(57)【要約】【課題】混練作用を高めること。【解決手段】混練装置１０は、容器１１と、羽根２１と、羽根２１を駆動させるモータＭ１と、泡発生器３０と、を備える。泡発生器３０は、容器１１の外部に配置される気体供給部３１と、容器１１の内部に配置されたパイプ４０と、を備える。パイプ４０は、側壁１３の内面に沿って配置された第１部位４６と、底部１２の内面に沿って配置された第２部位４７と、を備える。パイプ４０は、パイプ４０の内外を連通させる複数の孔を備える。パイプ４０の軸線方向の両端部のうち第１部位４６側の端部には、気体供給部３１が接続されている。パイプ４０の軸線方向の両端部のうち第２部位４７側の端部は閉塞されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
活物質及びバインダを含む粉体と、溶媒との混合物を混練して活物質合剤を製造する混練装置であって、
前記混合物を収容する有底筒状の容器と、
前記容器内で回転することで前記混合物を混練する羽根と、
前記容器内に複数配置されており、孔を備えるパイプと、
前記パイプに気体を送る気体供給部と、を備え、
前記パイプは、前記容器の側壁に沿うように配置された第１部位と、前記容器の底部に沿うように配置された第２部位と、を備える混練装置。
【請求項２】
前記第１部位は、前記羽根の回転軸線方向に延びており、かつ、前記羽根の回転軸線に対して前記羽根の回転方向に傾斜している請求項１に記載の混練装置。
【請求項３】
前記パイプは、前記羽根の回転方向における前記パイプの両端部に向けて先細る流線形状である請求項１又は請求項２に記載の混練装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、混練装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン電池や、ニッケル水素電池などの蓄電装置は、電極と、セパレータと、を備える。電極は、金属箔と、金属箔の少なくとも一面に設けられた活物質層と、を備える。活物質層は、活物質合剤を金属箔に塗布し、乾燥させ、密度を高めることで形成される。活物質合剤は、活物質及びバインダを含む粉体と、溶媒との混合物を混練することで得られる。特許文献１には、粉体と溶媒との混合物を混練する混練装置が記載されている。特許文献１に記載の混練装置は、粉体と溶媒との混合物を収容する容器と、容器内で回転する羽根と、を備える。羽根が回転することで、粉体と溶媒との混合物とが混練される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−７７６９８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、混合物に混練不足が生じると、活物質合剤の品質低下を招く。このため、混練装置の混練作用を高めることが求められている。
本発明の目的は、混練作用を高めることができる混練装置を提供することになる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決する混練装置は、活物質及びバインダを含む粉体と、溶媒との混合物を混練して活物質合剤を製造する混練装置であって、前記混合物を収容する有底筒状の容器と、前記容器内で回転することで前記混合物を混練する羽根と、前記容器内に複数配置されており、孔を備えるパイプと、前記パイプに気体を送る気体供給部と、を備え、前記パイプは、前記容器の側壁に沿うように配置された第１部位と、前記容器の底部に沿うように配置された第２部位と、を備える。
【０００６】
これによれば、気体供給部からパイプに送られた気体がパイプの孔から放出されることで、混合物に泡が生じる。混合物に泡を生じさせることで混合物の嵩が高くなる。羽根や容器の内面に付着した粉体は、混合物の嵩が高くなることで混合物に混ざり、羽根によって混練される。このため、羽根や容器の内面に付着した粉体が混練後に活物質合剤に落下することで生じる混練不足を抑制し、活物質合剤の品質低下を抑制できる。また、混合物に泡を生じさせるためのパイプの一部である第１部位を容器の側壁に沿うように配置している。従って、容器の側壁と第１部位により凹凸が形成され、第１部位により容器の内側に向かう混合物の流れが形成されることになる。更に、混合物に泡を生じさせるためのパイプの一部である第２部位を容器の底部に沿うように配置している。従って、容器の底部と第２部位により凹凸が形成され、第２部位により容器の上方に向かう混合物の流れが形成されることになる。このため、混練装置による混合物の混練作用が高くなり、活物質合剤の品質を向上させることができる。
【０００７】
上記混練装置について、前記第１部位は、前記羽根の回転軸線方向に延びており、かつ、前記羽根の回転軸線に対して前記羽根の回転方向に傾斜していてもよい。
これによれば、羽根の回転により混合物が流れると、第１部位の傾斜に沿った混合物の流れが生じることになる。これにより、混練装置による混合物の混練作用が高くなり、活物質合剤の品質を向上させることができる。
【０００８】
上記混練装置について、前記パイプは、前記羽根の回転方向における前記パイプの両端部に向けて先細る流線形状であってもよい。
これによれば、パイプを流線形状とすることで、容器の外側から容器の内側に向かう混合物の流れを円滑にすることができる。混合物が滞留しにくくなることで、混練装置による混合物の混練作用が高くなり、活物質合剤の品質を向上させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、混練作用を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】混練装置の概略構成図。
【図２】容器内に配置されたパイプを示す斜視図。
【図３】羽根を省略した状態での混練装置の平面図。
【図４】パイプを拡大して示す斜視図。
【図５】混合物に泡が生じた状態での混練装置を示す図。
【図６】容器から洗浄液を排出するときの図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、混練装置の一実施形態について説明する。
図１及び図２に示すように、混練装置１０は、容器１１と、羽根２１と、羽根２１を駆動させるモータＭ１と、泡発生器３０と、を備える。本実施形態の混練装置１０は、規定量の粉体と、規定量の溶媒とを混練するバッチ式の混練装置である。なお、以下の説明において、上とは鉛直方向の上を示し、下とは鉛直方向の下を示す。
【００１２】
容器１１は、有底円筒状である。容器１１は、円形状の底部１２と、円筒状の側壁１３と、角部１４と、を備える。角部１４は、底部１２と側壁１３とを接続する部分である。角部１４は、湾曲している。これにより、容器１１の内面のうち底部１２と側壁１３との間の部分は、曲面となっている。容器１１は、底部１２が下方に位置し、容器１１の開口部１５が上方に位置するように配置される。容器１１には、粉体と、溶媒との混合物Ｍが収容される。粉体は、活物質、バインダ、及び、導電助剤を含むものである。また、粉体は、整泡剤を含んでいてもよい。粉体は、ミクロンオーダーの粉体、即ち、μｍ単位の粉体である。
【００１３】
羽根２１は、シャフト２２と、シャフト２２の第１端部２３に設けられており、シャフト２２の軸線方向に交差する方向に延びる支持部２４と、支持部２４からシャフト２２と平行に延びる攪拌部２５と、を備える。本実施形態において、支持部２４は、シャフト２２の軸線方向に直交する方向に延びている。攪拌部２５は、支持部２４の両端のそれぞれに設けられている。攪拌部２５は、支持部２４からシャフト２２の第２端部２６に向けて延びている。シャフト２２の第２端部２６には、モータＭ１が設けられており、モータＭ１の駆動によって羽根２１は回転する。なお、本実施形態において、モータＭ１は一方向に回転する。従って、羽根２１は一方向に回転することになる。羽根２１の回転によって混合物Ｍは混練される。以下の説明において、モータＭ１の駆動により羽根２１の回転する方向を回転方向Ｙ１と称する。
【００１４】
羽根２１は、シャフト２２の第１端部２３が底部１２側に位置し、シャフト２２の第２端部２６が容器１１外に位置するように配置されている。シャフト２２の第１端部２３及び支持部２４は、底部１２からの離間距離が所定距離となるように配置されている。
【００１５】
泡発生器３０は、容器１１の外部に配置される気体供給部３１と、容器１１の内部に配置されたパイプ４０と、を備える。
図３及び図４に示すように、パイプ４０は、容器１１の周方向に等間隔置きに６個配置されている。本実施形態において、各パイプ４０は、同一形状である。羽根２１の回転方向Ｙ１におけるパイプ４０の両端部４１，４２のうちの一方を第１端部４１とし、他方を第２端部４２とする。また、パイプ４０を構成する壁部４３〜４５のうち第１端部４１から第２端部４２まで延びる壁部４３を第１壁部４３、第１端部４１の内面に向かい合う２つの壁部４４，４５を第２壁部４４及び第３壁部４５とする。第２壁部４４は、第１端部４１から第３壁部４５まで延びている。第３壁部４５は、第２端部４２から第２壁部４４まで延びている。パイプ４０は、第２壁部４４と第３壁部４５との境界から両端部４１，４２に向けて先細る流線形状である。即ち、パイプ４０の断面は、流線形状である。詳細にいえば、パイプ４０は、パイプ４０の延びる方向に直交する方向での断面が流線形状である。
【００１６】
パイプ４０は、第１壁部４３が容器１１の内面に向かい合い、第２壁部４４及び第３壁部４５が第１壁部４３よりも容器１１の内側に位置するように配置されている。第２壁部４４は、羽根２１の回転によって混合物Ｍの流れる方向において、第３壁部４５よりも上流に配置されている。
【００１７】
パイプ４０は、側壁１３の内面に沿って配置された第１部位４６と、底部１２の内面に沿って配置された第２部位４７と、を備える。パイプ４０を折り曲げることで、側壁１３に沿って配置された第１部位４６と底部１２に沿って配置された第２部位４７とを単一の部材で構成している。
【００１８】
パイプ４０の第１部位４６は、羽根２１の回転軸線方向、即ち、シャフト２２の軸線方向に延びている。また、第１部位４６は、羽根２１の回転軸線に対して羽根２１の回転方向Ｙ１に傾斜している。言い換えれば、羽根２１の回転によって容器１１内を流れる混合物Ｍの流れる方向において、上流から下流に向けて上り傾斜となるように第１部位４６は傾斜している。パイプ４０の第２部位４７は、第１部位４６から底部１２の径方向の中心に向けて延びている。複数のパイプ４０の第２部位４７は、底部１２の径方向の中心から径方向の外側に向けて放射状に配置されているともいえる。
【００１９】
パイプ４０は、パイプ４０の内外を連通させる複数の孔４８を備える。複数の孔４８は、第２部位４７に設けられている。
図５に示すように、パイプ４０の軸線方向の両端部のうち第１部位４６側の端部には、気体供給部３１が接続されている。気体供給部３１は、例えば、圧縮機やポンプである。パイプ４０の軸線方向の両端部のうち第２部位４７側の端部は閉塞されている。気体供給部３１は、パイプ４０に気体を送る。気体供給部３１から送られた気体がパイプ４０の孔４８から放出されることで、混合物Ｍには泡Ｂが生じることになる。なお、気体としては、空気、窒素、アルゴン、ヘリウムガスなどの水分が除去された気体が用いられる。
【００２０】
本実施形態の作用について説明する。
混練装置１０を用いて活物質合剤を製造する場合、容器１１に粉体と溶媒とを投入する。そして、容器１１に収容された粉体と溶剤との混合物Ｍを混練する。容器１１に粉体を投入した際には、容器１１の内面や羽根２１に粉体が付着するおそれがあり、容器１１の内面や羽根２１に付着した粉体が混練後や、混練終了直前に落下し、混合物Ｍに混入すると、混練不足の原因となり、活物質合剤の品質低下を招く。
【００２１】
このため、混練装置１０では、泡発生器３０によって、容器１１内に収容された混合物Ｍにミリオーダー以上、即ち、直径が１ｍｍ以上の泡Ｂを発生させる。気体供給部３１から、パイプ４０に気体を送ると、パイプ４０の孔４８から気体が放出される。これにより、混合物Ｍには泡Ｂを生じ、混合物Ｍの嵩が高くなる。混合物Ｍの嵩が高くなることで、容器１１の内面や羽根２１に付着した粉体は、混合物Ｍに混ざり、羽根２１によって混練される。このため、羽根２１や容器１１の内面に付着した粉体が活物質合剤の品質低下の原因となることを抑制できる。
【００２２】
混合物Ｍの混練を行う際には、羽根２１を回転させることで混合物Ｍの混練を行う。溶媒と、溶媒に溶解しないミクロンオーダーの粉体とを混練する場合、分子間力による粉体の凝集や、比重差による粉体の偏りが混合物Ｍに生じやすい。詳細にいえば、羽根２１による混練を行うことで、遠心力によって比重の重い粉体ほど容器１１の径方向外側に移動しやすい。また、比重の重い粉体ほど容器１１の底部１２側に移動しやすい。
【００２３】
本実施形態では、容器１１の側壁１３に沿ってパイプ４０の第１部位４６を設けることで、側壁１３と第１部位４６とで凹凸が形成されている。側壁１３に近い位置では、側壁１３よりも容器１１の径方向内側に突出した第１部位４６によって容器１１の外側から容器１１の内側に向かう混合物Ｍの流れが生じることになる。比重の重い粉体が容器１１の外側に向けて移動しても、第１部位４６により容器１１の内側へ向けて誘導されることになる。また、パイプ４０を流線形状とすることで、第１部位４６の第２壁部４４により混合物Ｍの流れる方向の上流から下流に向けて容器１１の内側に向かうような傾斜が形成されている。第１部位４６の第２壁部４４に沿って混合物Ｍが流れると、混合物Ｍは容器１１の内側に誘導されることになる。パイプ４０が四角状などの場合に比べて、混合物Ｍの流れを円滑にすることができ、混合物Ｍの滞留を抑制できる。
【００２４】
第１部位４６は、羽根２１の回転軸線に対して羽根２１の回転方向Ｙ１に傾斜しているため、混合物Ｍの流れる方向において、上流から下流に向けて上り傾斜している。第１部位４６に沿って混合物Ｍが流れると、第１部位４６の傾斜に従い、混合物Ｍは上方に誘導されることになる。従って、第１部位４６は、容器１１の外側に向けて移動した粉体を容器１１の内側に向けて誘導し、容器１１の底部１２側に移動した粉体を容器１１の上方に向けて誘導することになる。
【００２５】
容器１１の底部１２には、パイプ４０の第２部位４７を設けているため、容器１１の底部１２と、第２部位４７によって凹凸が形成されている。これにより、容器１１の底部１２では、混合物Ｍを攪拌する流れが生じることになる。詳細にいえば、容器１１の底部１２に近い位置では、底部１２よりも上方に突出した第２部位４７によって容器１１の下方から上方に向かう混合物Ｍの流れが生じる。更に、パイプ４０を流線形状とすることで、第２部位４７の第２壁部４４は、混合物Ｍの流れる方向の上流から下流に向けて上り傾斜となっており、混合物Ｍの流れを円滑にすることができる。このため、比重の重い粉体が容器１１の底部１２に向けて移動すると、この粉体は、第２部位４７により容器１１の上方へ誘導されることになる。
【００２６】
上記したように、混合物Ｍに泡Ｂを生じさせるためのパイプ４０の形状、及び、配置によって、混合物Ｍに多種多様な流れを生じさせることで混合物Ｍの混練作用が高まることになる。即ち、混練作用を高める部材としてパイプ４０を用いることで、パイプ４０とは別の部材を配置することで混合物Ｍの混練作用を高める場合に比べて、部品点数の削減が図られる。
【００２７】
また、混練装置１０による混合物Ｍの混練を終え、活物質合剤が得られると、活物質合剤は容器１１から回収される。活物質合剤が容器１１から回収されると、容器１１の洗浄が行われる。容器１１の洗浄は、例えば、容器１１の内面や羽根２１に付着した混合物Ｍを洗浄液によって洗浄することで行われる。洗浄液としては、活物質合剤の製造に用いられる溶媒が用いられる。この際、パイプ４０と容器１１の内面とのなす角（詳細には、容器１１の内面とパイプ４０の第２壁部４４及び第３壁部４５のそれぞれがなす角）が小さいと、パイプ４０と容器１１の内面との間に混合物Ｍが留まりやすく、洗浄液による洗浄を行いにくい。本実施形態のように、パイプ４０を流線形状とすることで、パイプ４０と容器１１の内面とのなす角は鈍角となり、容器１１の洗浄を行いやすい。
【００２８】
図６に示すように、混合物Ｍを洗浄した後には、混合物Ｍを含んだ洗浄液Ｌを容器１１から排出する。洗浄液Ｌの排出は、容器１１を傾けて、開口部１５を下方に向けることで行われる。開口部１５を下方に傾けると、自重によって開口部１５まで移動した洗浄液Ｌが、開口部１５の縁から容器１１とは別の回収容器に入れられる。洗浄液Ｌは、容器１１の側壁１３を伝って開口部１５に流れるが、この際、容器１１の周方向への洗浄液Ｌの拡がりが第１部位４６によって規制される。従って、容器１１の周方向に隣り合う第１部位４６同士の間隔を越えて洗浄液Ｌが容器１１の周方向に拡がることが抑制され、洗浄液Ｌを容器１１から排出する際には、第１部位４６によって洗浄液Ｌが誘導されることになる。これにより、回収容器に洗浄液Ｌを移すときに、洗浄液Ｌが容器１１の周方向に過剰に拡がりにくく、回収容器に洗浄液Ｌを移しやすい。
【００２９】
実施形態の効果について説明する。
（１）混練装置１０は、パイプ４０と、パイプ４０に気体を供給する気体供給部３１と、を備える。パイプ４０に供給された気体によって、混合物Ｍに泡Ｂを生じさせることで混合物Ｍの嵩が高くなる。羽根２１や容器１１の内面に付着した粉体は、混合物Ｍの嵩が高くなることで混合物Ｍに混ざり、羽根２１によって混練される。このため、羽根２１や容器１１の内面に付着した粉体が混練後に活物質合剤に落下することで生じる混練不足を抑制し、活物質合剤の品質低下を抑制できる。また、第１部位４６は、容器１１の側壁１３に沿って配置されている。容器１１の側壁１３と第１部位４６により凹凸が形成され、第１部位４６により容器１１の内側に向かう混合物Ｍの流れが形成されることになる。羽根２１による混練を行うと、比重の重い粉体が遠心力によって外側に向けて移動し、比重差による粉体の偏りが生じようとするが、第１部位４６により容器１１の内側に向かう混合物Ｍの流れが形成されることで比重差による粉体の偏りが生じにくい。また、第２部位４７を底部１２に沿って配置することで、第２部位４７と底部１２によって凹凸が形成されている。第２部位４７により、上方に向かう混合物Ｍの流れが形成されるため、比重の重い粉体が底部１２に偏ることを抑制できる。従って、混練装置１０による混合物Ｍの混練作用が高くなり、活物質合剤の品質を向上させることができる。
【００３０】
（２）第１部位４６は、羽根２１の回転軸線に対して羽根２１の回転方向Ｙ１に傾いている。羽根２１の回転により混合物Ｍが流れると、第１部位４６の傾斜に沿った混合物Ｍの流れが生じることになる。第１部位４６は、羽根２１の回転方向Ｙ１に傾斜しているため、第１部位４６の傾斜は羽根２１の回転による混合物Ｍの流れる方向において、上流から下流に向けて上り傾斜となる。従って、第１部位４６に沿った混合物Ｍの流れは、下方から上方に向かう流れとなり、容器１１の下方に向けて移動した比重の重い粉体を上方に向けて移動させることができ、比重差による偏りが生じにくくなる。従って、混練装置１０による混合物Ｍの混練作用が高くなり、活物質合剤の品質を向上させることができる。
【００３１】
（３）パイプ４０を流線形状とすることで、パイプ４０に沿って流れる混合物Ｍの流れを円滑にすることができる。混合物Ｍが滞留しにくくなることで、混練装置１０による混合物Ｍの作用が高くなる。これにより、活物質合剤の品質を向上させることができる。
【００３２】
実施形態は、以下のように変更して実施することができる。実施形態及び以下の変形例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
○第１部位４６と、第２部位４７とは別体であってもよい。例えば、第２部位４７を底部１２と一体とし、この第２部位４７と容器１１の外部とを連通させる第２部位４７とは別体の第１部位４６を設けてもよい。この場合、第１部位４６の形状と第２部位４７の形状とを異ならせてもよい。例えば、第１部位４６及び第２部位４７のうち一方は、実施形態の形状とし、他方を四角筒状などの形状にしてもよい。
【００３３】
○パイプ４０の形状は、適宜変更してもよい。例えば、パイプ４０は、パイプ４０の延びる方向に直交する断面が円形であってもよいし、四角形状であってもよい。なお、パイプ４０の断面形状は、台形状など容器１１の内面とのなす角を鈍角とすることができる形状であることが好ましい。
【００３４】
○第１部位４６は、羽根２１の回転軸線に対して傾いていなくてもよく、羽根２１の回転軸線に対して平行に設けられていてもよい。また、第１部位４６は、羽根２１の回転軸線に対して羽根２１の回転方向Ｙ１の反対方向に傾いていてもよい。
【００３５】
○孔４８は、第１部位４６に設けられていてもよいし、第１部位４６及び第２部位４７の両方に設けられていてもよい。
○パイプ４０は、２つ以上であれば、その数は適宜変更してもよい。
【００３６】
○パイプ４０は、等間隔置きに配置されていなくてもよく、パイプ４０同士の離間距離は異なっていてもよい。
○複数のパイプ４０同士は、異なる形状であってもよい。
【００３７】
○羽根２１は、混合物Ｍの混練を行うことができれば、どのような形状であってもよい。例えば、羽根２１は、板状の部材を三角形状となるように繋いだ形状であってもよい。
○粉体としては、少なくとも、活物質及びバインダを含んでいればよく、導電助剤は、必要に応じて粉体に含ませればよい。
【００３８】
○粉体や溶媒の容器１１への投入は、容器１１の底部１２側から行われてもよいし、容器１１の側方から行われてもよい。この場合であっても、羽根２１による回転により粉体は容器１１内で舞い上がる場合がある。すると、羽根２１や容器１１の内面に粉体が付着する場合がある。実施形態のように、混合物Ｍの嵩を高くすることで、粉体が舞い上がることにより羽根２１や容器１１の内面に付着した粉体を混合物Ｍに混ぜることができる。
【００３９】
○容器１１は、有底四角筒状などでもよい。
○モータＭ１は、正回転と逆回転の両方が可能であってもよい。即ち、モータＭ１は、一方向に回転するものであってもよいし、両方向に回転するものであってもよい。
【符号の説明】
【００４０】
Ｍ…混合物、１０…混練装置、１１…容器、１２…底部、１３…側壁、２１…羽根、３１…気体供給部、４０…パイプ、４１…第１端部、４２…第２端部、４６…第１部位、４７…第２部位、４８…孔。
【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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