JPH0722262U - ヒートパイプを備えたローラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本考案はヒートパイプを用いてローラ本体を経
済的に冷却効果を高め、しかもローラ本体にヒートパイ
プを設ける上でヒートパイプの機能を最大限に発揮する
ヒートパイプを備えたローラを提供することを目的とす
る。 【構成】ローラ本体１と、このローラ本体の壁部の内部
における外周面に近接した部分に方向に沿って配設され
るとともに一方の端部が放熱部としてローラ本体の端面
から外部に突出されたヒートパイプ１１と、このヒート
パイプにおけるローラ本体から突出した端部をその端末
に向うに従いローラ本体の中心軸線に接近して行く方向
に傾斜した状態にして保持するヒートパイプ支持部材１
３とを具備することを特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はヒートパイプを用いて冷却性能を持たせたローラに関する。

【０００２】

【従来の技術】

例えば印刷機において版面に印刷インキを供給するインキローラ群は、ローラ 上で印刷インキが練られる際に発生する熱による印刷インキの温度上昇を抑える ために水冷型のローラが用いられている。このローラは、円筒形をなすローラ本 体の両端壁を中空軸で支え、冷却水を一端側の中空軸からローラ本体の内部に流 入させて軸方向に流して他端側の中空軸から流出させることによりローラ本体の 内壁部を冷却し、このローラ本体の外周部に接触するインキを冷却するものであ る。

【０００３】 すなわち、インキの熱がローラ本体の外周部から内壁部に伝達し、さらにロー ラ本体の内壁部の熱が冷却水に伝達して外部に放出される。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、この水冷型ローラは次に述べる問題がある。

【０００５】 まず、水冷型ローラは冷却効果を得るために常時ローラ本体に冷却水を流して おく必要があるために大変不経済である。

【０００６】 また、水冷型ローラにおける冷却効果を高めるために、ローラ本体の内部を通 す冷却水の流速を速くする、あるいはローラ本体の内面を平滑にして冷却水の汚 れを付着しにくくしたり、さらにはローラ本体内部での冷却水の折流数の多くす るなどの手段を講じている。しかし、これらの手段はいずれの場合も複雑且つ面 倒なものであり、また水漏れなどによる製品のトラブルの原因ともなる。

【０００７】 本考案は前記事情に基づいてなされたもので、ヒートパイプを用いることによ りローラ本体の冷却効果を経済的に高め、しかもローラ本体にヒートパイプを設 ける上でヒートパイプの機能を最大限に発揮することができるヒートパイプを備 えたローラを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

前記目的を達成するために本考案のヒートパイプを備えたローラは、ローラ本 体と、このローラ本体の壁部の内部における外周面に近接した部分に軸方向に沿 って配設されるとともに一方の端部が放熱部として前記ローラ本体の端面から外 部に突出されたヒートパイプと、このヒートパイプにおける前記ローラ本体から 突出された放熱部をその端末に向うに従い前記ローラ本体の中心軸線に接近して 行く方向に傾斜した状態にして支持するヒートパイプ支持部材とを具備すること を特徴とする。

【０００９】

【作用】

このローラでは、ローラ本体の壁部の内部における外周面に近接した部分にヒ ートパイプを軸方向に沿って配設するとともに、ヒートパイプの一方の端部を放 熱部としてローラ本体の端面から外部に突出させることにより、ローラ本体を経 済的に冷却効果を高めることができる。

【００１０】 すなわち、ローラ本体の周壁の内部に位置するヒートパイプの端部が入熱部と なり、ローラの周壁に存在する熱がヒートパイプの入熱部に入ると、ヒートパイ プの内部に封入された作動液が熱せられて蒸発し、その蒸気がヒートパイプの内 部を移動してローラ本体の周壁の外部に位置する放熱部に達し、ここで蒸気の熱 がヒートパイプを介して外部の空気中に放出される。

【００１１】 そして、蒸気は冷却され凝固して再び作動液になり、この作動液はヒートパイ プの内面に形成されたウィックを伝わって再び入熱部に戻る。このようにヒート パイプはローラ本体の周壁の熱を外部に伝達し放出して、ローラ本体を冷却して その温度上昇を抑えている。 さらに、パイプ支持部材により、ヒートパイプにおけるローラ本体から突出し た端部を、その端末に向うに従いローラ本体の中心軸線に接近して行く方向に傾 斜した状態にして支持している。

【００１２】 この構成によれば、第１にヒートパイプにおける熱輸送量の低下を阻止してロ ーラ本体にヒートパイプを設ける上でヒートパイプの機能を最大限に発揮するこ とができ、第２にローラに回転によるヒートパイプの突出部の振れを防止できる という作用効果を得ることができる。

【００１３】

【実施例】

本考案の一実施例について図１ないし図３を参照して説明する。

【００１４】 図１はこの一実施例にかかわるローラを示しており、例えば印刷機械において 印刷インキを練るために用いるローラに適用したものである。

【００１５】 図１は円筒形をなすローラ本体で、所定長さと直径を有する円筒形の周壁体２ と、この周壁部２の両端の開放部に取付けられた端壁体３、４とを固定して構成 されている。ローラ本体１の両端の端壁体３、４には周壁体２の中心軸線上に位 置してローラ軸５、６が取付けられている。これらの各部品は金属で形成されて いる。

【００１６】 ローラ本体１は水平に配置されて、ローラ軸５とローラ軸６は支持フレーム７ に取付けられた軸受８、９に回転自在に支持される。一方のローラ軸５には回転 伝達用の歯車２２が取付けられ、この歯車２２は図示しない電動機からの回転力 により回転される同じく図示しない歯車に噛合される。

【００１７】 また、ローラ本体１の周壁体２には、その円周方向において等間隔を存した複 数箇所に軸方向に延びるヒートパイプ挿入孔１０が形成されており、各ヒートパ イプ挿入孔１０は周壁体２のほぼ全長にわたって形成され、周壁体２の一方の端 面では開放されている。

【００１８】 各ヒートパイプ挿入孔１０には夫々ヒートパイプ１１が挿入されている。各ヒ ートパイプ１１は両端が閉塞された金属製の細長いパイプであり、内部には作動 液Ｗが封入され、パイプ内面には図示しないウイックが形成されている。ヒート パイプ１１はヒートパイプ挿入孔１０の長さより大きい長さを有している。

【００１９】 そして、ヒートパイプ１１はその一方の端部から周壁体１のヒートパイプ挿入 孔１０の開口端を介してその内部に挿入されている。これによりローラ本体１の 周壁内部において表面に近接した部分にヒートパイプ１１が設けられる。

【００２０】 ヒートパイプ１１は挿入孔１０の長いために他方の端部がヒートパイプ挿入孔１ ０の挿入されず周壁体２の外部に突出している。ヒートパイプ挿入孔１０から周 壁体２の外部に突出した各ヒートパイプ１１の端部には、夫々金属からなる複数 のフィン１２が軸方向に並べて取付けられている。

【００２１】 このように設けられたヒートパイプ１１は、周壁体２のヒートパイプ挿入孔１ ０の内部に位置する端部は周壁体２を介して外部の熱が入る入熱部とされ、周壁 体２の外部に突出して外部の空気に直接接触する部分が熱を放出する放熱部とさ れる。なお、ヒートパイプ１１の放熱部に取付けられたフィン１２は放熱面積を 拡大するものである。

【００２２】 図中１３はヒートパイプ１１におけるローラ本体１から突出した端部をその端 末に向うに従いローラ本体１の中心軸線に接近して行く方向に傾斜した状態にし て支持するヒートパイプ支持部材の一例である金属からなる支持円板である。支 持円板１３は、図２および図３に示すようにローラ本体１の周壁体２とほぼ同じ 大きさの直径を有し、中心にローラ本体１のローラ軸６に嵌合固定される固定孔 １４が形成され、周縁部にはこの固定孔１４を中心として描かれる同一円周上に おいて複数の支持孔１５がローラ本体１の各ヒートパイプ１１の対向する位置に 夫々形成されている。

【００２３】 この支持孔１５の中心軸線と固定孔１４の中心軸線（ヒートパイプ１１の中心 軸線）との間の距離Ｒ１は、周壁体２の中心軸線と挿入孔１０に挿入されている ヒートパイプ１１の中心軸線との間の距離Ｒ２に対して小さく設定されている。 この距離Ｒ１は、ヒートパイプ１１におけるローラ本体１から突出した端部の傾 斜の度合にかかわるもので、後述する支持部材による効果を実現することを考慮 して決められる。

【００２４】 そして、支持円板１３は固定孔１４をローラ軸６（ヒートパイプ１１における ローラ本体１から突出した端部が位置する側のローラ軸）に嵌合されて固定円板 １９によりローラ軸６に固定されている。固定円板１９はこれに形成されたねじ 孔２０にねじ２１を螺挿してローラ軸６に固定されている。

【００２５】 支持円板１３の各支持孔１５には、図３に示すようにヒートパイプ１１におけ るローラ本体１から突出した端部、すなわち放熱部が挿通されて固定されている 。すなわち、例えばヒートパイプ１１における支持孔１５に挿通する部分に合成 樹脂製のリング１６が嵌着され、支持円板１３には支持孔１５に連なるねじ孔１ ７が半径方向に形成され、このねじ孔１８に螺挿されたねじ１７を締付けること によりヒートパイプ１１が固定されている。

【００２６】 このようにして支持円板１３により各ヒートパイプ１１の放熱部が支持されて いる。すなわち、支持円板１３により、ローラ本体１から突出したヒートパイプ １の放熱部は、周壁体２の中心軸線と挿入孔１０に挿入されているヒートパイプ １１の中心軸線との間の距離Ｒ２の位置から、その端末に向うに従いローラ本体 １の中心軸線に接近して行く方向に所定角度傾斜した状態に強制的に曲げられて 支持されている。

【００２７】 この実施例では、支持円板１３がヒートパイプ１１の放熱部の端末を支持して いるので、周壁体２の中心軸線とヒートパイプ１１の放熱部の端末との間の距離 は、支持孔１５の中心軸線と固定孔１４の中心軸線（ヒートパイプ１１の中心軸 線）との間の距離Ｒ１とほぼ同じ大きさである。すなわち、周壁体２の中心軸線 と挿入孔１０に挿入されているヒートパイプ１１の中心軸線との間の距離Ｒ２よ り小さくなる。

【００２８】 なお、ヒートパイプ１１の放熱部を支持部材により傾斜させて支持する場合に は、ローラ本体１に装着されたヒートパイプ１１の放熱部を弾性的に曲げて支持 部材で支持する方法があり、またヒートパイプ１１をローラ本体１に装着する前 に放熱部を機械により曲げて塑性変形させ、その後ヒートパイプ１１をローラ本 体１に装着する方法がある。

【００２９】 このように構成されたローラの作用について説明する。

【００３０】 電動機の回転を受けて歯車１９が回転すると、ローラ軸５、６およびローラ本 体１が一体に回転する。ローラ本体１の回転により図示しないインキがローラ本 体１の周壁体２の表面に接触して練られて送られる。

【００３１】 インキは回転する周壁体２の表面に接触し練られることにより熱を発生する。 この熱は周壁体２に伝達され、さらに周壁体２からヒートパイプ１１の入熱部に 入る。そうすると、ヒートパイプ１１の入熱部にある作動液が熱せられて蒸発し 、その蒸気がヒートパイプ１１の内部を移動し、周壁体２の外部に位置する放熱 部に達し、ここで蒸気が冷却されて凝固し再び作動液となる。この時蒸気の熱は ヒートパイプ１１に伝達され、さらにヒートパイプ１１の外部にある空気に伝達 されて放出される。

【００３２】 そして、作動液はヒートパイプ１１の内面に形成されたウィックを伝わって再 びヒートパイプの入熱部に戻る。このようにインキからローラ本体１に伝達され た熱はヒートパイプ１１により輸送して空気中に放出する。従って、各ヒートパ イプ１１によりローラ本体１の周壁体２の全体のに温度上昇を抑え、ローラ本体 １によりインキを冷却することができる。

【００３３】 周壁体２に装着された各ヒートパイプ１１はローラ本体１により一体に回転す る。このため、周壁体２から突出したヒートパイプ１１の放熱部は、ローラ本体 １の回転とともに回転して空気を切ることにより良好な放熱効果を得ることがで きる。さらに、ヒートパイプ１１の放熱部に対して強制的に風を送って強制空冷 し、あるいは水を吹きかけて水冷すると、さらに一層放熱効果を高めることがで きる。

【００３４】 このように本考案のローラは、従来の水冷型ローラのようにローラ本体１を冷 却するために冷却水を常時流して冷却する必要がなく、ローラ本体１に装着した ヒートパイプ１の熱輸送作用によりローラ本体１を冷却するので、運転コストが 廉価で大変経済的である。

【００３５】 そして、本考案のローラは、ローラ本体１にヒートパイプ１１を装着する簡単 な構成でローラ本体１に優れた冷却効果を与えることができる。また、本考案の ローラは、ローラ本体１におけるインキが接触する部分、すなわち周壁体２にの み装着して周壁体２のみを冷却することができるので、ローラ本体１におけるイ ンキが接触しない部分、すなわち端壁体３、４を不要に冷却することがない。

【００３６】 さらに、本考案のローラでは、支持円板１３により、ヒートパイプ１１におけ るローラ本体１から突出した放熱部を、その端末に向うに従いローラ本体１の中 心軸線に接近して行く方向に傾斜した状態にして強制的に支持している。

【００３７】 ローラ本体１が回転してヒートパイプ１１におけるローラ本体１から突出した 放熱部が回転すると放熱部に遠心力Ｆが加わる。ここで、放熱部が前述したよう に端末に向うに従いローラ本体１の中心軸線に接近して行く方向に傾斜している と、図４（ａ）に示すように遠心力Ｆの分力としてヒートパイプ１１の入熱部に 向かう力Ｆａが生じる。このため、ヒートパイプ１１の放熱部にて蒸気が凝結し た生じた作動液がヒートパイプ１１の入熱部に向かって移動する際に、力Ｆａに よってその移動が促進され、作動液のヒートパイプ１１の入熱部に向かう移動が 円滑に行われる。この結果、前述したヒートパイプ１１における作動液の蒸発ー 蒸気の放熱部への移動ー蒸気の凝縮ー作動液の入熱部への移動というサイクルが 迅速に行われ、ヒートパイプ１１における最大熱輸送量が増大する。

【００３８】 また、ヒートパイプ１１の放熱部を支持円板１３によってローラ軸６に支持す ることにより、ローラ本体１が回転した時にヒートパイプ１１の放熱部が遠心力 によりローラ本体１の外側に向けて広がる方向に変形することを防止することが できる。従って、ヒートパイプ１１における熱輸送量の低下を阻止してローラ本 体にヒートパイプを設ける上でヒートパイプ１１の機能を最大限に発揮すること ができる。

【００３９】 ヒートパイプ１１の放熱部を支持円板１３によってローラ軸６に支持していな い場合には、ローラ本体１が回転した時にヒートパイプ１１の放熱部が遠心力に よりローラ本体１の外側に向けて広がる方向に変形して破損する危険性がある。 また、ヒートパイプ１１の放熱部がローラ本体１の外側に向けて広がる方向に傾 斜した場合には、図４（ｂ）に示すように遠心力Ｆの分力としてヒートパイプ１ １の入熱部とは反対側に向かうにＦｂが生じる。このため、ヒートパイプ１１の 放熱部にて蒸気が凝結して生じた作動液がヒートパイプ１１の入熱部に向かって 移動する際に、力Ｆｂによってその移動が阻害され、作動液のヒートパイプ１１ の入熱部に向かう移動が停滞する。

【００４０】 本考案の具体的な例について説明する。

【００４１】 ＬＨ＝５００ｍｍ、Ｌｃ＝２００ｍｍ、Ｄ＝９ｍｍ．材料が銅、作動液に水を 用いたヒートパイプ１１をローラ本体に組込んでローラを製作し、このローラを 実際に使用した。

【００４２】 そして、従来例として、ヒートパイプ１１の放熱部を支持部材によりローラ軸 に対する支持を行わず、周壁体２の中心軸線と挿入孔１０に挿入されているヒー トパイプ１１の中心軸線との間の距離Ｒ２と，周壁体２の中心軸線とヒートパイ プ１１の放熱部の端末との間の距離Ｒ１とを同じ大きさという構成を採用した。 この構成ではヒートパイプ１１は駆動量２００Ｗでドライアウトした。

【００４３】 また、本考案例として、ヒートパイプ１１の放熱部を支持部材により、ヒート パイプ１１におけるローラ本体から突出した端部を、その端末に向うに従いロー ラ本体１の中心軸線に接近して行く方向に傾斜した状態にして支持する構成を採 用した。そして、周壁体２の中心軸線と挿入孔１０に挿入されているヒートパイ プ１１の中心軸線との間の距離Ｒ２と，周壁体２の中心軸線とヒートパイプ１１ の放熱部の端末との間の距離Ｒ１との差（Ｒ１ーＲ２）を１ｍｍという構成を採 用した。この構成ではヒートパイプ１１は駆動量が２００Ｗであっても正常な動 作が行われていた。

【００４４】 なお、本考案は前述した実施例に限定されず、種々変形して実施することがで きる。例えば、ヒートパイプにおけるローラ本体から突出した放熱部を支持する 支持部材は、実施例に示される円板に限定されず、棒状のものやワイヤ状のもの を用いても良い。さらに、ローラ本体は実施例に示される円筒形のものに限定さ れない。

【００４５】

【考案の効果】

以上説明したように本考案のヒートパイプを備えたローラによれば、ローラ本 体の壁部の内部における外周面に近接した部分にヒートパイプを軸方向に沿って 配設するとともに、ヒートパイプの一方の端部を放熱部としてローラ本体の端面 から外部に突出させることにより、ローラ本体を経済的に冷却効果を高めること ができる。

【００４６】 しかも、パイプ支持部材により、ヒートパイプにおけるローラ本体から突出し た端部を、その端末に向うに従いローラ本体の中心軸線に接近して行く方向に傾 斜した状態にして保持するので、ローラに回転によるヒートパイプの突出部の振 れを防止するとともに、ヒートパイプにおける熱輸送量の低下を阻止してローラ 本体にヒートパイプを設ける上でヒートパイプの機能を最大限に発揮することが できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例にかかわるローラを示す断面
図。

【図２】同実施例のローラ支持部材を拡大して示す正面
図。

【図３】同実施例のローラ支持部材を拡大して示す断面
図。

【図４】ヒートパイプの放熱部の曲りにおける作動液の
動作を示す説明図。

【符号の説明】

１…ローラ本体、 １１…ヒートパイプ、１
３…支持円板（支持部材）。

フロントページの続き (72)考案者 原 瑛 東京都江東区平野２丁目16番５号 日本ボ ールドウィン株式会社内 (72)考案者 高木 俊三郎 東京都江東区平野２丁目16番５号 日本ボ ールドウィン株式会社内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ローラ本体と、このローラ本体の壁部の
   内部における外周面に近接した部分に軸方向に沿って配
   設されるとともに一方の端部が放熱部として前記ローラ
   本体の端面から外部に突出されたヒートパイプと、この
   ヒートパイプにおける前記ローラ本体から突出した放熱
   部を、その端末に向うに従い前記ローラ本体の中心軸線
   に接近して行く方向に傾斜した状態にして保持するヒー
   トパイプ支持部材とを具備することを特徴とするヒート
   パイプを備えたローラ。