特開 2023-153847 支持部材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023153847

(43)【公開日】2023-10-18

(54)【発明の名称】支持部材

(51)【国際特許分類】

   F27B 7/30 20060101AFI20231011BHJP

【ＦＩ】

F27B7/30

【審査請求】有

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023116996

(22)【出願日】2023-07-18

(62)【分割の表示】P 2021180043の分割

【原出願日】2021-11-04

(71)【出願人】

【識別番号】000004215

【氏名又は名称】株式会社日本製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】植田 直樹

(72)【発明者】

【氏名】中村 諭

(72)【発明者】

【氏名】古木 賢一

(57)【要約】

【課題】所望の製品を効率よく製造する反応装置等を提供する。
【解決手段】反応装置１０において、キルン部１００は、回転可能に延伸する筒部１０３と、筒部１０３の一端側から供給される原料を受け入れる原料供給口１０１と、他端側に反応生成物を送出する送出口１０２と、を有する。流体供給装置１２０は、一端側または他端側から筒部の内側に延伸する流体供給管１２１と、圧送された所定の流体を筒部の内側に放出可能に流体供給管１２１に設けられた流体供給口１２２と、を有する。接触領域１０５は、流体供給口１２２から放出された流体と原料とが接触する。流体吸引装置１３０は、接触領域１０５を通過した流体を吸引可能に設けられた流体吸引口１３２と、流体吸引口１３２から吸引した流体をキルン部１００の外部に圧送する流体吸引管１３１と、を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

中心軸に沿って回転可能に延伸する筒部を有し、上流側から受け入れた原料を下流側に搬送しながら反応させる反応装置に挿入して使用される支持部材であって、
前記支持部材は、
前記筒部の一端側に配置され前記筒部に原料を供給するフィーダ部と前記筒部の他端側に配置され前記筒部から反応生成物を送出するキルンフット部とにより支持され、
前記一端側または前記他端側から前記筒部の内側に延伸する流体供給管により圧送された流体の流れを前記中心軸に平行な方向に沿って規制するための邪魔板を有する、
支持部材。

【請求項2】

前記邪魔板は、前記流体の流れを螺旋状に規制する ための形状を有する、
請求項１に記載の支持部材。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は反応装置に用いられる支持部材に関する。

【背景技術】

【0002】

原料に対して所定の雰囲気を与えることにより所望の製品を連続的に製造するための反応装置が存在する。例えば一般には、ロータリーキルンと称される反応装置は、中心軸周りに回転する中空のキルン部を加熱し、このキルン部に材料を転動させながら通過させることにより所望の製品を製造する。また例えばローラーハースキルンと称される反応装置は、トンネル型のキルン部に原料やワークを通過させることにより所望の製品を製造する。またその他にも種々の反応装置が開発されている。

【0003】

例えば特許文献１は、以下の反応装置について開示している。反応装置は、圧力反応容器となるスクリュフィーダ本体と、スクリュフィーダ本体内に触媒を導入する触媒供給部と、スクリュフィーダ本体内に低級炭化水素を導入する低級炭化水素供給部と、を有する。またこの反応装置は、生成したナノ炭素を移送するスクリュと、スクリュによって移送される触媒とナノ炭素を送出する固体送出部と、生成した水素をフィーダ本体外に送出する気体送出部と、を有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００６－２９０６８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

所で、固体電解質などの所望の反応生成物を製造する場合には、例えば原料に対して摂氏１０００度を超える熱を付与する工程が必要となる。また固体電解質などの所望の反応生成物を製造する場合には、反応工程において所定の雰囲気ガスなどの流体に接触させることが望まれる。しかしながらこのような温度や雰囲気ガスを用いて好適に反応を生じさせるには、上述の技術を含む複数の装置を用いなければならず、所望の製品を効率よく製造することが困難だった。

【0006】

本開示は、このような課題を解決するためになされたものであって、所望の製品を効率よく製造する反応装置等を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示にかかる反応装置は、キルン部、流体供給装置、接触領域および流体吸引装置を有する。キルン部は、中心軸に沿って回転可能に延伸する筒部と、筒部の一端側から供給される原料を受け入れる原料供給口と、筒部の他端側に反応生成物を送出する送出口と、を有する。流体供給装置は、一端側または他端側から筒部の内側に延伸する流体供給管と、流体供給管により圧送された所定の流体を筒部の内側に放出可能に流体供給管に設けられた流体供給口と、を有する。接触領域は、流体供給口から放出された流体と原料とが接触する。流体吸引装置は、接触領域を通過した流体を吸引可能に設けられた流体吸引口と、流体吸引口から吸引した流体をキルン部の外部に圧送する流体吸引管と、を有する。

【0008】

本開示にかかる反応生成物製造方法は、反応生成物を製造する使用者が以下の工程を実行する。使用者は、中心軸に沿って回転可能に延伸する筒部と、筒部の一端側から供給される原料を受け入れる原料供給口と、筒部の他端側に反応生成物を送出する送出口と、を有するキルン部を用意する。使用者は、キルン部の内部を所定の温度に加熱する。使用者は、筒部に離間して筒部の内側に設けられた流体供給口から所定の流体を放出する。使用者は、筒部に離間して筒部の内側に設けられた流体吸引口から筒部の内側の流体を吸引する。使用者は、流体供給口から原料を供給する。使用者は、キルン部を回転させることにより、原料を流体に接触させながら中心軸に平行な方向に沿って送出口へ搬送し、原料と流体とを接触させる。使用者は、送出口から反応生成物を送出する。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、所望の製品を効率よく製造する反応装置等を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施の形態１にかかる反応装置の側面方向の断面図である。

【図2】反応装置が実行する処理のフローチャートである。

【図3】実施の形態２にかかる反応装置の側面方向の断面図である。

【図4】実施の形態２にかかる反応装置の正面方向の断面図である。

【図5】実施の形態３にかかる反応装置の側面方向の断面図である。

【図6】実施の形態４にかかる反応装置の側面方向の断面図である。

【図7】実施の形態５にかかる反応システムの構成図である。

【図8】実施の形態６にかかる反応システムの構成図である。

【図9】実施の形態７にかかる電池用材料製造システムの構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、特許請求の範囲にかかる発明を以下の実施形態に限定するものではない。また、実施形態で説明する構成の全てが課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。説明の明確化のため、以下の記載および図面は、適宜、省略、および簡略化がなされている。なお、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。

【0012】

＜実施の形態１＞
図１を参照しながら、実施の形態１にかかる反応装置の主な構成について説明する。図１は、実施の形態１にかかる反応装置１０の側面方向の断面図である。反応装置１０は、原料に所定の物理的な刺激等の条件を与えることにより反応生成物を製造するための装置である。

【0013】

原料や反応生成物の種類や状態は特に制限されないが、リチウムを成分の一つに含む金属酸化物や金属硫化物のような無機物であってもよいし、炭化水素のような有機物であってもよい。また、原料や反応生成物の形状や大きさは特に制限されないが、形状が塊状の場合の対角長さは、好ましくは０．１ｍｍ～５０ｍｍであり、さらに好ましくは１～２０ｍｍである。さらに、原料や反応生成物の形状が塊状の場合、対角長さの比率（アスペクト比）は、好ましくは１～１０であり、さらに好ましくは１．３～１．８である。反応装置１０は主な構成として、キルン部１００、接触領域１０５、流体供給装置１２０および流体吸引装置１３０を有する。また反応装置１０は上記構成に加えて、フィーダ１４０、キルンフット１５０、駆動装置１６０等を有する。

【0014】

キルン部１００は主な構成として、原料供給口１０１、送出口１０２および筒部１０３を有する。原料供給口１０１は、一端側に供給される原料Ｒ１０を受け入れる。送出口１０２は、他端側に反応生成物Ｒ１１を送出する。筒部１０３は、一端側に原料供給口１０１を有し他端側に送出口１０２を有する円筒状の部材であって、中心軸Ｃ１０に沿って回転可能に延伸する。

【0015】

キルン部１００は受け入れる原料に対して室温から摂氏１５００度の範囲における所定の温度を付与する。そのため、キルン部１００の主たる構成はこの温度に耐えうる部材により形成されている。すなわちキルン部１００は例えば、ニッケル、コバルト、クロム、鉄、銅、アルミニウム、チタン、タングステン、ニオブ、タンタル、モリブデン、ケイ素、硼素、炭素の少なくとも一つを成分として含む合金や、アルミナやジルコニアなどの金属酸化物、窒化ケイ素などの窒化物、炭化チタンなどの炭化物、クロム硼化物などの硼化物を含むセラミックスや、結晶質グラファイトや繊維強化グラファイトのようなカーボンにより形成されるか、上記合金と上記セラミックスと上記カーボンのいずれかを組み合わせた複合材、被覆材、接合材により形成され得る。

【0016】

キルン部１００は筒部１０３における供給口側が送出口側より高くなるように傾斜して設置されてもよい。図１に示すキルン部１００は、筒部１０３の中心軸Ｃ１０が水平方向に対して所定の角度θの傾斜を有している。これにより、キルン部１００は、受け入れた所定の原料Ｒ１０が筒部１０３の内壁に接触しながら中心軸Ｃ１０に沿って送出口１０２へ搬送されるように構成されている。なお、角度θは－９０度から＋９０度の範囲から選択し得る。

【0017】

図１に示すキルン部１００の原料供給口１０１には、軸受け１０４を介してフィーダ１４０が係合する。フィーダ１４０は、キルン部１００における原料供給口１０１の側を回転可能に支持する。すなわちフィーダ１４０は、キルン部１００を支持する支持部である。フィーダ１４０は上方に設けられた開口部である原料投入口１４１から原料Ｒ１０を受け入れて、受け入れた原料Ｒ１０を原料供給口１０１に案内する。

【0018】

またキルン部１００の送出口１０２には、軸受け１０４を介してキルンフット１５０が係合する。キルンフット１５０は送出口１０２の側を回転可能に支持する。すなわちキルンフット１５０はキルン部１００を支持する支持部である。またキルンフット１５０は反応生成物出口１５１を有しており、送出口１０２から送出される反応生成物Ｒ１１を反応生成物出口１５１から送出する。さらに、キルンフット１５０は、流体供給装置１２０および流体吸引装置１３０を固定する。

【0019】

なお、フィーダ１４０は、キルンフット１５０に代えて、またはキルンフット１５０とともに、流体供給装置１２０および流体吸引装置１３０のうち少なくともいずれか一方を固定してもよい。すなわちフィーダ１４０およびキルンフット１５０のうち少なくともいずれか一方は、支持部として、流体供給装置１２０および流体吸引装置１３０を固定する。このとき例えばフィーダ１４０が流体供給装置１２０を固定し、キルンフット１５０が流体吸引装置１３０を固定するものであってもよいし、あるいはその逆でもよい。

【0020】

流体供給装置１２０は、キルン部１００に所定の流体を供給するための装置である。所定の流体とは、気体または液体であるが、流動性を有する場合には粉末等の固体を含むものであってもよい。流体供給装置１２０は主な構成として流体供給管１２１と流体供給口１２２とを有する。流体供給装置１２０は上述の構成の他に、所定の流体を貯留しておく貯留部や、この流体を圧送するためのポンプを有し得る。

【0021】

流体供給管１２１は、キルン部１００の一端側または他端側から筒部１０３の内側に延伸するように構成された流体運搬用の管である。図１において、流体供給管１２１は、キルンフット１５０に固定されており、キルンフット１５０からキルン部１００の筒部１０３に向かって延伸している。

【0022】

流体供給口１２２は、流体供給管１２１により圧送された所定の流体を筒部１０３の内側に放出可能に流体供給管１２１に設けられた開口部である。図１に示す流体供給口１２２は複数の孔が設けられている。しかし、流体供給口１２２は１つの孔であってもよいし、所定の流体を通過させられるポーラス状の部材であってもよい。

【0023】

流体吸引装置１３０は、キルン部１００の内部に存在する流体を吸引してキルン部１００の外部に排出するための装置である。流体吸引装置１３０が吸引する流体は、例えば流体供給装置１２０が供給した流体であって、原料Ｒ１０と接触したものを含む。流体吸引装置１３０主な構成として、流体吸引管１３１と流体吸引口１３２とを有する。流体吸引装置１３０は上述の構成の他に、流体を能動的に吸引するための吸引ポンプや、強制排気装置などを有し得る。

【0024】

流体吸引口１３２は、接触領域１０５を通過した流体を吸引可能に設けられた開口部である。流体吸引管１３１は、流体吸引口１３２から吸引した流体をキルン部１００の外部に圧送する管である。図１において、流体吸引管１３１は、キルンフット１５０に固定されており、キルンフット１５０からキルン部１００の筒部１０３に向かって延伸している。

【0025】

上述した流体供給装置１２０および流体吸引装置１３０は例えば、ニッケル、コバルト、クロム、鉄、銅、アルミニウム、チタン、タングステン、ニオブ、タンタル、モリブデン、ケイ素、硼素、炭素の少なくとも一つを成分として含む合金や、アルミナやジルコニアなどの金属酸化物、窒化ケイ素などの窒化物、炭化チタンなどの炭化物、クロム硼化物などの硼化物を含むセラミックスや、結晶質グラファイトや繊維強化グラファイトのようなカーボンにより形成されるか、上記合金と上記セラミックスと上記カーボンのいずれかを組み合わせた複合材、被覆材、接合材により形成され得る。

【0026】

なお、流体供給装置１２０と筒部１０３の内壁とは離間した状態が維持されている。同様に、流体吸引装置１３０と筒部１０３の内壁とは離間した状態が維持されている。これにより流体供給装置１２０および流体吸引装置１３０は、キルン部１００の回転を妨げないように構成されている。

【0027】

流体供給装置１２０と流体吸引装置１３０とは連結された状態でキルンフット１５０に固定されていてもよいしそれぞれ独立してキルンフット１５０に固定されてもよい。流体供給装置１２０と流体吸引装置１３０とはキルンフット１５０に固定され、さらにフィーダ１４０により支持されていてもよい。

【0028】

図１に示すように、流体吸引口１３２と流体供給口１２２とは、中心軸Ｃ１０に平行な方向に沿って離間していることが好ましい。図１において流体供給口１２２は筒部１０３の上流側に位置し、原料Ｒ１０が存在する下方に流体を放出している。また流体吸引口１３２は中心軸Ｃ１０に沿った方向において流体供給口１２２から離間した下流側に位置し、下方に存在する流体を吸引している。このような構成により、反応装置１０は流体供給口１２２と流体吸引口１３２との間において流体供給口１２２から供給された流体と原料Ｒ１０とが接触する領域である接触領域１０５を好適に設けることができる。

【0029】

接触領域１０５は、流体供給口１２２から放出された流体と原料Ｒ１０とが接触する領域である。図１において太い二点鎖線により示された領域が接触領域１０５である。接触領域１０５において、原料Ｒ１０は転動流動しながら流体供給装置１２０から供給された流体に接触する。これにより原料Ｒ１０は所定の反応生成物Ｒ１１になり、送出口１０２に搬送される。また流体供給口１２２から供給された流体は接触領域１０５を通過した後に接触領域１０５の下流側に位置する流体吸引口１３２に吸引される。

【0030】

温度制御装置１１０は、キルン部１００の外周部を加熱または冷却することによりキルン部１００の温度を制御する。温度制御装置１１０は例えば室温から摂氏１５００度程度の範囲の加熱を行う。温度制御装置１１０は、例えば筒状のキルン部１００の周囲を囲むように加熱装置を有している。加熱装置は例えば誘導加熱ヒータ、シースヒータ、コイルヒータまたはセラミックヒータなどの温度制御可能な任意のヒータを含む。あるいは加熱装置は、ガスを燃焼して加熱した流体を循環させるものであってもよい。温度制御装置１１０は、キルン部１００の温度を制御するための制御装置を含みうる。例えば温度制御装置１１０は、キルン部１００の所定の位置に温度を監視するための温度計を有していてもよい。

【0031】

なお、温度制御装置１１０はキルン部１００の延伸方向に沿って複数設置されていてもよい。反応装置１０は例えば、原料供給口１０１に比較的に近い側であって、原料供給口１０１から離間した位置に第１温度制御部１１０Ａを有し、第１温度制御部１１０Ａよりも送出口１０２に比較的に近い側に第２温度制御部１１０Ｂを有し得る。この場合例えば、原料供給口１０１における内部温度は原料供給口１０１の領域では室温となる。また第１温度制御部１１０Ａはキルン部１００の内部温度を例えば５００度になるように制御する。さらに第２温度制御部１１０Ｂはキルン部１００の内部温度を例えば１５００度になるように制御する。

【0032】

この場合、反応装置１０は、第１温度制御部１１０Ａにより設定された温度（５００度）の領域において原料Ｒ１０を脱脂し、第２温度制御部１１０Ｂにより設定された温度（１５００度）の領域において原料Ｒ１０を焼結し得る。上述のように、反応装置１０は複数の温度制御部を有することによりキルン部１００の延伸方向に沿って複数の温度プロファイルを設定できる。反応装置１０は上述の構成により、キルン部１００を回転させるとともに、キルン部１００を加熱する。筒部１０３に熱が伝わると、この熱はキルン部１００の内部に放射される。

【0033】

駆動装置１６０は、モータと、このモータから突出する駆動軸に嵌合する駆動力伝達部１６１とを有する。駆動装置１６０は駆動力伝達部１６１が従動部１０６を駆動してキルン部１００を回転させる。駆動力伝達部１６１および従動部１０６は例えば互いに噛み合うように構成された歯車である。駆動装置１６０はこのような構成により中心軸Ｃ１０を回転中心としてキルン部１００を回転させる。これにより、キルン部１００は、原料供給口１０１から受け入れた原料Ｒ１０を転動させながら送出口１０２に搬送する。

【0034】

次に、図２を参照して、反応装置１０が実行する処理について説明する。図２は、反応装置が実行する処理（反応生成物製造方法）のフローチャートである。図２に示すフローチャートは、例えば反応装置１０を使用して反応生成物を製造する使用者が反応装置１０を使って実行する。

【0035】

まず、使用者は、キルン部１００を含む反応装置１０を用意する（ステップＳ１１）。使用者が用意する反応装置１０は、上述した構成を有する。

【0036】

次に、使用者は、反応装置１０を操作し、温度制御装置１１０にキルン部１００を加熱させる。すなわち温度制御装置１１０は、キルン部１００の内部を所定の温度に加熱する（ステップＳ１２）。

【0037】

次に、使用者は、反応装置１０を操作し、流体供給装置１２０に所定の流体を供給させる。また使用者は、反応装置１０を操作し、流体吸引装置１３０に流体の吸引をさせる。これにより、流体供給装置１２０は、筒部１０３の内側に設けられた流体供給口１２２から所定の流体を放出するとともに、流体吸引装置１３０は、筒部１０３の内側に設けられた流体吸引口１３２から筒部１０３の内側の流体を吸引する（ステップＳ１３）。

【0038】

次に、使用者は、原料供給口１０１からキルン部１００に原料Ｒ１０を供給する（ステップＳ１４）。なお、使用者はフィーダ１４０に原料Ｒ１０を投入することにより原料Ｒ１０を原料供給口１０１に供給する。

【0039】

次に、使用者は、キルン部１００を回転させることにより、原料Ｒ１０を下流に搬送し、接触領域１０５において所定の流体と接触させる（ステップＳ１５）。なお使用者は、キルン部１００に供給した原料Ｒ１０を下流に搬送するために、ステップＳ１１の後であってステップＳ１２の前に、キルン部１００の回転を開始させるのが好ましい。このとき反応装置１０は、駆動装置１６０を駆動することによりキルン部１００を回転させる。

【0040】

次に、使用者は、送出口１０２から反応生成物を送出させる（ステップＳ１６）。

【0041】

以上、反応装置１０が実行する反応生成物製造方法について説明した。上述の方法は、反応装置１０が原料Ｒ１０から反応生成物Ｒ１１を製造し、製造した反応生成物Ｒ１１を送出するまでの流れに沿って示されている。しかし、反応装置１０は、例えばステップＳ１５におけるキルン部１００の回転操作を、ステップＳ１２の前から実行していてもよい。

【0042】

以上、実施の形態１について説明したが、実施の形態１の構成は上述のものに限られない。反応装置１０は、流体の流れが下流側から上流側に向かう構成であってもよい。また反応装置１０は、キルン部１００の中央部に流体供給口１２２を有し、流体供給口１２２よりも上流側に第１の流体吸引口１３２を有し、さらに、流体供給口１２２の下流側に第２の流体吸引口１３２を有していてもよい。すなわちこの場合に、流体供給口１２２からキルン部１００に供給される流体は、第１の流体吸引口１３２に向かうものと、第２の流体吸引口１３２に向かうものとに分岐してもよい。上述の構成により、ロータリーキルンである反応装置１０は接触領域１０５において原料Ｒ１０を連続的に効率よく流体に接触させることができる。よって、実施の形態１によれば、所望の製品を効率よく製造する反応装置等を提供することができる。

【0043】

＜実施の形態２＞
次に、実施の形態２について説明する。実施の形態２は、キルン部１００の内部に流体の流れを規制する機能を有する。

【0044】

図３は、実施の形態２にかかる反応装置２０の側面方向の断面図である。図３に示す反応装置２０は、流体供給口１２２および流体吸引口１３２の形態が反応装置１０と異なる。また反応装置２０は、支持部材１７０、邪魔板１７１および邪魔板１７２を有する点が、実施の形態１と異なる。

【0045】

実施の形態２における流体供給口１２２は、中心軸Ｃ１０と角度αを成すように設定されている。これにより流体供給口１２２は邪魔板１７２に対向する方向に開口部を有する。換言すると、流体供給口１２２から放出された流体は、邪魔板１７２に当たり、邪魔板１７２に流れを規制される。これにより流体は、接触領域１０５に導かれ、原料Ｒ１０に接触する。

【0046】

実施の形態２における流体吸引口１３２は、中心軸Ｃ１０と角度βを成すように設定されている。これにより流体吸引口１３２は邪魔板１７１に対向する方向に開口部を有する。換言すると、接触領域１０５を通過した流体は、邪魔板１７１により規制され、その後に流体吸引口１３２に吸引される。

【0047】

支持部材１７０は、支持部であるキルンフット１５０から筒部１０３の内側に延伸する部材であって、邪魔板１７１および邪魔板１７２を支持する。なお、支持部材１７０は、流体供給管１２１または流体吸引管１３１を合わせて構成するものであってもよい。支持部材１７０はキルンフット１５０に固定され、さらにフィーダ１４０に支持されていてもよい。支持部材１７０は支持部であるフィーダ１４０に固定され、フィーダ１４０から筒部１０３に延伸するものであってもよい。また支持部材１７０は、フィーダ１４０に固定され、さらにキルンフット１５０に支持されていてもよい。

【0048】

邪魔板１７１は、流体吸引口１３２と送出口１０２との間に配置された板状の部材である。邪魔板１７１は、キルン部１００の回転を妨げないように支持部材１７０に支持されている。邪魔板１７１は、筒部１０３において流体供給口１２２と流体吸引口１３２との間に形成される空間である接触領域１０５の外側において中心軸Ｃ１０に平行な方向の流体の流れを規制する。すなわち邪魔板１７１が配置されることにより、反応装置２０は、接触領域１０５を通過した流体を好適に流体吸引口１３２に導き、この流体を吸引できる。

【0049】

邪魔板１７２は、原料供給口１０１と流体供給口１２２との間に配置された板状の部材であって、邪魔板１７１と同様に支持部材１７０に支持されている。邪魔板１７２は、筒部１０３において接触領域１０５の外側において中心軸Ｃ１０に平行な方向の流体の流れを規制する。すなわち邪魔板１７２が配置されることにより、反応装置２０は、流体供給口１２２が放出した流体、好適に接触領域１０５に導くことができる。

【0050】

上述のように、邪魔板１７１および邪魔板１７２は、中心軸Ｃ１０に平行な方向に沿って流体供給口１２２と流体吸引口１３２とを挟み込むように一端側と他端側とにそれぞれ設けられている。これにより反応装置２０は、好適に接触領域１０５を形成し、接触領域１０５において流体と原料Ｒ１０とを接触させることができる。さらに反応装置２０は原料Ｒ１０と接触した後の流体を効率よく吸引できる。

【0051】

なお、本実施の形態における邪魔板の形状は、本実施の形態の目的を実現するために、凹凸や湾曲などの形状を有していてもよい。図３に示す邪魔板１７１および邪魔板１７２はその上部が上流側に折れ曲っている。これは流体供給装置１２０から供給された流体の流れを好適に形成する目的である。また邪魔板１７１および邪魔板１７２は、その下部が下流側に折れ曲っている。これは原料Ｒ１０がスムーズに下流側に運搬されることを目的としている。邪魔板は、上述の形状以外に、種々の形状を有することができる。

【0052】

次に、図４を参照して邪魔板の構成についてさらに説明する。図４は、実施の形態２にかかる反応装置２０の正面方向の断面図である。図４は、図３のIV-IV断面を中心軸Ｃ１０に平行な方向から観察した断面図である。

【0053】

反応装置２０は、円環状に構成されたキルン部１００の外周に温度制御装置１１０が設けられている。また反応装置２０は、キルン部１００の内部に支持部材１７０、邪魔板１７１、流体供給装置１２０および流体吸引装置１３０を有している。

【0054】

支持部材１７０は延伸方向に沿ってその内部に管状の孔である流体供給装置１２０と流体吸引装置１３０とが形成されている。また図４に示す断面図において、流体吸引装置１３０は支持部材１７０の下部から突出し、流体吸引口１３２を構成している。

【0055】

邪魔板１７１は筒部１０３の内壁に接触しない程度に離間した円盤形状を呈している。また邪魔板１７１はその下部においては、原料Ｒ１０が通過するための空間を確保するために、筒部１０３の内壁からの距離が比較的に大きくなっている。これにより、接触領域１０５において、流体は好適に原料Ｒ１０に接触し、さらに邪魔板１７１に規制されることにより流体吸引口１３２から吸引される。また接触領域１０５において原料Ｒ１０は好適に流体に接触し、さらに邪魔板１７１の下部に設けられた空間から下流に搬送される。

【0056】

以上、実施の形態２について説明した。上述の構成により、反応装置２０は効率よく反応生成物Ｒ１１を製造できる。すなわち本実施の形態によれば、所望の製品を効率よく製造する反応装置等を提供することができる。

【0057】

＜実施の形態３＞
次に、実施の形態３について説明する。図５は、実施の形態３にかかる反応装置３０の側面方向の断面図である。反応装置３０は、流体供給装置、流体吸引装置、邪魔板および接触領域の構成が実施の形態２と異なる。また反応装置３０は、温度制御装置１１０の態様が実施の形態２と異なる。

【0058】

本実施の形態における流体供給装置１２０は、中心軸Ｃ１０に平行な方向に沿った異なる位置において複数の流体を別個に供給可能に複数の第１流体供給口１２２Ａおよび第２流体供給口１２２Ｂを有する。これにより反応装置３０は複数の異なる位置において別個に流体を供給できる。

【0059】

また本実施の形態における反応装置３０は、邪魔板１７３を有している。邪魔板１７３は、第１流体供給口１２２Ａと第２流体供給口１２２Ｂとの間において中心軸Ｃ１０に平行な方向の流体の流れを規制する。邪魔板１７３により、反応装置３０は、第１流体供給口１２２Ａが放出する流体の流れと第２流体供給口１２２Ｂが放出する流体の流れとを分離して制御できる。

【0060】

さらに、本実施の形態における流体吸引装置１３０は、第１流体吸引口１３２Ａと第２流体吸引口１３２Ｂとを有している。第１流体吸引口１３２Ａは、第１流体供給口１２２Ａが放出する流体を吸引するように設けられている。第２流体吸引口１３２Ｂは、第２流体供給口１２２Ｂが放出する流体を吸引するように設けられている。すなわち流体吸引装置１３０は、複数の流体供給口のそれぞれに対応して設けられた複数の流体吸引口を有する。

【0061】

上述の構成により、反応装置３０は、第１接触領域１０５Ａと第２接触領域１０５Ｂとを構成する。すなわち第１接触領域１０５Ａにおいて、第１流体供給口１２２Ａから供給された流体は、原料Ｒ１０と接触し、その後に第１流体吸引口１３２Ａにより吸引される。第１接触領域１０５Ａは、邪魔板１７２と邪魔板１７３とに挟まれている。これにより第１接触領域１０５Ａは好適に流体と原料Ｒ１０とを接触させられる。

【0062】

また第２接触領域１０５Ｂにおいて、第２流体供給口１２２Ｂから供給された流体は、原料Ｒ１０に接触し、その後に第２流体吸引口１３２Ｂにより吸引される。第２接触領域１０５Ｂは、邪魔板１７３と邪魔板１７１とに挟まれている。これにより第２接触領域１０５Ｂは好適に流体と原料Ｒ１０とを接触させられる。

【0063】

本実施の形態における反応装置３０において、流体供給装置１２０は、第１流体供給口１２２Ａと第２流体供給口１２２Ｂとにそれぞれ異なる種類の流体（例えば第１流体と第２流体）が流れるように構成されていてもよい。すなわちこの場合、流体供給装置１２０は、第１流体を供給する第１流体供給管１２１Ａおよび第１流体供給口１２２Ａと、第２流体を供給する第２流体供給管１２１Ｂおよび第２流体供給口１２２Ｂと、を有する。またこの場合において、第１接触領域１０５Ａは、原料Ｒ１０と第１流体とが接触する。第２接触領域１０５Ｂは、第１接触領域１０５Ａより下流において第１流体に接触した後の原料Ｒ１０と第２流体とが接触する。そして、流体吸引装置１３０は、第１接触領域１０５Ａにおいて第１流体を吸引し、第２接触領域１０５Ｂにおいて第２流体を吸引する。

【0064】

なお、流体吸引装置１３０は、第１流体吸引口１３２Ａに対応した第１流体吸引管１３１Ａを有するとともに、第２流体吸引口１３２Ｂに対応した第２流体吸引管１３１Ｂを有するものであってもよい。このような構成により、反応装置３０は異なる接触領域における流体を分離して吸引できる。

【0065】

上述の構成により、反応装置３０は、第１接触領域１０５Ａと第２接触領域１０５Ｂとの間に、第１流体の流れと第２流体の流れとを仕切るための邪魔板１７３を有しているため、それぞれの接触領域を好適に分離し、それぞれの領域において所望の反応を生じさせることができる。

【0066】

またこの場合、キルン部１００の温度を制御する温度制御装置１１０は、第１接触領域１０５Ａの温度を制御する第１温度制御部１１０Ａと、第２接触領域１０５Ｂの温度を制御する第２温度制御部１１０Ｂと、を有しうる。これにより温度制御装置１１０は、複数の接触領域に対して別個に温度制御を行うことができる。例えば温度制御装置１１０は、第１温度制御部１１０Ａにより第１接触領域１０５Ａの温度が５００度になるように制御し、第２温度制御部１１０Ｂにより第２接触領域１０５Ｂの温度が１０００度になるように制御する。

【0067】

以上、実施の形態３について説明した。なお、上述の反応装置３０は、接触領域１０５が２つであったが、反応装置３０は、３つ以上の異なる接触領域を有してもよい。また温度制御装置１１０は、例えば図５の構成において、邪魔板１７１の下流側を冷却する冷却装置を有していてもよい。また上述の反応装置３０が有する接触領域１０５のそれぞれに対応する流体供給口１２２と流体吸引口１３２とはそれぞれ１つずつ配置されていた。しかし、接触領域１０５とこれに対応する流体供給口１２２と流体吸引口１３２との構成は、これに限られない。すなわち反応装置３０において１つの接触領域１０５に対応する流体供給口１２２の数は１つでもよいし、１以上であってもよい。また反応装置３０において１つの接触領域１０５に対応する流体吸引口１３２の数は１つでもよいし、１以上であってもよい。

【0068】

上述の構成により、反応装置３０は、１つのキルン部１００において、それぞれ環境が異なる複数の領域を設定できる。よって、実施の形態３によれば、所望の製品を効率よく製造する反応装置等を提供することができる。

【0069】

＜実施の形態４＞
次に、実施の形態４について説明する。図６は、実施の形態４にかかる反応装置４０の側面方向の断面図である。実施の形態４にかかる反応装置４０は、邪魔板の形態が実施の形態２と異なる。

【0070】

本実施の形態における支持部材１７０は、キルンフット１５０に固定されるとともに、フィーダ１４０に支持されている。このような構成により、支持部材１７０は、キルン部１００の延伸方向に沿って形成された任意の邪魔板を支持できる。

【0071】

反応装置４０は、邪魔板１７４および邪魔板１７５を有している。邪魔板１７４は、接触領域１０５において中心軸Ｃ１０に平行な方向に沿って流体の流れを規制する。

【0072】

反応装置４０において、流体供給口１２２から放出された流体は、上流側から下流側に流れる。原料供給口１０１から供給された原料Ｒ１０も、下流側である送出口１０２に向かって搬送される。邪魔板１７４は、筒部１０３の接触領域１０５において、上述の流れを規制する。すなわち、邪魔板１７４は、接触領域１０５において流体が通過する流路の断面積が変化するように構成され得る。

【0073】

これにより流体供給口１２２から放出された流体は、接触領域１０５における流速や流れる方向が変化し得る。あるいは流体供給口１２２から放出された流体は、接触領域１０５において、流れる方向に沿って流束が変化し得る。またこれに伴い、流体と接触する原料Ｒ１０は、移動速度や移動方向が変化し得る。

【0074】

なお、邪魔板１７４は、中心軸Ｃ１０に平行な方向に加えて、キルン部１００の回転方向に沿って流体の流れを規制してもよい。例えば邪魔板１７４は、螺旋状に流体の流れを規制するものであってもよい。上述の構成により、邪魔板１７４は転動流動する原料Ｒ１０に対して好適に流体の流れを規制できる。

【0075】

図６に示す具体例について説明する。接触領域１０５において、邪魔板１７４は上流から下流に向かって徐々に筒部１０３との距離が離れるように形成されている。接触領域１０５における比較的に上流側において、邪魔板１７４の下面と筒部１０３の内壁とが形成する流束は断面積Ｄ１０である。接触領域１０５における中央部において、邪魔板１７４の下面と筒部１０３の内壁とが形成する流束は断面積Ｄ１０より大きい断面積Ｄ２０である。さらに接触領域１０５における下流側の端部において、邪魔板１７４の下面と筒部１０３の内壁とが形成する流束は断面積Ｄ２０より小さい断面積Ｄ３０である。

【0076】

上述の構成により、接触領域１０５において、流体は、上流から中央部に向かって流速が低下し、中央部では原料Ｒ１０と流体は比較的に滞留時間が長くなる。これにより、反応装置４０は接触領域１０５において流体とＲ１０との接触時間を比較的に長くすることができる。よって実施の形態４によれば、所望の製品を製造するための反応を促進し、効率よく製造する反応装置等を提供することができる。

【0077】

また図６に示す邪魔板１７４は、接触領域１０５と送出口１０２との間において、流体吸引口１３２の下方における流体を中心軸Ｃ１０に平行な方向に規制する。これにより、流体と、接触領域１０５を通過して生成された反応生成物とは、スムーズに送出口１０２に移動する。なお、送出口１０２において、反応生成物Ｒ１１は自重により反応生成物出口１５１に落下し、流体は流体吸引口１３２に吸引される。

【0078】

また図６に示す邪魔板１７５は、原料供給口１０１と流体供給口１２２との間に位置し、原料供給口１０１から流入してくる外気の流入を規制する。また邪魔板１７５はその下部において筒部１０３との間に隙間を形成する。これにより、邪魔板１７５は、外気の流入を抑制しつつ、原料Ｒ１０が流入することを妨げない。さらに邪魔板１７５は、上流側に配置された流体供給口１２２から放出される流体を好適に接触領域１０５に案内する。

【0079】

＜実施の形態５＞
次に、図７を参照して実施の形態５について説明する。図７は、実施の形態５にかかる反応システムの構成図である。図７に示す反応システム１は、２つの反応装置１０すなわち第１反応装置１０Ａおよび第２反応装置１０Ｂが直列に連結されたシステムである。図７には、第１反応装置１０Ａと第２反応装置１０Ｂとが連結した状態が模式的に示されている。反応システム１は、第１反応装置１０Ａにおける反応生成物の反応生成物出口１５１Ａと、第２反応装置１０Ｂにおける原料投入口１４１Ｂとが連結している。

【0080】

図に示す第１反応装置１０Ａは、原料投入口１４１Ａから受け入れた原料Ｒ１０に対して所定の物理的刺激Ａを与えることにより反応生成物Ａを生成する。第１反応装置１０Ａは、生成した反応生成物Ａを、反応生成物出口１５１Ａから送出する。

【0081】

第２流体制御領域１４０Ａは、第１反応装置１０Ａの反応生成物出口１５１Ａから送出された反応生成物Ａを原料投入口１４１Ｂに受け入れる。第２反応装置１０Ｂは所定の物理的刺激Ｂを与えることにより反応生成物Ａから反応生成物Ｂを生成する。第２反応装置１０Ｂは、生成した反応生成物Ｂを、反応生成物出口１５１Ｂから送出する。

【0082】

以上、実施の形態５について説明した。なお、上述の反応システム１において、第１反応装置１０Ａおよび第２反応装置１０Ｂの一方または両方は、もちろん反応装置２０、反応装置３０または反応装置４０のうちいずれかであってもよい。また反応システム１は、３つ以上の反応装置が連結するものであってもよい。このような構成により、実施の形態５にかかる反応システム１は、原料に対して、攪拌、転動、加熱、冷却などの複数の物理的刺激を連続して付与できる。またこのような構成により、反応システム１は、システム自体の柔軟な配置および柔軟なシステム構成を可能とする。すなわち、実施の形態５によれば、複数の反応を要する所望の製品を効率よく製造する反応システムを提供することができる。

【0083】

＜実施の形態６＞
次に、図８を参照して実施の形態６について説明する。図８は、実施の形態６にかかる反応システムの構成図である。図８に示す反応システム２は主な構成として、造粒装置２１０および反応装置１０を有している。

【0084】

造粒装置２１０は、粉粒体である原料に圧力を加えて造粒物を製造する。造粒物は例えば数十ミクロンから数百ミクロン程度の２次粒子から成る粉粒体に例えば１０メガパスカルから７００メガパスカルの圧力を加えることにより製造する。圧力を加える手段は特に限定されないが、生産の効率を考慮すると、回転する金型ロールを用いた連続加圧方式が望ましい。造粒物の形状は特に限定されないが、造粒装置２１０における搬送しやすさを考慮すると、球状、円盤状、もしくは楕円体状のようなタブレット形状を有していることが望ましい。造粒物の大きさは、造粒物の直径もしくは長辺の長さが数ミリメートルから数十ミリメートルとすることが目安であるが、３０ミリメートル以下とすることが望ましい。また、造粒装置２１０における反応の効率を考慮すると、各々の造粒物の大きさは、互いに同じくらいであることが望ましい。また、造粒物の製造において加圧する際は、造粒性の向上や造粒物を反応させた後の解砕性の向上を目的として、例えばビニル基やイミド基を有するバインダ樹脂を微量添加しながら造粒してもよいし、有機高分子結合剤をあらかじめ混合した原料を用いてもよい。造粒装置２１０は、製造した造粒物を原料投入口１４１に供給する。

【0085】

反応装置１０は、原料投入口１４１において造粒物を受け入れると、受け入れた造粒物をキルン部１００に供給する。反応装置１０は、受け入れた造粒物に対して所定の雰囲気と物理的刺激を付与し、反応生成物を生成する。反応装置１０は反応生成物を生成すると、生成した反応生成物を反応生成物出口１５１から送出する。

【0086】

以上、実施の形態６について説明した。本実施の形態にかかる反応システム２は、造粒装置２１０において原料に圧力を付与し、次いで、雰囲気が制御された反応装置１０において熱を加えながら攪拌する。これにより、反応システム２は例えば酸化物系固体電解質や硫化物系固体電解質を連続的に製造できる。すなわち、実施の形態６によれば、所望の反応生成物を効率よく連続的に製造できる。

【0087】

＜実施の形態７＞
次に、実施の形態７について説明する。図９は、実施の形態７にかかる電池用材料製造システム３の構成図である。図９に示す電池用材料製造システム３は、例えば固体二次電池の固体電解質シートおよび電池積層体を製造するためのシステムである。電池用材料製造システム３は主な構成として第１工程領域Ｐ３１、第２工程領域Ｐ３２、第３工程領域Ｐ３３および第４工程領域Ｐ３４を有する。すなわち電池用材料製造システム３は、上述の第１工程、第２工程、第３工程および第４工程を経ることにより電池用材料を製造する。

【0088】

以下に示す例は、電池用材料製造システム３を用いて固体電解質シートおよび電池積層体を製造するものである。第１工程領域Ｐ３１において、電池用材料製造システム３は、固体電解質を製造する。第１工程領域Ｐ３１は主な構成として、造粒装置２１０および反応装置１０を有する。

【0089】

第１工程領域Ｐ３１において、造粒装置２１０は粉粒体である原料を受け入れ、圧力を加えてタブレット状の造粒物を製造する。造粒装置２１０は、製造した造粒物を、反応装置１０に供給する。反応装置１０は受け入れた造粒物を加熱しながら攪拌し、固体電解質を製造する。反応装置１０は、製造した固体電解質を第２工程領域Ｐ３２に供給する。

【0090】

第２工程領域Ｐ３２において、電池用材料製造システム３は、固体電解質とバインダ樹脂との混合と混練を行う。第２工程領域Ｐ３２は、押出機３５０を有する。押出機３５０は、第１工程領域Ｐ３１において生成された固体電解質と、別途供給されるバインダ樹脂とを併せて受け入れ、受け入れた固体電解質とバインダ樹脂とを混合および混練して混練物を製造する。押出機３５０は、製造した混練物を第３工程領域Ｐ３３に供給する。

【0091】

第３工程領域Ｐ３３において、電池用材料製造システム３は、第２工程領域Ｐ３２から混練物を受け入れ、受け入れた混練物から固体電解質シートを製造する。第３工程領域Ｐ３３は主な構成として、押出成形機３６０、コータ３７０、乾燥機３８０および圧延機３９０を有する。

【0092】

押出成形機３６０は、押出機３５０から混練物を受け入れ、受け入れた混練物を押出成形してシート状の成形物を連続的に製造する。このとき第３工程領域Ｐ３３は、押出成形機３６０が押し出したシートに不織布などの基材３６１を合わせて一体化してもよい。すなわち第３工程領域Ｐ３３は、シート製造装置を含む。なお、押出成形機３６０はシート製造装置３６０と称されてもよい。

【0093】

次にコータ３７０は、成形物の表面に所定の正極活物質等を塗布する。さらに乾燥機３８０は、所定の正極活物質等が塗布された成形物を乾燥し、圧延機３９０に供給する。圧延機３９０は、乾燥した成形物を圧延して第４工程領域Ｐ３４に供給する。

【0094】

第４工程領域Ｐ３４において、電池用材料製造システム３は、所定のシートを貼り合わせ、これを巻き取る工程を有する。第４工程領域Ｐ３４は主な構成として、ラミネータ４００および巻取機４１０を有する。ラミネータ４００は、圧延機３９０から供給されるシート状の成形物に、負極活物質を含む負極シート４０１（または電極シート）を貼り合わせ、貼り合わせた電池積層体を巻取機４１０に供給する。巻取機４１０は、電池積層体を巻き取る。

【0095】

以上、電池用材料製造システム３の構成および電池用材料製造システム３が実行する電池用材料製造方法について説明した。本実施の形態にかかる電池用材料製造システム３は、複数の反応を要する固体電解質等の反応生成物を一貫して効率よく製造し、製造した反応生成物を用いて連続的にシートを製造できる。なお、本実施の形態にかかる電池用材料製造システム３は、図９に示したものに限られない。例えば電池用材料製造システム３は例えば第４工程領域Ｐ３４における巻取機４１０を有していなくてもよい。

【0096】

また図９に示すシステムは、電池用材料ではない所定の材料を製造することもできる。すなわち、図９に示すシステムは、材料製造システムまたは固体電解質製造システムと称することが出来る。また、かかる材料製造システムが実行する方法を、材料製造方法と称することが出来る。

【0097】

また図９に示す電池用材料製造システム３は、上述のように、第３工程領域Ｐ３３において固体電解質シートを製造し、且つ、第４工程領域Ｐ３４において負極シートを含む電解質シートをラミネートすることができる。これにより、電池用材料製造システム３は、電池積層体を製造することが出来る。すなわちこの場合、図９に示すシステムを、電池製造システムと称し、図９に示すシステムが実行する方法を、電池製造方法と称することが出来る。

【0098】

以上に述べたように、実施の形態７によれば、所望の電池用材料、電池または所定の材料を効率よく製造するためのシステムまたはその方法を提供できる。

【0099】

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

【符号の説明】

【0100】

１、２ 反応システム
３ 電池用材料製造システム
１０、２０、３０、４０ 反応装置
１００ キルン部
１０１ 原料供給口
１０２ 送出口
１０３ 筒部
１０４ 軸受け
１０５ 接触領域
１０５Ａ 第１接触領域
１０５Ｂ 第２接触領域
１０６ 従動部
１１０ 温度制御装置
１１０Ａ 第１温度制御部
１１０Ｂ 第２温度制御部
１２０ 流体供給装置
１２１ 流体供給管
１２２ 流体供給口
１３０ 流体吸引装置
１３１ 流体吸引管
１３２ 流体吸引口
１４０ フィーダ
１４１ 原料投入口
１５０ キルンフット
１５１ 反応生成物出口
１６０ 駆動装置
１６１ 駆動力伝達部
１７０ 支持部材
１７１、１７２、１７３、１７４、１７５ 邪魔板
２１０ 造粒装置
３５０ 押出機
３６０ シート製造装置
３６１ 基材
３７０ コータ
３８０ 乾燥機
３９０ 圧延機
４００ ラミネータ
４０１ 負極シート
４１０ 巻取機
Ａ１０ リード角
Ｃ１０ 中心軸
Ｃ１１ 中央領域
Ｃ１２ 螺旋
Ｒ１０ 原料
Ｒ１１ 反応生成物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】