JP7402372B1 - 熱処理炉 - Google Patents

Abstract

【課題】被処理物の温度の上昇を抑制しながら熱処理能力を向上する。【解決手段】熱処理炉は、搬入口と搬出口と処理室とを備える炉体と、搬入口から搬出口まで架け渡されるシート状の被処理物Ｗを搬送する搬送装置と、搬送装置によって処理室内を搬送される被処理物Ｗを加熱する加熱装置を備えている。加熱装置は、被処理物Ｗに赤外領域の電磁波を放射する発熱部２７を備える１又は複数のヒータ（２６ａ，２６ｂ、２８）を備えている。１又は複数のヒータは、被処理物Ｗの搬送経路に沿って配置されている。発熱部２７は、被処理物Ｗの表面又は裏面と平行に配置されると共に、搬送経路と直交する被処理物Ｗの幅方向（Ｙ方向）に伸びている。被処理物Ｗの幅方向の寸法をＷｄとし、発熱部２７の幅方向の寸法をＨｄとすると、Ｗｄ／Ｈｄが０．２０～０．８０の範囲となる。【選択図】図２

Description

本明細書に開示する技術は、被処理物に熱処理を実施する熱処理炉に関する。

特許文献１に開示される熱処理炉では、被処理物は搬入口から処理室を通って搬出口まで架け渡される。被処理物は、搬入口から処理室内に搬入され、処理室内を搬送される間に熱処理をされ、搬出口から搬出される。この熱処理炉では、処理室内に配置された複数の案内ローラによって被処理物が案内され、被処理物は処理室内の予め定められた搬送経路を搬送される。

国際公開２０１４／１６３１７５号

この種の熱処理炉では、生産性の向上のために、熱処理能力（例えば、乾燥炉における脱水率）の向上が求められる。また、脱炭素の観点からより省エネ性能に優れた熱処理炉が要求されている。一般的に熱処理能力を向上するためには、ヒータの出力を上げ、多くの熱エネルギを被処理物に付与することが考えられる。しかしながら、単純にヒータの出力を上げただけでは、被処理物の温度が上昇し過ぎて、被処理物の品質の劣化が生じることがある。また、ヒータの出力を上げることで熱処理能力は向上しても、ヒータからの熱エネルギを効率的に熱処理に使用できないと、省エネ性能は低下することになる。本明細書は、被処理物の温度の上昇を抑制しながら熱処理能力を向上し、かつ、省エネ性能に優れた熱処理炉に関する技術を開示する。

本明細書に開示する熱処理炉は、炉体と搬送装置と加熱装置を備えている。炉体は、搬入口と、搬出口と、搬入口と搬出口との間に配置された処理室と、を備える。搬送装置は、搬入口から搬出口まで架け渡されるシート状の被処理物を、搬入口から処理室を通って搬出口に搬送する。加熱装置は、処理室内の被処理物が搬送される空間と同一の空間に配置されており、搬送装置によって搬送される被処理物を加熱する。加熱装置は、被処理物に赤外領域の電磁波を放射する発熱部を備える１又は複数のヒータを、備えている。１又は複数のヒータは、被処理物の搬送経路に沿って配置されている。発熱部は、被処理物の表面又は裏面と平行に配置されると共に、搬送経路と直交する被処理物の幅方向に伸びている。被処理物の幅方向の寸法をＷｄとし、発熱部の幅方向の寸法をＨｄとすると、Ｗｄ／Ｈｄが０．２０～０．８０の範囲となっている。

上記の熱処理炉では、加熱装置のヒータは、被処理物に赤外領域の電磁波を放射する発熱部を備える。したがって、熱処理に適した赤外領域の波長の電磁波を被処理物に放射することができる。また、ヒータの発熱部の幅方向の寸法は、被処理物の幅方向の寸法に対して適切なものとなっている。すなわち、Ｗｄ／Ｈｄが０．２０～０．８０の範囲となっている。これにより、発熱部から放射される電磁波が被処理物の熱処理に有効に利用され、熱処理以外に利用される電磁波の量を少なくすることができる。このため、被処理物の温度の上昇を抑制しながら熱処理能力を向上し、さらに省エネ性能も向上することができる。

実施例１に係る熱処理炉の縦断面図。 図１のＩＩ－ＩＩ線断面図。 実施例１に係るヒータの断面図。 実施例１に係る給気管の断面図。 炉内の寸法と、ワークの幅方向の寸法と、ヒータの寸法との関係を模式的に示す図。

本明細書に開示する熱処理炉では、Ｗｄ／Ｈｄが０．２５～０．６５の範囲となっていてもよい。さらに、Ｗｄ／Ｈｄは、０．３０～０．５０の範囲となっていてもよい。このような構成によると、熱処理能力を向上しながら、省エネ性能をさらに向上することができる。

本明細書に開示する熱処理炉では、炉体は、幅方向に間隔を空けて配置された一対の側壁を備えていてもよい。発熱部は、一対の側壁の一方の側に配置された第１端部と、一対の側壁の他方の側に配置された第２端部と、を備えていてもよい。第１端部と一対の側壁の一方との距離をＬｄ１とすると、Ｗｄ／Ｌｄ１が０．３２～０．７４の範囲となり、第２端部と一対の側壁の他方との距離をＬｄ２とすると、Ｗｄ／Ｌｄ２が０．２０～０．３３の範囲となっていてもよい。このような構成によると、発熱部と側壁との距離が適切な距離とっている。発熱部から放射される電磁波が被処理物の熱処理に有効に利用され、熱処理能力を向上しながら、省エネ性能を向上することができる。また、熱処理以外に利用される電磁波の量を少なくすることができるため、発熱部から放射される電磁波によって側壁が加熱されて高温となることを抑制することができる。その結果、側壁からの輻射によって被処理物が加熱されること（すなわち、被処理物の温度上昇）を抑制することができる。

本明細書に開示する熱処理炉では、Ｗｄ／Ｌｄ１が０．３５～０．５５の範囲となり、Ｗｄ／Ｌｄ２が０．２３～０．２５の範囲となってもよい。このような構成によると、熱処理能力を向上しながら、省エネ性能をさらに向上することができる。

本明細書に開示する熱処理炉は、処理室内に配置されており、搬送装置によって搬送される被処理物を案内する複数の案内ローラと、をさらに備えていてもよい。搬送経路は、複数の案内ローラによって規定されていてもよい。このような構成によると、処理室内の搬送経路長を長くすることができ、被処理物の熱処理効率を向上することができる。

本明細書に開示する熱処理炉では、被処理物は、シート状のフィルムと、フィルムの表面及び裏面の少なくとも一方に塗布されたペーストと、を備えていてもよい。加熱装置は、ペーストに含まれる水分を除去してもよい。フィルムは厚さ方向の寸法が小さく、フィルムの温度が上昇すると、フィルムの品質の劣化が生じることがある。このため、本明細書に開示する熱処理炉を用いることで、フィルムの温度の上昇を抑制しながら熱処理能力（水分除去率）を向上することができる。

実施例１に係る熱処理炉１０について説明する。本実施例の熱処理炉１０は、ワークＷ（被処理物の一例）に含まれる水分を除去する乾燥炉（脱水装置）である。ワークＷは、長手方向に連続して伸びるシート体であり、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ、電池などに用いられるフィルムが該当する。このようなフィルム（シート体）は、フィルム自体に水分が含まれる場合や、あるいは、フィルムに被覆層が被覆されている場合は当該被覆層に水分が含まれていることがある。このため、まずはフィルムに含まれる水分が除去され、その後、水分が除去されたフィルムを所望の大きさに切断して、最終製品が製造される。本実施例の熱処理炉１０は、このようなシート体から水分を除去するために用いることができる。

以下、図面を参照して、熱処理炉１０の構成を説明する。図１，２に示すように、熱処理炉１０は、直方体形状の炉体１２と、炉体１２へのワークＷの搬入と搬出を行う搬送装置２０と、ワークＷを加熱する加熱装置（２６，２８）と、ワークＷの表面に冷却ガスを供給する給気装置（３８等）を備えている。

炉体１２は、下壁１３と、下壁１３に対向する上壁１４と、下壁１３に一端が接続されると共に上壁１４に他端が接続される側壁１７，１８（図２参照）と、これらの壁１３，１４，１７，１８によって取囲まれる処理室（１９ａ，１９ｂ）の端部を閉じる搬入側壁１５及び搬出側壁１６を備える。

下壁１３は、平面視すると矩形状の板材であり、処理室（１９ａ，１９ｂ）の下方に配置されている。図１に示すように、下壁１３には、ｘ方向に略一定の間隔を空けて複数の排気口１３ａが設けられている。複数の排気口１３ａのうち中央に配置される５個の排気口１３ａは、後述する案内ローラ２４と対向する位置に配置されている。複数の排気口１３ａのうちｘ方向の一端に配置される排気口１３ａは、搬入側壁１５に近接する位置に配置されている。複数の排気口１３ａのうちｘ方向の他端に配置される排気口１３ａは、搬出側壁１５に近接する位置に配置されている。複数の排気口１３ａのそれぞれは、排気ファン１３ｂに接続されている。排気ファン１３ｂが運転すると、処理室（１９ａ，１９ｂ）内の雰囲気ガスが処理室（１９ａ，１９ｂ）外に排気されるようになっている。

上壁１４は、下壁１３と同一形状の板材であり、処理室（１９ａ，１９ｂ）の上方に配置されている。上壁１４にも、下壁１３と同様に、ｘ方向に略一定の間隔を空けて複数の排気口１４ａが設けられている。複数の排気口１４ａのそれぞれは、複数の排気口１３ａのそれぞれと対向する位置に配置されている。複数の排気口１４ａのそれぞれは、排気ファン１４ｂに接続されている。排気ファン１４ｂが運転すると、処理室（１９ａ，１９ｂ）内の雰囲気ガスが処理室（１９ａ，１９ｂ）外に排気されるようになっている。

搬入側壁１５には搬入口１５ａが設けられており、搬出側壁１６には搬出口１５ｂが形成されている。搬入口１５ａと搬出口１５ｂの高さ方向の位置は同一の位置となっており、搬入口１５ａと搬出口１５ｂは互いに対向している。図１から明らかなように、処理室（１９ａ，１９ｂ）は、搬入口１５ａと搬出口１５ｂとの間に配置されている。

なお、炉体１２を構成する各壁１３，１４，１５，１６，１７，１８の内面（すなわち、処理室（１９ａ，１９ｂ）側の面）には、鏡面加工が施されている。その結果、これらの面の赤外領域の電磁波（詳細には、後述するヒータ２６，２８が放射する電磁波）の反射率は５０％以上となっている。これによって、ヒータ２６，２８が放射する電磁波をワークＷへ効率的に照射できるようになっている。

搬送装置２０は、炉体１２の外側であって搬入口１５ａの近傍に配置される搬入口ローラ２１と、炉体１２の外側であって搬出口１６ａの近傍に配置される搬出口ローラ２５と、処理室（１９ａ，１９ｂ）内に配置される複数の案内ローラ（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２４）を備えている。

搬入口ローラ２１にはワークＷが巻回されている。搬入口ローラ２１に券回されたワークＷは、搬入口１５ａから処理室（１９ａ，１９ｂ）を通って搬出口１６ａまで架け渡されている。具体的には、ワークＷは、搬入口ローラ２１から搬入口１５ａを通って案内ローラ（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２４）に架け渡され、さらに案内ローラ（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２４）から搬出口１６ａを介して搬出口ローラ２５に架け渡されている。

搬出口ローラ２５は、処理室（１９ａ，１９ｂ）から搬出されるワークＷを巻き取るローラである。搬出口ローラ２５には図示しない駆動装置が接続されており、駆動装置により搬出口ローラ２５が回転駆動される。搬出口ローラ２５が回転すると、搬入口ローラ２１に券回されたワークＷが処理室（１９ａ，１９ｂ）に送り出される。搬入口ローラ２１から送り出されたワークＷは、案内ローラ（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２４）に案内されて処理室（１９ａ，１９ｂ）内の所定の搬送経路を移動し、搬出口１６ａから処理室（１９ａ，１９ｂ）外に送り出されて搬出口ローラ２５に巻き取られる。すなわち、案内ローラ（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２４）は、処理室（１９ａ，１９ｂ）内のワークＷの搬送経路を規定している。

案内ローラ（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２４）は、上壁１４の近傍に配置される複数の上部案内ローラ（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ）と、下壁１３の近傍に配置される複数の下部案内ローラ２４を備えている。なお、本実施例において、案内ローラ（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２４）には、ワークＷと接触する接触式ローラを用いたが、ワークＷを非接触で案内する非接触式ローラを用いることもできる。

上部案内ローラ（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ）は、ｘ方向に一定の間隔を空けて配置されている。具体的には、上部案内ローラ２２ａは搬入口１５ａに隣接して配置され、上部案内ローラ２２ｃは搬出口１６ａに隣接して配置されている。複数の案内ローラ２２ｂは、上部案内ローラ２２ａと上部案内ローラ２２ｃの間に等間隔で配置されている。上部案内ローラ（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ）のそれぞれの高さ方向の位置は同一となっている。

複数の下部案内ローラ２４のそれぞれは、上部案内ローラ（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ）と同様、ｘ方向に一定の間隔を空けて配置されている。隣接する下部案内ローラ２４のｘ方向の間隔は、上部案内ローラ（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ）のｘ方向の間隔と同一となっている。複数の下部案内ローラ２４のｘ方向の位置は、隣接する上部案内（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ）の中央位置となっている。複数の下部案内ローラ２４の高さ方向の位置は同一となっている。

上述したように上部案内ローラ（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ）と下部案内ローラ２４が配置されているため、搬入口１５ａからｘ方向に搬送されるワークＷは、上部案内ローラ２２ａによって下方に向かって搬送され、次いで、下部案内ローラ２４によって上方に向かって搬送され、以下、上部搬送ローラ２２ｂと下部搬送ローラ２４によって上下方向に繰り返し搬送される。そして、最も搬出口１６ａ側に配置された下部搬送ローラ２４から上方に向かって搬送されるワークＷは、上部案内ローラ２２ｃによって搬出口１６ａに向かって搬送される。このように、処理室（１９ａ，１９ｂ）内を上下方向に繰り返し搬送することで、処理室（１９ａ，１９ｂ）内のスペースを有効に活用でき、ワークＷを乾燥させるための処理時間を確保している。なお、図１から明らかなように、案内ローラ（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２４）に架け渡されたワークＷによって、処理室（１９ａ，１９ｂ）は、上壁１４側に設けられる上部処理室１９ａと、下壁１３側に設けられる下部処理室１９ｂとに区分されている。

加熱装置は、処理室（１９ａ、１９ｂ）内に配置され、搬送装置２０によって搬送されるワークＷを加熱する。加熱装置は、案内ローラ（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２４）の近傍に配置された第１ヒータ（２６ａ，２６ｂ）と、上部案内ローラ（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ）と下部案内ローラ２４の間の高さに配置された第２ヒータ２８を備えている。図１に示すように、第１ヒータ（２６ａ，２６ｂ）と第２ヒータ２８は、ワークＷの搬送経路に沿って配置されている。

第１ヒータ（２６ａ，２６ｂ）は、上部案内ローラ（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ）の上方に配置される複数の第１上部ヒータ２６ａと、下部案内ローラ２４の下方に配置される複数の第１下部ヒータ２６ｂを備えている。第１上部ヒータ２６ａのそれぞれは、対応する上部案内ローラ（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ）と対向して配置されており、第１下部ヒータ２６ｂのそれぞれは対応する下部案内ローラ２４と対向して配置されている。このため、第１上部ヒータ２６ａと上部案内ローラ（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ）の間にワークＷが位置し、ワークＷは第１上部ヒータ２６ａによって直接加熱される。同様に、第１下部ヒータ２６ｂと下部案内ローラ２４の間にワークＷが位置し、ワークＷは第１下部ヒータ２６ｂによって直接加熱される。

第２ヒータ２８は、上部案内ローラ（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ）のそれぞれの下方に、ｚ方向に間隔を空けて２個配置されている。また、第２ヒータ２８は、下部案内ローラ２４のそれぞれの上方に、ｚ方向に間隔を空けて２個配置されている。このため、ｘ方向に間隔を空けて１１個の第２ヒータ２８が並ぶと共に、ｙ方向に間隔を空けて２個の第２ヒータ２８が並んで配置されている。図から明らかなように、第２ヒータ２８は、上部案内ローラ（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ）と下部案内ローラ２４に架け渡されたワークＷと対向する位置（すなわち、ワークＷの搬送方向に隣接する案内ローラ間の中間位置の近傍）に配置されている。第２ヒータ２８が案内ローラ（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２４）の軸線方向に伸びているため、上部案内ローラ（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ）と下部案内ローラ２４に架け渡されたワークＷの幅方向の全体が第２ヒータ２８によって加熱される。

図２に示すように、第１ヒータ（２６ａ，２６ｂ）と第２ヒータ２８のそれぞれは、側壁１８を貫通して処理室（１９ａ、１９ｂ）内に伸びている。第１ヒータ（２６ａ，２６ｂ）と第２ヒータ２８のそれぞれは、案内ローラ（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２４）に対して平行に配置され、案内ローラ（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２４）の軸線方向（Ｙ方向）に伸びている。第１ヒータ（２６ａ，２６ｂ）と第２ヒータ２８のそれぞれは、赤外領域の電磁波（熱エネルギ）を放射する発熱部２７と、赤外領域の電磁波（熱エネルギ）を放射しない非発熱部２９を備えている。すなわち、発熱部２７はワークＷの熱処理に寄与し、非発熱部２９はワークＷの熱処理には寄与していない。ヒータ（２６ａ，２６ｂ，２８）では、発熱部２７の軸方向（Ｙ方向）の位置を調整することで、熱エネルギが放射される軸線方向（Ｙ方向）の位置が調整可能となっている。

図２から明らかなように、ヒータ（２６ａ，２６ｂ，２８）において、発熱部２７は軸方向の中間に位置し、非発熱部２９は軸方向の両端に位置している。すなわち、発熱部２７は、２つの非発熱部２９の間に配置されている。本実施例では、発熱部２７の位置は、案内ローラ（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２４）によって案内されるワークＷと対向するように調整されている。具体的には、ワークＷの幅方向（Ｙ方向）の中心と、発熱部２７の幅方向（Ｙ方向）の中心とが一致するように調整されている。したがって、発熱部２７は、ワークＷの表面又は裏面と平行に配置されると共にワークＷの表面又は裏面と対向し、ワークＷの表面又は裏面に赤外領域の電磁波（熱エネルギ）を放射する。

本実施例においては、ワークＷの幅方向（Ｙ方向）の寸法をＷｄとし、発熱部２７の幅方向（Ｙ方向）の寸法をＨｄとすると、Ｗｄ／Ｈｄが０．２０～０．８０の範囲となるように調整されている。すなわち、Ｗｄ／Ｈｄを０．８０以下とすることで、発熱部２７の幅方向（Ｙ方向）の寸法ＨｄがワークＷの幅方向（Ｙ方向）の寸法Ｗｄに対して適切な長さとされる。これによって、発熱部２７によってワークＷの幅方向の全体を加熱することができ、ワークＷの幅方向に加熱むらが生じることを防止することができる。逆に、Ｗｄ／Ｈｄが０．８０より大きくなるようすると、ワークＷの端部が十分に加熱されず、ワークＷの端部から水分を除去できないおそれが生じる。かかる場合、ワークＷの搬送経路長を長くするとか、搬送速度を低下させる等の対応が必要となり、その結果、熱処理炉の省エネ性能が低下することとなる。一方、Ｗｄ／Ｈｄを０．２以上とすることで、発熱部２７の幅方向（Ｙ方向）の寸法ＨｄがワークＷの幅方向（Ｙ方向）の寸法Ｗｄより長くなり過ぎることはない。これによって、発熱部２７から放射される電磁波がワークＷの熱処理に有効に活用され、熱処理炉の省エネ性能を向上することができる。さらに、発熱部２７から放射される電磁波によって炉体１２（詳細には、下壁１３、上壁１４、側壁１７，１８、搬入側壁１５及び搬出側壁１６の内壁面）が高温となることを抑制することができる。炉体１２の内壁面が高温となることを抑制できるため、炉体１２の内壁面からの輻射によってワークＷが加熱されることを抑制でき、ワークＷが高温となることを抑制することができる。なお、Ｗｄ／Ｈｄは、０．２５～０．６５の範囲としてもよいし、また、０．３０～０．５０の範囲となっていてもよい。このような数値範囲とすることで、発熱部２７から放射される電磁波の有効活用が促進され、熱処理能力を向上しながら、省エネ性能をより向上することができる。

また、発熱部２７と側壁１７（すなわち、ヒータ（２６ａ，２６ｂ，２８）が貫通する側の側壁１７）との距離（詳細には、発熱部２７の側壁１７側の端部（－Ｙ方向の端部）から側壁１７までの距離）をＬｄ１とすると、Ｗｄ／Ｌｄ１が０．３２～０．７４の範囲に調整されている。同様に、発熱部２７と側壁１８（すなわち、ヒータ（２６ａ，２６ｂ，２８）が貫通しない側の側壁１８）との距離（詳細には、発熱部２７の側壁１８側の端部（＋Ｙ方向の端部）から側壁１８までの距離）をＬｄ２とすると、Ｗｄ／Ｌｄ２が０．２０～０．３３の範囲に調整されている。すなわち、Ｗｄ／Ｌｄ１を０．３２以上とすることで、発熱部２７と側壁１７との距離が長くなり過ぎることはない。これによって、炉体１２が大きくなり過ぎることを抑制し、熱効率が悪化（すなわち、省エネ性能が低下）することを抑制することができる。また、Ｗｄ／Ｌｄ１を０．７４以下とすることで、発熱部２７と側壁１７との距離が短くなり過ぎることはない。これによって、発熱部２７から放射される電磁波によって炉体１２（詳細には、側壁１７の内壁面）が高温となることを抑制することができる。その結果、炉体１２の内壁面からの輻射によってワークＷが加熱されることを抑制でき、ワークＷが高温となることを抑制することができる。同様に、Ｗｄ／Ｌｄ２を０．２０以上とすることで、発熱部２７と側壁１８との距離が長くなり過ぎることはない。また、Ｗｄ／Ｌｄ１を０．３３以下とすることで、発熱部２７と側壁１７との距離が短くなり過ぎることもない。これによって、発熱部２７から放射される電磁波がワークＷの熱処理に有効に利用され、熱処理能力を向上しながら、省エネ性能を向上することができる。

上記の数値範囲から明らかなように、側壁１７から発熱部２７までの距離Ｌｄ１と、側壁１８から発熱部２７までの距離Ｌｄ２とは、同一であってもよいし、側壁１７から発熱部２７までの距離Ｌｄ１が側壁１８から発熱部２７までの距離Ｌｄ２より短くされていてもよい。例えば、本実施例では、ヒータ（２６ａ，２６ｂ，２８）は、側壁１７側の端部が炉体１２の外側に位置し、炉体１２の外側において冷媒（例えば、空気）が供給されるようになっている（図２参照）。後述するように、ヒータ（２６ａ，２６ｂ，２８）は、内管３２と外管３４を備える二重管構造を有しており、内管３２と外管３４の間の空間３６に冷媒が供給される（図３参照）。炉体１２の外側においてヒータ（２６ａ，２６ｂ，２８）に冷媒を供給することで、冷媒によって炉内温度が過度に低下して熱処理能力が低下することを抑制している。ここで、発熱部２７の位置をヒータ（２６ａ，２６ｂ，２８）の軸線方向の中央に配置すると、発熱部２７は側壁１７の近くに位置し、側壁１７から発熱部２７までの距離Ｌｄ１が側壁１８から発熱部２７までの距離Ｌｄ２より短くなる。なお、ヒータ（２６ａ，２６ｂ，２８）に供給された冷媒は、側壁１７側の端部から排出することができる。

ここで、側壁１７から発熱部２７までの距離Ｌｄ１が側壁１８から発熱部２７までの距離Ｌｄ２より短くされる場合、Ｗｄ／Ｌｄ１が０．３５～０．５５の範囲となり、Ｗｄ／Ｌｄ２が０．２３～０．２５の範囲とされていてもよい。このような範囲に調整することで、発熱部２７から放射される電磁波がワークＷの熱処理により有効に利用され、熱処理炉１０の省エネ性能をさらに向上することができる。なお、ヒータ（２６ａ，２６ｂ，２８）に冷媒を供給する端部を側壁１８側の端部としたときは、側壁１８側の端部を炉体１２の外側に配置すると共に発熱部２７を側壁１８の近くに配置し、側壁１８から発熱部２７までの距離Ｌｄ２が側壁１７から発熱部２７までの距離Ｌｄ１より短くなるようにしてもよい。この場合、Ｗｄ／Ｌｄ１が０．２０～０．３３、好ましくは、０．２３～０．２５の範囲となり、Ｗｄ／Ｌｄ２が０．３２～０．７４、好ましくは０．３５～０．５５の範囲としてもよい。また、ヒータ（２６ａ，２６ｂ，２８）の冷媒を供給する端部と冷媒を排出する端部をともに炉体１２の内側に配置してもよい。

なお、第１ヒータ（２６ａ，２６ｂ）は、赤外領域の電磁波を放射する公知の波長制御可能なヒータであり、第１ヒータ（２６ａ，２６ｂ）の発熱部２７と第２ヒータ２８の発熱部２７は同一構造を有している。このため、ここでは第２ヒータ２８の発熱部２７の構造について簡単に説明する。

図３に示すように、第２ヒータ２８は、フィラメント３０と、フィラメント３０を収容する内管３２と、内管３２を収容する外管３４を備えている。フィラメント３０は、例えば、タングステン製の発熱体であり、図示しない外部電源から電力が供給されるようになっている。フィラメント３０に電力が供給されて所定温度（例えば、１２００～１７００℃）となると、フィラメント３０から赤外線を含む電磁波が放射される。内管３２は、フィラメント３０から放射される電磁波のうち特定の波長領域（本実施例では、赤外領域）の電磁波のみを透過する赤外線透過材料によって形成されている。内管３２を形成する赤外線透過材料を適宜選択することで、フィラメント３０から内管３２の外部に放射される電磁波の波長を所望の波長に調整することができる。外管３４も、内管３２と同一の赤外線透過材料によって形成されている。したがって、内管３２を透過した電磁波は、外管３４を透過して外部に放射される。内管３２と外管３４の間の空間３６は、冷媒（例えば、空気）が流れる冷媒流路となっている。空間３６（すなわち、冷媒流路）に冷媒が供給されることで、外管３４の温度が高温となり過ぎることが防止されている。これによって、ワークＷの過熱が防止される。なお、赤外領域の電磁波を放射する波長制御可能なヒータについては、例えば、特許４７９００９２号に詳細に開示されている。

給気装置は、処理室（１９ａ，１９ｂ）内をｙ方向に伸びる複数の給気管３８と、処理室（１９ａ，１９ｂ）外に配置されて複数の給気管３８に冷却ガスを供給する給気ファン（図示省略）を備えている。図４に示すように、給気管３８には、周方向の２か所に噴出孔３９ａ，３９ｂが形成されている。このため、給気ファンから給気管３８に供給された冷却ガスは、噴出孔３９ａ，３９ｂから処理室（１９ａ，１９ｂ）内に噴射される。本実施例では、噴出孔３９ａ，３９ｂから噴射される冷却ガスの噴出方向がワークＷの表面に対して直交するように、給気管３８を設置する向きが調整されている。図４に示すように、噴出孔３９ａ，３９ｂは、給気管３８の軸線を挟んで対向する位置に配置されている。このため、給気管３８の搬入口１５ａ側と搬出口１６ａ側のそれぞれにワークＷが位置する場合、当該給気管３８の噴出孔３９ａから噴射される冷却ガスは一方のワークＷに噴射され、当該給気管３８の噴出孔３９ｂから噴射される冷却ガスは他方のワークＷに噴射される。また、図２に示すように、給気管３８の噴出孔３９ａ，３９ｂは、ｙ方向に間隔を空けて複数形成されている。このため、噴出孔３９ａ，３９ｂから噴射される冷却ガスは、ワークＷの幅方向（ｙ方向）の全体に噴射されることになる。

図１に示すように、給気管３８は、上部案内ローラ（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ）のそれぞれの下方に、ｚ方向に間隔を空けて２個配置されている。また、給気管３８は、下部案内ローラ２４のそれぞれの上方に、ｚ方向に間隔を空けて２個配置されている。図１から明らかなように、給気管３８は、第１ヒータ（２６ａ，２６ｂ）及び第２ヒータ２８が配置される位置とは異なる位置に配置されている。具体的には、第２ヒータ２８と給気管３８はｚ方向（搬送方向）に等しい間隔を空けて交互に配置されている。また、上述したように、案内ローラ（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２４）に架け渡されたワークＷによって、処理室（１９ａ，１９ｂ）は上部処理室１９ａと下部処理室１９ｂとに区分されているが、上部処理室１９ａと下部処理室１９ｂのそれぞれに給気管３８が配置されている。

給気管３８に供給される冷却ガスとしては、例えば、不活性ガス、窒素、Ａｒガス等を用いることができる。処理室（１９ａ，１９ｂ）内の雰囲気ガスは、給気管３８から処理室（１９ａ，１９ｂ）内に噴射されるガスによって調整される。本実施例では、ワークＷに含まれる水分を除去するため、処理室（１９ａ，１９ｂ）内の雰囲気ガスは、露点が０℃以下となるガスに調整されている。なお、冷却ガスとしては、露点が０℃以下となる大気としてもよい。

コントローラ４４は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを備えたプロセッサによって構成され、搬送装置２０と加熱装置（２６，２８）と給気装置を制御する。具体的には、コントローラ４４は、搬送装置２０を制御することでワークＷの搬送速度及び張力を制御し、加熱装置（２６，２８）を制御することでワークＷの加熱量を制御し、給気装置を制御することで給気管３８からワークＷに噴射される冷却ガスの流量及び流速を制御する。

なお、熱処理炉１０には、搬入口ローラ２１に巻回されたワークＷを搬出口ローラ２５にセットするための通し装置が設けられている。図１に示すように、通し装置は、処理室（１９ａ，１９ｂ）内と処理室（１９ａ，１９ｂ）外を通って循環するチェーン４２と、チェーン４２を駆動する駆動装置（図示省略）を備えている。チェーン４２は、案内ローラ（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２４）に架け渡されたワークＷと同様に、搬入口１５ａから上下方向に向きを変えながら搬出口１６ａまで伸び、搬出口１６ａから処理室（１９ａ，１９ｂ）の外側を通って搬入口１５ａに戻っている。図１に示すように、チェーン４２が架け渡される経路は、ワークＷが架け渡される経路（すなわち、ワークＷの搬送経路）と複数個所で交差している。なお、チェーン４２が配置される位置は、ワークＷの幅方向（ｙ方向）の外側の位置となるため、チェーン４２とワークＷが干渉することはない（図２参照）。通し装置によりワークＷを搬出口ローラ２５にセットするには、まず、チェーン４２に設けられた図示しないクランプにより搬入口ローラ２１に巻回されたワークＷをクランプする。次いで、駆動装置によりチェーン４２を循環させ、ワークＷを搬入口ローラ２１より送り出す。これにより、チェーン４２のクランプに保持されたワークＷは、処理室（１９ａ，１９ｂ）内をチェーン４２と共に移動し、搬出口１６ａまで移動する。搬出口１６ａまでワークＷが移動すると、クランプを操作してチェーン４２からワークＷを開放し、ワークＷを搬出口ローラ２５にセットする。最後に、搬出口ローラ２５を回転させてワークＷに張力を与えることで、ワークＷが搬入口１５ａから案内ローラ（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２４）を介して搬出口１６ａまで架け渡される。

次に、上述した熱処理炉１０を用いてワークＷから水分を除去する処理を説明する。まず、給気管３８から処理室（１９ａ，１９ｂ）内に冷却ガスを供給し、処理室（１９ａ，１９ｂ）内を所定の雰囲気に調整する。次いで、コントローラ４４は、搬送装置２０を駆動することで、ワークＷを搬入口１５ａから処理室（１９ａ，１９ｂ）を通って搬出口１６ａまで搬送する。この際、コントローラ４４は、加熱装置（２６，２８）を制御してワークＷに赤外線領域の電磁波を照射すると共に、給気管３８からワークＷの表面に冷却ガスを噴出する。加熱装置（２６，２８）から赤外線領域の電磁波が照射されると、ワークＷに含まれる水分が照射された電磁波を吸収し、水分が蒸発する。ワークＷから蒸発した水分は、給気管３８から噴射される冷却ガスによってワークＷの表面から除去される。ワークＷの表面から除去された水分を含んだ雰囲気ガスは、下壁１３の排気口１３ａと、上壁１４の排気口１４ａのそれぞれから処理室（１９ａ，１９ｂ）外に排気される。ワークＷは、搬入口１５ａから搬出口１６ａまで搬送される間に水分が除去される。水分が除去されたワークＷは、搬出口ローラ２５に巻き取られる。

ここで、本実施例に係る熱処理炉１０を用いてワークＷを熱処理したときの熱処理能力と省エネ性能とを測定した測定結果の一例を、表１を用いて説明する。表１に示すように、ワークＷの幅方向の寸法１２０ｍｍに対して、ヒータ発熱長Ｈｄを１２０ｍｍ～１１００ｍｍの範囲で変化させ、また、側壁１７から発熱部２７までの距離Ｌｄ１を８ｍｍ～４０３ｍｍの範囲で変化させ、側壁１８から発熱部２７までの距離Ｌｄ２を２０ｍｍ～６０５ｍｍで変化させた。また、ヒータの全長は９８４ｍｍとし、炉内有効寸法Ｔｄを１１２８ｍｍとした。まあ、ワークＷの加熱時間を１５秒とし、ワークＷの温度が１５０℃となるように吸気量を調整した。実験結果に示すように、比較例１、２では脱水率は５０％となったもののヒータへの入力エネルギが大きくする必要があり、省エネ性能が低下した。また、比較例３では、ヒータへの入力エネルギが小さくなったものの、脱水率が３０％と低下した。特に、ワークＷの端部で脱水が不十分となった。一方、実施例１～６では、ヒータへの入力エネルギを小さくしながら、脱水率も３０％以上とすることができた。特に、実施例３，４では、脱水率を５０％以上としながら、ヒータへの入力エネルギを小さくで、脱水率と省エネ性能とを両立することができた。

上記の熱処理炉１０によると、ヒータ（２６ａ，２６ｂ，２８）の発熱部２７の幅方向の寸法が、ワークＷの幅方向の寸法に対して適切なものに調整されている。また、ヒータ（２６ａ，２６ｂ，２８）の発熱部２７から側壁（１７及び／又は１８）までの距離が、適切なものに調整されている。これによって、ヒータ（２６ａ，２６ｂ，２８）の発熱部２７から放射される電磁波がワークＷの水分の除去に効率的に利用され、ワークＷの脱水率（熱処理炉１０の熱処理能力）を向上することができ、かつ、熱処理炉１０の省エネ性能を向上することができる。さらに、発熱部２７から放射される電磁波によって炉体１２の内壁面が高温となることが抑制され、その結果、ワークＷの温度上昇を抑制することができる。これによって、ワークＷの温度上昇による品質の劣化が生じることを抑制しながら、熱処理炉１０の熱処理能力と省エネ性能を向上することができる。

なお、上記の実施例では、第１ヒータ（２６ａ，２６ｂ）の発熱部２７の長さと第２ヒータ２８の発熱部２７の長さを同一としたが、このような例に限られない。すなわち、ヒータの発熱部の長さは、処理室内の場所に応じて異なる長さとすることができる。例えば、図１に示すように、第１ヒータ（２６ａ，２６ｂ）は、案内ローラ（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２４）と上壁１４又は下壁１３の間に配置される一方で、第２ヒータ２８は搬入側壁１５と搬出側壁１６の間に配置される。図から明らかなように、第１ヒータ（２６ａ，２６ｂ）は上壁１４又は下壁１３に近い位置に配置され、第２ヒータ２８は搬入側壁１５と搬出側壁１６から離れた位置に配置される。このため、第１ヒータ（２６ａ，２６ｂ）の発熱部２７の長さを、第２ヒータ２８の発熱部２７の長さよりも短くするようにしてもよい。これによって、第１ヒータ（２６ａ，２６ｂ）の発熱部２７から放射される熱エネルギを少なくし、上壁１４又は下壁１３が加熱されることを抑制し、ワークＷの温度上昇を抑制するようにしてもよい。一方、第２ヒータ２８の発熱部２７から放射される熱エネルギを多くし、ワークＷの脱水率を向上するようにしてもよい。

また、上記の実施例では、案内ローラ（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２４）によってワークＷの搬送方向を上下方向に切り替えるようにしたが、このような例に限られない。例えば、処理室内の案内ローラを無くし、搬入口ローラから搬出口ローラまで処理室内を直線的にワークを搬送するようにしてもよい。

また、上記の実施例では、ヒータ（２６ａ，２６ｂ，２８）の発熱部２７の長さが一定となっていたが、ワークＷの幅方向の寸法に応じて発熱部の長さを可変としてもよい。例えば、長さの異なるフィラメントを設置し、電力が供給されるフィラメントを変更することで発熱部の長さが変化するようにしてもよい。

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み合わ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み合わ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 ：熱処理炉
１２ ：炉体
１３ ：下壁
１４ ：上壁
１５ ：搬入側壁
１６ ：搬出側壁
１７，１８ ：側壁
１９ａ，１９ｂ ：処理室
２０ ： 搬送装置
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２４ ；案内ローラ
２６ａ，２６ｂ ：第１ヒータ
２７ ：発熱部
２８ ：第２ヒータ
２９ ：非発熱部
３０ ：フィラメント
３２ ：内管
３４ ：外管
３６ ：空間
３８ ：給気管
３９ａ ：噴出孔
４２ ：チェーン
４４ ：コントローラ
Ｗ ：ワーク（被処理物）

Claims (7)

1. 搬入口と、搬出口と、前記搬入口と前記搬出口との間に配置された処理室と、を備える炉体と、
   前記搬入口から前記搬出口まで架け渡されるシート状の被処理物を、前記搬入口から前記処理室を通って前記搬出口に搬送する搬送装置と、
   前記処理室内の前記被処理物が搬送される空間と同一の空間に配置されており、前記搬送装置によって搬送される前記被処理物を加熱する加熱装置と、を備えており、
   前記加熱装置は、前記被処理物に赤外領域の電磁波を放射する発熱部を備える１又は複数のヒータを、備えており、
   前記１又は複数のヒータは、前記被処理物の搬送経路に沿って配置されており、
   前記発熱部は、前記被処理物の表面又は裏面と平行に配置されると共に、前記搬送経路と直交する前記被処理物の幅方向に伸びており、
   前記被処理物の前記幅方向の中心と、前記発熱部の前記幅方向の中心とが一致し、
   前記被処理物の前記幅方向の寸法をＷｄとし、前記発熱部の前記幅方向の寸法をＨｄとすると、Ｗｄ／Ｈｄが０．２０～０．８０の範囲となっている、熱処理炉。
2. 前記Ｗｄ／Ｈｄが０．２５～０．６５の範囲となっている、請求項１に記載の熱処理炉。
3. 前記Ｗｄ／Ｈｄが０．３０～０．５０の範囲となっている、請求項１に記載の熱処理炉。
4. 前記炉体は、前記幅方向に間隔を空けて配置された一対の側壁を備えており、
   前記発熱部は、前記一対の側壁の一方の側に配置された第１端部と、前記一対の側壁の他方の側に配置された第２端部と、を備えており、
   前記第１端部と前記一対の側壁の一方との距離をＬｄ１とすると、Ｗｄ／Ｌｄ１が０．３２～０．７４の範囲となり、
   前記第２端部と前記一対の側壁の他方との距離をＬｄ２とすると、Ｗｄ／Ｌｄ２が０．２０～０．３３の範囲となる、請求項１に記載の熱処理炉。
5. 前記Ｗｄ／Ｌｄ１が０．３５～０．５５の範囲となり、
   前記Ｗｄ／Ｌｄ２が０．２３～０．２５の範囲となる、請求項４に記載の熱処理炉。
6. 前記処理室内に配置されており、前記搬送装置によって搬送される前記被処理物を案内する複数の案内ローラと、をさらに備えており、
   前記搬送経路は、前記複数の案内ローラによって規定される、請求項１～５のいずれか一項に記載の熱処理炉。
7. 前記被処理物は、シート状のフィルムと、前記フィルムの表面及び裏面の少なくとも一方に塗布されたペーストと、を備えており、
   前記加熱装置は、前記ペーストに含まれる水分を除去する、請求項６に記載の熱処理炉。
   

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