JP2011049178A

JP2011049178A - 誘導発熱ローラ装置

Info

Publication number: JP2011049178A
Application number: JP2010245069A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Kitano; 良夫北野; Kozo Okamoto; 幸三岡本
Original assignee: Tokuden Co Ltd Kyoto
Current assignee: Tokuden Co Ltd Kyoto
Priority date: 2010-11-01
Filing date: 2010-11-01
Publication date: 2011-03-10

Abstract

【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し、誘導コイルから中間タップを引き出した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望の幅で所定の分布状態になるように、電圧調整器を制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は誘導発熱ローラ装置に関する。

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。

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。

特開平９−７７５４号公報

ところで、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と、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が、単相電源ではこのような磁束が互いに干渉し合うことを簡単に回避することができるためである。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。

発明が解決しようとする課題は、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が簡単にできるようにする点にある。

上記の課題を解決するために、本発明は、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、前記中央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温度検出器と、両側の端部グループのうちの一方の側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温度検出器と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であって、前記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する構成としている。

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とともに、処理する負荷の幅に応じて、ローラの発熱幅を可変とすることができるといった効果を奏する。

本発明の実施例を示す断面図である。図１の回路図である。図１の詳細な回路図である。本発明の他の実施例を示す断面図である。本発明の他の実施例を示す断面図である。

本発明の実施例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。

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５のジャケット室６０を参照。）。図４に示す構成も同様である。

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９〜１２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。

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。

図２に示す２７は単相電源である。誘導コイル９〜１２は一括されて、電圧調整器２８をして単相電源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。

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２８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。

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。

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４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４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３３に取り付けられている。

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２０、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。

ところで、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３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。

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。

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。

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。

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。

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５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。

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
３５、５１タップ切り替え装置

Claims

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、前記中央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温度検出器と、両側の端部グループのうちの一方の側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温度検出器と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であって、前記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ことを特徴とする誘導発熱ローラ装置。
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に記載の誘導発熱ローラ装置。