(57)【要約】      （修正有）【課題】伝熱路径が短縮され、熱の伝達速さを向上させ、熱の発散を均一化させることができる、熱間圧延ロールを提供する。【解決手段】円形の筒体１と、複数の等分型アーチ３と、弾性を有する拡圧チップ管４と、各等分型アーチ３の内部に接地された電熱素子１００を備え、等分型アーチ３は、断面形状が筒体１の内周囲を周方向に等分した形状とされ、導熱機能を持ち、径方向外側に、曲率が前記筒体の内面の曲率に合致する外弧状アーチ３３が設けられ、内部に電熱素子１００が装着され、径方向内側に外弧状アーチ３３と同心円状の内弧面３４０が設けられ、拡圧チップ管４は、複数の内弧面３４０により囲まれた中空円内部を貫通し、その弾性圧力が内弧面３４０に均等に作用して、等分型アーチ３を筒体１の内面に向けて圧接させ、電機子は電力を電熱素子１００に導通する。【選択図】図５
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
熱間圧延工作に用いる設備に設けられる熱間圧延ロールであって、筒体と、複数の等分型アーチと、弾性を有する拡圧チップ管と、１組の電機子と、を備え、
前記筒体は、断面形状が円形であると共に、内外形を同心円状とし、導熱機能を持ち、
前記複数の等分型アーチは、断面形状が前記筒体の内面を周方向に等分した形状とされ、導熱機能を持ち、各等分型アーチの径方向外側に、曲率が前記筒体の内面の曲率に合致する外弧状アーチが設けられ、各等分型アーチの内部にそれぞれ電熱素子が装着され、各等分型アーチの径方向内側に前記外弧状アーチと同心円状の内弧面が設けられ、
前記拡圧チップ管は、前記複数の内弧面により囲まれて形成される中空円内部を貫通し、その外表面に発生する弾性圧力が各前記内弧面に均等に作用することによって、各前記等分型アーチを筒体の内面に向けて圧接させ、
前記１組の電機子は、前記筒体の一端に同軸結合され、電力を前記電熱素子に導通するためのものであることを特徴とする、熱間圧延ロール。
【請求項２】
前記電熱素子が、前記等分型アーチの内部に設けられる匣体の中に結合され、前記匣体は、導熱部を介して前記外弧状アーチと一体に成形されたことを特徴とする、請求項１に記載の熱間圧延ロール。
【請求項３】
前記匣体は、断面の長手方向が、前記外弧状アーチの両側部において頂点から等距離の位置を結ぶ線と平行な内部空洞を有することを特徴とする、請求項２に記載の熱間圧延ロール。
【請求項４】
前記匣体は、前記内弧面側の内面と、前記外弧状アーチ側の内面である対圧面と、前記内弧面側の内面と前記対圧面の両側を結ぶ連結側部の内面とで囲まれた内部空洞を有することを特徴とする、請求項２に記載の熱間圧延ロール。
【請求項５】
前記匣体は、径方向内側の面が前記内弧面である内弧状アーチと、塑形可能な変形部を有する両側の連結側部とから構成され、前記変形部の変形後における内弧面の曲率は、前記拡圧チップ管に合致することを特徴とする、請求項２に記載の熱間圧延ロール。
【請求項６】
前記電熱素子は、正温度係数を有するセラミック抵抗片であり、その両面にそれぞれ正電極と負電極が結合され、外周囲が電気的絶縁性と導熱性を有する絶縁層で包覆され、前記複数の等分型アーチの内部に結合されたことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の熱間圧延ロール。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、熱間圧延工作を行う設備の中に設けられる熱間圧延ロールに関する。
【背景技術】
【０００２】
熱間圧延工作設備の中に、システムの主要装置として、熱間圧延機能を持つ圧延ロールが挙げられる。このような圧延ロールには、外円表面熱質を均一に発散させることが要求される。そのエネルギー取得手段として、熱媒油の均一流量分布方式を採用して工業用熱間圧延に用い、小型事務機器としては、コピー機の熱間圧延定型、或いはラミネート機の熱間圧延により原紙とラミネート膜との間に熱融着加工で貼り付けることができる。
小型化した圧延ロールは、一般的に電熱方式で発熱を行い、電熱方式を利用するためには、熱伝導効率及び主要熱の均一効果が要求されることは周知の通りである。
【０００３】
圧延ロールをラミネートに応用する場合、図１に示すように、圧延ロール１０は、少なくとも１つの発熱可能な筒体１を備え、互いに平行に正接する２つの筒体１の挟み角を図形・文字用紙１２及び上表面のラミネート膜１３の供給側とし、それらを積層した後に、筒体１の熱間圧延により、ホットメルト接着剤を融解して接合し、ラミネートされる。
筒体１は、電機子１１を介して外部電力を導入し、通常は、抵抗ワイヤーのような電熱作用を持つ素子を有する。抵抗ワイヤーは巻回方式で電機子１１の内円表面に巻回され、電機子１１を介して外部電力を導入する。
【０００４】
また、中心加熱の場合は、図２に示すように、筒体１の内部に導熱内筒２が同軸設置され、導熱内筒２の中心に匣体２１が形成され、匣体２１の内部に電熱素子１００が収容され、電熱素子１００が発生する熱波は、伝導リブ２２を経由して弧状アーチ２３に伝達される、従って、弧状アーチ２３の表面全体に均一な熱質が得られるためには、伝導リブ２２が均一に伝熱することが必要とされる。弧状アーチ２３は、熱質全体を筒体１の内円に向けて伝導されるように、弧状アーチ２３の両側に張力アーチ２３０が形成され、張力アーチ２３０の塑形変形応力を利用して形成されるアーチ圧力を筒体１の内面に作用させることによって、確実な結合が得られ、筒体１全体に電熱素子１００から熱を伝達し、筒体１全体が受けた熱を外表面に向けて発散する。筒体１の外周囲に、通常状態では、緩衝効果を有する緩衝層１４が結合される。
【０００５】
上記構造において、電熱素子１００が筒体１の内部中心に同軸設置されるので、電熱素子１００が発生する熱を伝達するには、２種の路径がある。その１は伝導リブ２２を経由して伝達する路径で、その２が匣体２１の外周囲から発散される熱を内部空気層を経由して弧状アーチ２３の内円表面に伝達してから、弧状アーチ２３の内面の吸収により弧状アーチ２３本体に伝達し、再び筒体１に伝導する路径である。伝導リブ２２を経由する伝導速さは、勿論空気の伝導速さよりも大きいため、伝導リブ２２が温度均分の主役として働くことになる。しかし、伝導リブ２２は、筒体１と匣体２１との間に介在して長い伝導路径が形成され、暖機運転のスケジュールを延長してしまう。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
本考案が解決しようとする課題は、上述の問題を解決し、伝熱路径が短縮され、熱の伝達速さを向上させ、熱の発散を均一化させることができる、熱間圧延ロールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本考案の熱間圧延ロールは、熱間圧延工作に用いる設備に設けられ、筒体と、複数の等分型アーチと、弾性を有する拡圧チップ管と、１組の電機子とを備え、前記筒体は、断面形状が円形であると共に、内外形を同心円状とし、導熱機能を持ち、前記複数の等分型アーチは、断面形状が前記筒体の内面を周方向に等分した形状とされ、導熱機能を持ち、各等分型アーチの径方向外側に、曲率が前記筒体の内面の曲率に合致する外弧状アーチが設けられ、各等分型アーチの内部にそれぞれ電熱素子が装着され、各等分型アーチの径方向内側に前記外弧状アーチと同心円状の内弧面が設けられ、前記拡圧チップ管は、前記複数の内弧面により囲まれて形成される中空円内部を貫通し、その外表面に発生する弾性圧力が各前記内弧面に均等に作用することによって、各前記等分型アーチを筒体の内面に向けて圧接させ、前記１組の電機子は、前記筒体の一端に同軸結合され、電力を前記電熱素子に導通するためのものである。
【０００８】
前記電熱素子が、前記等分型アーチの内部に設けられる匣体の中に結合され、前記匣体は、導熱部を介して前記外弧状アーチと一体に成形されるとよい。
前記匣体は、断面の長手方向が、前記外弧状アーチの両側部において頂点から等距離の位置を結ぶ線と平行な内部空洞を有することがある。
前記匣体は、前記内弧面側の内面と、前記外弧状アーチ側の内面である対圧面と、前記内弧面側の内面と前記対圧面の両側を結ぶ連結側部の内面とで囲まれた内部空洞を有することがある。
前記匣体は、径方向内側の面が前記内弧面である内弧状アーチと、塑形可能な変形部を有する両側の連結側部とから構成され、前記変形部の変形後における内弧面の曲率は、前記拡圧チップ管に合致するようにしてもよい。
前記電熱素子は、正温度係数を有するセラミック抵抗片であり、その両面にそれぞれ正電極と負電極が結合され、外周囲が電気的絶縁性と導熱性を有する絶縁層で包覆され、前記複数の等分型アーチの内部に結合されることがある。
【考案の効果】
【０００９】
本考案によれば、円形の筒体の内面に、その内周囲を周方向に等角度で分割した複数の等分型アーチを嵌合し、等分型アーチの内部にそれぞれ電熱素子が設けられ、周方向に配置された等分型アーチの中心を拡圧チップ管で貫通したので、拡圧チップ管のアーチ圧力で等分型アーチの外弧状アーチが筒体の内面に圧着されて、緊密に貼合され、熱の伝達速さを向上させることができると共に、均一に放熱される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】熱間ロール圧延工作設備において、圧延ロールの動作を示す図である。
【図２】一般的な圧延ロールの断面図である。
【図３】本考案の実施例１を示す圧延ロールの一部破断斜視図である。
【図４】本考案の実施例１に係る等分型アーチの断面図である。
【図５】本考案の実施例１を示す圧延ロールの断面図である。
【図６】本考案の実施例２に係る等分型アーチの断面図である。
【図７】本考案の実施例３に係る等分型アーチの断面図である。
【図８】本考案の実施例４に係る等分型アーチの電熱素子収容前における断面図である。
【図９】本考案の実施例４を示す等分型アーチの断面図である。
【考案を実施するための形態】
【００１１】
以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図３〜図５は、本考案の実施例１を示す。
図３に示すように、本考案の熱間圧延ロール１０は、特に熱間圧延工作を行う設備の中に設けられ、筒体１と、筒体１の内周面に設けられ、内周囲を等分する複数の等分型アーチ３と、等分型アーチ３の中心の中空円を貫通する拡圧チップ管４と、各等分型アーチ３の内部にそれぞれ設置された電熱素子１００を備える。
【００１２】
円形の筒体１の外周囲には圧延作用を持つ緩衝層１４が設けられ、筒体１の一端に電機子１１が設けられる。筒体１の内周面には複数の等分型アーチ３が等角度で周方向に分設される。複数の等分型アーチ３を組み合わせると断面円形となり、筒体１の内周面に係合される。
複数の等分型アーチ３で囲まれて形成される中心孔に、弾性の拡圧チップ管４を貫通する。拡圧チップ管４には軸方向のスリット４０が設けられ、スリット４０を介してその環状面に弾性の外向きアーチ圧力が得られる。これにより、拡圧チップ管４の弾性のアーチ圧力を各等分型アーチ３に均等に分配させると共に、各等分型アーチ３の外面と筒体１の内面との間に十分な機械的押圧力が得られるように促すことができるので、両者を緊密に面接触させて圧接することによって、より高い熱平衡効率が得られる。等分型アーチ３の内部の電力源は、筒体１と同軸に設けられる電機子１１を介して伝達される。
【００１３】
等分型アーチ３の具体的な構造について、図４を参照して説明する。
等分型アーチ３の径方向外側に外弧状アーチ３３が形成され、等分型アーチ３の内部に設けられる匣体３１の内部に電熱素子１００が結合される。また、匣体３１は、断面形状が外弧状アーチ３３の頂点を通る接線方向に長い内部空洞を有し、匣体３１の径方向内側には内弧状アーチ３４が形成される。電熱素子１００が発生する熱は、熱伝達を介して外弧状アーチ３３の外表面に均一に分散される。匣体３１と外弧状アーチ３３は、アルミニウム金属を利用して一体絞り成形により形成され、匣体３１の両側にそれぞれ連結側部３７が設けられ、外弧状アーチ３３の両側にそれぞれ導熱部３２が設けられ、連結側部３７と導熱部３２が連続している。
【００１４】
匣体３１の内面において、内弧状アーチ３４側に設けられる面と、外弧状アーチ３３側の対圧面３５とは、長辺として互いに対向して平行に形成され、その長手方向は、外弧状アーチ３３の両側部において、外弧状アーチ３３の頂点から等距離の位置を結ぶ線Ｌと重畳または平行している。これにより、匣体３１の内部に収納される電熱素子１００は外弧状アーチ３３に近接して対向し、電熱素子１００が発生する熱は、対圧面３５を経由して外弧状アーチ３３に直接に伝達されるか、或いは別の方向では、内弧状アーチ３４に伝達供給され、さらに内弧状アーチ３４から熱平衡作用により連結側部３７を経由して外弧状アーチ３３の両側に伝達され、匣体３１全体と外弧状アーチ３３との間には、対圧面３５または導熱部３２を経由して伝達される。
また、外弧状アーチ３３の曲率が筒体１の内面曲率に合致し、内弧状アーチ３４の径方向内側に内弧面３４０が設けられ、内弧面３４０の曲率が外弧状アーチ３３の曲率と同心円状となっている。
【００１５】
電熱素子１００は、正温度係数を有するセラミック抵抗片よりなり、一片の板状体で上下両側に幅広い表面を有し、電力を導入すると抵抗効果による発熱を生じる。電熱素子１００の上下表面にはそれぞれ正電極１０１と負電極１０２が結合され、電熱素子１００の外周囲が電気的絶縁性と導熱性を有する絶縁層１０３で包覆される。絶縁層１０３で包覆されることで電気的に絶縁することができるが、絶縁層１０３は伝熱機能を持つので、電熱素子１００が発生する熱を絶縁層１０３を経由して外向きに伝導することができる。
なお、電熱素子１００を、他の接続方式を採用して等分型アーチ３の内部に結合してもよいが、匣体３１と外弧状アーチ３３との一体成形を利用すれば、迅速に作製することが可能となる。また、匣体３１の存在を利用すれば、匣体３１を電熱素子１００に面状に圧接することによって、最適熱伝達路径が取得され得ると共に、構造を簡素化させて組立て手順を節減することができ、熱を効果的に等分型アーチ３の本体に伝導し発散することができる。
【００１６】
図５に示すように、筒体１の内周面に複数の等分型アーチ３が周方向に並べて設置される。等分型アーチ３は、筒体１の内面を周方向に等角度で３分割するよう形成され、３枚の等分型アーチ３を共同に円になるように配置し、筒体１の内面に取り付けられる。各等分型アーチ３に内弧状アーチ３４が設けられ、内弧状アーチ３４の内側に内弧面３４０が形成され、全ての内弧面３４０の曲率が外弧状アーチ３３の同心円の曲率と等しく、また、内部に貫設される拡圧チップ管４と均等である。
拡圧チップ管４は、スリット４０を有し、本来の外径が内弧面３４０に囲まれて形成される中空円直径よりもやや大きな直径である。スリット４０の存在及び拡圧チップ管４の弾性変形作用により、拡圧チップ管４を内弧面３４０に囲まれて形成される中空円に貫設すると、拡圧チップ管４の外向きに働くアーチ圧力を各等分型アーチ３の内弧状アーチ３４に作用させることによって、その圧力を外弧状アーチ３３の外面に伝達し、各外弧状アーチ３３の外面を筒体１の内面に貼り付けることができる。
【００１７】
各等分型アーチ３に設けられる電熱素子１００が発生する熱は、対圧面３５または導熱部３２を経由して外弧状アーチ３３に伝達される。なお、各電熱素子１００は、前記のように各等分型アーチ３の内接線Ｌ位置に取り付けられる。これにより、熱は、外弧状アーチ３３を介して筒体１に伝達されて圧延ロール１０の表体に均一に発散される。
筒体１の内面に圧接される等分型アーチ３は、互いに中心に対して中空円を形成し、この中空円に拡圧チップ管４が貫設されることによって、拡圧チップ管４は内弧状アーチ３４から伝達される熱を受け、この熱は拡圧チップ管４の中空内部に充満するだけで、外漏れすることはない。拡圧チップ管４はこの熱を内弧状アーチ３４にフィードバックして導熱部３２を介して外弧状アーチ３３に向けて伝導することができる。
【００１８】
上記構造によれば、電熱素子１００が線Ｌの付近に位置して筒体１に近接するため熱伝達路径を短縮することができる。また、拡圧チップ管４のアーチ圧力を利用することによって、各等分型アーチ３の外弧状アーチ３３を筒体１の内面に確実に貼り付けることができるので、機械的な力による強力な圧着がなされてその熱平衡の交換速さを向上させることができる。
また、外弧状アーチ３３を圧接する筒体１の内面に、予め導熱ゲルを塗布して前記導熱ゲルの膜層を利用すれば、加工によって生じる構造的隙間を充填することができるので、外弧状アーチ３３を筒体１の内面にいっそう密着させることができる。
【００１９】
0
図６は本考案の実施例２を示す。
実施例２では、等分型アーチ３の外弧状アーチ３３の中央位置に切り口３６を開設してある。電熱素子１００が発生する熱は、導熱部３２を経由して外弧状アーチ３３に向けて伝達することができる。一方、匣体３１から放射された熱は切り口３６を通して、筒体１の内面に直接伝わる。
また、切り口３６を開設し、接合する筒体１の内面の曲率よりも小さく設定されるようにした曲率を外弧状アーチ３３の曲率として提供すれば、筒体１と等分型アーチ３を組み合わせた後に等分型アーチ３の中央両側に生ずる応力で、等分型アーチ３を筒体１の内面に強く圧着することができる。
【００２０】
図７は本考案の実施例３を示す。
実施例３では、等分型アーチ３に形成される匣体３１は、その外周囲の外弧状アーチ３３と匣体３１の対圧面３５との間が中実の肉厚状に形成され、他側が内弧状アーチ３４で電熱素子１００に圧接して保持される。電熱素子１００が発生する熱は、対圧面３５と外弧状アーチ３３の表面との間の厚肉部を経由して伝達されるので、熱伝達効果を高めることができ、しかも、外弧状アーチ３３の機械的強度を強化させることもできることから、外弧状アーチ３３の受熱による変形を防ぐことが可能になる。
【００２１】
図８及び図９は本考案の実施例４を示す。
図８に示すように、等分型アーチ３に設けられる匣体３１は、押出成形完了直後の段階では、無荷重高さＨ１を有する空間が電熱素子１００の載置のための保留空間とされる。この無荷重高さＨ１よりも電熱素子１００の厚さＨ２（図９）は小さい。また、電熱素子１００が硬質材質からなる。
電熱素子１００が匣体３１に収納された後に、両側に設けられた連結側部３７の塑形変形能力を持つ変形部３７０が、内弧状アーチ３４と外弧状アーチ３３との距離を近づけるように変形することができる。
【００２２】
図９に示すように、匣体３１に電熱素子１００が収容され、拡圧チップ管４の圧力で内弧状アーチ３４の両側が電熱素子１００を対圧面３５の方向に向けて圧接すると、連結側部３７に形成される変形部３７０が直ちに塑形変形を生じることで、その変形後に残留した応力を用いて内弧状アーチ３４を外弧状アーチ３３の方向に向けて近づけることができるので、電熱素子１００を効果的に挟持して安定した位置決めをできる。また、変形部３７０の変形により内弧面３４０が変形した結果、内弧面３４０の曲率は、外弧状アーチ３３の外面と同心円の曲率となる。
【００２３】
このように、筒体１の内面に複数の等分型アーチ３が放射方向に等分されて設けられ、各等分型アーチ３の内部に電熱素子１００が結合されるので、電熱素子１００が発生する熱は、最短距離で筒体１に伝達される、また、等分型アーチ３で構成される円体中心に形成された中空円内に、外向きアーチ圧力を有する拡圧チップ管４を入れたことにより、拡圧チップ管４が発生するアーチ圧力を利用して、そのアーチ圧力を均等に各等分型アーチ３に分配させ、各等分型アーチ３に対して同じ機械的貼付圧力が得られることで、その外弧状アーチ３３を筒体１の内円に効果的に貼り付けることができ、熱伝達速さを向上させることができる。
【符号の説明】
【００２４】
１０：圧延ロール
１：筒体
１１：電機子
１２：図形・文字用紙
１３：ラミネート膜
１００：電熱素子
１４：緩衝層
２：導熱内筒
２１：匣体
１０１：正電極
１０２：負電極
１０３：絶縁層
２２：伝導リブ
２３：弧状アーチ
２３０：張力アーチ
３：等分型アーチ
３１：匣体
３２：導熱部
３３：外弧状アーチ
３７：連結側部
３４：内弧状アーチ
３４０：内弧面
３５：対圧面
３６：切り口
３７０：変形部
４：拡圧チップ管
４０：スリット
Ｈ１：無荷重高さ
Ｈ２：電熱素子の厚さ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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