JP2023052066A - 材料を熱的又は熱化学的に処理する装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】材料、特にバッテリカソード材料を、熱的又は熱化学的に処理する装置を提供する。【解決手段】装置は、ハウジング16を有し、その中にプロセス室20がある。材料12又は材料を装填された支持構造40が移送システム28によってプロセス室内へ、あるいはプロセス室を通して移送可能である。プロセス室内のプロセス室雰囲気50は、加熱システム48によって加熱可能である。プロセスガスシステム64が設けられており、それを用いてプロセス室に、材料の熱処理に必要なプロセスガスが供給可能である。プロセスガスシステムが複数のローカル噴射装置68を有し、それらは、プロセスガスが主流方向を有する複数のローカルなプロセスガス流となって材料又は材料を装填された支持構造を標的として放出可能であるように、配置されている。【選択図】図1
Description
本発明は、材料、特にバッテリカソード材料を、熱的又は熱化学的に処理する、特に仮焼するための、以下のものを有する装置に関する:
a)ハウジング;
b)ハウジング内にあるプロセス室;
c)移送システム;これを用いて材料又は材料を装填された支持構造が移送方向においてプロセス室内へ、あるいはプロセス室を通して移送可能である;
c)加熱システム:これを用いて、プロセス室内を支配するプロセス室雰囲気が加熱可能である;
d)プロセスガスシステム;これを用いてプロセス室へ、材料の熱処理に必要なプロセスガスが供給可能である。
a)ハウジング;
b)ハウジング内にあるプロセス室;
c)移送システム;これを用いて材料又は材料を装填された支持構造が移送方向においてプロセス室内へ、あるいはプロセス室を通して移送可能である;
c)加熱システム:これを用いて、プロセス室内を支配するプロセス室雰囲気が加熱可能である;
d)プロセスガスシステム;これを用いてプロセス室へ、材料の熱処理に必要なプロセスガスが供給可能である。
本発明はさらに、材料、特にバッテリカソード材料を、熱的又は熱化学的に処理する、特に仮焼するための方法に関するものであって、それにおいて
a)材料又は材料を装填された支持構造が、材料(12)を熱処理する装置のプロセス室を通して移送され;
b)プロセス室内を支配するプロセス室雰囲気が加熱され;
c)プロセス室へ、材料の熱処理に必要なプロセスガスが供給される。
a)材料又は材料を装填された支持構造が、材料(12)を熱処理する装置のプロセス室を通して移送され;
b)プロセス室内を支配するプロセス室雰囲気が加熱され;
c)プロセス室へ、材料の熱処理に必要なプロセスガスが供給される。
この種の装置において、かつこの種の方法によって、たとえばリチウムイオンバッテリを形成する場合に、酸素を含む雰囲気内で粉末状のカソード材料の仮焼が行われる。粉末状のカソード材料は、たとえばリチウムを含む遷移金属前駆体であって、それが炉内でリチウム遷移金属酸化物に仮焼される。このプロセスにおいて、水酸化リチウム前駆体が使用されるか、あるいは炭酸リチウム前駆体が使用されるかに従って、リチウムを含む遷移金属前駆体から水又は二酸化炭素CO2が排ガスとして放出される。
酸素を含む雰囲気を維持するために、プロセス室へ新鮮なプロセスガスが供給されて、生じた水又は二酸化炭素CO2が、プロセス室雰囲気の連続的又は間欠的な吸い出しによって燃焼室から取り出される。
しかし原則的に、冒頭で挙げた種類の装置と方法は、他の材料を熱処理するためにも使用され、その材料はたとえば、プロセスガスの影響で熱的又は熱化学的に処理されなければならない工作物とすることもできる。
この種の炉内の温度は、1200℃までとなることができる。以下では、本発明を上述したカソード材料の熱処理の例において説明する。実際においてこの種の材料を仮焼する温度は、それ自体知られたように、処理すべき材料と使用される炉の種類に依存している。
冒頭で挙げた種類の、市場で知られている装置と方法において、プロセス室内へ吹き込まれるプロセスガスは、処理すべき材料への流れルート上で、プロセス室内にすでに存在する雰囲気と混合される。したがって最終的に材料へ達するこの混合ガスは、一方で、わずかな濃度のプロセスガスを含み、他方では特にプロセス室雰囲気内にすでに存在している排ガスを含んでいる。したがって処理すべき材料におけるプロセスガスの効果は、あまり満足のゆくように調節することはできず、材料を支配する雰囲気の管理と制御は、極めて困難である。
さらに、供給されるプロセスガスの温度は、通常、プロセス室内にすでにある雰囲気の温度よりずっと低い。供給されたプロセスガスは、処理すべき材料へ達する前にしばしば充分に加熱されないので、満足のゆく反応をもたらすことができないかもしれない。さらに、より冷たいプロセスガスが、材料支持体又は移送システムの他のコンポーネントから熱を吸収することがあり、それによって熱応力がもたらされることがあって、それがコンポーネントの摩耗の増大と場合によっては早期の不具合をもたらすことがあり得る。
プロセスガスは、処理すべき材料に達する場合に定められた流れ方向をもたず、したがって材料の直接近傍における雰囲気条件を明確に調節できない。さらにプロセスガスは、材料に達するまでかなりの時間を必要とする。
本発明の課題は、これらの考えを考慮する、冒頭で挙げた種類の装置と方法を提供することである。
この課題は、冒頭で挙げた種類の装置において、
f)プロセスガスシステムが複数のローカル噴射装置を有しており、複数のローカル噴射装置が、それぞれ主流方向を有する複数のローカルなプロセスガス流を、材料あるいは材料を装填された支持構造を標的として(gezeilt auf)放出(配送)可能であるように、配置(angeordnet)され、かつセットアップ(eingerichtet)されていることによって、解決される。
f)プロセスガスシステムが複数のローカル噴射装置を有しており、複数のローカル噴射装置が、それぞれ主流方向を有する複数のローカルなプロセスガス流を、材料あるいは材料を装填された支持構造を標的として(gezeilt auf)放出(配送)可能であるように、配置(angeordnet)され、かつセットアップ(eingerichtet)されていることによって、解決される。
それは、考察されるローカルなプロセスガス流は、当該箇所に応じて、対応する
主流方向の軸方向の延長上で材料及び/又は支持構造へ向けられているが、考察されるローカルなプロセスガス流のある割合は、この当接箇所へは絶対に達しないということである。というのは、ローカルなプロセスガス流は主流方向においてたとえば拡幅することがあり、かつ/又はプロセス室内の乱流と旋回が、ローカルなプロセスガス流の厳密な方向付けを阻止するからである。
主流方向の軸方向の延長上で材料及び/又は支持構造へ向けられているが、考察されるローカルなプロセスガス流のある割合は、この当接箇所へは絶対に達しないということである。というのは、ローカルなプロセスガス流は主流方向においてたとえば拡幅することがあり、かつ/又はプロセス室内の乱流と旋回が、ローカルなプロセスガス流の厳密な方向付けを阻止するからである。
しかしこのようにして、各場合において、所定量及び所定割合のプロセスガスが材料へ達することができ、それによって実際に材料を支配する反応条件を再現可能に調節することができる。すなわち、プロセス室内の材料もしくはすべての存在している支持構造内の材料を、同一もしくは定められた熱的及び雰囲気的条件にさらすことが、可能である。
その場合に、ローカル噴射装置の少なくとも1つが、複数の噴射ノズルを有していると、効果的である。そうすると1つのローカル噴射装置によって複数の方向付けされたプロセスガス流を発生させることができる。
噴射ノズルの少なくとも1つが動力又は手動で移動可能であり、それによってこの噴射ノズルによって発生されるプロセスガス流の主流方向が調節可能であると、特に効果的である。この場合において、たとえば、他の支持構造を使用しなければならず、あるいは移送システムが他のやり方に変更される場合に、適合を行うことができる。また、現場でプロセスガス流れ方向を変化させて、最適化することもできる。
好ましくは、少なくとも1つのローカル噴射装置が、噴射バーとして形成されている。
好ましくはこの種の噴射バーは、水平又は垂直に延びている;しかし水平及び/又は垂直の平面に対して傾斜した推移も、可能である。
少なくとも1つのローカル噴射装置がハウジングの底又は天井部に固定されていると、組立て技術的に効果的である。
好ましい変形例において、少なくとも1つのローカル噴射装置は、噴射壁の噴射壁セクションであって、その噴射壁がハウジングの内部空間をプロセス室と吹き込み空間(吹き込み室、以下同じ)に分割し、その吹き込み空間へプロセスガスが供給可能である。
その場合にプロセスガスが吹き込み空間からプロセス室内へ流入することができるようにするために、噴射壁セクションは好ましくは複数の透孔、特に通過スリットを有しており、それがプロセス室を吹き込み空間と流体接続する。
展開において、移送システムは少なくとも1つのプロセスハウジングを有しており、その上で材料又は材料を装填された支持構造が移送方向においてプロセス室内へ、又はそれを通して移送可能であって、その場合にプロセスハウジングは少なくとも1つの噴射壁セクションを有している。
プロセスハウジングの噴射壁セクションが、壁内部空間を有する中空壁として形成されており、その壁内部空間へプロセスガスが供給可能であると、好適である。
プロセスガスシステム又は少なくとも1つのローカル噴射装置が次のように、すなわち複数のプロセスガス流が移送方向及び水平の参照平面に関して種々の角度で放出可能であるように、セットアップされていると、特に効率的な流れガイドが可能である。
移送システムが、材料のための少なくとも1つの支持構造を有していると、移送技術的に効果的である。これは特に、言及されたカソード材料のような材料の場合である。
さらに、複数の支持構造が移送フレームを形成し、その移送フレームが流れ通路を有し、それを通して支持構造の、材料を収容するそれぞれの内部空間が、流れ技術的に(流れとして、以下同じ)周囲との接続が保持されていると、効果的である。このようにしてプロセスガスが障害(物)なしで支持構造内の材料へ達することができることが、保証されている。
それに合わせて、ローカル噴射装置が、プロセスガス流の少なくとも一部が1つ又は複数の流れ通路を通って流れるように、セットアップされ、かつ調節されていると、効果的である。
移送システムに合わせて、プロセス室内のできるだけ均質な温度分布とプロセスガスの目的に合わせた供給を達成するために、移送システムが移送路又は複数の移送レーンを有し、それ又はそれらに沿って支持構造が移送され、かつ、プロセスガスシステムのローカル噴射装置及び/又は加熱システムの加熱部材が移送路又は少なくとも1つの移送レーンの片側又は両側に配置されていると、効果的である。
複数の移送レーンが設けられている場合に、2つの隣接する移送レーンが互いに離隔しており、それによってそこに中間領域が形成され、その中に加熱システムの加熱部材及び/又は1つ又は複数のローカル噴射装置が配置されていると、効果的である。
特に噴射バーと組み合わせて、加熱システムが加熱部材を有し、その加熱部材が垂直の加熱バーとして形成されていると、効果的である。
プロセスガスシステムが、種々のローカル噴射装置に様々な種類のプロセスガスを供給することができるようにセットアップされていると、特に効果的である。空間的に定められた、ローカル噴射装置の放出幾何学配置によって、プロセス室内に他の種類の処理用の種々の雰囲気を有する様々な領域を形成することが可能であり、これらの様々な領域を空間的に互いに分離する必要はない。
上述した課題は、冒頭で挙げた種類の方法において、同様に、
d)プロセスガスが、それぞれ主流方向を有する複数のローカルなプロセスガス流となって材料に、あるいは材料を装填された支持構造に、制御された仕方で放出される、
ことによって解決される。
d)プロセスガスが、それぞれ主流方向を有する複数のローカルなプロセスガス流となって材料に、あるいは材料を装填された支持構造に、制御された仕方で放出される、
ことによって解決される。
その場合に特に、上述した装置のいくつかの、あるいはすべての特徴を有する熱処理する装置が使用される。
方法の利点は、装置について説明した利点に相当する。
方法の利点は、装置について説明した利点に相当する。
以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。
まず、図1から4を参照する。これらにおいて符号10は材料12を熱処理する装置である。以下においては、簡略化するためにこの装置10は炉10と称する。
材料12は、たとえば冒頭で説明したバッテリカソード材料14であって、それは、バッテリを製造する場合に炉10内で熱処理によって仮焼されなければならない。
炉10は、底16a、天井部16b及び2つの垂直の側壁16cと16dを備えたハウジング16を有しており、そのハウジングが内部空間18を画成し、その中にプロセス室20がある。したがってハウジング16は、プロセス室20のハウジングである。場合によっては、炉10の内部空間18を、ハウジング16を包囲する別のハウジングによって画定することもできる。図1において認識されるように、プロセス室20は、ハウジング16の入口22と出口24の間に延びており、それらはそれぞれゲート26によって閉鎖可能である。代替的に、開放した入口22と開放した出口24又はそれとは逆にそれぞれ気密のダブルゲートロックを設けることもでき、それによって炉内の雰囲気を周囲雰囲気から分離することが保証される。
材料12は、移送システム28によって移送方向30においてプロセス室20を通して移送される;移送方向30は、図1のみに矢印で示されている。この実施例において、炉10は連続炉(Durchaufohen)として、そして具体的にはプッシャー炉として考えられており、それにおいて移送システム28が材料12を炉10を通して移送する。そのために移送システム28は移送路(Foerderbahn;移送トラック)32を有しており、それに沿って複数の載置底(Auflageboeden)34、いわゆるトレイが、それ自体知られているように、滑り移動される。図においては、それぞれ1つの載置底のみが参照符号を有している。
移送システム28は、駆動される押出しピストン38を備えた押出し装置36を有しており、その押出しピストンが載置底34を外側から入口22を通してプロセス室20内へ押し込む。その場合にこの載置底34は、すでにプロセス室20内にある、移送方向30における第1の載置底34に突き当たり、それによってプロセス室20内にあるすべての載置底34が場所1つだけさらに移動されて、移送方向30における最後の載置底34が出口24を通ってプロセス室20から押し出される。
それとして図示されていない変形例において、たとえばすべての種類のローラー式炉、ベルトコンベア式炉、チェーン式連続炉(Kettendurchlaufoefen)、通過炉(Durchfahroefen)及び同種のもののような、連続炉のためのそれ自体知られた他のコンセプトも可能である。代替的に、炉10は、1つの出入口のみを有するバッチ炉として形成することもできる。この場合においては、個々のチャージの材料12が、この出入口を通してプロセス室20内へ移送方向30に移送されて、熱処理され、その後また移送方向30とは逆の方向においてこの出入口を通してプロセス室20から取り出されて、そのようにして全体としてプロセス室20を通して移送される。
材料12は、その性質に従ってそのようなものとして移送システム28を用いて移送し、その場合にたとえば載置底34上に直接載置することができる。これは、たとえば、材料12が構造的な工作物である場合に、可能である。
この実施例において、材料12を装填した支持構造40が設けられており、その支持構造は、バッテリカソード材料14である場合に、英語の専門用語ではいわゆる匣鉢(Saggar,さや)と称される、燃焼シェル42として形成されている。この支持構造40は、積み重ねてセットして、複数の平面を有するシェルフ形状の移送フレーム44とすることができ、その場合にこの実施例においては、バッテリカソード材料14を装填したそれぞれ3つの支持構造40が1つの移送フレーム44を形成し、かつそれぞれ1つの載置底34が1つのこの種の移送フレーム44を支持する。移送フレーム44あたり2つ又は3つより多い、例えば4、5、6又はそれより多い平面も考えられる;可能な平面の数は、大体においてプロセス室20と支持構造40の組立て高さに依存している。変形例においては、移送フレーム44は、たとえば金属又はセラミックからなる別体の構成部品であって、それが複数の平面内に支持構造40を収容する。
支持構造40及びそれに伴って燃焼シェル42も、支持構造40を互いに積み重ねた場合に、移送フレーム44内に流れ通路46が残るようにセットアップされているので、支持構造40もしくは燃焼シェル42の、材料12を収容するそれぞれの内部空間は、プロセス室20の内部で周囲と流れ技術的に接続されたままとなる。図示される実施例において、移送フレーム44の周方向において、設けられている4つの側の各々にそれぞれ流れ通路46が存在しているので、移送方向30あるいはその逆における流れとそれに対して横方向の流れは、支持構造40もしくは燃焼シェル42内へ達する。
図1においては、コンポーネント40から46は、図1の右に示す移送フレームのみに参照符号が設けられている。図2は変形例を示しており、それにおいて各載置底34は唯一の支持構造40のみを連動させる。
炉10は、加熱システム48を有しており、それを用いてプロセス室20内を支配するプロセス室雰囲気50が加熱可能である。そのために加熱システム48は複数の電気的な加熱部材52を有しており、それらがプロセス室20内に配置されている。
図1から4に示す実施例において、加熱部材52は垂直の加熱バー54として形成されており、それらは移送路32に沿って側壁16c、16dに、互いに離隔してそれぞれの加熱バー列56a、56bとして配置されているので、移送路32は加熱バー列56a、56bの間に延びている。垂直の加熱バー54は、それぞれハウジング16の底16aに固定されている。加熱バー54の加熱出力は、各加熱バー54のために個別に、あるいは加熱バー54のグループのために、調節することができる。場合によっては、加熱バー54は複数の加熱セクションを有することもでき、それら自体は互いに分離して駆動することができる。
加熱部材52のこの配置及び後述する配置においても、支持構造40もしくは燃焼シェル42に対する加熱部材52の間隔は、ほぼ一定である。それによって炉10を通る支持構造40の良好な通過が可能になる。というのは、プロセス室20内の温度プロフィールにおける、その方向性を考慮しなければならない非均質性はわずかであり、あるいは最良の場合にはないからである。
材料12を熱処理する場合に、排ガス58が発生することがあり、その排ガスはプロセス室20から引き出されなければならない。この種の排ガス58は、図3においてのみ示され、そこでは短い破線で示されており、参照符号を有している。バッテリカソード材料14を仮焼する場合に、排ガス58として、たとえば上で述べた水又は二酸化炭素CO2が生じる。さらに、リチウムを含む相が放出されることがある。
排ガス58をプロセス室20から除去することができるようにするために、吸い出しシステム60が設けられており、その吸い出しシステムがハウジング16の底16a内に吸い出し開口部62を有しており、それらを介して排ガス58をプロセス室20から吸い出すことができる。そのためにさらに、送風機、導管、フィルタなどのような、必要とされ、かつそれ自体知られたコンポーネントは、見やすくするためにそれとして示されていない。そのほかにおいて、吸い出し開口部62は、図3、5、7及び9の横断面図においてだけ示されている。
炉10内では材料12に、プロセスガスが必要である熱処理をすることができる。言及されるバッテリカソード材料14においては、効率的に仮焼するために、たとえば酸素O2が必要とされ、その酸素は調整された空気の形式でプロセス室20内へ吹き込まれる。したがってこの場合においては、空気がこの種のプロセスガスである。それに含まれる酸素O2は、金属酸化物を形成する際に変換されて、水又は二酸化炭素CO2が生じる。他のプロセスにおいては、他のプロセスガスが必要とされることがあり得る。多くのプロセスにおいて、酸素を添加された空気又は純粋な酸素が必要となり、この種のプロセスガスの酸素割合は、21%から100%とすることができる。不活性ガスも、円滑な熱処理のために必要とされるプロセスガスと考えることができる。
したがって炉10はプロセスガスシステム64を有しており、それを用いてプロセス室20に、材料12の熱処理に必要なプロセスガス66を供給することができる。
以下で説明する、参照符号68から80を有する構成部分及びコンポーネントは、図では見やすくするためにすべてには参照符号が設けられていない。
プロセスガスシステム64は、複数のローカル噴射装置68を有しており、それらは、図3に示され、かつ冒頭で説明したように、それぞれ主流方向72を有する複数のローカルのプロセスガス流70として材料12又は材料12を装填した支持構造40を標的として配送することができるように、配置され、かつセットアップされている。
ローカル噴射装置68を補って、プロセスガスシステム64はさらに、それ自体知られているように、一般的なプロセスガス供給を行うことができる。そのためにプロセスガス66を、たとえば吹き込みボックスのような、適切に設けられた吹き込み装置を介してプロセス室20内へ吹き込むことができ、このようにして吹き込まれるプロセスガス66は、材料12及び/又は使用される支持構造40又は移送フレーム44へ向けて放出されることはない。
プロセスガス66、複数のプロセスガス流70およびそれぞれ対応する主流方向72は、図3においてのみ長い破線で示唆され、かつ参照符号を有している。
ローカル噴射装置66は、図1から4に示す実施例において、垂直の噴射バー74として形成されており、それらは、垂直の噴射バー74に沿って配置された複数の噴射ノズル76を有している。
噴射バー74は、実際においては金属、特に特殊鋼又はセラミックから形成されている。原則的に、該当する炉10内の条件に耐えることができる、すべての材料が考えられる。
垂直の噴射バー74は、移送方向30において左側で移送路32の側面を形成し、かつ移送路32に沿って互いに離隔して配置されているので、噴射バー列78が形成されており、その場合に2つの隣接する垂直の噴射バー74の間の間隔は等しい。垂直の噴射バー74は、それぞれハウジング16の底16aに固定されており、そこから全体を符号80で示す供給装置を介してプロセスガス66を供給される。そのために必要な送風機、導管、プロセスガス源などのようなコンポーネントは、見やすくするためにそれとして示されていない。
個々の噴射ノズル76は、単純な流出開口部として形成することができ、それらは円開口部、長円又はスリットとして形成することができる。代替的に、噴射ノズル76は、別体の構成ユニットとして垂直の噴射バー74によって包囲することもできる。この場合においては、噴射ノズル76は可動とすることができるので、放出されるローカルなプロセスガス流70の主流方向72は各噴射ノズル76のために個別に調節することができる。これが、図3にプロセスガス流70の種々のプロファイルによって明らかにされている。
流出開口部の形式の噴射ノズル76、別体の構成ユニットの形式の噴射ノズル76、及び種々のノズル幾何学配置を、互いに組み合わせることもできる。
噴射ノズル76は、対応する噴射バー74の基本構造に対してプロセス室20内へ張り出すことができる。
噴射ノズル76のそれぞれの調節は、垂直の噴射バー74を形成する場合に、たとえば垂直の噴射バー74の壁を通る流出開口部(出口開口部)のしかるべき斜めのプロファイルによって固定的に定めることができ、かつ使用すべき移送構造40及びそこから生じる移送フレーム44に合わせることができる。その場合に噴射ノズル76は、放出されるプロセスガス流70が平行に延びるように、あるいは図3に示すように、異なって延びるように、形成することができる。
その代わりに、あるいはそれに加えて、いくつかの、あるいはすべての噴射ノズル76を移動可能にし、かつ動力又は少なくとも手動で調節することができるので、ローカル噴射装置68は使用される炉10において異なる支持構造40もしくは燃焼シェル42及び/又は支持フレーム44に適合させることができる。
図3から同様に認識されるように、個々の噴射ノズル76は、それぞれ複数のプロセスガス流70がそれぞれ移送フレーム44の流れ通路46を通って、支持構造40によって収容される材料12へ達するように、セットアップされている。
プロセスガス流70は、移送方向30に関して90°の角度で、そしてまた移送方向30にあるいは移送方向30とは逆に90°より小さい角度でも、ローカル噴射装置68から放出することができる。さらにプロセスガス流は、水平の参照平面に対して平行に、あるいはこの種の水平の参照平面に対して上方又は下方へ向かって傾斜して、ローカル噴射装置68から放出することができる。これは、たとえば支持構造40もしくは移送フレーム44の部分による陰をできる限り少なくしようとする場合に、有意義である。その場合に移送方向30及び/又は水平の参照平面に対して種々の角度で、個々の噴射ノズル76から種々のプロセスガス流70をほぼ無秩序に放出することが、特に効果的であり得る。
一般的に言うと、ローカル噴射装置68は、プロセスガス流70を移送方向30と水平の参照平面に関して種々の角度で放出することができるように、セットアップされている。設けられているローカル噴射装置68が、たとえばそれぞれ唯一の噴射ノズル76のみを有している場合に、その放出角度は様々である。また一般的に言うと、いずれにしてもプロセスガスシステム64は、プロセスガス流70が適切に異なる角度で放出できるように、セットアップされている。
その場合に、プロセスガス流70を種々の角度で放出する、複数の噴射ノズル76は、同じ、あるいは異なる水平の平面内に配置することができる。
ローカル噴射装置68に基づいて、支持構造40が1つの同じ移送フレーム44の陰に入るか、あるいはまた支持構造40が2つの隣接する移送フレーム44によって相互に陰になるかは、問題にならない。ローカル噴射装置68によってすべての支持構造40とすべての材料12は、プロセス室20内でほぼ均一にプロセスガス66を供給及び接触されるので、すべての支持構造40内の材料12の熱処理は、高い程度において再現可能であり、かつ統一的に進行する。
一方で、このようにしてプロセスガス66は材料12のプロセス場所に達し、他方では生じた排ガス58、したがってここでは水又は二酸化炭素CO2は、プロセスガス流70によって押しやられて、そのようにして吸い出しシステム60によってプロセス室20から効果的に吸い出すことができる。
プロセスガス66をローカルに供給することによって、材料12のすぐ近傍のガス分圧が変化され、それが、次にプロセスパラメータに影響を与え、かつそれによって生じる製品の化学的及び物理的な特性に影響を与える。
プロセスガス66の制御された放出によって、生じる製品の品質を高めることができ、このようにして欠陥製品を減少させることができる。さらにプロセスガス66を節約することができる。
制御された仕方で放出されるプロセスガス流70を用いて、また、処理すべき材料12の温度を調節することが可能である;材料12の周囲における温度を均質化することも、材料12において制御された仕方で不等質の温度プロフィールをもたらすこともできる。これらの作用は、プロセスガスシステム64によってプロセスガス66を前もって制御された仕方で調整することによっても、ローカル噴射装置68によってプロセスガス66を適切に調整して放出することによっても、もたらすことができる。
ローカル噴射装置68によるプロセスガス66の放出は、連続的又は脈動的に行うことができる;これは、プロセスガスシステム64の適切な制御装置及び適切な制御手段によって調節される。いくつかのローカル噴射装置68を、又はローカル噴射装置68におけるいくつかの噴射ノズル76のみを、それらが連続的なローカルのプロセスガス流70を放出するように、設計し、かつ駆動することもでき、それに対して他のローカル噴射装置68、あるいは問題となるローカル噴射装置68の他の噴射ノズル76は、それらが脈動するプロセスガス流70を放出するように、設計し、かつ駆動することができる。
特に図4において良好に認識されるように、垂直の噴射バー74は垂直の加熱バー54に関して移送路32の方向に変位されており、かつそれぞれ2つの垂直の加熱バー54の間に配置されている。このようにして一方で、垂直の噴射バー74は材料12の近傍に配置されており、かつ他方では垂直の加熱バー54は移送路32の方向に陰にならない。
次に、図5から13を用いて他の実施例を説明する。これらの図においては、重要かつ言及される構成部分とコンポーネントのみに参照符号が設けられている。
図5は、炉10の第2の実施例を示している。この炉においては、垂直の加熱バー54も垂直の噴射バー74も、ハウジングの底16aではなく、その天井部16bに固定されており、それらは天井部から下方へ向かってプロセス室20内へ張り出している。
図6に示す第3の実施形態において、ローカル噴射装置68は垂直の噴射バー74の形式で移送路32の両側に配置されているので、そこに2つの噴射バー列78aと78bが形成されている。それぞれの噴射バー列78a、78bの垂直の噴射バー74は、垂直の加熱バー54に関して移送路32の同じ側で、ここでもそれぞれ移送路32の方向に変位され、かつそれぞれ2つの垂直の加熱バー54の間に配置されている。
図7と8は、炉10の第4の実施例を示しており、それにおいてローカル噴射装置68は垂直の噴射バーとしてでなく、水平の噴射バー82として形成されており、それらは移送方向30において移送路32に対して平行にその両側に延びている。その場合に複数の、この実施例においては3つの、水平の噴射バー82(それらは垂直の方向に離隔して配置されている)が水平のバーグループ84を形成しており、それに共通にプロセスガス66が供給される。そのために水平のバーグループ84の水平の噴射バー82は、接続導管86を介して流れ技術的に互いに接続されている。
その場合に個々の水平の噴射バー82は、移送フレーム44内の流れ通路46の高さ水準に適合する高さ水準に配置されているので、プロセスガス流70は移送フレーム44内の材料12へ良好に達することができる。
図1から5に示す実施例とは異なり、吸い出しシステム60の吸い出し開口部62は、移送路32の両側でハウジング16の底16a内に設けられている。これは一般に、原則的に噴射バーが移送路32の両側に設けられている場合である。というのは、その場合に排ガス58は移送方向30に対して横方向の2つの方向においても、移送フレーム44から押し出されるからである。原則的に吸い出し開口部62は、炉10内のすべての適当な位置に、天井部内及び種々の炉領域内の様々な位置に、設けることができる。吸い出し開口部62の配置のために、特に排ガス58の濃度が重要である;空気より軽い排ガス58の場合には、排ガス開口部62の高い位置、特に天井部内の位置も、提供され、空気より重い排ガス58の場合には、排ガス開口部62は炉10のより低い位置に、特にその底16a内に、設けられる。
図8によって認識されるように、個々の水平の噴射バー82は、プロセス室20の全長にわたっては延びていない。したがって移送方向30において複数の水平の噴射バー82が同じ高さに存在し、もしくは同様に複数の水平のバーグループ84が設けられている。
水平の噴射バー82は、垂直の噴射バー74と同じ材料から形成することができる。
図9は、第5の実施例を示しており、移送路32とその上で移送される載置底34は、1つの載置底34上で2つの移送フレーム44が移送方向32に関して並んで場所を占めるような広さで形成されている。
ここでも垂直の加熱バー54と垂直の噴射バー74が設けられており、その場合に示されている変形例において、垂直の加熱バー54は炉10のハウジング16の底16aに、垂直の噴射バー74は天井部16bに固定されている。
図10に示す第6の実施例において、垂直の加熱バー54と垂直の噴射バー74は、もはや移送方向30に対して横方向に変位されておらず、移送路32の各側において移送方向30に相前後して交互に配置されている。したがって移送路32に対する、もしくは材料12に対する、加熱バー54と噴射バー74の間隔は、同一である。
さらに図10は変形例を示しており、それにおいて移送路32が2つの移送レーン32a、32bに分割されており、それらの上で、1つの移送フレーム44のためにそれぞれ設計されている載置底34上にある移送フレーム44を互いに独立して移送することができる。そのために、移送システム28はハウジング16の入口22に各移送レーン32a、32bのために別々の、場合によってはそれぞれ別々の押出しピストン38を備えた押出し装置36を有しており、それについて図10においては部分表示であるために認識できない。
図11に示す第7の実施例においては、移送路32とその上で移送される載置底34はさらに拡大されているので、載置底34は3つの移送フレーム44を並べて収容することができる。
図10に示す第6の実施例における2つの移送レーン32a、32bに関する同様なやり方で、ここでは移送路32は3つの別々の移送レーンに分割することができ、それらの上で、1つの移送フレーム44のためにそれぞれ設計されている載置底34上にそれぞれ存在する移送フレーム44を、互いに独立して移送することができる。この場合において、移送システム28はハウジング16の入口22において、3つの移送レーンそれぞれのために個別の、場合によってはそれぞれ個別の押出しピストン38を備えた押出し装置36を有している。
図12に示す第8の実施例は、このコンセプトを採用しており、その場合にそこに存在している3つの移送レーン32a、32b、32cは、移送方向30に対して横方向に互いに離隔しているので、そこでは移送レーン32aと32bの間に第1の中間領域88aが、そして移送レーン32bと32cの間に第2の中間領域88bが形成されている。
ハウジング16の側壁16cと16dに沿った加熱バー列56aと56bに加えて、中間領域88aもしくは88b内に垂直の加熱バー54を備えた他の2つの加熱バー列56cと56dが設けられている。
第1の中間領域88a内には、さらに、垂直の噴射バー74を有する2つの噴射バー列78aと78bが設けられており、そのうちの第1の噴射バー列78aが、移送方向30において左の第1の移送レーン32aに、そして第2の噴射バー列78bは、移送方向30において中央の第2の移送レーン32bに対応づけられている。同様に、第2の中間領域88b内には、同様に第3の噴射バー列78cが配置されており、それは、移送方向30において右の第3の移送レーン32cに対応づけられている。
その場合に噴射バー74は、それぞれ中間領域88a、88b内の加熱バー54に関して、それぞれ対応づけられた移送レーン32a、32b又は32cの方向に変位して配置されている。
この実施例において、吸い出しシステム60の吸い出し開口部62は、ハウジング16の側壁16c、16d内に設けられている。
図13には、第9の実施例が示されており、それにおいて中間領域88a、88b内にそれぞれ垂直の加熱バー54と垂直の噴射バー74が交互に、かつその種の変位なしで配置されている。その場合に第1の中間領域88a内の垂直の加熱バー54は、移送方向30において常に交互に右と左へ向かって移送レーン32aと32bへ作用し、第2の中間領域88b内では移送方向30において常に交互に右と左へ向かって移送レーン32bと32cに作用する。
同様なやり方で、第1の中間領域88a内の垂直の噴射バー74はそのプロセスガス流70を、移送方向30において常に交互に右と左へ向かって移送レーン32aと32bの方向に放出し、第2の中間領域88b内では移送方向30において常に交互に右と左へ向かって移送レーン32bと32cの方向へ放出する。
ハウジング16の側壁16cに沿っても、垂直の加熱バー54と垂直の噴射バー74が交互に配置されているが、それらはすべてそれぞれ第1の移送レーン32aの方向に作用する。ハウジング16の反対側の側壁16dに沿って、同様に垂直の加熱バー54と垂直の噴射バー74が交互に配置されており、それらはすべてそれぞれ第3の移送レーン32cの方向に作用する。
図13において認識されるように、個々の移送レーン32a、32b及び32c上の移送フレーム44は、移送方向30において互いに対して変位して移送される。
同様な中間領域は、図10に示す実施例における2つの移送レーン32aと32bの場合にも設けることができ、その場合には加熱システム48の加熱部材52とプロセスガスシステム64のローカル噴射装置68も同様に配置することができる。
2つの移送レーンの間に中間領域が設けられている場合に、そこに吸い出しシステム60の吸い出し開口部62も設けることができる。すなわち、一方の側からプロセスガス66が供給され、排ガス58が中央で吸い出されることによって、ほぼ対称の流れ状況を生じさせることができる。
材料12を熱処理する場合に、その際に材料12に2つの異なるプロセスステップにおいて異なるプロセスガスが供給されなければならないことが、必要になる場合がある。この場合においてプロセス室20は少なくとも2つのプロセス領域を有している。その場合にこれらのプロセス領域内にあるローカル噴射装置68には、プロセスガスシステム64からそれぞれのプロセス領域に必要なプロセスガスが互いに独立して供給される。その場合にそれぞれのプロセス領域内のそれぞれのローカル噴射装置68の駆動に必要なパラメータは、互いに独立して調節することができる。それに数えられるのは、それぞれのプロセスガスの種類の他に、特にその温度、排ガス圧及び単位時間あたり放出される体積である。
それとして示されない変形例において、加熱部材52とローカル噴射装置68は組み合わせて、1つのローカル加熱噴射装置とすることができる。このようにして特に、プロセスガス66が噴射ノズル76から流出する際に、さらにそれを熱的に調節することも可能である。
説明したすべての実施例において、加熱部材52は垂直の加熱バー54として形成されている。それとして図示されない変形例において、その代わりに、あるいはそれに加えて水平の加熱部材を設けることもできる。この種の水平の加熱部材は、プロセス室20の全長にわたって延びることができる。1つの変形例において、移送方向30に互いに連続する複数の水平の加熱部材を配置することもでき、それらはそれぞれプロセス室20の1つのセクションにわたってだけ延びている。垂直方向において、それぞれ複数の水平の加熱部材をそれぞれ互いに対して離隔して設けることができる。
ハウジング16の入口22又は出口24に配置されている、ローカル噴射装置68は、プロセス室20内のプロセスガス雰囲気50がハウジング16の外部の周囲雰囲気と混合することを阻止し、あるいは少なくとも減少させるために、それぞれの流れをロックするように、使用することができる。
それとして図示されない他の変形例において、ローカル噴射装置68は移送方向30において不規則な間隔又は不規則なグループ分けで配置することができる。これは特に、熱処理をたとえば互いに続く熱段階において行おうとする場合に、効果的である。代替的にプロセスガスシステム64は、種々のローカル噴射装置68が単位時間あたり放出される体積において、かつ/又はその温度において異なる様々なプロセスガス流70を放出することができるように、セットアップされることもできる。
さらに、説明された実施例において、ローカル噴射装置68は側壁16cと16dにおいて、かつ/又は中間領域86aもしくは86b内で、移送方向30に対して垂直に延びる幾何学的直線上に配置されている。それとして図示されない変形例において、ローカル噴射装置68はこの種の幾何学的な直線に関して互いに変位して配置することもできる。これがたとえば図13において、側壁16c、16dにおけるローカル噴射装置68と比較した、中間領域86a、86b内のローカル噴射装置68の場合である。中間領域86a、86b内の互いに対向するローカル噴射装置68自体は、それぞれ共通のこの種の幾何学的直線上に位置している。側壁16c、16dにおける互いに対向するローカル噴射装置68は、同様に共通のこの種の幾何学的直線上に位置しているが、その直線は中間領域86a、86b内のローカル噴射装置68に関する幾何学的直線とは異なる。したがって支持構造40に対するローカル噴射装置68の間隔は、異なることができる。
それとして図示されない変形例において、垂直の噴射バー74は、それぞれプロセスガス流70を種々の方向に放出する噴射ノズル76を有することもできる。
補足的な変形例において、ローカル噴射装置はハウジング16の側壁16c、16dを通して案内すること、あるいはその中に一体化することができる。その場合に該当する噴射バー74は、垂直又は水平に延びることもできる。たとえば移送路32又は移送レーン32a、32bあるいは32a、32b、32cと加熱部材52との間のセラミックプレート又は組積造(Mauerwerk)の形式で設けられる噴射壁も、考えられる。さらにローカル噴射装置68を載置底34又は支持フレーム44によって一緒に案内することもできる。
他の変形例において、ローカル噴射装置68は、プロセスガス流70が制御された吸い出しによって発生され、その吸い出しによってプロセスガス66が支持構造40と材料12へ吸い出されるように、設計することもできる。そのためにたとえば吸い出しパイプを設けることができ、その吸い出しパイプは移送路32と使用される支持構造40もしくは支持フレーム44の近傍へ達する。したがって材料12において生じる排ガス58は、直接吸い出すことができ、その場合にそこに負圧が生じ、他の箇所においてプロセス室20内へ吹き込まれたプロセスガス66が制御された仕方で流れ込む。
図14は、炉10の第10の実施例を示しており、それにおいてプロセスガスシステム64のローカル噴射装置68は、噴射壁92の噴射壁セクション90によって形成されており、それらがそれぞれ噴射ノズル76を有している。噴射壁92は、耐火材料からなる。
噴射壁92が移送路32の両側で側面を形成し、かつ内部空間18をプロセス室20とそれぞれプロセス室20の側面を形成する吹き込み空間94に分割し、それらはプロセスガスシステム64に付属し、かつ供給装置80を介してプロセスガス66を供給される。そのためにこの実施例においては、吹き込み開口部96が流れ空間94の底に設けられている。
噴射ノズル76は、噴射壁92の噴射壁セクション90において透孔(Durchgangsoeffnungen、通過開口部)98として形成されている。変形例においては、噴射ノズル76は噴射壁セクション90において別体の構成ユニットとして設けることもでき、その構成ユニットは噴射壁セクション90内に移動可能に支承することもできる。噴射ノズル76、すなわち透孔98は、吹き込み空間94をその間に配置されたプロセス室20と流体的に接続する。吹き込み空間94内には、さらに加熱部材52が配置されているので、この加熱部材は流れ空間94内のプロセスガス66にも作用する。その場合に各透孔98からプロセスガス66がそれぞれのプロセスガス流70としてプロセス室20内へ流入する。変形例においては、プロセス室20内に加熱部材52を設けることもできる。
噴射壁92の壁材料と壁構造は、判断基準に従って選択することができ、その判断基準において加熱部材52の熱エネルギーがほとんど損失なしかつ遅延なしでプロセス室20内及び材料12へ達し、その材料は移送フレーム44内に配置されている。
この実施例において、噴射壁セクション90内の透孔98は、水平に延びる通過スリット100として形成されている。個々の通過スリット100は、移送フレーム44内の流れ通路46の高さ水準に合わせた高さ水準に配置されているので、プロセスガス流70がそこの材料12へ良好に達することができる。図14においても、図15と16においても、各載置底34上に唯一の支持構造40のみが示されている。透孔98の他の幾何学配置及び方向付けが可能である。
この炉10は、次のように機能する:すなわちプロセスガス66が供給装置80によって吹き込み空間94内へ吹き込まれ、吹き込み空間94を貫流し、その後両側から噴射壁92の噴射ノズル76を通してプロセスガス流70としてプロセス室20内へ流入し、そこでプロセスガス流70がそれぞれ移送フレーム44の流れ通路46を通って、支持構造40によって収容される材料12へ達する。
上述した噴射ノズル76の場合のように、噴射壁92内の透孔98も次のように、すなわちプロセスガス流70が水平の参照平面に対して平行に、あるいはこの種の水平の参照平面に対して上方又は下方へ傾斜して、ローカル噴射装置68から、すなわちここでは噴射壁92の噴射壁セクション90から、放出されるように、セットアップすることができる。
プロセス室20からの排ガス58の吸い出しは、ここでもプロセス室20の底に設けられた吸い出しシステム60の吸い出し開口部62を通して行われる。
図15は、変形された第11の実施例を示しており、それにおいて移送路32の片側のみで、噴射壁セクション90が噴射壁92を形成しており、それによってこの側においてのみ、プロセス室20の隣にプロセスガス流66のための吹き込み空間94が形成されている。
移送路32の反対側には、吸い出し壁102が設けられており、それがプロセス室20を吸い出し室104から分離している。吸い出し室104内には、吸い出しシステム60の吸い出し開口部62が設けられている。吸い出し壁102は、多数の透孔106を有しており、それらがプロセス室20を吸い出し室104と流体接続する。
実際において、噴射壁92と吸い出し壁102及びその透孔98もしくは透孔106は、構造的に同一である。噴射壁もしくは吸い出し壁の名称は、プロセス室20に関する技術的機能から生じる。一般的に表現すると、噴射壁92も吸い出し壁102も、貫流壁108である。
図15において認識されるように、吹き込み空間94内にのみ、加熱部材52が加熱バー列56a内に配置されている。変形例において、加熱部材52は吸い出し室104内及び/又はプロセス室20内にも設けることができる。
図15に示す炉10において、吹き込み空間94は供給装置80によってプロセスガス66を供給され、そのプロセスガスは噴射壁92を通してプロセス室20内へ達して、そこで材料12へ流れ、もしくは移送フレーム44を通って流れる。プロセス室20から排ガス58と余剰のプロセスガス66が吸い出し壁102内の透孔106を通して吸い出し空間104内へ流入し、その吸い出し空間からその後吸い出し開口部62を介して吸い出される。
このような噴射壁92及び/又は吸い出し壁102は、図9から13に示す実施例においてもそれぞれ移送方向30において右と左に、それぞれ複数の移送レーン32a、32bもしくは32a、32bと32cの1つのものと並んで設けることができる。場合によっては2つの移送レーン32a、32bもしくは32b、32cの間にそれぞれ吹き込み空間94を、そして両側にマルチレーンの移送路32と並んでそれぞれ吸い出し空間104を形成することもできる。
図16は、炉10の第12の実施例を示している。この炉10において、移送システム28は複数のプロセスハウジング110を有しており、それを用いて材料12を有する支持構造40がプロセス室20を通って移送される。図16に示す炉10において、この種のプロセスハウジング110は載置底34の1つと、その載置底34によって一緒に案内される2つの噴射壁セクション90とを有している。その場合にプロセスハウジング110において、それぞれ2つの噴射壁セクション90が移送方向30に対して垂直の方向における両側で載置底34に固定されているので、噴射壁セクション90が載置底34と共にプロセス室を通って移動する。その場合に噴射壁セクション90は、天井部16bに接して案内されるので、そのために噴射壁セクションはそこでガイドレール112内で走行する。
プロセスハウジング110においてハウジングという概念は、それが閉鎖されていることを意味していない。この実施例において、プロセスハウジングはたとえば、少なくとも移送方向30又はその逆を向く前側において開放している。
この種の複数のプロセスハウジング110が1つのプロセス室20内に相前後して配置されている場合に、その噴射壁セクション90は移送方向30においてそれぞれ噴射壁92を形成しており、ここでも移送路32の両側に2つの吹き込み空間94が生じる。吸い出しシステム60の吸い出し開口部62は、プロセス室20内でハウジング16の天井部16bに設けられており、したがって図16においては認識されない。
したがってプロセスハウジング110の所定の載置底34上に配置されている、1つ又は複数の支持構造40に関して、噴射壁セクション90は固定的に配置されている。
このようにして、複数の支持構造40が1つの載置底34上に積み重ねられた場合に、支持構造40に関して、もしくは流れ通路46に関して、透孔98は常に等しい位置及び方位にある。すなわち材料12は、プロセス室20内の支持構造40の各位置において、常に等しくかつ再現可能な程度においてプロセスガス66を接触させることができる。
それとは異なり、図14と15に示す実施例においては、支持構造40は移送方向30において2つの隣接する透孔98の間の領域内にあるので、この移送状況においては、支持構造40が透孔106の隣にある移送状況におけるよりも、材料12へ達するプロセスガス66は少ない。
プロセスハウジング110は、もともとは移送システム28に属しているが、噴射壁セクション90と共に、プロセスガスシステム64に対応づけられたコンポーネントも有している。
変形例において、プロセスハウジング110は1つの噴射壁92の1つの噴射壁セクション90のみを有することができ、その場合に反対側には全体として形成されている吸い出し壁102の該当する噴射壁セクションが設けられている。この場合においてプロセスハウジング110はプロセスガス66によって貫流され、排ガス58は吸い出し壁102を通して吸い出される。この場合においてプロセスハウジング110は、吸い出しシステム60に対応づけられたコンポーネントも有している。
図17には、第13の実施例として炉10が示されており、それにおいてプロセスハウジング110の噴射壁92の噴射壁セクション90は、壁内部空間116を有する中空壁114として形成されており、その壁内部空間が透孔98を介してプロセス室20と流体接続されている。中空壁114は、その下方の幅狭側面にそれぞれ通路118を有しており、それを通してプロセスガス66が壁内部空間116内へ流入することができる。2つの中空壁114は、この場合において噴射壁92として用いられる。
この目的のために、プロセスガスシステム64は、ハウジング16の底16aに、各中空壁114のために、U字状の横断面を有する溝120を有しており、その溝の上方の端縁上に中空壁114が滑り移動するように載置されている。中空壁114は、移送方向30において前と後ろに、下方へ張り出すシール122を有しており、それらのシールがそれぞれの溝120内へ張り出しており、かつ溝120の横断面に対して相補的に対応する。移送方向30においてこれらのシール122の間で、溝120内にプロセスガス用の移動可能な入口チャンバ124が形成されており、それがプロセスハウジング110と共に移動する。シール122は、この入口チャンバ124を気密に密閉せず、むしろシール122の端縁と供給溝120との間には間隙が残る。しかしこれは、入口チャンバ124内へ流入するプロセスガス66によって過圧を構築するのに充分であるので、プロセスガス66は入口チャンバ124から通路118を通って中空壁114の壁内部空間116内へ流入して、そこから透孔98を通ってプロセス室20内へ、そして支持構造40内の材料12へ達する。
溝120は、移送方向30において規則的な間隔で開口部を有しているが、それらは図では認識できない。溝120のこれらの開口部は、移送方向30において、プロセスハウジング110がプロセス室20を通して移送される場合に、移動する入口チャンバ124が常に少なくとも1つの開口部を覆うことを保証する間隔で配置されている。これらの開口部を通してプロセスガス66を供給溝120内へ吹き込むことができ、その後そのプロセスガスは移動する入口チャンバ124を通って中空壁114内へ流入する。
中空壁114を有する複数のプロセスハウジング110がプロセス室20内に相前後して配置されている場合に、プロセス室20は加熱空間126によって側面を形成されており、それらの加熱空間内に加熱部材52が配置されている。中空壁114は、加熱部材52からの熱エネルギーが、ほとんど損失なしかつ遅延なしで、プロセス室20内へ、そして移送フレーム44内に配置されている材料12へ達するように、構成されている。代替的にプロセスガス66だけでプロセス室20内の必要な温度をもたらすこともでき、そのためにプロセスガス66がそのように調整され、加熱されて供給溝120内へ吹き込まれる。
吸い出しシステム60は、ここで説明した実施例においても、吸い出し開口部62を通して排ガス58を吸い出し、それらの吸い出し開口部はプロセス室20の領域内でハウジング16の天井部16bに配置されている。
しかし変形例においては、2つの中空壁114の一方だけが噴射壁92として用いられ、他の中空壁114は吸い出し壁102と考えることもできる。この場合においてこの吸い出し壁102に属する溝120の開口部を介してプロセスガス66は吹き込まれず、排ガス58と余剰のプロセスガス66が吸い出される。
それとして図示されない他の変形例において、中空壁114は、上側に透孔118に相当する透孔を有することができ、その場合にハウジング16の天井部16bに中空壁114に対して相補的な溝が設けられており、その溝は溝120に相当し、かつ適切な開口部を有し、その開口部はプロセスガス66を吹き込むため、あるいは排ガス58を吸い出すために用いられる。同様にして、中空壁114は上方へ張り出すシールを有している。
複数の移送レーン32a、32b、又は32a、32b、32cを有する移送システム28において、中空壁114は2つの支持構造40の間に設けることができる。その場合に選択的に、この種の中空壁114は両側へ向かって透孔98を有し、あるいは2つの中空壁114が並べて配置されており、それらの透孔98は逆の方向を向いている。場合によってはプロセスハウジング110は上に、図19に破線で示唆する天井を有することができる。
複数の移送レーン32a、32b、又は32a、32b、32cを有する移送システム28において、中空壁114は2つの支持構造40の間に設けることができる。その場合に選択的に、この種の中空壁114は両側へ向かって透孔98を有し、あるいは2つの中空壁114が並べて配置されており、それらの透孔98は逆の方向を向いている。場合によっては、プロセスハウジング110は上に、図19に破線で示唆する天井を有することができる。以下に本発明の非限定的な態様の例を示す。
(態様1)
材料(12)、特にバッテリカソード材料(14)を、熱的又は熱化学的に処理する、特に仮焼するための装置であって、
a)ハウジング(16)を有し、
b)ハウジング(16)内に設けられたプロセス室(20)を有し、
c)移送システム(28)を有し、前記移送システムによって材料(12)又は材料(12)を装填された支持構造(40)が移送方向(30)にプロセス室(20)内へ、あるいはそれを通して移送可能であって、
d)加熱システム(48)を有し、前記加熱システムによってプロセス室(20)内を支配するプロセス室雰囲気(50)が加熱可能であり、
e)プロセスガスシステム(64)を有し、前記プロセスガスシステムによってプロセス室(20)に、材料(12)の熱処理のために必要なプロセスガス(66)が供給可能である、
ものにおいて、
f)プロセスガスシステム(64)が複数のローカル噴射装置(68)を有しており、前記ローカル噴射装置が次のように、すなわち、それぞれ主流方向(72)を有する複数のローカルなプロセスガス流(70)のプロセスガス(66)が、材料(12)あるいは材料(12)を装填された支持構造(40)を標的として放出可能であるように、配置され、かつセットアップされている、
ことを特徴とする装置。
(態様2)
ローカル噴射装置(68)の少なくとも1つが、複数の噴射ノズル(76)を有している、ことを特徴とする態様1に記載の装置。
(態様3)
噴射ノズル(76)の少なくとも1つが、動力又は手動で移動可能であるので、この噴射ノズル(76)によって発生されるプロセスガス流(70)の主流方向(72)が調節可能である、ことを特徴とする態様2に記載の装置。
(態様4)
少なくとも1つのローカル噴射装置(68)が、噴射バー(74)として形成されている、ことを特徴とする態様1から3のいずれか1項に記載の装置。
(態様5)
噴射バー(74)が水平又は垂直に延びている、ことを特徴とする態様4に記載の装置。
(態様6)
少なくとも1つのローカル噴射装置(68)が、ハウジング(16)の底(16a)又は天井部(16b)に固定されている、ことを特徴とする態様1から5のいずれか1項に記載の装置。
(態様7)
少なくとも1つのローカル噴射装置(68)が噴射壁(92)の噴射壁セクション(90)であって、前記噴射壁がハウジング(16)の内部空間(18)をプロセス室(20)と吹き込み空間(94)に分割し、前記吹き込み空間へプロセスガス(66)が供給可能である、ことを特徴とする態様1から6のいずれか1項に記載の装置。
(態様8)
噴射壁セクション(90)が複数の透孔(98)、特に通過スリット(100)を有しており、前記通過スリットがプロセス室(20)を吹き込み空間(94)と流体接続する、ことを特徴とする態様7に記載の装置。
(態様9)
移送システム(28)が少なくとも1つのプロセスハウジング(110)を有しており、前記プロセスハウジング上で材料(12)又は材料(12)を装填された支持構造(40)が移送方向(30)においてプロセス室(20)内へ、あるいはそれを通して移動可能であって、その場合にプロセスハウジング(110)が少なくとも1つの噴射壁セクション(90)を有している、ことを特徴とする態様7又は8に記載の装置。
(態様10)
プロセスハウジング(110)の噴射壁セクション(90)が、壁内部空間(116)を有する中空壁(114)として形成されており、前記壁内部空間へプロセスガス(66)が供給可能である、ことを特徴とする態様9に記載の装置。
(態様11)
プロセスガスシステム(64)又は少なくとも1つのローカル噴射装置(68)が、複数のプロセスガス流(70)を移送方向(30)及び水平の参照平面に関して種々の角度で放出可能であるように、セットアップされている、ことを特徴とする態様1から10のいずれか1項に記載の装置。
(態様12)
移送システム(28)が、材料(12)用の少なくとも1つの支持構造(40)を有している、ことを特徴とする態様1から11のいずれか1項に記載の装置。
(態様13)
複数の支持構造(40)が移送フレーム(44)を形成し、前記移送フレームが流れ通路(46)を有しており、前記流れ通路を通して支持構造(40)の、材料(12)を収容するそれぞれの内部空間が周囲と流れ技術的に接続されたままとなる、ことを特徴とする態様12に記載の装置。
(態様14)
ローカル噴射装置(68)が、プロセスガス流(70)の少なくとも一部が1つ又は複数の流れ通路(46)を通って流れるように、セットアップされ、かつ調節されている、ことを特徴とする態様13に記載の装置。
(態様15)
移送システム(28)が移送路(32)又は複数の移送レーン(32a、32b;32a、32b、32c)を有しており、それ又はそれらに沿って支持構造(40)が移送され、かつ
プロセスガスシステム(64)のローカル噴射装置(68)及び/又は加熱システム(48)の加熱部材(52)が、移送路(32)又は少なくとも1つの移送レーン(32a、32b;32a、32b、32c)の片側又は両側に配置されている、
ことを特徴とする態様1から14のいずれか1項に記載の装置。
(態様16)
2つの隣接する移送レーン(32a、32b;32b、32c)が互いに離隔しているので、そこに中間領域(88a、88b)が形成されており、前記中間領域内に加熱システム(48)の加熱部材(54)及び/又は1つ又は複数のローカル噴射装置(68)が配置されている、ことを特徴とする態様15に記載の装置。
(態様17)
加熱システム(48)が加熱部材(52)を有し、前記加熱部材が垂直の加熱バー(54)として形成されている、ことを特徴とする態様1から16のいずれか1項に記載の装置。
(態様18)
プロセスガスシステム(64)が、種々のローカル噴射装置(68)に異なる種類のプロセスガス(66)を供給することができるように、セットアップされている、ことを特徴とする態様1から17のいずれか1項に記載の装置。
(態様19)
材料(12)、特にバッテリカソード材料(14)を熱的又は熱化学的に処理する、特に仮焼する方法であって、
a)材料(12)又は材料(12)を装填した支持構造(40)が、材料(12)を熱処理する装置(10)のプロセス室(20)を通して移送され、
b)プロセス室(20)内を支配するプロセス室雰囲気(50)が加熱され、
c)プロセス室(20)に、材料(12)の熱処理に必要なプロセスガス(66)が供給される、
ものにおいて、
d)プロセスガス(66)が、それぞれ主流方向(72)を有する複数のローカルなプロセスガス流(70)となって材料(12)又は材料(12)を装填した支持構造(40)を標的として放出される、ことを特徴とする、方法。
(態様20)
態様1から18のいずれか1項に記載の装置が使用される、ことを特徴とする態様19に記載の方法。
(態様1)
材料(12)、特にバッテリカソード材料(14)を、熱的又は熱化学的に処理する、特に仮焼するための装置であって、
a)ハウジング(16)を有し、
b)ハウジング(16)内に設けられたプロセス室(20)を有し、
c)移送システム(28)を有し、前記移送システムによって材料(12)又は材料(12)を装填された支持構造(40)が移送方向(30)にプロセス室(20)内へ、あるいはそれを通して移送可能であって、
d)加熱システム(48)を有し、前記加熱システムによってプロセス室(20)内を支配するプロセス室雰囲気(50)が加熱可能であり、
e)プロセスガスシステム(64)を有し、前記プロセスガスシステムによってプロセス室(20)に、材料(12)の熱処理のために必要なプロセスガス(66)が供給可能である、
ものにおいて、
f)プロセスガスシステム(64)が複数のローカル噴射装置(68)を有しており、前記ローカル噴射装置が次のように、すなわち、それぞれ主流方向(72)を有する複数のローカルなプロセスガス流(70)のプロセスガス(66)が、材料(12)あるいは材料(12)を装填された支持構造(40)を標的として放出可能であるように、配置され、かつセットアップされている、
ことを特徴とする装置。
(態様2)
ローカル噴射装置(68)の少なくとも1つが、複数の噴射ノズル(76)を有している、ことを特徴とする態様1に記載の装置。
(態様3)
噴射ノズル(76)の少なくとも1つが、動力又は手動で移動可能であるので、この噴射ノズル(76)によって発生されるプロセスガス流(70)の主流方向(72)が調節可能である、ことを特徴とする態様2に記載の装置。
(態様4)
少なくとも1つのローカル噴射装置(68)が、噴射バー(74)として形成されている、ことを特徴とする態様1から3のいずれか1項に記載の装置。
(態様5)
噴射バー(74)が水平又は垂直に延びている、ことを特徴とする態様4に記載の装置。
(態様6)
少なくとも1つのローカル噴射装置(68)が、ハウジング(16)の底(16a)又は天井部(16b)に固定されている、ことを特徴とする態様1から5のいずれか1項に記載の装置。
(態様7)
少なくとも1つのローカル噴射装置(68)が噴射壁(92)の噴射壁セクション(90)であって、前記噴射壁がハウジング(16)の内部空間(18)をプロセス室(20)と吹き込み空間(94)に分割し、前記吹き込み空間へプロセスガス(66)が供給可能である、ことを特徴とする態様1から6のいずれか1項に記載の装置。
(態様8)
噴射壁セクション(90)が複数の透孔(98)、特に通過スリット(100)を有しており、前記通過スリットがプロセス室(20)を吹き込み空間(94)と流体接続する、ことを特徴とする態様7に記載の装置。
(態様9)
移送システム(28)が少なくとも1つのプロセスハウジング(110)を有しており、前記プロセスハウジング上で材料(12)又は材料(12)を装填された支持構造(40)が移送方向(30)においてプロセス室(20)内へ、あるいはそれを通して移動可能であって、その場合にプロセスハウジング(110)が少なくとも1つの噴射壁セクション(90)を有している、ことを特徴とする態様7又は8に記載の装置。
(態様10)
プロセスハウジング(110)の噴射壁セクション(90)が、壁内部空間(116)を有する中空壁(114)として形成されており、前記壁内部空間へプロセスガス(66)が供給可能である、ことを特徴とする態様9に記載の装置。
(態様11)
プロセスガスシステム(64)又は少なくとも1つのローカル噴射装置(68)が、複数のプロセスガス流(70)を移送方向(30)及び水平の参照平面に関して種々の角度で放出可能であるように、セットアップされている、ことを特徴とする態様1から10のいずれか1項に記載の装置。
(態様12)
移送システム(28)が、材料(12)用の少なくとも1つの支持構造(40)を有している、ことを特徴とする態様1から11のいずれか1項に記載の装置。
(態様13)
複数の支持構造(40)が移送フレーム(44)を形成し、前記移送フレームが流れ通路(46)を有しており、前記流れ通路を通して支持構造(40)の、材料(12)を収容するそれぞれの内部空間が周囲と流れ技術的に接続されたままとなる、ことを特徴とする態様12に記載の装置。
(態様14)
ローカル噴射装置(68)が、プロセスガス流(70)の少なくとも一部が1つ又は複数の流れ通路(46)を通って流れるように、セットアップされ、かつ調節されている、ことを特徴とする態様13に記載の装置。
(態様15)
移送システム(28)が移送路(32)又は複数の移送レーン(32a、32b;32a、32b、32c)を有しており、それ又はそれらに沿って支持構造(40)が移送され、かつ
プロセスガスシステム(64)のローカル噴射装置(68)及び/又は加熱システム(48)の加熱部材(52)が、移送路(32)又は少なくとも1つの移送レーン(32a、32b;32a、32b、32c)の片側又は両側に配置されている、
ことを特徴とする態様1から14のいずれか1項に記載の装置。
(態様16)
2つの隣接する移送レーン(32a、32b;32b、32c)が互いに離隔しているので、そこに中間領域(88a、88b)が形成されており、前記中間領域内に加熱システム(48)の加熱部材(54)及び/又は1つ又は複数のローカル噴射装置(68)が配置されている、ことを特徴とする態様15に記載の装置。
(態様17)
加熱システム(48)が加熱部材(52)を有し、前記加熱部材が垂直の加熱バー(54)として形成されている、ことを特徴とする態様1から16のいずれか1項に記載の装置。
(態様18)
プロセスガスシステム(64)が、種々のローカル噴射装置(68)に異なる種類のプロセスガス(66)を供給することができるように、セットアップされている、ことを特徴とする態様1から17のいずれか1項に記載の装置。
(態様19)
材料(12)、特にバッテリカソード材料(14)を熱的又は熱化学的に処理する、特に仮焼する方法であって、
a)材料(12)又は材料(12)を装填した支持構造(40)が、材料(12)を熱処理する装置(10)のプロセス室(20)を通して移送され、
b)プロセス室(20)内を支配するプロセス室雰囲気(50)が加熱され、
c)プロセス室(20)に、材料(12)の熱処理に必要なプロセスガス(66)が供給される、
ものにおいて、
d)プロセスガス(66)が、それぞれ主流方向(72)を有する複数のローカルなプロセスガス流(70)となって材料(12)又は材料(12)を装填した支持構造(40)を標的として放出される、ことを特徴とする、方法。
(態様20)
態様1から18のいずれか1項に記載の装置が使用される、ことを特徴とする態様19に記載の方法。
Claims (20)
- 材料(12)、特にバッテリカソード材料(14)を、熱的又は熱化学的に処理する、特に仮焼するための装置であって、
a)ハウジング(16)を有し、
b)ハウジング(16)内に設けられたプロセス室(20)を有し、
c)移送システム(28)を有し、前記移送システムによって材料(12)又は材料(12)を装填された支持構造(40)が移送方向(30)にプロセス室(20)内へ、あるいはそれを通して移送可能であって、
d)加熱システム(48)を有し、前記加熱システムによってプロセス室(20)内を支配するプロセス室雰囲気(50)が加熱可能であり、
e)プロセスガスシステム(64)を有し、前記プロセスガスシステムによってプロセス室(20)に、材料(12)の熱処理のために必要なプロセスガス(66)が供給可能である、
ものにおいて、
f)プロセスガスシステム(64)が複数のローカル噴射装置(68)を有しており、前記ローカル噴射装置が次のように、すなわちそれぞれ主流方向(72)を有する複数のローカルなプロセスガス流(70)のプロセスガス(66)が、材料(12)あるいは材料(12)を装填された支持構造(40)を標的として放出可能であるように、配置され、かつセットアップされている、
ことを特徴とする装置。 - ローカル噴射装置(68)の少なくとも1つが、複数の噴射ノズル(76)を有している、ことを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 噴射ノズル(76)の少なくとも1つが、動力又は手動で移動可能であるので、この噴射ノズル(76)によって発生されるプロセスガス流(70)の主流方向(72)が調節可能である、ことを特徴とする請求項2に記載の装置。
- 少なくとも1つのローカル噴射装置(68)が、噴射バー(74)として形成されている、ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の装置。
- 噴射バー(74)が水平又は垂直に延びている、ことを特徴とする請求項4に記載の装置。
- 少なくとも1つのローカル噴射装置(68)が、ハウジング(16)の底(16a)又は天井部(16b)に固定されている、ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の装置。
- 少なくとも1つのローカル噴射装置(68)が噴射壁(92)の噴射壁セクション(90)であって、前記噴射壁がハウジング(16)の内部空間(18)をプロセス室(20)と吹き込み空間(94)に分割し、前記吹き込み空間へプロセスガス(66)が供給可能である、ことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の装置。
- 噴射壁セクション(90)が複数の透孔(98)、特に通過スリット(100)を有しており、前記通過スリットがプロセス室(20)を吹き込み空間(94)と流体接続する、ことを特徴とする請求項7に記載の装置。
- 移送システム(28)が少なくとも1つのプロセスハウジング(110)を有しており、前記プロセスハウジング上で材料(12)又は材料(12)を装填された支持構造(40)が移送方向(30)においてプロセス室(20)内へ、あるいはそれを通して移動可能であって、その場合にプロセスハウジング(110)が少なくとも1つの噴射壁セクション(90)を有している、ことを特徴とする請求項7又は8に記載の装置。
- プロセスハウジング(110)の噴射壁セクション(90)が、壁内部空間(116)を有する中空壁(114)として形成されており、前記壁内部空間へプロセスガス(66)が供給可能である、ことを特徴とする請求項9に記載の装置。
- プロセスガスシステム(64)又は少なくとも1つのローカル噴射装置(68)が、複数のプロセスガス流(70)を移送方向(30)及び水平の参照平面に関して種々の角度で放出可能であるように、セットアップされている、ことを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の装置。
- 移送システム(28)が、材料(12)用の少なくとも1つの支持構造(40)を有している、ことを特徴とする請求項1から11のいずれか1項に記載の装置。
- 複数の支持構造(40)が移送フレーム(44)を形成し、前記移送フレームが流れ通路(46)を有しており、前記流れ通路を通して支持構造(40)の、材料(12)を収容するそれぞれの内部空間が周囲と流れ技術的に接続されたままとなる、ことを特徴とする請求項12に記載の装置。
- ローカル噴射装置(68)が、プロセスガス流(70)の少なくとも一部が1つ又は複数の流れ通路(46)を通って流れるように、セットアップされ、かつ調節されている、ことを特徴とする請求項13に記載の装置。
- 移送システム(28)が移送路(32)又は複数の移送レーン(32a、32b;32a、32b、32c)を有しており、それ又はそれらに沿って支持構造(40)が移送され、かつ
プロセスガスシステム(64)のローカル噴射装置(68)及び/又は加熱システム(48)の加熱部材(52)が、移送路(32)又は少なくとも1つの移送レーン(32a、32b;32a、32b、32c)の片側又は両側に配置されている、
ことを特徴とする請求項1から14のいずれか1項に記載の装置。 - 2つの隣接する移送レーン(32a、32b;32b、32c)が互いに離隔しているので、そこに中間領域(88a、88b)が形成されており、前記中間領域内に加熱システム(48)の加熱部材(54)及び/又は1つ又は複数のローカル噴射装置(68)が配置されている、ことを特徴とする請求項15に記載の装置。
- 加熱システム(48)が加熱部材(52)を有し、前記加熱部材が垂直の加熱バー(54)として形成されている、ことを特徴とする請求項1から16のいずれか1項に記載の装置。
- プロセスガスシステム(64)が、種々のローカル噴射装置(68)に異なる種類のプロセスガス(66)を供給することができるように、セットアップされている、ことを特徴とする請求項1から17のいずれか1項に記載の装置。
- 材料(12)、特にバッテリカソード材料(14)を熱的又は熱化学的に処理する、特に仮焼する方法であって、
a)材料(12)又は材料(12)を装填した支持構造(40)が、材料(12)を熱処理する装置(10)のプロセス室(20)を通して移送され、
b)プロセス室(20)内を支配するプロセス室雰囲気(50)が加熱され、
c)プロセス室(20)に、材料(12)の熱処理に必要なプロセスガス(66)が供給される、
ものにおいて、
d)プロセスガス(66)が、それぞれ主流方向(72)を有する複数のローカルなプロセスガス流(70)となって材料(12)又は材料(12)を装填した支持構造(40)を標的として放出される、ことを特徴とする、方法。 - 請求項1から18のいずれか1項に記載の装置が使用される、ことを特徴とする請求項19に記載の方法。
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