二次電池用電極材のロールプレス機
【課題】高速、長時間運転をしても軸受部の機械的摩擦熱により生じるロールの熱変形を防止して、加工精度の高い二次電池用電極材の連続圧縮加工を可能にするロールプレス機を提供する。
【解決手段】ロールプレス機は、一対の加圧ロール１１ａ，１１ｂ間に連続シート状の二次電池用電極材を通して連続圧縮加工する。加圧ロールの軸受１４を収納保持する軸受箱１３に熱媒体を流通させてロール軸受の熱を奪う冷却構造を有する。
【解決手段】ロールプレス機は、一対の加圧ロール１１ａ，１１ｂ間に連続シート状の二次電池用電極材を通して連続圧縮加工する。加圧ロールの軸受１４を収納保持する軸受箱１３に熱媒体を流通させてロール軸受の熱を奪う冷却構造を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はロールプレス機、特に連続シート状の二次電池用電極材の圧縮加工に使用して好適なロールプレス機に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウム電池などの二次電池用電極材は、心材となる金属箔などの集電体シートとその両面に形成した活物質層とからなり、厚さが一様であること及び活物質の密度を高めるために、高精度に圧縮加工が必要とされる。
【０００３】
連続シート状の二次電池用電極材の圧縮加工は、通常、ロールプレス機を用いて行われる（例えば特開２０００−１３３２５１号公報）。このような二次電池用電極材の連続圧縮加工（「ロールプレス」と称されることもある）は、常温状態またはロール加熱状態で行われている。常温状態での加工の場合は、熱間圧延のように連続圧縮加工で生じる圧延材からの熱の移動でロールが熱膨張して生じるサーマルクラウンとは無縁であり、圧延材で見られるようなサーマルクラウン対策のロール温度制御やロール冷却手段は不要と考えられていた。ちなみに、圧延材でのロール冷却手段としては、空冷や水冷によるものが広く知られている（例えば特開平７−３２０４１号公報、特開平８−２８３８６９号公報）。また、特開２００７−１３０６５７号公報では、鋼鈑をドライで圧延する鋼鈑の調質圧延機において、ワークロールのベアリング発熱が原因となるサーマルクラウンを、ワークロールの板道外の表面部分に向けてロール冷却用気体を吹き付ける技術が開示されている。
【０００４】
上記のように常温状態で使用される二次電池用電極材のロールプレス機では、圧延機のようなサーマルクラウン対策は不要と考えられていた。しかしながら、今日では、電極材料の生産性を向上させるために、ロールプレス機の高速化が望まれる。高速化を図ると、長時間の連続運転時にロール転がり軸受部の機械摩擦により発生した熱がロールに熱移動することにより、ロールが熱変形するサーマルクラウンが生じ、その改善策が必要になった。
【０００５】
転がり軸受の潤滑には一般的に、グリース潤滑方式と油循環潤滑方式がある。グリース潤滑方式は、封入もしくは定期的に追加入れ換えされたグリースで転がり軸受の潤滑を行う。一方、油循環潤滑は、常に循環した油にて転がり軸受けの潤滑を行う。油循環潤滑は、循環した油にて、転がり軸受部で発生した熱を奪う作用もあることから、転がり軸受部からの発熱を防ぐことが可能であると考えられる。しかしながら、二次電池用電極材の圧縮成形分野では、材料へ循環油のミスト等の付着を嫌うこと等からグリース潤滑が主流となっている。このグリース潤滑方式において、上記したロールの回転により生じるロール転がり軸受けの機械摩擦の熱対策を講じる必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１３３２５１号公報
【特許文献２】特開平７−３２０４１号公報
【特許文献３】特開平８−２８３８６９号公報
【特許文献４】特開２００７−１３０６５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、高速、長時間運転をしても軸受部の機械的摩擦熱により生じるロールの熱変形を防止して、加工精度の高い二次電池用電極材の連続圧縮加工を可能にするロールプレス機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明は、上記目的を達成するために、一対の加圧ロール間に連続シート状の二次電池用電極材を通して連続圧縮加工するロールプレス機において、次のような課題解決手段を提案する。
（１）一つは、前記加圧ロールの軸受を収納保持する軸受箱に熱媒体を流通させて前記ロール軸受の熱を奪う冷却構造を有することを特徴とする。
（２）一つは、前記加圧ロールのロール軸の内部にロール軸受の熱を奪う熱媒体を流通させる軸方向流路を設けたことを特徴とする。
（３）一つは、前記加圧ロールのロール軸の内部及び前記ロールの内部に、熱媒体を、外部から導いてロール軸の一部、ロール内部、及びロール軸の残りの部分のルート順に流通させた後に外部に流出させる流路が形成されていることを特徴とする。
（４）一つは、前記加圧ロールのロール軸における各被軸受部とロール胴体の各一端との間の軸部に冷却用の熱媒体を吹き付ける機構を設けたことを特徴とする。
（５）一つは、前記加圧ロールのロール軸における各被軸受部とロール胴体の各一端との間の軸部に放熱用の複数のフィンをロール軸周方向に設けたことを特徴とする。
（６）一つは、前記加圧ロールのロール軸は、その両被軸受部側が軸受部に生じる摩擦熱を吸熱する熱入力部でロール軸中間部側がロール胴体内部に放熱する熱出力部となるヒートパイプ構造を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ロール軸の軸受部からの発熱がロール胴体に至るまでに吸熱され或いはロール胴体全体に均一に熱拡散することによりロールの熱変形を抑制し、高精度な連続圧縮加工（ロールプレス）を連続的に行うことを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の適用対象となる常温タイプの二次電池用電極材のロールプレス機の概略構成を一部断面して示す正面図。
【図２】本発明の第１実施例に係るロールプレス機におけるサーマルクラウン防止手段の概略構成を一部断面して示す正面図。
【図３】本発明の第２実施例に係るロールプレス機におけるサーマルクラウン防止手段の概略構成を一部断面して示す正面図。
【図４】本発明の第３実施例に係るロールプレス機におけるサーマルクラウン防止手段の概略構成を一部断面して示す正面図。
【図５】本発明の第４実施例に係るロールプレス機におけるサーマルクラウン防止手段の概略構成を一部断面して示す正面図。
【図６】本発明の第５実施例に係るロールプレス機におけるサーマルクラウン防止手段の概略構成を一部断面して示す正面図。
【図７（ａ）】本発明の第６実施例に係るロールプレス機におけるサーマルクラウン防止手段の概略構成を一部断面して示す正面図及びそれに用いる放熱フィンの側面図。
【図７（ｂ）】上記第６実施例に用いる放熱フィンの他の変形例を示す側面図。
【図７（ｃ）】上記第６実施例に用いる放熱フィンのさらに他の変形例を示す側面図。
【図８】本発明の第７実施例に係るロールプレス機におけるサーマルクラウン防止手段の概略構成を断面して示す概略構成図。
【図９】本発明の第８実施例に係るロールプレス機におけるサーマルクラウン防止手段の概略構成を一部断面して示す概略構成図。
【図１０】二次電池用電極材のロールプレス機における加圧ロールに生じるサーマルクラウンのメカニズムを示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本発明の適用対象となる常温タイプの二次電池用電極材のロールプレス機の概略構成図である。
【００１２】
ロールプレス機１０は、上下に対向配置された一対の加圧ロール１１（上ロール１１ａ，下ロール１１ｂ）と、それらのロール軸１１ｃを支持する転がり軸受（ロール軸受部）１４と、その転がり軸受１４を保持する軸受箱１３と、軸受箱１３を保持するロールハウジングとなるフレーム１２とを備える。ロール軸両端に配置された軸受箱１３とそれに対応するフレーム１２の下部との間には、加圧ロール間の間隙調整と加圧調整を行うための例えば油圧シリンダーなどの加圧機構１５が設けられている。
【００１３】
転がり軸受の潤滑には、グリース潤滑方式が採用されている。加圧ロール１１は、その仕様については任意であり何ら限定するものではないが、例えば鋳鉄系ロールであり、３００〜８００ｍｍφ、ロール回転数が数十ｒｐｍオーダーであり、代表的な一例を挙げればロール直径５００ｍｍφでロール回転数３８ｒｐｍ、電極材の搬送速度が約６０ｍ／ｍｉｎ程度のものが例示される。
【００１４】
二次電池用電極材のロールプレス機に関して、高速化、長時間運転により生じるロール転がり軸受１４における発熱について述べると、その発熱温度は、5〜40℃程度上昇することもある。その熱が、ロール１１に伝達すると、図１０に示すようにロール胴部の内部温度分布に斑（温度分布不均一）が生じる。ロール内部温度分布に斑が生じると、ロール熱膨張の斑（サーマルクラウン）により、ロール精度が低下する。
【００１５】
二次電池用電極材の圧縮成形に用いられるロールは、円筒度、真円度、振れ精度が重要であり、それぞれ1〜4μm以下の精度が必要である。
【００１６】
また、高圧力での圧縮加工を行うことから、高剛性が必要であるため、ロールの構造は、溶接構造ロールではなく、中実ロールを採用することが多い。
【００１７】
上記のサーマルクラウン防止対策の実施例について、図２から図９を用いて以下に説明する。なお、図２から図９の実施例においては、上記した図１のロールプレス機における上下一対の加圧ロール１１のうち一方の加圧ロールについてサーマルクラウン防止の手段を例示しているが、他方の加圧ロールについても前記一方の加圧ロール同様のサーマルクラウン防止の手段が施されるものである。
【実施例１】
【００１８】
図２は本発明の第１実施例に係るサーマルクラウン防止手段を示す概略構成図を示すものである。本実施例では、軸受箱１３に冷却用となる熱媒体を流通させて、軸受箱を冷却することにより、転がり軸受１４の熱を奪う冷却構造を提案する。すなわち、軸受箱１３の内部には、流入口２２と流出口２３を有する流路１４を設け、流入口２２には、冷却用の熱媒体（例えば空気、水、熱媒油等）の送入チューブ２１ａが接続され、流出口２３には、熱媒体送出チューブ２１ｂが接続されている。
【００１９】
なお、図２においては、流入口２２、流出口２３、流路２４は、それぞれが複数配列（例えば２個）されているものを例示しているが、送入チューブ２１ａ及び送出チューブ２１ｂは、それぞれが上記複数配列流通系に共有のものを透視的に例示している。なお、流入口２２、流出口２３、流路２４は、それぞれが単数のものであってもよい。
【００２０】
熱媒体として空気を使用する場合には、送入チューブ２１ａ或いは送出チューブ２１ｂのいずれか一方に、軸受箱内部流路２４に空気を流通させるためのブロワ（図示省略）を設ければよい。
【００２１】
また、熱媒体として、水、熱媒油などの液体を使用する場合には、送入チューブ２１ａと送出チューブ２１ｂを循環系流路の要素として、両者間を、外部の放熱機構（図示省略）を介して連結する。すなわち、外部放熱機構−送入チューブ２１ａ−軸受箱内部流路２４−送出チューブ２１ｂを介して熱媒体の循環流路を形成することにより、軸受箱１３にて転がり軸受１４の熱を奪った熱媒体は、外部放熱機構（例えば、熱交換器やラジエータ）で熱を放散して、繰り返し軸受箱１３に送入される。
【００２２】
本実施例によれば、軸受箱を介して転がり軸受から発生する熱を奪うことにより、転がり軸受からロールへ伝導される熱量を減らし、ロールの熱変形を減らす。これにより、高精度な二次電池用電極材の圧縮加工を、ロールプレス機の高速回転、長時間運転下の下でも可能になる。
【実施例２】
【００２３】
図３は本発明の第２実施例に係るサーマルクラウン防止手段を示す概略構成図を示すものである。本実施例では、ロール軸１１ｃの内部にロール軸受（転がり軸受１４）の熱を奪う熱媒体を流通させる軸方向流路３１及び３２ａを設けた。かような軸方向流路は、次のようにして形成される。
【００２４】
ロール軸１１ｃは、ロール（ロール胴体）１１と一体成形されているが、本実施例のロール軸１１ｃは、元々軸方向に貫通した中空部３２を有するようにしてある。ロール軸１１ｃの一端からその中空部３２に、直線状の管体３０が内挿される。内挿管体３０は、ロール軸１１ｃの一端にシール部材（図示省略）を介して連結された円筒状管継手３３により片持ち支持されている。円筒状管継手３３は、ロール軸１１ｃに対して相対的に回転自在となるように、その一端３３ａがロール軸１１ｃに接続されており、他端３３ｂは、閉ざされている。
【００２５】
内挿管体３０の外径は、ロール軸中空内部３２の内径より小さく、また内挿管体３０の長さは２つの転がり軸受１４、１４間にまたがる長さを有し且つロール軸１１ｃの軸方向の全長よりも短くしてある。ロール軸１１ｃの円筒状管継手３３と反対側の軸方向一端は、該一端に固着した封止栓１１ｄにより閉ざされている。このようなロール軸内部構造によって、ロール軸１１ｃには、矢印に示すように管体３０の内部により熱媒体の往路系流路３１が形成される。また、管体３０の外周とロール軸１１ｃの内周３２との間に熱媒体の復路系流路３２ａが形成される。
【００２６】
一方、円筒状管継手３３の内部は次のような二重構造になっている。すなわち、内部には、熱媒体の外部送入チューブ（往路系チューブ）３４とロール軸内部の管体３０との間を連通する内挿継手部３３´が設けられている。内挿継手部３３´は、その一端が管体３０に対して相対的に回転自在に接続される。内挿継手部３３´の他端が、送入チューブ３４に接続される。円筒状管継手３３や内挿継手部３３´は、公知のワンタッチ式の流体カプラーなどの継ぎ手方式を採用することができる。
【００２７】
円筒状管継手３３の内部は、内挿継手部３３´を除く中空部３３ｃが熱媒体の流出側通路の一部となって外部送出チューブ（復路系チューブ）３５と接続されている。送入チューブ３４と送出チューブ３５を循環系流通路の要素として、両者間を、循環ポンプ（図示せず）内蔵の外部放熱機構（例えば、熱交換器やラジエータ）３６を介して連結する。このようにして、循環ポンプ付き外部放熱機構３６−送入チューブ３４−内挿継手部３３´−ロール軸内部往路系流路３１−ロール軸内部復路系流路３２ａ−円筒状継手中空部３３ｃ−送出チューブ３５の熱媒体の循環流路が形成されている。
【００２８】
上記循環流路に流れる熱媒体は、例えば水や熱媒油である。
【００２９】
本実施例によれば、熱媒体がロール軸内部に流れることによって転がり軸受１４の熱が奪われ、熱を奪った熱媒体は、外部放熱機構３６で熱を放散して繰り返しロール軸内部に送入される。このようにして、転がり軸受１４にて発生し、ロール軸部１１ｃに伝達された熱を熱媒体(油または水)にて吸熱し、転がり軸受部１４からの熱を奪い、ロールの熱変形を防止する。
【００３０】
なお、上記ロール軸内部流路に、循環系流通路に代わって常に新鮮熱媒体油または新鮮水をロール内に入れ、軸受部で発生した熱を奪い、外部に放出することで、軸受部からの熱を奪い、ロールの熱変形を防止することも可能である。本実施例では、ロールの熱変形防止効果に加えて、ロールへの循環路加工が単純で加工しやすいという利点がある。
【実施例３】
【００３１】
図４は本発明の第３実施例に係るサーマルクラウン防止手段を示す概略構成図を示すものである。本実施例では、ロール軸１１ｃの内部及びロール（ロール胴体）１１の内部に、熱媒体となる熱媒液（水や油）を、外部から導いてロール軸１１ｃの一部３２ａ´、ロール１１の内部、ロール軸１１ｃの残りの部分３２ａ”のルート順に流通させた後に外部に出し、外部で熱媒液の熱を放熱した後に再度外部から導く循環流路を形成する。
【００３２】
本実施例では、ロール軸１１ｃの一部３２ａ、ロール１１の内部、ロール軸１１ｃの残りの部分３２ａ”のルート順に熱媒液を流通させる流路を構成する場合において、前記した第２の実施例同様の中空のロール軸１１ｃ、内挿管体３０、円筒状管継手３３（内挿継手部３３´を含む）、送入チューブ３４、送出チューブ３５を利用するが、さらに次のような要素を加えることにより、上記ルート順の流路を構成する。
【００３３】
すなわち、内挿管体３０の外周とロール軸１１ｃの内周との間でそれらの軸方向の中間部に環状の仕切部材４１を設ける。仕切り部材４１はシール機能を有する。このような仕切り部材４１が介在することで、ロール軸１１ｃの復路系流路３２ａが３２ａ´と３２ａ”に分けられる。またロール胴体内部のルートとなる流路４２は、できるだけロール胴体内部全体にわたって流路が形成される構造で、その流入口４２ａがロール軸の一部３２ａ´に通じ、その流出口４２ｂがロール軸の残りの部分３２ａ´に通じる流路構造を有している。すなわち、ロール胴体内流路４２は、ロール軸内流路部３２ａ´、３２ａ”間の流路となるよう構成される。図３の循環ポンプ（図示せず）内蔵の外部放熱機構３６に代わって、送入チューブ３４と送出チューブ３５とを循環ポンプ４０を介して接続する。
【００３４】
本実施例によれば、循環ポンプ４０−送入チューブ３４−円筒状継手３３の内挿継手部３３´−ロール軸内部往路系流路３１−ロール軸内部復路系流路３２ａ´−ロール胴体内部流通路４２−ロール軸内部復路系流路３２ａ”−円筒状継手３３の中空内部３３ｃ−送出チューブ３５の熱媒体の循環流路が形成されている。
【００３５】
このような循環流路構成によれば、ロール軸の転がり軸受にて発生し、ロール軸部に伝達した熱を熱媒液(油または水)にて吸熱すると同時に、熱媒液にて、ロール全体にその熱を拡散させる。このことにより、ロール全体の温度斑を無くす。ロールの温度斑がなくなることにより、ロールの精度悪化を防止する。
【００３６】
また、本実施例によれば、ロールの軸部からの熱を吸熱した熱媒液を外部で冷却する機構が不要となる（循環ポンプ４０だけで足りる）。
【００３７】
ロール胴体内部は、複雑な流路の加工が必要となるが、これはロール胴体外部からドリル加工により流路方向に穴をあけた後、その開口を防ぐことに実現可能になる。
【実施例４】
【００３８】
図５は本発明の第４実施例に係るサーマルクラウン防止手段を示す概略構成図を示すものである。本実施例では、加圧ロール１１のロール軸１１ｃにおける各被軸受部１１ｃ´とロール胴体１１の各一端との間の軸部に冷却用の流体を吹き付ける機構５０を設けた。
【００３９】
本実施例では、例えば、外部から上記軸部の表面に空気を吹き付けて冷却を行い、軸受１４からの発熱を放熱させるようにし、それによってロールの熱変形を防止している。
【００４０】
なお、空気に代って例えばエタノールような気化溶液をロール軸に吹き付けたり、滴下しても気化潜熱により上記同様の効果を得ることができる。気化した溶媒が材料や人体（作業員）に影響を与えないよう、吸引回収する手段を設置することもある。
【実施例５】
【００４１】
図６は本発明の第５実施例に係るサーマルクラウン防止手段を示す概略構成図を示すものである。本実施例はロール軸の被軸受部１１ｃ´とロール胴体１１の各一端間に吹き付ける熱媒体として第４実施例の空気や気化溶液に代って油や水等の不揮発の溶液（熱媒液）を使用した例である。本実施例では、冷却用の熱媒液を吹き付ける機構６０と、吹付け後の熱媒液の滴下位置に熱媒液を回収する槽６１を設け、回収された熱媒液を、冷却後再度吹き付け機構６０に戻して使用できる構成とした。なお、熱媒液は、吹き付けに代ってロール軸にロール軸上方から滴下することも考えられる。また、熱媒液は再冷却を行わず、新規のもののみを使用することも考えられる。
【実施例６】
【００４２】
図７（ａ）は、本発明の第６実施例に係る二次電池用電極材のロールプレス機におけるサーマルクラウン防止手段の概略構成を一部断面して示す正面図及びそれに用いる放熱フィンの側面図である。本実施例では、加圧ロール１１のロール軸１１ｃにおける各被軸受部１１ｃ´とロール胴体１１の少なくとも一端との間の軸部に、放熱用の複数のフィン７１をロール軸の周方向に設けた。ロール軸部に、かような放熱フィン（冷却フィン）７１を設けることにより、転がり軸受１４から発生、ロール軸部に伝達された熱を、フィン７１より放熱し、ロールの熱変形を防止することができる。また、フィン７１は、ロール１１と共に回転するので、軸部近傍の雰囲気に流れを作り、効率よく放熱を行う。
【００４３】
フィン７１は、ロール軸に密着状態で取り付けられる環状の伝熱部材７２の外周に設けられる。伝熱部材７２及びフィン７１は、熱伝導率の高い材質（例えば、アルミニウム、銅等）が望ましい。
【００４４】
環状の伝熱部材７２は、半割りの２つの環状体要素で一部に合わせ部７２ａを設けて、ネジ７３などで結合すればロール軸への着脱が容易である。
【００４５】
フィン支持の環状伝熱材７２の内周面とロール軸１１ｃの外周面との間には、確実に熱伝達を行うため、隙間を無くすことが望ましい。そのためには、伝導の良い材料をそれらの間にパッキングとして介在することが望ましい。安価で簡易なものとして、アルミ箔を積層し、伝熱部材７２とロール軸１１ｃの間に挟むことも良い。
【００４６】
本実施例によれば、電極材料が嫌うコンタミを発生させる要因の無い手段であり、かつ、容易で安価に行える手段である。また雰囲気温度をほぼ一定に保ち生産が行われている本設備に好適な手段である。
【００４７】
図７（ｂ）は上記第６実施例に用いる放熱フィンの他の変形例を示す側面図である。本変形例では、フィン７１´は、ロールの回転方向（矢印方向）に対して反回転方向側に鋭角となる傾斜をもつようにして環状の伝熱部材７０に一体に形成されている。符号の７２ａ´は、図７（ａ）の７２ａ同様の伝熱部材合わせ部である。本変形例によれば、外側に向けて強制的に風を流すことが可能になる。
【００４８】
図７（ｃ）は上記第６実施例に用いる放熱フィンのさらなる他の変形例を示す側面図である。本変形例では、フィン７１”は、ロール回転方向に向いた面７１ａ”が軸受箱側（ロール胴部と反対側）に傾斜を持つことを特徴とする。符号の７２”及び７２ａ"は、図７（ａ）の符号７２、７２ａに対応する要素である。
【００４９】
本変形例によれば、ロールの回転時にフィンから軸受箱側（熱の発生源側）に風が流れる。この風の流れは、新鮮空気が、反発熱側のロール胴部端面の外周部側から軸部側に流れる。この流れ方向は、熱伝導の方向と逆方向となり、効率よく放熱することが可能となる。
【実施例７】
【００５０】
図８は、本発明の第７実施例に係るロールプレス機におけるサーマルクラウン防止手段の概略構成を断面して示す概略構成図である。
【００５１】
本実施例では、加圧ロール１１のロール軸１１ｃをヒートパイプ化している。すなわち、中空のロール軸内部に、熱媒流路を設け、その流路をヒートパイプ化し、軸部の発熱をロール全体に拡散し、ロール温度の斑を無くすことで、軸部からの発熱によるサーマルクラウンを防止する。具体的には、加圧ロール１１の中空ロール軸１１ｃは、その両被軸受部側が軸受部１４に生じる摩擦熱を吸熱する熱入力部８１でロール軸中間部側がロール胴体１１内部に放熱する熱出力部８２となるヒートパイプ構造を有する。ロール胴体１１の内部にもヒートパイプの熱媒の流路８３が形成されている。ロール軸内部に封入された熱媒（揮発性の作動液）は、熱入力部８１（ロール胴部の流路８３を含む）で軸受部からの熱を吸熱して蒸発し（潜熱の吸収）、蒸発した作動液は熱出力部８２で凝縮し（潜熱の放出）、この熱移動のサイクルを繰り返すことによりロール胴体に熱が均一に拡散する。
【実施例８】
【００５２】
図９は、第８実施例に係るロールプレス機におけるサーマルクラウン防止手段の概略構成を一部断面して示す概略構成図である。本実施例は、ロールたわみ補正機構を用い熱によるクラウン量をキャンセルする製造方法である。
【００５３】
本実施例においては、主軸受部（転がり軸受）１４及の外側にたわみ補正機構を構成する補助転がり軸受１４´と軸受箱１３´を持ち、そこに、たわみ補正の荷重９１を与えることでロールのたわみ形状を瞬時に変更することが出来るたわみ補正機構を用い、ロールの熱変形で出来たクラウンを、材料加圧側がフラットになるよう矯正する。
【００５４】
なお、本実施例は、既述した第１〜第７実施例と組み合わせて使用しても良い。
【符号の説明】
【００５５】
１０…ロールプレス機、１１（１１ａ，１１ｂ）…加圧ロール、１３…軸受箱、１４…ロール軸受部（転がり軸受）、２４…熱媒体流路（軸受箱冷却構造）、３０…内挿管体、３１…ロール軸熱媒体流路（往路系流路）、３２ａ…ロール軸熱媒体流路（復路径流路）、４１…仕切部材、４２…ロール胴体内部の熱媒体流路、５０…熱媒体吹付装置、６０…熱媒体吹付装置、７１…フィン、８１…ヒートパイプ熱入力部、８２…ヒートパイプ熱出力部、９１…ロールたわみ補正機構。
【技術分野】
【０００１】
本発明はロールプレス機、特に連続シート状の二次電池用電極材の圧縮加工に使用して好適なロールプレス機に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウム電池などの二次電池用電極材は、心材となる金属箔などの集電体シートとその両面に形成した活物質層とからなり、厚さが一様であること及び活物質の密度を高めるために、高精度に圧縮加工が必要とされる。
【０００３】
連続シート状の二次電池用電極材の圧縮加工は、通常、ロールプレス機を用いて行われる（例えば特開２０００−１３３２５１号公報）。このような二次電池用電極材の連続圧縮加工（「ロールプレス」と称されることもある）は、常温状態またはロール加熱状態で行われている。常温状態での加工の場合は、熱間圧延のように連続圧縮加工で生じる圧延材からの熱の移動でロールが熱膨張して生じるサーマルクラウンとは無縁であり、圧延材で見られるようなサーマルクラウン対策のロール温度制御やロール冷却手段は不要と考えられていた。ちなみに、圧延材でのロール冷却手段としては、空冷や水冷によるものが広く知られている（例えば特開平７−３２０４１号公報、特開平８−２８３８６９号公報）。また、特開２００７−１３０６５７号公報では、鋼鈑をドライで圧延する鋼鈑の調質圧延機において、ワークロールのベアリング発熱が原因となるサーマルクラウンを、ワークロールの板道外の表面部分に向けてロール冷却用気体を吹き付ける技術が開示されている。
【０００４】
上記のように常温状態で使用される二次電池用電極材のロールプレス機では、圧延機のようなサーマルクラウン対策は不要と考えられていた。しかしながら、今日では、電極材料の生産性を向上させるために、ロールプレス機の高速化が望まれる。高速化を図ると、長時間の連続運転時にロール転がり軸受部の機械摩擦により発生した熱がロールに熱移動することにより、ロールが熱変形するサーマルクラウンが生じ、その改善策が必要になった。
【０００５】
転がり軸受の潤滑には一般的に、グリース潤滑方式と油循環潤滑方式がある。グリース潤滑方式は、封入もしくは定期的に追加入れ換えされたグリースで転がり軸受の潤滑を行う。一方、油循環潤滑は、常に循環した油にて転がり軸受けの潤滑を行う。油循環潤滑は、循環した油にて、転がり軸受部で発生した熱を奪う作用もあることから、転がり軸受部からの発熱を防ぐことが可能であると考えられる。しかしながら、二次電池用電極材の圧縮成形分野では、材料へ循環油のミスト等の付着を嫌うこと等からグリース潤滑が主流となっている。このグリース潤滑方式において、上記したロールの回転により生じるロール転がり軸受けの機械摩擦の熱対策を講じる必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１３３２５１号公報
【特許文献２】特開平７−３２０４１号公報
【特許文献３】特開平８−２８３８６９号公報
【特許文献４】特開２００７−１３０６５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、高速、長時間運転をしても軸受部の機械的摩擦熱により生じるロールの熱変形を防止して、加工精度の高い二次電池用電極材の連続圧縮加工を可能にするロールプレス機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明は、上記目的を達成するために、一対の加圧ロール間に連続シート状の二次電池用電極材を通して連続圧縮加工するロールプレス機において、次のような課題解決手段を提案する。
（１）一つは、前記加圧ロールの軸受を収納保持する軸受箱に熱媒体を流通させて前記ロール軸受の熱を奪う冷却構造を有することを特徴とする。
（２）一つは、前記加圧ロールのロール軸の内部にロール軸受の熱を奪う熱媒体を流通させる軸方向流路を設けたことを特徴とする。
（３）一つは、前記加圧ロールのロール軸の内部及び前記ロールの内部に、熱媒体を、外部から導いてロール軸の一部、ロール内部、及びロール軸の残りの部分のルート順に流通させた後に外部に流出させる流路が形成されていることを特徴とする。
（４）一つは、前記加圧ロールのロール軸における各被軸受部とロール胴体の各一端との間の軸部に冷却用の熱媒体を吹き付ける機構を設けたことを特徴とする。
（５）一つは、前記加圧ロールのロール軸における各被軸受部とロール胴体の各一端との間の軸部に放熱用の複数のフィンをロール軸周方向に設けたことを特徴とする。
（６）一つは、前記加圧ロールのロール軸は、その両被軸受部側が軸受部に生じる摩擦熱を吸熱する熱入力部でロール軸中間部側がロール胴体内部に放熱する熱出力部となるヒートパイプ構造を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ロール軸の軸受部からの発熱がロール胴体に至るまでに吸熱され或いはロール胴体全体に均一に熱拡散することによりロールの熱変形を抑制し、高精度な連続圧縮加工（ロールプレス）を連続的に行うことを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の適用対象となる常温タイプの二次電池用電極材のロールプレス機の概略構成を一部断面して示す正面図。
【図２】本発明の第１実施例に係るロールプレス機におけるサーマルクラウン防止手段の概略構成を一部断面して示す正面図。
【図３】本発明の第２実施例に係るロールプレス機におけるサーマルクラウン防止手段の概略構成を一部断面して示す正面図。
【図４】本発明の第３実施例に係るロールプレス機におけるサーマルクラウン防止手段の概略構成を一部断面して示す正面図。
【図５】本発明の第４実施例に係るロールプレス機におけるサーマルクラウン防止手段の概略構成を一部断面して示す正面図。
【図６】本発明の第５実施例に係るロールプレス機におけるサーマルクラウン防止手段の概略構成を一部断面して示す正面図。
【図７（ａ）】本発明の第６実施例に係るロールプレス機におけるサーマルクラウン防止手段の概略構成を一部断面して示す正面図及びそれに用いる放熱フィンの側面図。
【図７（ｂ）】上記第６実施例に用いる放熱フィンの他の変形例を示す側面図。
【図７（ｃ）】上記第６実施例に用いる放熱フィンのさらに他の変形例を示す側面図。
【図８】本発明の第７実施例に係るロールプレス機におけるサーマルクラウン防止手段の概略構成を断面して示す概略構成図。
【図９】本発明の第８実施例に係るロールプレス機におけるサーマルクラウン防止手段の概略構成を一部断面して示す概略構成図。
【図１０】二次電池用電極材のロールプレス機における加圧ロールに生じるサーマルクラウンのメカニズムを示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本発明の適用対象となる常温タイプの二次電池用電極材のロールプレス機の概略構成図である。
【００１２】
ロールプレス機１０は、上下に対向配置された一対の加圧ロール１１（上ロール１１ａ，下ロール１１ｂ）と、それらのロール軸１１ｃを支持する転がり軸受（ロール軸受部）１４と、その転がり軸受１４を保持する軸受箱１３と、軸受箱１３を保持するロールハウジングとなるフレーム１２とを備える。ロール軸両端に配置された軸受箱１３とそれに対応するフレーム１２の下部との間には、加圧ロール間の間隙調整と加圧調整を行うための例えば油圧シリンダーなどの加圧機構１５が設けられている。
【００１３】
転がり軸受の潤滑には、グリース潤滑方式が採用されている。加圧ロール１１は、その仕様については任意であり何ら限定するものではないが、例えば鋳鉄系ロールであり、３００〜８００ｍｍφ、ロール回転数が数十ｒｐｍオーダーであり、代表的な一例を挙げればロール直径５００ｍｍφでロール回転数３８ｒｐｍ、電極材の搬送速度が約６０ｍ／ｍｉｎ程度のものが例示される。
【００１４】
二次電池用電極材のロールプレス機に関して、高速化、長時間運転により生じるロール転がり軸受１４における発熱について述べると、その発熱温度は、5〜40℃程度上昇することもある。その熱が、ロール１１に伝達すると、図１０に示すようにロール胴部の内部温度分布に斑（温度分布不均一）が生じる。ロール内部温度分布に斑が生じると、ロール熱膨張の斑（サーマルクラウン）により、ロール精度が低下する。
【００１５】
二次電池用電極材の圧縮成形に用いられるロールは、円筒度、真円度、振れ精度が重要であり、それぞれ1〜4μm以下の精度が必要である。
【００１６】
また、高圧力での圧縮加工を行うことから、高剛性が必要であるため、ロールの構造は、溶接構造ロールではなく、中実ロールを採用することが多い。
【００１７】
上記のサーマルクラウン防止対策の実施例について、図２から図９を用いて以下に説明する。なお、図２から図９の実施例においては、上記した図１のロールプレス機における上下一対の加圧ロール１１のうち一方の加圧ロールについてサーマルクラウン防止の手段を例示しているが、他方の加圧ロールについても前記一方の加圧ロール同様のサーマルクラウン防止の手段が施されるものである。
【実施例１】
【００１８】
図２は本発明の第１実施例に係るサーマルクラウン防止手段を示す概略構成図を示すものである。本実施例では、軸受箱１３に冷却用となる熱媒体を流通させて、軸受箱を冷却することにより、転がり軸受１４の熱を奪う冷却構造を提案する。すなわち、軸受箱１３の内部には、流入口２２と流出口２３を有する流路１４を設け、流入口２２には、冷却用の熱媒体（例えば空気、水、熱媒油等）の送入チューブ２１ａが接続され、流出口２３には、熱媒体送出チューブ２１ｂが接続されている。
【００１９】
なお、図２においては、流入口２２、流出口２３、流路２４は、それぞれが複数配列（例えば２個）されているものを例示しているが、送入チューブ２１ａ及び送出チューブ２１ｂは、それぞれが上記複数配列流通系に共有のものを透視的に例示している。なお、流入口２２、流出口２３、流路２４は、それぞれが単数のものであってもよい。
【００２０】
熱媒体として空気を使用する場合には、送入チューブ２１ａ或いは送出チューブ２１ｂのいずれか一方に、軸受箱内部流路２４に空気を流通させるためのブロワ（図示省略）を設ければよい。
【００２１】
また、熱媒体として、水、熱媒油などの液体を使用する場合には、送入チューブ２１ａと送出チューブ２１ｂを循環系流路の要素として、両者間を、外部の放熱機構（図示省略）を介して連結する。すなわち、外部放熱機構−送入チューブ２１ａ−軸受箱内部流路２４−送出チューブ２１ｂを介して熱媒体の循環流路を形成することにより、軸受箱１３にて転がり軸受１４の熱を奪った熱媒体は、外部放熱機構（例えば、熱交換器やラジエータ）で熱を放散して、繰り返し軸受箱１３に送入される。
【００２２】
本実施例によれば、軸受箱を介して転がり軸受から発生する熱を奪うことにより、転がり軸受からロールへ伝導される熱量を減らし、ロールの熱変形を減らす。これにより、高精度な二次電池用電極材の圧縮加工を、ロールプレス機の高速回転、長時間運転下の下でも可能になる。
【実施例２】
【００２３】
図３は本発明の第２実施例に係るサーマルクラウン防止手段を示す概略構成図を示すものである。本実施例では、ロール軸１１ｃの内部にロール軸受（転がり軸受１４）の熱を奪う熱媒体を流通させる軸方向流路３１及び３２ａを設けた。かような軸方向流路は、次のようにして形成される。
【００２４】
ロール軸１１ｃは、ロール（ロール胴体）１１と一体成形されているが、本実施例のロール軸１１ｃは、元々軸方向に貫通した中空部３２を有するようにしてある。ロール軸１１ｃの一端からその中空部３２に、直線状の管体３０が内挿される。内挿管体３０は、ロール軸１１ｃの一端にシール部材（図示省略）を介して連結された円筒状管継手３３により片持ち支持されている。円筒状管継手３３は、ロール軸１１ｃに対して相対的に回転自在となるように、その一端３３ａがロール軸１１ｃに接続されており、他端３３ｂは、閉ざされている。
【００２５】
内挿管体３０の外径は、ロール軸中空内部３２の内径より小さく、また内挿管体３０の長さは２つの転がり軸受１４、１４間にまたがる長さを有し且つロール軸１１ｃの軸方向の全長よりも短くしてある。ロール軸１１ｃの円筒状管継手３３と反対側の軸方向一端は、該一端に固着した封止栓１１ｄにより閉ざされている。このようなロール軸内部構造によって、ロール軸１１ｃには、矢印に示すように管体３０の内部により熱媒体の往路系流路３１が形成される。また、管体３０の外周とロール軸１１ｃの内周３２との間に熱媒体の復路系流路３２ａが形成される。
【００２６】
一方、円筒状管継手３３の内部は次のような二重構造になっている。すなわち、内部には、熱媒体の外部送入チューブ（往路系チューブ）３４とロール軸内部の管体３０との間を連通する内挿継手部３３´が設けられている。内挿継手部３３´は、その一端が管体３０に対して相対的に回転自在に接続される。内挿継手部３３´の他端が、送入チューブ３４に接続される。円筒状管継手３３や内挿継手部３３´は、公知のワンタッチ式の流体カプラーなどの継ぎ手方式を採用することができる。
【００２７】
円筒状管継手３３の内部は、内挿継手部３３´を除く中空部３３ｃが熱媒体の流出側通路の一部となって外部送出チューブ（復路系チューブ）３５と接続されている。送入チューブ３４と送出チューブ３５を循環系流通路の要素として、両者間を、循環ポンプ（図示せず）内蔵の外部放熱機構（例えば、熱交換器やラジエータ）３６を介して連結する。このようにして、循環ポンプ付き外部放熱機構３６−送入チューブ３４−内挿継手部３３´−ロール軸内部往路系流路３１−ロール軸内部復路系流路３２ａ−円筒状継手中空部３３ｃ−送出チューブ３５の熱媒体の循環流路が形成されている。
【００２８】
上記循環流路に流れる熱媒体は、例えば水や熱媒油である。
【００２９】
本実施例によれば、熱媒体がロール軸内部に流れることによって転がり軸受１４の熱が奪われ、熱を奪った熱媒体は、外部放熱機構３６で熱を放散して繰り返しロール軸内部に送入される。このようにして、転がり軸受１４にて発生し、ロール軸部１１ｃに伝達された熱を熱媒体(油または水)にて吸熱し、転がり軸受部１４からの熱を奪い、ロールの熱変形を防止する。
【００３０】
なお、上記ロール軸内部流路に、循環系流通路に代わって常に新鮮熱媒体油または新鮮水をロール内に入れ、軸受部で発生した熱を奪い、外部に放出することで、軸受部からの熱を奪い、ロールの熱変形を防止することも可能である。本実施例では、ロールの熱変形防止効果に加えて、ロールへの循環路加工が単純で加工しやすいという利点がある。
【実施例３】
【００３１】
図４は本発明の第３実施例に係るサーマルクラウン防止手段を示す概略構成図を示すものである。本実施例では、ロール軸１１ｃの内部及びロール（ロール胴体）１１の内部に、熱媒体となる熱媒液（水や油）を、外部から導いてロール軸１１ｃの一部３２ａ´、ロール１１の内部、ロール軸１１ｃの残りの部分３２ａ”のルート順に流通させた後に外部に出し、外部で熱媒液の熱を放熱した後に再度外部から導く循環流路を形成する。
【００３２】
本実施例では、ロール軸１１ｃの一部３２ａ、ロール１１の内部、ロール軸１１ｃの残りの部分３２ａ”のルート順に熱媒液を流通させる流路を構成する場合において、前記した第２の実施例同様の中空のロール軸１１ｃ、内挿管体３０、円筒状管継手３３（内挿継手部３３´を含む）、送入チューブ３４、送出チューブ３５を利用するが、さらに次のような要素を加えることにより、上記ルート順の流路を構成する。
【００３３】
すなわち、内挿管体３０の外周とロール軸１１ｃの内周との間でそれらの軸方向の中間部に環状の仕切部材４１を設ける。仕切り部材４１はシール機能を有する。このような仕切り部材４１が介在することで、ロール軸１１ｃの復路系流路３２ａが３２ａ´と３２ａ”に分けられる。またロール胴体内部のルートとなる流路４２は、できるだけロール胴体内部全体にわたって流路が形成される構造で、その流入口４２ａがロール軸の一部３２ａ´に通じ、その流出口４２ｂがロール軸の残りの部分３２ａ´に通じる流路構造を有している。すなわち、ロール胴体内流路４２は、ロール軸内流路部３２ａ´、３２ａ”間の流路となるよう構成される。図３の循環ポンプ（図示せず）内蔵の外部放熱機構３６に代わって、送入チューブ３４と送出チューブ３５とを循環ポンプ４０を介して接続する。
【００３４】
本実施例によれば、循環ポンプ４０−送入チューブ３４−円筒状継手３３の内挿継手部３３´−ロール軸内部往路系流路３１−ロール軸内部復路系流路３２ａ´−ロール胴体内部流通路４２−ロール軸内部復路系流路３２ａ”−円筒状継手３３の中空内部３３ｃ−送出チューブ３５の熱媒体の循環流路が形成されている。
【００３５】
このような循環流路構成によれば、ロール軸の転がり軸受にて発生し、ロール軸部に伝達した熱を熱媒液(油または水)にて吸熱すると同時に、熱媒液にて、ロール全体にその熱を拡散させる。このことにより、ロール全体の温度斑を無くす。ロールの温度斑がなくなることにより、ロールの精度悪化を防止する。
【００３６】
また、本実施例によれば、ロールの軸部からの熱を吸熱した熱媒液を外部で冷却する機構が不要となる（循環ポンプ４０だけで足りる）。
【００３７】
ロール胴体内部は、複雑な流路の加工が必要となるが、これはロール胴体外部からドリル加工により流路方向に穴をあけた後、その開口を防ぐことに実現可能になる。
【実施例４】
【００３８】
図５は本発明の第４実施例に係るサーマルクラウン防止手段を示す概略構成図を示すものである。本実施例では、加圧ロール１１のロール軸１１ｃにおける各被軸受部１１ｃ´とロール胴体１１の各一端との間の軸部に冷却用の流体を吹き付ける機構５０を設けた。
【００３９】
本実施例では、例えば、外部から上記軸部の表面に空気を吹き付けて冷却を行い、軸受１４からの発熱を放熱させるようにし、それによってロールの熱変形を防止している。
【００４０】
なお、空気に代って例えばエタノールような気化溶液をロール軸に吹き付けたり、滴下しても気化潜熱により上記同様の効果を得ることができる。気化した溶媒が材料や人体（作業員）に影響を与えないよう、吸引回収する手段を設置することもある。
【実施例５】
【００４１】
図６は本発明の第５実施例に係るサーマルクラウン防止手段を示す概略構成図を示すものである。本実施例はロール軸の被軸受部１１ｃ´とロール胴体１１の各一端間に吹き付ける熱媒体として第４実施例の空気や気化溶液に代って油や水等の不揮発の溶液（熱媒液）を使用した例である。本実施例では、冷却用の熱媒液を吹き付ける機構６０と、吹付け後の熱媒液の滴下位置に熱媒液を回収する槽６１を設け、回収された熱媒液を、冷却後再度吹き付け機構６０に戻して使用できる構成とした。なお、熱媒液は、吹き付けに代ってロール軸にロール軸上方から滴下することも考えられる。また、熱媒液は再冷却を行わず、新規のもののみを使用することも考えられる。
【実施例６】
【００４２】
図７（ａ）は、本発明の第６実施例に係る二次電池用電極材のロールプレス機におけるサーマルクラウン防止手段の概略構成を一部断面して示す正面図及びそれに用いる放熱フィンの側面図である。本実施例では、加圧ロール１１のロール軸１１ｃにおける各被軸受部１１ｃ´とロール胴体１１の少なくとも一端との間の軸部に、放熱用の複数のフィン７１をロール軸の周方向に設けた。ロール軸部に、かような放熱フィン（冷却フィン）７１を設けることにより、転がり軸受１４から発生、ロール軸部に伝達された熱を、フィン７１より放熱し、ロールの熱変形を防止することができる。また、フィン７１は、ロール１１と共に回転するので、軸部近傍の雰囲気に流れを作り、効率よく放熱を行う。
【００４３】
フィン７１は、ロール軸に密着状態で取り付けられる環状の伝熱部材７２の外周に設けられる。伝熱部材７２及びフィン７１は、熱伝導率の高い材質（例えば、アルミニウム、銅等）が望ましい。
【００４４】
環状の伝熱部材７２は、半割りの２つの環状体要素で一部に合わせ部７２ａを設けて、ネジ７３などで結合すればロール軸への着脱が容易である。
【００４５】
フィン支持の環状伝熱材７２の内周面とロール軸１１ｃの外周面との間には、確実に熱伝達を行うため、隙間を無くすことが望ましい。そのためには、伝導の良い材料をそれらの間にパッキングとして介在することが望ましい。安価で簡易なものとして、アルミ箔を積層し、伝熱部材７２とロール軸１１ｃの間に挟むことも良い。
【００４６】
本実施例によれば、電極材料が嫌うコンタミを発生させる要因の無い手段であり、かつ、容易で安価に行える手段である。また雰囲気温度をほぼ一定に保ち生産が行われている本設備に好適な手段である。
【００４７】
図７（ｂ）は上記第６実施例に用いる放熱フィンの他の変形例を示す側面図である。本変形例では、フィン７１´は、ロールの回転方向（矢印方向）に対して反回転方向側に鋭角となる傾斜をもつようにして環状の伝熱部材７０に一体に形成されている。符号の７２ａ´は、図７（ａ）の７２ａ同様の伝熱部材合わせ部である。本変形例によれば、外側に向けて強制的に風を流すことが可能になる。
【００４８】
図７（ｃ）は上記第６実施例に用いる放熱フィンのさらなる他の変形例を示す側面図である。本変形例では、フィン７１”は、ロール回転方向に向いた面７１ａ”が軸受箱側（ロール胴部と反対側）に傾斜を持つことを特徴とする。符号の７２”及び７２ａ"は、図７（ａ）の符号７２、７２ａに対応する要素である。
【００４９】
本変形例によれば、ロールの回転時にフィンから軸受箱側（熱の発生源側）に風が流れる。この風の流れは、新鮮空気が、反発熱側のロール胴部端面の外周部側から軸部側に流れる。この流れ方向は、熱伝導の方向と逆方向となり、効率よく放熱することが可能となる。
【実施例７】
【００５０】
図８は、本発明の第７実施例に係るロールプレス機におけるサーマルクラウン防止手段の概略構成を断面して示す概略構成図である。
【００５１】
本実施例では、加圧ロール１１のロール軸１１ｃをヒートパイプ化している。すなわち、中空のロール軸内部に、熱媒流路を設け、その流路をヒートパイプ化し、軸部の発熱をロール全体に拡散し、ロール温度の斑を無くすことで、軸部からの発熱によるサーマルクラウンを防止する。具体的には、加圧ロール１１の中空ロール軸１１ｃは、その両被軸受部側が軸受部１４に生じる摩擦熱を吸熱する熱入力部８１でロール軸中間部側がロール胴体１１内部に放熱する熱出力部８２となるヒートパイプ構造を有する。ロール胴体１１の内部にもヒートパイプの熱媒の流路８３が形成されている。ロール軸内部に封入された熱媒（揮発性の作動液）は、熱入力部８１（ロール胴部の流路８３を含む）で軸受部からの熱を吸熱して蒸発し（潜熱の吸収）、蒸発した作動液は熱出力部８２で凝縮し（潜熱の放出）、この熱移動のサイクルを繰り返すことによりロール胴体に熱が均一に拡散する。
【実施例８】
【００５２】
図９は、第８実施例に係るロールプレス機におけるサーマルクラウン防止手段の概略構成を一部断面して示す概略構成図である。本実施例は、ロールたわみ補正機構を用い熱によるクラウン量をキャンセルする製造方法である。
【００５３】
本実施例においては、主軸受部（転がり軸受）１４及の外側にたわみ補正機構を構成する補助転がり軸受１４´と軸受箱１３´を持ち、そこに、たわみ補正の荷重９１を与えることでロールのたわみ形状を瞬時に変更することが出来るたわみ補正機構を用い、ロールの熱変形で出来たクラウンを、材料加圧側がフラットになるよう矯正する。
【００５４】
なお、本実施例は、既述した第１〜第７実施例と組み合わせて使用しても良い。
【符号の説明】
【００５５】
１０…ロールプレス機、１１（１１ａ，１１ｂ）…加圧ロール、１３…軸受箱、１４…ロール軸受部（転がり軸受）、２４…熱媒体流路（軸受箱冷却構造）、３０…内挿管体、３１…ロール軸熱媒体流路（往路系流路）、３２ａ…ロール軸熱媒体流路（復路径流路）、４１…仕切部材、４２…ロール胴体内部の熱媒体流路、５０…熱媒体吹付装置、６０…熱媒体吹付装置、７１…フィン、８１…ヒートパイプ熱入力部、８２…ヒートパイプ熱出力部、９１…ロールたわみ補正機構。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の加圧ロール間に連続シート状の二次電池用電極材を通して連続圧縮加工するロールプレス機において、
前記加圧ロールの軸受を収納保持する軸受箱に熱媒体を流通させて前記ロール軸受の熱を奪う冷却構造を有することを特徴とする二次電池用電極材のロールプレス機。
【請求項２】
前記冷却構造は、軸受箱に設けられた熱媒体流路と、前記流路の流入口に接続される熱媒体送入チューブと、前記流路の流出口に接続される熱媒体送出チューブとを備え、前記送入チューブ及び送出チューブを介して外部からの熱媒体を軸受箱内部の前記流路に流通させる請求項１記載の二次電池用電極材のロールプレス機。
【請求項３】
一対の加圧ロール間に連続シート状の二次電池用電極材を通して連続圧縮加工するロールプレス機において、
前記加圧ロールのロール軸の内部にロール軸受の熱を奪う熱媒体を流通させる軸方向流路を設けたことを特徴とする二次電池用電極材のロールプレス機。
【請求項４】
前記ロール軸は中空状のロール軸であり、その内部に前記ロール軸の内径よりも径の小さい外径を有し且つ前記ロール軸の軸受部間にまたがる長さで該ロール軸よりも短くした管体が内挿され、この内挿管体の内部が熱媒体を流通させる前記軸方向流路の往路系流路を形成し、この内挿管体の外周と前記ロール軸の内周との間が前記軸方向流路の復路系流路を形成し、前記ロール軸の一端に該ロール軸と相対的に回転自在な円筒状管継手が接続され、この管継手を介してロール軸内部の前記往路系流路が外部の熱媒体送入チューブと接続され且つ前記復路系流路が外部の熱媒体送出チューブと接続されている請求項３記載のロールプレス機。
【請求項５】
一対の加圧ロール間に連続シート状の二次電池用電極材を通して連続圧縮加工するロールプレス機において、
前記加圧ロールのロール軸の内部及び前記ロールの内部に、熱媒体を、外部から導いてロール軸の一部、ロール内部、及びロール軸の残りの部分のルート順に流通させた後に外部に流出させる流路が形成されていることを特徴とする二次電池用電極材のロールプレス機。
【請求項６】
前記ロール軸の一部、前記ロール内部、前記ロール軸の残りの部分のルート順に熱媒体を流通させる流路構成において、
前記ロール軸の一部及び前記ロール軸の残りの部分のルートとなる流路は、中空状のロール軸の内部に前記ロール軸の内径よりも径の小さい外径を有し且つ前記ロール軸の軸受部間にまたがる長さで該ロール軸よりも短くした管体が内挿され、前記内挿管体の外周と前記ロール軸の内周との間でそれらの軸方向の中間部に仕切部材を介在させることで形成され、
前記ロール内部のルートとなる流路は、前記ロール内部に前記ロール軸の一部及び前記ロール軸の残りの部分のルートとなる流路にそれぞれ連通する流路構造を有している請求項５記載のロールプレス機。
【請求項７】
前記ロール軸の一端に該ロール軸と相対的に回転自在な円筒状管継手が接続され、この管継手を介してロール軸内部の前記内挿管体の入口側が外部の熱媒体送入チューブと接続され且つ前記ロール軸の残りの部分のルートとなる流路の出口側に前記円筒状管継手を介して外部の熱媒体送出チューブと接続されている請求項６記載のロールプレス機。
【請求項８】
一対の加圧ロール間に連続シート状の二次電池用電極材を通して連続圧縮加工するロールプレス機において、
前記加圧ロールのロール軸における各被軸受部とロール胴体の各一端との間の軸部に冷却用の熱媒体を吹き付ける機構を設けたことを特徴とする二次電池用電極材のロールプレス機。
【請求項９】
一対の加圧ロール間に連続シート状の二次電池用電極材を通して連続圧縮加工するロールプレス機において、
前記加圧ロールのロール軸における各被軸受部とロール胴体の各一端との間の軸部に放熱用の複数のフィンをロール軸周方向に設けたことを特徴とする二次電池用電極材のロールプレス機。
【請求項１０】
一対の加圧ロール間に連続シート状の二次電池用電極材を通して連続圧縮加工するロールプレス機において、
前記加圧ロールのロール軸は、その両被軸受部側が軸受部に生じる摩擦熱を吸熱する熱入力部でロール軸中間部側がロール胴体内部に放熱する熱出力部となるヒートパイプ構造を有することを特徴とする二次電池用電極材のロールプレス機。
【請求項１】
一対の加圧ロール間に連続シート状の二次電池用電極材を通して連続圧縮加工するロールプレス機において、
前記加圧ロールの軸受を収納保持する軸受箱に熱媒体を流通させて前記ロール軸受の熱を奪う冷却構造を有することを特徴とする二次電池用電極材のロールプレス機。
【請求項２】
前記冷却構造は、軸受箱に設けられた熱媒体流路と、前記流路の流入口に接続される熱媒体送入チューブと、前記流路の流出口に接続される熱媒体送出チューブとを備え、前記送入チューブ及び送出チューブを介して外部からの熱媒体を軸受箱内部の前記流路に流通させる請求項１記載の二次電池用電極材のロールプレス機。
【請求項３】
一対の加圧ロール間に連続シート状の二次電池用電極材を通して連続圧縮加工するロールプレス機において、
前記加圧ロールのロール軸の内部にロール軸受の熱を奪う熱媒体を流通させる軸方向流路を設けたことを特徴とする二次電池用電極材のロールプレス機。
【請求項４】
前記ロール軸は中空状のロール軸であり、その内部に前記ロール軸の内径よりも径の小さい外径を有し且つ前記ロール軸の軸受部間にまたがる長さで該ロール軸よりも短くした管体が内挿され、この内挿管体の内部が熱媒体を流通させる前記軸方向流路の往路系流路を形成し、この内挿管体の外周と前記ロール軸の内周との間が前記軸方向流路の復路系流路を形成し、前記ロール軸の一端に該ロール軸と相対的に回転自在な円筒状管継手が接続され、この管継手を介してロール軸内部の前記往路系流路が外部の熱媒体送入チューブと接続され且つ前記復路系流路が外部の熱媒体送出チューブと接続されている請求項３記載のロールプレス機。
【請求項５】
一対の加圧ロール間に連続シート状の二次電池用電極材を通して連続圧縮加工するロールプレス機において、
前記加圧ロールのロール軸の内部及び前記ロールの内部に、熱媒体を、外部から導いてロール軸の一部、ロール内部、及びロール軸の残りの部分のルート順に流通させた後に外部に流出させる流路が形成されていることを特徴とする二次電池用電極材のロールプレス機。
【請求項６】
前記ロール軸の一部、前記ロール内部、前記ロール軸の残りの部分のルート順に熱媒体を流通させる流路構成において、
前記ロール軸の一部及び前記ロール軸の残りの部分のルートとなる流路は、中空状のロール軸の内部に前記ロール軸の内径よりも径の小さい外径を有し且つ前記ロール軸の軸受部間にまたがる長さで該ロール軸よりも短くした管体が内挿され、前記内挿管体の外周と前記ロール軸の内周との間でそれらの軸方向の中間部に仕切部材を介在させることで形成され、
前記ロール内部のルートとなる流路は、前記ロール内部に前記ロール軸の一部及び前記ロール軸の残りの部分のルートとなる流路にそれぞれ連通する流路構造を有している請求項５記載のロールプレス機。
【請求項７】
前記ロール軸の一端に該ロール軸と相対的に回転自在な円筒状管継手が接続され、この管継手を介してロール軸内部の前記内挿管体の入口側が外部の熱媒体送入チューブと接続され且つ前記ロール軸の残りの部分のルートとなる流路の出口側に前記円筒状管継手を介して外部の熱媒体送出チューブと接続されている請求項６記載のロールプレス機。
【請求項８】
一対の加圧ロール間に連続シート状の二次電池用電極材を通して連続圧縮加工するロールプレス機において、
前記加圧ロールのロール軸における各被軸受部とロール胴体の各一端との間の軸部に冷却用の熱媒体を吹き付ける機構を設けたことを特徴とする二次電池用電極材のロールプレス機。
【請求項９】
一対の加圧ロール間に連続シート状の二次電池用電極材を通して連続圧縮加工するロールプレス機において、
前記加圧ロールのロール軸における各被軸受部とロール胴体の各一端との間の軸部に放熱用の複数のフィンをロール軸周方向に設けたことを特徴とする二次電池用電極材のロールプレス機。
【請求項１０】
一対の加圧ロール間に連続シート状の二次電池用電極材を通して連続圧縮加工するロールプレス機において、
前記加圧ロールのロール軸は、その両被軸受部側が軸受部に生じる摩擦熱を吸熱する熱入力部でロール軸中間部側がロール胴体内部に放熱する熱出力部となるヒートパイプ構造を有することを特徴とする二次電池用電極材のロールプレス機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７（ａ）】
【図７（ｂ）】
【図７（ｃ）】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７（ａ）】
【図７（ｂ）】
【図７（ｃ）】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−１８１３４８（Ｐ２０１１−１８１３４８Ａ）
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４４６５１（Ｐ２０１０−４４６５１）
【出願日】平成２２年３月１日（２０１０．３．１）
【出願人】（０００２３３０４４）株式会社日立エンジニアリング・アンド・サービス (276)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１日（２０１０．３．１）
【出願人】（０００２３３０４４）株式会社日立エンジニアリング・アンド・サービス (276)
【Ｆターム（参考）】
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