JPH03180584A - 切換燃焼式ロール加熱装置 - 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、各種の加熱、乾燥に用いられる加熱ロールに
関し、更に詳しくは、燃焼焔を両端から交互に切換えて
導通させるようにした切換燃焼式加熱ロールに関する。

「従来の技術」 従来より１例えば紙、キャンパス、ベルト、発泡スチロ
ールシート、ゴム、不織布などの製造における加熱、乾
燥、あるいはスラッジ等泥状物の乾燥のために、加熱ロ
ールが用いられている。

一般に、この種の加熱ロールとしては、ロール内部に蒸
気を吹き込む方式のもの、ロール内部に熱媒オイルを循
環させる方式のもの、などが用いられている。更に、電
気加熱、誘電加熱を利用したものも知られている。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、前記蒸気を吹き込む方式は。

ロール表面を高温にする場合、例えば数ｋｇ／ｃｍ”、
場合によりＩＯ数ｋｇ／ｃａ＋’の高圧蒸気を用いなけ
ればならず、耐圧構造等が複雑化し、取り扱いが不便で
あった。また、数台、数１０台の加熱ロールがある場合
には、このなかの１台を作動させるために、ボイラーを
運転する必要があり、不経済であった。

また、前記熱媒オイルを循環させる方式は、熱媒オイル
が非常に高価で、かつ、熱効率が低く不経済であった。

更に、電気加熱、誘電加熱を利用する方式は。

一定容積内への発熱体の収納量に限界があり、表面温度
を高温に保持することは不可能であった。

また、発熱体の寿命が短く、不経済であった。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、表面温度を１５０℃以上の高温に
保持でき、温度むらが少なく、かつ、運転費が安価であ
るロール加熱装置を提供することにある。

「課題を解決するための手段」 上記目的を達成するため、本発明の切換燃焼式ロール加
熱装置は、 内部に燃焼空間を有する中空のロールと。

前記ロールの両端に取付けられ、前記ロールの前記燃焼
空間に連通ずる中空の軸部と、前記中空の軸部内にそれ
ぞれ挿入された燃料噴射管と、 前記中空の軸部を連結して閉回路を構成するガス管と。

前記ガス管に設けられた。空気導入口及び排気口を有す
る流路切換弁とを備え、 前記ロールは、前記中空の軸部で回転自在に支持され、 前記流路切換弁は、燃焼ガス及び燃焼用空気の流れ方向
を経時的に切換えるものからなることを特徴とする。

また、本発明の好ましい態様においては、前記ロールの
前記燃焼空間で燃焼焔に旋回流を与えるガイドが、前記
中空の軸部内に設けられている。

更に、本発明の好ましい態様においては、前記ガス管と
前記中空の軸部との間に蓄熱器が設けられ、燃焼用空気
がこれらの蓄熱器を通過するように構成されている。

「作用」 本発明は、上記のような構成からなるので、方の中空の
軸部→ロールの燃焼空間→他方の中空の軸部→ガス管−
流路切換弁→ガス管→一方の中空の軸部という閉回路が
形成される。

そして、一方の中空の軸部から、燃焼用空気が、燃料噴
射管より噴射される燃料と混合して。

燃焼空間に吹き込まれ、ロールの一端から燃焼焔が形成
される。

これにより発生した燃焼ガスは、ロールの燃焼空間から
他方の中空の軸部、ガス管を通り、流路切換弁に送られ
る。

流路切換弁において、燃焼ガスが排気され、その代りに
新鮮な燃焼用空気が吸入され、再び一方の中空の軸部に
送られる。

次に、流路切換弁が燃焼ガス及び燃焼用空気の流れ方向
を切換えると、今度は上記とは反対方向に燃焼ガス及び
燃焼用空気が流れ、ロールの反対側の端部から燃焼焔が
形成される。

こうして、ロールの両端から交互に切換えて燃焼焔が導
通され、ロール表面を平均的に加熱することができる。

なお、流路切換弁の切換えと同期して、ロール両端の燃
料噴射管からの燃料噴射を交互に行なうようにする。

本発明では、ロール内部の燃焼空間に直接燃焼焔を導通
させるので、ロール表面を例えば１５０℃以上の高温に
保持することができる。

また、ロール内部の燃焼空間に直接燃焼焔を導通させる
ので熱効率が高く、ロールの加熱構造も比較的簡単であ
り、各ロール毎に燃焼を行なわせることができるので、
運転費が安価となる。

なお、中空の軸部内に燃焼焔に旋回流を与えるガイドを
設けることにより、ロール表面をより平均的に加熱する
ことが可能となる。

また、ガス管と中空の軸部との間、すなわちロールの両
端にそれぞれ蓄熱器を設けることにより、燃焼用空気が
この蓄熱器を通過する際に予熱されるので、熱効率が更
に高められる。

「実施例」 以下、第１〜３図を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図に示すように、鉄等の耐熱性金属からなる中空の
ロール１１は、内部に燃焼空間１２を有している。ロー
ル１１の両端面は、中心部が開口しており、この両端面
に中空の軸部１３．１３が、上記、燃焼空間１２に連通
するように接続されている。中空の軸部１３．１３は、
更に中空の管をＬ字状に屈曲させてなるキャスター内貼
り鋼管１４．１４に接続されている。この場合、中空の
軸部１３．１３とキャスター内貼り鋼管１４．１４との
接続部１５．１５は、図示を省略したロータリージヨイ
ントにより回転自在な接続構造とされている。したがっ
て、ロール１１は。

中空の軸部１３．１３を介して、キャスター内貼り鋼管
１４，１４に回転自在に支持されている。キャスター内
貼り鋼管１４．１４の中空内部は、中空の軸部１３、１
３を介して、ロール１１の燃焼空間１２に通じている。

キャスター内貼り鋼管１４．１４の上半部及び中空の軸
部１３．１３を貫通して、燃料噴射管１６．１６が挿入
されており、燃料噴射管１６．１６の先端は、中空の軸
部１３．１３の内部に配置されている。この燃料噴射管
１６．１６の外周と、中空の軸部１３．１３の内周との
間には、ガイド１７．１７が配置されている。このガイ
ド１７．１７は、第２図に示すように、セラミックス製
の羽根からできており、中空の軸部１３．１３を流れる
ガス流に旋回流を与えるようになっている。なお、燃料
噴射管１６．１６は、後述する流路切換弁と同期して、
燃料を交互に切換えて噴射するようになっている。また
、燃料噴射管１６、１６から噴射する燃料としては、都
市ガス、ブタン、プロパン等のガス燃料でもよく、重油
、軽油、灯油等の液体燃料でもよい。

キャスター内貼り鋼管１４．１４の下端は、蓄熱槽１８
．１８上部に固着され、その中空内部が蓄熱槽１８、１
８内部と連通している。蓄熱槽１８．１８内には、直径
２０ｍｍのアルミ球体１９が充填されており。

アルミ球体１９を充填された蓄熱槽１８．１８が１本発
明における蓄熱器２０．２０を構成している。すなわち
、これらの蓄熱器２０．２０を通過するとき、燃焼ガス
はアルミ球体１９に熱を与え、燃焼用空気はその熱を奪
って昇温されるのである。ただし、蓄熱器２０．２０と
しては、上記の他に公知の各種構造のものが採用可能で
ある。

蓄熱器２０．２０の下部は、ガス管２１．２１によって
連結されている。ガス管２１．２１の途中には、空気導
入口２２及び排気口２３を有する流路切換弁２４が接続
されている。この流路切換弁２２は、ロール１１の燃焼
空間Ｉ２より流出する燃焼ガスを排気口２３より排気す
るとともに、空気導入口２２より新鮮な燃焼用空気を導
入し、燃焼用空気を蓄熱槽２０を経てロール１１の燃焼
空間１２に流入させる。また、流路切換弁２２は、燃焼
用空気及び燃焼ガスの流れ方向を経時的に切換えるよう
になっている。この切換えタイミングは、特に限定され
ないが、例えば３０秒〜５分程度のタイミングで切換え
ることが好ましい。

なお、一方の中空の軸部１３の外周には、ギア２５が装
着されており、このギア２５にモータ２６によって回転
する駆動ギア２７が歯合している。したがって、モータ
２６の作動で、ギア２７．２５を介して中空の軸部１３
が回転し、それとともにロール１１が回転するようにな
っている。ロール１１の回転駆動機構としては、その他
各種の構造が採用できる。

次に、この切換燃焼式ロール加熱装置の作動について説
明する。

このロール加熱装置においては、一方の中空の軸部１３
→ロールｌｌの燃焼空間１２→他方の中空の軸部１３→
一方のキャスター内貼り鋼管１４→一方の蓄熱器２０→
ガス管２Ｉ−流路切換弁２４−ガス管２１−他方の蓄熱
器２０→他方のキャスター内貼り鋼管１４→一方の中空
の軸部１３という閉回路が形成される。

すなわち、今、流路切換弁２４が燃焼用空気を図中右方
向に流すとき、燃焼用空気は、ガス管２１から右側の蓄
熱器２０を通過し、キャスター内貼り鋼管１４及び中空
の軸部１３を通り、中空の軸部１３内において燃料噴射
管１６から噴射される燃料を混合され、更に、中空の軸
部１３内に配置されたガイド１７で旋回流を与えられて
、ロール１１の燃焼空間１２内に右側から吹き込まれる
。この混合気体は、少なくとも装置の始動時において図
示しない点火装置で着火され、燃焼空間１２内で燃焼節
２５となる。この燃焼節２５は、上記ガイド！７の作用
で旋回しながら燃焼空間１２内に導通される。

こうして発生した燃焼ガスは、ロール１１の燃焼空間１
２から左側の中空の軸部１３及びキャスター内貼り鋼管
１４を通り、更に左側の蓄熱器２０を通過して、ガス管
２１から流路切換弁２４に返送される。流路切換弁２４
において、燃焼ガスは排気口２３から排気され、その代
りに空気導入口２２から新線な燃焼用空気が導入されて
、燃焼用空気が再び右方向に送り出される。

こうしてロール１１の燃焼空間１２内に、図中右側から
燃焼節２５を導通させて所定時間、好ましくは３０秒〜
５分程度経過すると、流路切換弁２４が作動して、今度
は燃焼用空気を図中左側方向に送り出す。それとともに
、右側の燃料噴射管１６の燃料噴射が停止し、左側の燃
料噴射管１６から燃料が噴射される。この結果、今度は
燃焼用空気が前記とは逆方向に流れ、ロール１１の燃焼
空間１２の図中左側から燃焼節２５が導通されることに
なる。このようなサイクルを繰り返すことにより、ロー
ル１１の燃焼空間１２の左右から交互に切換えて燃焼節
２５を導通させ、ロール１１表面を加熱し、各種シート
、泥状物質などの加熱、乾燥を行なわせることができる
。運転中、ロール１１はモータ２６の作動により、ギア
２７．２５を介して回転し、各種シート、泥状物質など
を送り出す。

なお、燃焼ガスは、左右の蓄熱器２０の蓄熱槽１９内に
充填されたセラミックス球体１８の間隙を通過するとき
、セラミックス球体１８を加熱する。そして、導入され
た燃焼用空気は、蓄熱器２０を通過するとき、セラミッ
クス球体１８に接触して予熱される。したがって、燃焼
ガスの顕熱を回収して熱効率を高めることができる。

第３図には１本発明のロール加熱装置におけるロール１
１表面の温度分布（軸方向位置と熱流量との関係）が示
されている。

図中、曲線ａはロール１１の燃焼空間１２の一端から燃
焼節２５を導通させたときの温度分布を示すものであり
、ロール１１の軸方向位置によって温度に大きな偏りが
できることがわかる。

曲１ｂはロール！ｌの燃焼空間１２の他端から燃焼節２
５を導通させたときの温度分布を示すものであり１曲！
Ｉａとは反対の偏りができる。

したがって、ロール１１の燃焼空間１２の両端から交互
に燃焼節２５を導通させれば、曲１１ａ、ｂの両方を現
出させて温度分布を平均化できることがわかる。

更に１曲１＄Ａｃは、ロール１１の燃焼空間１２の両端
から交互に燃焼節２５を導通させるととりに、ガイド１
７によって燃焼節２５に旋回流を形成させた場合の温度
分布を示している。これによれば、ロール１１表面にお
いて、温度分布がほぼ均一化した加熱ができることがわ
かる。

なお、蓄熱器２０を設置して燃焼ガスの顕熱を回収する
ことにより、７５％以上の熱効率を保持することができ
た。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明によれば、ロール内部の燃
焼空間に１両端から交互に切換えて燃焼節を直接導通さ
せるようにしたので、ロール表面を例えば１５０℃以上
というような高温に、かつ、平均した温度分布で加熱す
ることができる。

この場合、中空の軸部にガイドを設けて燃焼節に旋回流
を与えることにより、ロール表面の温度分布をより一層
均−にすることができる。

また、閉回路を構成して燃焼ガス及び燃焼用空気を循環
させるようにし、好ましくは蓄熱器を設置することによ
り、燃焼ガスの顕熱が有効利用され、熱効率を高めるこ
とができる。

この加熱ロール装置は、ロール内部の燃焼空間に燃焼焔
を直接導通するものであり、しかも個々に運転すること
ができるため、運転費が安価で経γ斉的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の切換燃焼式ロール加熱装置の実施例を
示す一部切欠き断面図、第２図は同装置におけるガイド
の構造を示す部分断面図、第３図は本発明の切換燃焼式
ロール加熱装置におけるロール表面の軸方向位置と熱流
量との関係を示す図表である。 図中、１１はロール、１２は燃焼空間、１３は中空の軸
部、１６は燃料噴射管、　１７はガイド、１８は蓄熱槽
、　１９はセラミックス球体、２０は蓄熱器、２１はガ
ス管、２２は空気導入口、２３は排気口、２４は流路切
換弁、２５は燃焼焔である。 第 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）内部に燃焼空間（１２）を有する中空のロール（
   １１）と、 前記ロール（１１）の両端に取付けられ、前記ロール（
   １１）の前記燃焼空間（１２）に連通する中空の軸部（
   １３）、（１３）と、 前記中空の軸部（１３）、（１３）内にそれぞれ挿入さ
   れた燃料噴射管（１６）、（１６）と、 前記中空の軸部（１３）、（１３）を連結して閉回路を
   構成するガス管（２１）と、 前記ガス管（２１）に設けられた、空気導入口（２２）
   及び排気口（２３）を有する流路切換弁（２４）とを備
   え、 前記ロール（１１）は、前記中空の軸部（１３）、（１
   ３）で回転自在に支持され、 前記流路切換弁（２４）は、燃焼ガス及び燃焼用空気の
   流れ方向を経時的に切換えるものからなることを特徴と
   する切換燃焼式ロール加熱装置。
2. （２）前記ロール（１１）の前記燃焼空間（１２）で燃
   焼焔（２５）に旋回流を与えるガイド（１７）が、前記
   中空の軸部（１３）、（１３）内に設けられている請求
   項１記載の切換燃焼式ロール加熱装置。
3. （３）前記ガス管（２１）と前記中空の軸部（１３）、
   （１３）との間に蓄熱器（２０）、（２０）が設けられ
   、燃焼用空気がこれらの蓄熱器（２０）、（２０）を通
   過する請求項１又は２記載の切換燃焼式ロール加熱装置
   。