JP6857744B2 - 誘導加熱ローラ、及び、紡糸延伸装置 - Google Patents
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Description
次に、本発明の第1実施形態について、図1〜図6を参照しながら説明する。
まず、図1を用いて、第1実施形態に係る誘導加熱ローラ20を備える紡糸引取機1の構成について説明する。図1は、紡糸引取機1の正面図である。なお、図1に示す上下方向、前後方向、及び、左右方向を、紡糸引取機1の上下方向、前後方向、及び、左右方向とそれぞれ定義して、以下の説明を進める。紡糸引取機1は、紡糸装置2から紡出された複数の糸Yを、紡糸延伸装置3で延伸した後、糸巻取装置4で巻き取る構成となっている。
次に、ゴデットローラ21〜25に適用される誘導加熱ローラ20の構成について、図2及び図3を用いて説明する。図2は、誘導加熱ローラ20の断面図である。図3(a)は、後述する均熱部32等の斜視図である。図3(b)は、均熱部材41が押圧部材42によって押圧されている状態を示す図である。ここで、誘導加熱ローラ20のローラ本体31は、ローラ本体31を回転駆動するモータ100によって片持ち支持されている。以下では、ローラ本体31の延びている方向(図2の紙面左右方向)を軸方向と呼ぶ。なお、本実施形態では、ローラ本体31の軸方向は、ローラユニット30(後述)の軸方向及び均熱部32(後述)の軸方向と一致している。軸方向において、モータ100側を基端側(本発明の一方側)とし、その反対側を先端側(本発明の他方側)とする。また、ローラ本体31の径方向を、単に径方向とも呼ぶ。同じく、ローラ本体31の周方向を、単に周方向とも呼ぶ。
上述したように、ローラ本体31の軸方向端部では、外部への放熱が起こりやすいため、表面温度が低くなりやすい。そこで、本願発明者は、固定リング33に磁束を通しやすくして渦電流を発生させやすくし、ローラ本体31の基端部における発熱量を増加させてローラ本体の表面温度の分布を改善するために、固定リング33の材質を強磁性体である炭素鋼とした。また、磁束は、磁束が通る経路のうち、磁束が通りやすい最短経路に集中しようとする性質を有するため、当初、押圧部材42の材質を非磁性体であるSUSとし、押圧部材42よりも固定リング33に磁束が通りやすくなるようにしていた。しかし、この構成において実際にヒータ50を動作させると、固定リング33が過剰に発熱し、ローラ本体31の基端部の温度が軸方向中央部の温度よりも高くなるという問題が生じた。
第1実施形態においては、上述した経路201(図4参照)とは別の、磁束が通りやすい経路が形成されるように、誘導加熱ローラ20が以下の構成を有する。まず、均熱部材41を押圧するための押圧部材42は、ローラ本体31等と同じく、強磁性体である炭素鋼からなる。以下では、押圧部材42を第1磁性部材46と称する。言い換えると、押圧部材42は、第1磁性部材46として用いられる。図2に示すように、第1磁性部材46は、径方向においてローラ本体31の外筒部34とコイル52との間に配置され、且つ、外筒部34の軸方向における中心よりも基端側且つ固定リング33よりも先端側に配置されている。第1磁性部材46は、外筒部34の内周面34bと接触し、且つ、均熱部材41と接触している。軸方向において、第1磁性部材46と固定リング33との間に、隙間45が形成されている。第1磁性部材46は、例えば図3(a)に示すように、周方向において全周に亘って配置されていることが好ましいが、これに限られるものではない。例えば、第1磁性部材46が周方向において分割されており、互いに離間して複数配置されていても良い。
以上の構成を有する誘導加熱ローラにおいては、第1磁性部材46及び第2磁性部材54によって、磁束が通りやすい経路が新たに形成される。以下、図5を用いて模式的に説明する。
次に、第1磁性部材46及び第2磁性部材54の有無による、ローラ本体31の外筒部34の外周面34aにおける軸方向の温度分布の差異について、図6を用いて説明する。本願発明者は、第1磁性部材46及び第2磁性部材54を設けた場合と設けない場合(押圧部材42を非磁性体とし、第2磁性部材54を設けない場合)とで、外周面34aの軸方向における温度分布を実測して比較した。共通条件として、外周面34aの軸方向中心における設定温度を150℃とした。また、ローラユニット30の運転速度(周速度)を5500m/minとした。その上で、第1磁性部材46及び第2磁性部材54を設けた場合(実施例)と設けない場合(比較例)とで、外周面34aの軸方向における温度分布を比較した。
次に、本発明の第2実施形態について、図7及び図8を参照しながら説明する。但し、第1実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
20 誘導加熱ローラ
30 ローラユニット
31 ローラ本体
32 均熱部
33 固定リング
34 外筒部(被加熱部)
34b 内周面
41 均熱部材
42 押圧部材
42a 端面
43 ばね(付勢部材)
44a 端面
45 隙間
46 第1磁性部材
50 ヒータ
52 コイル
53 フランジ(第3磁性部材)
54 第2磁性部材
60 誘導加熱ローラ
72 固定リング
74 高抵抗部
75 穴
76 絶縁部材
90 固定リング
91 リング片
92 絶縁部材
Y 糸
Claims (18)
- 回転可能なローラユニットと、
前記ローラユニットの径方向における内側に配置されたコイルを有するヒータと、を備える誘導加熱ローラであって、
前記ローラユニットは、
前記コイルに流れる電流によって生成される磁束が前記ローラユニットの軸方向に通ることで誘導加熱される円筒状の被加熱部、を有するローラ本体と、
前記被加熱部の内周面と接触し、且つ、前記軸方向に延びた、前記被加熱部の少なくとも前記内周面よりも熱伝導率が高い均熱部材、を有する均熱部と、
前記被加熱部の前記軸方向における一方側の端部及び前記均熱部の前記軸方向における前記一方側の端部と接触するように設けられた、前記ローラ本体と前記均熱部とを固定する固定リングと、
前記径方向において前記被加熱部と前記コイルとの間に配置され、且つ、前記軸方向において前記被加熱部の中心よりも前記一方側且つ前記固定リングよりも他方側に配置された第1磁性部材と、を有することを特徴とする誘導加熱ローラ。 - 前記均熱部材の比透磁率は、前記固定リングの比透磁率よりも低いことを特徴とする請求項1に記載の誘導加熱ローラ。
- 前記第1磁性部材は、前記固定リングの周方向において、全周に亘って配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の誘導加熱ローラ。
- 前記第1磁性部材は、前記被加熱部の内周面と接触していることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の誘導加熱ローラ。
- 前記第1磁性部材は、前記均熱部材と接触していることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の誘導加熱ローラ。
- 前記軸方向において、前記第1磁性部材と前記固定リングとの間に隙間が形成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の誘導加熱ローラ。
- 前記均熱部は、
前記均熱部材の前記軸方向における前記一方側に並べて配置された、前記均熱部材を押圧するための押圧部材と、
前記軸方向において前記押圧部材と前記固定リングとの間に配置され、前記押圧部材を前記軸方向における前記他方側へ付勢する付勢部材と、を有し、
前記第1磁性部材として前記押圧部材が設けられていることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の誘導加熱ローラ。 - 前記ヒータは、
前記コイルよりも前記径方向における外側に配置され、且つ、前記径方向において前記第1磁性部材と対向するように設けられた第2磁性部材を有することを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の誘導加熱ローラ。 - 前記第2磁性部材は、前記固定リングの周方向において、複数配置されていることを特徴とする請求項8に記載の誘導加熱ローラ。
- 前記ヒータは、
前記コイルの前記軸方向における前記一方側の端部に隣接配置され、前記コイルよりも前記径方向における外側に延びた第3磁性部材を有し、
前記第2磁性部材は、前記第3磁性部材と接触するように配置されていることを特徴とする請求項8又は9に記載の誘導加熱ローラ。 - 前記固定リングの比透磁率は、前記第1磁性部材の比透磁率よりも低いことを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の誘導加熱ローラ。
- 回転可能なローラユニットと、
前記ローラユニットの径方向における内側に配置されたコイルを有するヒータと、を備える誘導加熱ローラであって、
前記ローラユニットは、
前記コイルに流れる電流によって生成される磁束が前記ローラユニットの軸方向に通ることで誘導加熱される円筒状の被加熱部、を有するローラ本体と、
前記被加熱部の内周面と接触し、且つ、前記軸方向に延びた、前記被加熱部の少なくとも前記内周面よりも熱伝導率が高い均熱部材、を有する均熱部と、
前記被加熱部の前記軸方向における一方側の端部及び前記均熱部の前記軸方向における前記一方側の端部と接触するように設けられた、前記ローラ本体と前記均熱部とを固定する固定リングと、を有し、
前記固定リングは、
前記固定リングの周方向における一部に設けられた、前記周方向に流れる渦電流を弱める高抵抗部を有することを特徴とする誘導加熱ローラ。 - 前記高抵抗部は、
前記固定リングのうち、前記高抵抗部以外の部分と比べて、前記周方向に直交する断面の面積が小さい部分であることを特徴とする請求項12に記載の誘導加熱ローラ。 - 前記高抵抗部には、前記高抵抗部以外の部分と比べて前記断面の面積を小さくするための穴が形成されていることを特徴とする請求項13に記載の誘導加熱ローラ。
- 前記穴が、絶縁部材によって塞がれていることを特徴とする請求項14に記載の誘導加熱ローラ。
- 前記固定リングは、前記周方向において複数のリング片に分割されており、
前記複数のリング片は、絶縁部材を介して互いに連結されており、
前記高抵抗部は、前記固定リングの前記周方向における、前記絶縁部材が配置された部分であることを特徴とする請求項12に記載の誘導加熱ローラ。 - 前記ローラ本体は、片持ち支持されており、
前記固定リングは、前記軸方向において、前記被加熱部の前記一方側の端部である基端部に設けられていることを特徴とする請求項1〜16のいずれかに記載の誘導加熱ローラ。 - 請求項1〜17の何れか1項に記載の誘導加熱ローラを備える紡糸延伸装置であって、
前記誘導加熱ローラの外周面に複数の糸が前記軸方向に並んで巻き掛けられていることを特徴とする紡糸延伸装置。
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