(57)【要約】【課題】塗工液の脈動を抑制できる塗工装置を提供することを課題とする。【解決手段】吐出口３０ａから塗工液を吐出する塗工ガン３０と、塗工ガン３０に塗工液を送るポンプと、ポンプで送られる塗工液が流れる配管とを備える塗工装置であって、塗工ガン３０の内部に設けられ、塗工液を吐出口３０ａから吐出する前に溜める塗工液溜め部３０ｄと、塗工液溜め部３０ｄの内部に配置される複数のベーン３０ｈを有する可変ノズル３０ｅとを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出口から塗工液を吐出する塗工ガンと、前記塗工ガンに前記塗工液を送るポンプと、前記ポンプで送られる前記塗工液が流れる配管と、を備える塗工装置であって、
前記塗工ガンの内部に設けられ、前記塗工液を前記吐出口から吐出する前に溜める塗工液溜め部と、
前記塗工液溜め部の内部に配置される複数のベーンを有する可変ノズルと、
を備える、塗工装置。
【請求項２】
前記複数のベーンを制御する制御部を備える、請求項１に記載の塗工装置。
【請求項３】
前記塗工ガンに送られた前記塗工液の脈動を検出する脈動検出センサを備え、
前記制御部は、前記脈動検出センサで検出した脈動に応じて前記複数のベーンを制御する、請求項２に記載の塗工装置。
【請求項４】
前記脈動検出センサは、前記塗工液の圧力を検出する圧力センサであり、
前記制御部は、前記圧力センサで検出した前記塗工液の圧力の変動に応じて前記複数のベーンを制御する、請求項３に記載の塗工装置。
【請求項５】
前記脈動検出センサは、前記塗工液の流量を検出する流量センサであり、
前記制御部は、前記流量センサで検出した前記塗工液の流量の変動に応じて前記複数のベーンを制御する、請求項３に記載の塗工装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記塗工液を吐出する量に応じて前記複数のベーンを制御する、請求項２〜請求項５の何れか一項に記載の塗工装置。
【請求項７】
前記塗工液は、電極の活物質層を形成するための電極ペースト又は電極の保護層を形成するための保護ペーストである、請求項１〜請求項６の何れか一項に記載の塗工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイ方式の塗工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池等に用いられる電極を製造する場合、塗工装置によって金属箔に電極ペースト（塗工液）を塗工し、活物質層を形成する。ダイ方式の塗工装置の場合、ポンプによって電極ペーストをタンクから配管を通して塗工ガンに供給し、塗工ガン内のペースト溜め部に電極ペーストを一旦溜め、ペースト溜め部から押し出された電極ペーストを吐出口から吐出する。このダイ方式の場合、ポンプの脈動等によって電極ペーストに脈動が発生すると、塗工された電極ペーストの厚み（膜厚）がばらつく。この脈動を抑制するために、例えば、特許文献１には、ポンプと塗工ガンとの間に電極ペーストを一時的に蓄えることができるアキュムレータを設け、アキュムレータによって脈動を抑制することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−７１０４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電極ペーストに脈動が発生する要因としては、ポンプの脈動の他にも配管の振動等の幾つかの要因がある。特許文献１に開示の構成では、アキュムレータが塗工ガンから離れているため、アキュムレータから配管を通して塗工ガンに電極ペーストが送られる。そのため、この配管の振動等により、脈動が発生する場合がある。
【０００５】
そこで、本技術分野においては、塗工液の脈動を抑制できる塗工装置が要請されている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面に係る塗工装置は、吐出口から塗工液を吐出する塗工ガンと、塗工ガンに塗工液を送るポンプと、ポンプで送られる塗工液が流れる配管とを備える塗工装置であって、塗工ガンの内部に設けられ、塗工液を吐出口から吐出する前に溜める塗工液溜め部と、塗工液溜め部の内部に配置される複数のベーンを有する可変ノズルとを備える。
【０００７】
この塗工装置では、塗工ガンの塗工液溜め部内で複数のベーンが動くと、塗工液溜め部内での電極ペーストの圧力損失が変化し、塗工ガン内の吐出口の近くで塗工液の脈動を抑制できる。
【０００８】
一実施形態の塗工装置では、複数のベーンを制御する制御部を備える。この構成により、制御部によって複数のベーンを精度良く動作させることができる。
【０００９】
一実施形態の塗工装置では、塗工ガンに送られた塗工液の脈動を検出する脈動検出センサを備え、制御部は、脈動検出センサで検出した脈動に応じて複数のベーンを制御する。この構成により、塗工液の脈動を精度良く抑制できる。この塗工装置では、脈動検出センサを塗工液の圧力を検出する圧力センサとし、制御部は圧力センサで検出した塗工液の圧力の変動に応じて複数のベーンを制御するようにしてもよい。また、この塗工装置では、脈動検出センサを塗工液の流量を検出する流量センサとし、制御部は流量センサで検出した塗工液の流量の変動に応じて複数のベーンを制御するようにしてもよい。
【００１０】
一実施形態の塗工装置では、制御部は、塗工液を吐出する量に応じて複数のベーンを制御してもよい。この制御により、塗工される塗工液の厚みを調整することができる。
【００１１】
一実施形態の塗工装置では、塗工液は、電極の活物質層を形成するための電極ペースト又は電極の保護層を形成するための保護ペーストである。この塗工装置は、電極の製造用の塗工装置であり、電極ペーストの塗工に用いられた場合には電極ペーストの脈動を抑制でき、保護ペーストの塗工に用いられた場合には保護ペーストの脈動を抑制できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、塗工液の脈動を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態に係る塗工装置を備える電極の製造ラインを模式的に示す図である。
【図２】図１に示す塗工ガン内の可変ノズルの構造を模式的に示す図であり、（ａ）が側断面図であり、（ｂ）が正断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る塗工装置を説明する。なお、各図において同一又は相当する要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１５】
一実施形態に係る塗工装置は、電池の電極の製造ライン（混練工程、塗工工程、乾燥工程）に組み込まれるダイ方式の塗工装置に適用される。以下の実施形態の説明では、電極の製造ラインの混練工程、塗布工程及び乾燥工程について説明し、その他の電極の製造工程については説明を省略する。なお、製造される電極は、例えば、二次電池、電気二重層キャパシタ等の蓄電装置に用いられる。二次電池としては、例えば、リチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池である。また、製造される電極は、一次電池に用いられてもよい。本実施形態では、リチウムイオン二次電池に用いられる電極を製造する場合とする。
【００１６】
図１を参照して、一実施形態に係る電極の製造ライン１について説明する。図１は、電極の製造ライン１を模式的に示す図である。
【００１７】
製造ライン１について説明する前に電極について説明しておく。電極は、金属箔の表裏面の少なくとも一面に電極ペースト（塗工液）が塗工されて活物質層が形成されている。電極は、金属箔の端部に活物質層が形成されていないタブを有している。
【００１８】
金属箔は、例えば、正極の場合にはアルミニウム箔であり、負極の場合には銅箔、ニッケル箔である。電極ペーストは、所定の粘度を有するスラリ状であり、活物質、バインダ、溶剤を含んでいる。活物質は、正極活物質又は負極活物質である。正極活物質は、例えば、複合酸化物、金属リチウム、硫黄である。複合酸化物は、マンガン、ニッケル、コバルト及びアルミニウムの少なくとも１つとリチウムとを含む。負極活物質は、例えば、黒鉛、高配向性グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ、ハードカーボン、ソフトカーボン等のカーボン、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、金属化合物、ＳｉＯｘ（０．５≦ｘ≦１．５）等の金属酸化物、ホウ素添加炭素である。バインダは、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド等のイミド系樹脂、アルコキシシリノレ基含有樹脂である。溶剤は、例えば、ＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）、メタノール、メチルイソブチルケトン等の有機溶剤、水である。また、電極ペーストは、カーボンブラック、黒鉛、アセチレンブラック、ケッチェンブラック（登録商標）等の導電助剤を含んでいてもよい。また、電極ペーストは、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等の増粘剤を含んでいてもよい。
【００１９】
それでは、製造ライン１について説明する。製造ライン１では、帯状の金属箔Ｌに活物質層を形成するために、上記の各物質を混練して電極ペーストＰを生成し（混練工程）、帯状の金属箔Ｌ上に電極ペーストＰを塗工し（塗工工程）、帯状の金属箔Ｌ上に塗工された電極ペーストＰを乾燥する（乾燥工程）。
【００２０】
図１に示すように、製造ライン１では、ロール状に巻き取られている帯状の金属箔Ｌが巻出ロール５から巻き出され、塗工工程，乾燥工程を経由した後、巻取ロール６で活物質層が形成された金属箔Ｌがロール状に巻き取られる。この巻出ロール５、巻取ロール６及び複数の補助ロール７による搬送速度は、製造ライン１の制御装置（図示せず）によって制御され、例えば、１０ｍ／ｍｉｎである。搬送中は、帯状の金属箔Ｌに所定のテンション（張力）がかかっている。この実施形態では、帯状の金属箔Ｌが搬送される方向により、巻出ロール５側を上流側とし、巻取ロール６側を下流側とする。
【００２１】
混練工程について説明する。混練工程は、活物質、導電助剤、バインダ、溶剤等の各物質を混練し、電極ペーストＰを生成する工程であり、混練装置２により実施される。混練装置２は、タンク２０と、攪拌羽根２１と、投入部２２とを備える。攪拌羽根２１は、タンク２０内の各物質を攪拌して、各物質を分散させる。投入部２２は、各物質を適切な量ずつタンク２０内に投入する。タンク２０内に投入された各物質は攪拌羽根２１によって攪拌されることにより、良好な分散状態と塗工に適した粘度を有する電極ペーストＰとなる。攪拌羽根２１の駆動制御等は、製造ライン１の制御装置によって行われる。
【００２２】
塗工工程について説明する。塗工工程は、帯状の金属箔Ｌ上に電極ペーストＰを塗工する工程であり、塗工装置３により実施される。塗工装置３は、塗工ガン３０、配管３１、ポンプ３２、バックロール３３を備える。塗工ガン３０は、吐出口３０ａから搬送中の帯状の金属箔Ｌ上に電極ペーストＰを吐出する。塗工ガン３０については、後で詳細に説明する。配管３１は、タンク２０と塗工ガン３０とを接続する配管である。配管３１内には、ポンプ３２が作動すると電極ペーストＰが流れる。ポンプ３２は、タンク２０に貯留されている電極ペーストＰを塗工ガン３０に送る込むポンプである。ポンプ３２は、配管３１の途中に配設される。バックロール３３は、帯状の金属箔Ｌにおける塗工中の部分を支持するロールである。バックロール３３は、塗工ガン３０の吐出口３０ａに対向して配置される。ポンプ３２等の制御は、製造ライン１の制御装置によって行われる。なお、塗工工程での塗工は、連続塗工でもよいし、間欠塗工でもよい。
【００２３】
図２を参照して、塗工ガン３０について説明する。図２は、塗工ガン３０内の可変ノズルの構造を模式的に示す図であり、（ａ）が側断面図であり、（ｂ）が正断面図である。なお、図２（ｂ）では、可変ノズルの構造を判り易くするために、８個のベーンのうちの２個のみを示している。
【００２４】
塗工ガン３０の内部には、導入流路３０ｂ、吐出流路３０ｃ、ペースト溜め部３０ｄ（塗工液溜め部）が設けられている。導入流路３０ｂは、塗工ガン３０に送り込まれた電極ペーストＰをペースト溜め部３０ｄまで流す流路である。導入流路３０ｂは、塗工ガン３０の一端面に開口し、その開口部に配管３１の一端が接続されている。
【００２５】
吐出流路３０ｃは、ペースト溜め部３０ｄから出た電極ペーストＰを吐出口３０ａまで流す流路である。吐出流路３０ｃは、塗工ガン３０の先端部に開口している。その開口部が、吐出口３０ａである。吐出流路３０ｃは、薄い直方体形状の流路である。吐出口３０ａは、吐出流路３０ｃの断面形状と同形状であり、長方形状の開口部である。吐出流路３０ｃ及び吐出口３０ａの高さは、塗工される電極ペーストＰの厚み（設計値）に応じて適宜設定される。吐出流路３０ｃ及び吐出口３０ａの幅（搬送方向と直交する方向の長さ）は、塗工される電極ペーストＰの幅（設計値）と同じ幅である。
【００２６】
ペースト溜め部３０ｄは、塗工ガン３０に送り込まれた電極ペーストＰを吐出する前に一旦溜める部分である。ペースト溜め部３０ｄは、円柱形状の空間である。この円柱形状の径は、塗工ガン３０の大きさに応じて適宜設定される。ペースト溜め部３０ｄの幅（搬送方向と直交する方向の長さ）は、吐出流路３０ｃと同じ幅である。
【００２７】
塗工ガン３０の内部には、ペースト溜め部３０ｄ内に配置される複数のベーンを有する可変ノズル３０ｅが設けられている。可変ノズル３０ｅは、複数のベーンの動きによってペースト溜め部３０ｄ内での電極ペーストＰの圧力損失を変化させ、ペースト溜め部３０ｄから出る電極ペーストＰの流量及び吐出圧を変化させる。可変ノズル３０ｅは、外側支持部３０ｆ、内側支持部３０ｇ、複数のベーン３０ｈ、ベーン３０ｈの個数と同数の支持軸３０ｉと支持軸３０ｊを有している。ベーン３０ｈの個数は、適宜の個数としてよく、図２に示す例の場合には８個である。
【００２８】
外側支持部３０ｆは、複数のベーン３０ｈを外周側で支持する部材である。外側支持部３０ｆは、所定の厚みを有する円盤状の部材である。外側支持部３０ｆの径は、ペースト溜め部３０ｄの径より少し短い径である。外側支持部３０ｆは、図２（ｂ）に示すように、塗工ガン３０の内部におけるペースト溜め部３０ｄの一端面より外側に配置される。
【００２９】
内側支持部３０ｇは、複数のベーン３０ｈを内周側で支持する部材である。内側支持部３０ｇは、所定の厚みを有する円盤状の部材である。内側支持部３０ｇの径は、外側支持部３０ｆの径より短い径である。内側支持部３０ｇは、図２（ｂ）に示すように、塗工ガン３０の内部におけるペースト溜め部３０ｄの他端面より外側に配置される。したがって、外側支持部３０ｆと内側支持部３０ｇとの間に、ペースト溜め部３０ｄが位置している。ペースト溜め部３０ｄの中心軸上に外側支持部３０ｆの中心及び内側支持部３０ｇの中心が位置するように、外側支持部３０ｆ及び内側支持部３０ｇは配置される。
【００３０】
ベーン３０ｈは、ペースト溜め部３０ｄ内を流れる電極ペーストＰの圧力損失を変化させる部材である。ベーン３０ｈは、所定の厚みを有する略板状である。ベーン３０ｈの長手方向の長さは、ペースト溜め部３０ｄの幅よりも僅かに短い長さである。ベーン３０ｈの長手方向に垂直な方向の長さは、ペースト溜め部３０ｄの半径よりも短い長さである。複数のベーン３０ｈは、ペースト溜め部３０ｄの内部に、ペースト溜め部３０ｄの内周面３０ｋに沿って一定角度間隔おきに配置される。また、各ベーン３０ｈは、ペースト溜め部３０ｄの径方向と平行となる角度のときに、ベーン３０ｈの外周側の先端部と内周面３０ｋとの間に僅かな隙間ができるように配置される。ベーン３０ｈは、外周側が外側支持部３０ｆに支持され、内周側が内側支持部３０ｇに支持される。
【００３１】
ベーン３０ｈは、内周側を中心にして回転する。複数のベーン３０ｈを一緒に回転させるために、可変ノズル３０ｅでは外側支持部３０ｆと内側支持部３０ｇのうちの少なくとも一方を回転させる。この実施形態では、外側支持部３０ｆを回転させることによって複数のベーン３０ｈを回転させる構成とする。その構成について説明する。
【００３２】
外側支持部３０ｆは、塗工ガン３０の内部に回転自在に取り付けられている。内側支持部３０ｇは、塗工ガン３０の内部に固定した状態で取り付けられている。外側支持部３０ｆには、支持軸３０ｉの一端側が挿入される穴（図示せず）が周方向に沿ってベーン３０ｈの個数分設けられている。内側支持部３０ｇには、支持軸３０ｊの一端側が挿入される穴（図示せず）が周方向に沿ってベーン３０ｈの個数分設けられている。ベーン３０ｈには、支持軸３０ｉの他端側が挿入されかつ支持軸３０ｉが移動可能な軸移動用穴３０ｌが設けられている。軸移動用穴３０ｌは、ベーン３０ｈの外周側の端部から内周側に延びる長穴である。ベーン３０ｈには、内側支持部３０ｇの穴に対向する位置に配置され、支持軸３０ｊの他端側が挿入される穴（図示せず）が設けられている。支持軸３０ｉは、一端側が外側支持部３０ｆの穴に挿入され、他端側がベーン３０ｈの軸移動用穴３０ｌに挿入される。支持軸３０ｊは、一端側が内側支持部３０ｇの穴に挿入され、他端側がベーン３０ｈの内周側の穴に挿入される。この各支持軸３０ｉ，３０ｊが各穴から抜けないように、軸抜け防止用の部材等を適宜設けてもよい。
【００３３】
内側支持部３０ｇは固定されているので、ベーン３０ｈは支持軸３０ｊを中心にして回転する。外側支持部３０ｆが回転すると、外側支持部３０ｆに伴って支持軸３０ｉが回転し、ベーン３０ｈの軸移動用穴３０ｌ内で支持軸３０ｉが移動する。この支持軸３０ｉの軸移動用穴３０ｌ内で位置に応じて、ベーン３０ｈが回転し、ベーン３０ｈの角度が変化する。支持軸３０ｉが内側支持部３０ｇの中心３０ｍと支持軸３０ｊとを結ぶ線上に位置している場合、ベーン３０ｈがペースト溜め部３０ｄの径方向上に位置することになる。この位置でのベーン３０ｈの角度を、０°とする。塗工前に設定されるベーン３０ｈの基準角度は、電極ペーストＰの厚み（設計値）に応じて適宜設定される。
【００３４】
複数のベーン３０ｈの角度が大きくなるほど（ベーン３０ｈをペースト溜め部３０ｄの径方向側から周方向側に寝かせるほど）、複数のベーン３０ｈによってペースト溜め部３０ｄ内を流れる電極ペーストＰの圧力損失（電極ペーストＰに対する抵抗）が大きくなる。これにより、ペースト溜め部３０ｄから吐出流路３０ｃに出る電極ペーストＰの流量が減少して、電極ペーストＰの圧力が低くなり、電極ペーストＰの吐出圧が低くなる。複数のベーン３０ｈの角度が０°の場合、ペースト溜め部３０ｄ内を流れる電極ペーストＰの圧力損失は最も小さい。
【００３５】
図１に示すように、塗工装置３は、外側支持部３０ｆを回転させるためのモータ３０ｘを備えている。モータ３０ｘと外側支持部３０ｆとの間には、モータ３０ｘの回転を伝達する伝達機構（図示せず）等が設けられている。モータ３０ｘとしては、例えば、一定のステップ角度毎に回転するステッピングモータを用いる。なお、モータ以外にも、アクチュエータ等を用いて外側支持部３０ｆを回転させてもよい。
【００３６】
塗工ガン３０の内部には、塗工ガン３０に送り込まれた電極ペーストＰの脈動を検出するための脈動検出センサ３０ｙが設けられている。脈動検出センサ３０ｙは、導入流路３０ｂ内あるいはペースト溜め部３０ｄと導入流路３０ｂとの境界周辺に配置される。脈動検出センサ３０ｙとしては、例えば、電極ペーストＰの圧力を検出する圧力センサ、電極ペーストＰの流量を検出する流量センサを用いる。圧力センサの場合、検出される電極ペーストＰの圧力の変動が大きいほど、電極ペーストＰの脈動が大きい。流量センサの場合、検出される電極ペーストＰの流量値の変動が大きいほど、電極ペーストＰの脈動が大きい。
【００３７】
塗工装置３は、制御部３０ｚを備えている。制御部３０ｚは、塗工ガン３０を制御する電子制御部であり、ＣＰＵ[Central Processing Unit]、ＲＯＭ[Read Only Memory]及びＲＡＭ[Random AccessMemory]等のメモリ、入出力回路等からなる。制御部３０ｚは、製造ライン１の制御装置の一機能として組み込まれてもよいしあるいは塗工ガン３０専用の制御部として構成されてもよい。制御部３０ｚは、脈動検出センサ３０ｙからの検出情報を受信する。そして、制御部３０ｚでは、この検出情報を用いて脈動を抑制するためのベーン３０ｈの制御を行い、必要に応じてモータ３０ｘに指令信号を送信する。なお、制御部３０ｚでのベーン３０ｈの制御としては、脈動を抑制する制御以外にも、間接塗工する場合の制御、電極ペーストＰの厚みを変更する制御等を行ってもよい。
【００３８】
脈動を抑制する制御について説明する。制御部３０ｚでは、脈動検出センサ３０ｙの検出情報の時系列データを用いて、脈動が閾値以上か否かを判定する。この閾値は、電極ペーストＰの厚みがばらつく等の問題が発生する程度の脈動か否かを判定する閾値であり、塗工装置３を用いた実験等によって適宜設定される。例えば、脈動検出センサ３０ｙが圧力センサの場合、検出された圧力の時系列データから圧力の変動成分を抽出し、この変動成分の振幅を求める。そして、この変動成分の振幅が閾値以上か否かを判定する。この変動成分の振幅が大きいほど、電極ペーストＰの脈動が大きい。脈動検出センサ３０ｙが流量センサの場合も同様に、流量の時系列データから抽出された変動成分の振幅が閾値以上か否かを判定する。
【００３９】
脈動が閾値以上と判定した場合、制御部３０ｚでは、複数のベーン３０ｈを微動させるための指令信号をモータ３０ｘに送信する。このベーン３０ｈの微動は、ベーン３０ｈの基準角度から一方向に微小角度回転し、その回転した角度から基準角度に戻るために回転する動きである。ベーン３０ｈの微動は、１回だけ行ってもよいしあるいは複数回連続して行ってもよい。微小角度は、脈動（例えば、圧力の変動成分の振幅、流量の変動成分の振幅）が大きいほど大きな角度が設定され、例えば、数°程度の角度である。回転する方向は、脈動を抑制する方向である。なお、ベーン３０ｈの微動は、ベーン３０ｈの基準角度を中心に両方向に微小角度回転し、最後に基準角度に戻るために回転するようにしてもよい。
【００４０】
なお、上記したように、ベーン３０ｈの角度が大きくなるほど、電極ペーストＰの流量が減少し、電極ペーストＰの圧力が低くなる。したがって、ベーン３０ｈを基準角度から微小角度大きくなる方向に回転した場合には、電極ペーストＰの流量が少し減少し、電極ペーストＰの圧力が少し低くなる。脈動で電極ペーストＰの圧力が高くなっているときには、この方向に回転させる。一方、ベーン３０ｈを基準角度から微小角度小さくなる方向に回転した場合には、電極ペーストＰの流量が少し増加し、電極ペーストＰの圧力が少し高くなる。脈動で電極ペーストＰの圧力が低くなっているときには、この方向に回転させる。
【００４１】
間接塗工する場合の制御について説明する。間欠塗工の場合、帯状の金属箔Ｌに一定間隔おきに電極ペーストＰを塗工するので、塗工と塗工停止とを繰り返す。そのため、各回の塗工において、塗工開始時に電極ペーストＰの吐出量が多くなり、電極ペーストＰの塗工開始側の厚みが塗工終了側の厚みよりも厚くなる傾向がある。そこで、この各回の塗工において、電極ペーストＰの厚みが均一になるように、電極ペーストＰの吐出量を調整する。
【００４２】
間欠塗工における各回の塗工毎に、制御部３０ｚでは、塗工開始時にベーン３０ｈの角度を基準角度から所定角度大きくするための指令信号をモータ３０ｘに送信する。そして、制御部３０ｚでは、塗工中にベーン３０ｈの角度を基準角度に戻すための指令信号をモータ３０ｘに送信する。この所定角度は、塗工装置３を用いた実験等によって適宜設定される。ベーン３０ｈの角度を塗工開始時に所定角度大きくすることにより、塗工開始時に電極ペーストＰの流量が減少するので、塗工開始時に電極ペーストＰの吐出量が多くなるのを抑制できる。これにより、電極ペーストＰの塗工開始側の厚みが厚くなるのを抑制できる。また、ベーン３０ｈの角度を基準角度に戻すことにより、電極ペーストＰの吐出量を通常の適正な吐出量に戻すことができる。ベーン３０ｈの角度を基準角度に戻す際に、ベーン３０ｈの角度を徐々に小さくなるようにしてもよい。なお、塗工開始時にベーン３０ｈの角度を所定角度大きくする以外にも、塗工中にベーン３０ｈの角度を所定角度小さくするようにしてもよい。この場合、塗工の途中で電極ペーストＰの流量が増加するので、塗工終了側で電極ペーストＰの吐出量を多くできる。これにより、電極ペーストＰの塗工終了側の厚みを厚くできる。
【００４３】
電極ペーストＰの厚みを変更する制御について説明する。帯状の金属箔Ｌに電極ペーストＰを塗工する前に、制御部３０ｚでは、ベーン３０ｈの基準角度を変えるための指令信号をモータ３０ｘに送信する。例えば、図２（ａ）に示すように、実線で示すベーン３０ｈの角度（＝０°）から一点鎖線で示すベーン３０ｈ’の基準角度に変えた場合、電極ペーストＰの流量が減少し、電極ペーストＰの吐出量が少なる。これにより、塗工される電極ペーストＰの厚み（膜厚）を薄くできる。
【００４４】
乾燥工程について説明する。乾燥工程は、帯状の金属箔Ｌ上に塗工された電極ペーストＰを乾燥する工程であり、乾燥装置４により実施される。乾燥装置４は、乾燥炉４０を備え、巻出ロール５と巻取ロール６及び複数の補助ロール７による搬送機構を利用する。乾燥炉４０内には、搬送機構により電極ペーストＰが塗工された帯状の金属箔Ｌが搬送される。乾燥炉４０には、帯状の金属箔Ｌに塗工されている電極ペーストＰを加熱する加熱部が設けられている。この加熱部は、例えば、炉内に設けられる赤外線等のヒータ、炉内に熱風を送り込む装置である。乾燥炉４０は、炉内の温度を所望の温度に調整可能である。乾燥炉４０の制御は、製造ライン１の制御装置によって行われる。
【００４５】
図１及び図２を参照して、上記構成の製造ライン１での動作について説明する。塗工を開始する前に、混練工程では、タンク２０内に投入された活物質、導電助剤、バインダ、溶剤等を攪拌羽根２１によって攪拌し、電極ペーストＰを生成する。可変ノズルｅの複数のベーン３０ｈの角度は、電極ペーストＰの厚み（膜厚）の設計値に応じて基準角度に設定されている。
【００４６】
巻出ロール５と巻取ロール６が作動すると、帯状の金属箔Ｌは巻出ロール５から巻き出され、巻出ロール５と巻取ロール６間で搬送される。帯状の金属箔Ｌの搬送を開始すると、製造ライン１の塗工工程及び乾燥工程が稼働する。
【００４７】
塗工工程では、ポンプ３２が作動し、タンク２０から配管３１を通して塗工ガン３０に電極ペーストＰを送り込む。塗工ガン３０では、送り込まれた電極ペーストＰをペースト溜め部３０ｄに一旦溜め、ペースト溜め部３０ｄから吐出流路３０ｃに電極ペーストＰを押し出し、吐出口３０ａからバックロール３３に支持されている金属箔Ｌ上に電極ペーストＰを吐出する。これにより、電極ペーストＰが、帯状の金属箔Ｌ上に塗工される。
【００４８】
脈動検出センサ３０ｙでは、塗工ガン３０に送り込まれた電極ペーストＰの脈動を検出し、その検出情報を制御部３０ｚに送信する。制御部３０ｚでは、その検出情報の時系列データを用いて、脈動が閾値以上か否かを判定する。制御部３０ｚで脈動が閾値未満と判定された場合、脈動が小さいかあるいは脈動がないので、可変ノズル３０ｅの複数のベーン３０ｈを微動させない。
【００４９】
脈動が閾値以上と判定した場合、制御部３０ｚでは、可変ノズル３０ｅの複数のベーン３０ｈを微動させるための指令信号をモータ３０ｘに送信する。モータ３０ｘでは、この指令信号を受信すると、その指令信号に基づいて作動する。このモータ３０ｘの作動に応じて、外側支持部３０ｆが一方向に所定角度回転するとともに元の位置に戻るために逆方向に所定角度回転する。これにより、複数のベーン３０ｈは、支持軸３０ｊを中心にして基準角度から一方向に微小角度回転し、基準角度に戻るために逆方向に微小角度回転する。この複数のベーン３０ｈの微動により、ペースト溜め部３０ｄ内を流れる電極ペーストＰの圧力損失が少し変動する。これによって、ペースト溜め部３０ｄ内の電極ペーストＰの流量が少し変動し、電極ペーストＰの圧力も少し変動する。この変動が電極ペーストＰの脈動を抑えるように作用し、吐出口３０ａから吐出される電極ペーストＰの脈動が抑制される。
【００５０】
乾燥工程では、乾燥炉４０内に帯状の金属箔Ｌが進入する。乾燥炉４０では、加熱部によって帯状の金属箔Ｌに塗工されている電極ペーストを加熱する。これにより、電極ペーストＰ中の溶剤が蒸発して電極ペーストＰが乾燥し、帯状の金属箔Ｌ上に活物質層が形成される。
【００５１】
塗工装置３によれば、塗工ガン３０のペースト溜め部３０ｄ内で複数のベーン３０ｈが微動することにより、ペースト溜め部３０ｄ内での電極ペーストＰの圧力損失が変化し、塗工ガン３０内の吐出口３０ａの近くで電極ペーストＰの脈動を抑制できる。塗工ガン３０内で脈動を抑制できるので、脈動を抑制した後に配管の振動等で細かい脈動が発生するようなことはない。また、塗工ガン３０から吐出される電極ペーストＰの脈動が抑制されているので、帯状の金属箔Ｌに塗工された電極ペーストＰの厚みのばらつきを抑制できる。
【００５２】
また、塗工装置３によれば、脈動検出センサ３０ｙで検出された電極ペーストＰの脈動に応じて複数のベーン３０ｈを制御することにより、電極ペーストＰの脈動を精度良く抑制できる。
【００５３】
また、塗工装置３によれば、電極ペーストＰを吐出する量に応じて複数のベーン３０ｈを制御することにより、塗工される電極ペーストＰの厚み（膜厚）を調整することができる。例えば、間欠塗工の場合、各回の塗工において電極ペーストＰの厚みを略均一にできる。また、塗工前に、塗工ガン３０を分解して部品等を変えることなく、電極ペーストＰの厚みを変えることができる。
【００５４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態に限定されることなく様々な形態で実施される。
【００５５】
例えば、上記実施形態では電極の活物質層を形成するための電極ペーストの塗工装置に適用したが、電極の活物質層を保護する保護層（例えば、セラミックを用いた保護層）を形成するための保護ペーストを塗工装置等にも適用可能である。保護ペーストは、一般的に電極ペーストよりも粘度が低いので、脈動が発生し易い。そのため、上記実施形態と同様の塗工装置によって保護ペーストを塗工することにより、保護ペーストの脈動をより効果的に抑制できる。
【００５６】
また、上記実施形態では外側支持部及び内側支持部の少なくとも一方をモータ等で回転させて複数のベーンの角度を変える構成としたが、外側支持部及び内側支持部をモータ等で強制的に回転させずに、外側支持部及び内側支持部の少なくとも一方を回転自在に保持しておくだけでもよい。この構成の場合、電極ペーストの脈動によって複数のベーンが自然に微動することにより、脈動を抑制することができる。脈動検出センサ、モータ等の駆動部、制御部等を備えない構成となるので、塗工装置の構成を簡易化できる。
【００５７】
また、上記実施形態では外側支持部と内側支持部とを両端に設け、その間に複数のベーンを配置させる構成としたが、複数のベーンを回転自在に支持する構成としては他の構成でもよい。例えば、各ベーンに軸部を設け、環状の外側支持部の内周面に内側支持部を嵌合させ、外側支持部の内周面と内側支持部の外周面との間にベーンの軸部の保持部を設けて、その各保持部でベーンの軸部を回転自在に保持する構成とする。この構成の場合、外側支持部と内側支持部とが一体の円盤状になるので、塗工装置を小型化できる。
【００５８】
また、上記実施形態では脈動検出センサを電極ペーストが導入される箇所に１個設ける構成としたが、ペースト溜め部の内部にも脈動検出センサを設け、２個の脈動検出センサの各検出情報を用いて複数のベーンの制御を行ってもよい。この構成により、脈動を抑制する制御をより高精度にできる。
【符号の説明】
【００５９】
１…製造ライン、２…混練装置、３…塗工装置、４…乾燥装置、５…巻出ロール、６…巻取ロール、７…補助ロール、２０…タンク、２１…攪拌羽根、２２…投入部、３０…塗工ガン、３０ａ…吐出口、３０ｂ…導入流路、３０ｃ…吐出流路、３０ｄ…ペースト溜め部、３０ｅ…可変ノズル、３０ｆ…外側支持部、３０ｇ…内側支持部、３０ｈ…ベーン、３０ｉ，３０ｊ…支持軸、３０ｋ…内周面、３０ｌ…軸移動用穴、３０ｍ…中心、３０ｘ…モータ、３０ｙ…脈動検出センサ、３０ｚ…制御部、３１…配管、３２…ポンプ、３３…バックロール、４０…乾燥炉。
【図１】
2016059907.tif 000003
【図２】
2016059907.tif 000004