JP2004165173A - 誘導発熱ローラ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 誘導発熱ローラ装置の交番磁束発生機構によりロ−ラ本体の全表面の温度分布を平準化すること。
【解決手段】 中空のローラ本体の内部に、鉄心と前記鉄心に巻回された誘導コイルとからなる交番磁束発生機構を配置し、前記交番磁束発生機構で発生する交番磁束により前記ローラ本体をジュール発熱してなる誘導発熱ローラ装置において、前記交番磁束発生機構４をロ−ラ本体１の軸方向に継目のない連続する鉄心７に複数の誘導コイル８を配列巻回し、各誘導コイル８・８・・で発生する磁束を加重した磁束をロ−ラ本体１に供給し、誘導コイル８と誘導コイル８の間で発生する磁束の低減を抑制する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、誘導コイルの複数を順にローラ本体の軸方向に沿って配列してなる誘導発熱ローラ装置に関する。

誘導発熱ローラ装置は、一般に、回転する中空のロール（以下、ローラ本体という。）、そのローラ本体の中空内に、軸方向に沿って配置された鉄心とこの鉄心に巻回された誘導コイルとからなる交番磁束発生機構により構成されている。このような誘導発熱ローラ装置の構成の一例を図４の断面図によって概略説明すると、２１は中空のローラ本体で、架台２２に対して軸受２３によって回転可能に支持され、図示しない回転源によって回転駆動される。２４はローラ本体２１の肉厚部分にドリルなどで形成された密閉室で、内部に気液二相の熱媒体が封入されている。密閉室２４はローラ本体２１の軸方向（長手方向）に伸び円周方向に複数形成されている。

ローラ本体２１の中空内には、軸方向に沿って鉄心２５に巻回された複数個（図示例では３個）の誘導コイル２６が順次並んで配置され、各誘導コイル２６・２６・・は磁路を形成する表面絶縁処理した珪素鋼板などからなる磁性円板２７で仕切られている。２８は鉄心２５および鉄心２５に巻装された誘導コイル２６を支持する支持ロッドで、これは軸受２９を介してローラ本体２１に連なるジャーナル３０の内部に支持されている。３１は誘導コイル２６・２６・・のリード線で、支持ロッド２８内を通って外部に導出され、外部の交流電源に接続される。

そして、各誘導コイル２６・２６・・に図示しない交流電源から交流電圧が印加されると、各誘導コイル２６・２６・・は交番磁束を発生し、各誘導コイル２６・２６・・が発生する磁束の向きは同一方向とし、各誘導コイル２６・２６・・が発生する磁束は鉄心２５と磁性円板２７を介してローラ本体２１に供給され、供給された交番磁束と交鎖する電流がローラ本体２１に流れ、この電流によりローラ本体２１はジュール発熱する。この場合、誘導コイル２６が１個であるとするとローラ本体２１に供給されたローラ本体２１の軸方向（長手方向）に対する磁束の分布、すなわち発熱量の分布は図５（ｂ）の曲線Ａに示すように、誘導コイル２６の中央部と対抗する位置で大きく、端部に行くに従い小さくなるが、この例では複数（３個）の誘導コイル２６を配列しているので、図５（ａ）の曲線Ａに示すように、３個の凸部を有する発熱量の分布となる。このローラ本体２１の軸方向における発熱量の分布の不均一性は、ローラ本体１の表面温度を不均一性につながるが、この表面温度の不均一性をローラ本体２１の肉厚部分に設けた密閉室２４に封入した気液二相の熱媒体の潜熱移動により均一化を図っている。これによりローラ本体２１の表面温度は図５（ａ）の曲線Ｂに示すように均一化される。
特開平９−７７５４号公報 特許第２７３６５７１号公報

ところで、以上のように構成された誘導発熱ローラ装置では、気液二相の熱媒体を封入した密閉室に沿う近辺は、ローラ本体１の軸方向の温度分布の均一性が得られるが、隣接の密閉室間で温度分布の不均一となる場合があるという問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、交番磁束発生機構によりローラ本体全表面の温度分布を平準化し、斯かる問題を解消する点である。

本発明は、中空のローラ本体と、前記ローラ本体の中空内部に前記ロ−ラ本体の軸方向に沿って配置された鉄心と前記鉄心に巻回された誘導コイルとからなる交番磁束発生機構とを備え、前記交番磁束発生機構で発生する交番磁束により前記ローラ本体を発熱してなる誘導発熱ローラ装置において、前記交番磁束発生機構は前記ロ−ラ本体の軸方向に継目のない連続する鉄心を有し、その鉄心に複数の誘導コイルを配列巻回してなることを主たる特徴とする。

発明によれば、ロ−ラ本体の軸方向に連続する鉄心を有し、その鉄心に複数の誘導コイルを配列巻回するので、鉄心は複数の各誘導コイルの共通磁路となり、誘導コイルで発生する磁束は互いに隣に位置する誘導コイル側に伸び、誘導コイル間での磁束量の低減を抑制する。したがって、ローラ本体の磁束の分布、すなわち発熱量の分布は平準化され、ローラ本体の全表面温度が平準化される。また、各誘導コイルを仕切る磁性円板をなくすることができ、誘導発熱ローラ装置の組立て作業も簡便となる。

交番磁束発生機構によりロ−ラ本体の全表面の温度分布を平準化する目的を、ロ−ラ本体の軸方向に連続する鉄心に複数の誘導コイルを配列巻回し、一つの鉄心を各誘導コイルの共通磁路とすることにより実現した。

以下、本発明の実施例について図を参照して説明する。図１は本発明の実施例に係る誘導発熱ローラ装置の断面図、図２は図１に示す誘導発熱ローラ装置の温度分布特性説明図である。図１において、１はローラ本体、２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、図示しない軸受を介して機台に回転自在に支持されている。３はローラ１の周壁の内部に設けられたジャケット室で、これはたとえばドリルによって穿孔されて複数形成されてあり、各ジャケット室３の端部は互いに連通されている。各ジャケット室３の内部には気液二相の熱媒体が封入されている。４は交番磁束発生機構で、支持ロッド５によって支持されている。支持ロッド５はジャーナル２内に挿通され、軸受６を介してジャーナル２に支持されている。これらの構成は図４に示す従来の誘導発熱ローラ装置と同様である。

交番磁束発生機構４は、鉄心７と、この鉄心７に巻装された誘導コイル８とによって構成されてある。誘導コイル８に接続されている電源リード線９は支持ロッド５の内部を通って、その端部より外部に導出されている。１１はローラ本体１の周壁に差し込まれている温度センサで、ローラ本体１の周壁の温度を検出するためのものであり、温度に応じた電圧信号を出力する。この電圧信号は信号リード線１２を介して温度信号伝送機構１３に送られる。具体的には温度信号伝送機構１３は磁気的に結合している一対のコイルからなる回転トランスによって構成されているものを使用する。

図のものは固定側のコイルを備えたステータ１４は支持ロッド５に支持されてあり、回転側のコイルを備えたロータ１５は、ジャーナル２に支持されている。この回転側のコイルに信号リード線１２が接続されている。ローラ本体１の周壁の温度に対応する電圧は信号リード線１２を介して回転側のコイルに送られる。そしてこのコイルに結合されている固定側のコイルに電圧を伝送する。この電圧を計測することにより、ローラ本体１の周壁の温度が求められる。この計測値は出力端子１６から外部に取りだされる。

ところで、交番磁束発生機構４を構成する鉄心７はこの実施例では、インボリュート曲線状の湾曲部と前記湾曲部の内端に連続した屈曲部とを有する長尺の鋼板を積層して構成した長尺の筒状の鉄心（実用新案登録第２５３２９８６号公報参照。）、すなわちローラ本体１の中空内部のほぼ一方の端部から他方の端部に伸びる軸方向に継目のない連続する鉄心である。なお、鉄心７の両側の端部に珪素鋼板などからなる磁性円板２７が設けられているが、ローラ本体１に連結したジャーナル２のフランジ部２ａで磁路を形成するようにしても良い。

また、誘導コイル８はこの実施例では６個で構成され、鉄心７に、所定の絶縁距離１７を隔てて配列巻回されており、誘導発熱ローラ装置の運転時は各誘導コイル８・８・・は図示しない交流電源に接続される。たとえば、単相電源とした場合、各誘導コイル８が発生する磁束の方向が同一方向となるように各誘導コイル８・８・・は電源と並列に接続される。

このようにロ−ラ本体１の軸方向に継目のない連続する鉄心７に複数の誘導コイル８を配列巻回して構成された交番磁束発生機構では、各誘導コイル８・８・・に電源リード線９を介して電圧を印加すると各誘導コイル８・８・・により発生する磁束は図２の曲線Ｄに示すように、各誘導コイル８の中心部を頂点とする裾野が隣に位置する誘導コイル側に伸びる凸状となり、この各誘導コイル８・８・・が発生した磁束の加重がロ−ラ本体１に供給される磁束となる。したがって、図２の曲線Ｅに示すように、凹凸差を小さくしたロ−ラ本体１の全表面温度が平準化される。なお、ロ−ラ本体１の端部で発熱量が多少多いが、ロ−ラ本体１の端部はジャーナル２などで放熱されやすくこの部の発熱量が大きいことは好ましい。

以上の実施例では、６個の誘導コイルを配列しているため、凹凸差の小さい平準化された温度分布が得られるが、誘導コイルの数を少なく、たとえば３個にすると図３に示すように多少の凹凸差を発生するようになる。しかし、隣接する誘導コイル８の巻回方向を互いに逆向きとし、隣りに位置する誘導コイル８の端部の電圧を等しくするなどの工夫により絶縁距離１７が低減されるので、この場合においても凹凸差の小さい平準化された温度分布を得ることが可能である。なお、３個以上の誘導コイルを配列した場合においても、このように隣接する誘導コイル８の巻回方向を互いに逆向きにし、隣りに位置する誘導コイル８の端部の電圧を等しくすれば、絶縁距離１７を低減することができ、さらに凹凸差の小さい平準化された温度分布を得ることが可能である。

本発明の実施例に係る誘導発熱ローラ装置の断面図である。 図１に示す誘導発熱ローラ装置の温度分布特性を示す説明図である。 本発明の他の実施例に係る誘導発熱ローラ装置の温度分布特性を示す説明図である。 従来の誘導発熱ローラ装置の断面図である。 従来の誘導発熱ローラ装置の温度分布特性を示す説明図である。

符号の説明

１ ローラ本体
２ ジャーナル
３ 気液二相の熱媒体が封入用密閉室
４ 交番磁束発生機構
５ 支持ロッド
７ 鉄心
８ 誘導コイル

Claims (2)

1. 中空のローラ本体と、前記ローラ本体の中空内部に前記ロ−ラ本体の軸方向に沿って配置された鉄心と前記鉄心に巻回された誘導コイルとからなる交番磁束発生機構とを備え、前記交番磁束発生機構で発生する交番磁束により前記ローラ本体を発熱してなる誘導発熱ローラ装置において、前記交番磁束発生機構は前記ロ−ラ本体の軸方向に継ぎ目のない連続する鉄心を有し、その鉄心に複数の誘導コイルを配列巻回してなることを特長とする誘導発熱ローラ装置。
2. 前記ロ−ラの軸方向に連続する鉄心を、インボリュート曲線状の湾曲部と前記湾曲部の内端に連続した屈曲部とを有する磁性鋼板を積層して円筒状に形成としてなることを特徴とする請求項１に記載の誘導発熱ローラ装置。

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