JP7420532B2

JP7420532B2 - 乾燥装置

Info

Publication number: JP7420532B2
Application number: JP2019201832A
Authority: JP
Inventors: 浩明打田; 眞理辻; 康晴川村; 宏一上神
Original assignee: Altemira Can Co Ltd
Current assignee: Altemira Can Co Ltd
Priority date: 2019-11-06
Filing date: 2019-11-06
Publication date: 2024-01-23
Anticipated expiration: 2039-11-06
Also published as: JP2021076281A

Description

本発明は、乾燥装置に関し、特に有底筒状の缶体を乾燥する装置に適用するものに関する。

有底筒状の缶体を乾燥するインサイド・ベーク・オーブン（以下、ＩＢＯという）は、樹脂製又はステンレススチール製コンベアネットで缶体を一定量まとめて搬送して加熱処理するトンネルタイプオーブンである。例えば図１１に示すＩＢＯ１００のように、３つの領域（１０６，１０８，１１０）に分かれて加熱するタイプが主流である。前工程のインサイド・スプレーマシンで缶体内面に熱硬化性樹脂塗料が塗装された缶体１０４が、上部開口を上向きとした状態（以下、正置という）でＩＢＯ１００に搬送される。

ＩＢＯ１００では、コンベアネット１０２上に正置された缶体１０４が平面視において千鳥状のパターンを形成し、予熱帯１０６、昇温帯１０８、保持帯１１０、冷却帯１１４の各領域を通過する。予熱帯１０６では、１００℃程度で水、溶剤を蒸発あるいは揮発させる。昇温帯１０８では、樹脂の架橋反応を開始させて分子構造を密にするとともに、所定の温度に缶体１０４を到達させる。保持帯１１０では、樹脂の架橋反応をさらに促進させ要求性能を満たす塗膜を形成する。要求性能を満たす塗膜を形成するために、例えば１９０℃×６０ｓｅｃを確保する必要がある。保持帯１１０からエアシール１１２を経て、冷却帯１１４で缶温２００℃近傍から冷却されて、次の工程へ搬送される。

ＩＢＯ１００の各領域には、コンベアネット１０２上に正置された缶体１０４の上方の所定位置に、ノズル本体１１６が設けられている。ノズル本体１１６は、缶体１０４を乾燥させるための気体を缶体１０４の縦方向に平行に吐出するスリットノズル１１７を備える。スリットノズル１１７は、缶体１０４の搬送方向に直交する方向、すなわちコンベアネット１０２の幅方向を長手方向とするスリット状の吐出口を有する。吐出口は、所定の幅（例えば３～７ｍｍ）を有し、一定間隔（例えば７５～９０ｍｍ等）で搬送方向に複数配置されている。スリットノズル１１７から吐出される気体は、レイノルズ数（以下、「Ｒｅ」）２０００程度（吐出口で１２～１６ｍ／ｓ）である。以上のように缶体１０４を乾燥する際、スリットノズル１１７が配備されているエリアにおいては、スリットノズル１１７から吐出される気体を缶内に吹き込ませる衝突噴流が、また、スリットノズル１１７が配備されていないエリアにおいては、自然対流熱伝達が採用されている。

ＩＢＯ１００は、熱風循環式により、図示しないが、気体として一部の外気を吸気しバーナー加熱された熱風を、循環ファンにより循環させている。上記熱風は、上部の吹出ノズル１１８から吹出され、吹出ノズル１１８直後のパンチングプレート１２０と、スリットノズル１１７直前のパンチングプレート１２２を順に通過することによって、各領域の全体に分散、均圧化される。このようにしてスリットノズル１１７からは、均一な流速の熱風が吹き出る。

上記スリットノズルとして、特許文献１には、一対の波板を、互いの山部及び谷部が直交するように、離間して配置された渦流発生装置が開示されている。上記特許文献１によると、渦流発生装置によって生じた乱流状態にある空気が缶体に到達すると、缶体の周囲の気流の流れを乱し、缶体の表面に付着した水分を効率よく乾燥することができる。

特開平３－９５３８５号公報

しかしながら上記特許文献１のスリットノズルは、吐出口の長手方向が、搬送方向と直交する方向に配置されているため、スリットノズルからの衝突噴流が間欠的に缶内に吹き込むような構成となっている。スリットノズルの間隔が缶外径より大きい場合、自然対流のみの熱伝達になるエリア（時間）があるので、常時衝突噴流が流れ込む系よりも乾燥効率が低くなる。また、スリットノズルの間隔が缶外径より小さい場合、二つの衝突噴流が流れ込むエリアがあることで、缶内流れが不安定になり、エネルギー消費量が増え、初期設備費用もかさむことが推定される。

本発明は、缶体内を効率的に乾燥することができる乾燥装置を提供することを目的とする。

本発明に係る乾燥装置は、有底筒状に形成された複数の缶体を、上部開口を上向きにして搬送面に載せて搬送可能な搬送部と、前記複数の缶体を搬送方向に対し平行に一列に配列可能な複数のゲートと、前記複数のゲートの出口側に設けられ、前記複数の缶体の前記上部開口に向かって気体を吐出可能なスリット状の吐出口を有する複数のノズルとを備え、前記吐出口の長手方向が前記搬送方向と平行であり、前記複数のゲートは、それぞれ、前記複数の缶体が一列で通過可能な間隔を開けて、表面同士が対向するように設けられた一対の仕切りを有し、前記吐出口の前記搬送方向に交差する前記搬送面に平行な幅方向の中心に対し、前記間隔の前記幅方向の中心が、前記幅方向にずれた位置に配置されている。

本発明に係る乾燥装置において、前記吐出口の前記幅方向の中心と前記缶体の中心の間の距離をＤ、前記缶体の半径をｒとした場合、前記吐出口は（ｒ／３）≦Ｄ＜ｒの範囲内に配置されているのが好ましい。

本発明に係る乾燥装置において、前記複数のゲートの入口側に、前記複数の缶体を前記幅方向に移動させる分散機構を備える。

本発明に係る乾燥装置において、前記分散機構は、複数のシャフトと、前記複数のシャフトの軸方向を前記搬送面に交差する向きとした前記複数のシャフトを、前記幅方向へ往復動可能に支持する支持部とを有するのが好ましい。

本発明に係る乾燥装置において、前記搬送部は、前記複数のゲートの出口側において、前記複数の缶体を載せる無端ベルトを有し、前記無端ベルトは、前記複数の缶体を載せる領域に複数の貫通穴を有し、前記複数の貫通穴は、前記領域の気体を吸引可能な吸引部に連結されているのが好ましい。

本発明によれば、長手方向が搬送方向と平行に配置されたスリット状の吐出口に対し、ゲートが缶体を幅方向にずらした状態で缶体を配列することによって、缶体の上部開口が熱風に継続的に曝されるとともに、熱風をより確実に缶体内へ容易に進入させることができるため、缶体内を効率的に乾燥することができる。

本実施形態の乾燥装置の全体構成を示す模式図である。本実施形態の乾燥装置に用いられる整列機構の概略図である。本実施形態の乾燥装置に用いられる整列機構の平面図である。ノズルの斜視図である。ガイドとノズルの位置関係を示す概略図である。上記ノズルの作用の説明に供する断面図である。上記ノズルの変形例を示す斜視図である。実験装置の構成を模式的に示す斜視図である。実験装置の部分拡大図である。実施形態のノズルを通過した気体を撮影した可視化画像であり、ａはノズルが缶体の左側面付近、ｂはノズルが缶体の中央左寄り、ｃはノズルが缶体の中央右寄り、ｄはノズルが缶体の右側面にある場合の、可視化画像である。従来の乾燥装置の全体構成を示す模式図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
本実施形態に係る乾燥装置１について図１を参照して説明する。有底筒状の缶体１０４を乾燥する乾燥装置１は、搬送部で缶体１０４を一定量まとめて搬送して加熱処理するトンネルタイプオーブンである。乾燥装置１は、３つの領域に分かれて加熱する。前工程のインサイド・スプレーマシンで缶体内面に熱硬化性樹脂塗料が塗装された缶体１０４が、上部開口１０５が上向きである正置した状態で乾燥装置１に搬送される。

乾燥装置１は、上流から、昇温帯１０８、保持帯１１０、冷却帯１１４が搬送方向に沿って順に設けられている。そして、必要に応じ昇温帯１０８の前方に予熱帯１０６が設けられる。搬送部は、無端ベルトとしての樹脂製のコンベアベルト１０２を有する。コンベアベルト１０２上に正置された缶体１０４は、平面視において格子状に配置され、予熱帯１０６、昇温帯１０８、保持帯１１０、冷却帯１１４の各領域を通過する。予熱帯１０６では、１００℃以下で水、溶剤を蒸発あるいは揮発させる。昇温帯１０８では、樹脂の架橋反応を開始させて分子構造を密にするとともに、所定の温度に缶体１０４を到達させる。保持帯１１０では、樹脂の架橋反応をさらに促進させて要求性能を満たす塗膜を形成する。要求性能を満たす塗膜を形成するために、例えば１９０℃×６０ｓｅｃを確保する必要がある。保持帯１１０からエアシール１１２を経て、冷却帯１１４で缶温２００℃近傍から冷却されて、次の工程へ搬送される。

乾燥装置１の各領域には、コンベアベルト１０２上に正置された缶体１０４の上方の所定位置に、ノズル本体１０Ａがそれぞれ設けられている。ノズル本体１０Ａは、缶体１０４の縦方向に平行に気体を吐出するノズル（後述する）を備える。本明細書において平行とは、完全に平行である状態に限定されず、完全に平行な状態からわずかに傾いた状態を含む。

乾燥装置１は、熱風循環式により、図示しないが、缶体１０４を乾燥する気体として一部の外気を吸気し、１００℃～２５５℃程度にバーナー加熱された熱風を、循環ファンにより循環させている。上記熱風は、上部の吹出ノズル１１８から吹出され、吹出ノズル１１８直後のパンチングプレート１２０と、ノズル直前のパンチングプレート１２２を順に通過することによって、各領域の全体に分散、均圧化される。このようにしてノズルからは、均一な流速の熱風が吹き出る。なお、乾燥装置１の基本的な構成は、図１に示した例に限定されるものではなく、いわゆる衝突噴流を用いる他の形態にも適用できる。

乾燥装置１は、コンベアベルト１０２の上流側に、千鳥状に配置された複数の缶体１０４を搬送方向に一列に整列させる整列機構４０を備える。缶体１０４は、整列機構４０によって搬送方向に一列に整列された状態で予熱帯１０６へ搬送される。整列機構４０は、図２に示すように、分散機構４２、２個のゲート４６、及び位置決め機構４８を有する。図２において、搬送方向はｘ方向、コンベアベルト１０２の幅方向はｙ方向、コンベアベルト１０２表面に垂直な方向はｚ方向とする。

分散機構４２は、ゲート４６の入口側に設けられ、第２搬送部と、３本のシャフト５０と、３本のシャフトを支持する支持部５２とを有する。第２搬送部は、無端状のベルト４３を有するコンベアである。ベルト４３は、表面である搬送面の上に正置された複数の缶体１０４をｘ方向へ搬送する。シャフト５０は、耐摩耗性や耐久性に優れたエンジニアリングプラスチック、例えばポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート、フッ素樹脂などで形成される。シャフト５０は、円柱状であって、上端部に雌ねじが形成されている。

支持部５２は、図３に示すように、支持フレーム５４を有する。支持フレーム５４は、ベルト４３のｙ方向長さより長い長さを有する、等辺山形鋼で形成される。支持フレーム５４は、搬送面のｚ方向上側であってベルト４３をｙ方向に横断するように、配置される。支持フレーム５４は、複数のシャフト５０をｙ方向に等間隔に配置した状態で固定する。支持フレーム５４は、一辺５３に等間隔に配置された貫通穴を有する。

上記貫通穴にシャフト５０を通し、支持フレーム５４の一辺５３を挟むように二つのナット（図示しない）をシャフト５０の雌ねじにねじ込むことによって、シャフト５０が支持フレーム５４に固定される。支持フレーム５４は、シャフト５０の軸方向の中心より上端寄りの位置でシャフト５０を固定している。シャフト５０の下端は、支持フレーム５４から搬送面へ突き出ている。シャフト５０の軸方向はｚ方向に平行、すなわち搬送面に対し垂直に配置され、シャフト５０の下端と搬送面の間に所定の隙間が設けられている。複数のシャフト５０のｙ方向の間隔は、少なくとも缶体１０４のｙ方向長さより大きい。

支持部５２は、伸縮部５６を有する。伸縮部５６は、シリンダー５８と、第１シリンダブラケット６０、第２シリンダブラケット６２、シリンダフレーム６４とを有する。

シリンダー５８は、シリンダチューブ５７と、シリンダチューブ５７に対し進退可能に設けられたピストンロッド５９とを有し、軸方向をｙ方向に平行となる向きに配置される。シリンダチューブ５７に図示しない配管を通じて供給される流体によって、ピストンロッド５９がシリンダチューブ５７に対し往復動し、シリンダー５８は伸縮する。

第１シリンダブラケット６０及び第２シリンダブラケット６２は、等辺山形鋼で形成されている。第１シリンダブラケット６０の一辺６１はシリンダチューブ５７の基端に、他辺６３はシリンダフレーム６４の一辺６５に固定される。第２シリンダブラケット６２の一辺６７はピストンロッド５９の先端に、他辺６９は支持フレーム５４の他辺５５に固定されている。

シリンダフレーム６４は、ベルト４３のｙ方向長さより長い長さを有する、等辺山形鋼で形成される。シリンダフレーム６４は、搬送面のｚ方向上側に、ベルト４３をｙ方向に横断するように配置されている。シリンダフレーム６４の他辺７１は、固定フレーム７３に連結される。固定フレーム７３は、図示しない装置本体に固定されており、これによってシリンダフレーム６４は固定フレーム７３を介して装置本体に固定される。なお、上記支持フレーム５４は、固定フレーム７３から浮いた状態で配置され、固定フレーム７３に固定されていない。

シリンダチューブ５７がシリンダフレーム６４に固定されているので、ピストンロッド５９がシリンダチューブ５７に対し往復動することによって、支持フレーム５４がピストンロッド５９と一体に往復動する。したがってシリンダー５８がｙ方向に平行な方向に伸縮することによって、支持フレーム５４に固定されたシャフト５０がｙ方向に直線運動する。シリンダー５８の伸長又は収縮による、シャフト５０のｙ方向の移動距離は、缶体１０４の直径の２倍程度である。

２個のゲート４６は、後述するノズルの中心に対し、缶体１０４の中心をずらした位置に配置するように形成されている。２個のゲート４６は、それぞれ一対の仕切りとしての側壁６６を有する。一対の側壁６６は、耐摩耗性や耐久性に優れたエンジニアリングプラスチック、例えばポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート、フッ素樹脂などで形成された、矩形状の板である。一対の側壁６６は、表面同士を対向させて、表面が、ｘ方向及びｚ方向に対し平行となる向きに、配置されている。一対の側壁６６の表面同士の間に、缶体１０４が一列で通過可能な長さを有する間隔が設けられている。側壁６６のｙ方向の位置は、シャフト５０のｙ方向の移動距離の中心位置であるのが好ましい。２個のゲート４６に対し、側壁６６は３個で構成されており、中央に配置された側壁６６が両方のゲート４６の一対の側壁６６の一方を兼ねる。

一対の側壁６６はゲートフレーム６８に固定されている。ゲートフレーム６８は、ベルト４３のｙ方向長さより長い長さを有する、矩形の板で形成される。ゲートフレーム６８は、搬送面のｚ方向上側に、ベルト４３をｙ方向に横断するように固定フレーム７３上に配置され、固定フレーム７３に固定されている。ゲートフレーム６８は固定フレーム７３を介して図示しない装置本体に固定されている。ゲートフレーム６８の搬送面に対向する表面に、一対の側壁６６が等間隔で固定されている。図示しないが、ゲートフレーム６８の厚み方向に貫通した貫通穴にボルトを通し、当該ボルトを、一対の側壁６６の厚みを形成する端面に設けられた雌ねじにねじ込むことによって一対の側壁６６をゲートフレーム６８の搬送面に対向する表面に固定する。一対の側壁６６間の間隔は、缶体１０４が通過可能な長さである。

位置決め機構４８は、ゲート４６の出口側に設けられ、コンベアベルト１０２に形成された複数の貫通穴７０と、吸引部３７（図１）とを有する。複数の貫通穴７０は、複数の缶体１０４を載せるコンベアベルト１０２の領域に形成されている。複数の貫通穴７０は、コンベアベルト１０２の表面と裏面を貫通している。貫通穴７０の大きさは、缶体１０４の直径より小さい。上記領域は、一対の側壁６６を起点としｘ方向に平行な仮想線７５の間の領域である。複数の貫通穴７０は、上記領域のｙ方向の中心位置に配置され、ｘ方向に等間隔で形成されている。吸引部３７は、コンベアベルト１０２の裏面側に配置された第１吸引口３９を有するダクト（図１）４１と、ダクト４１に連結された図示しない吸引装置とを有する。吸引装置は、ダクト４１を通じて、第１吸引口３９及びコンベアベルト１０２の表面側の気体を吸引する。位置決め機構４８は、コンベアベルト１０２の表面の気体を吸引することによって、コンベアベルト１０２表面と缶体１０４の底部との間を負圧状態とし、缶体１０４をコンベアベルト１０２表面に吸着する。

図４に示すように、ノズル本体１０Ａは、ノズル１１が設けられている。ノズル１１は、図４の場合１つを図示しているが、実際はコンベアベルト１０２のｙ方向に、所定の間隔をあけて、２個設けられている。ノズル１１は、所定の間隔（例えば３～７ｍｍ）を開けて対向して配置された一対のノズル壁１２，１４を備える。図４においてノズル１１のｘ方向の端部は、開口しているのが好ましい。

ノズル１１は、パンチングプレート１２２（図１）を通過した熱風を一方向下向きへ導く流路を有する。当該流路は、ノズル壁１２，１４の間に形成された扁平形状である。一方向は、熱風の吐出方向である。図４の場合、一方向は、図中矢印方向（ｚ方向下向き）であり、上部開口１０５を上向きとして正置された有底筒状の缶体１０４の中心軸１０７に平行な方向である。ノズル１１の一方向の長さは、適宜選択することができる。

本実施形態の場合、ノズル壁１２，１４は、所定の間隔を開けて配置された一対の平板で形成されている。ノズル壁１２，１４同士は、基端において天板１３に一体化されている。ノズル本体１０Ａは、天板１３を挟んでノズル１１が形成されている。ノズル１１の基端は、パンチングプレート１２２を通過した熱風の入口である。

ノズル１１の先端は、缶体１０４の上部開口１０５に向かって熱風を吐出する、熱風の出口である吐出口１５が設けられている。吐出口１５は、スリット状の開口を有する。ノズル１１は、吐出口１５の長手方向をｘ方向と平行、すなわちコンベアベルト１０２の長手方向に対して平行に配置されている。吐出口１５のｙ方向の長さは、缶体１０４の半径より短い。ノズル１１の入口と吐出口１５を結ぶ流路は、一方向から見て扁平形状である。当該流路の開口面積は、吐出口１５の直前まで一定であるのが好ましい。図２の場合、流路および吐出口１５は、一方向から見た形状が長方形状である。ノズル１１から吐出される熱風は、所定のＲｅ、例えば、２０００程度（吐出口で１２～１６ｍ／ｓ）である。以上のように缶の乾燥においては、ノズル１１から吐出される熱風を缶体１０４に吹き込ませる、いわゆる衝突噴流が採用されている。

図５は、ｘ方向からみたときのゲート４６とノズル１１の位置関係を示す概略図である。図５に示すように、吐出口１５のｙ方向の中心と一対の側壁６６の間隔のｙ方向の中心は、ｙ方向にずれた位置に配置されている。図５の場合、吐出口１５は、間隔のｙ方向の中心からコンベアベルト１０２のｙ方向左側にずれた位置に配置されている。

なお、図５では、吐出口１５は、缶体１０４の中心からコンベアベルト１０２のｙ方向左側にずれた位置に配置されている場合について説明したが、ｙ方向右側にずれていてもよいことはもちろんである。

吐出口１５のｙ方向の中心と前記缶体１０４の中心の間の距離をＤ、缶体１０４の半径をｒとした場合、吐出口１５は、（ｒ／３）≦Ｄ＜ｒの範囲に配置されるのが好ましい。吐出口１５は、（ｒ／３）≦Ｄ＜ｒの範囲に配置されることによって、缶体１０４内に進入した熱風が、後述するコアンダ効果によって、胴部内面に沿ってより確実に直進するので、缶体１０４の全体をより均一に加熱することができる。吐出口１５は、（３ｒ／５）≦Ｄ＜ｒの範囲に配置されるのが、より好ましい。

乾燥装置１は、図６に示すように、吐出口１５に対し缶体１０４の中心を挟んで反対側に、第２吸引口２１を設けてもよい。第２吸引口２１は、図示しないが、配管を通じて循環ファンに接続される。第２吸引口２１は、吐出口１５と同様、スリット状の開口を有し、長手方向がコンベアベルト１０２の長手方向と平行となるように配置されている。第２吸引口２１と一対の側壁６６の間隔の中心の間の距離は、上記Ｄと同じでもよいし、異なっていてもよく、適宜選択することができる。

次に、乾燥装置１の作用及び効果について説明する。まず、ベルト４３は、千鳥状に配列された稠密状態で、複数の缶体１０４をｘ方向へ搬送する。ベルト４３において、複数の缶体１０４は、表面同士が接し、ひと塊となった状態で分散機構４２へ進入する。ゲート４６の入口側で、ひと塊となった缶体群は、ｙ方向へ直線運動する複数のシャフト５０によって、ｙ方向のいずれかの向きに押されながらｘ方向へ進む。ｙ方向へ押されることによって缶体群は、個々の缶体１０４に分散する。分散機構４２を通過した個々の缶体１０４は、それぞれゲート４６へ進入する。各ゲート４６において缶体１０４は、ｘ方向へ一列に配列される。ゲート４６の出口側において、コンベアベルト１０２の表面近傍の気体は、貫通穴７０を通じて、吸引部３７によって吸引されており、ゲート４６を通過した缶体１０４は、コンベアベルト１０２表面に吸着され、所定の領域に位置決めされる。

乾燥装置１では、ゲート４６ごとにコンベアベルト１０２上をｘ方向に一列に整列した状態で缶体１０４が搬送される。缶体１０４は、コンベアベルト１０２のｙ方向に２列配列され、全体として格子状に配列される。上方の所定位置に配置された吐出口１５から缶体１０４の上部開口１０５に向かって熱風が吐出される。吐出口１５の長手方向が、ｘ方向と平行に配置されているので、缶体１０４の上部開口１０５が熱風に継続的に曝されるため、缶体１０４内を効率的に乾燥することができる。

図５に示したように、ゲート４６が吐出口１５に対しｙ方向へずれた位置に配置されていることによって、吐出口１５から吐出された熱風は、缶体１０４の中心からずれた位置から缶体１０４内へ進入する。したがって熱風は、缶体１０４の胴部内面に沿って直進し、缶体１０４の内へ容易に進入することができる。缶体１０４の内へ進入した熱風は、一部が吐出口１５の長手方向に平行な方向を軸とする横渦となって缶体１０４中心部へそれながら、残部がコアンダ効果によって缶体１０４内面に沿って、缶体底部に到達する。缶体底部に到達した熱風は、反対側の胴部内面に沿って上昇する。

本実施形態に係る乾燥装置１は、熱風を缶体１０４内へ容易に進入させることができるので、缶体１０４の内面を効率的に乾燥することができる。乾燥装置１は、吐出口１５を（ｒ／３）≦Ｄ＜ｒの範囲に配置することによって、缶体１０４の全体をより均一に加熱することができる。吐出口１５は、（３ｒ／５）≦Ｄ＜ｒの範囲に配置されることによって、缶体１０４における温度差をより低減することができる。

缶体１０４は、長手方向がｘ方向に平行に配置された吐出口１５の下を、ｘ方向に一列に整列した状態で搬送される。乾燥装置１は、缶体１０４が継続的に熱風に曝されるため効率的に乾燥することができる。

本実施形態の場合、分散機構４２は、ゲート４６の入口側において稠密状態で搬送されてきた缶体群を分散させる。したがって乾燥装置１は、複数のゲート４６へ缶体１０４をより確実に割り振ることができる。ゲート４６の出口側において缶体１０４をコンベアベルト１０２に吸着するので、缶体１０４の中心からｙ方向にずれた位置に吐出された熱風によって、缶体１０４が転倒することを防止できる。したがって乾燥装置１は、缶体１０４をより確実に一列に配列した状態で位置決めしてノズル１１の下に供給することによって、缶体１０４をより効率的に乾燥することができる。

上記のようにノズル１１を配置することにより、缶体１０４の上部開口１０５から缶体１０４内へ継続的に熱風を供給することができ、さらに供給された熱風が効率的に缶体１０４内面に沿って底部へ到達する。したがって缶体１０４は、接触した熱風によって熱せられるので、効率的に乾燥される。特に缶体１０４が、アルミニウムで形成されている場合、熱伝導率が高いので、より効率的に乾燥される。

従来の乾燥装置１００の場合、吐出口の長手方向をコンベアベルトのｙ方向に平行となるように配置しているので、缶体に進入する熱風の流量の変化が大きく、缶体の上部開口が熱風に曝されるのが間欠的であるため、効率的とはいえない。吐出口のないエリアでは、基本的に自然対流による熱伝達のみで、いわゆる蒸し焼き状態である。実際のコンベアベルト上の缶体は、格子状ではなく千鳥状に配列された稠密状態で搬送される。従って、格子状に配列された缶体群よりも千鳥状に配列された缶体群の方が流体抵抗として大きくなる。吐出口から吐出された熱風の流速は缶体の上部開口付近で急速に減速し、上記熱風は缶体群のない部分に流れやすくなると考えられる。上記熱風を、缶体内面や、缶体と缶体の間に強制的に供給するには、缶体の転倒を抑止しながら流速を上げる必要があり、現実的ではない。缶体内面や、缶体と缶体の間に熱風が供給されないことによって、缶体を効率的に加熱することが難しく、缶体上部と下部の間の温度差が大きくなる。この結果、缶体は、内面の塗料の焼き付けムラや溶剤の残留、の抑制が十分でない状態となる。したがって従来は、搬送速度を落としたり、設備を長くしたりして、乾燥時間を長くしなければならなかった。

これに対し、本実施形態の場合、乾燥装置１の入り口で缶体１０４を格子状に配列することで、缶体１０４と缶体１０４の隙間を広げる。長手方向がｘ方向に平行に配置された吐出口１５から吐出された熱風は、缶体１０４と缶体１０４の隙間と、缶体１０４内とにそれぞれ流れ込む。缶体１０４と缶体１０４の隙間が広いので、上記隙間に熱風が流れ込みやすい。上記熱風によって、缶体１０４は外面からの強制対流熱伝達の効果が寄与される。

缶体１０４内に流れ込んだ熱風は、吐出口１５が缶体１０４の中心からｙ方向にずれた位置に配置されていることにより、缶体１０４内においてコアンダ効果が生じやすい。上記熱風は、コアンダ効果によって、いわゆる壁面噴流となる。壁面噴流は、自由噴流よりも拡散が抑制されるので、流速が低下しにくく、噴流の中心速度は維持される。従って、缶体１０４内の壁面噴流は、缶底まで達し、缶上部へ吹き上げる流れを形成する。缶体１０４内面の塗料の焼き付けのプロセスでは、塗料の架橋反応と共に水や溶剤の蒸発・揮発を伴う。上記壁面噴流は、これらの溶媒が缶体１０４内で滞留することを抑制し、効率よく物質移動させる。缶底に達した壁面噴流は、溶媒を含んで缶上部へ吹き上がっていくので、この噴流を回収することで、物質移動をさらに促進することができる。

格子状に缶体１０４を配列することによって時間当たりの缶体１０４の搬送数量が従来に比べ減少する。しかしながら、本実施形態の乾燥装置１は、熱伝達率及び物質移動効率を向上させた分、コンベアベルト１０２の搬送速度を上げることによって、時間当たり搬送数量を減らすことなく処理することができる。以上より、本実施形態は、熱伝達率及び物質移動効率を向上することによって、缶体１０４の塗膜の品質を向上できると共に省エネルギー化を実現することができる。

上記実施形態の場合、流路および吐出口１５は、一方向から見た形状が長方形状である場合について説明したが、本発明はこれに限らない。図７に示すノズル本体１０Ｂは、ノズル２３が設けられている。ノズル２３は、ノズル壁１２，１４の先端側、図７の場合、先端２７，２８に互いのノズル壁１２，１４に向かって突出した複数の突起３１を有する。突起３１は、櫛歯状であって、吐出口２５の長手方向に沿って複数形成されている。図７に示す突起３１は、一方向から見た形状が四角形状である。突起３１同士の間は凹部３２が形成されている。凹部３２は、突起３１と同様、四角形状である。

上記のようなノズル２３を通過した熱風は、突起３１同士の間の凹部３２を通過することにより、一方向の軸を有する縦渦となることで、直進性が増す。本変形例に係る吐出口２５は、吐出口２５の長手方向が、ｘ方向と平行に配置されているので、缶体１０４の上部開口１０５に熱風を継続的に供給できるため、缶体１０４内を効率的に乾燥することができる。

吐出口２５は、缶体１０４の中心からｙ方向にずれた位置に配置されることにより、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。また上記ノズル２３を備えた乾燥装置１は、当該ノズル２３が突起３１を有することにより、直進性が向上した熱風を吐出口２５から吐出することができるので、より効率的に缶体１０４内を乾燥することができる。ノズル２３に突起３１を設け、強制的に縦渦を発生させることによって自由噴流の大規模渦列を抑制することができる。ノズル２３を通過した熱風は、突起のないノズルを通過した熱風に比べ、吐出口の流速が保たれる領域（速度ポテンシャルコア）を伸ばすことができ、Ｒｅを大きくすることと等価の効果が得られる。上記突起３１は、四角形状である場合に限られず、三角形状でもよい。

図７の場合、ノズル壁１２に形成された突起３１と凹部３２は、ノズル壁１４に形成された突起３１と凹部３２と同じ位置に形成されているが、本発明はこれに限らない。例えば、ノズル壁１２に形成された突起３１と凹部３２は、ノズル壁１４に形成された突起３１と凹部３２と、吐出口１５の長手方向にずれていてもよく、ノズル壁１２に形成された突起３１に対応した位置にノズル壁１４に凹部３２が形成されていてもよい。

図７の場合、ノズル壁１２，１４の先端２７，２８に複数の突起３１を有する場合について説明したが、本発明はこれに限らない。突起３１は、圧力損失による熱風の直進性が著しく低下しない程度の範囲内で、吐出口２５の入口方向へずれた位置に形成してもよい。

上記実施形態の場合、乾燥装置１は、コンベアベルト１０２の上流側に、缶体１０４をｘ方向に一列に整列させる整列機構４０を有する場合について説明したが、本発明はこれに限らない。整列機構は、乾燥装置１とは別に、乾燥装置１の上流側に設けることとしてもよい。

支持フレーム５４に形成される貫通穴は、ｘ方向に長い長円状としてもよい。長円状の貫通穴とすることによって、シャフト５０のｘ方向の位置を適宜調節してシャフト５０を支持フレーム５４に固定することができる。複数のシャフト５０は、ｘ方向の位置をそれぞれ個別に設定してもよい。

ゲート４６は、ノズル１１の数に合わせて２個である場合について説明したが、本発明はこれに限らず、ノズル１１が３個以上の場合、同様に３個以上でもよい。この場合、シャフト５０は、側壁６６の数に合わせて４本以上としてもよい。ゲート４６は一対の側壁６６に替えて、一対の棒状の部材で形成してもよい。棒状の部材は、ｚ方向に複数配置してもよい。

複数の缶体１０４を載せる領域以外のベルト４３の領域に複数の貫通穴７０をさらに設けてもよい。複数の缶体１０４を載せる領域以外のベルト４３の領域に設けられた貫通穴７０を通じて、吐出口１５から吐出された熱風を効率的に回収することができる。

上記実施形態で説明した位置決め機構に替えて、一対の仕切りを、予熱帯１０６、昇温帯１０８、及び保持帯１１まで延長して設けてもよい。この場合、一対の仕切りは、十分な耐熱性を有する材料で形成される。また、この場合、コンベアベルト１０２に替えて、樹脂製又はステンレススチール製のコンベアネットを用いてもよい。

上記吐出口１５の先端に、吐出口１５の一部を閉塞する網などのフィルターを設けることによって、吐出口１５から吐出された熱風のＲｅを変えることとしてもよい。

支持部がｙ方向に平行な直線運動することによって、シャフト５０を往復動させる場合について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、支持部がｚ方向に平行な軸を中心に公転することによって、シャフト５０をｙ方向へ往復動させることとしてもよい。

分散機構は、シャフト５０及び支持部５２を有する構成に替えて、ノズル壁１２，１４の入口側に配置された分岐ガイドを有する構成としてもよい。分岐ガイドは、先端をｘ方向の上流側に突出させ、基端においてノズル壁１２，１４の入口側に連結されており、基端を中心として先端がｙ方向へ揺動するように形成される。ｙ方向へ揺動する分岐ガイドは、ひと塊となった缶体群をｙ方向のいずれかの向きに押すことによって、個々の缶体１０４に分散することができる。

実際に上記実施形態に係る吐出口の配置の有効性を検証した結果を以下に説明する。まず図８に示す実験装置１２４を用意した。当該実験装置１２４は、上部の吹出ノズル１１８、パンチングプレート１２０、ノズル本体１０Ａを介して、気体が缶体１０４に吐出される。気体は、レイノルズ数を２０００、吐出口１５における流速を６ｍ／ｓとした。缶体１０４は、リニアガイド３４によって、吐出口１５の長手方向に直交する方向に移動可能に保持されている。缶体１０４の移動速度は、２．４０ｃｍ／ｓとした。

粒子イメージ流速計測法(Particle Image Velocimetry)により、吐出された気体の流れを撮影した。具体的には、ＣＣＤカメラ３６を用いて、ノズル１１から吐出された気体の流れを撮影した。トレーサーとしてオイルミスト（平均粒径１μｍ、比重ｓ≒１．０５）を用いた。光源３８は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ（最大出力２００ｍＪ）であり、図８の位置よりレーザーシートを照射した。

缶体１０４（図９）は、透明樹脂で形成した、直径６６ｍｍ、高さ１２３ｍｍの上部開口を有する有底筒状体を用いた。ノズル１１は、一方向の長さを３０ｍｍ、吐出口１５のｙ方向長さを５ｍｍ、缶体１０４を載せた台と天板１３までの距離を１９０ｍｍとした。ＣＣＤカメラ３６を用いてノズル１１から吐出された気体の流れを撮影した結果を図１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄに示す。

各画像の右下には、缶体１０４の左側胴部と、吐出口が一致した時点からの経過時間を示す。図１０のａ、図１０のｄに示すように、缶体胴部の近傍では、吐出口１５から吐出された気体は、一方向へ直進し、コアンダ効果により缶体胴部内面に沿って、缶体内部に進入している。

図１０のｂ、図１０のｃに示すように、吐出口１５が、缶体１０４の中心からの距離Ｄが９ｍｍ（図１０のｂ）、及び７．８ｍｍ（図１０のｃ）の位置では、吐出口１５から吐出された気体は、コアンダ効果により缶体胴部へ向かいながら、缶体内部へ入りこんでいることが確認された。

吐出口１５が缶体胴部に近い方が、気体は、コアンダ効果により缶体胴部へ向かいやすい。したがって上記の結果から、缶体１０４の中心からの距離Ｄが９ｍｍ、及び７．８ｍｍよりも缶体胴部に近い位置、すなわち吐出口１５が少なくとも（ｒ／３）≦Ｄの位置では、吐出口１５から吐出された気体は、缶体胴部へ向かいながら、上部開口１０５から缶体内部へ入りこむこといえる。

１乾燥装置
１０Ａ，１０Ｂノズル本体
１１ノズル
１２，１４ノズル壁
１５吐出口
２３ノズル
２５吐出口
３１突起
３７吸引部
４２分散機構
４６ゲート
４８位置決め機構
５０シャフト
５２支持部
６６側壁（仕切り）
７０貫通穴
１００乾燥装置
１０２無端ベルト

Claims

有底筒状に形成された複数の缶体を、上部開口を上向きにして搬送面に載せて搬送可能な搬送部と、
前記複数の缶体を搬送方向に対し平行に一列に配列可能な複数のゲートと、
前記複数のゲートの出口側に設けられ、前記複数の缶体の前記上部開口に向かって気体を吐出可能なスリット状の吐出口を有する複数のノズルと
を備え、
前記吐出口の長手方向が前記搬送方向と平行であり、
前記複数のゲートは、それぞれ、
前記複数の缶体が一列で通過可能な間隔を開けて、表面同士が対向するように設けられた一対の仕切りを有し、
前記吐出口の前記搬送方向に交差する前記搬送面に平行な幅方向の中心に対し、前記間隔の前記幅方向の中心が、前記幅方向にずれた位置に配置されており、
前記吐出口は、前記缶体の中心から前記幅方向にずれた位置に配置されており、前記吐出口から吐出された前記気体を、前記缶体の中心からずれた位置から前記缶体内に進入させる乾燥装置。
前記吐出口の前記幅方向の中心と前記缶体の中心の間の距離をＤ、前記缶体の半径をｒとした場合、前記吐出口は（ｒ／３）≦Ｄ＜ｒの範囲内に配置されている請求項１に記載の乾燥装置。
前記複数のゲートの入口側に、前記複数の缶体を前記幅方向に移動させる分散機構を備える請求項１又は２に記載の乾燥装置。
前記分散機構は、
複数のシャフトと、
前記複数のシャフトの軸方向を前記搬送面に交差する向きとした前記複数のシャフトを、前記幅方向へ往復動可能に支持する支持部と
を有する請求項３に記載の乾燥装置。
前記支持部は、前記幅方向に平行な方向に伸縮する伸縮部を有し、
前記伸縮部は、前記複数のシャフトを前記幅方向に直線運動させる請求項４に記載の乾燥装置。
前記搬送部は、前記複数のゲートの出口側において、前記複数の缶体を載せる無端ベルトを有し、
前記無端ベルトは、前記複数の缶体を載せる領域に複数の貫通穴を有し、
前記複数の貫通穴は、前記領域の気体を吸引可能な吸引部に連結されている
請求項１～５のいずれか１項に記載の乾燥装置。