JPH074808A - ウエブ冷却装置 - Google Patents
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- JPH074808A JPH074808A JP6093572A JP9357294A JPH074808A JP H074808 A JPH074808 A JP H074808A JP 6093572 A JP6093572 A JP 6093572A JP 9357294 A JP9357294 A JP 9357294A JP H074808 A JPH074808 A JP H074808A
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Abstract
を使用したウエブ冷却装置を提供すること。 【構成】 ウエブ乾燥機通過後の高温のウエブが、液体
供給ローラを通過し、ウエブより低温の液体を高温ウエ
ブに供給し、ウエブから液体が蒸発することにより、ウ
エブが冷却される様に成っている。
Description
もので、特に潜熱を利用したウエブの冷却装置に関す
る。
いは対流を介して冷却してきたが、どちらの場合にも冷
却速度が速すぎる、あるいは遅すぎるために、コスト的
にも無駄な経費がかかり、また製品の品質においても、
そのような冷却によってウエブが光沢を失う、さらに連
続的な溶剤蒸発からスモークが生じるといった問題が避
けられなかった。
ブを冷却するのに、伝導や対流よりむしろ主に液体の蒸
発を用いることによって従来技術の問題点を克服し、さ
らにウエブに適度な湿気を含ませて、ウエブの収縮や変
形さらにウエブ中の静電気を最小限に抑さえることであ
る。
度を2%まで低め、その後、室内の空気から水分を吸収
し湿度を4から6%までに戻す。この方法は、本発明が
提供するような、より利用しやすい水分や他の液体源が
存在すると、さらに容易に達成できる。
を冷却するための装置を提供することである。
明によれば、ウエブ乾燥機を通過した後の高温のウエブ
が、液体供給ローラを通り、液体をウエブの片面あるい
は両面に作用させ、ウエブの片面あるいは両面から液体
が蒸発することにより、ウエブが冷却されるようになっ
ている。
接したエンクロージャーがあり、乾燥機からの高温のウ
エブがそのエンクロージャー内を通るようになってい
る。このエンクロージャー内には、挟みローラ、支持ロ
ーラ、液体供給ローラ、および冷却ローラが設けられ、
このウエブがそれぞれを通る。
り低温の、例えば水などの液体を、ウエブに作用させる
冷却プロセスを用いて、ウエブを冷却することである。
液体温度と相対するウエブの温度により、冷却剤を蒸発
させて、その結果の蒸発潜熱を利用している。
添付図面と併せてこれからの詳細な説明を参照すること
によって、容易に理解しやすいものとなろう。なお、図
面中の同一参照番号は、類示部分を示すものである。
させ、ウエブの蒸発プロセスによってウエブの冷却を行
う作用装置10の平面図である。エンクロージャー12
がウエブ乾燥機14に接して横並びに配列され、垂直方
向に縦並びに配列された多くの構成成分を内部に含んで
いる。この構成成分について詳しく説明する。高温ウエ
ブ16は、ウエブ乾燥機14のスロットホール18を通
って、エンクロージャー12に内部に入る。エンクロー
ジャー内で、ウエブはまず、挟みローラ20、および支
持ローラ22の間を通る。続いて、高温ウエブ16は液
体供給ローラ24を通る。液体供給ローラ24は、受け
皿27および供給タンク29を含む液体リザーバー26
と連通し、液体供給ローラ24の表面とウエブ16の片
面16aを濡れた状態に保つ。その後、ウエブ16は、
もうひとつの液体供給ローラ28を通る。液体供給ロー
ラ28は、受け皿33および供給タンク35を含む液体
リザーバー30と連通し、液体供給ローラ28の表面と
ウエブ16のもう一方の片面16bを濡れた状態に保
つ。以下の図面において、液体リザーバーといった場
合、それは受け皿および供給タンクも含むものである。
ウエブ16は、冷却ローラ31を通って、エンクロージ
ャー12からでる。このようにして、エンクロージャー
内において、蒸発プロセスにより、高温ウエブ16の両
面に冷却が施される。モータ32、34は、液体供給ロ
ーラ24、28をそれぞれ駆動する。
転速度、ローラの表面特性、そのローラに種々の模様が
刻まれているかあるいは平滑であるか、そしてローラが
ウエブの通る方向に回転するかあるいはウエブの通る方
向と逆に回転するかによって、種々に変わる。さらにま
た、ローラからウエブに作用される液体の量は、ウエブ
の移動速度に相対するローラ直径、およびリザーバー内
の液体レベルによって、変化する。
ラ24から、冷却液体36を作用させている状態を示す
図であるが、これらの構成要素に対応するすべての参照
番号は、すでに説明ずみのものである。液体供給ローラ
24上の低温の液体36はすぐに、高温ウエブ16との
接触部分39において、沸点領域38まで上昇し、蒸発
プロセスが高温ウエブ16の冷却を引き起こすことによ
り、高温ウエブ16によって部分的に吸収される。液体
36の一部は、液体リザーバー26(図1)に再導入す
る戻り液40として、液体供給ローラ24に残る。液体
36の少量の一部が、蒸発ポイント42のところで、高
温ウエブ16の表面に残り、蒸発冷却プロセスの一部と
して蒸発されて、ウエブをポイント16cのところで低
温にする。
40になる液体36の一部は、通常、液体リザーバー2
6より高温であるため、そのままでは、戻り液40が導
入される液体リザーバー26内で許容されない程度の高
温になってしまう。そこで、液体リザーバー内を適温に
保つために、例えば、定期的にもしくは連続的に付加用
冷却液体を添加する、あるいは、受け皿やタンクもしく
は供給ローラにおいて熱交換器を用いるなどの手段を適
用すればよい(図示せず)。
状態および熱の動きを示す、図2と同様の図であるが、
これらの構成要素に対応するすべての参照番号は、すで
に説明ずみのものである。T1からT8は、高温ウエブ
16に沿ったポイント16cに至るまでの温度勾配を示
し、この間にウエブが蒸発プロセスによって冷却され
る。T1は最高温度でT8は最低温度である。T4は蒸
発温度を示すもので、T1からT3より低い。ウエブ内
の比較的短い距離でも、その温度変化は大きい。温度曲
線T1からT8は、ウエブ16の両側の正確な温度差を
示している。温度曲線T1からT8を横切る44aから
44nまでの線は、ウエブ16内および液体36内に入
っていく熱の動きを示したものである。
に入ることによってウエブの温度と流体の温度が均等す
るまでの状態を示すグラフで、これらの構成要素に対応
するすべての参照番号は、すでに説明ずみのものであ
る。表1は、図4の横軸における時間変化に対するウエ
ブの状態を表したものである。
は、下記のとおりである。
て、ウエブ52が内部を通っている乾燥機50の断面図
を示したものであるが、本発明はこの例によって限定さ
れるものではない。ウエブ52は、スロット56を通っ
て乾燥室54に入る。ウエブ52を加熱したり浮揚させ
たりするための通常の空気が、ウエブ52の両側に対向
して配置されたエアーバー58aから58nおよび60
aから60n上の一連のプリナム(空気の充満した空
間)62と72から、供給される。空気によるウエブの
浮揚方法は、従来から知られたものである。ウエブがこ
の乾燥室内を通る際の水平線に対する傾きは、垂直から
水平までどの角度であってもよい。この図では、プリナ
ム62の天井部分が水平を保てるような角度になってい
る。空気支持転向部材64により、ウエブ52の進む方
向はほぼ180度向きを変える。ウエブはエアバーから
の空気流とウエブにおける引っ張り力から生じた圧を受
けて、エアーバー58aから58nおよび60aから6
0nから、ある位置をとる。エアバーからの空気は、加
熱されて、ウエブを加熱し続け、同時にウエブの両側か
ら蒸発する溶剤を取り除く。この設計においては、エア
バーとウエブの間で負の圧が発達しないように配慮され
て、したがって、ウエブをエアバーから突き放すよりむ
しろ、エアバーに対してウエブを引き下ろすようになっ
ている。この技術も従来より知られたものである。こう
してウエブ52は、エアーバー66aから66nおよび
68aから68n上の対向しあうプリナム72と74の
間を通って、第二の転向部材70まで通っている。プリ
ナム62と72は、エアーバー58aから58nとエア
ーバー60aから60nに空気を供給し、共に端部62
aと72aのところで最大断面、端部62bと72bの
ところで最小断面を有している。このようにして、単一
のブローワーからの出力を、ウエブ乾燥機50の一端に
おいて、プリナム62とプリナム72の上下のセットに
接続することができるようになっており、さらに前述の
プリナムのセットを逆向きにした同一のプリナム74と
プリナム76の上下のセットのために第二のブローワー
を乾燥機のもう一方の端部に設置する。さらにプリナム
のセットをこのような組み入れ方法で加えていけば、乾
燥機の高さを効率的に活かして、ウエブの通路を長くす
ることができる。転向部材78は、最下のプリナム76
の出口端部に位置しており、この部材により、ウエブの
通路は、ほぼ90度、ほとんど垂直に曲げられる。転向
部材78は、転向部材64や第二の転向部材70と同様
の機能をもつように設計されているが、ウエブ通路を転
向させる角度だけが異なる。全体的にみた乾燥室54の
高さは、一組のプリナム62と72、もう一組のプリナ
ム74と76を対向し合う配置にすることで最小化でき
る。このとき、プリナムによって供給される浮揚エアー
バーからの空気流の均一化が進む。二つのプリナムを個
別に押圧すると、そこからの空気によって、転向部材6
4と転向部材70の間があくので、ウエブの両側圧力の
均衡は正確には維持できない。また、エアーバーの設置
距離が広がり、空気供給が減少するので、ウエブはエア
ーバーに触れることなく進むことになる。したがってこ
の部分では、蒸気の洗浄とウエブの加熱が減ってしま
う。このような性能的減少は、180度ずつ二回の転向
を行っていることにより乾燥機の長さをほぼ半分にして
いるため、設計トレードオフ上ではそれほど重要な問題
とはならない。しかし、この通路内で行われる加熱およ
び洗浄は、全長をさらに短くするうえで奨励され、当然
行われるべきものである。
び90からウエブ52に対して、制御された温度下で、
水あるいは他のコーティング剤のような液体が均一に作
用するように、配置されている。二つ以上のローラおよ
び受け皿がこの部分で使用できる。乾燥装置を高くした
り、転向部材78のところでウエブを持ち上げたりする
ことによって、追加のローラ用の垂直方向のスペースが
できる。ローラ作用装置により液体が作用すると、その
液体の蒸発により、ウエブ温度が下がる。本発明におい
ては、作用上の目的は、ウエブが溶剤が蒸発する温度よ
り低温でこのエンクロージャーから出ることである。オ
フセット印刷インクの場合、この温度はおよそ華氏17
0度(摂氏77度)である。冷却ローラ92は、ウエブ
と接触する。さらにこのプロセスを本装置を介して進め
るために、ウエブを転向させる。ローラ92はまた、循
環している内部流体によって冷却される。こうして、ウ
エブが接触するローラ表面の温度を一定に保っている。
ローラ92は続いて、ウエブからの熱を伝導してさらに
温度が下がる。これまでの処理工程で、ウエブにはしわ
ができてしまう可能性があったが、このローラ92とそ
の回りのラップの直径が十分大きいので、しわは伸ばさ
れる。この機械全体としてみると、冷却ローラや供給ロ
ーラを別々に設けていないので、これらを収める装置
も、さらにそのフロアースペースも必要ない。この態様
における本発明を成すいくつかの要素は、本発明を成す
プロセスあるいはその装置いずれかについての主要操作
を省かなければ、個別に適用することも可能である。
る、ウエブ冷却装置150の作動を示したものである。
ウエブ乾燥機152は、複数の支持脚156aから15
6nに支持された乾燥機エンクロージャー154を含ん
でいる。複数の上部ドア158aから158nが側面に
沿って一列に配列され、同一のヘッダー引込システム1
60が、乾燥機エンクロージャー154の下面に備えら
れている。バーナー燃焼エアーファン161および16
2が乾燥機エンクロージャー154の上側に取付けら
れ、ダクトシステム164、166および168を介し
て、乾燥機エンクロージャー154の後側に取付けられ
たバーナーに燃焼空気を供与している。爆発換気アクセ
スドア170aから170nが、乾燥機エンクロージャ
ー154の底部、後側、左右の端部に配置されている。
遷移室172が、ウエブ乾燥機152とウエブ冷却装置
150の間に設置されている。遷移室172は、ウエブ
174が通過すると、溶剤の残留物を含有するが、これ
は公知の方法で排出できる。アクセスドア176が遷移
室172に取付けられている。赤外パイロメーター17
7、178、および180が、乾燥機エンクロージャー
154やウエブ冷却装置エンクロージャー182に設置
され、ウエブ174が乾燥機エンクロージャー154か
らウエブ冷却装置150を通過するときの、温度を測定
する。モータ184は回転させながら上方冷却ローラ1
86と下方冷却ローラ188および図7に示した他の構
成成分を駆動する。上方および下方の液体供給ローラ1
90および192は、液体をウエブ174に作用させる
ために、前述したようなリザーバーを含み、冷却ローラ
186と188の間に一列に配列されている。
のである。エンクロージャー182上およびその回りに
種々の構成成分取付けられ、エンクロージャー182
は、上方冷却ローラ186、冷却挟みローラ194、下
方冷却ローラ188、上方液体作用装置196、下方液
体作用装置198を含んでいる。駆動モータ184がエ
ンクロージャー182の最上部に固定され、駆動ベルト
200を有している。この駆動ベルト200は、クラッ
チ装置202、固定テンションホイール204、下方冷
却ローラ188、調整可能なアイドラープーリー20
6、および上方冷却ローラ186を通る。また、ベルト
201が、クラッチ装置202と冷却挟みローラ194
の間に、駆動プーリー208および210上に、掛けら
れている。
12に取付けられた液体供給ローラ190を含む。液体
供給ローラ190は、リザーバー214内に配置されて
いる。図面を判り易くするために、リザーバータンクは
図示していない。空気圧シリンダ216は、枢軸ポイン
ト220に関してリンク機構218を機能させて、枢軸
アーム212と液体供給ローラ190を横方向に動かし
調節して、濡れた液体ローラが、冷却ローラ186と1
88の間を通過する暖かいウエブ174に、押圧接触で
きるようにする。下方の作用装置も機能および設計にお
いて同様で、枢軸アーム222に取付けられた液体供給
ローラ192、リザーバー224、空気シリンダー22
6、リンク機構228、および、枢軸ポイント230を
含む。上方ドア232および下方ドア234により、フ
レームワークキャビネットの内部と通じている。
度(摂氏27度)あるいはそれ以下である。ウエブから
の熱を供給ローラ190および192に伝達させること
が必要である。供給ローラ190および192が暖かく
なりすぎると、インクはウエブ174から出て供給ロー
ラ190および192に付着する。供給ローラ190お
よび192の限界温度はインク剤によって変わるが、普
通はおよそ華氏140度(摂氏60度)である。
のウエブの温度は、典型的には華氏240から325度
(摂氏116から163度)である。二つの供給ローラ
とそれに続く冷却ローラを通過した後のウエブは、前述
したように、およそ華氏170度(摂氏77度)以下で
なければならない。
液体量が変化するので、リザーバー214および224
には液体の連続供給が必要である。連続供給のための典
型的な手段は、流れを拡散するバッフルを介して液体を
リザーバーに排出するポンプを用いて、過剰量の液体を
供給することである。過剰の液体が堰やスタンドパイプ
を越えて受け皿からあふれて、例えばタンクのようなメ
インリザーバーに戻って、ポンプに供給される。このタ
ンクは、例えばフロート弁やエレクトロニックレベルセ
ンサーおよびソレノイドバルブなどを用いて、連続操作
または回分操作によって補充できる。熱交換機を用い
て、あるいは冷却液体を十分な量の暖かい液体に変え
て、上述したような要求温度を維持する。リザーバーシ
ステムの受け皿からタンクに戻る液体に、紙繊維や濃縮
インク溶剤オイルが含まれていてる場合もあるが、これ
らは、循環する前に濾過しておくほうが好ましい。
の幅の機械に対しては、供給ローラの直径は4インチ
(1.6センチメートル)である。直径の大きさは厳密
なものではないが、ウエブのたわみに抗するために適切
な大きさ、ウエブから受け皿までに適度な隙間を与える
ために十分な半径、ウエブに過剰なたわみや無理な力が
かからずに好ましい接触域を与えるために十分な半径、
および、機械的配置を可能とする物理的大きさこれらを
妥協したものとなる。これから、実際の大きさはおよそ
3から6インチ(1.2から2.4センチメートル)と
なる。
14および224における液体レベルは、供給ローラ1
90および192の直径の約1/4から1/3にあたる
部分が液体中に確実に浸かることができる程度の深さを
有するが、説明上の具体例であって、本発明を液体レベ
ルの深さによって限定しようとするものではない。液体
レベルは、液体漏れ防止のために密閉する必要なしに、
ローラのジャーナル(軸首部)が受け皿より上の部分に
なる、しかもローラから液体に熱伝達するための適切な
表面域を維持できる深さである。リザーバーの受け皿の
全体積は、リザーバーがローラ190および192と共
に動いてウエブと接合するので、重量を最小化するため
にも小さくなければならない。体積が小さいと、液体循
環がはかどり、液体とローラの均一温度を維持できる。
液体のレベルは、液体膜がローラ上にある時間や距離に
影響し、従って液体がウエブに作用するときの液体膜の
厚みにも影響する。このことから、液体レベルを一定に
することが重要なのである。
転速度で、3000fpm(914メートル/分)で進
むウエブに、十分な液体を作用させる。ローラの速度は
ウエブの速度に対して所定のパーセンテージとなるよう
に制御されている。最大液体作用量は、最終ウエブの湿
度によって決まる。ウエブ湿度が高くなると、一般的に
は、印刷ラインでのフォルダー部分の取り扱いがしやす
くなるが、過剰な湿度はフォルダーのカット上で問題を
引き起こす。残りのプロセスで可能な限り回転速度を速
くするのが好ましい。ウエブが1000fpm(305
メートル/分)以下の速度になったとき、供給ローラと
ウエブは離れる。
40および乾燥機242を示したもので、乾燥機242
内では、水平に並んで互いに入れ違いに対向しあうエア
バー246の間を、ウエブ244が縫うように横方向に
通される。その後ウエブ244は、ウエブ冷却装置24
0によって冷却される。
ブ冷却装置250および乾燥機252を示したもので、
乾燥機252内では、垂直に並んで互いに入れ違いに対
向しあうエアバー256の間を、ウエブ254が縫うよ
うに縦方向に通される。その後ウエブ254は、ウエブ
冷却装置250によって冷却される。
エブ冷却装置260および乾燥機262を示したもの
で、乾燥機262内では、水平に並んで互いに入れ違い
に対向しあう上方エアバー266と下方エアバー268
の二組が設けられ、ウエブ264がそれら二組のエアバ
ーの間を縫うように横方向に、転向部材270および2
72で向きを変えながら通される。その後ウエブ264
は、ウエブ冷却装置260によって冷却される。
エブ冷却装置273および乾燥機274を示したもの
で、乾燥機274内では、垂直に並んで互いに入れ違い
に対向しあう左方エアバー278と右方エアバー280
の二組が設けられ、ウエブ276がそれら二組のエアバ
ーの間を縫うように縦方向に、転向部材282および2
84で向きを変えながら通される。その後ウエブ276
は、ウエブ冷却装置273によって冷却される。
囲を離れることなく、種々の変化実施例が可能である。
用いることによって、適度の冷却速度が得られ、コスト
的に有利である。そして、ウエブが光沢を失うといった
品質上の問題、さらに連続的な溶剤蒸発からスモークが
生じるといったプロセス上の問題がなくなった。
め、ウエブの収縮や変形さらにウエブ中の静電気を最小
限に抑さえることができた。
ーラを乾燥機と別にあらためて設けていないので、これ
らを収める装置も、さらにそのフロアースペースも必要
ない。
を示す図。
動きを示す、図2と同様の図。
フ。
示す断面図。
示す図。
示す図。
を示す図。
を示す図。
4 ウエブ乾燥機、16 高温ウエブ、 16a,16
b ウエブの片面、 18 スロットホール、 20
挟みローラ(冷却)、 22 支持ローラ(冷却)、
24,28液体供給ローラ、 26,30 液体リザー
バー、 27,33 受け皿、 29,35 供給タン
ク、 31 冷却ローラ、 32,34 モーター、
36冷却液体、 38 沸点領域、 39 接触部分、
40 戻り液、 42蒸発ポイント、 44aから4
4n 熱の動き、 50 乾燥機、 52 ウエブ、
54 乾燥室、 56 スロット、 58aから58
n、60aから60n,66aから66n,68aから
68n エアーバー、 62,72,74,76 プリ
ナム、 62a,62b,72a,72b プリナム端
部、 64空気支持転向部材、 70,78 転向部
材、 84,86 ローラ、 88,90 受け皿、
92 冷却ローラ、 150 ウエブ冷却装置、 15
2 ウエブ乾燥機、 154 乾燥機エンクロージャ
ー、 156aから156n 支持脚、 158aから
158n 上部ドア、 160 ヘッダー引込システ
ム、161,162 バーナー燃焼エアーファン、 1
64,166,168 ダクトシステム、 170aか
ら170n 爆発換気アクセスドア、 172 遷移
室、 174 ウエブ、 176 アクセスドア、 1
77,178,180赤外パイロメーター、 182
ウエブ冷却装置エンクロージャー、 184モータ、
186 上方冷却ローラ、 188 下方冷却ローラ、
190上方液体供給ローラ、 192 下方液体供給
ローラ、 194 冷却挟みローラ、 196 上方液
体作用装置、 198 下方液体作用装置、 200
駆動ベルト、 201 ベルト、 202 クラッチ装
置、 204 固定テンションホイール、 206 調
整可能アイドラープーリー、 208,210 駆動プ
ーリー、 212,222 枢軸アーム、 214,2
24 リザーバー、216,226 空気圧シリンダ、
218,228 リンク機構、 220,230 枢
軸ポイント、 232 上方ドア、 234 下方ド
ア、 240,250,260,273 ウエブ冷却装
置、 242,252,262,274 乾燥機、 2
44,254,264,276 ウエブ、 246,2
56エアバー、 266 上方エアバー、 268 下
方エアバー、 270,272,282,284 転向
部材、 278 左方エアバー、 280 右方エアバ
ー
Claims (4)
- 【請求項1】 ウエブ冷却装置において、(a) 液体
供給ローラが設けられており、(b) 高温ウエブが前
記液体供給ローラを通過させられるようになっており、
(c) 前記高温ウエブが冷却ローラを通過させられ、
これによって、前記ウエブを冷却するための蒸発処理が
行なわれるようになっていることを特徴とする、ウエブ
冷却装置。 - 【請求項2】 紙の外観あるいは品質もしくは紙に施さ
れた画像を高めるための液体が供給されるようになって
いる、請求項1記載のウエブ冷却装置。 - 【請求項3】 ウエブ冷却装置において、(a) リザ
ーバー内に第一の液体供給ローラが設けられており、
(b) 高温ウエブが前記第一の液体供給ローラを通過
させられて、ウエブの一方の片面が濡らされるようにな
っており、(c) リザーバー内に第二の液体供給ロー
ラが設けられており、前記高温ウエブが前記第二の液体
供給ローラを通過させられて、ウエブの他方の片面が濡
らされ、これによって、蒸発処理により前記高温ウエブ
の両面に冷却が施されるようになっていることを特徴と
する、ウエブ冷却装置。 - 【請求項4】 紙の外観あるいは品質もしくは紙に施さ
れた画像を高めるための液体が供給されるようになって
いる、請求項3記載のウエブ冷却装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US5613693A | 1993-04-30 | 1993-04-30 | |
US08/056136 | 1993-04-30 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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