CN103546996A - 加热器单元和热处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供加热器单元和热处理装置。热处理装置（10）包括热处理炉（1）、热源（21）、透光构件（3）和气体流通机构（4）。热处理炉（1）收容被处理件。热源（21）使用放射红外线的热源。透光构件（3）与热源（21）相对配置，把热源（21）与气氛隔离。透光构件（3）由使从热源（21）放射的红外线的至少一部分透过的材料制成。气体流通机构（4）构成为使冷却气体在形成于热源（21）和透光构件（3）之间的空间（300）中流通。

Description

加热器单元和热处理装置
技术领域
本发明涉及加热器单元和热处理装置，特别涉及适合通过利用辐射热得到的较低的温度区域(例如300℃以下)进行热处理的加热器单元和热处理装置。
背景技术
为了利用热量使液体成分从附着有水、有机溶剂等的液滴、或被这些液体润湿的被处理件气化而使被处理件干燥，使用具有热源的干燥装置。
在专利文献1中，作为使硅晶片上的水滴干燥的干燥装置，提出了下述的技术方案：使用红外线灯作为热源，在晶片设置台和远红外线灯之间配置与硅晶片相同材质(Si)的滤光器。滤光器具有能使有效地使水滴干燥的波长的红外线透过而去除加热硅晶片的波长的红外线的功能。因此，能仅对液滴加热而不对硅晶片进行加热，从而能使硅晶片迅速地干燥。
现有技术文献
专利文献1：日本专利公开公报特开平8-122232号
在所述专利文献1中记载的干燥装置中，由于滤光器吸收红外线，所以滤光器本身具有热量，也把滤光器周围的空气加热。因此，在干燥时从被处理件产生可燃性的气体(N-甲基吡咯烷酮(以下称为NMP)气体等)的情况下，气氛温度升高到燃点温度，存在起火的危险性。例如，在锂离子电池用电极中，由于作为制作涂覆在金属箔表面的集电体的浆料时的溶剂有时使用NMP，就存在这种危险。
发明内容
鉴于所述现有技术存在的问题，本发明的目的是边抑制气氛温度的升高边高效地对被处理件进行热处理。
本发明的加热器单元包括热源、透光构件和气体流通机构。热源使用放射红外线的热源。透光构件与热源相对配置，把热源与气氛分离。透光构件由使从热源放射的红外线的至少一部分透过的材料形成。气体流通机构构成为使冷却气体在形成于热源和透光构件之间的空间中流通。
按照所述结构，如果把透光构件与被处理件相对配置，则利用透射过透光构件的红外线对被处理件进行辐射加热，由此对被处理件进行热处理(例如干燥)。此时，通过在形成于热源和透光构件之间的空间中流动的冷却气体，来冷却透光构件。即，即使因从热源放射的一部分红外线被透光构件吸收而使透光构件具有热量，透光构件的热量也被冷却气体夺走，透光构件不会过热。
所述气体流通机构可以采用下述结构：包括气体导入口和气体排出口，所述冷却气体从气体导入口导入，在所述空间中流通，从气体排出口排出。
作为所述透光构件的材料，适合使用容易得到的石英玻璃。
此外，本发明的热处理装置包括热处理炉、热源、透光构件和气体流通机构。热处理炉收容被处理件。热源使用放射红外线的热源。透光构件与热源相对配置，把热源与热处理炉内的气氛隔离。透光构件由使从热源放射的红外线的至少一部分透过的材料形成。气体流通机构构成为使冷却气体在形成于热源和透光构件之间的空间中流通。
按照所述结构，如果使透光构件与被处理件相对配置，则利用透射过透光构件的红外线对被处理件进行辐射加热，可以对被处理件进行热处理(例如干燥)。此时，利用在形成于热源和透光构件之间的空间中流动的冷却气体冷却透光构件。即，即使因从热源放射的一部分红外线被透光构件吸收而使透光构件具有热量，透光构件的热量也被冷却气体夺走，透光构件不会过热。
所述气体流通机构可以采用下述结构：包括与所述空间连接的气体导入管和气体排出管，冷却气体从气体导入管导入，在所述空间中流通，从气体排出管排出。此外，所述气体流通机构可以还包括气流产生装置。
所述冷却气体可以使用任意的不燃性气体，但从成本方面考虑，适合使用大气(常温、常压的空气)。
此外，如果包括移动部件，所述移动部件使所述被处理件向所述热处理炉内的与所述透光构件的射出红外线一侧相对的区域移动，则可以对被处理件连续进行热处理，从而能提高作业效率。
按照本发明，能边抑制气氛温度的升高边高效地对被处理件进行热处理。因此，即使在热处理时从被处理件产生可燃性的气体(NMP等)，气氛温度也不会升高到燃点温度，没有产生***的危险性。
附图说明
图1是表示本发明一个实施方式的热处理装置的简要结构图。
图2是表示本发明其他实施方式的热处理装置的简要结构图。
图3是表示使热源和透光构件一体化的加热器单元一个例子的热处理装置主要部分的剖视图。
附图标记说明
10…热处理装置
1…热处理炉
2…加热器
21…热源
22…绝热材料
3…透光构件
4…气体流通机构
41…气体导入管
41′…气体导入口
42…气体排出管
42′…气体排出口
43…送风机
44…送气管
5…支承构件
22A…主体部
22B…凸缘部
100…被处理件
200…加热器单元
300…形成在热源和透光构件之间的空间
具体实施方式
下面参照附图对本发明实施方式的热处理装置进行说明。
如图1所示，热处理装置10包括热处理炉1、热源21、透光构件3以及气体流通机构4。所述热处理装置10适合用于通过利用辐射热得到的较低的温度区域(例如300℃以下)进行的热处理。
热处理炉1包括框体11和绝热层12。框体11由具有耐热性的材料制成。绝热层12设在框体11的内侧。通过所述结构，使热处理炉1具有耐热性和绝热性。适合使用陶瓷纤维等绝热材料来构成绝热层12。此外，通过使框体11内侧成为中空的，也可以用空气层构成绝热层12。
在本实施方式中，热处理炉1呈扁平的箱形形状。热处理炉1的形状不限于此。例如也可以是有底圆筒形等。在热处理炉1的顶部中央部，贯通有用于安装后面叙述的加热器2的矩形安装孔1A。
热处理炉1的内部成为图中的上下窄的空间。被处理件100收容在所述空间中。使热处理炉1的内部成为上下窄的空间是为了使从后面叙述的加热器放射的红外线高效地照射被处理件100。
作为被处理件100的具体例子，可以例举锂离子电池用电极等。如上所述，锂离子电池用的电极在制作时使用了将可燃性的NMP作为为溶剂的浆料。
使用放射红外线的板状的加热体作为热源21。具体地说，可以举出镍铬丝加热体、卤素加热器、碳加热器等。此外，图1中的实线箭头表示从热源21放射的红外线。热源21所需要的输出因热处理炉1的大小和被处理件100的处理条件而改变。
利用真空模具把所述热源21和陶瓷纤维等绝热材料22一体化，把加热器2制作成规定的形状。在本实施方式中，加热器2采用呈方板状的形状。此外，加热器2的形状不限于此。例如，如果热处理炉1是有底圆筒形，则与其相对应，也可以把加热器2形成为半管形或四分之一管形。
热源21的一部分在绝热材料22的底面露出。绝热材料22截断来自热源21的热量。因此加热器2的红外线的放射方向具有指向性。即，加热器2从绝热材料22的底面朝向下方射出红外线。
在绝热材料22的上部形成有凸缘部22B。在把加热器2安装到热处理炉1上时，绝热材料22的主体部22A***所述安装孔1A中。然后用固定螺丝等把绝热材料22的凸缘部22B固定在热处理炉1的外壁上。由此，以热源21面对热处理炉1的内部的方式把加热器2安装在热处理炉1上。
在热处理炉1的内壁上，支承构件5安装在安装孔1A的开口周围。支承构件5支承后面叙述的透光构件3。
透光构件3配置在加热器2的下方，从热源21离开并与热源21相对。透光构件3把热源21与热处理炉1内的气氛隔开。作为透光构件3的材料，使用可以使从热源21放射出的红外线中的至少一部分红外线透过的材料，例如适合使用容易得到的石英玻璃。此外，透光构件3的材料不限于此。例如虽然价格稍贵，但是也可以使用氟化钡、氟化钙、蓝宝石等。
透光构件3呈板状。透光构件3的厚度例如为3～5mm左右。此外，透光构件3的厚度不限于所述范围。在透光率方面，透光构件3的厚度薄是有利的。
为了可靠地把热源21与热处理炉1内的气氛隔开，透光构件3与支承构件5之间的贴紧性越高越好。为了提高所述贴紧性，可以把透光构件3通过密封构件(图中没有表示)安装在支承构件5上。作为所述密封构件的材料，适合使用具有耐热性和耐溶剂性的氟系树脂或Si系树脂。
如后面叙述的那样，把透光构件3与热源21隔开是为了在热源21和透光构件3之间形成用于使冷却气体流动的空间300。此外，图1中的波浪线H表示从透光构件3的表面散发出的热量。
气体流通机构4构成为使冷却气体在空间300中流通。在本实施方式中，气体流通机构4具有气体导入管41和气体排出管42，冷却气体从气体导入管41导入，在空间300中流通，从气体排出管42排出。气体导入管41和气体排出管42被紧凑地埋设在热处理炉1内。
此外，气体流通机构4具有作为本发明的气流产生装置的一个例子的送风机43。送风机43通过送气管44与气体导入管41连接。在本实施方式中，在空间300中流动的冷却气体流量可以非常小，也不需要对流量的精细控制。因此送风机43可以选择价格低的额定小风量型的送风机。
此外，如上所述，除了把送风机43与气体导入管41连接来送入冷却气体的结构以外，也可以是把送风机43与气体排出管42连接来抽吸冷却气体的结构。
除此以外，使用高压储气瓶和调节气体流量的调节器，也可以构成气流产生装置。在该情况下，由于气流产生装置不耗电，所以可以降低运行成本。
冷却气体可以使用任意的不燃性气体，但适合使用大气(常温、常压的空气)。由于不用担心大气对环境的影响，不用构筑循环***和冷却***等，所以能以低成本实现气体流通机构。
被处理件100在热处理炉1内的与透光构件3的射出红外线一侧相对的区域中进行热处理。此外，也可以设置把被处理件100向所述区域移动的移动部件。具体地说，如图所示，具备输送辊6。此外，移动部件不限于输送辊6。例如也可以是输送带等。利用移动部件可以对被处理件100连续进行热处理，从而能提高作业效率。
如图所示，被处理件100即使比热处理炉1的全长(图1的左右宽度)长也没有问题。在该情况下，通过在热处理炉1的两个侧面设置开口(送入口1B和送出口1C)，可以自动地进行从热处理炉1外部如箭头S所示送入被处理件100、在热处理炉1内边依次进行热处理边输送的一系列作业。此外，在被处理件100是具有柔性的片状件的情况下，如图2所示，分别在送入口1B、送出口1C的外侧配置送出辊7和卷取辊8，能够以卷对卷的方式连续进行热处理。
按照本实施方式的热处理装置10，如果把透光构件3与被处理件100相对配置，则可以利用透射过透光构件3的红外线对被处理件100进行辐射加热，由此对被处理件100进行热处理(例如干燥)。此时，利用在空间300中按图中虚线箭头所示流动的冷却气体，冷却透光构件3。即，即使因从热源21放射的一部分红外线被透光构件3吸收，透光构件3具有热量，透光构件3的热量也被冷却气体夺走，因此透光构件3不会过热。
按照本发明，能够边抑制气氛温度的升高边高效地对被处理件进行加热处理。因此，在热处理时即使从被处理件100产生可燃性的气体(NMP等)，气氛温度也不会升高到燃点温度，没有***的危险性。
图3是表示使热源和透光构件成为一体的加热器单元一个例子的热处理装置主要部分的剖视图。在图3所示的加热器单元200的例子中，把支承构件5形成为上部具有凸缘部5B的筒形，把加热器2的主体部22A***到支承构件5的筒内部，利用凸缘部22B把加热器2固定在支承构件5上。因此可以形成使热源21和透光构件3成为一体的加热器单元200。
气体导入口41′和气体排出口42′贯通加热器2的凸缘部22B。气体导入口41′和气体排出口42′的一端与形成于热源21和透光构件3之间的空间300连接。因此，通过把气流产生装置与气体导入口41′或气体排出口42′的另一端连接，可以使冷却气体在空间300中流通。
在把加热器单元200安装在热处理炉1上时，把支承构件5的主体部5A***到热处理炉1的安装孔1A中。然后利用凸缘部5B通过固定螺丝等固定在热处理炉1的外壁上。由此，可以把加热器单元200构成为装拆自如。
对所述实施方式的说明应该被认为在各方面都是示例，并不是限制的内容。本发明的范围不是所述的实施方式，而是由权利要求表示。此外，本发明的范围也包括与权利要求等同的含意和范围内的所有的变形。

Claims (11)

1.一种加热器单元，其特征在于包括：
热源，放射红外线；
透光构件，与所述热源相对配置，把所述热源与气氛隔离，并且使所述红外线的至少一部分透过；以及
气体流通机构，构成为使冷却气体在形成于所述热源和所述透光构件之间的空间中流通。
2.根据权利要求1所述的加热器单元，其特征在于，所述气体流通机构包括与所述空间连接的气体导入口和气体排出口，所述冷却气体从所述气体导入口导入，在所述空间中流通，从所述气体排出口排出。
3.根据权利要求1或2所述的加热器单元，其特征在于，所述透光构件是石英玻璃制的。
4.一种热处理装置，其特征在于包括：
热处理炉，收容被处理件；
热源，放射红外线；
透光构件，与所述热源相对配置，把所述热源与所述热处理炉内的气氛隔离，并且使所述红外线的至少一部分透过；以及
气体流通机构，构成为使冷却气体在形成于所述热源和所述透光构件之间的空间中流通。
5.根据权利要求4所述的热处理装置，其特征在于，所述气体流通机构包括与所述空间连接的气体导入管和气体排出管，冷却气体从所述气体导入管导入，在所述空间中流通，从所述气体排出管排出。
6.根据权利要求5所述的热处理装置，其特征在于，所述气体导入管和所述气体排出管埋设在所述热处理炉中。
7.根据权利要求5所述的热处理装置，其特征在于，所述气体流通机构还包括气流产生装置。
8.根据权利要求6所述的热处理装置，其特征在于，所述气体流通机构还包括气流产生装置。
9.根据权利要求4～8中任一项所述的热处理装置，其特征在于，所述冷却气体是大气。
10.根据权利要求4～8中任一项所述的热处理装置，其特征在于，所述透光构件是石英玻璃制的。
11.根据权利要求4～8中任一项所述的热处理装置，其特征在于，所述热处理装置还包括移动部件，所述移动部件使所述被处理件向所述热处理炉内的与所述透光构件的射出红外线一侧相对的区域移动。
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