づくにつれてますます間隔が開いていく。半径
方向の溝の間の空間のために、熱伝達流体は、それが環状部に入る時に均一に分
配されない。 環状部へ及び環状部からの熱伝達流体の実質的に均一な分配をもたらしつつ角
度的及び螺旋状流体運動に十分に打ち勝つ、加熱ローラにおける流体分配装置の
必要性又は要望が存在する。
【０００６】 （発明の開示） 本発明は、伝熱ローラのための改良された流体分配装置、及び、流体分配装置
を組み入れた伝熱ローラに関する。流体分配装置は、ローラの回転により引き起
こされる端部円盤型チャンバにおける角度的及び螺旋状流体運動に実質的に打ち
勝つ。同時に、装置は、環状部への実質的に一定の流体供給及び分配を準備する
。 伝熱ローラは、加熱又は冷却ローラであってもよく、熱い又は冷たい熱伝達流
体を使用して作動し得る。一般に伝熱ローラは、加熱又は冷却される不織ウェブ
又は他の基面に接触する外側の円筒形シェル、内側の円筒形シェル、及び、熱伝
達流体がそこを通って流れ得る内側及び外側円筒形シェルの間の環状部を含むこ
とになる。環状部は、完全に解放（個々の溝を持たない）させるか、又は、伝熱
ローラの一端から他端へ熱伝達流体を運ぶ複数の個々の溝を含んでもよい。伝熱
ローラは、ローラに熱伝達流体を注入する、及び／又は、ローラから熱伝達流体
を除去する通路を備える１つ又は両方の端部にロールジャーナルを含む。円盤型
チャンバが、対応するローラジャーナルと環状部との間に熱伝達流体を収容する
ために伝熱ローラの１つ又は両方の端部に設けられる。
【０００７】 本発明によると、１つ又は両方の端部の円盤型チャンバは、対応するジャーナ
ル及び環状部の間を通る複数の流量調節溝を備える。溝は、環状部に近づく方に
より広い端部を持ち、ジャーナルに近づく方により狭い端部を持つ。溝は、ジャ
ーナル及び環状部の間に延びる実質的に半径方向に突出する壁により形成される
のが好ましい。半径方向に突出する壁は、半径方向に突出するバッフル・アセン
ブリをローラ端部の開放円盤型チャンバの中に挿入することにより設けても良い
。 環状部に向かって幅広くジャーナルに向かってより狭い溝を設けることで、環
状部の所の隣接する溝の間の間隔を十分に減少し、最小限にすることができる。
この形態は、流量調節装置が端部チャンバ又は複数の端部チャンバ内の流体の角
度的及び螺旋状の流れを十分に減少させ、流体流れの実質的に均一で一様な分配
を環状部へ供給することを可能にする
【０００８】 定義 「不織布又はウェブ」の用語は、編まれた布のように規則的又は識別可能な方
法によらず、間に差し込まれた個々の繊維又は糸の構造を持つウェブを意味する
。不織布又はウェブは、メルトブロー処理、スパンボンド処理、エアーレイ処理
、及び、ボンデッドカーデッドウェブ処理などの多くの方法により形成されてい
る。不織布の坪量は、通常、平方ヤード当たりの材料のオンス（ｏｓｙ）、又は
、平方メートル当たりのグラム（ｇｓｍ）で表され、有用な繊維直径は通常ミク
ロンで表される。（ｏｓｙをｇｓｍに変換するには、ｏｓｙに３３．９１を乗ず
ることに注意されたい。）
【０００９】 「スパンボンド繊維」の用語は、熔解した熱可塑性材料が複数の細かい円形又
は他の形態の紡糸口金の毛細管からフィラメントとして押し出され、押し出され
るフィラメントの直径が急速に縮小されて形成される小直径繊維を意味するもの
であって、その方法は、例えば、本明細書において各々の全内容が参照文献とし
て援用されているアッペル他に付与された米国特許第４、３４０、５６３号、ド
ーシュナー他に付与された米国特許第３、６９２、６１８号、マツキ他に付与さ
れた米国特許第３、８０２、８１７号、キニーに付与された米国特許第３、３３
８、９９２号及び第３、３４１、３９４号、ハートマンに付与された米国特許第
３、５０２、７６３号、ピターセンに付与された米国特許第３、５０２、５３８
号、及び、ドボ他に付与された米国特許第３、５４２、６１５号に開示されてい
る。スポンボンド繊維は急冷され、集積面上に堆積する時には一般に粘着性では
ない。スパンボンド繊維は、ほぼ連続しており、しばしば約７ミクロンより大き
く、より詳細には約１０から３０ミクロンまでの平均直径を有する。
【００１０】 「メルトブロウン繊維」の用語は、融解した熱可塑性材料が複数の細かい通常
円形のダイス型毛細管から融解した糸又はフィラメントとして収束高速加熱ガス
（例えば、空気）流れの中に押し出され、ガス流れが融解した熱可塑性材料のフ
ィラメントを細くし、それらの直径をミクロ繊維の直径にまでも減少させること
により形成される繊維を意味する。その後、メルトブロウン繊維は、高速ガス気
流中を運ばれ、集積面上に堆積して不規則に分散されるメルトブロウン繊維のウ
エブを形成する。そのような工程は、例えば、ブティンに付与された米国特許第
３、８４９、２４１号に開示されている。メルトブロウン繊維は、連続性又は不
連続性であり得るミクロ繊維であり、直径が一般に１０ミクロンより小さく、集
積面上に堆積する時に一般的に自己結合的である。メルトブロウン繊維は、しば
しば、実質的に長さが連続的である。
【００１１】 「ミクロ繊維」の用語は、約１ミクロンから約５０ミクロンの平均直径、より
詳細には、約１ミクロンから約３０ミクロンの平均直径を有する、約７５ミクロ
ンを越えない平均直径を有する小径繊維を意味する。繊維の直径について他のよ
く用いられる表現はデニールであり、これは、繊維９０００メートル当たりのグ
ラムとして定義される。円形断面を持つ繊維において、デニールは、ミクロンで
表される繊維の直径を二乗し、グラム／立方センチメートルによる密度を乗じ、
０．００７０７を乗じて算出してもよい。より低いデニールは、より細かい繊維
を示し、より高いデニールは、より太いか又はより重い繊維を示す。例えば、１
５ミクロンとして与えられるポリプロピレン繊維の直径は、二乗して、その結果
に０．８９グラム／立方センチメートルを乗じ、更に０．００７０７を乗じてデ
ニールに換算してもよい。従って、１５ミクロンのポリプロピレン繊維は、約１
．４２（１５2ｘ０．８９ｘ０．００７０７＝１．４１５）デニールとなる。米
国以外では、「テックス（ｔｅｘ）」という測定単位がより普通に用いられ、繊
維１キロメートル当たりのグラムとして定義される。テックスは、デニール／９
として計算してもよい。
【００１２】 「ポリマー」の用語は、以下に限定されないが、ホモポリマー、例えばブロッ
ク、グラフト、ランダム、及び、交互コポリマーなどのコポリマー、ターポリマ
ーなど、及び、それらの混合物及び変性物を含む。更に、他に特に限定されなけ
れぼ、「ポリマー」の用語は、材料の全ての可能な幾何学的形態を含むものとす
る。これらの形態には、以下に限定されないが、イソタクチック、シンジオタク
チック、及び、アタクチック対称性が含まれる。
【００１３】 「サーマルポイント結合」の用語は、結合される布又は繊維ウェブを加熱カレ
ンダーロール及び同様に加熱し得るアンビルロールの間を通すことに関わる。カ
レンダーロールは、いつもではないが、通常、ある種のパターンが付けられてお
り、そのために全ての布がその全面に亘って結合されない。その結果、カレンダ
ーロール向けの種々のパターンが機能的理由のほか美的理由から開発されている
。パターンの一例は点を有し、ハンセン及びペニングスに付与された米国特許第
３、８５５、０４６号に開示されている約２００結合／平方インチで約３０％の
結合区域を持つ、ハンセン・ペニングス又は「Ｈ＆Ｐ」パターンである。Ｈ＆Ｐ
パターンは、正方形のポイント又はピン結合区域を持ち、各ピンは、側面寸法０
．０３８インチ（０．９６５ミリメートル）、ピン間隔０．０７０インチ（１．
７７８ミリメートル）、及び、結合深さ０．０２３インチ（０．５８４ミリメー
トル）を持つ。得られるパターンは、約２９．５％の結合区域を有する。別の一
般的なポイント結合パターンは、側面寸法０．０３７インチ（０．９４ミリメー
トル）、ピン間隔０．０９７インチ（２．４６４ミリメートル）、及び、深さ０
．０３９インチ（０．９９１ミリメートル）を有する正方形のピンを用いて１５
％の結合区域を生み出す拡大ハンセン・ペニングス又は「ＥＨＰ」結合パターン
である。別のの「７１４」と称される一般的なポイント結合パターンは、各ピン
が側面寸法０．０２３インチ、ピン間隔０．０６２インチ（１．５７５ミリメー
トル）、及び、結合深さ０．０３３インチ（０．８３８ミリメートル）の正方形
ピン結合区域を持つ。得られるパターンは、約１５％の結合区域を有する。更に
また、別の一般的なパターンには、約１６．９％の結合区域を持つＣ−Ｓｔａｒ
パターンがある。Ｃ−Ｓｔａｒパターンは、流れ星で遮られた横方向のバー又は
「コーディロイ」のデザインを持つ。他の一般的なパターンには、反復してわず
かに相殺するダイヤモンドを用いるダイヤモンドパターン、及び、その名前が示
唆する通りの例えば網戸のようなワイヤ織りパターンが含まれる。一般に、パー
セント結合面積は、布ラミネートウェブ面積の約１０％から約３０％まで変化す
る。当業技術で良く知られるように、スポット結合は、各層内のフィラメント及
び／又は繊維を結合することにより、ラミネート層を互いに保持し、個々の層の
各々に一体性を付与する。
【００１４】 「サーマル（熱）転写ローラ」及び「ヒート（熱）転写ローラ」の用語は、基
面に熱又は冷却を付与するために使用される任意のローラを意味するように互換
的に使用される。多重の伝熱ローラは、例えば互いに挟まれた２つのローラのよ
うに対で配置してもよく、又は、別々にされて直列に配列されてもよい。不織布
のポイント結合において、布は、約１００から１０００ポンド／直線インチの圧
力で互いに挟まれる２つの加熱伝熱ローラの間を通されてもよい。基面を冷却す
るために使用するローラ（すなわち、冷却ローラ）は、しばしば別々にされて一
列に配置される。伝熱ローラは、冷却ローラのように滑らかであってもよく、又
は、ポイント結合及びエンボスローラのようにパターン付けしてもよい。滑らか
なローラとパターン付けしたローラとは、いくつかの用途においては一緒に使用
し得る。
【００１５】 「サーマル（熱）伝達流体」及び「ヒート（熱）伝達流体」の用語は、伝熱ロ
ーラの加熱及び冷却に使用される流体を意味するために互換的に使用される。熱
伝達流体には、以下に限定されないが、特定用途に必要とされる熱伝達を達成す
ることができる、オイル、水、蒸気、窒素、及び、様々な他の有機及び無機の液
体及び気体が含まれる。
【００１６】 （発明を実施するための最良の形態） 類似の部材が同じ参照番号を有する各図を参照すると、本発明の伝熱ローラ１
０は、加熱又は冷却されている不織ウェブ又は他の基面と接触する外側円筒形シ
ェル１２、内側円筒形シェル１４、及び、そこを通って熱伝達流体が流れ得る内
側及び外側円筒形シェルの間の環状部１６を含む。環状部１６は、完全に開放さ
れてもよく（個々の溝がない）、又は、環状部及び伝熱ローラ１０の第１の（流
入口）端部２２から第２の（流出口）端部２４へ熱伝達流体を運ぶ螺旋状の壁２
０で分離された図３に示す複数の個々の溝１８を含んでもよい。
【００１７】 図２を参照すると、中空のローラジャーナル２４は、伝熱ローラ１０の中心軸
線に沿って延び、矢印で示されるようにジャーナル２４に流体を供給する熱伝達
流体のための供給線２６と１つの端部で連絡する。図示の好ましい実施形態にお
いて、ジャーナル２４は、最初、ローラの中心を通って第２端部２２からローラ
の第１端部２０に流体を運ぶ。ローラの第１端部２０における第１円盤型チャン
バ２８は、内側ローラ壁３０、第１のローラ端部キャップ３２、及び、円筒形環
状部１６の間に形成される。流体流入口チャンバである第１円盤型チャンバ２８
は、円筒形の流体入口スロット３４（図２）、又は、内側円筒形シェル１４に形
成される複数のより小さい個々の流体入口開口部３５（図１）を通って、ジャー
ナル２４から環状部１６に熱伝達流体を運ぶ。流入口チャンバ２８からの熱伝達
流体は、ローラ１０が、時には高速で、回転する時、環状部１６内に入って通過
し、それにより、熱伝達流体は、外側円筒形シェル１２を加熱（又は、冷却）し
て、次に、熱又は冷却を基面に伝導及び伝達する。図示されている好ましい実施
形態において、熱伝達流体は、溝１８を通って螺旋状流れ模様で環状部１６の周
りを循環状部する。
【００１８】 熱伝達流体は、次に、内側シェル１４の円筒形流体出口スリット３６（又は、
複数のより小さい開口部３５）を通って環状部１６を出て、内側ローラ壁４０、
第２の端部キャップ４２、及び、円筒形環状部１６の間で形成される第２の円盤
型チャンバ３８に入る。流体流出口チャンバである第２円盤型チャンバ３８は、
使われた熱伝達流体を第２の端部キャップ４２と円筒形流入口溝２６の壁との間
に形成される円筒形出口溝４４に運ぶ。出口溝４４は、流入口溝２６を通る更な
る使用のために必要に応じて流体を加熱又は冷却する加熱又は冷却手段（図示し
ない）へ流体を運ぶ。
【００１９】 図１を参照すると、少なくとも１つの端部チャンバ２８又は３８（好ましくは
、両方の端部チャンバ）には、ジャーナル２４及び環状部１６の間に複数の溝４
６が設けられる。各溝４６は、内側シェル１４及び環状部１６に近い方のより幅
広い端部、及び、ジャーナル２４に近い方のより狭い端部を有する。溝４６の目
的は、熱伝達流体がローラの回転によって端部チャンバ内、特に流入口チャンバ
２８内において角度的又は螺旋状流れ模様を持つことを実質的に防止することで
ある。端部チャンバ（特に、流入口チャンバ２８）での角度的流れ模様は、流体
圧力の増加を引き起こし、一般の定圧流体ポンプにより供給される流体容積を減
少させる。角度的又は螺旋状流体流れの傾向は、ローラ速度と共に増加し、更な
る圧力増加及び更なる流体容積減少を引き起こす。端部チャンバ内の角度的又は
螺旋状流れを十分に減少させることにより、より高いローラ速度における流体容
積（及び、熱伝達）の降下が十分に減少する。
【００２０】 溝４６はまた、円筒形スロット３４内へ入って環状部１６（図２）に入る、又
は、多数のより小さい開口部３５に入って環状部１６（図１）に入る、実質的に
均一で一様な流体放出を促進するように設計されている。このことは、環状部に
近い方のより広い端部、及び、ジャーナル２４に近い方のより狭い端部を持つ溝
（４６）を設けることにより一部達成される。この形態は、溝が両端においてす
ぐ隣に近接するか又は互いに非常に接近することを可能にし、溝により占有され
ない空間の量を最小にする。環状部に近い方の隣接する溝の間の距離を最小にす
ることにより、環状部の円周の周りの実質的に一様な流体放出が維持される。
【００２１】 好ましい実施形態において、隣接する溝４６は、ジャーナル２４に近い溝の内
側端部５０と環状部１６に近い溝の外側端部５２との間の厚みを増加させない比
較的薄い壁４８で分離される。例えば、壁４８の外側端部５２は、円であり得る
想像線によって結合してもよい。端部５２を結合する想像線は、溝４６により少
なくとも７０％占有され、溝間の壁４８により３０％を越えずに占有される必要
がある。好ましくは、想像線（図１において内側シェル１４の内面により形成さ
れる）は、溝４６により少なくとも８０％、及び、壁４８により２０％を越えず
に占有され、更に好ましくは、溝４６により少なくとも９０％、及び、薄い壁４
８により１０％を越えずに占有されることになる。
【００２２】 図１に示す好ましい実施形態では、壁４８は、円盤型端部チャンバにおいて、
ジャーナル２４の近くの第１端部５０から内側シェル３５と接触して環状部に接
近する第２の端部５２まで半径方向外方に延びる。壁４８及び溝４６は、複数の
留め具５６で端部チャンバの内壁に装着される裏板５４を有する単体のバッフル
・アセンブリの形で設けることができる。壁４８は、裏板５４に装着されるバッ
フルにより与えられ、端部チャンバへの容易な挿入、取り外し、及び、交換が可
能な単体アセンブリを準備する。
【００２３】 円盤の円周の周りの溝４６の数は、端部チャンバにおける熱伝達流体の角度的
又は螺旋状の流れを実質的に防止するために十分多くとる必要がある。端部チャ
ンバは、少なくとも約１０個の実質的に均等間隔の溝４６を含む必要がある。端
部チャンバは、少なくとも約２０個の溝４６を含むことが好ましく、更に好まし
くは、少なくとも約３０個を含む。溝４６の数があまりにも少ない場合は、個々
の溝内の流体の角度的流れが好ましくない程度まで起こり得る。
【００２４】 図２を参照すると、流入口チャンバ２８には、実質的に均一に分配された軸線
方向の流体流れを環状部の中に供給するために、個々の溝４６が設けられること
が最も重要である。また、流出口チャンバ３８に溝４６を設け、環状部から流出
口溝４４へ実質的に均一に分配された軸線方向の流体流れを供給することが必要
である。好ましい流出口チャンバ溝４６は、流入口チャンバ溝と類似しており、
環状部に接近する幅広い端部、及び、流出口溝４４に接近する幅の狭い端部を持
つ。 環状部１６内の流れは、図３に示す溝１８及び螺旋状壁２０で形成される螺旋
模様で起こり得る。ローラ軸線から約３０゜の角度（図示の好ましい実施形態に
おいて）又は異なる角度で進行し得る環状部内の螺旋状流れ模様は、一様で高い
程度の流体充填や環状部１６内の高い流体速度を促進することにより熱伝達を最
大にする助けとなる。
【００２５】 本発明の伝熱ローラは、不織ポリマーウェブ及びフィルムのサーマルポイント
結合、エンボス加工、圧縮、及び、他の加熱、更に、種々の冷却又は急冷用途に
、それらに限定されないが、広範囲の使用可能性を持つ。一般に、基面は、１つ
又はそれ以上のポリマーで作られる複数のフィラメントを含む不織ウェブであっ
てもよい。不織ウェブは、スパンボンドウェブ、メルトブロウンウェブ、ボンデ
ッドカーデッドウェブ、又は、別の型の不織ウェブであってもよく、単層か、又
は、１つ又はそれ以上の不織ウェブ層を含む多層複合材で与えられてもよい。紙
もまた基面であり得る。基面はまた、熱可塑性フィルムか、又は、不織ウェブ又
は紙と結合された熱可塑性フィルムであってもよい。
【００２６】 基面は、以下に限定されないが、ポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィン
、エチレン及びプロピレンのコポリマー、Ｃ4−Ｃ20アルファオレフィンを持つ
プロピレン又はエチレンのコポリマー、プロピレン及びＣ4−Ｃ20アルファオレ
フィンを持つエチレンのターポリマー、エチレンビニルアセテートコポリマー、
プロピレンビニルアセテートコポリマー、スチレン−ポリ（エチレン−アルファ
−オレフィン）エラストマー、ポリウレタン、Ａがポリスチレンなどのポリ（ビ
ニルアレン）部分から形成され、Ｂが共役ジエン又は低級アルケンなどのエラス
トマー的中間ブロックであるＡ−Ｂブロックコポリマー、ポリエーテル、ポリエ
ーテルエステル、ポリアクリレート、エチレンアルキルアクリレート、ポリイソ
ブチレン、ポリ−１−ブテン、エチレン−１−ブテンコポリマーを含むポリ−１
−ブテンのコポリマー、ポリブタジエン、イソブチレン−イソプレンコポリマー
、及び、前記の任意の組み合わせを含む広範囲の熱可塑性ポリマーから作られて
も良い。ポリオレフィンが一般的である。ポリエチレン及びポリプロピレンホモ
ポリマー及びコポリマーは、特に一般的である。基面は、好ましくは約０．１グ
ラム／平方メートルから約１００グラム／平方メートルまでの広範囲な坪量を持
ち得る。 以下の実施例は、ロールの速度が増加する時、様々なローラを通って高率の流
体伝達を維持する本発明の有益な効果を示す。
【００２７】 実施例 以下の実施例は、図２に示すものと類似の伝熱ローラを使用して行われた。ロ
ーラは、外径３６インチ、内側シェルの外径約２７．５インチ、環状部状の厚さ
（内側及び外側シェルの間隔）約０．２８インチ、及び、環状部状チャンバ長さ
約１５１インチを有していた。環状部状チャンバは、一連の薄い螺旋状壁を包含
しており、その各々が高さ約０．２８インチ及びローラの縦軸からの角度３０度
を有していた。螺旋状壁は、各々が約２１．５インチの幅を持つ流路を環状部に
形成した。 流入口及び流出口端部チャンバは、各々、軸線方向厚さ約７インチ及び直径２
３．５インチを有していた。端部チャンバと環状部との間の流体連絡は、直径０
．６２インチで内側シェルの各端部において円周の周りに５度づつ間隔を空けて
置かれた、内側シェルの各端部の７２個の開口部を通って達成された。
【００２８】 いくつかの実施例では、バッフル・アセンブリが端部チャンバの各々に取り付
けられた。各バッフル・アセンブリは、裏板と、互いに１０度づつ間隔を置かれ
て３６個の流路を形成する３６個の半径方向に延びるバッフルとを含んでいた。
装着された時、各バッフルは、ローラの中心軸線から約３．７５インチの内側端
部、及び、内側円筒形シェルの内面に接触する外側端部を有していた。各バッフ
ルは、半径方向長さ約９インチ、及び、軸線方向長さ約６．４インチ（端部チャ
ンバの軸線方向長さよりもわずかに小さい）を有していた。半径方向に延びるバ
ッフルで形成される溝は、環状部に接近して幅がより広く、ローラの中心に近い
方がより狭かった。３６個のチャンバの各々は、内側シェルの７２個の開口部の
うちの２つを通って環状部と連絡した。 熱伝達オイル（合成及び天然炭化水素の混合物）は、定圧ポンプを使用してロ
ーラに供給され、ローラへのオイル流量が測定及び記録された。最初の２つの実
施例は、単一ローラを使用し、バッフルがある場合及び無い場合で実施された。
表１は、ローラを通るオイル流量に及ぼすローラ速度の影響を示す。
【００２９】 （表１）ローラ回転速度に対するオイル流量
【００３０】 上記の通り、熱伝達オイルの流量は、端部チャンバに流路を設けるために使用
されるバッフルがない時、ゼロから２７５ＲＰＭまで６３％（５７０ＧＰＭから
２１０ＧＰＭまで）減少した。両方の端部チャンバにバッフルを取り付けると、
熱伝達オイルの流量は、ゼロから２７５ＲＰＭまで単に１０％（５４０ＧＰＭか
ら４８５ＧＰＭまで）減少するに過ぎなかった。
【００３１】 次の３つの実施例では、不織布のサーマルポイント結合のために使用されるパ
ターン付きローラ及びアンビルローラから成る１対のニップローラで同様の評価
が実施された。実施例５に関して、両方のローラは、いずれのローラの端部チャ
ンバにもバッフル装置（又は、他の流路を付ける装置）を包含していなかった。
実施例６に関して、パターン付きローラは、バッフル装置を包含しなかったが、
アンビルローラは、流入口及び流出口チャンバの両方にバッフル装置を包含した
。実施例７に関して、パターン付きローラ及びアンビルローラの両方は、両方の
端部チャンバにバッフル装置を包含した。 この場合も、熱伝導オイルは、同じ定圧ポンプを使用してローラに供給された
。表２から表４は、各ローラを通るオイル流量に及ぼすローラ速度の影響を示す
。
【００３２】 （表２）２重ローラ回転(直線)速度に対するオイル流量（バッフル無し）
【００３３】 （表３）２重ローラ回転(直線)速度に対するオイル流量（一方にバッフルあり
）
【００３４】 （表４）２重ローラ回転(直線)速度に対するオイル流量（両方にバッフルあり
）
【００３５】 バッフルがローラに使用されないどの状況においても、オイル流量は、ローラ
速度が増加にするにつれて特に高速の場合に大きく減少した。バッフルがローラ
に使用されるどの状況においても、オイル流量の減少は、何桁も小さかった。 本明細書で説明された本発明の好ましい実施形態は現時点において好ましいも
のであるが、様々な変更及び改善が本発明の精神及び範囲から逸脱することなく
可能である。本発明の範囲は添付請求項に示されており、同等内容の意味及び範
囲に該当する全ての変更は、本発明の範囲に包含されることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 端部チャンバ及び付随する溝を見せるために端部キャップが取り外された本発
明の伝熱ローラの概略端面図である。
【図２】 本発明の伝熱ローラの正面断面図である。
【図３】 本発明のローラの１つの実施形態における環状部の溝形態を概略的に示す図で
ある。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年４月５日（２００１．４．５）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】 （発明の開示） 本発明は、伝熱ローラのための改良された流体分配装置、及び、流体分配装置
を組み入れた伝熱ローラに関する。流体分配装置は、ローラの回転により引き起
こされる端部円盤型チャンバにおける角度的及び螺旋状流体運動に実質的に打ち
勝つ。同時に、装置は、環状部への実質的に一定の流体供給及び分配を準備する
。 伝熱ローラは、加熱又は冷却ローラであってもよく、熱い又は冷たい熱伝達流
体を使用して作動し得る。一般に伝熱ローラは、加熱又は冷却される不織ウェブ
又は他の基面に接触する外側の円筒形シェル、内側の円筒形シェル、及び、熱伝
達流体がそこを通って流れ得る内側及び外側円筒形シェルの間の環状部を含むこ
とになる。環状部は、完全に解放（個々の溝を持たない）させるか、又は、伝熱
ローラの一端から他端へ熱伝達流体を運ぶ複数の個々の溝を含んでもよい。伝熱
ローラは、ローラに熱伝達流体を注入する、及び／又は、ローラから熱伝達流体
を除去する通路を備える１つ又は両方の端部にロールジャーナルを含む。円盤型
チャンバが、対応するロールジャーナルと環状部との間に熱伝達流体を収容する
ために伝熱ローラの１つ又は両方の端部に設けられる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】 （発明を実施するための最良の形態） 類似の部材が同じ参照番号を有する各図を参照すると、本発明の伝熱ローラ１
０は、加熱又は冷却されている不織ウェブ又は他の基面と接触する外側円筒形シ
ェル１２、内側円筒形シェル１４、及び、そこを通って熱伝達流体が流れ得る内
側及び外側円筒形シェルの間の環状部１６を含む。環状部１６は、完全に開放さ
れてもよく（個々の溝がない）、又は、環状部及び伝熱ローラ１０の第１の（流
入口）端部２１から第２の（流出口）端部２２へ熱伝達流体を運ぶ螺旋状の壁２
０で分離された図３に示す複数の個々の溝１８を含んでもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】 図２を参照すると、中空の通路２４は、伝熱ローラ１０の中心軸線に沿って延
び、矢印で示されるように通路２４に流体を供給する熱伝達流体のための流入口
溝２６と１つの端部で連絡する。図示の好ましい実施形態において、通路２４は
、最初、ローラの中心を通って第２端部２２からローラの第１端部２１に流体を
運ぶ。ローラの第１端部２１における第１円盤型チャンバ２８は、内側ローラ壁
３０、第１のロールジャーナル３２、及び、円筒形環状部１６の間に形成される
。流体流入口チャンバである第１円盤型チャンバ２８は、円筒形の流体入口スロ
ット３４（図２）、又は、内側円筒形シェル１４に形成される複数のより小さい
個々の流体入口開口部３５（図１）を通って、通路２４から環状部１６に熱伝達
流体を運ぶ。流入口チャンバ２８からの熱伝達流体は、ローラ１０が、時には高
速で、回転する時、環状部１６内に入って通過し、それにより、熱伝達流体は、
外側円筒形シェル１２を加熱（又は、冷却）して、次に、熱又は冷却を基面に伝
導及び伝達する。図示されている好ましい実施形態において、熱伝達流体は、溝
１８を通って螺旋状流れ模様で環状部１６の周りを循環状部する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】 熱伝達流体は、次に、内側シェル１４の円筒形流体出口スリット３６（又は、
複数のより小さい開口部３５）を通って環状部１６を出て、内側ローラ壁４０、
第２のロールジャーナル４２、及び、円筒形環状部１６の間で形成される第２の
円盤型チャンバ３８に入る。流体流出口チャンバである第２円盤型チャンバ３８
は、使われた熱伝達流体を第２のロールジャーナル４２と円筒形流入口溝２６の
壁との間に形成される円筒形出口溝４４に運ぶ。出口溝４４は、流入口溝２６を
通る更なる使用のために必要に応じて流体を加熱又は冷却する加熱又は冷却手段
（図示しない）へ流体を運ぶ。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】 図１を参照すると、少なくとも１つの端部チャンバ２８又は３８（好ましくは
、両方の端部チャンバ）には、通路２４及び環状部１６の間に複数の溝４６が設
けられる。各溝４６は、内側シェル１４及び環状部１６に近い方のより幅広い端
部、及び、通路２４に近い方のより狭い端部を有する。溝４６の目的は、熱伝達
流体がローラの回転によって端部チャンバ内、特に流入口チャンバ２８内におい
て角度的又は螺旋状流れ模様を持つことを実質的に防止することである。端部チ
ャンバ（特に、流入口チャンバ２８）での角度的流れ模様は、流体圧力の増加を
引き起こし、一般の定圧流体ポンプにより供給される流体容積を減少させる。角
度的又は螺旋状流体流れの傾向は、ローラ速度と共に増加し、更なる圧力増加及
び更なる流体容積減少を引き起こす。端部チャンバ内の角度的又は螺旋状流れを
十分に減少させることにより、より高いローラ速度における流体容積（及び、熱
伝達）の降下が十分に減少する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】 溝４６はまた、円筒形スロット３４内へ入って環状部１６（図２）に入る、又
は、多数のより小さい開口部３５に入って環状部１６（図１）に入る、実質的に
均一で一様な流体放出を促進するように設計されている。このことは、環状部に
近づく方のより広い端部、及び、通路２４に近づく方のより狭い端部を持つ溝（
４６）を設けることにより一部達成される。この形態は、溝が両端においてすぐ
隣に近接するか又は互いに非常に接近することを可能にし、溝により占有されな
い空間の量を最小にする。環状部に近い方の隣接する溝の間の距離を最小にする
ことにより、環状部の円周の周りの実質的に一様な流体放出が維持される。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】 好ましい実施形態において、隣接する溝４６は、通路２４に近い溝の内側端部
５０と環状部１６に近い溝の外側端部５２との間の厚みを増加させない比較的薄
い壁４８で分離される。例えば、壁４８の外側端部５２は、円であり得る想像線
によって結合してもよい。端部５２を結合する想像線は、溝４６により少なくと
も７０％占有され、溝間の壁４８により３０％を越えずに占有される必要がある
。好ましくは、想像線（図１において内側シェル１４の内面により形成される）
は、溝４６により少なくとも８０％、及び、壁４８により２０％を越えずに占有
され、更に好ましくは、溝４６により少なくとも９０％、及び、薄い壁４８によ
り１０％を越えずに占有されることになる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】 図１に示す好ましい実施形態では、壁４８は、円盤型端部チャンバにおいて、
通路２４の近くの第１端部５０から内側シェル３５と接触して環状部に接近する
第２の端部５２まで半径方向外方に延びる。壁４８及び溝４６は、複数の留め具
５６で端部チャンバの内壁に装着される裏板５４を有する単体のバッフル・アセ
ンブリの形で設けることができる。壁４８は、裏板５４に装着されるバッフルに
より与えられ、端部チャンバへの容易な挿入、取り外し、及び、交換が可能な単
体アセンブリを準備する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 サヨヴィッツ ジョン ジョセフ アメリカ合衆国 ジョージア州 30068 マリエッタ トリニティー コート ノー スイースト 4687 Ｆターム(参考） 3J103 AA02 AA22 AA24 AA25 AA35 AA47 AA81 BA09 BA24 CA62 FA01 GA26

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 外側シェル、内側シェル、及び、前記外側及び内側シェルの
    間の環状部と、 前記環状部と流体連絡する少なくとも流入口端部チャンバと、 前記環状部と連絡するローラジャーナルと、 前記流入口端部チャンバにあって、前記ローラジャーナルに近い方に第１の端
    部及び前記環状部に近い方に第２の端部を各々が有する複数の流入口溝と、 を含み、 各流入口溝の前記第２の端部は、前記流入口溝の前記第１の端部よりも幅が広
    い、 ことを特徴とする伝熱ローラ。
  2. 【請求項２】 前記環状部と流体連絡する流出口端部チャンバと、 前記流出口端部チャンバにあって、前記環状部に近い方に第１の端部、及び、
    第２の端部を各々が有する複数の流出口溝と、 を更に含み、 各流出口溝の前記第１の端部は、前記流出口溝の前記第２の端部よりも幅が広
    い、 ことを特徴とする請求項１に記載の伝熱ローラ。
  3. 【請求項３】 前記流入口端部チャンバは、前記流入口溝を形成する複数の
    半径方向に延びる壁を含むことを特徴とする請求項１に記載の伝熱ローラ。
  4. 【請求項４】 前記流入口端部チャンバは、前記流入口溝を形成する複数の
    バッフルを有するインサートを含むことを特徴とする請求項１に記載の伝熱ロー
    ラ。
  5. 【請求項５】 前記流入口端部チャンバは、少なくとも約１０個の前記流入
    口溝を含むことを特徴とする請求項１に記載の伝熱ローラ。
  6. 【請求項６】 前記流入口端部チャンバは、少なくとも約２０個の前記流入
    口溝を含むことを特徴とする請求項１に記載の伝熱ローラ。
  7. 【請求項７】 前記流入口端部チャンバは、少なくとも約３０個の前記流入
    口溝を含むことを特徴とする請求項１に記載の伝熱ローラ。
  8. 【請求項８】 前記流出口端部チャンバは、複数の半径方向に延びる壁を含
    むことを特徴とする請求項２に記載の伝熱ローラ。
  9. 【請求項９】 前記流出口端部チャンバは、複数のバッフルを有するインサ
    ートを含むことを特徴とする請求項２に記載の伝熱ローラ。
  10. 【請求項１０】 前記流出口端部チャンバは、少なくとも約１０個の前記流
    出口溝を含むことを特徴とする請求項２に記載の伝熱ローラ。
  11. 【請求項１１】 前記流出口端部チャンバは、少なくとも約２０個の前記流
    出口溝を含むことを特徴とする請求項２に記載の伝熱ローラ。
  12. 【請求項１２】 前記流出口端部チャンバは、少なくとも約３０個の前記流
    出口溝を含むことを特徴とする請求項２に記載の伝熱ローラ。
  13. 【請求項１３】 前記環状部は、少なくとも１つの螺旋状の溝を含むことを
    特徴とする請求項１に記載の伝熱ローラ。
  14. 【請求項１４】 外側シェル、内側シェル、及び、前記外側及び内側シェル
    の間の環状部と、 前記環状部と連絡する流入口端部チャンバと、 前記流入口端部チャンバと連絡するローラジャーナルと、 前記流入口端部チャンバにあって、前記環状部に近い方により幅広い端部及び
    前記環状部から更に離れる方により狭い端部を各々が有する複数の流入口溝と、 前記環状部と連絡する流出口端部チャンバと、 前記流出口端部チャンバにあって、前記環状部に近い方により幅広い端部及び
    前記環状部から更に離れる方により狭い端部を各々が有する複数の流出口溝と、
    を含むことを特徴とする伝熱ローラ。
  15. 【請求項１５】 各端部チャンバに少なくとも１０個の前記溝を含むことを
    特徴とする請求項１４に記載の伝熱ローラ。
  16. 【請求項１６】 各端部チャンバに少なくとも２０個の前記溝を含むことを
    特徴とする請求項１４に記載の伝熱ローラ。
  17. 【請求項１７】 各端部チャンバに少なくとも３０個の前記溝を含むことを
    特徴とする請求項１４に記載の伝熱ローラ。
  18. 【請求項１８】 各端部チャンバに前記溝を形成する半径方向に延びる壁を
    含むことを特徴とする請求項１４に記載の伝熱ローラ。
  19. 【請求項１９】 各端部チャンバに前記溝を形成するバッフル・インサート
    を含むことを特徴とする請求項１４に記載の伝熱ローラ。
  20. 【請求項２０】 ローラジャーナルと連絡する流入口端部チャンバと、 前記流入口端部チャンバと連絡する環状部と、 前記流入口端部チャンバにあって、前記環状部に近い方により幅広い端部、及
    び、より狭い端部を各々が有し、その隣接するものが実質的に均一な厚さを有す
    る壁により分離される、複数の流入口溝と、 を含むことを特徴とする伝熱ローラ。
  21. 【請求項２１】 前記環状部と連絡する流出口端部チャンバと、 前記流出口端部チャンバにあって、前記環状部に近い方により幅広い端部、及
    び、より狭い端部を各々が有する複数の流出口溝と、 を更に含むことを特徴とする請求項２０の記載の伝熱ローラ。
  22. 【請求項２２】 請求項２０に記載の前記伝熱ローラ、及び、第２のローラ
    を含むことを特徴とするローラ・アセンブリ。
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