JPH01237421A - 回転ローラの表面温度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、回転ローラへ指向された温度センサと、回転
ローラの熱を回転ローラから温度センサへ送るため接触
領域全体にわたって回転ローラに接触しローラの軸線に
直角に自らの長平方向に移動するテープとを有する回転
ローラの表面温度側定装置に関する。

［従来の技術］ 回転中のローラ而温度を正確に算定することは、製紙産
業、繊維産業、プラスチック産業において以前から課題
になっている。

基本的には、複数の算定の可能性がある。１つの可能性
は、回転ローラと共に回転する適当な温度センサを回転
ローラの表面に当て、測定値をすべり接触によって回転
ローラから導き出すことである。この実施例の妨げにな
っていることは、がなりコストかかかることだけでなく
、一定の箇所の温度しか検出することか出来ないことで
あり、特に、温度センサを回転ローラの表面に当てると
、例えば、ウェブにあとがついて、その回転ローラの表
面が不均一になるので、大抵の場合許容されないことで
ある。

他の算定の可能性は、回転ローラの表面に温度測定要素
を滑り又は回転によって接触させることである。こうし
た温度／ｌ１１１定法は余り正確でなく、かつ回転ロー
ラが早く摩耗して回転ローラの表面にあとが伺いてしま
う。

又、回転ローラの表面温度を放射高温計で検出すること
か出来る。今日では、こうした方法は最も多〈実施され
ており、接触なしに且つ比較的値かなコストで回転ロー
ラの各所において実施することが出来る。しかし、この
方法が不正確を免れ得ないのは、回転ローラの表面のエ
ミッションファクタ（Ｅｉｉｓｓｉｏｎｓｆａｋｔｏｒ
　）が変わるのを制御できないことによる。その理由は
、湿気によって種々の影響を受けるとか、羊毛産業及び
プラスチック産業の高温加熱ローラのように、ローラが
変色するとかするからである。

西独公開公報第１４９８４９０号から公知である走行す
るウェブ（Ｂａｈｎ）用温度測定装置は、実質的に管状
のハウジングを有しており、このハウジングのウェブ側
の端部には、ウェブの走行方向に狭まる略くさび形の空
間をウェブと共に形成する面が形成されている。この面
に、このウェブ面に直接触れる境界層を、管状ハウジン
グ内に設置され熱電対から成る温度センサへ連通させる
孔が形成されている。ウェブによって共に運ばれウェブ
の温度になっている空気境界層はくさび形の空間で止め
られ、孔を通じてハウジング内部へ導かれる。

ハウジングの内部では、比較的良好に温度を測定するこ
とが出来る。

しかし、この温度測定装置は、回転ローラの表面に使用
するには余り適していない。何故ならば、回転ローラの
回転中に、回転ローラの同一箇所が何度も温度ｌ１ｌｌ
ｌ定装置の近傍を通過するために、温度測定装置に乱さ
れた境界層は回転ローラの１回転では再び形成され得な
いからである。

回転ローラへ指向された温度センサと、回転ローラの熱
を回転ローラから温度センサへ送るため接触領域全体に
わたって回転ローラに接触しこの回転ローラの軸線に直
角な面で自らの長平方向に移動することが出来るテープ
とを有する回転ローラの表面温度測定装置は、西独特許
公報第２８５０７７１号から公知である。

この温度測定装置では、担体材料にトナーを溶着させる
溶着装置（Ｓｃｈｍｅｌｚｆ　ｉｘｉｅｒｅｉｎｒｉｃ
ｈｔｕｎｇ）内で加熱された溶融ローラの温度を測定す
ることが問題になっている。この場合、クリーニング用
テープを回転ローラに接せしめ、−緒にくっついてきた
トナーをローラ面から拭きとるようになっている。２つ
の金属製テープを突合せ溶接して形成した熱電対から成
る温度センサは、ローラの表面と反対側からクリーニン
グ用テープに接し、この溶接箇所が、弾性クツションに
よって、クリーニング用テープとローラ面とへ押圧され
るようになっている。又、クリーニング用テープは、供
給リールから巻取リールに間欠的に巻取られるようにな
っている。

複写機にではなくて幅の広いウェブを印刷処理、場合に
よっては温度処理するために用いる製紙、繊維、プラス
チック産業用ローラは、供給リールから巻取リールへ巻
取られるクリーニング用テープを用いない。もしクリー
ニング用テープなしに温度センサを用いると、熱雷対が
ローラの表面に直接当って引かれるために、熱雷対がシ
ョートしてしまうし、又、即座に摩耗して、ローラにき
ずをつけてしまうことになり不都合である。

［発明が解決しようとする問題］ 本発明の課題は、回転ローラへ指向された温度センサと
、回転ローラの熱を回転ローラから温度センサへ送るた
め接触領域全体にわたって回転ローラに接触し回転ロー
ラの軸線に直角に自らの長手方向に移動するテープとを
有する回転ローラの表面温度４１す定装置を、この温度
ｆｌｌｌｌ定装置に摩耗が生じたり回転ローラにきずが
生じたすせずに回転ローラの表面温度を比較的僅かなコ
ストで正確に４１１定するような構造にすることにある
。

［課題を解決するための手段１作用及び発明の効果］ 上記の課題は、テープを回転ローラと共に回転する無端
テープとし、温度センサとしてテープから放射された熱
を接触なしに測定する温度放射センサを用いることによ
って解決される。

本発明でも、テープを温度センサと回転ローラの外表面
との間に設ける。「テープ」という用語は、本発明では
、多かれ少なかれ大ぎな剛性を有−１１　− するあらゆる帯状要素を含む意味に用いる。この帯状要
素の厚さは幅及び長さに比べてず争かである。

本発明のテープは、公知の実施例と違って、供給リール
から巻取られるのでなく、回転ローラと共にエンドレス
に回転するようになっている。これによって、テープは
、その接触領域において回転ローラに接触し回転ローラ
から熱が伝導されることになるほか、テープと回転ロー
ラとの間に相対運動か生じないために回転ローラの外表
面との間に摩擦が生じることがない。回転ローラ側のテ
ープの外表面から伝導された熱はテープの内側の表面か
ら再度放射され、そこで温度放射センサによって受けら
れる。走行テープの表面が接触してはならないので、放
射センサを用いることか大切である。このようにして、
すべり摩擦かなく、ローラにきすを残さす、同時に回転
ローラの表面の放射特性の変化に左右されない温度４］
す定装置が得られた。何故ならば、回転ローラの表面の
熱かテープとの接触によってこのテープに摂取され、テ
ープの内表面で熟成、ＩＩＪされるからである。

ｉ４＋１１定技術上の理由から、テープの温度放射セン
サの側の表面でのエミッションファクタ（Ｅｍｊｓｓｉ
ｏｎｓｆａｋｔｏｒ　）　０．　５を超えることが好ま
しい。このことは、特に、テープの温度放射センザ側の
表面を黒色面にすることによって達成される。

放射を受ける率が高ければ、当然、放射による温度４１
す定の応答感度及び正確性を高めることになる。

更に、テープをプラスチック製テープにしてもよく、又
、布製にしてもよく、特に炭素繊維製にすることか望ま
しい。

プラスチック製テープの熱伝導率は確かに非常に大きい
という訳ではないか、温度が変化しても、黒色面の放射
特性が著しく変化しないし、テープか一定時間回転ロー
ラの外周面に接触しているので、熱かテープの黒色面に
伝導するのに十分な時間がかけられるようになっている
。本発明の温度測定装置のタイムラグは、ローラの表面
温度を測定する他の公知の装置のタイムラグと比較する
と、従来の熱媒体の温度によってローラの温度を算定す
る極めて不正確な方法におけるよりも比較にならないは
と小さい。

テープの自己駆動は不可能ではないが、回転ローラに接
触することによって駆動されるようにすることができる
。

テープは回転ローラの周速で極めて速く加速されるよう
なわずかな質量を有する。

テープがエンドレス走行される場合方向転換ロールによ
り案内することが望ましい。２個の方向転換ローラを回
転ローラの外表面の近傍の上記の接触領域の両端部に回
転ローラに接触しないように設けることにより、テープ
へ張力をかけるとテープが回転ローラの外表面にしつか
り接触し、すべりなしの回転と熱伝導とか保証される。

ベル］・に直角方向に移動調整可能なテンションローラ
を設けると、テープの張力を調整することができる。

」二記接触領域の部分を除いて、実質的に閉鎖されたハ
ウジング内にテープを収納すると、テープを案内するハ
ウジングの壁の熱の反射作用がさまたげられず、又、温
度放射センサは周囲の影響を受けない。

テープをハウジング内に設けた狭い通路内を案内するこ
とによって、テープが外気にさらされないから温度の損
失を防止することが出来る。

測定を正確にするために、ハウジングのテープを案内す
る壁を熱を反射するように構成ことは重要である。この
ようにすれば、テープのエンドレス走行中に熱放射によ
る温度の低下を防止することが出来る。

上記ハウジングの壁に反射フィルムで被覆することによ
って、上記の熱反射の効果が高まる。

ハウジングを方向転換ローラ及びテンションローラを収
容する高さを有する四角状箱で構成したり、又はテープ
の役目をする円筒形周壁を有するドラムを回転自在に共
軸に担持する円筒形のものにしたり、この円筒形ハウジ
ング内に設けた突起部にドラムに設けたジャーナルを回
転自在に支持する構造にしてもよい。

温度放射センサをハウジングの中央に設け、放射熱が上
記の接触領域の中央から回転ローラの半径方向へ放射さ
れるようにすることが望ましい。

ここで、「温度放射センサ」という用語は、温度放射に
反応するあらゆる種類のセンサをいう。

更には、温度放射センサとして放射高温計を用いること
が望ましい。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明を実施例に基づいて説明す
る。

第１図及び第２図に図示した温度測定装置１００は、輪
郭が実質的に四角形のプラスチック製ハウジング１を有
する。このハウジング１は平坦な箱であって、板状の蓋
部２（第２図）によって閉じられている。ハウジング１
は閉じられた底面３と、上壁４と、右側壁５と、下壁６
とを有する。第１図のハウジング１の左側には側壁がな
くて、湾曲部７によって区画されている。湾曲部７の半
径は、通常湾曲部７の前方にあるローラの半径に適合し
ている。上及び下壁４，６は湾曲部７の端面８，９で終
っている。１０は、表面温度が測定される回転ローラ即
ち被測定ローラである。

軸線が回転ローラ１０の軸線に平行に延びる方向転換ロ
ーラ１２，１３，１４．１５は、実質的に直角なハウジ
ング１の隅に設置されており、ハウジング１を横方向に
貫通する回転ローラ用ジャーナル軸１６上に軸受（コロ
軸受、球軸受など）１７を介して回転自在に担持されて
いる。これは第３図の方向転換ロール１５の例で明らか
である。

テープ２０がテンションローラ１８によって張力をかけ
られて４個め方向転換ローラ１２，１３゜１４．１５に
エンドレスに巻き掛けられている。

テンションローラ１８は両方向転換ローラ１４゜１５の
間に設置されており、両方向転換ローラ１４．１５間の
テープ２０の面に対し直角な矢印１９の方向に移動する
ことが出来るようになっている。

テープ２０は、実施例では、布で強化されたかポリテト
ラフルオロエチレン製の丈夫なもので、回転の際内側に
なる面が黒色面２２になっている。

テープ２０は、通常、方向転換ローラ１２及び１３の間
で、即ちハウジング１の開放側では略直線状に延びてい
る。しかし、温度測定装置１００が右側から回転ローラ
１ｏに設置されると、テープ２０の外面が回転ローラ１
ｏの表面１１に接触て弧状になる。この接触領域を２１
で示す。こうした接触によって、テープ２ｏは、短い加
速時間の後、すべりも摩擦もなく回転ローラ１ｏの表面
１１に密接しながら回転ローラ１ｏの回転方向に案内さ
れる。

回転ローラ１０の熱が、接触領域２１で表面１１からテ
ープ２ｏへ伝導される。この熱は、回転時に内側になる
テープの黒色面で放射され、接触領域２１の略中央に設
置された温度センサ、例えば、放射高温計又は放射熱セ
ンサ３ｏによって検出される。放射高温計３０の対物レ
ンズは、テープ２０の黒色面２２へ対峙するように、回
転ローラ１０の半径方向に向いている。

ハウジング１は、図示の実施例では、プラスチック製の
板状成形体から成り、ハウジング１の厚さは、方向転換
ローラ１２，１Ｂ、１４，１５゜１８を第３図に示すよ
うに設置することが出来る程度の寸法になっている。」
二及び下壁４，６の内面に狭い通路２３．２４が形成さ
れており、これらの中をテープ２０か案内される。ハウ
ジング１の右側壁５の内側に実質的に三角形の室２５が
設けられているが、この室２５は、テンションローラコ
８が矢印１９の方へ移動するために必要である。テープ
２０に隣接した通路２３及び２４の壁２３’　、２３’
及び２４′、２４’と、三角形の室２５内でテープ２０
に隣接した壁２６と、接触面においてテープ２０に隣接
したハウジング１の壁２７とは、上記の熱伝導をさせる
ために熱の反射を行うように形成されている。即ち、こ
れらの壁面に、第１図に点線で表わされた反射フィルム
２８か貼着又は被覆されている。テープ２０が通路２３
．２４内を案内されることと、このテープ２０に隣接し
ている壁２３’　、２Ｂ’　、２４’　。

２４′、２６．２７に反射フィルム２８か形成されてい
ることにより、テープ２０の回転中に熱の損失を出来る
たけ少なくする。

第１図に示すように、ハウジング１の内部２つに、材料
を節約するために、放射高温計３０用の室３］と、その
上方と下方の２つの室３２．３３か形成されている。貫
通路３４が放射高温計用室３］から湾曲部へ延びており
、熱がこの貫通路３４を通ってテープ２０の黒色面２２
から放射高温計３０の対物レンズへ放射される。

第４図に他の実施例の温度７Ｉｌｌｌ定装置２００を示
すが、第１図の温度測定装置１００と機能的に同じ部材
には同じ参照番号を付しである。温度７１１１１定装置
２００の、温度測定装置］００との実質的な相違点は、
方向転換ローラ１．４．１５及びテンションローラ］８
の代わりに、それらより大きな駆動ローラ３５か設置さ
れ、テープ２０に張力を与えるために矢印１つの方向に
移動可能にしていることにある。これに対応して、ハウ
ジング１′は輪郭が略三角形になっている。温度センサ
、例えば放射高温計又は放射熱センサ３０′は９０°の
方向転換部材（放射方向転換部材）３６を備えているの
で、温度測定装置２００の横方向へ延びることが出来、
このため、温度測定装置２００の右側即ち装置内部へそ
れ程突用していない。これ以外は、機能も部材も温度測
定装置コ。００と同様である。

第５図及び第６図の温度測定装置３００ても、機能的に
同じ部材に、第１図乃至第３図と同じ参照番号を付しで
ある。ハウジング４１は箱形てなく、円筒形即ち缶状に
形成されており、第６図に示すように、底部４３と蓋部
４２とを有する。円筒形通路４６は、円筒形周壁４４と
これに平行な円筒形内壁４５によって底部４３から立ち
上がるように形成されており、第５図では左側で外側に
通じている。そこは、周壁４４が回転ローラ］０の円周
に対応した曲率で湾曲部７に切り欠かれている。底部４
３からハウジング４］−内部へ突起部４８が突出してお
り、この中にハウジング４１の軸線４７と共軸に延びる
円筒形の段イ」孔４９が形成されており、この段伺孔４
９にドラム５０が保持されている。このトラム５０は、
底部４３の底面に対峙している円板５］を有する。薄肉
の円筒形周壁５２が円板５１の縁部から底部４３まで円
筒形通路を延びている。又、ドラム５０はその中央部に
ジャーナル軸５３を有し、このジャーナル軸５３を担持
する玉軸受５４を介して突起部４８の段付孔４９内に支
持されている。

ドラム５０の周壁５２は、この実施例では、テープ２０
の役割をしており、他の実施例の場合よりも狭い接触領
域２］において回転ローラ１０に接触し、この接触によ
って加熱され、半径方向内側へ熱を放射する。熱は、半
径方向の貫通路３４を通って、底部４３内部で室３］内
に収納された温度センサ、例えば放射高温計又は放射熱
センサ３０へ放射されるので、被４１す定ローラ１０の
表面１１の温度を接触と摩擦なしにｆｌｌｌｌ定するこ
とが出来る。

周壁５２即ちベルＩ・２０の内周部５５は、熱放射を良
好にするために、黒色面になっている。ドラム５０の内
周部５５は回転中接触することはないので、運動中の放
射特性は変わらない。

温度測定装置３００でも、円筒形通路４６の壁は熱反射
を行うようになっており、例えば反射フィルムで被覆さ
れている。ドラム５０の周壁５２であるテープ２０は円
筒形通路４６内を移動する。

【図面の簡単な説明】

第１図は蓋部が外され回転ローラと接触している本発明
の温度測定装置の一実施例の正面図、第２図は第１図の
ｌｌ−ＩＩ線に沿う断面図、第３図は第１図のＩＩＩ−
ＩＩＩ線に沿う部分断面図、第４図及び第５図はそれぞ
れ、第１図と同様の状態で示された他の実施例の平面図
、第６図は第５図のＶｌ−Ｖｌ線に沿う断面図である。 １．１′・・・ハウジング、１０’・回転ローラ、１１
・・・表面、１２，１３，１４，１５．・・・方向転換
ローラ、１８・テンションローラ、２０・・・テープ、
２１・・・接触領域、２２・・・黒色面、２３．２４・
・・通路、２３’　、２Ｂ’　、２４’　。 ２４″、２６．２７・・・壁、２８・・反射フィルム、
３０．３０’　・・・放射高温計（温度センサ、熱放射
センサ）、４１・・・ハウジング、４６・・・通路、４
７・・・軸線、４８・・・突起部、５０・・・ドラム、
５２・・・円筒形周壁、５３・・・ジャーナル軸、ε・
・・エミッションファクタ、１００，２００゜３００・
・・温度測定装置。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転ローラへ指向された温度センサと、該回転ロー
   ラの熱を該回転ローラから該温度センサへ送るため接触
   領域全体にわたって該回転ローラに接触し該回転ローラ
   の軸線に直角に自らの長手方向に移動するテープとを有
   する回転ローラの表面温度測定装置において、該テープ
   は該回転ローラ（１０）と共に回転する無端テープ（２
   ０）であり、該温度センサは、該テープ（２０）から放
   射された熱を接触なしに測定する温度放射センサ（３０
   ）であることを特徴とする回転ローラの表面温度測定装
   置。 ２、前記テープ（２０）は前記温度放射センサ（３０）
   の側の表面で０．５を超えるえるエミッションファクタ
   εを有することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の回転ローラの表面温度測定装置。 ３、前記テープ（２０）は前記温度放射センサ（３０）
   の側面（２２）が黒色面になっていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の回転ローラの
   表面温度測定装置。 ４、前記テープ（２０）はプラスチック製であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか
   の１に記載の回転ローラの表面温度測定装置。 ５、前記テープ（２０）は布で強化されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第４項に記載の回転ローラの表
   面温度測定装置。 ６、前記テープ（２０）は布から成ることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかの１項に記
   載の回転ローラの表面温度測定装置。 ７、前記テープ（２０）は炭素繊維から成ることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかの１
   項に記載の回転ローラの表面温度測定装置。 ８、前記テープ（２０）は前記ローラ（１０）と接触し
   て駆動されることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃
   至第７項のいずれかの１項に記載の回転ローラの表面温
   度測定装置。 ９、前記テープ（２０）は、前記回転ローラ（１０）の
   軸心に平行な軸を有する方向転換ローラにより案内され
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第８項の
   いずれかの１項に記載の回転ローラの表面温度測定装置
   。 １０、前記方向転換ローラは、前記回転ローラ（１０）
   の表面（１１）の近傍で前記接触領域（２１）の両端部
   に位置し該回転ローラの表面（１１）に接触せずに回転
   する２個の方向転換ローラ（１２、１３）を含み、前記
   テープ（２０）は、該回転ローラの表面（１１）に接触
   して該回転ローラ（１０）により回転されるようにこれ
   らの方向転換ローラ（１２、１３）の間に張設されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第９項に記載の回転
   ローラの表面温度測定装置。 １１、前記テープ（２０）に張力をかけるためのテンシ
   ョンローラ（１８）を該テープ（２０）に直角方向に移
   動可能に設けることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   乃至第１０項のいずれかの１項に記載の回転ローラの表
   面温度測定装置。 １２、前記テープ（２０）は、前記接触領域（１１）を
   除く部分が実質的に閉鎖されたハウジング（１；４１）
   内で案内されることを特許請求の範囲第１項乃至第１１
   項のいずれかの１項に記載の回転ローラの表面温度測定
   装置。 １３、前記テープ（２０）を通過させる狭い通路（２３
   、２４；４６）が前記ハウジング（１；４１）内に形成
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第１１項又
   は第１２項に記載の回転ローラの表面温度測定装置。 １４、前記テープ（２０）に対向する前記ハウジング（
   １；４１）の壁（２３′、２３″；２４′、２４″；２
   ６；２７）は放射熱を反射するように構成されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１２項又は第１３項に
   記載の回転ローラの表面温度測定装置。 １５、前記壁（２３′、２３″；２４′、 ２４″；２６；２７）は反射フィルム（２８）で被覆さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第１４項に記
   載の回転ローラの表面温度測定装置。 １６、前記ハウジング（１）は、方向転換ローラ（１２
   、１３、１４、１５、）及びテンションローラ（１８）
   を収容するだけの高さを有する実質的に四角の平坦な箱
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１２項乃至第
   １５項のいずれかの１項に記載の回転ローラの表面温度
   測定装置。 １７、前記ハウジング（４１）は円筒形であり、該ハウ
   ジング（４１）の軸線（４７）に共軸に回転するなドラ
   ム（５０）を該ハウジング（４１）内に設け、前記テー
   プ（２０）は該ドラム（５０）に形成された円筒形周壁
   （５２）であることを特徴とする特許請求の範囲第１２
   項乃至第１５項のいずれかの１項に記載の回転ローラの
   表面温度測定装置。 １８、前記ドラム（５０）は前記ハウジング（４１）内
   に設けられた突起部（４８）内に回転自在に支持された
   ジャーナル軸（５３）を有することを特徴とする特許請
   求の範囲第１７項に記載の回転ローラの表面温度測定装
   置。 １９、前記温度放射センサ（３０）は前記ハウジング（
   １；４１）の中央に設置され、放射熱が前記接触領域（
   ２１）の中央から前記回転ローラ（１０）の略半径方向
   へ放射されるように構成されることを特徴とする特許請
   求の範囲第１２項乃至第１８項のいずれかの１項に記載
   の回転ローラの表面温度測定装置。 ２０、前記温度放射センサ（３０）は放射高温計である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第１９項の
   いずれかの１項に記載の回転ローラの表面温度測定装置
   。