JP2013007532A - 熱処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安全管理基準の溶剤濃度を爆発下限値（ＬＥＬ）の２５％以下になるように、排気量に対応した必要な給気量を供給できる熱処理装置を提供する。
【解決手段】熱処理室１２内部に設けられた熱風を供給する上下のダクト２０，２６に上面開口部５０と下面開口部をそれぞけ設け、これら開口部５０から熱風の一部を排出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、長尺状の基材を乾燥又は熱処理させる熱処理装置に関するものである。

従来より、熱処理室内部の長尺状の基材の走行路の上下に沿ってノズルが複数個配され、これら上下ノズルから吹き出される熱風によって、この熱処理室の内部に搬入された基材をフローティング状態で熱処理又は乾燥を行う熱処理装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平７−２３４０７０号公報

上記熱処理装置において、塗工液に含まれている有機溶剤が乾燥により蒸発するが、安全管理基準の溶剤濃度を爆発下限値（ＬＥＬ）の２５％以下になるように熱処理室からの空気の排気量を設定する必要がある。

一方、基材に塗工された塗工液を乾燥させる場合に、塗工直後は、塗工部の表面が波立たないようにするために、上下ノズルの風速を抑える必要がある。

しかし、上記で説明した必要な排気量を設定すると、この上下ノズルの風速を抑えることができないという問題点がある。

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、上下ノズルからの風速を抑えても、必要な排気量を確保できる熱処理装置を提供する。

本発明は、熱処理室と、前記熱処理室の内部に設けられた長尺状の基材の走行路の上方であって、前記走行路に沿って配され、前記基材の上面に熱風を吹き出す複数の上ノズルと、前記走行路の下方であって、前記走行路に沿って配され、前記基材の下面に熱風を吹き出す複数の下ノズルと、前記複数の上ノズルの上部に設けられ、前記各上ノズルに熱風をそれぞれ供給する上ダクトと、前記複数の下ノズルの下部に設けられ、前記各下ノズルに熱風をそれぞれ供給する下ダクトと、前記熱処理室の内部の空気を外部に排気するための排気口と、前記上ダクトに開口した上開口部と、前記下ダクトに開口した下開口部と、を有することを特徴とする熱処理装置である。

本発明によれば、上ダクトに開口した上開口部と、下ダクトに開口した下開口部から熱風が吹き出すことにより、上下ノズルの風速を上げることなく、排気量を増加させることができる。

本発明の一実施形態を示す熱処理装置の斜視図である。 熱処理装置の縦断面図である。 熱処理装置の横断面図である。 熱処理装置における空気の流れを示す概略図である。

以下、本発明の一実施形態の熱処理装置１０について、図１〜図４に基づいて説明する。

熱処理装置１０は、一定の速度で前後方向に走行する長尺状の基材１の上下両面に塗工液が塗工された塗工部２を乾燥させるものであって、本実施形態の熱処理装置１０は、熱風を循環させる循環方式である。基材１としては、フィルム、リチウム二次電池の電極に使用される金属箔、孔が開いた金属箔、金属製の網等である。また、塗工液は、有機溶剤を含んでいる。この有機溶剤としては、例えば、沸点が２０２℃のＮ−メチル−２−ピロリドン（N-methylpyrrolidone、ＮＭＰ）、１１０℃のトルエン、７９．５℃のメチルエチルケトン（methyl ethyl ketone、ＭＥＫ）である。

（１）熱処理装置１０の構造
熱処理装置１０の構造について、図１〜図３に基づいて説明する。

熱処理装置１０は、長方体よりなる熱処理室１２を有する。この熱処理室１２は、断熱性を有し、前面に基材１の搬入口１４が開口し、後面に搬出口１６が開口し、基材１が搬入口１４から搬出口１６に向かって前後方向に走行する走行路が設けられている。走行路の上方には、走行路に沿って上ダクト２０が設けられている。この上ダクト２０の下面、すなわち、走行路の上方には、上ノズル２２が所定間隔毎に設けられている。この上ノズル２２は、基材１の幅方向に沿って上ダクト２０の下面に取り付けられ、上ノズル２２の下面には、熱風を吹き出すためのスリット状の吹き出し口２４が、平行に２個設けられている。

走行路の下方には、下ダクト２６が、走行路に沿って設けられ、この下ダクト２６の上部には、下ノズル２８が所定間隔毎に設けられている。また、上ノズル２２と下ノズル２８とは、図２に示すように、千鳥状に配されている。さらに、下ノズル２８は、基材１の幅方向に沿って設けられている。また、下ノズル２８の上面にも、スリット状の吹き出し口２４が平行に２個設けられている。

熱処理室１２の外部において、空気を送風するための送風機３０が設けられている。

送風機３０の下流側において、ガスバーナ等によって空気を加熱するヒータ３２が設けられている。このヒータ３２は、送風機から送風された空気を加熱する。このヒータ３２も熱処理室１２の外部に設けられている。

ヒータ３２によって加熱された熱風を上ダクト２０と下ダクト２６にそれぞれ送るための給気ダクト３４が設けられている。この給気ダクト３４は、熱処理室１２を貫通し、上ダクト２０と下ダクト２６に直接連結されている。

送風機３０に新しい空気を送るための取り込み口３６が送風機３０と熱処理室１２との間に設けられている。この取り込み口３６には、取り込み量を調整するための取り込みダンパー３８が設けられている。

熱処理室１２の側面であって、送風機３０が取り付けられている側には、循環口４０が開口している。この循環口４０と、送風機３０の入口を結ぶ循環ダクト４２が設けられている。この循環ダクト４２には、取り込み口３６における取り込みダンパー３８が設けられ、循環ダクト４２には、循環口４０から循環した空気と取り込み口３６から取り込みダンパー３８を経て取り込まれた新しい空気とが混合して流れる。循環ダクト４２と送風機３０の入口との間には、循環ダンパー４４が設けられている。

熱処理室１２の天井面には、排気口４６が設けられ、この排気口４６には排気ダンパー４８が取り付けられている。

（２）上ダクト２０と下ダクト２６の構造
上ダクト２０と下ダクト２６の構造について詳しく説明する。

上ダクト２０は、基部（後部側）において、上面と下面が平行であり、中央部分から上面が下方に傾斜し、先端部（前部側）にいくほど、上ダクト２０内部の容積が小さくなっている。この傾斜した上面には、上面開口部５０が設けられ、この上面開口部５０には、開閉量を調整できる上面ルーバー５２が設けられている。

この上ダクト２０の基部（後部）には、上記で説明した給気ダクト３４が連結されている。そして、給気ダクト３４から給気された熱風は、上ダクト２０の下部に取り付けられた複数の上ノズル２２に供給されると共に、上面ルーバー５２から排気される。

下ダクト２６は、上ダクト２０と上下対称の構造を有し、下面には下面開口部５４が開口し、この下面開口部５４には、開閉量を調整する下面ルーバー５６が設けられている。また、この下ダクト２６の基部にも、上記で説明した給気ダクト３４が連結されている。

（３）熱処理装置１０の動作状態
次に、熱処理装置１０の動作状態について図１〜図３に基づいて説明する。

熱処理室１２の搬入口１４から長尺状の基材１が搬入される。この基材１の上下面にはそれぞれ有機溶剤を含んだ塗工液が塗工されている。

送風機３０とヒータ３２を動作させると、送風機３０は取り込み口３６から取り込んだ新しい空気をヒータ３２に送風し、ヒータ３２はこの空気を加熱して、給気ダクト３４によって上ダクト２０と下ダクト２６に熱風を給気する。

上ダクト２０に給気された熱風は、上ダクト２０内部を通り、各上ノズル２２に供給される。各上ノズル２２から供給された熱風は、上ノズル２２の下面にある吹き出し口２４から、基材１の幅方向に沿って下方に吹き出される。一方、下ダクト２６に供給された熱風は、下ノズル２８に供給され、下ノズル２８の吹き出し口２４から上方に吹き出される。走行路を走行する基材１は、図２に示すようにほぼ正弦波のフローティング状態で上下方向から熱風が吹き付けられて塗工部２が加熱され、塗工液から有機溶剤が蒸発する。

この蒸発した有機溶剤を含んだ熱風は、熱処理室１２の天井面にある排気ダンパー４４を経て排気口４６から排気され、また、循環口４０に流れ込み、取り込み口３６から取り込まれた新しい空気と混合して、送風機３０に送られる。このように、熱処理装置１０においては、一部の空気を循環させつつ、基材１の上下面に熱風を当てて、塗工液を乾燥させる。

（４）上面開口部５０と下面開口部５４の効果
次に、上面開口部５０と下面開口部５４を設けた理由及びその効果について図４に基づいて説明する。

基材１を乾燥させる場合には、上記のような熱処理装置１０を複数個並べて乾燥を行っている。この場合に、塗工直後の基材１を乾燥させる場合には、上ノズル２２と下ノズル２８から吹き出される熱風のノズル風速を抑えて、塗工面が波立たないようにする必要がある。しかし、この場合であっても、有機溶剤の蒸発に伴い、安全管理基準の溶剤濃度を爆発下限値（ＬＥＬ）の２５％以下にする必要がある。この場合の上面開口部５０と下面開口部５４の役割について説明する。

（４−１）定義
この説明で使用する符号Ａ〜Ｆの定義について図４に基づいて説明する。

まず、取り込み口３６から取り込まれる取り込み量をＡとする。この取り込み量Ａは、取り込みダンパー３８によって調整する。

次に、ヒータ３２から上ダクト２０及び下ダクト２６に給気される熱風の給気量をＢとする。

次に、熱処理室１２の排気口４６から排気される空気の排気量をＣとする。この排気量Ｃは、排気ダンパー４８によって調整する。そして、取り込み量Ａ＝排気量Ｃになるように取り込みダンパー３８と排気ダンパー４８で調整する。

次に、熱処理室１２の循環口４０から循環ダクト４２に循環する空気の循環量をＤとする。

次に、上ダクト２０及び下ダクト２６から吹き出される熱風の総吹き出し量をＦとする。

次に、上面開口部５０と下面開口部５４から排出される排出量をＥとする。

（４−２）従来の熱処理装置の説明
まず、上面開口部５０と下面開口部５４がない従来の熱処理装置の動作について説明する。

従来は、ノズル風速を抑えるためには、総吹き出し量Ｆを減らす必要があり、そのためには、給気量Ｂを小さくする必要がある。この給気量Ｂを小さくすると、排気量Ｃより小さくなることがある。そのため、取り込み口３６から取り込まれた新しい空気が、循環口４０の方向に逆流し、循環口４０付近にある有機溶剤を含んだ熱風が冷却されて、循環口４０の回りに結露を生じる場合がある。

（４−３）本実施家板の熱処理装置１０の説明
次に、上面開口部５０と下面開口部５４を有する熱処理装置１０の動作について説明する。

本実施形態では、ノズル風速を抑えるために給気量Ｂが小さくする必要はない。その理由は、上面開口部５０及び下面開口部５４が、上面ルーバー５２と下面ルーバー５６によって開口し、上ノズル２２と下ノズル２８のノズル風速を低いままの状態で（総吹き出し量Ｆを小さくした状態）、給気量Ｂを増加させることができるからである。すなわち、上面開口部５０と下面開口部５４から熱風が排出されるため、総吹き出し量Ｆを小さくした維持したまま、その排出量Ｅの分だけ給気量Ｂを増加させることができるからである。すると、給気量Ｂが排出量Ｃよりも大きくなり、循環ダクト４２側に循環量Ｄの熱風が流れ、循環ダンパー４４を経て送風機３０に送られる。そのため、循環口４０に逆流する空気がなくなり、循環口４０付近に有機溶剤の結露が生じない。

これを式で表すと、
Ａ＝Ｃ ・・・（１）
Ｂ＝Ｅ＋Ｆ ・・・（２）
Ｂ＝Ｃ＋Ｄ ・・・（３）
Ｂ＞Ｃ ・・・（４）
となる。但し、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ＞０である。

（５）効果
本実施形態によれば、上ノズル２２と下ノズル２８からの風速を押さえても、上面開口部５０と下面開口部５４の開閉量を上面ルーバー５２と下面ルーバー５６によって調整して排出量Ｅを増加させて、給気量Ｂを排出量Ｃよりも常に大きくする。これによって、循環口４０における逆流がなくなる。

また、上ノズル２２と下ノズル２８からの風速を上げる場合は、上面ルーバー５２と下面ルーバー５６を閉じて上面開口部５０と下面開口部５４の開閉量を少なくすればよい。

（６）変更例
上記実施形態の熱処理装置１０においては、熱風を循環させる循環方式で示したが、この循環方式に限らず、熱処理室１２に給気された空気を全て排気する方式の熱処理装置１０においても、上ダクト２０と下ダクト２６に上面開口部５０と下面開口部５４を設けることにより、送風機３０からの送風量を増大させつつ、上ノズル２２と下ノズル２８の風速を小さくすることができる。この理由は、上面開口部５０と下面開口部５４からの熱風の排出があるからである。

上記では本発明の一実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の主旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０・・・熱処理装置、１２・・・熱処理室、２０・・・上ダクト、２２・・・上ノズル、２６・・・下ダクト、２８・・・上ノズル、３０・・・送風機、３２・・・ヒータ、３４・・・給気ダクト、３６・・・取り込み口、４０・・・循環口、４２・・・循環ダクト、４６・・・排気口、５０・・・上面開口部、５４・・・下面開口部

Claims (3)

1. 熱処理室と、
   前記熱処理室の内部に設けられた長尺状の基材の走行路の上方であって、前記走行路に沿って配され、前記基材の上面に熱風を吹き出す複数の上ノズルと、
   前記走行路の下方であって、前記走行路に沿って配され、前記基材の下面に熱風を吹き出す複数の下ノズルと、
   前記複数の上ノズルの上部に設けられ、前記各上ノズルに熱風をそれぞれ供給する上ダクトと、
   前記複数の下ノズルの下部に設けられ、前記各下ノズルに熱風をそれぞれ供給する下ダクトと、
   前記熱処理室の内部の空気を外部に排気するための排気口と、
   前記上ダクトに開口した上開口部と、
   前記下ダクトに開口した下開口部と、
   を有することを特徴とする熱処理装置。
2. 前記熱処理室の外部に設けられた送風機と、
   前記熱処理室の外部に設けられ、前記送風機から送風された空気を加熱するヒータと、
   前記ヒータで加熱された熱風を、前記熱処理室の内部に設けられた前記上ダクトと前記下ダクトにそれぞれ給気する給気ダクトと、
   前記熱処理室の外部に設けられた空気を取り込む取り込み口と、
   前記熱処理室内部の空気を前記送風機に循環させるための循環口と、
   前記取り込み口から取り込んだ空気と。前記循環口から循環した空気とを混合して前記送風機に循環させる循環ダクトと、
   をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の熱処理装置。
3. 前記上開口部と前記下開口部の開口面積がそれぞれ可変である、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の熱処理装置。

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