JP2024084987A

JP2024084987A - 乾燥システム

Info

Publication number: JP2024084987A
Application number: JP2022199244A
Authority: JP
Inventors: 豊西森; 昌司元井
Original assignee: Toray Engineering Co Ltd
Current assignee: Toray Engineering Co Ltd
Priority date: 2022-12-14
Filing date: 2022-12-14
Publication date: 2024-06-26

Abstract

【課題】塗膜を乾燥させる際に消費するエネルギーを従来よりも削減することができる乾燥システムを提供することを目的としている。【解決手段】搬送される基材上に形成された塗膜を筐体部内で加熱することによって乾燥させる第１の乾燥ユニットと第２の乾燥ユニットが並べられた乾燥システムであって、前記第１の乾燥ユニットには、前記第１の乾燥ユニットの前記筐体部内からガスを排出する第１の排出部と、前記第１の排出部により排出されたガスに対して溶剤の回収処理を行う溶剤回収ユニットが設けられ、前記第２の乾燥ユニットには、前記第１の乾燥ユニットにおいて前記溶剤回収ユニットにより前記溶剤を回収された後の常温よりも高い温度のガスを、前記第２の乾燥ユニットの前記筐体部内で塗膜を加熱するためのガスとして供給する再利用流路が設けられている構成とする。【選択図】図１

Description

本発明は、基材に形成された塗膜を、加熱して溶剤を気化させることによって乾燥させ、塗膜から気化した溶剤を回収する乾燥システムに関するものである。

リチウムイオン電池は、ロールツーロールで搬送されるアルミ箔や、銅箔などのシート状の基材に対して、電極材料のスラリーを塗布して塗膜を形成し、形成した塗膜を乾燥させることで正極、負極が形成されている。なお、正極を形成する場合は、主にＮＭＰ（Ｎ‐メチル‐ピロリドン）を含有するスラリーが基材に塗布される。

塗膜の乾燥は、塗膜を加熱して塗膜に含まれる溶剤等を気化させることによって行われている。正極を形成する場合は、塗膜から溶剤であるＮＭＰが気化する。このＮＭＰが、大気に放出されると環境を汚染してしまう問題がある。これに対して、塗膜の加熱、乾燥を行い、塗膜から気化したＮＭＰ（以下、溶剤と呼ぶ）を回収する設備として、図７に示す乾燥システム９００が用いられている。

この乾燥システム９００は、搬送される基材９１０が内部を通過する筐体部９２０と、筐体部９２０の内部に空気などのガスを加熱して供給する供給機構９３０と、筐体部９２０内のガスを排出する排出部９４０と、排出部９４０により排出された溶剤を含むガスから溶剤を回収する溶剤回収ユニット９５０と、を備えている。

上記構成の乾燥システム９００は、供給機構９３０により筐体部９２０内に高温のガスを供給することによって、筐体部９２０内で基材９１０上の塗膜を一定時間、高温環境にさらして塗膜を加熱する。この加熱によって、塗膜から気化した溶剤を含むガスを筐体部９２０内から排出部９４０により排出する。そして、溶剤回収ユニット９５０は、排出部９４０により排出された溶剤を含むガスから溶剤を回収している（たとえば、下記特許文献１を参照）。

特開２０１０－０６９４３５号公報

ところで、上記乾燥システム９００では、筐体部９２０内からガスを漏れ出ることを防ぐために、溶剤回収ユニット９５０により溶剤を回収された後のガスの一部（以下、排ガス）を大気中に放出することによって、筐体部９２０の内部を外部に対して負圧にしている。

このように、上記乾燥システム９００では、一度加熱したガスの一部を、溶剤回収ユニット９５０による溶剤の回収後に再利用することなく排ガスとして大気中に放出していた。すなわち、上記乾燥システム９００では、排ガスを活用することなく捨てていたため、エネルギーに無駄が生じていた。

本発明は、上記問題を鑑みてされたものであり、塗膜を乾燥させる際に消費するエネルギーを従来よりも削減することができる乾燥システムを提供することを目的としている。

上記問題を解決するための本発明の乾燥システムは、搬送される基材上に形成された塗膜を筐体部内で加熱することによって乾燥させる第１の乾燥ユニットと第２の乾燥ユニットが並べられた乾燥システムであって、前記第１の乾燥ユニットには、前記第１の乾燥ユニットの前記筐体部内からガスを排出する第１の排出部と、前記第１の排出部により排出されたガスに対して溶剤の回収処理を行う溶剤回収ユニットが設けられ、前記第２の乾燥ユニットには、前記第１の乾燥ユニットにおいて前記溶剤回収ユニットにより前記溶剤を回収された後の常温よりも高い温度のガスを、前記第２の乾燥ユニットの前記筐体部内で塗膜を加熱するためのガスとして供給する再利用流路が設けられていることを特徴している。

上記乾燥システムによれば、再利用流路を介して第２の乾燥ユニットの筐体部内に、第１の乾燥ユニットにおいて溶剤回収ユニットにより溶剤を回収された後の常温よりも温度が高いガスを供給している。そのため、常温のガスを第２の乾燥ユニットに供給する場合と比較して、第２の乾燥ユニットにおいて塗膜を加熱するために必要な温度までガスを加熱するために消費するエネルギーを削減することができる。このように、従来では第１の乾燥ユニットの筐体部の内部を外部に対して負圧にするために大気中に放出していたガスを、第２の乾燥ユニットで再利用することができるため、塗膜を乾燥させる際に消費するエネルギーを従来よりも削減することができる。

また、前記第２の乾燥ユニットには、第２の乾燥ユニットの前記筐体部内のガスを排出する第２の排出部が設けられており、前記第２の排出部は、前記再利用流路により供給されるガスの量よりも多くのガスを排出する構成としてもよい。

この構成によれば、再利用流路を介して第２の乾燥ユニットに大量のガスが供給されたとしても、第２の乾燥ユニットの筐体部の内部を外部に対して負圧にすることができるため、第２の乾燥ユニットの筐体部内からガスが漏れ出ることを防ぐことができる。

また、前記第２の乾燥ユニットは、前記第１の乾燥ユニットおよび前記第２の乾燥ユニットによる塗膜の乾燥工程において前記筐体部内で塗膜から気化する溶剤の量が比較的少ない位置に配置される構成としてもよい。

この構成によれば、第２の乾燥ユニットが、塗膜から気化する溶剤の量が比較的少ない位置に配置されるため、再利用流路を介して第２の乾燥ユニットに第１の乾燥ユニットから溶剤を含むガスが供給されたとしても、第２の乾燥ユニットにおいて溶剤が爆発する可能性のある濃度まで上昇しにくくなる。これにより、第２の乾燥ユニットが他の位置に配置される場合よりも安全にガスを再利用することができる。

また、前記第２の乾燥ユニットは、前記第１の乾燥ユニットおよび前記第２の乾燥ユニットによる塗膜の乾燥工程において最初に塗膜の加熱を行う位置に配置される構成としてもよい。

この構成によれば、第２の乾燥ユニットが、塗膜から溶剤がほぼ気化しない位置に配置されているため、再利用流路を介して第２の乾燥ユニットに第１の乾燥ユニットから溶剤を含むガスが供給されたとしても、第２の乾燥ユニットにおいてガスを安全に再利用することができる。これにより、安全性を保ちつつ消費するエネルギーを削減することができる。

また、前記第２の乾燥ユニットは、前記第１の乾燥ユニットおよび前記第２の乾燥ユニットによる塗膜の乾燥工程において最後に塗膜の加熱を行う位置に配置される構成としてもよい。

本発明の乾燥システムによれば、消費するエネルギーを従来よりも削減することができる。

本発明の一実施形態における乾燥システムを概略的に示す図である。本発明の一実施形態における第１の乾燥ユニットを説明するための図である。本発明の一実施形態における第２の乾燥ユニットを説明するための図である。本発明の一実施形態における塗膜の温度と塗膜に含まれる溶剤の含有率の関係を示す図である。本発明の一実施形態における乾燥システムの１つのバリエーションを示す図である。本発明の一実施形態における乾燥システムの１つのバリエーションを示す図である。従来の乾燥システムを示す図である。

本実施形態における乾燥システムについて図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、直交座標系の３軸をＸ、Ｙ、Ｚとし、水平方向をＸ軸方向、Ｙ軸方向と表現し、ＸＹ平面と垂直な方向（つまり、鉛直方向）をＺ軸方向と表現する。

図１は、本実施形態における乾燥システム１００を概略的に示す図である。図２は、本実施形態における第１の乾燥ユニット２を説明するための図であり、図２（ａ）は第１の乾燥ユニット２を拡大して示しており、図２（ｂ）は溶剤回収ユニット４を拡大して示している。図３は、第２の乾燥ユニット３を説明するための図であり、第２の乾燥ユニット３を拡大して示している。図４は、本実施形態における塗膜の温度と塗膜に含まれる溶剤の含有率の関係を示す図である。図５および図６は、本実施形態における乾燥システム１００の１つのバリエーションを示す図である。

本発明の乾燥システム１００は、図示しない塗布装置により基材１上に形成された塗膜を乾燥させるためのものであり、本実施形態では、図１に示すように塗膜を加熱することによって乾燥させる第１の乾燥ユニット２と、第２の乾燥ユニット３と、を備えている。

本実施形態における塗布装置は、リチウムイオン電池の正極を生産するためのものであり、基材１を搬送する図示しない搬送部と、搬送される基材１上にスラリーを塗布して塗膜を形成する図示しない塗布部と、を備えている。この塗布装置は、アルミ箔などの金属箔を一方向に長いシート状に形成した基材１を搬送部により搬送し、搬送される基材１上に活物質、バインダー、導電助剤をＮＭＰ（Ｎ‐メチル‐ピロリドン）などの溶剤により混合させたスラリーを塗布部により塗布することによって、基材１上に塗膜を形成している。この基材１上に形成した塗膜を乾燥システム１００により加熱して乾燥させることによって、リチウムイオン電池の正極が形成される。

以下、第１の乾燥ユニット２について説明する。

第１の乾燥ユニット２は、基材１上に形成された塗膜を加熱して乾燥させるためのものである。本実施形態では、図１に示すように同じ構造の第１の乾燥ユニット２が３つ設けられており、基材１の搬送経路に沿って上流側から順に第１の乾燥ユニット２ａ、第１の乾燥ユニット２ｂ、第１の乾燥ユニット２ｃが並べられている。以下の説明では、第１の乾燥ユニット２ａ、第１の乾燥ユニット２ｂ、第１の乾燥ユニット２ｃを区別しない場合には、単に第１の乾燥ユニット２と呼ぶ。

各々の第１の乾燥ユニット２は、図２（ａ）に示すように内部に基材１が通過する空間を有する筐体部２１と、筐体部２１内に供給されるガスを加熱する加熱部２２と、筐体部２１内に加熱部２２により加熱されたガスを導入する図示しないノズルと、筐体部２１内からガスを排出する第１の排出部２３と、を有している。ここでいうガスは、空気のことである。なお、ガスは、Ｎ２ガスやＨｅガス、Ａｒガスのような不活性ガスであってもよい。

筐体部２１は、図２（ａ）に示すように基材１の搬送方向に長く形成された箱体であり、搬送部による基材１の搬送経路上に設けられている。この筐体部２１は、内部に基材１が通過する空間と、この空間に基材１が出入りするための入口および出口を有している。これにより、搬送部により搬送される基材１が筐体部２１内を通過するようになっている。そして、第１の乾燥ユニット２ａ、第２の乾燥ユニット２ｂ、および第２の乾燥ユニット２ｃは、各々の筐体部２１が基材１の搬送経路に沿って連通するように並べられている。これにより、搬送部により搬送される基材１が各々の第１の乾燥ユニット２の筐体部２１を連続して通過するようになっている。

加熱部２２は、筐体部２１内に供給されるガスを加熱するための加熱源であり、塗膜を加熱するために必要な温度になるまでガスを加熱する。なお、加熱部２２は、たとえば、電気ヒータや熱媒ヒータなどのヒータであるとよい。この加熱部２２により加熱されたガスは、循環路５１（図２（ａ）を参照）を通じてノズルから筐体部２１内に導入される。これにより、筐体部２１内を搬送される基材１上の塗膜を高温環境にさらして加熱し、塗膜から溶剤を気化させる。そして、塗膜を加熱した後のガスは、第１の排出部２３により筐体部２１外に排出される。

また、各々の第１の乾燥ユニット２には、図２（ａ）に示すように第１の排出部２３により排出されたガスに対して溶剤の回収処理を行う溶剤回収ユニット４と、筐体部２１と溶剤回収ユニット４との間でガスを循環させる循環路５が設けられている。

溶剤回収ユニット４は、筐体部２１内で塗膜から気化した溶剤を液化させて回収する処理を行うためのものであり、筐体部２１に付設するように設けられている。本実施形態における溶剤回収ユニット４は、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように塗膜から気化した溶剤を含むガスを冷却する冷却部４１と、冷却部４１により冷却されたことによって液化した溶剤を貯留する回収部４２と、冷却部４１と回収部４２とを接続する回収路４３と、を有している。

冷却部４１は、溶剤を含むガスを冷却して溶剤を液化させるためのものである。本実施形態では、冷却部４１が水冷方式を用いる冷却器であることを例に説明する。この冷却部４１は、図２（ｂ）に示すようにガスが流れる空洞を有する本体部４４と、冷媒である水が流れる冷媒流路４５と、を有している。

本体部４４は、内部にガスが流れる空洞を有する筐体であり、循環路５により筐体部２１と接続されている。これにより、筐体部２１内で塗膜から気化した溶剤を含むガスが、循環路５を介して本体部４４内に流入する。

また、冷媒流路４５は、冷媒が流れる流路であり、図２（ｂ）に示すように本体部４４内に設けられている。この冷媒流路４５に冷媒を流すことによって、循環路５を介して筐体部２１から流入した本体部４４内のガスを冷却する。これにより、ガスに含まれる溶剤を液化させる。

回収部４２は、冷却部４１で液化した溶剤を回収するためのものであり、回収路４３により冷却部４１と接続されている。そして、回収路４３には、冷却部４１から回収部４２に液化した溶剤を送る図示しないポンプが設けられており、このポンプによって溶剤を回収部４２に送っている。これにより、溶剤が回収部４２に回収される。そして、溶剤を回収された後のガスは、含まれる溶剤の濃度が低減された低濃度ガスとして冷却部４１の本体部４４内から循環路５に排出される。具体的には、溶剤回収ユニット４は、筐体部２１から排出されて含む溶剤の濃度が４０％ＬＥＬ（爆発下限界濃度）程度になったガスから、冷却部４１の本体部４４内で溶剤を回収することによって、１０％ＬＥＬ程度の溶剤の濃度に低減してから循環路５４に排出している。

循環路５は、第１の乾燥ユニット２と溶剤回収ユニット４との間でガスを循環させるためのものである。本実施形態における循環路５は、図２（ａ）に示すように加熱部２２から筐体部２１にガスを送るよう接続された循環路５１、筐体部２１から熱交換ユニット５６にガスを送るよう接続された循環路５２、熱交換ユニット５６から冷却部４１にガスを送るよう接続された循環路５３、冷却部４１から熱交換ユニット５６にガスを送るよう接続された循環路５４、熱交換ユニット５６から加熱部２２にガスを送るよう接続された循環路５５により構成されている。

そして、循環路５の各所には、ガスを循環させるためのファンが設けられている。このファンにより、ガスが循環路５を介して加熱部２２から筐体部２１、熱交換ユニット５６、冷却部４１、熱交換ユニット５６、加熱部２２へ、というように循環する。

ここで、循環路５を介して冷却部４１から熱交換ユニット５６へと向かうように流れるガスの一部が、再利用流路９を介して第２の乾燥ユニット３に供給されるようになっている。すなわち、溶剤回収ユニット４により溶剤を回収された後のガスの一部が、循環路５を介して再び第１の乾燥ユニット２の筐体部２１に供給されないように再利用流路９により循環路５から排出されている。以下の説明では、再利用流路９により第１の乾燥ユニット２から排出されたガスを排ガスと呼ぶ。この排ガスの温度は常温よりも高い。

また、各々の第１の乾燥ユニット２には、循環路５により循環させられるガスを供給する供給部６１が設けられている。この供給部６１は、少なくとも溶剤回収ユニット４により溶剤が回収された後の排ガス中に含まれる溶剤の濃度よりも含まれる溶剤の濃度が低いガス（以下、低濃度ガスと呼ぶ）を第１の乾燥ユニット２に供給するための供給源である。本実施形態では、図２（ａ）に示すように供給する低濃度ガスが熱交換ユニット５６よりも手前側で再利用流路９により排出されなかったガス（以下、循環ガスと呼ぶ）に合流することができるよう供給路６２を介して循環路５に接続されている。そして、図示しないファンにより供給部６１から循環路５にガスを送っている。これにより、循環ガスに含まれる溶剤の濃度を低減することができる。

ここで、供給部６１は、少なくとも循環路５２を流れるガスの量と循環路５４から熱交換ユニット５６へと向かって流れるガスの量の差分よりも少ない低濃度ガスを第１の乾燥ユニット２に供給するようになっている。本実施形態では、供給部６１は、排ガスの量よりも少ない低濃度ガスを第１の乾燥ユニット２に供給する。

具体的に説明する。たとえば、図２（ａ）に示すように第１の乾燥ユニット２の筐体部２１から循環路５を介して溶剤回収ユニット４を経由して溶剤を回収された後に循環路５４を流れる１９０Ｎｍ^３／ｍのガスから再利用流路９を介して１３Ｎｍ^３／ｍの排ガスを排出する場合、供給部６１により６Ｎｍ^３／ｍのガスを第１の乾燥ユニット２に供給する。そして、再利用流路９を介して排出されなかった１７７Ｎｍ^３／ｍのガスと供給部６１により供給した６Ｎｍ^３／ｍのガスが、循環路５４で合流し、熱交換ユニット５６、循環路５５、加熱部２２を経由して再度筐体部２１内に供給される。なお、ここで示すガスの流量は一例である。

これにより、第１の乾燥ユニット２の筐体部２１の内部を外部に対して負圧にすることができる。そして、供給部６１は、第１の乾燥ユニット２、溶剤回収ユニット４、循環路５の各部を流れるガスに含まれる溶剤の濃度が基準値である５０％ＬＥＬを超えることがないように溶剤を希釈するためのガスを乾燥システム１００の動作中は供給し続けるようになっている。ここでいう基準値とは、溶剤が爆発する限界値のことである。

なお、本実施形態では、第１の乾燥ユニット２ｂにおいて溶剤回収ユニット４により溶剤を回収された後のガスの一部を、第２の乾燥ユニット３に供給せずに大気中に放出している。

また、循環路５の途中には、熱交換ユニット５６が設けられている。熱交換ユニット５６は、循環路５を介して第１の乾燥ユニット２から溶剤回収ユニット４に向かうガスと、循環路５を介して溶剤回収ユニット４から第１の乾燥ユニット２に向かうガスとの間で熱交換を行うための熱交換器である。具体的には、熱交換ユニット５６は、図２（ａ）に示すように筐体部２１から冷却部４１に向かうガスが通過するように循環路５２と循環路５３に接続され、冷却部４１から筐体部２１に向かうガスが通過するように循環路５４と循環路５５に接続されるように配置されている。

そして、熱交換ユニット５６は、その内部を筐体部２１から冷却部４１に向かうよう循環路５２を通る高温のガスと冷却部４１から加熱部２２に向かうよう循環路５４を通る低温のガスが通過することで、高温のガスと低温のガスとで熱交換を行う。これにより、筐体部２１から冷却部４１に向かうガスは、循環路５２を通るガスよりも熱交換ユニット５６を通過後の循環路５３を通るガスの方が低温になり、冷却部４１から加熱部２２に向かうガスは、循環路５４を通るガスよりも熱交換ユニット５６を通過後の循環路５５を通るガスの方が高温になる。すなわち、筐体部２１から冷却部４１に向かうガスが冷却部４１に到達するまでに冷却され、冷却部４１から加熱部２２に向かうガスが加熱部２２に到達するまでに加熱されている。

以下、第２の乾燥ユニット３について説明する。なお、第１の乾燥ユニット２と同様の構成については詳細な説明を省略して説明する。

第２の乾燥ユニット３は、基材１上に形成された塗膜を加熱して乾燥させるためのものである。本実施形態では、図１に示すように同じ構造の第２の乾燥ユニット３が２つ設けられており、基材１の搬送経路において第１の乾燥ユニット２よりも上流側に位置する第２の乾燥ユニット３を第２の乾燥ユニット３ａ、基材１の搬送経路において第１の乾燥ユニット２よりも下流側に位置する第２の乾燥ユニット３を第２の乾燥ユニット３ｂとする。以下の説明では、第２の乾燥ユニット３ａ、第２の乾燥ユニット３ｂを区別しない場合には、単に第２の乾燥ユニット３と呼ぶ。

各々の第２の乾燥ユニット３は、図３に示すように内部を基材１が通過する筐体部３１と、筐体部３１内に供給されるガスを加熱する加熱部３２と、筐体部３１内に加熱部３２により加熱されたガスを導入する図示しないノズルと、筐体部２１内からガスを排気する第２の排出部３３、第３の排出部３４と、を有している。これら構成は、前述した第１の乾燥ユニット２とほぼ同様な構成であるため、詳細な説明は省略する。

そして、各々の第２の乾燥ユニット３は、第１の乾燥ユニット２および第２の乾燥ユニット３による塗膜の乾燥工程において筐体部３１内で塗膜から気化する溶剤の量が比較的少ない位置に配置されるように設けられている。本実施形態では、各々の第２の乾燥ユニット３は、図１に示すように基材１の搬送経路において第１の乾燥ユニット２よりも上流側と下流側のそれぞれに位置するように、第２の乾燥ユニット３ａの筐体部３１が第１の乾燥ユニット２ａの筐体部２１と連通するように設けられ、第２の乾燥ユニット３ｂの筐体部３１が第１の乾燥ユニット２ｃの筐体部２１と連通するよう設けられている。すなわち、各々の第２の乾燥ユニット３は、第１の乾燥ユニット２と第２の乾燥ユニット３による塗膜の乾燥工程における最初と最後の加熱を行う位置に配置されている。

ここで、各々の第２の乾燥ユニット３には、溶剤回収ユニット４をあえて設けていない。具体的に説明する。本実施形態における第１の乾燥ユニット２と第２の乾燥ユニット３による塗膜の乾燥工程は、乾燥初期、乾燥中期、および乾燥後期に分けられる。乾燥初期は、図４に示すように塗膜の温度を比較的急速に上げる領域となり、塗膜における溶剤の含有率が含有率ａのようにほぼ横ばいになる。すなわち、乾燥初期は、塗膜の温度を常温から所定の温度まで予熱する領域になっており、塗膜から溶剤が気化しにくくなっている。本実施形態では、塗膜を最初に加熱する第２の乾燥ユニット３ａの筐体部３１による乾燥工程が乾燥初期にあたり、溶剤を回収する必要がないため、第２の乾燥ユニット３ａには溶剤回収ユニット４を設けていない。

乾燥中期は、図４に示すように溶剤が気化し、塗膜における溶剤の含有率が含有率ｂから含有率ｃのように下がって塗膜が乾燥する領域である。本実施形態では、第２の乾燥ユニット３ａの筐体部３１と第２の乾燥ユニット３ｂの筐体部３１の間に位置する各々の第１の乾燥ユニット２の筐体部２１による乾燥工程が乾燥中期にあたり、溶剤を回収する必要がある。そのため、各々の第１の乾燥ユニット２には、溶剤回収ユニット４が１つずつ設けている。

乾燥後期は、図４に示すように塗膜の温度が所定温度まで上がり、塗膜中の溶剤が僅かな量となっているため、溶剤が気化しにくい領域になっている。本実施形態では、塗膜を最後に加熱する第２の乾燥ユニット３ｂの筐体部３１による乾燥工程が乾燥後期にあたり、溶剤を回収する必要がないため、第２の乾燥ユニット３ｂには溶剤回収ユニット４を設けていない。

このように溶剤の回収を必要としない第２の乾燥ユニット３には、溶剤回収ユニット４を設けていない。これにより、第１の乾燥ユニット２と第２の乾燥ユニット３のすべてに溶剤回収ユニット４を設ける場合に比べて設備の設置費と設備を稼働するためのランニングコストを削減している。

また、各々の第２の乾燥ユニット３には、図３に示すように第３の排出部３４により筐体部３１から排出されたガスを再びノズルから筐体部３１に導入するよう循環させる循環路７と、第２の排出部３３により筐体部３１から排出されたガスを大気に放出する放出部８１と、第２の排出部３３と放出部８１を接続する放出路８２、放出路８３が設けられている。

循環路７は、第３の排出部３４により筐体部３１から排出されたガス（以下、循環ガスと呼ぶ）を再びノズルから筐体部３１に導入するよう循環させるためのものである。本実施形態における循環路７は、図３に示すように加熱部３２から筐体部３１に循環ガスを送るよう接続された循環路７１と、筐体部３１から加熱部３１に循環ガスを送るよう接続された循環路７２により構成されている。

そして、循環路７の各所には、循環ガスを循環させるためのファンが設けられている。このファンにより、循環ガスが循環路７を介して加熱部３２から筐体部３１、加熱部３２へ、というように循環する。すなわち、循環路７により筐体部３１内で塗膜を加熱した後のガスの一部を循環ガスとして循環させている。

放出部８１は、第２の排出部３３より筐体部３１から排出されたガス（以下、廃ガスと呼ぶ）を大気に放出するためのものである。本実施形態における放出部８１は、放出路８２と放出路８３により第２の排出部３３と接続されている。そして、これら放出路８２と放出路８３の各所には、廃ガスを送るためのファンが設けられている。このファンにより廃ガスが、放出路８２と放出路８３を介して第２の排出部３３から放出部８１へと送られて大気中に放出される。すなわち、筐体部３１で塗膜を加熱した後のガスの一部を廃ガスとして大気中に放出している。

ここで、本実施形態における各々の第２の乾燥ユニット３には、各々の第１の乾燥ユニット２において溶剤回収ユニット４により溶剤を回収された後のガスの一部（排ガス）を、各々の第２の乾燥ユニット３の筐体部３１内で塗膜を加熱するためのガスとして供給する再利用流路９が設けられている。本実施形態では、図１に示すように第１の乾燥ユニット２ａから排ガスを第２の乾燥ユニット３ａの筐体部３１に供給する再利用流路９を再利用流路９ａ、第１の乾燥ユニット２ｃから排ガスを第２の乾燥ユニット３ｂの筐体部３１に供給する再利用流路９を再利用流路９ｂとする。以下の説明では、再利用流路９ａと再利用流路９ｂを区別しない場合には、単に再利用流路９を呼ぶ。

再利用流路９ａは、図１に示すように第１の乾燥ユニット２ａの循環路５４と、第２の乾燥ユニット３ａの循環路７２とを接続するように設けられている。これにより、排ガスが、再利用流路９ａを介して循環ガスが流れる循環路７２に導入されるようになっている。

そして、再利用流路９ａの各部には、図示しないファンが設けられており、このファンにより第１の乾燥ユニット２ａから排ガスが、第２の乾燥ユニット３ａの循環路７２、加熱部３２、循環路７１を経由して筐体部３１に供給される。これにより、第２の乾燥ユニット３ａの筐体部３１内には、第２の乾燥ユニット３ａの筐体部３１内で塗膜を加熱した後に循環路７により循環させられる循環ガスと、再利用流路９を介して第１の乾燥ユニット３ａにおいて溶剤回収ユニット４により溶剤を回収されて溶剤の濃度が低減させられた状態で排出された排ガスが、加熱部３２により加熱された状態で供給される。

再利用流路９ｂは、図１に示すように第１の乾燥ユニット２ｃの循環路５４と、第２の乾燥ユニット３ｂの循環路７２とを接続するように設けられている。これにより、排ガスが、再利用流路９ｂを介して循環ガスが流れる循環路７２に導入されるようになっている。

そして、再利用流路９ｂの各部には、図示しないファンが設けられており、このファンにより第１の乾燥ユニット２ｃから排ガスが、第２の乾燥ユニット３ｂの循環路７２、加熱部３２、循環路７１を経由して筐体部３１に供給される。これにより、第２の乾燥ユニット３ｂの筐体部３１内には、第２の乾燥ユニット３ｂの筐体部３１内で塗膜を加熱した後に循環路７により循環させられる循環ガスと、再利用流路９を介して第１の乾燥ユニット３ｃにおいて溶剤回収ユニット４により溶剤を回収された後に排出された排ガスが、加熱部３２により加熱された状態で供給される。

ここで、各々の第２の乾燥ユニット３では、再利用流路９を介して第１の乾燥ユニット２から供給される排ガスの量よりも多くガスを第２の排出部３３から排出する。

具体的に説明する。たとえば、図３に示すように第２の乾燥ユニット３の筐体部３１内において塗膜の加熱および塗膜から気化した溶剤を希釈するために必要なガスの量が１６１Ｎｍ^３／ｍであって、再利用流路９を介して第１の乾燥ユニット２から１３Ｎｍ^３／ｍの排ガスが第２の乾燥ユニット３に供給される場合、第２の乾燥ユニット３の筐体部３１内の１６１Ｎｍ^３／ｍのガスのうち２１Ｎｍ^３／ｍのガスを第２の排出部３３により排出する。この２１Ｎｍ^３／ｍのガスは、廃ガスとして放出部８１から大気中に放出される。そして、残りの１４０Ｎｍ^３／ｍのガスが、循環ガスとして第３の排出部３４より第２の乾燥ユニット３の筐体部３１から排出されて循環路７２を流れ、再利用流路９を流れる１３Ｎｍ^３／ｍの排ガスと合流して加熱部３２、循環路７１を経由して再度筐体部３１内に供給される。なお、ここで示すガスの流量は一例である。

これにより、第２の乾燥ユニット３ａの筐体部３１の内部を外部に対して負圧にすることができるため、第２の乾燥ユニット３ａの筐体部３１内からガスが漏れ出ることを防ぐことができる。

また、各々の第２の乾燥ユニット３には、図１に示すように熱交換ユニット８４が設けられている。熱交換ユニット８４は、再利用流路９を介して第１の乾燥ユニット２から第２の乾燥ユニット３の筐体部３１に向かう排ガスと、放出路８２と放出路８３を介して第２の乾燥ユニット３の筐体部３１から放出部８１に向かう廃ガスとの間で熱交換を行うための熱交換器である。具体的には、熱交換ユニット８４は、図３に示すように各々の第１の乾燥ユニット２から第２の乾燥ユニット３の筐体部３１に向かう排ガスが通過するように再利用流路９の途中に配置され、第２の乾燥ユニット３の筐体部３１から放出部８１に向かう廃ガスが通過するように放出路８２と放出路８３に接続されるよう配置されている。

そして、熱交換ユニット８４は、その内部を各々の第１の乾燥ユニット２から第２の乾燥ユニット３の筐体部３１に向かうよう再利用流路９を通る常温よりも高く廃ガスよりも低い温度の排ガスと第２の乾燥ユニット３の筐体部３１から放出部８１に向かうよう放出路８２、８３を通る排ガスよりも高い温度の廃ガスが通過することで、排ガスと廃ガスとで熱交換を行う。これにより、各々の第１の乾燥ユニット２から第２の乾燥ユニット３の筐体部３１に向かうよう再利用流路９を通る排ガスが、第２の乾燥ユニット３の加熱部３２に到達するまでに加熱される。これにより、加熱部３２によりガスを加熱する際に消費するエネルギーを削減することができる。

これら構成により乾燥システム１００は、塗膜を乾燥させる際に消費するエネルギーを従来よりも削減することができる。

具体的に説明する。図７に示す従来の乾燥システム９００では、筐体部９２０内からガスを漏れ出ることを防ぐために、溶剤回収ユニット９５０により溶剤を回収された後のガスの一部を大気中に放出することによって、筐体部９２０の内部を外部に対して負圧にしている。このように従来の乾燥システム９００では、一度加熱したガスの一部を、溶剤回収ユニット９５０による溶剤の回収後に再利用することなく排ガスとして大気に放出していた。すなわち、従来の溶剤回収ユニット９５０では、排ガスを活用することができていなかったため、塗膜を乾燥させる際に消費するエネルギーを削減することができていなかった。

これに対して、本実施形態における乾燥システム１００は、再利用流路９を介して第２の乾燥ユニット３の筐体部３１内に、第１の乾燥ユニット２において溶剤回収ユニット４により溶剤を回収された後に排出された常温よりも温度が高い排ガスを供給している。そのため、常温のガスを第２の乾燥ユニット３に供給する場合と比較して、第２の乾燥ユニット３において塗膜を加熱するために必要な温度までガスを加熱するために消費するエネルギーを削減することができる。このように、従来では、第１の乾燥ユニット２の筐体部２１の内部を外部に対して負圧にするために大気中に放出されていた排ガスを第２の乾燥ユニット３で再利用することができるため、塗膜を乾燥させる際に消費するエネルギーを従来よりも削減することができる。

また、本実施形態における乾燥システム１００では、第２の乾燥ユニット３が、第１の乾燥ユニット２と第２の乾燥ユニット３による塗膜の乾燥工程における最初と最後の加熱を行う位置に配置されている。すなわち、第２の乾燥ユニット３は、塗膜から溶剤がほぼ気化しない位置に配置されている。そのため、再利用流路９を介して第２の乾燥ユニット３に供給される排ガスが溶剤を含んでいたとしても、第２の乾燥ユニット３におけるガス中の溶剤の濃度が上昇しにくくなる。すなわち、第２の乾燥ユニット３において溶剤の濃度が溶剤が爆発する可能性のある濃度まで上昇しにくくなっている。これにより、本実施形態における乾燥システム１００では、各々の第１の乾燥ユニット２におけるガス中の溶剤の濃度が溶剤が爆発する可能性がある濃度まで上昇するおそれがあるため、各々の第１の乾燥ユニット２間では再利用することができなかった排ガスを、第２の乾燥ユニット３で安全に再利用することができる。したがって、安全性を保ちつつ消費するエネルギーを削減することができる。

また、再利用流路９を介して第２の乾燥ユニット３に供給される排ガスは、第１の乾燥ユニット２において溶剤回収ユニット４により溶剤を回収された後に排出されたガスであるため、含まれる溶剤の濃度は低くなっている。そのため、仮に第２の乾燥ユニット３の筐体部３１内で塗膜から想定以上の溶剤が気化していたとしても、排ガスが供給されたことによって第２の乾燥ユニット３におけるガス中の溶剤の濃度が上昇しにくくなっている。これにより、安全に排ガスを再利用することができる。

また、本実施形態に乾燥システム１００では、第２の乾燥ユニット３に第２の乾燥ユニット３の筐体部３１内のガスを排出する第２の排出部３３が設けられており、この第２の排出部３３により再利用流路９を介して第２の乾燥ユニット３の筐体部３１内に供給される排ガスの量よりも多くのガスを排出している。これにより、再利用流路９を介して大量の排ガスが第２の乾燥ユニット３の筐体部３１内に供給されたとしても、第２の乾燥ユニット３の筐体部３１の内部を外部に対して負圧にすることができるため、その筐体部３１内からガスが漏れ出ることを防ぐことができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。たとえば、上記実施形態では、第２の乾燥ユニット３を第１の乾燥ユニット２と第２の乾燥ユニット３による塗膜の乾燥工程における最初と最後の加熱を行う位置に配置されている例について説明したが、これに限らなくてもよい。たとえば、第２の乾燥ユニット３を、第１の乾燥ユニット２および第２の乾燥ユニット３による塗膜の乾燥工程において筐体部３１内で塗膜から気化する溶剤の量が比較的少ない位置に配置されるように設けられてもよい。この場合、第２の乾燥ユニット３が、塗膜から気化する溶剤の量が比較的少ない位置に配置されるため、再利用流路９を介して第２の乾燥ユニット３に第１の乾燥ユニット２から溶剤を含むガスが供給されたとしても、第２の乾燥ユニット３において溶剤の濃度が上昇しにくくなる。これにより、第２の乾燥ユニット３が、第１の乾燥ユニット２と第２の乾燥ユニット３による塗膜の乾燥工程における最初と最後の加熱を行う位置以外の位置に配置されたとしても、安全にガスを再利用することができる。

また、上記実施形態では、各々の第２の乾燥ユニット３に再利用流路９を設ける例について説明したが、片方の第２の乾燥ユニット３にのみ再利用流路９を設けてもよい。たとえば、第２の乾燥ユニット３ａにのみ再利用流路９ａを設け、この再利用流路９ａを介して第２の乾燥ユニット３ａに第１の乾燥ユニット２ａにおいて溶剤回収ユニット４により溶剤を回収された後のガスを供給してもよい。この場合、第２の乾燥ユニット３ｂには、大気中のガスを供給するための図示しない供給部が設けられ、この供給部により第２の乾燥ユニット３ｂに大気中のガスを供給するとよい。

また、上記実施形態では、再利用流路９が、１つの第１の乾燥ユニット２において溶剤回収ユニット４により溶剤を回収した後のガスを１つの第２の乾燥ユニット３に供給するよう設けられている例について説明したが、これに限らなくてもよい。たとえば、複数の第１の乾燥ユニット２のそれぞれにおいて溶剤回収ユニット４により溶剤を回収した後のガスを１つの第２の乾燥ユニット３に供給するように再利用流路９を設けてもよい。具体的には、図５に示すように第１の乾燥ユニット２ａと第１の乾燥ユニット２ｂにおいて各々の溶剤回収ユニット４により溶剤を回収した後のガスを第２の乾燥ユニット３ａに供給するように再利用流路９を設けてもよい。

また、１つの第１の乾燥ユニット２において溶剤回収ユニット４により溶剤を回収した後のガスを複数の第２の乾燥ユニット３に供給するように再利用流路９を設けてもよい。具体的には、図６に示すように第１の乾燥ユニット２ａにおいて溶剤回収ユニット４により溶剤を回収した後のガスを第２の乾燥ユニット３ａと第２の乾燥ユニット３ｂに供給するように再利用流路９を設けてもよい。

１００乾燥システム
１基材
２第１の乾燥ユニット
２ａ第１の乾燥ユニット
２ｂ第１の乾燥ユニット
２ｃ第１の乾燥ユニット
２１筐体部
２２加熱部
２３第１の排出部
３第２の乾燥ユニット
３ａ第２の乾燥ユニット
３ｂ第２の乾燥ユニット
３１筐体部
３２加熱部
３３第２の排出部
３４第３の排出部
４溶剤回収ユニット
４１冷却部
４２回収部
４３回収路
４４本体部
４５冷却路
５循環路
５１循環路
５２循環路
５３循環路
５４循環路
５５循環路
５６熱交換ユニット
６１供給部
６２供給路
７循環路
７１循環路
７２循環路
８１放出部
８２放出路
８３放出路
８４熱交換ユニット
９再利用流路
９ａ再利用流路
９ｂ再利用流路

Claims

搬送される基材上に形成された塗膜を筐体部内で加熱することによって乾燥させる第１の乾燥ユニットと第２の乾燥ユニットが並べられた乾燥システムであって、
前記第１の乾燥ユニットには、前記第１の乾燥ユニットの前記筐体部内からガスを排出する第１の排出部と、前記第１の排出部により排出されたガスに対して溶剤の回収処理を行う溶剤回収ユニットが設けられ、
前記第２の乾燥ユニットには、前記第１の乾燥ユニットにおいて前記溶剤回収ユニットにより前記溶剤を回収された後の常温よりも高い温度のガスを、前記第２の乾燥ユニットの前記筐体部内で塗膜を加熱するためのガスとして供給する再利用流路が設けられていることを特徴とする乾燥システム。
前記第２の乾燥ユニットには、第２の乾燥ユニットの前記筐体部内のガスを排出する第２の排出部が設けられており、前記第２の排出部は、前記再利用流路により供給されるガスの量よりも多くのガスを排出することを特徴とする請求項１に記載の乾燥システム。
前記第２の乾燥ユニットは、前記第１の乾燥ユニットおよび前記第２の乾燥ユニットによる塗膜の乾燥工程において前記筐体部内で塗膜から気化する溶剤の量が比較的少ない位置に配置されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の乾燥システム。
前記第２の乾燥ユニットは、前記第１の乾燥ユニットおよび前記第２の乾燥ユニットによる塗膜の乾燥工程において最初に塗膜の加熱を行う位置に配置されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の乾燥システム。
前記第２の乾燥ユニットは、前記第１の乾燥ユニットおよび前記第２の乾燥ユニットによる塗膜の乾燥工程において最後に塗膜の加熱を行う位置に配置されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の乾燥システム。