JP4587610B2

JP4587610B2 - Induction heating roller device

Info

Publication number: JP4587610B2
Application number: JP2001220824A
Authority: JP
Inventors: 良夫北野; 幸三岡本; 成之弘田
Original assignee: Tokuden Co Ltd Kyoto
Current assignee: Tokuden Co Ltd Kyoto
Priority date: 2001-07-23
Filing date: 2001-07-23
Publication date: 2010-11-24
Anticipated expiration: 2021-07-23
Also published as: JP2003036963A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は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シェルの内部に誘導発熱機構を配置し、回転されるローラシェルを、誘導発熱機構によって誘導発熱させるようにした構成は、すでによく知られている。またローラシェルの肉厚部分に、ジャケット室を設け、その内部に気液二相の熱媒体を密封し、この熱媒体の気液の相変換による潜熱によって、ローラシェルの周壁温度分布を均一化するようにした構成も、よく知られている。
【０００３】
このような誘導発熱ローラ装置の一従来例を図４、図５に示す。同図に示す構成は、いわゆる片持ち式といわれるもので、一般には合成繊維の延伸用熱処理に使用される。１はローラシェル、２は駆動軸で、ローラシェル１の内部に挿入されてあり、その先端はローラシェル１にボルトおよびナット３により固定連結されている。駆動軸２の他端は、ローラシェル１より外側に導出され、その外側において、機台などに固定されている軸受箱４内の軸受５により回転自在に支持されている。駆動軸２は更に軸受箱４から外部に引き出され、その外端において、外部からの回転駆動力により回転される。この回転によりローラシェル１は回転される。
【０００４】
６はローラシェル１の肉厚部分に設置されている温度検出器で、そのリード線７は駆動軸２の先端より内部を通って、その外端に設けられている回転トランス８に接続されている。回転トランス８の出力端子９を介して、温度検出器６による検出値が外部に取りだされる。
【０００５】
１０は誘導発熱機構で、筒状の鉄心１１とその外周に巻装されている誘導コイル１２とによって構成されている。誘導発熱機構１０はホルダー１３により支持されている。ホルダー１３は取付フランジ１４を介して軸受箱４に固定されている。１５はローラシェル１の肉厚部分にあって、その軸心方向に沿って延びるように設けられたジャケット室で、その複数がローラシェル１の円周方向に沿って並設されている。
【０００６】
通常は、各ジャケット室１５は、ローラシェル１内の端部にあって、ローラシェル１の円周方向に沿って設けられた連通溝１６によって、互いに連通し合っている。そしてジャケット室１５の内部には気液二相の熱媒体１７が気密に封入されている。なお１８はローラシェル１の自由端とされている外端面を覆っているカバーで、取付ネジ１９によりローラシェル１に取り付けられている。なお２０はジャケット室１５を密封する密封栓、２１は誘導コイル１２の電源リード線である。
【０００７】
ところでこのようなジャケット室を備えた装置では、ローラシェル１の発熱によって温度上昇したとき、ジャケット室１５の内部の圧力が上昇する。一般にこのような圧力の上昇をともなう装置では、圧力Ｐと、その内部容積Ｖとの積が一定値を超える場合、その装置は圧力容器としての取扱を受けることになり、その安全性の点から、製造認可ならびに性能検査の報告が義務付けされている。
【０００８】
ローラシェル１の発熱温度がそれほど高くない場合は、あまり問題はないが、使用目的によっては、発熱温度が高くなるように製作した場合、ジャケット室１５内の圧力Ｐもこれにともなって高くなり、そのため圧力容器としての適用を受けなければならないこともある。これを避けるためには、ジャケット室１５の内部容積Ｖを小さくすることが考えられる。
【０００９】
その具体策として、ローラシェル１の円周方向に沿って並んでいるジャケットジャケット室１５の数を少なくすればよく、このようにジャケット室１５の数が少なくなれば、ジャケット室全体の内部容積の値が小さくなるので、圧力容器としての適用を回避することが可能となる。しかしこのようにジャケット室１５の数を少なくする場合、ローラシェル１の回転バランスをとるために、隣合うジャケット室同志の間隔（ピッチ）を均等にする必要があるところから、当然この間隔は長くなる。
【００１０】
しかしこのようにジャケット室１５の数を少なくした場合は、その数より多いものと比較すると、ローラシェル１の重量が増すことになる。このようにローラシェル１の重量が増すと、その回転に対応して駆動軸２としてその径の大きいものを使用しなければならないし、またその回転駆動力も大きくしなければならず、極めて不都合である。
【００１１】
あるいは、たとえばローラシェル１として大きな径のものを使用する場合、当然重量が増大する。一方圧力容器としての適用をうけない限度において、ジャケット室１５の内部容積が小さくてもよいときは、その数は径が同じローラシェルのジャケット室と同じ数でもよい場合がある。しかしこのようにジャケット室の数が同じであったとしても、大径化にともなう重量増大を回避することはできない。したがって当然前記したと同様に、駆動軸の大径化、回転駆動力の増大化が問題となる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、内部に誘導発熱機構を配備するローラシェルにおける発熱温度の高温化、あるいは大径化においても、ローラシェルの軽量化を図ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ローラシェルの内部に誘導発熱機構を配備するとともに、前記ローラシェルの肉厚部分に、内部に気液二相の熱媒体を密封したジャケット室を、前記ローラシェルの円周方向に沿って分散して並設した誘導発熱ローラ装置において、前記ローラシェルの肉厚部分の、隣合う前記ジャケット室の間に、前記ローラシェルの端部で開放され内部を空とした空洞穴を、前記ローラシェルの円周方向に沿って分散して並設してなることを特徴とする。
【００１４】
ローラシェルの発熱温度の高温化にともなって、圧力容器の適用が回避できる程度に、ジャケット室の数を少なくした場合、あるいは大径のローラシェルを使用した場合、隣合うジャケット室の距離は、当然長くなる。この隣合うジャケット室間の、ローラシェルの肉厚部分の存在がローラシェルの軽量化を阻害していたのであるが、このジャケット室間の肉厚部分に、空洞穴を設ける。この空洞穴の存在により、隣合うジャケット室間の肉厚部分が除かれることになり、これによりローラシェルの軽量化が可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施態様を図１〜図３によって説明する。なお図４、図５と同じ符号を付した部分は同一または対応する部分を示す。本発明にしたがい、ローラシェル１の肉厚部分の、隣合うジャケット室１５の間に、空洞穴２２を、ローラシェル１の円周方向に沿って分散して設ける。分散させる理由は、ローラシェル１の回転にアンバランスが発生しないようにするためである。
【００１６】
空洞穴２２は、ジャケット室１５と同じように、ドリルなどによって開けられる。そしてこの空洞穴２２は、ローラシェル１の一方の端面から開けられる。開けられた各空洞穴２２はカバー１８により閉塞される。空洞穴２２は、ジャケット室１５に並設しており、またジャケット室と同様に、ローラシェル１の軸心方向に沿って延びている。
【００１７】
このように空洞穴２２を設けると、この空洞穴２２の存在部分が、ローラシェル１のその部分の材料部分に取って代わることになる。したがってその材料部分に応じた重さだけ軽量化することになる。しかもローラシェル１の大径化、あるいはジャケット室１５の小容積化にともなって、隣合うジャケット室１５の間の間隔が長くなったことによって必然的に生じた部分をそのまま利用するので、ローラシェル１の機械的強度を著しく損なう恐れはない。
【００１８】
なお、ローラシェル１としてその軸心方向に沿って長いもの使用すると、重量が増大する。このときジャケット室１５をローラシェル１の長さに応じて長くしたとすると、ジャケット室１５の容積が大きくなり、場合によっては圧力Ｐと容積Ｖとの積が一定値を超えてしまい、圧力容器として適用されてしまうことになる。これを避けるためにはジャケット室の数を少なくすればよい。このようにジャケット室１５の数を少なくすると、隣合うジャケット室１５間の間隔を長くすることができる。したがってこれにより生じるジャケット室１５間の部分に空洞穴２２を設ければ、ローラシェル１の軽量化が可能となる。
【００１９】
以上の各例において、空洞穴２２の長さなり、径を適宜調整することにより、ローラシェル１の軽量化の程度を調整することができる。そしてこのようにローラシェル１の軽量化にともない、ローラシェル１の高速運転の際にも有利であることはいうまでもない。なお図示する構成では、空洞穴２２とジャケット室１５とを交互に配列しているが、これに代えて複数のジャケット室１５を挾んでその両側に空洞穴２２が位置するように配列するようにしてもよい。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ローラシェルの内部に誘導発熱機構を配備した構成において、ローラシェル大径化あるいはジャケット室の小容積化によっても、ローラシェルの重量増大を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Ａ−Ａ線断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】従来例の断面図である。
【図５】図４のＣ−Ｃ線断面図である。
【符号の説明】
１ローラシェル
１０誘導発熱機構
１５ジャケット室
１７熱媒体
２２空洞穴[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an induction heat roller device.
[0002]
[Prior art]
In the induction heating roller device, a configuration in which an induction heating mechanism is arranged inside a roller shell having a hollow inside, and the rotated roller shell is induced to generate heat by the induction heating mechanism is already well known. In addition, a jacket chamber is provided in the thick part of the roller shell, and a gas-liquid two-phase heat medium is sealed inside it, and the peripheral temperature distribution of the roller shell is made uniform by the latent heat generated by the gas-liquid phase conversion of this heat medium. The arrangement is also well known.
[0003]
One conventional example of such an induction heating roller device is shown in FIGS. The configuration shown in the figure is a so-called cantilever type, and is generally used for heat treatment for drawing synthetic fibers. Reference numeral 1 denotes a roller shell, and 2 denotes a drive shaft, which is inserted into the roller shell 1, and its tip is fixedly connected to the roller shell 1 by bolts and nuts 3. The other end of the drive shaft 2 is led out from the roller shell 1 and is rotatably supported by a bearing 5 in a bearing box 4 fixed to a machine base or the like on the outside. The drive shaft 2 is further pulled out from the bearing housing 4 and rotated at the outer end by a rotational driving force from the outside. The roller shell 1 is rotated by this rotation.
[0004]
Reference numeral 6 denotes a temperature detector installed in the thick part of the roller shell 1, and the lead wire 7 passes through the inside from the tip of the drive shaft 2 and is connected to the rotary transformer 8 provided at the outer end. Yes. A value detected by the temperature detector 6 is taken out through the output terminal 9 of the rotary transformer 8.
[0005]
Reference numeral 10 denotes an induction heating mechanism, which includes a cylindrical iron core 11 and an induction coil 12 wound around the outer periphery thereof. The induction heating mechanism 10 is supported by a holder 13. The holder 13 is fixed to the bearing housing 4 via a mounting flange 14. Reference numeral 15 denotes a thick portion of the roller shell 1, which is a jacket chamber provided so as to extend along the axial direction of the roller shell 1, and a plurality of them are arranged in parallel along the circumferential direction of the roller shell 1.
[0006]
Normally, the jacket chambers 15 are in communication with each other by a communication groove 16 provided at an end in the roller shell 1 and provided along the circumferential direction of the roller shell 1. A gas-liquid two-phase heat medium 17 is hermetically sealed inside the jacket chamber 15. Reference numeral 18 denotes a cover that covers an outer end surface that is a free end of the roller shell 1, and is attached to the roller shell 1 with an attachment screw 19. Reference numeral 20 denotes a sealing plug for sealing the jacket chamber 15, and 21 denotes a power supply lead wire of the induction coil 12.
[0007]
By the way, in the apparatus provided with such a jacket chamber, when the temperature rises due to heat generation of the roller shell 1, the pressure inside the jacket chamber 15 rises. In general, in a device with such an increase in pressure, when the product of the pressure P and the internal volume V exceeds a certain value, the device is handled as a pressure vessel, and from the viewpoint of safety. Manufacturing authorization and performance inspection reports are required.
[0008]
When the heat generation temperature of the roller shell 1 is not so high, there is no problem, but depending on the purpose of use, when the heat generation temperature is high, the pressure P in the jacket chamber 15 increases accordingly, Therefore, it may have to be applied as a pressure vessel. In order to avoid this, it is conceivable to reduce the internal volume V of the jacket chamber 15.
[0009]
As a specific measure thereof, the number of jacket jacket chambers 15 arranged along the circumferential direction of the roller shell 1 may be reduced. If the number of jacket chambers 15 is reduced in this way, the internal volume of the entire jacket chamber is reduced. Since the value becomes small, application as a pressure vessel can be avoided. However, when reducing the number of jacket chambers 15 in this way, in order to balance the rotation of the roller shell 1, it is necessary to make the interval (pitch) between adjacent jacket chambers uniform. Become.
[0010]
However, when the number of jacket chambers 15 is reduced in this way, the weight of the roller shell 1 is increased as compared with a case where the number of jacket chambers 15 is larger. When the weight of the roller shell 1 is increased in this way, a large diameter shaft must be used as the drive shaft 2 in response to the rotation, and the rotational driving force must be increased, which is extremely inconvenient. is there.
[0011]
Alternatively, for example, when a roller shell 1 having a large diameter is used, the weight naturally increases. On the other hand, when the internal volume of the jacket chamber 15 may be small as long as it is not applicable as a pressure vessel, the number may be the same as that of the jacket chamber of the roller shell having the same diameter. However, even if the number of jacket chambers is the same, an increase in weight due to an increase in diameter cannot be avoided. Therefore, naturally, as described above, there is a problem in increasing the diameter of the drive shaft and increasing the rotational driving force.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to reduce the weight of the roller shell even when the heat generation temperature or the diameter of the roller shell having an induction heat generating mechanism is increased.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, an induction heating mechanism is provided inside the roller shell, and a jacket chamber in which a gas-liquid two-phase heat medium is sealed inside is provided in the circumferential direction of the roller shell. In the induction heating roller device distributed side by side, between the adjacent jacket chambers of the thick portion of the roller shell, a hollow hole opened at the end of the roller shell and emptied inside , The roller shells are arranged in a distributed manner along the circumferential direction of the roller shell.
[0014]
When the number of jacket chambers is reduced to the extent that the application of pressure vessels can be avoided as the heat generation temperature of the roller shell increases, the distance between adjacent jacket chambers is: Naturally it becomes longer. The existence of the thick portion of the roller shell between the adjacent jacket chambers hinders the weight reduction of the roller shell, but a hollow hole is provided in the thick portion between the jacket chambers. Due to the presence of the hollow hole, the thick portion between the adjacent jacket chambers is removed, which makes it possible to reduce the weight of the roller shell.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5 indicate the same or corresponding parts. According to the present invention, the cavity holes 22 are provided in a distributed manner along the circumferential direction of the roller shell 1 between the adjacent jacket chambers 15 of the thick portion of the roller shell 1. The reason for dispersing is to prevent unbalance from occurring in the rotation of the roller shell 1.
[0016]
As with the jacket chamber 15, the hollow hole 22 is opened by a drill or the like. The hollow hole 22 is opened from one end face of the roller shell 1. Each opened hollow hole 22 is closed by the cover 18. The hollow hole 22 is juxtaposed with the jacket chamber 15 and extends along the axial direction of the roller shell 1 in the same manner as the jacket chamber.
[0017]
When the hollow hole 22 is provided in this way, the existing portion of the hollow hole 22 replaces the material portion of that portion of the roller shell 1. Therefore, the weight corresponding to the material portion is reduced. In addition, as the diameter of the roller shell 1 is increased or the jacket chamber 15 is reduced in volume, the portion inevitably generated due to the increase in the interval between the adjacent jacket chambers 15 is used as it is. There is no fear of significantly impairing the mechanical strength of 1.
[0018]
If the roller shell 1 is long along the axial direction, the weight increases. If the jacket chamber 15 is elongated according to the length of the roller shell 1 at this time, the volume of the jacket chamber 15 increases, and in some cases, the product of the pressure P and the volume V exceeds a certain value, and the pressure vessel It will be applied as. To avoid this, the number of jacket chambers should be reduced. Thus, when the number of jacket chambers 15 is reduced, the interval between adjacent jacket chambers 15 can be increased. Therefore, if the hollow hole 22 is provided in a portion between the jacket chambers 15 generated thereby, the weight of the roller shell 1 can be reduced.
[0019]
In each of the above examples, the degree of weight reduction of the roller shell 1 can be adjusted by appropriately adjusting the length and diameter of the cavity hole 22. Needless to say, as the roller shell 1 is reduced in weight as described above, the roller shell 1 is also advantageous for high-speed operation. In the configuration shown in the figure, the cavity holes 22 and the jacket chambers 15 are alternately arranged. Instead, the plurality of jacket chambers 15 are sandwiched so that the cavity holes 22 are located on both sides. May be.
[0020]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in the configuration in which the induction heating mechanism is provided inside the roller shell, it is possible to avoid an increase in the weight of the roller shell even by increasing the diameter of the roller shell or reducing the volume of the jacket chamber. There is an effect that can be done.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a conventional example.
5 is a cross-sectional view taken along line CC in FIG.
[Explanation of symbols]
1 Roller shell 10 Induction heating mechanism 15 Jacket chamber 17 Heat medium 22 Hollow hole

Claims

An induction heating mechanism is provided inside the roller shell, and a jacket chamber in which a gas-liquid two-phase heat medium is sealed is dispersed in the thick portion of the roller shell along the circumferential direction of the roller shell. In the induction heating roller device arranged side by side, between the adjacent jacket chambers of the thick part of the roller shell, a hollow hole opened at the end of the roller shell and emptying the inside is provided in the roller shell. An induction heating roller device that is arranged in a distributed manner along the circumferential direction.