JP2514059B2

JP2514059B2 - ガスノズル組み立て体

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Publication number: JP2514059B2
Application number: JP62500157A
Authority: JP
Inventors: イ−．ウイツプル，ロジヤ−
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Current assignee: Individual
Priority date: 1985-11-29
Filing date: 1986-11-28
Publication date: 1996-07-10
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Also published as: EP0247194A4; CA1308904C; EP0247194B1; JPS63501709A; DE3666542D1; EP0247194A1; WO1987003223A1; US4718178A

Description

【発明の詳細な説明】発明の背景 1.発明の属する分野この発明はガスノズルに関する。特に、この発明は、
紙、フィルム、織物などの連続したウエブ（web）の移
動体を支持するために使用する、改良されたガスノズル
に関する。

2.先行技術の説明紙などの製造、及び紙、合成材料、フィルム等のウエ
ブの印刷及びコーティングにおいては、ウエブ乾燥機が
用いられてきた。紙、フィルム、織物、索類、鋼鉄など
のような材料からなる連続したウエブを浮動させるため
に、水蒸気または空気のようなガスまたは蒸気が、１ま
たはそれ以上のエアバー（airbar）から供給される。

連続したウエブ材料に対して空気を加熱または冷却す
ることにより、熱が強制対流によって材料に向けて、ま
たは材料から伝達される。これによって、効果的な温度
変化を助けたり、ウエブから溶剤を蒸発させたり、また
ウエブに加えられた材料を硬化させたりする。

これらの目的を満足するための従来技術は、共通の１
つの特徴をもっている。すなわち、エアバーを付勢する
エアジェットは流れを加速し、かつ円滑にする収斂性ま
たは平行な通路によって形成されている。

通路における構造支持部材（ピン）、溶接、または
（連続するスロットでなく不連続な孔によって形成され
たジェットの場合の）孔の境界によって引き起こされる
ような、いかなる不連続性も、ジェット気流中に後流
（wake）を残し、これが空気流熱伝達のウエブ横断方向
の変化を生じさせる。

従来の装置の多くは特定の熱伝達パターンを提供する
ように設計されてきた。例えば、フロスト（Frost）他
の米国特許第3,549,070号は、ウエブに衝突する２つの
空気ジェットを用いており、高熱伝達の２つのピークを
生じさせる。オーバリイ（Overly）他の米国特許第3,58
7,177号は、ウエブに平行な流れを発生させるためコア
ンダ硬化（Coanda effect:コアンダの米国特許第2,052,
869号において説明されている）を用いている。これ
は、ウエブの方向に適当で、比較的均等な熱伝達をもた
らす。

これらの従来技術の方法は特定の工程に対しては十分
であるが、ウエウ乾燥機は各種の工程で必要とされ、そ
れらの各各が特別の熱伝達要求を有する。紙のクレーコ
ーティングの乾燥のような１つの工程内においてさえ、
乾燥の初期段階と最終段階とでは高い熱及び質量伝達速
度を許容するが、中間段階においては極めて均等で穏や
かな、低い熱及び質量伝達速度が要求される。

工学的及び製造上の観点から、それぞれがほぼ同様に
作られているにもかゝわらず、それぞれが異なる熱伝達
パターン及びウエブ操作（処理）特性を得るために使用
できるような、様々のエアバーの形態を有することが望
ましい。これらの様様の特性は、重さ、強度、堅さ、厚
さなどのウエブの構造的特性及びウエブの張力調整レベ
ルの相違に起因して必要となる。

発明の概要この発明は、紙、フィルム、織物などのような移動材
料の連続したウエブを支持するためのガスノズルに関す
る。この発明のガスノズルは、ガス流のためのスロット
を規定するジェット形成手段を含む。ジェット指向手段
の出口近傍に渦形成手段が配置されている。

ノズルはさらに、渦発生手段に近接して位置する板手
段を含む。動作時、ガスはジェット形成手段から離れ、
渦形成手段内に渦が形成される。この渦はガスジェット
を板手段に向かって曲げ、板手段と平行に流れるように
する。

この発明はさらに、この発明のノズルを用いたエアバ
ーの実施例を含む。このエアバーは、材料のウエブを支
持するためにガス流を指向させる１またはそれ以上のノ
ズルを含む。

図面の簡単な説明第１〜9b図は、幾何学的形状の変化に応じたガスジェ
ットの振舞を示す。

第10及び11図は、従来技術によるウエブの支持方法を
示す。

第12a及び12b図はウエブの熱伝達特性を示す。

第13及び14図は、ウエブ−エアバー（web−airbar）
システムにおけるガス流の一般的パターンを示す。

第15図は、この発明に従ったノズルを含むエアバーの
透視図である。

第16及び17図は、この発明に従ったノズルを含むエア
バーの側面図である。

第18図は、この発明に従った実施例の側面図である。

第19及び20図は、この発明に従ったノズルのための単
安定空気流の領域を示す。

第21〜24図は、この発明に従ったエアバーの実施例の
側面図である。

好ましい実施例の詳細な説明この発明を完全に説明するためには、ガス流特性の簡
単な紹介が役に立つであろう。第１図は、無限平面壁32
中に位置するスロット開口30を付勢する空気のような線
状ガスジェットを示す。ジェットがスロットを出ると
き、それは離れた領域からジェットに向かって空気を吸
引する負圧をジェットの囲りに発生することによって、
周囲から空気を運び込む。この運び込みは、ジェットが
壁32から離れるに従ってジェットを広げる。

第２図は、ジエット経路上の無限側壁34の効果を示
す。この無限側壁34はジェットに向かう空気流の一方を
阻止し、この小さな圧力差から反作用が生じる。この作
用はジェットと側壁34とを互いの方向に移動させようと
し、結果としてジェットが壁34に向かって引っぱられ
る。

第3a及び3b図は、側壁34と第２の同様の側壁36との間
に位置するスロット開口30を示す。この状態では、ジェ
ットは、壁34及び36の幾何形状及び流れ中の何らかの瞬
間的不安定性に依存して壁34または36のいずれかにくっ
着く。

もし、ジェットが一方の壁34から他方の壁36に物理的
に偏向されたならば、このジェットは新たな位置にとど
まろうとするであろう。しかしごのジェットは、壁34に
沿う元の位置に物理的に再偏向されることができる。こ
のタイプの装置は双安定装置と呼ばれ、ある流体制御要
素の典型である。

第４図に示すように、スロット30の軸と壁34及び36の
それぞれとの間の角が同じである必要はない。このジェ
ットは、もし物理的に偏向されれば遠い壁に付くとして
も、より接近した壁に付く傾向を有するであろう。第４
図において、このジェットは、スロット開口30の軸への
接近度によって、壁36に沿って流れる傾向を有するであ
ろう。

第５図に示すように、壁の一方または両方を有限の長
さに作ることもまた、一方の壁または他方に付くジェッ
トの性能に影響する。これは、壁とジェットとの間の吸
引力がジェットの速さ（ジェット面での負圧の量）及び
壁に露出したジェットの面積に比例するからである。吸
引力はまた、ジェットから壁までの距離に反比例する。
第５図においては、壁36に対する壁34の長さの差によっ
て、ジェットは壁34に付く傾向を有するであろう。

第６図は、間隔壁40によってジェットスロット30から
有限距離だけ変位した（後退した）側壁38を示す。ジェ
ットはそれでも変位した側壁38に吸引される。しかし、
ジェットは間隔壁40の不連続性に追従することができな
いので、スロット開口30とジェットの壁38への再付着点
44との間の領域に渦42が形成される。

第７図に示すように、もし有限に延びた壁46が変位し
た壁38の反対側に配置されると、ジェットの変位した壁
38への再付着点44は変動するであろう。再付着点44の位
置は、壁の幾何形状及びジェットの速度に起因してジェ
ットに作用する圧力に依存する。

第８図は、変位した壁38の再付着点近傍に曲げ部47が
配置されたときに得られる流れを示す。この幾何形状
は、ジェットを、延長壁48に沿って曲げ部47に追従する
ように更に偏向させる。渦42及び延長壁48によって加え
られる圧力の和は、ジェットが変位した壁38に沿って曲
げ部47に近づくときの、ジェットの角度に影響を及ぼ
す。勿論、この幾何形状は、再付着点44の位置に影響す
るだけでなく、ジェット自体の形状及び速度分布にも影
響する。

第9a及び9b図はジェット流への異なる幾何形状の影響
を示す。変位した壁38、間隔壁40及び延長壁48の寸法、
スロット開口30の大きさ、曲げ部47の寸法と角度、及び
ジェットの回転角などはすべて、ジェットが初期のジェ
ット軸に沿って連続して流れるか、または延長壁48と概
ね平行に流れるように回転するかに関して、大きな影響
を有している。第9a図は、ジェットが変位した壁に引き
つけられていない軸上流を一般的に示し、他方の第9b図
は延長壁48に沿う平行流を一般的に示す。

幾何形状に応じて、流れを単安定軸上流、単安定平行
流または双安定軸上流／平行流とすることができる点に
注意することが重要である。

双安定流は、ウエブ移動の速さと方向が常に変化する
状態を生み出し、また双安定状態の１方から他方への流
れの変化に起因して、前記ウエブの安定性と熱伝達の突
発的変化をもたらすので、ウエブ操作の状況においては
有益でない。さらに、単安定軸上流は、壁の幾何形状に
起因してジェットに作用する力を、波形及び速度分布に
大きく影響を及ぼすのに十分なものとすることが不可能
なために、適当でない。

従って、そのようなノズルがウエブの強制対流熱伝達
に用いられると、いくらかあったとしても、熱伝達パタ
ーンに影響するような変化はほとんど作れない。代わり
に、単純な収斂ノズルを用いることが容易である。

上述の関係を、有用な装置に応用するためには、ウエ
ブ50の存在を考慮しなければならない。ウエブ50は、空
気流によって２通りに影響を受ける。第１に、空気はウ
エブ50の浮動安定性に影響する。そして第２に、空気が
ウエブ50に当たったり、沿ったりする仕方は熱伝達パタ
ーンに影響を及ぼす。

第10図は、水平板56によって分離された孔54から流れ
る、２つの垂直に指向した空気流52を生じる二重衝突エ
アバー51を用いるような、ウエブ50の安定性を維持する
１つの方法を示す。ウエブ50と水平圧力板56との間に正
圧部（pad）が生じる。これはウエブ50の張力と相互作
用して安定な形状をもたらす。

第11図は、ウエブ50の上および下側に交互に位置さ
れ、ウエブ50が炉（図示せず）の長手方向に走行すると
き波形になるようにする、いくつかの二重衝突エアバー
51を示す。

第12a及び12b図は、２つの空気ジェット60及び62を生
ずるエアバー51を用いるとき、ウエブ中に発生する熱伝
達のグラフを示す。この熱伝達は、空気ジェットがウエ
ブ50に衝突するところでは強いが、ジェットの間の領域
で熱伝達の効率が最小となる。

圧力板56とウエブ50が互いに近接すると（第12図
ａ）、熱伝達分布は高い熱伝達特性64のピーク、及びウ
エブ50が炉の長手方向に移動するときのウエブ50の顕著
な波形（その張力に依存する）によって特徴付けられ
る。圧力板56がウエブ50から遠くに移動するにつれて
（第12図ｂ）、波の振幅及び熱伝達のピーク64は共に減
少する。

ジェットのエネルギーの多くは、それがウエブ50に衝
突するときに消費される。空気の大部分は、ジェット60
と62の間の正圧部58から押し出されるが、ウエブ50から
の空気のはね返りによって生じる大規模な擾乱のため
に、使用された空気はウエブ50と完全に平行には流れな
い。これは、熱伝達に影響する空気の速度が、空気がジ
ェット60及び62から離れるに従ってかなり急速に低下す
ることを意味する。

このように、エアバーの衝突ノズルは高いピークの熱
伝達を生じるが、高い平均の熱伝達を与えるためには、
複数の衝突ジェットが互いに比較的接近して位置しなけ
ればならない。

衝突の流れの代わりに平行流を与えるエアバーは、よ
り均一な熱伝達を与える。第13図に示すように、平行流
の配置におけるウエブ50の安定性は、堅い面66と張力の
かかった柔軟なウエブ50との間を流れる空気流が穏やか
な真空を形成するので、衝突の場合とは異なっている。
ウエブ50の張力が僅かな凹状の曲率によって負圧を支え
るとき平衡が生じる。

平行なジェットがウエブ50を堅い面66に向かって動か
すので、流れが低下し、静圧を上げ、それによってウエ
ブ50を堅い面66から押し上げるように、下流のチャンネ
ルが広がる。適当な量のウエブの張力が存在する限り、
これは安定な状態である。

ある場合には、第14図に示すような、平行流エアバー
は、ウエブ50が自然のウエブすき間寸法を見い出すこと
ができるように、炉内でウエブと共に用いられる。エア
バー68及び70がウエブ50の一方だけに位置するとき、こ
のような状態が出現する。これは、普通ワンサイド炉と
呼ばれる。ウエブ50の動的安定性は、良好な熱伝達を得
るために、ウエブ50をエアバー68及び70に対して適切な
関係に維持するための、重要な因子となる。

このような状況では、空気流はウエブ50及びエアバー
圧力板56の平均線にほとんど完全に平行にならなければ
ならない。もし、ウエブ50がジェットから離れるように
動くと、ジェットに起因する負圧がそれを引き戻し、逆
に、ウエブ50がジェットの方に動くと、ジェットの運動
量（モーメント）がそれを押し離すので、ウエブ50は自
由気流ジェットの境界に自動的に保たれる。

他の状態では、ウエブ50の堅さ（スティフネス）及び
／または張力は、ウエブ50の安定性を構成することな
く、ウエブ50がエアバー68及び70から任意の距離に位置
することを許容する。実際、ウエブ50はそれがジェット
を閉じ込める壁を形成するように位置することが可能で
ある。

ウエブ50に作用する平行流エアバー68によって生じる
熱伝達は、２つの領域、すなわち、圧力板56によって規
定されるチャンネル流領域と、エアバー68から離れた流
れがウエブ50の隣りを流れ続ける、エアバー68および70
の間のノズル間領域とに分けることができる。チャンネ
ル流領域において、平均ジェット速度は、ウエブ50が圧
力板56から隔たっている一定の距離によって維持されて
いる。ノズル間領域において、ジェットは壁として作用
するウエブ50により一方が制限され、他方に膨むのは自
由である。従って、ジェットは膨張し、速度が低下す
る。

一般に、強制対流熱伝達は空気速度及び空気ジェット
のウエブ50の表面との間の温度差に比例することが良く
知られている。明らかに、局部的なジェット速度及び局
部的な空気対ウエブ温度の制御は、局部的熱伝達係数の
制御を生じさせるであろう。

それ以外の現象も、熱伝達に関して考慮されなければ
ならない。流れがチャンネルまたはパイプに入る場合、
境界層は薄い（丁度入口においては、論理的に零であ
る）。このことはより多くの熱が表面に到達することを
可能にし、これにより局部熱伝達係数が増加し、これは
入口において理論的には無限大となる。

ボールター（Boelter）、ヤング（Young）及びイバー
セン（Iversen）によって報告され、また「熱伝達ハン
ドブック（Handbook of Heat Transfer）」（McGraw−H
ill Book Co.,1973,7−36ページ〜７−38ページ）に示
されているように、局部熱伝達係数は入口の形状によっ
て影響される。この現象は、局部熱伝達係数をかなり上
昇する効果を持っている。

衝突流及び平行流には、局部熱伝達係数、及びその結
果としての全体の熱伝達分布を制御するために操作され
るべき多くの変数がある。例えば、ジェット速度は熱伝
達分布の総量（gross）制御である。さらに、ジェット
温度は全体の熱伝達分布を制御する。ウエブとエアバー
の間隔は、平行流のためのチャンネル流領域における平
均ジェット速度を制御する。これはまた、衝突流のジェ
ットがウエブ50に当たる前に失なうエネルギーの量にも
影響を与える。

ノズルの幾何形状もまた平行流における全体の熱伝達
に影響する。ノズルの幾何形状は入力状態（entrance c
ondition）に影響でき、その結果、入力効果（entry ef
fect）により熱伝達に影響する。ノズルの幾何形状は、
エアバー68の前から引き込まれる冷却空気の量に影響
し、これにより局部的な空気対ウエブ温度差に影響す
る。

エアバー68を形成するノズルの配置もまた全体の熱伝
達分布に影響する。この配置は前述の変数の全てに影響
し、また流れが平行または衝突、またはそれらの組み合
わせのいずれになるかにも影響する。ノズルの配置は、
ノズル間領域のジェット流にも影響する可能性がある。

第15〜17図はこの発明のエアバー100を示す。このエ
アバー100は、空気分配分岐管組み立て体（図示せず）
からウエバ104に、空気または任意の他のガスを搬送す
る完全な組み立て体である。エアバー100は、空気流を
出口孔（オリフィス）108へ案内し、一様に分配する各
種の隔壁（バッフル）106を含むことができる。エアバ
ー100は、強制対流熱伝達をウエブ104に与える空気ジェ
ットが形成される１または数個の出口孔108を有する。
典型的には、エアバー100はウエブ104の平面と概ね平行
な圧力板110を含む。

このエアバー100は、包括的に112で示されるノズルを
含む。ノズル112は、強制対流ジェットを出口孔108の外
に形成し、案内するエアバー100の部分である。所望の
熱伝達及びウエブの安定性を得るために、１またはそれ
以上のノズル112がエアバー100上で用いられよう。

この発明のノズル112は、外部の孔（オリフィス）形
成板すなわち第１ジェット形成板114及び内部の孔（オ
リフィス）形成板すなわち第２ジェット形成板116によ
って構成される。階段状ステップ118（以下、単にステ
ップという）が、内部孔形成板116に隣接して、第１板
部材すなわち長片（長い面）122および第２板部材すな
わち短片（短い面）120によって形成される。圧力板110
が、曲げ部124を形成するように、１辺に沿って長片122
の辺に結合されている。

動作中に、空気または他のガスが空気分配分岐管から
供給され、ジェット軸126に沿って外部及び内部孔形成
板114及び116、すなわちジェット形成手段の間を流れ
る。このジェット軸126は、外部孔形成板114及び内部孔
形成板116の間の空間を２分割する平面により総括的に
示されている。空気ジェットが、第１の板部材（長片）
122および第２の板部材（短片）120からなる渦形成手
段、すなわちステップ118に達したとき、渦128がステッ
プ118による拡大領域内に形成される。空気のジェット
は渦128及び曲げ部124の回りをカーブし、圧力板110に
達する。

所望の流れを生み出すため、一対の端部板130がノズ
ル112の両端に設けられる。このような端部板130がない
と、空気がノズルの両端から単に吸引されるので、特
に、短かいエアバーの場合には渦128が形成されない。
長いエアバーのときは、ウエブ104の端部近傍で渦128が
消失するであろう。端部部130は、通常は、エアバー100
の周囲の残りと同じく、圧力板110及び外部孔形成板114
の端部に結合されている。

第18図はノズル112の他の実施例を示す。ステップ118
が、長さＨ（第17図におけるステップの短片120の高
さ）に等しい半径136を有するカーブ134に沿って形成さ
れる。カーブはステップ118の長片及び短片122及び120
に接線方向で接している。空気ジェットを舵とりする渦
の発生に対するこの種ステップの配置の効果は、上述の
ステップの配置と同じである。

適切な動作のために従わなければならないノズルの幾
何形状のいくつかの条件がある。第１の条件は、出口孔
108または外部孔形成板114のどの部分も、ウエブ104に
対して、圧力板110よりも接近することができないとい
うことである。言い換えれば、ノズル112のどの部分
も、圧力板110によって規定される面を越えることがで
きない。

第２の条件は、ジェットの回転角は概ね90゜より大き
く約150゜未満である点である。ジェットの回転角は、
ジェット軸126と、圧力板110にほゞ平行な面内にあるウ
エブ104の平均的位置を示すウエブ線104aとの交わりに
より形成される角度αである。

第３の条件は、出口孔108の下流の外部孔形成板114の
どの部分も、内部孔形成板116によって規定される平面
を横切ることができないことである。さらに、外部孔形
成板114は、それが内部孔形成板116と平行となるか、ま
たは空気が出口孔108に近づくにつれて空気流が収斂す
るかするように位置している。

ノズル112の各種の要素の寸法及び角度は、空気流が
単安定となるようなものでなければならない。もし、他
のノズルからの流れ、他のエアバーエレメント、または
ウエブ104のような外部要素によって影響を受けなけれ
ば、空気流は概ね圧力板110と平行になるであろう。

ノズル112の適切な動作のためには、外部孔形成板114
の寸法Ｄは零より大きい。外部孔形成板114の寸法Ｄ
は、第17図に示すように、孔108から下流方向に延びて
いる。

単安定性に関して説明した制限内で、単安定流のため
のステップ形状比（長片122/短片120）は、約1.0より大
きく約6.0未満である。

第19図は、ジェット回転角の異なる値に対する短安定
流の領域を示す。カーブ137aは、α＝150゜、D/G＝０に
対して単安定流を生じる形状比L/H（ステップ120の長片
122/短片120）の低い側の限界を示す。ここでＧは、第1
7図に示すように、外部孔形成板114と内部孔形成板116
との間の孔108の幅を表わす。それ故に、カーブより上
方の領域は、流れが単安定となるためのL/Hの値を表わ
し、従って、α＝150゜に対して形状比L/Hの上限は無限
である。

カーブ137bはα＝135゜及びD/G＝０に対する形状比L/
Hの低い側の限界を示し、このカーブの上方の領域は、
流れが安定となるためのL/Hの値を表わす。上述と同様
に、形状比の上限は無限である。

カーブ138aはα＝120゜及びD/G＝０に対する形状比L/
Hの低い側の限界を表わし、カーブ138bは形状比の上方
限界を表わす。カーブ138aと138bとの間の領域は、単安
定流を生み出すL/Hの値を示す。

第19図から分るように、回転角が鋭くなるに従って、
L/Hの値の許容領域が減少する。形状比の下方限界の値
は比較的ゆっくり増加するが、上方限界は無限大から急
激に低下する。この値が90゜に近づくにつれて、単安定
流が生じるL/Hの値は段々に無くなる。

第20図は、回転角を一定に保って比D/Gが増加すると
き、単安定流の領域がどのように変化するかを示す。カ
ーブ138a及び138bは、D/G＝０及びα＝120゜に対する単
安定流の領域を規定している。カーブ139a及び139bはD/
G＝２に対する単安定流の領域を示し、またカーブ139c
及び139dはD/G＝４に対する単安定流の領域を示す。こ
れらのカーブから分るように、D/Gが増加するにつれ
て、単安定流のための幾何形状の一般により高いL/G及
びL/Hを必要とする。

こうして、幾何形状の変化による単安定領域の変化
は、一般的につぎのように要約できる。第１に、回転角
が180゜から90゜に減少するにつれて、単安定領域はよ
り小さくなる。

第２に、ステップの高い限界（上限）形状比（単安定
平行流を依然として可能にするL/Hの最大値）は、回転
角が180゜のときの無限の値から、回転角が150゜未満の
ときのある有限値まで減少する。

これらの形状比は、前述した幾何形状の限界を考慮す
ることなく決められてきたことに注意すべきである。ス
テップの下方限界値は、約0.8未満の値（L/Gの実際的な
全ての値、すなわち１より大きい値に対して）から、形
状比の上方限界値と同じ値まで増加する。L/Hの中心限
界値はノズル幾何形状に依存するが、３〜５の範囲内に
ある。

第３に、任意の与えられたL/Gに対して、外部孔形成
板の長さＤを増加させると高低両側のステップ形状比
（L/H）が増加する。この発明のノズル112を使用する場
合、ガス速度は正常な公知の範囲内とすることができ
る。

ステップ及びステップで発生する渦は、ノズルの特性
及び効果にいくつかの重要な役割りを果たしている。第
１に、滑らかに収斂する通路はそこを通る空気流を加速
し、かつ平滑にすることが良く知られている。

この構造は、例えば、テスト部分のすぐ上流の領域中
の風洞トンネルに象徴される。さらに、まっすぐか、ま
たは（コアンダによって説明されたような）壁に沿う流
れが壁から離れないようなノズルの一方の壁の連続性
は、流れをほとんど乱さない。ノズルの壁の延長部の半
径または角度を変化することによって、このくっついた
（attached）ジェットの形状及び速度分布に顕著な変化
を与えることもまた、大変困難である。何を施こして
も、ジェットは壁に強くくっつく。

既に説明したように、ステップの渦の存在及び大きさ
は、ジェットの再付着点の位置ならびに、ジェットの形
状及び速度分布に影響する他の因子に影響を与える。こ
のステップの渦はジェット流と結合した高度な乱れの要
素である。これはジェット流を擾乱し、その乱れのレベ
ルを増加する。

あるエアバーでは、各種のエアバー要素を適当な空間
的関係で一緒に保持するために、内部構成ピンを用いる
必要がある。他のエアバーでは、ジェット形成のための
連続した孔（スロット）の代わりに有限の孔（ホール）
が用いられる。これらの不連続性は、ウエブを横切る方
向での熱伝達の変化を生む下流側の後流を発生する。

さらに、多くのエアバーでは、エアバーの長さに応じ
て１またはそれ以上の中心分岐管からそこに空気が供給
される。エアバーの長さ方向に均等に空気を分配するた
めの内部緩衝にもかかわらず、エアバーノズルを付勢す
るジェットは、依然として、ウエブを横切る方向の速度
成分を有し、これが炉内でのウエブの形状安定性または
位置に影響する。

流体機構において、渦がその軸に沿って流体を分配す
るのに大変効果的であることは当業者に公知である。こ
れは自然の龍巻または工業的なサイクロン中の流れを観
察することにより理解できる。ジェットの孔とウエブと
の間に位置するステップの渦は流れの分配を助けるため
に配置され、これによって熱伝達を一様化すると共に、
流れをまっすぐにする傾向を生じる。

上述したノズル112の矛盾することなしに、４つの一
般的エアバー型式が創造される。これらの型式の全てに
対して、空気はウエブ104の移動と同じ方向、もしくは
ウエブ104の移動と反対の方向に流れることが可能であ
る。

多くのタイプのウエブ材料を取扱い、必要なタイプの
浮動能力を生み出すために、通常は種々のエアバーが必
要とされる。ウエブ材料は重さ、強度などの点において
大きく変わり、また異なる熱伝達特性を必要とする。さ
らに、ウエブ上にコーティングが存在する場合には、熱
伝達及び浮動をコーティング材料に最も適したものに調
整するのが望ましい。本発明のエアバーの型式は、様々
な応用のために様々な方法で用いることのできる一般化
したツール（tool）を提供する。

第21図は、上述した型式の単一ステップノズル144を
備えたエアバー142からなる、この発明の第１の実施例
を示す。このエアバー142は、ウエブ140が紙のように軽
量材料であるようなとき、ウエブをただ一方から支持す
るために用いることができる。空気はステップノズル14
4を通ってエアバー142の外へ流れる。空気ジェットは、
ウエブ140を支持するように、ウエブ140と圧力板146と
の間を流れる。

第22図はこの発明の第２の実施例を示す。エアバー15
0は、上述した型式の単一ステップノズル152及び１つの
単純ノズル154を備えている。この単純ノズル154は圧力
板158の下流端156に位置している。これは、ノズル間流
領域に入る流れを加速し、それによってこの領域の熱伝
達を上昇するために用いられる。

この単純ノズル154はチャンネル流領域における背圧
を発生するためにも用いられ、これによりウエブ160は
エアバー150から離れるように強制される。これは、ウ
エブを横切る方向の張力の変化に起因する軽量ウエブの
ウエブ160中の少量のたるみを吸収するのに有用であ
る。

勿論、第１のステップノズルと同じ方向に流れる第２
のステップノズル（図示せず）を単純ノズルの代わりに
用いることもできる。しかし、第２のノズルの目的がチ
ャンネル流領域から現われるジェットを圧縮することで
ある点、及び第２のノズルそれ自体はほとんど熱伝達を
行なわないという点で、第２のステップノズルを用いる
利点は無い。従って、熱伝達のいかなる不規則性をも均
一するというノズル中のステップの利点はほとんど無駄
になる。

第23図はこの発明の第３の実施例を示す。エアバー16
4は、共に上述したものと同じ第１のステップノズル166
と第２のステップノズル168を備えている。第２のステ
ップノズル168は圧力板172の下流端170に位置してい
る。ノズル166及びノズル168は、各ノズル166またはノ
ズル168からの流れが互いに向き合う方向に流れてウエ
ブ169を支持するように配置されている。

各ノズル166または168の幾何形状は、必要とされる効
果に応じて、同じでもよく、または同じでないようにも
できる。幾何形状が全く同一の場合、エアバーの配置の
効果は、圧力部174によって分離された２つの衝突ジェ
ットを発生することであろう。ノズル166と168の幾何形
状が、一方が優勢となるに十分なだけ異なる場合、流れ
のパターンは上述したこの発明の第２の実施例と類似に
なるであろう。

第24図はこの発明の第４の実施例を示す。この実施例
は第１及び第２のステップノズル180及び182を備えたエ
アバー178からなる。ノズル180及び182は、それぞれの
ジェットが互いに離れる方向に流れるように配置されて
いる。中間の圧力板184は第１及び第２のノズル180及び
182の間に位置し、ノズル180の圧力板186及びノズル182
の圧力板188の平面上に存在する。

低圧領域190がジェットとウエブ192の間に発生され
る。前と同様に、各ノズル180及び182の幾何形状は互い
に同じでもよく、または同じでないようにもできる。こ
の形状もまた、軽量のウエブをただ一方の側から支持す
るために用いることができる。

この発明は好ましい実施例を参照して説明されている
が、当業者はこの発明の精神と範囲を逸脱することなく
形状及び細部の変更が行なえることを理解できるであろ
う。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】移動ウエブを浮動支持するためのガスノズ
ル組み立て体であって、前記ウエブと対向し、両者間にガス流路を形成する圧力
板と、前記圧力板の１端近傍に出口を有し、かつ前記圧力板に
よって規定される平面に対して鈍角をなすジェット軸に
沿うガス流のための領域を規定するジェット形成手段
と、ジェット形成手段の出口及び圧力板の前記１端に接近し
て位置する渦形成手段とからなり、渦形成手段は、ジェット形成手段から出るガス流のため
の領域を前記圧力板側に拡大して当該拡大領域に渦を発
生するように構成され、この渦によって、ジェット形成
手段の出口からのガスが前記圧力板とほぼ平行に流れる
ようにされたノズル組み立て体。
【請求項２】ジェット形成手段は、第１のジェット形成板、および第１のジェット形成板から離れていてこれとの間に出口
を形成し、渦形成手段が前記出口に近接して配置されて
いる第２のジェット形成板からなる請求範囲第１項のガ
スノズル組み立て体。
【請求項３】第１のジェット形成板は第２のジェット形
成板と概ね平行である請求範囲第２項のガスノズル組み
立て体。
【請求項４】第２のジェット形成板は、ガスが出口に近
づくにつれてガスの流れの領域が収斂するように、第１
のジェット形成板に対して配置されている請求範囲第３
項のガスノズル組み立て体。
【請求項５】前記出口はスロットである請求範囲第１項
のガスノズル組み立て体。
【請求項６】前記渦形成手段は階段状ステップである請
求範囲第１項のガスノズル組み立て体。
【請求項７】前記渦形成手段は、前記圧力板に結合された第１の板部材、及びジェット形成手段と第１の板部材との間に結合された第
２の板部材からなる請求範囲第１項のガスノズル組み立
て体。
【請求項８】第１の板部材は第２の板部材と概ね直角で
あり、両板部材はカーブした部分によって互いに結合さ
れている請求範囲第７項のガスノズル組み立て体。
【請求項９】階段状ステップの第２板部材の長さに対す
る第１の板部材の長さの比は約1.0より大きい請求範囲
第７項のガスノズル組み立て体。
【請求項１０】階段状ステップの第２板部材の長さに対
する第１の板部材の長さの比は約6.0未満である請求範
囲第７項または第９項のガスノズル組み立て体。
【請求項１１】出口におけるガスジェットの回転角は約
90度より大きく、かつ約150度未満である請求範囲第７
項のガスノズル組み立て体。