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(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】P2024138326
(43)【公開日】2024-10-08
(54)【発明の名称】粉体のコーティング装置および粉体分散装置
(51)【国際特許分類】
B01J 2/00 20060101AFI20241001BHJP
B01J 2/16 20060101ALI20241001BHJP
B01F 23/50 20220101ALI20241001BHJP
B01F 25/23 20220101ALI20241001BHJP
B01F 23/80 20220101ALI20241001BHJP
B01F 23/23 20220101ALI20241001BHJP
B01F 23/30 20220101ALI20241001BHJP
B01F 35/71 20220101ALI20241001BHJP
B01F 35/91 20220101ALI20241001BHJP
B01F 35/221 20220101ALI20241001BHJP
C01G 33/00 20060101ALI20241001BHJP
H01M 4/04 20060101ALI20241001BHJP
H01M 4/139 20100101ALI20241001BHJP
【ＦＩ】
B01J2/00 B
B01J2/16
B01F23/50
B01F25/23
B01F23/80
B01F23/23
B01F23/30
B01F35/71
B01F35/91
B01F35/221
C01G33/00 A
H01M4/04 Z
H01M4/139
【審査請求】有
【請求項の数】19
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024106546
(22)【出願日】2024-07-02
(62)【分割の表示】P 2021503388の分割
【原出願日】2019-08-01
(31)【優先権主張番号】P 2019038048
(32)【優先日】2019-03-01
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000129183
【氏名又は名称】株式会社カワタ
(74)【代理人】
【識別番号】100129643
【弁理士】
【氏名又は名称】皆川 祐一
(72)【発明者】
【氏名】張 春暁
(72)【発明者】
【氏名】富永 圭介
(72)【発明者】
【氏名】廣川 治永
(57)【要約】
【課題】粉体の分散性およびコーティング処理の効率を向上させることができる、粉体のコーティング装置およびコーティング方法、粉体分散装置ならびに粉体分散方法を提供する。
【解決手段】コーティング装置１は、分散混合部２、搬送部３および捕集部４を備えている。分散混合部４には、原料粉体とコーティング液とがスラリーの状態で供給される。分散混合部２では、高圧流体の気流により、原料粉体とコーティング液とを混合したスラリー（混合材）がコーティング液の膜が表面に付着した粉体に分散される。粉体は、分散混合部２から搬送部３に導入され、搬送部３を捕集部４に向けて搬送される。この搬送中に、粒子の表面に付着したコーティング液が乾燥することにより、粒子の表面が前駆体で被覆された粉体が生成される。捕集部４に導入される粉体流は、バグフィルタ５４を通過する。これにより、粉体がバグフィルタ５４に捕獲される。
【選択図】図１
【解決手段】コーティング装置１は、分散混合部２、搬送部３および捕集部４を備えている。分散混合部４には、原料粉体とコーティング液とがスラリーの状態で供給される。分散混合部２では、高圧流体の気流により、原料粉体とコーティング液とを混合したスラリー（混合材）がコーティング液の膜が表面に付着した粉体に分散される。粉体は、分散混合部２から搬送部３に導入され、搬送部３を捕集部４に向けて搬送される。この搬送中に、粒子の表面に付着したコーティング液が乾燥することにより、粒子の表面が前駆体で被覆された粉体が生成される。捕集部４に導入される粉体流は、バグフィルタ５４を通過する。これにより、粉体がバグフィルタ５４に捕獲される。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
高圧流体の気流により、原料粉体とコーティング材を含むコーティング液との混合材を、前記原料粉体の表面に前記コーティング液の膜を付着させながら分散させる分散部と、
前記分散部から流入する前記コーティング液の膜が付着した前記原料粉体を気流に乗せて搬送し、その搬送中に前記コーティング液を乾燥させる搬送部と、
前記搬送部での前記コーティング液の乾燥により生成される複合化粉体を捕集する捕集部とを含む、粉体のコーティング装置。
前記分散部から流入する前記コーティング液の膜が付着した前記原料粉体を気流に乗せて搬送し、その搬送中に前記コーティング液を乾燥させる搬送部と、
前記搬送部での前記コーティング液の乾燥により生成される複合化粉体を捕集する捕集部とを含む、粉体のコーティング装置。
【請求項2】
前記混合材は、スラリーの状態で前記分散部に供給される、請求項１に記載の粉体のコーティング装置。
【請求項3】
前記高圧流体が予め所定の温度まで加温されている、請求項１または２に記載の粉体のコーティング装置。
【請求項4】
前記分散部は、前記混合材が流通する流路と、衝突位置に向けて高圧流体の気流をそれぞれ吹き出す第１噴射口および第２噴射口とを備え、前記流路を流通する前記混合材が前記衝突位置を通過する際に、前記衝突位置で衝突する気流から剪断力を受けることにより、前記混合材が分散される、請求項１～３のいずれか一項に記載の粉体のコーティング装置。
【請求項5】
前記第１噴射口および前記第２噴射口からの前記気流は、最大のマッハ数が１以上である、請求項４に記載の粉体のコーティング装置。
【請求項6】
前記流路、前記第１噴射口および前記第２噴射口は、前記衝突位置に向かう前記混合材の流れならびに前記第１噴射口および前記第２噴射口からの前記気流の各中心線が同一の平面内に位置するように形成されており、
前記流路は、各中心線と直交する方向に複数並べて設けられている、請求項４または５に記載の粉体のコーティング装置。
前記流路は、各中心線と直交する方向に複数並べて設けられている、請求項４または５に記載の粉体のコーティング装置。
【請求項7】
前記分散部は、流路と、前記流路内に高圧流体の気流を導入する気流導入口と、前記気流導入口よりも前記気流の流通方向の下流側に設けられ、前記流路内に前記混合材を導入する混合材導入口とを備え、前記流路内で前記混合材が気流から剪断力を受けることにより、前記混合材が分散される、請求項１～３のいずれか一項に記載の粉体のコーティング装置。
【請求項8】
前記流路は、前記気流導入口から前記流通方向の下流側に延びる途中部が狭まるラバルノズルの形態をなしている、請求項７に記載の粉体のコーティング装置。
【請求項9】
前記混合材導入口は、前記流路における狭まった前記途中部よりも前記流通方向の下流側の位置に設けられている、請求項８に記載の粉体のコーティング装置。
【請求項10】
前記気流は、前記混合材導入口を通過する際の最大のマッハ数が１以上である、請求項９に記載の粉体のコーティング装置。
【請求項11】
前記搬送部に加温乾燥ガスを導入するガス導入部をさらに含む、請求項１～１０のいずれか一項に記載の粉体のコーティング装置。
【請求項12】
前記搬送部は、円筒状の内周面を有し、
前記ガス導入部は、前記加温乾燥ガスが前記内周面に沿って流れるように、前記搬送部に前記加温乾燥ガスを導入する、請求項１１に記載の粉体のコーティング装置。
前記ガス導入部は、前記加温乾燥ガスが前記内周面に沿って流れるように、前記搬送部に前記加温乾燥ガスを導入する、請求項１１に記載の粉体のコーティング装置。
【請求項13】
前記搬送部は、前記分散部から前記粉体を導入する導入路を備えており、
前記ガス導入部は、前記導入路を形成する管壁に対向する位置から前記搬送部に前記加温乾燥ガスを導入する、請求項１１に記載の粉体のコーティング装置。
前記ガス導入部は、前記導入路を形成する管壁に対向する位置から前記搬送部に前記加温乾燥ガスを導入する、請求項１１に記載の粉体のコーティング装置。
【請求項14】
前記分散部、前記搬送部および前記捕集部が直線状に並べて配置されている、請求項１～１３のいずれか一項に記載の粉体のコーティング装置。
【請求項15】
前記原料粉体は、電池の電極活物質である、請求項１～１４のいずれか一項に記載の粉体のコーティング装置。
【請求項16】
前記分散部は、前記混合材が前記搬送部に向けて上下方向に流通するように構成されている、請求項１～１５のいずれか一項に記載の粉体のコーティング装置。
【請求項17】
高圧流体の気流により、原料粉体とコーティング材を含むコーティング液との混合材を、前記原料粉体の表面に前記コーティング液の膜を付着させながら分散させ、
前記コーティング液の膜が付着した前記原料粉体を気流に乗せて搬送し、その搬送中に前記コーティング液を乾燥させ、
前記コーティング液の乾燥により生成される複合化粉体を捕集する、粉体のコーティング方法。
前記コーティング液の膜が付着した前記原料粉体を気流に乗せて搬送し、その搬送中に前記コーティング液を乾燥させ、
前記コーティング液の乾燥により生成される複合化粉体を捕集する、粉体のコーティング方法。
【請求項18】
原料粉体とコーティング材を含むコーティング液とを予め混合して作製されたスラリーが流通する流路と、
衝突位置に向けて高圧流体の気流を吹き出す噴射口とを備え、
前記流路を流通する前記スラリーが前記衝突位置を通過する際に、前記スラリーに前記気流による剪断力を与えることにより、前記スラリーを前記コーティング液の膜が表面に付着した原料粉体に分散させる、粉体分散装置。
衝突位置に向けて高圧流体の気流を吹き出す噴射口とを備え、
前記流路を流通する前記スラリーが前記衝突位置を通過する際に、前記スラリーに前記気流による剪断力を与えることにより、前記スラリーを前記コーティング液の膜が表面に付着した原料粉体に分散させる、粉体分散装置。
【請求項19】
原料粉体とコーティング材を含むコーティング液とを予め混合して作製されたスラリーを流路に流通させ、
噴射口から衝突位置に向けて高圧流体の気流を吹き出させて、
前記流路を流通する前記スラリーが前記衝突位置を通過する際に、前記スラリーに前記気流による剪断力を与えることにより、前記スラリーを前記コーティング液の膜が表面に付着した前記原料粉体に分散させる、粉体分散方法。
噴射口から衝突位置に向けて高圧流体の気流を吹き出させて、
前記流路を流通する前記スラリーが前記衝突位置を通過する際に、前記スラリーに前記気流による剪断力を与えることにより、前記スラリーを前記コーティング液の膜が表面に付着した前記原料粉体に分散させる、粉体分散方法。
【請求項20】
前記噴射口からの前記気流は、最大のマッハ数が１以上である、請求項１９に記載の粉体分散方法。
【請求項21】
流路と、
前記流路内に高圧流体の気流を導入する気流導入口と、
前記気流導入口よりも前記気流の流通方向の下流側に設けられ、原料粉体とコーティング材を含むコーティング液とを予め混合して作製されたスラリーを前記流路内に導入するスラリー導入口とを備え、
前記流路内で前記スラリーに前記気流による剪断力を与えることにより、前記スラリーを前記コーティング液の膜が表面に付着した前記原料粉体に分散させる、粉体分散装置。
前記流路内に高圧流体の気流を導入する気流導入口と、
前記気流導入口よりも前記気流の流通方向の下流側に設けられ、原料粉体とコーティング材を含むコーティング液とを予め混合して作製されたスラリーを前記流路内に導入するスラリー導入口とを備え、
前記流路内で前記スラリーに前記気流による剪断力を与えることにより、前記スラリーを前記コーティング液の膜が表面に付着した前記原料粉体に分散させる、粉体分散装置。
【請求項22】
流路内に気流導入口から高圧流体の気流を導入し、
前記気流導入口よりも前記気流の流通方向の下流側に設けられたスラリー導入口から、原料粉体とコーティング材を含むコーティング液とを予め混合して作製されたスラリーを前記流路内に導入し、
前記流路内で前記スラリーに前記気流による剪断力を与えることにより、前記スラリーを前記コーティング液の膜が表面に付着した前記原料粉体に分散させる、粉体分散方法。
前記気流導入口よりも前記気流の流通方向の下流側に設けられたスラリー導入口から、原料粉体とコーティング材を含むコーティング液とを予め混合して作製されたスラリーを前記流路内に導入し、
前記流路内で前記スラリーに前記気流による剪断力を与えることにより、前記スラリーを前記コーティング液の膜が表面に付着した前記原料粉体に分散させる、粉体分散方法。
【請求項23】
前記気流は、前記スラリー導入口を通過する際の最大のマッハ数が１以上である、請求項２２に記載の粉体分散方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、粉体のコーティング装置およびコーティング方法、粉体分散装置ならびに粉体分散方法に関する。
【背景技術】
【0002】
表面改質・複合化の技術では、粒子に異なる微粒子を結合させて、粒子の表面を微粒子でコーティングすることにより、粉体に種々の機能性を付与することができる。この表面改質・複合化の技術は、食品、医薬品、化粧品などの分野で盛んに利用されており、それ以外に電子部品や電池に用いられる材料にも電気特性の向上のために利用されている。
【0003】
粉体コーティングの方法として、コーティング材である微粉体を溶媒中に分散させたコーティング液を主原料となる原料粉体に付着させて、そのコーティング液を乾燥させることにより、原料粉体（粒子）の表面に微粉体のコーティング層を形成する方法がある。
【0004】
たとえば、特許文献１には、原料粉体が収容された容器内に流動化気体を導入し、その流動化気体により流動化された原料粉体にコーティング液を噴射して、原料粉体にコーティング層を形成するコーティング処理を行う装置が開示されている。かかる装置では、コーティングプロセスにおいて、コーティング液をミスト化して付着させる際に、噴霧速度が速くなると液架橋力によって凝集してしまうため、コーティングに時間を要することがあり、また、コーティング処理がバッチ処理となるため、全体の工程も長時間を要する。
【0005】
一方、特許文献２には、サイクロン状の容器内で空気を旋回させつつ、その旋回する空気流に粉体とコーティング液の噴霧とを混入させて、その容器に続く搬送経路上で粉体にコーティング層を形成し、コーティング処理後の粉体を捕集する装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２０１１－５６３４８号公報
【特許文献2】特開平２－１０７３６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
原料粉体は、現在も微粒化の傾向にあり、微粒化に伴って、原料粉体の凝集性が高くなる。そのため、コーティング処理を行う装置には、より高い分散性が望まれている。また、いずれの先行技術に係る装置においても、原料粉体が凝集しない状態を維持しながら原料粉体の表面に均一なコーティング層を形成するためには、相当な時間を要するという問題がある。さらに、コーティング液を噴射するスプレーノズルの周辺に粉体が付着することによる回収ロスが発生することも生産における課題である。
【0008】
本発明の目的は、粉体の分散性およびコーティング処理の効率を向上させることができる、粉体のコーティング装置およびコーティング方法、粉体分散装置ならびに粉体分散方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
前記の目的を達成するため、本発明の一の局面に係る粉体のコーティング装置は、高圧流体の気流により、原料粉体とコーティング材を含むコーティング液との混合材を、原料粉体の表面にコーティング液の膜を付着させながら分散させる分散部と、分散部から流入するコーティング液の膜が付着した原料粉体を気流に乗せて搬送し、その搬送中にコーティング液を乾燥させる搬送部と、搬送部でのコーティング液の乾燥により生成される複合化粉体を捕集する捕集部とを含む。
【0010】
この構成によれば、分散部では、たとえば超音速のエアなどの高圧流体の気流により、原料粉体とコーティング液との混合材が原料粉体の表面にコーティング液の膜が付着してなる粉体に分散される。そのため、粉体の凝集を抑制でき、分散性を向上させることができる。これにより、粉体へのコーティング処理を連続工程にて行うことができる。また、分散部にコーティング液を噴射するスプレーノズルを備えてないので、スプレーノズルの周辺に粉体が付着することによる回収ロスがなく、コーティング処理の効率（粉体の回収効率）を向上させることができる。
【0011】
また、混合材がスラリーの状態で分散部に導入されることにより、主原料となる粒子へのコーティング材の付着率を高めることができる。
【0012】
高圧流体は、予め所定の温度まで加温されていることが好ましい。
【0013】
この構成によれば、高圧流体が噴射される際の断熱膨張による温度低下を抑制し、乾燥速度を落とすこと無く効率的に乾燥することができる。
【0014】
分散部は、混合材が流通する流路と、衝突位置に向けて高圧流体の気流をそれぞれ吹き出す第１噴射口および第２噴射口とを備える構成であってもよい。
【0015】
この構成によれば、流路を流通する混合材が衝突位置を通過する際に、衝突位置で衝突する気流から剪断力を受けることにより、混合材を粉体に良好に分散させることができる。
【0016】
第１噴射口および第２噴射口からの気流は、最大のマッハ数が１以上であることが好ましい。言い換えれば、第１噴射口および第２噴射口からの気流の流速は、音速以上であることが好ましい。
【0017】
これにより、混合材に超音速の気流による大きな剪断力を与えることができ、粉体の凝集を良好に抑制して分散性をさらに向上させることができる。
【0018】
流路、第１噴射口および第２噴射口は、衝突位置に向かう混合材の流れならびに第１噴射口および第２噴射口からの気流の各中心線が同一の平面内に位置するように形成されており、流路は、各中心線と直交する方向に複数並べて設けられていてもよい。
【0019】
これにより、コーティング装置における単位時間あたりの処理量を増大させることができる。
【0020】
また、分散部は、流路と、流路内に高圧流体の気流を導入する気流導入口と、気流導入口よりも気流の流通方向の下流側に設けられ、流路内に混合材を導入する混合材導入口とを備える構成であってもよい。
【0021】
この構成によれば、流路内で混合材が気流から剪断力を受けることにより、混合材を粉体に良好に分散させることができる。
【0022】
また、その構成において、流路は、気流導入口から流通方向の下流側に延びる途中部が狭まるラバルノズルの形態をなしていてもよい。
【0023】
この構成では、気流導入口から流路に導入される気流が狭まった途中部を通過することにより、気流を加速させることができる。
【0024】
混合材導入口は、流路における狭まった途中部よりも流通方向の下流側の位置に設けられていることが好ましい。
【0025】
これにより、気流から混合材に大きな剪断力を与えることができる。
【0026】
気流は、混合材導入口を通過する際の最大のマッハ数が１以上であることが好ましい。言い換えれば、混合材導入口を通過するときの気流の流速は、音速以上であることが好ましい。
【0027】
これにより、混合材に超音速の気流による大きな剪断力を与えることができ、粉体の凝集を良好に抑制して分散性をさらに向上させることができる。
【0028】
コーティング装置は、搬送部に加温乾燥ガスを導入するガス導入部をさらに含む構成であってもよい。加温乾燥ガスの温度は、常温～３００℃の範囲内であり、４０℃～３００℃の範囲内であってもよく、コーティング材の溶媒の温度特性に応じて、６０℃～２００℃の範囲内であることが好ましい。
【0029】
これにより、搬送部でのコーティング液の乾燥を促進することができる。
【0030】
搬送部は、円筒状の内周面を有し、ガス導入部は、加温乾燥ガスが内周面に沿って流れるように、搬送部に加温乾燥ガスを導入する構成であってもよい。
【0031】
この構成によれば、搬送部の内周面に粉体が付着することを抑制でき、粉体の回収効率をさらに高めることができる。
【0032】
搬送部は、分散部から粉体を導入する導入路を備え、ガス導入部は、導入路を形成する管壁に対向する位置から搬送部に加温乾燥ガスを導入する構成であってもよい。
【0033】
この構成によれば、分散部から搬送部に導入される粉体の流れとガス導入部から搬送部に導入される加温乾燥ガスとが互いに直交する方向から衝突することを抑制でき、搬送部内に乱流が発生することを抑制できる。その結果、搬送部の内面におけるガス導入部の周辺に粉体が付着することを抑制でき、粉体の回収効率をさらに高めることができる。
【0034】
分散部、搬送部および捕集部は、直線状に並べて配置されていることが好ましい。
【0035】
これにより、粉体を速やかに搬送することができ、コーティング処理の速度を上げることができる。
【0036】
分散部は、混合材が搬送部に向けて上下方向に流通するように構成されていてもよい。
【0037】
この構成により、混合材に作用する重力を混合材の流通に利用することができ、混合材を圧送するエネルギーの低減を図ることができる。また、混合材を重力方向に偏らせることを防ぎ、均等に分散することができる。
【0038】
本発明の他の局面に係る粉体のコーティング方法は、高圧流体の気流により、原料粉体とコーティング材を含むコーティング液との混合材を、原料粉体の表面にコーティング液の膜を付着させながら分散させ、コーティング液の膜が付着した原料粉体を気流に乗せて搬送し、その搬送中にコーティング液を乾燥させ、コーティング液の乾燥により生成される複合化粉体を捕集する方法である。
【0039】
この方法によれば、前述したコーティング装置による作用効果と同様の作用効果を奏することができる。
【0040】
本発明のさらに他の局面に係る粉体分散装置は、原料粉体とコーティング材を含むコーティング液とを予め混合して作製されたスラリーが流通する流路と、衝突位置に向けて高圧流体の気流を吹き出す噴射口とを備え、流路を流通するスラリーが衝突位置を通過する際に、スラリーに気流による剪断力を与えることにより、スラリーをコーティング液の膜が表面に付着した原料粉体に分散させる。
【0041】
この構成によれば、原料粉体とコーティング液とを含むスラリーを、たとえば超音速のエアなどの気流から受ける剪断力によりコーティング液の膜が表面に付着した原料粉体に良好に分散させることができる。そのため、粉体の凝集を抑制でき、分散性を向上させることができる。また、分散部にコーティング液を噴射するスプレーノズルを備えてないので、スプレーノズルの周辺に粉体が付着することによる回収ロスがなく、コーティング処理の効率（粉体の回収効率）を向上させることができる。さらに、混合材がスラリーの状態で導入されることにより、主原料となる粒子へのコーティング材の付着率を高めることができる。
【0042】
この粉体分散装置に対応する粉体分散方法は、原料粉体とコーティング材を含むコーティング液とを予め混合して作製されたスラリーを流路に流通させ、噴射口から衝突位置に向けて高圧流体の気流を吹き出させて、流路を流通するスラリーが衝突位置を通過する際に、スラリーに気流による剪断力を与えることにより、スラリーをコーティング液の膜が表面に付着した原料粉体に分散させる方法である。
【0043】
この方法によれば、対応する粉体分散装置による作用効果と同様の作用効果を奏することができる。
【0044】
本発明のさらに他の局面に係る粉体分散装置は、流路と、流路内に高圧流体の気流を導入する気流導入口と、気流導入口よりも気流の流通方向の下流側に設けられ、原料粉体とコーティング材を含むコーティング液とを予め混合して作製されたスラリーを前記流路内に導入するスラリー導入口とを備え、流路内でスラリーに気流による剪断力を与えることにより、スラリーをコーティング液の膜が表面に付着した原料粉体に分散させる。
【0045】
この構成によれば、原料粉体とコーティング液とを含むスラリーを、たとえば超音速のエアなどの気流から受ける剪断力によりコーティング液の膜が表面に付着した原料粉体に良好に分散させることができる。そのため、粉体の凝集を抑制でき、分散性を向上させることができる。また、分散部にコーティング液を噴射するスプレーノズルを備えてないので、スプレーノズルの周辺に粉体が付着することによる回収ロスがなく、コーティング処理の効率（粉体の回収効率）を向上させることができる。さらに、混合材がスラリーの状態で導入されることにより、主原料となる粒子へのコーティング材の付着率を高めることができる。
【0046】
この粉体分散装置に対応する粉体分散方法は、流路内に気流導入口から高圧流体の気流を導入し、気流導入口よりも気流の流通方向の下流側に設けられたスラリー導入口から、原料粉体とコーティング材を含むコーティング液とを予め混合して作製されたスラリーを流路内に導入し、流路内でスラリーに気流による剪断力を与えることにより、スラリーをコーティング液の膜が表面に付着した原料粉体に分散させる方法である。
【0047】
この方法によれば、対応する粉体分散装置による作用効果と同様の作用効果を奏することができる。
【発明の効果】
【0048】
本発明によれば、粉体の分散性およびコーティング処理の効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0049】
【図1】本発明の第１実施形態に係るコーティング装置の構成を図解的に示す断面図である。
【図2】分散混合部の上面図である。
【図3】分散混合部の側面図である。
【図4】本発明の第２実施形態に係るコーティング装置の構成を図解的に示す断面図である。
【図5】本発明の第３実施形態に係るコーティング装置の構成を図解的に示す断面図である。
【図7】分級部が採用されたコーティング装置の構成を図解的に示す断面図である。
【図8】本発明の第４実施形態に係るコーティング装置の構成を図解的に示す断面図である。
【図10】分散混合部の変形例を示す斜視図である。
【図11】分散混合部に備えられるユニット数と総噴射量、アシストエア量および円筒部内でのエア量との関係を示す表である。
【図12】分散混合部の他の変形例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0050】
以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【0051】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るコーティング装置１の構成を図解的に示す断面図である。
図１は、本発明の第１実施形態に係るコーティング装置１の構成を図解的に示す断面図である。
【0052】
コーティング装置１は、原料粉体の粒子にコーティング材である微粒子を結合させて、コーティング層が表面に形成された複合化粉体（粒子）を生成するコーティング処理を実施する装置である。コーティング装置１は、分散混合部２、搬送部３および捕集部４を備えている。分散混合部２、搬送部３および捕集部４は、直線状に並べて配置されている。
【0053】
【0054】
分散混合部２は、直方体形状の外形を有している。分散混合部２の上面には、スラリー導入口１１、第１気流導入口１２および第２気流導入口１３が形成されている。スラリー導入口１１、第１気流導入口１２および第２気流導入口１３は、一直線上に並び（以下、スラリー導入口１１、第１気流導入口１２および第２気流導入口１３が並ぶ方向を「第１水平方向」という。）、第１気流導入口１２および第２気流導入口１３は、スラリー導入口１１を挟んだ第１水平方向の両側に位置している。分散混合部２の第１水平方向に延びる一側面には、粉体流排出口１４が形成されている。
【0055】
分散混合部２の内部には、スラリー導入口１１と粉体流排出口１４とを連通するスラリー流路１５が形成されている。スラリー流路１５は、スラリー導入口１１から下方に延び、第１水平方向と直交する水平方向（以下、この方向を「第２水平方向」という。）に屈曲して粉体流排出口１４に向けて直線状に延びている。スラリー流路１５の第２水平方向に延びる部分は、上下方向の寸法が相対的に小さい狭路部１６と、狭路部１６に連続し、粉体流排出口１４に向かうにつれて上下方向の寸法が大きくなる拡路部１７と、拡路部１７に連続し、上下方向の寸法が相対的に大きい広路部１８とを有している。広路部１８は、分散混合部２の側面で開口しており、その開口が粉体流排出口１４として形成されている。
【0056】
また、分散混合部２の内部には、第１気流導入口１２と連通する第１流路２１と、第２気流導入口１３と連通する第２流路２２とが形成されている。
【0057】
第１流路２１は、第１気流導入口１２から下方に延び、水平方向に屈曲し、スラリー流路１５の狭路部１６に向けて延びている。狭路部１６の側面には、第１気流噴射口２３が形成されており、第１流路２１は、第１気流噴射口２３と連通している。第１気流噴射口２３は、水平方向の開口幅よりも上下方向の開口長さが長いスリット状の開口として形成されており、第１流路２１は、第１気流噴射口２３に近づくにつれて流路断面が縮小されている。
【0058】
第２流路２２は、スラリー導入口１１の中心を通り第２水平方向に延びる直線に関して第１流路２１と対称に形成されている。具体的には、第２流路２２は、第２気流導入口１３から下方に延び、水平方向に屈曲し、スラリー流路１５の狭路部１６に向けて延びている。狭路部１６の側面には、第２気流噴射口２４が形成されており、第２流路２２は、第２気流噴射口２４と連通している。第２気流噴射口２４は、水平方向の開口幅よりも上下方向の開口長さが長いスリット状の開口として形成されており、第２流路２２は、第２気流噴射口２４に近づくにつれて流路断面が縮小されている。
【0059】
スラリー導入口１１には、スラリー供給管３１の一端が接続されている。スラリー供給管３１の他端は、スラリータンク３２に接続されている。スラリータンク３２には、原料粉体とコーティング材を含むコーティング液との混合材がスラリーの状態で貯留されている。
【0060】
以下では、コーティング装置１が全固体電池用の正極活物質粉体の生成に用いられる場合を例にとる。
【0061】
原料粉体は、リチウム金属複合酸化物であり、平均粒径が２～３０μm程度の粒子である。原料粉体を構成する金属元素としては、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ａｌなどであるが、電気化学的特性改善のため、これ以外の元素を含むこともある。具体的には、原料粉体として、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＮｉ１／３Ｍｎ１／３Ｃｏ１／３Ｏ２、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２、ＬｉＦｅＰＯ４、ＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．１５Ａｌ０．０５Ｏ２などの粒子を挙げることができる。
【0062】
コーティング材は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）であり、コーティング液は、ニオブ酸リチウムの前駆体となるアルコキシド溶液である。コーティング装置１では、原料粉体の粒子の表面にアルコキシド溶液を付着させ、そのアルコキシド溶液を乾燥させることにより、粒子の表面が前駆体で被覆された粉体が生成される。そして、前駆体を２５０℃以上５００℃未満で焼成することで、ニオブ酸リチウム薄膜で被覆された正極活物質粉体である複合化粉体を得ることができる。
【0063】
コーティング材は、ニオブ酸リチウムに限らず、同様の効果を持つ絶縁性のリチウム複合酸化物、たとえば、ケイ酸リチウム、ホウ酸リチウム、チタン酸リチウム、アルミン酸リチウム、リン酸リチウム、あるいはこれらの複合化合物など、リチウムイオン伝導性の高い材料であればよい。
【0064】
アルコキシドとしては、エトキシリチウムなどのエトキシドの他に、メトキシリチウム等のメトキシド、各種のプロポキシリチウムやブトキシリチウム等のプロポキシドおよびブトキシド等を使用することができ、また、溶媒は、エタノール、メタノール、各種のプロパノール、ブタノールなどのアルコールの他に、目的に応じて有機溶媒を使用することができる。
【0065】
コーティング溶液は、有機溶媒を使用することが望ましいが、水に対して安定性の高い前駆体を用いることにより、水溶液あるいは水溶液と有機溶媒との混合溶媒を使うこともできる。前駆体合成法もゾル－ゲル法のほか、たとえば、ペルオキシニオブ酸錯体などの水溶性金属錯体を利用する方法やグリコール修飾法などのポリオール合成、有機酸を用いたＭＯＤ（Metal Organic Decomposition）法、多糖類を用いたゲル化法、ＬＰＤ（Liquid Phase Deposition法）、ＣＳＤ（Chemical Solution Deposition）法など、リチウムを含む酸化物薄膜を形成可能な様々な方法が利用できる。
【0066】
図１を再び参照して、たとえば、図示省略のポンプまたはイジェクタの作用により、スラリータンク３２からスラリー供給管３１を通してスラリー導入口１１にスラリーが供給される。スラリー導入口１１からスラリー流路１５に導入されるスラリーは、スラリー流路１５を粉体流排出口１４に向かって流通する。
【0067】
一方、第１気流導入口１２および第２気流導入口１３には、それぞれ第１供給管３３および第２供給管３４を通して高圧流体が供給される。高圧流体の気流は、第１流路２１および第２流路２２を流通し、第１気流噴射口２３および第２気流噴射口２４からスラリー流路１５の狭路部１６内に噴射される。第１気流噴射口２３および第２気流噴射口２４から噴射する気流は、最高速度が音速以上、すなわち最大のマッハ数が１以上に加速されており、狭路部１６内に設定された衝突位置Ｐで衝突する。その衝突位置Ｐをスラリーが通過する際に、衝突位置Ｐで衝突する音速を超える流速の気流から剪断力を受け、これにより、スラリーは、粒子の表面にコーティング液が付着した粉体に分散される。なお、高圧流体としては、窒素、二酸化炭素、アルゴン等の不活性ガスや大気を高圧ガス状態としたものが用いられる。また、高圧流体は、超臨界状態で供給されるものであってもよい。噴射する気流の最大速度はマッハ数が１～４が好ましいが、音速以下であってもよく、マッハ数４より大きくてもよい。
【0068】
搬送部３は、円筒状の周面を有する円筒部４１と、円筒部４１に連続し、円筒部４１から離れるにつれて窄まる円錐台状の円錐台部４２と、円錐台部４２から延びる管部４３とを有している。管部４３は、直管であってもよいし、渦巻き状の管であってもよいし、サイクロン管またはそれらの組み合わせであってもよい。
【0069】
円筒部４１の周面には、アシストエア導入口４４が形成されている。アシストエア導入口４４には、エア供給源４５からアシストエア供給管４６を通してアシストエアが供給される。エア供給源４５としては、たとえば、ブロワ、ポンプ、エアコンプレッサ、圧縮ガスボンベなどを挙げることができる。アシストエア供給管４６の途中部には、エア供給源４５からのエアから水分を除去するミストセパレータ（ドライヤ）４７と、ミストセパレータ４７で水分が除去されたエアを加温するヒータ４８とが介在されている。これにより、円筒部４１内には、アシストエア導入口４４から加温乾燥エアがアシストエアとして導入される。加温乾燥エアの温度は、たとえば、コーティング液の溶媒がエタノールである場合、６０℃～１２０℃の温度範囲内に設定される。さらに溶媒の沸点より高くすることで乾燥を促進できるため、エタノールの沸点７８℃以上が好ましい。なお、アシストエアとしては大気の他に窒素や二酸化炭素、アルゴン等の不活性ガス等種々の気体を用いることができる。加熱エアの温度も溶媒に応じて変更可能であり、沸点以上であることが好ましい。ただし上記の範囲には限定されず、乾燥に必要な熱量を供給可能な範囲であれば何度でもよい。
【0070】
円筒部４１の内面には、アシストエア導入口４４と対向して、気流制御部材５１が設けられている。アシストエア導入口４４から円筒部４１内に導入されるアシストエアは、気流制御部材５１の働きにより、円筒部４１の内周面に沿って流れる渦状の気流となって、円筒部４１から円錐台部４２および管部４３をこの順に通過する。
【0071】
円筒部４１の端面には、粉体導入口５２が形成されている。粉体導入口５２には、粉体導入路５３の一端が接続されている。粉体導入路５３の他端は、分散混合部２の粉体流排出口１４に接続されており、粉体流排出口１４と粉体導入口５２とは、粉体導入路５３を介して連通している。
【0072】
分散混合部２で生成される粉体は、粉体流排出口１４から排出され、粉体導入路５３を流通して、粉体導入口５２から搬送部３の円筒部４１内に導入される。そして、円筒部４１内に導入される粉体は、円筒部４１内に形成されているアシストエアの気流に乗って、搬送部３を管部４３に向けて搬送される。この搬送中に、粒子の表面に付着したコーティング液が乾燥することにより、粒子の表面がコーティング材の前駆体で被覆された粉体が生成される。乾燥を促進するため、搬送部３がヒータなどで加温されてもよい。
【0073】
搬送部３の管部４３は、捕集部４に接続されており、搬送部３内と捕集部４内とは、互いに連通している。搬送部３を流れる粉体を乗せた気流（粉体流）は、捕集部４内に導入される。捕集部４内には、バグフィルタ５４が設けられている。捕集部４に導入される粉体流は、バグフィルタ５４を通過する。これにより、粉体がバグフィルタ５４に捕獲され、粉体が除去された気流のみがバグフィルタ５４を通過する。
【0074】
なお、捕集部４による粉体の捕集方法は、バグフィルタ５４を用いる方法に限らず、サイクロンによる方法であってもよいし、それらが併用されてもよい。また、捕集部４には、ブロワ５５が接続されて、ブロワ５５の機能により、捕集部４からの気流の排出が補助されてもよい。
【0075】
＜作用効果＞
以上のように、分散混合部２では、高圧流体の気流により、原料粉体とコーティング液とを混合したスラリー（混合材）がコーティング液の膜が表面に付着した粉体に分散される。そのため、原料粉体の凝集を抑制でき、分散性を向上させることができる。これにより、粉体へのコーティング処理を連続工程にて行うことができる。また、分散混合部２にコーティング液を噴射するスプレーノズルを備えてないので、スプレーノズルの周辺に粉体が付着することによる回収ロスがなく、コーティング処理の効率（粉体の回収効率）を向上させることができる。
以上のように、分散混合部２では、高圧流体の気流により、原料粉体とコーティング液とを混合したスラリー（混合材）がコーティング液の膜が表面に付着した粉体に分散される。そのため、原料粉体の凝集を抑制でき、分散性を向上させることができる。これにより、粉体へのコーティング処理を連続工程にて行うことができる。また、分散混合部２にコーティング液を噴射するスプレーノズルを備えてないので、スプレーノズルの周辺に粉体が付着することによる回収ロスがなく、コーティング処理の効率（粉体の回収効率）を向上させることができる。
【0076】
また、原料粉体とコーティング液とがスラリーの状態で分散混合部２に供給されることにより、主原料となる粒子へのコーティング材の付着率を高めることができる。
【0077】
分散混合部２は、スラリーが流通するスラリー流路１５と、スラリー流路１５内に設定される衝突位置Ｐに向けて高圧流体の気流をそれぞれ吹き出す第１気流噴射口２３および第２気流噴射口２４とを備えている。スラリー流路１５を流通するスラリーが衝突位置Ｐを通過する際に、衝突位置Ｐで衝突する気流から剪断力を受けることにより、スラリーを粉体に良好に分散させることができる。
【0078】
搬送部３には、加温乾燥ガスであるアシストガスを導入するアシストエア導入口４４が形成されている。搬送部３にアシストガスが供給されることにより、粉体を捕集部４に向けて良好に搬送することができながら、搬送部３でのコーティング液の乾燥を促進することができる。
【0079】
アシストエア導入口４４から搬送部３に導入されるアシストガスは、搬送部３の内周面に沿って流れるように導入される。これにより、搬送部３の内周面に粉体が付着することを抑制でき、粉体の回収効率をさらに高めることができる。
【0080】
また、分散混合部２、搬送部３および捕集部４は、直線状に並べて配置されている。そのため、粉体を速やかに搬送することができ、コーティング処理の速度を上げることができる。
【0081】
＜第２実施形態＞
図４は、本発明の第２実施形態に係るコーティング装置１０１の構成を図解的に示す断面図である。図４において、図１に示される各部に相当する部分には、それらの各部と同一の参照符号が付されている。また、以下では、その同一の参照符号が付された部分の説明を省略する。
図４は、本発明の第２実施形態に係るコーティング装置１０１の構成を図解的に示す断面図である。図４において、図１に示される各部に相当する部分には、それらの各部と同一の参照符号が付されている。また、以下では、その同一の参照符号が付された部分の説明を省略する。
【0082】
コーティング装置１０１は、搬送部１０２の構成がコーティング装置１の搬送部３の構成と異なる。搬送部１０２は、円筒状の本体１０３と、本体１０３の一端部に挿通された円管状の粉体導入路１０４とを備えている。粉体導入路１０４の一端は、本体１０３内において、粉体導入口１０５として開放されている。粉体導入路１０４の他端は、分散混合部２の粉体流排出口１４に接続されており、粉体流排出口１４と粉体導入口１０５とは、粉体導入路１０４を介して連通している。
【0083】
また、搬送部１０２では、アシストエア導入口４４が粉体導入路１０４の管壁と本体１０３の径方向（中心線方向と直交する方向）から対向している。
【0084】
この構成により、分散混合部２から粉体導入路１０４を通して搬送部１０２（本体１０３）内に導入される粉体の流れとアシストエア導入口４４から搬送部１０２内に導入されるアシストエアとが互いに直交する方向から衝突することを抑制でき、搬送部１０２内に乱流が発生することを抑制できる。その結果、搬送部１０２の内面におけるアシストエア導入口４４の周辺に粉体が付着することを抑制でき、粉体の回収効率をさらに高めることができる。
【0085】
その他、コーティング装置１０１の構成によっても、図１に示されるコーティング装置１の構成と同様の作用効果を奏することができる。
【0086】
＜第３実施形態＞
図５は、本発明の第３実施形態に係るコーティング装置２０１の構成を図解的に示す断面図である。図５において、図１に示される各部に相当する部分には、それらの各部と同一の参照符号が付されている。また、以下では、その同一の参照符号が付された部分の説明を省略する。
図５は、本発明の第３実施形態に係るコーティング装置２０１の構成を図解的に示す断面図である。図５において、図１に示される各部に相当する部分には、それらの各部と同一の参照符号が付されている。また、以下では、その同一の参照符号が付された部分の説明を省略する。
【0087】
コーティング装置２０１では、分散混合部２に代えて、分散混合部２０２が採用されている。
【0088】
図６は、分散混合部２０２を下側から見た図である。
【0089】
分散混合部２０２は、第１水平方向に短く、第２水平方向に長く形成されている。分散混合部２０２内には、第２水平方向に延びる流路２０３が形成されている。流路２０３の一端は、分散混合部２０２の第１水平方向に延びる側面において、粉体流排出口２０４として開放されている。また、分散混合部２０２の上面には、流路２０３内に高圧流体の気流を供給する気流導入口２０５と、気流導入口２０５よりも気流の流通方向の下流側に設けられ、流路２０３内にスラリーを導入するスラリー導入口２０６とが形成されている。そして、流路２０３には、気流導入口２０５とスラリー導入口２０６との間の途中部において、その流路断面が収縮－拡大することによりラバルノズル２０７が形成されている。
【0090】
スラリー導入口２０６には、図５に示されるように、スラリータンク３２から延びるスラリー供給管３１が接続される。スラリータンク３２からスラリー供給管３１を通してスラリー導入口２０６に供給されるスラリーは、スラリー導入口２０６から流路２０３に導入されて、流路２０３を粉体流排出口２０４に向かって流通する。一方、気流導入口２０５には、供給管２０８が接続されており、その供給管２０８を通して、高圧流体の一例である圧縮ガス（窒素、二酸化炭素、アルゴン等の不活性ガスや大気を高圧ガス状態としたもの）が供給される。圧縮ガスは、ラバルノズル２０７を通過することにより、その流速が大きく上昇し、たとえば音速の３倍まで達する。この音速を超える流速の気流が流路２０３に導入されるスラリーを追い越して流れることにより、スラリーは、気流から剪断力を受け、粒子の表面にコーティング液が付着した粉体に分散される。
【0091】
粉体流排出口２０４には、粉体導入路２０９の一端が接続されている。粉体導入路２０９は、搬送部３の円筒部４１の端面を貫通して、その他端部は、円筒部４１内に配置されている。粉体導入路２０９は、一端側から他端側（搬送部３側）に向かうにつれて流路断面が漸増するように形成されている。粉体導入路２０９は、粉体の乾燥を促進するため、ヒータにより加温されてもよい。同様の理由で、分散混合部２０２に供給される圧縮ガスは、ヒータ２１１により加温されてもよい。この場合、圧縮ガスの温度は、加温乾燥エアの温度と同じに設定されるとよい。また、圧縮ガスの温度はコーティング液の溶媒の沸点よりも高く設定することが好ましい。分散混合部２０２で生成される粉体は、粉体流排出口２０４から排出され、粉体導入路２０９を流通して、搬送部３の円筒部４１内に導入される。そして、円筒部４１内に導入される粉体は、円筒部４１内に形成されているアシストエアの気流に乗って、搬送部３を管部４３に向けて搬送される。この搬送中に、粒子の表面に付着したコーティング液が乾燥することにより、粒子の表面が前駆体で被覆された粉体が生成される。粉体の乾燥を促進するため、搬送部３の管部４３がヒータ２１２により加温されてもよい。
【0092】
【0093】
また、圧縮ガスがヒータ２１１により加温されることにより、圧縮ガスが噴射される際の断熱膨張による温度低下を抑制し、乾燥速度を落とすこと無く効率的に乾燥することができる。
【0094】
＜分級機＞
図７は、分級部３０１が採用されたコーティング装置１の構成を図解的に示す断面図である。図７において、図１に示される各部に相当する部分には、それらの各部と同一の参照符号が付されている。また、以下では、その同一の参照符号が付された部分の説明を省略する。
図７は、分級部３０１が採用されたコーティング装置１の構成を図解的に示す断面図である。図７において、図１に示される各部に相当する部分には、それらの各部と同一の参照符号が付されている。また、以下では、その同一の参照符号が付された部分の説明を省略する。
【0095】
前述のコーティング装置１には、コーティング層が表面に形成された複合化粉体を選択的に捕集するため、分級部３０１が採用されてもよい。分級部３０１は、分級機からなり、搬送部３と捕集部４との間に設けられる。搬送部３を流れる粉体を乗せた気流（粉体流）は、分級部３０１内に導入される。そして、分級部３０１により、相対的に粒径が大きい複合化粉体が捕集され、たとえば、複合化しなかったコーティング材の前駆体など、相対的に粒径が小さい粉体は、分級部３０１を通過して捕集部４に流入し、捕集部４にて捕集される。
【0096】
なお、図７では、分級部３０１として、サイクロンが示されているが、分級部３０１にいかなる種類の分級機を採用するかは、分級部３０１で捕集する粉体の比重や粒径に応じて適宜に決定されるとよい。さらに、分級部は複数設けられて多段に分離を行ってもよく、粒径のレベルに応じて複数に分離できる。例えば、凝集してしまった粉体などの不要な粗大粒子を予備的に分離することもできる。また、コーティング装置１に限らず、前述のコーティング装置１０１，２０１にも分級機が採用されてもよいのは勿論である。
【0097】
＜第４実施形態＞
図８は、本発明の第４実施形態に係るコーティング装置４０１の構成を図解的に示す断面図である。
図８は、本発明の第４実施形態に係るコーティング装置４０１の構成を図解的に示す断面図である。
【0098】
コーティング装置４０１は、分散混合部４０２、搬送部４０３、分級部４０４および捕集部４０５を備えている。
【0099】
図９は、分散混合部４０２の分解斜視図である。
分散混合部４０２は、スラリー流通管４１１、第１気流噴射体４１２および第２気流噴射体４１３を２枚の矩形平板状の挟持板４１４で挟持した構成を有している。
分散混合部４０２は、スラリー流通管４１１、第１気流噴射体４１２および第２気流噴射体４１３を２枚の矩形平板状の挟持板４１４で挟持した構成を有している。
【0100】
スラリー流通管４１１は、ストレートに延びる円管からなり、スラリー流通管４１１の先端開口からスラリー状のコーティング液が吐出される。スラリー流通管４１１は第１気流噴射体４１２および第２気流噴射体４１３に対し、長手方向に相対的に移動可能となっている。なお、スラリー流通管の先端開口は直管状でなくともよく、例えば、先端開口に向けて縮径する略円錐状に形成されていてもよい。開口部に適宜面取りや曲面またはエッジが形成されていてもよい。
【0101】
第１気流噴射体４１２および第２気流噴射体４１３は、スラリー流通管４１１の中心線に関して１８０°対称をなす位置に配置されている。
【0102】
第１気流噴射体４１２は、矩形板状からスラリー流通管４１１側の２個の角部が三角形状に切り落とされた形状に形成され、スラリー流通管４１１側の端面の下部に、下側ほどスラリー流通管４１１から離れるように傾斜する傾斜面４２１を有している。また、第１気流噴射体４１２には、昇圧室４２２が厚さ方向に貫通して形成されている。昇圧室４２２は、第１気流噴射体４１２におけるスラリー流通管４１１との対向方向の途中部からスラリー流通管４１１側に延び、斜め下側に屈曲し、スラリー流通管４１１に近づくにつれて下方に位置するように傾斜して、傾斜面４２１に向けて延びている。傾斜面４２１には、厚さ方向に延びるスリット状の第１気流噴射口４２３が形成されており、昇圧室４２２は、傾斜面４２１に近づくほど断面積が縮小して、第１気流噴射口４２３に接続されている。また、第１気流噴射体４１２には、第１気流導入路４２４が形成されている。第１気流導入路４２４の一端は、昇圧室４２２に接続され、その他端は、第１気流噴射体４１２のスラリー流通管４１１側と反対側の端面で開放されている。
【0103】
第２気流噴射体４１３は、スラリー流通管４１１の中心線に関して第１気流噴射体４１２と対称に形成されている。すなわち、第２気流噴射体４１３は、矩形板状からスラリー流通管４１１側の２個の角部が三角形状に切り落とされた形状に形成され、スラリー流通管４１１側の端面の下部に、下側ほどスラリー流通管４１１から離れるように傾斜する傾斜面４３１を有している。また、第２気流噴射体４１３には、昇圧室４３２が厚さ方向に貫通して形成されている。昇圧室４３２は、第２気流噴射体４１３におけるスラリー流通管４１１との対向方向の途中部からスラリー流通管４１１側に延び、斜め下側に屈曲し、スラリー流通管４１１に近づくにつれて下方に位置するように傾斜して、傾斜面４３１に向けて延びている。傾斜面４３１には、厚さ方向に延びるスリット状の第２気流噴射口４３３が形成されており、昇圧室４３２は、傾斜面４３１に近づくほど断面積が縮小して、第２気流噴射口４３３に接続されている。また、第２気流噴射体４１３には、第２気流導入路４３４が形成されている。第２気流導入路４３４の一端は、昇圧室４３２に接続され、その他端は、第２気流噴射体４１３のスラリー流通管４１１側と反対側の端面で開放されている。
【0104】
２枚の挟持板４１４は、それらの間に、スラリー流通管４１１、第１気流噴射体４１２および第２気流噴射体４１３を一括して挟み込んでいる。第１気流噴射体４１２の昇圧室４２２の厚さ方向の両端は、それぞれ挟持板４１４により閉鎖されている。同様に、第２気流噴射体４１３の昇圧室４３２の厚さ方向の両端は、挟持板４１４により閉鎖されている。
【0105】
スラリー流通管４１１の上端には、図８に示されるように、スラリー供給管４４１の一端が接続されている。スラリー供給管４４１の他端は、スラリータンク４４２に接続されている。スラリータンク４４２には、原料粉体とコーティング材を含むコーティング液との混合材がスラリーの状態で貯留されている。
【0106】
たとえば、ポンプまたはイジェクタの作用により、スラリータンク４４２からスラリー供給管４４１を通してスラリー流通管４１１にスラリーが供給される。スラリー流通管４１１に供給されるスラリーは、スラリー流通管４１１を流通し、スラリー流通管４１１の下端から下方に向けて吐出される。
【0107】
一方、第１気流導入路４２４および第２気流導入路４３４には、それぞれ第１供給管４４３および第２供給管４４４を通して高圧流体の一例である圧縮ガス（窒素、二酸化炭素、アルゴン等の不活性ガスや大気を高圧ガス状態としたもの）が供給される。圧縮ガスは、第１気流導入路４２４および第２気流導入路４３４を流通し、第１気流導入路４２４および第２気流導入路４３４からそれぞれ昇圧室４２２，４３２に流入する。これにより、昇圧室４２２，４３２内の気圧が上昇し、第１気流噴射口４２３および第２気流噴射口４３３から気流が勢いよく噴射される。第１気流噴射口４２３および第２気流噴射口４３３から噴射される気流は、スラリー流通管４１１の下方の衝突位置Ｐで衝突する。スラリー流通管４１１の下端から吐出されるスラリーは、衝突位置Ｐを通過する際に、衝突位置Ｐで衝突する気流から剪断力を受け、粒子の表面にコーティング液が付着した粉体に分散される。なお、このときスラリー供給管４１１の吐出位置は上下方向に調整可能であり、衝突位置Ｐに対し分散に最も適した位置に微調整することができる。
【0108】
搬送部４０３は、円筒状の周面を有する円筒部４５１と、円筒部４５１に連続し、円筒部４５１から離れるにつれて窄まる円錐台状の円錐台部４５２と、円錐台部４５２から延びる管部４５３とを一体に有している。管部４５３は、直管であってもよいし、渦巻き状の管であってもよいし、サイクロン管であってもよい。搬送部４０３は、分散混合部４０２の直下において、円筒部４５１の中心線が上下方向に延びるように配置されている。
【0109】
円筒部４５１の周面には、アシストエア導入口４５４が形成されている。アシストエア導入口４５４には、エア供給源４５５からアシストエア供給管４５６を通してアシストエアが供給される。エア供給源４５５としては、たとえば、ブロワ、ポンプ、エアコンプレッサ、圧縮ガスボンベなどを挙げることができる。アシストエア供給管４５６の途中部には、エア供給源４５５からのエアから水分を除去するミストセパレータ（ドライヤ）４５７と、ミストセパレータ４５７で水分が除去されたエアを加温するヒータ４５８とが介在されている。これにより、円筒部４５１内には、アシストエア導入口４５４から加温乾燥エアがアシストエアとして導入される。なお、アシストエアとしては大気の他に窒素や二酸化炭素、アルゴン等の不活性ガス等種々の気体を用いることができる。
【0110】
アシストエア導入口４５４およびアシストエア供給管４５６は、アシストエアがアシストエア導入口４５４から円筒部４５１の内周面の接線方向に吹き出すように形成されている。そのため、アシストエア導入口４５４から円筒部４５１内に導入されるアシストエアは、円筒部４５１の内周面に沿って流れる渦状の気流となって、円筒部４５１から円錐台部４５２および管部４５３をこの順に通過する。
【0111】
円筒部４５１の上面には、粉体導入口４５９が形成されている。分散混合部４０２で生成される粉体は、粉体導入口４５９を通して、搬送部４０３の円筒部４５１内に導入される。そして、円筒部４５１内に導入される粉体は、円筒部４５１内に形成されているアシストエアの気流に乗って、搬送部４０３を管部４５３に向けて搬送される。この搬送中に、粒子の表面に付着したコーティング液が乾燥することにより、粒子の表面がコート材の前駆体で被覆された粉体が生成される。粉体の乾燥を促進するため、搬送部４０３がヒータ４６１により加温されてもよい。同様の理由で、分散混合部４０２の第１気流導入路４２４および第２気流導入路４３４に供給される圧縮ガスがヒータ４６２により加温されてもよい。
【0112】
分級部４０４は、分級機からなり、搬送部４０３と捕集部４０５との間に設けられる。搬送部４０３を流れる粉体を乗せた気流（粉体流）は、分級部４０４内に導入される。そして、分級部４０４により、相対的に粒径が大きい複合化粉体が捕集され、たとえば、原料粉体を含まないコーティング材の前駆体など、相対的に粒径が小さい粉体は、分級部４０４を通過して捕集部４０５に流入する。
【0113】
捕集部４０５内には、バグフィルタ４６３が設けられている。捕集部４０５に流入する粉体は、バグフィルタ４６３に捕獲され、バグフィルタ４６３は、粉体が除去された気流のみが通過する。
【0114】
【0115】
また、コーティング装置４０１の構成では、分散混合部４０２から搬送部４０３に供給される粉体流の流量を容易に増減させることができる。すなわち、図１０に示されるように、スラリー流通管４１１、第１気流噴射体４１２および第２気流噴射体４１３を含むユニットＵ（モジュール）と挟持板４１４とを交互に積層することができる。この積層数を増減させることにより、分散混合部４０２に備えられるユニットＵの個数であるユニット数を増減させることができ、ユニット数に応じて、分散混合部４０２から搬送部４０３に供給される粉体流の流量を増減させることができる。ユニットＵと挟持板４１４との積層体において、その両端には、挟持板４１４が設けられる。
【0116】
なお、図１１に示されるように、第１気流噴射口４２３および第２気流噴射口４３３から噴射される気流の流量の合計（総噴射量）は、ユニット数に比例して増減されることが好ましい。また、アシストエアの流量（アシストエア量）についても、ユニット数に比例して増減されることが好ましい。そうした場合、搬送部４０３の円筒部４５１内でのエアの流量（エア量）は、ユニット数に比例して増減する。
【0117】
また、図１２に示されるように、分散混合部４０２に備えられるユニットＵが１個であっても、そのユニットＵ（スラリー流通管４１１、第１気流噴射体４１２および第２気流噴射体４１３）の厚みを増すことにより、分散混合部４０２から搬送部４０３に供給される粉体流の流量を増大させることもできる。この場合、粉体の分散性の均一化を図るべく、スラリー流通管４１１は、図１３に示されるように、その管路の断面形状が楕円形状に形成されてもよいし、図１４に示されるように、断面円形の管路が複数形成されてもよい。
【0118】
＜変形例＞
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明は、さらに他の形態で実施することもできる。
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明は、さらに他の形態で実施することもできる。
【0119】
たとえば、分散混合部２において、スラリー導入口１１が側面に形成されて、スラリー導入口１１と粉体流排出口１４とを連通するスラリー流路１５が直線状に延びていてもよい。スラリー流通管４１１は管状でなくともよく、分散混合部２の他の部材と一体に流路が形成されてもよい。
【0120】
また、本発明は、全固体電池用の正極活物質粉体の生成における適用に限らず、食品、医薬品、化粧品、電子部品などの製造工程に適用されてもよい。同様に対象となる粒子は電池材料に用いるものに限らず、平均粒径は２～３０μｍ以外であってもよい。
【0121】
その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【0122】
１，１０１，２０１，４０１：コーティング装置
２，２０２，４０２：分散混合部（分散部、粉体分散装置）
３，１０２：搬送部
４，４０４：捕集部
１１，２０６：スラリー導入口
１２：第１気流導入口
１３：第２気流導入口
１４：粉体流排出口
１５：スラリー流路（流路）
２３，４２３：第１気流噴射口（第１噴射口）
２４，４３３：第２気流噴射口（第２噴射口）
４４，４５４：アシストエア導入口（ガス導入部）
１０４：粉体導入路
１１１：流路
１１３：気流導入口
１１４：スラリー導入口（混合材導入口）
４１１：スラリー流通管（流路）
Ｐ：衝突位置
２，２０２，４０２：分散混合部（分散部、粉体分散装置）
３，１０２：搬送部
４，４０４：捕集部
１１，２０６：スラリー導入口
１２：第１気流導入口
１３：第２気流導入口
１４：粉体流排出口
１５：スラリー流路（流路）
２３，４２３：第１気流噴射口（第１噴射口）
２４，４３３：第２気流噴射口（第２噴射口）
４４，４５４：アシストエア導入口（ガス導入部）
１０４：粉体導入路
１１１：流路
１１３：気流導入口
１１４：スラリー導入口（混合材導入口）
４１１：スラリー流通管（流路）
Ｐ：衝突位置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【手続補正書】
【提出日】2024-07-31
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
流路を備え、前記流路に原料粉体とコーティング材を含むコーティング液とを混合したスラリーおよび高圧流体が供給され、前記流路内で前記スラリーに前記高圧流体の気流による剪断力を与えることにより、前記スラリーを前記コーティング液の膜が表面に付着した前記原料粉体に分散させる分散部と、
外部からアシストエアが供給され、前記分散部から前記コーティング液の膜が付着した前記原料粉体が導入され、前記コーティング液の膜が付着した前記原料粉体を前記アシストエアの気流に乗せて搬送し、その搬送中に前記原料粉体の表面に付着している前記コーティング液を乾燥させる搬送部とを含む、粉体のコーティング装置。
外部からアシストエアが供給され、前記分散部から前記コーティング液の膜が付着した前記原料粉体が導入され、前記コーティング液の膜が付着した前記原料粉体を前記アシストエアの気流に乗せて搬送し、その搬送中に前記原料粉体の表面に付着している前記コーティング液を乾燥させる搬送部とを含む、粉体のコーティング装置。
【請求項2】
前記流路に供給される前記高圧流体を加温するヒータをさらに含む、請求項１に記載の粉体のコーティング装置。
【請求項3】
前記分散部は、前記流路内に設定される衝突位置に向けて前記高圧流体の気流をそれぞれ吹き出す第１噴射口および第２噴射口を備え、前記流路を流通する前記スラリーが前記衝突位置を通過する際に、前記衝突位置で衝突する前記高圧流体の気流から前記スラリーに剪断力を与えることにより、前記スラリーを前記コーティング液の膜が表面に付着した前記原料粉体に分散させる、請求項１または２に記載の粉体のコーティング装置。
【請求項4】
前記分散部は、前記第１噴射口および前記第２噴射口とそれぞれ連通する第１流路および第２流路をさらに備え、
前記第１流路および前記第２流路には、それぞれ前記第１噴射口および前記第２噴射口に向けて前記高圧流体の気流が流通し、
前記第１流路および前記第２流路は、それぞれ前記第１噴射口および前記第２噴射口に近づくにつれて流路断面が縮小されている、請求項３に記載の粉体のコーティング装置。
前記第１流路および前記第２流路には、それぞれ前記第１噴射口および前記第２噴射口に向けて前記高圧流体の気流が流通し、
前記第１流路および前記第２流路は、それぞれ前記第１噴射口および前記第２噴射口に近づくにつれて流路断面が縮小されている、請求項３に記載の粉体のコーティング装置。
【請求項5】
前記第１噴射口および前記第２噴射口は、それぞれ互いに平行をなして延びるスリット状の開口として形成されている、請求項３または４に記載の粉体のコーティング装置。
【請求項6】
前記流路、前記第１噴射口および前記第２噴射口は、前記衝突位置に向かう前記スラリーの流れ、前記第１噴射口からの前記高圧流体の気流および前記第２噴射口からの前記高圧流体の気流の各中心線が同一の平面内に位置するように形成されている、請求項３～５のいずれか一項に記載の粉体のコーティング装置。
【請求項7】
前記流路は、各中心線と直交する方向に複数並べて設けられている、請求項６に記載の粉体のコーティング装置。
【請求項8】
前記分散部は、前記流路内に前記高圧流体の気流を導入する気流導入口と、前記気流導入口よりも前記高圧流体の気流の流通方向の下流側に設けられ、前記流路内に前記スラリーを導入するスラリー導入口とを備え、前記流路内で前記スラリーに前記高圧流体の気流から剪断力を与えることにより、前記スラリーを前記コーティング液の膜が表面に付着した前記原料粉体に分散させる、請求項１または２に記載の粉体のコーティング装置。
【請求項9】
前記流路は、前記気流導入口から前記流通方向の下流側に延びる途中部が狭まるラバルノズルの形態をなしている、請求項８に記載の粉体のコーティング装置。
【請求項10】
前記スラリー導入口は、前記流路における狭まった前記途中部よりも前記流通方向の下流側の位置に設けられている、請求項９に記載の粉体のコーティング装置。
【請求項11】
前記搬送部に加温乾燥ガスを導入するガス導入部をさらに含む、請求項１～１０のいずれか一項に記載の粉体のコーティング装置。
【請求項12】
前記搬送部は、円筒状の内周面を有し、
前記ガス導入部は、前記加温乾燥ガスが前記内周面に沿って流れるように、前記搬送部に前記加温乾燥ガスを導入する、請求項１１に記載の粉体のコーティング装置。
前記ガス導入部は、前記加温乾燥ガスが前記内周面に沿って流れるように、前記搬送部に前記加温乾燥ガスを導入する、請求項１１に記載の粉体のコーティング装置。
【請求項13】
前記搬送部は、前記分散部から前記粉体を導入する導入路を備えており、
前記ガス導入部は、前記導入路を形成する管壁に対向する位置から前記搬送部に前記加温乾燥ガスを導入する、請求項１１に記載の粉体のコーティング装置。
前記ガス導入部は、前記導入路を形成する管壁に対向する位置から前記搬送部に前記加温乾燥ガスを導入する、請求項１１に記載の粉体のコーティング装置。
【請求項14】
前記原料粉体は、電池の電極活物質である、請求項１～１３のいずれか一項に記載の粉体のコーティング装置。
【請求項15】
前記分散部は、前記混合材が前記搬送部に向けて上下方向に流通するように構成されている、請求項１～１４のいずれか一項に記載の粉体のコーティング装置。
【請求項16】
原料粉体とコーティング材を含むコーティング液とを予め混合して作製されたスラリーが供給される流路と、
前記流路内に設定される衝突位置に向けて高圧流体の気流を吹き出す第１噴射口および第２噴射口と、
前記第１噴射口および前記第２噴射口とそれぞれ連通する第１流路および第２流路とを備え、
前記第１流路および前記第２流路には、それぞれ前記第１噴射口および前記第２噴射口に向けて前記高圧流体の気流が流通し、
前記第１流路および前記第２流路は、それぞれ前記第１噴射口および前記第２噴射口に近づくにつれて流路断面が縮小されており、
前記衝突位置において、前記第１噴射口から噴射される前記高圧流体の気流と前記第２噴射口から噴射される前記高圧流体の気流とが衝突し、
前記流路を流通する前記スラリーが前記衝突位置を通過する際に、前記衝突位置で衝突する前記高圧流体の気流から前記スラリーに剪断力を与えることにより、前記スラリーを前記コーティング液の膜が表面に付着した前記原料粉体に分散させる、粉体分散装置。
前記流路内に設定される衝突位置に向けて高圧流体の気流を吹き出す第１噴射口および第２噴射口と、
前記第１噴射口および前記第２噴射口とそれぞれ連通する第１流路および第２流路とを備え、
前記第１流路および前記第２流路には、それぞれ前記第１噴射口および前記第２噴射口に向けて前記高圧流体の気流が流通し、
前記第１流路および前記第２流路は、それぞれ前記第１噴射口および前記第２噴射口に近づくにつれて流路断面が縮小されており、
前記衝突位置において、前記第１噴射口から噴射される前記高圧流体の気流と前記第２噴射口から噴射される前記高圧流体の気流とが衝突し、
前記流路を流通する前記スラリーが前記衝突位置を通過する際に、前記衝突位置で衝突する前記高圧流体の気流から前記スラリーに剪断力を与えることにより、前記スラリーを前記コーティング液の膜が表面に付着した前記原料粉体に分散させる、粉体分散装置。
【請求項17】
原料粉体とコーティング材を含むコーティング液とを予め混合して作製されたスラリーが供給される流路と、
前記流路内に設定される衝突位置に向けて高圧流体の気流を吹き出す第１噴射口および第２噴射口とを備え、
前記第１噴射口および前記第２噴射口は、それぞれ互いに平行をなして延びるスリット状の開口として形成されており、
前記衝突位置において、前記第１噴射口から噴射される前記高圧流体の気流と前記第２噴射口から噴射される前記高圧流体の気流とが衝突し、
前記流路を流通する前記スラリーが前記衝突位置を通過する際に、前記衝突位置で衝突する前記高圧流体の気流から前記スラリーに剪断力を与えることにより、前記スラリーを前記コーティング液の膜が表面に付着した前記原料粉体に分散させる、粉体分散装置。
前記流路内に設定される衝突位置に向けて高圧流体の気流を吹き出す第１噴射口および第２噴射口とを備え、
前記第１噴射口および前記第２噴射口は、それぞれ互いに平行をなして延びるスリット状の開口として形成されており、
前記衝突位置において、前記第１噴射口から噴射される前記高圧流体の気流と前記第２噴射口から噴射される前記高圧流体の気流とが衝突し、
前記流路を流通する前記スラリーが前記衝突位置を通過する際に、前記衝突位置で衝突する前記高圧流体の気流から前記スラリーに剪断力を与えることにより、前記スラリーを前記コーティング液の膜が表面に付着した前記原料粉体に分散させる、粉体分散装置。
【請求項18】
原料粉体とコーティング材を含むコーティング液とを予め混合して作製されたスラリーが供給される流路と、
前記流路内に設定される衝突位置に向けて高圧流体の気流を吹き出す第１噴射口および第２噴射口とを備え、
前記流路、前記第１噴射口および前記第２噴射口は、前記衝突位置に向かう前記スラリーの流れ、前記第１噴射口からの前記高圧流体の気流および前記第２噴射口からの前記高圧流体の気流の各中心線が同一の平面内に位置するように形成されている、粉体分散装置。
前記流路内に設定される衝突位置に向けて高圧流体の気流を吹き出す第１噴射口および第２噴射口とを備え、
前記流路、前記第１噴射口および前記第２噴射口は、前記衝突位置に向かう前記スラリーの流れ、前記第１噴射口からの前記高圧流体の気流および前記第２噴射口からの前記高圧流体の気流の各中心線が同一の平面内に位置するように形成されている、粉体分散装置。
【請求項19】
流路と、
前記流路内に高圧流体の気流を導入する気流導入口と、
前記気流導入口よりも前記高圧流体の気流の流通方向の下流側に設けられ、前記流路内に原料粉体とコーティング材を含むコーティング液とを予め混合して作製されたスラリーを導入するスラリー導入口とを備え、
前記流路は、前記気流導入口から前記流通方向の下流側に延びる途中部が狭まるラバルノズルの形態をなし、
前記スラリー導入口は、前記流路における狭まった前記途中部よりも前記流通方向の下流側の位置に設けられている、粉体分散装置。
前記流路内に高圧流体の気流を導入する気流導入口と、
前記気流導入口よりも前記高圧流体の気流の流通方向の下流側に設けられ、前記流路内に原料粉体とコーティング材を含むコーティング液とを予め混合して作製されたスラリーを導入するスラリー導入口とを備え、
前記流路は、前記気流導入口から前記流通方向の下流側に延びる途中部が狭まるラバルノズルの形態をなし、
前記スラリー導入口は、前記流路における狭まった前記途中部よりも前記流通方向の下流側の位置に設けられている、粉体分散装置。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0001】
本発明は、粉体のコーティング装置および粉体分散装置に関する。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0008】
本発明の目的は、粉体の分散性およびコーティング処理の効率を向上させることができる、粉体のコーティング装置および粉体分散装置を提供することである。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0009】
発明を実施するための形態に記載される粉体のコーティング装置は、高圧流体の気流により、原料粉体とコーティング材を含むコーティング液との混合材を、原料粉体の表面にコーティング液の膜を付着させながら分散させる分散部と、分散部から流入するコーティング液の膜が付着した原料粉体を気流に乗せて搬送し、その搬送中にコーティング液を乾燥させる搬送部と、搬送部でのコーティング液の乾燥により生成される複合化粉体を捕集する捕集部とを含む。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0038】
発明を実施するための形態に記載される粉体のコーティング方法は、高圧流体の気流により、原料粉体とコーティング材を含むコーティング液との混合材を、原料粉体の表面にコーティング液の膜を付着させながら分散させ、コーティング液の膜が付着した原料粉体を気流に乗せて搬送し、その搬送中にコーティング液を乾燥させ、コーティング液の乾燥により生成される複合化粉体を捕集する方法である。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0040】
発明を実施するための形態に記載される粉体分散装置は、原料粉体とコーティング材を含むコーティング液とを予め混合して作製されたスラリーが流通する流路と、衝突位置に向けて高圧流体の気流を吹き出す噴射口とを備え、流路を流通するスラリーが衝突位置を通過する際に、スラリーに気流による剪断力を与えることにより、スラリーをコーティング液の膜が表面に付着した原料粉体に分散させる。
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0044】
発明を実施するための形態に記載される粉体分散装置は、流路と、流路内に高圧流体の気流を導入する気流導入口と、気流導入口よりも気流の流通方向の下流側に設けられ、原料粉体とコーティング材を含むコーティング液とを予め混合して作製されたスラリーを前記流路内に導入するスラリー導入口とを備え、流路内でスラリーに気流による剪断力を与えることにより、スラリーをコーティング液の膜が表面に付着した原料粉体に分散させる。