JPH05223476A - ヒートパイプローラおよびそれに用いる温度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ヒートパイプのセンサから出力される信号と
干渉する電気的ノイズを発生させることなく、構造が簡
単で製造コストの低減を図ったヒートパイプローラおよ
びこれに用いる温度センサを提供する。 【構成】 主チャンバ（６）を有する外側の管体（４）
とヒータ（１０）とセンサ（２０）とを具え、センサ
（２０）は、主チャンバ（６）と連通し管体（４）上に
設けられるとともに主チャンバ（６）の温度変化と応動
する可動部材（２１）と、回転軸線（１７）近傍に位置
しセンサ（２０）の電気的特性を計測する手段と連結さ
れる固定部材（２２）とを具えたヒートパイプローラお
よびそれに用いる温度センサ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ヒートパイプローラ
と、特にヒートパイプローラに使用する温度センサに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】ヒートパイプローラは、内部チャンバを
有する回転可能な外側の管体を含んだ装置である。この
チャンバには液体が入れられており、使用に際して、液
体が内部ないしは外部のヒータにより加熱されると、液
体の一部は蒸気となる。蒸気となった一部は外側の管体
の内表面に凝結し、凝結による潜熱を発生させ、外側の
管体を加熱する。

【０００３】従来のヒートパイプローラにおいては、外
側の管体は、これと同心の内側の管体の端部と対応する
端部においてシールされ、両管体において閉じられた環
状のチャンバを形成している。チャンバは減圧され、か
つ、蒸気と平衡する液体を含んでいる。内側の管体の外
径部には、微細メッシュ材を多層にした吸着材（ｗｉｃ
ｋ）が配設される。チャンバに封入された液体は、この
吸着材へ毛細管現象により充填される。輻射型ヒータ、
例えば線形抵抗型ヒータは、内側の管体の内表面を加熱
するために用いられ、チャンバ内の液体が蒸気となり、
外側管体の内表面に凝結し、この過程において凝結によ
る潜熱を発生させる。もし外側の管体の特定の部分が、
例えば管体に冷却物質を加えた結果として、管体の他の
部分より冷たくなったのであれば、冷却部分における凝
結速度は上昇する。これは、その部分により多くの熱が
移動したことであり、管体の他の部分と同じ温度に戻る
傾向を示す。したがって、外側の管体の表面温度の変化
を補償する傾向のチャンバにおける蒸気の凝結速度の変
化により、外側の管体上に相対的に均一な温度分配を維
持することが可能となる。かかる装置の実例は、米国特
許第４，１７２，９７６号および第４，２２９，６４４
号（並木および他の者）において開示されている。

【０００４】ヒートパイプローラは、特に「乾銀」工程
を使用しフィルム上に写真画像を現像するための装置に
用いるのが好適である。かかる装置においては、フィル
ムは、可撓性を有するベルト手段により外側の管体の外
表面と密着保持され、ヒートパイプローラは、画像を現
像するに際し要求される厳密に決められた温度にフィル
ムを均等に加熱するように機能する。公表されたデータ
および実験によれば、ヒートパイプローラの外側の管体
の外表面全体でわずか±０．５℃の誤差内に表面温度を
維持することが可能である。このようなローラの温度を
監視するため、チャンバ内の蒸気の温度ないしは圧力を
適切に監視する温度ないしは圧力センサを使用すること
は知られている。公知のセンサは回転ローラ上に設けら
れ、スリップリングが通常、センサを制御および計測す
るための機器（ローラとともには回転しない）と連結す
るのに使用される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記構造における第１
の問題は、スリップリングが、特に低速運転時に、ヒー
トパイプの温度ないしは圧力センサから出力される信号
と干渉する電気的ノイズを発生させることである。この
ノイズは、ヒートパイプローラが目指す厳格な温度制御
の利点を減少ないしは否定することになる。さらに、ス
リップリングは、装置の複雑性およびコストを増加せし
める。このスリップリングの使用を避けるために、セン
サからの信号を転送する試みが、ヒートパイプローラと
枠体間のカップリングを誘導方式，静電容量方式，光学
方式ないしはラジオ周波数を利用する方式で行われてい
る。しかしながら、これらすべての試みは、ローラ上に
設けられる耐熱電子回路が必要になり、その結果、製造
コストが上昇する。

【０００６】公知のヒートパイプローラにおける第２の
問題は、チャンバ内における非凝結性の気体（一般的に
は水素）が腐蝕ないしは触媒作用の結果、生成されるこ
とにより生ずる。かかる気体は、外側の管体へ熱を移動
するのに全く貢献しないばかりでなく、外側の管体の内
表面をガスシールすることになる。この結果、管体の内
表面に蒸気が到達するのが妨げられ、パイプの作動が阻
止ないしは妨げられる。公知のシステムでは、この問題
を解決するための試みとして、液体および管体材料の慎
重な選定やヒートパイプローラ製造中の清浄化が行われ
ている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、第１に、流体を収容する内部の主チャンバ
を有する回転可能な外側の管体と、前記流体したがって
前記管体を加熱操作可能なヒータと、センサとを具え、
前記センサは、前記主チャンバと連通するとともに前記
管体と同時に回転すべく前記管体上に設けられた可動部
材と、前記管体の回転軸線近傍に位置し前記管体と前記
相対関係を有することにより前記管体が回転しても回転
しない固定部材とを具え、この固定部材は前記センサの
電気的特性を計測するための手段と連結するように適合
されており、前記可動部材は前記主チャンバにおける温
度変化ないしは温度にかかわる物理的変化に応動し、こ
れにより前記センサの電気的特性において対応する変化
を生ぜしめるように配列されていることを特徴とするヒ
ートパイプローラにある。

【０００８】また、第２の発明は、ローラは、流体を収
容する内部の主チャンバを有する回転可能な外側の管体
と、前記流体したがって前記管体を加熱操作可能なヒー
タとを具え、センサは、前記主チャンバと連通し得ると
ともに前記管体と同時に回転すべく前記外側の管体上に
設けられた可動部材と、前記管体の回転軸線近傍に位置
するように設けられ前記管体が回転しても回転しない固
定部材とを具え、この固定部材は前記センサの電気的特
性を計測するための手段と連結するように適合されてお
り、前記可動部材は前記主チャンバにおける温度変化な
いしは温度にかかわる物理的変化に応動し、これにより
前記電気的特性において対応する変化を生ぜしめるよう
に配列されていることを特徴とするヒートパイプローラ
に用いる温度センサにある。

【０００９】さらに、第３の発明は、回転可能な外側の
管体に設けられる内部の主チャンバ内の液体は、使用に
際して、ヒータにより気化され、続いて前記外側の管体
を加熱すべく前に外側の管体の内表面上に凝結し、ロー
ラは前記主チャンバと連通する副チャンバを具え、使用
に際して、前記副チャンバは相対的に冷たく、前記ロー
ラ作動の結果として生じる非凝結性の気体が前記副チャ
ンバに集まる傾向を示すべく配列されていることを特徴
とするヒートパイプローラにある。

【００１０】なお、本発明の最良の実施態様として、前
記固定部材は電流が流れる導電性要素を具え、前記可動
部材は前記固定および可動の両部材間の距離が変化する
ように移動可能であり、この移動により前記センサのイ
ンダクタンスが変化せしめられるものであってもよい。

【００１１】前記可動部材の移動は、前記外側の管体の
回転軸線に沿うものであってもよい。

【００１２】前記固定部材は少なくとも１つのコイルを
具え、前記可動部材は強磁性体要素を具えるものであっ
てもよい。

【００１３】前記センサは可変差動変圧器を具え、前記
固定部材に設けられるプライマリおよびセカンダリのコ
イルと、前記可動部材に設けられるコアピースを有する
ものであってもよい。

【００１４】前記コアピースは、前記管体の回転軸線と
ほぼ同一の軸線に関し回転対称をなすものであってもよ
い。

【００１５】前記固定部材は、ベアリングを介して回転
可能な管体上に設けられ、前記ベアリングは前記管体を
前記固定部材に関しその軸線を中心に回転可能とするも
のでもよい。

【００１６】前記ベアリングはテーパ付であり、前記固
定部材をバイアス手段により前記ベアリングに対し押し
付けるものであってもよい。

【００１７】前記可動部材は、前記温度変化と相関する
前記主チャンバ内の蒸気圧の変化に応動するものであっ
てもよい。

【００１８】前記可動部材はベローズを具えるものであ
ってもよい。

【００１９】前記ヒートパイプローラは、さらに、内側
の管体と、この内側および前記外側の管体間に形成され
る前記主チャンバと、前記外側の管体の軸線に沿って設
けられるとともに１ないしはそれ以上の導管を介して前
記主チャンバと連通するベローズとを具えるものであっ
てもよい。

【００２０】前記ベローズと隣接し前記主チャンバと連
通する副チャンバが設けられ、前記副チャンバが前記主
チャンバよりほぼ冷たいように配列されてもよい。

【００２１】前記副チャンバは圧力逃げ装置を具え、こ
れにより副チャンバ内の圧力が予め決定された安全基準
を越えるのを防止するものであってもよい。

【００２２】前記副チャンバは前記センサに組み込まれ
たものであってもよい。

【００２３】

【実施例】以下、図面に示した実施例に基づいて、本発
明に係るヒートパイプローラないしはこれに用いる温度
センサについて説明する。

【００２４】図１および図２は、一端に拡径された端部
３が形成された内側の管体２と、他端に縮径された端部
５が形成された外側の管体４とを具えるヒートパイプロ
ーラ１を示したものである。両端部３および５は２つの
端部リップを形成し、この端部リップにおいて、管体２
および４は相互にシールされ、両管体２および４間で閉
じられた環状の主チャンバ６を形成している。主チャン
バ６は減圧され、内側の管体２の外表面にはメッシュ状
の吸着材（ｗｉｃｋ）７が巻回されるとともに、蒸気と
なる水も封入されている。水は主チャンバ６の底部に貯
まり１１（図２）となって集まり、吸着材７に吸収され
る。

【００２５】管体２および４は一端部８において開口
し、軸線方向にのびるアーム９が突出している。アーム
９には２つの輻射型ヒータ１０が配設され、主チャンバ
６内の液体を加熱するように操作でき、これによって液
体は蒸気となり、続いて外側の管体４の内表面で凝結す
る。ヒータ１０は、線形抵抗型のヒータないしは赤外線
タングステン・ハロゲンランプが用いられる。管体２お
よび４の開口端部８は、支持ローラ１３により、枠体１
２上に支持される。管体２および４の他端部はプレート
１４によって閉蓋され、プレート１４からは管状のシャ
フト１５が突出している。このシャフト１５はベアリン
グ１６を介して枠体１２上に支持され、これにより管体
２および４は軸線１７を中心に回転する。公知の駆動機
構（不図示）も枠体１２上に配設され、管体２および４
を軸線１７を中心に回転すべく作動可能である。シャフ
ト１５にはセンサ２０の構成要素の一部が配設され、チ
ャンバ６内の蒸気圧、したがって温度が計測される。

【００２６】図３は、エンドキャップ１８内に位置する
シャフト１５を示したものである。センサ２０は、可動
部材２１と固定部材２２とによって構成される。可動部
材２１は、副チャンバ２４を有する中心部材２３を具え
ている。中心部材２３は軸線１７近傍に位置する。副チ
ャンバ２４は、主チャンバ６と、内側の管体２および中
心部材２３に形成された内孔を貫通して突出する放射状
に配設された３本の導管２５により連通している。さら
に、副チャンバ２４は、シール可能な充填用および減圧
用管体２６，ベローズ２７およびバーストディスク１９
を具える圧力逃し装置とも連通する。

【００２７】ベローズ２７は、端部フランジ２９を有す
る支持体２８に付設される。圧縮スプリング３０は、フ
ランジ２９とシャフト１５に付設されたスリーブ３４の
一端に形成された肩部３１との間で作用する。支持体２
８は、リニアベアリング３５により軸方向位置の一端で
保持されるとともに、支持体２８には、シャフト３７の
端部に支持されている円柱状のコアピース３６も付設さ
れ、直線状に変形可能な差動変圧器（ｌｉｎｅａｒ ｖ
ａｒｉａｌｂｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｔｒａｎｓ
ｆｏｒｍｅｒ：ＬＶＤＴ）の一部を構成する。コアピー
ス３６は、可動部材２１の一部を構成することも明らか
である。前記差動変圧器は、固定部材２２の一部を構成
する端板３８に付設されるコイル５０を有するととも
に、コイル５０を適切な制御および計測装置に連結する
ためのコネクタ（不図示）を具えている。端板３８は、
シャフト１５上にテーパ付のローラベアリング４０を介
して配設されるとともに、ローラベアリング４０に対
し、エンドキャップ１８と端板３８との間で作用する圧
縮スプリング４１によって保持される。さらに、端板３
８には心棒４４が突出する挿入孔４３が設けられてい
る。

【００２８】使用するに際して、管体２および４が回転
すると、中心部材２３，ベローズ２７，支持体２８およ
びコアピース３６も軸線１７を中心に回転する。しかし
ながら、固定部材２２は、ローラ１とともに回転しよう
としても、スプリング４１に生ずる捩り荷重および心棒
４４の挿入孔４３への係合により阻止されることにな
る。また、主チャンバ６における温度の上昇は、これと
対応する蒸気圧の上昇をもたらすことになる。これは、
同様に、ベローズ２７をスプリング３０の付勢力に抗し
て伸張せしめる方向へ作用させる。この動きは、また、
支持体２８を移動せしめ、その結果、コアピース３６は
軸線１７に沿ってスプリング４１側へ移動する。その結
果生ずるコイル５０と相関するコアピース３６の変位
は、差動変圧器の出力変動をもたらす。主チャンバ６に
おける温度の下降は、これとは正反対の効果をもたらす
ことは明らかである。このように、主チャンバ６におけ
る圧力の変化（温度変化の結果もたらされる）は、回転
するコアピース３６と固定されたコイル５０間の相対的
な軸線方向運動に変換され、これは、従来型の電子回路
を使用して検出し得る。コアピース３６は、いかなる場
合においても、環状のクリアランスを有してコイル５０
中を移動自在に構成されている。

【００２９】コイル５０が回転しないことにより、ヒー
トパイプローラ１は、スリップリングを使用する必要が
生じない。さらに、可動部材２１に組み込まれるいかな
る電子回路構成も必要とはならない。副チャンバ２４
は、ヒートパイプローラ１の相対的に冷たい部分に位置
するから、その結果、主チャンバ６に形成される非凝結
性の気体は、副チャンバ２４に集まる傾向を示す。万
一、副チャンバ２４における圧力が予め決められた安全
基準を越えたとしても、ディスク１９が破裂し、圧力を
逃すことができる。かかるシステムは、（追加的特徴で
ある）リニアベアリング３５によって付与される以外
に、ほとんどヒステリシスは生じないと信じ得る。ヒー
トパイプローラ１は、フィルム処理装置に使用されるこ
とが意図されており、この装置においてフィルムは、フ
ィルムが処理装置を通って引かれるときに回転するロー
ラ１と均質に接触するように保持される。

【００３０】好ましい実施例においては、ヒートパイプ
ローラ１は、液体を収容するための内側の主チャンバ６
を有する回転可能な外側の管体４と、液体、したがって
管体４を加熱操作可能なヒータ１０と、センサ２０とを
具えている。センサ２０は、主チャンバ６に連通し管体
４上にこれとともに回転するために設けられた可動部材
２１と、管体４の回転軸線１７近傍に位置するとともに
ローラ１の回転によって回転しないように管体４に対し
て配設された固定部材２２とを具えている。固定部材２
２は、センサ２０の電気的特性を計測する手段に連結で
きるようになっている。

【００３１】このように構成することにより、使用に際
しては、可動部材２１は、主チャンバ６内の温度変化な
いしは温度にかかわる物理的変化に応動し、センサ２０
の電気的特性におけるこれと対応する変化を生ぜしめ
る。固定部材２２は使用に際して電流が流れる導電性物
質で構成され、可動部材２１は固定および可動部材間の
距離が変化するように動くとともに、この動きによりセ
ンサ２０のインダクタンスが変化するようにするのが好
ましい。可動部材２１のかかる動きは、外側管体４の回
転軸線１７に沿って行われるのが好ましい。また、固定
部材２２は少なくとも１個のコイル５０を含むととも
に、可動部材２１は強磁性体で構成されるのが好まし
い。センサ２０の電気的特性は、固定部材２２と連結す
る計測手段により監視されるから、本発明においてはス
リップリングを使用する必要がない。

【００３２】センサ２０は、固定部材２２上に設けられ
たプライマリおよびセカンダリのコイルと可動部材２１
に設けられたコアピース３６とを有する可変差動変圧器
を具えるようにしても有利である。この場合、変圧器に
よって生ずる信号は、プライマリコイルに供給される電
圧の振幅および周波数、およびコアピース３６の相対的
位置の関数であるセカンダリコイルに誘導される電圧で
ある。

【００３３】ヒートパイプローラ１は、管体２および４
の軸線と同一の軸線１７を中心に回転するように意図さ
れているにもかかわらず、ローラの構造ないしは配設を
不正確に行うと、これら２つの軸線の相対的位置にずれ
を生ぜしめる。このずれは、使用に際して、回転するロ
ーラ１の動きにおける「がた」となって表われる。した
がって、固定部材２２はベアリング４０によりローラ１
上にすえつけらえる方が望ましい。これにより、ローラ
１は、固定部材２２に関し、その軸線を中心に回転する
ことが可能になる。この特徴により、固定部材２２に対
する可動部材２１の位置がローラ１の動きにおけるいか
なる「がた」によっても影響されないようにすることが
できる。この場合、ベアリング４０はテーパ付である方
が好ましい。これにより固定部材２２は、圧縮スプリン
グ４１のような付勢部材によりベアリング４０に対し強
く押し付けることができる。可動部材２１はコアピース
３６を含むが、これは、ローラ１の軸線とほぼ同軸線上
の軸線に関し回転対称をなすという利点をもたらす。

【００３４】可動部材２１は、温度変化に対し直接、応
動する。しかしながら、可動部材２１は、温度変化と相
関する主チャンバ６内の蒸気圧の変化に対し応動する方
が好ましい。主チャンバ６の内圧は、管体の凝結温度、
すなわちローラ内面温度における流体の蒸気圧である。
要求される作動温度に関して流体を正しく選択すること
により、温度におけるわずかな変化でも内圧における大
きな変化をもたらすようにすることが可能となる。

【００３５】可動部材２１は、ベローズ２７を具えてい
る。ヒートパイプローラ１は、その間に主チャンバ６が
画成される内側の管体２と外側の管体４とを具えるが、
ベローズ２７はローラ１の軸線１７上に設けられ、１な
いしはそれ以上の導管、例えば放射状に配設された導管
２５を介して主チャンバ６と連通する。かかる配置にお
いても、ベローズ２７に隣接し主チャンバ６とも連通す
る副チャンバ２４を設けることも好ましい。このように
配設することにより、使用に際しては、副チャンバ２４
は主チャンバ６より実際上、冷たいことになる。ローラ
１内で発生する非凝結性の気体は、当初、装置の中の最
も冷たい部分に集まる傾向にあり、かくて、副チャンバ
２４へたまる傾向を示す。このように、副チャンバ２４
は、非凝結性の気体が主チャンバ６にたまる速さを遅ら
せ、これにより、ローラ１の有効作動年数をのばすこと
になる。副チャンバ２４には、圧力が予め決められた安
全基準を越えるのを防止するため、壊れやすいダイアフ
ラムないしはバーストディスク１９のような圧力逃し装
置を具えるのも有益である。

【００３６】本発明は、流体が封入される内側の主チャ
ンバ６と流体を加熱操作可能なヒータ１０を有する回転
可能な外側の管体４とを含むヒートパイプローラ１に使
用されるセンサ２０に存する。センサ２０は可動部材２
１を含み、可動部材２１は主チャンバ６と連通するとと
もに回転するローラ１上に設けられる。また、固定部材
２２は、ローラ１の軸線１７近傍に位置し、これによ
り、ローラ１の回転は、固定部材２２を回転させず、セ
ンサ２０の電気的特性を計測する手段と連結している。
このように配設したことにより、使用するにあたって、
可動部材２１は、温度変化ないしは主チャンバ６内の温
度にかかわる物理的変化に応動し、電気的特性における
これと対応する変化をもたらす。

【００３７】他の観点において、本発明は、ヒートパイ
プローラ１を提供せんとするものであるが、これは、回
転可能な外側の管体４に形成された内側の主チャンバ６
に封入された液体が、使用に際して、ヒータ１０により
気化され、続いて外側の管体４の内表面で凝結する。副
チャンバ２４がローラ１の回転軸線１７近傍に設けられ
る。副チャンバ２４は、主チャンバ６と連通するととも
に、ローラ１の比較的冷たい部分に位置し、ローラ１の
操作の結果生じる非凝結性の気体は、副チャンバ２４に
集まる傾向を示す。

【００３８】副チャンバ２４は、例えば固定部材２２に
一体的なチャンバとして、センサ２０に組合せて設けら
れてもよい。しかしながら、ヒートパイプローラ１が副
チャンバ２４は有するものの、前述したようにセンサ２
０を有さない場合でも本発明の範囲に属するものであ
る。

【００３９】本発明は、特に「乾銀」工程を使用してフ
ィルム上に写真画像を現像する場合に適用可能であり、
かかるフィルムを現像するための装置に使用される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るヒートパイプローラの側断面図で
ある。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線矢視断面図である。

【図３】図１および図２に示されるヒートパイプローラ
の一部を構成する温度センサの拡大側断面図である。

【符号の説明】

１ ヒートパイプローラ ２ 内側の管体 ４ 外側の管体 ６ 主チャンバ １０ ヒータ １７ 軸線 １９ バーストディスク ２０ センサ ２１ 可動部材 ２２ 固定部材 ２４ 副チャンバ ２５ 導管 ２７ ベローズ ３６ コアピース ４０ ローラベアリング ４１ 圧縮スプリング ５０ コイル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体を収容する内部の主チャンバを有す
   る回転可能な外側の管体と、前記流体したがって前記管
   体を加熱操作可能なヒータと、センサとを具え、 前記センサは、前記主チャンバと連通するとともに前記
   管体と同時に回転すべく前記管体上に設けられた可動部
   材と、前記管体の回転軸線近傍に位置し前記管体と前記
   相対関係を有することにより前記管体が回転しても回転
   しない固定部材とを具え、 この固定部材は前記センサの電気的特性を計測するため
   の手段と連結するように適合されており、 前記可動部材は前記主チャンバにおける温度変化ないし
   は温度にかかわる物理的変化に応動し、これにより前記
   センサの電気的特性において対応する変化を生ぜしめる
   ように配列されていることを特徴とするヒートパイプロ
   ーラ。
2. 【請求項２】 ローラは、流体を収容する内部の主チャ
   ンバを有する回転可能な外側の管体と、前記流体したが
   って前記管体を加熱操作可能なヒータとを具え、 センサは、前記主チャンバと連通し得るとともに前記管
   体と同時に回転すべく前記外側の管体上に設けられた可
   動部材と、前記管体の回転軸線近傍に位置するように設
   けられ前記管体が回転しても回転しない固定部材とを具
   え、 この固定部材は前記センサの電気的特性を計測するため
   の手段と連結するように適合されており、 前記可動部材は前記主チャンバにおける温度変化ないし
   は温度にかかわる物理的変化に応動し、これにより前記
   電気的特性において対応する変化を生ぜしめるように配
   列されていることを特徴とするヒートパイプローラに用
   いる温度センサ。
3. 【請求項３】 回転可能な外側の管体に設けられる内部
   の主チャンバ内の流体は、使用に際して、ヒータにより
   気化され、続いて前記外側の管体を加熱すべく前記外側
   の管体の内表面上に凝結し、 ローラは前記主チャンバと連通する副チャンバを具え、 使用に際して、前記副チャンバは相対的に冷たく、前記
   ローラ作動の結果として生じる非凝結性の気体が前記副
   チャンバに集まる傾向を示すべく配列されていることを
   特徴とするヒートパイプローラ。