CN116159720A - 间歇阀及间歇涂布装置 - Google Patents

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Abstract

间歇阀包括：阀主体，其在内部具有流入室、供给室以及返回室，该流入室具有上游端、第1下游端和第2下游端，且罐与上游端连接，该供给室与第1下游端和模具连接，该返回室与第2下游端和罐连接；活塞，其能够在阀主体内切换第1位置和第2位置；供给阀，其在活塞处于第1位置时允许涂料从流入室向供给室的流通，在活塞处于第2位置时切断该流通；以及回流阀，其在活塞处于第1位置时切断涂料从流入室向返回室的流通，在活塞处于第2位置时允许该流通。供给阀的阀直径(D1)为回流阀的阀直径(D2)的1.53倍以上。

Description

间歇阀及间歇涂布装置
本申请是申请号为2020800304867、申请日为2020年4月24日、发明名称为间歇阀及间歇涂布装置的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及间歇阀及间歇涂布装置。
背景技术
近年来，随着电动汽车(EV)、混合动力车(HV)、插电式混合动力车(PHV)等的普及，二次电池的出货增加。特别是，锂离子二次电池的出货增加。一般的二次电极以正极板、负极板、隔板及电解液作为主要构成要素。正极板、负极板这样的电极板具有在由金属箔构成的集电体的表面上层叠有电极活性物质的构造。
以往，作为这样的电极板的制造方法，已知有使用间歇涂布装置在长条的金属箔的表面上间歇地涂布电极浆料的方法，该间歇涂布装置包括：喷出混合有活性物质及溶剂的电极浆料的模具(die)；以及切换向模具的电极浆料的供给和非供给的间歇阀(例如，参照专利文献1)。
[在先技术文献]
[专利文献]
专利文献1：日本特开2006-51407号公报
发明内容
为了实现二次电池的品质提高，当然要求提高间歇涂布中的电极浆料的涂布精度。另一方面，随着二次电池的出货增加，存在希望缩短电极板的制造时间的要求。但是，如果为了缩小电极板的制造时间而在金属箔上高速地间歇涂布电极浆料，则电极浆料的涂布精度有可能降低。
本发明鉴于以上状况而完成，其目的在于提供一种提高间歇涂布中的涂料的涂布精度的技术。
本发明的一个方案是切换向模具的涂料的供给和非供给的间歇阀，该模具从贮存涂料的罐向被涂布体涂布涂料。该间歇阀包括：阀主体，其在内部具有流入室、供给室以及返回室，该流入室具有上游端、第1下游端和第2下游端，且罐与上游端连接，该供给室与第1下游端和模具连接，返回室与第2下游端和罐连接；活塞，其能够在阀主体内切换第1位置和第2位置；供给阀，其被固定于活塞，在活塞处于第1位置时允许涂料从流入室向供给室的流通，在活塞处于第2位置时切断该流通；以及回流阀，其被固定于活塞，在活塞处于第1位置时切断涂料从流入室向返回室的流通，在活塞处于第2位置时允许该流通，供给阀的阀直径为回流阀的阀直径的1.53倍以上。
本发明的其他方案是间歇涂布装置。该间歇涂布装置包括：贮存涂料的罐；在被涂布体上涂布涂料的模具；以及切换向模具的涂料的供给和非供给的上述方案的间歇阀。
此外，以上构成要素的任意组合、以及将本发明的表现在方法、装置、系统等之间进行转换的方案作为本发明的方案也是有效的。
根据本发明，能够提高间歇涂布中的涂料的涂布精度。
附图说明
图1是实施方式的间歇涂布装置的示意图。
图2是示意性地表示间歇阀的剖视图。
[附图标记说明]
1间歇涂布装置
2模具
4间歇阀
6罐
16被涂布体
18涂料
22阀主体
22a第2平面部
24活塞
26供给阀
26a第1平面部
28回流阀
38流入室
38a上游端
38b第1下游端
38c第2下游端
40供给室
42返回室
具体实施方式
以下，基于优选的实施方式并参照附图来说明本发明。实施方式不限定发明而是例示，并非实施方式所述的所有的特征及其组合都是发明的本质内容。对各附图所示的相同或同等的构成要素、构件、处理标注相同的附图标记，并适当省略重复的说明。另外，为了易于说明，各图所示的各部的比例尺、形状被方便地设定，只要没有特别提及，就不作限定性的解释。另外，在本说明书或权利要求中使用“第l”、“第2”等用语的情况下，只要没有特别提及，则该用语不表示任何顺序或重要度，而是用于区别某个构成和其他构成的用语。另外，在各附图中，在说明实施方式的基础上，对不重要的构件的一部分省略显示。
图1是实施方式的间歇涂布装置的示意图。间歇涂布装置1包括模具2、间歇阀4、罐6、泵8、输送管路10、返回管路12以及模具供给管路14。
模具2是在被涂布体16上涂布涂料18的器具。本实施方式的间歇涂布装置1用于二次电池的电极板的制造。二次电池的电极板是在集电体上涂布电极浆料并使其干燥的片状的电极素材。因此，在本实施方式中，被涂布体16是二次电池的集电体，涂料18是二次电池的电极浆料。集电体例如为金属箔。电极浆料例如为正极活性物质或负极活性物质与溶剂的混合物。在一般的锂离子二次电池的情况下，正极的电极板是在铝箔上涂布包含钴酸锂、磷酸铁锂等正极活性物质的浆料而制作的。另外，负极的电极板是在铜箔上涂布包含石墨等负极活性物质的浆料而制作的。
模具2以喷出口84与支承辊20的周面隔开规定的间隔而相对的方式配置。被涂布体16通过支承辊20的旋转而被连续地输送到支承辊20与喷出口84相对的位置。
在模具2上经由模具供给管路14连接有间歇阀4。间歇阀4是切换向模具2的涂料18的供给和非供给的机构。间歇涂布装置1在涂料18被供给到模具2的期间，能够从模具2向被涂布体16喷出涂料18。在间歇阀4上经由输送管路10和返回管路12连接有罐6。
罐6贮存涂料18。在输送管路10中设有泵8，通过泵8的驱动从罐6向间歇阀4输送涂料18。间歇阀4将从罐6供给的涂料18经由模具供给管路14供给到模具2。或者，间歇阀4使从罐6供给的涂料18经由返回管路12返回罐6。
通过间歇阀4向模具2供给涂料18，能够从模具2喷出涂料18而在被涂布体16上形成涂料18的涂布部18a。另外，间歇阀4使涂料18返回罐6，由此能够停止来自模具2的涂料18的喷出，而在被涂布体16上形成涂料18的未涂布部16a。即，通过间歇阀4，能够对被涂布体16间歇涂布涂料18。未涂布部16a用于电极的中心引线的粘贴等。
图2是示意性地表示间歇阀4的剖视图。间歇阀4包括阀主体22、活塞24、供给阀26以及回流阀28。阀主体22是所谓的缸，在上表面具有能够滑动地插通活塞24的第1开口30，在侧面具有连接输送管路10的第2开口32，连接返回管路12的第3开口34以及连接供给管路14的第4开口36。此外，在本实施方式的说明中，为了方便，将第1开口设于上表面，将第2开口32～第4开口36设于侧面，但间歇阀4的形态没有特别限定。
另外，阀主体22在内部具有流入室38、供给室40以及返回室42。流入室38是一个端部侧分支成2个的大致T字状的室，具有上游端38a、第1下游端38b和第2下游端38c。在上游端38a经由第2开口32连接输送管路10。即，上游端38a连接罐6。涂料18从上游端38a流入流入室38内，在流入室38内向第1下游端38b和第2下游端38c流动。
在第1下游端38b连接供给室40。在供给室40经由第4开口36连接模具供给管路14。即，供给室40与模具2连接。在流入室38内流动并到达第1下游端38b的涂料18，经由供给室40和模具供给管路14向模具2流动。因此，流入室38和供给室40构成将罐6与模具2相连的涂料18的流路的一部分。
在第2下游端38c连接返回室42。在返回室42经由第3开口34连接返回管路12。即，返回室42与罐6连接。在流入室38内流动并到达第2下游端38c的涂料18，经由返回室42和返回管路12向罐6流动。因此，流入室38和返回室42构成涂料18在罐6与间歇阀4之间循环的流路的一部分。
阀主体22的第1开口30、第1下游端38b和供给室40连结的第1连结部44、以及第2下游端38c和返回室42连结的第2连结部46以在直线上排列的方式配置。第1开口30、第2连结部46以及第1连结部44依次排列。活塞24是棒状构件，一端侧插通于第1开口30、第2连结部46以及第1连结部44。
在活塞24的第1连结部44的附近固定供给阀26。在活塞24的第2连结部46附近固定回流阀28。供给阀26与回流阀28在活塞24的轴向X(活塞24的轴心延伸的方向)上的二者的间隔以比第1连结部44与第2连结部46的间隔大的方式配置。本实施方式的供给阀26、回流阀28、第1连结部44的开口以及第2连结部46的开口分别从轴向X观察为圆形。
活塞24相对于阀主体22在轴向X上位移，由此能够在阀主体22内切换第1位置和第2位置。活塞24在比处于第2位置时更进入阀主体22内时，记作第1位置，在比处于第1位置时更从阀主体22内退出时，记作第2位置。图2中以实线图示了处于第2位置时的活塞24、供给阀26以及回流阀28。另外，活塞24处于第1位置时的供给阀26和回流阀28以虚线图示。
在活塞24处于第1位置时，在供给阀26与第1连结部44之间形成间隙，流入室38与供给室40被连通。另一方面，在活塞24处于第2位置时，供给阀26嵌合于第1连结部44，流入室38与供给室40被切断。因此，供给阀26在活塞24处于第1位置时允许涂料18从流入室38向供给室40的流通，在活塞24处于第2位置时切断涂料18从流入室38向供给室40的流通。
另外，在活塞24处于第1位置时，回流阀28嵌合于第2连结部46，流入室38与返回室42被切断。另一方面，在活塞24处于第2位置时，在回流阀28与第2连结部46之间形成间隙，流入室38与返回室42被连通。因此，回流阀28在活塞24处于第1位置时切断涂料18从流入室38向返回室42的流通，在活塞24处于第2位置时允许涂料18从流入室38向返回室42的流通。
因此，间歇阀4在活塞24处于第1位置时，记作向模具2供给涂料18的第1状态，在活塞24处于第2位置时，记作停止向模具2供给涂料18的第2状态。具体而言，间歇阀4处于第1状态时，活塞24处于第1位置，因此流入室38与供给室40被连通，流入室38与返回室42被切断。因此，从输送管路10流入到流入室38的涂料18经由供给室40和模具供给管路14而被供给到模具2。另一方面，在间歇阀4处于第2状态时，活塞24处于第2位置，因此流入室38与供给室40被切断，流入室38与返回室42被连通。因此，从输送管路10流入到流入室38的涂料18经由返回室42和返回管路12而返回罐6。
活塞24通过与向阀主体22外突出的端部连结的驱动部(未图示)来切换第1位置和第2位置。驱动部由伺服电动机等电动机、将电动机和活塞24连结的曲柄机构等构成。此外，驱动部也可以是气缸等电动机之外的公知的驱动源。
活塞24在从第1位置向第2位置位移时，向从供给室40退出的方向移动。因此，活塞24的位于供给室40内的部分的体积减少。由此，供给室40内成为负压，涂料18的一部分从模具2逆流。另外，在随着活塞24的位移供给阀26向接近第1连结部44的方向位移时，通过供给阀26将涂料18的一部分引入流入室38侧。由此，也导致涂料18的一部分从模具2逆流。通过该涂料18的逆流，在停止从模具2喷出涂料18时，能够抑制涂料18从喷出口84滴落。即，能够得到回吸效果。
在本实施方式中，供给阀26的尺寸比回流阀28的尺寸大。具体而言，供给阀26的阀直径D1为回流阀28的阀直径D2的1.53倍以上。即，供给阀26的阀直径D1相对于回流阀28的阀直径D2的比例(D1/D2：以下适当将该比例称为阀直径比)为1.53以上。另外，阀直径比优选为1.81以上，更优选为2.00以上。在本实施方式中，各阀的阀直径D1、D2是在各阀中与活塞24的轴向X正交的方向的尺寸最大的部分的大小。
通过将供给阀26和回流阀28的尺寸以阀直径比成为1.53以上的方式进行设定，能够增加通过回吸效果从模具2拉回的涂料18的量(以下适当将该量称为回吸量)，防止涂料18向未涂布部16a飞散。
本发明人等分别使用阀直径比为约1.52的参考例的间歇阀和阀直径比为2.00的实施例的间歇阀4实施了间歇涂布。并且，根据参考例和实施例，对飞散到未涂布部16a的涂料18的量(面积)通过公知的图像解析进行测定，对二者进行了比较。其结果，在将参考例中的涂料18向未涂布部16a的飞散量设为1时，确认到实施例中的飞散量减少至0.67。
另外，本发明人等使用参考例的间歇阀，将涂料的流量(流速)设定为3.2L/分钟并实施了间歇涂布。另外，使用实施例的间歇阀4，将涂料的流量设定为4.0L/分钟并实施了间歇涂布。其结果，在使用参考例的间歇阀的间歇涂布中，观察到涂料18向未涂布部16的飞散。另一方面，在使用实施例的间歇阀4的间歇涂布中，尽管增大了流量，但与参考例相比，确认到涂料18的飞散量减少。另外，参考例的间歇阀中的回吸量为0.17mL，实施例的间歇阀4中的回吸量为0.22mL。
一般地，如果涂料18的流速上升，则相对于活塞24从第1位置向第2位置的位移的阻力增大。因此，供给阀26难以关闭，涂料18容易飞散到未涂布部16a。尽管具有这种倾向，根据本实施方式，也能够增大回吸量，抑制涂料18向未涂布部16的飞散。此外，本发明人等认识到，至少将阀直径比比参考例增大，即如果将阀直径比设为1.53以上，则能够实现回吸量的增大和涂料18的飞散抑制。
另外，本实施方式的供给阀26在朝向第1下游端38b侧的面上具有沿与活塞24的轴向X正交的方向延伸的第1平面部26。另外，阀主体22具有在活塞24处于第2位置时与第1平面部26a面接触的第2平面部22a。从轴向X观察，第1平面部26a和第2平面部22a位于第1下游端38b的外侧。另外，第1平面部26a朝向上方，第2平面部22a朝向下方，相互对置。
通过设置第1平面部26a，在活塞24从第1位置向第2位置位移时，能够将更多的涂料18引入流入室38侧。由此，能够更可靠地增大回吸量。另外，在活塞24处于第2位置的状态下，通过第1平面部26a与第2平面部22a进行面接触，能够抑制涂料18从流入室38向供给室40的漏出。
另外，在活塞24从第2位置向第1位置位移时，在第1下游端38b的外周形成由第1平面部26a与第2平面部22a划分的窄幅的(随之，流路阻力大的)流路。由此，在活塞24从第2位置位移到第1位置的瞬间，能够抑制大量的涂料18从流入室38流入供给室40。另外，在活塞24从第2位置向第1位置位移时，能够由低1平面部26a承受从流入室38向供给室40流出的涂料18的液压。由此，能够使供给阀26更高精度地追随活塞24的位移。其结果，能够更高精度地切换向模具2的涂料18的供给和非供给。
另外，供给阀26在朝向第1下游端38b侧的面中的比第1平面部26a靠活塞24侧的区域，具有向第1下游端38b侧突出的凸部26b。在活塞24处于第2位置的状态下，凸部26b嵌入第1下游端38b。由此，能够进一步抑制涂料18从流入室38向供给室40的漏出。
另外，供给阀26在朝向第1下游端38b侧的面的外缘部具有锥部26c，锥部26c在与轴向X正交的方向上以随着朝向供给阀26的外侧而从第2平面部22a分离的方式倾斜。在本实施方式的间歇阀4中，第2开口32与第4开口36的高度位置大致一致。因此，供给室40从第1连结部44沿水平方向延伸后，在与活塞24错开的位置向上方延伸而与第4开口36连结。因此，如果供给阀26的阀直径D1增大，则在供给室40从水平方向向铅垂方向弯折的部位，供给阀26的外缘部向供给室40的中央侧伸出，有可能阻碍涂料18的流动。相对于此，通过设置锥形部26c，能够减轻供给室40内的涂料18的流动被供给阀26阻碍的情况。
如上述说明，本实施方式的间歇阀4是切换向模具2的涂料18的供给和非供给的机构，该模具2从贮存涂料18的罐6向被涂布体16涂布涂料18。间歇阀4包括阀主体22、活塞24、供给阀26以及回流阀28。阀主体22在内部具有流入室38、供给室40以及返回室42，该流入室38具有上游端38a、第1下游端38b和第2下游端38c，且罐6与上游端38a连接，该供给室40与第1下游端38b和模具2连接，该返回室42与第2下游端38c和罐6连接。活塞24能够在阀主体22内切换第1位置和第2位置。供给阀26被固定于活塞24，在活塞24处于第1位置时允许涂料18从流入室38向供给室40的流通，在活塞24处于第2位置时切断该流通。回流阀28被固定于活塞24，在活塞24处于第1位置时切断涂料18从流入室38向返回室42的流通，在活塞24处于第2位置时允许该流通。供给阀26的阀直径D1被设定为回流阀28的阀直径D2的1.53倍以上。
通过将供给阀26的阀直径D1设为回流阀28的阀直径D2的1.53倍以上，能够增大活塞24从第1位置向第2位置位移时的涂料18的回吸量，从而抑制涂料18向未涂布部16a的飞散。由此，不会导致间歇阀4以及间歇涂布装置1的构造的复杂化，能够提高涂料18的涂布精度。另外，能够保持涂料18的涂布精度，并实现间歇涂布的高速化。因此，根据本实施方式，能够实现电极板的制造时间缩短和品质维持的兼顾。
另外，本实施方式的供给阀26在朝向第1下游端38b侧的面上具有沿与活塞24的轴向X正交的方向延伸的第1平面部26。另外，阀主体22具有在活塞24处于第2位置时与第1平面部26a面接触的第2平面部22a。通过供给阀26具有第1平面部26a，能够更可靠地增大回吸量。因此，能够进一步提高涂料18的涂布精度。另外，通过第1平面部26a和第2平面部22a，能够抑制涂料18从流入室38向供给室40的漏出。因此，能够进一步提高涂布18的涂布精度。
另外，通过第1平面部26a和第2平面部22a，能够抑制在供给阀26的开阀时涂料18的流量瞬间增大。由此，在间歇阀4从第2状态切换为第1状态时，能够抑制涂料18从模具2的喷出量急剧增大。因此，抑制涂布部18a的膜厚在与未涂布部16a的边界区域增大，从而能够使涂布部18a的膜厚均匀化。
如果涂布部18a的膜厚均匀化，则在涂料18的涂布工序后的冲压加工中，能够对涂布部18a的整体更可靠地进行冲压。由此，能够提高涂布部18a整体的密度，或能够使涂布部18a整体密合于被涂布体16。其结果，能够抑制涂布部18a的局部的电池性能降低或从被涂布体16剥离。另外，通过由第1平面部26a承受从流入室38向供给室40流出的涂料18的液压，能够使供给阀26更高精度地追随活塞24的位移。由此，能够更高精度地切换向模具2的涂料18的供给和非供给，能够进一步提高涂料18的涂布精度。
间歇涂布装置1包括：贮存涂料18的罐6；连接罐6与间歇阀4的输送管路10和返回管路12；以及从设于输送管路10的罐6向间歇阀4输送涂料18的泵8。涂料18在间歇阀4处于第2状态时，经由返回管路12返回泵6。由此，在停止从模具2喷出涂料18的状态下，也能够继续向间歇阀供给涂料18。因此，由于能够始终驱动泵8，因此能够实现间歇涂布装置1的系统构成的简化。
以上，详细地说明了本发明的实施方式。上述实施方式仅是示出了实施本发明时的具体例的方式。实施方式的内容并不限定本发明的技术范围，在不脱离权利要求的范围所规定的发明的思想的范围内，能够进行构成要素的变更、追加、削除等多种设计变更。施加了设计变更的新的实施方式兼具所组合的实施方式及变形的各自的效果。在上述实施方式中，关于能够进行这样的设计变更的内容，标注了“本实施方式的”、“在本实施方式中”等标记进行强调，但没有这样的标记的内容也允许设计变更。以上构成要素的任意组合作为本发明的方式也是有效的。附图的剖面上标注的阴影线并非限定标注有因阴影线的对象的材质。
在实施方式中，第2开口32与第4开口36的高度位置一致，供给室40在从第1连结部44到第4开口36的过程中折弯，但第4开口36也可以位于比第2开口32靠下方处，供给室40也可以从第1连结部44沿水平方向呈直线状地延伸。

Claims (8)

1.一种间歇阀，是切换向模具的涂料的供给和非供给的间歇阀，所述模具从贮存所述涂料的罐向被涂布体涂布所述涂料，
包括：阀主体，其在内部具有流入室以及供给室，所述流入室具有上游端和第1下游端，且所述罐与所述上游端连接，所述供给室与所述第1下游端和所述模具连接，
活塞，其能够在所述阀主体内切换第1位置和第2位置，以及
供给阀，其被不能相对于所述活塞移动地固定于所述活塞，在活塞处于所述第1位置时允许所述涂料从所述流入室向所述供给室的流通，在所述活塞处于所述第2位置时切断该流通。
2.如权利要求1所述的间歇阀，其中，
所述流入室还具有第2下游端，所述阀主体在内部还具有与所述第2下游端和所述罐连接的返回室。
3.如权利要求2所述的间歇阀，其中，
所述间歇阀还包括回流阀，所述回流阀被固定于所述活塞，在所述活塞处于所述第1位置时切断所述涂料从所述流入室向所述返回室的流通，在所述活塞处于所述第2位置时允许该流通。
4.如权利要求3所述的间歇阀，其中，
所述供给阀的阀直径比所述回流阀的阀直径大。
5.如权利要求4所述的间歇阀，其中，
所述供给阀的阀直径为所述回流阀的阀直径的1.53倍以上。
6.如权利要求1至5的任意一项所述的间歇阀，其中，
所述供给阀在朝向所述第1下游端侧的面上具有沿与所述活塞的轴向正交的方向延伸的第1平面部；
所述阀主体具有在所述活塞处于所述第2位置时与所述第1平面部面接触的第2平面部。
7.如权利要求1至5的任意一项所述的间歇阀，其中，
所述被涂布体是二次电池的集电体；
所述涂料是二次电池的电极浆料。
8.一种间歇涂布装置，包括：
贮存涂料的罐，
在被涂布体上涂布所述涂料的模具，以及
如权利要求1至7的任意一项所述的间歇阀，其切换向所述模具的所述涂料的供给和非供给。
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