JPH0672608B2 - 誘導発熱ロ−ラ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は誘導発熱ローラ装置に関する。

（従来の技術） この種誘導発熱ローラ装置において、ローラ周壁温度の
均一化のために、そのローラの周壁内部に気液二相の熱
媒体を密封したジャケット室を設けるようにしたことは
よく知られている。ところでこの種ローラにおいて、比
較的大きな熱負荷がかかる場合、あるいは負荷の幅が大
きい場合は、外径あるいは面長の大きいものが必要とな
る。これにともなって前記した熱媒体を封入するジャケ
ット室としても、その容積も大きくなる。

しかしこのようにジャケット室の容積を大きくした場
合、同一の蒸気圧を包蔵していても圧力容器として見な
され、そのため各種の該当法規の適用を受けることにな
る。そのため容器としてローラの構成材料に対する制限
を受けたり、製造時の認可、性能検査などの手続きなら
びに保守管理面での規制を受けたりするようになる。

たとえ圧力容器の適用除外範囲であったとしても、ロー
ラが大型化することにより、ローラとして機械的強度の
大きいものを使用しなければならないようにする。特に
前記ジャケット室の内側の円筒部材の耐圧力強度を上げ
る必要がある。

これを解決するにジャケット室として、従来のようにロ
ーラの周壁に環状に形成するのに代えて、前記周壁に、
ローラの軸心方向に延びる互いに独立した複数の長孔を
設け、この各長孔にジャケット室を形成することが考え
られた。これによれば個々のジャケット室はその容積が
従来の構成に比較して小さくなり、したがって圧力容器
としての適用を受けることがないようになる。

一方この種誘導発熱ローラ装置では、ローラの周壁に２
次電圧が誘起され、その円周方向に沿って均等な電流が
流れることによって、そのローラが発熱するようになっ
ている。したがってこの誘起電流に基づいて、ローラの
円周方向に対してはすべての箇所で均一な発熱エネルギ
ーが与えられることになり、その量は上昇温度と物体の
質量の積で与えられる。

しかしローラの製作に当り、機械加工の精度により、そ
の外周と内周とでは径に誤差が生じることは回避できな
い問題であり、そのためこれがローラの円周方向におけ
る肉厚の差として現れ、ひいてはローラの円周方向から
みて、質量の差となって現れることになる。このような
質量の差は、ローラの円周方向に沿って上昇温度差とな
って現れる。すなわち肉厚の厚い部分は上昇幅が小さ
く、薄い部分は上昇幅が大きくなる。

このような温度差が生じると、加熱されるべき負荷に悪
影響を及ぼすのみならず、この温度差による膨縮によっ
てローラ自身の機械的な精度を著しく劣化させるように
なる。したがってこのような温度差の発生は極力回避す
ることが望ましい。

ところが前述したように、ジャケット室をローラの軸心
方向に沿って互いに独立して形成した場合、そのジャケ
ット室の長さ方向に沿うローラの周壁部分は、そのジャ
ケット室内の熱媒体の作用によって均温化されるにして
も、各ジャケット室は互いに独立していて、ジャケット
室相互の熱の交換は直接的にはなんら行われず、単にロ
ーラの周壁を介して間接的に行われるにすぎない。その
ためローラの円周方向に沿う均温作用は、このようなジ
ャケット室によってなんら行われることがない。

（発明が解決しようとする問題点） この発明はローラの周壁内部にその軸心方向に沿って互
いに独立した複数のジャケット室を設置した場合でも、
ローラの円周方向に沿って温度差が極力発生しないよう
にすることを目的とする。

（問題点を解決するための手段） この発明はローラの周壁に設けたジャケット室とは別
に、このジャケット室の内側に、ローラの円周方向に沿
い内部に気液二相の熱媒体を密封したジャケット室を構
成し、このジャケット室内の熱媒体の作用によって、ロ
ーラの円周方向に沿う温度差の発生を回避するようにし
たことを特徴とする。

（実施例） この発明の実施例を図によって説明すると、１は図示し
ない回転駆動源によって回転されるローラで、これに軸
２が連結されており、これは固定盤３に設置されてある
軸受４によって回転自在に支持されている。ローラ１の
内部には磁束発生機構５が配置されてある。この磁束発
生機構５は、誘導コイル６とこれが巻回されてある鉄心
７とから主として構成されてあり、これは固定軸８によ
って支持されている。

軸２の内部に固定軸８が挿通されてあり、軸受4Aによっ
て固定軸８に対して軸２が回転自在に支持されている。
そして誘導コイル６を交流電源によって励磁すると、ロ
ーラ１の周壁に電流が誘起し、この電流によって周壁が
発熱する。９は誘導コイル用のリード線を示す。

これらの構成は通常のこの種装置と特に相違するところ
はない。10は第１のジャケット室で、ローラ１の周壁1A
にその軸心方向に沿って、かつローラ１の円周方向に並
んで互いに独立して複数設定されてある（第２図参
照。）そしてこの各ジャケット室10内には気液二相の熱
媒体11が真空密封してある。

更にローラ１の周壁1Aに、前記ジャケット室10の内側に
位置するように第２のジャケット室12が構成されてお
り、その内部には気液二相の熱媒体13が密封してある。
そして第１図乃至第４図に示す実施例では、ジャケット
室12はローラ１の軸心方向に延びるとともに、ローラ１
の円周をめぐるように環状に形成されてある。

ジャケット室10内に封入する熱媒体11としては、比較的
蒸気圧が高く、潜熱の大きいもの、たとえば蒸溜水を使
用し、また第２のジャケット室12内に封入する熱媒体13
としては、高沸点で高温でも比較的蒸気圧の低い有機熱
媒体が使用する。

以上の構成において、ローラ１が磁束発熱機構５によっ
て発熱するとき、ジャケット室10内の熱媒体11が蒸発、
凝縮を繰り返し、その凝縮時に放出する潜熱がローラ１
の肉厚部分を通って周壁1Aの表面に到達し、これによっ
て、ローラ１の、軸心方向に沿う周壁部分が均温化され
る。

一方第２のジャケット室12内の熱媒体13も同様に蒸発、
凝縮を繰り返し、その凝縮時に放出する潜熱が周壁の肉
厚部分を通って周壁1Aの表面に到達する。この熱によっ
て周壁1Aの表面における円周方向に沿う温度差は小さく
なり、これによって円周方向の表面温度が均一化され
る。以上のような両潜熱によって、ローラ１の周壁温度
はその全面にわたって均一化されるようになるのであ
る。

本発明者の実験によれば、ジャケット室12を設けていな
いローラにおいて、表面温度が250℃のとき円周方向に
1.8℃の温度差が発生していたのに対し、この発明にし
たがいジャケット室12を設け、これに有機熱媒体13を封
入したところ、表面温度が250℃のときの円周方向の温
度差は0.3℃となった。ジャケット室12内の熱媒体13の
蒸気圧は、ゲージ圧にて0.2kg/cm²−Ｇといった小さな
値であって、したがってジャケット室12として、比較的
耐圧強度を小さくして構成することが可能であることが
確かめられた。

なおこの場合ジャケット室10内には、熱媒体11として沸
点が約100℃、潜熱が400〜540Kcal/kgである蒸溜水を、
またジャケット室12内には、沸点が約248℃、潜熱が80K
cal/kgである有機熱媒体をそれぞれ減圧封入した。

ここで第２図に示す構成では、ローラ１が低速回転して
いる場合は特に問題ではないが、高速回転となってくる
と、ジャケット室12内の熱媒体13に作用する遠心力が大
きくなることによって、これがジャケット室12の外側の
壁面に付着するようになる。

そのためこの外側の壁面全体が熱媒体13の蒸発面とな
り、内側の壁面全体が凝縮面となってしまう。そのため
この凝縮面に放出される潜熱はローラ１の端板1Bを介し
て周壁1Aに伝導されるようになる。これではその熱の伝
導効率が低下するようになって都合が悪い。

これを解決するに第３図、第４図に示す構成では、ジャ
ケット室12の外側の壁面にローラ１の軸心方向にのびる
複数の溝15を形成する。このように構成しておくと、ロ
ーラ１が高速回転した場合、熱媒体13に遠心力が作用し
たとき、第４図のように熱媒体13は溝15内に入り込む。
したがって隣合う溝15同志の間の壁面には熱媒体13が付
着することはない。

これによってローラ１が高速回転しても、ジャケット室
12の外側の壁面に凝縮面が確保されるようになる。した
がってその凝縮面で放出された潜熱はローラ１の肉厚部
分を介して直接周壁1Aの表面に伝導されていくようにな
るので、伝導効率はそれほど低下しないようになる。

以上の実施例はジャケット室12を環状に形成している
が、これに代えてジャケット室10と同じように、ローラ
１の周壁1Aにその軸心方向に沿って、かつローラ１の円
周方向に並んで複数設置してジャケット室12としてもよ
い。その場合は各ジャケット室12の各端部を、円環状の
連通室16によって連結して互いに連通するようにしてお
く。これによれば各ジャケット室12内の熱媒体13は連通
室16を介して互いに連通し合うので、ローラ１の円周方
向の温度差は減少するようになる。

（発明の効果） 以上詳述したようにこの発明によれば、ローラの軸心方
向に沿って互いに独立したジャケット室を設けた場合で
も、ローラの円周方向に沿う温度差を極力減少させるこ
とができるといった効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す断面図、第２図は第１
図のローラの横断面図、第３図、第４図はこの発明の他
の実施例におけるローラの横断面図、第５図はこの発明
の更に他の実施例を示す断面図、第６図は第５図のロー
ラの横断面図である。 １……ローラ、1A……周壁、５……磁束発生機構、10…
…第１のジャケット室、12……第２のジャケット室、1
1,13……熱媒体、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部に誘導発熱用の磁束発生機構を備えた
   ローラの周壁に、前記ローラの軸心方向にのびる複数の
   独立した第１のジャケット室と、前記第１のジャケット
   室の内側に位置し、かつ前記ローラの円周方向に沿って
   連通している第２のジャケット室を設け、前記第１のジ
   ャケット室の内部に、前記磁束発生機構による発熱に基
   づく蒸発、凝縮の際に発生する潜熱により、前記ローラ
   の軸方向に沿う表面を均温化するための、蒸気圧が高
   く、潜熱が大きい気液二相の熱媒体を密封し、また前記
   第２のジャケット室の内部に、前記磁束発生機構による
   発熱に基づく蒸発、凝縮の際に発生する潜熱により、前
   記ローラの円周方向に沿う表面を均温化するための、沸
   点が高く、蒸気圧が低い気液二相の有機熱媒体を密封し
   てなる誘導発熱ローラ装置。