KR20180093800A

KR20180093800A - 유도 발열 롤러 장치

Info

Publication number: KR20180093800A
Application number: KR1020180015244A
Authority: KR
Inventors: 다카츠구 기타노; 도루 도노무라; 마모루 와타나베
Original assignee: 토쿠덴 가부시기가이샤
Priority date: 2017-02-13
Filing date: 2018-02-07
Publication date: 2018-08-22
Also published as: TW201831043A; EP3361829A1; TWI776853B; CN108430126A; US10779364B2; KR102388095B1; EP3361829B1; US20180235036A1; CN208113011U; CN108430126B

Abstract

본 발명은, 롤러 본체의 주위의 구성을 복잡하게 하지 않고, 롤러 본체 및/또는 유도 발열 기구를 기체에 의해 균일하게 냉각할 수 있도록 하는 것이며, 중공의 롤러 본체(2)와, 중공 내에 마련되고, 롤러 본체(2)를 유도 발열시키는 유도 발열 기구(3)와, 롤러 본체(2) 및 유도 발열 기구(3)의 사이의 공극부(X1)에 기체류를 발생시켜 롤러 본체(2) 및/또는 유도 발열 기구(3)를 냉각하는 냉각 기구(7)를 구비하며, 냉각 기구(7)는, 롤러 본체(2)의 축방향 일단측에 형성되어, 공극부(X1)에 연통하는 흡기구(71)와, 롤러 본체(2)의 축방향 타단측에 형성되어, 공극부(X1)에 연통하는 배기구(72)와, 배기구(72)에 접속되어 배기구(72)로부터 공극부(X1)의 기체를 흡인하는 흡인 기구(73)를 구비한다.

Description

유도 발열 롤러 장치{INDUCTION HEATED ROLL APPARATUS}

본 발명은, 유도 발열 롤러 장치에 관한 것이다.

예를 들면 플라스틱 필름, 종이, 직물, 부직포, 합성 섬유, 금속박 등의 시트재(sheet材) 또는 웹재(web材), 선(실)재 등의 연속재(連續材)의 연속 열처리 공정 등에는, 회전하는 롤러 본체의 내부에 유도 발열 기구를 배치하고, 이것에 의해 롤러 본체의 둘레벽부를 유도 전류에 의해서 발열시키는 유도 발열 롤러 장치가 이용되고 있다.

그리고 근래, 예를 들면 연속재의 종류를 변경하는 것에 따른 롤러 본체에 의한 가열 온도의 변경을 단시간에 행하는 요청이 있다. 또, 열처리 공정의 종료후에, 안전 위생상의 관점으로부터, 롤러 본체의 온도가 일정 온도 이하로 저하되지 않으면, 작업자가 그 자리로부터 떠날 수 없다. 이러한 것으로부터 롤러 본체를 가급적 단시간에 냉각할 필요가 있다.

롤러 본체를 냉각하는 것으로서는, 특허 문헌 1에 나타내는 바와 같이, 롤러 본체 및 유도 발열 기구의 사이의 공극부에 공기를 공급하는 것에 의해서 롤러 본체를 냉각하는 공냉식(空冷式)의 것이 생각되어지고 있다. 구체적으로 이 롤러 장치는, 롤러 본체의 일단부에 공기 공급관을 접속하여, 롤러 본체의 타단부에 공기 배출관을 접속하고 있다. 그리고, 공기 공급관에는, 공극부에 공기를 공급하기 위한 송풍기가 접속되어 있다.

그렇지만, 이러한 구성에서는, 송풍기에 의해 롤러 본체의 일단부로터 공기가 공급되기만 하고, 롤러 본체의 타단부측에서는 공극부에서 따뜻해진 공기가 적극적으로 배기되지 않아, 롤러 본체의 냉각 불균일이 생긴다고 하는 문제가 있다.

또, 롤러 본체의 내부에 물이나 미스트를 공급하여 롤러 본체를 수냉하는 방식도 생각되고 있지만, 물공급 회로의 설치 코스트가 크고, 또, 누수 등이 발생한 경우에는, 절연 파괴에 의해서 사고에 이를 우려도 있다.

특허 문헌 1 : 일본특허공개 제2010－17943 공보

그래서 본 발명은, 상기 문제점을 해결할 수 있도록 이루어진 것이며, 롤러 본체 및/또는 유도 발열 기구를 기체에 의해 균일하게 냉각할 수 있도록 하는 것을 그 주된 과제로 하는 것이다.

즉 본 발명에 관한 유도 발열 롤러 장치는, 중공의 롤러 본체와, 상기 중공 내에 마련되고, 상기 롤러 본체를 유도 발열시키는 유도 발열 기구와, 상기 롤러 본체 및 상기 유도 발열 기구의 사이의 공극부에 기체류를 발생시켜 상기 롤러 본체 및/또는 상기 유도 발열 기구를 냉각하는 냉각 기구를 구비하며, 상기 냉각 기구는, 상기 롤러 본체의 축방향 일단측에 형성되어 상기 공극부에 연통하는 흡기구(吸氣口)와, 상기 롤러 본체의 축방향 타단측에 형성되어 상기 공극부에 연통하는 배기구(排氣口)와, 상기 배기구에 접속되어 상기 배기구로부터 상기 공극부의 기체를 흡인하는 흡인 기구를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이러한 것이면, 흡인 기구를 롤러 본체의 축방향 타단측에 형성된 배기구에 접속하여, 상기 배기구로부터 기체를 흡인하는 것에 의해서, 롤러 본체의 축방향 일단측에 형성된 흡기구로부터 외부 기체가 빨려 들여가고, 롤러 본체 및 유도 발열 기구의 사이의 공극부를 흐른다. 이 때, 롤러 본체 및 유도 발열 기구의 사이의 공극은 개략 원통 형상을 이루고 있고, 흡기구로부터 빨려 들여간 외부 기체는, 원주 방향으로 균일하게 흐르게 되어, 롤러 본체 및/또는 유도 발열 기구의 냉각을 균일하게 행할 수 있다. 여기서, 공극부를 흘러 따뜻해진 공기가 적극적으로 흡인 기구에 의해 흡인되어 배기되므로, 롤러 본체 및/또는 유도 발열 기구를 보다 한층 균일하게 냉각할 수 있다. 또, 롤러 본체를 균일하게 냉각한다고 하는 주된 효과를 얻기 위한 롤러 본체의 주변 구조로서는, 롤러 본체의 축방향 타단측에 흡인 기구를 마련하는 것만으로 되기 때문에, 롤러 본체의 주위의 구성을 복잡하게 하지도 않는다.

그 외, 흡인 기구에 배기 덕트를 마련하는 것 등에 의해, 고온 기체를 옥외 등의 적절한 장소로 배출하고, 롤러 본체의 설치 공간에 고온 기체가 배출되지 않도록 함으로써, 고온 기체에 의해서 작업자의 안전이 위협되는 것을 막을 뿐만 아니라, 연속재의 연속 열처리 공정에 악영향을 미치는 것도 막을 수 있다.

롤러 본체는, 원통 모양을 이루는 쉘부(shell部)와, 쉘부의 축방향 양단부에 접속된 한 쌍의 저널부(journal部)를 가지고 있다. 또, 롤 본체 등의 냉각 효과나 롤 본체의 둘레 방향 균온성(均溫性)을 얻기 위해서는, 공극부를 흐르는 기체는 둘레 방향에서 균일한 유속으로 흐르는 것이 바람직하다.

이를 위해서는, 상기 흡기구는, 축방향 일단측의 저널부에 복수 형성되어 있는 것이 바람직하다. 흡기구를 복수 마련하는 것에 의해서, 저널부의 기계적 강도를 확보하면서도, 흡기 저항을 작게 하면서, 공극부의 둘레 방향으로 구석구석까지 기체를 빨아들일 수 있다.

공극부에서의 기체의 유속을 둘레 방향에서 보다 한층 균일하게 하기 위해서는, 상기 흡기구는, 상기 축방향 일단측의 저널부에서 둘레 방향으로 등간격으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

흡기구로부터 롤러 본체 내로 이물이 침입하면, 유도 발열 기구의 유도 코일이 파손하는 등의 문제가 생길 수 있다. 이 문제를 바람직하게 해결하기 위해서는, 상기 흡기구에는, 흡인되는 기체 중의 이물을 제거하는 필터가 마련되어 있는 것이 바람직하다. 여기서, 필터의 개구율(또는 개구(opening))은, 롤러 본체의 주위에 발생하는 분진에 따라 여러 가지 설정할 수 있다. 또, 필터의 개구율이 작은 경우에는, 흡기 저항이 커져 버리기 때문에, 소망의 풍속을 얻기 위해서는, 고압의 흡인 장치를 이용하는 등과 같이 흡인 기구의 흡인 능력을 크게 할 필요가 있다.

배기구는 롤러 본체측에 마련되어 있으므로 회전하지만, 흡인 기구는 정지측에 마련되어 있으므로 회전하지 않는다. 회전하는 배기구로부터 공극부의 기체를 흡인하기 위한 구체적인 실시의 형태로서는, 상기 흡인 기구는, 정지측에서 상기 배기구를 덮도록 마련된 정지체와, 상기 정지체에 접속되어 상기 배기구로부터 상기 공극부의 기체를 흡인하는 흡인 장치를 구비하는 것이 고려되어진다. 여기서, 정지체는, 흡인 기구의 전용 부품이라도 좋고, 롤러 본체에 온도 검출 장치의 회전 트랜스가 마련되어 있는 경우에는, 상기 회전 트랜스의 스테이터를 유지하는 스테이터 하우징이라도 좋으며, 또는, 상기 스테이터 하우징과 일체 형성된 것이라도 좋다.

상기 롤러 본체가 축방향 양단부에 마련된 한 쌍의 구동축을 가지는 구성의 경우, 공극부를 흐르는 기체와 롤러 본체의 쉘부의 내면과의 접촉면을 가능한 한 크게 하기 위해서는, 배기구를 축방향 타단측의 구동축의 외측 둘레면에 형성하는 것이 고려되어진다. 이 구성에서, 상기 정지체는, 축방향으로 상기 배기구를 사이에 두도록 마련된 2개의 베어링을 매개로 하여, 상기 배기구를 덮도록 상기 구동축에 마련하는 것이 고려되어진다.

상기 유도 발열 기구는, 유도 코일과, 상기 유도 코일을 지지하는 지지축을 가지고 있다. 이 구성에서, 지지축은 베어링을 매개로 하여 롤러 본체의 내부에 지지되어 있다. 이 때, 베어링이 고온에 노출되면 그리스(grease) 열화(劣化)가 빨리 되어 손상이 조기에 이를 우려가 있다. 이 베어링의 손상은, 유도 코일과 롤러 본체와의 공회전의 요인이 되어, 전기적인 중대 사고를 초래할 우려가 있다.

배출측의 고온 기체에 노출될 가능성이 있는 베어링을 없애, 상기의 문제를 바람직하게 해결하기 위해서는, 상기 지지축의 축방향 일단부는, 베어링을 매개로 하여 상기 롤러 본체에 지지되어 있고, 상기 지지축의 축방향 타단부는, 정지측에 마련된 부재(예를 들면 지지축용 기대(機台))에 지지되어 있는 것이 바람직하다.

또, 이 구성의 경우에는, 축방향 타단측에서, 롤러 본체에서의 저널부의 구동축과 지지축과의 사이의 간극으로부터 외부 기체를 빨아들이지 않도록, 회전 씰을 마련할 필요가 있다.

또, 상기 지지축이, 상기 롤러 본체의 축방향 양단측 각각에서 베어링을 매개로 하여 지지된 구성의 경우에는, 상기 롤러 본체의 축방향 타단측에 마련된 베어링은, 상기 배기구 보다도 축방향 외측에 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이 구성이면, 축방향 타단측의 베어링이 배기구보다도 축방향 외측에 있으므로, 상기 베어링이 적극적으로 고온 기체에 노출되는 것을 피할 수 있어, 베어링의 수명 저하를 억제할 수 있다. 또, 축방향 타단측의 베어링과 배기구와의 사이에 차폐판 등의 차폐 구조를 마련하여 통기 저항을 증대시키는 것에 의해, 베어링으로부터의 외부 기체의 빨아들임을 방지하고, 또, 베어링의 고온화 대책을 행할 수 있다.

롤러 본체의 축방향 타단측의 구성을 간단하게 하기 위해서는, 상기 정지체는, 상기 지지축의 축방향 타단측을 지지하는 것인 것이 바람직하다.

흡인 기구의 구성을 간단하게 하기 위해서는, 상기 흡인 장치는, 배관을 매개로 하지 않고 상기 정지체에 일체적으로 마련되어 있는 것이 바람직하다.

흡인 장치로서는, 예를 들면 전동 송풍기나 블로어라고 하는 전동의 것이 고려되어진다. 한편, 공장 등의 유도 발열 롤러 장치의 설치 장소에 압축 기체원이 있는 경우에는, 상기 흡인 장치로서, 상기 압축 기체원으로부터 압축 기체가 공급되어 배출구로부터 기체를 흡인하는 기체류 증폭기를 이용할 수 있다.

유도 발열 롤러 장치가 부식성 가스나 가연성 가스가 포함되는 분위기에 설치되는 경우에는, 상기 부식성 가스 또는 가연성 가스가 롤러 본체의 빨아 들임에 의해서, 중대한 사고를 초래할 우려가 있다. 이 문제를 바람직하게 해결하기 위해서는, 유도 발열 롤러 장치가 상기 흡기구에 기체를 공급하는 공급 기구를 더 구비하며, 상기 공급 기구는, 상기 흡기구에 기체를 공급하는 공급 배관과, 상기 공급 배관과 상기 흡기구를 접속하는 조인트 부재를 가지는 것이 바람직하다.

흡인 장치에 의해 배기구로부터 배출되는 기체는 고온으로 되어 있으며, 상기 고온 기체는 외부로 배출된다. 그렇게 하면, 주위 환경으로의 열영향의 문제가 생긴다. 이 때문에, 상기 롤러 본체의 외부에서 상기 흡기구 및 상기 배기구를 연통하여, 상기 흡인 장치에 의해 상기 배기구로부터 흡인된 기체를 상기 흡기구로 되돌리는 순환 경로와, 상기 순환 경로에 마련되고, 상기 기체를 냉각하는 열교환기를 더 구비하는 것이 바람직하다. 이 구성이면, 흡기 및 배기에 의한 영향을 저감할 수 있다.

롤러 본체 등의 냉각을 행하는 목적은, 운전 종료후에 빨리 안전한 온도로 저하시키는 것이나, 생산 품종의 변경에 따른 운전 온도가 낮은 쪽으로의 설정 변경시에 빨리 온도를 저하시키는 것, 또는, 다른 기능을 가진 다른 롤러 본체로 교환할 때에 빨리 온도를 저하시키는 것 등이다. 이들 경우에는, 기본적으로 부하 운전은 되지 않는다.

한편, 롤 본체에 들어오는 부하(열처리물)가 고온이기 때문에, 부하로부터 롤러 본체에 입열(入熱)이 있음으로써, 전기 입력을 절단해도 롤러 본체의 온도가 서서히 상승해 버리는 경우가 있다. 이러한 경우는, 부하의 입열을 조금 상회하는 발열을 하여, 그 상회한 분(分)만큼을 유도 가열에 의해서 입열하는 것에 의해, 소정의 온도로 안정 제어하는 온도 제어 방법이 있다. 이러한 운전에서는, 부하 운전시의 냉각이 필요하기 때문에, 냉각시에서의 롤러 본체의 축방향의 균온성(均溫性)이 요구된다. 이 때문에, 상기 롤러 본체는, 기액(氣液) 2상(相)의 열매체(熱媒體)가 봉입(封入)되어 축방향으로 연장 마련된 재킷실(jacket室)을 가지는 것이 바람직하다.

롤 본체에서의 냉각 열량 및 냉각에 필요한 시간은, 기체의 유속 즉 유량과의 비례 관계가 있다. 즉, 공극부에서의 기체의 유량을 올리면, 냉각 열량이 증가하여 냉각에 필요한 시간은 단축된다. 그러나, 부하 운전에서는, 부하의 열량이나 운전 조건에 의해서 필요한 냉각량은 달라지므로, 그것에 따라서, 상기 냉각 기구는, 상기 공극부를 흐르는 기체의 유량을 조정하는 것인 것이 바람직하다. 이 구성이면, 효율적으로 소정의 롤러 본체의 온도로 조정할 수 있다.

냉각 기구에 의해, 유도 발열 기구의 유도 코일의 외측 둘레면에는 기체가 흐르므로, 습기나 오염 물질이 침입하여, 절연 저하를 초래할 우려가 있다. 이 때문에, 상기 유도 발열 기구의 유도 코일의 외주면은, 예를 들면 폴리이미드계, 실리콘계 또는 에폭시계 등의 절연 바니시(varnish)에 의해서 피복되어 있는 것이 바람직하다. 또, 절연 바니시는, 유도 코일이 달하는 최고 온도에 견디는 종류의 것을 선택할 수 있다.

유도 발열 기구와 롤러 본체가 접촉하면 지락(地絡) 사고로 이어질 우려가 있으며, 양자 사이에는, 일정한 공극이 필요하게 된다. 롤러 본체와 유도 발열 기구와의 사이의 공극부를 작게 하여 기류의 유속을 크게 하고, 냉각 효과를 향상시키기 위해서는, 상기 유도 발열 기구의 외주에, 상기 롤러 본체의 내주(內周) 지름보다도 작은 절연 파이프가 고정되어 있고, 상기 롤러 본체와 상기 절연 파이프와의 사이에 상기 공극부가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또, 절연 파이프를 마련하고 있으므로, 만일, 절연 파이프와 롤러 본체가 접촉해도, 큰 사고로 이어지기기 어려워진다.

롤러 본체의 내면에 습기가 부착하면 녹이 발생하여, 절연 저하를 초래할 우려가 있다. 이 때문에, 상기 롤러 본체의 내면은 방청 재료(예를 들면, 경질 크롬 도금, 니켈 도금, 스테인리스코트(상품명) 등의 방청 도료 등)에 의해서 피복되어 있는 것이 바람직하다.

롤러 본체의 내면의 전열(傳熱) 면적을 크게 하여 냉각 효과를 증대시키기 위해서는, 상기 롤러 본체의 내면에 요철 구조가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 여기서, 롤러 본체의 내면은 유도 가열에 의한 발열부가 되기 때문에, 발열량의 평준화의 관점으로부터, 둘레 방향 및 축방향으로 규칙적인 형상의 가공인 것이 바람직하다.

이와 같이 구성한 본 발명에 의하면, 롤러 본체 및/또는 유도 발열 기구를 기체에 의해 균일하게 냉각할 수 있도록 하는 것이 가능하다.

도 1은 제1 실시 형태의 유도 발열 롤러 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 제1 실시 형태의 흡기구의 구성을 나타내는 A－A선 단면도이다.
도 3은 제1 실시 형태의 배기구의 구성을 나타내는 B－B선 단면도이다.
도 4는 제1 실시 형태의 롤러 본체의 축방향 타단측의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 5는 풍량의 차이에 의한 롤러 본체의 강온(降溫) 특성을 나타내는 그래프이다.
도 6은 제2 실시 형태의 롤러 본체의 축방향 타단측의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 7은 제3 실시 형태의 롤러 본체의 축방향 타단측의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 8은 흡인 기구의 변형예를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 9는 흡인 기구의 변형예를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 10은 흡인 기구의 변형예를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 11은 흡기구의 변형예를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 12는 흡기구의 변형예를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 13은 흡기구의 변형예를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 14는 흡기구의 변형예를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 15는 변형 실시 형태의 유도 발열 롤러 장치에서의 공급 기구를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 16은 변형 실시 형태의 유도 발열 롤러 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 17은 변형 실시 형태의 롤러 본체의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 18은 변형 실시 형태의 롤러 본체의 구성을 나타내는 단면도이다.

<제1 실시 형태>

제1 실시 형태에 관한 유도 발열 롤러 장치(100)는, 예를 들면 플라스틱 필름, 종이, 직물, 부직포, 합성 섬유, 금속박 등의 시트재 또는 웹재(web材), 선(실)재 등의 연속재(連續材)의 연속 열처리 공정 등에서 이용되는 것이다.

구체적으로 이 유도 발열 롤러 장치(100)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 회전 가능하게 지지된 중공 원통 모양의 롤러 본체(2)와, 이 롤러 본체(2)의 중공 내에 정지(靜止) 상태로 배치되는 유도 발열 기구(3)를 구비하고 있다.

롤러 본체(2)는, 원통 모양을 이루는 쉘부(shell部)(21)와, 상기 쉘부(21)의 양단부에 마련된 한 쌍의 저널부(22)를 가지고 있다. 이 저널부(22)는, 쉘부(21)의 단부 개구를 덮는 플랜지부(221)와, 상기 플랜지부(221)에 일체 형성된 중공의 구동축(222)을 가지고 있다. 또, 구동축(222)은, 구름 베어링 등의 베어링(41, 42)을 매개로 하여 기대(機台)(51, 52)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 그리고, 롤러 본체(2)는, 예를 들면 모터 등의 회전 구동 기구(미도시)에 의해 외부로부터 부여되는 구동력에 의해서 회전되도록 구성되어 있다.

또, 롤러 본체(2)의 쉘부(21)에는, 길이 방향(축방향)으로 연장되는 기액(氣液) 2상(相)의 열매체(熱媒體)를 봉입(封入)하는 재킷실(21A)이, 둘레 방향 전체에 간격을 두고 예를 들면 등간격으로 복수 형성되어 있다. 이 재킷실(21A) 내에 봉입한 기액 2상의 열매체(熱媒體)의 잠열(潛熱) 이동에 의해 쉘부(21)의 표면 온도를 균일화한다.

유도 발열 기구(3)는, 원통 형상을 이루는 원통 모양 철심(31)과, 상기 원통 모양 철심(31)의 외측 둘레면에 감겨 장착된 유도 코일(32)과, 그들을 지지하는 지지축(331, 332)을 가진다. 지지축(331, 332)은, 원통 모양 철심(31)의 양단부 각각에 마련되어 있다. 이 지지축(331, 332)은, 각각 구동축(222)의 내부에 삽입 통과되어 있으며, 구름 베어링 등의 베어링(61, 62)을 매개로 하여 구동축(222)에 대해서 회전 가능하게 지지되어 있다. 이것에 의해, 유도 발열 기구(3)는, 회전하는 롤러 본체(2)의 내부에서, 롤러 본체(2)에 대해서 정지 상태로 유지된다. 유도 코일(32)에는, 리드 선(L1)이 접속되어 있으며, 이 리드 선(L1)에는, 교류 전압을 인가하기 위한 교류 전원(미도시)이 전력 조정 장치(미도시)를 매개로 하여 접속되어 있다.

이러한 유도 발열 기구(3)에 의해, 유도 코일(32)에 교류 전압이 인가되면 교번(交番) 자속이 발생하고, 그 교번 자속은 롤러 본체(2)의 쉘부(21)를 통과한다. 이 통과에 의해 쉘부(21)에 유도 전류가 발생하고, 그 유도 전류로 쉘부(21)는 줄(Joule)발열한다.

그리고, 본 실시 형태의 유도 발열 롤러 장치(100)는, 롤러 본체(2) 및 유도 발열 기구(3)의 사이의 공극부(X1)에 기체류를 발생시켜 롤러 본체(2) 및 유도 발열 기구(3)를 냉각하는 냉각 기구(7)를 구비하고 있다. 또, 본 실시 형태의 냉각 매체인 기체는, 롤러 본체(2)의 설치 공간의 분위기 가스인 공기이지만, 그 외, 분위기 가스를 예를 들면 질소 가스 등으로 하는 것에 의해서, 상기 기체를 질소 가스 등으로 해도 좋다.

이 냉각 기구(7)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 롤러 본체(2)의 외부 기체를, 롤러 본체(2) 및 유도 발열 기구(3)의 사이에 형성되는 개략 원통 모양을 이루는 공극부(X1)의 축방향 일단부로부터 도입함과 아울러, 공극부(X1)의 축방향 타단부로부터 외부로 배출하는 것에 의해, 롤러 본체(2) 및 유도 발열 기구(3)를 냉각하는 것이다. 또, 축방향은, 도 1의 화살표에 나타내는 바와 같이 지면 좌우 방향이다.

구체적으로 냉각 기구(7)는, 롤러 본체(2)의 축방향 일단측에 형성되어 공극부(X1)에 연통하는 흡기구(71)와, 롤러 본체(2)의 축방향 타단측에 형성되어 공극부(X1)에 연통하는 배기구(72)와, 배기구(72)에 접속되어 배기구(72)로부터 공극부(X1)의 기체를 흡인하는 흡인 기구(73)를 구비하고 있다.

흡기구(71)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 축방향 일단측의 저널부(22)에서의 플랜지부(221)에 복수 형성되어 있다. 또, 흡기구(71)는, 축방향 일단측의 플랜지부(221)에서 둘레 방향으로 예를 들면 등간격으로 형성되어 있다. 각 흡기구(71)는, 플랜지부(221)에 축방향을 따라서 형성된 관통공으로 형성되어 있다. 본 실시 형태의 흡기구(71)의 개구 형상은, 원 형상을 이루는 것이지만, 그 외, 긴 원 형상, 타원 형상, 직사각 형상이나 다각 형상 등 여러 가지의 형상으로 할 수 있다. 그리고, 흡기구(71)에는, 흡인되는 기체 중의 이물(異物)을 제거하는 필터(8)가 마련되어 있다. 본 실시 형태의 필터(8)는, 복수의 흡기구(71)를 폐색하는 일체의 것으로 하고 있지만, 복수의 흡기구(71) 각각에 마련되는 것이라도 좋다.

배기구(72)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 축방향 타단측의 저널부(22)에서의 구동축(222)의 외측 둘레면에 복수 형성되어 있다. 또, 배기구(72)는, 축방향 타단측의 구동축(222)에서 둘레 방향으로 예를 들면 등간격으로 형성되어 있다. 각 배기구(72)는, 구동축(222)의 측둘레벽에서 지름 방향을 따라서 형성된 관통공으로 형성되어 있다. 본 실시 형태의 배기구(72)의 개구 형상은, 원 형상을 이루는 것이지만, 그 외, 긴 원 형상, 타원 형상, 직사각 형상이나 다각 형상 등 여러 가지의 형상으로 할 수 있다. 또, 축방향 타단측의 구동축(222)에서, 배기구(72)보다도 축방향 외측에 베어링(62)이 마련되어 있다.

흡인 기구(73)는, 특히 도 4에 나타내는 바와 같이, 정지측에서 배기구(72)를 덮도록 마련된 정지체인 커버체(731)와, 상기 커버체(731)에 접속되어 배기구(72)로부터 공극부(X1)의 기체를 흡인하는 흡인 장치(732)를 구비한다. 또, 본 실시 형태에서는, 커버체(731)와 흡인 장치(732)는 접속 배관(접속 덕트)(733)에 의해 접속되어 있다.

커버체(731)는, 배기구(72)가 형성된 구동축(222)의 외측 둘레면의 외측에 마련된 개략 원통 형상을 이루는 것이다. 커버체(731)의 내측 둘레면은, 구동축(222)의 외측 둘레면과 함께, 배기구(72)로부터 배출되는 기체를 외부로 배출하기 위한 배출 공간(X2)을 형성한다. 커버체(731)에는, 접속 덕트(733)가 접속되는 접속 포트(P1)가 형성되어 있으며, 상기 배출 공간(X2)은 접속 포트(P1)와 연통하고 있다. 그리고, 이 커버체(731)는, 축방향에서 배기구(72)를 사이에 두도록 마련된 2개의 베어링(91, 92)을 매개로 하여, 배기구(72)를 덮도록 구동축(222)에 마련되어 있다. 본 실시 형태에서는, 커버체(731)는, 구동축(222)에서 기대(52)보다도 축방향 외측에 마련되어 있다. 또, 커버체(731)는, 구동축(222)과 함께 회전하지 않도록, 정지측에 고정되어 있다.

또, 커버체(731)가 마련된 구동축(222)의 축방향 외측에는, 롤러 본체(2)의 쉘부(21)의 온도를 검출하는 온도 센서(T1)(도 1 참조)의 검출 신호를 정지측의 제어부에 송신하기 위한 회전 트랜스(10)가 마련되어 있다. 회전 트랜스(10)는, 저널부(22)의 구동축(222)에 마련된 로터(101)와, 상기 로터(101)의 주위에 배치된 스테이터(102)로 이루어지며, 스테이터(102)는, 원통 모양을 이루는 스테이터 하우징(103)에 마련되어 있다.

흡인 장치(732)는, 커버체(731)의 접속 포트(P1)로부터 배출 공간(X2)을 매개로 하여 공극부(X1)의 기체를 흡인하는 것이며, 예를 들면, 전동 송풍기나 블로어, 흡인 펌프 등이다. 이 흡인 장치(732)는, 정지측에 마련되어 있다. 또, 흡인 장치(732)의 배기 포트(P2)에는 배기 덕트(미도시)가 접속되어 있으며, 상기 배기 덕트의 배기 포트(P2)는, 예를 들면 유도 발열 롤러 장치(100)의 설치 공간과는 다른 외부 공간(예를 들면 옥외)에 마련되어 있다. 또, 흡인 장치(732)를 상기 외부 공간에 마련하여, 접속 덕트(733)에 의해서 외부 공간에 마련된 흡인 장치(732)와 커버체(731)의 접속 포트(P1)를 접속해도 좋다. 또, 흡인 장치(732)는, 예를 들면 회전수를 변경하는 것에 의해서 흡인력이 변경 가능하게 구성되어 있으며, 이것에 의해, 공극부(X1)를 흐르는 기체 유량을 조정할 수 있다. 그 외, 접속 덕트에 유량 조정 밸브 등의 유량 조정 기구를 마련해도 좋다.

이러한 구성에서, 흡인 장치(732)에 의해 흡인을 개시하면, 배기구(72)로부터 공극부(X1)의 기체가 흡인됨과 아울러, 흡기구(71)로부터 롤러 본체(2)의 주위의 외부 기체가 공극부(X1)로 빨려 들어간다. 그리고, 흡기구(71)로부터 빨려 들여간 기체가 공극부(X1)의 내부를 흘러 배기구(72)로부터 배출된다. 여기서, 배기구(72)보다도 축방향 외측에 베어링(62)이 위치하고 있기 때문에, 대부분의 고온 기체는, 베어링(62)에 닿기 전에 배출구(72)로부터 배출되어, 베어링(62)이 고온 기체에 적극적으로 노출되는 것을 막을 수 있다.

또, 본 실시 형태에서는, 축방향 타단측의 베어링(62)과 배기구(72)와의 사이에 차폐판 등의 차폐 구조(11)가 마련되어 있다. 이 차폐 구조(11)에 의해서, 축방향 타단측의 베어링(62)에 고온 기체가 닿기 어렵게 할 수 있고, 또, 베어링(62)측의 통기 저항이 증대되므로 베어링(62)으로부터 외부 기체가 흡인되는 것을 방지할 수 있다.

마찬가지로, 커버체(731)와 구동축(222)과의 사이에 마련된 베어링(91, 92)의 내측에도, 차폐판 등의 차폐 구조(12)가 마련되어 있다. 이 차폐 구조(12)에 의해서, 베어링(91, 92)에 고온 기체가 닿기 어렵게 할 수 있고, 또, 베어링(91, 92)으로부터 외부 기체가 흡인되는 것을 방지할 수 있다.

게다가 본 실시 형태에서는, 흡기구(71)로부터 빨려 들여가는 외부 기체가 접촉하는 부분에 다음과 같은 처리가 실시되어 있다. 즉, 외부 기체가 접촉하는 유도 코일(32)의 외주면은, 예를 들면 폴리이미드계, 실리콘계 또는 에폭시계 등의 내열 절연 바니시에 의해서 피복되어 있다. 구체적으로는 유도 코일(32)의 외측 둘레면은, 내열 절연 바니시가 도포되어 있다. 또, 외부 기체가 접촉하는 롤러 본체(2)의 내면은, 내열 재료에 의해서 피복되어 있다. 구체적으로는, 롤러 본체(2)의 내면은, 내열 도료 또는 방청 도료가 도포되거나, 또는, 방청용 도금 처리가 실시되어 있다.

<제1 실시 형태의 효과>

이와 같이 구성한 유도 발열 롤러 장치(100)에 의하면, 흡인 기구(73)를 롤러 본체(2)의 축방향 타단측에 형성된 배기구(72)에 접속하여, 상기 배기구(72)로부터 기체를 흡인하는 것에 의해서, 롤러 본체(2)의 축방향 일단측에 형성된 흡기구(71)로부터 외부 기체가 빨려 들여가, 롤러 본체(2) 및 유도 발열 기구(3)의 사이의 공극부(X1)를 흐른다. 이 때, 롤러 본체(2) 및 유도 발열 기구(3)의 사이의 공극부(X1)는 개략 원통 형상을 이루고 있으며, 흡기구(71)로부터 빨려 들여간 외부 기체는, 둘레 방향으로 균일하게 흐르게 되어, 롤러 본체(2) 및 유도 발열 기구(3)의 냉각을 균일하게 행할 수 있다. 여기서, 공극부(X1)를 흘러 따뜻해진 공기가 적극적으로 흡인 기구(73)에 의해 흡인되어 배기되므로, 롤러 본체(2) 및 유도 발열 기구(3)를 보다 한층 균일하게 냉각할 수 있다. 또, 롤러 본체(2)를 균일하게 냉각한다고 하는 주된 효과를 얻기 위한 롤러 본체(2)의 주변 구조로서는, 롤러 본체(2)의 축방향 타단측에 흡인 기구(73)를 마련하는 것만으로 되기 때문에, 롤러 본체(2)의 주위의 구성을 복잡하게 하는 것도 아니다.

그 외, 본 실시 형태에 의하면, 흡인 기구(73)에 배기 덕트를 마련하는 것 등에 의해, 고온 기체를 옥외 등의 적절한 장소로 배출하고, 롤러 본체(2)의 설치 공간에 고온 기체가 배출되지 않도록 함으로써, 고온 기체에 의해서 작업자의 안전이 위협되는 것을 막을 뿐만 아니라, 연속재의 연속 열처리 공정에 악영향을 미치는 것도 막을 수 있다.

여기서, 풍량(배출구로부터 나오는 공기 유량, 즉 공극부(X1)의 공기의 유속)의 차이에 의한 롤러 본체의 강온(降溫) 특성을 조사했다. 또, 롤러 본체의 치수는, 직경 250mm, 축 길이 1400mm이다. 주위 온도는 20℃이며, 롤러 본체의 냉각 개시 온도는, 200℃이다. 또, 롤러 본체의 회전수를 90rpm으로 한 상태에서 롤러 본체를 냉각한 경우의 롤러 본체의 표면 온도를 측정했다. 풍량은, 7m³/min, 4m³/min, 1m³/min, 자연 냉각(0m³/min)으로 하고, 롤러 본체의 표면 온도가 30℃로 저하할 때까지의 시간을 계측했다.

그 결과를 도 5에 나타낸다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 자연 냉각의 경우는 420분 이상 걸리지만, 풍량을 올림에 따라 냉각 시간이 단축되고 있으며, 풍량이 7m³/min인 경우는 60분 미만으로 되어 있다.

그런데, 롤 본체(2)(열롤(熱roll))에는 필요한 운전 온도보다도 고온의 부하가 들어옴으로써, 전기 입력을 절단해도 롤 온도가 상승하는 경우가 있다. 이러한 경우에서는 기체 통류에 의한 냉각만으로는 고정밀도의 온도 제어가 곤란하기 때문에, 부하로부터의 입열을 조금 상회하는 통풍 냉각을 행하고, 그 상회한 분(分)의 열량만큼을 유도 가열에 의해서 입력함으로써, 소망의 온도로 정밀도 좋게 제어하는 방법이 있다. 이 제어를 행함에 있어서는, 상기에 나타낸 풍량 조정에 의한 냉각 열량 제어가 유효하게 된다.

게다가, 냉각시라도 부하 운전되고 있는 경우는 롤 본체(2)의 쉘부(21)의 온도 분포의 균일성이 매우 중요하다. 롤러 본체(2)의 쉘부(21)에는 기액 2상의 열매체가 봉입된 재킷실(21A)이 형성되어 있으므로, 냉각 운전시에서의 롤러 본체(2)의 쉘부(21)의 축방향의 균온성을 향상시킬 수 있다.

또, 흡기구(71)가, 축방향 일단측의 저널부(22)에 복수 형성되어 있으므로, 저널부(22)의 기계적 강도를 확보하면서도, 흡기 저항을 작게 하면서, 공극부(X1)의 둘레 방향으로 구석구석까지 기체를 빨아 들일 수 있다.

<제2 실시 형태>

다음으로, 제2 실시 형태에 관한 유도 발열 롤러 장치에 대해 설명한다. 또, 상기 제1 실시 형태와 동일 또는 대응하는 부재에는, 동일한 부호를 부여하고 있다.

제2 실시 형태의 유도 발열 롤러 장치(100)는, 상기 제1 실시 형태는, 주로 하여, 유도 발열 기구(3)의 지지축(331, 332)의 지지 형식이 다르다.

구체적으로 이 유도 발열 롤러 장치(100)는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 축방향 일단측의 지지축(331)이, 구름 베어링 등의 베어링(61)을 매개로 하여, 축방향 일단측의 구동축(222)에 대해서 회전 가능하게 지지되어 있고, 축방향 타단측의 지지축(332)이, 축방향 타단측의 구동축(222)으로부터 외부로 연장하여, 정지측에 마련된 부재(지지축용 기대)(13)에 고정되어 있다.

이 구성에서 흡인 기구(73)에 의해 배기구(72)로부터 흡인하면, 롤러 본체(2) 및 유도 발열 기구(3)의 사이의 공극부(X1)의 기체가 흡인될 뿐만 아니라, 축방향 타단측의 구동축(222)과 지지축(332)과의 사이의 간극, 및, 회전 트랜스(10)로부터 외부 기체가 흡인되어 버린다. 이 때문에, 본 실시 형태에서는, 축방향 타단측에서, 구동축(222)의 내측 둘레면과 지지축(332)의 외측 둘레면과의 사이에 회전 씰(14)이 마련되어 있다. 또, 회전 씰(14)은, 회전 트랜스(10)의 스테이터 하우징(103)의 내측 둘레면과 구동축(222)의 외측 둘레면과의 사이에 마련해도 좋다.

이러한 구성에서, 흡인 장치(732)에 의해 흡인을 개시하면, 배기구(72)로부터 공극부(X1)의 기체가 흡인됨과 아울러, 흡기구(71)로부터 롤러 본체(2)의 주위의 기체가 공극부(X1)로 빨려 들어간다. 이 때, 배기구(72)보다도 축방향 타단측에는 회전 씰(14)이 마련되어 있으므로, 축방향 타단측으로부터 외부 기체가 흡인되는 것을 막을 수 있다. 그리고, 흡기구(71)로부터 빨려 들여간 기체가 공극부(X1)의 내부를 흘러 배기구(72)로부터 배출된다. 여기서, 롤러 본체(2)의 내부에서 축방향 타단측에는 베어링(상기 실시 형태의 베어링(62))이 마련되어 있지 않으므로, 고온 기체가 베어링에 닿지는 않는다.

<제2 실시 형태의 효과>

이와 같이 구성한 유도 발열 롤러 장치(100)에 의하면, 상기 제1 실시 형태의 효과에 더하여, 축방향 타단측의 지지축(332)을 정지측의 기대(13)에 지지시키고 있으므로, 고온 기체에 노출될 가능성이 있는 베어링을 없애, 고온 기체에 의해 생기는 베어링의 손상을 방지하여, 유도 코일(32)과 롤러 본체(2)와의 공회전을 막을 수 있다.

<제3 실시 형태>

다음으로, 제3 실시 형태에 관한 유도 발열 롤러 장치에 대해 설명한다. 또, 상기 제1, 2 실시 형태와 동일 또는 대응하는 부재에는, 동일한 부호를 부여하고 있다.

제3 실시 형태의 유도 발열 롤러 장치(100)는, 상기 제2 실시 형태의 구성에서, 도 7에 나타내는 바와 같이, 적어도 커버체(731)와, 회전 트랜스(10)의 스테이터 하우징(103)이 일체 형성된 것이다. 또, 도 7에서는, 커버체(731) 및 스테이터 하우징(103)에 더하여, 지지축용 기대(13)도 일체 형성된 예를 나타내고 있다.

구체적으로 이 유도 발열 롤러 장치(100)는, 커버체(731), 스테이터 하우징(103) 및 지지축용 기대(13)가, 정지체인 공통의 원통 모양 부재(15)로 구성되어 있다. 이 원통 모양 부재(15)의 측둘레벽이 2개의 베어링(91, 92)을 매개로 하여 구동축(222)에 마련되어 있다. 상기 2개의 베어링(91, 92)의 사이의 공간이 배출 공간(X2)이 된다. 측둘레벽에서 2개의 베어링(91, 92)의 사이에는, 흡인 장치(732)가 접속되는 접속 포트(P1)가 형성되어 있다. 또, 측둘레벽의 내측 둘레면에는, 회전 트랜스(10)의 로터(101)에 대향하는 위치에 회전 트랜스(10)의 스테이터(102)가 마련되어 있다. 게다가, 원통 모양 부재(15)의 저벽에는 지지축(332)이 관통하고 있고, 상기 지지축(332)은 저벽에 고정되어 있다. 이 원통 모양 부재(15)는 도시하지 않은 부재에 의해 정지측에 고정되어 있다. 이 정지측의 부재는, 원통 모양 부재(15)의 회전을 방지함과 아울러, 롤 본체(2) 등의 열신장을 가능하게 하도록 축방향으로는 슬라이드 가능하게 지지하는 구성으로 되어 있다.

<제3 실시 형태의 효과>

이와 같이 구성한 유도 발열 롤러 장치(100)에 의하면, 상기 제1, 제2 실시 형태의 효과에 더하여, 커버체(731), 스테이터 하우징(103) 및 지지축용 기대(13)가, 공통의 원통 모양 부재(15)로 구성되어 있으므로, 롤러 본체(2)의 축방향 타단측의 구성을 간단하게 함과 아울러, 부품수를 삭감할 수 있다.

<그 외의 변형 실시 형태>

또, 본 발명은 상기 각 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.

예를 들면, 도 8에 나타내는 바와 같이, 흡인 장치(732)를 커버체(731)(또는 원통 모양 부재(15))의 접속 포트(P1)에 접속 덕트를 매개로 하지 않고 직접 장착하는 구성이라도 좋다.

이 경우, 흡인 장치(732)로서, 압축 기체원으로부터 압축 기체가 공급되어 배출구로부터 기체를 흡인하는 기체류 증폭기를 이용해도 좋다. 이 구성이면, 공장등의 유도 발열 롤러 장치(100)의 설치 장소에 압축 기체원이 있는 경우에, 별도 송풍기나 블로어 등을 준비할 필요가 없다.

상기 제3 실시 형태에서, 커버체(731), 스테이터 하우징(103) 및 지지축용 기대(13)를 일체 형성한 것이었지만, 커버체(731) 및 스테이터 하우징(103)을 일체 형성한 것이라도 좋다. 이 경우, 길이 방향 타단측의 지지축(332)은, 지지축용 기대(13)에 의해 지지된다. 또, 제1 실시 형태의 구성에서 커버체(731) 및 스테이터 하우징(103)을 일체 형성해도 좋다.

커버체(731) 및 스테이터 하우징(103) 등을 일체 형성하는 경우에는, 접속 포트(P1)는, 도 9 및 도 10에 나타내는 바와 같이, 공통의 원통 모양 부재(15)에서 회전 트랜스(10)의 스테이터(102)보다도 축방향 외측(저벽측)에 형성해도 좋다. 또, 도 9는, 지지축(332)이 지지축용 기대(13)에 의해 지지되는 구성이며, 도 10은, 지지축(332)이 원통 모양 부재(15)에 의해 지지되는 구성이다. 이 때, 배기구(72)는, 축방향 타단측에서의 구동축(222)(또는 로터(101))과 지지축(332)과의 사이에 형성되는 링 모양의 공간으로 구성된다.

또, 도 9의 구성의 경우, 원통 모양 부재(15)의 개구 부분, 즉, 로터(101) 및 스테이터(102)의 사이부터 외부 기체가 흡인되어 버리므로, 원통 모양 부재(15)의 측둘레벽에서 스테이터(102)보다도 개구측에, 회전 씰(16)을 마련하는 것이 바람직하다. 또, 도 9 및 도 10 중 어느 것에서도, 원통 모양 부재(15)의 측둘레벽에서 스테이터(102)와 회전 씰(16) 또는 베어링(9)과의 사이에 외부와 연통하는 관통공(15h)을 형성하여, 상기 관통공(15h)으로부터 적절한 유량의 기체를 흡인시켜, 로터(101) 및 스테이터(102)를 냉각하여 그들의 열화를 억제하는 구성으로 하고 있다. 또, 도 10에서는, 베어링(9)에는, 베어링(9)으로부터의 외부 기체의 빨아들임을 방지하기 위해서 차폐판 등의 차폐 구조를 마련하는 것이 바람직하다.

상기 각 실시 형태에서는, 배기구(72)를 저널부(22)의 구동축(222)의 외측 둘레면에 형성하고 있지만, 상기 실시 형태의 흡기구(71)와 마찬가지로, 저널부(22)의 플랜지부(221)에 형성해도 좋다. 이 경우에는, 상기 플랜지부(221)에 대향하도록 링 모양의 커버체(731)가 마련된다.

상기 각 실시 형태에서는, 흡기구(71)를 축방향 일단측에서의 저널부(22)의 플랜지부(221)에 형성하고 있지만, 그 외, 공극부(X1)의 축방향 일단측에 기체를 공급할 수 있는 위치이면, 여러 가지 변경이 가능하다.

예를 들면, 도 11에 나타내는 바와 같이, 축방향 일단측의 지지축(331)을 롤러 본체(2)의 외부에 마련한 기대(17)에 지지시켜, 축방향 일단측에서의 구동축(222)과 지지축(331)과의 사이에 형성되는 링 모양의 공간을 흡기구(71)로 해도 좋다. 또, 다른 위치에 마련된 흡기구와 병용해도 괜찮다. 또, 이 흡기구(71)에 필터를 마련하는 경우에는, 회전부(구동축(222))와 비회전부(지지축(331))와의 사이에 설치할 필요가 있기 때문에, 필터의 내측 둘레면과 지지축(331)의 외측 둘레면과의 사이의 클리어런스는, 허용되는 이물의 사이즈 이하일 필요가 있다.

또, 도 12에 나타내는 바와 같이, 지지축(331)의 내부에 축 중심에 동축(同軸) 상에 내부 유로(R1)를 형성하고, 상기 내부 유로(R1)를 지지축(331)의 유도 코일(32)측에서 방사상으로 분기시켜, 지지축(331)의 외측 둘레면에서 개구하도록 구성해도 좋다. 이 경우, 지지축(331)의 축방향 단면(端面)에서의 내부 유로(R1)의 개구가 흡기구(71)가 된다. 또, 다른 위치에 마련된 흡기구와 병용해도 좋다.

게다가, 도 13에 나타내는 바와 같이, 축방향 일단측에서의 구동축(222)의 측둘레벽에 축방향을 따라서 관통공(H1)을 형성해도 좋다. 이 때, 관통공(H1)은, 측둘레벽에 있어서 둘레 방향에서 복수, 등간격으로 형성하는 것이 바람직하다. 이 경우, 구동축(222)의 축방향 단면(端面)에서의 관통공(H1)의 개구가 흡기구(71)가 된다. 또, 다른 위치에 마련된 흡기구와 병용해도 좋다.

게다가, 도 14에 나타내는 바와 같이, 축방향 일단측에서의 구동축(222)의 측둘레벽에 지름 방향을 따라서 관통공(H2)을 형성해도 좋다. 이 때, 관통공(H2)은, 축방향 일단측의 베어링(61)보다도 축방향 내측에 형성된다. 이 경우, 관통공(H2)의 지름 방향 외측의 개구가 흡기구(71)가 된다. 또, 다른 위치에 마련된 흡기구와 병용해도 좋다.

유도 발열 롤러 장치(100)가 부식성 가스나 가연성 가스가 포함되는 유해한 분위기에 설치되는 경우에는, 도 15에 나타내는 바와 같이, 유도 발열 롤러 장치(100)가, 흡기구(71)에 기체를 공급하는 공급 기구(18)를 더 구비하는 것이라도 좋다. 이 구성이면, 분위기 중의 부식성 가스 또는 가연성 가스가 롤러 본체(2)의 빨아 들임에 의해서, 중대한 사고를 초래할 우려를 해소할 수 있다. 또, 공급하는 기체는, 공기 외에, 예를 들면 질소 가스 등의 불활성 가스라도 좋다. 또, 필요에 따라서, 기체 중에 미스트를 포함한 것을 공급해도 좋다.

이 공급 기구(18)는, 흡기구(71)에 기체를 공급하는 공급 배관(181)과, 상기 공급 배관(181)과 상기 흡기구(71)를 접속하는 조인트 부재(182)를 가지는 구성으로 하는 것이 고려되어진다. 또, 공급 배관(181)은, 조인트 부재(182)에 형성된 접속 포트(P3)에 접속되어 있다. 도 15의 구성에서는, 흡기구(71)는, 구동축(222)의 외측 둘레면에 형성되어 있고, 공급 배관(181)의 기체 도입구(181a)는, 유해한 분위기와 벽(W)에 의해서 격리된 분위기에 마련되어 있다.

조인트 부재(182)는, 흡기구(71)가 형성된 구동축(222)의 외측 둘레면의 외측에 마련된 개략 원통 형상을 이루는 것이다. 조인트 부재(182)의 내측 둘레면은, 구동축(222)의 외측 둘레면과 함께, 흡기구(71)에 기체를 도입하기 위한 도입 공간(X3)을 형성한다. 조인트 부재(182)에는, 공급 배관(181)이 접속되는 접속 포트(P3)가 형성되어 있고, 상기 도입 공간(X3)은 접속 포트(P3)와 연통하고 있다. 그리고, 이 조인트 부재(182)는, 축방향에서 흡기구(71)를 사이에 두도록 마련된 2개의 베어링(191, 192)을 매개로 하여, 흡기구(71)를 덮도록 구동축(222)에 마련되어 있다. 또, 조인트 부재(182)는, 구동축(222)과 함께 회전하지 않도록, 정지측에 고정되어 있다. 또, 베어링(61) 및 베어링(191, 192)에는, 유해한 분위기의 가스를 흡인하지 않도록 차폐판 등의 차폐 구조를 마련하는 것이 바람직하다.

또, 유도 발열 롤러 장치(100)는, 도 16에 나타내는 바와 같이, 롤러 본체(2)의 외부에서 흡기구(71) 및 상기 배기구(72)를 연통하고, 흡인 장치(732)에 의해 배기구(72)로부터 흡인된 기체를 흡기구(71)로 되돌리는 순환 경로(CP)와, 순환 경로(CP)에 마련되고, 기체를 냉각하는 열교환기(HE)를 더 구비하는 것이라도 좋다.

도 16에 나타내는 순환 경로(CP)는, 상기 실시 형태의 흡인 기구(73)와, 상기 흡인 기구(73)의 흡인 장치(732)의 배기 포트(P2)와 흡기구(71)를 접속하는 접속 배관(접속 덕트)(CP1)을 가진다. 접속 배관(CP1)과 흡기구(71)는, 배기구(72)와 흡인 기구(73)와의 접속 구조에 이용되는 커버체(731)와 동일 구조의 커버체(CP2)에 의해 접속되어 있다. 이러한 순환 경로(CP)를 가지는 구성이면, 흡기 및 배기에 의한 영향을 저감할 수 있다.

게다가 유도 발열 롤러 장치(100)는, 도 17에 나타내는 바와 같이, 유도 발열 기구(3)의 외주에, 롤러 본체(2)의 내주 지름보다도 작은 절연 파이프(34)가 고정되어 있고, 롤러 본체(2)와 절연 파이프(34)와의 사이에 공극부(X1)가 형성되어 있어도 괜찮다. 이 절연 파이프는, 유도 발열 기구(3)의 유도 코일(32)의 전체를 덮도록 마련되어 있다. 또, 절연 파이프(34)는, 유도 코일(32)로부터 외경 방향으로 이간하여 마련되어 있다. 이 절연 파이프(34)에 의해 롤러 본체(2)와 유도 발열 기구(3)와의 사이의 공극부(X1)를 작게 하여 기류의 유속을 크게 하여, 냉각 효과를 향상시킬 수 있다. 또, 만일, 절연 파이프(34)와 롤러 본체(2)가 접촉해도, 큰 사고로 연결되기 어려워진다.

게다가, 롤러 본체(2)의 내면의 전열 면적을 크게 하여 냉각 효과를 증대시키기 위해서는, 도 18에 나타내는 바와 같이, 롤러 본체(2)의 내면에 요철 구조(2Z)가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 도 18에서는, 롤러 본체(2)의 내면에 오목부를 형성하는 것에 의해 요철 구조(2Z)를 형성하고 있지만, 상기 내면에 볼록부를 형성하는 것에 의해 요철 구조(2Z)를 형성해도 좋다. 여기서, 롤러 본체(2)의 내면은 유도 가열에 의한 발열부가 되기 때문에, 발열량의 평준화의 관점으로부터, 둘레 방향 및 축방향으로 규칙적인 형상의 가공인 것이 바람직하다.

상기 실시 형태의 커버체(731) 및 원통 모양 부재(15)는, 원통 형상을 이루는 것이었지만, 구동축(222)의 외주를 덮는 형상이면, 원통 형상에 한정되지 않고, 예를 들면, 사각통 등의 다각통 형상을 이루는 것 등이라도 좋다.

그 외, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 변형이 가능함은 말할 필요도 없다.

100 - 유도 발열 롤러 장치 2 - 롤러 본체
21 - 쉘부 21A - 재킷실
22 - 저널부 222 - 구동축
3 - 유도 발열 기구 31 - 유도 코일
331, 332 - 지지축 X1 - 공극부
7 - 냉각 기구 71 - 흡기구
8 - 필터 72 - 배기구
73 - 흡인 기구 731 - 커버체(정지체)
732 - 흡인 장치 61, 62 - 베어링
91, 92 - 베어링 13 - 기대(지지축용 기대)
15 - 원통 모양 부재(정지체) 18 - 공급 기구
181 - 공급 배관 182 - 조인트 부재

Claims

중공의 롤러 본체와, 상기 중공 내에 마련되고, 상기 롤러 본체를 유도 발열시키는 유도 발열 기구와, 상기 롤러 본체 및 상기 유도 발열 기구 사이의 공극부에 기체류를 발생시켜 상기 롤러 본체 및/또는 상기 유도 발열 기구를 냉각하는 냉각 기구를 구비하며,
상기 냉각 기구는, 상기 롤러 본체의 축방향 일단측에 형성되어 상기 공극부에 연통하는 흡기구(吸氣口)와, 상기 롤러 본체의 축방향 타단측에 형성되어 상기 공극부에 연통하는 배기구(排氣口)와, 상기 배기구에 접속되어 상기 배기구로부터 상기 공극부의 기체를 흡인하는 흡인 기구를 구비하는 유도 발열 롤러 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 롤러 본체는, 축방향 양단부에 마련된 한 쌍의 저널부(journal部)를 가지며,
상기 흡기구는, 축방향 일단측의 저널부에 복수 형성되어 있는 유도 발열 롤러 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 흡기구는, 상기 축방향 일단측의 저널부에서 둘레 방향으로 등간격으로 형성되어 있는 유도 발열 롤러 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 흡기구에는, 흡인되는 기체 중의 이물(異物)을 제거하는 필터가 마련되어 있는 유도 발열 롤러 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 흡인 기구는, 정지(靜止)측에서 상기 배기구를 덮도록 마련된 정지체(靜止體)와, 상기 정지체에 접속되어 상기 배기구로부터 상기 공극부의 기체를 흡인하는 흡인 장치를 구비하는 유도 발열 롤러 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 롤러 본체는, 축방향 양단부에 마련된 한 쌍의 구동축을 가지며,
상기 배기구는, 축방향 타단측의 구동축의 외측 둘레면에 형성되어 있고,
상기 정지체는, 베어링을 매개로 하여, 상기 배기구를 덮도록 상기 구동축에 마련되어 있는 유도 발열 롤러 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 유도 발열 기구는, 유도 코일과, 상기 유도 코일을 지지하는 지지축을 가지며,
상기 지지축의 축방향 일단부는, 베어링을 매개로 하여 상기 롤러 본체에 지지되어 있고,
상기 지지축의 축방향 타단부는, 정지측에 마련된 부재에 지지되어 있는 유도 발열 롤러 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 유도 발열 기구는, 유도 코일과, 상기 유도 코일을 지지하는 지지축을 가지며,
상기 지지축은, 상기 롤러 본체의 축방향 양단측 각각에서 베어링을 매개로 하여 지지되어 있고,
상기 롤러 본체의 축방향 타단측에 마련된 베어링은, 상기 배기구보다도 축방향 외측에 형성되어 있는 유도 발열 롤러 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 유도 발열 기구는, 유도 코일과, 상기 유도 코일을 지지하는 지지축을 가지며,
상기 정지체는, 상기 지지축의 축방향 타단측을 지지하는 것인 유도 발열 롤러 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 흡인 장치는, 배관(配管)을 매개로 하지 않고 상기 정지체에 일체적으로 마련되어 있는 유도 발열 롤러 장치.
청구항 10에 있어서,
상기 흡인 장치는, 기체류 증폭기인 유도 발열 롤러 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 흡기구에 기체를 공급하는 공급 기구를 더 구비하며,
상기 공급 기구는, 상기 흡기구에 기체를 공급하는 공급 배관과, 상기 공급 배관과 상기 흡기구를 접속하는 조인트 부재를 가지는 유도 발열 롤러 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 롤러 본체의 외부에서 상기 흡기구 및 상기 배기구를 연통하고, 상기 흡인 장치에 의해 상기 배기구로부터 흡인된 기체를 상기 흡기구로 되돌리는 순환 경로와,
상기 순환 경로에 마련되고, 상기 기체를 냉각하는 열교환기를 더 구비하는 유도 발열 롤러 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 롤러 본체는, 기액(氣液) 2상(相)의 열매체(熱媒體)가 봉입되어 축방향으로 연장 마련된 재킷실(jacket室)을 가지는 유도 발열 롤러 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 냉각 기구는, 상기 공극부를 흐르는 기체 유량을 조정하는 것인 유도 발열 롤러 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 유도 발열 기구의 유도 코일의 외주면은 절연 바니시(varnish)에 의해서 피복되어 있는 유도 발열 롤러 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 유도 발열 기구의 외주에, 상기 롤러 본체의 내주 지름 보다도 작은 절연 파이프가 고정되어 있고,
상기 롤러 본체와 상기 절연 파이프와의 사이에 상기 공극부가 형성되어 있는 유도 발열 롤러 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 롤러 본체의 내면은 방청 재료에 의해서 피복되어 있는 유도 발열 롤러 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 롤러 본체의 내면에 요철 구조가 형성되어 있는 유도 발열 롤러 장치.