誘導加熱式ロール装置
【課題】樹脂材料を圧延しながらまたは練りながら当該樹脂材料を加熱する場合に、ロールの温度を設定温度まで短時間で上昇させることができるとともに、設定温度まで上昇した後に、ロールの温度を上限温度以下に抑えることもできる装置を提供する。
【解決手段】樹脂材料を間に挟むことで、当該樹脂材料を圧延しまたは練る第１および第２の樹脂加工体を備える。第１および第２の樹脂加工体の少なくとも一方は、ロール５ａである。ロール５ａの内部に設けられた誘導加熱コイル２５と、ロール５ａの内部に形成された冷媒流路３７に、冷媒を供給する冷媒供給装置２７と、をさらに備える。誘導加熱コイル２５は、ロール５ａを誘導加熱し、冷媒供給装置２７は、冷媒流路３７に冷媒を供給することで、加熱されたロール５ａを冷却する。
【解決手段】樹脂材料を間に挟むことで、当該樹脂材料を圧延しまたは練る第１および第２の樹脂加工体を備える。第１および第２の樹脂加工体の少なくとも一方は、ロール５ａである。ロール５ａの内部に設けられた誘導加熱コイル２５と、ロール５ａの内部に形成された冷媒流路３７に、冷媒を供給する冷媒供給装置２７と、をさらに備える。誘導加熱コイル２５は、ロール５ａを誘導加熱し、冷媒供給装置２７は、冷媒流路３７に冷媒を供給することで、加熱されたロール５ａを冷却する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性の樹脂材料を加圧することで樹脂材料を圧延しながらまたは練りながら、当該樹脂材料を誘導加熱する誘導加熱式ロール装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチックやゴムなどの樹脂材料から樹脂フィルムを成形するために、圧延加工や混練加工が行われている。
【０００３】
圧延加工では、樹脂材料を圧延しながら、２００℃程度に加熱する。この圧延加工は、次のように行われている。
まず、１対のロール内に熱媒体を供給することで、当該ロールを２００℃程度に加熱する。この状態で、１対のロール間に樹脂材料を供給し、１対のロール間で樹脂材料を圧延する。なお、樹脂材料はロールに付着するので、圧延された樹脂材料は、テイクオフロールにより１対のロールから引き離される。
【０００４】
混練加工では、樹脂材料を練りながら、２００℃程度に加熱する。この混練加工は、次のように行われている。
まず、圧延加工と同様に、１対のロール内に熱媒体を供給することで、当該ロールを２００℃程度に加熱する。この状態で、１対のロール間に樹脂材料を供給し、１対のロール間で樹脂材料を加圧して練る。なお、樹脂材料は、ロールに付着しながら、１対のロールと共に回転して、１対のロール間で繰り返し加圧されて練られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−７１４２号公報
【特許文献２】特許第２７８１８３６号
【特許文献３】特許第３９６８８７９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の圧延加工や混練加工において、ロールを加熱するための熱媒体（油など）は、ロールとは別に設けられた温調装置により加熱されていた。このように加熱された熱媒体により、ロールの温度を設定温度（例えば２００℃）まで上昇させていた。
なお、ロールの温度が、設定温度まで上昇した後、設定上限温度（例えば、２５０℃）より高温になった場合には、温調装置の冷却機能により、熱媒体を冷却して、ロールの温度を下降させることができる。
【０００７】
しかし、温調装置による加熱では、ロールの温度上昇に時間がかかっていた。例えば、温調装置による加熱では、４０℃／ｈｒ程度の温度上昇率でしかロールの温度を上昇させることができなかった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、ロールの温度を設定温度まで短時間で上昇させることができるとともに、設定温度まで上昇した後に、ロールの温度を上限温度以下に抑えることもできる装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明によると、樹脂材料を加圧しながら当該樹脂材料を誘導加熱する誘導加熱式ロール装置であって、
樹脂材料を間に挟むことで、当該樹脂材料を加圧する第１および第２の樹脂加工体を備え、第１および第２の樹脂加工体の少なくとも一方は、ロールであり、
前記ロールの内部に設けられた誘導加熱コイルと、
前記ロールの内部に形成された冷媒流路に、冷媒を供給する冷媒供給装置と、をさらに備え、
誘導加熱コイルは、前記ロールを誘導加熱し、冷媒供給装置は、前記冷媒流路に冷媒を供給することで、加熱された前記ロールを冷却する、ことを特徴とする誘導加熱式ロール装置が提供される。
【００１０】
本発明の好ましい実施形態によると、冷媒供給装置は、前記冷媒流路に、ミスト状の冷媒を供給する。
【００１１】
また、本発明の好ましい実施形態によると、上述の誘導加熱式ロール装置は、前記ロールの温度を検出する温度センサと、
検出された温度に基づいて、前記ロールの温度が設定上限温度以下になるように、冷媒供給装置による冷媒流路への冷媒供給を制御する制御装置と、を備える。
【００１２】
好ましくは、前記ロールの径方向において、前記誘導加熱コイルは、前記ロールの中心軸側に位置し、前記冷媒流路は、前記ロールの外周面側に位置している。
【発明の効果】
【００１３】
上述した本発明によると、ロールの内部に設けられた誘導加熱コイルが、ロールを誘導加熱するので、ロールの温度を設定温度まで短時間で上昇させることができる。
一方、樹脂材料は、加圧されることで発熱する。その結果、ロールの温度を設定温度まで上昇させた後、ロールの温度が上限温度を超えてしまう傾向がある。そこで、本発明では、冷媒供給装置により、ロールの内部に形成された冷媒流路に冷媒を供給するので、ロールの温度を上限温度以下に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の誘導加熱式ロール装置が適用可能な実施形態によるカレンダ装置を示す。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。
【図３】（Ａ）は、図２のＩＩＩＡ−ＩＩＩＡ矢視図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。
【図４】圧延ロールに適用した誘導加熱式ロール装置の構成図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ矢視断面図である。
【図６】カレンダ装置の変形例を示す。
【図７】図７のＶＩＩ−ＶＩＩ矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１６】
最初に、本発明の誘導加熱式ロール装置２０が適用可能なカレンダ装置１０について説明し、その後で、誘導加熱式ロール装置２０について説明する。
誘導加熱式ロール装置２０は、後述する第１のロールユニット５の各圧延ロール５ａ，５ｂ、および第２のロールユニット７の各圧延ロール７ａ、７ｂ、７ｃに適用可能である。
【００１７】
[カレンダ装置]
図１は、本発明の誘導加熱式ロール装置２０が適用可能なカレンダ装置１０の構成図である。カレンダ装置１０は、プラスチックやゴムなどの樹脂材料から樹脂フィルムを成形する装置である。カレンダ装置１０は、押出ユニット３、第１のロールユニット５、第２のロールユニット７、複数の冷却ロール９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、および、巻取ロール１１を備える。
【００１８】
押出ユニット３（連続混練機）には、溶融した樹脂材料が供給される。押出ユニット３は、この樹脂材料を混練して第１のロールユニット５（図１の例では、圧延ロール５ａ、５ｂ間）へ供給する。押出ユニット３は、樹脂材料が供給される材料供給口３ａを有する。押出ユニット３は、材料供給口３ａから供給された樹脂材料を、後方側から前方側へ送りながら練って混合する。
このような押出ユニット３は、その内部空間に設けられたスクリュー３ｂにより、樹脂材料を、後方側から前方側へ送りながら練って混合するものであってよい。この場合、後方側から前方側へ軸が延びているスクリュー３ｂが、自身の軸周りに回転することで、螺旋状のスクリュー３ｂ（ネジ）を形成する螺旋溝の間を通って、樹脂材料が後方側から前方側へ送られる。
【００１９】
第１のロールユニット５は、押出ユニット３に押し出された樹脂材料を圧延する。この例では、第１のロールユニット５は、自身の軸周りに回転駆動される圧延ロール５ａ、５ｂを有する。圧延ロール５ａ、５ｂの間に、樹脂材料が押出ユニット３から供給され、これにより、圧延ロール５ａ、５ｂの間で樹脂材料が加圧されて圧延される。
【００２０】
第２のロールユニット７は、第１のロールユニット５を通過した樹脂材料を圧延する。この例では、第２のロールユニット７は、自身の軸周りに回転駆動される圧延ロール７ａ、７ｂ、７ｃを有する。圧延ロール７ａ、７ｂ間には、第１のロールユニット５から樹脂材料が送られて来る。この樹脂材料が、圧延ロール７ａ、７ｂ間で加圧されて圧延され、次いで、圧延ロール７ｂ、７ｃ間で加圧されて圧延される。第２のロールユニット７を通過した樹脂材料は、第１および第２のロールユニット５、７の圧延によりフィルム状になっている。本願において、フィルム状の樹脂材料を、樹脂フィルムという。
【００２１】
テイクオフロール１３は、自身の軸周りに回転自在であり、第２のロールユニット７から樹脂フィルムを切り離す。図１の例では、テイクオフロール１３は、圧延ロール７ｃから樹脂フィルムを切り離す。
【００２２】
複数の冷却ロール９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄは、回転駆動され、内部を流れる冷媒により冷却される。各冷却ロール９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄが、テイクオフロール１３からの樹脂フィルムに接触することで該樹脂フィルムを冷却する。複数の冷却ロール９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄは、図１において、図１における上下方向に一列に配置されている。
【００２３】
巻取ロール１１は、自身の軸周りに回転駆動され、複数の冷却ロール９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄからの樹脂フィルムを巻き取る。
【００２４】
押出ユニット３は、上段に配置され、押出ユニット３の材料供給口３ａは上段の後方側に位置し、第１のロールユニット５は、上段の前方側に配置され、第２のロールユニット７は、下段の前方側に配置される。この配置により、上段の後方側で材料供給口３ａに供給された樹脂材料は、前方側に移動する過程で押出ユニット３により練られ、次いで、上段の前方側に位置する第１のロールユニット５で圧延されて、その後、下段の前方側に位置する第２のロールユニット７で圧延され、樹脂フィルムになって後方側に送られる。
このように、樹脂材料は、後方側から前方側へ送られＵターンするように後方側に移動する過程で樹脂フィルムにされるので、カレンダ装置１０の全長を小さくすることができる。例えば、カレンダ装置１０の全長を、２．５ｍ程度にすることができる。
【００２５】
また、テイクオフロール１３は、第２のロールユニット７の後方側に設けられ、複数の冷却ロール９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄは、テイクオフロール１３の後方側において、上段側から下段側にわたって配置され、巻取ロール１１は、複数の冷却ロール９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの後方側に設けられている。この配置により、樹脂材料から成形された樹脂フィルムが、前方側から後方側に戻る過程で、当該樹脂フィルムに対し、第２のロールユニット７からの切り離し、冷却、および巻き取りを行うことができる。従って、テイクオフロール１３、冷却ロール９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、巻取ロール１１を設けても、カレンダ装置１０の全長を小さく抑えることができる。
【００２６】
カレンダ装置１０は、成形部１５、エンボスユニット１７、トリミングユニット１９をさらに備えていてよい。
【００２７】
成形部１５は、押出ユニット３から押し出された樹脂材料を板状に成形する。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。図１、図２のように、成形部１５は、押出ユニット３から樹脂材料を受け入れる受入口１５ａと、受入口１５ａから下方に延びる第１部分１５ｂと、第１部分１５ｂの下端に結合される第２部分１５ｃとを有する。受入口１５ａからの樹脂材料が、第１部分１５ｂと第２部分１５ｃの内部空間を通過する。第２部分１５ｂの内部空間は、図２の左右方向には、第１部分１５ｂの内部空間から拡大するが、図２の紙面と垂直な方向には、第１部分１５ｂの内部空間から縮小する。これにより、成形部１５内を通過する樹脂材料は、図２の紙面と垂直な方向に薄い板状にされる。
【００２８】
エンボスユニット１７は、回転駆動される１対のエンボスロール１７ａ、１７ｂからなる。エンボスロール１７ａ、１７ｂの少なくとも一方の外周面には、凹凸により模様が描かれている。従って、樹脂フィルムが１対のエンボスロール１７ａ、１７ｂの間を通過することで、エンボスロール１７ａ、１７ｂの前記模様が樹脂フィルムに転写される。
【００２９】
トリミングユニット１９は、１対のピンチロール１９ａ、１９ｂと、カッタ１９ｃとからなる。１対のピンチロール１９ａ、１９ｂで樹脂フィルムを挟み込むことで、樹脂フィルムに張力を与える。この状態で、カッタ１９ｃが樹脂フィルムに切り込むことで、樹脂フィルムの幅方向端部を切り落とし、これにより、樹脂フィルムの幅を短くする。
【００３０】
好ましくは、カレンダ装置１０を小型化するために、以下の構成１を採用するのがよい。
【００３１】
（構成１）
図３（Ａ）は、図１のＩＩＩＡ−ＩＩＩＡ矢視図である。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。図３のように、好ましくは、各圧延ロール５ａ、５ｂには、当該圧延ロールの軸方向にモータ２１ａ、２１ｂが直結されている。圧延ロール５ａに直結されているモータ２１ａと、圧延ロール５ｂに直結されているモータ２１ｂとは、互いに干渉しないように、これら圧延ロール５ａ、５ｂの軸方向において、圧延ロール５ａ、５ｂを基準に互いに反対側に位置している。
【００３２】
これにより、ユニバーサルジョイントを用いなくても、各圧延ロール５ａ、５ｂを回転駆動することができるので、カレンダ装置１０の幅（図１の紙面と垂直な方向における寸法）を抑えることができる。なお、圧延ロール５ａ、５ｂは、フレーム部６１ａに回転可能に支持されている。
【００３３】
同様に、各圧延ロール７ａ、７ｂ、７ｃには、当該圧延ロールの軸方向にモータが直結されている。圧延ロール７ａ、７ｃに直結されているモータと、圧延ロール７ｂに直結されているモータとは、これら圧延ロール７ａ、７ｂ、７ｃの軸方向において、圧延ロール７ａ、７ｂ、７ｃを基準に互いに反対側に位置している。
【００３４】
[誘導加熱式ロール装置]
図４は、本発明の実施形態による誘導加熱式ロール装置２０を圧延ロール５ａに適用した場合を示す。図５は、図４のＶ−Ｖ矢視断面図である。以下では、簡単のため、圧延ロール５ａの場合のみを説明するが、他の圧延ロール５ｂ、７ａ、７ｂ、７ｃにも、同様に、誘導加熱式ロール装置２０を適用することができる。
【００３５】
誘導加熱式ロール装置２０は、圧延ロール５ａ、誘導加熱コイル２５、冷媒供給装置２７、温度センサ２９、および制御装置３１から構成される。
【００３６】
誘導加熱コイル２５は、圧延ロール５ａの内部に設けられる。誘導加熱コイル２５は、自身に交流電圧が印加されることにより、圧延ロール５ａを誘導加熱する。図４の例では、誘導加熱コイル２５は、圧延ロール５ａの中心軸Ｃａの周りに巻かれるように配置されている。回転側にある誘導加熱コイル２５に、静止側から非接触で、電圧を供給するために、図４のように、回転トランス３３が設けられる。回転トランス３３は、静止側にあるステータコイル３３ａと回転側にあるロータコイル３３ｂとを有し、ステータコイル３３ａとロータコイル３３ｂとの間における磁界の作用により、静止側の電源３４から誘導加熱コイル２５に交流電圧を印加する。
なお、ロータコイル３３ｂは、圧延ロール５ａに結合されている円柱状の延長部３５に設けられている。図４の例では、延長部３５は、モータ２１ａと反対側に位置しており、圧延ロール５ａより径が小さい。
また、誘導加熱コイル２５は、例えば、次のように圧延ロール５ａ内に配置してよい。圧延ロール５ａを、その端部の分割面Ｐにおいて分割しておく。この分割面Ｐから環状の内部空間Ｓに誘導加熱コイル２５を配置する。その後、分割されている圧延ロール部分の分割面Ｐ同士を適宜の手段で結合させる。
【００３７】
冷媒供給装置２７は、圧延ロール５ａの内部に形成された冷媒流路３７に、ミスト状の冷媒を供給することで、誘導加熱コイル２５により誘導加熱された圧延ロール５ａを冷却する。
【００３８】
冷媒供給装置２７は、図４の例では、エア源２７ａ、冷媒源２７ｂ、ノズル部２７ｃを有する。エア源２７ａは、ノズル部２７ｃに、加圧されたエア（ガス）を供給する。冷媒源２７ｂは、液体（好ましくは、水）である冷媒をノズル部２７ｃに供給する。ノズル部２７ｃは、供給された冷媒を、供給された加圧エアにより、冷媒流路３７側に（図４の例では連通路３６）噴霧することで、ミスト状の冷媒を冷媒流路３７に供給する。図４の例では、ノズル部２７ｃは、延長部３５の内部に形成されている連通路３６を介して、ミスト状の冷媒を冷媒流路３７に供給する。これにより、冷媒流路３７には、ミスト状の冷媒が供給される。冷媒流路３７に供給されたミスト状の冷媒は、冷媒流路３７を通過することで圧延ロール５ａを冷却し、その後、圧延ロール５ａおよび延長部３５の内部に形成された排出流路３９を通って圧延ロール５ａ外へ排出される。排出流路３９は、冷却流路３７と連通している。
【００３９】
冷媒流路３７は、この例では、図５のように、圧延ロール５ａの軸方向から見た形状が円弧状であり、周方向に間隔を置いた４つの円弧状流路として形成されている。各円弧状流路は、圧延ロール５ａの軸方向に延びている。各円弧状流路には、連通路３６からミスト状の冷媒が供給され、当該冷媒は、圧延ロール５ａの軸方向に各円弧状流路を流れた後、排出流路３９へ流入する。排出流路３９は、図４の例では、冷媒流路３７よりも中心軸Ｃａ側に位置して、圧延ロール５ａの軸方向に延びている。
【００４０】
ノズル部２７ｃは、圧延ロール５ａに結合されている円柱状の延長部３５の内部に空間として形成されている。ノズル部２７ｃには、エア源２７ａから、エア供給管４１、エア供給路４３、およびエア導入路４５を介して加圧エアが供給される。エア供給管４１は、エア源２７ａから延びて、エア源２７ａからの加圧エアをエア供給路４３に供給する。エア供給路４３は、延長部３５を回転可能に支持する静止側部材４４の内部に形成されており、供給された加圧エアをエア導入路４５に供給する。エア導入路４５は、延長部３５の内部において圧延ロール５ａの軸方向から見て環状に形成され、延長部３５の外周面に開口することで、エア供給路４３からの加圧エアを受ける。エア導入路４５は、エア供給路４３から受けた加圧ガスをノズル部２７ｃに導入する。
なお、図４において、延長部３５の外周面には、軸方向から見た形状が環状のシールリング４７が複数設けられる。シールリング４７により、エア供給路４３とエア導入路４５との連通箇所から外部へ加圧エアが漏れることを防止する。
【００４１】
同様に、ノズル部２７ｃには、冷媒源２７ｂから、冷媒供給管４９、冷媒供給路５１、および冷媒導入路５３を介して液体状の冷媒が供給される。冷媒供給管４９は、冷媒源２７ｂから延びて、冷媒源２７ｂからの冷媒を冷媒供給路５１に供給する。冷媒供給路５１は、静止側部材４４の内部に形成されており、供給された冷媒を冷媒導入路５３に供給する。冷媒導入路５３は、延長部３５の内部において圧延ロール５ａの軸方向から見て環状に形成され、延長部３５の外周面に開口することで、冷媒供給路５１からの冷媒を受ける。冷媒導入路５３は、冷媒供給路５１から受けた冷媒をノズル部２７ｃに導入する。
なお、図４において、延長部３５の外周面には、圧延ロール５ａの軸方向から見た形状が環状のシールリング４７が設けられる。シールリング４７により、冷媒供給路５１と冷媒導入路５３との連通箇所から外部へ冷媒が漏れることを防止する。
【００４２】
温度センサ２９は、圧延ロール５ａの温度を検出する。温度センサ２９は、図４の例では、圧延ロール５ａに組み込まれている。回転側にある温度センサ２９から、静止側の制御装置３１に、温度検出信号（電圧信号）を、非接触で伝達するために、図４のように回転トランス５５が設けられる。回転トランス５５は、静止側にあるステータコイル５５ａと回転側にあるロータコイル５５ｂとを有し、ステータコイル５５ａとロータコイル５５ｂとの間における磁界の作用により、回転側の温度センサ２９から静止側の制御装置３１に温度検出信号（電圧信号）を伝達する。
【００４３】
制御装置３１は、温度センサ２９により検出された温度に基づいて、圧延ロール５ａの温度が設定上限温度（例えば、２５０℃）以下になるように、冷媒供給装置２７による冷媒流路３７への冷媒供給を制御する。制御装置３１は、冷媒供給装置２７による冷媒流路３７への冷媒供給の制御を、流量調節弁５７、５９の開度を制御することで行ってよい。流量調節弁５７は、冷媒供給管４９に設けられたものであり、流量調節弁５９は、エア供給管４１に設けられたものである。
【００４４】
制御装置３１は、上述の制御を、例えば、次の制御方法Ａ１、Ａ２またはＡ３のように行うことができる。
【００４５】
（制御方法Ａ１）
制御装置３１は、温度センサ２９により検出された温度が設定上限温度に達したら、冷媒供給装置２７が冷媒流路３７へ冷媒を供給するように冷媒供給装置２７を制御する。この場合、制御装置３１は、温度センサ２９により検出された温度が設定上限温度に達したら、流量調節弁５７、５９を開くことで、冷媒供給装置２７が冷媒流路３７へミスト状の冷媒を供給するようにしてよい。これにより、圧延ロール５ａの温度が設定上限温度（例えば、２５０℃）以下に抑えられる。このような制御を行いながら、誘導加熱コイル２５が、圧延ロール５ａを誘導加熱してよい。
【００４６】
（制御方法Ａ２）
制御装置３１は、温度センサ２９により検出された温度と設定温度範囲（例えば、２００℃〜２５０℃）とに基づいて、冷媒流路３７に供給するミスト状の冷媒の量を調節する。これにより、圧延ロール５ａの温度が設定上限温度（例えば、２５０℃）以下に抑えられるとともに、圧延ロール５ａの温度が、設定温度範囲内に維持される。この場合、制御装置３１は、図４の例では、流量調節弁５７の開度を調節することにより、冷媒流路３７に供給するミスト状の冷媒の量を調節する。代わりに、制御装置３１は、流量調節弁５７の開度だけでなく流量調節弁５９の開度も調節することにより、冷媒流路３７に供給するミスト状の冷媒の量を調節してもよい。このような制御を行いながら、誘導加熱コイル２５が、圧延ロール５ａを誘導加熱してよい。
【００４７】
（制御方法Ａ３）
制御装置３１は、温度センサ２９により検出された温度と設定温度範囲とに基づいて、冷媒流路３７に供給するミスト状の冷媒量を調節するだけでなく、供給電力調節部３２を制御することで、誘導加熱コイル２５に電源３４から供給する電力量を調節してもよい。これにより、圧延ロール５ａの温度を、設定温度範囲内により維持しやすくなる。この制御方法Ａ３において、冷媒流路３７に供給するミスト状の冷媒量の調節は、流量調節弁５７の開度、または流量調節弁５７、５９の開度を調節することにより行う。
【００４８】
本実施形態による誘導加熱式ロール装置２０により、以下の効果（１）〜（７）が得られる。
【００４９】
（１）圧延ロール５ａの内部に設けられた誘導加熱コイル２５が、圧延ロール５ａを誘導加熱するので、圧延ロール５ａの温度を設定温度（例えば、２００℃）まで短時間で上昇させることができる。例えば、従来の温調装置では、圧延ロール５ａの温度を、４０℃／ｈｒ程度でしか上昇させることができなかったが、本実施形態では、圧延ロール５ａの温度を、２００℃／ｈｒ程度で上昇させることができる。
【００５０】
（２）樹脂材料は、加圧されることで発熱する。その結果、圧延ロール５ａの温度を設定温度まで上昇させた後、圧延ロール５ａの温度が上限温度（例えば、２５０℃）を超えてしまう傾向がある。これに関し、本実施形態では、冷媒供給装置２７により、圧延ロール５ａの内部に形成された冷媒流路３７に冷媒を供給するので、圧延ロール５ａの温度を上限温度以下に抑えることができる。なお、従来では、カレンダ装置における圧延ロール５ａの加熱に誘導加熱コイルを用いていなかった。なぜなら、樹脂材料が、上述のように、圧延ロール５ａに圧延されることで発熱するが、誘導加熱コイルには冷却機能がないので、圧延ロール５ａの温度を設定温度範囲内に調節するのが困難であったためである。これに対し、本実施形態では、圧延ロール５ａの温度調節を、冷媒の供給により可能とした。
【００５１】
（３）冷媒を、ミスト状にして圧延ロール５ａの内部に供給すると、冷媒は、高温の圧延ロール５ａ内で蒸発しやすい。従って、圧延ロール５ａの熱を、冷媒の気化熱に変換することができるので、圧延ロール５ａを急速に冷却することができる。
【００５２】
（４）圧延ロール５ａの熱を冷媒の気化熱に変換することで、少ない冷媒量で圧延ロール５ａを冷却できる。その結果、冷媒の使用量を抑えることができる。
【００５３】
（５）空気を汚染しない誘導加熱コイル２５で加熱し、空気を汚染する可能性の小さい少量の水を冷媒として用いることができるので、クリーンルームでも誘導加熱式ロール装置２０を使用できる。
【００５４】
（６）圧延ロール５ａを加熱するための装置を、次のように従来と比較して小型にすることができる。従来では、圧延ロールを加熱するために、油や軟水などの熱媒体を加熱して圧延ロールの内部に供給していた。この場合、圧延ロールの温度調節は、熱媒体を加熱する温調装置による当該加熱を調節することで行われていた。しかし、温調装置を設置する分だけ、カレンダ装置が大型化する。これに対し、本実施形態では、温調装置を設けることなく、誘導加熱コイル２５を圧延ロール５ａの内部に設けたので、カレンダ装置を小型化することができる。
【００５５】
（７）図４では、圧延ロール５ａの径方向において、誘導加熱コイル２５は、圧延ロール５ａの中心軸Ｃａ側に位置し、冷媒流路３７は、圧延ロール５ａの外周面側に位置している。これにより、圧延ロール５ａの外周面を、一層速やかに冷却することができる。
【００５６】
本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、以下の変形例１、２、３を、任意に組み合わせて、または単独で採用してよい。
【００５７】
[変形例１]
図６は、カレンダ装置１０の変形例を示す。図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ矢視図である。
第１のロールユニット５は、樹脂材料を圧延する代わりに、複数種類の樹脂からなる樹脂材料を練って混合してもよい。この場合、図６のように、上述の成形部１５が省略され、第１のロールユニット５は、回転駆動される第１および第２の混合ロール５ａ、５ｂからなる。
各混合ロール５ａ、５ｂの外周面には、押出ユニット３から供給される樹脂材料が付着する。付着した樹脂材料は、混合ロール５ａ、５ｂの回転と共に回転しながら、混合ロール５ａ、５ｂの間を通過して混合ロール５ａ、５ｂ間で加圧されて練られ、この過程で混合される。混合ロール５ａ、５ｂに付着している樹脂材料は、図７のように１対のカッタ７１により、混合ロール５ａ、５ｂから切り出されて、第２のロールユニット７へ送られる。
【００５８】
なお、図６の場合において、他の点は上述と同様である。例えば、以下のように上述と同様である。
混合ロール５ａ、５ｂに上述の構成１を採用してよい。すなわち、混合ロール５ａ、５ｂには、当該混合ロールの軸方向に、当該混合ロールを回転駆動するモータ２１ａ、２１ｂが直結されていてよい。混合ロール５ａに直結されているモータ２１ａと、混合ロール５ｂに直結されているモータ２１ｂとは、これら混合ロール５ａ、５ｂの軸方向において、混合ロール５ａ、５ｂを基準に互いに反対側に位置している。
【００５９】
このような場合において、混合ロール５ａ、５ｂの一方または両方に、上述の誘導加熱式ロール装置２０を適用してよい。
【００６０】
[変形例２]
上述では、冷媒供給装置２７は、ミスト状の冷媒の代わりに、ミスト状でない液体の冷媒を冷媒流路３７に供給することで、誘導加熱コイル２５により誘導加熱された圧延ロール５ａを冷却してもよい。この場合、図４において、エア源２７ａ、エア供給管４１、エア供給路４３、エア導入路４５、流量調節弁５９が省略され、ノズル部２７ｃは、連通路３６に連通する単なる空間であってよい。
【００６１】
制御装置３１は、温度センサ２９により検出された温度に基づいて、圧延ロール５ａの温度が設定上限温度（例えば、２５０℃）以下になるように、冷媒供給装置２７による冷媒流路３７への液体冷媒供給を制御する。
制御装置３１は、この制御を、例えば、次の制御方法Ｂ１、Ｂ２またはＢ３のように行ってよい。
【００６２】
（制御方法Ｂ１）
制御装置３１は、温度センサ２９により検出された温度が設定上限温度に達したら、冷媒供給装置２７が冷媒流路３７へ液体の冷媒を供給するように冷媒供給装置２７を制御する。この場合、制御装置３１は、温度センサ２９により検出された温度が設定上限温度に達したら、流量調節弁５７を開くことで、冷媒供給装置２７が冷媒流路３７へ冷媒を供給してよい。これにより、圧延ロール５ａの温度が設定上限温度（例えば、２５０℃）以下に抑えられる。このような制御を行いながら、誘導加熱コイル２５が、圧延ロール５ａを誘導加熱してよい。
【００６３】
（制御方法Ｂ２）
制御装置３１は、温度センサ２９により検出された温度と設定温度範囲（例えば、２００℃〜２５０℃）とに基づいて、冷媒流路３７に供給する液体の冷媒量を調節する。これにより、圧延ロール５ａの温度が設定上限温度（例えば、２５０℃）以下に抑えられるとともに、圧延ロール５ａの温度が、設定温度範囲内に維持される。この場合、制御装置３１は、流量調節弁５７の開度を調節することにより、冷媒流路３７に供給する冷媒の量を調節する。このような制御を行いながら、誘導加熱コイル２５が、圧延ロール５ａを誘導加熱してよい。
【００６４】
（制御方法Ｂ３）
制御装置３１は、温度センサ２９により検出された温度と設定温度範囲とに基づいて、冷媒流路３７に供給する液体の冷媒量を調節するだけでなく、供給電力調節部３２を制御することで、誘導加熱コイル２５に電源３４から供給する電力量を調節してもよい。これにより、圧延ロール５ａの温度を、設定温度範囲内により維持しやすくなる。この制御方法Ｂ３において、冷媒流路３７に供給する冷媒の量の調節は、流量調節弁５７の開度を調節することにより行う。
【００６５】
変形例２において、他の点は、上述と同じである。
【００６６】
[変形例３]
圧延ロール５ａ、５ｂ、圧延ロール７ａ、７ｂ、圧延ロール７ｂ、７ｃ、または、混合ロール５ａ、５ｂは、樹脂材料を間に挟むことで、当該樹脂材料を加圧することで当該樹脂材料を圧延しまたは練る第１および第２の樹脂加工体を構成する。本発明によると、第１および第２の樹脂加工体の少なくとも一方が、ロールであればよく、第１および第２の樹脂加工体の他方は、ロールでなくてもよい。例えば、圧延ロール５ａ、５ｂのうち、圧延ロール５ｂをロール以外の樹脂加工体に置き換えてもよい。
なお、第１および第２の樹脂加工体の少なくとも一方に、本発明の誘導加熱式ロール装置を適用すればよく、第１および第２の樹脂加工体の他方には、本発明の誘導加熱式ロール装置を適用してもよいし、適用しなくてもよい。
【符号の説明】
【００６７】
５ａ、５ｂ 圧延ロールまたは混合ロール（樹脂加工体）、２０ 誘導加熱式ロール装置、２７ 冷媒供給装置、２７ａ エア源、２７ｂ 冷媒源、２７ｃ ノズル部、２９ 温度センサ、３１ 制御装置、３２ 供給電力調節部、３３ 回転トランス、３３ａ ステータコイル、３３ｂ ロータコイル、３４ 電源、３５ 圧延ロールの延長部、３６ 連通路、３７ 冷媒流路、３９ 排出流路、４１ エア供給管、４３ エア供給路、４４ 静止側部材、４５ エア導入路、４７ シールリング、４９ 冷媒供給管、５１ 冷媒供給路、５３ 冷媒導入路、５５ 回転トランス、５５ａ ステータコイル、５５ｂ ロータコイル、５７ 流量調節弁、５９ 流量調節弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性の樹脂材料を加圧することで樹脂材料を圧延しながらまたは練りながら、当該樹脂材料を誘導加熱する誘導加熱式ロール装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチックやゴムなどの樹脂材料から樹脂フィルムを成形するために、圧延加工や混練加工が行われている。
【０００３】
圧延加工では、樹脂材料を圧延しながら、２００℃程度に加熱する。この圧延加工は、次のように行われている。
まず、１対のロール内に熱媒体を供給することで、当該ロールを２００℃程度に加熱する。この状態で、１対のロール間に樹脂材料を供給し、１対のロール間で樹脂材料を圧延する。なお、樹脂材料はロールに付着するので、圧延された樹脂材料は、テイクオフロールにより１対のロールから引き離される。
【０００４】
混練加工では、樹脂材料を練りながら、２００℃程度に加熱する。この混練加工は、次のように行われている。
まず、圧延加工と同様に、１対のロール内に熱媒体を供給することで、当該ロールを２００℃程度に加熱する。この状態で、１対のロール間に樹脂材料を供給し、１対のロール間で樹脂材料を加圧して練る。なお、樹脂材料は、ロールに付着しながら、１対のロールと共に回転して、１対のロール間で繰り返し加圧されて練られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−７１４２号公報
【特許文献２】特許第２７８１８３６号
【特許文献３】特許第３９６８８７９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の圧延加工や混練加工において、ロールを加熱するための熱媒体（油など）は、ロールとは別に設けられた温調装置により加熱されていた。このように加熱された熱媒体により、ロールの温度を設定温度（例えば２００℃）まで上昇させていた。
なお、ロールの温度が、設定温度まで上昇した後、設定上限温度（例えば、２５０℃）より高温になった場合には、温調装置の冷却機能により、熱媒体を冷却して、ロールの温度を下降させることができる。
【０００７】
しかし、温調装置による加熱では、ロールの温度上昇に時間がかかっていた。例えば、温調装置による加熱では、４０℃／ｈｒ程度の温度上昇率でしかロールの温度を上昇させることができなかった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、ロールの温度を設定温度まで短時間で上昇させることができるとともに、設定温度まで上昇した後に、ロールの温度を上限温度以下に抑えることもできる装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明によると、樹脂材料を加圧しながら当該樹脂材料を誘導加熱する誘導加熱式ロール装置であって、
樹脂材料を間に挟むことで、当該樹脂材料を加圧する第１および第２の樹脂加工体を備え、第１および第２の樹脂加工体の少なくとも一方は、ロールであり、
前記ロールの内部に設けられた誘導加熱コイルと、
前記ロールの内部に形成された冷媒流路に、冷媒を供給する冷媒供給装置と、をさらに備え、
誘導加熱コイルは、前記ロールを誘導加熱し、冷媒供給装置は、前記冷媒流路に冷媒を供給することで、加熱された前記ロールを冷却する、ことを特徴とする誘導加熱式ロール装置が提供される。
【００１０】
本発明の好ましい実施形態によると、冷媒供給装置は、前記冷媒流路に、ミスト状の冷媒を供給する。
【００１１】
また、本発明の好ましい実施形態によると、上述の誘導加熱式ロール装置は、前記ロールの温度を検出する温度センサと、
検出された温度に基づいて、前記ロールの温度が設定上限温度以下になるように、冷媒供給装置による冷媒流路への冷媒供給を制御する制御装置と、を備える。
【００１２】
好ましくは、前記ロールの径方向において、前記誘導加熱コイルは、前記ロールの中心軸側に位置し、前記冷媒流路は、前記ロールの外周面側に位置している。
【発明の効果】
【００１３】
上述した本発明によると、ロールの内部に設けられた誘導加熱コイルが、ロールを誘導加熱するので、ロールの温度を設定温度まで短時間で上昇させることができる。
一方、樹脂材料は、加圧されることで発熱する。その結果、ロールの温度を設定温度まで上昇させた後、ロールの温度が上限温度を超えてしまう傾向がある。そこで、本発明では、冷媒供給装置により、ロールの内部に形成された冷媒流路に冷媒を供給するので、ロールの温度を上限温度以下に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の誘導加熱式ロール装置が適用可能な実施形態によるカレンダ装置を示す。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。
【図３】（Ａ）は、図２のＩＩＩＡ−ＩＩＩＡ矢視図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。
【図４】圧延ロールに適用した誘導加熱式ロール装置の構成図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ矢視断面図である。
【図６】カレンダ装置の変形例を示す。
【図７】図７のＶＩＩ−ＶＩＩ矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１６】
最初に、本発明の誘導加熱式ロール装置２０が適用可能なカレンダ装置１０について説明し、その後で、誘導加熱式ロール装置２０について説明する。
誘導加熱式ロール装置２０は、後述する第１のロールユニット５の各圧延ロール５ａ，５ｂ、および第２のロールユニット７の各圧延ロール７ａ、７ｂ、７ｃに適用可能である。
【００１７】
[カレンダ装置]
図１は、本発明の誘導加熱式ロール装置２０が適用可能なカレンダ装置１０の構成図である。カレンダ装置１０は、プラスチックやゴムなどの樹脂材料から樹脂フィルムを成形する装置である。カレンダ装置１０は、押出ユニット３、第１のロールユニット５、第２のロールユニット７、複数の冷却ロール９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、および、巻取ロール１１を備える。
【００１８】
押出ユニット３（連続混練機）には、溶融した樹脂材料が供給される。押出ユニット３は、この樹脂材料を混練して第１のロールユニット５（図１の例では、圧延ロール５ａ、５ｂ間）へ供給する。押出ユニット３は、樹脂材料が供給される材料供給口３ａを有する。押出ユニット３は、材料供給口３ａから供給された樹脂材料を、後方側から前方側へ送りながら練って混合する。
このような押出ユニット３は、その内部空間に設けられたスクリュー３ｂにより、樹脂材料を、後方側から前方側へ送りながら練って混合するものであってよい。この場合、後方側から前方側へ軸が延びているスクリュー３ｂが、自身の軸周りに回転することで、螺旋状のスクリュー３ｂ（ネジ）を形成する螺旋溝の間を通って、樹脂材料が後方側から前方側へ送られる。
【００１９】
第１のロールユニット５は、押出ユニット３に押し出された樹脂材料を圧延する。この例では、第１のロールユニット５は、自身の軸周りに回転駆動される圧延ロール５ａ、５ｂを有する。圧延ロール５ａ、５ｂの間に、樹脂材料が押出ユニット３から供給され、これにより、圧延ロール５ａ、５ｂの間で樹脂材料が加圧されて圧延される。
【００２０】
第２のロールユニット７は、第１のロールユニット５を通過した樹脂材料を圧延する。この例では、第２のロールユニット７は、自身の軸周りに回転駆動される圧延ロール７ａ、７ｂ、７ｃを有する。圧延ロール７ａ、７ｂ間には、第１のロールユニット５から樹脂材料が送られて来る。この樹脂材料が、圧延ロール７ａ、７ｂ間で加圧されて圧延され、次いで、圧延ロール７ｂ、７ｃ間で加圧されて圧延される。第２のロールユニット７を通過した樹脂材料は、第１および第２のロールユニット５、７の圧延によりフィルム状になっている。本願において、フィルム状の樹脂材料を、樹脂フィルムという。
【００２１】
テイクオフロール１３は、自身の軸周りに回転自在であり、第２のロールユニット７から樹脂フィルムを切り離す。図１の例では、テイクオフロール１３は、圧延ロール７ｃから樹脂フィルムを切り離す。
【００２２】
複数の冷却ロール９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄは、回転駆動され、内部を流れる冷媒により冷却される。各冷却ロール９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄが、テイクオフロール１３からの樹脂フィルムに接触することで該樹脂フィルムを冷却する。複数の冷却ロール９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄは、図１において、図１における上下方向に一列に配置されている。
【００２３】
巻取ロール１１は、自身の軸周りに回転駆動され、複数の冷却ロール９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄからの樹脂フィルムを巻き取る。
【００２４】
押出ユニット３は、上段に配置され、押出ユニット３の材料供給口３ａは上段の後方側に位置し、第１のロールユニット５は、上段の前方側に配置され、第２のロールユニット７は、下段の前方側に配置される。この配置により、上段の後方側で材料供給口３ａに供給された樹脂材料は、前方側に移動する過程で押出ユニット３により練られ、次いで、上段の前方側に位置する第１のロールユニット５で圧延されて、その後、下段の前方側に位置する第２のロールユニット７で圧延され、樹脂フィルムになって後方側に送られる。
このように、樹脂材料は、後方側から前方側へ送られＵターンするように後方側に移動する過程で樹脂フィルムにされるので、カレンダ装置１０の全長を小さくすることができる。例えば、カレンダ装置１０の全長を、２．５ｍ程度にすることができる。
【００２５】
また、テイクオフロール１３は、第２のロールユニット７の後方側に設けられ、複数の冷却ロール９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄは、テイクオフロール１３の後方側において、上段側から下段側にわたって配置され、巻取ロール１１は、複数の冷却ロール９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの後方側に設けられている。この配置により、樹脂材料から成形された樹脂フィルムが、前方側から後方側に戻る過程で、当該樹脂フィルムに対し、第２のロールユニット７からの切り離し、冷却、および巻き取りを行うことができる。従って、テイクオフロール１３、冷却ロール９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、巻取ロール１１を設けても、カレンダ装置１０の全長を小さく抑えることができる。
【００２６】
カレンダ装置１０は、成形部１５、エンボスユニット１７、トリミングユニット１９をさらに備えていてよい。
【００２７】
成形部１５は、押出ユニット３から押し出された樹脂材料を板状に成形する。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。図１、図２のように、成形部１５は、押出ユニット３から樹脂材料を受け入れる受入口１５ａと、受入口１５ａから下方に延びる第１部分１５ｂと、第１部分１５ｂの下端に結合される第２部分１５ｃとを有する。受入口１５ａからの樹脂材料が、第１部分１５ｂと第２部分１５ｃの内部空間を通過する。第２部分１５ｂの内部空間は、図２の左右方向には、第１部分１５ｂの内部空間から拡大するが、図２の紙面と垂直な方向には、第１部分１５ｂの内部空間から縮小する。これにより、成形部１５内を通過する樹脂材料は、図２の紙面と垂直な方向に薄い板状にされる。
【００２８】
エンボスユニット１７は、回転駆動される１対のエンボスロール１７ａ、１７ｂからなる。エンボスロール１７ａ、１７ｂの少なくとも一方の外周面には、凹凸により模様が描かれている。従って、樹脂フィルムが１対のエンボスロール１７ａ、１７ｂの間を通過することで、エンボスロール１７ａ、１７ｂの前記模様が樹脂フィルムに転写される。
【００２９】
トリミングユニット１９は、１対のピンチロール１９ａ、１９ｂと、カッタ１９ｃとからなる。１対のピンチロール１９ａ、１９ｂで樹脂フィルムを挟み込むことで、樹脂フィルムに張力を与える。この状態で、カッタ１９ｃが樹脂フィルムに切り込むことで、樹脂フィルムの幅方向端部を切り落とし、これにより、樹脂フィルムの幅を短くする。
【００３０】
好ましくは、カレンダ装置１０を小型化するために、以下の構成１を採用するのがよい。
【００３１】
（構成１）
図３（Ａ）は、図１のＩＩＩＡ−ＩＩＩＡ矢視図である。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。図３のように、好ましくは、各圧延ロール５ａ、５ｂには、当該圧延ロールの軸方向にモータ２１ａ、２１ｂが直結されている。圧延ロール５ａに直結されているモータ２１ａと、圧延ロール５ｂに直結されているモータ２１ｂとは、互いに干渉しないように、これら圧延ロール５ａ、５ｂの軸方向において、圧延ロール５ａ、５ｂを基準に互いに反対側に位置している。
【００３２】
これにより、ユニバーサルジョイントを用いなくても、各圧延ロール５ａ、５ｂを回転駆動することができるので、カレンダ装置１０の幅（図１の紙面と垂直な方向における寸法）を抑えることができる。なお、圧延ロール５ａ、５ｂは、フレーム部６１ａに回転可能に支持されている。
【００３３】
同様に、各圧延ロール７ａ、７ｂ、７ｃには、当該圧延ロールの軸方向にモータが直結されている。圧延ロール７ａ、７ｃに直結されているモータと、圧延ロール７ｂに直結されているモータとは、これら圧延ロール７ａ、７ｂ、７ｃの軸方向において、圧延ロール７ａ、７ｂ、７ｃを基準に互いに反対側に位置している。
【００３４】
[誘導加熱式ロール装置]
図４は、本発明の実施形態による誘導加熱式ロール装置２０を圧延ロール５ａに適用した場合を示す。図５は、図４のＶ−Ｖ矢視断面図である。以下では、簡単のため、圧延ロール５ａの場合のみを説明するが、他の圧延ロール５ｂ、７ａ、７ｂ、７ｃにも、同様に、誘導加熱式ロール装置２０を適用することができる。
【００３５】
誘導加熱式ロール装置２０は、圧延ロール５ａ、誘導加熱コイル２５、冷媒供給装置２７、温度センサ２９、および制御装置３１から構成される。
【００３６】
誘導加熱コイル２５は、圧延ロール５ａの内部に設けられる。誘導加熱コイル２５は、自身に交流電圧が印加されることにより、圧延ロール５ａを誘導加熱する。図４の例では、誘導加熱コイル２５は、圧延ロール５ａの中心軸Ｃａの周りに巻かれるように配置されている。回転側にある誘導加熱コイル２５に、静止側から非接触で、電圧を供給するために、図４のように、回転トランス３３が設けられる。回転トランス３３は、静止側にあるステータコイル３３ａと回転側にあるロータコイル３３ｂとを有し、ステータコイル３３ａとロータコイル３３ｂとの間における磁界の作用により、静止側の電源３４から誘導加熱コイル２５に交流電圧を印加する。
なお、ロータコイル３３ｂは、圧延ロール５ａに結合されている円柱状の延長部３５に設けられている。図４の例では、延長部３５は、モータ２１ａと反対側に位置しており、圧延ロール５ａより径が小さい。
また、誘導加熱コイル２５は、例えば、次のように圧延ロール５ａ内に配置してよい。圧延ロール５ａを、その端部の分割面Ｐにおいて分割しておく。この分割面Ｐから環状の内部空間Ｓに誘導加熱コイル２５を配置する。その後、分割されている圧延ロール部分の分割面Ｐ同士を適宜の手段で結合させる。
【００３７】
冷媒供給装置２７は、圧延ロール５ａの内部に形成された冷媒流路３７に、ミスト状の冷媒を供給することで、誘導加熱コイル２５により誘導加熱された圧延ロール５ａを冷却する。
【００３８】
冷媒供給装置２７は、図４の例では、エア源２７ａ、冷媒源２７ｂ、ノズル部２７ｃを有する。エア源２７ａは、ノズル部２７ｃに、加圧されたエア（ガス）を供給する。冷媒源２７ｂは、液体（好ましくは、水）である冷媒をノズル部２７ｃに供給する。ノズル部２７ｃは、供給された冷媒を、供給された加圧エアにより、冷媒流路３７側に（図４の例では連通路３６）噴霧することで、ミスト状の冷媒を冷媒流路３７に供給する。図４の例では、ノズル部２７ｃは、延長部３５の内部に形成されている連通路３６を介して、ミスト状の冷媒を冷媒流路３７に供給する。これにより、冷媒流路３７には、ミスト状の冷媒が供給される。冷媒流路３７に供給されたミスト状の冷媒は、冷媒流路３７を通過することで圧延ロール５ａを冷却し、その後、圧延ロール５ａおよび延長部３５の内部に形成された排出流路３９を通って圧延ロール５ａ外へ排出される。排出流路３９は、冷却流路３７と連通している。
【００３９】
冷媒流路３７は、この例では、図５のように、圧延ロール５ａの軸方向から見た形状が円弧状であり、周方向に間隔を置いた４つの円弧状流路として形成されている。各円弧状流路は、圧延ロール５ａの軸方向に延びている。各円弧状流路には、連通路３６からミスト状の冷媒が供給され、当該冷媒は、圧延ロール５ａの軸方向に各円弧状流路を流れた後、排出流路３９へ流入する。排出流路３９は、図４の例では、冷媒流路３７よりも中心軸Ｃａ側に位置して、圧延ロール５ａの軸方向に延びている。
【００４０】
ノズル部２７ｃは、圧延ロール５ａに結合されている円柱状の延長部３５の内部に空間として形成されている。ノズル部２７ｃには、エア源２７ａから、エア供給管４１、エア供給路４３、およびエア導入路４５を介して加圧エアが供給される。エア供給管４１は、エア源２７ａから延びて、エア源２７ａからの加圧エアをエア供給路４３に供給する。エア供給路４３は、延長部３５を回転可能に支持する静止側部材４４の内部に形成されており、供給された加圧エアをエア導入路４５に供給する。エア導入路４５は、延長部３５の内部において圧延ロール５ａの軸方向から見て環状に形成され、延長部３５の外周面に開口することで、エア供給路４３からの加圧エアを受ける。エア導入路４５は、エア供給路４３から受けた加圧ガスをノズル部２７ｃに導入する。
なお、図４において、延長部３５の外周面には、軸方向から見た形状が環状のシールリング４７が複数設けられる。シールリング４７により、エア供給路４３とエア導入路４５との連通箇所から外部へ加圧エアが漏れることを防止する。
【００４１】
同様に、ノズル部２７ｃには、冷媒源２７ｂから、冷媒供給管４９、冷媒供給路５１、および冷媒導入路５３を介して液体状の冷媒が供給される。冷媒供給管４９は、冷媒源２７ｂから延びて、冷媒源２７ｂからの冷媒を冷媒供給路５１に供給する。冷媒供給路５１は、静止側部材４４の内部に形成されており、供給された冷媒を冷媒導入路５３に供給する。冷媒導入路５３は、延長部３５の内部において圧延ロール５ａの軸方向から見て環状に形成され、延長部３５の外周面に開口することで、冷媒供給路５１からの冷媒を受ける。冷媒導入路５３は、冷媒供給路５１から受けた冷媒をノズル部２７ｃに導入する。
なお、図４において、延長部３５の外周面には、圧延ロール５ａの軸方向から見た形状が環状のシールリング４７が設けられる。シールリング４７により、冷媒供給路５１と冷媒導入路５３との連通箇所から外部へ冷媒が漏れることを防止する。
【００４２】
温度センサ２９は、圧延ロール５ａの温度を検出する。温度センサ２９は、図４の例では、圧延ロール５ａに組み込まれている。回転側にある温度センサ２９から、静止側の制御装置３１に、温度検出信号（電圧信号）を、非接触で伝達するために、図４のように回転トランス５５が設けられる。回転トランス５５は、静止側にあるステータコイル５５ａと回転側にあるロータコイル５５ｂとを有し、ステータコイル５５ａとロータコイル５５ｂとの間における磁界の作用により、回転側の温度センサ２９から静止側の制御装置３１に温度検出信号（電圧信号）を伝達する。
【００４３】
制御装置３１は、温度センサ２９により検出された温度に基づいて、圧延ロール５ａの温度が設定上限温度（例えば、２５０℃）以下になるように、冷媒供給装置２７による冷媒流路３７への冷媒供給を制御する。制御装置３１は、冷媒供給装置２７による冷媒流路３７への冷媒供給の制御を、流量調節弁５７、５９の開度を制御することで行ってよい。流量調節弁５７は、冷媒供給管４９に設けられたものであり、流量調節弁５９は、エア供給管４１に設けられたものである。
【００４４】
制御装置３１は、上述の制御を、例えば、次の制御方法Ａ１、Ａ２またはＡ３のように行うことができる。
【００４５】
（制御方法Ａ１）
制御装置３１は、温度センサ２９により検出された温度が設定上限温度に達したら、冷媒供給装置２７が冷媒流路３７へ冷媒を供給するように冷媒供給装置２７を制御する。この場合、制御装置３１は、温度センサ２９により検出された温度が設定上限温度に達したら、流量調節弁５７、５９を開くことで、冷媒供給装置２７が冷媒流路３７へミスト状の冷媒を供給するようにしてよい。これにより、圧延ロール５ａの温度が設定上限温度（例えば、２５０℃）以下に抑えられる。このような制御を行いながら、誘導加熱コイル２５が、圧延ロール５ａを誘導加熱してよい。
【００４６】
（制御方法Ａ２）
制御装置３１は、温度センサ２９により検出された温度と設定温度範囲（例えば、２００℃〜２５０℃）とに基づいて、冷媒流路３７に供給するミスト状の冷媒の量を調節する。これにより、圧延ロール５ａの温度が設定上限温度（例えば、２５０℃）以下に抑えられるとともに、圧延ロール５ａの温度が、設定温度範囲内に維持される。この場合、制御装置３１は、図４の例では、流量調節弁５７の開度を調節することにより、冷媒流路３７に供給するミスト状の冷媒の量を調節する。代わりに、制御装置３１は、流量調節弁５７の開度だけでなく流量調節弁５９の開度も調節することにより、冷媒流路３７に供給するミスト状の冷媒の量を調節してもよい。このような制御を行いながら、誘導加熱コイル２５が、圧延ロール５ａを誘導加熱してよい。
【００４７】
（制御方法Ａ３）
制御装置３１は、温度センサ２９により検出された温度と設定温度範囲とに基づいて、冷媒流路３７に供給するミスト状の冷媒量を調節するだけでなく、供給電力調節部３２を制御することで、誘導加熱コイル２５に電源３４から供給する電力量を調節してもよい。これにより、圧延ロール５ａの温度を、設定温度範囲内により維持しやすくなる。この制御方法Ａ３において、冷媒流路３７に供給するミスト状の冷媒量の調節は、流量調節弁５７の開度、または流量調節弁５７、５９の開度を調節することにより行う。
【００４８】
本実施形態による誘導加熱式ロール装置２０により、以下の効果（１）〜（７）が得られる。
【００４９】
（１）圧延ロール５ａの内部に設けられた誘導加熱コイル２５が、圧延ロール５ａを誘導加熱するので、圧延ロール５ａの温度を設定温度（例えば、２００℃）まで短時間で上昇させることができる。例えば、従来の温調装置では、圧延ロール５ａの温度を、４０℃／ｈｒ程度でしか上昇させることができなかったが、本実施形態では、圧延ロール５ａの温度を、２００℃／ｈｒ程度で上昇させることができる。
【００５０】
（２）樹脂材料は、加圧されることで発熱する。その結果、圧延ロール５ａの温度を設定温度まで上昇させた後、圧延ロール５ａの温度が上限温度（例えば、２５０℃）を超えてしまう傾向がある。これに関し、本実施形態では、冷媒供給装置２７により、圧延ロール５ａの内部に形成された冷媒流路３７に冷媒を供給するので、圧延ロール５ａの温度を上限温度以下に抑えることができる。なお、従来では、カレンダ装置における圧延ロール５ａの加熱に誘導加熱コイルを用いていなかった。なぜなら、樹脂材料が、上述のように、圧延ロール５ａに圧延されることで発熱するが、誘導加熱コイルには冷却機能がないので、圧延ロール５ａの温度を設定温度範囲内に調節するのが困難であったためである。これに対し、本実施形態では、圧延ロール５ａの温度調節を、冷媒の供給により可能とした。
【００５１】
（３）冷媒を、ミスト状にして圧延ロール５ａの内部に供給すると、冷媒は、高温の圧延ロール５ａ内で蒸発しやすい。従って、圧延ロール５ａの熱を、冷媒の気化熱に変換することができるので、圧延ロール５ａを急速に冷却することができる。
【００５２】
（４）圧延ロール５ａの熱を冷媒の気化熱に変換することで、少ない冷媒量で圧延ロール５ａを冷却できる。その結果、冷媒の使用量を抑えることができる。
【００５３】
（５）空気を汚染しない誘導加熱コイル２５で加熱し、空気を汚染する可能性の小さい少量の水を冷媒として用いることができるので、クリーンルームでも誘導加熱式ロール装置２０を使用できる。
【００５４】
（６）圧延ロール５ａを加熱するための装置を、次のように従来と比較して小型にすることができる。従来では、圧延ロールを加熱するために、油や軟水などの熱媒体を加熱して圧延ロールの内部に供給していた。この場合、圧延ロールの温度調節は、熱媒体を加熱する温調装置による当該加熱を調節することで行われていた。しかし、温調装置を設置する分だけ、カレンダ装置が大型化する。これに対し、本実施形態では、温調装置を設けることなく、誘導加熱コイル２５を圧延ロール５ａの内部に設けたので、カレンダ装置を小型化することができる。
【００５５】
（７）図４では、圧延ロール５ａの径方向において、誘導加熱コイル２５は、圧延ロール５ａの中心軸Ｃａ側に位置し、冷媒流路３７は、圧延ロール５ａの外周面側に位置している。これにより、圧延ロール５ａの外周面を、一層速やかに冷却することができる。
【００５６】
本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、以下の変形例１、２、３を、任意に組み合わせて、または単独で採用してよい。
【００５７】
[変形例１]
図６は、カレンダ装置１０の変形例を示す。図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ矢視図である。
第１のロールユニット５は、樹脂材料を圧延する代わりに、複数種類の樹脂からなる樹脂材料を練って混合してもよい。この場合、図６のように、上述の成形部１５が省略され、第１のロールユニット５は、回転駆動される第１および第２の混合ロール５ａ、５ｂからなる。
各混合ロール５ａ、５ｂの外周面には、押出ユニット３から供給される樹脂材料が付着する。付着した樹脂材料は、混合ロール５ａ、５ｂの回転と共に回転しながら、混合ロール５ａ、５ｂの間を通過して混合ロール５ａ、５ｂ間で加圧されて練られ、この過程で混合される。混合ロール５ａ、５ｂに付着している樹脂材料は、図７のように１対のカッタ７１により、混合ロール５ａ、５ｂから切り出されて、第２のロールユニット７へ送られる。
【００５８】
なお、図６の場合において、他の点は上述と同様である。例えば、以下のように上述と同様である。
混合ロール５ａ、５ｂに上述の構成１を採用してよい。すなわち、混合ロール５ａ、５ｂには、当該混合ロールの軸方向に、当該混合ロールを回転駆動するモータ２１ａ、２１ｂが直結されていてよい。混合ロール５ａに直結されているモータ２１ａと、混合ロール５ｂに直結されているモータ２１ｂとは、これら混合ロール５ａ、５ｂの軸方向において、混合ロール５ａ、５ｂを基準に互いに反対側に位置している。
【００５９】
このような場合において、混合ロール５ａ、５ｂの一方または両方に、上述の誘導加熱式ロール装置２０を適用してよい。
【００６０】
[変形例２]
上述では、冷媒供給装置２７は、ミスト状の冷媒の代わりに、ミスト状でない液体の冷媒を冷媒流路３７に供給することで、誘導加熱コイル２５により誘導加熱された圧延ロール５ａを冷却してもよい。この場合、図４において、エア源２７ａ、エア供給管４１、エア供給路４３、エア導入路４５、流量調節弁５９が省略され、ノズル部２７ｃは、連通路３６に連通する単なる空間であってよい。
【００６１】
制御装置３１は、温度センサ２９により検出された温度に基づいて、圧延ロール５ａの温度が設定上限温度（例えば、２５０℃）以下になるように、冷媒供給装置２７による冷媒流路３７への液体冷媒供給を制御する。
制御装置３１は、この制御を、例えば、次の制御方法Ｂ１、Ｂ２またはＢ３のように行ってよい。
【００６２】
（制御方法Ｂ１）
制御装置３１は、温度センサ２９により検出された温度が設定上限温度に達したら、冷媒供給装置２７が冷媒流路３７へ液体の冷媒を供給するように冷媒供給装置２７を制御する。この場合、制御装置３１は、温度センサ２９により検出された温度が設定上限温度に達したら、流量調節弁５７を開くことで、冷媒供給装置２７が冷媒流路３７へ冷媒を供給してよい。これにより、圧延ロール５ａの温度が設定上限温度（例えば、２５０℃）以下に抑えられる。このような制御を行いながら、誘導加熱コイル２５が、圧延ロール５ａを誘導加熱してよい。
【００６３】
（制御方法Ｂ２）
制御装置３１は、温度センサ２９により検出された温度と設定温度範囲（例えば、２００℃〜２５０℃）とに基づいて、冷媒流路３７に供給する液体の冷媒量を調節する。これにより、圧延ロール５ａの温度が設定上限温度（例えば、２５０℃）以下に抑えられるとともに、圧延ロール５ａの温度が、設定温度範囲内に維持される。この場合、制御装置３１は、流量調節弁５７の開度を調節することにより、冷媒流路３７に供給する冷媒の量を調節する。このような制御を行いながら、誘導加熱コイル２５が、圧延ロール５ａを誘導加熱してよい。
【００６４】
（制御方法Ｂ３）
制御装置３１は、温度センサ２９により検出された温度と設定温度範囲とに基づいて、冷媒流路３７に供給する液体の冷媒量を調節するだけでなく、供給電力調節部３２を制御することで、誘導加熱コイル２５に電源３４から供給する電力量を調節してもよい。これにより、圧延ロール５ａの温度を、設定温度範囲内により維持しやすくなる。この制御方法Ｂ３において、冷媒流路３７に供給する冷媒の量の調節は、流量調節弁５７の開度を調節することにより行う。
【００６５】
変形例２において、他の点は、上述と同じである。
【００６６】
[変形例３]
圧延ロール５ａ、５ｂ、圧延ロール７ａ、７ｂ、圧延ロール７ｂ、７ｃ、または、混合ロール５ａ、５ｂは、樹脂材料を間に挟むことで、当該樹脂材料を加圧することで当該樹脂材料を圧延しまたは練る第１および第２の樹脂加工体を構成する。本発明によると、第１および第２の樹脂加工体の少なくとも一方が、ロールであればよく、第１および第２の樹脂加工体の他方は、ロールでなくてもよい。例えば、圧延ロール５ａ、５ｂのうち、圧延ロール５ｂをロール以外の樹脂加工体に置き換えてもよい。
なお、第１および第２の樹脂加工体の少なくとも一方に、本発明の誘導加熱式ロール装置を適用すればよく、第１および第２の樹脂加工体の他方には、本発明の誘導加熱式ロール装置を適用してもよいし、適用しなくてもよい。
【符号の説明】
【００６７】
５ａ、５ｂ 圧延ロールまたは混合ロール（樹脂加工体）、２０ 誘導加熱式ロール装置、２７ 冷媒供給装置、２７ａ エア源、２７ｂ 冷媒源、２７ｃ ノズル部、２９ 温度センサ、３１ 制御装置、３２ 供給電力調節部、３３ 回転トランス、３３ａ ステータコイル、３３ｂ ロータコイル、３４ 電源、３５ 圧延ロールの延長部、３６ 連通路、３７ 冷媒流路、３９ 排出流路、４１ エア供給管、４３ エア供給路、４４ 静止側部材、４５ エア導入路、４７ シールリング、４９ 冷媒供給管、５１ 冷媒供給路、５３ 冷媒導入路、５５ 回転トランス、５５ａ ステータコイル、５５ｂ ロータコイル、５７ 流量調節弁、５９ 流量調節弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂材料を加圧しながら当該樹脂材料を誘導加熱する誘導加熱式ロール装置であって、
樹脂材料を間に挟むことで、当該樹脂材料を加圧する第１および第２の樹脂加工体を備え、第１および第２の樹脂加工体の少なくとも一方は、ロールであり、
前記ロールの内部に設けられた誘導加熱コイルと、
前記ロールの内部に形成された冷媒流路に、冷媒を供給する冷媒供給装置と、をさらに備え、
誘導加熱コイルは、前記ロールを誘導加熱し、冷媒供給装置は、前記冷媒流路に冷媒を供給することで、加熱された前記ロールを冷却する、ことを特徴とする誘導加熱式ロール装置。
【請求項２】
冷媒供給装置は、前記冷媒流路に、ミスト状の冷媒を供給する、ことを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱式ロール装置。
【請求項３】
前記ロールの温度を検出する温度センサと、
検出された温度に基づいて、前記ロールの温度が設定上限温度以下になるように、冷媒供給装置による冷媒流路への冷媒供給を制御する制御装置と、を備える、ことを特徴とする請求項１または２に記載の誘導加熱式ロール装置。
【請求項４】
前記ロールの径方向において、前記誘導加熱コイルは、前記ロールの中心軸側に位置し、前記冷媒流路は、前記ロールの外周面側に位置している、ことを特徴とする請求項１、２または３に記載の誘導加熱式ロール装置。
【請求項１】
樹脂材料を加圧しながら当該樹脂材料を誘導加熱する誘導加熱式ロール装置であって、
樹脂材料を間に挟むことで、当該樹脂材料を加圧する第１および第２の樹脂加工体を備え、第１および第２の樹脂加工体の少なくとも一方は、ロールであり、
前記ロールの内部に設けられた誘導加熱コイルと、
前記ロールの内部に形成された冷媒流路に、冷媒を供給する冷媒供給装置と、をさらに備え、
誘導加熱コイルは、前記ロールを誘導加熱し、冷媒供給装置は、前記冷媒流路に冷媒を供給することで、加熱された前記ロールを冷却する、ことを特徴とする誘導加熱式ロール装置。
【請求項２】
冷媒供給装置は、前記冷媒流路に、ミスト状の冷媒を供給する、ことを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱式ロール装置。
【請求項３】
前記ロールの温度を検出する温度センサと、
検出された温度に基づいて、前記ロールの温度が設定上限温度以下になるように、冷媒供給装置による冷媒流路への冷媒供給を制御する制御装置と、を備える、ことを特徴とする請求項１または２に記載の誘導加熱式ロール装置。
【請求項４】
前記ロールの径方向において、前記誘導加熱コイルは、前記ロールの中心軸側に位置し、前記冷媒流路は、前記ロールの外周面側に位置している、ことを特徴とする請求項１、２または３に記載の誘導加熱式ロール装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−２１８７３２（Ｐ２０１１−２１８７３２Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９２５０１（Ｐ２０１０−９２５０１）
【出願日】平成２２年４月１３日（２０１０．４．１３）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【出願人】（０００１９８３２９）株式会社ＩＨＩ機械システム (27)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月１３日（２０１０．４．１３）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【出願人】（０００１９８３２９）株式会社ＩＨＩ機械システム (27)
【Ｆターム（参考）】
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