JPH04262393A - 誘導発熱ローラ装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、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
中空のローラの内部に、電磁誘導用のコイルを設置し、
ローラの周壁を誘導電流によってジュール発熱させると
ともに、ローラの周壁の肉厚部分に設けた空隙に、気液
二相の熱媒を密封することにより、ローラの表面温度の
均熱を図るようにしたものは、既によく知られている。

【０００３】ところでこの種ローラ装置を製紙工程の乾
燥、圧延あるいは鋼板その他の金属板の加熱などに使用
する場合、一般的にその熱負荷量は相当大きいものとな
る。熱負荷となる処理製品は、ローラの面長寸法内の一
定の働き巾において、処理製品が接する巾全域にわたっ
て、ほぼ等分布の奪熱作用を生じるとみることができる
。

【０００４】しかしその奪熱巾の両端部を境界として、
そのローラの外周の表面上における奪熱されない区域、
すなわち処理製品の耳端より両外側の、処理製品が接し
ない区域が存在するので、その区域の表面温度は、奪熱
巾部の温度よりも高くなる傾向がある。

【０００５】そしてこの傾向は、熱負荷量が大きければ
大きいほど助長される。そして遂には処理製品の両耳端
付近におけるローラの表面において、急峻な温度勾配を
呈するようになる。このような温度勾配の発生は、処理
製品の全巾方向にわたって均一に加熱しようとする目的
の達成を困難にする。

【０００６】のみならず複数のローラをその各軸心を平
行にして重ね合わせて、各ローラ相互間にニップ圧を発
生させるようにした圧延装置などに適用しようとする場
合は、更に別の問題を生じる。

【０００７】たとえば紙などのように薄い処理製品を、
ニップル圧のかかったローラ間に通すときは、ローラの
中央部よりも両端部の近傍の温度が高い場合、その温度
に見合ったローラの直径方向の熱膨張差により、処理製
品の両耳端部分だけが過圧状態となり、処理製品の高品
質化を損ねる原因となる。

【０００８】またニップされる相手側のローラは発熱ロ
ーラではなく、その表面が、金属以外のたとえばゴム、
プラスチックなとのような弾性材料で構成されたもの、
あるいは比較的耐熱温度が低い材料で被覆されたもの（
以下単に弾性ローラという。）では、処理製品が接する
区域における、これら弾性ローラの表面温度は、処理製
品によって断熱されて、それほど加熱されない。

【０００９】ところが処理製品に接触しないローラの両
端部の近傍に接する弾性ローラは、直接に発熱ローラか
ら伝熱され、しかも前記したようにローラの両端部の近
傍は高温区域であるので、弾性ローラの表面が熱劣化を
起こし、物理的、機械的特性を阻害する。極端な場合は
、運転中に表面が破裂し、飛散するという事故を起こす
ことがある。

【００１０】このような問題は、ローラの面長寸法が処
理製品の巾寸法に比較して大きくなれば、更に増大する
。換言すれば、一定の面長寸法のローラによって、巾寸
法の異なる幾種類かの処理製品を加工しようとする場合
、巾の狭い製品ほど、前記したような顕著な不具合を生
じるようになる。

【００１１】理想的には、ローラの両端部に処理製品に
よって奪熱されない区域が全くないか、あっても僅かで
あることが望ましい。しかし前記のように幾種類かの巾
寸法の異なる処理製品を加工しようとする場合には対応
できないし、操業上実際問題としてローラの両端部の余
裕面長をなくすことは現実的でない。

【００１２】以上のような観点から従来においても、ロ
ーラの内部に設置される誘導コイルを軸方向に複数分割
して、それぞれを独立した磁束発生機構とすることによ
って、熱負荷のかからないローラの両端部付近に位置す
る誘導コイルへの入力を、適宜減ずることによって、ロ
ーラの両端部近傍の高温化を回避しようとする試みもさ
れている。

【００１３】また誘導発熱ローラ以外の他の加熱方式に
よるローラにおいてであるが、ローラの駆動軸の端部に
冷却用の回転継手を設け、ローラの両端部のみに冷媒を
循環させて強制的に冷却したり、あるいはローラの外部
からローラの外周表面の両端部に霧状の冷却水を噴射し
て冷却するようにしたものも考えられている。

【００１４】これらの試みは一応の成果をみることがで
きるものの、処理製品の全巾に対して均一な温度分布あ
るいは均一なニップ圧を得るには至っていない。それは
処理製品の両端部における急峻な温度勾配を依然として
解消することはできないし、あるいは過圧傾向、過冷に
よる圧不足の不具合も解消できないからである。

【００１５】すなわち誘導発熱ローラの場合は、ローラ
周壁の内部に密封された熱媒によって均熱作用を呈する
。この均熱作用が処理製品の巾寸法を越えてローラの両
端区域にまで延びている。これが前記した諸問題の解決
を阻んでいるのである。

【００１６】その理由を説明すると、熱媒が封入される
ジャケット室をローラの周壁に設ける場合、その位置は
ローラの外周表面からできるだけ近接した位置に設ける
ことが望ましい。しかしローラに加わる荷重を考慮すれ
ば、或る程度の残肉量を確保しておかなければならない
。そのため熱媒に接するジャケット室の壁面からローラ
の外周面までのローラの半径方向の熱抵抗を減じること
には、おのずから限界がある。

【００１７】そしてジャケット室の内部温度は、熱負荷
のある区域と、ない区域において、等温度に保持されて
いたとしても、そこからローラの外周面に至る熱流束の
差に応じて、両者間で温度差となってローラの表面に現
われる。したがって前記したように、熱負荷のない区域
に相当する部分の誘導発熱をなくすようにしても、熱媒
による均熱作用がある限り、その区域の温度は高くなっ
てしまうのである。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ローラにジ
ャケット室を備えた構成においては、その内部に密封さ
れた熱媒による均熱効果が、熱負荷が存在する区域だけ
に作用し、熱負荷が存在しないローラの両端部には及ば
ないようにし、これによって熱負荷の耳端部近辺におけ
る、急峻な温度勾配の発生を回避することを目的とする
。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は、ローラの周壁
にその軸心方向に延び、かつ内部に気液二相の熱媒を封
入してなるジャケット室を、互いに独立して、ローラの
円周方向に沿って複数設け、各ジャケット室の両端部に
ローラの軸心方向に沿って移動可能な隔壁を内蔵させて
なり、またローラの内部に設けられる誘導コイルのうち
、ローラの両端部に位置する誘導コイルを細分化し、細
分化された各誘導コイルの入力を独立して調整自在とし
てなり、熱負荷の耳端に対応する個所まで、前記隔壁を
移動させてその位置を設定し、および熱負荷の耳端に対
応する個所より外側の細分化された誘導コイルの入力を
、それより内側の誘導コイルよりも入力を少なく調節し
てなることを特徴とする。

【００２０】

【作用】熱負荷の存在しないローラの表面区域では、ロ
ーラを発熱させる必要はないから、そのような区域に対
応する細分化された誘導コイルは、熱負荷の存在する区
域にある誘導コイルよりも入力を少なくする。場合によ
ってはその入力を全くなくしてもよい。

【００２１】ジヤッケット室に封入された熱媒がローラ
の発熱に応じて沸騰すると、蒸気を発生する。蒸気はジ
ャケット室の壁面の低温部に触れて凝縮して液化する。 その液は高温部に還流して再び蒸発する。この動作を絶
えず継続することによって均熱機能を果たす。

【００２２】ここで熱負荷の巾に応じて隔壁を移動させ
、その熱負荷の耳端部に対応する位置にセットする。 このように隔壁によって熱負荷の巾に応じた長さにわた
って、ジャケット室内の蒸気の流路を遮蔽したとすると
、熱媒による均熱機能は、その隔壁を越えてまで及ばな
い。したがって熱負荷の両耳端部を境にしてその外側に
ある、熱負荷のない区域のローラ表面には、熱媒による
均熱作用は働かない。また同じく熱負荷のない区域にあ
る誘導コイルの入力も減少乃至は停止される。

【００２３】以上によって熱負荷のない区域のローラの
表面温度と、熱負荷のある区域のローラの表面温度との
差は低減し、両者間の急峻な温度勾配はなくなり、熱負
荷はその巾方向に沿って均一に加熱されるようになる。 また熱負荷のない区域のローラの表面温度が上がらない
ことにより、半径方向の膨張もおこらず、両耳部だけの
過圧も回避される。

【００２４】なお隔壁の遮蔽率は蒸気流速が音速を越え
る程度の流路断面積に縮少し得れば十分である。したが
つて隔壁によつてジャケット室の長さ方向の一部を完全
に気密な遮蔽とする必要はない。また隔壁の設置される
位置は、熱負荷の境界部分を基準にして設定されるべき
であるが、実際には熱負荷量の程度あるいは誘導コイル
との配置関係などにより、最適な位置を微調整によって
見出すようにすることが必要である。

【００２５】

【実施例】本発明の実施例を図によつて説明する。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、３はローラ１の周壁の内部に、互いに独立して複
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形成
する。ジャケット室３の内部には気液二相の熱媒たとえ
ば蒸留水が封入されてある。

【００２６】４は磁束発生機構で、支持ロッド５によっ
て支持されている。支持ロッド５は駆動軸２内に挿通さ
れ、軸受６を介して駆動軸２に支持されている。７は磁
束発生機構を構成する誘導コイルである。そしてローラ
１の軸方向に沿う両端部にある誘導コイルは細分化され
てある。細分化された誘導コイルは互いに独立して入力
電力すなわち励磁電流が調整されるようにしてある。

【００２７】８は熱負荷で、ローラ１の表面に図２に示
すように添接しながら移送される。９はローラ１の内部
の温度を計測する温度センサで、その計測値は回転トラ
ンス１０を経由して外部に取り出される。

【００２８】１１は誘導コイル７の励磁電流のための交
流電源で、制御器１２を経て各誘導コイル７に接続され
てある。１３は駆動軸２を回転させるためのモータ、１
４は駆動軸２を機台１５に回転自在に支持する軸受であ
る。

【００２９】１６は各ジャケット室３内に配置されてあ
る一対の隔壁である。両隔壁１６は外部からジャケット
室３内を進退自在とされてあり、その任意の位置で静止
されるようになっている。

【００３０】その具体例を図３及び図４に示す。隔壁１
６は軸受１７によって回転自在のスプラインシャフト１
８に挿通されてあり、スプラインシャフト１８の回転に
よって、隔壁１６も回転するようになっている。隔壁１
６の外周はネジ部が形成されてあり、このネジ部は、ジ
ャケット室３の端部に取り付けられてあって、内面にネ
ジ部が形成されてある筒状の送りネジ１９のそのネジ部
と噛みあっている。

【００３１】スプラインシャフト１８の外端には磁石筒
２０が取り付けてあり、この磁石筒２０は、ローラ１に
固定されてあるブッシュ２１を介して磁石棒２２に合い
対している。磁石棒２２はローラ１の外部まで引き出さ
れている回動軸２３に取り付けられてある。回動軸２３
は軸受２４によつて回転自在とされている。

【００３２】回動軸２３を図のように回転させると、磁
石棒２２が回転し、これによってこれ磁石棒２２と磁気
的に結合している磁石筒２０、したがってスプラインシ
ャフト１８が回転する。この回転によって隔壁１６は送
りネジ１９に沿って回転しながら移動する。回動軸２３
の回転を停止すれば、隔壁１６はその位置で停止し、静
止する。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ジ
ャケット室内の熱媒による均熱効果が作用する範囲が熱
負荷の巾に相応するように、隔壁を移動自在としたので
、熱負荷の耳端部付近での急峻な温度勾配を回避するこ
とができ、したがって熱負荷の加熱温度を均一にするこ
とができるとともに、熱負荷に対する加圧の過不足がな
くなり、高品質の加工が可能となるといった効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す断面図である。

【図２】図１のＸ−Ｘ線に沿う横断面図である。

【図３】隔壁の駆動機構の一例を示す断面図である。

【図４】図３のＡ−Ａ線に沿う横断面図である。

【符号の説明】

１　　ローラ ３　　ジャケット室 ４　　磁束発生機構 ７　　誘導コイル ８　　熱負荷 １６　　隔壁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ローラの周壁にその軸心方向に延び、
   かつ内部に気液二相の熱媒を封入してなるジャケット室
   を、互いに独立して、前記ローラの円周方向に沿って複
   数設け、前記各ジャケット室の両端部に前記ローラの軸
   心方向に沿って移動可能な隔壁を内蔵させてなり、また
   前記ローラの内部に設けられる磁束発生機構用の誘導コ
   イルのうち、前記ローラの両端部に位置する前記誘導コ
   イルを細分化し、細分化された前記各誘導コイルの入力
   を独立して調整自在としてなり、熱負荷の耳端に対応す
   る個所まで、前記隔壁を移動させてその位置を設定し、
   および前記熱負荷の耳端に対応する個所より外側の細分
   化された誘導コイルの入力を、それより内側の誘導コイ
   ルよりも入力を少なく調節してなることを特徴とする誘
   導発熱ローラ装置。