JP5196549B2 - 誘導発熱ローラ装置 - Google Patents
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Description
本発明は、ローラ本体に流体通流孔を形成した誘導発熱ローラ装置に関するものである。
樹脂フィルムなどの処理物をローラ本体に当接して通過させる間に処理物を所定の温度に加熱する手段として誘導発熱ローラを使用する場合がある。この場合、誘導発熱ローラは処理物を所定の温度に高めるためには適切であるが、高温の処理物から奪熱して所定の温度にまで急速に低下させることはできない。そこで、誘導発熱ローラにおいてもこの奪熱が行えるように、ローラ本体に流体（熱媒体）を通流する流体通流路を形成し、ローラ本体が必要以上に加熱された場合に、この流体通流路に冷却流体を通流してローラ本体を冷却し、これによりローラ本体を所定の温度に調整することが考えられている。
ローラ本体に流体通流路を形成する手段として、ローラ本体の肉厚内に一本の螺旋状の熱媒体通流孔を形成するものがある。このような一本の螺旋状の熱媒体通流孔は、その孔径を小さくしピッチ（螺旋孔間隔）を狭くしている。これによりローラ本体の肉厚内を通流する熱媒体とローラの接触面を広くすることができ、ローラ本体との熱交換効率を高めることができる。
特開２００７−１０７６７６号公報
しかし、このような螺旋孔では、ローラ本体の大型化にともないローラ本体の端部から端部に至る距離が長くなり、また、螺旋孔の径が小さいことと相俟って、ヘッドロス（圧損）が大きく、流体供給力を高める必要がある。また、出入り口の温度勾配が大きく、ローラ本体の出入り口間で膨張差が発生し円筒プロファイルが劣るといった問題があった。
本発明が解決しようとする課題は、ローラ本体との熱交換効率を低減することなく、ローラ本体の肉厚内に形成した流体通流孔のヘッドロスを低減するとともに、ローラ本体の円筒プロファイルを良好に維持することができるようにし、斯かる問題を解消する点にある。
本発明は、円筒状のローラ本体と、前記ローラ本体の中空内に配置された誘導コイルを有する磁束発生機構とを備え、前記誘導コイルに交流電流を通電することにより前記ローラ本体を発熱してなる誘導発熱ローラ装置において、前記ローラ本体の軸方向の両側端部の肉厚内に、該ローラ本体の周方向に沿い、ロータリジョイントに連通する環状の流体通流孔を形成するとともに、前記両側の環状の流体通流孔に連通する蛇行状または螺旋状の流体通流孔を該ローラ本体の周方向に複数形成し、前記一方の環状の流体通流孔に前記一方のロータリジョイントを介して流入した冷却流体を、前記複数の蛇行状または螺旋状の流体通流孔および前記他方の環状の流体通流孔を通流して前記他方のロータリジョイントを介して流出して前記ローラ本体の温度を調整してなることを主な特徴とする。
本発明では、両側の環状の流体通流孔に連通する蛇行状または螺旋状の流体通流孔を該ローラ本体の周方向に複数形成しているので、１本の流体通流孔の延べ距離が短くなり、流体通流孔によるヘッドロスを低減することができるとともに、流体通流孔の出入り口の温度勾配が小さく、ローラ本体の円筒プロファイルも良好になる。また、流体通流孔を蛇行状または螺旋状にしているので、流体とローラの接触面を広くすることができ、処理物との高い熱交換効率を維持することができる。
ローラ本体との熱交換効率を低減することなく、ローラ本体の肉厚内に形成した流体通流孔のヘッドロスを低減するとともに、ローラ本体の円筒プロファイルを良好に維持することができるようにする目的を、ローラ本体の軸方向の両側端部の肉厚内に、ローラ本体の周方向に沿う環状の流体通流孔を形成するとともに、その両側の環状の流体通流孔に連通する流体通流孔を蛇行状または螺旋状にし、これをローラ本体の周方向に複数形成することにより実現した。
図１は、本発明の実施例に係る誘導発熱ローラ装置の断面図、図２は図１に示す誘導発熱ローラ装置のローラ本体の展開平面図である。図１および図２において、１はローラ本体、２はローラ本体の端部に固定したジャーナル、３は誘導コイル、４は鉄心、５は支持ロッド、６はロータリジョイント、７は誘導コイルの引出し導線である。鉄心４に巻装した誘導コイル３からなる磁束発生機構は、支持ロッド５に保持され、ローラ本体１の中空内に配置されている。支持ロッド５は、両側のジャーナル２内で回転軸受けを介してジャーナルに支持されており、図示しない回り止めで回転不能に固定されている。
誘導コイル３に引出し導線７を経て交流電圧が印加されると交番磁束が発生し、その交番磁束はローラ本体１を通過し、これによりローラ本体１に誘導電流が誘起してローラ本体１はその誘起電流でジュール発熱して加熱される。この加熱は、誘導コイル３の中央部で大きく端部に至るほど小さくなり、ローラ本体１の軸方向に加熱斑が発生する。この加熱斑を防止するためにローラ本体１の外表面近傍の肉厚内に軸方向に伸びるジャケット室１ａを設け、このジャケット室１ａに気液二相の熱媒体を封入している。ジャケット室１ａの液相の熱媒体は高温部で熱を奪って気化し、その気体は低温部に移動して熱を放出して液化する。即ち潜熱移動する。この潜熱移動によりローラ本体１の軸方向の処理物が当接する外側表面の温度を均一化することができる。なお、ジャケット室１ａは、ローラ本体１にドリルなどによって軸方向に伸びる孔を周方向に複数形成し、その複数の各孔の両端を閉塞して１孔ごと独立に形成する場合も、また、複数のうちの所定数または全部の各孔の端部または中間部または端部と中間部で連通させて形成する場合もある。
ローラ本体１には、高温から所定の温度にまで低下させるなどのローラ本体１の温度を調整するために、図２（ａ）に示すようにローラ本体１の軸方向の両側端部の肉厚内に、ローラ本体１の周方向に沿う環状の流体通流孔１ｃを形成し、この両側の環状の流体通流孔１ｃに連通する蛇行状の流体通流孔１ｂが形成されている。このようなローラ本体１は、平板状の非磁性金属板に環状の流体通流孔１ｃおよび蛇行状の流体通流孔１ｂとなる凹溝を形成し、その凹溝の開口部を図２（ｂ）に示すように、金属板８で覆い、これを円筒状に成形して作製される。
そして、ローラ本体１の軸方向の両側端部の肉厚内に形成した一方の環状の流体通流孔１ｃと一方のロータリジョイント６に連通する一方のジャーナル２内の通流孔２ａと連通させ、また、ローラ本体１の軸方向の両側端部の肉厚内に形成した他方の環状の流体通流孔１ｃと他方のロータリジョイント６に連通する他方のジャーナル２内の通流孔２ａと連通させる。すなわち、一方のロータリジョイント６から供給した熱媒体となる流体は、ジャーナル２内の通流孔２ａを経由して一方の環状の流体通流孔１ｃに送られ、複数の各蛇行状の流体通流孔１ｂを経由し、他方の環状の流体通流孔１ｃに送られ、他方のジャーナル２内の通流孔２ａを経由して他方のロータリジョイントから排出される。
図３は、本発明の他の実施例に係る誘導発熱ローラ装置の断面図、図４は図３に示す誘導発熱ローラ装置のローラ本体の展開平面図である。なお、図１に示す実施例と同一部分には同一の符号を付し、その部分の説明は省略する。図１に示す実施例と異なる部分は、ローラ本体１の軸方向の両側端部の肉厚内に形成した環状の流体通流孔１ｃと連通する複数の流体通流孔１ｄ１〜１ｄ３をそれぞれ螺旋状に形成した点である。
このようなローラ本体１は、図４に示すように平板状の金属板の両側の端部に環状の流体通流孔１ｃとなる孔１ｃをドリルなどで形成し、その孔１ｃに対して傾斜する所定の間隔を隔てた複数の孔１ｄ１〜１ｄ３、孔１ｃと交差するときにはその孔１ｃを終点とする孔をドリルなどで形成し、これを円筒状に成形して作製される。この円筒状に成形するに際し、孔１ｄ１、１ｄ２、１ｄ３はそれぞれ連通して、一端が一方の環状の流体通流孔１ｃに連通し、他端が他方の環状の流体通流孔１ｃに連通する３本の螺旋状の流体通流孔１ｄ１〜１ｄ３が形成される。
そして、ローラ本体１の軸方向の両側端部の肉厚内に形成した一方の環状の流体通流孔１ｃと一方のロータリジョイント６に連通する一方のジャーナル２内の通流孔２ａと連通させ、また、ローラ本体１の軸方向の両側端部の肉厚内に形成した他方の環状の流体通流孔１ｃと他方のロータリジョイント６に連通する他方のジャーナル２内の通流孔２ａと連通させる。すなわち、一方のロータリジョイント６から供給した流体は、ジャーナル２内の通流孔２ａを経由して一方の環状の流体通流孔１ｃに送られ、複数の各螺旋状の流体通流孔１ｄ１、１ｄ２、１ｄ３を経由し、他方の環状の流体通流孔１ｃに送られ、他方のジャーナル２内の通流孔２ａを経由して他方のロータリジョイントから排出される。
以上、いずれの実施例においても、流体通流孔径をたとえば１０ｍｍ程度と小さくし、また、間隔を２０ｍｍ程度と狭くし、これによりローラ本体の肉厚内を通流する流体とローラの接触面を広くすることができ、ローラ本体との熱交換効率を高めることができる。また、実施例では流体通流孔を３本としているが、流体通流孔の本数は任意である。
１ ローラ本体
１ａ ジャケット
１ｂ 蛇行状の流体通流孔
１ｃ 環状の流体通流孔
１ｄ１、１ｄ２、１ｄ３ 螺旋状の流体通流孔
２ ジャーナル
３ 誘導コイル
４ 鉄心
５ 支持ロッド
６ ロータリジョイント
１ａ ジャケット
１ｂ 蛇行状の流体通流孔
１ｃ 環状の流体通流孔
１ｄ１、１ｄ２、１ｄ３ 螺旋状の流体通流孔
２ ジャーナル
３ 誘導コイル
４ 鉄心
５ 支持ロッド
６ ロータリジョイント
Claims (2)
- 円筒状のローラ本体と、前記ローラ本体の中空内に配置された誘導コイルを有する磁束発生機構とを備え、前記誘導コイルに交流電流を通電することにより前記ローラ本体を発熱してなる誘導発熱ローラ装置において、前記ローラ本体の軸方向の両側端部の肉厚内に、該ローラ本体の周方向に沿い、ロータリジョイントに連通する環状の流体通流孔を形成するとともに、前記両側の環状の流体通流孔に連通する蛇行状または螺旋状の流体通流孔を該ローラ本体の周方向に複数形成し、前記一方の環状の流体通流孔に前記一方のロータリジョイントを介して流入した冷却流体を、前記複数の蛇行状または螺旋状の流体通流孔および前記他方の環状の流体通流孔を通流して前記他方のロータリジョイントを介して流出して前記ローラ本体の温度を調整してなることを特徴とする誘導発熱ローラ装置。
- ローラ本体の肉厚内部に、該ローラ本体の軸方向に伸びる気液二相の熱媒体を封入するジャケット室を該ローラ本体の周方向に形成してなることを特徴とする請求項１に記載の熱媒体通流ローラ。
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| JP2008131492A JP5196549B2 (ja) | 2008-05-20 | 2008-05-20 | 誘導発熱ローラ装置 |
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