JPH097754A - 誘導発熱ローラ装置 - Google Patents

誘導発熱ローラ装置

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JPH097754A
JPH097754A JP18318895A JP18318895A JPH097754A JP H097754 A JPH097754 A JP H097754A JP 18318895 A JP18318895 A JP 18318895A JP 18318895 A JP18318895 A JP 18318895A JP H097754 A JPH097754 A JP H097754A
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Yoshio Kitano
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 誘導発熱ローラ装置において、電磁誘導機構
間の磁束の相互干渉を減じ、力率の低下やアンバランス
を防止し、電気容量のアンバランスを減じて、ロールの
サーマルクラウンを防止すること。 【構成】 気液二相の熱媒体を減圧封入した複数のジャ
ケット室3を有するロール1と、このロール1の中空内
部に4個以上の複数に細分化した電磁誘導機構7をロー
ル1の軸方向に順次直列に配置し、前記複数の電磁誘導
機構7の配置順と4相以上の多相電源の相順とを合わせ
て電磁誘導機構7と多相電源とを接続し、隣接する電磁
誘導機構7間の位相角差を90度以内とした構成。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、誘導発熱ローラ装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】各種の熱処理用等に供される誘導発熱ロ
ーラ装置には、3相交流で誘導発熱駆動されるものがあ
る。図6はその3相交流で誘導発熱駆動される誘導発熱
ローラ装置の断面図を示すもので、ロール61の中空内
部に鉄心62にコイル(誘導コイル)63を巻回した電
磁誘導機構60を配置し、誘導コイル63に交流の電源
を印加して鉄心62を励磁させ、その磁束により回転す
るロール61の内周壁に電流を誘起させ、この電流によ
ってロール61をジュール発熱させるように構成されて
いる。
【0003】この場合、電磁誘導機構60は、3相交流
を用いることから、各相毎に誘導コイル63を形成して
(図示の場合3個)ロール61の軸方向に直列に配置
し、各誘導コイル63間に各々磁気的ループを形成する
ための磁性円板64を挿入して構成されている。つま
り、図示の場合3個の電磁誘導機構60により構成され
ている。また、ロール61の周壁の肉厚内部に多数の中
空孔65を設け、その内部に気液2相の熱媒体を減圧封
入し、この熱媒体の蒸発潜熱による均熱作用で、ローラ
61の外側表面温度を均一化するようにしている。
【0004】ところで、このように構成されるこの種の
誘導発熱ローラ装置では、各々の電磁誘導機構60によ
り発生する磁束によって、ロール61の周壁内径部に発
生する電流による発熱分布は各電磁誘導機構60と対峙
する中央部付近で最も高くなり、隣接の電磁誘導機構6
0間と対峙する部分で低くなり、この発熱量の凹凸に応
じて、ロール61の表面温度に係わりなく、ロール61
の半径方向の熱膨脹差(サーマルクラウン)が発生する
ことがある。すなわち、ロール61の表面に凹凸が発生
することがある。
【0005】この発熱分布の不均一を解消するために、
多数の提案がなされており、なかでも特開平1−265
486号公報において、誘導コイルをロールの軸方向に
沿って細分化して多数の電磁誘導機構として配置し、そ
れぞれに単相または3相電源に対して並列に接続するこ
とが提案されており、この提案は、サーマルクラウンの
発生を防止することに寄与するものと考えられる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、誘導コイルを
ロールの軸方向に沿って細分化、すなわち電磁誘導機構
を細分化すると、各々の電磁誘導機構の長さと外径の比
(L/D)が小さくなり、ロールとの磁気的結合が低下
し、各電磁誘導機構間に磁性円板を装着して磁気的ルー
プを構成したとしても隣接する電磁誘導機構に対して磁
束が漏洩する。
【0007】特に大きな電気容量(換言すると大きな熱
容量)を必要とするローラ装置では、通常図6に示すよ
うな構成をなし、3相交流で誘導発熱駆動されるもので
あり、この場合、隣接する電磁誘導機構間の漏洩磁束の
ため、主磁束と漏洩磁束とが相互干渉を起こし、力率の
低下や力率のアンバランスが発生し、その結果、電気容
量のアンバランスを生ずることになる。この電気容量の
アンバランスは、またロール内周壁での発熱量のアンバ
ランスにもつながり、発熱量の凹凸がサーマルクラウン
として発生することになる。
【0008】本発明は、上記事情に鑑みなされてもの
で、誘導発熱ローラ装置において、電磁誘導機構間の磁
束の相互干渉を減じ、力率の低下やアンバランスを防止
し、電気容量のアンバランスを減じて、ロールのサーマ
ルクラウンを防止することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、表
面部の肉厚内部に周方向適宜の間隔で、軸方向に延び内
部に気液二相の熱媒体を減圧封入した複数のジャケット
室を有するロールと、前記ロールの中空内部にあって前
記ロールの軸方向に順次直列に配置された4個以上の複
数の電磁誘導機構と、前記複数の電磁誘導機構に供給す
る4相以上の多相電源とからなるとともに、前記複数の
電磁誘導機構の配置順と前記多相電源の相順とを一致さ
せて前記複数の電磁誘導機構と前記多相電源とを接続し
てなることを特徴とする誘導発熱ローラ装置とすること
により達成される。
【0010】また、本発明の上記目的は、表面部の肉厚
内部に周方向適宜の間隔で、軸方向に延び内部に気液二
相の熱媒体を減圧封入した複数のジャケット室を有する
ロールと、前記ロールの中空内部にあって前記ロールの
軸方向に順次直列に配置された4個以上の複数の電磁誘
導機構と、前記複数の電磁誘導機構と同数の相を有する
多相電源とからなるとともに、前記複数の電磁誘導機構
の配置順と前記多相電源の相順とを一致させて前記複数
の電磁誘導機構と前記多相電源とを接続してなることを
特徴とする誘導発熱ローラ装置とすることにより達成さ
れる。
【0011】
【作用】本発明の上記構成は、主磁束と漏洩磁束とが相
互干渉を起こし、発熱量のアンバランスを発生する原因
が、隣接する電磁誘導機構に印加する電源の位相角の差
に依存し、隣接する電磁誘導機構に印加する電源の位相
角の差を90度以下にすると、その差を小さくするほど
主磁束と漏洩磁束の相互干渉があったとしても、そのベ
クトル和は小さくならず、これにより発熱量のアンバラ
ンスの発生が抑制されることを究明した結果に基づくも
のである。
【0012】したがって、本発明の上記構成によれば、
複数の電磁誘導機構の配置順にみて、各電磁誘導発熱機
構が発生する磁束の位相差は、励磁電源の位相差と同一
であるため、4相以上の多相電源であれば、その位相角
差は90度以下となり、隣接する電磁誘導機構間で主磁
束と漏洩磁束の相互干渉があったとしても、そのベクト
ル和は小さくならず、特に電源の相数が増加すればする
ほど、漏洩磁束の影響度は少なくなり、換言するとベク
トル和の変化量が小さくなり、力率の低下やアンバラン
スが低減され、電気容量のアンバランスも小さくでき、
ローラ表面のサーマルクラウンの発生も低減される。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例について図1ないし図
5を参照して説明する。図1は、本発明の実施例の誘導
発熱ローラ装置の断面図、図2は、図1の誘導発熱ロー
ラ装置の横断面概略図、図3は、電磁誘導機構が形成す
る閉磁路を示す断面図、図4は、図1の誘導発熱ローラ
装置に適用する電源回路図、図5は、図1の誘導発熱ロ
ーラ装置の電磁誘導機構の線番号を示す図である。
【0014】図1ないし図3において、1は外表面に被
加熱物を当接して加熱するロールで、架台4の軸受5に
よって回転可能に支持されている。そして図示しない適
当な回転源によって回転されるようになっている。
【0015】ロール1の表面部の肉厚内部には、軸方向
にロール1の幅に跨って連通するジャケット室3が形成
され、このジャケット室3はロール1の周方向に適宜の
間隔を設けて複数形成され、各ジャケット室3はそれぞ
れ独立であっても良いが、この実施例では、図示してい
ないが適宜例えば2本置きに互いに連通するように形成
されている。また、各ジャケット室3には、図示してい
ないが気液2相の熱媒体が減圧封入されている。
【0016】ロール1の中空内部には、複数(この実施
例では12個)の誘導コイル2がロール1の軸方向に間
に磁性円板9を挾んで順次直列に配置され、各誘導コイ
ル2を単位としてこの実施例では12個の電磁誘導機構
7が配置されて軸受8によって支持されている。
【0017】10は、各電磁誘導機構7に電力を供給す
る電源供給用リード線で、この電源供給用リード線10
は、各電磁誘導機構7のそれぞれから個別に導出され、
電磁誘導機構7の配置順が明確にわかるよう、図5に示
すように線番号が付されている。図5は、図1の誘導コ
イル2を端部例えば右端から順次取り出して並べたもの
を示していて、各誘導コイル2の両端から引き出された
電源供給用リード線のそれぞれに図示のような番号が付
されている。
【0018】そして、各誘導コイル2の両端から引き出
された電源供給用リード線のそれぞれに誘導コイル2の
配置順、すなわち電磁誘導機構7の配置順に所定の位相
角の差(この実施例では30度)を有する多相の電源の
相順にしたがって接続される。その接続は、多相電源の
相順と電源供給用リード線に付されている線番号とを照
らして行う。
【0019】この実施例では、電磁誘導機構7を12個
有するので、30度の位相角の差を有する12相の電源
が必要となるが、12相の電源は、例えばU、V、W相
の3相の電源から、図4に示す結線を有する変圧器を介
して容易に得ることができる。
【0020】この結線では、変圧器の端子のそれぞれか
らu1v1(位相角0度)、u3v3(位相角30
度)、w2u2(位相角60度)、w4u4(位相角9
0度)、v1w1(位相角120度)、v3w3(位相
角150度)、u2v2(位相角180度)、u4v4
(位相角210度)、w1u1(位相角240度)、w
3u3(位相角270度)、v2w2(位相角300
度)、v4w4(位相角330度)の電源が得られる。
この電源と、図5に示す誘導コイル2の電源供給用リー
ド線番号とは、u1v1(11−12)、u3v3(2
1−22)、w2u2(31−32)、w4u4(41
−42)、v1w1(51−52)、v3w3(61−
62)、u2v2(71−72)、u4v4(81−8
2)、w1u1(91−92)、w3u3(101−1
02)、v2w2(111−112)、v4w4(12
1−122)と接続される。なお、括弧内が線番号であ
る。
【0021】このようにして、電磁誘導機構7に電源が
接続されて電力が供給されると、各電磁誘導機構7は、
図3の一点鎖線で示すようにそれぞれ誘導コイル2の回
りに交番磁束を発生する。この交番磁束は、磁性円板9
を介してロール1の内周壁を流れ、ロール1にこの交番
磁束と交叉する電流(誘導電流)がロール1の周方向に
発生し、この電流によるジュール熱によりロール1は発
熱する。
【0022】この場合、隣接する電磁誘導機構7が発生
する磁束の位相角の差が30度と小さく、したがって、
隣接する電磁誘導機構7の両者により発生する磁束が相
互に干渉することが殆どなくなり、磁束の相互干渉によ
り発生する力率の低下や力率のアンバランスが抑制され
る。
【0023】また、ロール1の誘導電流による発熱は、
ジャケット室3に減圧封入されている気液2相の熱媒体
を加熱し、この加熱によって気液2相の熱媒体12は気
化、蒸発し、これによって発生した蒸気は、ジャケット
室3内を適宜に移動し低温状態にあるジャケット室1の
内壁に触れて凝縮する。その時潜熱を放出してその部の
温度を上昇させる。また、凝縮した熱媒体は再び液相部
に戻り、以下これを繰り返し、ロール1の表面全域に亘
って均一の温度分布が得られる。
【0024】なお、この実施例では、電磁誘導機構を1
2個に細分化し、細分化した電磁誘導機構と同数の12
相の多相電源を用いてこの電源の相順と各電磁誘導機構
の配列順と合わせてあるが、例えば電源を4相にして相
順を繰り返し接続しても同様の作用効果を享受すること
ができる。すなわち、隣接する電磁誘導機構間の位相差
が90度以内にすると同様の作用効果を享受することが
できる。
【0025】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、複
数の電磁誘導機構の配置順にみて、各電磁誘導機構が発
生する磁束の位相差は、励磁電源の位相差と同一である
ため、4相以上の多相電源であれば、その位相角差は9
0度以下となり、隣接する電磁誘導機構間で主磁束と漏
洩磁束の相互干渉があったとしても、そのベクトル和は
小さくならず、特に電源の相数が増加すればするほど、
漏洩磁束の影響度は少なくなり、換言するとベクトル和
の変化量が小さくなり、力率の低下やアンバランスが低
減され、電気容量のアンバランスも小さくでき、ローラ
表面のサーマルクラウンの発生も低減される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の誘導発熱ローラ装置の縦断面
図である。
【図2】図1の誘導発熱ローラ装置の横断面概略図であ
る。
【図3】電磁誘導機構が形成する閉磁路を示す断面図で
ある。
【図4】図1の誘導発熱ローラ装置に適用する電源の例
を示す回路図である。
【図5】図1の誘導発熱ローラ装置の電磁誘導機構の線
番号を示す図である。
【図6】従来の誘導発熱ローラ装置の断面図である。
【符号の説明】
1 ロール 2 誘導コイル 3 ジャケット室 4 架台 5、8 軸受 7 電磁誘導機構 9 磁性円板 10 電源供給用リード線

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面部の肉厚内部に周方向適宜の間隔
    で、軸方向に延び内部に気液二相の熱媒体を減圧封入し
    た複数のジャケット室を有するロールと、前記ロールの
    中空内部にあって前記ロールの軸方向に順次直列に配置
    された4個以上の複数の電磁誘導機構と、前記複数の電
    磁誘導機構に供給する4相以上の多相電源とからなると
    ともに、前記複数の電磁誘導機構の配置順と前記多相電
    源の相順とを一致させて前記複数の電磁誘導機構と前記
    多相電源とを接続してなることを特徴とする誘導発熱ロ
    ーラ装置。
  2. 【請求項2】 表面部の肉厚内部に周方向適宜の間隔
    で、軸方向に延び内部に気液二相の熱媒体を減圧封入し
    た複数のジャケット室を有するロールと、前記ロールの
    中空内部にあって前記ロールの軸方向に順次直列に配置
    された4個以上の複数の電磁誘導機構と、前記複数の電
    磁誘導機構と同数の相を有する多相電源とからなるとと
    もに、前記複数の電磁誘導機構の配置順と前記多相電源
    の相順とを一致させて前記複数の電磁誘導機構と前記多
    相電源とを接続してなることを特徴とする誘導発熱ロー
    ラ装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1170981A2 (en) 2000-07-06 2002-01-09 Tokuden Co., Ltd Induction-heated roller device
JP2002246162A (ja) * 2001-02-22 2002-08-30 Tokuden Co Ltd 誘導発熱ローラ装置
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