誘導発熱ローラ装置
【課題】ローラ本体及び誘導発熱機構により形成される隙間部内に霧状の冷却媒体を供給するものにおいて、霧状の冷却媒体によりローラ本体が局所的に冷却されてしまうことを防止する。
【解決手段】霧状の冷却媒体を隙間部の軸方向端部から導入する冷却機構を備えた誘導発熱ローラ装置であって、冷却機構が、霧状の冷却媒体を生成するミスト生成装置と、誘導発熱機構の両端部から延びる支持軸の内部に形成されるとともに、下流側開口が支持軸の外側周面に開口し、ミスト生成装置からの霧状の冷却媒体を隙間部の軸方向端部に半径方向に沿って導入する冷却媒体導入路とを有し、ガイド部が、隙間部の軸方向端部に設けられ、下流側開口からの半径方向に沿って流れる霧状の冷却媒体を、隙間部の軸方向下流側へ案内する。
【解決手段】霧状の冷却媒体を隙間部の軸方向端部から導入する冷却機構を備えた誘導発熱ローラ装置であって、冷却機構が、霧状の冷却媒体を生成するミスト生成装置と、誘導発熱機構の両端部から延びる支持軸の内部に形成されるとともに、下流側開口が支持軸の外側周面に開口し、ミスト生成装置からの霧状の冷却媒体を隙間部の軸方向端部に半径方向に沿って導入する冷却媒体導入路とを有し、ガイド部が、隙間部の軸方向端部に設けられ、下流側開口からの半径方向に沿って流れる霧状の冷却媒体を、隙間部の軸方向下流側へ案内する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導発熱ローラ装置に関し、特に冷却性能の優れた誘導発熱ローラ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばプラスチックフィルム、紙、布、不織布、合成繊維、金属箔等のシート材又はウェブ材、線（糸）材等の連続材の連続熱処理工程等には、回転するローラ本体の内部に誘導発熱機構を配置し、これによりローラ本体の周壁部を誘導電流によって発熱させる誘導発熱ローラ装置が用いられている。
【０００３】
そして近年、例えば連続材の種類を変更することに伴うローラ本体による加熱温度の変更を短時間で行う要請がある。また、延伸処理工程の終了後において、安全衛生上の観点から、ローラ本体の温度が一定温度以下に低下しなければ、作業者がその場から離れることができない。このようなことからローラ本体を可及的短時間で冷却する必要がある。さらに、誘導発熱ローラ装置を連続材の加熱に用いるだけでなく、冷却に用いる場合もあり、誘導発熱ローラ装置に冷却機能を持たせる必要がある。
【０００４】
このように誘導発熱ローラ装置に冷却機能を持たせたものとしては、特許文献１に示すように、ローラ本体の周壁内に中心軸方向に沿って、且つ周方向に等間隔に複数の冷却媒体通路を設け、当該冷却媒体通路内に冷却媒体を循環させることによって、ローラ本体を冷却させるものが考えられている。
【０００５】
しかしながら、冷却媒体通路に冷却媒体を循環させるためには、外部から冷却媒体をローラ本体又はその端部に一体的に設けた軸部（ジャーナル部）を介して供給する必要があり、ローラ本体又はそのジャーナル部は回転体であるため、ロータリジョイント又はメカニカルシールといった回転シール機構が必要となる。
【０００６】
一方で、回転シール機構を用いない構成としては、特許文献２に示すように、ローラ本体の内部に冷却媒体を導入する冷媒導入機構と、当該冷媒導入機構により導入された冷却媒体をローラ本体の内周壁に向かって水滴状に散布する冷媒散布機構と、を備え、散布された冷却媒体がローラ本体の内周壁に接触して気化する際の気化潜熱（気化熱）によってローラ本体を冷却するものが考えられている。そして、冷媒散布機構は、軸方向に沿ってローラ本体の内周壁における一端部から他端部に亘って延設された吐出管を有し、当該吐出管の側壁に設けられた吐出口から冷却媒体を水滴状に散布するものである。
【０００７】
しかしながら、冷却媒体を直接ローラ本体の内周壁に散布するものであるため、冷却媒体の中に含まれる不純物又は非蒸発成分がローラ本体の内周壁に堆積してしまう。また、冷媒散布機構の吐出管は微細な孔を通じて冷却媒体が散布されるように構成されているため、冷却媒体に含まれる塵等が微細な孔に詰まり、散布機構が目詰まりしてしまうことがあり、誘導発熱ローラ装置を分解して吐出管等を交換しなければならないという問題がある。さらに、誘導発熱ローラ装置では連続材を加熱する目的で加熱ローラとして使用する場合と、連続材を冷却する目的で冷却ローラとして使用する場合とが交互に発生する場合がある。この場合、冷却ローラとして使用した後に加熱ローラとして使用する場合には、冷媒散布機構の吐出管内に滞留している冷却媒体がローラ本体からの伝熱により加熱されて、場合によっては沸騰を起こす恐れがある。
【０００８】
このような問題点を解決すべく、本出願人は、ローラ本体に回転シール機構を設ける必要が無く、ローラ本体の腐食を抑制しながらもローラ本体を冷却するために、回転自在に支持されたローラ本体と、ローラ本体の内部においてローラ本体に対して静止状態に保持され、ローラ本体を誘導発熱させる誘導発熱機構と、霧状の冷却媒体をローラ本体及び誘導発熱機構の間に形成される概略筒状をなす隙間部の軸方向端部から導入するとともに、前記隙間部の軸方向端部から冷却媒体をローラ本体外部に排出する冷却機構とを備えた誘導発熱ローラ装置の開発を進めている。この誘導発熱ローラ装置は、霧状の冷却媒体をローラ本体内に導入することにより、霧状の冷却媒体がローラ本体の内周壁に接触して蒸発するときの気化潜熱及び霧状の冷却媒体がローラ本体内で温度上昇するときの顕熱並びに気化蒸発するときの潜熱によりローラ本体又は誘導発熱機構を冷却するというものである。
【０００９】
具体的には、冷却機構が、霧状の冷却媒体を生成するミスト生成装置と、誘導発熱機構の両端部から延びる支持軸の内部に形成され、霧状の冷却媒体を隙間部に導入する冷却媒体導入路を備えている。そして、この冷却媒体導入路の下流側開口は、支持軸の外側周面に開口し、霧状の冷却媒体を隙間部の軸方向端部に半径方向に沿って導入するように構成することが考えられている。
【００１０】
しかしながら、冷却媒体導入路の下流側開口から出た霧状の冷却媒体は、ローラ本体の軸方向端部の内面に衝突しながら隙間部の軸方向下流側に流れるので、その衝突部分では霧状の冷却媒体が液滴化しやすい。そうすると、その衝突部分では多くの液滴が気化蒸発することになり、隙間部の下流側と比べると冷却密度が高くなってしまう。その結果、ローラ本体の軸方向端部が局所的に過大冷却されてしまい、ローラ本体の温度分布に悪影響を及ぼすという問題がある。
【００１１】
特に、対をなす複数の誘導発熱ローラ装置をニップローラとして用い、そのローラニップ部にウエブ等を通過させることにより熱間圧延又は厚み調整を行うカレンダー用途においては、ローラ本体の熱間における円筒度が極めて重要であり、前記のように局所的に過大冷却されてしまうと、ローラ本体の軸方向端部近傍の外径が、その他の外径よりも小さくなってしまい、熱間円筒度が劣化してしまうという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０００−３５３５８８号公報
【特許文献２】特開２００３−２６９４４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
そこで本発明は、上記問題点を一挙に解決するためになされたものであり、ローラ本体及び誘導発熱機構により形成される隙間部内に霧状の冷却媒体を供給するものにおいて、当該霧状の冷却媒体によりローラ本体が局所的に過大冷却されてしまうことを防止することをその主たる所期課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
すなわち本発明に係る誘導発熱ローラ装置は、回転自在に支持されたローラ本体と、前記ローラ本体の内部において前記ローラ本体に対して静止状態に保持され、前記ローラ本体を誘導発熱させる誘導発熱機構と、霧状の冷却媒体を前記ローラ本体及び前記誘導発熱機構の間に形成される概略筒状をなす隙間部の軸方向端部から導入するとともに、前記隙間部の軸方向端部から冷却媒体をローラ本体外部に排出する冷却機構とを備え、前記冷却機構が、霧状の冷却媒体を生成するミスト生成装置と、前記誘導発熱機構の両端部から延びる支持軸の内部に形成されるとともに、下流側開口が前記支持軸の外側周面に開口し、前記ミスト生成装置からの霧状の冷却媒体を前記隙間部の軸方向端部に半径方向に沿って導入する冷却媒体導入路とを有し、前記隙間部の軸方向端部に設けられ、前記下流側開口からの半径方向に沿って流れる霧状の冷却媒体を、前記隙間部の軸方向下流側へ案内するガイド部を備えることを特徴とする。
【００１５】
このようなものであれば、冷却媒体導入路の下流側開口から半径方向に流れる冷却媒体を、ガイド部によって隙間部の軸方向下流側へ方向転換するように案内しているので、霧状の冷却媒体がローラ本体の軸方向端部の内面に衝突することにより生じる液滴化を低減することができる。これによって、下流側開口に対向するローラ本体の軸方向端部が局所的に過大冷却されることを防止することができる。また、ガイド部によって霧状の冷却媒体の流れを半径方向から軸方向に効率良く方向転換できるようになり、隙間部全体に霧状の冷却媒体を行き渡らせ易くすることができる。
【００１６】
ガイド部に霧状の冷却媒体が当たることになるので、当該ガイド部が他の部材に比べて過大冷却されることが考えられる。この過大冷却されたガイド部からローラ本体が受ける熱影響を可及的に小さくするためには、前記ガイド部が、前記ローラ本体の内側周面に断熱層を介在させて設けられていることが望ましい。
【００１７】
ガイド部からローラ本体に与える熱影響を簡単な構成により可及的に小さくするためには、前記ガイド部が、前記ローラ本体の両端部に設けられたジャーナルの内面に固定され、前記ローラ本体の内側周面から離間して設けられていることが望ましい。
【００１８】
また、ガイド部と当該ガイド部が固定されている部材とを熱的に分離してガイド部からの熱影響を抑制するためには、前記ガイド部が、前記隙間部の軸方向端部を形成する部材に、断熱性を有する固定部材によって固定されていることが望ましい。
【００１９】
ローラ本体が誘導発熱機構に対して回転することから、ローラ本体は、誘導発熱機構の支持軸に設けられた冷却媒体導入路の下流側開口に対して回転することになる。この構成の下、下流側開口から半径方向に流れる霧状の冷却媒体を効率よく隙間部下流側に案内するためには、前記ガイド部が、前記隙間部の軸方向端部の全周に設けられていることが望ましい。
【発明の効果】
【００２０】
このように構成した本発明によれば、ローラ本体及び誘導発熱機構により形成される隙間部内に霧状の冷却媒体を供給するものにおいて、当該霧状の冷却媒体によりローラ本体が局所的に過大冷却されてしまうことを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る誘導発熱ローラ装置の断面図である。
【図２】同実施形態の冷却媒体導入路及びガイド部を主として示す拡大図である。
【図３】同実施形態のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】変形実施形態に係るガイド部を示す部分拡大断面図である。
【図５】別の変形実施形態に係るガイド部を示す部分拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に本発明に係る誘導発熱ローラ装置の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００２３】
本実施形態に係る誘導発熱ローラ装置１００は、例えばプラスチックフィルム、紙、布、不織布、合成繊維、金属箔等のシート材又はウェブ材、線（糸）材等の連続材の連続熱処理工程等において用いられるものである。
【００２４】
具体的にこのものは、図１に示すように、回転自在に支持された中空円筒状のローラ本体２と、このローラ本体２内に収容される誘導発熱機構３とを備えている。
【００２５】
ローラ本体２の両端部には、ジャーナル４１がＯリング等のシール部材Ｓ１を介して取り付けられている。このシール部材Ｓ１により後述の霧状の冷却媒体が外部に漏洩することを防止している。また、ジャーナル４１は、中空の駆動軸４２と一体に構成されており、駆動軸４２は、転がり軸受等の軸受５１を介して機台５２に回転自在に支持されている。そして、ローラ本体２は、例えばモータ等の回転駆動機構（不図示）により外部から与えられる駆動力によって回転されるように構成されている。
【００２６】
誘導発熱機構３は、円筒形状をなす円筒状鉄心３１と、当該円筒状鉄心３１の外側周面に巻装された誘導コイル３２とから構成されている。円筒状鉄心３１の両端部にはそれぞれ、支持軸６が取り付けられている。この支持軸６は、それぞれ駆動軸４２の内部に挿通されており、転がり軸受等の軸受７を介して駆動軸４２に対して回転自在に支持されている。これにより、誘導発熱機構３は、回転するローラ本体２の内部において、ローラ本体２に対して静止状態に保持される。誘導コイル３２には、リード線Ｌ２が接続されており、このリード線Ｌ２には、交流電圧を印加するための交流電源Ｖが電力調整装置１１を介して接続されている。なお、支持軸６の外面と駆動軸４２の内面との間には、オイルシール又はラビリンスシール等のシール機構Ｓ２が設けられており、霧状の冷却媒体が外部に漏洩しないように構成している。
【００２７】
このような誘導発熱機構３により、誘導コイル３２に交流電圧が印加されると交番磁束が発生し、その交番磁束はローラ本体２の側周壁２１を通過する。この通過によりローラ本体２に誘導電流が発生し、その誘導電流でローラ本体２はジュール発熱する。
【００２８】
そして、本実施形態の誘導発熱ローラ装置１００は、ローラ本体２及び誘導発熱機構３を霧状の冷却媒体により冷却する冷却機構８を備えている。
【００２９】
この冷却機構８は、図１に示すように、霧状の冷却媒体をローラ本体２及び誘導発熱機構３の間に形成される概略筒状をなす隙間部Ｘの軸方向一端部から導入するとともに、隙間部Ｘの軸方向他端部から冷却媒体をローラ本体２外部に排出することにより、ローラ本体２及び誘導発熱機構３を冷却するものである。なお、軸方向とは、図１の矢印に示すように紙面左右方向である。
【００３０】
具体的にこのものは、霧状の冷却媒体を生成するミスト生成装置８１と、ミスト生成装置８１に圧縮空気を供給する圧縮空気供給回路８２と、ミスト生成装置８１に冷却媒体である水を供給する冷却媒体供給回路８３と、ミスト生成装置８１からの霧状の冷却媒体を隙間部Ｘの軸方向上流側端部から導入する冷却媒体導入路８４と、隙間部Ｘを通過した冷却媒体を軸方向下流側端部から外部に排出するための冷却媒体排出路８５と、を備えている。
【００３１】
隙間部Ｘは、気密性を有するものであり、主として、ローラ本体２の内周壁面と誘導発熱機構３の外側周面とにより形成される概略円筒状の隙間Ｘ１、および、ローラ本体２の両端部に設けられたジャーナル４１の内面と誘導発熱機構３の軸方向端面とにより形成される概略円環状の隙間Ｘ２からなる。
【００３２】
ミスト生成装置８１は、圧縮空気供給回路８２からの圧縮空気と冷却媒体供給回路８３からの水とを混合して霧状（ミスト状）の冷却媒体を生成するものである。この霧状の冷却媒体は、噴射された直後に気化蒸発しない程度の粒径であって、且つ、空気とともに運搬される過程で重力で落下したり、流路の屈曲部において壁面に衝突して液化しにくい程度の粒径である。具体的に霧状の冷却媒体は、３０〜１００μｍの範囲の粒径を有するものである。
【００３３】
圧縮空気供給回路８２は、圧縮空気源８２１と、一端が圧縮空気源８２１に接続され、他端がミスト生成装置８１に接続される圧縮空気配管８２２と、当該圧縮空気配管８２２上に設けられ、ミスト生成装置８１への圧縮空気の供給、停止を制御する開閉弁８２３と、を備えている。なお、開閉弁８２３は、温度制御装置ＴＣからのＯＮ／ＯＦＦ信号により開閉する電磁弁である。
【００３４】
冷却媒体供給回路８３は、貯水タンク８３１と、一端が貯水タンク８３１に接続され、他端がミスト生成装置８１に接続される冷却媒体配管８３２と、当該冷却媒体配管８３２上に設けられ、ミスト生成装置８１への冷却媒体の供給、停止を制御するための開閉弁８３３と、当該開閉弁８３３の下流に設けられ、ミスト生成装置８１に供給される冷却媒体の流量を調整する流量調整弁８３４（例えば減圧弁）とを備えている。なお、開閉弁８３３は、温度制御装置ＴＣからのＯＮ／ＯＦＦ信号により開閉する電磁弁である。
【００３５】
温度制御装置ＴＣは、ローラ本体２の周壁に埋設された温度センサ２Ｔの検出信号を温度検出装置（具体的には回転トランス）１０を介して受け付けて、当該検出信号が示す検出温度及び予め定められた設定温度を比較し、検出温度が設定温度となるように誘導コイル３２への電力供給と霧状の冷却媒体の供給とを制御する。なお、温度制御装置ＴＣは、検出温度と設定温度との差に応じて、例えばサイリスタを用いて構成された電力調整装置１１に誘導コイル３２へ入力すべき信号を出力する。
【００３６】
また、温度制御装置ＴＣは、検出温度が設定温度よりも高い場合には、霧状の冷却媒体を隙間部Ｘに供給してローラ本体２を冷却すべく、圧縮空気供給回路８２の開閉弁８２３及び冷却媒体供給回路８３上の開閉弁８３３にＯＮ信号を出力する。一方で検出温度が設定温度を下回った段階で、霧状の冷却媒体の供給を停止するため、開閉弁８２３及び開閉弁８３３にＯＦＦ信号を出力する。
【００３７】
冷却媒体導入路８４は、特に図２に示すように、誘導発熱機構３の一端部に設けられた支持軸６（以下、この支持軸を６Ａとする。）の内部に中心軸に沿って形成された中空部６１により構成されている。具体的に中空部６１は、支持軸６Ａの中心軸と同軸上に形成された概略円柱形状をなす空間である。
【００３８】
中空部６１は支持軸６Ａの外部端面において開口しており、この開口部に前記ミスト生成装置８１の吐出口８１ｓが中空部６１内部を向くように取り付けられる。具体的には中空部６１の中心軸上にミスト生成装置８１の吐出口８１ｓが位置するように取り付けられている。このようにミスト生成装置８１を、目詰まり等の不具合時に誘導発熱ローラ装置１００から容易に着脱できる位置に設けている。なお、中空部６１の開口部とミスト生成装置８１とはシール構造（不図示）を介して着脱可能に取り付けられている。
【００３９】
また中空部６１は、支持軸６Ａの基端部（誘導発熱機構３側の端部）において複数の貫通孔６１Ｈを介して隙間部Ｘと連通している。この貫通孔６１Ｈが冷却媒体導入路８４の下流側開口を形成している。この貫通孔６１Ｈは、隙間部Ｘの軸方向上流側端部（本実施形態では隙間Ｘ２）に配置されており、支持軸６Ａにおいてラジアル方向に複数個等間隔に形成されている。この構成により、下流側開口（貫通孔６１Ｈ）から出た霧状の冷却媒体は、隙間部Ｘの軸方向上流側端部に半径方向に沿って導入されることになる。具体的には、その霧状の冷却媒体は、隙間部Ｘのうち、ローラ本体２の両端部に設けられたジャーナル４１の内面と誘導発熱機構３の軸方向上流側端面３Ｘとにより形成される概略円環状の隙間Ｘ２に半径方向に沿って導入される。
【００４０】
冷却媒体排出路８５は、誘導発熱機構３の他端部に設けられた支持軸６（以下、この支持軸を６Ｂとする。）の内部に沿って設けられた冷却媒体排出管８５Ｔにより構成されている。この冷却媒体排出管８５Ｔは、支持軸６Ｂの内部に中心軸に沿って形成された中空部６２内に挿入して設けられ、支持軸６Ｂの基端部（誘導発熱機構３側の端部）において隙間部Ｘを向いて開口しており、当該開口が冷却媒体排出路８５の上流側開口となる。そして、この上流側開口は、隙間部Ｘの軸方向下流側端部（本実施形態では隙間Ｘ２）に配置されている。なお、支持軸６Ｂの中空部６２内には、前述した誘導コイル３２に接続されるリード線Ｌ２も設けられる。
【００４１】
また、支持軸６Ｂ外部における冷却媒体排出管８５Ｔ上に、隙間部Ｘを減圧する減圧装置９が設けられている。この減圧装置９は、冷却媒体排出管８５Ｔ上流側の空気を吸引して外部に排出することによって隙間部Ｘ内を減圧する。これにより、隙間部Ｘが減圧されて、隙間部Ｘに導入された霧状の冷却媒体が蒸発し易くして、ローラ本体２を冷却し易くすると共に、気化した冷却媒体がローラ本体２の内周壁及び誘導発熱機構３上で結露しにくくすることができる。また、減圧装置９によって霧状の冷却媒体が隙間部Ｘを所定の流速で通過するように構成している。具体的には、隙間部Ｘにおける霧状の冷却媒体の流速が０．３ｍ／ｓ以上とすることによって、高い熱伝導率を得ることができ、ローラ本体の冷却効率を大幅に構造させることができる。
【００４２】
また、上記のとおり霧状の冷却媒体を隙間部Ｘに供給することから、隙間部Ｘを形成する部材表面、具体的にはローラ本体２の内周壁面、ジャーナル４１の内面及び支持軸６の外周面に防錆処理を施している。また、誘導発熱機構３の外側周面には、冷却媒体による電気故障を防止するために防水膜Ｆが、略全体に亘って設けられている。この防水膜Ｆは、ローラ本体２内部のミスト濃度により決定される露点温度と、冷却動作時における誘導発熱機構３との関係で結露が懸念される場合に必要となるが、誘導発熱機構３の温度が前記露点温度以上であることが明らかな場合は省略可能である。
【００４３】
このような冷却機構８によって、霧状の冷却媒体をローラ本体２内に導入することにより、霧状の冷却媒体がローラ本体２の内周壁に接触して蒸発するときの気化潜熱及び霧状の冷却媒体がローラ本体２内で温度上昇するときの顕熱並びに気化蒸発するときの潜熱によりローラ本体２又は誘導発熱機構３を冷却することができる。そして、霧状の冷却媒体をローラ本体２及び誘導発熱機構３の間に形成される概略筒状をなす隙間部Ｘの軸方向端部から導入するとともに、隙間部Ｘの軸方向端部から冷却媒体をローラ本体２外部に排出することにより、隙間部Ｘ全体に霧状の冷却媒体を行き渡らせることができる。また、霧状の冷却媒体を用いているので、ローラ本体２に接触する冷却媒体を少なくすることができ、ローラ本体２内壁の腐食、不純物の堆積等を抑制することができる。例えば、誘導発熱ローラ装置のローラ本体２の温度を２００℃から１５０℃に自然冷却する場合には約３０分かかるところ、この冷却機構８を用いることによってローラ本体２の温度を２００℃から１５０℃に冷却する時間を約１０分に短縮することができる。
【００４４】
しかして、本実施形態の誘導発熱ローラ装置１００は、下流側開口（貫通孔６１Ｈ）からの隙間部Ｘの軸方向上流側端部に半径方向に沿って流れる霧状の冷却媒体を、隙間部Ｘの軸方向下流側へ案内するガイド部Ｇを備えている。
【００４５】
このガイド部Ｇは、図２及び図３に示すように、隙間部Ｘの軸方向端部（具体的には隙間Ｘ１及び隙間Ｘ２の連結部分）において下流側開口（貫通孔６１Ｈ）に対向するように設けられており、隙間部Ｘの軸方向端部の全周に設けられた断面概略湾曲状をなす環状板である。
【００４６】
また、ガイド部Ｇは、ローラ本体２の上流側端部に設けられたジャーナル４１の内面に固定されている。このとき、ガイド部Ｇは、断熱特性に優れた材料からなる固定部材Ｔにより固定されている。固定部材Ｔは、ジャーナル４１とガイド部Ｇとの熱的な分離作用を大きくするために、ガイド部Ｇとジャーナル４１との間に複数個設けられ、ガイド部Ｇとジャーナル４１とを部分的に連結している。また、複数の固定部材Ｔは、ガイド部Ｇを周方向に等間隔に配置されている。なお、固定部材Ｔが環状をなすものであり、ガイド部Ｇ及びジャーナル４１を周方向全体に亘って固定するものであっても良い。
【００４７】
さらに、ガイド部Ｇは、ローラ本体２内の内側周面に断熱層を介在させて設けられており、本実施形態では、ガイド部Ｇがローラ本体２の内側周面から離間して設けられることによって、断熱層として空気層ＡＳが介在する構成としている。このようにガイド部Ｇとローラ本体２の内側周面との間に空気層ＡＳを設けることによって、ローラ本体２がガイド部Ｇの温度により熱影響を受けにくくしている。このようにガイド部Ｇは固定部材Ｔ以外とは接触しないように配置されている。
【００４８】
その上、ガイド部Ｇの下流側端部Ｇ１は、軸方向において誘導発熱機構３（円筒状鉄心３１）の上流側端面３Ｘと略同じ位置、又はそれよりも軸方向下流側に位置するように構成されている。これにより、ガイド部Ｇが、隙間Ｘ２を半径方向に流れる略全ての霧状の冷却媒体を受けて軸方向に方向転換することができ、ローラ本体２の内側周面に半径方向に流れる霧状の冷却媒体が直接的に衝突することを防止している。
【００４９】
＜本実施形態の効果＞
このように構成した本実施形態に係る誘導発熱ローラ装置１００によれば、冷却媒体導入路８４の下流側開口（貫通孔６１Ｈ）から半径方向に流れる冷却媒体をガイド部Ｇで隙間部Ｘの軸方向下流側へ案内することによって、霧状の冷却媒体がローラ本体２の軸方向上流側端部の内面に衝突することにより生じる液滴化を防止することができる。これによって、ローラ本体２の軸方向上流側端部が局所的に過大冷却されることを防止することができる。また、ガイド部Ｇによって霧状の冷却媒体の流れを半径方向から軸方向に方向転換しやすくすることによって、霧状の冷却媒体を効率よく隙間部Ｘの軸方向に変えることができ、隙間部Ｘ全体に行き渡らせ易くすることができる。
【００５０】
＜その他の変形実施形態＞
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
【００５１】
前記実施形態のガイド部Ｇは、断面概略湾曲形状をなす環状板であったが、その他、図４に示すように、部分円錐状をなす環状板であっても良い。
【００５２】
また、前記実施形態のガイド部Ｇは、ジャーナル４１及びガイド部Ｇとは別体の固定部材Ｔにより、ジャーナル４１に対して固定される構成であったが、その他、図５に示すように、ジャーナル４１の内面に固定用の突部４１Ｔを形成し、当該突部４１Ｔにガイド部Ｇを固定するようにしても良い。また、図示しないが、ガイド部に固定用の突部を形成して、当該突部をジャーナルの内面に固定しても良い。なお、突部を形成することなくジャーナル及びガイド部同士を固定するようにしても良い。このとき、ジャーナルとガイド部との接触面積を可及的に小さくすることが望ましい。
【００５３】
さらに、前記実施形態では、ガイド部をジャーナル内面に固定するものであったが、ガイド部をローラ本体の内側周面に固定するように構成しても良い。
【００５４】
その上、前記ガイド部はジャーナル及びローラ本体と別体をなすものであったが、ガイド部をジャーナル又はローラ本体と一体成型により一体としても良い。
【００５５】
加えてガイド部は環状板に限られず、霧状の冷却媒体の半径方向の流れを軸方向の流れに変換する湾曲状又は部分円錐状のガイド面を有するものであれば、板以外の部材を用いて構成することもできる。
【００５６】
前記実施形態では、ジャーナルの一端側に冷却機構、他端側に回転トランスが装備されており、ジャーナルの端部の一方に回転駆動機構を取り付ける場合、その構成が複雑になり、適用が難しくなることが考えられる。この場合、冷却機構を回転トランスが装備されている側と同一端部に設けることが望ましい。
【００５７】
また、前記実施形態では両持ち式の誘導発熱ローラ装置について説明したが、ジャーナルの一方のみを回転自在に２点支持する誘導発熱ローラ装置に適用することもできる。さらに、いわゆる片持ち型の誘導発熱ローラ装置に適用することもできる。
【００５８】
加えて、前記実施形態では、霧状の冷却媒体を隙間部の軸方向一端部から導入し、軸方向他端部から排出するように構成しているが、隙間部の軸方向一端部から導入して、同じ軸方向一端部から排出するようにしても良い。
【００５９】
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６０】
１００・・・誘導発熱ローラ装置
２ ・・・ローラ本体
３ ・・・誘導発熱機構
Ｘ ・・・隙間部
６ ・・・支持軸
８ ・・・冷却機構
８１ ・・・ミスト生成装置
８４ ・・・冷却媒体導入路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導発熱ローラ装置に関し、特に冷却性能の優れた誘導発熱ローラ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばプラスチックフィルム、紙、布、不織布、合成繊維、金属箔等のシート材又はウェブ材、線（糸）材等の連続材の連続熱処理工程等には、回転するローラ本体の内部に誘導発熱機構を配置し、これによりローラ本体の周壁部を誘導電流によって発熱させる誘導発熱ローラ装置が用いられている。
【０００３】
そして近年、例えば連続材の種類を変更することに伴うローラ本体による加熱温度の変更を短時間で行う要請がある。また、延伸処理工程の終了後において、安全衛生上の観点から、ローラ本体の温度が一定温度以下に低下しなければ、作業者がその場から離れることができない。このようなことからローラ本体を可及的短時間で冷却する必要がある。さらに、誘導発熱ローラ装置を連続材の加熱に用いるだけでなく、冷却に用いる場合もあり、誘導発熱ローラ装置に冷却機能を持たせる必要がある。
【０００４】
このように誘導発熱ローラ装置に冷却機能を持たせたものとしては、特許文献１に示すように、ローラ本体の周壁内に中心軸方向に沿って、且つ周方向に等間隔に複数の冷却媒体通路を設け、当該冷却媒体通路内に冷却媒体を循環させることによって、ローラ本体を冷却させるものが考えられている。
【０００５】
しかしながら、冷却媒体通路に冷却媒体を循環させるためには、外部から冷却媒体をローラ本体又はその端部に一体的に設けた軸部（ジャーナル部）を介して供給する必要があり、ローラ本体又はそのジャーナル部は回転体であるため、ロータリジョイント又はメカニカルシールといった回転シール機構が必要となる。
【０００６】
一方で、回転シール機構を用いない構成としては、特許文献２に示すように、ローラ本体の内部に冷却媒体を導入する冷媒導入機構と、当該冷媒導入機構により導入された冷却媒体をローラ本体の内周壁に向かって水滴状に散布する冷媒散布機構と、を備え、散布された冷却媒体がローラ本体の内周壁に接触して気化する際の気化潜熱（気化熱）によってローラ本体を冷却するものが考えられている。そして、冷媒散布機構は、軸方向に沿ってローラ本体の内周壁における一端部から他端部に亘って延設された吐出管を有し、当該吐出管の側壁に設けられた吐出口から冷却媒体を水滴状に散布するものである。
【０００７】
しかしながら、冷却媒体を直接ローラ本体の内周壁に散布するものであるため、冷却媒体の中に含まれる不純物又は非蒸発成分がローラ本体の内周壁に堆積してしまう。また、冷媒散布機構の吐出管は微細な孔を通じて冷却媒体が散布されるように構成されているため、冷却媒体に含まれる塵等が微細な孔に詰まり、散布機構が目詰まりしてしまうことがあり、誘導発熱ローラ装置を分解して吐出管等を交換しなければならないという問題がある。さらに、誘導発熱ローラ装置では連続材を加熱する目的で加熱ローラとして使用する場合と、連続材を冷却する目的で冷却ローラとして使用する場合とが交互に発生する場合がある。この場合、冷却ローラとして使用した後に加熱ローラとして使用する場合には、冷媒散布機構の吐出管内に滞留している冷却媒体がローラ本体からの伝熱により加熱されて、場合によっては沸騰を起こす恐れがある。
【０００８】
このような問題点を解決すべく、本出願人は、ローラ本体に回転シール機構を設ける必要が無く、ローラ本体の腐食を抑制しながらもローラ本体を冷却するために、回転自在に支持されたローラ本体と、ローラ本体の内部においてローラ本体に対して静止状態に保持され、ローラ本体を誘導発熱させる誘導発熱機構と、霧状の冷却媒体をローラ本体及び誘導発熱機構の間に形成される概略筒状をなす隙間部の軸方向端部から導入するとともに、前記隙間部の軸方向端部から冷却媒体をローラ本体外部に排出する冷却機構とを備えた誘導発熱ローラ装置の開発を進めている。この誘導発熱ローラ装置は、霧状の冷却媒体をローラ本体内に導入することにより、霧状の冷却媒体がローラ本体の内周壁に接触して蒸発するときの気化潜熱及び霧状の冷却媒体がローラ本体内で温度上昇するときの顕熱並びに気化蒸発するときの潜熱によりローラ本体又は誘導発熱機構を冷却するというものである。
【０００９】
具体的には、冷却機構が、霧状の冷却媒体を生成するミスト生成装置と、誘導発熱機構の両端部から延びる支持軸の内部に形成され、霧状の冷却媒体を隙間部に導入する冷却媒体導入路を備えている。そして、この冷却媒体導入路の下流側開口は、支持軸の外側周面に開口し、霧状の冷却媒体を隙間部の軸方向端部に半径方向に沿って導入するように構成することが考えられている。
【００１０】
しかしながら、冷却媒体導入路の下流側開口から出た霧状の冷却媒体は、ローラ本体の軸方向端部の内面に衝突しながら隙間部の軸方向下流側に流れるので、その衝突部分では霧状の冷却媒体が液滴化しやすい。そうすると、その衝突部分では多くの液滴が気化蒸発することになり、隙間部の下流側と比べると冷却密度が高くなってしまう。その結果、ローラ本体の軸方向端部が局所的に過大冷却されてしまい、ローラ本体の温度分布に悪影響を及ぼすという問題がある。
【００１１】
特に、対をなす複数の誘導発熱ローラ装置をニップローラとして用い、そのローラニップ部にウエブ等を通過させることにより熱間圧延又は厚み調整を行うカレンダー用途においては、ローラ本体の熱間における円筒度が極めて重要であり、前記のように局所的に過大冷却されてしまうと、ローラ本体の軸方向端部近傍の外径が、その他の外径よりも小さくなってしまい、熱間円筒度が劣化してしまうという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０００−３５３５８８号公報
【特許文献２】特開２００３−２６９４４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
そこで本発明は、上記問題点を一挙に解決するためになされたものであり、ローラ本体及び誘導発熱機構により形成される隙間部内に霧状の冷却媒体を供給するものにおいて、当該霧状の冷却媒体によりローラ本体が局所的に過大冷却されてしまうことを防止することをその主たる所期課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
すなわち本発明に係る誘導発熱ローラ装置は、回転自在に支持されたローラ本体と、前記ローラ本体の内部において前記ローラ本体に対して静止状態に保持され、前記ローラ本体を誘導発熱させる誘導発熱機構と、霧状の冷却媒体を前記ローラ本体及び前記誘導発熱機構の間に形成される概略筒状をなす隙間部の軸方向端部から導入するとともに、前記隙間部の軸方向端部から冷却媒体をローラ本体外部に排出する冷却機構とを備え、前記冷却機構が、霧状の冷却媒体を生成するミスト生成装置と、前記誘導発熱機構の両端部から延びる支持軸の内部に形成されるとともに、下流側開口が前記支持軸の外側周面に開口し、前記ミスト生成装置からの霧状の冷却媒体を前記隙間部の軸方向端部に半径方向に沿って導入する冷却媒体導入路とを有し、前記隙間部の軸方向端部に設けられ、前記下流側開口からの半径方向に沿って流れる霧状の冷却媒体を、前記隙間部の軸方向下流側へ案内するガイド部を備えることを特徴とする。
【００１５】
このようなものであれば、冷却媒体導入路の下流側開口から半径方向に流れる冷却媒体を、ガイド部によって隙間部の軸方向下流側へ方向転換するように案内しているので、霧状の冷却媒体がローラ本体の軸方向端部の内面に衝突することにより生じる液滴化を低減することができる。これによって、下流側開口に対向するローラ本体の軸方向端部が局所的に過大冷却されることを防止することができる。また、ガイド部によって霧状の冷却媒体の流れを半径方向から軸方向に効率良く方向転換できるようになり、隙間部全体に霧状の冷却媒体を行き渡らせ易くすることができる。
【００１６】
ガイド部に霧状の冷却媒体が当たることになるので、当該ガイド部が他の部材に比べて過大冷却されることが考えられる。この過大冷却されたガイド部からローラ本体が受ける熱影響を可及的に小さくするためには、前記ガイド部が、前記ローラ本体の内側周面に断熱層を介在させて設けられていることが望ましい。
【００１７】
ガイド部からローラ本体に与える熱影響を簡単な構成により可及的に小さくするためには、前記ガイド部が、前記ローラ本体の両端部に設けられたジャーナルの内面に固定され、前記ローラ本体の内側周面から離間して設けられていることが望ましい。
【００１８】
また、ガイド部と当該ガイド部が固定されている部材とを熱的に分離してガイド部からの熱影響を抑制するためには、前記ガイド部が、前記隙間部の軸方向端部を形成する部材に、断熱性を有する固定部材によって固定されていることが望ましい。
【００１９】
ローラ本体が誘導発熱機構に対して回転することから、ローラ本体は、誘導発熱機構の支持軸に設けられた冷却媒体導入路の下流側開口に対して回転することになる。この構成の下、下流側開口から半径方向に流れる霧状の冷却媒体を効率よく隙間部下流側に案内するためには、前記ガイド部が、前記隙間部の軸方向端部の全周に設けられていることが望ましい。
【発明の効果】
【００２０】
このように構成した本発明によれば、ローラ本体及び誘導発熱機構により形成される隙間部内に霧状の冷却媒体を供給するものにおいて、当該霧状の冷却媒体によりローラ本体が局所的に過大冷却されてしまうことを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る誘導発熱ローラ装置の断面図である。
【図２】同実施形態の冷却媒体導入路及びガイド部を主として示す拡大図である。
【図３】同実施形態のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】変形実施形態に係るガイド部を示す部分拡大断面図である。
【図５】別の変形実施形態に係るガイド部を示す部分拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に本発明に係る誘導発熱ローラ装置の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００２３】
本実施形態に係る誘導発熱ローラ装置１００は、例えばプラスチックフィルム、紙、布、不織布、合成繊維、金属箔等のシート材又はウェブ材、線（糸）材等の連続材の連続熱処理工程等において用いられるものである。
【００２４】
具体的にこのものは、図１に示すように、回転自在に支持された中空円筒状のローラ本体２と、このローラ本体２内に収容される誘導発熱機構３とを備えている。
【００２５】
ローラ本体２の両端部には、ジャーナル４１がＯリング等のシール部材Ｓ１を介して取り付けられている。このシール部材Ｓ１により後述の霧状の冷却媒体が外部に漏洩することを防止している。また、ジャーナル４１は、中空の駆動軸４２と一体に構成されており、駆動軸４２は、転がり軸受等の軸受５１を介して機台５２に回転自在に支持されている。そして、ローラ本体２は、例えばモータ等の回転駆動機構（不図示）により外部から与えられる駆動力によって回転されるように構成されている。
【００２６】
誘導発熱機構３は、円筒形状をなす円筒状鉄心３１と、当該円筒状鉄心３１の外側周面に巻装された誘導コイル３２とから構成されている。円筒状鉄心３１の両端部にはそれぞれ、支持軸６が取り付けられている。この支持軸６は、それぞれ駆動軸４２の内部に挿通されており、転がり軸受等の軸受７を介して駆動軸４２に対して回転自在に支持されている。これにより、誘導発熱機構３は、回転するローラ本体２の内部において、ローラ本体２に対して静止状態に保持される。誘導コイル３２には、リード線Ｌ２が接続されており、このリード線Ｌ２には、交流電圧を印加するための交流電源Ｖが電力調整装置１１を介して接続されている。なお、支持軸６の外面と駆動軸４２の内面との間には、オイルシール又はラビリンスシール等のシール機構Ｓ２が設けられており、霧状の冷却媒体が外部に漏洩しないように構成している。
【００２７】
このような誘導発熱機構３により、誘導コイル３２に交流電圧が印加されると交番磁束が発生し、その交番磁束はローラ本体２の側周壁２１を通過する。この通過によりローラ本体２に誘導電流が発生し、その誘導電流でローラ本体２はジュール発熱する。
【００２８】
そして、本実施形態の誘導発熱ローラ装置１００は、ローラ本体２及び誘導発熱機構３を霧状の冷却媒体により冷却する冷却機構８を備えている。
【００２９】
この冷却機構８は、図１に示すように、霧状の冷却媒体をローラ本体２及び誘導発熱機構３の間に形成される概略筒状をなす隙間部Ｘの軸方向一端部から導入するとともに、隙間部Ｘの軸方向他端部から冷却媒体をローラ本体２外部に排出することにより、ローラ本体２及び誘導発熱機構３を冷却するものである。なお、軸方向とは、図１の矢印に示すように紙面左右方向である。
【００３０】
具体的にこのものは、霧状の冷却媒体を生成するミスト生成装置８１と、ミスト生成装置８１に圧縮空気を供給する圧縮空気供給回路８２と、ミスト生成装置８１に冷却媒体である水を供給する冷却媒体供給回路８３と、ミスト生成装置８１からの霧状の冷却媒体を隙間部Ｘの軸方向上流側端部から導入する冷却媒体導入路８４と、隙間部Ｘを通過した冷却媒体を軸方向下流側端部から外部に排出するための冷却媒体排出路８５と、を備えている。
【００３１】
隙間部Ｘは、気密性を有するものであり、主として、ローラ本体２の内周壁面と誘導発熱機構３の外側周面とにより形成される概略円筒状の隙間Ｘ１、および、ローラ本体２の両端部に設けられたジャーナル４１の内面と誘導発熱機構３の軸方向端面とにより形成される概略円環状の隙間Ｘ２からなる。
【００３２】
ミスト生成装置８１は、圧縮空気供給回路８２からの圧縮空気と冷却媒体供給回路８３からの水とを混合して霧状（ミスト状）の冷却媒体を生成するものである。この霧状の冷却媒体は、噴射された直後に気化蒸発しない程度の粒径であって、且つ、空気とともに運搬される過程で重力で落下したり、流路の屈曲部において壁面に衝突して液化しにくい程度の粒径である。具体的に霧状の冷却媒体は、３０〜１００μｍの範囲の粒径を有するものである。
【００３３】
圧縮空気供給回路８２は、圧縮空気源８２１と、一端が圧縮空気源８２１に接続され、他端がミスト生成装置８１に接続される圧縮空気配管８２２と、当該圧縮空気配管８２２上に設けられ、ミスト生成装置８１への圧縮空気の供給、停止を制御する開閉弁８２３と、を備えている。なお、開閉弁８２３は、温度制御装置ＴＣからのＯＮ／ＯＦＦ信号により開閉する電磁弁である。
【００３４】
冷却媒体供給回路８３は、貯水タンク８３１と、一端が貯水タンク８３１に接続され、他端がミスト生成装置８１に接続される冷却媒体配管８３２と、当該冷却媒体配管８３２上に設けられ、ミスト生成装置８１への冷却媒体の供給、停止を制御するための開閉弁８３３と、当該開閉弁８３３の下流に設けられ、ミスト生成装置８１に供給される冷却媒体の流量を調整する流量調整弁８３４（例えば減圧弁）とを備えている。なお、開閉弁８３３は、温度制御装置ＴＣからのＯＮ／ＯＦＦ信号により開閉する電磁弁である。
【００３５】
温度制御装置ＴＣは、ローラ本体２の周壁に埋設された温度センサ２Ｔの検出信号を温度検出装置（具体的には回転トランス）１０を介して受け付けて、当該検出信号が示す検出温度及び予め定められた設定温度を比較し、検出温度が設定温度となるように誘導コイル３２への電力供給と霧状の冷却媒体の供給とを制御する。なお、温度制御装置ＴＣは、検出温度と設定温度との差に応じて、例えばサイリスタを用いて構成された電力調整装置１１に誘導コイル３２へ入力すべき信号を出力する。
【００３６】
また、温度制御装置ＴＣは、検出温度が設定温度よりも高い場合には、霧状の冷却媒体を隙間部Ｘに供給してローラ本体２を冷却すべく、圧縮空気供給回路８２の開閉弁８２３及び冷却媒体供給回路８３上の開閉弁８３３にＯＮ信号を出力する。一方で検出温度が設定温度を下回った段階で、霧状の冷却媒体の供給を停止するため、開閉弁８２３及び開閉弁８３３にＯＦＦ信号を出力する。
【００３７】
冷却媒体導入路８４は、特に図２に示すように、誘導発熱機構３の一端部に設けられた支持軸６（以下、この支持軸を６Ａとする。）の内部に中心軸に沿って形成された中空部６１により構成されている。具体的に中空部６１は、支持軸６Ａの中心軸と同軸上に形成された概略円柱形状をなす空間である。
【００３８】
中空部６１は支持軸６Ａの外部端面において開口しており、この開口部に前記ミスト生成装置８１の吐出口８１ｓが中空部６１内部を向くように取り付けられる。具体的には中空部６１の中心軸上にミスト生成装置８１の吐出口８１ｓが位置するように取り付けられている。このようにミスト生成装置８１を、目詰まり等の不具合時に誘導発熱ローラ装置１００から容易に着脱できる位置に設けている。なお、中空部６１の開口部とミスト生成装置８１とはシール構造（不図示）を介して着脱可能に取り付けられている。
【００３９】
また中空部６１は、支持軸６Ａの基端部（誘導発熱機構３側の端部）において複数の貫通孔６１Ｈを介して隙間部Ｘと連通している。この貫通孔６１Ｈが冷却媒体導入路８４の下流側開口を形成している。この貫通孔６１Ｈは、隙間部Ｘの軸方向上流側端部（本実施形態では隙間Ｘ２）に配置されており、支持軸６Ａにおいてラジアル方向に複数個等間隔に形成されている。この構成により、下流側開口（貫通孔６１Ｈ）から出た霧状の冷却媒体は、隙間部Ｘの軸方向上流側端部に半径方向に沿って導入されることになる。具体的には、その霧状の冷却媒体は、隙間部Ｘのうち、ローラ本体２の両端部に設けられたジャーナル４１の内面と誘導発熱機構３の軸方向上流側端面３Ｘとにより形成される概略円環状の隙間Ｘ２に半径方向に沿って導入される。
【００４０】
冷却媒体排出路８５は、誘導発熱機構３の他端部に設けられた支持軸６（以下、この支持軸を６Ｂとする。）の内部に沿って設けられた冷却媒体排出管８５Ｔにより構成されている。この冷却媒体排出管８５Ｔは、支持軸６Ｂの内部に中心軸に沿って形成された中空部６２内に挿入して設けられ、支持軸６Ｂの基端部（誘導発熱機構３側の端部）において隙間部Ｘを向いて開口しており、当該開口が冷却媒体排出路８５の上流側開口となる。そして、この上流側開口は、隙間部Ｘの軸方向下流側端部（本実施形態では隙間Ｘ２）に配置されている。なお、支持軸６Ｂの中空部６２内には、前述した誘導コイル３２に接続されるリード線Ｌ２も設けられる。
【００４１】
また、支持軸６Ｂ外部における冷却媒体排出管８５Ｔ上に、隙間部Ｘを減圧する減圧装置９が設けられている。この減圧装置９は、冷却媒体排出管８５Ｔ上流側の空気を吸引して外部に排出することによって隙間部Ｘ内を減圧する。これにより、隙間部Ｘが減圧されて、隙間部Ｘに導入された霧状の冷却媒体が蒸発し易くして、ローラ本体２を冷却し易くすると共に、気化した冷却媒体がローラ本体２の内周壁及び誘導発熱機構３上で結露しにくくすることができる。また、減圧装置９によって霧状の冷却媒体が隙間部Ｘを所定の流速で通過するように構成している。具体的には、隙間部Ｘにおける霧状の冷却媒体の流速が０．３ｍ／ｓ以上とすることによって、高い熱伝導率を得ることができ、ローラ本体の冷却効率を大幅に構造させることができる。
【００４２】
また、上記のとおり霧状の冷却媒体を隙間部Ｘに供給することから、隙間部Ｘを形成する部材表面、具体的にはローラ本体２の内周壁面、ジャーナル４１の内面及び支持軸６の外周面に防錆処理を施している。また、誘導発熱機構３の外側周面には、冷却媒体による電気故障を防止するために防水膜Ｆが、略全体に亘って設けられている。この防水膜Ｆは、ローラ本体２内部のミスト濃度により決定される露点温度と、冷却動作時における誘導発熱機構３との関係で結露が懸念される場合に必要となるが、誘導発熱機構３の温度が前記露点温度以上であることが明らかな場合は省略可能である。
【００４３】
このような冷却機構８によって、霧状の冷却媒体をローラ本体２内に導入することにより、霧状の冷却媒体がローラ本体２の内周壁に接触して蒸発するときの気化潜熱及び霧状の冷却媒体がローラ本体２内で温度上昇するときの顕熱並びに気化蒸発するときの潜熱によりローラ本体２又は誘導発熱機構３を冷却することができる。そして、霧状の冷却媒体をローラ本体２及び誘導発熱機構３の間に形成される概略筒状をなす隙間部Ｘの軸方向端部から導入するとともに、隙間部Ｘの軸方向端部から冷却媒体をローラ本体２外部に排出することにより、隙間部Ｘ全体に霧状の冷却媒体を行き渡らせることができる。また、霧状の冷却媒体を用いているので、ローラ本体２に接触する冷却媒体を少なくすることができ、ローラ本体２内壁の腐食、不純物の堆積等を抑制することができる。例えば、誘導発熱ローラ装置のローラ本体２の温度を２００℃から１５０℃に自然冷却する場合には約３０分かかるところ、この冷却機構８を用いることによってローラ本体２の温度を２００℃から１５０℃に冷却する時間を約１０分に短縮することができる。
【００４４】
しかして、本実施形態の誘導発熱ローラ装置１００は、下流側開口（貫通孔６１Ｈ）からの隙間部Ｘの軸方向上流側端部に半径方向に沿って流れる霧状の冷却媒体を、隙間部Ｘの軸方向下流側へ案内するガイド部Ｇを備えている。
【００４５】
このガイド部Ｇは、図２及び図３に示すように、隙間部Ｘの軸方向端部（具体的には隙間Ｘ１及び隙間Ｘ２の連結部分）において下流側開口（貫通孔６１Ｈ）に対向するように設けられており、隙間部Ｘの軸方向端部の全周に設けられた断面概略湾曲状をなす環状板である。
【００４６】
また、ガイド部Ｇは、ローラ本体２の上流側端部に設けられたジャーナル４１の内面に固定されている。このとき、ガイド部Ｇは、断熱特性に優れた材料からなる固定部材Ｔにより固定されている。固定部材Ｔは、ジャーナル４１とガイド部Ｇとの熱的な分離作用を大きくするために、ガイド部Ｇとジャーナル４１との間に複数個設けられ、ガイド部Ｇとジャーナル４１とを部分的に連結している。また、複数の固定部材Ｔは、ガイド部Ｇを周方向に等間隔に配置されている。なお、固定部材Ｔが環状をなすものであり、ガイド部Ｇ及びジャーナル４１を周方向全体に亘って固定するものであっても良い。
【００４７】
さらに、ガイド部Ｇは、ローラ本体２内の内側周面に断熱層を介在させて設けられており、本実施形態では、ガイド部Ｇがローラ本体２の内側周面から離間して設けられることによって、断熱層として空気層ＡＳが介在する構成としている。このようにガイド部Ｇとローラ本体２の内側周面との間に空気層ＡＳを設けることによって、ローラ本体２がガイド部Ｇの温度により熱影響を受けにくくしている。このようにガイド部Ｇは固定部材Ｔ以外とは接触しないように配置されている。
【００４８】
その上、ガイド部Ｇの下流側端部Ｇ１は、軸方向において誘導発熱機構３（円筒状鉄心３１）の上流側端面３Ｘと略同じ位置、又はそれよりも軸方向下流側に位置するように構成されている。これにより、ガイド部Ｇが、隙間Ｘ２を半径方向に流れる略全ての霧状の冷却媒体を受けて軸方向に方向転換することができ、ローラ本体２の内側周面に半径方向に流れる霧状の冷却媒体が直接的に衝突することを防止している。
【００４９】
＜本実施形態の効果＞
このように構成した本実施形態に係る誘導発熱ローラ装置１００によれば、冷却媒体導入路８４の下流側開口（貫通孔６１Ｈ）から半径方向に流れる冷却媒体をガイド部Ｇで隙間部Ｘの軸方向下流側へ案内することによって、霧状の冷却媒体がローラ本体２の軸方向上流側端部の内面に衝突することにより生じる液滴化を防止することができる。これによって、ローラ本体２の軸方向上流側端部が局所的に過大冷却されることを防止することができる。また、ガイド部Ｇによって霧状の冷却媒体の流れを半径方向から軸方向に方向転換しやすくすることによって、霧状の冷却媒体を効率よく隙間部Ｘの軸方向に変えることができ、隙間部Ｘ全体に行き渡らせ易くすることができる。
【００５０】
＜その他の変形実施形態＞
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
【００５１】
前記実施形態のガイド部Ｇは、断面概略湾曲形状をなす環状板であったが、その他、図４に示すように、部分円錐状をなす環状板であっても良い。
【００５２】
また、前記実施形態のガイド部Ｇは、ジャーナル４１及びガイド部Ｇとは別体の固定部材Ｔにより、ジャーナル４１に対して固定される構成であったが、その他、図５に示すように、ジャーナル４１の内面に固定用の突部４１Ｔを形成し、当該突部４１Ｔにガイド部Ｇを固定するようにしても良い。また、図示しないが、ガイド部に固定用の突部を形成して、当該突部をジャーナルの内面に固定しても良い。なお、突部を形成することなくジャーナル及びガイド部同士を固定するようにしても良い。このとき、ジャーナルとガイド部との接触面積を可及的に小さくすることが望ましい。
【００５３】
さらに、前記実施形態では、ガイド部をジャーナル内面に固定するものであったが、ガイド部をローラ本体の内側周面に固定するように構成しても良い。
【００５４】
その上、前記ガイド部はジャーナル及びローラ本体と別体をなすものであったが、ガイド部をジャーナル又はローラ本体と一体成型により一体としても良い。
【００５５】
加えてガイド部は環状板に限られず、霧状の冷却媒体の半径方向の流れを軸方向の流れに変換する湾曲状又は部分円錐状のガイド面を有するものであれば、板以外の部材を用いて構成することもできる。
【００５６】
前記実施形態では、ジャーナルの一端側に冷却機構、他端側に回転トランスが装備されており、ジャーナルの端部の一方に回転駆動機構を取り付ける場合、その構成が複雑になり、適用が難しくなることが考えられる。この場合、冷却機構を回転トランスが装備されている側と同一端部に設けることが望ましい。
【００５７】
また、前記実施形態では両持ち式の誘導発熱ローラ装置について説明したが、ジャーナルの一方のみを回転自在に２点支持する誘導発熱ローラ装置に適用することもできる。さらに、いわゆる片持ち型の誘導発熱ローラ装置に適用することもできる。
【００５８】
加えて、前記実施形態では、霧状の冷却媒体を隙間部の軸方向一端部から導入し、軸方向他端部から排出するように構成しているが、隙間部の軸方向一端部から導入して、同じ軸方向一端部から排出するようにしても良い。
【００５９】
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６０】
１００・・・誘導発熱ローラ装置
２ ・・・ローラ本体
３ ・・・誘導発熱機構
Ｘ ・・・隙間部
６ ・・・支持軸
８ ・・・冷却機構
８１ ・・・ミスト生成装置
８４ ・・・冷却媒体導入路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在に支持されたローラ本体と、
前記ローラ本体の内部において前記ローラ本体に対して静止状態に保持され、前記ローラ本体を誘導発熱させる誘導発熱機構と、
霧状の冷却媒体を前記ローラ本体及び前記誘導発熱機構の間に形成される概略筒状をなす隙間部の軸方向端部から導入するとともに、前記隙間部の軸方向端部から冷却媒体をローラ本体外部に排出する冷却機構とを備え、
前記冷却機構が、霧状の冷却媒体を生成するミスト生成装置と、前記誘導発熱機構の両端部から延びる支持軸の内部に形成されるとともに、下流側開口が前記支持軸の外側周面に開口し、前記ミスト生成装置からの霧状の冷却媒体を前記隙間部の軸方向端部に半径方向に沿って導入する冷却媒体導入路とを有するものであり、
前記隙間部の軸方向端部に設けられ、前記下流側開口からの半径方向に沿って流れる霧状の冷却媒体を、前記隙間部の軸方向下流側へ案内するガイド部を備える誘導発熱ローラ装置。
【請求項２】
前記ガイド部が、前記ローラ本体の内側周面に断熱層を介在させて設けられている請求項１記載の誘導発熱ローラ装置。
【請求項３】
前記ガイド部が、前記ローラ本体の両端部に設けられたジャーナルの内面に固定され、前記ローラ本体の内側周面から離間して設けられている請求項１又は２記載の誘導発熱ローラ装置。
【請求項４】
前記ガイド部が、前記隙間部の軸方向端部を形成する部材に、断熱性を有する固定部材によって固定されている請求項１、２又は３記載の誘導発熱ローラ装置。
【請求項５】
前記ガイド部が、前記隙間部の軸方向端部の全周に設けられている請求項１、２、３又は４記載の誘導発熱ローラ装置。
【請求項１】
回転自在に支持されたローラ本体と、
前記ローラ本体の内部において前記ローラ本体に対して静止状態に保持され、前記ローラ本体を誘導発熱させる誘導発熱機構と、
霧状の冷却媒体を前記ローラ本体及び前記誘導発熱機構の間に形成される概略筒状をなす隙間部の軸方向端部から導入するとともに、前記隙間部の軸方向端部から冷却媒体をローラ本体外部に排出する冷却機構とを備え、
前記冷却機構が、霧状の冷却媒体を生成するミスト生成装置と、前記誘導発熱機構の両端部から延びる支持軸の内部に形成されるとともに、下流側開口が前記支持軸の外側周面に開口し、前記ミスト生成装置からの霧状の冷却媒体を前記隙間部の軸方向端部に半径方向に沿って導入する冷却媒体導入路とを有するものであり、
前記隙間部の軸方向端部に設けられ、前記下流側開口からの半径方向に沿って流れる霧状の冷却媒体を、前記隙間部の軸方向下流側へ案内するガイド部を備える誘導発熱ローラ装置。
【請求項２】
前記ガイド部が、前記ローラ本体の内側周面に断熱層を介在させて設けられている請求項１記載の誘導発熱ローラ装置。
【請求項３】
前記ガイド部が、前記ローラ本体の両端部に設けられたジャーナルの内面に固定され、前記ローラ本体の内側周面から離間して設けられている請求項１又は２記載の誘導発熱ローラ装置。
【請求項４】
前記ガイド部が、前記隙間部の軸方向端部を形成する部材に、断熱性を有する固定部材によって固定されている請求項１、２又は３記載の誘導発熱ローラ装置。
【請求項５】
前記ガイド部が、前記隙間部の軸方向端部の全周に設けられている請求項１、２、３又は４記載の誘導発熱ローラ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１５４９５３（Ｐ２０１１−１５４９５３Ａ）
【公開日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６８８０（Ｐ２０１０−１６８８０）
【出願日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【出願人】（０００１１０１５８）トクデン株式会社 (91)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【出願人】（０００１１０１５８）トクデン株式会社 (91)
【Ｆターム（参考）】
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