JP3633967B2 - 誘導発熱ローラ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は誘導発熱ローラ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転するローラ本体の内部に磁束発生機構を配置し、これによりローラ本体の周壁部を誘導電流によって発熱させる誘導発熱ローラ本体装置において、負荷の加熱条件の変更によってローラ本体の表面温度を低くすることが要求される場合があり、このような要求を満足させるために冷却機能を具備させることがある。又負荷をローラ本体の表面に接触させて冷却することが要求される場合がある。
【０００３】
このときはローラ本体の表面温度を負荷の温度より低く維持すればよく、そのためにはローラ本体を強制的に冷却して、その表面温度を目標温度よりやや低い温度とし、この状態でローラ本体を誘導発熱によって目標値まで温度を上昇させるようにしている。
【０００４】
ローラ本体にこのような冷却機能を具備させるために、ローラ本体の内部にシリコンオイルのような中間熱媒体を封入し、この中間熱媒体に浸積されたパイプに冷却用媒体を通すようにした構成が先に提案されている（実公昭６２−１３３５２号公報参照。）。これによれば中間熱媒体が冷却媒体により冷却され、冷却された中間熱媒体によりローラ本体が冷却されるようになる。しかしこのような構成では中間熱媒体を介してのローラ本体の冷却となるため、高効率の冷却は望めない。
【０００５】
ローラ本体に冷却機能を具備させる他の手段として、ローラ本体の周壁内部に、気液二相の熱媒体を減圧封入したジャケット室の一端を、ローラ本体の端部より突出させ、その突出部分を副ジャケット室とし、これを冷却媒体により冷却する構成も別途提案されている（実公平５−４８３９４号公報参照。）。しかしこのような構成ではローラ本体の端部より突出した部分のみが熱交換部となるため、冷却面積を大きくとることはできず、冷却能力に制限が生じる。
【０００６】
冷却能力を向上させるために、ローラ本体の周壁にその軸心方向に沿って孔を形成し、この孔に冷却媒体を直接流入させる構成も提案されているが、これによればローラ本体の表面の均温作用を果たすジャケット室を、冷却媒体の流通路となる前記孔の外周側に形成する必要があるため、ローラ本体としてその肉厚を厚くする必要があり、その結果ローラ本体の重量が増大するばかりでなく、熱時定数が大きくなることにより、熱応答性が低下してしまう欠点がある。またこの孔の加工も極めて面倒である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、内部に誘導発熱のための磁束発生機構を備えたローラ本体を冷却するにあたり、簡単な冷却機構によって、冷却能力及び熱応答性の向上を図ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ローラ本体の内周に、ローラ本体と同心状に、非導電材料で構成された内筒を、その軸心方向に沿う少なくとも一方の端部においてローラ本体に対して軸心方向に相対的摺動が可能となるようにローラ本体の内周に、弾性体からなる密封機構を介して取り付けるとともに、ローラ本体と内筒との間に、内筒の軸心方向に沿ってスパイラル状の空隙部を形成し、その空隙部にローラ本体を冷却するための冷却媒体を流通させてなることを特徴とする。
【０００９】
【作用】
内筒が非導電性であるため、ローラ本体の内部の磁束発生機構によってローラ本体を誘導発熱させても、内筒は誘導発熱されることはない。そしてローラ本体と内筒との間の温度差に起因する軸方向に沿う熱膨張差は、ローラ本体と内筒との間の相対摺動によって吸収される。また半径方向に沿う熱膨張差は密封機構の弾性によって吸収される。ローラ本体と内筒との間のスパイラル状の空隙部に冷却媒体が通流するので、ローラ本体の内周全面が熱交換部となり、効率良くローラ本体が冷却される。
【００１０】
本発明の実施例を図１によって説明する。１はローラ本体、２はローラ本体１の開口端面を閉塞する端板、３は端板２に一体的に連結されている駆動軸で、機台に対して軸受４を介して回転自在に支持されている。５は支持ロッドで、駆動軸３の内部に挿通されてあり、駆動軸３に対して軸受６を介して回転可能とされており、かつ機台に連結されている。
【００１１】
７は磁束発生機構で、これはローラ本体１の内部にあって、鉄心８と、その周囲に巻装されている誘導コイル９とから主として構成されている。１０は誘導コイル９のリード、１１はローラ本体１の周壁内部に設けられたジャケット室で、気液二相の熱媒体１２が封入されている。以上の構成は従来の構成と特に相違するものではない。
【００１２】
本発明にしたがい、ローラ本体１の内周に、ローラ本体１と同心状に非導電材料（たとえば耐熱ガラス、セラミックなど）で構成された内筒１３を配置する。この内筒１３はその軸心方向に沿う少なくとも一方の端部（図では両端部）において、ローラ本体１に対して軸心方向に相対的摺動が可能となるようにローラ本体１の内周に密封状態で嵌合される。
【００１３】
この軸心方向に沿う相対的摺動を可能とするため、内筒１３の端部を、弾性体たとえばＯリングからなる密封機構１４を介してローラ本体１に対して取り付ける。そしてこの取付によって、ローラ本体１と内筒１３との間に形成される空隙部１５に、ローラ本体１を冷却するための冷却媒体例えば冷却水を流通させる。
【００１４】
図の例では空隙部１５の一方の端部に給水配管１６を、また他方の端部に排水配管１７を連結する。給水配管１６および排水配管１７は、駆動軸３の内部に設けられた給水路１８および排水路１９に連結される。給水路１８および排水路１９は給排水ユニット２０に連結されている。給排水ユニット２０は静止状態にあって、この静止状態からローラ本体１とともに回転する給水路１８、排水路１９に連通するようにしてある。
【００１５】
この構成において、駆動軸３によってローラ本体１が回転されるが、このとき誘導コイル９を交流電源によって励磁すれば、ローラ本体１は誘導発熱される。しかし内筒１３は誘導発熱されることはない。ローラ本体１と内筒１３との間の温度差、材質による熱膨張差は、軸心方向については密封機構１４の部分において相対的摺動によって、および半径方向については密封機構１４の弾性によってそれぞれ吸収される。
【００１６】
一方ローラ本体１を冷却する必要が生じたときは、給排水ユニット２０を動作させて、給水路１８、給水配管１６を介して空隙部１５の一方の端部に冷却水を供給する。供給された冷却水は空隙部１５をローラ本体１の軸心方向に沿って流れ、空隙部１５の他方の端部より、排水配管１７、排水路１９を経て給排水ユニット２０に還流する。これによってローラ本体１の内周全面が熱交換部となり、ローラ本体１を効率良く冷却することができる。
【００１７】
冷却水による熱交換効率を向上させるために、空隙部１５に内筒１３の軸心方向に沿ってスパイラル状となる流通路を形成するとよい。この流通路の形成のために、内筒１３の外周またはローラ本体１の内周に非導電性材料からなる仕切壁２１をスパイラル状に取り付けるとよい。これによれば冷却水は空隙部１５の内部をその円周方向に沿ってスパイラル状に流れるようになる。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ローラ本体の内周に内筒を設け、ローラ本体と内筒との間の空隙部に冷却媒体を流通するようにした簡単な構成で、ローラ本体の内周全面を熱交換部とすることができ、これによりローラ本体を高効率で冷却することができるとともに、ローラ本体の肉厚を厚く構成する必要がないことにより、重量の増大を伴うことなく、かつ熱応答性を良好とすることができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ ローラ本体
７ 磁束発生機構
１１ ジャケット室
１３ 内筒
１４ 密封機構
１５ 空隙部
２１ 仕切壁

Claims (1)

1. 回転するローラ本体と、前記ローラ本体の内部に配置されてあって、前記ローラ本体を誘導発熱させるための磁束を発生する磁束発生機構とを備えてなる誘導発熱ローラ装置において、前記ローラ本体の内周に、前記ローラ本体と同心状に、非導電材料で構成された内筒を、その軸心方向に沿う少なくとも一方の端部において、前記ローラ本体に対して軸心方向に相対的摺動が可能となるように前記ローラ本体の内周に、弾性体からなる密封機構を介して取り付けるとともに、前記ローラ本体と前記内筒との間に、前記内筒の軸心方向に沿ってスパイラル状の空隙部を形成し、前記空隙部に前記ローラ本体を冷却するための冷却媒体を流通させてなる誘導発熱ローラ装置。

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