JP6275659B2 - 連続式焼成炉 - Google Patents

Description

本明細書は、被処理物を焼成する連続式焼成炉に関する。詳細には、連続式焼成炉から炉外にガスを排出するための技術に関する。

連続式焼成炉（例えば、ローラーハースキルン等）を用いて、被処理物を焼成することがある。この種の連続式焼成炉では、通常、炉体の一端に投入された被処理物は炉体の他端に向かって搬送される。被処理物は、炉体の一端から他端まで搬送される間に焼成される。被処理物が焼成される際には、被処理物からガスが発生することがある。被処理物から発生するガスが炉内に滞留すると、被処理物の汚染といった問題が生じる。このため、炉内のガスを円滑に排気するための排気流路を備えた焼成炉が開発されている（例えば、特許文献１）。

特許文献１の技術では、焼成炉の上壁に排気流路が形成される。排気流路は、焼成炉の上壁内を上方に伸びており、焼成炉内の排ガスは焼成炉の上壁から炉外に排出される。これによって、被処理物から発生するガスがスムーズに炉外に排出され、被処理物から発生するガスが炉内に滞留することが抑制されている。

特開２００２−２９４５２１号

連続式焼成炉の中には、スペース効率を向上するため、被処理物を焼成する焼成部を複数設け、これら複数の焼成部を上下方向に積層して配置したものがある。このような連続式焼成炉では、最上段に配置された焼成部については、その上壁に排気流路を形成し、上壁から炉外にガスを排出することはできる。しかしながら、最上段以外の焼成部については、その上方に他の焼成部が配置されているため、当該焼成部の上壁に上方に伸びる排気流路を形成することができない。このため、最上段以外の焼成部については、焼成部内のガスをスムーズに排出することができないという問題があった。

本明細書は、複数の焼成部を上下方向に積層して配置した連続式焼成炉において、最上段以外の焼成部においてもガスをスムーズに排出することができる連続式焼成炉を開示する。

本明細書に開示する連続式焼成炉は、被処理物を焼成する第１の焼成部と、被処理物を焼成する第２の焼成部と、を少なくとも有する炉体と、第１の焼成部内に配置され、第１の焼成部の一端に投入される被処理物を第１の焼成部の他端に搬送する第１の搬送装置と、第２の焼成部内に配置され、第２の焼成部の一端に投入される被処理物を第２の焼成部の他端に搬送する第２の搬送装置と、第１の焼成部内のガスを排出する第１排気流路と、第２の焼成部内のガスを排出する第２排気流路と、を備えている。第１の焼成部は第２の焼成部の上方に配置されると共に、第１の焼成部と第２の焼成部とは互いに隔離されている。第２排気流路は、第２の焼成部内であって第２の搬送装置の上方の空間に開口する流入口と、流入口から流入するガスを炉体の外部に導く排気流路部と、を有している。排気流路部は、第１の焼成部の下方で、かつ、第２の搬送装置の上方を、第２の搬送装置の搬送方向と交差し、かつ、水平方向に伸びる第１流路部を有している。

上記の連続式焼成炉では、第２の焼成部内のガスを排出する第２排気流路は、第２の搬送装置の上方を、第２の搬送装置の搬送方向と交差し、かつ、水平方向に伸びる第１流路部を有している。このため、第１流路部の位置や長さ等を調整することで、第２の搬送装置の上方の任意の位置に流入口を配置することができ、第２の焼成部内のガスをスムーズに排出することができる。ここで、上記の「水平方向」には、完全に水平となる場合だけでなく、水平方向に対して傾斜したり湾曲したりしている場合も含まれる。このため、例えば、第２の焼成部の天井形状がアーチ状となっている場合は、そのアーチ状に合わせて第１流路部が湾曲している場合も、ここでいう「水平方向に伸びている」に相当する。

実施例１の連続式焼成炉の概略構成を示す図。 実施例１の連続式焼成炉の縦断面図（投入口側から搬出口側を見た図であり、図１のII−II線断面図）。 実施例１の連続式焼成炉に設けられる排気流路の構成を説明するための図。 図３のＩＶ−ＩＶ線断面図。 変形例の連続式焼成炉の縦断面図（図２と同様、投入口側から搬出口側を見た図）。 変形例の連続式焼成炉に設けられる排気流路の構成を説明するための図。

以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。

（特徴１） 本明細書が開示する連続式焼成炉では、排気流路部は、第１流路部の下流端に接続され、第２の搬送装置の搬送方向と平行に伸びる第２流路部と、第２流路部の下流端に接続され、第２の搬送装置の搬送方向と交差する方向に伸びる第３流路部と、をさらに有していてもよい。このような構成によると、第１流路部を流れるガスは、第２流路部によって流れる方向が変えられ、さらに、第３流路部によって流れる方向を変えられてから炉外に排出される。このため、排気ガス中の異物は第２流路部より下流側で固化し易く、第１流路部で排気ガス中の異物が固化することが抑制される。流入口に接続されている第１流路部での異物の固化を抑制できるため、焼成部内の被処理物の汚染を抑制することができる。

（特徴２） 本明細書が開示する連続式焼成炉では、炉体は、第１の焼成部と第２の焼成部との間に配置され、第１の焼成部と第２の焼成部とを隔離する隔壁を有していてもよい。そして、第２排気流路の流入口は隔壁に形成されており、第２排気流路の第１流路部は隔壁内を被処理物の搬送方向と交差する水平方向に伸びていてもよい。このような構成によると、流入口及び第１流路部が隔壁（第２の焼成部の天井）に設けられるため、第２の搬送装置の上方の任意の位置に流入口を配置することができる。このため、第２の焼成部内のガスをスムーズに排出することができる。

（特徴３） 本明細書が開示する連続式焼成炉では、第２排気流路は、第２の焼成部内であって第２の搬送装置の上方の空間に配置され、第２の焼成部の一方の側壁から他方の側壁まで伸びる排気管を有していてもよい。排気管には管壁を貫通する貫通孔が形成されていてもよい。そして、第２排気流路の流入口は、排気管に形成された貫通孔であり、排気流路部の第１流路部は排気管内の流路であってもよい。このような構成よると、第２の焼成部内に配置した排気管を利用して、第２の焼成部内のガスを炉外に排出する。このため、排気管の位置や、排気管に形成される貫通孔の位置を調整することで、第２の搬送装置の上方の任意の位置に流入口を配置することができる。このため、第２の焼成部内のガスをスムーズに排出することができる。

（第１実施例） 以下、図面を参照して実施例に係る連続式焼成炉１０について説明する。図１，２に示すように、連続式焼成炉１０は、炉体２０と、炉体２０内に設けられた第１焼成部１２（第１の焼成部の一例）及び第２焼成部１４（第２の焼成部の一例）を備えている。図から明らかなように、第１焼成部１２は第２焼成部１４の上方に配置され、第１焼成部１２と第２焼成部１４は隔壁２０ｄによって隔離されている。

炉体２０は、天井壁２０ａと、底壁２０ｇと、側壁２０ｂ，２０ｃ，２０ｅ，２０ｆと、隔壁２０ｄを備えている。第１焼成部１２は、天井壁２０ａと側壁２０ｂ，２０ｃと隔壁２０ｄによって周囲を囲まれている。第２焼成部１４は、隔壁２０ｄと側壁２０ｅ，２０ｆと底壁２０ｇによって周囲を囲まれている。これによって、各焼成部１２，１４には、トンネル状の加熱領域１６ａ〜１６ｃが形成されている。

第１焼成部１２には第１ローラコンベア２２（第１の搬送装置の一例）が配置され、第２焼成部１４には第２ローラコンベア３２（第２の搬送装置の一例）が配置されている。第１ローラコンベア２２は、炉体２０の側方に配置された駆動装置２８によって駆動される。第２ローラコンベア３２は、炉体２０の側方に配置された駆動装置３８によって駆動される。各焼成部１２，１４の加熱領域１６ａの一端には、被処理物を投入する投入口１８ａが形成されている。各焼成部１２，１４の加熱領域１６ｃの他端には、被処理物を搬出する搬出口１８ｂが形成されている。第１ローラコンベア２２は、第１焼成部１２の投入口１８ａに投入された被処理物を、第１焼成部１２の搬出口１８ｂまで搬送する。第２ローラコンベア３２は、第２焼成部１４の投入口１８ａに投入された被処理物を、第２焼成部１４の搬出口１８ｂまで搬送する。各焼成部１２，１４に投入された被処理物は、投入口１８ａから搬出口１８ｂまで搬送される間に焼成される。被処理物としては、例えば、リチウムイオン電池の正極材や負極材等が挙げられる。連続式焼成炉１０を用いてリチウムイオン電池の正極材や負極材を焼成する場合、これら被処理物は匣鉢Ｗに収容して搬送することができる。本実施例の連続式焼成炉１０では、ローラコンベア２２，３２上に複数の匣鉢Ｗを炉体２０の幅方向に並んだ状態で搬送することができる。

第１焼成部１２の加熱領域１６ａ〜１６ｃのそれぞれにはヒータ２４ａ，２４ｂが配置されている。ヒータ２４ａは第１ローラコンベア２２の上方に配置され、ヒータ２４ｂは第１ローラコンベア２２の下方に配置されている。第２焼成部１４の加熱領域１６ａ〜１６ｃのそれぞれにはヒータ３４ａ，３４ｂが配置されている。ヒータ３４ａは第２ローラコンベア３２の上方に配置され、ヒータ３４ｂは第２ローラコンベア３２の下方に配置されている。ヒータ２４ａ，２４ｂ，３４ａ，３４ｂは電源装置８０に接続されている。電源装置８０から各ヒータ２４ａ，２４ｂ，３４ａ，３４ｂに電力が供給されることで、各ヒータ２４ａ，２４ｂ，３４ａ，３４ｂが発熱し、被処理物が加熱される。なお、隣接する加熱領域（例えば、１６ａと１６ｂ）の境界には、仕切り板２６，３６が配置されている。これによって、各加熱領域１６ａ〜１６ｃの雰囲気温度が個別に制御される。

また、各焼成部１２，１４の加熱領域１６ａ〜１６ｃのそれぞれには、雰囲気ガスを加熱領域１６ａ〜１６ｃのそれぞれに導入する導入流路（図示省略）が形成されている。導入流路は、各加熱領域１６ａ〜１６ｃの搬出口１８ｂ側の端部であって、ローラコンベア２２，３２の下方に配置されている。導入流路から各加熱領域１６ａ〜１６ｃに雰囲気ガスが導入されることで、各加熱領域１６ａ〜１６ｃの焼成雰囲気が制御される。各焼成部１２，１４の加熱領域１６ａ〜１６ｃのそれぞれに雰囲気ガスが導入されるため、各焼成部１２，１４の加熱領域１６ａ〜１６ｃのそれぞれには、雰囲気ガスを排出するための第１排気流路４０又は第２排気流路６０が設けられる。以下、第１排気流路４０と第２排気流路６０について説明する。

第１排気流路４０は、第１焼成部１２の各加熱領域１６ａ〜１６ｃに設けられている。第１排気流路４０は、第１焼成部１２の各加熱領域１６ａ〜１６ｃ内のガスを炉体２０の外部に排気する。第１排気流路４０は、天井壁２０ａに設けられている。具体的には、第１排気流路４０は、流入口４２ａ，４２ｂと、流入口４２ａ，４２ｂに接続された取込部４４ａ，４４ｂと、取込部４４ａ，４４ｂに接続された排気流路部を備えている。

流入口４２ａ，４２ｂは、天井壁２０ａに形成されており、第１ローラコンベア２２の上方の空間に開口する。流入口４２ａ，４２ｂの位置は、天井壁２０ａの幅方向（炉体２０の幅方向であって、被処理物の搬送方向に直交する方向）の中央よりの位置に形成されている。加熱領域１６ａ〜１６ｃ内のガスは、天井壁２０ａの幅方向中央より上部の位置に滞留し易い。このため、流入口４２ａ，４２ｂを天井壁２０ａの幅方向中央よりの均等な位置に設けることで、加熱領域１６ａ〜１６ｃ内のガスがスムーズに炉外に排出される。取込部４４ａ，４４ｂは、天井壁２０ａ内を流入口４２ａ，４２ｂから上方に向かって伸びている。排気流路部は、天井壁２０ａ内に設けられ、その下流端５０ａが炉体２０の側面から炉外に突出している。なお、第１排気流路４０の排気流路部は、後述する第２排気流路６０の排気流路部と同一構成であるため、ここでは、その詳細な説明を省略する。

なお、第１排気流路４０は、各加熱領域１６ａ〜１６ｃの投入口１８ａ側の端部に設けられている。雰囲気ガスを導入する導入流路が各加熱領域１６ａ〜１６ｃの搬出口１８ｂ側の端部に設けられることから、各加熱領域１６ａ〜１６ｃでは、搬出口１８ｂ側の端部から投入口１８ａ側の端部に向かって雰囲気ガスが流れることとなる。

第２排気流路６０は、第１排気流路４０と同様に、第２焼成部１４の各加熱領域１６ａ〜１６ｃに設けられている。第２排気流路６０は、隔壁２０ｄに設けられており、第２焼成部１４の各加熱領域１６ａ〜１６ｃ内のガスを炉体２０の外部に排気する。

第２排気流路６０は、流入口６２ａ，６２ｂと、流入口６２ａ，６２ｂに接続された取込部６４ａ，６４ｂと、取込部６４ａ，６４ｂに接続された排気流路部（６６ａ，６６ｂ；６８；７０（図３，４参照））を備えている。流入口６２ａ，６２ｂは、隔壁２０ｄに形成されており、第２ローラコンベア３２の上方の空間に開口する。流入口６２ａ，６２ｂの位置は、隔壁２０ｄの幅方向の中央よりの位置に形成されている。これにより、隔壁２０ｄの中央部付近に滞留するガスをスムーズに炉外に排出することができる。取込部６４ａ，６４ｂは、隔壁２０ｄ内を流入口６２ａ，６２ｂから上方に向かって伸びている。排気流路部（６６ａ，６６ｂ；６８；７０）は、隔壁２０ｄ内に設けられ、その下流端７０ａが炉体２０の側面から炉外に突出している。すなわち、排気流路部（６６ａ，６６ｂ；６８；７０）は、第１焼成部１２の下方で、第２ローラコンベア３２の上方に配置されている。排気流路部（６６ａ，６６ｂ；６８；７０）の構成については、後で詳述する。

なお、第２排気流路６０は、第１排気流路４０と同様、各加熱領域１６ａ〜１６ｃの投入口１８ａ側の端部に設けられている。第２焼成部１４においても、雰囲気ガスを導入する導入流路が各加熱領域１６ａ〜１６ｃの搬出口１８ｂ側の端部に設けられることから、各加熱領域１６ａ〜１６ｃでは、搬出口１８ｂ側の端部から投入口１８ａ側の端部に向かって雰囲気ガスが流れることとなる。

ここで、第２排気流路６０の排気流路部（６６ａ，６６ｂ；６８；７０）について、図２〜４を参照して説明する。図２〜４に示すように、排気流路部は、取込部６４ａに接続された第１流路部６６ａと、取込部６４ｂに接続された第１流路部６６ｂと、第１流路部６６ａ，６６ｂに接続された第２流路部６８と、第２流路部６８に接続された第３流路部７０により構成されている。第１流路部６６ａ，６６ｂは、被処理物の搬送方向と直交する方向に伸びており、取込部６４ａ，６４ｂの下流端より隔壁２０ｄの幅方向中央に向かって水平に伸びている。第２流路部６８は、第１流路部６４ａ，６４ｂの下流端より被処理物の搬送方向と平行に伸びている。第３流路部７０は、第２流路部６８の下流端より炉体２０の側面に向かって、第１流路部６４ａ，６４ｂの伸びる方向と平行に伸びている。第２流路部６８が被処理物の搬送方向と平行に伸びていることから、第３流路部７０は、第１流路部６４ａ，６４ｂに対して、投入口１８ａ側に配置されている。なお、第１排気流路４０の排気流路部は、第２排気流路６０の排気流路部（６６ａ，６６ｂ；６８；７０）と同様に構成されていることから、第１排気流路４０の排気流路部も、第１流路部と第２流路部と第３流路部を備える。

上述した各排気流路４０，６０では、流入口４２ａ，４２ｂ，６２ａ，６２ｂから流入したガスは、取込部４４ａ，４４ｂ，６４ａ，６４ｂ及び排気流路部を流れ、炉体２０の外部に排気される。排気流路部では、第１流路部６６ａを流れるガスと第１流路部６６ｂを流れるガスとが第２流路部６８の上流端で合流し、その合流したガスが第２流路部６８及び第３流路部７０を流れることとなる。このため、排ガス中の異物（例えば、タール等）は第２流路部６８で固化し易く、第１流路部６６ａ，６６ｂで固化することが抑制される。このため、第１流路部６６ａ，６６ｂから焼成部１２，１４内に固化した異物が落下し、被処理物が汚染されるといった事態が生じることを抑制することができる。

なお、上記の実施例では、炉体２０の天井壁２０ａに第１排気流路４０を形成すると共に、第１焼成部１２と第２焼成部１４とを隔離する隔壁２０ｄに第２排気流路６０を形成したが、本明細書に開示の技術は、このような形態に限られない。例えば、図５に示すように、焼成部１２，１４内に配置された排気管８２，８４を用いて排気流路を構成してもよい。

すなわち、第１焼成部１２には、第１ローラコンベア２２及びヒータ２４ａの上方に排気管８２が配置されている。排気管８２は、第１焼成部１２の側壁２０ｂから側壁２０ｃまで伸びている。排気管８２の下端には複数の貫通孔（図示省略）が形成されている。第１焼成部１２内のガスは、貫通孔を通って排気管８２内に吸引され、排気管８２内の流路を通って炉体２０の外部に排気される。

同様に、第２焼成部１４には、第２ローラコンベア３２及びヒータ３４ａの上方に排気管８４が配置されている。排気管８４は、第２焼成部１２の側壁２０ｅから側壁２０ｆまで伸びている。排気管８２の下端には、図示しない複数の貫通孔（流入口の他の一例）が形成されている。第２焼成部１４内のガスは、貫通孔を通って排気管８４内に吸引され、排気管８４内の流路（第１流路部の他の一例）を通って炉体２０の外部に排気される。すなわち、図６に示すように、排気管８４の下流端には第２流路部８６の上流端が接続され、第２流路部８６の下流端には第３流路部８８が接続されている。第２流路部８６は、側壁２０ｆ内を被処理物の搬送方向と平行に伸びている。第３流路部８８は、排気管８４の伸びる方向と平行に伸びている。排気管８４内のガスは、第２流路部８６及び第３流路部８８を通って炉外に排気される。第２流路部８６及び第３流路部８８を設けることで、排気管８４内のガスが冷却されることを抑制し、排気管８４内で異物が固化することが抑制される。これによって、排気管８４の貫通孔から第２焼成部１４内に異物が落下し、被処理物が汚染されるといった事態を抑制することができる。

図５に示す連続式焼成炉１００のように排気管８２，８４を用いても、各焼成部１２，１４内のガスをスムーズに排気することができる。排気管８２，８４を利用することで、貫通孔の数や位置を比較的に自由に設定することができ、焼成部１２，１４内のガスをよりスムーズに排出することができる。なお、排気管を利用して排気流路を構成する場合、焼成部の中央付近の貫通孔を大径とし、側壁近傍の貫通孔を小径としてもよい。このように構成すると、焼成部の中央付近のガスが多く吸引される一方で、側壁近傍のガスの吸引量が抑えられる。これによって、焼成部内の温度を均一に保つことが容易となる。

以上、本明細書に開示の技術の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

１０，１００ 連続式焼成炉
１２ 第１焼成部
１４ 第２焼成部
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ 加熱領域
１８ａ 投入口
１８ｂ 搬出口
２０ 炉体
２２，３２ ローラコンベア
２４，３４ ヒータ
２６ 仕切り板
２８，３８ 駆動装置
４０ 第１排気流路
４２ａ，４２ｂ，６２ａ，６２ｂ 流入口
４４ａ，４４ｂ，６４ａ，６４ｂ 取込部
６６ａ，６６ｂ 第１流路部
６８ 第２流路部
５０，７０ 第３流路部
８０ 電源装置
８２，８４ 排気管
８６ 第２流路部
８８ 第３流路部

Claims (3)

1. 被処理物を焼成する連続式焼成炉であって、
   被処理物を焼成する第１の焼成部と、被処理物を焼成する第２の焼成部と、を少なくとも有する炉体と、
   前記第１の焼成部内に配置され、前記第１の焼成部の一端に投入される被処理物を前記第１の焼成部の他端に搬送する第１の搬送装置と、
   前記第２の焼成部内に配置され、前記第２の焼成部の一端に投入される被処理物を前記第２の焼成部の他端に搬送する第２の搬送装置と、
   前記第１の焼成部内のガスを排出する第１排気流路と、
   前記第２の焼成部内のガスを排出する第２排気流路と、を備えており、
   前記第１の焼成部は前記第２の焼成部の上方に配置されると共に、前記第１の焼成部と前記第２の焼成部とは互いに隔離されており、
   前記第２排気流路は、前記第２の焼成部内であって前記第２の搬送装置の上方の空間に開口する流入口と、前記流入口から流入するガスを前記炉体の外部に導く排気流路部と、を有しており、
   前記排気流路部は、
   前記第１の焼成部の下方で、かつ、前記第２の搬送装置の上方を、前記第２の搬送装置の搬送方向と交差し、かつ、水平方向に伸びる第１流路部と、
   前記第１流路部の下流端に接続され、前記第２の搬送装置の搬送方向と平行に伸びる第２流路部と、
   前記第２流路部の下流端に接続され、前記第２の搬送装置の搬送方向と交差する方向に伸びる第３流路部と、を有しており、
   前記第２流路部が、前記炉体の壁内に設けられている、連続式焼成炉。
2. 前記炉体は、前記第１の焼成部と前記第２の焼成部との間に配置され、前記第１の焼成部と前記第２の焼成部とを隔離する隔壁を有しており、
   前記第２排気流路の前記流入口は、前記隔壁に形成されており、
   前記第２排気流路の前記第１流路部は、前記隔壁内を被処理物の搬送方向と交差する水平方向に伸びている、請求項１に記載の連続式焼成炉。
3. 前記第２排気流路は、前記第２の焼成部内であって前記第２の搬送装置の上方の空間に配置され、前記第２の焼成部の一方の側壁から他方の側壁まで伸びる排気管を有しており、
   前記排気管には、管壁を貫通する貫通孔が形成されており、
   前記第２排気流路の前記流入口は、前記排気管に形成された前記貫通孔であり、
   前記排気流路部の第１流路部は、前記排気管内の流路であることを特徴とする、請求項１に記載の連続式焼成炉。

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