JP2593685Y2 - 電子線照射装置の酸素濃度制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、所要の低酸素濃度が保
持できるように、照射室に対する不活性ガス供給量及び
照射室からの不活性ガス回収量の自動制御系を有する電
子線照射装置の酸素濃度制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】紙、フィルム等における塗膜のキュアリ
ング、或いはプラスチックフィルムの架橋に係る被照射
物（ウエブ）の電子線照射に際しては、電子線照射雰囲
気の酸素濃度が高いと所要の物理的、化学的特性が得ら
れない場合があり、酸素濃度が所定値以下となるよう
に、照射雰囲気を不活性ガス（例えば窒素ガス）で置換
する方法が実施されている。被照射物が高速度で搬送さ
れ、かかる不活性ガス置換が行われる電子線照射装置で
は、不活性ガス供給量を低減するため、照射室に吹き出
された不活性ガスを回収し、これを照射室に隣接する予
備室内で被照射物に吹き付けることにより、被照射物の
流れに沿って酸素が照射室に侵入するのを防ぎ、少ない
不活性ガス使用量で照射室の酸素濃度を所定値以下に保
っている。

【０００３】図３は、かかる電子線照射装置の概略構成
図を示し、被照射物（ウエブ）１は、ウエブ入口から入
口側第２予備室２に導入され、搬送ローラで案内されて
入口側第１予備室３を経て照射室４に導入される。照射
室４において被照射物１にエリアビーム型電子線発生部
５からの電子線ｅ^-を照射し、被照射物は出口側第１予
備室６、同第２予備室７を搬送ローラで案内されて通過
する。この図３に示す電子線照射装置にあっては、被照
射物が電子線照射装置内を上から下に搬送されるように
構成されている。

【０００４】ガス供給ライン８によって供給された窒素
ガスは、吹き出しノズル９から照射室４に吹き出され
る。照射室４内の不活性ガスは循環ブロワ１０で回収さ
れ、熱交換器１１を通して温度を下げて入口側第１予備
室３に導入され、吹き出しノズル１２によって被照射物
１に吹き付け、被照射物の搬送に伴い持ち込まれる空気
を回収した不活性ガスで置換している。入口側及び出口
側第２予備室２，７は排気されており、照射室４内の酸
素濃度は同室に配置したセンサに応答する酸素濃度計１
３によってモニタされている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】近年、電子線照射製造
ラインにおける多品種少量生産が増加し、これに伴い被
照射生産品に応じてライン搬送速度の変化、必要酸素濃
度の変化を必要とする。この場合、従来の窒素ガス循環
システムにあっては、最高のライン搬送速度に対して、
低酸素濃度（例えば５００ｐｐｍ）を維持できるように
窒素ガス供給量、回収循環量が設定されており、ライン
搬送速度を変化させる場合には、その都度、ガス供給ラ
イン８のニードルバルブ１４、循環ラインのダンパ（バ
ルブ）１５を手動で調節していたが、この調節は面倒で
あり、時間も掛かるという欠点を有してした。

【０００６】本考案は、被照射物の搬送速度、照射室の
設定酸素濃度に応じて照射室への不活性ガス供給量を自
動的に調節できるようにするとともに、照射室から不活
性ガスの回収に際し、引き過ぎが生じないように回収量
の制御を容易に行うことができる電子線照射装置の酸素
濃度制御装置に関する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本考案の電子線照射装置
の酸素濃度制御装置は、照射室への不活性ガスの供給ラ
インに設けられたガス流量調節バルブと、照射室から不
活性ガスを回収し予備室に循環させる循環ブロワ、この
循環ブロワの駆動電動機に給電するインバータと、被照
射ウエブの搬送速度信号に応答し、前記ガス流量調節バ
ルブ及びインバータを制御する制御装置とを備えてなる
ことを主たる特徴とするものである。

【０００８】更に、本考案は、前記ガス流量調節バルブ
及びインバータを制御する制御装置が、被照射ウエブの
搬送速度信号及び酸素濃度設定信号に応答することを特
徴とするものである。

【０００９】

【作用】被照射物の搬送速度信号に応答する制御装置に
よって不活性ガスを供給するガス流量調節バルブを制御
しているから、搬送速度を変化させても所要の酸素濃度
を維持するに足る不活性ガスを照射室に自動的に供給す
ることができる。そして、前記制御装置で循環ブロワの
駆動電動機に給電するインバータを制御することによ
り、搬送速度が低く、不活性ガス供給量を低下させてい
るとき、ブロワの速度を下げて不活性ガスの回収、循環
量を減少させることができ、照射室からの不活性ガスの
引き過ぎを防ぐことができる。また、前記制御装置を搬
送速度信号に加えて酸素濃度設定信号に応答させること
により、必要とする酸素濃度の値に対処できる。

【００１０】

【実施例】本考案の実施例について図面を参照して説明
する。図１はライン搬送速度に変更があり、照射室内の
所要の酸素濃度には変更がない場合の酸素濃度自動制御
系を有する電子線照射装置の構成図であり、図３と同一
符号は同等部分を示す。ガス供給ライン８による窒素ガ
スは吹き出しノズル９から照射室４に吹き出されてお
り、照射室への吹き出しガス供給量は、制御装置１６の
出力に応答する例えば電動操作型のガス流量調節バルブ
１７によって調節される。

【００１１】照射室４内の不活性ガスは循環ブロワ１０
で回収され、熱交換器１１を通して温度を下げて入口側
第１予備室３の吹き出しノズル１２から被照射物１に吹
き付け、被照射物の搬送に伴い持ち込まれる空気を回収
した不活性ガスで置換している。

【００１２】照射室４内の酸素濃度は、照射室内への窒
素ガス供給量（流量）、被照射物１の搬送速度、被照射
物の種類等に影響される。運転経験によれば、入口及び
出口側第２予備室２，７から排気状態下での通常の運転
領域における、照射室４内の酸素濃度ｙとガス供給ライ
ン８からの窒素ガス供給量ｘ、被照射物１の搬送速度ｖ
について、 logｙ＝−ａｘ＋ｃｖ の近似式が成立し、定数ａ，ｃの値は、被照射物の種
類、照射室及び予備室の形状、被照射物が出入りするス
リット部の形状、構造等に依存して決まる。したがっ
て、照射室内の酸素濃度をパラメータとして、搬送速度
ｖと窒素ガス供給量ｘとは直線関係にある。したがっ
て、制御装置１６は例えばマイクロプロセッサ、メモリ
を有するシーケンサ、マイクロコンピュータで構成され
ており、図示しない搬送機制御盤からの搬送速度信号Ｖ
に応答し、所要の演算処理により、或いは関数関係を示
すメモリ・テーブルより、同信号に対し直線関係に変化
する窒素ガス供給量ｘ、そしてこの供給量をもたらすバ
ルブ開度信号Ｖｂを得て、ガス流量調節バルブ１７の操
作部に与える。

【００１３】照射室４内の窒素ガスは循環ブロワ１０で
回収されているが、上述の近似関係式は回収ガス分の項
を含んでいない。これは、照射室４に隣接する第１予備
室３において、被照射物１の搬送に伴い持ち込まれる空
気が回収された窒素ガスで効果的に置換され、かかる状
態のもとで被照射物が照射室に導入されている場合に
は、照射室の窒素ガス供給量と酸素濃度との関係につい
て、窒素ガス回収量の影響を無視することができる。

【００１４】しかしながら、被照射物１の搬送速度が低
く、これに伴い窒素ガスの供給量を下げた場合、窒素ガ
ス回収量の影響は無視し得えないものとなる。電子線照
射装置にあっては被照射物１が出入りするスリット部を
除いて密封状態に形成されているわけではなく、空気が
出入りすることができる多くの隙間が存在し、照射室４
の部分もまた同様である。したがって、照射室４に対す
る窒素ガス供給量を低下させた場合、照射室からの窒素
ガスの回収時に照射室に流入する空気の影響が無視でき
ず、照射室の酸素濃度が増加してしまう、照射室からの
窒素ガスの引き過ぎ現象が生ずる。

【００１５】そこで、被照射物１の搬送速度の変化に伴
い照射室４への窒素ガス供給量を変化させるとき、同時
に、照射室から窒素ガスを回収する循環ブロワ１０の速
度を変化させて窒素ガス回収量を変化させる。循環ブロ
ワ１０の駆動電動機（誘導電動機）はインバータ１８か
ら給電されており、同インバータは、搬送速度信号Ｖに
応答する制御装置１６からの周波数制御信号Ｖｆによっ
て制御され、搬送速度信号Ｖの増減に伴い、その出力の
周波数を増減し、搬送速度が低下したとき循環ブロワの
速度を下げ、窒素ガス回収量を低下させる。したがっ
て、照射室への窒素ガス供給量を低下させた場合にあっ
ても、照射室からの窒素ガスの引き過ぎを防止すること
ができ、照射室の酸素濃度増加を防ぐことができる。な
お、かかる循環ブロワ１０の速度制御は、被照射物１の
搬送速度が低い領域のみ行うようにしても良いし、搬送
速度変化の全域に亘って行っても良い。

【００１６】図２は、搬送速度及び照射室酸素濃度の双
方について多くの変更がなされる場合の制御系のブロッ
クダイアグラムであり、図１と同一符号は同等部分を示
す。シーケンサ等による制御装置１６は搬送速度信号
Ｖ、酸素濃度設定信号Ｖｏｓ、酸素濃度計１３からの酸
素濃度信号Ｖｏｒに応答する。上述の近似式における酸
素濃度ｙを酸素濃度の設定値とすることにより、制御装
置１６は、搬送速度信号Ｖと酸素濃度設定信号Ｖｏｓに
基づいて窒素ガス供給量ｘを導出し、この供給量をもた
らすバルブ開度信号Ｖｂをガス流量調節電動バルブ１７
の操作部に出力する。酸素濃度計１３からの実酸素濃度
信号Ｖｏｒはフィードバック信号として働くが、一般に
濃度の検出、酸素濃度応答動作は遅いから、フィードバ
ック制御動作にハンチングが生ずるのを避け、実酸素濃
度信号によるフィードバック制御は軽い修正動作が生ず
る程度のものとする。

【００１７】循環ブロワ１０の速度制御に係る制御装置
１６からの周波数制御信号Ｖｆは例えば搬送速度信号Ｖ
と酸素濃度設定信号Ｖｏｓに基づく窒素ガス供給量ｘに
依存して形成し、図１に示した実施例の場合と同様に、
特に窒素ガス供給量ｘの低下時、回収ガスの引き過ぎが
起こらないように循環ブロワの速度を低下させる。

【００１８】なお、上述の実施例では、電子線照射装置
としてエリアビーム型のものについて図示したが、本考
案はこれに限らず走査型電子線照射装置に対しても実施
できるし、また被照射物としてはウエブ状のものに限ら
ず、照射室にバッチ照射搬送されるものに対して実施す
ることができる。

【００１９】

【考案の効果】本考案は、以上説明したように構成し、
被照射物の搬送速度に応じて照射室への不活性ガスの供
給量、照射室からの同ガスの回収、循環量を自動的に制
御しているから、搬送速度が変更される場合に、最小限
のガス供給量で所定の酸素濃度を維持することができる
と共に、ガス供給量を低下させた場合にもガスの回収、
引き過ぎがなくなり、酸素濃度の増加を防止することが
できる。そして、不活性ガスの回収、循環量制御は、循
環ブロワの駆動電動機に対する給電インバータの制御に
より行っているから、回収、循環量を円滑に電気的に制
御することができる。

【００２０】そして、不活性ガスの供給量、回収循環量
の制御を被照射物の搬送速度及び酸素濃度設定値に応答
させているから、搬送速度の変更に加えて照射雰囲気の
酸素濃度を変更する場合にも対処することができ、多品
種、少量生産の場合に効率良く適合させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の構成図である。

【図２】制御系について他の実施例を示すブロックダイ
アグラムである。

【図３】従来装置の一例を示す構成図である。

【符号の説明】

１ 被照射物 ２，３，６，７ 予備室 ４ 照射室 ５ 電子線発生部 ８ ガス供給ライン ９，１２ ガス吹き付けノズル １０ 循環ブロワ １１ 熱交換器 １３ 酸素濃度計 １６ 制御装置 １７ ガス流量調節バルブ １８ インバータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B05C 9/12 B01J 19/12 B29C 35/08 G21K 5/10 B05D 3/06 101 H01J 37/30 G21K 5/00

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 照射室への不活性ガスの供給ラインに設
   けられたガス流量調節バルブと、照射室から不活性ガス
   を回収し予備室に循環させる循環ブロワ、この循環ブロ
   ワの駆動電動機に給電するインバータと、被照射ウエブ
   の搬送速度信号に応答し、前記ガス流量調節バルブ及び
   インバータを制御する制御装置とを備えてなることを特
   徴とする電子線照射装置の酸素濃度制御装置。
2. 【請求項２】 ガス流量調節バルブ及びインバータを制
   御する制御装置が、被照射ウエブの搬送速度信号及び酸
   素濃度設定信号に応答することを特徴とする請求項１記
   載の電子線照射装置の酸素濃度制御装置。