(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロールと前記ロールの内周壁近傍位置で前記内周壁に沿って配置された電磁誘導機構とからなる誘導発熱ローラ装置において、前記電磁誘導機構は、両端部に磁性板を固着した鉄心に巻回された誘導コイルからなる電磁誘導ユニットを前記ロールの内周壁周方向に複数個配置してなることを特徴とする誘導発熱ローラ装置。
【請求項２】
前記ロールは、そ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し、前記電磁誘導ユニットを前記ロールの内周壁軸方向に沿い複数個配置してなることを特徴とする請求項１に記載の誘導発熱ローラ装置。
【請求項３】
ロールと前記ロールの中空内部に配置された電磁誘導機構とからなる誘導発熱ローラ装置において、前記ロールは、そ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し、前記電磁誘導機構は、鉄心に巻回された誘導コイルからなる電磁誘導ユニットを前記ロールの内周壁軸方向に沿い複数個、かつ、周方向に複数個配置するとともに、前記軸方向に沿って配置された複数個の電磁誘導ユニットのそれぞれに相異なる位相の電源を接続してなることを特徴とする誘導発熱ローラ装置。
【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は、図４の縦断面図および図５の横断面図で示すようにロール４１と、このロール４１の中空内部に円筒状に形成された鉄心４３の周囲に誘導コイル４２を巻回した電磁誘導機構４０を配置し、誘導コイル４２に交流の電源を印加して鉄心４３を励磁させ、その磁束により回転するロール４１の内周壁に電流を誘起させ、この電流によつてロール４１をジュール発熱させるように構成されている。
【０００３】
このような誘導発熱ローラ装置では、電磁誘導機構４０をロール４１と極力近接配置しないとロール４１との磁気結合が低下し、力率も低下することから、円筒状に形成された鉄心４３の軸芯とロール４１の軸芯鉄心４３とを一致させて同心状に配置し、鉄心４３をロール４１の内周壁に近接するようにされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年この種誘導発熱ローラ装置の利用開発が進められ、ロール外径や長さが様々に大きく異なる誘導発熱ローラ装置が要求されるようになってきている。しかし、前述のように従来の誘導発熱ローラ装置では、電磁誘導機構４０の鉄心４３を円筒状に形成し、鉄心４３の軸芯とロール４１の軸芯鉄心４３とを一致させて同心状に配置し、鉄心４３をロール４１の内周壁に近接するようにされているため、ロール４１の外径や長さの異なりに対応して電磁誘導機構４０も自ずと様々の外径や長さのものを設計し、製作する必要があり、誘導発熱ローラ装置の製作がコスト高になっている。
【０００５】
本発明は、上記実情に鑑みなされたもので、電磁誘導機構が様々のロールの外径や長さに対応することができ、製作コストの低減を図ることを可能にし、更には、ロール表面の温度分布の均一性や熱歪等に対応することが可能な誘導発熱ローラ装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、ロールと前記ロールの内周壁近傍位置で前記内周壁に沿って配置された電磁誘導機構とからなる誘導発熱ローラ装置において、前記電磁誘導機構は、両端部に磁性板を固着した鉄心に巻回された誘導コイルからなる電磁誘導ユニットを前記ロールの内周壁周方向に複数個配置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。
【０００７】
また、本発明の上記目的は、請求項１に記載した発明において、前記ロールは、そ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し、前記電磁誘導ユニットを前記ロールの内周壁軸方向に沿い複数個配置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っても達成される。
【０００８】
さらに、本発明の上記目的は、ロールと、前記ロールの中空内部に配置された電磁誘導機構とからなる誘導発熱ローラ装置において、前記ロールは、そ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し、前記電磁誘導機構は、鉄心に巻回された誘導コイルからなる電磁誘導ユニットを前記ロールの内周壁軸方向に沿い複数個、かつ、周方向に複数個配置するとともに、前記軸方向に沿って配置された複数個の電磁誘導ユニットのそれぞれに相異なる位相の電源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っても達成される。
【０００９】
【作用】
本発明の上記構成によれば、電磁誘導機構が鉄心に巻回された誘導コイルからなる電磁誘導ユニットを複数個組み合わせて形成されているため、電磁誘導発熱機構をロールの外径や長さに対応して逐次設計し、製造する必要が無く、鉄心に巻回された電磁誘導ユニットを標準化し、その標準化された電磁誘導ユニットの数量を変更するだけで形成できる。したがって、誘導発熱ローラ装置の製作コストの低減を図ることが可能になる。また、誘導コイル個々に印加する電圧を制御することによってロール表面の温度分布の均一性や熱歪等に容易に対応することが可能になる。
【００１０】
また、ロール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が設けられているので、ロールの誘導電流による発熱は、気液２相の熱媒体を気化、蒸発させ、発生した蒸気は、ジャケット室内を適宜に移動し低温状態にあるジャケット室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、以下これを繰り返すことにより、ロールの表面全域に亘ってより一増均一な温度分布が得られる。
【００１１】
さらに、ロールの軸方向に沿って複数個の電磁誘導ユニットが配置されることによって、通電する電磁誘導ユニットの選択あるいは通電量の調整によってロールの軸方向に対する加熱のばらつきを修正することができ、ロールが特に長い場合には効率的にロール表面の温度分布の均一性や熱歪等に対応することができる。
【００１２】
【実施例】
以下、図１〜図３を参照して本発明の実施例について説明する。なお、図１ないし図３を通じて同一もしくは共通する部分には同一の符号が付してある。
【００１３】
図１は、本発明の一実施例の誘導発熱ローラ装置の縦断面図であり、図２は、図１の誘導発熱ローラ装置の横断面図である。図１および図２において、１は外表面に被加熱物を当接して回転加熱するロールで、図示しない架台に支持された軸２に回転可能に軸支されている。
【００１４】
ロール１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１１が形成され、そのジャケット室１１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、図示していないが各ジャケット室１１間は適宜例えば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１１には、気液２相の熱媒体１２が減圧封入されている。
【００１５】
ロール１の中空内部には、ロール１の内壁周方向に沿って複数（この実施例では８個）の電磁誘導ユニット３が配置され、各電磁誘導ユニット３は、軸２に固着された支柱２１に固定支持され、ロール１の内壁の近傍位置で軸方向内壁と対峙している。電磁誘導ユニット３は、適宜の長さ（この実施例ではロール１の軸方向内壁幅に見合う長さ）の鉄心３１にコイル（誘導コイル）３２が巻回され、鉄心３１の両端部のそれぞれにロール１の内周壁に磁束を通すための磁性板３３を固着して構成されている。すなわち、この実施例は、電磁誘導機構が鉄心３１に巻回された誘導コイル３２からなる電磁誘導ユニット３が複数個ロール１の内壁周方向に沿って配置されている。
【００１６】
軸２には、誘導コイル３２に電力を供給する電線２４を配設するために軸方向にロール１の外部で開口する孔２２が形成され、この孔２２はロール１の内部の適宜位置で開口する孔２３と連通している。
【００１７】
各電磁誘導ユニット３に交流電源（図示しない）を接続して交流電圧を印加すると、各電磁誘導ユニット３はそれぞれ交番磁束を発生する。この交番磁束は鉄心３１、磁性板３３及びロール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。この場合、各電磁誘導ユニット３が発生する磁束の位相を同一方向とし、相互で打ち消し合わないようにする必要があるが、各電磁誘導ユニット３に印加する電源の位相を同一方向とすれば良い。
【００１８】
ロール１の誘導電流による発熱は、ジャケット室１に減圧封入されている気液２相の熱媒体１２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１１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１２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。
【００１９】
このように、電磁誘導ユニット３をロール本体１の内壁周方向に沿って複数個配置するようにすると、例えば、同一のロール外径であっても、電磁誘導ユニット３の数量の変更、あるいは通電する電磁誘導ユニット３の選択により、比例的に加熱に必要とする電気容量を変更することができる。また、ロールの外径が異なる場合には、その電気容量に応じて電磁誘導ユニット３の数量を調整すれば良く、電気容量や寸法の異なる複数種類の電磁誘導機構を準備しなくても、ロール外径の異なるものに対しても電磁誘導ユニット３は簡単に適用することができる。
【００２０】
図３は、本発明の他の実施例の誘導発熱ローラ装置の縦断面図であり、ロール１、軸２及び電磁誘導ユニット３に係る構成は、図１および図２の実施例と同様であり、ここではその詳細な説明は省略し、図１および図２の実施例と異なる部分について説明する。
【００２１】
この実施例の誘導発熱ローラ装置は、ロール１の内壁周方向に沿って複数の電磁誘導ユニット３が配置され、かつ、ロール１の内壁軸方向に沿って複数（この実施例では３個）の電磁誘導ユニット３が配置されている。このように軸方向に沿って複数の電磁誘導ユニット３を配置すると、軸方向に沿って配置されている電磁誘導ユニット３のそれぞれに位相の異なる３相もしくは多相電源の相順に従って接続でき、また、通電する電磁誘導ユニット３の選択あるいは通電量の調整によってロール１の軸方向に対する加熱のばらつきを修正することができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、電磁誘導機構が鉄心に巻回された誘導コイルからなる電磁誘導ユニットを複数個組み合わせて形成されているため、電磁誘導発熱機構をロールの外径や長さに対応して逐次設計し、製造する必要が無く、鉄心に巻回された電磁誘導ユニットを標準化し、その標準化された電磁誘導ユニットの数量を変更するだけで形成できる。したがって、誘導発熱ローラ装置の製作コストの低減を図ることが可能になる。また、誘導コイル個々に印加する電圧を制御することによってロール表面の温度分布の均一性や熱歪等に容易に対応することが可能になる。
【００２３】
また、ロール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が設けられているので、ロールの誘導電流による発熱は、気液２相の熱媒体を気化、蒸発させ、発生した蒸気は、ジャケット室内を適宜に移動し低温状態にあるジャケット室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、以下これを繰り返すことにより、ロールの表面全域に亘ってより一増均一な温度分布が得られる。
【００２４】
さらに、ロールの軸方向に沿って複数個の電磁誘導ユニットが配置されることによって、通電する電磁誘導ユニットの選択あるいは通電量の調整によってロールの軸方向に対する加熱のばらつきを修正することができ、ロールが特に長い場合には効率的にロール表面の温度分布の均一性や熱歪等に対応することができる。
【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図である。
【図３】本発明の他の実施例の誘導発熱ローラ装置の縦断面図である。
【図４】従来の誘導発熱ローラ装置の縦断面図である。
【図５】図４の誘導発熱ローラ装置の横断面図である。
【符号の説明】
１    ロール
２    軸
３    電磁誘導ユニット
１１  ジャケット室
１２  気液２相の熱媒体
２１  支柱
３１  鉄心
３２  コイル（誘導コイル）
３３  磁性板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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