JP7096929B2 - ノズル、乾燥装置、及び缶体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ノズル、乾燥装置、及び缶体の製造方法に関する。

有底筒状の缶体を乾燥するインサイド・ベーク・オーブン（以下、ＩＢＯという）は、樹脂製又はステンレススチール製コンベアネットで缶体を一定量まとめて搬送して加熱処理するトンネルタイプオーブンである。例えば図１６に示すＩＢＯ１００のように、３つの領域（１０６，１０８，１１０）に分かれて加熱するタイプが主流である。前工程のインサイド・スプレーマシンで缶体内面に熱硬化性樹脂塗料が塗装された缶体１０４が、上部開口を上向きとした状態（以下、正置という）でＩＢＯ１００に搬送される。

ＩＢＯ１００では、コンベアネット１０２上に正置された缶体１０４が平面視において千鳥状のパターンを形成し、予熱帯１０６、昇温帯１０８、保持帯１１０、冷却帯１１４の各領域を通過する。予熱帯１０６では、１００℃程度で水、溶剤を蒸発させる。昇温帯１０８では、所定の温度に缶体１０４を到達させる。保持帯１１０では、樹脂を架橋反応させて分子構造を密にし、要求性能を満たす塗膜を形成する。要求性能を満たす塗膜を形成するために、例えば１９０℃×６０ｓｅｃを確保する必要がある。保持帯１１０からエアシール１１２を経て、冷却帯１１４で缶温２００℃近傍から冷却されて、次の工程へ搬送される。

ＩＢＯ１００の各領域には、コンベアネット１０２上に正置された缶体１０４の上方の所定位置に、ノズル本体１１６が設けられている。ノズル本体１１６は、缶体１０４を乾燥させるための気体を缶体１０４の縦方向に平行に吐出するスリットノズル１１７を備える。スリットノズル１１７は、缶体１０４の搬送方向に直交する方向、すなわちコンベアネット１０２の幅方向を長手方向とするスリット状の吐出口を有する。吐出口は、所定の幅（例えば３～７ｍｍ）を有し、一定間隔（例えば７５～９０ｍｍ等）で搬送方向に複数配置されている。スリットノズル１１７から吐出される気体は、レイノルズ数（以下、「Ｒｅ数」）２０００程度（吐出口で１２～１６ｍ／ｓ）である。以上のように缶体１０４を乾燥する際、スリットノズル１１７が配備されているエリアにおいては、スリットノズル１１７から吐出される気体を缶内に吹き込ませる衝突噴流が、また、スリットノズル１１７が配備されていないエリアにおいては、自然対流熱伝達が採用されている。

ＩＢＯ１００は、熱風循環式により、図示しないが、気体として外気を吸気しバーナー加熱された熱風を、循環ファンにより循環させている。上記熱風は、上部の吹出ノズル１１８から吹出され、吹出ノズル１１８直後のパンチングプレート１２０と、スリットノズル１１７直前のパンチングプレート１２２を順に通過することによって、各領域の全体に分散、均圧化される。このようにしてスリットノズル１１７からは、均一な流速の熱風が吹き出る。

上記スリットノズルとして、特許文献１には、一対の波板を、互いの山部及び谷部が直交するように、離間して配置された渦流発生装置が開示されている。上記特許文献１によると、渦流発生装置によって生じた乱流状態にある空気が缶体に到達すると、缶体の周囲の気流の流れを乱し、缶体の表面に付着した水分を効率よく乾燥することができる。

特開平３－９５３８５号公報

しかしながら上記特許文献１の渦流を発生することによって、直進性の高い気体が得られることは分かっているが、実際に渦流を発生させるには複雑な機構が必要であり、限られたスペースの中で、多数の渦流を発生させるのは困難である。

本発明は、吐出する気体の直進性を向上することができるノズル、乾燥装置、及び缶体の製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係るノズルは、所定の間隔を開けて対向して配置され互いに平行な平板で形成 された一対のノズル壁と、前記ノズル壁の基端に設けられた気体の入口と、前記ノズル壁の先端に設けられたスリット状の吐出口と、一対の前記ノズル壁の間に形成され、前記入 口と前記吐出口とを結ぶ流路と、を備え、前記吐出口は、互いの前記ノズル壁に向かって突出した複数の突起と、前記突起同士の間に形成された複数の凹部とを有し、前記流路に より案内され前記凹部を通過する前記気体を前記吐出口から吐出し、有底筒状に形成され た缶体の内部へ進入させることを特徴とする。

本発明に係るノズルにおいて、前記突起は、吐出方向からみて四角形状であるのが好ましい。

本発明に係るノズルにおいて、前記突起は、吐出方向から見て三角形状であるのが好ましい。

本発明に係る乾燥装置は、乾燥温度が異なる複数の領域と、前記有底筒状に形成された缶体を前記複数の領域内へ搬送する搬送部とを備える乾燥装置であって、前記複数の領域のそれぞれは、上記ノズルを有することを特徴とする。

本発明に係る乾燥装置において、前記突起の形状、及び前記突起の面積と、前記凹部の面積の比の少なくとも一方が、前記複数の領域において異なるのが好ましい。

本発明に係る乾燥装置において、前記複数の領域は、上流から、予熱帯、昇温帯、及び保持帯が搬送方向に沿って順に設けられており、前記予熱帯における前記突起は、吐出方向からみて四角形状であって、前記突起の面積と、前記凹部の面積の比が１：２であり、前記昇温帯及び前記保持帯における前記突起は、吐出方向から見て三角形状であって、前記突起の面積と、前記凹部の面積の比が１：３であるのが好ましい。

本発明に係る乾燥装置において、前記吐出口の幅長さは、前記缶体の半径より短いことが好ましい。

本発明によれば、直進性が向上した熱風をノズルから吐出することができる。ノズルから吐出された熱風は、一方向へ直進し、缶体内部へ容易に進入できる。したがって乾燥装置は、缶体内部を効率的に乾燥することができる。

本実施形態の乾燥装置の全体構成を示す模式図である。 本実施形態の乾燥装置に用いられるノズルの斜視図である。 上記ノズルの平面図であり、図３Ａは第１例のノズル、図３Ｂは第２例のノズル、図３Ｃは第３例のノズルを示す図である。 上記ノズルの作用の説明に供する斜視図である。 上記ノズルの変形例を示す図であり、図５Ａは変形例（１）、図５Ｂは変形例（２）を示す図である。 実験データの説明に供する図である。 Ｒｅ数１０００における速度分布を測定した結果を示すグラフである。 Ｒｅ数１０００におけるノズルを通過した気体を撮影した可視化画像であり、図８Ａは比較例のｘ－ｙ平面、図８Ｂは第３例のノズルのｘ－ｙ平面、図８Ｃは比較例のｘ－ｚ平面、図８Ｄは第３例のｘ－ｚ平面の可視化画像である。 Ｒｅ数２０００における速度分布を測定した結果を示すグラフである。 Ｒｅ数３０００における速度分布を測定した結果を示すグラフである。 Ｒｅ数３０００における第１例のノズルを通過した気体を撮影した可視化画像であり、図１１Ａはｘ－ｙ平面、図１１Ｂはｘ－ｚ平面の可視化画像である。 Ｒｅ数１００００における速度分布を測定した結果を示すグラフである。 Ｒｅ数１００００における第１例のノズルを通過した気体を撮影した可視化画像であり、図１３Ａはｘ－ｙ平面、図１３Ｂはｘ－ｚ平面の可視化画像である。 Ｒｅ数２０００における変形例（２）のノズルの速度分布を測定した結果を示すグラフである。 Ｒｅ数２０００におけるノズルを通過した気体を撮影した可視化画像であり、図１５Ａは比較例のｘ－ｙ平面、図１５Ｂは変形例（２）のノズルのｘ－ｙ平面、図１５Ｃは比較例のｘ－ｚ平面、図１５Ｄは変形例（２）のノズルのｘ－ｚ平面の可視化画像である。 従来の乾燥装置の全体構成を示す模式図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。本実施形態の乾燥装置は、缶体の製造方法における塗装工程において用いられる。以下、缶体の製造方法の概略を説明する。缶体の製造方法において製造される缶は、例えば０．２０ｍｍ～０．５０ｍｍのアルミニウム製の板を成形してなるものであり、飲料等の内容物が充填・密封される２ピース缶やボトル缶の缶体に用いられるものである。本実施形態では、このうちの２ピース缶に用いられる缶体を例にして説明する。

缶体は、打ち抜き及びカッピング工程、ＤＩ工程、トリミング工程、洗浄工程、印刷工程、塗装工程、ネッキング工程、フランジング工程を経ることによって、製缶される。

打ち抜き工程及びカッピング工程（絞り工程）では、アルミニウム合金材料からなる薄板をカッピングプレスによって打ち抜きながら絞り加工（カッピング加工）することによって、比較的大径で浅いカップ状体を成形する。

ＤＩ工程（絞りしごき工程）では、ＤＩ加工装置によって、カップ状体にＤＩ加工（再絞りしごき加工）を施して、缶胴と缶底を備える有底筒状の缶体に成形する。このＤＩ加工によって、缶体の缶底は、最終の缶体の缶底形状に成形される。

トリミング工程では、缶体の開口端部をトリミング加工する。上記ＤＩ加工装置によって形成された缶体の開口端部は、耳が形成されて高さが不均一である。上記開口端部を切断してトリミングすることによって、開口端部における缶軸方向に沿う周壁の高さを、全周にわたって均等に揃える。

洗浄工程では、缶体を洗浄し、潤滑油等を除去した後に、表面処理を施して乾燥する。

印刷工程では、外面印刷、外面塗装を施す。印刷用インクを使用して、缶胴に外面印刷を施す。そして、外面印刷の直後に外面塗装を施す。

塗装工程では、缶体の缶胴及び缶底の内面に、塗膜を形成する。例えば、熱硬化性樹脂塗料（例えばエポキシ系塗料）を使用して内面に塗膜を形成し、この塗膜が形成された缶体を本実施形態に係る乾燥装置によって加熱乾燥し、塗膜を内面に焼き付ける。

ネッキング工程では、ネッキング用金型（縮径用金型）を用いて、開口端部に、滑らかな傾斜形状を備えたネック部をネッキング加工によって成形する。具体的には、缶胴の内部及び外部にネッキング用金型（ネッキングダイとガイドブロック）を嵌合し、ネッキングダイとガイドブロックとの間で、開口端部に上方へ向かうに従い小径となる縮径加工を施して、ネック部を成形する。また、この縮径加工により、ネック部の上方に円筒状をなすフランジ予定部を成形する。

フランジング工程では、フランジ予定部をフランジング加工して、ネック部の上端から径方向外側へ向けて突出するとともに周方向に沿って延びる環状のフランジ部を成形する。

このようにして缶体が製造され、フランジング工程の後工程へと搬送される。この後工程では、缶体の内部に飲料等の内容物が充填され、フランジ部に缶蓋が巻締められて、缶体が密封される。

本実施形態に係る乾燥装置１について図１を参照して説明する。有底筒状の缶体１０４を乾燥する乾燥装置１は、樹脂製またはステンレススチール製のコンベアネット１０２で缶体１０４を一定量まとめて搬送して加熱処理するトンネルタイプオーブンである。乾燥装置１は、３つの領域に分かれて加熱する。前工程のインサイド・スプレーマシンで缶体内面に熱硬化性樹脂塗料が塗装された缶体１０４が、上部開口１０５が上向きである正置した状態で乾燥装置１に搬送される。

乾燥装置１は、上流から、昇温帯１０８、保持帯１１０、冷却帯１１４が搬送方向に沿って順に設けられている。そして、必要に応じ昇温帯１０８の前方に予熱帯１０６が設けられる。搬送部としてのコンベアネット１０２上に正置された缶体１０４は、平面視において格子状に配置され、予熱帯１０６、昇温帯１０８、保持帯１１０、冷却帯１１４の各領域を通過する。予熱帯１０６では、１００℃程度で水、溶剤を蒸発させる。昇温帯１０８では、所定の温度に缶体１０４を到達させる。保持帯１１０では、樹脂を架橋反応させて分子構造を密にし、要求性能を満たす塗膜を形成する。要求性能を満たす塗膜を形成するために、例えば１９０℃×６０ｓｅｃを確保する必要がある。保持帯１１０からエアシール１１２を経て、冷却帯１１４で缶温２００℃近傍から冷却されて、次の工程へ搬送される。

乾燥装置１の各領域には、コンベアネット１０２上に正置された缶体１０４の上方の所定位置に、ノズル本体１０がそれぞれ設けられている。ノズル本体１０は、缶体１０４の縦方向に平行に気体を吐出するノズル１１を備える。本明細書において平行とは、完全に平行である状態に限定されず、完全に平行な状態からわずかに傾いた状態を含む。

乾燥装置１は、熱風循環式により、図示しないが、缶体１０４を乾燥する気体として外気を吸気し、１００℃～２５５℃程度にバーナー加熱された熱風を、循環ファンにより循環させている。上記熱風は、上部の吹出ノズル１１８から吹出され、吹出ノズル１１８直後のパンチングプレート１２０と、ノズル１１直前のパンチングプレート１２２を順に通過することによって、各領域の全体に分散、均圧化される。このようにしてノズル１１からは、均一な流速の熱風が吹き出る。なお、乾燥装置１の基本的な構成は、図１に示した例に限定されるものではなく、いわゆる衝突噴流を用いる他の形態にも適用できる。

図２に示すように、ノズル本体１０は、所定の間隔を開けてノズル１１が設けられている。ノズル１１は、所定の間隔（例えば３～７ｍｍ）を開けて対向して配置された一対のノズル壁１２，１４を備える。図２において、搬送方向はｘ方向、搬送部としてのコンベアネット１０２の幅方向はｙ方向、コンベアネット表面に垂直な方向はｚ方向とする。

ノズル１１は、パンチングプレート１２２（図１）を通過した熱風を一方向へ導く流路を有する。当該流路は、ノズル壁１２，１４の間に形成されたスリット形状である。一方向は、熱風の吐出方向である。図２の場合、一方向は、図中矢印方向（ｚ方向）であり、正置された有底筒状の缶体１０４の中心軸に平行な方向である。ノズル１１の一方向の長さは、適宜選択することができる。

本実施形態の場合、ノズル壁１２，１４は、所定の間隔を開けて配置された一対の平板で形成されている。ノズル壁１２，１４同士は、基端において天板１３に一体化されている。ノズル本体１０は、天板１３を挟んでノズル１１が形成されている。ノズル１１の基端は、パンチングプレート１２２を通過した熱風の入口である。

ノズル１１の先端は、缶体１０４の上部開口１０５に向かって熱風を吐出する、熱風の出口である吐出口１５が設けられている。吐出口１５は、スリット状の開口を有する。ノズル１１は、吐出口１５の長手方向を搬送方向と直交する方向、すなわちコンベアネット１０２の幅方向に対して平行に配置されている。ノズル１１の入口と吐出口１５を結ぶ流路は、一方向から見て扁平形状である。当該流路の開口面積は、吐出口１５の直前まで一定であるのが好ましい。図２の場合、流路および吐出口１５は、一方向から見た形状が長方形状である。ノズル１１から吐出される乾燥気体は、所定のＲｅ数、例えば、２０００程度（吐出口で１２～１６ｍ／ｓｅｃ）である。以上のように缶の乾燥においては、ノズル１１から吐出される熱風を缶体１０４に吹き込ませる、いわゆる衝突噴流が採用されている。

ノズル壁１２，１４の先端側、図２の場合、先端１６，１８は、互いのノズル壁１２，１４に向かって突出した複数の突起２０を有する。突起２０は、櫛歯状であって、吐出口１５の長手方向に沿って複数形成されている。図２に示す突起２０は、一方向から見た形状が四角形状である。突起２０同士の間は凹部２２が形成されている。凹部２２は、突起２０と同様、四角形状である。

図２の場合、ノズル壁１２に形成された突起２０と凹部２２は、ノズル壁１４に形成された突起２０と凹部２２と同じ位置に形成されているが、本発明はこれに限らない。例えば、ノズル壁１２に形成された突起２０と凹部２２は、ノズル壁１４に形成された突起２０と凹部２２に対して、吐出口１５の長手方向にずれていてもよく、ノズル壁１２に形成された突起２０に対応した位置にノズル壁１４の凹部２２が形成されていてもよい。

ノズル壁１２に形成された突起２０はノズル壁１２に対して直角に形成されているが、本発明はこれに限らず、突起２０は吐出口１５に対して出側に倒れていてもよく、入側に倒れていてもよい。

突起２０の大きさと間隔は、熱風のレイノルズ数（以下、Ｒｅ数）によって選択し得る。Ｒｅ数が１０００～１００００の場合、突起２０の面積と、当該突起２０の間の隙間（凹部２２）の面積の比は、１：３～２：１の範囲であるのが好ましい。Ｒｅ数が１０００～１００００の場合、突起２０の面積と、当該突起２０の間の隙間（凹部２２）の面積の比が上記範囲内にあると、吐出口１５を通過する熱風の直進性を向上することができる。

熱風のＲｅ数は、１０００～４０００であれば、熱風の流速が低いため、缶体１０４を倒す恐れがなく、より好ましい。

図３Ａに示すノズルの吐出口１５Ａは、突起２０Ａの面積と、突起２０Ａ間の凹部２２Ａの面積の比が１：３の例（第１例）である。図３Ｂに示すノズルの吐出口１５Ｂは、突起２０Ｂの面積と、突起２０Ｂ間の凹部２２Ｂの面積の比が１：１の例（第２例）である。図３Ｃに示すノズルの吐出口１５Ｃは、突起２０Ｃの面積と、突起２０Ｃ間の凹部２２Ｃの面積の比が２：１の例（第３例）である。吐出口１５は、幅長さＬが缶体１０４の半径より短い。

吐出口１５から吐出された熱風の流速は、徐々に低下する。吐出口の流速が保たれる領域の長さを、ポテンシャルコア長さＸＰと呼ぶ。Ｒｅ数が１０００～２０００の範囲において、第１例及び第２例のノズルの吐出口１５Ａ，１５Ｂは、ポテンシャルコア長さＸＰが第３例に比べて長い。Ｒｅ数が３０００～１００００の範囲において、第１例のノズルの吐出口１５Ａは、ポテンシャルコア長さＸＰが第２例及び第３例に比べて長い。

上記のようなノズル１１を通過した熱風は、図４に示すように、突起２０同士の間の凹部２２を通過することにより、一方向の軸を有する縦渦となることで、直進性が増す。上記ノズル１１を備えた乾燥装置１は、直進性が向上した熱風を吐出口１５から吐出することができる。吐出口１５から吐出された熱風は、コンベアネット１０２の幅方向に延びるカーテン状となる。当該熱風は、一方向へ直進し、コンベアネット１０２上を搬送されてくる缶体１０４の内部へ容易に進入する。したがって乾燥装置１は、缶体１０４の内面を効率的に乾燥することができる。すなわち乾燥装置１は、エネルギー消費量を抑えることができる。

従来のノズル本体１１６（図１６）は、突起を有していないため、吐出口の長手方向に平行な方向を軸とする横渦となり、吐出口の短手方向に熱風が広がりやすい。

Ｒｅ数が１０００～１００００の場合、凹部２２の面積に対する突起２０の面積を適宜選択することにより、より効率的に、熱風に縦渦を生じさせ、熱風の直進性を向上することができる。Ｒｅ数は、吐出される熱風の温度によって変わり得る。したがって、乾燥温度が異なる複数の領域を備える乾燥装置１においては、領域ごとに凹部２２の面積に対する突起２０の面積を適宜選択することが、缶体１０４の内面を効率的に乾燥するうえで有効である。

Ｒｅ数が１０００～３０００の範囲でより大きい場合、凹部２２の面積に対する突起２０の面積は、より小さい方が、流速の低下が緩やかであるので、好ましい。一方、Ｒｅ数が上記範囲でより小さい場合、凹部２２の面積に対する突起２０の面積は、より大きい方が、流速の低下が緩やかであるので好ましい。

Ｒｅ数が、１０００以上であると、熱風の量が多く乾燥効率が良く、１００００以下であると缶体１０４の転倒防止の観点から好ましい流速である。

上記実施形態の場合、突起２０の形状は、四角形状である場合について説明したが、本発明はこれに限らず、図５に示すように、三角形状でもよい。三角形状の突起の面積と、凹部の面積の比は、１：１～１：３の範囲であれば、突起を有しない従来のノズルに比べ熱風の良好な直進性が得られるので好ましい。図５Ａに示すノズルの吐出口３０Ａは、１：１の例（変形例（１））である。吐出口３０Ａの凹部２６Ａは、突起２４Ａと同じ三角形状である。図５Ｂに示すノズルの吐出口３０Ｂは、上記比が１：３の例（変形例（２））である。吐出口３０Ｂの凹部２６Ｂは、台形形状である。突起が三角形状の場合でも、ノズルは、突起同士の隙間を通過した熱風に縦渦を生じさせることができるので、上記実施形態と同様の効果が得られる。

上記実施形態の場合、ノズル１１は、吐出口１５の長手方向をコンベアネット１０２の幅方向に対して平行に配置されている場合について説明したが、本発明はこれに限らない。ノズル１１は、吐出口１５の長手方向を搬送方向と平行、すなわちコンベアネット１０２の長手方向に平行とし、缶体１０４の中心からコンベアネット１０２の幅方向にずれた位置に配置してもよい。上記のようにノズル１１を配置することにより、缶体１０４の上部開口１０５から缶体内部へ継続的に熱風を供給することができ、さらに供給された熱風が効率的に缶体内面に沿って底部へ到達する。したがって缶体１０４は、接触した熱風によって全体が熱せられるので、効率的に乾燥される。特に缶体１０４が、アルミニウムで形成されている場合、熱伝達率が高いので、より効率的に乾燥される。

上記実施形態の場合、ノズル壁１２，１４の先端１６，１８に複数の突起２０を有する場合について説明したが、本発明はこれに限らない。突起２０は、圧力損失による熱風の直進性が著しく低下しない程度の範囲内で、吐出口１５の入口方向へずれた位置に形成してもよい。

実際に上記実施形態に係るノズル本体１０における熱風の直進性を検証した結果を以下に説明する。まず、第１例（図３Ａ，長方形タブＡ，Ｈ：２ｍｍ、Ｗ：０．７５ｍｍ、Ｄ：２．２５ｍｍ）、第２例（図３Ｂ，長方形タブＢ，Ｈ：２ｍｍ、Ｗ：１．５ｍｍ、Ｄ：３．０ｍｍ）、第３例（図３Ｃ，長方形タブＣ，Ｈ：２ｍｍ、Ｗ：３．０ｍｍ、Ｄ：４．５ｍｍ）、及び、変形例（２）（図５Ｂ，三角形タブＢ，Ｈ：２ｍｍ、Ｗ：２ｍｍ、Ｄ：４ｍｍ）のノズルを用意した。吐出口の長手方向の長さは３００ｍｍとした。比較例として、突起を有しないスリットノズル（タブなし）を用意した。突起の高さＨ、突起の幅Ｗ、突起の配列ピッチをＤとする。比較例における吐出口の短手方向の長さ（ノズル高さ）を基準となるノズル高さ（等価ノズル高さＨｅ）とし、各例において流量が一定となるように、ノズル高さを調整した。本実施例では、等価ノズル高さＨｅを５ｍｍとした。吹出ノズルから、パンチングプレートを介して所定のＲｅ数の気体をノズルの入口へ供給した。作動流体は、室温の空気とした。作動流体のＲｅ数は、流体の流速を３～３０ｍ／ｓの範囲で変更することにより調整した。

粒子イメージ流速計測法(Particle Image Velocimetry)により、吐出された気体の速度分布を測定した。具体的には、ＣＣＤカメラを用いて、図６に示すｘ－ｙ平面及びｘ－ｚ平面におけるノズルから吐出された空気の流れを撮影した。トレーサーとしてオイルミスト（平均粒径１μｍ、比重ｓ≒１．０５）、光源としてＮｄ：ＹＡＧレーザ（最大出力２００ｍＪ）を用いた。その結果を図７～図１５に示す。

図７および図８は、Ｒｅ数１０００の場合の結果である。図７は、横軸が吐出口からの距離ｘと等価ノズル高さＨｅの比（ｘ／Ｈｅ）、縦軸が吐出口の流速をＵ0、ｘ／Ｈｅにおける流速をｕcとした場合の比率風速（ｕc／Ｕ0）を示す。ポテンシャルコア長さＸＰは、本実施例では吐出口の流速の９５％が保たれる領域とした。第１例及び第２例のノズルのポテンシャルコア長さＸＰが最も長く、約１０であった。第１～第３例のノズルは、いずれも比較例のノズルよりも、流速の低下が少なく、中でも第３例（長方形タブＣ）が最も流速の低下が少ないことが確認された。図８に示す可視化画像から、第３例（長方形タブＣ）は、ｘ／Ｈｅが１５の地点でも、縞模様がみられることから、横渦ではなく縦渦が発生しており、直進性が向上していることが確認された。この結果は、図７における流速の結果と整合している。一方、比較例（タブなし）は、ｘ／Ｈｅが１５の地点で大きい横渦が発生しており、当該横渦の発生が、流速が低下した原因であると考えられる。

図９は、Ｒｅ数２０００の場合の結果である。図９の横軸及び縦軸は、図７と同じである。第１例及び第２例のノズルのポテンシャルコア長さＸＰが最も長く、約１１であった。一方、比較例のポテンシャルコア長さＸＰは、約８であった。第１～第３例のノズルは、いずれも比較例のノズルよりも、流速の低下が少なく、中でも第１及び第２例（長方形タブＡ，Ｂ）の流速の低下が少ないことが確認された。比較例（タブなし）は、Ｒｅ数２０００の場合も、第１～第３例に比べて、流速の低下が大きかった。

図１０および図１１は、Ｒｅ数３０００の場合の結果である。図１０の横軸及び縦軸は、図７と同じである。第１例のノズルのポテンシャルコア長さＸＰが最も長く、約１０であった。第１～第３例のノズルは、いずれも比較例のノズルよりも、流速の低下が少なく、中でも第１例（長方形タブＡ）が最も流速の低下が少ないことが確認された。図１１に示す可視化画像から、第１例（長方形タブＡ）は、ｘ／Ｈｅが１０の地点でも、横渦が発生しておらず、直進性が向上していることが確認された。この結果は、図１０における流速の結果と整合している。

図１２および図１３は、Ｒｅ数１００００の場合の結果である。図１２の横軸及び縦軸は、図７と同じである。第１例のノズルのポテンシャルコア長さＸＰが最も長く、約７であった。一方、比較例のポテンシャルコア長さＸＰは、約３であった。図１２から第１～第３例のノズルは、いずれも比較例のノズルよりも、流速において優位性が認められ、中でも第１例（長方形タブＡ）の流速の低下が少ないことが確認された。図１３に示す可視化画像から、第１例（長方形タブＡ）は、ｘ／Ｈｅが４の地点でも、横渦が発生していないことが確認された。この結果は、図１２における流速の結果と整合している。

図１４および図１５は、Ｒｅ数２０００の場合の変形例（２）（三角形タブＢ）の結果である。図１４の横軸及び縦軸は、図７と同じである。変形例（２）のノズルのポテンシャルコア長さＸＰは、約１１であった。一方、比較例のポテンシャルコア長さＸＰは、約８であった。変形例（２）のノズルは、比較例のノズルよりも、流速の低下が少ないことが確認された。図１５に示す可視化画像から、変形例（２）は、ｘ／Ｈｅが１１の地点でも、横渦が発生しておらず、直進性が向上していることが確認された。この結果は、図１４における流速の結果と整合している。一方、比較例（タブなし）は、ｘ／Ｈｅが５の地点ですでに横渦が発生していた。

以上の検証の結果、突起が四角形状の場合、Ｒｅ数１０００～１００００の範囲でポテンシャルコア長さＸＰが最も長くなるのは、第１例のノズル、すなわち突起２０Ａ間の凹部２２Ａの面積の比が１：２の吐出口であることが確認された。また突起が三角形状の場合、Ｒｅ数２０００においてより長いポテンシャルコア長さＸＰが得られることが分かった。

以上より、本発明に係るノズルを用いることにより、吐出口から吐出される気体の直進性を向上できることがわかった。したがって当該ノズルを用いた乾燥装置は、缶体内部へ容易に熱風を送り届けることができるので、より効率的に缶体を乾燥することができる。

具体的には、Ｒｅ数２０００（昇温帯１０８及び保持帯１１０）の場合、変形例（２）のノズル、すなわち吐出方向から見て三角形状であって、突起２４Ａの面積と凹部２６Ｂの面積の比が１：３である吐出口３０Ｂ（図５Ｂ）を有するノズルを用いるのが好ましい。Ｒｅ数３０００（予熱帯１０６）の場合、第１例のノズル、すなわち吐出方向からみて四角形状であって、突起２０Ａの面積と凹部２２Ａの面積の比が１：２である吐出口１５Ａ（図３Ａ）を有するノズルを用いるのが好ましい。このように、Ｒｅ数に合わせて、突起の形状や、突起の面積と凹部の面積の比を、適宜選択することにより、より効率的に缶体を乾燥する乾燥装置を得ることができる。

１ 乾燥装置
１０ ノズル本体
１１ ノズル
１２，１４ ノズル壁
１５ 吐出口
２０ 突起
２２ 凹部（隙間）
１００ 乾燥装置

Claims (14)

1. 所定の間隔を開けて対向して配置され互いに平行な平板で形成された一対のノズル壁と、
   前記ノズル壁の基端に設けられた気体の入口と、
   前記ノズル壁の先端に設けられたスリット状の吐出口と、
   一対の前記ノズル壁の間に形成され、前記入口と前記吐出口とを結ぶ流路と、
   を備え、
   前記吐出口は、互いの前記ノズル壁に向かって突出した複数の突起と、前記突起同士の間に形成された複数の凹部とを有し、
   前記突起および前記凹部は、前記ノズル壁に対して直角に設けられ互いの前記ノズル壁に向かって突出した板状部材の先端に設けられており、
   複数の前記突起は櫛歯状であり、
   前記流路により案内され前記凹部を通過する前記気体を前記吐出口から吐出し、有底筒状に形成された缶体の内部へ進入させる
   ことを特徴とするノズル。
2. 所定の間隔を開けて対向して配置され互いに平行な平板で形成された一対のノズル壁と、
   前記ノズル壁の基端に設けられた気体の入口と、
   前記ノズル壁の先端に設けられたスリット状の吐出口と、
   一対の前記ノズル壁の間に形成され、前記入口と前記吐出口とを結ぶ流路と、
   を備え、
   前記吐出口は、互いの前記ノズル壁に向かって突出した複数の突起と、前記突起同士の間に形成された複数の凹部とを有し、
   前記流路により案内され前記凹部を通過する前記気体を前記吐出口から吐出し、内面に熱硬化性樹脂塗料の塗膜が形成された有底筒状の缶体の内部へ進入させ、前記缶体を加熱乾燥し、前記塗膜を前記内面に焼き付ける
   ことを特徴とするノズル。
3. 前記突起は、吐出方向からみて四角形状であることを特徴とする請求項１又は２に記載のノズル。
4. 前記突起は、吐出方向から見て三角形状であることを特徴とする請求項１又は２に記載のノズル。
5. 前記突起同士の間を通過した前記気体に縦渦を生じさせることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のノズル。
6. 乾燥温度が異なる複数の領域と、
   前記缶体を前記複数の領域内へ搬送する搬送部と
   を備える乾燥装置であって、
   前記複数の領域のそれぞれは、
   請求項１～５のいずれか１項に記載のノズルを有する
   ことを特徴とする乾燥装置。
7. 前記缶体の内面に熱硬化性樹脂塗料の塗膜が形成されており、
   前記缶体を加熱乾燥し、前記塗膜を前記内面に焼き付ける
   ことを特徴とする請求項６に記載の乾燥装置。
8. 前記突起の形状、及び
   前記突起の面積と、前記凹部の面積の比
   の少なくとも一方が、前記複数の領域において異なる
   ことを特徴とする請求項６又は７に記載の乾燥装置。
9. 前記複数の領域は、上流から、予熱帯、昇温帯、及び保持帯が搬送方向に沿って順に設けられており、
   前記予熱帯における前記突起は、吐出方向からみて四角形状であって、前記突起の面積と、前記凹部の面積の比が１：２であり、
   前記昇温帯及び前記保持帯における前記突起は、吐出方向から見て三角形状であって、前記突起の面積と、前記凹部の面積の比が１：３である
   ことを特徴とする請求項６又は７に記載の乾燥装置。
10. 前記吐出口の幅長さは、前記缶体の半径より短いことを特徴とする請求項６～９のいずれか１項に記載の乾燥装置。
11. 前記搬送部は、前記缶体を正置した状態で搬送することを特徴とする請求項６～１０のいずれか１項に記載の乾燥装置。
12. 乾燥温度が異なる複数の領域内へ、有底筒状に形成された缶体を搬送して、前記缶体を乾燥するステップを備える缶体の製造方法であって、
    前記乾燥するステップは、所定の間隔を開けて対向して配置された一対のノズル壁の先端にスリット状の吐出口と、前記ノズル壁に対して直角に設けられ互いの前記ノズル壁に向かって突出した板状部材の先端側に互いの前記ノズル壁に向かって突出した複数の突起と、を有し、複数の前記突起が櫛歯状であるノズルから、気体を吐出する
    ことを特徴とする缶体の製造方法。
13. 乾燥温度が異なる複数の領域内へ、有底筒状に形成された缶体を搬送して、前記缶体を乾燥するステップを備える缶体の製造方法であって、
    前記複数の領域のそれぞれは、所定の間隔を開けて対向して配置され互いに平行な平板で形成された一対のノズル壁と、前記ノズル壁の基端に設けられた気体の入口と、前記ノズル壁の先端に設けられたスリット状の吐出口と、一対の前記ノズル壁の間に形成され、前記入口と前記吐出口とを結ぶ流路と、を備え、前記吐出口は、互いの前記ノズル壁に向かって突出した複数の突起と、前記突起同士の間に形成された複数の凹部とを有し、前記突起および前記凹部は、前記ノズル壁に対して直角に設けられ互いの前記ノズル壁に向かって突出した板状部材の先端に設けられており、複数の前記突起は櫛歯状であり、前記流路により案内され前記凹部を通過する前記気体を前記吐出口から吐出し、前記缶体の内部へ進入させるノズルを有し、
    前記乾燥するステップは、前記ノズルから、前記気体を吐出する
    ことを特徴とする缶体の製造方法。
14. 前記ノズルは、前記突起同士の間を通過した前記気体に縦渦を生じさせることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の缶体の製造方法。

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