JPH02106889A - 冷却機構付き加熱ロール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、金属製加熱ロールの改良に関する。

さらに詳しくは、強制冷却機構を設けた金属製加熱ロー
ルに関する。

［従来の技術］ 金属製加熱ロールは紙、繊維、フィルム、樹脂加工など
さまざまな分野で広く使用されている。

たとえば短繊維からなるウェッブを加熱ロールで圧縮加
工して不織布を製造しなり、織編物や樹脂シートを加熱
加圧してエンボス加工をしたり、フィルムを加熱して延
伸加工する工程などで一般的に使用されている。このよ
うな幅の広い被処理物を加工する場合は、ロールの両側
にロールにかがる力を逃がす機構を有するいわゆる両持
式ロールが一般的である。この両持式ロールによって幅
の広い被処理物に加圧加熱を有効に行なうことができる
。このロールの加熱方式としては、誘導加熱方式がよく
知られている。たとえば実公昭５８４８７９７号公報に
開示されているとおりである。

また誘導加熱方式のロールにはヒートパイプを組み込む
ことが行なわれている。ヒートパイプを用いた加熱ロー
ルは、ロール表面の熱伝導性に優れ、昇温が早く、かつ
均一に加熱することができ、さらには被処理＃＠ｌこよ
って熱を奪われてもすぐに設定温度Ｇこ回復するという
好ましい性質を有する。

この理由は、ヒー１へパイプ内の高真空下における水な
との作動媒体の沸既と凝縮の平衡関係によって、ロール
の幅方向（軸方向）の温度分布が即時Ｇこ解消されるか
らと説明されている。ヒートパイプについても従来から
多くの提案がなされている。

たとえば特開昭６３−９１９９１号公報によれば、熱伝
導性を向」ニさせるため、ロールの貫通孔にヒル１〜パ
イプを挿入したのち、ヒートパイプを拡管して貫通孔に
密着一体止する発明が提案されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら実公昭５８−４８７９７号公報、特開昭５
５−１２２０３７号公報などの従来技術は、加熱を容易
に行なえても、冷却は自然冷却を待たなければならず、
このなめ実際にこのようなローラを使用する現場（ユー
ザー）Ｇこおいては冷却時間をかなり持たなければなら
ないという不都合があった。すなわちロールを止めて冷
却するとロールが歪んでしまい、どうしても回転さぜな
まま空運転させて冷えるのを待つという非能率的作業を
強いられていた。とくに夏期は冷却に長時間（−昼夜以
上）を要していた。ブロアー等を用いて外部から強制的
に冷却することも試みられてはいるが、冷却速度はそれ
ほど向」二ぜず、逆に熱風が作業室内に拡散して作業環
境を悪化するという好ましくない状態を生むという問題
もあった。

毎日の作業、あるいはロール交換作業などにおいて生産
Ｇこ役なない長時間の冷却期間を設けることは生産性の
向上にならず、このような問題を解消する要望が実に長
い間当業界にはあっな。しがしいま／ご有効な手段か提
案されていないというのが実情である。

本発明の第１．の目的は、前記した比較的大型の誘導加
熱方式のＹコールを強制的に高能率的に強制冷却する技
術を提供する。第２の目的は、冷却後の熱風を安全に装
置領域外に導く手段を提供する。

第３の目的は、ヒートパイプを用いた前記の比較的大型
の誘導加熱方式のロールをさらに高能率的に強制冷却す
る技術を提供する。

［課題を解決するための手段］ 」−足口的を達成するため本発明は下記の構成からなる
。

［−＜１＞　　少なくとも中心軸と、ロール部と、ロー
ル部に連結している駆動軸と、ロール部の内部の誘導コ
イル部とから構成され、中心軸とともに回転する中空の
金属製加熱ロール、または中心軸と軸受機構を介して回
転自在の中空の金属製加熱ロールにおいて、前記金属製
加熱ロールの内部、または駆動軸の内部のいずれかの部
分に冷却流体の流路を設けたことを特徴とする冷却機構
付き加熱口−ル。

（２）冷却流体の流路を、ロール部の内面と誘導コイル
部の間、ロール部の端面部、およびロール部内部の軸方
向に開けた中空孔から選ばれるいずれかの部分に設けた
ことを特徴とする請求項第１項の冷却機構付き加熱ロー
ル。

（３）冷却流体の導入口、および排出口を、駆動軸に設
けたことを特徴とする請求項第１項の冷却機構付き加熱
ロール。

り４）　　ヒートパイプが組み込まれてなる加熱ロール
であることを特徴とする請求項第１項の冷却機構付き加
熱ロール。」 以下本発明の好ましい態様を図面を用いて説明する。第
１図は本発明の加熱ロールの軸方向Ｇこ沿っな断面図で
ある。本発明の加熱ロールは、中心軸１と、ロール部２
と、ロール部２に連結している駆動軸３と、ロール部２
の内部の誘導コイル部４とから構成される。中心軸１は
固定式でもよいし、回転する方式であってもよい。中心
軸１が回転する方式は、いわゆるスリップリング方式と
いい、中心軸とともに誘導コイル部４も回転するもので
、当業界でよく知られた方式である。中心軸１が固定式
のものを例示すると第１図のようになり、中心軸１は適
当な回り止め手段によって回り止めされている。またロ
ール部２の両端部には駆動軸３を設（ブ、この駆動軸３
と中心軸１との間には軸受５を設けて、ロール部２を中
心軸１に軸受５を介して回転自在に支持する。

前記のようなロール装置において、本発明の特徴的な点
は、金属製加熱ロールの内部、または駆動軸の内部のい
ずれかの部分に冷却流体の流路を設（ブたことである。

かかる流路に冷却流体を流通させれば、ロール装置の内
部から強制冷却でき、冷却時間が短縮できる。流路はロ
ール装置の内部であればいかなる部分でもよいが、好ま
しくはロル部の内面と誘導コイル部の間、ロール部の端
面部、およびロール部内部の軸方向に開けた中空孔から
選ばれるいずれかの部分である。

これを具体的に図で示すと、第１図はロール部２の内面
と誘導コイル部４０間の流路Ａを、空気などの気体を用
いて冷却する例である。流路Ａの部分を冷却するとロー
ル部２の蓄熱はもちろん、誘導コイル部４の蓄熱も強制
的に奪うことができる。強制冷却のさらに好ましい方法
としては、ロール部２の内面にスパイラル状の講を設け
て冷却面積を増加させることである（第１図のロール部
２の内面の彼方形状で示す部分）。このようにすれば熱
交換が効率的に行なえる。またターボブロアなどを用い
て冷却流体導入口６がら空気を導入し、排出ロアから排
出する際、強制的に排熱空気を吸引すれば、さらに冷却
効果が向上する。

第２図はロール部の端面部の流路Ｂの部分を冷却する例
である。すなわち駆動軸の端からロータリージヨイント
８などを介して駆動軸３内部の流体通路に冷却流体を導
入し、ロール部の端面部の流路Ｂの部分を通過させ、ロ
ール部の端面から突出させたヒートパイプ９の端部と接
触さぜると、この接触部で強制冷却が行なわれ、ヒート
パイプ９の熱伝導性の良好さを利用してロール２の内部
まで強制冷却できる。ヒートパイプ９の突出端の長さは
任意の長さでよい力釈好ましくは１０〜３０ｍｍ程度で
ある。

冷却流体はたとえば第２図の冷却流体導入口６から導入
し、ロール端面の円周方向であって駆動軸３の内部の溝
部分を循環させ、冷却流体排出ロアから外部に排出させ
る。第２図の場合にあっては、冷却流体は空気、水蒸気
などの気体に限らず、水や油（オイル）を使用すること
もできる。ヒートパイプ９の端部の冷却は、ビートパイ
プ内の高真空下における水などの作動媒体の沸騰と凝縮
の平衡関係によって、ロールの長さ方向の温度分布が即
時に解消されるので、冷却効果は驚くほど向上する。

第３図ではロール部２の内部の流路Ｃの部分（中空孔）
を冷却する例である。すなわちロール部２の軸方向に沿
って中空孔を設け、該中空孔に冷却流体を流通せしめる
構造である。冷却流体の導入方法および排出方法は第１
図と同様に行なうことができる。すなわち駆動軸３の一
端に冷却流体導入口６を設け、ここから圧力空気などの
冷却流体を導入し、ロール部２の内部の流路Ｃの部分（
中空孔）を冷却し、他方の駆動軸３の端の冷却流体排出
ロアから外部に熱交換後の流体を排出させる例である。

本発明において好ましくは、冷却流体の導入口、および
排出口を、駆動軸に設けることである。また、熱交換後
の加熱された排出流体は大気などの室外へ導びくことが
好ましい。労働環境を悪化させないからである。

次に本発明はヒートパイプ９の有無を問わないが、ヒー
トパイプ９を組み込んだロールについて適用することが
好ましい。冷却効率が高く、昇温と同様に均一に冷却さ
れるからである。

本発明においてヒートパイプつは、特開昭６３９１９９
１号公報に記載されているように挿入孔に拡管されて密
着一体止されていることが好ましい。熱伝導性に優れる
からである。またヒートパイプ挿入孔の直径は１−０〜
２０ｍｍ程度が好ましい。ヒートパイプ２２は肉厚０．
４〜２ｍｍ、とくには１ｍｍ程度の銅製パイプが好まし
く用いられる。

］−〇 ヒートパイプの内部の真空度は、１〜１０　’　ｔｏｒ
ｒの範囲が好ましく、内部に封入する作動媒体は水が好
ましく用いられる。さらにヒートパイプの数は、直径４
００〜５００ｍｍ程度の大型ロールの場合、同心円状に
１−０〜４０本程度配置させるのが適当て゛ある。

さらに本発明の磁性材料からなるロール２は、通常炭素
鋼からなり、１本の円柱状の鉄柱を繰り抜いて中空とし
たものを用いる。

本発明においては、誘導コイル部４につながるリード線
］−〇に電力を与えると誘導コイル部４の周囲に磁力が
発生し、これが発熱源となってロル部２が加熱されると
いう、いわゆる誘導加熱の原理によって加熱が行なわれ
る。この誘導加熱の原理は特開昭５５−１２２０３７号
公報、特開昭６：３−９１９９１号公報などですでに業
界周知の方式であるので説明を省略する。

前記において第１〜３図で本発明の好ましい態様を示し
たが、冷却流体の導入の方法、流路の取り方、排熱流体
の排出方法などは第１〜３図に示した方法を任意に組み
合わせてもよいし、本発明の範囲で別の方式を組み合わ
せてもよい。

［実施例］ 以下実施例にしたがって本発明の一実施態様を詳細に説
明する。本発明は実施例に限定されるものではない。

実施例１ 円柱状の炭素鋼を用いて、断面直径が５００ｍｍ。

肉厚８Ｑｍｍ、長さ２．８ｍの中空状ロールを切削して
作り、ロール１の最表面から２５ｍｍ離れた位置に直径
１９ｍｍのヒートパイプ挿入孔を同心円状に２０本開け
た。次にヒートパイプ挿入孔の中に直径１８ｍｍの銅製
のパイプを挿入した。そして特開昭６３−９１９９１号
公報に記載されている機械的方法で銅製のパイプを拡管
し、パイプとロール１を密着一体止した。次に銅製のパ
イプの内面を洗浄したのちエンドキャップをし、ノズル
を溶接し、真空ベーキングし、脱気し、作動媒体でおる
純水を注入し、高真空処理した。

次に第１図に示すように、誘導加熱ロールを作りあげた
。このロールは、ロール表面の熱伝導性に優れ、昇温が
早く、かつ均一に加熱することができ、さらには非処理
物によって熱を奪われてもすぐに設定温度に回復すると
いう好ましい性質を有していた。また長期間使用しても
寸法変化などなく、安定して使用することができた。

次に２３０℃まで昇温し、加熱を止め、冷却流体導入口
８から１−１Ｔ１３／分で、２５°Ｃの圧力空気をロー
ル内に供給した。この結果ロール交換作業のできる６０
°Ｃ以下の温度になるまでの冷却時間は約５時間で済み
、強制冷却のない従来法に比べて約１／４以上冷却期間
を短縮できた。

［発明の効果］ 本発明は、比較的大型の誘導加熱方式のロールの内部に
冷却流体を流す機構としなので、強制的に高能率的に強
制冷却するすることかできな。さらに冷却後の熱風を安
全に装置領域外に導くことができ、労働衛生上、環境上
安全性に優れた装置とすることができた。さらにヒート
パイプを用いた比較的大型の誘導加熱方式のロールを高
能率的］　３ に強制冷却することができ、従来にない優れた加熱ロー
ルを当業界に提供することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、および第３図は本発明の一実施態様の
断面図を示す。 １：中心軸　　　　　２：ロール部 ３：駆動軸　　　　　４；誘導コイル部６；冷却流体導
入口　７：冷却流体排出口９：ヒートパイプ Ａ、Ｂ、Ｃ：冷却流体流路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも中心軸と、ロール部と、ロール部に連
   結している駆動軸と、ロール部の内部の誘導コイル部と
   から構成され、中心軸とともに回転する中空の金属製加
   熱ロール、または中心軸と軸受機構を介して回転自在の
   中空の金属製加熱ロールにおいて、前記金属製加熱ロー
   ルの内部、または駆動軸の内部のいずれかの部分に冷却
   流体の流路を設けたことを特徴とする冷却機構付き加熱
   ロール。
2. （２）冷却流体の流路を、ロール部の内面と誘導コイル
   部の間、ロール部の端面部、およびロール部内部の軸方
   向に開けた中空孔から選ばれるいずれかの部分に設けた
   ことを特徴とする請求項第１項の冷却機構付き加熱ロー
   ル。
3. （３）冷却流体の導入口、および排出口を、駆動軸に設
   けたことを特徴とする請求項第１項の冷却機構付き加熱
   ロール。
4. （４）ヒートパイプが組み込まれてなる加熱ロールであ
   ることを特徴とする請求項第１項の冷却機構付き加熱ロ
   ール。