加熱器單元和熱處理裝置制造方法
【專利摘要】本發明提供加熱器單元和熱處理裝置。熱處理裝置（10）包括熱處理爐（1）、熱源（21）、透光構件（3）和氣體流通機構（4）。熱處理爐（1）收容被處理件。熱源（21）使用放射紅外線的熱源。透光構件（3）與熱源（21）相對配置，把熱源（21）與氣氛隔離。透光構件（3）由使從熱源（21）放射的紅外線的至少一部分透過的材料制成。氣體流通機構（4）構成為使冷卻氣體在形成于熱源（21）和透光構件（3）之間的空間（300）中流通。
【專利說明】加熱器單元和熱處理裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及加熱器單元和熱處理裝置，特別涉及適合通過利用輻射熱得到的較低的溫度區域(例如300°C以下)進行熱處理的加熱器單元和熱處理裝置。
【背景技術】
[0002]為了利用熱量使液體成分從附著有水、有機溶劑等的液滴、或被這些液體潤濕的被處理件氣化而使被處理件干燥，使用具有熱源的干燥裝置。
[0003]在專利文獻I中，作為使硅晶片上的水滴干燥的干燥裝置，提出了下述的技術方案:使用紅外線燈作為熱源，在晶片設置臺和遠紅外線燈之間配置與硅晶片相同材質(Si)的濾光器。濾光器具有能使有效地使水滴干燥的波長的紅外線透過而去除加熱硅晶片的波長的紅外線的功能。因此，能僅對液滴加熱而不對娃晶片進行加熱，從而能使娃晶片迅速地干燥。
[0004]現有技術文獻
[0005]專利文獻1:日本專利公開公報特開平8-122232號
[0006]在所述專利文獻I中記載的干燥裝置中，由于濾光器吸收紅外線，所以濾光器本身具有熱量，也把濾光器周圍的空氣加熱。因此，在干燥時從被處理件產生可燃性的氣體(N-甲基吡咯烷酮(以下稱為NMP)氣體等)的情況下，氣氛溫度升高到燃點溫度，存在起火的危險性。例如，在鋰離子電池用電極中，由于作為制作涂覆在金屬箔表面的集電體的漿料時的溶劑有時使用NMP，就存在這種危險。
【發明內容】
[0007]鑒于所述現有技術存在的問題，本發明的目的是邊抑制氣氛溫度的升高邊高效地對被處理件進行熱處理。
[0008]本發明的加熱器單元包括熱源、透光構件和氣體流通機構。熱源使用放射紅外線的熱源。透光構件與熱源相對配置，把熱源與氣氛分離。透光構件由使從熱源放射的紅外線的至少一部分透過的材料形成。氣體流通機構構成為使冷卻氣體在形成于熱源和透光構件之間的空間中流通。
[0009]按照所述結構，如果把透光構件與被處理件相對配置，則利用透射過透光構件的紅外線對被處理件進行輻射加熱，由此對被處理件進行熱處理(例如干燥)。此時，通過在形成于熱源和透光構件之間的空間中流動的冷卻氣體，來冷卻透光構件。即，即使因從熱源放射的一部分紅外線被透光構件吸收而使透光構件具有熱量，透光構件的熱量也被冷卻氣體奪走，透光構件不會過熱。
[0010]所述氣體流通機構可以采用下述結構:包括氣體導入口和氣體排出口，所述冷卻氣體從氣體導入口導入，在所述空間中流通，從氣體排出口排出。
[0011]作為所述透光構件的材料，適合使用容易得到的石英玻璃。
[0012]此外，本發明的熱處理裝置包括熱處理爐、熱源、透光構件和氣體流通機構。熱處理爐收容被處理件。熱源使用放射紅外線的熱源。透光構件與熱源相對配置，把熱源與熱處理爐內的氣氛隔離。透光構件由使從熱源放射的紅外線的至少一部分透過的材料形成。氣體流通機構構成為使冷卻氣體在形成于熱源和透光構件之間的空間中流通。
[0013]按照所述結構，如果使透光構件與被處理件相對配置，則利用透射過透光構件的紅外線對被處理件進行輻射加熱，可以對被處理件進行熱處理(例如干燥)。此時，利用在形成于熱源和透光構件之間的空間中流動的冷卻氣體冷卻透光構件。即，即使因從熱源放射的一部分紅外線被透光構件吸收而使透光構件具有熱量，透光構件的熱量也被冷卻氣體奪走，透光構件不會過熱。
[0014]所述氣體流通機構可以采用下述結構:包括與所述空間連接的氣體導入管和氣體排出管，冷卻氣體從氣體導入管導入，在所述空間中流通，從氣體排出管排出。此外，所述氣體流通機構可以還包括氣流產生裝置。
[0015]所述冷卻氣體可以使用任意的不燃性氣體，但從成本方面考慮，適合使用大氣(常溫、常壓的空氣)。
[0016]此外，如果包括移動部件，所述移動部件使所述被處理件向所述熱處理爐內的與所述透光構件的射出紅外線一側相對的區域移動，則可以對被處理件連續進行熱處理，從而能提聞作業效率。
[0017]按照本發明，能邊抑制氣氛溫度的升高邊高效地對被處理件進行熱處理。因此，即使在熱處理時從被處理件產生可燃性的氣體(NMP等)，氣氛溫度也不會升高到燃點溫度，沒有產生爆炸的危險性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是表示本發明一個實施方式的熱處理裝置的簡要結構圖。
[0019]圖2是表示本發明其他實施方式的熱處理裝置的簡要結構圖。
[0020]圖3是表示使熱源和透光構件一體化的加熱器單元一個例子的熱處理裝置主要部分的剖視圖。
[0021]附圖標記說明
[0022]10…熱處理裝置
[0023]I…熱處理爐
[0024]2…加熱器
[0025]21...熱源
[0026]22…絕熱材料
[0027]3…透光構件
[0028]4…氣體流通機構
[0029]41…氣體導入管
[0030]41'…氣體導入口
[0031]42…氣體排出管
[0032]42'…氣體排出口
[0033]43…送風機
[0034]44…送氣管[0035]5…支承構件
[0036]22A…主體部
[0037]22B…凸緣部
[0038]100…被處理件
[0039]200…加熱器單元
[0040]300…形成在熱源和透光構件之間的空間
【具體實施方式】
[0041]下面參照附圖對本發明實施方式的熱處理裝置進行說明。
[0042]如圖1所示，熱處理裝置10包括熱處理爐1、熱源21、透光構件3以及氣體流通機構4。所述熱處理裝置10適合用于通過利用輻射熱得到的較低的溫度區域(例如300°C以下)進行的熱處理。
[0043]熱處理爐I包括框體11和絕熱層12。框體11由具有耐熱性的材料制成。絕熱層12設在框體11的內側。通過所述結構，使熱處理爐I具有耐熱性和絕熱性。適合使用陶瓷纖維等絕熱材料來構成絕熱層12。此外，通過使框體11內側成為中空的，也可以用空氣層構成絕熱層12。
[0044]在本實施方式中，熱處理爐I呈扁平的箱形形狀。熱處理爐I的形狀不限于此。例如也可以是有底圓筒形等。在熱處理爐I的頂部中央部，貫通有用于安裝后面敘述的加熱器2的矩形安裝孔1A。
[0045]熱處理爐I的內部成為圖中的上下窄的空間。被處理件100收容在所述空間中。使熱處理爐I的內部成為上下窄的空間是為了使從后面敘述的加熱器放射的紅外線高效地照射被處理件100。
[0046]作為被處理件100的具體例子，可以例舉鋰離子電池用電極等。如上所述，鋰離子電池用的電極在制作時使用了將可燃性的NMP作為為溶劑的漿料。
[0047]使用放射紅外線的板狀的加熱體作為熱源21。具體地說，可以舉出鎳鉻絲加熱體、鹵素加熱器、碳加熱器等。此外，圖1中的實線箭頭表示從熱源21放射的紅外線。熱源21所需要的輸出因熱處理爐I的大小和被處理件100的處理條件而改變。
[0048]利用真空模具把所述熱源21和陶瓷纖維等絕熱材料22 —體化，把加熱器2制作成規定的形狀。在本實施方式中，加熱器2采用呈方板狀的形狀。此外，加熱器2的形狀不限于此。例如，如果熱處理爐I是有底圓筒形，則與其相對應，也可以把加熱器2形成為半管形或四分之一管形。
[0049]熱源21的一部分在絕熱材料22的底面露出。絕熱材料22截斷來自熱源21的熱量。因此加熱器2的紅外線的放射方向具有指向性。即，加熱器2從絕熱材料22的底面朝向下方射出紅外線。
[0050]在絕熱材料22的上部形成有凸緣部22B。在把加熱器2安裝到熱處理爐I上時，絕熱材料22的主體部22A插入所述安裝孔IA中。然后用固定螺絲等把絕熱材料22的凸緣部22B固定在熱處理爐I的外壁上。由此，以熱源21面對熱處理爐I的內部的方式把加熱器2安裝在熱處理爐I上。
[0051]在熱處理爐I的內壁上，支承構件5安裝在安裝孔IA的開口周圍。支承構件5支承后面敘述的透光構件3。
[0052]透光構件3配置在加熱器2的下方，從熱源21離開并與熱源21相對。透光構件3把熱源21與熱處理爐I內的氣氛隔開。作為透光構件3的材料，使用可以使從熱源21放射出的紅外線中的至少一部分紅外線透過的材料，例如適合使用容易得到的石英玻璃。此夕卜，透光構件3的材料不限于此。例如雖然價格稍貴，但是也可以使用氟化鋇、氟化鈣、藍寶石等。
[0053]透光構件3呈板狀。透光構件3的厚度例如為3?5mm左右。此外，透光構件3的厚度不限于所述范圍。在透光率方面，透光構件3的厚度薄是有利的。
[0054]為了可靠地把熱源21與熱處理爐I內的氣氛隔開，透光構件3與支承構件5之間的貼緊性越高越好。為了提高所述貼緊性，可以把透光構件3通過密封構件(圖中沒有表示)安裝在支承構件5上。作為所述密封構件的材料，適合使用具有耐熱性和耐溶劑性的氟系樹脂或Si系樹脂。
[0055]如后面敘述的那樣，把透光構件3與熱源21隔開是為了在熱源21和透光構件3之間形成用于使冷卻氣體流動的空間300。此外，圖1中的波浪線H表示從透光構件3的表面散發出的熱量。
[0056]氣體流通機構4構成為使冷卻氣體在空間300中流通。在本實施方式中，氣體流通機構4具有氣體導入管41和氣體排出管42，冷卻氣體從氣體導入管41導入，在空間300中流通，從氣體排出管42排出。氣體導入管41和氣體排出管42被緊湊地埋設在熱處理爐I內。
[0057]此外，氣體流通機構4具有作為本發明的氣流產生裝置的一個例子的送風機43。送風機43通過送氣管44與氣體導入管41連接。在本實施方式中，在空間300中流動的冷卻氣體流量可以非常小，也不需要對流量的精細控制。因此送風機43可以選擇價格低的額定小風量型的送風機。
[0058]此外，如上所述，除了把送風機43與氣體導入管41連接來送入冷卻氣體的結構以夕卜，也可以是把送風機43與氣體排出管42連接來抽吸冷卻氣體的結構。
[0059]除此以外，使用高壓儲氣瓶和調節氣體流量的調節器，也可以構成氣流產生裝置。在該情況下，由于氣流產生裝置不耗電，所以可以降低運行成本。
[0060]冷卻氣體可以使用任意的不燃性氣體，但適合使用大氣(常溫、常壓的空氣)。由于不用擔心大氣對環境的影響，不用構筑循環系統和冷卻系統等，所以能以低成本實現氣體流通機構。
[0061]被處理件100在熱處理爐I內的與透光構件3的射出紅外線一側相對的區域中進行熱處理。此外，也可以設置把被處理件100向所述區域移動的移動部件。具體地說，如圖所示，具備輸送輥6。此外，移動部件不限于輸送輥6。例如也可以是輸送帶等。利用移動部件可以對被處理件100連續進行熱處理，從而能提高作業效率。
[0062]如圖所示，被處理件100即使比熱處理爐I的全長(圖1的左右寬度)長也沒有問題。在該情況下，通過在熱處理爐I的兩個側面設置開口(送入口 IB和送出口 1C)，可以自動地進行從熱處理爐I外部如箭頭S所示送入被處理件100、在熱處理爐I內邊依次進行熱處理邊輸送的一系列作業。此外，在被處理件100是具有柔性的片狀件的情況下，如圖2所示，分別在送入口 1B、送出口 IC的外側配置送出輥7和卷取輥8，能夠以卷對卷的方式連續進行熱處理。
[0063]按照本實施方式的熱處理裝置10，如果把透光構件3與被處理件100相對配置，則可以利用透射過透光構件3的紅外線對被處理件100進行輻射加熱，由此對被處理件100進行熱處理(例如干燥)。此時，利用在空間300中按圖中虛線箭頭所示流動的冷卻氣體，冷卻透光構件3。即，即使因從熱源21放射的一部分紅外線被透光構件3吸收，透光構件3具有熱量，透光構件3的熱量也被冷卻氣體奪走，因此透光構件3不會過熱。
[0064]按照本發明，能夠邊抑制氣氛溫度的升高邊高效地對被處理件進行加熱處理。因此，在熱處理時即使從被處理件100產生可燃性的氣體(NMP等)，氣氛溫度也不會升高到燃點溫度，沒有爆炸的危險性。
[0065]圖3是表示使熱源和透光構件成為一體的加熱器單元一個例子的熱處理裝置主要部分的剖視圖。在圖3所示的加熱器單元200的例子中，把支承構件5形成為上部具有凸緣部5B的筒形，把加熱器2的主體部22A插入到支承構件5的筒內部，利用凸緣部22B把加熱器2固定在支承構件5上。因此可以形成使熱源21和透光構件3成為一體的加熱器單元200。
[0066]氣體導入口 41'和氣體排出口 42'貫通加熱器2的凸緣部22B。氣體導入口 41'和氣體排出口 42'的一端與形成于熱源21和透光構件3之間的空間300連接。因此，通過把氣流產生裝置與氣體導入口 41`或氣體排出口 42'的另一端連接，可以使冷卻氣體在空間300中流通。
[0067]在把加熱器單元200安裝在熱處理爐I上時，把支承構件5的主體部5A插入到熱處理爐I的安裝孔IA中。然后利用凸緣5B通過固定螺絲等固定在熱處理爐I的外壁上。由此，可以把加熱器單元200構成為裝拆自如。
[0068]對所述實施方式的說明應該被認為在各方面都是示例，并不是限制的內容。本發明的范圍不是所述的實施方式，而是由權利要求表示。此外，本發明的范圍也包括與權利要求等同的含意和范圍內的所有的變形。
【權利要求】
1.一種加熱器單元，其特征在于包括: 熱源，放射紅外線； 透光構件，與所述熱源相對配置，把所述熱源與氣氛隔離，并且使所述紅外線的至少一部分透過；以及 氣體流通機構，構成為使冷卻氣體在形成于所述熱源和所述透光構件之間的空間中流通。
2.根據權利要求1所述的加熱器單元，其特征在于，所述氣體流通機構包括與所述空間連接的氣體導入口和氣體排出口，所述冷卻氣體從所述氣體導入口導入，在所述空間中流通，從所述氣體排出口排出。
3.根據權利要求1或2所述的加熱器單元，其特征在于，所述透光構件是石英玻璃制的。
4.一種熱處理裝置，其特征在于包括: 熱處理爐，收容被處理件； 熱源，放射紅外線； 透光構件，與所述熱源相對配置，把所述熱源與所述熱處理爐內的氣氛隔離，并且使所述紅外線的至少一部分透過；以及 氣體流通機構，構成為使冷卻氣體在形成于所述熱源和所述透光構件之間的空間中流通。
5.根據權利要求4所述的熱處理裝置，其特征在于，所述氣體流通機構包括與所述空間連接的氣體導入管和氣體排出管，冷卻氣體從所述氣體導入管導入，在所述空間中流通，從所述氣體排出管排出。
6.根據權利要求5所述的熱處理裝置，其特征在于，所述氣體導入管和所述氣體排出管埋設在所述熱處理爐中。
7.根據權利要求5所述的熱處理裝置，其特征在于，所述氣體流通機構還包括氣流產生裝置。
8.根據權利要求6所述的熱處理裝置，其特征在于，所述氣體流通機構還包括氣流產生裝置。
9.根據權利要求4?8中任一項所述的熱處理裝置，其特征在于，所述冷卻氣體是大氣。
10.根據權利要求4?8中任一項所述的熱處理裝置，其特征在于，所述透光構件是石英玻璃制的。
11.根據權利要求4?8中任一項所述的熱處理裝置，其特征在于，所述熱處理裝置還包括移動部件，所述移動部件使所述被處理件向所述熱處理爐內的與所述透光構件的射出紅外線一側相對的區域移動。
【文檔編號】H01L31/18GK103546996SQ201310286664
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年7月9日 優先權日:2012年7月12日
【發明者】中西識, 藤田翁堂, 福田洋人, 巽智彥 申請人:光洋熱系統株式會社