▶ ウォンチュン ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-06-06
(54)【発明の名称】材料を熱的又は熱化学的に処理する装置及び方法
(51)【国際特許分類】
F27B 9/38 20060101AFI20220530BHJP
F27D 7/06 20060101ALI20220530BHJP
F27D 3/06 20060101ALI20220530BHJP
H01M 4/36 20060101ALI20220530BHJP
【ＦＩ】
F27B9/38
F27D7/06 B
F27D3/06 A
H01M4/36 Z
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021560011
(86)(22)【出願日】2020-04-07
(85)【翻訳文提出日】2021-10-11
(86)【国際出願番号】 EP2020059929
(87)【国際公開番号】W WO2020208039
(87)【国際公開日】2020-10-15
(31)【優先権主張番号】102019109767.3
(32)【優先日】2019-04-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】520086885
【氏名又は名称】ウォンチュン ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング
(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】100114018
【弁理士】
【氏名又は名称】南山 知広
(74)【代理人】
【識別番号】100153729
【弁理士】
【氏名又は名称】森本 有一
(74)【代理人】
【識別番号】100126848
【弁理士】
【氏名又は名称】本田 昭雄
(72)【発明者】
【氏名】アリアン エスフェハニアン
【テーマコード（参考）】
4K050
4K055
4K063
5H050
【Ｆターム（参考）】
4K050AA02
4K050AA04
4K050BA16
4K050CA13
4K050CC07
4K050CF03
4K050CF04
4K050CF06
4K050CG02
4K055AA06
4K055EA03
4K063AA05
4K063AA06
4K063AA15
4K063BA12
4K063CA04
4K063DA06
4K063DA23
4K063DA34
5H050AA19
5H050BA17
5H050CA07
5H050GA02
5H050GA29
5H050HA04
5H050HA12
(57)【要約】
材料（１２）、特にバッテリ－カソード材料（１４）を熱的又は熱化学的に処理する、特にか焼する装置は、ハウジング（１６）とハウジング（１６）内にあるプロセス室（２０）とを有しており、そのプロセス室内は処理する場合にプロセス室雰囲気（５４）が支配し、かつそのプロセス室が移送レベル（１１６）を定める。移送システム（２８）によって、材料（１２）又は材料（１２）を装填した支持構造（４４）が移送レベル（１１６）においてプロセス室（２０）内へ、かつ／又はそれを通して移送可能である。入口ロック（２６）が入口レベル（１１８）を定め、かつロック室（６２）、ロック入口（６４）とロック出口（６６）及び入口コンベア（１０６）を有し、その入口コンベアが次のように、すなわち材料（１２）又は材料（１２）を装填した支持構造（４４）が入口レベル（１１８）においてロック入口（６６）を通してロック室（６２）内へ移送可能であるように、整えられている。移送レベル（１１６）と入口レベル（１１８）は、互いに異なっている。さらに、材料（１２）、特にバッテリ－カソード材料（１４）を熱的又は熱化学に処理し、特にか焼するための方法が記述されており、それにおいて材料（１２）又は材料（１２）を装填した支持構造（４４）は、移送レベル（１１６）と入口レベル（１１８）において、異なる高さで移送される。
【選択図】図１
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
材料（１２）、特にバッテリ－カソード材料（１４）を熱的又は熱化学的に処理する、特にか焼するための装置であって、ａ）ハウジング（１６）を有し、
ｂ）ハウジング（１６）内に設けられたプロセス室（２０）を有し、前記プロセス室内は、処理する場合にプロセス室雰囲気（５４）が支配し、かつ前記プロセス室が移送レベル（１１６）を定め、
ｃ）移送システム（２８）を有し、前記移送システムによって材料（１２）又は材料（１２）を装填した支持構造（４４）が移送レベル（１１６）において移送方向（３０）に、プロセス室（２０）内へ、かつ／又はそれを通して、移送可能であって、
ｄ）入口ロック（２６）を有し、前記入口ロックが、入口レベル（１１８）を定め、かつ
ｄａ）ロック室（６２）、ロック入口（６４）及びロック出口（６６）を有し、
ｄｂ）入口コンベア（１０６）を有し、前記入口コンベアが、材料（１２）又は材料（１２）を装填した支持構造（４４）が入口レベル（１１８）においてロック入口（６６）を通してロック室（６２）内へ移送可能であるように、整えられている、
ものにおいて、
ｅ）移送レベル（１１６）と入口レベル（１１８）が、互いに異なっている、
ことを特徴とする装置。
【請求項2】
移送レベル（１１６）が、入口レベル（１１８）よりも低い位置にある、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項3】
入口ロック（２６）が、移送構造（１２２）を備えたリフト装置（１２０）を有し、前記移送構造によって材料（１２）又は材料を装填した支持構造（４４）が入口レベル（１１８）から移送レベル（１１６）へ移動可能である、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
【請求項4】
移送構造（１２２）が、少なくとも１つの支持テーブル（１２６）又は少なくとも１つの把持ユニット（１３４）を有している、ことを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項5】
入口コンベア（１０６）が、材料（１２）又は材料（１２）を装填した支持構造（４４）が入口レベル（１１８）においてリフト装置（１２０）の移送構造（１２２）上へ移送可能であるように、構成されている、ことを特徴とする請求項３又は４に記載の装置。
【請求項6】
材料（１２）又は材料（１２）を装填した支持構造（４４）が、同一の方向において、ロック入口（６４）とロック出口（６６）を通過できるように、前記ロック入口（６４）と前記ロック出口（６６）が配置されている、ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項7】
前記材料（１２）又は前記材料（１２）を装填した支持構造（４４）が、前記移送方向（３０）において、前記ロック入口（６４）と前記ロック出口（６６）を通過できる、ことを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項8】
材料（１２）又は材料（１２）を装填した支持構造（４４）が、異なる方向において、前記ロック入口（６４）と前記ロック出口（６６）を通過できるように、前記ロック入口（６４）と前記ロック出口（６６）が配置されている、ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項9】
ａ）少なくともロック入口（６４）か、あるいはロック出口（６６）は、材料（１２）又は材料（１２）を装填した支持構造（４４）が移送方向（３０）において通過可能に、配置されており、かつ／又は
ｂ）少なくともロック入口（６４）か、あるいはロック出口（６６）は、材料（１２）又は材料（１２）を装填した支持構造（４４）が垂直方向において通過可能に、配置されている、
ことを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項10】
移送システム（２８）が、駆動部品（４０、４２）を備えた駆動装置（３６）を有し、前記駆動部品が、移送方向（３０）において装置（１０、１０'）の外部でプロセス室（２０）の入口（２２）の上流に配置されている、ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項11】
入口ロック（２６）が、ロック室（６２）内で雰囲気交換が実施可能であるように、構成されている、ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項12】
材料（１２）、特にバッテリ－カソード材料（１４）を熱的又は熱化学的に処理する、特にか焼する方法であって、ａ）材料（１２）又は材料（１２）を装填した支持構造（４４）が移送レベル（１１６）において、材料（１２）を熱処理するために装置（１０）のプロセス室（２０）を通して移送され、前記プロセス室内をプロセスガス雰囲気（５４）が支配しており、
ｂ）材料（１２）又は材料（１２）を装填した支持構造（４４）が入口レベル（１１８）において、入口ロック（２６）のロック室（６２）内へ移送される、
ものにおいて、
ｃ）材料（１２）又は材料（１２）を装填した支持構造（４４）が移送レベル（１１６）と入口レベル（１１８）において異なる高さで移送される、
ことを特徴とする方法。
【請求項13】
材料（１２）又は材料（１２）を装填した支持構造（４４）がプロセス室（２０）内へ送り込まれる場合に、ロック室（６２）内で雰囲気交換が実施される、ことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項14】
雰囲気交換が実施される間、ロック室（６２）内の材料（１２）又は材料（１２）を装填した支持構造（４４）が入口レベル（１１８）から移送レベル（１１６）へ移動される、ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項15】
請求項１から１１のいずれか１項に記載の装置が使用される、ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、材料、特にバッテリ－カソード材料を熱的又は熱化学的に処理する、特にか焼するための装置に関するものであって、装置は：
ａ）ハウジングを有し；
ｂ）ハウジング内にあるプロセス室を有し、処理の際にプロセス室雰囲気がそのプロセス室内を支配し、かつそのプロセス室が移送レベルを定め：
ｃ）移送システムを有し、この移送システムを用いて材料又は材料を装填した支持構造が移送レベルにおいて移送方向にプロセス室内へ、かつ／又はプロセス室を通して移送可能であり；
ｄ）入口ロックを有し、この入口ロックが入口レベルを定め、かつ
ｄａ）ロック室、ロック入口及びロック出口を有し；
ｄｂ）入口コンベアを有し、その入口コンベアが、材料又は材料を装填した支持構造を入口レベルにおいてロック入口を通してロック室内へ移送可能であるように、整えられている。
ａ）ハウジングを有し；
ｂ）ハウジング内にあるプロセス室を有し、処理の際にプロセス室雰囲気がそのプロセス室内を支配し、かつそのプロセス室が移送レベルを定め：
ｃ）移送システムを有し、この移送システムを用いて材料又は材料を装填した支持構造が移送レベルにおいて移送方向にプロセス室内へ、かつ／又はプロセス室を通して移送可能であり；
ｄ）入口ロックを有し、この入口ロックが入口レベルを定め、かつ
ｄａ）ロック室、ロック入口及びロック出口を有し；
ｄｂ）入口コンベアを有し、その入口コンベアが、材料又は材料を装填した支持構造を入口レベルにおいてロック入口を通してロック室内へ移送可能であるように、整えられている。
【背景技術】
【0002】
さらに本発明は、材料、特にバッテリ－カソード材料を熱的又は熱化学的に処理する、特にか焼する方法に関するものであって、
ａ）材料又は材料を装填した支持構造が、移送レベルにおいて、材料を熱処理するために装置のプロセス室を通して移送され、そのプロセス室内をプロセスガス雰囲気が支配し；
ｂ）材料又は材料を装填した支持構造が、入口レベルにおいて入口ロックのロック室内へ移送される。
ａ）材料又は材料を装填した支持構造が、移送レベルにおいて、材料を熱処理するために装置のプロセス室を通して移送され、そのプロセス室内をプロセスガス雰囲気が支配し；
ｂ）材料又は材料を装填した支持構造が、入口レベルにおいて入口ロックのロック室内へ移送される。
【0003】
この種の装置内で、かつこの種の方法によって、たとえばリチウム－イオン－バッテリを形成する場合に、酸素を含む雰囲気内で粉末形状のカソード材料のか焼が行われる。粉末形状のカソード材料は、たとえばリチウムを含む遷移金属前駆体であって、それが炉内でリチウムを含む遷移金属酸化物にか焼される。このプロセスにおいて、水酸化リチウム前駆体が使用されるか、炭酸リチウム前駆体が使用されるかにしたがって、リチウムを含む遷移金属前駆体から排ガスとして、水か二酸化炭素ＣＯ2が遊離する。
【0004】
しかし原則的に、冒頭で挙げた種類の装置と方法は、他の材料を熱処理するためにも使用され、その材料は、たとえばプロセスガスの影響下で熱的又は熱化学的に処理しなければならない、材料でもある。
【0005】
この種の炉内の温度は、１２００℃までになることがある。以下で本発明は、上で挙げたカソード材料の熱処理の例で説明される。実際においてこの種の材料のか焼が行われる温度は、それ自体知られているように、処理すべき材料と使用される炉の種類に依存している。
【0006】
プロセス室内のプロセス室雰囲気に基づいて、この材料は、処理するためには入口ロックを介してのルートでしか供給することはできず、それはいわゆるダブルゲートロックであることが多い。
【0007】
材料又は材料を装填した支持構造をプロセス室を通して移送する、移送システムは、移送方向においてプロセス室の入口の前に配置された、構成部分又は構成要素を有することが多い。この理由から入口ロックは、通常、移送方向に関して側方から装填される。しかし、この場合においては、材料又は材料を装填した支持構造を入口ロックの入口前に位置決めする移送技術のために、比較的大きい設備面積が既に要求されている。これについては後に、図６を用いて再度説明する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明の課題は、装置を設置する場合の組み込み空間を節約することができる、冒頭で挙げた種類の装置と方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
この課題は、冒頭で挙げた種類の装置においては、
ｅ）移送レベルと入口レベルが互いに異なっている、
ことによって解決される。
ｅ）移送レベルと入口レベルが互いに異なっている、
ことによって解決される。
【0010】
したがって移送レベルと入口レベルは、互いに異なる高さにある。このようにして、プロセス室を通して移送するための移送システムの移送技術も、ロック室内へ移送するためのそれも、入口ロックに移送方向に装填することができるように、相互にじゃましないように配置することが、可能であることが、認識された。
【0011】
その場合に、移送レベルが入口レベルよりも低いと、特に効果的である。
【0012】
好ましくは入口ロックは、移送構造を備えたリフト装置を有しており、それを用いて材料又は材料を装填した支持構造が入口レベルから移送レベルへ移動可能である。
【0013】
その場合に移送構造は、少なくとも１つの支持テーブル又は少なくとも１つの把持ユニットを有している。
【0014】
好ましくは入口コンベアは、材料又は材料を装填した支持構造が入口レベルにおいてリフト装置の移送構造上へ移送可能であるように、整えられている。
【0015】
第１の変形例において、ロック入口とロック出口は、両者が材料又は材料を装填した支持構造によって同じ方向に通過できるように、配置することができる。
【0016】
この場合において、ロック入口とロック出口は、好ましくは移送方向に、材料又は材料を装填した支持構造によって通過できる。
【0017】
第２の変形例において、ロック入口とロック出口は、異なる方向において、材料又は材料を装填した支持構造によって通過できるように、配置することができる。
【0018】
この場合において、
ａ）少なくともロック入口か、あるいはロック出口が、移送方向において材料又は材料を装填した支持構造によって通過できるように、配置されており、
及び／又は
ｂ）少なくともロック入口か、あるいはロック出口が、垂直の方向において材料又は材料を装填した支持構造によって通過できるあるように、配置されていると、
効果的である。
ａ）少なくともロック入口か、あるいはロック出口が、移送方向において材料又は材料を装填した支持構造によって通過できるように、配置されており、
及び／又は
ｂ）少なくともロック入口か、あるいはロック出口が、垂直の方向において材料又は材料を装填した支持構造によって通過できるあるように、配置されていると、
効果的である。
【0019】
上述したコンセプトは、移送システムが駆動部品（Antriebskomponenten）を備えた駆動装置を有し、それらの駆動部品が移送方向において装置の外部で、プロセス室の入口の前に配置されている場合に、効果的に具現化することができる。
【0020】
好ましくは、入口ロックは、ロック室内で雰囲気交換が実施可能であるように、整えられている。
【0021】
冒頭で挙げた種類の方法において、上述した課題は、
ｃ）材料又は材料を装填した支持構造が、異なる高さにある移送レベルと入口レベルにおいて移送される、
ことによって解決される。
ｃ）材料又は材料を装填した支持構造が、異なる高さにある移送レベルと入口レベルにおいて移送される、
ことによって解決される。
【0022】
好ましくは、材料又は材料を装填した支持構造をプロセス室内へ送り込む場合に、ロック室内で雰囲気交換が実施される。
【0023】
好ましくは雰囲気交換が実施される間に、材料又は材料を装填した支持構造がロック室内で入口レベルから移送レベルへ移動される。
【0024】
好ましくはそのために、上述した特徴のいくつか、あるいはすべてを有する装置が使用される。
【0025】
以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【発明を実施するための形態】
【0027】
まず、図１、２及び５を参照する。これらにおいて符号１０は、材料１２を熱処理するための装置を示している。以下においては、簡略化するために、この装置１０は炉１０と称される。
【0028】
材料１２は、たとえば、冒頭で挙げたバッテリ－カソード材料１４であって、その材料はバッテリを形成する場合に炉１０内で熱処理によってか焼されなければならない。
【0029】
炉１０は、内部空間１８を画成するハウジング１６を有しており、その内部空間内にプロセス室２０がある。ここではハウジング１６が、プロセス室２０を画成する。場合によっては、炉１０の内部空間１８は、ハウジング１６を包囲する別のハウジングによって定めることもできる。
【0030】
プロセス室２０は、ハウジング１６の入口２２と出口２４の間に延びており、その場合に出口２４は、図１のみに示されている。プロセス室２０の入口２２には、入口ロック２６が設けられている。入口ロック２６によって、プロセス室２０内の雰囲気を周囲雰囲気から分離することが保証されている。出口２４には、出口ロックがあるが、その出口ロックはそれ自体として示されておらず、それ自体知られたやり方で形成することができる。場合によっては、出口ロックは原則的に、以下で入口ロック２６について説明するように、構成することもできる。
【0031】
材料１２は、移送システム２８を用いて移送方向３０にプロセス室２０を通して移送され、移送方向３０は、図１、２、４及び６だけに矢印で示されている。炉１０は、連続炉として、具体的にはプッシャータイプの炉として考えられており、それにおいて移送システム２８が材料１２を、炉１０を通して移送する。そのために、移送システム２８は、複数の移送路３２を有しており、それに沿って複数の載置床３４、いわゆるトレイが、それ自体知られているように、送り移動される。図において、それぞれ載置床３４の１つだけに、参照符号が設けられている。図２において認識されるように、この実施例においては４つの平行な移送路３２が設けられている。しかし１つだけ、２つ又は３つあるいは４つより多い、たとえば５から８の移送路３２を設けることもできる。
【0032】
移送システム２８は、駆動部品を備えた駆動装置３６を有しており、その駆動部品は移送方向３０においてプロセス室２０の外部でその入口２２の前に配置されている。この実施例において、駆動装置３６は送り装置として形成されており、それにおいて動力駆動される送りパンチ３８がギアロッド４０によって駆動モータ４２と結合されており、かつその送り装置はこの種の駆動部品に数えられる。送りパンチ３８は、移送路３２の数に応じて並べて配置された載置床３４を、入口２２を通してプロセス室２０内へ挿入する。これらの載置床３４の各々は、それぞれの移送路３２の移送方向２８において、すでにプロセス室２０内にある第１の載置床３４に当接して、それによってプロセス室２０内にあるすべての載置床３４が１つずつ場所を移動し、かつ移送方向２８において最後の載置床３４が出口２４を通してプロセス室２０から押し出される。通常、駆動装置３６は油圧で作動し、駆動モータ４２はしかるべき油圧シリンダであって、その場合にギアロッド４０はある種のピストンロッドとして形成されている。
【0033】
それとして図示されていない変形例において、連続炉について、たとえばすべての種類のローラー炉、コンベアベルト炉、チェーン連続炉、ドライブスルー炉などのような、それ自体知られた他のコンセプトも可能である。代替的に、炉１０は、唯一の出入口を有するバッチ炉として形成することもできる。この場合において、入口ロック２６が同時に出口ロックを形成し、材料１２の個々のチャージがこの出入口を通して移送方向３０にプロセス室２０内へ移送され、熱処理され、その後再び移送方向３０とは逆の方向に出入口を通してプロセス室２０から取り出されて、このようにして全部がプロセス室２０を通して移送される。そのためにしかるべき移送装置が設けられているので、材料１２のチャージを両移送方向に移送することができる。
【0034】
材料１２は、それとしての特性にしたがって、移送システム２８を用いて移送することができ、たとえば、載置床３４上へ直接的に載置することができる。これは、たとえば、材料１２が構造的な工作物である場合に、可能である。
【0035】
この実施例において、材料１２を装填された支持構造４４が設けられており、その支持構造はバッテリ－カソード材料１４の場合には、か焼容器（Brennschalen）４６として形成されており、英語の専門用語では、いわゆる匣鉢（Ｓａｇｇｅｒ）と称される。この支持構造４４は、複数の平面を有する棚形状の移送ラック４８として積み重ねられ、その場合にこの実施例においては、バッテリ－カソード材料１４を装填されたそれぞれ４つの支持構造４４が、移送ラック４８を形成し、かつそれぞれ１つの載置床３４がこの種の移送ラック４８を支持する。移送ラック４８あたり、２つ、３つあるいは４つより多い、たとえば５つ、６つあるいはそれより多い平面も考えられ、可能な平面の数は、プロセス室２０と支持構造４４の組み立て高さにほぼ依存している。変形例において、移送ラック４８は、たとえば金属又はセラミックからなる、別体の構成部品であり、それが複数の平面内に支持構造４４を収容する。
【0036】
支持構造４４、したがってか焼容器４６も、支持構造４８を互いに積み重ねた場合に、移送ラック４８内に流れ通路５０が残るように、整えられているので、支持構造４４もしくはか焼容器４６の、材料１２を収容したそれぞれの内部空間は、プロセス室２０の内部で周囲と流体的に接続され続ける。ここで図示される実施例において、移送ラック４８の周方向において、存在する４つの側の各々に、それぞれ流れ通路５０が存在しているので、移送方向あるいは移送方向とは逆の流れ及びそれに対して横方向の流れが、支持構造４４もしくはか焼容器４６内へ達する。図１において、構成部分４４から５０は、図１の右に示す移送ラックにおいてのみ、参照符号を有している。
【0037】
炉１０は、図１のみに示唆される加熱システム５２を有しており、それを用いて、プロセス室２０内を支配するプロセス室雰囲気５４が加熱可能である。そのために加熱システム５２は、それ自体知られたやり方で、複数の電気的な加熱部材を有しており、それらがプロセス室２０内に配置されているが、それとして示されていない。他の必要かつ既知の構成部品も、見やすくするために図示されていない。
【0038】
材料１２を熱処理する場合に、排ガスが生じることがあり、それをプロセス室２０から引き出さなければならない。バッテリ－カソード材料１４をか焼する場合には、排ガスとして、たとえば上述した水又は二酸化炭素ＣＯ2が生じる。さらにリチウムを含む相も遊離することがある。
【0039】
プロセス室２０から排ガスを除去することができるようにするために、同様に示唆されるだけの吸い出しシステム５６が設けられており、その吸い出しシステムがハウジング１６内に、たとえばその底に、それとして図示されない吸い出し開口部を有しており、それを介して排ガスをプロセス室２０から吸い出すことができる。さらにここでも、ファン、導管、フィルタなどのような、必要かつそれ自体知られた構成部品は、見やすくするためにそれとして図示されていない。
【0040】
炉１０内で、材料１２を熱処理することができ、その熱処理においてプロセスガスが必要である。言及されているバッテリ－カソード材料１４の場合には、効率的なか焼のために、たとえば酸素Ｏ2が必要であって、その酸素は空調された空気の形式でプロセス室２０内へ吹き込まれる。したがってこの場合においては、空気がこの種のプロセスガスを形成する。それに含まれる酸素Ｏ2は、金属酸化物を形成する際に化学反応されられて、水又は二酸化炭素ＣＯ2が生じる。他のプロセスにおいては、他のプロセスガスが必要となり得る。多くのプロセスにおいて、酸素富化された空気又は純粋な酸素も必要とされ、この種のプロセスガスの酸素割合は、２１％から１００％である。不活性ガスは、問題のない熱処理に必要なプロセスガスと考えることができる。
【0041】
したがって炉１０は、ここでも示唆されるだけのプロセスガスシステム５８を有しており、それを用いてプロセス室２０内へ、材料１２の熱処理に必要な、プロセスガスを供給することができる。プロセスガスシステム５８は、支持構造４４の流れ通路５０を通してプロセスガスが材料１２へ達するように、整えられている。
【0042】
したがって酸素を含む雰囲気を維持するために、プロセスガスシステム５８を用いて新鮮なプロセスガスがプロセス室２０へ供給されて、生じた水又は二酸化炭素ＣＯ2は、吸い出しシステム５６によって燃焼室からプロセス室雰囲気５４を連続的又は間欠的に吸い出すことによって除去される。
【0043】
材料１２又は材料１２を装填された支持構造４４が、ルート上で入口ロック２６を通してプロセス室２０内へ移送される。入口ロック２６は、ダブルゲートロック６０として形成されており、ロック入口６４とロック出口６６を備えたロック室６２を有している。機能的にロック出口６６は、プロセス室２０の入口２２と空間的に一致する。したがって以下で、ロック出口６６が閉鎖され、あるいは解放されるという場合には、同時にプロセス室２０の入口２２も閉鎖又は解放される。ここに図示される実施例において、ロック室６２は移送方向３０において、移送方向３０に互いに対向する、ロック入口６４とロック出口６６の間に延びている。
【0044】
ロック入口６４とロック出口６６は、両方を材料１２又は材料１２を装填した支持構造４４が同じ方向に通過できるように、配置されている。この実施例において、材料１２又は材料１２を装填した支持構造４４が、ロック入口６４もロック出口６６も移送方向３０に横切る。
【0045】
図１において認識されるように、ロック室６２内に駆動装置３６の送りパンチ３８が配置されている。そこから駆動装置３６のギアロッド４０が入口ロック２６の符号６８で示す壁を通してロック室６２から外部の駆動モータ４２へ延びており、その駆動モータは炉１０の外周囲に配置されている。一般的に表現すると、駆動装置３６はプロセス室２０の外部の駆動部品だけでなく、炉１０の外部に配置された駆動部品も有している；この実施例において、この種の駆動部品には、ギアロッド４０の外側に位置するセクションと駆動モータ４２が含まれており、外側に位置するセクションは、その移動に基づいて可変である。
【0046】
ロック入口６４に、ロック入口ゲート７２を有するロック入口ゲート装置７０が設けられており、それによってロック入口６４を選択的に気密に閉鎖し、あるいは解放することができる。したがってロック室６２は、炉１０の外周囲から気密に分離することができ、あるいはそれと接続することができる。
【0047】
ロック出口６６には、同様に、ロック出口ゲート７６を有するロック出口ゲート装置７４が設けられており、それによってロック出口６６を選択的に気密に閉鎖し、あるいは解放することができる。したがってロック室６２は、プロセス室２０から気密に分離することができ、あるいはそれと接続することができる。
【0048】
ロック入口ゲート７２としても、ロック出口ゲート７６としても、ロールゲート、リフトゲート又はスライドゲートを使用することができる。これらのゲートは、いくつかに分けることもできる。たとえばここでは、一体的なロールゲートが示されている。
【0049】
入口ロック２６は、ロック室６２内で雰囲気交換を実施することができるように、整えられている。
【0050】
入口ロック２６は、循環システム７８を有しており、その循環システムが一方で、ロック室６２を雰囲気導管８０を通してプロセス室２０と接続し、他方ではロック室６２を空気導管８２を通して炉１０の外周囲と接続する。雰囲気導管８０内には弁８４とファン８６が配置されており、それが選択的にロック室６２の方向に、あるいはプロセス室２０の方向に移送することができる。空気導管８２は、弁８８とファン９０を有しており、それが選択的にロック室６２の方向に、あるいは炉１０の外周囲の方向に空気を移送することができる。制御９２が、弁８４と８８及びファン８６と９０を駆動する。
【0051】
場合によっては、プロセス室雰囲気５４は、プロセス室２０内で進行するプロセスにより、プロセス室雰囲気５４の取り扱いを難しくする物質で汚染されることがある。この場合においては、ロック室６２を洗い流すために、プロセス室２０からプロセス室雰囲気５４が吸い出されない。したがってむしろ、変形例において、ロック室６２は、汚染されていないプロセスガス雰囲気に相当する新鮮な補助雰囲気によって洗い流すことができ、その補助雰囲気はプロセス室２０から吸い出されるのではなく、別の源９４に由来するものであって、その源は図１に破線で示す導管によって雰囲気導管８０の弁８４と接続されており、この場合においてその弁は、３ルート弁として形成されている。
【0052】
移送方向３０に見て、ロック入口６４の上流側に収容領域９６が設けられており、その中で材料１２もしくは材料１２を装填した支持構造４４は、炉１０内へ移送される前に、移送路３２に従って、移送方向３０に対して横方向に互いに並べて位置決めされる。そのために炉１０は、図２のみに認められる、供給コンベア１００を備えた、しかるべき供給システム９８を有している。ここで使用される支持構造４４のために、供給コンベア１００と収容領域９６との間にスタック領域１０２が設けられており、その中でか焼容器（Brennschalen）４２が互いに積み重ねられ、かつ支持床３４上に載置される。供給コンベア１００は、炉１０の外部において移送区間３２に対して平行に延びている。たとえば供給コンベア１００は、ローラーコンベアとして形成することができる。スタック領域１０２は、移送方向３０に対して横方向において、収容領域９６に隣接して配置されているので、支持構造４４は移送方向３０に対して横方向においてスタック領域１０２から収容領域９６内へ移送されて、そこで位置決めされる。そのために収容領域９６にローラー１０４を設けることができ、そのローラーは、図１において認識されるように、移送方向３０に対して平行に延びている。
【0053】
入口ロック２６は、入口コンベア１０６を有しており、その入口コンベアは、材料１２又は材料１２を装填した支持構造４４が移送方向３０においてロック入口６６を通ってロック室６４内へ移送されるように、構成されている。そのために、この実施例において、入口コンベア１０６は移送手段として入口駆動装置１０８を有している。この実施例において、入口駆動装置１０８は、－移送システム２８の駆動装置３６のように－送り装置として形成されており、入口送りパンチ１１０を有し、その入口送りパンチが移送路３２の数に応じて互いに並べて配置された載置床３４を、ロック入口６６を通してロック室６４内へ送り込む。入口送りパンチ１１０は、送りロッド１１２によって駆動モータ１１４と結合されている。それとして図示されない変形例において、入口コンベア１０６は代替的な移送コンセプトにしたがって構成することもでき、たとえばローラーコンベアあるいは同種のものとして形成することができる。
【0054】
プロセス室２０が移送レベル１１６を定め、その移送レベルにおいて材料１２又は材料１２を装填した支持構造４４がプロセス室２０を通して移送される。この移送レベル１１６は、ここではプロセス室２０内の移送路３２によって定められている。入口ロック２６が入口レベル１１８を定め、その上で材料１２又は材料１２を装填した支持構造４４がロック入口６４を通ってロック室６２内へ移送される。移送レベル１１６と入口レベル１１８は、図１のみに示され、かつ参照符号を有している。
【0055】
移送レベル１１６と入口レベル１１８は、互いに異なっており、したがって異なる高さに位置決めされている。したがってロック入口６４とロック出口６６は、移送方向３０において対向しているが、材料１２又は材料１２を装填した支持構造４４のための通過横断面に関しては、異なる高さレベルに位置決めされている。材料１２又は材料１２を装填した支持構造４４は、ロック入口６４とロック出口６６を、入口レベル１１８もしくは移送レベル１１６の異なる高さ水準で通過する。
【0056】
この実施例において、移送レベル１１６は入口レベル１１８よりも低い。しかし、それとして図示されない変形例において、移送レベル１１６が入口レベル１１８よりも高くなってもよい。
【0057】
したがって材料１２又は材料１２を装填した支持構造４４は、入口コンベア１０６によって入口レベル１１８においてロック室６２内へ移送される。ロック室６２内で、材料１２又は材料１２を装填した支持構造４４は、入口レベル１１８から移送レベル１１６へ移動されて、その後移送システム２８によってプロセス室２０を通して移送される。
【0058】
材料１２又は材料１２を装填した支持構造４４を入口レベル１１８から移送レベル１１６へ移動させるために、入口ロック２６は、入口レベル１１８と移送レベル１１６の間で移動可能な、移送構造１２２を備えたリフト装置１２０を有している。そのために移送構造１２２はリフトドライブ１２４と結合されている。この実施例において、移送構造１２２は支持テーブル１２６として形成されており、それがリフトロッド１２８と結合されており、そのリフトロッドが駆動ユニットによって移動可能である。
【0059】
リフトドライブ１２４は、ロープ、チェーン、圧力シリンダ、二叉部材、偏心子などの形状の駆動部材を有することもできる。
【0060】
支持テーブル１２６は、補足的に、材料１２又は材料１２を搭載した支持構造４４のための、たとえばスライドバー、ロールボディなどの形式の、収容部材を有することができる。また、ストッパ又はその他の方向づけ補助及びガイドを設けることもでき、それらは移動可能とすることもできる。
【0061】
リフトロッド１２８は、下方へ向かって入口ロック２６の床を通って外部に配置されている駆動ユニット１３０へ延びている。リフトロッド１２８は、一体とすることができるが、伸縮部材として形成することもでき、その場合にたとえば油圧駆動ユニット１３０と協働することができる。複数の平行なリフトロッド１２８を設けることもでき、それらが支持テーブル１２６を支承する。
【0062】
この実施例において、材料１２の、又は材料１２を装填した支持構造４４の移動は、リフト装置１２０によって垂直方向において移送方向３０に対して垂直に行われる。それとして図示されない変形例において、移動はさらに、移送方向３０又はその逆に、移動成分を有することができる。
【0063】
図３Ａから３Ｆは、材料１２を装填した支持構造４４を炉１０のプロセス室２０内へ送り込むことを示しており、その場合に以下で述べる構成部分と構成部品には、それらが図３Ａから３Ｆに示されている限りにおいて、参照符号が設けられている。そこでは見やすくするために、図１に示す構成部分と構成部品のすべては示されていない。以下において、個々のシーケンス又はプロセスについて、個々のシーケンスもしくはプロセスが、秒（ｓｅｃ）で示すどのような期間を大体において必要とするかが、示されている。これらの期間は単なる例であって、個々のシーケンスと個々のプロセスが時間的にどのように関連するかを補助的に図示するものである。しかし、それぞれ必要とされる期間は、実際においてはそれとは異なることがあり、具体的な構造特徴、特に移送技術と循環システム７８及びそれによって移動される体積に依存している。
【0064】
図３Ａに示す初期状況において、ロック入口６４に設けられたロック入口ゲート７２は開放されており、ロック出口６６に、もしくはプロセス室２０の入口２２に設けられたロック出口ゲート７６は閉鎖されている；ロック室６２内では、周囲雰囲気が支配している。入口ロック２６のリフト装置１２０の移送構造１２２は、入口レベル１１８にあって、収容領域９６内では支持構造４４Ａがそれぞれの移送路３２の延長上で、それぞれ載置床３４上に位置決めされており、これについては上で説明されており、かつ図２において認識される。
【0065】
図３Ｂに示されるように、入口コンベア１０６が作動されて、支持構造４４Ａが約５秒以内に収容領域９６からロック入口６４を通ってロック室６２内へ移動され、そしてそこで移送構造１２２上へ移動される。具体的に示される実施例において、入口送りパンチ１１０が約２秒以内に再びその初期位置へ戻される。
【0066】
ロック入口ゲート７２が、約３秒以内に閉鎖され、それを図３Ｃが示している。循環システム７８が次のように、すなわち周囲雰囲気がロック室６２から排除されて、プロセス室雰囲気５４により、あるいは源９４からの補助雰囲気に代えられるように、駆動される。このプロセスは、ここに図示される大きさ比率において、約１２０秒続く。ロック室の寸法設計が異なる場合には、このプロセスの長さは、それに応じて変化する。
【0067】
好ましくは同時に、あるいは場合によってはその後で、リフト装置１２０が操作されるので、材料１２又は材料１２を装填した支持構造４４Ａが入口レベル１１８から移送レベル１１６へ移動される；図３Ｄを参照。ここではそのために、移送構造１２２が約１０秒以内に下降される。
【0068】
図３Ｅが示すように、移送構造１２２が移送レベル１１６へ達し、ロック出口ゲート７６が約３秒以内開放されて、材料１２又は材料１２を装填した支持構造４４が移送システム２８によってロック室６２から入口２２を通ってプロセス室２０内へ移送される。その場合にすでにプロセスシステム２０内にある支持構造４４が、前述の通り、それぞれ１つの場所に送られる。
【0069】
そのためにまず、支持構造４４Ａを有する載置床３４への、駆動装置３６の送りパンチ３８の、約２秒続く初期移動が行われ、それに続いて、支持構造４４Ａがプロセス室２０内にある支持構造４４へ達するまで、約１９秒続く迅速な送りが行われ、それに続いて約７０秒続く低速の送り運動が行われる。
【0070】
同時に、かつ場合によっては、収容領域９６に接近できる瞬間からすでに、支持構造４４Ｂがロック入口６４の前に位置決めされる。
【0071】
支持構造４４Ａが完全にプロセス室２０内へ移送された後に、送りパンチ３８が約１７秒以内に戻され、ロック出口ゲート７６が約３秒以内に閉鎖されて、循環システム７８が次のように、すなわち雰囲気がロック室６２からプロセス室２０内へ移送されるように、制御される。代替的に、ロック室６２内の雰囲気が許容する場合には、この交換はロック入口ゲート７２を約１０秒以内開放することによって実施することができる。リフト装置１２０の移送構造１２２が再び移送レベル１１６から入口レベル１１８へ移動されて、ここではそのために約１０秒持ち上げられる。これを、図３Ｆが示している。これは、ロック室６２内の雰囲気の交換に関して、同時又は後に行うことができる。
【0072】
移送構造１２２が再び入口レベル１１８上にある場合に、図３Ａに示す状況に再び戻され、それ以降のロックプロセスを実施することができる。
【0073】
全体として、この種のロックプロセスのために、約２５６秒が必要である。
【0074】
図４と５は、第２の実施例として装置１０’を示しており、その装置は以下において炉１０’と称される。機能的に互いに相当する構成部品は、図１から３に示す炉１０の実施例におけるのと同じ参照符号を有している。プロセス室２０の出口２４は示されていない。
【0075】
炉１０とは異なり、ロック入口６４とロック出口６６もしくはそれと空間的に一致する、プロセス室２０の入口２２は、炉１０’の場合には移送方向３０に対向していない。ロック入口６４とロック出口６６は、材料１２又は材料１２を装填した支持構造４４が異なる方向に通過できるように、配置されている。
【0076】
ロック室６２は、ロック出口６６の上方に配置されており、言い換えると、ロック出口６６はロック室６２の底に配置されている。ロック出口ゲート７６は、その閉鎖位置において水平の平面内に延びている。したがって材料１２又は材料１２を装填した支持構造４４が送り込まれる場合に、これらは移送方向３０にロック入口６４のみを通過する；材料１２又は材料１２を装填した支持構造４４は、移送方向３０とは異なる方向にロック出口６６を通過する。これは、この実施例において垂直の方向である。
【0077】
したがってここでも、移送レベル１１６は、入口レベル１１８よりも低い、
【0078】
それとして図示されない変形例において、ロック室６２はロック出口６６の下方に配置することができ、それによって移送レベル１１６は入口レベル１１８よりも高くなる。それとして図示されない他の変形例において、ロック室６２は代替的又は補足的に、ロック入口６４の下方又は上方に配置することができる。これらの場合において、入口レベル１１８として、ロック入口６４のレベルが参照として利用される。
【0079】
炉１０’の場合には、ギアロッド４０は入口ロック２６の壁を通って延びておらず、符号１３２で示すプロセス室２０の前壁を通ってプロセス室２０から外部の駆動モータ４２へ延びており、その駆動モータは炉１０’の外周囲に配置されている。
【0080】
リフト装置１２０の移送構造１２２は、材料１２又は材料１２を装填した支持構造４４のために、１つ又は複数の把持ユニット１３４を有している。この実施例において、材料１２又は材料１２を装填した支持構造４４を収容する、各載置床３４のために、別体の把持ユニット１３４が設けられており、それが収容床３４を材料１２と共に、あるいは材料１２を装填した支持構造４４と共に、選択的に保持し、あるいは解放することができる。
【0081】
そのために、あるいは材料１２、又は載置床３４を持たない材料１２を装填した支持構造４４のために、把持ユニット１３４は、たとえば保持部材１３６を有することができ、その保持部材は、保持位置と解放位置との間で移動可能である。保持位置において、保持部材１３６は次のように、すなわち材料１２又は材料１２を装填した支持構造４４もしくは載置床３４を支持することができるように、配置され、かつ方向づけされている。解放位置において保持部材１３６は、把持ユニット１３４が材料１２又は材料１２を装填した支持構造４４を通過して移動できるように、方向づけされている。
【0082】
１つ又は複数のこの種の把持ユニット１３４は、ある種の懸架把持器としてリフトロッド１２８と結合することができ、そのリフトロッドがここでは上方へ向かって入口ロック２６の天井を通って駆動ユニット１３０へ延びている。リフトロッド１２８は、ここでも伸縮部材として形成することもでき、たとえば油圧駆動ユニット１３０と協働する。複数のリフトロッド１２８を設けることもできる。
【0083】
図５Ａから５Ｆは、炉１０’のプロセス室２０内への、材料１２を装填した支持構造４４の送り込みを示しており、その場合にここでも以下で述べる構成部分と構成部品について、それらが図５Ａから５Ｆ内に示されている限りにおいて、参照符号が設けられている。そこでは見やすくするために、図４に示す構成部分と構成部品のすべては示されていない。個々のシーケンスとプロセスのために必要とされる期間は、その規模において、図３Ａから３Ｆについて説明した期間に相当することができる。しかし、ロック室６２内の雰囲気交換は、約８０秒以内、したがってより迅速に行うことができる。というのは、炉１０’のロック室６２は、炉１０のロック室６２よりも小さいからである。
【0084】
図５Ａに示す初期状況において、ロック入口６４のロック入口ゲート７２は開放されており、ロック出口６６のロック出口ゲート７６もしくはプロセス室５０の入口２２は閉鎖されており、そのプロセス室内を周囲雰囲気が支配している。入口ロック２６のリフト装置１２０の移送構造１２２は、入口レベル１１８にある；保持部材１３６は、保持位置にある。収容領域９６内で支持構造４４Ａは、それぞれの移送路３２の延長上においてそれぞれ載置床３４上に位置決めされており、それについてはすでに上で説明してあり、かつ図２に炉１０の例において認識される。
【0085】
入口コンベア１０６が作動されて、支持構造４４Ａは約５秒以内に収容領域９６からロック入口６４を通してロック室６２内へ、そしてそこで移送構造１２２上へ移動され、これが図５Ｂに示されている。具体的な実施例において、入口送りパンチ１１０は、約２秒以内にその初期位置へ戻される。
【0086】
ロック入口ゲート７２は、図５Ｃに示すように、約３秒以内に閉鎖される。循環システム７８は次のように、すなわち周囲雰囲気がロック室６２から排除されて、プロセス室雰囲気５４に、あるいは源９４からの補助雰囲気に代わるように、駆動される；これが上述した約８０秒続く。ロック室が異なるように寸法設計されている場合には、このプロセスの長さに応じて変化する。
【0087】
図５Ｄに示すように、ロック出口ゲート７６が約３秒以内に開放され、それに続いてその後リフト装置１２０が操作されるので、材料１２又は材料１２を装填した支持構造４４Ａが入口レベル１１８から移送レベル１１６へ移動される。ここでは移送構造１２２が約１０秒以内に下降されて、その場合に材料１２又は材料１２を装填した支持構造４４がロック出口６６とプロセス室２０の入口２２を横断する。
【0088】
したがって図１から３に示す炉１０とは異なり、材料１２又は材料１２を装填した支持構造４４は、炉１０’においては、移送システム２８によってプロセス室２０の入口２２を通して移動されず、入口ロック２６のリフト装置１２０によって移動される。
【0089】
図５Ｅは、保持部材１３６がその解放位置へ移動され、それが約２秒を必要とし、かつ材料１２又は材料１２を装填した支持構造４４における移送構造１２２が上方へ向かってロック室６２内へ戻るように移動され、そのために約１０秒が必要とされることを、示している。
【0090】
その後、ロック出口ゲート７６が、約３秒以内で閉鎖される。
【0091】
材料１２又は材料１２を装填した支持構造４４が移送システム２８によってプロセス室２０内で移送方向３０へ移動され、その場合にまた、２秒の始動時間、送りパンチ３８の１９秒の迅速な送り、及び７０秒の低速の送りが生じる。その場合に上で説明したように、すでにプロセス室２０内にある支持構造４４がそれぞれ１つの場所だけさらに送られる；これを図５Ｆが示している。その後送りパンチ３８が再び約１７秒以内で戻るように移動される。
【0092】
同時に、すなわちロック出口ゲート７６が閉鎖された後に、循環システム７８が次のように、すなわち雰囲気がロック室６２からプロセス室２０内へ移送されるように、駆動される。
【0093】
同様に同時に、かつ場合によっては、収容領域９６が接近可能となる瞬間からすでに、そこで支持構造４４Ｂがロック入口６４の前に位置決めされる。
【0094】
その後、周囲雰囲気がロック室６２内へ吹き込まれて、ロック入口ゲート７２が開放される；再び図５Ａに示す状況に戻され、かつそれ以降のロックプロセスを実施することができる。
【0095】
ロック出口ゲート７６の閉鎖後に行われる、ロック室６２内とプロセス室２０内のシーケンスとプロセスは、並列に実施することができるので、炉１０’においてロックプロセスは、全体として炉１０の場合よりも迅速かつほぼ半分の時間で実施することができる。
【0096】
図６は、市場から知られた炉を示しており、それにおいて機能的に相当する構成部分と構成部品は、単純化するために、図１から５において設けられているのと、同一の参照符号を有している。そこではロック室６２は、移送方向３０に対して垂直の方向に装填される。そのために、図６が示すように、収容領域９６は入口ロック２６に隣接する側に、移送方向３０に対して垂直の拡張をもって準備されなければならず、その拡張は、移送方向３０に対して垂直の方向に設けられた移送路３２の広がりに相当する。
【0097】
それに対して、炉１０と１０’において、図６に示す従来技術に基づく炉のために、移送方向３０に対して垂直に必要とされる面積が節約される。これは、本発明によれば、入口ロック２６もプロセス室２０も、移送方向３０に装填可能であることによって、達成される。これはまた、入口レベル１１８と移送レベル１１６が異なり、炉１０の外部に配置されている、入口ロック２６とプロセス室２０の駆動部品が、同様に異なる高さレベルに配置することができ、相互に妨げないことによって、可能である。
【0098】
原則的に、プロセス室２０は過圧システムとして作動することができるので、プロセス室２０内で進行しているプロセスを妨げる可能性のある雰囲気が、外部からプロセス室２０内へ達する危険がない。
【0099】
入口ロック２６は、好ましい変形例において、特にバッテリ－カソード材料のか焼に関連して、金属を含まずに形成されている。というのは、雰囲気内の微量の金属でも、特に敏感に焼結プロセスを妨げるからである。そのために構成部分と構成部品は、すでに、たとえばセラミック又はプラスチックのような、金属を含まない材料からなるものとして、形成することがえきる。代替的に、入口ロック２６の構成部分と構成部品は、適切な非金属の材料によってコーティングし、あるいは被覆することもできる。たとえばギアロッド４０のような移動可能な構成部分は、たとえばベローズなどによって包囲することができる。
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図3E】
【図3F】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【図5F】
【図6】
【国際調査報告】