JP5513992B2 - ドライ環境室設備 - Google Patents

Description

本発明は、ドライ環境室設備に関し、特に湿度条件が異なる複数の部屋が設けられたドライ環境室設備に関する。

従来、リチウムイオン電池、半導体、液晶ディスプレイ等の製造を行うための設備として、ドライ環境室設備が利用されている（特許文献１参照）。

特許文献１には、区分けされた小部屋が、ドライ環境室で扱う製品の製造処理工程ごとに分けて複数配置されたドライ環境室が記載されている。

特開２００９−１６２４０４号公報

有機半導体の製造処理工程の場合は、小部屋は、上流側から基板保管ストッカー、基板前処理室、絶縁膜生成室、金属電極蒸着室、有機半導体塗布室、有機半導体乾燥室、封止室の順に直列に配置されている。

そして、有機半導体を基板上に塗布する工程では、有機物および水分が基板に付着すると不具合の発生率が高くなるので、有機半導体塗布用の小部屋の気中水分濃度の設定値（閾値）を他の小部屋よりも低く設定し、他方、有機半導体を乾燥する工程では、水分濃度をそれほど厳格に規定しなくても良いため、気中水分濃度の設定値を高めに設定できるようにしている。このように気中水分濃度の設定値を高めに設定することは、ドライエアーの給気量の節約につながり、コストの低減が図れる。

これを、リチウムイオン電池製造用のドライ環境室設備に適用した場合を考えると、図２の構成が想定される。

図中、矢印は各構成要素間を接続するダクト内の空気の流れを示している。同図に示すように、ドライ環境室設備は、除湿機１０、ドライ環境室２００、３００、準ドライ環境室（ドライ環境室より気中水分濃度の設定値を高めに設定している）４００、５００及び排気装置６０を含んで構成され、これらは送風用のダクトで接続されている。ドライ環境室２００及び準ドライ環境室４００には、リチウムイオン電池の製造工程を有人で行う製造ラインが設けられた作業室が設置されている。

ドライ環境室２００、３００は、準ドライ環境室４００、５００よりも湿度が低い高条件室であり、露点温度（dew point）が最も低く調整されている。準ドライ環境室４００、５００は、ドライ環境室２００、３００よりも湿度が高い低条件室であり、露点温度が上記温度より高いマイナスの温度に調整されている。リチウムイオン電池の製造工程のうち、電解液の注液工程はリチウムイオン電池の電解液が水分と反応し易いため、露点温度が最も低い温度のドライ環境室２００で作業が行われる。一方、電池の組立工程は水分と反応する化学反応は起こりにくいため、準ドライ環境室４００で作業が行われる。ドライ環境室３００にはガス抜き工程のラインが設置され、無人でガス抜き工程が行われる。

このようなドライ環境室設備では、ドライ環境室２００、３００、準ドライ環境室４００、５００における作業員の人体負荷等によって露点温度（湿度）が上昇するのを防ぐために、除湿機１０からドライ環境室２００、３００、準ドライ環境室４００、５００それぞれに対して、所定風量の除湿されたの空気が供給されることになる。そして、ドライ環境室２００、３００、準ドライ環境室４００、５００それぞれに供給された除湿空気は、図示せぬ排気口等から外部に排出されるか、又は除湿機１０に還流される。

上記の図２のドライ環境室設備では、除湿機１０からドライ環境室２００、３００、準ドライ環境室４００、５００それぞれに空気を供給する必要があるため、ドライ環境室設備に設けられたドライ環境室の数に応じて大量の空気を除湿機１０から送る必要がある。大量の空気を送るためには除湿機１０の容量・容積やダクトのサイズ（径）を大きくする必要があり、イニシャルコストがかかっていた。さらに、大量の空気を除湿して搬送するために、除湿ローター（水分吸着材）を乾燥させるための再生ヒーターの容量を大きくする必要があり、また空気の搬送動力を大きくする必要がある。このためランニングコストもかかっていた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、除湿機から出力する風量を減らすことにより、イニシャルコスト及びランニングコストを低減することのできるドライ環境室設備を提供することを目的とする。

上記目的を解決するために、本発明に係るドライ環境室設備は、除湿機で除湿された空気を複数の部屋に供給するドライ環境室設備において、前記複数の部屋は第１のドライ環境室と、前記第１のドライ環境室より相対的に湿度の高い第２のドライ環境室を備え、前記除湿機から除湿空気を前記第１のドライ環境室に供給すると共に、前記第１のドライ環境室内部の除湿空気を前記第２のドライ環境室に供給する給気手段を備え、該給気手段は前記第１のドライ環境室内部からの除湿空気のみを前記第２のドライ環境室に供給し、該給気手段は差圧により第１のドライ環境室内部からの除湿空気を第２のドライ環境室に供給する第１の給気経路と、ファンにより第１のドライ環境室内部からの除湿空気を第２のドライ環境室に供給する第２の給気経路を備えることを特徴とする。

本発明によれば、第１のドライ環境室から外部に排気されるか除湿機に還流されていた空気を第２のドライ環境室に供給するようにしたため、除湿機から出力する風量を少なくすることができる。これにより、除湿機の容量やダクトサイズを小さくしてイニシャルコストを低減することができる。

上記構成において、前記第１のドライ環境室内の圧力は前記第２のドライ環境室内の圧力よりも高く設定されたことを特徴とする。

この構成により、第２のドライ環境室から第１のドライ環境室に空気が逆流するのを防ぐことができる。

また、上記構成において、前記給気手段は、前記第１のドライ環境室から前記第２のドライ環境室への空気の流れを形成する圧力差を調整する圧力調整ダンパーとを有することを特徴とする。

この構成により、空気の流れと圧力差の相乗効果によって、第１のドライ環境室から第２のドライ環境室へのスムーズな空気の流れを形成することができる。

また、上記構成において、前記給気手段は、さらに前記第１のドライ環境室あるいは前記第２のドライ環境室室内の空気を、圧力が相対的に低い別の部屋に供給することを特徴とするドライ環境室設備。

本発明によれば、部屋間の湿度条件が異なる場合も同一である場合も、除湿機から供給された空気を部屋間で再利用することができるため、除湿機から出力する風量を少なくすることができ、イニシャルコストを低減することができる。

本発明によれば、ドライ環境室内部の除湿空気を相対的に湿度の高いドライ環境室に供給するようにしたため、除湿機から出力する風量を少なくすることができる。これにより、イニシャルコストを低減することができる。

本発明の実施形態に係るドライ環境室設備内の空気の流れを示す図である。 ドライ環境室設備内の空気の流れを示す図である。

以下、本発明に係るドライ環境室設備をリチウムイオン電池の製造に利用した場合の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態に係るドライ環境室設備の全体構成図である。同図に示すように、ドライ環境室設備は、除湿機１０と、露点温度が最も低い（例えば−６０℃程度）の高条件室のドライ環境室２０、３０と、露点温度が上記露天温度より高いマイナス温度の低条件室の準ドライ環境室４０、５０と、排気装置６０と、モータ等の駆動機構の制御を行う制御部（図示せず）とを含んで構成される。

除湿機１０は、図示せぬ除湿ロータ、送風機、これらを駆動するモータ、除湿ロータを再生する再生ヒータ等を備えている。除湿機１０は、外部から取り入れた空気と準ドライ環境室４０から還流されてくる空気とを除湿ロータで除湿する。除湿機１０は、その除湿した空気をドライ環境室２０、３０と、準ドライ環境室５０とに供給する。除湿機１０とドライ環境室３０とを接続するダクト、及び除湿機１０と準ドライ環境室５０を接続するダクトそれぞれには、風量を調整するための給気手段として図示しない定風量装置が設けられている。

ドライ環境室２０では、リチウムイオン電池の製造工程のうち、リチウムイオン電池の電池缶内に電解液を注入する工程が有人で行われる。ドライ環境室２０には、当該工程を行うための設備である注液工程ラインが設けられている。ドライ環境室２０には、除湿機１０から供給された空気が図示しない空調機を介して供給される。

ドライ環境室２０内の空気は、所定の温度、露点温度（例えば−６０℃程度）、圧力に調整されている。露点と圧力は除湿機１０で調整され、温度は空調機で調整される。

ドライ環境室２０の壁面には第１のボックスが設けられており、一部の空気が外部に排気される。ドライ環境室２０とドライ環境室３０とは図示しない給気手段としての第１の給気ダクトで連結され、ドライ環境室２０内の空気は第１の給気ダクトを介して差圧によりドライ環境室３０内に供給される。

ドライ環境室２０と準ドライ環境室４０との間には、準ドライ環境室４０に空気を供給するための給気手段として図示しない第２のボックスが設けられている。第２のボックスの開口部には、圧力調整ダンパーが設けられ、ドライ環境室２０と準ドライ環境室４０との圧力差を調整する。なお、準ドライ環境室４０内の空気はドライ環境室２０内の空気圧より一定圧低い圧力に設定され、この一定の差圧を保つことにより、ドライ環境室２０から準ドライ環境室４０へのスムーズな空気の流れを形成することが可能となる。

準ドライ環境室４０では、リチウムイオン電池を組み立てる工程が有人で行われる組立工程ラインが設けられ、供給された空気が空調機により温度調整されて供給される。準ドライ環境室４０内の空気は、所定の温度、露点温度（ドライ環境室２０内の露天温度より高い）、圧力に調整されている。温度は空調機により調整され、露点温度はドライ環境室２０から供給される空気の風量で調整される。

準ドライ環境室４０から排出される空気の一部は準ドライ環境室５０に供給され、残りは除湿機１０に還流される。準ドライ環境室４０から除湿機１０除湿機１０に還流する空気が流れるダクトには、風量を調整するための図示しない定風量装置が設けられ、この定風量装置は、運転中のライン数に応じて風量調整が可能である。

ドライ環境室３０では、電池内で発生したガスを抜くガス抜き工程が無人で行われる。ドライ環境室３０内にはガス抜きラインが設けられている。ドライ環境室３０圧力はドライ環境室２０より低い圧力に設定される。ドライ環境室３０の壁には図示しないパスボックスや図示せぬダンパーが設けられており、これらを介してドライ環境室３０内の空気が外部に排気される。ドライ環境室３０内の空気は、所定の温度、露点温度、圧力に調整され、温度は空調機により調整され、露点温度及び圧力は除湿機１０及びドライ環境室２０から供給される風量により調整される。なお、ドライ環境室３０内は無人であり作業員等の人体負荷がないため、ドライ環境室２０内の空気をドライ環境室３０にそのまま供給することで、ドライ環境室３０内の湿度条件をドライ環境室２０内と同一に保つことができる。

準ドライ環境室５０では、その他の工程が有人で行われる。準ドライ環境室５０には、準ドライ環境室４０及び除湿機１０から空気が供給される。除湿機１０からの空気は空調機により温度調整されて供給される。準ドライ環境室５０に供給された空気は外部に排気される。準ドライ環境室５０内の空気は、所定の温度、露点温度、圧力に調整されるが、圧力は準ドライ環境室４０より低く設定されている。

次に、図１を参照して、上記のように構成されたドライ環境室設備における空気の流れについて説明する。Ｓ１〜Ｓ１４は空気の流れと風量を示す。

除湿機１０には、外部からＳ１の外気が供給される。除湿機１０では、この外部から供給された空気に準ドライ環境室４０から還流してきたＳ１３の空気を合計した風量の空気が除湿される。この除湿された空気のうち、Ｓ２の空気がドライ環境室２０に供給され、Ｓ３の空気がドライ環境室３０に供給され、Ｓ４の空気が準ドライ環境室５０に供給される。

ドライ環境室２０に供給されたＳ２の空気は、内部の作業に供された後、ダクトを介して図示しないファンによりＳ５として準ドライ環境室４０に供給される。さらに、ドライ環境室２０から、第２のボックスを経由して差圧によりＳ６の空気が供給される。すなわち、Ｓ５とＳ６で合計の空気が、ドライ環境室２０から準ドライ環境室４０に供給される。

さらに、ドライ環境室２０の空気Ｓ７が排気装置６０に送られて外部に排気される。また、ドライ環境室２０から、Ｓ８の空気が第１の給気ダクトを介してドライ環境室３０に供給され、図示しない第１のボックスを介してＳ９の空気が外部に排気される。

除湿機１０からとドライ環境室２０からの合計Ｓ３＋Ｓ８の風量の空気が供給されたドライ環境室３０においては、ガス抜きに供された後、排気装置６０に送られて外部に排気される（Ｓ１０）。さらに、ドライ環境室３０に設けられた図示しないボックスを介して、Ｓ１１の空気が外部に排気される。したがって、排気装置６０からは、Ｓ７とＳ１１を合わせた空気が排気される。

ドライ環境室２０からＳ５＋Ｓ６の空気が供給された準ドライ環境室４０からは、Ｓ１２の空気が準ドライ環境室５０に供給されるともに、Ｓ１３の空気が除湿機１０に還流される。

準ドライ環境室４０からＳ１２、除湿機１０からＳ４の空気が供給された準ドライ環境室５０からは、Ｓ１４の空気が外部に排気される。

以上が本実施形態に係るドライ環境室設備における空気の流れである。

これに対して、図２におけるドライ環境室設備においては、除湿機１０には外部からＳ１０１の外気が供給される。

除湿機１０では、当該供給された外気Ｓ１０１にドライ環境室２００及び準ドライ環境室４００の２ヶ所から還流してきた空気Ｓ１０９、Ｓ１１３を合計した空気が除湿される。この風量は前記本発明実施形態よりもドライ環境室２００から還流してきた空気Ｓ１０９分だけ多い。除湿機１０で除湿された空気のうち、Ｓ１０２の空気がドライ環境室２００に、Ｓ１０３の空気がドライ環境室３００に、Ｓ１０４の空気が準ドライ環境室４００に、Ｓ１０５の空気が準ドライ環境室５００にそれぞれ供給される。

除湿機１０からドライ環境室２００空気Ｓ１０２が供給されるが、本実施形態のようにドライ環境室２００から準ドライ環境室４００に空気が供給されずに、図示しないボックスを介して一部の空気Ｓ１０６が外部に排気され、他の一部の空気Ｓ１０７が排気装置６０に送られて外部に排気される。また、発明本実施形態と同様に、ドライ環境室２００に設けられたボックスを介してドライ環境室２００の外部に排気される。さらに、本実施形態とは異なり、空気Ｓ１０９がドライ環境室２００から除湿機１０に還流される。

除湿機１０からＳ１０３の空気が供給されたドライ環境室３００においては、本実施形態と同様にＳ１１０の空気が排気装置６０に送られて外部に排気される。さらに、本実施形態と同様にＳ１１１の空気がドライ環境室３００に設けられたボックス等を介して外部に排気される。排気装置６０からはＳ１０７とＳ１１０の合計の空気が排出される。除湿機１０からＳ１０４の空気が供給された準ドライ環境室４００においては、Ｓ１１２の空気がダンパー等を介して外部に排気されるとともにＳ１１３の空気が除湿機１０に還流される。除湿機１０からＳ１０５の空気が供給された準ドライ環境室５００からは、Ｓ１１４の空気が外部に排気される。

以上が図２のドライ環境室設備における空気の流れである。このように、図２におけるドライ環境室設備では、除湿機１０にＳ１０１の空気を外部から供給し、除湿機１０からＳ１０２、Ｓ１０３，Ｓ１０４、Ｓ１０５、の空気を出力している、図１に記載する本実施形態に係るドライ環境室設備では、除湿機１０から出力する空気がＳ２、Ｓ３、Ｓ４で済み、準ドライ環境室４０への直接の供給分を削減することが可能となる。

これは、図２におけるドライ環境室設備においては、除湿機１０からドライ環境室２００、３００、準ドライ環境室４００、５００それぞれに対して大量の空気を供給し、ドライ環境室２００においてその空気の一部を外部に排気し（Ｓ１０６）、一部を除湿機１０に還流させていたが（Ｓ１０９）、本実施形態に係るドライ環境室設備では、ドライ環境室２０から準ドライ環境室４０にＳ５、Ｓ６の空気を供給し、また、ドライ環境室２０からドライ環境室３０にＳ８の空気を供給するようにしたため、除湿機１０に供給する外気を削減し、除湿機１０から出力する空気を削減することが可能となったためである。

また、ドライ環境室２０からドライ環境室３０にＳ８の空気を供給しているので、空気Ｓ３も減少させることができ、除湿機１０から出力する空気を削減することができる。

このように、本実施形態においては、除湿機１０から出力する空気の風量を少なくすることができるため、除湿機１０の容量や容積を小さくし、空気を流すダクトのサイズ（径）を小さくして、イニシャルコストを低減することができる。さらに、除湿機１０を構成する再生ヒータの容量や空気の搬送動力を小さくすることができるため、ランニングコストを低減することができる。

なお、上述した実施形態では、湿度が低い高条件室の露点温度は最も低く、湿度が高い低条件室の露点温度は上記より高いマイナス温度であるとして説明したが、この露点温度は一例に過ぎない。高条件室と低条件室との露点温度の差は約１０℃以上あれば十分と考えられる。また、露点温度は２種類に限らず、３種類以上の湿度条件が異なる部屋を設けてもよい。また、上述した実施形態では、空気を供給する側の部屋と空気を供給される側の部屋との圧力差は適宜調整することができる。

１０…除湿機、２０、３０、２００、３００…ドライ環境室、４０、５０、４００、５００…準ドライ環境室、６０…排気装置。

Claims (4)

1. 除湿機で除湿された空気を複数の部屋に供給するドライ環境室設備において、
   前記複数の部屋は第１のドライ環境室と、前記第１のドライ環境室より相対的に湿度の高い第２のドライ環境室を備え、前記除湿機から除湿空気を前記第１のドライ環境室に供給すると共に、前記第１のドライ環境室内部の除湿空気を前記第２のドライ環境室に供給する給気手段を備え、
   該給気手段は前記第１のドライ環境室内部からの除湿空気のみを前記第２のドライ環境室に供給し、該給気手段は差圧により第１のドライ環境室内部からの除湿空気を第２のドライ環境室に供給する第１の給気経路と、ファンにより第１のドライ環境室内部からの除湿空気を第２のドライ環境室に供給する第２の給気経路を備えることを特徴とするドライ環境室設備。
2. 請求項１に記載のドライ環境室設備において、前記第１のドライ環境室内の圧力は前記第２のドライ環境室内の圧力よりも高く設定されたことを特徴とするドライ環境室設備。
3. 請求項１又は２に記載のドライ環境室設備において、前記給気手段は、前記第１のドライ環境室から前記第２のドライ環境室への空気の流れを形成する圧力差を調整する圧力調整ダンパーとを有することを特徴とするドライ環境室設備。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のドライ環境室設備において、前記給気手段は、さらに前記第１のドライ環境室あるいは前記第２のドライ環境室室内の空気を、圧力が相対的に低い別の部屋に供給することを特徴とするドライ環境室設備。

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