JP5451031B2 - 蒸気加湿ノズル、および蒸気加湿装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、粘着紙のような紙類のシートを作製する過程等において当該シートの加湿に使用される蒸気加湿ノズル、および蒸気加湿装置に関し、特に、蒸気噴出口からの水滴の飛散を防止したものである。

例えば、粘着紙のような紙類のシートを作製する過程においては、当該シートに粘着剤を塗布した後に、その粘着剤を加熱後にシートを蒸気で加湿するようにしている。加熱だけでは、粘着剤中の溶剤や水分だけでなく、シート中の水分も蒸発してしまい、後でシートがカールしてしまう等の不具合が生じるからである。

この種のシートを蒸気によって加湿する装置としては、例えば特許文献１に開示された装置が知られている。同文献１の装置は、複数の蒸気加湿ノズル（３２）を有し、これらの蒸気加湿ノズル（３２）から、その上を通過する被加湿物（ｄ）に対して蒸気を噴出する構造になっている。なお、以上の説明におけるカッコ内の符号は特許文献１で用いられているものである。

図６は従来の蒸気加湿ノズル（以下「従来ノズル」という）の側断面図である。この従来ノズルは、中空円筒形の筺体５０と、筺体５０の中心に配置した蒸気供給管５１とで構成されている。そして、筺体５０の外周上部面には蒸気噴出口５２が形成され、蒸気供給管５１の外周下部面には切込み５３が設けられていて、切込み５３から下向きに蒸気が噴き出る。この噴き出た蒸気は、筺体５０の内底面に衝突して左右に分かれて上昇し、蒸気噴出口５２から外部の被加湿物Ｗに向かって噴き出る。

しかしながら、前記のような従来ノズルによると、図６のように蒸気噴出口５２の直前で左右からの蒸気が正面衝突する構造になっている。このため、例えば、蒸気噴出口５２付近の壁（筺体５０の内面）に付着している水滴、蒸気どうしの衝突によって生成される水滴、あるいは蒸気中に浮遊している微小水滴が蒸気噴出口５２から外部に多量に飛散しやすく、飛散した多量の水滴が被加湿物Ｗに衝突することによって水滴の圧痕が被加湿物Ｗに多数発生し、外観の仕上がり状態の悪い不良品が多発する等の問題点がある。

特開２００８−７３９０６号公報

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、蒸気噴出口からの水滴の飛散を防止した蒸気加湿ノズル、および蒸気加湿装置を提供することである。

前記目的を達成するために、本発明に係る蒸気加湿ノズルは、蒸気噴出口を有する筺体と、前記筺体の内部に蒸気を供給する蒸気供給管と、を備えた紙類のシートの加湿用の蒸気加湿ノズルであって、前記蒸気噴出口は、第１の壁と第２の壁とからなり、その第１の壁の延長線が第２の壁の側面と交差するように配置され、その両壁の隙間から蒸気を噴出する構造になっており、前記筺体の内部空間全体のうち前記蒸気供給管より蒸気噴出口側の空間の断面積は、前記蒸気供給管の断面積の３〜１０倍に構成し、前記筺体の内壁面のうち前記蒸気噴出口と反対側の壁面から前記蒸気供給管までの距離は、その供給管の直径の６０〜２００％になっており、前記筐体の形状が前記シートの幅方向に伸びる横細長形状であり、前記筺体の断面形状において前記第１の壁の延長線が前記第２の壁の側面と交差してなす角度は、９０度より大きく１８０度より小さくなるようにして、前記シート表面の水滴の圧痕を抑制することができるようにしたことを特徴とする。

前記筺体の断面形状において前記第１の壁の延長線が第２の壁の側面と交差してなす角度は、９０度より大きく１８０度より小さくなるように構成することができる。

本発明に係る蒸気加湿装置は、前記本発明の蒸気加湿ノズルと、前記蒸気加湿ノズルを構成する前記蒸気供給管に蒸気を送り出す蒸気送出手段と、前記蒸気加湿ノズルの内部に溜まったドレインを排出するドレイン排出手段と、を有し、前記筐体の底板は、前記シートの幅方向に沿った一方向に前記ドレイン排出手段に向かって傾斜されていることを特徴とする。

本発明では、蒸気噴出口の具体的な構成として、前記の通り、第１の壁の延長線が第２の壁の側面と交差するように配置され、その両壁の隙間から蒸気を噴出する構造を採用した。このため、第１の壁に発生した水滴は筺体内の蒸気流で押されて飛び出すものの、その飛び出し先には第２の壁があるので、第１の壁から飛び出した水滴が直接蒸気噴出口から外部へ飛散することはなく、水滴の飛散を防止した蒸気加湿ノズル、および蒸気加湿装置を提供しうる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。

＜蒸気加湿ノズルＮの概要＞
図１は本発明の第１の実施形態である蒸気加湿ノズルの説明図であり、（ａ）は蒸気加湿ノズルの側断面図、（ｂ）は蒸気加湿ノズルの正面図である。また、図２（ａ）は図１に示した蒸気加湿ノズルの拡大側断面図、同図（ｂ）は第１の壁と第２の壁の対向角度の説明図である。本蒸気加湿ノズルＮは、蒸気噴出口２を有する筺体１と、筺体１の内部に蒸気を供給する蒸気供給管３とを備えて構成される。

＜筺体１の部品構成＞
筺体１は、上板１０、底板１１、及び左右の側板１２からなる中空ボックス形状になっている。上板１０は、２枚の壁（以下、一方の壁を「第１の壁１０Ａ」といい、他方の壁を「第２の壁１０Ｂ」という）で構成されている。

前記第１の壁１０Ａと第２の壁１０Ｂについては、対向する２枚の側板１２の先端部を内向きに折り曲げることによって構成できるが、これ以外の方法として、例えば対向する２枚の側板１２の先端部に別々に薄い板部材を溶接等で継ぎ合わせて構成することもできる。

また、本蒸気加湿ノズルＮでは、図１（ｂ）のように筺体１の底板１１を一方向に傾斜させることによって、筺体１内底面の一箇所に蒸気の凝結水であるドレインを集めることができるようにしてある。

＜蒸気噴出口２の詳細構成＞
蒸気噴出口２は、先に説明した第１の壁１０Ａと第２の壁１０Ｂとからなり、その第１の壁１０Ａの延長線が前記第２の壁１０Ｂの側面と交差するように配置された形状になっていて、その両壁１０Ａ、１０Ｂの隙間Ｇ（開口部）から外部に向かって蒸気を噴出できるように形成してある。第１の壁１０Ａと第２の壁１０Ｂとを前記のように配置することによって、本蒸気加湿ノズルＮの蒸気噴出口２は、蒸気供給管３の断面中心を通る対象軸線Ｍからみて、左右非対称の形状になっている。

［２つの壁１０Ａ、１０Ｂのなす角度］
筺体１の断面形状において前記第１の壁１０Ａの延長線が第２の壁１０Ｂの側面と交差してなす角度（以下、対向角度θという）は、９０度より大きく１８０度より小さくすることが望ましい。その理由は以下の通りである。

［対向角度θを９０度より大きく１８０度より小さくする理由］
対向角度θが９０度より少しでも大きければ、第１の壁１０Ａから第２の壁１０Ｂに向かって流れて衝突した後の蒸気流Ｒ１は、蒸気噴出口２へ向うものよりも、筺体１内部へ向うものの方が多くなり、その蒸気流Ｒ１の力によって第２の壁１０Ｂの水滴ＤＷ１を筺体１の内部へ押し戻すことが可能となり、蒸気噴出口２からの水滴ＤＷ１の飛散を効果的に防止できる。

この一方、対向角度θが９０度より小さいと、前記のような衝突後の蒸気流Ｒ１は、筐体１内部へ向うものよりも、蒸気噴出口２へ向かうものの方が多くなり、９０度より大きい場合に比べて蒸気噴出口２から第２の壁１０Ｂの水滴ＤＷ１が飛散しやすくなる。

また、対向角度θが１８０度より大きいと、幾何学的に第１の壁１０Ａの延長線上に第２の壁１０Ｂを配置することができないし、第２の壁１０Ｂへ蒸気を衝突させることによる前述の作用効果、すなわち水滴押戻し効果を生じさせることもできない。

なお、対向角度θの一例として、図１及び図２では１０５度の例（図２（ｂ）参照）を示したが、この例に限定されることはない。かかる対向角度は前述の角度範囲（９０度より大きく１８０度より小さい）内で適宜変更することができる。

［２つの壁１０Ａ、１０Ｂの先端部の位置関係］
第１の壁１０Ａの先端部ＡＰと第２の壁１０Ｂの先端部ＢＰとは、図２のように左右方向では重ならず、所定距離Ｌ１だけ離れて配置されるようにしてある。これにより、本蒸気加湿ノズルＮ停止時等に第２の壁１０Ｂの先端部ＢＰから水滴が滴下するようなことがあっても、滴下した水滴は、第１の壁１０Ａで邪魔されることなく、確実に筺体１内部に落下するから、蒸気加湿ノズルＮの外面（具体的には筺体１の外面）が水滴で濡れるようなことはない。よって、防水パンのような水滴回収器を本蒸気加湿ノズルＮの下部に配置する必要もない。第１の壁１０Ａの先端部ＡＰと第２の壁１０Ｂの先端部ＢＰの位置関係における左右方向とは、自然空間における垂直方向を中心としたときの左右の方向のことをいう。

＜蒸気供給管３の構成＞
蒸気供給管３は、図示しない支持部材によって筺体１内部に設置されるとともに、その外周下部面にスリット状の切込み又は複数の穴からなる蒸気供給口３１が下を向いて設けられていて、該蒸気供給口３１から蒸気が噴き出るように構成してある。蒸気供給口３１における上向き、下向きとは、自然空間における垂直方向のことを上下方向とする。

前記蒸気供給口３１から蒸気は、上向き又は横向きに噴き出るように構成されてもよいが、下向きに噴き出るように構成するのが好ましい。下向きに噴き出るように構成することにより、噴き出した蒸気は筐体１の内底面に衝突し、上方へと流れていくため、蒸気噴出口２付近での蒸気の衝突がより促進され、水滴飛散防止により効果的である。

＜筐体１の内部空間の構成＞
筺体１の内部空間全体のうち、蒸気供給管３より蒸気噴出口２側の空間（図２では二点破線Ｌ３より上側で、第１の壁１０Ａの延長線と第２の壁１０Ｂの側面が交差する位置までの空間。以下、この空間を「蒸気供給管３の上側空間Ｓ」という）の断面積は、蒸気供給管３の断面積の２倍より大きくなるように構成することが望ましい。さらに３〜１０倍が好ましく、４〜８倍がさらに好ましい。これにより、筐体１内における蒸気の構成水分どうしの衝突回数ないし衝突時間が増え、蒸気中に浮遊している微小水滴は十分成長して自重で落下するようになる。１０倍を超えるように大きくしても、前記効果が向上するわけでもなく、無駄に装置が大型化されるので好ましくない。

また、筺体１の内壁面全体のうち、蒸気噴出口２と反対側の壁面１Ａから蒸気供給管３までの距離Ｌ２は、蒸気供給管３の直径の５０％以上とすることが望ましい。６０％〜２００％がより好ましく、７５％〜１５０％がさらに好ましい。その距離Ｌ２が５０％未満であると、蒸気供給管３の切欠き３１から噴き出した蒸気流によるドレインＤの巻き上げ量が多くなり、巻き上げられたドレインＤが蒸気と一緒に蒸気噴出口２から外部へ飛散する確率が高まるためである。２００％を超えるようにしても、前記効果が向上するわけでもなく、無駄に装置が大型化されるので好ましくない。

＜蒸気加湿ノズルＮの動作説明＞
次に、前記の如く構成された蒸気加湿ノズルＮの動作について図２を基に説明する。

図２において、本蒸気加湿ノズルＮの蒸気供給管３は、図示しない公知の蒸気送出手段に接続されており、蒸気送出手段から蒸気供給管３内に蒸気が送出される。送出された蒸気は、蒸気供給管３の蒸気供給口３１から筺体１の内底面に向かって噴き出した後、筺体１の内底面（図２の例では底板１１の内面）との衝突で進路を上向きに変え、蒸気供給管３の上側空間Ｓを経由して蒸気噴出口２から外部へ噴き出る。

（１）蒸気供給管３の上側空間Ｓによる水滴飛散防止効果
蒸気供給管３の上側空間Ｓの断面積を蒸気供給管３の断面積の７倍としたので、水蒸気どうしが繰り返し何度も時間を掛けて衝突するため、蒸気中に浮遊している微小水滴は十分成長して自重で落下するようになる。従って、かかる浮遊の微小水滴が蒸気と一緒に蒸気噴出口２から外部へ飛散する量は大幅に減る。

（２）第２の壁１０Ｂによる水滴飛散防止効果
第１の壁１０Ａには水滴ＤＷ２が発生し、この水滴ＤＷ２は筺体１内の蒸気流で押されて図２矢印Ｒ１方向へ飛び出す。しかし、その飛び出し先には第２の壁１０Ｂが存在するため、第１の壁１０Ａから飛び出した水滴は、第２の壁１０Ｂに衝突し、第２の壁１０Ｂを伝って下方に自重で落下する。従って、第１の壁１０Ａから飛び出した水滴が直接蒸気噴出口２から外部へ飛散する量はさらに大幅に減る。

（３）第１の壁１０Ａから第２の壁１０Ｂへの蒸気流の衝突による水滴飛散防止効果
前記のように第２の壁１０Ｂに衝突で付着した水滴や、第２の壁１０Ｂに直接発生した水滴は、蒸気噴出口２に向って上昇する蒸気流の力（水滴を蒸気噴出口２へ押出す力）を受けるが、これとは逆方向の力（水滴を筺体１内へ押戻す力）も同時に受ける。

すなわち、先に説明したように筺体１の内底面との衝突で上向きに進路を変えた蒸気の一部は、筺体１の内側面（図２の例では側板１２の内面）と第１の壁１０Ａに沿って上昇した後、第２の壁１０Ｂに衝突する。

その際、本蒸気加湿ノズルＮにおいては、第１の壁１０Ａと第２の壁１０Ｂとの対向角度を前述の通り９０度より大きく１８０度より小さい範囲に設定したので、第１の壁１０Ａの先端ＡＰから第２の壁１０Ｂに衝突した蒸気の大部分は、第２の壁１０Ｂに沿って下向きに流れるようになり、この下向きの蒸気流の力によって第１の壁１０Ａの水滴ＤＷ２は筺体１の内部に押し戻されるため、第１の壁１０Ａの水滴ＤＷ２が蒸気噴出口２から外部に飛散する現象は効果的に抑制される。

（４）ドレインの巻上げ防止による水滴飛散防止効果
また、本蒸気加湿ノズルＮによると、蒸気噴出口２と反対側の壁面１Ａから蒸気供給管３までの距離Ｌ２を蒸気供給管３の直径の１００％としたので、蒸気供給管３の蒸気供給口３１から噴き出した蒸気流による筺体１内底面のドレインＤの巻き上げが少なくなり、巻き上げられたドレインＤが蒸気と一緒に蒸気噴出口２から外部へ飛散する割合も減る。

本蒸気加湿ノズルＮにあっては、先に説明した（１）（２）（３）（４）の水滴飛散防止効果によって蒸気噴出口２から飛散する水滴の量が大幅に低減されることから、飛散した多量の水滴が被加湿物に衝突することによって水滴の圧痕が被加湿物に多数発生する等、水滴の飛散による不具合を防止することができる。

図３は本発明の第２の実施形態である蒸気加湿ノズルの側断面図、図４は本発明の第３の実施形態である蒸気加湿ノズルの側断面図である。

図３および図４の蒸気加湿ノズルＮの基本的な構成、例えば蒸気噴出口２を有する筺体１と、筺体１の内部に蒸気を供給する蒸気供給管３とを備えて構成されること等は、先に説明した第１の実施形態と同様であるため、同一の部材には同一の符号を付してある。

第１の実施形態の蒸気加湿ノズルＮでは、図２のように断面形状が略長方形の筺体１を採用したが、これに代えて、第２の実施形態の蒸気加湿ノズルＮは、図３のように断面形状が渦巻き形の筺体１を採用した。

図３に示す渦巻き形の筺体１では、渦巻きの内側始端付近が蒸気噴出口２を構成する第１の壁１０Ａになり、渦巻きの外側終端付近が同じ蒸気噴出口２を構成する第２の壁１０Ｂになる。なお、渦巻きの始端（第１の壁１０Ａ）と終端（第２の壁１０Ｂ）は、先に説明した図１の筺体１と同じく、左右方向で重ならず、互いに所定距離Ｌ１だけ離れて配置されるようにしてある。

第３の実施形態である図４の蒸気加湿ノズルＮは、図３に示す渦巻き形の筺体１内の上側空間Ｓを拡大したものであり、筺体１の形状以外の他の構成は第２の実施形態の蒸気加湿ノズルＮと同様である。

第２および第３の実施形態の蒸気加湿ノズルＮにあっても、その基本構成は第１の実施形態の蒸気加湿ノズルＮと同様であるため、前述の（１）（２）（３）（４）の水滴飛散防止効果によって蒸気噴出口２から飛散する水滴の量を大幅に低減でき、飛散した多量の水滴が被加湿物に衝突することによって水滴の圧痕が被加湿物Ｗに多数発生する等、水滴の飛散による不具合を防止することができる。

図５は本発明の蒸気加湿ノズルを採用した蒸気加湿装置の説明図である。本蒸気加湿装置ＭＡは、例えば塗布液として粘着剤等を塗布した紙類のシート等を被加湿物Ｗとし、同装置内に搬送される被加湿物Ｗに対し蒸気を噴出することで加湿を行うものである。その具体的な装置構成は、図２乃至図４のいずれかに図示された蒸気加湿ノズルＮと、この蒸気加湿ノズルＮを構成する蒸気供給管３に蒸気を送り出す蒸気送出管と蒸気を発生させるボイラー等からなる蒸気送出手段４と、蒸気加湿ノズルＮの内部に溜まったドレインＤを排出するドレインパイプ等からなるドレイン排出手段５と、を備えるものである。

本蒸気加湿装置ＭＡにおける蒸気加湿ノズルＮは、その蒸気噴出口２を上に向けた姿勢で、被加湿物Ｗの搬送方向に沿って設置されており、これら蒸気加湿ノズルＮの上を被加湿物Ｗが図示しない搬送手段によって図中矢印で示す方向に搬送される。そして、蒸気送出手段４から蒸気加湿ノズルＮの蒸気供給管３内に蒸気が送出され、送出された蒸気が蒸気加湿ノズルＮの蒸気噴出口２から被加湿物Ｗに向って噴出すことで、被加湿物Ｗの加湿が行われる。この加湿の過程で蒸気加湿ノズルＮの中に溜まった蒸気のドレインＤ（図２を参照）は、ドレイン排出手段５を通じて外部に排出される。

本蒸気加湿装置ＭＡによると、先に説明した（１）（２）（３）（４）の水滴飛散防止効果によって蒸気加湿ノズルＮの蒸気噴出口２から飛散する水滴の量が大幅に低減されるから、飛散した多量の水滴が被加湿物Ｗに衝突することによって水滴の圧痕が被加湿物Ｗに多数発生する等、外観の仕上がり状態の悪い不良品の発生を大幅に減らすことができる。

図１は本発明の第１の実施形態である蒸気加湿ノズルの説明図であり、（ａ）は蒸気加湿ノズルの側断面図、（ｂ）は蒸気加湿ノズルの正面図である。 図２（ａ）は図１に示した蒸気加湿ノズルの拡大側断面図、同図（ｂ）は第１の壁と第２の壁との対向角度の説明図である。 図３は本発明の第２の実施形態である蒸気加湿ノズルの側断面図である。 図４は本発明の第３の実施形態である蒸気加湿ノズルの側断面図である。 図５は本発明の蒸気加湿ノズルを採用した蒸気加湿装置の説明図であり、（ａ）は蒸気加湿装置の側断面図、（ｂ）は蒸気加湿装置の正面断面図である。 図６は従来の蒸気加湿ノズルの側断面図である。

符号の説明

１ 筺体
１０ 筺体の上板
１０Ａ 第１の壁
１０Ｂ 第２の壁
１１ 筺体の底板
１２ 筺体の側板
２ 蒸気噴出口
３ 蒸気供給管
３１ 蒸気供給口
４ 蒸気送出手段
５ ドレイン排出手段
ＡＰ 第１の壁の先端部
ＢＰ 第２の壁の先端部
Ｄ ドレイン
ＤＷ１、ＤＷ２ 水滴
Ｇ 第１の壁と第２の壁の隙間
ＭＡ 蒸気加湿装置
Ｎ 蒸気加湿ノズル
Ｒ１ 蒸気流
Ｗ 被加湿物
θ 第１の壁と第２の壁との対向角度

Claims (4)

1. 蒸気噴出口を有する筺体と、
   前記筺体の内部に蒸気を供給する蒸気供給管と、
   を備えた紙類のシートの加湿用の蒸気加湿ノズルであって、
   前記蒸気噴出口は、第１の壁と第２の壁とからなり、その第１の壁の延長線が第２の壁の側面と交差するように配置され、その両壁の隙間から蒸気を噴出する構造になっており、
   前記筺体の内部空間全体のうち前記蒸気供給管より蒸気噴出口側の空間の断面積は、前記蒸気供給管の断面積の３〜１０倍に構成し、
   前記筺体の内壁面のうち前記蒸気噴出口と反対側の壁面から前記蒸気供給管までの距離は、その供給管の直径の６０〜２００％になっており、
   前記筐体の形状が前記シートの幅方向に伸びる横細長形状であり、
   前記筺体の断面形状において前記第１の壁の延長線が前記第２の壁の側面と交差してなす角度は、９０度より大きく１８０度より小さくなるようにして、前記シート表面の水滴の圧痕を抑制することができるようにした
   ことを特徴とする蒸気加湿ノズル。
2. 前記角度の設定により、前記第１の壁から前記第２の壁に向かって流れて衝突した後の蒸気流は、前記蒸気噴出口へ向かう流れよりも、前記筐体の内部へ向かう流れの方が多くなることで、前記第２の壁の水滴を前記筐体の内部へ押し戻す手段として機能する
   ことを特徴とする請求項１に記載の蒸気加湿ノズル。
3. 前記第１の壁の先端部と前記第２の壁の先端部とは、左右方向では重ならず、所定距離だけ離れて配置されている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の蒸気加湿ノズル。
4. 請求項１または２に記載の蒸気加湿ノズルと、
   前記蒸気加湿ノズルを構成する前記蒸気供給管に蒸気を送り出す蒸気送出手段と、
   前記蒸気加湿ノズルの内部に溜まったドレインを排出するドレイン排出手段と、を有し、
   前記筐体の底板は、前記シートの幅方向に沿った一方向に前記ドレイン排出手段に向かって傾斜されている
   ことを特徴とする蒸気加湿装置。

Images