专利名称：感应发热辊装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及感应发热辊装置，特别涉及冷却性能优异的感应发热辊装置。
背景技术：
以往，在例如塑料薄膜、纸、布、无纺布、合成纤维、金属箔等片材或网材、线材(糸) 等连续材料的连续热处理工序等中使用感应发热辊装置，该感应发热辊装置的感应发热机构配置在转动的辊主体的内部，由此使辊主体的周壁部因感应电流而发热。另外，近年来，对于伴随改变例如连续材料的种类而变更辊主体的加热温度，要求在短时间内进行辊主体的加热温度的变更。此外，在拉伸处理工序结束后，从安全卫生的角度出发，只要辊主体的温度未下降到一定温度以下，则操作人员不可以离开现场。因此，必须尽可能在短时间内冷却辊主体。而且，感应发热辊装置不仅用于加热连续材料，有时也用于冷却，有时需要使感应发热辊装置具有冷却功能。作为使感应发热辊装置具有冷却功能的技术，如专利文献1所示，公开了下述技术在辊主体的周壁内沿着中心轴方向，且在周向上以等间隔设置多个冷却介质通道，并使冷却介质在该冷却介质通道内循环，由此冷却辊主体。然而，为了使冷却介质在冷却介质通道中循环，必须通过辊主体或一体设置在辊主体端部的轴部(轴颈部)从外部供给冷却介质，由于辊主体或所述轴颈部为转动体，因此需要旋转连接器或机械密封等转动密封机构。如此一来，由于旋转连接器或机械密封等都是由接触密封机构构成的，因此随着密封部的磨损、热老化及化学老化的进行，无法避免冷却介质漏泄的问题。此外，为了避免这样的问题，必须定期进行所述转动密封机构的保养或更换。此外，当然为了进行所述的保养或更换，必须使感应发热辊装置停止，而且保养或更换也会产生费用。另一方面，作为不使用接触密封机构的构成，如专利文献2所示，公开有下述装置所述装置包括冷却介质导入机构，将冷却介质导入至辊主体的内部；以及冷却介质散布机构，将通过所述冷却介质导入机构导入的冷却介质，向辊主体的内周壁以水滴状散布， 利用散布的冷却介质接触到辊主体的内周壁而汽化时的汽化潜热(汽化热)，来冷却辊主体。另外，冷却介质散布机构具有沿着轴向从辊主体的内周壁的一个端部到另一个端部延伸设置的喷出管，冷却介质散布机构从设置在所述喷出管的侧壁上的喷出口以水滴状散布所述冷却介质。按照该构成，通过将冷却介质导入机构及散布机构设置于在辊主体内部保持成静止状态的感应发热机构的一部分上，由此完全不需要转动密封机构，可以防止冷却介质的漏泄、以及保养、更换的麻烦。然而，由于是将冷却介质直接散布到辊主体的内周壁上，因此冷却介质中所含的杂质及非蒸发成分会堆积在辊主体的内周壁上。具体而言，例如当冷却介质为水时，碳酸钙成分等杂质及非蒸发成分堆积在辊主体的内周壁上，或者因溶解存在于水中的氯成分而导致辊主体腐蚀，并且在腐蚀的部位生锈。例如当冷却介质是有机油时，经热分解的碳化物会堆积在辊主体的内周壁上。此外，在冷却介质含有引起化学腐蚀的成分时，被散布有冷却介质的辊主体的内周壁会腐蚀而导致变薄。此外，冷却介质散布机构的喷出管通过细小的孔散布冷却介质，因此有时冷却介质所含的灰尘等会堵塞细小的孔，导致散布机构堵塞，存在必须将感应发热辊装置拆开以更换喷出管等问题。此外，有时交互发生感应发热辊装置在加热连续材料的目的下作为加热辊使用的情形以及在冷却连续材料的目的下作为冷却辊使用的情形。在该情况下，在作为冷却辊使用后作为加热辊使用时，滞留在冷却介质散布机构的喷出管内的冷却介质因来自辊主体的传热而被加热，有时存在沸腾的问题。现有技术文献专利文献专利文献1 日本专利公开公报特开2000-353588号专利文献2 日本专利公开公报特开2003-269442号
发明内容
本发明所要解决的技术问题因此，本发明是用于一举解决所述的问题点而做出的发明，本发明的主要目的在于无须在辊主体设置转动密封机构，就能够抑制辊主体的腐蚀，并且能够冷却辊主体。解决技术问题的技术方案S卩，本发明提供一种感应发热辊装置，其特征在于包括辊主体，以转动自如的方式被支承；感应发热机构，在所述辊主体的内部，被保持成相对于所述辊主体为静止的状态，使所述辊主体感应发热；以及冷却机构，具有生成雾状冷却介质的雾生成装置，从形成在所述辊主体与所述感应发热机构之间的大体呈筒状的间隙部的轴向端部，导入所述雾状冷却介质，并且从所述间隙部的轴向端部将冷却介质排出到所述辊主体的外部。按照所述的装置，通过将雾状冷却介质导入辊主体内，可以通过雾状冷却介质接触到辊主体的内周壁蒸发时的汽化潜热、雾状冷却介质在间隙部内温度上升时的显热以及汽化蒸发时的潜热，来冷却辊主体及感应加热机构。另外，从间隙部的轴向端部导入雾状冷却介质，并且从间隙部的轴向端部将冷却介质排出到辊主体外部，由此可以使雾状冷却介质遍布于间隙部的整体。此外，在间隙部的轴向端部进行冷却介质的供给及排出，因此能使辊主体内部的结构简单，可以忽略因在辊主体内部配置构成部件而产生的对辊主体的温度影响。而且，由于使用雾状冷却介质，因此能使接触到辊主体的冷却介质减少，由此可以抑制辊主体内壁的腐蚀、杂质的堆积等。为了使辊主体的结构简单，并防止感应发热辊装置的大型化，优选的是，所述冷却机构包括冷却介质导入通道，该冷却介质导入通道形成在从所述感应发热机构的两端部延伸的支承轴的内部，让来自所述雾生成装置的所述雾状冷却介质流通，所述冷却介质导入通道的下游开口配置在所述间隙部的轴向端部。为了均勻地向间隙部供给雾状冷却介质，高效地对辊主体或感应发热机构进行冷却，优选的是，所述冷却介质导入通道的下游开口在所述支承轴上沿径向设置有多个。
为了使辊主体的结构简单，并防止感应发热辊装置的大型化，优选的是，所述冷却机构包括冷却介质排出通道，该冷却介质排出通道形成在从所述感应发热机构的两端部延伸的支承轴的内部，用于将通过了所述间隙部的所述冷却介质排出到外部，所述冷却介质排出通道的上游开口配置在所述间隙部的轴向端部。为了使冷却介质容易从形成在辊主体与感应发热机构之间的间隙部排出到冷却介质排出通道，并促进间隙部中的雾状冷却介质的汽化，并且防止形成间隙部的辊主体内周壁及感应发热机构上的结露，优选的是，在与所述冷却介质排出通道连通的冷却介质排出管上，设置有用于对所述间隙部进行减压的减压装置。为了在雾生成装置发生问题时等可以容易地拆卸、更换该雾生成装置，优选的是， 所述雾生成装置以能够拆装的方式设置在所述辊主体的外部。在使用雾状冷却介质来冷却辊主体和/或感应发热机构的感应发热辊装置中，为了在停止对辊主体和/或感应发热机构进行冷却的阶段，防止因雾状冷却介质引起辊主体内部的生锈和/或感应发热机构的绝缘降低，优选的是，所述感应发热辊装置还包括气体供给机构，该气体供给机构在所述雾状冷却介质的供给停止后，向所述间隙部内供给气体， 从而将存在于所述间隙部内的所述冷却介质排出到外部。按照所述的装置，在停止供给雾状冷却介质后，向间隙部供给气体，以将残留在间隙部内的冷却介质排出到外部，由此能够防止雾状冷却介质结露并附着在辊主体上而使辊主体生锈。此外，也能够防止结露后的冷却介质附着在感应发热机构上而引起的绝缘降低及短路故障。此外，通过向间隙部供给气体，能够促进已在间隙部内结露的冷却介质汽化蒸发，由此也可以防止辊主体内部产生生锈，并可以防止感应发热机构的绝缘降低。为了在停止供给雾状冷却介质后，将残留在间隙部内的雾状冷却介质在其结露前高效地排出到外部，优选的是，在停止供给所述雾状冷却介质后紧接的一定期间内，所述气体供给机构向所述间隙部供给气体。此外，就气体供给的时机而言，即使不紧接在停止供给雾状冷却介质后供给气体，也可以在供给停止后经过规定时间后供给气体。通过在停止供给雾状冷却介质后供给气体，间隙部内的雾状冷却介质减少，因此无须供给大量的气体。另一方面，即使没有必要将雾状冷却介质排出到外部，但是也需要使已结露的冷却介质蒸发汽化，并防止冷却介质再结露。从该观点出发，优选的是，所述气体供给机构根据停止供给所述雾状冷却介质后的经过时间，对向所述间隙部供给的气体的流量进行调节。为了使冷却机构及气体供给机构通用，从而使感应发热辊装置的结构简单，优选的是，所述冷却机构包括雾生成装置，生成雾状冷却介质；压缩空气供给管路，向所述雾生成装置供给压缩空气；以及冷却介质供给管路，向所述雾生成装置供给冷却介质，使用所述压缩空气供给管路来构成所述气体供给机构，在关闭所述冷却介质供给管路后，把来自所述压缩空气供给管路的压缩空气通过所述雾生成装置向所述间隙部供给。为了在停止供给雾状冷却介质后紧接的一定期间内，去除残留的雾状冷却介质及已结露的冷却介质，并在经过所述一定期间之后，防止内部结露并去除已结露的冷却介质， 优选的是，所述压缩空气供给管路在压缩空气源与雾生成装置之间分支，所述压缩空气供给管路包括第一分支通道，在该第一分支通道上设置有高压用减压阀，该高压用减压阀用于向所述雾生成装置供给雾状冷却介质生成用的高压空气；第二分支通道，在该第二分支通道上设置有低压用减压阀，该低压用减压阀用于向所述雾生成装置供给低压空气；以及切换机构，在所述第一分支通道与所述第二分支通道之间进行切换，在停止向所述间隙部供给雾状冷却介质后紧接的一定期间内，所述气体供给机构通过所述切换机构利用所述第一分支通道供给高压空气，并在经过所述一定期间后，所述气体供给机构通过切换机构利用所述第二分支通道供给低压空气。按照该结构，通过仅在第一分支通道与第二分支通道之间进行切换的简单结构及控制，就可以改变向间隙部供给的气体的流量。为了在不供给雾状冷却介质的状态下更完美地防止辊内部结露，优选的是，除了向所述间隙部供给雾状冷却介质时以及供给雾状冷却介质后供给高压空气时以外，连续进行所述低压空气的供给。在向由辊主体及感应发热机构形成的间隙部内供给雾状冷却介质的感应发热辊装置中，为了防止辊主体因所述雾状冷却介质产生局部性过度冷却，优选的是，所述冷却机构包括冷却介质导入通道，该冷却介质导入通道形成在从所述感应发热机构的两端部延伸的支承轴的内部，并且该冷却介质导入通道的下游开口在所述支承轴的外侧周面上开口， 把来自所述雾生成装置的所述雾状冷却介质沿径向导入所述间隙部的轴向端部，所述感应发热辊装置还包括引导部，该引导部设在所述间隙部的轴向端部，用于把从所述下游开口沿着径向流动的所述雾状冷却介质，向所述间隙部的轴向下游引导。按照所述的装置，由于通过引导部对从冷却介质导入通道的下游开口沿径向流动的冷却介质进行引导，使得所述冷却介质转换方向朝间隙部的轴向下游流动，因此可以减少雾状冷却介质因碰撞到辊主体的轴向端部的内侧的面而产生液滴化。由此，可以防止与下游开口相对的辊主体的轴向端部被局部性过度冷却。此外，通过引导部可以高效地使雾状冷却介质的流动从径向转换到轴向上，由此能够使雾状冷却介质容易遍布于间隙部的整体。由于雾状冷却介质碰撞引导部，因此认为该引导部与起其他构件相比被过度冷却。为了尽可能减小辊主体受到的来自该被过度冷却的引导部的热影响，优选的是，所述引导部隔着绝热层设置在所述辊主体的内侧周面上。为了以简单的结构尽可能减小引导部对辊主体的热影响，优选的是，所述引导部固定在设于所述辊主体的两端部的轴颈的内侧的面上，并且从所述辊主体的内侧周面离开设置。此外，为了将引导部与固定有该引导部的构件热隔离从而抑制来自引导部的热影响，优选的是，所述引导部通过具有绝热性的固定构件固定在形成所述间隙部的轴向端部的构件上。由于辊主体相对于感应发热机构进行转动，因此辊主体相对于设置在感应发热机构的支承轴上的冷却介质导入通道的下游开口进行转动。在该结构下，为了高效地把从下游开口沿径向流动的雾状冷却介质引导向间隙部下游，优选的是，所述引导部沿着所述间隙部的轴向端部的整个圆周设置。此外，本发明还提供一种感应发热辊装置，其特征在于包括辊主体，以转动自如的方式被支承；感应发热机构，配置在所述辊主体的内部，使所述辊主体感应发热；以及冷却机构，用于冷却所述辊主体及所述感应发热机构，所述冷却机构包括雾生成装置，生成雾状冷却介质；以及冷却介质供给管，与所述雾生成装置连接，具有多个冷却介质供给口，该多个冷却介质供给口沿着形成在所述辊主体和所述感应发热机构之间的大体呈筒状的间隙部的轴向配置，该冷却介质供给管向所述间隙部供给所述雾状冷却介质。发明的效果按照所述构成的本发明，通过向形成在辊主体与感应发热机构之间的大体呈筒状的间隙部供给雾状冷却介质，由此冷却辊主体，因此无须在辊主体设置转动密封机构，就能够抑制辊主体的腐蚀，并且能够冷却辊主体。
图1是本发明第一实施方式的感应发热辊装置的剖视图。图2是变形实施方式的感应发热辊装置的剖视图。图3是变形实施方式的感应发热辊装置的剖视图。图4是另一变形实施方式的感应发热辊装置的剖视图。图5是其他变形实施方式的感应发热辊装置的剖视图。图6是其他变形实施方式的感应发热辊装置的A—A线剖视图。图7是其他变形实施方式的悬臂式感应发热辊装置的剖视图。图8是本发明的第二实施方式的感应发热辊装置的剖视图。图9是表示与图8为相同实施方式的各供给管路的构成的模式图。图10是表示与图8为相同实施方式的温度控制装置的控制电路的模式图。图11是表示与图8为相同实施方式的温度控制装置的控制流程的图。图12是本发明的第三实施方式的感应发热辊装置的剖视图。图13是主要表示与图12为相同实施方式的冷却介质导入通道及引导部的放大图。图14是与图12为相同实施方式的A—A线剖视图。图15是表示变形实施方式的引导部的局部放大剖视图。图16是表示另一变形实施方式的引导部的局部放大剖视图。附图标记说明100…感应发热辊装置2…辊主体3…感应发热机构X…间隙部6…支承轴8…冷却机构81…雾生成装置84…冷却介质导入通道85…冷却介质排出通道9…减压装置
具体实施例方式〈第一实施方式〉
下面参照附图，说明本发明的感应发热辊装置的第一实施方式。本实施方式的感应发热辊装置100在例如塑料薄膜、纸、布、无纺布、合成纤维、金属箔等片材或网材、线材(糸)等连续材料的连续热处理工序等中使用。具体而言，如图1所示，所述感应发热辊装置100包括辊主体2，呈中空圆筒状， 以转动自如的方式被支承；以及感应发热机构3，收容在所述辊主体2内。在辊主体2的两个端部，通过0形环等密封构件Sl安装有轴颈41。通过该密封构件Si，可以防止后述的雾状冷却介质漏泄到外部。此外，轴颈41与中空的驱动轴42构成为一体，驱动轴42通过滚动轴承等轴承51，以转动自如的方式支承在机座52上。另外，辊主体2利用由例如马达等转动驱动机构(未图示)从外部施加的驱动力，进行转动。感应发热机构3包括圆筒状铁心31，形成圆筒形状；以及感应线圈32，卷绕安装在所述圆筒状铁心31的外侧周面上。圆筒状铁心31的两端部分别安装有支承轴6。该支承轴6分别贯通在驱动轴42的内部，通过滚动轴承等轴承7以相对于驱动轴42转动自如的方式被支承。由此，感应发热机构3在转动的辊主体2的内部，被保持成相对于辊主体2 为静止的状态。感应线圈32上连接有引线L2，在该引线L2上连接有用于施加交流电压的交流电源V。此外，在支承轴6的外侧的面与驱动轴42的内侧的面之间，设置有油封或迷宫式密封等密封机构S2，使得雾状冷却介质不漏泄到外部。通过所述的感应发热机构3，当对感应线圈32施加交流电压时生成交变磁通，该交变磁通通过辊主体2的侧周壁21。因该交变磁通的通过而使辊主体2产生感应电流，辊主体2因该感应电流而产生焦耳发热。另外，本实施方式的感应发热辊装置100包括冷却机构8，该冷却机构8用于冷却辊主体2及感应发热机构3。如图1所示，该冷却机构8从形成在辊主体2与感应发热机构3之间的大体呈筒状的间隙部X的轴向的一个端部，导入雾状冷却介质，并从间隙部X的轴向的另一个端部， 将冷却介质排出到辊主体2的外部，由此冷却辊主体2及感应发热机构3。此外，所谓的轴向是如图1的箭头所示的纸面的左右方向。具体而言，所述冷却机构8包括雾生成装置81，生成雾状冷却介质；压缩空气供给管路82，向雾生成装置81供给压缩空气；冷却介质供给管路83，向雾生成装置81供给冷却介质亦即水；冷却介质导入通道84，从间隙部X的轴向的一个端部，把来自所述雾生成装置81的雾状冷却介质导入所述间隙部X ；以及冷却介质排出通道85，用于从轴向的另一个端部，将已通过所述间隙部X的冷却介质排出到外部。间隙部X具有气密性，主要由下述部分构成间隙XI，呈大体圆筒状，由辊主体2 的内周壁面与感应发热机构3的外侧周面形成；以及间隙X2，呈大体圆环状，由设在辊主体 2的两端部的轴颈41的内侧的面与感应发热机构3的轴向端面形成。雾生成装置81对来自压缩空气供给管路82的压缩空气与来自冷却介质供给管路83的水进行混合，生成雾状(S ^卜状)冷却介质。该雾状冷却介质具有被喷射后不立即汽化蒸发程度的粒径，并且该粒径是在与空气一起被搬运的过程中因重力而掉落、或者在流路的弯曲部碰撞到壁面而不液化程度的粒径。具体而言，雾状冷却介质具有30μπι 100 μ m范围的粒径。压缩空气供给管路82包括压缩空气源821 ；压缩空气配管822，一端与压缩空气源821连接，另一端与雾生成装置81连接；以及开关阀823，设在该压缩空气配管822上， 控制向雾生成装置81供给压缩空气或停止向雾生成装置81供给压缩空气。冷却介质供给管路83包括储水槽831 ；冷却介质配管832，一端与储水槽831连接，另一端与雾生成装置81连接；流量调节阀833，设在所述冷却介质配管832上，对向雾生成装置81供给的冷却介质的流量进行调节；以及开关阀834，设在所述流量调节阀833 的下游，控制向雾生成装置81供给冷却介质或停止向雾生成装置81供给冷却介质。控制部C接收埋设在辊主体2的周壁中的温度传感器2T的检测信号，控制对感应线圈32施加的电压。设在冷却介质配管832上的流量调节阀833通过放大器A从所述控制部C将表示辊主体2的周壁温度的温度信号作为电流信号来进行检测，并调节冷却介质的流量。由此，可以根据辊主体2的周壁温度连续地调节雾状冷却介质的供给量，由此可以容易地调节辊主体2的冷却速度、冷却性能。此外，来自温度传感器2T的检测信号通过旋转变压器10向控制部C输出。冷却介质导入通道84由中空部61构成，该中空部61沿着中心轴形成在设于感应发热机构3的一个端部的支承轴6 (以下称该支承轴为支承轴6A)的内部。具体而言，中空部61是以与支承轴6A的中心轴同轴的方式形成的大体圆柱形状的空间。中空部61在支承轴6A的外部端面开口，所述雾生成装置81的喷出口 81s以朝向中空部61内部的方式安装在该开口部。具体而言，雾生成装置81的喷出口 81s以位于中空部61的中心轴上的方式安装。这样，将雾生成装置81设置在发生堵塞等问题时可以相对于感应发热辊装置100容易装拆的位置。此外，中空部61的开口部与雾生成装置81通过密封结构(未图示)以能够拆装的方式进行安装。此外，中空部61在支承轴6A的基端部(感应发热机构3 —侧的端部)通过多个贯通孔61H与间隙部X连通。所述贯通孔61H形成冷却介质导入通道84的下游开口。所述贯通孔6IH配置在间隙部X的轴向的一个端部(本实施方式为间隙X2)，在支承轴6A上在径向上以等间隔的方式形成有多个。通过该结构，从下游开口(贯通孔61H)导出的雾状冷却介质沿着径向被导入至间隙部X的轴向上游端部。具体而言，该雾状冷却介质沿着径向被导入至间隙部X中的间隙X2中，该间隙X2呈大体圆环状，由设在辊主体2的两端部的轴颈 41的内侧的面与感应发热机构3的轴向上游端面3X形成。冷却介质排出通道85由冷却介质排出管85T构成，该冷却介质排出管85T沿着设在感应发热机构3的另一个端部的支承轴6 (以下称该支承轴为支承轴6B)的内部设置。 此外，在支承轴6B的内部，沿着中心轴形成有中空部62，所述冷却介质排出管85T插入设置在该中空部62内，所述冷却介质排出管85T在支承轴6B的基端部(感应发热机构3 —侧的端部)朝向间隙部X开口，该开口为冷却介质排出通道85的上游开口。另外，该上游开口配置在间隙部X的轴向的另一个端部(本实施方式为间隙X2)。此外，支承轴6B的中空部62 内也设置有所述的与感应线圈32连接的引线L2。此外，在支承轴6B外部的冷却介质排出管85T上，设置有用于对间隙部X进行减压的减压装置9。该减压装置9通过抽吸冷却介质排出管85T上游的空气并将其排出到外部，由此将间隙部X内减压。由此，间隙部X被减压，可以使导入至间隙部X的雾状冷却介质容易蒸发，从而容易冷却辊主体2，并且可以使已汽化的冷却介质不易在辊主体2的内周壁及感应发热机构3上结露。此外，通过减压装置9，可以使雾状冷却介质以规定的流速通过间隙部X。具体而言，通过使间隙部X中的雾状冷却介质的流速在OJm / s以上，可以得到高的热导率，并可以大幅提高辊主体的冷却效率。此外，如上所述，由于向间隙部X供给雾状冷却介质，因此对形成间隙部X的构件表面，具体而言对辊主体2的内周壁面、轴颈41的内侧的面及支承轴6的外周面施加防锈处理。此外，为了防止冷却介质引起的电气故障，在感应发热机构3的外侧周面上沿着大致整体设置有防水膜F。在因为由辊主体2内部的雾浓度所决定的露点温度与冷却动作时的感应发热机构3的关系，存在结露的问题时，需要该防水膜F。但感应发热机构3的温度明显在所述露点温度以上时，则可以省略该防水膜F。〈第一实施方式的效果〉按照所述结构的本实施方式的感应发热辊装置100，通过将雾状冷却介质导入至辊主体2内，可以通过雾状冷却介质接触到辊主体2的内周壁而蒸发时的汽化潜热、雾状冷却介质在辊主体2内温度上升时的显热以及汽化蒸发时的潜热，来冷却辊主体2或感应发热机构3。另外，从形成在辊主体2与感应发热机构3之间的大体呈筒状的间隙部X的轴向端部，导入雾状冷却介质，并从间隙部X的轴向端部将冷却介质排出到辊主体2外部，由此可以使雾状冷却介质遍布在间隙部X的整体。此外，由于使用雾状冷却介质，因此能够使接触到辊主体2的冷却介质减少，所以可以抑制辊主体2内壁的腐蚀及杂质的堆积等。例如， 使感应发热辊装置的辊主体2的温度从200°C自然冷却到150°C时花费约30分钟，通过使用该冷却机构8，将辊主体2的温度从200°C冷却到150°C的时间可以缩短到约10分钟。〈第一实施方式的变形例〉此外，本发明不限于所述第一实施方式。在所述第一实施方式中，轴颈41的一端侧装备有冷却机构8，另一端侧装备有旋转变压器10，在轴颈41的端部的一方安装转动驱动机构时，认为其结构变得复杂，变得难以适用。在该情况下，如图2所示，优选的是，将冷却机构8设在与装备有旋转变压器10的一侧相同的端部。此时，由于支承轴6的中空部62中也有引线L2通过，因此雾生成装置81 安装在相对于支承轴6独立的配管84T上。此外，冷却介质导入通道84从另一侧的支承轴 6A，通过感应发热机构的内部延伸设置到一侧的支承轴6A的基端部，在该支承轴6A的基端部通过贯通孔6IH将冷却介质导入通道84的下游开口配置在间隙部X的轴向的一个端部。 通过冷却介质导入通道84导入的雾状冷却介质，通过与所述第一实施方式相同的冷却介质排出通道85排出到外部。此外，在所述第一实施方式中，对双支承方式的感应发热辊装置已进行了说明，但是如图3所示，本发明也可以应用于以转动自如的方式仅对轴颈41的一方进行两点支承的感应发热辊装置。此外，此时的辊主体2例如通过在轴向上分开设置的两个轴承51a、51b 被两点支承。此外，作为冷却机构8的结构，可以考虑应用与图2所示的结构相同的结构。此外，如图4、图5等所示，冷却机构8也可以包括雾生成装置81，生成雾状冷却介质；以及冷却介质供给管86，与雾生成装置81连接，具有多个冷却介质供给口 86H，该多个冷却介质供给口 86H沿着形成在辊主体2与感应发热机构3之间的大体呈筒状的间隙部 X的轴向配置，所述冷却介质供给管86向间隙部X供给雾状冷却介质。此时，例如如图4所示，冷却介质供给管86的一端与雾生成装置81连接，并且沿着例如中心轴方向配置在间隙部X内。此外，在冷却介质供给管86的配置在感应发热机构
113的外侧周面上的部分的外周面上，形成有用于向间隙部X内供给雾状冷却介质的多个冷却介质供给口 86H。此外，通过冷却介质供给管86向间隙部X供给的冷却介质与所述第一实施方式相同，通过冷却介质排出通道85排出到外部。此外，如图5及图6所示，也可以在圆筒状铁心31上设置配管收容部31M，并沿着该配管收容部31M设置冷却介质供给管86。此时，如图5所示，配管收容部31M沿着轴向设置。此外，如图5所示，冷却介质供给管86的冷却介质供给口 86H位于间断地设置在圆筒状铁心31的外侧周面上的感应线圈32之间，从该感应线圈32之间向间隙部X供给雾状冷却介质。在该变形实施方式中，冷却介质排出通道85—体形成在支承轴6B的侧周壁上，冷却介质排出通道85的下游端部连接有冷却介质排出管85T。此外，在图5及图6中，仅图示了一个冷却介质供给管86，但也可以设置多个。此外，如图7所示，本发明也可以应用于所谓的悬臂式感应发热辊装置100。此外， 对与所述第一实施方式对应的构件标注有相同的附图标记。该感应发热辊装置100包括辊主体2，呈有底圆筒状，底部中央部设置有轴嵌合部加；马达M，具有转动轴Ml，该转动轴Ml插入在辊主体2的空洞内部，且前端部与辊主体 2的轴嵌合部加嵌合连接；轴承壳体(机座)12，一端固定有马达M的壳体MH，另一端延伸到辊主体2的空洞内，通过轴承IlaUlb支承转动轴Ml ；感应发热机构3，以沿着辊主体2的内周面的方式固定在轴承壳体12上，使辊主体2发热；以及冷却机构8，用于冷却辊主体2 及感应发热机构3。另外，冷却机构8的冷却介质导入通道84形成在轴承壳体12内。具体而言，冷却介质导入通道84的一端在轴承壳体12的外壁面(后端面)开口，另一端在形成间隙部X3的壁面(前端面)开口，该间隙部X3形成在辊主体2与轴承壳体12的另一个端部之间，且与形成在辊主体2与感应发热机构3之间的间隙部X连通。此外，在冷却介质导入通道84的一端，通过密封构造(未图示)以能够拆装的方式安装有雾生成装置81的喷出口 81s。此外，冷却机构8的冷却介质排出通道85也形成在轴承壳体12内。具体而言，在感应发热机构3与转动轴Ml之间形成有间隙部X4，冷却介质排出通道85的一端在面向该间隙部X4的壁面开口，另一端在轴承壳体12的后端面开口。另外，在冷却介质排出通道85 的后端面的开口连接有冷却介质排出管85T，在该冷却介质排出管85T上设置有减压装置 9。在该变形实施方式中，冷却介质导入通道84与冷却介质排出通道85也可以颠倒过来进行设置。此外，在轴承壳体12上，在覆盖辊主体2的开口部的凸缘部12F与辊主体2的开口部之间设置有例如迷宫式密封等非接触密封S3，用于防止雾状冷却介质漏泄到外部。此外，在转动轴Ml与轴承壳体12之间，在比前端侧轴承Ila更靠前端一侧，设置有例如迷宫式密封等非接触密封S4，用于防止雾状冷却介质漏泄到外部。另外，在所述第一实施方式中，向间隙部供给雾状冷却介质，但是也可以采用下述结构在感应发热机构内部设置配管，并使雾状冷却介质在该配管内流通，由此能够优先将感应发热机构冷却。由此，可以防止构成感应线圈的电线及铁心的性能劣化。此外，在所述第一实施方式中，从间隙部的轴向的一个端部导入雾状冷却介质，并从轴向的另一个端部排出冷却介质，但是也可以从间隙部的轴向的一个端部导入雾状冷却介质，并从相同的轴向的一个端部排出冷却介质。
〈第二实施方式〉下面参照附图，说明本发明的感应发热辊装置的第二实施方式。此外，对与所述第一实施方式对应的构件标注有相同的附图标记。如图8所示，本实施方式的感应发热辊装置100与所述第一实施方式的相同，包括辊主体2，呈中空圆筒状，以转动自如的方式被支承；感应发热机构3，收容在所述辊主体2内；以及冷却机构8，通过雾状冷却介质冷却辊主体2及感应发热机构3。另外，本实施方式的压缩空气供给管路82包括压缩空气源821 ；压缩空气配管 822，一端与压缩空气源821连接，另一端与雾生成装置81连接；开关阀823，设在所述压缩空气配管822上，控制向雾生成装置81供给压缩空气或停止向雾生成装置81供给压缩空气；以及流量调节阀824 (在本实施方式中为减压阀)，设在所述开关阀823的下游，对向雾生成装置81供给的压缩空气的流量进行调节。此外，压缩空气供给管路82的具体结构以及温度控制装置TC对开关阀823的具体的控制方式将在后面叙述。此外，本实施方式的冷却介质供给管路83包括储水槽831 ；冷却介质配管832， 一端与储水槽831连接，另一端与雾生成装置81连接；开关阀833，设在所述冷却介质配管 832上，用于控制向雾生成装置81供给冷却介质或停止向雾生成装置81供给冷却介质；以及流量调节阀834 (在本实施方式中为减压阀)，设在所述开关阀833的下游，对向雾生成装置81供给的冷却介质的流量进行调节。此外，开关阀833是根据来自温度控制装置TC的开/关(ON / OFF)信号进行开闭的电磁阀，对于温度控制装置TC的具体控制方式将在后面进行叙述。另外，本实施方式的感应发热辊装置100还包括气体供给机构，该气体供给机构在冷却机构8停止向间隙部X供给雾状冷却介质后，向间隙部X内供给去除冷却介质用的气体，以将存在于间隙部X内的冷却介质排出到外部。使用冷却机构8的一部分结构构成所述气体供给机构。具体而言，气体供给机构是使用压缩空气供给管路82及冷却介质导入通道84而构成的，在已关闭冷却机构8的冷却介质供给管路83后，把来自压缩空气供给管路82的压缩空气通过雾生成装置81及冷却介质导入通道84向间隙部X供给。此外，供给至间隙部X的空气通过冷却介质排出通道85 被排出到外部。如图8及图9所示，构成气体供给机构的压缩空气供给管路82的压缩空气配管 822在压缩空气源821与雾生成装置81之间分支，压缩空气供给管路82包括第一分支通道822A，在该第一分支通道822A上设置有高压用减压阀824A，该高压用减压阀824A用于向雾生成装置81供给雾状冷却介质生成用的高压空气；第二分支通道822B，在该第二分支通道822B上设置有低压用减压阀824B，该低压用减压阀824B用于向雾生成装置81供给低压空气；以及切换机构，在第一分支通道822A与第二分支通道822B之间进行切换。此外， 由第二分支通道822B供给的低压空气的流量被设定为比由第一分支通道822A供给的高压空气的流量小，例如设定为10%左右。本实施方式的切换机构由分别设在第一分支通道822A及第二分支通道822B上的第一开关阀823A及第二开关阀82 构成。第一开关阀823A及第二开关阀82 是根据来自温度控制装置TC的开/关信号进行开闭的电磁阀。此外，作为切换机构，也可以通过在第一分支通道822A与第二分支通道822B的分支点或汇合点设置三通切换阀来构成。
接着参照图10及图11，与冷却机构8及气体供给机构的动作一起，说明本实施方式的感应发热辊装置100的温度控制。此外，图10是温度控制装置TC内的压缩空气供给管路82及冷却介质供给管路83的控制电路图，图11是表示辊主体2的温度与感应发热机构3 (感应线圈功率)、压缩空气供给管路82 (开关阀823A及开关阀82 的开/关)、以及冷却介质供给管路83 (开关阀833的开/关)的动作的对应关系的控制流程。温度控制装置TC通过温度检测装置(具体而言为旋转变压器)10接收埋设在辊主体2的周壁中的温度传感器2T的检测信号，比较所述检测信号所表示的检测温度(PV)与事先设定的设定温度(SV)，并控制针对感应线圈32的电力供给与雾状冷却介质的供给，使得检测温度(PV)成为设定温度(SV)。此外，温度控制装置TC根据检测温度(PV)与设定温度(SV)的差，将应向感应线圈32输入的信号输出至利用例如可控硅构成的功率调节装置 11。此外，在检测温度(PV)比设定温度(SV)高时，温度控制装置TC为了向间隙部X供给雾状冷却介质以冷却辊主体2，向压缩空气供给管路82的第一分支通道822A上的第一开关阀823A、及冷却介质供给管路83上的开关阀833输出开信号。此外，图11表示在检测温度(PV)比设定温度(SV)+1°C高时向间隙部X供给雾状冷却介质的样式。由此，第一开关阀823A及开关阀833打开，压缩空气及冷却介质被供给至雾生成装置81，生成雾状冷却介质。其后，在辊主体2被雾状冷却介质冷却、且检测温度(PV)低于设定温度(SV)的阶段，温度控制装置TC向第一开关阀823A及开关阀833输出关信号，用于停止供给雾状冷却介质。此时，第一分支通道822A上的开关阀823A延迟由延迟定时器Tl事先设定的设定时间而关闭，在关闭之前，仅有高压空气通过雾生成装置81持续供给至间隙部X内。即，在停止供给雾状冷却介质后紧接的一定期间内，高压空气被供给至间隙部X，从而可以将残留在间隙部X内的雾状冷却介质排出到外部，并且可以使已结露的冷却介质(结露水)蒸发并将蒸发后的冷却介质排出到外部。此外，通过在刚停止后立即供给高压空气，可以使残留的雾状冷却介质结露的时间尽可能缩短。然后，在第一分支通道822A上的第一开关阀823A关闭的时刻，温度控制装置TC 向第二分支通道822B上的第二开关阀82 输出开信号。由此，第二开关阀82 打开，仅有低压空气通过雾生成装置81被供给至间隙部X内。这样，构成为在停止向间隙部X供给雾状冷却介质后紧接的一定期间内，通过切换机构利用第一分支通道822A供给高压空气， 在经过所述的一定期间后，通过切换机构利用第二分支通道822B供给低压空气。S卩，构成为根据停止供给雾状冷却介质后的经过时间，以二阶段(高压空气及低压空气)对向间隙部X供给的气体的流量进行调节。由此，通过在经过一定期间后供给低压空气，可以防止内部结露，并可以去除已结露的冷却介质。然后，在开始进行雾状冷却介质的供给动作之前，S卩，在检测温度(PV)再次高于设定温度(SV)而开始进行冷却动作之前，温度控制装置TC向第二开关阀82 持续输出开信号，使得向间隙部X持续供给低压空气。即，构成为除了向间隙部X供给雾状冷却介质时以及供给雾状冷却介质后供给高压空气时以外，随时连续进行低压空气的供给。〈第二实施方式的效果〉按照如上所述构成的本实施方式的感应发热辊装置100，在停止供给雾状冷却介质后，向间隙部X供给气体，以将残留在间隙部X内的冷却介质排出到外部，由此可以防止雾状冷却介质结露而附着在辊主体2上使辊主体2生锈。此外，可以防止因结露的冷却介质附着在感应发热机构3上而引起的绝缘降低及短路故障。此外，通过向间隙部X供给气体，可以促进在间隙部X内已结露的冷却介质(结露水)汽化蒸发，由此可以防止辊主体2内部生锈，并且可以防止感应发热机构3的绝缘降低。〈第二实施方式的变形例〉此外，本发明不限于所述第二实施方式。例如，在所述第二实施方式中，使用冷却机构的一部分结构构成气体供给机构，由此可以使感应发热辊装置的结构简单，但是此外也可以使冷却机构与气体供给机构分别是不同的结构。此时，作为由气体供给机构供给的气体而言，除空气以外，也可以考虑使用氮气或氩气等不活泼气体。此外，在所述第二实施方式中，在停止供给雾状冷却介质后，进行高压空气及低压空气的二阶段供给，但是此外也可以使压缩空气供给管路的分支数为三个以上，并在各分支通道上使用不同的减压阀，由此根据停止供给雾状冷却介质后的经过时间，进行三阶段以上的空气供给。在所述第二实施方式中，在轴颈的一端侧装备有冷却机构(气体供给机构)，在另一端侧装备有旋转变压器，在轴颈的端部的一方安装转动驱动机构时，认为其结构变得复杂，变得难以适用。此时，优选的是，将冷却机构设在与装备有旋转变压器的一侧相同的端部。此外，在所述第二实施方式中对双支承方式的感应发热辊装置进行了说明，但是本发明也可以应用于以转动自如的方式仅对轴颈的一方进行两点支承的感应发热辊装置。 此外，本发明也可以应用于所谓悬臂式的感应发热辊装置。此外，冷却机构也可以包括雾生成装置，生成雾状冷却介质；以及冷却介质供给管，与雾生成装置连接，具有多个冷却介质供给口，该多个冷却介质供给口沿着形成在辊主体与感应发热机构之间的大体呈筒状的间隙部的轴向配置，所述冷却介质供给管向间隙部供给雾状冷却介质。此时，利用压缩空气供给管路及冷却介质供给管构成气体供给机构。另外，在所述第二实施方式中构成为从间隙部的轴向的一个端部导入雾状冷却介质，并从轴向的另一个端部将冷却介质排出，但是也可以从间隙部的轴向的一个端部导入雾状冷却介质，并从相同的轴向的一个端部排出冷却介质。〈第三实施方式〉下面参照附图对本发明的感应发热辊装置的第三实施方式进行说明。此外，对与所述第一实施方式、第二实施方式对应的构件标注有相同的附图标记。如图12所示，本实施方式的感应发热辊装置100包括引导部G，该引导部G将从下游开口(贯通孔61H)沿着径向流到间隙部X的轴向上游端部的雾状冷却介质，引导向间隙部X的轴向下游。如图13及图14所示，该引导部G以与下游开口(贯通孔61H)相对的方式设在间隙部X的轴向端部(具体而言为间隙Xl及间隙X2的连结部分)，是沿着间隙部X的轴向端部整个圆周设置的截面呈大体弯曲状的环状板。此外，引导部G固定于设在辊主体2的上游端部的轴颈41的内侧的面上。此时，通过由绝热特性优异的材料构成的固定构件T固定引导部G。为了提高轴颈41与引导部G 的热隔离作用，在引导部G与轴颈41之间设置有多个固定构件T，部分地连结引导部G与轴颈41。此外，多个固定构件T在引导部G的周向上以等间隔配置。此外，固定构件T也可以形成环状，沿着整个周向将引导部G及轴颈41固定。此外，引导部G通过绝热层设置在辊主体2内的内侧周面上，在本实施方式中，引导部G从辊主体2的内侧周面离开设置，由此在引导部G和辊主体2的内侧周面之间形成空气层AS作为绝热层。这样，通过在引导部G与辊主体2的内侧周面之间设置空气层AS， 由此使辊主体2不易受到引导部G的温度的热影响。这样，引导部G配置成不与固定构件 T以外的构件接触。另外，引导部G的下游端部Gl在轴向上位于与感应发热机构3 (圆筒状铁心31) 的上游端面3X大致相同的位置，或者位于比感应发热机构3 (圆筒状铁心31)的上游端面 3X更靠轴向的下游。由此，引导部G可以承接沿径向流过间隙X2的大致全部的雾状冷却介质，并将雾状冷却介质转换到轴向上，由此可以防止沿径向流动的雾状冷却介质直接冲击辊主体2的内侧周面。〈第三实施方式的效果〉按照所述构成的本实施方式的感应发热辊装置100，通过用引导部G把从冷却介质导入通道84的下游开口(贯通孔61H)沿径向流动的冷却介质引导向间隙部X的轴向下游，可以防止雾状冷却介质因碰撞到辊主体2的轴向上游端部的内侧的面而产生液滴化。 由此，可以防止辊主体2的轴向上游端部被局部性过度冷却。此外，利用引导部G容易使雾状冷却介质的流动从径向转换到轴向上，由此能高效地将雾状冷却介质转变到间隙部X的轴向上，可以容易地使雾状冷却介质遍布在间隙部X的整体。〈第三实施方式的变形例〉此外，本发明不限于所述第三实施方式。所述第三实施方式的引导部G是截面呈大体弯曲状的环状板，但是此外如图15所示，也可以是部分形成为圆锥状的环状板。此外，所述第三实施方式的引导部G利用与轴颈41及引导部G另成一体的固定构件T，相对于轴颈41被固定，但是此外如图16所示，也可以在轴颈41的内侧的面上形成固定用的凸部41T，并在该凸部41T固定引导部G。此外，虽未图示，也可以在引导部形成固定用的凸部，并将该凸部固定在轴颈的内侧的面上。此外，也可以不形成凸部地固定轴颈及引导部。此时，优选的是，使轴颈与引导部的接触面积尽可能小。此外，在所述第三实施方式中，将引导部固定在轴颈内侧的面上，但是也可以将引导部固定在辊主体的内侧周面上。此外，所述引导部是与轴颈及辊主体另成一体的构件，但是也可以使引导部与轴颈或辊主体一体成型而成为一体。另外，引导部不限于环状板，只要是具有可以将雾状冷却介质在径向上的流动转换成轴向上的流动的弯曲状或部分圆锥状引导面的构件，也可以使用板以外的构件构成。在所述第三实施方式中，在轴颈的一端侧装备有冷却机构，在另一端侧装备有旋转变压器，在轴颈的端部的一方安装转动驱动机构时，认为其结构变得复杂，变得难以适用。此时，优选的是，将冷却机构设在与装备有旋转变压器的一侧相同的端部。
此外，在所述第三实施方式中对双支承方式的感应发热辊装置进行了说明，但本发明也可以应用于以转动自如方式仅对轴颈的一方进行两点支承的感应发热辊装置。而且，本发明也可以应用于所谓的悬臂式的感应发热辊装置。另外，在所述第三实施方式中，从间隙部的轴向的一个端部导入雾状冷却介质，并从轴向的另一个端部排出冷却介质，但是也可以从间隙部的轴向的一个端部导入雾状冷却介质，并从相同的轴向的一个端部排出冷却介质。此外，本发明当然不限于所述的第一实施方式 第三实施方式，在不脱离本发明要旨的范围内可以进行各种变形。工业实用性按照本发明，无须在辊主体设置转动密封机构，就能够抑制辊主体的腐蚀，并且能够冷却辊主体。
权利要求
1.一种感应发热辊装置，其特征在于包括辊主体，以转动自如的方式被支承；感应发热机构，在所述辊主体的内部，被保持成相对于所述辊主体为静止的状态，使所述辊主体感应发热；以及冷却机构，具有生成雾状冷却介质的雾生成装置，从形成在所述辊主体与所述感应发热机构之间的大体呈筒状的间隙部的轴向端部，导入所述雾状冷却介质，并且从所述间隙部的轴向端部将冷却介质排出到所述辊主体的外部。
2.根据权利要求1所述的感应发热辊装置，其特征在于，所述冷却机构包括冷却介质导入通道，该冷却介质导入通道形成在从所述感应发热机构的两端部延伸的支承轴的内部，让来自所述雾生成装置的所述雾状冷却介质流通，所述冷却介质导入通道的下游开口配置在所述间隙部的轴向端部。
3.根据权利要求2所述的感应发热辊装置，其特征在于，所述冷却介质导入通道的下游开口在所述支承轴上沿径向设置有多个。
4.根据权利要求1所述的感应发热辊装置，其特征在于，所述冷却机构包括冷却介质排出通道，该冷却介质排出通道形成在从所述感应发热机构的两端部延伸的支承轴的内部，用于将通过了所述间隙部的所述冷却介质排出到外部，所述冷却介质排出通道的上游开口配置在所述间隙部的轴向端部。
5.根据权利要求4所述的感应发热辊装置，其特征在于，在与所述冷却介质排出通道连通的冷却介质排出管上，设置有用于对所述间隙部进行减压的减压装置。
6.根据权利要求1所述的感应发热辊装置，其特征在于，所述雾生成装置以能够拆装的方式设置在所述辊主体的外部。
7.根据权利要求1所述的感应发热辊装置，其特征在于，所述感应发热辊装置还包括气体供给机构，该气体供给机构在所述雾状冷却介质的供给停止后，向所述间隙部内供给气体，从而将存在于所述间隙部内的所述冷却介质排出到外部。
8.根据权利要求1所述的感应发热辊装置，其特征在于，所述冷却机构包括冷却介质导入通道，该冷却介质导入通道形成在从所述感应发热机构的两端部延伸的支承轴的内部，并且该冷却介质导入通道的下游开口在所述支承轴的外侧周面上开口，把来自所述雾生成装置的所述雾状冷却介质沿径向导入所述间隙部的轴向端部，所述感应发热辊装置还包括引导部，该引导部设在所述间隙部的轴向端部，用于把从所述下游开口沿着径向流动的所述雾状冷却介质，向所述间隙部的轴向下游引导。
9.一种感应发热辊装置，其特征在于包括辊主体，以转动自如的方式被支承；感应发热机构，配置在所述辊主体的内部，使所述辊主体感应发热；以及冷却机构，用于冷却所述辊主体及所述感应发热机构，所述冷却机构包括雾生成装置，生成雾状冷却介质；以及冷却介质供给管，与所述雾生成装置连接，具有多个冷却介质供给口，该多个冷却介质供给口沿着形成在所述辊主体和所述感应发热机构之间的大体呈筒状的间隙部的轴向配置，该冷却介质供给管向所述间隙部供给所述雾状冷却介质。
全文摘要
本发明提供一种感应发热辊装置，无须在辊主体设置转动密封机构，就能够抑制辊主体的腐蚀，并且能够冷却辊主体。该感应发热辊装置包括辊主体(2)；感应发热机构(3)，保持在辊主体(2)的内部，使辊主体(2)感应发热；以及冷却机构(8)，从形成在辊主体(2)与感应发热机构(3)之间的大体呈筒状的间隙部(X)的轴向端部导入雾状冷却介质，并从间隙部(X)的轴向端部将冷却介质排出到辊主体(2)的外部。
文档编号H05B6/14GK102598850SQ201080050678
公开日2012年7月18日 申请日期2010年4月6日 优先权日2009年11月13日
发明者冈本幸三, 北野孝次, 北野良夫, 高田荣一郎 申请人:特电株式会社