JP3764720B2 - 段ボールシート製造装置の加熱ロール - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走行するシート材を貼り合わせて段ボールシートを製造する段ボール製造工程において、シート材の貼り合わせが行なわれる前に該シート材を加熱する、段ボールシート製造装置の加熱ロールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０はコルゲータにおいて糊付け前にシート材（片段シートやライナ）を予熱するプレヒータ，段ロール，圧力ロール又はベルトロールなどとして使用される加熱ロールの一般的な構成例を示す図であって、（ａ）は正面視による（シート搬送方向から見た）模式的な断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ１−Ａ１断面図である。
【０００３】
図１０（ａ）に示す加熱ロール（プレヒータロール）１１０は、その周面に巻き付けられるシート材の走行に従動して回転しながら上記シート材を加熱するようになっており、内部にシート材加熱用の蒸気２が供給される円筒状のシェル１１と、このシェル１１の両側部にそれぞれ設けられ軸受け１３により回転可能に支持される軸部１２ａ，１２ｂとをそなえて構成されている。
【０００４】
上記軸部１２ａ，１２ｂの内、一方の軸部１２ａはパイプ状のもので、上記のシート材加熱用の蒸気は、この軸部１２ａからシェル１１内に供給される。また、この軸部１２ａに挿通させてドレン用配管１４をシェル１１内に挿入しており、液化した蒸気（以下ドレンという）はこの配管１４を介してシェル１１から排出される。
【０００５】
ところで、段ボールシートの生産性を上げるべく加熱ロールの回転速度をできるだけ高速にすることが好ましいが、加熱ロールの回転速度を高速化すると、この回転により加熱ロール内のドレンに遠心力が強く作用するようになって加熱ロール内面にリミング水膜が形成される。リミング水膜の発生メカニズムについて、側面視による加熱ロールの模式的な断面図である図１１（ａ）〜（ｃ）を参照して簡単に説明すると、図１１（ａ）に示すようにシェル１１内に溜まったドレン３は、シェル１１が高速回転すると強い遠心力を受けて図１１（ｂ）に示すような状態となり、やがて、図１１（ｃ）に示すようにシェル１１の内縁１１ａを完全に覆うようなドレン３の膜（リミング水膜）３ａが形成されるようになるのである。
【０００６】
そして、シェル内周面１１ａにリミング水膜３ａが形成されると、リミング水膜３ａの内側の蒸気２とシェル１１との間の熱伝達が低下し、シェル１１の表面温度が低下してしまう。このため、加熱ロール１１０により加熱されたシート材の温度は、リミング水膜３ａが発生していない場合よりも大幅に低下してしまい、加熱不足によるシート材の貼合不良が発生してしまう虞がある。このため、高速運転を行なうためには、所定のシート加熱量を確保すべく加熱ロールの増設が必要となってしまう。
【０００７】
このようなリミング水膜発生時の加熱ロールの表面温度の低下を抑制しうるものとして、段ボールシート製造装置用ではないが、例えば特許文献１や特許文献２にスポイラバーを有する抄紙機用の加熱ロールが開示されている。これらの加熱ロールとして特に特許文献２の加熱ロールに着目して図１２を参照して説明する。この加熱ロール２１０では、シェル２１１の内周面にロール軸方向に伸びるスポイラバー２１２が、周方向に沿って所定間隔をあけて複数配設されている。このスポイラバー２１２は磁石により形成されており、磁性体であるシェル２１１に対し磁力により吸着している。
【０００８】
抄紙機用の加熱ロールにおいてはリミング水膜の厚さは３〜５ｍｍ程度となり、上記スポイラバー２１１によりこのリミング水膜をかき乱して乱流化させることにより、ドレンとロール内周面との間の熱伝達を促進してリミング水膜発生時のロール表面温度の低下を抑制できるようにしている。
【０００９】
【特許文献１】
米国特許第３，２１７，４２６号明細書
【特許文献２】
米国特許第４，１９５，４１７号明細書
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、生産性の向上を目的として、より一層の高速運転化が進められる中、このような高速運転にともなって加熱ロールとシート材との接触時間が相対的に短縮化されることとなり、上述した従来技術のようなリミング水膜の乱流化によるロール表面温度の低下の抑制だけでは十分とはいえない。
【００１１】
本発明はこのような課題に鑑み創案されたもので、加熱用の流体の凝縮による液膜の発生時において効果的にシート加熱温度の低下を抑制できるようにした、段ボールシート製造用の加熱ロールを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の本発明の段ボールシート製造装置の加熱ロールは、走行するシート材を貼り合わせて段ボールシートを製造する段ボール製造工程において、該貼り合わせが行なわれるよりも上流側に該シート材の走行経路に面して配設され該シート材を加熱する、段ボールシート製造装置の加熱ロールであって、中空部を有する円筒形状に形成されるとともに該中空部に供給された加熱用の流体により加熱され、該走行経路に沿って回転しながら外周面に接して走行する該シート材を加熱するシェルと、該中空部に面する該シェルの内周面に設けられ、該回転時において該流体が凝縮して該内周面を覆う液膜が発生しても該液膜よりもシェル軸心側に凸となるように高さ寸法が設定され、該液膜よりも該シェル軸心側の該流体の熱を該シェルに伝える熱伝達部とをそなえ、該熱伝達部は、該シェルの軸方向に延びるとともに、該軸方向の所定位置で分割され、該周方向に沿って所定の間隔をあけて複数設けられた直線形状のフィンであることを特徴としている。
【００１３】
請求項２記載の本発明の段ボールシート製造装置の加熱ロールは、請求項１記載の段ボールシート製造装置の加熱ロールにおいて、該内周面には、該各フィンの各分割面を塞ぐようにリング状部材が取り付けられたことを特徴としている。
【００１４】
請求項３記載の本発明の段ボールシート製造装置の加熱ロールは、走行するシート材を貼り合わせて段ボールシートを製造する段ボール製造工程において、該貼り合わせが行なわれるよりも上流側に該シート材の走行経路に面して配設され該シート材を加熱する、段ボールシート製造装置の加熱ロールであって、中空部を有する円筒形状に形成されるとともに該中空部に供給された加熱用の流体により加熱され、該走行経路に沿って回転しながら外周面に接して走行する該シート材を加熱するシェルと、該中空部に面する該シェルの内周面に設けられ、該回転時において該流体が凝縮して該内周面を覆う液膜が発生しても該液膜よりもシェル軸心側に凸となるように高さ寸法が設定され、該液膜よりも該シェル軸心側の該流体の熱を該シェルに伝える熱伝達部とをそなえ、該熱伝達部は、該軸方向及び該周方向のそれぞれに対し複数設けられた突起であることを特徴としている。
請求項４記載の本発明の段ボールシート製造装置の加熱ロールは、請求項１〜３の何れか１項に記載の段ボールシート製造装置の加熱ロールにおいて、該熱伝達部が該シェルに固定されたことを特徴としている。
【００１５】
請求項５記載の本発明の段ボールシート製造装置の加熱ロールは、請求項１〜４の何れか１項に記載の段ボールシート製造装置の加熱ロールにおいて、該シェルを回転駆動する駆動手段がそなえられたことを特徴としている。
請求項６記載の本発明の段ボールシート製造装置の加熱ロールは、請求項１〜４の何れか１項に記載の段ボールシート製造装置の加熱ロールにおいて、該シェルが該軸方向に対し複数のユニットに分割され、該ユニット毎に個別に上記の加熱用の流体が供給され該シート材に対する加熱量を該ユニット毎に調整できるように構成されたことを特徴としている。
請求項７記載の本発明の段ボールシート製造装置の加熱ロールは、請求項６記載の段ボールシート製造装置の加熱ロールにおいて、該ユニットを回転駆動する駆動手段が、上記の複数のユニットにそれぞれそなえられたことを特徴としている。
請求項８記載の本発明の段ボールシート製造装置の加熱ロールは、走行するシート材を貼り合わせて段ボールシートを製造する段ボール製造工程において、該貼り合わせが行なわれるよりも上流側に該シート材の走行経路に面して配設され該シート材を加熱する、段ボールシート製造装置の加熱ロールであって、中空部を有する円筒形状に形成されるとともに該中空部に供給された加熱用の流体により加熱され、該走行経路に沿って回転しながら外周面に接して走行する該シート材を加熱するシェルと、該中空部に面する該シェルの内周面にシェル軸心側に凸となるように設けられ該シェルの軸方向に延びる熱伝達部とをそなえ、該熱伝達部が該軸方向の所定位置で分割されたことを特徴としている。
請求項９記載の本発明の段ボールシート製造装置の加熱ロールは、請求項１又は８記載の段ボールシート製造装置の加熱ロールにおいて、該シェルに挿入され、該シェルからドレンを排出するためのドレン配管をそなえ、該ドレン配管の先端が、該分割された熱伝達部の相互間で該内周面に面するように差し込まれていることを特徴としている。
【００１６】
【発明の実施形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
（１）第１実施形態
図１は本発明の第１実施形態としての段ボールシート製造装置の加熱ロールについて示す図であり、（ａ）は正面視による模式的な断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ２−Ａ２断面図に相当する図であって加熱ロールの停止状態を示す模式図、（ｃ）は（ａ）のＡ２−Ａ２断面図に相当する図であって加熱ロールの回転状態を示す模式図である。なお、上記従来技術として既に説明した部品は同一の符号を付しその説明を省略する。
【００１７】
本実施形態の加熱ロール１０は、上述した図１０の従来加熱ロール１１０と同様に段ボールシート製造装置において糊付け前にシート材（片段シートやライナ）を予熱するプレヒータ，段ロール，圧力ロール又はベルトロールなどとして使用されものであり、円筒状のシェル１１と、このシェル１１の両側部にそれぞれ設けられ軸受け１３により回転可能に支持される軸部１２ａ，１２ｂとをそなえて構成されている。上記軸部１２ａ，１２ｂの内、一方の軸部１２ａはパイプ状のもので、シート材加熱用の蒸気（加熱用の流体）２が、この軸部１２ａからシェル１１内に供給されるようになっており、シェル１１は、その周面に巻き付けられるシート材の走行に従動して回転しながら上記シート材を加熱するようになっている。
【００１８】
そして、この加熱ロール１０のシェル内周面１１ａには、幅方向（ＣＤ方向）に沿って延びシェル周方向の幅寸法Ｗよりも高さ寸法Ｈが十分高く設定されその容積に較べて比表面積の高いフィン（伝熱部）１５ａ，１５ｂが複数そなえられており、この点で上記従来加熱ロール１１０，２１０と異なる。
シェル内周面１１ａには、ＣＤ方向に沿って所定の間隔をあけて並べられた上記フィン１５ａ，１５ｂからなる長尺のフィン１５が、ロール周方向に対し所定の間隔をあけてロール全周に渡って複数並設されている。これは、上記の長尺のフィン１５がＣＤ方向の所定位置で複数（ここでは２個）のフィン１５ａ，１５ｂに分割されているとみることができる。
【００１９】
なお、ここでは、フィン１５ａ，１５ｂは、それぞれ、溶接により内周面１１ａに一体に（密着させて）固定されている。
図１（ｂ）は、加熱ロール１０の非回転状態を示すが、シェル１１内に供給された蒸気２は、シェル１１の外周面に接して走行するシート材の加熱に使用されドレン３となる。このドレン３は、図１（ｃ）に示す加熱ロール１０の高速回転状態では、遠心力を受けてロール内周面１１ａの全周を覆うリミング水膜（液膜）３ａを形成する。
【００２０】
各フィン１５ａの高さＨは、このリミング水膜３ａの厚さｔよりも十分高く設定されている。即ち、各フィン１５ａ，１５ｂの先端を、リミング水膜３ａよりも突出させて、ドレン水膜の内側（ロール軸心側）の飽和蒸気２と確実に接触させるようにしているのである。これにより、加熱ロール１０の高速回転時（つまり段ボール製造装置の高速運転時）にシェル内周面１１ａにリミング水膜３ａが形成されこのリミング水膜３ａに蒸気２が包囲されたとしても、この飽和蒸気２の熱を各フィン１５ａ，１５ｂを介してシェル１１に効率的に伝えることができるようになっている。
【００２１】
さらに、フィン１５ａの相互間又はフィン１５ｂの各相互間のリミング水膜３ａは、フィン１５ａ又はフィン１５ｂに挟まれて乱流状態となるので、この結果、ドレン３とフィン１５ａ，１５ｂとの間の熱伝達率が向上し、ドレン３の熱を効率的に回収できるようになっている。
また、図１（ｂ），（ｃ）では便宜的にフィン１５ａ，１５ｂのロール周方向に対する取り付けピッチを広く示しているが、シェル内周面１１ａのフィン１５ａ，１５ｂが取り付けられた部分の周方向長さの総和が、シェル内周面１１ａのフィン１５ａが取り付けられていない部分の周方向長さの総和よりも大きくなるのが好ましい。
【００２２】
ここでは、シェル１１の内径Ｄｉは６７４ｍｍであり、リミング水膜３ａの厚さｔは０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度となる。そして、フィン１５ａ，１５ｂの高さＨは４４ｍｍ（シェル１１の内径Ｄｉの６．５％）に設定され、ドレン水膜３ａの厚さｔよりも十分に高い寸法に設定されている。このようにフィン１５ａの高さＨはシェル１１の内径Ｄｉの６％程度が好ましい。また、フィン１５ａのロール周方向での幅寸法Ｗは１２ｍｍに設定されている。
【００２３】
なお、ドレン用配管１４の先端（ドレン吸入口）が、図１（ａ）に示すようにフィン１５ａ，１５ｂの相互間で内周面１１ａに面するように差し込まれており、シェル１１と一体に回転するフィン１５ａ，１５ｂと干渉しないようになっている。
【００２４】
本発明の第１実施形態としての段ボールシート製造装置の加熱ロールは上述したように構成されているので、以下のような作用・効果がある。
つまり、加熱ロール１０の高速回転時にシェル内周面１１ａにリミング水膜３ａが形成されても、リミング水膜３ａに乱流を生じさせてリミング水膜３ａの熱をシェル１１に効果的に回収できることに加え、シェル内周面１１ａに取り付けられたフィン１５ａ，１５ｂにより、リミング水膜３ａの内側の飽和蒸気２の熱をシェル１１に効率的に伝達することができるようになる。したがって、上記高速回転時においてもシート材を十分に加熱できるようになり、加熱ロールを増設することなくシート加熱量を確保してその後に行なわれるシート材の貼り合いを安定して行なえる利点がある。
また、フィン１５ａ，１５ｂが溶接によりシェル内周面１１ａに一体に固定されているので、フィン１５ａ，１５ｂとシェル１１との熱伝達を効果的に行なえる利点がある。
【００２５】
（２）第２実施形態
図２は本発明の第２実施形態としての段ボールシート製造装置の加熱ロールについて示す図であり、（ａ）は正面視による模式的な断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ３−Ａ３断面図に相当する図であって加熱ロールの回転状態について示す模式図である。なお、既に説明した部品は同一の符号を付しその説明を省略する。
【００２６】
本実施形態の加熱ロール１０Ａは、図２に示すように、図１に示す上記第１実施形態の加熱ロール１０に対し、リング状部材であるダムリング１６ａ，１６ｂがシェル内周面１１ａに密着して取り付けられた点で異なる。
ダムリング１６ａ，１６ｂは、フィン１５の分割面を塞ぐように内周面１１ａに取り付けられている。即ち、図２中で左側に配置されたフィン１５ａのＣＤ方向中央側の端面と密着させてダムリング１６ａが取り付けられ、同様に、図２中で右側に配置されたフィン１５ｂのＣＤ方向中央側の端面と密着させてダムリング１６ｂが取り付けられているのである。
【００２７】
本発明の第２実施形態としての段ボールシート製造装置の加熱ロールはこのように構成されているので、回転時にシェル１１が上下方向に振動して、ドレン用配管１４の吸込口とシェル内周面１１ａとの隙間が変動してドレン用配管１４のドレン吸込量が変動しても、ダムリング１６ａよりもＣＤ方向外側（図２において左側）及びダムリング１６ｂよりもＣＤ方向外側（図２において右側）においてドレン水膜３ａの厚さｔを略一定にすることが可能となる。
【００２８】
加熱ロール１０Ａの回転時、ドレン３は、フィン１５ａ又はフィン１５ｂに挟まれて振動し乱流となるが、この時のドレン水膜３ａの厚さｔが所定の厚さになると、フィン１５ａ又はフィン１５ｂに挟まれたドレン３が相互に共振しあうようになる。この結果、上記乱流状態が促進され、ドレン３とフィン１５ａ，１５ｂとの熱伝達が一層効果的に行なわれるようになり、より高温でシート材を加熱できるようになる利点がある。
【００２９】
（３）関連技術
図３は本発明の関連技術としての段ボールシート製造装置の加熱ロールについて示す図であり、（ａ）は正面視による模式的な断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図（但し、軸部１２ａ及びドレン配管１４は省略）に相当する図であって加熱ロールの回転状態について示す模式図である。なお、既に説明した部品は同一の符号を付しその説明を省略する。
【００３０】
上記各実施形態では、ＣＤ方向に沿って長い直線形状のフィン１５ａ，１５ｂがシェル周方向に複数並べられていたのに対し、本関連技術の加熱ロール１０Ｂでは、図３（ａ），（ｂ）に示すように、高さＨが、ＣＤ方向の幅寸法Ｗ１やドレン水膜３ａの厚さｔよりも十分に大きく設定されシェル内周面１１ａに沿って形成されたリング状のフィン（熱伝達部）２５が、ＣＤ方向に所定の間隔をあけて複数並べられている。
【００３１】
本発明の関連技術としての段ボールシート製造装置の加熱ロールはこのように構成されているので、ドレン水膜３ａよりもシェル軸心側に凸となるフィン２５により、ドレン水膜３ａの内側の蒸気２の熱がシェル１１に伝えられ、このシェル１１によりシート材を十分に加熱でき、シート材の貼合不良を防止できる利点がある。
【００３２】
（４）第３実施形態
図４は本発明の第３実施形態としての段ボールシート製造装置の加熱ロールについて示す図であり、（ａ）は正面視による模式的な断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ４−Ａ４断面図に相当する図であって加熱ロールの回転状態について示す模式図、（ｃ）は（ａ）のＡ５−Ａ５断面図に相当する図であって加熱ロールの回転状態について示す模式図、（ｄ）は（ｂ）の模式的なＡ６矢視図である。なお、既に説明した部品は同一の符号を付しその説明を省略する。
【００３３】
本実施形態の加熱ロール１０Ｃは、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように構成されており、上記各実施形態及び関連技術では熱伝達部が、ＣＤ方向に沿って延びる直線形状のフィン１５又はリング形状のフィン２５により構成されていたのに対し、本実施形態では、熱伝達部が、ＣＤ方向やシェル周方向に対する寸法が比較的小さな突起（突起）３５により構成されている。
【００３４】
ここでは、突起部３５は、図４（ｂ）〜（ｄ）に示すように円柱形状に形成されている。また、図４（ｂ），（ｃ）は、ＣＤ方向に相互に隣接する突起３５を通るようなロール横断面をそれぞれ示す図であるが、これらの図を見比べれば分かるように、各突起３５は、ＣＤ方向に相互に隣接する突起３５に対しシェル周方向に半ピッチずらして配置されている。つまり、突起３５は千鳥配列されているである。勿論、突起３５の配列は千鳥配列に限定されるものではない。
【００３５】
本発明の第３実施形態としての段ボールシート製造装置の加熱ロールはこのように構成されているので、ドレン水膜３ａよりもシェル軸心側に凸となる突起３５により、ドレン水膜３ａの内側の蒸気２の熱がシェル１１に伝えられ、このシェル１１によりシート材を十分に加熱でき、シート材の貼合不良を防止できる利点がある。
【００３６】
なお、上記では、突起３５の形状を円柱形状としたが、突起３５の形状は、これに限定されず、例えば図５に示す突起３５Ａのような形状や図６に示すような突起３５Ｂのような形状でも良い。図５及び図６は突起の変形例の構造を示す図であって、図５（ａ），図６（ａ）はそれぞれ図４（ｄ）に対応する図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）の模式的なＡ７−Ａ７断面図、図６（ｂ）は図６（ａ）の模式的なＡ８−Ａ８断面図である。
【００３７】
図５（ａ），（ｂ）に示す突起３５Ａは、図示するように内部に中空部を有する円筒形状であってこの中空部３５Ａａにはドレン３が溜められるようになる。また、図６（ａ），（ｂ）に示す突起３５Ｂは、上記突起３５Ａと同じ円筒形状の本体部３５Ｂａの先端に、リング状の天井面３５Ｂｂを設けたもので、上記突起３５Ａに較べ蒸気２との接触面積を増加させて伝熱性能の向上を図っている。
【００３８】
さらに、突起の形状や配列を図７（ａ）〜（ｅ）に示すようにしても良い（図７（ａ）〜（ｅ）は便宜的にシェル内周面１１ａを平面的に表している）。図７（ａ）〜（ｃ）はシェル周方向に対し傾斜した姿勢の長方形断面を有する突起を使用した例であり、（ａ）はＣＤ方向に隣接する突起３５Ｂ，３５Ｂが同じ傾斜姿勢とされ、（ｂ）はＣＤ方向に隣接する突起３５Ｃ，３５Ｄが互いに線対称の傾斜姿勢とされ、（ｃ）は、ＣＤ方向に隣接する突起３５Ｅ，３５Ｆ及び突起３５Ｇ，３５Ｈが互いに線対称の傾斜姿勢とされ、且つ、シェル周方向に隣接する突起３５Ｅ，３５Ｇ及び突起３５Ｆ，３５Ｈが互いに線対称の傾斜姿勢とされている。
また、図７（ｄ）は、シェル周方向よりもＣＤ方向に長い長方形断面を有する突起３５Ｊを使用した例であり、図７（ｅ）は、ＣＤ方向よりもシェル周方向に長い長方形断面を有する突起３５Ｋを千鳥に配置した例である。
【００３９】
（５）第４実施形態
図８は本発明の第４実施形態としての段ボールシート製造装置の加熱ロールについて示す図であって正面視による模式的な断面図である。なお、既に説明した部品は同一の符号を付しその説明を省略する。
【００４０】
本実施形態の加熱ロール１０Ｄは、図８に示すように構成されており、上記第３実施形態の加熱ロール１０Ｃに対し、シェル１１及び軸部１２ａ，１２ｂからなる加熱ロール本体を回転駆動する駆動手段１７が追加された構成となっている。駆動手段１７は、モータ１７ａ，モータ１７ａの駆動軸に固定されたギア１７ｂ，このギア１７ｂと噛合するとともに加熱ロール１０Ｄの軸部１２ａに固定されたギア１７ｃをそなえて構成されている。
なお、突起３５の形状や配置は、本実施形態においても上記第３実施形態と同様に図５〜図７に示すものに置き換えることができる。
【００４１】
本発明の第４実施形態としての段ボールシート製造装置の加熱ロールはこのように構成されているので、シェル１１を駆動手段１７によりシート材の走行方向と同方向に回転駆動することで、高速運転域で加熱ロール１０Ｄに巻き付いたシート材の流れ方向張力が過大になることを防止できる。また、加熱ロール１０Ｄの回転速度をシート材の走行速度に拘わらず一定にして、内部のドレンの状態を安定させてドレン３とシェル１１との間の熱伝達率の変動を抑制することができ、シート加熱性能の安定化を図れる利点がある。
【００４２】
（６）第５実施形態
図９は本発明の第５実施形態としての段ボールシート製造装置の加熱ロールについて示す図であって正面視による模式的な断面図である。なお、既に説明した部品は同一の符号を付しその説明を省略する。
【００４３】
本実施形態の加熱ロール１０Ｅは、図９に示すように、複数（ここでは２つ）の同一直径の円筒状のユニット１１Ａ，１１Ｂを同軸上に且つＣＤ方向に並べて構成されている。換言すれば、シェル１１が、ＣＤ方向に並ぶ複数のユニット１１Ａ，１１Ｂに分割されている。
各ユニット１１Ａ，１１Ｂは、その両側面に取り付けられた軸部１２ａ，１２ｂを軸受け１３により回転可能にそれぞれ支持されている。また、各ユニット１１Ａ，１１Ｂには、ユニット１１Ａ，１１Ｂを回転駆動する駆動手段１７がそれぞれ取り付けられている。
【００４４】
ユニット１１Ａ，１１Ｂは内部に中空部を有する円筒形状であり、パイプ形状の軸部１２ａを介して個別に蒸気２が供給されるようになっている。また、この軸部１２ａを介してドレン配管１４が各ユニット１１Ａ，１１Ｂに挿通されており、このドレン配管１４によりドレンか排出されるようになっている。
上記軸部１２ａには、図示しない蒸気供給配管がそれぞれ接続されており、これらの蒸気供給配管にはそれぞれ蒸気圧調整弁が取り付けられている。この蒸気圧調整弁を個別に制御することにより、各ユニット１１Ａ，１１Ｂに供給する蒸気の圧力ひいては各ユニット１１Ａ，１１Ｂによるシート加熱量を個別に調整できるようになっている。
【００４５】
なお、各ユニット１１Ａ，１１Ｂでは、突起３５は、上記第４実施形態と同様に千鳥配設されており、ユニット１１ＡのＡ９−Ａ９断面及びユニット１１ＢのＡ１２−Ａ１２断面は図４（ｂ）と略同様となり、ユニット１１ＡのＡ１０−Ａ１０断面及びユニット１１ＢのＡ１１−Ａ１１断面は図４（ｃ）と略同様となる。
また、突起３５の形状や配置は、本実施形態においても上記第３実施形態と同様に図５〜図７に示すものに置き換えることができる。
【００４６】
本発明の第５実施形態としての段ボールシート製造装置の加熱ロールはこのように構成されているので、各ユニット１１Ａ，１１Ｂを回転駆動することにより、上記第４実施形態と同様に各ユニット１１Ａ，１１Ｂの回転速度を一定にしてドレン３とシェル１１との間の熱伝達率の変動を抑制することができる他、ＣＤ方向に並ぶ各ユニット１１Ａ，１１Ｂのシート加熱量を個別に調整でき、シート加熱温度のＣＤ方向に対する分布を調整できるようになる。
【００４７】
（７）その他
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上記各実施形態及び関連技術では、熱伝達部であるフィン１５やフィン２５や突起３５，３５Ａ〜３５Ｋを、シェル内周面１１ａに取り付ける例を説明したが、シェル内周面１１ａに熱伝達部を設ける方法はこれに限定されず、シェル内周面（原材料）を研削加工してシェルと熱伝達部とを一体に形成したり、或いは可能であれば鋳造によりシェルと熱伝達部とを一体に形成したりしても良い。
【００４８】
また、第４実施形態では、第３実施形態の加熱ロール１０Ｃに対しシェル１１を回転駆動する駆動手段をそなえた構成を例示したが、第１，第２実施形態及び関連技術の加熱ロール１０，１０Ａ，１０Ｂに対し駆動手段をそなえても良い。
また、上記実施形態及び関連技術では、シェル内周面１１ａに取り付ける熱伝達部を、ＣＤ方向に延びるフィン，シェル周方向に延びるフィン又はドット状の突起としたが、例えば、ＣＤ方向に延びるフィンとドット状の突起とを混在させたり、シェル周方向に延びるフィンとドット状の突起とを混在させたりしても良い。
【００４９】
また、熱伝達部の形状，各寸法，取り付けピッチなどは各図面にて例示したものに限定されず、シェル内径や加熱用蒸気の温度・圧力などの各種条件に応じて適宜設定されるものである。
【００５０】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の段ボールシート製造装置の加熱ロールによれば、回転時に液膜が発生しても、熱伝達部により、液膜を乱流化させて凝縮液（加熱用蒸気が液化したもの）とシェルとの伝熱を促進できるのに加え、液膜内側の流体の熱がシェル内周面に伝達されるようになるので、シェル外周面の温度、ひいてはシート加熱温度の低下を抑制でき、その後に行なわれるシート材の接着不良を抑制することができる。
【００５１】
また、加熱ロール１つ当たりのシート加熱量を確保できるようになるので、従来加熱ロールよりもその設置台数を削減することが可能となる。
この場合、熱伝達部をシェルに固定すれば、熱伝達部とシェルとの間の熱伝達を効果的に行なえるようになる。
また、駆動手段をそなえれば、特に高速運転域（加熱ロールの高速回転域）において、この駆動手段によりシェルを回転駆動することでシート材の流れ方向張力が過大になることを防止でき、また、加熱ロールの回転速度をシート材の走行速度に拘わらず一定にして、流体とシェルとの間の熱伝達の変動を抑制することが可能となる。
【００５２】
また、シェルをその軸方向に対し複数のユニットに分割するとともにこれらのユニット毎に個別に加熱用の流体を供給するように構成すれば、シート材への加熱量をシート幅方向（＝シェル軸方向）に対する位置に応じて変化させることが可能となる。
また、シェルの軸方向に延びる熱伝達部がシェルの軸方向の所定位置で分割され、ドレン配管の先端が、分割された熱伝達部の相互間で該シェルの内周面に面するように差し込まれているので、ドレン配管をシェルと一体に回転する熱伝達部と干渉させずに、ドレンをシェルから排出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態としての段ボールシート製造装置の加熱ロールについて示す図であり、（ａ）は正面視による模式的な断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ２−Ａ２断面図に相当する図であって加熱ロールの停止状態を示す模式図、（ｃ）は（ａ）のＡ２−Ａ２断面図に相当する図であって加熱ロールの回転状態を示す模式図である。
【図２】 本発明の第２実施形態としての段ボールシート製造装置の加熱ロールについて示す図であり、（ａ）は正面視による模式的な断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ３−Ａ３断面図に相当する図であって加熱ロールの回転状態について示す模式図である。
【図３】 本発明の関連技術としての段ボールシート製造装置の加熱ロールについて示す図であり、（ａ）は正面視による模式的な断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図に相当する図であって加熱ロールの回転状態について示す模式図である。
【図４】 本発明の第３実施形態としての段ボールシート製造装置の加熱ロールについて示す図であり、（ａ）は正面視による模式的な断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ４−Ａ４断面図に相当する図であって加熱ロールの回転状態について示す模式図、（ｃ）は（ａ）のＡ５−Ａ５断面図に相当する図であって加熱ロールの回転状態について示す模式図、（ｄ）は（ｂ）の模式的なＡ６矢視図である。
【図５】 本発明の第３実施形態にかかる突起の変形例の構造を示す図であって、（ａ）は図４（ｄ）に対応する模式図、（ｂ）は（ａ）の模式的なＡ７−Ａ７断面図である。
【図６】 本発明の第３実施形態にかかる突起の変形例の構造を示す図であって、（ａ）は図４（ｄ）に対応する模式図、（ｂ）は（ａ）の模式的なＡ８−Ａ８断面図である。
【図７】 （ａ）〜（ｅ）は本発明の第３実施形態にかかる突起の変形例の構造を示す図である。
【図８】 本発明の第４実施形態としての段ボールシート製造装置の加熱ロールについて示す図であって正面視による模式的な断面図である。
【図９】 本発明の第５実施形態としての段ボールシート製造装置の加熱ロールについて示す図であって正面視による模式的な断面図である。
【図１０】 従来の加熱ロールの一般的な構成例を示す図であって、（ａ）は正面視による模式的な断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ１−Ａ１断面図である。
【図１１】 （ａ）〜（ｃ）はリミング水膜の発生メカニズムについて説明するための図であって、側面視による加熱ロールの模式的な断面図である。
【図１２】 従来の加熱ロールの構成例を示す図であって、側面視による模式的な断面図である。
【符号の説明】
２ 蒸気（加熱用の流体）
３ ドレン
３ａ ドレン水膜（液膜）
１０，１０Ａ〜１０Ｅ 加熱ロール
１１ シェル
１１Ａ，１１Ｂ ユニット
１１ａ シェル１１の内周面
１２ａ，１２ｂ 軸部
１３ 軸受
１４ ドレン配管
１５，１５ａ，１５ｂ フィン（熱伝達部）
１６ ダムリング（リング状部材）
１７ 駆動手段
１７ａ モータ
１７ｂ，１７ｃ ギア
２５ フィン（熱伝達部）
３５，３５Ａ〜３５Ｋ 突起（熱伝達部）
３５Ａａ 中空部
３５Ｂａ 突起３５の本体部
３５Ｂｂ 突起３５のリング状の天井面
Ｄｉ シェル内径
【発明の属する技術分野】
本発明は、走行するシート材を貼り合わせて段ボールシートを製造する段ボール製造工程において、シート材の貼り合わせが行なわれる前に該シート材を加熱する、段ボールシート製造装置の加熱ロールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０はコルゲータにおいて糊付け前にシート材（片段シートやライナ）を予熱するプレヒータ，段ロール，圧力ロール又はベルトロールなどとして使用される加熱ロールの一般的な構成例を示す図であって、（ａ）は正面視による（シート搬送方向から見た）模式的な断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ１−Ａ１断面図である。
【０００３】
図１０（ａ）に示す加熱ロール（プレヒータロール）１１０は、その周面に巻き付けられるシート材の走行に従動して回転しながら上記シート材を加熱するようになっており、内部にシート材加熱用の蒸気２が供給される円筒状のシェル１１と、このシェル１１の両側部にそれぞれ設けられ軸受け１３により回転可能に支持される軸部１２ａ，１２ｂとをそなえて構成されている。
【０００４】
上記軸部１２ａ，１２ｂの内、一方の軸部１２ａはパイプ状のもので、上記のシート材加熱用の蒸気は、この軸部１２ａからシェル１１内に供給される。また、この軸部１２ａに挿通させてドレン用配管１４をシェル１１内に挿入しており、液化した蒸気（以下ドレンという）はこの配管１４を介してシェル１１から排出される。
【０００５】
ところで、段ボールシートの生産性を上げるべく加熱ロールの回転速度をできるだけ高速にすることが好ましいが、加熱ロールの回転速度を高速化すると、この回転により加熱ロール内のドレンに遠心力が強く作用するようになって加熱ロール内面にリミング水膜が形成される。リミング水膜の発生メカニズムについて、側面視による加熱ロールの模式的な断面図である図１１（ａ）〜（ｃ）を参照して簡単に説明すると、図１１（ａ）に示すようにシェル１１内に溜まったドレン３は、シェル１１が高速回転すると強い遠心力を受けて図１１（ｂ）に示すような状態となり、やがて、図１１（ｃ）に示すようにシェル１１の内縁１１ａを完全に覆うようなドレン３の膜（リミング水膜）３ａが形成されるようになるのである。
【０００６】
そして、シェル内周面１１ａにリミング水膜３ａが形成されると、リミング水膜３ａの内側の蒸気２とシェル１１との間の熱伝達が低下し、シェル１１の表面温度が低下してしまう。このため、加熱ロール１１０により加熱されたシート材の温度は、リミング水膜３ａが発生していない場合よりも大幅に低下してしまい、加熱不足によるシート材の貼合不良が発生してしまう虞がある。このため、高速運転を行なうためには、所定のシート加熱量を確保すべく加熱ロールの増設が必要となってしまう。
【０００７】
このようなリミング水膜発生時の加熱ロールの表面温度の低下を抑制しうるものとして、段ボールシート製造装置用ではないが、例えば特許文献１や特許文献２にスポイラバーを有する抄紙機用の加熱ロールが開示されている。これらの加熱ロールとして特に特許文献２の加熱ロールに着目して図１２を参照して説明する。この加熱ロール２１０では、シェル２１１の内周面にロール軸方向に伸びるスポイラバー２１２が、周方向に沿って所定間隔をあけて複数配設されている。このスポイラバー２１２は磁石により形成されており、磁性体であるシェル２１１に対し磁力により吸着している。
【０００８】
抄紙機用の加熱ロールにおいてはリミング水膜の厚さは３〜５ｍｍ程度となり、上記スポイラバー２１１によりこのリミング水膜をかき乱して乱流化させることにより、ドレンとロール内周面との間の熱伝達を促進してリミング水膜発生時のロール表面温度の低下を抑制できるようにしている。
【０００９】
【特許文献１】
米国特許第３，２１７，４２６号明細書
【特許文献２】
米国特許第４，１９５，４１７号明細書
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、生産性の向上を目的として、より一層の高速運転化が進められる中、このような高速運転にともなって加熱ロールとシート材との接触時間が相対的に短縮化されることとなり、上述した従来技術のようなリミング水膜の乱流化によるロール表面温度の低下の抑制だけでは十分とはいえない。
【００１１】
本発明はこのような課題に鑑み創案されたもので、加熱用の流体の凝縮による液膜の発生時において効果的にシート加熱温度の低下を抑制できるようにした、段ボールシート製造用の加熱ロールを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の本発明の段ボールシート製造装置の加熱ロールは、走行するシート材を貼り合わせて段ボールシートを製造する段ボール製造工程において、該貼り合わせが行なわれるよりも上流側に該シート材の走行経路に面して配設され該シート材を加熱する、段ボールシート製造装置の加熱ロールであって、中空部を有する円筒形状に形成されるとともに該中空部に供給された加熱用の流体により加熱され、該走行経路に沿って回転しながら外周面に接して走行する該シート材を加熱するシェルと、該中空部に面する該シェルの内周面に設けられ、該回転時において該流体が凝縮して該内周面を覆う液膜が発生しても該液膜よりもシェル軸心側に凸となるように高さ寸法が設定され、該液膜よりも該シェル軸心側の該流体の熱を該シェルに伝える熱伝達部とをそなえ、該熱伝達部は、該シェルの軸方向に延びるとともに、該軸方向の所定位置で分割され、該周方向に沿って所定の間隔をあけて複数設けられた直線形状のフィンであることを特徴としている。
【００１３】
請求項２記載の本発明の段ボールシート製造装置の加熱ロールは、請求項１記載の段ボールシート製造装置の加熱ロールにおいて、該内周面には、該各フィンの各分割面を塞ぐようにリング状部材が取り付けられたことを特徴としている。
【００１４】
請求項３記載の本発明の段ボールシート製造装置の加熱ロールは、走行するシート材を貼り合わせて段ボールシートを製造する段ボール製造工程において、該貼り合わせが行なわれるよりも上流側に該シート材の走行経路に面して配設され該シート材を加熱する、段ボールシート製造装置の加熱ロールであって、中空部を有する円筒形状に形成されるとともに該中空部に供給された加熱用の流体により加熱され、該走行経路に沿って回転しながら外周面に接して走行する該シート材を加熱するシェルと、該中空部に面する該シェルの内周面に設けられ、該回転時において該流体が凝縮して該内周面を覆う液膜が発生しても該液膜よりもシェル軸心側に凸となるように高さ寸法が設定され、該液膜よりも該シェル軸心側の該流体の熱を該シェルに伝える熱伝達部とをそなえ、該熱伝達部は、該軸方向及び該周方向のそれぞれに対し複数設けられた突起であることを特徴としている。
請求項４記載の本発明の段ボールシート製造装置の加熱ロールは、請求項１〜３の何れか１項に記載の段ボールシート製造装置の加熱ロールにおいて、該熱伝達部が該シェルに固定されたことを特徴としている。
【００１５】
請求項５記載の本発明の段ボールシート製造装置の加熱ロールは、請求項１〜４の何れか１項に記載の段ボールシート製造装置の加熱ロールにおいて、該シェルを回転駆動する駆動手段がそなえられたことを特徴としている。
請求項６記載の本発明の段ボールシート製造装置の加熱ロールは、請求項１〜４の何れか１項に記載の段ボールシート製造装置の加熱ロールにおいて、該シェルが該軸方向に対し複数のユニットに分割され、該ユニット毎に個別に上記の加熱用の流体が供給され該シート材に対する加熱量を該ユニット毎に調整できるように構成されたことを特徴としている。
請求項７記載の本発明の段ボールシート製造装置の加熱ロールは、請求項６記載の段ボールシート製造装置の加熱ロールにおいて、該ユニットを回転駆動する駆動手段が、上記の複数のユニットにそれぞれそなえられたことを特徴としている。
請求項８記載の本発明の段ボールシート製造装置の加熱ロールは、走行するシート材を貼り合わせて段ボールシートを製造する段ボール製造工程において、該貼り合わせが行なわれるよりも上流側に該シート材の走行経路に面して配設され該シート材を加熱する、段ボールシート製造装置の加熱ロールであって、中空部を有する円筒形状に形成されるとともに該中空部に供給された加熱用の流体により加熱され、該走行経路に沿って回転しながら外周面に接して走行する該シート材を加熱するシェルと、該中空部に面する該シェルの内周面にシェル軸心側に凸となるように設けられ該シェルの軸方向に延びる熱伝達部とをそなえ、該熱伝達部が該軸方向の所定位置で分割されたことを特徴としている。
請求項９記載の本発明の段ボールシート製造装置の加熱ロールは、請求項１又は８記載の段ボールシート製造装置の加熱ロールにおいて、該シェルに挿入され、該シェルからドレンを排出するためのドレン配管をそなえ、該ドレン配管の先端が、該分割された熱伝達部の相互間で該内周面に面するように差し込まれていることを特徴としている。
【００１６】
【発明の実施形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
（１）第１実施形態
図１は本発明の第１実施形態としての段ボールシート製造装置の加熱ロールについて示す図であり、（ａ）は正面視による模式的な断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ２−Ａ２断面図に相当する図であって加熱ロールの停止状態を示す模式図、（ｃ）は（ａ）のＡ２−Ａ２断面図に相当する図であって加熱ロールの回転状態を示す模式図である。なお、上記従来技術として既に説明した部品は同一の符号を付しその説明を省略する。
【００１７】
本実施形態の加熱ロール１０は、上述した図１０の従来加熱ロール１１０と同様に段ボールシート製造装置において糊付け前にシート材（片段シートやライナ）を予熱するプレヒータ，段ロール，圧力ロール又はベルトロールなどとして使用されものであり、円筒状のシェル１１と、このシェル１１の両側部にそれぞれ設けられ軸受け１３により回転可能に支持される軸部１２ａ，１２ｂとをそなえて構成されている。上記軸部１２ａ，１２ｂの内、一方の軸部１２ａはパイプ状のもので、シート材加熱用の蒸気（加熱用の流体）２が、この軸部１２ａからシェル１１内に供給されるようになっており、シェル１１は、その周面に巻き付けられるシート材の走行に従動して回転しながら上記シート材を加熱するようになっている。
【００１８】
そして、この加熱ロール１０のシェル内周面１１ａには、幅方向（ＣＤ方向）に沿って延びシェル周方向の幅寸法Ｗよりも高さ寸法Ｈが十分高く設定されその容積に較べて比表面積の高いフィン（伝熱部）１５ａ，１５ｂが複数そなえられており、この点で上記従来加熱ロール１１０，２１０と異なる。
シェル内周面１１ａには、ＣＤ方向に沿って所定の間隔をあけて並べられた上記フィン１５ａ，１５ｂからなる長尺のフィン１５が、ロール周方向に対し所定の間隔をあけてロール全周に渡って複数並設されている。これは、上記の長尺のフィン１５がＣＤ方向の所定位置で複数（ここでは２個）のフィン１５ａ，１５ｂに分割されているとみることができる。
【００１９】
なお、ここでは、フィン１５ａ，１５ｂは、それぞれ、溶接により内周面１１ａに一体に（密着させて）固定されている。
図１（ｂ）は、加熱ロール１０の非回転状態を示すが、シェル１１内に供給された蒸気２は、シェル１１の外周面に接して走行するシート材の加熱に使用されドレン３となる。このドレン３は、図１（ｃ）に示す加熱ロール１０の高速回転状態では、遠心力を受けてロール内周面１１ａの全周を覆うリミング水膜（液膜）３ａを形成する。
【００２０】
各フィン１５ａの高さＨは、このリミング水膜３ａの厚さｔよりも十分高く設定されている。即ち、各フィン１５ａ，１５ｂの先端を、リミング水膜３ａよりも突出させて、ドレン水膜の内側（ロール軸心側）の飽和蒸気２と確実に接触させるようにしているのである。これにより、加熱ロール１０の高速回転時（つまり段ボール製造装置の高速運転時）にシェル内周面１１ａにリミング水膜３ａが形成されこのリミング水膜３ａに蒸気２が包囲されたとしても、この飽和蒸気２の熱を各フィン１５ａ，１５ｂを介してシェル１１に効率的に伝えることができるようになっている。
【００２１】
さらに、フィン１５ａの相互間又はフィン１５ｂの各相互間のリミング水膜３ａは、フィン１５ａ又はフィン１５ｂに挟まれて乱流状態となるので、この結果、ドレン３とフィン１５ａ，１５ｂとの間の熱伝達率が向上し、ドレン３の熱を効率的に回収できるようになっている。
また、図１（ｂ），（ｃ）では便宜的にフィン１５ａ，１５ｂのロール周方向に対する取り付けピッチを広く示しているが、シェル内周面１１ａのフィン１５ａ，１５ｂが取り付けられた部分の周方向長さの総和が、シェル内周面１１ａのフィン１５ａが取り付けられていない部分の周方向長さの総和よりも大きくなるのが好ましい。
【００２２】
ここでは、シェル１１の内径Ｄｉは６７４ｍｍであり、リミング水膜３ａの厚さｔは０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度となる。そして、フィン１５ａ，１５ｂの高さＨは４４ｍｍ（シェル１１の内径Ｄｉの６．５％）に設定され、ドレン水膜３ａの厚さｔよりも十分に高い寸法に設定されている。このようにフィン１５ａの高さＨはシェル１１の内径Ｄｉの６％程度が好ましい。また、フィン１５ａのロール周方向での幅寸法Ｗは１２ｍｍに設定されている。
【００２３】
なお、ドレン用配管１４の先端（ドレン吸入口）が、図１（ａ）に示すようにフィン１５ａ，１５ｂの相互間で内周面１１ａに面するように差し込まれており、シェル１１と一体に回転するフィン１５ａ，１５ｂと干渉しないようになっている。
【００２４】
本発明の第１実施形態としての段ボールシート製造装置の加熱ロールは上述したように構成されているので、以下のような作用・効果がある。
つまり、加熱ロール１０の高速回転時にシェル内周面１１ａにリミング水膜３ａが形成されても、リミング水膜３ａに乱流を生じさせてリミング水膜３ａの熱をシェル１１に効果的に回収できることに加え、シェル内周面１１ａに取り付けられたフィン１５ａ，１５ｂにより、リミング水膜３ａの内側の飽和蒸気２の熱をシェル１１に効率的に伝達することができるようになる。したがって、上記高速回転時においてもシート材を十分に加熱できるようになり、加熱ロールを増設することなくシート加熱量を確保してその後に行なわれるシート材の貼り合いを安定して行なえる利点がある。
また、フィン１５ａ，１５ｂが溶接によりシェル内周面１１ａに一体に固定されているので、フィン１５ａ，１５ｂとシェル１１との熱伝達を効果的に行なえる利点がある。
【００２５】
（２）第２実施形態
図２は本発明の第２実施形態としての段ボールシート製造装置の加熱ロールについて示す図であり、（ａ）は正面視による模式的な断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ３−Ａ３断面図に相当する図であって加熱ロールの回転状態について示す模式図である。なお、既に説明した部品は同一の符号を付しその説明を省略する。
【００２６】
本実施形態の加熱ロール１０Ａは、図２に示すように、図１に示す上記第１実施形態の加熱ロール１０に対し、リング状部材であるダムリング１６ａ，１６ｂがシェル内周面１１ａに密着して取り付けられた点で異なる。
ダムリング１６ａ，１６ｂは、フィン１５の分割面を塞ぐように内周面１１ａに取り付けられている。即ち、図２中で左側に配置されたフィン１５ａのＣＤ方向中央側の端面と密着させてダムリング１６ａが取り付けられ、同様に、図２中で右側に配置されたフィン１５ｂのＣＤ方向中央側の端面と密着させてダムリング１６ｂが取り付けられているのである。
【００２７】
本発明の第２実施形態としての段ボールシート製造装置の加熱ロールはこのように構成されているので、回転時にシェル１１が上下方向に振動して、ドレン用配管１４の吸込口とシェル内周面１１ａとの隙間が変動してドレン用配管１４のドレン吸込量が変動しても、ダムリング１６ａよりもＣＤ方向外側（図２において左側）及びダムリング１６ｂよりもＣＤ方向外側（図２において右側）においてドレン水膜３ａの厚さｔを略一定にすることが可能となる。
【００２８】
加熱ロール１０Ａの回転時、ドレン３は、フィン１５ａ又はフィン１５ｂに挟まれて振動し乱流となるが、この時のドレン水膜３ａの厚さｔが所定の厚さになると、フィン１５ａ又はフィン１５ｂに挟まれたドレン３が相互に共振しあうようになる。この結果、上記乱流状態が促進され、ドレン３とフィン１５ａ，１５ｂとの熱伝達が一層効果的に行なわれるようになり、より高温でシート材を加熱できるようになる利点がある。
【００２９】
（３）関連技術
図３は本発明の関連技術としての段ボールシート製造装置の加熱ロールについて示す図であり、（ａ）は正面視による模式的な断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図（但し、軸部１２ａ及びドレン配管１４は省略）に相当する図であって加熱ロールの回転状態について示す模式図である。なお、既に説明した部品は同一の符号を付しその説明を省略する。
【００３０】
上記各実施形態では、ＣＤ方向に沿って長い直線形状のフィン１５ａ，１５ｂがシェル周方向に複数並べられていたのに対し、本関連技術の加熱ロール１０Ｂでは、図３（ａ），（ｂ）に示すように、高さＨが、ＣＤ方向の幅寸法Ｗ１やドレン水膜３ａの厚さｔよりも十分に大きく設定されシェル内周面１１ａに沿って形成されたリング状のフィン（熱伝達部）２５が、ＣＤ方向に所定の間隔をあけて複数並べられている。
【００３１】
本発明の関連技術としての段ボールシート製造装置の加熱ロールはこのように構成されているので、ドレン水膜３ａよりもシェル軸心側に凸となるフィン２５により、ドレン水膜３ａの内側の蒸気２の熱がシェル１１に伝えられ、このシェル１１によりシート材を十分に加熱でき、シート材の貼合不良を防止できる利点がある。
【００３２】
（４）第３実施形態
図４は本発明の第３実施形態としての段ボールシート製造装置の加熱ロールについて示す図であり、（ａ）は正面視による模式的な断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ４−Ａ４断面図に相当する図であって加熱ロールの回転状態について示す模式図、（ｃ）は（ａ）のＡ５−Ａ５断面図に相当する図であって加熱ロールの回転状態について示す模式図、（ｄ）は（ｂ）の模式的なＡ６矢視図である。なお、既に説明した部品は同一の符号を付しその説明を省略する。
【００３３】
本実施形態の加熱ロール１０Ｃは、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように構成されており、上記各実施形態及び関連技術では熱伝達部が、ＣＤ方向に沿って延びる直線形状のフィン１５又はリング形状のフィン２５により構成されていたのに対し、本実施形態では、熱伝達部が、ＣＤ方向やシェル周方向に対する寸法が比較的小さな突起（突起）３５により構成されている。
【００３４】
ここでは、突起部３５は、図４（ｂ）〜（ｄ）に示すように円柱形状に形成されている。また、図４（ｂ），（ｃ）は、ＣＤ方向に相互に隣接する突起３５を通るようなロール横断面をそれぞれ示す図であるが、これらの図を見比べれば分かるように、各突起３５は、ＣＤ方向に相互に隣接する突起３５に対しシェル周方向に半ピッチずらして配置されている。つまり、突起３５は千鳥配列されているである。勿論、突起３５の配列は千鳥配列に限定されるものではない。
【００３５】
本発明の第３実施形態としての段ボールシート製造装置の加熱ロールはこのように構成されているので、ドレン水膜３ａよりもシェル軸心側に凸となる突起３５により、ドレン水膜３ａの内側の蒸気２の熱がシェル１１に伝えられ、このシェル１１によりシート材を十分に加熱でき、シート材の貼合不良を防止できる利点がある。
【００３６】
なお、上記では、突起３５の形状を円柱形状としたが、突起３５の形状は、これに限定されず、例えば図５に示す突起３５Ａのような形状や図６に示すような突起３５Ｂのような形状でも良い。図５及び図６は突起の変形例の構造を示す図であって、図５（ａ），図６（ａ）はそれぞれ図４（ｄ）に対応する図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）の模式的なＡ７−Ａ７断面図、図６（ｂ）は図６（ａ）の模式的なＡ８−Ａ８断面図である。
【００３７】
図５（ａ），（ｂ）に示す突起３５Ａは、図示するように内部に中空部を有する円筒形状であってこの中空部３５Ａａにはドレン３が溜められるようになる。また、図６（ａ），（ｂ）に示す突起３５Ｂは、上記突起３５Ａと同じ円筒形状の本体部３５Ｂａの先端に、リング状の天井面３５Ｂｂを設けたもので、上記突起３５Ａに較べ蒸気２との接触面積を増加させて伝熱性能の向上を図っている。
【００３８】
さらに、突起の形状や配列を図７（ａ）〜（ｅ）に示すようにしても良い（図７（ａ）〜（ｅ）は便宜的にシェル内周面１１ａを平面的に表している）。図７（ａ）〜（ｃ）はシェル周方向に対し傾斜した姿勢の長方形断面を有する突起を使用した例であり、（ａ）はＣＤ方向に隣接する突起３５Ｂ，３５Ｂが同じ傾斜姿勢とされ、（ｂ）はＣＤ方向に隣接する突起３５Ｃ，３５Ｄが互いに線対称の傾斜姿勢とされ、（ｃ）は、ＣＤ方向に隣接する突起３５Ｅ，３５Ｆ及び突起３５Ｇ，３５Ｈが互いに線対称の傾斜姿勢とされ、且つ、シェル周方向に隣接する突起３５Ｅ，３５Ｇ及び突起３５Ｆ，３５Ｈが互いに線対称の傾斜姿勢とされている。
また、図７（ｄ）は、シェル周方向よりもＣＤ方向に長い長方形断面を有する突起３５Ｊを使用した例であり、図７（ｅ）は、ＣＤ方向よりもシェル周方向に長い長方形断面を有する突起３５Ｋを千鳥に配置した例である。
【００３９】
（５）第４実施形態
図８は本発明の第４実施形態としての段ボールシート製造装置の加熱ロールについて示す図であって正面視による模式的な断面図である。なお、既に説明した部品は同一の符号を付しその説明を省略する。
【００４０】
本実施形態の加熱ロール１０Ｄは、図８に示すように構成されており、上記第３実施形態の加熱ロール１０Ｃに対し、シェル１１及び軸部１２ａ，１２ｂからなる加熱ロール本体を回転駆動する駆動手段１７が追加された構成となっている。駆動手段１７は、モータ１７ａ，モータ１７ａの駆動軸に固定されたギア１７ｂ，このギア１７ｂと噛合するとともに加熱ロール１０Ｄの軸部１２ａに固定されたギア１７ｃをそなえて構成されている。
なお、突起３５の形状や配置は、本実施形態においても上記第３実施形態と同様に図５〜図７に示すものに置き換えることができる。
【００４１】
本発明の第４実施形態としての段ボールシート製造装置の加熱ロールはこのように構成されているので、シェル１１を駆動手段１７によりシート材の走行方向と同方向に回転駆動することで、高速運転域で加熱ロール１０Ｄに巻き付いたシート材の流れ方向張力が過大になることを防止できる。また、加熱ロール１０Ｄの回転速度をシート材の走行速度に拘わらず一定にして、内部のドレンの状態を安定させてドレン３とシェル１１との間の熱伝達率の変動を抑制することができ、シート加熱性能の安定化を図れる利点がある。
【００４２】
（６）第５実施形態
図９は本発明の第５実施形態としての段ボールシート製造装置の加熱ロールについて示す図であって正面視による模式的な断面図である。なお、既に説明した部品は同一の符号を付しその説明を省略する。
【００４３】
本実施形態の加熱ロール１０Ｅは、図９に示すように、複数（ここでは２つ）の同一直径の円筒状のユニット１１Ａ，１１Ｂを同軸上に且つＣＤ方向に並べて構成されている。換言すれば、シェル１１が、ＣＤ方向に並ぶ複数のユニット１１Ａ，１１Ｂに分割されている。
各ユニット１１Ａ，１１Ｂは、その両側面に取り付けられた軸部１２ａ，１２ｂを軸受け１３により回転可能にそれぞれ支持されている。また、各ユニット１１Ａ，１１Ｂには、ユニット１１Ａ，１１Ｂを回転駆動する駆動手段１７がそれぞれ取り付けられている。
【００４４】
ユニット１１Ａ，１１Ｂは内部に中空部を有する円筒形状であり、パイプ形状の軸部１２ａを介して個別に蒸気２が供給されるようになっている。また、この軸部１２ａを介してドレン配管１４が各ユニット１１Ａ，１１Ｂに挿通されており、このドレン配管１４によりドレンか排出されるようになっている。
上記軸部１２ａには、図示しない蒸気供給配管がそれぞれ接続されており、これらの蒸気供給配管にはそれぞれ蒸気圧調整弁が取り付けられている。この蒸気圧調整弁を個別に制御することにより、各ユニット１１Ａ，１１Ｂに供給する蒸気の圧力ひいては各ユニット１１Ａ，１１Ｂによるシート加熱量を個別に調整できるようになっている。
【００４５】
なお、各ユニット１１Ａ，１１Ｂでは、突起３５は、上記第４実施形態と同様に千鳥配設されており、ユニット１１ＡのＡ９−Ａ９断面及びユニット１１ＢのＡ１２−Ａ１２断面は図４（ｂ）と略同様となり、ユニット１１ＡのＡ１０−Ａ１０断面及びユニット１１ＢのＡ１１−Ａ１１断面は図４（ｃ）と略同様となる。
また、突起３５の形状や配置は、本実施形態においても上記第３実施形態と同様に図５〜図７に示すものに置き換えることができる。
【００４６】
本発明の第５実施形態としての段ボールシート製造装置の加熱ロールはこのように構成されているので、各ユニット１１Ａ，１１Ｂを回転駆動することにより、上記第４実施形態と同様に各ユニット１１Ａ，１１Ｂの回転速度を一定にしてドレン３とシェル１１との間の熱伝達率の変動を抑制することができる他、ＣＤ方向に並ぶ各ユニット１１Ａ，１１Ｂのシート加熱量を個別に調整でき、シート加熱温度のＣＤ方向に対する分布を調整できるようになる。
【００４７】
（７）その他
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上記各実施形態及び関連技術では、熱伝達部であるフィン１５やフィン２５や突起３５，３５Ａ〜３５Ｋを、シェル内周面１１ａに取り付ける例を説明したが、シェル内周面１１ａに熱伝達部を設ける方法はこれに限定されず、シェル内周面（原材料）を研削加工してシェルと熱伝達部とを一体に形成したり、或いは可能であれば鋳造によりシェルと熱伝達部とを一体に形成したりしても良い。
【００４８】
また、第４実施形態では、第３実施形態の加熱ロール１０Ｃに対しシェル１１を回転駆動する駆動手段をそなえた構成を例示したが、第１，第２実施形態及び関連技術の加熱ロール１０，１０Ａ，１０Ｂに対し駆動手段をそなえても良い。
また、上記実施形態及び関連技術では、シェル内周面１１ａに取り付ける熱伝達部を、ＣＤ方向に延びるフィン，シェル周方向に延びるフィン又はドット状の突起としたが、例えば、ＣＤ方向に延びるフィンとドット状の突起とを混在させたり、シェル周方向に延びるフィンとドット状の突起とを混在させたりしても良い。
【００４９】
また、熱伝達部の形状，各寸法，取り付けピッチなどは各図面にて例示したものに限定されず、シェル内径や加熱用蒸気の温度・圧力などの各種条件に応じて適宜設定されるものである。
【００５０】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の段ボールシート製造装置の加熱ロールによれば、回転時に液膜が発生しても、熱伝達部により、液膜を乱流化させて凝縮液（加熱用蒸気が液化したもの）とシェルとの伝熱を促進できるのに加え、液膜内側の流体の熱がシェル内周面に伝達されるようになるので、シェル外周面の温度、ひいてはシート加熱温度の低下を抑制でき、その後に行なわれるシート材の接着不良を抑制することができる。
【００５１】
また、加熱ロール１つ当たりのシート加熱量を確保できるようになるので、従来加熱ロールよりもその設置台数を削減することが可能となる。
この場合、熱伝達部をシェルに固定すれば、熱伝達部とシェルとの間の熱伝達を効果的に行なえるようになる。
また、駆動手段をそなえれば、特に高速運転域（加熱ロールの高速回転域）において、この駆動手段によりシェルを回転駆動することでシート材の流れ方向張力が過大になることを防止でき、また、加熱ロールの回転速度をシート材の走行速度に拘わらず一定にして、流体とシェルとの間の熱伝達の変動を抑制することが可能となる。
【００５２】
また、シェルをその軸方向に対し複数のユニットに分割するとともにこれらのユニット毎に個別に加熱用の流体を供給するように構成すれば、シート材への加熱量をシート幅方向（＝シェル軸方向）に対する位置に応じて変化させることが可能となる。
また、シェルの軸方向に延びる熱伝達部がシェルの軸方向の所定位置で分割され、ドレン配管の先端が、分割された熱伝達部の相互間で該シェルの内周面に面するように差し込まれているので、ドレン配管をシェルと一体に回転する熱伝達部と干渉させずに、ドレンをシェルから排出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態としての段ボールシート製造装置の加熱ロールについて示す図であり、（ａ）は正面視による模式的な断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ２−Ａ２断面図に相当する図であって加熱ロールの停止状態を示す模式図、（ｃ）は（ａ）のＡ２−Ａ２断面図に相当する図であって加熱ロールの回転状態を示す模式図である。
【図２】 本発明の第２実施形態としての段ボールシート製造装置の加熱ロールについて示す図であり、（ａ）は正面視による模式的な断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ３−Ａ３断面図に相当する図であって加熱ロールの回転状態について示す模式図である。
【図３】 本発明の関連技術としての段ボールシート製造装置の加熱ロールについて示す図であり、（ａ）は正面視による模式的な断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図に相当する図であって加熱ロールの回転状態について示す模式図である。
【図４】 本発明の第３実施形態としての段ボールシート製造装置の加熱ロールについて示す図であり、（ａ）は正面視による模式的な断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ４−Ａ４断面図に相当する図であって加熱ロールの回転状態について示す模式図、（ｃ）は（ａ）のＡ５−Ａ５断面図に相当する図であって加熱ロールの回転状態について示す模式図、（ｄ）は（ｂ）の模式的なＡ６矢視図である。
【図５】 本発明の第３実施形態にかかる突起の変形例の構造を示す図であって、（ａ）は図４（ｄ）に対応する模式図、（ｂ）は（ａ）の模式的なＡ７−Ａ７断面図である。
【図６】 本発明の第３実施形態にかかる突起の変形例の構造を示す図であって、（ａ）は図４（ｄ）に対応する模式図、（ｂ）は（ａ）の模式的なＡ８−Ａ８断面図である。
【図７】 （ａ）〜（ｅ）は本発明の第３実施形態にかかる突起の変形例の構造を示す図である。
【図８】 本発明の第４実施形態としての段ボールシート製造装置の加熱ロールについて示す図であって正面視による模式的な断面図である。
【図９】 本発明の第５実施形態としての段ボールシート製造装置の加熱ロールについて示す図であって正面視による模式的な断面図である。
【図１０】 従来の加熱ロールの一般的な構成例を示す図であって、（ａ）は正面視による模式的な断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ１−Ａ１断面図である。
【図１１】 （ａ）〜（ｃ）はリミング水膜の発生メカニズムについて説明するための図であって、側面視による加熱ロールの模式的な断面図である。
【図１２】 従来の加熱ロールの構成例を示す図であって、側面視による模式的な断面図である。
【符号の説明】
２ 蒸気（加熱用の流体）
３ ドレン
３ａ ドレン水膜（液膜）
１０，１０Ａ〜１０Ｅ 加熱ロール
１１ シェル
１１Ａ，１１Ｂ ユニット
１１ａ シェル１１の内周面
１２ａ，１２ｂ 軸部
１３ 軸受
１４ ドレン配管
１５，１５ａ，１５ｂ フィン（熱伝達部）
１６ ダムリング（リング状部材）
１７ 駆動手段
１７ａ モータ
１７ｂ，１７ｃ ギア
２５ フィン（熱伝達部）
３５，３５Ａ〜３５Ｋ 突起（熱伝達部）
３５Ａａ 中空部
３５Ｂａ 突起３５の本体部
３５Ｂｂ 突起３５のリング状の天井面
Ｄｉ シェル内径
Claims (9)
- 走行するシート材を貼り合わせて段ボールシートを製造する段ボール製造工程において、該貼り合わせが行なわれるよりも上流側に該シート材の走行経路に面して配設され該シート材を加熱する、段ボールシート製造装置の加熱ロールであって、
中空部を有する円筒形状に形成されるとともに該中空部に供給された加熱用の流体により加熱され、該走行経路に沿って回転しながら外周面に接して走行する該シート材を加熱するシェルと、
該中空部に面する該シェルの内周面に設けられ、該回転時において該流体が凝縮して該内周面を覆う液膜が発生しても該液膜よりもシェル軸心側に凸となるように高さ寸法が設定され、該液膜よりも該シェル軸心側の該流体の熱を該シェルに伝える熱伝達部とをそなえ、
該熱伝達部は、該シェルの軸方向に延びるとともに、該軸方向の所定位置で分割され、該周方向に沿って所定の間隔をあけて複数設けられた直線形状のフィンである
ことを特徴とする、段ボールシート製造装置の加熱ロール。 - 該内周面には、該各フィンの各分割面を塞ぐようにリング状部材が取り付けられた
ことを特徴とする、請求項１記載の段ボールシート製造装置の加熱ロール。 - 走行するシート材を貼り合わせて段ボールシートを製造する段ボール製造工程において、該貼り合わせが行なわれるよりも上流側に該シート材の走行経路に面して配設され該シート材を加熱する、段ボールシート製造装置の加熱ロールであって、
中空部を有する円筒形状に形成されるとともに該中空部に供給された加熱用の流体により加熱され、該走行経路に沿って回転しながら外周面に接して走行する該シート材を加熱するシェルと、
該中空部に面する該シェルの内周面に設けられ、該回転時において該流体が凝縮して該内周面を覆う液膜が発生しても該液膜よりもシェル軸心側に凸となるように高さ寸法が設定され、該液膜よりも該シェル軸心側の該流体の熱を該シェルに伝える熱伝達部とをそなえ、
該熱伝達部は、該軸方向及び該周方向のそれぞれに対し複数設けられた突起である
ことを特徴とする、段ボールシート製造装置の加熱ロール。 - 該熱伝達部が該シェルに固定された
ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の段ボールシート製造装置の加熱ロール。 - 該シェルを回転駆動する駆動手段がそなえられたことを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載の段ボールシート製造装置の加熱ロール。
- 該シェルが該軸方向に対し複数のユニットに分割され、該ユニット毎に個別に上記の加熱用の流体が供給され該シート材に対する加熱量を該ユニット毎に調整できるように構成された
ことを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載の段ボールシート製造装置の加熱ロール。 - 該ユニットを回転駆動する駆動手段が、上記の複数のユニットにそれぞれそなえられた
ことを特徴とする、請求項６記載の段ボールシート製造装置の加熱ロール。 - 走行するシート材を貼り合わせて段ボールシートを製造する段ボール製造工程において、該貼り合わせが行なわれるよりも上流側に該シート材の走行経路に面して配設され該シート材を加熱する、段ボールシート製造装置の加熱ロールであって、
中空部を有する円筒形状に形成されるとともに該中空部に供給された加熱用の流体により加熱され、該走行経路に沿って回転しながら外周面に接して走行する該シート材を加熱するシェルと、
該中空部に面する該シェルの内周面にシェル軸心側に凸となるように設けられ該シェルの軸方向に延びる熱伝達部とをそなえ、
該熱伝達部が該軸方向の所定位置で分割された
ことを特徴とする、段ボールシート製造装置の加熱ロール。 - 該シェルに挿入され、該シェルからドレンを排出するためのドレン配管をそなえ、
該ドレン配管の先端が、該分割された熱伝達部の相互間で該内周面に面するように差し込まれている
ことを特徴とする、請求項１又は８記載の段ボールシート製造装置の加熱ロール。
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