JP2012154584A

JP2012154584A - 乾燥装置

Info

Publication number: JP2012154584A
Application number: JP2011015495A
Authority: JP
Inventors: Hiroto Fukuda; 洋人福田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-01-27
Filing date: 2011-01-27
Publication date: 2012-08-16
Anticipated expiration: 2031-01-27
Also published as: JP5648499B2

Abstract

【課題】本発明は、防爆層内の換気用空気による乾燥効率を向上し、かつ、簡易な構成で防爆構造を実現する乾燥装置を提供することを課題とする。
【解決手段】乾燥装置１は、遠赤外線ＩＲを発生する遠赤外線ヒーター１０を含む加熱層５と、加熱層５に対して独立して設けられる防爆層７と、を備え、防爆層７に加熱層５で発生させた遠赤外線ＩＲを導入して、油系溶媒を含むペースト３を乾燥させる乾燥装置である。加熱層５と防爆層７との間に、加熱層５の熱が防爆層７に伝達されることを防止するとともに、遠赤外線ＩＲを透過する断熱層６を備え、防爆層７内の加熱層５側と反対側に、防爆層７内の雰囲気を換気する給排気システム３０が設けられ、給排気システム３０は、防爆層７内でペースト３の塗工面と平行に空気を流す。
【選択図】図２

Description

本発明は、箔の表面に塗工されたペーストを乾燥する乾燥装置に関する。

従来、電気式の遠赤外線ヒーターを利用した乾燥装置の技術は公知となっている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１の乾燥装置は、乾燥炉内に配置された遠赤外線ヒーターに通電することによって遠赤外線を発生させて、箔上に塗工されたペーストを乾燥する。この遠赤外線ヒーターは、セラミックコーティングされた金属の内部にシーズヒーターを配置し、シーズヒーターを加熱して金属を内部から熱することにより、セラミックを加熱して遠赤外線を発生させる構成であり、シーズヒーターの通電端子を乾燥炉外の独立した領域に設けることによって乾燥炉の防爆構造を実現している。
このような乾燥装置を用いて油系の溶媒を含むペースト乾燥する場合は、乾燥炉内を換気して、油雰囲気を排気する必要がある。また、気化油を含んだ排気は冷却され、油分を分離した後に、換気として再利用又は大気開放される。

しかしながら、特許文献１の乾燥装置は、乾燥炉内に遠赤外線ヒーターを配置する構成を採用しているため、ヒーターを遠赤外線が効果的に発生する温度近傍（例えば、セラミックは４００℃程度）まで加熱する場合に乾燥炉内の温度が不可避的に上昇してしまう。これに伴い、換気のために炉内に供給される空気の温度も上昇し、飽和蒸気圧も上昇するため、換気用空気の乾燥エネルギーが低下してしまい、エネルギー効率が悪くなる。
さらには、防爆層として構成される乾燥炉内の温度の上昇を抑制する必要があるため、換気時に供給する空気の温度、風量等を厳密に管理する必要が生じ、装置構成及び制御構成が煩雑になってしまう。

特開２００３−２５１２５２号公報

本発明は、防爆層内の換気用空気による乾燥効率を向上し、かつ、簡易な構成で防爆構造を実現する乾燥装置を提供することを課題とする。

本発明の乾燥装置は、遠赤外線を発生する遠赤外線ヒーターを含む加熱層と、前記加熱層に対して独立して設けられる防爆層と、を備え、前記防爆層に前記加熱層で発生させた遠赤外線を導入して、油系溶媒を含むペーストを乾燥させる乾燥装置であって、前記加熱層と防爆層との間に、前記加熱層の熱が防爆層に伝達されることを防止するとともに、前記遠赤外線を透過する断熱層を備え、前記防爆層内の加熱層側と反対側に、当該防爆層内の雰囲気を換気する給排気システムが設けられ、前記給排気システムは、前記防爆層内でペースト塗工面と平行に空気を流す。

前記断熱層の内部には、当該断熱層内を換気するための空気が流通され、前記断熱層内を通過した後の空気は、前記給排気システムの給気側に用いられることが好ましい。

上方から加熱層、断熱層、防爆層の順に位置することが好ましい。

本発明によれば、防爆層内の換気用空気による乾燥効率を向上でき、かつ、簡易な構成で防爆構造を実現できる。

乾燥装置の側面図である。乾燥装置の正面図である。給排気システムの換気用空気の給気側に断熱層からの空気を利用する場合の実施形態を示す図である。乾燥装置の別実施形態を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である乾燥装置１について説明する。乾燥装置１は、箔２の表面に塗工されたペースト３を乾燥するための設備である。ペースト３が上面に塗工された状態の箔２が乾燥装置１内に連続的に搬送され、乾燥装置１を通過した後にペースト３が十分に乾燥するように装置内で所定の熱量が加えられる。
乾燥装置１は、上方から順に加熱層５、断熱層６、防爆層７を備える三層構造に構成される。加熱層５、断熱層６及び防爆層７は、それぞれ隔離され、独立した空間（領域）として形成されている。ペースト３が上面に塗工された箔２は防爆層７に搬送され、防爆層７内でペースト３の乾燥が行われる。
本実施形態のペースト３は、例えば電池の電極材料等の油系溶媒を含むペースト材料であり、乾燥炉として構成される防爆層７は、火種を含まない、換気設備を有する、溶媒の発火温度以上に昇温させない等、適宜の防爆構造を有する。

図１及び図２に示すように、乾燥装置１は、遠赤外線ヒーター１０を備える。遠赤外線ヒーター１０は、遠赤外線ＩＲを放射する電気式のヒーターであり、加熱層５に配置される。遠赤外線ヒーター１０は、通電端子１１・１１、シーズヒーター１２、発熱体１３、セラミック１４を具備する。
通電端子１１・１１、シーズヒーター１２、発熱体１３は、加熱層５内に配置され、セラミック１４は、加熱層５から断熱層６に臨んで配置される。つまり、加熱層５から断熱層６内にセラミック１４の下面の一部が突出した状態で固定されている。

シーズヒーター１２は発熱体１３内に設けられ、通電端子１１・１１に通電することにより加熱される電気式のヒーターである。発熱体１３は適宜の金属材料によって構成される構造体であり、その下面にプレート状のセラミック１４が接触した状態で固定される。このように、発熱体１３の一面にセラミック１４を接触させているので、発熱体１３の熱を効率的にセラミック１４に伝達可能である。
遠赤外線ヒーター１０では、通電端子１１・１１に通電することによりシーズヒーター１２が熱せられ、シーズヒーター１２によって発熱体１３が加熱されてセラミック１４が加熱されることによって、セラミック１４から遠赤外線ＩＲが放射される。なお、セラミック１４は、ペースト３の塗工幅と同等の幅を有するように形成されており、乾燥装置１内においては、セラミック１４とペースト３とが略全域において対向し、遠赤外線ＩＲを良好にペースト３に伝達可能に構成される。
また、発熱体１３とセラミック１４とを一体的に構成しても良い。すなわち、発熱体１３の下面にセラミックコーティングすることによって、発熱体１３の下面にセラミック１４をコーティング層として存在させる構成としても良く、遠赤外線ヒーター１０の下面から遠赤外線ＩＲが放射される構成であれば採用可能である。

加熱層５にて発生する遠赤外線ＩＲは、断熱層６を介して防爆層７に導入される。
断熱層６の内部には空気が流通されており、層内が換気されている。つまり、断熱層６の内部に熱伝達率の小さい空気を充填することによって、加熱層５から受ける熱影響を低減し、断熱層６内の温度が所定温度以上に上昇しないように調整している。また、加熱層５と防爆層７との間に断熱層６を設けることによって、加熱層５の熱が防爆層７に伝達されることを抑制し、防爆層７の昇温を防止している。

断熱層６と防爆層７との境界部分（断熱層６と防爆層７とを隔てる隔壁）には、石英ガラス等の遠赤外線ＩＲを透過する材料からなる窓２０が設けられる。すなわち、加熱層５と断熱層６の境界部分に配置されるセラミック１４から放射された遠赤外線ＩＲは、窓２０を透過して防爆層７内に伝達される。
また、断熱層６には空気が充填されているため、遠赤外線ＩＲは、断熱層６内では吸収されにくく、加熱層５での強度を保持したまま、防爆層７に導入される。防爆層７に導入された遠赤外線ＩＲは、ペースト３に吸収される。これにより、ペースト３が内部から暖められて乾燥する。

防爆層７には、ペースト３が塗工された箔２が、ペースト３の塗工面が上面となるように搬送され、防爆層７内でペースト３に乾燥が行われている。
上述のように、防爆層７内には、遠赤外線ヒーター１０にて発生する遠赤外線ＩＲが導入されており、防爆層７内に搬送される箔２上のペースト３に遠赤外線ＩＲを照射することによって、ペースト３に遠赤外線ＩＲを吸収させて内側から暖めている。ペースト３を暖めることによって溶媒等が蒸発（気化）し、ペースト３の乾燥が行われる。

防爆層７は、給排気システム３０を備える。給排気システム３０は、防爆層７に空気を給気・排気させて流通させることによって、ペースト３を乾燥させる際に発生する気化溶媒を排気し、防爆層７内の油雰囲気を換気する。
給排気システム３０は、給気ダクト３１及び排気ダクト３２を含む。給気ダクト３１から空気を供給し、排気ダクト３２から排気することによって、防爆層７内を換気する。給気ダクト３１及び排気ダクト３２は、防爆層７の下部（乾燥装置１の底部）に配置されており、乾燥装置１の長手方向に沿って設けられている。言い換えれば、給気ダクト３１と排気ダクト３２は、防爆層７内において加熱層５及び断熱層６と反対側に設けられ、その延出長は防爆層７の長手方向略全域に及んでいる。
また、給気ダクト３１は、乾燥装置１の外部まで延出され、空気を供給するための適宜の送風装置（不図示）と接続される。排気ダクト３２は、乾燥装置１の外部まで延出され、空気を排出するための適宜の吸引装置（不図示）と接続される。

給気ダクト３１は、その一部が防爆層７の壁面に沿って上方に延出されており、その延出部分に給気口群３３を有する。排気ダクト３２は、その一部が給気ダクト３１の延出部分とは反対側の壁面に沿って（言い換えれば、給気ダクト３１の延出部分と対向するように）上方に延出されており、その延出部分に排気口群３４を有する。
給気口群３３は、給気ダクト３１の長手方向に沿って形成される開口群であり、排気口群３４は、排気ダクト３２の長手方向に沿って形成される開口群である。給気口群３３を介して、給気ダクト３１と防爆層７の内部が連通し、排気口群３４を介して、排気ダクト３２と防爆層７の内部が連通している。

給気口群３３及び排気口群３４は、防爆層７の長手方向に沿って対向する両壁面にそれぞれ配置され、乾燥対象であるペースト３を挟んで互いに向き合うように設けられることから、換気用空気は、防爆層７の幅方向（防爆層７内を搬送される箔２の短手方向）に流れる、すなわち防爆層７内を最短経路で直線的に流れることとなり、換気効率を向上できる。
また、ペースト３からの気化油分を含む排気が流通する排気ダクト３２を、乾燥装置１の底部に設け、乾燥装置１の中で最も昇温される加熱層５と最大限に離れた位置に配置することにより、防爆層７（特に排気ダクト３２内の油分を含んだ排気）の昇温を抑制でき、乾燥装置１の防爆性をより確実なものにできる。

以上のように構成される給排気システム３０において、給気ダクト３１を介して防爆層７内に供給される空気は、防爆の範囲内（例えば１００℃程度）で熱せられ、十分に乾燥した状態で供給される。つまり、乾燥した空気を換気用の空気として用いることで、防爆層７内の雰囲気に含まれる気化溶媒の油分及び水分を良好に吸収し、防爆層７を換気するとともに、湿り度を調整してペースト３の乾燥を促進している。
また、排気ダクト３２から排出される排気は、ペースト３の油分を含んでいるため、一度２０℃程度まで冷却して油分を凝縮させて回収した後に、給気として再利用又は大気開放される。このように、給排気システム３０では、十分に乾燥した状態（１００℃程度に熱せられた状態）の空気を給気として用い、排気後に油分の凝縮温度（２０℃程度）にまで冷却するサイクルを経ることから、乾燥エネルギーを最大限に利用でき、効率的な乾燥を実現できる。

さらに、図２に示すように、給排気システム３０による換気用空気が、給気ダクト３１の給気口群３３から箔２の延在方向に沿って（防爆層７の幅方向に沿って）流れ、層の反対側に位置する排気口群３４を通じて排気ダクト３２に向かうように構成される。
すなわち、防爆層７内での換気用空気が、箔２におけるペースト３の塗工面と平行の流れとなるように設定され、ペースト３の塗工表面に対して大きい角度で吹き当たる（衝突する）ことがないように設定されている。このように、防爆層７において、換気用空気をペースト３の塗工面と平行な方向に流すことによって、ペースト３の表面での乾燥を促進することを抑制し、ペースト３内でのマイグレーションの発生を防止している。
また、乾燥装置１は遠赤外線式の乾燥炉として構成されることから、ペースト３を内部から暖めて乾燥させることができ、ペースト３内のマイグレーションの発生をより確実に防止できる。

また、乾燥装置１において、上方から加熱層５、断熱層６、防爆層７の順に配置し、防爆層７を加熱層５から離れた位置に配置するとともに、防爆層７の下部に給排気システム３０を配置することによって、簡易な構成で効果的な防爆構造を実現できるとともに、従来デッドスペースとして利用されていなかった乾燥装置１の下方の空間を有効利用でき、乾燥装置１の設備高さを抑制できる。

図３に示すように、断熱層６内を流通する空気を、防爆層７の給排気システム３０の給気側に用いることが好ましい。
具体的には、断熱層６内に供給される空気を排気するための排気通路４０を給排気システム３０の給気ダクト３１に連結することによって、給排気システム３０の給気の一部又は全部として利用することが好ましい。

上述のように、断熱層６内には、層内の温度上昇を抑制するべく断熱用空気が供給されて充填されている。このように断熱層６内に供給される空気は、遠赤外線ヒーター１０の熱によって、つまり発熱体１３及びセラミック１４の発熱の影響（熱伝達）を受けて、温度が上昇する。そして、断熱層６から排出される際には、供給時の温度よりも上昇することとなる。
温度上昇した空気を給排気システム３０の給気の一部又は全部として利用することによって、給排気システム３０の給気昇温時にかかるエネルギーコストを低減できる。

乾燥装置１は、その内部に複数列の箔２・２・・・を搬送する構成としても良い。
例えば、図４に描かれる実施形態は、二列の箔２・２を防爆層７に搬送し、箔２・２上に塗工されたペースト３・３を乾燥する乾燥装置１を示している。乾燥装置１では、遠赤外線ヒーター１０を含む加熱層５、並びに、窓２０を含む断熱層６を乾燥装置１の長手方向に沿って並列し、それぞれの箔２（ペースト３）と対向するように遠赤外線ヒーター１０を用意するとともに、ペースト３がそれぞれ上面に塗工された箔２・２を共通の防爆層７に搬送している。つまり、図４に示す乾燥装置１は、搬送される箔２の列数に応じた二つの加熱層５・５及び断熱層６・６と、一つの防爆層７とを備える構造である。
すなわち、本実施形態の乾燥装置１においても、防爆層７を、通電端子を含む加熱層５・５から離れた位置に配置することで、防爆層７から通電端子の火種を排除して引火性を考慮するとともに、防爆層７内の過剰な昇温を防止して発火性に配慮することができる。

また、図４に示す乾燥装置１の給排気システム３０では、防爆層７の下部中央に給気ダクト３１を配置し、防爆層７の下部の両壁面側に排気ダクト３２・３２を配置し、中央から両側端へ向けた空気の流れを形成している。
このように、複数列搬送の乾燥装置１においても同様に、給排気システム３０によって形成される防爆層７内の空気の流れをペースト３・３・・・の塗工面と平行に流すことによって、換気用空気による衝突流によるペースト３のマイグレーションの発生を抑制でき、塗工品質を担保できる。

以上のように、複数列の箔２・２・・・を搬送し、それぞれの箔２上に塗工されるペースト３を乾燥する乾燥装置１についても、上述の一列搬送の実施形態と同様の作用効果が得られる。

１乾燥装置
２箔
３ペースト
５加熱層
６断熱層
７防爆層
１０遠赤外線ヒーター
２０窓
３０給排気システム

Claims

遠赤外線を発生する遠赤外線ヒーターを含む加熱層と、前記加熱層に対して独立して設けられる防爆層と、を備え、前記防爆層に前記加熱層で発生させた遠赤外線を導入して、油系溶媒を含むペーストを乾燥させる乾燥装置であって、
前記加熱層と防爆層との間に、前記加熱層の熱が防爆層に伝達されることを防止するとともに、前記遠赤外線を透過する断熱層を備え、
前記防爆層内の加熱層側と反対側に、当該防爆層内の雰囲気を換気する給排気システムが設けられ、前記給排気システムは、前記防爆層内でペースト塗工面と平行に空気を流す乾燥装置。
前記断熱層の内部には、当該断熱層内を換気するための空気が流通され、
前記断熱層内を通過した後の空気は、前記給排気システムの給気側に用いられる請求項１に記載の乾燥装置。
上方から加熱層、断熱層、防爆層の順に位置する請求項１又は２に記載の乾燥装置。