JP4963042B2 - 熱媒通流ローラ - Google Patents

Description

本発明は、流体を熱媒体として樹脂フィルムなどの処理物を加熱又は奪熱処理するローラに関する。

樹脂フィルムなどの処理物をローラに掛け、ローラに当接して通過する間に処理物を所定の温度に加熱したり、高温の処理物を所定の温度にまで奪熱することが行われている。加熱処理する場合、ローラは加熱処理に必要な温度に高められ、奪熱処理する場合、処理物からの奪熱作用によってローラ自体の温度が上昇するので、処理物の冷却に適応する温度までローラを冷却する。いずれの場合も熱を移送する媒体を必要とし、その媒体として流体たとえば油が使用されている。すなわち、適温の流体をローラの内部を通過させ、この流体でローラを加熱又はローラから奪熱する（以下、このようなローラを熱媒通流ローラという。）ようにしている。

図４はこのような熱媒通流ローラの一例の概略構成を示すもので、図４において、１はロールシェル、２は回転駆動軸、３は中子、４はロータリジョイント、５は貯油タンク、６は油（熱媒流体）、７は加熱又は冷却用熱交換器、８は温度センサ、９はポンプ、１０は樹脂フィルムなどの処理物である。ロールシェル１は円筒状をなし、その中空内部に中子３が配置され、中子３の中央部を貫通して熱媒通流路３ａが形成されている。熱媒通流路３ａは回転駆動軸２内を経てロータリジョイント４の流入口に連結され、ロールシェル１の内周壁と中子３の外周壁との間で形成された熱媒通流路１ａは回転駆動軸２内を経てロータリジョイント４の出口に連結されている。

すなわち、貯油タンク５の油６は加熱又は冷却用熱交換器７を通り、所定の温度にされ、ポンプ９によってロールシェル１内に送られ、熱媒通流路３ａおよび１ａを通流した油６は貯油タンク５へ排出される。主として熱媒通流路１ａを通流する間にロールシェル１は所定の温度に維持され、ロールシェル１の表面に当接した処理物１０を加熱又は奪熱する。

このような加熱又は奪熱するローラとして、図５に示す熱媒通流ローラが開発されている。すなわち、図５において、１１はロールシェル、１２は回転駆動軸、１３は密閉室、１４は熱媒通流管、１５は気液二相を形成する熱媒体である。ロールシェル１１は円筒状を成し、長手方向の両側の端部は回転駆動軸１２のフランジ１２ａに連結固定されている。密閉室１３はロールシェル１１の肉厚内に、たとえばロールシェル１１の長手方向の端縁からその長手方向にドリルで孔を形成し、その孔に気液二相の熱媒体となる適量の水１５などを注入して開口部を閉塞することにより形成され、適宜間隔を隔ててローラの外周方向に複数個設けられている。

熱媒通流管１４は密閉室１３の内部を長手方向に沿って貫通し、ロールシェル１１の長手方向の両側の端縁に伸びている。回転駆動軸１２およびそのフランジ１２ａには熱媒通流孔が形成され熱媒通流管１４はこの熱媒通流孔と連通している。すなわち、図４に示す加熱又は冷却用熱交換器７、ポンプ９およびロータリジョイント４を経て送り込まれたロールシェル１１を加熱し、または奪熱するための油などの熱媒流体６は、一方の回転駆動軸１２およびそのフランジ１２ａの熱媒通流孔を経て熱媒通流管１４を通り、他方のフランジ１２ａおよび回転駆動軸１２の熱媒通流孔およびロータリジョイントを経て貯油タンクへ排出される。

ロールシェル１１が熱媒流体または処理物により加熱されると、密閉室１３内の熱媒体１５が加熱気化し、その気体は低温度部に移動し、その気体は熱を放出して液化し、この動作が繰り返され、この潜熱移動により熱媒流体の出入り口の間で温度差があってもロールシェル１１の軸心に沿う長手方向に対してほぼ均一な温度となる。その結果、熱媒流体の流量を大幅に低減することができ、小さい配管およびポンプの採用によって設備費を削減することが可能となり、配管の放熱量の低減とポンプ容量の低下によって、省エネルギーを達成することができる。
特開２００４−１１６５３８号公報

しかし、気液二相を形成する熱媒体を封入する密閉室は、ロールシェルの肉厚部にドリルで孔を明けることにより形成しているため、密閉室の内壁からロールシェルの表面までの距離がロールシェル表面の場所によって違い、微妙な温度分布の不均一が発生するという問題や熱媒流体の出入り口間の温度差によって若干ロールシェルの直径に違いが発生するという問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、ロールシェルの表面温度の分布を一層均一化するとともに、熱媒流体の出入り口間の温度差によるロールシェルへの影響を低減することができるようにし、斯かる問題を解消する点にある。

本発明は、ロータリジョイントを経て送られた熱媒流体を通流する熱媒通流路を有し、前記熱媒通流路を流れる前記熱媒流体により表面に当接する処理物を加熱又は奪熱処理する中空円筒状の熱媒通流ローラであって、前記ローラを構成する中空円筒状のロールシェルは、前記ロールシェルの内周面を構成する管の外周にロールシェルの外周面を構成する管を重ねた二重管とし、前記内周面を構成する管の外周面と前記外周面を構成する管の内周面との間に、前記ロールシェルの長手方向および円周方向に沿って延びる気液二相の熱媒体を封入する密閉室を形成するとともに、前記密閉室内の前記内周面を構成する管の外周面に前記熱媒流体を通流する熱媒通流管を螺旋状に巻回したことを主な特徴とする。

本発明では、ロールシェルを、内周を構成する管と外周を構成する管を重ねた二重管構成とし、その重ね間に気液二相の熱媒体を封入する密閉室を形成し、その密閉室内に位置し、内周を構成する管の外周に沿って螺旋状の熱媒通流管を巻回して配置するので、内周を構成する管および外周を構成する管の肉厚を均一化しやすく、また、ドリル孔のような密閉室間に隙間がなく、これによりロールシェルの内部表面および外部表面温度とも均一にすることができ、熱媒流体の出入り口間の温度差によるロールシェルの熱膨張を均一化し、ローラの機械精度のくるいが小さくなる。

ロールシェルの表面温度の分布を一層均一化するとともに、熱媒流体の出入り口間の温度差によるロールシェルへの影響を低減することができるようにする目的を、ロールシェルを、内周を構成する管と外周を構成する管を重ねた二重管構成とし、その重ね間に気液二相の熱媒体を封入する密閉室を形成し、その密閉室内に位置し、内周を構成する管の外周に沿って螺旋状の熱媒通流管を巻回して配置することにより実現した。

以下本発明の実施例について図１ないし図３を参照して説明する。図１は実施例に係る熱媒通流ローラの縦断面図である。図１において、２１はロールシェル、２２は回転駆動軸、２３は密閉室、２４は熱媒通流管である。ロールシェル２１は外周を構成する管２１ａと両端に凸部を形成した内周を構成する管２１ｂとを重ねて構成され、密閉室２３は、この凸部による中央部の凹部によって形成される。

熱媒通流管２４は、内周を構成する管２１ｂの凹部の外周に螺旋状に巻回され、両側の端部は、それぞれ図示しないロータリジョイントに連結される。すなわち、一方のロータリジョイントから流入した熱媒流体は螺旋状の熱媒通流管２４内を通流し、他方のロータリジョイントから排出され、螺旋状の熱媒通流管２４内を通流する間に密閉室２３の気液二相の熱媒体を介してロールシェル２１と熱交換される。この場合、図２に示すように熱媒通流管２４にフィン２５を設けると熱交換効率を高めることができる。また、図３に示すように、ロールシェル２１の中空内に鉄心２６に巻回した誘導コイル２７からなる誘導発熱機構を設けるようにしてもよい。この場合、誘導コイル２７に適宜交流電流を流し、ロールシェル２１をジュール発熱させ、これによりロールシェル２１全体の温度変動に対する応答速度を高めることができる。

本発明の実施例に係る熱媒通流ローラを示す断面図である。 本発明の一実施例に係る熱媒通流管の構成を示す斜視図である。 本発明の他の実施例に係る熱媒通流ローラを示す断面図である。 熱媒通流ローラの一構成を示す構成図である。 従来の熱媒通流ローラを示す縦断面図である。

符号の説明

４ ロータリジョイント
５ 貯油タンク
７ 加熱又は冷却用熱交換器
８ 温度センサ
９ ポンプ
１０ 処理物
２１ ロールシェル
２１ａ ロールシェルの外周を構成する管
２１ｂ ロールシェルの内周を構成する管
２２ 回転駆動軸
２３ 密閉室
２４ 熱媒通流管
２５ フィン
２６ 鉄心
２７ 誘導コイル

Claims (3)

1. ロータリジョイントを経て送られた熱媒流体を通流する熱媒通流路を有し、前記熱媒通流路を流れる前記熱媒流体により表面に当接する処理物を加熱又は奪熱処理する中空円筒状の熱媒通流ローラであって、前記ローラを構成する中空円筒状のロールシェルは、前記ロールシェルの内周面を構成する管の外周にロールシェルの外周面を構成する管を重ねた二重管とし、前記内周面を構成する管の外周面と前記外周面を構成する管の内周面との間に、前記ロールシェルの長手方向および円周方向に沿って延びる気液二相の熱媒体を封入する密閉室を形成するとともに、前記密閉室内の前記内周面を構成する管の外周面に前記熱媒流体を通流する熱媒通流管を螺旋状に巻回したことを特徴とする熱媒通流ローラ。
2. 螺旋状の熱媒通流管に熱交換フィンを設けたことを特徴とする請求項１に記載の熱媒通流ローラ。
3. ローラの中空内に電磁発熱機構を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の熱媒通流ローラ。

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