JP2013185763A - 乾燥装置,溶剤回収装置,溶剤回収システム,溶剤蒸気量信号の出力方法,および溶剤回収方法 - Google Patents

乾燥装置,溶剤回収装置,溶剤回収システム,溶剤蒸気量信号の出力方法,および溶剤回収方法 Download PDF

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Abstract

【課題】乾燥炉にて発生する溶剤蒸気の量を適切に予測し,その結果に基づいた条件で溶剤回収装置を運転することにより,運転エネルギーの省エネ化が可能となる乾燥装置,溶剤回収装置,溶剤回収システム,溶剤蒸気量信号の出力方法,および溶剤回収方法を提供すること。
【解決手段】乾燥炉1は,溶剤を含む被乾燥物に気体を吹き付けて乾燥させる装置であって,吹き付け風量を指標する風量信号出力部と,吹き付け気温を指標する温度信号出力部と,風量信号出力部と温度信号出力部との出力信号に基づいて,被乾燥物を乾燥させた排気中の溶剤蒸気量を出力する蒸気量信号出力部とを有し,蒸気量信号出力部は,吹き付け風量が大きいほど高い溶剤蒸気量の信号を出力し,吹き付け風量が小さいほど低い溶剤蒸気量の信号を出力し,吹き付け気温が高いほど高い溶剤蒸気量の信号を出力し,吹き付け気温が低いほど低い溶剤蒸気量の信号を出力する。
【選択図】図2

Description

本発明は,例えば二次電池の電極板の製造工程において,有機溶剤を含む塗工材を乾燥させる乾燥装置と,その乾燥装置において塗工材から発生する溶剤蒸気を回収するための溶剤回収装置,これらを含むシステム構成や溶剤の回収方法に関する。さらに詳細には,電極活物質を含むペーストが塗工された金属箔を乾燥させる乾燥装置と,溶剤回収装置,溶剤回収システム,乾燥装置から排出される溶剤蒸気量を示す信号の出力方法,および溶剤回収方法に関するものである。
例えば,リチウムイオン二次電池に用いられる電極板として,溶剤によってペースト状に混練した電極活物質を用いて製造されるものがある。例えば,電極活物質を含むペースト状の塗工材が金属箔等の基材に塗工され,その後,乾燥炉において塗工材が乾燥される。この乾燥炉での乾燥工程において,ペーストに含まれていた溶剤は蒸気となり,乾燥炉からの排気とともに炉外に放出される。溶剤としては,例えばNMP(N−メチル−2−ピロリドン)等の有機溶媒が多く使用されている。
NMP等の溶剤は,排気中の蒸気といえども,回収すれば再利用可能な有用物質である。そのため,従来より,乾燥炉から排出される排気中の溶剤を回収する技術が開示されている(例えば,特許文献1参照。)。この特許文献1に記載されている装置は,乾燥炉と溶媒回収装置とを通してキャリアガスを循環させるものである。この文献では,誘導コイルの磁場の作用による熱によって被乾燥物を乾燥させて溶媒を蒸発させ,蒸発した溶媒をキャリアガスとともに循環させ,キャリアガスを冷却してそこに蒸気として含まれる溶媒を回収するとされている。
また,溶剤の回収装置として,例えば,吸着剤を円柱形状のロータに担持させたものを用い,そのロータを軸回りに回転させつつ連続的に回収処理を行う装置がある。このようなロータでは,一般に,回転速度を速くして運転するほど,単位時間当たりに回収できる溶剤の量が多い。ただし,ロータの回転速度を速くして回収装置を運転するには,それだけ多くの運転エネルギーが必要である。また,ロータの回転速度をいくら速くしても,回収装置に入力される気体に含まれる溶剤蒸気量が少なければ,回収量は多くならない。この場合には,運転エネルギーの無駄使いである。
特開2010−73559号公報
一般に,乾燥炉の運転制御は,溶剤の回収装置側の要求とは無関係に,被乾燥物の種類や外気の状態などに基づいて行われる。そして,その結果,乾燥炉の排気に含まれる溶剤の量も変動する。もし,乾燥炉から排出されて回収装置に流入される溶剤の量が予め分かれば,それに合わせた回転速度でロータを回転制御することができる。
しかしながら,従来,それほど正確には,乾燥炉から発生する溶剤蒸気の発生量を予測することはできなかった。例えば,排気中の溶剤蒸気の濃度を濃度計によって測定する方法では,測定精度が低く,あまり適切な制御とならなかった。そのため,溶剤回収装置における回収可能な溶剤量が,実際の発生量の上限程度となるように,回収装置における燃費を無視してロータの回転速度を大きくし,かなりの余裕を持たせた回転速度での運転を行っていた。
本発明は,前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは,乾燥炉にて発生する溶剤蒸気の量を適切に予測し,その結果に基づいた条件で溶剤回収装置を運転することにより,運転エネルギーの省エネ化が可能となる乾燥装置,溶剤回収装置,溶剤回収システム,溶剤蒸気量信号の出力方法,および溶剤回収方法を提供することにある。
この課題の解決を目的としてなされた本願発明の乾燥装置は,溶剤を含む被乾燥物に気体を吹き付けて乾燥させる乾燥装置であって,被乾燥物への吹き付け風量を指標する信号を出力する風量信号出力部と,被乾燥物への吹き付け気温を指標する信号を出力する温度信号出力部と,風量信号出力部および温度信号出力部の出力信号に基づいて,被乾燥物を乾燥させた排気中の溶剤蒸気量を指標する信号を出力する蒸気量信号出力部とを有し,蒸気量信号出力部は,吹き付け風量が大きいほど高い溶剤蒸気量の信号を出力し,吹き付け風量が小さいほど低い溶剤蒸気量の信号を出力し,吹き付け気温が高いほど高い溶剤蒸気量の信号を出力し,吹き付け気温が低いほど低い溶剤蒸気量の信号を出力するものである。
本発明の乾燥装置は,風量信号出力部と温度信号出力部とを有しているので,これらの出力信号に基づいて,被乾燥物を乾燥させた排気中の溶剤蒸気量を予測する。つまり,溶剤蒸気量は,吹き付け風量が大きいほど高く,吹き付け風量が小さいほど低く,吹き付け気温が高いほど高く,吹き付け気温が低いほど低い。この2つの情報だけで,溶剤蒸気量を適切に予測できるのである。従って,乾燥炉にて発生する溶剤蒸気の量を適切に予測し,その結果に基づいた条件で溶剤回収装置を運転することにより,運転エネルギーの省エネ化を可能とすることができる。
また,本願発明の溶剤回収装置は,軸回りに回転するとともに軸方向に通気可能な多孔体であり,溶剤を吸着する吸着ロータと,吸着ロータの回転速度を制御する制御部とを有し,溶剤を含む被乾燥物に気体を吹き付けて乾燥させる乾燥工程で発生する排気から,吸着ロータを利用して液体の溶剤を回収する溶剤回収装置であって,制御部は,乾燥工程で発生する排気中の溶剤蒸気量を指標する信号に基づいて,溶媒蒸気量が多いほど速い回転速度を指定し,溶媒蒸気量が少ないほど遅い回転速度を指定するものである。
本発明の溶剤回収装置によれば,制御部は,乾燥工程で発生する排気中の溶剤蒸気量を指標する信号を受けて,吸着ロータの回転速度を指定する。従って,本溶剤回収装置に流れ込む排気の溶剤蒸気量を適切に回収できるとともに,エネルギーの無駄遣いとならない適切な回転速度で吸着ロータの運転を行うことができる。
また,本願発明の溶剤回収装置は,軸回りに回転するとともに軸方向に通気可能な多孔体であり,溶剤を吸着する吸着ロータと,吸着ロータの回転速度を制御する制御部とを有し,溶剤を含む被乾燥物に気体を吹き付けて乾燥させる乾燥工程で発生する排気から,吸着ロータを利用して液体の溶剤を回収する溶剤回収装置であって,制御部は,被乾燥物への吹き付け風量を指標する信号と,被乾燥物への吹き付け気温を指標する信号とに基づいて,吹き付け風量が大きいほど速い回転速度を指定し,吹き付け風量が小さいほど遅い回転速度を指定し,吹き付け気温が高いほど速い回転速度を指定し,吹き付け気温が低いほど遅い回転速度を指定するものであってもよい。
このようなものであっても,制御部は,被乾燥物への吹き付け風量と吹き付け気温とに基づいて,排気中の溶剤蒸気量を適切に予測できる。従って,これらの信号に基づいて,エネルギーの無駄遣いとならない適切な回転速度を指定して,吸着ロータの運転を行うことができる。
さらに,本願発明の溶剤回収装置では,溶剤蒸気を含む1次気体と,1次気体よりも低温の低温流体との間での熱交換により1次気体中の溶剤蒸気を凝縮させて液体の溶剤として回収する溶剤回収部を有し,乾燥工程で発生する排気を溶剤回収部に1次気体として受け入れ,溶剤回収部を通過して溶剤蒸気量が低下した2次気体を吸着ロータに通すことで,2次気体中の溶剤分子を吸着ロータに吸着させ,吸着ロータにおける2次気体中の溶剤分子を吸着した領域に気体を通すことで得られた,2次気体よりも溶剤蒸気量が高い気体を溶剤回収部に1次気体として環流させるように構成されていることが望ましい。
このようになっていれば,1次気体に含まれる溶剤蒸気を,溶剤回収部によって確実に回収することができる。
さらに,本願発明の溶剤回収装置では,吸着ロータにおける2次気体中の溶剤分子を吸着した領域に通す気体を予め加熱するヒータを有し,制御部は,ヒータの発熱量をも制御するものであり,吸着ロータに速い回転速度を指定する時にはヒータの発熱量を大きくし,吸着ロータに遅い回転速度を指定する時にはヒータの発熱量を小さくすることが望ましい。
吸着ロータを速い回転速度で回転させる場合には,2次気体中の溶剤分子を吸着した領域に通す気体も多く必要となる。従って,吸着ロータに速い回転速度を指定する時にはヒータの発熱量を大きくしておくことにより,吸着ロータに吸着させた溶剤分子を適切に回収することができる。
また,本発明は,溶剤を含む被乾燥物に気体を吹き付けて乾燥させる乾燥装置と,軸回りに回転するとともに軸方向に通気可能な多孔体であり,溶剤を吸着する吸着ロータを利用して,乾燥装置で発生する排気から液体の溶剤を回収する溶剤回収装置と,吸着ロータの回転速度を制御する制御部とを含む溶剤回収システムであって,乾燥装置は,被乾燥物への吹き付け風量を指標する信号を出力する風量信号出力部と,被乾燥物への吹き付け気温を指標する信号を出力する温度信号出力部と,風量信号出力部および温度信号出力部の出力信号に基づいて,被乾燥物を乾燥させた排気中の溶剤蒸気量を指標する信号を出力する蒸気量信号出力部とを有し,蒸気量信号出力部は,吹き付け風量が大きいほど高い溶剤蒸気量の信号を出力し,吹き付け風量が小さいほど低い溶剤蒸気量の信号を出力し,吹き付け気温が高いほど高い溶剤蒸気量の信号を出力し,吹き付け気温が低いほど低い溶剤蒸気量の信号を出力するものであり,制御部は,乾燥装置の蒸気量信号出力部より排気中の溶剤蒸気量を指標する信号を受けて,溶媒蒸気量が多いほど速い回転速度を指定し,溶媒蒸気量が少ないほど遅い回転速度を指定するものである溶剤回収システムにも及ぶ。
あるいは,本発明の溶剤回収システムは,溶剤を含む被乾燥物に気体を吹き付けて乾燥させる乾燥装置と,軸回りに回転するとともに軸方向に通気可能な多孔体であり,溶剤を吸着する吸着ロータを利用して,乾燥装置で発生する排気から液体の溶剤を回収する溶剤回収装置と,吸着ロータの回転速度を制御する制御部とを含む溶剤回収システムであって,乾燥装置は,被乾燥物への吹き付け風量を指標する信号を出力する風量信号出力部と,被乾燥物への吹き付け気温を指標する信号を出力する温度信号出力部とを有し,制御部は,乾燥装置の風量信号出力部と温度信号出力部とからそれぞれ信号を受けて,吹き付け風量が大きいほど速い回転速度を指定し,吹き付け風量が小さいほど遅い回転速度を指定し,吹き付け気温が高いほど速い回転速度を指定し,吹き付け気温が低いほど遅い回転速度を指定するものであってもよい。
また,本発明は,溶剤を含む被乾燥物に気体を吹き付けて乾燥させる乾燥装置における溶剤蒸気量信号の出力方法であって,被乾燥物への吹き付け風量と被乾燥物への吹き付け気温との組に対応させて,被乾燥物を乾燥させた排気中の溶剤蒸気量を記憶する記憶部と,吹き付け風量を指標する信号と吹き付け気温を指標する信号とにより前記記憶部を参照して,溶剤蒸気量を指標する信号を出力する参照出力部とを用い,記憶部に記憶されている溶剤蒸気量は,吹き付け風量が大きいほど高く,吹き付け風量が小さいほど低く,吹き付け気温が高いほど高く,吹き付け気温が低いほど低い値である溶剤蒸気量信号の出力方法にも及ぶ。
また,本発明は,軸回りに回転するとともに軸方向に通気可能な多孔体であり,溶剤を吸着する吸着ロータを利用して,溶剤を含む被乾燥物に気体を吹き付けて乾燥させる乾燥装置で発生する排気から液体の溶剤を回収する溶剤回収方法であって,乾燥装置における被乾燥物への吹き付け風量と,被乾燥物への吹き付け気温とに基づいて,被乾燥物を乾燥させた排気中の溶剤蒸気量を,吹き付け風量が大きいほど高い溶剤蒸気量とし,吹き付け風量が小さいほど低い溶剤蒸気量とし,吹き付け気温が高いほど高い溶剤蒸気量とし,吹き付け気温が低いほど低い溶剤蒸気量とし,溶媒蒸気量が多いほど速い回転速度で吸着ロータを回転させ,溶媒蒸気量が少ないほど遅い回転速度で吸着ロータを回転させる溶剤回収方法にも及ぶ。
あるいは,本発明の溶剤回収方法は,軸回りに回転するとともに軸方向に通気可能な多孔体であり,溶剤を吸着する吸着ロータを利用して,溶剤を含む被乾燥物に気体を吹き付けて乾燥させる乾燥装置で発生する排気から液体の溶剤を回収する溶剤回収方法であって,乾燥装置における被乾燥物への吹き付け風量と,被乾燥物への吹き付け気温とに基づいて,吹き付け風量が大きいほど速い回転速度で吸着ロータを回転させ,吹き付け風量が小さいほど遅い回転速度で吸着ロータを回転させ,吹き付け気温が高いほど速い回転速度で吸着ロータを回転させ,吹き付け気温が低いほど遅い回転速度で吸着ロータを回転させるものであってもよい。
本発明の乾燥装置,溶剤回収装置,溶剤回収システム,溶剤蒸気量信号の出力方法,および溶剤回収方法によれば,乾燥炉にて発生する溶剤蒸気の量を適切に予測し,その結果に基づいた条件で溶剤回収装置を運転することにより,運転エネルギーの省エネ化が可能となる。
本形態に係る溶剤回収システムの概略構成を示すブロック図である。 乾燥炉を示す概略構成図である。 溶剤回収装置を示す概略構成図である。 排出量マップを示すグラフ図である。 回転数マップを示すグラフ図である。
以下,本発明を具体化した形態について,添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は,例えばリチウムイオン二次電池に用いる電極板を製造する工程中で用いられる乾燥炉と溶剤回収装置とを含むシステムに本発明を適用したものである。
本形態の溶剤回収システムの概略構成を,図1のブロック図に示す。本形態の構成には,乾燥炉1,溶剤回収装置2,熱風発生装置3,制御装置4が含まれている。図中で実線の矢印は,空気流5,6,7を示している。これらの空気流のうちには,溶剤の蒸気を多く含む場合もある。また,図中には現れていないが,乾燥炉1または熱風発生装置3において,外部から空気を取り込むこともある。また,図中の破線の矢印は,情報8,9の送出方向を示している。なお,本形態では,乾燥手段に空気を用いているが,成分を調整したキャリアガスを用いることももちろん可能である。
乾燥炉1は,溶剤を含む乾燥対象物に熱風(気体)を吹き付けて乾燥させる乾燥装置である。本形態における乾燥対象物は,例えば,金属箔等の基材に電極活物質を含むペーストが塗工された塗工済み箔である。このペーストには,NMP等の溶剤が含まれている。そして,本発明者は,乾燥炉1から排出される,乾燥対象物を乾燥させた排気中の単位時間当たりの溶剤蒸気の重量を,乾燥対象物に吹き付ける熱風の吹き付け風量と吹き付け気温とによって予測できることを見出した。
溶剤回収装置2は,図1に示すように,乾燥炉1から排出された空気流5を受け,その中に含まれる溶剤を取り出して回収するものである。従って,溶剤回収装置2に流れ込む空気流5は,多くの溶剤蒸気を含み,溶剤回収装置2から流れ出す空気流6は,ほとんど溶剤を含んでいない。なお,溶剤回収装置2が回収した溶剤は,ペーストの作成に再利用される。また,熱風発生装置3は,溶剤のほとんど含まれていない空気流6を受けてその温度を調節し,熱風の空気流7として乾燥炉1へ供給するものである。
制御装置4は,図1に示すように,乾燥炉1から情報8を受けて,情報9によって溶剤回収装置2の運転制御を行うものである。本形態の制御装置4は,情報8に基づいて,乾燥炉1から排出される溶剤量を予測し,その結果に基づいて,情報9によって,溶剤回収装置2の動作状態の制御を行う。本形態の制御装置4は,情報8として,乾燥炉1へ供給された給気風量と給気温度との情報を受ける。すなわち,本形態の制御装置4へは,被乾燥物への吹き付け風量を指標する信号と,被乾燥物への吹き付け気温を指標する信号とを含む信号が入力される。そして制御装置4は,入力された情報に基づいて,溶剤回収装置2へ,溶剤蒸気量を指標する信号を送出する。
次に,本形態に係る乾燥炉1の概略の内部構成を図2に示す。本形態の乾燥炉1は,帯状の乾燥対象物であるワークWを搬送して炉内を通過させつつ,熱風を当てて乾燥させるものである。本形態の乾燥炉1の外壁には,ワークWを通過させるための開口(入口11,出口12)が形成されている。ワークWは,図中の搬送サポートロール13および図外の搬送装置によって,入口11から入り,乾燥炉1の内部を通過して,出口12から出るように,図中で左から右へ連続的に搬送される。なお,本形態のワークWは,炉長(入口11から出口12までの長さ)よりかなり長いものである。また,ワークWのうち,図中で上側の面のみが乾燥を受ける塗工面である。
本形態の乾燥炉1は,図2に示すように,給気ダクト21,給気ファン22,マニホールド23とその先端部である多数の吹き出しノズル23a,排気ダクト24,排気ファン25,温度センサ27を有している。給気ダクト21は,熱風発生装置3から送出されて乾燥炉1へと供給される高温の空気流7(図1参照)が流れる流通経路である。給気ファン22は,給気ダクト21内の給気を乾燥炉1内へ送り込むためのものである。
乾燥炉1へ供給される給気風量は,この給気ファン22の単位時間当たりの回転数によって制御される。あるいは,給気ダクト21に風量計を設けることによって,給気風量を取得することとしてもよい。本形態の乾燥炉1では,図2に示すように,給気ダクト21から送り込まれた給気は,マニホールド23によって多数の吹き出しノズル23aへ配給されている。つまり,各吹き出しノズル23aから吹き出される風量の合計量が,給気風量である。
給気ファン22によって乾燥炉1内へ導入された給気は,図2に示すように,複数の流路へ分配され,多数の吹き出しノズル23aからワークWの上面へ向けて吹き出される。図中の複数の矢印28は,ワークWの上面に対して,左右に広がるように斜めに吹き出す熱風を示すものである。このように吹き出すことにより,ワークWの上面の広い範囲に同時に熱風を当てることができる。
乾燥炉1の内部の空気は,図2に示すように,排気ファン25によって排気ダクト24から炉外へ排出される。この排気ダクト24から排出される排気には,ワークWを乾燥させたことによって発生した溶剤蒸気が多く含まれている。この排気が,乾燥炉1から溶剤回収装置2へ供給される空気流5である(図1参照。)。排気ダクト24へ排出される排気量は,排気ファン25の単位時間当たりの回転数によって制御されている。
なお,本形態の乾燥炉1に形成されている入口11,出口12は,その縁辺にワークWが接触することを防止するために,ワークWの断面より大きめに形成されている。つまり,入口11や出口12におけるワークWの周りには隙間がある。溶剤蒸気を多く含む空気が,入口11や出口12から外部に漏出することは好ましくないため,通常,乾燥炉1の内部は負圧に保たれている。つまり,給気ファン14による給気量より,排気ファン18による排気量の方が大きく設定されている。そのため,入口11,出口12から,外部の空気がある程度流入する。
そして,排気は,給気より温度が低く,下方に溜まりがちであるため,排気ファン25および排気ダクト24は,乾燥炉1の下部に配置されている。本形態では,排気ファン25および排気ダクト24は,図2に示すように,出口12の近くの下部に設けられている。これに対し,給気ファン22および給気ダクト21は,ワークWの搬送方向について中央付近の乾燥炉1の上部に設けられている。
さらに本形態の乾燥炉1は,図2に示すように,温度センサ27を有している。本形態の温度センサ27は,給気ファン22によって乾燥炉1内へ導入され,ワークWに吹き付けられる直前の給気温度を測定するものである。そのために温度センサ27は,吹き出しノズル23aの吹き出し口の近傍に配置されている。なお,図では温度センサ27を1つのみ示しているが,複数個設けてその結果の平均をとるものとしてもよい。温度センサ27は例えば,熱電対等によって実施することができる。
本形態の乾燥炉1は,図2に示すように,給気風量と給気温度とを示す情報を情報8として制御装置4へ送出している。給気風量を示す情報は,給気ファン22の回転数,給気ファン22への供給電力,または,風量計の測定結果等でもよいし,それらに基づいて取得した給気風量そのものでもよい。給気温度の情報は,温度センサ27の検出結果,あるいは,複数の温度センサ27の検出結果の平均値とすればよい。制御装置4は,乾燥炉1へ供給されている給気の給気風量の情報と給気温度の情報とを得て,これらの情報に基づいて,溶剤回収装置2を制御する。
次に,本形態の溶剤回収装置2について説明する。溶剤回収装置2の概略構成を図3に示す。本形態の溶剤回収装置2は,冷却凝縮による回収と吸着ロータによる回収とを連続して行うものである。溶剤回収装置2は,取込口31と送出口32とを有し,取込口31から取り込んだ,溶剤蒸気を多く含む空気から溶剤を回収し,溶剤をほとんど含まない空気として,送出口32から送出するものである。取込口31から取り込まれる空気は,乾燥炉1から排出された空気流5であり,送出口32から送出される空気は,熱風発生装置3へ送られる空気流6である(図1参照。)。
本形態の溶剤回収装置2は,図3に示すように,冷却凝縮部41,吸着ロータ42,電気ヒータ43,溶剤回収タンク44,シーケンサ45を有するものである。この図中では,実線の矢印で空気の流れを,太い破線の矢印で液体の溶剤の流れを示している。なお,図中の空気には,溶剤蒸気を比較的多く含むものとほとんど含まないものとがある。また,図中の細い破線の矢印は,情報の流れを示している。
冷却凝縮部41は,溶剤蒸気を多く含む空気を冷却し,それによって凝縮された溶剤を回収するものである。冷却凝縮部41には,取込口31から取り込まれた空気流5等が流される。冷却凝縮部41で回収された液体の溶剤51は,溶剤回収タンク44に溜められる。なお,本形態の冷却凝縮部41には,熱交換部46が設けられており,後述するように熱交換によって空気を冷却するようになっている。冷却凝縮部41および熱交換部46が,溶剤回収部に相当する。
吸着ロータ42は,ゼオライトまたは活性炭等の吸着剤を,外形が略円柱形状で内部がハニカム状のロータに担持させたものである。そして,溶剤蒸気を含む空気が,吸着ロータ42の軸方向に流れ,ハニカム状の間を通過すると,その空気中の溶剤が吸着剤に吸着される。ただし,ゼオライト等の吸着剤には溶剤の吸着量に限度がある。そこで,吸着済みの溶剤を適切に除去して回収することにより,吸着ロータ42は,連続的に溶剤の回収を行うことができるようになっている。
本形態の吸着ロータ42への空気の流入箇所は,図3に示すように,円周方向について,濃縮ゾーン42a,再生ゾーン42b,パージゾーン42cの3つの領域に区画されている。それとともに,吸着ロータ42は吸着処理中には,図中に曲線の矢印で示すように,中心軸の周りに回転される。従って,吸着ロータ42の各箇所は回転しつつ,この3つの区画に順に対面することになる。なお,ゼオライト等の吸着剤は,温度が高いと吸着性能が低下する。つまり,吸着剤に溶剤を吸着させる場合には吸着剤を低温の状態とし,吸着剤から溶剤を除去する場合には吸着剤を高温の状態とすることが好ましい。
濃縮ゾーン42aは,図3に示したように,最も大きい区画であり,吸着剤に溶剤を吸着させる領域である。そのために,溶剤蒸気を含む比較的低温の空気52が,濃縮ゾーン42aに流される。空気52は,冷却凝縮部41において空気流5から溶剤51を回収した残りの空気であるが,まだある程度の溶剤蒸気を含むものである。なお,濃縮ゾーン42aから出る空気53は,比較的低温で,溶剤をほとんど含んでいないものである。この空気53は,濃縮ゾーン42aを出た後に,空気56と空気58とに分岐される。
再生ゾーン42bは,図3に示したように,中間の大きさの区画である。この再生ゾーン42bでは,濃縮ゾーン42aにおいて溶剤を吸着した吸着剤から,溶剤が除去される。これにより,吸着剤の吸着性が再生される。溶剤を効率的に回収するために,再生ゾーン42bへは,溶剤をほとんど含まない比較的高温とされた空気54が通される。再生ゾーン42bから出る空気55は,空気52より高い濃度で溶剤を含む。
そして,再生ゾーン42bにおいて,吸着剤はやや高温となる。そこで,濃縮ゾーン42aで吸着剤が溶剤を良く吸着できるものとするために,濃縮ゾーン42aへ到達する前に,吸着剤の温度を低下させておくことが望ましい。そのために,吸着剤を冷却する領域が,パージゾーン42cである。本形態では,パージゾーン42cは,図3に示したように,最も小さい区画であり,ここへは比較的低温の空気56が流される。本形態では,空気56は,濃縮ゾーン42aから出る空気53のごく一部(10%以下)である。パージゾーン42cから出る空気57は,中程度の温度で,溶剤をほとんど含んでいない。
なお,濃縮ゾーン42aから出る空気53のほとんどは,図3に示したように,空気58となり,冷却凝縮部41の熱交換部46を経て空気流6となって送出される。この空気58は,冷却凝縮部41の熱交換部46において,取込口31から取り込まれる空気流5との熱交換によって昇温される。そして,中程度の温度の空気流6は,送出口32から送出される。
電気ヒータ43は,図3に示すように,パージゾーン42cから出る空気57を加熱して,再生ゾーン42bへ流入させる空気54とするためのものである。また,溶剤回収タンク44は,冷却凝縮部41において回収された液体の溶剤51を溜めておくタンクである。また,シーケンサ45は,この溶剤回収装置2の全体の駆動制御を行うものである。本形態のシーケンサ45は,制御装置4から情報9を受け(図1参照。),吸着ロータ42と電気ヒータ43とを制御するものである。
本形態の溶剤回収装置2は,図3に示すように,取込口31から取り込んだ,溶剤蒸気を多く含む空気流5(乾燥工程で発生する排気であり1次気体に相当する)を,冷却凝縮部41の熱交換部46において,比較的低温の空気58と熱交換して冷却する。本形態では,この空気58が,低温流体に相当する。そして,液体となった溶剤51を溶剤回収タンク44に回収する。
しかし,これだけでは溶剤の回収率は充分ではなく,冷却凝縮部41を通過した空気52には,空気流5よりは薄いもののまだ溶剤が含まれている。そこで,空気52は,吸着ロータ42の濃縮ゾーン42aへ通される。この空気52が2次気体に相当する。空気52は,冷却凝縮部41を通過することによって冷却されており,空気52中の溶剤分子は,吸着ロータ42の吸着剤によく吸着される。従って,吸着ロータ42の濃縮ゾーン42aから出てくる空気53は,比較的低温で溶剤をほとんど含んでいないものである。
濃縮ゾーン42aから出た空気53の大部分は,空気58となり,冷却凝縮部41の熱交換部46における熱交換の後,送出口32から送出される空気流6となる。一方,空気53の一部分である空気56は,図3に示すように,パージゾーン42cを通過する。これによってパージゾーン42cが冷却される。そして,空気56はやや昇温された空気57となる。空気57にも溶剤はほとんど含まれていない。パージゾーン42cを通過した空気57は,電気ヒータ43によってさらに加熱され,溶剤をほとんど含まない高温の空気54となる。
高温の空気54は,再生ゾーン42bを通される。空気54が再生ゾーン42bを通過することによって,この領域の吸着剤に吸着されていた溶剤分子が吸着剤から離れ,空気54に混じる。そして,空気52よりも高濃度の溶剤を含む空気55となって,再生ゾーン42bから流れ出る。つまり,再生ゾーン42bから出る空気55は,2次気体よりも溶剤蒸気量が高い気体である。
そして,この空気55は,取込口31から取り込まれた空気流5とともに,冷却凝縮部41で冷却される。空気流5と空気55は,空気58との熱交換によって冷却される。そして,凝縮されて液体となった溶剤51が,溶剤回収タンク44に回収される。従って,空気流5と空気55とがともに,1次気体に相当する。
つまり,本形態の溶剤回収装置2の吸着ロータ42は,溶剤蒸気を含む空気52を,溶剤蒸気をほとんど含まない空気58と,溶剤蒸気を比較的濃い濃度で含む空気55とに分離するものである。そして,本形態の溶剤回収装置2において,より多量の溶剤を回収するためには,吸着ロータ42をより速く回転させて,空気が対面する吸着剤の実質的な量をより大きくすることが必要である。吸着ロータ42の回転速度が速いほど,吸着ロータ42が吸着できる単位時間当たりの溶剤量は大きいものとなる。ただしその場合には,空気57の単位時間当たりの流量も大きくなるため,電気ヒータ43での消費電力も大きいものとなる。
一方,溶剤回収装置2では,受け入れる空気流5に含まれる溶剤蒸気量以上のものを回収することはできない。また,吸着ロータ42は,空気52に含まれる溶剤蒸気量以上のものを回収することはできない。そして,空気流5の溶剤量が薄いものであれば,それだけ,空気52の溶剤量も薄い。つまり,空気流5に含まれる溶剤蒸気量が少ない場合には,吸着ロータ42の回転速度を必要以上に速くしても無駄である。吸着ロータ42の回転速度を遅くすれば,それだけ電気ヒータ43での消費電力は小さくすることができる。従って,空気52に含まれる溶剤蒸気量をすべて回収できる最も遅い速度で吸着ロータ42を回転させることが,最も無駄の少ない運転となる。
本形態の制御装置4は,乾燥炉1から,被乾燥物への吹き付け風量(給気風量)を指標する信号と被乾燥物への吹き付け気温(給気温度)を指標する信号とを受け,乾燥炉1からの排気中の溶剤蒸気量を指標する信号を送出する。つまり,制御装置4は,給気風量と給気温度とから,空気流5に含まれる溶剤蒸気の単位時間当たりの重量を予測する。さらに,その予測結果に応じて溶剤回収装置2の動作状態を決定する。あるいは,制御装置4は,空気52に含まれる溶剤蒸気量を予測して,適切な吸着ロータ42の回転速度を決定するものとしても良い。
そして,図3に示すように,シーケンサ45が,溶剤排出量に基づく情報(情報9)を制御装置4から受けて,各部の制御を行っている。例えばシーケンサ45は,制御装置4から吸着ロータ42の回転速度の情報を受けて,吸着ロータ42の回転を制御する。さらに,シーケンサ45は,吸着ロータ42の回転速度に応じて,電気ヒータ43の発熱量,例えば消費電力を決定する。なお,電気ヒータ43の消費電力は,吸着ロータ42の回転速度に対応して一意に決定される。
次に,制御装置4において,乾燥炉1から排出される溶剤量を予測する方法について説明する。本形態の制御装置4は,乾燥炉1から給気風量(単位時間当たりの体積)の情報と給気温度の情報とを得て,乾燥炉1から単位時間当たりに排出される溶剤の重量を予測する。制御装置4は,さらに,その予測された溶剤排出量に基づいて,溶剤回収装置2の吸着ロータ42の回転速度を決定して溶剤回収装置2へ送出する。そのために,制御装置4は,図4に示す排出量マップと,図5に示す回転数マップとを記憶している。このとき,制御装置4が記憶部として機能している。
図4に示したのは,乾燥炉1へ供給する給気風量と給気温度とに対する溶剤排出量をマップ化したものである。溶剤排出量は,給気風量と給気温度とに対して,以下のような傾向を示す。溶剤の単位時間当たりの排出量は,給気風量が大きいほど大きく,給気温度が大きいほど大きい。ただし,給気風量が小さい場合には,給気温度の増加に対する溶剤排出量の増加の程度は小さい。給気風量が大きい場合には,給気温度の増加に対する溶剤排出量の増加の程度は大きい。この図は,次の表1の数値を図示したものである。
Figure 2013185763
通常,乾燥炉1へ供給する給気風量と給気温度とは,乾燥条件によって予め設定される。乾燥条件は,例えば,被乾燥物であるワークWのペーストの種類や,塗工厚および塗工幅,また,ペースト中の溶剤含有率等に応じて,適切に乾燥することができるように決定される。そして,上記の表1は,本発明者が通常行っている乾燥条件に基づいて,実験を繰り返して得られた結果を示したものである。例えば,乾燥条件ごとにこのようなマップを形成しておき,実施される乾燥条件に合わせてマップを選択して使用するようにすればよい。なお,乾燥条件にかかわらず,マップの全体としての前述の傾向は,この図4のものと同じである。
そして,本形態の吸着ロータ42は,例えば,同期電動機(シンクロナスモータ)によって回転されるものとすればよい。このようにすれば,モータに入力する電源周波数(Hz)を変更することによって,吸着ロータ42の回転速度の制御を行うことができる。本形態では,AC電源(ここでは60Hz)からインバータで周波数を変更した電力が入力されることにより,吸着ロータ42の回転速度が変更されている。そこで,本発明者は,溶剤回収装置2に入力する空気の溶剤含有量の様々な値に対して,適切に回収しきれるための最小の電源周波数を実験によって得た。その結果を,マップ化したものが,図5である。この図は,次の表2の数値を図示したものである。
Figure 2013185763
この溶剤排出量とロータ回転数(または,電源周波数)との関係は,溶剤回収装置2の装置構成や,吸着ロータ42の大きさ,吸着剤の種類,空気流6に許容される残留溶剤量等によって異なる。上記の表2は,本発明者が通常使用している溶剤回収装置2と回収条件に基づいた実験により取得されたものである。例えば通常,溶剤回収装置2からの排気中の溶剤濃度が50ppmを下回るように,溶剤回収装置2の運転制御が行われている。これらの条件が変更される場合には,改めて実験によりこの関係を取得し,新たなマップを作成して使用するとよい。
制御装置4は,乾燥条件に基づいて決定された給気風量と給気温度とを,図4の排出量マップに照らし合わせ,予測される溶剤排出量を取得する。このとき,制御装置4が,参照出力部として機能している。さらに,制御装置4は,取得された溶剤排出量に基づいて図5の回転数マップを参照することにより,吸着ロータ42の回転速度を決定する。このようにすることにより,溶剤回収装置2を乾燥炉1からの溶剤排出量に見合う能力で運転することができる。従って,乾燥炉1から排出される溶剤を適切に回収できるとともに,過剰な運転状態での運転を防止できる。なお,電気ヒータ43の消費電力は,吸着ロータ42の回転速度に応じて,シーケンサ45によって適切に決定されている。
従来,溶剤排出量の予測は行われていなかったため,排出された溶剤を確実に回収できるように,溶剤回収装置2の回収能力は大きめに設定されていた。ある電極板の製造装置では,乾燥条件は,給気風量が16m3/minであり,給気温度が140℃であった。そして,従来は,乾燥条件にかかわらず,吸着ロータ42の回転数を30Hzとしており,電気ヒータ43での消費電力は約19kWであった。
この製造装置に本形態の装置を適用したところ,乾燥条件から前述の2つのマップを用いることにより,溶剤の排出量は約120g/minであり,吸着ロータ42の回転数は20Hzでよいことが分かった。そして,吸着ロータ42の回転数を20Hzに設定したところ,溶剤回収装置2は,乾燥炉1から排出される溶剤を確実に回収することができた。さらにこの条件では,電気ヒータ43の消費電力は16kWであった。つまり,本形態の装置を採用することにより,従来の運転より3kW分のエネルギーを節約することができた。
以上詳細に説明したように,本形態の電極板の製造装置によれば,乾燥炉1への給気風量と給気温度とに基づいて,溶剤の排出量を予測できる。さらに,制御装置4は,排出量マップと回転数マップとを記憶しているので,予測された排出量に基づいて,溶剤回収装置2の吸着ロータ42の回転速度を決定できる。そして決定された回転速度で溶剤回収装置2を運転することにより,予測された排出量に見合う運転能力での運転とすることができる。従って,乾燥炉1から排出される排気中の溶剤量を適切に予測し,その結果に基づいて溶剤回収装置2の運転条件を設定することのできる製造装置となっている。
なお,本形態は単なる例示にすぎず,本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に,その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良,変形が可能である。
例えば,本形態では,制御装置4を,乾燥炉1や溶剤回収装置2とは別に独立したものとして記載しているが,乾燥炉1に内蔵される処理装置としても良いし,あるいは,溶剤回収装置2に内蔵される処理装置とすることもできる。また,制御装置4から溶剤回収装置2に出力される情報9は,吸着ロータ42の回転速度の情報に限らず,空気流5に含まれる溶剤蒸気量を指標する信号であればよい。例えば,溶剤蒸気量そのものの情報であっても良いし,吸着ロータ42を回転するモータへ供給する電源周波数としてもよい。
また,本形態では,排出量マップと回転数マップとの2つのマップに分けて記憶するとしたが,給気風量と給気温度とから直接,ロータ回転数を指標する値を読み出せるようなマップとすることもできる。また例えば,乾燥炉1における給気風量の測定は,給気ファン22の回転数,あるいは,給気ダクト21に設けた風量計によるものに限らず,給気風量の全量が分かるものであればよい。例えば,マニホールド23の内部や吹き出しノズル23aの位置で測定しても構わない。
また例えば,溶剤回収装置2の構成も,図3に示した例に限らない。運転状態を変更する制御ができる装置であればどのような回収装置に対しても,本発明は有効である。例えば上記の形態では,濃縮ゾーン42aから出た空気53を,空気56と空気58とに分流しているがこれに限らない。パージゾーン42cを冷却するための空気は,外部から取り入れても良い。また,特にパージゾーン42cに空気を流さない構成とすることもできる。その場合の再生ゾーン42bに流す空気としては,空気53を使ってもよいし,外部から取り入れても良い。
熱交換部46も,空気58と熱交換するものに限らない。外部から取り入れた空気や水などの冷却用の各種の流体を用いることができる。また,吸着ロータ42を回転するモータは,シンクロナスモータに限らない。回転速度を適切に調整できるものであればよい。再生ゾーン42bに流す空気54を高温とするための構成も,電気ヒータ43に限るものではない。
1 乾燥炉
2 溶剤回収装置
4 制御装置
5 空気流
8,9 情報
22 給気ファン
27 温度センサ
41 冷却凝縮部
42 吸着ロータ
43 電気ヒータ
45 シーケンサ
52,55 空気

Claims (10)

  1. 溶剤を含む被乾燥物に気体を吹き付けて乾燥させる乾燥装置において,
    被乾燥物への吹き付け風量を指標する信号を出力する風量信号出力部と,
    被乾燥物への吹き付け気温を指標する信号を出力する温度信号出力部と,
    前記風量信号出力部および前記温度信号出力部の出力信号に基づいて,被乾燥物を乾燥させた排気中の溶剤蒸気量を指標する信号を出力する蒸気量信号出力部とを有し,
    前記蒸気量信号出力部は,
    吹き付け風量が大きいほど高い溶剤蒸気量の信号を出力し,
    吹き付け風量が小さいほど低い溶剤蒸気量の信号を出力し,
    吹き付け気温が高いほど高い溶剤蒸気量の信号を出力し,
    吹き付け気温が低いほど低い溶剤蒸気量の信号を出力するものであることを特徴とする乾燥装置。
  2. 軸回りに回転するとともに軸方向に通気可能な多孔体であり,溶剤を吸着する吸着ロータと,
    前記吸着ロータの回転速度を制御する制御部とを有し,
    溶剤を含む被乾燥物に気体を吹き付けて乾燥させる乾燥工程で発生する排気から,前記吸着ロータを利用して液体の溶剤を回収する溶剤回収装置において,
    前記制御部は,乾燥工程で発生する排気中の溶剤蒸気量を指標する信号に基づいて,
    溶媒蒸気量が多いほど速い回転速度を指定し,
    溶媒蒸気量が少ないほど遅い回転速度を指定するものであることを特徴とする溶剤回収装置。
  3. 軸回りに回転するとともに軸方向に通気可能な多孔体であり,溶剤を吸着する吸着ロータと,
    前記吸着ロータの回転速度を制御する制御部とを有し,
    溶剤を含む被乾燥物に気体を吹き付けて乾燥させる乾燥工程で発生する排気から,前記吸着ロータを利用して液体の溶剤を回収する溶剤回収装置において,
    前記制御部は,被乾燥物への吹き付け風量を指標する信号と,被乾燥物への吹き付け気温を指標する信号とに基づいて,
    吹き付け風量が大きいほど速い回転速度を指定し,
    吹き付け風量が小さいほど遅い回転速度を指定し,
    吹き付け気温が高いほど速い回転速度を指定し,
    吹き付け気温が低いほど遅い回転速度を指定するものであることを特徴とする溶剤回収装置。
  4. 請求項2または請求項3に記載の溶剤回収装置において,
    溶剤蒸気を含む1次気体と,前記1次気体よりも低温の低温流体との間での熱交換により1次気体中の溶剤蒸気を凝縮させて液体の溶剤として回収する溶剤回収部を有し,
    乾燥工程で発生する排気を前記溶剤回収部に1次気体として受け入れ,
    前記溶剤回収部を通過して溶剤蒸気量が低下した2次気体を前記吸着ロータに通すことで,前記2次気体中の溶剤分子を前記吸着ロータに吸着させ,
    前記吸着ロータにおける前記2次気体中の溶剤分子を吸着した領域に気体を通すことで得られた,前記2次気体よりも溶剤蒸気量が高い気体を前記溶剤回収部に1次気体として環流させるように構成されていることを特徴とする溶剤回収装置。
  5. 請求項4に記載の溶剤回収装置において,
    前記吸着ロータにおける前記2次気体中の溶剤分子を吸着した領域に通す気体を予め加熱するヒータを有し,
    前記制御部は,前記ヒータの発熱量をも制御するものであり,
    前記吸着ロータに速い回転速度を指定する時には前記ヒータの発熱量を大きくし,
    前記吸着ロータに遅い回転速度を指定する時には前記ヒータの発熱量を小さくすることを特徴とする溶剤回収装置。
  6. 溶剤を含む被乾燥物に気体を吹き付けて乾燥させる乾燥装置と,
    軸回りに回転するとともに軸方向に通気可能な多孔体であり,溶剤を吸着する吸着ロータを利用して,前記乾燥装置で発生する排気から液体の溶剤を回収する溶剤回収装置と,
    前記吸着ロータの回転速度を制御する制御部とを含む溶剤回収システムにおいて,
    前記乾燥装置は,
    被乾燥物への吹き付け風量を指標する信号を出力する風量信号出力部と,
    被乾燥物への吹き付け気温を指標する信号を出力する温度信号出力部と,
    前記風量信号出力部および前記温度信号出力部の出力信号に基づいて,被乾燥物を乾燥させた排気中の溶剤蒸気量を指標する信号を出力する蒸気量信号出力部とを有し,
    前記蒸気量信号出力部は,
    吹き付け風量が大きいほど高い溶剤蒸気量の信号を出力し,
    吹き付け風量が小さいほど低い溶剤蒸気量の信号を出力し,
    吹き付け気温が高いほど高い溶剤蒸気量の信号を出力し,
    吹き付け気温が低いほど低い溶剤蒸気量の信号を出力するものであり,
    前記制御部は,前記乾燥装置の前記蒸気量信号出力部より排気中の溶剤蒸気量を指標する信号を受けて,
    溶媒蒸気量が多いほど速い回転速度を指定し,
    溶媒蒸気量が少ないほど遅い回転速度を指定するものであることを特徴とする溶剤回収システム。
  7. 溶剤を含む被乾燥物に気体を吹き付けて乾燥させる乾燥装置と,
    軸回りに回転するとともに軸方向に通気可能な多孔体であり,溶剤を吸着する吸着ロータを利用して,前記乾燥装置で発生する排気から液体の溶剤を回収する溶剤回収装置と,
    前記吸着ロータの回転速度を制御する制御部とを含む溶剤回収システムにおいて,
    前記乾燥装置は,
    被乾燥物への吹き付け風量を指標する信号を出力する風量信号出力部と,
    被乾燥物への吹き付け気温を指標する信号を出力する温度信号出力部とを有し,
    前記制御部は,前記乾燥装置の前記風量信号出力部と前記温度信号出力部とからそれぞれ信号を受けて,
    吹き付け風量が大きいほど速い回転速度を指定し,
    吹き付け風量が小さいほど遅い回転速度を指定し,
    吹き付け気温が高いほど速い回転速度を指定し,
    吹き付け気温が低いほど遅い回転速度を指定するものであることを特徴とする溶剤回収システム。
  8. 溶剤を含む被乾燥物に気体を吹き付けて乾燥させる乾燥装置における溶剤蒸気量信号の出力方法において,
    被乾燥物への吹き付け風量と被乾燥物への吹き付け気温との組に対応させて,被乾燥物を乾燥させた排気中の溶剤蒸気量を記憶する記憶部と,
    吹き付け風量を指標する信号と吹き付け気温を指標する信号とにより前記記憶部を参照して,溶剤蒸気量を指標する信号を出力する参照出力部とを用い,
    前記記憶部に記憶されている溶剤蒸気量は,
    吹き付け風量が大きいほど高く,
    吹き付け風量が小さいほど低く,
    吹き付け気温が高いほど高く,
    吹き付け気温が低いほど低い値であることを特徴とする溶剤蒸気量信号の出力方法。
  9. 軸回りに回転するとともに軸方向に通気可能な多孔体であり,溶剤を吸着する吸着ロータを利用して,溶剤を含む被乾燥物に気体を吹き付けて乾燥させる乾燥装置で発生する排気から液体の溶剤を回収する溶剤回収方法において,
    前記乾燥装置における被乾燥物への吹き付け風量と,被乾燥物への吹き付け気温とに基づいて,被乾燥物を乾燥させた排気中の溶剤蒸気量を,
    吹き付け風量が大きいほど高い溶剤蒸気量とし,
    吹き付け風量が小さいほど低い溶剤蒸気量とし,
    吹き付け気温が高いほど高い溶剤蒸気量とし,
    吹き付け気温が低いほど低い溶剤蒸気量とし,
    溶媒蒸気量が多いほど速い回転速度で前記吸着ロータを回転させ,
    溶媒蒸気量が少ないほど遅い回転速度で前記吸着ロータを回転させるものであることを特徴とする溶剤回収方法。
  10. 軸回りに回転するとともに軸方向に通気可能な多孔体であり,溶剤を吸着する吸着ロータを利用して,溶剤を含む被乾燥物に気体を吹き付けて乾燥させる乾燥装置で発生する排気から液体の溶剤を回収する溶剤回収方法において,
    前記乾燥装置における被乾燥物への吹き付け風量と,被乾燥物への吹き付け気温とに基づいて,
    吹き付け風量が大きいほど速い回転速度で前記吸着ロータを回転させ,
    吹き付け風量が小さいほど遅い回転速度で前記吸着ロータを回転させ,
    吹き付け気温が高いほど速い回転速度で前記吸着ロータを回転させ,
    吹き付け気温が低いほど遅い回転速度で前記吸着ロータを回転させるものであることを特徴とする溶剤回収方法。
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