JP4316110B2 - 冷却ロールの温度制御方法及び制御装置並びに制御システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、押し出し型ラミネート加工機から押し出された溶融樹脂を冷却ロールの冷却水を用いて冷却する冷却ロールの温度制御方法、温度制御装置、並びに温度制御システムの技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
樹脂を用いた包装材は、一つの例としては、ポリエチレン等の溶融樹脂を、Ｔダイにより押し出して、ポリエチレンテレフタレート等のフィルム基材に落とし込み、冷却ロールによってこれらを硬化させることにより、ポリエチレン／ポリエチレンテレフタレートの層を備えている。この場合、ポリエチレン層をヒートシール層として使用される。
【０００３】
また、包装材の仕様によっては、アルミニウム箔等も付加し、ポリエチレンテレフタレート／ポリエチレン／アルミニウム／ポリエチレン等の層構成で積層される場合もある。
【０００４】
このような場合において、何れも溶融樹脂を硬化させるためには、冷却ロールが必要となる。冷却ロールは、内部にチラー等で作られた冷却水を通し、ロール表面の樹脂熱を奪い、樹脂の冷却を行うものであるが、冷却能力によっては、ロール内部構造に違いがある。
【０００５】
最も簡単な構造は、パイプ状のロールに、中空軸付きの蓋を取り付け、一方の軸部から冷却水を供給し、他方の軸部から排出するものである。しかし、この構造では、一方から他方のロール表面に、温度勾配が生じることがある。このため、冷却水の流量を大とし、温度差が生じないように使用している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の方法では、冷却水の温度が低い場合や、冷却水の流量が大となる場合には、季節あるいは昼夜の雰囲気温度、湿度の違いによっては、溶融樹脂が接触していないロール表面が露点以下となり、ロール表面の一部に結露が生じる場合がある。
【０００７】
この時、ロールは、連続回転しているため、結露部分の水滴が溶融樹脂側や、基材へ流れ込み、シール強度あるいは接着強度の不足を招いたり、外観不良を生じさせることがあった。
【０００８】
このため、オペレータは、長年の勘に頼り、冷却水の温度、流量を手動により調整し、これを未然に防ぐ努力を行っている。
【０００９】
しかしながら、冷却水によるロールの表面温度次第で、ライン速度が決定されるため、押し出し機が押し出し量を多くできる性能を持っていても、また、基材の搬送において、充分な能力を持っていても、最適な冷却水量の把握ができないため、これらの能力を使いこなすことができないのが現状である。
【００１０】
また、冷却ロールとしては、内部にスパイラル状の冷却水パイプを設け、ロール表面の温度が均一になるように構成したスパイラル式冷却ロールが用いられる場合もある。
【００１１】
しかし、このようなスパイラル式冷却ロールを用いた場合でも、溶融樹脂の接触していないロール表面においては、結露が生じることがあるので、その度に冷却ロールを停止したり、回転中に結露を除去しなければならず、ライン速度を向上させることはできなかった。
【００１２】
そこで、以上のようなロールに、温度センサを取り付け、ロール表面温度を検出することにより、冷却水の流量を調節する方法が提案された。
【００１３】
しかしながら、従来の冷却ロールは、ロール表面の直下を冷却水が流れているため、冷却水の流量変化の影響を受け易く、細かな調節が困難で、結局、オペレータの勘に頼らざるを得ないという問題があった。
【００１４】
また、冷却ロールは回転体であるため、温度センサを用いて温度測定を行う場合には、回転側に設けられた温度センサの出力信号を、静止側に伝送する必要がある。この伝送方法として、従来は、接触型のスリップリングを使用するしかないため、磨耗、信号の欠落、ノイズの混入等が生じ、長期間に渡って精度の高い測定を行うことができないという問題があった。
【００１５】
本発明は、前記問題点を解決し、作業経験が少ない場合でも、確実に冷却ロールにおける結露の発生を防止できる温度制御方法、及び温度制御装置、並びに温度制御システムを提供することを課題としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の冷却ロールの温度制御方法、請求項６に記載の冷却ロールの温度制御装置、及び請求項１１に記載の冷却ロールの温度制御装置によれば、冷却ロール上に押し出し型ラミネート加工機から押し出された溶融樹脂が供給されると、溶融樹脂は、ロール体を介して冷媒層により冷却される。この冷却ロールの表面温度は、冷却ロールの直管パイプへの冷却水の供給量が少ない場合には、冷却水の供給量に対応して比較的急激に変化し、冷却ロールの直管パイプへの冷却水の供給量が多くなると、冷却水の供給量に対応した変化の幅が小さくなる。
【００１７】
そこで、前記冷却水の供給開始後においては、上述のように冷却水の供給量に対応した冷却ロールの表面温度の変化幅が大きいので、冷却水供給手段による冷却水の最大供給量の半分の供給量で冷却水を供給することとし、表面温度の極端な温度低下を防ぐ。その結果、冷却ロールの溶融樹脂との非接触領域における結露が防止される。次に、前記冷却水の供給開始後、前記温度検出手段により検出した前記接触領域の温度が前記雰囲気温度に達した時には、前記冷却水供給手段による冷却水の供給を、前記最大供給量に切り換える。つまり、前記接触領域の温度が前記雰囲気温度に達する頃には、前記溶融樹脂の供給量も増加するが、前記冷却水の供給量は最大供給量に切り換えられているので、前記表面温度を、過加熱となる上限温度よりも低い温度に抑える。また、前記最大供給量への切り換えタイミングは、前記温度検出手段により検出した前記接触領域の温度が前記雰囲気温度に達した時なので、非接触領域における温度も露点温度以上に達しており、前記最大供給量への切り換えた直後においても非接触領域における結露が防止される。
【００１８】
以上のように、冷却ロールの適切な温度制御を、冷却水の供給量を最大供給量と最大供給量の半分の供給量との２通りに切り換えるだけで行うことができるので、制御の容易化を図ることができる。
【００１９】
請求項２記載の冷却ロールの温度制御方法、請求項７記載の冷却ロールの温度制御装置、請求項１２記載の冷却ロールの温度制御システムによれば、冷却ロール上に押し出し型ラミネート加工機から押し出された溶融樹脂が供給されると、溶融樹脂は、ロール体を介して冷媒層により冷却される。この冷却ロールの表面温度は、冷却ロールの直管パイプへの冷却水の供給量が少ない場合には、冷却水の供給量に対応して比較的急激に変化し、冷却ロールの直管パイプへの冷却水の供給量が多くなると、冷却水の供給量に対応した変化の幅が小さくなる。
【００２０】
そこで、前記冷却水の供給開始後においては、上述のように冷却水の供給量に対応した冷却ロールの表面温度の変化幅が大きいので、冷却水供給手段による冷却水の最大供給量の半分の供給量で冷却水を供給することとし、表面温度の極端な温度低下を防ぐ。その結果、冷却ロールの溶融樹脂との非接触領域における結露が防止される。次に、前記冷却水の供給開始後、前記温度検出手段により検出した前記接触領域の温度が前記雰囲気温度に達した時には、前記冷却水供給手段による冷却水の供給を、前記最大供給量に切り換える。つまり、前記接触領域の温度が前記雰囲気温度に達する頃には、前記溶融樹脂の供給量も増加するが、前記冷却水の供給量は最大供給量に切り換えられているので、前記表面温度を、過加熱となる上限温度よりも低い温度に抑える。また、前記最大供給量への切り換えタイミングは、前記温度検出手段により検出した前記非接触領域の温度が前記露点以上の所定温度に達した時なので、前記最大供給量への切り換えた直後においても非接触領域における結露が防止される。
【００２１】
以上のように、冷却ロールの適切な温度制御を、冷却水の供給量を最大供給量と最大供給量の半分の供給量との２通りに切り換えるだけで行うことができるので、制御の容易化を図ることができる。
【００２２】
請求項３記載の冷却ロールの温度制御方法、及び請求項８記載の冷却ロールの温度制御装置によれば、冷却ロール上に押し出し型ラミネート加工機から押し出された溶融樹脂が供給されると、溶融樹脂は、ロール体を介して冷媒層により冷却される。この冷却ロールの表面温度は、冷却ロールの直管パイプへの冷却水の供給量が少ない場合には、冷却水の供給量に対応して比較的急激に変化し、冷却ロールの直管パイプへの冷却水の供給量が多くなると、冷却水の供給量に対応した変化の幅が小さくなる。
【００２３】
そこで、前記冷却水の供給開始後においては、上述のように冷却水の供給量に対応した冷却ロールの表面温度の変化幅が大きいので、冷却水供給手段による冷却水の最大供給量の半分の供給量で冷却水を供給することとし、表面温度の極端な温度低下を防ぐ。その結果、冷却ロールの溶融樹脂との非接触領域における結露が防止される。次に、前記冷却水の供給開始後、前記溶融樹脂の単位時間当たりの供給量が定常状態になった時、あるいは供給開始から所定時間経過後には、前記冷却水供給手段による冷却水の供給を、前記最大供給量に切り換える。つまり、前記接触領域の温度が前記雰囲気温度に達する頃には、前記溶融樹脂の供給量も増加するが、前記冷却水の供給量は最大供給量に切り換えられているので、前記表面温度を、過加熱となる上限温度よりも低い温度に抑える。また、前記最大供給量への切り換えタイミングは、前記溶融樹脂の単位時間当たりの供給量が定常状態になった時、あるいは供給開始から所定時間経過後なので、非接触領域における温度も露点温度以上に達しており、前記最大供給量への切り換えた直後においても非接触領域における結露が防止される。
【００２４】
以上のように、冷却ロールの適切な温度制御を、冷却水の供給量を最大供給量と最大供給量の半分の供給量との２通りに切り換えるだけで行うことができるので、制御の容易化を図ることができる。
【００２５】
請求項４記載の冷却ロールの温度制御方法、請求項９記載の冷却ロールの温度制御装置、及び請求項１３記載の冷却ロールの温度制御システムによれば、前記直管パイプに対して単一の供給路を備えた冷却水供給手段により、前記直管パイプへの冷却水の供給を、前記最大供給量の半分の供給量、または前記最大供給量で行うので、簡単な制御により確実に供給量の切り換えが行われる。
【００２６】
請求項５記載の冷却ロールの温度制御方法、請求項１０記載の冷却ロールの温度制御装置、及び請求項１４記載の冷却ロールの温度制御システムによれば、前記直管パイプに対して２分割された供給路のうち、一方の供給路を全開状態とし、他方の供給路を全閉状態とすることにより、前記最大供給量の半分の供給量で供給が行われ、両方の供給路を全開状態にすることにより、前記最大供給量での供給が行われるので、簡単な制御により確実に供給量の切り換えが行われる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態としての測定情報伝送用ロータリージョイントが用いられる押し出し型ラミネート加工機の概略構成を示す図である。
【００２８】
図１に示すように、本実施形態の押し出し型ラミネート加工機には、基材としてのＰＥＴを供給するためのシート供給部２０が設けられている。シート供給部２０から供給されるＰＥＴ２１は、搬送経路２２を介してラミネート加工部に至り、ラミネート加工部においてＴダイ２３と対向するように構成されている。Ｔダイ２３には、上部のホッパー２４から、溶融されたポリエチレンが供給され、Ｔダイ２３から供給されたポリエチレンは、ＰＥＴ２１上に塗布される。そして、ＰＥＴ２１上に塗布されたポリエチレンは、直ちに冷却ロール２５にて冷却されてＰＥＴ２１上に固着する。このようなラミネート加工により２層に形成されたシートは、搬送部２６を介して巻き取り部２７へ搬送され、巻き取り部２７において巻き取られる。
【００２９】
このようなラミネート加工機において良好なラミネート加工を行うためには、冷却ロール２５における表面温度を所定に維持することが重要であり、次のような冷却ロール２５が用いられる。
【００３０】
図２は、本実施形態における冷却ロール２５の概略構成を示す一部破断斜視図である。図２に示すように、ロール内部には、冷却水供給用の複数のパイプ３０が配置されており、また、これらのパイプ３０とロール表面３１の中間には、冷媒層としての作動液の蒸気相が設けられた構成となっており、ロール表面端部の温度は中間部と比較して５〜８℃低いだけである。例えば、ロール中間部の表面温度が３６℃ならば端部が２９〜３１℃となる。従って、この温度を周囲の空気の露点以上となるように設定することにより、この冷却ロール２５による結露を完全に防ぐことができる。なお、本実施形態では、この冷却用ロール２５の直径を６００ｍｍ、長さを２０００ｍｍとし、後述するロータリージョイントと連結される回転軸の直径を１５ｍｍとした。また、冷却水温度は１５℃とした。
【００３１】
更に、冷却ロール２５の表面３１は温度が均一なだけでなく、鏡面加工されているため、ラミネート加工するシートの透明度を全幅に亘って均一にしている。
【００３２】
そして、この冷却ロール２５においては、表面温度を所定の適正温度に維持するために、図３（Ａ）に示すように、冷却ロール２５の表面層に白金からなる第１の温度検出手段としての測温抵抗体１１と、同じく白金からなる第２の温度検出手段としての測温抵抗体１１’とを埋め込み、測定情報伝送用ロータリージョイント１を用いて測温抵抗体１１、１１’の測定情報を回転側から静止側に伝送し、当該測定情報に基ついて冷却水の流量を制御することにより、前記表面温度を所望の温度に維持している。なお、冷却水は、図３（Ａ）に示す冷却水供給用ロータリージョイント３３を介して供給され、測定情報伝送用ロータリージョイント１内に設けられた中空軸を通り、更に冷却ロール２５の回転軸３２を通って前記パイプ３０に至る。
【００３３】
以下、本実施形態における測定情報伝送用ロータリージョイント１の構成について図３乃至図１０を用いて詳しく説明する。
【００３４】
図３（Ａ）は本発明の一実施形態における中空型の測定情報伝送用ロータリージョイント１及び冷却水供給用ロータリージョイント３３を取り付けた冷却ロールユニットの全体を示す平面図であり、図３（Ｂ）は、軸端型ロータリージョイントを取付けた冷却ユニットであり、図３（Ｃ）は温度センサを設置しない通常の冷却ロールユニットの全体を示す平面図である。図４は本実施形態の測定情報伝送用ロータリージョイント１を回転中心軸線から半分を断面図で、他の半分を平面図で示したものである。図５は本実施形態の測定情報伝送用ロータリージョイント１における各回路、アンテナ部材、及び電源伝送カプラの電気的接続関係を示すブロック図である。なお、図４に示す回転中心軸線Ｌは図３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示す回転中心軸線Ｌと一致している。
【００３５】
図４に示すように、本実施形態の測定情報伝送用ロータリージョイント１は、冷却ロール２５側の軸端２ａと冷却水供給用ロータリージョイント３３側の軸端２ｂを有する中空軸２と、該中空軸２の外周に嵌合されるリング３ａ，３ｂと、該リング３ａ，３ｂに嵌合されフランジ部４ａと胴部４ｂを有する第１ハウジング部材４と、軸受け５ａ，５ｂと、該軸受け５ａ，５ｂを介して前記第１ハウジング部材４に支持されリング６ａとフランジ部６ｂと円筒壁６ｃを有する第２ハウジング部材６と、前記第１ハウジング部材４の胴部４ｂに取り付けられる支持板１５ａ，１５ｂと、前記第２ハウジング部材６のフランジ部６ｂに取り付けられる支持板１５ｃと、支持板１５ａに支持される電気回路ユニット１２と、支持板１５ｂに支持される第１フェライトコアコイルユニット１８及び第１アンテナ部材１３と、支持板１５ｃに支持される第２フェライトコアコイルユニット１９及び第２アンテナ部材１４とを備えている。
【００３６】
中空軸２は、冷却水の供給路としての中空孔２ｃが形成された鉄製の軸であり、最大で３０ｍｍ程度の肉厚を有して７ｋｇ／ｃｍ ^２ 程度の水圧に耐えられるように構成されている。中空軸２の冷却ロール２５側の軸端２ａは、冷却ロール２５の回転軸３２に嵌合され、中空軸２に設けられたボルト孔２ｄに挿通されるボルト３４により前記回転軸３２に堅固に取り付けられる。従って、冷却ロール２５が回転駆動されることにより、中空軸２も回転駆動されることになる。また、もう一方の軸端２ｂにはネジ切り部２ｅが形成されており、これに対応するネジ切り部が形成された前記冷却水供給用ロータリージョイント３３を、前記軸端２ｂにネジ止めすることができる。
【００３７】
中空軸２の前記軸端２ａ，２ｂに近接した外周には、ステンレス鋼で形成されたリング３ａ，３ｂが嵌合して取り付けられる。そして、このリング３ａ，３ｂに第１ハウジング部材４が嵌合して取り付けられることにより、第１ハウジング部材４と中空軸２との間には、空気層３ｃが形成される。中空軸２の中空孔２ｃに上述した温度の冷却水を供給すると、中空軸２の外表面に結露が生じる場合もあるが、この空気層３ｃによって結露の電気回路等に対する影響を防止している。
第１ハウジング部材４は、表面がアルマイト加工されたアルミニウムで形成されており、フランジ部４ａと、胴部４ｂとを備えている。フランジ部４ａには、ベアリング軸受け５ａの内輪が嵌合され、胴部４ｂにはベアリング軸受け５ｂの内輪が嵌合されている。
【００３８】
また、第２ハウジング部材６もアルミニウムで形成されており、円筒壁６ｃの表面はアルマイト加工されている。第２ハウジング部材のリング６ａはベアリング軸受け５ａの外輪に嵌合され、第２ハウジング部材６のフランジ部６ｂはベアリング軸受け５ｂの外輪に嵌合されている。従って、冷却ロール２５の回転駆動に伴って中空軸２が回転すると、第１フランジ部材４は第２フランジ部材６に対して回転することになる。
【００３９】
このように回転する第１フランジ部材４の胴部４ｂには、回転中心軸線Ｌに略垂直に設けられた中空円板状のステンレス鋼製の支持板１５ａ，１５ｂが設けられており、該支持板１５ａには電気回路ユニット１２が、また支持板１５ｂには信号伝送用の第１アンテナ部材１３と、第１フェライトコアコイルユニット１８が取り付けられている。
【００４０】
電気回路ユニット１２は、図５に示す電源変換器７、抵抗温度変換器８、Ａ／Ｆ変換器９及びＦ信号送信器１０から構成され、冷却ロール２５に取り付けた測温抵抗体１１、１１’は、図示しないケーブル及びコネクタを介してこの電気回路ユニット１２内の抵抗温度変換器８と電気的に接続されている。更に、抵抗温度変換器８はＡ／Ｆ変換器９に、Ａ／Ｆ変換器９はＦ信号送信器１０に電気的に接続されており、このＦ信号送信器１０は第１アンテナ部材１３と電気的に接続されている。
【００４１】
第１アンテナ部材１３は、リング状のプリント基板上にアンテナ端子としての配線パターンが形成された部材であり、支持板１５ｂに支持台１３ａを介して取り付けられている。前記Ｆ信号送信器１０から出力される測定情報信号は、３００〜７００ＭＨｚのキャリア周波数によって周波数変調された信号であり、第１アンテナ部材１３から後述する第２アンテナ部材１４に向かって送信される。
【００４２】
また、第１アンテナ部材１３と共に支持部材としての支持板１５ｂに支持された第１フェライトコアコイルユニット１８は、後述するようにフェライトコア内にコイルを有しており、このコイルが前記電気回路ユニット１２内の電源変換器７と電気的に接続されている。第１フェライトコアコイルユニット１８のコイルには、後述するように相互誘導の作用により誘導起電力が発生し、電源変換器７にこの誘導起電力を供給する。これにより、電気回路ユニット１２を構成する抵抗温度変換器８、Ａ／Ｆ変換器９、及びＦ信号送信器１０に対して安定した電源が供給されることになる。
【００４３】
一方、第２ハウジング部材６のフランジ部６ｂにも、ステンレス鋼で形成された中空円板状の支持板１５ｃが取り付けられており、該支持板１５ｃには、第２アンテナ部材１４と、第２フェライトコアコイルユニット１９が支持されている。
【００４４】
第２アンテナ部材１４も第１アンテナ部材１３と同様にリング状のプリント基板上にアンテナ端子としての配線パターンが形成された部材であり、支持板１５ｃに支持台１４ａを介して取り付けられている。第２アンテナ部材１４は、第１アンテナ部材１３に対して、０．５ｍｍ〜１ｍｍの間隙を有して対向配置されており、第１アンテナ部材１３が第１ハウジング部材４の回転に伴って回転しながら送信する信号が、第２アンテナ部材１４にて入力される。入力された信号は、図５に示すように静止側の受信器４０に受信され、復調後Ｆ／Ａ変換器４１によりアナログ電圧値を持った信号に変換されて測定情報として用いられる。
【００４５】
また、支持部材としての支持板６ｄには、第２フェライトコアコイルユニット１９が、前記第１フェライトコアコイルユニット１８に対向するように取り付けられている。第２フェライトコアコイルユニット１９は、第１フェライトコアコイルユニット１８と同様に、後述するようにフェライトコア内にコイルを有しており、このコイルが図５に示すように静止側の電源変換器４２と電気的に接続されている。第１フェライトコアコイルユニット１８と第２フェライトコアコイルユニット１９は、０．５ｍｍ〜１ｍｍの間隙を有して対向配置されており、電源変換器４２により前記コイルに電流が流されると、第２フェライトコアコイルユニット１９において磁場を発生させ、相互誘導の作用により上述した第１フェライトコアコイルユニット１８に誘導起電力を発生させる。
【００４６】
以上のように、第１フェライトコアコイルユニット１８及び第２フェライトコアコイルユニット１９は、相互誘導（電磁誘導）による起電力で電源の伝送を行う電源伝送用カプラを構成しており、本実施形態では、図６（Ｂ）に示すような半円筒形状の分割型フェライトコア５０を、回転側の第１フェライトコアコイルユニット１８及び静止側の第２フェライトコアコイルユニット１９において、図７に示すように環状に１５個配置し、分割型フェライトコア５０の中心凹部５０ａに空芯コイル５１を装着する。
【００４７】
本実施形態で用いた半円筒形状の分割型フェライトコア５０は、一般にケーブルのシールドに用いられるクランプフィルタに使用されているものであり、クランプフィルタに用いる場合には、図６（Ａ）に示すように二つの半円筒形状の分割型フェライトコア５０を組み合わせて使用する。このようなクランプフィルタに用いられる半円筒形状の分割型フェライトコア５０は、図６（Ａ）に示すように合わせた際に磁束の漏洩を確実に防止する必要があるため、表面の加工精度が高く、寸法精度も高い。従って、図７に示すように、それぞれの分割型フェライトコア５０を支持板１５ｂ，１５ｃ上に環状に配置した場合でも、支持板１５ｂ，１５ｃからの高さを均一に揃えることができる。その結果、第２フェライトコアコイルユニット１９を一次側とし、第１フェライトコアコイルユニット１８を二次側として、図４に示すように同軸上に対向させ、相対的に回転させた場合でも、両者の間隙を一定に保つことが可能である。
【００４８】
分割型フェライトコア５０の支持板１５ｂ，１５ｃへの取り付けには、低温で接着可能な２液性のエポキシ系接着剤を使用した。高温で接着を行う接着剤を用いた場合には、冷却時において焼成物である分割型フェライトコア５０にクラック等を生じさせる場合があるが、本実施形態では低温で接着可能であるため、このようなクラック等を生じさせることがない。
【００４９】
また、支持板１５ｂ，１５ｃは、上述したように非磁性体のステンレス鋼で形成されているため、磁束の変化が生じても発熱することがなく、分割型フェライトコア５０を支持板１５ｂ，１５ｃから離脱させることがない。
【００５０】
以上のように支持板１５ｂ，１５ｃ上に環状配置される分割型フェライトコア５０には、図６（Ａ）に示すように、分割型フェライトコア５０の一端面５０ｂから他端面５０ｃまでを貫通する中心凹部５０ａが形成されている。分割型フェライトコア５０を図７及び図８のように環状に配置することで、中心凹部５０ａからなるコイルの収納路は環状に形成されており、当該収納路にはコイル５１が装着される。本実施形態では、静止側の第２フェライトコアコイルユニット１９を１次側とし、第２フェライトコアコイルユニット１９を構成する分割型フェライトコア５０の中心凹部５０ａには、バイフェラル巻きの空芯コイル５１を装着する。また、２次側である回転側の第２フェライトコアコイルユニット１８を構成する分割型フェライトコア５０の中心凹部５０ａには、ノーマル巻きの空芯コイル５１を装着する。
【００５１】
電源の伝送は、相互誘導（電磁誘導）の原理により非接触で行うが、静止側からはパルス状の波形を基準とし、変形された高周波信号を送信するように構成する。これに対して回転側では、リップル状の電源変動を整流し、ＤＣ／ＤＣコンバータ等により、所定の電源電圧に調整する。
【００５２】
この場合、図８（Ａ）に示すように、一次側と二次側のコイルをノーマル巻きとすると、一次側の信号をオン／オフし、図８（Ｂ）に示すように１６ｋＨｚ前後の周波数として、電源の伝送を行うことになるが、これでは停止時間の比率が高く、伝送効率が悪くなってしまう。
【００５３】
そこで、本実施形態においては、図９（Ａ）に示すように、一次側をバイフェラル巻きとし、二次側をノーマル巻きとすることにより、一次側のオン／オフを交互に繰り返し、図９（Ｂ）に示すように３０ｋＨｚ前後の周波数として、二次側でこれを合成して効率を高めている。
【００５４】
本実施形態では、分割型フェライトコア５０の中心凹部５０ａに３０ターン程度巻いた空芯コイル５１を装着することにより、上述のような相互誘導の原理による電源の伝送を可能にしている。空芯コイル５１には、銅線で形成されたコイルの表面に、メチルアルコールで溶融する樹脂がコーティングされた、所謂アルコール融着線を用いている。本実施形態では、このアルコール融着線を巻き上げ装置により３０ターン程度巻き上げた後、メチルアルコールに浸している。これにより、コイルの表面にコーティングされた樹脂が溶融し、空芯コイル５１全体が固められる。そして、このように固められた空芯コイル５１をエポキシ系接着剤により前記中心凹部５０ａに接着している。従って、空芯コイル５１は図７に示すように分割型フェライトコア５０の全体を押さえ付け、分割型フェライトコア５０を支持板１５ｂ，１５ｃから離脱させないという働きも有している。
【００５５】
以上説明したように、本実施形態においては、回転側の第１フェライトコアコイルユニット１８においては、半円筒形状の分割型フェライトコア５０を１５個用いて環状に配置すると共に、静止側の第２フェライトコアコイルユニット１９においては、半円筒形状の分割型フェライトコア５０を１６個用いて環状に配置して、分割型フェライトコア５０の中心凹部５０ａに３０ターン程度の空芯コイル５１を装着することにより、一対のフェライトコアコイルユニットを構成したので、ポット型フェライトコアを用いた場合と同様に磁束の漏洩が極めて少ない電源伝送カプラを構成できる。
【００５６】
更に、本実施形態においては、第１アンテナ部材１３と第２アンテナ部材１４と、第１フェライトコアコイルユニット１８及び第２フェライトコアコイルユニット１９を同心円状に設けているので、より一層前記回転軸方向における配置スペースに余裕を持たせることができる。このように、電源伝送用カプラとアンテナ部材を同一区画内に混在させることができるのは、アンテナ部材による信号の伝送周波数が３００〜７００ＭＨｚであるのに対し、電源伝送用カプラによる電源の伝送周波数が２０ｋＨｚ〜３０ｋＨｚであるため、互いに干渉することがないからである。
【００５７】
次に、図５及び図１０を用いて、本実施形態における冷却ロールの温度制御方法について説明する。
【００５８】
本実施形態においては、上述したように、冷却ロール２５の表面上にＴダイ２３から３２０〜３３０℃程度のポリエチレン等の溶融樹脂が供給され、当該ポリエチレン等の溶融樹脂は冷却ロール２５により１５℃程度に冷却されて硬化する。そして、冷却ロール２５の表面における溶融樹脂との接触領域は、図１０に斜線で示すように、冷却ロール２５の長手方向全域に亘る訳ではなく、冷却ロール２５の表面上には、溶融樹脂との非接触領域も存在する。この非接触領域は、溶融樹脂による熱の影響を受けないため、前記接触領域に比べて表面温度が低下する。従って、冷却水の流量の増大等により前記接触領域の表面温度が低下した場合には、この非接触領域の表面温度が露点以下となることも考えられる。そこで、本実施形態においては、図３または図１０に示すように、冷却ロール２５の表層部に、前記接触領域に測温抵抗体１１を埋設するだけでなく、非接触領域にも測温抵抗体１１’を埋設し、当該非接触領域の測温抵抗体１１’による測定温度が露点以上となるように冷却水の流量の制御を行うことにより、結露の発生を防止するように構成している。
【００５９】
測温抵抗体１１、１１’は、図５に示すように図示しない回転側コネクタ部を介して抵抗温度変換器８に接続され、当該測温抵抗体１１、１１’の抵抗値変化は、抵抗温度変換器８において電流に変換される。更に、この電流は、Ａ／Ｆ変換器９において、その値に応じて所定の周波数パルス信号に変換される。なお、本実施形態では、測温抵抗体１１、１１’として、１０００Ωのものを用いており、抵抗温度変換器８によって電流に変換された際の出力信号は、０℃〜１００℃の温度に対して４〜２０ｍＡとなっている。また、キャリア周波数には３００〜７００ＭＨｚを用いている。そして、この周波数パルス信号は、Ｆ信号送信器１０において周波数変調され、第１アンテナ部材１３から送信される。本実施形態においては、伝送レートを２Ｍｂｐｓに設定している。一方、このように送信された信号は、第２アンテナ部材１４を介して静止側の受信器４０に受信され、Ｆ／Ａ変換器４１において電流に変換される。
【００６０】
そして、このように変換された信号は、制御手段４３に入力され、当該制御手段４３において、当該信号に基づく温度制御が行われることになる。このように、信号伝送は非接触の第１アンテナ部材１３及び第２アンテナ部材１４を介して行われるため、回転側に設けられた測温抵抗体１１、１１’の抵抗値変化は、正確に静止側で検出することが可能となる。本実施形態では、冷却ロール２５が１００ｒｐｍで回転した場合、測定情報伝送用ロータリージョイント１の回転部も１００ｒｐｍで回転することになるが、この場合でも伝送部が非接触であるため、磨耗による劣化等がなく、長期に亘って良好な温度検知を可能にしている。
【００６１】
図１０に示す例では、ロータリージョイント１を介して回転側から静止側に伝送された測温抵抗体１１、１１’の抵抗値変化を示す信号は、アンテナ部材１３、１４を介して回転側から静止側に伝送され、受信器４０及びＦ／Ａ変換器４１からなる受信ユニット４０’を経て制御手段としての冷却自動制御盤４３に供給される。
【００６２】
冷却自動制御盤４３には、冷却水の制御温度を設定するための温度指示調節計４３ａと、測温抵抗体１１の抵抗値変化に基づき前記接触領域の温度を表示するための第１表示計４３ｂと、測温抵抗体１１’の抵抗値変化に基づき前記非接触領域の温度を表示するための第２表示計４３ｃとが備えられている。
【００６３】
また、冷却自動制御盤４３には、露点検出手段としての露点計４４が接続されている。該露点計４４には、冷却ロール２５が設けられた周囲の温度及び湿度を検出するセンサ４５が接続されており、当該温度及び湿度に基づいて、露点を算出する。また、出力信号として、周囲の温度を示す信号も出力する。算出された露点情報は、冷却自動制御盤４３に入力され、前記第２表示計４３ｃに前記非接触領域の温度と共に表示される。また、周囲の温度は、第１表示計４３ｂに、前記接触領域の温度と共に表示される。
【００６４】
冷却自動制御盤４３の内部にはＣＰＵ等の制御手段が備えられており、前記非接触領域の温度と、前記算出された露点とを常に比較するように構成されている。そして、冷却処理の開始直後においては、自動バルブ４６へ制御信号を送ることにより、自動バルブを半開にするように制御する。そして、その後、前記接触領域の温度が前記周囲の温度に達した時には、自動バルブ４６へ制御信号を送ることにより、自動バルブを全開にするように制御する。
【００６５】
冷却水調節手段としてのチラー４５は、冷却水を供給する手段であり、チラー４５から供給される冷却水の流量は、自動バルブ４６によって制御される。従って、前記冷却自動制御盤４３からの制御信号に応じて自動バルブ４６の調節を行うことにより、冷却水の流量を適宜調節することができる。
【００６６】
そして、このように流量が調節された冷却水は、冷却水供給用ロータリージョイント３３を介して冷却ロール２５内のパイプ３０に供給され、冷却ロール２５の表面温度が所定の温度に変化することになる。
【００６７】
ここで、露点と前記非接触領域の温度との関係、及び上限温度と前記接触領域の温度との関係について図１１を用いて詳しく説明する。
【００６８】
図１１（Ａ）に斜線で示すように溶融樹脂が冷却ロール２５上に供給されると、冷却ロール２５の表面温度の分布は、図１１（Ｂ）に示すように、非接触領域において低く、接触領域において高くなる分布を示す。そして、この非接触領域の温度が、図１１（Ｄ）に示すように露点Ｃを下回る場合には、非接触領域に結露が生じてしまう。一方、接触領域の温度が、図１１（Ｅ）に示すように温度Ａを上回る場合には、樹脂が硬化せず、冷却ロール２５に巻き付く等の不具合が発生してしまう。
【００６９】
従って、前記冷却ロール２５への巻き付きが発生する温度を上限温度Ａと設定し、且つ、前記結露が発生する温度を下限温度Ｂと設定した場合には、冷却ロール２５の表面温度の分布が、図１１（Ｃ）に示すように、上限温度Ａと下限温度Ｂの範囲内に入るように制御を行う必要がある。
【００７０】
ここで、本実施形態で用いているヒートパイプ式の冷却ロール２５の特性について説明する。図１２（Ａ）（ｉ）は、冷却ロール２５に対する熱負荷が小さい場合、図１２（Ａ）（ｉｉ）は冷却ロール２５に対する熱負荷が大きい場合を示している。図１２（Ｂ）からわかるように、冷却ロール２５に対する熱負荷が小さい場合には、冷却水の水量が少ない場合でも適正な冷却が可能であるが、冷却ロール２５に対する熱負荷が大きい場合には、冷却水の水量を増加させなければ適正な冷却ができない。しかし、何れの場合であっても、ヒートパイプ式の冷却ロール２５においては、図１２（Ａ）（ｉ）、（ｉｉ）に示すように接触領域と非接触領域の温度差は略一定であり、冷却水の水量を増加させた場合でも非接触領域が極端に低温になることはない。
【００７１】
これに対し、従来のスパイラル方式の冷却ロールを用いた場合には、図１２（Ａ）（ｉｉｉ）に示すように、冷却ロールに対する熱負荷が小さい場合には問題ないが、図１２（Ａ）（ｉｖ）に示すように冷却ロール２５に対する熱負荷が大きい場合、即ち、冷却水の水量を増加させた場合には、非接触領域の温度が接触領域の温度に比べて極端に低下し、露点を下回ることがある。その結果、非接触領域に結露が生じてしまう。これは、スパイラル方式の冷却ロールにおいては、冷却ロールの表面温度を直接冷却水で冷却する方式であるため、冷却ロールの表面温度が冷却水の温度の影響を受け易いためである。
【００７２】
また、図１２（Ｂ）からわかるように、冷却水の流量が５ｍ³／分以下で少ない場合には、冷却水の流量に対する表面温度の変化幅が大きい。しかし、冷却水の流量が１０ｍ³／分以上と大きい場合には、冷却水の流量に対する表面温度の変化幅は小さい。
【００７３】
つまり、冷却処理の開始当初のように、冷却水の流量が少ない期間においては、表面温度の変化幅が冷却水の流量に対して大きいため、冷却水の流量は少しずつ供給する必要がある。この期間に急激に大量の冷却水を供給すると、温度が急激に変化して露点以下となり、結露が生じるからである。しかし、ある程度の流量に達した後は、冷却水の流量が多少変化したとしても、表面温度はそれ程変化しない。少なくとも、ある程度の流量に達した後は、非接触領域の温度も露点より充分に高い温度になっているため、極端に冷却水の流量を増加させても、結露は生じない。
【００７４】
このヒートパイプ式の冷却ロール２５の特性をもう少し詳しく調べてみると、図１３（Ａ）に示すように、冷却処理の当初から、自動バルブ６３を全開にして温度制御を行った場合、樹脂量の少ない、処理の開始当初においては、接触領域の温度は露点に極めて近くなる。また、冷却処理の当初から、自動バルブ６３を半開にして温度制御を行った場合、樹脂量の少ない、処理の開始当初においても、接触領域の温度は露点よりも充分に高い温度になっている。
【００７５】
更に、非接触領域については、図１３（Ａ）に示すように、冷却処理の当初から、自動バルブ６３を全開にして温度制御を行うと、樹脂量の少ない、処理の開始当初においては、非接触領域の温度は露点よりも低い温度となり、結露が発生する。しかし、しばらくして樹脂量がある程度の量に達すると、非接触領域の温度は露点よりも若干高い温度となる。また、冷却処理の当初から、自動バルブ６３を半開にして温度制御を行った場合には、樹脂量の少ない、処理の開始当初においては、非接触領域の温度はほぼ露点の温度となるが、しばらくして樹脂量がある程度の量に達すると、非接触領域の温度は露点よりも充分に高い温度となる。
【００７６】
以上のような検討結果から、本実施形態においては、自動バルブ６３を全開にして制御を行った場合に、非接触領域の温度が露点を若干上回るタイミングは、接触領域の温度が周囲の温度である２５℃に達するタイミングであることがわかった。
【００７７】
そこで、本実施形態では、冷却自動制御盤４３により、冷却処理の当初においては図１３（Ｂ）に示すように自動バルブ４６を半開にするように制御し、第１の測温抵抗体１１の検出温度が２５℃に達した時には、図１３（Ｂ）に示すように自動バルブ４６を全開にするように制御した。このように簡単な制御を行った場合でも、非接触領域における結露の発生を防止して、適切な冷却処理を行うことができる。
【００７８】
本実施形態によれば、非接触領域の温度を露点よりも常に高くした状態で、冷却水の水量を従来よりも増加させることができるので、図１２（Ｃ）に示すように、従来１５０ｍ³／分であったライン速度を、２３０ｍ³／分まで上昇させることができ、システムの処理能力を向上させることができる。
【００７９】
また、従来はオペレータの長年の勘に頼っていた冷却ロールの温度制御を極めて簡単な制御に置き換えることができ、誰にでも操作することが可能になる。なお、上述した実施形態では、冷却自動制御盤４３で、自動的に制御温度を設定する例について説明したが、オペレータが、表示計の温度を見ながら、自動バルブ４６の半開または全開とするように、温度指示調節計４３ａの操作を行うようにしても良い。
【００８０】
また、上述した実施形態は、図１３（Ｄ）に示すように、チラー４５から冷却ロール２５までの冷却水供給路が単一の場合に、自動バルブ４６を半開と全開に制御する例について説明したが、図１３（Ｅ）に示すように、チラー４５から冷却ロール２５までの冷却水供給路を２分割して、自動バルブ４６ａを全開、自動バルブ４６ｂを全閉とし、あるいは自動バルブ４６ａと４６ｂの両方を全開とするように制御しても良い。この場合でも、図１３（Ｃ）に示すように、冷却水供給路が単一の場合と同様の制御が行われる。
【００８１】
また、前記冷却水の供給路には、図１０に示すようにバイパス４７が設けられており、自動バルブ４６の開閉状態に応じてバイパス４７からの冷却水の供給量を調節するように構成されている。つまり、チラー４５からの冷却水の供給量は常に一定になるように構成されいる。従って、本実施形態のように、自動バルブ４６を半開と全開の２通りに切り換える制御を行った場合でも、冷却水に関するコストとしては従来と同じである。つまり、本発明は、コストを上昇させることなく、制御の簡略化を実現しているのである。
【００８２】
また、前記の例は、接触領域の温度が周囲の温度に達した時に、自動バルブ４６を半開と全開に切り換えるようにしたが、例えば、図１３（Ａ）に示すように、非接触領域の温度が露点よりも充分に高くなった時に切り換えるようにしても良い。また、樹脂量の増加量が時間と共に増大するシステムであって、図１３（Ａ）に示す流量変更点付近で樹脂量が定常状態になるシステムの場合には、樹脂量が定常状態となった時に切り換えるようにしても良い。定常状態になったか否かの判断は、オペレータが行ってもよいし、タイマー等を用いるようにしても良い。
【００８３】
また、本実施形態では、上述した軸受け５ａ、図示しないコネクタ等は全て耐水性のものが使用され、また、第１ハウジング部材４と第２ハウジング部材６は、電気回路ユニット１２及び電源伝送カプラ並びにアンテナ部材を略密封状態に覆っているので、冷却水を用いる冷却ローラ２５に本実施形態のロータリージョイント１を用いても、水による電気回路等の故障及び漏電事故の恐れがない。
【００８４】
また、電源は、静止側の電源変換器４２において、ＡＣ１００ＶがＤＣ２８Ｖに変換され、１次側である第２フェライトコアコイルユニット１９におけるバイフェラル巻きのコイル５１に３０ｋＨｚの周波数で供給される。これにより、第２フェライトコアコイルユニット１９のコイル５１にパルス状の電流が流れ、電流の変化に応じて変化する磁束が第２フェライトコアコイルユニット１９のコイル５１を貫く。そして、この磁束の変化が２次側である第１フェライトコアコイルユニット１８のコイル５１に誘導起電力を生じさせ、電源変換器７に供給される。電源変換器７においては、ＤＣ２４ＶとＤＣ±１５Ｖの電圧に変換され、前記電気回路ユニット１２における各回路に供給される。本実施形態では、測定情報伝送用ロータリージョイント１の回転部が最大１０００ｒｐｍで回転することになるが、電源の供給も非接触で行われるため、スリップリングのような火花の発生がなく、溶剤の雰囲気下でも爆発を生じさせることがない。また、非接触であるため、磨耗による劣化等がなく、長期に亘って良好な電源供給を可能にしている。
【００８５】
このように、本実施形態においては、長期に亘って安定して電源の供給を行いつつ、測温抵抗体１１、１１’の測定情報、即ち抵抗値変化が、非接触により静止側に伝送されることになるので、長期に亘って正確な温度制御が行われることになる。
【００８６】
以上のような本実施形態における電源伝送用カプラを備えたロータリージョイント１の優れた効果は、従来の電源供給手段との比較を行うことで、より一層明確になる。例えば、回転体に対して電源を供給する手段の最も一般的な例としてはスリップリングを挙げることができるが、スリップリングは摩擦抵抗が大きいために、本実施形態のロータリージョイントのような最高で１００ｒｐｍもの回転数が要求される装置においては、回転数を上昇させる際の妨げとなり適していない。更に、スリップリングは、長期間の使用によって接触部が摩耗するため、定期的な交換作業が必要となる。
【００８７】
これに対し、本実施形態の電源伝送用カプラは、非接触方式であるために摩擦抵抗がなく、回転数を容易に上昇させることが可能である。また、非接触方式であるために摩耗もなく、交換作業は不要である。
【００８８】
また、回転体の内部に電池を備える構成も考えられるが、このような構成においては定期的な電池交換や充電が必要となってしまう。
【００８９】
これに対し、本実施形態の電源伝送用カプラは、電磁誘導を用いて非接触で電源の供給を行うため、構成部品の交換は不要である。
【００９０】
更に、一次側と二次側の巻き線数の組み合わせが自由な変圧器として、ポット型フェライトコアとコイルからなる変圧器も用いられているが、この変圧器では一次側と二次側のフェライトコア同士を密着させる必要があり、静止側から回転側への電源供給には用いることができない。一般的には、ポット型のフェライトコアの中空部に、一次側と二次側の巻き線部が一体に形成されたボビンを収納した後、二つのフェライトコアを重ね合わせ、エポキシ系接着剤により接着し、外観上は円柱形状としてコイルが露出しないように使用される。
【００９１】
これに対し、本実施形態の電源伝送用カプラは、半円筒形状の分割型フェライトコアを複数個用いているが、隣接するコアの間は可能な限り狭められており、漏洩磁束を対向コア以外の位置には漏洩しないように構成している。従って、一次側の電源伝送用カプラと二次側の電源伝送用カプラとを微小な間隙を設けて配置した場合でも、磁束の漏洩を抑えつつ、非接触の電源伝送が可能である。その結果、静止側から回転側への電源供給を容易に実現することができる。
【００９２】
また、上述のようなポット型フェライトコアを接着剤により接着し、フェライトコア同士を非接触で対向配置することも考えられるが、ロータリージョイントに冷却水用の中空軸を設ける場合には、ポット型フェライトコアの中空部の径を、冷却水用の中空軸の径よりも大きくする必要がある。しかしながら、フェライトコアは焼成物であり、製造過程で歪んだり、反りを生じるが、これらのような現象はコアを大型化する程顕著に現れ、変形量も大きくなってしまう。従って、大型のコアは歩留まりが悪いという問題を有している。更に、製造過程における変形量が大きいと、研磨等の後加工も必要なり、製品としては非常に高価なものとなってしまう。このように、ポット型のフェライトコアを大型化することは非常に困難である。また大型のトロイダル型のコアを使用し、内側を切削してポット型の形状に加工することも考えられるが、フェライトコアは脆いため、切削加工を行うことは非常に困難である。従って、ポット型のフェライトコアを非接触で対向配置した電源伝送用カプラを構成したとしても、測定情報伝送用のロータリージョイント内においては、この電源伝送用カプラをアンテナ部材と同心円状には設けることができず、直列に設けなければならない。また、このように構成された測定情報伝送用のロータリージョイント３５は、図３（Ｂ）のように冷却水供給用のロータリージョイント３３’よりも後方の冷却ロール２５の軸端に配置せざるを得ない。
【００９３】
これに対し、本実施形態の電源伝送用カプラは、元来、ケーブルのシールド用にクランプフィルタに用いられている半円筒形状の分割型フェライトコアを環状に配置することによって、ポット型形状に類似した大型のフェライトコア形成することができるので、冷却水用の中空軸の外周部に、電源伝送用カプラを配置することができる。その結果、図３（Ａ）と図３（Ｂ）の比較から明らかなように、ロータリージョイントを含めた冷却ロールユニット全体の長さを長さＷ（図３（Ｂ）の例では３００ｍｍ程度）の分だけ短くすることができる。また、本実施形態の冷却ロールユニット全体の長さは、測定情報伝送用のロータリージョイント１の分だけ従来の冷却ロールユニットよりも長くなるが、上述したようにロータリージョイント１は回転軸方向の長さを短くするように構成されているため、従来に比べてわずか１００ｍｍ程度長くなるだけである。従って、クレーン等を用いて冷却ロールユニットをラックに格納し、またラックから搬送することによって冷却ロールユニットを交換するシステムにおいては、従来と同じ大きさのラックを用いることができ、既存のシステムを有効に利用することができる。
【００９４】
また、上述した実施形態においては、冷却ロール用のロータリージョイントに本発明を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、中空軸に冷却水以外の流体や、ガス等の気体を供給したり、あるいは中空軸内に太いケーブル等を通すロータリージョイントにも適用可能である。この場合には、状況に応じて前記空気層３ｃの位置に断熱材を設けても良い。但し、特に冷却水を用いた冷却用ロールに本発明の測定情報伝送用ロータリージョイントを適用した場合には、上述したような耐水処理が施されているため、特に優れた効果を発揮するものである。
【００９５】
なお、上述した実施形態においては、分割型フェライトコアの個数を一例として１６個としたが、本発明はこれに限られるものではなく、使用する分割型フェライトコアの大きさ、あるいは電源伝送用カプラの径の大きさに応じて適宜の個数とすれば良い。また、コイルのターン数も一例として３０ターン程度としたが、本発明はこれに限られるものではなく、適宜変更が可能である。
【００９６】
【発明の効果】
請求項１に記載の冷却ロールの温度制御方法、請求項６に記載の冷却ロールの温度制御装置、及び請求項１１に記載の冷却ロールの温度制御装置によれば、冷却水の供給開始後においては、冷却水供給手段による冷却水の最大供給量の半分の供給量で冷却水を供給するので、表面温度の極端な温度低下を防ぎ、冷却ロールの溶融樹脂との非接触領域における結露を確実に防止することができる。また、冷却水の供給開始後、温度検出手段により検出した前記接触領域の温度が雰囲気温度に達した時には、前記冷却水供給手段による冷却水の供給を、前記最大供給量に切り換えるので、前記表面温度を、過加熱となる上限温度よりも低い温度に抑えることができる。更に、前記最大供給量への切り換えタイミングは、前記温度検出手段により検出した前記接触領域の温度が前記雰囲気温度に達した時なので、非接触領域における温度も露点温度以上に達しており、前記最大供給量への切り換えた直後においても非接触領域における結露を防止することができる。以上のように、冷却ロールの適切な温度制御を、冷却水の供給量を最大供給量と最大供給量の半分の供給量との２通りに切り換えるだけで行うことができるので、制御の容易化を図ることができる。
【００９７】
請求項２記載の冷却ロールの温度制御方法、請求項７記載の冷却ロールの温度制御装置、請求項１２記載の冷却ロールの温度制御システムによれば、冷却水の供給開始後においては、冷却水供給手段による冷却水の最大供給量の半分の供給量で冷却水を供給し、表面温度の極端な温度低下を防いで冷却ロールの溶融樹脂との非接触領域における結露を確実に防止することができる。また、冷却水の供給開始後、温度検出手段により検出した前記接触領域の温度が前記雰囲気温度に達した時には、前記冷却水供給手段による冷却水の供給を、前記最大供給量に切り換えるので、前記表面温度を、過加熱となる上限温度よりも低い温度に抑えることができる。また、前記最大供給量への切り換えタイミングは、前記温度検出手段により検出した前記非接触領域の温度が前記露点以上の所定温度に達した時なので、前記最大供給量への切り換えた直後においても非接触領域における結露を防止することができる。以上のように、冷却ロールの適切な温度制御を、冷却水の供給量を最大供給量と最大供給量の半分の供給量との２通りに切り換えるだけで行うことができるので、制御の容易化を図ることができる。
【００９８】
請求項３記載の冷却ロールの温度制御方法、及び請求項８記載の冷却ロールの温度制御装置によれば、冷却水の供給開始後においては、冷却水供給手段による冷却水の最大供給量の半分の供給量で冷却水を供給し、表面温度の極端な温度低下を防いで冷却ロールの溶融樹脂との非接触領域における結露を確実に防止することができる。また、前記冷却水の供給開始後、前記溶融樹脂の単位時間当たりの供給量が定常状態になった時、あるいは供給開始から所定時間経過後には、前記冷却水供給手段による冷却水の供給を、前記最大供給量に切り換えるので、前記表面温度を、過加熱となる上限温度よりも低い温度に抑えることができる。また、前記最大供給量への切り換えタイミングは、前記溶融樹脂の単位時間当たりの供給量が定常状態になった時、あるいは供給開始から所定時間経過後なので、非接触領域における温度も露点温度以上に達しており、前記最大供給量への切り換えた直後においても非接触領域における結露を防止することができる。以上のように、冷却ロールの適切な温度制御を、冷却水の供給量を最大供給量と最大供給量の半分の供給量との２通りに切り換えるだけで行うことができるので、制御の容易化を図ることができる。
【００９９】
請求項４記載の冷却ロールの温度制御方法、請求項９記載の冷却ロールの温度制御装置、及び請求項１３記載の冷却ロールの温度制御システムによれば、前記直管パイプに対して単一の供給路を備えた冷却水供給手段により、前記直管パイプへの冷却水の供給を、前記最大供給量の半分の供給量、または前記最大供給量で行うので、簡単な制御により確実に供給量の切り換えを行うことができる。
【０１００】
請求項５記載の冷却ロールの温度制御方法、請求項１０記載の冷却ロールの温度制御装置、及び請求項１４記載の冷却ロールの温度制御システムによれば、前記直管パイプに対して２分割された供給路のうち、一方の供給路を全開状態とし、他方の供給路を全閉状態とすることにより、前記最大供給量の半分の供給量で供給が行われ、両方の供給路を全開状態にすることにより、前記最大供給量での供給が行われるので、簡単な制御により確実に供給量の切り換えを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における押し出しラミネート加工機の概略構成を示す側面図である。
【図２】図１のラミネート加工機に用いられる冷却ロールの概略構成を示す斜視図である。
【図３】図２の冷却ロールにロータリージョイントを接続した状態を示す側面図であり、（Ａ）は第１の実施形態における中空型のロータリージョイントを備えた場合、（Ｂ）は軸端型のロータリージョイントを備えた場合、（Ｃ）は一般に使用される場合を示す図である。
【図４】図３（Ａ）に示す本発明の一実施形態のロータリージョイントの一部を断面視した側面図である。
【図５】本発明の一実施形態におけるロータリージョイントの電気的接続関係を示すブロック図である。
【図６】本発明の一実施形態における分割型フェライトコアを示す図であり、（Ａ）は当該分割型フェライトコアを示す斜視図、（Ｂ）は（Ａ）の分割型フェライトコアを一端面５０ａ側から見た側面図、（Ｃ）は（Ａ）の分割型フェライトコアの中心凹部５０ａに空芯コイル５１を装着した状態を示す側面図である。
【図７】本発明の一実施形態における回転側のフェライトコアコイルユニットの構成を示す平面図である。
【図８】（Ａ）は比較例としての電磁誘導を用いた変圧器におけるコイル構成の一例を示す図、（Ｂ）は（Ａ）のコイル構成における電流波形を示す図である。
【図９】（Ａ）は本発明の一実施形態における電源伝送カプラのコイル構成の一例を示す図、（Ｂ）は（Ａ）のコイル構成における電流波形を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態における温度制御システムの概略構成を示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態における温度制御方法を説明するための図であり、（Ａ）は冷却ロールの樹脂との接触領域及び非接触領域並びに測温抵抗体の配置位置を示す図、（Ｂ）は冷却ロールの表面温度の分布を示す図、（Ｃ）は本実施形態の温度制御による冷却ロールの表面温度の分布を示す図、（Ｄ）は結露が生じる場合の冷却ロールの表面温度の分布を示す図、（Ｅ）は樹脂の巻き付きが生じる場合の冷却ロールの表面温度の分布を示す図である。
【図１２】（Ａ）（ｉ）は本発明のヒートパイプ方式の冷却ロールに対する熱負荷が小さい場合の温度分布、（Ａ）（ｉｉ）は本発明のヒートパイプ方式の冷却ロールに対する熱負荷が大きい場合の温度分布、（Ａ）（ｉｉｉ）は従来のスパイラル方式の冷却ロールに対する熱負荷が小さい場合の温度分布、（Ａ）（ｉｖ）は従来のスパイラル方式の冷却ロールに対する熱負荷が大きい場合の温度分布をそれぞれ示す図であり、（Ｂ）は熱負荷が異なる場合の冷却水の水量と仕上がり温度との関係を示す図、（Ｃ）は、本発明によりライン速度が向上したことを示すライン速度と仕上がり温度との関係を示す図である。
【図１３】（Ａ）はバルブを半開と全開にした場合に、本発明のヒートパイプ方式の冷却ロールにおける樹脂との接触領域及び非接触領域の樹脂量に対する温度変化を示す図、（Ｂ）はバルブを半開と全開にするタイミングチャート（その１）、（Ｃ）はバルブを半開と全開にするタイミングチャート（その２）、（Ｄ）はバルブが単一の場合を示す図、（Ｅ）はバルブが２つの場合を示す図である。
【符号の説明】
１…ロータリージョイント
２…中空軸
１１，１１’…側温抵抗体
２３…Ｔダイ
２５…ヒートパイプ式冷却ロール
３０…パイプ
４３…制御手段（冷却自動制御盤）
４４…露点計
４５…チラー
４６…自動バルブ

Claims (14)

1. 冷却ロールの内部に冷却水が供給されると共に、冷却処理の開始に伴って前記冷却ロールの表面に押し出し型ラミネート加工機から押し出された溶融樹脂が徐々に供給される冷却ロールの温度制御方法であって、
   前記冷却ロールとして、管状のロール体と、該ロール体内部に設けられ冷却水の流路となる複数の直管パイプと、該直管パイプと前記ロール体との間に形成される冷媒層とを備えた冷却ロールを用い、冷却水供給手段による前記直管パイプへの冷却水の供給を、当該冷却水供給手段による冷却水の最大供給量の半分の供給量で開始する工程と、
   前記ロール体の溶融樹脂との接触領域に設けられた温度検出手段により、前記接触領域の温度を検出する工程と、
   雰囲気温度を検出する工程と、
   前記冷却水の供給開始後、前記温度検出手段により検出した前記接触領域の温度が前記雰囲気温度に達した時に、前記冷却水供給手段による前記直管パイプへの冷却水の供給を、当該冷却水供給手段による冷却水の最大供給量に切り換える工程と、
   を備えたことを特徴とする冷却ロールの温度制御方法。
2. 冷却ロールの内部に冷却水が供給されると共に、冷却処理の開始に伴って前記冷却ロールの表面に押し出し型ラミネート加工機から押し出された溶融樹脂が徐々に供給される冷却ロールの温度制御方法であって、
   前記冷却ロールとして、管状のロール体と、該ロール体内部に設けられ冷却水の流路となる複数の直管パイプと、該直管パイプと前記ロール体との間に形成される冷媒層とを備えた冷却ロールを用い、冷却水供給手段による前記直管パイプへの冷却水の供給を、当該冷却水供給手段による冷却水の最大供給量の半分の供給量で開始する工程と、
   前記ロール体の溶融樹脂との接触領域以外の非接触領域に設けられた温度検出手段により、前記非接触領域の温度を検出する工程と、
   雰囲気温度及び湿度に基づいて露点を検出する工程と、
   前記冷却水の供給開始後、前記温度検出手段により検出した前記非接触領域の温度が前記露点以上の所定温度に達した時に、前記冷却水供給手段による前記直管パイプへの冷却水の供給を、当該冷却水供給手段による冷却水の最大供給量に切り換える工程と、
   を備えたことを特徴とする冷却ロールの温度制御方法。
3. 冷却ロールの内部に冷却水が供給されると共に、冷却処理の開始に伴って前記冷却ロールの表面に押し出し型ラミネート加工機から押し出された溶融樹脂が徐々に供給される冷却ロールの温度制御方法であって、
   前記冷却ロールとして、管状のロール体と、該ロール体内部に設けられ冷却水の流路となる複数の直管パイプと、該直管パイプと前記ロール体との間に形成される冷媒層とを備えた冷却ロールを用い、冷却水供給手段による前記直管パイプへの冷却水の供給を、当該冷却水供給手段による冷却水の最大供給量の半分の供給量で開始する工程と、
   前記冷却水の供給開始後、前記溶融樹脂の単位時間当たりの供給量が定常状態になった時に、前記冷却水供給手段による前記直管パイプへの冷却水の供給を、当該冷却水供給手段による冷却水の最大供給量に切り換える工程と、
   を備えたことを特徴とする冷却ロールの温度制御方法。
4. 前記直管パイプへの冷却水の供給を、前記最大供給量の半分の供給量、または前記最大供給量で行う工程は、前記直管パイプに対して単一の供給路を備えた冷却水供給手段により行う工程であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１記載の冷却ロールの温度制御方法。
5. 前記直管パイプへの冷却水の供給を、前記最大供給量の半分の供給量、または前記最大供給量で行う工程は、前記直管パイプに対して２分割された供給路を備えた冷却水供給手段により行う工程であり、前記最大供給量の半分の供給量で供給を行う工程は、一方の供給路を全開状態とし、他方の供給路を全閉状態とする工程であり、前記最大供給量で供給を行う工程は、両方の供給路を全開状態にする工程であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１記載の冷却ロールの温度制御方法。
6. 冷却ロールの内部に冷却水が供給されると共に、冷却処理の開始に伴って前記冷却ロールの表面に押し出し型ラミネート加工機から押し出された溶融樹脂が徐々に供給される冷却ロールの温度制御装置であって、
   前記冷却ロールとして、管状のロール体と、該ロール体内部に設けられ冷却水の流路となる複数の直管パイプと、該直管パイプと前記ロール体との間に形成される冷媒層とを備えた冷却ロールを用いると共に、
   前記直管パイプへ冷却水を供給する冷却水供給手段と、
   前記冷却水供給手段による前記冷却水の供給量を調節する冷却水供給量調節手段と、
   前記ロール体の溶融樹脂との接触領域に設けられた温度検出手段と、
   雰囲気温度を検出する雰囲気温度検出手段と、
   冷却処理の開始時には、前記冷却水供給量調節手段により前記供給量を、前記冷却水供給手段による冷却水の最大供給量の半分の供給量とすると共に、前記冷却水の供給開始後、前記温度検出手段により検出した前記接触領域の温度が前記雰囲気温度に達した時には、前記冷却水供給量調節手段により前記供給量を、前記最大供給量に切り換える制御手段と、
   を備えたことを特徴とする冷却ロールの温度制御装置。
7. 冷却ロールの内部に冷却水が供給されると共に、冷却処理の開始に伴って前記冷却ロールの表面に押し出し型ラミネート加工機から押し出された溶融樹脂が徐々に供給される冷却ロールの温度制御装置であって、
   前記冷却ロールとして、管状のロール体と、該ロール体内部に設けられ冷却水の流路となる複数の直管パイプと、該直管パイプと前記ロール体との間に形成される冷媒層とを備えた冷却ロールを用いると共に、
   前記直管パイプへ冷却水を供給する冷却水供給手段と、
   前記冷却水供給手段による前記冷却水の供給量を調節する冷却水供給量調節手段と、
   前記ロール体の溶融樹脂との接触領域以外の非接触領域に設けられた温度検出手段と、
   雰囲気温度及び湿度に基づいて露点を検出する露点検出手段と、
   冷却処理の開始時には、前記冷却水供給量調節手段により前記供給量を、前記冷却水供給手段による冷却水の最大供給量の半分の供給量とすると共に、前記冷却水の供給開始後、前記温度検出手段により検出した前記非接触領域の温度が前記露点以上の所定温度に達した時には、前記冷却水供給量調節手段により前記供給量を、前記最大供給量に切り換える制御手段と、
   を備えたことを特徴とする冷却ロールの温度制御装置。
8. 冷却ロールの内部に冷却水が供給されると共に、冷却処理の開始に伴って前記冷却ロールの表面に押し出し型ラミネート加工機から押し出された溶融樹脂が徐々に供給される冷却ロールの温度制御装置であって、
   前記冷却ロールとして、管状のロール体と、該ロール体内部に設けられ冷却水の流路となる複数の直管パイプと、該直管パイプと前記ロール体との間に形成される冷媒層とを備えた冷却ロールを用いると共に、
   前記直管パイプへ冷却水を供給する冷却水供給手段と、
   前記冷却水供給手段による前記冷却水の供給量を調節する冷却水供給量調節手段と、
   冷却処理の開始からの経過時間を計測する時間計測手段と、
   冷却処理の開始時には、前記冷却水供給量調節手段により前記供給量を、前記冷却水供給手段による冷却水の最大供給量の半分の供給量とすると共に、時間計測手段により計測した時間が、前記冷却水の供給開始後から所定時間に達した時には、前記冷却水供給量調節手段により前記供給量を、前記最大供給量に切り換える制御手段と、
   を備えたことを特徴とする冷却ロールの温度制御装置。
9. 前記冷却水供給量調節手段は、前記直管パイプに対して単一の供給路における供給量を調節する手段であることを特徴とする請求項６ないし８のいずれか１記載の冷却ロールの温度制御装置。
10. 前記冷却水供給量調節手段は、前記直管パイプに対して２分割された供給路のうちの一方の供給路を全開状態とし、他方の供給路を全閉状態とすることにより、前記供給量が前記最大供給量の半分の供給量となるように調節し、両方の供給路を全開状態にすることにより、前記供給量が前記最大供給量となるように調節する手段であることを特徴とする請求項６ないし８のいずれか１記載の冷却ロールの温度制御装置。
11. 冷却ロールの内部に冷却水が供給されると共に、冷却処理の開始に伴って前記冷却ロールの表面に押し出し型ラミネート加工機から押し出された溶融樹脂が徐々に供給される冷却ロールの温度制御システムであって、
    前記冷却ロールとして、管状のロール体と、該ロール体内部に設けられ冷却水の流路となる複数の直管パイプと、該直管パイプと前記ロール体との間に形成される冷媒層とを備えた冷却ロールを用いると共に、
    前記ロール体の回転駆動手段と、
    前記ロール体の溶融樹脂との接触領域に設けられた温度検出手段と、
    前記ロール体の軸部に取り付けられた回転側ユニットと、前記回転側ユニットに対して非接触な状態で静止側に取り付けられた静止側ユニットとを備え、前記温度検出手段からの出力信号を、前記回転側ユニットから前記静止側ユニットに伝送する信号伝送装置と、
    前記直管パイプへ冷却水を供給する冷却水供給手段と、
    前記冷却水供給手段による前記冷却水の供給量を調節する冷却水供給量調節手段と、
    雰囲気温度を検出する雰囲気温度検出手段と、
    冷却処理の開始時には、前記冷却水供給量調節手段により前記供給量を、前記冷却水供給手段による冷却水の最大供給量の半分の供給量とすると共に、前記冷却水の供給開始後、前記温度検出手段により検出した前記接触領域の温度が前記雰囲気温度に達した時には、前記冷却水供給量調節手段により前記供給量を、前記最大供給量に切り換える制御手段と、
    を備えたことを特徴とする冷却ロールの温度制御システム。
12. 冷却ロールの内部に冷却水が供給されると共に、冷却処理の開始に伴って前記冷却ロールの表面に押し出し型ラミネート加工機から押し出された溶融樹脂が徐々に供給される冷却ロールの温度制御システムであって、
    前記冷却ロールとして、管状のロール体と、該ロール体内部に設けられ冷却水の流路となる複数の直管パイプと、該直管パイプと前記ロール体との間に形成される冷媒層とを備えた冷却ロールを用いると共に、
    前記ロール体の回転駆動手段と、
    前記ロール体の溶融樹脂との接触領域以外の非接触領域に設けられた温度検出手段と、
    前記ロール体の軸部に取り付けられた回転側ユニットと、前記回転側ユニットに対して非接触な状態で静止側に取り付けられた静止側ユニットとを備え、前記温度検出手段からの出力信号を、前記回転側ユニットから前記静止側ユニットに伝送する信号伝送装置と、
    前記直管パイプへ冷却水を供給する冷却水供給手段と、
    前記冷却水供給手段による前記冷却水の供給量を調節する冷却水供給量調節手段と、
    雰囲気温度及び湿度に基づいて露点を検出する露点検出手段と、
    冷却処理の開始時には、前記冷却水供給量調節手段により前記供給量を、前記冷却水供給手段による冷却水の最大供給量の半分の供給量とすると共に、前記冷却水の供給開始後、前記温度検出手段により検出した前記非接触領域の温度が前記露点以上の所定温度に達した時には、前記冷却水供給量調節手段により前記供給量を、前記最大供給量に切り換える制御手段と、
    を備えたことを特徴とする冷却ロールの温度制御システム。
13. 前記冷却水供給量調節手段は、前記直管パイプに対して単一の供給路における供給量を調節する手段であることを特徴とする請求項１１または１２記載の冷却ロールの温度制御システム。
14. 前記冷却水供給量調節手段は、前記直管パイプに対して２分割された供給路のうちの一方の供給路を全開状態とし、他方の供給路を全閉状態とすることにより、前記供給量が前記最大供給量の半分の供給量となるように調節し、両方の供給路を全開状態にすることにより、前記供給量が前記最大供給量となるように調節する手段であることを特徴とする請求項１１または１２記載の冷却ロールの温度制御システム。

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