(57)【要約】【課題】炉内で用いられるロール搬送装置において、ベアリングに異物が付着することに起因するロールの回転不良を効果的に防止できる構成を提供すること。【解決手段】焼成処理を行う炉５内に設けられ、シート状の基材１０１を搬送するフリーロール装置（ロール搬送装置）１０であって、基材１０１に接触するロール５０と、ロール５０を回転可能に支持する支持軸５２と、支持軸５２の外周面に配置されるとともに、軸方向一側の端面６１０が炉５内に面し、軸方向他側の端面６２０が内部（ロール５０に囲われた空間）５００側に位置するベアリング６０と、を備え、ベアリング６０の他側の端面６２０から一側の端面６１０に向けてパージガスを流通させ、当該パージガスが前記ベアリングの一側の端面から炉５内に排気される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼成処理を行う炉内に設けられ、シート状の搬送物を搬送するロール搬送装置であって、
前記搬送物に接触するロールと、
前記ロールを回転可能に支持する支持軸と、
前記支持軸の外周面に配置されるとともに、一側の面が前記炉内に面し、他側の面が前記ロールに囲われた空間側に位置するベアリングと、を備え、
前記ベアリングの前記他側の面から前記一側の面に向けてパージガスを流通させ、当該パージガスが前記ベアリングの前記一側の面から炉内に排気されるロール搬送装置。
【請求項２】
前記支持軸の内部には、軸方向に沿って延びるとともに、前記ロールの外側から内側に前記パージガスを案内する流路が形成され、
前記支持軸及び前記ロールの少なくとも何れか一方には、前記ベアリングに当該ロールの軸方向で対向する対向面を有する仕切り壁が形成され、
前記流路を通じて前記ロールの内側に供給された前記パージガスは、前記対向面によって前記ベアリング側に案内される請求項１に記載のロール搬送装置。
【請求項３】
前記対向面は、前記流路における前記パージガスが排出される排出口よりも前記ロールの内側よりに位置する請求項２に記載のロール搬送装置。
【請求項４】
前記支持軸の外周に設けられ、前記支持軸と前記ロールの間の隙間を狭小化する狭小化部材を備える請求項２又は３に記載のロール搬送装置。
【請求項５】
前記パージガスが窒素ガスからなる請求項１から４の何れかに記載のロール搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炉内でシート状の搬送物を搬送するロール搬送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、焼成工程を行う炉内でロールを用いてシート状の搬送物を搬送する技術が知られている。この種の技術について記載されているものとして特許文献１がある。特許文献１には、連続式焼鈍炉内ロールのロール軸の軸受部を収納した密閉型の軸受ボックスと、該軸受ボックスとロール軸間をシールするシール部材とからなる焼鈍炉ロール軸受において、前記シール部材と軸受部間に不活性ガスを注入する不活性ガス供給管を接続し、シール部材と軸受部間に炉内圧又はそれ以上の静圧で不活性ガスを圧入することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平６−４７３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、潤滑剤が化学反応によって異物となってベアリングの転動面等に堆積した場合、ロールの回転に対する抵抗が増加して回転不良が生じることがわかった。この点、特許文献１では、不活性ガスを圧入することにより、結露に起因する潤滑剤の不良を防止できるとしているが、潤滑剤や、搬送されるものによっては潤滑剤以外の物質が炉内で形成され、異物としてベアリングの転動面に堆積することがあり、ベアリングの長寿命化を妨げていた。
【０００５】
本発明は、炉内で用いられるロール搬送装置において、ベアリングに異物が付着することに起因するロールの回転不良を効果的に防止できる構成を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、焼成処理を行う炉（例えば、後述する炉５）内に設けられ、シート状の搬送物（例えば、後述する基材１０１）を搬送するロール搬送装置（例えば、後述のフリーロール装置１０）であって、前記搬送物に接触するロール（例えば、後述するロール５０）と、前記ロールを回転可能に支持する支持軸（例えば、後述する支持軸５２）と、前記支持軸の外周面に配置されるとともに、一側の面（例えば、後述する軸方向一側の端面６１０）が前記炉内に面し、他側の面（例えば、後述する軸方向他側の端面６２０）が前記ロールに囲われた空間（例えば、後述する内部５００）側に位置するベアリング（例えば、後述するベアリング６０）と、を備え、前記ベアリングの前記他側の面から前記一側の面に向けてパージガスを流通させ、当該パージガスが前記ベアリングの前記一側の面から炉内に排気されるロール搬送装置に関する。
【０００７】
これにより、炉内の異物がベアリング（例えば、転動面）に付着することを効果的に抑制でき、ベアリングの長寿命化を実現できる。
【０００８】
前記支持軸の内部には、軸方向に沿って延びるとともに、前記ロールの外側から内側に前記パージガスを案内する流路（例えば、後述するパージガス流路５２０、パージガス排出口５２１）が形成され、前記支持軸及び前記ロールの少なくとも何れか一方には、前記ベアリングに当該ロールの軸方向で対向する対向面（例えば、後述するカラー５５の端面５７、段差面５２８）を有する仕切り壁（例えば、後述する支持軸５２の一部、カラー５５）が形成され、前記流路を通じて前記ロールの内側に供給された前記パージガスは、前記対向面によって前記ベアリング側に流れるように案内されることが好ましい。
【０００９】
これにより、ロールを回転可能に支持し、回転しない支持軸にパージガスを流通する経路が形成されるため、レイアウトを複雑化することなくベアリングにパージガスを導入する構成を実現できる。
【００１０】
前記対向面は、前記流路における前記パージガスが排出される排出口（例えば、後述するパージガス排出口５２１）よりも前記ロールの内側よりに位置することが好ましい。
【００１１】
これにより、流路から排出されたパージガスをより効率的にベアリング側に返すことができる。
【００１２】
前記ロール搬送装置は、前記支持軸の外周に設けられ、前記支持軸と前記ロールの間の隙間を狭小化する狭小化部材（例えば、後述するカラー５５）を備えることが好ましい。
【００１３】
これにより、狭小化部材を支持軸に配置するという簡易な構成で、ロールの内側へのパージガスの流入を抑制してベアリング側へのパージガスの効率的な流れを形成できる。
【００１４】
前記パージガスが窒素ガスからなることが好ましい。
【００１５】
これにより、酸素又は水蒸気をベアリング及びその周囲から掃気でき、ベアリングの潤滑材等の酸化を効果的に抑制できるので、ロールの回転不良をより一層効果的に防止できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係るフリーロール装置が用いられる塗工焼成装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】本実施形態のフリーロール装置のベアリング及びその周囲を示す断面図である。
【図３】本実施形態のフリーロール装置のベアリング及びその周囲を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の好ましい実施形態として、ＦＣ（燃料電池）スタックの製造プロセスの塗工焼成工程で用いられるフリーロール装置について説明する。
【００１９】
まず、ＦＣ（燃料電池）スタックの製造プロセスの全体的な構成について説明する。本発明の一実施形態に係るフリーロール装置が用いて製造されるＭＥＡ（膜電極構造体）１００の製造工程は、大きく、塗工焼成工程と、ラミネート工程、樹脂枠接合工程、積層・組立工程、及び完成検査工程、を含んでいる。
【００２０】
塗工焼成工程では、カソード（Ｃａ）、アノード（Ａｎ）の役割を持つペーストを、それぞれ別々のロール状カーボンペーパ（ＣＰ）に塗工し、加熱により焼成する。更にＣａに関しては電解質膜（ＰＥＭ）上に転写印刷により形成しては燃料電池の電極を形成する。ラミネート工程では、これら３層を例えば、約３００ｍｍ×１００ｍｍサイズに切り出した（トリム）後重ねて一体化を行う。この一体化によりＭＥＡが完成する。ラミネート工程の後、ＭＥＡと樹脂枠を接着剤及び樹脂含浸により接合する樹脂枠接合工程を経た後、積層・組立工程、完成検査工程を経てＦＣスタックが完成する。
【００２１】
次に、塗工焼成工程に用いられる装置について説明する。図１は、本実施形態のフリーロール装置１０が用いられる塗工焼成装置１の構成を模式的に示す図である。
【００２２】
塗工焼成処理では、ペースト貯留部６に貯留されたペーストがポンプ７によって塗工部８に供給され、塗工部８で、基材（搬送物）１０１にペーストが塗工された後、乾燥焼成を行う。塗工焼成装置１の炉５の内部には、基材１０１を搬送するフリーロール装置１０が複数配置される。巻き出し用のロールＡから巻き出された基材１０１は、当該フリーロール装置１０によって塗工焼成装置１の内部から外部に搬送され、巻き取り用のロールＢに巻き取られる。
【００２３】
また、塗工焼成装置１は、フリーロール装置１０のベアリング６０（図２及び図３参照）を清掃するパージガスを炉５外から供給するパージガス供給経路（陽圧配管経路）を備える。本実施形態では、フリーロール装置１０にパージガスを供給するパージガス管３０でパージガスが供給される。
【００２４】
パージガス管３０は、窒素ボンベＣに接続され、上流側から下流側の順に、レギュレータ３１、流量計３４、バルブ３５が配置されており、パージガス管３０を流れるパージガスである窒素ガスの流量（圧力）が調整される。パージガス管３０は分岐して、複数のフリーロール装置１０のそれぞれにパージガスを供給する。
【００２５】
フリーロール装置１０のベアリング６０にパージガスを供給する構造について説明する。図２は、本実施形態のフリーロール装置１０のベアリング及びその周囲を示す断面図であり、図３は図２のベアリング周囲を拡大した断面図である。なお、図２及び図３において、フリーロール装置１０の軸方向の一側のみが図示されている。フリーロール装置１０の軸方向の他側の構成も共通又は同様の構成である。
【００２６】
フリーロール装置１０は、搬送物としての基材１０１（図２及び図３において図示省略）が載置されるロール５０と、ロール５０を回転可能に支持する支持軸５２と、支持軸５２に固定されるベアリング６０と、支持軸５２に固定されるカラー５５と、を備える。
【００２７】
ロール５０は、内部５００が中空の円筒状の部材である。ロール５０の軸方向一側（又は軸方向他側）の端面板５１の中央には円形の貫通孔５１０が形成されている。図３に示すように、貫通孔５１０の軸方向のロール５０内部５００側の内周面５１１の内径よりも、軸方向の炉５内側の内周面５１２の内径の方が大きい段差状に形成されている。
【００２８】
支持軸５２は、支持台としてのロールフレーム７５によって保持される。支持軸５２の外周面にベアリング６０が固定される。本実施形態の支持軸５２は、貫通孔５１０の炉５内側で径が相対的に小さい小径部５２５と、径が相対的に大きい大径部５２６と、を有する段差状になっている。
【００２９】
ベアリング６０は、貫通孔５１０における炉５内側の内周面５１２に少なくとも一部が対向する位置で、支持軸５２の小径部５２５に固定される。ベアリング６０は、その軸方向の一側の端面６１０が炉５内に面しており、軸方向他側の端面６２０がロール５０の内部５００側に位置している。
【００３０】
また、端面板５１には、円環状の固定部材７１が複数の締結部材７０によって固定されており、この固定部材７１の一部とベアリング６０の炉５内側の端面の一部が軸方向で対向する位置関係となっている。
【００３１】
本実施形態のベアリング６０には、固形潤滑剤（例えば、ＭｏＳ２系）が用いられる。
【００３２】
カラー５５は、円筒状の部材であり、締結部材５６によって支持軸５２の大径部５２６の外周面に固定される。カラー５５は、その一側の端部が貫通孔５１０に位置し、他側の端部がロール５０の内部５００側に位置するように軸方向の長さが設定されている。また、カラー５５の貫通孔５１０に位置する端部は、大径部５２６の端面（段差面５２８）よりも炉５内側に突出しており、小径部５２５の外周面の一部に径方向で対向している。
【００３３】
カラー５５の外周面５５０の外径は、貫通孔５１０におけるロール５０の内部５００側の内周面５１１の内径よりも僅かに小さく設定されている。これによってカラー５５の外周面５５０と貫通孔５１０の内周面５１１の隙間は、非常に小さいものとなっている。
【００３４】
次に、フリーロール装置１０に供給される窒素ガスであるパージガスの流れについて説明する。本実施形態の支持軸５２の内部には、軸方向に沿って延びるパージガス流路５２０と、パージガス流路５２０から径方向外側に当該支持軸５２の小径部５２５の外周面まで延びるパージガス排出口５２１と、がパージガス供給経路として形成される。
【００３５】
パージガス流路５２０は、支持軸５２の端面から端面板５１の軸方向内側面の近傍まで軸方向に途切れることなく延びている。パージガス流路５２０の一側の端部には陽圧管としてのパージガス管３０が接続されており、当該パージガス管３０を通じてパージガスがパージガス流路５２０に供給される。
【００３６】
パージガス排出口５２１は、パージガス流路５２０の終端部の近傍であって、貫通孔５１０の内周面５１１に対向する位置に１又は複数形成される。本実施形態のパージガス排出口５２１は、ベアリング６０に対して軸方向でずれた位置に形成されている。パージガス流路５２０に供給されたパージガスは、パージガス排出口５２１を通じて貫通孔５１０に抜け出る。
【００３７】
貫通孔５１０に抜け出たパージガスは、支持軸５２（小径部５２５）の外側からベアリング６０に達する。貫通孔５１０は、周方向に連続しているので、パージガス排出口５２１の周囲だけではなく、ベアリング６０の全周にわたってパージガスが供給される。
【００３８】
本実施形態では、小径部５２５と大径部５２６の段差によって形成される段差面５２８が支持軸に形成されており、この段差面５２８は、ベアリング６０に軸方向で対面している。これに加えて、カラー５５の端面５７も、ベアリング６０に軸方向で対面している。支持軸５２の段差面５２８及びカラー５５の端面５７の何れにおいても、パージガス排出口５２１よりもロール５０の内部５００側に位置している。パージガス排出口５２１から排出されたパージガスは、支持軸５２の段差面５２８及びカラー５５の端面５７によってロール５０の内部５００側への流れが阻害され、ベアリング６０側（矢印の方向）に案内される。ベアリング６０側に案内されたパージガスはベアリング６０の隙間を抜けて炉内に排気される。
【００３９】
以上説明したように、フリーロール装置１０のベアリング６０の周囲には窒素ガスがパージガスとして供給される。また、軸方向の他側に配置されるベアリング６０についても、同様にパージガスが供給される。上述のように、ベアリング６０には、Ｍｏ２Ｓを含む固体潤滑剤を用いられており、酸素又は水蒸気雰囲気下では所定温度以上の温度領域で酸化反応が生じ易くなる。酸素又は水蒸気雰囲気下で酸化反応が生じ易くなるような固体潤滑剤では、酸素及び水蒸気がない流体である窒素ガスをパージガスとして供給することが好ましい。なお、窒素ガスに代えて低温のドライエアをパージガスとして、ベアリング６０の周囲を酸化が生じ難い状態とすることができる。
【００４０】
また、ベアリング６０の隙間を抜けて炉内に排出されるパージガスの流量は、炉５内の温度に影響を与えない程度に設定されることが好ましい。
【００４１】
上記実施形態によれば、以下のような効果を奏する。
焼成処理を行う炉５内に設けられ、シート状の基材１０１を搬送するフリーロール装置１０であって、基材１０１に接触するロール５０と、ロール５０を回転可能に支持する支持軸５２と、支持軸５２の外周面に配置されるとともに、軸方向一側の端面６１０が炉５内に面し、軸方向他側の端面６２０が内部（ロール５０に囲われた空間）５００側に位置するベアリング６０と、を備え、ベアリング６０の他側の端面６２０から一側の端面６１０に向けてパージガスを流通させ、当該パージガスが前記ベアリングの一側の端面から炉５内に排気される。これにより、炉内の異物がベアリング６０の転動面に堆積することを効果的に抑制でき、ベアリング６０の長寿命化を実現できる。
【００４２】
また、本実施形態の支持軸５２の内部には、軸方向に沿って延びるとともに、ロールの外側から内側に前記パージガスを案内するパージガス流路５２０及びパージガス排出口５２１が形成され、支持軸５２には、ベアリング６０に当該ロール５０の軸方向で対向する対向面（カラー５５の端面５７及び段差面５２８）を有する仕切り壁として機能する支持軸５２の一部及びカラー５５が形成される。そして、パージガス流路５２０及びパージガス排出口５２１を通じてロール５０の内側に供給されたパージガスは、カラー５５の端面５７及び段差面５２８によってベアリング側に流れるように案内される。これにより、ロール５０を回転可能に支持し、回転しない支持軸５２にパージガスを流通する経路が形成されるため、レイアウトを複雑化（設計を煩雑化）することなくベアリング６０にパージガスを導入する構成を実現できる。カラー５５の端面５７及び段差面５２８は、パージガス排出口５２１よりもロール５０の内部５００よりに位置する。これにより、パージガス排出口５２１から排出されたパージガスをより効率的にベアリング６０側に返すことができる。
【００４３】
また、本実施形態のフリーロール装置１０は、支持軸の外周に設けられ、支持軸５２とロール５０の間の隙間を狭小化する狭小化部材としてのカラー５５を備える。これにより、カラー５５を支持軸５２に配置するという簡易な構成で、ロール５０の内側へのパージガスの流入を抑制してベアリング６０側へのパージガスの効率的な流れを形成できる。
【００４４】
また、パージガスが窒素ガスからなる。これにより、酸素又は水蒸気をベアリング６０及びその周囲から掃気でき、ベアリング６０の潤滑材等の酸化を効果的に抑制できるので、ロール５０の回転不良をより一層効果的に防止できる。
【００４５】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
【００４６】
上記実施形態では、フリーロール装置１０にパージガスとして窒素ガスを供給する構成を例として説明したがこの構成に限定されない。装置構成の事情によってパージガスを窒素ガスに代えて低温のドライエアとしてもよい。
【００４７】
上記実施形態では、カラー５５が別部材として支持軸５２に固定される構成であるが、この構成に限定されるわけではない。カラー５５が円環状の形成ではなく、Ｃ字状の部材として形成してもよい。また、支持軸５２にカラー５５に相当する形状を一体的に成形してもよいし、端面板５１（ロール５０）側にカラー５５に相当する形状を形成してもよい。また、フリーロール装置１０が用いられる塗工焼成装置１も、事情に応じて適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００４８】
５  炉
１０  フリーロール装置（ロール搬送装置）
５０  ロール
５２  支持軸（仕切壁）
５５  カラー（仕切壁、狭小化部材）
５７  カラーの端面（対向面）
６０  ベアリング
１０１  基材（シート状の搬送物）
５００  ロールの内部（ロールに囲われた空間）
５２０  パージガス流路（流路）
５２１  パージガス排出口（流路）
５２８  段差面（対向面）
６１０  軸方向の一側の端面（一側の面）
６２０  軸方向の他側の端面（他側の面）
【図１】
2019202847.tif 000003
【図２】
2019202847.tif 000004
【図３】
2019202847.tif 000005