JP2013137139A - Drying device and heat treatment system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機溶剤を含む塗工剤が塗工された基材の乾燥処理を行う乾燥装置、および、該乾燥装置を組み込んだ熱処理システムに関する。 The present invention relates to a drying apparatus that performs a drying process on a substrate coated with a coating agent containing an organic solvent, and a heat treatment system incorporating the drying apparatus.
リチウムイオン電池などの化学電池の電極や磁気記録媒体の製造工程においては、有機溶剤を含む塗工剤が塗工された基材の乾燥処理が行われる。有機溶剤を含む塗工剤の乾燥は、有機溶剤が蒸発することによって進行する。蒸発した有機溶剤は排気ガスとして排出されるのであるが、一般に有機溶剤は可燃性であり、排気ガス中における有機溶剤の濃度を最低爆発限界濃度以下に保つことが必要となる。 In the manufacturing process of an electrode of a chemical battery such as a lithium ion battery or a magnetic recording medium, a substrate coated with a coating agent containing an organic solvent is dried. Drying of the coating agent containing the organic solvent proceeds as the organic solvent evaporates. Although the evaporated organic solvent is discharged as exhaust gas, the organic solvent is generally flammable, and it is necessary to keep the concentration of the organic solvent in the exhaust gas below the minimum explosion limit concentration.
このため、特許文献1には、有機溶剤を含む塗工剤が塗工された帯状の支持体(ウエブ)の走行方向に沿って複数の乾燥チャンバを直列に配置し、複数の乾燥チャンバからの排気ガスを合流ダクトに合流させてから排気ブロアで排気することが開示されている。高い溶剤濃度の乾燥チャンバからの排気ガスが低い溶剤濃度の乾燥チャンバからの排気ガスで希釈されるため、排気ブロアでの有機溶剤の濃度を最低爆発限界濃度以下に保つことができる。
For this reason, in
また、特許文献1には、各乾燥チャンバ内の異なる位置に吸込口を有する複数の排気ダクトを設け、溶剤濃度が低いエリアに吸込口を有する排気ダクトを給気系統の循環ブロアに排気ガスを循環させるのためのダクトとして使用することが開示されている。これにより、有機溶剤の濃度が低い排気ガスのみが給気系統に循環されることとなるため、循環ブロアでの有機溶剤の濃度を最低爆発限界濃度以下に保つことができる。
Further, in
しかしながら、特許文献1に開示される乾燥装置においては、低濃度とは言っても有機溶剤を含む排気ガスが給気系統に循環されているため、稼働中に何らかのトラブルが生じた場合には乾燥チャンバに供給される気体中の有機溶剤の濃度が急激に上昇して爆発に至る危険がある。
However, in the drying apparatus disclosed in
また、給気系統における有機溶剤の濃度を低く保つべく、乾燥チャンバから循環された排気ガスに新鮮エアを混合しているため、乾燥チャンバにて熱風を供給して乾燥処理を行う場合には新鮮エアによる温度低下を防ぐために追加の加熱を行う必要が生じる。これにより、エネルギー消費量が増大するという問題も生じていた。 In addition, since fresh air is mixed with the exhaust gas circulated from the drying chamber in order to keep the concentration of the organic solvent in the air supply system low, fresh air is supplied when hot air is supplied in the drying chamber. It is necessary to perform additional heating in order to prevent temperature drop due to air. As a result, the problem of increased energy consumption has also occurred.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、チャンバに供給される熱風中の有機溶剤の濃度上昇を抑制しつつ、エネルギー消費効率にも優れた乾燥装置および該乾燥装置を組み込んだ熱処理システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and a drying apparatus excellent in energy consumption efficiency while suppressing an increase in the concentration of an organic solvent in hot air supplied to a chamber, and a heat treatment incorporating the drying apparatus The purpose is to provide a system.
上記課題を解決するため、請求項1の発明は、有機溶剤を含む塗工剤が塗工された基材の乾燥処理を行う乾燥装置において、基材を収容するチャンバと、前記チャンバ内に熱風を供給する熱風供給手段と、前記チャンバと連通接続され、前記チャンバ内の雰囲気を排気する排気管と、外気の取り込み口を備え、前記排気管の外壁と空間を隔てるように前記排気管を覆う外管と、前記排気管の外壁と前記外管の内壁との間に形成された空間と前記熱風供給手段とを連通接続する循環管と、前記循環管の経路途中に設けられ、前記空間から前記熱風供給手段に向けて気体を送風する送風手段と、前記循環管の経路途中に設けられ、前記循環管を流れる気体中の有機溶剤濃度を検出する有機溶剤検出手段と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, a first aspect of the present invention provides a drying apparatus for drying a base material coated with a coating agent containing an organic solvent, a chamber for storing the base material, and hot air in the chamber. Hot air supply means for supplying air, an exhaust pipe that is connected to the chamber and exhausts the atmosphere in the chamber, and an outside air intake port, and covers the exhaust pipe so as to separate the space from the outer wall of the exhaust pipe An outer pipe, a circulation pipe that communicates and connects the hot air supply means with a space formed between an outer wall of the exhaust pipe and an inner wall of the outer pipe, and is provided in the middle of the path of the circulation pipe. Blowing means for blowing gas toward the hot air supply means, and organic solvent detection means for detecting the concentration of organic solvent in the gas flowing in the circulation pipe provided in the path of the circulation pipe. And
また、請求項2の発明は、請求項1の発明に係る乾燥装置において、前記外管の両端のそれぞれに外気の取り込み口が形成されることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the drying apparatus according to the first aspect of the present invention, outside air intake ports are formed at both ends of the outer tube.
また、請求項3の発明は、請求項2の発明に係る乾燥装置において、前記外管の両端のそれぞれに形成された前記取り込み口の口径は前記外管の中央部の内径よりも小さいことを特徴とする。 The invention of claim 3 is the drying apparatus according to claim 2, wherein the intake port formed at each of both ends of the outer tube is smaller in diameter than the central portion of the outer tube. Features.
また、請求項4の発明は、請求項1から請求項3のいずれかの発明に係る乾燥装置において、前記外管の内側の前記空間を流れる気流を乱して乱流とする乱流形成部材を前記空間に配置することを特徴とする。
The invention according to claim 4 is the drying apparatus according to any one of
また、請求項5の発明は、請求項1から請求項4のいずれかの発明に係る乾燥装置において、前記有機溶剤検出手段によって検出された有機溶剤濃度が第1の設定値を超えたときには警告を発報するとともに、第1の設定値よりも大きな第2の設定値を超えたときには乾燥装置を停止する制御手段をさらに備えることを特徴とする。
Further, the invention of
また、請求項6の発明は、請求項1から請求項5のいずれかの発明に係る乾燥装置において、前記外管は、金属管および当該金属管の外壁に被覆された断熱材を含むことを特徴とする。
The invention of claim 6 is the drying apparatus according to any one of
また、請求項7の発明は、請求項1から請求項6のいずれかの発明に係る乾燥装置において、前記循環管の外壁に断熱材を設けることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the drying apparatus according to any one of the first to sixth aspects, a heat insulating material is provided on the outer wall of the circulation pipe.
また、請求項8の発明は、請求項1から請求項7のいずれかの発明に係る乾燥装置において、前記循環管の経路途中にフィルタを設けることを特徴とする。
The invention of claim 8 is characterized in that in the drying apparatus according to any one of
また、請求項9の発明は、請求項1から請求項8のいずれかの発明に係る乾燥装置において、前記排気管はアルミニウム合金又はステンレススチールにて形成されることを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention, in the drying apparatus according to any one of the first to eighth aspects, the exhaust pipe is formed of an aluminum alloy or stainless steel.
また、請求項10の発明は、熱処理システムであって、基材の上に塗工剤を塗工して塗工膜を形成する塗工処理部と、前記塗工膜の予熱を行う予熱部と、請求項1から請求項9のいずれかの発明に係る乾燥装置と、乾燥処理後の基材を冷却する冷却部と、を備えることを特徴とする。
Further, the invention of
請求項1から請求項10の発明によれば、チャンバ内の雰囲気を排気する排気管の外壁と空間を隔てるように排気管を覆う外管を設け、その空間と熱風供給手段とを連通接続する循環管を備えるため、排気管を流れる排気ガスと外管に取り込まれた気体との間で熱交換が行われて昇温した気体が熱風供給部に供給されることとなり、熱風供給部でのエネルギー消費量を抑制して優れたエネルギー消費効率を得ることができる。また、排気ガスと新たに外管に取り込まれた気体とは排気管によって完全に雰囲気分離されており、その気体に有機溶剤が混入することが防止され、チャンバに供給される熱風中の有機溶剤の濃度上昇を抑制することができる。 According to the first to tenth aspects of the present invention, the outer pipe that covers the exhaust pipe is provided so as to separate the space from the outer wall of the exhaust pipe that exhausts the atmosphere in the chamber, and the space and the hot air supply means are connected in communication. Since the circulation pipe is provided, heat exchange is performed between the exhaust gas flowing through the exhaust pipe and the gas taken into the outer pipe, and the heated gas is supplied to the hot air supply unit. Energy consumption can be suppressed and excellent energy consumption efficiency can be obtained. Also, the exhaust gas and the gas newly taken into the outer pipe are completely separated from each other by the exhaust pipe, and the organic solvent is prevented from being mixed into the gas, and the organic solvent in the hot air supplied to the chamber The increase in the concentration of can be suppressed.
特に、請求項2の発明によれば、外管の両端のそれぞれに外気の取り込み口が形成されるため、取り込まれた低温の外気と排気管との接触面積が増して熱交換の効率が向上する。 In particular, according to the invention of claim 2, since the outside air intake ports are formed at both ends of the outer pipe, the contact area between the taken-in low temperature outside air and the exhaust pipe is increased, and the efficiency of heat exchange is improved. To do.
特に、請求項3の発明によれば、外管の両端のそれぞれに形成された取り込み口の口径は外管の中央部の内径よりも小さいため、外管の両端近傍においては取り込まれた気体が乱流となり、排気管の外壁面との熱交換効率をより高めることができる。 In particular, according to the invention of claim 3, since the diameter of the intake port formed at each of both ends of the outer tube is smaller than the inner diameter of the central portion of the outer tube, the gas taken in near both ends of the outer tube It becomes a turbulent flow, and the heat exchange efficiency with the outer wall surface of the exhaust pipe can be further increased.
特に、請求項4の発明によれば、外管の内側の空間を流れる気流を乱して乱流とする乱流形成部材を当該空間に配置するため、当該空間を流れる気体が乱流となって排気管の外壁面との熱交換効率をより高めることができる。 In particular, according to the fourth aspect of the present invention, the turbulent flow forming member that turbulently flows the air flowing in the space inside the outer pipe is disposed in the space, so that the gas flowing in the space becomes turbulent. Thus, the efficiency of heat exchange with the outer wall surface of the exhaust pipe can be further increased.
特に、請求項5の発明によれば、有機溶剤検出手段によって検出された有機溶剤濃度が第1の設定値を超えたときには警告を発報するとともに、第1の設定値よりも大きな第2の設定値を超えたときには乾燥装置を停止する制御手段をさらに備えるため、排気管から有機溶剤の漏出に起因した爆発や火災を確実に防止することができる。
In particular, according to the invention of
特に、請求項6の発明によれば、外管は、金属管および当該金属管の外壁に被覆された断熱材を含むため、外管内での気体の温度低下を防止してエネルギー消費効率を優れたものとすることができる。 In particular, according to the invention of claim 6, since the outer tube includes the metal tube and the heat insulating material coated on the outer wall of the metal tube, the temperature reduction of the gas in the outer tube is prevented and the energy consumption efficiency is excellent. Can be.
特に、請求項7の発明によれば、循環管の外壁に断熱材を設けるため、循環管での気体の温度低下を防止してエネルギー消費効率を優れたものとすることができる。 In particular, according to the invention of claim 7, since the heat insulating material is provided on the outer wall of the circulation pipe, it is possible to prevent the temperature of the gas from being lowered in the circulation pipe and to improve the energy consumption efficiency.
特に、請求項8の発明によれば、循環管の経路途中にフィルタを設けるため、循環管を流れる気体を清浄にすることができ、基材の汚染を低減することができる。 In particular, according to the invention of claim 8, since the filter is provided in the course of the circulation pipe, the gas flowing through the circulation pipe can be cleaned, and contamination of the substrate can be reduced.
特に、請求項9の発明によれば、排気管はアルミニウム合金又はステンレススチールにて形成されるため、高い熱交換効率を維持することができる。 In particular, according to the invention of claim 9, since the exhaust pipe is formed of aluminum alloy or stainless steel, high heat exchange efficiency can be maintained.
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る乾燥装置を組み込んだ熱処理システム1の全体構成を示す図である。なお、図1および以降の各図にはそれらの方向関係を明確にするためZ軸方向を鉛直方向とし、XY平面を水平面とするXYZ直交座標系を適宜付している。また、図1および以降の各図においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数を誇張または簡略化して描いている。
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a
この熱処理システム1は、基材としての金属箔の上に電極材料である活物質の塗工剤を塗工して塗工膜を形成し、その塗工膜の乾燥処理を行ってリチウムイオン二次電池の電極製造を行う装置である。熱処理システム1は、塗工処理部10、予熱部20、乾燥部40、アニール部60、冷却部70および搬送機構80を備える。また、熱処理システム1は、塗工処理部10に電極材料の塗工液を送給するポンプユニット15、並びに、制御部90および電源等を収納する電装ボックス9を備える。
In this
基材5は、リチウムイオン二次電池の集電体として機能する金属箔である。熱処理システム1にてリチウムイオン二次電池の正極を製造する場合には、基材5として例えばアルミニウム箔(Al)を用いることができる。また、熱処理システム1にて負極を製造する場合には、基材5として例えば銅箔(Cu)を用いることができる。基材5は長尺のシート状(帯状)の金属箔であり、その幅および厚さについては特に限定されるものではないが、例えば幅600mm〜700mm、厚さ10μm〜20μmとすることができる。
The
長尺の基材5は、巻き出しローラ81から送り出されて巻き取りローラ82によって巻き取られることにより、塗工処理部10、予熱部20、乾燥部40、アニール部60、冷却部70の順に搬送される。搬送機構80は、これら巻き出しローラ81および巻き取りローラ82と複数の補助ローラ83a〜83eとを備えて構成される。なお、補助ローラ83a〜83eの個数および配置については、図1の例に限定されるものではなく、必要に応じて適宜に増減することができる。
The
塗工処理部10は、塗工ノズル11およびバックアップローラ12を備える。バックアップローラ12に押圧支持された状態で走行する基材5の表面に塗工ノズル11から電極材料である活物質の塗工剤を塗工する。熱処理システム1にて正極を製造する場合には、塗工ノズル11から正極材料として、例えば正極活物質であるコバルト酸リチウム(LiCoO2)、導電助剤であるカーボン(C)、結着剤であるポリフッ化ビニリデン(PVDF)、有機溶剤であるN−メチル−2−ピロリドン(NMP)の混合液を基材5に塗工する。なお、コバルト酸リチウムに代えて、正極活物質としてニッケル酸リチウム(LiNiO2)、マンガン酸リチウム(LiMn2O4)、燐酸鉄リチウム(LiFePO4)などを用いることもできるが、これらに限定されるものではない。
The
一方、熱処理システム1にて負極を製造する場合には、塗工ノズル11から負極材料として、例えば負極活物質である黒鉛(グラファイト)、結着剤であるPVDF、有機溶剤であるNMPの混合液を基材5に塗工する。黒鉛に代えて、負極活物質としてハードカーボン、チタン酸リチウム(Li4Ti5O12)、シリコン合金、スズ合金などを用いることもできる。なお、正極材料および負極材料の双方において、結着剤としてPVDFに代えてスチレン−ブタジエンゴム(SBR)などを使用することができる。これら正極材料および負極材料の塗工剤は、固体(微粒子)が分散されたスラリーであってその粘度はいずれも1Pa・s(パスカル秒)以上であり、一般的にチクソトロピー性を有する。また、基材5に塗工される正極材料および負極材料の塗工剤はいずれも有機溶剤としてNMPを含んでいる。
On the other hand, when the negative electrode is produced by the
塗工ノズル11としては、基材5の幅方向に沿ってスリット状の吐出口を設けたスリットノズルを用いることができる。塗工ノズル11は、ポンプユニット15から送給された電極材料の塗工剤を吐出口から吐出して走行する基材5に塗工し、基材5の表面に電極材料の塗工膜を形成する。塗工処理部10において基材5の表面に形成される電極材料の塗工膜の厚さは数百ミクロンであり、基材5の厚さの10倍以上である。このような比較的厚い塗工膜を形成したとしても、電極材料は1Pa・s(パスカル秒)以上の粘度を有する高粘度のスラリーであるため、直ちに液ダレ等が生じることは無い。塗工処理部10にて電極材料の塗工膜が形成された基材5は搬送機構80によって予熱部20、乾燥部40、アニール部60、冷却部70に順に搬送されて塗工膜の乾燥処理が行われる。
As the
本実施形態の熱処理システム1には、基材5の上に形成された電極材料の塗工膜を加熱する3つのゾーンが設けられている。上流から順に第1の加熱ゾーンである予熱部20は、基材5の上に形成された塗工膜を昇温し、一定時間の予熱を行う。また、第2の加熱ゾーンである乾燥部40は、主たる乾燥処理(恒率乾燥)を行う処理部であり、予熱部20にて予熱された塗工膜を加熱して有機溶剤を蒸発させる。さらに、アニール部60は、塗工膜をより高温に加熱し、塗工膜になおも残留している有機溶剤を除去(減率乾燥)するとともに、乾燥部40での乾燥処理で塗工膜中に発生した歪みおよび残留応力を除去する。
The
図2は予熱部20および乾燥部40の概略構成を示す図である。また、図3は予熱部20の構成を示す図である。予熱部20は、両端に開口が形成されたチャンバ21の内側に通気ボックス25および熱風噴出部31を備える。また、予熱部20は、通気ボックス25に熱風を送給する熱風供給部27および熱風噴出部31に熱風を送給する熱風供給部33を備える。
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the preheating
チャンバ21は、搬送機構80によって基材5が搬送される搬送経路PLを囲むように設けられている。チャンバ21の両端には、基材5が通過するための開口が形成されている。チャンバ21の内側において、搬送経路PLの下側には、複数の熱風噴出部31(本実施形態では6個)が基材5の搬送方向(X方向)に沿って設けられる。また、チャンバ21の内側において、搬送経路PLの上側には、複数の通気ボックス25(本実施形態では3個)が基材5の搬送方向に沿って設けられる。予熱部20のチャンバ21の長さ(炉長)は特に限定されるものではないが、本実施形態では約1000mmとしている。
The
各熱風噴出部31は、図示を省略する複数の噴出孔を上側に向けて備えている。熱風噴出部31は、配管32を介して熱風供給部33と連通接続されている。熱風供給部33は、ヒータおよび送風機を備えており、加熱した空気を熱風として熱風噴出部31に送給する。複数の熱風噴出部31は、熱風供給部33から送給された熱風を噴出孔から上側の搬送経路PLに向けて噴出する。
Each hot-
各通気ボックス25は中空の箱であり、その中空部分が気体が通過可能な通気部23とされている。通気ボックス25は耐熱性に優れた金属材料(例えば、ステンレススチール)にて形成されている。本実施形態では、3個の通気ボックス25が基材5の搬送方向に沿って直列に接続されている。すなわち、基材5の搬送方向に沿って最も上流側(図2,3で最も左側)の通気ボックス25と中央の通気ボックス25とが連結管28で接続され、同様に中央の通気ボックス25と最も下流側の通気ボックス25とが連結管28で接続されている。このため、3つの通気ボックス25の通気部23は連結管28を介して互いに連通接続されている。
Each
また、最も上流側の通気ボックス25は、送風配管29を介して熱風供給部27と連通接続されている。送風配管29の経路途中には流量調整弁26が介挿されている。熱風供給部27は、ヒータおよび送風機を備えており、ヒータにて加熱した空気を送風機によって熱風として送風配管29に送り出す。送風配管29に送り出された熱風は最も上流側の通気ボックス25の通気部23に流入し、次いで1番目の連結管28を通過して中央の通気ボックス25の通気部23に流入し、さらに2番目の連結管28を通過して最も下流側の通気ボックス25の通気部23に流入する(図3参照)。熱風供給部27が各通気ボックス25の通気部23に熱風を流すことによって、その通気ボックス25が加熱される。各通気ボックス25に流れる熱風の流量は流量調整弁26によって規定されている。最も下流側の通気ボックス25の通気部23に流入した熱風は、導風管35に送り出されて乾燥部40の上側熱風噴出部45に供給される。
Further, the most
3個の通気ボックス25のそれぞれの下面には、加熱されることによって赤外線を放射するセラミックプレート24が設けられている。セラミックプレート24は、通気ボックス25の下面の全面にセラミック溶射を行うことによって形成すれば良い。セラミックプレート24を構成するセラミック材料としては、アルミナ系、チタニア系、ジルコニア系等の加熱されることによって赤外線を放射するもの、または、これらの混合物を用いることができる。このようなセラミック材料にて構成されたセラミックプレート24は、加熱されて昇温することによって比較的波長の長い遠赤外線を放射する。なお、通気ボックス25の下面およびセラミックプレート24には気体の噴出孔等は設けられていないため、通気部23に流入した熱風が通気ボックス25の下面から噴出されることはない。
塗工処理部10にて電極材料の塗工膜が形成された基材5は、搬送機構80によって搬送経路PLに沿って予熱部20に搬送される。図2および図3の(−X)側から(+X)側に向けて基材5が予熱部20を通過する際に、基材5の上に形成された塗工膜は熱風噴出部31からの熱風噴出およびセラミックプレート24からの赤外線放射によって加熱される。すなわち、熱風供給部33から熱風が送給された熱風噴出部31が基材5の下方より熱風を吹き付けることによって、直接的には基材5が加熱され、その基材5からの熱伝導によって電極材料の塗工膜が加熱される。また、熱風供給部27から送給された熱風が3個の通気ボックス25の通気部23に流れることによって、各通気ボックス25の下面に設けられたセラミックプレート24が加熱され、そのセラミックプレート24から基材5の上に形成された塗工膜に向けて赤外線が放射される。そして、電極材料の塗工膜は、セラミックプレート24からの赤外線放射を受けることによって(つまり、熱放射によって)も加熱される。
The
このような熱風噴出部31からの熱風噴出およびセラミックプレート24からの赤外線放射によって上下から加熱されることにより、基材5の上に形成された電極材料の塗工膜が予熱される。本実施形態においては、塗工直後のスラリー状の塗工膜が形成されている基材5の上方からは直接熱風を吹き付けるのではなく、赤外線放射によって加熱している。このため、塗工膜が急速に乾燥されることはなく、塗工膜の表層のみが乾燥して内部は十分に乾燥していないという不具合を防止することができる。また、急速な乾燥に起因した塗工膜の亀裂も防止することができる。さらに、加熱されたセラミックプレート24から放射される赤外線は比較的波長の長い赤外線であるため、膜厚の厚い塗工膜であっても表層だけでなく内部から均一に加熱することができる。その結果、塗工膜の表層のみが乾燥されるのをより確実に防止することができる。
By being heated from above and below by such hot air jetting from the hot
熱風噴出部31が基材5の下方より吹き付ける熱風の温度は塗工膜の材料に依存するものの50℃〜300℃程度である。一方、熱風供給部27が最も上流側の通気ボックス25の通気部23に送給する熱風の温度は少なくとも熱風噴出部31が基材5に吹き付ける熱風の温度よりも高温である。このようにしているのは、通気ボックス25から排出された熱風を乾燥部40にて再利用するためである。また、通気ボックス25により高温の熱風を供給した方が赤外線放射による塗工膜の加熱効率も高まる。
Although the temperature of the hot air blown from the lower side of the
また、熱風噴出部31が基材5の下方より上方に向けて熱風を吹き付けることにより、塗工膜を間接加熱するとともに、熱風の風圧によって基材5に上向きに浮上する力が作用する。これにより、予熱部20に固有のローラを設けなくとも、補助ローラ83aと補助ローラ83bとの間で基材5が撓むことなく、搬送系路PLに沿って(−X)側から(+X)側に向けて搬送される。すなわち、熱風噴出部31は、熱風を吹き付けることによって基材5の上に形成された塗工膜を加熱することを主たる役割とするものであるが、基材5を浮上搬送させるという搬送機構80の補助的役割も果たすこととなる。
Moreover, while the hot
なお、予熱部20に設けられる通気ボックス25および熱風噴出部31の個数は上記実施形態の例に限定されるものではなく、予熱部20の長さ等に応じて適宜のものとすることができる。また、予熱部20の3個の通気ボックス25における通気順序も上記の例(基材5の搬送方向の上流側から下流側に向けて)に限定されるものではなく、適宜に変更可能である。例えば、上記の例とは逆に、基材5の搬送方向の下流側の通気ボックス25から上流側の通気ボックス25(図2,3の右側から左側)に向けて順に熱風を通気するようにしても良い。さらに、3個の通気ボックス25に直列に順次熱風を通気するのに代えて、並列に個別に熱風を供給するようにしても良い。具体的には、3個の通気ボックス25のそれぞれに三叉に分岐された導風管35が接続され、3個の通気ボックス25に個別に供給された熱風は導風管35を経て乾燥部40の上側熱風噴出部45に供給される。
In addition, the number of
次に、図4は乾燥部40の構成を示す図である。乾燥部40は、両端に開口が形成されたチャンバ41の内側に上側熱風噴出部45、下側熱風噴出部51、上側排気ボックス56および下側排気ボックス55を備えて構成される。また、乾燥部40は、下側熱風噴出部51に熱風を送給する熱風供給部53(図2)、上側排気ボックス56に負圧を与える排気部58(図4)および下側排気ボックス55に負圧を与える排気部93(図4)を備える。
Next, FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of the drying
チャンバ41は、搬送機構80によって基材5が搬送される搬送経路PLを囲むように設けられている。チャンバ41の両端には、基材5が搬入される搬入口41aおよび搬出される搬出口41bが形成されている。チャンバ41の内側において、搬送経路PLの上側には、複数の上側熱風噴出部45(本実施形態では5個)と複数の上側排気ボックス56(本実施形態では6個)とが搬送経路PL(X方向)に沿って交互に配置されている。一方、チャンバ41の内側において、搬送経路PLの下側には複数の下側熱風噴出部51(本実施形態では5個)と複数の下側排気ボックス55(本実施形態では6個)とが同じく搬送経路PLに沿って交互に配置されている。乾燥部40のチャンバ41の長さは特に限定されるものではないが、本実施形態では約3000mmとしている。また、搬入口41aおよび搬出口41bの大きさも特に限定されるものではないが、本実施形態では搬送経路PLの上方および下方のそれぞれに約5mmの間隔を確保できる程度(つまり、鉛直方向の大きさが約10mm)としている。
The
搬送経路PLの下側に設けられた5個の下側熱風噴出部51のそれぞれは、予熱部20の熱風噴出部31と同様に、図示を省略する複数の噴出孔を上側に向けて備えている。下側熱風噴出部51は、配管52を介して熱風供給部53と連通接続されている(図2)。すなわち、配管52の基端側が熱風供給部53に接続されるとともに、先端側は5つに分岐されてそれぞれが下側熱風噴出部51に接続される。5つに分岐された配管52のそれぞれには流量調整弁54が介挿されている(図4)。熱風供給部53は、ヒータおよび送風機を備えており、加熱した空気を熱風として下側熱風噴出部51に送給する。5個の下側熱風噴出部51のそれぞれに送給される熱風の流量は対応する流量調整弁54によって個別に調整される。5個の下側熱風噴出部51は、熱風供給部53から送給された熱風を噴出孔から上側の搬送経路PLに向けて噴出する。
Each of the five lower hot
乾燥部40では、搬送経路PLの上側に、基材5上の塗工膜に直接熱風を吹き付ける上側熱風噴出部45を設けている。5個の上側熱風噴出部45のそれぞれは、整流板43および噴出ヘッド46を備えて構成されている。整流板43は、搬送経路PLと平行になるように設けられた板状部材である。整流板43は、搬送経路PLと実質的に平行であれば良い。整流板43には、基材5の幅方向に沿って延びるスリット状の噴出孔が設けられている。
In the drying
噴出ヘッド46は、導風管35に連結されており、導風管35から供給された熱風を整流板43の噴出孔から搬送経路PLの基材5に向けて噴出する。図2に示すように、導風管35の基端側は基材5の搬送方向に沿って最も下流側の通気ボックス25に連通接続されるとともに、先端側は5つに分岐されてそれぞれが上側熱風噴出部45の噴出ヘッド46に連通接続されている。5つに分岐された導風管35のそれぞれには流量調整弁36が介挿されている(図4)。これにより、熱風供給部27から送風配管29に送り出された熱風は3つの通気ボックス25の通気部23を通過した後、導風管35によって5個の上側熱風噴出部45に導かれることとなる。このときに、5個の上側熱風噴出部45のそれぞれに導かれる熱風の流量は対応する流量調整弁36によって個別に調整される。そして、導風管35によって上側熱風噴出部45に導かれた熱風は、噴出ヘッド46の内部空間を通過して整流板43の噴出孔から基材5上の塗工膜に向けて噴出される。
The
また、図4に示すように、5個の上側熱風噴出部45と5個の下側熱風噴出部51とが搬送経路PLを挟んで相対向して配置されている。すなわち、5個の上側熱風噴出部45に1対1で対応して下側熱風噴出部51が設けられており、各上側熱風噴出部45の噴出ヘッド46の直下に下側熱風噴出部51が配置される。これにより、基材5の上下面の同じ位置に下側熱風噴出部51および上側熱風噴出部45から熱風が吹き付けられることとなる。
In addition, as shown in FIG. 4, the five upper hot
各上側熱風噴出部45の整流板43の下面には、加熱されることによって赤外線を放射するセラミックプレート42が設けられている。このセラミックプレート42は、通気ボックス25の下面に設けられたセラミックプレート24と同様のものである。すなわち、セラミックプレート42を構成するセラミック材料としては、アルミナ系、チタニア系、ジルコニア系等の加熱されることによって赤外線を放射するもの、または、これらの混合物を用いることができる。そして、これらの材料を用いて整流板43の下面にセラミック溶射を行うことによりセラミックプレート42が形成される。
A
また、5個の上側熱風噴出部45に対して6個の上側排気ボックス56が設けられ、隣り合って配置された上側排気ボックス56の間に上側熱風噴出部45が設けられている。各上側排気ボックス56は、基材5の幅方向に沿って延びる吸引口を下端に備えている。各上側排気ボックス56は、排気管57を介して排気部58と連通接続されている。すなわち、排気管57の基端側が排気部58に接続されるとともに、先端側は6つに分岐されてそれぞれが上側排気ボックス56に接続される。6つに分岐された排気管57のそれぞれには流量調整弁91が介挿されている。排気部58は、吸引用のブロワーを備えており、排気管57を介して上側排気ボックス56に負圧を付与する。これにより、上側排気ボックス56は、下端の吸引口周辺の雰囲気を吸引して排気管57へと排出する。6個の上側排気ボックス56のそれぞれが吸引する気体の排気流量は対応する流量調整弁91によって個別に調整される。
In addition, six
同様に、搬送経路PLの下方においても、5個の下側熱風噴出部51に対して6個の下側排気ボックス55が設けられ、隣り合って配置された下側排気ボックス55の間に下側熱風噴出部51が設けられている。各下側排気ボックス55は、基材5の幅方向に沿って延びる吸引口を上端に備えている。下側排気ボックス55は、排気管92を介して排気部93と連通接続されている。すなわち、排気管92の基端側が排気部93に接続されるとともに、先端側は6つに分岐されてそれぞれが下側排気ボックス55に接続される。6つに分岐された排気管92のそれぞれには流量調整弁94が介挿されている。排気部93は、吸引用のブロワーを備えており、排気管92を介して下側排気ボックス55に負圧を付与する。これにより、下側排気ボックス55は、上端の吸引口周辺の雰囲気を吸引して排気管92へと排出する。6個の下側排気ボックス55のそれぞれが吸引する気体の排気流量は対応する流量調整弁94によって個別に調整される。また、本実施形態においては、排気管92の周囲を外管85によって覆っているが、これについてはさらに後述する。
Similarly, six
図4に示すように、6個の上側排気ボックス56と6個の下側排気ボックス55とが搬送経路PLを挟んで相対向して配置されている。すなわち、6個の上側排気ボックス56に1対1で対応して下側排気ボックス55が設けられており、6個の上側排気ボックス56のそれぞれの直下に下側排気ボックス55が配置されている。これにより、基材5の上下面の同じ位置から上側排気ボックス56および下側排気ボックス55による気体吸引が行われることとなる。
As shown in FIG. 4, six
予熱部20にて電極材料の塗工膜が予熱された基材5は、搬送機構80によって搬送経路PLに沿って乾燥部40の搬入口41aから搬出口41bに向けて搬送される。図2および図4の(−X)側から(+X)側に向けて基材5が乾燥部40を通過する際に、予熱部20で暖められた塗工膜は上側熱風噴出部45および下側熱風噴出部51からの熱風噴出によって加熱される。すなわち、熱風供給部53から熱風が送給された下側熱風噴出部51が基材5の下方より熱風を吹き付けることによって、直接的には基材5が加熱され、その基材5からの熱伝導によって電極材料の塗工膜が加熱される。下側熱風噴出部51から基材5の下面に吹き付けられた熱風は、下側熱風噴出部51の両隣に設けられた下側排気ボックス55によって回収される。また、予熱部20の通気ボックス25から導風管35を経て導かれた熱風が上側熱風噴出部45から基材5の上方より吹き付けられることによって、塗工膜が熱風により直接加熱される。
The
図4に示すように、上側熱風噴出部45の噴出ヘッド46から基材5の上面に吹き付けられた熱風は、搬送経路PLと平行に設けられた整流板43と基材5との間を基材5の搬送方向(X方向)に沿って流れ、上側熱風噴出部45の両隣に設けられた上側排気ボックス56に回収される。整流板43と基材5との間を熱風が流れるため、基材5の上に形成された塗工膜は湿度の少ない熱風と接触し続けることとなり、効率良く塗工膜を加熱乾燥することができる。また、熱風の温度低下を最小限に抑制することができる。さらに、整流板43と基材5との間を熱風が流れる際に、整流板43の下面に設けられたセラミックプレート42も加熱されることとなる。その結果、加熱されたセラミックプレート42から基材5の上に形成された塗工膜に向けて赤外線が放射され、それによっても塗工膜が加熱される。
As shown in FIG. 4, the hot air blown from the
このような上側熱風噴出部45および下側熱風噴出部51からの熱風噴出、さらにはセラミックプレート42からの赤外線放射によって基材5の上に形成された電極材料の塗工膜が上下から加熱されることにより、塗工膜から有機溶剤(本実施形態ではNMP)が蒸発して乾燥処理が進行する。乾燥部40においては、塗工膜に直接熱風を吹き付けることとなるが、既に予熱部20にて予熱後の塗工膜に熱風を吹き付けているため、塗工膜の急速な乾燥に起因した亀裂等の不具合が生じるおそれはない。むしろ、予熱部20にて予熱された塗工膜に乾燥部40で直接熱風を吹き付けることにより、有機溶剤の蒸発を促進して塗工膜を効率良く乾燥させることができる。
The coating film of the electrode material formed on the
また、5個の下側熱風噴出部51が基材5の下方より上方に向けて熱風を吹き付けることにより、塗工膜を間接加熱するとともに、熱風の風圧によって基材5に上向きに浮上する力が作用する。これにより、予熱部20におけるのと同様に、乾燥部40に固有のローラを設けなくとも、補助ローラ83bと補助ローラ83cとの間で基材5が撓むことなく、搬送系路PLに沿って(−X)側から(+X)側に向けて搬送される。すなわち、下側熱風噴出部51は、基材5を浮上搬送させるという搬送機構80の補助的役割も果たすこととなる。
In addition, the five lower hot
さらに、5個の上側熱風噴出部45と5個の下側熱風噴出部51とが搬送経路PLを挟んで相対向して配置されているため、下側熱風噴出部51から基材5の下面に熱風が吹き付けられる位置の反対面側(上面側)に上側熱風噴出部45から熱風が吹き付けられる。同じく、6個の上側排気ボックス56と6個の下側排気ボックス55とが搬送経路PLを挟んで相対向して配置されているため、下側排気ボックス55による気体吸引が行われる基材5の下面の位置の反対面側においても上側排気ボックス56による気体吸引が行われる。このため、基材5の上下面の同じ位置に上下から熱風が吹き付けられるとともに、気体吸引が行われることとなり、基材5の波うちを防止して安定して基材5を搬送することができる。
Further, since the five upper hot
ところで、本実施形態においては、予熱部20にて3つの通気ボックス25を通過した熱風を導風管35によって乾燥部40の上側熱風噴出部45に導いている。そして、上側熱風噴出部45は通気ボックス25の通気部23から排出された熱風を基材5に吹き付けている。すなわち、予熱部20にてセラミックプレート24を加熱して赤外線を放射させるのに使用された熱風を乾燥部40にて基材5の塗工膜に直接吹き付けることによって、熱風を再利用しているのである。このため、予熱部20および乾燥部40におけるトータルとしての熱風消費量の増大を抑制することができる。
By the way, in this embodiment, the hot air which passed the three
3つの通気ボックス25を通過してから導風管35を流れる過程で熱風の温度低下は避けられない。このため、熱風供給部27が最も上流側の通気ボックス25の通気部23に送給する熱風の温度を熱風噴出部31が基材5に吹き付ける熱風の温度よりも高温としている。具体的には、導風管35に導かれて上側熱風噴出部45から基材5に吹き付けられる熱風の温度が下側熱風噴出部51から基材5に吹き付けられる熱風の温度と同程度となるような温度の熱風を熱風供給部27が送給すれば良い。なお、下側熱風噴出部51が基材5に吹き付ける熱風の温度は、熱風噴出部31が基材5に吹き付ける熱風の温度と同じ50℃〜300℃程度である(塗工膜の材料に依存する)。
In the process of flowing through the
次に、図5はアニール部60の構成を示す図である。アニール部60は、両端に開口が形成されたチャンバ64の内側に下側熱風噴出部61、上側熱風噴出部65、上側排気ボックス66および下側排気ボックス69を備える。また、アニール部60は、下側熱風噴出部61に熱風を送給する熱風供給部63および上側熱風噴出部65に熱風を送給する熱風供給部68を備える。
Next, FIG. 5 is a diagram showing a configuration of the
チャンバ64は、搬送機構80によって基材5が搬送される搬送経路PLを囲むように設けられている。チャンバ64の両端には、基材5が通過するための開口が形成されている。チャンバ64の内側において、搬送経路PLの下側には、複数の下側熱風噴出部61(本実施形態では3個)と複数の下側排気ボックス69(本実施形態では4個)とが基材5の搬送方向(X方向)に沿って交互に設けられる。また、チャンバ64の内側において、搬送経路PLの上側には、複数の上側熱風噴出部65(本実施形態では3個)と複数の上側排気ボックス66(本実施形態では4個)とが基材5の搬送方向に沿って交互に設けられる。アニール部60のチャンバ64の長さは特に限定されるものではないが、本実施形態では約2000mmとしている。
The chamber 64 is provided so as to surround the transport path PL through which the
搬送経路PLの下側に設けられた3個の下側熱風噴出部61のそれぞれは、乾燥部40の下側熱風噴出部51と同様に、図示を省略する複数の噴出孔を上側に向けて備えている。下側熱風噴出部61は、配管62を介して熱風供給部63と連通接続されている。熱風供給部63は、ヒータおよび送風機を備えており、加熱した空気を熱風として下側熱風噴出部61に送給する。複数の下側熱風噴出部61は、熱風供給部63から送給された熱風を噴出孔から上側の搬送経路PLに向けて噴出する。
Each of the three lower hot
搬送経路PLの上側に設けられた3個の上側熱風噴出部65のそれぞれは、乾燥部40の上側熱風噴出部45と同様のものである。すなわち、各上側熱風噴出部65は、搬送経路PLと平行な整流板に噴出ヘッドを連結して構成されている。また、各上側熱風噴出部65の整流板の下面には、加熱されることによって赤外線を放射するセラミックプレートが設けられている。但し、アニール部60においては、上側熱風噴出部65が配管67を介して熱風供給部68と連通接続されている。熱風供給部68は、ヒータおよび送風機を備えており、加熱した空気を熱風として上側熱風噴出部65に送給する。複数の上側熱風噴出部65は、熱風供給部68から送給された熱風を下側の搬送経路PLに向けて噴出する。
Each of the three upper hot
基材5の搬送方向(X方向)に沿って隣り合って配置された上側熱風噴出部65の間に上側排気ボックス66が設けられている。また、上側排気ボックス66は、上側熱風噴出部65の配列の両端にも設けられている。すなわち、3個の上側熱風噴出部65に対して4個の上側排気ボックス66が設けられており、チャンバ64の両端開口に最も近い位置には上側排気ボックス66が配置される。各上側排気ボックス66は、乾燥部40の上側排気ボックス56と同様のものであり、図示を省略する排気部と連通接続されている。
An
一方、基材5の搬送方向に沿って隣り合って配置された下側熱風噴出部61の間に下側排気ボックス69が設けられている。下側排気ボックス69は、下側熱風噴出部61の配列の両端にも設けられている。すなわち、3個の下側熱風噴出部61に対して4個の下側排気ボックス69が設けられており、チャンバ64の両端開口に最も近い位置には下側排気ボックス69が配置される。各下側排気ボックス69は、図示を省略する排気部と連通接続されている。
On the other hand, a
また、乾燥部40と同様に、3個の上側熱風噴出部65と3個の下側熱風噴出部61とが搬送経路PLを挟んで相対向して配置されるとともに、4個の上側排気ボックス66と4個の下側排気ボックス69とが搬送経路PLを挟んで相対向して配置されている。これにより、基材5の上下面の同じ位置に上下から熱風が吹き付けられるとともに、気体吸引が行われることとなり、アニール部60における基材5の搬送を安定させることができる。
Similarly to the drying
乾燥部40にて電極材料の塗工膜の乾燥処理が行われた基材5は、搬送機構80によって搬送経路PLに沿って乾燥部40からアニール部60に向けて搬送される。基材5がアニール部60を通過する際に、塗工膜は上側熱風噴出部65および下側熱風噴出部61からの熱風噴出によってさらに加熱される。すなわち、熱風供給部63から熱風が送給された下側熱風噴出部61が基材5の下方より熱風を吹き付けることによって、直接的には基材5が加熱され、その基材5からの熱伝導によって電極材料の塗工膜が加熱される。下側熱風噴出部61から基材5の下面に吹き付けられた熱風は、下側熱風噴出部61の両隣に設けられた下側排気ボックス69によって回収される。また、熱風供給部68から熱風が送給された上側熱風噴出部65が基材5の上方より熱風を吹き付けることによって、塗工膜が熱風により直接加熱される。上側熱風噴出部65および下側熱風噴出部61が基材5に吹き付ける熱風の温度は、乾燥部40の上側熱風噴出部45および下側熱風噴出部51が吹き付ける熱風の温度よりも高温である。
The
上側熱風噴出部65から基材5の上面に吹き付けられた熱風は、整流板と基材5との間をX方向に沿って流れ、上側熱風噴出部65の両隣に設けられた排気ボックス66に回収される。整流板と基材5との間を熱風が流れるため、基材5の上に形成された塗工膜は湿度の少ない熱風と接触し続けることとなり、効率良く塗工膜を加熱乾燥することができる。また、整流板と基材5との間を熱風が流れることによって、整流板の下面に設けられたセラミックプレートも加熱されることとなり、その結果、加熱されたセラミックプレートから赤外線が放射されて塗工膜が加熱される。
The hot air blown to the upper surface of the
このような上側熱風噴出部65および下側熱風噴出部61からの熱風噴出、さらにはセラミックプレートからの赤外線放射によって基材5の上に形成された電極材料の塗工膜が上下から加熱されることにより、塗工膜は乾燥処理時よりもさらに高温に加熱され、乾燥部40での乾燥処理で塗工膜中に発生した歪みおよび残留応力が除去される。また、塗工膜中に若干残留していた有機溶剤も完全に蒸発する。アニール部60でも塗工膜に直接熱風を吹き付けることとなるが、既に乾燥された塗工膜に熱風を吹き付けているため、急速な乾燥に起因した亀裂等の不具合が生じるおそれはない。
The coating film of the electrode material formed on the
また、下側熱風噴出部61が基材5の下方より上方に向けて熱風を吹き付けることにより、熱風の風圧によって基材5に上向きに浮上する力が作用する。これにより、予熱部20および乾燥部40におけるのと同様に、下側熱風噴出部61は、基材5を浮上搬送させるという搬送機構80の補助的役割も果たすこととなる。
Moreover, when the lower hot
次に、図6は冷却部70の構成を示す図である。冷却部70は、乾燥処理後の基材5を冷却する。冷却部70は、両端に開口が形成されたチャンバ74の内側に下側冷風噴出部71、上側冷風噴出部75および排気ボックス76を備える。また、冷却部70は、下側冷風噴出部71に常温のドライエアを送給する冷風供給部73および上側冷風噴出部75にドライエアを送給する冷風供給部78を備える。
Next, FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of the cooling
チャンバ74は、搬送機構80によって基材5が搬送される搬送経路PLを囲むように設けられている。チャンバ74の両端には、基材5が通過するための開口が形成されている。チャンバ74の内側において、搬送経路PLの下側には、複数の下側冷風噴出部71(本実施形態では3個)が基材5の搬送方向(X方向)に沿って設けられる。また、チャンバ74の内側において、搬送経路PLの上側には、複数の上側冷風噴出部75(本実施形態では3個)と複数の排気ボックス76(本実施形態では4個)とが基材5の搬送方向に沿って交互に設けられる。冷却部70のチャンバ74の長さは特に限定されるものではないが、本実施形態では約1000mmとしている。
The
搬送経路PLの下側に設けられた3個の下側冷風噴出部71のそれぞれは、図示を省略する複数の噴出孔を上側に向けて備えている。下側冷風噴出部71は、配管72を介して冷風供給部73と連通接続されている。冷風供給部73は、送風機および除湿器を備えており、常温のドライエアを下側冷風噴出部71に送給する。複数の下側冷風噴出部71は、冷風供給部73から送給されたドライエアを噴出孔から上側の搬送経路PLに向けて噴出する。
Each of the three lower cold
一方、搬送経路PLの上側に設けられた3個の上側冷風噴出部75のそれぞれの構成は、乾燥部40の上側熱風噴出部45の構成と概ね同様である。すなわち、各上側冷風噴出部75は、搬送経路PLと平行な整流板に噴出ヘッドを連結して構成されている。但し、冷却部70の上側冷風噴出部75にはセラミックプレートは設けられていない。また、冷却部70においては、上側冷風噴出部75が配管77を介して冷風供給部78と連通接続されている。冷風供給部78は、送風機および除湿器を備えており、常温のドライエアを上側冷風噴出部75に送給する。複数の上側冷風噴出部75は、冷風供給部78から送給されたドライエアを下側の搬送経路PLに向けて噴出する。
On the other hand, the configuration of each of the three upper cold
また、上側冷風噴出部75と下側冷風噴出部71とが搬送経路PLを挟んで相対向して配置されている。これにより、基材5の上下面の同じ位置に上下から風圧が作用することとなり、冷却部70における基材5の搬送を安定させることができる。
Moreover, the upper side cold
基材5の搬送方向(X方向)に沿って隣り合って配置された上側冷風噴出部75の間に排気ボックス76が設けられている。また、排気ボックス76は、上側冷風噴出部75の配列の両端にも設けられている。すなわち、3個の上側冷風噴出部75に対して4個の排気ボックス76が設けられている。各排気ボックス76は、乾燥部40の排気ボックス56と同様のものである。
An
予熱部20からアニール部60にかけて電極材料の塗工膜の加熱処理が行われた基材5は、搬送機構80によって搬送経路PLに沿ってアニール部60から冷却部70に向けて搬送される。基材5が冷却部70を通過する際に、高温の塗工膜は上側冷風噴出部75および下側冷風噴出部71からのドライエア噴出によって冷却される。すなわち、冷風供給部73から常温のドライエアが送給された下側冷風噴出部71が基材5の下方よりドライエアを吹き付けることによって、直接的には基材5が冷却され、塗工膜から基材5に熱伝導が生じることによって塗工膜が冷却される。また、冷風供給部78から常温のドライエアが送給された上側冷風噴出部75が基材5の上方よりドライエアを吹き付けることによって、塗工膜が直接冷却される。
The
上側冷風噴出部75から基材5の上面に吹き付けられたドライエアは、整流板と基材5との間をX方向に沿って流れ、上側冷風噴出部75の両隣に設けられた排気ボックス76に回収される。整流板と基材5との間をドライエアが流れるため、基材5の上に形成された塗工膜は常温のドライエアと接触し続けることとなり、効率良く塗工膜を冷却することができる。
The dry air blown to the upper surface of the
このような上側冷風噴出部75および下側冷風噴出部71からのドライエア噴出によって基材5の上に形成された電極材料の塗工膜が上下から冷却されることにより、乾燥処理後の塗工膜の温度が急速に低下する。上側冷風噴出部75および下側冷風噴出部71から噴出するドライエアの流量は、塗工膜に歪みが生じない程度の冷却速度とすれば良い。また、冷却部70では、必ずしも基材5を常温まで冷却する必要はなく、巻き取りローラ82が巻き取り可能な程度にまで冷却すれば足りる。
The coating film of the electrode material formed on the
また、下側冷風噴出部71が基材5の下方より上方に向けてドライエアを吹き付けることにより、ドライエアの風圧によって基材5に上向きに浮上する力が作用する。これにより、予熱部20からアニール部60におけるのと同様に、下側冷風噴出部71は、基材5を浮上搬送させるという搬送機構80の補助的役割をも果たすこととなる。冷却処理のなされた基材5は巻き取りローラ82によって巻き取られる。なお、基材5の片面に対する電極材料の塗工膜形成が終了した後、その基材5を反転させて再び巻き出しローラ81から塗工処理部10、予熱部20、乾燥部40、アニール部60、冷却部70の順に搬送し、反対面に対する電極材料の塗工膜形成を行うようにしても良い。
Further, when the lower cold
続いて、乾燥部40の排気管92を覆うように設けられた外管85を用いた廃熱回収について説明する。図7は、廃熱回収システムの概略構成を示す図である。上述の通り、有機溶剤であるNMPを含む塗工剤が塗工された基材5を収容する乾燥部40のチャンバ41には、下側熱風噴出部51および下側排気ボックス55が設けられている。下側熱風噴出部51は、配管52を介して熱風供給部53と連通接続されている。熱風供給部53は、下側熱風噴出部51からチャンバ41内に熱風を供給する。下側熱風噴出部51から基材5の下面に吹き付けられた熱風は、下側熱風噴出部51の両隣に設けられた下側排気ボックス55によって回収される。そして、下側排気ボックス55に回収された熱風は、下側排気ボックス55に連通接続された(つまり、チャンバ41の内部空間に連通接続された)排気管92を通過して排気ガスとして排気部93に排出される。
Next, waste heat recovery using the
排気管92を流れる排気ガスは、チャンバ41内の雰囲気が排気されたものであり、高温であるとともに、基材5の塗工膜から蒸発した有機溶剤を含んでいる。省エネルギーの観点からは、高温の排気ガスの熱を回収して再利用するのが好ましいが、排気ガスをそのまま供給用の気体として循環利用すると有機溶剤も循環することとなるため、チャンバ41内における有機溶剤の濃度が限界値を超えて高くなるおそれがある。
The exhaust gas flowing through the
このため、本実施形態においては、排気管92の周囲に外管85を設けている。図8は、排気管92および外管85を長手方向で切断した断面図である。また、図9は、排気管92および外管85を図8のA−A断面から見た図である。外管85は、円筒状の排気管92の外壁と空間99を隔てるように排気管92を覆う略円筒形状の中空の管状部材である。外管85の長手方向両端は開口されており、両端開口のそれぞれが外気の取り込み口85a,85bとされている。図8に示すように、外管85の両端のそれぞれに形成された取り込み口85a,85bの口径は外管85の中央部の内径よりも小さい。
For this reason, in the present embodiment, an
また、図9に示すように、外管85の内壁面と排気管92の外壁面との間には複数のスペーサ98が挟み込まれている。スペーサ98は、外管85の内壁面と排気管92の外壁面との間隔を一定に保つための部材である。スペーサ98の形状は、例えば円筒形状とすることができるが、これに限定されるものではなく、四角柱形状など他の形状であっても良い。また、本実施形態では、外管85の周方向に沿って4個のスペーサ98を設けるようにしているが、これに限定されるものではなく、任意の個数とすることができる。さらに、外管85の長手方向に沿った複数の箇所にスペーサ98を設けるようにしても良い。
In addition, as shown in FIG. 9, a plurality of
外管85は、金属管852および断熱材851を備える。断熱材851は金属管852の外壁に被覆される。外管85の内側を金属管852としているのは、排気管92から有機溶剤の雰囲気が漏出した場合を考慮したものである。金属管852は、耐熱性に優れた金属、例えばステンレススチールにて形成すれば良いが、これに限定されるものではなく、アルミニウム合金など他の金属素材によって形成するようにしても良い。断熱材851としては、例えばグラスウール、シリコン系発泡ゴムなどを用いることができる。
The
また、排気管92は、耐熱性および有機溶剤に対する耐性に優れ、かつ、熱伝導率の高い金属素材、例えばアルミニウム合金によって形成するのが好ましい。排気管92の素材もアルミニウム合金に限定されるものではなく、ステンレススチールなど他の金属素材によって形成するようにしても良い。
The
図7に戻り、排気管92の外壁と外管85の内壁との間に形成された空間99と熱風供給部53とは循環管86によって連通接続されている。循環管86の経路途中には、送風機87およびフィルタ88が介挿されている。また、循環管86の経路途中には、有機溶剤検出センサ89が設けられている。送風機87は、排気管92と外管85との間の空間99から熱風供給部53に向けて循環管86の流路に沿って気体を送風する。フィルタ88は、循環管86を流れる気体からパーティクルなどを除去する。
Returning to FIG. 7, the
また、有機溶剤検出センサ89は、循環管86を流れる気体中における有機溶剤の濃度を検出する。その検出結果は、有機溶剤検出センサ89から制御部90に伝達される。制御部90は、熱処理システム1に設けられた各部の機構を制御しており、そのハードウェア構成は一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部90は、各種演算処理を行うCPU、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるROM、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるRAMおよび制御用ソフトウェアやデータなどを記憶しておく磁気ディスクを備えて構成される。制御部90のCPUが所定の処理プログラムを実行することによって熱処理システム1における処理が進行する。
The organic
図10は、循環管86を長手方向で切断した断面図である。循環管86は、外管85の金属管852と同様の金属素材にて形成すれば良い。循環管86の外壁には断熱材861が設けられている。この循環管86の断熱材861としては、例えばグラスウール、シリコン系発泡ゴムなどを用いることができる。
FIG. 10 is a cross-sectional view of the
チャンバ41内の雰囲気を排気管92を通して排気するときに、送風機87を作動させて排気管92と外管85との間の空間99から熱風供給部53に向けて気体を送る。送風機87を作動させることによって、外管85の両端の取り込み口85a,85bに負圧が作用し、取り込み口85a,85bから空間99に外気が取り込まれる。外管85の内側の空間99においては、排気管92を流れる高温の排気ガスと空間99に取り込まれた気体との間で排気管92を介した熱交換が行われる。これにより、排気管92を流れる排気ガスの温度が低下するとともに、空間99を流れる気体の温度が上昇する。
When the atmosphere in the
本実施形態においては、排気管92を熱伝導に優れたアルミニウム合金又はステンレススチールにて形成しているため、排気管92を流れる排気ガスと外管85に取り込まれた気体との間における熱交換の効率を高めることができる。また、外気の取り込み口85a,85bの口径が外管85の中央部の内径よりも小さいため、外管85の両端近傍においては取り込まれた気体が乱流となり、排気管92の外壁面との熱交換効率をより高めることができる。さらに、外管85の内壁面と排気管92の外壁面との間隔を一定に保つために設けられたスペーサ98は、外管85の内側の空間99に配置されており、空間99を流れる気流を乱して乱流とする乱流形成部材としても機能する。これにより、外管85の両端部よりも内側の領域においても空間99を流れる気体が乱流となり、排気管92の外壁面との熱交換効率を高めることができる。
In the present embodiment, since the
取り込み口85a,85bから取り込まれて外管85の内側の空間99を流れる過程で排気ガスとの熱交換によって昇温した気体は、循環管86に流れ込んで送風機87によって熱風供給部53へと送り出される。外管85は、金属管852の外壁に断熱材851を被覆して構成されるため、熱交換によって昇温した気体からの熱の放散を最小限に抑制し、空間99内の気体の温度低下を防止することができる。また、外気の取り込み口85a,85bの口径が外管85の中央部の内径よりも小さく絞られているため、空間99で昇温した気体が外管85の外部に流出するのを抑制することができる。さらに、循環管86の外壁にも断熱材861が設けられているため、外管85を流れる過程で昇温した気体が循環管86で温度低下するのを防止することができる。
The gas that has been taken in from the
循環管86に送り出された気体はフィルタ88を通過することによってパーティクルなどが取り除かれて清浄度が高くなる。また、循環管86を流れる気体中における有機溶剤の濃度は有機溶剤検出センサ89によって検出され、制御部90に伝達される。
The gas sent out to the
循環管86から熱風供給部53に送給された気体は、熱風供給部53のヒータによって所定温度に再加熱され、配管52を通って乾燥部40の下側熱風噴出部51からチャンバ41内に供給される。下側熱風噴出部51から噴出された熱風は下側排気ボックス55によって回収されて排気管92へと排出され、上述と同様の熱交換が繰り返される。
The gas fed from the
このようにすれば、チャンバ41から排出された高温の排気ガスの熱エネルギーを回収して外管85の取り込み口85a,85bから新たに取り込んだ気体を加熱し、その昇温した気体を熱風供給部53に送給してチャンバ41に供給する熱風として利用しているため、常温の外気を熱風に昇温するのと比較して熱風供給部53のヒータによる加熱が少なくて済み、エネルギー消費量を抑制することができる。その結果、乾燥部40およびそれを組み込んだ熱処理システム1におけるエネルギー消費効率を優れたものとすることができる。
If it does in this way, the thermal energy of the high temperature exhaust gas discharged | emitted from the
また、外管85は排気管92の外壁と空間99を隔てるように設けられており、空間99と排気管92の内部流路とは排気管92の管壁によって完全に雰囲気分離されている。従って、排気管92の内部を流れる排気ガスと外管85に取り入れられた外気とが互いに混合することはなく、循環管86から熱風供給部53へと送給される気体に有機溶剤の蒸気が混入することは防止される。その結果、熱風供給部53からチャンバ41に供給される熱風中の有機溶剤の濃度上昇を抑制することができる。
The
仮に、万一排気管92の劣化等によってチャンバ41から排出された有機溶剤を含む排気ガスが外管85の内側の空間99に混入した場合には、循環管86から熱風供給部53へと向かう気体中の有機溶剤の濃度が上昇する。循環管86を流れる気体中における有機溶剤の濃度は有機溶剤検出センサ89によって逐次検出されて制御部90に伝達されている。有機溶剤検出センサ89によって検出された有機溶剤濃度が予め設定された警告閾値(第1の設定値)を超えたときには、制御部90が警告を発報する。例えば、制御部90の制御によって、警告音を発する、警告灯を点灯させる、モニターに警告メッセージを表示するなどを行う。
If exhaust gas containing an organic solvent discharged from the
また、有機溶剤検出センサ89によって検出された有機溶剤濃度が予め設定された停止閾値(第2の設定値)を超えたときには、制御部90が乾燥部40または熱処理システム1の全体を停止させる。これらの警告閾値および停止閾値は予め制御部90の記憶部に記憶されている。なお、停止閾値は警告閾値よりも大きく、例えば有機溶剤がNMPであれば、停止閾値を0.6vol%とし、警告閾値を0.25vol%とすることができる。
When the organic solvent concentration detected by the organic
このように有機溶剤検出センサ89によって循環管86を流れる気体中における有機溶剤濃度を監視することにより、チャンバ41に供給される熱風中の有機溶剤の濃度上昇を抑制することができる。また、仮に排気管92から空間99に有機溶剤の蒸気が漏出した場合であっても、有機溶剤検出センサ89によって循環管86を流れる気体中における有機溶剤濃度を測定し、その測定値が上昇したときには段階的に警告発報、装置停止の措置を講じることとなるため、爆発や火災を確実に防止することができる。
Thus, by monitoring the organic solvent concentration in the gas flowing through the
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態においては、乾燥部40の下側排気ボックス55から排出された高温の排気ガスを用いて熱交換を行っていたが、予熱部20、乾燥部40およびアニール部60における他の排気ボックスから排出された排気ガスから上記実施形態と同様にして廃熱回収を行うようにしても良い。但し、乾燥部40の上側熱風噴出部45には予熱部20にて通気ボックス25を通過した熱風が供給されているため、乾燥部40の上側排気ボックス56から排出された排気ガスから回収した熱によって加熱した気体は予熱部20の熱風供給部27に供給すれば良い。
While the embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be modified in various ways other than those described above without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, heat exchange is performed using the high-temperature exhaust gas discharged from the
また、上記実施形態においては、外管85の両端に取り込み口85a,85bを設けていたが、外管85の一端を閉塞して他端のみを開口して外気の取り込み口を形成するようにしても良い。もっとも、外管85における熱交換の効率は、排気管92の内部を流れる排気ガスの温度と排気管92の外壁に接する空間99の気体の温度との温度差によって支配され、その温度差が大きいほど熱交換の効率が高まる。この観点からは、上記実施形態のように、外管85の両端に取り込み口85a,85bを設けておいた方が外気と排気ガスとの温度差が大きくなる領域が増すために熱交換の効率が高くなる。
In the above embodiment, the
また、上記実施形態においては、外管85の内壁面と排気管92の外壁面との間隔を一定に保つためのスペーサ98に空間99を流れる気流を乱して乱流とする役割を担わせていたが、これに代えてまたはこれと併せて、専用の乱流形成部材を空間99に設けるようにしても良い。このような乱流形成部材としては、例えば外管85の内壁面に突起を設けるようにすれば良い。
In the above embodiment, the
また、外管85の形状は直管状に限定されるものではなく、排気管92の形状に沿ったものとすれば良い。例えば、排気管92が屈曲して配設されている場合には、それに合わせて外管85の形状も屈曲したものとすれば良い。また、本実施形態のように、複数の下側排気ボックス55に対応して複数の排気管92が設けられている場合には、それぞれの排気管92ごとに外管85を設けるようにしても良い。さらに、複数の排気管92が設けられている場合には、外管85に代えてそれらの全体を覆う箱状部材を設けるようにしても良い。
Further, the shape of the
また、上記実施形態においては、予熱部20にてセラミックプレート24を加熱するのに使用された熱風を乾燥部40の上側熱風噴出部45に供給して再利用するようにしていたが、アニール部60と同様に、上側熱風噴出部45に専用の熱風供給部を設け、そこから上側熱風噴出部45に熱風を送給するようにしても良い。この場合、乾燥部40の上側排気ボックス56から排出された排気ガスから回収した熱によって加熱した気体はその上側熱風噴出部45に専用の熱風供給部に供給する。
In the above embodiment, the hot air used to heat the
また、乾燥部40に設けられる上側熱風噴出部45、上側排気ボックス56、下側熱風噴出部51および下側排気ボックス55の個数は上記実施形態の例に限定されるものではなく、乾燥部40の長さ等に応じて適宜のものとすることができる。同様に、アニール部60および冷却部70に設けられる風噴出部の個数も上記実施形態の例に限定されるものではなく、適宜のものとすることができる。
Further, the number of the upper hot
また、上記実施形態の熱処理システム1においては、基材5の上に形成された電極材料の塗工膜を加熱する3つのゾーン(予熱部20、乾燥部40、アニール部60)を設けていたが、塗工膜の乾燥処理という観点からは、アニール部60は必ずしも必須の要素ではない。例えば、塗工膜の材料が乾燥処理時にほとんど歪み等が生じないものであれば、塗工膜の乾燥処理を行う乾燥装置としては予熱部20および乾燥部40を備えていれば足りる。
Further, in the
また、本発明に係る技術を用いて乾燥処理を行う対象となる塗工膜はリチウムイオン二次電池の電極材料膜に限定されるものではなく、例えば太陽電池材料(電極材、封止材)の塗工膜または電子材料の絶縁膜や保護膜であっても良い。比較的粘度の高い材料を厚く塗工した塗工膜を乾燥させるのに本発明に係る技術を好適に適用することができる。よって、顔料や接着剤の塗工膜を乾燥させるのに、本発明に係る技術を用いるようにしても良い。 Further, the coating film to be subjected to the drying treatment using the technology according to the present invention is not limited to the electrode material film of the lithium ion secondary battery, and for example, a solar cell material (electrode material, sealing material) Or an insulating film or a protective film made of an electronic material. The technique according to the present invention can be suitably applied to dry a coating film in which a material having a relatively high viscosity is thickly applied. Therefore, the technique according to the present invention may be used to dry the coating film of the pigment or the adhesive.
1 熱処理システム
5 基材
10 塗工処理部
11 塗工ノズル
20 予熱部
21,41,64,74 チャンバ
23 通気部
24,42 セラミックプレート
25 通気ボックス
27,33,53,63,68 熱風供給部
35 導風管
40 乾燥部
43 整流板
45,65 上側熱風噴出部
46 噴出ヘッド
51,61 下側熱風噴出部
55,69 下側排気ボックス
56,66 上側排気ボックス
57,92 排気管
58,93 排気部
60 アニール部
70 冷却部
80 搬送機構
83a〜83e 補助ローラ
85 外管
85a,85b 取り込み口
86 循環管
87 送風機
88 フィルタ
89 有機溶剤検出センサ
90 制御部
98 スペーサ
99 空間
851,861 断熱材
852 金属管
PL 搬送経路
DESCRIPTION OF
Claims (10)
基材を収容するチャンバと、
前記チャンバ内に熱風を供給する熱風供給手段と、
前記チャンバと連通接続され、前記チャンバ内の雰囲気を排気する排気管と、
外気の取り込み口を備え、前記排気管の外壁と空間を隔てるように前記排気管を覆う外管と、
前記排気管の外壁と前記外管の内壁との間に形成された空間と前記熱風供給手段とを連通接続する循環管と、
前記循環管の経路途中に設けられ、前記空間から前記熱風供給手段に向けて気体を送風する送風手段と、
前記循環管の経路途中に設けられ、前記循環管を流れる気体中の有機溶剤濃度を検出する有機溶剤検出手段と、
を備えることを特徴とする乾燥装置。 A drying device that performs a drying process on a substrate coated with a coating agent containing an organic solvent,
A chamber containing a substrate;
Hot air supply means for supplying hot air into the chamber;
An exhaust pipe connected to the chamber and exhausting the atmosphere in the chamber;
An outer pipe that includes an outside air intake port and covers the exhaust pipe so as to separate the outer wall of the exhaust pipe and a space;
A circulation pipe that communicates and connects a space formed between an outer wall of the exhaust pipe and an inner wall of the outer pipe and the hot air supply means;
Blower means provided in the course of the circulation pipe, and blows gas from the space toward the hot air supply means;
An organic solvent detecting means provided in the course of the circulation pipe for detecting the concentration of the organic solvent in the gas flowing through the circulation pipe;
A drying apparatus comprising:
前記外管の両端のそれぞれに外気の取り込み口が形成されることを特徴とする乾燥装置。 The drying apparatus according to claim 1, wherein
A drying device, wherein an outside air intake port is formed at each of both ends of the outer tube.
前記外管の両端のそれぞれに形成された前記取り込み口の口径は前記外管の中央部の内径よりも小さいことを特徴とする乾燥装置。 The drying apparatus according to claim 2, wherein
The drying apparatus characterized in that a diameter of the intake port formed at each of both ends of the outer tube is smaller than an inner diameter of a central portion of the outer tube.
前記外管の内側の前記空間を流れる気流を乱して乱流とする乱流形成部材を前記空間に配置することを特徴とする乾燥装置。 In the drying apparatus in any one of Claims 1-3,
A drying apparatus, wherein a turbulent flow forming member that disturbs an airflow flowing through the space inside the outer pipe to form a turbulent flow is disposed in the space.
前記有機溶剤検出手段によって検出された有機溶剤濃度が第1の設定値を超えたときには警告を発報するとともに、第1の設定値よりも大きな第2の設定値を超えたときには乾燥装置を停止する制御手段をさらに備えることを特徴とする乾燥装置。 The drying apparatus according to any one of claims 1 to 4,
When the organic solvent concentration detected by the organic solvent detecting means exceeds the first set value, a warning is issued, and when the second set value larger than the first set value is exceeded, the drying apparatus is stopped. A drying apparatus, further comprising a control means.
前記外管は、金属管および当該金属管の外壁に被覆された断熱材を含むことを特徴とする乾燥装置。 In the drying apparatus in any one of Claims 1-5,
The outer tube includes a metal tube and a heat insulating material coated on an outer wall of the metal tube.
前記循環管の外壁に断熱材を設けることを特徴とする乾燥装置。 The drying apparatus according to any one of claims 1 to 6,
A drying apparatus, wherein a heat insulating material is provided on an outer wall of the circulation pipe.
前記循環管の経路途中にフィルタを設けることを特徴とする乾燥装置。 The drying apparatus according to any one of claims 1 to 7,
A drying apparatus comprising a filter in the middle of the circulation pipe.
前記排気管はアルミニウム合金又はステンレススチールにて形成されることを特徴とする乾燥装置。 The drying apparatus according to any one of claims 1 to 8,
The drying apparatus is characterized in that the exhaust pipe is formed of aluminum alloy or stainless steel.
前記塗工膜の予熱を行う予熱部と、
請求項1から請求項9のいずれかに記載の乾燥装置と、
乾燥処理後の基材を冷却する冷却部と、
を備えることを特徴とする熱処理システム。 A coating processing unit that forms a coating film by applying a coating agent on a substrate;
A preheating part for preheating the coating film;
A drying apparatus according to any one of claims 1 to 9,
A cooling unit for cooling the substrate after the drying treatment;
A heat treatment system comprising:
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