(57)【要約】  塗工用ダイは、マニホールドと、供給口と、吐出口と、供給路と、吐出路と、を備える。マニホールド、吐出路および吐出口は、吐出方向Ｘと交わる第１方向Ｙに長く、吐出方向Ｘおよび第１方向Ｙと交わる第２方向Ｚから見たときのマニホールドの輪郭は、吐出路が接続される第１輪郭部と、第１輪郭部と対向する第２輪郭部と、を有する。第２輪郭部は、第１方向Ｙにおける端部領域に、マニホールドの第１方向Ｙの末端に向かうにつれて第１輪郭部に近づくように傾斜する第１テーパ部を有する。マニホールドにおける供給路との接続部から末端までの第１方向Ｙの寸法を１としたとき、第１方向Ｙにおける第１テーパ部の寸法比率は０．４以下である。
2020137273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被塗工体に塗料を塗布する塗工用ダイであって、
前記塗料を一時的に溜めるマニホールドと、
外部から前記マニホールドに前記塗料を供給する供給口と、
前記マニホールド内の前記塗料を前記被塗工体に向けて吐出する吐出口と、
前記供給口と前記マニホールドとを接続する供給路と、
前記マニホールドと前記吐出口とを接続する吐出路と、を備え、
前記マニホールド、前記吐出路および前記吐出口は、前記吐出口からの前記塗料の吐出方向と交わる第１方向に長く、
前記吐出方向および前記第１方向と交わる第２方向から見たときの前記マニホールドの輪郭は、前記吐出路が接続される第１輪郭部と、前記第１輪郭部と対向する第２輪郭部と、を有し、
前記第２輪郭部は、前記第１方向における端部領域に、前記マニホールドの前記第１方向の末端に向かうにつれて前記第１輪郭部に近づくように傾斜する第１テーパ部を有し、
前記マニホールドにおける前記供給路との接続部から前記末端までの前記第１方向の寸法を１としたとき、前記第１方向における前記第１テーパ部の寸法比率は０．４以下である、塗工用ダイ。
【請求項２】
前記寸法比率は０．１２５以上である、請求項１に記載の塗工用ダイ。
【請求項３】
前記供給路と前記吐出路とは、前記マニホールドを挟んで配置されるとともに、前記第２方向に互いにずれて前記マニホールドに接続され、
前記第１方向から見たときの前記マニホールドの輪郭は、少なくとも前記供給路の延長線と交わる領域に、前記マニホールドの中心から離れる方向に凸の湾曲部を有する、請求項１または２に記載の塗工用ダイ。
【請求項４】
前記吐出方向から見たときの前記マニホールドの輪郭は、前記第２方向において互いに対向する第３輪郭部および第４輪郭部を有し、
前記第３輪郭部および前記第４輪郭部の少なくとも一方と、前記マニホールドにおける前記吐出路との接続部とは、前記第２方向に互いにずれており、前記第１方向における端部領域に、前記マニホールドの前記第１方向の末端に向かうにつれて前記マニホールドにおける前記吐出路との接続部に近づくように傾斜する第２テーパ部を有する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の塗工用ダイ。
【請求項５】
前記マニホールドにおける前記供給路との接続部から前記末端までの前記第１方向の寸法を１としたとき、前記第１方向における前記第２テーパ部の寸法比率は０．４以下である請求項４に記載の塗工用ダイ。
【請求項６】
前記供給路は、前記第１方向における前記マニホールドの中央に接続され、
前記第１テーパ部は、前記第１方向における前記マニホールドの両端に配置される、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の塗工用ダイ。
【請求項７】
前記被塗工体は、二次電池の集電体であり、
前記塗料は、二次電池の電極スラリーである、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の塗工用ダイ。
【請求項８】
被塗工体に塗料を塗布する請求項１乃至７のいずれか１項に記載の塗工用ダイと、
前記塗工用ダイへ前記塗料を供給する供給装置と、を備える、塗工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗工用ダイおよび塗工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド車（ＨＶ）、プラグインハイブリッド車（ＰＨＶ）等の普及にともない、二次電池の出荷が増えている。特にリチウムイオン二次電池の出荷が増えている。一般的な二次電池は、正極板、負極板、セパレータおよび電解液を主な構成要素とする。正極板や負極板といった電極板は、金属箔からなる集電体の表面に、電極活物質が積層された構造を有する。【０００３】
従来、このような電極板の製造方法として、活物質および溶媒を混合した電極スラリーを吐出するダイと、ダイへの電極スラリーの供給および非供給を切り替える間欠バルブと、を備えた間欠塗工装置を用いて、長尺の金属箔の表面に電極スラリーを間欠的に塗布する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１０８６７８号公報
【特許文献２】特開平９−１０９２２９号公報
【特許文献３】特開２０１８−６９５２９号公報
【特許文献４】特開平９−２２５９９０号公報
【発明の概要】
【０００５】
近年、二次電池の性能向上の一環として、物性の異なる活物質が数多く開発されている。電極スラリーを作製する際は、活物質の物性に合わせて、最適な分散剤やバインダー、溶媒等が選択される。例えば、正極の場合、活物質の性状から溶剤系が主流である。一方、負極の場合、環境負荷の低減や低コスト化、電池の性能向上等の観点から、水系化が進んでいる。一般に水系の負極スラリーを作製する際には、スラリーの粘度調整と活物質の分散性向上とを目的として、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等の増粘剤が用いられる。
【０００６】
増粘剤の中には、温度等の環境条件により機能が低下しやすいものがあった。したがって、水系の負極スラリーでは、活物質が沈降しやすい傾向があった。また、活物質は電極スラリー中でバインダーや添加剤とともに固体粒子を構成しているが、一般に電極スラリーの溶媒に対してこの固体粒子の比重は大きい。このため、負極スラリーだけでなく正極スラリーにおいても活物質は沈降しやすかった。
【０００７】
塗工用ダイでは、マニホールド内のスラリーが滞留する領域において活物質が沈降しやすかった。マニホールド内に活物質が沈降して固形化すると、これが異物となって塗料の均一な塗布を阻害し得る。このような塗布の阻害は、塗膜の厚みムラや、局所的な未塗布部（スジ）の発生につながり得る。また、沈降した活物質が時間の経過により変質して本来の性質を消失した後、再びスラリー中に分散されて集電板に塗布されるおそれがある。この場合、二次電池の性能低下につながり得る。また、マニホールド内に沈降した活物質を除去することは容易でないため、塗工装置のメンテナンス性が低下してしまう。このため、マニホールド内での活物質の沈降を極力抑制することが望まれる。
【０００８】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、塗工用ダイのマニホールド内での活物質の沈降を抑制する技術を提供することにある。
【０００９】
本発明のある態様は、塗工用ダイである。当該塗工用ダイは、被塗工体に塗料を塗布する塗工用ダイであって、塗料を一時的に溜めるマニホールドと、外部からマニホールドに塗料を供給する供給口と、マニホールド内の塗料を被塗工体に向けて吐出する吐出口と、供給口とマニホールドとを接続する供給路と、マニホールドと吐出口とを接続する吐出路と、を備える。マニホールド、吐出路および吐出口は、吐出口からの塗料の吐出方向と交わる第１方向に長い。吐出方向および第１方向と交わる第２方向から見たときのマニホールドの輪郭は、吐出路が接続される第１輪郭部と、第１輪郭部と対向する第２輪郭部と、を有する。第２輪郭部は、第１方向における端部領域に、マニホールドの第１方向の末端に向かうにつれて第１輪郭部に近づくように傾斜する第１テーパ部を有する。マニホールドにおける供給路との接続部から末端までの第１方向の寸法を１としたとき、第１方向における第１テーパ部の寸法比率は０．４以下である。
【００１０】
本発明の他の態様は、塗工装置である。当該塗工装置は、被塗工体に塗料を塗布する上記態様の塗工用ダイと、塗工用ダイへ塗料を供給する供給装置と、を備える。
【００１１】
以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【００１２】
本発明によれば、塗工用ダイのマニホールド内での活物質の沈降を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態に係る塗工装置の模式図である。
【図２】塗工用ダイの分解斜視図である。
【図３】第２方向から見たマニホールドの輪郭を示す模式図である。
【図４】第１テーパ部の寸法比率と、流速ばらつき、滞留領域比率、滞留領域比率の低減度、および滞留領域比率の変化率のそれぞれとの関係を示す図である。
【図５】第１テーパ部の寸法比率と、流速ばらつき、滞留領域比率、滞留領域比率の低減度、および滞留領域比率の変化率のそれぞれとの関係を示す図である。
【図６】第１方向から見たマニホールドの輪郭を示す模式図である。
【図７】吐出方向から見たマニホールドの輪郭を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図に示す各部の縮尺や形状は、説明を容易にするために便宜的に設定されており、特に言及がない限り限定的に解釈されるものではない。また、本明細書または請求項中に「第１」、「第２」等の用語が用いられる場合には、特に言及がない限りこの用語はいかなる順序や重要度を表すものでもなく、ある構成と他の構成とを区別するためのものである。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。
【００１５】
図１は、実施の形態に係る塗工装置の模式図である。塗工装置１は、塗工用ダイ２と、供給装置３と、を備える。
【００１６】
塗工用ダイ２は、被塗工体１６に塗料１８を塗布する器具である。本実施の形態に係る塗工装置１は、二次電池の電極板を製造するために用いられる。二次電池の電極板は、集電体に電極スラリーを塗布して乾燥させたシート状の電極素材である。したがって本実施の形態では、被塗工体１６は、二次電池の集電体であり、塗料１８は、二次電池の電極スラリーである。集電体は、例えば金属箔である。電極スラリーは、例えば正極活物質または負極活物質と、溶媒等との混合物である。一般的なリチウムイオン二次電池の場合、正極の電極板は、アルミ箔上に、コバルト酸リチウムやリン酸鉄リチウム等の正極活物質を含むスラリーが塗布されて作製される。また、負極の電極板は、銅箔上に、黒鉛等の負極活物質を含むスラリーが塗布されて作製される。
【００１７】
塗工用ダイ２は、吐出口３２がバックアップロール２０の周面と所定の間隔をあけて対向するように配置される。被塗工体１６は、バックアップロール２０の回転によって、バックアップロール２０と吐出口３２とが対向する位置に連続的に搬送される。
【００１８】
供給装置３は、塗工用ダイ２へ塗料１８を供給する装置である。供給装置３は、間欠バルブ４と、タンク６と、ポンプ８と、送り管路１０と、戻し管路１２と、ダイ供給管路１４と、を備える。
【００１９】
塗工用ダイ２には、ダイ供給管路１４を介して間欠バルブ４が接続される。ダイ供給管路１４は、一端が塗工用ダイ２の供給口３０に接続され、他端が間欠バルブ４に接続される。間欠バルブ４は、塗工用ダイ２への塗料１８の供給と非供給とを切り替える部材である。塗工装置１は、塗料１８が塗工用ダイ２に供給されている間、塗工用ダイ２から被塗工体１６に塗料１８を吐出することができる。間欠バルブ４には、送り管路１０および戻し管路１２を介してタンク６が接続される。
【００２０】
タンク６は、塗料１８を貯留する。送り管路１０には、ポンプ８が設けられ、ポンプ８の駆動によりタンク６から間欠バルブ４に塗料１８が送られる。間欠バルブ４は、タンク６から供給される塗料１８をダイ供給管路１４を介して塗工用ダイ２に供給する。あるいは、間欠バルブ４は、タンク６から供給される塗料１８を戻し管路１２を介してタンク６に戻す。
【００２１】
間欠バルブ４が塗工用ダイ２に塗料１８を供給することで、塗工用ダイ２から塗料１８を吐出して被塗工体１６に塗料１８の塗布部１８ａを形成することができる。また、間欠バルブ４がタンク６に塗料１８を戻すことで、塗工用ダイ２からの塗料１８の吐出を停止して被塗工体１６に塗料１８の未塗布部１６ａを形成することができる。つまり、間欠バルブ４によって、被塗工体１６に対して塗料１８を間欠塗工することができる。未塗布部１６ａは、電極のセンターリードの貼り付け等に用いられる。なお、塗工装置１が実施する塗工は、間欠塗工に限定されない。
【００２２】
図２は、塗工用ダイ２の分解斜視図である。塗工用ダイ２は、マニホールド２８と、供給口３０と、吐出口３２と、供給路３４と、吐出路３６と、を備える。マニホールド２８は、塗料１８を一時的に溜める空間である。供給口３０は、塗工用ダイ２の外部、つまり供給装置３からマニホールド２８に塗料１８を供給するための開口である。吐出口３２は、マニホールド２８内の塗料１８を被塗工体１６に向けて吐出するための開口である。供給路３４は、供給口３０とマニホールド２８とを接続する流路である。吐出路３６は、マニホールド２８と吐出口３２とを接続する流路である。本実施の形態において、供給路３４は、第１方向Ｙにおけるマニホールド２８の中央に接続されている（図３も参照）。
【００２３】
本実施の形態の塗工用ダイ２は、第１ブロック２２と、スペーサ２４と、第２ブロック２６とがこの順に積層された構造を有する。第１ブロック２２は、扁平な略直方体状の部材であり、一方の主表面が第２ブロック２６側を向くように配置される。第１ブロック２２は、第２ブロック２６側を向く主表面の中央部に凹部２７を有する。凹部２７は、マニホールド２８を構成する。凹部２７、言い換えればマニホールド２８は、第１方向Ｙに長い長尺状である。
【００２４】
第１方向Ｙは、吐出口３２からの塗料１８の吐出方向Ｘと交わる方向である。また、吐出方向Ｘおよび第１方向Ｙと交わる方向を第２方向Ｚとする。本実施の形態において、吐出方向Ｘ、第１方向Ｙおよび第２方向Ｚはそれぞれ垂直に交わる。また、吐出方向Ｘおよび第１方向Ｙはともに水平に延びる方向であり、第２方向Ｚは垂直方向である。また、第１ブロック２２、スペーサ２４および第２ブロック２６は、第２方向Ｚに積層されている。
【００２５】
第１ブロック２２の外側面には、供給口３０が設けられる。供給口３０には、ダイ供給管路１４が接続される。また、第１ブロック２２は、供給口３０と凹部２７とを連通する貫通孔３３を有する。貫通孔３３は、供給路３４を構成する。また、第１ブロック２２は、凹部２７の第１方向Ｙに延びる一方の長辺側に、吐出方向Ｘに延出する第１突出部３８を有する。第１突出部３８は、第１方向Ｙに長く、第２ブロック２６側の主表面と面一になるように配置される。
【００２６】
スペーサ２４は、第２方向Ｚから見て凹部２７の第１突出部３８側を除く三方を囲う略Ｕ字状の板材である。スペーサ２４は、第２方向Ｚから見て凹部２７と重なる範囲および凹部２７から第１突出部３８の先端までの範囲に、切り欠き部４０を有する。また、スペーサ２４は、第１方向Ｙにおいて切り欠き部４０を挟むように配置される一対の腕部４２を有する。一対の腕部４２は、切り欠き部４０における凹部２７から第１突出部３８の先端までの領域を形成する。
【００２７】
第２ブロック２６は、第１ブロック２２と同様に扁平な略直方体状の部材であり、一方の主表面が第１ブロック２２側を向くように配置される。第２ブロック２６の主表面には、凹部２７が設けられていない。また、第２ブロック２６は、第２方向Ｚにおいて第１突出部３８と重なる位置に、吐出方向Ｘに延出する第２突出部４４を有する。第２突出部４４は、第１方向Ｙに長く、第１ブロック２２側の主表面と面一になるように配置される。
【００２８】
スペーサ２４は、第１ブロック２２の主表面と第２ブロック２６の主表面とで挟まれる。第１ブロック２２、スペーサ２４および第２ブロック２６が積層されることで、マニホールド２８、吐出路３６および吐出口３２が形成される。つまり、第１ブロック２２の凹部２７と、スペーサ２４の切り欠き部４０における凹部２７と重なる領域と、第２ブロック２６の主表面における凹部２７と重なる領域とで、マニホールド２８が形成される。また、第１ブロック２２の第１突出部３８と、スペーサ２４の腕部４２と、第２ブロック２６の第２突出部４４とで、吐出路３６および吐出口３２が形成される。吐出路３６および吐出口３２は、第１方向Ｙに長い長尺状である。一対の腕部４２の第１方向Ｙの間隔を調整することで、吐出口３２の第１方向Ｙの寸法および塗布部１８ａの幅を変更することができる。
【００２９】
供給装置３から送られる塗料１８は、供給口３０から塗工用ダイ２の内部に入り、供給路３４を通過してマニホールド２８に流入する。塗料１８は、マニホールド２８に一時的に溜められた後に、吐出路３６を経由して吐出口３２に至り、吐出口３２から吐出される。マニホールド２８は、供給路３４や吐出路３６よりも容積の大きい空間である。塗料１８をマニホールド２８に一旦溜めた後に吐出口３２に送ることで、塗料１８の吐出安定性を高めることができる。
【００３０】
図３は、第２方向Ｚから見たマニホールド２８の輪郭を示す模式図である。図３では、説明の便宜上、マニホールド２８以外の部分を破線で図示している。第２方向Ｚから見たマニホールド２８の輪郭は、吐出方向Ｘおよび第１方向Ｙを含むＸＹ平面にマニホールド２８を投影したときのマニホールド２８の外形に相当する。
【００３１】
第２方向Ｚから見たときのマニホールド２８の輪郭は、吐出路３６が接続される第１輪郭部４６と、第１輪郭部４６と対向する第２輪郭部４８と、を有する。第１輪郭部４６と第２輪郭部４８とは、吐出方向Ｘに並ぶ。第２輪郭部４８は、第１方向Ｙにおける端部領域に、マニホールド２８の第１方向Ｙの末端２８ａに向かうにつれて第１輪郭部４６に近づくように傾斜する第１テーパ部４８ａを有する。つまり、第１テーパ部４８ａは、末端２８ａに向かうにつれて吐出方向Ｘで吐出路３６に近づくように傾斜する。本実施の形態では、第１方向Ｙにおける端部領域は、マニホールド２８の末端２８ａを含む領域である。したがって、第１テーパ部４８ａの一端はマニホールド２８の末端２８ａに位置する。また本実施の形態では、第１テーパ部４８ａは、第１方向Ｙにおけるマニホールド２８の両端に配置されている。
【００３２】
マニホールド２８における供給路３４との接続部３４ａから末端２８ａまでの第１方向Ｙの寸法を１としたとき、第１方向Ｙにおける第１テーパ部４８ａの寸法比率ｍは０．４以下である。つまり、接続部３４ａから末端２８ａまでの第１方向長さに対する第１テーパ部４８ａの第１方向長さの割合、言い換えれば接続部３４ａから末端２８ａまでの範囲において第１テーパ部４８ａが占める割合は、４０％以下である。したがって、第１テーパ部４８ａは、供給路３４と第１方向Ｙに所定の間隔をあけて配置される。接続部３４ａは、例えば供給路３４のマニホールド２８に接続される端部における、第１方向Ｙの中心点である。
【００３３】
第１テーパ部４８ａの寸法比率ｍは、マニホールド２８の末端２８ａから接続部３４ａまでの第１方向Ｙの寸法Ｌに対する、第１テーパ部４８ａの第１方向Ｙの寸法Ｌｍの比率であり、式（１）に基づいて算出される。
【００３４】
式（１）：ｍ＝Ｌｍ／Ｌ
ｍ＝０であるときのマニホールド２８は、第１テーパ部４８ａが設けられないマニホールド、つまり従来のマニホールドに相当する。
【００３５】
図４および図５は、第１テーパ部４８ａの寸法比率ｍと、流速ばらつき、滞留領域比率、滞留領域比率の低減度、および滞留領域比率の変化率のそれぞれとの関係を示す図である。
【００３６】
流速ばらつきΔＶ（ｍ）は、各寸法比率ｍの第１テーパ部４８ａを有する塗工用ダイ２における、吐出口３２での塗料１８の流速のばらつきである。吐出口３２は第１方向Ｙに長いため、第１方向Ｙの各部位において流速にばらつきが生じ得る。流速ばらつきΔＶ（ｍ）は、式（２）に基づいて算出される。
【００３７】
式（２）：ΔＶ（ｍ）＝（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）／Ｖａｖｅ
式（２）において、Ｖｍａｘは吐出口３２において流速が最大の部位における流速値であり、Ｖｍｉｎは吐出口３２において流速が最小の部位における流速値であり、Ｖａｖｅは吐出口３２全体における流速の平均値である。流速ばらつきΔＶ（ｍ）は、流体解析ソフトウェアを用いた流体シミュレーションの結果から算出することができる。流体解析ソフトウェアとしては、例えばＡＮＳＹＳ社の汎用流体解析ソフトウェアＡＮＳＹＳ  Ｆｌｕｅｎｔ（Ｒ１４）等を用いることができる。なお、図５では、流速ばらつきΔＶ（ｍ）を百分率（単位：％）で表している。
【００３８】
滞留領域比率Ｒ（ｍ）は、各寸法比率ｍの第１テーパ部４８ａを有する塗工用ダイ２における、マニホールド２８の全容積Ｒに対するマニホールド２８内の滞留領域の容積ｒ（ｍ）の比率である。滞留領域比率Ｒ（ｍ）は、式（３）に基づいて算出される。
【００３９】
式（３）：Ｒ（ｍ）＝ｒ（ｍ）／Ｒ
滞留領域は、塗料１８の流速が吐出口３２における平均流速Ｖａｖｅに対して０．１％以下の値となる領域である。本発明者は、流速が少なくとも０．１％以下となったときにマニホールド２８内に活物質が沈降して固形化することを確認している。滞留領域の容積ｒ（ｍ）は、流体解析ソフトウェアを用いた流体シミュレーションの結果から算出することができる。なお、図５では、滞留領域比率Ｒ（ｍ）を百分率（単位：％）で表している。
【００４０】
滞留領域比率の低減度α（ｍ）は、第１テーパ部４８ａを有しないマニホールド（ｍ＝０）における滞留領域比率Ｒ（０）に対する、各寸法比率ｍの第１テーパ部４８ａを有するマニホールドにおける滞留領域比率Ｒ（ｍ）の変化の割合である。つまり、滞留領域比率の低減度α（ｍ）は、第１テーパ部４８ａによる滞留領域の低減効果を示す指標である。滞留領域比率の低減度α（ｍ）（単位：％）は式（４）に基づいて算出される。
【００４１】
式（４）：α（ｍ）＝−［１−Ｒ（ｍ）／Ｒ（０）］×１００
滞留領域比率の変化率θ（ｍ）は、第１テーパ部４８ａの寸法比率ｍが、滞留領域比率Ｒ（ｍ）の変化に与える影響を示す指標である。滞留領域比率の変化率θ（ｍ）（単位：°）は、式（５）および式（６）に基づいて算出される。
【００４２】
式（５）：ε（ｍ）＝［ΔＲ（ｍ）／Ｒ（０）］／Δｍ
式（６）：θ（ｍ）＝ａｒｃｔａｎ（ε（ｍ））
式（５）において、Δｍは、第１テーパ部４８ａを有しないマニホールドの寸法比率ｍ（ｍ＝０）に対する寸法比率ｍの変化量であり、実質的にｍそのものである。ΔＲ（ｍ）は、滞留領域比率Ｒ（０）と滞留領域比率Ｒ（ｍ）との差である。なお、Δｍの上限と、滞留領域比率の変化率θ（ｍ）の上限とを揃えるために、変化率θ（ｍ）の上限が１となるよう各数値を換算している。
【００４３】
図４および図５に示されるように、第１テーパ部４８ａの寸法比率ｍがいずれであっても、第１テーパ部４８ａを設けることで、第１テーパ部４８ａを設けない場合（ｍ＝０）に比べて滞留領域比率Ｒ（ｍ）が低減している。このことから、第１テーパ部４８ａにより、マニホールド２８内での活物質の沈降を抑制できることが理解される。なお、塗料１８の流速は、第１方向Ｙにおけるマニホールド２８の中央部よりも端部において低下しやすく、端部に滞留領域が生じる傾向にある。
【００４４】
また、寸法比率ｍが大きくなるにつれて、滞留領域比率Ｒ（ｍ）は小さくなっていく。したがって、滞留領域の低減という観点のみからすれば、第１テーパ部４８ａの延在範囲は広いほど好ましい。しかしながら、寸法比率ｍが０．４を超える第１テーパ部４８ａを設けた場合の流速ばらつきΔＶ（ｍ）は、第１テーパ部４８ａを設けない場合の流速ばらつきΔＶ（０）を上回る。流速ばらつきΔＶ（ｍ）が大きくなれば、塗布部１８ａの厚みが不均一になるおそれが高まる。このため、本実施の形態に係る塗工装置１では、第１テーパ部４８ａの寸法比率ｍを０．４以下に設定して、流速ばらつきΔＶ（ｍ）の増大を抑制している。
【００４５】
また、好ましくは、第１テーパ部４８ａの寸法比率ｍは０．１２５以上である。上述のとおり、寸法比率ｍの大きさによらず第１テーパ部４８ａによって滞留領域を減少させることができるため、寸法比率ｍの下限は０超（０＜ｍ）である。一方で、図４および図５に示すように、寸法比率ｍが０．１２５以上のとき、滞留領域比率の低減度α（ｍ）が−８０％を超えている。つまり、寸法比率ｍを０．１２５以上とすることで、第１テーパ部４８ａを設けない場合に対して滞留領域を８０％以上減少させることができる。本発明者は、滞留領域の８０％以上の減少が塗布部１８ａの厚みの均一化に効果的であることを確認している。
【００４６】
図６は、第１方向Ｙから見たマニホールド２８の輪郭を示す模式図である。図６では、説明の便宜上、マニホールド２８以外の部分を破線で図示している。第１方向Ｙから見たマニホールド２８の輪郭は、吐出方向Ｘおよび第２方向Ｚを含むＸＺ平面にマニホールド２８を投影したときのマニホールド２８の外形に相当する。
【００４７】
本実施の形態では、供給路３４と吐出路３６とは、吐出方向Ｘにおいてマニホールド２８を挟んで配置されている。また、供給路３４と吐出路３６とは、第２方向Ｚに互いにずれてマニホールド２８に接続されている。さらに本実施の形態では、供給口３０および吐出口３２が吐出方向Ｘにおいてマニホールド２８を挟んで、且つ第２方向Ｚに互いにずれて配置されている。そして、供給路３４は供給口３０からマニホールド２８に向かって吐出方向Ｘに対し平行に延び、吐出路３６はマニホールド２８から吐出口３２に向かって吐出方向Ｘに対し平行に延びている。吐出口３２および吐出路３６は、供給口３０および供給路３４よりも第２ブロック２６寄りに配置されている。
【００４８】
第１方向Ｙから見たときのマニホールド２８の輪郭は、少なくとも供給路３４の延長線Ｏと交わる領域に、塗工用ダイ２の外側に向かって凸の湾曲部５０を有する。つまり、湾曲部５０は、第１方向Ｙから見たときのマニホールド２８の中心から離れる方向に凸である。延長線Ｏは、マニホールド２８と供給路３４との接続部から吐出方向Ｘに対し平行に延びる仮想線である。マニホールド２８の中心は、例えば第１方向Ｙから見たマニホールド２８の形状の幾何中心である。湾曲部５０を設けることで、供給路３４からマニホールド２８に流入する塗料１８を、円滑に吐出路３６に誘導することができる。これにより、塗料１８の滞留、ひいては活物質の沈降を抑制することができる。本実施の形態では、凹部２７の壁面全体が円弧状である。つまり、凹部２７の壁面全体が湾曲部５０を構成している。
【００４９】
図７は、吐出方向Ｘから見たマニホールド２８の輪郭を示す模式図である。図７では、説明の便宜上、マニホールド２８以外の部分を破線で図示している。吐出方向Ｘから見たマニホールド２８の輪郭は、第１方向Ｙおよび第２方向Ｚを含むＹＺ平面にマニホールド２８を投影したときのマニホールド２８の外形に相当する。
【００５０】
本実施の形態では、吐出方向Ｘから見たときのマニホールド２８の輪郭は、第２方向Ｚにおいて互いに対向する第３輪郭部５２および第４輪郭部５４を有する。第３輪郭部５２および第４輪郭部５４は、第２方向Ｚに並ぶ。第３輪郭部５２は凹部２７の壁面で構成され、第４輪郭部５４は第２ブロック２６の主表面で構成される。第３輪郭部５２と、マニホールド２８における吐出路３６との接続部５６とは、第２方向Ｚに互いにずれている（図６も参照）。
【００５１】
第３輪郭部５２は、第１方向Ｙにおける端部領域に、マニホールド２８の第１方向Ｙの末端２８ａに向かうにつれて第２方向Ｚで接続部５６に近づくように傾斜する第２テーパ部５２ａを有する。本実施の形態では、第２テーパ部５２ａは第１方向Ｙにおけるマニホールド２８の両端に配置されている。第２テーパ部５２ａを設けることで、マニホールド２８における第１方向Ｙの端部において、塗料１８を円滑に吐出路３６に誘導することができる。これにより、塗料１８の滞留、ひいては活物質の沈降を抑制することができる。マニホールド２８における供給路３４との接続部３４ａから末端２８ａまでの第１方向Ｙの寸法を１としたとき、第１方向Ｙにおける第２テーパ部５２ａの寸法比率ｍは、好ましくは０．４以下であり、また好ましくは０．１２５以上である。
【００５２】
本実施の形態のマニホールド２８は、第１テーパ部４８ａ、湾曲部５０および第２テーパ部５２ａが組み合わさって得られる形状であって、円錐台を縦に割って横に寝かせた形状を第１方向Ｙの両端に有する。また、湾曲部５０で構成される形状であって、円筒を縦に割って横に寝かせた形状を第１方向Ｙの中央に有する。また、マニホールド２８の第１方向Ｙの末端２８ａの形状は、半円形状である。
【００５３】
以上説明したように、本実施の形態の塗工用ダイ２は、塗料１８を一時的に溜めるマニホールド２８と、外部からマニホールド２８に塗料１８を供給する供給口３０と、マニホールド２８内の塗料１８を被塗工体１６に向けて吐出する吐出口３２と、供給口３０とマニホールド２８とを接続する供給路３４と、マニホールド２８と吐出口３２とを接続する吐出路３６と、を備える。
【００５４】
マニホールド２８、吐出路３６および吐出口３２は、吐出方向Ｘと交わる第１方向Ｙに長い。吐出方向Ｘおよび第１方向Ｙと交わる第２方向Ｚから見たときのマニホールド２８の輪郭は、吐出路３６が接続される第１輪郭部４６と、第１輪郭部４６と対向する第２輪郭部４８と、を有する。第２輪郭部４８は、第１方向Ｙにおける端部領域に、マニホールド２８の第１方向Ｙの末端２８ａに向かうにつれて第１輪郭部４６に近づくように傾斜する第１テーパ部４８ａを有する。マニホールド２８における供給路３４との接続部３４ａから末端２８ａまでの第１方向Ｙの寸法を１としたとき、第１方向Ｙにおける第１テーパ部４８ａの寸法比率ｍは０．４以下である。また、本実施の形態の塗工装置１は、上記構成を有する塗工用ダイ２と、塗工用ダイ２へ塗料１８を供給する供給装置３と、を備える。
【００５５】
このように、ストレートマニホールド型のＴダイにおけるマニホールド２８の長手方向の端部に第１テーパ部４８ａを設けることで、マニホールド２８内での塗料１８の滞留を抑制して、活物質の沈降を抑制することができる。この結果、塗布部１８ａの厚みの均一化を図ることができ、二次電池の性能を高めることができる。また、塗工装置１のメンテナンス性の低下を抑制することができる。
【００５６】
また、本実施の形態では、第１テーパ部４８ａの寸法比率ｍは０．１２５以上である。これにより、滞留領域をより効果的に減少させることができ、活物質の沈降をより確実に抑制することができる。
【００５７】
また、本実施の形態では、供給路３４と吐出路３６とは、マニホールド２８を挟んで配置されるとともに、第２方向Ｚに互いにずれてマニホールド２８に接続される。そして、第１方向Ｙから見たときのマニホールド２８の輪郭は、少なくとも供給路３４の延長線Ｏと交わる領域に、塗工用ダイ２の外側に向かって凸の湾曲部５０を有する。これにより、活物質の沈降をより抑制することができる。
【００５８】
また、本実施の形態において、吐出方向Ｘから見たときのマニホールド２８の輪郭は、第２方向Ｚにおいて互いに対向する第３輪郭部５２および第４輪郭部５４を有する。第３輪郭部５２と、マニホールド２８における吐出路３６との接続部５６とは、第２方向Ｚに互いにずれており、第１方向Ｙにおける端部領域に、マニホールド２８の第１方向Ｙの末端２８ａに向かうにつれて第２方向Ｚで接続部５６に近づくように傾斜する第２テーパ部５２ａを有する。これにより、活物質の沈降をより抑制することができる。
【００５９】
また、本実施の形態では、供給路３４は第１方向Ｙにおけるマニホールド２８の中央に接続され、第１テーパ部４８ａは第１方向Ｙにおけるマニホールド２８の両端に配置される。これにより、マニホールド２８のより広い範囲において、活物質の沈降を抑制することができる。
【００６０】
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明した。前述した実施の形態は、本発明を実施するにあたっての具体例を示したものにすぎない。実施の形態の内容は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、請求の範囲に規定された発明の思想を逸脱しない範囲において、構成要素の変更、追加、削除等の多くの設計変更が可能である。設計変更が加えられた新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態および変形それぞれの効果をあわせもつ。前述の実施の形態では、このような設計変更が可能な内容に関して、「本実施の形態の」、「本実施の形態では」等の表記を付して強調しているが、そのような表記のない内容でも設計変更が許容される。以上の構成要素の任意の組み合わせも、本発明の態様として有効である。図面の断面に付したハッチングは、ハッチングを付した対象の材質を限定するものではない。
【００６１】
実施の形態では、第１ブロック２２のみに凹部２７が設けられているが、第２ブロック２６にも凹部２７が設けられてもよい。この場合、第１ブロック２２の凹部２７、スペーサ２４の切り欠き部４０および第２ブロック２６の凹部２７によって、マニホールド２８が形成される。また、この場合、第２ブロック２６の凹部２７が湾曲部５０を有してもよい。
【００６２】
また、第２ブロック２６が凹部２７を有する場合、この凹部２７の壁面が第４輪郭部５４を構成する。したがって、第４輪郭部５４と、マニホールド２８における吐出路３６との接続部５６とは、第２方向Ｚに互いにずれる。この場合、第４輪郭部５４は、第１方向Ｙにおける端部領域に、第１方向Ｙの末端２８ａに向かうにつれて第２方向Ｚで接続部５６に近づくように傾斜する第２テーパ部を有してもよい。さらに、第２テーパ部は、第３輪郭部５２と第４輪郭部５４の両方に設けられてもよいし、いずれか一方のみに設けられてもよい。
【００６３】
実施の形態では、供給路３４は吐出方向Ｘに延びてマニホールド２８に接続されているが、供給路３４は第２方向Ｚに延びてマニホールド２８に接続されてもよい。また、供給口３０および供給路３４は、第２ブロック２６に設けられてもよい。また、第１テーパ部４８ａおよび第２テーパ部５２ａは、曲線状であってもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１  塗工装置
２  塗工用ダイ
３  供給装置
２８  マニホールド
３０  供給口
３２  吐出口
３４  供給路
３４ａ  接続部
３６  吐出路
４６  第１輪郭部
４８  第２輪郭部
４８ａ  第１テーパ部
５０  湾曲部
５２  第３輪郭部
５２ａ  第２テーパ部
５４  第４輪郭部
【図１】
2020137273.tif 000003
【図２】
2020137273.tif 000004
【図３】
2020137273.tif 000005
【図４】
2020137273.tif 000006
【図５】
2020137273.tif 000007
【図６】
2020137273.tif 000008
【図７】
2020137273.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】令和3年3月8日(2021.3.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被塗工体に塗料を塗布する塗工用ダイであって、
前記塗料を一時的に溜めるマニホールドと、
外部から前記マニホールドに前記塗料を供給する供給口と、
前記マニホールド内の前記塗料を前記被塗工体に向けて吐出する吐出口と、
前記供給口と前記マニホールドとを接続する供給路と、
前記マニホールドと前記吐出口とを接続する吐出路と、を備え、
前記マニホールド、前記吐出路および前記吐出口は、前記吐出口からの前記塗料の吐出方向と交わる第１方向に長く、
前記吐出方向および前記第１方向と交わる第２方向から見たときの前記マニホールドの輪郭は、前記吐出路が接続される第１輪郭部と、前記第１輪郭部と対向する第２輪郭部と、を有し、
前記第２輪郭部は、前記第１方向における端部領域に、前記マニホールドの前記第１方向の末端に向かうにつれて前記第１輪郭部に近づくように傾斜する第１テーパ部を有し、
前記マニホールドにおける前記供給路との接続部から前記末端までの前記第１方向の寸法を１としたとき、前記第１方向における前記第１テーパ部の寸法比率は０．４以下であり、
前記供給路と前記吐出路とは、前記マニホールドを挟んで配置されるとともに、前記第２方向に互いにずれて前記マニホールドに接続され、
前記第１方向から見たときの前記マニホールドの輪郭は、少なくとも前記供給路の延長線と交わる領域に、前記マニホールドの中心から離れる方向に凸の湾曲部を有する、塗工用ダイ。
【請求項２】
前記寸法比率は０．１２５以上である、請求項１に記載の塗工用ダイ。
【請求項３】
前記吐出方向から見たときの前記マニホールドの輪郭は、前記第２方向において互いに対向する第３輪郭部および第４輪郭部を有し、
前記第３輪郭部および前記第４輪郭部の少なくとも一方と、前記マニホールドにおける前記吐出路との接続部とは、前記第２方向に互いにずれており、前記第１方向における端部領域に、前記マニホールドの前記第１方向の末端に向かうにつれて前記マニホールドにおける前記吐出路との接続部に近づくように傾斜する第２テーパ部を有する、請求項１または２に記載の塗工用ダイ。
【請求項４】
前記マニホールドにおける前記供給路との接続部から前記末端までの前記第１方向の寸法を１としたとき、前記第１方向における前記第２テーパ部の寸法比率は０．４以下である請求項３に記載の塗工用ダイ。
【請求項５】
前記供給路は、前記第１方向における前記マニホールドの中央に接続され、
前記第１テーパ部は、前記第１方向における前記マニホールドの両端に配置される、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の塗工用ダイ。
【請求項６】
前記被塗工体は、二次電池の集電体であり、
前記塗料は、二次電池の電極スラリーである、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の塗工用ダイ。
【請求項７】
被塗工体に塗料を塗布する請求項１乃至６のいずれか１項に記載の塗工用ダイと、
前記塗工用ダイへ前記塗料を供給する供給装置と、を備える、塗工装置。
【国際調査報告】
2020137273.tif 000010
2020137273.tif 000011
2020137273.tif 000012
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