JP2007132602A

JP2007132602A - ドライルーム

Info

Publication number: JP2007132602A
Application number: JP2005326744A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Okuda; 伸之奥田
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd; Research Institute of Innovative Technology for the Earth RITE
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd; Research Institute of Innovative Technology for the Earth RITE
Priority date: 2005-11-10
Filing date: 2005-11-10
Publication date: 2007-05-31

Abstract

【課題】所定の乾燥度を十分に維持可能であり、有毒ガスなどが外部に漏洩することを効果的に防止できるドライルーム、及びこのドライルームを具えるリチウム二次電池の製造装置を提供する。
【解決手段】水分と反応して有毒ガスを発する物質を含有した材料を扱うドライルーム１０である。このドライルーム１０は、上記材料を用いて製品の製造を行う内側室２０と、この内側室２０の外周を覆うように配される外側室３０とを具える二重構造である。ドライルーム１０を二重構造とすることで、内側室２０内で有毒ガスが生じても、ルーム１０の外部にガスが漏洩することを抑制できる。特に、ドライルーム１０の外部の圧力＞内側室２０の圧力＞外側室３０の圧力となるように雰囲気圧力を調整することで、ドライルーム１０は、ガスの漏洩防止と、低露点維持との双方を実現する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内部をドライエア雰囲気として、乾燥が必要とされる種々の作業に利用されるドライルーム、及びこのドライルームを具えるリチウム二次電池の製造装置に関するものである。特に、水分と反応して有毒ガスを発生する物質を含む材料を取り扱う際に発生した有毒ガスの漏れを防止することができるドライルームに関するものである。

従来、乾燥が必要な作業を行う際、内部をドライエア雰囲気とすることが可能なドライルームが利用されている（例えば、特許文献１参照）。ドライルームは、併設されるドライユニットによりルーム内の雰囲気が所定のドライエア雰囲気に制御される。ドライユニットは、ドライルーム内に乾燥エアを供給したり、ルーム内を排気するファンと、ルームから排気されたエアを乾燥させる除湿機と、除湿されたエアの露点温度を低下させる冷却機とを具えるものが代表的である。

一方、近年、移動型や携帯型などの電気・電子機器では、より小型、軽量化することに加えて多機能化が要望されており、この要望に伴って電源となる電池においても小型化、軽量化に加えて、電池容量が高く、より長寿命であることが求められている。このような要求に対し、アルカリ二次電池などに比べて起電力が大きく、エネルギー密度が高いリチウム二次電池が開発されてきている。リチウム二次電池は、リチウムイオンを吸蔵及び放出が可能な活物質を含む活物質層を集電体上に具える電極を正極電極及び負極電極とし、これら正極電極と負極電極との間にセパレータを介在させて積層させてなる電極体と、この電極体が浸漬される非水電解液とを具える構成が代表的である。非水電解液には、通常、有機溶媒にリチウム塩を溶解したものが利用される。

上記リチウム二次電池は、通常、電極体を製造する工程、電極体を筐体に収納する工程、電解液を筐体に注入し、電極体に浸漬させる工程、筐体を密閉する工程などを経て製造される。上記製造工程のうち電解液の注入工程は、電解液が水分と反応し易いことから、ドライルームにて行われる（特許文献２参照）。また、電解液だけでなく、リチウム二次電池の電池構成部材には、水分と反応して有毒ガスを発生する物質を含有するものがある。例えば、硫化物を含有する材料では、水分と反応すると硫化水素ガスが発生する。従って、このような電池構成材料の取り扱いは、ドライルーム内で行い、有毒ガスが発生しないようにする必要がある。

特開２００３−２４２８８２号公報特開２００３−２４０２６９号公報

上述のように水分と反応して有毒ガスを発生する物質を含有する材料をドライルーム内で取り扱うことで、有毒ガスの発生を抑制することができる。しかし、事故などで有毒ガスが生じた場合、従来のドライルームでは、発生した有毒ガスがルーム外に漏洩する恐れがある。

一般に、露点温度が低いほど、雰囲気の乾燥度を高くする、つまり含有水分量を少なくすることができる。例えば、リチウム二次電池の製造に用いられているドライルームでは、ルーム内の雰囲気の露点温度を−５０〜−６０℃程度に維持している。そして、このような低露点温度を維持するためにドライルームでは、ルームの外部の圧力（大気圧）と比較してルーム内の雰囲気圧力を陽圧（高圧）にし、ルームの外部からルーム内に大気が流入して露点温度が上昇することを抑制している。このような状況において、ドライユニットの異常などにより露点が上昇してドライルーム内の水分量が増加し、この水分と硫化物などとが反応して有毒ガスが発生すると、ルーム内の圧力がルームの外部よりも高いことから、有毒ガスがルームの外部に漏洩する恐れがある。漏洩防止対策として、ドライルームの気密性を向上させることが考えられるが、上記のようにルーム内が陽圧であるため、有毒ガスの外部への漏洩を防止することは難しい。

従って、本発明の主目的は、有毒ガスが外部に漏洩することをより確実に防止することができるドライルームを提供することにある。

また、本発明の他の目的は、上記本発明ドライルームを具えるリチウム二次電池の製造装置を提供することにある。

本発明は、ドライルームを多重構造とすることで上記目的を達成する。本発明は、水分と反応して有毒ガスを発する物質を含有した材料を扱うドライルームを提供するものであり、上記材料を用いて製品の製造を行う内側室と、この内側室の外周を覆うように配される外側室とを具えることを特徴とする。このように多重構造とすることで本発明ドライルームは、単層構造の従来のドライルームと比較して、水分と反応し易い材料を用いて作業を行う内側室にルームの外部から水分が浸入することを低減することができる。従って、本発明ドライルームでは、上記材料と水分との接触を効果的に防止し、有毒ガスの発生を抑制する。かつ、多重構造とすることで本発明ドライルームは、仮に内側室内で有毒ガスが生じても、ルームの外部にガスが漏洩することを抑制する。即ち、本発明ドライルームは、有毒ガスの漏洩防止と、低露点維持とを実現することができる。

以下、本発明をより詳しく説明する。
本発明ドライルームは、製品の製造を行う内側室と、この内側室の外周を覆うように配される外側室とを具える多重構造とするものであり、内側室と外側室とからなる二重構造としてもよいし、外側室を二重以上具える三重構造以上としてもよい。

上述のように本発明ドライルームは、内側室と外側室とを具える多重構造とすることで、水分と反応して有毒ガスを生じる物質を含有する材料を内側室で取り扱っている際に有毒ガスが発生することがあっても、ルーム外に漏洩することを低減することができる。有毒ガスの漏洩をより効果的に防止するには、ドライルーム内の雰囲気圧力をルームの外部の雰囲気圧力よりも低くすることが好ましい。即ち、本発明ドライルームにおいて内側室及び外側室の双方をドライルームの外部の圧力（通常は大気圧）よりも低くする。従来のドライルームでは、低露点維持のために、ルーム内の雰囲気圧力を高くしていたが、本発明では、従来とは逆にルーム内の雰囲気圧力をルームの外部の圧力よりも低くすることを提案する。内側室又は外側室のいずれか一方をドライルームの外部の圧力よりも小さくしておけば、有毒ガスがルームの外部に流出することを防止できるが、内側室及び外側室の双方をルームの外部の圧力よりも小さくすることで、有毒ガスの流出をより確実に防止することができる。

特に、ドライルームの外部の雰囲気圧力＞内側室の雰囲気圧力＞外側室の雰囲気圧力を満たすように圧力調整を行うことが好ましい。外側室を多重構造とする場合、最外側に位置する外側室の雰囲気圧力を最も小さくする。このような圧力関係とするとすることで、ドライルームの外部と外側室（外側室を多重とする場合、最外側の外側室）とを比較すると、外側室の方が雰囲気圧力が小さいことから、仮に内側室内で有毒ガスが生じて外側室に流出していても、上述のように有毒ガスが外側室の外部、即ちルームの外部に流出することがない。また、内側室と外側室とを比較すると、内側室の方が雰囲気圧力が大きいため、仮に外側室の雰囲気の水分量が多くなっていても、この水分が内側室に流入することがない。従って、上記圧力関係を満たすように圧力調整を行うことで、有毒ガスの漏洩防止と、低露点維持との双方をより確実に実現することができる。また、低露点維持により、水分が存在し難くなるため、有毒ガスの発生もより低減することができる。

本発明において内側室は、製品の製造などを行う空間である。製品とは、完成品でもよいし、中間品でもよいし、完成品に用いられる部品でもよい。このような製品の製造を行うため、内側室の内部には、所定の作業に必要な設備を適宜具えておく。例えば、本発明ドライルームをリチウム二次電池の製造に利用する場合、内側室は、電池構成部材の組立などといった二次電池の製造作業に必要な設備を具える。特に、本発明では、製品材料として、水分と反応して有毒ガスを生じる物質を含有する材料を取り扱う場合を対象としているため、内側室は、上記材料を取り扱う際に必要とされるドライエア雰囲気となるように雰囲気を調整する。そこで、内側室には、例えば、室内にドライエアの供給を行う供給手段と、室内の排気を行う排気手段と、室内から排気されたエアを乾燥させる除湿手段とを具えるドライユニットを併設させて、室内を所定の雰囲気に制御できるようにする。供給手段及び排気手段としては、例えば、ファンが挙げられ、供給及び排気の双方が可能な循環ファンを用いてもよいし、それぞれ別個のファンを用いてもよい。除湿手段は、例えば、水分の吸着が可能なロータが挙げられる。また、ドライユニットは、供給するエアの乾燥度を高めるために冷却手段を具えていてもよい。このようなドライユニットを用いて内側室内をドライエア雰囲気にするには、例えば、除湿手段により外気の水分を除去した後、冷却手段で冷却して所定の乾燥度のエアとして供給手段により内側室内に導入し、エア(水分などを含んだエア)を内側室内から排気手段で排出させるようにすることが挙げられる。排出されたエアを除湿手段で乾燥させ、乾燥エアを循環供給する構成としてもよい。内側室とドライユニットとの間には、エアの輸送（供給及び排気）が行えるように、配管などでエアの供給路、排気路を形成するとよい。内側室と供給路との接続部、内側室と排気路との接続部は、十分な気密構造としておく。供給路の内側室側端部には、フィルタを設けておき、水分や不純物などを更に除去できるようにしてもよい。排気路の内側室側端部は、内側室内に突出するように挿入配置し、内側室における排気路の貫通部分を気密構造とすると、内側室内で生じた有毒ガスが内側室と排気路との間から漏洩するなどの不具合を防止し易い。

また、内側室には、作業者や製品材料などが入出できるように開口部と、この開口部を開閉する扉部とを具えておき、この開口部を覆うように内側バッファ室（前室）を設けておくことが好ましい。内側バッファ室には、作業者などが外側室に入出できるように開口部及び扉部を設けておく。そして、内側室の開口部を開く際は、外側室に通じる内側バッファ室の開口部を閉じた状態としておく。また、内側室の開口部を閉じた状態で、内側バッファ室の開口部を開くようにする。このようにバッファ室を利用することで、内側室の圧力が急激に変化するなどの不具合を防止できる。また、内側室と外側室との圧力を適宜調整することで、例えば、外側室から内側室に水分などを含むエアが流入し難くなり、内側室を所定の雰囲気に維持し易くできる。内側室の開口部を閉じたら、内側室内の雰囲気をドライユニットにより適宜調整してもよい。

内側室内の雰囲気圧力と、内側バッファ室内の雰囲気圧力とは、同等としてもよいし、異ならせてもよい。両圧力を異ならせる場合、例えば、内側室内の雰囲気圧力を内側バッファ室内の雰囲気圧力よりも高くしておけば、内側バッファ室から内側室に水分などを含むエアが流入することを防止することができる。従って、内側室内で水分と製品材料とが反応して有毒ガスなどが発生することを防止することができる。或いは、内側室内の雰囲気圧力を内側バッファ室内の雰囲気圧力よりも低くしておけば、内側室内で有毒ガスが発生しても、内側バッファ室に流出することを防止できる。このとき、内側バッファ室は、外側室の圧力と同等としておいてもよい。このように内側室内と内側バッファ室内とにおいて雰囲気圧力に差を設ける場合、内側室を開くとき、両室の圧力差によっては、急激に流体が移動して不具合を起こすことが考えられる。このような不具合を防止するべく、内側室と内側バッファ室との間には、ダンパを設けておき、扉部の開閉時に各室内の圧力調整が行えるようにしてもよい。

内側室は、所定の乾燥度が維持されるように上記ドライユニットにより適宜調整を行うとよい。更に、内側室は、随時排気を行う構成とすると、室内の水分を除去することができるため、所定の露点温度に維持し易い。また、随時排気を行う構成とすると内側室内に万が一有毒ガスなどが生じた場合であっても、外部に漏洩することがない。特に、ドライユニットの電源として、通常電源の他に、非常時用のバックアップ電源を接続しておき、瞬停時や停電時などの非常時にバックアップ電源に切り換えられるように構成しておくと、非常時であっても、ガスの漏洩を確実に防止することができる。特に、ドライユニットの構成部材のうち、排気手段の電源にバックアップ電源を具えておくと、有毒ガスの排気を確実に行うことができて好ましい。なお、排気したエアは、有毒ガスを含むことが考えられる。そのため、排気したエアを乾燥させて循環供給する場合、ドライユニットに排気したエアを無毒化するような設備を設けてもよいし、供給路に別途無毒化するような設備を設けてもよい。循環供給を行わない場合は、無毒処理などが行える設備に排気したエアが回収されるように構成するとよい。

本発明において外側室は、製造材料を外部から内側室に搬入する際や内側室から外部に搬出する際などに利用されるところであり、製造材料を用いて製造作業を行うところではない。従って、外側室は、上記内側室と同様に、供給手段、排気手段、除湿手段、冷却手段などを有するドライユニットを併設して、外側室の内部を所定の雰囲気に制御するようにしてもよいが、内側室ほど厳密な雰囲気制御の必要はないことから、もっと簡易な構成のドライユニットとしてもよい。例えば、外側室の雰囲気圧力をドライルームの外部よりも小さくする場合、外側室には、ファンなどの排気手段を併設させ、外側室を排気可能な構成とすればよい。排気手段により排気を行うことで外側室は、内側室から有毒ガスなどが流出しても、このガスを排気することができ、ドライルームの外部に有毒ガスが漏洩することを低減できる。また、外側室は、上記内側室と同様に、常時排気を行う構成とすると、有毒ガスが発生しても直ちに排気できると共に、外側室の雰囲気圧力をドライルームの外部よりも常に小さくすることができるため、有毒ガスの漏洩を確実に防止できる。そこで、この排気手段の電源として、通常電源の他に、非常時用のバックアップ電源を接続しておき、瞬停時や停電時などの非常時にバックアップ電源に切り換えられるように構成しておくと、非常時であっても、ガスの漏洩を確実に防止することができる。なお、外側室と排気手段との間には、エアを輸送できるように配管などで排気路を設けておく。また、排気したエアは、有毒ガスを含むことが考えられるため、無毒処理などが行える回収用容器や無毒設備に回収されるように構成するとよい。

外側室にも、作業者や製品材料などが入出できるように開口部と、この開口部を開閉する扉部とを具えておく。また、外側室の開口部を覆うように外側バッファ室を設けておくことが好ましい。外側バッファ室にも上記内側バッファ室と同様に作業者などがドライルームの外部に入出できるように開口部及び扉部を設けておく。そして、外側室の開口部を開く際、外側バッファ室の開口部を閉じておく。また、外側室の開口部を閉じた状態で、外側バッファ室の開口部を開くようにすると、外側室に外部の大気などが流入し難くなる。

外側室内の雰囲気圧力と、外側バッファ室内の雰囲気圧力とは、同等としてもよいし、異ならせてもよい。両圧力を異ならせる場合、例えば、外側室内の雰囲気圧力を外側バッファ室内の雰囲気圧力よりも高くしておけば、外側バッファ室から外側室に水分などの流体が流入することを防止して、外側室を介して内側室に水分が流入することを低減できる。或いは、外側室内の雰囲気圧力を外側バッファ室内の雰囲気圧力よりも低くしておけば、外側室内に有毒ガスが存在しても、外側バッファ室に流出することを防止できる。いずれにしても、外側室及び外側バッファ室の圧力は、ドライルームの外部の圧力よりも低くしておくことが好ましい。このような外側室にもダンパを具えておき、外側室を開閉する際に外側室の圧力調整を行えるようにしてもよい。

外側室を二室以上設けた二重構造以上とする場合、つまり、ドライルームを三重構造以上とする場合、各外側室の雰囲気圧力は、全て同等としてもよいし、内側から外側に向かうに従って圧力が高くなるように圧力勾配を設けてもよい。

上記構成を具える本発明ドライルームは、例えば、リチウム二次電池の製造に用いられる装置に具えることが好適である。リチウム二次電池の製造作業を大気中で行った場合、電池構成部材によっては大気中の水分と反応して、有毒ガスが生じることがある。従って、このような電池構成部材の取り扱いには、本発明ドライルームを具える製造装置が好適である。

リチウム二次電池は、リチウムイオンの吸蔵及び放出が可能な活物質を含有する活物質層を集電体の上に具える電極を正極電極及び負極電極とし、これら正極電極と負極電極との間にセパレータを介在させて積層させた電極体と、電極体に接触される非水電解液とを具える構成が代表的である。このようなリチウム二次電池は、例えば、以下のように製造される。
１．各極電極をそれぞれ作製する。
２．正極電極と負極電極との間に非水電解液を含浸させたセパレータを介在させて積層し、電極体を作製する。
３．電極体を筐体に収納する。
４．筐体に非水電解液を注入して電極体を非水電解液に浸漬する。
５．筐体を密閉する。
上記製造工程のうち、例えば、硫化物やリチウム金属を含む電極体の作製工程や、水分と反応し易い非水電解液を扱う非水電解液の注入工程などに上記ドライルームを具える製造装置を利用する。

上記説明したように本発明ドライルームによれば、多重構造とすることで、製品材料が水分と反応して有毒ガスを発生する物質を含んでいる場合であっても、ルームの外部に有毒ガスが漏洩することを抑制することができる。かつ、本発明ドライルームは、多重構造であることから、ルームの外部から内側室に水分が流入し難く、ドライエア雰囲気を十分に維持することができる。特に、ドライルームの外部の雰囲気圧力＞内側室の雰囲気圧力＞外側室の雰囲気圧力を満たすように圧力を調整することで、本発明ドライルームは、低露点維持と、ガスの漏洩防止との双方をより確実に実現することができる。

以下、図を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明ドライルームの概略構成図である。このドライルーム１０は、水分と反応し易い製品材料を用いて製品の製造を行う内側室２０と、この内側室２０の外周を覆うように配置される外側室３０とを具える二重構造である。

内側室２０は、製品の製造に必要な作業を行うための設備（図示せず）が内部に配置され、この設備を用いて製品材料から所定の製品の製造を行う空間である。内側室２０にはドライユニット２１が接続され、このドライユニット２１により室２０内は、所定の乾燥度のドライエア雰囲気（露点温度が低い低露点雰囲気）に制御される。ドライユニット２１は、内側室２０内に乾燥させた低露点のエアを供給すると共に、室２０内で湿気を帯びたエアを排気する循環ファン２１ａと、室２０から排出されたエアを乾燥させる除湿機２１ｂと、除湿されたエアを低露点とするべく冷却する冷却機２１ｃとを具える。

ドライユニット２１は、電源２２が接続されており、この電源２２により動作する。電源２２は、通常動作時に利用される通常電源２２ａと、瞬停などの非常時に利用されるバックアップ電源２２ｂと、両電源２２ａ,２２ｂを切り換える切換部２２ｃとを具えており、瞬停電時などの非常時においても、循環ファン２１ａなどを駆動できる構成である。この構成により、内側室２０を常時排気することができる。

内側室２０とドライユニット２１との間には、ユニット２１により乾燥されたエアを内側室２０に輸送する供給路２３、内側室２０からエアを排出する排気路２４とを具える。供給路２３及び排気路２４は、配管にて形成している。供給路２３の内側室側端部には、ドライユニット２１から輸送されてきた乾燥エアから更に水分や不純物などを除去できるようにエアフィルタ２５を設けている。排気路２４の内側室側端部は、内側室２０内に突出するように挿入配置し、排気路２４を構成する配管の挿入箇所からエアが漏れないようにこの箇所近傍をシール構造とした。

上記構成を具えるドライユニット２１を駆動させると、循環ファン２１ａにより内側室２０から排気されたエアは、排気路２４を介してユニット２１内に導入され、除湿機２１ｂによって水分が除去或いは低減されて乾燥され、冷却機２１ｃにより冷却されて低露点のエアとなる。この低露点エアは、循環ファン２１ａにより供給路２３を介して内側室２０に輸送され、エアフィルタ２５を経て内側室２０内に供給される。このように内側室２０内は、ドライユニット２１によりエアが循環されて、所定の低露点雰囲気に維持される構成である。特に、ドライルーム１０では、バックアップ電源２２ｂを具えることで、通常動作時だけでなく、瞬停や停電などの異常時であっても排気を行うことができる。このように内側室２０は常時排気を行うことができるため、内側室２０内での作業中に有毒ガスなどが生じても、ドライルーム１０の外部に漏洩することを防止できる。なお、図１において黒矢印は、エアの流れを示す。

また、内側室２０には、作業者の出入りや製品材料の搬入、製品の搬出などを行うために開口部（図示せず）と、この開口部を開閉する扉部（同）とを具えており、これら開口部及び扉部を覆うように内側バッファ室２６を具える。内側バッファ室２６にも作業者や製品材料などの入出を行うために開口部及び扉部（共に図示せず）を具えている。例えば、内側室２０から外側室３０に出る場合、以下のように行う。まず、外側室３０に通じる内側バッファ室２６の扉部を閉じてバッファ室２６の開口部を閉鎖しておいた状態で内側室２０の扉部を開ける。次に、内側室２０の扉部を閉じて内側室２０内を閉鎖した後にバッファ室２６の扉部を開ける。このようにすることで、外側室３０やドライルーム１０の外部から水分などが内側室２０内に流入することを低減することができる。従って、内側室２０の雰囲気を所定の乾燥度に維持し易い。また、内側室２０と内側バッファ室２６との間には、ダンパ２７を具えており、内側室２０の開口部を開閉する際、内側室２０内やバッファ室２６内の圧力を調整できるようにしている。

ドライルーム１０は、上記内側室２０及び内側バッファ室２６を覆うように外側室３０を具える。外側室３０は、内側室２０にドライルーム１０の外部から製品材料を搬送したり、内側室２０からルーム１０の外部に製品を搬出する際に利用される空間であり、製品の製造を直接行うところではない。しかし、この外側室３０を具えることでドライルーム１０は、内側室２０内の低露点維持、及び内側室２０で生じた有毒ガスの漏洩防止に大いに効果がある。外側室３０には、外側室３０内のエアを排気する排気ファン３１を具える。排気ファン３１には、通常動作時に利用される通常電源３２ａと、瞬停などの非常時に利用されるバックアップ電源３２ｂと、両電源３２ａ,３２ｂを切り換える切換部３２ｃとを具える電源３２が接続されており、外側室３０を常時排気することができる構成である。外側室３０と排気ファン３１との間には、外側室３０からエアを排出する排気路３３を具える。排気路３３の外側室側端部は、外側室３０内に突出するように挿入配置し、挿入箇所近傍は、シール構造としてドライルーム１０の外部にエアが漏れないようにしている。

上記排気ファン３１を駆動させると、外側室３０から排気されたエアは、排気路３３を介して図示しない容器に収納され、図示しない無毒化設備により無毒化される。特に、ドライルーム１０では、バックアップ電源３２ｂを具えることで、通常動作時だけでなく、瞬停や停電などの異常時であっても排気を行うことができる。このように外側室３０は常時排気を行うことができるため、外側室３０内で有毒ガスが生じたり、内側室２０から生じた有毒ガスが流入してきても、ドライルーム１０の外部に有毒ガスが漏洩することを防止できる。

また、外側室３０には、作業者の出入りや製品材料の搬入、製品の搬出などを行うために開口部（図示せず）と、この開口部を開閉する扉部（同）とを具えており、これら開口部及び扉部を覆うように外側バッファ室３４を具える。外側バッファ室３４にも作業者や製品材料などの入出を行うために開口部及び扉部（共に図示せず）を具えている。例えば、外側室３０からドライルーム１０の外部に出る場合、以下のように行う。まず、ドライルーム１０の外部に通じる外側バッファ室３４の扉部を閉じてバッファ室３４の開口部を閉鎖しておいた状態で外側室３０の扉部を開ける。次に、外側室３０の扉部を閉じて外側室３０内を閉鎖した後にバッファ室３４の扉部を開ける。このようにすることで、ドライルーム１０の外部から水分などが外側室３０内に流入することを低減することができる。また、外側室３０は、ダンパ３５を具えており、外側室３０の開口部を開閉する際、室３０内の圧力を調整できるようにしている。

このようなドライルーム１０は、例えば、リチウム二次電池の製造装置に具えておき、リチウム二次電池の製造工程のうち、水分と接触することで不具合を生じるような電池構成部材の製造に利用することができる。例えば、電池構成部材の材料が硫化物を含む材料である場合、この材料の取り扱いを大気中で行うと、大気中の水分と反応して硫化水素といった有毒ガスが発生する。これに対し、上記ドライルーム１０を具える製造装置を利用することで、上記材料が大気中の水分と接触することを低減して、有毒ガスの発生を抑制すると共に、仮に有毒ガスが生じても、ドライルーム１０の外部に漏洩することを防止することができる。

＜試験例１＞
図１に示すドライルームを作製し、ドライルームの内側室内に硫化水素ガスを導入し、ガスの漏洩状態を調べた。
本試験では、ドライユニットにより内側室内に乾燥エアを循環供給し、室内露点を−５０℃に維持されるようにした。そして、ドライルームの外部の圧力を０Ｐａとした場合に、外側室の圧力が−４０Ｐａ、内側室の圧力が−２０Ｐａとなるように各室内の雰囲気圧力を調整した。圧力調整は、循環ファン、排気ファンの運転条件を調整することで行った。なお、外側バッファ室の圧力は、０Ｐａ、内側バッファ室の圧力は、−２０Ｐａとした。また、試験中、内側室、外側室は、常時排気を行った。

上記の条件で内側室に体積割合で５０ｐｐｍの硫化水素ガスを導入し、２０分経過後、内側室内及びドライルームの外部の硫化水素ガスの濃度を調べた。その結果、内側室内の硫化水素ガス濃度は、体積割合で１０ｐｐｍであったが、ドライルームの外部の濃度は、検出器の検出限界である０.１ｐｐｍ（体積割合）以下であった。このことから、上記ドライルームは、ルームの外部に硫化水素ガスが漏洩していないことが確認できた。また、内側室内の露点を測定したところ、−５０℃であり、低露点状態が維持されていることが確認できた。

＜試験例２＞
上記試験例１と同様に図１に示す二重構造のドライルームを製作し、ドライルームの内側室内に硫化水素ガスを導入し、ガスの漏洩状態を調べた。
本試験も試験例１と同様に行った。即ち、ドライユニットにより内側室内に乾燥エアを循環供給し、室内露点を−５０℃に維持すると共に、ルームの外部の圧力を０Ｐａとした場合、外側室の圧力が−４０Ｐａ、内側室の圧力が−２０Ｐａとなるように雰囲気の圧力を調整した。

そして、本試験では、内側室に体積割合で５０ｐｐｍの硫化水素ガスを導入した後、停電を想定し、通常電源を停止させ、ドライユニット及び排気ファンの電力供給を停止した。そして、４０秒後、排気ファンのバックアップ電源を動作させて、外側室の排気を再開した。２０分経過後、内側室の露点、内側室内及びドライルームの外部の硫化水素ガスの濃度を調べた。その結果、内側室の露点は１３℃まで上昇しており、内側室内の硫化水素ガス濃度は、体積割合で３０ｐｐｍであった。しかし、ドライルームの外部の濃度は、検出器の検出限界である０.１ｐｐｍ（体積割合）以下であった。このことから、上記ドライルームは、ルームの外部に硫化水素ガスが漏洩していないことが確認できた。また、上記ドライルームは、非常用電源を具えることで、非常時であっても、有毒ガスの漏洩を防止することができる。

なお、排気ファンのバックアップ電源に加えてドライユニットのバックアップ電源も同様に動作させ、２０分経過後内側室の露点を調べたところ、−５０℃であり、露点の上昇が見られなかった。

＜比較例＞
単層構造のドライルームを作製し、ドライルーム内に硫化水素ガスを導入し、ガスの漏洩状態を調べた。
比較例として用いたドライルームは、図１に示すドライルームと比較して外側室を具えておらず、内側室及びドライユニットを具える構成のものに相当する。このようなドライルームにおいて、ドライユニットにより乾燥エアを循環供給して、ルーム内の露点を−５０℃に維持した。また、ルームの外部の圧力を０Ｐａとした場合、ルーム内の圧力が２０Ｐａとなるように雰囲気圧力の調整を行った。このようなドライルームに体積割合で５０ｐｐｍの硫化水素ガスを導入して２０分経過後、ルームの外の硫化水素ガス濃度を測定したところ、体積割合で１０ｐｐｍであった。このことから、単層のドライルームの場合、ドライユニットにより排気を行っていてもルーム内の圧力が高いことで、外部に硫化水素ガスが漏洩することが確認された。

本発明ドライルームは、乾燥が必要とされる製品の製造などに利用することができる。特に、水分と反応して有毒ガスを生じるような製品材料を取り扱う場合において、本発明ドライルームは好適に利用することができる。例えば、本発明ドライルームは、リチウム二次電池の製造に利用できる。

本発明ドライルームの概略構成図である。

符号の説明

１０ドライルーム
２０内側室２１ドライユニット２１ａ循環ファン２１ｂ除湿機
２１ｃ冷却機２２電源２２ａ通常電源２２ｂバックアップ電源
２２ｃ切換部２３供給路２４排気路２５エアフィルタ
２６内側バッファ室２７ダンパ
３０外側室３１排気ファン３２電源３２ａ通常電源
３２ｂバックアップ電源３２ｃ切換部３３排気路
３４外側バッファ室３５ダンパ

Claims

水分と反応して有毒ガスを発する物質を含有した材料を扱うドライルームにおいて、
前記材料を用いて製品の製造を行う内側室と、
前記内側室の外周を覆うように配される外側室とを具えることを特徴とするドライルーム。
内側室及び外側室内の雰囲気圧力がドライルーム外の雰囲気圧力よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のドライルーム。
ドライルーム内外における雰囲気圧力が以下の関係を満たすことを特徴とする請求項２に記載のドライルーム。
ドライルーム外の圧力＞内側室の圧力＞外側室の圧力
内側室及び外側室の少なくとも一方の内部を常時排気することが可能な排気手段を具えることを特徴とする請求項１に記載のドライルーム。
排気手段には、非常用電源が接続されることを特徴とする請求項４に記載のドライルーム。
請求項１〜５のいずれかに記載のドライルームを具えることを特徴とするリチウム二次電池の製造装置。