TWI432691B - 熱媒流體通流滾輪裝置 - Google Patents

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Description

熱媒流體通流滾輪裝置
本發明係有關一種熱媒流體通流滾輪裝置。
目前有一種將薄片狀的處理物置於滾輪，並於抵接通過滾輪時對處理物進行預定溫度的加熱或冷卻處理。作為這種滾輪裝置，已有一種業經加熱之例如油等流體所構成的熱媒流體透過熱交換裝置並藉由泵而循環通流於滾輪內部，且藉由熱媒流體的通流將滾輪溫度保持在預定溫度之熱媒流體通流滾輪裝置。
第4圖係顯示這種熱媒流體通流滾輪裝置的構成圖，在第4圖中，1係構成滾輪本體之滾筒罩、2係藉由未圖式之馬達來旋轉並旋轉滾筒罩之旋轉驅動軸、3係芯(core)、4係旋轉接頭、5a係熱交換裝置的加熱部、5b係熱交換裝置的冷卻部、6係熱媒流體循環泵、7係由閘流體(thyristor)等所構成之電力控制電路、8係冷卻水調整電磁閥、9係檢測滾筒罩1溫度之溫度感測器、10係檢測流入滾筒罩1內的熱媒體溫度之溫度感測器、11係熱媒流體溫度調節計、12係旋轉變壓機。
滾筒罩1係作成圓筒狀，在本例中於滾筒罩1的厚壁內部形成沿著長度方向之套管室1b與溫度感測器插入孔1c，於溫度感測器插入孔1c係配置有用以檢測滾筒罩1表面溫度之溫度感測器9，於套管室1b內係封入有藉由潛熱(latent heat)移動來將滾筒罩1表面溫度予以均勻化之 水等氣液兩相的熱媒體。而且，於中空內部配置芯3，並貫穿芯3中央部而形成熱媒流體的通流通路3a。熱媒流體的通流通路3a係經過旋轉驅動軸2內而連結至旋轉接頭4的流入口，而於滾筒罩1內周壁與芯3外周壁之間所形成的熱媒流體的通流通路1a係經過旋轉驅動軸2內而連結至旋轉接頭4的出口。
熱媒流體係通過熱交換裝置的冷卻部5b與熱交換裝置的加熱部5a而加熱或冷卻至預定溫度，藉由循環泵6流入滾筒罩1內且通流於熱媒流體的通流通路3a與1a，並循環至熱交換裝置的冷卻部5b。關於進行循環的熱媒流體之溫度，係將檢測滾筒罩1溫度之溫度感測器9的檢測溫度與檢測流入滾筒罩1內的熱媒體溫度之溫度感測器10的檢測溫度，於熱媒流體溫度調節計11中與適當的目標值進行比較，將對應其偏差的控制信號傳送至電力控制電路7，控制熱交換裝置之加熱部5a的發熱體之發熱量，並調節流經加熱部5a之熱媒流體的溫度。此外，將對應該偏差的控制信號傳送至冷卻水調整電磁閥8，並調節流經冷卻部5b之熱媒流體的溫度。
專利文獻1：日本特開2004-195888號公報
在上述所構成的熱媒流體通流滾輪裝置中，設置有於滾筒的厚壁內封入氣液兩相的熱媒體之套管室，與未設置有套管室的滾輪相比可獲得1/20左右流量相等的表面溫 度而有助於節省能源，然而由於滾輪係於其內部通流熱媒流體而將熱傳達至滾輪表面之構造，故在通流於滾輪內之熱媒流體的溫度與滾輪內面的溫度之間會產生根據熱傳達率之差，而於滾輪內面的溫度與滾輪表面溫度之間會產生根據滾輪材料的熱傳導率與負荷熱量之差。亦即，在通流於滾輪內之熱媒流體的溫度與滾輪表面溫度之間，因流體量、流速、滾輪材質、滾輪厚壁、以及負荷熱量的各種條件導致產生溫度差，尤其當負荷熱量大且滾輪厚度較厚時，例如製紙用的滾輪，常會有產生50℃至100℃的溫度差之情形，在檢測出流入習知的滾輪內部之熱媒流體的溫度及滾輪的表面溫度，且根據該檢測結果僅調節熱媒流體的溫度時，有難以立即對應負荷熱量大之滾輪的變動，且無法立即對應之部分的消耗能源很大之問題。
本發明所欲解決之課題係解決下述問題，亦即在設置有於滾輪的厚壁內封入氣液兩相的熱媒體之套管室，並於內部通流熱媒流體之熱媒流體通流滾輪裝置中，不論負荷熱量和滾輪的熱傳導率為何，皆可立即對應滾輪表面溫度的變動，並更加提高省能源性。
本發明之主要特徵係具備有：滾輪，係具有於厚壁內封入氣液兩相之熱媒體之複數個套管室，且形成有使循環於內部的熱媒流體流通之熱媒流體通流通路；熱媒流體溫度調節手段，係調節前述熱媒流體的溫度；以及熱媒流量調節手段，係調節流入前述滾輪的熱媒流體通流通路的熱 媒流體的流量；並且藉由以前述熱媒流體溫度調節手段與熱媒流量調節手段所調節的熱媒流體之前述滾輪的熱媒流體通流通路之通流，將前述滾輪的表面溫度保持於預定的溫度。
在本發明中，由於藉由熱媒流體溫度調節手段來調節加熱至預定溫度的熱媒流體，且藉由熱媒流量調節手段來調節流入滾輪內的熱媒流體的流量，故能迅速施加對應於負荷熱量和滾輪的熱傳導率之熱，而能以最佳的省能源之方式來謀求滾輪的長度方向(亦即熱媒體的流動方向)的表面溫度之均勻化。尤其是如同製紙滾輪之類的滾輪厚度較厚且負荷熱量大的滾輪，雖然滾輪的表面溫度從通紙開始時的高溫(例如230℃)穩定降低至預定溫度(例如150℃)之時間很長，但能大幅縮短該時間，且能提高加工品質高的製品良率。
在於滾輪的厚壁內設置封入有氣液兩相的熱媒體之套管室，並於內部通流熱媒流體之熱媒流體通流滾輪裝置中，藉由調節流入滾輪內部之熱媒流體的溫度與通流量，來實現不論負荷熱量和滾輪的熱傳導率為何皆可立即對應滾輪表面溫度的變動，並更加提高省能源性之目的。
(實施例1)
第1圖係顯示有關本發明實施例之熱媒流體通流滾輪裝置之構成的構成圖。並且，與第4圖所示之習知的熱媒 流體通流滾輪裝置相同部分係附上相同的元件符號，並省略重複部分之說明。在第1圖中，13係檢測旋轉接頭4入口的熱媒流體溫度之溫度感測器、15係流量調節計、以及16係驅動循環泵6之變頻器(inverter)。
熱媒流體係通過熱交換裝置的冷卻部5b與熱交換裝置的加熱部5a而被加熱或冷卻至預定溫度，並藉由循環泵6流入滾筒罩1內，通流於熱媒流體的通流通路3a與1a，並循環至熱交換裝置的冷卻部5b。關於循環之熱媒流體的溫度，係將檢測滾筒罩1溫度之溫度感測器9的檢測溫度與檢測加熱部通流後的熱媒流體溫度之溫度感測器10的檢測溫度，於溫度調節計11中與適當的目標值進行比較，將對應於該偏差的控制信號傳送至電力控制電路7或冷卻水調整電磁閥8，並控制熱媒流體的溫度。
依據本發明，設置有流量調節計15與檢測流入滾筒罩1內的熱媒流體溫度之溫度感測器13、及檢測通流過滾筒罩1內的熱媒流體溫度之溫度感測器14，輸入用以檢測流入至滾筒罩1內的熱媒流體溫度之溫度感測器13的檢測溫度、與用以檢測通流過滾筒罩1內的熱媒流體溫度之溫度感測器14的檢測溫度，並將其溫度差與預先設定的目標值進行比較，利用將該溫度差設為固定之信號來控制變頻器16，並控制循環泵6所傳送的熱媒流體之流量。
例如，在滾輪的厚壁內未設置有封入氣液兩相的熱媒體之套管室之滾輪裝置中，為了將滾筒罩1的表面溫度不均設定成1℃以下，雖然需要將所檢測之溫度感測器13與 14的檢測溫度差設成1℃以下，然而在滾輪的厚壁內設置有封入氣液兩相的熱媒體之套管室之滾輪裝置中，即使有20℃的溫度差，溫度不均亦在1℃以下，故調節流量俾使溫度感測器13與14的檢測溫度差成為20℃以下。藉由這種調節方式，溫度感測器13與14的檢測溫度差雖然會根據滾輪的負荷量而變動，但能迅速地對應該變動，而以此時之運轉條件下最佳的省能源方式來運轉。
(實施例2)
第2圖係顯示本發明另一實施例的熱媒流體通流滾輪裝置的構成之構成圖。並且，與第1圖所示的實施例的熱媒流體通流滾輪裝置相同部分及對應部分係附上相同元件符號，並省略重複部分之說明。與第1圖所示的實施例之不同點係將對應於溫度調節計11的偏差之控制信號、(亦即由溫度調節計11所求得之用以檢測滾筒罩1的表面溫度之溫度感測器9的檢測溫度及用以檢測加熱部通流後的熱媒流體溫度之溫度感測器10的檢測溫度的溫度差)與預先設定的目標值進行比較，利用用以將該溫度差設為固定之信號來控制變頻器16，並控制循環泵6所傳送之熱媒流體的流量。
例如，當將滾輪的表面溫度設為預定的150℃，且為了使滾輪的表面溫度加速上昇而將原先熱媒流體的溫度加熱至250℃，並以循環泵6的最大輸出供給至滾輪內時，雖然滾輪的表面溫度在短時間會變為150℃，然而在滾輪表面溫度達到150℃的一定時間前，藉由溫度調節計11降 低熱媒流體的溫度，並且利用以溫度調節計11所求得的溫度差分的信號來控制變頻器16，並調節循環泵6所傳送的熱媒流體的流量。這種構成亦能與第1圖所示之實施例具有相同之作用效果。
(實施例3)
第3圖係顯示本發明又一實施例的熱媒流體通流滾輪裝置的構成之構成圖。並且，與第2圖所示之實施例的熱媒流體通流滾輪裝置相同部分及對應部分係附上相同的元件符號，並省略重複部分之說明。在第2圖所示的實施例中，雖然係藉由泵6來控制供給至滾輪的熱媒流體之流量，然而熱媒流體的循環通路係由設置有與滾輪的熱媒流體通流通路連接之流量調整電磁閥19之通流通路17、及設置有用以旁通滾輪之流量調整電磁閥20之通流通路18所構成，藉由對應於溫度調節計11的偏差之控制信號來控制流量調整電磁閥19與流量調整電磁閥20，而調節通流於滾輪內之熱媒流體的通流量。並且，亦可利用第1圖所示之實施例中的流量調節計15的輸出信號來控制流量調整電磁閥19與流量調整電磁閥20。這種構成亦可具有與第1圖及第2圖所示之實施例相同之作用效果。
並且，在以上的各實施例中，雖然在滾輪的一方端部進行熱媒流體的流入與排出，但亦可構成為在滾輪的一方端部進行熱媒流體的流入，在另一方端部進行排出。
1‧‧‧滾筒罩
1a、3a‧‧‧熱媒流體的通流通路
1b‧‧‧套管室
1c‧‧‧溫度感測器插入孔
2‧‧‧旋轉驅動軸
3‧‧‧芯
4‧‧‧旋轉接頭
5a‧‧‧熱交換裝置的加熱部
5b‧‧‧熱交換裝置的冷卻部
6‧‧‧熱媒流體循環泵
7‧‧‧由閘流體等構成之電力控制電路
8‧‧‧冷卻水調整電磁閥
9‧‧‧檢測滾筒罩的表面溫度之溫度感測器
10、13、14‧‧‧檢測熱媒流體的溫度之溫度感測器
11‧‧‧溫度調節計
12‧‧‧旋轉變壓機
15‧‧‧流量調節計
16‧‧‧變頻器
19、20‧‧‧流量調整電磁閥
第1圖係顯示本發明實施例之熱媒流體通流滾輪裝置 的構成之構成圖(實施例1)。
第2圖係顯示本發明實施例之熱媒流體通流滾輪裝置的構成之構成圖(實施例3)。
第3圖係顯示本發明實施例之熱媒流體通流滾輪裝置的構成之構成圖(實施例3)。
第4圖係顯示習知之熱媒流體通流滾輪裝置的構成之構成圖。
1‧‧‧滾筒罩
1a、3a‧‧‧熱媒流體的通流通路
1b‧‧‧套管室
1c‧‧‧溫度感測器插入孔
2‧‧‧旋轉驅動軸
4‧‧‧旋轉接頭
5a‧‧‧熱交換裝置的加熱部
5b‧‧‧熱交換裝置的冷卻部
6‧‧‧熱媒流體循環泵
7‧‧‧由閘流體等構成之電力控制電路
8‧‧‧冷卻水調整電磁閥
9‧‧‧檢測滾筒罩的表面溫度之溫度感測器
10、13、14‧‧‧檢測熱媒流體的溫度之溫度感測器
11‧‧‧溫度調節計
12‧‧‧旋轉變壓機
15‧‧‧流量調節計
16‧‧‧變頻器

Claims (3)

  1. 一種熱媒流體通流滾輪裝置，係具備有：滾輪，係於厚壁內具有封入氣液兩相之熱媒體之複數個套管室，且形成有使循環於內部的熱媒流體流通之熱媒流體通流通路；熱媒流體溫度調節手段，係包含設置於前述熱媒流體之熱交換裝置、及用以控制前述熱交換裝置之溫度調節計，且調節前述熱媒流體的溫度；以及熱媒流量調節手段，係調節流入前述滾輪的熱媒流體通流通路的熱媒流體的流量；並且藉由以前述熱媒流體溫度調節手段與熱媒流量調節手段所調節的熱媒流體之前述滾輪的熱媒流體通流通路之通流，將前述滾輪的表面溫度保持於預定的溫度；前述熱媒流量調節手段係具有，檢測送入滾筒的熱媒流體通路之熱媒流體的溫度之第一溫度感測器、檢測從滾筒的熱媒流體通路排出之熱媒流體的溫度之第二溫度感測器，以及使熱媒流體循環之泵，且根據流入滾輪的熱媒流體通流通路之熱媒流體的溫度、與由前述熱媒流體通流通路所排出之熱媒流體的溫度之偏差，藉由前述泵來調節流入滾輪內部之熱媒流體的通流量。
  2. 如申請專利範圍第1項之熱媒流體通流滾輪裝置，其中，前述熱媒流量調節手段係具有使熱媒流體循環之泵，且根據滾輪的表面溫度、與流入滾輪的熱媒流體通流通路之熱媒流體的溫度之偏差，藉由前述泵來調節流 入滾輪內部之熱媒流體的通流量。
  3. 如申請專利範圍第1項之熱媒流體通流滾輪裝置，其中，前述熱媒流體的循環通路係具有：設置有與滾輪的熱媒流體通流通路連接之流量調整電磁閥的通流通路、及設置有用以旁通滾輪之流量調整電磁閥的通流通路，且熱媒流量調節手段係根據滾輪的表面溫度與流入滾輪的熱媒流體通流通路之熱媒流體的溫度之偏差，藉由前述各流量調整電磁閥來調節流入滾輪內部之熱媒流體的通流量。
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