JP2018080908A - 乾燥装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱の影響を受けることなくシート状体を安定して搬送できる乾燥装置を提供する。【解決手段】乾燥装置であって、複数のローラ１２と、駆動シャフト２６と、第１マグネットギヤ２８と第２マグネットギヤ３０を備え、一の駆動シャフト２６に第１マグネットギヤ２８と第２マグネットギヤ３０を介して係合する複数のローラ１２を、ローラ取付板１８に回転自在に支持してローラユニット１０を構成し、ローラユニット１０の搬送方向における一方側の端部３２が固定された固定端とされ、他方側の端部３４が固定されない自由端とされる。【選択図】図３

Description

本発明は、乾燥装置に関し、特に、車両に搭載される電池用電極を構成する集電箔であって電極材料を溶媒に溶かしてスラリー状にしたペーストを塗布したシート状の集電箔を乾燥させる乾燥装置に関する。

例えば、リチウムイオン二次電池の電極（正極及び負極）は、電極材料である活物質及びバインダ樹脂や増粘剤等を溶媒に溶かしてスラリー状にしたペーストを、アルミ箔や銅箔などの集電箔上に塗布し、このようにペーストを塗布したシート状の集電箔を乾燥させることによって製造される。

そして、前記のようにペーストを塗布したシート状の集電箔を乾燥させるときには、乾燥炉の内部にて集電箔を搬送させながら乾燥させる。このとき、集電箔を搬送させる方式としては、搬送にノズルを使用する浮上搬送が考えられる。しかし、浮上搬送では、熱風の吹き付けや乾燥炉内の熱風の流れによって集電箔のバタつきが発生し、電極材料が集電箔から剥離したり、均一に乾燥出来ないこと等が起こるおそれがある。

その他、集電箔を搬送させる方式としては、搬送用の駆動ローラを使用するローラ搬送が考えられる。このようなローラ搬送の一例として、特許文献１には、塗布装置の搬送用のローラ（駆動ローラ）と乾燥炉内の搬送用のローラ（駆動ローラ）とを段違いに配置して、乾燥炉内にて集電箔（極板）を搬送しながら乾燥させる技術が開示されている。

特開２０１０−２３２１２３号公報

しかしながら、特許文献１の技術のようなローラ搬送では、乾燥炉内の搬送用のローラを１つのみ配置しているに過ぎないので、集電箔のローラへの保持力が十分に得られないおそれがある。そのため、乾燥処理に必要な熱風を集電箔に与えることによって、あるいは、乾燥炉内の熱風の流れによって、集電箔のバタつきが発生して集電箔の搬送が不安定になり、電極材料が集電箔から剥離したり、均一に乾燥出来ない等のおそれがある。また、集電箔の熱膨張等によりローラの回転速度と集電箔の搬送速度とにズレが生じた際にローラと集電箔とが擦れて、電極材料が集電箔から剥離する等のおそれがある。

また、特許文献１の技術のように乾燥炉内に１つのローラのみを配置するのではなく複数のローラを配置する場合には、複数のローラ間の平行度が熱によって変化して、集電箔の搬送が不安定になり、乾燥装置の乾燥稼働率が安定しないおそれがある。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、熱の影響を受けることなくシート状体を安定して搬送できる乾燥装置を提供すること、を目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明の一態様は、搬送方向に長い形状をなすシート状体を乾燥させる乾燥装置であって、前記搬送方向に沿って配置され、軸回りに回転して前記シート状体を支持しつつ搬送し、その回転軸の方向から見た側面視にて略アーチ状をなすように配置された複数のローラと、前記搬送方向に伸び、その長手方向に沿った軸回りに回転駆動され、前記複数のローラの配置に対応して略アーチ状とされており、前記複数のローラとの間で動力伝達を行う駆動シャフトと、回転軸の方向が異なる前記ローラと前記駆動シャフトとの間で回転方向を変換しつつ動力伝達を行う動力伝達部材とを備え、一の駆動シャフトに前記動力伝達部材を介して係合する複数のローラを、一のローラ支持体に回転自在に支持してローラユニット機構を構成し、前記ローラユニット機構の搬送方向における一方側の端部が固定された固定端とされ、他方側の端部が固定されない自由端とされること、を特徴とする。

この態様によれば、複数のローラをアーチ状に配置することでシート状体のローラへの保持力を向上させることができる。そのため、乾燥処理に必要な熱風をシート状体に与えながらシート状体を搬送する際に、シート状体のバタつきを抑制できる。また、乾燥炉内の熱風の流れによってシート状体のバタつきが発生することも抑制できる。したがって、シート状体を安定して搬送することができる。なお、ローラは、駆動ローラであっても、従動ローラであってもよい。

また、ローラユニット機構の搬送方向における一方側の端部を固定するので、加熱条件下においてローラユニット機構は一定方向のみ熱膨張する。そのため、複数のローラを連結してユニット化するに際して、熱の影響を受けても複数のローラ間の平行度が低下することを抑制できる。したがって、熱の影響を受けることなくシート状体を安定して搬送できる。

上記態様においては、前記一の駆動シャフトの複数が軸結合部材により搬送方向に連結され、複数の一の駆動シャフト毎に前記ローラユニット機構が構成されており、複数のローラユニット機構が略アーチ状に配置されること、が好ましい。

上記態様においては、前記動力伝達部材は、前記複数のローラと各々に同軸に取り付けられた第１動力伝達部材と、前記第１動力伝達部材と各々に搬送方向の位置に対応させて駆動シャフトに同軸に取り付けられた第２動力伝達部材とを備え、前記第１動力伝達部材と前記第２動力伝達部材とは、非接触で動力伝達を行うこと、が好ましい。

上記態様においては、前記第１動力伝達部材は第１マグネットギヤであり、前記第２動力伝達部材は第２マグネットギヤであり、これらのギヤは磁力を介して動力伝達を行うこと、が好ましい。

上記態様においては、前記ローラは、外側を覆うケーシングと、ケーシング内側に配設された軸受とを備え、前記軸受は、ローラの回転軸に取り付けられる内輪と、ケーシングに取り付けられる外輪とを備え、前記内輪および回転軸と前記外輪およびケーシングとの間に回転差を生じ得るようにされること、が好ましい。

本発明に係る乾燥装置によれば、熱の影響を受けることなくシート状体を安定して搬送できる。

乾燥装置の全体概要図である。 ローラユニットの上面図である。 ローラユニットの正面図である。 ローラユニットの側面図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 図３の領域αを拡大した図である。 一方の端部周辺の拡大斜視図である。 一方の端部周辺の拡大側面図である。 他方の端部周辺の拡大斜視図である。 他方の端部周辺の拡大側面図である。 ノズルの説明図である。

次に、本発明に係る乾燥装置の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

まず、本実施例の乾燥装置１の構成と作用について説明する。ここで、図１は、乾燥装置１の全体概要図である。また、図２はローラユニット１０の上面図であり、図３はローラユニット１０の正面図であり、図４はローラユニット１０の側面図であり、図５は図２のＡ−Ａ断面図である。

乾燥装置１は、図１に示すように、シート状体の集電箔Ｗを、乾燥炉内において複数のローラユニット１０（ここでは、一例として３個のローラユニット１０）により搬送しながら乾燥させる。なお、集電箔Ｗの上面には、前工程において、電極材料である活物質及びバインダ樹脂や増粘剤等を溶媒に溶かしてスラリー状にしたペーストを塗布している。

ローラユニット１０は、図２〜図５に示すように、ローラ１２と、ローラ軸１４と、ベアリング１６と、ローラ取付板１８と、ローラ取付板２０と、ベアリング２２と、支持フレーム２４と、駆動シャフト２６と、第１マグネットギヤ２８と、第２マグネットギヤ３０などを備える。

ローラ１２は、駆動ローラであり、集電箔Ｗの下面側に当接する外形形状が円筒状となっている。なお、ローラ１２は、集電箔Ｗの下面側に当接する外形形状を中央が凸状に湾曲した樽状としてもよく、このとき、樽状の湾曲面には、円弧曲面、楕円曲面、連続多角形曲面などが該当する。

ローラ取付板１８とローラ取付板２０は、各々のローラ１２についてベアリング２２を備える。そして、ベアリング２２にてローラ軸１４を回転可能な状態で支持することにより、ローラ取付板１８とローラ取付板２０は、複数のローラ１２を回転自在に保持する。このようなローラ取付板１８とローラ取付板２０は、支持フレーム２４により支持される。

第１マグネットギヤ２８は、ローラ軸１４の一端部に取り付けられており、ローラ軸１４と一体的に回転する。また、第２マグネットギヤ３０は、駆動シャフト２６に取り付けられており、駆動シャフト２６と一体的に回転する。なお、第１マグネットギヤ２８と第２マグネットギヤ３０とは、所定のクリアランスδをあけて配置される。

本実施例では、ローラユニット１０は、複数のローラ１２を集電箔Ｗの下面側を支持する位置に所定の間隔で配置して連結する。そして、ローラユニット１０は、図３や図６に示すように、複数のローラ１２を集電箔Ｗの搬送方向について側面視でアーチ状に配置する。ここで、アーチ状とは、中央部が上方向に凸な曲線形状であり、例えば円弧状が含まれるが、円弧状に特に限定されるものではない。なお、図６は、図３の領域αを拡大した図である。また、図２や図３においては、ローラユニット１０は６個のローラ１２を連結するが、ローラ１２を連結する数は特に限定されるものではなく、３個〜５個のローラ１２を連結する例や、７個以上のローラ１２を連結する例も考えられる。

また、本実施例では、ローラユニット１０の片方端を乾燥炉に固定する。具体的には、ローラユニット１０における複数のローラ１２を配置した方向の一方の端部３２（集電箔Ｗの搬送方向の下流側の端部）を乾燥炉に固定する一方で、ローラユニット１０における複数のローラ１２を配置した方向の他方の端部３４（集電箔Ｗの搬送方向の上流側の端部）を乾燥炉に固定せずに解放する。

さらに具体的には、図７や図８に示すように、端部３２は、乾燥炉の支持部材Ｓ２に固定される。詳しくは、ローラユニット１０（ローラ取付板１８）の溝３６と支持部材Ｓ２とは嵌まり合っており、支持部材Ｓ２はローラユニット１０にネジ３８で止められている。これにより、端部３２は、乾燥炉に固定される。

一方、図９や図１０に示すように、端部３４は、集電箔Ｗの搬送方向について移動可能である。詳しくは、ローラユニット１０（ローラ取付板１８）の溝４０と支持部材Ｓ１とは嵌まり合っており、支持部材Ｓ１はローラユニット１０にネジ４２で止められている。しかし、ネジ４２がローラユニット１０の長孔４４に挿入されているので、端部３４は集電箔Ｗの搬送方向について移動可能である。そして、端部３４の移動は、溝４０によって案内される。

なお、図７や図９では、駆動シャフト２６などを省略して図示している。

また、ローラユニット１０の一方の端部３２を乾燥炉に固定せずに解放する一方で、ローラユニット１０の他方の端部３４を乾燥炉に固定してもよい。

そして、乾燥装置１は、図１に示すように、複数のローラユニット１０を各々間隔を空けてアーチ状に配置する。ローラユニット１０は、１つの駆動シャフト２６で複数のローラ１２を保持している。そして、複数のローラユニット１０に対応して、複数の駆動シャフト２６は、軸結合部材４６（ユニバーサルジョイント、自在継手）（図１参照）により連結されている。

なお、図１においては、３個のローラユニット１０を示しているが、３個のローラユニット１０を各々、３個の乾燥炉に個別に配置することとしてもよい。また、図１においては、３個のローラユニット１０を示しているが、ローラユニット１０の数は特に限定されるものではなく、１個または２個のローラユニット１０を配置する例や、４個以上のローラユニット１０をアーチ状に配置する例も考えられる。

また、図５に示すように、ローラユニット１０においては、各ローラ１２に対し、駆動シャフト２６と第２マグネットギヤ３０と第１マグネットギヤ２８とベアリング２２とローラ軸１４とベアリング１６などから構成されるアキューム搬送機構を採用する。このアキューム搬送機構では、駆動シャフト２６からの駆動力が、第２マグネットギヤ３０と第１マグネットギヤ２８とローラ軸１４を介して、ローラ１２に伝達される。これにより、ローラ１２が回転して、ローラ１２により集電箔Ｗを搬送することができる。

なお、図１１に示すように、乾燥装置１において、詳しくは、集電箔Ｗを乾燥させる熱
風を噴射するノズル４８が設けられている。

以上のような構成の乾燥装置１は、シート状の集電箔Ｗをローラユニット１０のローラ１２により搬送しながら、乾燥炉の上方に連続的に設けられた不図示の送風口から熱風を集電箔Ｗの上面に向かって排出するとしてもよい。このようにして、乾燥装置１は、集電箔Ｗを搬送しながら、集電箔Ｗの上面に塗布された塗膜を乾燥させる。なお、乾燥させた集電箔Ｗは、不図示の巻き取り装置に巻き取られる。

以上のように本実施例によれば、搬送方向に長い形状をなす集電箔Ｗを乾燥させる乾燥装置１であって、前記搬送方向に沿って配置され、軸回りに回転して集電箔Ｗを支持しつつ搬送し、その回転軸の方向から見た側面視にて略アーチ状をなすように配置された複数のローラ１２と、前記搬送方向に伸び、その長手方向に沿った軸回りに回転駆動され、複数のローラ１２の配置に対応して略アーチ状とされており、複数のローラ１２との間で動力伝達を行う駆動シャフト２６と、回転軸の方向が異なるローラ１２と駆動シャフト２６との間で回転方向を変換しつつ動力伝達を行う第１マグネットギヤ２８と第２マグネットギヤ３０を備え、一の駆動シャフト２６に第１マグネットギヤ２８と第２マグネットギヤ３０を介して係合する複数のローラ１２を、ローラ取付板１８，２０に回転自在に支持してローラユニット１０を構成し、ローラユニット１０の搬送方向における一方側の端部３２が固定された固定端とされ、他方側の端部３４が固定されない自由端とされる。

このように、複数のローラ１２をアーチ状に配置することで、各ローラ１２と集電箔Ｗ下面との接触面積が大きくなるので、集電箔Ｗのローラ１２への保持力を向上させることができる。そのため、乾燥処理に必要な熱風を集電箔Ｗに与えながら集電箔Ｗを搬送する際に、集電箔Ｗのバタつきを抑制できる。また、乾燥炉内の熱風の流れによって集電箔Ｗのバタつきが発生することも抑制できる。したがって、集電箔Ｗを安定して搬送することができ、製品の歩留まりが向上する。

また、ローラユニット１０における複数のローラ１２を配置した方向の一方の端部３２のみを固定するので、乾燥炉内の加熱条件下においてローラユニット１０は他方の端部３４方向の一定方向にのみ熱膨張する。そのため、複数のローラ１２を連結してユニット化するに際して、乾燥炉内の加熱条件下において、複数のローラ１２間の平行状態が確保されるので、複数のローラ１２間の平行度が低下することを抑制できる。したがって、熱の影響を受けることなくローラユニット１０により集電箔Ｗの安定した搬送を維持することができ、乾燥装置１の乾燥稼働率の安定効果が得られる。

また、一の駆動シャフト２６の複数が軸結合部材４６により搬送方向に連結され、複数の一の駆動シャフト２６毎にローラユニット１０が構成されており、複数のローラユニット１０が略アーチ状に配置される。これにより、複数のローラユニット１０を用いて集電箔Ｗを搬送するときに、集電箔Ｗを広範囲に湾曲させながら搬送することができる。そのため、集電箔Ｗの広範囲にてローラ１２への保持力を向上させることができるので、集電箔Ｗを確実に安定して搬送することができる。

また、複数のローラユニット１０を各々間隔を空けて配置するので、乾燥炉内の加熱条件下において、ローラユニット１０の熱膨張によって各々のローラユニット１０が互いに干渉しない。そのため、集電箔Ｗを安定して搬送することができる。

また、動力伝達部材は、複数のローラ１２と各々に同軸に取り付けられた第１マグネットギヤ２８と、第１マグネットギヤ２８と各々に搬送方向の位置に対応させて駆動シャフト２６に同軸に取り付けられた第２マグネットギヤ３０とを備え、第１マグネットギヤ２８と第２マグネットギヤ３０とは、非接触で動力伝達を行う。

また、第１マグネットギヤ２８と第２マグネットギヤ３０は、磁力を介して動力伝達を行う。

また、ローラ１２は、外側を覆うケーシング１５と、ケーシング１５の内側に配設されたベアリング１６とを備え、ベアリング１６は、ローラ１２のローラ軸１４に取り付けられる内輪１６ａと、ケーシング１５に取り付けられる外輪１６ｂとを備え、内輪１６ａおよびローラ軸１４と外輪１６ｂおよびケーシング１５との間に回転差を生じ得るようにされる。

このようにして、ローラ１２に対し図５に示すアキューム搬送機構を採用するので、集電箔Ｗの熱膨張や搬送速度の加減速によりローラ１２の回転速度と集電箔Ｗの搬送速度にズレが生じることを抑制できる。すなわち、複数のローラ１２間において、ベアリング２２の回転抵抗差によりローラ軸１４の回転速度差が生じても、ベアリング１６を使用することでローラ１２の回転速度を調整できるので、個々のローラ１２の回転速度を一定にすることができる。そのため、ローラ１２と集電箔Ｗとの擦れが生じない。したがって、集電箔Ｗの上面に塗布された塗膜の塗布状態を維持することができ、製品の歩留まりが向上する。

また、ローラユニット１０により複数のローラ１２をユニット化するので、各ローラ１２のアキューム搬送機構において、第１マグネットギヤ２８と第２マグネットギヤ３０との間の所定のクリアランスを管理しやすくなる。

なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。上記において、ローラ１２は駆動ローラとすることを前提に説明したが、本発明はローラ１２を従動ローラとする例にも適用できる。

本発明は、例えば電気自動車やハイブリッド車等に用いるリチウムイオン二次電池に好適な電極の製造における乾燥装置として利用できる。

１ 乾燥装置
１０ ローラユニット
１２ ローラ
１４ ローラ軸
１５ ケーシング
１６ ベアリング
１６ａ 内輪
１６ｂ 外輪
１８ ローラ取付板
２０ ローラ取付板
２２ ベアリング
２４ 支持フレーム
２６ 駆動シャフト
２８ 第１マグネットギヤ
３０ 第２マグネットギヤ
３２ 端部
３４ 端部
３６ 溝
３８ ネジ
４０ 溝
４２ ネジ
４４ 長孔
４６ 軸結合部材
４８ ノズル
δ クリアランス
Ｗ 集電箔
Ｓ１ 支持部材
Ｓ２ 支持部材

Claims (4)

1. 搬送方向に長い形状をなすシート状体を乾燥させる乾燥装置であって、
   前記搬送方向に沿って配置され、軸回りに回転して前記シート状体を支持しつつ搬送し、その回転軸の方向から見た側面視にて略アーチ状をなすように配置された複数のローラと、
   前記搬送方向に伸び、その長手方向に沿った軸回りに回転駆動され、前記複数のローラの配置に対応して略アーチ状とされており、前記複数のローラとの間で動力伝達を行う駆動シャフトと、
   回転軸の方向が異なる前記ローラと前記駆動シャフトとの間で回転方向を変換しつつ動力伝達を行う動力伝達部材とを備え、
   一の駆動シャフトに前記動力伝達部材を介して係合する複数のローラを、一のローラ支持体に回転自在に支持してローラユニット機構を構成し、
   前記ローラユニット機構の搬送方向における一方側の端部が固定された固定端とされ、他方側の端部が固定されない自由端とされる、
   乾燥装置。
2. 前記一の駆動シャフトの複数が軸結合部材により搬送方向に連結され、複数の一の駆動シャフト毎に前記ローラユニット機構が構成されており、
   複数のローラユニット機構が略アーチ状に配置される、
   請求項１に記載の乾燥装置。
3. 前記動力伝達部材は、前記複数のローラと各々に同軸に取り付けられた第１動力伝達部材と、前記第１動力伝達部材と各々に搬送方向の位置に対応させて駆動シャフトに同軸に取り付けられた第２動力伝達部材とを備え、
   前記第１動力伝達部材と前記第２動力伝達部材とは、非接触で動力伝達を行う
   請求項１または請求項２に記載の乾燥装置。
4. 前記第１動力伝達部材は第１マグネットギヤであり、前記第２動力伝達部材は第２マグネットギヤであり、これらのギヤは磁力を介して動力伝達を行う
   請求項３に記載の乾燥装置。

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