KR20240046173A - 반응 장치, 반응 시스템, 전지용 재료 제조 시스템, 전지 제조 시스템, 고체 전해질 제조 시스템 및 반응 생성물 제조 방법 - Google Patents

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KR20240046173A
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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, 킬른부(100)는, 일단측에 공급되는 원료를 받아들이는 공급구(101)와, 타단측에 반응 생성물을 송출하는 송출구(102)와, 중심축에 따라 회전 가능하게 연신하는 통부(103)와, 통부(103)의 내벽으로부터 중심축을 포함하는 중앙 영역을 통과하도록 설치된 방해판(104)을, 갖는다. 구동부(120)는, 중심축을 회전 중심으로 하여 킬른부를 회전시킨다. 가열부(110)는, 킬른부(100)의 외주부를 가열한다. 킬른부(100)는, 받아들인 소정의 원료가 방해판(104)과 접촉하면서 중심축을 따라 송출구(102)로 반송되도록 구성되어 있다.

Description

반응 장치, 반응 시스템, 전지용 재료 제조 시스템, 전지 제조 시스템, 고체 전해질 제조 시스템 및 반응 생성물 제조 방법
본 발명은 반응 장치, 반응 시스템, 전지용 재료 제조 시스템, 전지 제조 시스템, 고체 전해질 제조 시스템 및 반응 생성물 제조 방법에 관한 것이다.
원료에 대해 소정의 분위기를 부여함으로써 원하는 제품을 연속적으로 제조하기 위한 반응 장치가 존재한다. 예를 들면, 일반적으로는 로터리 킬른(rotary kiln)이라 불리는 반응 장치는, 중심축을 중심으로 회전하는 중공(中空)의 킬른부(kiln part)를 가열하고, 이 킬른부에 재료를 전동시키면서 통과시킴에 따라 원하는 제품을 제조한다. 또한, 예를 들면 롤러 하스 킬른(roller hearth kiln)이라 불리는 반응 장치는, 터널형의 킬른부에 원료나 워크를 통과시킴으로써 원하는 제품을 제조한다. 또한, 그 밖에도 다양한 반응 장치가 개발되고 있다.
예를 들면, 특허문헌1은 이하의 반응 장치에 관해서 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
그런데, 고체 전해질 등의 원하는 반응 생성물을 제조하는 경우에는, 예를 들면 원료에 대해 섭씨 1000도를 초과하는 온도 환경을 부여하는 공정이 필요하다. 이러한 온도 환경을 수반하는 공정에 의해 원하는 반응 생성물을 제조하기 위해서는, 다음과 같은 과제가 있다. 우선, 상술한 스크류를 이용한 반응 장치는, 섭씨 1000도를 초과하는 온도에 대응하는 것이 어렵다. 또한 롤러 하스 킬른은, 노(爐) 내의 원료에 대해 균일하게 온도를 부가하는 것이 어렵다. 그리고 또한, 로터리 킬른은, 노내 전체를 고온으로 유지함으로써, 노의 하부를 전동 유동하는 원료에 열을 부여하기 때문에 열효율이 나쁘다.
본 개시는, 이러한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 원하는 제품을 효율적으로 제조하는 반응 장치 등을 제공하는 것이다.
본 개시에 따른 반응 장치는, 킬른부, 구동부 및 가열부를 갖는다. 킬른부는, 일단측에 공급되는 원료를 받아들이는 공급구와, 타단측에 반응 생성물을 송출하는 송출구와, 중심축을 따라 회전 가능하게 연신하는 통(筒)부와, 통부의 내벽으로부터 중심축을 포함한 중앙 영역을 통과하도록 설치된 방해판을, 갖는다. 구동부는, 중심축을 회전 중심으로서 킬른부를 회전시킨다. 가열부는, 킬른부의 외주부를 가열한다. 상기 킬른부는, 받아들인 소정의 원료가 방해판에 접촉하면서 중심축을 따라 송출구로 반송되도록 구성되어 있다.
본 개시에 따른 반응 생성물 제조 방법은, 반응 장치를 사용하여 반응 생성물을 제조하는 사용자가 다음과 같은 방법을 실행한다. 사용자는, 일단측에 공급되는 원료를 받아들이는 공급구와, 타단측에 반응 생성물을 송출하는 송출구와, 중심축을 따라 회전 가능하게 연신하는 통부와, 상기 통부의 내벽으로부터 상기 중심축을 포함한 중앙 영역을 통과하도록 설치된 방해판을, 갖는 킬른부를 준비한다. 사용자는 킬른부의 내부를 소정의 온도로 가열한다. 사용자는, 공급구로부터 원료를 공급한다. 사용자는 중심축을 회전 중심으로 하여 킬른부를 회전시킴으로써, 원료를 방해판에 접촉시키면서 중심축을 따라 송출구로 반송한다. 사용자는 송출구로부터 반응 생성물을 송출한다.
본 개시에 따르면, 원하는 제품을 효율적으로 제조하는 반응 장치 등을 제공할 수 있다.
도 1은, 실시의 형태 1에 따른 반응 장치의 측면 방향의 단면도이고,
도 2는, 실시의 형태 1에 따른 반응 장치의 정면 방향의 단면도이고,
도 3은, 반응 장치가 실행하는 처리의 흐름도이고,
도 4는, 가열부 및 방해판의 구성 예를 나타내는 단면도이고,
도 5는, 실시의 형태 2에 따른 반응 장치의 측면 방향의 단면도이고,
도 6은, 실시의 형태 2에 따른 반응 장치의 정면 방향의 단면도이고,
도 7은, 실시의 형태 3에 따른 반응 장치의 측면 방향의 단면도이고,
도 8은, 실시의 형태 3에 따른 반응 장치의 정면 방향의 단면도이고,
도 9는, 실시의 형태 4에 따른 반응 시스템의 구성도이고,
도 10은, 실시의 형태 5에 따른 반응 시스템의 구성도이고,
도 11은, 실시의 형태 6에 따른 전지용 재료 제조 시스템의 구성도이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 통하여 본 발명을 설명하지만, 특허청구의 범위에 관련한 발명을 이하의 실시형태에 한정하는 것은 아니다. 또한, 실시 형태에서 설명하는 구성의 전부가 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 생략되어 있다.
<실시의 형태 1>
도 1을 참조하면서, 실시의 형태 1에 관련한 반응 장치의 주요 구성에 대해 설명한다. 도 1은, 실시의 형태 1에 따른 반응 장치(10)의 측면 방향의 단면도이다. 반응 장치(10)는, 원료에 소정의 물리적인 자극 등의 조건을 부여함에 따라 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 괴상인 경우의 대각선 길이는, 바람직하게는 0.1㎜ 내지 50㎜이며, 더욱 바람직하게는 1 내지 20㎜이다. 그리고 또한, 원료나 반응 생성물의 형상이 괴상인 경우, 대각선 길이의 비율(애스펙트비)은, 바람직하게는 1∼10이고, 더욱 바람직하게는 1.3∼1.8이다. 반응 장치(10)는 주요 구성으로서, 킬른부(100), 구동부(120) 및 가열부를 갖는다. 반응 장치(10)는 상기 구성 이외에 후드(130), 피더(140) 및 킬른 풋(kiln foot)(150)을 갖는다.
킬른부(100)는 주된 구성으로서, 공급구(101), 송출구(102), 통부(103) 및 방해판(104)을 갖는다. 공급구(101)는, 일단측에 공급되는 원료를 받아들인다. 송출구(102)는 타단측에 반응 생성물을 송출한다. 통부(103)는, 일단측에 공급구(101)를 갖고 타단측에 송출구(102)를 갖는 원통상의 부재이며, 중심축(C10)을 따라 회전 가능하게 연신한다.
방해판(104)은, 통부(103)의 내벽으로부터 중심축(C10)을 포함하는 중앙 영역(C11)을 통과하도록 설치되어 있다. 가열부(110)는, 킬른부(100)의 내부 온도를 실온에서 섭씨 1500도로 가열 가능하다. 따라서, 방해판(104)은, 예를 들면 원료 (R10)와 접촉하는 접촉면이 카본 또는 세라믹을 포함하는 부재에 의해 구성되어 있다.
또한 중앙 영역(C11)은, 예를 들면 통부(103)의 내벽이 형성하는 원의 절반직경의 영역이다. 방해판(104)은 킬른부(100)의 내부에 있어서, 중심축(C10)을 따라 복수 설치되어 있다. 보다 구체적으로는, 도 1에 나타내는 방해판(104)은, 중심축(C10)에 직교하는 방향으로 연신하는 사각 기둥 형상의 방해판(104A)과, 이 방해판(104A)과 같은 형상이며 연신하는 방향이 방해판(104A)과 다른 방해판(104B)을 포함한다. 또한, 방해판(104)은 1개 이상이면 좋다. 또한, 이후의 설명에 있어서, 단순히 방해판(104)이라고 기재한 경우에는, 방해판(104A) 및 방해판(104B)의 어느쪽도 포함한다.
킬른부(100)는 받아들인 원료에 대해 실온에서 섭씨 1500도의 범위에서의 소정의 온도를 부여한다. 따라서, 킬른부(100)의 주요 구성은 이 온도를 견딜 수 있는 부재에 의해 형성되어 있다. 즉, 킬른부(100)를 구성하는 부재는, 세라믹 또는 카본이다. 혹은, 킬른부(100)를 구성하는 부재는, 니켈이나 크롬 등을 주성분으로 하는 합금이 채용될 수 있다.
킬른부(100)는 통부(103)에 있어서의 공급구측이 송출구측보다 높아지도록 경사져 설치되어도 좋다. 도 1에 나타낸 킬른부(100)는, 통부(103)의 중심축(C10)이 수평 방향에 대해 소정 각도(θ)의 경사를 갖는다. 이에 따라, 킬른부(100)는 받아들인 소정의 원료가 방해판(104)과 접촉하면서 중심축(C10)을 따라 송출구(102)로 반송되도록 구성되어 있다. 또한, 각도 θ는, -90도 내지 +90도의 범위로부터 선택할 수 있다.
도 1에 나타내는 킬른부(100)는, 공급구(101)에 후드(130)가 결합한다. 후드(130)는, 킬른부(100)에 있어서의 공급구(101) 쪽을 회전 가능하게 지지하면서 동시에 피더(140)를 지지한다. 피더(140)는 상방에 설치된 개구부인 원료 투입구(141)로부터 원료(R10)를 받아들이고, 받아들인 원료(R10)를 공급구(101)에 안내한다.
또한, 킬른부(100)는, 송출구(102)에 킬른 풋(kiln foot)(150)이 결합한다. 킬른 풋(150)은 송출구(102) 쪽을 회전 가능하게 지지하면서 동시에, 송출구(102)로부터 송출되는 반응 생성물(R11)을 반응 생성물 출구(151)로부터 송출한다.
구동부(120)는, 모터와, 이 모터로부터 돌출하는 구동축에 감합하는 구동력 전달부(121)를 갖는다. 구동부(120)는 구동력 전달부(121)가 종동부(105)를 구동하여 킬른부(100)를 회전시킨다. 구동력 전달부(121) 및 종동부(105)는, 예를 들면 서로 맞물리도록 구성된 기어이다. 구동부(120)는 이러한 구성에 의해 중심축(C10)을 회전 중심으로 하여 킬른부(100)를 회전시킨다. 이에 따라, 킬른부(100)는 공급구(101)로부터 받아들인 원료(R10)를 전동시키면서 송출구(102)로 반송한다.
가열부(110)는 킬른부(100)의 외주부를 가열한다. 가열 장치는 예를 들면 실온에서부터 섭씨 1500도 정도의 범위의 가열을 행한다. 가열부(110)는, 예를 들면 통형상의 킬른부(100)의 주위를 둘러싸도록 가열 장치를 갖고 있다. 가열 장치는 예를 들면 시즈 히터(sheath heater), 코일 히터 또는 세라믹 히터와 같은 온도 제어 가능한 임의의 히터를 포함한다. 혹은 가열 장치는, 가스를 연소하여 가열한 유체를 순환시키는 것이어도 좋다. 가열부(110)는, 킬른부(100)의 온도를 제어하기 위한 제어 장치를 포함할 수 있다. 예를 들면, 가열부(110)는, 킬른부(100)의 소정 위치에 온도를 감시하기 위한 온도계를 가지고 있어도 좋다.
또한, 가열부(110)는 킬른부(100)의 연신 방향을 따라 복수 설치되어 있어도 좋다. 반응 장치(10)는 예를 들면 공급구(101)에 비교적 가까운 쪽이며, 공급구(101)로부터 이격된 위치에 제1 가열부(110A)를 갖고, 제1 가열부(110A)보다도 송출구(102)에 비교적 가까운 쪽에 제2 가열부(110B)를 가질 수 있다. 이 경우, 예를 들면, 공급구(101)에 있어서의 내부 온도는 공급구(101)의 영역에서는 실온이 된다. 또한 제1 가열부(110A)는 킬른부(100)의 내부 온도를 예를 들면 500도가 되도록 제어한다. 또한, 제2 가열부(110B)는 킬른부(100)의 내부 온도를 예를 들면 1500도가 되도록 제어한다. 이 경우, 반응 장치(10)는, 제1 제어 장치에 의해 설정된 온도(500도)의 영역에 있어서 원료 R10을 탈지하고, 제2 제어 장치에 의해 설정된 온도(1500도)의 영역에 있어서 원료(R10)를 소결할 수 있다. 상술한 바와 같이, 반응 장치(10)는 복수의 가열부(110)를 가짐으로써 킬른부(100)의 연신 방향을 따라서 복수의 온도 프로파일을 설정할 수 있다.
반응 장치(10)는 상술의 구성에 의해, 킬른부(100)를 회전시키면서 동시에 킬른부(100)를 가열한다. 킬른부(100)는, 가열부(110)에 의해 외주부가 가열되면, 그 열을 중앙 영역(C11)을 향해 전도(傳導)한다. 도면에서 나타내는 굵은 실선의 화살표는 가열부(110)의 열이 통부(103) 및 방해판(104)에 전달되는 상태를 나타내고 있다. 통부(103) 및 방해판(104)에 열이 전달되면, 이 열은 킬른부(100)의 내부로 방사된다. 도면에서 나타내는 점선의 화살표는, 방해판(104)으로부터 열이 방사되는 상태를 나타내고 있다. 도면에 나타내는 바와 같이, 반응 장치(10)는, 방해판(104)을 통해서 킬른부(100)의 내부를 효율적으로 가열할 수 있다.
다음으로, 도 2를 참조하여 킬른부(100)에 대해서 더 설명한다. 도 2는, 실시의 형태 1에 따른 반응 장치의 정면 방향의 단면도이다. 도 2는, 도 1의 II-II 단면을 중심축(C10)에 평행한 방향에서 관찰한 단면도이다. 킬른부(100)는, 중심축(C10)을 중심으로 도면에 나타내는 흰색 화살표 방향으로(시계방향으로) 회전한다.
킬른부(100)의 주위는 가열부(110)가 배치되어 있다. 가열부(110)는 통부(103)의 외주를 가열한다. 또한, 가열부(110)는, 킬른부(100)와 함께 회전하는 구성이어도 좋고, 킬른부(100)의 회전을 방해하지 않도록 회전하지 않는 구성이어도 좋다.
킬른부(100)가 갖는 방해판(104A)은, 통부(103)의 내경부에 있어서의 대향하는 위치를 가교하도록 설치되어 있다. 즉, 방해판(104A)은, 통부(103)의 내벽에 있어서의 소정의 대향하는 위치를, 중앙 영역(C11)을 통과하여 가교한다. 방해판(104B)은, 방해판(104A)과 이격된 위치에서, 방해판(104)과 마찬가지로 통부(103)의 내경부에서의 대향하는 위치를 가교하도록 설치되어 있다. 단, 도면에 나타내는 바와 같이, 방해판(104A)과 방해판(104B)은, 통부(103)의 지름 방향에 있어서 서로 직교하는 방향으로 연신한다.
도 2에 나타내는 굵은 실선의 화살표는, 가열부(110)가 발한 열이 킬른부(100)에 전해지는 모습을 부분적으로 예시한 것이다. 또한, 점선의 화살표는, 킬른부(100)가 내부에 방사하는 열을 예시한 것이다. 가열부(110)가 통부(103)의 외주부를 가열하면, 열은 통부(103)에서 방해판(104)으로 전달된다. 통부(103) 및 방해판(104)에 전달된 열은, 킬른부(100)의 내부로 방사된다. 이와 같이, 킬른부(100)는 중앙 영역(C11)을 통과하는 방해판(104)이 가열부(110)의 열을 중앙 영역(C11)에도 방사한다. 이에 따라 킬른부(100)는 내부 전체를 효율적으로 가열할 수 있다. 따라서, 반응 장치(10)는 원료(R10)에 효율적으로 열을 부여하여 반응을 촉진할 수 있다.
다음으로, 도 3을 참조하여 반응 장치(10)가 실행하는 처리에 관해서 설명한다. 도 3은, 반응 장치가 실행하는 처리(반응 생성물 제조 방법)의 흐름도이다. 도 3에 나타낸 흐름도는, 예를 들면 반응 장치(10)를 사용하여 반응 생성물을 제조하는 사용자가 반응 장치(10)를 사용하여 실행한다.
우선, 사용자는, 킬른부(100)를 포함하는 반응 장치(10)를 준비한다(단계 S11). 사용자가 준비한 반응 장치(10)는, 상술한 구성을 갖는다.
다음으로, 사용자는, 반응 장치(10)를 조작하여 가열부(110)를 통해 킬른부(100)를 가열시킨다. 즉, 가열부(110)는, 킬른부(100)의 내부를 소정의 온도로 가열한다(단계 S12).
다음으로, 사용자는 공급구(101)로부터 킬른부(100)에 원료(R10)를 공급한다(단계 S13). 또한, 사용자는 피더(140)에 원료(R10)를 투입함으로써 원료(R10)를 공급구(101)에 공급한다.
다음으로, 사용자는 반응 장치(10)를 조작하여 킬른부(100)를 회전시킨다. 반응 장치(10)는 구동부(120)를 구동함으로써 킬른부(100)를 회전시킨다. 이에 따라, 반응 장치(10)는, 원료(R10)를 방해판(104)과 접촉시키면서 송출구(102)로 반송한다(단계 S14).
다음으로, 사용자는, 송출구(102)로부터 반응 생성물을 송출시킨다(단계 S15).
이상, 반응 장치(10)가 실행하는 반응 생성물 제조 방법에 관해서 설명했다. 상술한 방법은, 반응 장치(10)가 원료(R10)로부터 반응 생성물(R11)을 제조하고, 제조한 반응 생성물(R11)을 송출할 때까지의 흐름에 따라 나타내어져 있다. 그러나, 반응 장치(10)는, 예를 들면 단계 S14에서의 킬른부(100)의 회전 조작을, 단계 S13의 전부터 실행하고 있어도 좋다.
다음으로, 도 4를 참조하여 가열부(110) 및 방해판(104)의 구성 예에 관해서 설명한다. 도 4는, 가열부(110) 및 방해판(104)의 구성 예를 나타내는 단면도이다. 도 4의 예에 있어서, 방해판(104)은, 가열부(110)에 의해 온도 제어된 유체를 순환시키는 순환로를 내포한다. 또한 가열부(110)는 가열 유체 순환부(112)를 갖고 있다. 가열 유체 순환부(112)는, 소정의 유체의 온도를 제어하고, 이 유체를 킬른부(100)로 순환시킨다. 보다 구체적으로는, 예를 들면 가열 유체 순환부(112)는, 유체의 온도가 실온에서부터 섭씨 1500도 사이의 소정의 온도가 되도록 이 유체를 가열 또는 냉각한다. 가열 유체 순환부(112)가 온도 제어한 유체는, 통부(103) 및 방해판(104)의 내부에 설치된 유로(111)를 통해서 킬른부(100)를 순환하면서 유로(111)에 있어서 적절히 열교환을 행한다. 이에 따라, 가열부(110)는, 킬른부(100)를 가열할 수도 있고, 냉각할 수도 있다.
가열 유체 순환부(112)가 온도 제어하는 유체는, 오일 또는 가스 등이다. 킬른부(100)는, 예를 들면 중심축(C10) 방향의 양단부에 있어서 유로(111)의 입구 또는 출구를 갖고 있다. 유로(111)의 입구 및 출구는, 킬른부(100)가 회전을 하면서 유체가 출입 가능하도록 구성된다. 이에 의해, 예를 들면 방해판(104)은, 방해판(104)의 표면에서 접촉하는 원료(R10)와 열교환을 행하면서 동시에 킬른부(100)의 내부 공간을 가열 또는 냉각한다. 따라서, 반응 장치(10)는 킬른부(100)의 내부를 효율적으로 온도 제어할 수 있다.
이상, 실시의 형태 1에 대하여 설명했다. 상술한 바와 같이, 반응 장치(10)는 방해판(104)을 가짐으로써 킬른부(100)의 내부를 효율적으로 가열한다. 이에 의해 원료(R10)는 방해판(104)이 존재하지 않는 경우에 비해 예를 들면 킬른부(100)를 콤팩트하게 설계할 수 있다.
또한, 방해판(104)의 배치나 형상은, 상술한 구성에 한정되지 않는다. 예를 들어 방해판(104)은, 상술한 바와 같이, 통부(103)의 내벽에 있어서 중심축(C10)을 가로질러 대향하는 2개소를 접속하도록 연신하는 빔을 이루는 것이어도 좋다. 또 방해판(104)은, 통부(103)를 중심축(C10)에 직교하는 면에 투영한 경우에 원통 내부의 1/3 이상의 면적을 막는 것이어도 좋다. 또한 방해판(104)의 형상은, 사각 기둥 형상이 아니고 임의의 형상이어도 좋다. 이와 같은 구성에 의해, 방해판(104)은킬른부(100)의 내부에 효율적으로 열을 방사한다. 또한, 방해판(104)은, 원료 (R10)와 접촉하는 접촉면의 내층에, 금속을 주성분으로 한 부재를 포함하는 것이어도 좋다. 이에 의해 방해판(104)은, 가열부(110)에 의해 부여되는 열을 효율적으로 중앙 영역(C11)에 전달할 수 있다. 이상, 실시의 형태 1에 의하면, 원하는 제품을 효율적으로 제조하는 반응 장치 등을 제공할 수 있다.
<실시의 형태 2>
다음으로, 실시의 형태 2에 관해서 설명한다. 도 5는, 실시의 형태 2에 관련한 반응 장치(20)의 측면 방향의 단면도이다. 도 5에 나타내는 반응 장치(20)는, 방해판(104)의 구성이 도 1에 나타낸 반응 장치(10)와 다르다.
도 5에 나타내는 방해판(104)은 중심축(C10)을 따라 피치(P10)의 거리에 의해 각각 배치되어 있다. 또 방해판(104)은 중심축(C10)을 따라 소정의 각도씩 비틀면서 배치되어 있다. 즉, 반응 장치(20)는, 킬른부(100)에 있어서 복수의 방해판(104)이 내벽에 나선 형상으로 형성되어 있다. 방해판(104)이 형성하는 나선의 리드각은, 통부(103)의 내벽에 있어서 인접하는 방해판(104)이 입설되는 위치를 접속하는 선에 의해 정의될 수 있다. 도 5에 나타내는 킬른부(100)에 있어서의 방해판(104)은 리드각(A10)을 가지고 있다.
다음으로, 도 6을 참조하여 방해판(104)에 관해서 한층 더 설명한다. 도 6은, 실시의 형태 2에 관련한 반응 장치의 정면 방향의 단면도이다. 도 6은, 도 5의 VI-VI 단면을 중심축(C10)에 평행한 방향에서 관찰한 단면도이다. 도면에 나타낸 킬른부(100)에 있어서, 단면에 의해 나타내어져 있는 방해판(104A)과, 이 방해판(104A)에 인접한 방해판(104B)은, 중심축(C10)을 기준으로서 비틀림각(A11)을 이루고 있다. 또한 마찬가지로, 방해판(104B)에서 송출구(102)를 향하여 각각 인접하는 방해판(104)도, 마찬가지로 비틀림각도(A11)씩 비틀린 위치에 배치되어 있다.
본 실시의 형태에 따른 방해판(104)은, 이러한 나선형상의 배치에 의해 원료 (R10)를 적합하게 반송하는 기능을 갖는다. 또한, 도 5 및 도 6에 나타낸 방해판(104)은 원료(R10)와의 접촉면이 평면을 형성하는 사각 기둥 모양의 형상을 예시했다. 그러나, 방해판(104)의 형상은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 방해판(104)은 원료(R10)를 효율적으로 반송하는 것으로 목적으로서 비틀린 사각 기둥 형상을 띠고 있어도 좋다. 또한 방해판(104)은 연신 방향에 직교하는 단면 형상이 사각형이 아니어도 좋다.
또한, 복수의 방해판(104)이 형성하는 나선은, 킬른부(100)에 있어서 균일하지 않아도 좋다. 방해판(104)이 형성하는 나선의 리드각은, 킬른부(100)에 의한 원료(R10)의 반송 기능과 관련한다. 나선의 리드각이 비교적 큰 경우에 있어서의 원료(R10)의 반송 속도는, 나선의 리드각이 비교적 작은 경우에 있어서의 원료(R10)의 반송 속도보다도 빨라진다. 따라서, 예를 들면 킬른부(100)는, 공급구(101)의 근방인 제1 영역에서의 리드각(제1 리드각)과, 제1 영역보다 공급구(101)에서 멀고 송출구(102)에 가까운 제2 영역에서의 리드각(제2 리드각)이 다르도록 구성되어 있어도 좋다. 즉, 킬른부(100)는, 제1 영역에서의 방해판(104)의 제1 리드각이, 제2 영역에서의 방해판(104)의 제2 리드각보다도 커지도록 설정되는 것이어도 좋다.
이러한 구성에 의해, 반응 장치(20)는, 온도가 비교적 안정하기 어려운 공급구(101)의 근방에 있어서의 반송 속도가 비교적 빨라지도록 설정하는 한편, 온도가 비교적 안정하기 쉬운 영역에 있어서의 반송 속도가 비교적 느려지도록 설정할 수 있다. 이에 따라, 실시의 형태 2에 따른 반응 장치(20)는, 원료 R10의 반응을 촉진하고, 보다 효율적으로 반응 생성물을 제조할 수 있다.
<실시의 형태 3>
다음으로, 실시의 형태 3에 대하여 설명한다. 도 7은, 실시의 형태 3에 따른 반응 장치(30)의 측면 방향의 단면도이다. 도 7에 나타내는 반응 장치(30)는, 방해판(104)의 구성이 상술한 반응 장치(10) 및 반응 장치(20)와 다르다.
도 7에 나타내는 방해판(104)은 중심축(C10)에 직교하는 면(F12)에 대해 경사각(A12)을 이룬다. 또한, 서로 인접하는 방해판(104)은, 면(F12)을 기준으로 하여 중심축(C10)의 방향에 대칭이 되는 방향으로 경사각을 갖고 있다. 따라서, 인접하는 2개의 방해판(104)은 경사각 A12의 2배의 각도 2*A12를 이루는 관계가 된다.
다음으로, 본 실시의 형태에 따른 방해판(104)에 관해서 도 8을 참조하여 더 설명한다. 도 8은, 실시의 형태 3에 따른 반응 장치(30)의 정면 방향의 단면도이다. 도 8은, 도 7의 VIII-VIII 단면을 중심축(C10)에 평행한 방향에서 관찰한 단면도이다. 본 실시의 형태에 따른 방해판(104)은, 통부(103)를 중심축(C10)에 직교하는 면에 투영한 경우에 원통 내부의 3분의 1 이상의 면적을 막는 반원 형상을 띠고 있다. 또한 방해판(104)은 중앙 영역(C11)을 통과하도록 형성되어 있다. 그리고 또한, 도면에 나타내는 킬른부(100)에 있어서, 단면으로 의해 나타내어져 있는 방해판(104A)과, 이 방해판(104A)에 인접하는 방해판(104B)은, 중심축(C10)을 기준으로 하여 회전 대칭을 이루고 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시의 형태에 따른 방해판(104)은, 반원 형상을 나타내고, 인접하는 방해판(104)은 중심축(C10)에 직교하는 면에 대해 서로 다른 방향으로 경사져 있다. 또한 복수의 방해판(104)은, 중심축(C10)에 대해 회전 대칭을 이루면서 중심축(C10)을 따라 교대로 배치되어 있다. 이러한 구성에 의해, 방해판(104)은 원료(R10)와 접촉하면서 반송한다. 즉, 본 실시의 형태에 따른 방해판(104)은, 원료(R10)와 접촉하면서 적합하게 가열하고, 또한 원료(R10)를 적합하게 반송한다.
또한, 방해판(104)이 이루는 경사각(A12)은 나선의 리드각에 상당하는 지표가 될 수 있다. 그 때문에, 본 실시의 형태에 따른 킬른부(100)에 있어서, 경사각(A12)이 비교적 크게 설정된 영역에서의 반송 속도는, 경사각(A12)이 비교적 작게 설정된 영역에서의 반송 속도보다 빨라진다. 따라서, 예를 들면 킬른부(100)는, 공급구(101)의 근방인 제1 영역에 있어서의 경사각(제1 경사각)과, 제1 영역보다 공급구(101)에서 멀고 송출구(102)에 가까운 제2 영역에서의 경사각(제2 경사각)이 다르게 구성될 수 있다. 즉, 킬른부(100)는, 제1 영역에서의 방해판(104)의 제1 경사각이, 제2 영역에서의 방해판(104)의 제2 경사각보다도 커지도록 설정되는 것이어도 된다.
이러한 구성에 의해, 반응 장치(30)는, 온도가 비교적 안정하기 어려운 공급구(101)의 근방에 있어서의 반송 속도가 비교적 빨라지도록 설정하는 한편, 온도가 비교적 안정하기 쉬운 영역에서의 반송 속도가 비교적 느려지도록 설정할 수 있다. 이에 의해, 실시의 형태 3에 따른 반응 장치(30)는, 원료(R10)의 반응을 촉진하고, 보다 효율적으로 반응 생성물을 제조할 수 있다.
또한, 본 실시의 형태에 따른 반응 장치(30)는, 방해판(104)이 원료(R10)에 접촉하고, 또한 접촉된 원료(R10)를 위쪽으로 들어 올린 후 낙하시킨다. 즉, 본 실시의 형태에 따른 방해판(104)은, 원료(R10)를 교반하는 기능도 갖고 있다. 따라서, 반응 장치(30)는, 원료(R10)를 교반함으로써 원료(R10)의 반응을 촉진시킬 수 있다.
또한, 도 8에 나타내는 방해판(104)은, 원료(R10)가 접촉하는 접촉면에 있어서 복수의 오목부(106)를 갖는다. 오목부(106)는 구상(球狀)의 오목부이며, 표면 원의 직경이 원료(R10)의 입경보다 크다. 이러한 오목부를 복수 가지는 것에 의해, 방해판(104)은 표면적이 커져 가열부(110)로부터 전해진 열을 킬른부(100)의 내부로 방사하기 쉬워진다. 오목부(106)는 원료(R10)가 접촉하고, 또한 체류하기 쉬워진다. 따라서, 반응 장치(30)는 원료(R10)의 반응을 효율적으로 촉진시킬 수 있다.
또한, 방해판(104)은, 상술한 오목부(106) 대신에, 또는 상술한 오목부(106)에 더하여, 원료(R10)의 입경보다 큰 크기이며 원료(R10)가 통과 가능한 홀(hole)부를 갖는 것이어도 좋다. 이러한 홀부를 가짐으로써, 방해판(104)은 표면적이 커진다. 또한, 방해판(104)은 이러한 홀부를 가짐으로써 원료(R10)와 접촉하기 쉬워진다.
그리고 또한, 방해판(104)은, 상술한 구성 대신에, 또는 상술한 구성에 더하여, 원료(R10)와 접촉하는 접촉면에 복수의 볼록부를 갖고 있어도 좋다. 볼록부를 가짐으로써, 방해판(104)은 표면적이 커진다. 또한, 방해판(104)은 볼록부를 가짐으로써 원료(R10)에 접촉하기 쉬워진다.
또한, 본 실시의 형태에 따른 반응 장치(30)에 있어서, 방해판(104)이, 원료(R10)의 입경보다 큰 오목부 또는 원료가 통과할 수 있는 크기의 홀부를 복수 갖고 있는 경우, 킬른부(100)는 이하의 구성을 가지고 있어도 좋다. 즉, 킬른부(100)는, 송출구(102)의 근방인 제3 영역에 있어서의 방해판(104)이 갖는 오목부 또는 홀부의 수가, 제3 영역보다 송출구(102)에서 먼 제4 영역에 형성되는 방해판이 갖는 오목부 또는 홀부의 수보다도 많아지도록 설정되어 있어도 좋다. 이러한 구성에 의해, 킬른부(100)는, 송출구(102)의 근방인 제3 영역보다도 비교적 송출구(102)에서 멀고, 비교적 온도가 안정된 제4 영역에 있어서 원료(R10)를 체류시키기 쉬워진다. 이에 따라, 반응 장치(30)는 원료(R10)의 반응을 적합하게 촉진할 수 있다.
이상, 실시의 형태 3에 관해서 설명했다. 본 실시의 형태에 따른 반응 장치 (30)는, 방해판(104)이 킬른부(100)의 내부에 적합하게 열을 방사하여 킬른부(100)의 내부를 가열한다. 또한 해판(104)은 원료(R10)을 적합하게 반송한다. 그리고 또한 방해판(104)은 원료(R10)를 교반한다. 실시의 형태3에 의하면, 원하는 제품을 효율적으로 제조하는 반응 장치 등을 제공할 수 있다.
<실시의 형태 4>
이어서, 실시의 형태 4에 관해서 도 9를 참조하여 설명한다. 도 9는, 실시의 형태 4에 관련한 반응 시스템의 구성도이다. 도 9는, 실시의 형태 4에 관련한 반응 시스템(1)의 구성도이다. 도 9에 나타내는 반응 시스템(1)은, 2개의 반응 장치(30), 즉 제1 반응 장치(30A) 및 제2 반응 장치(30B)가 직렬로 연결된 시스템이다. 도 9에는, 제1 반응 장치(30A)와 제2 반응 장치(30B)가 연결된 상태가 모식적으로 나타내어져 있다. 반응 시스템(1)은, 제1 반응 장치(30A)에서의 반응 생성물의 반응 생성물 출구(151A)와, 제2 반응 장치(30B)에 있어서의 원료 투입구(141B)가 연결되어 있다.
도면에 나타낸 제1 반응 장치(30A)는, 원료 투입구(141A)로부터 받아들인 원료(R10)에 대해 소정의 물리적 자극 A를 부여함으로써 반응 생성물 A를 생성한다. 제1 반응 장치(30A)는, 생성된 반응 생성물 A를, 반응 생성물 출구(151A)로부터 송출한다.
제2 유체 제어 영역(140A)은, 제1 반응 장치(30A)의 반응 생성물 출구(151A)로부터 송출된 반응 생성물 A를 원료 투입구(141B)로 받아들인다. 제2 반응 장치 (30B)는 소정의 물리적 자극 B를 부여함으로써 반응 생성물 A로부터 반응 생성물 B를 생성한다. 제2 반응 장치(30B)는, 생성된 반응 생성물 B를 반응 생성물 출구 (151B)로부터 송출한다.
이상, 실시의 형태 4에 관하여 설명했다. 또한, 상술한 반응 시스템(1)에 있어서, 제1 반응 장치(30A) 및 제2 반응 장치(30B)의 한쪽 또는 양쪽은, 물론 반응 장치(10) 또는 반응 장치(20)이어도 좋다. 또한, 반응 시스템(1)은, 3개 이상의 반응 장치가 연결되는 것이어도 좋다. 이러한 구성에 의해, 실시의 형태 4에 관련한 반응 시스템(1)은, 원료에 대해 복수의 물리적 자극을 연속적으로 부여할 수 있다. 또한, 이러한 구성에 의해, 반응 시스템(1)은, 시스템 자체의 유연한 배치 및 유연한 시스템 구성을 가능하게 한다. 즉, 실시의 형태 4에 의하면, 복수의 반응을 필요로 하는 소망의 제품을 효율적으로 제조하는 반응 시스템을 제공할 수 있다.
<실시의 형태 5>
다음으로, 실시의 형태 5에 관해서 도 10을 참조하여 설명한다. 도 10은, 실시의 형태 5에 관련한 반응 시스템의 구성도이다. 도 10에 나타내는 반응 시스템(2)은 주된 구성으로서, 조립(造粒) 장치(210) 및 반응 장치(30)를 갖고 있다.
조립 장치(210)는, 분립체(粉粒體)인 원료에 압력을 가하여 조립물을 제조한다. 조립물은 예를 들면 수십 미크론 내지 수백 미크론 정도의 분립체에 압력을 가함으로써 응집하여 수 밀리미터 내지 수십 밀리미터의 크기를 갖는 입상물(granular substance)을 제조한다. 조립 장치(210)는 제조된 입상물을 원료 투입구(141)에 공급한다.
반응 장치(30)는, 원료 투입구(141)에 있어서 입상물을 받아들이면, 받아들인 입상물을 킬른부(100)에 공급한다. 반응 장치(30)는, 받아들인 입상물에 대해 소정의 물리적 자극을 부여하여 반응 생성물을 생성한다. 반응 장치(30)는 반응 생성물을 생성하면, 생성된 반응 생성물을 반응 생성물 출구(151)로부터 송출한다.
이상, 실시의 형태 5에 관해서 설명했다. 본 실시의 형태에 따른 반응 시스템(2)은, 조립 장치(210)에 있어서 원료에 압력을 부여하고, 이어서 반응 장치(30)에 있어서 열을 가하면서 교반한다. 이에 따라, 반응 시스템(2)은 예를 들면 산화물계 고체 전해질이나 황화물계 고체 전해질을 연속적으로 제조할 수 있다. 즉, 실시의 형태 5에 의하면, 원하는 반응 생성물을 효율적으로 연속적으로 제조할 수 있다.
<실시의 형태 6>
다음으로, 실시의 형태 6에 관해서 설명한다. 도 11은 실시의 형태 6에 관련한 전지용 재료 제조 시스템(3)의 구성도이다. 도 11에 나타내는 전지용 재료 제조 시스템(3)은, 예를 들면 고체 이차 전지의 부극(negative electrode) 시트를 제조하기 위한 시스템이다. 전지용 재료 제조 시스템(3)은 주요 구성으로서 제1 공정 영역(P31), 제2 공정 영역(P32), 제3 공정 영역(P33) 및 제4 공정 영역(P34)을 갖는다. 즉, 전지용서 재료 제조 시스템(3)은, 상술한 제1 공정, 제2 공정, 제3 공정 및 제4 공정을 거쳐 전지용 재료를 제조한다.
이하에 나타내는 예는, 전지용 재료 제조 시스템(3)을 이용하여 부극 활물질을 포함하는 부극 시트를 제조하는 것이다. 제1 공정 영역(P31)에 있어서, 전지용 재료 제조 시스템(3)은, 부극 활물질인 고체 전해질을 제조한다. 제1 공정 영역(P31)은 주된 구성으로서, 조립 장치(210) 및 반응 장치(30)를 갖는다.
제1 공정 영역(P31)에 있어서, 조립 장치(210)는 분립체인 원료를 받아들이고, 압력을 가하여 태블릿 형상의 입상물을 제조한다. 조립 장치(210)는, 제조된 입상물을 반응 장치(30)에 공급한다. 반응 장치(30)는 받아들여진 입상물을 가열하면서 교반하여 고체 전해질을 제조한다. 반응 장치(30)는, 제조된 고체 전해질을 제2 공정 영역(P32)에 공급한다.
제2 공정 영역(P32)에 있어서, 전지용 재료 제조 시스템(3)은, 고체 전해질과 바인더 수지의 혼합화를 수행한다. 제2 공정 영역(P32)은, 압출기(350)를 갖는다. 압출기(350)는, 제1 공정 영역(P31)에 있어서 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(P33)에 공급한다.
제3 공정 영역(P33)에 있어서, 전지용 재료 제조 시스템(3)은, 제2 공정 영역(P32)으로부터 혼련물을 받아들이고, 받아들인 혼련물로부터 부극 시트를 제조한다. 제3 공정 영역(P33)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(P33)은, 압출 성형기(360)가 압출한 시트에 부직포 등의 기재(361)를 맞추어 일체화해도 좋다. 즉, 제3 공정 영역(P33)은, 시트 제조 장치를 포함한다. 또한, 압출 성형기(360)는 혼련물 제조 장치로 지칭될 수 있다.
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(P34)에 공급한다.
제4 공정 영역(P34)에 있어서, 전지용 재료 제조 시스템(3)은, 소정의 시트를 맞춰 붙이고, 이것을 권취하는 공정을 갖는다. 제4 공정 영역(P34)은 주요 구성으로서 라미네이터(400) 및 권취기(410)를 갖는다. 라미네이터(400)는, 압연기(390)로부터 공급되는 시트 형상의 성형물에, 정극(positive electrode) 활물질을 포함하는 전해질 시트(401)(또는 전극 시트)를 맞춰 붙이고, 맞춰 붙인 제조물을 권취기(410)에 공급한다. 권취기(410)는, 라미네이터(400)로부터 공급되는 전해질 시트를 권취한다.
이상, 전지용 재료 제조 시스템(3)의 구성 및 전지용 재료 제조 시스템(3)이 실행하는 전지용 재료 제조 방법에 대해서 설명했다. 본 실시의 형태에 따른 전지용 재료 제조 시스템(3)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 따른 전지용 재료 제조 시스템(3)은, 도 11에 나타낸 것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 전지용 재료 제조 시스템(3)은, 예를 들면 제4 공정 영역(P34)에 있어서의 라미네이터(400)를 갖고 있지 않아도 좋다.
또한, 도 11에 나타내는 시스템은, 전지용 재료가 아닌 소정의 재료를 제조할 수도 있다. 즉, 도 11에 나타내는 시스템은, 재료 제조 시스템 또는 고체 전해질 제조 시스템으로 지칭될 수 있다. 또한, 이러한 재료 제조 시스템이 실행하는 방법을, 재료 제조 방법이라고 칭할 수 있다.
또한, 도 11에 나타내는 전지용 재료 제조 시스템(3)은, 상술한 바와 같이, 제3 공정 영역(P33)에 있어서 부극 시트를 제조하고, 또한, 제4 공정 영역(P34)에있어서 정극 시트를 포함하는 전해질 시트를 라미네이트할 수 있다. 이에 따라, 전지용 재료 제조 시스템(3)은 전지를 제조할 수 있다. 즉, 이 경우, 도 11에 나타내는 시스템을 전지 제조 시스템이라고 칭하고, 도 11에 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 6일에 출원된 일본 특허출원 제2021-130117호을 기초로 하는 우선권을 주장하고, 그 개시의 모두를 여기에 포함한다.
1; 반응 시스템
2; 반응 시스템
3; 전지용 재료 제조 시스템
10; 반응장치
20; 반응장치
30; 반응장치
100; 킬른부
101; 공급구
102; 송출구
103; 통(筒)부
104; 방해판
105; 종동부
106; 오목부
110; 가열부
111; 유로
112; 가열 유체 순환부
120; 구동부
121; 구동력 전달부
130; 후드
140; 피더
141; 원료 투입구
150; 킬른 풋(KILN FOOT)
151; 반응 생성물 출구
210; 조립(造粒) 장치
350; 압출기
360; 압출 성형기
361; 기재(基材)
370; 코터
380; 건조기
390; 압연기
400; 라미네이터
401; 전해질 시트
402; 부극 시트
410; 권취기
A10; 리드각(LEAD ANGLE)
C10; 중심축
C11; 중앙 영역
C12; 나선
R10; 원료
R11; 반응 생성물

Claims (20)

  1. 일단측에 공급되는 원료를 받아들이는 공급구와, 타단측에 반응 생성물을 송출하는 송출구와, 중심축을 따라 회전 가능하게 연신하는 통(筒)부와, 상기 통부의 내벽으로부터 상기 중심축을 포함하는 중앙 영역을 통과하도록 설치된 방해판을, 갖는 킬른부(kiln part)와,
    상기 중심축을 회전 중심으로 하여 상기 킬른부를 회전시키는 구동부와,
    상기 킬른부의 외주부를 가열하는 가열부를, 구비하고,
    상기 킬른부는, 받아들인 소정의 원료가 상기 방해판에 접촉하면서 상기 중심축을 따라 상기 송출구로 반송되도록 구성되어 있는,
    반응 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방해판은, 상기 내벽에 있어서 상기 중심축을 가로질러 대향하는 2개소를 접속하도록 연신하는 빔(beam)을 이루는, 반응 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 방해판은, 상기 통부를 상기 중심축에 직교하는 면에 투영한 경우에 원통 내부의 3분의 1이상의 면적을 막는, 반응 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방해판은, 상기 원료가 접촉하는 접촉면에 복수의 볼록부를 포함하는, 반응 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방해판은, 상기 원료가 접촉하는 접촉면에 있어서 상기 원료의 입경보다 큰 오목부를 복수 갖는, 반응 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방해판은, 상기 원료가 통과할 수 있는 크기의 홀(hole)부를 복수 갖는, 반응 장치.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방해판은, 상기 원료의 입경보다 큰 오목부 또는 상기 원료가 통과할 수 있는 크기의 홀부를 복수 갖고,
    상기 킬른부는, 상기 송출구의 근방인 제3 영역에 형성되는 상기 방해판이 갖는 상기 오목부 또는 상기 홀부의 수가, 상기 제3 영역보다 상기 송출구에서 먼 제4 영역에 형성되는 상기 방해판이 갖는 상기 오목부 또는 상기 홀부의 수보다도 많아지도록 설정되는, 반응 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 킬른부는, 복수의 상기 방해판이 상기 내벽에 나선 형상으로 형성되어 있는, 반응 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 킬른부는, 상기 공급구의 근방인 제1 영역에 있어서 나선 형상으로 형성되는 상기 방해판의 제1 리드각이, 상기 제1 영역보다 상기 공급구에서 먼 제2 영역에 있어서 나선 형상으로 형성되는 상기 방해판의 제2 리드각보다도 커지도록 설정되는, 반응 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방해판은, 상기 가열부에 의해 소정의 온도로 제어된 유체를 순환시키는 순환로를 내포하는, 반응 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방해판은, 상기 원료와 접촉하는 접촉면이 카본 또는 세라믹스를 포함하는 부재에 의해 구성되어 있는, 반응 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방해판은, 상기 원료와 접촉하는 접촉면의 내층에, 금속을 주성분으로 한 부재를 포함하는, 반응 장치.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가열부는, 상기 킬른부의 내부 온도를 실온에서부터 섭씨 1500도로 가열 가능한 반응 장치.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 킬른부는, 상기 통부의 연신 방향이 수평 방향에 대해 -90도 내지 +90도의 범위의 기울기를 갖는, 반응 장치.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 기재된 반응 장치인 제1 반응 장치와 제2 반응 장치를 직렬로 연결한,
    반응 시스템.
  16. 상기 원료에 압력을 가하여 조립물을 제조하는 조립(造粒) 장치와,
    상기 조립물을 받아들여서 반응 생성물을 제조하는 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 기재된 반응 장치를, 구비하는
    반응 시스템.
  17. 반응 생성물로서 고체 전해질을 제조하는 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 기재된 반응 장치와,
    상기 고체 전해질과, 바인더 수지를 혼련하여 연속적으로 압출함으로써 혼련물을 제조하는 혼련물 제조 장치와,
    상기 혼련물을 시트 형상으로 성형하여 전해질 시트를 제조하는 시트 제조 장치를, 구비하는
    전지용 재료 제조 시스템.
  18. 제17항에 기재된 전지용 재료 제조 시스템과,
    상기 전지용 재료 제조 시스템이 제조한 상기 전해질 시트에 정극(positive electrode) 활물질을 포함하는 전극 시트를 라미네이트하는 라미네이터를, 구비하는
    전지 제조 시스템.
  19. 반응 생성물로서 고체 전해질을 제조하는 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 기재된 반응 장치와,
    상기 고체 전해질과, 바인더 수지를 혼련하여 연속적으로 압출함으로써 혼련물을 제조하는 혼련물 제조 장치와,
    상기 혼련물을 시트 형상으로 성형하여 시트 형상의 상기 고체 전해질을 제조하는 시트 제조 장치를, 구비하는
    고체 전해질 제조 시스템.
  20. 일단측에 공급되는 원료를 받아들이는 공급구와, 타단측에 반응 생성물을 송출하는 송출구와, 중심축을 따라 회전 가능하게 연신하는 통부와, 상기 통부의 내벽으로부터 상기 중심축을 포함하는 중앙 영역을 통과하도록 설치된 방해판을, 갖는 킬른부를 준비하고,
    상기 킬른부의 내부를 소정의 온도로 가열하고,
    상기 공급구로부터 상기 원료를 공급하고,
    상기 중심축을 회전 중심으로서 상기 킬른부를 회전시킴으로써, 상기 원료를 상기 방해판에 접촉시키면서 상기 중심축을 따라 상기 송출구로 반송하고,
    상기 송출구로부터 반응 생성물을 송출하는,
    반응 생성물 제조 방법.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3396986B2 (ja) * 1995-02-07 2003-04-14 株式会社村田製作所 粉体熱処理炉
JP4419313B2 (ja) * 2000-11-02 2010-02-24 株式会社Ihi 外熱式キルンの風量調節装置
JP2005037044A (ja) * 2003-07-15 2005-02-10 Meidensha Corp 加熱処理装置
JP4552999B2 (ja) * 2007-11-26 2010-09-29 株式会社Ihi 分円型ロータリーキルンの原料分配装置
JP6432418B2 (ja) * 2015-03-30 2018-12-05 日立金属株式会社 拡散処理装置およびそれを用いたr−t−b系焼結磁石の製造方法
JP6380254B2 (ja) * 2015-06-23 2018-08-29 トヨタ自動車株式会社 全固体電池の製造方法
WO2017047755A1 (ja) * 2015-09-16 2017-03-23 宇部興産株式会社 繊維状炭素含有リチウムチタン複合酸化物粉末、およびそれを用いた電極シート、ならびにそれを用いた蓄電デバイス
JP7189007B2 (ja) * 2018-12-21 2022-12-13 太平洋セメント株式会社 リチウムイオン二次電池の固体電解質用nasicon型酸化物粒子及びその製造方法
JP7443807B2 (ja) 2020-02-19 2024-03-06 トヨタ自動車株式会社 サーボプレス装置の粉末成形方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006290682A (ja) 2005-04-12 2006-10-26 Kitami Institute Of Technology ナノ炭素の製造方法およびナノ炭素製造用触媒反応装置

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