JPS5921656B2 - ガス流を制御する方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガス流を制御する方法及び装置に係り、特に大
気から隔絶さるべき室の入口及び／又は出口へ流れる不
活性ガスを制御する方法及び装置に係る。

不活性な非酸化雰囲気中で物質を処理することがしばし
ば必要とされる。

成る処理プロセス、例えば物質上の溶媒保持樹脂被膜を
硬化するプロセスにおいては（本発明の譲受人に譲渡さ
れた米国特許第４１５０４９４号に開示された様に）、
この被膜は硬化オーブンで溶媒を蒸発することによって
硬化される。

本質的に非酸化即ち不活性状態を維持することにより、
比較的高い溶媒蒸気分圧が安全に得られ、これはこの様
な溶媒蒸気の回収を容易にする。

この様な被膜を保持した物質を硬化オーブンに連続的に
通すことができる様にするため、仕切空間又はガスカー
テンの様な適当な入口及び出口構造体がしばしば設けら
れる。

この様な仕切空間は不活性化されねばならないが、大気
中の酸素の入り込みを排除するためにオーブンから大気
中へと不活性ガスが必然的に失なわれる。

不活性ガスは入口及び出口仕切空間へと供給されそして
硬化オーブンから溶媒蒸気と共に除去される。

供給される不活性ガスと、仕切空間及び硬化オーブンを
出る不活性ガスとの質量バランスが確立される。

然し乍ら、不活性ガスの質量バランスを維持しても、周
りの空気流に過渡状態が生じたり、異なった被膜保持物
品がオーブンを通ることによりてドラグカに変化が生じ
たりするため、周囲の空気がオーブンに入ったり出たり
することが分った。

従ってこの様なオーブンから周囲の空気（酸素）を除去
するためには、オーブンの状態を監視する構造体を設け
ねばならない。

米国特許第４１５０４９４号に開示された様に、オーブ
ンの仕切空間の圧力を監視しそしてこの圧力に応答′シ
てそこへの不活性ガスの流れを制御することが知られて
いる。

従って仕切空間の圧力が減少したとすれば、そこへの不
活性ガスの流れが増加され、それによりこの仕切空間へ
周囲の酸素が流れ込んだり又は拡散したりすることが本
質的に除去される。

然し乍ら、硬化オーブンに圧カドランスジューサを用い
ても常に信頼性が得られるものではな（、周りの酸素が
入り込まない様にするに充分な不活性ガスがオーブンの
入口及び出口に得られる様にするために過剰な不活性ガ
ス流がしばしば用いられていることが分った。

適当な硬化室に通される物質上の被膜を放射線硬化でき
る様にする装置においては（本発明の譲受人に譲渡され
た米国特許第４１１８８７３号参照）、内部ドラグカを
実質的にバランスして硬化室への周囲酸素の流れ込み及
び拡散を減少するために選択された運動量で不活性ガス
流を硬化室へ放出することが提案されている。

ドラグカをバランスすることにより、たとえこれら物質
が１０００フイー）（３００ｍ）／分或いはそれ以上の
速度でこれら室に通されたとしても室に通される物質の
被膜を硬化できることが分った。

この様な比較的高い速度においそば、充分なドラグカが
発生され従って不活性ガスの過剰な損失をなくす上で運
動量のバランスが有用である。

それ故、過剰で且つ不必要に多くの不活性ガス流を使用
せずに周囲の酸素の流入を実質的に除去する様に室への
不活性ガスの供給を制御する積極的で且つ信頼性のある
技術が要望されることは明らかである。

本発明の目的は、大気と連通した開口を有する室へ流れ
る不活性ガスを制御する改良された方法及び装置を提供
することである。

本発明の更に別の目的は、室へ供給される不活性ガス流
に対して能動制御を与えることである。

本発明の更に別の目的は、過剰な不活性ガス流を用いず
に周囲の酸素の流入を防止しつ〜も室を不活性化する改
良された方法及び装置を提供することである。

本発明の更に別の目的は、トランスジューサの設置を必
要とせずに室を不活性化する改良された方法及び装置を
提供することである。

本発明のその他の目的は以下の実施例の説明より明らか
となろう。

又、本発明の新規な特徴は特許請求の範囲に特に指摘さ
れる。

本発明によれば、周囲と連通した室の入口又は出口の付
近へ実質的に一定の質量流量で不活性ガス流を供給し、
上記入口又は出口のすぐ外側のガス流を所定の流量で排
出し、この排出された流れはオーブンを出る不活性ガス
及び周囲空気を含んでおり、上記排出されたガス流の酸
素濃度を感知し、そして上記感知された酸素濃度に応答
して、上記入口又は出口へ供給される不活性ガス流の運
動量を制御して、不活性ガスを過剰に失なうことなく周
囲酸素が実質的に室に入らない様にすることにより、周
囲酸素は不活性化される室へ実質的に入らない様にされ
る。

不活性ガスは不活性化される室の入口又は出口仕切空間
へ供給されてもよいし、或いは室と大気との界面に不活
性ガスのカーテンが確立されてもよい。

室の仕切空間又はガスカーテンへ供給される不活性ガス
は、その１部を室の中へ流入させ且つその残りを外方へ
流して周囲酸素の流れ込みを排除する様に分割される。

本質的に、本発明は、周囲酸素が室へ入り込むのを排除
するのに用いられる不活性ガス流に対して積極的で且つ
信頼性のある制御を行なえる様にし、従って室から不活
性ガスの損失は周囲酸素の入り込みを排除するに要する
レベルに本質的に制限される。

本発明によれば、可変開口を有するオリフィスを用いて
、不活性ガスカーテン又は室の仕切空間へ不活性ガスを
供給することができる。

或いは又、向きを調整できる様な固定開口を有したオリ
フィスを用いることもでき、前者の放出装置の開口の開
きぐあい又は後者の装置の開口の向きを変える際には、
室を通して移動される物質上のガス境界層に作用するの
に用いられる不活性ガス部分の運動量が調整されて、室
の入口又は出口から放出される不活性ガス量が変えられ
る。

ガス流は、室又は仕切空間の外方の位置であって、然も
室又は仕切空間と大気との界面付近から排出される。

この流れは大気（空気）と、オーブンの入口又は出口か
ら放出される不活性ガスとで構成され、そしてその酸素
含有量を測定できる様に用いられる。

この測定された酸素レベルは所定の酸素レベル例えば１
７％と比較され、そしてその差を用いて前記した様に不
活性ガスオリフィスの開きぐあい又は開口の向きを調整
する。

この様にして、（一定質量流量の）不活性ガスの運動量
ひいてはガス量を用いて、室へ周囲の酸素が入り込むの
を排除し、然も過剰な量の不活性ガスが室から失なわれ
ることはない。

以下、添付図面に関連した実施例の説明を参照すること
により本発明が明確に理解されよう。

さて第１図を参照すれば、室１３へ周囲の酸素が入り込
むのを排除する装置の実施例が示されている。

室１３と大気との間には通路１１が配置される。

紙又はそれと同様のものである可撓性で実質的に平らな
ウェブ物質、又は溶媒保持樹脂被膜を支持した金属物質
のストリップ、又はコンベヤで運ばれる被膜付き物品よ
り成る物質１２が適当な駆動手段（図示せず）によって
室１３及び通路１１を経て送られる。

室１３は硬化オーブンを構成し、この中では被膜が硬化
される時に溶媒が被膜から蒸発され、そして通路１１は
室１３を大気から本質的に隔絶するのに用いられる仕切
空間又はその他の画成された空間を本質的に構成する。

入口及び出口仕切空間を有する硬化オーブンの典型的な
構成が米国特許第４１５０４９４号に開示されている。

周囲の酸素が室１３へ入り込むのを実質的に排除し且つ
室１３を不活性化するために、窒素、アルゴン、ＣＯ２
等の不活性ガス流がコンジット１４及びスペース１５を
経てオリフィス１１へ供給される。

本発明により不活性ガスとして用いるのは窒素が好まし
い。

実質的に一定の質量流量の不活性ガスがオリフィス１７
へ供給され、このオリフィスは可動部材１９を備え、こ
れを調整することにより特定の孔即ち開口１６が確立さ
れる。

実質的に一定の質量流量の不活性ガスをオリフィス１７
へ供給することにより、開口１６を経て放出される流れ
の運動量はこの開口の開きぐあいに対して逆に関係付け
されることが理解されよう。

放出された不活性ガスは室１３に向って流れ且つ通路１
１と大気との界面に向って通路１１の外方へと流れ、そ
して周囲の酸素の入り込みを排除することによって通路
１１を実質的に不活性化する。

通路１１及びオリフィス１７は物質１２の移動方向に対
して室１３の出口側に配置される。

室１３には同様の入口通路及びオリフィス等（図示せず
も設けられるが、この後者のオリフィスはオリフィス１
７と同様の角度で配置され、即ち放出される不活性ガス
流は以下で詳細に述べる様にその成分が物質１２の移動
方向と逆になる様な向きにされる。

コンジット２５は通路１１の外方であって通路１１と大
気との界面付近に配置される。

送風機３０、又はガス流を通路１１から排気即ち除去す
る別の手段が設けられ、この除去されるガスの流量は流
量計２７及び制御弁２９の設定によって確立される。

本質的に、ガスは、通路１１の外方の位置であって通路
１１と大気との界面の付近において所定の流量でコンジ
ット２５を経て引き出さｈる。

コンジット２５を経て除去されるガスの酸素含有量を検
出するために酸素感知装置３１が配置され、この酸素感
知装置はガス流の酸素含有量を表わす電気出力信号を与
える様に働く一般の装置の形態をとる。

感知装置３１のこの電気的出力はコンジット２５を経て
除去されるガスの全流量の指示と共に演算ユニット３３
へ供給される。

モ−タ２１が演算ユニット３３に接続されており、この
モータは以下で詳細に述べる様に演算ユニット３３の出
力で開口１６を制御する様にオリフィス１７の可動部材
１９を作動する様制御される。

第１図に示された装置を作動する際には、点線の矢印２
４で示された一般的な方向に内側へ空気が流れて拡散す
る傾向があり、そして通路１１と大気との界面の領域で
不活性ガスと混合する。

コンジット２５を経て除去即ち排気されるガスの流れは
本質的に大気（空気）と、流出する窒素とで構成され、
そして例えばこの除去されるガスの酸素濃度は典型的に
１５乃至１９％である。

この除去されるガスの実際の酸素含有量は装置３１によ
って検出され、この装置はこの酸素含有量を表わす電気
信号を演算ユニット３３へ供給する。

除去されるガス流に維持さるべき所定の即ち基準の酸素
濃度を表わす電気信号が既知のやり方でライン３４を経
て演算ユニット３３へ供給され、この演算ユニットは実
際の酸素含有量と所定の即ち所望の酸素含有量とを比較
し、そしてその差を表わす出力信号をモータ２１へ供給
し、これはオリフィス１７の可動部材１９の位置を調整
する様に働へこの様にして、周囲空気の過渡的な流れが
生じたりオーブン１０の内部ドラグカが変動したりする
場合にはコンジット２５を経て排気されるガスの酸素濃
度に変化が生じそれに応じてオリフィス１７へ送られる
不活性ガスの運動量を変えるので調和が保たれる。

不活性ガス（窒素）及び溶媒蒸気等より成る非酸化雰囲
気を典型的に含んだ室１３を通して物質１２が送られる
時には、物質１２とこの雰囲気との間の摩擦力によって
酸素の少ないガス境界層が生じる。

実際には物質１２にじかに接したこの境界層は本質的に
不活性ガスより成り、然してこの不活性ガスは、物質１
２０面に平行でその移動方向とは逆向きの成分を有する
方向にオリフィス１７から放出されたものである。

オリフィス１７から放出された不活性ガス流の運動量は
物質１２のガス境界層との干渉を生じさせ、そしてこの
ガス境界層が通路１１から引き出されるのを制止即ち排
除しようとする。

このガス境界層は本質的に不活性ガス（及び／又は溶媒
蒸気）より成るので、オリフィス１７から放出された不
活性ガス流とガス境界層との間の干渉が大きければ大き
い程、室１３及び通路１１の不活性化の程度は大きくな
る。

従って、オリフィス１７から放出される窒素流の運動量
を制御することにより、゛干渉″の程度、及び室１３及
び通路１１に不活性状態を維持する程度も制御される。

前記した様に、窒素は実質的に一定の質量流量でコンジ
ット１４及びオリフィス１７を経て供給される。

オリフィス１７の開口を調整することにより、この窒素
流の速度、ひいては運動量が変えられる。

従って、窒素が拘留される程度、即ち室１３及び通路１
１に不活性状態が維持される程度はオリフィス１７の開
きぐあいによって制御され、オリフィス１７はコンジッ
ト２５を経て排気されタカスにおいて検出された酸素濃
度によって制御される。

コンジット２５に流れる除去されたガスの感知された酸
素含有量が所定値より大きく、即ち通路１１の内方への
周囲酸素の流れ込み乃至は拡散が所望以上に大きい場合
は、部材１９を更に開いた位置へと調整しそれによりオ
リフィス１７を経て放出される不活性ガスの速度及び運
動量（流れ全体ではない）を減少させる。

この運動量の減少は物質１２に添着したガス境界層との
干渉を少なくし、その結果、この境界層を構成する不活
性ガスの更に多くが通路１１から外方へ引っ張り出され
る。

通路１１と大気との界面のすぐ外側ノカスの窒素含有量
は増加され、これはコンジット２５を経て除去されるガ
スの酸素含有量を減少し、やがてこの酸素含有量は所定
の酸素含有量（例えば１７％）に接近する。

コンジット２５を経て除去されたガスの酸素含有量が所
定値より小さい場合には、余計な不活性ガスが通路１１
から大気へと放出されており（境界層及びオリフィス１
７からの流れにより）、従って不活性通路１１及び室１
３に対する装置の経済性に悪影響を及ぼす。

従って、前記した様に、オリフィス１７の可動部材１９
を更に閉じた位置へ調整し、オリフィス１７から放出さ
れる不活性ガス流の運動量を増加し、物質１２の境界層
との干渉程度を更に大きくし、そして室１３及び通路１
１に更に多くの不活性ガスを拘留する。

かくて、通路１１から引き出される不活性ガスは少なく
なり、周囲へと失なわれる不活性ガスは少な（なる。

もちろん、これはコンジット２５を経て除去されるガス
の酸素濃度を高めることになり、この除去されるガスの
所定の所望の酸素含有量を選択することにより、周囲へ
の不活性ガスの損失を最少にしつつも通路１１及び室１
３を効果的に不活性化できる様にする。

オリフィス１１の可動部材１９を調整することにより、
オリフィスを経て放出される不活性ガスの運動量を制御
できることが理解されよう。

然し乍ら、物質１２のガス境界層と干渉する様に働くの
は運動量の水平成分、即ち物質１２０面に平行な運動量
成分である。

従って、不活性ガス流の運動量のこの水平成分に対して
制御を行なえる様にする別のガス放出装置を用いること
も本発明の範囲内である。

さて、第２図を参照すれば、本発明の更に別の実施例が
示されており、溶媒保持樹脂被膜を典型的に支持した物
質１２は通路１１を経て送られる。

好ましくはこの通路を横切って延びるコンジット４０が
設けられ、そしてそのギャップ即ち開口４５も本質的に
完全に通路１１を横切って延びている。

所定の一定の質量流量で不活性ガスをコンジット４０へ
供給するため適当なコンジット４４が用いられる。

コンジット４０は適当な支持手段４２において該コンジ
ットの長手軸のまわりで回転する様に装着されるのが好
ましい。

従って、第１図に示された装置１０のモータ２１の作動
について前記した様に、演算ユニット３３で制御される
程度までコンジット４０を回転して孔４５０角度位置を
調整することにより、孔即ち開口４５を経て放出される
不活性ガス流の運動量の水平成分が変えられ、従ってこ
の不活性ガス流が物質１２のガス境界層と干渉する程度
が制御される。

かくて、開口４５を経て放出される不活性ガス流の運動
量の水平成分を変えることにより、不活性化される通路
の外方の位置から除去されるガスの酸素濃度を制御する
ことができ、従って不活性ガスを大気へ過剰に失なうこ
となり゛積極的″制御によってこの様な不活性化を達成
できる。

大気に対する通路１１の界面２３の外部にコンジット２
５を配置してもよいことが理解されよう。

又、大気中の酸素が通路１１へ入り込むのを排除するた
めに外部ガスカーテンを確立することが所望される場合
には、コンジット１４及びオリフィス１７等も界面２３
の外部に配置されてもよい。

然し乍ら、コンジット１４及び２５等の特定位置には拘
りなく、不活性ガスを放出するオリフィスの制御は第１
図及び第２図に示した構造体について前記で述べた通り
である。

溶媒保持樹脂被膜を硬化する装置に関連して室１３及び
通路１１を説明したが、本発明は大気と連通した開口を
２つ或いはそれ以上有する特定の通路又はスペースを不
活性化するのに関連して用いるのにも適していることを
理解されたい。

本発明の範囲から逸脱せずに種々の変型がなされ得るこ
とは明らかであり、従ってこの様な変型は全て特許請求
の範囲に包含されるものとする。

【図面の簡単な説明】

第１図は不活性化さるべき室の仕切空間に関連して用い
られる不活性ガス流制御装置の概略図、そして第２図は
室を不活性化するために不活性ガスを放出しそして周囲
の酸素の入り込みを防止する別の装置の概略図である。 １０・・・・・・オープン、１１・・・・・・通路、１
２・・・・・・物質、１３・・・・・・室、１４・・・
・・・コンジット、１６・・・・・・開口、１７・・・
・・・オリフィス、１９・・・・・・可動部材、２３・
・・・・・界面、２１・・・・・・モータ、２５・・・
・・・コンジット、２７・・・・・・流量計、２９・・
・・・・制御弁、３０・・・・・・送風機、３１・・・
・・・酸素感知装置、３３・・・・・・演算ユニット。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 大気と連通ずる少な（とも２つの界面を有する通路
   を不活性化する方法において、 実質的に一定の質量流量で上記通路へ不活性ガスを供給
   し、上記不活性ガス流の１部を上記界面の少な（とも１
   つへ向け、 上記界面付近の位置から所定の流量で排気ガス流を除去
   し、上記排気流は上記室から放出された不活性ガス及び
   大気を含み、 上記排気ガス流の酸素含有量を感知し、 上記感知された酸素含有量を所定の酸素含有量と比較し
   、 そして上記感知された酸素含有量と上記所定の酸素含有
   量との上記比較に応答して上記通路への上記不活性ガス
   流の運動量を制御して上記排気ガス流に上記所定の酸素
   含有量を維持し、然して上記通路から大気への不活性ガ
   スの損失を最小にしたことを特徴とする方法。 ２ 実質的に平らな物質を上記通路に通す段階を更に具
   備し、そして運動量を制御する前記段階は、上記平らな
   物質に平行で上記物質の移動方向とは逆向きの上記不活
   性ガス流の運動量成分を調整して、上記成分が上記物質
   のガス境界層を干渉する程度を部側することより成る特
   許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３ 上記不活性ガス流を供給する前記段階は、可変開口
   を有するオリフィスを経て上記物質と接触する様に上記
   不活性ガス流を放出することより成る特許請求の範囲第
   ２項に記載の方法。 ４ 上記不活性ガス流を供給する前記段階は、可変開口
   を有するオリフィスを通して上記不活性ガス流を放出す
   ることより成る特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ５ 上記不活性ガス流を供給する前記段階は、固定開口
   を有するオリフィスを通して上記不活性ガス流を放出す
   ることより成り、上記開口の向きを調整できる特許請求
   の範囲第１項に記載の方法。 ６ 運動量を制御する前記段階は、上記感知された酸素
   含有量に応答して上記オリフィスの開口を調整すること
   より成る特許請求の範囲第４項に記載の方法。 ７ 運動量を制御する上記段階は、上記感知された酸素
   含有量に応答して上記オリフィスの向きを調整すること
   より成る特許請求の範囲第５項に記載の方法。