JP2004116538A

JP2004116538A - Heat media flowing roller

Info

Publication number: JP2004116538A
Application number: JP2002276652A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Kitano; 北野　良夫; Toru Tonomura; 外村　徹; Kozo Okamoto; 岡本　幸三; Nariyuki Hirota; 弘田　成之; Masanobu Hiragori; 平郡　正信
Original assignee: Tokuden Co Ltd Kyoto
Current assignee: Tokuden Co Ltd Kyoto
Priority date: 2002-09-24
Filing date: 2002-09-24
Publication date: 2004-04-15
Anticipated expiration: 2022-09-24
Also published as: JP3958166B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat media flowing roller capable of performing uniform heat treating of a processed object such as a resin film and miniaturizing a heat exchanger and a pump. <P>SOLUTION: A plurality of airtight chambers 13 filling a heat media with two of gaseous and liquid phases extending in a longitudinal direction of a roll shell 11 are formed along an outer periphery of the roll shell 11, and a heat media flowing pipe 14 passing through inside the airtight chamber 13 in a longitudinal direction is also formed in a thick wall of the cylindrical roll shell 11. The heat media liquid for heating and cooling the processed object are poured into the heat media flowing pipe 14. Consequently, uniform heating or cooling the processed object is performed in spite of temperature difference between an inlet and an outlet of the heat media liquid, and the amount of flow required for reduction of the temperature difference is decreased. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体を熱媒体として樹脂フィルムなどの処理物を加熱又は奪熱処理するローラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
樹脂フィルムなどの処理物をローラに掛け、ローラに当接して通過する間に処理物を所定の温度に加熱したり、高温の処理物を所定の温度にまで奪熱することが行われている。加熱処理する場合、ローラは加熱処理に必要な温度に高められ、奪熱処理する場合、処理物からの奪熱作用によってローラ自体の温度が上昇するので、処理物の冷却に適応する温度までローラを冷却する。いずれの場合も熱を移送する媒体を必要とし、その媒体として流体たとえば油が使用されている。すなわち、適温の流体をローラの内部を通過させ、この流体でローラを加熱又はローラから奪熱する（以下、このようなローラを熱媒通流ローラという。）ようにしている。
【０００３】
図１０はこのような熱媒通流ローラの一例の概略構成を示すもので、図１０において、１はロールシェル、２は回転駆動軸、３は中子、４はロータリジョイント、５は貯油タンク、６は油（熱媒流体）、７は加熱又は冷却用熱交換器、８は温度センサ、９はポンプ、１０は樹脂フィルムなどの処理物である。ロールシェル１は円筒状をなし、その中空内部に中子３が配置され、中子３の中央部を貫通して熱媒通流路３ａが形成されている。熱媒通流路３ａは回転駆動軸２内を経てロータリジョイント４の流入口に連結され、ロールシェル１の内周壁と中子３の外周壁との間で形成された熱媒通流路１ａは回転駆動軸２内を経てロータリジョイント４の出口に連結されている。
【０００４】
すなわち、貯油タンク５の油６は加熱又は冷却用熱交換器７を通り、所定の温度にされ、ポンプ９によってロールシェル１内に送られ、熱媒通流路３ａおよび１ａを通流した油６は貯油タンク５へ排出される。主として熱媒通流路１ａを通流する間にロールシェル１は所定の温度に維持され、ロールシェル１の表面に当接した処理物１０を加熱又は奪熱する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような熱媒通流ローラでは、ローラ（ロールシェルに回転駆動軸を連結したもの）内に流入する熱媒流体の温度と処理物の加熱後または奪熱後に流出する熱媒流体の温度との間に温度差が発生し、その温度差はローラの表面に現れるため、ローラの表面に当接した処理物のローラの軸心に沿う長手方向に対し、均一な熱処理ができないという問題がある。この問題を解消するために、従来はこの温度差を減らすために、温度差に応じてローラ内を通流する熱媒流体の流量を増加するようにしている。　そのために加熱又は冷却用熱交換器やポンプが大型化せざるを得ないという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような問題を解消すべくなされたもので処理物の均一な熱処理を可能にするとともに、熱交換器やポンプを小型化することのできる熱媒通流ローラを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る本発明は、内部に熱媒通流路を有し、前記熱媒通流路を流れる熱媒流体により表面に当接する処理物を加熱又は奪熱処理する熱媒通流ローラであって、前記ローラの肉厚内部に前記ローラの長手方向に伸びる気液２相の熱媒体を封入する密閉室を設けてなることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る本発明は、内部に熱媒通流路を有し、前記熱媒通流路を流れる熱媒流体により表面に当接する処理物を加熱又は奪熱処理する熱媒通流ローラであって、前記ローラの肉厚内部に、前記ローラの長手方向に伸びる気液２相の熱媒体を封入する密閉室を前記ローラの外周面に沿って複数個設けると共に、前記密閉室内を長手方向に貫通する管を設け、前記管を前記熱媒通流路としてなることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に係る本発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、請求項１又は請求項２に記載の発明において、電磁誘導発熱機構を備えてなることを特徴とする。
【００１０】
本発明では、ローラの肉厚内部に前記ローラの長手方向に伸びる気液２相の熱媒体を封入する密閉室を設けているので、ローラ内に流入する熱媒流体の温度と処理物の加熱後または奪熱後に流出する熱媒流体の温度との間に温度差が発生しても、気液２相の熱媒体の潜熱の移動により、ローラの軸心に沿う長手方向の表面温度が均一化し、熱媒流体の流量を増加することなく、ローラに当接した処理物のローラの軸心に沿う長手方向に対し、均一な熱処理ができる。また、電磁誘導発熱機構を付加すると、電磁誘導発熱機構を適宜、たとえば処理温度の変更時などに駆動することによって、必要な温度に到る応答速度を速めることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図１は一実施の形態に係る熱媒通流ローラの縦断面図、図２は部分的に示す同横断面図、図３は動作説明図であり、（ａ）は加熱時、（ｂ）は奪熱時を示す。なお、図１０に示すロータリジョイント４、貯油タンク５、加熱又は冷却用熱交換器７、温度センサ８およびポンプ９からなる油（熱媒流体）の循環経路については図では省略している。
【００１２】
図１ないし図３において、１０は樹脂フィルムなどの処理物（図３参照）、　１１はロールシェル、１２は回転駆動軸、１３は密閉室、１４は熱媒通流管、１５は気液２相を形成する熱媒体である。
【００１３】
ロールシェル１１は円筒状を成し、長手方向の両側の端部は回転駆動軸１２のフランジ１２ａに連結固定されている。密閉室１３はロールシェル１１の肉厚内に、たとえばロールシェル１１の長手方向の端縁からその長手方向にドリルで孔を形成し、その孔に気液２相の熱媒体となる適量の水１５などを注入して開口部を閉塞することにより形成され、図２に示すように適宜間隔を隔ててローラの外周面に沿って複数個設けられている。
【００１４】
熱媒通流管１４は密閉室１３の内部を長手方向に沿って貫通し、ロールシェル１１の長手方向の両側の端縁に伸びている。回転駆動軸１２およびそのフランジ１２ａには熱媒通流孔が形成され熱媒通流管１４はこの熱媒通流孔と連通している。すなわち、図示しない加熱又は冷却用熱交換器、ポンプおよびロータリジョイントを経て送り込まれたロールシェル１１を加熱し、または奪熱するための油などの熱媒流体は、一方の回転駆動軸１２およびそのフランジ１２ａの熱媒通流孔を経て熱媒通流管１４を通り、他方のフランジ１２ａおよび回転駆動軸１２の熱媒通流孔およびロータリジョイントを経て貯油タンクへ排出される。
【００１５】
樹脂フィルムなどの処理物１０を加熱する場合、所定の温度に加熱した熱媒流体を用いるが、この熱媒流体が熱媒通流管１４を通過すると、図３（ａ）に示すように密閉室１３内の熱媒体１５が加熱気化し、その熱はロールシェル１１を介して処理物１０を加熱する。熱を奪われた気体は液化し、再び熱媒流体により加熱され加熱気化し、その熱はロールシェル１１を介して処理物１０を加熱する。この動作が繰り返される。処理物１０を加熱する際、加熱気化した熱は処理物１０が当接している温度の低い側へと移動し、熱媒流体の流入側の温度が高く、流出側の温度が低いという温度差が発生しても、処理物１０をローラの軸心に沿う長手方向に対して均一な加熱処理ができる。
【００１６】
また、樹脂フィルムなどの高温の処理物１０を所定の温度に奪熱する場合、より温度の低下を防ぐために所定の温度に加熱した熱媒流体を用いるが、この熱媒流体が熱媒通流管１４を通過すると、図３（ｂ）に示すように処理物１０により加熱されたロールシェル１１の熱は密閉室１３内の気液２相の熱媒体に伝達され、熱媒通流管１４を通過する熱媒流体により所定の温度に冷却される。この場合、熱媒流体の流入側の温度が低く、流出側の温度が高いという温度差が発生しても気体の熱は低い方に移動し、処理物１０をローラの軸心に沿う長手方向に対して均一な奪熱処理ができる。
【００１７】
なお、この実施の形態では、熱媒流体の流路が直接にロールシェル１１に接しないことからロールシェル１１の熱膨張差による機械的精度の劣化を抑制することができ、また、必要な加熱部および奪熱部に有効的に作用させることができる。
【００１８】
図４は、他の実施の形態に係る、図２と同様の部分的に示す横断面図である。この他の実施の形態に係る熱媒通流ローラが、図１および図２に示す熱媒通流ローラと異なる点は、気液２相の熱媒体を収納する密閉室１３の間に、密閉室１３と平行してロールシェル１１の肉厚内を貫通して熱媒通流孔１６を形成している点である。このように構成した熱媒通流ローラでは、ロールシェル１１の熱を熱媒通流孔１６を通過する熱媒流体により直接に加熱または奪熱するものであるが、密閉室１３内の気液２相の熱媒体の潜熱移動により図１および図２に示す熱媒通流ローラと同様に、処理物をローラの軸心に沿う長手方向に対して均一な加熱および奪熱処理ができる。
【００１９】
図５ないし図７は、ロールシェル１１の中空内部に熱媒流体を通流し、ロールシェル１１を直接に加熱または奪熱する場合のそれぞれ他の実施の形態を示すもので、図６および図７に示すものでは、ロールシェル１１の中空内部に中子１７を配置し、熱媒流体の流速を速めることができる。図７に示すものでは中子１７に螺旋溝１７ａが形成され、熱媒流体はこの螺旋溝１７ａに沿って流れ、ロールシェル１１の中空内部により多くの熱媒流体を通過させることができる。なお、図１、図２および図４に示す熱媒通流ローラと対応する部分には同一の符号を付し、密閉室１３内の気液２相の熱媒体の潜熱移動により、処理物をローラの軸心に沿う長手方向に対して均一な加熱および奪熱処理ができる詳細な説明は省略する。
【００２０】
以上のようにロールシェル１１の肉厚内に気液２相の熱媒体を収納する密閉室１３を設けた熱媒通流ローラについて、ロールの直径３１０ｍｍ、ロール面長１１１０ｍｍ、ファン負荷運転、流体流量２．４ｍ^３／ｈ、流体比重８４１ｋｇ／ｍ^３、流体比熱０．４２ｋｃａｌ／ｋｇ、流体入り口温度１７８℃、流体出口温度１６８℃、流体出入口温度差１０℃で、流体の出口側から入り口までほぼ等間隔に１４点の温度センサをロールシェル１１の表面に配置して、計測した。
【００２１】
その結果、流体の出口側から順に、１４６．８　１４８．８　［１５０．６　１５０．８　１５０．９　１５０．９　１５０．９　１５０．８　１５０．６　１５０．７　１５０．５　１５０．３］　１４９．４　１４７．８であった。［］内の温度が気液２相の熱媒体を収納した密閉室の有効長かつ処理物幅の有効長９６０ｍｍである。この範囲での温度差は０．６℃であり、流体出入口温度差１０℃にかかわらず良好な温度分布を呈している。なお、［］外の温度は密閉室の有効外のロール有効長外部分であり、熱が回転駆動軸に奪われて温度が若干低下している。
【００２２】
ロールが放出する熱量を求めると、Ｑ（ｋｃａｌ／ｈ）＝１０×２．４×８４１×０．４２＝８４７７ｋｃａｌ／ｈ＝９．８６ｋｗである。ここで、気液２相の熱媒体を収納した密閉室を設けずに、この温度差０．６℃を得るときの流量Ｖを求めると、Ｖ（ｍ^３／ｈ）＝８４７７／（０．６×８４１×０．４２）＝４０（ｍ^３／ｈ）となる。これは気液２相の熱媒体を収納した密閉室を設けた場合に比べ約１６．７倍の流体流量が必要であることを意味する。
【００２３】
したがって、気液２相の熱媒体を収納した密閉室を設けた場合には１／１６．７倍の流体流量で済み、この場合、配管およびロータリージョイントの断面積を１／１６．７とすることが可能であり、配管およびロータリージョイントに要するコストを低減することができる。また、流体流量の低減は、配管工数および設置スペースの低減につながり、コスト低減として大きなメリットがあり、さらに流路の断面積が１／１６．７となることは配管表面積が約１／４となり、配管放熱が１／４になって省エネルギーとすることができる。流体の流量が少なくすめば流体を供給するポンプも小さくてよく、流量が１／１６．７であればポンプの容量は通常１／１０程度で十分である。
【００２４】
なお、以上は流体出入口温度差１０℃とした場合であるが、流体出入口温度差１０℃とした理由は、処理物を均一に熱処理しようとするとロールの有効長における温度分布精度が通常５℃未満である必要がある。つまり流体出入口温度差５℃未満とする必要があり、流体出入口温度差５℃以上となる場合には、流体出入口温度差にしたがい流量を増加しなければ均一に熱処理することができない。しかし、気液２相の熱媒体を収納した密閉室を設けることにより、流体出入口温度差５℃以上であっても流量を増加することなく十分に均一な熱処理が果たせることを示すためである。すなわち、気液２相の熱媒体を収納した密閉室を設けることにより特に流体出入口温度差５℃以上となる場合の流量増加に伴う、配管、ロータリージョイントおよびポンプなどの大型化を抑制することができる、顕著な効果を奏する。
【００２５】
ところで、奪熱によってローラ（厳密にはロールシェル）の表面温度が変動する際、それを熱媒流体の温度を制御することでローラの表面温度を一定に制御するが、熱媒流体の温度制御は比較的に安定的にできるのに比べ、流路壁面との熱伝達率が小さいためにローラの温度は追従せず時間遅れが発生する。この遅れを解消するために、ローラ自体をジュール発熱させる誘導発熱機構を付加すると好都合である。
【００２６】
図８および図９は誘導発熱機構を付加した熱媒通流ローラの実施の形態を示すもので、図８に示すものでは、図１に示す熱媒通流ローラの中空部に誘導コイルと鉄心とからなる誘導発熱機構１８を配置したものであり、図９に示すものでは、図６に示す熱媒通流ローラの外周面の近傍位置に誘導発熱機構１８を配置したものである。このように誘導発熱機構を付加しておくと、処理物の処理温度を変更した場合に迅速に対応することができる。なお、誘導発熱機構の付加は、図１及び図６に示す熱媒通流ローラに限らず、図４、図５、図７に示す熱媒通流ローラに付加してもよい。
【００２７】
以上の各実施の形態では、密閉室に気液２相の熱媒体となる適量の水１５などを注入しているが、密閉室にヒートパイプを挿入するようにしてもよい。また、複数の密閉室はそれぞれ独立しているが、たとえば密閉室の両側の端部で互いに連通するようにしてもよい。その連通路を回転駆動軸のフランジ内に設けるようにしてもよく、この場合、密閉室はロールシェルの肉厚内を貫通することとなる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ローラ内を通流する熱媒流体の流量を大幅に低減することができ、これにより小さい配管およびポンプの採用によって設備費を削減することが可能となり、さらに配管の放熱量の低減とポンプ容量の低下によって、省エネルギーを達成することができる。すなわち、流体出入口温度差が大きくても処理物を均一に熱処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様に係る熱媒通流ローラを示す縦断面図である。
【図２】図１に示す熱媒通流ローラの一部の横断面図である。
【図３】図１に示す熱媒通流ローラの動作説明図である。
【図４】本発明の他の実施態様に係る熱媒通流ローラの一部の横断面図である。
【図５】本発明の他の実施態様に係る熱媒通流ローラを示す縦断面図である。
【図６】本発明の他の実施態様に係る熱媒通流ローラを示す縦断面図である。
【図７】本発明の他の実施態様に係る熱媒通流ローラを示す縦断面図である。
【図８】本発明の他の実施態様に係る熱媒通流ローラを示す縦断面図である。
【図９】本発明の他の実施態様に係る熱媒通流ローラを示す縦断面図である。
【図１０】従来の熱媒通流ローラを示す縦断面図である。
【符号の説明】
４　　ロータリジョイント
５　　貯油タンク
７　　加熱又は冷却用熱交換器
８　　温度センサ
９　　ポンプ
１０　　処理物
１１　　ロールシェル
１２　　回転駆動軸
１３　　密閉室
１４　　熱媒通流管
１５　　気液２相を形成する熱媒体
１６　熱媒通流孔
１７　　中子
１８　　誘導発熱機構[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a roller that heats or heat-treats a processed material such as a resin film using a fluid as a heat medium.
[0002]
[Prior art]
Processes such as a resin film are hung on a roller, and the processed product is heated to a predetermined temperature while passing in contact with the roller, or a high-temperature processed product is heated to a predetermined temperature. . In the case of heat treatment, the temperature of the roller is raised to the temperature required for the heat treatment, and in the case of heat treatment for deprivation, the temperature of the roller itself increases due to the heat removal action from the processed material. Cooling. In each case, a medium for transferring heat is required, and a fluid such as oil is used as the medium. That is, an appropriate temperature fluid is passed through the inside of the roller, and the fluid heats the roller or removes heat from the roller (hereinafter, such a roller is referred to as a heat medium flowing roller).
[0003]
FIG. 10 shows a schematic configuration of an example of such a heat medium flow roller. In FIG. 10, 1 is a roll shell, 2 is a rotary drive shaft, 3 is a core, 4 is a rotary joint, and 5 is an oil storage tank. , 6 are oil (heat medium fluid), 7 is a heat exchanger for heating or cooling, 8 is a temperature sensor, 9 is a pump, and 10 is a processed material such as a resin film. The roll shell 1 has a cylindrical shape, and a core 3 is disposed inside the hollow, and a heat medium passage 3 a is formed through the center of the core 3. The heat medium passage 3a is connected to the inlet of the rotary joint 4 through the rotary drive shaft 2 and is formed between the inner peripheral wall of the roll shell 1 and the outer peripheral wall of the core 3. Is connected to the outlet of the rotary joint 4 through the rotary drive shaft 2.
[0004]
That is, the oil 6 in the oil storage tank 5 passes through the heat exchanger 7 for heating or cooling, is brought to a predetermined temperature, is sent into the roll shell 1 by the pump 9, and flows through the heat medium passages 3a and 1a. 6 is discharged to the oil storage tank 5. Mainly, the roll shell 1 is maintained at a predetermined temperature while flowing through the heat medium passage 1 a, and heats or removes the processed material 10 that is in contact with the surface of the roll shell 1.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in such a heat medium flow roller, the temperature of the heat medium fluid flowing into the roller (the roller having a rotary drive shaft connected to a roll shell) and the temperature of the heat medium fluid flowing out after heating or heat removal of the processing object are reduced. A temperature difference occurs between the temperature and the temperature, and the temperature difference appears on the surface of the roller. Therefore, a problem that uniform heat treatment cannot be performed in a longitudinal direction along the axis of the roller of the processed material in contact with the surface of the roller. There is. To solve this problem, conventionally, in order to reduce this temperature difference, the flow rate of the heat transfer fluid flowing through the inside of the roller is increased according to the temperature difference. Therefore, there has been a problem that the heat exchanger or pump for heating or cooling must be increased in size.
[0006]
An object of the present invention is to provide a heat medium flow roller that can uniformly heat-treat a processed material and that can reduce the size of a heat exchanger and a pump while solving the above problem. Aim.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention according to claim 1 is a heat medium flow roller that has a heat medium flow path inside, and heats or heat-treats a processing object abutting on a surface by a heat medium fluid flowing through the heat medium flow path. In addition, a sealed chamber is provided inside the thickness of the roller for enclosing a gas-liquid two-phase heat medium extending in the longitudinal direction of the roller.
[0008]
The present invention according to claim 2 is a heat medium flow roller that has a heat medium flow path inside, and heats or heat-treats a processing object that comes into contact with a surface by a heat medium fluid flowing through the heat medium flow path. A plurality of sealed chambers for enclosing a gas-liquid two-phase heat medium extending in the longitudinal direction of the roller are provided along the outer peripheral surface of the roller inside the thickness of the roller. A pipe that penetrates the heat medium, and the pipe serves as the heat medium passage.
[0009]
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, there is provided the electromagnetic induction heating mechanism according to the first or second aspect.
[0010]
In the present invention, since the closed chamber for enclosing the gas-liquid two-phase heat medium extending in the longitudinal direction of the roller is provided inside the thickness of the roller, the temperature of the heat medium fluid flowing into the roller and the heating of the processing object Even if a temperature difference occurs between the temperature of the heat medium fluid flowing out after or after heat removal, the surface heat in the longitudinal direction along the axis of the roller is uniform due to the transfer of the latent heat of the gas-liquid two-phase heat medium. Thus, a uniform heat treatment can be performed in the longitudinal direction along the axis of the roller of the processing object in contact with the roller without increasing the flow rate of the heat medium fluid. When an electromagnetic induction heating mechanism is added, the response speed to a required temperature can be increased by appropriately driving the electromagnetic induction heating mechanism, for example, when the processing temperature is changed.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a longitudinal sectional view of a heat medium flow roller according to one embodiment, FIG. 2 is a partially sectional view of the same, FIG. 3 is an operation explanatory view, FIG. Indicates the time of heat removal. The circulation path of the oil (heat medium fluid) including the rotary joint 4, the oil storage tank 5, the heating or cooling heat exchanger 7, the temperature sensor 8 and the pump 9 shown in FIG. 10 is omitted in the figure.
[0012]
1 to 3, reference numeral 10 denotes a processed product such as a resin film (see FIG. 3); 11, a roll shell; 12, a rotary drive shaft; 13, a closed chamber; 14, a heat medium flow pipe; A heat medium that forms a phase.
[0013]
The roll shell 11 has a cylindrical shape, and both ends in the longitudinal direction are connected and fixed to a flange 12 a of the rotary drive shaft 12. The closed chamber 13 is formed with a hole in the thickness of the roll shell 11 by, for example, drilling from the longitudinal edge of the roll shell 11 in the longitudinal direction, and an appropriate amount of water serving as a gas-liquid two-phase heat medium is formed in the hole. 15 and the like are formed by closing the opening, and as shown in FIG. 2, a plurality of rollers are provided along the outer peripheral surface of the roller at appropriate intervals.
[0014]
The heat medium flow pipe 14 penetrates the inside of the closed chamber 13 along the longitudinal direction, and extends to both longitudinal edges of the roll shell 11. A heat medium passage hole is formed in the rotary drive shaft 12 and its flange 12a, and the heat medium passage tube 14 communicates with the heat medium passage hole. That is, a heat transfer fluid such as oil for heating or removing heat from the roll shell 11 fed through a heat or cooling heat exchanger (not shown), a pump and a rotary joint is provided on one of the rotary drive shafts 12 and The oil passes through the heat medium passage tube 14 through the heat medium passage hole of the flange 12a, and is discharged to the oil storage tank through the other flange 12a, the heat medium passage hole of the rotary drive shaft 12, and the rotary joint.
[0015]
When the processing object 10 such as a resin film is heated, a heat medium fluid heated to a predetermined temperature is used. When the heat medium fluid passes through the heat medium flow pipe 14, the heat medium fluid is sealed as shown in FIG. The heat medium 15 in the chamber 13 is heated and vaporized, and the heat heats the processing object 10 through the roll shell 11. The gas deprived of heat is liquefied, heated again by the heating medium fluid and vaporized, and the heat heats the processing object 10 via the roll shell 11. This operation is repeated. When the processing object 10 is heated, the heat and vaporized heat moves to the lower temperature side where the processing object 10 is in contact, and the temperature difference between the inflow side of the heating medium fluid and the outflow side is high. Even when the heat generation occurs, the processing object 10 can be uniformly heated in the longitudinal direction along the axis of the roller.
[0016]
Further, when heat-treating a high-temperature processing object 10 such as a resin film to a predetermined temperature, a heat medium fluid heated to a predetermined temperature is used in order to further prevent the temperature from lowering. After passing through the pipe 14, as shown in FIG. 3B, the heat of the roll shell 11 heated by the processing object 10 is transferred to the gas-liquid two-phase heat medium in the closed chamber 13, and the heat medium flow pipe 14 Is cooled to a predetermined temperature by the heat transfer fluid passing through the cooling medium. In this case, even if a temperature difference occurs in which the temperature of the inflow side of the heat medium fluid is low and the temperature of the outflow side is high, the heat of the gas moves to the lower side, and the processing object 10 is moved in the longitudinal direction along the axis of the roller. Can be uniformly heat-treated.
[0017]
In this embodiment, since the flow path of the heat medium fluid does not directly contact the roll shell 11, deterioration of mechanical accuracy due to a difference in thermal expansion of the roll shell 11 can be suppressed. Section and the heat removal section.
[0018]
FIG. 4 is a partially cross-sectional view similar to FIG. 2 according to another embodiment. The heat medium flow roller according to the other embodiment is different from the heat medium flow roller shown in FIGS. 1 and 2 in that the heat medium flow roller is sealed between a closed chamber 13 that stores a gas-liquid two-phase heat medium. The point is that the heat medium passage hole 16 is formed so as to penetrate through the thickness of the roll shell 11 in parallel with the chamber 13. In the heat medium flow roller configured as described above, the heat of the roll shell 11 is directly heated or removed by the heat medium fluid passing through the heat medium flow hole 16. By the latent heat transfer of the two-phase heat medium, as in the case of the heat medium flow rollers shown in FIGS. 1 and 2, the processing object can be uniformly heated and deprived in the longitudinal direction along the axis of the roller.
[0019]
FIGS. 5 to 7 show another embodiment in which a heat medium fluid flows through the hollow interior of the roll shell 11 to directly heat or remove the heat from the roll shell 11, respectively. In the case of (1), the core 17 is disposed inside the hollow of the roll shell 11, and the flow rate of the heat transfer fluid can be increased. 7, a spiral groove 17a is formed in the core 17, the heat medium fluid flows along the spiral groove 17a, and more heat medium fluid can pass through the hollow interior of the roll shell 11. Parts corresponding to the heat medium flow rollers shown in FIGS. 1, 2 and 4 are denoted by the same reference numerals, and the processing object is moved by the latent heat transfer of the gas-liquid two-phase heat medium in the closed chamber 13. A detailed description that enables uniform heating and deprivation heat treatment in the longitudinal direction along the axis of the roller is omitted.
[0020]
As described above, for the heat medium flow roller provided with the closed chamber 13 for storing the gas-liquid two-phase heat medium within the thickness of the roll shell 11, the roll diameter is 310 mm, the roll surface length is 1110 mm, the fan load operation, the fluid Flow rate 2.4m ³ / h, fluid specific gravity 841kg / m ³ , fluid specific heat 0.42kcal / kg, fluid inlet temperature 178 ° C, fluid outlet temperature 168 ° C, fluid inlet / outlet temperature difference 10 ° C, from fluid outlet to inlet Fourteen temperature sensors were arranged on the surface of the roll shell 11 at substantially equal intervals and measured.
[0021]
As a result, in order from the fluid outlet side, 146.8 148.8 [150.6 150.8 150.9 150.9 150.9 150.8 150.6 150.7 150.5 150.3] 149. 4 147.8. The temperature in [] is the effective length of the closed chamber containing the gas-liquid two-phase heat medium and the effective length of the processed object width is 960 mm. The temperature difference in this range is 0.6 ° C., and a good temperature distribution is exhibited regardless of the fluid inlet / outlet temperature difference of 10 ° C. The temperature outside [] is the portion outside the effective length of the roll outside the effective space of the closed chamber, and heat is taken by the rotary drive shaft, and the temperature is slightly lowered.
[0022]
When the amount of heat released from the roll is determined, Q (kcal / h) = 10 × 2.4 × 841 × 0.42 = 8377 kcal / h = 9.86 kw. Here, when a flow rate V for obtaining this temperature difference of 0.6 ° C. is obtained without providing a closed chamber containing a gas-liquid two-phase heat medium, V (m ³ / h) = 8377 / (0. 6 × 841 × 0.42) = 40 (m ³ / h). This means that about 16.7 times the fluid flow rate is required as compared with the case where a closed chamber containing a gas-liquid two-phase heat medium is provided.
[0023]
Therefore, when a closed chamber containing a gas-liquid two-phase heat medium is provided, the fluid flow rate is 1 / 16.7 times the fluid flow rate. In this case, the cross-sectional area of the pipe and the rotary joint is 1 / 16.7. It is possible to reduce costs required for piping and a rotary joint. In addition, the reduction in the fluid flow rate leads to a reduction in the number of man-hours for piping and the installation space, and there is a great merit in cost reduction. Further, when the cross-sectional area of the flow channel is 1 / 16.7, the surface area of the piping is reduced to about 1/4 In addition, the heat radiation of the pipe is reduced to 1/4, so that energy can be saved. If the flow rate of the fluid is small, the pump for supplying the fluid may be small, and if the flow rate is 1 / 16.7, the capacity of the pump is usually about 1/10.
[0024]
The above description is for the case where the fluid inlet / outlet temperature difference is set to 10 ° C. The reason for setting the fluid inlet / outlet temperature difference to 10 ° C. is that the temperature distribution accuracy in the effective length of the roll is usually less than 5 ° C. in order to uniformly heat-treat the processed material. Need to be In other words, it is necessary to make the temperature difference between the fluid inlet and outlet less than 5 ° C. When the temperature difference between the fluid inlet and outlet becomes 5 ° C. or more, the heat treatment cannot be performed uniformly unless the flow rate is increased in accordance with the temperature difference between the fluid inlet and outlet. However, this is because by providing the closed chamber containing the gas-liquid two-phase heat medium, it is possible to perform a sufficiently uniform heat treatment without increasing the flow rate even when the fluid inlet / outlet temperature difference is 5 ° C. or more. That is, by providing a closed chamber containing a gas-liquid two-phase heat medium, it is possible to suppress an increase in the size of pipes, rotary joints, pumps, etc. due to an increase in flow rate particularly when the temperature difference between the fluid inlet and outlet is 5 ° C. or more. It has a remarkable effect.
[0025]
By the way, when the surface temperature of the roller (strictly speaking, the roll shell) fluctuates due to heat removal, the surface temperature of the roller is controlled to be constant by controlling the temperature of the heat medium fluid. The roller temperature does not follow the temperature of the roller due to a small heat transfer coefficient with the wall of the flow path, and a time delay occurs. In order to eliminate this delay, it is convenient to add an induction heating mechanism that causes the roller itself to generate Joule heat.
[0026]
8 and 9 show an embodiment of a heat medium flow roller to which an induction heating mechanism is added. In the embodiment shown in FIG. 8, an induction coil and an iron core are provided in a hollow portion of the heat medium flow roller shown in FIG. In FIG. 9, the induction heating mechanism 18 is disposed at a position near the outer peripheral surface of the heat medium flow roller shown in FIG. By adding the induction heating mechanism in this way, it is possible to quickly respond to a change in the processing temperature of the processing object. Note that the induction heating mechanism is not limited to the heat medium flow rollers shown in FIGS. 1 and 6, and may be added to the heat medium flow rollers shown in FIGS. 4, 5, and 7.
[0027]
In each of the above embodiments, an appropriate amount of water 15 or the like serving as a gas-liquid two-phase heat medium is injected into the closed chamber, but a heat pipe may be inserted into the closed chamber. The plurality of closed chambers are independent of each other, but may be connected to each other, for example, at both ends of the closed chamber. The communication passage may be provided in the flange of the rotary drive shaft, and in this case, the closed chamber penetrates through the thickness of the roll shell.
[0028]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to greatly reduce the flow rate of the heat medium fluid flowing through the inside of the roller, and it is possible to reduce equipment costs by employing smaller piping and a pump. Further, energy saving can be achieved by reducing the heat radiation amount of the pipe and the pump capacity. That is, even if the temperature difference between the fluid inlet and outlet is large, it is possible to uniformly heat-treat the processing object.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a heat medium flow roller according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a part of the heat medium flow roller shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram illustrating the operation of the heat medium flow roller shown in FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a part of a heat medium flow roller according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a heat medium flow roller according to another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a heat medium flow roller according to another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a heat medium flow roller according to another embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing a heat medium flow roller according to another embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing a heat medium flow roller according to another embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing a conventional heat medium flow roller.
[Explanation of symbols]
4 Rotary Joint 5 Oil Storage Tank 7 Heat Exchanger for Heating or Cooling 8 Temperature Sensor 9 Pump 10 Processed Material 11 Roll Shell 12 Rotation Drive Shaft 13 Closed Chamber 14 Heat Medium Flow Tube 15 Heat Medium Forming Two Phases of Gas and Liquid 16 Heat Medium flow hole 17 Core 18 Induction heating mechanism

Claims

A heat medium flow roller that has a heat medium flow passage therein, and heats or heat-treats a processing object abutting on a surface by a heat medium fluid flowing through the heat medium flow passage, wherein the thickness inside the roller is A heat medium flow roller, wherein a closed chamber for enclosing a gas-liquid two-phase heat medium extending in the longitudinal direction of the roller is provided.

A heat medium flow roller that has a heat medium flow passage therein, and heats or heat-treats a processing object abutting on a surface by a heat medium fluid flowing through the heat medium flow passage, wherein the thickness inside the roller is A plurality of sealed chambers for enclosing a gas-liquid two-phase heat medium extending in the longitudinal direction of the roller along the outer peripheral surface of the roller, and a pipe penetrating the sealed chamber in the longitudinal direction. As the heat medium passage.

The heat medium flow roller according to claim 1 or 2, further comprising an electromagnetic induction heating mechanism.