特開 2024-71872 匣鉢、匣鉢セット及び匣鉢の製造方法

(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】P2024071872

(43)【公開日】2024-05-27

(54)【発明の名称】匣鉢、匣鉢セット及び匣鉢の製造方法

(51)【国際特許分類】

   F27D 3/12 20060101AFI20240520BHJP

   F27D 5/00 20060101ALI20240520BHJP

   C22C 19/03 20060101ALI20240520BHJP

   C22F 1/10 20060101ALI20240520BHJP

   C22F 1/00 20060101ALN20240520BHJP

【ＦＩ】

F27D3/12 S

F27D5/00

C22C19/03 J

C22F1/10 A

C22F1/00 691B

C22F1/00 691C

C22F1/00 641A

【審査請求】有

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022182351

(22)【出願日】2022-11-15

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2023-05-19

(71)【出願人】

【識別番号】000004064

【氏名又は名称】日本碍子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】弁理士法人 快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】青木 道郎

(72)【発明者】

【氏名】小牧 毅史

【テーマコード（参考）】

4K055

【Ｆターム（参考）】

4K055AA06

4K055BA03

4K055HA07

4K055HA08

4K055HA13

4K055HA23

4K055HA27

(57)【要約】

【課題】熱処理中に匣鉢を破損し難くする技術を提供する。
【解決手段】匣鉢は、リチウム正極材の粉体を収容した状態で熱処理炉内に配置されて粉体を熱処理するための匣鉢である。匣鉢は、ニッケル基合金により形成されている。匣鉢を上面視したときに、匣鉢の上端部の大きさは、匣鉢の底部の大きさ以下である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

リチウム正極材の粉体を収容した状態で熱処理炉内に配置されて前記粉体を熱処理するための匣鉢であって、
前記匣鉢は、ニッケル基合金により形成されており、
前記匣鉢を上面視したときに、前記匣鉢の上端部の大きさは、前記匣鉢の底部の大きさ以下である、匣鉢。

【請求項2】

前記匣鉢を上面視したときに、前記匣鉢の上端部の外周形状は、前記匣鉢の底部の外周形状の内側に位置する、請求項１に記載の匣鉢。

【請求項3】

前記匣鉢は、矩形の底面と、前記底面の各辺に接続する４つの側面を備えており、
少なくとも各側面間には、隣接する側面同士を溶接によって接合する接合部が設けられている、請求項１に記載の匣鉢。

【請求項4】

前記ニッケル基合金は、アルミニウムを含有しており、
前記ニッケル基合金のアルミニウムの含有量は、２ｗｔ％以上５ｗｔ％以下である、請求項１に記載の匣鉢。

【請求項5】

前記匣鉢は、矩形の底面と、前記底面の各辺に接続する４つの側面を備えており、
前記匣鉢は、前記４つの側面のうちの少なくとも２つに設置される第１突起をさらに備えており、
前記第１突起は、前記側面の外表面に設置され、前記側面の上端より突出している、請求項１に記載の匣鉢。

【請求項6】

前記匣鉢は、矩形の底面と、前記底面の各辺に接続する４つの側面を備えており、
前記４つの側面は、第１側面と第２側面とを含み、
前記匣鉢は、前記第１側面に設置される第２突起と、前記第２側面に設置される第３突起と、をさらに備えており、
前記第２突起は、前記第１側面の下端と上端との間の外表面に設置され、
前記第３突起は、前記第２側面の下端と上端との間の外表面に設置され、
前記第３突起の下端は、前記第２突起の上端より高い位置に位置している、請求項１に記載の匣鉢。

【請求項7】

請求項１～６のいずれか一項に記載の匣鉢と、
複数の前記匣鉢を平面上に並べたときに前記複数の匣鉢を連結する連結治具と、を備えており、
前記連結治具は、ニッケル基合金により形成されており、
前記連結治具は、板状の上面と、前記上面の下方に設置される複数の突出部と、を備えており、
前記上面は、平面上に並べられた前記複数の匣鉢の上端に跨って配置可能となっており、
前記複数の突出部のうちの少なくとも１つは、平面上に並べられた前記複数の匣鉢のうちの１の匣鉢の側面の内側に配置されると共に、前記複数の突出部のうちの少なくとも他の１つは、平面上に並べられた前記複数の匣鉢のうちの他の匣鉢の側面の内側に配置される、匣鉢セット。

【請求項8】

矩形の底面と、前記底面の各辺に接続する４つの側面を備え、前記底面と４つの側面で囲まれた空間にリチウム正極材の粉体を収容可能とされる匣鉢であって、
前記空間に収容された前記粉体を熱処理するために熱処理炉内に配置される前記匣鉢の製造方法であって、
ニッケル基合金の平板から前記底面と前記４つの側面とを含む金属片を切断する切断工程と、
前記切断工程で切断された前記金属片を溶接することによって、前記匣鉢の形状に成形する溶接工程と、
を備え、
前記切断工程では、前記匣鉢を上面視したときに、前記匣鉢の上端部の大きさが、前記匣鉢の底部の大きさ以下となるように前記金属片を切断する、匣鉢の製造方法。

【請求項9】

前記切断工程では、前記底面の各辺と各側面との間が接続された展開状態で１つの金属片を切断し、
前記切断工程で切断された前記１つの金属片を、前記底面の各辺と各側面との間で折り曲げる折り曲げ工程をさらに備え、
前記溶接工程では、前記折り曲げ工程で折り曲げられた前記１つの金属片に含まれる各側面間を溶接する、請求項８に記載の匣鉢の製造方法。

【請求項10】

前記切断工程では、前記底面と前記４つの側面とをそれぞれ個別の金属片として切断し、
前記溶接工程では、前記底面の各辺と各側面との間と、各側面間と、をそれぞれ溶接する、請求項８に記載の匣鉢の製造方法。

【請求項11】

前記溶接工程では、ティグ溶接で溶接する、請求項８に記載の匣鉢の製造方法。

【請求項12】

前記ニッケル基合金は、アルミニウムを含有しており、
前記ニッケル基合金のアルミニウムの含有量は、２ｗｔ％以上５ｗｔ％以下であり、
前記溶接工程で溶接された匣鉢を、雰囲気温度７５０～１０００℃の酸素雰囲気下で５～１０時間だけ熱処理する熱処理工程をさらに備える、請求項８～１１のいずれか一項に記載の匣鉢の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書に開示する技術は、リチウム正極材の粉体を熱処理する際に用いる匣鉢に関する。

【背景技術】

【0002】

熱処理炉（例えば、ローラハースキルン等）を用いて、リチウム正極材の原料となる粉体を熱処理することがある。リチウム正極材の粉体（以下、単に粉体ともいう）を熱処理炉内で熱処理する際には、粉体を匣鉢に収容し、粉体が収容された匣鉢を熱処理炉内で搬送させる。リチウム正極材の粉体を熱処理するための温度は高温であるため、一般的には、粉体は高い耐熱性を有するセラミックで形成された匣鉢内に収容される。しかしながら、近年では、金属製の匣鉢を用いて粉体を熱処理する技術が開発されている。セラミック製の匣鉢と比較して、金属製の匣鉢は割れ難い。例えば、特許文献１には、ニッケル基合金を用いて匣鉢を製造する技術の一例が開示されている。特許文献１には、高温による耐食性や機械強度に優れたニッケル基合金が開示されており、このニッケル基合金を用いて匣鉢を製造することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０２１／１３２３５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１のニッケル基合金を用いた匣鉢は、鍛造や鋳造等の製法を用いて製造される。鍛造や鋳造等の製法を用いて金属製の匣鉢を製造すると、金型から離型するために、匣鉢を上面視したときに、匣鉢の底面の大きさより匣鉢の上端部の大きさの方が大きくなり易い。匣鉢は、上端部が開放された箱型であるため、上端部の強度は底面の強度より低くなる。一方、匣鉢に収容された粉体を熱処理する際は、複数の匣鉢が搬送方向及び搬送方向に直交する方向に整列した状態で熱処理炉内を搬送される。匣鉢が、熱処理炉内を搬送する間に蛇行すると、隣接する匣鉢に接触することとなる。匣鉢の底面より匣鉢の上端部の方が大きいと、隣接する匣鉢と接触するときに匣鉢の上端部同士が接触し、匣鉢が破損する虞があった。

【0005】

本明細書は、熱処理中に匣鉢を破損し難くする技術を開示する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本明細書に開示する技術の第１の態様の匣鉢は、リチウム正極材の粉体を収容した状態で熱処理炉内に配置されて粉体を熱処理するための匣鉢である。匣鉢は、ニッケル基合金により形成されている。匣鉢を上面視したときに、匣鉢の上端部の大きさは、匣鉢の底部の大きさ以下である。

【0007】

上記の匣鉢では、熱処理炉内の搬送中に隣接する匣鉢に接触する場合は、大きさが大きい底部同士が接触し易くなる。匣鉢は箱状であるため、底部は上端部より強度が高い。このため、熱処理中に匣鉢が破損し難くなる。

【0008】

また、本明細書に開示する技術の第１の態様の匣鉢の製造方法は、矩形の底面と、底面の各辺に接続する４つの側面を備え、底面と４つの側面で囲まれた空間にリチウム正極材の粉体を収容可能とされる匣鉢であって、空間に収容された粉体を熱処理するために熱処理炉内に配置される匣鉢の製造方法である。製造方法は、ニッケル基合金の平板から底面と４つの側面とを含む金属片を切断する切断工程と、切断工程で切断された金属片を溶接することによって、匣鉢の形状に成形する溶接工程と、を備える。切断工程では、匣鉢を上面視したときに、匣鉢の上端部の大きさが、匣鉢の底部の大きさ以下となるように金属片を切断する。

【0009】

上記の匣鉢の製造方法では、匣鉢の上端部の大きさが匣鉢の底部の大きさ以下となるように切断された金属片を、溶接によって匣鉢の形状に成形する。これにより、匣鉢の上端部を底面より小さくする。匣鉢の上端部が底面より小さいため、熱処理炉内の搬送中に匣鉢の上端部が隣接する匣鉢に接触し難くなり、匣鉢が破損し難くなる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施例１、２に係る匣鉢を示す斜視図。

【図2】変形例１の匣鉢を示しており、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は上面図である。

【図3】変形例２の匣鉢を示す斜視図。

【図4】変形例２の匣鉢を示しており、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は上面図である。

【図5】変形例２の匣鉢を搬送面上に並べた状態を示す側面図。

【図6】連結治具を示す斜視図。

【図7】搬送面上に並べた複数の匣鉢と、匣鉢を連結する連結治具を示す上面図。

【図8】実施例１に係る匣鉢の製造方法の一例を示すフローチャート。

【図9】匣鉢を展開した状態の１つの金属片を示す図。

【図10】実施例２に係る匣鉢の製造方法の一例を示すフローチャート。

【図11】匣鉢の各面（底面と４つの側面）となる５つの金属片を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。

【0012】

本明細書に開示する技術の第２の態様の匣鉢では、上記の第１の態様の匣鉢において、匣鉢を上面視したときに、匣鉢の上端部の外周形状は、匣鉢の底部の外周形状の内側に位置してもよい。このような構成によると、熱処理炉内を搬送中に隣接する匣鉢と接触する場合に、底部同士が接触し易くなる。このため、上端部が隣接する匣鉢に接触し難くなり、匣鉢が破損し難くなる。

【0013】

本明細書に開示する技術の第３の態様の匣鉢では、上記の第１又は第２の態様の匣鉢において、匣鉢は、矩形の底面と、底面の各辺に接続する４つの側面を備えていてもよい。少なくとも各側面間には、隣接する側面同士を溶接によって接合する接合部が設けられていてもよい。このような構成によると、少なくとも各側面間を溶接によって接合することによって、匣鉢の上端部を底面より小さくし易くなる。

【0014】

本明細書に開示する技術の第４の態様の匣鉢では、上記の第１～第３の態様の匣鉢のいずれか１つにおいて、ニッケル基合金は、アルミニウムを含有していてもよい。ニッケル基合金のアルミニウムの含有量は、２ｗｔ％以上５ｗｔ％以下であってもよい。このような構成によると、ニッケル基合金がアルミニウムを含有することによって、匣鉢が熱処理条件下に置かれたとき（例えば、熱処理炉内に配置されたとき）に、匣鉢の表面にアルミナ被膜が形成される。これにより、匣鉢の強度を向上させることができると共に、熱処理中に匣鉢内の粉体により匣鉢が酸化することを抑制できる。

【0015】

本明細書に開示する技術の第５の態様の匣鉢では、上記の第１～第４の態様の匣鉢のいずれか１つにおいて、匣鉢は、矩形の底面と、底面の各辺に接続する４つの側面を備えていてもよい。匣鉢は、４つの側面のうちの少なくとも２つに設置される第１突起をさらに備えていてもよい。第１突起は、側面の外表面に設置され、側面の上端より突出していてもよい。このような構成によると、側面の少なくとも２つに第１突起を設置することによって、匣鉢を上下方向に重ねたときに、上下方向に重ねた匣鉢がずれることを抑制することができる。

【0016】

本明細書に開示する技術の第６の態様の匣鉢では、上記の第１～第５の態様の匣鉢のいずれか１つにおいて、匣鉢は、矩形の底面と、底面の各辺に接続する４つの側面を備えていてもよい。４つの側面は、第１側面と第２側面とを含んでいてもよい。匣鉢は、第１側面に設置される第２突起と、第２側面に設置される第３突起と、をさらに備えていてもよい。第２突起は、第１側面の下端と上端との間の外表面に設置されてもよい。第３突起は、第２側面の下端と上端との間の外表面に設置されてもよい。第３突起の下端は、第２突起の上端より高い位置に位置していてもよい。このような構成によると、第２突起と第３突起を設けることによって、匣鉢を熱処理炉内に並べて搬送させたときに匣鉢が隣接する他の匣鉢に接触する場合は、第２突起や第３突起が隣接する匣鉢に接触し易くなり、匣鉢本体（底面と側面）同士は接触し難くなる。このため、匣鉢本体（底面と側面）が破損し難くなる。また、第３突起の下端が第２突起の上端より高い位置に位置していることにより、第２突起と第３突起は、異なる高さに位置する。このため、１の匣鉢の第２突起が設けられる第１側面と、他の匣鉢の第３突起が設けられる第２側面とが対向するように配置すると、１の匣鉢の第２突起と他の匣鉢の第３突起は、上下方向にずれて位置して互いに接触しない。１の匣鉢の第２突起と他の匣鉢の第３突起が接触すると、１の匣鉢や他の匣鉢が蛇行したり、回転したりする原因となる。１の匣鉢の第２突起と他の匣鉢の第３突起は、上下方向にずれて位置することにより、隣接する匣鉢本体（底面と側面）が直接接触することを回避しながら、第２突起と第３突起により匣鉢が蛇行することを回避できる。

【0017】

また、本明細書に開示する匣鉢セットは、上記の第１～第５の態様の匣鉢のいずれか１つの匣鉢と、複数の匣鉢を平面上に並べたときに複数の匣鉢を連結する連結治具と、を備えていてもよい。連結治具は、ニッケル基合金により形成されていてもよい。連結治具は、板状の上面と、上面の下方に設置される複数の突出部と、を備えていてもよい。上面は、平面上に並べられた複数の匣鉢の上端に跨って配置可能となっていてもよい。複数の突出部のうちの少なくとも１つは、平面上に並べられた複数の匣鉢のうちの１の匣鉢の側面の内側に配置されると共に、複数の突出部のうちの少なくとも他の１つは、平面上に並べられた前記複数の匣鉢のうちの他の匣鉢の側面の内側に配置されていてもよい。このような構成によると、複数の匣鉢を連結する連結部を備えることによって、複数の匣鉢を連結した状態で熱処理炉内を搬送できる。このため、複数の匣鉢がばらばらになって蛇行することを防ぐことができる。また、連結治具がニッケル基合金で形成されていることにより、連結治具が熱処理中に破損することを抑制することができる。

【0018】

また、本明細書に開示する技術の第２の態様の匣鉢の製造方法では、上記の第１の態様の匣鉢の製造方法において、切断工程では、底面の各辺と各側面との間が接続された展開状態で１つの金属片を切断してもよい。製造方法は、切断工程で切断された１つの金属片を、底面の各辺と各側面との間で折り曲げる折り曲げ工程をさらに備えていてもよい。溶接工程では、折り曲げ工程で折り曲げられた１つの金属片に含まれる各側面間を溶接してもよい。このような方法によると、上端部の大きさが底面の大きさ以下となる匣鉢を好適に製造できる。

【0019】

本明細書に開示する技術の第３の態様の匣鉢の製造方法では、上記の第１の態様の匣鉢の製造方法において、切断工程では、底面と４つの側面とをそれぞれ個別の金属片として切断してもよい。溶接工程では、底面の各辺と各側面との間と、各側面間と、をそれぞれ溶接してもよい。このような方法によっても、上端部の大きさが底面の大きさ以下となる匣鉢を好適に製造できる。

【0020】

本明細書に開示する技術の第４の態様の匣鉢の製造方法では、上記の第１～第３の態様の匣鉢の製造方法のいずれか１つにおいて、溶接工程では、ティグ溶接で溶接してもよい。

【0021】

本明細書に開示する技術の第５の態様の匣鉢の製造方法では、上記の第１～第４の態様の匣鉢の製造方法のいずれか１つにおいて、ニッケル基合金は、アルミニウムを含有していてもよい。ニッケル基合金のアルミニウムの含有量は、２ｗｔ％以上５ｗｔ％以下であってもよい。製造方法は、溶接工程で溶接された匣鉢を、雰囲気温度７５０～１０００℃の酸素雰囲気下で５～１０時間だけ熱処理する熱処理工程をさらに備えていてもよい。このような構成によると、熱処理工程により、内部応力を緩和することができる。また、ニッケル基合金がアルミニウムを含有しているため、上記の条件下で熱処理することにより、匣鉢の表面に緻密なアルミナ被膜を形成することができる。このため、熱処理中に匣鉢内に収容された粉体により匣鉢の成分が匣鉢内部より析出することを抑制できる。

【実施例0022】

（実施例１）
図面を参照して、匣鉢１０について説明する。匣鉢１０は、粉体である被処理物を収容する。本実施例では、匣鉢１０に収容される被処理物は、リチウム正極材の粉体（以下、単に「粉体」ともいう）である。粉体を熱処理する熱処理炉（例えば、ローラハースキルン等）は、搬入口から搬出口まで匣鉢１０を搬送するように構成されている。匣鉢１０は、粉体を収容した状態で熱処理炉内を搬送される。

【0023】

図１に示すように、匣鉢１０は、略直方体形状の箱型であり、底面１２と、４つの側面１４ａ～１４ｄを備えている。匣鉢１０（すなわち、底面１２、４つの側面１４ａ～１４ｄ）は、金属製であり、ニッケル基合金で形成されている。本実施例のニッケル基合金は、アルミニウムを２ｗｔ％以上５ｗｔ％以下含有している。

【0024】

底面１２は矩形であり、４つの各辺には側面１４ａ～１４ｄがそれぞれ接続されている。側面１４ａ～１４ｄは、略矩形であり、底面１２に対して略垂直に接続している。隣接する側面１４ａ～１４ｄの端部同士は溶接によって接合されている。すなわち、隣接する側面１４ａ～１４ｄの端部同士の間には、溶接によって形成された接合部１６が設けられている。側面１４ａ～１４ｄと底面１２との間には接合部１６は設けられておらず、後述するように、一枚の金属片を折り曲げることによって、側面１４ａ～１４ｄが成形される。なお、図１では、４つの側面１４ａ～１４ｄは、周方向に側面１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄと区別して記載している。以下、他の構成要素についても、その構成要素を区別する必要があるときは添字のアルファベットを用いて記載し、その構成要素を区別する必要がないときは添字のアルファベットを省略して単に数字で記載することがある。

【0025】

匣鉢１０を上面視したときに、上端部の大きさは、底面１２の大きさ以下にされており、本実施例では、上端部の大きさは、底面１２の大きさと略一致する。すなわち、匣鉢１０を上面視すると、４つの側面１４ａ～１４ｄの上端部の外周形状と、底面１２の外周形状は略一致し、また、４つの側面１４ａ～１４ｄの外周形状は、底面１２の外周形状より外側には位置しない。

【0026】

なお、匣鉢１０の４つの側面１４ａ～１４ｄの上端部の大きさは、底面１２の大きさ以下であればよく、例えば、図２に示すように、変形例１の匣鉢１１０の側面１１４の上端部の大きさは、底面１１２より小さくてもよい。すなわち、匣鉢１１０を上面視すると、４つの側面１１４の上端部の外周形状は、底面１１２の外周形状より小さく、底面１１２の外周形状の内側に位置していてもよい。例えば、本実施例では、匣鉢１０の底面１２の一辺が３００ｍｍであり、側面１１４の上辺の寸法Ｌ１は、側面１１４の下辺の寸法Ｌ２に対して０～２ｍｍ小さい。

【0027】

本実施例では、匣鉢１０の上端部の大きさは、底面１２の大きさ以下となっており、匣鉢１０を上面視したときに、４つの側面１４ａ～１４ｄの外周形状は、底面１２の外周形状より外側に位置しない。匣鉢１０は、その内部に粉体を収容した状態で、熱処理炉内を搬送される。匣鉢１０は、熱処理炉内を搬送される間に蛇行することがあり、熱処理炉内で隣接する匣鉢１０同士が接触することがある。本実施例では、匣鉢１０は、上端部の大きさが底面１２の大きさ以下となっているため、隣接する匣鉢１０同士が接触する場合には、上面視したときに外側に位置する底面１２同士が接触し、上端部は接触し難い。匣鉢１０は箱型であり、上面が開放している。このため、上端部は底面１２より強度が低くなる。隣接する匣鉢１０同士が接触する場合に、強度の高い底面１２同士が接触することによって、熱処理炉内で匣鉢１０が破損することを抑制することができる。

【0028】

また、本実施例では、匣鉢１０は、ニッケル基合金で形成されている。例えば、匣鉢は、セラミックで形成されることがある。匣鉢１０が金属製であることにより、セラミック製の匣鉢より強度が高くなり、熱処理炉内を搬送されるときに匣鉢１０に衝撃が加わっても破損し難い。また、匣鉢１０をニッケル基合金で形成することによって、匣鉢１０が腐食され難くなり、また、腐食されたとしても、反応膨張時にクラックが生じ難い。さらに、ニッケル基合金は強度が高いため、匣鉢１０は、セラミック製の匣鉢より大きくすることができると共に、セラミック製の匣鉢より板厚を薄くすることができる。このため、匣鉢１０への粉体の収容量を多くすることができる。本実施例では、底面１２及び側面１４の板厚は、２～５ｍｍである。板厚を２～５ｍｍにすることによって、匣鉢１０を製造する際に溶接し易くなる。また、板厚を５ｍｍ以下にすることによって、コストが増加することを回避できる。

【0029】

以下の表１は、ムライト（セラミックの一例）とニッケル基合金の物性値の比較を示している。以下の表１に示すように、ニッケル基合金は、ムライトと比較して熱容量が小さいため、匣鉢１０は、熱処理炉で昇温する際の熱エネルギーを削減できる。また、ニッケル基合金は、ムライトと比較して熱伝導率が大きいため、匣鉢１０は、内部に収容した粉体を短時間で加熱できる。

【0030】

【表1】

【0031】

また、ニッケル基合金は、ニッケルを溶融して分離できる。このため、セラミック製の匣鉢は、割れ等が生じて使用不能になると廃棄される一方で、本実施例のニッケル基合金製の匣鉢１０は、使用不能となった後でリサイクルすることができる。

【0032】

また、図３及び図４に示すように、変形例２の匣鉢２１０には、側面１４に複数の突起２０、２２、２４が設置されていてもよい。匣鉢２１０は、匣鉢本体２１１と、複数の突起２０、２２、２４を備えている。なお、匣鉢本体２１１は、図１の匣鉢１０と同様の形状を有している。このため、匣鉢本体２１１についての説明は省略する。

【0033】

変形例２の匣鉢２１０では、複数の突起２０、２２、２４が匣鉢本体２１１の側面１４ａ～１４ｄに設置されている。複数の突起２０、２２、２４は、匣鉢本体２１１（すなわち、図１の匣鉢１０）と同様に、アルミニウムを２ｗｔ％以上５ｗｔ％以下含有するニッケル基合金で形成されている。匣鉢２１０は、上下方向に複数重ねて（段積みして）熱処理炉内を搬送させることが可能であると共に、搬送面（平面）上に並べて熱処理炉内を搬送させることも可能である。複数の突起２０、２２、２４は、匣鉢２１０が熱処理炉内を搬送する間に、上下方向に重ねた匣鉢２１０がずれたり、搬送面上に並べた匣鉢２１０同士が接触したりすることを抑制するために設置されている。突起２０は、匣鉢２１０の上方に突出しており、突起２２、２４は、匣鉢２１０の側方に突出している。以下では、突起２０を「上部突起２０」と称し、突起２２、２４を「側方突起２２、２４」と称する。

【0034】

まず、上部突起２０について説明する。上部突起２０は、側面１４の外表面に取り付けられている。上部突起２０は、４つの側面１４ａ～１４ｄのうちの２つ以上に設置されている。本実施例では、２つの上部突起２０ａ、２０ｂが設置されており、上部突起２０ａは、側面１４ａに設置され、上部突起２０ｂは、側面１４ａに隣接する側面１４ｂに設置されている。上部突起２０ａは、板状であり、設置される側面１４ａに平行に配置されている。上部突起２０ａは、側面１４ａの外表面に沿った方向（図３ではＸ方向）の寸法が、側面１４ａの同一方向の寸法より小さくされている。また、上部突起２０ａの高さ方向（図３ではＺ方向）の寸法も、側面１４ａの高さ方向の寸法より小さくされている。上部突起２０ａの上端は、側面１４ａの上端より上方に位置している。上部突起２０ｂは、上部突起２０ａと同一の形状を有しており、上部突起２０ｂの上端は、側面１４ｂの上端より上方に位置している。なお、図２に示す匣鉢１１０では、匣鉢１１０の４つの側面１１４の上端部の大きさが底面１１２の大きさより小さくされている。このような場合であっても、図３に示すように、隣接する２つの側面に上部突起を設けることで、匣鉢１１０を上下方向に重ねて配置することができる。

【0035】

側面１４に複数の上部突起２０（本実施例では、上部突起２０ａ、２０ｂ）が設置されることによって、段積みした匣鉢２１０がずれることを抑制することができる。匣鉢２１０が熱処理炉内を搬送されるときに、匣鉢２１０に振動が加えられることがある。段積みされた匣鉢２１０に振動が加えられても、上部突起２０がストッパとなり、上方に位置する匣鉢２１０が、下方に位置する匣鉢２１０に対してずれることを抑制することができる。

【0036】

なお、本実施例では、匣鉢２１０には２つの上部突起２０ａ、２０ｂが設置されていたが、このような構成に限定されない。例えば、匣鉢２１０には、３つ以上の上部突起２０が設置されていてもよい。具体的には、側面１４ａ、１４ｂだけでなく、側面１４ｃ、１４ｄのいずれか一方にも上部突起２０が設置されていてもよいし、側面１４ｃ、１４ｄの両方に（すなわち、４つの側面１４ａ～１４ｄのそれぞれに）上部突起２０が設置されていてもよい。また、１つの側面１４に複数の上部突起２０が設置されていてもよい。ただし、匣鉢の４つの側面の上端部の大きさが底面の大きさより小さくされている場合（例えば、図２に示す匣鉢１１０の場合）、匣鉢の対向する２つの側面の外表面に上部突起を設けると、このような匣鉢は上下方向に積み重ねることができない。このため、複数の上部突起２０は、上面視したときに底面１２の外周形状より外側に位置するように設置する。すなわち、匣鉢の側面の外表面から外側にシフトした位置に上部突起が位置するように、上部突起２０の形状を変更する、

【0037】

次いで、側方突起２２、２４について説明する。側方突起２２、２４は、側面１４の外表面に取り付けられている。側方突起２２、２４は、板状であり、底面１２と平行に設置されている。側方突起２２、２４の側面１４の外表面に沿った方向（例えば、側面１４ａでは、図３のＸ方向）の寸法は、側面１４の同一方向の寸法より小さくされている。複数の側方突起２２、２４の側面１４から伸びる方向（側面１４に直交する方向）の寸法は、略同一である。

【0038】

側方突起２２は、側方突起２４とは異なる高さに設置されている。以下では、側方突起２２を「第１側方突起２２」と称し、側方突起２４を「第２側方突起２４」と称することがある。詳細には、第２側方突起２４の下端は、第１側方突起２２の上端より高い位置に位置する。

【0039】

４つの側面１４のうち、隣接する２つの側面１４（本実施例では、側面１４ａ、１４ｂ）には、第１側方突起２２が設置されており、隣接する他の２つの側面１４（本実施例では、側面１４ｃ、１４ｄ）には、第２側方突起２４が設置されている。すなわち、対向する側面１４には、異なる種類の側方突起２２、２４が設置される。例えば、側面１４ａには、第１側方突起２２が設置され、側面１４ａに対向する側面１４ｃには、第２側方突起２４が設置される。同様に、側面１４ｂには、第１側方突起２２が設置され、側面１４ｂに対向する側面１４ｄには、第２側方突起２４が設置される。

【0040】

各側面１４には、同一種類の側方突起２２、２４が２つずつ設置されている。本実施例では、側面１４ａ、１４ｂにそれぞれ第１側方突起２２が２つずつ設置されており、側面１４ｃ、１４ｄにそれぞれ第２側方突起２４が２つずつ設置されている。１つの側面１４に設置される２つの側方突起２２、２４は、側面１４の長辺と平行な方向に離間して設置されている。なお、本実施例では、各側面１４に側方突起２２、２４が２つずつ設置されているが、各側面１４には、側方突起が１つ設置されていてもよいし、側方突起が同じ高さに３つ以上設置されていてもよい。

【0041】

第１側方突起２２及び第２側方突起２４を設置することによって、熱処理炉内を搬送される間に隣接する匣鉢２１０が接触する場合には、第１側方突起２２及び／又は第２側方突起２４が隣接する匣鉢２１０の側面１４に接触し、隣接する匣鉢２１０の側面１４同士が接触することを回避できる。なお、第１側方突起２２又は第２側方突起２４が接触する位置は、側面１４の上端ではなく、上端と下端の間の中間部となる。側面１４の中間部は、側面の上端部より機械的な強度が高いことから、匣鉢２１０の破損を抑制することができる。また、上記のように第１側方突起２２及び第２側方突起２４を設けることにより、隣接する匣鉢２１０の対向する側面１４に、異なる種類の側方突起２２、２４が位置するように、複数の匣鉢２１０を搬送面上に配置することができる。すなわち、第１側方突起２２が設置される側面１４は、他の匣鉢２１０の第２側方突起２４が設置される側面１４が対向し、第２側方突起２４が設置される側面１４は、他の匣鉢２１０の第１側方突起２２が設置される側面１４が対向するように、隣接する２つの匣鉢２１０を並べて配置することができる。例えば、側面１４ｂには、第１側方突起２２が設置され、側面１４ｂに対向する側面１４ｄには、第２側方突起２４が設置される。図５に示すように、２つの匣鉢１０ａ、１０ｂを搬送面上にＸ方向に並べたとき、匣鉢２１０ａの側面１４ｂは、隣接する匣鉢２１０ｂの側面１４ｄに対向する。匣鉢２１０ａの側面１４ｂには、第１側方突起２２が設置されており、隣接する匣鉢２１０ｂの側面１４ｄには、第２側方突起２４が設置されている。第１側方突起２２と第２側方突起２４が異なる高さに設置されているため、匣鉢２１０ａの側面１４ｂに設置される第１側方突起２２と、隣接する匣鉢２１０ｂの側面１４ｄに設置される第２側方突起２４は接触しない。隣接する匣鉢２１０の対向する側面１４に同じ種類の側方突起２２又は２４が設置されていると、同じ種類の側方突起２２又は２４は高さが同一であるため、隣接する匣鉢２１０に設置される側方突起２２又は２４が接触する。同じ種類の側方突起２２、２４同士が接触すると、匣鉢２１０が回転して蛇行する虞がある。隣接する匣鉢２１０では、異なる種類の側方突起２２、２４が対向することによって、側方突起２２、２４が原因で匣鉢２１０が蛇行することを回避することができる。

【0042】

また、第１側方突起２２と第２側方突起２４を設けることによって、匣鉢２１０の側面１４同士が接触しないため、匣鉢２１０間に隙間が生じる。匣鉢２１０間に隙間ができることにより、匣鉢２１０間の隙間を雰囲気ガスが通過可能となり、匣鉢２１０内に雰囲気ガスを供給し易くできると共に、熱処理により粉体から発生する反応ガスを掃気し易くできる。

【0043】

なお、本実施例では、全ての側面１４に側方突起２２又は２４が設置されているが、このような構成に限定されない。例えば、隣接する２つの側面１４（例えば、側面１４ａと側面１４ｂ）に側方突起２２又は２４が設置され、他の２つの側面１４（例えば、側面１４ｃと側面１４ｄ）には側方突起２２又は２４が設置されていなくてもよい。この場合にも、隣接する匣鉢２１０において、側方突起２２又は２４が設置されていない側面１４同士が対向することが回避され、隣接する２つの匣鉢２１０の側面１４同士が接触することを回避できる。

【0044】

また、図６及び図７に示すように、搬送面上に複数の匣鉢１０、１１０、２１０を並べて熱処理炉内を搬送させるときには、連結治具３０を用いて、複数の匣鉢１０、１１０、２１０を連結した状態で搬送することができる。

【0045】

図６に示すように、連結治具３０は、上板３２と、突出部３４を備えている。上板３２は、略矩形であり、下面に４つの突出部３４が接続されている。突出部３４は、棒状であり、上板３２に接続される４つの突出部３４は同一の形状を有している。連結治具３０（すなわち、上板３２と４つの突出部３４）も、ニッケル基合金で形成されている。

【0046】

図７は、搬送面上に並べられた複数の匣鉢１０が連結治具３０で連結されている状態を示している。なお、図７では、上部突起２０と側方突起２２、２４を有していない匣鉢１０（図１参照）が連結治具３０で連結されているが、上部突起２０と側方突起２２、２４を有する匣鉢２１０（図３及び図４参照）も本実施例の連結治具で連結することができる。この場合には、連結治具で連結された複数の匣鉢２１０において、隣接する匣鉢２１０の側面１４間に側方突起２２、２４による隙間が生じる（図示省略）。

【0047】

連結治具３０は、平面上に並べられた４つの匣鉢１０の上面に跨って配置される。このとき、４つの突出部３４が、それぞれ異なる匣鉢１０内に位置するように、連結治具３０は配置される。例えば、図７では、匣鉢１０ａの＋Ｘ方向側に匣鉢１０ｂが配置され、匣鉢１０ａの－Ｙ方向側に匣鉢１０ｄが配置され、匣鉢１０ｂの－Ｙ方向側に匣鉢１０ｅが配置されている。この場合、連結治具３０（すなわち、図７の左側の連結治具３０）は、匣鉢１０ａ、１０ｂ、１０ｄ、１０ｅの角部に跨るように配置される。また、匣鉢１０ａの角部に位置する突出部３４（図７では、左上の突出部３４）は、匣鉢１０ａ内に位置し、匣鉢１０ｂの角部に位置する突出部３４（図７では、右上の突出部３４）は、匣鉢１０ｂ内に位置し、匣鉢１０ｄの角部に位置する突出部３４（図７では、左下の突出部３４）は、匣鉢１０ｄ内に位置し、匣鉢１０ｅの角部に位置する突出部３４（図７では、右下の突出部３４）は、匣鉢１０ｅ内に位置する。複数の突出部３４が異なる匣鉢１０内に位置することにより、複数の匣鉢１０を連結することができる。これにより、匣鉢１０が熱処理炉内を搬送される際に、連結された複数の匣鉢１０がばらばらに蛇行することが抑制され、隣接する匣鉢１０同士が衝突することを防ぐことができる。

【0048】

また、連結治具３０は、ニッケル基合金で形成されている。例えば、連結治具３０をセラミックで形成すると、匣鉢１０を形成しているニッケル基合金より強度が低く、粉体の熱処理中に熱衝撃や搬送中の衝撃等により破損する虞がある。連結治具３０がニッケル基合金で形成されていることにより、匣鉢１０が熱処理炉内を搬送される間に、連結治具３０が破損することを抑制することができる。

【0049】

次に、図８及び図９を参照して、匣鉢１０の製造方法について説明する。以下では、上部突起２０及び側方突起２２、２４を有していない匣鉢１０（図１参照）の製造方法について説明する。なお、上部突起２０及び側方突起２２、２４を有する匣鉢２１０（図３及び図４参照）を製造する場合には、以下の方法で匣鉢１０（すなわち、匣鉢本体２１１）を製造した後、上部突起２０及び側方突起２２、２４を溶接によって取り付ければよい。

【0050】

図８に示すように、まず、ニッケル基合金の平板から、底面１２に対応する部分と４つの側面１４に対応する部分を含む１つの金属片４０を切断する切断工程を実行する（Ｓ１２）。金属片４０は、匣鉢１０を展開した状態の１つの金属片であり、底面１２の各辺に側面１４が接続した状態の金属片である（図９参照）。なお、図２に示すように、匣鉢１１０の４つの側面１１４の上端部の大きさが底面１１２の大きさより小さくする場合、側面１１４の上端部側の長辺の長さを、側面の底面側の長辺の長さより短くする。すなわち、側面１１４の形状を台形状とすることで、匣鉢１１０の４つの側面の上端部の大きさが底面の大きさより小さくすることができる。

【0051】

次いで、金属片４０を、底面１２の各辺と各側面１４との間で折り曲げる折り曲げ工程を実行する（Ｓ１４）。折り曲げ工程では、各側面１４に対応する部分を、底面１２に対応する部分に対して略直角に折り曲げる（図９参照）。

【0052】

次いで、隣接する側面１４間を溶接する溶接工程を実行する（Ｓ１６）。溶接工程では、ティグ溶接で金属片４０を溶接する。ニッケル基合金は加工性が低いため、溶接の種類によっては適切に溶接することが難しい。ティグ溶接を用いることによって、ニッケル基合金である金属片４０を適切に溶接することができる。隣接する側面１４間を溶接することによって、隣接する側面１４間に接合部１６（図１参照）が形成される。ステップＳ１２～ステップＳ１６の処理により、匣鉢１０の形状に成形される。

【0053】

例えば、鍛造や鋳造等の製法を用いて匣鉢１０の形状に成形すると、匣鉢１０の上端部の大きさが底面１２の大きさより大きくなり易い。本実施例では、ニッケル基合金の平板から匣鉢１０の各面（底面１２と４つの側面１４）に対応する部分を含む金属片４０を切断し、金属片４０を溶接することによって匣鉢１０の形状に成形している。所望の形状となるように金属片４０を切断し、必要な個所を溶接することで匣鉢１０に成形することによって、匣鉢１０の上端部の大きさが底面１２の大きさ以下となるように匣鉢１０を正確に成形することができる。

【0054】

次いで、匣鉢１０の形状に成形された金属片４０を熱処理する熱処理工程を実行する（Ｓ１８）。以下、熱処理工程後の金属片４０を匣鉢１０と称する。熱処理工程では、雰囲気温度７５０～１０００℃の酸素雰囲気下で５～１０時間だけ金属片４０を熱処理する。ステップＳ１６の溶接工程を実行すると、金属片４０に内部応力が発生する。成形された金属片４０を上記の条件で熱処理することによって、溶接後の金属片４０の内部応力を緩和することができる。また、金属片４０を形成するニッケル基合金には、アルミニウムが含有されている。このため、上記の条件（特に酸素雰囲気下）で熱処理することによって、匣鉢１０の形状に成形された金属片４０の表面に緻密なアルミナ被膜が形成される。表面にアルミナ被膜を形成することによって、熱処理炉で匣鉢１０内の粉体を熱処理する間に、粉体により匣鉢１０の成分が匣鉢１０内部より析出することを抑制することができる。

【0055】

（実施例２）
上記の実施例では、ニッケル基合金の平板から匣鉢１０を展開した状態の１つの金属片４０を切断したが、このような構成に限定されない。例えば、図１１に示すように、ニッケル基合金の平板から底面１２の形状の金属片４２と４つの側面１４の形状の金属片４４をそれぞれ別個に切断してもよい。以下に、本実施例における匣鉢１０（すなわち、上部突起２０及び側方突起２２、２４を有していない匣鉢１０）の製造方法について説明する。なお、本実施例においても、以下の方法で匣鉢１０（すなわち、匣鉢本体２１１）を製造した後、上部突起２０及び側方突起２２、２４を溶接によって取り付けることによって、上部突起２０及び側方突起２２、２４を有する匣鉢２１０を製造することができる。

【0056】

図１０に示すように、まず、ニッケル基合金の平板から、底面１２の形状の金属片４２と、側面１４の形状の４つの金属片４４を切断する切断工程を実行する（Ｓ２２）。すなわち、本実施例の溶接工程では、ニッケル基合金の平板から、１つの金属片４２と４つの金属片４４の５つの別個の金属片が切断される。本実施例では、匣鉢１０を構成する各面（底面１２と４つの側面１４）が別個に切断されるため、実施例１と異なり折り曲げ工程（図８のＳ１４）は実行されない。

【0057】

次いで、匣鉢１０の形状となるように、１つの金属片４２と４つの金属片４４を溶接する溶接工程が実行される（Ｓ２４）。具体的には、金属片４２の各辺に金属片４４が垂直に配置され、金属片４２の各辺と金属片４４とが溶接される。また、隣接する金属片４４間が溶接される。このため、本実施例の方法を用いると、側面１４間に接合部１６が形成されるだけでなく、底面１２と側面１４との間にも溶接による接合部（図示省略）が形成される。また、本実施例においても、溶接工程では、ティグ溶接で金属片４０を溶接する。ステップＳ２２及びステップＳ２４の処理により、匣鉢１０の形状に成形される。

【0058】

次いで、匣鉢１０の形状に成形された金属片４２、４４を熱処理する熱処理工程を実行する（Ｓ２６）。なお、ステップＳ２６の処理は、上記の実施例１のステップＳ１８の処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。本実施例の方法でも、溶接によって匣鉢１０が成形される。このため、匣鉢１０の上端部の大きさが底面１２の大きさ以下となるように匣鉢１０を正確に成形することができる。

【0059】

実施例で説明した匣鉢１０に関する留意点を述べる。実施例の上部突起２０は、「第１突起」の一例であり、第１側方突起２２は、「第２突起」の一例であり、第２側方突起２４は、「第３突起」の一例であり、上板３２は、「上面」の一例である。

【0060】

以上、本明細書に開示の技術の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

【符号の説明】

【0061】

１０、１１０：匣鉢
１２、１１２：底面
１４、１１４：側面
１６：接合部
２０：上部突起
２２：第１側方突起
２４：第２側方突起
３０：連結治具
３２：上板
３４：突出部
４０、４２、４４：金属片

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【手続補正書】

【提出日】2023-02-22

【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】

【請求項1】

矩形の底面と、前記底面の各辺に接続する４つの側面を備え、前記底面と４つの側面で囲まれた空間にリチウム正極材の粉体を収容可能とされる匣鉢であって、
前記空間に収容された前記粉体を熱処理するために熱処理炉内に配置される前記匣鉢の製造方法であって、
ニッケル基合金の平板から前記底面と前記４つの側面とを含む金属片を切断する切断工程と、
前記切断工程で切断された前記金属片を溶接することによって、前記匣鉢の形状に成形する溶接工程と、
を備え、
前記切断工程では、前記匣鉢を上面視したときに、前記匣鉢の上端部の大きさが、前記匣鉢の底部の大きさ以下となるように前記金属片を切断し、
前記ニッケル基合金は、アルミニウムを含有しており、
前記ニッケル基合金のアルミニウムの含有量は、２ｗｔ％以上５ｗｔ％以下であり、
前記溶接工程で溶接された匣鉢を、雰囲気温度７５０～１０００℃の酸素雰囲気下で５～１０時間だけ熱処理する熱処理工程をさらに備える、匣鉢の製造方法。

【請求項2】

前記切断工程では、前記底面の各辺と各側面との間が接続された展開状態で１つの金属片を切断し、
前記切断工程で切断された前記１つの金属片を、前記底面の各辺と各側面との間で折り曲げる折り曲げ工程をさらに備え、
前記溶接工程では、前記折り曲げ工程で折り曲げられた前記１つの金属片に含まれる各側面間を溶接する、請求項１に記載の匣鉢の製造方法。

【請求項3】

前記切断工程では、前記底面と前記４つの側面とをそれぞれ個別の金属片として切断し、
前記溶接工程では、前記底面の各辺と各側面との間と、各側面間と、をそれぞれ溶接する、請求項１に記載の匣鉢の製造方法。

【請求項4】

前記溶接工程では、ティグ溶接で溶接する、請求項１～３のいずれか一項に記載の匣鉢の製造方法。