KR102054518B1 - 유도발열 롤러장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 롤러본체에 회전 씰기구를 마련할 필요가 없고, 롤러본체의 부식을 억제하면서도 롤러본체를 냉각함과 아울러, 롤러본체 내에 액상의 냉각매체가 잔류함으로써 발생하는 문제점을 해소하는 것이며, 롤러본체(2)와, 롤러본체(2)의 내부에 배치되어 롤러본체(2)를 유도발열시키는 유도발열기구(3)와, 롤러본체(2) 및 유도발열기구(3)의 사이의 틈새부(X)에 무상의 냉각매체를 유통시키는 냉각기구(8)와, 롤러본체(2)의 내부에 잔류하는 액상의 냉각매체를 외부로 배출하는 액상매체 배출기구(9)를 구비한다.

Description

유도발열 롤러장치 {INDUCTION HEATING ROLLER DEVICE}

본 발명은 유도발열 롤러장치에 관한 것이고, 특히 냉각성능이 뛰어난 유도발열 롤러장치에 관한 것이다.

종래, 예를 들면 플라스틱 필름, 종이, 포(布), 부직포, 합성섬유, 금속박 등의 시트재 또는 웹(web)재, 선(線)(실)재 등의 연속재의 연속 열처리 공정 등에는 회전하는 롤러본체의 내부에 유도발열기구를 배치하고, 이것에 의해 롤러본체의 둘레벽부를 유도전류에 의해서 발열시키는 유도발열 롤러장치가 이용되고 있다.

그리고 최근, 예를 들면 연속재의 종류를 변경함에 수반하는 롤러본체에 의한 가열온도의 변경을 단시간에 행하는 요청이 있다. 또, 연신처리공정의 종료 후에 안전위생상의 관점으로부터 롤러본체의 온도가 일정온도 이하로 저하하지 않으면, 작업자가 그 자리로부터 떨어질 수 없다. 이와 같은 것으로부터 롤러본체를 가급적 단시간에 냉각할 필요가 있다.

또한, 유도발열 롤러장치를 연속재의 가열에 이용할 뿐만 아니라, 냉각에 이용하는 경우도 있으며, 유도발열 롤러장치에 냉각기능을 갖게 할 필요가 있다.

이와 같이 유도발열 롤러장치에 냉각기능을 갖게 한 것으로서는, 특허문헌 1에 나타내는 바와 같이, 롤러본체의 둘레벽 내에 중심축방향을 따라서, 또한 둘레방향에 등간격으로 복수의 냉각매체통로를 마련하며, 당해 냉각매체통로 내에 냉각매체를 순환시키는 것에 의해서, 롤러본체를 냉각시키는 것이 고려되고 있다.

그렇지만, 냉각매체통로에 냉각매체를 순환시키기 위해서는, 외부로부터 냉각매체를 롤러본체 또는 그 단부에 일체적으로 마련한 축부(저널부)를 통하여 공급할 필요가 있으며, 롤러본체 또는 그 저널부는 회전체이기 때문에, 로터리 조인트 또는 기계식 밀봉이라고 하는 회전 씰기구가 필요하다. 그렇게 하면, 모두 접촉 씰기구로 구성되어 있기 때문에 씰부의 마모나 열적 열화나 화학적 열화의 진행에 수반하여 냉각매체의 누설이라고 하는 문제점을 피할 수 없다. 또, 그와 같은 문제점을 회피하기 위해서는, 상기 회전 씰기구의 보수 또는 교환을 정기적으로 행해야 한다. 당연, 그러한 보수 또는 교환을 위해서는 유도발열 롤러장치를 정지해야 하고, 보수 또는 교환에는 비용도 발생해 버린다.

한편으로, 접촉 씰기구를 이용하지 않는 구성으로서는, 특허문헌 2에 나타내는 바와 같이, 롤러본체의 내부에 냉각매체를 도입하는 냉매도입기구와, 당해 냉매도입기구에 의해 도입된 냉각매체를 롤러본체의 내주벽을 향하여 물방울 모양으로 산포(散布)하는 냉매산포기구를 구비하고, 산포된 냉각매체가 롤러본체의 내주벽에 접촉하여 기화할 때의 기화 잠열(潛熱)(기화열)에 의해서 롤러본체를 냉각하는 것을 생각할 수 있다. 그리고, 냉매산포기구는 축방향을 따라서 롤러본체의 내주벽에서의 일단부로부터 타단부에 걸쳐 연장하여 마련된 토출관을 가지고, 당해 토출관의 측벽에 마련된 토출구로부터 냉각매체를 물방울 모양으로 산포하는 것이다. 이와 같은 구성으로 하면, 롤러본체의 내부에 정지상태로 유지된 유도발열기구의 일부에 냉매도입기구 및 산포기구를 마련하는 것에 의해서, 회전 씰기구가 일절 불필요하며, 냉각매체의 누설이나, 보수, 교환이라고 하는 번거로움을 방지할 수 있다.

그렇지만, 냉각매체를 직접 롤러본체의 내주벽에 산포하는 것이기 때문에, 냉각매체 중에 포함되는 불순물 또는 비증발 성분이 롤러본체의 내주벽에 퇴적해 버린다.

구체적으로는, 예를 들면 냉매가 물인 경우에는, 탄산칼슘성분 등의 불순물이나 비증발 성분이 롤러본체의 내주벽에 퇴적하거나 용존염소성분을 위해서 롤러본체가 부식하거나 당해 부위에 녹을 발생시켜 버린다. 예를 들면 냉각매체가 유기 오일이면, 열분해한 탄화물이 롤러본체의 내주벽에 퇴적한다. 또, 냉각매체가 화학적으로 부식을 일으키는 성분을 포함하는 경우에는, 산포된 롤러본체의 내주벽이 부식하여 두께가 얇아져 버린다.

또, 냉매산포기구의 토출관은 미세한 구멍을 통해서 냉각매체가 산포되도록 구성되어 있기 때문에, 냉각매체에 포함되는 먼지 등이 미세한 구멍에 막혀, 산포기구가 막혀 버리는 경우가 있어, 유도발열 롤러장치를 분해하여 토출관 등을 교환해야 한다고 하는 문제가 있다.

또한, 유도발열 롤러장치에서는 연속재를 가열할 목적으로 가열롤러로서 사용하는 경우와, 연속재를 냉각할 목적으로 냉각롤러로서 사용하는 경우가 교호로 발생하는 경우가 있다. 이 경우, 냉각롤러로서 사용한 후에 가열롤러로서 사용하는 경우에는, 냉매산포기구의 토출관 내에 체류하고 있는 냉각매체가 롤러본체로부터의 전열에 의해 가열되어, 경우에 따라서는 비등(沸騰)을 일으킬 우려가 있다.

[특허문헌 1] 일본국 특개2000-353588호 공보 [특허문헌 2] 일본국 특개2003-269442호 공보

이와 같은 상황하에서, 본원 발명자는, 롤러본체와 유도발열기구와의 사이에 미스트 상태의 냉각매체를 유통시키는 것을 생각하고 있다.

그렇지만, 롤러본체와 유도발열 롤러장치와의 사이에 미스트 상태의 냉각매체를 공급한 경우에, 롤러본체의 내부에 액상의 냉각매체가 잔류해 버린다고 하는 문제가 발생하는 것을 발견했다. 그리고, 잔류한 액상의 냉각매체가 유도발열기구의 유도코일에 접하면 유도코일의 절연(絶緣) 열화 등의 문제점이 생겨 버린다, 또는 유도발열기구가 부식해 버리는 등의 문제가 고려된다.

그래서 본 발명은 상기 문제점을 일거에 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 롤러본체에 회전 씰기구를 마련할 필요가 없고, 롤러본체의 부식을 억제하면서도 롤러본체를 냉각함과 아울러, 롤러본체 내에 액상의 냉각매체가 잔류하는 것을 방지하는 것을 그 주된 소기 과제로 하는 것이다.

즉 본 발명에 관한 유도발열 롤러장치는, 회전 가능하게 지지된 롤러본체와, 상기 롤러본체의 내부에 배치되고, 당해 롤러본체를 유도발열시키는 유도발열기구와, 상기 롤러본체 및 상기 유도발열기구의 사이에 형성되는 대략 통 모양을 이루는 틈새부에 무상(霧狀)의 냉각매체를 유통시키는 냉각기구와, 상기 롤러본체의 내부에 잔류하는 액상의 냉각매체를 상기 롤러본체 외부로 배출하는 액상매체 배출기구를 구비하며, 상기 액상매체 배출기구가, 상기 틈새부의 하부에 흡인구가 마련되어 상기 롤러본체 외부로 연장된 액상매체 배출관과, 상기 롤러본체 외부에서 상기 액상매체 배출관상에 마련되어 상기 흡인구로부터 액상의 냉각매체를 흡인하는 흡인펌프를 가지는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 것으로 하면, 무상의 냉각매체를 롤러본체 내에 도입함으로써, 무상의 냉각매체가 롤러본체의 내주벽에 접촉하여 증발할 때의 기화 잠열 및 무상의 냉각매체가 틈새부에서 온도 상승할 때의 현열(顯熱) 및 기화 증발할 때의 잠열에 의해 롤러본체 및 유도발열기구를 냉각할 수 있다. 또, 무상의 냉각매체를 이용하고 있으므로, 롤러본체에 접촉하는 냉각매체를 줄일 수 있어, 롤러본체 내벽의 부식, 불순물의 퇴적 등을 억제할 수 있다. 또한, 롤러본체의 내부에 잔류하는 액상의 냉각매체를 배출하기 때문에, 롤러본체의 내부에 액상의 냉각매체가 모여 유도발열기구의 유도코일에 액상의 냉각매체가 접촉하여 절연 열화하는, 또 유도발열기구가 부식하는 등의 문제를 해결할 수 있다.

상기 액상매체 배출기구가 상기 틈새부의 하부에 흡인구가 마련되어 상기 롤러본체 외부로 연장된 액상매체 배출관과, 상기 롤러본체 외부에서 상기 액상매체 배출관상에 마련되어 상기 흡인구로부터 액상의 냉각매체를 흡인하는 흡인펌프를 가지는 것이 바람직하다. 이것이라면, 롤러본체의 외부에 마련한 흡인펌프에 의해 롤러본체 내에 잔류하는 액상의 냉각매체를 배출시킬 수 있어, 롤러본체 내부의 구성을 간단화할 수 있다.

상기 흡인펌프가 상기 냉각기구에 의해 상기 틈새부에 무상의 냉각매체를 유통시키고 있는 동안, 상기 흡인구로부터 액상의 냉각매체를 흡인하는 것인 것이 바람직하다.

상기 액상매체 배출기구가 상기 틈새부에 잔류하는 액상의 냉각매체의 액면을 검지하는 액면센서를 구비하고 있고, 상기 액면센서에 의해 얻어지는 검지신호에 의해 상기 액상의 냉각매체의 액면이 소정 이상이 되었을 경우에, 상기 흡인펌프가 상기 흡인구로부터 액상의 냉각매체를 흡인하는 것인 것이 바람직하다.

이와 같이 구성한 본 발명에 의하면, 무상의 냉각매체를 롤러본체 및 유도발열기구의 사이에 형성되는 대략 통 모양을 이루는 틈새부에 공급함으로써 롤러본체를 냉각하도록 하고 있으므로, 롤러본체에 회전 씰기구를 마련할 필요가 없고, 롤러본체의 부식을 억제하면서도, 롤러본체를 냉각할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시형태에 관한 유도발열 롤러장치의 단면도.
도 2는 동일한 실시형태의 액상매체 배출관 및 온도센서의 배치를 나타내는 도.
도 3은 변형 실시형태에 관한 유도발열 롤러장치의 단면도.

이하에 본 발명에 관한 유도발열 롤러장치의 일실시형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.

본 실시형태에 관한 유도발열 롤러장치(100)는, 예를 들면 플라스틱 필름, 종이, 포, 부직포, 합성섬유, 금속박 등의 시트재 또는 웹재, 선(실)재 등의 연속재의 연속 열처리 공정 등에서 이용되는 것이다.

구체적으로 이것은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 회전 가능하게 지지된 중공 원통형의 롤러본체(2)와, 이 롤러본체(2) 내에 수용되는 유도발열기구(3)를 구비하고 있다.

롤러본체(2)의 양단부에는 저널(41)이 O링 등의 씰부재(S1)를 통하여 장착되어 있다. 이 씰부재(S1)에 의해 후술의 무상 또는 액상의 냉각매체가 외부로 누설하는 것을 방지하고 있다. 또, 저널(41)은 중공의 구동축(42)과 일체로 구성되어 있으며, 구동축(42)은 롤러베어링 등의 베어링(51)을 통하여 기대(機臺)(52)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 그리고, 롤러본체(2)는, 예를 들면 모터 등의 회전구동기구(미도시)에 의해 외부로부터 주어지는 구동력에 의해서 회전되도록 구성되어 있다.

유도발열기구(3)는 원통 형상을 이루는 원통형 철심(31)과, 당해 원통형 철심(31)의 외측 둘레면에 감아 장착된 유도코일(32)로 구성되어 있다. 원통형 철심(31)의 양단부에는 각각, 지지축(6)이 장착되어 있다. 이 지지축(6)은 각각 구동축(42)의 내부에 삽입 통과되어 있으며, 롤러베어링 등의 베어링(7)을 통하여 구동축(42)에 대해서 회전 가능하게 지지되어 있다. 이것에 의해, 유도발열기구(3)는 회전하는 롤러본체(2)의 내부에서 롤러본체(2)에 대해서 정지상태로 유지된다. 유도코일(32)에는 리드선(L2)이 접속되어 있으며, 이 리드선(L2)에는 교류전압을 인가하기 위한 교류전원(V)이 접속되어 있다. 또한, 지지축(6)의 외면과 구동축(42)의 내면과의 사이에는 오일씰 또는 래비린스 씰(labyrinth seal) 등의 씰기구(S2)가 마련되어 있으며, 무상의 냉각매체가 외부로 누설하지 않도록 구성하고 있다.

이와 같은 유도발열기구(3)에 의해, 유도코일(32)에 교류전압이 인가되면 교번(交番)자속이 발생하고, 그 교번자속은 롤러본체(2)의 측둘레벽(21)을 통과한다. 이 통과에 의해 롤러본체(2)에 유도전류가 발생하고, 그 유도전류에 의해 롤러본체(2)는 줄(Joule) 발열한다.

그러나 본 실시형태의 유도발열 롤러장치(100)는 롤러본체(2) 및 유도발열기구(3)를 냉각하기 위한 냉각기구(8) 및 롤러본체(2) 내에 잔류하는 액상의 냉각매체를 배출하는 액상매체 배출기구(9)를 구비하고 있다.

이 냉각기구(8)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 무상의 냉각매체를 롤러본체(2) 및 유도발열기구(3)의 사이에 형성되는 대략 통 모양을 이루는 틈새부(X)의 축방향 일단부로부터 도입함과 아울러, 틈새부(X)의 축방향 타단부로부터 냉각매체를 롤러본체(2) 외부로 배출함으로써, 롤러본체(2) 및 유도발열기구(3)를 냉각하는 것이다. 또한, 축방향은 도 1의 화살표에 나타내는 바와 같이 지면(紙面) 좌우방향이다.

구체적으로 이것은 무상의 냉각매체를 생성하는 미스트 생성장치(81)와, 미스트 생성장치(81)에 압축공기를 공급하는 압축공기 공급회로(82)와, 미스트 생성장치(81)에 냉각매체인 물을 공급하는 냉각매체 공급회로(83)와, 상기 미스트 생성장치(81)로부터의 무상의 냉각매체를 틈새부(X)의 축방향 일단부로부터 도입하는 냉각매체 도입로(84)와, 상기 틈새부(X)를 통과한 냉각매체를 축방향 타단부로부터 외부로 도출하기 위한 냉각매체 도출로(85)를 구비하고 있다.

틈새부(X)는 기밀성을 가지는 것으로, 주로, 롤러본체(2)의 내주 벽면과 유도발열기구(3)의 외측 둘레면에 의해 형성되는 개략 원통형의 틈새(X1) 및 롤러본체(2)의 양단부에 마련된 저널(41)의 내면과 유도발열기구(3)의 축방향 단면에 의해 형성되는 개략 원환(圓環) 모양의 틈새(X2)로 이루어진다.

미스트 생성장치(81)는 압축공기 공급회로(82)로부터의 압축공기와 냉각매체 공급회로(83)로부터의 물을 혼합하여 무상(미스트 상태)의 냉각매체를 생성하는 것이다. 이 무상의 냉각매체는 분사된 직후에 기화 증발하지 않을 정도의 입자 지름으로서, 또한, 공기와 함께 운반되는 과정에서 중력에 의해 낙하하거나 유로의 굴곡부에서 벽면에 충돌하여 액화하지 않을 정도의 입자 지름이다. 구체적으로 무상의 냉각매체는 30 ~ 100㎛의 범위의 입자 지름을 가지는 것이다.

압축공기 공급회로(82)는 압축공기원(821)과, 일단이 압축공기원(821)에 접속되고, 타단이 미스트 생성장치(81)에 접속되는 압축공기배관(822)과, 당해 압축공기배관(822)상에 마련되고, 미스트 생성장치(81)에의 압축공기의 공급, 정지를 제어하는 개폐밸브(823)를 구비하고 있다.

냉각매체 공급회로(83)는 저수(貯水)탱크(831)와, 일단이 저수탱크(831)에 접속되고, 타단이 미스트 생성장치(81)에 접속되는 냉각매체배관(832)과, 당해 냉각매체배관(832)상에 마련되고, 미스트 생성장치(81)에 공급되는 냉각매체의 유량을 조정하는 유량조정밸브(833)와, 당해 유량조정밸브(833)의 하류에 마련되고, 미스트 생성장치(81)로의 냉각매체의 공급, 정지를 제어하는 개폐밸브(834)를 구비하고 있다.

냉각매체배관(832)상에 마련된 유량조정밸브(833)는 롤러본체(2)의 둘레벽에 매설(埋設)된 온도센서(2T)의 검출신호를 받아 유도코일(32)로 인가하는 전압을 제어하는 제어부(C)로부터 롤러본체(2)의 둘레벽 온도를 나타내는 온도신호를 증폭기(A)를 통하여 전류신호로서 검지하여, 냉각매체의 유량을 조정한다. 이것에 의해, 롤러본체(2)의 둘레벽 온도에 따라서, 무단계(無段階)로 무상의 냉각매체의 공급량을 조정할 수 있도록 구성하여, 롤러본체(2)의 냉각속도, 냉각성능을 용이하게 조정할 수 있다. 또한, 온도센서(2T)로부터의 검출신호는 회전 트랜스(10)에 의해 제어부(C)로 출력된다.

냉각매체 도입로(84)는 유도발열기구(3)의 타단부에 마련된 지지축(6)(이하, 이 지지축을 6B로 한다.)의 내부에 마련된 배관(84T)과 원통형 철심(31) 및 일단부에 마련된 지지축(6)(이하, 이 지지축을 6A로 한다.)에 형성된 구멍에 의해 구성되어 있다. 구체적으로 냉각매체 도입로(84)는 다른 쪽의 지지축(6B)으로부터 유도발열기구(3)의 내부를 통과하여 한쪽의 지지축(6A)의 기단부까지 연장하여 마련되어 있고, 당해 지지축(6A)의 기단부에서 관통구멍(61H)에 의해, 냉각매체 도입로(84)의 하류 측 개구가 틈새부(X)의 축방향 일단부에 연통되어 있다. 또한, 배관(84T)에서의 지지축(6B)의 외부에 위치하는 단부에 미스트 생성장치(81)의 토출구(81s)가 배관(84T) 내부를 향하도록 장착된다. 이와 같이 미스트 생성장치(81)를 막힘 등의 문제시에 유도발열 롤러장치(100)로부터 용이하게 착탈할 수 있는 위치에 마련하고 있다. 또한, 배관(84T)과 미스트 생성장치(81)와는 씰구조(미도시)를 통하여 착탈 가능하게 장착되어 있다.

또 냉각매체 도입로(84)는 지지축(6A)의 기단부(유도발열기구(3) 측의 단부)에서 복수의 관통구멍(61H)을 통하여 틈새부(X)와 연통하고 있다. 이 관통구멍(61H)이 냉각매체 도입로(84)의 하류 측 개구를 형성하고 있다. 이 관통구멍(61H)은 틈새부(X)의 축방향 일단부(본 실시형태에서는 틈새(X2))에 배치되어 있고, 지지축(6A)에서 래이디얼 방향으로 복수 개 등간격으로 형성되어 있다.

냉각매체 도출로(85)는 유도발열기구(3)의 타단부에 마련된 지지축(6)의 내부를 따라서 마련된 냉각매체 도출관(85T)에 의해 구성되어 있다. 이 냉각매체 도출관(85T)은 지지축(6B)의 내부에 중심축에 따라서 형성된 중공부 내에 삽입하여 마련되며, 지지축(6B)의 기단부(유도발열기구(3) 측의 단부)에서 틈새부(X)를 향하여 개구하고 있고, 당해 개구가 냉각매체 도출로(85)의 상류 측 개구로 된다. 그리고, 이 상류 측 개구는 틈새부(X)의 축방향 타단부(본 실시형태에서는 틈새(X2))에 배치되어 있다. 또한, 지지축(6B)의 중공부 내에는 상술한 유도코일(32)에 접속되는 리드선(L2)도 마련된다.

또, 지지축(6B) 외부에서의 냉각매체 도출관(85T)상에 틈새부(X)를 감압하는 감압장치(86)가 마련되어 있다. 이 감압장치(86)는 냉각매체 도출관(85T) 상류 측의 공기를 흡인하여 외부로 배출함으로써 틈새부(X) 내를 감압한다. 이것에 의해, 틈새부(X)가 감압되어, 틈새부(X)에 도입된 무상의 냉각매체가 증발하기 쉽게 하여, 롤러본체(2)를 냉각하기 쉽게 함과 아울러, 기화한 냉각매체가 롤러본체(2)의 내주벽 및 유도발열기구(3)상에서 결로하기 어렵게 할 수 있다. 또, 감압장치(86)에 의해서 무상의 냉각매체가 틈새부(X)를 소정의 유속으로 통과하도록 구성하고 있다. 구체적으로는, 틈새부(X)에서의 무상의 냉각매체의 유속이 0.3m/s 이상으로 함으로써, 높은 열전도율을 얻을 수 있어, 롤러본체의 냉각 효율을 큰 폭으로 구조시킬 수 있다.

또, 상기와 같이 무상의 냉각매체를 틈새부(X)에 공급하기 때문에, 틈새부(X)를 형성하는 부재 표면, 구체적으로는 롤러본체(2)의 내주 벽면, 저널(41)의 내면 및 지지축(6)의 외주면에 방청처리를 실시하고 있다. 또, 유도발열기구(3)의 외측 둘레면에는 냉각매체에 의한 전기 고장을 방지하기 위해서 방수막(F)이 대략 전체에 걸쳐 마련되어 있다. 이 방수막(F)은 롤러본체(2) 내부의 미스트 농도에 의해 결정되는 이슬점 온도와, 냉각 동작시에서의 유도발열기구(3)와의 관계에서 결로가 염려되는 경우에 필요하지만, 유도발열기구(3)의 온도가 상기 이슬점 온도 이상인 것이 분명한 경우는 생략 가능하다.

다음으로 액상매체 배출기구(9)에 대해서 설명한다.

이 액상매체 배출기구(9)는 롤러본체(2)의 내부에 잔류한 액상의 냉각매체(이하, 잔류수라고도 한다.)를 롤러본체(2) 외부로 배출하는 것이며, 액상의 냉각매체를 배출하기 위한 액상매체 배출관(91)과, 이 액상매체 배출관(91)상에 마련되는 흡인펌프(92)와, 롤러본체(2) 내부의 액상의 냉각매체의 액면을 검지하는 액면센서(93)와, 이 액면센서(93)로부터의 검출신호에 의해 상기 흡인펌프(92)를 제어하는 펌프제어부(94)를 가진다.

액상매체 배출관(91)은 틈새부(X)의 하부에 선단 개구인 흡인구(91a)가 배치됨과 아울러 롤러본체(2)의 외부로 연장하도록 마련되어 있다. 구체적으로 액상매체 배출관(91)은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 한쪽의 지지축(6A)으로부터 틈새부(X)의 축방향 일단부(본 실시형태에서는 틈새(X2)) 내에 도입되어 있고, 그 흡인구(91a)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 틈새부(X)의 최하단부에 배치되어, 당해 최하단부에서의 유도발열기구(3)의 외측 둘레면 하단과 롤러본체(2)의 내측 둘레면 하단과의 사이에 배치되어 있다. 또 액상매체 배출관(91)은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 한쪽의 지지축(6A) 및 원통형 철심(31)의 내부 및 다른 쪽의 지지축(6B)을 통과하여 롤러본체(2)의 외부로 연장하도록 마련되어 있다.

흡인펌프(92)는 롤러본체(2) 외부에서 액상매체 배출관(91)상에 마련되어 흡인구(91a)로부터 잔류수를 흡인하는 것이며, 후술하는 펌프제어부(94)에 의해 제어된다.

액면센서(93)는 다른 쪽의 지지축(6B)으로부터 틈새부(X)의 축방향 타단부(본 실시형태에서는 틈새(X2))에 도입되어 있고, 도 2에 나타내는 바와 같이, 틈새부(X)의 최하단부에 배치되어, 당해 최하단부에서의 유도발열기구(3)의 외측 둘레면 하단과 롤러본체(2)의 내측 둘레면 하단과의 사이에서의 잔류수의 액면을 검지하는 것이다. 구체적으로 액면센서(93)는 롤러본체(2) 내부에서 유도발열기구(3)의 유도코일(32)에 접촉하지 않는 높이의 잔류수의 액면을 검지한다. 또한, 액면센서(93)로서는, 예를 들면 플로트식, 초음파식, 정전용량식, 광학식 또는 압력식의 것을 이용하는 것이 고려된다.

펌프제어부(94)는, 예를 들면 릴레이 회로로 이루어진 것이며, 상기 액면센서(93)로부터의 검지신호에 의해, 롤러본체(2) 내부의 잔류수의 액면이 소정의 상한값 이상이라고 판단한 경우에, 흡인펌프(92)에 기동(起動)신호를 출력하여, 흡인펌프(92)를 기동시키는 것이다. 또한, 여기서 소정의 상한값이란, 잔류수가 유도발열기구(3)의 유도코일(32)에 접촉하지 않는 범위에서 설정된 액면높이이다. 또, 제어부(94)는 흡인펌프(92)를 기동하여, 소정 시간 후에 흡인펌프(92)를 정지시키거나, 혹은 액면센서(93)에 의해 얻어지는 검지신호가 소정의 하한값 이하가 되었을 경우에, 흡인펌프(92)를 정지시키는 것 등이 고려된다. 또한, 여기서 소정의 하한값이란, 예를 들면 잔류수가 롤러본체(2) 내에 실질적으로 없게 되는 정도이다.

<본 실시형태의 효과>

이와 같이 구성한 본 실시형태에 관한 유도발열 롤러장치(100)에 의하면, 무상의 냉각매체를 롤러본체(2) 내에 도입함으로써, 무상의 냉각매체가 롤러본체(2)의 내주벽에 접촉하여 증발할 때의 기화 잠열 및 무상의 냉각매체가 롤러본체(2) 내에서 온도 상승할 때의 현열 및 기화 증발할 때의 잠열에 의해 롤러본체(2) 및 유도발열기구(3)를 냉각할 수 있다. 그리고, 무상의 냉각매체를 롤러본체(2) 및 유도발열기구(3)의 사이에 형성되는 대략 통 모양을 이루는 틈새부(X)의 축방향 단부로부터 도입함과 아울러, 틈새부(X)의 축방향 단부로부터 냉각매체를 롤러본체(2) 외부로 배출함으로써, 틈새부(X) 전체에 무상의 냉각매체를 널리 퍼지게 할 수 있다. 또, 무상의 냉각매체를 이용하고 있으므로, 롤러본체(2)에 접촉하는 냉각매체를 줄일 수 있어, 롤러본체(2) 내벽의 부식, 불순물의 퇴적 등을 억제할 수 있다.

또, 액면센서(93)에 의해 소정의 상한값이 되었을 경우에 흡인펌프를 기동시켜 롤러본체(2)의 내부에 잔류하는 액상의 냉각매체를 배출하기 때문에, 롤러본체(2)의 내부에 액상의 냉각매체가 모여 유도발열기구(3)의 유도코일(32)에 액상의 냉각매체가 접촉하여 절연 열화하는 등의 문제를 해결할 수 있다.

<그 외의 변형 실시형태>

또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다.

예를 들면 상기 실시형태에서는 액면센서를 이용하여 잔류한 액상의 냉각매체의 액면을 검지하여 흡인펌프의 기동 타이밍을 제어하고 있지만, 도 3에 나타내는 바와 같이, 액면센서를 이용하지 않고 구성해도 된다. 즉, 냉각기구(8)에 의해 틈새부(X)에 무상의 냉각매체를 유통시키고 있는 동안, 상시 액상매체 배출관(91)의 흡인구(91a)로부터 액상의 냉각매체를 흡인하도록 해도 된다. 이렇게 하면, 액면센서의 구성을 생략할 수 있다. 또 액상의 냉각매체를 상시 배출하고 있기 때문에 유도코일이 액상의 냉각매체에 접촉하는 것을 가급적으로 방지할 수 있다.

또, 상기 실시형태에서는, 배치 스페이스의 관점으로부터, 축방향 일단부의 틈새(X2)에 액상매체 배출관(91)의 흡인구(91a)를 배치하고, 축방향 타단부의 틈새(X2)에 액면센서(93)를 배치하고 있지만, 그들을 동일한 틈새(X2)에 배치해도 된다.

상기 실시형태에서는, 양쪽 지지형의 유도발열 롤러장치에 적용한 경우에 대해서 설명했지만, 이른바 편지지형의 유도발열 롤러장치에 적용할 수도 있다.

이에 더하여, 상기 실시형태에서는, 틈새부에 무상의 냉각매체를 공급하는 것이었지만, 유도발열기구 내부에 배관을 마련하고, 당해 배관 내에 무상의 냉각매체를 유통시키는 것에 의해서 유도발열기구를 우선적으로 냉각할 수 있도록 구성해도 된다. 이것에 의해, 유도코일을 구성하는 전선이나 철심의 성능의 열화를 방지할 수 있다.

게다가 또한, 상기 실시형태에서는, 무상의 냉각매체를 틈새부의 축방향 일단부로부터 도입하고, 축방향 타단부로부터 배출하도록 구성하고 있지만, 틈새부의 축방향 일단부로부터 도입하여, 동일한 축방향 일단부로부터 배출하도록 해도 된다.

그 외, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 변형이 가능한 것은 말할 필요도 없다.

100 … 유도발열 롤러장치 2 … 롤러본체
3 … 유도발열기구 X … 틈새부
8 … 냉각기구 9 … 액상매체 배출기구
91 … 액상매체 배출관 91a … 흡인구
92 … 흡인펌프 93 … 액면센서

Claims (4)

1. 회전 가능하게 지지된 롤러본체와,
   상기 롤러본체의 내부에 배치되고, 당해 롤러본체를 유도발열시키는 유도발열기구와,
   상기 롤러본체 및 상기 유도발열기구의 사이에 형성되는 통 모양을 이루는 틈새부에 무상(霧狀)의 냉각매체를 유통시키는 냉각기구와,
   상기 롤러본체의 내부에 잔류하는 액상의 냉각매체를 상기 롤러본체 외부로 배출하는 액상매체 배출기구를 구비하며,
   상기 액상매체 배출기구가, 상기 틈새부의 하부에 흡인구가 마련되어 상기 롤러본체 외부로 연장된 액상매체 배출관과, 상기 롤러본체 외부에서 상기 액상매체 배출관상에 마련되어 상기 흡인구로부터 액상의 냉각매체를 흡인하는 흡인펌프를 가지는 유도발열 롤러장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 흡인펌프가 상기 냉각기구에 의해 상기 틈새부에 무상의 냉각매체를 유통시키고 있는 동안, 상기 흡인구로부터 액상의 냉각매체를 흡인하는 것인 유도발열 롤러장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 액상매체 배출기구가 상기 틈새부에 잔류하는 액상의 냉각매체의 액면을 검지하는 액면센서를 구비하고 있고,
   상기 액면센서에 의해 얻어지는 검지신호에 의해 상기 액상의 냉각매체의 액면이 소정 이상이 된 경우에, 상기 흡인펌프가 상기 흡인구로부터 액상의 냉각매체를 흡인하는 것인 유도발열 롤러장치.
4. 삭제

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