(57)【要約】【課題】扁平な気流を同気流の断面における長軸と平行な軸を中心に必要な角度だけ気流の方向を風力を損なわずに回転させることができ、平板状材料を概ね鉛直方向に直立するように支持し、処理および搬送する自動処理装置への組み込みが容易なエアーナイフヘッドを提供することである。【解決手段】風力を導く空洞の一部が円柱状曲面の断片により構成され該円柱状曲面の接線方向と供給及び／又は噴出される気流の方向とが一致することを特徴とする半月型エアーナイフヘッドによって上記課題を解決した。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力を導く空洞の一部が円柱状曲面の断片により構成され該円柱状曲面の接線方向と供給及び／又は噴出される気流の方向とが一致することを特徴とする半月型エアーナイフヘッド。
【請求項２】
二つの同径あるいは異径の円柱状曲面の外面と内面の間を気流が通過することを特徴とする請求項１に記載の半月型エアーナイフヘッド。
【請求項３】
入り口から気流の方向変化が終わるまでの間に内部を通過する気流の断面積が極大値をもつことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半月型エアーナイフヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送風機やコンプレッサーにより供給された風力を希望の方向へ吐出させるためのエアーナイフに関する。詳しくは、断面が扁平な気流の方向を風力を減ずること無く希望する角度に変更させる機能を提供する。本発明は帯状気流の角度制御をコンパクトなサイズで実現したもので設置場所を選ばないことからエアーカーテンの設置を容易にし、また各種装置内に取り込むことも容易である。本発明により得られる強く一様な風力は被処理材料表面の余剰処理液の除去や水切りおよび乾燥処理において、さらに材料表面の異物の除去に利用できる。
【背景技術】
【０００２】
平板状材料を乾燥処理する方法としては被処理材料やその雰囲気の温度を上げて表面の液体をその場で蒸発乾燥させる方法や被処理材料表面の液体を風力などで離散させて取り除く方法がある。また乾燥効果を高めるために熱風が用いられる場合もある。
【０００３】
液体を風力により離散させ取り除くためには、しばしばエアーナイフ又はエアーノズル（以下エアーナイフと総称）が用いられる。エアーナイフによる乾燥方法では吹き出される気体の量が多いほど、また吹き出される気体の速度が速いほど乾燥効果は優れている。
【０００４】
エアーナイフから十分な量と速度の気流を得るためには、供給側の圧力を高める必要がある。コンプレッサー等による高圧ラインを風力の供給源としたエアーナイフが既に多く提案されている。（例えば、特許文献１等参照）。
【０００５】
ところがコンプレッサーによる高圧系ラインは一般に消費電力が多く、高圧ボンベなどのメンテナンス費用や設置の初期費用も高額である。また装置内に組み込む場合には高圧ボンベの容量による風量の制限が生じることも問題である。
【０００６】
これに対し、送風機（渦流ブロアー、又はブロア）は初期設備投資費用、使用電力量の点で優位でありさらに装置組み込みで使用した場合でも使用風量に制限がないなどの利点がある。防塵対策、騒音などの環境への悪影響対策を考慮するとより低い出力の送風機を使用することが望まれる。一方で送風機を用いた場合、風力の不足から汚れや乾燥ムラを招きやすいので、低圧でも機能するようなエアーナイフを注意深く選択する必要が生じる。
【０００７】
ブロアを風力の供給源としたエアーナイフとして株式会社  竹綱製作所製「ハイブローノズル」、「ハイブローノズルＳＵＳ」が提供されている。「ハイブローノズル」ではスリット長さが６５０ｍｍの場合には最終風向き方向に最小で１３８．８ｍｍの設置スペースが要求される。実際には表面と裏面の乾燥のため倍のスペースが必要で、自動処理装置への取り込みが不可能又は大きなデッドスペースを生み出してしまう。株式会社  竹綱製作所製「TSK汎用型ブローノズル  ＭＯＤＥＬ40Ｓ−７００−１．０」は二重の筒状構造を持ちスリット長さ７００ｍｍで外径の主要部分が８５ｍｍ以下であり、装置への取り付けは可能であるが使用するブロア（日立  ボルテックスブロアＶＢ−０２２−Ｇ）によっては十分な風力が得られないず、また所々にあるスリットつなぎ場所で残液が生じ乾燥ムラが避けられないなどの問題がある。大浩研熱  株式会社製「フラットエアーノズル」も二重筒状構造である。
【０００８】
上記の製品類ではいずれも噴出し口より均一な風量を得るために前段階で静圧室など空気圧を積極的に利用した構造を取り入れている。「ハイブローノズル」「ハイブローノズルＳＵＳ」では注入された気流はノズルの前室に送り込まれ、準静圧を得たあとで、９０度方向を変えて前室からノズル側の空隙に移動する。この空隙を移動する際に抵抗が生じ、前室の圧力が高い側からの流れに対してより大きな抵抗が加えられるように調整することで最終の吹き出し口での風量の均一化を図っている。「ＴＳＫ汎用型ブローノズル」は大小の二つの多重筒状構造をしており、まずブロアからの風力の供給は内側の円筒に気体が送り込まれる。このときの気流の方向は円筒の中心軸に平行である。内側の円筒を満たした後に気流は軸に平行に開いたスリットを通過して外側の円筒内に放出される。このとき気流の流れは円筒面の法線方向に一致している。その後気体は外側の円筒内部を１８０度回転した後、この円筒面に法線方向に吹き出される。このように従来の方法では一様な風力を得るために静圧になる前室を設けたり、あるいは急激な風向きの変更をするためにどうしても気体全体の運動量を失い乾燥能力を減じてしまう。
【０００９】
株式会社  竹綱製作所製「ハイブローノズル・ミニ」もブロアーの利用を想定しているがノズルへの風力の供給方向とノズルから噴出する気流がほぼ同一方向にあるため供給用配管の取り回しを含めると自動処理装置への取り込みがさらに難しい。またこのノズルは複数個を並べて使用することを前提とするために個々のノズル内の風力ムラを抑えられてもノズル間の風力強度は各ノズルの供給元の圧力に依存してしまう。本来はコンプレッサー等による高圧ラインからの風力供給が望ましい株式会社共立合金製作所製「エバーロイ−エアーブラスター」や株式会社いけうち製「TAIFU  Jetシリーズ  フラット型」も同様な問題を抱えている。（特許文献２，３，４，５等参照）
【００１０】
少ないスペースで平板状の被処理材料表面の液体除去や水切りあるいは乾燥を図るために、我々が始めに試みたのは上記「ハイブローノズル」方式のコンパクト化である。すなわち前室の体積を小さくし、最終吹出方向のノズルサイズは８０ｍｍまでに押さえ込むことに成功した。しかし風量ムラが著しく増加し、ノズルのブロアからの送風に近い側が弱く、遠い側すなわち気流の突き当たり側が強くなる。この風量ムラを避けるために前室からノズル側に気流が抜けるように設けた１２個の穴の径を全体として小さくし、また強く出てしまう場所（突き当たり近く）はよりいっそう窓口を小さくするなどの改良を加えた。しかしこの試みは全体の風量を著しく減じてしまい乾燥能力不足による不具合が続出したためこの方向の技術開発を断念した。我々は全く異なる発想による新規なノズル又はエアーナイフを発明する必要にせまられた。
【００１１】
われわれの開発すべき技術は低出力の送風機であっても噴出する強度が十分得られる技術であり、また自動現像機に組み込み可能で気流を無駄なく被処理材料に最適な角度で導く技術である。上記の製品類の多くが自動現像機に取り付けできない原因は、最適な角度で気流を噴出そうとすると設置できるスペースがないことである。垂直断面が扁平な気流を損失を伴わずに方向が変更できる技術があれば上記製品と組み合わせて自動現像機に組み込むことができる場合がある。
【００１２】
よって、エアーナイフや整流装置などによって形成された扁平な気流を断面における長軸と平行な軸を中心に必要な角度だけ気流の方向を風力を損なわずに回転させることができ、平板材料材料を概ね鉛直方向に直立するように支持し搬送する自動現像装置への組み込みが容易なエアーナイフヘッドの開発が重要となった。
【特許文献１】特開２０００−１０５０７８号公報
【特許文献２】特開平９−７９７４９号公報
【特許文献３】登録実用新案第３０６２３１７号
【特許文献４】登録実用新案第３０８８４８７号
【特許文献５】特開２００３−２６０３８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の課題は、扁平な気流を同気流の断面における長軸と平行な軸を中心に必要な角度だけ気流の方向を風力を損なわずに回転させることができ、平板状材料を概ね鉛直方向に直立するように支持し、処理および搬送する自動処理装置への組み込みが容易なエアーナイフヘッドを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者らは、風力を導く空洞の一部が円柱状曲面の断片により構成され該円柱状曲面の接線方向と供給及び／又は噴出される気流の方向とが一致することを特徴とする半月型エアーナイフヘッドによって上記課題を解決した。
【００１５】
二つの同径あるいは異径の円柱状曲面の外面と内面の間を気流が通過することを特徴とする請求項１に記載の半月型エアーナイフヘッドによって上記課題を解決した。
【００１６】
入り口から気流の方向変化が終わるまでの間に内部を通過する気流の断面積が極大値をもつことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半月型エアーナイフヘッドによって上記課題を解決した。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の半月型エアーナイフヘッドは、整流装置によって形成された気流の垂直断面における長軸と平行な軸を中心に必要な角度だけ気流の方向を風力を損なわずに回転させることができ、平板状材料を概ね鉛直方向に直立するように支持し搬送する自動処理装置への組み込みが容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に本発明を詳細に説明する。
【００１９】
本発明の半月型エアーナイフヘッドは、前段の整流装置やエアーナイフ（以降、整流装置と総称する）で成型された気流を必要な角度だけ損失を伴わずに回転させるための機能を提供する。ここで言う前段の整流装置とは上記の市販製品でも良いが、気流の連続性と工作の簡単さから図３に示すような整流装置が好適である。
【００２０】
本発明の半月型エアーナイフヘッドは、円柱状曲面の断片を少なくとも一つ有しており前段の整流装置により成型された気流の方向とこの円柱状曲面の接線方向がほぼ一致するように作製する。ここで言う半月型とは円柱の半分を示している訳でない。希望する吹出角により使用する円柱の半径、円弧の長さ、断片の大きさは異なる。またふたつの円柱曲面を用いた場合には三日月型と形容することが適当な場合もある。（図１、図２参考）
【００２１】
本発明の半月型エアーナイフヘッドを通過する気流は取り入れ口での気流の方向から希望の角度だけ上記円柱のいずれかの軸を中心に回転する。被処理平板状材料の主要面と前段の整流装置からの気流がほぼ平行に配置されている場合には気流の向きの変化は上記円柱の軸を中心に４０度から１３０度の範囲であることが水切り及び乾燥処理能力を発揮するのに好適である。
【００２２】
本発明の半月型エアーナイフヘッドにおいて、急激な方向の変化は風量のロスを生じるために、ゆっくりとしたカーブにより風を導くことが好ましい。具体的には円柱状曲面の曲率半径は取り込み時の気流断面の短辺の２倍以上、より好ましくは５倍以上であれば、十分な風量が確保できる。
【００２３】
さらに、最終吹き出し口において一様で十分な風速を得るために、吹き出し口は一対の帯状板を取り付け、該エアーナイフ先端部の間隔を微調整できるようにすることが望ましい。このとき最終吹き出し口の間隔は０．７ｍｍ以上５．０ｍｍ以下である。
【００２４】
風力の損失を防ぐためにまた最終吹出での風速ムラをなくすために、入り口から気流の方向変化が終わるまでの間に内部を通過する気流の断面積が極大値をもつ様に設計することが有効である。具体的には、この極大値は半月型エアーナイフヘッドの気流取り入れ口の断面積の１．３倍以上１０倍以下であればよい。この値が大きすぎると風力の損失を招き小さいと機械精度による風量ムラを招くおそれがある。
【実施例１】
【００２５】
以下、実施例により更に本発明を詳細に説明するが、これらに限定されるものではない。
【００２６】
図１と図２は本発明の半月型エアーナイフヘッドの外形図と円柱の中心軸に垂直方向の断面図であり、いずれも厚み２．０ｍｍのステンレス板により作製した。図１には対面する主要面の一方が円柱状曲面の一部で他方はほぼ平面により構成された例を示す。ここでいう円柱状とは厳密な意味ではなく軸に垂直な断面形状が楕円であることがむしろ一般的である。本発明の半月型エアーナイフヘッドはこのような円柱状曲面の接線方向にほぼ平行で円柱軸には垂直に気流が供給されることを特徴とする。図２は対面する主要面が曲率半径の異なる／又は同じ円柱形状面の断片から構成されている半月型エアーナイフヘッドである。気流断面積の拡大を防ぐことができる点が優れている。特に気流の方向を大きく変える場合にはこの方法が好適である。
【００２７】
前段の整流装置から流入する気流１は半月型エアーナイフヘッドの主要円柱面の接線に平行に進みその断面の厚みは３から４、５と若干は変化するが気流の方向は急激には変化しない。
最後に間隔の微調整用厚板６により作られた間隔７を通過し吹き出される２。
図１、図2の例でははほぼ９０度気流の向きが変わっている。
３は気流の受け入れ口の面間隔を表し、５ｍｍである。４は気流の方向を変更中の断面積が極大値となる部分を指しており１５ｍｍであった。よって気流の断面積の変化は３倍である。５は気流の方向が定まった付近の隙間を示し５ｍｍに設定した。しかし最終吹き出し口７は１ｍｍに調整した。
８は吹き出し口の長さで７２０ｍｍであった。９は半月型エアーナイフヘッドの短辺側の長さで７５ｍｍである。
【００２８】
図３は整流装置１１と本発明の半月型エアーナイフヘッド１０が連結した一例である。図１に示す半月型エアーナイフヘッドを図３に示す方法で前段のエアーナイフと連結し、三菱製紙株式会社製ガラスマスク自動現像装置（EL-GP1)の乾燥ゾーンにこれらを取り付け、５０８ｍｍ×長さ６１０ｍｍ×厚み５ｍｍのエマルジョンガラスマスクの現像処理と乾燥処理を連続しておこなった。
【００２９】
用いた送風機は、日立ボルテックスブロア  ＶＢ−０２２−Ｇである（最大出力2.9ｋＷ、定格風量１２００リッター／分、  定格静圧１６．７ｋＰａ）。６０Ｈｚで稼働するように富士電気株式会社製インバータ  ＦＶＲ２．２Ｃ１１Ｓ−2を使用した。
【００３０】
送風機から前段のエアーナイフへの送風は内径５５ｍｍのホースを用いたが縦型エアーナイフの直前で内径４０ｍｍの二本のホースに分岐させ、一本は被処理ガラスマスクの表面側の縦型エアーナイフに風力を供給し他方は被処理ガラスマスクの裏面側の縦型エアーナイフに風力を供給する。
【００３１】
乾燥処理は表裏両面のエアーナイフから同時に噴出しながら被処理ガラスマスクを毎分５００ｍｍの速度で引き上げることで行った。
【００３２】
上記方法により露光済みガラスマスクを自動現像機により現像及び乾燥処理したところ、液残りがなく良好な仕上がりの乾燥処理が可能であった。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明のエアーナイフヘッドは各種材料表面の水切り、及び乾燥装置に於いて、またエアーカーテン用途に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】片側平面の半月型エアーナイフヘッド
【図２】両側曲面の半月型エアーナイフヘッド
【図３】整流装置との連結
【符号の説明】
【００３５】
１  流入気流
２  吹出気流
３  取り込み口の間隔
４  気流断面積極大値での面間隔
５  気流の方向変更終了時の面間隔
６  吹出幅調整用厚板
７  最終吹出厚み
８  エアーナイフヘッドの長さ
９  エアーナイフヘッドの幅
１０  半月型エアーナイフヘッド
１１  整流装置
【図１】
2005125159.tif 000002
【図２】
2005125159.tif 000003
【図３】
2005125159.tif 000004