JPH0717052B2

JPH0717052B2 - 電子冷熱素子を利用して加熱または冷却されるシリンダまたはローラおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH0717052B2
Application number: JP16540591A
Authority: JP
Inventors: 瑛原
Original assignee: ボールドウィンプリンティングコントロールズリミテッド
Priority date: 1991-07-05
Filing date: 1991-07-05
Publication date: 1995-03-01
Anticipated expiration: 2010-03-01
Also published as: JPH05301336A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は印刷機械のインキロー
ラ、圧胴、ブランケット胴等のシリンダ、あるいはプラ
スチックフィルム加工機械、抄紙機等のシリンダおよび
ローラに係り、特にペルチェ効果により冷熱を発生させ
る電子冷熱素子を用いて加熱または冷却されるシリンダ
およびローラとその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記各種機械のシリンダまたはローラ
は、接触しながら回転するものが使われており、例え
ば、印刷機械のインキローラはインキ溜めから版胴の間
に複数配置され、回転接触によって隣接するローラ表面
にインキを順次転移させ、版胴の版に塗布している。こ
のようなローラは接触しながら回転する際に転がり摩擦
が発生し、その摩擦熱によってローラ上のインキの温度
が上昇する。インキ仕様においてその使用最適温度や温
度範囲等の使用環境が定められている。例えばオフセッ
ト印刷の場合、一般にインキの温度は２５⁰前後が適温
とされている。そのため、上記転がり摩擦によりインキ
ローラの表面温度がインキの使用環境を外れると印刷の
品質を低下させる要因となる。特に寒冷地においては、
室温が低い場合、始業時においてインキの温度が適温に
なるまで印刷機を空転させる必要があり、作業能率を低
下させる。

【０００３】このような背景において、ローラの表面温
度の上昇を抑えて適正温度にするためのローラ冷却・加
熱技術が開発されている。従来の印刷機械のローラ冷却
は、ローラ内に地下水等の水を循環させる水冷式、ロー
ラ内の配管に流される冷却水や冷媒で熱交換させる冷凍
サイクル式、ヒートパイプ式等の各種方式により行われ
ている。例えば水冷式は、図９に示すように、ローラ内
に水を噴出して冷却するように構成されている。すなわ
ち、給水側はローラ１００内に水を噴出させる管（ノズ
ル）１０１を一方のローラ軸を貫通させ、ローラ内に延
ばして配設されている。この管１０１はロータリジョイ
ント１０２を介して給水管１０３に接続されている。ま
た排水側は他軸に設けられた排水孔にロータリジョイン
ト１０４を介して接続された排水管１０５が設けられて
いる。また冷凍サイクル式を用いたシリンダ冷却装置
は、例えば特開昭６３−５９４４号公報に開示されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のシリ
ンダ冷却装置は、液媒を用いるため密閉のシリンダ構造
にしなければならず、高い精度の加工が要求されてお
り、また水の循環設備や冷凍設備を必要とし、装置が大
型化になる等の欠点がある。更にシリンダの表面温度分
布は中央部分とシリンダ端面に近い周辺部分では異なっ
た値を示す。通常、シリンダの表面温度は自然放熱に勾
配があって、必ずしも均一ではなく、またシリンダ内に
おいても入冷熱側が低く、排熱側が高くなり、均一とは
ならない。そのため、多量の水を循環させたり、冷却水
温度を下げる等の方法が取られているが、これらの方法
はシリンダ表面を適正温度でかつ均一に管理することが
簡単にできないという問題があった。本発明の目的は、
ペルチェ効果による電子冷熱素子を用いて加熱または冷
却される構造のシリンダまたはローラを提供することで
ある。また他の目的は、電子冷熱素子の放熱器の組付け
性を改良した加熱または冷却されるシリンダまたはロー
ラを提供することである。また他の目的は、電子冷熱素
子の電極と内外筒との高い密着性を可能にした加熱また
は冷却されるシリンダまたはローラを提供することであ
る。更に他の目的は、電子冷熱素子の冷熱エネルギーが
高効率で外筒に伝えられるようにした加熱または冷却さ
れるシリンダまたはローラを提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の電子冷熱素子を利用して加熱または冷却
されるシリンダまたはローラは外筒と、該外筒の内径内
に配設された内筒と、該内筒内面に設けられた放熱フィ
ンと、前記外筒内面に冷熱側を、内筒外面に放熱側を密
着させて配置した電子冷熱素子と、前記放熱フィンの熱
を取り去る通風装置とを具備するものである。前記電子
冷熱素子は、一層または複数層から成る可とう性の面状
電子冷熱体で構成されている。前記電子冷熱素子の冷熱
側と外筒内面および電子冷熱素子の放熱側と内筒外面と
の間に形成される間隙は、高熱伝導率を有する金属また
は熱伝セメントにより埋められている。前記放熱フィン
は内筒内面に一体成形された一条又は複数のスパイラル
状フィン、または内筒内面の軸方向に一体成形された複
数の短冊状フィン、あるいは内筒内面に一体成形により
並置された複数の円環状フィンにより構成されている。
また他の発明に係るシリンダまたはローラの製造方法
は、内筒外面に配設された電子冷熱素子が形成する外径
を、常温において外筒内径と等径に作製し、内筒と外筒
とを焼きばめ工法によって結合させるものである。

【０００６】

【作用】電子冷熱素子に通電すると、冷熱がシリンダま
たはローラ内面に与えられ、ころがり摩擦熱によって暖
められたシリンダまたはローラを冷却し、または被搬送
物を所定温度に暖めるためシリンダまたはローラを加熱
する。このとき電子冷熱素子への電流制御によって冷熱
エネルギーを調節することにより、シリンダまたはロー
ラの表面温度が均一かつ適正値に維持される。シリンダ
またはローラの内部に放熱フィンを設け、この放熱フィ
ンのある筒内に空気を強制的に流すための通風装置が設
けられているため、シリンダまたはロータを冷却する場
合は、前記空気流により電子冷熱素子の放熱側からの発
熱を放熱フィンを介して放熱させる。またシリンダまた
はローラを加熱する場合は、前記空気流から放熱フィン
に吸熱させ、この熱を電子冷熱素子の放熱側に与えて加
温させる。電子冷熱素子の冷熱エネルギーは外筒内面に
直接または熱伝セメントを介して与えられるため、エネ
ルギー損失が小さく、効率的に加熱または冷却が行われ
る。シリンダまたはローラの製造は外筒を加熱して内径
を大きくし、この外筒内に筒外面に電子冷熱素子を配設
した内筒を挿入して焼きばめにより結合させる。この方
法で作製されたシリンダまたはロータは、電子冷熱素子
の冷熱側および放熱側が内外筒の周面への密着性が良く
なって冷熱エネルギーの伝導性が改善されると共に、電
子冷熱素子がシリンダ内筒により保護される。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。図１は電子冷熱素子を用いて可逆的に加熱ま
たは冷却されるシリンダまたはローラ（以下、総称して
「シリンダ」という）構造が示されている。なお、電子
冷熱素子への電流の向きを変えることにより加熱または
冷却のいずれのシリンダでも構成することができる。し
たがって、本実施例ではシリンダの基本構成が同一であ
るため、冷却シリンダについてのみ説明する。

【０００８】シリンダ１は、中空かつ両端部が開放され
たシリンダ外筒２と該シリンダ外筒２と同心軸上に配置
されたシリンダ内筒３を備えている。シリンダ外筒２の
端部は、シリンダ軸４を支えるための軸部フランジ５が
設けられており、この軸部フランジ５にはシリンダ内部
に連通する図３に示す通気窓６が形成されている。この
軸部フランジ間のシリンダ外筒内にはシリンダ内筒３が
配設されている。シリンダ外筒２とシリンダ内筒３との
間には複数の電子冷熱素子７が配置されている。電子冷
熱素子７は外部に設備される制御装置（図示せず）によ
り制御された直流電流がスリップリング１０を通して供
給される。制御装置はＤＣ電源からの直流を調整し、供
給する電流の向き、大きさを制御し、シリンダ外筒に与
える冷熱エネルギーを調節する。

【０００９】シリンダ内筒３の内面には放熱フィン８が
設けられており、この放熱フィン８に対し、通風装置１
２により一方の軸部フランジ５（図示左側）の通気窓６
から空気が送り込まれ、他方の軸部フランジ５（図示右
側）の通気窓６から外部に放出される。この際に、シリ
ンダ内筒内を筒軸方向に流れる空気と放熱フィン８との
間で熱交換が行われ、この排熱を軸部フランジの通気窓
６から外部に放出する。電子冷熱素子７は、シリンダ外
筒２の内面に密着される低温側電極７１（冷熱側）とシ
リンダ内筒３の外面に密着される高温側電極７２（放熱
側）を有し、各素子間には断熱材９が詰められている。
低温側電極７１はシリンダ外筒の内面の曲率に、また高
温側電極７２はシリンダ内筒の外面の曲率に等しく形成
されており、シリンダの内外筒間に配設した際、図１Ｂ
に示すように各電極が筒の内外面に密着される。

【００１０】放熱フィン８は、シリンダの軸方向に沿っ
て設けられており、内筒内面から筒中心に向かって延び
る多数のフィン８ａによって短冊状フィンを構成してい
る。このフィン８ａは内筒３に一体成形されている。放
熱フィン８は、他にスパイラル状フィン（図３）や円環
状フィン（図４）により実施することができる。通風装
置１２は、送風ファン１３とファンケーシング１４とか
ら構成されており、送風ファン１３はシリンダの回転軸
に固定され、シリンダの回転に伴って送風ファンを回転
させることにより発生する空気流をシリンダの内筒内に
送り込むように作用する。

【００１１】図５は通風装置の他の実施例である。本実
施例では一方のシリンダ軸を中空軸で構成し、送風機１
２０で発生させた空気流をシリンダ軸を通して内部に送
り込むものである。その他、電子冷熱素子を強制冷却す
る場合としては、例えば冷凍サイクルにより構成するこ
ともできる。次にシリンダの製造について説明する。シ
リンダ内筒３の外面に複数の電子冷熱素子７を配置した
ときの電子冷熱素子の冷熱側に接する円の直径を
“ａ”、シリンダ外筒の内径を“ｂ”としたとき、常温
でａ≦ｂ（数ミクロンの径差）となり、一方加熱したと
きにｂ＞ａとなる内径を持ったシリンダ外筒２を作製す
る。シリンダ外筒２とシリンダ内筒３を焼きばめ工法に
より結合する場合、まずシリンダ内筒３の外面には複数
の電子冷熱素子７が取り付けられ、この素子間に断熱材
９が設けられる。そしてシリンダ外筒２を加熱して膨張
させた後に、電子冷熱素子を配設したシリンダ内筒３を
シリンダ外筒２内に嵌入する。その後、シリンダ外筒２
が冷えて収縮し、筒内径が小さくなってその内面が電子
冷熱素子７の冷熱側に密着して結合される。

【００１２】図６は面状電子冷熱体を利用したシリンダ
構造を示す。面状電子冷熱体２０は、例えば特開昭６３
ー４８８７２号公報に開示されている公知の面状電子冷
却体が利用可能である。この面状電子冷熱体２０は、図
６に示すように、シリンダ外筒２とシリンダ内筒３間に
円筒状に曲げられて配設される。図７は電子冷熱素子の
冷熱電極と外筒内面を非接触としたシリンダ構造を示
す。シリンダ１は、電子冷熱素子７の放熱側を内筒３外
面に密着固定し、これを外筒２内に嵌入して一体化する
ことにより構成される。このシリンダ１は、電子冷熱素
子７の冷熱側と外筒内面との間に間隙１１が形成されて
いる。この間隙１１は軸部フランジ５により両サイドが
ふさがれた密閉空間を形成しているため、冷熱エネルギ
ーが外部に放散されることがない。冷熱エネルギーを速
くかつ効率的に外筒２に与えるためには、図示のよう
に、上記間隙に高熱伝導率を有する熱伝セメントを埋め
ると良い。

【００１３】本実施例では、内筒外面に電子冷熱素子を
固定した時の外接円の直径を外筒の内径より小さくなる
ように内筒を製作することにより、内筒の外筒への組み
付けが容易にできる。図８は低温電極と高温電極が平面
で、かつ両電極が平行に配置されている電子冷熱素子の
組み付けを示す。電子冷熱素子３０の電極が平行した面
によって構成されていると、シリンダ外筒２の内面およ
びシリンダ内筒３の外面との間に図に示す隙間３１（黒
塗り部分）が生じてしまうため、この隙間３１に隙間形
状と同じ形状の高熱伝導率の金属片または高熱伝導率の
熱伝セメント３１を詰め込む。本実施例によれば、電子
冷熱素子の製造が容易になると共に、各電極と内外筒と
の熱伝導が良く、素子の電気的効率が改善される。

【００１４】本実施例のシリンダの冷却作用を説明す
る。シリンダの回転中にシリンダ外筒の温度が所定範囲
を超えて上昇したとき、制御回路は電子冷熱素子に電流
を供給し、低温側電極から出される冷熱エネルギーをシ
リンダ外筒に与えて冷却する。この作用により、シリン
ダの温度上昇が抑えられ、その表面温度が適性値に維持
される。このとき高温側電極から出される放熱エネルギ
ーをシリンダ内筒に吸収し、このシリンダ内筒の内面に
形成された放熱フィンにより放出する。ところで、放熱
フィンに対し、通風装置が設けられており、空気が一方
の軸部フランジの通気窓からシリンダ内筒内に送り込ま
れ、筒内部を通過して他方の軸部フランジの通気窓から
大気に放出される。すなわち、シリンダ内筒の内部では
筒軸方向に流れる空気と放熱フィンの熱との熱交換によ
り電子冷熱素子を冷却し、その際の排熱が他方の軸部フ
ランジの通気窓から外部に放出される。

【００１５】

【発明の効果】上述のとおり、本発明によれば、電子冷
熱素子または面状電子冷熱体がシリンダ外筒とシリンダ
内筒間に配設されているため、シリンダ内筒に保護さ
れ、前記素子が外部に露出しないからシリンダの回転中
に脱落し、その機能を損なう恐れがない。また、シリン
ダ内筒の内面にスパイラル状等の放熱フィンが一体的に
形成されているので、冷熱素子や冷熱体を放熱するため
の放熱器の構成が簡単になる。更に、電子冷熱素子の冷
熱側と外筒内面とは密着され、または熱伝セメントが介
在されているため、冷熱エネルギーが効率良く外筒に与
えられる。更に本発明の製造方法によれば、シリンダ外
筒とシリンダ内筒とが電子冷熱素子を介して焼きばめ工
法により結合されているため、電子冷熱素子の内外筒と
の密着性が良好により、前記素子からの冷熱エネルギー
が効率良くシリンダ外筒に与えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のペルチェ効果による電子冷熱素子を用
いて加熱または冷却されるシリンダまたはローラ構造
で、図１Ａは断面図、図１ＢはＡーＡ線断面図、図１Ｃ
はＢーＢ線断面図である。

【図２】電子冷熱素子の配設部分の拡大断面図である。

【図３】放熱フィンの他の実施例を示すシリンダまたは
ローラ構造で、図３Ａは上半部分の断面図、図３ＢはＣ
ーＣ線に沿った上半部分の断面図である。

【図４】放熱フィンの他の実施例を示すシリンダまたは
ローラ構造で、図４Ａは上半部分の断面図、図４ＢはＤ
ーＤ線に沿った上半部分の断面図である。

【図５】通風装置の他の実施例を示すシリンダまたはロ
ーラの断面図である。

【図６】面状電子冷熱体を用いたシリンダまたはローラ
構造で、図６Ａは断面図、図６ＢはＣーＣ線断面図であ
る。

【図７】電子冷熱素子の冷熱電極を筒内面に非接触で配
設したシリンダまたはローラ構造で、図７Ａは上半部分
の断面図、図７ＢはＦーＦ線に沿った断面図である。

【図８】他の電子冷熱素子の配設によるシリンダまたは
ロータの一部を示す断面図である。

【図９】従来の水冷式によるシリンダまたはローラの冷
却を説明する図である。

【符号の説明】

１シリンダ２シリンダ外筒３シリンダ内筒５軸部フランジ６通気窓７，３０電子冷熱素子８放熱フィン９断熱材１２通風装置２０面状電子冷熱体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外筒と、該外筒の内径内に配設された内
筒と、該内筒内面に設けられた放熱フィンと、前記外筒
内面に冷熱側を、内筒外面に放熱側を密着させて配置し
た電子冷熱素子と、前記放熱フィンの熱を取り去る通風
装置とを具備する加熱または冷却されるシリンダまたは
ローラ。
【請求項２】前記電子冷熱素子の冷熱側と外筒内面お
よび電子冷熱素子の放熱側と内筒外面との間に形成され
る間隙が高熱伝導率を有する金属または熱伝セメントに
より埋められていることを特徴とする請求項１記載の加
熱または冷却されるシリンダまたはローラ。
【請求項３】前記放熱フィンは内筒内面に一体成形さ
れた一条又は複数のスパイラル状フィンであることを特
徴とする請求項１記載の加熱または冷却されるシリンダ
またはローラ。
【請求項４】前記放熱フィンは内筒内面の軸方向に一
体成形された複数の短冊状フィンであることを特徴とす
る請求項１記載の加熱または冷却されるシリンダまたは
ローラ。
【請求項５】前記放熱フィンは内筒内面に一体成形に
より並置された複数の円環状フィンであることを特徴と
する請求項１記載の加熱または冷却されるシリンダまた
はローラ。
【請求項６】外筒と、該外筒の内径内に配置された内
筒と、該内筒内面に設けられた放熱フィンと、前記外筒
側に冷熱電極を、前記内筒側に放熱電極を位置させて配
設し、一層または複数層からなる可とう性の面状電子冷
熱体と、前記放熱フィンの熱を取り去る通風装置とを具
備する加熱または冷却されるシリンダまたはローラ。
【請求項７】外筒と、該外筒の内径内に配置された内
筒と、該内筒内面に設けられた放熱フィンと、前記外筒
側に冷熱電極を、前記内筒外面に放熱電極を密着固定さ
れた電子冷熱素子と、前記放熱フィンの熱を取り去る通
風装置とを具備する加熱または冷却されるシリンダまた
はローラ。
【請求項８】外筒内面と冷熱電極との間に形成される
間隙に高熱伝導率を有する熱伝セメントが詰められてい
ることを特徴とする請求項６または７記載の加熱または
冷却されるシリンダまたはローラ。
【請求項９】外筒及び該外筒の内径内に配設される内
筒を備え、前記内筒外面に配設された電子冷熱素子が形
成する外径を、常温において外筒内径と等径に作製し、
内筒と外筒とを焼きばめ工法によって結合させて成る加
熱または冷却されるシリンダまたはローラの製造方法。
【請求項１０】内筒内面に放熱フィンを一体成形する
ことを特徴とする請求項９記載の加熱または冷却される
シリンダまたはローラの製造方法。