JP4094183B2

JP4094183B2 - 誘導発熱ローラ装置

Info

Publication number: JP4094183B2
Application number: JP25833599A
Authority: JP
Inventors: 正信平郡; 行雄堀江
Original assignee: Tokuden Co Ltd Kyoto
Current assignee: Tokuden Co Ltd Kyoto
Priority date: 1999-09-13
Filing date: 1999-09-13
Publication date: 2008-06-04
Anticipated expiration: 2019-09-13
Also published as: JP2001085148A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は回転するローラの周壁の内部に、内部に気液二相の熱媒体を封入したジャケット室を備えてなる誘導発熱ローラ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
誘導発熱ローラ装置において、回転するローラの周壁の内部にジャケット室を設け、この内部に気液二相の熱媒を封入する構成はよく知られている。この構成の従来例を図３によって説明すると、１はローラ、２はその両側に一体的に取り付けられてある駆動軸で、これは図示しない軸受を介して機台に回転自在に支持され、任意の駆動源によって回転駆動される。
【０００３】
３はローラ１の周壁の内部にあって、ローラ１の円周方向に沿って複数設けられたジャケット室で、これはたとえばドリルによってローラ１の軸方向に沿って穿孔されることによって形成されている。各ジャケット室３は少なくとも一方の端部（図の例は両端部）が連通溝４によって互いに連通しあうようにしてある。
【０００４】
この連通溝４はローラ１の円周方向に沿って設けられてあり、したがって環状とされている（図２を参照。）。この連通溝４に各ジャケット室３の端部が開口し、これにより各ジャケット室３の端部同志が連通溝４を介して連通しあうのである。５はジャケット室３の内部に封入されてある気液二相の熱媒体で、ここでは液相状態にある熱媒体を示している。周知のようにこの熱媒体の気液の相変換により、ローラ１の周壁表面の温度分布を均一化する。
【０００５】
６は誘導発熱機構で、支持ロッド７によりローラ１の内部に支持されている。支持ロッド７は駆動軸２内に挿通され、軸受８を介して駆動軸２に支持されている。誘導発熱機構６は筒状の鉄心９と、その外周に巻装されている誘導コイル１０とにより主として構成されている。誘導コイル１０は適宜リード線を介して外部の交流電源に接続されている。
【０００６】
このような構成の誘導発熱ローラ装置において、ローラ１をたとえば３６０℃〜４００℃程度に高温発熱させて運転することがある。このような高温状態において運転する場合、ここに使用する熱媒体として、運転時における高温で液体から気体に相変換するような特性を備えたものを使用する必要がある。具体的にはこのような特性を備えた熱媒体としてたとえばナフタレンが一般に使用されている。
【０００７】
しかしこのように高温で気液間の相変換を起こす熱媒体、すなわちナフタレンは、常温では固体状態となっている。いま装置の運転停止のために、それまでに高温に発熱していたローラ１の回転を止め、誘導コイル１０の励磁を断ったとすると、ローラ１の温度は次第に下がってくるが、その降温の過程で気化していた熱媒体は液相となる。
【０００８】
そしてこの液化した熱媒体５はその重力のため、停止しているローラ１の下側に流れ落ちる。そしてローラ１の下側に位置しているジャケット室３の内部に、連通溝４を経由して自然流下して溜る。さらにローラ１の降温が進んで常温に近づいてくると、溜っていた液相の熱媒体５はその位置で次第に凝固する。５Ａはその凝固した熱媒体を示す。
【０００９】
このように熱媒体が凝固するまでローラが冷却してしまうと、次に装置の運転を再開しようとするとき、次のような問題が生じる。すなわち一般に装置の運転開始にともなって誘導コイル１０を励磁してローラ１を発熱させていった場合、誘導コイル１０の軸心方向に沿うほぼ中央部分に向かいあうローラ１の周壁の発熱温度が最も高く、ローラ１の両端部に向かうほど、その発熱温度は低くなるような発熱温度分布を呈することが知られている。
【００１０】
このような現象が装置の運転開始の際に発生すると、ジャケット室３の中央部分が、その端部よりも先に高温となるため、図３に示すように中央部分にある固体の熱媒体５Ａが最初に液化する。液化した熱媒体５はその温度上昇にともなって熱膨張し体積が増加する。しかし液化した熱媒体の両側はなお凝固したままの熱媒体５Ａによって囲まれているため、この体積膨張の逃げ場がない。
【００１１】
そのために矢印で示すように、ジャケット室の内部において、熱媒体の熱膨張によりローラの軸心方向ならびに半径方向に向かう応力が発生する。この応力のためにローラが局部的に変形したり、ジャケット室３の溶接によるシール部分を破損する可能性がある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ローラの周壁に互いに連通しあう複数のジャケット室を備え、内部に気液二相の熱媒体を封入した誘導発熱ローラ装置において、運転の開始に際して熱媒体が凝固している状態にあっても、温度上昇にともなう熱媒体の液化による熱膨張により、ローラの変形などが発生することのないように始動することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、誘導コイルを備えた誘導発熱機構を内部に設けたローラの周壁の内部に、非運転時のローラ冷却状態において凝固し、運転時のローラ発熱状態において気液二相の熱媒体が封入されてある複数のジャケット室を設け、前記各ジャケット室をローラの端部で互いに連通溝で連通するとともに、前記誘導コイルを中央コイル部と、前記中央コイル部に隣り合う端コイル部とにより構成し、非運転時において前記熱媒体が凝固している状態から運転を開始する際に、前記中央コイル部に先立って前記端コイル部を、前記ジャケット室内の端部側にある前記熱媒体が液化する程度に前記ローラの端部を誘導発熱するように励磁することを特徴とする。
【００１４】
熱媒体が凝固している状態から運転を開始する際に、端コイル部が先に励磁されると、この端コイル部に向かいあうローラの周壁が、したがってジャケット室の端部が誘導発熱する。この誘導発熱によってジャケット室の内部にあって凝固状態にある熱媒体が加熱されて液化する。このとき熱媒体は熱膨張するが、この膨張した熱媒体は、連通溝を介して、凝固している熱媒体が入っていないジャケット室に入っていく。
【００１５】
このように最初に液化した熱媒体は、熱媒体が入っていないジャケット室を逃げ場とするので、したがって凝固状態にある熱媒体が入っているジャケット室にはなんら応力が作用することはない。ジャケット室の端部にある熱媒体が液化したあとに、中央コイル部をも併せて励磁する。この励磁によってジャケット室の内部中央の凝固熱媒体は液化していくが、このときは端部の熱媒体はすでに液化しているので、内部中央の凝固状態にある熱媒体の液化の際、熱膨張が発生してもローラには応力は発生しない。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施態様を図１によって説明する。なお図３に示す符号と同じ符号を附した部分は、同一または対応する部分を示す。本発明にしたがい図１に示すように誘導コイル１０は、中央コイル部１１と、これに隣合う端コイル部１２とにより構成する。図１の例では中央コイル部１１の両隣に端コイル部１２を配置している。図２の断面図からも理解されるように各ジャケット室３の端部は連通溝４を介して連通している。図１の例では連通溝４はジャケット室３の両端部側にあり、したがって各ジャケット室３はその両端部において各連通溝４を介して連通している。
【００１７】
誘導コイル１０の励磁を解き、およびローラ１の回転を停止して運転を終了させると、ローラ１の温度が下がってくるのにともない、それまで気化していた熱媒体は次第に液化し、この液化した熱媒体５は、停止したローラ１の下側に位置しているジャケット室３の内部、並びに連通溝４のうちのローラ１の下側付近の部分に、重力によって流下して溜る。ローラ１の温度がさらに降下し、周囲温度（たとえば常温）まで降温すると、熱媒体がナフタレンのような場合は、この熱媒体は凝固する。
【００１８】
このように熱媒体が凝固している状態にあるとき、運転を開始するには、ローラ１の回転を開始するとともに、誘導コイルを励磁すればよいのであるが、そのときは、最初に端コイル部１２のみを励磁する。この励磁によって端コイル部１２に向い合っているローラ１の端部近傍が誘導発熱する。この発熱によってジャケット室３の内部における端部側にある凝固状態にある熱媒体５Ａおよびその近傍の連通溝４内で凝固していた熱媒体５Ａが加熱されて液化し、液状の熱媒体５に相変換する。
【００１９】
液化される際、熱媒体は熱膨張するが、その膨張体積分は連通溝４を介して、それまで熱媒体が充填されていなかった、別のジャケット室３（ローラ１が静止していたときの、上側に位置していたジャケット室）を逃げ場とする。このときの状態を示したのが図１、図２である。このように別のジャケット室３を逃げ場とすることにより、熱媒体５の熱膨張に際してジャケット室３ひいてはローラ１には、なんら応力は加わらない。
【００２０】
ジャケット室３の端部にあってそれまで凝固していた熱媒体が十分に液化したのちに、中央コイル部１１をも併せて励磁する。この励磁によってジャケット室３の中央に凝固状態で残っていた熱媒体５Ａも加熱されて液化する。この液化に際しても熱膨張が発生するが、熱媒体５Ａの端部は既に液化している熱媒体５に接しているので、ジャケット室３、ローラ１にはなんら応力が加わらない。
【００２１】
このようにしてすべての熱媒体が液化したのちに、ローラ１による作業を開始する。この場合液化している熱媒体の液相と気相との間の相変換によって、ローラ１の表面の温度が均一化されることは、従来のように熱媒体を封入したジャケット室を備えた誘導発熱ローラ装置となんら相違するものではない。
【００２２】
なお凝固していた熱媒体の液化のために、端コイル部１２の励磁ならびにこれに続く中央コイル部１１の励磁期間中は、ローラ１を静止しておいてもよいし、また回転させておいてもよい。また熱媒体として常温で凝縮するもの（例としてナフタレン）をあげて説明したが、寒冷地などのように周囲温度が零下となる場合は、熱媒体が水であっても、非運転時には水は氷となって凝固する。このような場合でも本発明は適用可能である。
【００２３】
さらに図示する例では端コイル部１２を中央コイル部１１の両側に配置した構成を示しているが、必ずしも両側に設ける必要はなく、何れか一方の端部側にのみ設けておいても、前記したのと同様の作用を呈する。なお誘導コイル１０としてこれを複数に分割して構成したものは、例えば特許第２７３６５７１号公報にも開示されているように既に多く提案されている。このように多数に分割された誘導コイルを備えている場合は、その端部、または両端部に位置している誘導コイルを、本発明における端コイル部として利用することも可能である。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ローラの周壁に互いに連通しあう複数のジャケット室を備え、内部に気液二相の熱媒体を封入した誘導発熱ローラ装置において、運転の開始に際して熱媒体が凝固している状態にあっても、温度上昇にともなう熱媒体の液化による熱膨張によって、ジャケット室、ひいてはローラが変形することのないように始動することができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施態様を示す断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】従来の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１ローラ
３ジャケット室
４連通溝
５熱媒体（液化熱媒体）
５Ａ熱媒体（凝固熱媒体）
６誘導発熱機構
１０誘導コイル
１１中央コイル部
１２端コイル部

Claims

誘導コイルを備えた誘導発熱機構を内部に設けたローラの周壁の内部に、非運転時のローラ冷却状態において凝固し、運転時のローラ発熱状態において気液二相の熱媒体が封入されてある複数のジャケット室を設け、前記各ジャケット室をローラの端部で互いに連通溝で連通するとともに、前記誘導コイルを中央コイル部と、前記中央コイル部に隣り合う端コイル部とにより構成し、非運転時において前記熱媒体が凝固している状態から運転を開始する際に、前記中央コイル部に先立って前記端コイル部を、前記ジャケット室内の端部側にある前記熱媒体が液化する程度に前記ローラの端部を誘導発熱するように励磁することを特徴とする誘導発熱ローラ装置。