(57)【要約】【課題】  本発明は、装置が大型になるのを避けることができると共に、熱変動に起因するロール間距離の変動を容易に抑制することができるプレスロール装置およびプレス方法を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明に係るプレスロール装置１０は、所定の距離で対向配置され、等速で反対方向に回転する２つのローラー２０ａ、２０ｂと、ローラーを回転可能に支持するベアリング３０と、所定位置に保持され、ベアリング３０を支持するハウジング４０と、ハウジング４０と熱的に接続され、ベアリング３０で生成される熱量を取得し、取得した熱量との合計熱量が一定となる熱量を生成する熱量制御手段５０と、を備える。【選択図】      図１
2012061513.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の距離で対向配置され、等速で反対方向に回転する２つのローラーと、
前記ローラーを回転可能に支持するベアリングと、
所定位置に保持され、前記ベアリングを支持するハウジングと、
前記ハウジングと熱的に接続され、前記ベアリングで生成される熱量を取得し、前記取得した熱量との合計熱量が一定となる熱量を生成する熱量制御手段と、
を備える、プレスロール装置。
【請求項２】
前記熱量制御手段は、前記ローラーの回転速度を取得する回転速度取得部を備え、前記取得した回転速度に基づいて前記ベアリングで生成される熱量を取得する、請求項１記載のプレスロール装置。
【請求項３】
前記２つのローラー間の距離を調整する距離調整手段を備え、
一方の前記ローラーは、前記ベアリングおよび前記ハウジングを介して前記距離調整手段と接続される、請求項１または２記載のプレスロール装置。
【請求項４】
前記熱量制御手段は、前記ベアリングの近傍に配置される、請求項１乃至３のいずれか１項記載のプレスロール装置。
【請求項５】
前記熱量制御手段は、給電されて発熱することによって前記熱量を生成するヒーターを備える、請求項１乃至４のいずれか１項記載のプレスロール装置。
【請求項６】
前記ヒーターは、前記ローラーと前記ベアリングとの間に配置されるインナーヒーターと、前記ベアリングと前記ハウジングとの間に配置されるアウターヒーターとを備える、請求項５記載のプレスロール装置。
【請求項７】
前記熱量制御手段は、渦電流を生成させることによって前記熱量を生成する渦電流発生器を備える、請求項１乃至４のいずれか１項記載のプレスロール装置。
【請求項８】
前記渦電流発生器は、前記ベアリングの周辺に渦電流を発生させる、請求項７記載のプレスロール装置。
【請求項９】
所定位置に保持されたハウジングによって支持されたベアリングを用いて、所定の距離で対向配置された２つのローラーを等速で反対方向に回転させ、
前記ベアリングで生成される熱量を取得し、前記取得した熱量との合計熱量が一定となる熱量を生成し、前記ハウジングへ供給する、
プレス方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯状の部材をプレスするプレスロール装置およびプレス方法に関し、特に、リチウムイオン電池用電極の製造において電極部材をプレスするプレスロール装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車や携帯電話機等にリチウムイオン二次電池を搭載する機会が増えている。リチウムイオン二次電池は、例えば、帯状の金属箔にスラリー化した電極材料を塗布して乾燥させた電極を、セパレータを介して巻回すことによって形成される。高性能のリチウムイオン二次電池を形成するには、均一厚さの電極を形成する必要がある。
【０００３】
均一厚さの電極の形成には、プレスロール装置を用いるのが一般的である。プレスロール装置を用いて帯状電極を形成する技術が、例えば、特許文献１に開示されている。特許文献１の加圧処理装置の側面図を図４に示す。
【０００４】
図４において、特許文献１の加圧処理装置９００は、加圧処理部９１０と予備加熱部９２０とを備え、予め予備加熱部９２０で電極材料を十分加熱した後、加圧処理部９１０で電極材料をロール間に挟み込み、加熱しながら均一厚さにプレスする。予備加熱部９２０で電極材料を加熱することにより、加圧処理部９１０が電極材料により冷却されてロール間距離が熱変動するのを抑制することができる。加圧処理部９１０のロール間の距離が変動した場合、帯状電極の厚さが変動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２３３２９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の技術は、加圧処理部９１０に加えて予備加熱部９２０を備える必要があり、加圧処理装置９００が大型になる。さらに、室温や材料の性質や巻き回し速度等により、予備加熱の条件が変化するため、電極材料を所望の温度に維持した状態で加圧処理部９１０に搬入するための事前調整に手間がかかる。
【０００７】
本発明の目的は、上述した問題点を解決することであり、装置が大型になるのを避けることができると共に、熱変動に起因するロール間距離の変動を容易に抑制することができるプレスロール装置およびプレス方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明に係るプレスロール装置は、所定の距離で対向配置され、等速で反対方向に回転する２つのローラーと、ローラーを回転可能に支持するベアリングと、所定位置に保持され、ベアリングを支持するハウジングと、ハウジングと熱的に接続され、ベアリングで生成される熱量を取得し、取得した熱量との合計熱量が一定となる熱量を生成する熱量制御手段と、を備える。
【０００９】
上記目的を達成するために本発明に係るプレス方法は、所定位置に保持されたハウジングによって支持されたベアリングを用いて、所定の距離で対向配置された２つのローラーを等速で反対方向に回転させ、ベアリングで生成される熱量を取得し、取得した熱量との合計熱量が一定となる熱量を生成し、ハウジングへ供給する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、装置が大型になるのを避けることができると共に、熱変動に起因するプレスロール間距離の変動を容易に抑制することができるプレスロール装置およびプレス方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るプレスロール装置１０の正面図の一例である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係るプレスロール装置１００の正面図の一例である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るプレスロール装置１００の部分断面図の一例である。
【図４】関連技術に係る加圧処理装置９００の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１の実施形態）
第１の実施形態について説明する。本実施形態に係るプレスロール装置の正面図の一例を図１に示す。図１において、本実施形態に係るプレスロール装置１０は、２つのローラー２０ａ、２０ｂ、ベアリング３０、ハウジング４０および熱量制御手段５０を備える。
【００１３】
２つのローラー２０ａ、２０ｂは、所定の距離で対向配置され、該ローラー２０ａ、２０ｂ間に被プレス部材９０が挟み込まれる。ローラー２０ａ、２０ｂの間に被プレス部材９０が挟み込まれた状態で、ローラー２０ａ、２０ｂが等速で反対方向に回転することにより、被プレス部材９０が所定厚さにプレスされる。
【００１４】
ベアリング３０は、所定位置に保持されているハウジング４０により支持され、ローラー２０ａ、２０ｂを等速で反対方向に回転させる。
【００１５】
熱量制御手段５０は、熱を生成して、生成した熱を主にハウジング４０へ供給する。この時、熱量制御手段５０は、ベアリング３０で生成される熱量と自手段で生成した熱量との合計熱量が、常に一定になるように、熱量を生成する。本実施形態において、熱量制御手段５０は、予めベアリング３０で生成される熱量の最大値Ｚを保持している。そして、実際にベアリング３０で生成された熱量Ｘを取得し、熱量Ｙ＝熱量Ｚ−熱量Ｘを演算する。そして、演算した熱量Ｙに相当する熱を生成して、ハウジング４０へ供給する。また、本実施形態において、熱量制御手段５０は、ベアリング３０で生成された熱量Ｘを、ベアリング３０の近傍に配置された温度センサの計測結果に基づいて演算する。なお、ベアリング３０で生成された熱量Ｘは、ローラー２０ａ、２０ｂの回転速度の計測結果や、ベアリング３０の回転量に基づいて演算することもできる。
【００１６】
以上のように、本実施形態に係るプレスロール装置１０は、ベアリング３０で生成される熱量（熱量Ｘ）と自手段で生成した熱量（熱量Ｙ）との合計熱量（熱量Ｚ）が常に一定になるように熱を生成し、ハウジング４０へ供給する。ハウジング４０には、常に一定の熱量Ｚが供給されるため、ハウジング４０の温度は一定に保たれる。従って、ハウジング４０が温度変化して伸縮することを抑制することができる。
【００１７】
また、熱量制御手段５０は、ベアリング３０で生成された熱量Ｘを取得し、該熱量Ｘに応じた熱量Ｙの熱を生成してハウジング４０へ供給できればよく、小型の単純な熱生成回路を適用することができる。
【００１８】
従って、装置が大型になるのを避けることができると共に、熱変動に起因するプレスロール間距離の変動を容易に抑制することができるプレスロール装置１０を提供することができる。
【００１９】
（第２の実施形態）
第２の実施形態について説明する。本実施形態では、プレスロール装置として、帯状の電極材料を高精度に圧縮するリチウムイオン電池用電極のプレスロール装置を適用する。
【００２０】
本実施形態に係るプレスロール装置の正面図の一例を図２に示す。図２において、プレスロール装置１００は、プレスロール１１０、ベアリング１２０、ハウジング１３０、動力１４０、圧下スクリュー１５０、ヒーター１６０およびフレーム１７０を備える。なお、本実施形態では特に使用しないが、プレスロールの形状を修正するためのベンドシリンダを備えていても良い。
【００２１】
プレスロール１１０は電極材料２００をプレスするプレス部１１１と動力（図示せず）からの回転力を受けてプレス部１１１を回転させる軸部１１２とを備える。なお、上側のプレスロール１１０を上側プレスロール１１０ａ（プレス部１１１ａと軸部１１２ａとを備える。）、下側のプレスロール１１０を下側プレスロール１１０ｂと記載する（プレス部１１１ｂと軸部１１２ｂとを備える。）。
【００２２】
図２において、上側プレスロール１１０ａと下側プレスロール１１０ｂとは平行に配置され、２つのプレスロール１１０ａ、１１０ｂのプレス部１１１ａ、１１１ｂ間に帯状の電極材料２００が挟み込まれる。プレスロール１１０ａ、１１０ｂが等速で逆方向に回転することによって、均一厚さの電極材料２００が連続的に生成される。
【００２３】
上側プレスロール１１０ａの軸部１１２ａは、ベアリング１２０およびハウジング１３０を介して圧下スクリュー１５０に支持されている。圧下スクリュー１５０が動力１４０から動力を得て上下方向に移動することにより、上側プレスロール１１０ａが上下に移動する。そして、上側プレスロール１１０ａのプレス部１１１ａは、所望の高さにおいて回転する。
【００２４】
一方、下側プレスロール１１０ｂは、軸部１１２ｂがベアリング１２０およびハウジング１３０を介してフレーム１７０に固定されることにより、一定高さに保持された状態でプレス部１１１ｂが回転する。
【００２５】
すなわち、圧下スクリュー１５０を制御して上側プレスロール１１０ａの高さを調整することにより、プレス部１１１ａ、１１１ｂ間の間隔を所望の距離Ｇに調整し、電極材料の厚さを所望の厚さＧにプレスする。
【００２６】
ここで、一般的にハウジング１３０は金属で形成されることから、温度変化に伴ってハウジング１３０が伸縮する。例えば、軸部１１２ａが回転してベアリング１２０内部で摩擦熱が発生することにより、ハウジング１３０の温度が上昇し、ハウジング１３０が膨張する。一方、軸部１１２ａの回転が停止した場合、ハウジング１３０の温度が降下し、ハウジング１３０が収縮する。
【００２７】
図２において、上側プレスロール１１０ａを支持しているハウジング１３０は、圧下スクリュー１５０を介してフレーム１７０に固定されていることから、ハウジング１３０が膨張した場合、ハウジング１３０の中心は下方に移動する。ハウジング１３０の中心が下方に移動することにより、上側プレスロール１１０ａが下方に移動する。
【００２８】
同様に、下側プレスロール１１０ｂを支持しているハウジング１３０も、下側プレスロール１１０ｂの回転に伴い、温度が上昇して膨張する。ハウジング１３０はフレーム１７０に固定されていることから、ハウジング１３０の中心が上方に移動し、下側プレスロール１１０ｂが上方に移動する。
【００２９】
上側プレスロール１１０ａが下方に移動し、下側プレスロール１１０ｂが上方に移動することにより、上側プレスロール１１０ａと下側プレスロール１１０ｂとの距離Ｇが小さくなる。電極材料２００を連続的にプレスしている場合、時間の経過と共に摩擦熱によってハウジング１３０が膨張して距離Ｇが小さくなり、電極材料２００の厚さが薄くなっていく。
【００３０】
そこで、本実施形態に係るプレスロール装置１００は、ベアリング１２０の近傍にヒーター１６０を配置する。本実施形態において、プレスロール装置１００は、プレスロール１１０ａ、１１０ｂの回転速度に応じてヒーター１６０を稼働させ、ハウジング１３０を一定の温度に維持する。
【００３１】
次に、プレスロール１１０ａ、１１０ｂの回転に伴ってヒーター１６０が発熱する機構について説明する。上側プレスロール１１０ａの軸部１１２ａ周辺の断面図の一例を図３に示す。
【００３２】
図３において、ベアリング１２０は、アウターレース１２１、コロ１２２およびインナーレース１２３で構成される。上側プレスロール１１０ａが回転すると、転がり摩擦によって、インナーレース１２３とコロ１２２、さらに、コロ１２２とアウターレース１２１の接触部分から摩擦熱が発生する。この摩擦熱は、アウターレース１２１からハウジング１３０へ伝熱してハウジング１３０の温度が上昇する。
【００３３】
一方、ヒーター１６０は、アウターヒーター１６１、インナーヒーター１６２および図示しない給電制御部１６３で構成される。本実施形態において、アウターヒーター１６１およびインナーヒーター１６２は環状に形成されたヒーターであり、アウターヒーター１６１はアウターレース１２１とハウジング１３０との間に、インナーヒーター１６２は、インナーレース１２３と上側プレスロール１１０ａの軸部１１２ａとの間に、配置される。そして、アウターヒーター１６１およびインナーヒーター１６２は、給電制御部１６３から供給される電力量に比例した熱を発する。
【００３４】
給電制御部１６３はアウターヒーター１６１およびインナーヒーター１６２の近傍に配置され、プレスロール１１０ａ、１１０ｂの回転速度に応じて、アウターヒーター１６１およびインナーヒーター１６２へ電力量を供給する。給電制御部１６３は、プレスロール１１０が停止している期間は、アウターヒーター１６１およびインナーヒーター１６２に給電して、プレスロール１１０ａ、１１０ｂの回転によって発生する摩擦熱と等しい熱量を発生させる。一方、給電制御部１６３は、プレスロール１１０ａ、１１０ｂが回転している期間は、プレスロール１１０の回転速度に応じてアウターヒーター１６１およびインナーヒーター１６２へ供給する電力量を制御する。すなわち、プレスロール１１０の回転速度が大きくなるのに伴って、供給する電力量を小さくする。
【００３５】
本実施形態において、給電制御部１６３は、ベアリング１２０で発生する熱量（熱量Ｘ）とアウターヒーター１６１およびインナーヒーター１６２で生成される熱量（熱量Ｙ）との合計の熱量が一定値（熱量Ｚ＝熱量Ｘ＋熱量Ｙ）になるように、アウターヒーター１６１およびインナーヒーター１６２へ供給する電力を制御する。ベアリング１２０からハウジング１３０へ伝達される熱量とヒーター１６０からハウジング１３０へ伝達される熱量との合計を一定に保つことにより、ハウジング１３０の温度変化を抑制する。従って、ハウジング１３０が温度変化することによって伸縮し、上側プレスロール１１０ａのプレス部１１１ａと下側プレスロール１１０ｂのプレス部１１１ｂとの距離Ｇが変化することを抑制することができる。
【００３６】
以上のように構成したプレスロール装置１００は、ハウジング１３０の伸縮を抑制できるため、帯状の電極材料２００を一定厚さＧで精度良くプレスすることができる。また、電極材料２００を予め予備加熱するための予備加熱部等を備える必要がないため、装置が大型になることを抑制することができる。さらに、ハウジング１３０を一定温度に維持できればよく、高度な調整は不要である。
【００３７】
ここで、本実施形態では、環状のアウターヒーター１６１およびインナーヒーター１６２を用いてハウジング１３０を一定の温度に保持したが、これに限定されない。例えば、アウターヒーター１６１およびインナーヒーター１６２の形状は、ベアリング１３０に隣接した位置に配置できれば、種々の形状を適用することができる。また、ヒーター１６０の代わりに、ベアリング１２０の近傍に渦電流を発生させる渦電流発生装置を配置し、ベアリング１２０の周辺に渦電流を発生させて、発熱させることもできる。なお、摩擦熱はベアリング１２０のコロ１２２の周辺で最も多く発生することから、できる限りコロ１２２の近傍の熱量を調整することが可能な熱量調整手段を適用することが望ましい。
【符号の説明】
【００３８】
１０    プレスロール装置
２０ａ、２０ｂ    ローラー
３０    ベアリング
４０    ハウジング
５０    熱量制御手段
９０    被プレス部材
１００    プレスロール装置
１１０    プレスロール
１１０ａ    上側プレスロール
１１０ｂ    下側プレスロール
１１１、１１１ａ、１１１ｂ    プレス部
１１２、１１２ａ、１１２ｂ    軸部
１２０    ベアリング
１２１    アウターレース
１２２    コロ
１２３    インナーレース
１３０    ハウジング
１４０    動力
１５０    圧下スクリュー
１６０    ヒーター
１６１    アウターヒーター
１６２    インナーヒーター
１７０    フレーム
２００    電極材料
９００    加圧処理装置
９１０    加圧処理部
９２０    予備加熱部
【図１】
2012061513.tif 000003
【図２】
2012061513.tif 000004
【図３】
2012061513.tif 000005
【図４】
2012061513.tif 000006