エアナイフ

エアナイフは、コンベア上を移動する製品から液体や破片を吹き飛ばすために使用するツールです。エアナイフは通常、製造工程で、または再帰リサイクル プロセスの最初のステップとして使用され、他のコンポーネントから軽い粒子や小さな粒子を分離して、後続のステップ、製造後の部品の乾燥、コンベア洗浄、コンポーネント洗浄の一部で使用します。ナイフは、流線型流 とも呼ばれる、高強度で均一な層流のシートで構成されています。

工業用エアナイフは、加圧空気が層流パターンで排出される一連の穴または連続スロットを含む加圧空気プレナムです。排出された空気の速度は、空気が向けられた物体の表面に衝撃空気速度を生み出します。この衝撃空気速度は、微風からマッハ0.6 (40,000 フィート/分) を超える速度までの範囲で変化し、機械的な接触なしに製品の表面を変化させます。

エアナイフは、液体を除去し、液体の厚みを制御し、液体コーティングを乾燥させ、異物を取り除き、製品の表面を冷却し、または材料を表面に機械的に接着するための保持力を生成します。また、静電気防止バーからの電流をエアナイフの出口ストリームに注入して、一部の表面の静電気を中和することもできます。

エアナイフの製造用途の大半では、製品が空気流を通過している間、エアナイフは静止しています。その他の状況では、製品は静止しており、エアナイフは静止した製品の表面上を移動 (往復または回転) します。エアナイフが実際に製品を切断 (2 点間の機械的結合を切断) できる用途はほとんどありませんが、エアナイフは多くの場合、あらゆる表面上の不要な物質や異物を除去または制御する最も効率的な方法です。亜鉛メッキ業界に関して言えば、エアナイフは亜鉛コーティングが鋼表面で液体状態にある間にコーティングを拭き取ることで、亜鉛コーティングの量を正確に制御するために使用されます。ほとんどのホットディップ用途では、上部と下部のコーティングされた表面の両方を、フィードバック ループを介してコンピューターで個別に制御でき、精度はプラスマイナス 5 グラム/平方メートルです。この用途のほとんどのエアナイフ システムでは、ワイピング剤として大気ではなく加熱窒素ガスを使用します。窒素はベース メタルの酸化を減らすために使用されます。

1950 年代から 60 年代にかけて、「エア ドクター」という用語は、圧縮空気を使用して非接触で異物を吹き飛ばす方法を指すために初めて使用されました。当時、印刷業界と繊維業界はエア ドクターの最大のユーザーの一部であり、「ドクター ロール」や「ドクター ブレード」になぞらえて名付けられました。これらの業界では、表面の液体の厚さを制御したり、次のプロセスの前に材料の表面から異物を吹き飛ばしたりするために、圧縮空気システムからの広い空気経路が必要になることがよくありました。使用された他の用語には、エア バー、エア スクイージー、エア カーテン、エア ジェット、エア ブラスト、エア ブローオフ、エア ノズル、エア コーム、エア ブレード、エア ドクター ブレードなどがあります。今日、最も一般的に使用される用語は単に「エア ナイフ」です。

圧縮工場空気で駆動するエアナイフはさまざまな産業用途で使用されていますが、ほとんどの用途において、産業用ブロワー駆動エアナイフは圧縮空気ナイフに比べてエネルギー使用量を50～75%削減できることが実証されています。^{[1]ブロワー駆動エアナイフシステムは、1987年の}モントリオール議定書の制定とともに普及しました。この議定書により、当時多くの産業で洗浄剤として使用されていた 大気中のオゾン層を破壊するCFC（クロロフルオロカーボン）の段階的廃止が世界中で開始されました。

これらの溶剤ベースの洗浄剤のほとんどは単に蒸発するため、吹き飛ばしやその他の乾燥方法は必要ありませんでした。プリント基板業界はまだ初期段階でしたが、水性および半水性の部品洗浄システムへの転換を最初に開始した業界の 1 つでした。

ほぼすべての既存および将来の回路基板工場が新しい環境に優しい洗浄技術を使用する中、はんだフラックスやその他の汚染物質を除去するために水ベースの洗浄後に PC 基板を乾燥させる新しい方法も必要になりました。その後すぐに、他の業界では他の種類の溶剤ベースの部品洗浄から水ベースの洗浄への移行が始まりました。さらに、さまざまな製造部門で使用される水ベースのインク、塗料、コーティング、接着剤、その他のソリューションへの転換により、以前は存在しなかったエアナイフ乾燥機の必要性が生じました。モントリオール議定書と世界中の業界による環境管理義務の遵守の結果、かつてのニッチビジネスであったエアナイフは産業になりました。

生産ラインのエアナイフの長さは、通常 0.25 ～ 200 インチ (6.4 ～ 5,080.0 mm) で、排出空気スロットまたは穴は 0.001 ～ 0.25 インチ (0.025 ～ 6.350 mm) です。固定エアナイフ構成では、アプリケーション基準に応じて 1 ～ 12 個のエアナイフが必要になる場合があります。エアは、産業用ブロワーまたはエアコンプレッサーのいずれかのエアジェネレーターを介してエアナイフスロットに吹き付けられ、所定の排出空気量と必要な速度が供給されます。

コンプレッサーとブロワーのどちらを選ぶかは、用途、環境、効率、デューティ サイクルなど、考慮すべき点が数多くあります。圧縮空気は、自由空気中に排出するエア ナイフに使用すると最も効率が悪くなりますが、一次プラント空気の使用が可能です。エア ナイフに供給する配管のサイズは、直径1 ⁄ 4 インチ (6.4 mm) と小さいため、限られたスペースに最適です。ブロワー駆動のエア ナイフは、供給配管の直径が大きいため、サイズも大きくなりますが、圧縮空気よりも効率が向上するため、電力コストの節約が容易に正当化されます。

今日のエアナイフの設計は進化しており、一部のメーカーは、排出係数が 0.95 の非常に効率的な「ティアドロップ」形状を製造しています。これらのブロワー駆動のエアナイフの設計は、通常、幅約 3.5 インチ (89 mm) x 高さ 5.5 インチ (140 mm) x 長さは任意ですが、ティアドロップ形状は、衝撃空気速度を設計する必要がある製品の基準に応じて、高さ 1.5 ～ 10 インチ (38 ～ 254 mm) の範囲になります。厚さ1 ⁄ 8 インチ (3.2 mm) のアルミ押し出し材から 11 ゲージの加工ステンレス鋼までさまざまな構造のエアナイフの重量は、1 ポンド/フィートから 25 ポンド/フィートになります。製品の幅と速度に応じて、エアナイフは、製品の表面から 0.5 ～ 12 インチ (13 ～ 305 mm) 以上離れた場所から効果的な吹き飛ばし性能を発揮します。直径 1 ～ 4 インチ (25 ～ 102 mm) の丸型エアノズルは、このような用途向けに設計されている場合、製品表面から最大数フィート (1 ～ 2 メートル) 離れた表面に対しても効果を発揮します。

エアナイフの最も一般的な用途は、材料の表面から独立した物質（液体または固体）を封じ込めたり除去したりすることです。用途には、充填およびすすぎ後のボトルや缶の乾燥、はんだペーストおよびフラックスを除去するためのコンベア洗浄後のプリント回路基板、自動機械加工後の金属鋳造などがあります。また、連続金属熱処理オーブン、食品加工における冷間加工または保管エリア、クリーンルームの入口の粉塵封じ込めなどの産業用途で、表面に加熱または冷却された空気を送ったり、加熱または冷却された環境を互いに分離するための目に見えない空気バリアを作成したりすることもできます。

エアナイフは、さまざまな業界、用途、環境で幅広く使用されています。目に見えない高速の気流は、さまざまな形状とサイズのエアナイフ設計によって放出されます。精度の低い「ガレージで作られた」デバイスから、クラス 100 クリーンルームのエアナイフに使用される最も珍しい金属構造まで、さまざまな種類があります。

コンベア式エアナイフ設備の周囲で騒音の低減と湿気の封じ込めが重要になる場合、一部の製造施設では、囲いの中にエアナイフを設置しています。これらの囲いは、水分を封じ込め、エアナイフの騒音を減らし、さらには安全上の懸念を引き起こす可能性のある液体を排除します。

ブローオフ装置には、常にさまざまな種類があります。圧縮空気ブローオフ用のエアナイフとノズルは、穴の開いた自家製の丸パイプから、設計された高圧エアナイフまで多岐にわたります。圧縮空気を使用して最高の効率を達成するために、多くの圧縮空気ナイフの製造業者は、コアンダ効果を利用して、他のタイプのナイフやノズルよりも圧縮空気ナイフの設計を改良しています。低圧ブローオフ空気用の圧縮空気の効率はブロワーよりもはるかに低いですが、コアンダにヒントを得たエアナイフは、周囲の空気を高速の流れに巻き込んで、ブローオフ効果を高めます。

涙滴型エアナイフには、ブロワー駆動エアナイフ業界の標準として、正確な空気排出スロットに向かって先細りになる球根状のプレナムがあります。穴が開けられた丸いパイプの平均排出係数は 0.6 (効率 60%) ですが、涙滴型エアナイフは一般に 0.95 (効率 95%) で、ブロワーモーターの電力需要を最小限に抑えながら、空気が向けられる表面への衝撃空気速度が大幅に高くなります。これらの涙滴型デザインは、押し出しアルミニウム形状、加工カーボンおよびステンレス鋼で利用できます。

特に清掃に使用する場合、労働安全衛生局 (OSHA) とその圧縮空気に関する規格および指令に関する情報が必要です。