JP4508777B2 - Sheet cooling device - Google Patents
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Description
本発明は、プラスチックフィルム、プラスチックシート、紙、積層材などのシート状物を冷却するための装置に関する。 The present invention is a plastic film, plastic sheet, paper relates to equipment for cooling the sheet material, such as laminated material.
シート状物の製造工程、処理工程等において、加熱されたシート状物を冷却することが広く行われている。従来、シート状物の冷却は、シート状物を連続的に走行させながら、低温に保ったロール(冷却ロールという)に巻き付ける形態で通過させ、シート状物から冷却ロールへの熱伝導を利用して行っていた。なお、シート状物に対する冷却ではないが、加熱炉内の冷却方法として、液体窒素等の液化ガスを噴霧し、その蒸発潜熱を利用して急速に冷却する方法(特許文献1参照)も知られている。 In a manufacturing process, a processing process, and the like of a sheet-like material, it is widely performed to cool the heated sheet-like material. Conventionally, a sheet-like material is cooled by passing it in a form wound around a roll kept at a low temperature (called a cooling roll) while continuously running the sheet-like material, and using heat conduction from the sheet-like material to the cooling roll. I was going. In addition, although it is not cooling with respect to a sheet-like thing, the method (refer patent document 1) which sprays liquefied gas, such as liquid nitrogen, and cools rapidly using the evaporation latent heat as a cooling method in a heating furnace (refer patent document 1). ing.
しかしながら、冷却ロールを用いたシート状物の冷却方法では、処理能力を高めるためシート状物の走行速度を速くすると、冷却ロール−シート状物間の熱伝導時間が短くなって冷却不足を生じ、製品不良(例えば、ラミネータ等の貼り合わせ処理の場合、接着層の結晶化に不具合が生じてピール強度が低下するといった製品不良)が発生していた。この不具合に関する対策としては、冷却ロールの設定温度を下げるとか、冷却ロールを大径化するといった対策が採られていたが、設置スペース等の制約があり、十分な冷却能力を確保できなかった。また、特許文献1に記載されている液化ガスを利用する方法をシート状物の冷却に適用し、走行中のシート状物に対して液化ガスを噴霧して冷却することも考えられるが、その場合、冷却能力は確保できるものの有人環境下では大気中の酸素濃度を変えてしまい危険であるため、装置を密閉する等の設備が別途必要となり、設備費がきわめて高くなるという問題を生じる。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、構造の簡単な装置を用いながら、走行中のシート状物を効率良く冷却し、これによってシート状物の走行速度を大きくしてもシート状物を十分に冷却することを可能とする冷却装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and while using a device having a simple structure, the sheet-like material during traveling can be efficiently cooled, thereby increasing the traveling speed of the sheet-like material. and to provide a cold 却装 location that makes it possible to sufficiently cool the object.
本発明者等は、シート状物の冷却効率を向上すべく検討の結果、次の事項を見出した。すなわち、従来の冷却ロールを用いる方法では冷却ロールとシート状物の間に微小な空気層が生じ、それが伝熱を阻害するため伝熱係数はさほど大きくならない。そこで、水等の冷却媒体をシート状物に直接接触させて冷却することが考えられるが、その場合、シート状物と冷却媒体との接触した界面での伝熱係数は大きくなるものの、その界面の冷却媒体側に境界層が形成され、その境界層での伝熱が悪いため、全体としての伝熱係数はさほど大きくならない。これに対し、冷却媒体を微小な無数の液滴としてシート状物に高速で吹き付けると、シート状物に衝突した液滴とシート状物との間の伝熱係数は大きく、このため、各液滴が効率よくシート状物を冷却し、自身は昇温すると共に一部は蒸発して潜熱によってもシート状物を冷却し、しかも、衝突した液滴は多くのものがシート状物から跳ね返ってシート状物から離れるため、シート状物には次々と無数の新たな液滴が直接衝突して冷却することとなる。この結果、きわめて効率よくシート状物の冷却を行うことができる。 As a result of studies to improve the cooling efficiency of the sheet-like material, the present inventors have found the following matters. That is, in the conventional method using a cooling roll, a minute air layer is formed between the cooling roll and the sheet-like material, and this impedes heat transfer, so that the heat transfer coefficient does not increase so much. Therefore, it is conceivable to cool by directly bringing a cooling medium such as water into contact with the sheet material. In that case, although the heat transfer coefficient at the interface between the sheet material and the cooling medium increases, Since a boundary layer is formed on the cooling medium side and heat transfer in the boundary layer is poor, the heat transfer coefficient as a whole does not increase so much. On the other hand, when the cooling medium is sprayed onto the sheet-like material at a high speed as innumerable droplets, the heat transfer coefficient between the droplet colliding with the sheet-like material and the sheet-like material is large. The droplets cool the sheet-like material efficiently, and the temperature of the droplet itself rises and partially evaporates to cool the sheet-like material by latent heat, and many of the collided droplets bounce off the sheet-like material. Since the sheet is separated from the sheet material, innumerable new droplets collide with the sheet material one after another and cool. As a result, the sheet-like material can be cooled very efficiently.
本発明はかかる知見に基づいてなされたもので、請求項1に係る発明は、連続的に走行するシート状物が所定の経路を通るように支持する支持体と、該支持体に支持されて走行するシート状物に対して含水滴気流を吹き付けるノズルと、該ノズルによる含水滴気流吹き付け位置よりも下流に設けられ、前記シート状物に付着している水を除去する水除去装置であって、前記シート状物の表面に空気を吹き付けるエアナイフで構成された水除去装置と、前記シート状物に前記ノズルで含水滴気流を吹き付ける領域及び前記エアナイフで空気を吹き付ける領域を収容するチャンバーを形成するように設けられたカバーと、該カバー内を吸引する吸引手段を有するシート状物の冷却装置である。
The present invention has been made on the basis of such knowledge, and the invention according to
請求項2に係る発明は、上記した請求項1にかかる発明において、前記含水滴気流に含まれる水滴の平均粒径を、50〜100μmとしたことを特徴とするものである。
The invention according to
上記した本発明の冷却装置では、走行中のシート状物に対して含水滴気流を吹き付ける構成としたことで、シート状物に対して無数の水滴が連続的に衝突してシート状物を冷却すると共に一部が蒸発してその潜熱でもシート状物を冷却し、各水滴の吸熱容量は微小であってもきわめて多数の水滴(例えば、数万〜数百万個/秒)が連続的にシート状物に衝突して冷却することで、シート状物をきわめて効率良く冷却できる。このため、冷却不良を生じることなくシート状物の走行速度を増すことができ、シート状物の製造能力或いは処理能力を大幅に向上できる。また、シート状物に、含水滴気流吹き付け位置よりも下流でエアナイフで空気を吹き付ける構成としたことでシート状物に付着していた水滴を吹き飛ばして乾燥することができ、且つ、含水滴気流吹き付け位置及び空気吹き付け位置を覆うカバー内を吸引する構成としたことでシート状物に吹き付けた後の含水滴気流や空気などをチャンバーから吸引、除去して周辺への気流漏れを防止できる。更に、本発明の冷却装置に使用する装置としては、含水滴気流を吹き付けるノズル、エアナイフ等の水除去装置などの比較的簡単な構造のものでよく、このため設備費があまり高くなることはない。また、冷却に使用する媒体は水であるので、液体窒素等の液化ガスを使用する場合のように環境を悪化させることがない。 The cold 却装 location of the present invention described above, the water droplet stream that was configured to blow, sheet innumerable water droplets to a sheet-like material is continuously collide against the sheet material traveling As the water is cooled, a part of it evaporates and the sheet-like material is cooled even by the latent heat. Even if the heat absorption capacity of each water droplet is very small, a very large number of water droplets (for example, tens of thousands to millions per second) In particular, the sheet material can be cooled very efficiently by colliding with the sheet material and cooling. For this reason, the traveling speed of the sheet-like material can be increased without causing poor cooling, and the production capacity or processing capacity of the sheet-like material can be greatly improved. In addition, it is possible to blow and dry water droplets attached to the sheet-like material by blowing air with an air knife downstream of the water-droplet air current blowing position, Since the inside of the cover covering the position and the air blowing position is sucked, the water droplet airflow or air after spraying on the sheet-like material can be sucked and removed from the chamber to prevent airflow leakage to the surroundings. Furthermore, the apparatus used for the cooling apparatus of the present invention may have a relatively simple structure such as a water removing apparatus such as a nozzle for blowing a water-containing droplet stream, an air knife, etc. Therefore, the equipment cost does not increase too much. . Moreover, since the medium used for cooling is water, the environment is not deteriorated as in the case of using a liquefied gas such as liquid nitrogen.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態を説明する。図1は本発明の一実施の形態に係るシート状物の冷却装置の概略断面図であり、1は冷却されるべき樹脂フィルム等のシート状物、2はそのシート状物1を冷却する冷却装置である。この冷却装置2は、連続的に走行するシート状物1が所定の経路を通るように支持する支持体を構成する支持ロール5と、その支持ロール5の外周面で支持されて走行しているシート状物1に対して含水滴気流7を吹き付けるノズル6と、そのノズル6による含水滴気流吹き付け位置よりも下流に設けられ、シート状物1に付着している水を除去する水除去装置8等を備えている。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a sheet-like material cooling device according to an embodiment of the present invention, wherein 1 is a sheet-like material such as a resin film to be cooled, and 2 is cooling for cooling the sheet-
支持ロール5は、進入してくる高温のシート状物1からの熱を受けても高温に昇温しないよう内部に冷却水等の冷却媒体を通す構成となっており、シート状物1を冷却する冷却ロールとしても作用する。なお、シート状物1が所定の経路を通るように支持する支持体は、図示した支持ロール5に限らず、他の構造のもの、例えば、ベルトでシート状物1を支持する構造のもの、多数の小径ロールでシート状物1を支持する構造のもの等を用いても良い。
The
含水滴気流を吹き付けるノズル6は、微小な水滴を無数に含んだ気流を高速でシート状物1に噴射しうるものであり、この実施の形態では、エア配管11と水配管12に接続され、供給された水をきわめて微細な水滴に変え、気流に乗せて高速で噴射する機能を備えたエアロゾルノズルが用いられている。ここでシート状物1に含水滴気流を吹き付けて冷却する際、冷却効率を上げるためには、極力微細な水滴を多量に高速で吹き付けることが望ましく、このため、ノズル6から噴射する含水滴気流中の水滴の平均粒径は、50〜100μm程度としておくことが好ましい。また、シート状物1への含水滴気流の吹き付け速度としては、20m/秒以上とすることが好ましい。なお、水滴の平均粒径の測定は、公知の測定方法を用いて行なえば良く、例えば、株式会社日本レーザーによって、「VisiSizer System」との名称で提供されている、水滴粒子を直接撮影し、その画像から粒子径を測定する画像解析式粒子径分布測定システムを用いることで、水滴の平均粒径を測定できる。
The
水除去装置8は、シート状物1に付着している水を除去しうるものであり、シート状物1の表面の水を吹き飛ばし且つ乾燥させるよう乾き空気9を吹き付けるエアナイフを用いている。更に、ノズル6とエアナイフ8を配置した領域には、ノズル6、エアナイフ8及びそれに向かい合うシート状物1を取り囲むようにカバー15を設けて、シート状物1にノズル6で含水滴気流7を吹き付ける領域及びエアナイフ8で空気を吹き付ける領域を収容するチャンバー16を形成しており、且つそのカバー15には、カバー16内を吸引する吸引手段(図示せず)がダクト17を介して接続されている。なお、カバー15がシート状物1に接触してトラブルを生じることがないよう、カバー15の先端をシート状物1から若干離し、両者の間に小さい隙間が生じるようにしている。
次に、上記構成の冷却装置2による冷却動作を説明する。支持ロール5の上流から、高温(例えば、140℃程度)に加熱されたシート状物1が走行してきて、支持ロール5の外周面で支持されて走行する。シート状物1が支持ロール5の外周面で支持されて走行する間に、シート状物1はその裏面を、低温に保たれている支持ロール5によって冷却され、同時に、表面にノズル6から含水滴気流7が高速で吹き付けられ、含水滴気流によって冷却される。
Next, the cooling operation by the
ここで、図2(a)に示すように、含水滴気流7は無数の微細な水滴20を同伴しており、これらの水滴20が次々とシート状物1の表面に衝突してゆく。各水滴20がシート状物1の表面と衝突した際にシート状物1の熱が水滴20に伝わるが、その際の伝熱効率が大きいため、各水滴20は敏速にシート状物1の熱を奪い、シート状物1を効率良く冷却する。また、昇温した水滴20は一部が蒸発し、潜熱によってもシート状物1を冷却する。シート状物1に衝突してシート状物1を冷却した水滴20は、瞬間的に多くのものがシート状物1から跳ね返ってシート状物から離れる。かくして、シート状物1には次々と無数の新たな水滴20が衝突して冷却する。各水滴20はきわめて小径であって吸熱容量は微小であるが、数万〜数百万個/秒の水滴20が連続的にシート状物1に衝突してシート状物1を冷却する。この結果、きわめて効率よくシート状物1が冷却される。なお、図2(b)に示すように、シート状物1の表面に単に流水23を接触させて冷却した場合、流水23のシート状物1との接触界面には流れのない境界層23aが形成され、この境界層23aでは熱伝導によって熱伝達が行われるので、伝熱効率が悪く、流水23のほとんどの部分は冷却に寄与せず、大量の流水を使った割には冷却速度が上がらない。これに対し、本発明では含水滴気流を用いたことで、気流中の水滴のほとんどを冷却に有効に使用することができ、シート状物1を効率良く冷却できる。
Here, as shown in FIG. 2A, the water-containing
ノズル6からの含水滴気流7によって冷却されたシート状物1には、その後、エアナイフ8から乾き空気が吹き付けられ、その乾き空気がシート状物1の表面に付着していた水滴を吹き飛ばすと共にシート状物1表面を乾燥させる。ノズル6による含水滴気流7の吹き付け及びエアナイフ8からの乾き空気吹き付けが行われている間、カバー15で囲まれたチャンバー16は、ダクト17を介して吸引手段によって内部が負圧となるように吸引されている。これにより、ノズル6でシート状物1に吹き付けた後の含水滴気流やエアナイフ8でシート状物1に吹き付けた後の乾き空気などがチャンバー16から吸引、除去され、周辺への気流漏れが防止されている。
Thereafter, dry air is blown from the
以上のようにして、支持ロール5で支持されて走行しているシート状物1が効率良く冷却され、付着した水分が除去された後、下流に送り出される。本発明者らが確認した結果、低温に保持している支持ロール5のみで冷却する場合に比べ、ノズル6による含水滴気流吹き付けを併用した場合、冷却効率が大幅に向上することが判明した。すなわち、シート状物1として、厚さ120〜170μmの樹脂フィルムを用い、支持ロール5へ入る前のシート状物1の温度を約140〜160℃とした場合、支持ロール5のみによる冷却を行った場合、走行速度40〜50m/minで、冷却後のシート状物1の温度が、70〜80℃程度にしか降下しなかったが、ノズル6による含水滴気流吹き付けを併用した場合、走行速度を80〜100m/minでも、冷却後のシート状物1の温度が、40〜50℃程度に降下した。かくして、実施形態に示す冷却装置2を用いることで、冷却不良を生じることなくシート状物1の走行速度を大幅に上げることが可能となり、生産性を大幅に向上できる。
As described above, the sheet-
以上に、本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載範囲内で適宜変更可能であることはいうまでもない。 The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to this embodiment, and it is needless to say that the present invention can be appropriately changed within the scope of the claims. .
1 シート状物
2 冷却装置
5 支持ロール
6 ノズル(エアロゾルノズル)
7 含水滴気流
8 水除去装置(エアナイフ)
9 乾き空気
11 エア配管
12 水配管
15 カバー
16 チャンバー
17 ダクト
20 水滴
23 流水
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