(57)【要約】【課題】外周面に被冷却シートが接触する円筒体２１と、この円筒体内の両端を塞ぐ面板から突出する中空支持軸２４，２５とを備え、前記円筒体の内部に、蒸発と凝縮とを繰り返す作動流体を充填すると共に、一端に前記一方の中空支持軸からの冷却流体の入り口室２６を他端に前記他方の中空支持軸への前記冷却流体の出口室２７を備え且つ内部を前記入り口室から出口室に流れる前記冷却流体にて前記作動流体を間接冷却するようにした間接熱交換型の伝熱体２８を設けて成る回転式冷却ローラにおいて、前記円筒体における外周面に結露が発生することを低減する。【解決手段】前記冷却流体に対する入り口室２６及び出口室２７のうち少なくとも入り口室の外周と、前記円筒体の内周との間に、空隙部２９を、当該空隙部内に前記作動流体を導入するように設ける。【選択図】　　　　　　　　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に被冷却シートが接触する円筒体と、この円筒体内の両端を塞ぐ面板から突出する中空支持軸とを備え、前記円筒体の内部に、蒸発と凝縮とを繰り返す作動流体を充填すると共に、一端に前記一方の中空支持軸からの冷却流体の入り口室を他端に前記他方の中空支持軸への前記冷却流体の出口室を備え且つ内部を前記入り口室から出口室に流れる前記冷却流体にて前記作動流体を間接冷却するようにした間接熱交換型の伝熱体を設けて成る回転式冷却ローラにおいて、
前記冷却流体に対する入り口室及び出口室のうち少なくとも入り口室の外周と、前記円筒体の内周との間に、空隙部を、当該空隙部内に前記作動流体を導入するように設けたことを特徴とする回転式冷却ローラの構造。
【請求項２】
前記請求項１の記載において、前記空隙部を、当該空隙部内に導入する作動流体が前記面板に対して直接的に接触するように構成したことを特徴とする回転式冷却ローラの構造。
【請求項３】
前記請求項１又は２の記載において、前記両中空支持軸のうち少なくとも前記入り口室側における中空支持軸内に、冷却流体の輸送管を、当該輸送管の外周面と前記中空支持軸の内周面との間に隙間を形成するか、或いは断熱材を設けて挿入したことを特徴とする回転式冷却ローラの構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セロファン、アルミ箔、紙、合成樹脂等の各種シートや各種フィルムの製造装置、または、これら各種シートや各種フィルムの加工装置、あるいは、これら各種シートや各種フィルムのうち同種又は異種の複数枚を貼合又は積層するラミネート装置、若しくは、前記各種のシートや各種フィルムに対して合成樹脂をフィルム状に押し出しながら貼合わせる押出ラミネート装置等に使用される回転式冷却ローラの構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、例えば、紙に対して合成樹脂フィルムを貼合したラミネート積層紙の製造に際しては、図１に示すように、ロール状原紙１から繰り出された原料紙２を、一対の回転式押圧ローラ３と回転式冷却ローラ４との間を通したのち、巻き取りロール５に巻き取らせる一方、前記回転式押圧ローラ３と回転冷却ローラ４との間の上部に、樹脂ホルダー６ａ内の溶融合成樹脂７をフィルム状に押し出すようにした押し出しダイス６ｂを配設し、この押し出しダイス６ｂから押し出される合成樹脂フィルム８を、前記原料紙２と一緒に回転式押圧ローラ３と回転式冷却ローラ４との間に送り込むことにより、この合成樹脂フィルム８を、回転式冷却ローラ４にて冷却しながら前記原料紙２に貼合わせて、ラミネート積層紙９を製造するという方法が採用されている。
【０００３】
従来、この製造方法に使用する回転式冷却ローラ４は、特許文献１に記載され、且つ、図２に示すように構成している。
【０００４】
すなわち、円筒体１１内の両端部に、当該円筒体１１内を密封する面板１２，１３を固着し、この円筒体１１を、前記両面板１２，１３の中心から外向きに突出した中空支持軸１４，１５にて回転自在に軸支する一方、前記円筒体１１内における一端部に冷却水等の冷却流体を前記一方の中空支持軸１４から導入する入り口室１６を、他端部に前記冷却流体を前記他方の中空の支持軸１５に流出する出口室１７を、これら入り口室１６及び出口室１７の一部を前記円筒体１１と前記面板１２，１３との両方にて形成するか、或いは、前記面板１２，１３にて形成するように設け、更に、前記円筒体１１の内部に、蒸発と凝縮とを繰り返す作動流体を充填すると共に、内部を前記入り口室１６から前記出口室１５に向かって流れる冷却流体によって前記作動流体を間接的に冷却するようにした多数本の伝熱管１８を設け、前記円筒体１１内における作動流体の蒸発と凝縮との繰り返しにて前記円筒体１１の表面を冷却するという構成にしている。
【０００５】
また、別の特許文献２は、前記と略同じ構造の回転式冷却ローラにおいて、その入り口室及び出口室の一部を、前記円筒体内の両端を密封するための面板にて形成するという構成にしている。
【０００６】
【特許文献１】
特公平４−２７２０号公報
【特許文献２】
特開２００１−１５９４１９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記従来における回転式冷却ローラ４は、円筒体１１内の両端部における冷却水等の冷却流体の入り口室１６及び出口室１７の一部を、前記したように、前記円筒体１１と前記面板１２，１３との両方にて形成するか、或いは前記面板にて形成するというように、換言すると、当該入り口室１６及び出口室１７の一部が、前記円筒体１１の内面と前記面板１２，１３の内面との両方に直接的に接するか、前記面板の内面に直接的に接するように構成にしていることにより、以下に述べるような問題があった。
【０００８】
すなわち、この回転式冷却ローラ４においては、その全長寸法を、その円筒体１１における外周面に対して接触することで冷却する前記原料紙２等の被冷却シートにおける幅寸法より長くすることにより、前記原料紙２等の被冷却シートを前記円筒体１１の全長にわたって接触することなく、両端の部分に前記被冷却シートを接触させない非接触外周面を残し、この両非接触外周面よりも内側の部分に対して前記被冷却シートを接触するようにしている。
【０００９】
このために、前記特許文献１のように、前記円筒体１１内の両端部に設ける入り口室１６及び出口室１７が、その一部が前記円筒体１１の内面と前記面板１２，１３の内面との両方に対して直接的に接するような構成であると、前記円筒体１１における外周面のうち両端における被冷却シートに対する非接触外周面の部分が、円筒体１１内に封入した作動流体によって冷却されることなく、冷却水等の冷却流体によって直接的に冷やされることになって、この非接触外周面の部分における表面温度が、前記被冷却シートが接触する外周面の部分における表面温度よりも低くなり、特に、前記冷却流体に対する入り口室１６側における非接触外周面の部分の表面温度がより低くなるから、この非接触外周面の部分に結露が発生して、この結露が、ラミネートを阻害することになる。
【００１０】
また、前記冷却流体における入り口室１６への入り口温度と出口室１７からの出口温度との温度差を小さくした場合には、前記冷却流体に対する出口室１７側における非接触外周面の部分における表面にも結露が発生するのである。
【００１１】
一方、前記特許文献２のように、前記入り口室及び出口室の一部が、両面板の内面に直接的に接するような構成である場合には、前記円筒体における外周面のうち両端における被冷却シートに対する非接触外周面の部分が、両面板を介しての冷却流体への熱伝達によって前記被冷却シートが接触する外周面の部分よりも低い表面温度になるように冷却されるから、前記と同様に、前記円筒体における外周面のうち冷却流体の入り口室側における非接触外周面の部分の表面に結露が発生するのである。
【００１２】
また、この場合においても、前記冷却流体における入り口室への入り口温度と出口室からの出口温度との温度差を小さくしたときには、前記冷却流体に対する出口室側における非接触外周面の部分の表面にも結露が発生する。
【００１３】
これに加えて、前記した従来の回転式冷却ローラ４においては、いずれも、その両端の支持軸１４，１５を中空にして、その内部に、前記冷却水等の冷却流体を直接的に流すように構成していることにより、この中空支持軸１４，１５は、その内部を流れる冷却流体の温度まで下がることになるから、前記中空支持軸１４，１５のうち前記入り口室１６側に対する中空支持軸１４の表面に、結露が発生するのであり、また、前記冷却流体における入り口室１６への入り口温度と出口室１７からの出口温度との温度差を小さくしたときには、前記中空支持軸１４，１５のうち前記出口室１７側に対する中空支持軸１５の表面にも結露が発生する。
【００１４】
本発明は、このような結露の発生を確実に抑制することを技術的課題とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この技術的課題を達成するため本発明の請求項１は、
「外周面に被冷却シートが接触する円筒体と、この円筒体内の両端を塞ぐ面板から突出する中空支持軸とを備え、前記円筒体の内部に、蒸発と凝縮とを繰り返す作動流体を充填すると共に、一端に前記一方の中空支持軸からの冷却流体の入り口室を他端に前記他方の中空支持軸への前記冷却流体の出口室を備え且つ内部を前記入り口室から出口室に流れる前記冷却流体にて前記作動流体を間接冷却するようにした間接熱交換型の伝熱体を設けて成る回転式冷却ローラにおいて、
前記冷却流体に対する入り口室及び出口室のうち少なくとも入り口室の外周と、前記円筒体の内周との間に、空隙部を、当該空隙部内に前記作動流体を導入するように設けた。」
ことを特徴としている。
【００１６】
また、本発明の請求項２は、
「前記請求項１の記載において、前記空隙部を、当該空隙部内に導入する作動流体が前記面板に対して直接的に接触するように構成した。」
ことを特徴としている。
【００１７】
更にまた、本発明の請求項３は、
「前記請求項１又は２の記載において、前記両中空支持軸のうち少なくとも前記入り口室側における中空支持軸内に、冷却流体の輸送管を、当該輸送管の外周面と前記中空支持軸の内周面との間に隙間を形成するか、或いは断熱材を設けて挿入した。」
ことを特徴としている。
【００１８】
【発明の作用・効果】
前記請求項１に記載したように構成することにより、前記円筒体の両端における被冷却シートに対する非接触外周面の部分のうち、冷却流体に対する入り口室側における非接触外周面の部分は、前記入り口室の外周の空隙部の存在により入り口室内における冷却流体にて直接的に冷却されることなく、前記空隙部内においても作動流体が蒸発と凝縮とを繰り返すことで冷却されることになり、前記非接触外周面の部分における表面温度は、前記円筒体における外周面のうち前記被冷却シートが接触する部分における表面温度に近づくことになるから、前記冷却流体に対する入り口室側における非接触外周面の部分の表面に結露が発生することを確実に低減できるのである。勿論、この請求項１の構成を、冷却流体に対する出口室側に対しても適用することにより、前記円筒体の両端における非接触外周面の部分の両方における結露の発生を確実に低減できる。
【００１９】
また、請求項２に記載した構成にすることにより、円筒体の熱が面板を介して入り口室内の冷却流体に伝わること、換言すると、前記面板を介しての円筒体から冷却流体への熱伝達を、前記空隙部内に流入する作動流体が前記面板に対して接触することで低減できるから、前記した効果、前記冷却流体に対する入り口室側における非接触外周面の部分の表面における結露の発生低減を更に助長できる。なお、この請求項２に記載した構成を、出口室側に対しても適用することにより、両端における非接触外周面の部分の両方における結露の発生を更に確実に低減できる。
【００２０】
更にまた、請求項３に記載した構成にすることにより、冷却流体の入り口室側における中空支持軸が、その内部を流れる冷却流体によって冷却されることを、この中空支持軸の内面と、これに挿入した冷却流体の輸送管との間における隙間又は断熱材にて低減できて、前記入り口室側における中空支持軸の温度が、冷却流体の温度まで下がることを防止できるから、この中空支持軸の表面に結露が発生することを確実に低減できるのである。なお、この請求項３の構成を、出口室側における中空支持軸に適用することにより、両方の中空支持軸に結露が発生することを確実に低減できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面について説明する。
【００２２】
図３〜図５は、第１の実施の形態を示す。
【００２３】
この第１の実施の形態における回転式冷却ローラ４０は、前記図１に示す原料紙２等の被冷却シートが外周面に接触する円筒体２１を備え、この円筒体２１における両端内には、その内部を密閉するように面板２２，２３が固着され、且つ、この円筒体２１の内部には、ナフタリン又はキノリン等のように蒸発と凝縮とを繰り返す作動流体が充填されている。
【００２４】
前記両面板２２，２３の中心には、前記円筒体２１の両端に対する中空支持軸２４，２５が、前記両面板２２，２３を貫通して外向き及び内向きに突出するように固着され、この両中空支持軸２４，２５のうち面板２２，２３から外向きに突出する部分に、前記円筒体２１の両端を回転自在に軸支するためのジャーナル部２４′，２５′が設けられている。
【００２５】
なお、本実施の形態の場合、前記両中空支持軸２４，２５は、一本の直線軸に連なった構成にしている。
【００２６】
前記円筒体２１の内部には、一端に前記一方の中空支持軸２４からの冷却流体の入り口室２６を他端に前記他方の中空支持軸２５への前記冷却流体の出口室２７を備え且つ内部を前記入り口室２６から出口室２７に流れる前記冷却流体にて前記作動流体を間接冷却するようにした間接熱交換型の伝熱体２８が設けられている。
【００２７】
すなわち、前記両中空支持軸２４，２５のうち一方の中空支持軸２４には、その前記円筒体２１内への突出端２４″に前記入り口室２６が形成される一方、前記他方の中空支持軸２５には、その前記円筒体２１内への突出端２５″に前記出口室２７が形成され、前記入り口室２６と、前記出口室２７との間には、前記間接熱交換型の伝熱体２８としての伝熱管２８′の多数本が同心円に沿って並ぶように装架されている。
【００２８】
そして、前記入り口室２６及び出口室２７を、前記円筒体２１における内径よりも小径にするとともに、これらを入り口室２６及び出口室２７を、前記円筒体２１内の両端を塞ぐ面板２２，２３より内向きに適宜距離Ｌだけ離れた部位に位置することにより、前記入り口室２６及び出口室２７における外周と、前記円筒体２１の内周との間に、前記入り口室２６及び出口室２７の周囲を囲うように環状にした空隙部２９，３０を、当該空隙部２９，３０が前記面板２２，２３の内面にまで達するように形成して、この空隙部２９，３０内にも、前記円筒体２１内に充填した作動流体が前記面板２２，２３に直接的に接触するように導入するという構成にする。
【００２９】
前記一方の中空支持軸２４の内部に、前記入り口室２６内に冷却水等の冷却流体を導入するための輸送管３１を、当該輸送管３１の外周と前記中空支持軸２４の内面との間に隙間３２を形成するように挿入する一方、前記他方の中空支持軸２５の内部に、前記出口室２７内の冷却水等の冷却流体を排出するための輸送管３３を、当該輸送管３３の外周と前記中空支持軸２５の内面との間に隙間３４を形成するように挿入する。なお、前記隙間３２，３４の終端部には、シール用のＯリング３５が装着されている。
【００３０】
この構成において、前記円筒体２１内に充填した作動流体は、円筒体２１の内面に接したとき、この円筒体２１の外周面に接触する被冷却シートからの熱にて蒸発し、各伝熱管２８′への接触にて冷却・凝縮して液化して、前記円筒体２１の内面に至ってこれに接することを繰り返すことにより、前記被冷却シートの冷却を行う。
【００３１】
この場合において、前記各伝熱管２８′の一端の入り口室２６及び出口室２７の外周と、前記円筒体２１の内周との間には空隙部２９，３０が形成され、前記作動流体が、この空隙部２９，３０内においても蒸発と凝縮とを繰り返すことにより、前記円筒体２１の両端における被冷却シートに対する非接触外周面の部分が、前記入り口室２６内における冷却流体及び前記出口室２７内における冷却流体にて直接的に冷却されることなく、前記作動流体にて冷却されることになるから、この両端における非接触外周面の部分の表面温度を、前記円筒体２１における外周面のうち前記被冷却シートが接触する部分における表面温度に近づけることができる。
【００３２】
また、前記空隙部２９，３０内で蒸発と凝縮とを繰り返す作動流体は、前記円筒体２１内の両端を密閉する面板２２，２３の内面に直接的に接触することにより、前記面板２２，２３を介しての冷却流体への熱伝達を低減するから、前記両端における非接触外周面の部分の表面温度を、被冷却シートが接触する部分における表面温度に更に近づけることができる。
【００３３】
更にまた、前記入り口室２６内に流入する冷却流体、及び前記出口室２７内から流出する冷却流体は、前記両中空支持軸２４，２５内に、当該中空支持軸２４，２５の内面との間に隙間３２，３４を形成するように挿入した輸送管３１，３３内を流れることにより、前記両中空支持軸２４，２５が、その内部を流れる冷却流体によって冷却されることを、前記隙間３２，３４の存在にて低減できるから、前記両中空支持軸２４，２５の温度が、冷却流体の温度まで下がることを防止できる。
【００３４】
なお、前記隙間３２，３４内に、ガラスウール等の断熱材を充填するという構成にしても良い。
【００３５】
次に、図６は、第２の実施の形態を示す。
【００３６】
この第２の実施の形態における回転式冷却ローラ２０ａは、前記第１の実施の形態と略同様に、被冷却シートが外周面に接触する円筒体２１ａを備え、この円筒体２１ａにおける両端内にその内部を密閉するように固着した面板２２ａ，２３ａの中心には、中空支持軸２４ａ，２５ａが、前記両面板２２，２３を貫通して外向き及び内向きに突出するように固着され、また、前記円筒体２１ａの内部には、ナフタリン又はキノリン等のように蒸発と凝縮とを繰り返す作動流体が充填されている。
【００３７】
また、前記円筒体２１ａの内部には、前記両中空支持軸２４ａ，２５ａの円筒体２１ａ内への突出端２４ａ″，２５ａ″の間に、一端に前記一方の中空支持軸２４ａからの冷却流体の入り口室２６ａを他端に前記他方の中空支持軸２５ａへの前記冷却流体の出口室２７ａを備え且つ内部を前記入り口室２６ａから出口室２７ａに流れる前記冷却流体にて前記作動流体を間接冷却するようにした間接熱交換型の伝熱体２８ａが設けられている。
【００３８】
この第２の実施の形態においては、前記間接熱交換型の伝熱体２８ａを、外管２８ａ′と、その内部に挿入した内管２８ａ″とによって、その間に冷却流体の流れ通路３６を形成した構成にしている。
【００３９】
この第２の実施の形態の回転式冷却ローラ２０ａにおいても、前記第１の実施の形態と同様に、前記入り口室２６ａ及び出口室２７ａを、前記円筒体２１ａの内径Ｄ０よりも小径にするとともに、これらを入り口室２６ａ及び出口室２７ａを、前記円筒体２１ａ内の両端を塞ぐ面板２２ａ，２３ａより内向きに適宜距離Ｌだけ離れた部位に位置することにより、前記入り口室２６ａ及び出口室２７ａにおける外周と、前記円筒体２１ａの内周との間に、前記入り口室２６ａ及び出口室２７ａの周囲を囲うように環状にした空隙部２９ａ，３０ａを、当該空隙部２９ａ，３０ａが前記面板２２ａ，２３ａの内面にまで達するように形成して、この空隙部２９ａ，３０ａ内にも、前記円筒体２１ａ内に充填した作動流体が前記面板２２ａ，２３ａに直接的に接触するように導入するという構成にする。
【００４０】
これに加えて、前記一方の中空支持軸２４ａの内部に、前記入り口室２６ａ内に冷却水等の冷却流体を導入するための輸送管３１ａを、当該輸送管３１ａの外周と前記中空支持軸２４ａの内面との間に隙間３２ａを形成するように挿入する一方、前記他方の中空支持軸２５ａの内部に、前記出口室２７ａ内の冷却水等の冷却流体を排出するための輸送管３３ａを、当該輸送管３３ａの外周と前記中空支持軸２５ａの内面との間に隙間３４ａを形成するように挿入する。
【００４１】
この第２の実施の形態においても、前記作動流体が、前記入り口室２６ａ及び出口室２７の外周を囲う空隙部２９ａ，３０ａ内において蒸発と凝縮とを繰り返すことにより、前記円筒体２１ａから入り口室２６ａ内及び出口室２７ａ内における冷却流体への直接的な熱伝達を低減できる一方、前記両中空支持軸２４，２５が、その内部を流れる冷却流体によって冷却されることを、前記隙間３２，３４の存在にて低減できるから、前記第１の実施の形態と同様の効果を有する。
【００４２】
また、この第２の実施の形態においても、前記両中空支持軸２４，２５とその内部に挿入した輸送管３１ａ，３３ａとの間の隙間３２ａ，３４ａ内に、ガラスウール等の断熱材を充填するという構成にしても良い。また、この第２の実施の形態においては、前記伝熱体２８ａにおける内管２８ａ″の外周面に、螺旋状の突起３７を設ける一方、外管２８ａ′の外周面にフィン３８を設けることにより、伝熱性を向上するように構成している。
【００４３】
なお、前記した各実施の形態は、入り口室２６，２６ａ側と出口室２７，２７ａ側の両方の各々に対して、空隙部２９，２９ａ，３０，３０ａを形成することに加えて、両中空支持軸２４，２４ａ，２５，２５ａの各々に対して輸送管３１，３１ａ，３３，３３ａを挿入する場合であったが、前記円筒体２１，２１ａ及びその中空支持軸２４，２４ａ，２５，２５ａに発生する結露は、主として、冷却流体の温度が低い入り口側に発生することから、結露の発生が入り口側に限られる場合には、この入り口側にのみ前記空隙部２９，２９ａ及び輸送管３１，３１ａを設けるという構成にすれば良い。
【００４４】
また、冷却流体における入り口側と出口側との間における温度差が小さいことにより、結露が入り口側と出口側との両方に発生するおそれがある場合には、前記した各実施の形態にように、両端に対して適用するという構成にすれば良いのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】ラミネート積層紙の製造装置の概略図である。
【図２】従来における回転式冷却ローラを示す縦断正面図である。
【図３】本発明における第１の実施の形態による回転式冷却ローラを示す縦断正面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ視断面図である。
【図５】図３の要部拡大図である。
【図６】本発明における第２の実施の形態による回転式冷却ローラを示す縦断正面図である。
【符号の説明】
４０，４０ａ　　　　　　　　　回転式冷却ローラ
２１，２１ａ　　　　　　　　　円筒体
２２，２２ａ，２３，２３ａ　　面板
２４，２４ａ，２５，２５ａ　　中空支持軸
２６，２６ａ　　　　　　　　　入り口室
２７，２７ａ　　　　　　　　　出口室
２８，２８ａ　　　　　　　　　伝熱体
２９，２９ａ，３０，３０ａ　　空隙部
３１，３１ａ，３３，３３ａ　　輸送管
３２，３２ａ，３４，３４ａ　　隙間
【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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【図６】
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