JP2006326385A - 紫外線照射処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】紫外線照射処理装置において、厚みのある処理対象物品を扱う場合でも、可及的に酸素濃度を低くする。
【解決手段】不活性ガスを噴射するノズル１７と、紫外線照射対象位置ＬＰに向けて紫外線を照射する紫外線照射部ＬＳと、処理対象物品ＷＫを前記紫外線照射対象位置ＬＰへ搬送する搬送手段ＴＭとが備えられた紫外線照射処理装置において、前記搬送手段ＴＭは、搬送体ＢＴを巻回して物品搬送のための往路と帰還のための復路で循環回転させる搬送コンベア１２にて構成され、前記搬送コンベア１２の周囲を覆う外部カバー体１３と、前記外部カバー体１３の内部空間に配置されて前記紫外線照射対象位置ＬＰを含む前記往路の前記搬送体ＢＴの周囲を覆う内部カバー体１４とが設けられ、前記ノズル１７が前記内部カバー体１４の内部空間に不活性ガスを噴射するように配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、不活性ガスを噴射するノズルと、紫外線照射対象位置に向けて紫外線を照射する紫外線照射部と、処理対象物品を前記紫外線照射対象位置へ搬送する搬送手段とが備えられた紫外線照射処理装置に関する。

かかる紫外線照射処理装置は、紫外線硬化型樹脂等の紫外線反応素材を塗布した処理対象物品に紫外線を照射して塗布素材に硬化等の所定の反応を起こさせるものである。
このような紫外線処理においては、処理雰囲気中に酸素が存在するのを嫌う場合が多く、そのような場合では、下記特許文献１にも記載のように、窒素ガス等の不活性ガスを充填して酸素を追い出した状態の反応室内で、紫外線を処理対象物品に照射することが考えられている。
特開平１１−２６８２４０号公報

しかしながら、処理対象物品が上記特許文献１に記載のようなシート状の部材であれば、処理対象部材の搬入あるいは搬出箇所において酸素の侵入を阻止する機構を組み込むことは比較的容易であり、容易に反応室の酸素濃度を十分に低くすることができるが、厚手の板材のような厚みのある部材を処理対象物品とするときは、処理対象物品の搬入あるいは搬出のための空間を確保するために大きな隙間ができることになり、紫外線照射対象位置での酸素濃度を十分には低くできない不都合があった。
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、厚みのある処理対象物品を扱う場合でも、可及的に酸素濃度を低くする点にある。

本出願の第１の発明は、不活性ガスを噴射するノズルと、紫外線照射対象位置に向けて紫外線を照射する紫外線照射部と、処理対象物品を前記紫外線照射対象位置へ搬送する搬送手段とが備えられた紫外線照射処理装置において、前記搬送手段は、前記処理対象物品を支持して搬送するための搬送体を巻回して、前記処理対象物品を搬送する往路と帰還のための復路とで循環回転させる搬送コンベアにて構成され、少なくとも前記搬送体が前記復路から前記往路へ移行する搬送始端部を囲む状態で前記搬送コンベアの周囲を覆う外部カバー体と、前記外部カバー体の内部空間に配置されて前記紫外線照射対象位置を含む前記往路の前記搬送体の周囲を覆う内部カバー体とが設けられ、前記ノズルが前記内部カバー体の内部空間に不活性ガスを噴射するように配置されて構成されている。

すなわち、搬送手段として前記搬送体を駆動装置にて巻回駆動して循環回転させる搬送コンベアの形式の搬送手段を採用することで、厚みのある部材でも安定的に前記紫外線照射対象位置を経由して搬送駆動することができる。
このような搬送形式を採る場合において、搬送コンベアの周囲を覆う外部カバー体と、前記紫外線照射対象位置付近において前記搬送体の周囲を比較的狭い空間を形成するように覆う内部カバー体の２重カバー構成として、前記内部カバー体の内部空間内で不活性ガスを噴出させることで、前記紫外線照射対象位置付近の残留酸素濃度を低くする構成としている。

内部カバー体は、搬送コンベアの搬送体の往路についてのみそれの周囲を覆うようにして極力容積を小さくすることで、酸素を追い出しやすくしている。
それでも、処理対象物品の搬送のために内部カバー体の内部空間に処理対象物品と共に搬送体が送り込まれるとき、その搬送体等の移動に巻き込まれる形で、内部カバー体の入口部分外側の空気が内部カバー体の内部空間に引き込まれることになる。
従って、内部カバー体の入口部分外側の空気の酸素濃度が高いと、前記紫外線照射対象位置での残留酸素濃度が高くなってしまう。
そこで、内部カバー体の入口部分外側が外部カバー体に覆われた状態とすることで、内部カバー体の入口部分から引き込まれる空気中の残留酸素濃度を低下させておく。
更に、内部カバー体の入口部分外側を覆っている外部カバー体の配置構成については、外部カバー体を、少なくとも搬送コンベアの搬送始端部を囲む状態で搬送コンベアの周囲を覆うように配置する。
搬送コンベアの搬送始端部は、搬送体が空気を引き込む起点であるので、この位置から外部カバー体で囲み込んで酸素濃度を下げていくことで、前記紫外線照射位置での残留酸素濃度を可及的に低くすることができる。
ちなみに、この外部カバー体を備えることによる効果を具体的な数値例で説明すると、処理対象物品の入口部分の開口寸法（外側カバー体の入口の開口）寸法を５０ｍｍ（高さ）×１０００ｍｍ（幅）、処理対象物品の寸法を１２ｍｍ（厚さ）×９００ｍｍ（幅）×６００ｍｍ（長さ）、処理対象物品の搬送間隔を１枚／２ｓｅｃ、処理対象物品の搬送速度を３０ｍ／ｍｉｎ、注入不活性ガス（窒素ガス）の酸素濃度を０．０１％以下、不活性ガスの供給量を６０ｍ^３／ｈｏｕｒ（ｎｏｒｍａｌ）としたとき、外部カバー体を外した状態では、前記紫外線照射対象位置近傍での酸素濃度が５．０％以上あったものが、外部カバー体を上記のような配置で取付けると０．２５〜０．２８％程度にまで低減させることができた。

又、本出願の第２の発明は、上記第１の発明の構成に加えて、前記外部カバー体は、前記搬送コンベアの全体を覆うように配置されている。
すなわち、外部カバー体は、内部カバー体の入口側において、搬送コンベアの搬送始端部を囲むことでそれの主たる機能を発揮するのであるが、搬送始端側に限らず、搬送終端部までを含めて全体を覆うことで、更に効果的に酸素の侵入を抑制することができる。

上記第１の発明によれば、紫外線照射処理装置において、内部カバー体と外部カバー体の２層構造にすると共に、外部カバー体の設置範囲を適切に設定することで、厚みのある処理対象物品を扱う場合でも、可及的に酸素濃度を低くすることができるに至った。
又、上記第２の発明によれば、搬送始端側に限らず、搬送終端部までを含めて搬送コンベアの全体を覆うことで、更に効果的に酸素の侵入を抑制することができ、前記紫外線照射対象位置での残留酸素濃度を更に低く抑制することができる。

以下、本発明の紫外線照射処理装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本実施の形態の紫外線照射処理装置ＵＴは、処理対象物品の搬送方向に沿った断面を概略的に示す図１のように、紫外線ランプ１１を内蔵した紫外線照射部ＬＳと、処理対象物品ＷＫを紫外線照射部ＬＳによる紫外線照射対象位置ＬＰへ搬送する搬送手段ＴＭである搬送コンベア１２と、搬送コンベア１２の全体を上下から囲んで搬送コンベア１２の周囲をすっぽりと覆う外部カバー体１３と、外部カバー体１３の内部空間に配置された内部カバー体１４とを主要部として構成されている。
図１において、搬送上流側（右側）の入口から搬送コンベア１２上に搬入された処理対象物品ＷＫは、搬送コンベア１２に搬送されて紫外線照射部ＬＳにより紫外線照射対象位置ＬＰを通過する。この通過の際に処理対象物品ＷＫに塗布された紫外線硬化型樹脂が硬化して、紫外線照射処理の完了した処理対象物品ＷＫは反対側の出口から搬出される。

搬送コンベア１２はベルトコンベア式に構成され、図示を省略するモータ等の駆動手段にて回転駆動される一対のドラム１２ａ，１２ｂの間に搬送体ＢＴである搬送ベルト１２ｃが巻回されている。
搬送ベルト１２ｃは、処理対象物品ＷＫを載置搬送する上方側の往路と帰還のための下方側の復路とで循環回転し、処理対象物品ＷＫを、前記紫外線照射対象位置ＬＰを経由して、図１において矢印Ａで示す搬送方向に搬送する。
外部カバー体１３は、この搬送コンベア１２において搬送体ＢＴが前記復路から前記往路へ移行する搬送始端部を囲む状態に配置されている。
本実施の形態では、処理対象物品ＷＫは紫外線硬化型樹脂を塗布した厚手の木材である。

外部カバー体１３は、下部側部分１３ａと上部側部分１３ｂとが搬送コンベア１２の搬送横幅方向の両側脇で隙間無く連なり、処理対象物品ＷＫが搬入される入口側開口１５，処理済の処理対象物品ＷＫが搬出される出口側開口１６及び紫外線照射部ＬＳの取付け部等を除いて、外部からの酸素の侵入を防ぐように組み立てられている。
上部側部分１３ｂにおける搬送方向の略中央箇所には紫外線照射部ＬＳが取付けられ、紫外線照射部ＬＳと上部側部分１３ｂとの連結部分は、外部からの酸素の侵入を防ぐように密状態で組み付けられている。
上部側部分１３ｂにおける搬送方向の上流端（処理対象物品ＷＫの入口側端部）と下流端（処理対象物品ＷＫの出口側端部）とには、外部カバー体１３の内部空間を充填する不活性ガスを排気するための排気口１３ｃが形成されている。この排気口１３ｃを備えて不活性ガスを排出することで、不活性ガスが周囲の環境に悪影響を及ぼすのを回避できる。

内部カバー体１４は矩形筒状に形成され、搬送方向の上流側端部が上流側の排気口１３ｃの下流側位置付近まで延出し、搬送方向の下流側端部が下流側の排気口１３ｃの上流側位置付近まで延出して、前記紫外線照射対象位置ＬＰを含む前記往路の搬送ベルト１２ｃの周囲を覆っている。
搬送ベルト１２ｃと、その搬送ベルト１２ｃに載置された状態で搬送される処理対象物品ＷＫは、内部カバー体１４によって形成されるトンネル内を搬送方向に移動して行くことになる。
内部カバー体１４の上面には、紫外線照射部ＬＳから出射した紫外線を透過させるための石英ガラス製の窓１４ａが形成されている。
本実施の形態では、内部カバー体１４の内部空間には、合計３箇所に不活性ガスを噴射するノズル１７が設置されている。もちろん、４箇所あるいはそれ以上の箇所にノズル１７を設置しても良い。

３つのノズル１７のうちの２個は、紫外線照射対象位置ＬＰを挟んで搬送方向上流側と下流側に近接して配置され、残りの１個は、紫外線照射対象位置ＬＰと内部カバー体１４の上流側端部（入口部分）との間の中央よりも若干上流側端部寄りに配置されている。
３つのノズル１７はいずれも同一構成であり、図２の概略斜視図に示すように、略円筒状のパイプ部材１７ａの両端が不活性ガスを供給する供給パイプ１７ｂに外嵌するように組み付けられ、パイプ部材１７ａに不活性ガスの噴出孔１７ｃが一列に形成されている。
パイプ部材１７ａは、供給パイプ１７ｂに対して気密シール用のＯリングを介して回転可能に取付けられており、パイプ部材１７ａを手動操作で回転させることにより不活性ガスの噴出方向を変更操作することができる。尚、本実施の形態では、不活性ガスとして窒素ガスを用いている。
３つのノズル１７から噴射された不活性ガス（窒素ガス）は、内部カバー体１４の内部空間に充満して酸素濃度を低下させると共に、更に、内部カバー体１４の入口及び出口から流出して、外部カバー体１３との協働により内部カバー体１４の入口部分外側及び出口部分外側の酸素濃度を低下させ、排気口１３ｃから排出される。

紫外線照射部ＬＳは、紫外線ランプ１１を冷却するための冷却風を導入するために、筐体１８に吸気口１８ａと排気口１８ｂとが形成されている。
紫外線ランプ１１を冷却するための冷却風は通常の空気であり、この冷却用の空気が内部カバー体１４及び外部カバー体１３内に漏れるのを防止するために、筐体１８と外部カバー体１３及び内部カバー体１４とは、気密封止となるように組み付けられている。
更に、内部カバー体１４の窓１４ａも気密封止状態で取付けられている。

上記構成の紫外線照射処理装置ＵＴにおける、紫外線照射対象位置ＬＰ付近での酸素の排除効果について、具体的なデータを示す。
以下、処理条件を列記する。
処理対象物品ＷＫの寸法は、１２ｍｍ（厚さ）×１５２ｍｍ（幅）×９００ｍｍ（長さ）であり、この処理対象物品ＷＫを搬送横幅方向に５列に並べて搬送する。
処理対象物品ＷＫの搬送速度は２０ｍ／ｍｉｎとし、５列の処理対象物品ＷＫを毎分５セットの間隔で搬送する。
ノズル１７から供給する窒素ガスは、酸素濃度が０．８％のものを使用し、その供給量は６０ｍ^３／ｈｏｕｒ（ｎｏｒｍａｌ）とする。
この処理条件下で、処理対象物品ＷＫ搬送前の紫外線照射対象位置ＬＰ付近の酸素濃度の測定結果は約０．９％であり、処理対象物品ＷＫ搬送中の紫外線照射対象位置ＬＰ付近の酸素濃度の測定結果は約１．０％となった。
処理対象物品ＷＫ搬送前は、供給窒素ガスの酸素濃度よりも０．１％の上昇に留まり、処理対象物品ＷＫ搬送中は、供給窒素ガスの酸素濃度よりも０．２％の上昇に留まり、厚みのある処理対象物品を搬送する場合でも、十分に残留酸素濃度を低く抑制できることを確認できた。

更に、処理対象物品ＷＫの搬送速度をより高速化した場合にも十分に残留酸素濃度を低く抑制するために、ノズル１７からの不活性ガス（窒素ガス）の噴出方向を変化させた場合の具体的なデータを示す。
処理条件として、処理対象物品の入口部分の開口寸法（外側カバー体の入口の開口）寸法を５０ｍｍ（高さ）×７００ｍｍ（幅）、注入不活性ガス（窒素ガス）の酸素濃度を０．０１％以下、不活性ガスの供給量を６０ｍ^３／ｈｏｕｒ（ｎｏｒｍａｌ）としたとき、ノズル１７の不活性ガスの噴出方向を鉛直下方向き（処理対象物品ＷＫの搬送方向に対して直交方向）に噴出した場合では、搬送速度を、２０ｍ／ｍｉｎ，３０ｍ／ｍｉｎ，４０ｍ／ｍｉｎと変化させると、紫外線照射対象位置ＬＰ付近の残留酸素濃度は、夫々、０．０６％，０．０７％，３．２％となり、搬送速度が４０ｍ／ｍｉｎに達すると残留酸素濃度がかなり大きい値となった。
これに対して、搬送方向で紫外線照射対象位置ＬＰ直前に配置したノズル１７（便宜上、以下において「ノズルＡ」と称する）の不活性ガスの噴出方向を鉛直下方向きから搬送方向上流側に３０度傾けると、搬送速度が４０ｍ／ｍｉｎでも紫外線照射対象位置ＬＰ付近での残留酸素濃度が０．５％と低い値になった。
すなわち、処理対象物品ＷＫの搬送速度を高速にすると、それに伴って搬送体ＢＴや処理対象物品ＷＫと共に入口側から侵入してくる酸素の量が増大し、単に不活性ガスを内部カバー体１４の内方空間に噴出するだけでは、十分には残留酸素濃度を低下させることができなくなるが、ノズル１７による不活性ガスの噴出方向を可変として、酸素の侵入を阻止する方向に傾けられるようにして、残留酸素濃度を十分に低下させることができたのである。
但し、搬送速度が８０ｍ／ｍｉｎまで上昇すると、紫外線照射対象位置ＬＰ付近での残留酸素濃度が４．０％と大きな値となった。

しかしながら、この搬送速度が８０ｍ／ｍｉｎと極めて高速搬送の場合でも、前記ノズルＡと、搬送方向で紫外線照射対象位置ＬＰ直後に配置したノズル１７（便宜上、以下において「ノズルＢ」と称する）との不活性ガスの供給量を変化させることによって、紫外線照射対象位置ＬＰ付近での残留酸素濃度を十分に低く抑制できることを確認できた。
より具体的には、ノズルＡ及びノズルＢの不活性ガスの総供給量は不変でも、紫外線照射対象位置ＬＰ直前に配置したノズルＡの不活性ガスの供給量の割合を、紫外線照射対象位置ＬＰ直後に配置したノズルＢの不活性ガスの供給量の割合よりも大とすることで、紫外線照射対象位置ＬＰ付近での残留酸素濃度を更に低く抑制できたのである。
すなわち、上記の不活性ガスの噴出方向を変化させる実験では、ノズルＡ及びノズルＢの双方のガス供給量を３０ｍ^３／ｈｏｕｒ（ｎｏｒｍａｌ）としたのに対して、ノズルＡの不活性ガスの供給量を４５ｍ^３／ｈｏｕｒ（ｎｏｒｍａｌ）とし、ノズルＢの不活性ガスの供給量を１５ｍ^３／ｈｏｕｒ（ｎｏｒｍａｌ）としたときに、搬送速度が８０ｍ／ｍｉｎで、紫外線照射対象位置ＬＰ付近での残留酸素濃度が、上記の４．０％から０．５％にまで低減させることができた。

〔別実施形態〕
以下、本発明の別実施形態を列記する。
（１）上記実施の形態では、搬送体ＢＴとして搬送ベルト１２ｃを備えたベルトコンベア式の搬送コンベア１２を例示しているが、前記搬送コンベア１２をチェーンコンベアにて構成する等、搬送体ＢＴの具体構成は種々に変更可能である。
（２）上記実施の形態では、外部カバー体１３は、搬送コンベア１２をすっぽりと覆う構成とした場合を例示しているが、例えば、搬送下流端付近においては搬送コンベア１２を露出させる構成としても良く、少なくとも、搬送コンベア１２の搬送始端部を囲む状態であれば足りる。
（３）上記実施の形態では、不活性ガスとして窒素ガスを例示しているが、希ガスや二酸化炭素等の各種のガスを用いることができる。

本発明の実施の形態にかかる紫外線照射処理装置の概略断面図 本発明の実施の形態にかかるノズルの斜視図

符号の説明

１２ 搬送コンベア
１３ 外部カバー体
１４ 内部カバー体
１６ 排気口
１７ ノズル
ＢＴ 搬送体
ＬＰ 紫外線照射対象位置
ＬＳ 紫外線照射部
ＴＭ 搬送手段

Claims (2)

1. 不活性ガスを噴射するノズルと、紫外線照射対象位置に向けて紫外線を照射する紫外線照射部と、処理対象物品を前記紫外線照射対象位置へ搬送する搬送手段とが備えられた紫外線照射処理装置であって、
   前記搬送手段は、前記処理対象物品を支持して搬送するための搬送体を巻回して、前記処理対象物品を搬送する往路と帰還のための復路とで循環回転させる搬送コンベアにて構成され、
   少なくとも前記搬送体が前記復路から前記往路へ移行する搬送始端部を囲む状態で前記搬送コンベアの周囲を覆う外部カバー体と、前記外部カバー体の内部空間に配置されて前記紫外線照射対象位置を含む前記往路の前記搬送体の周囲を覆う内部カバー体とが設けられ、
   前記ノズルが前記内部カバー体の内部空間に不活性ガスを噴射するように配置されて構成されている紫外線照射処理装置。
2. 前記外部カバー体は、前記搬送コンベアの全体を覆うように配置されている請求項１記載の紫外線照射処理装置。

Images