(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転される炭素鋼からなるローラの内部に磁束発生機構を設置した誘導発熱ローラ装置において、前記ローラの前記磁束発生機構と対向する内周面全面に沿って、純度９９．８％以上、導電率９８％以上で厚み２〜１０ｍｍの電気銅または純度９９．５％以上、導電率６０％以上で厚み３〜１５ｍｍの電気用アルミニウムからなる導電体を設けた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】
たとえばプラスチックフイルム、紙、布、不織布、金属箔などのシート材あるいはウエブ材の連続熱処理工程において、適度の温度に発熱して回転するローラが使用されることは、すでによく知られている。このようなローラを使用して被処理材を一定の温度で熱処理するためには、そのローラの表面温度分布を高精度で均一化することが重要である。
【０００３】
そのために従来からも、熱ローラの周壁に、その円周方向に沿って多数のジャケット室を設け、ここに気液二相の熱媒体を封入し、その相変換の際に発生する潜熱を利用して、ローラの表面温度分布を均一化するようにしている。しかしこのようにして温度分布を均一化しても、たとえばローラの回転時における振れ精度、あるいは真直度が劣悪であると、被処理材の走行時に加わる張力が不安定となったり、またはローラ同志をニップして使用する場合のニップ圧が不均等となったりすることがある。前記した振れ精度、真直度を劣化させる主な原因は以下のように考えられる。
【０００４】
すでによく知られているように、誘導発熱ローラは、ローラの内部の磁束発生機構によって生じる磁束がローラと鎖交し、これによる電磁誘導によって誘起起電力が発生する。ローラの周壁は閉ループを構成しており、ここに誘導電流が流れてローラ自身がジュール発熱する。このときのジュール発熱量は、誘導電流と閉ループの抵抗値（電気抵抗値。以下同じ。）とにより決定される。
【０００５】
この場合もしローラの周壁の抵抗値が、前記閉ループに沿う各位置において異なるようなことがあると、ローラの周壁の、円周方向に沿う各位置における発熱温度が異なるようになる。通常この種ローラの素材は磁性を備えた炭素鋼が一般に使用されているが、製鋼段階における硫黄、マンガンなどの添加物、あるいはクロム、ニッケルなどの合金成分が均等に分散せず、その濃度が偏重してしまうことがあり、そのためその化学組成を均質とすることは困難である。また熱処理過程においても、焼き入れ時の冷却速度差、焼き戻し時の温度偏重によって、結晶組織のバラツキが生じることがあり、これによっても組成の均質化が損なわれる。
【０００６】
そのためたとえばローラの円周方向に沿う各位置の化学的成分のバラツキ、熱処理ムラによる組織のバラツキなどが発生すると、このバラツキによって局部的に抵抗値に差が生じるようになり、そのため局部的にジュール発熱量が異なることにより、ローラの円周方向に沿う表面温度分布を不均一とする原因となる。この温度差のためローラの熱膨張差をもたらし、ローラをわん曲させるので、振れ精度を劣化させるとともに、真直度を劣化させたりする。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ローラ自身の局部的な抵抗値の差異に基づく、円周方向に沿うジュール発熱量の差異を低減し、ローラの振れ精度、真直度の劣化を防止することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、回転される炭素鋼からなるローラの内部に磁束発生機構を設置した誘導発熱ローラ装置において、前記ローラの前記磁束発生機構と対向する内周面全面に沿って、純度９９．８％以上、導電率９８％以上で厚み２〜１０ｍｍの電気銅または純度９９．５％以上、導電率６０％以上で厚み３〜１５ｍｍの電気用アルミニウムからなる導電体を設けたことを特徴とする。
【０００９】
ローラの内部の磁束発生機構によって発生した磁束による誘導電流は炭素鋼からなるローラの抵抗値との差に基づき、そのほとんどが純度９９．８％以上、導電率９８％以上で厚み２〜１０ｍｍの電気銅または純度９９．５％以上、導電率６０％以上で厚み３〜１５ｍｍの電気用アルミニウムからなる導電体に流れる。この電流により純度９９．８％以上、導電率９８％以上で厚み２〜１０ｍｍの電気銅または純度９９．５％以上、導電率６０％以上で厚み３〜１５ｍｍの電気用アルミニウムからなる導電体はジュール発熱する。ここに発生した熱はローラに伝熱され、これによりローラが加熱されるようになる。
【００１０】
ここに使用する純度９９．８％以上、導電率９８％以上で厚み２〜１０ｍｍの電気銅または純度９９．５％以上、導電率６０％以上で厚み３〜１５ｍｍの電気用アルミニウムからなる導電体の材質は全体にわたって均一である。したがって局部的な抵抗値の差異はほとんどなくなり、全体が均一に誘導発熱する。したがってここに発生した熱がローラに均等に伝導されることにより、ローラはその円周方向に沿う温度分布が均一となる。
【００１１】
なお従来においても、ローラの内周面に導体を設けた構成が、たとえば実公昭４５−２９６４８号公報に記載されているように知られている。しかしこれらの構成はローラと導体とを磁束と交差する閉ループを並列接続とするものであり、あくまでもローラと導体との両方に誘導電流を流すことを意図したものである。これに対し本発明は、意識的にローラには誘導電流が流れないようし、もってローラには誘導発熱が発生しないようにしたものである。そしてローラは純度９９．８％以上、導電率９８％以上で厚み２〜１０ｍｍの電気銅または純度９９．５％以上、導電率６０％以上で厚み３〜１５ｍｍの電気用アルミニウムからなる導電体のジュール熱による熱伝導に依存して温度上昇するようにしている。したがって前記した従来構成では本発明の構成とは相違し、別個の作用を呈するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施態様を図１によって説明する。１は炭素鋼によって製作されているローラ、２、３はその両側に一体的に取り付けられているジャーナルで、軸受４を介して機台５に回転自在に支持されている。そして外部の回転機構によって回転駆動される。６は磁束発生機構で、鉄心７と、その外周に巻装されている誘導コイル８とによって構成されている。磁束発生機構６はホルダー９により支持されている。
【００１３】
ローラ１の周壁の内部にはジャケット室１０が設けられてあり、その内部に気液二相の熱媒体が封入されている。ホルダー７の各端部に固定軸１１、１２が取り付けられている。固定軸１１、１２はジャーナル２、３内に挿通されてあり、軸受１３、１４を介してジャーナル２、３に対して回転自在に支持されている。１５は固定軸１２がジャーナルの回転につられて回転することのないように固定しておくための回り止め機構である。
【００１４】
１６はローラ１の周壁部分の温度を検出する温度検出器で、これにより検出される検出信号は、リード線１７を介して回転トランス１８に送られる。そしてこの回転トランス１８を介してローラ１の外部に送り出される。これらの構成は既によく知られている。本発明にしたがい、ローラ１の内周面にはその全面に沿って、純度９９．８％以上、導電率９８％以上で厚み２〜１０ｍｍの電気銅または純度９９．５％以上、導電率６０％以上で厚み３〜１５ｍｍの電気用アルミニウムからなる導電体２０を設ける。
【００１５】
以上の構成において、磁束発生機構６を駆動して磁束を発生させたとき、この磁束に対してローラ１、導電体２０が鎖交する。これによりローラ１および導電体２０には誘導起電力が誘起されるが、ローラ１に対して導電体２０の抵抗値が小さいので、誘導電流の殆どが導電体２０に流れ、ローラ１には流れない。
【００１６】
このようにして導電体２０に誘導電流が誘起されることにより、ここにジュール熱が発生する。このジュール熱はローラ１の周壁に熱伝導され、これによりローラ１は所要の温度まで上昇する。導電体２０はその局部的な抵抗値のバラツキは小さい。したがって導電体の発熱量は全般にわたって均一となるので、これにともないローラ１の円周方向に沿う温度も、ほぼ均一となる。
【００１７】
ここでは前記のように導電体２０として、可及的に高純度のもの、たとえば９０％以上、好ましくは９９．５％以上のものが使用される。この程度の純度のものは局部的に抵抗値が均一となる。具体的な例としては、ローラを炭素鋼で製作した場合、純度９９．８％以上、導電率９８％以上、厚さ２ｍｍ〜１０ｍｍの電気銅、純度９９．５％以上、導電率６０％以上、厚さ３ｍｍ〜１５ｍｍの電気用アルミニウムなどが適当である。
【００１８】
たとえば前記した電気銅にあっては、その抵抗値の局部的差異は２％未満である。したがってそのジュール発熱量の差異もそれに比例した値となる。一方炭素鋼によるローラにおける抵抗値の差異は６％である。これからしても本発明による導電体を設置した場合の方が、ローラの円周方向に沿う熱のバラツキは少ないことが理解されよう。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、炭素鋼からなるローラの内周面に沿って、純度９９．８％以上、導電率９８％以上で厚み２〜１０ｍｍの電気銅または純度９９．５％以上、導電率６０％以上で厚み３〜１５ｍｍの電気用アルミニウムからなる導電体を設け、ローラに流れる誘導電流を大幅に低減したので、炭素鋼からなるローラ自身の局部的な抵抗値の差異に基づく、円周方向に沿うジュール発熱量の差異を低減することができ、もってローラの振れ精度、真直度の劣化を防止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。
【符号の説明】
１  ローラ本体
６  磁束発生機構
２０  導電体
【図１】
0004903327.tif 000002