JP6824772B2

JP6824772B2 - 乾燥装置及び乾燥体の製造方法

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Publication number: JP6824772B2
Application number: JP2017027512A
Authority: JP
Inventors: 修平藤田; 好正近藤; 裕之辻
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2017-02-17
Filing date: 2017-02-17
Publication date: 2021-02-03
Anticipated expiration: 2037-02-17
Also published as: JP2018132272A

Description

本発明は、乾燥装置及び乾燥体の製造方法に関する。

従来より、赤外線を用いて被乾燥物を乾燥する乾燥装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１に記載の乾燥装置は、炉内に配置された赤外線パネルヒータを用いて塗膜を乾燥させている。

特許３８９７４５６号公報

ところで、被乾燥物が複数種の物質を含む場合、複数種の物質間の赤外線の吸収率の相違によって、複数種の物質間で赤外線による加熱のされやすさが異なることがある。この場合、例えば被乾燥物中で加熱されやすい物質が多く偏在している箇所は高温になりやすいなど、赤外線の照射により被乾燥物中の温度がばらつく場合があった。温度がばらつくと乾燥速度がばらつくことから、例えば乾燥後の被乾燥物の厚さが不均一になるなどの不具合が生じる場合があった。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、複数種の物質を含む被乾燥物の乾燥時の温度のばらつきを低減することを主目的とする。

本発明は、上述した主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の乾燥装置は、
被乾燥物を乾燥する乾燥装置であって、
炉体と、
前記被乾燥物を前記炉体の内部空間で搬送方向に搬送する搬送手段と、
前記炉体の内部空間を搬送される被乾燥物に赤外線を放射可能な１以上の赤外線ヒータと、
前記炉体の内部空間において、前記赤外線ヒータから放出される赤外線が前記被乾燥物に照射される照射区間と前記被乾燥物に照射されない非照射区間とが、前記搬送方向に沿って交互にそれぞれ複数存在するように、該赤外線ヒータからの赤外線を遮蔽する遮蔽部材と、
を備えたものである。

この乾燥装置では、赤外線ヒータからの赤外線が遮蔽部材によって遮蔽されることで、炉体の内部空間には照射区間と非照射区間とが被乾燥物の搬送方向に沿って交互に存在し、且つ照射区間と非照射区間とがそれぞれ複数存在している。そのため、この炉体の内部空間を被乾燥物が搬送されていくと、被乾燥物は照射区間と非照射区間とを交互にそれぞれ複数回通過しながら乾燥されていく。ここで、被乾燥物が複数種の物質を含むとき、被乾燥物が照射区間を通過する間は、上述したように赤外線の照射により被乾燥物中の温度にばらつきが生じ局所的な温度差が広がっていく場合がある。これに対し、被乾燥物が非照射区間を通過する間は、熱伝導によって被乾燥物中の温度のばらつきが小さくなっていく。そのため、本発明の乾燥装置は、照射区間と非照射区間とが交互に存在することで、例えば非照射区間が存在しない場合と比較して、被乾燥物の乾燥時の温度のばらつきを低減できる。

ここで、「照射区間」は、赤外線ヒータの発熱体からの赤外線が反射することなく直線的に被乾燥物に到達できる区間、すなわち発熱体と被乾燥物との間の直線上に遮蔽部材が存在しない区間とする。また、「非照射区間」は、赤外線ヒータの発熱体からの赤外線が反射することなく直線的に被乾燥物に到達できない区間、すなわち発熱体と被乾燥物との間の直線上に遮蔽部材が存在する区間とする。

本発明の乾燥装置は、
前記炉体の内部空間を搬送される被乾燥物と前記１以上の赤外線ヒータとの間に配置された隔壁、を備え、前記遮蔽部材は、前記隔壁の一部を構成しており、前記隔壁は、前記遮蔽部材が存在しない部分を塞ぐように配設され前記赤外線ヒータからの赤外線を透過して前記照射区間への赤外線の照射を許容する透過部材を有していてもよい。この場合において、前記隔壁は前記炉体の内部空間を仕切っていてもよい。また、前記透過部材は前記炉体の内部空間を仕切っていてもよい。こうすれば、遮蔽部材を、炉体の内部空間を仕切る隔壁の一部に兼用することができる。また、前記遮蔽部材は、赤外線を反射してもよい。こうすれば、例えば遮蔽部材が赤外線を吸収する場合と比較して隔壁の過熱を抑制できる。

本発明の乾燥装置において、前記赤外線ヒータは、前記搬送方向に沿って複数配置されており、前記遮蔽部材は、複数の前記赤外線ヒータの各々について、周囲の一部のみを覆うように配設されていてもよい。この場合において、前記赤外線ヒータは、加熱されると赤外線を放射する発熱体と、該発熱体の周囲を囲み前記発熱体からの赤外線を透過する透過管と、を有しており、前記遮蔽部材は、前記透過管の表面に配設されていてもよい。

赤外線ヒータの各々について遮蔽部材が配設されている態様の本発明の乾燥装置において、前記遮蔽部材は、赤外線を反射してもよい。こうすれば、遮蔽部材による反射後の赤外線が発熱体の加熱と被乾燥物の加熱との少なくとも一方に利用されやすくなるため、エネルギー効率が向上する。

本発明の乾燥体の製造方法は、
被乾燥物を、赤外線が被乾燥物に照射される照射区間と該被乾燥物に照射されない非照射区間とを交互にそれぞれ複数回通過するように搬送することによって、該被乾燥物を乾燥する乾燥工程、
を含むものである。

この乾燥体の製造方法では、被乾燥物が照射区間と非照射区間とを交互にそれぞれ複数回通過するように搬送しつつ乾燥を行うため、上述した本発明の乾燥装置と同様に、照射区間で生じた被乾燥物中の温度のばらつきの大きさを、非照射区間において小さくすることができる。そのため、複数種の物質を含む被乾燥物の乾燥工程中の温度のばらつきを低減できる。また、これにより、例えば乾燥体の厚さが不均一になるなどの、温度のばらつきに起因した不具合を抑制できる。なお、この乾燥工程を行うことで被乾燥物を乾燥体にしてもよいし、この乾燥工程の後にさらに別の工程（例えば熱風による乾燥）を行うことで被乾燥物を乾燥体にしてもよい。本発明の乾燥体の製造方法は、例えば上述した本発明の乾燥装置を用いて行うことができる。

乾燥装置１の概略断面図。図１のＡ−Ａ断面図。図２のＢ−Ｂ断面の部分断面図。照射区間５５及び非照射区間５６の説明図。変形例の遮蔽部材１５２を備えた赤外線ヒータ１４０の説明図。変形例の遮蔽部材２５２を備えた赤外線ヒータ２４０の説明図。変形例の遮蔽部材３５２の説明図。

次に、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態である乾燥装置１の概略断面図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。図３は、図２のＢ−Ｂ断面の部分断面図である。図４は、図１の一部の拡大図であり、照射区間５５及び非照射区間５６の説明図である。なお、図２ではノズル６０及びガイドロール３０は図示を省略している。なお、本実施形態において、上下方向，左右方向及び前後方向は、図１〜３に示した通りとする。乾燥装置１は、ベルトコンベヤ２０のベルト２２上に載置された被乾燥物３４（図２参照）を搬送方向に搬送しながら被乾燥物３４の乾燥を行う装置である。搬送方向は、本実施形態では前方から後方に向かう方向とした。この乾燥装置１は、赤外線乾燥炉１ａと、熱風乾燥炉１ｂと、ベルトコンベヤ２０と、制御装置９０と、を備えている。なお、乾燥装置１は熱風乾燥炉１ｂを備えなくてもよい。

被乾燥物３４は、複数種の物質を含むものである。被乾燥物３４は、例えば、原料粒子（例えばセラミック粒子又は金属粒子の少なくとも一方）と、バインダと、溶剤とを含んでいてもよい。本実施形態では、被乾燥物３４は、これらの物質を含むスラリーの成形体であって、前後左右方向に延びる膜状体とした。この被乾燥物３４がこの乾燥装置１を用いた乾燥工程に供されることによって、被乾燥物３４内の溶剤が揮発・除去されて被乾燥物３４が乾燥させられる。乾燥させられた被乾燥物３４すなわち乾燥体は、その後焼成されることで例えばバインダが揮発・除去されて、最終的な製品（焼成体）となる。このような被乾燥物３４を用いて得られる製品としては、例えば電子部品又はセンサ素子などが挙げられる。被乾燥物３４は、乾燥後の膜厚が０．０５ｍｍ以上３ｍｍ以下としてもよい。

赤外線乾燥炉１ａは、赤外線を用いて被乾燥物３４を乾燥する装置であり、炉体１０と、赤外線ヒータ４０と、隔壁５０と、ノズル６０と、ノズル７０と、を備える。炉体１０は、略直方体に形成された構造体であり、図１に示すように、前後方向の両端部には、搬入口１１と搬出口１２とがそれぞれ設けられている。図１，２に示すように、炉体１０の内部空間は、隔壁５０及びベルトコンベヤ２０のベルト２２によって区切られている。炉体１０の内部空間のうち、隔壁５０よりも上方の空間を空間Ｓ２と称する。また、炉体１０の内部空間のうち隔壁５０よりも下方の空間は、ベルト２２によってさらに上下に仕切られており、隔壁５０とベルト２２との間の空間を空間Ｓ１と称し、ベルト２２よりも下方の空間を空間Ｓ３と称する。搬入口１１及び搬出口１２は、いずれも空間Ｓ１と連通している。ベルト２２上に載置された被乾燥物３４は、搬入口１１から空間Ｓ１内に搬入され、空間Ｓ１を搬送方向に進行し、搬出口１２から搬出される。

赤外線ヒータ４０は、空間Ｓ１内を通過する被乾燥物３４に赤外線を照射する装置であり、空間Ｓ２内に１以上取り付けられている。本実施形態では、赤外線ヒータ４０は、被乾燥物３４の搬送方向に沿って空間Ｓ２内に略均等に複数本（本実施形態では９本）配置されている。この複数の赤外線ヒータ４０は、いずれも同様の構成を有しており、いずれも長手方向が搬送方向と直交するように取り付けられている。以下、１つの赤外線ヒータ４０の構成について説明する。

赤外線ヒータ４０は、図２及び図４の拡大図に示すように、発熱体であるフィラメント４１を内管４２（透過管）が囲むように形成されたヒータ本体４３と、このヒータ本体４３の外側に設けられ内管４２を囲むように形成された外管４４（透過管）と、を備えている。また、赤外線ヒータ４０は、内管４２及び外管４４の間の空間であり冷媒が流通可能な冷媒流路４６と、外管４４の左右両端に気密に嵌め込まれた一対の有底筒状のキャップ４８と、を備えている。

フィラメント４１は、加熱すると赤外線を放射する発熱体であり、本実施形態ではＷ（タングステン）製とした。なおフィラメント４１の材料としては、他にＮｉ−Ｃｒ合金，Ｍｏ，Ｔａ，及びＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金などを挙げることができる。フィラメント４１の両端には、図示しない電力供給源から電力が供給される。内管４２及び外管４４は、円筒状の管であり、フィラメント４１からの赤外線の少なくとも一部を透過する赤外線透過材料で構成されている。本実施形態では、内管４２及び外管４４の材質はいずれも石英ガラスとした。内管４２の内部は、アルゴンガスにハロゲンガスを添加した雰囲気となっている。冷媒流路４６は、例えば空気などの流体が冷媒として流通可能となっている。冷媒流路４６を流通する冷媒は、赤外線ヒータ４０の外面である外管４４の温度を下げたり、任意の温度に調整したりする役割を果たす。キャップ４８は、図示しない取付部材により炉体１０内に固定されており、ヒータ本体４３及び外管４４を保持している。キャップ４８には、図示しない配線引出部や冷媒出入口が設けられており、これらを介して炉体１０の外部からフィラメント４１への電力の供給や炉体１０の外部と冷媒流路４６との間の冷媒の流出入が可能となっている。赤外線ヒータ４０は、種々の波長の赤外線を発生可能であるが、例えば、ピーク波長が６μｍ程度以下の赤外線（近赤外線）を発生するようになっている。

隔壁５０は、上下方向で炉体１０の内部空間を搬送される被乾燥物３４と複数の赤外線ヒータ４０との上下の間に配置されて、炉体の空間Ｓ１と空間Ｓ２とを仕切っている。隔壁５０は、赤外線（特に、近赤外線）を透過する材料で構成された透過部材５１と、赤外線（特に、近赤外線）を遮蔽する（透過しない）材料で構成された遮蔽部材５２と、を備えている。

図１〜図３に示すように、遮蔽部材５２は、前後方向に水平に延びるともに、左右方向の中央部が上方に向けて矩形状に突出する形状をしている。遮蔽部材５２における矩形状に突出する部分の頂面（遮蔽部材５２の上端面）には、前後方向に沿って複数の開口部が配置されている。この複数の開口部の各々を塞ぐように、複数の透過部材５１の各々が遮蔽部材５２の上端面上に配置されている。本実施形態では、遮蔽部材５２の開口部及び透過部材５１の形状は、上面視で矩形状とした。また、透過部材５１は板状の部材とした。遮蔽部材５２の複数の開口部は、図４に示すように各々が赤外線ヒータ４０の真下に位置しており、赤外線ヒータ４０と１対１に対応している。

赤外線ヒータ４０からの赤外線は、この遮蔽部材５２が存在することによって、被乾燥物３４に照射される領域が制限されている。より具体的には、赤外線ヒータ４０のフィラメント４１から放射されたの赤外線のうち、透過部材５１及び遮蔽部材５２の開口部を透過した赤外線が、被乾燥物３４に到達するようになっている。すなわち、図４に示すように、赤外線ヒータ４０の各々から被乾燥物３４に照射される赤外線の照射角αが、遮蔽部材５２によって所定の値に制限されている。これにより、図４に示すように、空間Ｓ１内には、赤外線ヒータ４０から放出される赤外線が被乾燥物３４に照射される照射区間５５と、被乾燥物３４に照射されない非照射区間５６とが存在している。照射区間５５及び非照射区間５６はそれぞれ複数存在し、被乾燥物３４の搬送方向に沿って交互に配置されている。

なお、照射区間５５は、フィラメント４１からの赤外線が反射することなく直線的に被乾燥物３４に到達できる区間、すなわちフィラメント４１と被乾燥物３４との間の直線上に遮蔽部材５２が存在しない区間とする。非照射区間５６は、フィラメント４１からの赤外線が反射することなく直線的に被乾燥物３４に到達できない区間、すなわちフィラメント４１と被乾燥物３４との間の直線上に遮蔽部材が存在する区間とする。なお、図４の拡大図に示した照射角αの範囲を規定する２本の破線は、遮蔽部材５２とフィラメント４１との接線である。図４に示すように、被乾燥物３４における赤外線の照射面（ここでは上面）のうち、この２本の破線の間の領域が、照射区間５５となり、隣り合う照射区間５５の間の領域が非照射区間５６となる。

なお、照射区間５５は、遮蔽部材５２が存在しない領域（ここでは遮蔽部材５２の開口部）と、その領域に対応する赤外線ヒータ４０との間の位置関係で定まる領域とする。例えば、本実施形態では、遮蔽部材５２の複数の開口部と赤外線ヒータ４０とは１対１に対応しているため、ある１つの赤外線ヒータ４０から自身の真下に位置する開口部を通って被乾燥物３４に赤外線が照射される区間のみを照射区間５５とする。これに対し、ある１つの赤外線ヒータ４０からの赤外線は、その赤外線ヒータ４０の真下以外に位置する開口部を通って被乾燥物３４に到達することも可能であるが、そのように赤外線が到達する区間は、照射区間５５には含めない。なお、赤外線ヒータ４０からの赤外線が、「遮蔽部材５２が存在しない領域」のうちその赤外線ヒータ４０に対応する領域以外の領域を通って被乾燥物３４に到達（反射することなく直線的に到達）できないように、赤外線ヒータ４０と遮蔽部材５２との位置関係，赤外線ヒータ４０の形状，及び遮蔽部材５２の形状のうち少なくとも１以上を調整しておくことが好ましい。

なお、本実施形態では、図２に示すように、遮蔽部材５２のうち左右方向の両側の下面と、ベルト２２の上面の両端部と、が接触している。これによって、上述したように隔壁５０よりも下方の空間は、空間Ｓ１と空間Ｓ３とに仕切られている。

透過部材５１の材料としては、石英ガラスが挙げられる。石英ガラスは、３．５μｍ以下の波長の赤外線（近赤外線）を高い透過率で透過する特性を有する。遮蔽部材５２の材料としては、ステンレス又はアルミニウムが挙げられる。ステンレスは、６μｍ程度以下の波長の赤外線を透過しない特性を有するため、遮蔽部材５２に適している。また、遮蔽部材５２は、赤外線を反射することが好ましい。アルミニウムは、６μｍ程度以下の波長の赤外線を透過しない特性を有するのみならず、ステンレスと比べて赤外線の反射率が高いため、遮蔽部材５２により適している。遮蔽部材５２が赤外線を反射すると、隔壁５０の過熱を抑制できる。

ノズル６０は、図１に示すように、炉体１０の空間Ｓ２内における各赤外線ヒータ４０の上方に、前後方向に所定の間隔を空けて複数配置されている。各ノズル６０からは、温度が調整された空気が下方に向けてそれぞれ吐出されるようになっている（細い矢印を参照）。このように吐出された空気が隔壁５０に当たることによって、隔壁５０の温度が調整されるようになっている。このように吐出された空気は、炉体１０の上面に設けられた排気口１３を介して外部に排出されるようになっている（細い矢印を参照）。

同様に、炉体１０の空間Ｓ３内には、給気口１４及び排気口１５が形成されている。給気口１４からは、温度が調整された空気が後方に向けて吐出されるようになっている（細い矢印を参照）。このように吐出された空気がベルト２２に当たることによって、ベルト２２の温度が調整されるようになっている。給気口１４から吐出された空気は、排気口１５を介して外部に排出されるようになっている（細い矢印を参照）。

ノズル７０は、窒素ガス（Ｎ₂ガス）の吐出用のノズルであり、図１に示すように、炉体１０の外側の搬入口１１の近傍に配置されている。ノズル７０からは、温度及び湿度が調整された窒素ガスが、空間Ｓ１の内部に向けて搬送方向に吐出されるようになっている（太い白矢印を参照）。このように、窒素ガスが空間Ｓ１を搬送方向に流れることによって、被乾燥物３４から蒸発した溶剤を含むガスの温度及び溶剤濃度が、被乾燥物３４の表面近傍領域においてできるだけ均一とされるようになっている。空間Ｓ１を通過した窒素ガスは、搬出口１２を介して、後述する炉体８０の内部空間Ｓ４に排出されるようになっている（太い白矢印を参照）。なお、ノズル７０から吐出するガスは、窒素ガスに限らず不活性ガスであればよく、例えばアルゴンであってもよい。

熱風乾燥炉１ｂは、熱風を用いて被乾燥物３４を乾燥する装置であり、図１に示すように、炉体８０と、ノズル８５と、を備える。炉体８０は、炉体１０の後端に接続されている。炉体８０の内部は、一つの空間Ｓ４で構成されている。上述した炉体１０の搬出口１２は、炉体８０の搬入口を兼ねている。また、炉体８０の後端部には、搬出口８１が設けられている。ベルト２２上に載置されて炉体１０の搬出口１２を通過した被乾燥物３４は、空間Ｓ４を搬送方向に進行し、搬出口８１から搬出される。

炉体８０の空間Ｓ４内のベルト２２よりも下方には、炉体１０の給気口１４及び排気口１５と同様に、給気口８３及び排気口８４が形成されている。給気口８３からは、温度が調整された空気が後方に向けて吐出されるようになっている（細い矢印を参照）。このように給気口８３から吐出された空気は、空間Ｓ４内の被乾燥物３４を下方から加熱したり温度を調整したりする。これにより、被乾燥物３４の温度を一定に保ちやすくしている。

ノズル８５は、図１に示すように、炉体８０の空間Ｓ４内における上方に、前後方向に所定の間隔を空けて複数配置されている。各ノズル８５からは、高温に調整された空気（熱風）が下方に向けてそれぞれ吐出されるようになっている（細い矢印を参照）。このように吐出された空気（熱風）が被乾燥物３４に当たることによって、被乾燥物３４の乾燥がより一層進行するようになっている。このように吐出された空気（熱風）は、炉体８０の上面に設けられた排気口８２を介して外部に排出されるようになっている（細い矢印を参照）。なお、この排気口８２からは、空間Ｓ１から空間Ｓ４内に流入してきた窒素ガス及び被乾燥物３４から蒸発した溶剤も外部に排出される。

ベルトコンベヤ２０（搬送手段）は、被乾燥物３４を搬送方向（ここでは前後方向）に搬送する機構であり、ベルト２２と、複数のガイドロール３０とを備えている。ベルト２２は、周知のベルト駆動機構（図示せず）によって搬送方向に移動し、赤外線乾燥炉１ａの炉体１０の空間Ｓ１内，及び熱風乾燥炉１ｂの炉体８０の空間Ｓ４内をこの順に通過する。ベルト２２が移動することで、ベルト２２上の被乾燥物３４が搬送方向に搬送される。ガイドロール３０は、炉体１０の空間Ｓ３内及び炉体８０の空間Ｓ４内に搬送方向に沿って複数配置され、移動するベルト２２を案内する。なお、本実施形態では、ベルト２２の上面にＰＥＴフィルム３２が載置され、ＰＥＴフィルム３２の上面に被乾燥物３４が載置されるものとした。ＰＥＴフィルム３２は、被乾燥物３４の取り扱いを容易にする目的で使用される（図２，４参照）。

制御装置９０は、例えばＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサーとして構成されている。制御装置９０は、ベルトコンベヤ２０のベルト駆動機構を制御して、ベルト２２の移動速度を制御する。制御装置９０は、フィラメント４１の図示しない電力供給源に制御信号を出力して、フィラメント４１のヒータ出力（消費電力）を制御し、これによりフィラメント４１の温度や赤外線の放射強度を制御する。制御装置９０は、給気口１４，ノズル６０，７０，８５から吐出される各気体の温度や流量を制御する。また、制御装置９０は、ノズル７０から吐出される窒素ガスの湿度も制御する。また、制御装置９０は、図示しないタッチパネルなどの表示操作部を備えており、作業者からの指示を入力したり作業者に情報を出力したりする。

次に、こうして構成された乾燥装置１が被乾燥物３４を乾燥する様子について説明する。乾燥装置１は、被乾燥物３４が照射区間５５と非照射区間５６とを交互にそれぞれ複数回通過するように搬送することによって被乾燥物３４を乾燥する乾燥工程を含む処理を行って、被乾燥物３４を乾燥させて乾燥体を製造する。まず、制御装置９０は、例えば作業者からの処理開始指示を入力すると、フィラメント４１に通電して赤外線を放射させると共に、給気口１４，ノズル６０，７０，８５から吐出される各気体の温度や流量などを制御する。これにより、制御装置９０は空間Ｓ１内が所定の状態になるよう調整する。次に、制御装置９０はベルト２２を所定速度で移動させて被乾燥物３４の搬送を開始する。被乾燥物３４は、赤外線乾燥炉１ａの空間Ｓ１を通過する間に、照射区間５５において赤外線ヒータ４０からの赤外線が照射され、これにより溶剤などの成分が蒸発して乾燥される。また、被乾燥物３４は、熱風乾燥炉１ｂの空間Ｓ４を通過する間に、ノズル８５からの熱風によってさらに乾燥される。そして、被乾燥物３４は乾燥されて乾燥体となり、搬出口８１から搬出される。その後、乾燥体はＰＥＴフィルム３２から剥離され、焼成されることで焼成体となる。

以上詳述した本実施形態の乾燥装置１は、遮蔽部材５２が存在することで、空間Ｓ２には照射区間５５と非照射区間５６とが被乾燥物３４の搬送方向に沿って交互にそれぞれ複数存在している。そのため、この空間Ｓ１を被乾燥物３４が搬送されていく際には、被乾燥物３４は照射区間５５と非照射区間５６とを交互にそれぞれ複数回通過しながら乾燥されていく。これにより、乾燥装置１は、赤外線による被乾燥物３４の乾燥時の温度のばらつきを低減できる。この理由について説明する。まず、被乾燥物３４が複数種の物質を含む場合、複数種の物質間の赤外線の吸収率の相違によって、複数種の物質間で赤外線による加熱のされやすさが異なることがある。この場合、例えば被乾燥物３４中で加熱されやすい物質が多く偏在している箇所は高温になりやすいなど、赤外線の照射により被乾燥物３４中の温度がばらつく場合がある。そのため、被乾燥物３４が照射区間５５を通過する間は、赤外線の照射により被乾燥物３４中の温度にばらつきが生じ局所的な温度差が広がっていく場合がある。しかし、被乾燥物３４が非照射区間５６を通過する間は、被乾燥物３４は赤外線による加熱が生じにくく、熱伝導によって被乾燥物３４中の温度のばらつきが小さくなっていく。そのため、照射区間５５と非照射区間５６とが交互に存在することで、例えば非照射区間５６が存在せず赤外線を連続的に照射し続ける場合と比較して、被乾燥物３４の乾燥時の温度のばらつきを低減できる。なお、被乾燥物３４の温度がばらつくと乾燥速度がばらつくことから、例えば乾燥後の被乾燥物３４（乾燥体）の厚さが不均一になるなどの不具合が生じる場合がある。本実施形態の乾燥装置１は、被乾燥物３４の乾燥時の温度のばらつきを低減することで、このような乾燥体の不具合を抑制できる。なお、照射区間５５における被乾燥物３４中の温度のばらつきは、前後方向，左右方向，上下方向（厚み方向）のいずれの方向でも起こりうるが、いずれの方向についても、非照射区間５６が存在することで温度のばらつきを小さくすることができる。また、非照射区間５６が存在せず赤外線を連続的に照射し続けると、被乾燥物３４の温度が急上昇して過乾燥になる場合がある。本実施形態の乾燥装置１は、非照射区間５６が存在することでこのような過乾燥を抑制することもできる。

なお、赤外線乾燥炉１ａでは、熱風を用いずに乾燥を行うため、被乾燥物３４の表面が他よりも高温になることを抑制できる。そのため、厚さ方向の温度のばらつきをより低減できる。また、熱風を用いることで被乾燥物３４の表面が他よりも高温になると、表面付近の溶剤がより多く蒸発することで被乾燥物３４の表面付近にバインダが析出する場合がある。そして、析出したバインダと原料粒子とが被乾燥物３４の表面付近で蓋のように働き、溶剤の蒸発を阻害する場合がある。これに対し赤外線乾燥炉１ａは、熱風を用いずに乾燥を行うことで、バインダの析出を抑制して溶剤の蒸発の阻害を抑制することもできる。なお、熱風乾燥炉１ｂでは熱風を用いているが、赤外線乾燥炉１ａにおいて被乾燥物３４の乾燥が十分進んでいるため、被乾燥物３４の表面が他よりも高温になることによる上記の問題は生じにくい。

また、乾燥装置１は、炉体１０の内部空間を搬送される被乾燥物３４と複数の赤外線ヒータ４０との間に配置された隔壁５０を備えている。そして、遮蔽部材５２は、隔壁５０の一部を構成している。さらに、隔壁５０は、遮蔽部材５２が存在しない部分すなわち開口部を塞ぐように配設され赤外線ヒータ４０からの赤外線を透過して照射区間５５への赤外線の照射を許容する透過部材５１を有している。さらに、隔壁５０は炉体１０の内部空間を仕切っており、透過部材５１は炉体１０の内部空間を仕切っている。これにより、遮蔽部材５２を隔壁５０の一部に兼用することができる。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

例えば、上述した実施形態では、遮蔽部材５２を隔壁５０の一部に兼用したが、これに限られない。遮蔽部材５２は、炉体１０の内部空間に照射区間５５と非照射区間５６とが被乾燥物３４の搬送方向に沿って交互にそれぞれ複数存在するように赤外線ヒータ４０からの赤外線を遮蔽できれば、どのように配置してもよい。例えば、乾燥装置１が隔壁と遮蔽部材とを別々に有していてもよいし、乾燥装置１が隔壁を有さず遮蔽部材を有していてもよい。乾燥装置１は、遮蔽部材５２に加えて又は代えて、赤外線ヒータ４０の各々に対して配置された遮蔽部材を備えていてもよい。図５は、変形例の遮蔽部材１５２を備えた赤外線ヒータ１４０の説明図である。この赤外線ヒータ１４０は、フィラメント４１の周囲の一部のみを覆うように配設された遮蔽部材１５２を備えている。遮蔽部材１５２は、赤外線ヒータ１４０の外表面（ここでは外管４４の外表面）に配設されている。赤外線ヒータ１４０のフィラメント４１からの赤外線は、この遮蔽部材１５２が存在することによって一部遮蔽されて、被乾燥物３４に照射される赤外線の照射角αが所定の値に制限される。乾燥装置１が備える複数の赤外線ヒータ１４０の各々がこの遮蔽部材１５２を有している場合も、上述した実施形態と同様に照射区間５５と非照射区間５６とを交互に存在させることができ、上述した実施形態と同様の効果が得られる。なお、遮蔽部材１５２は、外管４４の外表面に接着され外管４４とは独立した部材であってもよいし、外管４４の表面に塗布，スパッタリング，ＣＶＤ，又は溶射といった成膜方法を用いて成膜された遮蔽層であってもよい。例えば、外管４４の外表面を金又はアルミニウムでコーティングすることで遮蔽部材１５２を形成してもよい。

また、遮蔽部材１５２に加えて又は代えて、図６の変形例の遮蔽部材２５２のように、赤外線ヒータ２４０の外表面（ここでは外管４４の外表面）から離れた位置に遮蔽部材を配置してもよい。乾燥装置１が備える複数の赤外線ヒータ２４０の各々がこの遮蔽部材２５２を有している場合も、上述した実施形態と同様に照射区間５５と非照射区間５６とを交互に存在させることができ、上述した実施形態と同様の効果が得られる。ただし、遮蔽部材を含む赤外線ヒータ２４０全体を小型化しやすいため、遮蔽部材２５２を配設せず図５のように外管４４の表面に遮蔽部材１５２を配設することが好ましい。

なお、遮蔽部材１５２，２５２は、遮蔽部材５２と同様に、赤外線を反射することが好ましい。こうすれば、遮蔽部材による反射後の赤外線がフィラメント４１の加熱と被乾燥物３４の加熱との少なくとも一方に利用されやすくなるため、エネルギー効率が向上する。例えば遮蔽部材１５２，２５２の内周面の断面（図５，６に示す断面）の形状を円弧状として、その円弧を含む円の中心にフィラメント４１が位置するようにすれば、遮蔽部材１５２，２５２で反射された赤外線をフィラメント４１の加熱に効率よく利用できる。また、例えば遮蔽部材２５２の内周面の断面（図６に示す断面）の形状を放物線状として、その焦点にフィラメント４１が位置するようにすれば、遮蔽部材２５２で反射された赤外線を被乾燥物３４の加熱に効率よく利用できる。

上述した実施形態において、空間Ｓ１と空間Ｓ２とを完全に分離しなくともよい場合には、透過部材５１を省略してもよい。こうしても、上述した実施形態と同様に照射区間５５と非照射区間５６とを交互にそれぞれ複数存在させることはできる。

上述した実施形態では、赤外線ヒータ４０のフィラメント４１は線状発熱体としたが、特にこれに限られない。例えば、乾燥装置１が面状発熱体を有する赤外線ヒータを備えていてもよい。

上述した実施形態では、乾燥装置１は複数の赤外線ヒータ４０を備えていたが、１以上の赤外線ヒータ４０を備えていればよい。例えば乾燥装置１が赤外線ヒータ４０を１つのみ有する場合でも、赤外線ヒータ４０に対応する遮蔽部材５２の開口部が複数存在すれば、照射区間５５と非照射区間５６とを交互にそれぞれ複数存在させることはできる。

上述した実施形態では、赤外線ヒータ４０は炉体１０の内部に配置されていたが、特にこれに限られない。例えば、赤外線ヒータ４０が炉体１０の外側に配置されていてもよい。この場合、赤外線ヒータ４０からの赤外線が炉体１０の内部に到達できるように炉体１０の一部を赤外線透過材料で構成してもよい。また、赤外線ヒータ４０が炉体１０の外側に配置されている場合、隔壁５０は炉体１０の内部空間を仕切る内部隔壁である必要はなく、炉体１０の内部空間を搬送される被乾燥物３４と赤外線ヒータ４０との間に隔壁５０が配置されていればよい。例えば、炉体１０の外側の上方に赤外線ヒータ４０が配置されており、炉体１０の天井部分が隔壁５０と同様に透過部材５１と遮蔽部材５２とで構成されていてもよい。すなわち遮蔽部材及び透過部材を炉体１０の一部に兼用してもよい。この場合、炉体１０の天井部分が、「前記炉体の内部空間を搬送される被乾燥物と前記１以上の赤外線ヒータとの間に配置された隔壁」に相当する。

上述した実施形態では、複数の透過部材５１の各々が遮蔽部材５２の複数の開口部の各々を塞ぐように配置されていたが、これに限られない。例えば、遮蔽部材５２の上端面全体を覆うように透過部材５１を１つ配置して、１つの透過部材５１で複数の開口部を塞いでもよい。

上述した実施形態では、隔壁５０よりも下方の空間がベルト２２によって空間Ｓ１と空間Ｓ３とに仕切られていたが、空間Ｓ１と空間Ｓ３とが連通していてもよい。

上述した実施形態において、遮蔽部材５２が、開口部に対応する赤外線ヒータ４０以外からの赤外線の通過を妨げるように開口部の周囲に設けられた、上下に延びる立設部を有していてもよい。図７は、変形例の遮蔽部材３５２の説明図である。図７に示すように、遮蔽部材３５２は、図４に示した遮蔽部材５２と同様の本体部３５２ａと、本体部３５２ａの開口部の周囲に配設され本体部３５２ａから上方に延びる立設部３５２ｂと、を備えている。立設部３５２ｂは、平板状の部材であり、本体部３５２ａの開口部の各々に対して、開口部の前後に１つずつ配設されている。立設部３５２ｂは、例えば本体部３５２ｂと同様の材質で構成されている。立設部３５２ｂは、赤外線ヒータ４０からその赤外線ヒータ４０に対応する開口部（図７では赤外線ヒータ４０の真下の開口部）及び照射区間５５への赤外線の到達を妨げないように位置している。一方で、この立設部３５２ｂは、上下の長さが適切に調整されることで、本体部３５２ａの開口部に対応する赤外線ヒータ４０以外の赤外線ヒータ４０（図７では開口部の真上以外に位置する赤外線ヒータ４０）からの赤外線が反射することなく直線的にその開口部に到達できないようになっている。

１乾燥装置、１ａ赤外線乾燥炉、１ｂ熱風乾燥炉、１０炉体、１１搬入口、１２搬出口、１３排気口、１４給気口、１５排気口、２０ベルトコンベヤ、２２ベルト、３０ガイドロール、３２ＰＥＴフィルム、３４被乾燥物、４０，１４０，２４０赤外線ヒータ、４１フィラメント、４２内管、４３ヒータ本体、４４外管、４６冷媒流路、４８キャップ、５０隔壁、５１透過部材、５２，１５２，２５２，３５２遮蔽部材、５５照射区間、５６非照射区間、６０ノズル、７０ノズル、８０炉体、８１搬出口、８２排気口、８３給気口、８４排気口、８５ノズル、９０制御装置、３５２ａ本体部、３５２ｂ立設部、Ｓ１〜Ｓ４空間。

Claims

原料粒子とバインダと溶剤とを含む被乾燥物を乾燥する乾燥装置であって、
炉体と、
前記被乾燥物を前記炉体の内部空間で搬送方向に搬送する搬送手段と、
加熱されると赤外線を放射する発熱体を有し、前記炉体の内部空間を搬送される被乾燥物に該発熱体から赤外線を放射可能な１以上の赤外線ヒータと、
前記炉体の内部空間において、照射区間と非照射区間とが、前記搬送方向に沿って交互にそれぞれ複数存在するように、該赤外線ヒータからの赤外線を遮蔽する遮蔽部材と、
を備え、
前記照射区間は、前記遮蔽部材が存在しない領域と、該領域に対応する前記赤外線ヒータと、の位置関係で定まり、前記搬送方向に沿った断面視で前記遮蔽部材と前記発熱体との２本の接線のなす角を赤外線の照射角αとして該照射角αの範囲内の領域であり、前記発熱体と前記被乾燥物との間の直線上に前記遮蔽部材が存在しない区間であり、
前記非照射区間は、前記遮蔽部材が前記照射角αを制限するように配置されていることで存在する、前記照射角αの範囲外の領域であり、前記搬送方向に隣り合う前記照射区間の間の領域であり、前記発熱体と前記被乾燥物との間の直線上に前記遮蔽部材が存在する区間である、
乾燥装置。
請求項１に記載の乾燥装置であって、
前記炉体の内部空間を搬送される被乾燥物と前記１以上の赤外線ヒータとの間に配置された隔壁、
を備え、
前記遮蔽部材は、前記隔壁の一部を構成しており、
前記隔壁は、前記遮蔽部材が存在しない部分を塞ぐように配設され前記赤外線ヒータからの赤外線を透過して前記照射区間への赤外線の照射を許容する透過部材を有している、
乾燥装置。
前記赤外線ヒータは、前記搬送方向に沿って複数配置されており、
前記遮蔽部材は、複数の前記赤外線ヒータの各々について、周囲の一部のみを覆うように配設されている、
請求項１に記載の乾燥装置。
前記赤外線ヒータは、前記発熱体の周囲を囲み前記発熱体からの赤外線を透過する透過管、を有しており、
前記遮蔽部材は、前記透過管の表面に配設されている、
請求項３に記載の乾燥装置。
前記遮蔽部材は、赤外線を反射する、
請求項３又は４に記載の乾燥装置。
原料粒子とバインダと溶剤とを含む被乾燥物を、照射区間と非照射区間とを交互にそれぞれ複数回通過するように搬送することによって、該被乾燥物を乾燥する乾燥工程、
を含み、
前記照射区間は、前記被乾燥物の搬送に伴って赤外線の照射により該被乾燥物中の局所的な温度差が広がっていく区間であり、
前記非照射区間は、前記照射区間と比べて赤外線が前記被乾燥物に照射されないことで、前記被乾燥物の搬送に伴って該被乾燥物中の局所的な温度差が小さくなっていく区間である、
乾燥体の製造方法。