特許 7533494 粉体分離装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-05

(45)【発行日】2024-08-14

(54)【発明の名称】粉体分離装置

(51)【国際特許分類】

   B07B 7/06 20060101AFI20240806BHJP

   B07B 11/08 20060101ALI20240806BHJP

【ＦＩ】

B07B7/06

B07B11/08

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2022008620

(22)【出願日】2022-01-24

(65)【公開番号】P2023107425

(43)【公開日】2023-08-03

【審査請求日】2023-10-18

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】梶 秀行

(72)【発明者】

【氏名】宮司 祐輔

(72)【発明者】

【氏名】上薗 知之

(72)【発明者】

【氏名】小田 桃香

(72)【発明者】

【氏名】大久保 壮吉

【審査官】塩田 匠

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－１８５５６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０１－１５２７７５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭５２－０１１６８０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０２２－０１５９８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－１７７１７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－３０１４９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０８２３９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０３１８８７９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０７Ｂ １／００－１５／００

Ｂ０４Ｃ ３／００

Ｂ０４Ｃ ９／００

Ｈ０１Ｍ ４／００－４／６２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

２つ以上の粉体が複合化された複合粉体が導入される円錐台状の上部側空間を規定する上部側部分、下部側空間を規定する下部側部分、および、前記上部側部分と前記下部側部分との間に配置され、前記複合粉体から少なくとも１つの粉体を分離するためのふるい部を含む本体部と、
前記複合粉体を前記上部側空間に導入するための導入部と、
前記下部側部分に接続され、前記本体部内の気体を吸引することで、前記本体部内に気流を発生させる吸引部と、
開状態と閉状態とを切り替え可能に前記上部側部分に設けられ、前記開状態において前記上部側空間に気体を導入する気体導入部と、を備え、
前記本体部内の気体を前記吸引部によって吸引している状態で、前記開状態と前記閉状態とを切り替えることにより、前記本体部内の前記気流の状態を変化させる、粉体分離装置。

【請求項2】

前記複合粉体は、電極活物質およびバインダを含む造粒体と、キャリア粒子とを含み、前記造粒体と前記キャリア粒子とは、静電結合している、請求項１に記載の粉体分離装置。

【請求項3】

前記キャリア粒子は、フェライトを主成分とする、請求項２に記載の粉体分離装置。

【請求項4】

前記本体部は、前記ふるい部と前記下部側部分との間に配置され、前記ふるい部を支持する支持部を含み、
前記ふるい部は、前記上部側部分の下端に接続される筒状の胴部と、前記胴部の下端側に設けられた第１メッシュ部とを含み、
前記支持部は、前記胴部の下端および前記下部側部分の上端を接続する筒状部と、前記筒状部に設けられた第２メッシュ部とを含み、
前記第２メッシュ部は、前記第１メッシュ部よりも粗い目を有し、かつ、前記第１メッシュ部を支持する、請求項１から３のいずれか１項に記載の粉体分離装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、粉体分離装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来のサイクロン分級機として、特開２０２１－２０１５６号公報（特許文献１）には、ハウジングの上側部分に設けられた出口管に、逆円錐台の側面を有する気流調整装置を配置する技術が開示されている。当該特許文献１に記載のサイクロン分級機では、上記気流調整装置を設けることにより、ハウジングに設けられた入口管から導入される気体の気流を調整し、焼結磁石用の原料合金をジェットミルで粉砕することにより生成された粉末粒子を効率よく回収する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２１－２０１５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

電池に使用される電極シートを形成する際に、静電塗布法（ＦＰＳ）を用いて、金属箔に電極層を成膜する。この場合には、たとえば、電極を構成する造粒体とキャリア粒子のように、サイズの異なる２以上の粉体を含む複合粉体が用いられる。成膜後に残留する複合粉体を回収して、回収された複合粉体を分離して再利用することが考えられる。このような場合には、複合粉体から少なくとも１つの粉体を簡素な構成で効率よく分離するための装置が要求される。

【0005】

本開示は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本開示の目的は、２以上の粉体が複合化された複合粉体から少なくとも１つ以上の粉体を簡素な構成で効率よく分離することができる粉体分離装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示に基づく粉体分離装置は、２つ以上の粉体が複合化された複合粉体が導入される円錐台状の上部側空間を規定する上部側部分、下部側空間を規定する下部側部分、および、上記上部側部分と上記下部側部分との間に配置され、上記複合粉体から少なくとも１つの粉体を分離するためのふるい部を含む本体部と、上記複合粉体を上記上部側空間に導入するための導入部と、上記下部側部分に接続され、上記本体部内の気体を吸引することで、上記本体部内に気流を発生させる吸引部と、開状態と閉状態とを切り替え可能に上記上部側部分に設けられ、上記開状態において上記上部側空間に気体を導入する気体導入部と、を備える。上記本体部内の気体を上記吸引部によって吸引している状態で、上記開状態と上記閉状態とを切り替えることにより、上記本体部内の上記気流の状態を変化させる。

【0007】

上記構成によれば、少なくとも上部側空間が円錐台状の空間を有することにより、上部側部分に設けられた気体導入部を閉状態にして吸引部で本体部内の気体を吸引した場合には、下方側に向かうように上部側空間内で旋回気流が生成される。これにより、導入部から上部側空間に導入された複合粉体を広範囲にわたってふるい部に導くことができる。この際、複合粉体のうち所定のサイズ以下の粉体がふるい部を通過し、複合粉体から少なくとも１つの粉体を分離することができる。このように、旋回気流を発生させ、ふるい部で複合粉体を分離することにより、簡素な構成で複合粉体を分離することができる。

【0008】

また、ふるい部で複合粉体を分離する際に、所定のサイズ以上の粉体がふるい部に堆積することにより、複合粉体のうち所定のサイズ以下の粉体がふるい部を通過しにくくなる。このような場合に、本体部内の気体を上記吸引部によって吸引している状態で、上部側部分に設けられた気体導入部を閉状態から開状態にすることにより、本体部内の上記気流の状態を変化させ、乱気流を発生させる。これにより、ふるい部に堆積していた所定のサイズ以上の粉体を移動させ、ふるい部の目詰まり状態を改善することができる。このように、気体導入部の開状態と閉状態とを切り替え、気流の状態を変化させながら、本体部内の気体を吸引していくことで、複合粉体から少なくと１つ以上の粉体を効率よく分離することができる。

【0009】

上記本開示に基づく粉体分離装置にあっては、上記複合粉体は、電極活物質およびバインダを含む造粒体と、キャリア粒子とを含んでいてもよい。この場合には、上記造粒体と上記キャリア粒子とは、静電結合していてもよい。

【0010】

上記のように、造粒体とキャリア粒子とが静電気力で強固に結合するような場合であっても、上記粉体分離装置によって効果的に造粒体とキャリア粒子とを分離することができる。

【0011】

上記本開示に基づく粉体分離装置にあっては、上記キャリア粒子は、フェライトを主成分としていてもよい。

【0012】

上記のように、キャリア粒子が、フェライトを主成分とし、重量の重い粉体であっても、上記のように気流の状態を変化させることで、ふるい部の目詰まり状態を改善し、複合粉体から少なくと１つ以上の粉体を効率よく分離することができる。

【0013】

上記本開示に基づく粉体分離装置にあっては、前記本体部は、前記ふるい部と前記下部側部分との間に配置され、前記ふるい部を支持する支持部を含んでいてもよい。また、上記ふるい部は、上記上部側部分の下端に接続される筒状の胴部と、上記胴部の下端側に設けられた第１メッシュ部とを含んでいてもよい。上記支持部は、上記胴部および上記下部側部分の上端を接続する筒状部と、上記筒状部に設けられた第２メッシュ部とを含んでいてもよい。この場合には、上記第２メッシュ部は、上記第１メッシュ部よりも粗い目を有し、かつ、上記第１メッシュ部を支持することが好ましい。

【0014】

上記構成によれば、第１メッシュ部よりも粗い目を有する第２メッシュ部によって第１メッシュ部を支持することにより、第１メッシュ部の目開きにほぼ影響を与えずに、第１メッシュ部を補強することができる。

【0015】

上記本開示に基づく粉体分離装置にあっては、上記気体導入部は、上記上部側部分に設けられた開口部と、上記開口部を開閉可能に封鎖するシャッター部とを含んでいてもよい。

【0016】

上記構成によれば、開口部をシャッター部で開閉することにより、気体導入部の開状態と閉状態とを容易に切り替えることができる。

【0017】

上記本開示に基づく粉体分離装置にあっては、上記上部側部分は、上記導入部に接続される接続口を有していてもよく、上記導入部は、上記接続口に着脱可能に設けられていてもよい。この場合には、上記気体導入部は、上記接続口と上記導入部によって構成されていてもよい。さらにこの場合には、上記導入部が上記接続口に装着された状態において、上記接続口が閉じられることにより上記閉状態となり、上記導入部が上記接続口から取り外された状態において、上記接続口から記上部側空間に気体が導入されるように上記開状態となることが好ましい。

【0018】

上記構成によれば、導入部の着脱状態を切り替えることで、気体導入部の開状態と閉状態とを容易に切り替えることができる。

【発明の効果】

【0019】

本開示によれば、２以上の粉体が複合化された複合粉体から少なくとも１つ以上の粉体を簡素な構成で効率よく分離することができる粉体分離装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】実施の形態１に係る粉体分離装置の概略図である。

【図2】実施の形態１に係る本体部の概略断面図である。

【図3】実施の形態１に係る粉体分離装置のふるい部および支持部を示す概略図である。

【図4】実施の形態１に係る粉体分離装置において、気体導入部を閉状態とした場合の本体部内の気流を示す図である。

【図5】実施の形態１に係る粉体分離装置において、気体導入部を開状態とした場合の本体部内の気流を示す図である。

【図6】実施の形態２に係る粉体分離装置の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本開示の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。

【0022】

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る粉体分離装置の概略図である。図２は、実施の形態１に係る本体部の断面を示す図である。図１および図２を参照して、実施の形態１に係る粉体分離装置１００について説明する。

【0023】

粉体分離装置１００は、２つ以上の粉体が複合化された複合粉体から少なくとも１つの粉体を分離するための装置である。

【0024】

複合粉体としては、電極活物質およびバインダを含む造粒体と、キャリア粒子とを含むものを採用することができる。なお、複合粉体は、上記に限定されず、後述するふるい部３０によって分離可能でありあれば、特に限定されない。

【0025】

上記造粒体としては、たとえば、正極活物質、バインダ、および導電材を含む正極用の造粒体であってもよい。この場合において、正極活物質としては、コバルト酸リチウム等に代表される公知の正極活物質を適宜用いることができる。具体的には、正極活物質としては、NCM(ニッケルコバルトマンガン酸リチウム)を採用することができる。また、バインダとしては、たとえば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等のフッ素含有樹脂を用いることができる。導電材としては、気相成長炭素繊維（VGCF）やアセチレンブラック等の公知の導電材を用いることができる。これら、正極活物質、導電材、およびバインダの組成比としては、たとえば、正極活物質：導電材：バインダ＝９０：５：５（ｗｔ％）としてもよい。なお、組成比は上記に限定されるものではない。

【0026】

上記の正極用の造粒体は、たとえば、正極活物質、導電材、およびバインダの３種類の粉体をＭＰミキサ（日本コークス業社製）を用いて複合化し、複合化されたものを所定の温度で熱処理することで得られる。

【0027】

上記造粒体としては、たとえば、負極活物質、およびバインダを含む負極用の造粒体であってもよい。この場合において、負極活物質としては、たとえば、グラファイト等を含む公知の力ーボン系負極合材を用いることができる。また、バインダとしては、上述同様に、たとえば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等のフッ素含有樹脂を用いることができる。これら負極活物質およびバインダの組成比としては、たとえば、負極活物質：バインダ＝９７．５：２．５（ｗｔ％）としてもよい。なお、組成比は上記に限定されるものではない。また、負極用の造粒体は、アセチレンブラック等の公知の導電材を含んでいてもよい。

【0028】

上記負極用の造粒体は、たとえば、負極活物質およびバインダの２種類の粉体をハイスピードミキサで複合化することで得られる。

【0029】

キャリア粒子としては、たとえば、主としてフェライトによって構成されるものを用いることができる。キャリア粒子は、上記正極用の造粒体および負極用の造粒体よりも粒子径が大きく、また、重量も重い。

【0030】

これら正極用の造粒体、または負極用の造粒体、および上記キャリア粒子をロールミルで撹拌することで、複合粉体を得ることができる。

【0031】

図１および図２に示すように、実施の形態１に係る粉体分離装置１００は、本体部１、導入部５０、吸引部６０、および気体導入部７０を備える。本体部１は、上部側部分１０、下部側部分２０、ふるい部３０および支持部４０を有する。

【0032】

上部側部分１０は、本体部１の外郭の上部側を構成し、上部側空間Ｓ１を規定する。上部側空間Ｓ１は、円錐台形状を有する。上部側部分１０は、上端１１および下端１２を有し、上端１１側に向かうにつれて先細る筒状形状を有する。上端１１には、導入部５０が接続される接続口１１ａが設けられている。下端１２には、ふるい部３０の内部に連通する開口部が設けられている。

【0033】

上部側部分１０の側面には、気体導入部７０が設けられている。気体導入部７０は、開状態と閉状態とを切り替え可能に設けられている。開状態の場合には、気体導入部７０によって、上部側空間Ｓ１に気体を導入可能となる。一方、閉状態の場合には、気体導入部７０によって上部側空間Ｓ１に気体を導入不能となる。なお、上部側空間Ｓ１に導入される気体は、外気であってもよいし、不図示の供給配管を介して供給される気体であってもよい。

【0034】

気体導入部７０は、当該上部側部分１０の側面に設けられた開口部１３および当該開口部１３を開閉可能に封鎖するシャッター部１４によって構成されている。シャッター部１４が開いた状態が、上記開状態となる。また、シャッター部１４が閉じた状態が、上記閉状態となる。シャッター部１４の開閉動作は、たとえば、不図示の駆動源を駆動させることで実施することができる。

【0035】

下部側部分２０は、本体部１の外郭の下部側を構成し、下部側空間Ｓ２を規定する。下部側空間Ｓ２は、逆円錐台形状を有する。下部側部分２０は、上端２２および下端２１を有し、下端２１側に向かうにつれて先細る筒状形状を有する。下端２１には、吸引部６０に連通する開口部２１ａが設けられている。

【0036】

ふるい部３０は、上部側部分１０と下部側部分２０との間に配置されている。上記複合粉体がふるい部３０を通過する際に、ふるい部３０は、複合粉体から少なくとも１つの粉体を分離する。

【0037】

支持部４０は、ふるい部３０と下部側部分２０との間に配置されている。支持部４０は、ふるい部３０を支持する。なお、ふるい部３０と支持部４０の詳細については、図３を用いて後述する。

【0038】

導入部５０は、複合粉体を上部側空間Ｓ１に導入するための部分である。導入部５０は、複合粉体が流れる流路を形成している。導入部５０は、略筒状形状を有する。導入部５０は、上記接続口１１ａに接続されている。

【0039】

吸引部６０は、下部側部分２０に接続され、本体部１内の気体を吸引することで、本体部１内に気流を発生させる。吸引部６０は、上記下部側部分２０の開口部２１ａに接続されている。

【0040】

図３は、実施の形態１に係る粉体分離装置のふるい部および支持部を示す概略図である。

【0041】

図３に示すように、ふるい部３０は、胴部３１および第１メッシュ部３２を有する。胴部３１は、筒状形状を有する。胴部３１は、上部側部分１０の下端１２に接続されている。胴部３１の内側空間は、上部側空間Ｓ１と連通している。第１メッシュ部３２は、胴部３１の下端側に第１メッシュ部３２が設けられている。第１メッシュ部３２は、上記複合粉体のうち少なくとも１つが通過不能となるように形成されている。具体的には、第１メッシュ部３２は、正極用の造粒体、または負極用の造粒体は通過できるが、キャリア粒子は通過できないように形成されている。

【0042】

支持部４０は、筒状部４１および第２メッシュ部４２を有する。筒状部４１は、胴部３１の下端および下部側部分２０の上端２２を接続する。筒状部４１の内部空間は、上記胴部３１の内部空間および下部側空間Ｓ２に連通している。第２メッシュ部４２は、第１メッシュ部３２よりも粗い目を有し、かつ、第１メッシュ部３２を支持する。これにより、第１メッシュ部３２の目開きにほぼ影響を与えずに、第１メッシュ部３２を補強することができる。上述のようにキャリア粒子が、フェライトを主成分とし、重量が重くなる場合には、堆積したキャリア粒子の重量で第１メッシュ部３２が歪むことを抑制することができる。

【0043】

図４は、実施の形態１に係る粉体分離装置において、気体導入部を閉状態とした場合の本体部内の気流を示す図である。

【0044】

図４に示すように、気体導入部７０を閉状態にして吸引部６０が駆動した場合には、本体部１の内部は、旋回流が生成される。具体的には、上部側空間Ｓ１内では、下方に向かうにつれて径が大きくなるような旋回流が生成され、下部空間Ｓ２内では、下方に向かうにつれて径が小さくなるような旋回流が生成される。

【0045】

上部側空間Ｓ１内で上述のような旋回流が生成されることにより、導入部５０から上部側空間Ｓ１に導入された複合粉体を広範囲にわたってふるい部３０（より特定的には、第１メッシュ部３２）に導くことができる。また、複合粉体がふるい部３０を通過する際に、第１メッシュ部３２を通過不能な粉体が、他の粉体から分離される。具体的には、キャリア粒子が、造粒体から分離され、キャリア粒子が、第１メッシュ部３２上に残る。

【0046】

上記閉状態で所定の時間継続して吸引部６０を駆動させた場合には、第１メッシュ部３２にキャリア粒子が堆積していく。このような場合には、複合粉体のうち所定のサイズ以下の粉体がふるい部３０を通過しにくくなる。

【0047】

図５は、実施の形態１に係る粉体分離装置において、気体導入部を開状態とした場合の本体部内の気流を示す図である。

【0048】

図５に示すように、吸引部６０が駆動した状態で気体導入部７０を開状態とした場合には、気体導入部７０から気体が上部側空間Ｓ１に導入される。この際、本体部１内の気流の状態が変化し、乱気流が発生する。具体的には、たとえば、矢印ＡＲ２、ＡＲ３に示すような気流が発生する。このような気流によって、ふるい部３０（第１メッシュ部３２）に堆積していた所定のサイズ以上の粉体を移動させることができ、ふるい部３０の目詰まり状態を改善することができる。

【0049】

以上のように、気体導入部７０の開状態と閉状態とを切り替え、気流の状態を変化させながら、本体部１内の気体を吸引していくことで、複合粉体から少なくと１つ以上の粉体を効率よく分離することができる。また、上述のように、旋回気流を発生させ、ふるい部３０で複合粉体を分離することにより、簡素な構成で複合粉体を分離することができる。

【0050】

（実施の形態２）
図６は、実施の形態２に係る粉体分離装置の概略図である。図６を参照して、実施の形態２に係る粉体分離装置１００Ａについて説明する。

【0051】

図６に示すように、粉体分離装置１００Ａは、実施の形態１に係る粉体分離装置１００と比較した場合に、気体導入部７０Ａの構成が相違する。その他の構成については、ほぼ同様である。

【0052】

実施の形態２では、気体導入部７０Ａは、接続口１１ａと導入部５０とよって構成されている。導入部５０は、接続口１１ａに着脱可能に設けられている。具体的には、導入部５０は、不図示の駆動源によって、上下方向（矢印ＤＲ１方向）に移動可能に設けられている。

【0053】

導入部５０が接続口１１ａに装着された状態において、接続口１１ａが閉じられることにより、気体導入部７０Ａは閉状態となる。一方で、導入部５０が接続口１１ａから取り外された状態において、気体導入部７０は開状態となり、接続口１１ａから上部側空間Ｓ１に気体が導入される。

【0054】

このように構成される場合であっても、実施の形態２に係る粉体分離装置１００Ａにあっては、実施の形態１に係る粉体分離装置１００とほぼ同様の効果が得られる。

【0055】

以上、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

【符号の説明】

【0056】

１ 本体部、１０ 上部側部分、１１ 上端、１１ａ 接続口、１２ 下端、１３ 開口部、１４ シャッター部、２０ 下部側部分、２１ 下端、２１ａ 開口部、２２ 上端、３０ ふるい部、３１ 胴部、３２ 第１メッシュ部、４０ 支持部、４１ 筒状部、４２ 第２メッシュ部、５０ 導入部、６０ 吸引部、７０，７０Ａ 気体導入部、１００，１００Ａ 粉体分離装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】