JPH0664691A - 流体の分配方法及び流体分配器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は流体の分配方法及び流体分配器に関
し、流体が内部で循環するのを防止しかつ流体分布を一
定にすることを目的とする。 【構成】 コーティング液体はキャビティにその両側か
らデリバリ配管71，72を介して供給される。キャビティ
はキャビティの液体入口の小さい幅の部分からキャビテ
ィ出口までの大きい幅の部分まで拡開したスロットとし
て構成される。二つの液流はキャビティ内で相互に衝突
され、キャビティの輪郭に沿って膨張される。この液体
分配器によって循環領域が排除され、滞留時間が変化す
ることよる問題を解消するとともに、スロットを横切っ
ての液体分布を均等化することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は液体分配装置に関す
る。より詳しくはこの発明はコーティング装置に関す
る。更に特定するとこの発明は、写真フィルムや写真紙
等の感光製品や、磁性記録テープや磁性ビデオテープ等
の磁性記録材料の感応性製品の製造のためのコーティン
グ装置に外部連結される液体分配装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】写真工
業に使用される既存の液体分配装置は、一般的には、分
配ノズルを具備しており、同ノズルの入口は通常は断面
円形でありかつその内部通路は細長スロットまでテーパ
状をなしている。この分配ノズルは液体リザーパからの
ライン輸送液体を現実のコーティング装置に連結するも
のである。コーティング液体は入口ダクトに流入され、
前記スロットからコーティングホッパに流出される。従
来技術の構造は、循環領域が入口ダクト内に惹起されか
つスロットを横切るコーティング液体の分布が均一でな
いとうことにおいて理想からは離れている。

【０００３】コーティングホッパのための分配ノズルを
構成するためのもう一つの問題はスペース上の制約とい
う問題である。応用分野によってはコーティングホッパ
はウエブの上方に位置しており、そのため分配ノズルの
設置スペースはウエブとホッパの底部との間に限定され
る結果となる。この問題は、複数のコーティング溶液の
供給のため追加的なホッパ部材を設けた場合には倍加さ
れる。

【０００４】この発明の目的は液体の循環の問題点と液
体の分布の問題点を新規に解決することにある。加え
て、この発明は従来技術のノズルと比較してホッパの下
方にそれ以上のスペースを必要としない分配ノズルを提
供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明はスロットを通
しての液体の分布を均等にすると共に循環領域は排除す
ることができる方法及び装置を開示している。流体分配
器は、出口スロットを一端で形成するように離間した一
対の弓状部を形成したチャンネルを備える。チャンネル
の他端において、流体を輸送するための一対の対向導管
が設けられ、ここに流体はチャンネル内において衝突を
行い、かつ出口スロットから流出するようになってい
る。この発明の装置はチャンネル内での循環領域が排除
され、かつスロットを横切っての均一な分布を提供する
ことができる。

【０００６】

【実施例】以下この発明の構成及び他の目的、利点更に
は可能性の理解のため、実施例を参照しながら説明す
る。図１〜図３はコーティング装置（図示しない）に外
部的に接続される代表的な液体分配装置の従来技術を示
す。この装置は通常は円形の入口ダクト１１と、通常は
細長いスロットである出口スロット１２とを具備する。
コーティング液体Ｑが入口ダクトより流入され、出口ス
ロット１２より排出される。この構造は二つの欠点を持
っており、その一つは循環領域が存在することであり、
もう一つは液体をスロットを介して均一に分布させるこ
とができないことである。

【０００７】循環領域とは液体がそこから流出するまで
に長時間にわたって拘束される渦領域のことをいう。液
体分配装置の内部における循環領域の位置は図４におい
て位置２１及び２２にて示されている。かかる挙動は、
写真フィルムや写真紙等感受性製品や、磁性記録テープ
や磁性ビデオテープ等の磁性記録媒体の製造には望まし
くない。それは、被覆材料の均質性に影響を及ぼすその
物理的及び化学的性質が時間とともに変化するからであ
る。流れ状態を目視可能とした実験によれば、循環領域
がレイノルズ数が５０ぐらい小さいと出現する。ここに
レイノルズ数とはρＵＤ／μにて表され、ここにρは密
度；Ｕは送出配管内での平均速度、μは液体動粘度、Ｄ
は入口ダクト直径である。このような低レイノルズ数で
の循環領域の観測の結果、５０より大きいレイノルズ数
のもとでコーティングが行われるとすると製品の品質と
妥協することができることが判った。通常型のコーティ
ング工程では雑多な製品が作られていることから、循環
領域を発生することがない液体分配器を提供することが
望ましい。

【０００８】既存の液体分配器によって液体を均一に分
布せしめることができないのはその持っている構造に由
来するものである。図１から図４に示す既存の液体分配
器について流れ解析を行った。この流れ解析は、イリノ
イ州のFluid Dynamics International社から市販されて
いる流れ解析コンピュータプログラムであるFIDAP を使
用した数学モデルを基礎に行なわれた。この結果によれ
ば、レイノルズ数が４のときは多くの液体がスロットの
右側に位置し、一方レイノルズ数が４８０のときは多く
の液体がスロットの左側に向って分布される。この結果
は図４に示されており、曲線２４はレイノルズ数が大き
いときの分布を示し、曲線２３はレイノルズ数が小さい
ときの代表的な流体分布を示している。この結果は液体
力学の基礎から予測されるものである。レイノルズ数が
小さいときは液体の粘性効果が液体の流れを支配し、液
体は液体出口の近くに分布される。一方、レイノルズ数
が大きいときは液体の慣性が液体の流れを支配し、多く
の液体が液体入口から離間したスロットの側に向って分
布されよう。以下の表１はレイノルズ数の関数としての
液体の不均一性の割合を示すものである。

【０００９】表１ Ｒｅ ４ 480 流れの不均一性 13% 64%

【００１０】この発明はこの問題の解決を図るために、
スロット付に分配器は相互に向き合った二つのポートを
通して、液体を分配器スロット出口の長い方の側部に直
交した位置で供給するようにしている。この基本的なア
イディアは図５及び図６及び図１１〜図１２に示されて
いる。即ち、この発明によれば二つのポート６１及び６
２、並びに図６に示す、所定の輪郭形状のスロット６３
を具備している。ポート６１及び６２はその軸線を一致
させつつ相互に向き合っている。所定輪郭形状のスロッ
トは液体の入口では滑らかな輪郭６４−６５を持ち、同
スロットはその底部はポートと面一になっている。部分
６４−６６及び６５−６７は図５に示すように部分６４
−６５に対して接線方向をなしている。スロット開口は
好ましくは一定であり、通常型の機械的手段によってコ
ーティング装置に取り付けられている。

【００１１】図５，６及び図１１〜１２に示されている
基本的な構造に対する変形例は自ずと明かである。ポー
トは図５，６及び１１〜１３に示したものとは異なった
向きで相互に向きあわせることができる。ポートの形状
は円形である必要はない。輪郭６４−６５は円の一部で
ある必要はなく、セグメント６４−６６，６５−６７は
直線である必要はない。更に、スロットは入口ポート間
で一定の幅ａである必要はなく、ポート及びスロット間
で拡開もしくは狭めることができる。

【００１２】分配装置に対する液体の供給は図７−９及
び１１−１３に示すような輪郭形状の外部搬送装置によ
って行うことができる。各ポートは自らの送出液体源を
有しているか、又は共通の送出液体源を持つようにする
ことができる。分配装置は同一の液体を送り出すか又は
二つの非同一の液体を送り出すように構成することがで
きる。図７〜９は各種の変形構造例を示しており、ここ
に７１及び７２は送出配管で夫々ポート７４及び７５に
接続されている。図８及び９は、送り出し配管７１及び
７２に接続されている共通のヘッダ７３を有する。送出
配管７１，７２の向きは液体分配器の性能に影響を及ぼ
すことなく変化させることができることは明かである。

【００１３】例１−５ この発明の性能検査の試験のため、この発明の５つの原
型機が作られた。図５及び６はこれらの原型機の概略構
成を示しており、次の表２はスロット開口の寸法ａ(0.2
5 インチ）に対する重要パラメータの相対寸法を列挙す
るものである。記号ａ，ｂ，ｃ，ｄ及びｅは図５，６及
び１１〜１３に示されており、以下に詳細に説明する。

【００１４】表２ 型 ｂ／ａ ｃ／ａ ｄ／ａ ｅ／ａ １ ８ ２ ６ 1.75 ２ ８ 2.5 ６ 1.75 ３ ８ 2.48 ８ 2.48 ４ ８ 2.48 ８ ２ ５ ８ ３ ８ ２

【００１５】グリセリンと水との混合物で行なった試験
結果によれば以下の表３のように実験範囲内に含まれる
レイノルズ数の範囲で各液体分配装置内に循環領域は見
られなかった。

【００１６】表３ 型 Ｒｅ 循環 １ 10−3000 無 ２ 10−3000 無 ３ 7 −2100 無 ４ ８−2600 無 ５ ８−2600 無

【００１７】原型機のある種のものについてその流れ分
配特性をコンピュータソフトウエアFIDAP を使用してシ
ミュレーションを行なった。流れの不均一性についての
予測結果を表４に示す。この不均一性はスロット出口で
の壁面から0.1 ×ａ離れたところでの流れ分布に基づく
ものである。代表的な分布は図１０に示されており、こ
こに曲線５１はレイノルズ数が小さいときで、曲線５２
はレイノルズ数が大きいときである。図示のように流れ
分布は液体分配装置の中心に関して対称であり、慣性効
果は図１〜３の構造と比較して流れ分布に対して決定的
ではない。

【００１８】表４ 設計 ３ ３ ４ ４ Ｒｅ 45 450 55 450 不均一性 10% 20% 12% 25%

【００１９】この発明の好ましい実施例は図１１〜１３
図に示す。液体は入口８１を通して分配装置に供給され
る。入口８１は二つの等しい平行な通路８２及び８３に
分離される。短い通路８４及び８５は通路８２及び８３
を或る輪郭を持ったスロット８６に接続する。通路８４
及び８５は通路８２及び８３並びにスロットと直角にて
交差する。ボルト着座孔８７は液体分配装置を押出ダイ
や、ビードコーター(bead coater) や、カーテンコータ
ー(curtain coater)等のコーティング装置に連結するた
めにに使用される。スロット８６の高さａの好適値は0.
25インチであり、スロットの好ましい長さｂは２インチ
である。スロットのアークｃの好ましい半径は0.625 イ
ンチであり、装置の出口とスロットの底部との間の好ま
しい距離ｄは2.0 インチである。また、通路８４及び８
５の好ましい寸法ｅは0.50インチである。

【００２０】好ましい実施例について流れを目視的な観
測によれば、実験範囲内である８〜3000のレイノルズ数
にわたって循環は全く見られなかった。入口８１の向き
の故にスロット内部の流れ場の分配器中心に対する対称
性はレイノルズ数の増大に準じて失われる。しかしなが
ら、この実施例の分配性能は図１〜３に示す既存のもの
より良好であることが期待される。それは、既存の構造
ではレイノルズ数５０以下のみにおいて循環領域が解消
するだけであるからである。

【００２１】表３及び４に示すようにこの発明の構造は
強固であり、かつ広範な幾何学的パラメータの範囲かつ
広い流れ条件において既存の構造より良好に機能するこ
とができる。図示はされていないが、幾何学構造が好ま
しい実施例とことなる実施例であっても良好に機能する
ことが期待される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は公知技術の流体分配器の側面図である。

【図２】図２は従来技術流体分配器の端面図である。

【図３】図３は従来技術の流体分配器の上面図である。

【図４】図４は従来技術の流体分配器において、分配器
内の循環領域及び出口スロットを横切る液体分布を示し
ている。

【図５】図５はこの発明の流体分配器の断面図である。

【図６】図らはこの発明の流体分配器の上面図である。

【図７】図７はこの発明の３次元状態を表す図である。

【図８】図８はこの発明の別実施例を示している。

【図９】図９はこの発明の別実施例を示している。

【図１０】図１０はこの発明の流体分布及び出口スロッ
トを横切る液体分布を示している。

【図１１】図１１はこの発明の好ましい実施例の側面図
である。

【図１２】図１２はこの発明の好ましい実施例の上部断
面図である。

【図１３】図１３はこの発明の好ましい実施例の端面図
である。

【符号の説明】

１１…入口ダクト １２…出口スロット ２１，２２…渦領域 ６１，６２…ポート ６３…スロット ７１，７２…デリバリライン ７４，７５…ポート

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体の分配方法であって、 対向する離間した弓状壁によって形成される入口端及び
   出口端を有し、前記弓状壁がその出口端でスロットとし
   て終端したチャンネルを準備し、 チャンネルの入口端に近接した離間壁から流体をそれ自
   身がチャンネル内で衝突してチャンネル内の循環領域が
   排除されるように導入することより成る流体の分配方
   法。
2. 【請求項２】 流体は写真乳剤である請求項１に記載の
   方法。
3. 【請求項３】 流体分配器であって、 離間した一対の対向弓状部によって形成される入口端及
   び出口端を有し、出口端にスロットを形成したチャンネ
   ルと、 前記チャンネルの入口端付近に位置した一対の対向した
   導管とを具備し、流体が前記一対の対向導管を通して流
   れるとき、流体は自らがチャンネル内で衝突し、チャン
   ネル内に循環領域を形成することなくスロットから流出
   される流体分配器。
4. 【請求項４】 前記流体は写真乳剤である請求項３に記
   載の流体分配器。
5. 【請求項５】 前記一対の対向した導管は、流体が前記
   チャンネルの出口から離間指向するべく配置されている
   請求項３に記載の流体分配器。
6. 【請求項６】 前記一対の対向した弓状部は出口端で円
   形をなし、前記一対の対向導管と面一をなしており、か
   つ前記円形部から出口端まで接線方向に延設されている
   請求項３に記載の流体分配器。
7. 【請求項７】 前記一対の対向導管に流体をおおよそ等
   流速にて供給するための一つもしくはそれ以上の流体供
   給手段を更に具備した請求項３に記載の流体分配器。
8. 【請求項８】 写真乳剤をホッパに提供するための流体
   分配器であって、 入口端と出口端とを具備し、該出口端にスロットを形成
   する離間した弓状壁によって形成されるチャンネルと、 前記チャンネルの入口端に近接して位置した一対の導管
   とを有し、該導管は前記一対の壁を貫通していて、流体
   が導管対を流れるときはみずからが前記チャンネル内で
   衝突すると共にスロットから流出され、チャンネル内で
   の循環領域が排除される流体分配器。
9. 【請求項９】 流体分配器であって、 外部表面を有するハウジングと、 前記外部表面を貫通して形成され、細長い側縁と該側縁
   と接続される端部縁とを形成した細長いスロットと、 前記ハウジング内に形成される高圧室とを具備し、該高
   圧室は、前記側縁からハウジングに延設される第１の対
   の壁と、前記端縁からハウジングに延設さる第２の対の
   壁とを形成し、第２の対の壁は弓状をなすと共に、対向
   するスロットに面しており、更に、 前記第１の対の壁を通して前記高圧室に開口する一対の
   対向した導管を具備した流体分配器。
10. 【請求項１０】 流体を前記対向導管対に供給するため
    の流体供給手段を更に具備した請求項９に記載の流体分
    配器。
11. 【請求項１１】 前記対向導管対はスロットから離間す
    る向きに配置されている請求項９に記載の流体分配器。