JP2021012004A - 乾燥装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、乾燥炉内の温度ばらつきを抑制することができ、シート基材の表面に塗工された薄膜の乾燥度を均一にできる乾燥装置を提供する。【解決手段】乾燥システム１は、シート基材Ｓを搬送する搬送部２と、シート基材Ｓに加熱されたガスを吹き付ける複数のノズル１１が配置された乾燥室１０と、ガスの一部をファン２１で回収し、ヒータ２２で加熱する加熱室２０とを備え、加熱室で加熱されたガスを、乾燥室の複数のノズル１１に循環させる。乾燥システム１の乾燥装置１Ａは、乾燥室１０と加熱室２０を区画し乾燥室と加熱室を連通する連通孔３２が形成された第１の仕切板３０と、乾燥室内で、乾燥空間１２とガス流路Ｇ３とを区画する第２の仕切板４０とを備えている。第２の仕切板４０には、乾燥空間１２のガスが、ガス流路Ｇ３に流れるように、搬送方向に沿って、複数の貫通孔４５が形成されている。【選択図】図３

Description

本発明は、乾燥装置に係り、塗工層などが形成されたシート基材を搬送しながらこれを乾燥する乾燥装置に関する。

従来、この種の乾燥装置として、燃料電池用電極層の乾燥装置が開示されている。この乾燥装置では、シート基材に電極層用の電極ペーストを塗工し、塗工した電極ペーストを乾燥室内で乾燥している。乾燥室には、ノズルが配置されており、ノズルから加熱されたガスを吹き付けることにより、シート基材を乾燥している（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−１３９９５０号公報

ところで、特許文献１の如き、シート基材を連続的に搬送しながら、これを乾燥しようとする際に、乾燥室内に温度ばらつきが生じ、乾燥時の目標とする温度に制御することが難しい。この点を鑑みて乾燥室内の温度バラツキを抑制するために、乾燥室内のガスの排気量を調整することが考えられるが、装置構成が複雑となる。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、簡単な構成で、乾燥室内の温度ばらつきを抑制することができる乾燥装置を提供することにある。

前記目的を達成すべく、本発明に係る乾燥装置は、シート基材を搬送する搬送部と、前記搬送部で搬送される前記シート基材に、前記シート基材の乾燥用の加熱されたガスを吹き付ける複数のノズルが、前記シート基材の搬送方向に沿って間隔をあけて配置された乾燥室と、前記乾燥室で吹き付けられたガスの一部を回収するファンおよび、回収したガスを加熱するヒータが配置された加熱室と、を備え、前記加熱室で加熱されたガスを、前記乾燥室の前記複数のノズルに循環させる乾燥装置である。そして、前記乾燥装置は、前記乾燥室と前記加熱室とを区画するように前記搬送方向に沿って延在し、前記乾燥室と前記加熱室とを連通する連通孔が形成された第１の仕切板と、前記乾燥室内において、前記複数のノズルが配置された乾燥空間と、前記乾燥室内のガスを前記連通孔に案内するガス流路とを区画するように、前記搬送方向に沿って延在した第２の仕切板とを備えており、前記第２の仕切板には、前記乾燥空間の前記ガスが前記ガス流路に流れるように、前記搬送方向に沿って、複数の貫通孔が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば乾燥装置では、ノズルはシート基材を乾燥するために、搬送部で搬送されているシート基材に加熱されたガスを吹き付ける。乾燥室の乾燥空間に吹き付けられたガスの一部は、乾燥室に配置された複数のノズルに循環される。

具体的には、乾燥空間に吹き付けられたガスの一部は、搬送方向に延在する第２の仕切板の搬送方向に沿って形成された複数の貫通孔を通過し、ガス流路で混合されて、第１の仕切板の連通孔を介して加熱室に送られ、ヒータで再び加熱される。したがって、搬送方向に沿って搬送部の温度ばらつきが抑制され、乾燥室内の温度を均一にできる。これにより、シート基材の温度ばらつきを抑制でき、シート基材の表面に成膜された膜材の品質を一定にできる。

本発明に係る乾燥装置の一実施形態の全体構成を模式的に示す要部斜視図である。 図１の１つの乾燥装置を、より詳細に示す要部斜視図である。 図２のＡ−Ａ線に沿って模式的に示す鉛直方向の断面図である。 図３に示す第１の仕切板と第２の仕切板の要部を示す分解状態の斜視図である。 図３のＣ−Ｃ線に沿って模式的に示す水平方向の断面図である。 図３のＢ−Ｂ線に沿って模式的に示す水平方向の断面図である。 図３のＤ−Ｄ方向から見た模式的に示す正面図である。 図２に示す１つの乾燥装置をより詳細に示す要部斜視図である。

以下、本発明に係る乾燥装置の一実施形態を図１〜図８の図面に基づき詳細に説明する。

図１、２において、乾燥システム１は、搬送部２で搬送されるシート基材Ｓに、後述する複数のノズルから乾燥用の加熱されたガスを吹き付けて乾燥する装置であり、複数の乾燥装置１Ａ〜１Ｆを並設して構成される。各乾燥装置１Ａ〜１Ｆは、搬送部２のシート基材Ｓの搬送方向（Ｘ方向）に沿って並べられている。シート基材Ｓを搬送する搬送部２は、各乾燥装置１Ａ〜１Ｆの上段を長手方向（Ｘ方向）に水平に貫通するように構成されている。

シート基材Ｓは、ロール状に巻回したロール体Ｒから供給され、乾燥システム１の一端側の搬送部２から挿入され、他端側の搬送部２から別のロール体Ｒに巻き取られることで搬送される構成となっている。シート基材Ｓは、水平方向に引出され、搬送部２内を一定速度で直線移動する。したがって、各乾燥装置１Ａ〜１Ｆを搬送されるシート基材Ｓは、各乾燥装置１Ａ〜１Ｆの搬送部２を順次搬送され、各乾燥装置１Ａ〜１Ｆで所定の処理が実施され、乾燥処理される。

本実施形態では、乾燥装置１Ａ〜１Ｆは、６乾燥装置が１ラインとして設置されている。シート基材Ｓが燃料電池の電解質膜である場合には、たとえば電極層の塗工、拡散層の塗工等が各乾燥装置１Ａ〜１Ｆよりも上流側（具体的にはロール体Ｒと乾燥装置１Ａとの間）で実施され、乾燥装置１Ａ〜１Ｆを通過させることにより、塗工した電極層、拡散層が乾燥される。

各乾燥装置１Ａ〜１Ｄまではこれまでの乾燥装置が配置されており、乾燥装置１Ｅ、１Ｆが本実施形態に係る乾燥装置である。以下の明細書では、シート基材Ｓの搬送方向の最下流に位置する乾燥装置１Ｆについて説明する。図２に示すように、乾燥装置１Ｆは、たとえば、アングル等の金属製の柱材、梁材を組んだ架台で構成されており、外装板５で被覆されている。

上段の空間Ｐ３には、ワークとしてシート基材Ｓが搬送される搬送部２が配置されており、搬送部２で搬送されるシート基材Ｓを乾燥するための乾燥室１０が設けられている。そして、空間Ｐ３に隣接する空間Ｐ４には、シート基材Ｓを乾燥させるガスを加熱する加熱室２０が設けられている。以下、乾燥装置１Ｆを説明する際に、搬送部２のシート基材Ｓを搬送する方向をＸ方向とし、乾燥装置１Ｆの手前側（図面上の手前側（ワークサイド））から奥側（図面上の奥側（ドライブサイド））の方向をＹ方向とし、鉛直方向をＺ方向として説明する。

シート基材Ｓを搬送する搬送部２は、乾燥装置１Ａ〜１Ｆに沿った方向にシート基材Ｓは搬送するものである。搬送部２は、シート基材Ｓを搬送するための図示していないガイドロール等で支持され、水平方向に搬送されるように構成されている。なお、図２等ではこの搬送部２を矩形のトンネル状の破線で示しているが、この内部にガイドロール等が配置されている。

つぎに、図３〜図７を参照して、１つの乾燥装置１Ｆについて、より詳細に説明する。乾燥システム１を構成する乾燥装置１Ｆは、上述したシート基材Ｓを搬送する搬送部２を備えている。さらに、乾燥装置１Ｆは、乾燥室１０を備えている。乾燥室１０には、図６〜図８に示すように、搬送部２で搬送されるシート基材Ｓに、シート基材Ｓの乾燥用の加熱されたガスを吹き付ける複数のノズル１１、１１…が、シート基材Ｓの搬送方向に沿って間隔をあけて配置されている。搬送部２は乾燥室１０内に位置しており、乾燥室１０内で、各ノズル１１から加熱されたガスは、搬送部２で搬送されるシート基材Ｓに吹き付けられる。

また、図５および図３に示すように、乾燥装置１Ｆは、乾燥室１０で吹き付けられたガスの一部を回収するファン２１と、回収したガスを加熱するヒータ２２が配置された加熱室２０を備えている。加熱室２０は、乾燥室１０の空間Ｐ３に隣接する空間Ｐ４内に位置している。乾燥システム１を構成する乾燥装置１Ｆは、乾燥室１０内でシート基材Ｓを乾燥させた後のガスの一部を循環させ、加熱室２０で加熱し、複数のノズル１１、１１…に循環させるように構成している。

上述した如く、シート基材Ｓ、またはシート基材Ｓ上に塗工で形成された各塗工層を乾燥する乾燥室１０には、シート基材Ｓに乾燥用の加熱されたガスを吹き付ける複数のノズル１１、１１…が配置されている。複数のノズル１１、１１…は、シート基材Ｓの上下に、シート基材Ｓの搬送方向に沿って間隔をあけて配置されている。図示の例では、上側に６個、下側に６個、合わせて１２個のノズルが上下で等間隔に配置されている。したがって、シート基材Ｓは、乾燥室１０内の上下方向に交互に配置された１２個のノズル１１、１１…で、上下方向から加熱されたガスを吹き付けられ、乾燥されるように構成されている。

乾燥システム１を構成する乾燥装置１Ｆは、乾燥室１０と加熱室２０とを区画するように搬送方向（Ｘ方向）に沿って延在する第１の仕切板３０を備えている。第１の仕切板３０は、図４に示されるように、たとえば金属板材で形成され、乾燥室１０と加熱室２０との間に立設された縦壁部３１を有している。縦壁部３１には乾燥室１０と加熱室２０とを連通する連通孔３２が形成されている。

第１の仕切板３０の縦壁部３１に形成された連通孔３２は、Ｘ方向（搬送方向）の中央に、下辺から上方に矩形状に切り欠かれた孔である。連通孔３２は、乾燥室１０でシート基材Ｓに吹き付けられたガスの一部を集約し、これを加熱室２０に導入する孔である。

本実施形態では、第１の仕切板３０は、金属板材を屈曲して形成した水平板部３３を備えている。Ｙ方向に沿った断面において、水平板部３３の一端部には、下方に立ち下がった立ち下り部３４が形成されている。立ち下り部３４と、水平板部３３と、縦壁部３１とで囲まれた空間にヒータ２２が収容されている。一方、水平板部３３の他端には、上方に立ち上った立ち上がり部３５が形成されている。立ち上がり部３５と縦壁部３１とは接合されている。なお、立ち上がり部３５は必ずしも必要でなく、この場合、水平板部３３が縦壁部３１に接合してもよい。

縦壁部３１と立ち上がり部３５には、複数のノズル１１、１１…にガスを供給するための貫通孔３１ａが形成されている。なお、各貫通孔３１ａに、たとえば配管（図示せず）を挿通し、配管を介してノズル１１、１１…に加熱されたガスを供給してもよい。

図３において、加熱室２０には、ガス流路Ｇ１が形成されている。ガス流路Ｇ１は、乾燥装置１Ｆの搬送方向（Ｘ方向）の全長に亘って形成されている。

乾燥室１０には、複数のノズル１１、１１…が配置された乾燥空間１２と、乾燥室１０内のガスの一部を回収し、加熱室２０に回収するガス流路Ｇ３が形成されている。このガス流路Ｇ３は、第２の仕切板４０により形成されている。

具体的には、第２の仕切板４０は、乾燥室１０内において、複数のノズル１１、１１…が配置された乾燥空間１２と、乾燥空間１２内のガスを、第１の仕切板３０の連通孔３２に案内するガス流路Ｇ３とを区画するように、搬送方向（Ｘ方向）沿って延在している。ガス流路Ｇ３は、第２の仕切板４０と、乾燥室１０の壁板１３との間に形成されている。

図３に示すように、第２の仕切板４０は、たとえば金属板材からなり、段差部４１が形成されている。段差部４１は、搬送方向であるＸ方向に沿った断面において、ガス流路Ｇ３の断面積が加熱室２０側において拡大するように、屈曲させた部分である。

具体的には、ガス流路Ｇ３は、下段板部４２の貫通孔４５が形成された部分では、Ｘ方向に沿った流路断面が小さく、加熱室２０に近い上段板部４３は、壁板１３よりも離れており、Ｘ方向に沿った流路幅が大きくなっている。

すなわち、下段板部４２と壁板１３との間の鉛直方向のクリアランスに比べて、加熱室２０に近い上段板部４３と壁板１３との間の鉛直方向のクリアランスが大きくなっている。このように、加熱室２０と隣接する側のガス流路Ｇ３の断面積は、他の部分に比べて大きく、この部分が断熱空間として作用するため、乾燥室１０は加熱室２０の熱の影響を受け難い。

第２の仕切板４０の下段板部４２には、乾燥室１０の乾燥空間１２に複数のノズル１１、１１…から吹き出されたガスが、第２の仕切板４０で形成されたガス流路Ｇ３に流れるように、搬送方向に沿って複数の貫通孔４５が形成されている。

加熱室２０は、図３に示されるように、上下２段構成となっており、下段に２つのヒータ２２、２２が配置されている。図５に示すように、具体的には、搬送方向（Ｘ方向）に沿って、２つのヒータ２２、２２が配置されている。縦壁部３１の部分のうち、２つのヒータ２２、２２の間に位置する部分に、連通孔３２が形成されている。搬送方向（Ｘ方向）に沿って、２つのヒータ２２、２２を挟むように、ガスを循環させるファン２１、２１が配置されている。

前記の如く構成された本実施形態の乾燥システム１の動作について、図３を参照しつつ以下に説明する。複数の乾燥装置１Ａ〜１Ｆが並設された乾燥システム１は、各乾燥装置を貫通する搬送部２を備えている。ロール体Ｒから引出されたシート基材Ｓは水平状態で搬送部２を搬送され、ロール体Ｒに巻き取られる。

乾燥装置１Ｆでは、装置外部から給気口（図示せず）を通して加熱室２０にガスが送られ、このガスは分流した後、各ヒータ２２で加熱される。加熱されたガスはファン２１で加圧され、矢印Ｙ２に示すように、加熱室２０のガス流路Ｇ１を通して複数のノズル１１、１１…に送られる。

複数のノズル１１、１１…に送られたガスは、乾燥室１０内において、乾燥用の加熱されたガスとして、矢印Ｙ４に示すように、シート基材Ｓに吹き付けられる。これにより、シート基材Ｓを乾燥することができる。複数のノズル１１、１１…は、シート基材Ｓの搬送方向に沿って間隔をあけて、具体的には等間隔で配置されているため、乾燥室１０内では搬送方向に沿った温度ばらつきを低減することができる。

乾燥室１０は、複数のノズル１１、１１…が配置された乾燥空間１２と、第２の仕切板４０で区画されたガス流路Ｇ３と、を有している。乾燥空間１２において、吹き付けられたガスは、矢印Ｙ５に示すように下降し、ガスの一部は、矢印Ｙ６に示すように、第２の仕切板４０の搬送方向（Ｘ方向）に沿って形成された複数の貫通孔４５を通してガス流路Ｇ３内に流れる。このような結果、乾燥空間１２内において、搬送方向に沿って存在するガスを、ガス流路Ｇ３内に流し込み、これをガス流路Ｇ３内で混合することができる。この結果、乾燥室１０内に、熱気のよどみ等もなく、乾燥室１０内の温度のバラツキを抑えることができる。

ガス流路Ｇ３を流れるガスは、矢印Ｙ７に示すように、第１の仕切板３０の連通孔３２に集約するように流れるため、乾燥室１０内のガスは、ガス流路Ｇ３内で混合される。この際、加熱室２０側のガス流路Ｇ３を形成する壁板１３と第２の仕切板４０との間隔は、他の箇所よりも広くなっているので、この部分にガスが流れ易く、さらに、ヒータ２２から乾燥室１０への熱伝達を抑えることができる。

連通孔３２を通過し、加熱室２０に流入したガスは、給気口（図示せず）から流入するガスと混合される。混合されたガスはヒータ２２を通過し、ファン２１で加圧され、再度複数のノズル１１、１１…からシート基材Ｓに吹き付けられる。これにより、乾燥システム１の熱効率を高めることができる。

乾燥室１０内で、複数のノズル１１、１１…からシート基材Ｓに吹き付けられたガスの一部は、第２の仕切板４０の水平な下段板部４２に形成された排気口（図示せず）を通して排気される。

このように本実施形態の乾燥システム１では、乾燥室１０の乾燥空間１２において、複数のノズル１１、１１…からシート基材Ｓに吹き付けたガスは、第２の仕切板４０のＸ方向（搬送方向）に沿って、形成された複数の貫通孔４５、４５…を通過する。通過したガスは、ガス流路Ｇ３を流れつつ、第１の仕切板３０に到達するまでの間に混合される。これにより、乾燥室１０の熱気によどみなく、乾燥室１０のガスをガス流路Ｇ３を介して加熱室２０に送ることができる。このため、搬送方向に沿う温度ばらつきが抑制され、シート基材Ｓの乾燥ばらつきを抑制することができる。

また、シート基材Ｓに吹き付けられたガスの一部を循環させるガス流路Ｇ３は、第２の仕切板４０の貫通孔４５を通過する部位の幅が狭く、加熱室２０側の第１の仕切板３０の連通孔３２の部位では幅が広くなっている。このため、ガス流路Ｇ３により、加熱室２０側のガス流路が加熱室２０のヒータ２２の熱を断熱する断熱空間として機能することができる。

以上、本発明の一実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。

たとえば、加熱室２０に配置されるヒータ２２、ファン２１の上流側からの順番は前記した例に限られるものでなく、適宜設定できるものである。

１：乾燥システム、２：搬送部、１０：乾燥室、１１：複数のノズル、１２：乾燥空間、１３：壁板、２０：加熱室、２１：ファン、２２：ヒータ、３０：第１の仕切板、３２：連通孔、４０：第２の仕切板、４５：貫通孔、１Ａ〜１Ｆ：乾燥装置、Ｓ：シート基材、Ｇ１，Ｇ３：ガス流路

Claims (1)

1. シート基材を搬送する搬送部と、
   前記搬送部で搬送される前記シート基材に、前記シート基材の乾燥用の加熱されたガスを吹き付ける複数のノズルが、前記シート基材の搬送方向に沿って間隔をあけて配置された乾燥室と、
   前記乾燥室で吹き付けられたガスの一部を回収するファンおよび回収したガスを加熱するヒータが配置された加熱室と、を備え、
   前記加熱室で加熱されたガスを、前記乾燥室の前記複数のノズルに循環させる乾燥装置であって、
   前記乾燥装置は、前記乾燥室と前記加熱室とを区画するように前記搬送方向に沿って延在し、前記乾燥室と前記加熱室とを連通する連通孔が形成された第１の仕切板と、
   前記乾燥室内において、前記複数のノズルが配置された乾燥空間と、前記乾燥室内のガスを前記連通孔に案内するガス流路とを区画するように、前記搬送方向に沿って延在した第２の仕切板とを備えており、
   前記第２の仕切板には、前記乾燥空間の前記ガスが前記ガス流路に流れるように、前記搬送方向に沿って、複数の貫通孔が形成されていることを特徴とする乾燥装置。

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