WO2020255559A1 - 間欠バルブおよび間欠塗工装置 - Google Patents

間欠バルブおよび間欠塗工装置 Download PDF

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鷹則 丸尾
啓介 脇谷
明心李 如月
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an intermittent valve and an intermittent coating device.
  • Electrode plates such as positive electrode plates and negative electrode plates have a structure in which an electrode active material is laminated on the surface of a current collector made of metal foil.
  • an intermittent coating device including a die for discharging an electrode slurry in which an active material and a solvent are mixed and an intermittent valve for switching between supply and non-supply of the electrode slurry to the die.
  • an intermittent coating device including a die for discharging an electrode slurry in which an active material and a solvent are mixed and an intermittent valve for switching between supply and non-supply of the electrode slurry to the die.
  • the present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide a technique for improving the coating accuracy of a paint in intermittent coating.
  • One aspect of the present invention is an intermittent valve that switches between supply and non-supply of paint from a tank for storing paint to a die for applying paint to an object to be coated.
  • This intermittent valve has an inflow chamber having an upstream end, a first downstream end and a second downstream end and a tank connected to the upstream end, a supply chamber connected to the first downstream end and a die, and a second downstream end and A valve body having a return chamber connected to the tank inside, a piston that can switch between the first and second positions inside the valve body, and a piston that is fixed to the piston and supplied from the inflow chamber when the piston is in the first position.
  • a supply valve that allows the flow of paint to the chamber and shuts off the flow when the piston is in the second position, and the flow of paint from the inflow chamber to the return chamber when it is fixed to the piston and the piston is in the first position.
  • a return valve that shuts off the piston and allows the flow when the piston is in the second position is provided, and the valve diameter of the supply valve is 1.53 times or more the valve diameter of the return valve.
  • the intermittent coating device includes a tank for storing paint, a die for applying paint to the object to be coated, and an intermittent valve according to the above mode for switching between supply and non-supply of paint to the die.
  • the coating accuracy of the paint in the intermittent coating can be improved.
  • FIG. 1 is a schematic view of an intermittent coating device according to an embodiment.
  • the intermittent coating device 1 includes a die 2, an intermittent valve 4, a tank 6, a pump 8, a feed line 10, a return line 12, and a die supply line 14.
  • the die 2 is an instrument for applying the paint 18 to the object to be coated 16.
  • the intermittent coating device 1 according to the present embodiment is used for manufacturing an electrode plate of a secondary battery.
  • the electrode plate of the secondary battery is a sheet-shaped electrode material obtained by applying an electrode slurry to a current collector and drying it. Therefore, in the present embodiment, the object to be coated 16 is a current collector of the secondary battery, and the paint 18 is the electrode slurry of the secondary battery.
  • the current collector is, for example, a metal leaf.
  • the electrode slurry is, for example, a positive electrode active material or a mixture of a negative electrode active material and a solvent.
  • the electrode plate of the positive electrode is produced by applying a slurry containing a positive electrode active material such as lithium cobalt oxide or lithium iron phosphate on an aluminum foil.
  • the electrode plate of the negative electrode is produced by applying a slurry containing a negative electrode active material such as graphite on a copper foil.
  • the die 2 is arranged so that the discharge port 84 faces the peripheral surface of the backup roll 20 at a predetermined distance.
  • the work piece 16 to be coated is continuously conveyed to a position where the backup roll 20 and the discharge port 84 face each other by the rotation of the backup roll 20.
  • the intermittent valve 4 is connected to the die 2 via the die supply line 14.
  • the intermittent valve 4 is a mechanism for switching between supply and non-supply of the paint 18 to the die 2.
  • the intermittent coating device 1 can discharge the paint 18 from the die 2 to the object to be coated 16 while the paint 18 is being supplied to the die 2.
  • a tank 6 is connected to the intermittent valve 4 via a feed line 10 and a return line 12.
  • the tank 6 stores the paint 18.
  • a pump 8 is provided in the feed line 10, and the paint 18 is sent from the tank 6 to the intermittent valve 4 by driving the pump 8.
  • the intermittent valve 4 supplies the paint 18 supplied from the tank 6 to the die 2 via the die supply line 14.
  • the intermittent valve 4 returns the paint 18 supplied from the tank 6 to the tank 6 via the return pipe 12.
  • the paint 18 By supplying the paint 18 to the die 2 by the intermittent valve 4, the paint 18 can be discharged from the die 2 to form the coating portion 18a of the paint 18 on the work piece 16. Further, when the intermittent valve 4 returns the paint 18 to the tank 6, the discharge of the paint 18 from the die 2 can be stopped to form the uncoated portion 16a of the paint 18 on the work piece 16. That is, the intermittent valve 4 can intermittently apply the paint 18 to the object to be coated 16.
  • the uncoated portion 16a is used for attaching the center lead of the electrode or the like.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the intermittent valve 4.
  • the intermittent valve 4 includes a valve body 22, a piston 24, a supply valve 26, and a return valve 28.
  • the valve body 22 is a so-called cylinder, has a first opening 30 on the upper surface through which the piston 24 is slidably inserted, and is connected to the second opening 32 to which the feed pipe line 10 is connected and the return pipe line 12.
  • a third opening 34 and a fourth opening 36 to which the die supply line 14 is connected are provided on the side surface.
  • the first opening 30 is provided on the upper surface and the second opening 32 to the fourth opening 36 are provided on the side surface, but the posture of the intermittent valve 4 is not particularly limited.
  • the valve main body 22 has an inflow chamber 38, a supply chamber 40, and a return chamber 42 inside.
  • the inflow chamber 38 is a substantially T-shaped chamber in which one end side is branched into two, and has an upstream end 38a, a first downstream end 38b, and a second downstream end 38c.
  • the feed line 10 is connected to the upstream end 38a via the second opening 32. That is, the tank 6 is connected to the upstream end 38a.
  • the paint 18 flows into the inflow chamber 38 from the upstream end 38a and flows in the inflow chamber 38 toward the first downstream end 38b and the second downstream end 38c.
  • a supply chamber 40 is connected to the first downstream end 38b.
  • the die supply line 14 is connected to the supply chamber 40 via the fourth opening 36. That is, the supply chamber 40 is connected to the die 2.
  • the paint 18 that has flowed through the inflow chamber 38 and reached the first downstream end 38b flows to the die 2 via the supply chamber 40 and the die supply pipe 14. Therefore, the inflow chamber 38 and the supply chamber 40 form a part of the flow path of the paint 18 connecting the tank 6 and the die 2.
  • the return chamber 42 is connected to the second downstream end 38c.
  • the return pipe line 12 is connected to the return chamber 42 via the third opening 34. That is, the return chamber 42 is connected to the tank 6.
  • the paint 18 that has flowed through the inflow chamber 38 and reached the second downstream end 38c flows into the tank 6 via the return chamber 42 and the return pipe 12. Therefore, the inflow chamber 38 and the return chamber 42 form a part of the flow path through which the paint 18 circulates between the tank 6 and the intermittent valve 4.
  • the first opening 30 of the valve body 22, the first connecting portion 44 connecting the first downstream end 38b and the supply chamber 40, and the second connecting portion 46 connecting the second downstream end 38c and the return chamber 42 are straight lines. Arranged to line up.
  • the first opening 30, the second connecting portion 46, and the first connecting portion 44 are arranged in this order.
  • the piston 24 is a rod-shaped member, and one end side thereof is inserted into the first opening 30, the second connecting portion 46, and the first connecting portion 44.
  • the supply valve 26 is fixed in the vicinity of the first connecting portion 44 of the piston 24.
  • a return valve 28 is fixed in the vicinity of the second connecting portion 46 of the piston 24.
  • the distance between the supply valve 26 and the return valve 28 in the axial direction X of the piston 24 (the direction in which the axial center of the piston 24 extends) is wider than the distance between the first connecting portion 44 and the second connecting portion 46. Have been placed.
  • the supply valve 26, the return valve 28, the opening of the first connecting portion 44, and the opening of the second connecting portion 46 of the present embodiment are each circular when viewed from the axial direction X.
  • the piston 24 can switch between the first position and the second position in the valve body 22 by being displaced in the axial direction X with respect to the valve body 22.
  • the piston 24 takes the first position when it enters the valve body 22 than when it is in the second position, and takes the second position when it exits the valve body 22 than when it is in the first position.
  • the piston 24, the supply valve 26, and the return valve 28 when in the second position are shown by solid lines. Further, the supply valve 26 and the return valve 28 when the piston 24 is in the first position are shown by broken lines.
  • the supply valve 26 When the piston 24 is in the first position, a gap is formed between the supply valve 26 and the first connecting portion 44, and the inflow chamber 38 and the supply chamber 40 are communicated with each other.
  • the supply valve 26 fits into the first connecting portion 44, and the inflow chamber 38 and the supply chamber 40 are shut off. Therefore, the supply valve 26 allows the paint 18 to flow from the inflow chamber 38 to the supply chamber 40 when the piston 24 is in the first position, and from the inflow chamber 38 to the supply chamber 40 when the piston 24 is in the second position. The distribution of the paint 18 of the above is blocked.
  • the return valve 28 when the piston 24 is in the first position, the return valve 28 is fitted to the second connecting portion 46, and the inflow chamber 38 and the return chamber 42 are shut off.
  • the piston 24 when the piston 24 is in the second position, a gap is formed between the return valve 28 and the second connecting portion 46, and the inflow chamber 38 and the return chamber 42 are communicated with each other. Therefore, the return valve 28 blocks the flow of the paint 18 from the inflow chamber 38 to the return chamber 42 when the piston 24 is in the first position, and from the inflow chamber 38 to the return chamber 42 when the piston 24 is in the second position. Allows the distribution of the paint 18 of.
  • the intermittent valve 4 takes the first state of supplying the paint 18 to the die 2 when the piston 24 is in the first position, and supplies the paint 18 to the die 2 when the piston 24 is in the second position. Takes a second state of stopping. Specifically, when the intermittent valve 4 takes the first state, since the piston 24 is in the first position, the inflow chamber 38 and the supply chamber 40 are communicated with each other, and the inflow chamber 38 and the return chamber 42 are shut off. .. Therefore, the paint 18 that has flowed into the inflow chamber 38 from the feed pipe 10 is supplied to the die 2 via the supply chamber 40 and the die supply pipe 14.
  • the piston 24 is switched between a first position and a second position by a drive unit (not shown) connected to an end portion protruding outside the valve body 22.
  • the drive unit is composed of a motor such as a servomotor and a crank mechanism or the like that connects the motor and the piston 24.
  • the drive unit may be a known drive source other than a motor such as an air cylinder.
  • the size of the supply valve 26 is larger than the size of the return valve 28.
  • the valve diameter D1 of the supply valve 26 is 1.53 times or more the valve diameter D2 of the return valve 28. That is, the ratio of the valve diameter D1 of the supply valve 26 to the valve diameter D2 of the return valve 28 (D1 / D2: hereinafter, this ratio is appropriately referred to as a valve diameter ratio) is 1.53 or more.
  • the valve diameter ratio is preferably 1.81 or more, and more preferably 2.00 or more.
  • the valve diameters D1 and D2 of each valve are the sizes of the portions of each valve having the largest dimension in the direction orthogonal to the axial direction X of the piston 24.
  • the amount of paint 18 pulled back from the die 2 due to the sackback effect (hereinafter, this amount is appropriately sacked).
  • the amount of backing) can be increased to suppress the scattering of the paint 18 on the uncoated portion 16a.
  • the present inventors performed intermittent coating using each of the intermittent valve of the reference example having a valve diameter ratio of about 1.52 and the intermittent valve 4 of the example having a valve diameter ratio of 2.00. .. Then, in the reference example and the example, the amount (area) of the paint 18 scattered on the uncoated portion 16a was measured by a known image analysis, and both were compared. As a result, it was confirmed that when the amount of the paint 18 scattered on the uncoated portion 16a in the reference example was 1, the amount of the paint 18 scattered in the example was reduced to 0.67.
  • the present inventors performed intermittent coating by setting the flow rate (flow velocity) of the paint 18 to 3.2 L / min using the intermittent valve of the reference example. Further, using the intermittent valve 4 of the example, the flow rate of the paint 18 was set to 4.0 L / min and the intermittent coating was performed. As a result, in the intermittent coating using the intermittent valve of the reference example, scattering of the paint 18 on the uncoated portion 16a was observed. On the other hand, in the intermittent coating using the intermittent valve 4 of the example, it was confirmed that the amount of the paint 18 scattered was reduced as compared with the reference example, although the flow rate was increased. The amount of suckback in the intermittent valve of the reference example was 0.17 mL, and the amount of suckback in the intermittent valve 4 of the example was 0.22 mL.
  • the present embodiment it is possible to increase the amount of suckback and suppress the scattering of the paint 18 on the uncoated portion 16a.
  • the present inventors have stated that if the valve diameter ratio is at least larger than that of the reference example, that is, if the valve diameter ratio is 1.53 or more, the amount of suckback can be increased and the scattering of the paint 18 can be suppressed. It has recognized.
  • the supply valve 26 of the present embodiment has a first plane portion 26a extending in a direction orthogonal to the axial direction X of the piston 24 on a surface facing the first downstream end 38b side.
  • the valve body 22 has a second flat surface portion 22a that comes into surface contact with the first flat surface portion 26a when the piston 24 is in the second position.
  • the first plane portion 26a and the second plane portion 22a are located outside the first downstream end 38b when viewed from the axial direction X. Further, the first flat surface portion 26a faces upward, and the second flat surface portion 22a faces downward and faces each other.
  • the first flat surface portion 26a when the piston 24 is displaced from the first position to the second position, more paint 18 can be drawn toward the inflow chamber 38 side. As a result, the amount of suckback can be increased more reliably. Further, when the piston 24 is in the second position, the first flat surface portion 26a and the second flat surface portion 22a come into surface contact with each other to prevent the paint 18 from leaking from the inflow chamber 38 to the supply chamber 40. it can.
  • the piston 24 when the piston 24 is displaced from the second position to the first position, a narrow (and therefore flow) defined by the first flat surface portion 26a and the second flat surface portion 22a is formed on the outer periphery of the first downstream end 38b. A flow path (with a large road resistance) is formed. As a result, it is possible to prevent a large amount of paint 18 from flowing from the inflow chamber 38 into the supply chamber 40 at the moment when the piston 24 is displaced from the second position to the first position. Further, when the piston 24 is displaced from the second position to the first position, the first flat surface portion 26a can receive the hydraulic pressure of the paint 18 flowing out from the inflow chamber 38 to the supply chamber 40. As a result, the supply valve 26 can be made to follow the displacement of the piston 24 with higher accuracy. As a result, the supply and non-supply of the paint 18 to the die 2 can be switched with higher accuracy.
  • the supply valve 26 has a convex portion 26b protruding toward the first downstream end 38b in a region closer to the piston 24 than the first flat surface portion 26a on the surface facing the first downstream end 38b side. With the piston 24 in the second position, the convex portion 26b fits into the first downstream end 38b. As a result, the leakage of the paint 18 from the inflow chamber 38 to the supply chamber 40 can be further suppressed.
  • the supply valve 26 is tapered toward the outer edge of the surface facing the first downstream end 38b side so as to be separated from the second flat surface portion 22a toward the outside of the supply valve 26 in a direction orthogonal to the axial direction X. It has a part 26c.
  • the height positions of the second opening 32 and the fourth opening 36 are substantially aligned. Therefore, the supply chamber 40 extends horizontally from the first connecting portion 44, then extends upward at a position deviated from the piston 24, and is connected to the fourth opening 36.
  • the intermittent valve 4 switches between supply and non-supply of the paint 18 from the tank 6 for storing the paint 18 to the die 2 for applying the paint 18 to the workpiece 16. It is a mechanism.
  • the intermittent valve 4 includes a valve body 22, a piston 24, a supply valve 26, and a return valve 28.
  • the valve body 22 has an upstream end 38a, a first downstream end 38b and a second downstream end 38c, and a supply connected to an inflow chamber 38, a first downstream end 38b and a die 2 to which the tank 6 is connected to the upstream end 38a. It has a chamber 40 and a return chamber 42 connected to a second downstream end 38c and a tank 6 inside.
  • the piston 24 can switch between the first position and the second position in the valve body 22.
  • the supply valve 26 is fixed to the piston 24 and allows the paint 18 to flow from the inflow chamber 38 to the supply chamber 40 when the piston 24 is in the first position, and shuts off the flow when the piston 24 is in the second position.
  • the return valve 28 is fixed to the piston 24, blocks the flow of paint 18 from the inflow chamber 38 to the return chamber 42 when the piston 24 is in the first position, and allows the flow when the piston 24 is in the second position.
  • the valve diameter D1 of the supply valve 26 is set to 1.53 times or more the valve diameter D2 of the return valve 28.
  • valve diameter D1 of the supply valve 26 1.53 times or more the valve diameter D2 of the return valve 28
  • the amount of suckback of the paint 18 when the piston 24 is displaced from the first position to the second position is increased.
  • the coating accuracy of the paint 18 can be improved without complicating the structure of the intermittent valve 4 and eventually the intermittent coating device 1.
  • the intermittent coating can be speeded up while maintaining the coating accuracy of the coating material 18. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to achieve both shortening of the manufacturing time of the electrode plate and maintenance of quality.
  • the supply valve 26 of the present embodiment has a first plane portion 26a extending in a direction orthogonal to the axial direction X of the piston 24 on a surface facing the first downstream end 38b side.
  • the valve body 22 has a second flat surface portion 22a that comes into surface contact with the first flat surface portion 26a when the piston 24 is in the second position. Since the supply valve 26 has the first flat surface portion 26a, the amount of suckback can be increased more reliably. Therefore, the coating accuracy of the paint 18 can be further improved. Further, the first flat surface portion 26a and the second flat surface portion 22a can suppress leakage of the paint 18 from the inflow chamber 38 to the supply chamber 40. Therefore, the coating accuracy of the paint 18 can be further improved.
  • first flat surface portion 26a and the second flat surface portion 22a can suppress an instantaneous increase in the flow rate of the paint 18 when the supply valve 26 is opened.
  • the intermittent valve 4 switches from the second state to the first state, it is possible to suppress a sudden increase in the amount of paint 18 discharged from the die 2. Therefore, it is possible to prevent the film thickness of the coated portion 18a from increasing in the boundary region with the uncoated portion 16a and to make the film thickness of the coated portion 18a uniform.
  • the entire coating portion 18a can be pressed more reliably in the press working after the coating process of the paint 18. As a result, the density of the entire coating portion 18a can be increased, and the entire coating portion 18a can be brought into close contact with the object to be coated 16. As a result, it is possible to prevent the battery performance of a part of the coated portion 18a from deteriorating or peeling off from the object to be coated 16. Further, since the first flat surface portion 26a receives the hydraulic pressure of the paint 18 flowing out from the inflow chamber 38 to the supply chamber 40, the supply valve 26 can be made to follow the displacement of the piston 24 with higher accuracy. As a result, the supply and non-supply of the paint 18 to the die 2 can be switched with higher accuracy, and the coating accuracy of the paint 18 can be further improved.
  • the intermittent coating device 1 is provided with a tank 6 for storing the paint 18, a feed pipe line 10 and a return pipe line 12 for connecting the tank 6 and the intermittent valve 4, and an intermittent valve from the tank 6 provided in the feed pipe line 10.
  • a pump 8 for sending the paint 18 to 4 is provided.
  • the paint 18 returns to the tank 6 via the return line 12 when the intermittent valve 4 is in the second state.
  • the supply of the paint 18 to the intermittent valve 4 can be continued even when the discharge of the paint 18 from the die 2 is stopped. Therefore, since the pump 8 can be constantly driven, the system configuration of the intermittent coating device 1 can be simplified.
  • the height positions of the second opening 32 and the fourth opening 36 are aligned, and the supply chamber 40 is bent in the process from the first connecting portion 44 to the fourth opening 36, but the fourth opening 36 is
  • the supply chamber 40 may extend linearly in the horizontal direction from the first connecting portion 44, located below the second opening 32.

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Abstract

間欠バルブは、上流端、第１下流端および第２下流端を有しタンクが上流端に接続される流入室、第１下流端およびダイに接続される供給室、ならびに第２下流端およびタンクに接続されるリターン室を内部に有するバルブ本体と、バルブ本体内で第１位置および第２位置を切り替え可能なピストンと、ピストンが第１位置にあるとき流入室から供給室への塗料の流通を許容し、ピストンが第２位置にあるとき当該流通を遮断する供給弁と、ピストンが第１位置にあるとき流入室からリターン室への塗料の流通を遮断し、ピストンが第２位置にあるとき当該流通を許容するリターン弁と、を備える。供給弁の弁径Ｄ１は、リターン弁の弁径Ｄ２の１．５３倍以上である。

Description

間欠バルブおよび間欠塗工装置
　本発明は、間欠バルブおよび間欠塗工装置に関する。
　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。
　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）。
特開２００６－５１４０７号公報
　二次電池の品質向上を図るために、間欠塗工における電極スラリーの塗布精度を高めたることは当然に求められる。一方で、二次電池の出荷増にともない、電極板の製造時間を短縮したいという要求がある。しかしながら、電極板の製造時間を短縮するために金属箔に電極スラリーを高速で間欠塗布すると、電極スラリーの塗布精度が低下するおそれがあった。
　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、間欠塗工における塗料の塗布精度を高める技術を提供することにある。
　本発明のある態様は、塗料を貯留するタンクから被塗工体に塗料を塗布するダイへの塗料の供給と非供給とを切り替える間欠バルブである。この間欠バルブは、上流端、第１下流端および第２下流端を有しタンクが上流端に接続される流入室、第１下流端およびダイに接続される供給室、ならびに第２下流端およびタンクに接続されるリターン室を内部に有するバルブ本体と、バルブ本体内で第１位置および第２位置を切り替え可能なピストンと、ピストンに固定され、ピストンが第１位置にあるとき流入室から供給室への塗料の流通を許容し、ピストンが第２位置にあるとき当該流通を遮断する供給弁と、ピストンに固定され、ピストンが第１位置にあるとき流入室からリターン室への塗料の流通を遮断し、ピストンが第２位置にあるとき当該流通を許容するリターン弁と、を備え、供給弁の弁径は、リターン弁の弁径の１．５３倍以上である。
　本発明の他の態様は、間欠塗工装置である。この間欠塗工装置は、塗料を貯留するタンクと、被塗工体に塗料を塗布するダイと、ダイへの塗料の供給と非供給とを切り替える上記態様の間欠バルブと、を備える。
　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。
　本発明によれば、間欠塗工における塗料の塗布精度を高めることができる。
実施の形態に係る間欠塗工装置の模式図である。 間欠バルブを模式的に示す断面図である。
　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。
　図１は、実施の形態に係る間欠塗工装置の模式図である。間欠塗工装置１は、ダイ２と、間欠バルブ４と、タンク６と、ポンプ８と、送り管路１０と、リターン管路１２と、ダイ供給管路１４と、を備える。
　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間欠塗工装置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。
　ダイ２は、吐出口８４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８４とが対向する位置に連続的に搬送される。
　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。間欠バルブ４は、ダイ２への塗料１８の供給と非供給とを切り替える機構である。間欠塗工装置１は、塗料１８がダイ２に供給されている間、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およびリターン管路１２を介してタンク６が接続される。
　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をリターン管路１２を介してタンク６に戻す。
　間欠バルブ４がダイ２に塗料１８を供給することで、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、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。
　図２は、間欠バルブ４を模式的に示す断面図である。間欠バルブ４は、バルブ本体２２と、ピストン２４と、供給弁２６と、リターン弁２８と、を備える。バルブ本体２２は、いわゆるシリンダであり、ピストン２４が摺動可能に挿通される第１開口３０を上面に有し、送り管路１０が接続される第２開口３２、リターン管路１２が接続される第３開口３４、およびダイ供給管路１４が接続される第４開口３６を側面に有する。なお、本実施の形態の説明では、便宜上、第１開口３０を上面に、第２開口３２～第４開口３６を側面にそれぞれ設けているが、間欠バルブ４の姿勢は特に限定されない。
　また、バルブ本体２２は、流入室３８、供給室４０およびリターン室４２を内部に有する。流入室３８は、一方の端部側が２つに分岐した略Ｔ字状の部屋であり、上流端３８ａ、第１下流端３８ｂおよび第２下流端３８ｃを有する。上流端３８ａには、第２開口３２を介して送り管路１０が接続される。つまり、上流端３８ａにはタンク６が接続される。塗料１８は、上流端３８ａから流入室３８内に流入し、流入室３８内を第１下流端３８ｂおよび第２下流端３８ｃに向かって流れる。
　第１下流端３８ｂには、供給室４０が接続される。供給室４０には、第４開口３６を介してダイ供給管路１４が接続される。つまり、供給室４０はダイ２に接続される。流入室３８内を流れて第１下流端３８ｂに到達した塗料１８は、供給室４０およびダイ供給管路１４を介してダイ２に流れる。したがって、流入室３８および供給室４０は、タンク６とダイ２とをつなぐ塗料１８の流路の一部を構成する。
　第２下流端３８ｃには、リターン室４２が接続される。リターン室４２には、第３開口３４を介してリターン管路１２が接続される。つまり、リターン室４２はタンク６に接続される。流入室３８内を流れて第２下流端３８ｃに到達した塗料１８は、リターン室４２およびリターン管路１２を介してタンク６に流れる。したがって、流入室３８およびリターン室４２は、タンク６と間欠バルブ４との間を塗料１８が循環する流路の一部を構成する。
　バルブ本体２２の第１開口３０と、第１下流端３８ｂおよび供給室４０が連結する第１連結部４４と、第２下流端３８ｃおよびリターン室４２が連結する第２連結部４６とは、直線上に並ぶように配置される。第１開口３０、第２連結部４６および第１連結部４４は、この順に配列される。ピストン２４は、棒状部材であり、一端側が第１開口３０、第２連結部４６および第１連結部４４に挿通される。
　ピストン２４における第１連結部４４の近傍部には、供給弁２６が固定される。ピストン２４における第２連結部４６の近傍部には、リターン弁２８が固定される。供給弁２６およびリターン弁２８は、ピストン２４の軸方向Ｘ（ピストン２４の軸心が延びる方向）における両者の間隔が第１連結部４４と第２連結部４６との間隔よりも広くなるように配置されている。本実施の形態の供給弁２６、リターン弁２８、第１連結部４４の開口および第２連結部４６の開口はそれぞれ、軸方向Ｘから見て円形である。
　ピストン２４は、バルブ本体２２に対して軸方向Ｘに変位することで、バルブ本体２２内で第１位置および第２位置を切り替え可能である。ピストン２４は、第２位置にあるときよりもバルブ本体２２内に進入したとき第１位置をとり、第１位置にあるときよりもバルブ本体２２内から退出したとき第２位置をとる。図２には、第２位置にあるときのピストン２４、供給弁２６およびリターン弁２８が実線で図示されている。また、ピストン２４が第１位置にあるときの供給弁２６およびリターン弁２８が破線で図示されている。
　ピストン２４が第１位置にあるとき、供給弁２６と第１連結部４４との間には隙間が形成され、流入室３８と供給室４０とが連通される。一方、ピストン２４が第２位置にあるとき、供給弁２６は第１連結部４４に嵌合し、流入室３８と供給室４０とが遮断される。したがって、供給弁２６は、ピストン２４が第１位置にあるとき流入室３８から供給室４０への塗料１８の流通を許容し、ピストン２４が第２位置にあるとき流入室３８から供給室４０への塗料１８の流通を遮断する。
　また、ピストン２４が第１位置にあるとき、リターン弁２８は第２連結部４６に嵌合し、流入室３８とリターン室４２とが遮断される。一方、ピストン２４が第２位置にあるとき、リターン弁２８と第２連結部４６との間には隙間が形成され、流入室３８とリターン室４２とが連通される。したがって、リターン弁２８は、ピストン２４が第１位置にあるとき流入室３８からリターン室４２への塗料１８の流通を遮断し、ピストン２４が第２位置にあるとき流入室３８からリターン室４２への塗料１８の流通を許容する。
　したがって、間欠バルブ４は、ピストン２４が第１位置にあるとき、ダイ２へ塗料１８を供給する第１状態をとり、ピストン２４が第２位置にあるとき、ダイ２への塗料１８の供給を停止する第２状態をとる。具体的には、間欠バルブ４が第１状態をとるとき、ピストン２４は第１位置にあるため、流入室３８と供給室４０とが連通され、流入室３８とリターン室４２とが遮断される。したがって、送り管路１０から流入室３８に流れ込んだ塗料１８は、供給室４０およびダイ供給管路１４を経由して、ダイ２に供給される。一方、間欠バルブ４が第２状態をとるとき、ピストン２４は第２位置にあるため、流入室３８と供給室４０とが遮断され、流入室３８とリターン室４２とが連通される。したがって、送り管路１０から流入室３８に流れ込んだ塗料１８は、リターン室４２およびリターン管路１２を経由して、タンク６に戻される。
　ピストン２４は、バルブ本体２２外に突出する端部に連結される駆動部（図示せず）により、第１位置と第２位置とが切り替えられる。駆動部は、サーボモータ等のモータと、モータおよびピストン２４を連結するクランク機構等とで構成される。なお駆動部は、エアシリンダ等のモータ以外の公知の駆動源であってもよい。
　ピストン２４は、第１位置から第２位置に変位する際、供給室４０から退出する方向に移動する。したがって、ピストン２４における供給室４０内に位置する部分の体積が減少する。これにより、供給室４０内が負圧になり、ダイ２から塗料１８の一部が逆流する。また、ピストン２４の変位にともなって供給弁２６が第１連結部４４に近づく方向に変位する際、供給弁２６によって塗料１８の一部が流入室３８側に引き込まれる。これによっても、ダイ２から塗料１８の一部が逆流する。この塗料１８の逆流により、ダイ２からの塗料１８の吐出が停止する際に、塗料１８が吐出口８４から垂れ落ちることを抑制することができる。つまり、サックバック効果を得ることができる。
　本実施の形態では、供給弁２６の寸法がリターン弁２８の寸法よりも大きい。具体的には、供給弁２６の弁径Ｄ１は、リターン弁２８の弁径Ｄ２の１．５３倍以上である。つまり、リターン弁２８の弁径Ｄ２に対する供給弁２６の弁径Ｄ１の割合（Ｄ１／Ｄ２：以下では適宜、この割合を弁径比と称する）は、１．５３以上である。また、弁径比は、好ましくは１．８１以上であり、より好ましくは２．００以上である。本実施の形態において、各弁の弁径Ｄ１，Ｄ２は、各弁においてピストン２４の軸方向Ｘと直交する方向の寸法が最も大きい部分の大きさである。
　供給弁２６およびリターン弁２８の寸法を、弁径比が１．５３以上となるように設定することで、サックバック効果によりダイ２から引き戻される塗料１８の量（以下では適宜、この量をサックバック量と称する）を増やして、未塗布部１６ａへの塗料１８の飛散を抑制することができる。
　本発明者らは、弁径比が約１．５２である参考例の間欠バルブと、弁径比が２．００である実施例の間欠バルブ４とのそれぞれを用いて間欠塗工を実施した。そして、参考例と実施例とで、未塗布部１６ａに飛散した塗料１８の量（面積）を公知の画像解析により測定し、両者を比較した。この結果、参考例における未塗布部１６ａへの塗料１８の飛散量を１としたとき、実施例における飛散量は０．６７に減少したことが確認された。
　また、本発明者らは、参考例の間欠バルブを用い、塗料１８の流量（流速）を３．２Ｌ／分に設定して間欠塗工を実施した。また、実施例の間欠バルブ４を用い、塗料１８の流量を４．０Ｌ／分に設定して間欠塗工を実施した。この結果、参考例の間欠バルブを用いた間欠塗工では、未塗布部１６ａへの塗料１８の飛散が観察された。一方、実施例の間欠バルブ４を用いた間欠塗工では、流量を増大させたにもかかわらず、参考例に比べて塗料１８の飛散量が減少したことが確認された。また、参考例の間欠バルブにおけるサックバック量は０．１７ｍＬであり、実施例の間欠バルブ４におけるサックバック量は、０．２２ｍＬであった。
　一般に、塗料１８の流速が上がると、ピストン２４の第１位置から第２位置への変位に対する抵抗が増大する。このため、供給弁２６が閉じにくくなり、未塗布部１６ａに塗料１８が飛散しやすくなる。このような傾向にもかかわらず、本実施の形態によれば、サックバック量を増やして、未塗布部１６ａへの塗料１８の飛散を抑制できることができる。なお、本発明者らは、少なくとも参考例よりも弁径比を大きくすれば、つまり弁径比を１．５３以上とすれば、サックバック量の増大と塗料１８の飛散抑制とを実現できると認識している。
　また、本実施の形態の供給弁２６は、第１下流端３８ｂ側を向く面に、ピストン２４の軸方向Ｘと直交する方向に延びる第１平面部２６ａを有する。また、バルブ本体２２は、ピストン２４が第２位置にあるとき第１平面部２６ａと面接触する第２平面部２２ａを有する。軸方向Ｘから見て、第１平面部２６ａおよび第２平面部２２ａは第１下流端３８ｂの外側に位置する。また、第１平面部２６ａは上方を向き、第２平面部２２ａは下方を向いて、互いに対向する。
　第１平面部２６ａを設けることで、ピストン２４が第１位置から第２位置に変位する際、より多くの塗料１８を流入室３８側に引き込むことができる。これにより、サックバック量をより確実に増やすことができる。また、ピストン２４が第２位置にある状態で、第１平面部２６ａと第２平面部２２ａとが面接触することで、流入室３８から供給室４０への塗料１８の漏出を抑制することができる。
　また、ピストン２４が第２位置から第１位置に変位する際、第１下流端３８ｂの外周には、第１平面部２６ａと第２平面部２２ａとで画成される細幅の（したがって流路抵抗の大きい）流路が形成される。これにより、ピストン２４が第２位置から第１位置に変位した瞬間に、流入室３８から供給室４０に大量の塗料１８が流れ込むことを抑制することができる。また、ピストン２４が第２位置から第１位置に変位する際、流入室３８から供給室４０に流出する塗料１８の液圧を第１平面部２６ａが受けることができる。これにより、ピストン２４の変位に対して供給弁２６をより高精度に追従させることができる。この結果、ダイ２への塗料１８の供給と非供給とをより高精度に切り替えることができる。
　また、供給弁２６は、第１下流端３８ｂ側を向く面における第１平面部２６ａよりもピストン２４側の領域に、第１下流端３８ｂ側に突出する凸部２６ｂを有する。ピストン２４が第２位置にある状態で、凸部２６ｂは第１下流端３８ｂに嵌入する。これにより、流入室３８から供給室４０への塗料１８の漏出をより抑制することができる。
　また、供給弁２６は、第１下流端３８ｂ側を向く面の外縁部に、軸方向Ｘと直交する方向で供給弁２６の外側に向かうにつれて第２平面部２２ａから離間するように傾斜するテーパ部２６ｃを有する。本実施の形態の間欠バルブ４では、第２開口３２と第４開口３６との高さ位置がおおよそ揃えられている。このため、供給室４０は、第１連結部４４から水平方向に延びた後、ピストン２４とずれた位置で上方に延びて第４開口３６に連結されている。このため、供給弁２６の弁径Ｄ１が大きくなると、供給室４０が水平方向から鉛直方向に折れる箇所において供給弁２６の外縁部が供給室４０の中央側に張り出し、塗料１８の流れを阻害してしまうおそれがある。これに対し、テーパ部２６ｃを設けることで、供給室４０内での塗料１８の流れが供給弁２６によって阻害されることを軽減することができる。
　以上説明したように、本実施の形態に係る間欠バルブ４は、塗料１８を貯留するタンク６から被塗工体１６に塗料１８を塗布するダイ２への塗料１８の供給と非供給とを切り替える機構である。間欠バルブ４は、バルブ本体２２と、ピストン２４と、供給弁２６と、リターン弁２８と、を備える。バルブ本体２２は、上流端３８ａ、第１下流端３８ｂおよび第２下流端３８ｃを有しタンク６が上流端３８ａに接続される流入室３８、第１下流端３８ｂおよびダイ２に接続される供給室４０、ならびに第２下流端３８ｃおよびタンク６に接続されるリターン室４２を内部に有する。ピストン２４は、バルブ本体２２内で第１位置および第２位置を切り替え可能である。供給弁２６は、ピストン２４に固定され、ピストン２４が第１位置にあるとき流入室３８から供給室４０への塗料１８の流通を許容し、ピストン２４が第２位置にあるとき当該流通を遮断する。リターン弁２８は、ピストン２４に固定され、ピストン２４が第１位置にあるとき流入室３８からリターン室４２への塗料１８の流通を遮断し、ピストン２４が第２位置にあるとき当該流通を許容する。そして、供給弁２６の弁径Ｄ１は、リターン弁２８の弁径Ｄ２の１．５３倍以上に設定される。
　供給弁２６の弁径Ｄ１をリターン弁２８の弁径Ｄ２の１．５３倍以上とすることで、ピストン２４が第１位置から第２位置に変位する際の塗料１８のサックバック量を増やして、未塗布部１６ａへの塗料１８の飛散を抑制することができる。これにより、間欠バルブ４、ひいては間欠塗工装置１の構造の複雑化を招くことなく、塗料１８の塗布精度を向上させることができる。また、塗料１８の塗布精度を保ちながら、間欠塗工の高速化を図ることができる。よって、本実施の形態によれば、電極板の製造時間短縮と品質維持との両立を図ることができる。
　また、本実施の形態の供給弁２６は、第１下流端３８ｂ側を向く面に、ピストン２４の軸方向Ｘと直交する方向に延びる第１平面部２６ａを有する。また、バルブ本体２２は、ピストン２４が第２位置にあるとき第１平面部２６ａと面接触する第２平面部２２ａを有する。供給弁２６が第１平面部２６ａを有することで、サックバック量をより確実に増大させることができる。よって、塗料１８の塗布精度をより高めることができる。また、第１平面部２６ａと第２平面部２２ａとにより、流入室３８から供給室４０への塗料１８の漏れを抑制することができる。よって、塗料１８の塗布精度をより高めることができる。
　また、第１平面部２６ａと第２平面部２２ａとにより、供給弁２６の開弁時に塗料１８の流量が瞬間的に増大することを抑制することができる。これにより、間欠バルブ４が第２状態から第１状態に切り替わる際に、ダイ２からの塗料１８の吐出量が急激に増大することを抑制することができる。よって、塗布部１８ａの膜厚が未塗布部１６ａとの境界領域において増大することを抑制して、塗布部１８ａの膜厚を均一化することができる。
　塗布部１８ａの膜厚が均一化されると、塗料１８の塗布工程後のプレス加工において、塗布部１８ａの全体をより確実にプレスすることができる。これにより、塗布部１８ａ全体の密度を高めることができ、また塗布部１８ａ全体を被塗工体１６に密着させることができる。この結果、塗布部１８ａの一部の電池性能が低下したり、被塗工体１６から剥がれたりすることを抑制することができる。また、流入室３８から供給室４０に流出する塗料１８の液圧を第１平面部２６ａが受けることで、ピストン２４の変位に対して供給弁２６をより高精度に追従させることができる。これにより、ダイ２への塗料１８の供給と非供給とをより高精度に切り替えることができ、塗料１８の塗布精度をより高めることができる。
　間欠塗工装置１は、塗料１８を貯留するタンク６と、タンク６と間欠バルブ４とを接続する送り管路１０およびリターン管路１２と、送り管路１０に設けられてタンク６から間欠バルブ４に塗料１８を送るポンプ８と、を備える。塗料１８は、間欠バルブ４が第２状態にあるとき、リターン管路１２を介してタンク６に戻る。これにより、ダイ２からの塗料１８の吐出を停止させた状態においても、間欠バルブ４への塗料１８の供給を継続することができる。したがって、ポンプ８を常時駆動させておくことができるため、間欠塗工装置１のシステム構成の簡略化を図ることができる。
　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。
　実施の形態では、第２開口３２と第４開口３６の高さ位置が揃えられ、供給室４０は第１連結部４４から第４開口３６に至る過程で折れ曲がっているが、第４開口３６が第２開口３２よりも下方に位置して、供給室４０が第１連結部４４から水平方向に直線状に延びていてもよい。
　　１　間欠塗工装置
　　２　ダイ
　　４　間欠バルブ
　　６　タンク
　　１６　被塗工体
　　１８　塗料
　　２２　バルブ本体
　　２２ａ　第２平面部
　　２４　ピストン
　　２６　供給弁
　　２６ａ　第１平面部
　　２８　リターン弁
　　３８　流入室
　　３８ａ　上流端
　　３８ｂ　第１下流端
　　３８ｃ　第２下流端
　　４０　供給室
　　４２　リターン室

Claims (4)

  1. 　塗料を貯留するタンクから被塗工体に前記塗料を塗布するダイへの前記塗料の供給と非供給とを切り替える間欠バルブであって、
    　上流端、第１下流端および第２下流端を有し前記タンクが前記上流端に接続される流入室、前記第１下流端および前記ダイに接続される供給室、ならびに前記第２下流端および前記タンクに接続されるリターン室を内部に有するバルブ本体と、
    　前記バルブ本体内で第１位置および第２位置を切り替え可能なピストンと、
    　前記ピストンに固定され、前記ピストンが前記第１位置にあるとき前記流入室から前記供給室への前記塗料の流通を許容し、前記ピストンが前記第２位置にあるとき当該流通を遮断する供給弁と、
    　前記ピストンに固定され、前記ピストンが前記第１位置にあるとき前記流入室から前記リターン室への前記塗料の流通を遮断し、前記ピストンが前記第２位置にあるとき当該流通を許容するリターン弁と、を備え、
    　前記供給弁の弁径は、前記リターン弁の弁径の１．５３倍以上である、間欠バルブ。
  2. 　前記供給弁は、前記第１下流端側を向く面に、前記ピストンの軸方向と直交する方向に延びる第１平面部を有し、
    　前記バルブ本体は、前記ピストンが前記第２位置にあるとき前記第１平面部と面接触する第２平面部を有する、請求項１に記載の間欠バルブ。
  3. 　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または２に記載の間欠バルブ。
  4. 　塗料を貯留するタンクと、
    　被塗工体に前記塗料を塗布するダイと、
    　前記ダイへの前記塗料の供給と非供給とを切り替える請求項１乃至３のいずれか１項に記載の間欠バルブと、を備える、間欠塗工装置。
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