JP4190712B2 - Induction heating roller device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は回転するローラの周壁の内部に、内部に気液二相の熱媒体を封入したジャケット室を備えてなる誘導発熱ローラ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
誘導発熱ローラ装置において、内部を中空としたローラの内部に誘導発熱機構を配置し、これを交流電源によって励磁することにより、ローラの周壁に電流を誘導させ、この誘導電流によってローラを発熱させるようにした場合、磁気回路を形成する誘導発熱機構の軸心方向における中央部、すなわち磁気中心に対向するローラの周壁部に誘導電流が集中する傾向があり、そのためローラの周壁に現れる発熱分布は、誘導発熱機構の中央部で最も高く、両端部に近づくにつれて暫時低くなっていくことは、既によく知られている。
【0003】
このような発熱分布に基づく温度分布が、ローラの軸心方向に沿って均一となるように改善するために、ローラの周壁の内部に多数の中空孔を設けてこれをジャケット室とし、その内部に気液二相の熱媒体を減圧封入することが行われている。これによると主に熱媒体の潜熱移動による均熱作用に基づいて。ローラの外周囲の温度分布は均一化されるようになる。
【0004】
しかしこのように熱媒体が封入されたジャケット室の密封部がなんらかの原因によって破損するようなことがあると、その破損部から空気が混入したり、あるいは熱媒体が熱分解によって熱媒体以外の物質が生成されたり、ジャケット室の内壁面と熱媒体との間で化学反応を起こし、熱媒体以外のガスが発生したりするようになる。このような事態が起きると、熱媒体の潜熱の移動が妨げられ、これによる均熱作用は不十分となり、その結果ローラの外周囲の温度分布は不均一となる。もしこれをそのままにして運転を継続したとすれば、被処理物を均一に加熱処理できなくなるといった不慮の事故の発生原因となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ジャケット室の密封部における破損による熱媒体の潜熱の移動の異常を未然に検出し、ジャケット室の破損に基づく不慮の事故を未然に防止することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、回転するローラの周壁に、内部に気液二相の熱媒体が封入される複数のジャケット室を設けた構成において、ローラの軸心方向に沿う、互いに異なるローラ周壁の複数個所の温度を検出する温度検出手段、この温度検出手段による検出値の差を検出する偏差検出手段、この偏差検出手段による検出値を基準値と比較して、両者の値の差が所定値を超えたとき信号を発生する比較手段とを備え、前記比較手段が信号を発生したとき前記ジャケット室の密封部分が破損であると判定することを特徴とする。
【0007】
ジャケット室の密封部が正常であれば、ローラの軸心方向に沿う周壁の各外周囲部分の温度は、ジャケット室内部の気液二相の熱媒体の作用によって、ほぼ等しくなるので、各温度検出手段による温度検出値はほぼ等しく、したがって偏差検出手段の出力は、所定値以下の値となる。このときの偏差検出手段からの出力値と基準値との差が所定値以下であれば、比較回路からは出力信号が出ない。
【0008】
しかしジャケット室の密封部が破損するなどして、たとえばその破損部から内部に空気が混入したことにより、熱媒体の潜熱の移動が異常となったとすると、ジャケット室内の熱媒体による潜熱の移動は妨げられ、そのためローラの軸心方向に沿う周壁の外周囲部分の温度は不均一となる。これにより各偏差検出手段による検出値にそれぞれ差が生じるようになる。これらの値の差が所定値を超えると、比較手段がこれを検出して出力信号を発する。この出力信号の発生によりジャケット室の密封部における欠陥の発生を知ることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明の実施態様を図によって説明する。1はローラで、その両端にジャーナル2が連結されており、このジャーナル2は軸受3を介して機台4に回転自在に支持され、外部からの駆動力によって回転されるようになっている。5は鉄心6と、これに巻装された誘導コイル7からなる誘導発熱機構である。誘導コイル7が交流電源によって励磁されることにより、ローラ1は誘導発熱する。
【0010】
誘導発熱機構5は中空状の支持ロッド8によりローラ1の内部に支持されている。支持ロッド8はその回転が拘束されており、またジャーナル2内に挿通されることにより、ローラ1の回転中心軸線に沿って配置される。そして軸受9を介してジャーナル2に支持されるとともに、ジャーナル2、したがってローラ1は支持ロッド8に対して回転自在とされる。
【0011】
10は誘導コイル7を外部の交流電源に接続するために、誘導コイル7から引き出されたリード線である。リード線10は支持ロッド8の内部を通って、その支持ロッド8の外端から外部に引き出される。引き出された端部は直接または外部端子を介して交流電源に接続される。11はジャケット室で、ローラ1の周壁に、その円周方向に沿って多数形成されてあり、その内部に気液二相の熱媒体が減圧密封されている。各ジャケット室11は図に示すようにローラ1の軸心方向に沿って延びるように形成されている。
【0012】
13,14は温度センサで、たとえば熱電対などにより構成されている。各温度センサは本発明にしたがい、ローラ1の軸心方向に沿って互いに異なる個所の温度を測定するようにセットされている。具体的にはひとつの温度センサ13はローラ1の軸心方向に沿う中央部近辺の個所の温度を、また他のひとつの温度センサ14はローラ1の端部近辺の個所の温度を、それぞれ検出する位置にセットされている。実際にはローラ1の周壁において、ジャケット室11とローラ1の外周面との間に細孔を穿ち、ここに各温度センサを挿入することによって、各温度センサがセットされている。15,16は各温度センサ13,14のリード線である。
【0013】
各温度センサが検出した温度はローラ1の外部に取り出される。この取りだしには任意の手段が利用できるが、図の例では回転トランスを利用した例を示している。ジャーナル2の一方の端部には支持枠17が一体に取り付けられてあり、この支持枠17に、回転トランス18の回転側コイル19〜21が支持されている。また支持ロッド8に支持枠22が取り付けられてあり、この支持枠22に回転トランス18の固定側コイル23〜25が、各回転側コイル19〜21に向かいあうように取り付けられている。
【0014】
また支持枠17には信号変換器26,27が設置されている。リード線15は信号変換器26に接続端子28を介して接続されており、温度センサ13が検出した温度に対応する電圧はこの信号変換器26によって温度信号に変換され、回転側コイル20に与えられる。同様にリード線16は信号変換器27に接続端子29を介して接続されており、温度センサ14が検出した温度に対応する電圧はこの信号変換器27によって温度信号に変換され、回転側コイル19に与えられる。
【0015】
固定側コイル23〜25は支持枠22に設置されているレセプタクル31に接続されており、このレセプタクル31にコネクトされるプラグ32を介して外部に導出される。なお固定側コイル25にはプラグ32を介して動作電力が供給される。供給された電力は、回転側コイル21を介して信号変換器26,27に送られ、これらの動作電源に供せられる。
【0016】
固定側コイル23,24に送られた温度信号は、偏差検出回路33に送られ、ここで両温度信号の大きさの差が検出される。検出された信号は比較回路34に送られ、ここで基準電源35の基準電圧と比較される。偏差検出回路33からの信号の大きさと、基準電源35の基準電圧との差が所定範囲以下の小さい値であるときは、出力回路35に出力信号を送らない。
【0017】
ジャケット室11の密封状態が正常であるときは、ローラ1の表面温度は、その軸心方向に沿ってほぼ均一であり、したがって温度センサ13,14による検出値には大きな差はなく、したがって比較回路34から出力回路35にはなんら出力信号は送られない。
【0018】
しかしジャケット室11の密封が損なわれたとすると、熱媒体による潜熱の移動が妨げられ、ローラ1の表面温度は、その軸心方向に沿う各個所において差が生じる。そのため温度センサ13,14による検出値にも大きな差が生じ、これにより偏差検出回路33の入力値も互いに差が生じるようになる。その差に応じた信号が比較回路34に送られるが、その信号が基準値を超えたとすると、比較回路34から出力が出て、出力回路35に送られる。
【0019】
これにより出力回路35が動作するので、ジャケット室11の密封が損なわれたことを知ることができる。実際には出力回路35の動作によって警報を発するなり、ローラ1の回転を停止させたりして、その稼働を停止させるようにすればよい。
【0020】
なお図の例では、温度センサを2個としているが、これが3個以上であってもよい。この数が多いほど、ローラ1の各部分の温度差を精密に検出することができるようになって都合がよい。また回転トランス18に代えて、スリップリングを利用して温度信号を固定側に送るようにしてもよい。
【0021】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ローラの表面温度を、その各異なる個所で検出し、その各温度差からジャケット室の密封部分の破損を検知するようにしたので、ジャケット室の密封部の破損に基づく不慮の事故を未然に回避することができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施態様を示す断面図である。
【図2】図1の要部の拡大断面図である。
【図3】制御手段の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
1 ローラシェル
5 誘導発熱機構
11 ジャケット室
13 温度センサ
14 温度センサ
33 偏差検出回路
34 比較回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an induction heating roller device including a jacket chamber in which a gas-liquid two-phase heat medium is sealed inside a peripheral wall of a rotating roller.
[0002]
[Prior art]
In the induction heating roller device, an induction heating mechanism is arranged inside a hollow roller and is excited by an AC power source to induce a current in the peripheral wall of the roller, so that the roller is heated by this induced current. In this case, the induction current tends to concentrate on the central portion in the axial direction of the induction heating mechanism forming the magnetic circuit, i.e., the peripheral wall portion of the roller facing the magnetic center. It is already well known that it is the highest in the central part of the induction heating mechanism and becomes lower for a while as it approaches both ends.
[0003]
In order to improve the temperature distribution based on such heat generation distribution so as to be uniform along the axial direction of the roller, a number of hollow holes are provided inside the peripheral wall of the roller, which is used as a jacket chamber. The gas-liquid two-phase heat medium is sealed under reduced pressure. According to this, mainly based on the soaking action by the latent heat transfer of the heat medium. The temperature distribution around the outside of the roller is made uniform.
[0004]
However, if the sealed part of the jacket chamber in which the heat medium is sealed is damaged for some reason, air is mixed in from the damaged part, or the heat medium is a substance other than the heat medium due to thermal decomposition. Or a chemical reaction occurs between the inner wall surface of the jacket chamber and the heat medium, and a gas other than the heat medium is generated. When such a situation occurs, the movement of the latent heat of the heat medium is hindered, resulting in insufficient soaking action, and as a result, the temperature distribution around the outer periphery of the roller becomes non-uniform. If the operation is continued with this as it is, it may cause an unexpected accident that the object to be processed cannot be uniformly heated.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
It is an object of the present invention to detect an abnormal movement of latent heat of a heat medium due to a breakage in a sealing portion of a jacket chamber, and to prevent an unexpected accident based on the breakage of the jacket chamber.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, in a configuration in which a plurality of jacket chambers in which a gas-liquid two-phase heat medium is enclosed is provided in a peripheral wall of a rotating roller, a plurality of locations on different roller peripheral walls along the axial direction of the roller are provided. The temperature detection means for detecting the temperature, the deviation detection means for detecting the difference between the detection values by the temperature detection means, the detection value by the deviation detection means is compared with the reference value, and the difference between the two values exceeds the predetermined value Comparing means for generating a signal at the time, and determining that the sealed portion of the jacket chamber is broken when the comparing means generates a signal .
[0007]
If the sealing part of the jacket chamber is normal, the temperature of each outer peripheral portion of the peripheral wall along the axial center direction of the roller becomes substantially equal due to the action of the gas-liquid two-phase heat medium in the jacket chamber. The temperature detection values by the detection means are substantially equal, and therefore the output of the deviation detection means is a value equal to or less than a predetermined value. If the difference between the output value from the deviation detection means and the reference value at this time is equal to or less than a predetermined value, no output signal is output from the comparison circuit.
[0008]
However, if the movement of the latent heat of the heat medium becomes abnormal because the sealed part of the jacket chamber is broken, for example, air is mixed into the inside from the broken part, the movement of the latent heat by the heat medium in the jacket chamber is Therefore, the temperature of the outer peripheral portion of the peripheral wall along the axial direction of the roller becomes non-uniform. As a result, a difference occurs in the detection value by each deviation detecting means. When the difference between these values exceeds a predetermined value, the comparison means detects this and issues an output signal. The occurrence of a defect in the sealed portion of the jacket chamber can be known from the generation of this output signal.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Reference numeral 1 denotes a roller, and
[0010]
The
[0011]
[0012]
[0013]
The temperature detected by each temperature sensor is taken out of the roller 1. Although any means can be used for this extraction, the example in the figure shows an example using a rotary transformer. A
[0014]
Further,
[0015]
The stationary coils 23 to 25 are connected to a
[0016]
The temperature signals sent to the
[0017]
When the sealing state of the
[0018]
However, if the sealing of the
[0019]
As a result, the
[0020]
In the example shown in the figure, two temperature sensors are used, but three or more temperature sensors may be used. The larger the number, the more conveniently the temperature difference between each part of the roller 1 can be detected. Further, instead of the
[0021]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the surface temperature of the roller is detected at each different location, and the breakage of the sealed portion of the jacket chamber is detected from each temperature difference. It is possible to avoid an unexpected accident based on the damage of the device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part of FIG.
FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of control means.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
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