(57)【要約】【課題】加熱ゾーンでフィルムをジグザグに配置するロール・トゥ・ロール加熱炉において、炉内温度を均一にすると共にフィルムのテンションを管理できるようにする。【解決手段】スラローム式のロール・トゥ・ロール加熱炉１０は、加熱ゾーン１６の上流側に巻出装置１２、下流側に巻取装置４８を備え、巻出装置１２から巻き出されたフィルムＦを加熱ゾーン１６で加熱したあと巻取装置４８で巻き取るものである。加熱ゾーン１６には、１番目からｎ番目（ｎは２以上の整数）の独立した加熱室２０1〜２０nが下から上へ並べられている。各加熱室２０1〜２０nは断熱材で囲まれており、ｋ番目（ｋは１から（ｎ−１）までの整数）の加熱室２０kと（ｋ＋１）番目の加熱室２０k+1との間の室外位置には、ｋ番目の加熱室２０kを通過したフィルムＦを方向転換させて（ｋ＋１）番目の加熱室２０k+1へ導く方向転換ローラ２６kが設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱ゾーンの上流側に巻出装置、下流側に巻取装置を備え、前記巻出装置から巻き出されたフィルムを前記加熱ゾーンで加熱したあと前記巻取装置で巻き取るロール・トゥ・ロール加熱炉であって、
前記加熱ゾーンには、１番目からｎ番目（ｎは２以上の整数）の独立した加熱室が下から上へ並べられ、各加熱室は断熱材で囲まれており、ｋ番目（ｋは１から（ｎ−１）までの整数）の加熱室と（ｋ＋１）番目の加熱室との間の室外位置には、ｋ番目の加熱室を通過したフィルムを方向転換させて（ｋ＋１）番目の加熱室へ導く方向転換手段が設けられている、
ロール・トゥ・ロール加熱炉。
【請求項２】
１番目からｎ番目の加熱室は、断熱材で囲まれた筐体の内部空間を（ｎ−１）個の断熱性の仕切壁で仕切ることにより形成されている、
請求項１に記載のロール・トゥ・ロール加熱炉。
【請求項３】
ｎ番目の加熱室から排出された排気を１番目の加熱室へ供給する排気供給手段を備えている、
請求項２に記載のロール・トゥ・ロール加熱炉。
【請求項４】
ｋ番目の加熱室と（ｋ＋１）番目の加熱室とを仕切る仕切壁には、両室を繋ぐ開閉可能な通気孔が設けられている、
請求項２又は３に記載のロール・トゥ・ロール加熱炉。
【請求項５】
１番目からｎ番目の加熱室は、それぞれ断熱材で囲まれた個別の小型加熱炉である、
請求項１に記載のロール・トゥ・ロール加熱炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロール・トゥ・ロール加熱炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、加熱炉本体の上流側に巻出装置、下流側に巻取装置を備えたロール・トゥ・ロール加熱炉が知られている（例えば特許文献１，２）。ロール・トゥ・ロール方式の加熱炉では、処理前のフィルムを上流側の巻出装置に巻いておき、そのフィルムを高温の加熱炉本体に通すことにより加熱処理を施し、加熱炉本体を通過したあとの処理済みのフィルムを下流側の巻取装置に巻き取る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２７３６４５号公報
【特許文献２】特開２００４−３０８０９８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、ロール・トゥ・ロール加熱炉において、加熱炉本体を長くして処理能力を高くして生産効率を上げることがある。その場合、単純に加熱炉本体を水平方向に長くすると、装置全体が大型化してしまう。そのため、例えば図７や図８に示すように、加熱炉本体１０４の内部に方向転換用のローラ１０６を複数設け、巻出装置１０２から巻き出されたフィルムＦをそれらのローラ１０６にジグザグとなるように架け渡して巻取装置１０８に巻き取らせるスラローム式を採用することが考えられる。
【０００５】
しかしながら、図７や図８に示したロール・トゥ・ロール加熱炉では、炉内温度を一定に制御しようとしても、煙突現象（ドラフト現象）で炉内の下部Ｌから上部Ｕへ熱が移動してしまい、炉内温度を均一にできないという問題がある。特に、炉内温度を３００〜６００℃に設定する場合にこの問題は顕著になる。また、こうした加熱炉では、フィルムＦのテンションが予め設定したテンションとなるように管理する必要がある。その場合、方向転換用ローラ１０６にテンションセンサを取り付けることになる。しかし、方向転換用ローラ１０６が炉内で加熱されると、伝熱によってテンションセンサが高温になり、センサ内の素子へ熱ダメージを与え故障するおそれがある。
【０００６】
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、加熱ゾーンでフィルムをジグザグに配置するロール・トゥ・ロール加熱炉において、炉内温度を均一にすると共にフィルムのテンションを容易に管理できるようにすることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００８】
すなわち、本発明のロール・トゥ・ロール加熱炉は、
加熱ゾーンの上流側に巻出装置、下流側に巻取装置を備え、前記巻出装置から巻き出されたフィルムを前記加熱ゾーンで加熱したあと前記巻取装置で巻き取るロール・トゥ・ロール加熱炉であって、
前記加熱ゾーンには、１番目からｎ番目（ｎは２以上の整数）の独立した加熱室が下から上へ並べられ、各加熱室は断熱材で囲まれており、ｋ番目（ｋは１から（ｎ−１）までの整数）の加熱室と（ｋ＋１）番目の加熱室との間の室外位置には、ｋ番目の加熱室を通過したフィルムを方向転換させて（ｋ＋１）番目の加熱室へ導く方向転換手段が設けられている
ものである。
【０００９】
このロール・トゥ・ロール加熱炉は、加熱ゾーンに、１番目からｎ番目の独立した加熱室が下から上へ並べられ、各加熱室は断熱材で囲まれている。各加熱室は、これらの加熱室の容積の総和と同じ容積の加熱炉本体を用いる場合と比べて、容積が小さい分、ドラフト現象による下部から上部への熱の移動が少ない。そのため、各加熱室内の温度を容易に均一にすることができる。また、方向転換手段が加熱室の室外に設けられているため、テンションセンサを室外に設置できる。そのため、テンションセンサが加熱室内の温度の影響を受けることがなく、フィルムのテンションを容易に管理することができる。
【００１０】
本発明のロール・トゥ・ロール加熱炉において、１番目からｎ番目の加熱室は、断熱材で囲まれた筐体の内部空間を（ｎ−１）個の断熱性の仕切壁で仕切ることにより形成されていてもよい。こうすれば、本発明のロール・トゥ・ロール加熱炉を容易に実現することができる。この場合、ｎ番目の加熱室から排出された排気を１番目の加熱室へ供給する排気供給手段を備えていてもよい。１〜（ｎ−１）番目の加熱室の熱は仕切壁を介して最上層のｎ番目の加熱室に伝わり、ｎ番目の加熱室の室温が高くなることがある。そのため、ｎ番目の加熱室から排出された高温の排気を１番目の加熱室へ供給して、１番目の加熱室の加熱を補助することにより、省エネを図ることができる。また、ｋ番目の加熱室と（ｋ＋１）番目の加熱室とを仕切る仕切壁には、両室を繋ぐ開閉可能な通気孔が設けられていてもよい。こうすれば、ｋ番目の加熱室と（ｋ＋１）番目の加熱室とを任意に連通したり遮断したりすることができる。
【００１１】
本発明のロール・トゥ・ロール加熱炉において、１番目からｎ番目の加熱室は、それぞれ断熱材で囲まれた個別の小型加熱炉としてもよい。こうしても、本発明のロール・トゥ・ロール加熱炉を容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態のスラローム式のロール・トゥ・ロール加熱炉１０の説明図。
【図２】仕切壁２４の断面図。
【図３】シングルローラ２８の平面図。
【図４】別の実施形態のロール・トゥ・ロール加熱炉の説明図。
【図５】別の実施形態のロール・トゥ・ロール加熱炉の説明図。
【図６】別の実施形態のロール・トゥ・ロール加熱炉の説明図。
【図７】通常考えられるスラローム式のロール・トゥ・ロール加熱炉の説明図。
【図８】通常考えられるスラローム式のロール・トゥ・ロール加熱炉の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて説明する。図１はスラローム式のロール・トゥ・ロール加熱炉１０の説明図、図２は仕切壁２４の断面図、図３はシングルローラ２８の平面図である。
【００１４】
ロール・トゥ・ロール加熱炉１０は、図１に示すように、巻出装置１２と、インフィード装置１４と、加熱ゾーン１６と、アウトフィード装置４６と、巻取装置４８と、テンションコントローラ５０とを備えている。このロール・トゥ・ロール加熱炉１０は、加熱ゾーン１６でフィルムＦをジグザグに配置するスラローム式の加熱炉である。
【００１５】
巻出装置１２は、加熱ゾーン１６の上流側に配置されている。この巻出装置１２の円筒状の芯には、加熱処理前のフィルムＦが巻かれている。
【００１６】
インフィード装置１４は、巻出装置１２と加熱ゾーン１６との間に配置されている。このインフィード装置１４は、駆動ローラ１４ａと従動ローラ１４ｂからなるニップローラであり、駆動ローラ１４ａには図示しないモータがギヤを介して動力を伝達可能に接続されている。また、インフィード装置１４は、巻出装置１２から巻き出された加熱処理前のフィルムＦを加熱ゾーン１６へ搬送する役割を果たす。
【００１７】
加熱ゾーン１６には、加熱炉本体１８と、複数の方向転換ローラ２６（方向転換手段）と、１つのシングルローラ４０とが設けられている。
【００１８】
加熱炉本体１８は、ｎ個（ｎは２以上の整数）の独立した加熱室２０を有している。図１の加熱炉本体１８は、４個（つまりｎ＝４）の加熱室２０を有している。加熱室２０の末尾には序数を表す下付数字を付し、１番目の加熱室２０1，２番目の加熱室２０2，……，ｎ番目の加熱室２０nのように表すものとする。加熱炉本体１８には、下から上に向かって１番目、２番目、……、ｎ番目の加熱室２０1，２０2，……，２０nが並べられている。１番目からｎ番目の加熱室２０1〜２０nは、直方体形状の筐体２２の内部空間を、（ｎ−１）個の断熱性の仕切壁２４で仕切ることにより形成されている。仕切壁２４は、図２に示すように、金属製（例えばステンレス製）の表面部材２４ａによって囲まれた空隙にグラスファイバーなどの断熱材２４ｂが充填された構造となっている。筐体２２の壁も、この仕切壁２４と同じ構造となっている。各加熱室２０1〜２０nは、図示しないが、フィルムＦを加熱するヒータを有している。ヒータは、定ピッチとなるように水平方向に沿って複数配置されている。ヒータの種類は、特に限定されないが、例えば、遠赤外線ヒータや近赤外線ヒータ等が挙げられ、１種類でもよいし複数種類を組み合わせてもよい。ヒータはフィルムＦを上方から加熱するように配置されていてもよいし、下方から加熱するように配置されていてもよいし、上下両方から加熱するように配置されていてもよい。また、ヒータに加えて熱風を併用してもよい。各加熱室２０1〜２０nには、図示しないが、フィルムＦを下方から支持するローラが水平方向に定ピッチで配置されると共に、フィルムＦから蒸発した気体を外へ排出する排気パイプが設けられている。
【００１９】
方向転換ローラ２６は、加熱炉本体１８の外側に支持されている。方向転換ローラ２６の末尾には序数を表す下付数字を付し、１番目の方向転換ローラ２６1，２番目の方向転換ローラ２６2，……のように表すものとする。ｋ番目（ｋは１から（ｎ−１）までの整数）の方向転換ローラ２６kは、ｋ番目の加熱室２０kと（ｋ＋１）番目の加熱室２０k+1との間の室外位置に配置されており、ｋ番目の加熱室２０kを通過したフィルムＦを方向転換させて（ｋ＋１）番目の加熱室２０k+1へ導く。各方向転換ローラ２６1〜２６n-1は、その上流側から水平な一方向に沿って送られてきたフィルムＦを上向きに方向転換するシングルローラ２８と、上向きに方向転換されたフィルムＦを水平な一方向とは反対方向に転換して下流側へ送り出すニップローラ３４とを備えている。シングルローラ２８は、図３に示すように、軸の両端にベアリングからなるピローブロック３０が取り付けられ、そのピローブロック３０にテンションセンサ３２が取り付けられている。テンションセンサ３２は、フィルムＦがシングルローラ２８に及ぼすテンションを電気信号に変換して出力するものである。ニップローラ３４は、駆動ローラ３６と従動ローラ３８からなり、両ローラ３６，３８の間にフィルムＦを挟んで送り出すものである。駆動ローラ３６には、図示しないモータがギヤを介して動力を伝達可能に接続されている。ｎ番目の加熱室２０n の下流側の室外位置には、シングルローラ４０が配置されている。このシングルローラ４０は、シングルローラ２８と同様、軸の両端にベアリングからなるピローブロック４２が取り付けられ、そのピローブロック４２にテンションセンサ４４が取り付けられている。なお、ｋ番目の方向転換ローラ２６kのテンションセンサ３２は、ｋ番目の加熱室２０kにおけるフィルムＦのテンションを検出し、テンションセンサ４４は、ｎ番目の加熱室２０nにおけるフィルムＦのテンションを検出する。
【００２０】
アウトフィード装置４６は、加熱ゾーン１６と巻取装置４８との間に配置されている。このアウトフィード装置４６は、駆動ローラ４６ａと従動ローラ４６ｂからなるニップローラであり、駆動ローラ４６ａには、図示しないモータがギヤを介して動力を伝達可能に接続されている。また、アウトフィード装置４６は、加熱ゾーン１６から排出されたフィルムＦを巻取装置４８へ搬送する役割を果たす。
【００２１】
巻取装置４８は、アウトフィード装置４６の下流側に配置されている。この巻取装置４８の円筒状の芯には、加熱処理後のフィルムＦが巻き取られる。
【００２２】
テンションコントローラ５０は、ＣＰＵをメインとするマイクロプロセッサで構成されている。テンションコントローラ５０の末尾には序数を表す下付数字を付し、１番目のテンションコントローラ５０1，２番目のテンションコントローラ５０2，……，ｎ番目のテンションコントローラ５０nのように表すものとする。１番目のテンションコントローラ５０1は、１番目の加熱室２０1の下流に配置されたテンションセンサ３２で検出されたテンションが予め設定された加熱室２０1に固有の目標値になるように、１番目の加熱室２０1の上流に配置された駆動ローラ１４ａへ駆動信号を出力する。２番目のテンションコントローラ５０2は、２番目の加熱室２０2の下流に配置されたテンションセンサ３２で検出されたテンションが予め設定された加熱室２０2に固有の目標値になるように、２番目の加熱室２０2の上流に配置された駆動ローラ３６へ駆動信号を出力する。３番目のテンションコントローラ５０3は、３番目の加熱室２０3の下流に配置されたテンションセンサ３２で検出されたテンションが予め設定された加熱室２０3に固有の目標値になるように、３番目の加熱室２０3の上流に配置された駆動ローラ３６へ駆動信号を出力する。４番目のテンションコントローラ５０4は、４番目の加熱室２０4の下流に配置されたテンションセンサ４４で検出されたテンションが予め設定された加熱室２０4に固有の目標値になるように、４番目の加熱室２０4の上流に配置された駆動ローラ３６へ駆動信号を出力する。各加熱室２０1〜２０nに固有のテンション目標値は、各加熱室２０1〜２０nを通過するフィルムＦが垂れ下がって底面に接触することのないように設定される。
【００２３】
次に、本実施形態のロール・トゥ・ロール加熱炉１０の使用例について説明する。図１に示すように、巻出装置１２から巻き出された加熱処理前のフィルムＦは、インフィード装置１４を通過したあと、加熱ゾーン１６の１番目の加熱室２０1の入口から内部を通って出口を出て、室外の１番目の方向転換ローラ２６1で１８０°方向転換する。続いて、フィルムＦは、２番目の加熱室２０2の入口から内部を通って出口を出て、室外の２番目の方向転換ローラ２６2で１８０°方向転換する。更に、フィルムＦは、３番目の加熱室２０3の入口から内部を通って出口を出て、室外の３番目の方向転換ローラ２６3で１８０°方向転換し、４番目の加熱室２０4の入口から内部を通って出口を出る。その後、フィルムＦは、シングルローラ４０及びアウトフィード装置４６を通過して巻取装置４８に巻き取られる。各加熱室２０1〜２０4の内部はそれぞれ所定温度（例えば３００〜４００℃）に設定されている。フィルムＦには、各加熱室２０1〜２０4を通過するたびに加熱処理が施される。上流側の１，２番目の加熱室２０1，２０2では、主にフィルムＦから溶媒（例えば水分）が蒸発し、下流側の３，４番目の加熱室２０3，２０4では、主にフィルムＦが焼成される。加熱処理前のフィルムＦとしては、カーボンを含む織布、不織布又は紙（例えば東レ製のトレカ（登録商標）など）をフッ素樹脂水溶液に浸漬したカーボンシートなどが挙げられる。こうしたカーボンシートは、加熱処理後、撥水性を有するカーボンシートとなる。
【００２４】
以上詳述した本実施形態のロール・トゥ・ロール加熱炉１０によれば、各加熱室２０1〜２０nは、仕切壁２４のない加熱炉本体１８を用いた場合に比べて容積が小さい分、ドラフト現象による下部から上部への熱の移動が少ない。そのため、各加熱室２０1〜２０nの温度を容易に均一にすることができる。また、方向転換ローラ２６1〜２６n-1が加熱室２０1〜２０nの外に設けられているため、各テンションセンサ３２を室外に設置できる。そのため、テンションセンサ３２が加熱室内の温度の影響を受けることがなく、フィルムＦのテンションを容易に管理することができる。更に、加熱処理前のフィルムＦが塗布部（焼成によりフィルムＦのベースへの密着強度が上がる部位）を有する場合、そのフィルムＦは高温のｋ番目の加熱室２０kから低温の室外へ出たあと高温の（ｋ＋１）番目の加熱室２０k+1へ入るため、焼き入れ・焼き鈍しの効果でフィルムＦの塗布部の密着強度が向上する。更にまた、１番目からｎ番目の加熱室２０1〜２０nは、断熱材で囲まれた筐体２２の内部空間を（ｎ−１）個の断熱性の仕切壁２４で仕切ることにより形成されているため、容易に作製することができる。
【００２５】
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。
【００２６】
例えば、上述した実施形態のロール・トゥ・ロール加熱炉１０において、図４に示すように、最上層のｎ番目の加熱室２０nから排出された排気をファン６２を介して下層の１，２番目の加熱室２０1，２０2へ供給する排気供給ライン６０（排気供給手段）を備えていてもよい。１〜（ｎ−１）番目の加熱室２０1〜２０n-1の熱は仕切壁２４を介して最上層のｎ番目の加熱室２０nに伝わり、ｎ番目の加熱室nの室温が高くなることがある。そのため、ｎ番目の加熱室２０nから排出された高温の排気を比較的低温の１，２番目の加熱室２０1，２０2へ供給して、これらの加熱室２０1，２０2の加熱を補助することにより、省エネを図ることができる。なお、ｎ番目の加熱室２０nから排出された高温の排気は、１，２番目の加熱室２０1，２０2の内部へ供給してもよいし、１，２番目の加熱室２０1，２０2の外周にジャケットを設けてそのジャケットの内部へ供給してもよい。また、供給先は１番目の加熱室２０1のみとしてもよいし、最上層以外の加熱室２０1〜２０n-1のすべてとしてもよい。このような排気供給ライン６０を加熱炉１０に備えた場合、図５に示すように、ｋ番目の加熱室２０kと（ｋ＋１）番目の加熱室２０k+1とを仕切る仕切壁２４に、両室を繋ぐ通気孔６４を設け、その通気孔６４は蓋６４ａにより開閉自在としてもよい。こうすれば、ｋ番目の加熱室２０kと（ｋ＋１）番目の加熱室２０k+1とを任意に連通したり遮断したりすることができる。例えば、積極的にドラフト現象を利用したい場合には通気孔６４を開けばよく、ドラフト現象を利用したくない場合には通気孔６４を閉じればよい。また、１番目の加熱室２０1は蒸発気体の量が多いため、１番目の加熱室２０1と２番目の加熱室２０2との間の仕切壁２４の通気孔６４の蓋６４ａを閉じて１番目の加熱室２０1を独立の雰囲気にしておき、２番目の加熱室２０2 より上の通気孔６４を開けるようにしてもよい。
【００２７】
上述した実施形態のロール・トゥ・ロール加熱炉１０では、加熱ゾーン１６に、筐体２２の内部空間を複数の仕切壁２４で仕切って１〜ｎ番目の加熱室２０1〜２０nを形成したが、図６に示すようにしてもよい。即ち、加熱ゾーン１６に、ｎ個の小型加熱炉６８を下段から上段へ積み重ねることで１〜ｎ番目の加熱室２０1〜２０nを形成してもよい。各小型加熱炉６８の内部空間（つまり加熱室２０）は、仕切壁２４と同じ断熱構造の壁で囲まれている。なお、図６ではテンションコントローラ５０1〜５０nを省略したが、図１と同様にテンションコントローラ５０1〜５０nが接続されているものとする。こうしても、本発明のロール・トゥ・ロール加熱炉を容易に実現することができる。
【００２８】
上述した実施形態では、加熱処理前のフィルムＦとして、カーボンを含む織布、不織布又は紙をフッ素樹脂溶液に浸漬したカーボンシートを例示したが、特にこれに限定されるものではなく、加熱処理が必要なものであればどのようなものでもよい。
【００２９】
上述した実施形態では、シングルローラ２８とニップローラ３４とを備えた方向転換ローラ２６を採用したが、図７や図８に示した１つのローラからなる方向転換ローラ１０６を採用してもよい。
【００３０】
上述した実施形態では、テンションセンサ３２をシングルローラ２８の軸の両側に設けたが（図３参照）、軸の片側のみに設けてもよい。
【００３１】
上述した実施形態において、巻出装置１２から巻き出されたフィルムＦの上面（片面）のみ加熱処理を施す必要がある場合には、奇数番目の加熱室２０のヒータはフィルムＦよりも上方に配置し、偶数番目の加熱室２０のヒータはフィルムＦよりも下方に配置してもよい。こうすれば、どの加熱室２０においてもフィルムＦのうち加熱処理を施す必要のある面が加熱されることになる。
【符号の説明】
【００３２】
１０  ロール・トゥ・ロール加熱炉、１２  巻出装置、１４  インフィード装置、１４ａ  駆動ローラ、１４ｂ  従動ローラ、１６  加熱ゾーン、１８  加熱炉本体、２０  加熱室、２２  筐体、２４  仕切壁、２４ａ  表面部材、２４ｂ  断熱材、２６  方向転換ローラ、２８  シングルローラ、３０  ピローブロック、３２  テンションセンサ、３４  ニップローラ、３６  駆動ローラ、３８  従動ローラ、４０  シングルローラ、４２  ピローブロック、４４  テンションセンサ、４６  アウトフィード装置、４６ａ  駆動ローラ、４６ｂ  従動ローラ、４８  巻取装置、５０  テンションコントローラ、６０  排気供給ライン、６２  ファン、６４  通気孔、６４ａ  開閉蓋、６８  小型加熱炉、１０２  巻出装置、１０４  加熱炉本体、１０６  方向転換用ローラ、１０８  巻取装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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