特許 6786209 誘導発熱ローラ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6786209

(24)【登録日】2020年10月30日

(45)【発行日】2020年11月18日

(54)【発明の名称】誘導発熱ローラ装置

(51)【国際特許分類】

   H05B 6/06 20060101AFI20201109BHJP

   H05B 6/14 20060101ALI20201109BHJP

【ＦＩ】

   H05B6/06 393

   H05B6/14

【請求項の数】1

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2015-241676(P2015-241676)

(22)【出願日】2015年12月11日

(65)【公開番号】特開2017-107780(P2017-107780A)

(43)【公開日】2017年6月15日

【審査請求日】2018年11月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000110158

【氏名又は名称】トクデン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121441

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 竜平

(74)【代理人】

【識別番号】100154704

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 真大

(72)【発明者】

【氏名】外村 徹

(72)【発明者】

【氏名】木村 昌義

【審査官】 岩瀬 昌治

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−２９８８１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６４−０８８１２７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｂ ６／０６

Ｈ０５Ｂ ６／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロール本体の内部に誘導発熱機構を設けてなる誘導発熱ローラ装置であって、
前記ロール本体に設けられたＮ個（Ｎは３以上の整数）の測温抵抗体が結線されてＮ個の外部端子が設けられた温度検出用回路と、
電源が接続された前記Ｎ個の外部端子からの検出値に基づいて、前記Ｎ個の測温抵抗体温度を演算する演算制御装置とを備え、
前記演算制御装置は、前記電源から各外部端子間への給電を切り替えることにより、前記各外部端子間を流れる電流及び前記各外部端子間の電圧を計測して前記各測温抵抗体の抵抗値を算出し、前記各測温抵抗体の温度を演算する、誘導発熱ローラ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、誘導発熱ローラ装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来の誘導発熱ローラ装置では、回転するロール本体の各部の温度検出するために、複数の温度検出用素子が設けられている。

【0003】

ここで、温度検出用素子として測温抵抗体を使用した場合、ロール本体の外部に設けられた電源から複数の測温抵抗体に給電するための給電機構としては、回転トランスを用いて電磁的結合を得る方式や、スリップリングを用いて電気的結合を得る方式が採用されている。

【0004】

しかしながら、測温抵抗体の数が増えれば増えるほど、回転側であるロール本体と固定側との結合箇所が多くなってしまう。具体的に測温抵抗体の数がｎ個の場合、一般的に結合箇所は２ｎ箇所であり、片側極性を互いに接続した場合でも結合箇所は（ｎ＋１）箇所となる。そうすると、ロール本体に設けられるロータ機器及び固定側に設けられるステータ機器の数も多くなり、また、給電機構が大きくなってしまい、誘導発熱ローラ装置に組み込むことが困難になる場合がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１２−４８８７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

そこで本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、誘導発熱ローラ装置において、３つ以上の測温抵抗体を設けた場合に、外部端子の数を減らすことをその主たる課題とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

すなわち本発明に係る誘導発熱ローラ装置は、ロール本体の内部に誘導発熱機構を設けてなる誘導発熱ローラ装置であって、前記ロール本体に設けられたＮ個（Ｎは３以上の整数）の測温抵抗体が結線されてＮ個の外部端子が設けられた温度検出用回路と、前記Ｎ個の外部端子からの検出値に基づいて、前記Ｎ個の測温抵抗体の温度を演算する演算制御装置とを備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

このように構成した本発明によれば、Ｎ個（Ｎは３以上の整数）の測温抵抗体を結線してＮ個の外部端子とし、当該Ｎ個の外部端子からの検出値に基づいてＮ個の測温抵抗体の温度を演算するので、３つ以上の測温抵抗体を設けて温度を検出する場合に、外部端子の数を減らすことができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本実施形態に係る誘導発熱ローラ装置の構成を模式的に示す図である。

【図2】同実施形態の３素子３端子の温度検出用回路の構成を示す図である。

【図3】同実施形態の２素子３端子の温度検出用回路の構成を示す図である。

【図4】変形実施形態の４素子４端子の温度検出用回路の構成を示す図である。

【図5】４素子４端子の温度検出用回路の変形例を示す図である。

【図6】変形実施形態の５素子５端子の温度検出用回路の構成を示す図である。

【図7】変形実施形態の５素子５端子の温度検出用回路の構成を示す図である。

【0010】

１．第１実施形態
以下に本発明に係る誘導発熱ローラ装置の第１実施形態について図面を参照して説明する。

【0011】

本実施形態に係る誘導発熱ローラ装置１００は、図１に示すように、回転自在に支持されたロール本体２と、このロール本体２の内部に設けられ、鉄心３１及び当該鉄心３１に巻回された巻き線３２からなる誘導発熱機構３と、巻き線３２に接続されるとともに、交流電流又は交流電圧を制御する制御素子４が設けられた電源回路５とを備えている。

【0012】

ロール本体２の側周壁の肉厚内には、気液二相の熱媒体が封入される複数のジャケット室２Ｓが周方向に等間隔に形成されている。また、本実施形態の制御素子４は、半導体により交流電流又は交流電圧の通電角を制御するものであり、具体的にはサイリスタである。

【0013】

そして、本実施形態の誘導発熱ローラ装置１００は、ロール本体２に設けられたＮ個（Ｎは３以上の整数）の測温抵抗体６１が結線されてＮ個の外部端子Ｔが設けられた温度検出用回路６と、電源８が接続されたＮ個の外部端子Ｔの検出値に基づいて、Ｎ個の測温抵抗体６１の温度を演算する演算制御装置７とを備えている。

【0014】

温度検出用回路６は、図２に示すように、３つの測温抵抗体６１（以下、素子６１ａ〜６１ｃとも言う。）を三角結線して、３つの外部端子Ｔ_１〜Ｔ_３を有する回路構成である。なお、測温抵抗体６１は、例えば白金測温抵抗体である。

【0015】

演算制御装置７は、電源８から各端子Ｔ_１〜Ｔ_３間への給電を切り替えるとともに、各端子Ｔ_１〜Ｔ_３間を流れる電流及び各端子Ｔ_１〜Ｔ_３の電圧を計測して各素子６１ａ〜６１ｃの抵抗値Ａ〜Ｃを算出し、各素子６１ａ〜６１ｃの温度を演算するものである。なお、図１の符号９は、電源８からの電圧を温度検出用回路６に印加するための給電機構である。この給電機構９は、回転トランスを用いて電磁的結合を得る方式、又はスリップリングを用いて電気的結合を得る方式のものである。電源８としては、給電機構９に回転トランスを用いた場合には、交流電源を用い、スリップリングを用いた場合には、交流電源又は直流電源を用いる。

【0016】

具体的に本実施形態では、演算制御装置７は、端子Ｔ_１−Ｔ_３間と、端子Ｔ_１−Ｔ_２間と、端子Ｔ_２−Ｔ_３間との３点の電気抵抗を計測する。ここで、未知数は、素子抵抗Ａ、Ｂ、Ｃの３つであり、演算制御装置７は、３つの連立方程式による演算でその値を算出する。そして、演算制御装置７は、算出した素子抵抗Ａ、Ｂ、Ｃに基づいて、素子６１ａ〜６１ｃが位置する点の温度を算出する。

【0017】

また、演算制御装置７は、以下の内容により演算を行っても良い。
演算制御装置７は、端子Ｔ_１−Ｔ_３間に電圧Ｅ_ｂを印加して、合成抵抗Ｒ_ｂを計測する。このとき演算制御装置７は、端子Ｔ_１−Ｔ_２間の分圧ｅ_ａと、端子Ｔ_２−Ｔ_３間の分圧ｅ_ｃを計測する。ここで、電圧比は素子抵抗比と同じになる。その比を１：Ｋとすれば、Ａ：Ｃ＝１：Ｋとなるので、Ｃ＝ＫＡとなる。したがって、未知数は、Ａ、ＫＡ、Ｂであり、つまり、Ａ及びＢの２つとなる。

【0018】

また、演算制御装置７は、端子Ｔ_１−Ｔ_２間に電圧Ｅ_ａを印加して、合成抵抗Ｒ_ａを計測する。このとき演算制御装置７は、端子Ｔ_１−Ｔ_３間の分圧ｅ_ｂと、端子Ｔ_２−Ｔ_３間の分圧ｅ_ｃを計測する。ここで、電圧比は素子抵抗比と同じになる。その比を１：Ｌとすれば、Ｂ：Ｃ＝１：Ｌとなるので、Ｃ＝ＬＢとなる。したがって、未知数は、Ａ、ＬＢ、Ｂであり、つまり、Ａ及びＢの２つとなる。

【0019】

これら２つの計測により２つの連立方程式が得られ、この連立方程式を解くと、素子抵抗Ａ、Ｂ、Ｃが求められる。
なお、詳細な計算は省略するが、素子抵抗Ａ、Ｂ、Ｃは、以下の式により示される。
Ａ＝｛（１＋Ｋ）（１＋Ｌ）−１｝ＲａＲｂ／（１＋Ｋ）｛（１＋Ｌ）Ｒｂ−Ｒａ｝
Ｂ＝Ｋ｛（１＋Ｋ）（１＋Ｌ）−１｝ＲａＲｂ／Ｌ（１＋Ｋ）｛（１＋Ｌ）Ｒｂ−Ｒａ｝
Ｃ＝Ｋ｛（１＋Ｋ）（１＋Ｌ）−１｝ＲａＲｂ／（１＋Ｋ）｛（１＋Ｌ）Ｒｂ−Ｒａ｝

【0020】

なお、この演算制御装置７により得られた各部の温度に基づいて、電源回路５の制御素子４が制御されて、ロール本体２の温度が調整される。

【0021】

本実施形態の３素子３端子の温度検出回路６が設けられたロール本体２は、図３に示す２素子３端子の温度検出回路が設けられたロール本体と交換可能とされている。本実施形態の３素子３端子の温度検出回路６が設けられたロール本体２及び図３に示す２素子３端子の温度検出回路が設けられたロール本体は、何れも、３つの外部端子Ｔを有するため、給電機構９を共通化することができる。

【0022】

２．第２実施形態
次に第２実施形態の誘導発熱ローラ装置について説明する。
本実施形態の誘導発熱ローラ装置１００は、前記実施形態とは、温度検出用回路６及び演算制御装置７の構成が異なる。

【0023】

温度検出用回路６は、図４に示すように、４つの測温抵抗体６１（以下、素子６１ａ〜６１ｄとも言う。）を四角結線して、４つの外部端子Ｔ_１〜Ｔ_４を有する回路構成である。

【0024】

演算制御装置７は、電源８から各端子Ｔ_１〜Ｔ_４間への給電を切り替えるとともに、各端子Ｔ_１〜Ｔ_４間を流れる電流及び各端子Ｔ_１〜Ｔ_４の電圧を計測して各素子６１ａ〜６１ｄの抵抗値Ａ〜Ｄを算出し、各素子６１ａ〜６１ｄの温度を演算するものである。

【0025】

具体的に本実施形態では、演算制御装置７は、端子Ｔ_１−Ｔ_２間と、端子Ｔ_１−Ｔ_３間と、端子Ｔ_１−Ｔ_４間と、端子Ｔ_２−Ｔ_４間の４点の電気抵抗を計測する。ここで、未知数は、素子抵抗Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４つであり、演算制御装置７は、４つの連立方程式による演算でその値を算出する。そして、演算制御装置７は、算出した素子抵抗Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに基づいて、素子６１ａ〜６１ｄが位置する点の温度を算出する。なお、この方程式はかなり難解となる。

【0026】

そこで、演算制御装置７は、以下の内容により演算を行っても良い。
演算制御装置７は、端子Ｔ_１−Ｔ_３間に電圧Ｅを印加して、合成抵抗Ｒを算出する。このとき演算制御装置７は、分圧ｅ_ａ、ｅ_ｂ、ｅ_ｃ、ｅ_ｄを計測する。それぞれの抵抗比は、Ａ：Ｂ＝ｅ_ａ：ｅ_ｂ、Ｃ：Ｄ＝ｅ_ｃ：ｅ_ｄとなる。Ａ：Ｂ＝１：Ｋ、Ｃ：Ｄ＝１：Ｌとすれば、Ｂ＝ＫＡ、Ｄ＝ＬＣとなる。

【0027】

また演算制御装置７は、端子Ｔ_２−Ｔ_４間に電圧Ｅ’を印加して、合成抵抗ｒを算出する。このとき演算制御装置７は、分圧ｅ_ａ’、ｅ_ｂ’、ｅ_ｃ’、ｅ_ｄ’を計測する。それぞれの抵抗比は、Ａ：Ｄ＝ｅ_ａ’：ｅ_ｄ’、Ｂ：Ｃ＝ｅ_ｂ’：ｅ_ｃ’となる。Ａ：Ｄ＝１：Ｍ、Ｂ：Ｃ＝１：Ｎとすれば、Ｄ＝ＭＡ、Ｂ＝Ｃ／Ｎとなる。この抵抗比を用いれば、未知数は２つとなる。このように、２つの端子間Ｔ_１−Ｔ_３、Ｔ_２−Ｔ_４の抵抗計測と、それぞれの分圧計測で、素子６１ａ〜６１ｄの抵抗値Ａ〜Ｄは簡単に求めることができる。

【0028】

なお、詳細な計算は省略するが、素子抵抗Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、以下の式により示される。
Ａ＝Ｒｒ｛（１＋Ｌ）（１＋Ｍ）−（１＋Ｋ）（１＋１／Ｎ）｝
／Ｋ（１＋Ｌ）（１＋Ｎ）｛Ｒ（１＋Ｍ）−ｒ（１＋Ｋ）｝
Ｂ＝Ｒｒ｛（１＋Ｌ）（１＋Ｍ）−（１＋Ｋ）（１＋１／Ｎ）｝
／（１＋Ｌ）（１＋Ｎ）｛Ｒ（１＋Ｍ）−ｒ（１＋Ｋ）｝
Ｃ＝Ｒｒ｛（１＋Ｌ）（１＋Ｍ）−（１＋Ｋ）（１＋１／Ｎ）｝
／（１＋Ｌ）（１＋１／Ｎ）｛Ｒ（１＋Ｍ）−ｒ（１＋Ｋ）｝
Ｄ＝ＲｒＬ｛（１＋Ｌ）（１＋Ｍ）−（１＋Ｋ）（１＋１／Ｎ）｝
／（１＋Ｌ）（１＋１／Ｎ）｛Ｒ（１＋Ｍ）−ｒ（１＋Ｋ）｝

【0029】

その他、４素子４端子の温度検出用回路６としては、図５に示すように、３つの素子６１ａ〜６１ｃを三角接続して、その１つの頂点に４番目の素子６１ｄの一端を接続し、他端を４番目の外部端子Ｔ_４としても良い。この場合、演算制御装置７は、４番目の両端に電圧を印加して、当該４番目の素子６１ｄの抵抗値Ｄを算出するとともに、残りの３つの素子６１ａ〜６１ｃについては、前記第１実施形態と同様にして、それらの抵抗値Ａ〜Ｃを算出する。

【0030】

３．第３実施形態
次に第３実施形態の誘導発熱ローラ装置について説明する。
本実施形態の誘導発熱ローラ装置１００は、前記実施形態とは、温度検出用回路６及び演算制御装置７の構成が異なる。

【0031】

温度検出用回路６は、図６に示すように、４つの素子６１ａ〜６１ｄを四角結線して、その１つの頂点に５番目の素子６１ｆの一端を接続し、他端を５番目の外部端子Ｔ_５とする。

【0032】

そして、演算制御装置７は、５番目の素子６１ｆの両端に電圧を印加して、当該５番目の素子６１ｆの抵抗値Ｆを算出するとともに、残りの４つの素子６１ａ〜６１ｄについては、前記第２実施形態と同様にして、それらの抵抗値Ａ〜Ｄを算出する。

【0033】

その他、５素子５端子の温度検出用回路６としては、図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、３つの測温抵抗体６１ａ〜６１ｃを三角接続して、その１つの頂点に４番目の素子６１ｄの一端を接続して、他端を４番目の外部端子Ｔ_４とし、１つの頂点に５番目の素子６１ｆの一端を接続して、他端を５番目の外部端子Ｔ_５としてもよい。この場合、演算制御装置７は、４番目の素子６１ｄの両端に電圧を印加して、当該４番目の素子６１ｄの抵抗値Ｄを算出し、５番目の素子６１ｆの両端に電圧を印加して、当該５番目の素子６１ｆの抵抗値Ｆを算出し、残りの３つの素子６１ａ〜６１ｃについては、前記第１実施形態と同様にして、それらの抵抗値Ａ〜Ｃを算出する。

【0034】

４．その他の実施形態
６素子以上の温度検出用抵抗の具体例について以下に説明する。
６素子６端子の場合は、前記第１実施形態の３素子３端子の回路を２組用いることが考えられる。また、第１実施形態の３素子３端子の回路の各頂点に１つずつ素子を接続することも考えられる。
７素子７端子の場合は、前記第１実施形態の素子３端子の回路と、前記第２実施形態の４素子４端子の回路とを組み合わせることが考えられる。
８素子８端子の場合は、前記第２実施形態の４素子４端子の回路を２組用いることが考えられる。
９素子９端子の場合は、前記第２実施形態の４素子４端子の回路と前記第３実施形態の５素子５端子の回路とを組み合わせることが考えられる。
１０素子１０端子の場合は、前記第３実施形態の５素子５端子の回路を２組用いることが考えられる。

【0035】

このように３素子以上の温度検出用回路６は、前記第１〜３実施形態の３素子３端子の回路、４素子４端子の回路及び５素子５端子の回路を組み合わせることによって構成することができる。

【0036】

このように構成した前記各実施形態の誘導発熱ローラ装置１００によれば、Ｎ個（Ｎは３以上の整数）の測温抵抗体６１を結線してＮ個の外部端子Ｔとし、当該Ｎ個の外部端子Ｔからの検出値に基づいてＮ個の測温抵抗体６１の温度を演算するので、３つ以上の測温抵抗体６１を設けて温度を検出する場合に、外部端子Ｔの数を減らすことができる。

【0037】

その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。また、各計算過程において実測値と計算値とに差異が生じる場合には、実測値から算出した補正係数を用いて補正を行うことも言うまでも無いことである。

【符号の説明】

【0038】

１００・・・誘導発熱ローラ装置
２・・・ロール本体
２Ｓ・・・ジャケット室
３・・・磁束発生機構
３２・・・巻き線
６・・・温度検出用回路
６１・・・測温抵抗体
Ｔ・・・外部端子
７・・・演算制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】