JPH0211766A - 真空中で長尺物を加熱搬送する内部が大気圧である加熱ロール構造 - 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〉 本発明は真空中で長尺物を加熱搬送する内部が大気圧で
ある加熱ロール構造に係り、特に加熱ロールの胴部と端
面部材間に介在してシールするガスケットの締付は構造
の改善に関するものである。

〈従来の技術〉 各種の素材に蒸着、イオンブレーティングにより薄膜を
形成させ、表面を改質する技術は昨今極めて広汎に実施
されている。例えば、ガラス表面への別種のセラミック
コーティング、ドリルやバイト等へのＴｉＮ、　ＴｉＣ
コーティング、鋼板への亜鉛蒸着などが典型的な例であ
る。

これらの技術は真空中における処理が前提で、また蒸着
前の基板を所定の温度に加熱することにより、被膜との
密着性を向上させている。上記、亜鉛蒸着の例にあるよ
うに最近金属ストリップなどの長尺物に対し真空中で連
続的に蒸着することが可能となったため、長尺物を真空
中で搬送し、かつ被膜との密着性を向上させるため室温
以上の所定温度に保持する必要がある。

このためには真空中で室温以上の所定温度となり回転す
るロール（ここでは加熱ロールと呼ぶ）を真空装置内に
設置しなジノればならない。通常、用いられる加熱ロー
ルの構造は第２図に示すようなものである。第２図にお
いて、１は一方のロール軸であり、端部はウィルソンシ
ールと呼ばれる手段又はゴム製Ｏリングを用いた真空シ
ールによって大気側へ出され、ヘアリングで保持される
。

第３図に基づいてウィルソンシールの構造を説明する。

第３図において、真空槽内に回転を伝達するソヤフ目５
が真空槽の壁面１９を通して真空槽内へ延びている。真
空槽１９とシャフト１５の隙間は、円盤状で中心にシャ
フトの直径より若干小さい円形の穴を有するゴムガスケ
ット１８によりシールされる。ゴムガスケラ目８はガス
ケット押え１７により押え、ガスケント押え１７はさら
に外側から治具１６で固定するようになっており、この
構造により１Ｏ−６Ｔｏｒｒ程度までの真空シールは可
能である。

第２図において、７は他方のロール軸であり、前記と同
様の真空シール手段を介して大気側に出ている。２およ
び４はロール端面部材であり、円盤状である。３は円筒
状のロール胴部であり、ロール端間部材２．４およびロ
ール胴部３は連続体となっている。６はロール胴部の内
部に組込まれた加熱用のヒータである。

８．９．１０はそれぞれグラファイト等で製作された摺
動リングであり、非回転のパイプ１１と加熱ロール軸１
．７間にはめ込まれている。パイプ１１からはリード線
を導入しロール胴部３の内部に組込まれているヒータ６
に接続する。なお加熱ロール軸７とパイプ１１とのずき
間からロール胴部３内の空間５に大気が入っている。パ
イプ１１とヒータ６は非回転でパイプ１１に支持されて
おり、ロール軸１と７．ロール端面部材２と４およびロ
ール胴部３は真空中で回転する。

ロール内を大気とする理由はロール内部に大気が導入さ
れていると熱伝導が良好であり、ロール表面の昇温が速
いからである。ロール内部が真空であると、ロール胴部
３はヒータの輻射のみで昇温するため所定の温度に到達
するのに極めて長時間を要する。なお、ヒータ６は長時
間の運転を行うと断線するため、適宜交換する必要があ
るが、その際第２図で示すロール端面部材２．４とロー
ル胴部３を取外し可能な構造としておくことにより、端
面部材２，４と胴部３を切離し、内部のヒータ交換が可
能となる。

第４図にロール端面部材２（４も同様）とロール胴部３
との切離し可能な構造の詳細を示している。第４図にお
いて、２はロール端面部材であり、３はロール胴部であ
る。１２はロール端面部材に形成された金属製ガスケッ
ト１４を入れる溝であり、溝１２内に入れたガスケット
１４をロール胴部３に形成された断面先端が三角形状の
突起１３により押付けるようになっている。この押し付
は力はＡ−八′の方向にボルト締めを施し、ロール端面
部材２とロール胴部３間をシールすることによって得る
方法が一般的である。ヒータ６の断線時はボルトを取外
し、ロール端面部材２とロール胴部３を分離させ、ロー
ル軸１．７を抜出し、付帯しているヒータ６の交換を行
う。

従来の金属製ガスケット１４の締付は手段としては第６
図（イ）〜に）に示したような手段も用いられている。

第６図（イ）はコンフラツト（Ｉ　ＣＦフランジ）とよ
ばれる手段であり、端面部材２とロール胴部３が対向す
る面の中間に銅製ガスケラ目４を挟み、非対称のナイフ
ェツジ１３ａ、１３ｂによりガスケット１４を体積的に
圧縮することでシール性を向上している。

第６図（ロ）はステップ型とよばれる手段である。

段差をもつ端面部材２とロール胴部３が対向する面の・
中間に銅製ガスケット１４を挟み、ステップ１３ａ＋１
３ｂによりガスケット１４に剪断力を与え、シールする
ものである。

第６図（ハ）はナイフェツジ型とよばれる手段である。

端面部材２とロール胴部３が対向する面の中間に銅製ガ
スケラ目４を挟み、ナイフェンジ１３ａ１３ｂをガスケ
ント１４にくい込ませシールするもので（イ）と類似の
手段と言える（物理工学実験４真空技術；東京大学出版
会、　１９７６年）。

これらの手段においてはナイフェツジ又はコーナーによ
るシールを行っているが、ガスケット１４との接点が表
裏１か所であるためナイフェツジ又はコーナーにきす等
があるとその地点からリークが起こり、真空到達度が不
良となる可能性がある。

また、加熱後、室温に戻った際、フランジ、ガスケット
が収縮し、ガスケット面のへこみが一種のすき間となる
ため、シール性が劣化することが多い。

第６図（ロ）に類似する手段として、第６図に）に示す
ものは段差１３ａ、１３ｂの位置が離れており相対する
角稜が重なりガスケット１４は端面部材２とロール胴部
３間を面接触によってシールしている（真空技術講座４
真空技術用構成材料；日刊工業新聞社、　１９６４年）
。

このような構造のものに対して締め付けを行うためには
極めて大きな締付は力を要し、銅ガスケット１４は塑性
変形を生しるため、比較的低温の加熱の場合は良好なシ
ール性を示すが、加熱温度が上昇し熱膨張する加熱時と
収縮する冷却時の寸法差が大きくなると、シール性は大
きく劣化する欠点を存する。

〈発明が解決しようとする課題〉 以上のような構造を有する加熱ロールの端面シール部に
は金属製（通常は銅製）ガスケットが挟まれているが、
加熱時はガスケット端面部材２およびロール胴部３の熱
膨張によりシール性は向上するが、冷却されると両者は
収縮し、突起やステップによるくいこみ部は互いに離れ
る傾向となり、シール性は劣化する。

このようにして繰り返される加熱冷却により、くいこみ
部が拡がり、シール不良によりリークが発生ずることが
多い。そうなると真空中にロールが設置しであるため真
空槽内に大気が流入する結果となる。常時ロールを所定
温度に保温することも考えられるが工業的には加熱ロー
ルを常時保温しておくことは不可能であり、加熱・冷却
の熱サイクルは必ず繰り返される。従って、シール性が
劣化することは真空状態を保持できないということであ
り、操業が不可能となって来る。

本発明は上記従来技術の問題点を解消し、シール性が完
全でかつ加熱・冷却の熱サイクルによるシール性の劣化
が少ない真空中で長尺物を加熱搬送するための内部が大
気圧である加熱ロール構造を提供することを目的とする
ものである。

く課題を解決するための手段〉 上記目的を達成する手段について種々探究した結果、三
角形状突起を複数とし、かつガスケット面へのくい込み
位置を表裏で異ならせることにより良好な結果を得て本
発明を完成したものである。

本発明は円筒状ロール胴部の両端に環状の金属製ガスケ
ットを介して円盤状ロール端面部材を一体に組立てた真
空中で長尺物を加熱搬送する内部が大気圧である加熱ロ
ール構造において、上記の金属製ガスケットを介する筒
状ロール胴部と円盤状ロール端面部材との各対向面にそ
れぞれ先端部が三角形状でかつ外周に平行な突起を半径
方向に対応する位置を交互にずらせて少なくとも一方の
側の対向面に１本、他方の側の対向面に２本宛配設し、
上記半径方向に対応する位置を交互にずらせて配設した
先端部が三角形状の突起により上記環状の金属製ガスケ
ットを表裏両面から挟み込み、上記突起のくい込み位置
を表裏で異ならせてシールし、上記の円筒状ロール胴部
と円盤状ロール端面部材を一体に組み立ててなることを
特徴とするものである。

以下、本発明の構成を図面に基づいて詳細に説明する。

第１図（イ）、（ロ）に本発明によるシール部構造を示
している。

第１回ビ）、（ロ）において、２と３はそれぞれ円盤状
ロール端面部材（以下端面部材という）および円筒状ロ
ール胴部（以下ロール胴部という）である。端面部材２
とロール胴部３がガスケン）１４と対向して締め付ける
各面ともに先端部が三角形状の突起が円周に沿って形成
されているが、対応する位置を半径方向にすら−１であ
る。

第１図９）の場合は端面部材２に２木の突起１３ａ１３
ｃがロール胴部３に１本の突起１３ｂが交互にずらせて
配設されていて、ガスケント１４を締めつける。なお本
数の関係は逆にしてもよい。第１図（ロ）の場合は端面
部材２に２木の突起１３ａ、１３ｃが、ロール胴部３に
も２木の突起１３ｂ、１３ｄが交互にずらせてあり、ガ
スケラ目４を締めつける。

ガスケット１４の表裏両面をシールする突起の本数は少
なくとも一方の側が１本、他の側が２木であり、第１図
（イ）、（ロ）に示すものの他に３不対２木で本数が違
ってもよいし、３本以上の同数であってもよいが互いに
対面突起の中間に位置するように配設するのが肝要であ
る。

突起の好適な間隔はガスケット上下に配置された三角形
状の先端間が１　ｍｍ以上である。１ｍｍより狭いとた
わみが不十分で、収縮時の復元量が小さく、シール性が
十分でない。間隔が広い場合、シール性への影響は小さ
いが、シール部が大きくなるため装置上の不利が発生し
やすい。

〈作　用〉 第１図（イ）を例にとり、本発明の詳細な説明する。

端面部材２及びロール胴部３のガスケット１４締付は部
に設けられた三角形状の突起１３ａ、　１３ｂ、　１３
Ｃにより中間に挟まれたガスケット１４には締め付けに
よる突起先端のくいこみと同時に左に凸のたわみが生じ
る。冷却時には突起先端のくいこみ部は緩む方向である
が、たわみが平坦になるためくいこみが三角形突起先端
に押付けられることになり、シール性が維持される。

本発明類似の比較例として第５図に示すような構造が考
えられる。銅製ガスケット１４を挟む端面部材２及びロ
ール胴部３に三角形状の突起１３ａ〜１３ｄを設けであ
るが対称の位置になっている。複数のくいこの位置はあ
っても加熱−冷却のヒートザイクルにより、前述従来の
ものと同様の現象は避けられない。従って、本発明に比
ベシール性は劣っている。

〈実施例〉 第２図に示す構造の加熱ロールを２本真空槽内に設置し
、１木はロール端面部材とロール胴部のシール手段とし
て、第１図（ロ）に示す方法を用い、他の１本は比較例
として第６図（ハ）に示す手段を用いた。真空槽内を油
拡散ポンプによりｌＸｌ０−’Ｔｏｒｒに排気し、加熱
ロールを回転させながら室温→５００°Ｃ→室温の熱サ
イクルを５回繰り返した。

最後の冷却後の真空槽内の圧力は、 本発明例　：　９．５Ｘ１０−６Ｔｏｒｒ比較例：　１
．３Ｘ１０−３Ｔｏｒｒ であった。

〈発明の効果〉 本発明は上記の構成であるから加熱・冷却の熱サイクル
を受けても加熱ロールのシール性が維持され、真空中で
加熱ロールを安定して長時間使用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるロール端面部材とロール胴部との
ガスケントを介するシール構造を示す部分拡大断面図、
第２図は一般の加熱ロール構造を示す断面図、第３図は
従来のウィルソン式シャフト部シール構造を示す断面図
、第４図はロール端面部材とロール胴部とのガスケント
を介するシール構造を示す部分断面図、第５図は比較例
のロール端面部材とロール胴部とのガスケントを介する
シール構造を示す部分拡大断面図、第６図は従来例のロ
ール端面部材とロール胴部とのガスケントを介するシー
ル構造を示す部分拡大断面図である。 １．７・・・ロール軸、 ２４・・・ロール端面部材、 ３　　・・・ロール胴部、 ６　　・・・ヒータ、 １１　　　・・・パイプ、 １３　　　・・・三角形状突起、 １４　　　・・・金属製ガスケット。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 円筒状ロール胴部の両端に環状の金属製ガスケットを介
   して円盤状ロール端面部材を一体に組立てた真空中で長
   尺物を加熱搬送する内部が大気圧である加熱ロール構造
   において、上記の金属製ガスケットを介する筒状ロール
   胴部と円盤状ロール端面部材との各対向面にそれぞれ先
   端部が三角形状でかつ外周に平行な突起を半径方向に対
   応する位置を交互にずらせて少なくとも一方の側の対向
   面に１本、他方の側の対向面に２本宛配設し、上記半径
   方向に対応する位置を交互にずらせて配設した先端部が
   三角形状の突起により上記環状の金属製ガスケットを表
   裏両面から挟み込み、上記突起のくい込み位置を表裏で
   異ならせてシールし、上記の円筒状ロール胴部と円盤状
   ロール端面部材を一体に組み立ててなることを特徴とす
   る真空中で長尺物を加熱搬送する内部が大気圧である加
   熱ロール構造。