JP3510535B2

JP3510535B2 - 加温プレスロール

Info

Publication number: JP3510535B2
Application number: JP23008299A
Authority: JP
Inventors: 節夫鈴木; 昭夫出羽
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1999-08-16
Filing date: 1999-08-16
Publication date: 2004-03-29
Anticipated expiration: 2019-08-16
Also published as: JP2001055681A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、抄紙機のプレスパ
ートで湿紙を加温及び加圧する、加温プレスロールに関
する。

【０００２】

【従来の技術】図６は、従来の抄紙機のプレスパートの
構成の一例を示し、プレスパートは、図６中に破線で示
す湿紙９を加圧して脱水するためのものである。プレス
パートは、図６に示すように、サクションプレスロール
１〜４，センターロール５，プレスロール６，複数（こ
こでは４つ）のフェルト製のベルト（以下、フェルトと
いう）２７，フェルト２７が掛け渡されてフェルト２７
を駆動する複数（ここでは９つ）のフェルトロール８，
加圧脱水後の湿紙９の搬送経路を形成するための走行ロ
ール６ａをそなえて構成されている。

【０００３】サクションプレスロール１〜４のシェル
（胴部）表面には、例えば２５ｍｍ程度の厚さのゴム等
の弾性素材が被覆されており、この被覆部分には、シェ
ル内部と連通状態に図示しない無数の孔（例えば、直径
３〜８ｍｍ程度）が貫設されている。そして、サクショ
ンプレスロール１〜４のシェル内部には、外部の装置
（図示略）から負圧が供給されている。これにより、サ
クションプレスロール１〜４は、シェル表面の穴を介し
て、シェル上を搬送される湿紙９から水分をシェル内部
に搾水できるようになっている。

【０００４】センターロール５及びプレスロール６は、
湿紙９に直接接触するので、湿紙９の紙表面特性を保持
するために、以前は、接触した湿紙９と粘着しない紙離
れ性の良い花崗岩製のストーンロールが使用されていた
が、資源枯渇のため、最近では、金属のロールにアルミ
ナ等のセラミックスを溶射したものが使用されている。

【０００５】さて、湿紙９は、図示しないフォーマから
プレスパートに搬送されてくる。湿紙９は強度が低いた
め、図６に示すように、プレスパート中を、２枚のフェ
ルト２７，２７に挟まれるか、或いは、１枚のフェルト
２７上に付着しながら搬送される。湿紙９は、まず、サ
クションプレスロール１，２間に送られて、サクション
プレスロール１，２により位置Ｐ１で加圧／脱水され、
その後、サクションプレスロール２とセンターロール５
との間（位置Ｐ２）、サクションプレスロール３とセン
ターロール５との間（位置Ｐ３）、サクションプレスロ
ール４とプレスロール６との間（位置Ｐ４）で、順次、
加圧／脱水される。そして、この後、湿紙９は、プレス
ロール６と走行ロール６ａとの間を通って、図示しない
ドライヤパートに送られて乾燥される。

【０００６】プレスパートでは、湿紙９の水分分布が幅
方向で均一になるように加圧／脱水を行なうことが重要
である。したがって、各ロール１〜６は、自重による撓
みを予め考慮して、湿紙９の搬送経路の下側に配設され
るロールは、そのロール径を幅方向（ロールの軸心線方
向）に変化させてロール径が中央で最大となるクラウン
形状に形成されるのが一般的である。逆に、湿紙９の搬
送経路の上側に配設されるロールは、ロール軸方向の中
央のロール径が中央で最小となるような形状に形成され
るのが一般的である。これにより、自重によって下方に
撓んだときにロール面が水平になるようにして、湿紙９
を均一に加圧できるようにしている。

【０００７】なお、これらのロールは、通常、湿紙９の
搬送経路を挟んで対をなして配置され、しかも互いに圧
接されるので、湿紙９を挟んで対向する上下のロール
が、この圧接時に互いに均等の圧力で接するようなもの
であれば、各ロール形状は、上記のものに限定されな
い。また、各ロール１〜６の加圧力を幅方向で均一にす
るためには、加圧時の各ロール１〜６の変形を極力抑制
することが重要である。

【０００８】図７（ａ），（ｂ）は、図６に示すロール
５，６の構成の一例として、特にセンターロール（以
下、単にロールともいう）５について示す模式図であ
る。このロール５は、ロール５の円周面を形成する鋼製
のロールシェル１１と、ロール５の円形側面を形成しボ
ルト２０によりロールシェル１１に接続される鋼製のロ
ールヘッド１３，１３と、ロールシェル１１と同一軸心
線上に各ロールヘッド１３に接続されるロール軸１３ａ
とをそなえて構成され、各ロール軸１３ａは、図示しな
い支持部に支持されるロール軸受１４にそれぞれ回動自
在に支持されている。また、ロールシェル１１の外周面
には、例えば約１０００μｍのセラミック溶射層１２が
形成されている。

【０００９】このような鋼製のロール５において、以前
使用されていた花崗岩製のストーンロールと同様に、ロ
ール５の外径（ロール径）Ｄ_Rを１３７０ｍｍ、ロール
面長Ｌ_Rを６０００ｍｍとすると、所定の線荷重（ここ
では１０Ｎ／ｍｍ）が作用した時の変形量をストーンロ
ールと同程度にするためには、ロールシェル１１の肉厚
（ロールシェル厚）ｔ_Rを１１０ｍｍとする必要があ
り、現在、このような寸法のロールが使用されている。

【００１０】ところで、加圧による脱水効率は、湿紙９
に含まれる水分の粘度に依存し、粘度が低くなると脱水
効率が向上することが分かっている。したがって、図６
に示すようなプレスパートにおいて、例えばセンターロ
ール５の内部に蒸気等の加熱媒体を導入することによ
り、湿紙９とセンターロール５とが接触する位置Ｐ２，
Ｐ３間で湿紙９を加熱し、これにより、湿紙９に含まれ
る水分の粘度を低くして、以降で行なわれる加圧／脱水
を効果的に行なうことができる。

【００１１】図８（ａ），（ｂ）に示すセンターロール
（以下、単にロールともいう）５ａは、図７（ａ），
（ｂ）に示すロール５を、内部に蒸気を導入して湿紙９
を加熱する加温プレスロールとして改造したものであ
る。つまり、ロール（加温プレスロール）５ａは、図８
（ａ），（ｂ）に示すように、ロール５と同様に、鋼製
のロールシェル１１と、ロールシェル１１の外周に設け
られたセラミック溶射層１２と、ボルト２０によりロー
ルシェル１１に接続される鋼製のロールヘッド１３，１
３と、各ロール軸受１４にそれぞれ回動自在に支持され
るロール軸１３ａ，１３ａとをそなえて構成され、さら
に、ロールシェル１１内部に、蒸気導入用のパイプ１
５，固定式サイホン（以下、単にサイホンともいう）１
６が介装されている。

【００１２】蒸気導入用のパイプ１５は、一方〔図８
（ａ）中で右側〕のロール軸１３ａからロールシェル１
１内部に挿入され、このパイプ１５を介して、図示しな
い外部の蒸気供給源からロールシェル１１を加熱するた
めの蒸気が供給される。また、サイホン１６は、パイプ
１５から導入された蒸気が凝縮してドレインとなったも
のを排出するためのもので、他方〔図８（ａ）中で左
側〕のロール軸１３ａからロールシェル１１内部に挿入
され、ロールシェル１１内部で、その先端がロールシェ
ル１１内周面に対して垂直に面するように曲げられてい
る。

【００１３】また、ロールシェル１１の内周面には、サ
イホン１６と対向する位置に溝３１が全周にわたって形
成されており、この溝３１にドレインが集まって、これ
により、サイホン１６によって効率的にドレインを排出
させることができる。また、サイホン１６は、図示しな
い位置調整機構を有し、この位置調整機構により、その
先端を溝３１に対して離接方向に微調整することにより
〔即ち、サイホン１６の先端と、ロールシェル１１の内
周面（溝３１）との隙間を微調整することにより〕、ド
レインの排出量を調整してロールシェル１１内部のドレ
インの厚さを調整することができる。

【００１４】なお、パイプ１５及びサイホン１６は、ロ
ール軸１３ａへの挿入部に設けられたメカニカルシール
１７によりそれぞれ支持されている。ロール軸１３ａが
回動するに対して、パイプ１５とサイホン１６とは位置
固定であるため、メカニカルシール１７により、パイプ
１５及びサイホン１６が、回動するロール軸１３ａに対
して相対移動可能に支持され、且つ、パイプ１５から導
入されたロールシェル１１内部の蒸気が漏れないよう
に、パイプ１５とロール軸１３ａとの接続部及びサイホ
ン１６とロール軸１３ａとの接続部がシールされてい
る。

【００１５】なお、ロール５ａのロール径Ｄ_R，ロール
面長Ｌ_R，ロールシェル厚ｔ_Rは、何れもロール５と同
じである（Ｄ_R＝１３７０ｍｍ，Ｌ_R＝６０００ｍｍ，
ｔ_R＝１１０ｍｍ）。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような加温プレスロール（センターロール）５ａ〔図８
（ａ），（ｂ）参照〕は、抄速の高い現在の抄紙機には
適用できないという課題がある。つまり、加温プレスロ
ール５ａを、図６に示すプレスパートにおいてセンター
ロール５に代えて使用し、加温プレスロール５ａにゲー
ジ圧で０．５ＭＰａの蒸気を導入して、坪量６４ｇ／ｍ
² の湿紙９を脱水したところ、位置Ｐ２，Ｐ３間で湿紙
９を所定温度だけ（ここでは２０℃程度）上昇させるた
めには、抄紙機の抄速を２００ｍ／ｍｉｎまでに下げな
ければならず、このため、抄速の速い（例えば１０００
ｍ／ｍｉｎ程度の）現在の抄紙機には適用できないので
ある。

【００１７】このように、抄速を２００ｍ／ｍｉｎまで
下げなければ湿紙９を効果的に温度上昇させることがで
きない原因を種々検討したところ、ロールシェル厚ｔ_R
（＝１１０ｍｍ）による熱抵抗が原因であることが判明
した。そして、抄速が１０００ｍ／ｍｉｎ程度の現在の
抄紙機において湿紙９を２０℃昇温させるためには、ロ
ールシェル厚ｔ_Rを、１１０ｍｍから約４０ｍｍ以下ま
で薄くしなければならないこと判った。

【００１８】しかし、運転時、ロールシェル１１には圧
力が掛かって変形が生じ、熱抵抗を小さくするためにロ
ールシェル厚ｔ_Rを薄くすると、結果的に、ロールシェ
ル１１の強度を低下させて、このようなロールシェル１
１の変形を増大させることになり、湿紙９を均一に加圧
することができなくなってしまう。このように、ロール
シェル１１の変形特性と加熱特性とは、トレイドオフの
関係にあり、両者を両立させることは非常に困難であ
る。

【００１９】ところで、Black Clawsonn Kennedy Ltd.
は、ロール径を大きくする（例えば１．５〜３ｍ）こと
により、運転時に生じる梁としての曲げ変形（軸心線の
変形，以下、梁変形という）を抑制できるようにしたプ
レスロールを提案している〔Kenneth Walker ; Advance
s in hot pressing technology ，Tappi Journal(Aug,
1990) p99〜101 に記載〕が、このようなプレスロール
で、例えばロール径を３ｍ，ロールシェル板厚を４０ｍ
ｍとすると、１０Ｎ／ｍｍの線圧（線荷重）がこの加温
プレスロールに掛かった場合、梁変形は大幅に小さくな
るものの、シェル変形（ロールシェルの断面形状の変形
で、本来円形であるものが例えばおむすび型になるよう
な変形）が大幅に増加し、変形量の合計では、図７
（ａ），（ｂ）に示すロール５の８倍程度の変形量とな
る。したがって、このようなプレスロールを、抄速が速
く高い線圧が必要とされる条件下で使用することは困難
であり、上記の課題を解決しうるものではない。現に、
このようなプレスロールが、抄速が５００ｍ／ｍｉｎ以
上のマシンで使用された納入実績は見られない。

【００２０】また、Valmet社は、図９に示すような加温
プレスロールを販売している。この加温プレスロール
は、図９に示すように、外周面にセラミックス等による
コーティングが施工されたロールシェル１１１と、図示
しない軸受により回動自在に支持されたロール軸１１３
とをそなえて構成されており、ロール軸１１３の内部に
は、高温水の複雑な循環通路１１３ａが設けられてい
る。また、ロールシェル１１１には、全周にわたって、
複数の円筒形の通路（孔）１２５が軸方向に沿って貫設
されており、これらの通路１２５に高温水を送ることに
よりロールシェル１１１を効率的に加熱することができ
る。高温水は、ポンプ１３０により強制循環され、熱交
換器１２８で配管１２９内を流れる蒸気により配管１２
９を介して間接的に加熱された後、ロータリージョイン
ト１２７及び循環通路１１３ａを通って、ロールシェル
１１１の各円筒形通路１２５に送られ、再び、循環通路
１１３ａを通ってポンプ１３０に戻ってくる。

【００２１】このような加温プレスロールは、ロールシ
ェル１１１により、湿紙をある程度昇温させることは可
能であるが、構造が複雑であり、熱交換器１２８やポン
プ１３０等が必要となるため、高価なものになってしま
う。また、加熱に水の顕熱を利用しているため、ロール
シェル１１１の幅方向に温度むらができやすいという課
題もあり、又、ロールシェル１１１の加熱源である高温
水が間接加熱されるため、システム全体としての熱効率
が低いという課題もある。

【００２２】本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、ロールシェルの変形を抑制して湿紙を均一に
脱水するとともに、簡素な構成で湿紙を効果的に昇温で
きるようにした、加温プレスロールを提供することを目
的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の本発明の加温プレスロールは、抄紙機のプレスパート
で湿紙を加温及び加圧する加温プレスロールであって、
内部に蒸気が供給されて該蒸気により加熱され対向する
ロールと協働して該湿紙を挟みつけて該湿紙を脱水する
ロールシェルと、該ロールシェル内部に取り付けられ該
内周面に対して略垂直に起立した板状のスティフナとを
そなえたことを特徴としている。請求項２記載の本発明
の加温プレスロールは、請求項１記載の加温プレスロー
ルにおいて、該スティフナがリング状であることを特徴
としている。請求項３記載の本発明の加温プレスロール
は、請求項１又は２記載の加温プレスロールにおいて、
該スティフナが、該ロールシェルの軸心線方向に向かっ
て該ロールシェルの略全軸長にわたって複数並べられた
ことを特徴としている。

【００２４】請求項４記載の本発明の加温プレスロール
は、請求項１〜３のいずれかの項に記載の加温プレスロ
ールにおいて、該ロールシェルが鋼材製であり、該ステ
ィフナが該ロールシェルに溶接されたことを特徴として
いる。請求項５記載の本発明の加温プレスロールは、請
求項３記載の加温プレスロールにおいて、上記の複数の
スティフナの相互間を、連結部材により連結したことを
特徴としている。請求項６記載の本発明の加温プレスロ
ールは、請求項５記載の加温プレスロールにおいて、該
ロールシェルが鋳鉄製であることを特徴としている。請
求項７記載の本発明の加温プレスロールは、請求項１〜
６のいずれかの項に記載の加温プレスロールにおいて、
該ロールシェル内部に該蒸気を導入するための蒸気導入
管と、該蒸気導入管から該ロールシェル内部に導入され
た蒸気が凝縮したドレインを排出するためのドレイン排
出管とをそなえたことを特徴としている。請求項８記載
の本発明の加温プレスロールは、請求項７記載の加温プ
レスロールにおいて、該ドレイン排出管の先端と対向す
る位置に、該ドレインを集めるための溝部が該ロールシ
ェル内周面の全周にわたって形成され、該ドレイン排出
管の先端が該溝部に導入されていることを特徴としてい
る。

【００２５】請求項９記載の本発明の加温プレスロール
は、請求項８記載の加温プレスロールにおいて、該ステ
ィフナに、該ドレインを流通させるためのドレイン排出
孔が設けられたことを特徴としている。請求項１０記載
の本発明の加温プレスロールは、請求項１〜９のいずれ
かに記載の加温プレスロールにおいて、該ロールシェル
内周面に、該ロールシェルの伝熱性能を促進するための
スポイラバーが該ロールシェルの軸心線方向に向かうよ
うにして設けられたことを特徴としている。

【００２６】請求項１１記載の本発明の加温プレスロー
ルは、請求項１〜８のいずれかの項に記載の加温プレス
ロールにおいて、該ロールシェル内周面に、該ロールシ
ェルの軸心線方向に向かう軸方向溝部が設けられたこと
を特徴としている。

【００２７】

【００２８】請求項１２記載の本発明の加温プレスロー
ルは、請求項１〜８のいずれかの項に記載の加温プレス
ロールにおいて、該ロールシェル内周面に、該ロールシ
ェルの軸心線方向に向かうフィンが設けられ、該スティ
フナは該フィンを介して該ロールシェル内周面に取り付
けられたことを特徴としている。請求項１３記載の本発
明の加温プレスロールは、請求項２〜１２のいずれかの
項に記載の加温プレスロールにおいて、該ロールシェル
が、該ロールシェルの端部に結合されるロール軸付き端
部部材をそなえ、該スティフナの最大外径が、上記のロ
ール軸付き端部部材に結合されるロールシェルの端部の
内径よりも小さくなるように、上記のスティフナの最大
外径及びロールシェルの端部の内径が設定されたことを
特徴としている。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、図面により、本発明の実施
の形態について説明する。まず、第１実施形態について
説明すると、図１は本発明の第１実施形態としての加温
プレスロールの構成を示す模式図であり、（ａ）は一部
破断して示す正面図（図６のＢ６矢視図に相当する
図）、（ｂ）は（ａ）のＢ１−Ｂ１矢視断面図である。

【００３０】本実施形態の加温プレスロールは、図６に
示す抄紙機のプレスパートにおいてセンターロール５に
代えて使用される。プレスパートは、センターロール５
以外については、図６に示す従来の抄紙機のプレスパー
トと略同様に構成されているため、以下、プレスパート
については、従来技術の説明で用いた図６の符号をその
まま引用しながら、本実施形態の加温プレスロールにつ
いて説明する。

【００３１】加温プレスロールは、図１に示すように、
湿紙９を加圧する鋼板（ここではＳＭ４００）製のロー
ルシェル１１と、加温プレスロールの円形側面（ロール
シェル１１の軸心線と直交する面）を形成する鋼材（こ
こではＳ３５Ｃ）製のロールヘッド（端部部材）１３，
１３と、ロールシェル１１と同一軸心線上に各ロールヘ
ッド１３に接続され図示しない軸受に回動自在に支持さ
れるロール軸１３ａとをそなえて構成され、さらに、ロ
ールシェル１１内部には、蒸気導入用のパイプ（蒸気導
入管）１５と、パイプ１５から導入された蒸気が凝縮し
たドレインを排出するための固定式サイホン（ドレイン
排出管，以下、単にサイホンともいう）７と、ロールシ
ェル１１の軸心線に対して略垂直に起立した複数の鋼板
（ここではＳＭ４００）製のスティフナ１８とをそなえ
て構成されている。

【００３２】ロールシェル１１は、図１に示すように、
ロール径Ｄ_Rがロールシェル１１の幅方向（軸心線方
向）で一定の円筒形に形成されているが、従来と同様
に、自重による撓み考慮してそのロール径を幅方向に変
化させて、ロール径が中央で最大となるクラウン形状に
形成したり、ロール径が中央で最小となるような形状に
形成してもよい。このような形状は、対向するサクショ
ンプレスロール２，３（図６参照）と協働して湿紙９を
幅方向で均一に加圧できるように適宜選択される。

【００３３】従来技術の課題として前述したように、シ
ェル厚ｔ_Rが１１０ｍｍの従来の加温プレスロール５ａ
（図８参照）では、実用的な１５０℃度程度の蒸気を加
温プレスロールに導入しても、湿紙９が加温プレスロー
ルに接する図６に示す位置Ｐ２，Ｐ３間では、湿紙９
を、脱水に効果的な温度（２０℃度程度）上昇させるこ
とは困難である。つまり、現在の一般的な抄紙機の抄速
は１０００ｍ／ｍｉｎ程度であり、このような速度で搬
送される湿紙９が位置Ｐ２，Ｐ３間を通過するのに掛か
る時間は０．２秒以下であるため、このような僅かな時
間では、湿紙９を十分に昇温できないのである。

【００３４】このような条件下でも、シェル厚ｔ_Rを１
１０ｍｍから４０ｍｍ程度にまで薄くすることにより、
湿紙９を、脱水に効果的な温度（２０℃度程度）上昇さ
せることができるが、この場合、ロールシェル１１の強
度が低下してしまう。このため、プレスロール２，３
（図６参照）から押圧力を受けてロールシェル１１に生
じる梁変形やシェル変形の大きさ（変形量）が、従来の
ストーンロールや図７に示す非加温式のプレスロール５
の同一条件下での変形量の１０倍以上となってしまう。
プレスロールでは、幅方向の均一な圧力分布（即ち、湿
紙９を幅方向に均一に加圧すること）が重要であり、こ
のように変形量が増大してしまっては現実的に使用する
ことはできない。

【００３５】そこで、本加温プレスロールでは、シェル
厚ｔ_Rを従来の１１０ｍｍから３０ｍｍにまで薄くして
ロールシェル１１の伝熱抵抗を低減しつつも、ロール径
Ｄ_Rを、従来の１３７０ｍｍから１９００ｍｍにまで上
げることにより、梁変形を所定のレベルまで抑制できる
ようにし、又、ロールシェル１１の内部に複数のスティ
フナ１８を設けることによりシェル変形を所定のレベル
まで抑制できるようにしている。

【００３６】ここで、さらにスティフナ１８について説
明すると、スティフナ１８は、ロールシェル１１の軸心
線方向に向かって略均等のピッチＰ_Sで配設され、図６
に示すプレスロール２，３から受ける押圧力に対向する
ように、ロールシェル１１の内周面に垂直の姿勢で溶接
されている。また、スティフナ１８の下部（ロールシェ
ル１１側）には、その円周方向に略均等のピッチで複数
（ここでは８個）の半円形のドレイン排出孔１９がそな
えられており、ロールシェル１１内のドレインが、この
ドレイン排出孔１９を通って、ロールシェル１１の両側
端部付近のサイホン７に流れ込むようになっている。な
お、ドレイン排出孔１９の数や形状等はこれに限定され
ない。

【００３７】さて、ロールシェル１１の外周には、紙離
れ性に優れたコーティング層１２が設けられており、コ
ーティング層１２は、酸化物，炭化物，窒化物等の単
体、これらの混合物のセラミックス、これらと金属との
混合物のいずれかにより構成され、ここでは、ロールシ
ェル１１の腐食を防止するためのニッケル（Ｎｉ）メッ
キ層と、ニッケル（Ｎｉ）メッキ層の外周に形成され紙
離れ性及び耐摩耗性を有する溶射層（ここではＷＣ−Ｎ
ｉ溶射層）の二層構造となっている。なお、ニッケル
（Ｎｉ）メッキ層の代わりにステンレス鋼の肉盛り溶接
層を設けてもよい。

【００３８】また、ロールシェル１１の内周面の両端部
には、ロールシェル１１の軸心線側に向かって凸のフラ
ンジ部１１ａが設けられており、このフランジ部１１ａ
とロールヘッド１３のフランジ部１３ｂとが複数のボル
ト２０によって接合されている。蒸気導入用のパイプ１
５は、一方〔図１（ａ）中で右側〕のロール軸１３ａか
らロールシェル１１内部に挿入され、このパイプ１５を
介して、図示しない外部の蒸気供給源からロールシェル
１１を加熱するための蒸気が供給される。また、サイホ
ン７は、パイプ１５から導入された蒸気が凝縮してドレ
インとなったものを排出するためのもので、他方〔図１
（ａ）中で左側〕のロール軸１３ａ内の中空部からロー
ルシェル１１内部に導入され、その先端（ドレイン排出
管の先端）には、ロールシェル１１内周面の両側端部に
垂直の姿勢で面するドレインの吸込口７ａ，７ａをそな
えている。なお、ロールシェル１１の内周面には、吸込
口７ａ，７ａと対向する各位置に溝部３１が全周にわた
って形成され、各吸込口７ａ，７ａはこの溝部３１に導
入されており、ドレインは溝部３１内に集まって、吸込
口７ａ，７ａから効率的に排出されるようになってい
る。

【００３９】なお、パイプ１５及びサイホン７は固定式
であり、図１では省略するが、図８に示す従来技術と同
様に、ロール軸１３ａに設けられたメカニカルシール１
７に支持されている。メカニカルシール１７は、位置固
定のパイプ１５及びサイホン７を、運転中に回動するロ
ール軸１３ａに対して相対移動可能に支持するととも
に、ロールシェル１１内部の蒸気が漏れないように、サ
イホン７とロール軸１３ａとの接続部及びパイプ１５と
ロール軸１３ａとの接続部をシールしている。

【００４０】なお、加温プレスロールの各寸法は、ロー
ル径Ｄ_Rは１９００ｍｍ（図７，図８に示す従来の加温
プレスロール５，５ａでは１３７０ｍｍ），シェル厚ｔ
_Rは３０ｍｍ（図７，図８に示す従来の加温プレスロー
ル５，５ａでは１１０ｍｍ），ロール面長Ｌ_Rは６００
０ｍｍ，スティフナ１８の厚さｔ_sは２０ｍｍ，スティ
フナ１８の高さｈ_sは２２０ｍｍ，スティフナのピッチ
Ｐ_sは１２０ｍｍ，ドレイン排出孔１９の半径は５０ｍ
ｍ，溝部３１の深さは３ｍｍである。また、コーティン
グ層１２の内、下層（ロールシェル１１側）のニッケル
（Ｎｉ）メッキ層の厚さは２００μｍ，上層（外側）の
ＷＣ−Ｎｉ溶射層の厚さは８００μｍである。

【００４１】また、図１に示すように、スティフナ１８
の外径Ｄ_Sは、ロールシェル１１内周面の両端部に設け
られたフランジ部１１ａの内径Ｄ_Fよりも大きくなる。
このため、スティフナ１８をロールシェル１１内に溶接
するためには、スティフナ１８を分割して、フランジ部
１１ａからロールシェル１１内に搬入するか、又は、フ
ランジ部１１ａをロールシェル１１とは分割した構成と
して、スティフナ１８をロールシェル１１内に溶接後、
フランジ部１１ａをロールシェル１１に溶接することに
なる。

【００４２】本発明の第１実施形態としての加温プレス
ロールは上述のように構成されており、このような構成
における昇温特性を確認すべく、加温プレスロールを試
作して、図６に示すような構成の実機（プレスパート）
においてセンターロール５の代わりに組み込んで試験を
行なった。加温プレスロールに、１５０℃の蒸気を導入
して試験を行なったところ、抄紙機の抄速を１３００ｍ
／ｍｉｎ程度まで上昇させても、図６に示す位置Ｐ２，
Ｐ３間で湿紙を２０℃昇温させることができた。また、
スティフナ１８が溶接された部分については、ロールシ
ェル１１の厚みｔ_Rにスティフナ１８の高さｈ_sが厚み
として加算されて熱抵抗の増加が懸念されるため、上記
の試作品と同一寸法でスティフナ１８を取り付けない構
成の試作品の昇温特性を測定し、スティフナ１８による
昇温特性への悪影響を調査した。この結果、スティフナ
１８があった場合には、図６に示す位置Ｐ２，Ｐ３間で
湿紙９を２０℃昇温させることのできる抄紙機の最高抄
速は１３００ｍ／ｍｉｎ程度であったのに対し、スティ
フナ１８がない場合には、かかる最高抄速は１１５０ｍ
／ｍｉｎ程度であり、スティフナ１８を設けたほうが昇
温特性に優れていることが判明した。

【００４３】ここで、スティフナ１８を設けたほうが昇
温特性が向上する理由を説明する。運転中、即ち、ロー
ルシェル１１が軸心線中心に回動中には、ロールシェル
１１内部のドレインが、遠心力により、ロールシェル１
１内周面に張りつくようにして膜状となる。つまり、ロ
ールシェル１１内周面の伝熱形態は膜状凝縮伝熱とな
り、伝熱係数は２．３ｋｗ／ｍ²Ｋ程度となる。これに
対し、スティフナ１８側面では、凝縮した水滴（ドレイ
ン）は次から次にスティフナ１８上を流下し、その伝熱
形態は滴状凝縮伝熱となって伝熱係数は１１．６ｋｗ／
ｍ²Ｋ以上にまでなる。スティフナ１８はフィンとして
も機能するのでフィン効率も考慮すると、スティフナ１
８側面の熱抵抗はロールシェル１１内周面の２．６分の
１となり、加温プレスロールの全体の熱抵抗としては、
ロールシェル１１内周面にスティフナ１８を設けた場合
は、スティフナ１８を設けない場合に比べ１５％程度も
小さくなる（昇温特性が向上する）のである。

【００４４】このように、図６に示す位置Ｐ２，Ｐ３間
で湿紙９を２０℃昇温させることのできる抄紙機の最高
抄速は、図８に示す従来の加温プレスロール５ａでは、
２００ｍ／ｍｉｎ程度であったのに対し、本加温プレス
ロールによれば、この６．５倍の１３００ｍ／ｍｉｎ程
度まで上昇させることができる。したがって、抄速１０
００ｍ／ｍｉｎ程度の現在の一般的な抄紙機にも適用で
きるという利点がある。

【００４５】また、ロールシェル１１内にスティフナ１
８を設けるという比較的簡素な構成により、このような
昇温性能を得ることができるという利点もある。また、
本加温プレスロールは、図８に示す従来の加温プレスロ
ール５ａに比べ、ロール径Ｄ_Rが大きく且つシェル厚ｔ
_Rが薄い。ロール径Ｄ_Rが大きいほど、又、シェル厚ｔ
_Rが薄いほど、シェル変形が増加する傾向にあるが、ス
ティフナ１８を補強材としてロールシェル１１内に介装
することにより、このようなシェル変形が抑制されて湿
紙９を均等に加圧／脱水することができるという利点が
ある。

【００４６】また、湿紙９を２０℃昇温させることがで
きれば、湿紙９のドライネスＮ_DRY〔Ｎ_DRY（％）＝Ｗ
_p／（Ｗ_p＋Ｗ_w）×１００，Ｗ_p：湿紙９中の紙繊維
重量，Ｗ_w：湿紙９中の水分重量〕を２％程度上昇させ
ることができる。このようなドライネスＮ_DRYの上昇
は、プレスパートの下流に設けられたドライパートでの
乾燥エネルギを例えば７〜８％程度減少させることがで
きる。ドライパートにおいて湿紙９を乾燥させるために
は、乾燥エネルギとして、湿紙９中の水分の蒸発潜熱分
のエネルギが必要とされる。これに対し、プレスパート
での湿紙９の２０℃の昇温に必要なエネルギは、湿紙９
中の水分の顕熱変化分に相当するもであればよく、乾燥
エネルギに比べ明らかに小さい。したがって、プレスパ
ートで湿紙９の昇温に使用されるエネルギに比べて、ド
ライパートで使用されるエネルギの減少分が大きくなっ
て、抄紙機全体としてエネルギを節約することができる
という利点がある。

【００４７】また、ロール径Ｄ_Rを、図８に示す従来の
加温プレスロール５ａよりも大きくしたことにより、ロ
ールシェル１１の梁変形を低減し、また、ロールシェル
１１と湿紙９の接触時間（つまりロールシェル１１によ
り加熱される時間）が増えるという利点もある。また、
スティフナ１８にはドレイン排出孔１９が設けられてい
るため、サイホン７の吸込口を減らすことができるとい
う利点もある。つまり、スティフナ１８にドレイン排出
孔１９が設けられていない場合には、スティフナ１８の
各相互間にドレインが溜まってしまうため、ドレインを
排出するためには、スティフナ１８の各相互間にサイホ
ン７の吸込口を設けなければならないが、スティフナ１
８にドレイン排出孔１９を設けることにより、ロールシ
ェル１１内周面の両側端部にドレインを集め、２つの吸
込口７ａ，７ａによりドレインを排出することができる
のである。

【００４８】また、サイホン７の吸込口７ａ，７ａは、
ロールシェル１１内周面の側端部付近に設けられた溝部
３１，３１に入り込むように設置されており、これらの
溝部３１，３１に集まったドレインを効率的に排出する
ことができるという利点もあある。次に、第２実施形態
について説明すると、図２は本発明の第２実施形態とし
ての加温プレスロールの構成を示す模式図であり、
（ａ）は一部破断して示す正面図（図６のＢ６矢視図に
相当する図）、（ｂ）は（ａ）のＢ２−Ｂ２矢視断面図
であり、（ｃ）は（ｂ）のＡ２部の拡大図である。な
お、第１実施形態の加温プレスロールで説明した構成部
と同一の構成部については、同一の符号を付しその詳細
な説明を省略する。

【００４９】本実施形態の加温プレスロールは、第１実
施形態と同様に、図６に示すプレスパートにおいてセン
ターロール５に代えて使用され、又、図２（ａ）〜
（ｃ）に示すように、第１実施形態の加温プレスロール
〔図１（ａ），（ｂ）参照〕において、ロールシェル１
１の内周面にロールシェル１１の伝熱特性を促進するた
めのスポイラバー２１が設けられた構成のものである。
つまり、本実施形態の加温プレスロールは、図２（ａ）
〜（ｃ）に示すように、鋼製のロールシェル１１と、ロ
ールシェル１１の外周に設けられた第１実施形態と同様
のコーティング層１２〔図２（ａ）〜（ｃ）では図示
略〕と、ロールヘッド１３，１３と、ロール軸１３ａ，
１３ａと、第１実施形態と同様の蒸気導入用のパイプ１
５〔図２（ａ）では図示略〕と、ドレインを排出するた
めのサイホン７〔図２（ｂ）参照，図２（ａ）では図示
略〕と、複数のスティフナ１８と、ロールシェル１１の
内周面に取り付けられた複数のスポイラバー２１〔図２
（ａ），（ｃ）参照，図２（ｂ）では図示略〕とをそな
えて構成されている。

【００５０】スポイラバー２１は鋼（例えばＳＳ４０
０）製で、各スティフナ１８の相互間にロールシェル１
１の軸心線方向に向けて取り付けられ、且つ、ロールシ
ェル１１の内周面に円周方向に略均等のピッチＰで並べ
られている。ここでは、ピッチＰは１６５ｍｍに設定さ
れ、スティフナ１８の各相互間に円周方向に３５本のス
ポイラバー２１が取り付けられている。

【００５１】また、スポイラバー２１は、正方形の断面
形状を有する柱状のもので、ここでは、断面寸法ｅ，ｆ
〔図２（ｃ）参照〕はそれぞれ７ｍｍ、軸長は１００ｍ
ｍに設定されている。上述したように、運転中は、ロー
ルシェル１１内のドレインは、遠心力によりロールシェ
ル１１内周面に張り付くようにして膜状となり、この液
膜厚さによりロールシェル１１内周面の伝熱抵抗が大き
くなってしまう。上述の第１実施形態の加温プレスロー
ルでは、スティフナ１８の効果により加温プレスロール
全体としての伝熱性能が促進されてはいるものの、膜状
凝縮伝熱部となるロールシェル１１内周面の伝熱抵抗は
改善されていない。そこで、ロールシェル１１内周面
（膜状凝縮伝熱部）の伝熱促進を行なうべくスポイラバ
ー２１が取り付けられているのである。

【００５２】つまり、以下に示す式（１）により設定さ
れた所定のピッチＰで、円周方向にスポイラバー２１を
並べると、スポイラバー２１の各相互間に溜まったドレ
インには、ロールシェル１１の回転によって励起された
共振現象が生じて、ロールシェル１１内周面において著
しい伝熱促進効果を得ることが一般的に知られており、
本実施形態の加温プレスロールでも、式（１）に従って
スポイラバー２１のピッチＰを１６５ｍｍとしているの
である。

【００５３】Ｐ＝π（Ｒδ）^0.5 ・・・（１）ここで、式（１）中のＲはロールシェル１１の内周半
径、δはスポイラバー２１の各相互間に溜まったドレイ
ン（液膜）の厚さである。本実施形態の加温プレスロー
ルは、スポイラバー２１を設けた以外は、第１実施形態
の加温プレスロールと同一であり、ロール径Ｄ_R（＝１
９００ｍｍ），シェル厚ｔ_R（＝３０ｍｍ）等の各寸法
も同じである。従って、ロールシェル１１の内周の半径
Ｒ〔＝（Ｄ _R−２×ｔ_R）／２〕は９２０ｍｍであり、
また、液膜厚さδを３ｍｍとすると、式（１）より、ス
ポイラバー２１のピッチＰは、上述したように１６５ｍ
ｍとなるのである。

【００５４】本発明の第２実施形態としての加温プレス
ロールは上述のように構成されており、この加温プレス
ロールを試作し、図６に示す構成の実機（プレスパー
ト）においてセンターロール５の代わりに組み込んで試
験を行なった結果、図６に示す位置Ｐ２，Ｐ３間で湿紙
９を２０℃昇温させることのできる抄紙機の最高抄速は
１３９０ｍ／ｍｉｎ程度となった。第１実施形態では、
かかる抄紙機の最高抄速は１３００ｍ／ｍｉｎ程度であ
ったので、第１実施形態に比べて７％程度の抄速アップ
が可能となった。

【００５５】したがって、スポイラバー２１を取り付け
ることにより、加温プレスロールの伝熱促進効果を第１
実施形態よりも一層効果的に得ることができるという利
点がある。次に、第３実施形態について説明すると、本
発明の第３実施形態としての加温プレスロールの構成を
示す模式図であり、（ａ）は一部破断して示す正面図
（図６のＢ６矢視図に相当する図）、（ｂ）は（ａ）の
Ｂ３−Ｂ３矢視断面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ３部の拡大
図である。なお、第１実施形態及び第２実施形態の加温
プレスロールで説明した構成部と同一の構成部について
は、同一の符号を付しその詳細な説明を省略する。

【００５６】本実施形態の加温プレスロールは、第１実
施形態及び第２実施形態と同様に図６に示すプレスパー
トにおいてセンターロール５に代えて使用され、図３
（ａ）〜（ｃ）に示すように、第１実施形態の加温プレ
スロール〔図１（ａ），（ｂ）参照〕において、ロール
シェル１１の内周面にロールシェル１１の軸心線方向に
向かう溝部（軸方向溝部）２２を設けたものとほぼ同様
の構成のものである。

【００５７】つまり、本加温プレスロールは、図３
（ａ）〜（ｃ）に示すように、第１実施形態及び第２実
施形態と同一のロール径Ｄ_R（＝１９００ｍｍ）の鋼製
のロールシェル１１と、ロールシェル１１の外周に設け
られた第１実施形態と同様のコーティング層１２〔図３
（ａ）〜（ｃ）では図示略〕と、ロールヘッド１３，１
３と、ロール軸１３ａ，１３ａと、複数のスティフナ１
８と、第１実施形態と同様の蒸気導入用パイプ１５及び
サイホン７〔図３（ａ），（ｂ）ではいずれも図示略〕
とをそなえて構成され、ロールシェル１１の内周面に
は、上述の溝部２２〔図３（ｂ）では模式化して示す〕
が円周方向に所定の間隔ａ（ここでは２０ｍｍ）をあけ
て複数（ここでは１４３個）並べて設けられている。

【００５８】溝部２２は、機械加工によりロールシェル
１１の内周面に形成され、深さｃは２０ｍｍ，幅ｂは２
０ｍｍに設定されている。このように溝部２２を設ける
ことにより、ロールシェル１１の内周面には、軸心線方
向に向かう凹凸が形成され、この凹凸が、伝熱フィンと
して機能するとともに、この凹凸の側面が膜状凝縮伝熱
を滴状凝縮伝熱に変えるので、これによりロールシェル
１１の伝熱特性を向上することができるようになってい
るのである。

【００５９】また、第１実施形態及び第２実施形態の加
温プレスロールでは、ロールシェル１１の板厚（シェル
厚）ｔ_Rが３０ｍｍであったのに対し、本加温プレスロ
ールでは、ロールシェル１１の溝底の板厚（ロールシェ
ル１１において溝部２２が設けられた部位の厚さ）ｔ
を、これよりも薄い２０ｍｍに設定して、さらにロール
シェル１１の伝熱特性の向上を図っている。但し、ロー
ルシェル１１の強度を確保するために、シェル厚ｔ
_R（＝ｃ＋ｔ）は、第１実施形態及び第２実施形態より
も厚めの４０ｍｍに設定しており、これにより、運転時
に生じるロールシェル１１の梁変形を十分に抑制できる
ようになっている。

【００６０】また、溝部２２は、ロールシェル１１の伝
熱特性の向上させるほかに、ロールシェル１１内部のド
レインが、ロールシェル１１内周面の側端部付近に位置
するサイホン７の吸込口７ａ，７ａ〔いずれも図３
（ａ），（ｂ）では図示略，図１（ａ）参照〕に流れ込
むための通路としても機能している。このため、本実施
形態の加温プレスロールでは、第１実施形態及び第２実
施形態の加温プレスロールのようにスティフナ１８にド
レイン排出孔１９〔図１（ｂ）及び図２（ｂ）参照〕を
設けてはいない。

【００６１】なお、スティフナ１８の厚さｔ_sは２０ｍ
ｍ，スティフナ１８の高さｈ_sは２２０ｍｍ，スティフ
ナのピッチＰ_sは１２０ｍｍに設定されている。本発明
の第３実施形態としての加温プレスロールは上述のよう
に構成されており、この加温プレスロールを試作し、図
６に示す構成の実機（プレスパート）にセンターロール
５の代わりに組み込んで試験を行なった結果、図６に示
す位置Ｐ２，Ｐ３間で湿紙９を２０℃昇温させることの
できる抄紙機の最高抄速は１４３０ｍ／ｍｉｎ程度とな
った。第１実施形態では、かかる抄紙機の最高抄速は１
３００ｍ／ｍｉｎ程度であったので、第１実施形態に比
べて１０％程度の抄速アップが可能である。

【００６２】したがって、ロールシェル１１の内周面に
ロールシェルの軸心線方向に向かう溝部２２を設けるこ
とにより、加温プレスロールの伝熱促進効果を、第１実
施形態及び第２実施形態よりも一層効果的に得ることが
できるという利点がある。なお、上述の実施形態では、
溝部２２をロールシェル１１の軸心線に向かうように形
成しているが、溝部２２は、完全にロールシェル１１の
軸心線に向かうものでなくてもよい。

【００６３】また、加温プレスロールの各寸法は、上述
の実施形態に限定されず、例えば、ロール径Ｄ_Rを１９
００ｍｍとし、溝部２２の深さｃを４０ｍｍ，ロールシ
ェル１１の溝底の板厚ｔを３０ｍｍ，スティフナ１８の
厚さｔ_sを２０ｍｍ，スティフナ１８の高さｈ_sを２０
０ｍｍ，スティフナのピッチＰ_sを１２０ｍｍに設定し
てもよい。

【００６４】上述の実施形態では、ロール径Ｄ_Rを１９
００ｍｍ、溝部２２の深さｃを２０ｍｍ，ロールシェル
１１の溝底の板厚ｔを２０ｍｍに設定しているため、ス
ティフナ１８の外径Ｄ_S〔＝Ｄ_R−２×（ｃ＋ｔ）〕は
１８２０ｍｍとなる。また、ロールシェル１１のフラン
ジ部１１ａの厚さｔ_Fは、フランジ部１１ａに取り付け
るボルト２０の大きさや、ロールヘッド１３との接続強
度を考えると、ある程度の厚さ（ここでは６５ｍｍ）が
必要となって、フランジ部１１ａの内径Ｄ_F（＝Ｄ_R−
２×ｔ_F）は１７７０ｍｍとなる。したがって、スティ
フナ１８の外径Ｄ_S（＝１８２０ｍｍ）がフランジ部１
１ａの内径Ｄ_F（＝１７７０ｍｍ）よりも大きくなって
しまい、スティフナ１８をフランジ部１１ａを通してロ
ールシェル１１内に搬入するためには、ロールシェル１
１を分割しなければならない。

【００６５】そこで、上述したように、ロール径Ｄ_Rを
上述の実施形態と同じ１９００ｍｍとし、溝部２２の深
さｃを４０ｍｍ，ロールシェル１１の溝底の板厚ｔを３
０ｍｍに変更することにより、スティフナ１８の外径Ｄ
_S〔＝Ｄ_R−２×（ｃ＋ｔ）〕を１７６０ｍｍとし、ス
ティフナ１８の外径Ｄ_Sをフランジ部１１ａの内径Ｄ _F
（＝１７７０ｍｍ）よりも小さくすることができる。し
たがって、スティフナ１８を分割せずにロールシェル１
１内に搬入して組立作業を効率よく行なうことができる
ようになる。

【００６６】なお、このような寸法設定において、加温
プレスロールに１０Ｎ／ｍｍの線荷重を作用させる試験
を行なったところ、変形については問題はなかった。ま
た、図６に示す構成の実機に組み込んで試験を行なった
結果、図６に示す位置Ｐ２，Ｐ３間で湿紙９を２０℃昇
温させることのできる抄紙機の最高抄速は１２５０ｍ／
ｍｉｎ程度となり、上述の実施形態に比べ若干低下して
いるが、従来に比べると十分に高い結果となった。

【００６７】次に、第４実施形態について説明すると、
図４は本発明の第４実施形態としての加温プレスロール
の構成を示す模式図であり、（ａ）は一部破断して示す
正面図（図６のＢ６矢視図に相当する図）、（ｂ）は
（ａ）のＢ４−Ｂ４矢視断面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ４
部の拡大図である。なお、第１実施形態〜第３実施形態
の加温プレスロールで説明した構成部と同一の構成部に
ついては、同一の符号を付しその詳細な説明を省略す
る。

【００６８】本実施形態の加温プレスロールは、第１実
施形態〜第３実施形態と同様に図６に示すプレスパート
においてセンターロール５に代えて使用され、図４
（ａ）〜（ｃ）に示すように、第３実施形態の加温プレ
スロールと略同様に構成される。つまり、本加温プレス
ロールは、ロールシェル１１と、ロールシェル１１の外
周に設けられた第１実施形態と同様のコーティング層１
２〔図４（ａ）〜（ｃ）では図示略〕と、鋼（例えばＳ
３５Ｃ）製のロールヘッド１３，１３と、ロール軸１３
ａ，１３ａと、複数のスティフナ１８と、第１実施形態
と同様の蒸気導入用パイプ１５及びサイホン７〔図４
（ａ），（ｂ）ではいずれも図示略〕とをそなえて構成
されている。また、第３実施形態と同様に、ロールシェ
ル１１の内周面には、ロールシェル１１の軸方向に沿っ
て溝部２２〔図４（ｂ）では模式化して示す〕が円周方
向に所定の間隔（ランド幅）ａ（ここでは２０ｍｍ）を
あけて複数（ここでは１４０個）並べて設けら、溝部２
２の深さｃは２０ｍｍ，幅ｂは２０ｍｍに設定されてい
る。

【００６９】第１実施形態〜第３実施形態では、ロール
シェル１１は鋼製であったのに対し、本実施形態では、
ロールシェル１１は鋳鉄（例えばＦＣ３５０）製であ
る。ロールシェル１１のロール径Ｄ_R，ロール面長Ｌ_R
は、第１実施形態〜第３実施形態と同様（Ｄ_R＝１９０
０ｍｍ，Ｌ_R＝６０００ｍｍ）であるが、鋳鉄のヤング
率が鋼の６０％程度と強度が低いため、ロールシェル１
１の溝底の板厚（ロールシェル１１において溝部２２が
設けられた部位の厚さ）ｔを、ロールシェル１１が鋼製
の第３実施形態よりも厚めの４０ｍｍに設定している。

【００７０】また、複数のスティフナ１８には、スティ
フナ１８の円周方向の複数箇所（ここでは８箇所）にそ
れぞれ直径方向に二段に配置される棒状のタイロッド
（連結部材）２３，２４が貫通して設けられている。各
スティフナ１８と、上段（ロールシェル１１の軸心線
側）のタイロッド２３，下段（ロールシェル１１の内周
面側）のタイロッド２４との接続部は溶接されており、
これにより、複数のスティフナ１８が一体に連結されて
いる。

【００７１】このように複数のスティフナ１８を、タイ
ロッド２３，２４により連結して一体物とすることによ
り、スティフナ１８をロールシェル１１内に容易に圧入
することができるようになり、また、鋳鉄製であるロー
ルシェル１１にスティフナ１８を溶接することは困難で
あるため、このように一体物として安定した構成とする
ことによりスティフナ１８を溶接なしでもロールシェル
１１内に安定して設置できるようにしているのである。

【００７２】また、特にスティフナ１８が高い場合（高
さｈ_sが大きい場合）は、スティフナ１８はバックリン
グ（歪んだり捩じれたりすること）を起こしやすいが、
タイロッド２３は、このようなバックリングを防止する
という機能も有している。なお、タイロッド２３は、複
数のスティフナ１８を連結しうるものであれば良く、例
えば、軸方向に分割されていても良い。つまり、各ステ
ィフナ１８間に軸長の短いタイロッドを配置し、これら
のタイロッドと両側のスティフナ１８とを溶接すること
により複数のスティフナ１８を連結するようにしてもよ
い。また、タイロッドは棒状のものでなくてもよく、例
えば板状のものでもよい。

【００７３】また、運転時、ロールシェル１１内には蒸
気が導入され、この蒸気によりロールシェル１１及びス
ティフナ１８は加熱されるが、薄い板状のスティフナ１
８はロールシェル１１よりも高温となって膨張する度合
いも大きい。このため、運転時には、自ずとロールシェ
ル１１とスティフナ１８とは締まり勝手となるので、製
作時にスティフナ１８の外径Ｄ_Sを、ロールシェル１１
の内径よりも若干大きくして締まり代を設ける必要はな
い。

【００７４】また、ロールシェル１１の溝底の板厚ｔを
４０ｍｍと厚めに設定しているので、スティフナ１８の
外径Ｄ_S〔＝Ｄ_R−２×（ｃ＋ｔ）〕は、比較的小さな
１７８０ｍｍとなる（ロール径Ｄ_Rは１９００ｍｍ，溝
部２２の深さｃは２０ｍｍ）。例えば、フランジ部１１
ａの厚さｔ_Fを６０ｍｍ程度とすれば、フランジ部１１
ａの内径Ｄ_F（＝Ｄ_R−２×ｔ_F）は１７８０ｍｍとな
って、各スティフナ１８を、分割せずに且つタイロッド
２３，２４により連結してから、ロールシェル１１内に
持ち込むことが可能である。

【００７５】本発明の第４実施形態としての加温プレス
ロールは上述のように構成されており、加温プレスロー
ルを試作して１０Ｎ／ｍｍの線荷重を作用させる変形試
験を行なったところ、従来のストーンロールや図７に示
す非加温式のプレスロール５と同等の変形量にできるこ
とが確認できた。また、本加温プレスロールを、図６に
示す構成の実機においてセンターロール５の代わりに組
み込んで試験を行なった結果、図６に示す位置Ｐ２，Ｐ
３間で湿紙９を２０℃昇温させることのできる抄紙機の
最高抄速は１２５０ｍ／ｍｉｎ程度となった。これは、
第１〜３実施形態の鋼製のロールシェル１１の最高抄速
（１３００〜１４３０ｍ／ｍｉｎ）に比べると若干小さ
いが、従来に比べると十分に高い速度であり、また、現
在の高速の抄紙機に十分適用できる速度である。

【００７６】したがって、安価な鋳鉄を用い又スティフ
ナ１８をロールシェル１１内に溶接しなくても、第１実
施形態〜第３実施形態と同様の強度及び伝熱促進効果を
得ることができるという利点がある。なお、ロールシェ
ル１１とスティフナ１８とが溶接されていないため、ロ
ールシェル１１の内周面とスティフナ１８との間には接
触熱抵抗が生じるが、ロールシェル１１に溝２２を設け
ることによりロールシェル１１の内周面に形成された凹
凸がフィンとして効果的に機能して、かかる接触熱抵抗
に影響されること無しに、上述のように伝熱促進効果を
得ることができたものと推定される。

【００７７】次に、第５実施形態について説明すると、
図５は本発明の第５実施形態としての加温プレスロール
の構成を示す模式図であり、（ａ）は一部破断して示す
正面図（図６のＢ６矢視図に相当する図）、（ｂ）は
（ａ）のＢ５−Ｂ５矢視断面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ５
部の拡大図である。なお、第１実施形態〜第３実施形態
の加温プレスロールで説明した構成部と同一の構成部に
ついては、同一の符号を付しその詳細な説明を省略す
る。

【００７８】本実施形態の加温プレスロールは、上述の
各実施形態と同様に図６に示すプレスパートにおいてセ
ンターロール５に代えて使用される。本加温プレスロー
ルは、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、鋼（例えばＳ
Ｍ４００）製のロールシェル１１と、ロールシェル１１
の外周に設けられた第１実施形態と同様のコーティング
層１２〔図５（ａ）〜（ｃ）では図示略〕と、鋼（例え
ばＳ３５Ｃ）製のロールヘッド１３，１３と、ロール軸
１３ａ，１３ａと、複数のスティフナ１８と、第１実施
形態と同様の蒸気導入用パイプ１５及びサイホン７〔図
５（ａ），（ｂ）ではいずれも図示略〕とをそなえて構
成され、さらに、ロールシェル１１の内周面とスティフ
ナ１８との間には、ロールシェル１１の軸心線方向に向
かう比較的高さのある（高さＣ₁の大きな）フィン３２
〔図５（ｂ）では模式化して示す〕が円周方向に等ピッ
チで複数（ここでは１０３本）並設されている。

【００７９】フィン３２は鋼（ここではＳＳ４００）製
で、ロールシェル１１にその基部を溶接されて取り付け
られており、伝熱を促進するだけでなく、ロールシェル
１１の軸心線方向の剛性を強化してロールシェル１１の
梁変形を抑制するようになっている。上述の各実施形態
では、伝熱効果を高めるために従来よりもシェル厚ｔ _R
を薄くし、シェル厚ｔ_Rが薄くなることによる強度の低
下はロール径Ｄ_Rを従来よりも大きくすることで補って
いた。これに対し、本加温プレスロールでは、上述の各
実施形態と同様に従来よりもシェル厚ｔ_Rを薄くする
が、ロール径Ｄ_Rは従来と同じ１３７０ｍｍとし、シェ
ル厚ｔ_Rが薄くなった分の強度低下は、フィン３２によ
り補うようにしている。

【００８０】また、複数のフィン３２の各相互間には当
然ながら溝部２２ａが形成され、ロールシェル１１内の
ドレインは、これらの溝部２２ａを通って、ロールシェ
ル１１内周面の側端部付近に設けられた溝部３１，３１
に流れ込むようになっている。なお、ここでは、フィン
３２の高さＣ₁ は１９５ｍｍ，フィン３２の底部の幅ａ
₁ は２０ｍｍ，フィン３２の頂部の幅ａ₂は１４ｍｍ，
溝２２ａの底部の幅ｂ ₁ は２０ｍｍ，溝２２ａの頂部の
幅ｂ₂は１４ｍｍに設定されている。また、ロールシェ
ル１１の溝底の板厚ｔは、第３実施形態よりも厚めの３
０ｍｍに設定し、これにより、フィン３２とともに、ロ
ール径Ｄ_Rの縮小による梁変形に対する強度の低下分を
補うようにしている。

【００８１】さて、スティフナ１８は、比較的高さのあ
るフィン３２の頂部（ロールシェル１１の軸心線側の端
部）に溶接される。図５（ａ），（ｂ）に示すように、
スティフナ１８の外径Ｄ_Sは、ロールシェル１１のフラ
ンジ部１１ａの内径Ｄ_Fよりも十分に小さいので、ステ
ィフナ１８は分割されずにフランジ部１１ａからロール
シェル１１内に挿入され、順次、フィン３２に溶接され
る。

【００８２】なお、スティフナ１８は、所定のピッチＰ
ｓ（１２０ｍｍ）でロールシェル１１の軸心線方向に
４８枚並べられ、また、スティフナ１８の外径ＤＳは
９２０ｍｍ，内径は７２０ｍｍ，高さｈｓは１００ｍ
ｍ，厚さｔｓは２０ｍｍに設定されている。本発明の
第５実施形態としての加温プレスロールは上述のように
構成されており、ロール径ＤＲを従来と同様の１３７
０ｍｍとしても、スティフナ１８，フィン３２の作用に
より、運転時の変形量を、従来のストーンロールや図７
に示す非加温式のプレスロール５と同等にできる。ま
た、本加温プレスロールを、図６に示す構成において実
機にセンターロール５の代わりに組み込んで試験を行な
った結果、図６に示す位置Ｐ２，Ｐ３間で湿紙９を２０
℃昇温させることのできる抄紙機の最高抄速は１１００
ｍ／ｍｉｎ程度となった。これは、上述の各実施形態の
鋼製のロールシェル１１の最高抄速に比べると若干小さ
いが、図８に示す従来の加温式のプレスロールにおける
最高抄速（２００ｍ／ｍｉｎ）の６．５倍の速度とな
り、また、現在の高速の抄紙機に十分適用できる速度で
ある。

【００８３】したがって、ロール径Ｄ_Rを従来と同じ１
３７０ｍｍにしても、現在の高速の抄紙機に適用した場
合、湿紙９を十分に温度上昇させることができるという
利点がある。なお、本加温プレスロールでは、湿紙９を
２０℃昇温させることのできる抄紙機の最高抄速が上述
の各実施形態よりも遅くなるのは、ロール径Ｄ_Rが小さ
いため、湿紙９との接触時間が短くなるためと推定され
る。

【００８４】なお、フィン３２は、完全にロールシェル
の軸心線方向に向かうものでなくてもよい。また、本発
明の加温プレスロールは、上述の各実施形態のものに限
定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形
が可能である。例えば、上述の各実施形態では、スティ
フナを、複数のリング状のものにより構成しているが、
例えば、１つ或いは複数のスパイラル状のものにより構
成してもよい。この場合、スティフナの製作が容易にな
る。

【００８５】また、上述の各実施形態では、ロールシェ
ル１１とロールヘッド１３との接続を、ボルト２０を締
結して行なうようにしているが、溶接により行なうよう
にしてもよい。また、上述の各実施形態では、サイホン
７の吸込口７ａを２つとしているが、ロールシェル１１
内のドレインを万遍なく排出しうるものであればよく、
したがって、吸込口７ａを３つ以上としてもよい。ま
た、サイホン７の吸込口７ａを増やす場合には、これに
対応してロールシェル１１にドレイン回収用の溝部３１
を増設してもよい。

【００８６】また、各実施形態中で示した各部寸法（例
えば、ロールシェル１１に設けられるドレイン回収用の
溝部３１の深さや、スティフナの高さｈ_s，ピッチ
Ｐ_s，厚さｔ_s等）や、材質は、構造上問題ない範囲で
変更してもよい。また、サイホン７を固定式から、サイ
ホン７の吸込口７ａがロールシェル１１とともに回転す
る回転式にしてもよい。

【００８７】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１〜３及び
請求項７記載の本発明の加温プレスロールでは、ロール
シェル内部に取り付けられ内周面に対して略垂直に起立
した板状のスティフナにより、湿紙を加温及び加圧する
さいのロールシェルの変形が抑制されて、湿紙を均一に
加圧及び脱水することができるという利点がある。

【００８８】また、スティフナがフィンとして機能する
こと、ロールシェル内で蒸気が凝縮してなる水滴がステ
ィフナの側面を流下するため水滴とスティフナとの間の
伝熱形態が効率の良い滴状凝縮伝熱となることなどか
ら、ロールシェルがスティフナを介して蒸気により効率
的に加熱され、これにより、ロールシェル内にスティフ
ナを設けるという簡素な構成で、湿紙を効果的に昇温す
ることができるという利点がある。また、ロールシェル
は、スティフナにより補強されるので、この分、ロール
シェルの肉圧を薄くしてロールシェルの熱抵抗を低減す
ることができ、この場合、ロールシェル内部の蒸気の熱
が効率的にロールシェル外周面に伝達され、湿紙を一層
効果的に昇温することができるという利点がある。

【００８９】請求項４記載の本発明の加温プレスロール
では、ロールシェルが鋼材製なので、溶接によりスティ
フナをロールシェルに容易に取り付けることができると
いう利点がある。請求項５記載の本発明の加温プレスロ
ールでは、複数のスティフナの相互間が連結部材により
連結されるので、ロールシェル内にスティフナを安定し
て設置することができるという利点がある。請求項６記
載の本発明の加温プレスロールでは、ロールシェルが鋳
鉄製のため、ロールシェルにスティフナを溶接すること
が困難であるが、スティフナの相互間が連結部材により
連結されているので、溶接しなくても、ロールシェル内
にスティフナを安定して設置することができるという利
点がある。また、ロールシェルが安価な鋳鉄製なので、
加温プレスロールを低コストで製作することができると
いう利点もある。請求項８記載の本発明の加温プレスロ
ールでは、ロールシェル内周面の全周にわたって形成さ
れた溝部にドレインが集まり、この溝部に集まったドレ
インが、溝部に導入されたドレイン排出管の先端から効
率良く排出されるという利点がある。請求項９記載の本
発明の加温プレスロールでは、ドレインを、各スティフ
ナに設けられたドレイン排出孔を通して所定箇所に集め
ることにより効率的に回収できるという利点がある。

【００９０】請求項１０記載の本発明の加温プレスロー
ルでは、ロールシェル内周面にドレインにより形成され
た液膜の熱抵抗を、ロールシェル内周面にロールシェル
の軸心線方向に向かうようにして設けられたスポイラバ
ーの作用により低減し、これにより、湿紙を一層効果的
に昇温することができるという利点がある。請求項１１
記載の本発明の加温プレスロールでは、ロールシェル内
周面に軸方向溝部を設けることにより、ロールシェルの
最低肉圧を薄くすることができるので、これにより、ロ
ールシェルの熱抵抗を低減して、湿紙を一層効果的に昇
温することができるという利点がある。

【００９１】

【００９２】

【００９３】請求項１２記載の本発明の加温プレスロー
ルでは、ロールシェル内周面に、ロールシェルの軸心線
方向に向かうフィンが設けられ、スティフナはフィンを
介してロールシェル内周面に取り付けられるようになる
が、このフィンが、ロールシェルの伝熱を促進するの
で、湿紙を一層効果的に昇温することができるという利
点がある。さらに、このフィンがロールシェルを補強す
るので、この分、ロールシェルの径を小さくすることが
できるという利点がある。

【００９４】請求項１３記載の本発明の加温プレスロー
ルでは、ロールシェルの端部に結合されるロール軸付き
端部部材がそなえられ、スティフナの最大外径が、上記
のロール軸付き端部部材に結合されるロールシェルの端
部の内径よりも小さくなるように、上記のスティフナの
最大外径及びロールシェルの端部の内径が設定されてい
るので、スティフナを、分割すること無くロールシェル
内に搬入することができ、これにより、加温プレスロー
ルの組立作業が容易になるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態としての加温プレスロー
ルの構成を示す模式図であり、（ａ）は一部破断して示
す正面図（図６のＢ６矢視図に相当する図）、（ｂ）は
（ａ）のＢ１−Ｂ１矢視断面図である。

【図２】本発明の第２実施形態としての加温プレスロー
ルの構成を示す模式図であり、（ａ）は一部破断して示
す正面図（図６のＢ６矢視図に相当する図）、（ｂ）は
（ａ）のＢ２−Ｂ２矢視断面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ２
部の拡大図である。

【図３】本発明の第３実施形態としての加温プレスロー
ルの構成を示す模式図であり、（ａ）は一部破断して示
す正面図（図６のＢ６矢視図に相当する図）、（ｂ）は
（ａ）のＢ３−Ｂ３矢視断面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ３
部の拡大図である。

【図４】本発明の第４実施形態としての加温プレスロー
ルの構成を示す模式図であり、（ａ）は一部破断して示
す正面図（図６のＢ６矢視図に相当する図）、（ｂ）は
（ａ）のＢ４−Ｂ４矢視断面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ４
部の拡大図である。

【図５】本発明の第５実施形態としての加温プレスロー
ルの構成を示す模式図であり、（ａ）は一部破断して示
す正面図（図６のＢ６矢視図に相当する図）、（ｂ）は
（ａ）のＢ５−Ｂ５矢視断面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ５
部の拡大図である。

【図６】従来の抄紙機のプレスパートの構成の一例を示
す模式的な側面図である。

【図７】従来の抄紙機のプレスパートに使用されるロー
ルの一般的な構成を、特にセンターロールの構成として
示す模式図であり、（ａ）は正面視に応じた断面図（図
６のＢ６矢視図に相当する図）、（ｂ）は（ａ）のＢ７
−Ｂ７矢視断面図である。

【図８】従来の抄紙機のプレスパートに使用され蒸気加
熱可能なセンターロールの構成を示す模式図であり、
（ａ）は正面視に応じた断面図（図６のＢ６矢視図に相
当する図）、（ｂ）は（ａ）のＢ８−Ｂ８矢視断面図で
ある。

【図９】従来の加温プレスロールの要部構成を、蒸気及
び高温水系統とともに示す模式的な側面図である（一部
破断して示す）。

【符号の説明】

５センターロール７固定式サイホン（ドレイン排出管）７ａドレインの吸込口１１ロールシェル１１ａ，１３ａフランジ部１２コーティング層１３ロールヘッド（端部部材）１３ａロール軸１５蒸気導入用のパイプ（蒸気導入管）１７メカニカルシール１８スティフナ１９ドレイン排出孔２０ボルト２１スポイラバー２２，２２ａ溝部（軸方向溝部）２３，２４タイロッド（連結部材）３１溝部３２フィン

フロントページの続き (56)参考文献特開平２−264094（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−165594（ＪＰ，Ａ) 実開平１−102513（ＪＰ，Ｕ) 実開昭61−39199（ＪＰ，Ｕ) 特表平５−508214（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) D21F 1/00 - 13/12

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】抄紙機のプレスパートで湿紙を加温及び
加圧する加温プレスロールであって、内部に蒸気が供給されて該蒸気により加熱され、対向す
るロールと協働して該湿紙を挟みつけて該湿紙を脱水す
るロールシェルと、該ロールシェル内部に取り付けられ該内周面に対して略
垂直に起立した板状のスティフナとをそなえたことを特
徴とする、加温プレスロール。
【請求項２】該スティフナがリング状であることを特
徴とする、請求項１記載の加温プレスロール。
【請求項３】該スティフナが、該ロールシェルの軸心
線方向に向かって該ロールシェルの略全軸長にわたって
複数並べられたことを特徴とする、請求項１又は２記載
の加温プレスロール。
【請求項４】該ロールシェルが鋼材製であり、該ステ
ィフナが該ロールシェルに溶接されたことを特徴とす
る、請求項１〜３のいずれかの項に記載の加温プレスロ
ール。
【請求項５】上記の複数のスティフナの相互間を、連
結部材により連結したことを特徴とする、請求項３記載
の加温プレスロール。
【請求項６】該ロールシェルが鋳鉄製であることを特
徴とする、請求項５記載の加温プレスロール。
【請求項７】該ロールシェル内部に該蒸気を導入する
ための蒸気導入管と、該蒸気導入管から該ロールシェル内部に導入された蒸気
が凝縮したドレインを排出するためのドレイン排出管と
をそなえたことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか
の項に記載の加温プレスロール。
【請求項８】該ドレイン排出管の先端と対向する位置
に、該ドレインを集めるための溝部が該ロールシェル内
周面の全周にわたって形成され、該ドレイン排出管の先
端が該溝部に導入されていることを特徴とする、請求項
７記載の加温プレスロール。
【請求項９】該スティフナに、該ドレインを流通させ
るためのドレイン排出孔が設けられたことを特徴とす
る、請求項８記載の加温プレスロール。
【請求項１０】該ロールシェル内周面に、該ロールシ
ェルの伝熱性能を促進するためのスポイラバーが該ロー
ルシェルの軸心線方向に向かうようにして設けられたこ
とを特徴とする、請求項１〜９のいずれかの項に記載の
加温プレスロール。
【請求項１１】該ロールシェル内周面に、該ロールシ
ェルの軸心線方向に向かう軸方向溝部が設けられたこと
を特徴とする、請求項１〜８のいずれかの項に記載の加
温プレスロール。
【請求項１２】該ロールシェル内周面に、該ロールシ
ェルの軸心線方向に向かうフィンが設けられ、該スティ
フナは該フィンを介して該ロールシェル内周面に取り付
けられたことを特徴とする、請求項１〜８のいずれかの
項に記載の加温プレスロール。
【請求項１３】該ロールシェルが、該ロールシェルの
端部に結合されるロール軸付き端部部材をそなえ、該スティフナの最大外径が、上記のロール軸付き端部部
材に結合されるロールシェルの端部の内径よりも小さく
なるように、上記のスティフナの最大外径及びロールシ
ェルの端部の内径が設定されたことを特徴とする、請求
項１〜１２のいずれかの項に記載の加温プレスロール。