(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続した帯材を塑性変形をおこさない曲率半径で案内する円筒形ガイドロールと、ガイドローラ及び帯材を帯材に沿って気密に囲む真空通板路と、各ガイドロールに対向して真空通板路内に配置され、ガイドロールとの間に帯材が通板する隙間を有するシールブロックと、を備え、ガイドローラとシールブロックで分割された真空通板路内をそれぞれ排気する、ことを特徴とする真空シール装置。
【請求項２】
前記塑性変形をおこさない曲率半径は、帯材の板厚の２００倍以上である、ことを特徴とする請求項１に記載の真空シール装置。
【請求項３】
前記シールブロックは、帯材の幅方向に密着して並置された複数のシール片からなり、各シール片は帯材及びガイドロールとの隙間を調整可能に設けられている、ことを特徴とする請求項２に記載の真空シール装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、真空シール装置に係わり、更に詳しくは、真空処理装置まで大気圧から真空度を段階的に上げ、また真空処理装置から大気圧まで真空度を段階的に下げるために真空処理装置の前後に設けられる真空シール装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋼板等の帯材を真空下で連続的に処理する装置（例えば連続真空蒸着装置）では、装置の前後に内部を真空に保持するための真空シール装置が用いられる。この真空シール装置は、ピンチロール方式とブライダル方式に大別される。
【０００３】
図４（Ａ）は、従来のピンチロール方式の真空シール装置の模式図であり、真空ポンプ４で排気された複数の真空室５と、真空室５の境界部に帯材３と近接して設けられた複数対のシールロール６とからなり、真空ポンプ４の容量をシールロール６と帯板３の隙間から流入する空気量よりも大きくして、真空室５の真空度を保持するようになっている。なおこの図で、１は真空処理装置、２は真空シール装置である。
【０００４】
上述した真空シール装置は、いわゆる差動排気真空シール装置であり、隣接した真空室の圧力比は、隙間から流入する空気の流速が音速に達するいわゆる限界圧力比（臨海圧力比ともいう）よりも小さく設定され、従って、隙間の面積×音速よりも大きい容量の真空ポンプを用いることにより、例えば、７６０ｔｏｒｒ（大気圧），２００ｔｏｒｒ，５０ｔｏｒｒ，５ｔｏｒｒ，０．１ｔｏｒｒと順次真空度を高めることができる。なお、下流側の真空シール装置も上流側の上述した真空シール装置と同様である。
【０００５】
真空処理する帯材の板幅及び板厚は種々に変化するため、真空シール装置は帯材の最大寸法に適合するように位置決めされる。このため、ピンチロール方式の真空シール装置では、特に板幅及び板厚が小さい帯材を処理する場合に、シールロール６と帯材３との隙間が大きくなり、真空度を保持するための真空ポンプ４の容量を予め相当大きくする必要がある問題点があった。また、このため、真空シール装置のランニングコストも大きくなる問題点があった。
【０００６】
かかるピンチロール方式の問題点を解決するために創案されたのがブライダル方式の真空シール装置である。図４（Ｂ）は従来のブライダル方式の真空シール装置の模式図であり、真空ポンプ４で排気された複数の真空室５と、真空室５の境界部に設けられ帯材３が巻き付けられる複数の円筒形デフレクタロール７と、デフレクタロール７に対向して真空室５の境界部に設けられたシールブロック８と、を備え、真空ポンプ４の容量をデフレクタロール７の隙間から流入する空気量よりも大きくして、真空室５の真空度を保持するようになっている。なおこの図で、９は別のシールブロックであり、デフレクタロール７との隙間が最小限度に設定されている。
【０００７】
このブライダル方式も、差動排気真空シール装置の一種であるが、帯材３の板幅及び板厚が種々に変化しても、デフレクタロール７と帯材３は常に密着して隙間がほとんどなく、かつシールブロック８も帯材３に近接するように構成されるため、真空ポンプの容量をピンチロール方式に比較して大幅に小さくでき、ランニングコストも小さい長所を有している。また、このブライダル方式の真空シール装置は、帯材３を上下に蛇行させて通板することから真空室の水平間隔を短くし、装置の全長を短くできる利点がある。なお、シールブロック８を帯材３に近接させる機構として、特開平６−２８００１５号、特開平６−２５６９４６号、特開平６−２９３９６８号等が既に出願されている。
【０００８】
図５は、かかるブライダル方式の真空シール装置を用いた連続真空蒸着装置の一例であり、入側と出側の真空シール装置、予備加熱室、成膜室、等からなり、大気圧下でアンコイラーから巻き戻された鋼板（ストリップ）を入側の真空シール装置で真空中に通し、予備加熱室で予備加熱した後、成膜室で成膜し、成膜後の鋼板を出側の真空シール装置で大気圧中に取り出し、リコイラーで巻き取るようになっている。成膜室では、例えば、電子銃により電子ビームを放射し、磁界で電子ビームの方向を曲げてルツボ内に当て、蒸着材料を加熱・蒸発させ、蒸発金属を鋼板の表面に凝固させて蒸着膜を連続的に成膜することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、ブライダル方式の真空シール装置は、帯材の板幅及び板厚が種々に変化しても、デフレクタロールと帯材は常に密着して隙間がほとんどなく、かつシールブロックも帯材に近接するように構成されるため、真空ポンプの容量をピンチロール方式に比較して大幅に小さくでき、ランニングコストも小さい長所を有している。
【００１０】
しかし、デフレクタロールの表面に帯材が密着して通板するため、帯材が厚い場合に塑性変形をおこしやすい問題点があった。すなわち、帯材の厚さをｔ、デフレクタロールの直径をＤとすると、帯材がデフレクタロールの表面に密着して通板する際に、帯材には、ε＝２ｔ／Ｄの歪が生じ、この歪を塑性変形しない範囲（例えば０．５％以下）にするには、デフレクタロールの直径を大きくする必要があった。この直径は、例えばｔ＝２０ｍｍの場合、Ｄ＝２×２０／０．００５＝８０００ｍｍ以上となり、真空シール装置の全長及び全高が非常に大きくなる問題点があった。
【００１１】
本発明はかかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、帯材が厚い場合でも、塑性変形をおこすことなく帯材が通板でき、小さい真空ポンプ容量で所望の真空度を安定して保持でき、かつ全長及び全高を比較的小さくできる真空シール装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の真空シール装置は、連続した帯材を塑性変形をおこさない曲率半径で案内する複数の円筒形ガイドロールと、ガイドローラ及び帯材を帯材に沿って気密に囲む真空通板路と、各ガイドロールに対向して真空通板路内に配置され、ガイドロールとの間に帯材が通板する隙間を有する複数のシールブロックと、を備え、ガイドローラとシールブロックで分割された真空通板路内をそれぞれ排気することを特徴とする。
【００１３】
この構成により、複数の円筒形ガイドロールにより帯材を塑性変形をおこさない曲率半径で案内するので、帯材が厚い場合でも、比較的細いガイドロールで帯材を大きな曲率半径で案内することができ、塑性変形をおこすことなく帯材を通板させることができる。また、ガイドローラとシールブロックで分割された真空通板路内をそれぞれ排気するので、いわゆる差動排気真空シールを行うことができる。また、帯材の板幅及び板厚が種々に変化しても、ガイドロールと帯材は常に密着して隙間がほとんどなく、かつシールブロックも帯材に近接するように構成されるため、小さい真空ポンプ容量で所望の真空度を安定して保持できる。更に、真空通板路はガイドローラ及び帯材を帯材に沿って気密に囲み、複数の真空室が帯材に沿って構成されるので、真空シール装置の全長及び全高を比較的小さくすることができる。
【００１４】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記塑性変形をおこさない曲率半径は、帯材の板厚の２００倍以上である。この構成により、帯材の厚さをｔ、複数のガイドロールにより案内される帯材の曲率半径をＲとすると、帯材の通板の際に、帯材には、ε＝ｔ／Ｒの歪が生じるが、この歪はＲ≧２００ｔとすることにより、ε≦１／２００＝０．００５となり、歪を０．５％以下に抑え、通常の鋼板の場合に塑性変形を防止することができる。
【００１５】
更に、前記シールブロックは、帯材の幅方向に密着して並置された複数のシール片からなり、各シール片は帯材及びガイドロールとの隙間を調整可能に設けられている、ことが好ましい。この構成により、帯材とシールブロックの隙間を調整し、分割された真空通板路間の流入空気を小さく調整することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付して使用する。
図１は、本発明による真空シール装置の全体構成図である。この図において、本発明の真空シール装置１０は、複数の円筒形ガイドロール１２、真空通板路１４、及び複数のシールブロック１６を備えている。
【００１７】
複数の円筒形ガイドロール１２は、連続した帯材３を塑性変形をおこさない曲率半径Ｒで案内している。この曲率半径Ｒは、帯材３の板厚ｔの２００倍以上であることが好ましい。この構成により、帯材３の通板の際に、帯材３には、ε＝ｔ／Ｒの歪が生じるが、この歪はＲ≧２００ｔとすることにより、ε≦１／２００＝０．００５となり、歪を０．５％以下に抑え、通常の鋼板の場合に塑性変形を防止することができる。
【００１８】
真空通板路１４は、ガイドローラ１２及び帯材３を帯材に沿って気密に囲んでいる。また、ガイドローラ１２は真空通板路１４内に支持され、かつ帯材３を支持しない部分の隙間は最小限（例えば、０．３〜０．５ｍｍ）に設定され、ガイドローラ１２の帯材３の反対側（支持部）を帯材３に沿って漏れるバイパスガス量を最小にするようになっている。
【００１９】
図２は、図１のシール部の断面図である。図１及び図２に示すように、シールブロック１６は、各ガイドロール１２に対向して真空通板路１４内に配置され、ガイドロール１２との間に帯材３が通板する隙間を形成している。また、図２に示すように各シールブロック１６は、帯材３の幅方向に密着して並置された複数のシール片１６ａからなり、各シール片１６ａは帯材３及びガイドロール１２との隙間を調整できるように取付られている。この調整は、適当な駆動手段、例えば、送りネジ、直動シリンダ、等により行うことができる。この構成により、帯材３とシールブロック１６の隙間を調整し、分割された真空通板路１４間の流入空気を小さく調整することができる。また、各シール片１６ａは、真空通板路１４に設けられた凹部に伸縮自在に挿入されており、帯材３に沿って漏れるバイパスガス量を最小にするようになっている。
【００２０】
更に、図１に示すように、本発明の真空シール装置１０は、複数の真空ポンプ４を備え、ガイドローラ１２とシールブロック１６（すなわちシール部）で分割された真空通板路１４内をそれぞれ排気するようになっている。この構成により、ガイドローラ１２とシールブロック１６で分割された真空通板路１４（真空室）内をそれぞれ排気して、いわゆる差動排気真空シールを行うことができる。
【００２１】
図３は、上述した本発明の真空シール装置１０を真空処理室１（例えば真空成膜室）の前後に設置した真空処理設備の全体構成図である。この図において、鋼板（帯材３）は、大気→真空→大気（Ａｉｒ  ｔｏ  Ａｉｒ）の順序で真空シール装置１０と真空処理室１を通板する。以下、図３において上述した本発明の作動を説明する。
【００２２】
アンコイラーから巻き出された鋼板（帯材３）は、図示しない前処理ライン（レベラー、シャー、ウェルダー、ルーパー、洗浄槽等）を通過し、上流側の真空シール装置１０内に導入される。導入された鋼板３は、複数の円筒形ロールガイド１２により真空処理室１（真空チャンバー）へと通板される。この際、自動で隙間調整が可能なシールブロック１６を適当に上下させることにより、鋼板３とシールブロック１６との隙間を調整し、真空室（シール部とシール部との間）から真空室に流入する空気を最小にする。各真空室の圧力は、例えば順に１００，１０，１，０．１，０．０１，０．００１，０．０００１ｔｏｒｒになり、最終的に真空処理室１で要求される真空度まで減圧する。また、真空シール装置１０内で上記ガイドロール１２により拘束されて通板される鋼板３は、曲率半径ＲがＲ≧２００ｔになっており、鋼板の塑性変形をおこさないようになっている。
【００２３】
この構成により、真空シール装置１０の全長は、約４Ｒとなり、例えばｔ＝２０ｍｍの場合、Ｄ＝２００×２０×４＝１６０００ｍｍ（１６ｍ）となり、図４（Ｂ）において、前述した８ｍ径のデフレクタロール７を使用する場合と比較して１／２〜１／３程度の長さに抑えることができる。
【００２４】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。例えば、本発明によって形成された真空環境下（真空処理室内）では、真空加熱、真空蒸着、イオプレーティング、ＣＶＤ等の様々な真空処理を行うことができる。また、真空シール装置の最適構成（真空室の数、真空ポンプの容量、ガイドロールの寸法、数量、鋼板の曲率、等）は、処理する鋼板に応じて種々に変更することができる。
【００２５】
【発明の効果】
上述したように、本発明の真空シール装置は、以下の長所を有している。
▲１▼  薄板は勿論のこと、厚板の場合でもシール部（シールブロックとガイドロールから構成される）でのシール性能（空気の流入を最小にする）が良いため、使用する真空ポンプの容量を小さくでき、設備費、ランニングコストの面で極めて有利である。
▲２▼  薄板は勿論のこと、厚板の場合でも鋼板の塑性変形がなく通板可能である。
▲３▼  ブライドル方式であるため、直線状に真空室を設けた場合より、ライン長が短くなり、この点でも設備費、ランニングコストが有利である。
【００２６】
従って、本発明の真空シール装置は、帯材が厚い場合でも、塑性変形をおこすことなく帯材が通板でき、小さい真空ポンプ容量で所望の真空度を安定して保持でき、かつ全長及び全高を比較的小さくできる、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による真空シール装置の全体構成図である。
【図２】図１のシール部の断面図である。
【図３】本発明の真空シール装置を用いた真空処理設備の全体構成図である。
【図４】従来の真空シール装置の模式図である。
【図５】従来の連続真空蒸着装置の構成図である。
【符号の説明】
１  真空処理装置（真空チャンバー）
２  真空シール装置
３  帯材
４  真空ポンプ
５  真空室
６  シールロール
７  デフレクタロール
８  シールブロック
９  別のシールブロック
１０  真空シール装置
１２  ガイドロール
１４  真空通板路
１６  シールブロック
１６ａ  シール片
【図１】
0003757402.tif 000002
【図２】
0003757402.tif 000003
【図３】
0003757402.tif 000004
【図４】
0003757402.tif 000005
【図５】
0003757402.tif 000006