JP2008027641A

JP2008027641A - ガス封入装置

Info

Publication number: JP2008027641A
Application number: JP2006196442A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Kitaura; 正敏北浦; Toshio Egami; 寿雄惠上
Original assignee: Chugai Ro Co Ltd
Current assignee: Chugai Ro Co Ltd
Priority date: 2006-07-19
Filing date: 2006-07-19
Publication date: 2008-02-07
Also published as: CN101110310B; KR20080008263A; CN101110310A

Abstract

【課題】前記問題点に鑑みて、本発明は、供給配管を真空引きしてガスを封入することができ、精製装置を設けずともガスに不純物を混入させず、外部に排出されるガスの量を低減できるガス封入装置を提供する。
【解決手段】封入ガスを供給するガス源８が主供給弁１２を介して接続され、封入ガスを封入すべき封入容器２が末端に接続される供給配管４と、供給配管４の内部の気体を真空排気する真空排気手段２１と、供給配管４と連通弁１６，１７を介して接続されたバッファ容器１４とを備えるガス封入装置において、連通弁１６，１７の開閉により、供給配管４とバッファ容器１４との圧力差によってバッファ容器１４に封入ガスの一部を回収し、供給配管４とバッファ容器１４との圧力差によってバッファ容器内１４の封入ガスの一部を供給配管４に再供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガス封入装置に関する。

プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）は、２枚のガラスの隙間に発光ガスを封入する必要がある。プラズマディスプレイパネルに発光ガスを封入するためには、発光ガスの供給配管にプラズマディスプレイパネルを接続し、供給配管およびプラズマディスプレイパネルの内部を真空排気してから、供給配管に発光ガスを供給してプラズマディスプレイパネルに発光ガスを導入し、プラズマディスプレイパネルを封止する。

次のプラズマディスプレイパネルに発光ガスを封入するためには、発光ガスが封入されたプラズマディスプレイパネルを供給配管から取り外して新しいプラズマディスプレイパネルを接続し、再度、供給配管およびプラズマディスプレイパネルの内部を真空排気しなければならない。このとき、供給配管に残存する発光ガスは、すべて、外部に排出されてしまう。

プラズマディスプレイパネルの隙間は狭い空間であるため、従来のガス封入装置において、供給配管に残留して外部に排気される発光ガスの量は、プラズマディスプレイパネルに封入される発光ガスの量の数倍にも及んでいた。発光ガスは高価であり、使用量の低減が望まれる。

特許文献１には、白熱電球に希ガスを封入する装置が記載され、この装置には、白熱電球にガスを供給するセンターバルブに残留する希ガスを回収してガス供給源のタンクに返送する残留ガス回収手段が設けられている。

特許文献１には明示されていないが、残留ガス回収手段は、真空ポンプのような装置が適用される。プラズマディスプレイパネルの製造装置において、真空ポンプを設けてガス供給源に発光ガスを返送すると、発光ガスに潤滑油などの不純物が混入してしまう。プラズマディスプレイパネルにおいては、発光ガスに僅かでも不純物が混入すると、その発光性能が著しく損なわれてしまう。よって、プラズマディスプレイパネルの製造装置に特許文献１に記載されているような残留ガス回収手段を設ける場合は、発光ガスの精製装置が必要となる。
特開２００１−８４９６９号公報

前記問題点に鑑みて、本発明は、供給配管を真空引きしてガスを封入することができ、精製装置を設けずともガスに不純物を混入させず、外部に排出されるガスの量を低減できるガス封入装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明によるガス封入装置は、封入ガスを供給するガス源が主供給弁を介して接続され、前記封入ガスを封入すべき封入容器が末端に接続される供給配管と、前記供給配管の内部の気体を真空排気する真空排気手段と、前記供給配管と連通弁を介して接続されたバッファ容器とを備え、前記連通弁を閉鎖した状態で前記主供給弁を開放して前記封入容器に前記封入ガスを供給し、前記封入容器を封止し、前記主供給弁を閉鎖してから、前記連通弁を開放し、前記供給配管と前記バッファ容器との圧力差によって前記バッファ容器に前記封入ガスの一部を回収し、前記連通弁を閉鎖し、前記封入容器を交換してから、前記真空排気手段によって前記供給配管の内部の気体を真空排気し、前記連通弁を開放して、前記供給配管と前記バッファ容器との圧力差によって前記バッファ容器内の前記封入ガスの一部を前記供給配管に供給し、前記連通弁を閉鎖してから、前記主供給弁を開放して前記封入容器に前記封入ガスを所定圧力まで供給するものとする。

この構成によれば、供給配管とバッファ容器との圧力差によって、供給配管に残留するガスの一部をバッファ容器に回収し、バッファ容器に回収したガスの一部を供給配管に再供給する。このため、封入容器を真空引きする際のガスの排出量を低減できる。また、真空ポンプのような動力機構を必要としないのでガスに不純物が混入することもない。

また、本発明のガス封入装置は、前記バッファ容器から前記供給配管に前記封入ガスを供給する際に、前記封入ガスの流量を調整する流量調整手段を備えてもよい。

この構成によれば、ガスが封入容器に高速で流れ込んで封入容器を破損することがないように、ガスの流速を低下させることができる。

また、本発明のガス封入装置において、前記連通弁は、前記流量調節手段を介して前記バッファ容器を前記供給配管に接続する再供給弁と、前記流量調節手段を介さずに前記バッファ容器を直接前記供給配管に接続する回収弁とからなってもよい。

この構成によれば、供給配管からバッファ容器にガスを回収するときは、流路抵抗を少なくして短時間にガスを移動させられる。

また、本発明のガス封入装置は、前記バッファ容器内の気体を直接排気するバッファ排気手段を備えてもよい。

この構成によれば、最初の運転を開始する際に、バッファ排気手段を用いてバッファ容器内の気体を排気するので、真空排気手段に負荷がかからず、迅速に運転を開始できる。

また、本発明のガス封入装置において、前記バッファ容器は、容積を変えられてもよい。

この構成によれば、バッファ容器容積を変えることで、供給配管からより多くのガスを回収し、より多くのガスを再供給することができ、外部に排出するガスを少なくできる。

本発明によれば、供給配管とバッファ容器との圧力差によって、供給配管内のガスをバッファ容器に回収し、バッファ容器から供給配管に再供給するので、ガスに不純物を混入させることなく、外部に排出されるガス量を低減できる。

これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１に、本発明の第１実施形態のガス封入装置１の構成を示す。このガス封入装置１は、２枚のガラスの隙間に空間を形成した封入容器であるプラズマディスプレイパネル２に発光ガスを封入する装置である。

ガス封入装置１は、複数のプラズマディスプレイパネル２がそれぞれ分岐弁３を介して接続される供給配管４と、各プラズマディスプレイパネル２がそれぞれ排気弁５を介して供給配管４と並列に接続される排気配管６とを有している。供給配管４と排気配管６とは、同圧弁７を介して接続されている。

供給配管４には、ガス源であるガスボンベ８が複数接続されている。ガスボンベ８は、それぞれ、ストップ弁９を有し、自動切替弁１０を介して互いに接続され、ガス圧が十分なガスボンベ８を選択して使用することができる。また、ガスボンベ８は、マスフローコントローラ１１および主供給弁１２を介して供給配管４に接続され、マスフローコントローラ１１および主供給弁１２をバイパスして供給配管４に発光ガスを供給できるバイパス弁１３も設けられている。

さらに、供給配管４には、バッファ容器１４が接続されている。バッファ容器１４は、供給配管４に対し、マスフローコントローラ（流量調節手段）１５および再供給弁（連通弁）１６を介して接続されるとともに、回収弁（連通弁）１７を介して流路抵抗が小さくなるようにも接続されている。また、バッファ容器１４には、バッファ排気弁１８を介して排気ポンプ（バッファ排気手段）１９が接続されている。

また、排気配管６には、主排気弁２０を介してターボ分子ポンプ（真空排気手段）２１が接続されている。さらに、ターボ分子ポンプ２１および排気配管６にそれぞれ補助弁２２および粗引弁２３を介してロータリポンプ２４が接続されている。ターボ分子ポンプ２１およびロータリポンプ２４は、常時起動されており、主排気弁２０、補助弁２２および粗引弁２３の開閉によって、それぞれ真空引きを行うようになっている。

続いて、本実施形態のガス封入装置１による発光ガスの封入手順例を説明する。
先ず、供給配管４の末端に、それぞれ、プラズマディスプレイパネル２を接続し、当該プラズマディスプレイパネル２に封入すべき発光ガスが充填されたガスボンベ８を接続する。

発光ガスの封入準備として、分岐弁３、排気弁５、同圧弁７、バイパス弁１３、回収弁１７、粗引弁２３を開放し、ロータリポンプ２４によって排気配管６を介して供給配管４およびプラズマディスプレイパネル２内の空気を排気する。本実施形態では、回収弁１７を閉じたまま、バッファ排気弁１８を開放して排気ポンプ１９によりバッファ容器１４内の空気または残留している発光ガスを独立して排気することもできる。

供給配管４およびバッファ容器１４内の真空度がある程度のレベルに達したなら、バッファ排気弁１８および粗引弁２３を閉鎖し、主排気弁２０および補助弁２２を解放して、ターボ分子ポンプ２１により、排気配管６、供給配管４、バッファ容器１４およびプラズマディスプレイパネル２を高真空に真空引きする。

ターボ分子ポンプ２１による真空引きが完了したなら、主排気弁２０、排気弁５および同圧弁７を閉鎖して、真空引きのための管路を供給配管から切り離す。また、バイパス弁１３および回収弁１７を閉鎖してから、いずれかのガスボンベ８のストップ弁９および切替弁１０を開放し、主供給弁１２を開放してマスフローコントローラ１１を介して供給配管４に発光ガスを供給する。供給配管４からプラズマディスプレイパネル２に発光ガスが供給されるが、マスフローコントローラ１１は、プラズマディスプレイパネル２に発光ガスが高速で突入してプラズマディスプレイパネル２を破壊しないように、発光ガスの流量を調節する。

プラズマディスプレイパネル２に発光ガスが所定の圧力で満たされたなら、主供給弁１２を閉鎖し、プラズマディスプレイパネル２を封止する。プラズマディスプレイパネル２は、供給配管４に接続されるガラス管２ａを有しており、このガラス管２ａを溶断することで、プラズマディスプレイパネル２を封止しながら供給配管４から切り離すことができ、同時に、供給配管４側に残されたガラス管２ａの先端も封止して、供給配管４を内の発光ガスを放出させない。

ここで、同じ発光ガスをさらなるプラズマディスプレイパネル２に封入する際の手順を説明する。最初にプラズマディスプレイパネル２を封止したとき、バッファ容器１４は真空に保たれているので、回収弁１７を開放すると供給配管４から発光ガスが流れ込み、供給配管４とバッファ容器１４とが同じ圧力になる。この状態で、再び回収弁１７を閉鎖して、供給配管４からバッファ容器１４を切り離す。

このように、供給配管４内の発光ガスの一部をバッファ容器１４に回収してから、分岐弁３を閉鎖し、供給配管４の末端に残るガラス管２ａを取り外して、新しいプラズマディスプレイパネル２を接続する。

プラズマディスプレイパネル２の交換が完了したなら、分岐弁３、排気弁５、同圧弁７および粗引弁２３を開放して、ロータリポンプ２４により排気配管６を介して供給配管４およびプラズマディスプレイパネル２を真空引きし、さらに、粗引弁２３を閉鎖し、主排気弁２０および補助弁２２を開放して、ターボ分子ポンプ２１により、排気配管６を介して供給配管４およびプラズマディスプレイパネル２を高真空に真空引きする。

主排気弁２０、排気弁５および同圧弁７を閉鎖してから、再供給弁１６を開放すると、バッファ容器１４内の発光ガスがマスフローコントローラ１５を介して供給配管４およびプラズマディスプレイパネル２に適当な速度で流れ込む。このように、バッファ容器１４内の発光ガスの一部を供給配管４およびプラズマディスプレイパネル２に供給して、バッファ容器１４およびプラズマディスプレイパネル２内の圧力が等しくなってから再供給弁１６を閉鎖する。

その後、主供給弁１２を開放して、ガスボンベ８から発光ガスを所定の圧力になるまで供給し、プラズマディスプレイパネル２に封入する。

以後、他の種類の発光ガスを封入する必要が発生するまで、バッファ容器１４に供給配管４から発光ガスを回収し、供給配管４を真空引きし、バッファ容器１４から発光ガスを供給配管に再供給してから、ガスボンベ８から発光ガスを供給してプラズマディスプレイパネル２を封止する作業を繰り返す。

このように、ガス封入装置１では、供給配管４に残留する発光ガスの一部をバッファ容器１４に回収し、次のプラズマディスプレイパネル２に供給することができる。これによって大気中に放出される発光ガスの量を低減できる。

なお、実際のガス封入装置１では、供給配管４の分岐弁３より末端の各プラズマディスプレイパネル２に接続される管路の容積が、分岐弁３よりガスボンベ８側のヘッダ部分の容積よりも数倍大きくなる。よって、バッファ容器１４の容量を十分に大きくすれば、供給配管４の分岐弁３よりガスボンベ８側のヘッダ部分に残留する発光ガスをそのまま保存して供給配管４の分岐弁３より末端側に残留する発光ガスだけをすべて排気する場合に比べたときの、供給配管４のヘッダ部分を真空排気することによる発光ガスの排気量の増加分よりも、供給配管の末端側からバッファ容器１４に回収されることによる発光ガスの排気量の減少分の方が大きくなる。

これより、ガス封入装置１において、バッファ容器１４に回収して再利用される発光ガスの量を計算する。
供給配管４の容積をＶ_１、バッファ容器１４の容積をＶ_２、ある時点でのバッファ容器１４の圧力をＰ_Ｓ、また、ガスボンベ８からのガス供給圧力をＰ_０とすると、プラズマディスプレイパネル２に発光ガスを供給した直後の供給配管４内のガス量は、Ｐ_０・Ｖ_１、バッファ容器１４内のガス量は、Ｐ_Ｓ・Ｖ_２として表される。

この状態で、再供給弁１６を開いたときの供給配管４の圧力Ｐ_１は、次式で表される。

さらに、再供給弁１６を閉じて供給配管４内を真空排気してから、再度再供給弁１６を開いたときの供給配管４の圧力Ｐ_２は、次式で表される。ただし、プラズマディスプレイパネル２の容積は、供給配管４に比べて非常に小さいので、その容積は無視している。

この後、再供給弁１６を閉じてからガスボンベ８から発光ガスが供給されることになる。以上の操作を繰り返し行うと、Ｐ_Ｓ＝Ｐ_２になる。よって、Ｐ_Ｓ＝Ｐ_２として数２に数１を代入すると、次式となる。

ここで、Ｘ＝Ｖ_２／Ｖ_１とおくと、次式となる。

また、供給配管から外部に排出されるガス量はＰ_１・Ｖ_１であるから数１より、次式で表される。

数５に数４を代入すると、次式となる。

数６は、Ｘ＝１のとき、つまり、供給配管４の容量とバッファ容器１４の容量とが等しい場合に、供給配管から外部に排出されるガス量が供給配管４の容量の２／３になることを示し、供給配管４の容量の１／３のガス量を、バッファ容器１４に回収して再利用できることを示している。また、バッファ容器１４が無限に大きいとすると、供給配管４の容量の１／２のガスを回収して再利用できることになる。

さらに、図２に、本発明の第２実施形態のガス封入装置１を示す。本実施形態において、第１実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。
本実施形態のガス封入装置１は、蛇腹状のバッファ容器２５と、バッファ容器２５を伸縮させる流体圧シリンダ２６とを有している。

また、本実施形態では、蛇腹状のバッファ容器２５を採用したことでバッファ容器２５の容積を変化させることができる。つまり、供給配管４から発光ガスを回収する際は、バッファ容器２５の容積を大きくして発光ガスを多く回収し、バッファ容器２５から発光ガスを再供給する際は、バッファ容器２５の容積を小さくしてバッファ容器２５に残留する発光ガスを少なくすることで、発光ガスの利用効率を高めることができる。

さらに、図３に、本発明の第３実施形態のガス封入装置１を示す。本実施形態において、第１および第２実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。
本実施形態のガス封入装置１は、独立した排気配管６を設けておらず、供給配管４を真空排気のための管路としても兼用するようになっている。

本実施形態では、排気配管６および排気弁５が不要であり、構成が簡単である。この構成において真空排気能力を損なわないためには、供給配管４の管径を大きくする必要があり、供給配管４に残留する発光ガスが多くなる。このため、バッファ容器２５を設けることによる、供給配管４から発光ガスを回収して発光ガスの利用効率を高める効果が顕著である。

本発明の第１実施形態のガス封入装置のフローシート。本発明の第２実施形態のガス封入装置のフローシート。本発明の第３実施形態のガス封入装置のフローシート。

符号の説明

１ガス封入装置
２プラズマディスプレイパネル（封入容器）
４供給配管
８ガスボンベ（ガス源）
１２主供給弁
１４バッファ容器
１５マスフローコントローラ（流量調節手段）
１６再供給弁（連通弁）
１７回収弁（連通弁）
１９排気ポンプ（バッファ排気手段）
２０主排気弁
２１ターボ分子ポンプ（真空排気手段）
２４ロータリポンプ
２５バッファ容器

Claims

封入ガスを供給するガス源が主供給弁を介して接続され、前記封入ガスを封入すべき封入容器が末端に接続される供給配管と、
前記供給配管の内部の気体を真空排気する真空排気手段と、
前記供給配管と連通弁を介して接続されたバッファ容器とを備え、
前記連通弁を閉鎖した状態で前記主供給弁を開放して前記封入容器に前記封入ガスを供給し、
前記封入容器を封止し、前記主供給弁を閉鎖してから、前記連通弁を開放し、前記供給配管と前記バッファ容器との圧力差によって前記バッファ容器に前記封入ガスの一部を回収し、
前記連通弁を閉鎖し、前記封入容器を交換してから、前記真空排気手段によって前記供給配管の内部の気体を真空排気し、
前記連通弁を開放して、前記供給配管と前記バッファ容器との圧力差によって前記バッファ容器内の前記封入ガスの一部を前記供給配管に供給し、
前記連通弁を閉鎖してから、前記主供給弁を開放して前記封入容器に前記封入ガスを所定圧力まで供給することを特徴とするガス封入装置。
前記バッファ容器から前記供給配管に前記封入ガスを供給する際に、前記封入ガスの流量を調整する流量調整手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のガス封入装置。
前記連通弁は、前記流量調節手段を介して前記バッファ容器を前記供給配管に接続する再供給弁と、前記流量調節手段を介さずに前記バッファ容器を直接前記供給配管に接続する回収弁とからなることを特徴とする請求項２に記載のガス封入装置。
前記バッファ容器内の気体を直接排気するバッファ排気手段を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のガス封入装置。
前記バッファ容器は、容積を変えられることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のガス封入装置。