JP2018035488A - Induction heating roller - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable compatibility between uniformalization of temperature distribution on a roller surface in an axial direction and efficient temperature rising on the roller surface.SOLUTION: An induction heating roller 30 comprises a coil 32, a roller main body 31 having a cylindrical external cylinder part 33 placed on the radial outside of the coil 32, and a uniform-heating member 36 placed on the radial outside of the coil 32 and the radial inside of the external cylinder part 33 and being in contact with the inner peripheral surface of the external cylinder part 33. Heat conductivity of the uniform-heating member 36 in the axial direction is higher than heat conductivity of the external cylinder part 33 and electric resistivity of the uniform-heating member 36 in the peripheral direction is higher than electric resistivity of the external cylinder part 33.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、糸の加熱に用いられる誘導加熱ローラに関する。   The present invention relates to an induction heating roller used for heating a yarn.

例えば特許文献1、2に記載されているように、コイルを用いた誘導加熱によってローラ表面を昇温させる誘導加熱ローラが知られている。特許文献1の誘導加熱ローラは、非磁性体且つ高熱伝導体であるローラ本体の内周面に、磁性体である薄膜層が形成された構成となっている。コイルに通電すると、ローラ本体の内側の薄膜層が誘導加熱により発熱し、薄膜層からローラ表面への熱伝導によって、ローラ表面が昇温する。また、特許文献2の誘導加熱ローラでは、炭素鋼からなるローラ本体の内周面に導電体が設けられている。そして、特許文献1の誘導加熱ローラと同様、ローラ本体の内側の導電体が誘導加熱により発熱し、導電体からローラ表面への熱伝導によって、ローラ表面が昇温する。   For example, as described in Patent Documents 1 and 2, induction heating rollers that raise the temperature of the roller surface by induction heating using a coil are known. The induction heating roller of Patent Document 1 has a configuration in which a thin film layer that is a magnetic material is formed on the inner peripheral surface of a roller body that is a non-magnetic material and a high thermal conductor. When the coil is energized, the thin film layer inside the roller body generates heat by induction heating, and the roller surface is heated by heat conduction from the thin film layer to the roller surface. Moreover, in the induction heating roller of Patent Document 2, a conductor is provided on the inner peripheral surface of a roller body made of carbon steel. Then, like the induction heating roller of Patent Document 1, the conductor inside the roller body generates heat by induction heating, and the roller surface is heated by heat conduction from the conductor to the roller surface.

特開平7−218130号公報JP 7-218130 A 特許第4903327号Japanese Patent No. 4903327

上述のように、特許文献1、2の誘導加熱ローラでは、ローラ本体が誘導加熱により直接的に発熱するのではなく、ローラ本体の内側の部材が発熱する。つまり、昇温させたいローラ表面(ローラ本体の外周面)から遠い部位が発熱することになり、ローラ表面を効率的に昇温させることができないという問題があった。   As described above, in the induction heating rollers of Patent Documents 1 and 2, the roller body does not generate heat directly by induction heating, but the member inside the roller body generates heat. That is, a portion far from the roller surface to be heated (the outer peripheral surface of the roller body) generates heat, and there is a problem that the roller surface cannot be heated efficiently.

また、誘導加熱ローラでは、誘導加熱による発熱が軸方向において均一とならず、これに伴ってローラ表面の温度も軸方向において不均一となる。このため、誘導加熱ローラを糸の加熱に用いる場合、糸がローラ表面と接触する位置によって糸が加熱される程度が変わってしまい、糸の品質が安定しないおそれがある。この点、特許文献2の誘導加熱ローラでは、ローラ本体に気液二相の熱媒体が封入されたジャケット室が設けられており、このジャケット室がヒートパイプとして機能することで、ローラ表面の温度が軸方向においてある程度均一化されると考えられる。しかしながら、ジャケット室(ヒートパイプ)をローラ本体に設ける構成では、ローラ本体の厚みが大きくなることで、ローラ本体の熱容量が大きくなるため、ローラ本体の昇温にそもそも多くの熱量が必要となり、ローラ表面の効率的な昇温をさらに困難とさせていた。   Further, in the induction heating roller, heat generated by induction heating is not uniform in the axial direction, and accordingly, the temperature of the roller surface is also non-uniform in the axial direction. For this reason, when the induction heating roller is used for heating the yarn, the degree to which the yarn is heated varies depending on the position where the yarn contacts the roller surface, and the quality of the yarn may not be stable. In this regard, in the induction heating roller of Patent Document 2, a jacket body in which a gas-liquid two-phase heat medium is sealed is provided in the roller body, and this jacket chamber functions as a heat pipe so that the temperature of the roller surface is increased. Is considered to be uniform to some extent in the axial direction. However, in the configuration in which the jacket chamber (heat pipe) is provided in the roller body, the heat capacity of the roller body increases due to the increase in the thickness of the roller body. Efficient heating of the surface was made more difficult.

以上の課題に鑑みて、本発明に係る誘導加熱ローラは、ローラ表面における軸方向の温度分布の均一化と、ローラ表面の効率的な昇温とを、両立させることを目的とする。   In view of the above problems, the induction heating roller according to the present invention aims to achieve both uniform temperature distribution in the axial direction on the roller surface and efficient temperature increase on the roller surface.

本発明の第1態様は、コイルと、前記コイルの径方向外側に配置された円筒状の外筒部、を有するローラ本体と、前記コイルの径方向外側且つ前記外筒部の径方向内側に配置され、前記外筒部の内周面と接触する均熱部材と、を備え、軸方向において前記均熱部材の熱伝導率は前記外筒部の熱伝導率よりも高く、且つ、周方向において前記均熱部材の電気抵抗率は前記外筒部の電気抵抗率よりも高いことを特徴とする。   According to a first aspect of the present invention, there is provided a roller main body having a coil and a cylindrical outer tube portion disposed on the outer side in the radial direction of the coil, and on the radially outer side of the coil and on the inner side in the radial direction of the outer tube portion. A heat equalizing member disposed and in contact with the inner peripheral surface of the outer tube portion, and the heat conductivity of the heat equalizing member in the axial direction is higher than the heat conductivity of the outer tube portion, and the circumferential direction. In the above, the electrical resistivity of the soaking member is higher than the electrical resistivity of the outer cylinder part.

本発明の第1態様では、ローラ本体の外筒部の内周面に接触するように均熱部材が設けられており、軸方向において均熱部材の熱伝導率は外筒部よりも高くされている。このため、均熱部材の軸方向における温度分布は均一になりやすく、均熱部材に接している外筒部においても、軸方向における温度分布を均一化させることができる。しかも、周方向において均熱部材の電気抵抗率は外筒部よりも高くされているので、電磁誘導による渦電流が均熱部材よりも外筒部を多く流れ、外筒部における誘導加熱が促進される。このため、均熱部材よりもローラ表面(外筒部の外周面)に近い部位がより加熱され、ローラ表面を効率的に昇温させることができる。また、均熱部材を設けることで、ヒートパイプを省略することができるので、ローラ本体の外筒部の厚みを小さくすることができる。その結果、外筒部の熱容量が小さくなり、外筒部全体の温度が上昇しやすくなるので、外筒部の外周面であるローラ表面を効率よく昇温させることができる。このように、本発明の第1態様によれば、ローラ表面における軸方向の温度分布の均一化と、ローラ表面の効率的な昇温とを、両立させることが可能となる。   In the first aspect of the present invention, the heat equalizing member is provided so as to be in contact with the inner peripheral surface of the outer cylindrical portion of the roller body, and the thermal conductivity of the heat equalizing member in the axial direction is made higher than that of the outer cylindrical portion. ing. For this reason, the temperature distribution in the axial direction of the heat equalizing member is likely to be uniform, and the temperature distribution in the axial direction can be made uniform even in the outer cylinder portion in contact with the heat equalizing member. In addition, since the electrical resistivity of the heat equalizing member in the circumferential direction is higher than that of the outer cylindrical portion, eddy current due to electromagnetic induction flows through the outer cylindrical portion more than the heat equalizing member, and induction heating in the outer cylindrical portion is promoted. Is done. For this reason, the part nearer to the roller surface (outer peripheral surface of the outer cylinder part) than the heat equalizing member is heated more, and the temperature of the roller surface can be raised efficiently. Moreover, since the heat pipe can be omitted by providing the soaking member, the thickness of the outer cylinder portion of the roller body can be reduced. As a result, the heat capacity of the outer cylinder portion is reduced and the temperature of the entire outer cylinder portion is likely to rise, so that the roller surface, which is the outer peripheral surface of the outer cylinder portion, can be efficiently heated. Thus, according to the first aspect of the present invention, it is possible to achieve both uniform temperature distribution in the axial direction on the roller surface and efficient temperature increase on the roller surface.

本発明の第2態様は、コイルと、前記コイルの径方向外側に配置された円筒状の外筒部、を有するローラ本体と、前記コイルの径方向外側且つ前記外筒部の径方向内側に配置され、前記外筒部の内周面と接触する均熱部材と、を備え、軸方向において前記均熱部材の熱伝導率は前記外筒部の熱伝導率よりも高く、且つ、前記均熱部材の比透磁率は前記外筒部の比透磁率よりも低いことを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a roller body having a coil and a cylindrical outer cylinder portion arranged on the radially outer side of the coil, on a radially outer side of the coil and on a radially inner side of the outer cylinder portion. A heat equalizing member disposed in contact with the inner peripheral surface of the outer cylinder portion, and the heat conductivity of the heat equalization member is higher than the heat conductivity of the outer cylinder portion in the axial direction, and The relative permeability of the heat member is lower than the relative permeability of the outer cylinder portion.

本発明の第2態様では、ローラ本体の外筒部の内周面に接触するように均熱部材が設けられており、軸方向において均熱部材の熱伝導率は外筒部よりも高くされている。このため、均熱部材の軸方向における温度分布は均一になりやすく、均熱部材に接している外筒部においても、軸方向における温度分布を均一化させることができる。しかも、均熱部材の比透磁率は外筒部よりも低くされているので、均熱部材よりも外筒部を多くの磁束が流れることになり、外筒部における誘導加熱が促進される。このため、均熱部材よりもローラ表面(外筒部の外周面)に近い部位がより加熱され、ローラ表面を効率的に昇温させることができる。また、均熱部材を設けることで、ヒートパイプを省略することができるので、ローラ本体の外筒部の厚みを小さくすることができる。その結果、外筒部の熱容量が小さくなり、外筒部全体の温度が上昇しやすくなるので、外筒部の外周面であるローラ表面を効率よく昇温させることができる。このように、本発明の第2態様によれば、ローラ表面における軸方向の温度分布の均一化と、ローラ表面の効率的な昇温とを、両立させることが可能となる。   In the second aspect of the present invention, the heat equalizing member is provided so as to come into contact with the inner peripheral surface of the outer cylindrical portion of the roller body, and the thermal conductivity of the heat equalizing member in the axial direction is made higher than that of the outer cylindrical portion. ing. For this reason, the temperature distribution in the axial direction of the heat equalizing member is likely to be uniform, and the temperature distribution in the axial direction can be made uniform even in the outer cylinder portion in contact with the heat equalizing member. In addition, since the relative magnetic permeability of the heat equalizing member is lower than that of the outer cylindrical portion, more magnetic flux flows through the outer cylindrical portion than the heat equalizing member, and induction heating in the outer cylindrical portion is promoted. For this reason, the part nearer to the roller surface (outer peripheral surface of the outer cylinder part) than the heat equalizing member is heated more, and the temperature of the roller surface can be raised efficiently. Moreover, since the heat pipe can be omitted by providing the soaking member, the thickness of the outer cylinder portion of the roller body can be reduced. As a result, the heat capacity of the outer cylinder portion is reduced and the temperature of the entire outer cylinder portion is likely to rise, so that the roller surface, which is the outer peripheral surface of the outer cylinder portion, can be efficiently heated. Thus, according to the second aspect of the present invention, it is possible to achieve both uniform temperature distribution in the axial direction on the roller surface and efficient temperature increase on the roller surface.

また、本発明において、前記均熱部材は、前記外筒部の内径と同じ外径を有する円筒状の部材であると好適である。   In the present invention, it is preferable that the soaking member is a cylindrical member having the same outer diameter as the inner diameter of the outer cylinder portion.

この場合、均熱部材が、全周にわたって外筒部の内周面と接触することになるので、ローラ表面の温度分布を周方向においても効果的に均一化させることができる。   In this case, the heat equalizing member comes into contact with the inner peripheral surface of the outer cylinder part over the entire circumference, so that the temperature distribution on the roller surface can be effectively uniformed even in the circumferential direction.

また、本発明において、前記円筒状の部材は、周方向において複数に分割されていると好適である。   In the present invention, it is preferable that the cylindrical member is divided into a plurality of parts in the circumferential direction.

こうすることで、円筒状の部材を単一の部品として製造する場合と比べて製造が容易になる。また、組み付けも容易となる。   By doing so, the manufacturing becomes easier as compared with the case where the cylindrical member is manufactured as a single component. Also, assembly is easy.

また、本発明において、前記均熱部材は、繊維材を含む材料からなると好適である。   In the present invention, it is preferable that the heat equalizing member is made of a material including a fiber material.

均熱部材が繊維材を含んで構成されている場合、繊維配列方向の熱伝導率を高くすることができるため、繊維材の長さや配向を変更することによって、均熱部材の熱伝導率や電気抵抗率を高い自由度で調整することができる。   When the heat equalizing member is configured to include a fiber material, the heat conductivity in the fiber arrangement direction can be increased. Therefore, by changing the length and orientation of the fiber material, The electrical resistivity can be adjusted with a high degree of freedom.

また、本発明において、前記繊維材は、炭素繊維であると好適である。   In the present invention, it is preferable that the fiber material is carbon fiber.

炭素繊維は、高い熱伝導率を有する軽量の素材である。したがって、炭素繊維を含む材料で均熱部材を構成することにより、ローラ表面の温度分布をより効果的に均一化できるとともに、誘導加熱ローラ全体の軽量化を図ることができる。   Carbon fiber is a lightweight material having high thermal conductivity. Therefore, by configuring the heat equalizing member with a material containing carbon fiber, the temperature distribution on the roller surface can be more effectively uniformed, and the weight of the entire induction heating roller can be reduced.

また、本発明において、前記炭素繊維は、前記軸方向に配向されていると好適である。   In the present invention, it is preferable that the carbon fibers are oriented in the axial direction.

炭素繊維が軸方向に配向されていると、均熱部材の軸方向における熱伝導率が高くなるので、均熱部材の軸方向における温度分布がより均一になりやすく、ひいては、ローラ表面における軸方向の温度分布をより均一化させることができる。また、炭素繊維が軸方向に配向されていると、均熱部材の周方向の電気抵抗が大きくなるので、電磁誘導による渦電流が均熱部材よりも外筒部を多く流れるようになる。その結果、外筒部における誘導加熱をより促進することができ、ローラ表面をより効率的に昇温させることができる。   If the carbon fibers are oriented in the axial direction, the thermal conductivity in the axial direction of the soaking member increases, so the temperature distribution in the axial direction of the soaking member tends to be more uniform, and consequently the axial direction on the roller surface The temperature distribution can be made more uniform. Further, when the carbon fibers are oriented in the axial direction, the electrical resistance in the circumferential direction of the heat equalizing member increases, so that eddy current due to electromagnetic induction flows more in the outer cylinder portion than in the heat equalizing member. As a result, induction heating in the outer cylinder portion can be further promoted, and the temperature of the roller surface can be raised more efficiently.

また、本発明において、前記炭素繊維は、ランダム配向されていると好適である。   In the present invention, it is preferable that the carbon fibers are randomly oriented.

炭素繊維をランダム配向する場合には、長繊維よりもコストの低い短繊維を用いることができるため、コストを低減することができる。   When carbon fibers are randomly oriented, short fibers having a lower cost than long fibers can be used, and thus the cost can be reduced.

また、本発明において、前記炭素繊維は、ピッチ系炭素繊維であると好適である。   In the present invention, the carbon fiber is preferably a pitch-based carbon fiber.

炭素繊維として、ピッチを使ったピッチ系炭素繊維と、アクリル繊維を使ったPAN系炭素繊維とが知られているが、ピッチ系炭素繊維のほうが、PAN系炭素繊維よりも高い熱伝導率を有する。このため、ピッチ系炭素繊維を用いることで、均熱部材の熱伝導率をより高めることができ、ローラ表面の温度分布をより効果的に均一化できる。   As carbon fibers, pitch-based carbon fibers using pitch and PAN-based carbon fibers using acrylic fibers are known, but pitch-based carbon fibers have higher thermal conductivity than PAN-based carbon fibers. . For this reason, by using the pitch-based carbon fiber, the thermal conductivity of the soaking member can be further increased, and the temperature distribution on the roller surface can be more effectively uniformized.

また、本発明において、前記均熱部材は、前記炭素繊維と黒鉛との複合材料である炭素繊維強化炭素複合材料からなると好適である。   In the present invention, it is preferable that the soaking member is made of a carbon fiber reinforced carbon composite material that is a composite material of the carbon fiber and graphite.

炭素繊維強化炭素複合材料は、炭素繊維を含む複合材料の中でも高い熱伝導率を有しており、耐熱性も高い。したがって、均熱部材として炭素繊維強化炭素複合材料を採用することで、ローラ表面の温度分布をより効果的に均一化できるとともに、高温にも耐え得る誘導加熱ローラを提供することができる。   The carbon fiber reinforced carbon composite material has high thermal conductivity among the composite materials containing carbon fibers, and has high heat resistance. Therefore, by adopting the carbon fiber reinforced carbon composite material as the soaking member, it is possible to provide an induction heating roller that can more effectively equalize the temperature distribution on the roller surface and withstand high temperatures.

また、本発明において、前記均熱部材は、前記炭素繊維と樹脂との複合材料である炭素繊維強化プラスチックからなると好適である。   In the present invention, it is preferable that the soaking member is made of a carbon fiber reinforced plastic that is a composite material of the carbon fiber and the resin.

炭素繊維強化プラスチックは、炭素繊維強化炭素複合材料と比べると、耐熱性は低いが安価である。したがって、誘導加熱ローラにそれほど耐熱性が求められない場合には、均熱部材として炭素繊維強化プラスチックを採用することで、コストを低減することができる。   Carbon fiber reinforced plastics are less expensive but cheaper than carbon fiber reinforced carbon composite materials. Therefore, when heat resistance is not required for the induction heating roller, the cost can be reduced by adopting the carbon fiber reinforced plastic as the soaking member.

また、本発明において、前記均熱部材の熱容量は、前記外筒部の熱容量よりも小さいと好適である。   In the present invention, it is preferable that the heat capacity of the soaking member is smaller than the heat capacity of the outer tube portion.

この場合、外筒部の温度分布がより迅速に均一化されるため、これに伴って、ローラ表面の温度分布もより迅速に均一化することができる。   In this case, since the temperature distribution of the outer cylinder portion is made uniform more quickly, the temperature distribution on the roller surface can be made uniform more quickly.

本実施形態に係る誘導加熱ローラを備える紡糸引取機を示す模式図。The schematic diagram which shows a spinning take-up machine provided with the induction heating roller which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る誘導加熱ローラの断面図。Sectional drawing of the induction heating roller which concerns on this embodiment. 本実施形態におけるローラ本体及び均熱部材の各物性値を示す表。The table | surface which shows each physical-property value of the roller main body in this embodiment, and a soaking | uniform-heating member. ローラ表面における温度の推移を示すグラフ。The graph which shows transition of the temperature in the roller surface. 他の実施形態におけるローラ本体及び均熱部材の各物性値を示す表。The table | surface which shows each physical-property value of the roller main body in other embodiment, and a soaking | uniform-heating member.

(紡糸引取機)
本発明の実施形態について説明する。図1は、本実施形態に係る誘導加熱ローラを備える紡糸引取機を示す模式図である。図1に示すように、紡糸引取機1は、紡糸装置2から紡出された複数(ここでは6本)の糸Yを、紡糸延伸装置3で延伸した後、糸巻取装置4で巻き取る構成となっている。なお、以下では、各図に付した方向を参照しつつ説明を行う。
(Spinning take-up machine)
An embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a spinning take-up machine including an induction heating roller according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the spinning take-up machine 1 has a configuration in which a plurality (six in this case) of yarn Y spun from the spinning device 2 is drawn by the spinning drawing device 3 and then taken up by the yarn winding device 4. It has become. In the following, description will be made with reference to directions attached to the respective drawings.

紡糸装置2は、ポリエステル等の溶融繊維材料を連続的に紡出することで、複数の糸Yを生成する。紡糸装置2から紡出された複数の糸Yは、油剤ガイド10によって油剤が付与された後、案内ローラ11を経て紡糸延伸装置3に送られる。   The spinning device 2 generates a plurality of yarns Y by continuously spinning a molten fiber material such as polyester. The plurality of yarns Y spun from the spinning device 2 are fed with the oil agent by the oil agent guide 10 and then sent to the spinning and stretching device 3 through the guide roller 11.

紡糸延伸装置3は、複数の糸Yを延伸する装置であり、紡糸装置2の下方に配置されている。紡糸延伸装置3は、保温箱12の内部に収容された複数(ここでは5つ)のゴデットローラ21〜25を有している。各ゴデットローラ21〜25は、モータによって回転駆動されるとともに、コイルによって誘導加熱される誘導加熱ローラであり、複数の糸Yが巻き掛けられている。保温箱12の右側面部の下部には、複数の糸Yを保温箱12の内部に導入するための導入口12aが形成され、保温箱12の右側面部の上部には、複数の糸Yを保温箱12の外部に導出するための導出口12bが形成されている。複数の糸Yは、下側のゴデットローラ21から順番に、各ゴデットローラ21〜25に対して360度未満の巻き掛け角で巻き掛けられている。   The spinning drawing device 3 is a device for drawing a plurality of yarns Y, and is disposed below the spinning device 2. The spinning / drawing device 3 has a plurality (here, five) of godet rollers 21 to 25 housed inside the heat insulation box 12. Each of the godet rollers 21 to 25 is an induction heating roller that is rotationally driven by a motor and induction-heated by a coil, and a plurality of yarns Y are wound around it. An inlet 12a for introducing a plurality of yarns Y into the inside of the heat insulation box 12 is formed in the lower part of the right side surface portion of the heat insulation box 12. A lead-out port 12b for leading out to the outside of the box 12 is formed. The plurality of yarns Y are wound around the godet rollers 21 to 25 in order from the lower godet roller 21 at a winding angle of less than 360 degrees.

下側3つのゴデットローラ21〜23は、複数の糸Yを延伸する前に予熱するための予熱ローラであり、これらのローラ表面温度は、糸Yのガラス転移点以上の温度(例えば90〜100℃程度)に設定されている。一方、上側2つのゴデットローラ24、25は、延伸された複数の糸Yを熱セットするための調質ローラであり、これらのローラ表面温度は、下側3つのゴデットローラ21〜23のローラ表面温度よりも高い温度(例えば150〜200℃程度)に設定されている。また、上側2つのゴデットローラ24、25の糸送り速度は、下側3つのゴデットローラ21〜23よりも速くなっている。   The lower three godet rollers 21 to 23 are preheating rollers for preheating a plurality of yarns Y before drawing, and the surface temperature of these rollers is equal to or higher than the glass transition point of the yarns Y (for example, 90 to 100 ° C.). Degree). On the other hand, the upper two godet rollers 24 and 25 are tempering rollers for heat-setting a plurality of stretched yarns Y. These roller surface temperatures are lower than the roller surface temperatures of the lower three godet rollers 21 to 23. Is set to a high temperature (for example, about 150 to 200 ° C.). Further, the yarn feeding speeds of the upper two godet rollers 24 and 25 are faster than those of the lower three godet rollers 21 to 23.

導入口12aを介して保温箱12に導入された複数の糸Yは、まず、ゴデットローラ21〜23によって送られる間に延伸可能な温度まで予熱される。予熱された複数の糸Yは、ゴデットローラ23とゴデットローラ24との間の糸送り速度の差によって延伸される。さらに、複数の糸Yは、ゴデットローラ24、25によって送られる間にさらに高温に加熱されて、延伸された状態が熱セットされる。このようにして延伸された複数の糸Yは、導出口12bを介して保温箱12の外に導出される。   The plurality of yarns Y introduced into the heat insulation box 12 through the introduction port 12a are first preheated to a temperature at which they can be stretched while being fed by the godet rollers 21-23. The plurality of preheated yarns Y are stretched by the difference in yarn feed speed between the godet roller 23 and the godet roller 24. Further, the plurality of yarns Y are heated to a higher temperature while being fed by the godet rollers 24 and 25, and the stretched state is heat set. The plurality of yarns Y drawn in this way are led out of the heat insulating box 12 through the outlet 12b.

紡糸延伸装置3で延伸された複数の糸Yは、案内ローラ13を経て糸巻取装置4に送られる。糸巻取装置4は、複数の糸Yを巻き取る装置であり、紡糸延伸装置3の下方に配置されている。糸巻取装置4は、ボビンホルダ14やコンタクトローラ15等を備えている。ボビンホルダ14は、前後方向に延びる円筒形状を有し、図示しないモータによって回転駆動される。ボビンホルダ14には、その軸方向に複数のボビンBが並んだ状態で装着される。糸巻取装置4は、ボビンホルダ14を回転させることによって、複数のボビンBに複数の糸Yを同時に巻取り、複数のパッケージPを生産する。コンタクトローラ15は、複数のパッケージPの表面に接触して所定の接圧を付与し、パッケージPの形状を整える。   The plurality of yarns Y drawn by the spinning drawing device 3 are sent to the yarn winding device 4 through the guide roller 13. The yarn winding device 4 is a device that winds a plurality of yarns Y, and is disposed below the spinning drawing device 3. The yarn winding device 4 includes a bobbin holder 14 and a contact roller 15. The bobbin holder 14 has a cylindrical shape extending in the front-rear direction, and is rotationally driven by a motor (not shown). A plurality of bobbins B are mounted on the bobbin holder 14 in the axial direction. The yarn winding device 4 rotates a bobbin holder 14 to simultaneously wind a plurality of yarns Y around a plurality of bobbins B to produce a plurality of packages P. The contact roller 15 contacts the surfaces of the plurality of packages P, applies a predetermined contact pressure, and adjusts the shape of the package P.

(誘導加熱ローラ)
図2は、本実施形態に係る誘導加熱ローラの断面図である。図2では、誘導加熱ローラ30が連結されるモータ50については、出力軸51及びハウジング52の一部のみを図示している。なお、図2に示す誘導加熱ローラ30は、図1におけるゴデットローラ21〜25の全てに適用されるローラである。
(Induction heating roller)
FIG. 2 is a cross-sectional view of the induction heating roller according to the present embodiment. In FIG. 2, only a part of the output shaft 51 and the housing 52 is illustrated for the motor 50 to which the induction heating roller 30 is coupled. In addition, the induction heating roller 30 shown in FIG. 2 is a roller applied to all the godet rollers 21 to 25 in FIG.

誘導加熱ローラ30は、軸方向(前後方向)に沿った円筒状のローラ本体31と、ローラ本体31の内部に配置されたコイル32とを有する。誘導加熱ローラ30は、コイル32による誘導加熱を利用して、ローラ本体31の外周面31a(以下、「ローラ表面31a」と称する)を昇温させるものであり、それによって、ローラ表面31aに巻き掛けられた複数の糸Yを加熱するものである。   The induction heating roller 30 includes a cylindrical roller main body 31 along the axial direction (front-rear direction) and a coil 32 disposed inside the roller main body 31. The induction heating roller 30 raises the temperature of the outer peripheral surface 31a (hereinafter referred to as “roller surface 31a”) of the roller body 31 by using induction heating by the coil 32, thereby winding the roller surface 31a. The plurality of yarns Y that are hung are heated.

ローラ本体31は、コイル32の径方向外側に配置された円筒状の外筒部33と、コイル32の径方向内側に配置された円筒状の軸心部34と、外筒部33の前端部と軸心部34の前端部とをつなぐ円板状の端面部35と、を有する。ローラ本体31の後端側は開口している。また、外筒部33と軸心部34と端面部35とは一体形成されている。   The roller body 31 includes a cylindrical outer tube portion 33 disposed on the radially outer side of the coil 32, a cylindrical shaft center portion 34 disposed on the radially inner side of the coil 32, and a front end portion of the outer tube portion 33. And a disc-shaped end surface portion 35 that connects the front end portion of the shaft center portion 34. The rear end side of the roller body 31 is open. Moreover, the outer cylinder part 33, the axial center part 34, and the end surface part 35 are integrally formed.

ローラ本体31の外筒部33の径方向内側、且つ、コイル32の径方向外側には、円筒状の均熱部材36が設けられている。均熱部材36の外径は、外筒部33の内径と同じにされている(厳密には、均熱部材36を外筒部33に挿入できるように、均熱部材36の外径のほうがわずかに小さい)。これによって、均熱部材36がローラ本体31の内部に収容された状態では、均熱部材36の外周面が略全面にわたって外筒部33の内周面に接触する。図2に示すように、ローラ表面31aに複数の糸Yが巻き掛けられている軸方向の領域を巻掛領域Rとすると、均熱部材36は軸方向において巻掛領域Rを含む範囲にわたって設けられている。   A cylindrical heat equalizing member 36 is provided on the radially inner side of the outer cylindrical portion 33 of the roller body 31 and on the radially outer side of the coil 32. The outer diameter of the heat equalizing member 36 is the same as the inner diameter of the outer cylindrical portion 33 (strictly speaking, the outer diameter of the heat equalizing member 36 is larger so that the heat equalizing member 36 can be inserted into the outer cylindrical portion 33. Slightly smaller). As a result, in the state where the heat equalizing member 36 is accommodated in the roller body 31, the outer peripheral surface of the heat equalizing member 36 is in contact with the inner peripheral surface of the outer cylindrical portion 33 over substantially the entire surface. As shown in FIG. 2, assuming that an axial region where a plurality of yarns Y are wound around the roller surface 31 a is a winding region R, the heat equalizing member 36 is provided over a range including the winding region R in the axial direction. It has been.

均熱部材36は、ローラ本体31の後端側の開口から外筒部33内に挿入可能である。均熱部材36の軸方向の長さは、概ね外筒部33と同じ長さとされており、均熱部材36の前端部は、ローラ本体31の端面部35に当接している。外筒部33及び均熱部材36の後端部は、ともに、環状の固定部材37に固定されており、これによって、均熱部材36がローラ本体31に対して固定される。   The heat equalizing member 36 can be inserted into the outer cylindrical portion 33 through the opening on the rear end side of the roller body 31. The length of the heat equalizing member 36 in the axial direction is substantially the same as that of the outer cylinder portion 33, and the front end portion of the heat equalizing member 36 is in contact with the end surface portion 35 of the roller body 31. Both the outer cylindrical portion 33 and the rear end portion of the heat equalizing member 36 are fixed to an annular fixing member 37, whereby the heat equalizing member 36 is fixed to the roller body 31.

ローラ本体31の軸心部34には、軸方向に沿って延設された軸取付孔34aが形成されている。軸取付孔34aには、不図示の固定手段によって、モータ50の出力軸51が固定されており、誘導加熱ローラ30が出力軸51と一体回転可能となっている。   A shaft attachment hole 34 a extending along the axial direction is formed in the shaft center portion 34 of the roller body 31. The output shaft 51 of the motor 50 is fixed to the shaft mounting hole 34a by fixing means (not shown), and the induction heating roller 30 can rotate integrally with the output shaft 51.

コイル32は、円筒状のボビン部材39の外周面に導線が巻き回された構成となっている。図示は省略するが、ボビン部材39は完全な円筒形状ではなく、周方向の一部分が切断されたC字状の断面形状を有する。このため、ボビン部材39には周方向に沿った渦電流が流れにくく、ボビン部材39における発熱を抑えることができるようになっている。ボビン部材39は、モータ50のハウジング52に取り付けられている。ハウジング52には環状の凹部52aが形成されており、上述の固定部材37が、凹部52aの底面や側面に接触しないように凹部52a内に配置されている。モータ50の出力軸51は、不図示の軸受を介してハウジング52に回転可能に支持されており、モータ50を作動させると、誘導加熱ローラ30が出力軸51と一体回転する。   The coil 32 has a configuration in which a conducting wire is wound around the outer peripheral surface of a cylindrical bobbin member 39. Although illustration is omitted, the bobbin member 39 is not a complete cylindrical shape, but has a C-shaped cross-sectional shape in which a part in the circumferential direction is cut. For this reason, an eddy current along the circumferential direction hardly flows through the bobbin member 39, and heat generation in the bobbin member 39 can be suppressed. The bobbin member 39 is attached to the housing 52 of the motor 50. An annular recess 52a is formed in the housing 52, and the above-described fixing member 37 is disposed in the recess 52a so as not to contact the bottom surface or side surface of the recess 52a. The output shaft 51 of the motor 50 is rotatably supported by the housing 52 via a bearing (not shown). When the motor 50 is operated, the induction heating roller 30 rotates integrally with the output shaft 51.

ここで、本実施形態のローラ本体31は、磁性体であり、導体でもある炭素鋼からなる。また、均熱部材36は、炭素繊維と黒鉛との複合材料であるC/Cコンポジット(炭素繊維強化炭素複合材料)からなり、炭素繊維としては熱伝導率の高いピッチ系炭素繊維が用いられている。このC/Cコンポジットは、炭素繊維の長繊維が軸方向に配向されており、炭素繊維が軸方向に連続する構成となっている。言い方を変えると、このC/Cコンポジットは、炭素繊維が周方向や厚み方向においては必ずしも連続しない構成となっている。本実施形態におけるローラ本体31及び均熱部材36に関する各物性値を図3に示す。なお、図3の各物性値は常温での数値である(図5も同様)。   Here, the roller body 31 of the present embodiment is made of carbon steel that is a magnetic body and also a conductor. The soaking member 36 is made of a C / C composite (carbon fiber reinforced carbon composite material) which is a composite material of carbon fiber and graphite, and pitch-based carbon fiber having high thermal conductivity is used as the carbon fiber. Yes. In this C / C composite, long fibers of carbon fibers are oriented in the axial direction, and the carbon fibers are continuous in the axial direction. In other words, the C / C composite has a configuration in which carbon fibers are not necessarily continuous in the circumferential direction and the thickness direction. FIG. 3 shows physical property values relating to the roller body 31 and the heat equalizing member 36 in the present embodiment. In addition, each physical property value of FIG. 3 is a numerical value at normal temperature (the same applies to FIG. 5).

上述のように、均熱部材36を構成するC/Cコンポジットは、炭素繊維が軸方向に配向されているため、軸方向においては熱も電気も伝わりやすくなっている(熱伝導率が高く、電気抵抗率が低い)。一方、周方向においては必ずしも繊維が連続していないため、熱も電気も伝わりにくくなっている(熱伝導率が低く、電気抵抗率が高い)。このように、炭素繊維に配向を持たせることで、均熱部材36を異方性材料として機能させることができ、各方向における物性値を高い自由度で調整することができる。   As described above, since the carbon fiber is oriented in the axial direction in the C / C composite constituting the soaking member 36, heat and electricity are easily transmitted in the axial direction (high thermal conductivity, Low electrical resistivity). On the other hand, since the fibers are not necessarily continuous in the circumferential direction, heat and electricity are hardly transmitted (low thermal conductivity and high electrical resistivity). Thus, by giving orientation to the carbon fiber, the soaking member 36 can function as an anisotropic material, and the physical property value in each direction can be adjusted with a high degree of freedom.

コイル32に高周波電流を供給すると、コイル32の周りに変動磁界が発生する。誘導加熱とは、このときの電磁誘導効果によって周方向に流れる渦電流のジュール熱を利用するものである。本実施形態では、均熱部材36の周方向の電気抵抗率が、ローラ本体31(外筒部33)よりも高い(図3参照)。このため、渦電流が均熱部材36よりも外筒部33を多く流れ、渦電流によるジュール熱が均熱部材36よりも外筒部33において多く発生する。なお、表皮効果により、渦電流は外筒部33の主に内周面近傍に発生する。   When a high frequency current is supplied to the coil 32, a varying magnetic field is generated around the coil 32. Induction heating uses Joule heat of eddy current flowing in the circumferential direction by the electromagnetic induction effect at this time. In the present embodiment, the electrical resistivity in the circumferential direction of the heat equalizing member 36 is higher than that of the roller body 31 (outer cylinder portion 33) (see FIG. 3). For this reason, more eddy current flows through the outer cylindrical portion 33 than the heat equalizing member 36, and more Joule heat due to the eddy current is generated in the outer cylindrical portion 33 than the heat equalizing member 36. Note that, due to the skin effect, eddy current is generated mainly in the vicinity of the inner peripheral surface of the outer cylindrical portion 33.

また、本実施形態では、均熱部材36の軸方向の熱伝導率が、ローラ本体31(外筒部33)よりも高い(図3参照)。このため、均熱部材36の軸方向における温度分布は均一になりやすく、均熱部材36に接している外筒部33においても、軸方向における温度分布を均一化させることができる。均熱部材36の軸方向の熱伝導率の具体的な数値としては、例えば、200W/(m・K)以上であることが好ましい。さらに、本実施形態では、均熱部材36の温度分布を迅速に均一とするため、均熱部材36の熱容量が外筒部33の熱容量よりも小さくされている。   Moreover, in this embodiment, the heat conductivity of the axial direction of the soaking | uniform-heating member 36 is higher than the roller main body 31 (outer cylinder part 33) (refer FIG. 3). For this reason, the temperature distribution in the axial direction of the heat equalizing member 36 is likely to be uniform, and the temperature distribution in the axial direction can be made uniform also in the outer cylindrical portion 33 in contact with the heat equalizing member 36. A specific numerical value of the thermal conductivity in the axial direction of the heat equalizing member 36 is preferably, for example, 200 W / (m · K) or more. Furthermore, in the present embodiment, the heat capacity of the heat equalizing member 36 is made smaller than the heat capacity of the outer cylindrical portion 33 in order to make the temperature distribution of the heat equalizing member 36 uniform quickly.

なお、ローラ表面31aの温度を効率的に昇温させることを考えると、ローラ表面31aから遠い均熱部材36よりも、ローラ表面31aに近い外筒部33での発熱量をできるだけ大きくしたほうがよい。しかしながら、均熱部材36で多少の発熱があってもよく、均熱部材36で発熱がある場合は、その発熱量は外筒部33での発熱量よりも小さいことが好ましい。   In consideration of efficiently increasing the temperature of the roller surface 31a, it is better to make the amount of heat generated in the outer cylindrical portion 33 near the roller surface 31a as large as possible than in the heat equalizing member 36 far from the roller surface 31a. . However, the heat equalization member 36 may generate some heat, and when the heat equalization member 36 generates heat, the heat generation amount is preferably smaller than the heat generation amount in the outer cylindrical portion 33.

(効果)
以上のように、本実施形態の誘導加熱ローラ30は、ローラ本体31の外筒部33の内周面に接触するように均熱部材36が設けられており、軸方向において均熱部材36の熱伝導率は外筒部33よりも高くされている。このため、均熱部材36の軸方向における温度分布は均一になりやすく、均熱部材36に接している外筒部33においても、軸方向における温度分布を均一化させることができる。しかも、周方向において均熱部材36の電気抵抗率は外筒部33よりも高くされているので、電磁誘導による渦電流が均熱部材36よりも外筒部33を多く流れ、外筒部33における誘導加熱が促進される。このため、均熱部材36よりもローラ表面31aに近い部位がより加熱され、ローラ表面31aを効率的に昇温させることができる。また、均熱部材36を設けることで、ヒートパイプを省略することができるので、ローラ本体31の外筒部33の厚みを小さくすることができる。その結果、外筒部33の熱容量が小さくなり、外筒部33全体の温度が上昇しやすくなるので、外筒部33の外周面であるローラ表面31aを効率よく昇温させることができる。このように、本実施形態の誘導加熱ローラ30によれば、ローラ表面31aにおける軸方向の温度分布の均一化と、ローラ表面31aの効率的な昇温とを、両立させることが可能となる。
(effect)
As described above, the induction heating roller 30 of the present embodiment is provided with the heat equalizing member 36 so as to be in contact with the inner peripheral surface of the outer cylindrical portion 33 of the roller main body 31. The thermal conductivity is higher than that of the outer cylinder portion 33. For this reason, the temperature distribution in the axial direction of the heat equalizing member 36 is likely to be uniform, and the temperature distribution in the axial direction can be made uniform also in the outer cylindrical portion 33 in contact with the heat equalizing member 36. In addition, since the electrical resistivity of the heat equalizing member 36 is higher than that of the outer cylindrical portion 33 in the circumferential direction, eddy current due to electromagnetic induction flows through the outer cylindrical portion 33 more than the heat equalizing member 36, and the outer cylindrical portion 33. Induction heating in is promoted. For this reason, the part closer to the roller surface 31a than the soaking member 36 is heated more, and the roller surface 31a can be efficiently heated. Moreover, since the heat pipe can be omitted by providing the soaking member 36, the thickness of the outer cylinder portion 33 of the roller body 31 can be reduced. As a result, the heat capacity of the outer cylinder part 33 is reduced, and the temperature of the entire outer cylinder part 33 is likely to rise, so that the roller surface 31a that is the outer peripheral surface of the outer cylinder part 33 can be efficiently heated. Thus, according to the induction heating roller 30 of the present embodiment, it is possible to achieve both uniform temperature distribution in the axial direction on the roller surface 31a and efficient temperature increase on the roller surface 31a.

ここで、図4は、ローラ表面における温度の推移を示すグラフであり、本実施形態の誘導加熱ローラ30と、特許文献2に記載されているようなヒートパイプを用いた従来の誘導加熱ローラとを比較するものである。ヒーター出力は両者で同じとしてあり、温度が略一定となるまでの温度の推移を示している。図4から明らかなように、本実施形態の誘導加熱ローラ30のほうが従来の誘導加熱ローラよりも昇温速度が速く、温度が一定となるまでの時間が短くなっている。すなわち、本実施形態の誘導加熱ローラ30を用いることによって、ローラ表面31aを効率的に昇温できることが示されている。   Here, FIG. 4 is a graph showing the transition of the temperature on the roller surface, and the induction heating roller 30 of the present embodiment and a conventional induction heating roller using a heat pipe as described in Patent Document 2. Are compared. The heater output is the same for both, and shows the transition of temperature until the temperature becomes substantially constant. As apparent from FIG. 4, the induction heating roller 30 of the present embodiment has a higher temperature rise rate than the conventional induction heating roller, and the time until the temperature becomes constant is shorter. That is, it is shown that the roller surface 31a can be efficiently heated by using the induction heating roller 30 of the present embodiment.

また、本実施形態では、均熱部材36は、外筒部33の内径と同じ外径を有する円筒状の部材とされている。このため、均熱部材36が、全周にわたって外筒部33の内周面と接触し、ローラ表面31aの温度分布を周方向においても効果的に均一化させることができる。   In the present embodiment, the heat equalizing member 36 is a cylindrical member having the same outer diameter as the inner diameter of the outer cylindrical portion 33. For this reason, the soaking | uniform-heating member 36 contacts the internal peripheral surface of the outer cylinder part 33 over a perimeter, and can make uniform the temperature distribution of the roller surface 31a also in the circumferential direction.

また、本実施形態では、均熱部材36は、繊維材を含む材料からなる。したがって、繊維配列方向の熱伝導率を高くすることができるため、繊維材の長さや配向を変更することによって、均熱部材36の熱伝導率や電気抵抗率を高い自由度で調整することができる。   Moreover, in this embodiment, the soaking | uniform-heating member 36 consists of material containing a fiber material. Therefore, since the thermal conductivity in the fiber arrangement direction can be increased, the thermal conductivity and electrical resistivity of the soaking member 36 can be adjusted with a high degree of freedom by changing the length and orientation of the fiber material. it can.

また、本実施形態では、繊維材は、炭素繊維とされている。炭素繊維は、高い熱伝導率を有する軽量の素材である。したがって、炭素繊維を含む材料で均熱部材36を構成することにより、ローラ表面31aの温度分布を効果的に均一化できるとともに、誘導加熱ローラ30全体の軽量化を図ることができる。   In the present embodiment, the fiber material is carbon fiber. Carbon fiber is a lightweight material having high thermal conductivity. Therefore, by configuring the heat equalizing member 36 with a material containing carbon fiber, the temperature distribution on the roller surface 31a can be effectively made uniform, and the weight of the induction heating roller 30 as a whole can be reduced.

また、本実施形態では、炭素繊維は、軸方向に配向されている。炭素繊維が軸方向に配向されていると、均熱部材36の軸方向における熱伝導率が高くなるので、均熱部材36の軸方向における温度分布がより均一になりやすく、ひいては、ローラ表面31aにおける軸方向の温度分布をより均一化させることができる。また、炭素繊維が軸方向に配向されていると、均熱部材36の周方向の電気抵抗が大きくなるので、電磁誘導による渦電流が均熱部材36よりも外筒部33をより多く流れるようになる。その結果、外筒部33における誘導加熱をより促進することができ、ローラ表面31aをより効率的に昇温させることができる。   In the present embodiment, the carbon fibers are oriented in the axial direction. When the carbon fibers are oriented in the axial direction, the thermal conductivity in the axial direction of the soaking member 36 is increased, so that the temperature distribution in the axial direction of the soaking member 36 tends to be more uniform, and as a result, the roller surface 31a. The temperature distribution in the axial direction at can be made more uniform. In addition, when the carbon fibers are oriented in the axial direction, the electrical resistance in the circumferential direction of the heat equalizing member 36 increases, so that eddy current due to electromagnetic induction flows more through the outer cylindrical portion 33 than in the heat equalizing member 36. become. As a result, induction heating in the outer cylinder portion 33 can be further promoted, and the temperature of the roller surface 31a can be raised more efficiently.

また、本実施形態では、炭素繊維は、ピッチ系炭素繊維とされている。炭素繊維として、ピッチを使ったピッチ系炭素繊維と、アクリル繊維を使ったPAN系炭素繊維とが知られているが、ピッチ系炭素繊維のほうが、PAN系炭素繊維よりも高い熱伝導率を有する。このため、ピッチ系炭素繊維を用いることで、均熱部材36の熱伝導率をより高めることができ、ローラ表面31aの温度分布をより効果的に均一化することができる。   In the present embodiment, the carbon fiber is a pitch-based carbon fiber. As carbon fibers, pitch-based carbon fibers using pitch and PAN-based carbon fibers using acrylic fibers are known, but pitch-based carbon fibers have higher thermal conductivity than PAN-based carbon fibers. . For this reason, by using the pitch-based carbon fiber, the thermal conductivity of the soaking member 36 can be further increased, and the temperature distribution on the roller surface 31a can be more effectively uniformized.

また、本実施形態では、均熱部材36は、炭素繊維と黒鉛との複合材料であるC/Cコンポジット(炭素繊維強化炭素複合材料)からなる。C/Cコンポジットは、炭素繊維を含む複合材料の中でも高い熱伝導率を有しており、耐熱性も高い。したがって、均熱部材36としてC/Cコンポジットを採用することで、ローラ表面31aの温度分布をより効果的に均一化できるとともに、高温にも耐え得る誘導加熱ローラ30を提供することができる。   Moreover, in this embodiment, the soaking | uniform-heating member 36 consists of a C / C composite (carbon fiber reinforced carbon composite material) which is a composite material of carbon fiber and graphite. The C / C composite has a high thermal conductivity among the composite materials containing carbon fibers and has high heat resistance. Therefore, by adopting the C / C composite as the soaking member 36, the temperature distribution of the roller surface 31a can be more effectively uniformed, and the induction heating roller 30 that can withstand high temperatures can be provided.

また、本実施形態では、均熱部材36の熱容量は、外筒部33の熱容量よりも小さくされている。このため、外筒部33の温度分布がより迅速に均一化され、これに伴って、ローラ表面31aの温度分布もより迅速に均一化することができる。   Further, in the present embodiment, the heat capacity of the soaking member 36 is made smaller than the heat capacity of the outer tube portion 33. For this reason, the temperature distribution of the outer cylinder part 33 is equalized more rapidly, and accordingly, the temperature distribution of the roller surface 31a can be equalized more quickly.

(他の実施形態)
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明を適用可能な形態は、上述の実施形態に限られるものではなく、以下に例示するように、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることが可能である。
(Other embodiments)
The embodiment of the present invention has been described above. However, the form to which the present invention can be applied is not limited to the above-described embodiment, and may be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention, as exemplified below. Can be added.

上記実施形態では、均熱部材36をC/Cコンポジットで構成するものとしたが、C/Cコンポジットの代わりに、炭素繊維と樹脂(例えばエポキシ樹脂)との複合材料であるCFRP(炭素繊維強化プラスチック)を用いてもよい。CFRPは、C/Cコンポジットと比べると、耐熱性は低いが安価である。したがって、例えば、設定温度の比較的高い調質ローラであるゴデットローラ24、25に対してのみ、均熱部材36としてC/Cコンポジットを採用し、設定温度の比較的低い予熱ローラであるゴデットローラ21〜23に対しては、均熱部材36としてCFRPを採用することで、コストを低減することができる。   In the above embodiment, the heat equalizing member 36 is made of a C / C composite, but instead of the C / C composite, CFRP (carbon fiber reinforced) which is a composite material of carbon fiber and resin (for example, epoxy resin). (Plastic) may be used. CFRP has low heat resistance but is cheaper than C / C composites. Therefore, for example, only the godet rollers 24 and 25 that are tempering rollers having a relatively high set temperature employ a C / C composite as the heat equalizing member 36, and godet rollers 21 to 21 that are preheat rollers having a relatively low set temperature. 23, the cost can be reduced by adopting CFRP as the soaking member 36.

また、均熱部材36を構成する炭素繊維を、ピッチ系炭素繊維の代わりに、アクリル繊維を使ったPAN系炭素繊維としてもよい。また、物性値の条件さえ満たすのであれば、炭素繊維は軸方向に配向されている必要はなく、周方向や螺旋方向に配向されていてもよい。また、炭素繊維の短繊維をランダム配向してもよい。ランダム配向の場合でも、図3に示すように、均熱部材36の熱伝導率は外筒部33よりも高く、且つ、均熱部材36の電気抵抗率は外筒部33よりも高くなる。したがって、ローラ表面31aにおける軸方向の温度分布の均一化と、ローラ表面31aの効率的な昇温とを、両立させることができる。また、炭素繊維の短繊維は長繊維よりもコストが低いという点も有利である。さらに、ケースに収納するなどして炭素繊維の形態が適切に維持できるのであれば、C/CコンポジットやCFRP等の複合材料ではなく、炭素繊維を単体で用いてもよい。また、繊維材として炭素繊維以外のものを採用してもよい。   Further, the carbon fibers constituting the soaking member 36 may be PAN-based carbon fibers using acrylic fibers instead of the pitch-based carbon fibers. Moreover, as long as the conditions of physical property values are satisfied, the carbon fibers do not need to be oriented in the axial direction, and may be oriented in the circumferential direction or the spiral direction. Moreover, the short fibers of carbon fibers may be randomly oriented. Even in the case of random orientation, as shown in FIG. 3, the thermal conductivity of the soaking member 36 is higher than that of the outer cylindrical portion 33, and the electrical resistivity of the soaking member 36 is higher than that of the outer cylindrical portion 33. Accordingly, it is possible to achieve both the uniform temperature distribution in the axial direction on the roller surface 31a and the efficient temperature increase of the roller surface 31a. Another advantage is that the short fibers of carbon fibers are less expensive than the long fibers. Furthermore, carbon fiber may be used alone instead of a composite material such as C / C composite or CFRP as long as the shape of the carbon fiber can be appropriately maintained by storing it in a case. Moreover, you may employ | adopt things other than carbon fiber as a fiber material.

また、均熱部材36を、例えばアルミニウムや銅等の金属材料で構成してもよい。この場合、軸方向において均熱部材36の熱伝導率は外筒部33よりも高い(図5参照)ので、均熱部材36の軸方向における温度分布は均一になりやすく、均熱部材36に接している外筒部33においても、軸方向における温度分布を均一化させることができる。しかも、均熱部材36の比透磁率は外筒部33よりも低いので、均熱部材36よりも外筒部33を多くの磁束が流れることになり、外筒部33における誘導加熱が促進される。このため、上記実施形態と同様に、ローラ表面31aにおける軸方向の温度分布の均一化と、ローラ表面31aの効率的な昇温とを、両立させることが可能となる。ただし、これら金属材料は、C/Cコンポジットと比較して密度が大きいので、誘導加熱ローラ30の軽量化まで考慮すると、均熱部材36の材料としてC/Cコンポジットが最適と言える。   Moreover, you may comprise the soaking | uniform-heating member 36 with metal materials, such as aluminum and copper, for example. In this case, since the thermal conductivity of the heat equalizing member 36 in the axial direction is higher than that of the outer cylindrical portion 33 (see FIG. 5), the temperature distribution in the axial direction of the heat equalizing member 36 tends to be uniform. The temperature distribution in the axial direction can also be made uniform in the outer cylinder portion 33 that is in contact. In addition, since the relative permeability of the heat equalizing member 36 is lower than that of the outer cylindrical portion 33, more magnetic flux flows through the outer cylindrical portion 33 than the heat equalizing member 36, and induction heating in the outer cylindrical portion 33 is promoted. The For this reason, as in the above-described embodiment, it is possible to achieve both uniform temperature distribution in the axial direction on the roller surface 31a and efficient temperature increase on the roller surface 31a. However, since these metal materials have a higher density than the C / C composite, it can be said that the C / C composite is the optimum material for the heat equalizing member 36 in consideration of the weight reduction of the induction heating roller 30.

なお、ランダム配向された炭素繊維、並びに、炭素鋼、アルミニウム、銅等の金属材料のように等方性材料の場合には、熱伝導率、電気抵抗率、比透磁率等の物性値は方向にかかわらず1つの数値を有することになる。したがって、等方性材料の場合は、各物性値を「軸方向における」、「周方向における」と限定することは特に意味をなさず、これらの限定があっても各物性値は上記1つの数値を意味することになる。   In addition, in the case of isotropic materials such as carbon fibers randomly oriented and metal materials such as carbon steel, aluminum, and copper, physical property values such as thermal conductivity, electrical resistivity, and relative magnetic permeability are directions. Regardless of whether it has one numerical value. Therefore, in the case of an isotropic material, it is not particularly meaningful to limit each physical property value to “in the axial direction” or “in the circumferential direction”. It means a numerical value.

また、上記実施形態では、ローラ本体31(外筒部33)を炭素鋼からなるものとしたが、ローラ本体31の材料は炭素鋼に限定されない。例えば、アルミニウムや銅等でもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the roller main body 31 (outer cylinder part 33) shall consist of carbon steel, the material of the roller main body 31 is not limited to carbon steel. For example, aluminum or copper may be used.

また、上記実施形態では、均熱部材36を円筒状の部材としたが、円筒状に構成することは必須ではない。例えば、円筒状の部材を周方向において複数に分割した短冊状の部材を周方向に並べることによって、均熱部材36を構成してもよい。こうすれば、円筒状の部材を単一の部品として製造する場合と比べて製造が容易になる。また、組み付けも容易となる。   Moreover, in the said embodiment, although the soaking | uniform-heating member 36 was made into the cylindrical member, comprising in cylindrical shape is not essential. For example, the heat equalizing member 36 may be configured by arranging strip-shaped members obtained by dividing a cylindrical member into a plurality in the circumferential direction in the circumferential direction. By doing so, the manufacturing becomes easier as compared with the case where the cylindrical member is manufactured as a single component. Also, assembly is easy.

また、上記実施形態では、1つの誘導加熱ローラ30に、複数の糸Yが巻き掛けられるものとしたので、ローラ表面31aの軸方向の温度分布を均一化することで、複数の糸Yにおける品質のばらつきを低減できるという点においても有益である。しかしながら、1本の糸が巻き掛けられる誘導加熱ローラに対しても、本発明を適用可能であることは言うまでもない。   In the above embodiment, since a plurality of yarns Y are wound around one induction heating roller 30, the quality in the plurality of yarns Y can be obtained by uniformizing the temperature distribution in the axial direction of the roller surface 31a. This is also advantageous in that it can reduce the variation of the. However, it goes without saying that the present invention can also be applied to an induction heating roller on which one yarn is wound.

30:誘導加熱ローラ
31:ローラ本体
32:コイル
33:外筒部
36:均熱部材
30: Induction heating roller 31: Roller body 32: Coil 33: Outer cylinder part 36: Heat equalizing member

Claims (12)

コイルと、
前記コイルの径方向外側に配置された円筒状の外筒部、を有するローラ本体と、
前記コイルの径方向外側且つ前記外筒部の径方向内側に配置され、前記外筒部の内周面と接触する均熱部材と、
を備え、
軸方向において前記均熱部材の熱伝導率は前記外筒部の熱伝導率よりも高く、且つ、周方向において前記均熱部材の電気抵抗率は前記外筒部の電気抵抗率よりも高いことを特徴とする誘導加熱ローラ。
Coils,
A roller body having a cylindrical outer tube portion arranged on the radially outer side of the coil;
A heat equalizing member disposed on the radially outer side of the coil and on the radially inner side of the outer cylinder part, and in contact with the inner peripheral surface of the outer cylinder part;
With
The thermal conductivity of the soaking member in the axial direction is higher than the thermal conductivity of the outer cylinder part, and the electrical resistivity of the soaking member in the circumferential direction is higher than the electrical resistivity of the outer cylinder part. Induction heating roller characterized by.
コイルと、
前記コイルの径方向外側に配置された円筒状の外筒部、を有するローラ本体と、
前記コイルの径方向外側且つ前記外筒部の径方向内側に配置され、前記外筒部の内周面と接触する均熱部材と、
を備え、
軸方向において前記均熱部材の熱伝導率は前記外筒部の熱伝導率よりも高く、且つ、前記均熱部材の比透磁率は前記外筒部の比透磁率よりも低いことを特徴とする誘導加熱ローラ。
Coils,
A roller body having a cylindrical outer tube portion arranged on the radially outer side of the coil;
A heat equalizing member disposed on the radially outer side of the coil and on the radially inner side of the outer cylinder part, and in contact with the inner peripheral surface of the outer cylinder part;
With
In the axial direction, the thermal conductivity of the soaking member is higher than the thermal conductivity of the outer tube portion, and the relative permeability of the soaking member is lower than the relative permeability of the outer tube portion. Induction heating roller.
前記均熱部材は、前記外筒部の内径と同じ外径を有する円筒状の部材である請求項1又は2に記載の誘導加熱ローラ。   The induction heating roller according to claim 1 or 2, wherein the heat equalizing member is a cylindrical member having the same outer diameter as the inner diameter of the outer cylinder portion. 前記円筒状の部材は、周方向において複数に分割されている請求項3に記載の誘導加熱ローラ。   The induction heating roller according to claim 3, wherein the cylindrical member is divided into a plurality of parts in the circumferential direction. 前記均熱部材は、繊維材を含む材料からなる請求項1ないし4のいずれか1項に記載の誘導加熱ローラ。   The induction heating roller according to any one of claims 1 to 4, wherein the heat equalizing member is made of a material including a fiber material. 前記繊維材は、炭素繊維である請求項5に記載の誘導加熱ローラ。   The induction heating roller according to claim 5, wherein the fiber material is carbon fiber. 前記炭素繊維は、軸方向に配向されている請求項6に記載の誘導加熱ローラ。   The induction heating roller according to claim 6, wherein the carbon fibers are oriented in the axial direction. 前記炭素繊維は、ランダム配向されている請求項6に記載の誘導加熱ローラ。   The induction heating roller according to claim 6, wherein the carbon fibers are randomly oriented. 前記炭素繊維は、ピッチ系炭素繊維である請求項6ないし8のいずれか1項に記載の誘導加熱ローラ。   The induction heating roller according to claim 6, wherein the carbon fiber is a pitch-based carbon fiber. 前記均熱部材は、前記炭素繊維と黒鉛との複合材料である炭素繊維強化炭素複合材料からなる請求項6ないし9のいずれか1項に記載の誘導加熱ローラ。   The induction heating roller according to any one of claims 6 to 9, wherein the heat equalizing member is made of a carbon fiber reinforced carbon composite material which is a composite material of the carbon fiber and graphite. 前記均熱部材は、前記炭素繊維と樹脂との複合材料である炭素繊維強化プラスチックからなる請求項6ないし9のいずれか1項に記載の誘導加熱ローラ。   The induction heating roller according to any one of claims 6 to 9, wherein the heat equalizing member is made of a carbon fiber reinforced plastic that is a composite material of the carbon fiber and a resin. 前記均熱部材の熱容量は、前記外筒部の熱容量よりも小さい請求項1ないし11のいずれか1項に記載の誘導加熱ローラ。   The induction heating roller according to any one of claims 1 to 11, wherein a heat capacity of the heat equalizing member is smaller than a heat capacity of the outer cylinder portion.
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