(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転するローラと、前記ローラの中空内部にあって、前記ローラの軸方向に沿って順次直列に並んで配置された、誘導発熱機構のための複数の誘導コイルと、前記誘導コイルを励磁する多相電源とからなる誘導発熱ローラ装置において、並べられた前記誘導コイルを並べた順にそれぞれ２個ずつ第１の誘導コイルと第２の誘導コイルに分け、前記第１の誘導コイルと前記第２の誘導コイルからなる誘導コイルの複数をそれぞれ前記多相電源の各相に接続する第１の接続と、前記第１の誘導コイルを前記多相電源の各相に接続するとともに、前記第２の誘導コイルをそれぞれ前記第１の誘導コイルを接続した相と隣合う相に接続した第２の接続とを切り替える切替スイッチを設け、前記切替スイッチの切り替えを所定の時間毎に交互に繰り返してなる誘導発熱ローラ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は誘導発熱ローラ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように誘導発熱ローラ装置は、回転する中空のローラの内部に、鉄心とこれに巻装される誘導コイルとによって構成される誘導発熱機構が配置される。
誘導コイルを交流電源によって励磁することにより、ローラに交番磁束が誘起して、誘導発熱する。
【０００３】
このような構成において、誘導コイルを複数とし、そのそれぞれに交流電圧を印加した場合、誘導コイルの、軸心方向における中央部、すにわち磁気中心と対峠するローラ部分の周壁に、誘導電流が集中する傾向がある。したがってローラの周壁部に現れる発熱分布は、誘導コイルの中央部付近と対峠する個所で最も高く、誘導コイルの両端と対峠する個所で最も低くなる。そのため複数の誘導コイルを使用した場合、ローラの軸心方向における発熱分布は、隣合う誘導コイルの間と対峠するローラ部分において落ちこむ傾向を示す。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、多相交流電源により、ローラ内部の誘導コイルを励磁するに際し、誘導コイルの間と対峠するローラの発熱量の低下によるローラの発熱分布の不均一化を改善し、その平坦化を図ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、回転するローラと、前記ローラの中空内部にあって、前記ローラの軸方向に沿って順次直列に並んで配置された、誘導発熱機構のための複数の誘導コイルと、前記誘導コイルを励磁する多相電源とからなる誘導発熱ローラ装置において、並べられた前記誘導コイルを並べた順にそれぞれ２個ずつ第１の誘導コイルと第２の誘導コイルに分け、前記第１の誘導コイルと前記第２の誘導コイルからなる誘導コイルの複数をそれぞれ前記多相電源の各相に接続する第１の接続と、前記第１の誘導コイルを前記多相電源の各相に接続するとともに、前記第２の誘導コイルをそれぞれ前記第１の誘導コイルを接続した相と隣合う相に接続した第２の接続とを切り替える切替スイッチを設け、前記切替スイッチの切り替えを所定の時間毎に交互に繰り返してなることを特徴とする。
【０００６】
第１の接続印加状態では、通常の誘導発熱ローラ装置と同様に、隣合う相の電圧が印加される誘導コイルの間と対峠する部分のローラの発熱量は少なくなり、その部分の発熱分布は低下する。第２の接続印加状態では端部にある誘導コイルには、その隣りの誘導コイルに印加される電圧とは、位相差が異なる電圧が印加される。中間の誘導コイルについては、第１の接続印加状態において異なる相に接続されていて隣合っていた誘導コイル同志が、同じひとつの相に並列接続されるようになる。
【０００７】
そのため第１の接続印加状態にあって、発熱量が小さくなっていたローラの周壁部分は、第２の接続印加状態にあっては、発熱量が大きくなる。この第１および第２の接続印加状態を交互に繰り返すことにより、ローラの周壁における発熱量は平均化するため、発熱分布は均一となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施態様を図によって説明する。図１において、１はローラで、これに連なるジャーナル２が架台３に対して軸受４によって回転可能に支持され、図示しない回転源によって回転駆動される。５はローラ１の肉厚部分に形成されてあるジャケット室で、内部に気液二相の熱媒体が封入されてある。
【０００９】
ローラ１の中空内部には、誘導コイル６１〜６６と、これらが巻装されてある鉄心７とによって構成されている誘導発熱機構８が設置される。９は誘導発熱機構８を支持する支持ロッドで、これは軸受１０を介してジャーナル１１の内部に支持されている。１２は誘導コイル５のリード線で、支持ロッド９内を通って外部に導出され、外部の三相交流電源１３に接続されている。
【００１０】
誘導コイル６１〜６６はローラ１の内部において順次直列に配置され、三相電源のＵ，Ｖ，Ｗ相に接続される。図２の（ａ）は第１の接続印加状態を示し、誘導コイル６１、６２はたとえばＵ相に、誘導コイル６３、６４はＶ相に、誘導コイル６５、６６はＷ相に、それぞれ並列に接続される。
【００１１】
この状態で三相電圧を印加すると、同じ相に接続されているたとえば誘導コイル６１、６２の間に対峠するローラ１の部分の発熱量は僅かに減少する程度であるが、隣合う相に接続されているたとえば誘導コイル６２、６３の間に対峠するローラ１の部分の発熱量は大きく減少する。このような減少が発生するのは、隣合う相の電圧の位相差が１２０度という大きな値に基づくからである。このときのローラ１の発熱量の分布を示したのが図３の発熱分布曲線Ａである。このような分布現象は通常の分布と特に相違するものではない。なお図３の発熱分布曲線は、下段に示す各誘導コイルの位置に対応する分布を示している。
【００１２】
次ぎに各誘導コイルの接続状態を変更し、誘導コイル６２、６３はＵ相に、誘導コイル６４、６５はＶ相に、誘導コイル６６、６１はＶ相に、それぞれ並列に接続される。図２の（ｂ）はその接続状態、すなわち第２の接続印加状態を示すもので、この状態で三相電圧を印加すると、同じ相に接続されているたとえば誘導コイル６２、６３間に対峠するローラ１の部分の発熱量は僅かに減少する程度であるが、隣合う相に接続されているたとえば誘導コイル６３、６４間に対峠するローラ１の部分の発熱量は大きく減少する。このときのローラ１の発熱量の分布を示したのが図３の発熱分布曲線Ｂである。
【００１３】
この第１の接続印加状態と、第２の接続印加状態を所定の時間毎に交互に切り替える。その結果はローラ部分の発熱量は、第１の接続印加状態時の発熱量と第２の接続印加状態時の発熱量との平均値となる。これによりローラの軸方向に沿ってほぼ均一となり、したがってローラの表面温度が平均化するようになる。このときのローラ１の発熱量の分布を示したのが図３の発熱分布曲線Ｃである。この切り替えは、誘導コイルをローラ１の軸心方向に沿って周期的に揺動させた場合と同じ現象を呈する。
【００１４】
第１の接続印加状態と第２の接続印加状態との切り替えのための回路図を示したのが図４である。同図において２１はその切替制御装置で、具体的には１２個の切替スイッチ２２を主として構成している。２３は電流値を制御する半導体制御回路である。図に示すように各切替スイッチ２２が上部のａ接点に接しているときは、各誘導コイルは第１の接続印加状態にある。この状態を所定時間、具体的にはローラの表面温度が安定するのに要する時間（たとえば数分程度）を経過したのち、またこれを切替えて下部のｂ接点に接するようにすれば、第２の接続印加状態となる。この切り替えを前記のように交互に繰り返せばよい。
【００１５】
図５乃至図８に本発明の他の実施態様を示す。図２乃至図４に示す例は、三相電源をそのまま利用しているので、位相差を１２０度としたままであったが、図５乃至図８に示す例は、ひとつの相、たとえばＶ相を逆相（これをＹ相とする。
）とし、これによりＶ相、Ｙ相、Ｗ相の位相差を６０度としたものである。このように位相差を小さくすればするほど、隣合う相に接続される誘導コイルの間に対峠するローラの発熱量の低下は減少する。
【００１６】
またここに示す実施態様では、位相の進み、遅れに基づく磁束流れによる発熱量の差をも回避するようにしている。すなわち位相の異なる電圧を隣合う誘導コイルに印加してローラを発熱させる場合、位相が進んでいる電圧が印加された誘導コイルに対峠するローラ部分よりも、位相が遅れている電圧が印加された誘導コイルに対峠するローラ部分のほうが、発熱量が多くなる傾向がある。そのため位相が進んでいる電圧と遅れている電圧とを時間的に交互に印加すれば、発熱量は平均化される。
【００１７】
このようにして平均化する場合でも、隣合う相の位相差をたとえば６０度するためには、前記のようにＵ，Ｖ，Ｗ相のうちのＶ相を逆相としてＹ相とし、Ｕ，Ｙ，Ｗ相に、誘導コイル６１〜６６をその２個ずつ並列接続して、順次接続して第１の接続印加状態とする。次ぎにＷ相を逆相としてＺ相とし、Ｙ相に誘導コイル６１を接続し、以下順次Ｕ相に誘導コイル６２、６３を、Ｚ相に誘導コイル６４、６５を、Ｖ相に誘導コイル６６を接続して、第２の接続印加状態とする。この場合端部の誘導コイル６１、６６はそれぞれ別の相に接続されることになる。
【００１８】
このようにすれば、第１および第２の接続印加状態では、ともに隣合う相の位相差は６０度となるし、また第１の接続印加状態ではＵ相からＹ相、Ｗ相に向かって位相が進む状態となるし、また第２の接続印加状態では、Ｙ相、Ｕ相、Ｚ相およびＶ相に向かって遅れ位相となる。したがって第１および第２の接続印加状態を交互に切り替えれば、ローラの発熱量は第１の実施態様と同様に均一化する。
【００１９】
図５の（ａ），（ｂ）は第１の接続印加状態を示す各誘導コイル６１〜６３の接続状態を示し、図６の（ａ），（ｂ）は第２の接続印加状態を示す各誘導コイル６１〜６３の接続状態を示す。また図７において、Ａは第１の接続印加状態におけるローラの発熱分布を示し、Ｂは第２の接続印加状態におけるローラの発熱分布を示し、Ｃは平均化された発熱分布曲線を示す。
【００２０】
図８は第１の接続印加状態と第２の接続印加状態との切り替えのための回路図図である。図に示すように各切替スイッチ２２が上部のａ接点に接しているときは、各誘導コイルは第１の接続印加状態にある。この状態を所定時間、具体的にはローラの表面温度が安定するのに要する時間（たとえば数分程度）を経過したのち、またこれを切替えて下部のｂ接点に接するようにすれば、第２の接続印加状態となる。この切り替えを前記のように交互に繰り返せばよい。
【００２１】
第２の実施態様では、各誘導コイルをスター結線としているが、これに代えてデルタ結線としてもよい。そのための接続関係を示したのが図９、図１０で、図９は図５に対応した第１の接続印加状態を示し、図１０は図６に対応した第２の接続印加状態を示す。図１１は接続印加状態の切り替えのための回路図で、切替スイッチ２２が図のようにａ接点側にあるときは、誘導コイルは図９の接続状態となり、またｂ接点側に切替られたときは、図１０の接続状態となる。
【００２２】
なお以上の各実施態様はいずれも三相電源を利用した例であったが、これに限られるものではなく、三相を整数倍した多相電源を利用した場合でも適用可能である。また隣合う誘導コイルに印加される位相の差を１２０度、６０度としているが、これに限られるものではなく、たとえば３０度であってもよい。さらに誘導コイルの数は３個に限られるものではなく、電源の相数に応じて３ｎ（２以上の整数）としてもよい。さらに図の例では誘導コイルをそれぞれ２個ずつ並列接続した構成としているが、これに限られるものではなく、２個ずつ直列接続した構成であってもよい。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、誘導コイルを多相交流電源によって励磁する場合における、隣合う相の位相差によるローラの発熱量の不均衡を解消することができ、したがってローラの表面温度を均一とすることができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施態様を示す断面図である。
【図２】誘導コイルの地形図である。
【図３】誘導コイルと発熱量との関係を示す説明図である。
【図４】本発明の実施態様を示す配線図である。
【図５】本発明の他の実施態様を示す第１の地形図である。
【図６】同じく第２の地形図である。
【図７】同じく誘導コイルと発熱量との関係を示す説明図である。
【図８】同じく配線図である。
【図９】本発明のさらに他の実施態様を示す第１の地形図である。
【図１０】同じく第２の地形図である。
【図１１】同じく配線図である。
【符号の説明】
１  ローラ
６１〜６６  誘導コイル
８  誘導発熱機構
２１  切替制御装置
【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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【図１０】
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【図１１】
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