KR20240041929A - 반응 장치, 반응 시스템, 재료 제조 시스템, 전지용 재료 제조 시스템, 전지 제조 시스템, 반응 생성물 제조 방법, 전지용 재료 제조 방법 및 전지 제조 방법 - Google Patents

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나오키 우에다
사토루 나카무라
켄이치 후루키
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더 재팬 스틸 워크스 엘티디
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Abstract

반응 장치(10)에 있어서, 반응로(100)는, 통 형상이며, 일단측에 공급되는 원료를 받아들이는 공급구를 갖고 타단측에 반응 생성물의 송출구를 갖는다. 온도 제어 영역(110)은, 가열 장치 또는 냉각 장치를 포함하고, 공급구와 송출구 사이의 중간부에 있어서의 소정의 위치의 반응로의 온도를 제어한다. 스크류(120)는, 반응로의 일단측에서 타단측에 걸쳐 연신함으로써, 공급구에서 공급된 원료를 송출구를 향해 반송 가능하게 회전한다. 제1 유체 제어 영역(130)은, 중간 부분에서의 소정의 영역에 있어서 반응로로 제1 유체를 통과시키기 위한 제1 유체 입구 및 제1 유체 출구를 포함한다. 제2 유체 제어 영역(140)은, 중간부에 있어서의 제1 유체 제어 영역과는 다른 영역에 있어서 제2 유체를 통과시키기 위한 제2 유체 입구 및 제2 유체 출구를 포함한다.

Description

반응 장치, 반응 시스템, 재료 제조 시스템, 전지용 재료 제조 시스템, 전지 제조 시스템, 반응 생성물 제조 방법, 전지용 재료 제조 방법 및 전지 제조 방법
본 발명은 반응 장치, 반응 시스템, 재료 제조 시스템, 전지용 재료 제조 시스템, 전지 제조 시스템, 반응 생성물 제조 방법, 전지용 재료 제조 방법 및 전지 제조 방법에 관한 것이다.
분입체 형상의 원료에 대해 소정의 분위기를 부여함으로써 원하는 제품을 제조하기 위한 반응 장치가 존재한다. 예를 들면, 일반적으로는 로터리 킬른(rotary kiln)이라 불리는 반응 장치는, 중심축을 중심으로 회전하는 중공의 반응로를 가열하고, 이 반응로에 재료를 전동시키면서 통과시킴으로써 원하는 제품을 제조한다. 또한, 예를 들면 롤러 허스 킬른(roller hearth kiln)이라 불리는 반응 장치는, 터널형 반응로에 원료나 워크를 통과시킴으로써 원하는 제품을 제조한다. 또한, 그 밖에도 다양한 반응 장치가 개발되고 있다.
예를 들면, 특허문헌 1은 이하의 반응 장치에 대하여 개시하고 있다. 반응 장치는, 압력 반응 용기가 되는 스크류 피더 본체와, 스크류 피더 본체 내에 촉매를 도입하는 촉매 공급부와, 스크류 피더 본체 내에 저급 탄화수소를 도입하는 저급 탄화수소 공급부를 갖는다. 또한, 이 반응 장치는, 생성된 나노 탄소를 이송하는 스크류와, 스크류에 의해 이송되는 촉매와 나노 탄소를 송출하는 고체 송출부와, 생성된 수소를 피더 본체 밖으로 송출하는 기체 송출부를, 갖는다.
일본 특허공개공보 제2006-290682호
그러나, 예를 들어 연속식 로터리 킬른은, 노(爐) 내의 축방향의 온도를 미세하게 제어할 수 없다. 또한 롤러 허스 킬른은, 분입체 형상의 원료를 칼집에 넣어 반송하기 때문에, 노 내의 원료를 교반하는 기능이 없다. 그리고 또한 상술한 스크류를 이용한 반응 장치는 스크류 피더의 입구에서 도입하는 재료 및 촉매에 의한 반응이 1종류만이다. 따라서, 원하는 제품을 제조하면서 복수의 반응을 시키고 싶은 경우에는 장치가 복잡하고 관리가 번잡해진다.
본 개시는, 이러한 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 원하는 제품을 효율적으로 제조하는 반응 장치 등을 제공하는 것이다.
본 개시에 따른 반응 장치는, 반응로, 온도 제어 영역, 스크류, 제1 유체 제어 영역 및 제2 유체 제어 영역을 갖는다. 반응로는, 통형상이며, 일단측에 공급되는 원료를 받아들이는 공급구를 갖고 타단측에 반응 생성물의 송출구를 갖는다. 온도 제어 영역은, 가열 장치 또는 냉각 장치를 포함하고, 공급구와 송출구 사이의 중간 부분에서의 소정 위치의 반응로의 온도를 제어한다. 스크류는, 반응로의 일단측으로부터 타단측에 걸쳐 연신함으로써, 공급구에서 공급된 원료를 송출구를 향해 반송 가능하게 회전한다. 제1 유체 제어 영역은, 중간부에서의 소정의 영역에 있어서 반응로로 제1 유체를 통과시키기 위한 제1 유체 입구 및 제1 유체 출구를 포함한다. 제2 유체 제어 영역은, 중간부에서의 제1 유체 제어 영역과는 다른 영역에 있어서 제2 유체를 통과시키기 위한 제2 유체 입구 및 제2 유체 출구를 포함한다.
본 개시에 따른 반응 생성물 제조 방법은, 이하의 방법을 반응 장치가 실행한다. 반응 장치는 통 형상의 반응로이며, 일단측에 공급되는 원료를 받아들이는 공급구를 갖고 타단측에 반응 생성물의 송출구를 갖는다. 반응 장치는, 반응로의 일단측에서 타단측에 걸쳐 연신하는 스크류에 의해 원료를 송출구를 향해 반송한다. 반응 장치는 반응로에서의 공급구와 송출구 사이의 중간부에 있어서의 소정 위치의 온도를 제어한다. 반응 장치는 중간부에 설치된 제1 유체 제어 영역에 있어서 제1 유체를 반응로로 통과시킨다. 반응 장치는, 중간부에 있어서 제1 유체 제어 영역과는 다른 제2 유체 제어 영역에서 제2 유체를 반응로로 통과시킨다. 반응 장치는, 제2 유체 제어 영역을 통과한 반응 생성물을 송출구로부터 송출한다.
본 개시에 따른 전지용 재료 제조 방법은, 이하의 방법을 전지용 재료 제조 장치가 실행한다. 전지용 재료 제조 장치는, 일단측에 공급되는 원료를 받아들이는 공급구를 갖고, 타단측에 반응 생성물의 송출구를 갖는 통 형상의 반응로에, 공급구로부터 소정의 원료를 받아들인다. 전지용 재료 제조 장치는, 반응로의 일단측으로부터 타단측에 걸쳐 연신하는 스크류에 의해 원료를 송출구를 향해 반송한다. 전지용 재료 제조 장치는, 반응로에서의 공급구와 송출구 사이의 중간부에 있어서의 소정의 위치의 온도를 제어한다. 전지용 재료 제조 장치는, 중간부에 설치된 제1 유체 제어 영역에 있어서 제1 유체를 반응로에 통과시킨다. 전지용 재료 제조 장치는, 제1 유체 제어 영역과는 다른 중간부에 설치된 제2 유체 제어 영역에 있어서 제2 유체를 반응로에 통과시킨다. 전지용 재료 제조 장치는, 송출구로부터 반응 생성물을 송출한다. 전지용 재료 제조 장치는, 송출된 반응 생성물과, 바인더 수지와, 고체 전해질을 혼련하여 연속적으로 압출함으로써 혼련물을 제조한다. 전지용 재료 제조 장치는, 혼련물을 시트 형태로 성형하여 전지용 재료를 제조한다.
본 발명에 따르면, 원하는 제품을 효율적으로 제조하는 반응 장치 등을 제공할 수 있다.
도 1은, 실시의 형태 1에 따른 반응 장치의 측면도이고,
도 2는, 실시의 형태 1에 따른 반응 장치의 블록도이고,
도 3은, 반응 장치에 의해 실행되는 처리의 흐름도이고,
도 4는, 실시의 형태 2에 따른 반응 장치의 측면도이고,
도 5는, 실시의 형태 2에 따른 반응로의 단면도이고,
도 6은, 실시의 형태 3에 따른 반응 시스템의 구성도이고,
도 7은, 실시의 형태 4에 따른 반응 시스템의 구성도이고,
도 8은, 실시의 형태 5에 따른 반응 시스템의 구성도이고,
도 9는, 실시의 형태 6에 따른 전지용 재료 제조 시스템의 구성도이다.
이하, 본 발명의 실시의 형태를 통해 본 발명을 설명하는데, 특허청구의 범위에 관련한 발명을 이하의 실시형태에 한정하는 것은 아니다. 또한, 실시형태에서 설명하는 모든 구성이 과제를 해결하기 위한 수단으로서 필수적인 것은 아니다. 설명의 명확성을 위해, 이하의 기재 및 도면은 적절히 생략 및 간략화되어 있다. 또한, 각 도면에 있어서, 동일한 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 필요에 따라서 중복 설명은 생략한다.
<실시의 형태 1>
도 1을 참조하면서, 실시의 형태 1에 따른 반응 장치의 주요 구성에 관해서 설명한다. 도 1은, 실시의 형태 1에 따른 반응 장치(10)의 측면도이다. 도면에 나타내는 반응 장치(10)는 이해를 용이하게 하기 위해 일부를 잘라낸 상태로 도시되어 있다. 반응 장치(10)는, 예를 들면 분입체(粉粒體) 형태의 원료에 소정의 물리적인 자극 등의 조건을 부여함으로써 반응 생성물을 제조하기 위한 장치이다. 원료나 반응 생성물의 종류나 상태는 특별히 제한되지 않지만, 리튬을 성분의 하나로 포함하는 금속 산화물이나 금속 황화물과 같은 무기물이어도 좋고, 탄화수소와 같은 유기물이어도 좋다. 또한, 원료나 반응 생성물의 형상이나 크기는 특별히 제한되지 않지만, 형상이 괴상(塊狀)인 경우의 대각선 길이는, 바람직하게는 0.1㎜~50㎜이며, 더욱 바람직하게는 1~20㎜이다. 그리고 또한, 원료나 반응 생성물의 형상이 괴상인 경우, 대각선 길이의 비율(애스펙트 비)은, 바람직하게는 1∼10이고, 더욱 바람직하게는 1.3∼1.8이다. 반응 장치(10)는 주요 구성으로서, 반응로(100), 온도 제어 영역(110), 스크류(120), 제1 유체 제어 영역(130) 및 제2 유체 제어 영역(140)을 갖는다.
반응로(100)는, 통 형상의 노(爐)로서, 일단측에 공급되는 원료를 받아들이는 공급구(101)를 갖고, 타단측에 반응 생성물의 송출구(102)를 갖는다. 또한, 반응로(100)는 공급구(101)와 송출구(102) 사이에 중간부를 갖는다. 반응로(100)는, 노 내에 있어서 반응 생성물을 제조할 때에 생기는 온도 변화나, 노 내에 공급되는 물질과의 접촉을 허용 가능한 재질에 의해 형성된다. 예를 들면, 반응로(100)는, 니켈이나 크롬을 주성분으로 한 합금이나 알루미나를 포함하는 세라믹스에 의해 형성될 수 있다. 또한, 예를 들면 스크류(120)는, 니켈이나 크롬을 주성분으로 한 합금이나 알루미나를 포함하는 세라믹스에 의해 형성될 수 있다.
도 1에 나타내는 반응 장치(10)는, 수평 방향으로 모로 누워 배치되고, 좌측 상단부에 공급구(101)를 갖고, 우측 하단부에 송출구(102)를 갖는다. 도 1에 나타낸 반응로(100)는, 공급구(101)로부터 원료(R10)를 받는다. 반응 장치(10)는, 반응로(100)의 내부에 설치된 스크류(120)를 회전시킴으로써, 반응로(100)가 받아들인 원료(R10)를 송출구(102)를 향해 추진시킨다. 즉, 반응로(100)에 공급된 원료(R10)는, 중간부를 통과하여 송출구(102)를 향한다. 반응 장치(10)는, 반응로(100)의 중간부에 원료(R10)을 통과시킴으로써 원료(R10)로부터 반응 생성물(R11)을 제조한다. 그리고, 반응로(100)는, 제조한 반응 생성물(R11)을 송출구(102)로부터 송출한다.
온도 제어 영역(110)은, 온도 제어 장치, 즉 가열 장치 또는 냉각 장치를 포함하고, 공급구(101)와 송출구(102) 사이의 중간부에 있어서의 소정의 위치의 반응로의 온도를 제어한다. 도 1에 나타내는 온도 제어 영역(110)은, 반응로(100)의 중간부에 있어서 통 형상의 반응로(100) 주위를 둘러싸도록 가열 장치를 가진다. 가열 장치는 예를 들면 시즈 히터(sheath heater), 코일 히터 또는 세라믹 히터와 같은 온도 제어 가능한 임의의 히터를 포함한다. 가열 장치는, 예를 들면 상온으로부터 800도 정도의 범위의 가열을 행한다. 또한, 온도 제어 영역(110)은, 반응로(100)의 중간부의 영역마다, 후술하는 스크류(120)의 축 방향을 따라, 상이한 온도를 설정할 수 있다. 예를 들면, 온도 제어 영역(110)은 후술하는 제1 유체 제어 영역(130)이나 제2 유체 제어 영역(140)에 있어서 원료(R10)에 주는 온도 변화를 제어할 수 있다.
또한, 온도 제어 영역(110)은, 가열 장치 또는 냉각 장치를 제어하기 위한 제어 장치를 포함할 수 있다. 예를 들면, 온도 제어 영역(110)은, 반응로(100)의 소정 위치에 온도를 감시하기 위한 온도계를 가지고 있어도 좋다. 또한, 반응로(100)는, 예를 들면 가열 장치가 전류를 흘림으로써 가열하는 원리를 갖는 경우에는, 전류값을 감시함으로써 온도 제어를 행해도 된다.
또한, 온도 제어 영역(110)은, 예를 들면 물이나 오일을 순환시킴으로써 가열 또는 냉각을 행하는 구성을 갖고 있어도 된다. 또한, 온도 제어 영역(110)은, 예를 들면 펠티에 소자 등을 이용하여 냉각을 행하는 구성을 갖고 있어도 좋다. 상술한 구성에 의해, 온도 제어 영역(110)은, 반응로(100)에 있어서 스크류(120)의 축 방향을 따라 다양한 온도 분포를 설정할 수 있다.
스크류(120)는, 반응로(100)의 일단측에서 타단측에 걸쳐 연신함으로써, 공급구(101)에서 공급된 원료(R10)를 송출구(102)를 향해 반송 가능하게 회전한다. 도 1에 나타내는 스크류(120)는, 좌우 방향으로 연신하는 축의 주위에 나선 모양의 볼록부(121)가 형성되어 있다. 이 볼록부(121)가 원료(R10)와 접촉하면서 회전함에 따라, 스크류(120)는 원료(R10)를 도 1의 좌측에서 우측을 향해 반송한다.
또한, 도 1에 나타내는 볼록부(121)의 형상은 일례이며, 볼록부(121)의 형상은 이것에 한정되지 않는다. 볼록부(121)는 반응로(100)의 영역마다 다른 형상을 가지고 있어도 좋다. 보다 구체적으로는, 예를 들면 볼록부(121)는 나선의 피치가 변할 수 있다. 또한, 볼록부(121)의 나선 형상은, 1줄이 아닌 2줄일 수 있다. 또한, 볼록부(121)는 나선 형상이 아닌 부분을 가질 수 있다. 이에 의해 반응 장치(10)는, 반응로(100)의 내부에 존재하는 물체가 이동하는 속도나 이동할 때의 거동 등을 영역마다 설정할 수 있다. 보다 구체적으로는, 예를 들면 반응 장치(10)는, 반응로(100)에서의 물체를 반송, 교반, 혼합, 혼련 또는 분쇄한다.
스크류(120)는, 반응로(100)의 양단부에 있어서 각각 피봇 가능하게(pivotally) 지지되어 있다. 또한 도 1에 나타내는 스크류(120)는, 공급구(101) 측에 있어서 구동 장치(150)에 접속되어 있다. 구동 장치(150)는, 모터 등의 소정의 회전 기구를 갖고, 스크류(120)를 회전시킨다. 구동 장치(150)는, 스크류(120)의 회전수를 변속 가능하게 설정된 것이어도 좋다. 이 경우, 구동 장치(150)는, 회전수가 변동 가능한 모터이어도 되고, 회전수가 일정한 모터와, 감속비가 변경 가능한 감속기를 조합시킨 것이어도 좋다.
제1 유체 제어 영역(130)은, 중간부에서의 소정의 영역에 있어서 반응로(100)로 제1 유체를 통과시키기 위한 제1 유체 입구(131) 및 제1 유체 출구(132)를 포함한다. 제1 유체 제어 영역(130)은 반응로(100)에 있어서, 공급구(101)와 제2 유체 제어 영역(140) 사이에 설치되어 있다. 제1 유체 입구(131)는 제1 유체 공급관(133)에 접속하고, 제1 유체 공급관(133)에서 공급되는 제1 유체를 반응로(100)에 공급한다. 또한, 제1 유체 공급관(133)은 제1 유체의 유량을 조정하기 위한 제1 밸브(134)를 포함한다. 제1 유체 출구(132)는, 제1 유체 제어 영역(130)의 유체를 반응로(100) 밖으로 배출하기 위한 구멍이다.
상기 구성에 의해, 반응 장치(10)는, 제1 유체 제어 영역(130)에 있어서 원료(R10)와 제1 유체를 반응시켜서 중간물을 생성한다. 또한 반응 장치(10)는, 반응 후의 유체를 제1 유체 제어 영역(130) 밖으로 배출한다. 또한, 반응 장치(10)는, 스크류(120)가 회전하면서 원료(R10) 내지 반응 생성물을 반송하고, 그리고 또한 제1 유체를 접촉시킴으로써, 제1 유체에 의한 반응을 촉진할 수 있다. 또, 제1 유체는, 기체일 수도 있고, 액체일 수도 있다.
제2 유체 제어 영역(140)은, 중간 부분에서의 제1 유체 제어 영역(130)과는 다른 영역에 있어서 제2 유체를 통과시키기 위한 제2 유체 입구(141) 및 제2 유체 출구(142)를 포함한다. 즉, 제2 유체 제어 영역(140)은, 제1 유체 제어 영역(130)과는 다른 영역에 있어서, 제1 유체 제어 영역(130)과 동등한 구성을 가질 수 있다.
제2 유체 제어 영역(140)은, 반응로(100)에 있어서, 제1 유체 제어 영역(130)과 송출구(102) 사이에 설치되어 있다. 제2 유체 입구(141)는 제2 유체 공급관(143)에 접속하고, 제2 유체 공급관(143)에서 공급되는 제2 유체를 반응로(100)에 공급한다. 또한, 제2 유체 공급관(143)은 제2 유체의 유량을 조정하기 위한 제2 밸브(144)를 포함한다. 제2 유체 출구(142)는, 제2 유체 제어 영역(140)의 유체를 반응로(100) 밖으로 배출하기 위한 구멍이다.
상술한 구성에 의해, 반응 장치(10)는, 제2 유체 제어 영역(140)에 있어서 제1 유체 제어 영역(130)을 통과한 후의 중간물과 제2 유체를 반응시켜서 반응 생성물(R11)을 생성한다. 또한 반응 장치(10)는, 반응 후의 유체를 제2 유체 제어 영역(140) 밖으로 배출한다. 또한, 제2 유체는, 기체일 수도 있고, 액체일 수도 있다.
이상, 반응 장치(10)의 구성에 관해서 설명했지만, 실시의 형태 1에 관한 반응 장치(10)는, 상술한 구성에 한정되지 않는다. 예를 들면, 스크류(120)는 1이상이면 2이상일 수도 있다. 즉, 반응 장치(10)는, 평행하게 배치된 복수의 스크류(120)를 가질 수 있다.
반응로(100)의 스크류(120)의 축과 직교하는 평면에서의 단면 형상은 뢸로의 정폭 도형으로 정의되는 조합을 갖는 것이어도 좋다. 이 경우, 스크류(120)의 볼록부(121)의 단면 형상은, 륄로의 정폭 도형에 대응한 복수의 원호를 조합시킨 형상을 갖는다. 예를 들면, 반응로(100) 내부의 단면 형상이 원형인 경우에는, 스크류(120)의 단면 형상은 3개의 원호로 구성된 륄로 정폭 도형을 갖는다.
반응로(100)는 수평 방향으로 평행하게 모로 누워 배치되는 것에 한정되지 않고, 수평면에 대하여 소정의 각도를 갖고, 반응로(100)는 사면을 갖는 것이어도 좋다. 반응 장치(10)는, 중간부에 있어서 제1 유체 제어 영역(130)과 제2 유체 제어 영역(140)을 갖고 있지만, 또 다른 유체를 통과시키기 위한 구성을 갖고 있어도 좋다. 즉, 반응 장치(10)는, 3이상의 유체 제어 영역을 가질 수 있다. 또한, 상술한 반응 장치(10)는, 후술하는 제어 장치에 의해 제어된다.
이어서, 도 2를 참조하여 반응 장치(10)의 기능에 관해서 설명한다. 도 2는, 실시의 형태 1에 따른 반응 장치(10)의 블록도이다. 반응 장치(10)는 도 1에서 나타낸 구성에 더하여, 제어 장치(200), 온도 제어 장치(210), 제1 유체 제어 장치(230), 제2 유체 제어 장치(240) 및 정보 입출력부(250)를 가지고 있다.
제어 장치(200)는, CPU(Central Processing Unit)나 MCU(Micro Controller Unit) 등의 연산 장치를 포함하는 회로 기판이다. 제어 장치(200)는 온도 제어 장치(210), 제1 유체 제어 장치(230), 제2 유체 제어 장치(240) 및 정보 입출력부(250) 각각과 통신 가능하게 접속하여, 이것의 구성을 각각 제어한다. 제어 장치(200)는 회로 기판에 실장된 하드웨어 및 소프트웨어에 의해 그 기능을 실현한다.
제어 장치(200)는 주요 기능 구성으로서, 전체 제어부(201), 온도 제어부(202), 스크류 회전 제어부(203), 제1 유체 제어부(204), 제2 유체 제어부(205), IF 제어부(206) 및 기억부(207)를 갖는다. 제어 장치(200)가 갖는 이들의 기능 구성은, 일체가 된 것이어도 좋고 분리된(discrete) 것이어도 좋다. 또한, 제어 장치(200)가 갖는 이들의 기능 구성은, 별개의 복수의 장치가 연동함으로써 실현되어도 좋다.
전체 제어부(201)는, 제어 장치(200)가 갖는 각 기능 구성에 접속하여, 이들 기능의 전체 동작을 제어한다. 예를 들면, 전체 제어부(201)는, 온도 제어부(202)로부터 공급되는 온도의 상태에 따라서 스크류 회전 제어부(203)에 동작의 지시를 내리는 등의 동작을 행할 수 있다.
온도 제어부(202)는, 온도 제어 장치(210)에 접속하여, 온도 제어 영역(110)에서의 반응로(100)의 온도를 제어한다. 온도 제어부(202)는, 가열 장치 및 냉각 장치 중 적어도 어느 한쪽을 갖는다. 또한, 온도 제어부(202)는, 온도를 제어하기 위한 1이상의 온도계를 가질 수 있다.
스크류 회전 제어부(203)는, 구동 장치(150)에 접속하여, 구동 장치(150)의 동작을 제어한다. 스크류 회전 제어부(203)는, 예를 들면 구동 장치(150)가 갖는 모터를 구동하기 위한 모터 구동 회로를 가질 수 있다. 또한, 스크류 회전 제어부(203)는, 모터의 회전수를 감시하기 위한 회전 센서를 가질 수 있다.
제1 유체 제어부(204)는, 제1 유체 제어 영역(130)에 있어서의 제1 유체의 흐름을 제어한다. 보다 구체적으로는, 제1 유체 제어부(204)는 제1 유체 제어 장치(230)에 접속하여, 제1 유체 제어 장치(230)의 동작을 제어한다. 제1 유체 제어 장치(230)는 제1 유체를 압송하기 위한 제1 밸브(134)를 포함한다. 제2 유체 제어부(205)는, 제2 유체 제어 영역(140)에 있어서의 제2 유체의 흐름을 제어한다. 보다 구체적으로는, 제2 유체 제어부(205)는 제2 유체 제어 장치(240)에 접속하여 제2 유체 제어 장치(240)의 동작을 제어한다. 제2 유체 제어 장치(240)는 제2 유체를 압송하기 위한 제2 밸브(144)를 포함한다.
IF 제어부(206)(IF = Interface)는, 정보 입출력부(250)에 접속하여 정보 입출력부(250)를 통해서 사용자와의 정보를 교환하기 위한 인터페이스이다. 즉, IF 제어부(206)는, 정보 입출력부(250)를 통해서 사용자로부터의 조작을 접수하고, 접수한 조작에 관련한 정보를, 제어 장치(200)의 각 구성에 적절하게 공급한다. 또한 IF 제어부(206)는, 정보 입출력부(250)가 갖는 표시부의 상태를 제어한다.
기억부(207)는, 플래시 메모리나 SSD(Solid State Drive) 등의 불휘발성 메모리를 포함하는 기억 장치이다. 기억부(207)는 반응 장치(10)가 본 개시에서의 기능을 실현하기 위한 프로그램을 격납하고 있다. 또한 기억부(207)는 휘발성 메모리를 포함하고, 제어 장치(200)가 동작할 때에 소정의 정보를 일시적으로 격납한다. 정보 입출력부(250)는, 예를 들면 사용자로부터의 조작을 접수하기 위한 버튼, 스위치 또는 터치 패널 등을 갖는다. 또한, 정보 입출력부(250)는, 사용자에게 정보를 제시하기 위한 디스플레이 장치 등을 포함한다.
이상, 반응 장치(10)의 기능 블록에 관해서 설명했다. 반응 장치(10)는 상술한 구성에 의해, 받아들인 원료(R10)를 스크류(120)에 의해 반송하고, 반응로(100)의 온도를 제어하여, 제1 유체 제어 영역(130) 및 제2 유체 제어 영역(140)에서의 분위기를 제어한다.
이어서, 도 3을 참조하여, 반응 장치(10)가 실행하는 반응 생성물의 제조 방법(반응 생성물 제조 방법)에 관해서 설명한다. 도 3은, 반응 장치(10)가 실행하는 처리의 흐름도이다. 도 3에 나타내는 흐름도는, 예를 들면 반응 장치(10)에 대해 원료(R10)의 공급을 개시함으로써 개시된다.
우선, 반응 장치(10)는, 공급구(101)로부터 소정의 원료(R10)를 받아들인다(단계 S11).
다음으로, 반응 장치(10)의 제어 장치(200)는, 온도 제어부(202)를 통해서 반응로(100)의 온도 제어 영역(110)의 가열 장치 또는 냉각 장치를 구동함으로써 온도를 제어한다(단계 S12).
다음으로, 반응 장치(10)의 제어 장치(200)는, 스크류 회전 제어부(203)를 통해서 구동 장치(150)를 구동한다. 이에 따라, 구동 장치(150)는 스크류(120)를 회전시킨다. 그리고, 스크류(120)는, 받아들인 원료(R10)를 송출구(102)를 향해서 반송한다(단계 S13).
다음으로, 반응 장치(10)의 제어 장치(200)는, 제1 유체 제어부(204)를 통해서 제1 유체 제어 영역(130)을 통과하는 제1 유체의 흐름을 제어한다(단계 S14).
다음으로, 반응 장치(10)의 제어 장치(200)는, 제2 유체 제어부(205)를 통해서 제2 유체 제어 영역(140)을 통과하는 제2 유체의 흐름을 제어한다(단계 S15).
다음으로, 반응 장치(10)는, 제2 유체 제어 영역(140)을 통과한 반응 생성물(R11)을 송출구(102)로부터 송출한다(단계 S16).
이상, 반응 장치(10)가 실행하는 반응 방법에 관해서 설명했다. 상술한 방법은, 반응 장치(10)가 원료(R10)로부터 반응 생성물(R11)을 제조하고, 제조된 반응 생성물(R11)을 배출할 때까지의 흐름에 따라 나타내어져 있다. 그러나, 반응 장치 (10)는, 예를 들면 단계 S12에서의 온도 제어를, 단계 S11 전부터 실행하고 있어도 좋다. 또한, 예를 들면 반응 장치(10)는, 단계 S14와 단계 S15를 동시에 개시해도 좋다.
이상, 실시의 형태 1에 관해서 설명했다. 또한, 상술한 반응 장치(10)에 있어서, 반응 장치(10)는, 2개의 유체 제어 영역(제1 유체 제어 영역(130) 및 제2 유체 제어 영역(140))을 갖고 있지만, 반응 장치(10)는 3개 이상의 유체 제어 영역을 가져도 좋다. 또한 반응 장치(10)는, 스크류(120)의 축 방향을 따라 복수의 온도 제어 영역(110)을 가지고 있어도 좋다. 상술한 반응 장치(10)는, 공급구(101)로부터 받아들인 원료(R10)에 대해, 중간부에 있어서 복수의 유체를 별개로 접촉시킨다. 또한 반응 장치(10)는, 중간부에 있어서, 스크류(120)의 축 방향을 따라서 반응로(100)의 온도 제어를 행한다. 그리고 또한, 반응 장치(10)는, 반응로(100) 내부의 물체를 반송하여, 교반이나 혼련 등의 물리적인 자극을 부여할 수 있다. 반응 장치(10)는 상술한 분위기 제어, 온도 제어 및 물리 제어를, 동시에 그리고 정확하게 수행할 수 있다. 따라서, 실시의 형태 1에 의하면, 원하는 제품을 효율적으로 제조하는 반응 장치 등을 제공할 수 있다.
<실시의 형태 2>
다음으로, 실시의 형태 2에 대하여 설명한다. 도 4는, 실시의 형태 2에 따른 반응 장치(20)의 측면도이다. 도 4에 나타내는 반응 장치(20)는, 스크류(120)의 구성이 도 1에 나타내는 반응 장치(10)와 다르다. 또한, 반응 장치(20)는, 제1 유체 제어 영역(130) 및 제2 유체 제어 영역(140)이, 반응로(100)로부터 강제적으로 유체를 배출하기 위한 강제 배출 기구를 포함하는 점이 도 1에 나타내는 반응 장치(10)와 다르다. 그리고 또한, 반응 장치(20)는, 기류 교반 영역(160)을 갖는 점이 반응 장치(10)와 다르다.
본 실시의 형태에 따른 스크류(120)는, 볼록부(121)의 구성이 도 1에 나타내는 스크류(120)와 다르다. 스크류(120)는, 원료를 반송하기 위한 볼록부의 피치가 이송 방향으로 변화하는 구조를 갖는다. 도 2에 나타내는 스크류(120)는, 제1 유체 제어 영역(130)에서의 볼록부(121)의 피치(즉, 스크류 피치)가 거리 D1이고, 제2 유체 제어 영역(140)에서의 볼록부(121)의 스크류 피치가 거리 D2이다. 또한 거리 D1은 거리 D2보다 크다. 즉, 스크류(120)는, 제2 유체 제어 영역(140)에 대응하는 스크류 피치가, 제1 유체 제어 영역(130)에 대응하는 스크류 피치보다 작다. 이에 따라, 반응 장치(20)는, 제2 유체 제어 영역(140)에서의 물체의 반송 속도를, 제1 유체 제어 영역(130)에서의 물체의 반송 속도보다 느리게 설정한다.
또한, 반응 장치(20)의 스크류(120)는, 원료를 체류, 교반, 혼합, 혼련 또는 분쇄할 목적으로 이송 방향과의 사이에 0도~180도의 범위의 각도를 이루는 면 또는 배열을 갖는 볼록부를 가질 수 있다. 도 4에 나타내는 스크류(120)는, 제2 유체 제어 영역(140)과 송출구(102) 사이에 교반부(122)를 갖는다. 교반부(122)는 이송 방향에 평행한, 즉 이송 방향에 대해 0도의 각도를 이루는 복수의 볼록부를 갖는다.
도 5를 참조하여 교반부(122)에 대하여 설명한다. 도 5는, 실시의 형태 2에 따른 반응로의 단면도이다. 도 5에 나타내는 단면도는, 도 4의 V-V 단면을 나타낸 것이다. 도 5에는 반응로(100)의 내부에 배치된 교반부(122)가 나타내어져 있다. 교반부(122)는 스크류(120)의 축의 중심 C로부터 방사상으로 복수의 볼록부가 형성되어 있다. 또한 교반부(122)는 중심 C를 회전축으로서 시계 방향으로 회전한다. 이에 의해 교반부(122)는, 교반부(122)와 접촉하는 물질을 교반한다.
도 4로 되돌아 가서 반응 장치(20)에 관해서 설명을 계속한다. 반응 장치(20)는, 제1 유체 제어 영역(130)에 있어서 제1 유체 배출관(135)에 제1 강제 배출 기구(136)를 갖는다. 제1 강제 배출기구(136)는 제1 유체 출구(132)를 통해서 제1 유체 배출관(135)에 배출된 유체의 유량을 상승시키고, 이러한 유체를 강제 배출하기 위한 기구이다. 제1 강제 배출 기구(136)는, 예를 들면 모터를 포함하는 펌프이다. 이 경우, 강제 배출 기구(136)인 펌프는, 모터를 구동하여 유체를 흡인함으로써, 제1 유체 배출관(135)으로 배출된 유체의 유량을 상승시킨다. 반응 장치(20)는, 제1 밸브(134)와 제1 강제 배출 기구(136)를 가짐으로써, 제1 유체 제어 영역(130)에서의 제1 유체의 흐름을 적합하게 제어할 수 있다. 또한, 제1 강제 배출 기구(136)는, 제1 유체 제어 영역(130)으로부터 배출되는 유체를 강제적으로 배출할 수 있는 기구이면, 상술한 구성에 한정되지 않는다.
마찬가지로, 반응 장치(20)는, 제2 유체 제어 영역(140)에 있어서 제2 유체 배출관(145)에 제2 강제 배출 기구(146)를 갖는다. 제2 강제 배출 기구(146)는 제2 유체 출구(142)를 통해서 제2 유체 배출관(145)으로 배출된 유체의 유량을 상승시킨다. 제2 강제 배출 기구(146)는, 예를 들면 모터를 포함하는 펌프이다. 이 경우, 강제 배출 기구(146)인 펌프는 모터를 구동하여 유체를 흡인함으로써, 제2 유체 배출관(145)에 배출된 유체의 유량을 상승시킨다. 반응 장치(20)는, 제2 밸브(144)와 제2 강제 배출 기구(146)를 가짐으로써, 제2 유체 제어 영역(140)에서의 제2 유체의 흐름을 적합하게 제어할 수 있다. 또한, 제2 강제 배출기구(146)는, 제 2 유체 제어 영역(140)으로부터 배출되는 유체를 강제적으로 배출할 수 있는 기구이면, 상술한 구성에 한정되지 않는다.
반응 장치(20)는, 교반부(122)에 대응하는 부분에 기류 교반 영역(160)을 갖는다. 기류 교반 영역(160)은, 반응로(100)의 중간부에 있어서 반응로(100)의 내부에 기류를 발생시킨다.
기류 교반 영역(160)은 주된 구성으로서, 송풍 팬(161), 기류 제어 밸브 (162), 송풍홀(163)을 갖는다. 송풍 팬(161)은, 소정의 불활성 가스를 기류 제어 밸브(162)로 압송한다. 또한, 송풍팬(161)은, 예를 들면 가스 압축기나 압축 가스 봄베가 대체로서 사용되어도 좋다. 기류 제어 밸브(162)는 송풍 팬(161)으로부터 압송되는 불활성 가스의 유량을 제어한다. 송풍홀(163)은, 기류 제어 밸브(162)를 통해서 압송된 불활성 가스를 반응로(100)의 내부로 토출시키기 위한 구멍이다. 송풍홀(163)은 반응로(100)의 내부를 향하는 부분에 굴곡부를 포함하는 래버린스(labyrinth) 구조를 갖는다. 이에 의해, 기류 교반 영역(160)은, 기류를 발생시키면서 동시에, 토출구인 송풍홀(163)에 반응로(100)의 물체가 유입되는 것을 억제한다.
도 5를 참조하여, 기류 교반 영역(160)에 대해서 더 설명한다. 도 5에 나타내는 단면에는, 송풍홀(163)이 3개소에 배치되어 있다. 이와 같이, 기류 교반 영역(160)이 복수의 송풍홀(163)을 가지는 것에 의해, 반응 장치(20)는, 반응로(100)의 내부의 원하는 영역에 있어서, 적합하게 기류를 발생시킬 수 있다. 또한, 이에 따라 반응 장치(20)는 반응로(100)의 내부에 존재하는 물체를 적합하게 교반할 수 있다. 또한, 상술한 송풍홀(163)은, 래버린스 구조 대신에, 반응로(100)의 내부에 존재하는 물체의 입경보다 작은 소경 홀을 갖는 것이어도 된다. 이에 따라, 송풍홀(163)은, 반응로(100)의 내부에 존재하는 물체가 유입되어 오는 것을 억제할 수있다.
이상, 실시의 형태 2에 관해서 설명했지만, 반응 장치(20)의 구성은 상술한 것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 스크류(120)의 형상 또는 구성은 원료(R10)에 대해 어떠한 물리적인 자극을 주는지에 따라 다양한 패턴을 생각할 수 있다. 또한, 기류 교반 영역(160)이 배치되는 위치는 상술한 위치에 한정되지 않고, 원하는 위치로 설정될 수 있다. 실시의 형태 2에 의하면, 원하는 제품을 효율적으로 제조하는 반응 장치 등을 제공할 수 있다.
<실시의 형태 3>
다음으로, 실시의 형태 3에 관해서 설명한다. 도 6은, 실시의 형태 3에 따른반응 시스템(1)의 구성도이다. 도 6에 나타내는 반응 시스템(1)은, 2개의 반응 장치(10), 즉 제1 반응 장치(10A) 및 제2 반응 장치(10B)가 직렬로 연결된 시스템이다. 도 6에는, 제1 반응 장치(10A)와 제2 반응 장치(10B)가 연결된 상태가 모식적으로 나타내어져 있다.
도면에 나타낸 제1 반응 장치(10A)는, 제1 유체 제어 영역(130A)과 제2 유체 제어 영역(140A)을 가지고 있다. 제1 유체 제어 영역(130A)은, 제1 공급구(101A)로부터 받아들인 원료(R10)에 대해 반응 A를 부여한다. 제2 유체 제어 영역(140A)은, 반응 A를 부여함으로써 생성된 반응 생성물 A에 대해 반응 B를 부여한다. 또한, 제1 반응 장치(10A)는, 반응 B를 부여함으로써 생성된 반응 생성물 B를, 제1 송출구(102A)로부터 송출하고, 제2 반응 장치(10B)의 제2 공급구(101B)에 공급한다.
제2 반응 장치(10B)는, 제1 유체 제어 영역(130B)과, 제2 유체 제어 영역 (140B)을, 가지고 있다. 제2 반응 장치(10B)에 있어서, 제1 유체 제어 영역(130B)은 제2 공급구(101B)로부터 투입된 반응 생성물 B에 대해 반응 C를 부여한다. 제2 유체 제어 영역(140B)은, 반응 C를 부여함으로써 생성된 반응 생성물 C에 대해 반응 D를 부여한다. 또한, 제2 반응 장치(10B)는, 반응 D를 부여함으로써 생성된 반응 생성물 D를, 제2 송출구(102B)로부터 송출한다.
이상, 실시의 형태 3에 관해서 설명했다. 또한, 상술한 반응 장치(10)의 한쪽 또는 양쪽은, 물론 반응 장치(20)이어도 된다. 또한 실시의 형태 3에 따른 반응 시스템은, 3개 이상의 반응 장치(10)가 연결되는 것이어도 좋다. 이러한 구성에 의해, 실시의 형태 3에 따른 반응 시스템(1)은, 복수의 반응을 연속해서 부여할 수 있다. 또한, 이러한 구성에 의해, 실시의 형태 3에 따른 반응 시스템(1)은, 시스템 자체의 유연한 배치 및 유연한 시스템 구성을 가능하게 한다. 즉, 실시의 형태 3에 의하면, 복수의 반응을 필요로 하는 원하는 제품을 효율적으로 제조하는 반응 시스템을 제공할 수 있다.
<실시의 형태 4>
이어서, 실시의 형태 4에 관해서 설명한다. 도 7은, 실시의 형태 4에 관한 반응 시스템(2)의 구성도이다. 도 7에 나타내는 반응 시스템(2)은 주요 구성으로서, 혼련기(310), 조립기(造粒機)(320), 건조기(330), 반응 장치(10) 및 분쇄 분급기(340)를 갖는다.
혼련기(310)(혼련물 제조 장치)는, 분말 성분 A, 분말 성분 B 및 분말 성분 C를 각각 받아들이고, 받아들인 이들 분말 성분을 스크류에 의해 혼련한다. 혼련기(310)는 조립기(320)에 연결되어 있고, 혼련된 분말 성분을 조립기(320)에 공급한다.
조립기(320)는, 혼련기(310)가 혼련한 분말 성분을 받아들이고, 받아들인 분말 성분으로부터 소정 크기의 입상물(粒狀物)을 생성한다. 조립기(320)는 생성된 입상물을 건조기(330)에 공급한다. 건조기(330)는, 조립기(320)로부터 받아들인 입상물을 건조시켜서 소정의 원료를 생성한다. 그리고 또한, 건조기(330)는, 생성된 원료를 반응장치(10)에 공급한다.
반응 장치(10)는, 건조기(330)로부터 원료를 받아들이고, 받아들인 원료를 제1 유체 제어 영역(130) 및 제2 유체 제어 영역(140)에 통과시켜서, 반응 생성물을 생성한다. 반응 장치(10)는, 생성된 반응 생성물을 분쇄 분급기(340)에 공급한다. 분쇄 분급기(340)는, 반응 장치(10)로부터 반응 생성물을 받아들이고, 받아들인 반응 생성물을 분쇄하고, 추가로 분급한다. 그리고, 분쇄 분급기(340)는 분급된 제조물을 토출한다.
이상, 실시의 형태 4에 대해서 설명했다. 또한, 반응 시스템(2)의 구성은, 상술한 것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 반응 시스템(2)은, 혼련기(310), 조립기(320) 및 건조기(330) 중 어느 하나를 적어도 갖는 것어도 좋다. 또한 반응 시스템(2)은, 분쇄 분급기(340)를 포함하지 않는 것이어도 좋다. 상술한 반응 시스템(2)에 있어서, 반응 장치(10)는, 반응 장치(20)로 치환될 수 있다. 또한, 반응 장치(10)는, 실시의 형태 3에 따른 반응 시스템(1)으로 치환될 수 있다. 이상, 실시의 형태 4에 의하면, 복합적인 반응을 요하는 원하는 제품을 효율적으로 제조하는 반응 시스템을 제공할 수 있다.
<실시의 형태 5>
이어서, 실시의 형태 5에 대하여 설명한다. 도 8은, 실시의 형태 5에 따른 반응 시스템(3)의 구성도이다. 실시의 형태 5에 따른 반응 시스템(3)은, 복수의 다른 원료를 각각 받아들이는 공급구를 갖는 점이, 상술한 반응 장치와 다르다.
도 8에 기재된 반응 시스템(3)은, 반응 장치(11)와, 분쇄 분급기(340)를 갖는다. 반응 장치(11)는, 원료로서 분말 성분 A, 분말 성분 B 및 분말 성분 C를 각각 받아들인다. 즉, 실시의 형태 5에 따른 반응 장치(11)는, 반응로(100)가 일단측에 있어서 복수의 다른 원료를 각각 받아들이는 복수의 공급구를 갖는다. 보다 구체적으로는, 반응 장치(11)는, 공급구로서 제1 공급구(101A), 제2 공급구(101B) 및 제3 공급구(101C)를 각각 갖는다. 제1 공급구(101A), 제2 공급구(101B) 및 제3 공급구(101C)는, 반응로(100)의 일단측에서 제1 유체 제어 영역(130) 사이에 각각 설치되어 있다. 제1 공급구(101A), 제2 공급구(101B) 및 제3 공급구(101C)로부터 각각 공급된 분말 성분은, 스크류(120)에 의해 송출구(102)의 방향으로 반송된다. 또한, 이때, 스크류(120)는 받아들인 각각의 원료를 혼합하기 위한 형상을 가지고 있어도 좋다.
반응 장치(11)는, 받아들인 분말 성분 A, 분말 성분 B 및 분말 성분 C를 제1 유체 제어 영역(130)에 통과시키고, 또한 제2 유체 제어 영역(140)에 통과시킨다. 이에 따라, 반응 장치(11)는 반응 생성물을 생성하고, 생성된 반응 생성물을 분쇄 분급기(340)에 공급한다. 분쇄 분급기(340)는 반응 장치(11)가 생성한 반응 생성물을 받아들이고, 받아들인 반응 생성물을 분쇄하여, 추가로 분급한다. 그리고 분쇄 분급기(340)는 분급된 제조물을 토출한다.
이상, 실시의 형태 5에 관해서 설명했다. 상술한 반응 시스템(3)에 있어서, 반응 장치(11)는 기류 교반 영역(160)을 가지고 있어도 좋다. 이상, 실시의 형태 5에 의하면, 복수의 원료를 이용하여 복합적인 반응을 필요로 하는 원하는 제품을 효율적으로 제조하는 반응 시스템을 제공할 수 있다.
<실시의 형태 6>
다음으로, 실시의 형태 6에 관해서 설명한다. 도 9는, 실시의 형태 6에 관한 전지용 재료 제조 시스템(4)의 구성도이다. 도 9에 나타내는 전지용 재료 제조 시스템(4)은, 예를 들면 고체 이차 전지의 정극 시트나, 전해질 시트를 제조하기 위한 시스템이다. 전지용 재료 제조 시스템(4)은 주요 구성으로서 제1 공정 영역(P41), 제2 공정 영역(P42), 제3 공정 영역(P43) 및 제4 공정 영역(P44)을 갖는다. 즉, 전지용 재료 제조 시스템(4)은, 상술한 제1 공정, 제2 공정, 제3 공정 및 제4 공정을 거쳐 전지용 재료를 제조한다.
이하에 나타내는 예는, 전지용 재료 제조 시스템(4)을 이용하여 전해질 시트를 제조하는 것이다. 제1 공정 영역(P41)에 있어서, 전지용 재료 제조 시스템(4)은 고체 전해질을 제조한다. 제1 공정 영역(P41)은 주요 구성으로서 제1 반응 장치(10A), 제2 반응 장치(10B) 및 분쇄 분급기(340)를 갖는다.
제1 공정 영역(P41)에 있어서, 제1 반응 장치(10A)는 원료를 받아들여 스크류에 의해 원료를 반송하고, 제1 유체 제어 영역(130A)에 있어서 반응 A를 부여하고, 제2 유체 제어 영역(140A)에서 반응 B를 부여하고, 반응 생성물 B를 제2 반응 장치(10B)에 공급된다. 제2 반응 장치(10B)는 반응 생성물 B를 받아들여 스크류에 의해 원료를 반송하고, 제1 유체 제어 영역(130B)에서 반응 C를 부여하고, 제2 유체 제어 영역(140B)에서 반응 D를 부여하고, 이에 의해 생성되는 고체 전해질을 분쇄 분급기(340)에 공급한다. 분쇄 분급기(340)는, 수용된 고체 전해질을 분쇄하고, 추가로 분급한다. 그리고, 분쇄 분급기(340)는, 분급된 고체 전해질을 제2 공정 영역(P42)에 공급한다.
제2 공정 영역(P42)에 있어서, 전지용 재료 제조 시스템(4)은, 고체 전해질과 바인더 수지의 혼합화를 행한다. 제2 공정 영역(P42)은 압출기(350)를 갖는다. 압출기(350)는, 제1 공정 영역(P41)에서 생성된 고체 전해질과, 별도로 공급되는 바인더 수지를 함께 받아들이고, 받아들인 고체 전해질과 바인더 수지를 혼련하여 혼련물을 제조한다. 압출기(350)는, 제조된 혼련물을 제3 공정 영역(P43)에 공급한다.
제3 공정 영역(P43)에 있어서, 전지용 재료 제조 시스템(4)은, 제2 공정 영역(P42)으로부터 혼련물을 받아들이고, 받아들인 혼련물로부터 전해질 시트를 제조한다. 제3 공정 영역(P43)은 주요 구성으로서, 압출 성형기(360), 코터(370), 건조기(380) 및 압연기(390)를 갖는다.
압출 성형기(360)는 압출기(350)로부터 혼련물을 받아들이고, 받아들인 혼련물을 압출 성형하여 시트 형상의 성형물을 연속적으로 제조한다. 이때, 제3 공정 영역(P43)은, 압출 성형기(360)가 압출한 시트에 부직포 등의 기재(361)를 합쳐서 일체화 해도 좋다. 즉, 제3 공정 영역(P43)은, 시트 제조 장치를 포함한다.
다음으로, 코터(370)는, 성형물의 표면에 소정의 보호막 등을 도포한다. 그리고 또한, 건조기(380)는 소정의 보호막 등이 도포된 성형물을 건조하여 압연기(390)에 공급한다. 압연기(390)는 건조된 성형물을 압연하여 제4 공정 영역(P44)에 공급한다.
제4 공정 영역(P44)에 있어서, 전지용 재료 제조 시스템(4)은, 소정의 시트를 붙이고, 이것을 권취하는 공정을 갖는다. 제4 공정 영역(P44)은 주요 구성으로서 라미네이터(400) 및 권취기(410)를 갖는다. 라미네이터(400)는, 압연기(390)로부터 공급되는 시트 형상의 성형물에, 정극 활물질을 포함하는 정극 시트(401)와 부극 활물질을 포함하는 부극 시트(402)를 맞붙이고, 맞붙여진 제조물을 권취기(410)에 공급한다. 권취기(410)는, 라미네이터(400)로부터 공급되는 전해질 시트를 권취한다.
이상, 전지용 재료 제조 시스템(4)의 구성 및 전지용 재료 제조 시스템(4)이 실행하는 전지용 재료 제조 방법에 대해서 설명했다. 실시의 형태 6에 관련한 전지용 재료 제조 시스템(4)은, 복수의 반응을 필요로 하는 고체 전해질 등의 반응 생성물을 일관되게 효율적으로 제조하고, 제조한 반응 생성물을 이용하여 연속적으로 시트를 제조할 수 있다. 또한, 본 실시의 형태에 관련한 전지용 재료 제조 시스템(4)은, 도 9에 나타낸 것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 전지용 재료 제조 시스템(4)은, 예를 들면 제4 공정 영역(P44)에 있어서의 라미네이터(400)를 갖고 있지 않아도 좋다.
또한, 도 9에 나타내는 시스템은, 전지용 재료가 아닌 소정의 재료를 제조할 수도 있다. 즉, 도 9에 나타내는 시스템은, 재료 제조 시스템이라고 칭할 수 있다. 또한, 이러한 재료 제조 시스템이 실행하는 방법을, 재료 제조 방법이라고 칭할 수 있다.
또한, 도 9에 나타내는 전지용 재료 제조 시스템(4)은, 상술한 바와 같이, 제3 공정 영역(P43)에 있어서 전해질 시트를 제조하고, 또한, 제4 공정 영역(P44)에 있어서 정극 시트를 라미네이트하고, 또한 부극 시트를 라미네이트할 수 있다. 이러한 것에 의해, 전지용 재료 제조 시스템(4)은, 전지를 제조할 수 있다. 즉, 이 경우, 도 9에 나타내는 시스템을, 전지 제조 시스템이라고 칭하고, 도 9에 나타내는 시스템이 실행하는 방법을, 전지 제조 방법이라고 칭할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 실시의 형태 6에 의하면, 원하는 전지용 재료, 전지 또는 소정의 재료를 효율적으로 제조하기 위한 시스템 또는 그 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 실시의 형태에 한정되지 않고, 취지를 일탈하지 않는 범위에서 적절히 변경하는 것이 가능하다.
이 출원은, 2021년 8월 2일에 출원된 일본출원 특원2021-126703을 기초로 하는 우선권을 주장하고, 그 개시의 전부를 여기에 포함한다.
1; 반응 시스템
2; 반응 시스템
3; 반응 시스템
4; 전지용 재료 제조 시스템
10; 반응장치
11; 반응장치
20; 반응장치
100; 반응로
101; 공급구
102; 송출구
110; 온도 제어 영역
120; 스크류
121; 볼록부
122; 교반부
130; 제1 유체 제어 영역
131; 제1 유체 입구
132; 제1 유체 출구
133; 제1 유체 공급관
134; 제1 밸브
135; 제1 유체 배출관
136; 제1 강제 배출 기구
140; 제2 유체 제어 영역
141; 제2 유체 입구
142; 제2 유체 출구
143; 제2 유체 공급관
144; 제2 밸브
145; 제2 유체 배출관
146; 제2 강제 배출 기구
150; 구동장치
160; 기류 교반 영역
161; 송풍 팬
162; 기류 제어 밸브
163; 송풍홀
200; 제어 장치
201; 전체 제어부
202; 온도 제어부
203; 스크류 회전 제어부
204; 제1 유체 제어부
205; 제2 유체 제어부
206; IF 제어부
207; 기억부
210; 온도 제어 장치
230; 제1 유체 제어 장치
240; 제2 유체 제어 장치
250; 정보 입출력부
310; 혼련기
320; 조립기
330; 건조기
340; 분쇄 분급기
350; 압출기
360; 압출 성형기
361; 기재
370; 코터
380; 건조기
390; 압연기
400; 라미네이터
401; 정극 시트
402; 부극 시트
410; 권취기

Claims (19)

  1. 일단측에 공급되는 원료를 받아들이는 공급구를 갖고 타단측에 반응 생성물의 송출구를 갖는 통 형상의 반응로(反應爐)와,
    가열 장치 또는 냉각 장치를 포함하고, 상기 공급구와 상기 송출구 사이의 중간부에서의 소정의 위치의 상기 반응로의 온도를 제어하는 온도 제어 영역과
    상기 반응로의 상기 일단측으로부터 상기 타단측에 걸쳐 연신함으로써, 상기 공급구로부터 공급된 상기 원료를 상기 송출구를 향해 반송 가능하게 회전하는 스크류와,
    상기 중간부에서의 소정의 영역에 있어서 상기 반응로로 제1 유체를 통과시키기 위한 제1 유체 입구 및 제1 유체 출구를 포함하는 제1 유체 제어 영역과,
    상기 중간부에서의 상기 제1 유체 제어 영역과는 다른 영역에 있어서 제2 유체를 통과시키기 위한 제2 유체 입구 및 제2 유체 출구를 포함하는 제2 유체 제어 영역을, 구비하는
    반응 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스크류의 회전수를 변속 가능하게 설정된 스크류 구동장치를 더 구비하는, 반응 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스크류는, 상기 원료를 반송하기 위한 볼록부의 피치가 이송 방향으로 변화하는 구조를 갖는, 반응 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스크류는, 상기 원료를 체류, 교반, 혼합, 혼련 또는 분쇄할 목적으로 이송 방향과의 사이에 0도~180도 범위의 각도를 이루는 면 또는 배열을 갖는 볼록부를 갖는, 반응 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반응로의 내부에 있어서, 평행하게 배치된 복수의 상기 스크류를 구비하는, 반응 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 또는 제2 유체 제어 영역은, 상기 반응로로부터 강제적으로 유체를 배출하기 위한 강제 배출 기구를 포함하는, 반응 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중간부에 있어서 상기 반응로의 내부에 기류를 발생시키기 위한 송풍홀을 포함하는 기류 교반부를 더 구비하는, 반응 장치.
  8. 제7항에 있어서
    상기 기류 교반부는, 상기 송풍홀이 굴곡부를 포함하는 래버린스(labyrinth) 구조를 갖는, 반응 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반응로는, 상기 일단측에 있어서, 복수의 다른 상기 원료를 각각 받아들이는 복수의 상기 공급구를 갖는, 반응 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 반응 장치인 제1 반응 장치와 제2 반응 장치를 직렬로 연결한, 반응 시스템.
  11. 복수의 각각 다른 성분을 갖는 분말을 혼련하여 혼련물을 제조하는 혼련기, 상기 혼련물을 조립(造粒)하여 조립물을 제조하는 조립기, 및 상기 조립물을 건조시킨 상기 원료를 제조하는 건조기 중 적어도 어느 하나와,
    상기 혼련물, 상기 조립물 또는 상기 원료 중 어느 하나를 받아들여 반응 생성물을 제조하는 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 반응 장치를,
    구비하는 반응 시스템.
  12. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 반응 장치가 상기 반응 생성물로서 제조한 고체 전해질과, 바인더 수지를 혼련하여 연속적으로 압출함으로써 혼련물을 제조하는 혼련물 제조 장치와,
    상기 혼련물을 시트 형상으로 성형하는 시트 제조 장치를,
    구비하는 전지용 재료 제조 시스템.
  13. 제12항에 있어서
    상기 반응 장치로서, 제1 반응 장치와, 상기 제1 반응 장치가 제조한 제1 반응 생성물을 받아들여서 제2 반응 생성물인 상기 고체 전해질을 제조하는 제2 반응 장치를, 갖고,
    상기 혼련물 제조 장치는, 상기 제2 반응 생성물을 받아들여 상기 혼련물을 제조하는,
    전지용 재료 제조 시스템.
  14. 제12항 또는 제13항에 기재된 전지용 재료 제조 시스템과,
    상기 전지용 재료 제조 시스템이 갖는 상기 시트 제조 장치가 성형한 전해질 시트의 한쪽의 면에 정극(positive electrode) 활물질을 포함하는 정극 시트를, 다른 쪽의 면에 부극(negative electrode) 활물질을 포함하는 부극 시트를 라미네이트하는 라미네이터를,
    구비하는 전지 제조 시스템.
  15. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 반응 장치가 제조한 상기 반응 생성물과, 바인더 수지를, 혼련하여 연속적으로 압출함으로써 혼련물을 제조하는 혼련물 제조 장치와,
    상기 혼련물을 시트 형상으로 성형하는 시트 제조 장치를,
    구비하는 재료 제조 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 반응 장치로서, 제1 반응 장치와, 상기 제1 반응 장치가 제조한 제1 반응 생성물을 받아들여서 제2 반응 생성물을 제조하는 제2 반응 장치를, 갖고,
    상기 혼련물 제조 장치는, 상기 제2 반응 생성물을 받아들여서 상기 혼련물을 제조하는,
    재료 제조 시스템.
  17. 일단측에 공급되는 원료를 받아들이는 공급구를 갖고 타단측에 반응 생성물의 송출구를 갖는 통 형상의 반응로에 상기 공급구로부터 소정의 원료를 받아들이고,
    상기 반응로의 상기 일단측으로부터 상기 타단측에 걸쳐 연신하는 스크류에 의해 상기 원료를 상기 송출구를 향해 반송하고,
    상기 반응로에 있어서의 상기 공급구와 상기 송출구 사이의 중간부에서의 소정의 위치의 온도를 제어하고,
    상기 중간부에 설치된 제1 유체 제어 영역에 있어서 제1 유체를 상기 반응로에 통과시켜,
    상기 중간부에 있어서 상기 제1 유체 제어 영역과는 다른 제2 유체 제어 영역에 있어서 제2 유체를 상기 반응로에 통과시켜,
    상기 제2 유체 제어 영역을 통과한 상기 반응 생성물을 상기 송출구로부터 송출하는,
    반응 생성물 제조 방법.
  18. 일단측에 공급되는 원료를 받아들이는 공급구를 갖고 타단측에 반응 생성물의 송출구를 갖는 통 형상의 반응로에 상기 공급구로부터 소정의 원료를 받아들이고,
    상기 반응로의 상기 일단측에서 상기 타단측에 걸쳐 연신하는 스크류에 의해 상기 원료를 상기 송출구를 향해 반송하고,
    상기 반응로에 있어서의 상기 공급구와 상기 송출구 사이의 중간부에서의 소정의 위치의 온도를 제어하고,
    상기 중간부에 설치된 제1 유체 제어 영역에 있어서 제1 유체를 상기 반응로에 통과시켜,
    상기 제1 유체 제어 영역과는 다른 상기 중간부에 설치된 제2 유체 제어 영역에 있어서 제2 유체를 상기 반응로에 통과시켜,
    상기 송출구로부터 상기 반응 생성물로서 제조한 고체 전해질을 송출하고,
    송출된 상기 고체 전해질과, 바인더 수지를, 혼련하여 연속적으로 압출함으로써 혼련물을 제조하고,
    상기 혼련물을 시트 형상으로 성형하여 전지용 재료를 제조하는,
    전지용 재료 제조 방법.
  19. 제18항에 기재된 전지용 재료 제조 방법을 실행한 후에,
    상기 전지용 재료 제조 방법에 의해 제조된 전해질 시트의 한쪽 면에 정극 활물질을 포함하는 정극 시트를 라미네이트하고,
    상기 전해질 시트의 다른 쪽의 면에 부극 활물질을 포함하는 부극 시트를 라미네이트하여, 전지를 제조하는,
    전지 제조 방법.
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