【発明の詳細な説明】
ウェブの乾燥に関連する改良装置 技術分野
本発明は、ウェブを乾燥させる改良装置に関し、「糊剤(size)」や「塗料」を塗布
する紙材製造装置内で実行されるプロセスに限定されることなく特定の利点をも
って適用することができるものである。
そのようなコーティングは、通常、水をベースとしたものであって、水を含ん
だ内容物を蒸発させることによって乾燥させる必要がある。糊剤や塗料を「機械
で」塗布するのに関連する問題としては、特に、それが乾燥シリンダに接する前
に十分に乾燥していないと、「ピッキング」として知られる現象が起こるという問
題があげられる。「ピッキング」によって、糊剤や塗料が塗布された領域が乾燥後
のシリンダに蓄積して、シリンダは汚れ、また、生産の品質の問題の原因となる
。そのため、紙材製造装置の領域内に位置決めされることができる紙材ウェブに
一旦塗布された糊剤や塗料を十分に乾燥させる装置について考慮され、該装置が
必要とされている。また、問題となる領域は、空間に関して非常にしばしば限定
されたものであるので、必要とされる装置は、非常にコンパクトで、且つ、蒸発
の可能性の点で優れた強度を有するものでなければならない。
近年、この問題に対するアプローチとして、糊剤や塗料の塗布材と、第１「乾
燥後」シリンダとの間に、接触しない「エアーターン(air turn)」装置が配置され
、これによって、糊剤プレス／コーターを通してシートは正確に配置され、また
、赤外線輻射加熱ユニットが内部に配置されることができる長くて途切れていな
い一定長さのウェブ通路が形成される。この赤外線ユニットの目的は、コーティ
ングされた紙材ウェブから、必要量の水分の蒸発を達成することである。
しかし、以下の通り、赤外線輻射装置の適用に起因し得る問題がある。すなわ
ち、
１．発火の恐れがあり、
２．ユニット内での乱流のためシートが安定せず、汚れや品質の劣化、及び、シ
ートにしわができる恐れを招き、
３．ユニットを取り巻く周囲(環境、environment surrrounding)に適合せず、輻
射温度が非常に高くなったり、熱が損なわれて、非効率的であり、
４．典型的な気体点火式赤外線システムにおいては、熱慣性(thermal inertia)
が大きい、すなわち、開始や閉鎖に対する反応が遅く、
５ 空気の移動が小さく、支配的な輻射熱伝達から生じる物質の移動能力が劣っ
ていることである。
このため、ウェブを乾燥する改良方法を特定するのが望ましい。一般に、「湿
っている」糊剤や塗料によって被覆されたウェブは、空気浮揚(flotation)システ
ムによって取り扱われる。このシステムによって、ウェブは、接触によって被覆
表面が損傷を受けることなく、気体、通常は空気、のクッションに支持されるこ
とができる。
典型的な空気浮揚システムは、ウェブがその間を走行する２つのエアバーアセ
ンブリを備えている。各エアバーアセンブリは、平行で間隔のあいたエアバーを
複数備えており、各エアバーは、細長い形状であって、該バーの縦軸がウェブの
走行方向を交差するように配置されている。各エアバーは、該エアバーから吹き
出す気体、通常は空気、が通過するウェブ対向面を有している。
空気浮揚システムに用いられる気体はしばしば空気であるが、ウェブを支持す
るために他の気体を用いる必要が生ずることもある。本明細書では、「エアバー」
及び「空気浮揚システム」という用語は、空気以外の気体でも作動可能なシステム
を包含するように用いられている。
エアバーの一形態において、各エアバーは、空気入口を備え、また、ウェブを
支持するべくウェブに衝突するように空気が通過する１対の平行な直線ノズルを
ウェブ対向面に備えている。このノズルは、エアバーの縦軸と揃うように配置さ
れており、ノズルは、走行方向に交差するように位置している。そのような多数
のエアバーは、気流を収束させるコアンダ作用を用いて作動する。これは、中央
トッププレートをノズル間に設けることによって準備される。トッププレートの
各縁部は、各ノズルの一縁部を形成する。このノズルの縁部には丸みがつけられ
ており、ノズルから吹く空気は、この丸みと、トッププレートの中央部分方向に
吹き付けられる。このような原理を利用して作動する一般的なエアバーは、英国
特許第１ ３０２ ０９１号明細書と同第１ ３０２ ０９２号明細書に開示されて
いる。
エアバーの他の形態は、コアンダ作用を利用して作動するもので、「エアフォ
イル」として知られている。この場合、エアバーは細長く、縦軸に対して非対称
である。各エアフォイルは、１つの直線ノズルを備えている。このノズルは、エ
アバーの中央部に沿うのではなく、エアバー上を走行する時にウェブが最初に接
する縁部に近接して配置されている。ノズルは、空気のジェットをウェブに対し
て斜めの方向に供給するような配置にされている。このエアバーは、ノズルから
離れて、ウェブへ、そして、ウェブに対して実質的に平行なトッププレートへと
向かう方向に傾斜が付けられた傾斜付きプレートを備えている。コアンダ作用に
よって、ノズルから供給された空気は、傾斜プレートに、そして、トッププレー
トに付着して、走行中のウェブを支持するためのエアクッションを形成する。
「コアンダ作用」及び「コアンダエアバー」という用語は、当業者にはよく理解さ
れるであろう。また、本明細書では、「コアンダエアバー」という用語は、空気が
、コアンダ作用を示すことなくウェブに衝突するようにウェブに対向している面
から吹き付けるジェット衝突エアバーとは反対に、コアンダ作用を示しながら吹
き付けるようなあらゆるエアバーを包含するように用いられている。「ジェット
衝突エアバー(ジェットインピンジメントエアバー)」という用語は、上記したよ
うな、コアンダ作用を示さないあらゆるエアバーを包含するように用いられてい
る。上記ジェット衝突エアバーは、通常、一続きの間隔をあけた小さいオリフィ
スを有する穿孔付き上ぬ面を備えているが、同時に、空気が通過するように吹き
出すスロットやノズルを備えていてもよい。
小さな寸法内で装置方向に乾燥させるという蒸発の要求を満たすためには、加
工中のウェブを安定した方法で支持し、且つ、極めて高い熱伝達率を有する空気
衝突システムを開発する必要があった。標準的な空気浮揚システムは、これを、
限定された利用可能な空間内で達成するように構成されることはできなかった。
これは、標準的な空気浮揚システムの蒸発能力が、ウェブ表面に吹き出される
空気の温度や速度に基づくためである。当業者にとっては、極端な温度を利用す
ることによって、材料の選択や機械の設計の際に問題（例えば熱膨張）が生じる
可能性があることは明白であろう。
また、従来の空気浮揚ノズルシステムを、およそ７０m/秒以上の速い空気速度
で、且つ、およそ５kg/m幅の小さいウェブ張力で作動する際にも問題がある。こ
のような速い空気速度と小さい張力の状況においては、作動時のノズルと紙材ウ
ェブとの距離は、典型的に４０mmである場合があり、積極的にウェブ安定特性を
維持したり、標準的な浮揚システムの熱伝達能力を維持したりするには高すぎる
。発明の概要
本発明によって、ウェブがその間を走行する２つのエアバーアセンブリを備え
たウェブドライヤーが提供される。各エアバーアセンブリは、平行で間隔をあけ
た複数のエアバーを備えている。各エアバーは、細長い形状で、その縦軸がウェ
ブの走行方向に対して交差方向となるように配置されている。各エアバーアセン
ブリは、少なくとも２組のエアバーを備えている。第１の組はコアンダエアバー
からなる一方、第２の組はジェット衝突エアバーからなる。
上述したように、「コアンダエアバー」という用語は、ノズルを通過する空気が
コアンダ作用を示すようにノズルと上面とを備えているあらゆるエアバーを包含
している。
「ジェット衝突エアバー」という用語は、上面に穿孔を有し空気はウェブに衝突
するように上面を通過する、コアンダ作用を示さない、エアバーを包含するよう
に用いられている。
このドライヤーの好適な実施形態は、各対のコアンダエアバーの間にジェット
衝突エアバーが位置し各対のジェット衝突エアバーの間にコアンダエアバーが位
置するように、コアンダエアバーとジェット衝突エアバーとが交互に配置された
各エアバーアセンブリを備えている。このアセンブリは、使用時に、コアンダエ
アバーがジェット衝突エアバーに対向するように配置されている。
上述の問題に取り組むに当たって、本発明は以下のものを提供する。
１．加工の必要条件によって要求される最大限の需要条件まで満たすように、異
なる蒸発の必要条件を実現する能力。
２．ウェブを、空気や他の気体上で完全に安定した状態で支持することによって
ウェブを処理する能力。
３．エネルギー効率のよい作業。
４．素早い反応を促進する低い熱慣性(thermal inertia)。
５．紙材製造装置(paper machine)やその作業、及びその周囲への適合性。
６．(赤外線と比較した場合の)発火の危険性の低減。
ジェット衝突ノズルに対向するコアンダノズルを備えたノズルシステムによっ
て、高い熱伝導係数(率)やウェブの完全な安定が得られ、また、接触することな
く作動させることが可能となる。
ジェット衝突エアバーは、システムの熱伝達能力に大きく寄与するのみならず
、高い振幅正弦波を抑制する際に直接的な影響を及ぼす。このため、システムは
、大きい空気速度を小さい張力で利用することが可能となり、また、ウェブの完
全な安定を保持することができ、接触することなく作動することが可能となる。
このようにして、本発明は、ウェブの張力とは関係なく、これまで不可能であ
ったところの必要とされる高い蒸発率や、ウェブの完全な安定を保証すると共に
、接触することなく作動することを可能ならしめる。
好適なコアンダエアバーは、エルエス２９・８ジェイビー、イルクレー、レー
ルウェイ・ロード、ムーアランド・エンジニアリング・ワークスのスプーナー・
インダストリーズ・リミテッドよりスプーナーフロートという商標で市販されて
いるコアンダエアバーである。
ジェット衝突エアバーは、好ましくは、複数の比較的小さなオリフィスを備え
た、穿孔付きのウェブ対向面を備える。
コアンダエアバーとジェット衝突エアバーは、好ましくは、それぞれ、気流を
確実に均等なものとするべく、その内側に散気板(ディフューザープレート)を備
える。
このシステムでは、ノズルシステムに移動せしめられる空気は、衝突する空気
の温度や速度の観点から、装置方向及び装置横断方向に、一定の方法で移動せし
められるのが好ましい。
好ましくは、各エアバーアセンブリは、各エアバーが該エアバーに沿って間隔
を置いた複数の供給入口を介して供給されている箇所に、空気をエアバーに供給
することが可能なエア供給ダクトを少なくとも１つ備える。このエア供給ダクト
は、実質的にエアバーの長さ沿いに延在しており、エアバーの一端部の領域に圧
力が加えられた空気(又は、他の気体)の供給源が接続される。エア供給ダクトは
、エアバーの長さ方向に沿って先細りに形成され、ダクトの断面は、気体源の領
域にあるダクトの端部においてより大きく、気体源から遠い方のダクトの端部に
おいて最も小さい。
これによって、実質的に一定圧力の気体は、確実に、装置横断方向沿いのエア
バーに供給される。
また、ドライヤーは、エア供給ダクト内及び気体戻しダクト内に設けられる気
流調節装置を備えることが好ましい。このような気流調節装置は、ダンパー、羽
根、散気板(ディフューザープレート)、バルブなどを含む。
このような気流調節装置を有する、先細りダクト型供給・戻しシステムは、装
置横断方向に均一なノズル速度を与えると共に、「使用済」となって戻された空気
の運動を均一化する。
この装置に必要とされる高蒸発率を実現するために、装置は、温度や衝突速度
の上昇時に、非常に大きい熱伝達係数を示す。典型的に、温度は４５０℃の範囲
内にあり、衝突速度は７０m／秒の範囲内にあるであろう。
しかし、この装置は、(周知の空気浮揚システムに用いられるような)標準的な
低温から、４５０℃を十分に越える温度まで、幅広い温度や速度において作動す
ることが可能であることに留意されたい。
上記した高い作業温度を達成するために、このシステムは、通常、直接的なガ
ス火(gas firing)によって加熱されるであろう。しかし、この加熱法に限定され
るものではなく、他の燃料(例えば蒸気、石油、電気、タービンなど)が利用され
てもよい。
エアバーやウェブの領域は、好ましくは、動的なシールカーテンとして作用す
る(ウェブの入口と出口の両側に設けられた)特別に設計された単一スロットノズ
ルを用いることによって、周囲の環境から分離された内側環境を有するであろう
。このようなノズルは、「アンチオーバースピル」ノズルとして公知であり、適切
なノズルの選択は、当業者にとっては明らかであろう。ウェブの位置決めは、入
口や出口において、コアンダエアバー及び／又はジェット衝突エアバーに対する
利用し得るクッション圧力を、上記位置で調節することによって達成される。
アセンブリの各入口端部及び各出口端部に設けられたエアバーの少なくとも一
方は、エアバー内に入ってくる気体の流れを調節するための気流調節装置を備え
ているのが好ましい。典型的に、このような気流調節装置は、手動式ダンパーを
備えている。アセンブリの各出口端部及び各入口端部における両方のエアバーは
、最大限に調節するべく、このような気流調節装置を備えていることが好ましい
。上記アンチスピルノズルは、そのようなダンパーを備えるのが好ましい。
要求されるドライヤーの容積を最小限にするために、供給ダクト／チャンバ／
ノズルなどのみが紙材製造装置(paper machine)のフレーム内に収容されること
ができる。ファン、燃焼チャンバなどの外部装置は、通常、上記装置から離れて
配置されており、一連のダクトが必要な気体の移動を行う。しかし、これらをド
ライヤーのフレーム内に配置することが可能な場合もある。
好ましくは、ドライヤーは、制限された空間内に配置されることができる。利
用可能な空間は装置によって可変であるが、本発明が適用される領域は、一般的
に、装置方向に２メートル、ウェブからドライヤーのシェルの上部までが１メー
トル(全体で２メートル)である。しかし、本発明は、より大きい又はより小さい
ドライヤーにも等しく適用することが可能である。
多数の空気浮揚システムにおいて、１つ又は両方のエアバーアセンブリが、他
方のエアバーアセンブリの方向又は該他方のアセンブリから離れる方向に移動す
るように取り付けられたものが知られている。これによって、装置全体を分解す
ることなく、ウェブの供給、検査、修繕、及び１つ以上のエアバーの変更を行う
ことが可能となる。本発明のウェブドライヤーは、相互に接近する方向又は離れ
る方向に移動可能なエアバーアセンブリを備えることが可能である。
この場合、少なくとも１つのエアバーアセンブリが、エアバーの一端部又は該
一端部に隣接して、ウェブに対して実質的に平行なピボット軸に対して回動する
ように取り付けられることが好ましい。エアバーアセンブリは、先細り構造のシ
ェル内に設けられる。該シェルは、ウェブの平面に対して垂直な方向における寸
法は、ピボット軸の領域において最大であり、ピボット軸から離れたアセンブリ
の端部の領域において最小であるような先細りの構成である。
好ましくは、両方のエアバーアセンブリは、各平行な軸の回りを回動するよう
に設けられ、また、同方向に先細りである各シェル内に設けられる。
好ましくは、ピボット点は装置の駆動側に位置し、最も狭い部分は前面すなわ
ち装置の作業者側に位置する。
ドライヤーへのアクセスが必要な場合、上半分及び下半分は、空気シリンダや
類似のアクチュエータによって離れる方向に駆動される。ドライヤーのハウジン
グは、閉鎖時よりも開口時により高さ(ヘッドルーム、headroom)を取らないであ
ろうことは明白であり、このようにして利用可能な空間が最大限になる。
先細りのシェル構造と先細りのエア供給ダクトとの好ましい特徴を組み合わせ
ると、特に好都合である。その場合、先細りのダクトは、気体源がピボット軸と
同じエアバーアセンブリの端部に位置するように、先細りのシェル内にはめ込ま
れる。
先細りのシェル構造体内に設けられたノズルシステム及びダクトシステムとに
よって、清掃などの目的のためにドライヤー内容物に良好なアクセスを行ったり
、利用可能な空間を最大限にすることが可能となる。
本発明によれば、ドライヤーを糊材(サイズ、size)のプレス／コーターに続く
紙材料製造装置(paper machine)が有する極めて限定されたスペースにフィット
させることができ、また、紙材を乾燥後のシリンダに直接に接触させることがで
きるように十分に乾燥させることができる。これにより、製品の品質の問題を招
く「ピッキング」の可能性は除かれる。
ドライヤーは、高エネルギー効率で作動することが好ましい。
完成したユニットは、紙材製造機やその作動、及びその周囲装置(surround-
ings)に適合するものでなければならない。
このユニットは、小さい熱慣性を有し、プロセス状況の変化へ素早く反応する
ことが好ましい。
平均的な空気温度よりも高い温度を利用する場合には、高温での作業や(例え
ば熱膨張などの)その素早い変化に対する必要を満たすであろう耐熱性材料、デ
ザイン、及び構造技術を用いる必要がある。
本発明は、本発明の第１の観点に係るウェブドライヤーを備えた紙材製造装置
を包含している。
本発明は、紙材製造装置の作業との適合性を確実なものとする方法を都合よく
含むことができる。開始時において、紙材のテール部は、本発明に又は本発明に
隣接して設けられた「通しロープ(threading rope)」及び「通しホイール(thread-i
ng wheel)」によって(装置に)通される。そして、作業の間、本発明は外部に取り
付けられた制御パネルによって制御される。
ドライヤーのさらなる改良は、赤外線及び強制対流浮揚ドライヤーシステムの
両方の積極的な利点が実現されるように、赤外線エミッターを収納するドライヤ
ーハウジング内に統合される。図面の簡単な説明
本発明に係るウェブドライヤーを、単なる例示として、添付の図面を参照して
説明する。
図１は、ノズルの構成の断面図である。
図２は、ドライヤーの断面側面の概念図である。
図３は、提案される先細りチャンバの構成を示す、開放位置にあるドライヤー
の端面の概念図である。
図４は、「空気回路」のレイアウトを詳細に示す図である。
図５は、コアンダエアバーの概略断面図である。
図６は、ジェット衝突エアバーの概略断面図である。好適な実施形態の説明
ウェブドライヤ−１は、ウェブ７がその間を走行する２つのエアバーアセンブ
リ３,５を備えている。各エアバーアセンブリ３,５は、平行でありかつ間隔を置
いて隔てられた複数のエアバー９を備えている。各エアバー９は、細長い形状で
あり、その縦軸１１がウェブ７の走行方向Ａと交差するように取り付けられてい
る。エアバーアセンブリ３,５は、それぞれ、２組のエアバーを備えている。第
１の組１３はコアンダエアバーからなる一方、第２の組１５はジェット衝突エア
バーからなる。
１つのコアンダエアバー１３Ａのみで、ウェブ対向面１７を説明する。図５は
エアバーをより詳しく説明している。このエアバーは、スプーナー・インダスト
リーズ・リミテッドよりスプーナーフロートという商標で市販されているもので
ある。バーの寸法は、幅１０４mm、高さ１３０mmである。エアバーの長さは、扱
うウェブの幅に合わせて選択される。エアバーには、寸法が３００×７５mmで、
空気がそこから供給される入口１９が備えられている。使用時にウェブ７と対向
する面１７は、１対の平行な直線ノズル２１を有している。空気はこのノズルを
通り、ウェブに衝突し、ウェブを支持する。このノズルは、ノズルがウェブの走
行方向に対して交差する方向となるように、エアバーの縦軸に揃えて設けられて
いる。中央トッププレート２３は、ノズル２１間に位置し、トッププレート２３
の各縁部が各ノズル２１の各縁部を形成する箇所に位置する。プレート２３の縁
部には、ノズルから吹く空気が、丸みのある面２１上に流動せしめられた後にバ
ー中央に向かうように、丸みがつけられている。バーの基部には、寸法が３００
×７５mmである、バーに対する空気の入口として機能する一連の孔２４が備えら
れている。
各ジェット衝突バー１５は、その１つ１５Ａだけが図６に示されているが、そ
のウェブ対向面２５として、複数の小さなオリフィスを有する穿孔プレートを備
えている。空気は、コアンダ効果を呈することなく、該オリフィスを通してウェ
ブに衝突するように吹き付けられることができる。エアバーの寸法は幅１０４mm
、高さ１１５mmである。穿孔２６は直径５mmである。
エアバー１３,１５は、各対のコアンダエアバー１３の間にジェット衝突エア
バー１５が位置し各対のジェット衝突エアバー１５の間にコアンダエアバー１３
が位置するように、各エアバーアセンブリ３,５内に配置されている。さらに、
各コアンダエアバー１３はジェット衝突エアバー１５と対向し、各ジェット衝突
エアバー１５はコアンダエアバー１３に対向している。ドライヤーの入口及び出
口において、コアンダエアバー２７とジェット衝突エアバー２９とは、空気供給
システムの調節ダンパー３１内に位置決めされている。
また、入口と出口の周囲の領域(environment interface)において、ウェブの
上下には、調節ダンパー３５がはめ込まれているノズルであってあふれを防止す
るためのノズル(anti-overspill nozzles)３３が配置されている。このノズル３
３は、スプーナー・インダストリーズ・リミテッドよりアンチオーバースピルと
いう商標で市販されているものである。
調節ダンパー３１,３５は、電気又は電子によって制御されることが可能であ
るが、この実施形態においては、独立的に手動で自由に調節することができる。
各エアバー１３,１５,２７及び２９の内部には、エアバー内での気流を確実に
均等なものにする散気板(ディフューザープレート)３７が設けられている。
エアバーは、エア供給ダクトシステム４１に接続されたエア分配チャンバシス
テム３に接続されている。エア分配チャンバ３９とエア供給ダクトシステム４１
との間には、気流調節装置４３が配置されている。気流がエア戻しダクト４７に
入る領域には、気流調節装置４５が配置されている。図示されているように、空
気は、出口４９によってウェブの領域における周囲から流動する。
エア供給ダクトシステム４１の横には、エア戻しダクトシステム４７が配置さ
れている。上記したものは全て絶縁シェル５１内に収容されている。
エア供給ダクトシステム４１の入口には、調節板すなわちダンパー５３が配置
されている。ドライヤーに又はドライヤーからガスを移送するダクトの端部は、
ドライヤーの中間領域まで延在している。この中間領域の固定部分は、強固で耐
久性に優れたバックフレームとして知られている隔膜である。バックフレーム５
６とエア供給ダクトの間を密閉する方法は、材料間シール(material to materi-
al seal)であって、通常は、金属フランジによる面シール５５である。あるいは
、圧縮可能なガスケットタイプのシールが用いられてもよい。フランジは、バッ
ク
フレーム５６とエア供給ダクトとの間の漏れが生じる領域が最小限になるように
調節される。この中間領域のシールが上記形状に形成されているのは、この部分
に柔軟なダクトを用いると、高温による材料の劣化が直ちに生じるためである。
ただし、空間的に許す箇所においては、高温柔軟性ダクト、典型的にステンレス
鋼、を用いることが可能である。
バックフレームと絶縁シェル５１との間のシール５８は、圧縮可能なシールで
あって、ドライヤーボデーを周囲の雰囲気(atomosphere)から隔離させている。
空気圧シリンダ５７(又は類似のアクチュエータ)により、ドライヤーの上下シェ
ル５１は、ピボット軸５９を軸として回動せしめられるようになっている。シェ
ル５１は、ウェブの走行方向に対して直角であるその寸法構成に関して、シェル
が軸支されている端部からその反対側に位置する端部に向かって徐々にテーパー
(先細り)になるテーパー構造になっている。このことは、エアバーアセンブリが
図３に示されている「開放」位置にある時には、装置が必要とする高さ(headroom)
は増大しないことを意味する。これは、ウェブの通し作業や、種々の維持作業を
行うには十分である。ただし、シェル５１がピボット軸５９を軸として回動可能
となる以上のアクセスが必要であって、高さ(headroom)を利用することができる
ような場合には、元のピボット軸５９は固定され、シェル５１は、より大きなア
クセスを可能にするべく新しいピボット軸６０を軸として回動せしめられること
ができる。上記設備は、通常、広範囲の維持作業に用いられるであろう。外部の
補助装置に関係する装置は、標準的に設計されており、図４を参照しながら操作
工程で説明される。好適な実施形態の作用
図４を参照して、空気回路構成の機能を以下に示す。
ドライヤーの作動時には、バイパスダンパー６１は閉鎖され、エア供給ダンパ
ー６３とエア戻しダンパー６５は開放されている。気流ダンパー６７は、通常、
上下のコンパートメントに同等の気流を形成するべく調節される。空気は、所定
の温度・圧力で、外部エア供給ダクト６９からウェブ７へと供給される。
ウェブ７に衝突すると、熱風はウェブの水分を奪う。水分を含んだ気流は、外
部エア戻しダクト７１に吸い込まれた後、空気がファン７５に吸引される前に温
度を上昇させる燃焼チャンバに戻され、そして、エア供給ダクト６９に再循環せ
しめられる。
燃焼空気と燃料７７が燃料バーナー７９に供給されて、温度が上昇せしめられ
る。もし、これらが単独で空気回路をなす場合には、湿度は飽和点まで上昇する
であろう。また、燃焼空気が導入されるために、システムはバランスを崩し、こ
れにより、湿度の高い熱風が制御不能に周囲(surrounding environment)にあふ
れるであろう。
このようなことが起きないように、ダクト７１内にある高湿度の気流の一部は
排気ファン８１によって排出される。この排出量は、排気ダンパー８３によって
調節されており、また、ドライヤー内を要求される湿度に維持するようにされて
いる。
一定量の空気が、入口フィルター８５によって清潔にされた「フレッシュ」エ
アとして案内される。システム内に案内される新鮮な空気(フレッシュエア)の量
は、フレッシュエアダンパー８７によって調節される。
システムの「全体のバランス」のために、ダンパーは以下のように構成されて
いる。フレッシュエアダンパー８７は、フレッシュエアと燃焼空気の気流が排気
流によってバランスを取るように設定されており、この時、排気ダンパー８３が
正確な湿度条件を維持するようになっている。システムのエネルギー効率を最大
限にするため、回路内に吹き込むフレッシュエアは、空気熱交換器８９への空気
を通過することでその温度を上昇せしめられることができ、これにより、熱が排
気流から移動せしめられることができる。
ノズル取付部領域におけるさらに詳しい空気の移動を以下に示す。
空気は、装置横断方向と装置方向について実質的に同一の方法で、１３,１５,
２７,２９及び３３の型のノズルに到達する。
これは以下の方法により達成される。背面から前面に向かう装置横断方向にお
ける容積的な流量の要求を考慮すると、当業者には明白であるが、空気に対する
ノズルの需要が増加によって満たされると、背面から前面にかけて必要とされる
容積的な流量は減少する。
エア供給ダクト４１は、流量要求のこの減少を鑑みて、断面が先細りの形状に
されている。これにより、ダクト４１内の空気の速度は一定に保たれる。また、
エアバーそれ自体により、システムに一定で均等な圧力が作用せしめられるので
、気流は一定速度で排出される。
実質的に均一なノズル速度をさらに改良するために、エア供給ダクト４１とエ
ア分配チャンバシステム３９との中間領域には、(フィンガーとして知られてい
る)内部気流調節装置４３が配置されている。この調節器は、羽根、ダンパーブ
レード散気板、バルブ、あるいはこれらを組み合わせた形状にすることができる
。気流調節装置４３の目的は、エア供給ダクト４１からフィンガー（又は複数の
フィンガー）３９に吹き込む気流をさらに均一化することである。ここでは、気
流調節装置は散気板(ディフューザープレート)である。ノズルの速度の均一性は
、エアバーボデー内に設けられたディフューザー３７によって、さらに改良され
る。
このシステムが奏する浮揚(flotation)特性に最大の効果を有するのはコアン
ダエアバー１３である。しかし、もし、コアンダエアバーが独立(離隔)している
と考えられ、且つ、そのユニットがおよそ５kg/m幅の小さい張力のウェブに作動
している場合、動作速度がおよそ７０m/秒の時には、普及しているノズルから材
料までの距離はおよそ４０mmとなるかも知れず、これにより、熱伝達能力やウェ
ブの安定性は損なわれるであろう。
しかし、システムが、ジェット衝突エアバー１５を十分に備えていると考えれ
ば、気流は、通常、コアンダエアバー１３とジェット衝突エアバー１５の両方に
対して実質的に均等に移動させられ、エアバーには入り込む空気の作用によって
、高クッション圧力領域が形成される。
ジェット衝突エアバー１５から出ていく空気は、コアンダクッションが形成さ
れる面と反対側の面における熱伝導係数(熱伝導率)に大きく寄与する作用をもっ
て、ウェブ７に衝突する。ジェット衝突エアバー１５からのジェット気流がウェ
ブ７に接すると、それらは効果的に停止せしめられ、それによって、それらの速
度圧力は、静圧へと変化せしめられる。このように設けられた静圧領域の作用に
よって、ジェット衝突エアバー１５の表面上に、平均的な静圧領域が形成される
。
この第２圧力領域は、コアンダクッションに対向してウェブ７に作用するが、
これは、コアンダエアバーによって生じる正弦波の振幅を抑制する機能を有する
ものである。このユニットを１m幅につき５kgの張力が作用しているウェブに７
０m/秒の空気速度をもって作動させる時、ノズルから材料までの距離はおよそ５
〜１０mmになる。これにより、ノズルシステムの熱伝達能力は最大限となり、ウ
ェブの安定性が確実なものとなる。標準的なエアバー１３,１５が他のエアバー
によって取り囲まれており、これによって、ウェブに作用する力は均衡になる。
しかし、入口や出口のエアバー２７,２９は、一方の側面にノズルシステムを、
他方の側面に外側周囲部(external environment)をそれぞれ有し、これによって
、ウェブ７にかかる力は不均衡となる。
ダンパー３１は、コアンダエアバー２７上に生じせしめられるクッションの大
きさが、ウェブ７を平衡位置で維持するのに十分であるように調節される。排気
ダンパー８３は、ドライヤーボデー内での周囲圧力レベルが非常にわずかながら
マイナスであるように調節されることも可能である。しかし、エアバー２７,２
９は入口や出口に非常に近接して配置されているため、ノズルは、ドライヤーの
空気(atomosphere)を周囲に漏出する傾向をなおも有している。このようなこと
が起きないように、漏出を防止する漏出防止ノズル３３のダンパー３５は、内部
の雰囲気(atomosphere)がドライヤー容器から逃げることが防止されるまで調節
される。
高温でありかつ高速である気流が一旦ウェブ７に衝突し蒸発が行なわれた時に
は、再循環回路に「使用済」空気を戻すことが必要となる。これは、装置横断方
向において均一な方法によってなされねばならない。なぜなら、シート表面を横
切る高いレベルの空気の移動によって、製品の生産品質が損なわれたり、極端な
場合には、ウェブが横方向に移動したりずれたりする可能性があるためである。
エア戻しダクト４７内に流れ込む気流を中間領域において気流調節装置４５で
調節することによって、実質的に均一の戻り気流が得られる。これらは、ダンパ
ー、羽根、散気板、バルブ、あるいはこれらを組み合わせたものにすることがで
きる。このようにして、戻り気流は、ウェブの幅に亘って実質的に均一にされる
。ドライヤーの寸法は、２m(長さ)×４.８m(幅)×２m(すなわち、ウェブ７の両
側は１m)である。
【手続補正書】特許法第１８４条の８
【提出日】１９９５年１１月２日
【補正内容】
請求の範囲
１． ２つのエアバーアセンブリ(３,５)を備え、該アセンブリの間をウェブ(７
)が走行するようにしたウェブドライヤーであって、
各エアバーアセンブリ(３,５)は、平行でありかつ間隔を置いて隔てられた複
数の細長のエアバー(９)を備え、
各エアバー(９)は、その長手軸がドライヤー(１)の長手軸に対して交差するよ
うに設けられており、
各エアバーアセンブリ(３,５)は、少なくとも２組のエアバーであって、第１
の組(１３)のエアバーはコアンダエアバーであって該各バーは少なくとも２つの
エアノズルを備えたコアンダエアバーからなる一方第２の組(１５)のエアバーは
ジェットインピンジメントエアバーからなる２組のエアバーを備え、
上記エアバーアセンブリ(３,５)は、使用時において一方のアセンブリからの
各コアンダエアバー(１３)が他方のアセンブリからのジェットインピンジメント
エアバー(１５)に対向するように構成されたウェブドライヤー(１)において、
コアンダエアバーの各エアノズルから流動する空気の流れは、該バーの中央方
向に収束するようになっていることを特徴とするウェブドライヤー。
２． 上記エアバー(１３,１５)は、各対のコアンダエアバー(１３)の間にジェ
ットインピンジメントエアバー(１５)が位置し各対のジェットインピンジメント
エアバー(１５)の間にコアンダエアバー(１３)が位置するように、各エアバーア
センブリ(３,５)内に配置されている請求項１記載のウェブドライヤー。
３． 各エアバーアセンブリ(３,５)は、気体を上記エアバー(９)に供給するた
めの空気供給ダクト(４１)を少なくとも１つ備え、
各エアバー(９)は、該エアバーに沿って間隔を置いて設けられた複数の供給入
口(３９)を通して空気供給ダクト(４１)から供給され、
上記空気供給ダクト(４１)は、実質的に、上記エアバー(９)の長手方向に延在
すると共に、上記エアバー(９)の一端部の領域に設けられた加圧された気体の供
給源(１９)に接続されており、
上記空気供給ダクト(４１)は、ダクト(４１)の断面が上記気体の供給源の領域
にあるダクトの端部においてより大きく、上記気体の供給源から隔てられたダク
トの端部においてより小さくなるように、上記エアバー(９)の長手方向に沿って
先細り形状になっている請求項１又は２に記載のウェブドライヤー。
４． 第１気流調節装置(４３)は、上記空気供給ダクト(４１)と上記エアバー(
９)との間に設けられており、第２気流調節装置(４５)は、空気がウェブの領域
からそこを通って供給される気体戻しダクト(４７)の入口に設けられている請求
項３記載のウェブドライヤー。
５． ウェブの方向に２メートルありウェブに直角な方向に２メートルある限定
された空間内に適合することができる請求項１〜４のいずれかに記載のウェブド
ライヤー。
６． 上記エアバーアセンブリ(３,５)の少なくとも１つは、上記エアバー(９)
の一端部又は該端部に隣接してウェブ(７)に対して実質的に平行なピボット軸(
５９)に回動自在に設けられ、
上記エアバーアセンブリ(３,５)は、先細り構造のシェル(５１)内に配置され
、
該シェルは、上記ウェブ(７)の平面に対して直角な方向における寸法構成に関
して、ピボット軸(５９)の領域において最大となりピボット軸(５９)から隔てら
れたエアバーアセンブリ(３,５)の端部の領域において最小となるような先細り
形状である請求項１〜５のいずれかに記載のウェブドライヤー。
７． 上記アセンブリ(３,５)の入口側端部と出口側端部のそれぞれに位置決め
されたエアバー(２７,２９)の少なくとも１つは、該エアバー(２７,２９)内に流
入する気体の流れを調節するための気流調節装置(３１)を備えている請求項１〜
６のいずれかに記載のウェブドライヤー。
８． 上記エアバーアセンブリ(３,５)の少なくとも１つは、エアバー(１３,１
５)のバンクの一端部又は両端部に、エアバーの領域とウェブ(７)とを周囲の環
境から分離するための動的なシールカーテンとして機能する単一のスロットノズ
ル(３３)を備えている請求項１〜７のいずれかに記載のウェブドライヤー。
９． 請求項１〜８のいずれかに従って構成されたウェブドライヤーを備えたペ
ーパーマシーン。
【手続補正書】特許法第１８４条の８
【提出日】１９９５年１２月１３日
【補正内容】
空気の温度や速度に基づくためである。当業者にとっては、極端な温度を利用す
ることによって、材料の選択や機械の設計の際に問題(例えば熱膨張)が生じる可
能性があることは明白であろう。
また、従来の空気浮揚ノズルシステムを、およそ７０m/秒以上の速い空気速度
で、且つ、およそ５kg/m幅の小さいウェブ張力で作動する際にも問題がある。こ
のような速い空気速度と小さい張力の状況においては、作動時のノズルと紙材ウ
ェブとの距離は、典型的に４０mmである場合があり、積極的にウェブ安定特性を
維持したり、標準的な浮揚システムの熱伝達能力を維持したりするには高すぎる
。
米国特許第３ ９８２ ３２８号明細書(アクチボラゲット・スベンスカ・フラ
クトファブリケン氏)は、ウェブがその間を走行する２つのエアバーアセンブリ
を備えたウェブドライヤーを開示している。各エアバーアセンブリは、平行であ
りかつ間隔をおいて隔てられた複数のエアバーを備えている。各エアバーは、細
長の形状であって、エアバーの長手軸(縦軸)がドライヤーの長手軸(縦軸)に交差
するように配置されている。各エアバーアセンブリは、少なくとも２組のエアバ
ーを備えている。第１の組は、少なくとも２つのノズルをそれぞれ有するコアン
ダエアバーからなる一方、第２の組は、ジェット衝突エアバー(ジェットインピ
ンジメントエアバー)からなる。このエアバーアセンブリは、使用時には、一方
のアセンブリのコアンダエアバーが、他方のアセンブリのジェット衝突エアバー
に対向するように配置されている。
本発明の特徴は、コアンダバーの各エアノズルから吹き出される気流がバーの
中央方向に収束(集中)することである。
ジェット衝突エアバーから流出する空気によって、その速度圧力(velocity pr
essure)は、ウェブに対する静圧に変化せしめられる。コアンダバーの各エアノ
ズルから流出する気流は、バーの中央方向に集中して、ウェブの他方の側面にク
ッション圧力を作用させる。これらの対向圧力領域の効果は、コアンダエアバー
によって生じせしめられる正弦波の振幅を抑制する機能を有し、ノズルシステム
の熱伝導能力を最大限にすると共に、ウェブの安定性を確実なものにする。
上述したように、「コアンダエアバー」という用語は、ノズルを通過する空気が
コアンダ作用を示すようにノズルと上面とを備えているあらゆるエアバーを包含
している。
「ジェット衝突エアバー」という用語は、上面に穿孔を有し空気はウェブに衝突
するように上面を通過する、コアンダ作用を示さない、エアバーを包含するよう
に用いられている。
このドライヤーの好適な実施形態は、各対のコアンダエアバーの間にジェット
衝突エアバーが位置し各対のジェット衝突エアバーの間にコアンダエアバーが位
置するように、コアンダエアバーとジェット衝突エアバーとが交互に配置された
各エアバーアセンブリを備えている。
上述の問題に取り組むに当たって、本発明は以下のものを提供する。
１．加工の必要条件によって要求される最大限の需要条件まで満たすように、異
なる蒸発の必要条件を実現する能力。
２．ウェブを、空気や他の気体上で完全に安定した状態で支持することによって
ウェブを処理する能力。
３．エネルギー効率のよい作業。
４．素早い反応を促進する低い熱慣性(thermal inertia)。
５．紙材製造装置(paper machine)やその作業、及びその周囲への適合性。
６．（赤外線と比較した場合の）発火の危険性の低減。
ジェット衝突ノズルに対向するコアンダノズルを備えたノズルシステムによっ
て、高い熱伝導係数(率)やウェブの完全な安定が得られ、また、接触することな
く作動させることが可能となる。
ジェット衝突エアバーは、システムの熱伝達能力に大きく寄与するのみならず
、高い振幅正弦波を抑制する際に直接的な影響を及ぼす。このため、システムは
、大きい空気速度を小さい張力で利用することが可能となり、また、ウェブの完
全な安定を保持することができ、接触することなく作動することが可能となる。
このようにして、本発明は、ウェブの張力とは関係なく、これまで不可能であ
ったところの必要とされる高い蒸発率や、ウェブの完全な安定を保証すると共に
、接触することなく作動することを可能ならしめる。
好適なコアンダエアバーは、エルエス２９・８ジェイビー、イルクレー、レー
ルウェイ・ロード、ムーアランド・エンジニアリング・ワークスのスプーナー・
インダストリーズ・リミテッドよりスプーナーフロートという商標で市販されて
いるコアンダエアバーである。
ジェット衝突エアバーは、好ましくは、複数の比較的小さなオリフィスを備え
た、穿孔付きのウェブ対向面を備える。
コアンダエアバーとジェット衝突エアバーは、好ましくは、それぞれ、気流を
確実に均等なものとするべく、その内側に散気板(ディフューザープレート)を備
える。
このシステムでは、ノズルシステムに移動せしめられる空気は、衝突する空気
の温度や速度の観点から、装置方向及び装置横断方向に、一定の方法で移動せし
請求の範囲
１． ２つのエアバーアセンブリ(３,５)を備え、該アセンブリの間をウェブ(７
)が走行するようにしたウェブドライヤーであって、
各エアバーアセンブリ(３,５)は、平行でありかつ間隔を置いて隔てられた複
数の細長のエアバー(９)を備え、
各エアバー(９)は、その長手軸がドライヤー(１)の長手軸に対して交差するよ
うに設けられており、
各エアバーアセンブリ(３,５)は、少なくとも２組のエアバーであって、第１
の組(１３)のエアバーはコアンダエアバーであって該各バーは少なくとも２つの
エアノズルを備えたコアンダエアバーからなる一方第２の組(１５)のエアバーは
ジェットインピンジメントエアバーからなる２組のエアバーを備え、
上記エアバーアセンブリ(３,５)は、使用時において一方のアセンブリからの
各コアンダエアバー(１３)が他方のアセンブリからのジェットインピンジメント
エアバー(１５)に対向するように構成されたウェブドライヤー(１)において、
コアンダエアバーの各エアノズルから流動する空気の流れは、該バーの中央方
向に収束するようになっていることを特徴とするウェブドライヤー。
２． 上記エアバー(１３,１５)は、各対のコアンダエアバー(１３)の間にジェ
ットインピンジメントエアバー(１５)が位置し各対のジェットインピンジメント
エアバー(１５)の間にコアンダエアバー(１３)が位置するように、各エアバーア
センブリ(３,５)内に配置されている請求項１記載のウェブドライヤー。
３． 各エアバーアセンブリ(３,５)は、気体を上記エアバー(９)に供給するた
めの空気供給ダクト(４１)を少なくとも１つ備え、
各エアバー(９)は、該エアバーに沿って間隔を置いて設けられた複数の供給入
口(３９)を通して空気供給ダクト(４１)から供給され、
上記空気供給ダクト(４１)は、実質的に、上記エアバー(９)の長手方向に延在
すると共に、上記エアバー(９)の一端部の領域に設けられた加圧された気体の供
給源(１９)に接続されており、
上記空気供給ダクト(４１)は、ダクト(４１)の断面が上記気体の供給源の領域
にあるダクトの端部においてより大きく、上記気体の供給源から隔てられたダク
トの端部においてより小さくなるように、上記エアバー(９)の長手方向に沿って
先細り形状になっている請求項１又は２に記載のウェブドライヤー。
４． 第１気流調節装置(４３)は、上記空気供給ダクト(４１)と上記エアバー(
９)との間に設けられており、第２気流調節装置(４５)は、空気がウェブの領域
からそこを通って供給される気体戻しダクト(４７)の入口に設けられている請求
項３記載のウェブドライヤー。
５． ウェブの方向に２メートルありウェブに直角な方向に２メートルある限定
された空間内に適合することができる請求項１〜４のいずれかに記載のウェブド
ライヤー。
６． 上記エアバーアセンブリ(３,５)の少なくとも１つは、上記エアバー(９)
の一端部又は該端部に隣接してウェブ(７)に対して実質的に平行なピボット軸(
５９)に回動自在に設けられ、
上記エアバーアセンブリ(３,５)は、先細り構造のシェル(５１)内に配置され
、
該シェルは、上記ウェブ(７)の平面に対して直角な方向における寸法構成に関
して、ピボット軸(５９)の領域において最大となりピボット軸(５９)から隔てら
れたエアバーアセンブリ(３,５)の端部の領域において最小となるような先細り
形状である請求項１〜５のいずれかに記載のウェブドライヤー。
７． 上記アセンブリ(３,５)の入口側端部と出口側端部のそれぞれに位置決め
されたエアバー(２７,２９)の少なくとも１つは、該エアバー(２７,２９)内に流
入する気体の流れを調節するための気流調節装置(３１)を備えている請求項１〜
６のいずれかに記載のウェブドライヤー。
８． 上記エアバーアセンブリ(３,５)の少なくとも１つは、エアバー(１３,１
５)のバンクの一端部又は両端部に、エアバーの領域とウェブ(７)とを周囲の環
境から分離するための動的なシールカーテンとして機能する単一のスロットノズ
ル(３３)を備えている請求項１〜７のいずれかに記載のウェブドライヤー。
９． 請求項１〜８のいずれかに従って構成されたウェブドライヤーを備えたペ
ーパーマシーン。