特開 2024-75913 電極シート乾燥装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024075913

(43)【公開日】2024-06-05

(54)【発明の名称】電極シート乾燥装置

(51)【国際特許分類】

   H01M 4/139 20100101AFI20240529BHJP

   G01J 5/00 20220101ALI20240529BHJP

   G01J 5/0802 20220101ALI20240529BHJP

   G01J 5/061 20220101ALI20240529BHJP

   G01J 5/70 20220101ALI20240529BHJP

   F27B 9/40 20060101ALI20240529BHJP

   F27D 11/02 20060101ALI20240529BHJP

   F27D 21/00 20060101ALI20240529BHJP

   H01M 4/04 20060101ALI20240529BHJP

   B05C 11/00 20060101ALI20240529BHJP

   B05C 9/14 20060101ALI20240529BHJP

【ＦＩ】

H01M4/139

G01J5/00 101B

G01J5/0802

G01J5/061

G01J5/70 Z

F27B9/40

F27D11/02 A

F27D21/00 G

H01M4/04 Z

B05C11/00

B05C9/14

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022187176

(22)【出願日】2022-11-24

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100092624

【弁理士】

【氏名又は名称】鶴田 準一

(74)【代理人】

【識別番号】100147555

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 公一

(74)【代理人】

【識別番号】100123593

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 宣夫

(74)【代理人】

【識別番号】100133835

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 努

(72)【発明者】

【氏名】大野 雅人

(72)【発明者】

【氏名】都築 克尚

(72)【発明者】

【氏名】浅井 真也

(72)【発明者】

【氏名】山口 祐良

【テーマコード（参考）】

2G066

4F042

4K050

4K056

4K063

5H050

【Ｆターム（参考）】

2G066AC16

2G066BA23

2G066BA42

2G066BB01

2G066BC11

2G066CA15

4F042AA22

4F042BA04

4F042BA19

4F042DB02

4F042DB06

4F042DB18

4F042DB39

4F042DF23

4F042DH09

4K050AA05

4K050BA16

4K050CC10

4K050CD13

4K050CD22

4K050CG01

4K050CG28

4K050EA05

4K050EA08

4K056AA14

4K056BB06

4K056CA18

4K056FA04

4K056FA12

4K056FA22

4K063AA09

4K063AA12

4K063BA12

4K063BA16

4K063CA03

4K063FA13

4K063FA29

5H050AA19

5H050BA17

5H050GA02

5H050GA29

5H050HA00

5H050HA12

(57)【要約】

【課題】電極シートの温度を連続的に正確に検出する。
【解決手段】搬送経路に沿って搬送される電極シート（２）の一側に赤外線ヒータ（６ａ）を配置し、電極シート（２）の他側に放射温度センサ（１１）を配置し、赤外線ヒータに最も近接した電極シート表面部分の裏側に当たる電極シートの裏面の温度を放射温度センサ（１１）により計測する。赤外線ヒータにより電極シート表面に照射される赤外線のピーク波長が放射温度センサ（１１）により検出される赤外線の検出波長範囲に含まれないように構成する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

搬送経路に沿って搬送される電極シートを乾燥させるための電極シート乾燥装置において、電極シートの一側に配置された赤外線ヒータと、前記電極シートの他側に配置された放射温度センサとを具備し、前記放射温度センサが、前記赤外線ヒータに最も近接した電極シート表面部分の裏側に当たる電極シートの裏面の温度を放射温度センサにより計測可能に配置され、前記赤外線ヒータにより電極シート表面に照射される赤外線のピーク波長が前記放射温度センサにより検出される赤外線の検出波長範囲に含まれないように構成した電極シート乾燥装置。

【請求項2】

前記赤外線ヒータおよび前記放射温度センサが、電極シート表面に対し垂直をなす同一垂線上に配置されている請求項１に記載の電極シート乾燥装置。

【請求項3】

前記赤外線ヒータから放射される赤外線のピーク波長が４μｍ以下であり、前記放射温度センサにより検出される赤外線の検出波長範囲が８μｍから１４μｍの範囲である請求項１に記載の電極シート乾燥装置。

【請求項4】

前記赤外線ヒータが、前記電極シートの巾方向に延びる中空円筒状の石英ガラス管と、前記石英ガラス管内に配置されかつ赤外線を放射するフィラメントを有しており、前記赤外線ヒータと前記電極シートとの間に、前記赤外線ヒータから放射される赤外線のピーク波長よりも大きい波長の赤外線をカットする平板状又は湾曲形状の窓材が配置されており、前記窓材が、前記赤外線ヒータから前記電極シートの搬送方向および逆方向に一定巾に亘って延びている請求項１に記載の電極シート乾燥装置。

【請求項5】

前記電極シートの表面に沿って乾燥空気を流すための送風装置を具備しており、前記乾燥空気により前記窓材を冷却する請求項４に記載の電極シート乾燥装置。

【請求項6】

前記放射温度センサが、赤外線を透過させない周囲壁を有するハウジング内に配置されており、前記ハウジングが、前記赤外線ヒータに最も近接した電極シート表面部分の裏側に当たる電極シートの裏面から放射された赤外線を前記放射温度センサに入射させるための開口を有している請求項１に記載の電極シート乾燥装置。

【請求項7】

前記開口と前記電極シートとの間に、前記放射温度センサにより検出される赤外線の検出波長範囲より短い波長の赤外線をカットする赤外線フィルタを配置した請求項６に記載の電極シート乾燥装置。

【請求項8】

前記放射温度センサを冷却するための冷却装置を具備した請求項６に記載の電極シート乾燥装置。

【請求項9】

前記電極シートの両側に、夫々、複数個の赤外線ヒータを前記電極シートの搬送経路に沿って間隔を隔てて配置すると共に、前記電極シートの搬送方向において、前記電極シートの一側に配置された赤外線ヒータを、前記電極シートの他側に配置された赤外線ヒータの間に配置した請求項１に記載の電極シート乾燥装置。

【請求項10】

前記放射温度センサによる計測値に影響を与える放射温度センサ周りの構造体の温度を含む種々の温度を検出し、前記放射温度センサ周りの構造体の温度を含む種々の温度の検出値に基づいて、前記赤外線ヒータに最も近接した電極シート表面部分の裏側に当たる電極シートの裏面の温度を推定する請求項１に記載の電極シート乾燥装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電極シート乾燥装置に関する。

【背景技術】

【0002】

リチウムイオン電池を製造する際に、リチウムイオン電池用のワーク、例えば、電極シートの加熱が必要となる場合があり、この加熱作用を移動している電極シートに対して赤外線ヒータにより行う場合がある。この場合、赤外線ヒータに最も近接した電極シート表面部分の温度が最も高くなり、温度が最も高くなる電極シート表面領域、即ち、電極シートの最高温度領域における温度の検出が必要となる場合が多々ある。そこで、移動している電極シートの最高温度領域における温度を、放射温度センサを用いて推定するようにした温度管理システムが公知である（例えば特許文献１を参照）。この放射温度センサは、放射温度センサに入射する赤外線を検出して赤外線を放射した物体表面の温度を計測するように構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－３７７６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところが、放射温度センサにより電極シートの最高温度領域における温度を計測する場合、例えば、電極シート周りの構造体から放射された赤外線が放射温度センサに入射すると、この赤外線が外乱となって、電極シートの最高温度領域における温度を正確に検出できなくなる。そこで、上述の温度管理システムでは、電極シートの移動方向において赤外線ヒータの下流に間隔を隔てて放射温度センサを配置すると共に、赤外線ヒータと放射温度センサとの間に、外乱となる赤外線が放射温度センサに入射するのを阻止するための隔壁を配置し、最高温度から温度低下した電極シートの温度を放射温度センサにより計測すると共に最高温度からの温度低下量を算出し、この算出された温度低下量に基づいて電極シートの最高温度を予測するようにしている。
しかしながら、このように算出値に基づいて電極シートの最高温度を予測しても、電極シートの最高温度を正確に求めることができないという問題がある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

このような問題を解決するために、本発明によれば、搬送経路に沿って搬送される電極シートを乾燥させるための電極シート乾燥装置において、電極シートの一側に配置された赤外線ヒータと、電極シートの他側に配置された放射温度センサとを具備し、放射温度センサが、赤外線ヒータに最も近接した電極シート表面部分の裏側に当たる電極シートの裏面の温度を放射温度センサにより計測可能に配置され、赤外線ヒータにより電極シート表面に照射される赤外線のピーク波長が放射温度センサにより検出される赤外線の検出波長範囲に含まれないように構成した電極シート乾燥装置が提供される。

【発明の効果】

【0006】

放射温度センサにより、電極シートの最高温度領域における温度を連続的に正確に求めることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、電極シート乾燥装置の第１実施例を図解的に示す側面図である。

【図2】図２は、図１に示される電極シート乾燥装置の部分平面図である。

【図3】図３は、赤外線ヒータの一部断面側面図である。

【図4】図４は、電極シート乾燥装置の第２実施例を図解的に示す側面図である。

【図5】図５は、電極シート乾燥装置の第３実施例を図解的に示す側面図である。

【図6】図６は、図５に示される電極シート乾燥装置の部分平面図である。

【図7】図７は、図５に示される電極シート乾燥装置の変形例を示す側面図である。

【図8】図８は、図５に示される電極シート乾燥装置の変形例を示す側面図である。

【図9】図９は、補正値ΔＴの一例を示す図である。

【図10】図１０は、補正値ΔＴのリストを示す図である。

【図11】図１１は、乾燥処理手順を説明するための図である。

【図12】図１２は、乾燥制御を行うためのフローチャートである。

【図13】図１３は、ニューラルネットワークを示す図である。

【図14】図１４は、訓練データセットの一覧表を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

図１は、電極シート乾燥装置の第１実施例の全体を図解的に示している。図１を参照すると、１は乾燥炉、２は電極シート、３は電極シート２の巻き出しロール、４は電極シート２の巻き取りロール、５は巻き取りロール４を回転駆動するための駆動装置を夫々示す。駆動装置５により巻き取りロール４が回転駆動せしめられると、電極シート２が巻き出しロール３から巻き取りロール４に向けて乾燥炉１内を連続的に搬送される。そして、電極シート２が乾燥炉１内を連続的に搬送されている間に乾燥炉１内において電極シート２の乾燥作業が連続的に行われる。なお、図１には示されていないが、電極シート２を案内するためのローラや電極シート２に張力を付与するためのローラ等が、必要に応じて設置される。また、この場合、他の方法により、電極シート２を搬送させることもできる。

【0009】

図１および乾燥炉１内の平面図を示す図２からわかるように、電極シート２は一様な巾でもって搬送方向に帯状に延びている。図１および図２に示される実施例では、この電極シート２はリチウムイオン二次電池やニッケル水素電池等を製造するために用いられる電極シートからなる。これら電池の製造時には、種々の段階で、乾燥作業が必要とされ、従って、乾燥すべき電極シート２としては、製造段階に応じて種々の形態の電極シート２が存在する。本発明による実施例では、これら種々の形態の電極シート２を総称して電極シート２と称している。

【0010】

即ち、図１および図２に示される電極シート２は、例えば、その両面に電極材料が塗布されていない金属箔や、一側面上に正極活物質或いは負極活物質からなる電極材料が塗布されており他側面上に電極材料が塗布されていない金属箔や、一側面上に正極活物質からなる電極材料が塗布されていると共に他側面上に負極活物質からなる電極材料が塗布されている金属箔などである。いずれの場合でも、金属箔上に水分が付着し、或いは、電極材料内に水分が含まれていると、製造された電池の性能が著しく低下してしまう。従って、電池の製造時には、水分を除去するために、電極シート２の乾燥作業が必要となり、この電極シート２の乾燥作業のために図１および図２に示される乾燥炉１が用いられている。

【0011】

図１および図２を参照すると、乾燥炉１は、電極シート２の両側に配置された複数個の赤外線ヒータ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅを具備している。電極シート２の上方に配置された赤外線ヒータ６ａ、６ｂ、６ｃおよび電極シート２の下方に配置された赤外線ヒータ６ｄ、６ｅは電極シート２の搬送経路に沿って間隔を隔てて配置されている。この場合、図１および図２に示される例では、電極シート２の搬送経路に沿って見たときに、電極シート２の下方に配置された各赤外線ヒータ６ｄ、６ｅが、電極シート２の上方に配置された赤外線ヒータ６ａ、６ｂ、６ｃの中間に位置するように、電極シート２の上方に配置された赤外線ヒータ６ａ、６ｂ、６ｃと電極シート２の下方に配置された赤外線ヒータ６ｄ、６ｅとが電極シート２の搬送経路に沿って互い違いに配置されている。

【0012】

なお、電極シート乾燥装置によっては、電極シート２が縦方向に延びるように配置される場合があり、この場合には、夫々複数個の赤外線ヒータが、電極シート２の両側に、電極シート２から横方向に間隔を隔てて配置される。また、図１および図２に示される例では、電極シート乾燥装置を上方から見たときに、上方赤外線ヒータ６ａ、６ｂおよび赤外線ヒータ６ｂ、６ｃの間に、夫々一個の下方赤外線ヒータ６ｄ、６ｅが配置されている。しかしながら、この場合、電極シート乾燥装置を上方から見たときに、上方赤外線ヒータ６ａ、６ｂおよび赤外線ヒータ６ｂ、６ｃの間に、夫々複数個の下方赤外線ヒータを配置することも可能であるし、電極シート乾燥装置を上方から見たときに、下方赤外線ヒータ６ｄ、６ｅの間に、複数個の上方赤外線ヒータを配置することも可能である。

【0013】

図３は、図１および図２に示される赤外線ヒータ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅの一部断面側面図を示している。図３を参照すると、赤外線ヒータ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅは、中空円筒状の石英管７と、石英管７の両端部に取り付けられた端部ケーシング８と、石英管７内に配置されて一方の端部ケーシング８から他方の端部ケーシング８まで伸びるフィラメント９とを具備する。このフィラメント９としては、ピーク波長が４μｍ以下の赤外線を放射するフィラメントが用いられており、このフィラメント９は、タングステン、カーボン、カンタル等から形成されている。一方、石英管７としては、波長が５μｍ以上の赤外線を透過しない石英管が用いられている。なお、図３に示される赤外線ヒータ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅは一例を示すものであって、他の構造の赤外線ヒータを用いることもできる。

【0014】

一方、図１に示されるように、電極シート乾燥装置は、ＲOMおよびＲＡＭからなるメモリおよびマイクロプロセッサを有する電子制御ユニット１０を具備している。駆動装置５および赤外線ヒータ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅはこの電子制御ユニット１０に接続されており、駆動装置５および赤外線ヒータ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅは電子制御ユニット１０の出力信号により制御される。赤外線ヒータ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅに電力が供給されると、各赤外線ヒータ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅからは赤外線が放射され、各赤外線ヒータ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅから放射された赤外線により、巻き出しロール３から巻き取りロール４に向けて乾燥炉１内を連続的に搬送される電極シート２が加熱される。この赤外線による加熱作用によって、電極シート２に付着或いは保持されている水分が除去され、電極シート２の乾燥作業が行われる。各赤外線ヒータ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅから赤外線が放射されると、各赤外線ヒータ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅに最も近接した電極シート２の表面領域の温度が最も高くなる。この場合、この電極シート２の温度が高くなるほど電極シート２を効果的に乾燥させることができるが、電極シート２の温度が高くなり過ぎると熱劣化を引き起こす等の問題があり、従って、電極シート２の最高温度領域における温度には最適値が存在する。

【0015】

図１に示される例では、各赤外線ヒータ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅのフィラメント９は２１００℃程度の高温となり、電極シート２の最高温度領域における最適温度Ｔ_０は、例えば、１５０℃程度である。この最適温度Ｔ_０は、電極シート２の形態および乾燥段階に応じて夫々異なる。ところで、電極シート２を、問題を生ずることなく効果的に乾燥させるには、電極シート２の最高温度領域における温度を最適温度Ｔ_０ に制御する必要があり、そのためには、電極シート２の最高温度領域における温度を正確に計測する必要がある。この場合、移動している電極シート２の最高温度領域における温度を電極シート２に直接接触する形式の温度センサを用いて計測するのは、実際問題として難しく、電極シート２の最高温度領域における温度は非接触で計測することが必要となる。

【0016】

一方、１５０℃程度の温度を非接触で適切に計測することのできるセンサとして、波長が８μｍから１４μｍの範囲の赤外線を検出して温度を計測する低温測定用放射温度センサが知られており、既に市販されている。そこで本発明による実施例では、このように波長が８μｍから１４μｍの範囲の赤外線を検出して温度を計測可能な放射温度センサを用いて、電極シート２の最高温度領域における温度を検出するようにしている。この放射温度センサは、例えば、赤外線を吸収すると温度上昇して温度に応じた電気信号を発生する検出素子を内蔵しており、この検出素子により、赤外線を放射している物体表面の温度が計測される。即ち、この放射温度センサは、放射温度センサに入射する赤外線を検出して赤外線を放射した物体表面の温度を計測するように構成されている。

【0017】

ところで、電極シート２を構成している金属箔の熱伝導率は高く、電極シート２の厚みは薄いので、電極シート２の最高温度領域における温度は、上表面でも下表面でもほぼ等しくなる。そこで本発明による実施例では、例えば、赤外線ヒータ６ｂの加熱作用による電極シート２の最高温度領域における温度を計測する場合には、赤外線ヒータ６ｂの真下であって電極シート２の下方に、即ち、電極シート２に対し赤外線ヒータ６ｂと反対側に上述の放射温度センサ１１が配置されている。このように放射温度センサ１１を配置することができるのは、電極シート２の上方に配置された赤外線ヒータ６ａ、６ｂ、６ｃと電極シート２の下方に配置された赤外線ヒータ６ｄ、６ｅとが電極シート２の搬送経路に沿って互い違いに配置されているからである。なお、図１に示される例では、赤外線ヒータ６ｂおよび放射温度センサ１１が、電極シート２の表面に対し垂直をなす同一垂線上に配置されている。この場合、放射温度センサ１１の上面が赤外線取入れ口１１ａとなっている。このように放射温度センサ１１を配置すると、電極シート２がたとえ上下方向に変動しても、赤外線ヒータ６ｂに最も近接した電極シート２表面部分の裏側に当たる電極シート２の裏面の温度を確実に計測することが可能となる。

【0018】

一方、前述したように各赤外線ヒータ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅのフィラメント９を包囲している石英管７として、波長が５μｍ以上の赤外線を透過しない石英管７が用いられている。従って、フィラメント９から放射されて石英管７を通り抜ける赤外線は、波長が５μｍ以下の赤外線となる。ところが、前述したように各赤外線ヒータ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅのフィラメント９は２１００℃程度の高温となり、このとき、石英管７の温度は７００℃程度となる。このように石英管７の温度が高温になると、石英管７自体から赤外線が放射され、このとき石英管７からは波長が５μｍ以上の赤外線が放射される。この赤外線が放射温度センサ１１の赤外線取入れ口１１ａに入射すると、この赤外線が外乱となって放射温度センサ１１が誤検出を生ずることになる。

【0019】

また、各赤外線ヒータ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅから放射された赤外線が乾燥炉１の炉壁や電極シート２の表面において反射し、反射した赤外線が放射温度センサ１１に入射すると、この赤外線が外乱となって放射温度センサ１１が誤検出を生ずることになる。従って、このような誤検出ができるだけ生じないように、本発明による実施例では、赤外線ヒータ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅにより電極シート２表面に照射される赤外線のピーク波長と、放射温度センサ１１により検出される赤外線の検出波長範囲とを、赤外線ヒータ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅにより電極シート２表面に照射される赤外線のピーク波長が放射温度センサ１１により検出される赤外線の検出波長範囲に含まれないように設定している。この場合、本発明による実施例では、赤外線ヒータ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅから放射される赤外線のピーク波長が４μｍ以下に設定されており、赤外線の検出波長範囲が８μｍから１４μｍの範囲に設定されている。

【0020】

このように、本発明による実施例では、搬送経路に沿って搬送される電極シート２を乾燥させるための電極シート乾燥装置において、電極シート２の一側に配置された赤外線ヒータ６ｂと、電極シート２の他側に配置された放射温度センサ１１とを具備し、放射温度センサ１１が、赤外線ヒータ６ｂに最も近接した電極シート２表面部分の裏側に当たる電極シート２の裏面の温度を計測可能に配置され、赤外線ヒータ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅにより電極シート２表面に照射される赤外線のピーク波長が放射温度センサ１１により検出される赤外線の検出波長範囲に含まれないように構成されている。

【0021】

次に、図４を参照しつつ、電極シート乾燥装置の第２実施例について説明する。図４を参照すると、この第２実施例では、炉壁や電極シート２の表面において反射した赤外線が放射温度センサ１１に入射するのを更に回避するために、放射温度センサ１１が、赤外線を透過させない周囲壁で覆われたハウジング１２内に配置されている。このハウジング１２は、赤外線ヒータ６ｂに最も近接した電極シート２の表面部分の裏側に当たる電極シート２の裏面から放射された赤外線を放射温度センサ１１の赤外線取入れ口１１ａに入射させるために上部が解放されている。なお、ハウジング１２の周囲壁は断熱材料から形成することが好ましい。

【0022】

このように放射温度センサ１１をハウジング１２内に配置すると、炉壁や電極シート２の表面において反射した赤外線が、放射温度センサ１１の赤外線取入れ口１１ａに入射するが抑制される。即ち、放射温度センサ１１による検出波長範囲の外乱となる赤外線が、放射温度センサ１１の赤外線取入れ口１１ａに入射するが抑制される。その結果、移動する電極シート２の最高温度領域における温度を連続的に適切に計測することが可能となる。

【0023】

次に、図５および図６を参照しつつ、電極シート乾燥装置の第３実施例について説明する。この第３実施例では、炉壁や電極シート２の表面において反射した赤外線が放射温度センサ１１に入射するのを更に回避するために、更に種々の工夫が施されている。図５および図６を参照すると、この第３実施例では、各赤外線ヒータ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅと電極シート２との間には夫々、波長が５μｍ以上の赤外線を透過しない窓材１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅが配置されている。これらの窓材１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅは、波長が５μｍ以上の赤外線を透過しない石英ガラス、或いは、強化ガラスから形成される。

【0024】

図５に示される例では、窓材１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅは、電極シート２から間隔を隔てて電極シート２と平行に配置された薄肉平板状をなしており、各窓材１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅは、電極シート２の巾方向全長に亘って延びる共に対応する赤外線ヒータ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅから電極シート２の搬送方向および逆方向に同一長さだけ延びる矩形状をなしている。なお、これらの窓材１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅは、電極シート２が赤外線ヒータ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅに接触するのを防止する役目も果たしている。

【0025】

一方、図５に示されるように、乾燥炉１は。露点が例えば、ー４０℃以下の乾燥空気を電極シート２の上側面および下側面に沿って流すための送風装置１４を具備している。図５に示される実施例では、この送風装置１４は、乾燥炉１内における電極シート２の下流側端部に、夫々、電極シート２の上側面および下側面に沿って電極シート２の上流に向け乾燥空気を吹き出す一対のノズル１４ａおよびノズル１４ｂと、各ノズル１４ａおよびノズル１４ｂに乾燥空気を送り込む送風機１５と具備している。また、図６に示されるように、ノズル１４ａは電極シート２の巾方向全長に亘って伸びている。なお、ノズル１４ｂも同様に電極シート２の巾方向全長に亘って伸びている。この送風機１５は、電子制御ユニット１０に接続され、送風機１５の作動は電子制御ユニット１０の出力信号により制御される。

【0026】

各ノズル１４ａおよびノズル１４ｂから電極シート２の上側面および下側面に沿って電極シート２の上流に向け流通せしめられる乾燥空気によって、電極シート２から除去された水分が持ち去られると共に各窓材１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅの冷却が行われる。なお、図１に示される第１実施例および図４に示される第２実施例では、このような送風装置１４が設けられていないが、これら図１に示される第１実施例および図４に示される第２実施例においても、図５に示されるような送風装置１４を設けることができる。

【0027】

一方、図５に示される例では、ハウジング１２の上部が頂壁により覆われており、この頂壁に、赤外線ヒータ６ｂに最も近接した電極シート２の表面部分の裏側に当たる電極シート２の裏面から放射された赤外線を放射温度センサ１１の赤外線取入れ口１１ａに入射するための開口１６が形成されている。即ち、図５に示される例では、赤外線ヒータ６ｂおよび放射温度センサ１１に加えて、開口１６が、電極シート２の表面に対し垂直をなす同一垂線上に配置されている。また、図５に示される例では、ハウジング１２内に、ハウジング１２の内壁面および放射温度センサ１１を冷却するための冷却風を送り込むための冷却装置１７が設置されている。この冷却装置１７は、ハウジング１２内への冷却風流入口１８と、冷却風流入口１８に冷却風を送り込む送風機１９と具備しており、冷却風流入口１８からハウジング１２内に送り込まれた冷却風によって、ハウジング１２の内壁面および放射温度センサ１１の冷却が行われる。この送風機１９は、電子制御ユニット１０に接続され、この送風機１９の作動は電子制御ユニット１０の出力信号により制御される

【0028】

一方、ハウジング１２の頂壁に形成された開口１６と電極シート２との間には、放射温度センサ１１による検出波長範囲より短い波長の赤外線、例えば、５μｍ 以下の赤外線をカットする赤外線カットフィルタ２０が配置されている。この赤外線カットフィルタ２０は、ＣaＦ₂ , ＢaＦ₂ 等を用いて作成される。図５に示される例では、この赤外線カットフィルタ２０も、電極シート２から間隔を隔てて電極シート２と平行に配置された薄肉平板状をなしており、赤外線カットフィルタ２０は、電極シート２の巾方向全長の亘って延びると共に開口１６から電極シート２の搬送方向および逆方向に同一長さだけ延びる矩形状をなしている。なお、図５に示される赤外線カットフィルタ２０は一例を示しているだけであって、この赤外線カットフィルタ２０は、少なくともハウジング１２の開口１６を覆っていれば十分である。

【0029】

図５および図６に示される第３実施例では、石英管７自体から放射された波長が５μｍ以上の赤外線が各窓材１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅにおいて遮断される。また、各窓材１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅは乾燥空気により冷却されているので、各窓材１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ自体が、波長が５μｍ以上の強い赤外線を放射することがない。従って、波長が５μｍ以上の赤外線が電極シート２の表面において反射するのが抑制され、電極シート２の表面において反射した波長が５μｍ以上の赤外線、即ち、放射温度センサ１１による検出波長範囲の外乱となる赤外線が、放射温度センサ１１の赤外線取入れ口１１ａに入射するのが抑制される。

【0030】

一方、電極シート２の表面に到達した波長が５μｍ以下の赤外線の一部は、電極シート２の表面で反射して炉壁等の周囲の構造物を加熱する。しかしながら、乾燥空気によって乾燥炉１内が冷却されているので、炉壁等の周囲の構造物から、波長が５μｍ以上の強い赤外線が放射されることがなく、従って、放射温度センサ１１による検出波長範囲の外乱となる赤外線が、放射温度センサ１１の赤外線取入れ口１１ａに入射するのが抑制される。

【0031】

また、電極シート２の表面において反射した５μｍ以下の波長の赤外線が、ハウジング１２の頂壁に形成された開口１６からハウジング１２内に入射すると、この赤外線によりハウジング１２の内壁面が加熱されてしまう。しかしながら、開口１６と電極シート２との間には、放射温度センサ１１による検出波長範囲より短い波長の赤外線、例えば、５μｍ以下の赤外線をカットする赤外線カットフィルタ２０が配置されているので、電極シート２の表面において反射した５μｍ以下の波長の赤外線が、ハウジング１２内に入射するのが阻止される。更に、ハウジング１２の内壁面は、冷却風流入口１８から流入する冷却風により冷却されている。従って、ハウジング１２の内壁面から、波長が５μｍ以上の強い赤外線が放射されることがなく、従って、放射温度センサ１１による検出波長範囲の外乱となる赤外線が、放射温度センサ１１の赤外線取入れ口１１ａに入射するが抑制される。また、赤外線カットフィルタ２０は、開口１６から流出する冷却風により冷却されている。従って、赤外線カットフィルタ２０から、波長が５μｍ以上の強い赤外線が放射されることがなく、従って、放射温度センサ１１による検出波長範囲の外乱となる赤外線が、放射温度センサ１１の赤外線取入れ口１１ａに入射するが抑制される。なお、電極シート２として金属箔が用いられる場合には、電極シート２の表面における赤外線の反射を抑制するために、金属箔上にカーボンコート層を形成することもできる。

【0032】

このように、第３実施例では、放射温度センサ１１による検出波長範囲の外乱となる赤外線が、放射温度センサ１１の赤外線取入れ口１１ａに入射するのが抑制される。従って、この第３実施例では、放射温度センサ１１によって、移動する電極シート２の最高温度領域における温度を連続的により正確に計測することが可能となる。

【0033】

図７および図８は、図５に示される第３実施例の変形例を示している。最初に図７に示される変形例を参照すると、この変形例では、図５に示される第３実施例と同様な、放射温度センサ１１、ハウジング１２、開口１６、冷却風流入口１８および赤外線カットフィルタ２０からなる温度検出器Ａに加えて、電極シート２の上方に温度検出器Ｂおよび温度検出器Ｃが設置されている。図７からわかるように、温度検出器Ｂおよび温度検出器Ｃは、温度検出器Ａと同じ構造を有しており、開口１６を覆うように赤外線カットフィルタ２０が配置されている。

【0034】

また、図７に示される変形例では、温度検出器Ｂは、赤外線ヒータ６ｅに最も近接した電極シート表面部分の裏側に当たる電極シート２の上面の温度を放射温度センサ１１により計測するように配置されており、温度検出器Ｃは、赤外線ヒータ６ｄに最も近接した電極シート表面部分の裏側に当たる電極シート２の上面の温度を放射温度センサ１１により計測するように配置されている。この場合、温度検出器Ｂでは、赤外線ヒータ６ｅおよび放射温度センサ１１が、電極シート２の表面に対し垂直をなす同一垂線上に配置されている。これに対し、温度検出器Ｃでは、ハウジング１２が、電極シート２の最高温度を計測し得るように、電極シート２の表面に対し垂直をなす垂線に対して傾斜して配置されている。即ち、この温度検出器Ｃでは、放射温度センサ１１の赤外線取入れ口１１ａとハウジング１２の開口１６を通る線Qが電極シート２の上面の最高温度点Ｐを通るように、ハウジング１２が傾斜配置されている。このように電極シート２の両側に必要に応じて複数個の温度検出器Ａ，Ｂ、Ｃが配置される。

【0035】

次に図８に示される変形例を参照すると、この変形例では、各赤外線ヒータ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅと電極シート２との間に配置された窓材１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅが、夫々対応する赤外線ヒータ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ回りで湾曲する湾曲形状をなしている。これらの窓材１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅも、電極シート２の巾方向全長に亘って延びており、各窓材１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅは、波長が５μｍ以上の赤外線を透過しない石英ガラス、或いは、強化ガラスから形成されている。

【0036】

ところで、このように放射温度センサ１１によって、移動する電極シート２の最高温度領域における温度を連続的に計測するようにしても、実際には、計測された温度と実際の温度との間にずれを生じてしまう。この場合、ずれ量が小さいときには特に問題にならないが、ずれ量が大きいときには問題となる。そこで次に、図５に示される電極シート乾燥装置を用いた場合を例にとって、計測された温度と実際の温度との間のずれを解消するようにした温度推定方法と、この温度推定方法に基づく電極シート２の乾燥制御について説明する。

【0037】

図９および図１０は、計測された温度と実際の温度との間のずれ量を示す補正値ΔＴを予め求めておき、この補正値ΔＴを用いて電極シート２の最高温度領域における温度を推定するようにした温度推定方法の一例を示している。図９には、電極シート２の最高温度領域における実際の温度と放射温度センサ１１により計測した温度との温度差を示す補正値ΔＴ（縦軸）と、放射温度センサ１１周りの各種部材や炉壁等の構造体の平均温度（横軸）との関係が示されている。この関係を取得するにあたり、電極シート２の最高温度領域における温度は、例えば、直接接触の熱電対により計測される。なお、図９において、×印は電極シート２が無垢の金属箔からなる場合を示しており、三角印は金属箔上にカーボンコート層が形成されている場合を示しており、丸印は金属箔上に電極材料層が形成されている場合を示している。

【0038】

図９から、電極シート２の形態（無垢の金属箔、カーボンコート層を有する金属箔、或いは電極材料層を有する金属箔等）と、放射温度センサ１１周りの各種部材や炉壁等の構造体の温度に応じて、実際の温度と放射温度センサ１１により計測した温度との温度差を示す補正値ΔＴが変化することがわかる。そこでこの温度推定方法では、電極シート２の各形態に対し、例えば、炉壁の温度ＴＸにおける各温度範囲（Ｔ_１－Ｔ_２，Ｔ_２－Ｔ_３，・・・）と、窓材１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ又は１３ｅの温度ＴＹにおける各温度範囲（Ｔ_１－Ｔ_２，Ｔ_２－Ｔ_３，・・・）とに対する各補正値ΔＴ_１１，ΔＴ_１２・・・を予め実験により求め、それにより図１０に示されるようなリストが作成される。

【0039】

なお、図１０には、補正値ΔＴに影響を与える温度因子として炉壁の温度ＴＸおよび窓材１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ又は１３ｅの温度ＴＹが用いられているが、補正値ΔＴに影響を与える温度因子は他にも存在する。従って、実際には、炉壁の温度ＴＸおよび窓材１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ又は１３ｅの温度ＴＹを含む多数の温度因子の関数の形で補正値ΔＴの多次元リストが作成され、この補正値ΔＴの多次元リストを用いて、移動する電極シート２の最高温度領域における温度が推定される。この補正値ΔＴの多次元リストは、電子制御ユニット１０のメモリ内に記憶される。

【0040】

次に、図１１を参照しつつ、電極シート乾燥装置による電極シート２の乾燥処理手順について説明する。図１１を参照すると、Ｓ１で示されるように、乾燥対象物、即ち、電極シート２の形態が電子制御ユニット１０に入力される。乾燥対象物が電子制御ユニット１０に入力されると、Ｓ２で示されるように、電極シート２の乾燥処理が開始される。電極シート２の乾燥処理が開始されると、電子制御ユニット１０において、図１２に示される電極シート２の乾燥制御ルーチンが一定時間毎の割り込みによって実行される。

【0041】

図１２を参照すると、まず初めに、ステップ５０において、炉壁の温度ＴＸおよび窓材１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ又は１３ｅの温度ＴＹを含む多数の温度因子が温度センサにより検出される。次いで、ステップ５１では、電子制御ユニット１０のメモリ内に記憶されている補正値ΔＴの多次元リストに基づいて、炉壁の温度ＴＸおよび窓材１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ又は１３ｅの温度ＴＹを含む多数の温度因子から補正値ΔＴが算出される。次いで、ステップ５２では、放射温度センサ１１により計測されたセンサ検出温度Ｔs が読み込まれる。次いで、ステップ５３では、センサ検出温度Ｔsから補正値ΔＴを減算することにより、電極シート２の最高温度領域における推定温度Ｔｔが算出される。

【0042】

次いで、ステップ５４では、電極シート２の最高温度領域における推定温度Ｔｔが、電極シート２の最高温度領域における最適温度Ｔo に小さな一定値αを加算した値Ｔo ＋αよりも大きいか否かが判別される。推定温度ＴｔがＴo ＋αよりも大きいと判別されたときには、ステップ５６に進んで、電極シート２の搬送速度ＶがΔＶだけ増大するように駆動装置５の駆動制御が行われる。電極シート２の搬送速度Ｖが増大せしめられると電極シート２の最高温度領域における温度が低下する。

【0043】

一方、ステップ５４において、推定温度ＴｔがＴo ＋αよりも大きくないと判別されたときには、ステップ５５に進んで、電極シート２の最高温度領域における推定温度Ｔｔが、電極シート２の最高温度領域における最適温度Ｔo から一定値αを減算した値Ｔo ―αよりも小さいか否かが判別される。推定温度ＴｔがＴo ―αよりも小さいと判別されたときには、ステップ５７に進んで、電極シート２の搬送速度ＶがΔＶだけ減少するように駆動装置５の駆動制御が行われる。電極シート２の搬送速度Ｖが減少せしめられると電極シート２の最高温度領域における温度が上昇する。このようにして、電極シート２の最高温度領域における温度が最適温度Ｔo に制御される。

【0044】

図１３および図１４は、ニューラルネットワークを用いて、放射温度センサ１１により計測された温度、および炉壁や窓材１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ又は１３ｅの温度を含む多数の温度因子等に基づき、電極シート２の最高温度領域における温度を推定するようにした温度推定方法の他の例を示している。図１３は、ニューラルネットワーク６０を示している。図１３を参照すると、ニューラルネットワーク６０において、L＝１は入力層、L＝２および L＝３は隠れ層、L＝４は出力層を夫々示している。また、図１３には、入力層 ( L＝１) の各ノードに入力される入力パラメータの入力値ｘ_１、ｘ_２・・・ｘ_n-1、ｘ_nと、出力層 ( L＝４) のノードから出力される出力値ｙが示されている。

【0045】

一方、図１４は、ニューラルネットワーク６０の重みの学習を行うために、各入力パラメータの入力値ｘ_１、ｘ_２・・・ｘ_n-1、ｘ_nと、教師データ、即ち、正解ラベルｙｔとを用いて作成された訓練データセットを示している。図１４に示される訓練データセットには、No.1 から No.m までの m 個のデータが列挙されており、この訓練データセットは、電極シート２の形態（無垢の金属箔、カーボンコート層を有する金属箔、或いは電極材料層を有する金属箔等）毎に夫々作成される。入力パラメータとしては、炉壁や窓材１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ又は１３ｅの温度を含む多数の温度因子等に加えて、放射温度センサ１１により計測された温度が用いられ、電極シート２の最高温度領域における温度の推定値が出力値ｙとなる。

【0046】

一例を挙げると、訓練データセットにおけるNo.1 から No.m までの各入力パラメータの入力値ｘ_１、ｘ_２・・・ｘ_n-1、ｘ_nは、例えば、ノズル１４ａおよびノズル１４ｂから吹き出す乾燥空気の温度、および冷却風流入口１８からシェード１２内へ送り込まれる冷却風の温度を種々に変化させたときの炉壁の温度の実測値、窓材１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ又は１３ｅの温度の実測値、赤外線ヒータ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅの石英管７の温度の実測値、ハウジング１２の内壁面の温度の実測値、ノズル１４ａおよびノズル１４ｂから吹き出す乾燥空気の温度の実測値、冷却風流入口１８からハウジング１２内へ送り込まれる冷却風の温度の実測値、赤外線カットフィルタ２０の温度の実測値、電極シート２の搬送速度の実測値、乾燥炉１内の温度の実測値、乾燥炉１内の湿度の実測値、大気圧の実測値および放射温度センサ１１による計測値であり、訓練データセットにおけるNo.1 から No.m までの教師データ、即ち、正解ラベルｙｔは、このときの電極シート２の最高温度領域における温度の実測値である。

【0047】

次に、この訓練データセットを用いたニューラルネットワーク６０の重みの学習方法について簡単に説明する。このニューラルネットワーク６０は電子制御ユニット１０内において作成されており、ニューラルネットワーク６０の重みの学習は電子制御ユニット１０内において行われる。例えば、最初に、訓練データセットの１番目（No. 1）の入力値ｘ_１・・・ｘ_ｎが、ニューラルネットワーク６０の入力層 ( L＝１) の各ノードに入力される。このときニューラルネットワーク６０の出力層( L＝４)のノードからは出力値ｙが出力される。次いで、この出力値ｙと、正解ラベルｙｔとの間の誤差を表す二乗誤差Ｅ＝１/２(ｙ－ｙｔ)² が算出され、この二乗誤差Ｅが小さくなるように、誤差逆伝播法を用いて、ニューラルネットワーク６０の重みの学習が行われる。

【0048】

訓練データセットの１番目（No. 1）のデータに基づくニューラルネットワーク６０の重みの学習が完了すると、次に、訓練データセットの２番目（No. ２）のデータに基づくニューラルネットワーク６０の重みの学習が、誤差逆伝播法を用いて行われる。同様にして、訓練データセットのｍ番目（No. ｍ）まで順次、ニューラルネットワーク６０の重みの学習が行われる。このニューラルネットワーク６０の重みの学習は、二乗誤差Ｅが、予め設定された設定誤差以下になるまで、繰り返し行われ、最終的に、電極シート２の最高温度領域における温度を推定する最高温度モデルが、電子制御ユニット１０内のニューラルネットワーク６０により作成される。電極シート２の乾燥作業時に、実測された各入力パラメータの入力値ｘ_１、ｘ_２・・・ｘ_n-1、ｘ_nが電子制御ユニット１０に入力されると、この最高温度モデルを用いて、電極シート２の最高温度領域における温度の推定値が出力される。ニューラルネットワーク６０を用いた場合には、この推定値が、図１２に示される電極シート２の乾燥制御ルーチンにおける推定温度Ｔｔとされる。

【0049】

このように、図９および図１０に示される電極シート２の最高温度領域における温度の推定方法、および図１３および図１４に示される電極シート２の最高温度領域における温度の推定方法では、放射温度センサ１１による計測値に影響を与える放射温度センサ１１周りの構造体の温度を含む種々の温度を検出し、放射温度センサ１１周りの構造体の温度を含む種々の温度の検出値に基づいて、赤外線ヒータに最も近接した電極シート表面部分の裏側に当たる電極シートの裏面の温度が推定される。

【符号の説明】

【0050】

１ 乾燥炉
２ 電極シート
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ 赤外線ヒータ
１１ 放射温度センサ
１２ ハウジング

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】