(57)【要約】【課題】  ロールの表面温度を均一にできる加熱ロールを提供する。【解決手段】  加熱ロール１は、回転しないシャフト２と、シャフト２の周りに回転可能に支持された中空のロール４と、ロール４の内側でシャフト２に固定したヒータ５とからなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転しないシャフトと、
前記シャフトの周りに回転可能に支持された中空のロールと、
前記ロールの内側で前記シャフトに固定したヒータとからなることを特徴とする加熱ロール。
【請求項２】
前記ヒータは、前記ロールとの間に隙間を有する円筒形の鋳込みヒータであることを特徴とする請求項１に記載の加熱ロール。
【請求項３】
前記ヒータは、軸方向に３つ以上に分割されていることを特徴とする請求項１または２に記載の加熱ロール。
【請求項４】
前記分割されたヒータのうち両側のヒータの発熱量を中央のヒータの発熱量より大きくしたことを特徴とする請求項３に記載の加熱ロール。
【請求項５】
前記シャフトは、中空で内部空間を有し、前記ロールを支持するベアリングの近傍に内部空間を外部と連通させる貫通孔が設けられ、
前記内部空間の空気を吸い出す吸引装置を前記シャフトの端部に設けた開口に接続したことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の加熱ロール。
【請求項６】
前記貫通孔は、前記ベアリング、前記シャフトおよび前記ロールで構成される軸受室に開口し、
前記ロールは、前記軸受室を外部と連通させる吸気孔を有することを特徴とする請求項５に記載の加熱ロール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルムのラミネートなどに使用される加熱ロールに関する。
【背景技術】
【０００２】
フィルムのラミネートは、数百℃の温度のロールの間に重ね合わせたフィルムを挿通し、加圧しながら加熱することで複数のフィルムを互いに溶着させる。図２に、このようなラミネート工程に使用される従来の加熱ロールの断面を示す。従来の加熱ロールは、円筒形のロール２１に軸方向の孔２２を円周方向に等間隔に設け、孔２２の中に電気発熱体２３を挿入してロール２１の表面を所定の温度に加熱するようになっている。これらの発熱体２３への電力供給は、回転軸に設けたスリップリングを介して行っている。
【０００３】
従来の加熱ロールは、ロール２１表面上の位置によって電気発熱体２３からの距離が少しずつ異なり、温度のムラができてしまう。このような温度ムラは、ロール２１を厚くして電気発熱体２３をできるだけロール２１の深部に配置することで、位置による距離差を小さくし、ロール２１の熱容量を大きくすることによって樹脂フィルムに奪われる熱による温度低下を小さくすることで改善することができる。しかし、樹脂フィルムに金属箔を貼り合わせるような場合、例えば４００℃以上で±１℃未満の温度精度が求められるような場合には、ラミネートの速度にもよるが、従来の構造では要求される温度精度を満たすことが難しい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記問題点に鑑みて、本発明は、ロールの表面温度を均一にできる加熱ロールを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するために、本発明による加熱ロールは、回転しないシャフトと、前記シャフトの周りに回転可能に支持された中空のロールと、前記ロールの内側で前記シャフトに固定したヒータとからなるものとする。
【０００６】
この構成によれば、ロールを周方向に均一に加熱するヒータが採用できるとともに、ロール表面に対するヒータの相対位置がロールの回転によって移動するのでヒータ表面の温度が平均化されてばらつかない。さらに、ヒータが回転しないので、ヒータへの電力供給をスリップリングなどの可動部品を介さずに行えるので消耗部品がなく、耐用年数が長いので経済的である。
【０００７】
また、本発明の加熱ロールにおいて、前記ヒータは、前記ロールとの間に隙間を有する円筒形の鋳込みヒータであってもよい。
【０００８】
この構成によれば、表面温度が一様な鋳込みヒータの輻射熱によってロールを内側から加熱する。非接触にしたことで、製造誤差などによる熱抵抗のバラツキがなく、ロールの内面を均一に加熱できるのでロールの表面温度が一定になる。また、ヒータとロールとが接触しないので摩耗がない。
【０００９】
また、本発明の加熱ロールにおいて、前記ヒータは、軸方向に３つ以上に分割されていてもよく、前記分割されたヒータのうち両側のヒータの発熱量を中央のヒータの発熱量より大きくしてもよい。
【００１０】
この構成によれば、ロールの端部からの放熱を考慮して、軸方向の加熱量を異ならせることができるので、ロールの周方向だけでなく軸方向にも温度を均一化できる。特に、外側のヒータの発熱量を大きくすれば、ロールの端部の支持構造から熱が漏洩してロール中央より両側の温度が低くならないようにできる。
【００１１】
また、本発明の加熱ロールにおいて、前記シャフトは、中空で内部空間を有し、前記ロールを支持するベアリングの近傍に内部空間を外部と連通させる貫通孔が設けられており、前記内部空間の空気を吸い出す吸引装置が前記シャフトの端部に設けた開口に接続されてもよい。
【００１２】
この構成によれば、ロールからの熱伝導で加熱されるベアリングの表面に空気の流れを創設して、ベアリングを冷却して過熱による焼き付きなどのトラブルを防止できる。また、ベアリングの冷却をバキュームによって行うので、塵埃の飛散によるトラブルがない。
【００１３】
また、本発明の加熱ロールにおいて、前記貫通孔は、前記ベアリング、前記シャフトおよび前記ロールで構成される軸受室に開口し、前記ロールは、前記軸受室を外部と連通させる吸気孔を有してもよい。
【００１４】
この構成によれば、ベアリングの内側も冷却することができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明によれば、固定したヒータで回転するロールを均一に過熱して、ロール表面の温度を均一にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
これより、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態である加熱ロール１の断面を示す。加熱ロール１は、外径７０ｍｍ中空の円筒であるシャフト２と、外側に短管が突出したフランジ状のロール端部３で両端が支持されてシャフト２の周りを回転可能な、外径３００ｍｍ、長さ５００ｍｍの中空円筒形のロール４と、ロール４の内部に、シャフト２に軸方向に並んで固定された３つの円筒形の鋳込みヒータ５とからなっている。
【００１７】
鋳込みヒータ５は、内部に電熱線６を螺旋巻きしてコイル状に配置して焼成した円筒形のセラミックであり、サポートリング７によってシャフト２に同心に支持されている。鋳込みヒータ５の内側には電熱線６への給電線８が接続されており、シャフト２との間の空間を埋めるようにセラミック系断熱材９が充填されている。給電線８は、シャフト２に設けた貫通孔からシャフト２の内部空間に延伸している。鋳込みヒータ５は、１つの長さが１００ｍｍであり、ロール４の内面との間に約５ｍｍの隙間をあけて、ロール４の中央３００ｍｍの部分にのみ面している。
【００１８】
ロール４は、クロムモリブデン鋼（ＳＣＭ）の鍛造品からなり、約３０ｍｍの厚みを有している。ロール４を両端で支持するロール端部３は、シャフト２にそれぞれ２つのベアリング１０で支持されており、それぞれの端部の２つのベアリングは、スペーサ１１で距離を置いて、ロール端部３の内面とシャフト２の外面との間に配置され、固定リング１２で軸方向に動かないように固定されている。ロール端部３には、ロール４を回転させる動力を伝えるためのＶプーリ１３が設けられている。シャフト２とロール端部３との間で、２つのベアリング１０に挟まれた空間である軸受室１４は、ロール端部３に設けた吸気孔３ａで外部の空間と連通し、スペーサ１１に設けた貫通孔１１ａおよびシャフト２に設けた貫通孔２ａによってシャフト２の内部空間とも連通している。ロール端部３の軸方向内側の壁にはシール板１５が取り付けられ、ベアリング１０をロール４の内部空間から隔離している。
【００１９】
シャフト２の一端は、封止部材１６で封止され、封止部材１６を貫通して鋳込みヒータ５の給電線８が引き出されている。また、シャフト２の他端は、外部に開口し、バキュームポンプのような吸引装置（不図示）のホースを接続できるノズル１７が取り付けられている。
【００２０】
続いて、以上の構成からなる加熱ロール１の作用を説明する。
加熱ロール１は、通常、もう１本の加熱ロール１と、平行にロール４の表面が接するように配置され、Ｖベルト（不図示）でＶプーリ１３を各加熱ロール１が互いに反対方向に回転するように駆動される。こうして回転する２本のロール４の間に、複数のフィルムを重ねて通すと、ロール４の熱によってフィルム同士が溶着してラミネートフィルムができる。
【００２１】
一般に鋳込みヒータは任意の形状に成形でき、内部の電熱線６の配置等により発熱特性が定められる、本実施形態のように円筒形の鋳込みヒータ５は、単純な形状であるので比較的容易に制作できる。鋳込みヒータ５は、給電線８から電力が投入され、電熱線６が発熱して表面温度が６００℃以上になり、主に輻射熱によってロール４を加熱する。不図示の温度センサでロール４の温度を監視して、鋳込みヒータ５へ投入する電力を制御することで、ロール４の表面温度を４００〜４５０℃の任意の温度に制御できる。
【００２２】
各鋳込みヒータ５は、それぞれ軸方向および円周方向に略均一に発熱するが、ロール４との間に隙間を設けて輻射熱によってロール４を加熱するので熱抵抗にバラツキがなく、ロール４の内面に均一に熱伝達できる。さらに、ロール４が鋳込みヒータ５に対して回転するので、鋳込みヒータ５の周方向の発熱量の僅かなバラツキも吸収することができる。
【００２３】
しかしながら、ロール４の両端からは熱がロール端部３に漏洩するので、ロール４の両端は温度が低くなる。このため、両側の鋳込みヒータ５の発熱量は、中央の鋳込みヒータ５の発熱量より大きくなるように電熱線６の巻き数が換えられたり、投入電力に差が付けられたりしている。こうして、ロール４の両側にロール端部３から漏洩する熱量に相当する熱を中央よりも多く供給して、ロール４の表面温度が軸方向に均一な分布となるようにしている。ただし、ロール４において、表面温度が均一になるのは、内側に鋳込みヒータ５が設けられている部分であり、この約３００ｍｍの範囲を有効範囲として使用する。
【００２４】
加熱ロール１において、鋳込みヒータ５は、回転しないので、給電線８は、スリップリングのような摺動部材を設けなくても、電源に直接接続することができる。よって、消耗部品がなく、長寿命である。
【００２５】
また、ロール端部３を支持するベアリング１０は、耐熱グリスによって潤滑されている。しかしながら、ベアリング１０は、２００℃を越える温度で使用しているとグリスが流れ出てしまい短期間で破損してしまう。そこで、本実施形態では、シャフト２の端部のノズル１７に接続した吸引装置（不図示）で、ベアリング１０の間の軸受室１４内の空気をシャフト２に設けた貫通孔２ａおよびスペーサ１１に設けた貫通孔１１ａからシャフト２を通して吸い出すことで、軸受室１４内に外部の常温の空気をロール端部３に設けた吸気孔３ａから吸入し、この外部の空気によってベアリング１０を冷却している。この冷却には、バキュームを使用しているので、周囲の塵埃が舞い上げて、ロール４の間に挿通しているフィルムに付着させることがない。
【００２６】
図示した貫通孔３ａだけでなく、さらに、内側のベアリング１０の内側のシャフト２に貫通孔２ａおよびロール端部３に通気孔３ａを設けてもよく、外側のベアリング１０の外側のシャフト２に貫通孔２ａを設けてもよい。また、ノズル１７は、必ずしもシャフト２の端面に設ける必要はなく、ベアリング１０よりも外側の円筒面に開口してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、フィルムのラミネートだけでなく、温度精度が要求される加熱ロールに広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態の加熱ロールの長手方向断面図。
【図２】従来の加熱ロールの横方向断面図。
【符号の説明】
【００２９】
１  加熱ロール
２  シャフト
２ａ  貫通孔
３  ロール端部
３ａ  吸気孔
４  ロール
５  鋳込みヒータ
１０  ベアリング
１１ａ  貫通孔
１４  軸受室
１７  ノズル（開口）
【図１】
2006185696.tif 000003
【図２】
2006185696.tif 000004