JP2018053953A - ガス流通ローラ - Google Patents

Abstract

【課題】 回転しながら、特定のエリアからのガスの噴出や吸入を可能にし、特に上記特定のエリアの区画を明確にできるガス流通ローラを提供すること。【解決手段】 内部にガス通路を形成した支持部材１２と、この支持部材１２の周面を覆うとともに上記支持部材１２と相対回転可能に設けられ、全周に複数のガス流通孔が形成された回転筒体１１とからなり、上記支持部材１２の外周の所定箇所には、ガスを噴出もしくは吸引するための給排孔１２ｃが設けられ、さらに、上記支持部材１２の外周には、上記給排孔１２ｃを囲んでガスの流通エリアＥ１を区画する区画用凸部１５が設けられる。そして、給排孔１２ｃが上記ガス通路を介してガス供給手段あるいは吸引手段に接続される。【選択図】 図１

Description

この発明は、特定のエリアから流体を噴出したり、吸引したりできる回転体に関する。

従来から、表面の特定のエリアからのみ流体を噴出させるローラが知られている。
特許文献１の冷却用のローラは、長尺のフィルムなどの表面処理を行なう装置において、上記フィルムを巻き付けて搬送しながら、このフィルムを冷却するためのものである。そして、上記フィルムが巻き付けられた部分のみにガスを噴出するようにしている。
このように特定の範囲のみからガスを噴出する上記ローラは、図５，６のように構成されていた。

図５，６に示すローラは、外周をガスの流通を可能にした多孔材で形成した回転筒体１を筒状の支持部材２に回転可能に設けたものである。
そして、支持部材２の外周には、断面略扇形状を有するガス噴出防止部材３の基端を固定し、このガス噴出防止部材３の先端側には、上記回転筒体１の内周面に当接するシール部材４を設けている。
このように、上記シール部材４が、回転筒体１の内周面に接触した部分（範囲α）に形成されたガス噴出孔を閉鎖することによって、上記支持部材２に設けたガス供給管５から上記回転筒体１内に供給されたガスが、上記範囲α以外の部分（範囲β）の噴出孔から噴出するようにしている。そして、回転筒体１において、上記シール部材４が接触していない範囲βにフィルムを接触させることで、回転筒体１に巻き付けられたフィルムの裏面にのみガスを噴射できるようにしている。

しかし、図５，６に示す上記ローラでは、回転筒体１の内周面であって、ガス噴射が遮断される範囲αの全面積にシール部材４が接触したまま回転筒体１が回転することになるため、上記シール部材４と回転筒体１との摺動抵抗が、回転抵抗となってしまう。
特に、ガスを噴射させる範囲βが小さい場合には、相対的にシール部材４の接触面積が大きくなるため、回転筒体１の回転抵抗が大きくなって、回転筒体１を回転させるために、大きな駆動力が必要になってしまう。

また、回転筒体１に直接、駆動源を接続せずに、例えば外周に巻かれたフィルムの移動によって回転筒体１を従動させるような場合には、上記回転抵抗が大きくなると、回転筒体１をスムーズに回転させることがほとんど不可能になってしまう。
上記のような問題を考慮し、図７に示すように、ガスを噴射させない領域αにおける摺動抵抗を小さくするため、上記ガス噴出防止部材３の円周方向両端のみに、軸線方向に伸びるシール部材６，７を設けた構造も知られている。この構造では、シール部材６，７が上記回転筒体１の内周面に接触する面積が、図５に示す構造と比べて小さいため、その分、回転抵抗を小さくできるメリットがある。

特開２０１６−０７９４９４号公報

しかし、上記図７に示す構造では、支持部材２の軸線方向に沿って形成された一対のシール部材６，７と上記防止部材３とで囲まれた空間Ｓは、上記シール部材６，７の軸線方向両端側に開口が形成される。なお、この開口位置を、図５にｓ１，ｓ２として示している。
そのため、上記ガス供給管５から供給されたガスが、上記開口ｓ１，ｓ２から上記空間Ｓ内に流れ込み、この空間Ｓを介して回転筒体１の噴出孔から噴出してしまう。

つまり、ガスを噴射させたい範囲βを明確に区画することができず、上記防止部材３を対向させている範囲αからもガスが噴出してしまう。その結果、目的の個所以外に不要なガスが噴射されたり、目的の個所へ噴射されるガス量が不足してしまったりすることがあった。

この発明の目的は、回転しながら、特定のエリアからのガスの噴出や吸入を可能にし、特に上記特定のエリアの区画を明確にできるガス流通ローラを提供することである。

第１の発明は、内部にガス通路を形成した支持部材と、この支持部材の周面を覆うとともに上記支持部材と相対回転可能に設けられ、全周に複数のガス流通孔が形成された回転筒体とからなり、上記支持部材の外周の所定箇所には、ガスを噴出もしくは吸引するための給排孔が設けられるとともに、この給排孔は上記支持部材のガス通路を介してガス供給手段あるいは吸引手段に接続される。
さらに、上記支持部材の外周には、上記給排孔を囲んでガスの流通エリアを区画する区画用凸部が設けられ、上記流通エリアを介して上記回転筒体からガスを噴出させたり、吸引したりすることを特徴とする。

第２の発明は、上記区画用凸部の先端と上記回転筒体の内周面との間に微小隙間が保持され、この微小隙間が、上記ガスの流通エリアとその外側のガスの非流通エリアとの間のガス流に対して流動抵抗を付与する絞りを構成したことを特徴とする。

第３の発明は、上記固定筒体の外周面に、上記流通エリア全体にわたって複数の給排孔が設けられたことを特徴とする。

第１の発明によれば、支持部材の外周において、ガスの流通エリアが区画用凸部で囲まれているので、流通エリアとそれ以外の非流通エリアとの区画が明確になって、両エリア間でのガス流が制限される。
そのため、支持部材のガス通路にガス供給手段を接続したとき、流通エリアに供給されたガスは、非流通エリアへ流出せずに、ガス流通エリアのみから回転筒体の外へ噴射できる。
また、支持部材のガス通路に吸引手段を接続したときには、上記流通エリアのみから外部のガスを吸引できる。
つまり、回転しているローラから、目的の個所にガスを噴射したり、目的の個所からガスを吸引したりすることができる。

しかも、非流通エリアの全面積にシール部材を接触させた従来と比べて、回転筒体の回転抵抗を小さくできるため、回転筒体の駆動力を大きくすることなく、スムーズな回転が可能である。
また、図７に示す従来例のように、一対のシール部材で囲まれた非流通エリアが流通エリアと連通することもないので、流通エリアの区画を明確にすることもできる。
さらにまた、この発明では、上記区画用凸部で囲うことによって、流通エリアが区画されるので、目的に応じて、流通エリアの形状や面積、数を自由に設定できる。

第２の発明によれば、区画用凸部と回転筒体の内周面とが摺動しないため、回転抵抗が大きくならない。したがって、駆動力を大きくしなくても、回転筒体のスムーズな回転が可能になる。

第３の発明によれば、流通エリア内の圧力が均一になり、回転筒体からの噴出速度や、吸引速度のばらつきをなくすことができる。例えば、流通エリア内に設けられた給排孔の数が少ない場合には、流通エリア内であっても、給排孔の位置とその他の位置とで圧力差ができてしまうことがある。しかし、給排孔が多数あれば、給排孔の位置に応じた圧力分布ができにくく、流通エリア全体から均一なガス噴射やガス吸引ができることになる。

この発明の一実施形態を示す軸方向断面図である。 図１のII-II線断面に相当する断面図である。 実施形態の支持部材の外周面の展開図である。 実施形態のガス流通ローラの使用例の概略図である。 従来例のローラの軸方向断面図である。 従来例のローラの軸線に直交する方向の断面図である。 図６とは別の従来例の断面図である。

図１〜３を用いて、この発明の一実施形態を説明する。
この実施形態のガス流通ローラは、図１，２に示すように、円筒状の回転筒体１１の内側に、ベアリング１３を介して筒状の支持部材１２を設け、上記回転筒体１１と支持部材１２とを相対回転可能にしたものである。
上記回転筒体１１は、ガスの流通を許容する多孔質の円筒部材からなり、例えば、焼結セラミックや、連続気泡を備えた発泡樹脂などで形成することができる。そして、上記多孔質材料の気泡部分が、この発明のガス流通孔である。

一方、支持部材１２は上記回転筒体１１の内周面との間にすき間を介して対向するチャンバ部１２ａと、その両端に連結された一対の軸部１２ｂとからなる。上記軸部１２ｂは、上記チャンバ部１２ａの内部と連通し、これらチャンバ部１２ａ及び軸部１２ｂがこの発明のガス通路を構成している。
また、上記チャンバ部１２ａの外周には、この発明の流通エリアＥ１となる特定の範囲内に複数の給排孔１２ｃが形成されている。
上記給排孔１２ｃが形成されている範囲は、図２に示すように、回転筒体１１の回転角度θ分に対応する範囲である。

また、上記チャンバ部１２ａの外周には、図１〜３に示すように、上記給排孔１２ｃが形成されている範囲を囲って、その外側部分との境を区画するための区画用凸部１５が設けられている。
なお、図３は、上記支持部材１２のチャンバ部１２ａを軸線に沿った直線で切り開いた展開図である。
そして、図３に示すように、上記給排孔１２ｃは、チャンバ部１２ａの外周面に矩形に配置されているが、このように給排孔１２ｃが形成された矩形の範囲をガスの流通エリアＥ１とし、上記区画用凸部１５で区画し、その外側を非流通エリアＥ２としている。

また、上記区画用凸部１５は、その高さを図１，２に示すように上記チャンバ部１２ａの表面と回転筒体１１の内周面との間隔よりもわずかに小さくして、その先端が上記回転筒体１１の内周に接触しないようにしている。
そのため、回転筒体１１が回転する際には、上記区画用凸部１５と回転筒体１１との間に摺動抵抗が発生することはない。
ただし、区画用凸部１５の先端と回転筒体１１の内周面との間の隙間は、微小であり、上記流通エリアＥ１と非流通エリアＥ２との間を流通するガスに対して流動抵抗を付与する大きさになっている。
そして、上記区画用凸部１５は、支持部材１２のチャンバ部１２ａの外周に、支持部材１２と一体的に形成してもよいし、凸部を構成する別部材をチャンバ部１２ａの外周面に固定するようにしてもよい。例えば、チャンバ部１２ａの外周に、上記ガス流通エリアＥ１を囲む線状溝を形成し、この溝にシールリングのような部材を嵌め込むようにしてもよい。

このようなガス流通ローラは、例えば次のようにして組み立てることができる。
先ず、上記回転筒体１１内に上記支持部材１２を挿入し、回転筒体１１の軸方向両端から支持部材１２の軸部１２ｂを突出させる。次に、上記軸部１２ｂと上記回転筒体１１との間にベアリング１３を嵌め込む。このとき、ベアリング１３の内輪１３ａに上記軸部１２ｂが圧入されるとともに、ベアリング１３の外輪１３ｂが上記回転筒体１１に圧入される寸法関係を備えている。

このようなガス流通ローラの上記支持部材１２の軸部１２ｂに配管１４を接続し、この配管１４に、図示しないガス供給手段を接続して支持部材１２の内部にガスを供給すれば、上記チャンバ部１２ａに供給されたガスが、給排孔１２ｃから流通エリアＥ１を介して、回転筒体１１の外部へ噴出する。このとき、上記区画凸部１５によって形成された絞りによって非流通エリアＥ２へのガス流に流動抵抗が付与されるため、流通エリアＥ１から非流通エリアＥ２への流れが抑制される。したがって、流通エリアＥ１に対向する回転筒体１１の外周部分のみからガスを噴出させることができる。

また、上記配管１４に図示しない吸引手段を接続すれば、上記流通エリアＥ１に対応する個所のガスを、上記流通エリアＥ１及び給排孔１２ｃを介して吸引することができる。
しかも、この実施形態では、回転筒体１１の内周面に上記区画凸部１５などが接触していないので、回転筒体１１の回転時に摺動抵抗が回転抵抗として作用することがない。そのため、回転筒体１１のスムーズな回転を実現するために、特別に駆動源を大きくする必要もない。

なお、この実施形態では、上記区画用凸部１５の先端と回転筒体１１の内周面との間に絞り機能を発揮する微小隙間を保持しているが、区画用凸部１５の先端を回転筒体１１の内周面に接触させても構わない。区画用凸部１５が回転筒体１１の内周面に接触したとしても、その接触部分は、流通エリアＥ１の輪郭部分のみになるので、図６に示す従来例のローラのシール部材４の接触面積と比べてその大きさは小さく、摺動抵抗も小さくなる。そのため、回転抵抗の増加も、図６の従来例とは比べ物にならないくらい小さくできる。
したがって、回転筒体１１をスムーズに回転させながら、目的の個所にガスを噴射したり、目的の個所からガスを吸引したりできる。

また、この実施形態では、支持部材１２の外周において、流通エリアＥ１の全体に亘って多数の給排孔１２ｃを形成しているため、流通エリアＥ１内の圧力を均一に保ちやすい。特に、多数の給排孔１２ｃが均一に配置されていれば、流通エリアＥ１内での圧力が一定になりやすく、流通エリアＥ１全体から、均一にガスを噴射したり、吸引したりできる。
ただし、流通エリアＥ１内に形成される給排孔１２ｃの数は、特に限定されない。流通エリアＥ１にガスを供給したり、流通エリアＥ１内のガスを吸引したりできれば、給排孔の数は、例えば１つでもかまわない。

また、給排孔１２ｃの数が少ない場合でも、それら給排孔１２ｃを一箇所に集中的に設けずに、その配置を分散させるようにすれば、均一噴射や均一吸引が可能になる。
さらに、ガスの流通エリアＥ１は、それを囲む区画用凸部１５によって区画されるので、区画用凸部１５の配置によって様々な形状の流通エリアＥ１を形成することができる。したがって、用途に応じて、流通エリアＥ１の形状や大きさなどを自由に設定することができる。
例えば、上記支持部材１２の円周方向や、軸線方向に、複数の流通エリアを断続的に形成することもできる。

この実施形態のガス流通ローラは、特許文献１のように巻きつけたフィルムの裏面にガスを噴射するものや、別の回転ローラとともにフィルムを挟んで回転しながら、ガスを噴射するものとして利用できる。
いずれにしてもガスの噴射範囲を絞ることができるため、噴射ガスの消費量を抑えることができる。特に、希少ガスを使用する場合には、その経済的なメリットも大きい。
さらに、噴射範囲を絞ることによって、ガス供給手段を大型化しなくても、噴射の勢いを保つことができ、例えば噴射ガスによって異物などを吹き飛ばすような場合にも、効率的な噴射ができる。
また、有毒ガスなど、やたらに分散させたくない用途にも有用である。
さらにまた、移動中の物体に接触して、その表面の特定の範囲からガスを吸引することもできる。

図４に、上記ガス流通ローラの使用例を示す。
図４は、処理ローラ１６に接触して搬送されるフィルムＦをガス置換放電のエネルギーによって処理する表面処理装置である。フィルムＦを介して処理ローラ１６と対向する位置には、処理チャンバ１７が設けられている。この処理チャンバ１７は、上記処理ローラ１６と対向し、フィルムＦの幅をまたぐ長さの棒状の放電電極１８が電極ホルダ１９及び碍子２０を介して固定される天井２１と、この天井２１の両脇に接続され、上記放電電極１８を挟んで対向する一対の側壁２２，２３と、処理ローラ１６の軸方向端部側で、上記側壁２２，２３の端部を接続して放電電極１８を囲う図示しない一対の端面側の側壁とを備えている。つまり、上記処理チャンバ１７も、フィルムＦの幅をまたぐ長さを備えた形状である。

このような処理チャンバ１７の上記側壁２２，２３と処理ローラ１６との間に、それぞれ、上記フィルムＦの幅をまたぐ長さのガス流通ローラＲ１，Ｒ２が設けられている。そして、このガス流通ローラＲ１，Ｒ２を、図１に示す上記実施形態のガス流通ローラで構成している。
上記ガス流通ローラＲ１，Ｒ２は、上記回転筒体１１が自由回転可能に支持されるとともに、回転筒体１１を、上記フィルムＦに接触させている。したがって、回転筒体１１は、回転方向ｘに回転する処理ローラ１６で矢印ａ方向に移動するフィルムにしたがって回転方向ｙに回転する。

そして、各ガス流通ローラＲ１，Ｒ２において上記ガス流通エリアＥ１を、フィルムＦとの接触部Ｐ１，Ｐ２（図４参照）よりも放電電極１８側に位置させている。
また、ガス流通ローラＲ１，Ｒ２の支持部材１２に接続された上記配管１４には、置換ガスを供給するためのガス供給手段を接続し、ガス流通ローラＲ１，Ｒ２からは、流通エリアＥ１を介して処理チャンバ１７内の放電電極１８の放電部に向かって置換ガスが噴射される構成にしている。このように、置換ガスが放電部に向かって噴射されるので、供給された置換ガスが、無駄なく有効に、ガス置換放電に利用されることになる。

さらに、ガス流通ローラＲ１，Ｒ２をフィルムＦの表面に接触させているため、フィルムＦ上の同伴流を遮断することができる。
例えば、処理チャンバ１７の上流側のガス流通ローラＲ１は、接点Ｐ１によって外気の同伴流ｂを遮断し、処理チャンバ１７内に外気が流入することを防止できる。
一方、下流側のガス流通ローラＲ２は、接点Ｐ２によってフィルムＦに同伴して処理チャンバ１７から外部へ流出する置換ガスを遮断することができる。
このように、この実施形態のガス流通ローラを用いれば、置換ガスを効率的に供給しながら、同伴流を遮断して、外部ガスの流入や置換ガスの流出も防止できる。

なお、図４のような処理装置に設けたガス流通ローラＲ１，Ｒ２を吸引手段に接続して、フィルムＦ表面からガスを吸引することもできる。例えば、上流側のガス流通ローラＲ１に吸引手段を接続し、その流通エリアＥ１を処理チャンバ１７の外側でフィルムＦの表面に向けて設ければ、上記同伴流ｂを吸引することができ、処理チャンバ１７への外部ガスの流入を確実に防止できる。

フィルムなどの表面を連続的に処理する表面処理装置に適用可能である。

１１ 回転筒体
１２ 支持部材
１２ａ チャンバ部
１２ｂ 軸部
１２ｃ 給排孔
１５ 区画用凸部
Ｅ１ 流通エリア
Ｅ２ 非流通エリア
Ｒ１，Ｒ２ ガス流通ローラ

Claims (3)

1. 内部にガス通路を形成した支持部材と、
   この支持部材の周面を覆うとともに上記支持部材と相対回転可能に設けられ、全周に複数のガス流通孔が形成された回転筒体とからなり、
   上記支持部材の外周の所定箇所には、
   ガスを噴出もしくは吸引するための給排孔が設けられるとともに、この給排孔は上記支持部材のガス通路を介してガス供給手段あるいは吸引手段に接続され、
   さらに、上記支持部材の外周には、
   上記給排孔を囲んでガスの流通エリアを区画する区画用凸部が設けられ、
   上記流通エリアを介して上記回転筒体からガスを噴出させたり、吸引したりするガス流通ローラ。
2. 上記区画用凸部の先端と上記回転筒体の内周面との間に微小隙間が保持され、この微小隙間が、上記流通エリアとその外側の非流通エリアとの間のガス流に対して流動抵抗を付与する絞りを構成した請求項１に記載のガス流通ローラ。
3. 上記固定筒体の外周面には、上記流通エリア全体にわたって複数の給排孔が設けられた請求項１又は２に記載のガス流通ローラ。

Images