JPH09260050A - 誘導加熱ローラ - Google Patents
誘導加熱ローラInfo
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- JPH09260050A JPH09260050A JP8709296A JP8709296A JPH09260050A JP H09260050 A JPH09260050 A JP H09260050A JP 8709296 A JP8709296 A JP 8709296A JP 8709296 A JP8709296 A JP 8709296A JP H09260050 A JPH09260050 A JP H09260050A
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- magnetic
- induction heating
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【課題】 合成繊維の直接延伸に使用される誘導加熱ロ
ーラは回転ローラの外周面温度が均一とならず合成繊維
などの太さの一定化が難しいが、これを解決する。 【解決手段】 導磁部材15′を、半径方向外方に突出
する複数の凸形磁極を持つ構造として、誘導加熱ローラ
1の回転により発生するジュール熱により、ローラ表面
の温度の均一化を行う。更に凸形磁極の半径方向内方に
直流コイルを設け、凸形磁極により発生するジュール損
をローラ表面に設置した温度センサにより検出し、更に
軸方向両端の複数のコイルには制御装置から直流制御指
令を与え、直流電流を制御することによりローラ表面の
温度の均一化を行う。軸方向両端の直流コイルと中間の
交流コイルを含めたコイル全体には、制御装置から交流
制御指令を与え、軸方向両端の複数のコイルに直流と交
流の制御指令を与え、中間のコイルには交流制御指令の
みが与えられるようにする。
ーラは回転ローラの外周面温度が均一とならず合成繊維
などの太さの一定化が難しいが、これを解決する。 【解決手段】 導磁部材15′を、半径方向外方に突出
する複数の凸形磁極を持つ構造として、誘導加熱ローラ
1の回転により発生するジュール熱により、ローラ表面
の温度の均一化を行う。更に凸形磁極の半径方向内方に
直流コイルを設け、凸形磁極により発生するジュール損
をローラ表面に設置した温度センサにより検出し、更に
軸方向両端の複数のコイルには制御装置から直流制御指
令を与え、直流電流を制御することによりローラ表面の
温度の均一化を行う。軸方向両端の直流コイルと中間の
交流コイルを含めたコイル全体には、制御装置から交流
制御指令を与え、軸方向両端の複数のコイルに直流と交
流の制御指令を与え、中間のコイルには交流制御指令の
みが与えられるようにする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、合成繊維の直接延
伸方式に採用される誘導加熱ローラのうち、特に高温、
高速用に適する誘導加熱ローラに関する。
伸方式に採用される誘導加熱ローラのうち、特に高温、
高速用に適する誘導加熱ローラに関する。
【0002】
【従来の技術】図10は、出願人の先願考案である実願
昭57−19516号(実開昭58−122393号公報)中に、その
出願以前の従来技術として記載された合成繊維の直接延
伸に使用される誘導加熱ローラを示す側断面図である
(従来技術1)。この誘導加熱ローラの概略構造を次に
述べる。回転ローラ(誘導加熱ローラ)1は底付2重中
空円柱状に形成されて、この中空部分には軸心(回転
軸)2と共軸にコイル8が挿入され、前記の回転ローラ
1の内周に沿って導電性の高い材料製の2次導体(導電
環)9が形成される。この回転ローラ1の中空部分には
コイル8が卷回され、ボビン(鉄心)6の軸方向両端部
にはコイル8の係止部材6a、6bが形成され、回転ロ
ーラ1の開口部側の係止部材6aは、その外径が回転ロ
ーラ1の外径と同一で、回転ローラ1の軸方向外側に配
置されている。コイル8に交流電流を通じると、ボビン
6、回転ローラ1に交番磁束Φ0が発生し、2次導体9
には、図11に示すように、この磁束Φ0を打ち消す向
きに渦電流ioが流れて2次導体9が発熱して、その熱
が回転ローラ1の外周面に伝達され所定温度に加熱され
る。一方、コイル8の両端には漏れ磁束Φeが発生し、
2次導体9の両端部には、漏れ磁束Φeを打ち消す向き
に渦電流ieが前記の渦電流ioと逆向きに流れ、このた
め2次導体9における渦電流ioの電流密度は2次導体
9の軸方向両端部において減少し、図12に示すよう
に、回転ローラ1の外周面温度も中央部に比較し両端部
で低下し、さらに両端部での放熱による熱低下も加わり
回転ローラ1の外周面温度が均一とならず、化学繊維な
どの被加熱物の太さなどを一定にできない。
昭57−19516号(実開昭58−122393号公報)中に、その
出願以前の従来技術として記載された合成繊維の直接延
伸に使用される誘導加熱ローラを示す側断面図である
(従来技術1)。この誘導加熱ローラの概略構造を次に
述べる。回転ローラ(誘導加熱ローラ)1は底付2重中
空円柱状に形成されて、この中空部分には軸心(回転
軸)2と共軸にコイル8が挿入され、前記の回転ローラ
1の内周に沿って導電性の高い材料製の2次導体(導電
環)9が形成される。この回転ローラ1の中空部分には
コイル8が卷回され、ボビン(鉄心)6の軸方向両端部
にはコイル8の係止部材6a、6bが形成され、回転ロ
ーラ1の開口部側の係止部材6aは、その外径が回転ロ
ーラ1の外径と同一で、回転ローラ1の軸方向外側に配
置されている。コイル8に交流電流を通じると、ボビン
6、回転ローラ1に交番磁束Φ0が発生し、2次導体9
には、図11に示すように、この磁束Φ0を打ち消す向
きに渦電流ioが流れて2次導体9が発熱して、その熱
が回転ローラ1の外周面に伝達され所定温度に加熱され
る。一方、コイル8の両端には漏れ磁束Φeが発生し、
2次導体9の両端部には、漏れ磁束Φeを打ち消す向き
に渦電流ieが前記の渦電流ioと逆向きに流れ、このた
め2次導体9における渦電流ioの電流密度は2次導体
9の軸方向両端部において減少し、図12に示すよう
に、回転ローラ1の外周面温度も中央部に比較し両端部
で低下し、さらに両端部での放熱による熱低下も加わり
回転ローラ1の外周面温度が均一とならず、化学繊維な
どの被加熱物の太さなどを一定にできない。
【0003】実願昭57−19516号(実開昭58−122393号
公報)は、従来技術1の回転ローラの表面温度が不均一
であった点を改良したもので、図13に示すように、前
記コイル8の軸方向の両端部に前記コイル8から発生す
る磁束を前記の2次導体9へ導く導磁部材15を加えた
ものである。図13と図14とにおいて、前記の導磁部
材15以外の部材は前記の従来技術の回転ローラ1と同
一なので、同一または類似の符号を使用し重複した説明
は省略する。ボビン(鉄心)6の軸方向両端の係止部材
6d、6cは、ボビン6と一体に形成され、これらの半
径方向外周部には透磁率の高い材料でリング状に形成さ
れた左右一対の導磁部材15、15が、係止部材6d、
6cと同軸に接合される。この構成において、図13と
図14とにおいて、実線矢印の経路で磁束Φ0が発生し
て渦電流ioが発生し、回転ローラ1の軸方向両端には
一点鎖線で示す磁束Φdが発生する。図14の部分Cに
ついて述べると、回転ローラ1が矢印F方向に回転する
と、2次導体9の両端部分が磁束Φdを切り、この部分
に回転ローラ1の回転速度に対応する起電力が発生し、
この起電力により2次導体9の両端部分には経路D、E
で示す渦電流idが流れ2次導体9の軸方向両端部が発
熱し、この熱が回転ローラ1の外周両端部に伝わり温度
が上昇し、図12で実線で示す温度特性曲線Tの裾野部
分を矢印で示すように軸Zに平行に近づくように上昇さ
せる。
公報)は、従来技術1の回転ローラの表面温度が不均一
であった点を改良したもので、図13に示すように、前
記コイル8の軸方向の両端部に前記コイル8から発生す
る磁束を前記の2次導体9へ導く導磁部材15を加えた
ものである。図13と図14とにおいて、前記の導磁部
材15以外の部材は前記の従来技術の回転ローラ1と同
一なので、同一または類似の符号を使用し重複した説明
は省略する。ボビン(鉄心)6の軸方向両端の係止部材
6d、6cは、ボビン6と一体に形成され、これらの半
径方向外周部には透磁率の高い材料でリング状に形成さ
れた左右一対の導磁部材15、15が、係止部材6d、
6cと同軸に接合される。この構成において、図13と
図14とにおいて、実線矢印の経路で磁束Φ0が発生し
て渦電流ioが発生し、回転ローラ1の軸方向両端には
一点鎖線で示す磁束Φdが発生する。図14の部分Cに
ついて述べると、回転ローラ1が矢印F方向に回転する
と、2次導体9の両端部分が磁束Φdを切り、この部分
に回転ローラ1の回転速度に対応する起電力が発生し、
この起電力により2次導体9の両端部分には経路D、E
で示す渦電流idが流れ2次導体9の軸方向両端部が発
熱し、この熱が回転ローラ1の外周両端部に伝わり温度
が上昇し、図12で実線で示す温度特性曲線Tの裾野部
分を矢印で示すように軸Zに平行に近づくように上昇さ
せる。
【0004】特公昭52−14856号公報(従来技術2)
は、回転ローラの表面温度が、軸方向両端部が低く不均
一であった点を、ジャケット室を設けるという機械的手
段により解決したものである。前述した本発明の先願で
ある実願昭57−19516号(実開昭58−122393号公報)
が、ボビン(鉄心)6の軸方向両端の係止部材6d、6
cの半径方向外部に導磁部材15を配置して、電磁気的
手段により解決したのとは対照をなすものであるが、図
面による説明は省略する。この従来技術2の公報には、
磁性材料からなる回転ローラの内部に交番磁束発生機構
を設け、前記ローラの内壁面に高導性(熱、電気)の厚
肉筒(2次導体)を密着させて挿入し、厚肉筒(2次導
体)の内部に筒軸に沿って熱媒体が封入された多数の貫
通孔からなるジャケット室を設け、このジャケット室の
内部に封入された熱媒体により回転ローラの表面温度が
均一に保持されるものであって、さらにジャケット室の
内壁面にジャケット室を保護する保護筒を密着させてな
るものである。
は、回転ローラの表面温度が、軸方向両端部が低く不均
一であった点を、ジャケット室を設けるという機械的手
段により解決したものである。前述した本発明の先願で
ある実願昭57−19516号(実開昭58−122393号公報)
が、ボビン(鉄心)6の軸方向両端の係止部材6d、6
cの半径方向外部に導磁部材15を配置して、電磁気的
手段により解決したのとは対照をなすものであるが、図
面による説明は省略する。この従来技術2の公報には、
磁性材料からなる回転ローラの内部に交番磁束発生機構
を設け、前記ローラの内壁面に高導性(熱、電気)の厚
肉筒(2次導体)を密着させて挿入し、厚肉筒(2次導
体)の内部に筒軸に沿って熱媒体が封入された多数の貫
通孔からなるジャケット室を設け、このジャケット室の
内部に封入された熱媒体により回転ローラの表面温度が
均一に保持されるものであって、さらにジャケット室の
内壁面にジャケット室を保護する保護筒を密着させてな
るものである。
【0005】特公昭62−62431号公報(従来技術3)
は、合成繊維の直接延伸という同じ目的に使用するため
の誘導加熱による高温ローラに関するものであり、誘導
磁束発生機構の半径方向外周面を断熱層でカバーする一
方、温度検出端を断熱層内または断熱層と誘導磁束発生
機構の間に設け、さらにローラ本体の内周面と温度検出
端の感温部を黒化処理してローラ本体の温度を検出しや
すくしたものである。また、この従来技術の特許請求の
範囲第2項と実施例には、磁束発生機構を複数の区画に
分割すると共に、前記の温度検出端を分割された各部毎
に設けて、各部分を独立して温度制御するようにした高
温ローラについて開示している。この従来技術3につい
ても図面による説明は省略する。
は、合成繊維の直接延伸という同じ目的に使用するため
の誘導加熱による高温ローラに関するものであり、誘導
磁束発生機構の半径方向外周面を断熱層でカバーする一
方、温度検出端を断熱層内または断熱層と誘導磁束発生
機構の間に設け、さらにローラ本体の内周面と温度検出
端の感温部を黒化処理してローラ本体の温度を検出しや
すくしたものである。また、この従来技術の特許請求の
範囲第2項と実施例には、磁束発生機構を複数の区画に
分割すると共に、前記の温度検出端を分割された各部毎
に設けて、各部分を独立して温度制御するようにした高
温ローラについて開示している。この従来技術3につい
ても図面による説明は省略する。
【0006】特公昭62−8912号公報(従来技術4)は、
同じ目的に使用するため誘導加熱による回転ローラに関
するものであり、回転ローラの内部の誘導磁束発生機構
の環状成層鉄心脚と、この鉄心脚を3等分した箇所と、
その両端に設けられた環状形ヨークと、このヨーク間で
鉄心脚上に巻かれた巻線とから成り、これらの巻線が互
いに隣接する部分においてオーバーラップすることによ
り、巻線により発生する磁束を重畳して、この部分の誘
起電圧を高くすることにより、回転ローラの表面温度分
布を平均化したものである。この従来技術4においても
図面を参照した説明は省略する。
同じ目的に使用するため誘導加熱による回転ローラに関
するものであり、回転ローラの内部の誘導磁束発生機構
の環状成層鉄心脚と、この鉄心脚を3等分した箇所と、
その両端に設けられた環状形ヨークと、このヨーク間で
鉄心脚上に巻かれた巻線とから成り、これらの巻線が互
いに隣接する部分においてオーバーラップすることによ
り、巻線により発生する磁束を重畳して、この部分の誘
起電圧を高くすることにより、回転ローラの表面温度分
布を平均化したものである。この従来技術4においても
図面を参照した説明は省略する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】合成繊維の直接延伸系
においては、巻取速度が速いことが要求され、このため
多くの困難な技術上の問題が生じている。合成繊維の延
伸系において、紡糸筒よりの未延伸系が初段及びこれに
続く回転熱ローラに案内され、同ローラに大きな熱負荷
を与えるため、同ローラの温度分布に好ましからざる影
響を及ぼし、その為、糸質を左右する重大な結果をもた
らすものである。そこで、前述の各従来技術でもローラ
表面温度を均一化する構成が採用されていたが、ローラ
両端部が構造的に温度が低下しやすく、この温度の低下
分を補いきれないため温度の均一化が完全でなかった。
誘導加熱ローラが接触する繊維の状態による負荷の変動
に対する温度のコントロールは、出願人の先願に係わる
導磁部材などを設けても的確に対応できなかった。この
ような点から、本発明では誘導加熱コイルから発生する
磁束を2次導体へ導く導磁部材を誘導加熱コイルに適用
して、ローラ表面の温度コントロールを的確に行うこと
を課題とする。
においては、巻取速度が速いことが要求され、このため
多くの困難な技術上の問題が生じている。合成繊維の延
伸系において、紡糸筒よりの未延伸系が初段及びこれに
続く回転熱ローラに案内され、同ローラに大きな熱負荷
を与えるため、同ローラの温度分布に好ましからざる影
響を及ぼし、その為、糸質を左右する重大な結果をもた
らすものである。そこで、前述の各従来技術でもローラ
表面温度を均一化する構成が採用されていたが、ローラ
両端部が構造的に温度が低下しやすく、この温度の低下
分を補いきれないため温度の均一化が完全でなかった。
誘導加熱ローラが接触する繊維の状態による負荷の変動
に対する温度のコントロールは、出願人の先願に係わる
導磁部材などを設けても的確に対応できなかった。この
ような点から、本発明では誘導加熱コイルから発生する
磁束を2次導体へ導く導磁部材を誘導加熱コイルに適用
して、ローラ表面の温度コントロールを的確に行うこと
を課題とする。
【0008】
1)前記の導磁部材を、半径方向外方に突出する複数の
凸形磁極を有する構造としてローラの回転により発生す
るジュール熱によりローラ表面の温度の均一化を行うも
の、 2)さらに、凸形磁極の半径方向内方に直流コイルを設
け、凸形磁極により発生するジュール損をローラ表面に
設置した温度センサにより検出し、さらに軸方向両端の
複数のコイルには制御装置から直流制御指令を与え、直
流電流を制御することによりローラ表面の温度の均一化
を行うもの、 3)軸方向両端の直流コイルと中間の交流コイルを含め
たコイル全体には、制御装置から交流制御指令を与え、
軸方向両端の複数のコイルには制御装置から直流と交流
の制御指令を与え、中間のコイルには交流制御指令のみ
が与えられるようにして課題を解決した。
凸形磁極を有する構造としてローラの回転により発生す
るジュール熱によりローラ表面の温度の均一化を行うも
の、 2)さらに、凸形磁極の半径方向内方に直流コイルを設
け、凸形磁極により発生するジュール損をローラ表面に
設置した温度センサにより検出し、さらに軸方向両端の
複数のコイルには制御装置から直流制御指令を与え、直
流電流を制御することによりローラ表面の温度の均一化
を行うもの、 3)軸方向両端の直流コイルと中間の交流コイルを含め
たコイル全体には、制御装置から交流制御指令を与え、
軸方向両端の複数のコイルには制御装置から直流と交流
の制御指令を与え、中間のコイルには交流制御指令のみ
が与えられるようにして課題を解決した。
【0009】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の第1の実施の形
態を示す側断面図であり、図2は、図1のA−A矢視正
面断面図であり、これらの図を参照して本発明の第1の
実施の形態を説明する。誘導加熱ローラ1の内周に密着
して環状の2次導体9が配置され、誘導加熱ローラ1の
鉄心6の、軸方向両端に一体に形成された係止部材6
d、6cの半径方向外方に向かって突出した先端には、
図2に示すように円周方向に隔置された凸形の複数の磁
極15aを有する第1の導磁部材15′が配置されてい
る。鉄心6にはコイル8のみが巻回される。これらの複
数の凸形磁極(以下、凸極とも呼ぶ)15aを有する第
1の導磁部材15′を設けたことにより、ローラの回転
によって発生するジュール熱により、ローラ温度の均一
化がある程度達成される。
態を示す側断面図であり、図2は、図1のA−A矢視正
面断面図であり、これらの図を参照して本発明の第1の
実施の形態を説明する。誘導加熱ローラ1の内周に密着
して環状の2次導体9が配置され、誘導加熱ローラ1の
鉄心6の、軸方向両端に一体に形成された係止部材6
d、6cの半径方向外方に向かって突出した先端には、
図2に示すように円周方向に隔置された凸形の複数の磁
極15aを有する第1の導磁部材15′が配置されてい
る。鉄心6にはコイル8のみが巻回される。これらの複
数の凸形磁極(以下、凸極とも呼ぶ)15aを有する第
1の導磁部材15′を設けたことにより、ローラの回転
によって発生するジュール熱により、ローラ温度の均一
化がある程度達成される。
【0010】図3は、第2の実施の形態を示す側断面図
であり、前記第1の実施の形態の第1の導磁部材15′
に加えて、鉄心(ボビン)6の軸方向両端の係止部材6
d、6cのそれぞれの軸方向内方で、前記第1の導磁部
材15′の半径方向内方に直流磁束発生コイル(以下、
直流コイルと略称する)52、53を設け、これらの直
流コイル52と53とが中間の交流磁束発生コイル(以
下、交流コイルと略称する)51を挟んで巻回される。
直流コイル52により発生した磁束は、軸方向反対側
(図で左)の第1の導磁部材15′側の直流コイル53
にも貫通するので、磁気回路が両端に対し対称であれ
ば、直流コイル52と53とにより、それぞれの端部の
ジュール熱を個別に制御することは不可能である。しか
し、図3に示した構造において、鉄心6の図で右側の係
止部材6cの軸方向外端面6″と2重中空管体の誘導加
熱ローラ1の底壁1″の内面との間にはギャップgがあ
るので、その分だけ非対称になり、直流コイル52と5
3とにより、温度センサS1、S2、S3を使用して個別
に制御できる。
であり、前記第1の実施の形態の第1の導磁部材15′
に加えて、鉄心(ボビン)6の軸方向両端の係止部材6
d、6cのそれぞれの軸方向内方で、前記第1の導磁部
材15′の半径方向内方に直流磁束発生コイル(以下、
直流コイルと略称する)52、53を設け、これらの直
流コイル52と53とが中間の交流磁束発生コイル(以
下、交流コイルと略称する)51を挟んで巻回される。
直流コイル52により発生した磁束は、軸方向反対側
(図で左)の第1の導磁部材15′側の直流コイル53
にも貫通するので、磁気回路が両端に対し対称であれ
ば、直流コイル52と53とにより、それぞれの端部の
ジュール熱を個別に制御することは不可能である。しか
し、図3に示した構造において、鉄心6の図で右側の係
止部材6cの軸方向外端面6″と2重中空管体の誘導加
熱ローラ1の底壁1″の内面との間にはギャップgがあ
るので、その分だけ非対称になり、直流コイル52と5
3とにより、温度センサS1、S2、S3を使用して個別
に制御できる。
【0011】軸方向両端の磁気回路が非対称であり、さ
らに直流コイル52と53とによる磁気回路を、直流磁
束の漏れΦl1を多くすることにより、直流の制御の独立
性が改善される。そこで、第3の実施の形態を示す図4
では、前記図3の鉄心6の軸方向両端の係止部材6d、
6cの代わりに、図4のように第2の導磁部材15d、
15cを配置し、これらの第2の導磁部材15d、15
cのそれぞれの内方で、鉄心6の回転軸2に平行な直線
部分6′に、第3の導磁部材15f、15eを配置し
た。これにより、前記第2の導磁部材15dと第3の導
磁部材15fにより、軸方向左端の直流コイル53を囲
み、同様に右方では前記第2の導磁部材15cと第3の
導磁部材15eにより、軸方向右端の直流コイル52を
囲む。これにより、前記の各直流コイル52と53とに
よる直流磁束に対する磁気回路を、積極的に直流磁束の
漏れΦl1を多くする凸極形状にすることにより、直流コ
イル52、53の制御の独立性を改善した。
らに直流コイル52と53とによる磁気回路を、直流磁
束の漏れΦl1を多くすることにより、直流の制御の独立
性が改善される。そこで、第3の実施の形態を示す図4
では、前記図3の鉄心6の軸方向両端の係止部材6d、
6cの代わりに、図4のように第2の導磁部材15d、
15cを配置し、これらの第2の導磁部材15d、15
cのそれぞれの内方で、鉄心6の回転軸2に平行な直線
部分6′に、第3の導磁部材15f、15eを配置し
た。これにより、前記第2の導磁部材15dと第3の導
磁部材15fにより、軸方向左端の直流コイル53を囲
み、同様に右方では前記第2の導磁部材15cと第3の
導磁部材15eにより、軸方向右端の直流コイル52を
囲む。これにより、前記の各直流コイル52と53とに
よる直流磁束に対する磁気回路を、積極的に直流磁束の
漏れΦl1を多くする凸極形状にすることにより、直流コ
イル52、53の制御の独立性を改善した。
【0012】さらに、図5は、第4の実施の形態を示す
側断面図であり、各コイルの発生した磁束が単独に磁気
回路を形成するようにしたものである。図5において、
鉄心6の軸方向左端の係止部材6dから内方に所定の距
離を保った6eの位置から、断面が逆L字形の第4の導
磁部材15jが設けられている。同様に、鉄心6の軸方
向右端の係止部材6cから内方に所定の距離を保った6
fの位置から、断面が逆L字形の第4の導磁部材15k
が設けられている。前記第4の導磁部材15jの一方の
脚15mは鉄心6の平行部6′に垂直に半径方向外方に
延び、他方の脚15nがこれと垂直に一体に軸に平行
に、且つ2次導体9の内周に平行に係止部材6dの手前
まで軸方向外方に延びている。軸方向右端の前記第4の
導磁部材15kの一方の脚15pは鉄心6の平行部6′
に垂直に半径方向外方に延び、他方の脚15qはこれと
垂直に一体に軸に平行に、且つ2次導体9の内周に平行
に係止部材6cの手前まで軸方向外方に延びている。係
止部材6dと、鉄心6の平行部6′と、軸方向左方のL
字形第4の導磁部材15jに囲まれた内部には直流コイ
ル53が巻回され、同様に軸方向右端部には係止部材6
cと、鉄心6の平行部6′と、L字形第4の導磁部材1
5kとに囲まれた内部には直流コイル52が巻回され
る。
側断面図であり、各コイルの発生した磁束が単独に磁気
回路を形成するようにしたものである。図5において、
鉄心6の軸方向左端の係止部材6dから内方に所定の距
離を保った6eの位置から、断面が逆L字形の第4の導
磁部材15jが設けられている。同様に、鉄心6の軸方
向右端の係止部材6cから内方に所定の距離を保った6
fの位置から、断面が逆L字形の第4の導磁部材15k
が設けられている。前記第4の導磁部材15jの一方の
脚15mは鉄心6の平行部6′に垂直に半径方向外方に
延び、他方の脚15nがこれと垂直に一体に軸に平行
に、且つ2次導体9の内周に平行に係止部材6dの手前
まで軸方向外方に延びている。軸方向右端の前記第4の
導磁部材15kの一方の脚15pは鉄心6の平行部6′
に垂直に半径方向外方に延び、他方の脚15qはこれと
垂直に一体に軸に平行に、且つ2次導体9の内周に平行
に係止部材6cの手前まで軸方向外方に延びている。係
止部材6dと、鉄心6の平行部6′と、軸方向左方のL
字形第4の導磁部材15jに囲まれた内部には直流コイ
ル53が巻回され、同様に軸方向右端部には係止部材6
cと、鉄心6の平行部6′と、L字形第4の導磁部材1
5kとに囲まれた内部には直流コイル52が巻回され
る。
【0013】本発明の第5の実施の形態は、上記の第1
から第4の実施の形態において、さらに、軸方向両端の
直流コイルと中間の交流コイルを併用し、制御装置によ
り各コイルへの電流供給を制御するものである。一例と
して、第2の実施の形態として示した図3の軸方向両端
の直流コイル52、53と中間の交流コイル51を併用
し、直流コイル52、53にも交流電流を供給可能にす
るため、図6に示すように制御装置20が接続されて制
御回路を構成する。図6において、20b及び20cは
夫々直流コイル52及び53に直流電圧を印加する可調
整の直流電源であり、また、20aは各コイル53、5
1、52に交流電圧を印加する可調整の交流電源であ
る。なお、直流電源20b及び20cの各電圧は、夫々
制御装置20が温度センサ21a、21b、21cから
の検出信号に基づいて出される直流制御指令α2、α1に
より制御され、一方、交流電源20aの出力電圧は、温
度センサ21a、21b、21cからの検出信号に基づ
いて制御装置20から出され、交流制御指令β1によっ
て制御されるようになっている。この結果、温度センサ
21a、21b、21cからの検知温度信号を受けて、
両端の直流コイル52と53とに制御された量の交流電
流が供給され、図9のA、Bに相当するジュール熱を増
加させ、ローラ表面温度分布の不均一さを改善するもの
である。図6に示した制御方式は実施の形態2から4に
も同様に適用できる。
から第4の実施の形態において、さらに、軸方向両端の
直流コイルと中間の交流コイルを併用し、制御装置によ
り各コイルへの電流供給を制御するものである。一例と
して、第2の実施の形態として示した図3の軸方向両端
の直流コイル52、53と中間の交流コイル51を併用
し、直流コイル52、53にも交流電流を供給可能にす
るため、図6に示すように制御装置20が接続されて制
御回路を構成する。図6において、20b及び20cは
夫々直流コイル52及び53に直流電圧を印加する可調
整の直流電源であり、また、20aは各コイル53、5
1、52に交流電圧を印加する可調整の交流電源であ
る。なお、直流電源20b及び20cの各電圧は、夫々
制御装置20が温度センサ21a、21b、21cから
の検出信号に基づいて出される直流制御指令α2、α1に
より制御され、一方、交流電源20aの出力電圧は、温
度センサ21a、21b、21cからの検出信号に基づ
いて制御装置20から出され、交流制御指令β1によっ
て制御されるようになっている。この結果、温度センサ
21a、21b、21cからの検知温度信号を受けて、
両端の直流コイル52と53とに制御された量の交流電
流が供給され、図9のA、Bに相当するジュール熱を増
加させ、ローラ表面温度分布の不均一さを改善するもの
である。図6に示した制御方式は実施の形態2から4に
も同様に適用できる。
【0014】作用:図2において凸形の複数の磁極15
aのそれぞれを、磁束Φd′aが通過する。図7は、図2
に示した2次導体9の一点Pにおける磁束の変化を示
し、図7の(A)は時間による磁束の変化を、図7の
(B)は回転角度θによる磁束の変化を、図7の(C)
は整流波形を示す。図8は、図3に示した構造の誘導加
熱ローラ1における、主磁束Φ0a、側面磁束Φsa、第1
の導磁部材15′を通過する磁束Φd′aの関係を示すた
めの部分側面図である。記号aは交流磁束を示す。 Φ0a=Φd′a+Φsa ・・・・・・・・・・・・・・(1) Φd′a=Φp+Φpa ・・・・・・・・・・・・・・(2) Φ0a、Φd′a及びΦsaは、図3の交流コイル51によっ
て発生する交番磁束であり、Φp、Φpaは、それぞれ、
第1の導磁部材15′を通過する磁束の直流分と交流分
である。(1)と(2)から、 Φ0a=Φp+Φpa+Φsa ・・・・・・・・・・・・(3) よって、交番磁束によって生じる誘起電圧Voは、 Vo=−dΦ0/dt=−ω0(Φpa+Φsa) ・・・・(4) ここに、ω0=2πf0 f0は、電源周波数である。また、dΦpa/dt=0で
ある。図8に示すように、Φd′aは凸形電極(鋼環端
部)の円周上に生じるので、ローラが回転数Nで回転す
ると、次のような電圧Veを誘起する。 Ve=−nωe(Φpa+Φp) ここに、ωe=2πN nは、第1の導磁部材15′の凸極15aの凸極数であ
る。図9は、上記の各作用により誘導電流により発生じ
るジュール熱ioと、ローラ表面の温度分布Tを示グラ
フである。図中で破線(a)、2点鎖線(b)及び1点
鎖線(c)は、それぞれローラ表面のジュール損失io
を、実線a、b、cはローラ表面の温度分布Tを示す。
破線(a)は、ωe(Φpa+Φ0)によるもので、2点鎖
線(b)は、これにnωeΦpaが加わったもの、1点鎖
線(c)は、これにnωeΦpが加わったものである。こ
のうち、nωeΦpは温度センサ20a、20b、20c
などにより検知し、直流巻線をそれぞれ制御することに
より表面温度の均一化を可能にする。
aのそれぞれを、磁束Φd′aが通過する。図7は、図2
に示した2次導体9の一点Pにおける磁束の変化を示
し、図7の(A)は時間による磁束の変化を、図7の
(B)は回転角度θによる磁束の変化を、図7の(C)
は整流波形を示す。図8は、図3に示した構造の誘導加
熱ローラ1における、主磁束Φ0a、側面磁束Φsa、第1
の導磁部材15′を通過する磁束Φd′aの関係を示すた
めの部分側面図である。記号aは交流磁束を示す。 Φ0a=Φd′a+Φsa ・・・・・・・・・・・・・・(1) Φd′a=Φp+Φpa ・・・・・・・・・・・・・・(2) Φ0a、Φd′a及びΦsaは、図3の交流コイル51によっ
て発生する交番磁束であり、Φp、Φpaは、それぞれ、
第1の導磁部材15′を通過する磁束の直流分と交流分
である。(1)と(2)から、 Φ0a=Φp+Φpa+Φsa ・・・・・・・・・・・・(3) よって、交番磁束によって生じる誘起電圧Voは、 Vo=−dΦ0/dt=−ω0(Φpa+Φsa) ・・・・(4) ここに、ω0=2πf0 f0は、電源周波数である。また、dΦpa/dt=0で
ある。図8に示すように、Φd′aは凸形電極(鋼環端
部)の円周上に生じるので、ローラが回転数Nで回転す
ると、次のような電圧Veを誘起する。 Ve=−nωe(Φpa+Φp) ここに、ωe=2πN nは、第1の導磁部材15′の凸極15aの凸極数であ
る。図9は、上記の各作用により誘導電流により発生じ
るジュール熱ioと、ローラ表面の温度分布Tを示グラ
フである。図中で破線(a)、2点鎖線(b)及び1点
鎖線(c)は、それぞれローラ表面のジュール損失io
を、実線a、b、cはローラ表面の温度分布Tを示す。
破線(a)は、ωe(Φpa+Φ0)によるもので、2点鎖
線(b)は、これにnωeΦpaが加わったもの、1点鎖
線(c)は、これにnωeΦpが加わったものである。こ
のうち、nωeΦpは温度センサ20a、20b、20c
などにより検知し、直流巻線をそれぞれ制御することに
より表面温度の均一化を可能にする。
【0015】
【発明の効果】本発明の誘導加熱ローラは、2次導体の
軸方向両端に円周方向に隔置された凸極部材を配置し、
さらに誘導加熱コイル全体を交流のみとし、あるいは軸
方向両端を直流コイル、中間を交流コイルとし両端の直
流コイルのみを制御したり、両端の直流コイルの外側端
子に交流電流を加え、さらに両端の直流コイルは直交双
方の制御指令が与えられるように構成したものであるか
ら、次のような優れた効果を有する。 (1)ジュール熱により、ローラ表面温度の均一性を大
幅に改善した。即ち、図9に示されるようにローラ表面
温度の均一化について、従来技術では不足していた発生
ジュール熱分を示す曲線(a)(量A)を、nωeΦpa
を加えることにより曲線(b)で示される(量A+B)
まで改善でき、さらにnωeΦpを加えることにより、曲
線(c)で示される(量A+B+C)まで改善すること
が可能となった。 (2)この場合、交流コイルのほかに両端に直流コイル
も配置し、直流コイルの電流をローラ表面温度の温度セ
ンサの検出結果によって制御するようにしたものでは、
装置の表面温度の均一化の精度をさらに向上できる。
軸方向両端に円周方向に隔置された凸極部材を配置し、
さらに誘導加熱コイル全体を交流のみとし、あるいは軸
方向両端を直流コイル、中間を交流コイルとし両端の直
流コイルのみを制御したり、両端の直流コイルの外側端
子に交流電流を加え、さらに両端の直流コイルは直交双
方の制御指令が与えられるように構成したものであるか
ら、次のような優れた効果を有する。 (1)ジュール熱により、ローラ表面温度の均一性を大
幅に改善した。即ち、図9に示されるようにローラ表面
温度の均一化について、従来技術では不足していた発生
ジュール熱分を示す曲線(a)(量A)を、nωeΦpa
を加えることにより曲線(b)で示される(量A+B)
まで改善でき、さらにnωeΦpを加えることにより、曲
線(c)で示される(量A+B+C)まで改善すること
が可能となった。 (2)この場合、交流コイルのほかに両端に直流コイル
も配置し、直流コイルの電流をローラ表面温度の温度セ
ンサの検出結果によって制御するようにしたものでは、
装置の表面温度の均一化の精度をさらに向上できる。
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す側断面図であ
る。
る。
【図2】図1のA−A矢視正面断面図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態を示す側断面図であ
る。
る。
【図4】本発明の第3の実施の形態を示す側断面図であ
る。
る。
【図5】本発明の第4の実施の形態を示す側断面図であ
る。
る。
【図6】制御方式を示す制御回路図である。
【図7】磁束の状態を統括的に示し、同図(A)は時間
による変化を、同図(B)は回転角度による変化を、同
図(C)は整流波形を示す。
による変化を、同図(B)は回転角度による変化を、同
図(C)は整流波形を示す。
【図8】図3に示した誘導加熱ローラにおける磁束の関
係を示すための部分側面図である。
係を示すための部分側面図である。
【図9】各作用により誘導電流が発生するジュール熱と
ローラ表面の温度分布を示すグラフである。
ローラ表面の温度分布を示すグラフである。
【図10】従来技術による誘導加熱ローラを示す側断面
図である。
図である。
【図11】図10における磁束の発生を示す概略図であ
る。
る。
【図12】図11において渦電流の発生と温度の変化を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図13】従来技術において導磁部材が設けられて改良
された誘導加熱ローラの側断面図である。
された誘導加熱ローラの側断面図である。
【図14】図13における磁束の発生を示す概略図であ
る。
る。
1:誘導加熱ローラ 1″:誘導加熱ローラの底壁 2:回転軸 5:回転軸取付部 6:鉄心 6′:鉄心の平行部 6″:鉄心の外端面 6d、6c:係止部材 8:コイル 8A:交流磁束発生機構 9:2次導体 15′:第1の導磁部材 15a:凸形磁極 15d、15c:第2の導磁部材 15f、15e:第3の導磁部材 15j、15k:第4の導磁部材 15、15n、15p、15q:脚 20a:交流電源 20b、20c:直流電源 51:交流コイル 52、53:直流コイル S1、S2、S3:温度センサ g:ギャップ Φl1:直流磁束の漏れ
Claims (5)
- 【請求項1】 2重中空円筒状に形成され軸方向の一方
端が開口部とされ、内方管体の双方の内面が回転軸
(2)に密着されて回転軸取付部(5)となり、前記回
転軸(2)と一体に回転し、外方管体の外周面が化学繊
維の太さなどを調整するための誘導加熱ローラ(1)
と;この誘導加熱ローラ(1)の前記外方管体と内方管
体の中間の空間部に前記回転軸(2)に平行に配置され
た環状の平行部(6′)と、この平行部(6′)の軸方
向両端から半径方向外方に立ち上がる係止部材(6d、
6c)を有する環状鉄心(6)と;この環状鉄心(6)
の前記平行部(6′)の外周面に前記誘導加熱ローラ
(1)と同軸に巻回されたコイル(8)とを有し、前記
回転軸(2)と相対回転可能にされた交流磁束発生機構
(8A)と;前記誘導加熱ローラ(1)の外方管体の内
周面に密着された2次導体(9)と、前記係止部材(6
d、6c)の外周面に前記2次導体(9)と所定の空隙
を保って配置され、前記交流磁束発生機構(8A)から
発生する磁束を前記2次導体(9)へ導く環状導磁部材
(15)と;を有する前記誘導加熱ローラ(1)におい
て:前記環状導磁部材(15)に代わり、前記係止部材
(6d、6c)の外周面上から円周方向に所定の間隔を
保って突出し、交流前記磁束発生機構(8A)から発生
する交流磁束を前記2次導体(9)へ導く複数個の凸形
磁極(15a)を有する第1の導磁部材(15′)を設
け、ローラの回転で発生するジュール熱によりローラ温
度の均一化を行うことを特徴とする誘導加熱ローラ
(1)。 - 【請求項2】 前記誘導加熱ローラ(1)は、さらに軸
方向両端の前記第1の導磁部材(15′)の内周に配置
された複数個の直流コイル(52、53)と、これらの
直流コイル(52、53)の軸方向の中間に配置された
交流コイル(51)と;鉄心(6)の軸方向右側の係止
部材(6c)の軸方向外端面(6″)と、2重中空管体
の前記誘導加熱ローラ(1)の底壁(1″)の内面との
間にあるギャップ(g)によりその分だけ非対象にさ
れ、ローラ表面に軸方向に所定間隔を隔てて設置されロ
ーラ表面の温度を検出する複数個の温度センサ(S1、
S2、S3)と;を有し、前記直流コイルより凸形磁極か
ら発生するジュール熱を、前記ローラ表面に設置した前
記温度センサ(S1、S2、S3)により検出し、直流電
流を制御して上記ジュール熱の値を調整して、ローラ表
面温度を均一化することを特徴とする請求項1記載の誘
導加熱ローラ(1)。 - 【請求項3】 前記鉄心(6)の軸方向両端の係止部材
(6d、6c)に代わって配置された第2の導磁部材
(15d、15c)と;これら第2の導磁部材(15
d、15c)のそれぞれの軸方向内方で、前記回転軸
(2)に平行な直線部分(6′)に配置された第3の導
磁部材(15f、15e)と;を有し、これにより前記
第2の導磁部材(15d)と第3の導磁部材(15f)
により軸方向左端の直流コイル(53)を囲み、同様に
右方では前記第2の導磁部材(15c)と第3の導磁部
材(15e)により軸方向右端の直流コイル(52)を
囲むように構成して、前記の各直流コイル(52、5
3)とによる直流磁束に対する磁気回路を積極的に直流
磁束の漏れ(Φl1)を多くする凸極形状にすることによ
り、前記直流コイル(52、53)の制御の独立性を改
善した誘導加熱ローラ(1)。 - 【請求項4】 前記鉄心(6)の軸方向左右両端の係止
部材(6d)から内方に、所定の距離を保った位置から
回転軸(2)に垂直に立ち上がる脚(15m、15p)
と、この脚(15m、15p)に対し垂直に前記鉄心
(6)の平行部(6′)に平行に、且つ前記2次導体
(9)の内周に平行に係止部材(6d、6c)の手前ま
で軸方向外方に延びる脚(15n、15q)とを有し、
断面が逆L字形の第4の導磁部材(15j、15k)
と;前記軸方向両端の係止部材(6d、6c)と、鉄心
の平行部(6′)と、軸方向両端のL字形第4の導磁部
材(15j、15k)に囲まれた内部に巻回された直流
コイル(53、52)と;前記第4の導磁部材(15
j、15k)の中間に卷回された交流加熱コイル(5
1)と;を有し、各コイルに発生した磁束がそれぞれ独
立した磁気回路を形成することを特徴とする誘導加熱ロ
ーラ(1)。 - 【請求項5】 請求項2乃至4のいずれかに記載の磁気
回路を有する誘導加熱ローラ(1)の軸方向一方端と他
方端の直流コイル(52、53)のそれぞれの両端子に
直流電源(20b、20c)が接続され、交流電源(2
0a)は軸方向両端の両直流コイルの外側の端子間に接
続され、これらの直流コイル(52、53)はそれぞれ
の制御ユニットで制御され、さらにこれらの軸方向両端
の直流コイル(52、53)に交流電流を通じることに
より、軸方向両端に交流分のジュール熱を増加して、ロ
ーラ表面の温度分布を均一化することを特徴とする誘導
加熱ローラ(1)。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8709296A JPH09260050A (ja) | 1996-03-18 | 1996-03-18 | 誘導加熱ローラ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8709296A JPH09260050A (ja) | 1996-03-18 | 1996-03-18 | 誘導加熱ローラ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09260050A true JPH09260050A (ja) | 1997-10-03 |
Family
ID=13905322
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8709296A Pending JPH09260050A (ja) | 1996-03-18 | 1996-03-18 | 誘導加熱ローラ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09260050A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010040360A (ja) * | 2008-08-06 | 2010-02-18 | Mitsubishi Electric Corp | 誘導加熱調理器 |
| KR20160012260A (ko) * | 2014-07-23 | 2016-02-03 | 주식회사 엠에스 오토텍 | 롤러 헤밍장치 |
| KR200487756Y1 (ko) * | 2017-09-13 | 2018-10-29 | 배만재 | 인조모발 원사의 성형장치 |
-
1996
- 1996-03-18 JP JP8709296A patent/JPH09260050A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010040360A (ja) * | 2008-08-06 | 2010-02-18 | Mitsubishi Electric Corp | 誘導加熱調理器 |
| KR20160012260A (ko) * | 2014-07-23 | 2016-02-03 | 주식회사 엠에스 오토텍 | 롤러 헤밍장치 |
| KR200487756Y1 (ko) * | 2017-09-13 | 2018-10-29 | 배만재 | 인조모발 원사의 성형장치 |
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