回転体
【課題】軸心を有する中空状のセラミックス製の胴部と、胴部と同軸に配置されるとともに当該胴部の両端から軸心方向に延びる軸部とを有する回転体において、容易に回転バランスを調整可能な回転体を提供する。
【解決手段】軸心を有する中空状のセラミックス製の胴部１ａと、胴部と同軸に配置されるとともに当該胴部の両端から軸心方向に延びる軸部１ｈとを有する回転体であって、胴部の中空部に配置された、当該胴部の中空部に内挿される板状または環状の内挿部材３を有し、内挿部材３は、その端面に凹部または貫通孔が設けられている回転体である。
【解決手段】軸心を有する中空状のセラミックス製の胴部１ａと、胴部と同軸に配置されるとともに当該胴部の両端から軸心方向に延びる軸部１ｈとを有する回転体であって、胴部の中空部に配置された、当該胴部の中空部に内挿される板状または環状の内挿部材３を有し、内挿部材３は、その端面に凹部または貫通孔が設けられている回転体である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空状のセラミックス製の胴部と、胴部と同軸に配置されるとともに当該胴部の両端から軸心方向に延びる軸部とを有する回転体に係わる。
【背景技術】
【０００２】
上記技術分野に係わる回転体として、めっき鋼板の製造ラインにおいて、亜鉛やアルミニウムなどの溶融金属めっき浴中に浸漬して使用される溶融金属めっき浴用ロールがあり、本願出願人も、窒化珪素質セラミックスで胴部と軸部を構成することにより、溶融金属めっき浴に対し高い耐食性、耐熱性および耐摩耗性を具現したシンクロールまたはサポートロールその他溶融金属めっき浴用ロールを、下記特許文献１および２などで提案している。なお、従来技術の問題を明らかにするために、回転体である溶融金属めっき浴用ロールを例として以下説明するが、本発明は溶融金属めっき浴用ロールに限定されない。
【０００３】
特許文献１に開示された溶融金属めっき浴用ロールは、「耐食性、耐熱性、耐摩耗性に優れ、ロールを軽量化して回転しやすい、ロールを浴中から引き揚げた際の割れを防止でき、ロール全体をセラミックスにより長尺化できる」という課題を解決するために構成されたものであり、「ロール胴部と軸部をそれぞれセラミックスにより中空状に形成し、ロール胴部の両端部に軸部を接合したことを特徴とする溶融金属浴中に浸漬して用いられる連続溶融金属めっき用ロール」である。
【０００４】
また、特許文献２に開示された溶融金属めっき用ロールは、「使用中にロール軸部がロール胴部から抜けることを防止」するという課題を解決するために構成されたものであり、「ロール胴部とロール軸部が滑って空転することを防止するための回り止めフランジ部材の中空部に中空状のロール軸部を貫通させるとともに、該フランジ部材の外周部に、セラミックスにより中空状に形成したロール胴部を嵌合したことを特徴とする連続溶融金属めっき用ロール」である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−８９８３６号公報
【特許文献２】特開２００５−２９８８３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、溶融金属めっき浴中において鋼板と直接接触する溶融金属めっき浴用ロールには、鋼板表面に欠陥が無く均一なめっき層を形成するため、回転時に生じる振動量が所定のレベル以下となるよう一定の回転バランスを有している必要がある。しかしながら、特許文献１および２に開示された溶融金属めっき浴用ロールのセラミックスで構成された胴部は、その焼結時に曲がりが発生する場合があり、当該胴部を組み込んだ溶融金属めっき浴用ロールの回転バランスを調整することが操業条件によっては必要となる場合があることを本願発明者らは知覚した。
【０００７】
また、上記のような溶融金属めっき浴用ロールに限らずロール・ローラその他の回転体において、回転時の振動が所定のレベルとなるよう要請される場合には、回転バランスを調整する必要がある。そして、胴部が金属製の回転体の場合には、金属製の錘体（バランスウエイト）を例えば胴部の側面に螺合または溶接し、回転バランスを調整することが周知である。しかしながら、胴部がセラミックスで構成された回転体の場合には、溶接はもちろんのこと、胴部に雌螺子を加工すると破壊の起点となるため、胴部自身に錘体を配置することが困難である。
【０００８】
本発明は、上記従来の技術の問題点を鑑み本発明者らが鋭意検討してなされたものであり、軸心を有する中空状のセラミックス製の胴部と、胴部と同軸に配置されるとともに当該胴部の両端から軸心方向に延びる軸部とを有する回転体において、容易に回転バランスを調整可能な回転体を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する本発明の一態様は、軸心を有する中空状のセラミックス製の胴部と、胴部と同軸に配置されるとともに当該胴部の両端から軸心方向に延びる軸部とを有する回転体であって、胴部の中空部に配置された、当該胴部の中空部に内挿される板状または環状の内挿部材を有し、内挿部材は、その端面に凹部または貫通孔が設けられている回転体である。なお、凹部または貫通孔に替えて、内挿部材には錘体が配置されていてもよい。
【００１０】
内挿部材は、使用雰囲気における熱膨張係数が胴部とほぼ同一のセラミックスで構成されており、胴部の中空部に嵌入され固定されていることが望ましい。
【００１１】
さらに、胴部の中空部に内挿部材を嵌入し固定する場合には、内挿部材の外周の一部は、半径方向に向かい凸形状をなしていることが望ましい。また、内挿部材は、胴部の内周面に密着する弾性部材を介して胴部の中空部に嵌入され固定されていてもよく、胴部の内面には段部が形成されており、内挿部材は、段部の大径部に嵌入され固定されていてもよい。
【００１２】
さらに、内挿部材は、焼嵌めにより胴部の中空部に固定されていることが好ましい。
【００１３】
加えて、軸心方向から見た内挿部材の外周縁の形状は略円形状であり、内挿部材の外周面が、胴部の内周面に密着するよう配置されていることが好ましい。
【００１４】
なお、胴部の中空部に内挿部材を挿入し固定する場合には、胴部の内周面には略円環状の溝部が形成されており、内挿部材は、軸心に対し平行な一平面を有するとともに胴部の溝部の内周面に内挿部材の外周面が密接した状態で当該溝部の一部に挿入される第１の内挿部材と、第１の内挿部材の一平面に対し一定の間隙で対向するよう配置される一平面を有するとともに溝部の内周面に外周面が密接した状態で当該溝部の他部に挿入される第２の内挿部材とで構成され、第１の内挿部材および第２の内挿部材を溝部の内周面に押し付ける押付部を有する構成としてもよい。
【００１５】
凹部もしくは貫通孔または錘体は、胴部の軸心回りにおいて同一円周上に複数個配置されていることがより好ましい。
【００１６】
上記内挿部材は、軸部を中空状とし、胴部に代えて軸部の少なくとも一方の中空部に配置することができ、回転体の使用時における胴部または軸部の最大応力発生位置に配置することができる。さらに、前記軸部を、胴部の一方端に配置される中空状の第１の軸部と、他方端に配置される中空状の第２の軸部とで構成し、内挿部材を、第１の軸部または第２の軸部の少なくとも一方に配置することができる。
【００１７】
さらに、胴部を、少なくとも中空状の第１の胴部と、第１の胴部と外径が同一で中空状の第２の胴部とで構成し、第２の胴部を、第１の胴部と同軸に、その一方端面が、第１の胴部の一方端面に相対する状態で配置し、内挿部材を、軸心方向において、前記第１の胴部材および第２の胴部材の相対する一方端面の双方を含むように配置することができる。
【００１８】
内挿部材は、胴部または軸部の内周面に外周面が密着する略円筒状の大径部と、軸心方向における厚みが大径部よりも薄い略円盤状の薄肉部とを有し、薄肉部は大径部の内周面に接続されているように構成することが好ましい。
【００１９】
上記回転体は溶融金属メッキ浴用ロールであり、内挿部材は、その外周面に形成された軸心方向に伸びる溝部を有し、溝部の両端は開口するように構成することが好ましい。
【００２０】
上記回転体は溶融金属メッキ浴用ロールであり、環状の内挿部材の貫通孔部には、浮力調整用錘を配置することが好ましい。
【００２１】
上記回転体は溶融金属メッキ浴用ロールであり、板状の内挿部材は、胴部の内部を密閉するように胴部または軸部に配置されており、胴部の内部には、浮力調整用錘が配置されていることが望ましい。なお、胴部の両端から伸びる第１の軸部および第２の軸部の少なくとも一方が中実の略円柱形状であり、他方が略円筒形状である場合には、他方に板状の内挿部材を配置する。さらに、浮力調整用錘は、胴部の回転にともない胴部の内部を内周面に沿い流動する流動物であることが望ましい。
【発明の効果】
【００２２】
上記本発明によれば、その課題を解決することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】めっき鋼板製造ラインの概略構成図である。
【図２】図１の溶融金属めっき浴装置の構成を示す図である。
【図３】図２の溶融金属めっき浴用ロールを示す図である。
【図４】図３の溶融金属めっき浴用ロールの部分拡大図である。
【図５】図３の溶融金属めっき浴用ロールの第１変形例を示す図である。
【図６】図３の溶融金属めっき浴用ロールの第２変形例を示す図である。
【図７】図３の溶融金属めっき浴用ロールの第３変形例を示す図である。
【図８】図３の溶融金属めっき浴用ロールの第４変形例を示す図である。
【図９】図３の溶融金属めっき浴用ロールの第５および第６変形例を示す図である。
【図１０】図３の溶融金属めっき浴用ロールの第７変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明について、その実施態様である溶融金属めっき浴用ロールおよび変形例に基づき、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明では、回転体として溶融金属めっき浴用ロールを例に説明するが、本発明は、例えば高温雰囲気、腐食雰囲気その他の過酷な環境で使用するため、高速回転用途の回転体において当該回転体を軽量化するため、あるいは使用雰囲気における温度変化に対し胴部の寸法精度を維持するため、少なくとも胴部をセラミックスで構成したロール・ローラその他の回転体に適用することが可能である。さらに、以下説明する本発明の各要素は、単独にまたは適宜組み合わせて利用することができ、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変形して利用することができる。
【００２５】
［めっき鋼板製造ライン、溶融金属めっき装置］
まず、本発明に係わる溶融金属めっき浴用ロール（以下単に「ロール」と言う場合がある。）が溶融金属めっき浴に浸漬されて使用される溶融金属めっき装置、およびその溶融金属めっき装置が組み込まれるめっき鋼板製造ラインについて、図１および２を参照しつつ説明する。
【００２６】
図１に示すように、めっき鋼板製造ラインは、不図示のペイオフリールに装着された熱延酸洗コイルまたは冷延コイルから引き出された鋼板Ｐを前処理し、材質調整するために焼鈍処理を行い、次いで溶融金属めっき浴に鋼板を浸漬してその表面に亜鉛やアルミニウム又はそれらの合金からなる溶融金属を付着させた鋼板Ｐ１とし、その後鋼板Ｐ１を冷却して付着した溶融金属を冷却・凝固し、スキンパス圧延機やテンションレベラーを通し、その後化成処理などの後処理を施された鋼板Ｐ１をテンションリールに巻き取り、出荷するように構成されている。
【００２７】
図２は、図１において溶融金属めっきを行う溶融金属めっき装置８０の概略構成を示す、正面から見た断面図である。溶融金属めっき装置８０は、溶融金属めっき浴（以下単に「めっき浴」と言う場合がある。）８１を入れた浴槽８２と、めっき浴８１の表層部分に浸漬されて、めっき浴８１の内に導入される鋼板の酸化を防止するためのスナウト８３と、めっき浴８１の中に配置されたシンクロール１と、めっき浴８１の内でシンクロール１の上方に位置する一対のサポートロール６・７と、めっき浴８１の表面より僅か上方に位置するガスワイピングノズル８６とを有する。シンクロール１自体には外部駆動力が付与されず、移動する鋼板との接触により駆動される。またサポートロール６・７は、通例、一方のサポートロール６が外部のモーター（
図示せず） に連結された駆動ロールであり、他方のサポートロール７が非駆動ロールである。なお、サポートロール６には外部駆動力が付与されない無駆動タイプもある。溶融金属めっき浴用ロールであるシンクロール１及び一対のサポートロール６・７は、フレーム８４・８５に取り付けられた軸受８７・８８により回転自在に各々支持されており、常に一体としてめっき浴８１の内に浸漬される。
【００２８】
鋼板Ｐは、スナウト８３を経てめっき浴８１の内に斜方から進入し、シンクロール１を経由して上方に進行方向を変えられる。めっき浴８１の中を上昇する鋼板Ｐは一対のサポートロール６・７に挟まれ、パスラインが保たれるとともに、反りや振動が防止される。ガスワイピングノズル８６は、めっき浴８１から出てきた鋼板Ｐ１に高速ガスを吹き付ける。高速ガスのガス圧及び吹き付け角度により、鋼板Ｐ１に付着した溶融金属めっきの厚さを均一に調整する。このようにして、溶融金属めっきが施された鋼板Ｐ１
が得られる。
【００２９】
［シンクロール］
図２のめっき装置８０に組み込まれるシンクロール１の構成について、その正面から見た断面図である図３および図３の拡大断面図である図４を参照して説明する。なお、以下の第１〜７変形例の構成についても同様であるが、基本的に、シンクロールを例として説明する構成はサポートロールにも適用することができ、サポートロールを例として説明する構成はシンクロールにも適用することができる。
【００３０】
図３・４に示すように、シンクロール１は、回転中心となる軸心Ｉを有する中空状のセラミックス製の胴部１ａと、胴部１ａと同軸に配置されるとともに胴部１ａの両端から軸心方向に延びる軸部１ｈを基本的な構成として有するとともに、胴部１ａの軸心Ｉに対し端面が交差するよう胴部１ａの中空部に内挿される板状の内挿部材３を有している。そして、本態様のシンクロール１では、比較的大径の場合に好ましい要素である、胴部１ａと軸部１ｈを結合する中間部１ｃが配置されている。胴部１ａの両端部と軸部１ｈとの間に、中間部１ｃを介在させない場合も本願発明に含まれることはいうまでもない。なお、胴部１ａの両端に配置される各々二の中間部１ｃおよび軸部１ｈの構成およびそれらと胴部１ａとの関係は同一であるので、図示左側の中間部１ｃおよび軸部１ｈのみ説明し、右側の中間部１ｃおよび軸部１ｈの説明は省略する。
【００３１】
［胴部］
所定の外径となるよう外周面が加工されている本態様のセラミックス製の胴部１ａには、両端部に形成された略円形状の凹部１ｂと、軸心方向において中央に形成された一の段部１ｋとを有しており、段部１ｋは、胴部１ａの左端より内面加工で形成された内周面である大径面１Ｌと、無加工の焼結面である小径面１ｍと、大径面１Ｌと小径面１ｍとを結ぶ軸心Ｉに対し直行する方向（以下半径方向という場合がある。）に伸びる位置合わせ面１ｎとで構成されている。なお、溶融金属めっき浴用ロールであるシンクロール１は、めっき浴への浸漬時および引上時に急熱・急冷されるために、その表面と内部との温度分布が異なると過大な応力が生じ、割損する可能性があるので、図示のように半径方向において一定の厚みを有する中空状とすることが好ましい。
【００３２】
［中間部］
胴部１ａの両端部に形成された凹部１ｂに嵌入れ固定される略円環形状の中間部１ｃは、胴部１ａと同様にセラミックスで構成されており、軸心方向に貫通する大径の貫通孔部を中央に有するとともに、半径方向において内周面と外周面との間に形成された軸心方向に貫通する小径の貫通孔部１ｄを有している。貫通孔部１ｄは、図４（ｃ）に示すように、軸心周りに４５°のピッチで等角度に形成されており、後述する内挿部材３の凹部３ｃまたは貫通孔３ｂを形成する場合に使用されるとともに、シンクロール１をめっき浴に浸漬する場合には、その内部に溶融金属を円滑に導入してシンクロール１の熱衝撃による割損を防止し、さらにシンクロール１をめっき浴から取り出す場合には、内部に侵入した溶融金属を円滑に外部に排出して溶融金属が内部で凝固することを防止する機能も果たしている。また、シンクロール１の中空部に貫通孔部１ｄを通じて溶融金属を導入することにより、シンクロール１の内部の空気を排出することで、浮力で上昇し過大な力で軸受と接触して磨耗が進行することを抑制することができる。なお、貫通孔部１ｄの構成は、好ましい態様である図示に限定されることなく、異なる孔径の貫通孔部１ｄを複数設けてもよく、貫通孔部１ｄを配置する角度ピッチも同一である必要もなく、同一円周上に設ける必要もない。さらに、溶融金属の導入・排出をさらに円滑にするためには、軸心方向から見たときに一方の中間部１ｃの貫通孔部１ｄに対し、他方の中間部１ｃの貫通孔部１ｄがずれた位置となるように両者を配置してもよく、また、溶融金属の導入・排出をより円滑に行うためには、中間部１ｃの外周面に軸心方向に伸びる複数の溝部を形成し、胴部１ａの凹部１ｂに中間部１ｃが嵌入され固定されたときに凹部１ｂの内周面と溝部とで貫通孔部１ｄが構成されるようにしてもよい。
【００３３】
［軸部］
本態様の軸部１ｈは、胴部１ａおよび中間部１ｃと同様にセラミックスにより中空状に構成されており、中間部１ｃの中央に形成された貫通孔部に嵌入れ固定される大径部１ｅと、軸受８７に支持され摺動する摺動面を有する小径部１ｇと、大径部１ｅと小径部１ｇとを連結する連結部１ｆとを有している。ここで、鋭角な部分が存在すると破壊の起点となるため、連結部１ｆと大径部１ｅおよび小径部１ｇの結合部分は、軸心方向に沿う断面視において各々滑らかな曲線で形成されている。なお、図３において、符号１ｉは、軸心方向にシンクロール１を支持するスラスト受けである。セラミックスで構成されたスラスト受け１ｉは、小径部１ｇの端部開口に嵌入れ固定されており、シンクロール１の回転性を考慮し、軸受８７に接触する面積が小さくなるように構成されており、その左端面の半径方向に沿う断面視は、左方向に凸である全体として弧状をなしている。
【００３４】
［材料構成］
以下、内挿部材３の説明の前に、上記胴部１ａ、中間部１ｃ、軸部１ｈ、内挿部材３を構成する材料であるセラミックスについて説明する。なお、本発明に係わる回転体において、必然的にセラミックスである必要があるのは胴部１ａのみであり、中間部１ｃ、軸部１ｃ、内挿部材３は例えば金属や樹脂などで構成してもよいが、特に溶融金属めっき浴用ロールであるシンクロールやサポートロールのように高温雰囲気、腐食雰囲気中で使用されるような回転体の場合には、全ての部材をセラミックスで構成することが、使用中における回転体の破損や損耗を防止するために好ましい。
【００３５】
セラミックスとしては、回転体が使用される雰囲気その他の操業条件の要請による耐熱衝撃性・耐食性などに応じ、アルミナ・ジルコニア・シリカその他の酸化物系セラミックス、硼化ジルコニウム・硼化チタン・硼化ボロンその他の硼化物系セラミックス、炭化シリコン・炭化ボロンその他の炭化物系セラミックス、またはカーボンなどの無機材料を利用してよい。そして、本態様の溶融金属めっき浴用ロールは、めっき浴への浸漬および取出しの際に急熱・急冷されるため、耐熱衝撃性に優れている必要がある。そのため、溶融金属めっき浴用ロールを構成するセラミックスとしては、熱伝導率が高い窒化珪素・窒化アルミその他の窒化物系セラミックスが好ましく、めっき浴である溶融金属に対し高い耐溶損性および耐磨耗性を有し、高温強度に優れた窒化珪素系セラミックスが特に好ましい。以下、溶融金属めっき浴用ロールを構成するに好適な窒化珪素セラミックスについて詳述するが、窒化珪素セラミックス自体は特開２００１−３３５３６８号に記載のものと同じでよい。
【００３６】
窒化珪素セラミックス中に存在するアルミニウム及び酸素はフォノン散乱源となり、熱伝導率を低減させる。窒化珪素セラミックスは、窒化珪素粒子とその周囲の粒界相とから構成され、アルミニウム及び酸素はこれらの相に含有される。アルミニウムは珪素に近いイオン半径を有するため、窒化珪素粒子内に容易に固溶する。アルミニウムの固溶により窒化珪素粒子自身の熱伝導率が低下し、窒化珪素セラミックスの熱伝導率は著しく低下する。従って、窒化珪素セラミックス中におけるアルミニウムの含有量はできるだけ少なくしなければならない。
【００３７】
焼結助剤として添加する酸化物中の酸素の多くは粒界相に存在する。窒化珪素セラミックスの高熱伝導率化を達成するには、窒化珪素粒子に比べて熱伝導率が低い粒界相の量を低減することが必要である。焼結助剤の添加量の下限は、８．５％以上の相対密度を有する焼結体が得られる量である。焼結助剤の添加量をこの範囲内でできるだけ少なくすることにより、粒界相中の酸素量を低減させる必要がある。
【００３８】
酸素量の少ない窒化珪素粉末を原料とすると、粒界相中の酸素量が低減できるために粒界相の量自体を低減でき、焼結体の高熱伝導率化が達成されるが、焼結過程で生成するＳｉＯ２の量の減少により難焼結性となる。ところが、他の酸化物より焼結性に優れたＭｇＯを焼結助剤として用いると、焼結助剤の添加量を少なくして、緻密な焼結体を得ることができる。その結果、焼結体の熱伝導率は飛躍的に高くなる。
【００３９】
マグネシウムとともに添加し得る焼結助剤としては、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ，Ｌｕ等の周期律表第３族（後述）が挙げられる。なかでも、焼結温度及び圧力が高くなり過ぎないという点で、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｙｂが好ましい。
【００４０】
本発明に使用する窒化珪素セラミックスの常温における熱伝導率は５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であり、より好ましくは６０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である。従って、窒化珪素系セラミックス中の酸素含有量は、５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を得るには５重量％以下であり、６０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を得るには３重量％以下である。また窒化珪素粒子中の酸素含有量は、５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を得るには２．５重量％以下であり、６０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を得るには１．５重量％以下である。さらに窒化珪素系セラミックス中のアルミニウムの含有量は、５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を得るには０．２重量％以下であり、６０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を得るには０．１重量％以下である。
【００４１】
窒化珪素セラミックス中のマグネシウムＭｇＯ換算）
と周期律表第３ 族元素酸化物の合計量は０．６〜７重量％ であるのが好ましい。その合計量が０．６重量％未満では、焼結体の相対密度が９５％未満と不十分である。一方７重量％を超えると、熱伝導率の低い粒界相の量が過剰となり、焼結体の熱伝導率が５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）未満となる。ＭｇＯ＋
第３族元素酸化物は０．６〜４重量％であるのがより好ましい。
【００４２】
ＭｇＯ／ 第３族元素酸化物の重量比は１〜７０が好ましく、１〜１０がより好ましく、１〜５が最も好ましい。ＭｇＯ／
第３族元素酸化物が１未満では、粒界相中の希土類酸化物の割合が多すぎるため、難焼結性となり緻密な焼結体が得られない。また、ＭｇＯ／ 第３族元素酸化物が７０を超えると焼結時におけるＭｇの拡散を抑制できず、焼結体表面に色むらが生じる。ＭｇＯ／ＩＩＩＡ２Ｏ３
が１〜７０の範囲にあると、１６５０〜１８５０℃での焼結により高熱伝導率化が著しい。焼結体を１８００〜２０００℃で熱処理すると、さらに高熱伝導率化される。熱処理による高熱伝導率化は、窒化珪素粒子の成長と蒸気圧の高いＭｇＯの揮発による。
【００４３】
窒化珪素粒子中のアルミニウム、マグネシウム及び周期律表第３族元素の合計量は1 . 0重量％ 以下であるのが好ましい。
【００４４】
窒化珪素焼結体中のβ型窒化珪素粒子のうち、短軸径が５μｍ以上のβ型窒化珪素粒子の割合が１０体積％超では、焼結体の熱伝導率は向上するが、組織中に導入された粗大粒子が破壊の起点として作用するため破壊強度が著しく低下し、７００Ｍｐａ以上の曲げ強度が得られない。従って、窒化珪素焼結体中のβ型窒化珪素粒子のうち、短軸径が５μｍ以上のβ型窒化珪素粒子の割合は１０体積％以下であるのが好ましい。同様に、組織中に導入された粗大粒子が破壊の起点として作用することを抑えるために、β型窒化珪素粒子のアスペクト比は１５以下であるのが好ましい。
【００４５】
シンクロール１において胴部１ａを形成する窒化珪素セラミックスは、急激な温度変化に対して十分な抵抗力を有する必要がある。急激な温度変化に対する抵抗力は下記式（１）：
Ｒ＝αｃ（１−ν）／Ｅα ・・・（１）
（ 但し、αｃ：常温における4点曲げ強度（ＭＰａ）、ν：常温におけるポアソン比、Ｅ：常温におけるヤング率（ＭＰａ）、α：常温から８００℃までの平均熱膨張係数）
により表される係数で表される係数Ｒは６００以上であるのが好ましく、７００以上であるのがより好ましい。係数Ｒが６００未満であるとロールが破壊するおそれがある。係数Ｒは、ロールから切り出した試験片に対して測定した常温における４点曲げ強度αｃ（ＭＰａ）
、常温におけるポアソン比ν、常温におけるヤング率Ｅ（ＭＰａ）及び常温から８００℃までの平均熱膨張係数αから求める。
【００４６】
［内挿部材］
胴部１ａの中空部に内挿される内挿部材３について、図３の拡大断面図である図４（ａ）、Ａ矢視図である図４（ｂ）、Ｂ矢視図である図４（ｃ）を参照して説明する。本態様の円板形状をなす内挿部材３は、胴部１ａと同様にセラミックスで構成されており、胴部１ａに形成された大径面１Ｌの内径とほぼ同一の外径を有している。内挿部材３は、胴部１ａの位置合わせ面１ｎに右側面が突き当てられることにより軸心方向における位置決めがされ、胴部１ａに嵌入され固定される。内挿部材３の固定方法は、固定部材などで機械的に固定してもよいが、シンクロール１の操業の安定性およびコストの面から、焼嵌めにより固定することが好ましい。その焼嵌め率は０．０１／１０００〜０．５／１０００の範囲内であるのが好ましい。焼嵌め率が０．０１／１０００未満であると、胴部１ａによる内挿部材３の締付け力が不十分であり、内挿部材が中空部から脱落するおそれがある。また焼嵌め率が０．５／１０００を超えると、焼嵌めによる締付け力が大きくなりすぎ、胴部１ａまたは内挿部材３が破損するおそれがある。より好ましい焼嵌め率は０．２／１０００〜０．３／１０００である。なお、中間部１ｃの胴部１ａに対する固定、軸部１ｈの中間部１ｃへの固定も同様に焼嵌めにより行ってよい。
【００４７】
上記のように胴部１ａに内挿された内挿部材３には、回転中心となる軸心Ｉを基点とし、要求される振動レベルに応じ設定された所定の範囲の中に重心が位置するよう、その端面に形成された半径方向に沿う断面が円形状の凹部３ｃ〜３ｅ、軸心方向に内挿部材３を貫通する断面が円形状の貫通孔３ｂが形成され、シンクロール１の回転バランスが調整されている。なお、図４（ｂ）に示すように、凹部３ｃ〜３ｅや貫通孔３ｂは、回転バランスの調整量に応じ各々複数個形成してよく、複数個形成された場合には各々の半径方向に沿う大きさは、適宜に設定される。また、軸心方向における凹部３ｃ〜３ｅの深さも同様であり（凹部３ｃ〜３ｅの深さが内挿部材３の厚みを越える場合が貫通孔３ｂと言える。）、回転バランスの調整量により貫通孔３ｂを形成しない場合もありうる。また、半径方向に沿う凹部３ｃ〜３ｅや貫通孔３ｂの断面形状は円形状に限定されず、三角形状・矩形状・多角形状その他種々の断面形状を適用しうるが、破壊の基点となる角部がないことから断面円形状または断面楕円形状とすることが望ましく、さらに研削加工などの除去方法で比較的容易に形成可能な断面円形状とすることがコストの面から好ましい。
【００４８】
また、貫通孔３ｂまたは凹部３ｃ〜３ｅを配置する位置は限定される理由はなく、内挿部材３の端面のどのような位置に形成しても構わないが、軸心回りの同一円周上に配置されていることが望ましい。さらに、軸心方向から見た内挿部材３の形状は、例えば三角形状・矩形状・多角形状・楕円形状その他種々の形状を適用しうるが、シンクロール１の回転バランスを容易に調整できる点および大径面１Ｌと全周に渡り密接することにより強固に固定できる点から、本態様のように円板状とすることが望ましい。なお、内挿部材３の外周の一部に、例えば軸心方向に伸びる溝・切欠き・孔その他胴部１ａの大径面１Ｌとの非接触部分が形成されていても、内挿部材３の外周面と大径面１Ｌが実質的に密着していればよい。また、図４（ｂ）に破線で示すように、半径方向において内挿部材３の中央に貫通孔部３ｆを設け、軸心方向から見た内挿部材３の形状を円環状とし、その端面から伸びる平面が軸心Ｉと交差するよう胴部１ａの中空部に内挿してもよい。この場合、貫通孔３ｂまたは凹部３ｃ〜３ｅは、円環状の内挿部材３の内周面と外周面の間に設けられることとなる。
【００４９】
ここで、本態様の貫通孔３ｂまたは凹部３ｃ〜３ｅは、図３および図４（ｃ）に示すように、中間部１ｃに形成された貫通孔部１ｄから軸心方向において臨むことが可能な位置に形成されている。すなわち、本態様の貫通孔３ｂまたは凹部３ｃ〜３ｅは、内挿部材３および中間部１ｃを各々胴部１ａに嵌入れ固定した後、中間部１ｃの貫通孔部１ｄの中を通した工具を内挿部材３の端面まで伸ばし、形成したものである。このような構成とすることで、胴部１ａ・中間部１ｃ・軸部１ｈおよび内挿部材３を組み上げてシンクロール１を形成した後に、動バランス試験などで回転バランスの確認を行いつつ、シンクロール１の回転バランスを適切に調整することができる。なお、胴部１ａ・中間部１ｃ・軸部１ｈを組み上げる前に、各々個別に回転バランスを確認しておき、確認された個々の回転バランスに基づき計算で求めた調整量により、胴部１ａに組み込む前に予め貫通孔３ｂまたは凹部３ｃを形成した内挿部材３を胴部１ａに嵌入れ固定しても構わない。その場合には、貫通孔３ｂまたは凹部３ｃ〜３ｅは、中間部１ｃの貫通孔部１ｄから軸心方向において臨むことが可能な位置に必ずしも形成する必要はない。
【００５０】
内挿部材３に設けられた上記貫通孔３ｂ、または円環状の内挿部材３における中央の貫通孔部３ｆは、中間部１ｃに設けた貫通孔部１ｄと同様に、シンクロール１の中空部へ溶融金属を円滑に導入し、または当該中空部から排出する機能を果たしうる。しかしながら、当該貫通孔３ｂまたは貫通孔部３ｆは必ずしも設ける必要はない。すなわち、胴部１ａの中空部に内挿された円板状の内挿部材３で左右に二つに分離された室の間で溶融金属の流通がないよう、胴部１ａの中空部を締め切る態様で内挿部材３を構成してもよい。
【００５１】
［第１変形例］
上記シンクロール１の第１変形例について図５を参照して説明する。第１変形例に係わるシンクロール４の部分拡大した正面断面図である図５（ａ）、その右側面図である図５（ｂ）に示すように、シンクロール４の内挿部材４ａには、上記内挿部材３の貫通孔３ｂまたは凹部３ｃに替えて、錘体（バランスウエイト）４ｂ〜４ｅが、その側面または側面に開口するように形成された円形凹部に配置されている。なお、内挿部材４ａの構成および胴部１ａとの関係および錘体４ｂ〜４ｅの配置方法は、基本的に、上記内挿部材３と同様である。また、本第１変形例を含め以下説明する変形例において、上記シンクロール１と同様な要素については同一符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００５２】
ここで、内挿部材４ａの左端面に配置された錘体４ｃは、適宜な接着材を介して端面に固定されている。また、内挿部材４ａの右端面において、軸心回りに同一円周上に配置された錘体４ｂ・４ｄ・４ｅは、内挿部材４ａの右端面に形成された有底孔状の円形凹部に挿入され固定されている。有低孔への錘体４ｂ・４ｄ・４ｅの固定は、例えば螺合により行ってもよいが、焼き嵌めまたは冷し嵌めにより行えば、部材の点数が少なくなり構成を単純化できるので好ましい。なお、上記貫通孔３ｂまたは凹部３ｃと同様に、回転バランスの調整量により、錘体４ｂ〜４ｅを配置する位置、その質量・大きさ・形状・材質その他の条件は、適宜設定される。また、錘体４ｂ〜４ｅは金属で構成することができるが、金属は溶融金属中で容易に溶損することから、その表面にセラミックス・ダイヤモンドライクカーボンなどからなる耐食性の高い膜を被覆処理しておくことが好ましい。また、耐食性が高く、密度が比較的高い、超鋼合金やサーメットなどで錘体４ｂ〜４ｅを構成してもよい。
【００５３】
［第２変形例］
上記シンクロール１の第２変形例であるシンクロール５について、図６を参照しつつ説明する。シンクロール５は、シンクロール１および４に対し、（１）軸心方向において、胴部の中空部の両端部に、貫通孔の無い二の内挿部材が配置されている点、（２）そのように内挿部材が配置され、胴部に形成された密閉空間に、浮力調整用錘が配置されている点、（３）上記胴部に配置された内挿部材に加え、二の軸部の中空部にも各々内挿部材が配置されている点、で相違している。ここで、胴部に配置された内挿部材はいずれか一枚であってもよく、軸部に配置する内挿部材は、いずれか一方の軸部に配置してもよい。さらに、内挿部材を胴部に配置せず軸部にのみに配置してもよい。加えて、浮力調整用錘は、必ずしも配置する必要はなく、いずれも必要に応じ、選択することができる。なお、本変形例を含め以下説明する第３〜６変形例では、シンクロール１を構成する中間部１ｃのように内挿部材を内挿した後に、回転バランスを調整する貫通孔部１ｄが設けられていない。したがって、上記記載のとおり、胴部・中間部・軸部の回転バランスを個別に確認しておき、確認された個々の回転バランスに基づき計算で求めた調整量により、予め貫通孔・凹部または錘体を配置した内挿部材を胴部に嵌入れし、回転バランスの調整されたシンクロールを構成している。
【００５４】
本態様のシンクロール５の胴部５ａには、その左端面から右方に離れた所定の位置に第１の段部１ｋが、右端面から左方に離れた所定の位置に第２の段部５ｋが形成されている。第１の段部１ｋおよび第２の段部５ｋは、各々胴部１ａの両端より内面加工で形成された内周面である大径面１Ｌ・５Ｌと、無加工の焼結面である小径面１ｍと、大径面１Ｌ・５Ｌと小径面１ｍとを結ぶ半径方向に伸びる位置合わせ面１ｎ・５ｎとで構成されている。
【００５５】
そして、上記変形例１の内挿部材と同一の構成である、錘体５ｅが配置された内挿部材５ｄは、その右側面が、第１の段部１ｋの位置合わせ面１ｎに突き当てられることにより、軸心方向における位置決めがされ、胴部１ａに嵌入され固定されている。また、錘体や凹部が形成されない、円板形状の内挿部材５ｆは、その左側面が、第２の段部５ｋの位置合わせ面５ｎに突き当てられることにより、軸心方向における位置決めがされ、胴部１ａに嵌入され固定されている。この内挿部材５ｄおよび５ｆが配置される位置は、図６に示すように、シンクロール５の外周面に接触する鋼板Ｐの軸心方向における端部に相当する、胴部５ａに最も曲げ応力の発生する位置である。このように内挿部材５ｄ・５ｆを配置することにより、内挿部材５ｄ・５ｆは、シンクロール５の回転バランスを調整する機能を果たすとともに、鋼板Ｐの接触により胴部５ａに最大応力の作用する位置に配置することにより、シンクロール５の胴部５ａの強度を高めるという機能をも果たすこともできる。また、図６に示すように、軸部１ｈの中空部に内挿部材５ｉ・５ｇを配置することにより、同様に軸部１ｈの強度を向上することができ、図示のように軸部１ｈの大径部に内挿部材５ｉ・５ｇを配置すれば、中間部５ｃと軸部１ｈとの嵌め入れによる固定を更に強固にすることができる。
【００５６】
ここで、上記態様のように貫通孔の無い内挿部材５ｄ・５ｆを胴部５ａに配置した場合、または溶融金属を導入・排出するための貫通孔部が形成されない中間部５ｃが胴部５ａに設けられている場合であって、貫通孔の無い内挿部材５ｉ・５ｇを軸部１ｈに配置した場合には、内挿部材５ｄ・５ｉの右側面、内挿部材５ｆ・５ｇの左側面および胴部５ａの内面とで画成され、密閉された空間が、形成される。そして、その密閉空間には溶融金属が導入されないため、内部に閉じ込められた空気により大きな浮力を生じ、軸部１ｈまたは不図示の軸受の摺動面の磨耗を進行させる。そのため、本態様のシンクロール５では、浮力を相殺可能な重力を付与するため、この密閉空間に所定の質量を有する浮力調整用錘５ｊが配置されている。この浮力調整用錘５ｊは、例えば胴部１ａの内面に配置したバルク状の錘体でもよいが、そのような錘体を設けるとシンクロール５の回転バランスの調整を困難にする可能性があるので、シンクロール５の回転とともにその内周面に沿い流動する、液体、粉体または粒体その他の流動物であることが望ましく、工業生産上において入手の容易な金属粉または金属粒であることがより好ましい。このように流動物を浮力調整用錘として使用することにより、浮力調整用錘は、シンクロール５の回転に伴わず常にその中空部の底部に留まるので、シンクロール５に生じる浮力を相殺しつつその回転バランスを容易に調整することができる。
【００５７】
［第３変形例］
上記シンクロール１の第３変形例であるサポートロール６について、図７を参照しつつ説明する。本態様のサポートロール６は、シンクロールに比べ胴部１ａが小径であるため、中間部を介さず、胴部１ａの両端に各々形成された凹部１ｂに、二の軸部６ｈが直接嵌入れし固定されている。本態様の軸部６ｈは中実であり、上記第２変形例のシンクロール５と同様に、二の軸部６ｈの各々の内方の側面と胴部１ａの内周面とで密閉空間が画成されている。
【００５８】
図７（ａ）のＣ部の拡大図である図７（ｂ）に示すように、胴部１ａの中空部には、軸心方向において中央部に形成された段部１ｋの位置合わせ面１ｎに右側面が当接するよう内挿部材６ａが配置されており、その内挿部材６ａには、回転バランスを調整するために貫通孔３ｂが形成されている。ここで、本態様のサポートロール６には密閉空間が形成されているので、浮力を相殺する要素を有することが好ましい。しかしながら、内挿部材６ａには貫通孔３ｂが形成されているので、第２変形例の浮力調整用錘とは別の態様の浮力調整用錘を使用している。
【００５９】
すなわち、図７（ｂ）に示すように、内挿部材６ａには、その中央部には軸心方向に貫通する貫通孔部６ｄが形成されている。好ましくは略円柱形状の内周面を有する貫通孔部６ｄには、浮力を相殺するための所定の質量を有する略円板形状の浮力調整用錘６ｅが配置されている。この浮力調整用錘６ｅの外径は貫通孔部６ｄの内径とほぼ同一であり、貫通孔部６ｄに、好ましくは焼嵌めまたは冷し嵌めにより嵌入れ固定される。なお、嵌入れによる固定のみでは不十分で、軸心方向における浮力調整用錘６ｅの離脱を防止する必要が生じる場合がある。その場合には、図７（ｂ）に示すように、軸心方向における浮力調整用錘６ｅの幅を、内挿部材６ａの幅と同一とし、内挿部材６ａの両側面に平板状の抜け止め部材６ｇの一面を密着するように配置し、抜け止め部材６ｇ双方を固定部材６ｆで内挿部材６ａに固定しておいてもよい。また、貫通孔部６ｄを、大径部と小径部とを有する段付の貫通孔とし、小径部の内側端面に浮力調整用錘６ｅの側面を突き当て、内挿部材６ａの一方の側面のみに抜け止め部材６ｇを配置するよう構成してもよい。
【００６０】
［第４変形例］
上記シンクロール１の第４変形例であるサポートロール７について、図８を参照しつつ説明する。図８（ａ）に示すように、本態様のサポートロール７も、中間部を介さず、胴部７ｇの各々の両端に各々形成された凹部１ｂに、中実の二の軸部６ｈが直接嵌入れし固定されている。
【００６１】
本態様のサポートロール７の胴部７ｇは、軸心方向において複数個、本態様においては２個に分割された中空状の第１の胴部材７ａと、第１の胴部材７ａと外径が同一で長さが略同一である中空状の第２の胴部材７ｂとで構成されている。そして第２の胴部材７ｂは、第１の胴部材７ａと同軸に、その左端面が第１の胴部材７ａの右端面に相対する状態で配置されている。なお、サポートロール７の場合には、鋼板の表面に薄く付着した溶融金属層に損傷を与えないように、第１の胴部材７ａと第２の胴部材７ｂの各々の端面は隙間なく密着している必要があるが、この構成をシンクロールに適用する場合には、必ずしも密着している必要はなく、両端面は一定の間隙を介して相対する状態となるよう配置されていればよい。
【００６２】
図８（ａ）のＤ部の拡大図である図８（ｂ）に示すように、上記のように配置された胴部材７ａ・７ｂに対し、回転バランスを調整するための錘体４ｂが配置された内挿部材７ｃは、軸心方向において、第１の胴部材７ａおよび第２の胴部材７ｂの相対する端面の双方を含むように配置され、嵌入れ、好ましくは焼嵌めにより両者を連結している。すなわち、本態様の内挿部材７ｃは、サポートロール７の回転バランスを調整する機能を果たすとともに、胴部７ｇを構成する複数に分割された胴部材７ａ・７ｂを連結するという機能をも果たすこともできる。なお、軸部６ｈは、胴部材７ａ・７ｂと別体の部品として構成されている必要はなく、胴部材７ａに一方の軸部６ｈを、胴部材７ｂに他方の軸部６ｈを、継目なく一体的に構成しておいてもよい。また、本態様のサポートロール７においても、左側の軸部６ｈの右側面、内挿部材７ｃの左側面および胴部７ａの内周面で画成された密閉空間、ならびに右側の軸部６ｈの左側面、内挿部材７ｃの右側面および胴部７ｂの内周面で画成された密閉空間、二の密閉空間が形成される。しかるに、上記第２変形例のシンクロール５と同様に、この密閉空間により生じる浮力を調整するため、密閉空間の中に浮力調整用錘５ｊを格納しておいてもよい。
【００６３】
内挿部材７ｃは、胴部７ｇの内周面に外周面が密着する略円筒状の大径部７ｅと、軸心方向における厚みが大径部７ｅよりも薄い略円盤状の薄肉部７ｆとを有し、薄肉部７ｆを大径部７ｅの内周面に接続するように構成してもよい。このように内挿部材７ｃを構成することにより、内挿部材７ｃの肉厚を大幅に薄くすることが出来るために、その製造が容易になり、さらに軽量化できるためシンクロール７の自重も軽くなり、使用時に高速回転が可能となり、めっきを施す鋼板のめっき浴中の浸漬スピードを上げることが出来ることから、めっき浴の効率向上の効果が期待できる。
【００６４】
次に、シンクロール１と異なる態様により内挿部材を胴部の中空部に嵌入れした例である、第５変形例および第６変形例について説明する。
【００６５】
[第５変形例]
上記シンクロール１の第５変形例について、その二つの態様であるシンクロール８・９に基づき、図９を参照しつつ説明する。ここで、図９（ａ）は内挿部材８ａの周辺部分を拡大したシンクロール８の正面断面図、図９（ｂ）は図９（ａ）のＥ矢視であり、図９（ａ）は図９（ｂ）のＦ−Ｆ断面視となっている。また、図９（ｃ）は内挿部材９ａの周辺部分を拡大したシンクロール９の正面断面図、図９（ｄ）は図９（ｃ）のＧ矢視であり、図９（ｃ）は図９（ｄ）のＨ−Ｈ断面視となっている。
【００６６】
第５変形例に係わる二つの態様のシンクロール８・９は、いずれも、胴部１ａの内周面１ｍを加工せず、軸心方向に沿い湾曲した内周面１ｍを有する胴部１ａの中空部に、内挿部材８ａ・９ａを配置している点で、シンクロール１と相違している。
【００６７】
すなわち、第５変形例に係わる第１の態様のシンクロール８は、回転バランス調整用の凹部３ｃが右側面に形成された内挿部材８ａを有し、内挿部材８ａには、半径方向に向かい内側に凸状をなしている部分（図９（ｂ）においてハッチングを付している領域である。）に対応する、その外周の一部に、半径方向において外側に向かい凸状をなす凸状部分８ｃが、外周の他部には平坦面である平坦部分８ｂが形成されている。図９（ａ）は理解のため強調して図示しているが、内挿部材８ａの凸状部分８ｃは、軸心方向に沿う断面視において円弧の一部をなす形状であり、その軸心に沿う断面視は、胴部１ａの凸状部分の変化に対応し、円周方向において両端に向かい如々に平坦面となるよう滑らかに変化する。なお、軸心方向に沿う凸状部分８ｃの断面形状は、上記に限らず、略半円形状、台形状、三角形状であってもよいが、内挿部材８ａの胴部１ａへの嵌入れ時におけるその内周面１ｍの損傷を防止する点、内挿部材８ａの挿着作業を容易にする点から円弧の一部をなす形状とすることが好ましい。また、平坦部分８ｂについても、胴体１ａの内周面１ｍの凹状をなしている部分に対応し、半径方向において外側に向かう凸状部分を形成しても構わない。
【００６８】
上記内挿部材８ａは、好ましくは焼嵌めにより胴部１ａの中空部に固定される。具体的には、既に説明した焼嵌め率となるよう胴部１ａを加熱し、膨張した胴部１ａの中空部に内挿部材８ａを挿入し、その後胴部１ａを室温まで如々に冷却する。内挿部材８ａは、外周の一部に形成された凸状部分８ｃの頂部が凸状をなしている胴部１ａの内周面１ｍに、かつ外周の他部に形成された平坦面の両端が凹状をなしている胴部１ａの内周面１ｍに、各々当接し、もって、胴部１ａの中空部に内挿部材８ａは固定されることとなる。
【００６９】
次に、第５変形例に係わる第２の態様のシンクロール９について説明する。このシンクロール９は、回転バランス調整用の凹部３ｃが右側面に形成された略円板形状の内挿部材９ａを有し、その内挿部材９ａは、金属・樹脂その他の弾性を有する板状の弾性部材９ｃを介して胴部１ａの未加工の内周面１ｍに嵌入れ固定されている。具体的には、平坦な外周面９ｂを有する内挿部材９ａの外径は、胴部１ａの中空部の内径より小さく、弾性部材９ｃは、胴部１ａの中空部に内挿部材９ａを挿入した際に形成される円環状の隙間９ｄとほぼ同一の厚みを有し、１２０°の等角度で当該隙間９ｄに３枚配置されている。
【００７０】
上記内挿部材９ａは、好ましくは焼嵌めにより胴部１ａの中空部に固定される。具体的には、内挿部材９ａの外周面９ｂに、当該外周面９ｂの曲率に倣うよう予め変形させておいた３枚の弾性部材９ｃを上記位置関係で配置する。次いで、既に説明した焼嵌め率となるよう胴部１ａを加熱し、膨張した胴部１ａの中空部に、上記のように配置した３枚の弾性部材９ｃと内挿部材９ａを挿入し、その後胴部１ａを室温まで如々に冷却する。すると、収縮する胴部１ａにより押圧される弾性部材９ｃは、その弾性により内挿部材９ａの外周面９ｂおよび胴部１ａの未加工の内周面１ｍに倣い変形するので、胴部１ａの中空部に内挿部材９ａは固定されることとなる。
【００７１】
［第６変形例］
上記シンクロール１の第６変形例について、図１０を参照しつつ説明する。ここで、図１０（ａ）は内挿部材１０ａの周辺部分を拡大したシンクロール１０の正面断面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＪ矢視であり、図９（ａ）は図９（ｂ）のＫ−Ｋ断面視となっている。また、図１０（ｃ）は、図１０（ａ）のＩ部の拡大図である。
【００７２】
第６変形例に係わるシンクロール１０は、上記シンクロール１に対し、（１）内挿部材１０ａが複数の部材の組合せにより構成されている点、（２）その複数の部材を胴部の内周面に押し付けることにより内挿部材１０ａを固定する点、で相違している。
【００７３】
すなわち、本態様の内挿部材１０ａは、胴部１ａの軸心に対し平行な平面１０ｊを有する半円板形状の第１の内挿部材１０ｂと、上記平面１０ｊに対し一定の間隙１０ｉを隔て対向配置される平面１０ｋを有する第２の内挿部材１０ｃとを有している。そして右側面に回転バランス調整用の凹部３ｃが形成された第１の内挿部材１０ｂは、軸心方向において胴部１ａの中央に形成された略円環状の溝部の内周面１０ｇの上半分に、その外周面１０ｆが密接し、同様に右側面に回転バランス調整用の凹部３ｃが形成された第２の内挿部材１０ｃは、上記溝部の内周面１０ｇの下半分に、その外周面１０ｅが密着するように、各々押付部１０ｈにより溝部の内周面１０ｇに押付けられ、固定されている。なお、本態様の内挿部材１０ａは、第１の内挿部材１０ｂと第２の内挿部材１０ｃという２個の部材で構成しているが、これに限定されず、さらに多くの部材で構成しても構わない。また、第１の内挿部材１０ｂおよび第２の内挿部材１０ｃの各々の平面１０ｊ・１０ｋの位置も、図１０（ｂ）のように軸心方向から見て、胴部１０ａの中心付近に配置されている必要はなく、中心より上方・下方いずれの位置であっても構わず、その方向も鉛直方向や斜め方向に配置してよい。しかしながら、製造の容易さの点からは、本態様の内挿部材１０ａのように構成することが望ましい。
【００７４】
第１の内挿部材１０ｂおよび第２の内挿部材１０ｃを溝部の内周面１０ｇに押し付ける押付部１０ｈについて、その詳細を説明する。本態様の押付部１０ｈは、特にくさび効果を利用して押付力を発生させる構造であり、軸心に対し平行な平面である下面１０ｍと、左下がりに傾斜した傾斜面である上面１０Ｌとを有する可動駒１０ｎと、第１の内挿部材１０ｂと第２の内挿部材１０ｃに跨り両者の左側面に当接する足部を有する固定駒１０ｑと、可動駒１０ｎと固定駒１０ｑ各々に同軸に、軸心方向に形成された貫通孔１０ｐおよび１０ｒに挿入された固定螺子（ボルト）１０ｓと、固定螺子１０ｓの右端に螺合された固定輪（ナット）１０ｔとを有している。また、軸心方向から見て、第１の内挿部材１０ｂの下部の中央には、上記可動駒１０ｎの傾斜面１０Ｌと同一角度で傾斜した上面１０ｏを有する下方に開口した凹部が形成されている。そして、可動駒１０ｎは、その傾斜した上面１０Ｌが第１の内挿部材１０ｂの凹部上面１０ｏと、下面１０ｍが第２の内挿部材１０ｃの平面１０ｋと、密接するように配置されている。なお、押付部１０ｈを構成する各要素は、内挿部材１０ａと同様にセラミックスで構成しておくことが望ましいが、めっき浴に触れない雰囲気で使用される場合には、金属製であっても構わない。
【００７５】
上記押付部１０ｈによれば、固定螺子１０ｓと固定輪１０ｑとの締結動作により左方向に移動する可動駒１０ｎは、傾斜した上面１０Ｌが第１の内挿部材１０ｂの凹部上面１０ｏと、下面１０ｍが第２の内挿部材１０ｃの平面１０ｋと密接しているので、そのくさび効果により、第１の内挿部材１０ｂを上方に、第２の内挿部材１０ｃを下方に押圧し、各々の外周面１０ｆ・１０ｅを、溝部の内周面１０ｇに押し付け、胴部１ａの中空部に内挿部材１０ａを固定することができる。なお、押付部は、上記くさび効果を利用した構成に限らず、例えば圧縮バネその他弾性体を第１の内挿部材１０ｂおよび第２の内挿部材１０ｃの隙間１０ｉに配置して両者を溝部に押し付ける構成としてもよい。また、押付部は中央部のみでなく左右に複数設けても良い。
【符号の説明】
【００７６】
１（４、５、８、１０） シンクロール
６（７） サポートロール
１ａ（５ａ、６ａ，７ｇ、） 胴部
１ｃ 中間部
１ｈ（６ｈ） 軸部
３（４ａ、５ｄ、５ｆ、５ｇ、５ｉ、６ａ、７ｃ、８ａ、９ａ、１０ａ） 内挿部材
３ｂ 貫通孔部
３ｃ 凹部
４ｂ 錘体
５ｊ（６ｅ） 浮力調整用錘
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空状のセラミックス製の胴部と、胴部と同軸に配置されるとともに当該胴部の両端から軸心方向に延びる軸部とを有する回転体に係わる。
【背景技術】
【０００２】
上記技術分野に係わる回転体として、めっき鋼板の製造ラインにおいて、亜鉛やアルミニウムなどの溶融金属めっき浴中に浸漬して使用される溶融金属めっき浴用ロールがあり、本願出願人も、窒化珪素質セラミックスで胴部と軸部を構成することにより、溶融金属めっき浴に対し高い耐食性、耐熱性および耐摩耗性を具現したシンクロールまたはサポートロールその他溶融金属めっき浴用ロールを、下記特許文献１および２などで提案している。なお、従来技術の問題を明らかにするために、回転体である溶融金属めっき浴用ロールを例として以下説明するが、本発明は溶融金属めっき浴用ロールに限定されない。
【０００３】
特許文献１に開示された溶融金属めっき浴用ロールは、「耐食性、耐熱性、耐摩耗性に優れ、ロールを軽量化して回転しやすい、ロールを浴中から引き揚げた際の割れを防止でき、ロール全体をセラミックスにより長尺化できる」という課題を解決するために構成されたものであり、「ロール胴部と軸部をそれぞれセラミックスにより中空状に形成し、ロール胴部の両端部に軸部を接合したことを特徴とする溶融金属浴中に浸漬して用いられる連続溶融金属めっき用ロール」である。
【０００４】
また、特許文献２に開示された溶融金属めっき用ロールは、「使用中にロール軸部がロール胴部から抜けることを防止」するという課題を解決するために構成されたものであり、「ロール胴部とロール軸部が滑って空転することを防止するための回り止めフランジ部材の中空部に中空状のロール軸部を貫通させるとともに、該フランジ部材の外周部に、セラミックスにより中空状に形成したロール胴部を嵌合したことを特徴とする連続溶融金属めっき用ロール」である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−８９８３６号公報
【特許文献２】特開２００５−２９８８３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、溶融金属めっき浴中において鋼板と直接接触する溶融金属めっき浴用ロールには、鋼板表面に欠陥が無く均一なめっき層を形成するため、回転時に生じる振動量が所定のレベル以下となるよう一定の回転バランスを有している必要がある。しかしながら、特許文献１および２に開示された溶融金属めっき浴用ロールのセラミックスで構成された胴部は、その焼結時に曲がりが発生する場合があり、当該胴部を組み込んだ溶融金属めっき浴用ロールの回転バランスを調整することが操業条件によっては必要となる場合があることを本願発明者らは知覚した。
【０００７】
また、上記のような溶融金属めっき浴用ロールに限らずロール・ローラその他の回転体において、回転時の振動が所定のレベルとなるよう要請される場合には、回転バランスを調整する必要がある。そして、胴部が金属製の回転体の場合には、金属製の錘体（バランスウエイト）を例えば胴部の側面に螺合または溶接し、回転バランスを調整することが周知である。しかしながら、胴部がセラミックスで構成された回転体の場合には、溶接はもちろんのこと、胴部に雌螺子を加工すると破壊の起点となるため、胴部自身に錘体を配置することが困難である。
【０００８】
本発明は、上記従来の技術の問題点を鑑み本発明者らが鋭意検討してなされたものであり、軸心を有する中空状のセラミックス製の胴部と、胴部と同軸に配置されるとともに当該胴部の両端から軸心方向に延びる軸部とを有する回転体において、容易に回転バランスを調整可能な回転体を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する本発明の一態様は、軸心を有する中空状のセラミックス製の胴部と、胴部と同軸に配置されるとともに当該胴部の両端から軸心方向に延びる軸部とを有する回転体であって、胴部の中空部に配置された、当該胴部の中空部に内挿される板状または環状の内挿部材を有し、内挿部材は、その端面に凹部または貫通孔が設けられている回転体である。なお、凹部または貫通孔に替えて、内挿部材には錘体が配置されていてもよい。
【００１０】
内挿部材は、使用雰囲気における熱膨張係数が胴部とほぼ同一のセラミックスで構成されており、胴部の中空部に嵌入され固定されていることが望ましい。
【００１１】
さらに、胴部の中空部に内挿部材を嵌入し固定する場合には、内挿部材の外周の一部は、半径方向に向かい凸形状をなしていることが望ましい。また、内挿部材は、胴部の内周面に密着する弾性部材を介して胴部の中空部に嵌入され固定されていてもよく、胴部の内面には段部が形成されており、内挿部材は、段部の大径部に嵌入され固定されていてもよい。
【００１２】
さらに、内挿部材は、焼嵌めにより胴部の中空部に固定されていることが好ましい。
【００１３】
加えて、軸心方向から見た内挿部材の外周縁の形状は略円形状であり、内挿部材の外周面が、胴部の内周面に密着するよう配置されていることが好ましい。
【００１４】
なお、胴部の中空部に内挿部材を挿入し固定する場合には、胴部の内周面には略円環状の溝部が形成されており、内挿部材は、軸心に対し平行な一平面を有するとともに胴部の溝部の内周面に内挿部材の外周面が密接した状態で当該溝部の一部に挿入される第１の内挿部材と、第１の内挿部材の一平面に対し一定の間隙で対向するよう配置される一平面を有するとともに溝部の内周面に外周面が密接した状態で当該溝部の他部に挿入される第２の内挿部材とで構成され、第１の内挿部材および第２の内挿部材を溝部の内周面に押し付ける押付部を有する構成としてもよい。
【００１５】
凹部もしくは貫通孔または錘体は、胴部の軸心回りにおいて同一円周上に複数個配置されていることがより好ましい。
【００１６】
上記内挿部材は、軸部を中空状とし、胴部に代えて軸部の少なくとも一方の中空部に配置することができ、回転体の使用時における胴部または軸部の最大応力発生位置に配置することができる。さらに、前記軸部を、胴部の一方端に配置される中空状の第１の軸部と、他方端に配置される中空状の第２の軸部とで構成し、内挿部材を、第１の軸部または第２の軸部の少なくとも一方に配置することができる。
【００１７】
さらに、胴部を、少なくとも中空状の第１の胴部と、第１の胴部と外径が同一で中空状の第２の胴部とで構成し、第２の胴部を、第１の胴部と同軸に、その一方端面が、第１の胴部の一方端面に相対する状態で配置し、内挿部材を、軸心方向において、前記第１の胴部材および第２の胴部材の相対する一方端面の双方を含むように配置することができる。
【００１８】
内挿部材は、胴部または軸部の内周面に外周面が密着する略円筒状の大径部と、軸心方向における厚みが大径部よりも薄い略円盤状の薄肉部とを有し、薄肉部は大径部の内周面に接続されているように構成することが好ましい。
【００１９】
上記回転体は溶融金属メッキ浴用ロールであり、内挿部材は、その外周面に形成された軸心方向に伸びる溝部を有し、溝部の両端は開口するように構成することが好ましい。
【００２０】
上記回転体は溶融金属メッキ浴用ロールであり、環状の内挿部材の貫通孔部には、浮力調整用錘を配置することが好ましい。
【００２１】
上記回転体は溶融金属メッキ浴用ロールであり、板状の内挿部材は、胴部の内部を密閉するように胴部または軸部に配置されており、胴部の内部には、浮力調整用錘が配置されていることが望ましい。なお、胴部の両端から伸びる第１の軸部および第２の軸部の少なくとも一方が中実の略円柱形状であり、他方が略円筒形状である場合には、他方に板状の内挿部材を配置する。さらに、浮力調整用錘は、胴部の回転にともない胴部の内部を内周面に沿い流動する流動物であることが望ましい。
【発明の効果】
【００２２】
上記本発明によれば、その課題を解決することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】めっき鋼板製造ラインの概略構成図である。
【図２】図１の溶融金属めっき浴装置の構成を示す図である。
【図３】図２の溶融金属めっき浴用ロールを示す図である。
【図４】図３の溶融金属めっき浴用ロールの部分拡大図である。
【図５】図３の溶融金属めっき浴用ロールの第１変形例を示す図である。
【図６】図３の溶融金属めっき浴用ロールの第２変形例を示す図である。
【図７】図３の溶融金属めっき浴用ロールの第３変形例を示す図である。
【図８】図３の溶融金属めっき浴用ロールの第４変形例を示す図である。
【図９】図３の溶融金属めっき浴用ロールの第５および第６変形例を示す図である。
【図１０】図３の溶融金属めっき浴用ロールの第７変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明について、その実施態様である溶融金属めっき浴用ロールおよび変形例に基づき、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明では、回転体として溶融金属めっき浴用ロールを例に説明するが、本発明は、例えば高温雰囲気、腐食雰囲気その他の過酷な環境で使用するため、高速回転用途の回転体において当該回転体を軽量化するため、あるいは使用雰囲気における温度変化に対し胴部の寸法精度を維持するため、少なくとも胴部をセラミックスで構成したロール・ローラその他の回転体に適用することが可能である。さらに、以下説明する本発明の各要素は、単独にまたは適宜組み合わせて利用することができ、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変形して利用することができる。
【００２５】
［めっき鋼板製造ライン、溶融金属めっき装置］
まず、本発明に係わる溶融金属めっき浴用ロール（以下単に「ロール」と言う場合がある。）が溶融金属めっき浴に浸漬されて使用される溶融金属めっき装置、およびその溶融金属めっき装置が組み込まれるめっき鋼板製造ラインについて、図１および２を参照しつつ説明する。
【００２６】
図１に示すように、めっき鋼板製造ラインは、不図示のペイオフリールに装着された熱延酸洗コイルまたは冷延コイルから引き出された鋼板Ｐを前処理し、材質調整するために焼鈍処理を行い、次いで溶融金属めっき浴に鋼板を浸漬してその表面に亜鉛やアルミニウム又はそれらの合金からなる溶融金属を付着させた鋼板Ｐ１とし、その後鋼板Ｐ１を冷却して付着した溶融金属を冷却・凝固し、スキンパス圧延機やテンションレベラーを通し、その後化成処理などの後処理を施された鋼板Ｐ１をテンションリールに巻き取り、出荷するように構成されている。
【００２７】
図２は、図１において溶融金属めっきを行う溶融金属めっき装置８０の概略構成を示す、正面から見た断面図である。溶融金属めっき装置８０は、溶融金属めっき浴（以下単に「めっき浴」と言う場合がある。）８１を入れた浴槽８２と、めっき浴８１の表層部分に浸漬されて、めっき浴８１の内に導入される鋼板の酸化を防止するためのスナウト８３と、めっき浴８１の中に配置されたシンクロール１と、めっき浴８１の内でシンクロール１の上方に位置する一対のサポートロール６・７と、めっき浴８１の表面より僅か上方に位置するガスワイピングノズル８６とを有する。シンクロール１自体には外部駆動力が付与されず、移動する鋼板との接触により駆動される。またサポートロール６・７は、通例、一方のサポートロール６が外部のモーター（
図示せず） に連結された駆動ロールであり、他方のサポートロール７が非駆動ロールである。なお、サポートロール６には外部駆動力が付与されない無駆動タイプもある。溶融金属めっき浴用ロールであるシンクロール１及び一対のサポートロール６・７は、フレーム８４・８５に取り付けられた軸受８７・８８により回転自在に各々支持されており、常に一体としてめっき浴８１の内に浸漬される。
【００２８】
鋼板Ｐは、スナウト８３を経てめっき浴８１の内に斜方から進入し、シンクロール１を経由して上方に進行方向を変えられる。めっき浴８１の中を上昇する鋼板Ｐは一対のサポートロール６・７に挟まれ、パスラインが保たれるとともに、反りや振動が防止される。ガスワイピングノズル８６は、めっき浴８１から出てきた鋼板Ｐ１に高速ガスを吹き付ける。高速ガスのガス圧及び吹き付け角度により、鋼板Ｐ１に付着した溶融金属めっきの厚さを均一に調整する。このようにして、溶融金属めっきが施された鋼板Ｐ１
が得られる。
【００２９】
［シンクロール］
図２のめっき装置８０に組み込まれるシンクロール１の構成について、その正面から見た断面図である図３および図３の拡大断面図である図４を参照して説明する。なお、以下の第１〜７変形例の構成についても同様であるが、基本的に、シンクロールを例として説明する構成はサポートロールにも適用することができ、サポートロールを例として説明する構成はシンクロールにも適用することができる。
【００３０】
図３・４に示すように、シンクロール１は、回転中心となる軸心Ｉを有する中空状のセラミックス製の胴部１ａと、胴部１ａと同軸に配置されるとともに胴部１ａの両端から軸心方向に延びる軸部１ｈを基本的な構成として有するとともに、胴部１ａの軸心Ｉに対し端面が交差するよう胴部１ａの中空部に内挿される板状の内挿部材３を有している。そして、本態様のシンクロール１では、比較的大径の場合に好ましい要素である、胴部１ａと軸部１ｈを結合する中間部１ｃが配置されている。胴部１ａの両端部と軸部１ｈとの間に、中間部１ｃを介在させない場合も本願発明に含まれることはいうまでもない。なお、胴部１ａの両端に配置される各々二の中間部１ｃおよび軸部１ｈの構成およびそれらと胴部１ａとの関係は同一であるので、図示左側の中間部１ｃおよび軸部１ｈのみ説明し、右側の中間部１ｃおよび軸部１ｈの説明は省略する。
【００３１】
［胴部］
所定の外径となるよう外周面が加工されている本態様のセラミックス製の胴部１ａには、両端部に形成された略円形状の凹部１ｂと、軸心方向において中央に形成された一の段部１ｋとを有しており、段部１ｋは、胴部１ａの左端より内面加工で形成された内周面である大径面１Ｌと、無加工の焼結面である小径面１ｍと、大径面１Ｌと小径面１ｍとを結ぶ軸心Ｉに対し直行する方向（以下半径方向という場合がある。）に伸びる位置合わせ面１ｎとで構成されている。なお、溶融金属めっき浴用ロールであるシンクロール１は、めっき浴への浸漬時および引上時に急熱・急冷されるために、その表面と内部との温度分布が異なると過大な応力が生じ、割損する可能性があるので、図示のように半径方向において一定の厚みを有する中空状とすることが好ましい。
【００３２】
［中間部］
胴部１ａの両端部に形成された凹部１ｂに嵌入れ固定される略円環形状の中間部１ｃは、胴部１ａと同様にセラミックスで構成されており、軸心方向に貫通する大径の貫通孔部を中央に有するとともに、半径方向において内周面と外周面との間に形成された軸心方向に貫通する小径の貫通孔部１ｄを有している。貫通孔部１ｄは、図４（ｃ）に示すように、軸心周りに４５°のピッチで等角度に形成されており、後述する内挿部材３の凹部３ｃまたは貫通孔３ｂを形成する場合に使用されるとともに、シンクロール１をめっき浴に浸漬する場合には、その内部に溶融金属を円滑に導入してシンクロール１の熱衝撃による割損を防止し、さらにシンクロール１をめっき浴から取り出す場合には、内部に侵入した溶融金属を円滑に外部に排出して溶融金属が内部で凝固することを防止する機能も果たしている。また、シンクロール１の中空部に貫通孔部１ｄを通じて溶融金属を導入することにより、シンクロール１の内部の空気を排出することで、浮力で上昇し過大な力で軸受と接触して磨耗が進行することを抑制することができる。なお、貫通孔部１ｄの構成は、好ましい態様である図示に限定されることなく、異なる孔径の貫通孔部１ｄを複数設けてもよく、貫通孔部１ｄを配置する角度ピッチも同一である必要もなく、同一円周上に設ける必要もない。さらに、溶融金属の導入・排出をさらに円滑にするためには、軸心方向から見たときに一方の中間部１ｃの貫通孔部１ｄに対し、他方の中間部１ｃの貫通孔部１ｄがずれた位置となるように両者を配置してもよく、また、溶融金属の導入・排出をより円滑に行うためには、中間部１ｃの外周面に軸心方向に伸びる複数の溝部を形成し、胴部１ａの凹部１ｂに中間部１ｃが嵌入され固定されたときに凹部１ｂの内周面と溝部とで貫通孔部１ｄが構成されるようにしてもよい。
【００３３】
［軸部］
本態様の軸部１ｈは、胴部１ａおよび中間部１ｃと同様にセラミックスにより中空状に構成されており、中間部１ｃの中央に形成された貫通孔部に嵌入れ固定される大径部１ｅと、軸受８７に支持され摺動する摺動面を有する小径部１ｇと、大径部１ｅと小径部１ｇとを連結する連結部１ｆとを有している。ここで、鋭角な部分が存在すると破壊の起点となるため、連結部１ｆと大径部１ｅおよび小径部１ｇの結合部分は、軸心方向に沿う断面視において各々滑らかな曲線で形成されている。なお、図３において、符号１ｉは、軸心方向にシンクロール１を支持するスラスト受けである。セラミックスで構成されたスラスト受け１ｉは、小径部１ｇの端部開口に嵌入れ固定されており、シンクロール１の回転性を考慮し、軸受８７に接触する面積が小さくなるように構成されており、その左端面の半径方向に沿う断面視は、左方向に凸である全体として弧状をなしている。
【００３４】
［材料構成］
以下、内挿部材３の説明の前に、上記胴部１ａ、中間部１ｃ、軸部１ｈ、内挿部材３を構成する材料であるセラミックスについて説明する。なお、本発明に係わる回転体において、必然的にセラミックスである必要があるのは胴部１ａのみであり、中間部１ｃ、軸部１ｃ、内挿部材３は例えば金属や樹脂などで構成してもよいが、特に溶融金属めっき浴用ロールであるシンクロールやサポートロールのように高温雰囲気、腐食雰囲気中で使用されるような回転体の場合には、全ての部材をセラミックスで構成することが、使用中における回転体の破損や損耗を防止するために好ましい。
【００３５】
セラミックスとしては、回転体が使用される雰囲気その他の操業条件の要請による耐熱衝撃性・耐食性などに応じ、アルミナ・ジルコニア・シリカその他の酸化物系セラミックス、硼化ジルコニウム・硼化チタン・硼化ボロンその他の硼化物系セラミックス、炭化シリコン・炭化ボロンその他の炭化物系セラミックス、またはカーボンなどの無機材料を利用してよい。そして、本態様の溶融金属めっき浴用ロールは、めっき浴への浸漬および取出しの際に急熱・急冷されるため、耐熱衝撃性に優れている必要がある。そのため、溶融金属めっき浴用ロールを構成するセラミックスとしては、熱伝導率が高い窒化珪素・窒化アルミその他の窒化物系セラミックスが好ましく、めっき浴である溶融金属に対し高い耐溶損性および耐磨耗性を有し、高温強度に優れた窒化珪素系セラミックスが特に好ましい。以下、溶融金属めっき浴用ロールを構成するに好適な窒化珪素セラミックスについて詳述するが、窒化珪素セラミックス自体は特開２００１−３３５３６８号に記載のものと同じでよい。
【００３６】
窒化珪素セラミックス中に存在するアルミニウム及び酸素はフォノン散乱源となり、熱伝導率を低減させる。窒化珪素セラミックスは、窒化珪素粒子とその周囲の粒界相とから構成され、アルミニウム及び酸素はこれらの相に含有される。アルミニウムは珪素に近いイオン半径を有するため、窒化珪素粒子内に容易に固溶する。アルミニウムの固溶により窒化珪素粒子自身の熱伝導率が低下し、窒化珪素セラミックスの熱伝導率は著しく低下する。従って、窒化珪素セラミックス中におけるアルミニウムの含有量はできるだけ少なくしなければならない。
【００３７】
焼結助剤として添加する酸化物中の酸素の多くは粒界相に存在する。窒化珪素セラミックスの高熱伝導率化を達成するには、窒化珪素粒子に比べて熱伝導率が低い粒界相の量を低減することが必要である。焼結助剤の添加量の下限は、８．５％以上の相対密度を有する焼結体が得られる量である。焼結助剤の添加量をこの範囲内でできるだけ少なくすることにより、粒界相中の酸素量を低減させる必要がある。
【００３８】
酸素量の少ない窒化珪素粉末を原料とすると、粒界相中の酸素量が低減できるために粒界相の量自体を低減でき、焼結体の高熱伝導率化が達成されるが、焼結過程で生成するＳｉＯ２の量の減少により難焼結性となる。ところが、他の酸化物より焼結性に優れたＭｇＯを焼結助剤として用いると、焼結助剤の添加量を少なくして、緻密な焼結体を得ることができる。その結果、焼結体の熱伝導率は飛躍的に高くなる。
【００３９】
マグネシウムとともに添加し得る焼結助剤としては、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ，Ｌｕ等の周期律表第３族（後述）が挙げられる。なかでも、焼結温度及び圧力が高くなり過ぎないという点で、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｙｂが好ましい。
【００４０】
本発明に使用する窒化珪素セラミックスの常温における熱伝導率は５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であり、より好ましくは６０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である。従って、窒化珪素系セラミックス中の酸素含有量は、５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を得るには５重量％以下であり、６０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を得るには３重量％以下である。また窒化珪素粒子中の酸素含有量は、５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を得るには２．５重量％以下であり、６０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を得るには１．５重量％以下である。さらに窒化珪素系セラミックス中のアルミニウムの含有量は、５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を得るには０．２重量％以下であり、６０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を得るには０．１重量％以下である。
【００４１】
窒化珪素セラミックス中のマグネシウムＭｇＯ換算）
と周期律表第３ 族元素酸化物の合計量は０．６〜７重量％ であるのが好ましい。その合計量が０．６重量％未満では、焼結体の相対密度が９５％未満と不十分である。一方７重量％を超えると、熱伝導率の低い粒界相の量が過剰となり、焼結体の熱伝導率が５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）未満となる。ＭｇＯ＋
第３族元素酸化物は０．６〜４重量％であるのがより好ましい。
【００４２】
ＭｇＯ／ 第３族元素酸化物の重量比は１〜７０が好ましく、１〜１０がより好ましく、１〜５が最も好ましい。ＭｇＯ／
第３族元素酸化物が１未満では、粒界相中の希土類酸化物の割合が多すぎるため、難焼結性となり緻密な焼結体が得られない。また、ＭｇＯ／ 第３族元素酸化物が７０を超えると焼結時におけるＭｇの拡散を抑制できず、焼結体表面に色むらが生じる。ＭｇＯ／ＩＩＩＡ２Ｏ３
が１〜７０の範囲にあると、１６５０〜１８５０℃での焼結により高熱伝導率化が著しい。焼結体を１８００〜２０００℃で熱処理すると、さらに高熱伝導率化される。熱処理による高熱伝導率化は、窒化珪素粒子の成長と蒸気圧の高いＭｇＯの揮発による。
【００４３】
窒化珪素粒子中のアルミニウム、マグネシウム及び周期律表第３族元素の合計量は1 . 0重量％ 以下であるのが好ましい。
【００４４】
窒化珪素焼結体中のβ型窒化珪素粒子のうち、短軸径が５μｍ以上のβ型窒化珪素粒子の割合が１０体積％超では、焼結体の熱伝導率は向上するが、組織中に導入された粗大粒子が破壊の起点として作用するため破壊強度が著しく低下し、７００Ｍｐａ以上の曲げ強度が得られない。従って、窒化珪素焼結体中のβ型窒化珪素粒子のうち、短軸径が５μｍ以上のβ型窒化珪素粒子の割合は１０体積％以下であるのが好ましい。同様に、組織中に導入された粗大粒子が破壊の起点として作用することを抑えるために、β型窒化珪素粒子のアスペクト比は１５以下であるのが好ましい。
【００４５】
シンクロール１において胴部１ａを形成する窒化珪素セラミックスは、急激な温度変化に対して十分な抵抗力を有する必要がある。急激な温度変化に対する抵抗力は下記式（１）：
Ｒ＝αｃ（１−ν）／Ｅα ・・・（１）
（ 但し、αｃ：常温における4点曲げ強度（ＭＰａ）、ν：常温におけるポアソン比、Ｅ：常温におけるヤング率（ＭＰａ）、α：常温から８００℃までの平均熱膨張係数）
により表される係数で表される係数Ｒは６００以上であるのが好ましく、７００以上であるのがより好ましい。係数Ｒが６００未満であるとロールが破壊するおそれがある。係数Ｒは、ロールから切り出した試験片に対して測定した常温における４点曲げ強度αｃ（ＭＰａ）
、常温におけるポアソン比ν、常温におけるヤング率Ｅ（ＭＰａ）及び常温から８００℃までの平均熱膨張係数αから求める。
【００４６】
［内挿部材］
胴部１ａの中空部に内挿される内挿部材３について、図３の拡大断面図である図４（ａ）、Ａ矢視図である図４（ｂ）、Ｂ矢視図である図４（ｃ）を参照して説明する。本態様の円板形状をなす内挿部材３は、胴部１ａと同様にセラミックスで構成されており、胴部１ａに形成された大径面１Ｌの内径とほぼ同一の外径を有している。内挿部材３は、胴部１ａの位置合わせ面１ｎに右側面が突き当てられることにより軸心方向における位置決めがされ、胴部１ａに嵌入され固定される。内挿部材３の固定方法は、固定部材などで機械的に固定してもよいが、シンクロール１の操業の安定性およびコストの面から、焼嵌めにより固定することが好ましい。その焼嵌め率は０．０１／１０００〜０．５／１０００の範囲内であるのが好ましい。焼嵌め率が０．０１／１０００未満であると、胴部１ａによる内挿部材３の締付け力が不十分であり、内挿部材が中空部から脱落するおそれがある。また焼嵌め率が０．５／１０００を超えると、焼嵌めによる締付け力が大きくなりすぎ、胴部１ａまたは内挿部材３が破損するおそれがある。より好ましい焼嵌め率は０．２／１０００〜０．３／１０００である。なお、中間部１ｃの胴部１ａに対する固定、軸部１ｈの中間部１ｃへの固定も同様に焼嵌めにより行ってよい。
【００４７】
上記のように胴部１ａに内挿された内挿部材３には、回転中心となる軸心Ｉを基点とし、要求される振動レベルに応じ設定された所定の範囲の中に重心が位置するよう、その端面に形成された半径方向に沿う断面が円形状の凹部３ｃ〜３ｅ、軸心方向に内挿部材３を貫通する断面が円形状の貫通孔３ｂが形成され、シンクロール１の回転バランスが調整されている。なお、図４（ｂ）に示すように、凹部３ｃ〜３ｅや貫通孔３ｂは、回転バランスの調整量に応じ各々複数個形成してよく、複数個形成された場合には各々の半径方向に沿う大きさは、適宜に設定される。また、軸心方向における凹部３ｃ〜３ｅの深さも同様であり（凹部３ｃ〜３ｅの深さが内挿部材３の厚みを越える場合が貫通孔３ｂと言える。）、回転バランスの調整量により貫通孔３ｂを形成しない場合もありうる。また、半径方向に沿う凹部３ｃ〜３ｅや貫通孔３ｂの断面形状は円形状に限定されず、三角形状・矩形状・多角形状その他種々の断面形状を適用しうるが、破壊の基点となる角部がないことから断面円形状または断面楕円形状とすることが望ましく、さらに研削加工などの除去方法で比較的容易に形成可能な断面円形状とすることがコストの面から好ましい。
【００４８】
また、貫通孔３ｂまたは凹部３ｃ〜３ｅを配置する位置は限定される理由はなく、内挿部材３の端面のどのような位置に形成しても構わないが、軸心回りの同一円周上に配置されていることが望ましい。さらに、軸心方向から見た内挿部材３の形状は、例えば三角形状・矩形状・多角形状・楕円形状その他種々の形状を適用しうるが、シンクロール１の回転バランスを容易に調整できる点および大径面１Ｌと全周に渡り密接することにより強固に固定できる点から、本態様のように円板状とすることが望ましい。なお、内挿部材３の外周の一部に、例えば軸心方向に伸びる溝・切欠き・孔その他胴部１ａの大径面１Ｌとの非接触部分が形成されていても、内挿部材３の外周面と大径面１Ｌが実質的に密着していればよい。また、図４（ｂ）に破線で示すように、半径方向において内挿部材３の中央に貫通孔部３ｆを設け、軸心方向から見た内挿部材３の形状を円環状とし、その端面から伸びる平面が軸心Ｉと交差するよう胴部１ａの中空部に内挿してもよい。この場合、貫通孔３ｂまたは凹部３ｃ〜３ｅは、円環状の内挿部材３の内周面と外周面の間に設けられることとなる。
【００４９】
ここで、本態様の貫通孔３ｂまたは凹部３ｃ〜３ｅは、図３および図４（ｃ）に示すように、中間部１ｃに形成された貫通孔部１ｄから軸心方向において臨むことが可能な位置に形成されている。すなわち、本態様の貫通孔３ｂまたは凹部３ｃ〜３ｅは、内挿部材３および中間部１ｃを各々胴部１ａに嵌入れ固定した後、中間部１ｃの貫通孔部１ｄの中を通した工具を内挿部材３の端面まで伸ばし、形成したものである。このような構成とすることで、胴部１ａ・中間部１ｃ・軸部１ｈおよび内挿部材３を組み上げてシンクロール１を形成した後に、動バランス試験などで回転バランスの確認を行いつつ、シンクロール１の回転バランスを適切に調整することができる。なお、胴部１ａ・中間部１ｃ・軸部１ｈを組み上げる前に、各々個別に回転バランスを確認しておき、確認された個々の回転バランスに基づき計算で求めた調整量により、胴部１ａに組み込む前に予め貫通孔３ｂまたは凹部３ｃを形成した内挿部材３を胴部１ａに嵌入れ固定しても構わない。その場合には、貫通孔３ｂまたは凹部３ｃ〜３ｅは、中間部１ｃの貫通孔部１ｄから軸心方向において臨むことが可能な位置に必ずしも形成する必要はない。
【００５０】
内挿部材３に設けられた上記貫通孔３ｂ、または円環状の内挿部材３における中央の貫通孔部３ｆは、中間部１ｃに設けた貫通孔部１ｄと同様に、シンクロール１の中空部へ溶融金属を円滑に導入し、または当該中空部から排出する機能を果たしうる。しかしながら、当該貫通孔３ｂまたは貫通孔部３ｆは必ずしも設ける必要はない。すなわち、胴部１ａの中空部に内挿された円板状の内挿部材３で左右に二つに分離された室の間で溶融金属の流通がないよう、胴部１ａの中空部を締め切る態様で内挿部材３を構成してもよい。
【００５１】
［第１変形例］
上記シンクロール１の第１変形例について図５を参照して説明する。第１変形例に係わるシンクロール４の部分拡大した正面断面図である図５（ａ）、その右側面図である図５（ｂ）に示すように、シンクロール４の内挿部材４ａには、上記内挿部材３の貫通孔３ｂまたは凹部３ｃに替えて、錘体（バランスウエイト）４ｂ〜４ｅが、その側面または側面に開口するように形成された円形凹部に配置されている。なお、内挿部材４ａの構成および胴部１ａとの関係および錘体４ｂ〜４ｅの配置方法は、基本的に、上記内挿部材３と同様である。また、本第１変形例を含め以下説明する変形例において、上記シンクロール１と同様な要素については同一符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００５２】
ここで、内挿部材４ａの左端面に配置された錘体４ｃは、適宜な接着材を介して端面に固定されている。また、内挿部材４ａの右端面において、軸心回りに同一円周上に配置された錘体４ｂ・４ｄ・４ｅは、内挿部材４ａの右端面に形成された有底孔状の円形凹部に挿入され固定されている。有低孔への錘体４ｂ・４ｄ・４ｅの固定は、例えば螺合により行ってもよいが、焼き嵌めまたは冷し嵌めにより行えば、部材の点数が少なくなり構成を単純化できるので好ましい。なお、上記貫通孔３ｂまたは凹部３ｃと同様に、回転バランスの調整量により、錘体４ｂ〜４ｅを配置する位置、その質量・大きさ・形状・材質その他の条件は、適宜設定される。また、錘体４ｂ〜４ｅは金属で構成することができるが、金属は溶融金属中で容易に溶損することから、その表面にセラミックス・ダイヤモンドライクカーボンなどからなる耐食性の高い膜を被覆処理しておくことが好ましい。また、耐食性が高く、密度が比較的高い、超鋼合金やサーメットなどで錘体４ｂ〜４ｅを構成してもよい。
【００５３】
［第２変形例］
上記シンクロール１の第２変形例であるシンクロール５について、図６を参照しつつ説明する。シンクロール５は、シンクロール１および４に対し、（１）軸心方向において、胴部の中空部の両端部に、貫通孔の無い二の内挿部材が配置されている点、（２）そのように内挿部材が配置され、胴部に形成された密閉空間に、浮力調整用錘が配置されている点、（３）上記胴部に配置された内挿部材に加え、二の軸部の中空部にも各々内挿部材が配置されている点、で相違している。ここで、胴部に配置された内挿部材はいずれか一枚であってもよく、軸部に配置する内挿部材は、いずれか一方の軸部に配置してもよい。さらに、内挿部材を胴部に配置せず軸部にのみに配置してもよい。加えて、浮力調整用錘は、必ずしも配置する必要はなく、いずれも必要に応じ、選択することができる。なお、本変形例を含め以下説明する第３〜６変形例では、シンクロール１を構成する中間部１ｃのように内挿部材を内挿した後に、回転バランスを調整する貫通孔部１ｄが設けられていない。したがって、上記記載のとおり、胴部・中間部・軸部の回転バランスを個別に確認しておき、確認された個々の回転バランスに基づき計算で求めた調整量により、予め貫通孔・凹部または錘体を配置した内挿部材を胴部に嵌入れし、回転バランスの調整されたシンクロールを構成している。
【００５４】
本態様のシンクロール５の胴部５ａには、その左端面から右方に離れた所定の位置に第１の段部１ｋが、右端面から左方に離れた所定の位置に第２の段部５ｋが形成されている。第１の段部１ｋおよび第２の段部５ｋは、各々胴部１ａの両端より内面加工で形成された内周面である大径面１Ｌ・５Ｌと、無加工の焼結面である小径面１ｍと、大径面１Ｌ・５Ｌと小径面１ｍとを結ぶ半径方向に伸びる位置合わせ面１ｎ・５ｎとで構成されている。
【００５５】
そして、上記変形例１の内挿部材と同一の構成である、錘体５ｅが配置された内挿部材５ｄは、その右側面が、第１の段部１ｋの位置合わせ面１ｎに突き当てられることにより、軸心方向における位置決めがされ、胴部１ａに嵌入され固定されている。また、錘体や凹部が形成されない、円板形状の内挿部材５ｆは、その左側面が、第２の段部５ｋの位置合わせ面５ｎに突き当てられることにより、軸心方向における位置決めがされ、胴部１ａに嵌入され固定されている。この内挿部材５ｄおよび５ｆが配置される位置は、図６に示すように、シンクロール５の外周面に接触する鋼板Ｐの軸心方向における端部に相当する、胴部５ａに最も曲げ応力の発生する位置である。このように内挿部材５ｄ・５ｆを配置することにより、内挿部材５ｄ・５ｆは、シンクロール５の回転バランスを調整する機能を果たすとともに、鋼板Ｐの接触により胴部５ａに最大応力の作用する位置に配置することにより、シンクロール５の胴部５ａの強度を高めるという機能をも果たすこともできる。また、図６に示すように、軸部１ｈの中空部に内挿部材５ｉ・５ｇを配置することにより、同様に軸部１ｈの強度を向上することができ、図示のように軸部１ｈの大径部に内挿部材５ｉ・５ｇを配置すれば、中間部５ｃと軸部１ｈとの嵌め入れによる固定を更に強固にすることができる。
【００５６】
ここで、上記態様のように貫通孔の無い内挿部材５ｄ・５ｆを胴部５ａに配置した場合、または溶融金属を導入・排出するための貫通孔部が形成されない中間部５ｃが胴部５ａに設けられている場合であって、貫通孔の無い内挿部材５ｉ・５ｇを軸部１ｈに配置した場合には、内挿部材５ｄ・５ｉの右側面、内挿部材５ｆ・５ｇの左側面および胴部５ａの内面とで画成され、密閉された空間が、形成される。そして、その密閉空間には溶融金属が導入されないため、内部に閉じ込められた空気により大きな浮力を生じ、軸部１ｈまたは不図示の軸受の摺動面の磨耗を進行させる。そのため、本態様のシンクロール５では、浮力を相殺可能な重力を付与するため、この密閉空間に所定の質量を有する浮力調整用錘５ｊが配置されている。この浮力調整用錘５ｊは、例えば胴部１ａの内面に配置したバルク状の錘体でもよいが、そのような錘体を設けるとシンクロール５の回転バランスの調整を困難にする可能性があるので、シンクロール５の回転とともにその内周面に沿い流動する、液体、粉体または粒体その他の流動物であることが望ましく、工業生産上において入手の容易な金属粉または金属粒であることがより好ましい。このように流動物を浮力調整用錘として使用することにより、浮力調整用錘は、シンクロール５の回転に伴わず常にその中空部の底部に留まるので、シンクロール５に生じる浮力を相殺しつつその回転バランスを容易に調整することができる。
【００５７】
［第３変形例］
上記シンクロール１の第３変形例であるサポートロール６について、図７を参照しつつ説明する。本態様のサポートロール６は、シンクロールに比べ胴部１ａが小径であるため、中間部を介さず、胴部１ａの両端に各々形成された凹部１ｂに、二の軸部６ｈが直接嵌入れし固定されている。本態様の軸部６ｈは中実であり、上記第２変形例のシンクロール５と同様に、二の軸部６ｈの各々の内方の側面と胴部１ａの内周面とで密閉空間が画成されている。
【００５８】
図７（ａ）のＣ部の拡大図である図７（ｂ）に示すように、胴部１ａの中空部には、軸心方向において中央部に形成された段部１ｋの位置合わせ面１ｎに右側面が当接するよう内挿部材６ａが配置されており、その内挿部材６ａには、回転バランスを調整するために貫通孔３ｂが形成されている。ここで、本態様のサポートロール６には密閉空間が形成されているので、浮力を相殺する要素を有することが好ましい。しかしながら、内挿部材６ａには貫通孔３ｂが形成されているので、第２変形例の浮力調整用錘とは別の態様の浮力調整用錘を使用している。
【００５９】
すなわち、図７（ｂ）に示すように、内挿部材６ａには、その中央部には軸心方向に貫通する貫通孔部６ｄが形成されている。好ましくは略円柱形状の内周面を有する貫通孔部６ｄには、浮力を相殺するための所定の質量を有する略円板形状の浮力調整用錘６ｅが配置されている。この浮力調整用錘６ｅの外径は貫通孔部６ｄの内径とほぼ同一であり、貫通孔部６ｄに、好ましくは焼嵌めまたは冷し嵌めにより嵌入れ固定される。なお、嵌入れによる固定のみでは不十分で、軸心方向における浮力調整用錘６ｅの離脱を防止する必要が生じる場合がある。その場合には、図７（ｂ）に示すように、軸心方向における浮力調整用錘６ｅの幅を、内挿部材６ａの幅と同一とし、内挿部材６ａの両側面に平板状の抜け止め部材６ｇの一面を密着するように配置し、抜け止め部材６ｇ双方を固定部材６ｆで内挿部材６ａに固定しておいてもよい。また、貫通孔部６ｄを、大径部と小径部とを有する段付の貫通孔とし、小径部の内側端面に浮力調整用錘６ｅの側面を突き当て、内挿部材６ａの一方の側面のみに抜け止め部材６ｇを配置するよう構成してもよい。
【００６０】
［第４変形例］
上記シンクロール１の第４変形例であるサポートロール７について、図８を参照しつつ説明する。図８（ａ）に示すように、本態様のサポートロール７も、中間部を介さず、胴部７ｇの各々の両端に各々形成された凹部１ｂに、中実の二の軸部６ｈが直接嵌入れし固定されている。
【００６１】
本態様のサポートロール７の胴部７ｇは、軸心方向において複数個、本態様においては２個に分割された中空状の第１の胴部材７ａと、第１の胴部材７ａと外径が同一で長さが略同一である中空状の第２の胴部材７ｂとで構成されている。そして第２の胴部材７ｂは、第１の胴部材７ａと同軸に、その左端面が第１の胴部材７ａの右端面に相対する状態で配置されている。なお、サポートロール７の場合には、鋼板の表面に薄く付着した溶融金属層に損傷を与えないように、第１の胴部材７ａと第２の胴部材７ｂの各々の端面は隙間なく密着している必要があるが、この構成をシンクロールに適用する場合には、必ずしも密着している必要はなく、両端面は一定の間隙を介して相対する状態となるよう配置されていればよい。
【００６２】
図８（ａ）のＤ部の拡大図である図８（ｂ）に示すように、上記のように配置された胴部材７ａ・７ｂに対し、回転バランスを調整するための錘体４ｂが配置された内挿部材７ｃは、軸心方向において、第１の胴部材７ａおよび第２の胴部材７ｂの相対する端面の双方を含むように配置され、嵌入れ、好ましくは焼嵌めにより両者を連結している。すなわち、本態様の内挿部材７ｃは、サポートロール７の回転バランスを調整する機能を果たすとともに、胴部７ｇを構成する複数に分割された胴部材７ａ・７ｂを連結するという機能をも果たすこともできる。なお、軸部６ｈは、胴部材７ａ・７ｂと別体の部品として構成されている必要はなく、胴部材７ａに一方の軸部６ｈを、胴部材７ｂに他方の軸部６ｈを、継目なく一体的に構成しておいてもよい。また、本態様のサポートロール７においても、左側の軸部６ｈの右側面、内挿部材７ｃの左側面および胴部７ａの内周面で画成された密閉空間、ならびに右側の軸部６ｈの左側面、内挿部材７ｃの右側面および胴部７ｂの内周面で画成された密閉空間、二の密閉空間が形成される。しかるに、上記第２変形例のシンクロール５と同様に、この密閉空間により生じる浮力を調整するため、密閉空間の中に浮力調整用錘５ｊを格納しておいてもよい。
【００６３】
内挿部材７ｃは、胴部７ｇの内周面に外周面が密着する略円筒状の大径部７ｅと、軸心方向における厚みが大径部７ｅよりも薄い略円盤状の薄肉部７ｆとを有し、薄肉部７ｆを大径部７ｅの内周面に接続するように構成してもよい。このように内挿部材７ｃを構成することにより、内挿部材７ｃの肉厚を大幅に薄くすることが出来るために、その製造が容易になり、さらに軽量化できるためシンクロール７の自重も軽くなり、使用時に高速回転が可能となり、めっきを施す鋼板のめっき浴中の浸漬スピードを上げることが出来ることから、めっき浴の効率向上の効果が期待できる。
【００６４】
次に、シンクロール１と異なる態様により内挿部材を胴部の中空部に嵌入れした例である、第５変形例および第６変形例について説明する。
【００６５】
[第５変形例]
上記シンクロール１の第５変形例について、その二つの態様であるシンクロール８・９に基づき、図９を参照しつつ説明する。ここで、図９（ａ）は内挿部材８ａの周辺部分を拡大したシンクロール８の正面断面図、図９（ｂ）は図９（ａ）のＥ矢視であり、図９（ａ）は図９（ｂ）のＦ−Ｆ断面視となっている。また、図９（ｃ）は内挿部材９ａの周辺部分を拡大したシンクロール９の正面断面図、図９（ｄ）は図９（ｃ）のＧ矢視であり、図９（ｃ）は図９（ｄ）のＨ−Ｈ断面視となっている。
【００６６】
第５変形例に係わる二つの態様のシンクロール８・９は、いずれも、胴部１ａの内周面１ｍを加工せず、軸心方向に沿い湾曲した内周面１ｍを有する胴部１ａの中空部に、内挿部材８ａ・９ａを配置している点で、シンクロール１と相違している。
【００６７】
すなわち、第５変形例に係わる第１の態様のシンクロール８は、回転バランス調整用の凹部３ｃが右側面に形成された内挿部材８ａを有し、内挿部材８ａには、半径方向に向かい内側に凸状をなしている部分（図９（ｂ）においてハッチングを付している領域である。）に対応する、その外周の一部に、半径方向において外側に向かい凸状をなす凸状部分８ｃが、外周の他部には平坦面である平坦部分８ｂが形成されている。図９（ａ）は理解のため強調して図示しているが、内挿部材８ａの凸状部分８ｃは、軸心方向に沿う断面視において円弧の一部をなす形状であり、その軸心に沿う断面視は、胴部１ａの凸状部分の変化に対応し、円周方向において両端に向かい如々に平坦面となるよう滑らかに変化する。なお、軸心方向に沿う凸状部分８ｃの断面形状は、上記に限らず、略半円形状、台形状、三角形状であってもよいが、内挿部材８ａの胴部１ａへの嵌入れ時におけるその内周面１ｍの損傷を防止する点、内挿部材８ａの挿着作業を容易にする点から円弧の一部をなす形状とすることが好ましい。また、平坦部分８ｂについても、胴体１ａの内周面１ｍの凹状をなしている部分に対応し、半径方向において外側に向かう凸状部分を形成しても構わない。
【００６８】
上記内挿部材８ａは、好ましくは焼嵌めにより胴部１ａの中空部に固定される。具体的には、既に説明した焼嵌め率となるよう胴部１ａを加熱し、膨張した胴部１ａの中空部に内挿部材８ａを挿入し、その後胴部１ａを室温まで如々に冷却する。内挿部材８ａは、外周の一部に形成された凸状部分８ｃの頂部が凸状をなしている胴部１ａの内周面１ｍに、かつ外周の他部に形成された平坦面の両端が凹状をなしている胴部１ａの内周面１ｍに、各々当接し、もって、胴部１ａの中空部に内挿部材８ａは固定されることとなる。
【００６９】
次に、第５変形例に係わる第２の態様のシンクロール９について説明する。このシンクロール９は、回転バランス調整用の凹部３ｃが右側面に形成された略円板形状の内挿部材９ａを有し、その内挿部材９ａは、金属・樹脂その他の弾性を有する板状の弾性部材９ｃを介して胴部１ａの未加工の内周面１ｍに嵌入れ固定されている。具体的には、平坦な外周面９ｂを有する内挿部材９ａの外径は、胴部１ａの中空部の内径より小さく、弾性部材９ｃは、胴部１ａの中空部に内挿部材９ａを挿入した際に形成される円環状の隙間９ｄとほぼ同一の厚みを有し、１２０°の等角度で当該隙間９ｄに３枚配置されている。
【００７０】
上記内挿部材９ａは、好ましくは焼嵌めにより胴部１ａの中空部に固定される。具体的には、内挿部材９ａの外周面９ｂに、当該外周面９ｂの曲率に倣うよう予め変形させておいた３枚の弾性部材９ｃを上記位置関係で配置する。次いで、既に説明した焼嵌め率となるよう胴部１ａを加熱し、膨張した胴部１ａの中空部に、上記のように配置した３枚の弾性部材９ｃと内挿部材９ａを挿入し、その後胴部１ａを室温まで如々に冷却する。すると、収縮する胴部１ａにより押圧される弾性部材９ｃは、その弾性により内挿部材９ａの外周面９ｂおよび胴部１ａの未加工の内周面１ｍに倣い変形するので、胴部１ａの中空部に内挿部材９ａは固定されることとなる。
【００７１】
［第６変形例］
上記シンクロール１の第６変形例について、図１０を参照しつつ説明する。ここで、図１０（ａ）は内挿部材１０ａの周辺部分を拡大したシンクロール１０の正面断面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＪ矢視であり、図９（ａ）は図９（ｂ）のＫ−Ｋ断面視となっている。また、図１０（ｃ）は、図１０（ａ）のＩ部の拡大図である。
【００７２】
第６変形例に係わるシンクロール１０は、上記シンクロール１に対し、（１）内挿部材１０ａが複数の部材の組合せにより構成されている点、（２）その複数の部材を胴部の内周面に押し付けることにより内挿部材１０ａを固定する点、で相違している。
【００７３】
すなわち、本態様の内挿部材１０ａは、胴部１ａの軸心に対し平行な平面１０ｊを有する半円板形状の第１の内挿部材１０ｂと、上記平面１０ｊに対し一定の間隙１０ｉを隔て対向配置される平面１０ｋを有する第２の内挿部材１０ｃとを有している。そして右側面に回転バランス調整用の凹部３ｃが形成された第１の内挿部材１０ｂは、軸心方向において胴部１ａの中央に形成された略円環状の溝部の内周面１０ｇの上半分に、その外周面１０ｆが密接し、同様に右側面に回転バランス調整用の凹部３ｃが形成された第２の内挿部材１０ｃは、上記溝部の内周面１０ｇの下半分に、その外周面１０ｅが密着するように、各々押付部１０ｈにより溝部の内周面１０ｇに押付けられ、固定されている。なお、本態様の内挿部材１０ａは、第１の内挿部材１０ｂと第２の内挿部材１０ｃという２個の部材で構成しているが、これに限定されず、さらに多くの部材で構成しても構わない。また、第１の内挿部材１０ｂおよび第２の内挿部材１０ｃの各々の平面１０ｊ・１０ｋの位置も、図１０（ｂ）のように軸心方向から見て、胴部１０ａの中心付近に配置されている必要はなく、中心より上方・下方いずれの位置であっても構わず、その方向も鉛直方向や斜め方向に配置してよい。しかしながら、製造の容易さの点からは、本態様の内挿部材１０ａのように構成することが望ましい。
【００７４】
第１の内挿部材１０ｂおよび第２の内挿部材１０ｃを溝部の内周面１０ｇに押し付ける押付部１０ｈについて、その詳細を説明する。本態様の押付部１０ｈは、特にくさび効果を利用して押付力を発生させる構造であり、軸心に対し平行な平面である下面１０ｍと、左下がりに傾斜した傾斜面である上面１０Ｌとを有する可動駒１０ｎと、第１の内挿部材１０ｂと第２の内挿部材１０ｃに跨り両者の左側面に当接する足部を有する固定駒１０ｑと、可動駒１０ｎと固定駒１０ｑ各々に同軸に、軸心方向に形成された貫通孔１０ｐおよび１０ｒに挿入された固定螺子（ボルト）１０ｓと、固定螺子１０ｓの右端に螺合された固定輪（ナット）１０ｔとを有している。また、軸心方向から見て、第１の内挿部材１０ｂの下部の中央には、上記可動駒１０ｎの傾斜面１０Ｌと同一角度で傾斜した上面１０ｏを有する下方に開口した凹部が形成されている。そして、可動駒１０ｎは、その傾斜した上面１０Ｌが第１の内挿部材１０ｂの凹部上面１０ｏと、下面１０ｍが第２の内挿部材１０ｃの平面１０ｋと、密接するように配置されている。なお、押付部１０ｈを構成する各要素は、内挿部材１０ａと同様にセラミックスで構成しておくことが望ましいが、めっき浴に触れない雰囲気で使用される場合には、金属製であっても構わない。
【００７５】
上記押付部１０ｈによれば、固定螺子１０ｓと固定輪１０ｑとの締結動作により左方向に移動する可動駒１０ｎは、傾斜した上面１０Ｌが第１の内挿部材１０ｂの凹部上面１０ｏと、下面１０ｍが第２の内挿部材１０ｃの平面１０ｋと密接しているので、そのくさび効果により、第１の内挿部材１０ｂを上方に、第２の内挿部材１０ｃを下方に押圧し、各々の外周面１０ｆ・１０ｅを、溝部の内周面１０ｇに押し付け、胴部１ａの中空部に内挿部材１０ａを固定することができる。なお、押付部は、上記くさび効果を利用した構成に限らず、例えば圧縮バネその他弾性体を第１の内挿部材１０ｂおよび第２の内挿部材１０ｃの隙間１０ｉに配置して両者を溝部に押し付ける構成としてもよい。また、押付部は中央部のみでなく左右に複数設けても良い。
【符号の説明】
【００７６】
１（４、５、８、１０） シンクロール
６（７） サポートロール
１ａ（５ａ、６ａ，７ｇ、） 胴部
１ｃ 中間部
１ｈ（６ｈ） 軸部
３（４ａ、５ｄ、５ｆ、５ｇ、５ｉ、６ａ、７ｃ、８ａ、９ａ、１０ａ） 内挿部材
３ｂ 貫通孔部
３ｃ 凹部
４ｂ 錘体
５ｊ（６ｅ） 浮力調整用錘
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸心を有する中空状のセラミックス製の胴部と、前記胴部と同軸に配置されるとともに当該胴部の両端から軸心方向に延びる軸部とを有する回転体であって、当該胴部の中空部に内挿される板状または環状の内挿部材を有し、前記内挿部材は、その端面に凹部または貫通孔が設けられている回転体。
【請求項２】
前記凹部または貫通孔に替えて、前記内挿部材には錘体が配置されている請求項１に記載の回転体。
【請求項３】
前記内挿部材は、使用雰囲気における熱膨張係数が前記胴部とほぼ同一のセラミックスで構成されており、前記胴部の中空部に嵌入され固定されている請求項１または２のいずれかに記載の回転体。
【請求項４】
前記内挿部材の外周の一部は、半径方向に向かい凸形状をなしている請求項３に記載の回転体。
【請求項５】
前記内挿部材は、前記胴部の内周面に密着する弾性部材を介して前記胴部の中空部に嵌入され固定されている請求項３に記載の回転体。
【請求項６】
前記胴部の内面には段部が形成されており、前記内挿部材は、前記段部の大径部に嵌入され固定されている請求項３に記載の回転体。
【請求項７】
前記内挿部材は、焼嵌めにより前記胴部の中空部に固定されている請求項１乃至６のいずれかに記載の回転体。
【請求項８】
軸心方向から見た前記内挿部材の外周縁の形状は略円形状であり、前記内挿部材の外周面が、前記胴部の内周面に密着するよう配置されている請求項１乃至７のいずれかに記載の回転体。
【請求項９】
前記胴部の内周面には略円環状の溝部が形成されており、前記内挿部材は、前記軸心に対し平行な一平面を有するとともに前記胴部の溝部の内周面に前記内挿部材の外周面が密接した状態で当該溝部の一部に挿入される第１の内挿部材と、前記第１の内挿部材の一平面に対し一定の間隙で対向するよう配置される一平面を有するとともに前記溝部の内周面に外周面が密接した状態で当該溝部の他部に挿入される第２の内挿部材とで構成され、前記第１の内挿部材および前記第２の内挿部材を前記溝部の内周面に押し付ける押付部を有する請求項３に記載の回転体。
【請求項１０】
前記凹部もしくは貫通孔または錘体は、前記胴部の軸心回りにおいて同一円周上に複数個配置されている請求項１乃至９のいずれかに記載の回転体。
【請求項１１】
前記軸部は中空状であり、前記内挿部材は、前記胴部に代え軸部の少なくとも一方の中空部に配置されている請求項１乃至１０のいずれかに記載の回転体。
【請求項１２】
前記内挿部材は、前記回転体の使用時における前記胴部または軸部の最大応力発生位置に配置されている請求項１乃至１１に記載の回転体。
【請求項１３】
前記軸部は、前記胴部の一方端に配置される中空状の第１の軸部と、他方端に配置される中空状の第２の軸部とを有し、前記内挿部材は、前記第１の軸部または第２の軸部の少なくとも一方に配置されている請求項１乃至１２のいずれかに記載の回転体。
【請求項１４】
前記胴部は、少なくとも、中空状の第１の胴部材と、前記第１の胴部材と外径が同一で中空状の第２の胴部材とで構成されており、前記第２の胴部材は、前記第１の胴部材と同軸に、その一方端面が、前記第１の胴部材の一方端面に相対する状態で配置され、前記内挿部材は、軸心方向において、前記第１の胴部材および第２の胴部材の相対する一方端面の双方を含むように配置されている請求項１乃至１３のいずれかに記載の回転体。
【請求項１５】
前記内挿部材は、前記胴部または軸部の内周面に外周面が密着する略円筒状の大径部と、軸心方向における厚みが前記大径部よりも薄い略円盤状の薄肉部とを有し、前記薄肉部は前記大径部の内周面に接続されている請求項１乃至１４のいずれかに記載の回転体。
【請求項１６】
前記回転体は溶融金属メッキ浴用ロールであり、前記内挿部材は、その外周面に形成された軸心方向に伸びる溝部を有し、前記溝部の両端は開口している請求項１乃至１５のいずれかに記載の回転体。
【請求項１７】
前記回転体は溶融金属メッキ浴用ロールであり、前記環状の内挿部材の貫通孔部には、浮力調整用錘が配置されている請求項１乃至１６のいずれかに記載の回転体。
【請求項１８】
前記回転体は溶融金属メッキ浴用ロールであり、前記板状の内挿部材は、前記胴部の内部を密閉するように前記胴部または軸部に配置されており、前記胴部の内部には、浮力調整用錘が配置されている請求項１乃至１５のいずれかに記載の回転体。
【請求項１９】
前記胴部の両端から伸びる第１の軸部および第２の軸部の少なくとも一方が中実の略円柱形状であり、他方が略円筒形状である場合には、他方に前記板状の内挿部材が配置されている請求項１８に記載の回転体。
【請求項２０】
前記浮力調整用錘は、前記胴部の回転にともない当該胴部の内部を内周面に沿い流動する流動物である請求項１８または１９のいずれかに記載の回転体。
【請求項１】
軸心を有する中空状のセラミックス製の胴部と、前記胴部と同軸に配置されるとともに当該胴部の両端から軸心方向に延びる軸部とを有する回転体であって、当該胴部の中空部に内挿される板状または環状の内挿部材を有し、前記内挿部材は、その端面に凹部または貫通孔が設けられている回転体。
【請求項２】
前記凹部または貫通孔に替えて、前記内挿部材には錘体が配置されている請求項１に記載の回転体。
【請求項３】
前記内挿部材は、使用雰囲気における熱膨張係数が前記胴部とほぼ同一のセラミックスで構成されており、前記胴部の中空部に嵌入され固定されている請求項１または２のいずれかに記載の回転体。
【請求項４】
前記内挿部材の外周の一部は、半径方向に向かい凸形状をなしている請求項３に記載の回転体。
【請求項５】
前記内挿部材は、前記胴部の内周面に密着する弾性部材を介して前記胴部の中空部に嵌入され固定されている請求項３に記載の回転体。
【請求項６】
前記胴部の内面には段部が形成されており、前記内挿部材は、前記段部の大径部に嵌入され固定されている請求項３に記載の回転体。
【請求項７】
前記内挿部材は、焼嵌めにより前記胴部の中空部に固定されている請求項１乃至６のいずれかに記載の回転体。
【請求項８】
軸心方向から見た前記内挿部材の外周縁の形状は略円形状であり、前記内挿部材の外周面が、前記胴部の内周面に密着するよう配置されている請求項１乃至７のいずれかに記載の回転体。
【請求項９】
前記胴部の内周面には略円環状の溝部が形成されており、前記内挿部材は、前記軸心に対し平行な一平面を有するとともに前記胴部の溝部の内周面に前記内挿部材の外周面が密接した状態で当該溝部の一部に挿入される第１の内挿部材と、前記第１の内挿部材の一平面に対し一定の間隙で対向するよう配置される一平面を有するとともに前記溝部の内周面に外周面が密接した状態で当該溝部の他部に挿入される第２の内挿部材とで構成され、前記第１の内挿部材および前記第２の内挿部材を前記溝部の内周面に押し付ける押付部を有する請求項３に記載の回転体。
【請求項１０】
前記凹部もしくは貫通孔または錘体は、前記胴部の軸心回りにおいて同一円周上に複数個配置されている請求項１乃至９のいずれかに記載の回転体。
【請求項１１】
前記軸部は中空状であり、前記内挿部材は、前記胴部に代え軸部の少なくとも一方の中空部に配置されている請求項１乃至１０のいずれかに記載の回転体。
【請求項１２】
前記内挿部材は、前記回転体の使用時における前記胴部または軸部の最大応力発生位置に配置されている請求項１乃至１１に記載の回転体。
【請求項１３】
前記軸部は、前記胴部の一方端に配置される中空状の第１の軸部と、他方端に配置される中空状の第２の軸部とを有し、前記内挿部材は、前記第１の軸部または第２の軸部の少なくとも一方に配置されている請求項１乃至１２のいずれかに記載の回転体。
【請求項１４】
前記胴部は、少なくとも、中空状の第１の胴部材と、前記第１の胴部材と外径が同一で中空状の第２の胴部材とで構成されており、前記第２の胴部材は、前記第１の胴部材と同軸に、その一方端面が、前記第１の胴部材の一方端面に相対する状態で配置され、前記内挿部材は、軸心方向において、前記第１の胴部材および第２の胴部材の相対する一方端面の双方を含むように配置されている請求項１乃至１３のいずれかに記載の回転体。
【請求項１５】
前記内挿部材は、前記胴部または軸部の内周面に外周面が密着する略円筒状の大径部と、軸心方向における厚みが前記大径部よりも薄い略円盤状の薄肉部とを有し、前記薄肉部は前記大径部の内周面に接続されている請求項１乃至１４のいずれかに記載の回転体。
【請求項１６】
前記回転体は溶融金属メッキ浴用ロールであり、前記内挿部材は、その外周面に形成された軸心方向に伸びる溝部を有し、前記溝部の両端は開口している請求項１乃至１５のいずれかに記載の回転体。
【請求項１７】
前記回転体は溶融金属メッキ浴用ロールであり、前記環状の内挿部材の貫通孔部には、浮力調整用錘が配置されている請求項１乃至１６のいずれかに記載の回転体。
【請求項１８】
前記回転体は溶融金属メッキ浴用ロールであり、前記板状の内挿部材は、前記胴部の内部を密閉するように前記胴部または軸部に配置されており、前記胴部の内部には、浮力調整用錘が配置されている請求項１乃至１５のいずれかに記載の回転体。
【請求項１９】
前記胴部の両端から伸びる第１の軸部および第２の軸部の少なくとも一方が中実の略円柱形状であり、他方が略円筒形状である場合には、他方に前記板状の内挿部材が配置されている請求項１８に記載の回転体。
【請求項２０】
前記浮力調整用錘は、前記胴部の回転にともない当該胴部の内部を内周面に沿い流動する流動物である請求項１８または１９のいずれかに記載の回転体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１８０５５２（Ｐ２０１２−１８０５５２Ａ）
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４３４３７（Ｐ２０１１−４３４３７）
【出願日】平成２３年３月１日（２０１１．３．１）
【出願人】（０００００５０８３）日立金属株式会社 (2,051)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１日（２０１１．３．１）
【出願人】（０００００５０８３）日立金属株式会社 (2,051)
【Ｆターム（参考）】
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