JP2649180B2

JP2649180B2 - 平行噴射流を用いた正圧浮動ウェブ乾燥装置

Info

Publication number: JP2649180B2
Application number: JP1032566A
Authority: JP
Inventors: ジー．ハーゲンケネス
Original assignee: SAAMO EREKUTORON UEBU SHISUTEMUZU Inc
Current assignee: SAAMO EREKUTORON UEBU SHISUTEMUZU Inc
Priority date: 1988-02-10
Filing date: 1989-02-10
Publication date: 1997-09-03
Anticipated expiration: 2012-09-03
Also published as: ATE70351T1; FI890391A0; FI890391A; US5014447A; FI89951B; EP0328227B1; EP0328227A2; JPH0238048A; AU608689B2; AU2974989A; BR8900569A; DE68900514D1; EP0328227A3; CA1315974C

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はコート紙やフィルムやフォイル、そして更に
は印刷などに関連した工程に利用されるウェブの乾燥装
置に関する。

（従来技術）浮動式乾燥装置においてウェブは熱せられた空気ガス
のクッションに載せられて搬送されるが、ウェブの乾燥
工程においては、ウェブの表面が乾燥したり硬化するま
ではコンベヤやロールのような固い物に物理的に接触さ
せないための様々な手段が用いられている。空気ガスの
クッションは、ウェブ乾燥中にこれを支持する役目も果
たしている。そして、ウェブを支持する機械的手段が備
わっていないので、乾燥させるための熱ウェブの両端に
強くかつ均一に提供することが必要である。この時、必
要であれば乾燥強度を更に強力とすることができる。

（発明が解決しようとする課題）浮動式乾燥装置に関する技術はこの20年間に飛躍的な
進歩を遂げ、重要かつ好ましい特徴が特定されると共に
その問題点が限られてきた。そして二つの一般的な型式
のノズル、つまり一つは「一穴ノズル」であり、他の一
つは「二穴衝突式ノズル」である、が開発されている。

前記一穴ノズルは、米国特許第3,587,177号に開示さ
れており、これを第１図に示す。

そして、一穴ノズルは、その複数個がウェブの両端に
互い違いに配設された乾燥装置として作用している。即
ち、熱せられた空気ガスがこの一穴ノズルから噴出さ
れ、ウェブの曲状表面に沿って方向を換え、その後ウェ
ブの搬送方向と平行に流れる。ノズルは、所謂「コアン
ダ効果」を生み出し、そこでは空気ガスはウェブに直接
衝突せず、ウェブと基板の間のわずかばかりの距離（50
〜150mm）のガス流通過域に押し込まれて高い熱伝導性
を得るものである。

その後、熱せられた空気ガス流はウェブと平行で離れ
ることのない自由な所謂壁流として基板の末端部を超え
て同程度の距離を流れる。そして、空気ガス流が次のノ
ズルに接近すると、この空気流は方向を換え各ノズル間
の間隔部に流れ去ることとなる。

「コアンダ効果」を生み出すこの一穴ノズルは世界中
で広く使用されている。一穴ノズルは高い熱伝導を装置
全体に均一に得ることができ、特にウェブの搬送方向に
対しては極めて均一となっている。空気ガス流とウェブ
の流れは平行であるため、ウェブを乾燥装置にかけると
熱伝導性は増大しその結果ウェブは空気ガス流に対して
反り返ることとなる。

そしてウェブの末端部にあっても熱は均一に伝導さ
れ、乾燥が連続的に行われるため、一穴ノズルを使用し
たこの種の装置は製品やコーティング乾燥の品質向上が
図れるという有益な効果をもたらすものである。尚、空
気ガス流は一方向へのみ向かって流れるためガス流間の
相互干渉を防ぐことができ、装置を縦断する空気ガスの
流れの均一化が図れ、ウェブの安定性を向上させること
ができる。

一穴ノズルを用いた場合には、平行な基板とウェブ間
には正圧バッドが生じないので、ウェブは、基板から横
穴の幅の約2.5倍の距離だけ間隔を置き、装置内を搬送
される。引張力の低い時のウェブのバタツキを防止する
ためには、ノズルを正確な位置にしかも平行に配設する
ことが必要である。引張力が高い時には、ウェブの末端
部が反り返ったり長手方向に沿ってしわが形成されるこ
とがある。こうした時には、ウェブとノズルとが接触す
る危険性が高くなるため、この種の一穴ノズルにおいて
は乾燥を行なう条件を幾分制限せざるを得ないという欠
点がある。

更に別の主要なノズルの例として米国特許第3,873,01
3号に開示されている二穴衝突式ノズルがあり、これを
第２図に図示する。

二穴衝突式ノズルとは、ウェブに空気ガスをごく普通
に噴射するための噴射口を二つ組合わせたものである。
このため正圧状態ではガス流の間にエアポケットが生ず
る。空気ガスの噴射流は、ノズル上に配設された両方の
開口部から噴出され、大部分はウェブに衝突する。そし
てこの空気ガス流の一部はウェブと衝突して直接跳ね返
り、更に別の一部は燐りのノズルから噴射される空気ガ
ス流と合流するまでウェブに沿って流れ続ける。

このような二穴ノズルの熱伝導性は、送風力が同じあ
る場合には概ね平行流式ノズルに匹敵するものである。
しかしながら、装置方向に対する熱伝導性にはバラツキ
が多い。ガス流が衝突する直近においては熱伝導性は非
常に高いが、ガス流同士の間やノズル同士の間ではその
熱伝導性は非常に低くなる。又、繊細さを必要とする製
品を製造する際には、このガス流を激しく衝突させて熱
伝導を行うと製品の品質を劣化させる危険性がある。ノ
ズルを過度に近接させて配設した場合には、ノズル間の
空気ガス流の相互干渉が発生し、ウェブの安定性に問題
が生じる。

この二穴衝突式ノズルの主な特徴は、衝突するガス流
間に正圧の圧力バッドが生じる点にある。このため、ウ
ェブがノズルと接触するのを防止するだけでなく、ノズ
ルをウェブの両側部に互い違いに配設することで、装置
方向に対しサインカーブのような波形を描いて搬送する
ことができる。

このような波形効果は、ウェブに対して装置の横断方
向に、ウェブの端部の反り返りやしわの発生を防止する
ための物理的な剛性を与える。二つのノズルを正確な位
置に配設することは、二穴衝突式ノズルがこのような重
要な特性を具有するという利点を有する。

通常の乾燥装置に配設された二穴衝突式ノズルによっ
て形成される圧力バッドの例を第３図に示す。この圧力
バッドの特徴は、ウェブによって空気ガスの速度が停滞
するために、開口部の反対側に生ずる大きなスパイク
と、このスパイク間でほぼ均一に上昇した圧力区域と、
圧力パッドの両側で基本的には正圧が存在していない区
域とが存在する処にある。

このような特徴を有する正圧バッドがウェブに及ぼす
効果を第４図に示す。第４図は、圧力、ウェブの張力、
そしてウェブの円弧の半径といった部分的な関連を示す
ものである。

一定の圧力上昇域において以下の数式が成り立つ。

Ｐ＝T/P この場合、Ｒは円弧の半径、Ｔはウェブの引張力、そ
してＰはウェブに部分的に加えられた圧力をそれぞれ示
す。もしＰが零であれば、円弧の半径は無限大となり、
搬送されるシートは数理的にいえば真平であることを示
す。Ｐが定数であれば、円弧の半径は真円の弧線であ
る。

第５図、第６図、そして第７図は、それぞれ三つの異
なったノズル装置を用いた場合にウェブの描く曲線を示
すものである。第５図は、一穴ノズルによってウェブを
鋸形の波形を描いて波動している状態を示す図である。
但し、ウェブが波動しているといっても曲線を描いてい
るというわけではなく、部分的に反り返っているのみで
ある。

二穴衝突式ノズルは、第６図に示すように、離れた位
置から一定の区域ｂだけウェブに対して圧力を加えるも
のである。このため、第３図に示すようなスパイクによ
る部分的な影響を無視すれば、或る一部分では平坦部を
残すものの圧力域の全体では円弧上の曲線を描く。これ
は、第５図に示すノズルの配設よりも好ましいものであ
るが、全く曲線を描かない部分ではウェブが部分的に反
り返るという危険性がある。

第７図は、圧力の及ぶ区域の長さが波長の長さの半分
に等しい場合、ウェブの全長を円弧状にすることが可能
であることを示す。これはウェブが反り返らないよう最
大限耐え得る状態である。

二穴衝突式ノズルを用いて上述の様な効果を得ようと
する場合、このノズルは、ウェブの搬送方向にノズルの
長さの正確に２倍の間隔で配設される必要がある。前述
したようにノズル間でガス流同士に衝突が起こるとガス
流の安定性が低下するので、この二穴式衝突ノズルは相
互に接近して配設することはできない。

平行噴射流にて正圧の圧力バッドを生じるノズルの更
に別の例が、米国特許第4,414,757号に開示されてい
る。基本的にはコアンダ型の平行単一方向性ノズルを改
良して、空気ガス流をウェブに衝突させることなく正圧
を生じさせることを可能とするものである（第１図参
照）。

以下、このノズルを「改良二穴ノズル」と呼ぶ。広範
囲に亘る実験の結果、この技術は一穴ノズルに比べると
装置方向に対しより長い区域に亘り圧力ベッドの生じる
ことが見い出された。この様なノズルは、意匠の形状を
適切に選択することによって、圧力区域内に高スパイク
を生ずることなく、ウェブに装置全体に沿って連続的に
曲状形状を保った波動運動をさせることができる。

このような改良二穴ノズルは、空気の流量が同じで熱
伝導性が同じである場合には、二穴衝突式ノズルを用い
た場合よりもより高い値の圧力バッドを提供するもので
ある。更に改良二穴ノズルにあっては、単一平行流式ノ
ズルからのガス流が単一になるという利点を有しながら
も、その熱伝導性の均一化を達成するものである。実験
的調査から得られたその寸法の関係は本発明の主題を構
成するものである。

第９図に示す圧力バッドの圧力レベルは、隣りのノズ
ルから繰り越されるガス流（５）の強さに影響を及ぼす
ノズル間の間隔や、第一噴射流（１）と第二噴射流
（２）の相対的な大きさ等によって左右される。しかも
圧力の低い区域や圧力の全く存在しない区域において
は、ウェブの端部が反り返ったりしわが形成されたりす
るという問題点が生ずる。更に乾燥装置に配設されるノ
ズルの間隔は、必要とされる最大限の乾燥効率と費用に
左右されるので、この問題点は一層複雑なものとなって
いるのである。

本発明は、配設する改良二穴ノズルの間隔とノズルの
装置方向の長さとの間の関係を最大限に利用することに
より、この改良二穴ノズルによって得られる効果を最大
限に引き出そうとするものである。

もし、第二の噴射流の大きさが第一噴射流の大きさよ
り際だって大きい改良二穴ノズルの場合にはコアンダ効
果が消滅するので、二穴衝突式ノズルのその本来の役目
を果たさない。第二分流の大きさが小さい場合には、圧
力バッドは第二の噴射流の値が零になるまで減少し、ノ
ズルは第１図に示すような従来の平行噴射流式コアンダ
ノズルと同じ欠点を示すのである。

（課題を解決するための手段）本発明によれば、改良二穴ノズルを利用してノズル間
の距離を適切に保ちノズルの開口部の配設間隔を最適な
ものとすることにより、従来技術におけるウェブ乾燥用
のノズルの有する欠点を大幅に減少させることができ
る。好ましいノズル間の配設間隔は、以下の数値によっ
て連続的に定義される所定間隔である。

Ｉ）基板の長さが50mmの場合、75〜125mm II）基板の長さが75mmの場合、125〜200mm III）基板の長さが100mmの場合、175〜275mm IV）基板の長さが125mmの場合、225〜325mm Ｖ）基板の長さが150mmの場合、275〜350mm VI）基板の長さが175mmの場合、325〜375mm VII）基板の長さが200mmの場合、375〜400mm VIII）基板の長さが225mmの場合、425mmである。

ウェブの両側にウェブと平行に配設された各ノズル列
に備えられた互いに対向する該ノズルは、そのウェブ方
向の長さが相互に21.5mm以上は重なり合うことはなく、
又、上側ノズル列に備えられた各ノズルは下側ノズル列
に備えられた各ノズルの間に位置するように互い違いに
配設されている。第二噴射流が噴射される好ましい噴射
口の開口部の幅は、第一噴射流が噴射される噴射口の開
口部の幅の35〜45％の範囲であって、その幅が40〜45％
であれば一層好適である。

本発明の目的は、ウェブシート端部の反り返り及びし
わの発生を防止することができる、ウェブ乾燥装置を提
供することにある。

本発明の優れた特徴は、添付した図面と以下の説明か
ら更に明確になるだろう。

（実施例）まず最初に、本発明の概略的な構成を以下に説明す
る。即ち、本発明は改良二穴ノズルの配設間隔を最適なものとし、改良二穴ノズルに備える第一噴射口と第二噴射口との
関係を改良し、ウェブ乾燥装置全体に亘って均一な圧力
バッドを形成するものである。

本発明は米国特許第4,414,757号に開示された改良二
穴ノズルを利用するもものである。

ノズルの断面図を第８図に示したが、このノズルは、
基板27と、前記基板から立設する上流側と下流側に備え
た垂直平行側板16,16と、端部封止側板と、ガス導入口
を備えた側壁と、を含む細長の高圧室（15）を有してお
り、更に、前記高圧室（15）の上部には、前記垂直平行
側板（16）（16）のそれぞれに取り付けた垂直脚部（1
9）（19）と、そこから内側方向へ伸びる水平脚部（1
9）（19）とからなる一対のＬ字形アングル部材（17）
が形成されている。水平脚部（19）（19）は、高圧室
（15）からガス流を排出するための排出口（20）を形成
してなる。なお、ノズルの長さとは、基板（27）長さの
ことである。

Ｕ字形状部材（21）は、水平脚部（19）（19）によっ
て形成される高圧室（15）の外壁とウェブ（４）の間に
取り付けられる。Ｕ字形状部材（21）は、上流側の垂直
壁部材（22）、下流側の垂直壁部材（23）、そしてこの
上流と下流側の垂直壁部材（22）（23）とを連結する水
平方向の圧力平板（３）とからなる。上流側の垂直壁部
材（22）と圧力平板（３）とを連結する上流側のコーナ
ー部（24）は曲状に形成されており、他方、下流側の垂
直壁部材（23）と圧力平板（３）とを連結する下流側の
コーナー部（25）は略直角を形成されている。

上流側の垂直平行側板（16）は上流側の水平脚部（1
9）を越えて更に垂直に伸び、内側に傾斜するホイル板
（28）と一体化される。この内側に傾斜したホイル板
（28）の末端部と曲状のコーナー部（24）の間には第一
噴射流が噴射される第一開口部（29）が形成されてい
る。

ノズルの下流側末端部には、高圧室（15）の下流側に
備えられた垂直平行側板（18）が下流側の水平脚部（1
9）を越えて延長され、且つ内側に傾斜した傾斜板（2
8）と一体化されて第二開口部（６）を形成している。
尚、この傾斜板（26）はノズルの下流側末端部において
水平の圧力平板（３）からは少し短く終わるようになっ
ている。

ノズルからのガス流の特性を第９図に示す。第一噴射
口から噴出されたガス流（１）は、コアンダ効果によっ
て、圧力平板（３）とウェブ（４）との間に形成される
ガス流通過域に流れ込む。更に、隣りのノズルから噴出
された残りのガス流（５）が、ガス流通過域（２）内で
第一噴射流から噴出されたガス流（１）と合流する。第
二噴出口から噴射されるガス流（７）は、圧力平板
（３）の末端部において、第一噴射流と同じ速度でしか
もウェブに対して垂直に噴出される。

第二噴射流（７）の運動ベクトル（９）がウェブ
（９）に対して垂直方向から平行方向に換るときに、第
一噴射口から噴出されるガス流（１）と隣りのノズルか
ら繰り越されるガス流（５）とからなる運動量の一部が
圧力となる。この時、圧力は大規模なものとなって第一
噴射流と第二噴射流の間の全領域に作用するので、ノズ
ルは平行方向に正圧を発生させ、ウェブにガス流を衝突
させることなく圧力バッドを形成するのである。

二穴式ノズルの単独によって形成される圧力バッドの
形状を第９図の符号10にて示す。ノズル列においては、
先のノズルから噴射された平行流（12）のわずかに残っ
た一部がガス流通過域（２）内に流れ込むが、その大部
分（12）は方向を換えてノズル（13）間へ流れ込む。こ
の時、平行流（12）の残り部分の速度は圧力に換わる。
この圧力は、その後排気流（13）に代表されるように、
ウェブ（９）に対して垂直方向の速度に換えられる。こ
の停滞した圧力は圧力バッド（14）に対しては付随的な
ものでしかない。

ウェブ（９）が搬送される方向への圧力バッドの長さ
は、圧力平板（３）の長さと配設されるノズル間の間隔
によって変化する。第二噴射流の運動方向の変化によっ
て形成される圧力波形は、音速の速さで上流側方向に移
動するので、圧力バッドの第一部分（10）の長さはノズ
ルの大きさがどのようであっても、圧力平板（３）の長
さに比例することとなる。このような効果を第10図に示
す。

圧力バッドの第二部分（14）の大きさはノズル間の配
設間隔に反比例するが、圧力バッドの長さはあまり影響
を受けない。ノズル間の配設間隔を広くとると、この第
二部分（14）の勢力は極めて弱くなるので、ウェブを曲
状とするためには余り役に立たない。この効果を第11図
に示す。

反対にノズル間の配設間隔を狭くすると、圧力パッド
によりウェブを効果的に搬送することができる。ウェブ
の上下に位置する対向するノズルが互いに重なり合うよ
うに配設された場合には、第12図に示すように、ウェブ
の波動を受け入れるための空間が物理的に不十分とな
り、それ故に、ノズルを装置方向に配設する、実質上の
配設間隔の限界を、最後の２図（第12図及び第13図）に
示す。

これらの事実に関する第14図は、ウェブにその末端部
の反り返りやしわの発生防止に好ましい曲率を提供する
ことのできる、ノズルの好適な寸法を示すものでもあ
る。

第二噴射流が非常に大きい場合にコアンダ効果を確実
に発揮するためには、又は、第二噴射流が小さい場合に
圧力バッドが弱まり過ぎないようにするためには、第二
噴射流が噴射される開口部の幅は第一噴射流の噴射され
る開口部の35〜45％の大きさで形成するのが好ましく、
その幅が40〜45％であれば一層好適である。

（発明の効果）以上説明したように本発明に係るウェブ乾燥装置にあ
っては、改良二穴ノズルを利用してノズル間の配設間隔
を適切に保つと共に、ノズルの噴射口が配設される間隔
を最適なものとすることにより、従来技術におけるウェ
ブ乾燥用ノズルのさまざまな欠点を大幅に減少させるこ
とができる、ウェブの端部の反り返りやしわの発生を防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一穴ノズルを利用した従来技術に基づく乾燥装
置の主要部の正面図、第２図は二穴衝突式ノズルを利用
した従来技術による乾燥装置の主要部の正面図、第３図
は第２図に示した二穴衝突式ノズルを通常の乾燥装置に
配設することによって形成される圧力バッドを示すグラ
フ図、第４図は通常の乾燥装置に第２図に示す衝突ノズ
ルを配設することによって形成される圧力バッドがウェ
ブに及ぼす効果を示す乾燥装置の主要部の正面図、第５
図は第１図に示した一穴ノズルが通常の乾燥装置に用い
られた場合に形成される鋸形波動を示す主要部の正面
図、第６図は第２図に示した二穴衝突式ノズルを通常の
乾燥装置に利用した場合にウェブの描く波形曲線を示す
主要部の正面図、第７図は圧力領域が波動波の半分の長
さとなる場合にウェブの波形曲線を示す乾燥装置の主要
部の正面図、第８図は従来技術を改良した改良二穴ノズ
ルの断面図、第９図は第８図に示す改良二穴ノズルの主
要部の断面に対応する改良二穴ノズルによって改良され
る典型的な圧力バッドの形状を示すグラフ図、第10図
（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）はノズル長の変化に対応して圧力バ
ッドの長さの変化を示すグラフ、第11図（Ａ）（Ｂ）
（Ｃ）はノズルの配設される間隔に対応して圧力バッド
の大きさ及び形状の変化を示すグラフ図、第12図は第８
図に示す改良二穴ノズルをウェブと接触する心配のない
距離だけ間隔を置いて通常の乾燥装置中に配設された状
態を示す主要部の正面図、第13図は第８図に示す改良二
穴ノズルの各々が極めて近接し、通常の乾燥装置中に配
設されウェブと接触する危険性がある状態を示す乾燥装
置の主要部の正面図、第14図はウェブの描く曲線を最適
な状態とする第８図に示す改良二穴ノズルの好適な長さ
を示すグラフ図である。符号の説明１……第一噴射流、６……第二噴射流２……ガス流通過域、３……圧力平板５……ガス流、15……高圧室 16……上流側及び下流側の垂直平行側板、 17……Ｌ字形アングル部材、 18……垂直脚部、19……水平脚部、 27……基板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭58−147366（ＪＰ，Ａ) 米国特許4414757（ＵＳ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】移動する可撓性連続ウェブ11を乾燥するた
めの複数個のノズルを有した乾燥装置であって、細長の高圧室と、前記ウェブとの間にガス流通過域を形
成する圧力平板と、前記圧力平板の上流側末端部に位置
し、圧力平板の表面に沿って連続的にガス流を向かわせ
るエアホイルコアンダ型第一噴射流を噴射する第一噴射
口と、圧力平板の下流側末端部に位置し、ウェブに対し
て垂直方向に連続的にガス流を向かわせる衝突型第二噴
射流を噴射する第二噴射口と、を有するノズルが、前記ノズルのウェブ方向の長さに基づいて選択された所
定間隔でウェブの上方と下方の両側に互い違いであって
且つウェブ方向と平行に配設されてなる、平行ガス流を
それぞれ提供するノズル列を有すると共に、前記ウェブ
の両側に備えられた対向する該ノズルが相互に重なりあ
う場合には、当該ノズルのウェブ方向の長さが相互に1
2.5mm以上重なり合っていないことを特徴とする平行噴
射流を用いた正圧浮動ウェブ乾燥装置。
【請求項２】前記ノズル間の所定間隔が、該ノズルのウ
ェブ方向の長さが50mmの場合は75〜125mm、75mmの場合
は125〜200mm、100mmの場合は175〜275mm、125mmの場合
は225〜325mm、150mmの場合は275〜350mm、175mmの場合
は325〜375mm、200mmの場合は375〜400mm、225mmの場合
は425mm、であることを含む連続的に定義される間隔に
選択されていることを特徴とする請求項１記載の平行噴
射流を用いた正圧浮動ウェブ乾燥装置。
【請求項３】前記ノズルの第二噴射口の開口部の幅が、
第一噴射口の開口部の幅の35〜45％、更に好ましくは40
〜45％であることを特徴とする請求項１又は２のいずれ
かに記載の平行噴射流を用いた正圧浮動ウェブ乾燥装
置。