特開 2024-164893 吹出しノズル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024164893

(43)【公開日】2024-11-28

(54)【発明の名称】吹出しノズル

(51)【国際特許分類】

   B29C 55/14 20060101AFI20241121BHJP

   B29C 55/16 20060101ALI20241121BHJP

   B29C 55/08 20060101ALI20241121BHJP

【ＦＩ】

B29C55/14

B29C55/16

B29C55/08

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023080600

(22)【出願日】2023-05-16

(71)【出願人】

【識別番号】000003159

【氏名又は名称】東レ株式会社

(72)【発明者】

【氏名】牧 晃久

(72)【発明者】

【氏名】庄司 光希

【テーマコード（参考）】

4F210

【Ｆターム（参考）】

4F210AJ08

4F210AK01

4F210AR07

4F210QA02

4F210QC03

4F210QC06

4F210QC07

4F210QD25

4F210QD32

4F210QG01

4F210QG18

4F210QL16

4F210QL17

(57)【要約】

【課題】
吹出しノズルから吹き出すエアの熱伝達率やフィルム面に形成する圧力を得るのに必要な風量を削減することで、エアの加熱エネルギーを削減することができる吹出しノズルを提供すること。
【解決手段】
本発明に係る吹出しノズルは、搬送されるフィルムに対してエアを吹き出す吹出しノズルであって、エアの吹出し部を有する吹出しノズル本体と、上記吹出しノズル本体の外側に設けられた外設部材であって、上記エアの吹出し部に対向する部分が開口し、当該外設部材と上記吹出しノズル本体との隙間で上記吹出しノズルの外部から上記開口に至るエアの流路を形成する外設部材とを備え、当該吹出しノズルをフィルムの走行面に垂直な方向から見て、上記外設部材の開口の内側に上記エアの吹出し部がある。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

搬送されるフィルムに対してエアを吹き出す吹出しノズルであって、
エアの吹出し部を有する吹出しノズル本体と、
前記吹出しノズル本体の外側に設けられた外設部材であって、前記エアの吹出し部に対向する部分が開口し、当該外設部材と前記吹出しノズル本体との隙間で前記吹出しノズルの外部から前記開口に至るエアの流路を形成する外設部材と、を備え、
当該吹出しノズルをフィルムの走行面に垂直な方向から見て、前記外設部材の開口の内側に前記エアの吹出し部がある、吹出しノズル。

【請求項2】

当該吹出しノズルをフィルムの走行面に平行かつフィルムの搬送方向に垂直な方向から見て、前記エアの流路が、前記外設部材の開口を挟んでフィルムの搬送方向の上流側と下流側にそれぞれ形成されている、請求項１の吹出しノズル。

【請求項3】

前記外設部材の前記吹出しノズル本体に対向する面と表裏をなす面が、前記開口に近づくにつれて前記吹出しノズル本体から離れる態様で傾斜している、請求項１の吹出しノズル。

【請求項4】

前記外設部材の前記吹出しノズル本体に対向する面が、前記開口に近づくにつれて前記吹出しノズル本体から離れる態様で傾斜している、請求項３の吹出しノズル。

【請求項5】

前記吹出しノズル本体のフィルムの搬送方向の上流側と下流側のそれぞれに、エアを排出する機構を備えた、請求項１の吹出しノズル。

【請求項6】

前記エアを排出する機構のエアの吸込み部が、前記エアの流路へのエアの取り込み口よりもフィルムの走行面から離れた位置にある、請求項５の吹出しノズル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は吹出しノズルに関する。

【背景技術】

【0002】

熱可塑性樹脂からなる延伸フィルムの製造方法として逐次二軸延伸法や同時二軸延伸法が知られている。逐次二軸延伸法では、熱可塑性樹脂からなる未延伸フィルムをその長手方向に延伸することによって一軸延伸フィルムを得た後、得られた一軸延伸フィルムをテンターオーブンに導入して、その中で、その幅方向に延伸する。同時二軸延伸法では、熱可塑性樹脂からなる未延伸フィルムをテンターオーブンに導入して、その中で、その長手方向および幅方向に延伸する。

【0003】

熱可塑性樹脂からなる延伸フィルムは、包装用途をはじめとして、各種工業材料用途などに広く用いられている。中でも、ポリエステル、ポリオレフィンやポリアミド樹脂の逐次二軸延伸フィルムは、その優れた機械的特性、熱的特性、電気的特性等により、未延伸フィルムでは使用に耐えない用途に広く使用され、需要量も増加している。

【0004】

テンターオーブンでは、フィルムを所望の温度まで昇温する予熱工程、所望の幅に拡幅する延伸工程、所望の温度で熱処理する熱固定工程、所望の温度まで冷却する冷却工程のうち、少なくとも１つの工程が行われる。これらの工程には、テンターオーブン内を通過するフィルムの表面にエアを吹き付ける吹出しノズルが備えられている。通常、吹出しノズルは、フィルムの搬送方向に間隔をおいて複数本、それぞれの長手方向がフィルムの搬送方向に直角な方向になる状態で設けられ、所望の温度に制御されたエアを吹出しノズルからフィルムの表面に吹き付けることで、エアとフィルムとの間の熱交換を促進し、フィルムを加熱、冷却あるいは保温する。フィルムを効率的に加熱するためには、フィルムを素早く、所望の温度まで昇温または冷却できることが好ましく、吹出しノズルから吹き出すエアの熱伝達率を高めることが必要になる。

【0005】

一般的に吹出しノズルとしては、エア吹出し部にスリットや多数の丸孔が開けられたものが用いられている。（特許文献１、２参照）
また、熱可塑性樹脂からなる延伸フィルムを製造するテンターオーブンにおいて、テンターオーブンを構成する個々の室でエアの循環が完結せず、設定温度の異なるエアが隣接する室へ流れ込んだり、テンターオーブンの室外から外気がオーブン内に流れ込んだり、テンターオーブンの室内のエアがテンターオーブンの室外に吹き出したりする現象がある。これらの現象はいずれもフィルムの搬送方向にエアが流れる現象であり、このようなエア流れはＭＤ（Ｍａｃｈｉｎｅ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）流と呼ばれている。ＭＤ流はフィルムが搬送される際の随伴気流や、テンターオーブン内へ供給される加温されたエア量とテンターオーブン内から排出されるエア量のアンバランスなどに起因して発生する。

【0006】

ＭＤ流が発生すると、例えば、室外から流れ込んだ異なる温度のエアがフィルムの近傍を流れながら室内の加熱エアと混ざるため、フィルムを加熱する効率にムラが生じ、フィルムに大きな温度ムラが生じる。テンターオーブン内でフィルムに温度ムラが生じると、フィルムの厚みムラおよび特性ムラの原因にもなり、製品の品質が低下する。製品の品質が低下する以外にも、テンターオーブン内でフィルム破れが発生し、生産性が低下することがある。また、ＭＤ流により吹出しノズルから吹き出されたエアのフィルム面に向かう直進性が失われ、吹出しノズルから吹き出されたエアがフィルムの搬送方向に倒れてフィルムに当たらず、吹出しノズル本来の加熱性能が見込めなくなることもある。これに対しても、吹出しノズルの加熱性能を維持するためには、吹出しノズルから吹き出す風量を大きくする必要があり、吹出しノズルから吹き出すエアを所望の温度に加熱するために必要なエネルギーが増加するといった課題があった。

【0007】

雰囲気温度の異なるＭＤ流が隣室に流出入することを防ぐ技術として、テンターオーブンに隣接して設けられた気流制御装置内部の吹出しノズルでフィルム面に向かってエアを吹き出し、エアカーテンによってＭＤ流を遮断する技術が開示されている。（特許文献３を参照）
また、吹出しノズルから吹き出す風量を低減させてもフィルム面に所望の圧力を付与でき、テンターオーブン内の吹出しノズルや気流制御装置内の吹出しノズルに適した技術として、ノズル吹き出し開口部の近傍に、互いに近づく態様で傾斜する傾斜面を有する内接部を備える吹出しノズルが開示されている。（特許文献４を参照）

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】国際公開第２０１２／１３３１５２号

【特許文献2】国際公開第２００８／１１４５８６号

【特許文献3】国際公開第２０１７／１１５６５４号

【特許文献4】国際公開第２０２１／０７５２８２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、特許文献１、２に開示されている吹出しノズルは、エアの熱伝達率を高めるには、吹出しノズルのエア吹出し部から吹き出す風速を上げる、もしくは、吹出しノズルのエア吹出し部の開口面積を大きくする必要がある。いずれも吹出しノズルから吹き出す風量が大きくなってしまい、吹出しノズルから吹き出すエアを所望の温度に加熱するために必要なエネルギーが増加してしまう。

【0010】

特許文献４に開示されている吹出しノズルも、吹き出す風量を低減させたときのフィルム面に付与できる圧力の大きさにまだ改善の余地がある。

【0011】

このように、吹出しノズルから吹き出すエアを所望の温度に加熱したり、フィルム面に付与する圧力を所望の大きさにするために必要なエネルギーを小さくするためには、吹出しノズルから吹き出す風量が少ない方が好ましく、特許文献１、２および４で開示された技術は改良の余地がある。

【0012】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、吹出しノズルから吹き出す風量を削減しても、吹出しノズルから吹き出すエアの熱伝達率やフィルム面に付与する圧力を低減させることなく、所望の加熱性能やＭＤ流遮断性能を得ることができる吹出しノズルを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0013】

［１］ 上記課題を解決する本発明は、搬送されるフィルムに対してエアを吹き出す吹出しノズルであって、
エアの吹出し部を有する吹出しノズル本体と、
上記吹出しノズル本体の外側に設けられた外設部材であって、上記エアの吹出し部に対向する部分が開口し、当該外設部材と上記吹出しノズル本体との隙間で上記吹出しノズルの外部から上記開口に至るエアの流路を形成する外設部材と、を備え、
当該吹出しノズルをフィルムの走行面に垂直な方向から見て、上記外設部材の開口の内側に上記エアの吹出し部がある。

【0014】

本発明の吹出しノズルは、以下の［２］～［６］のいずれかの態様であることが好ましい。
［２］ 当該吹出しノズルをフィルムの走行面に平行かつフィルムの搬送方向に垂直な方向から見て、上記エアの流路が、上記外設部材の開口を挟んでフィルムの搬送方向の上流側と下流側にそれぞれ形成されている、上記［１］の吹出しノズル。
［３］ 上記外設部材の上記吹出しノズル本体に対向する面と表裏をなす面が、上記開口に近づくにつれて上記吹出しノズル本体から離れる態様で傾斜している、上記［１］または［２］の吹出しノズル。
［４］ 上記外設部材の上記吹出しノズル本体に対向する面が、上記開口に近づくにつれて上記吹出しノズル本体から離れる態様で傾斜している、上記［３］の吹出しノズル。
［５］ 上記吹出しノズル本体のフィルムの搬送方向の上流側と下流側のそれぞれに、エアを排出する機構を備える、上記［１］～［４］のいずれかの吹出しノズル。
［６］ 上記エアを排出する機構のエアの吸込み部が、上記エアの流路へのエアの取り込み口よりもフィルムの走行面から離れた位置にある、上記［５］の吹出しノズル。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、吹出しノズルから吹き出すエアの熱伝達率やフィルム面に付与する圧力を得るのに必要な風量を削減することで、エアの加熱エネルギーや風送エネルギーを削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る吹出しノズルを備えるテンターオーブンの概略構成を示す図である。

【図2】図２は、本発明の実施の形態に係る吹出しノズルの構成を示す図である。

【図3】図３は、本発明の実施の形態の変形例１に係る吹出しノズルの構成を示す図である。

【図4】図４は、本発明の実施の形態の変形例２に係る吹出しノズルの構成を示す図である。

【図5】図５は、実施例に用いた数値解析モデルについて説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明において参照する各図は、本発明の内容を理解でき得る程度に形状、大きさ、および位置関係を概略的に示してあるに過ぎない。すなわち、本発明は各図で例示された形状、大きさ、および位置関係のみに限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一の部分には同一の記号を付している。

【0018】

図１は、本発明の一実施の形態に係る吹出しノズルを備えるテンターオーブンの概略構成を示す図である。テンターオーブン１は、一端に搬送されるフィルム４の入口２を、他端に搬送されるフィルム４の出口３を有し、入口２から出口３にわたり形成されるフィルム４の走行面Ｓを有する。なお、図１において、フィルム４の長手方向はフィルム４の搬送方向ＦＲであり、図の左右方向に相当する。フィルム４の幅方向ＦＴＤはフィルム４の長手方向および厚さ方向（紙面上下方向）と直行する方向であり、紙面と直行する方向に相当する。
本発明に適用できるフィルム４には特に限定はなく、テンターオーブン１で加熱および延伸される公知の熱可塑性樹脂フィルムが適用できる。

【0019】

フィルム４の走行面Ｓの上側には、テンターオーブン１の入口２から出口３に向かい、すなわち、フィルム４の搬送方向ＦＲに、間隔をおいて、４本の吹出しノズルＮＵｉ（ｉ＝１～４）が設けられている。各吹出しノズルＮＵｉのエア吹き出し面５は、フィルム４の走行面Ｓに対して間隔をおいて、フィルム４の走行面Ｓと対向している。また、排気機構ＥＵが吹出しノズルＮＵｉに隣接して設けられる。排気機構ＥＵには吹出しノズルＮＵｉから吹き出されるエアやＭＤ流に乗ったエアを吸い込む排気部ＥＵｉ（ｉ＝１～５）が形成される。

【0020】

同様に、フィルム４の走行面Ｓの下側にも、テンターオーブン１の入口２から出口３に向かい、すなわち、フィルム４の搬送方向ＦＲに、間隔をおいて、４本の吹出しノズルＮＤｉ（ｉ＝１～４）が設けられている。各吹出しノズルＮＤｉのエア吹き出し面５は、フィルム４の走行面に対して間隔をおいて、フィルム４の走行面Ｓと対向している。また、排気機構ＥＤが吹出しノズルＮＤｉに隣接して設けられる。排気機構ＥＤには吹出しノズルＮＤｉから吹き出されるエアやＭＤ流に乗ったエアを吸い込む排気部ＥＤｉ（ｉ＝１～５）が形成される。

【0021】

吹出しノズルＮＵｉ、ＮＤｉへのエアの供給源として、ブロアと、熱交換機と、ダクトとが設けられる（図示略）。ブロアは排気機構ＥＵｉ、ＥＤｉから吸気したエアを熱交換機に送風し、熱交換機で加熱されたエアを再び吹出しノズルＮＵｉ、ＮＤｉに送風する。

【0022】

続いて、吹出しノズルの構成を説明する。図２は、本実施形態に係る吹出しノズルの構成を示す図である。図２では、吹出しノズルＮＤ１の構成を例に説明するが、他の吹出しノズルも同様の構成を有する。吹出しノズルＮＤ１は、ブロアからエアが供給される均圧室１１と、エアをフィルム４に吹き出す吹出し室１２とを有する。吹出し室１２にはフィルム４の走行面Ｓと対向する面に、フィルム４に向けてエアを吹き出す吹出し部１３が形成される。吹出し部１３は、フィルム４の幅方向ＦＴＤに延びるスリットで形成される。なお、吹出し部１３はスリット形状でなく、フィルム４の幅方向ＦＴＤに複数の孔形状が並んだものでもよい。また、吹出し部１３は、フィルム４の搬送方向ＦＲと平行であり、吹出しノズルＮＤ１からエアはフィルム４に向かって垂直に吹き出される。ここでいう垂直とは、エアの吹き出し方向とフィルム４とがなす角度θＡＦが９０ｄｅｇ±５ｄｅｇの範囲を意味し、９０ｄｅｇ±２ｄｅｇの範囲であることがさらに好ましい。

【0023】

本実施の形態において、上記の吹出しノズルＮＤ１の外側には、外設部材２０が備えられており、外設部材２０は、吹出しノズルＮＤ１の吹出し部１３と対向する部分が開口し開口部２１となっている。この外設部材２０と吹出しノズルＮＤ１本体との間には隙間が形成され、吹出しノズルＮＤ１の外部空間から開口部２１に至るエアの流路２２を形成している。エアの流路２２の開口部２１とは反対側の端は開口しエアの取り込み口２３となっている。このエアの取り込み口２３を通して開口部２１とテンターオーブン１とが連通しており、テンターオーブン１内のエアがエアの取り込み口２３から取り込まれるようになっている。吹出しノズルＮＤ１から吹き出されるエアは、エアの取り込み口２３から取り込まれるエアと、吹出し部１３と開口部２１との間で合流した後、開口部２１からフィルム４に向けて吹き出される。この合流で風圧が高くなるので開口部２１から吹き出されるエアの腰が強くなり、エアの熱伝達率やフィルム面に付与する圧力も高くなる。換言すると、所望の伝熱性能やよどみ点の圧力を得るのに必要な風量を削減することができ、エアの加熱エネルギーを削減することができる。

【0024】

図２を参照する。ｈ１、ｈ２、Ｌ１はそれぞれ、搬送方向ＦＲの上流側のエアの流路２２の上流側の隙間、下流側の隙間、ＦＲ方向の長さである。ｈ３、ｈ４、Ｌ２はそれぞれ、搬送方向ＦＲの下流側のエアの流路２２の上流側の隙間、下流側の隙間、ＦＲ方向の長さである。隙間ｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４、および長さＬ１とＬ２は、それぞれが等しいことが好ましい。これにより、エアの取り込み口２３から取り込まれるエア量が、搬送方向ＦＲの上流側と下流側で差が生じにくくなるため、開口部２１からフィルム４に向かってエアが垂直に吹き出されやすくなる。ただし、エアの取り込み口２３から取り込まれるエア量が搬送方向ＦＲの上流側と下流側で等しくなるように、間隙ｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４や、長さＬ１とＬ２をパラメータとして、数値解析等で細かく制御できれば、フィルム４の搬送方向ＦＲの上流側と下流側において、エアの流路２２の各寸法が異なっていてもよい。

【0025】

図２を参照する。ｗは開口部２１の搬送方向ＦＲの長さ、ｔは吹出し部１３の搬送方向ＦＲの長さである。開口部２１の長さｗを吹出し部１３の長さｔよりも長くし、さらに、吹出しノズルＮＤ１をフィルム４の走行面Ｓに垂直な方向から見て、吹出し部１３が開口部２１の内側にあるようにする。開口部２１の長さｗと吹出し部１３の長さｔとをフィルム４に投影したとき、開口部２１の長さｗと吹出し部１３の長さｔの差分ｗ－ｔだけ空間が生じるので、開口部２１からは吹出し部１３からの吹き出しエアだけでなく、エアの取り込み口２３から取り込まれるエアも通過しやすくなる。これにより、吹出し部１３から吹き出すエアと、エア取り込み口２３から取り込まれるエアとが、開口部２１と吹出し部１３との間で合流しやすくなるので、風圧上昇の効果が高まって開口部２１から吹き出されるエアの腰が強くなり、エアの熱伝達率やフィルム面に付与する圧力を高くすることが出来る。

【0026】

図２に示す断面視において、吹出し部１３の中心と開口部２１の中心が搬送方向ＦＲに垂直な同一軸上にあることが好ましい。これにより、搬送方向ＦＲの上流側と下流側のエアの取り込み口２３から流入するエアの量が等しくなるため、開口部２１と吹出し部１３との間での風圧上昇の効果が得られるだけでなく、開口部２１からエアがフィルムに向かって垂直に吹き出されやすくなる。ただし、吹出しノズルＮＤ１の吹き出しエアをフィルム４に対して意図的に傾けて吹き出す、いわゆる傾斜ノズルとして使用する場合には、吹出し部１３の中心と開口部２１の中心が上記の同一軸上になくてもよく、これによって、搬送方向ＦＲの上流側と下流側のエアの取り込み口２３から流入するエア量に差を付けることが出来るので、合流後のエアは開口部２１からフィルムに対して傾斜して吹き出される。

【0027】

また、上記のエアの流路２２は、吹出しノズルＮＤ１をフィルム４の走行面Ｓに平行かつフィルム４の搬送方向ＦＲに垂直な方向から見て、外設部材２０の開口部２１を挟んでフィルム４の搬送方向ＦＲの上流側と下流側にそれぞれ形成されていることが好ましい。吹出しノズルＮＤｉをフィルム４の搬送方向ＦＲに、間隔をおいて設置する場合、吹出しノズルＮＤｉの吹出し部１３から吹き出されるエアを互いに干渉させない様にフィルム４に向けて垂直に吹き出すことが好ましく、外設部材２０の開口部２１を挟んでフィルム４の搬送方向ＦＲの上流側と下流側にエアの流路２２をそれぞれ形成することで、吹出しノズルＮＤ１から吹き出すエアと合流するエアの量に差が生じにくくなり、合流後に開口部２１からフィルムに対して垂直にエアを吹き出しやすくなる。

【0028】

本実施の形態において、吹出しノズルＮＤｉ、ＮＵｉ本体の搬送方向ＦＲの上流側と下流側には、エアを排出する排気機構ＥＤ、ＥＵを備えることが好ましい（図１を参照）。吹出しノズルＮＤｉ、ＮＵｉのエア吹出し部１３から吹き出されるエアは、それ自身の作用で周辺のエアを巻き込みながらフィルム４に向けて直進する現象があるが、吹出しノズルＮＤｉ、ＮＵｉ本体の搬送方向ＦＲの上流側と下流側に、エアを排出する排気機構ＥＤ、ＥＵを備えることで、吹出しノズルＮＤｉ、ＮＵｉから吹き出されるエアをリターンエアとして排気機構ＥＤ、ＥＵでエアの取り込み口２３近傍まで引っ張ることが出来るため、エアの取り込み口２３からエアが流入しやすくなり、吹出し部１３から吹き出されたエアとの合流時に風圧上昇する効果が高まる。排気機構ＥＤ、ＥＵの各排気部ＥＤｉ、ＥＵｉから吸気される風量差は、各吹出しノズルＮＤｉ、ＮＵｉから吹き出される風量差やテンターオーブン１内のエアバランスに応じて決定されるため、特に限定されないが、外設部材２０の開口部２１と、吹出しノズルＮＤｉ、ＮＵｉの吹出し部１３との間での風圧上昇の効果が高まり、かつ、合流後のエアが開口部２１からフィルム４に向かって垂直に吹き出すように、排気機構ＥＤ、ＥＵの各排気部ＥＤｉ、ＥＵｉから吸気される風量を任意に制御できる手段を備えていてもよい。

【0029】

排気機構ＥＤ、ＥＵのエアの吸込み部ＥＤｉ、ＥＵｉは、エアの取り込み口２３よりもフィルム４の走行面Ｓから離れた位置にあることが好ましい。これにより、エアの吸込み部ＥＤｉ、ＥＵｉに向けて引っ張られるリターンエアの一部が、エアの取り込み口２３により流入しやすくなり、吹出し部１３から吹き出されたエアとの合流時に風圧上昇する効果がさらに高まる。

【0030】

（変形例１）
次に、実施の形態の変形例１について、図３を参照して説明する。図３は、変形例１における吹出しノズルの構成を示す図である。変形例１のテンターオーブンの構成は、上述したテンターオーブン１において、吹出しノズルの構成、より具体的には外設部材の形状を変えた以外は同じである。上述した構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付す。以下、吹出しノズルＮＤ１に代わる吹出しノズルＮＤ１Ａの構成を説明するが、吹出しノズルＮＤｉに代わる吹出しノズルＮＤｉＡ、吹出しノズルＮＵｉに代わる吹出しノズルＮＵｉＡの構成も同じである。

【0031】

吹出しノズルＮＤ１Ａの外側には、外設部材２０Ａが備えられる。外設部材２０Ａの吹出しノズルＮＤ１Ａ本体に対向する面と表裏をなす面２５は、開口部２１に近づくにつれて吹出しノズルＮＤ１Ａ本体から離れる態様で傾斜している。

【0032】

外設部材２０Ａの面２５が上記のように傾斜している効果を図３のエア流れを用いながら説明する。吹出しノズルＮＤ１Ａから吹き出されたエアはフィルム４に向かって進み、フィルム４に当たる。その後、エアはフィルム４の搬送方向ＦＲの上流側と下流側に流れる向きを変えてリターンエアとなり、排気部ＥＤに吸引されると共に、一部エアは外設部材２０Ａのエアの取り込み口２３から流入し、吹出し部１３と開口部２１との間で合流し、風圧が上昇する効果を発現する。このとき、上述の一部エアの中にはコアンダ効果によって面２５に沿って流れるエアも存在し、このエアは開口部２１からフィルム４に向けて吹き出されるエアと合流する。このとき、面２５が上記のように傾斜していると、このエアが開口部２１からフィルム４に向けて吹き出されるエアと効率的に合流する。

【0033】

図３を参照する。ｔ１、ｔ２はそれぞれ、搬送方向ＦＲの上流側の外設部材２０Ａの上流側の厚み、下流側の厚みであり、ｔ３、ｔ４はそれぞれ、搬送方向ＦＲの下流側の外設部材２０Ａの上流側の厚み、下流側の厚みである。外設部材２０Ａの面２５は傾斜しているが、厚さｔ１とｔ４、および厚さｔ２とｔ３はそれぞれ等しいことが好ましい。これにより、面２５に沿って流れるエアと開口部２１からフィルム４に向けて吹き出されるエアの、開口部２１とフィルム４との間で合流する位置が、搬送方向ＦＲの上流側と下流側で等しくなるため、開口部２１から吹き出されるエアはフィルム４に向けて垂直に進みやすくなる。しかし、厚さｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４の大きさは所望の風量におけるエアの熱伝達率やフィルム面に形成する圧力、開口部２１からのエアの吹き出し方向に基づいて設定されるものであり、特に限定されない。効率的にエアを合流させるためには、厚さｔ１とｔ４の大きさは５ｍｍ以下が好ましく、さらに好ましくは１ｍｍ以下である。厚さｔ２とｔ３の大きさは、フィルム４との接触が避けられる大きさであれば特に限定されず、好ましくは５０ｍｍ以下である。また、外設部材２０Ａの面２５はフィルム４の搬送方向ＦＲにおいて段階的に傾斜面が変化していてもよい。図３において、外設部材２０Ａは四角形状で示したが、面２５が傾斜する三角形状でもよい。この場合、厚さｔ１とｔ４の大きさは０ｍｍとなる。

【0034】

（変形例２）
次に、実施の形態の変形例２について、図４を参照して説明する。図４は、変形例２における吹出しノズルの構成を示す図である。変形例２のテンターオーブンの構成は、変形例１のテンターオーブンにおいて、吹出しノズルＮＤｉＡ、ＮＵｉＡの構成、より具体的には外設部材の形状を変えた以外は同じである。変形例１の構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付す。以下、吹出しノズルＮＤ１Ａに代わる吹出しノズルＮＤ１Ｂの構成を説明するが、吹出しノズルＮＤｉＡに代わる吹出しノズルＮＤｉＢ、吹出しノズルＮＵｉＡに代わる吹出しノズルＮＵｉＢの構成も同じである。

【0035】

吹出しノズルＮＤ１Ｂの外側には、外設部材２０Ｂが備えられる。外設部材２０Ｂの吹出しノズルＮＤ１Ｂ本体に対向する面２４は、開口部２１に近づくにつれて吹出しノズルＮＤ１Ｂ本体から離れる態様で傾斜している。外設部材２０Ｂの面２４がこのように傾斜していることで、エアの取り込み口２３から流入するエアがエアの流路２２を通過する際の圧力損失が低下するため、エアの取り込み口２３からの流入量が増加する。その結果、エアの取り込み口２３から流入するエアと吹出しノズルＮＤ１Ｂの吹き出しエアとが合流するときの風圧がさらに高くなり、エアの熱伝達率やフィルム面に形成する圧力もより高まる。

【0036】

本実施の形態において、外設部材２０Ｂの面２４は傾斜しているが、間隙ｈ１とｈ４、およびｈ２とｈ３はそれぞれ等しいことが好ましい。これにより、エアの取り込み口２３から流入するエア量がフィルム４の搬送方向ＦＲの上流側と下流側で等しくなるため、開口部２１からフィルム４に向けて吹き出されるエアは、フィルム４に向けて垂直に進みやすくなる。しかし実際には、外設部材２０Ｂの間隙ｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４や、厚さｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４は、所望の風量におけるエアの熱伝達率やフィルム面に形成する圧力、開口部２１からのエアの吹き出し方向に基づいて設定されるものであり、特に限定されない。また、外設部材２０Ｂの面２４はフィルム４の搬送方向ＦＲにおいて傾斜面が段階的に変化していてもよい。図４において、外設部材２０Ａは四角形状で示したが、面２４および面２５がそれぞれ傾斜する三角形状でもよい。この場合、厚さｔ１とｔ４の大きさは０ｍｍとなる。

【0037】

図２、図３、図４において、吹出しノズルＮＤ１、ＮＤ１Ａ、ＮＤ１Ｂのエア吹き出し面５は、フィルム４と平行な形態で示したが、吹出しノズルＮＤ１、ＮＤ１Ａ、ＮＤ１Ｂの吹出し部１３近傍のエア吹き出し面５が、吹出し部１３に近づくにつれてフィルム４に近づく態様で傾斜する傾斜面であってもよい。また、外設部材２０、２０Ａ、２０Ｂの面２４と吹出しノズルＮＤ１、ＮＤ１Ａ、ＮＤ１Ｂのエア吹き出し面５とが平行であっても、傾斜角度が異なっていてもよく、所望の風量におけるエアの熱伝達率やフィルム面に形成する圧力、開口部２１からのエアの吹き出し方向に基づいて設定されるものであり、特に限定されない。同様に、外設部材２０、２０Ａ、２０Ｂの面２５と吹出しノズルＮＤ１、ＮＤ１Ａ、ＮＤ１Ｂのエア吹き出し面５とが平行であっても、傾斜角度が異なっていてもよく、外設部材２０Ａ、２０Ｂの面２４と外設部材２０Ａ、２０Ｂの面２５とが平行であっても、傾斜角度が異なっていてもよく、所望の風量におけるエアの熱伝達率やフィルム面に形成する圧力、開口部２１からのエアの吹き出し方向に基づいて設定されるものであり、特に限定されない。

【実施例0038】

以下、実施例によって、さらに本発明を詳細に説明する。なお、本実施例により本発明が限定して解釈されるわけではない。

【0039】

［解析例］
まず、本発明による効果の評価方法について説明する。本発明の吹出しノズルを備えたテンターオーブン１を構成する室をモデル化した数値解析モデルを作成し、これを数値的に計算してフィルム４の加熱性能を評価した。

【0040】

図５は本発明の実施例に用いたテンターオーブン１のフィルム４の搬送方向ＦＲの断面図である。図５では、フィルム４の走行面Ｓを境界として上下に分けたうち、テンターオーブン１の下半分の構成を示した。テンターオーブン１の内部を計算する上で、計算資源を節約するために、テンターオーブン１はフィルム４を介して上下に対称な形状と仮定し、下半分のみ計算した。

【0041】

各構造の寸法は次の通りとした。テンターオーブン１はフィルム４の搬送方向ＦＲの長さＬを１５００ｍｍとし、内部に吹出しノズルＮＤｉをフィルム４の搬送方向に４本設置した。吹出しノズルＮＤｉはフィルム４の搬送方向ＦＲの長さＬｎを２００ｍｍとした。各吹出しノズルＮＤｉのフィルム４の搬送方向ＦＲの上流側および下流側には排気機構ＥＤを設置し、排気機構ＥＤのフィルム４の搬送方向ＦＲの長さはＬｅ１、Ｌｅ５を６２．５ｍｍ、Ｌｅ２、Ｌｅ３、Ｌｅ４を１２５ｍｍとした。テンターオーブン１の入口２とフィルム４の距離ｙ２および、出口３とフィルム４の距離ｙ３をそれぞれ１８０ｍｍとした。吹出しノズルＮＤｉのエアの吹出し部１３からフィルム４までの距離ｙｎを１８０ｍｍ、排気機構ＥＤの排気部ＥＤｉとフィルム４までの距離ｙｅを１８０ｍｍとした。吹出しノズルＮＤｉの吹出し部１３はスリット形状とし、長さｔを１０ｍｍとした。

【0042】

数値解析は市販の汎用熱流体解析ソフトウェアである「ＳＴＡＲ－ＣＣＭ」（株式会社ＩＤＡＪ製）を用い、定常計算を行った。乱流の取り扱いにはｋ－ε乱流モデルを用い、壁近傍の乱流境界層の取り扱いには壁法則を用いた。上記ソフトウェアは、流体の運動方程式であるナヴィエ・ストークス方程式を有限体積法により解析するものである。もちろん、同様の解析ができるものであればどのような熱流体解析ソフトウェアを用いてもよい。

【0043】

解析の境界条件として、テンターオーブン１の入口２および出口３を圧力境界として大気圧（０．１ＭＰａ）を設定した。吹出しノズルＮＤｉのエア吹出し部１３にはフィルム４に向けて２０ｍ／ｓでエアを吹き出す境界条件を設定した。排気機構ＥＤ１～ＥＤ５から排気する風量の総和は、吹出し部１３から吹き出した風量の総和と等しく、かつ、各排気機構ＥＤ１～ＥＤ５の風量は排気風量の総和を等分配とする境界条件を設定した。

【0044】

吹出しノズルＮＤｉの効果は、テンターオーブン１を通過するフィルム４の伝熱効率で評価した。伝熱効率とは、フィルム４がテンターオーブン１内に設置された吹出しノズルＮＤｉ上を通過する際に受ける熱伝達率の平均値である。実施例では、求めた熱伝達率が比較対象と比較して大きい場合に、吹出しノズルとして伝熱効率の向上効果が認められるのでＡ、求めた熱伝達率が比較対象と比較して変化が無いか、もしくは小さくなった場合にＢと判定した。

【0045】

（実施例１）
吹出しノズルＮＤｉを図２に示す吹出しノズルＮＤ１の形態として、上記の解析を実施した。長さｗを１５ｍｍ、間隙ｈ１、ｈ２、ｈ３およびｈ４を５ｍｍ、厚さｔ１、ｔ２、ｔ３およびｔ４を１ｍｍとし、吹出し部と開口部のそれぞれの搬送方向ＦＲの中心が搬送方向ＦＲに垂直な同一軸上にあるようにした。

【0046】

（実施例２）
厚さｔ２と厚さｔ３を１５ｍｍにした以外は実施例１と同じパラメータにして上記の解析を実施した。このとき外設部材２０は、図３に示したように、外設部材２０Ａの面２５が、開口部２１に近づくにつれて吹出しノズルＮＤ１Ａ本体から離れる態様で傾斜している。

【0047】

（実施例３）
間隙ｈ２と間隙ｈ３を１５ｍｍにした以外は実施例１と同じパラメータにして上記の解析を実施した。このとき外設部材２０は、図４に示したように、外設部材２０Ｂの面２４と面２５が、開口部２１に近づくにつれて吹出しノズルＮＤ１Ｂ本体から離れる態様で傾斜している。

【0048】

（実施例４）
長さｗを１１ｍｍとした以外は実施例１と同じパラメータにして上記の解析を実施した。このとき外設部材２０の開口部２１の長さｗは、吹出しノズルＮＤ１のエア吹出し部１３の長さｔよりも大きいので、外設部材２０の開口部２１の内側に吹出しノズルＮＤ１のエア吹出し部１３がある態様で外設部材は設けられている。

【0049】

（比較例１）
長さｗを１０ｍｍとした以外は実施例１と同じパラメータにして上記の解析を実施した。このとき外設部材２０の開口部２１の長さｗと、吹出しノズルＮＤ１のエア吹出し部１３の長さｔとが等しいので、吹出しノズルＮＤ１のエア吹出し部１３は外設部材２０の開口部２１の内側にはない。

【0050】

（比較例２）
吹出しノズルＮＤｉの外部に外設部材２０を設けなかった以外は実施例１と同じパラメータにして上記の解析を実施した。この比較例２を比較対象とした。

【0051】

実施例１～４、比較例１、２の結果を表１にまとめる。

【0052】

【表1】

【0053】

各吹出しノズルから吹き出したエアの熱伝達率は、比較例１、２がどちらも４４Ｗ／ｍ^２Ｋであったのに対し、実施例１～４は４５～５２Ｗ／ｍ^２Ｋであった。この結果より、吹出しノズル本体の外側において、吹出しノズル本体との隙間でエアの流路を形成し、かつ外部空間と連通する開口を形成した外設部材を設け、外設部材の開口部の内側に吹出ノズルの吹出し部があることで、吹出しノズルの伝熱効率を高めることができることが分かった。換言すると、吹出しノズル本体の外側に外設部材を設け、外設部材の開口部の内側に吹出ノズルの吹出し部があることで、吹出しノズル本体の風量を削減しても所望の伝熱効率を得られることが分かった。

【0054】

実施例２ではエアの熱伝達率が、実施例１の４７Ｗ／ｍ^２Ｋよりも高い５０Ｗ／ｍ^２Ｋとなった。これは、エアの流路２２へのエアの取り込み口２３から流入したエアと吹出しノズルＮＤ１Ａ本体から吹き出したエアとの合流で風圧が上昇しただけでなく、外設部材２０Ａの面２５に沿って流れたリターンエアの一部が効率的に開口部２１から吹き出したエアと再合流できるようになったためである。このことから、外設部材２０Ａの面２５が、開口部２１に近づくにつれて吹出しノズルＮＤ１Ａ本体から離れる態様で傾斜していることが好ましいことが分かった。

【0055】

実施例３ではエアの熱伝達率が、実施例１の４７Ｗ／ｍ^２Ｋよりも高い５２Ｗ／ｍ^２Ｋとなり、実施例２の５０Ｗ／ｍ^２Ｋよりもさらに高くなった。これは、外設部材２０Ｂのエアの流路２２の空間が実施例１と実施例２よりも広がったため、エアの流路２２で生じる圧力損失が低下し、エアの取り込み口２３から流入したエア量が増えたために、吹出しノズルＮＤ１Ｂ本体から吹き出したエアとの合流時にさらに風圧が上昇したためである。このことから、外設部材２０Ｂの面２４は、開口部２１に近づくにつれて吹出しノズルＮＤ１Ｂ本体から離れる態様で傾斜していることが好ましいことが分かった。

【0056】

実施例４ではエアの熱伝達率が、実施例１の４７Ｗ／ｍ^２Ｋよりも低い４５Ｗ／ｍ^２Ｋとなった。これは、吹出しノズルＮＤ１のエア吹出し部１３の長さｔと、外設部材２０の開口部２１の長さｗとの差分を実施例１よりも小さくしたため、エアの取り込み口２３からテンターオーブン１内のエアが流入しにくくなって、外設部材２０の開口部２１と吹出しノズルＮＤ１の吹出し部１３との間での風圧上昇の効果が低下したためである。

【0057】

比較例１ではエアの熱伝達率が、実施例４の４５Ｗ／ｍ^２Ｋよりも低い４４Ｗ／ｍ^２Ｋとなった。これは、吹出しノズルＮＤ１のエア吹出し部１３の長さｔと、外設部材２０の開口部２１の長さｗとを同じ大きさにしたため、実施例４よりもエアの取り込み口２３からテンターオーブン１内のエアが流入しにくくなって、外設部材２０の開口部２１と吹出しノズルＮＤ１の吹出し部１３との間での風圧上昇の効果が低下したためである。

【産業上の利用可能性】

【0058】

本発明の吹出しノズルは、フィルム製造設備のテンターオーブンでの加熱、延伸、熱固定、冷却工程やテンターオーブンのフィルムの搬送方向の上流および／または下流側に隣接して設置した気流制御装置に好ましく適用できるが、適用範囲はこれに限られない。

【符号の説明】

【0059】

１ テンターオーブン
２ 入口
３ 出口
４ フィルム
５ エア吹き出し面
１１ 均圧室
１２ 吹出し室
１３ 吹出し部
２０、２０Ａ、２０Ｂ 外設部材
２１ 開口部
２２ エアの流路
２３ エアの取り込み口
２４ 吹出しノズルに対向する面
２５ 吹出しノズルに対向する面と表裏をなす面
ＥＤ、ＥＵ 排気機構
ＥＤｉ、ＥＵｉ 排気部
ＦＲ 搬送方向
ＦＴＤ 幅方向
ＮＤｉ、ＮＵｉ、ＮＤ１Ａ、ＮＤ１Ｂ 吹出しノズル
Ｓ 走行面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】