JP2012045480A - Gas replacement device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、シート状の対象物の表面に向けて置換ガスを吹き付けて、該対象物の表面近傍を置換ガスに置換するガス置換装置に関する。 The present invention relates to a gas replacement device that blows a replacement gas toward the surface of a sheet-like object and replaces the vicinity of the surface of the object with a replacement gas.
従来から、例えば特許文献1に記載のように、コーティング剤に紫外線や電子線を照射する装置に設けられたガス置換装置が知られている。ガス置換装置は、紙やフィルム等のシート状の対象物に塗布されたコーティング剤の硬化に際し、コーティング剤に向けて窒素ガス等の不活性ガスを吹き付ける。これにより、コーティング剤の周囲に存在する酸素が不活性ガスに置換されるため、ラジカル重合反応であるコーティング剤の硬化反応が酸素によって阻害されるのを防止する。
2. Description of the Related Art Conventionally, as described in
ところで、上述したガス置換装置には、不活性ガスが高価なこともあり、より少ない量の不活性ガスでコーティング剤の周囲の酸素を不活性ガスに置換すること、すなわち置換効率の向上が強く求められている。特許文献1のガス置換装置においては、不活性ガスを吹き出す吹き出し口の形状や吹き出し口と対象物表面との距離などが変更可能に構成されているものの、対象物の表面近傍における置換効率を向上させるうえで、吹き出し口付近における形状に関してさらなる改善の余地があった。
By the way, in the gas replacement apparatus described above, the inert gas may be expensive, and the oxygen around the coating agent is replaced with the inert gas with a smaller amount of the inert gas, that is, the replacement efficiency is strongly improved. It has been demanded. In the gas replacement device of
本発明は、上記実状を鑑みてなされたものであり、その目的は、対象物に置換ガスを吹き付けて該対象物の表面近傍を置換ガスに置換するガス置換装置において、置換効率を向上させたガス置換装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and the object thereof is to improve the replacement efficiency in a gas replacement apparatus that blows a replacement gas onto an object and replaces the vicinity of the surface of the object with a replacement gas. The object is to provide a gas displacement device.
上記課題を解決するために、この発明では、シート状の対象物を搬送する搬送部と、前記対象物の表面に向かって吹き出し口から置換ガスを吹き出す吹き出し部とを有し、前記対象物の表面上における雰囲気を前記置換ガスに置換するガス置換装置において、前記吹き出し部は、前記対象物の表面と平行な対向面を有し、前記吹き出し口は、前記対象物の直上から前記対象物の表面に前記置換ガスを吹き出し、前記対向面は、前記対象物の搬送方向における上流側の上流側対向面と下流側の下流側対向面とに前記吹き出し口によって区画され、前記上流側対向面と前記対象物の表面との間隔が0.5mm以上3.5mm以下に設定される。 In order to solve the above-described problems, the present invention includes a transport unit that transports a sheet-like object, and a blow-out unit that blows a replacement gas from a blow-out port toward the surface of the target object. In the gas replacement apparatus that replaces the atmosphere on the surface with the replacement gas, the blowing portion has a facing surface parallel to the surface of the object, and the blowing port is formed on the object from directly above the object. The replacement gas is blown to the surface, and the facing surface is partitioned by the blowing port into an upstream facing surface on the upstream side and a downstream facing surface on the downstream side in the conveying direction of the object, and the upstream facing surface The distance from the surface of the object is set to 0.5 mm or more and 3.5 mm or less.
本発明者は、対象物の表面近傍における置換効率を向上させるべく、吹き出し口付近の形状に関わる様々なシミュレーションを行った結果、上述した構成であれば、ガス置換装置を通過した対象物の表面近傍において置換効率が向上することを見出した。 As a result of performing various simulations related to the shape near the outlet in order to improve the replacement efficiency in the vicinity of the surface of the object, the present inventor has found that the surface of the object that has passed through the gas replacement device has the above-described configuration. It has been found that the substitution efficiency is improved in the vicinity.
この発明のガス置換装置では、上流側対向面と対象物の表面とによって上流側流路が形成され、下流側対向面と対象物の表面とによって下流側流路が形成される。そして、吹き出し口から吹き出された置換ガスは、対象物の表面に吹き出されることでガスカーテンとしての機能を果たし、搬送される対象物に引っ張られて上流側流路に進入してくる外部の
ガスが下流側流路に流れ込むことを抑制する。また、吹き出された置換ガスは、一部が上流側流路に、残りが下流側流路に流れ込む。この際に置換ガスは、対象物の表面に跳ね返されるような態様で各流路に流れ込むため、上流側流路においては、搬送される対象物に引っ張られるように外部のガスによる搬送方向への流れが対象物側に形成され、流れ込む置換ガスによる搬送方向とは反対方向の流れが対向面側に形成される。そして外部のガスは、対象物の表面に吹き付けられたのちに上流側流路へと流れ込む置換ガスによって対象物から剥離され、該置換ガスとともに上流側流路から排出される。これにより、上流側流路に進入してきた外部のガスは、下流側流路に流れ込む置換ガスに置換される。そして、上流側対向面と対象物との間隔を0.5mm以上3.5mm以下にすることによって、吹き出し口から吹き出された置換ガスの拡散や対象物に吹き付けられる置換ガスの流速低下などが抑えられ、対象物から外部のガスが剥離されやすくなることで置換効率が向上するものと考えられる。
In the gas replacement device of the present invention, an upstream flow path is formed by the upstream facing surface and the surface of the object, and a downstream flow path is formed by the downstream facing surface and the surface of the object. Then, the replacement gas blown out from the blowout port is blown out onto the surface of the object, thereby functioning as a gas curtain, and is pulled by the object to be transported and enters the upstream flow path. The gas is prevented from flowing into the downstream channel. Further, part of the blown-out replacement gas flows into the upstream flow path, and the rest flows into the downstream flow path. At this time, the replacement gas flows into each flow channel in such a manner that it is bounced back to the surface of the object. Therefore, in the upstream flow channel, the replacement gas is pulled in the conveyance direction by the external gas so as to be pulled by the object to be conveyed. A flow is formed on the object side, and a flow in the direction opposite to the conveying direction by the flowing replacement gas is formed on the facing surface side. The external gas is peeled off from the object by the replacement gas flowing into the upstream channel after being blown onto the surface of the object, and is discharged from the upstream channel together with the replacement gas. Thereby, the external gas that has entered the upstream flow path is replaced with a replacement gas that flows into the downstream flow path. Then, by setting the distance between the upstream facing surface and the object to be 0.5 mm or more and 3.5 mm or less, the diffusion of the replacement gas blown from the blowout port or the decrease in the flow velocity of the replacement gas blown to the object is suppressed. Therefore, it is considered that the replacement efficiency is improved because the external gas is easily separated from the object.
また、この発明のガス置換装置では、前記下流側対向面における前記搬送方向の長さが20mm以上250mm以下に設定される。
このガス置換装置のように、下流側対向面における前記搬送方向の長さを、20mm以上250mm以下にすることにより、ガス置換装置の置換効率がより向上する。
Moreover, in the gas replacement apparatus of this invention, the length of the said conveyance direction in the said downstream opposing surface is set to 20 mm or more and 250 mm or less.
As in this gas replacement device, the replacement efficiency of the gas replacement device is further improved by setting the length in the transport direction on the downstream facing surface to 20 mm or more and 250 mm or less.
また、この発明のガス置換装置では、前記上流側対向面における前記搬送方向の長さが5mm以上150mm以下に設定される。
このガス置換装置のように、上流側の対向面の前記搬送方向における長さを、5mm以上150mm以下にすることにより、ガス置換装置の置換効率がさらに向上する。
Moreover, in the gas replacement apparatus of this invention, the length of the said conveyance direction in the said upstream opposing surface is set to 5 mm or more and 150 mm or less.
Like this gas replacement apparatus, the replacement efficiency of the gas replacement apparatus is further improved by setting the length of the upstream facing surface in the transport direction to 5 mm or more and 150 mm or less.
また、この発明のガス置換装置では、前記下流側対向面に凹部を備え、該凹部に旋回流が形成される。
本発明者は、ガス置換装置の置換効率に関するシミュレーションを行う中で、下流側対向面に凹部を設けて該凹部に旋回流が形成されることによって、ガス置換装置の置換効率がさらに向上することを見出した。
In the gas replacement device of the present invention, the downstream facing surface is provided with a recess, and a swirling flow is formed in the recess.
The present inventor performs a simulation on the replacement efficiency of the gas replacement device, and further improves the replacement efficiency of the gas replacement device by providing a recess on the downstream facing surface and forming a swirl flow in the recess. I found.
上述した構成のガス置換装置によれば、下流側対向面に凹部を備えており、該凹部には、下流側流路における流れに応じた旋回流が形成される。ここで、下流側流路においては、対象物の表面から剥離しなかった外部ガスにより対象物に近づくほど該外部ガスの濃度が高くなり、反対に対向面に近づくほど置換ガスの濃度が高くなる。そして、対向面側を流れるガスの一部が凹部に流入することにより該凹部に旋回流が形成される。そのため凹部では、置換ガスの濃度が高い状態が維持されるとともに、下流側流路からの流入と下流側流路への流出とが繰り返されることになる。こうした凹部への流入によって下流側流路においては、凹部が設けられていない構成よりも対象物の表面から離れるようなガスの流れが誘発されることから、対象物の表面近傍であって外部ガスの濃度が高い部分が拡散されやすくなる。それゆえに、対象物の表面近傍における置換効率がさらに向上するものと考えられる。 According to the gas displacement device having the above-described configuration, the downstream facing surface is provided with the recess, and a swirling flow corresponding to the flow in the downstream channel is formed in the recess. Here, in the downstream flow path, the concentration of the external gas increases as it approaches the object due to the external gas that has not been separated from the surface of the object, and the concentration of the replacement gas increases as it approaches the opposite surface. . A part of the gas flowing on the opposite surface side flows into the concave portion, so that a swirl flow is formed in the concave portion. For this reason, in the recess, the state in which the concentration of the replacement gas is high is maintained, and the inflow from the downstream channel and the outflow to the downstream channel are repeated. In the downstream flow path, the flow of gas away from the surface of the object is induced in the downstream flow path by the inflow into the recess, so that the external gas is in the vicinity of the surface of the object. The portion having a high concentration is easily diffused. Therefore, it is considered that the replacement efficiency near the surface of the object is further improved.
本発明のガス置換装置によれば、対象物の表面近傍の置換効率を向上させることができる。 According to the gas replacement device of the present invention, the replacement efficiency in the vicinity of the surface of the object can be improved.
以下、本発明のガス置換装置の一実施形態について、図1〜図7を参照して説明する。まず、ガス置換装置が用いられるコーティング剤硬化システムについて説明する。図1は、ガス置換装置を用いたコーティング剤硬化システムの概略構成を模式的に示す図である。 Hereinafter, an embodiment of a gas replacement device of the present invention will be described with reference to FIGS. First, a coating agent curing system using a gas displacement device will be described. FIG. 1 is a diagram schematically showing a schematic configuration of a coating agent curing system using a gas displacement device.
図1に示されるように、コーティング剤硬化システム10は、対象物としてのシート状のウェブ11を搬送し、ガス置換装置を構成する搬送部12を有している。搬送部12は、搬入口13aから搬出口13bに向けてチャンバ13内を搬送方向にウェブ11を搬送する。
As shown in FIG. 1, the coating
チャンバ13内には、ガス置換装置を構成する吹き出し部14と、照射部15とが搬送方向に並設されている。吹き出し部14は、搬送部12によって搬送されるウェブ11に対して、該ウェブ11の表面に直交する方向に沿って吹き出し口から置換ガス(不活性ガス)16を吹き付けて、該ウェブ11の表面近傍を置換ガス16に置換する。また吹き出し部14は、チャンバ13内を置換ガス16で満たす役割も果たす。照射部15は、表面近傍が置換ガス16に置換されたウェブ11に対して、例えば電子線や紫外線などのエネルギービーム18を照射することにより、該ウェブ11の表面に塗布されたコーティング剤を硬化させる。
In the
本発明者は、上述したコーティング剤硬化システム10に用いられるガス置換装置の置換効率を向上させるべく、吹き出し口付近の形状に関わる様々なシミュレーションを行った。以下、本発明者によるシミュレーションについて説明するが、まず、シミュレーションに用いたガス置換装置について図2を用いて説明する。図2は、ガス置換装置の構造を模式的に示す図であって、吹き出し部14の外形を示すとともに、上流側流路26及び下流側流路27における矢印は、各流路におけるガスの流れを模式的に示したものである。なお、図2では、搬送部12を省略して示している。
The present inventor performed various simulations related to the shape near the outlet in order to improve the replacement efficiency of the gas replacement device used in the coating
図2に示されるように、吹き出し部14は、ウェブ11の表面に平行となるように配置され、搬送方向と直交するウェブ11の幅方向(紙面手前側から奥側への方向)に延びる対向面21を有している。また吹き出し部14は、対向面21の端に該対向面21に対して直角な端面22を有している。対向面21には、ウェブ11に対して該ウェブ11の表面の法線方向に沿うように置換ガス16を吹き付ける吹き出し口23が上記幅方向の全域にわたって延出形成されている。そのため対向面21は、吹き出し口23によって該吹き出し口23よりも搬送方向の上流側である上流側対向面24と下流側である下流側対向面25とに区画される。そして、上流側対向面24とウェブ11の表面とによって上流側流路26が形成され、下流側対向面25とウェブ11の表面とによって下流側流路27が形成されている。
As shown in FIG. 2, the blowing
こうした構成のガス置換装置では、搬送されるウェブ11に引っ張られて外部空間31の外部ガス28が上流側流路26に進入するものの、吹き出し口23から吹き出された置換ガス16がガスカーテンとして機能するため、上流側流路26から下流側流路27へ外部ガス28が進入することを抑えることが可能である。また置換ガス16は、ウェブ11
の表面に吹き付けられたのち、一部が上流側流路26を通じて外部空間31に流出するとともに、残りが下流側流路27を通じて外部空間32に流出する。この際、置換ガス16は、ウェブ11の表面に跳ね返されるような態様で各流路26,27に流れ込む。そのため、上流側流路26においては、進入してきた外部空間31の外部ガス28による搬送方向の流れがウェブ11側に形成され、流出する置換ガス16による搬送方向とは逆向きの流れが上流側対向面24側に形成される。そして外部ガス28は、ウェブ11の表面に吹き付けられた置換ガス16によってウェブ11から剥離されて、該置換ガス16とともに上流側流路26から排出される。これにより、ウェブ11の表面近傍の外部ガス28が下流側流路27に流れ込む置換ガス16に置換されることになる。
In the gas replacement device having such a configuration, the
After being sprayed on the surface, a part flows out to the
次に、上述したガス置換装置に対して行ったシミュレーションの各種条件について説明する。今回のシミュレーションにおいては、解析ソフトウェアとして、熱流体解析ソフトである「FLUENT ver12.0」(ANSYS社製、登録商標)を用い、各種条件を以下のように設定した。
<解析に関する条件>
・2次元定常解析
・メッシュ形状:三角・四角のハイブリッドメッシュ
・メッシュ数:36302
・乱流モデル:標準kε+拡張壁関数
・重力考慮
・壁面における流体の相対速度は「ゼロ」
・拡散係数:2.14×10−5m2/s
<ウェブに関する条件>
・搬送速度:200m/min
<外部空間に関する条件>
・外部空間31,32:大気(酸素濃度21%、窒素濃度79%)
・粘度:1.79×10−5Pa・s
・密度:1.225kg/m3
・外部空間での圧力:大気圧
・外部空間31,32は、互いに独立した空間であり、上流側流路26及び下流側流路27を通じて連通
・外部ガス進入時の乱流条件:乱流強度10%、水力直径1mm
<置換ガスに関する条件>
・置換ガス:不活性ガス(窒素100%)
・粘度:1.79×10−5Pa・s
・密度:1.225kg/m3
・吹き出し口:スリット幅Sw=2mm、ウェブ11の幅方向における幅500mm
・流量:320L/min(流速5.33m/s相当)
・吹き出し時の乱流条件:乱流強度10% 水力直径1mm
<評価に関する条件>
・下流側流路27の出口におけるウェブ11の表面から70μmの計測地点MPの酸素濃度を算出
・好適な範囲:5ppm以下
・より好適な範囲:1ppm以下
このように今回のシミュレーションでは、ガス置換装置の出口にある計測地点MPにおける酸素濃度が5ppm以下である範囲を好適な範囲、1ppm以下である範囲をより好適な範囲とした。これらの基準は、本発明者がシミュレーションの結果に基づきコーティング剤硬化システム10の試作機を作製したところ、コーティング剤の硬化状態が良好であったことに由来する。
<試験例1>
まず、下流側対向面25の長さL2に関するシミュレーションである試験例1の条件及び結果について説明する。試験例1では、条件を以下のように設定した。なお、上記した解析に関する条件、ウェブに関する条件、外部空間に関する条件、置換ガスに関する条件、評価に関する条件に変更はない。
<試験例1の条件>
・上流側対向面24とウェブ11の表面との間隔であるギャップG1=2.5mm
・上流側対向面24の長さL1=18mm
・下流側対向面25の長さL2=2、5、10、20、30、40、47.75、60、75、100、150、250mmの計12種類
図3に試験例1の条件下におけるシミュレーションの結果を示す。図3は、下流側対向面の長さと酸素濃度との関係を示したグラフである。
Next, various conditions of the simulation performed for the gas replacement device described above will be described. In this simulation, “FLUENT ver12.0” (registered trademark, manufactured by ANSYS), which is thermal fluid analysis software, was used as analysis software, and various conditions were set as follows.
<Conditions for analysis>
・ 2D steady analysis ・ Mesh shape: Triangular and square hybrid mesh ・ Number of meshes: 36302
・ Turbulent model: Standard kε + extended wall function ・ Consideration of gravity ・ Relative velocity of fluid on the wall is “zero”
・ Diffusion coefficient: 2.14 × 10 −5 m 2 / s
<Web conditions>
・ Conveying speed: 200m / min
<Conditions related to external space>
・
・ Viscosity: 1.79 × 10 −5 Pa · s
Density: 1.225 kg / m 3
-Pressure in the external space: Atmospheric pressure-The
<Conditions for replacement gas>
・ Replacement gas: inert gas (
・ Viscosity: 1.79 × 10 −5 Pa · s
Density: 1.225 kg / m 3
-Outlet: slit width Sw = 2 mm,
・ Flow rate: 320 L / min (equivalent to a flow rate of 5.33 m / s)
-Turbulent flow conditions when blowing:
<Conditions for evaluation>
Calculation of oxygen concentration at the measurement point MP of 70 μm from the surface of the
<Test Example 1>
First, conditions and results of Test Example 1, which is a simulation related to the length L2 of the downstream facing
<Conditions of Test Example 1>
A gap G1 = 2.5 mm, which is the distance between the upstream facing
・ Length L1 of the upstream facing
-Length L2 of downstream facing
図3に示されるように、計測地点MPにおける酸素濃度が5ppm以下となる下流側対向面25の長さL2は、20mm以上250mm以下であることが認められた。また、酸素濃度が1ppm以下となる下流側対向面25の長さL2は、30mm以上250mm以下であることが認められた。すなわち、下流側対向面25の長さは、20mm以上250mm以下、より好ましくは30mm以上250mm以下であることが認められた。
<試験例2>
次に、上流側対向面24の長さL1に関するシミュレーションである試験例2の条件及び結果について説明する。試験例2では、条件を以下のように設定した。なお、上記した解析に関する条件、ウェブに関する条件、外部空間に関する条件、置換ガスに関する条件、評価に関する条件に変更はない。
<試験例2の条件>
・ギャップG1=2.5mm
・上流側対向面24の長さL2=1、2、5、10、18、30、50、75、100、150mmの計10種類
・下流側対向面25の長さL2=47.75mm
図4に試験例2の条件下におけるシミュレーションの結果を示す。図4は、上流側対向面の長さと酸素濃度との関係を示したグラフである。
As shown in FIG. 3, it was recognized that the length L2 of the downstream facing
<Test Example 2>
Next, conditions and results of Test Example 2, which is a simulation related to the length L1 of the upstream facing
<Conditions of Test Example 2>
・ Gap G1 = 2.5mm
-Length L2 of upstream facing
FIG. 4 shows the results of simulation under the conditions of Test Example 2. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the length of the upstream facing surface and the oxygen concentration.
図4に示されるように、計測地点MPにおける酸素濃度が5ppm以下となる上流側対向面24の長さL1は、5mm以上150mm以下であることが認められた。また、酸素濃度が1ppm以下となる上流側対向面24の長さL1は、5mm以上100mm以下であることが認められた。すなわち、上流側対向面24の長さL1は、5mm以上150mm以下、より好ましくは5mm以上100mm以下であることが認められた。
<試験例3>
次に、ウェブ11と上流側対向面24との間隔であるギャップG1に関するシミュレーションである試験例3の条件及び結果について説明する。試験例3では、条件を以下のように設定した。なお、上記した解析に関する条件、ウェブに関する条件、外部空間に関する条件、置換ガスに関する条件、評価に関する条件に変更はない。
<試験例3の条件>
・上流側対向面24とウェブ11の表面とのギャップG1=0.5、1.5、2.5、3.5、5、7mmの計6種類
・上流側対向面24の長さL1=18mm
・下流側対向面25の長さL2=47.75mm
図5に試験例3で得られたシュレーションの結果を示す。図5は、上流側対向面とウェブの表面との間隔であるギャップG1と、酸素濃度との関係を示したグラフである。
As shown in FIG. 4, it was recognized that the length L1 of the upstream facing
<Test Example 3>
Next, the conditions and results of Test Example 3, which is a simulation related to the gap G1, which is the distance between the
<Conditions of Test Example 3>
・ Gap G1 between the upstream facing
・ Length L2 of the downstream facing
FIG. 5 shows the result of the shredding obtained in Test Example 3. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the oxygen concentration and the gap G1, which is the distance between the upstream facing surface and the surface of the web.
図5に示されるように、計測地点MPにおける酸素濃度が5ppm以下となるギャップG1は、0.5mm以上3.5mm以下であることが認められた。また、酸素濃度が1p
pm以下となるギャップG1は、0.5mm以上2.5mm以下であることが認められた。すなわち、ギャップG1は、0.5mm以上3.5mm以下、より好ましくは0.5mm以上2.5mm以下であることが認められた。なお、ギャップG1の下限値である0.5mmは、搬送にともなう振動等によって、搬送中のウェブ11が対向面21に接触しないようにするために必要な間隔である。
<試験例4>
また、本発明者は、吹き出し口付近の形状に関する様々なシミュレーションを行う中で、下流側対向面25に凹部を設けて該凹部に旋回流が形成されることによって、ガス置換装置の置換効率がさらに向上することを見出した。この凹部が設けられたガス置換装置について図6を用いて説明する。図6は、凹部が設けられたガス置換装置の構造を模式的に示す図であって、吹き出し部14の外形を示すとともに、上流側流路26及び下流側流路27における矢印は、各流路におけるガスの流れを模式的に示したものである。なお、図6においても、搬送部12を省略して示している。
As shown in FIG. 5, it was recognized that the gap G1 at which the oxygen concentration at the measurement point MP is 5 ppm or less is 0.5 mm or more and 3.5 mm or less. The oxygen concentration is 1p
It was recognized that the gap G1 which is pm or less is 0.5 mm or more and 2.5 mm or less. That is, the gap G1 was found to be 0.5 mm or more and 3.5 mm or less, more preferably 0.5 mm or more and 2.5 mm or less. The lower limit of 0.5 mm of the gap G1 is an interval necessary for preventing the
<Test Example 4>
Further, the present inventor conducted various simulations on the shape near the outlet, and provided a recess in the downstream facing
図6に示されるように、この吹き出し部14には、下流側対向面25に1つの凹部35が設けられている。この凹部35は、底面35aと端面35bとによって構成される内周面を有し、上記幅方向に延出形成されている。そしてこの凹部35によって、下流側流路27の出口付近には突出部36が形成される。この凹部35には、下流側流路27を流れるガスのうち、ウェブ11の表面から離れた位置を流れるガスの一部が流入することによって、図6に示すような凹部35の内周面に沿うような旋回流が形成される。ここで、下流側流路27においては、ウェブ11の表面から剥離しなかった外部ガス28によりウェブ11に近づくほど外部ガス28の濃度が高くなり、反対にウェブ11から離れるほど置換ガス16の濃度が高くなる傾向がある。そのため、ウェブ11から離れた位置を流れるガスが流入する凹部35では、置換ガス16の濃度が高い状態が維持される。またこの凹部35で旋回流が形成されることによって、該凹部35では、下流側流路27からの流入と下流側流路27への流出とが繰り返されることになる。こうした凹部35への流入によって、ウェブ11の表面から離れるような流れが誘発されることから、ウェブ11の表面近傍、つまり外部ガス28の濃度が高い部分が拡散されやすくなる。それゆえに、ウェブ11の表面近傍における置換効率がさらに向上するものと考えられる。
As shown in FIG. 6, the
次に、上述した凹部35を設けたガス置換装置に対してシミュレーションを行った試験例4の条件及び結果について説明する。試験例4では、条件を以下のように設定した。なお、上記した解析に関する条件、ウェブに関する条件、外部空間に関する条件、置換ガスに関する条件、評価に関する条件に変更はない。
<試験例4の条件>
・上流側対向面24とウェブ11の表面とのギャップG1=2.5mm
・下流側対向面25とウェブ11の表面とのギャップG2=5mm
・上流側対向面24の長さL1=18mm
・下流側対向面25の長さL2=30、40、47.75、60、75、100、150、250mmの計8種類
・突出部36の長さL3=10mm
・突出部36の高さH=10mm未満(長さL2が30〜40mm)、10mm(長さL2が47.75mm以上)
なお、凹部35は、下流側対向面25の長さL2が47.75mmであるときを基準に形成し、ウェブ11の表面に対する凹部35の底面35aの傾きは、下流側対向面25の長さL2に関わらず一定とした。すなわち、下流側対向面25の長さL2が47.75mmよりも小さい場合の凹部35は、突出部36の長さL3を維持しつつ、長さL2の差分に応じて凹部35の端面35bを搬送方向とは逆向きに平行移動させたものである。そのため、下流側対向面25の長さが30〜40mmの範囲では、突出部36の高さHを10mm未満としている。反対に、下流側対向面25の長さL2が47.75mmよりも大き
い場合の凹部35は、突出部36の長さL3及び高さHを維持しつつ、長さL2の差分に応じて凹部35の端面35bを搬送方向へ平行移動させたものである。つまりこの際の凹部35は、底面35aがウェブ11の表面に対して傾いた面とウェブ11の表面に平行な面とによって構成される。
Next, conditions and results of Test Example 4 in which a simulation is performed on the gas replacement device provided with the above-described
<Conditions of Test Example 4>
・ Gap G1 between the upstream facing
・ Gap G2 between the downstream facing
・ Length L1 of the upstream facing
-Length L2 of the downstream facing
-Height H of the
The
図7に試験例4で得られたシミュレーションの結果を示す。図7は、下流側対向面の長さと酸素濃度との関係を示したグラフである。なお、図7では、比較対象として上記試験例1の結果も示した。 FIG. 7 shows the result of the simulation obtained in Test Example 4. FIG. 7 is a graph showing the relationship between the length of the downstream facing surface and the oxygen concentration. In addition, in FIG. 7, the result of the said test example 1 was also shown as a comparison object.
図7に示されるように、試験例4では、凹部35が設けられていない試験例1よりも酸素濃度が低下していること、及び、全ての条件において酸素濃度が1ppm以下になることが認められた。すなわち、下流側対向面25に凹部35が設けられたガス置換装置は、該凹部35が設けられていないガス置換装置よりも置換効率が向上していることが認められた。
As shown in FIG. 7, in Test Example 4, it is recognized that the oxygen concentration is lower than Test Example 1 in which the
なお、試験例3の条件に凹部35を設けた場合にも、図5に示した試験例3のシミュレーションの結果よりもより良好な結果が得られた。このことから、凹部35を設けた場合であっても、上流側対向面24とウェブ11の表面との間隔であるギャップG1は、試験例3で得られた結果と同様の範囲とすることができる。
Even when the
以上説明したように、本実施形態によれば、以下に列挙する効果が得られるようになる。
(1)上記実施形態のガス置換装置においては、ウェブ11の表面に平行になるように配置される対向面21に吹き出し口23が形成されて、該吹き出し口23からウェブ11の表面に直交する方向に沿って置換ガス16を吹き出した。また、対向面21がウェブ11の搬送方向にて上流側対向面24と下流側対向面25とで構成し、上流側対向面24とウェブ11の表面との間隔が0.5mm以上3.5mm以下であれば、置換効率が向上することが認められた。
As described above, according to the present embodiment, the effects listed below can be obtained.
(1) In the gas displacement device of the above embodiment, the
こうした構成にすることによって、吹き出し口23から吹き出された置換ガス16の拡散やウェブ11に吹き付けられる置換ガス16の流速低下などが抑えられ、ウェブ11から外部ガス28が剥離されやすくなることでガス置換装置の置換効率が向上するものと考えられる。
By adopting such a configuration, the diffusion of the
(2)上記試験例1より、下流側対向面25の長さL2を20mm以上250mm以下、より好ましくは30mm以上250mm以下にすることによって、ガス置換装置の置換効率がより向上することが認められた。
(2) From Test Example 1 above, it is recognized that the replacement efficiency of the gas replacement device is further improved by setting the length L2 of the downstream facing
(3)上記試験例2より、上流側対向面24の長さL1を5mm以上150mm以下、より好ましくは5mm以上100mm以下とすることによって、ガス置換装置の置換効率がさらに向上することが認められた。
(3) From Test Example 2 above, it is recognized that the replacement efficiency of the gas replacement device is further improved by setting the length L1 of the upstream facing
(4)上記試験例4より、下流側対向面25に凹部35を設け該凹部35に旋回流が形成されることによって、下流側流路27においてウェブ11の表面から離れるような流れが誘発されることから、ウェブ11の表面近傍における置換効率をさらに向上することが認められた。
(4) From Test Example 4 described above, a
(5)上記試験例4では、上流側対向面24とウェブ11の表面との間隔であるギャップG1よりも、下流側対向面25とウェブ11の表面との間隔であるギャップG2を大きくした。こうした構成によれば、下流側流路27における流路断面積が入口(吹き出し口
23の直後)よりも出口の方が大きくなるため、ウェブ11の表面から離れるような流れが誘発されやすくなる。これにより、ウェブ11の表面近傍の置換効率をさらに向上させることが可能である。
(5) In Test Example 4, the gap G2 that is the distance between the downstream facing
(6)上記実施形態のように置換効率が向上したガス置換装置をコーティング剤硬化システム10に適用することにより、該ガス置換装置の下流側に配置される照射部15においては、表面近傍を効率よく置換ガス16に置換されたウェブ11に対してエネルギービーム18が照射される。すなわち、コーティング剤硬化システム10によるコーティング剤の硬化状態をより良好なものにすることが可能である。なお、照射部15によるエネルギービーム18の照射は、ガス置換装置の下流側であればよいが、該表面近傍における置換ガスの濃度を維持するうえでは、ガス置換装置に近い方が好ましい。
(6) By applying the gas replacement device with improved replacement efficiency to the coating
なお、上記実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
・上記実施形態では、下流側対向面25に1つの凹部35を設けた。これを変更して、旋回流が形成される凹部を搬送方向に沿って複数形成してもよいし、ウェブ11の幅方向に沿って複数形成してもよい。また、凹部で旋回流が形成されるのであれば、凹部の形状も上記実施形態に記載した凹部35の形状に限られるものではない。
In addition, the said embodiment can also be suitably changed and implemented as follows.
In the above embodiment, one
・上記実施形態の試験例4において、すなわち凹部35を設けた場合において、ウェブ11の表面と上流側対向面24との間隔であるギャップG1よりも、ウェブ11の表面と下流側対向面25との間隔であるギャップG2を大きくした。これを変更して、ギャップG1とギャップG2を等しくしてもよいし、またギャップG1よりもギャップG2の方が小さくてもよい。こうした構成であっても、上記(4)に記載した効果と同様の効果を得ることができる。
In Test Example 4 of the above embodiment, that is, in the case where the
・上記実施形態では、上流側対向面24の長さL1を5mm以上150mm以下、より好ましくは5mm以上100mm以下とした。上流側対向面24の長さL1は、上流側対向面24とウェブ11の表面との間隔が0.5mm以上3.5mm以下であり、かつ、下流側対向面25の長さが20mm以上250mm以下であるならば、上記範囲に限られるものではない。
In the above embodiment, the length L1 of the upstream facing
・上記実施形態では、下流側対向面25の長さL2を20mm以上250mm以下、より好ましくは30mm以上250mm以下とした。下流側対向面25の長さL2は、上流側対向面24とウェブ11の表面との間隔が0.5mm以上3.5mm以下であり、かつ、上流側対向面24を有しているならば上記範囲に限られるものではない。
In the above embodiment, the length L2 of the downstream facing
・上記実施形態の吹き出し口23は、対向面21においてウェブ11の幅方向の全域にわたって延出形成されている。これに限らず、吹き出し口は、対向面21においてウェブ11の幅方向に延出形成されたものが該幅方向に並設されている吹き出し群で構成されてもよい。
In the above-described embodiment, the
・上記実施形態のガス置換装置の吹き出し口23からは、置換ガスとして上記窒素ガス等の不活性ガスに限らず、その用途に応じた置換ガスを吹き出すことが可能である。例えば、水滴の付いた対象物を乾燥させる場合であれば、置換ガスとして乾燥した空気あるいは加熱した空気を用いてもよい。
-From the blow-out
・上記実施形態の試験例4において、下流側対向面25の長さL2=47.75mmとした場合における置換ガス16の流量と酸素濃度との関係のグラフを図8に示す。図8に示されるように、試験例4では置換ガス16の流量を320L/min(流速5.33m/s相当)としたが、置換ガス16の流量に応じてウェブ11の表面近傍の酸素濃度が変
化するため、その時々の要求に応じて置換ガス16の流量を変更するとよい。
FIG. 8 shows a graph of the relationship between the flow rate of the
本発明に係るガス置換装置は、対象物の表面近傍を置換ガスに置換したのち該対象物に対して所定の処理を実施する装置に適用可能である。 The gas replacement apparatus according to the present invention can be applied to an apparatus that performs predetermined processing on an object after the vicinity of the surface of the object is replaced with a replacement gas.
H…高さ、G1,G2…ギャップ、L1,L2,L3…長さ、MP…計測地点、10…コーティング剤硬化システム、11…ウェブ、12…搬送部、13…チャンバ、13a…搬入口、13b…搬出口、14…吹き出し部、15…照射部、16…置換ガス、18…エネルギービーム、21…対向面、22…端面、23…吹き出し口、24…上流側対向面、25…下流側対向面、26…上流側流路、27…下流側流路、28…外部ガス、31,32…外部空間、35…凹部、35a…底面、35b…端面、36…突出部。 H: Height, G1, G2 ... Gap, L1, L2, L3 ... Length, MP ... Measurement point, 10 ... Coating agent curing system, 11 ... Web, 12 ... Conveying section, 13 ... Chamber, 13a ... Inlet, 13b ... Exit port, 14 ... Blowout part, 15 ... Irradiation part, 16 ... Substitution gas, 18 ... Energy beam, 21 ... Confronting surface, 22 ... End face, 23 ... Blowout port, 24 ... Upstream facing surface, 25 ... Downstream side Opposing surface, 26 ... upstream channel, 27 ... downstream channel, 28 ... external gas, 31,32 ... external space, 35 ... concave, 35a ... bottom surface, 35b ... end surface, 36 ... projection.
Claims (4)
前記対象物の表面に向かって吹き出し口から置換ガスを吹き出す吹き出し部と
を有し、
前記対象物の表面上における雰囲気を前記置換ガスに置換するガス置換装置において、
前記吹き出し部は、前記対象物の表面と平行な対向面を有し、
前記吹き出し口は、前記対象物の直上から前記対象物の表面に前記置換ガスを吹き出し、
前記対向面は、前記対象物の搬送方向における上流側の上流側対向面と下流側の下流側対向面とに前記吹き出し口によって区画され、
前記上流側対向面と前記対象物の表面との間隔が0.5mm以上3.5mm以下に設定される
ことを特徴とするガス置換装置。 A transport unit for transporting a sheet-like object;
A blowing part that blows out a replacement gas from the blowing port toward the surface of the object;
In the gas replacement apparatus for replacing the atmosphere on the surface of the object with the replacement gas,
The blowing portion has a facing surface parallel to the surface of the object,
The outlet blows the replacement gas from directly above the object onto the surface of the object,
The facing surface is partitioned by the blowout port into an upstream facing surface on the upstream side and a downstream facing surface on the downstream side in the conveyance direction of the object,
The gas replacement device, wherein a distance between the upstream facing surface and the surface of the object is set to 0.5 mm or more and 3.5 mm or less.
請求項1に記載のガス置換装置。 The gas replacement device according to claim 1, wherein a length in the transport direction on the downstream facing surface is set to 20 mm or more and 250 mm or less.
請求項2に記載のガス置換装置。 The gas replacement device according to claim 2, wherein a length in the transport direction on the upstream facing surface is set to 5 mm or more and 150 mm or less.
請求項1〜3のいずれか一項に記載のガス置換装置。 The gas replacement device according to any one of claims 1 to 3, wherein a concave portion is provided on the downstream facing surface, and a swirling flow is formed in the concave portion.
Priority Applications (1)
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JP2010189589A JP2012045480A (en) | 2010-08-26 | 2010-08-26 | Gas replacement device |
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