JP6745557B2 - 気体吐出用ノズル及び搬送装置 - Google Patents

Description

この発明は、高圧気体を吐出する気体吐出用ノズルであって所定の吐出方向に沿って層流気体を形成する気体吐出用ノズル、及びこの気体吐出用ノズルから吐出された層流気体によって被搬送物の搬送性能を向上させる搬送装置に関する。

搬送中の被搬送物の表面に付着した液滴を除去する手法として、被搬送物の表面に圧縮空気等の高圧気体を吐出する気体吐出用ノズルが用いられる。例えば、エアナイフと呼ばれる気体吐出用ノズルから搬送中の円筒状の容器に高圧の空気を吹き付け、容器の所定の領域から水分を除去するものがある（例えば、特許文献１参照。）。

エアナイフから搬送中の容器に向けて吐出される高圧の空気は、容器の姿勢に影響を与える可能性がある。このため、エアナイフは、容器に対して所定の角度を維持するように位置決めされる。

特開平６−１７１６３５号公報

しかし、従来の気体吐出用ノズルは、被搬送物から液滴を除去することのみを目的としており、搬送装置の搬送性能を考慮したものではなかった。このため、従来の気体吐出用ノズルは、被搬送物の搬送に寄与できないばかりか、エアナイフから被搬送物に向けて吐出される高圧気体が搬送の負荷となって搬送性能を低下させる可能性がある。

この発明の目的は、高圧気体の吐出方向に沿って層流気体を形成することで、搬送装置の搬送性能の向上に寄与できる気体吐出用ノズル及び搬送装置を提供することにある。

この発明の気体吐出用ノズルは、上面における一端側の所定範囲を除いて長手方向に沿って形成された層流通過面と、前記一端側の所定範囲で下面側に向かって傾斜した傾斜面と、外部から高圧空気が流入する流入口を有する空間部であって前記傾斜面の形範囲内で上面に開放した空間部と、を有し、前記空間部内の高圧気体を前記層流通過面に向けて吐出するスリットが形成される本体と、前記空間部の前記上面側を被覆するカバーと、を備え、前記スリットは、前記本体内における前記空間部から前記層流通過面に至る間に形成された第１面であって前記層流通過面に向けて吐出した高圧気体が前記層流通過面に沿う前記長手方向の層流となる所定の層流形成角度で前記層流通過面に連続する第１面と、前記カバーの下面であって前記第１面に平行で前記第１面よりも前記本体の外側に位置する第２面と、の間隙に前記長手方向に傾斜して交差するように形成されるとともに、前記層流通過面側で前記長手方向に直交する方向に沿って開口し、前記カバーにおける前記第２面より外側の部分は、前記層流通過面の延長線より前記第１面側に位置し、前記流入口は、前記本体の前記下面から前記空間部に連通する。

スリットから吐出された高圧気体は、層流通過面の表面に沿って層流を形成し、層流に接する部分に位置する外気を層流内に二次気体として誘引する。スリットから吐出された高圧気体は誘引した二次気体によって増幅され、スリットから吐出方向の下流側に向かって吐出量よりも多量の気体による気流が層流通過面の表面に沿って形成される。本体における第２面より外側の部分が第１面に連続する層流通過面の延長線よりも第１面側に位置しているため、スリットを層流通過面の表面側に突出しないように配置することができる。

この発明の搬送装置は、上述の気体吐出用ノズルと気体供給装置とを備えている。気体供給装置は、気体吐出用ノズルに高圧気体を供給する。気体吐出用ノズルの表面は、被搬送物の搬送方向に沿って配置される。

気体吐出用ノズルのスリットから吐出された高圧気体が層流通過面に沿って形成する層流方向は、被搬送物の搬送方向と平行になる。高圧気体の層流方向を被搬送物の搬送方向に一致させると、被搬送物の搬送方向に沿って形成される多量の気体による気流が、被搬送物の搬送に寄与する。高圧気体の層流方向を被搬送物の搬送方向とは逆方向にすると、搬送中の被搬送物に回転力を供給できる。スリットが層流通過面に突出しないため、複数の気体吐出用ノズルを搬送方向に連続して配置した場合でも、層流通過面を搬送方向のガイドとして被搬送物が搬送される。

この発明によれば、気体の吐出方向に沿って層流気体を形成することで、搬送装置における被搬送物の搬送性能の向上に寄与することができる。高圧気体を吐出するスリットを層流通過面に突出しないように配置することができ、層流通過面を被搬送物のガイドとして使用できる。

（Ａ）及び（Ｂ）は、この発明の実施形態に係る気体吐出用ノズルの側面断面図及び平面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、同気体吐出用ノズルによる気体の吐出状態を説明する側面図及び平面図である。 同気体吐出用ノズルの要部の側面拡大断面図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は、この発明の別の実施形態に係る気体吐出用ノズルの形状を説明する高圧気体の吐出方向から見た図である。 図４（Ｄ）に示した実施形態に係る気体吐出用ノズルの使用状態を示す側面断面図である。 この発明の実施形態に係る搬送装置の平面図である。 この発明の実施形態に係る搬送装置の第１の変形例の平面図である。 この発明の実施形態に係る搬送装置の第２の変形例の平面図である。 この発明の実施形態に係る搬送装置の第３の変形例の側面図である。 この発明の実施形態に係る搬送装置の第４の変形例の側面図である。

以下に、この発明の実施形態に係る気体吐出用ノズル及び搬送装置について、図面を参照しつつ説明する。

図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、この発明の実施形態に係る気体吐出用ノズル１０は、一例として、矩形断面の中実長尺体である金属製又は樹脂製の本体１に、スリット２及び層流通過面３を形成している。本体１の上面は、一端側の所定範囲を除いて、平面状を呈する層流通過面３にされている。本体１の上面における一端側の所定範囲は、層流通過面３に対して所定の層流形成角度で本体１の下面側に向かって傾斜した傾斜面１１にされている。傾斜面１１における層流通過面３側の一部には、傾斜面１１よりも本体１の下面側に位置する傾斜面１２が形成されている。傾斜面１２は、この発明の第１面に相当する。層流通過面３は、傾斜面１１及び１２に円弧を介して所定の層流形成角度で連続している。層流形成角度は、５°〜３５°の範囲で適宜選択することができる。

なお、層流通過面３に層流を形成することができることを条件に、層流通過面３と傾斜面１１及び１２との間の円弧部分を省略することもできる。

傾斜面１１には、薄板状の金属製又は樹脂製のカバー４が本体１の上面側から固定されている。カバー４は、図示しないネジ又は接着剤によって本体１に固定することができるが、これらに限らず、本体１及びカバー４が金属を素材とする場合には溶接によって本体１に固定することができる。カバー４の上面４１における層流通過面３側の所定範囲は、カバー４の下面４２との間に楔状を呈するように傾斜している。カバー４の下面４２は、この発明の第２面に相当する。

本体１には、傾斜面１１の形範囲内に上面に開放した空間部５が形成されている。下面４２を傾斜面１１に密着させて固定すると、空間部５の上面側がカバー４によって被覆される。このとき、カバー４の下面４２と傾斜面１２との間には層流通過面３側に開口を有する間隙が形成され、この間隙がスリット２にされる。したがって、スリット２は、空間部５の層流通過面３側の側面５１の上部において、下面４２と傾斜面１２との間に形成されている。下面４２の開口側の端部は、層流通過面３よりも傾斜面１２側に位置している。このため、カバー４の全体は層流通過面３よりも下方に位置し、層流通過面３の上方に突出しない。

空間部５の底面５２には、本体１の下面に貫通したネジ孔５３が形成されている。スリット２とネジ孔５３とは、空間部５における互いに異なる面に形成されている。ネジ孔５３は、この発明の流入口に相当する。ネジ孔５３には、下方から接続器具６のネジ部が螺合している。接続器具６は、軸方向の貫通孔６１を備えている。貫通孔６１及びネジ孔５３を経由して、空間部５内に図示しない供給装置から圧縮気体を含む高圧気体が供給される。

貫通孔６１及びネジ孔５３を経由して空間部５内に供給された高圧気体は、下面４２と傾斜面１２との間のスリット２から吐出され、図１（Ａ）中に二点鎖線矢印で示すように、外気を取り込みながら、層流通過面３に沿う層流を形成してスリット２から離間していく。

図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、一例として、層流形成角度を１６°、本体１の幅を３０ｍｍ、スリット２の高さ（傾斜面１２と下面４２との間隔。図１参照。）を０．５ｍｍ、スリット２の幅をｍｍとした気体吐出用ノズル１０において、空間部５に０．８ＭＰａの高圧気体を供給した場合、スリット２から略１７５ｍｍまでは本体１の幅で高さ５ｍｍの層流通過面３に沿う気流が維持される。スリット２から４７５ｍｍ離間下位置では、気流の幅は約１５０ｍｍ、気流の高さは約５０ｍｍに拡がる。

なお、各部の寸法はこれに限るものではなく、例えば、層流形成角度は５°〜３５°の範囲で選択することができ、本体１の幅は１０〜１００ｍｍの範囲で選択することができる。

スリット２から吐出された高圧気体は、外気を二次気体として誘引することで増量されて吐出量よりも多量の気流を形成する。この気流により、例えばシート体等の軽量の被搬送物を矢印Ｃ方向に沿って層流通過面３の表面から浮遊させて搬送することができる。層流通過面３の長さが１５０ｍｍ程度の気体吐出用ノズル１０を矢印Ｃ方向に沿って複数連続させて配置することにより、上記の寸法及び圧力で被搬送物を所望の搬送距離にわたって安定して搬送することができる。

気体吐出用ノズル１０が形成する層流気体を被搬送物の搬送に補助的に使用する場合には、層流通過面３の長さを４５０ｍｍ程度とすることもできる。層流通過面３は、搬送ガイドとして利用できる。スリット２は層流通過面３よりも外側に突出しないため、複数の気体吐出用ノズル１０を搬送方向に沿って連続させて配置した場合にも、スリット２が搬送の障害となることがない。

また、搬送中の被搬送物の表面に付着した液滴を除去する目的で気体吐出用ノズル１０を使用する場合、スリット２から吐出した高圧気体によって液滴の除去と同時に搬送を補助することができ、搬送効率を向上させることができる。

さらに、スリット２から吐出された高圧気体は、外気を二次気体として誘引するため、排気装置等の気体搬送装置として使用することができる。

なお、層流通過面３は、本体１に一体的に形成する必要はなく、スリット２を構成する第１面に層流形成角度で連続することを条件に、別部品で構成することもできる。

図３に示すように、カバー４を本体１の上面に沿ってスライド自在にすることにより、スリット２の高さを調整できるようにしてもよい。固定ネジ７のネジ部をカバー４に形成した長孔４３に貫通させた後に取付面１３のネジ穴１４に螺合させ、固定ネジ７の頭部でカバー４を取付面１３に圧着させて固定する。

図４（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、層流通過面３は平面に限るものではなく、被搬送物の形状に応じて、層流通過面１０３〜４０３のように、高圧気体の吐出方向（被搬送物の搬送方向）に直交する断面形状を円弧状、矩形状若しくは角状の凹断面、又は筒状とし、スリット１０２〜４０２をこれに応じた形状とすることができる。

また、層流通過面３は、高圧気体の吐出方向に平行な断面において必ずしも直線である必要はなく、高圧気体の層流が剥離しない範囲で湾曲させることもできる。

図５に示す気体吐出用ノズル４１０は、円筒状の本体４０１を備えている。本体４０１の外周面には軸方向における中間部の傾斜面４１２を挟んで大径部と小径部とが形成されており、大径部が円筒状の層流通過面４０３にされている。層流通過面４０３は、この発明の第１面に相当する傾斜面４１２に所定の層流形成角度で連続している。本体４０１の内周面は、小径部側から中間部に向かって縮径された後、大径部側の端部に向かって拡径され、軸を含む断面は層流通過面４０３との間に楔状を呈している。

本体４０１の外周面の小径部には、軸方向の一部に全周にわたる凹状の空間部４０５が形成されており、空間部４０５を覆う円筒状のカバー４０４が外嵌している。カバー４０４の内周面の一端部には、この発明の第２面に相当する傾斜面４４２が、傾斜面４１２と同一の角度で形成されている。傾斜面４１２と傾斜面４４２との間にスリット４０２がカバー４０１の全周にわたって形成される。カバー４０４には、周面の少なくとも１カ所に空間部４０５を外部に連通する貫通孔５３が形成されている。

本体４０１の外周面の小径部の端部には、調整ナット４１２が螺合するネジ部４１１が形成されている。調整ナット４１２は、カバー４０４における傾斜面４１２とは反対側の端部に回転自在に固定されている。ネジ部４１１に螺合した調整ナット４１２を正逆回転させることで、カバー４０４が軸方向に進退し、傾斜面４１２と傾斜面４４２との間隔が調整される。

層流通過面４０３の一部を円筒状の被処理物４００の内部に挿入した状態で、貫通孔４５３を経由して空間部４０５に高圧気体を供給すると、高圧気体は傾斜面４１２と傾斜面４４２との間のスリット４０２から吐出され、カバー４０４の外側に位置する外気を誘引しつつ層流通過面４０３の表面に沿って層流を形成する。この層流が本体１の大径部側の端部に達すると、さらに本体１の内部を経由して本体１の小径部側の端部の外側に位置する外気を誘引しつつ、被処理物４００の内周面に沿って層流を形成する。大量の気体が被処理物４００の内周面に沿って流れるこたにより、被処理物４００の内周面に付着した液滴を確実に除去できる。

図６に示すように、この発明の第１の実施形態に係る搬送装置１００は、気体吐出用ノズル１０、コンベア１０１、圧縮エアポンプ１０２、調整バルブ１０３を備えている。コンベア１０１は、上面に搭載された円柱状の被搬送物Ｃを搬送方向Ｘに沿って連続して搬送する。

気体吐出用ノズル１０は、図１及び図２に示した構成を有する。一対の気体吐出用ノズル１０は、各層流通過面３が対向する状態でコンベア１０１を挟んで互いに平行に配置されている。また、各気体吐出用ノズル１０は、それぞれの層流通過面３を搬送方向Ｘに沿って配置されている。一対の気体吐出用ノズル１０の各層流通過面３の間隔は、被搬送物Ｃの直径に略等しくされている。気体吐出用ノズル１０は、スリット２側の端部を搬送方向Ｘの上流側に位置させて配置される。

圧縮エアポンプ１０２は、所謂コンプレッサを含み、外気を圧縮した高圧空気を調整バルブ１０３を介して気体吐出用ノズル１０に供給する。圧縮エアポンプ１０２がこの発明の気体供給装置に相当し、調整バルブ１０３が同じく圧力調整機構に相当する。圧縮エアポンプ１０２は、高圧空気を供給するものに限るものではなく、搬送装置１００の設置場所における環境性及び安全性が確保されることを条件に空気以外の高圧気体を供給するものを用いることができる。

図６に示す例では、一対の気体吐出用ノズル１０のそれぞれに個別に圧縮エアポンプ１０２及び調整バルブ１０３を備えているが、単一の圧縮エアポンプ１０２から単一又は個別の調整バルブ１０３を介して一対の気体吐出用ノズル１０のそれぞれに高圧空気を供給することもできる。

圧縮エアポンプ１０２から調整バルブ１０３を介して気体吐出用ノズル１０に供給された高圧空気は、スリット２から吐出されてスリット２の周囲の外気を誘引しつつ層流通過面３に沿う多量の空気の層流となって搬送方向Ｘの上流側から下流側に流れる（図中二点鎖線矢印参照。）。

気体吐出用ノズル１０の層流通過面３に形成される層流の気流方向がコンベア１０１による被搬送物Ｃの搬送方向Ｘに一致するため、被搬送物Ｃはコンベア１０１の搬送速度よりも高速で搬送方向Ｘに沿って移動する。一対の気体吐出用ノズル１０の層流通過面３は、コンベア１０１を挟んで互いに平行に配置されているため、搬送ガイドとして被搬送物Ｃの搬送方向を規定することができ、被搬送物Ｃがコンベア１０１から逸脱することがない。被搬送物Ｃの表面に付着している液滴は、気体吐出用ノズル１０の層流通過面３に形成される高圧空気の層流によって除去される。

一対の気体吐出用ノズル１０の層流通過面３は、コンベア１０１を挟んで互いに平行に配置されているため、搬送ガイドとして被搬送物Ｃの搬送方向を規定することができ、被搬送物Ｃがコンベア１０１から逸脱することがない。被搬送物Ｃの表面に付着している液滴は、気体吐出用ノズル１０の層流通過面３に形成される高圧気体の層流によって除去される。

調整バルブ１０３による各気体吐出ノズル１０に対する高圧空気の供給量を変化させることにより、コンベア１０１によって搬送中の被搬送物Ｃを回転させることができる。例えば、図６中上側の気体吐出ノズル１０に対する高圧空気の供給量を図６中下側の気体吐出用ノズル１０に対する高圧空気の供給量よりも小さくすると、被搬送物Ｃは矢印Ｒ方向に回転する。この回転によって被搬送物Ｃの全周から液滴を除去することができる。

図７に示すように、一方の気体吐出用ノズル１０に代えて搬送ガイド１０４を備えることでも、被搬送物Ｃを矢印Ｒ方向に回転させることができ、被搬送物Ｃの表面の全周に高圧空気の層流を接触させることができる。

また、図８に示すように、被搬送物Ｃの寸法形状及び周面に対する液滴の付着状態等に応じて、被搬送物Ｃの搬送方向Ｘにおける下流側から上流側に向かって気体吐出用ノズル１０のスリット２からフ層流通過面３に沿って高圧空気を吐出させることもできる。被搬送物Ｃの搬送速度は低下するが、被搬送物Ｃを矢印Ｒ′方向に確実に回転させることができ、被搬送物Ｃの周面の全面から液滴を除去するためにコンベア１０１に被搬送物Ｃの回転機構を備える必要がない。

さらに、図９に示すように、複数の気体吐出用ノズル１０を被搬送物Ｃの高さ方向に搬送方向Ｘに直交する方向に対して傾斜させて並べて配置することもできる。複数の気体吐出用ノズル１０の各スリット２から各層流通過面３に沿って吐出される層流の高圧空気により、重量が比較的重い被搬送物Ｃを確実に回転させることができる。

また、図１０に示すように、カバー４の上面に副カバー５０１によってタンク５０２を形成し、タンク５０２にソケット５０３及び液体用ノズル５０５を備えることもできる。タンク５０２内には、ソケット５０３を介して外部から水等の洗浄用液体を導入する。液体用ノズル５０５は、先端部をスリット２に近接させて配置する。接続器具６を介して空間部５に供給された高圧気体がスリット２から吐出される際に、液体用ノズル５０５の先端部の周囲が負圧にされ、タンク５０２内の洗浄用液体が液体用ノズル５０５を経由して吸い出される。液体用ノズル５０５から吸い出された洗浄用液体は、層流の高圧気体とともに層流通過面３に沿って噴出され、被搬送物を洗浄する。

副カバー５０１は、カバー４の上面に接着、ネジ止め又は溶接等、素材に応じた方法で固定することができる。副カバー５０１は、被搬送物の搬送性を考慮して、カバー４の上面側への突出量をできるだけ小さくすべきである。

なお、上記の実施形態はいずれも一例であり、この発明はこれらに限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々の変更を加えることが可能である。例えば、層流通過面３は、高圧気体の吐出方向について層流が剥離しない範囲で湾曲させることもできる。

１−本体
２−スリット
３−層流通過面
４−カバー
５−空間部
１０−気体吐出用ノズル
１２−傾斜面（第１面）
４２−下面（第２面）
５３−ネジ孔（流入口）
１００，２００，３００−搬送装置
１０２−圧縮エアポンプ（気体供給装置）
１０３−調整バルブ（圧力調整機構）
Ｃ−被搬送物

Claims (4)

1. 上面における一端側の所定範囲を除いて長手方向に沿って形成された層流通過面と、前記一端側の所定範囲で下面側に向かって傾斜した傾斜面と、外部から高圧空気が流入する流入口を有する空間部であって前記傾斜面の形範囲内で上面に開放した空間部と、を有し、前記空間部内の高圧気体を前記層流通過面に向けて吐出するスリットが形成される本体と、
   前記空間部の前記上面側を被覆するカバーと、を備え、
   前記スリットは、前記本体内における前記空間部から前記層流通過面に至る間に形成された第１面であって前記層流通過面に向けて吐出した高圧気体が前記層流通過面に沿う前記長手方向の層流となる所定の層流形成角度で前記層流通過面に連続する第１面と、前記カバーの下面であって前記第１面に平行で前記第１面よりも前記本体の外側に位置する第２面と、の間隙に前記長手方向に傾斜して交差するように形成されるとともに、前記層流通過面側で前記長手方向に直交する方向に沿って開口し、
   前記カバーにおける前記第２面より外側の部分は、前記層流通過面の延長線より前記第１面側に位置し、
   前記流入口は、前記本体の前記下面から前記空間部に連通する気体吐出用ノズル。
2. 被搬送物を搬送する搬送装置であって、
   請求項１に記載の気体吐出用ノズルと、
   前記気体吐出用ノズルに前記高圧気体を供給する気体供給装置と、
   を備え、
   前記気体吐出用ノズルにおける前記層流通過面を前記被搬送物の搬送方向に沿って配置した搬送装置。
3. 柱状体の被搬送物を搬送する搬送装置であって、
   少なくとも１対の請求項１に記載の気体吐出用ノズルと、
   前記気体吐出用ノズルに前記高圧気体を供給する気体供給装置と、
   を備え、
   前記１対の気体吐出用ノズルを、それぞれの前記層流通過面が前記被搬送物の直径に略等しい間隔で互いに平行に対向するように配置した搬送装置。
4. 前記１対の気体吐出用ノズルのそれぞれは、前記気体供給装置から供給される高圧気体の圧力を調整する圧力調整機構を個別に備えた請求項３に記載の搬送装置。

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