(57)【要約】【課題】対象物に置換ガスを吹き付けて該対象物の表面近傍を置換ガスに置換するガス置換装置において、置換効率を向上させたガス置換装置を提供する。【解決手段】搬送されるシート状のウェブ１１の表面に向かって吹き出し口２３から置換ガス１６を吹き出して該ウェブ１１の表面の雰囲気を該置換ガス１６に置換するガス置換装置において、吹き出し口２３は、ウェブ１１の表面に平行になるように配置される対向面２１に形成されてウェブ１１の表面に直交する方向に沿って置換ガス１６を吹き出すとともに、対向面２１を搬送方向にて該吹き出し口２３よりも上流側の上流側対向面２４と下流側の下流側対向面２５とに区画している。そして上流側対向面２４とウェブ１１の表面との間隔が０．５ｍｍ以上３．５ｍｍ以下に設定される。【選択図】図２
2012045480.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状の対象物を搬送する搬送部と、
前記対象物の表面に向かって吹き出し口から置換ガスを吹き出す吹き出し部と
を有し、
前記対象物の表面上における雰囲気を前記置換ガスに置換するガス置換装置において、
前記吹き出し部は、前記対象物の表面と平行な対向面を有し、
前記吹き出し口は、前記対象物の直上から前記対象物の表面に前記置換ガスを吹き出し、
前記対向面は、前記対象物の搬送方向における上流側の上流側対向面と下流側の下流側対向面とに前記吹き出し口によって区画され、
前記上流側対向面と前記対象物の表面との間隔が０．５ｍｍ以上３．５ｍｍ以下に設定される
ことを特徴とするガス置換装置。
【請求項２】
前記下流側対向面における前記搬送方向の長さが２０ｍｍ以上２５０ｍｍ以下に設定される
請求項１に記載のガス置換装置。
【請求項３】
前記上流側対向面における前記搬送方向の長さが５ｍｍ以上１５０ｍｍ以下に設定される
請求項２に記載のガス置換装置。
【請求項４】
前記下流側対向面に凹部を備え、該凹部に旋回流が形成される
請求項１〜３のいずれか一項に記載のガス置換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、シート状の対象物の表面に向けて置換ガスを吹き付けて、該対象物の表面近傍を置換ガスに置換するガス置換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば特許文献１に記載のように、コーティング剤に紫外線や電子線を照射する装置に設けられたガス置換装置が知られている。ガス置換装置は、紙やフィルム等のシート状の対象物に塗布されたコーティング剤の硬化に際し、コーティング剤に向けて窒素ガス等の不活性ガスを吹き付ける。これにより、コーティング剤の周囲に存在する酸素が不活性ガスに置換されるため、ラジカル重合反応であるコーティング剤の硬化反応が酸素によって阻害されるのを防止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００２−５２４２３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述したガス置換装置には、不活性ガスが高価なこともあり、より少ない量の不活性ガスでコーティング剤の周囲の酸素を不活性ガスに置換すること、すなわち置換効率の向上が強く求められている。特許文献１のガス置換装置においては、不活性ガスを吹き出す吹き出し口の形状や吹き出し口と対象物表面との距離などが変更可能に構成されているものの、対象物の表面近傍における置換効率を向上させるうえで、吹き出し口付近における形状に関してさらなる改善の余地があった。
【０００５】
本発明は、上記実状を鑑みてなされたものであり、その目的は、対象物に置換ガスを吹き付けて該対象物の表面近傍を置換ガスに置換するガス置換装置において、置換効率を向上させたガス置換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、この発明では、シート状の対象物を搬送する搬送部と、前記対象物の表面に向かって吹き出し口から置換ガスを吹き出す吹き出し部とを有し、前記対象物の表面上における雰囲気を前記置換ガスに置換するガス置換装置において、前記吹き出し部は、前記対象物の表面と平行な対向面を有し、前記吹き出し口は、前記対象物の直上から前記対象物の表面に前記置換ガスを吹き出し、前記対向面は、前記対象物の搬送方向における上流側の上流側対向面と下流側の下流側対向面とに前記吹き出し口によって区画され、前記上流側対向面と前記対象物の表面との間隔が０．５ｍｍ以上３．５ｍｍ以下に設定される。
【０００７】
本発明者は、対象物の表面近傍における置換効率を向上させるべく、吹き出し口付近の形状に関わる様々なシミュレーションを行った結果、上述した構成であれば、ガス置換装置を通過した対象物の表面近傍において置換効率が向上することを見出した。
【０００８】
この発明のガス置換装置では、上流側対向面と対象物の表面とによって上流側流路が形成され、下流側対向面と対象物の表面とによって下流側流路が形成される。そして、吹き出し口から吹き出された置換ガスは、対象物の表面に吹き出されることでガスカーテンとしての機能を果たし、搬送される対象物に引っ張られて上流側流路に進入してくる外部の
ガスが下流側流路に流れ込むことを抑制する。また、吹き出された置換ガスは、一部が上流側流路に、残りが下流側流路に流れ込む。この際に置換ガスは、対象物の表面に跳ね返されるような態様で各流路に流れ込むため、上流側流路においては、搬送される対象物に引っ張られるように外部のガスによる搬送方向への流れが対象物側に形成され、流れ込む置換ガスによる搬送方向とは反対方向の流れが対向面側に形成される。そして外部のガスは、対象物の表面に吹き付けられたのちに上流側流路へと流れ込む置換ガスによって対象物から剥離され、該置換ガスとともに上流側流路から排出される。これにより、上流側流路に進入してきた外部のガスは、下流側流路に流れ込む置換ガスに置換される。そして、上流側対向面と対象物との間隔を０．５ｍｍ以上３．５ｍｍ以下にすることによって、吹き出し口から吹き出された置換ガスの拡散や対象物に吹き付けられる置換ガスの流速低下などが抑えられ、対象物から外部のガスが剥離されやすくなることで置換効率が向上するものと考えられる。
【０００９】
また、この発明のガス置換装置では、前記下流側対向面における前記搬送方向の長さが２０ｍｍ以上２５０ｍｍ以下に設定される。
このガス置換装置のように、下流側対向面における前記搬送方向の長さを、２０ｍｍ以上２５０ｍｍ以下にすることにより、ガス置換装置の置換効率がより向上する。
【００１０】
また、この発明のガス置換装置では、前記上流側対向面における前記搬送方向の長さが５ｍｍ以上１５０ｍｍ以下に設定される。
このガス置換装置のように、上流側の対向面の前記搬送方向における長さを、５ｍｍ以上１５０ｍｍ以下にすることにより、ガス置換装置の置換効率がさらに向上する。
【００１１】
また、この発明のガス置換装置では、前記下流側対向面に凹部を備え、該凹部に旋回流が形成される。
本発明者は、ガス置換装置の置換効率に関するシミュレーションを行う中で、下流側対向面に凹部を設けて該凹部に旋回流が形成されることによって、ガス置換装置の置換効率がさらに向上することを見出した。
【００１２】
上述した構成のガス置換装置によれば、下流側対向面に凹部を備えており、該凹部には、下流側流路における流れに応じた旋回流が形成される。ここで、下流側流路においては、対象物の表面から剥離しなかった外部ガスにより対象物に近づくほど該外部ガスの濃度が高くなり、反対に対向面に近づくほど置換ガスの濃度が高くなる。そして、対向面側を流れるガスの一部が凹部に流入することにより該凹部に旋回流が形成される。そのため凹部では、置換ガスの濃度が高い状態が維持されるとともに、下流側流路からの流入と下流側流路への流出とが繰り返されることになる。こうした凹部への流入によって下流側流路においては、凹部が設けられていない構成よりも対象物の表面から離れるようなガスの流れが誘発されることから、対象物の表面近傍であって外部ガスの濃度が高い部分が拡散されやすくなる。それゆえに、対象物の表面近傍における置換効率がさらに向上するものと考えられる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のガス置換装置によれば、対象物の表面近傍の置換効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係るガス置換装置を用いたコーティング剤硬化システムの概略構成を模式的に示す図。
【図２】ガス置換装置の構造を模式的に示す図。
【図３】下流側対向面の長さと酸素濃度との関係の一例を示すグラフ。
【図４】上流側対向面の長さと酸素濃度との関係の一例を示すグラフ。
【図５】ギャップと酸素濃度との関係の一例を示すグラフ。
【図６】凹部が設けられたガス置換装置の構造を模式的に示す図。
【図７】下流側対向面の長さと酸素濃度との関係の一例を示すグラフ。
【図８】変形例において、凹部が設けられたガス置換装置における置換ガスの流量と酸素濃度との関係の一例を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明のガス置換装置の一実施形態について、図１〜図７を参照して説明する。まず、ガス置換装置が用いられるコーティング剤硬化システムについて説明する。図１は、ガス置換装置を用いたコーティング剤硬化システムの概略構成を模式的に示す図である。
【００１６】
図１に示されるように、コーティング剤硬化システム１０は、対象物としてのシート状のウェブ１１を搬送し、ガス置換装置を構成する搬送部１２を有している。搬送部１２は、搬入口１３ａから搬出口１３ｂに向けてチャンバ１３内を搬送方向にウェブ１１を搬送する。
【００１７】
チャンバ１３内には、ガス置換装置を構成する吹き出し部１４と、照射部１５とが搬送方向に並設されている。吹き出し部１４は、搬送部１２によって搬送されるウェブ１１に対して、該ウェブ１１の表面に直交する方向に沿って吹き出し口から置換ガス（不活性ガス）１６を吹き付けて、該ウェブ１１の表面近傍を置換ガス１６に置換する。また吹き出し部１４は、チャンバ１３内を置換ガス１６で満たす役割も果たす。照射部１５は、表面近傍が置換ガス１６に置換されたウェブ１１に対して、例えば電子線や紫外線などのエネルギービーム１８を照射することにより、該ウェブ１１の表面に塗布されたコーティング剤を硬化させる。
【００１８】
本発明者は、上述したコーティング剤硬化システム１０に用いられるガス置換装置の置換効率を向上させるべく、吹き出し口付近の形状に関わる様々なシミュレーションを行った。以下、本発明者によるシミュレーションについて説明するが、まず、シミュレーションに用いたガス置換装置について図２を用いて説明する。図２は、ガス置換装置の構造を模式的に示す図であって、吹き出し部１４の外形を示すとともに、上流側流路２６及び下流側流路２７における矢印は、各流路におけるガスの流れを模式的に示したものである。なお、図２では、搬送部１２を省略して示している。
【００１９】
図２に示されるように、吹き出し部１４は、ウェブ１１の表面に平行となるように配置され、搬送方向と直交するウェブ１１の幅方向（紙面手前側から奥側への方向）に延びる対向面２１を有している。また吹き出し部１４は、対向面２１の端に該対向面２１に対して直角な端面２２を有している。対向面２１には、ウェブ１１に対して該ウェブ１１の表面の法線方向に沿うように置換ガス１６を吹き付ける吹き出し口２３が上記幅方向の全域にわたって延出形成されている。そのため対向面２１は、吹き出し口２３によって該吹き出し口２３よりも搬送方向の上流側である上流側対向面２４と下流側である下流側対向面２５とに区画される。そして、上流側対向面２４とウェブ１１の表面とによって上流側流路２６が形成され、下流側対向面２５とウェブ１１の表面とによって下流側流路２７が形成されている。
【００２０】
こうした構成のガス置換装置では、搬送されるウェブ１１に引っ張られて外部空間３１の外部ガス２８が上流側流路２６に進入するものの、吹き出し口２３から吹き出された置換ガス１６がガスカーテンとして機能するため、上流側流路２６から下流側流路２７へ外部ガス２８が進入することを抑えることが可能である。また置換ガス１６は、ウェブ１１
の表面に吹き付けられたのち、一部が上流側流路２６を通じて外部空間３１に流出するとともに、残りが下流側流路２７を通じて外部空間３２に流出する。この際、置換ガス１６は、ウェブ１１の表面に跳ね返されるような態様で各流路２６，２７に流れ込む。そのため、上流側流路２６においては、進入してきた外部空間３１の外部ガス２８による搬送方向の流れがウェブ１１側に形成され、流出する置換ガス１６による搬送方向とは逆向きの流れが上流側対向面２４側に形成される。そして外部ガス２８は、ウェブ１１の表面に吹き付けられた置換ガス１６によってウェブ１１から剥離されて、該置換ガス１６とともに上流側流路２６から排出される。これにより、ウェブ１１の表面近傍の外部ガス２８が下流側流路２７に流れ込む置換ガス１６に置換されることになる。
【００２１】
次に、上述したガス置換装置に対して行ったシミュレーションの各種条件について説明する。今回のシミュレーションにおいては、解析ソフトウェアとして、熱流体解析ソフトである「ＦＬＵＥＮＴ  ｖｅｒ１２．０」（ＡＮＳＹＳ社製、登録商標）を用い、各種条件を以下のように設定した。
＜解析に関する条件＞
・２次元定常解析
・メッシュ形状：三角・四角のハイブリッドメッシュ
・メッシュ数：３６３０２
・乱流モデル：標準ｋε＋拡張壁関数
・重力考慮
・壁面における流体の相対速度は「ゼロ」
・拡散係数：２．１４×１０−５ｍ２／ｓ
＜ウェブに関する条件＞
・搬送速度：２００ｍ／ｍｉｎ
＜外部空間に関する条件＞
・外部空間３１，３２：大気（酸素濃度２１％、窒素濃度７９％）
・粘度：１．７９×１０−５Ｐａ・ｓ
・密度：１．２２５ｋｇ／ｍ３
・外部空間での圧力：大気圧
・外部空間３１，３２は、互いに独立した空間であり、上流側流路２６及び下流側流路２７を通じて連通
・外部ガス進入時の乱流条件：乱流強度１０％、水力直径１ｍｍ
＜置換ガスに関する条件＞
・置換ガス：不活性ガス（窒素１００％）
・粘度：１．７９×１０−５Ｐａ・ｓ
・密度：１．２２５ｋｇ／ｍ３
・吹き出し口：スリット幅Ｓｗ＝２ｍｍ、ウェブ１１の幅方向における幅５００ｍｍ
・流量：３２０Ｌ／ｍｉｎ（流速５．３３ｍ／ｓ相当）
・吹き出し時の乱流条件：乱流強度１０％  水力直径１ｍｍ
＜評価に関する条件＞
・下流側流路２７の出口におけるウェブ１１の表面から７０μｍの計測地点ＭＰの酸素濃度を算出
・好適な範囲：５ｐｐｍ以下
・より好適な範囲：１ｐｐｍ以下
このように今回のシミュレーションでは、ガス置換装置の出口にある計測地点ＭＰにおける酸素濃度が５ｐｐｍ以下である範囲を好適な範囲、１ｐｐｍ以下である範囲をより好適な範囲とした。これらの基準は、本発明者がシミュレーションの結果に基づきコーティング剤硬化システム１０の試作機を作製したところ、コーティング剤の硬化状態が良好であったことに由来する。
＜試験例１＞
まず、下流側対向面２５の長さＬ２に関するシミュレーションである試験例１の条件及び結果について説明する。試験例１では、条件を以下のように設定した。なお、上記した解析に関する条件、ウェブに関する条件、外部空間に関する条件、置換ガスに関する条件、評価に関する条件に変更はない。
＜試験例１の条件＞
・上流側対向面２４とウェブ１１の表面との間隔であるギャップＧ１＝２．５ｍｍ
・上流側対向面２４の長さＬ１＝１８ｍｍ
・下流側対向面２５の長さＬ２＝２、５、１０、２０、３０、４０、４７．７５、６０、７５、１００、１５０、２５０ｍｍの計１２種類
図３に試験例１の条件下におけるシミュレーションの結果を示す。図３は、下流側対向面の長さと酸素濃度との関係を示したグラフである。
【００２２】
図３に示されるように、計測地点ＭＰにおける酸素濃度が５ｐｐｍ以下となる下流側対向面２５の長さＬ２は、２０ｍｍ以上２５０ｍｍ以下であることが認められた。また、酸素濃度が１ｐｐｍ以下となる下流側対向面２５の長さＬ２は、３０ｍｍ以上２５０ｍｍ以下であることが認められた。すなわち、下流側対向面２５の長さは、２０ｍｍ以上２５０ｍｍ以下、より好ましくは３０ｍｍ以上２５０ｍｍ以下であることが認められた。
＜試験例２＞
次に、上流側対向面２４の長さＬ１に関するシミュレーションである試験例２の条件及び結果について説明する。試験例２では、条件を以下のように設定した。なお、上記した解析に関する条件、ウェブに関する条件、外部空間に関する条件、置換ガスに関する条件、評価に関する条件に変更はない。
＜試験例２の条件＞
・ギャップＧ１＝２．５ｍｍ
・上流側対向面２４の長さＬ２＝１、２、５、１０、１８、３０、５０、７５、１００、１５０ｍｍの計１０種類
・下流側対向面２５の長さＬ２＝４７．７５ｍｍ
図４に試験例２の条件下におけるシミュレーションの結果を示す。図４は、上流側対向面の長さと酸素濃度との関係を示したグラフである。
【００２３】
図４に示されるように、計測地点ＭＰにおける酸素濃度が５ｐｐｍ以下となる上流側対向面２４の長さＬ１は、５ｍｍ以上１５０ｍｍ以下であることが認められた。また、酸素濃度が１ｐｐｍ以下となる上流側対向面２４の長さＬ１は、５ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることが認められた。すなわち、上流側対向面２４の長さＬ１は、５ｍｍ以上１５０ｍｍ以下、より好ましくは５ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることが認められた。
＜試験例３＞
次に、ウェブ１１と上流側対向面２４との間隔であるギャップＧ１に関するシミュレーションである試験例３の条件及び結果について説明する。試験例３では、条件を以下のように設定した。なお、上記した解析に関する条件、ウェブに関する条件、外部空間に関する条件、置換ガスに関する条件、評価に関する条件に変更はない。
＜試験例３の条件＞
・上流側対向面２４とウェブ１１の表面とのギャップＧ１＝０．５、１．５、２．５、３．５、５、７ｍｍの計６種類
・上流側対向面２４の長さＬ１＝１８ｍｍ
・下流側対向面２５の長さＬ２＝４７．７５ｍｍ
図５に試験例３で得られたシュレーションの結果を示す。図５は、上流側対向面とウェブの表面との間隔であるギャップＧ１と、酸素濃度との関係を示したグラフである。
【００２４】
図５に示されるように、計測地点ＭＰにおける酸素濃度が５ｐｐｍ以下となるギャップＧ１は、０．５ｍｍ以上３．５ｍｍ以下であることが認められた。また、酸素濃度が１ｐ
ｐｍ以下となるギャップＧ１は、０．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下であることが認められた。すなわち、ギャップＧ１は、０．５ｍｍ以上３．５ｍｍ以下、より好ましくは０．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下であることが認められた。なお、ギャップＧ１の下限値である０．５ｍｍは、搬送にともなう振動等によって、搬送中のウェブ１１が対向面２１に接触しないようにするために必要な間隔である。
＜試験例４＞
また、本発明者は、吹き出し口付近の形状に関する様々なシミュレーションを行う中で、下流側対向面２５に凹部を設けて該凹部に旋回流が形成されることによって、ガス置換装置の置換効率がさらに向上することを見出した。この凹部が設けられたガス置換装置について図６を用いて説明する。図６は、凹部が設けられたガス置換装置の構造を模式的に示す図であって、吹き出し部１４の外形を示すとともに、上流側流路２６及び下流側流路２７における矢印は、各流路におけるガスの流れを模式的に示したものである。なお、図６においても、搬送部１２を省略して示している。
【００２５】
図６に示されるように、この吹き出し部１４には、下流側対向面２５に１つの凹部３５が設けられている。この凹部３５は、底面３５ａと端面３５ｂとによって構成される内周面を有し、上記幅方向に延出形成されている。そしてこの凹部３５によって、下流側流路２７の出口付近には突出部３６が形成される。この凹部３５には、下流側流路２７を流れるガスのうち、ウェブ１１の表面から離れた位置を流れるガスの一部が流入することによって、図６に示すような凹部３５の内周面に沿うような旋回流が形成される。ここで、下流側流路２７においては、ウェブ１１の表面から剥離しなかった外部ガス２８によりウェブ１１に近づくほど外部ガス２８の濃度が高くなり、反対にウェブ１１から離れるほど置換ガス１６の濃度が高くなる傾向がある。そのため、ウェブ１１から離れた位置を流れるガスが流入する凹部３５では、置換ガス１６の濃度が高い状態が維持される。またこの凹部３５で旋回流が形成されることによって、該凹部３５では、下流側流路２７からの流入と下流側流路２７への流出とが繰り返されることになる。こうした凹部３５への流入によって、ウェブ１１の表面から離れるような流れが誘発されることから、ウェブ１１の表面近傍、つまり外部ガス２８の濃度が高い部分が拡散されやすくなる。それゆえに、ウェブ１１の表面近傍における置換効率がさらに向上するものと考えられる。
【００２６】
次に、上述した凹部３５を設けたガス置換装置に対してシミュレーションを行った試験例４の条件及び結果について説明する。試験例４では、条件を以下のように設定した。なお、上記した解析に関する条件、ウェブに関する条件、外部空間に関する条件、置換ガスに関する条件、評価に関する条件に変更はない。
＜試験例４の条件＞
・上流側対向面２４とウェブ１１の表面とのギャップＧ１＝２．５ｍｍ
・下流側対向面２５とウェブ１１の表面とのギャップＧ２＝５ｍｍ
・上流側対向面２４の長さＬ１＝１８ｍｍ
・下流側対向面２５の長さＬ２＝３０、４０、４７．７５、６０、７５、１００、１５０、２５０ｍｍの計８種類
・突出部３６の長さＬ３＝１０ｍｍ
・突出部３６の高さＨ＝１０ｍｍ未満（長さＬ２が３０〜４０ｍｍ）、１０ｍｍ（長さＬ２が４７．７５ｍｍ以上）
なお、凹部３５は、下流側対向面２５の長さＬ２が４７．７５ｍｍであるときを基準に形成し、ウェブ１１の表面に対する凹部３５の底面３５ａの傾きは、下流側対向面２５の長さＬ２に関わらず一定とした。すなわち、下流側対向面２５の長さＬ２が４７．７５ｍｍよりも小さい場合の凹部３５は、突出部３６の長さＬ３を維持しつつ、長さＬ２の差分に応じて凹部３５の端面３５ｂを搬送方向とは逆向きに平行移動させたものである。そのため、下流側対向面２５の長さが３０〜４０ｍｍの範囲では、突出部３６の高さＨを１０ｍｍ未満としている。反対に、下流側対向面２５の長さＬ２が４７．７５ｍｍよりも大き
い場合の凹部３５は、突出部３６の長さＬ３及び高さＨを維持しつつ、長さＬ２の差分に応じて凹部３５の端面３５ｂを搬送方向へ平行移動させたものである。つまりこの際の凹部３５は、底面３５ａがウェブ１１の表面に対して傾いた面とウェブ１１の表面に平行な面とによって構成される。
【００２７】
図７に試験例４で得られたシミュレーションの結果を示す。図７は、下流側対向面の長さと酸素濃度との関係を示したグラフである。なお、図７では、比較対象として上記試験例１の結果も示した。
【００２８】
図７に示されるように、試験例４では、凹部３５が設けられていない試験例１よりも酸素濃度が低下していること、及び、全ての条件において酸素濃度が１ｐｐｍ以下になることが認められた。すなわち、下流側対向面２５に凹部３５が設けられたガス置換装置は、該凹部３５が設けられていないガス置換装置よりも置換効率が向上していることが認められた。
【００２９】
なお、試験例３の条件に凹部３５を設けた場合にも、図５に示した試験例３のシミュレーションの結果よりもより良好な結果が得られた。このことから、凹部３５を設けた場合であっても、上流側対向面２４とウェブ１１の表面との間隔であるギャップＧ１は、試験例３で得られた結果と同様の範囲とすることができる。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態によれば、以下に列挙する効果が得られるようになる。
（１）上記実施形態のガス置換装置においては、ウェブ１１の表面に平行になるように配置される対向面２１に吹き出し口２３が形成されて、該吹き出し口２３からウェブ１１の表面に直交する方向に沿って置換ガス１６を吹き出した。また、対向面２１がウェブ１１の搬送方向にて上流側対向面２４と下流側対向面２５とで構成し、上流側対向面２４とウェブ１１の表面との間隔が０．５ｍｍ以上３．５ｍｍ以下であれば、置換効率が向上することが認められた。
【００３１】
こうした構成にすることによって、吹き出し口２３から吹き出された置換ガス１６の拡散やウェブ１１に吹き付けられる置換ガス１６の流速低下などが抑えられ、ウェブ１１から外部ガス２８が剥離されやすくなることでガス置換装置の置換効率が向上するものと考えられる。
【００３２】
（２）上記試験例１より、下流側対向面２５の長さＬ２を２０ｍｍ以上２５０ｍｍ以下、より好ましくは３０ｍｍ以上２５０ｍｍ以下にすることによって、ガス置換装置の置換効率がより向上することが認められた。
【００３３】
（３）上記試験例２より、上流側対向面２４の長さＬ１を５ｍｍ以上１５０ｍｍ以下、より好ましくは５ｍｍ以上１００ｍｍ以下とすることによって、ガス置換装置の置換効率がさらに向上することが認められた。
【００３４】
（４）上記試験例４より、下流側対向面２５に凹部３５を設け該凹部３５に旋回流が形成されることによって、下流側流路２７においてウェブ１１の表面から離れるような流れが誘発されることから、ウェブ１１の表面近傍における置換効率をさらに向上することが認められた。
【００３５】
（５）上記試験例４では、上流側対向面２４とウェブ１１の表面との間隔であるギャップＧ１よりも、下流側対向面２５とウェブ１１の表面との間隔であるギャップＧ２を大きくした。こうした構成によれば、下流側流路２７における流路断面積が入口（吹き出し口
２３の直後）よりも出口の方が大きくなるため、ウェブ１１の表面から離れるような流れが誘発されやすくなる。これにより、ウェブ１１の表面近傍の置換効率をさらに向上させることが可能である。
【００３６】
（６）上記実施形態のように置換効率が向上したガス置換装置をコーティング剤硬化システム１０に適用することにより、該ガス置換装置の下流側に配置される照射部１５においては、表面近傍を効率よく置換ガス１６に置換されたウェブ１１に対してエネルギービーム１８が照射される。すなわち、コーティング剤硬化システム１０によるコーティング剤の硬化状態をより良好なものにすることが可能である。なお、照射部１５によるエネルギービーム１８の照射は、ガス置換装置の下流側であればよいが、該表面近傍における置換ガスの濃度を維持するうえでは、ガス置換装置に近い方が好ましい。
【００３７】
なお、上記実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
・上記実施形態では、下流側対向面２５に１つの凹部３５を設けた。これを変更して、旋回流が形成される凹部を搬送方向に沿って複数形成してもよいし、ウェブ１１の幅方向に沿って複数形成してもよい。また、凹部で旋回流が形成されるのであれば、凹部の形状も上記実施形態に記載した凹部３５の形状に限られるものではない。
【００３８】
・上記実施形態の試験例４において、すなわち凹部３５を設けた場合において、ウェブ１１の表面と上流側対向面２４との間隔であるギャップＧ１よりも、ウェブ１１の表面と下流側対向面２５との間隔であるギャップＧ２を大きくした。これを変更して、ギャップＧ１とギャップＧ２を等しくしてもよいし、またギャップＧ１よりもギャップＧ２の方が小さくてもよい。こうした構成であっても、上記（４）に記載した効果と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
・上記実施形態では、上流側対向面２４の長さＬ１を５ｍｍ以上１５０ｍｍ以下、より好ましくは５ｍｍ以上１００ｍｍ以下とした。上流側対向面２４の長さＬ１は、上流側対向面２４とウェブ１１の表面との間隔が０．５ｍｍ以上３．５ｍｍ以下であり、かつ、下流側対向面２５の長さが２０ｍｍ以上２５０ｍｍ以下であるならば、上記範囲に限られるものではない。
【００４０】
・上記実施形態では、下流側対向面２５の長さＬ２を２０ｍｍ以上２５０ｍｍ以下、より好ましくは３０ｍｍ以上２５０ｍｍ以下とした。下流側対向面２５の長さＬ２は、上流側対向面２４とウェブ１１の表面との間隔が０．５ｍｍ以上３．５ｍｍ以下であり、かつ、上流側対向面２４を有しているならば上記範囲に限られるものではない。
【００４１】
・上記実施形態の吹き出し口２３は、対向面２１においてウェブ１１の幅方向の全域にわたって延出形成されている。これに限らず、吹き出し口は、対向面２１においてウェブ１１の幅方向に延出形成されたものが該幅方向に並設されている吹き出し群で構成されてもよい。
【００４２】
・上記実施形態のガス置換装置の吹き出し口２３からは、置換ガスとして上記窒素ガス等の不活性ガスに限らず、その用途に応じた置換ガスを吹き出すことが可能である。例えば、水滴の付いた対象物を乾燥させる場合であれば、置換ガスとして乾燥した空気あるいは加熱した空気を用いてもよい。
【００４３】
・上記実施形態の試験例４において、下流側対向面２５の長さＬ２＝４７．７５ｍｍとした場合における置換ガス１６の流量と酸素濃度との関係のグラフを図８に示す。図８に示されるように、試験例４では置換ガス１６の流量を３２０Ｌ／ｍｉｎ（流速５．３３ｍ／ｓ相当）としたが、置換ガス１６の流量に応じてウェブ１１の表面近傍の酸素濃度が変
化するため、その時々の要求に応じて置換ガス１６の流量を変更するとよい。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明に係るガス置換装置は、対象物の表面近傍を置換ガスに置換したのち該対象物に対して所定の処理を実施する装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００４５】
Ｈ…高さ、Ｇ１，Ｇ２…ギャップ、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３…長さ、ＭＰ…計測地点、１０…コーティング剤硬化システム、１１…ウェブ、１２…搬送部、１３…チャンバ、１３ａ…搬入口、１３ｂ…搬出口、１４…吹き出し部、１５…照射部、１６…置換ガス、１８…エネルギービーム、２１…対向面、２２…端面、２３…吹き出し口、２４…上流側対向面、２５…下流側対向面、２６…上流側流路、２７…下流側流路、２８…外部ガス、３１，３２…外部空間、３５…凹部、３５ａ…底面、３５ｂ…端面、３６…突出部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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