JPS5950797B2 - 紙の加湿方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明仄連続して通過する紙に水分を与えで加湿する紙
の加湿方法に関するものである。

仕上工程を経て完成された紙はある程度の水分含有して
いるが、その水分の分布は幅方向、長さ方向に対して一
様でなく、また、空気中の湿度が高い場合、完成後吸湿
を行ない種々の障害を生ずる。即ち、倉庫などで保管中
に吸湿して不均一な変形を招いて紙ぐせを生じ、印刷時
にも印刷工程中に吸湿して伸びを生じ多色刷りの場合の
色ずれを生ずる。これを防ぐため、紙の製造工程中に積
極的にある程度の水分を与えて加湿し、完成後の吸湿を
防ぐようしているが、この製造工程中の加湿に、従来仄
ノズル噴霧を静電的に紙に付着せしめる静電加湿方式が
用いられている。従来の静電加湿方式ＩＩＫ圧縮空気を
利用した噴射ノズルで水を霧化し紙の表面の方向に噴出
せしめ、ノズルと紙との間に直流の高電圧を印加して水
滴を静電的に紙に吸着せしめるものであるが、ノズルは
構造が複雑で調整が微妙であり、特性のバラツキが多く
、ゴミがつまる故障が多く、しかも、ノズルー個にて均
等に水分を散布できる幅が狭いので広い紙幅に対しては
多数のノズルを要し、装置の構造が複雑になり、保守が
容易ではなく、設備費、保守費もかさみ、また噴流はか
なりの速度で紙に吹き付けられるので、空気流が紙に当
たつた際反射し、これに伴つて水滴の一部も飛散し損失
となる、などの欠点を有するものであつた。本発明ＺＫ
霧状の微小水滴群を超音波の作用により発生せしめ、こ
れを流動化駆動力により、浮遊水滴流となし（紙の背後
に置いた電極体に静１電的に吸引せしめて加湿すること
により、従来のものの上記の欠点を除き、構造が簡単で
保守も容易であり複雑な調整部分はなく、加湿量の制御
も簡単で容易であり、噴流で水滴群を吹き付けることを
せず、水滴の飛散損失を防ぐことができる高性能の紙の
加湿方法を提供することを目的とするものである。本発
明戊超音波による霧化プロセスにより霧状に発生した微
小水滴群に流動化駆動力を与えて浮遊水滴流となし、加
湿されるべき紙の背後に設けられかつ前記霧化プロセス
部の電位に対して電位差を有する電極体に、前記浮遊水
滴流を吸引せじめて、前記紙を加湿する紙の加湿方法に
おいて紙の幅方向に沿つて所定の幅単位ごとに互に独立
した複数の浮遊水滴流路を設け、浮遊水滴の単位時間当
たり紙面到達量を紙の幅単位ごとに制御することを特徴
とする紙の加湿方法である。

本発明を実施例につき図面を用いて説明する。

これに先立ち、従来の例を第１図及び第２図に示せば高
電圧を印加されたペーパーロール１及び２に紙３が巻餠
けられて移動し、ペーパーロール１及び２上にある紙３
に、アース電位の圧縮空気を用いた噴霧ノズル４及び５
により微小水滴群を吹き付けかつ静電的に付着せしめて
いるものである。第３図以下は本発明の実施例を示し、
第３図及び第４図は超音波による霧化装置を示す。ケー
シング６の中は送風部Ｔと超音波霧化部８とに分けられ
ている。送風部Ｔには横流送風機などの送風ノ機９が設
けられ、モータ１０により駆動され、吸込口１１からフ
イルタ１２を経て空気を吸い込み通風路１３α、１３ｈ
）１３ｃ）１３ｄ）１３ｅに送るようになつている。１
４は整流板である。

．各通風路１３α、１３６、・・・・・・を仕切る仕切
板、１５α、１５ｈ）１５ｃ）１５ｄは延長されて、送
風機９から先のケーシング６の内部仄超音波霧化部も含
めて仕切られている。超音波霧化部８ターミナル１６、
水槽ＩＴα、ＩＴｈ）ＩＴＣ） １Ｔｄ） １Ｔｅ）通
風路１８α１８ｈ）１８ｃ、１８ｄ） １８ｅ）流出路
１９α、１ｇ’ｂ） １９ｃ） １９ｄ） １９ｅ）が
形成されている。

２０α、２０ｂ）２０ｃ）２０ｄ）２０．、は超音波振
動子で、所要の周波数に応じてチタン酸バリウム系磁器
振動子例えばジルコンチタン酸鉛（ＰＺＴ）振動子など
が用いられる。

２１は電極体であり、アースされているケーシング６に
対し、３０ｋｖ〜１５０ｋｖの間の直輻の高電圧が印加
されるようになつている。

この電圧は５０〜８０ｋｖ程度が好ましい。電極体２１
と紙との間隔は０〜３０ＣＷＬ程度である。運転に当た
つては、ケーシング６を接地し、電極体２１に＋ ３０
ｋｖ〜１５０ｋｖ程度（通常５０ｋｖ〜８０ｋｖ）の電
圧を印加した状態で紙３の移動、送風機９の起動、超音
波振動子２０α、２０ｈ）・・・・・・への高周波電圧
の印加を行なう。

水槽゛・ＬＴα、１Ｔｈ）・・・・・・中の水は超音波
の作用により゛゛（例えｉｌく球穀状凹面振動子の焦点
を水面に一致させると効果が大である）表面の水の一部
が細かい霧状の水滴となり噴水状に上昇して通風路１８
α、１８ｈ）・・・・・・の中に入る。送風機９＆ζ回
転数を比較的小にする力、、又は小容量のものを用いて
通風路１８α、１８ｂ）・・・・・・に入る風は風速１
．５〜 ６．０ｍ／ Ｓｅｃ程度の風とする。水槽ＩＴ
α、１Ｔｂ・・・・・・にて前述の如く発生した霧状の
水滴群はこの風により流出路１９ａ１１９ｂ・・・・・
・の方に移動せしめられ出口から流出する。流出路１９
ａ１１９ｈ１・・・・・・の出口付近の内、外の空間に
屯電極体２１及びこの電極体２１の静電誘導により紙３
の電極体２１の反対側の面に荷電された正電荷と、アー
スされたケーシング６との間に電界が形成され、陰極（
アース電位）である流出路１９ａ１１９ｈ１・・・・・
・の出口付近の空気はイオン化されこのイオン化した空
気分子により、浮遊して来た微小水滴は荷電される。こ
の電場で荷電された微小水滴＆ζ電極体２１に静電的に
吸収される力を受け、また、送風機９による気流の力も
加つて、これらの流動化駆動力により、微小水滴群は浮
遊水滴流を形成して流れ、紙３の表面に達し、プラスに
荷電されている紙３の表面に水滴が付着し加湿が行なわ
れる。本実施例において＆ζ上記の如く構成され作用す
るので次の如き効果を奏することができる。

即ち霧状の水滴群を発生せしめるのに超音波振動子を用
いているのヌ水平方向の初速がゼロである状態の微小水
滴群が得られる。しかも極めて直径が小さくミクロンの
オーダーにまで微小化されエアロゾルを形成し、浮遊状
態での保持が著しく容易である。従つて前述の流動化駆
動力が微小であつて浮遊水滴流の速度が小である場合に
おいても（即ち紙３までに到達する時間がかかつても）
落下水滴量は極めて少ないので、（ロスなしに）浮遊水
滴流の速度を小にすることが可能となる。従つて紙３の
面への気流の衝突速度が小さく反射気流を生ずる程大き
くはならないので、これに伴なう微小水滴の反発飛散も
少なくなり損失を防ぐことができ、さらに、発生してか
ら紙３に到達するまでの時間が長いので、同電位の各水
滴相互に作用する電気的斤力によつて水滴が分散し、流
出路１９ａ１１９１）、・・・・・・の出口付近及びそ
の延長上の空間において均等に散布され易くなる。従つ
て−つの水滴発生源で発生された水滴群の均一分布可能
範囲が広くなり、従来のノズルにおいて均一分布可能範
囲が小なるために多数のノズルを必要として種々のトラ
ブルを招くが如き難点は除去され、少数の極めて簡単な
構造の加湿機構とすることが可能となる。しかも、水滴
直径は極めて小であるので、紙３の細かいせんいの間に
も容易に確実に吸収まれ、効果的な加湿を行なうことが
できる。

？風Ｆ８９の送風＆人発生した霧状の微小水滴群を充分
な強さの電開のある付近まで移動せしめるに足るもので
あればその後は静電的引力により紙３の面まで移送され
る。

送風機による送風が強過ぎると空気流が紙に当つた際に
反射する傾向があり、これに伴つて水滴の一部も飛散し
損失となるので風速は適当に選ぶ。流出路１９ａ１１９
ｈ１・・・・・・の長さを短かくして紙３と、水槽１７
ａ１１７ｂ１・・・・・・との距離を近付ければ送風機
９を用いずに、発生して浮遊停留している水滴群を電極
体２１側に吸引することも可能である。

また流出路１９ａ１１９６、・・・・・・の部分及び仕
切板１５α、１５ｈ１・・・・・・をプラスチツクなど
にて形成すれば、流出路１９ａ１１９ｂ１・・・・・・
の奥まで電界を形成することができ、また流出路１９ａ
１１９６、・・・・・・の出口端を紙３に近付けること
ができる。送風機９は横流フアン（貫流フアン）を用い
れば全幅にわたつて、各通風路１３ａ１１３ｈ１・・・
・・・に均一な風を送ることができる。

超音波振動子２０ａ１２０ｈ１・・・・・・は別個に独
立に高周波印加電圧を変えることができ、これにより紙
３の幅方向の単位ごとに分割された水槽１７ａ１１７１
）、・・・・・・における水滴発生量を別個に独立に制
御することができる。

送風量は各幅単位に共通であるから、流出路１９α、１
９ｂ１・・・・・・の出口からは発生量にほぼ比例する
浮遊水滴流量が流出する。従つて紙３の幅方向に任意の
分布にて水分を供給することができ、加湿前に幅方向不
均一であつた水分分布も均一とすることが容易である。
第５図及び第６図は別の実施例で、流出路１９ａ１９１
）、・・・・・・の出口の付近に、紙３との間に、ステ
ンレス鋼線などの金属製線により加速電極体ηを設けた
ものである。

加速電極体２２は複数本の導本の導線を平行に全幅にわ
たつて張つたものでさらに垂直導線を設けて格子状にし
てもよい。この加速電極体２２にはマイナスの電位を与
え（θ３０ｋＶ−Ｅ５ＯｋＶ程度）Ｔｌ．＆く発生した
微小水滴（当初は紙側が負、反対側が正）屯加速電極体
２２を通過する際に全体に負の電位を与えられ、正の高
電位の電極体２１又は紙３の表面に吸引されて紙３の表
面に付着する。この場合加速電極体２２と電極体２１と
の電位差が大きいのでマイナスに荷重された水滴は加速
され、紙３の表面に到達する単位時間の水滴量を増大せ
しめることができる。この加速電極体２２に印加する制
御電圧を調整することによつて水槽ＩＴα、１Ｔｈ）・
・・・・・で発生した水滴量に対し、浮遊水滴流の流量
を制御することができる。．この場合、出口から加一速
電極体２２までの距離は５〜２０ＣＷＬ位、加速電極体
２２から紙３までは１０〜 ３０（Ｖ７ｌ位がとられる
。なおこの制御電圧はあまり高過ぎると（例えば８０ｋ
ｖ程度を超えると水滴をはね返して逆に浮遊水滴流流量
は減少することがある。

また加速電極体２２を設ける場合に仄送風機９による風
力は水滴群が加速電極体２２を通過し得、かつ紙に対す
る反射気流が多く生じない程度のものにすることが好ま
しい。

この加速電極体２２は紙３に近いので、即応性がある。
第Ｔ図及び第８図は別の実施例゛Ｃ，制御電極体２３α
、２３ｈ） ２３ｃ）・・・・・・が垂直に配備され、
Ｓ各流出路１９α、１９ｂ）・・・・・・ごとに別個に
独立して異なる制御電圧が与えられるようになつている
。

従つて制御電極体２３α、２３ｈ）・・・・・・の印加
電圧を制御することによつて紙３への水滴到達量を各流
出路１９α、１９ｈ）・・・・・・ごとに容易に、二適
確に、即応性を以つて制御することができ、紙３の幅方
向の任意の加湿分布を与えること力ζ前述の発生量制御
によつて行なうより一層高性能で行なうことができる。
第９図及び第１０図は別の実施例で、前述の加Ｌ速電極
性のほかにさらに抑制電極体２４α、２４ｈ） ２４ｃ
） ・・・・・・を設けたものであり、各抑制電極体２
４α、２４ｈ） ・・・・・・は各個独立に負の電位を
印加されるようになつている。

こ相ち紙３に当つた気流がはね返る時に共にはね返つて
損失と ，なる水滴をこの負電位の抑制電極体２４α、
２４ｈ） ・・・・・・によつて再び反発せしめて紙３
の表面に付着せしめる効果があり、各抑制電極体２４α
、２４ｈ）に電圧を印加することにより水滴を効率よく
紙に付着させることができる。流出路１９α ゜１９ｂ
）・・・・・・から流出する主流の浮遊水滴流中の水滴
は抑制電極体２４α、２４ｈ、・・・・・・の付近では
かなり速度が大となつているので、抑制電極体２４α、
２４ｂ） ・・・・・・の抑制電圧を適宜選べば抑制電
極体を通過する前にそれよりはね返されることはない。
抑制電極体２４ａ，２４ｂ）゜゜゜’゜゜は水平に平行
な導線を用いて各幅単位に共通なものとすることもでき
る。加速電極体２２は水平に配備してもよい。第１１図
及び第１２図は別の実施例で、紙３の加湿前及び加湿後
の部分を幅方向の水分分布を検出することができる水分
分布検出器２５及び２６を備え、それらの検出信号によ
り制御器２Ｔを経て電極体２１の印加電圧、抑制電極体
２４、加速電極体２２への印加電圧、超音波振動子２０
への印加電圧、送風機９への速度制御御用の印加電圧な
どを制御する方式である。

例え番く水分分布検出器２５で検出された加湿前の水分
分布状況シが第１２図のΔの線にて示されるような分布
であり、加湿後の水分目標値がＹＯであるならば、電極
体２１の電圧、送風機９の回転数（以上二種類の制御は
紙３の幅全体にわたつて等しい比で増大又は減少）、あ
るいは超音波振動子２０の電圧、加速電極体２２の電圧
、制御電極体２４の電圧（以上Ξ種は各幅単位ごとに独
立に制御できる）の何れか又は全部を制御して第１２図
のΔ線とｙα線との間の形の分布の如き、Δ線とＸ軸と
の間の分布水分に対して補数的な分布形状を示ｔ加湿分
布で加湿を行なえば目標値ＹＯを得る。これを加湿後の
水分分布検出器２５にて検出し異常があればフードバツ
クを行なつて制御システムを修正するようになつている
。２３は水タンク、２０はポンプである。

電極体２１を幅単位ごとに分けて別個に電圧を制御する
こともできる。

送風機９の後に各幅単位ごとにダンパなどにより個々に
流量制御を行なうこともできる。以上の制御において、
超音波振動子２０の電圧制御により水滴発生量制御が行
なわれ、他の電極体２１の電圧、送風機９の回転数或Ｖ
・はダンパの開度、加速電極体２２の電圧、抑制電極体
２４の電圧、などの抑制により浮遊水滴流の流量制御が
行なわれる。

この発生量制御と流量制御の何れか一方又は両方により
、水滴の単位時間当たりの紙面到達量が制御される。目
標値ＹＯは必ずしも全幅同一でなくともよく、所定の形
状の分布とすることもできる。

紙３の長手方向の加湿分布制御も同様にして行なうこと
ができる。

第１３図及び第１４図は別の実施例であり、電極体２１
としてペーパロール１、２の自体を用いた例及びバツク
アツプロール３０を用いた例であり何れも紙３と接触し
ている。

以上の例において電極体２１を負電位、加速電極体２２
を正電待としてもよい。

第１５図は別の実施例であり、紙３の表裏を同時に加湿
するものヌケーシング６、６内のユニツトは同じ仕流の
ものヌ加速電極体２２と２２とは互に正負が逆電位で、
絶対値がほぼ等しく、互に反対側の浮遊水滴様に対して
は前述の例の電極体２１の作用をする。

両側の加速電極体２２、２２の電位の絶対値を変えて表
裏の加湿の程度を異ならしめることもできる。本発明は
超音波による霧化プロセスにより霧状に発生した微小水
滴群に流動化駆動力を与えて浮遊水滴流となし、加湿さ
れるべき紙の背後に設けられかつ前記霧化プロセス部の
電位に対して電位差を有する電極体に、前記浮遊水滴流
を吸引せしめて、前記紙を加湿することにより、構造が
極めて簡単であり、ノズルにおけるつまりなどのトラブ
ルを招くおそれもなく、保守が容易であり、「加湿量の
制御が容易確実となり、しかも紙の幅方向に沿つての加
湿度の不均一の修正や、任意の加湿分布にての加湿を行
なうことが極めて容易でありＪまた、紙に対して高速流
噴射を行なつていないので空気流のはね返りにより水滴
が損失することもなく、高性能にしてかつ信頼性が高い
紙の加湿方法を提供することができ、実用上極めて大な
る効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は従来例の正面図及び平面図、第３図な
いし第１４図は本発明の実施例に関するもので、第３図
は第４図のＩ−１線における縦断面正面図、第４図は第
３図の−線断面平面図第５図は別の実施例の正面図、第
６図はそのｌ一ｌ線断面平面図、第７図は別の実施例の
正面図、第８図はその−線断面平面図、第９図は別の実
施例の正面図、第１０図はそのＶ−Ｖ線断面平面図、第
１１図は別の実施例のフロー図、第１２図はその例にお
ける水分分布説明用線図、第１３第１４図及び第１５図
はそれぞれ別の実施例のフロー図である。 ト●ぺ―パ―口―ノレ、２１ぺ―パ―口―ル１３・・・
・・・紙、４・・・・・・噴霧ノズル、５・・・・・・
噴霧ノズル、６、６７・・・・・・ケーシング、７・・
・・・・送風部、８・・・・・・超音波霧化敵 ９・・
・・・・送風機、１０・・・・・・モータ、１．１・・
・・・・吸込口、１２・・・・・・フイルタ、１３ａ１
１３ｈ１１３ｃ１１３ｄ１１３ｖ・・・・・通風路、１
４・・・・・・整流板、１５ａ１１５ｂ１１５ｃ１１５
ｄ１１５ｅ１・・・・・・仕切板、１６・・・・・・タ
ーミナル、１７ａ１１７ｈ１７ｃ１１７ｄ１１７ｅ・・
・・・・水槽、１８ａ１１８ｈ１１８ｃ１１８ｄ１１８
ｃ・・・・・通風路、１９ａ１１９！）、１９ｃ１１９
ｄ１１９ｅ−・・・・・流出路、２０ａ１２０ｈ１２０
−Ｃｌ２Ｏｄｌ２Ｏｅ・・・・・・超音波振動子、２１
・・・・・・電極体、２２、２２′・・・・・・加速電
極本 ２３ａ１２３１１１２３ｃ１・・・・・・制御電
極体、２４、２４ａ１２４ｂ１２４ｃ・・・・・・抑制
電極体、２５・・・・・・水分分布検出器、２６・・・
・・・水分分布検出器、２７・・・・・制御器、２８・
・・・・・水タンク、２９・・・・・・ポンプ、３０・
・・・・・バツクアツプローノレ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 超音波による霧化プロセスにより霧状に発生した微
   小水滴群に流動化駆動力を与えて浮遊水滴流となし、加
   湿されるべき紙の背後に設けられかつ前記霧化プロセス
   部の電位に対して電位差を有する電極体に、前記浮遊水
   滴流を吸引せしめて前記紙を加質する紙の加質方法にお
   いて、紙の幅方向に沿つて所定の幅単位ごとに互に独立
   した複数の浮遊水滴流路を設け、浮遊水滴の単位時間当
   り紙面到達量を紙の幅単位ごとに制御することを特徴す
   る紙の加湿方法。 ２ 前記浮遊水滴の単位時間当たりの紙面到達量制御が
   、前記複数の浮遊水滴流路ごとに発生せしめられる霧状
   の微小水滴群の水滴発生量制御と、前記複数の浮遊水滴
   流路ごとに発生せしめられた霧状の微小水滴群の流動化
   駆動力の制御による流量制御との、少なくとも何れか一
   方の制御により行なわれる特許請求の範囲第１項記載の
   方法。 ３ 前記水滴発生量制御が、超音波振動子に印加する発
   振印加電圧の制御により行なわれる特許請求の範囲第２
   項記載の方法。 ４ 前記流量制御が、送風機による送風量制御により行
   なわれる特許請求の範囲第２項記載の方法。 ５ 前記流量制御が、前記電極体の印加電圧制御により
   行なわれる特許請求の範囲第２項記載の方法。 ６ 前記流量制御が、霧化プロセス部分と前記紙との間
   に配備された加速電極体の印加電圧制御により行なわれ
   る特許請求の範囲第２項記載の方法。 ７ 前記流量制御が、前記紙の加湿さるべき面に近接し
   て配備された抑制電極体の印加電圧制御により行なわれ
   る特許請求の第２項記載の方法。 ８ 前記紙の幅方向又は長さ方向に対する水分分布の、
   加湿前水分分布検出又は加湿後水分分布検出の少なくと
   もいづれか一方が行なわれ、この検出信号により、前記
   水滴発生量制御又は浮遊水滴流流量制御の少なくともい
   づれか一方の制御が行なわれる特許請求の範囲第２項記
   載の方法。 ９ 前記加湿前の水分分布に対して、前記水滴発生量制
   御、又は水滴流流量制御の少なくともいづれか一方の制
   御を行なつて前記幅単位ごとに補数的な加湿を行ない、
   前記紙の全幅に対して所定の水分分布を得るようにした
   特許請求の範囲第２項記載の方法。 １０ 前記超音波による霧化プロセスが前記紙の両側に
   おいて行なわれ、それぞれの霧化プロセス部と前記紙と
   の間には前記加速電極体を作用せしめ、両方の該加速電
   極体の電位は互に正負が逆であり、一方の側の該加速電
   極体は他方の側の加湿機構に対しては前記電極体として
   作用する特許請求の範囲第６項記載の方法。