(57)【要約】【課題】焼成によりガス状の揮発性物質を発生する被焼成物Ａを焼成するための焼成炉１０において、簡単な手段でもって、天井面１５で再凝縮した揮発性物質４０が被焼成物Ａの上に落下するのを阻止する。【解決手段】焼成炉１０内における被焼成物Ａの配置位置よりも上方位置に、加熱されることによりガス化した揮発性物質は通過できるが、ガス化後に再凝縮した揮発性物質４１は通過できない大きさの通気孔を備えたフィルタ３１を配置する。好ましくは、フィルタ３１はウエブ状でロール原反３０とされており、再凝縮した揮発性物質４１を捕捉して目詰まり状態となったときに、そこを巻き取り、新しいフィルタ領域を被焼成物Ａの上に移動させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼成によりガス状の揮発性物質を発生する被焼成物を焼成するための焼成炉であって、焼成炉内における被焼成物の配置位置よりも上方位置に、加熱されることによりガス化した揮発性物質は通過できるが、ガス化後に再凝縮した揮発性物質は通過できない大きさの通気孔を備えたフィルタが配置されていることを特徴とする焼成炉。
【請求項２】
前記フィルタは織布であることを特徴とする請求項１に記載の焼成炉。
【請求項３】
前記フィルタはウエブ状であり、焼成炉は一方側にウエブ状フィルタの送り出し部を他方側に巻き取り部を備え、送り出し部から炉内に入り込んだウエブ状フィルタは、炉内を通過した後に巻き取り部により巻き取られることを特徴とする請求項１または２に記載の焼成炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は焼成炉に関し、特に、焼成によりガス状の揮発性物質を発生する被焼成物を焼成するための焼成炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
焼成によりガス状の揮発性物質を発生する被焼成物を焼成するための焼成炉は知られている。例えば、特許文献１には、燃料電池用拡散層を製造するための焼成炉として、焼成物質と揮発性物質とを含む撥水塗布剤が塗布された拡散層形成材を加熱し、前記焼成物質を焼成し、前記揮発性物質を揮発させて拡散層を形成するようにした焼成炉（拡散層製造装置）が記載されている。
【０００３】
特許文献２には、セラミック用の焼成炉であって、焼成炉内でエア配管や炉内壁天井等からバインダー分解ガスの液化分が未焼成セラミックス表面に落下するのを防止するために、未焼成セラミックを搬送するコンベアの上方を覆う弧状の防滴板を配置したものが記載されている。
【０００４】
特許文献３には、スプレー塗装を行う塗装室において、天井面に付着した塗料が被塗装物に落下するの防止するために、塗装室の少なくとも天井面の一部に移動可能なスクリーンで壁面を形成し、スクリーンに付着した塗料を掻きとるようにした塗装室が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１９０８３２号公報
【特許文献２】特開２０００−２０３９４６号公報
【特許文献３】特開２００６−２２４０７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載のような形態の焼成炉において、焼成時に発生したカス化した揮発性物質は、そのほとんどが炉に設けられた排気口から炉外に排出される。しかし、その一部が炉の天井面に沿って通過するときに、天井面に付着して再凝縮するのを完全に回避するのは困難である。焼成作業を長時間にわたり連続的に行うときに、図２に示すように、天井面１で再凝縮した揮発性物質２が塊状の液滴３として落下することがある。その液滴３が、未焼成あるいは焼成中の被焼成物４の上に落下すると、それは汚れ５として残存してしまい、焼成物としては不良品となる。
【０００７】
特許文献２に記載のように、被焼成物の上方を覆う弧状の防滴板を被焼成物と天井面との間に配置することにより、液滴を防滴板の傾斜に沿って側方に流すことができ、分解ガス（ガス化した揮発性物質）の液化分が未焼成物の表面に落下するのを防止することができる。しかし、分解ガスが液化したときの物性（高い粘性等）によっては、弧状の防滴板の傾斜に沿って円滑に流下せずに防滴板にそのまま付着し、それが時間の経過とともにそれが次第に大きくなって、塊として未焼成物の表面に落下するのを完全には阻止することができない。
【０００８】
特許文献３に記載のように、天井面に移動可能なスクリーンで壁面を形成し、スクリーンに付着した物質を掻きとるようにすることによって、焼成炉においても、再凝縮した揮発性物質が被焼成物上に落下するのを回避できる場合もある。しかし、このような装置を焼成炉の天井に設けることは困難であると共に、再凝縮した揮発性物質が粘性の高いものである場合には掻き落としが難しく、逆に粘度が低い液状の場合には、掻き落とされる前に、被焼成物上に落下してしまう恐れもある。
【０００９】
本発明は、上記のような不都合を解消した焼成炉を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による焼成炉は、焼成によりガス状の揮発性物質を発生する被焼成物を焼成するための焼成炉であって、焼成炉内における被焼成物の配置位置よりも上方位置に、加熱されることによりガス化した揮発性物質は通過できるが、ガス化後に再凝縮した揮発性物質は通過できない大きさの通気孔を備えたフィルタが配置されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明による焼成炉では、ガス化後に天井面で再凝縮した揮発性物質が、時間の経過とともに塊状の液滴となって落下することがあっても、その液滴は被焼成物よりも上位に位置するフィルタによって捕捉されるので、液滴が被焼成物にまで到達することはない。そのために、例え天井からの液滴の落下が焼成作業中に発生しても、それにより被焼成物が不良品となることはなく、生産歩留まりは向上する。また、ガス化した揮発性物質はフィルタを容易に通過するので、焼成時において炉内の気流の流れが乱れることはなく、従来通りの焼成処理が進行する。さらに、装置としても、焼成炉内における被焼成物の配置位置と天井面との間に、前記フィルタを配置するだけであり、新規に焼成炉を作る場合にも、また、既存の焼成炉を改造する場合にも、その作業はきわめて容易である。
【００１２】
本発明による焼成炉において、用いるフィルタは、焼成時の熱に対する耐性があることを条件に任意のものを用いることができるが、カーボンのような材料からなる織布あるいは不織布、細かい目の網状物、または細かいメッシュの金網や金属板、等が例示される。中でも、通気性と液滴捕捉性の双方を満足しかつ取り扱いも容易なことから、織布は特に好ましい。
【００１３】
フィルタは枚様物でもよくウエブ状でもよい。枚様物の場合は、バッチ処理となり、天井からの液滴がある程度表面に付着した時点で、そのフィルタを交換する。ウエブ状の場合には、焼成処理中に、ある程度の速度でウエブ状のフィルタを連続的に移動させる、あるいは所定時間毎に移動と停止を繰り返すことによって、複数の被焼成物に対する連続した焼成処理が可能となり、生産効率が向上する。
【００１４】
ウエブ状のフィルタを用いる場合において、本発明による焼成炉の一態様は、一方側にウエブ状フィルタの送り出し部を他方側に巻き取り部を備え、送り出し部から炉内に入り込んだウエブ状フィルタは、炉内を通過した後に巻き取り部により巻き取られるようにされる。前記したように、送り出しと巻き取りは、同期していることを条件に、連続的であってもよく、ステップ的であってもよい。
【００１５】
本発明による焼成炉は、任意の被焼成物に対する焼成炉として用いることができる。一例として、基材であるカーボンペーパーまたはカーボンクロスに、カーボン粉末等の導電性物質とＰＴＦＥ等の撥水性物質からなる焼成材料と前記導電性物質と前記撥水性物質を親和させる界面活性剤と水等の溶媒からなる揮発性材料との混合物を塗布した燃料電池用拡散層を焼成するための焼成炉の使用態様が挙げられる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、従来の焼成炉に簡単な構成を追加するのみで、天井面から塊状になって落下する再凝縮した揮発性物質によって、被焼成物が汚染し不良品となるのを確実に回避することができる。それにより、焼成品の生産歩留まりが向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の一実施の形態を説明する。図１は本発明による焼成炉の概略的な模式図である。
【００１８】
図１に示す例において、焼成炉１０は焼成室１１を有し、図示しない搬入口から被焼成物Ａが炉内に搬入され、保持部材１２の上に配置される。焼成室１１の適所には加熱源の一例としてヒータ１３が取り付けてあり、また、必要な場合には、送気ファン１４も取り付けられる。焼成室１１の天井面１５に近くには、排気口１６が取り付けてあり、必要な場合には、排気口１６に適宜の絞り１７が備えられる。
【００１９】
焼成室１１の対向する側壁１８，１９における、前記保持部材１２と前記天井面１５の間の位置には、水平方向の開口２０，２１が形成されており、該開口２０，２１の近傍にはロール支持体２２，２３がそれぞれ取り付けてある。そして、一方のロール支持体２２には、フィルタ原反３０が取り付けられる。フィルタ原反３０は、例えばカーボン繊維をウエブ状（帯状）に織り込んだ織布の巻き取り物であり、ウエブ状の織布は、ガス状の物質は通過させるが、液滴のような塊状物は通過できない大きさの通気孔（不図示）を多数有している。
【００２０】
前記フィルタ原反３０から送り出されるウエブ状のフィルタ３１は、前記開口２０から炉内である焼成室１１に入り、前記保持部材１２の上方を通過して、前記開口２１から焼成室１１の外に出て、他方のロール支持体２３に巻き込まれる。ロール支持体２３は図示しない駆動機構を備えており、やはり図示しない制御機構によって、ウエブ状のフィルタ３１を一定速度で連続的に巻き取るか、所定距離分の巻き取りと所定時間の巻き取り停止とを反復して繰り返す。
【００２１】
焼成処理を行うに当たっては、ロール支持体２２，２３間に、前記したようにしてウエブ状のフィルタ３１を取り付ける。次に、図示しない搬入口から被焼成物Ａを焼成室１１内に搬入し、図示のように、保持部材１２の上に置く。その状態で、ヒータ１４を作動して焼成室１１を、例えば４００℃程度の処理温度に昇温する。ファン１４は使用してもよく、使用しなくてもよい。焼成処理条件によっていずれかを選択する。ファン１４を使用する場合には、温風が送り込まれるので、排気口１６の絞り１７の開度を条件に応じて調整する。
【００２２】
焼成室１１内の加熱により被焼成物Ａの焼成処理が開始する。被焼成物Ａは焼成によりガス状の揮発性物質を発生する被焼成物であり、時間の経過とともに、被焼成物Ａからガス状の揮発性物質が発生する。発生したガス状の揮発性物質は、図に矢印で示すように、上方に移動するが、その過程で、前記フィルタ３１を通過する。フィルタ３１を通過したガス状の揮発性物質は、もし排気口１６の絞り１７が開いている場合には、そこから外部に放出されるが、一部は天井面１５に接触し、そこで結露等により再凝縮してそこに付着４０した状態となる。ファン１４を使用しない場合には、その量はより多くなる。
【００２３】
付着量が多くなると、次第に塊状化していき、ついには、天井面１５から塊状の液滴４１として落下する。しかし、落下する液滴４１はフィルタ３１によって捕捉され、液状の揮発性物質４２としてフィルタ３１内に留まる。従って、落下する液滴４１が被焼成物Ａの表面に達することはない。
【００２４】
１つの被焼成物Ａに対する焼成処理を終えた後、それを取り出し、次の被焼成物Ａを保持部材１２の上に乗せ、次回の焼成処理を行う。以下、それを繰り返す。その間、ウエブ状のフィルタ３１を連続的に移動させるようにしてもよく、移動を停止した状態で複数個の被焼成物Ａに対する焼成処理を行い、その間に落下する液滴４１によってフィルタ３１にある程度の目詰まりが生じた時点で、それまで使用していた領域分を巻き取り、汚染していない新しいフィルタ領域を、被焼成物Ａの上に送り込むようにしてもよい。
【００２５】
また、図示しないが、保持部材１２の上方に、フィルタ取付装置を設け、それを利用して枚様状態のフィルタを配置するようにしてもよい。この態様は、金属製の多孔フィルタを用いるような場合に、特に有効である。さらに、図示した焼成炉１０を用いて、ウエブ状の被焼成物に対して連続的に焼成処理を行うこともできる。その場合には、図示しないが、ウエブ状の被焼成物を前記保持部材１２上を連続的あるいは間欠的に移動させる。
【００２６】
次に、上記の焼成炉１０を用いて、燃料電池用拡散層を作る場合の具体例を説明する。燃料電池に用いられるＭＥＡ（膜電極接合体）の一部材となる拡散層は、カーボンクロスやカーボンペーパである拡散層形成材に撥水塗布剤が塗布され、それを焼成することにより作られる。ここで、前記拡散層形成材に撥水塗布剤を塗布したものが、被焼成物Ａとなる。通常、塗布される撥水塗布剤は焼成物質と揮発性物質とを含んでいる。前記焼成物質は、カーボン粉末等の導電性物質とＰＴＦＥ等の撥水性物質からなり、揮発性物質は、前記導電性物質と前記撥水性物質を親和させる界面活性剤と水等の溶媒とからなる。
【００２７】
このような構成を備える被焼成物Ａを焼成炉１０内で焼成すると、その過程で、ガス状の揮発性物質として、例えば、テトラエチレングリコールジメチルエーテルが発生する。この物質は、焼成炉１０の天井面１５に到着すると温度が下がって結露し付着する。この結露した付着物は粘着性が高いため、少量では落下することはないが、付着量が多くなると塊として落下する。しかし、前記のように塊状の落下物は前記フィルタ３１によって捕捉されるので、焼成後の拡散層に汚染が生じることはない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明による焼成炉の概略的な模式図。
【図２】従来の焼成炉の一例を示す概略的な模式図。
【符号の説明】
【００２９】
Ａ…被焼成物、１０…焼成炉、１１…焼成室、１２…被焼成物の保持部材、１３…ヒータ、１４…送気ファン、１５…焼成室の天井面、１６…排気口、１７…排気口の絞り、１８，１９…焼成室の対向する側壁、２０，２１…水平方向の開口、２２，２３…ロール支持体、３０…フィルタ原反、３１…ウエブ状のフィルタ
【図１】
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【図２】
2009281643.tif 000004