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JP5508745B2 - Induction heating roll - Google Patents

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JP5508745B2
JP5508745B2 JP2009066582A JP2009066582A JP5508745B2 JP 5508745 B2 JP5508745 B2 JP 5508745B2 JP 2009066582 A JP2009066582 A JP 2009066582A JP 2009066582 A JP2009066582 A JP 2009066582A JP 5508745 B2 JP5508745 B2 JP 5508745B2
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JP
Japan
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induction heating
roll
roll body
frequency coil
heating device
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武宏 山下
篤 赤羽
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ハイデック株式会社
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Description

本発明は、高周波電磁誘導加熱ロールに関する。   The present invention relates to a high frequency electromagnetic induction heating roll.

カレンダー機、エンボス機、ラミネータ機などに使用される加熱ロールは、商用波数(50Hz,60Hz)を使用した低周波誘導加熱方式、電気抵抗加熱式、熱媒循環式、蒸気加熱式が一般的によく知られている。このうち、使用方法が簡単で温度特性が良いことから低周波誘導加熱方式が好まれるが(例えば、特許文献1)、装置価格が高いという問題があり、メーカーの数も限られ、それほど広くは使用されていないのが実情である。   Heating rolls used in calendar machines, embossing machines, laminator machines, etc. are generally low-frequency induction heating systems using commercial wave numbers (50 Hz, 60 Hz), electrical resistance heating systems, heating medium circulation systems, and steam heating systems. well known. Of these, the low frequency induction heating method is preferred because it is easy to use and has good temperature characteristics (for example, Patent Document 1), but there is a problem that the device price is high, the number of manufacturers is limited, and it is not so wide. The fact is that it is not used.

また、従来の低周波誘導加熱方式は、ロール本体の内部に誘導コイルを設置するため、ロール外径を小さくすることが困難であり、誘導コイルの冷却も困難であった。この問題を改善するために、高周波コイルをロール本体の外側に配置し、外部からロール本体に対して高周波磁束を当て、ロール本体を加熱する提案がなされている(特許文献2)。   Further, in the conventional low frequency induction heating method, since the induction coil is installed inside the roll body, it is difficult to reduce the outer diameter of the roll and it is difficult to cool the induction coil. In order to improve this problem, a proposal has been made in which a high-frequency coil is disposed outside the roll body, a high-frequency magnetic flux is applied to the roll body from the outside, and the roll body is heated (Patent Document 2).

また、ロール本体の長手方向における長さが長い場合には、ロール本体表面の中央部と両端部とで温度差が生じやすい。ロール本体表面に温度ムラが生じると、ロール本体の外周面に接触する被加工製品(紙、フィルムなど)を充分に加熱することができず、被加工製品に品質のばらつきが生じる原因となる。この問題を改善するため、図13に示すように、複数のヒートパイプ101をロール本体100の外側表面近くに埋め込むことにより、ロール本体表面の長手方向における温度分布の均等化を図るという提案がなされている(特許文献3)。   Further, when the length of the roll body in the longitudinal direction is long, a temperature difference is likely to occur between the center portion and both ends of the roll body surface. If temperature irregularity occurs on the surface of the roll main body, the processed product (paper, film, etc.) that contacts the outer peripheral surface of the roll main body cannot be sufficiently heated, causing variations in quality of the processed product. In order to improve this problem, as shown in FIG. 13, a proposal has been made to equalize the temperature distribution in the longitudinal direction of the roll body surface by embedding a plurality of heat pipes 101 near the outer surface of the roll body 100. (Patent Document 3).

特開2003−36964号公報JP 2003-36964 A 特公平1−18853号公報Japanese Patent Publication No. 1-18853 特開2004−292860号公報JP 2004-292860 A

しかし、特許文献2に記載の提案では、高周波コイルがロール本体からの輻射熱によって過熱され易いという問題と、ロール本体の長手方向における表面温度を一定に保つことができないという問題があった。   However, the proposal described in Patent Document 2 has a problem that the high-frequency coil is easily overheated by radiant heat from the roll body, and a problem that the surface temperature in the longitudinal direction of the roll body cannot be kept constant.

また、特許文献3に記載の提案では、図13のようにヒートパイプ101をロール本体100に埋め込むために、例えば、BTA(Boring and Trepanning Association)加工という加工技術を用いてロール本体100に深穴を設ける必要がある。この加工には特殊な工具が必要とされ、コストがかかるという問題があった。   Further, in the proposal described in Patent Document 3, in order to embed the heat pipe 101 in the roll body 100 as shown in FIG. 13, for example, a deep hole is formed in the roll body 100 using a processing technique called BTA (Boring and Trepanning Association) processing. It is necessary to provide. This processing has a problem that a special tool is required and costs are high.

本発明は、前記従来の問題を解決するため、高周波コイルがロール本体からの輻射熱により過熱するのを防止することができ、かつ低コストで容易にロール本体表面の長手方向における温度ムラの発生を抑制可能な誘導加熱ロールを提供する。   In order to solve the above-mentioned conventional problems, the present invention can prevent the high-frequency coil from being overheated by radiant heat from the roll body, and can easily generate temperature unevenness in the longitudinal direction of the roll body surface at low cost. An induction heating roll that can be suppressed is provided.

本発明の誘導加熱ロールは、少なくとも外殻部が金属層で構成されるロール本体と、
前記ロール本体の外側に配置され、磁心と前記磁心を巻回するコイル線からなる高周波コイルを用いて前記ロール本体を誘導加熱する誘導加熱装置とを含み、
前記金属層は、磁束をつらぬく位置に配置されている誘導加熱ロールであって、
前記誘導加熱装置は、E型断面を有するフェライト鉄心からなる磁心と、前記磁心を巻回するコイル線とを含む高周波コイルと、前記高周波コイルの周囲に冷却風を流す冷却手段を含み前記冷却手段は、前記誘導加熱装置内に冷却風を供給し、前記冷却風は前記高周波コイルの前面を通過して前記誘導加熱装置外に排出され、ロール本体からの輻射熱による高周波コイルの過熱を防止する構造であり、
前記ロール本体は、前記外殻部を形成する外筒体と、前記外筒体内に同軸的に配置され前記外筒体との間で前記密閉された空間を形成する内筒体とを備えたジャケット構造であり、前記密閉された空間内に熱媒体が封入されており、前記密閉された空間の内部容積はPV≦0.04(但し、PVとは圧力(atm)×容積(m3)をいう。)となるように設定されており、
前記ロール本体の一端には、前記内筒体の内部空間に連通する開口部が形成され、前記ロール本体は、前記開口部から前記内筒体の内部に冷却流体を流す手段を含むことにより、前記ロール本体の温度制御と過熱防止が可能であることを特徴とする。
The induction heating roll of the present invention has a roll body having at least an outer shell portion formed of a metal layer,
An induction heating device that is disposed outside the roll body and induction-heats the roll body using a high frequency coil comprising a magnetic core and a coil wire that winds the magnetic core,
The metal layer is an induction heating roll disposed at a position where the magnetic flux is hardened,
The induction heating device includes a magnetic core made of ferrite core having an E-shaped cross section, and the high-frequency coil and a coil wire winding the magnetic core, a cooling means for flowing cooling air around the high-frequency coil, the cooling The means supplies cooling air into the induction heating device, and the cooling air passes through the front surface of the high frequency coil and is discharged out of the induction heating device to prevent overheating of the high frequency coil due to radiant heat from the roll body. Structure,
The roll body includes an outer cylinder that forms the outer shell portion, and an inner cylinder that is coaxially disposed in the outer cylinder and forms the sealed space between the outer cylinder and the outer cylinder. It is a jacket structure, a heat medium is enclosed in the sealed space, and the internal volume of the sealed space is PV ≦ 0.04 (where PV is pressure (atm) × volume (m 3 )) Is set to be ,
At one end of the roll body, an opening communicating with the internal space of the inner cylinder is formed, and the roll body includes means for flowing a cooling fluid from the opening to the inside of the inner cylinder. The temperature of the roll body can be controlled and overheating can be prevented .

本発明の誘導加熱ロールによれば、少なくとも外殻部が金属層で構成されるロール本体と、前記ロール本体の外側に配置され、磁心と前記磁心を巻回するコイル線からなる高周波コイルを用いて前記ロール本体を誘導加熱する誘導加熱装置とを含み、前記金属層は、磁束をつらぬく位置に配置されており、前記ロール本体の内部には密閉された空間が形成され、前記密閉された空間内に熱媒体が封入されていることにより、低コストで容易にロール本体表面の長手方向における温度ムラの発生を抑制可能な誘導加熱ロールを実現できる。また、前記誘導加熱装置は、前記高周波コイルを冷却するための冷却装置を有しているため、ロール本体からの輻射熱による高周波コイルの過熱を防止できる。   According to the induction heating roll of the present invention, a roll main body having at least an outer shell portion formed of a metal layer, and a high-frequency coil that is disposed outside the roll main body and includes a magnetic core and a coil wire that winds the magnetic core is used. An induction heating device for inductively heating the roll body, wherein the metal layer is disposed at a position where the magnetic flux is constrained, a sealed space is formed inside the roll body, and the sealed space By enclosing the heat medium therein, it is possible to realize an induction heating roll that can easily suppress the occurrence of temperature unevenness in the longitudinal direction of the roll body surface at low cost. Moreover, since the said induction heating apparatus has the cooling device for cooling the said high frequency coil, it can prevent the overheating of the high frequency coil by the radiant heat from a roll main body.

本発明の誘導加熱ロールの一例を示す図である。図1Aは正面図、図1Bは左側面図である。It is a figure which shows an example of the induction heating roll of this invention. 1A is a front view and FIG. 1B is a left side view. 本発明の誘導加熱ロールにおける誘導加熱装置の一例を示す図である。図2Aは平面図、図2Bは正面図、図2Cは右側面図である。It is a figure which shows an example of the induction heating apparatus in the induction heating roll of this invention. 2A is a plan view, FIG. 2B is a front view, and FIG. 2C is a right side view. 図2BにおけるI−I断面図である。It is II sectional drawing in FIG. 2B. 図2AにおけるII−II拡大断面図である。It is II-II expanded sectional drawing in FIG. 2A. 本発明の誘導加熱ロールにおけるロール本体を長手方向に沿って切断したときの断面図である。It is sectional drawing when the roll main body in the induction heating roll of this invention is cut | disconnected along a longitudinal direction. 本発明の誘導加熱ロールにおけるロール本体を長手方向に沿って切断したときの他の断面図である。It is other sectional drawing when the roll main body in the induction heating roll of this invention is cut | disconnected along the longitudinal direction. 本発明の誘導加熱ロールの他の例を示す図である。図7Aは正面図、図7Bは左側面図である。It is a figure which shows the other example of the induction heating roll of this invention. 7A is a front view and FIG. 7B is a left side view. 本発明の誘導加熱ロールにおけるロール本体を長手方向と直交する方向に切断したときの断面図である。It is sectional drawing when the roll main body in the induction heating roll of this invention is cut | disconnected in the direction orthogonal to a longitudinal direction. 本発明の誘導加熱ロールにおけるロール本体を長手方向と直交する方向に切断したときの他の断面図である。It is another sectional drawing when the roll main body in the induction heating roll of this invention is cut | disconnected in the direction orthogonal to a longitudinal direction. 本発明の誘導加熱ロールにおけるロール本体を長手方向と直交する方向に切断したときの他の断面図である。It is another sectional drawing when the roll main body in the induction heating roll of this invention is cut | disconnected in the direction orthogonal to a longitudinal direction. 本発明の誘導加熱ロールにおけるロール本体を長手方向と直交する方向に切断したときの他の断面図である。It is another sectional drawing when the roll main body in the induction heating roll of this invention is cut | disconnected in the direction orthogonal to a longitudinal direction. 本発明の誘導加熱ロールにおけるロール本体の内部に設けられた内筒体の外観の一例を示す一部拡大正面図である。It is a partially expanded front view which shows an example of the external appearance of the inner cylinder provided in the inside of the roll main body in the induction heating roll of this invention. 従来のロール本体の一部切欠正面図である。It is a partially cutaway front view of the conventional roll main body.

本発明の誘導加熱ロールは、少なくとも外殻部が金属層で構成されるロール本体と、上記ロール本体の外側に配置され、磁心と上記磁心を巻回するコイル線からなる高周波コイルを用いて上記ロール本体を誘導加熱する誘導加熱装置とを含み、上記金属層は、磁束をつらぬく位置に配置されている誘導加熱ロールであって、上記誘導加熱装置は、上記高周波コイルを冷却する冷却装置を有し、上記ロール本体の内部には密閉された空間が形成され、上記密閉された空間内に熱媒体が封入されていることを特徴とする。   The induction heating roll of the present invention uses a high-frequency coil comprising a roll main body having at least an outer shell portion made of a metal layer, a magnetic core and a coil wire wound around the magnetic core, arranged on the outside of the roll main body. An induction heating device for inductively heating the roll body, wherein the metal layer is an induction heating roll disposed at a position where the magnetic flux is blocked, and the induction heating device has a cooling device for cooling the high-frequency coil. A sealed space is formed inside the roll body, and a heat medium is sealed in the sealed space.

上記ロール本体の内部に密閉された空間を設け、この空間内に熱媒体が封入されることにより、低コストで容易にロール本体表面の長手方向における温度ムラの発生を抑制可能な誘導加熱ロールを実現できる。また、上記誘導加熱装置が上記高周波コイルを冷却する冷却装置を有することにより、ロール本体からの輻射熱による高周波コイルの過熱を防止できる。   An induction heating roll that can easily suppress the occurrence of temperature unevenness in the longitudinal direction of the roll body surface at low cost by providing a sealed space inside the roll body and enclosing a heat medium in the space. realizable. In addition, since the induction heating device includes a cooling device that cools the high-frequency coil, overheating of the high-frequency coil due to radiant heat from the roll body can be prevented.

上記ロール本体は、上記外殻部を形成する外筒体と、上記外筒体内に同軸的に配置され、上記外筒体との間で上記密閉された空間を形成する内筒体とを備えたジャケット構造となっていることが好ましい。これにより、熱媒体による熱伝達の効率を高め、ロール本体表面の長手方向における温度ムラ発生の抑制効果を高めることができる。   The roll body includes an outer cylinder that forms the outer shell, and an inner cylinder that is coaxially disposed in the outer cylinder and forms the sealed space with the outer cylinder. It is preferable to have a jacket structure. Thereby, the efficiency of the heat transfer by a heat medium can be improved and the suppression effect of the temperature nonuniformity generation | occurrence | production in the longitudinal direction of the roll main body surface can be improved.

上記ロール本体の一端には、上記内筒体の内部空間に連通する開口部が形成され、上記ロール本体は、上記開口部から上記内筒体の内部に冷却流体を流す手段を含むことが好ましい。これにより、ロール本体自体の温度制御が可能で、ロール本体が過熱するのを防止できる。   An opening that communicates with the internal space of the inner cylinder is formed at one end of the roll body, and the roll body preferably includes means for flowing a cooling fluid from the opening to the inside of the inner cylinder. . Thereby, temperature control of roll main body itself is possible and it can prevent that a roll main body overheats.

上記誘導加熱装置の上記冷却装置としては、上記高周波コイルの周囲に冷却風を流す装置を用いることができ、例えば、冷却エアーパイプ等で実現される。   As the cooling device of the induction heating device, a device that allows cooling air to flow around the high-frequency coil can be used, and is realized by, for example, a cooling air pipe.

上記ロール本体の長手方向に、長さの異なる複数の誘導加熱装置を組み合わせて配置することが好ましい。これにより、ロール本体の長手方向における温度ムラの発生を抑制できる。   It is preferable to arrange a plurality of induction heating devices having different lengths in the longitudinal direction of the roll body. Thereby, generation | occurrence | production of the temperature nonuniformity in the longitudinal direction of a roll main body can be suppressed.

上記内筒体の外周面には、凹凸が形成されていることが好ましい。これにより、熱媒体による熱伝達効率をより高めることができる。上記凹凸が、スパイラル状で、かつ、上記内筒体の長手方向の中央部を境にスパイラル方向が逆となるように形成されている場合には、熱がロール本体の中央部から両端側へと伝達されやすくなるため、ロール本体表面の長手方向における温度ムラ発生の抑制効果をさらに高めることができる。   Asperities are preferably formed on the outer peripheral surface of the inner cylinder. Thereby, the heat transfer efficiency by a heat medium can be raised more. When the irregularities are spiral and formed so that the spiral direction is reversed with respect to the central portion in the longitudinal direction of the inner cylinder, heat is transferred from the central portion of the roll body to both ends. Therefore, the effect of suppressing the occurrence of temperature unevenness in the longitudinal direction of the roll body surface can be further enhanced.

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。なお、本発明はこれに限定されるものではない。   Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to this.

(実施の形態1)
実施の形態1では、本発明の誘導加熱ロールの一例について説明する。図1A〜Bは、本発明の誘導加熱ロールの一例を示す図であり、図1Aは正面図、図1Bは左側面図である。なお、説明の都合上、図1ではロール本体と誘導加熱装置のみを示している。
(Embodiment 1)
In Embodiment 1, an example of the induction heating roll of the present invention will be described. 1A and 1B are views showing an example of the induction heating roll of the present invention, FIG. 1A is a front view, and FIG. 1B is a left side view. For convenience of explanation, FIG. 1 shows only the roll body and the induction heating device.

本実施の形態1の誘導加熱ロール1は、図1に示すように、ロール本体3と、ロール本体3の外側に配置された誘導加熱装置2とを備えている。この誘導加熱ロール1は、ロール本体3を外部から加熱する方式であるため、ロール本体3の内部に高周波コイルを収納するスペースが不要となり、ロール本体3の直径を30mmまで小さくすることができる。一方、ロール本体3の直径を1500mm以上とした場合にも、ロール本体3の内部に大径のコイルを備える必要がないため、従来の低周波加熱方式よりもコストダウンすることができる。   As shown in FIG. 1, the induction heating roll 1 of the first embodiment includes a roll body 3 and an induction heating device 2 disposed outside the roll body 3. Since this induction heating roll 1 is a system in which the roll body 3 is heated from the outside, a space for storing the high-frequency coil in the roll body 3 is not required, and the diameter of the roll body 3 can be reduced to 30 mm. On the other hand, even when the diameter of the roll main body 3 is set to 1500 mm or more, it is not necessary to provide a large-diameter coil inside the roll main body 3, so that the cost can be reduced as compared with the conventional low-frequency heating method.

ロール本体3は、少なくとも外殻部が金属層で構成され、金属層は、磁束をつらぬく位置に配置されている。金属層としては、強磁性体、ステンレス鋼(SUS)などを用いることができる。   The roll body 3 has at least an outer shell portion formed of a metal layer, and the metal layer is disposed at a position where the magnetic flux is prevented. As the metal layer, a ferromagnetic material, stainless steel (SUS), or the like can be used.

誘導加熱装置2は、磁心と磁心を巻回するコイル線からなる高周波コイルを用いてロール本体3を誘導加熱する。誘導加熱装置2は、誘導加熱装置2の長手方向とロール本体3の長手方向とが実質的に平行になるように配置されており、ここでは、誘導加熱装置2の長さは、ロール本体3の長手方向における長さよりも長くした。これにより、ロール本体3を一端から他端まで略均一に加熱できるため、ロール本体3表面の長手方向における温度ムラの発生を抑制できる。さらに、誘導加熱装置2は、高周波コイルを冷却するための冷却装置を有する。これにより、高周波コイルが過熱するのを防止できる。   The induction heating device 2 induction-heats the roll body 3 using a high-frequency coil composed of a magnetic core and a coil wire that winds the magnetic core. The induction heating device 2 is arranged so that the longitudinal direction of the induction heating device 2 and the longitudinal direction of the roll body 3 are substantially parallel. Here, the length of the induction heating device 2 is the roll body 3. It was longer than the length in the longitudinal direction. Thereby, since the roll main body 3 can be heated substantially uniformly from one end to the other end, the occurrence of temperature unevenness in the longitudinal direction of the surface of the roll main body 3 can be suppressed. Furthermore, the induction heating device 2 has a cooling device for cooling the high-frequency coil. Thereby, it can prevent that a high frequency coil overheats.

次に、図1に示す誘導加熱装置2の構成例について図2〜図4を用いて説明する。図2A〜Cは、本発明の誘導加熱ロールにおける誘導加熱装置の一例を示す図である。図2Aは平面図、図2Bは正面図、図2Cは右側面図である。図3は、図2BにおけるI−I断面図、図4は、図2AにおけるII−II拡大断面図である。   Next, the structural example of the induction heating apparatus 2 shown in FIG. 1 is demonstrated using FIGS. 2A to 2C are diagrams showing an example of the induction heating device in the induction heating roll of the present invention. 2A is a plan view, FIG. 2B is a front view, and FIG. 2C is a right side view. 3 is a cross-sectional view taken along the line II in FIG. 2B, and FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 2A.

図1の誘導加熱装置2は、図2〜図4に示すように、その内部に、高周波コイル20と、冷却装置としての冷却エアー用パイプ30とを備え、例えば、外部に設置された高周波電源(図示せず)から給電リード線40を介して高周波コイル20に高周波が給電されると、図1のロール本体3の外殻部の金属層を誘導加熱する。   As shown in FIGS. 2 to 4, the induction heating device 2 of FIG. 1 includes a high-frequency coil 20 and a cooling air pipe 30 as a cooling device inside, for example, a high-frequency power source installed outside. When a high frequency is supplied to the high frequency coil 20 from the power supply lead wire 40 (not shown), the metal layer of the outer shell portion of the roll body 3 of FIG.

高周波コイル20は、図4に示すように、E型断面を有するフェライト鉄心よりなる磁心21と、磁心21を巻回するコイル線22とを有する。高周波コイル20の下面、つまり、誘導加熱装置の底板16に対向する面には、ガラスマット26が設けられている。高周波コイル20の下面を含む表面には、電気絶縁樹脂層24がモールドされている。また、磁心21の凹部内も、電気絶縁樹脂23がモールドされている。電機絶縁樹脂層24には、温度を測定するための熱センサを挿入可能なセンサ用穴25が設けられている。   As shown in FIG. 4, the high-frequency coil 20 includes a magnetic core 21 made of a ferrite core having an E-shaped cross section, and a coil wire 22 around which the magnetic core 21 is wound. A glass mat 26 is provided on the lower surface of the high-frequency coil 20, that is, the surface facing the bottom plate 16 of the induction heating device. An electrically insulating resin layer 24 is molded on the surface including the lower surface of the high-frequency coil 20. In addition, an electrical insulating resin 23 is also molded in the concave portion of the magnetic core 21. The electrical insulating resin layer 24 is provided with a sensor hole 25 into which a thermal sensor for measuring temperature can be inserted.

図1の誘導加熱装置2の形状は、図2及び図3に示すように、略直方体であり、ここでは、縦101mm、横685mm、高さ55.5mmとした。各板の材質および大きさは、正面板13および背面板15はアルミニウム材で、縦55mm、横680mm、厚さ5.0mmとした。左右側板12,14は日光化成株式会社製の“ロスナボード”を用い、縦55.5mm、横101mm、厚さ2.5mmとした。天板10はアルミニウム材で、縦101mm、横15mm、厚さ2.5mmとした。底板16は日光化成株式会社製の“ロスナボード”を用い、縦96mm、横680mm、厚さ1.0mmとした。なお、誘導加熱装置2の形状、誘導加熱装置2を構成する各板の材質および大きさはこれらに限定されない。   As shown in FIGS. 2 and 3, the shape of the induction heating device 2 in FIG. 1 is a substantially rectangular parallelepiped. Here, the induction heating device 2 has a length of 101 mm, a width of 685 mm, and a height of 55.5 mm. As for the material and size of each plate, the front plate 13 and the back plate 15 were made of aluminum and had a length of 55 mm, a width of 680 mm, and a thickness of 5.0 mm. The left and right plates 12 and 14 were “Rossna boards” manufactured by Nikko Kasei Co., Ltd., and had a length of 55.5 mm, a width of 101 mm, and a thickness of 2.5 mm. The top plate 10 is made of aluminum and has a length of 101 mm, a width of 15 mm, and a thickness of 2.5 mm. The bottom plate 16 was “Rossna Board” manufactured by Nikko Kasei Co., Ltd., and had a length of 96 mm, a width of 680 mm, and a thickness of 1.0 mm. Note that the shape of the induction heating device 2 and the material and size of each plate constituting the induction heating device 2 are not limited to these.

高周波コイル20の形状は、図2Cに示すように、その下部の両端が長手方向にテーパ加工された略直方体であり、ここでは、縦71mm、横630mm、高さ48mmとした。この高周波コイル20は、誘導加熱装置の正面板13、背面板15、左右側板12,14、底板16とは接しないように、5枚の天板10にネジ部材11を用いて固定される。このときの正面板13および背面板15との離間距離は20mm、左右側板12,14との離間距離は25mm、底板16との離間距離は3mmとした。なお、高周波コイル20の形状および大きさはこれらに限定されない。   As shown in FIG. 2C, the shape of the high-frequency coil 20 is a substantially rectangular parallelepiped whose lower ends are tapered in the longitudinal direction. Here, the high-frequency coil 20 has a length of 71 mm, a width of 630 mm, and a height of 48 mm. The high frequency coil 20 is fixed to the five top plates 10 using the screw members 11 so as not to contact the front plate 13, the back plate 15, the left and right side plates 12, 14 and the bottom plate 16 of the induction heating device. At this time, the distance between the front plate 13 and the back plate 15 was 20 mm, the distance between the left and right side plates 12 and 14 was 25 mm, and the distance between the bottom plate 16 was 3 mm. The shape and size of the high frequency coil 20 are not limited to these.

冷却エアー用パイプ30は、図2および図3に示すように、誘導加熱装置の天板10よりも下方で、かつ、高周波コイル20の長手方向に沿うように誘導加熱装置内を挿通し、その一端がネジ部材31により左側板12に固定される。この冷却エアー用パイプ30は、たとえば、外径10〜12mm、内径8〜10mmの円筒形状で、その長手方向の下部に冷却エアーを放出するための穴30a(図4参照)を複数有する。この複数の穴30aから放出された冷却エアーは、矢印方向32に流れることにより高周波コイル20を冷却し、高周波コイル20がロール本体からの輻射熱によって過熱するのを防止する。なお、ここでは、冷却エアー用パイプ30の径の大きさは外径12mm、内径10mmとしたが、これに限定されない。ただし、効率的に冷却エアーを高周波コイル20の周囲に流すためには、冷却エアー用パイプ30は、図4に示したように、高周波コイル20と正面板13の両方に接する大きさであることが好ましい。   As shown in FIGS. 2 and 3, the cooling air pipe 30 is inserted below the top plate 10 of the induction heating device and along the longitudinal direction of the high-frequency coil 20, and passes through the induction heating device. One end is fixed to the left side plate 12 by a screw member 31. The cooling air pipe 30 has, for example, a cylindrical shape having an outer diameter of 10 to 12 mm and an inner diameter of 8 to 10 mm, and has a plurality of holes 30a (see FIG. 4) for discharging cooling air at the lower part in the longitudinal direction. The cooling air discharged from the plurality of holes 30a flows in the arrow direction 32 to cool the high-frequency coil 20 and prevent the high-frequency coil 20 from being overheated by radiant heat from the roll body. Here, the cooling air pipe 30 has a diameter of 12 mm outer diameter and 10 mm inner diameter, but is not limited thereto. However, in order to efficiently flow the cooling air around the high frequency coil 20, the cooling air pipe 30 is sized to contact both the high frequency coil 20 and the front plate 13, as shown in FIG. Is preferred.

次に、図1のロール本体3の内部構造について図5を用いて説明する。図5は、本発明の誘導加熱ロールにおけるロール本体を長手方向に沿って切断したときの断面図である。   Next, the internal structure of the roll body 3 of FIG. 1 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view when the roll body in the induction heating roll of the present invention is cut along the longitudinal direction.

本実施形態1のロール本体3は、図5に示すように、その内部に密閉された空間51が形成されている。ここでは、密閉された空間51は円柱状とした。つまり、ロール本体3の胴部は、両端が閉塞された円筒体(以下、これを外殻部50と呼ぶ)となる。密閉された空間51の内部容積は、PV≦0.04となるように設定した。ここで、PVとは、「圧力(atm)×容積(m3)」をいう。 As shown in FIG. 5, the roll body 3 of Embodiment 1 has a sealed space 51 formed therein. Here, the sealed space 51 has a cylindrical shape. That is, the body portion of the roll body 3 is a cylindrical body whose both ends are closed (hereinafter referred to as the outer shell portion 50). The internal volume of the sealed space 51 was set to satisfy PV ≦ 0.04. Here, PV means “pressure (atm) × volume (m 3 )”.

上記密閉された空間51内には熱媒体が封入される。熱媒体としては、水、水蒸気、オイル類など用いることができる。この熱媒体は密閉された空間51内で循環するため、ロール本体3の内部から外側表面全体に熱が略均等に伝達され、ロール本体3の外殻部50が所定温度に略均一に保持されることになる。これにより、従来のようなヒートパイプを用いることなく、低コストで容易にロール本体3表面の長手方向における温度ムラの発生を抑制できる。   A heat medium is enclosed in the sealed space 51. As the heat medium, water, water vapor, oils and the like can be used. Since this heat medium circulates in the sealed space 51, heat is transmitted substantially uniformly from the inside of the roll body 3 to the entire outer surface, and the outer shell portion 50 of the roll body 3 is held substantially uniformly at a predetermined temperature. Will be. Thereby, generation | occurrence | production of the temperature nonuniformity in the longitudinal direction of the roll main body 3 surface can be easily suppressed at low cost, without using a conventional heat pipe.

次に、図1の誘導加熱装置2とロール本体3との離間距離について説明する。   Next, the separation distance between the induction heating device 2 and the roll body 3 in FIG. 1 will be described.

誘導加熱装置2とロール本体3との離間距離を最適なものとするため、図2〜図4に示す構成の誘導加熱装置と鉄板(縦100mm、横745mm、厚み15mm)とを用いて加熱試験を行った。具体的には、まず誘導加熱装置2内の高周波コイル20に対して5kwの高周波電源から給電リード線40を介して高周波を給電する。すると、高周波電圧の印加により高周波コイル20から高周波磁界が発生し、鉄板を誘導加熱する。このときの入力電流値、容量、および出力表示を、誘導加熱装置2と鉄板との離間距離を9mm〜15.0mmの範囲内で変化させながら測定した。表1に測定結果を示した。 In order to optimize the separation distance between the induction heating device 2 and the roll body 3, a heating test using the induction heating device and iron plate (length 100 mm, width 745 mm, thickness 15 mm) shown in FIGS. Went. Specifically, first, a high frequency power is supplied to the high frequency coil 20 in the induction heating apparatus 2 from a 5 kW high frequency power supply via the power supply lead 40. Then, a high frequency magnetic field is generated from the high frequency coil 20 by applying a high frequency voltage, and the iron plate is induction-heated. Input current value at this time, capacitance, and an output display, but such changing the distance between the induction heating device 2 and the steel plate in the range of 9mm~15.0mm were et measured boss. Table 1 shows the measurement results.

Figure 0005508745
Figure 0005508745

表1に示すように、離間距離が11mmを超えると、入力電流、容量、出力表示の各値に低下が見られた。この結果から、離間距離は、11mm以内とするのが良いことが分かる。一方、離間距離を9mm以下にすると、磁気カップリングがとれないだけでなく、ロール本体からの輻射熱により誘導加熱装置内の高周波コイルが過熱され劣化することから、好ましくない。よって、図1の誘導加熱装置2とロール本体3の離間距離は、9〜11mmであることが好ましい。   As shown in Table 1, when the separation distance exceeded 11 mm, the input current, the capacity, and the output display decreased. From this result, it is understood that the separation distance is preferably within 11 mm. On the other hand, if the separation distance is 9 mm or less, not only the magnetic coupling cannot be taken, but also the high frequency coil in the induction heating device is overheated and deteriorated by the radiant heat from the roll body, which is not preferable. Therefore, the separation distance between the induction heating device 2 and the roll body 3 in FIG. 1 is preferably 9 to 11 mm.

このような本実施の形態1の誘導加熱ロールによれば、ロール本体3の外部に誘導加熱装置2を配置し、ロール本体3を外部から誘導加熱するとともに、ロール本体3の内部に密閉された空間51を形成し、その密閉された空間51内に熱媒体を封入したことにより、低コストで容易にロール本体3の長手方向における温度ムラの発生を抑制できる。また、上記誘導加熱装置2に冷却エアー用パイプ30を設けたことにより、ロール本体3からの輻射熱による高周波コイル20の過熱を防止することができる。   According to the induction heating roll of the first embodiment as described above, the induction heating device 2 is arranged outside the roll body 3, and the roll body 3 is induction-heated from the outside and sealed inside the roll body 3. By forming the space 51 and enclosing the heat medium in the sealed space 51, it is possible to easily suppress the occurrence of temperature unevenness in the longitudinal direction of the roll body 3 at low cost. In addition, by providing the induction heating device 2 with the cooling air pipe 30, it is possible to prevent overheating of the high-frequency coil 20 due to radiant heat from the roll body 3.

(実施の形態2)
実施の形態2では、本発明の誘導加熱ロールの他の例について説明する。本実施の形態2の誘導加熱ロールは、ロール本体をジャケット構造としたこと以外は、上記実施の形態1の誘導加熱ロールと同様である。以下、上記実施の形態1と異なる点についてのみ説明する。
(Embodiment 2)
In Embodiment 2, another example of the induction heating roll of the present invention will be described. The induction heating roll of the second embodiment is the same as the induction heating roll of the first embodiment except that the roll body has a jacket structure. Only differences from the first embodiment will be described below.

図6は、本発明の誘導加熱ロールにおけるロール本体を長手方向に沿って切断したときの他の断面図である。図6において、図5と同一構成要素については同一符号を付し、その説明を省略する。   FIG. 6 is another cross-sectional view when the roll body in the induction heating roll of the present invention is cut along the longitudinal direction. 6, the same components as those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

本実施の形態2のロール本体3aは、図6に示すように、外殻部を形成する外筒体50と、外筒体50内に同軸的に配置され、外筒体50との間で密閉された空間52を形成する内筒体55とを備えたジャケット構造となっている。外筒体50の内周面と内筒体55の外周面との間に形成された密閉された空間52がジャケット部である。密閉された空間52の内部容積は、PV≦0.04となるように設定した。この密閉された空間52には熱媒体が充填される。本実施の形態2では、ロール本体3aがジャケット構造であるため、熱媒体の使用量を削減できるとともに、熱媒体による熱伝達の効率を高め、ロール本体3a表面の長手方向における温度ムラ発生の抑制効果を高めることができる。   As shown in FIG. 6, the roll body 3 a according to the second embodiment is arranged coaxially in the outer cylinder 50 that forms the outer shell portion, and between the outer cylinder 50 and the outer cylinder 50. It has a jacket structure including an inner cylinder 55 that forms a sealed space 52. A sealed space 52 formed between the inner peripheral surface of the outer cylindrical body 50 and the outer peripheral surface of the inner cylindrical body 55 is a jacket portion. The internal volume of the sealed space 52 was set to satisfy PV ≦ 0.04. The sealed space 52 is filled with a heat medium. In Embodiment 2, since the roll body 3a has a jacket structure, the amount of heat medium used can be reduced, the efficiency of heat transfer by the heat medium can be increased, and the occurrence of temperature unevenness in the longitudinal direction of the surface of the roll body 3a can be suppressed. The effect can be enhanced.

ロール本体3aの一端には、内筒体55の内部空間56に連通する開口部54が形成され、ロール本体3aに、開口部54から内筒体55の内部空間56に冷却流体を流す手段(図示せず)を設けた。これにより、ロール本体3aの温度制御が可能で、ロール本体3aが過熱するのを防止、あるいはロール本体3aを強制的に冷却することができる。   At one end of the roll body 3a, an opening 54 communicating with the internal space 56 of the inner cylinder 55 is formed, and means for flowing a cooling fluid from the opening 54 to the internal space 56 of the inner cylinder 55 through the roll body 3a ( (Not shown). Thereby, the temperature control of the roll main body 3a is possible, and it is possible to prevent the roll main body 3a from being overheated or to forcibly cool the roll main body 3a.

一方、ロール本体3aの他端側では、内筒体55の一端に形成された凸状の支持部53が、外筒体50の上記支持部53に対向する位置に形成された凹部に隙間をもって挿入されることにより、内筒体55と外筒体50とが連結されている。これにより、加熱冷却時のロール本体3aの外筒体50や内筒体55の長手方向における伸縮を吸収し、ロール本体3aの外筒体50と内筒体55との連結部分においてクラックが発生するのを防止する。   On the other hand, on the other end side of the roll body 3a, the convex support part 53 formed at one end of the inner cylinder 55 has a gap in the recess formed at a position facing the support part 53 of the outer cylinder 50. The inner cylinder body 55 and the outer cylinder body 50 are connected by being inserted. As a result, the expansion and contraction in the longitudinal direction of the outer cylinder 50 and the inner cylinder 55 of the roll body 3a during heating and cooling is absorbed, and cracks are generated at the connecting portion between the outer cylinder 50 and the inner cylinder 55 of the roll body 3a. To prevent it.

このような本実施の形態2の誘導加熱ロールによれば、ロール本体3aを、外筒体50と、外筒体50内に同軸的に配置され、外筒体50との間で密閉された空間52を形成する内筒体55とを備えたジャケット構造とし、上記密閉された空間52に熱媒体を充填したことにより、低コストで容易にロール本体3a表面の長手方向における温度ムラの発生を抑制できる。また、ロール本体3aの一端に内筒体55の内部空間56に連通する開口部54を形成し、ロール本体3aに、開口部54から内筒体55の内部空間56に冷却流体を流すための冷却手段を設けたことにより、ロール本体3aの温度制御が可能で、ロール本体3aが過熱するのを防止することができる。また、内筒体55の一端に形成された支持部53を介して、内筒体55と外筒体50とを連結したことにより、加熱冷却時の長手方向における外筒体50や内筒体55の熱伸縮を吸収し、クラックの発生を防止することができる。   According to such an induction heating roll of the second embodiment, the roll body 3 a is coaxially disposed in the outer cylinder 50 and the outer cylinder 50 and is sealed between the outer cylinder 50. Due to the jacket structure including the inner cylindrical body 55 that forms the space 52, and the sealed space 52 is filled with a heat medium, it is possible to easily generate temperature unevenness in the longitudinal direction of the surface of the roll body 3a at low cost. Can be suppressed. Further, an opening 54 communicating with the internal space 56 of the inner cylinder 55 is formed at one end of the roll body 3a, and a cooling fluid is passed through the roll body 3a from the opening 54 to the internal space 56 of the inner cylinder 55. By providing the cooling means, the temperature of the roll body 3a can be controlled, and the roll body 3a can be prevented from overheating. Further, by connecting the inner cylinder 55 and the outer cylinder 50 via a support portion 53 formed at one end of the inner cylinder 55, the outer cylinder 50 and the inner cylinder in the longitudinal direction during heating and cooling. The thermal expansion / contraction of 55 can be absorbed and the generation of cracks can be prevented.

(実施の形態3)
実施の形態3では、本発明の誘導加熱ロールの他の例について説明する。本実施の形態3の誘導加熱ロールは、誘導加熱装置を複数設けたこと以外は、上記実施の形態1の誘導加熱ロールと同様である。以下、上記実施の形態1と異なる点についてのみ説明する。
(Embodiment 3)
In Embodiment 3, another example of the induction heating roll of the present invention will be described. The induction heating roll of the third embodiment is the same as the induction heating roll of the first embodiment except that a plurality of induction heating devices are provided. Only differences from the first embodiment will be described below.

図7A〜Bは、本発明の誘導加熱ロールの他の例を示す図であり、図7Aは正面図、図7Bは左側面図である。図7A〜Bでは、説明の都合上、ロール本体と誘導加熱装置のみを示している。図において、図1A〜Bと同一構成要素については同一符号を付し、その説明を省略する。   7A and 7B are views showing another example of the induction heating roll of the present invention, FIG. 7A is a front view, and FIG. 7B is a left side view. 7A and 7B, only the roll body and the induction heating device are shown for convenience of explanation. In the figure, the same components as those in FIGS.

本実施の形態3の誘導加熱ロール1aは、図7A及び図7Bに示すように、長さの異なる複数の誘導加熱装置2、4を組み合わせて、これらをロール本体3の長手方向に配置したものである。   As shown in FIGS. 7A and 7B, the induction heating roll 1a of the third embodiment is a combination of a plurality of induction heating devices 2 and 4 having different lengths, and these are arranged in the longitudinal direction of the roll body 3. It is.

誘導加熱装置2および誘導加熱装置4は共に図2〜4に示す構造を有するが、誘導加熱装置4の長手方向における長さは、誘導加熱装置2よりも短い。誘導加熱装置4は補助コイルとして使用され、例えば、図7Aに示すように、ロール本体3の両端で、かつロール本体3の長手方向に沿うように、誘導加熱装置2に接近させて設置した。これにより、ロール本体3表面の両端における温度の低下を防ぎ、ロール本体3表面の長手方向の温度分布を略均一化できる。ここでは、ロール本体3の長さとほぼ同じ長さを有する誘導加熱装置2と、誘導加熱装置2よりも長さの短い2つの誘導加熱装置4を用いた場合について示したが、各誘導加熱装置の長さ、配置位置は、これに限定されるものではなく、ロール本体3表面の長手方向の温度分布を略均一化できれば良い。   The induction heating device 2 and the induction heating device 4 both have the structure shown in FIGS. 2 to 4, but the length of the induction heating device 4 in the longitudinal direction is shorter than that of the induction heating device 2. The induction heating device 4 is used as an auxiliary coil. For example, as shown in FIG. 7A, the induction heating device 4 is installed close to the induction heating device 2 at both ends of the roll body 3 and along the longitudinal direction of the roll body 3. Thereby, the fall of the temperature in the both ends of the roll main body 3 surface can be prevented, and the temperature distribution of the longitudinal direction of the roll main body 3 surface can be made substantially uniform. Here, although the case where the induction heating apparatus 2 which has the length substantially the same as the length of the roll main body 3 and the two induction heating apparatuses 4 whose length is shorter than the induction heating apparatus 2 was shown, each induction heating apparatus was shown. The length and the arrangement position are not limited to this, and it is sufficient that the temperature distribution in the longitudinal direction of the surface of the roll body 3 can be made substantially uniform.

このような本実施の形態3の誘導加熱ロールによれば、長さの異なる複数の誘導加熱装置2、4を組み合わせ、長さが短い方の誘導加熱装置4を補助コイルとしてロール本体3の両端に設けたことにより、ロール本体3の長手方向における温度ムラの発生を抑制することができる。   According to the induction heating roll of the third embodiment, a plurality of induction heating devices 2 and 4 having different lengths are combined, and both ends of the roll body 3 are used with the shorter induction heating device 4 serving as an auxiliary coil. By providing in, the generation | occurrence | production of the temperature nonuniformity in the longitudinal direction of the roll main body 3 can be suppressed.

(実施の形態4)
実施の形態4では、本発明の誘導加熱ロールの他の例について説明する。本実施の形態4の誘導加熱ロールは、内筒体の外周面に凹凸が形成されていること以外は、上記実施の形態2の誘導加熱ロールと同様である。以下、上記実施の形態2と異なる点についてのみ説明する。
(Embodiment 4)
In Embodiment 4, another example of the induction heating roll of the present invention will be described. The induction heating roll of the fourth embodiment is the same as the induction heating roll of the second embodiment, except that irregularities are formed on the outer peripheral surface of the inner cylinder. Only differences from the second embodiment will be described below.

本実施の形態4のロール本体は、図6に示すようなジャケット構造をしており、さらに内筒体55の外周面には凹凸が形成されている。   The roll body according to the fourth embodiment has a jacket structure as shown in FIG. 6, and the inner cylindrical body 55 has an uneven surface on the outer peripheral surface.

以下に、内筒体55の外周面に形成される凹凸の形状を図9〜図12を用いて説明する。なお、凹凸の形状は下記に限定されない。図9〜図11は、本発明の誘導加熱ロールにおけるロール本体を長手方向と直交する方向(幅方向)に切断したときの拡大断面図である。図12は、本発明の誘導加熱ロールにおけるロール本体の内部に設けられた内筒体の外観の一例を示す一部拡大正面図である。   Below, the uneven | corrugated shape formed in the outer peripheral surface of the inner cylinder 55 is demonstrated using FIGS. 9-12. The uneven shape is not limited to the following. FIGS. 9-11 is an expanded sectional view when the roll main body in the induction heating roll of this invention is cut | disconnected in the direction (width direction) orthogonal to a longitudinal direction. FIG. 12 is a partially enlarged front view showing an example of the appearance of the inner cylinder provided inside the roll body in the induction heating roll of the present invention.

図9〜図11の場合、内筒体55の外周面には、周方向に凹凸が形成されている。凹凸の形状は、図9では、断面が略長方形の凹部と凸部55aとの繰り返し連続形状、図10では、断面が略三角形の凹部と凸部55aとの繰り返し連続形状、図11では、断面が略三角形の凹部と、断面が略台形の凸部55aとの繰り返し連続形状である。このように内筒体55の外周面に凹凸が形成されると、外筒体50の内周面と内筒体55の外周面との間の密閉された空間52の内部容積が減少するため、密閉された空間52に封入される熱媒体の熱伝達効率が向上し、ロール本体表面の長手方向における温度ムラ発生の抑制効果を高めることができる。   In the case of FIGS. 9-11, the outer peripheral surface of the inner cylinder 55 is uneven | corrugated in the circumferential direction. In FIG. 9, the concave and convex shape is a repeated continuous shape of a concave portion and a convex portion 55a having a substantially rectangular cross section, in FIG. 10, a repeated continuous shape of a concave portion and a convex portion 55a having a substantially triangular cross section, and in FIG. Is a continuous continuous shape of a substantially triangular concave portion and a convex portion 55a having a substantially trapezoidal cross section. When irregularities are formed on the outer peripheral surface of the inner cylindrical body 55 in this way, the internal volume of the sealed space 52 between the inner peripheral surface of the outer cylindrical body 50 and the outer peripheral surface of the inner cylindrical body 55 decreases. The heat transfer efficiency of the heat medium enclosed in the sealed space 52 is improved, and the effect of suppressing the occurrence of temperature unevenness in the longitudinal direction of the roll body surface can be enhanced.

一方、図12の場合、内筒体55の外周面に、スパイラル状の凹凸が形成されている。この場合も、外筒体50の内周面と内筒体55の外周面との間の密閉された空間52の内部容積が減少するため、密閉された空間52に封入される熱媒体の熱伝達効率が向上し、ロール本体表面の長手方向における温度ムラ発生の抑制効果を高めることができる。さらに、図12では、上記スパイラル状の凹凸は、内筒体55の中央部を境にスパイラル方向が逆になるように形成されている。そのため、熱がロール本体の中央部側からロール本体の両端側へ伝達されやすくなり、ロール本体表面の長手方向における温度ムラ発生の抑制効果をさらに高めることができる。   On the other hand, in the case of FIG. 12, spiral irregularities are formed on the outer peripheral surface of the inner cylindrical body 55. Also in this case, since the internal volume of the sealed space 52 between the inner peripheral surface of the outer cylindrical body 50 and the outer peripheral surface of the inner cylindrical body 55 is reduced, the heat of the heat medium enclosed in the sealed space 52 is reduced. The transmission efficiency is improved, and the effect of suppressing the occurrence of temperature unevenness in the longitudinal direction of the roll body surface can be enhanced. Further, in FIG. 12, the spiral irregularities are formed so that the spiral direction is reversed with the central portion of the inner cylindrical body 55 as a boundary. Therefore, heat becomes easy to be transmitted from the center side of the roll body to both ends of the roll body, and the effect of suppressing temperature unevenness in the longitudinal direction of the roll body surface can be further enhanced.

このような本実施の形態4の誘導加熱ロールによれば、内筒体55の外周面に凹凸を形成したことにより、密閉された空間52に封入される熱媒体の熱伝達効率を高め、ロール本体表面の長手方向における温度ムラ発生の抑制効果を高めることができる。   According to the induction heating roll of the fourth embodiment as described above, by forming irregularities on the outer peripheral surface of the inner cylinder 55, the heat transfer efficiency of the heat medium enclosed in the sealed space 52 is increased, and the roll The effect of suppressing the occurrence of temperature unevenness in the longitudinal direction of the main body surface can be enhanced.

以下、本発明のロール本体について実施例を挙げて具体的に説明する。ここでは、ロール本体は、図6に示すように、外筒体50と内筒体55とを備えたジャケット構造とした。ロール本体の外筒体50の外径は300mm、外筒体50の長手方向の長さは1200mm(ロール胴体部の長さは1130mm、両端部に設けられた軸部の長さは35mm)、外筒体50の肉厚は30mmとした。密閉された空間52(以下、ジャケット部と呼ぶ)の内部容積は、PV≦0.04となるように設定した。ジャケット部52に充填される熱媒体として水蒸気を想定した。   Hereinafter, the roll body of the present invention will be specifically described with reference to examples. Here, as shown in FIG. 6, the roll main body has a jacket structure including an outer cylindrical body 50 and an inner cylindrical body 55. The outer diameter of the outer cylinder 50 of the roll body is 300 mm, the length of the outer cylinder 50 in the longitudinal direction is 1200 mm (the length of the roll body is 1130 mm, the length of the shaft provided at both ends is 35 mm), The thickness of the outer cylinder 50 was 30 mm. The internal volume of the sealed space 52 (hereinafter referred to as a jacket portion) was set to satisfy PV ≦ 0.04. Water vapor was assumed as a heat medium filled in the jacket portion 52.

(実施例1)
本実施例1では、ロール本体の内筒体55の外周面に、図9に示すように、周方向に凹凸を設けた。凹凸の形状は、断面が略長方形の凹部と凸部55aとの繰り返し連続形状とした。凹部の数と凸部55aの数は同数とし、凹部の幅W1と凸部55aの幅W2とは等しくした。内筒体55の外周面と外筒体50の内周面との最大距離L2は15mmとし、最小距離L3は5mmとした。
Example 1
In the present Example 1, as shown in FIG. 9, the unevenness | corrugation was provided in the outer peripheral surface of the inner cylinder 55 of a roll main body in the circumferential direction. The shape of the unevenness was a continuous continuous shape of a concave portion having a substantially rectangular cross section and a convex portion 55a. The number of concave portions and the number of convex portions 55a are the same, and the width W1 of the concave portions and the width W2 of the convex portions 55a are made equal. The maximum distance L2 between the outer peripheral surface of the inner cylinder 55 and the inner peripheral surface of the outer cylinder 50 was 15 mm, and the minimum distance L3 was 5 mm.

ジャケット部52の内部容積Vを求めたところ、0.0081m3であった。ジャケット部52の内部容積はPV≦0.04となるように設定されているので、Pの値は0.48MPaである。Pの値と蒸気表とから飽和蒸気温度を求めると、150℃であった。 When the internal volume V of the jacket portion 52 was determined, it was 0.0081 m 3 . Since the internal volume of the jacket portion 52 is set to satisfy PV ≦ 0.04, the value of P is 0.48 MPa. The saturated steam temperature was found to be 150 ° C. from the value of P and the steam table.

(実施例2)
本実施例2では、ロール本体の内筒体55の外周面に、図10に示すように、周方向に凹凸を設けた。凹凸の形状は、断面が略三角形の凹部と凸部55aとの繰り返し連続形状とした。凹部の数と凸部55aの数は同数とした。内筒体55の外周面と外筒体50の内周面との最大距離L4は15mmとし、最小距離L5は5mmとした。
(Example 2)
In Example 2, the outer circumferential surface of the inner cylinder 55 of the roll body was provided with irregularities in the circumferential direction as shown in FIG. The shape of the concavo-convex shape was a continuous continuous shape of a concave portion having a substantially triangular cross section and a convex portion 55a. The number of concave portions and the number of convex portions 55a are the same. The maximum distance L4 between the outer peripheral surface of the inner cylindrical body 55 and the inner peripheral surface of the outer cylindrical body 50 was 15 mm, and the minimum distance L5 was 5 mm.

ジャケット部52の内部容積Vを求めたところ、0.0081m3であった。ジャケット部52の内部容積はPV≦0.04となるように設定されているため、Pの値は0.48MPaである。Pの値と蒸気表とから飽和蒸気温度を求めると、150℃であった。 When the internal volume V of the jacket portion 52 was determined, it was 0.0081 m 3 . Since the internal volume of the jacket portion 52 is set to satisfy PV ≦ 0.04, the value of P is 0.48 MPa. The saturated steam temperature was found to be 150 ° C. from the value of P and the steam table.

(実施例3)
本実施例3では、ロール本体の内筒体55の外周面に、図11に示すように、周方向に凹凸を設けた。凹凸の形状は、断面が略三角形の凹部と、断面が略台形の凸部55aとの繰り返し連続形状とした。凹部の数と凸部55aの数は同数とした。内筒体55の外周面と外筒体50の内周面との最大距離L6は15mmとし、最小距離L7は5mmとした。凹部の形状は、高さが10mm、底辺W3が10mmの三角形を底面とする三角柱とし、三角柱の高さは1130mm、三角柱の数は16本とした。
(Example 3)
In Example 3, the outer peripheral surface of the inner cylinder 55 of the roll body was provided with irregularities in the circumferential direction as shown in FIG. The shape of the projections and depressions was a continuous continuous shape of a concave portion having a substantially triangular cross section and a convex portion 55a having a substantially trapezoidal cross section. The number of concave portions and the number of convex portions 55a are the same. The maximum distance L6 between the outer peripheral surface of the inner cylinder 55 and the inner peripheral surface of the outer cylinder 50 was 15 mm, and the minimum distance L7 was 5 mm. The shape of the recess was a triangular prism with a bottom having a triangle with a height of 10 mm and a base W3 of 10 mm, the height of the triangular prism was 1130 mm, and the number of triangular prisms was 16.

ジャケット部52の内部容積Vを求めたところ、0.005m3であった。ジャケット部52の内部容積はPV≦0.04となるように設定されているため、Pの値は0.79MPaである。Pの値と蒸気表とから飽和蒸気温度を求めると、170℃であった。 When the internal volume V of the jacket portion 52 was determined, it was 0.005 m 3 . Since the internal volume of the jacket portion 52 is set to satisfy PV ≦ 0.04, the value of P is 0.79 MPa. The saturated steam temperature was found to be 170 ° C. from the value of P and the steam table.

(実施例4)
本実施例4では、ロール本体の内筒体55の外周面に、図12に示すように、スパイラル状の凹凸を設けた。このスパイラル状の凹凸は、内筒体55の中央部を境に、スパイラル方向が逆になるように形成した。内筒体55の外周面と外筒体(図示せず)の内周面との最大距離は15mmとし、最小距離は5mmとした。凹部の形状は、高さL8が10mm、底辺L9が10mmの三角形を底面とする三角柱とし、三角柱の高さは0.22πmm、三角柱の数は60本とした。
(Example 4)
In Example 4, spiral irregularities were provided on the outer peripheral surface of the inner cylinder 55 of the roll body as shown in FIG. The spiral irregularities were formed so that the spiral direction was reversed with the central portion of the inner cylindrical body 55 as a boundary. The maximum distance between the outer peripheral surface of the inner cylinder 55 and the inner peripheral surface of the outer cylinder (not shown) was 15 mm, and the minimum distance was 5 mm. The shape of the concave portion was a triangular prism whose bottom surface was a triangle having a height L8 of 10 mm and a base L9 of 10 mm, the height of the triangular prism was 0.22π mm, and the number of triangular prisms was 60.

ジャケット部52の内部容積Vを求めたところ、0.006m3であった。ジャケット部52の内部容積はPV≦0.04となるように設定されているため、Pの値は0.65MPaである。Pの値と蒸気表とから飽和蒸気温度を求めると、162℃であった。 When the internal volume V of the jacket portion 52 was determined, it was 0.006 m 3 . Since the internal volume of the jacket portion 52 is set to satisfy PV ≦ 0.04, the value of P is 0.65 MPa. The saturated steam temperature obtained from the value of P and the steam table was 162 ° C.

(比較例1)
本比較例1のロール本体は、図6に示すジャケット構造とした。このロール本体を長手方向と直交する方向に切断したときの拡大断面図を図8に示す。本比較例1のロール本体は、内筒体55の外周面には凹凸が形成されていない。内筒体55の外周面と外筒体50の内周面との距離L1は15mmとした。
(Comparative Example 1)
The roll body of Comparative Example 1 has a jacket structure shown in FIG. FIG. 8 shows an enlarged cross-sectional view when this roll body is cut in a direction perpendicular to the longitudinal direction. As for the roll main body of this comparative example 1, the unevenness | corrugation is not formed in the outer peripheral surface of the inner cylinder 55. FIG. The distance L1 between the outer peripheral surface of the inner cylinder 55 and the inner peripheral surface of the outer cylinder 50 was 15 mm.

ジャケット部の内部容積Vを求めたところ、0.012m3であった。ジャケット部52の内部容積はPV≦0.04となるように設定されているため、Pの値は0.33MPaである。Pの値と蒸気表とから飽和蒸気温度を求めると、137℃であった。 When the internal volume V of the jacket portion was determined, it was 0.012 m 3 . Since the internal volume of the jacket portion 52 is set to satisfy PV ≦ 0.04, the value of P is 0.33 MPa. The saturated steam temperature was determined from the value of P and the steam table and found to be 137 ° C.

Figure 0005508745
Figure 0005508745

以上の評価結果を表2にまとめて示す。表2に示すように、ジャケット部52の内部容積Vは、実施例1及び2の場合、比較例に対して約32.5%減少、実施例3の場合、比較例1に対して約58%減少、実施例4の場合、比較例1に対して約50%減少している。そして、表2に示す結果から明らかなように、ジャケット部52の内部容積が減少すると、それに伴って圧力Pの値が高くなるとともに、水蒸気の飽和蒸気温度も高くなることが分かる。このことから、ジャケット部52の内部容積が小さいほど、熱媒体の熱伝達効率を上げることができ、ロール本体表面の長手方向における温度ムラ発生の抑制効果を向上できると考えられる。   The above evaluation results are summarized in Table 2. As shown in Table 2, the internal volume V of the jacket portion 52 is reduced by about 32.5% with respect to the comparative example in the case of Examples 1 and 2, and about 58 with respect to the comparative example 1 in the case of Example 3. In the case of Example 4, the reduction is about 50% with respect to Comparative Example 1. As is apparent from the results shown in Table 2, it can be seen that when the internal volume of the jacket portion 52 decreases, the value of the pressure P increases and the saturated steam temperature of the water vapor increases accordingly. From this, it is considered that the smaller the internal volume of the jacket portion 52, the higher the heat transfer efficiency of the heat medium, and the higher the effect of suppressing temperature unevenness in the longitudinal direction of the roll body surface.

本発明の誘導加熱ロールは、ロール本体からの輻射熱による高周波コイルの過熱を防止でき、かつ低コストで容易にロール本体表面の長手方向における温度ムラの発生が抑制可能な高周波誘導加熱方式の加熱ロールとして、カレンダー機、エンボス機、ラミネータ機などに利用可能である。   The induction heating roll of the present invention is a high-frequency induction heating type heating roll that can prevent overheating of the high-frequency coil due to radiant heat from the roll body, and can easily suppress the occurrence of temperature unevenness in the longitudinal direction of the roll body surface at low cost. Can be used for calendar machines, embossing machines, laminator machines, etc.

1、1a 誘導加熱ロール
2、4 誘導加熱装置
3、3a ロール本体
10 天板
11 ネジ部材
12 左側板
13 正面板
14 右側板
15 背面板
16 底板
20 高周波コイル
21 磁心(フェライト鉄心)
22 コイル線
23 電気絶縁樹脂
24 電気絶縁樹脂層
25 センサ用穴
26 ガラスマット
30 冷却エアー用パイプ
30a 穴
31 ネジ部材
32 冷却エアーの流動方向
40 給電リード線
50 ロール本体の外殻部(外筒体)
51、52 密閉された空間(ジャケット部)
53 支持部
54 開口部
55 内筒体
55a 凸部
56 内筒体の内部空間
100 ロール本体
101 ヒートパイプ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1a Induction heating roll 2, 4 Induction heating apparatus 3, 3a Roll main body 10 Top plate 11 Screw member 12 Left side plate 13 Front plate 14 Right side plate 15 Back plate 16 Bottom plate 20 High frequency coil 21 Magnetic core (ferrite iron core)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 22 Coil wire 23 Electrical insulation resin 24 Electrical insulation resin layer 25 Sensor hole 26 Glass mat 30 Cooling air pipe 30a Hole 31 Screw member 32 Flow direction of cooling air 40 Power supply lead wire 50 Outer shell part of outer roll body (outer cylinder body) )
51, 52 Sealed space (jacket part)
53 Supporting part 54 Opening 55 Inner cylinder 55a Protruding part 56 Inner cylinder internal space 100 Roll body 101 Heat pipe

Claims (5)

少なくとも外殻部が金属層で構成されるロール本体と、
前記ロール本体の外側に配置され、磁心と前記磁心を巻回するコイル線からなる高周波コイルを用いて前記ロール本体を誘導加熱する誘導加熱装置とを含み、
前記金属層は、磁束をつらぬく位置に配置されている誘導加熱ロールであって、
前記誘導加熱装置は、E型断面を有するフェライト鉄心からなる磁心と、前記磁心を巻回するコイル線とを含む高周波コイルと、前記高周波コイルの周囲に冷却風を流す冷却手段を含み前記冷却手段は、前記誘導加熱装置内に冷却風を供給し、前記冷却風は前記高周波コイルの前面を通過して前記誘導加熱装置外に排出され、ロール本体からの輻射熱による高周波コイルの過熱を防止する構造であり、
前記ロール本体は、前記外殻部を形成する外筒体と、前記外筒体内に同軸的に配置され前記外筒体との間で前記密閉された空間を形成する内筒体とを備えたジャケット構造であり、前記密閉された空間内に熱媒体が封入されており、前記密閉された空間の内部容積はPV≦0.04(但し、PVとは圧力(atm)×容積(m3)をいう。)となるように設定されており、
前記ロール本体の一端には、前記内筒体の内部空間に連通する開口部が形成され、前記ロール本体は、前記開口部から前記内筒体の内部に冷却流体を流す手段を含むことにより、前記ロール本体の温度制御と過熱防止が可能であることを特徴とする誘導加熱ロール。
A roll body having at least an outer shell portion formed of a metal layer;
An induction heating device that is disposed outside the roll body and induction-heats the roll body using a high frequency coil comprising a magnetic core and a coil wire that winds the magnetic core,
The metal layer is an induction heating roll disposed at a position where the magnetic flux is hardened,
The induction heating device includes a magnetic core made of ferrite core having an E-shaped cross section, and the high-frequency coil and a coil wire winding the magnetic core, a cooling means for flowing cooling air around the high-frequency coil, the cooling The means supplies cooling air into the induction heating device, and the cooling air passes through the front surface of the high frequency coil and is discharged out of the induction heating device to prevent overheating of the high frequency coil due to radiant heat from the roll body. Structure,
The roll body includes an outer cylinder that forms the outer shell portion, and an inner cylinder that is coaxially disposed in the outer cylinder and forms the sealed space between the outer cylinder and the outer cylinder. It is a jacket structure, a heat medium is enclosed in the sealed space, and the internal volume of the sealed space is PV ≦ 0.04 (where PV is pressure (atm) × volume (m 3 )) Is set to be ,
At one end of the roll body, an opening communicating with the internal space of the inner cylinder is formed, and the roll body includes means for flowing a cooling fluid from the opening to the inside of the inner cylinder. An induction heating roll characterized in that temperature control of the roll body and prevention of overheating are possible .
前記ロール本体の長手方向に、長さの異なる複数の誘導加熱装置を組み合わせて配置した請求項1に記載の誘導加熱ロール。 The induction heating roll according to claim 1, wherein a plurality of induction heating devices having different lengths are arranged in combination in the longitudinal direction of the roll body. 前記内筒体の外周面には、凹凸が形成されている請求項に記載の誘導加熱ロール。 The outer peripheral surface of the inner cylindrical body, an induction heating roll according to claim 1, irregularities are formed. 前記凹凸の形状は、スパイラル状である請求項に記載の誘導加熱ロール。 The induction heating roll according to claim 3 , wherein the uneven shape is a spiral shape. 前記スパイラル状の凹凸は、前記内筒体の長手方向の中央部を境にスパイラル方向が逆である請求項に記載の誘導加熱ロール。 5. The induction heating roll according to claim 4 , wherein the spiral unevenness has a reverse spiral direction with a central portion in a longitudinal direction of the inner cylindrical body as a boundary.
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