(57)【要約】【課題】本発明は、生産性を確保しつつ、厳格な品質管理が可能な粉体の溶解システムを提供することを課題とする。【解決手段】粉体の溶解システム１は、粉体２を溶媒３に溶解し、所定の溶液４を製造する構成であって、溶媒３及び溶液４を貯溜して攪拌する攪拌タンク１０と、溶媒３及び溶液４を循環する循環ポンプ２０と、粉体２を溶媒３に溶解させる溶解機３０と、溶液４の粘度及び粒径を測定するインライン測定機４０と、を具備し、攪拌タンク１０、インライン測定機４０、溶解機３０とを順に循環する第一循環ラインＡを構成するとともに、第一循環ラインＡのインライン測定機４０と溶解機３０との間から、攪拌タンク１０に戻る第二循環ラインＢを構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体を溶媒に溶解し、所定の溶液を製造する粉体の溶解システムであって、
前記溶媒及び溶液を貯溜して攪拌する攪拌タンクと、
前記溶媒及び溶液を循環する循環ポンプと、
前記粉体を溶媒に溶解させる溶解機と、
前記溶液の粘度及び粒径を測定するインライン測定機と、を具備し、
前記攪拌タンク、インライン測定機、溶解機とを順に循環する第一循環ラインを構成するとともに、
前記第一循環ラインのインライン測定機と溶解機との間から、前記攪拌タンクに戻る第二循環ラインを構成する粉体の溶解システム。
【請求項２】
前記第二循環ラインに、前記溶液内に含まれる所定の粒径以上の混入物を捕集するフィルタを設ける請求項１に記載の粉体の溶解システム。
【請求項３】
前記第一循環ラインと第二循環ラインとの接続部に、流路を切り替える切替弁を具備し、
前記インライン測定機によって測定される粘度に応じて、前記切替弁を切り替える請求項１又は２に記載の粉体の溶解システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体の溶解システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、電池電極の材料となる増粘剤、電極活物質、結着剤等の粉体は、適宜の溶媒内に溶解、分散させてペースト状に混練した状態で塗工工程等の後工程に使用される。
粉体を溶解、混練する技術の一例として、特許文献１には、溶媒を貯溜するタンクと、溶媒と粉体とを溶解・混練するミキサーとを循環可能に構成し、溶媒と粉体とが所定の混合比になるまで循環させる技術が開示されている。
【０００３】
一般的に、粉体を溶媒に溶解させて、ペースト状の溶液に混練する際には、溶液の粘度及び凝集物の径に関する品質管理が重要となる。実際には、粘度を安定させるために、十分な時間の溶解・混練作業を続ける必要があり、凝集物の径を小さくするために、溶解後にフィルタ等を通す工程を設ける必要がある。
しかし、粘度管理のために必要以上に時間を取ることは生産性に影響を及ぼし、凝集物径の管理のために別途の工程を設けることは、それに必要とされる設備コストがかかる、サイクルタイムが延びて生産性に劣るという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平４−２２６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、生産性を確保しつつ、厳格な品質管理が可能な粉体の溶解システム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】
【０００６】
本発明の粉体の溶解システムは、粉体を溶媒に溶解し、所定の溶液を製造する粉体の溶解システムであって、前記溶媒及び溶液を貯溜して攪拌する攪拌タンクと、前記溶媒及び溶液を循環する循環ポンプと、前記粉体を溶媒に溶解させる溶解機と、前記溶液の粘度及び粒径を測定するインライン測定機と、を具備し、前記攪拌タンク、インライン測定機、溶解機とを順に循環する第一循環ラインを構成するとともに、前記第一循環ラインのインライン測定機と溶解機との間から、前記攪拌タンクに戻る第二循環ラインを構成する。
【０００７】
前記第二循環ラインに、前記溶液内に含まれる所定の粒径以上の混入物を捕集するフィルタを設けることが好ましい。
【０００８】
前記粉体の溶解システムは、前記第一循環ラインと第二循環ラインとの接続部に、流路を切り替える切替弁を具備し、前記インライン測定機によって測定される粘度に応じて、前記切替弁を切り替えることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、生産性を確保しつつ、厳格な品質管理下での粉体の溶解を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態の粉体の溶解システムを示すブロック図である。
【図２】インライン測定機によって測定される粘度と流量との相関を示す図であり、横軸は処理時間、縦軸は粘度及び流量を示す。
【図３】本実施形態の粉体の溶解システムと異なる構成を有する溶解システムを示す図であり、（ａ）は第二循環ラインの分岐点が異なる構成、（ｂ）は一つの循環ライン内にフィルタを具備する構成を示す。
【図４】溶解機を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下では、図１を参照して、本発明の一実施形態に係る粉体の溶解システム１について説明する。溶解システム１は、粉体２を溶媒３に溶解して、ペースト状の溶液４を得る設備である。
粉体２は、例えば電池電極に用いられるＣＭＣ等の増粘剤、コバルト酸リチウム、カーボン等の電極活物質であり、微小な粉粒体の集合として存在する。粉体２は、溶媒３に溶解又は分散させたペーストの状態で使用される。
溶媒３は、粉体２を溶解又は分散させる溶媒であり、例えば、イオン交換水、有機溶媒等である。
【００１２】
図１に示すように、溶解システム１は、主として攪拌タンク１０、循環ポンプ２０、溶解機３０を具備する。
攪拌タンク１０は、溶媒３及び溶液４を貯溜し、内部で攪拌する容器である。循環ポンプ２０は、溶媒３及び溶液４を循環するためのポンプであり、攪拌タンク１０の下流側に設置される。溶解機３０は、粉体吸引式の溶解装置であり、溶媒３を内部に流通させながらその背圧を利用して粉体２を吸引し、粉体２を溶媒３と接触させることによって溶解する。
【００１３】
攪拌タンク１０、循環ポンプ２０及び溶解機３０は、溶媒３及び溶液４が順に循環するように適宜の配管によって接続されている。そして、攪拌タンク１０内に貯溜される溶媒３を、循環ポンプ２０によって溶解機３０に送り、溶解機３０にて粉体２と溶媒３とを混合して溶液４とし、さらに、溶液４を攪拌タンク１０に戻すことを一つのサイクルとし、このサイクルを第一循環ラインＡとして構成している。
【００１４】
溶解システム１は、さらに、インライン測定機４０を具備する。
図１に示すように、インライン測定機４０は、循環ポンプ２０と溶解機３０との間に配置される。インライン測定機４０は、溶液４の粘度及び／又は流量、並びに、溶液４中に含まれる凝集物５の粒径を測定する。
凝集物５は、粉体２と溶媒３との接触により発生する粗大な固まりであり、溶媒３内で分散することなく溶液４に残留している。
【００１５】
具体的には、インライン測定機４０は、溶液４の粘度を測定する粘度計４１、溶液４の流量を測定する流量計４２、溶液４の濃度及び粒度を測定するアピアランスモニタ４３を含む。粘度計４１、流量計４２、アピアランスモニタ４３は、それぞれ測定対象である溶液４が循環する配管に設置され、測定可能に構成されている。
【００１６】
インライン測定機４０において、粘度計４１及び流量計４２によって測定される測定値には相関関係があり、何れか一方のみを設置する構成としても良い。
実際に第一循環ラインＡに溶媒３を循環させて粉体２と混合し、溶液４を製造する際に、粘度計４１及び流量計４２を用いて溶液４の粘度及び流量を測定した結果、図２に示すように、粘度と流量との間には大きな相関があり、循環サイクル数が増す（処理時間が進む）につれて粉体２の溶解が進み、処理時間Ｔａを過ぎた時点で、溶液４の組成（粘度）及び流量の変化が共に少なくなり、安定することが分かる。
これにより、溶液４の粘度をモニタリングする際に、流量計４２をその代替として用いることができることが証明される。つまり、インライン測定機４０は、粘度計４１を備える場合は直接的に粘度を決定する、若しくは、流量計４２を備える場合、流量と粘度との相関関係から一意的に粘度を決定することが可能である。
【００１７】
図１に示すように、溶解システム１は、さらに、第一循環ラインＡから分岐する第二経路５０、その分岐点に設けられる切替弁５１、及び第二経路５０内に設けられるフィルタ５２を具備する。
【００１８】
第二経路５０は、第一循環ラインＡを構成する配管と同様のものであり、第一循環ラインＡに対して、インライン測定機４０と溶解機３０との間から分岐し、溶解機３０と攪拌タンク１０との間に合流して第二循環ラインＢを構成する。つまり、第二循環ラインＢは、攪拌タンク１０、循環ポンプ２０、インライン測定機４０、及び第二経路５０を経て攪拌タンク１０に戻るサイクルである。
切替弁５１は、溶液４の流路を選択的に切り替える弁であり、その流路を第一循環ラインＡ又は第二循環ラインＢの何れかに切り替える。切替弁５１は、適宜の制御装置によって制御されており、制御装置からの制御信号を受け取ることによって作動し、流路を切り替える。
フィルタ５２は、溶液４をろ過し、溶液４内に存在する混入物（特に、凝集物５）を除去するフィルタであり、所定の粒径以上の凝集物５、及び、粉体２内に含まれる異物を捕集する。ここで、所定の粒径とは、ペースト状の溶液４を後工程で利用する際の利用条件に基づいて設定される規格値であり、溶液４の形態によって一意的に決定されるものである。
以上のように、溶解システム１では、切替弁５１を切り替えて、溶液４の流通経路を第二循環ラインＢに変更することで、フィルタ５２を通して、溶液４に含まれる凝集物５のうち、所定の粒径以上のものを除去することが可能である。
【００１９】
以下では、溶解システム１を用いて粉体２を溶媒３に溶解し、所定の粘度に調製され、所定の凝集物径の凝集物５を含む溶液４を製造する際の手順について説明する。
【００２０】
インライン測定機４０を用いて、溶液４を常時モニタリングしながら、第一循環ラインＡ内で溶液４の粘度が所定の値となるまで粉体２の溶媒３に対する溶解を進め、第二循環ラインＢ内で溶液４を循環させてフィルタ５２を通過させてろ過することによって、粘度及び凝集物径が厳密に管理された溶液４を製造する。具体的には、以下の（１）〜（４）に示す通りである。
【００２１】
（１）攪拌タンク１０に溶媒３を投入し、第一循環ラインＡで溶媒３を循環する。
（２）溶解機３０に粉体２を投入し、溶媒３と粉体２とを混合する。
（３）インライン測定機４０にて溶液４の粘度をモニタリングしつつ、粘度が所定の値以下となる時点で、切替弁５１を切り替えて、循環経路を第二循環ラインＢに変更する。このとき、ある程度の溶解が進み、粘度を含む組成が安定する時点を切替弁５１の切り替えタイミングとすることによって、粘度に関する品質を保証できる。また、無駄のない最適のタイミングで溶解機３０による溶解工程を完了することができるため、生産性を向上できる。
（４）インライン測定機４０にて溶液４の凝集物径をモニタリングしつつ、溶液４内に含まれる凝集物５の最大径が所定の値以下となる時点で溶解を終了する。これにより、凝集物５の径に関する品質を保証できる。また、凝集物５の径を常時モニタリングすることによって、フィルタ５２によるろ過工程を完了し、最適なタイミングで溶液４の製造を終了でき、生産性を向上できる。さらに、溶液４での溶解がある程度進んだ状態でフィルタ５２を通過させることによって、フィルタ５２の目詰まりを解消できる。
【００２２】
以上のように、溶解システム１によれば、生産性を確保しつつ、厳格な品質管理が可能である。
また、第一循環ラインＡと第二循環ラインＢとで、循環ポンプ２０を共通化できるため、設備コストを低減できる。さらには、第二循環ラインＢにフィルタ５２を設置し、同一の溶解システム１内でろ過工程も実施できるので、溶解工程後に別の循環経路を構築したろ過工程等を経ることなく、製品としての溶液４を製造することが可能である。
【００２３】
さらに、フィルタ５２を含む第二循環ラインＢの分岐点を、インライン測定機４０と溶解機３０との間に設けているので、第一循環ラインＡでの溶解工程、及び第二循環ラインＢでのろ過工程の間に発生し得る影響を抑制できる。
例えば、図３（ａ）に示すように、第二循環ラインＢの分岐点を溶解機３０と攪拌タンク１０との間に設ける場合は、フィルタ５２の前の圧力が高くなるため、溶解部３０に溶液４が逆流してしまう。
また、図３（ｂ）に示すように、第二循環ラインＢを設けることなく、一つの循環ライン内にフィルタを設ける場合は、分散初期の溶液４内に多く含まれる凝集物５を過剰に捕集することとなり、溶液４に溶解・分散する粉体２の濃度が低くなってしまう。
【００２４】
以上のように、第二循環ラインＢの分岐点をインライン測定機４０と溶解機３０との間に設けることによって、溶解工程を主とする第一循環ラインＡと、ろ過工程を主とする第二循環ラインＢとの間で、相互影響を考慮することなく、個別に粘度及び粒径を厳密に管理できる。
【００２５】
なお、本実施形態では、粉体２を溶媒３に混合して溶液４を製造する際に、凝集物５がある程度の径を有することを前提として、第二循環ラインＢ内にフィルタ５２を設けているが、第一循環ラインＡ内で（すなわち、溶解機３０によって）凝集物５の径を十分に小さくできるのであれば、第二循環ラインＢを通すことなく、所定の粘度及び凝集物径となる溶液４を得ることが可能である。言い換えれば、粘度及び凝集物径に関する品質管理を行うインライン測定機４０を含むことによって、粉体２の性質に依存することなく、溶液４に関する厳格な品質管理が可能となる。
【００２６】
図４に示すように、溶解機３０は、粉体２を投入する投入部３１と、投入部３１内を密閉する密閉蓋３２と、投入部３１内にエアを吹き込む送風機３３とを具備する。
投入部３１は、粉体２を受け入れるホッパとして構成され、受け入れ側に開口を有する。密閉蓋３２は、投入部３１の開口を塞いで、投入部３１内を密閉状態に保持するための部材である。送風機３３は、投入部３１の開口近傍に配置されており、投入部３１内に臨むノズル等を含む。
【００２７】
以上のように構成される溶解機３０では、投入部３１に粉体２が投入された後、密閉蓋３２で投入部３１を密閉状態にして、投入部３１内の圧力を保持して粉体２の溶解機３０内への吸引を助長するとともに、一定時間経過後に送風機３３を駆動して投入部３１の内壁部分にエアを吹き付け、投入部３１内に残留する粉体２を溶解機３０内へ吹き落として、粉体２の残留による組成ずれを防止する。このように、溶解機３０の構成によって、溶液４の品質管理に寄与している。
【００２８】
なお、本実施形態では、第二循環ラインＢに凝集物５を捕集し除去するフィルタ５２を配置したが、第二循環ラインＢに溶解機３０よりも高性能の第二の溶解機、又は混練機等を配置し、粉体２の溶解、又は溶液４の混合を促進する構成としても良い。特に、粉体２内に異物の混入がない場合に有用である。
【符号の説明】
【００２９】
１      粉体の溶解システム
２      粉体
３      溶媒
４      溶液
１０    攪拌タンク
２０    循環ポンプ
３０    溶解機
４０    インライン測定機
Ａ      第一循環ライン
Ｂ      第二循環ライン
【図１】
2011200758.tif 000003
【図２】
2011200758.tif 000004
【図３】
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【図４】
2011200758.tif 000006