(57)【要約】【課題】真空蒸着システムの排気系において、とくに特殊ガス成分として着火や引火、ひいては爆発の下限濃度を有する可燃性ガス、特に水素に着目し、排気系内の可燃性ガス濃度を所定の管理濃度以下に制御可能な真空蒸着システムを提供する。【解決手段】真空蒸着機に真空ポンプを有する排気系が接続された真空蒸着システムにおいて、排気系の真空ポンプ設置部またはその近傍に、希釈用気体を排気系内に供給し排気系内の可燃性ガスの濃度を予め定めた管理濃度以下に制御可能な可燃性ガス濃度制御手段を設けたことを特徴とする真空蒸着システム。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空蒸着機に真空ポンプを有する排気系が接続された真空蒸着システムにおいて、前記排気系の真空ポンプ設置部またはその近傍に、希釈用気体を排気系内に供給し排気系内の可燃性ガスの濃度を予め定めた管理濃度以下に制御可能な可燃性ガス濃度制御手段を設けたことを特徴とする真空蒸着システム。
【請求項２】
前記可燃性ガスとして水素が設定され、前記可燃性ガス濃度制御手段が水素濃度制御手段からなる、請求項１に記載の真空蒸着システム。
【請求項３】
前記排気系における真空ポンプの下流側にフィルタを備えたオイルミストトラップが設けられており、該フィルタのフィルタエレメント自体が、予め定めた管理接地抵抗以下となるように接地されている、請求項１または２に記載の真空蒸着システム。
【請求項４】
前記可燃性ガス濃度制御手段が、希釈用気体注入手段を有している、請求項１〜３のいずれかに記載の真空蒸着システム。
【請求項５】
前記希釈用気体注入手段が、注入量制御手段を備えている、請求項４に記載の真空蒸着システム。
【請求項６】
前記可燃性ガス濃度制御手段が、排気系内の可燃性ガス濃度の検知手段を有している、請求項１〜５のいずれかに記載の真空蒸着システム。
【請求項７】
前記可燃性ガス濃度検知手段が、警報発信手段を備えている、請求項６に記載の真空蒸着システム。
【請求項８】
前記フィルタエレメントの接地抵抗監視手段が設けられている、請求項３〜７のいずれかに記載の真空蒸着システム。
【請求項９】
前記希釈用気体が、空気、窒素、他の不活性ガスのいずれかを含む、請求項１〜８のいずれかに記載の真空蒸着システム。
【請求項１０】
前記真空蒸着機で使用される蒸着金属に、アルミニウム、亜鉛、ニッケルの少なくともいずれかが含まれる、請求項１〜９のいずれかに記載の真空蒸着システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空蒸着システムに関し、とくに、排気系内の可燃性ガスの濃度を管理濃度以下に制御できるようにした真空蒸着システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、各種分野において、真空蒸着機を用いて種々の材料に金属等を蒸着するシステムが知られている。例えば、真空蒸着機を用いて、プラスチックフィルムに、アルミニウムや亜鉛、ニッケル、銅などの金属を蒸着するシステムが知られている（例えば、特許文献１〜３）。
【０００３】
このような真空蒸着システムにおいては、通常、真空蒸着機に真空ポンプを備えた排気系が接続され、真空ポンプによる真空引きにより、真空蒸着機の真空槽内が真空蒸着に適した真空度まで高められる。したがって、通常、真空蒸着機の真空槽内における雰囲気については、所定の真空度となるように、かつ、異物や不都合なガスの含有量が所定値以下となるように、厳密な管理や制御が行われるが、排気系については、それほど厳密な管理や監視は行われていない。
【０００４】
一方、一般に、ある種の特殊なガスが含有や発生される可能性のある系に関して、系内におけるそのガスの濃度を所定値(限界値)以下にすることが要求される場合が多い。とくに、系内やその近傍に着火源になる可能性を有する機器が存在する場合には、その濃度を厳密に管理したり、監視したりすることが要求される。また、系内に反応触媒になり得る金属等が存在し、その金属等を介して望ましくない特殊ガスが発生する可能性がある系においても、そのガスの濃度を所定値以下にすることが要求される場合が多い。
【０００５】
ところが、真空蒸着機を用いた真空蒸着システムの排気系においては、排出ガスに有害成分が含まれている場合は別として、大気に放出されても問題を生じないガス成分しか含まない排出ガスの場合には、真空蒸着機外の排気系においてそのガスの濃度を厳密に所定値以下に管理することは要求されないことが多い。しかし、ある種のガス成分については、所定の下限濃度を超えて濃度が高まった場合、着火源や引火源が存在すると、着火や引火を引き起こすことがある。したがって、排気系において、このような特殊ガス成分が所定の下限濃度を超えないようにすることが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１８５１６３号公報
【特許文献２】特開２０１０−１８２８５９号公報
【特許文献３】特開２０１４−０７３６４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本発明の課題は、上記のような実情に鑑み、真空蒸着システムの排気系において、とくに特殊ガス成分として着火や引火、ひいては急激な反応を引き起こす下限濃度を有する可燃性ガス、特に水素に着目し、排気系内の可燃性ガス濃度を所定の管理濃度以下に制御可能な真空蒸着システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係る真空蒸着システムは、真空蒸着機に真空ポンプを有する排気系が接続された真空蒸着システムにおいて、前記排気系の真空ポンプ設置部またはその近傍に、希釈用気体を排気系内に供給し排気系内の可燃性ガスの濃度を予め定めた管理濃度以下に制御可能な可燃性ガス濃度制御手段を設けたことを特徴とするものからなる。中でも本発明は、可燃性ガスとして例えば水素が設定され、上記可燃性ガス濃度制御手段が水素濃度制御手段からなる場合に特に有効なものである。
【０００９】
このような本発明に係る真空蒸着システムにおいては、真空蒸着システムの排気系の中でとくに特殊ガス成分としての可燃性ガス成分(例えば、水素成分)の着火や引火、ひいては急激な反応が生じるおそれのある特定の部位として、真空ポンプ設置部またはその近傍が選定され、その部位に、希釈用気体を排気系内に供給し排気系内の可燃性ガス濃度を予め定めた管理濃度以下に制御可能な可燃性ガス濃度制御手段が設けられる。可燃性ガス成分には、元々排気ガス中に含まれていた可燃性ガス成分の他、系内で水分等の分解等により発生した可燃性ガス成分や、ある種の成分が金属等の触媒成分を介して分解されて発生した可燃性ガス成分などが含まれる。真空蒸着機内や排気系内において予め定められる管理濃度としては、例えば、可燃性ガスが水素に設定されている場合、水素濃度の着火や引火の下限濃度である４％の５０％である２．０％が設定される。このように排気系内に希釈用気体が供給されることにより、真空ポンプ設置部またはその近傍部位の可燃性ガス濃度は確実に管理濃度以下に制御され、この部位における可燃性ガス濃度が常時確実に、着火や引火、ひいては急激な反応を引き起こすおそれのある下限濃度よりもはるかに低い適切な管理濃度以下に制御されることになる。真空ポンプ設置部またはその近傍は、可燃性ガス成分の着火や引火、ひいては急激な反応が生じるおそれのある特定の部位として選定された部位であるから、可燃性ガス成分の着火や引火、ひいては急激な反応が生じるおそれの少ないそれ以外の部位、とくにそれよりも下流側部位においても、可燃性ガス濃度が管理濃度を超える状態の回避は可能になり、排気系全体を適切な可燃性ガス濃度に常時維持することが可能になる。
【００１０】
上記本発明に係る真空蒸着システムにおいて、排気系に設けられる真空ポンプの種類としてはとくに限定されず、内部に油を貯留した油回転ポンプ（ロータリポンプとも言う）や拡散ポンプを使用できる。真空ポンプの設置個数も任意に設定でき、直列配置、並列配置、それらを組み合わせた配置のいずれも採用できる。真空蒸着機の真空槽からの真空引きを粗引きと精密引きの２段階で行う場合には、例えば、粗引きを主として油回転ポンプで行い、精密引きを主として拡散ポンプで行うシステム構成を採用できる。油を用いた真空ポンプを使用する場合には、油の排気系への流出を極力抑えるために、排気系における真空ポンプの下流側にフィルタを備えたオイルミストトラップが設けられていることが好ましい。このようにオイルミストトラップが設けられている場合には、そのフィルタのフィルタエレメント自体が、予め定めた管理接地抵抗以下となるように接地されていることが好ましい。フィルタ、とくにそのフィルタエレメントでは、通過ガス流との接触により静電気が発生するおそれがあり、発生した静電気は、着火や引火の下限濃度以上の可燃性ガス濃度になった排気に対しては着火源になるおそれがある。本発明では、上述の如く可燃性ガス濃度は着火や引火の下限濃度よりもはるかに低い管理濃度を超えないように制御されるのであるが、より確実な安全対策を講じるために、着火源になるおそれがある部位に対しても対策が講じられ、静電気の発生を抑制するために、フィルタエレメント自体がその接地抵抗が予め定めた管理値以下となるように接地されていることが好ましい。すなわち、可燃性ガス濃度の低濃度への制御と、フィルタエレメント自体の低接地抵抗化が、ともに実施されることが好ましい。管理接地抵抗は、フィルタエレメント自体の仕様や通過ガス流の流速等に応じて静電気の発生を確実に抑制できるように適宜設定すればよく、低ければ低いほど良い。
【００１１】
また、本発明に係る真空蒸着システムにおいて、上記可燃性ガス濃度制御手段は、希釈用気体を排気系内に供給し排気系内の可燃性ガス濃度を予め定めた管理濃度以下に制御可能な手段であればよく、強制的に希釈用気体を排気系内に注入できる注入手段を有しているもの、排気系内における排気の流れを利用して希釈用気体を吸入させて排気系内に供給するもの、のいずれにも構成可能である。より精密により確実に可燃性ガス濃度を予め定めた管理濃度以下に制御するためには、希釈用気体の注入手段を有している構成が好ましい。この場合、希釈用気体の注入手段が、例えば、注入量制御手段を備えていると、より精密かつより確実な排気系内の可燃性ガス濃度の制御が可能になる。
【００１２】
また、本発明に係る真空蒸着システムにおいては、上記可燃性ガス濃度制御手段が、排気系内の可燃性ガス濃度の検知手段を有している構成も好ましい。このような構成においては、排気系内の可燃性ガス濃度を、常時あるいは必要に応じて検知可能となるので、検知した可燃性ガス濃度が確実に管理濃度以下になっていることを確認でき、排気系全体の安全性がさらに高められる。この場合、可燃性ガス濃度検知手段を、警報発信手段を備えているものに構成すれば、可燃性ガス濃度が万が一管理濃度を超えたときや、管理濃度に極めて接近してきたとき等に、適切な警報を発信でき、それによって適切な処置を講じることが可能になる。
【００１３】
また、前述のフィルタエレメント自体が接地されている形態においては、フィルタエレメントの接地抵抗監視手段が設けられている構成も好ましい。このような構成においては、何らかの原因で、例えば、導電抵抗の高い物質のフィルタエレメントへの付着等により、フィルタエレメントの接地抵抗が大きく上昇する状態（つまり、フィルタエレメントが絶縁状態に近くなる状態）になることを、接地抵抗の監視により、事前に回避可能となる。接地抵抗が高くなると、フィルタエレメント部で静電気が発生しやすくなるが、そのような状態になることを事前に察知して回避できるようにし、静電気が濃度の高まった可燃性ガス成分の着火源となることを、未然に確実に回避できるようにしたものである。
【００１４】
本発明において、上記希釈用気体としてはとくに限定されず、可燃性ガス成分を適切に希釈できるものであればよく、例えば、空気、窒素、他の不活性ガスのいずれかを含む希釈用気体を使用できる。とくに空気を使用する場合には、上記可燃性ガス濃度制御手段の構成の簡素化が可能であり、特別な希釈用気体を使用しないで済むため、運転コストを考慮すると経済的に有利であり、かつ、取扱いも容易である。また、工場設備として圧空供給ラインを備えている場合には、前述の希釈用気体の注入手段に圧空供給ラインを利用することで、本発明をより容易に実施可能となる。
【００１５】
さらに、本発明において、真空蒸着機で使用される蒸着物質としてはとくに限定されないが、蒸着物質として金属が使用される場合には、使用される蒸着金属に、とくにアルミニウム、亜鉛、ニッケルの少なくともいずれかが含まれる場合に、本発明はとくに有効である。
【発明の効果】
【００１６】
このように、本発明に係る真空蒸着システムによれば、排気系内の可燃性ガス濃度、中でも水素濃度を確実に所定の管理濃度以下に制御することが可能になり、排気系内を低可燃性ガス濃度に維持して不測の事態の発生を確実に防止でき、極めて安全な真空蒸着システムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施態様に係る真空蒸着システムの機器系統図である。
【図２】図１の真空蒸着システムに好ましい手段を付加した場合の、図１の真空蒸着システムの部分機器系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る真空蒸着システムを示しており、とくに、プラスチックフィルムに金属を蒸着して金属蒸着状フィルムを製造する場合や、離型フィルム上に金属を蒸着し、蒸着後に成膜された金属膜を剥離して金属箔を製造する場合に用いて好適なシステムを例示している。図２は、図１の真空蒸着システムに好ましい手段を付加した場合を例示している。図１において、１００は真空蒸着システム全体を示しており、１は真空蒸着機を示している。本実施態様では、真空蒸着機１は上室２と下室３とに区画されており、上室２内にプラスチックフィルム４の巻出しロール５が配置され、巻き出されたフィルム４は冷却用ローラ６上を搬送された後巻取りロール７として巻き取られる。冷却用ローラ６上を搬送されるフィルム４の表面上には、るつぼ８で加熱、蒸発された金属の蒸気９(例えば、アルミニウムや亜鉛、ニッケルなどの金属蒸気)が蒸着される。
【００１９】
真空蒸着機１には排気系１０が接続されており、本実施態様では、真空蒸着機１の上室２と下室３の両方から排気されるようになっている。また、本実施態様では、排気系１０には真空ポンプＮｏ．１（１１）、真空ポンプＮｏ．２（１２）、真空ポンプＮｏ．３（１３）の３つの真空ポンプが設けられており、真空ポンプＮｏ．１（１１）と真空ポンプＮｏ．２（１２）は粗引き用の真空ポンプ(例えば、油回転ポンプから構成された真空ポンプ)、真空ポンプＮｏ．３（１３）は精密引き用の真空ポンプ(例えば、拡散ポンプから構成された真空ポンプ)とされている。但し、真空ポンプの設置個数、各真空ポンプの種類や役割については任意に設定可能である。
【００２０】
排気系１０における真空ポンプの下流側には、本実施態様では真空ポンプＮｏ．３（１３）の下流側に、フィルタを備え、真空ポンプＮｏ．３（１３）の下流側へと流出したオイル成分を捕捉可能なオイルミストトラップ１４が設けられている。オイルミストトラップ１４内にはフィルタのフィルタエレメント１５(図２に図示) が設けられており、フィルタエレメント１５自体が、適切なアース線１６等を介して、予め定めた管理接地抵抗以下となるように接地されている。この接地により、通過ガス流との接触により発生する可能性のある静電気の発生が抑制できるようになっている。
【００２１】
オイルミストトラップ１４を通過した排気は、排気系１０を通り、外気１７に放出される。
【００２２】
本発明においては、排気系１０の真空ポンプ設置部またはその近傍に、希釈用気体を排気系１０内に供給し排気系１０内の可燃性ガス濃度を予め定めた管理濃度以下に制御可能な可燃性ガス濃度制御手段が設けられるが、本実施態様では、この可燃性ガス濃度制御手段は水素濃度制御手段１９に構成されている。この水素濃度制御手段１９は、本実施態様では、真空ポンプＮｏ．３（１３）の直下流側に接続されている。ただし前述したように、この可燃性ガス濃度制御手段としての水素濃度制御手段１９の設置部位は、排気系１０の真空ポンプ設置部またはその近傍であって、水素濃度の管理濃度以下への制御に有効な部位であれば、図示した部位に限定されない。水素濃度の管理濃度としては、例えば前述したように、着火や引火の下限の水素濃度である４％の５０％に相当する２．０％程度に設定される。すなわち、管理濃度は、実際の水素濃度が多少変動しても、確実に着火や引火を引き起こさない濃度に設定される。希釈用気体としては、前述の如く空気、窒素、他の不活性ガスのいずれかを含む希釈用気体を使用できるが、とくに空気を使用すると、水素濃度制御手段１９の構成の簡素化や希釈用気体の取扱いも容易化をはかることができ、さらに運転コストを低く抑えることができるので経済的な利点もある。水素濃度制御手段１９により必要な量の希釈用気体を排気系１０内に供給することにより、排気系１０内の水素濃度が所定の管理濃度以下に制御され、排気系１０の真空ポンプ設置部やその近傍、ひいては排気系１０全体が、適切な水素濃度に維持される。
【００２３】
可燃性ガス濃度制御手段としての水素濃度制御手段１９のより具体的な構成としては、排気系１０内の水素濃度を上記のような管理濃度以下に制御するために必要な量の希釈用気体を排気系１０内に供給できる限り、とくに限定はされない。本実施態様では、図２に示すように、水素濃度制御手段１９は、希釈用気体を排気系１０内に積極的に注入可能な希釈用気体注入手段２０を有しているとともに、希釈用気体注入手段２０は、その注入量を制御可能な注入量制御手段２１を備えている。また、可燃性ガス濃度制御手段としての水素濃度制御手段１９は、排気系１０内の可燃性ガス濃度としての水素濃度を検知可能な水素濃度検知手段２２（可燃性ガス濃度検知手段としての水素濃度検知手段２２）を有しており、この水素濃度検知手段２２は、検知された水素濃度が予め定めた濃度に到達するかその濃度を超えたときに警報を発する警報発信手段２３を備えている。希釈用気体注入手段２０、注入量制御手段２１を備えることにより、排気系１０内に必要な量の希釈用気体を確実に精度よく供給することができ、排気系１０内の水素濃度はより確実に所定の管理濃度以下に維持されるように制御される。また、水素濃度検知手段２２を有していることにより、所定の管理濃度以下への水素濃度の制御がより確実かつ精度よく行われ、警報発信手段２３を備えていることにより、万一検知水素濃度が所定の管理濃度を超えた場合は勿論のこと、その管理濃度に近づいた場合にも、適切な警報を発信し、それに基づいて適切な対策を講じることが可能になる。
【００２４】
さらに、本実施態様では、図２に示すように、オイルミストトラップ１４内に配置されたフィルタエレメント１５自体の接地に対し、接地抵抗監視手段２４が設けられている。接地抵抗監視手段２４により、常時、あるいは必要に応じて、フィルタエレメント１５の接地抵抗を把握できるので、そのときの接地抵抗が予め定めた管理接地抵抗以下となっていることを確認でき、接地抵抗の増大に伴う静電気の発生の可能性をより確実に除去できるようになる。静電気の発生が抑制される結果、万が一、排気系１０内の可燃性ガス濃度、本実施態様では排気系１０内の水素濃度が高まる事態が生じたとしても、静電気による着火あるいは引火源自体の発生のおそれを除去可能となる。
【００２５】
このように、上記実施態様に係る真空蒸着システム１００では、排気系１０内の可燃性ガス濃度、とくに水素濃度は、常に適切な低濃度に維持され、真空蒸着システム１００全体の適切な運転が可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明に係る真空蒸着システムは、分野を問わず、真空蒸着機に真空ポンプを有する排気系が接続されたあらゆる真空蒸着システムに適用できる。
【符号の説明】
【００２７】
１  真空蒸着機
２  上室
３  下室
４  プラスチックフィルム
５  巻出しロール
６  冷却用ローラ
７  巻取りロール
８  るつぼ
９  金属蒸気
１０  排気系
１１、１２、１３  真空ポンプ
１４  オイルミストトラップ
１５  フィルタエレメント
１６  アース線
１７  外気
１９  可燃性ガス濃度制御手段としての水素濃度制御手段
２０  希釈用気体注入手段
２１  注入量制御手段
２２  可燃性ガス濃度検知手段としての水素濃度検知手段
２３  警報発信手段
２４  接地抵抗監視手段
１００  真空蒸着システム
【図１】
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【図２】
2016079412.tif 000004