JP4330324B2

JP4330324B2 - 乾燥用ノズル

Info

Publication number: JP4330324B2
Application number: JP2002309053A
Authority: JP
Inventors: 武明津田; 洋吉羽; 秀樹稲田; 栄次相澤; 裕介伊藤
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2002-10-23
Filing date: 2002-10-23
Publication date: 2009-09-16
Anticipated expiration: 2022-10-23
Also published as: JP2004141759A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インキ、塗工液等を塗布して走行しているフィルム状、シート状等の基材の乾燥に用いる乾燥用ノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般的に、フィルム状、シート状等の基材に塗布した塗膜の乾燥には、（１）乾燥用の熱風等の気流を基材にほぼ直角方向に吹き付ける衝突流乾燥方式、（２）乾燥用の気流を基材に平行に流す並行流乾燥方式、（３）ドラム乾燥方式等が用いられており、特に高いエネルギー効率により、高速乾燥を行いたい場合には（１）の衝突流乾燥方式を用いている。一方、高精度（均一）に乾燥を行いたい場合には、塗膜に気流を直接衝突させない（２）の並行流乾燥方式が用いられている。
【０００３】
衝突流乾燥方式、並行流乾燥方式等の、気流を用いた乾燥方式において高精度に乾燥を行うためには、乾燥装置内の気流の均一な風速分布を得ることが求められており、気流吹出しのための乾燥用ノズルに以下のような工夫を行っている。
・気流を発生する装置（ブロワーまたはファン）と気流を吹き出すノズルの間にパンチングメタル等を設け、圧損を生じさせる。
・上記気流を発生する装置とノズルをつなぐダクト内に、必要に応じ整流板を配置する。装置の配置上、ダクトを曲げる必要がある箇所については、屈曲部に整流板を入れることにより気流がガイドされるため、剥離が生じずに気流を搬送することができる。
・ノズルの加工精度を上げ、幅方向に吹出口のスリット幅間隔を均一に保つ。
・上記の圧損のみで足りない場合には、ノズル内部にパンチングメタルを１枚または複数枚入れて圧力を高める。
・ノズルに多孔板を用い、吹出し口にて圧損を生じさせる。
・ノズル出口にフィンを設けることにより、風の向きを揃える。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、かかる従来の方法にはいずれも問題があった。すなわち、圧損をかけて風速を均一にする方法では、幅方向の風速分布はある程度向上するものの気体の乱流度合いが大きくなり、結果として時間的な風速の変動が大きくなってしまう。
【０００５】
また、整流板を使用した場合は、風を一定の向きに揃えるだけで、元の気流発生装置で生じた乱流を取り除くことはできない。更に、最終的な風の出口であるノズルの加工精度を向上させたのみでは、ある程度幅方向の風速分布を均一にすることはできるものの、乱流を取り除くことは不可能である。特に、高精度の乾燥が必要な塗膜（風によりむらの発生しやすい塗膜）の場合には、幅方向及び時間における風速のばらつきを一定値以下にすることが必要であり、塗膜によっては、幅方向及び時間における風速のばらつきを５％以下にすることが要求される場合もある。しかしながら、前記の方法では、風速のばらつきを５％以下にすることは容易に達成できないため、このような高精度の乾燥が要求される塗膜に対しては、自然乾燥を行うしか方法がなかった。しかし、自然乾燥においても雰囲気の温度差による自然対流があるため、塗膜表面で風速のばらつきが生じてしまい、乾燥むらが発生する。また、乾燥装置内部に対流する溶剤蒸気を取り除くことができないため、乾燥に時間がかかるという問題もあった。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、幅方向に均一で且つ時間的にも変動の少ない気流を供給可能な乾燥用ノズルを提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、乾燥用ノズルからの気流の幅方向のむら及び時間的な変動を防止するため、気流を広げるためのプレナムチャンバーと、その出口に配置されたハニカムと複数枚のメッシュを備えた整流部を設け、且つその複数枚のメッシュを、設置間隔≧５００×Ｄ（ただし、Ｄはメッシュを構成する線材の直径）を満たす間隔で配置し、更に、前記複数枚のメッシュの目の大きさを前記ハニカムのセル断面積より小さくなるように選定するという構成としたものである。プレナムチャンバーは、送風機などから送り込まれた気流を風洞内の上下及び幅方向に均一に広げる作用を果たし、ハニカムと複数枚のメッシュを備えた整流部は、気流に過大な圧損を生じさせることなく気流の乱れを取り除き、一定方向の流れに変える整流作用を果たし、特に複数枚のメッシュはハニカムからの気流を細分化すると共に更に整流する。この結果、本発明の乾燥用ノズルから吹き出す気流は高精度な風速の均一性を備えると共に時間的にも風速の変化がきわめて少なくなっており、これを塗膜の乾燥に用いることにより、乾燥むらのない製品を得ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の乾燥用ノズルの基本的な形態は、乾燥用の気流を送り込む送風ダクトに連結され、該送風ダクトからの気流を広げるためのプレナムチャンバーと、該プレナムチャンバーの出口に配置された整流部を備え、該整流部をハニカムとメッシュを直列に配置した構造としたものであり、この構成により、高精度な風速の均一性を備えると共に時間的にも風速の変化がきわめて少ない気流を生じさせることができる。前記整流部に用いるメッシュは１枚のみでも或る程度の整流効果は得られるが、本発明では整流効果を上げる上から複数枚を用いる。その際、メッシュの間隔を狭くすると整流効果があまり向上しないので、適当な間隔を開けることが望ましく、具体的には、
設置間隔≧５００×Ｄ（ただし、Ｄはメッシュを構成する線材の直径）
を満たす間隔で配置する。
また、複数枚のメッシュは、ハニカムで整流された気流を更に整流すると共に細分化するために設けるものであり、従って目の大きさは、ハニカムのセルの断面積よりも小さく選定する。
【０００９】
ここで、前記整流部に用いるハニカムは、なるべく、ハニカムを構成する各セルが細かく、厚みがあるものを用いることが、より良い整流効果を得ることができるので好ましく、具体的には、各セルの内法寸法は１〜１０ｍｍ程度に、更には５〜１０ｍｍ程度に選定することが好ましく、また、各セルの長さ（ハニカムの厚さ）は１００〜２００ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００１０】
また、前記整流部に用いるメッシュは、そのメッシュを構成する線材の直径Ｄ及び間隔Ｌを、
面積比β＝（１−Ｄ／Ｌ）²≧０．５
を満たすように設定することが、より良い整流効果を得ることができるので好ましい。
【００１２】
以下、図面に示す本発明の好適の実施の形態により、本発明を更に詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態に係る乾燥用ノズルを備えた乾燥装置を示す概略断面図であり、１は乾燥すべきシート状の基材、２は乾燥装置、３は乾燥装置本体、４は基材１を案内するガイドロール、５は基材２に対して熱風を吹き付けるよう配置された乾燥用ノズル、６は送風ダクト、７はブロワーである。乾燥用ノズル５は、送風ダクト６から送り込まれた気流を風洞内の上下及び幅方向に均一に広げるためのプレナムチャンバー１０と、そのプレナムチャンバー１０の出口全域に設けられた整流部１１を備えている。整流部１１は、気流に過大な圧損を生じさせることなく気流の乱れを取り除き、一定方向の流れに変える整流作用を果たすものであり、上流側に小さいセルを多数並べた構造のハニカム１２を、下流側に線材を編んで形成したメッシュ１３を備えている。
【００１３】
ここで使用するハニカム１２は小さいセルを多数並べた構造のものであればよく、そのセルの断面形状は任意であるが、代表的なものとして、図２に示すように六角形状のセル１２ａを並べたものを挙げることができる。ハニカム１２を構成するセルは細かく、厚みがあるものが、より良い整流効果を得ることができるので好ましく、具体的には、各セルの内法寸法（図２に示す六角形状のセル１２ａでは向かい合った辺間の距離ｄ）が１〜１０ｍｍ、各セルの長さ（ハニカムの厚さ）が１００〜２００ｍｍ程度に選定することが好ましい。
【００１４】
メッシュ１３は、ハニカム１２で整流された気流を更に整流すると共に細分化するために設けるものであり、従って目の大きさは、ハニカム１２のセルの断面積よりも小さく選定する。更に、メッシュ１３による整流効果は、メッシュの面積比β（メッシュ面積に対する開口部分の面積比）によって変化しているため、面積比βは整流効果が高くなるように選択する。本発明者らが検討した結果、メッシュを構成する線材の直径Ｄ及び間隔Ｌを、
面積比β＝（１−Ｄ／Ｌ）²≧０．５・・・（１）
を満たすように設定することで、より良い整流効果を得ることができることが判明した。従って、メッシュ１３には、上記（１）式を満たすものを使用する。また、このメッシュ１３による乱れの減衰率は、下記の式（２）、（３）により表される。
抵抗係数Ｋ＝６（１−β）β^-2Ｒｅ^-1/3・・・（２）
ただし、Ｒｅはレイノズル数であり、６０＜Ｒｅ＜６００
乱れの減衰率Ｔ＝１／（１＋Ｋ）^1/2・・・（３）
【００１５】
整流部１１に用いるメッシュ１３は、整流効果を上げるため複数枚を用いる。その際、メッシュの間隔を狭くすると整流効果があまり向上しないので、
設置間隔≧５００×Ｄ・・・（４）
を満たす間隔で配置する。
【００１６】
上記構成の乾燥用ノズル５では、送風ダクト４からの気流がプレナムチャンバー１０で均一に広がり、整流部１１のハニカム１２によって乱れが取り除かれると共に一定方向の流れに整流され、更にメッシュ１３によって細分化されると共に更に整流される。このため、乾燥用ノズル５から吹き出された気流は、全体がきわめて均一な風速の整流となっており、時間的にも風速の変化がほとんどない。かくして、乾燥用ノズル５から気流を基材１の塗膜に吹き付けることにより、高精度の乾燥が必要な塗膜（風によりむらの発生しやすい塗膜）に対しても均一な乾燥を行うことができる。
【００１７】
なお、図面に示した実施の形態は、乾燥用ノズル５を基材１に対して直角に配置し、基材１に対して気流を直角に吹き付ける構成としているが、乾燥用ノズル５の使用形態はこれに限らず、乾燥用ノズル５を基材１に対して平行に配置し、乾燥用ノズル５からの気流を基材１に平行に吹き出して乾燥を行う構成として使用することも可能である。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように、本発明の乾燥用ノズルは、プレナムチャンバーの出口に、ハニカムとメッシュを備えた整流部を配置した構成としたことにより、従来の乾燥用ノズルでは得ることができない高度に均一な風速分布及び時間的にも風速の変動が少ない条件を達成することができ、これを基材表面に塗工した塗膜の乾燥に用いることで、乾燥後の製品品質を大幅に向上することができるという効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る乾燥用ノズルを備えた乾燥装置の概略断面図
【図２】乾燥用ノズルに用いたハニカムの１例を示す概略平面図
【符号の説明】
１基材
２乾燥装置
３乾燥装置本体
４ガイドロール
５乾燥用ノズル
６送風ダクト
７ブロワー
１０プレナムチャンバー
１１整流部
１２ハニカム
１３メッシュ

Claims

乾燥用の気流を送り込む送風ダクトに連結され、該送風ダクトからの気流を広げるためのプレナムチャンバーと、該プレナムチャンバーの出口に配置された整流部を備え、該整流部がハニカムと複数枚のメッシュが直列に配置された構造であり、該複数枚のメッシュは、設置間隔≧５００×Ｄ（ただし、Ｄはメッシュを構成する線材の直径）を満たす間隔で配置されており、更に、前記複数枚のメッシュは、目の大きさが前記ハニカムのセル断面積より小さくなるように選定されていることを特徴とする乾燥用ノズル。
前記ハニカムを構成する各セルの内法寸法を１〜１０ｍｍ、長さを１００〜２００ｍｍに設定したことを特徴とする請求項１記載の乾燥用ノズル。
前記メッシュを構成する線材の直径Ｄ及び間隔Ｌを、
面積比β＝（１−Ｄ／Ｌ）²≧０．５
を満たすように設定したことを特徴とする請求項１又は２記載の乾燥用ノズル。