(57)【要約】【課題】遅い風速で流れる気流の乱れを簡易且つ高精度に可視化でき、例えば塗布膜の乾燥工程のように、乾燥風の風速が小さい場合においても、塗布膜面近傍に生じる気流の乱れ（境界層の乱れ）を簡易且つ高精度に可視化できる。【解決手段】  気流の乱れを可視化する方法であって、気流の上流側で溶剤を蒸発させて、該気流中に溶剤蒸気を含ませる第１の工程と、前記気流の下流側で該気流における前記溶剤蒸気の濃度分布を光学的に可視化する第２の工程と、を備え、前記気流の乱れを前記溶剤蒸気の濃度分布として可視化する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気流の乱れを可視化する方法であって、
前記気流の上流側で溶剤を蒸発させて、該気流中に溶剤蒸気を含ませる第１の工程と、
前記気流の下流側で該気流における前記溶剤蒸気の濃度分布を光学的に可視化する第２の工程と、を備え、
前記気流の乱れを前記溶剤蒸気の濃度分布として可視化することを特徴とする気流の可視化方法。
【請求項２】
前記溶剤蒸気を含む気流は、液体の溶剤表面に前記気流を通過させることにより形成することを特徴とする請求項１に記載の気流の可視化方法。
【請求項３】
前記可視化は、シュリーレン法により行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の気流の可視化方法。
【請求項４】
前記溶剤は、沸点が１００℃以下の有機溶媒であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の気流の可視化方法。
【請求項５】
前記気流の風速を１０ｍ／秒以下にすることを特徴とする請求項１〜４の何れか1項に記載の気流の可視化方法。
【請求項６】
前記第１の工程では、面状部材上の溶剤に気流を通過させて前記溶剤を蒸発させることによって、前記第２の工程では、前記面状部材近傍の境界層の気流の乱れを可視化することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の気流の可視化方法。
【請求項７】
前記面状部材の表面は、帯状の支持体に塗布膜が塗布された塗布膜面であることを特徴とする請求項６に記載の気流の可視化方法。
【請求項８】
気流の乱れを可視化するための可視化装置であって、
前記気流の上流側に配置され、通過する気流中に溶剤を蒸発させて該気流中に溶剤蒸気を含ませる溶剤蒸発部と、
前記気流の下流側に配置され、前記溶剤蒸発部を通過した後の気流中における前記溶剤蒸気の濃度分布を光学的に可視化する光学的可視化部と、を備え、
前記気流の乱れを前記溶剤蒸気の濃度分布として可視化することを特徴とする気流の可視化装置。
【請求項９】
前記光学的可視化部は、シュリーレン光学装置であることを特徴とする請求項８に記載の気流の可視化装置。
【請求項１０】
前記可視化装置は、前記気流が沿って流れる平板部材を備え、
該平板部材の上流側に形成された前記溶剤蒸発部の凹部に多孔質体が面一に埋め込まれると共に、前記平板部材の下流側に前記光学的可視化部の透明な測定窓が形成されていることを特徴とする請求項８又は９に記載の気流の可視化装置。
【請求項１１】
前記平板部材が、それぞれ上板、下板として相互に対向するように配置されると共に、前記上板、下板にそれぞれ形成された前記測定窓同士が相互に対向していることを特徴とする請求項１０に記載の気流の可視化装置。
【請求項１２】
前記平板部材には、前記溶剤蒸発部を加熱するための加熱手段が備えられたことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の気流の可視化装置。
【請求項１３】
前記シュリーレン光学装置内の光源と前記溶剤蒸発部を通過した後の気流との間に形成される光路上にシュリーレンレンズと、ミラーと、が配され、
前記シュリーレンレンズ及び前記ミラーの面精度が１波長以下であることを特徴とする請求項９〜１２の何れか１項に記載の気流の可視化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気流の可視化方法及び装置に係り、特に塗布膜の乾燥工程における塗布膜近傍に生じる気流の乱れを可視化する気流の可視化方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
塗布膜の乾燥工程において、乾燥装置内、特に塗布膜近傍の雰囲気（乾燥風、塗布膜から蒸発した溶剤蒸気等）の気流の乱れが塗布膜面に乾燥ムラ（具体的には、スジ状ムラ、流れ状ムラ、モトル、斑等と呼ばれる乾燥風の流れ方向に沿って形成される細長いスジ状の面状ムラをいい、以下、総称して「スジ状の面状ムラ」という）を引き起こすことが知られている。
【０００３】
このような境界層の流体挙動を把握する方法として、従来は、壁面トレース法、タフト法、トレーサー法、光学的手法等が実用されている（参考文献：流体実験ハンドブック、朝倉書店）。
【０００４】
例えば、流脈パターンとトレーサー粒子の流跡を同時に可視化することにより流れの挙動を正確に把握するＰＩＶ法（例えば、特許文献１）、顔料を分散させた油膜を被検物体の表面に形成し、該油膜の表面に油を流すことで油流を可視化する壁面トレース法（例えば、特許文献２）、せん断応力の大きさや方向で色相が変化するせん断応力液晶を被検物体の表面に塗布し、該表面に流体を流して色相の変化を測定することによりせん断力の大きさ、方向を可視化する方法（例えば、特許文献３）、等が提案されている。
【特許文献１】特開平８−２１１０８７号公報
【特許文献２】特開昭５８−１８２５１３号公報
【特許文献３】特開２００３−２８７３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、塗布膜面にスジ状の面状ムラを生じさせる気流の乱れは、主に、塗布膜面近傍の気流における厚さ数ミリ以下の境界層であり、特許文献１で境界層の乱れを正確に測定するのは、極めて煩雑な作業を伴うことが問題であった。
【０００６】
また、特許文献２、３の方法では、気流のせん断力が小さいため、３０ｍ／秒以上の風速でなければ可視化できなかった。このため、塗布膜の乾燥工程のように、風速が１ｍ／秒付近と小さい場合でも、簡易的に気流を可視化できる方法は未だ提案されていなかった。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、遅い風速で流れる気流の乱れを簡易且つ高精度に可視化することができるので、例えば塗布膜の乾燥工程のように、乾燥風の風速が小さい場合においても、塗布膜面近傍に生じる気流の乱れ（境界層の乱れ）を簡易且つ高精度に可視化できる気流の可視化方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の請求項１は前記目的を達成するために、気流の乱れを可視化する方法であって、前記気流の上流側で溶剤を蒸発させて、該気流中に溶剤蒸気を含ませる第１の工程と、前記気流の下流側で該気流における前記溶剤蒸気の濃度分布を光学的に可視化する第２の工程と、を備え、前記気流の乱れを前記溶剤蒸気の濃度分布として可視化することを特徴とする気流の可視化方法を提供する。
【０００９】
請求項１によれば、乱れが生じた気流を溶剤の表面に通過させると、気流の乱れを反映して蒸発速度にムラが生じ、溶剤の表面を通過した気流中に溶剤蒸気の濃度分布が現れる。この濃度分布を光学的方法により可視化することにより、気流の乱れを溶剤蒸気の濃度分布として可視化することができる。また、この濃度分布の変化を経時的に可視化すれば、気流の乱れの経時変化も把握することができる。
【００１０】
請求項２は請求項１において、前記溶剤蒸気を含む気流は、液体の溶剤表面に前記気流を通過させることにより形成することを特徴とする。
【００１１】
液体の溶剤の蒸発速度は、通過する気流の乱れに起因して異なるので、気流中に溶剤蒸気の濃度分布を生じ、気流の乱れを光学的に可視化できる。
【００１２】
請求項３は請求項１又は２において、前記可視化は、シュリーレン法により行うことを特徴とする。
【００１３】
シュリーレン法とは、公知のシュリーレン光学系を用いて可視化する方法である。シュリーレン光学系の可視化機構としては、特に限定しないが、光源、ピンホール、シュリーレンレンズ、ナイフエッジ、ＣＣＤカメラ、スクリーンを備えた機構が好ましい。
【００１４】
請求項４は請求項１〜３の何れか１項において、前記溶剤は、沸点が１００℃以下の有機溶剤であることを特徴とする。
【００１５】
請求項４によれば、溶剤の揮発性が高いため、気流に高濃度の溶剤を含ませることができ、可視化の精度を向上できる。
【００１６】
請求項５は請求項１〜４の何れか１項において、前記気流の風速を１０ｍ／秒以下にすることを特徴とする。
【００１７】
風速が大きすぎると、溶剤がすぐに全量揮発し易く、溶剤蒸気が大量の空気で希釈され易いため、気流における溶剤蒸気の濃度分布を精度よく測定できず好ましくない。請求項５によれば、気流における溶剤蒸気の濃度分布を明瞭に可視化できる。
【００１８】
請求項６は請求項１〜５の何れか１項において、前記第１の工程では、面状部材上の溶剤に気流を通過させて前記溶剤を蒸発させることによって、前記第２の工程では、前記面状部材近傍の境界層の気流の乱れを可視化することを特徴とする。
【００１９】
請求項６によれば、面状部材の表面を流れる気流に乱れが生じると、面状部材上の溶剤の蒸発速度にムラが生じる。この蒸発速度のムラが、気流中における溶剤蒸気の濃度分布として現れる。この濃度分布を光学的方法により可視化することにより、面状部材近傍の気流の乱れ（境界層の乱れ）を可視化することができる。
【００２０】
請求項７は請求項６において、前記面状部材の表面は、帯状の支持体に塗布膜が塗布された塗布膜面であることを特徴とする。
【００２１】
請求項７によれば、塗布膜の乾燥工程のように、乾燥風の風速が小さい場合においても、塗布膜面近傍に生じる気流の乱れ（境界層の乱れ）を簡易且つ高精度に可視化できる。
【００２２】
本発明の請求項８は前記目的を達成するために、気流の乱れを可視化するための可視化装置であって、前記気流の上流側に配置され、通過する気流中に溶剤を蒸発させて該気流中に溶剤蒸気を含ませる溶剤蒸発部と、前記気流の下流側に配置され、前記溶剤蒸発部を通過した後の気流中における前記溶剤蒸気の濃度分布を光学的に可視化する光学的可視化部と、を備え、前記気流の乱れを前記溶剤蒸気の濃度分布として可視化することを特徴とする気流の可視化装置を提供する。
【００２３】
請求項８は、本発明を装置として構成したものであり、溶剤蒸発部では、通過する気流中に溶剤を蒸発させて、気流に溶剤蒸気を含ませる。溶剤を蒸発させる過程で気流に乱れがあると蒸発速度にムラが生じ、気流中における溶剤蒸気の濃度分布として現れる。この濃度分布を、光学的可視化部によって可視化することにより、気流の乱れを溶剤蒸気の濃度分布として可視化することができる。また、この濃度分布の変化を経時的に可視化すれば、気流の乱れの経時変化も把握することができるので、気流の乱れをオンラインで連続的に測定できる。
【００２４】
請求項９は請求項８において、前記光学的可視化部は、シュリーレン光学装置であることを特徴とする。
【００２５】
請求項１０は請求項８又は９において、前記可視化装置は、前記気流が沿って流れる平板部材を備え、該平板部材の上流側に形成された前記溶剤蒸発部の凹部に多孔質体が面一に埋め込まれると共に、前記平板部材の下流側に前記光学的可視化部の透明な測定窓が形成されていることを特徴とする。
【００２６】
請求項１０によれば、気流は平板部材に沿って流れるので、溶剤蒸発部で発生した溶剤蒸気の濃度分布を維持したまま、測定窓に到達させることができる。この場合、溶剤蒸発部は平面部材の凹部に埋め込まれて平板部材と面一になっており、溶剤蒸発部による気流の乱れを発生させることはないので、可視化の精度を向上できる。また、平板部材の下流側に光学的可視化部の透明な測定窓を形成し、この測定窓を介して可視化するので、可視化する際の外乱を排除することができる。
【００２７】
また、溶剤蒸発部の凹部内に多孔質体を収納するので、平板部材を水平に対して任意の角度に傾けても、溶剤蒸発部の溶剤が流出するのを抑制できる。
【００２８】
請求項１１は請求項１０において、前記平板部材が、それぞれ上板、下板として相互に対向するように配置されると共に、前記上板、下板にそれぞれ形成された前記測定部同士が相互に対向していることを特徴とする。
【００２９】
請求項１１によれば、平板部材の近傍の気流、特に対流に起因する溶剤蒸気の濃度分布を測定できる。
【００３０】
請求項１２は請求項１０又は１１において、前記平板部材には、前記溶剤蒸発部を加熱するための加熱手段が備えられたことを特徴とする。
【００３１】
これにより、揮発性の低い溶剤でも蒸発速度を高めることができ、精密な制御が行える。
【００３２】
請求項１３は請求項９〜１２の何れか１項において、前記シュリーレン光学装置内の光源と前記溶剤蒸発部を通過した後の気流との間に形成される光路上にシュリーレンレンズと、ミラーと、が配され、前記シュリーレンレンズ及び前記ミラーの面精度が１波長以下であることを特徴とする。
【００３３】
請求項１３によれば、ミラーやシュリーレンレンズによる外乱の影響を小さくでき、明瞭な観察画像を得ることができる。ここで、１波長は５５０ｎｍである。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、遅い風速で流れる気流の乱れを簡易且つ高精度に可視化することができるので、例えば塗布膜の乾燥工程のように、乾燥風の風速が小さい場合においても、塗布膜面近傍に生じる気流の乱れ（境界層の乱れ）を簡易且つ高精度に可視化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下添付図面に従って本発明に係る気流の可視化方法及び装置の好ましい実施の形態について説明する。
【００３６】
本発明における第１の実施形態について説明する。
【００３７】
図１は、本発明に係る第１の実施形態における可視化装置１０の概略構成を示す模式図である。本実施形態は、測定板上に気体を流すことにより、測定板の表面近傍における気流の乱れ（境界層の乱れ）を可視化する方法である。
【００３８】
図１に示されるように、可視化装置１０は、主に、溶剤を含ませた気流が表面に沿って流れる測定板１２と、測定板１２上に形成された気流中の溶剤蒸気の濃度分布を光学的に可視化するシュリーレン光学装置１４と、を備えている。なお、測定板１２上に気体を供給する方法としては、特に限定はなく、たとえば、ノズルや送風機を使用できる。風速は、その他の条件にもよるが、１０ｍ／秒以下とするのが好ましく、５ｍ／秒以下とするのがより好ましい。なお、可視化装置１０を、たとえば乾燥装置のように気流（乾燥風）が発生している装置内で使用する場合には、気体を供給する手段は必要としない。
【００３９】
まず、測定板１２の構成について図２を参照して説明する。
【００４０】
図２は、図１の測定板１２の構成を示す模式図であり、このうち図２（ａ）は測定板１２の構成を示す斜視図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図３は、図２の凹部付近を示す拡大断面図である。
【００４１】
図２に示されるように、測定板１２は、矩形の孔を有する枠状部材である平板１２ａと、該平板１２ａの表面に形成された溶剤蒸発部１６と、平板１２ａの矩形の孔に嵌合された透明な測定窓１８と、を備えている。
【００４２】
溶剤蒸発部１６は、図３に示されるように、平板１２ａの表面に形成された凹部１６ａ内に多孔質体２４と溶剤（同図では符号２６）が収納されて構成されている。多孔質体２４は、毛細管現象により溶剤を吸い上げて蒸発させる。これにより、測定板１２を水平に対して任意に角度を変えても、溶剤蒸発部１６から溶剤が垂れたり流出したりするのを抑制できる。なお、測定板１２の表面（溶剤蒸発部１６が形成された面）を上向きにして水平配置する場合は、凹部１６ａ内に溶剤を満たすだけでもよい。また、凹部１６ａに配管を接続し、シリンジポンプ等のポンプを使って常時溶剤を供給できるようにすることもできる。これにより、気流の乱れを連続的に観察できる。
【００４３】
多孔質体２４は、平板１２ａの表面と面一となるように収納されることが好ましい。これにより、測定板１２全体の平坦性を維持し、気流に不要な外乱が生じるのを抑制できる。
【００４４】
多孔質体２４としては、特に限定はないが、焼結金属、スポンジ、織布、ビーズの充填物等が好ましく使用できる。焼結金属としては、たとえば、ＳＭＣ株式会社製の円板状、シート状のブロンズ焼結体（空隙率２５〜４３％）、ステンレス焼結体（空隙率３６〜４８％）等を好ましく使用できる。
【００４５】
平板１２ａの表面に形成される凹部１６ａの容積は、溶剤の使用量に応じて適宜決定される。また、凹部１６ａの断面形状は、特に制限はなく、矩形（正方形、長方形）、台形、Ｖ形、半円形等、各種の形状が採用できる。また、溶剤蒸発部１６は、上記のように平板１２ａに固定された部材である必要はなく、有機溶剤を含む塗布液が塗布されたウエブが、測定板と面一で搬送されている状態でも良い。
【００４６】
平板１２ａの矩形の孔に嵌合された透明な測定窓１８は、シュリーレン光学装置１４から発せられた測定光を入射できるようになっている。
【００４７】
なお、本実施形態のように、測定窓１８を平板１２ａの矩形の孔に嵌合する構成に限定されず、たとえば、平板１２ａ全体を屈折率が均質な透明板としたり、透明板を形成せずに直接測定光を気流に照射させる構成としたりすることもできる。
【００４８】
測定窓１８の材質としては、特に限定はないが、ガラス材料、後述する樹脂材料等が好ましく使用できる。なお、測定窓１８の平面形状は、特に限定はなく、円形等の矩形以外でもよい。
【００４９】
溶剤蒸発部１６から測定窓１８までの距離（Ｄ１）が長すぎると、溶剤蒸気の拡散による緩和が起こり易くなり、画像化したときのコントラストが低下する。このため、溶剤蒸発部１６から測定窓１８までの距離（Ｄ１）は、風速に応じて適切な距離に設定されるのが好ましい。たとえば、風速が０．１ｍ／秒程度であれば、溶剤蒸発部１６から測定窓１８までの距離（Ｄ１）は、２００ｍｍ以下であることが好ましく、１５０ｍｍ以下であることがより好ましい。
【００５０】
また、溶剤蒸発部１６の周辺（特に、凹部１６ａに対応する測定板１２の裏面）に、図示しない加熱手段が設けられてもよい。これにより、揮発性の低い溶剤でも蒸発速度を高めることができるなど、精密な制御が可能となる。このような加熱手段としては、特に限定はないが、各種ヒータ、熱交換器等が使用できる。
【００５１】
平板１２ａの平面サイズは、特に制限はないが、簡易的に試験できる構成とする関係上、たとえば、３００×５００ｍｍとすることができる。平板１２ａの厚さも、特に制限はないが、強度、経済性等より、たとえば、５ｍｍ程度とすることができる。この場合、測定窓１８の平面サイズは、特に制限はないが、シュリーレンレンズより大きい２００〜５００ｍｍ角程度であることが好ましい。
【００５２】
平板１２ａの材質としては、特に制限はないが、加工性に優れるものが好ましく、具体的には、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属材料、ポリ・ジメチル・スルホキシド（ＰＤＭＳ）、ポリ・メチル・メタアクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、紫外線硬化樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）等の樹脂材料が好ましく使用できる。
【００５３】
なお、測定板１２の表面（溶剤蒸発部１６が形成される面）及び裏面は、充分な平坦性を確保できていることが好ましい。
【００５４】
次に、シュリーレン光学装置１４について図１及び図４を参照して説明する。
【００５５】
図４は、シュリーレン光学装置１４の内部構成の一部を説明する模式図であり、このうち図４（ａ）は、測定窓１８に測定光を出射する機構であり、図４（ｂ）は、測定窓１８を通過した後の測定光を入射する機構である。なお、同図において、点線矢印は測定光の方向を示す。
【００５６】
本実施形態におけるシュリーレン光学装置１４は、図４（ａ）、（ｂ）に示されるように、光源２８、ピンホール３０、シュリーレンレンズ３２、３４、ナイフエッジ３６、ＣＣＤカメラ３８、及びスクリーン４０を備えている。
【００５７】
光源２８から発した光は、ピンホール３０、シュリーレンレンズ３２により平行光に形成され、シュリーレン光学装置１４外へ出射されるようになっている（図４（ａ）参照）。シュリーレン光学装置１４から発せられた測定光は、図１のミラー２０を介して測定窓１８、平板１２ａ上を通過した後ミラー２２により反射され、再び測定板１２上、測定窓１８、及びミラー２０を通って、シュリーレン光学装置１４内に入射されるようになっている。入射された測定光は、シュリーレンレンズ３４、ナイフエッジ３６によって結像され、ＣＣＤカメラ３８によりスクリーン４０上に画像化されるようになっている（図４（ｂ）参照）。
【００５８】
上記した光学機構において、測定窓１８近傍の気流において溶剤蒸気の濃度分布が生じていると、測定光は溶剤蒸気の濃度分布に応じた屈折率で屈折するため、測定板１２の面方向における溶剤蒸気の濃度分布が画像化される。ここで、可視化の精度を向上する上で、シュリーレンレンズ３２、３４、及びミラー２０、２２の面精度は、１波長以下（１波長λ＝５５０ｎｍ）であるのが好ましく、１／２波長以下であることがより好ましい。
【００５９】
なお、シュリーレン光学装置１４の光学機構は、上記形態に限定されず、同等の機能を有するものであればよい。また、本実施形態のように、気流中の溶剤蒸気の濃度分布を測定する場合、高電圧を使う光源と可燃性ガスが共存するので、図４（ａ）に示されるように、光源２８をケーシングし、更にケーシング内部を周囲よりも加圧するのが好ましい。これにより、使用者は、より安全に気流を観察及び測定できる。
【００６０】
本実施形態で使用する溶剤としては、測定目的に応じて種々選択できるが、測定精度の観点から揮発性の高いものが好ましく、沸点が１００℃以下の有機溶媒がより好ましい。
【００６１】
次に、本実施形態における可視化装置１０の作用について図１を参照して説明する。
【００６２】
まず、スポイト等により測定板１２の凹部１６ａに所定量の溶剤２６を供給する。次いで、風速が約１ｍ／秒のエアを測定板１２上に流し始める（同図の矢印Ｆ）。これにより、凹部１６ａ内に満たされた溶剤２６は多孔質体２４を伝って蒸発し、エアとともに下流側へ流される（第１の工程）。
【００６３】
また、シュリーレン光学装置１４から発した測定光を、ミラー２０を介して測定窓１８を通過させた後、ミラー２２、２０で反射させて再びシュリーレン光学装置１４に入射させる。入射された測定光は、シュリーレン光学装置１４内で画像化される（第２の工程）。
【００６４】
これにより、測定窓１８の表面近傍の気流、特に境界層の乱れに起因する溶剤蒸気の濃度分布を可視化することができる。したがって、境界層の乱れを溶剤蒸気の濃度分布として可視化することができる。
【００６５】
次に、本発明における第２の実施形態について説明する。本実施形態は、両端が開口した直方体ケース内に気体を流し、直方体ケース内の壁面近傍の気流、特に対流の影響を可視化する方法である。以下、第１の実施形態と同一の部材又は機能のものは同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００６６】
図５は、本発明に係る可視化装置１０’の概略構成を示す模式図である。図６は、図５の直方体ケース４２の構成を示す斜視図である。
【００６７】
図５に示されるように、本実施形態の可視化装置１０’は、第１の実施形態（図１）の可視化装置１０において、測定板１２の代わりに直方体ケース４２を用いたこと以外は、同様に構成されている。
【００６８】
直方体ケース４２は、図６に示されるように４面が覆われ、両端が開口した筒状に構成されている。また、相互に対向している上板４２ａ、下板４２ｂには、第１の実施形態における測定板１２と同様に、それぞれ凹部１６ａ、透明な測定窓１８が形成され、相互に対向して配されている（図５参照）。
【００６９】
直方体ケース４２の材質については、第１の実施形態と同様のものが使用できる。
【００７０】
次に、本実施形態における可視化装置１０’の作用について図５を参照して説明する。
【００７１】
まず、スポイト等により上板４２ａ、下板４２ｂに形成されているそれぞれの凹部１６ａ、１６ａに所定量の溶剤を供給する。次いで、風速が約１ｍ／秒のエアを直方体ケース４２内に流し始める（同図の矢印Ｆ）。これにより、凹部１６ａ、１６ａ内に満たされた溶剤は、多孔質体２４、２４を伝って蒸発し、エアとともに下流側へ流される。
【００７２】
そして、シュリーレン光学装置１４から発した測定光を、ミラー２０を介して測定窓１８、１８を通過させた後、ミラー２２、２０で反射させて再びシュリーレン光学装置１４に入射させる。入射された測定光は、シュリーレン光学装置１４内で画像化される。
【００７３】
これにより、測定窓１８、１８間を通過する気流、特に対流に起因する溶剤蒸気の濃度分布を可視化することができる。したがって、気流の乱れ（特に、対流の状態）を溶剤蒸気の濃度分布として可視化できる。
【００７４】
以上に説明した可視化装置１０、１０’によれば、壁面近傍の気流における溶剤蒸気の濃度分布を可視化することにより、塗布膜の乾燥工程において塗布膜面近傍に生じる気流の乱れ（境界層の乱れ）を擬似的に把握できる。したがって、上記結果に基づいて、乾燥条件を適正化することにより、塗布膜面にスジ状の面状ムラが発現するのを抑制できる。
【００７５】
以上、本発明に係る気流の可視化方法及び装置の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、各種の態様が採り得る。
【００７６】
たとえば、上記各実施形態において、溶剤蒸発部１６と測定窓１８を形成した測定板１２を用いたが、測定窓１８は必ずしも必要ではない。すなわち、溶剤蒸発部１６のみが形成された平板上に気流を通過させた後、溶剤蒸発部１６の下流側の気流に、直接、測定光を照射することによっても、溶剤蒸気の濃度分布を測定できる。また、溶剤蒸発部１６としては、平板上に凹部１６ａを設けた構成以外にも、単に溶剤を満たした開口容器であってもよい。
【００７７】
また、上記各実施形態では、溶剤蒸発部１６に溶剤を供給する方法として、スポイト等を用いる例を示したが、これに限定されず、凹部１６ａの底部に連通する流路又は配管を形成し、ポンプ等で供給できるように構成することもできる。
【００７８】
また、上記各実施形態では、光学的可視化装置として、シュリーレン光学装置を使用する例で説明したが、上記シュリーレン光学装置と類似した機構を備えた光学系装置であれば特に限定されない。
【００７９】
また、上記各実施形態では、測定窓１８を介して２枚のミラー（平面鏡）２０、２２を設置し、光源２８と同じ側にスクリーン４０を配置した反射シュリーレン法を採用しているが、これに限定されない。すなわち、ミラーの設置状態は、測定窓１８に対するシュリーレン光学装置１４の設置場所やレイアウトによって決定されるものであり、ミラーの枚数も１枚だけでもよいし、或いは３枚以上でもよい。
【００８０】
ただし、平行光の光路長が大きすぎると、光路に溶剤ガスが流れ込んだり、温度分布が生じたりし、これにより測定光に外乱の影響がでるため好ましくない。このため、平行光の光路長は、１ｍ以下となるように設定することが好ましい。
【００８１】
また、シュリーレン光学系における光路全体（図１、５のミラー２０、２２を含む）をケーシングし、溶剤の濃度差や温度差のような外乱が光路内に入らないようにするのが好ましい。
【００８２】
本発明は、上記実施形態に限定されず、溶剤蒸気の濃度分布を時間連続的に可視化する場合に広く適用できる。特に、有機溶剤を蒸発（乾燥）する場合において、壁面等の近傍で気流に乱れがあり、蒸発ムラ（乾燥ムラ）が生じているときの気流の乱れの可視化や観察に有効である。なお、壁面近傍とは、風速にもよるが、乱流境界層における粘性底層付近をいい、具体的には壁面から約１ｍｍ以内の領域である。
【実施例】
【００８３】
図５の可視化装置１０’を使用して、気流における溶剤蒸気の濃度分布を可視化する試験を行った。
【００８４】
シュリーレン光学装置１４として、シュリーレンコンパクトＳＬＣ−１００（溝尻光学工業所製）を使用した。
【００８５】
＜シュリーレンコンパクトＳＬＣ−１００の概要＞
光源２８        ：Ｘｅランプ（７５Ｗ）
ナイフエッジ３６：片刃微調可変、光軸を中心に回転
テレビカメラ    ：ＣＣＤモノクロカメラ
テレビモニタ    ：９インチ白黒モニタ
焦点距離        ：１ｍ
測定面積        ：１００ｍｍ角
ミラー２０、２２としては、アルミ平面ミラーＴＦＡ−１００Ｃ１５−４（シグマ光機製）を使用した。
【００８６】
直方体ケース４２を構成する上板４２ａ、下板４２ｂは、平面サイズが３００×５００ｍｍであり、凹部１６ａの平面サイズが２００×５０ｍｍ、測定窓１８の平面サイズが２００×２００ｍｍのものを使用した。溶剤は、メチルエチルケトン（ＭＥＫ、沸点７８℃）又はアノン（沸点１５５．６℃）を用いた。下板４２ｂの凹部１６ａ内に、多孔質体２４として焼結金属エレメントＥＳＳ−５０−２００−５−２−Ｍ（ＳＭＣ製）を充填した。
【００８７】
そして、以下のように実験条件を変えたときの気流の乱れを測定及び観察した。
【００８８】
まず、試験１〜３、６〜７は、エアの風速を０．５〜２０ｍ／秒の範囲で変えた場合である。このとき、溶剤蒸発部１６と測定窓１８との距離Ｄ１を５０ｍｍで一定とし、溶剤はＭＥＫを用いた。
【００８９】
試験３、８は、溶剤の種類を変えた場合である。このとき、エアの風速を２ｍ/秒とし、溶剤蒸発部１６と測定窓１８との距離Ｄ１を５０ｍｍで一定とした。
【００９０】
これらの結果を表１に示す。また、図７に風速を変えたときに得られたシュリーレン像（φ１００ｍｍ）の写真図を示す。
【００９１】
【表１】
2008064679.tif 000003
【００９２】
表１に示されるように、本例の条件下において風速が０．５〜２ｍ／秒であれば、スジ状構造が比較的明瞭にみられた（試験１〜３、図７の写真（ｂ）参照）。一方、風速が１０ｍ／秒になると、スジ状構造は薄く不明瞭にしかみえず（試験５）、風速が２０ｍ／秒では、スジ状構造はほとんどみえなかった（試験６、図７の写真（ｃ）参照）。また、風速が０．１ｍ／秒では、スジ状構造がみられなかったが、これは、風速が十分遅く、層流であったためと推察される（試験４、図７の(ａ)参照)。
【００９３】
また、溶剤として、沸点が１００℃よりも低いＭＥＫを用いた場合、スジ状構造は比較的明瞭にみられたが（試験３）、沸点が１００℃よりも高いアノンを用いた場合、スジ状構造は薄く不明瞭であった（試験７）。これは、揮発性の高い溶剤は、気流中に溶剤を高濃度に含むためであると推測される。
【００９４】
次に、下板４２ｂに形成された溶剤蒸発部１６の上流側に障害物を置き、乱れを生じさせた気流を形成し、溶剤蒸発部１６と測定窓１８との距離Ｄ１を変えて測定及び観察実験を行った。このとき、エアの風速を０．１ｍ/秒で一定とし、溶剤はＭＥＫを用いた。
【００９５】
【表２】
2008064679.tif 000004
【００９６】
表２に示すように、溶剤蒸発部１６と測定窓１８との距離Ｄ１が１５０ｍｍ以下であれば、気流の乱れが明瞭にみえた（試験８〜１０）。特に、距離Ｄ１が５０ｍｍ以下であれば、気流の乱れがより明瞭にみえた。一方、距離Ｄ１が２００ｍｍと大きくなると、気流の乱れが明瞭に観察できなかった（試験１１）。これは、溶剤蒸発部１６から測定窓１８までの距離Ｄ１が長すぎると、溶剤蒸気が拡散し、画像化したときのコントラストが低下するためであると推測される。
【００９７】
なお、試験４と試験８において観察結果に差が生じたのは、試験４では前述したように層流で気流に乱れが生じていないのに対し、試験８では障害物により気流に乱れが生じていることによるものと推測される。
【００９８】
以上より、本例の条件下では、風速が１０ｍ／秒以下であれば、気流の乱れを比較的明瞭に観察できることがわかった。また、揮発性の高い溶剤（具体的には、沸点が１００℃以下の溶剤）を用い、溶剤蒸発部から測定窓までの距離を小さくとることで、可視化の精度及びコントラストが向上することがわかった。
【００９９】
以上の結果から、本発明を適用することにより、風速が１ｍ／秒と小さい場合でも、気流の乱れを明瞭に可視化できることを確認できた。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明に係る第１の実施形態における可視化装置１０の概略構成を示す模式図である。
【図２】図１の測定板の構成を示す模式図である。
【図３】図２の凹部の内部を示す拡大断面図である。
【図４】図１のシュリーレン光学装置の内部構成の一部を説明する模式図である。
【図５】本発明に係る第２の実施形態における可視化装置１０’の概略構成を示す模式図である。
【図６】図５の直方体ケースの構成を示す模式図である。
【図７】本実施例の観察結果を示す写真図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１０、１０’…可視化装置、１２…測定板、４２…直方体ケース、１２ａ…平板、４２ａ…上板、４２ｂ…下板、１４…シュリーレン光学装置、１６…溶剤蒸発部、１６ａ…凹部、１８…測定窓、２０、２２…ミラー、２４…多孔質体、２６…溶剤、２８…光源、３０…ピンホール、３２、３４…シュリーレンレンズ、３６…ナイフエッジ、３８…ＣＣＤカメラ、４０…スクリーン
【図１】
2008064679.tif 000005
【図２】
2008064679.tif 000006
【図３】
2008064679.tif 000007
【図４】
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【図５】
2008064679.tif 000009
【図６】
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【図７】
2008064679.tif 000011