粉体散布装置、積層自動化システムおよびセラミックシート製造方法
【課題】網部材の目詰まりを確実に防ぐことができる粉体散布装置を提供する。
【解決手段】粉体散布装置１５は、所定形状のセラミックグリーンシートを搬送する搬送装置の上方に配置され、セラミックグリーンシートの表面に焼成時のスペーサシートとの接合を抑制する粉体を散布する。粉体散布装置１５は、底部開口２ｂに網部材４が取り付けられたホッパー２と、ホッパー２を振動させる振動機３と、ホッパー２内に網部材４と接するように配設された回転体５と、回転体５を網部材４に擦らせながら回転させる駆動手段６とを備えている。回転体５は、例えばブラシローラである。
【解決手段】粉体散布装置１５は、所定形状のセラミックグリーンシートを搬送する搬送装置の上方に配置され、セラミックグリーンシートの表面に焼成時のスペーサシートとの接合を抑制する粉体を散布する。粉体散布装置１５は、底部開口２ｂに網部材４が取り付けられたホッパー２と、ホッパー２を振動させる振動機３と、ホッパー２内に網部材４と接するように配設された回転体５と、回転体５を網部材４に擦らせながら回転させる駆動手段６とを備えている。回転体５は、例えばブラシローラである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックシートを製造する際に用いられる粉体散布装置およびこの粉体散布装置を用いた積層自動化システムに関する。また、本発明は、セラミックシートを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
セラミックシートを製造する方法としては、セラミックグリーンシートと多孔質のスペーサシートとを交互に重ねて積層体を形成し、この積層体を焼成炉内に入れることによって多数のセラミックグリーンシートを一度に焼成する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。セラミックグリーンシートは、焼成によって有機成分を焼失してセラミックシートとなる。スペーサシートは、焼成時に、セラミックグリーンシート同士が接合することを防止するとともに、セラミックグリーンシートの表面からガスが均一に放出されることを可能にする役割を果たす。
【０００３】
また、特許文献１に開示された製造方法によれば、セラミックグリーンシートおよびスペーサシートの表面に焼成時のそれらの接合を抑制する粉体が散布される。具体的には、セラミックグリーンシートおよびスペーサシートを搬送するベルトコンベアの上方に、上記の粉体が投入されたホッパーを振動させる粉体散布装置が配置される。
【０００４】
上記のホッパーには、底部開口に網部材が取り付けられる。特許文献１には、網部材の目詰まりを防止するために、ホッパー内に直径２〜２０ｍｍの球体を投入することが好ましいと記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２１５１０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載されているようにホッパー内に球体を投入したとしても、網部材の目詰まりを確実に防ぐことはできない。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑み、網部材の目詰まりを確実に防ぐことができる粉体散布装置およびこの粉体散布装置を用いた積層自動化システムを提供することを目的とする。また、本発明は、前記の粉体散布装置を用いたセラミックシート製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明は、スペーサシートに積層された状態で焼成される所定形状のセラミックグリーンシートを搬送する搬送装置の上方に配置され、前記セラミックグリーンシートの表面に焼成時の前記スペーサシートとの接合を抑制する粉体を散布する粉体散布装置であって、底部開口に網部材が取り付けられ、前記粉体が投入されるホッパーと、前記ホッパーを振動させる振動機と、前記ホッパー内に前記網部材と接するように配設された回転体と、前記回転体を前記網部材に擦らせながら回転させる駆動手段と、を備える、粉体散布装置を提供する。
【０００９】
また、本発明は、所定形状のセラミックグリーンシートおよびスペーサシートを進行方向に交互に並んだ状態で搬送する搬送装置と、前記搬送装置の上方に配置され、移動中の前記セラミックグリーンシートおよび前記スペーサシートの表面に粉体を散布する上記の粉体散布装置と、前記粉体を担持する前記セラミックグリーンシートと前記スペーサシートを交互に積み重ねて積層体を形成する積層装置と、を備える、積層自動化システムを提供する。
【００１０】
さらに、本発明は、セラミックシートを製造する方法であって、所定形状のセラミックグリーンシートおよびスペーサシートを搬送しながらそれらの表面に粉体を散布する散布工程と、前記粉体を担持する前記セラミックグリーンシートと前記スペーサシートを交互に積み重ねて積層体を形成する積層工程と、前記積層体を焼成する焼成工程と、を含み、前記散布工程において、上記の粉体散布装置を使用する、セラミックシート製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の粉体散布装置および積層自動化システムによれば、回転体が網部材に擦れながら回転するので、網部材の目詰まりを確実に防ぐことができる。
【００１２】
また、本発明のセラミックシート製造方法では、上記の粉体散布装置を用いているので、交互に積み重ねられる所定形状のセラミックグリーンシートおよびスペーサシートの表面に、全面に亘って均一な量の粉体を散布することができる。これにより、反りやうねりが格段に小さなセラミックシートを得ることができる。特に、本発明のセラミックシート製造方法を燃料電池に適用して得られた燃料電池用セラミックシートを用いたセル（セラミックシートに電極が付いたもの）は、セパレータ（インターコネクタ）とスタック化される際に割れ難く、燃料電池の安定的な使用に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る積層自動化システムの概略構成図
【図２】（ａ）は図１中の粉体散布装置の平面図、（ｂ）は同粉体散布装置の断面側面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明は本発明の一例に関するものであり、本発明はこれらによって限定されるものではない。
【００１５】
＜積層自動化システム＞
図１に、本発明の一実施形態に係る積層自動化システム１を示す。この積層自動化システム１は、セラミックシートの製造に用いられるものであり、帯状のセラミックグリーンテープ（図示せず）から所定形状のセラミックグリーンシート８とスペーサシート９の積層体１０を自動的に作製する。
【００１６】
具体的に、積層自動化システム１は、ラインの上流側から順に、プレス１１、第１供給装置１２、搬送装置１４、第２供給装置１３、粉体散布装置１５、および積層装置１６を備えている。
【００１７】
プレス１１は、帯状のセラミックグリーンテープから所定形状のセラミックグリーンシート８を打ち抜く。打ち抜かれるセラミックグリーンシート８の形状は、特に限定されるものではなく、円形、楕円形、矩形、角が丸められた矩形などの何れであってもよい。
【００１８】
セラミックグリーンテープは、セラミック粒子に分散媒およびバインダー、必要に応じて分散剤や可塑剤などを混合して原料スラリーまたは原料混練物を調整し、この原料スラリーまたは原料混練物をドクターブレード法や押出成形法などの通常の方法によってシート状に成形することにより得ることができる。
【００１９】
セラミック粒子の材料は、特に制限されるものではないが、例えば、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化クロム等の金属酸化物；コージェライト、βスポンジューメン、チタン酸アルミニウム、チタン酸バリウム、ムライト、スピネル等の複合酸化物；炭化珪素等の金属炭化物；窒化アルミニウム、窒化ホウ素等の金属窒化物；酸化ニッケル、酸化鉄等の遷移金属酸化物；ランタンマンガネート、ランタンコバルタイト、ランタンクロマイト等のペロブスカイト構造酸化物を挙げることができ、これらから１種を選択するか、２種以上を混合して用いることができる。
【００２０】
特に、燃料電池の電解質膜として利用されるセラミックシートを製造する場合は、セラミック粒子の材料として、酸化イットリウム、酸化スカンジウム、酸化セリウム、酸化イッテリビウム等で安定化されたジルコニア；イットリア、サマリア、ガドリア等がドープされたセリア；ランタンガレート、およびランタンガレートのランタンまたはガリウムの一部が、ストロチウム、カルシウム、バリウム、マグネシウム、アルミニウム、インジウム、コバルト、鉄、ニッケル、銅などで置換されたランタンガレート型ペロブスカイト構造酸化物などを使用することができる。
【００２１】
また、燃料電池のセパレータとして利用されるセラミックシートを製造する場合は、導電性の材料が好適である。例えば、ランタンクロマイトや、ランタンクロマイトのランタンまたはクロムの一部が、ストロンチウム、カルシウム、ニッケル、コバルト、アルミニウム、マグネシウム、チタンなどで置換されたランタンクロマイトペロブスカイト構造酸化物を使用することができる。
【００２２】
また、電子部品用等のセラミック基板として利用されるセラミックシートを製造する場合は、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化セリウム等の金属酸化物；コージェライト、βスポンジューメン、チタン酸アルミニウム、チタン酸バリウム、ムライト、スピネル等の複合酸化物；炭化珪素等の金属炭化物；窒化アルミニウム、窒化ホウ素等の金属窒化物導電性の材料などを１種または１種以上使用することができる。
【００２３】
第１供給装置１２は、打ち抜かれたセラミックグリーンシート８を所定のインターバルで搬送装置１４に供給する。搬送装置１４は、セラミックグリーンシート８を第１供給装置１２から積層装置１６まで搬送する。
【００２４】
第１供給装置１２および搬送装置１４は、例えば、ベルトコンベアやローラコンベアである。搬送装置１４がセラミックグリーンシート８を搬送する速度は、例えば２〜１０ｍ／分である。
【００２５】
第２供給装置１３は、スペーサシート９を搬送装置１４上に並ぶセラミックグリーンシート８の間に配置されるように搬送装置１４に供給する。すなわち、セラミックグリーンシート８およびスペーサシート９は、搬送装置１４によって進行方向に交互に並んだ状態で搬送される。
【００２６】
第２供給装置１３は、例えば、図１の紙面と直交する方向に移動可能な昇降式の真空吸着装置であり、搬送装置１４の脇に設置されたスペーサシート保管部（図示せず）でスペーサシート９をピックアップし、搬送装置１４上まで移動させて解放する。
【００２７】
スペーサシート９は、多孔質であり、例えば、アルミナ、ジルコニア、ムライトから選ばれる少なくとも１種からなる。スペーサシート９の気孔率は、例えば、３０〜６０％である。スペーサシート９の表面の静止摩擦係数は、１．５以下が好ましく、１．２以下がより好ましい。焼成時にはセラミックグリーンシート８が収縮するため、スペーサシート９の表面の静止摩擦係数が小さければ、セラミックグリーンシート８の収縮が良好に行われるからである。
【００２８】
粉体散布装置１５は、搬送装置１４の上方に配置されており、セラミックグリーンシート８およびスペーサシート９の表面に粉体７を散布する。
【００２９】
粉体７は、焼成時にセラミックグリーンシート８がスペーサシート９と接合することを抑制するためのものである。粉体７としては、平均粒子径が０．０１μｍ以上、１００μｍ以下の範囲のものが好ましい。ここで、「平均粒子径」とは、粒度分布から求められるメジアン径、すなわち５０体積％（Ｄ50）をいう。より好ましい粉体７の平均粒子径は、０．１μｍ以上、５０μｍ以下であり、さらに好ましい粉体７の平均粒子径は、１μｍ以上、４０μｍ以下である。
【００３０】
粉体７は、有機質および無機質の何れであっても構わない。ただし、粉体７としては、解重合性の高分子樹脂からなる有機質粉体を用いることが好ましい。無機質粉体は、焼成後もセラミックシートやスペーサシート９の表面に残存するばかりでなく、その種類によってはスペーサシート９の表面に融着する可能性がある。しかし、有機質粉体であれば、焼成により焼失してしまうため、後処理による除去作業などが不要である。ただし、有機質粉体と共に少量の無機質粉体を併用し、セラミック粒子の焼結の末期まで少量の粉体を残存させることも有効である。無機質粉体を使用する場合でも、有機質粉体の使用量を５０質量％以上とすることが好ましく、より好ましい有機質粉体の使用量は６０質量％以上であり、さらに好ましい有機質粉体の使用量は８０質量％以上である。
【００３１】
有機質粉体としては、上記のように焼成条件下で焼失するものであればその種類は問わず、例えば、コーンスターチ、甘藷でんぷん、馬鈴薯でんぷんなどの天然有機質粉体や、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、エチレンアクリル酸共重合樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ベンゾグアナミン・ホルムアルデヒド縮合樹脂、ベンゾグアナミン・メラミン・ホルムアルデヒド縮合樹脂、メラミンシアヌレート樹脂などの有機樹脂粉体等を使用できる。これらの有機質粉体は、単独で使用してもよいし、必要により２種以上を併用してもよい。
【００３２】
無機質粉体の種類も特に限定されないが、好ましいのは天然もしくは合成の各種酸化物や非酸化物である。例えば、シリカ、アルミナ、ジルコニア、チタニア、ムライトや、窒化ホウ素、窒化珪素、窒化アルミニウム、炭化珪素、カーボンなどを使用できる。これらの無機質粉体も、単独で使用してもよいし、必要により２種以上を併用してもよい。
【００３３】
特に、燃料電池用のセラミックシートを製造する場合は、粉体７として球状微粒子を用いることが、後述するホッパーの底部開口に取り付けられた網部材への詰まりが低減され、連続的に網部材を通過して均一に散布されやすくなるので好ましい。さらに、散布された粉体７はセラミックグリーンシート８とスペーサシート９との間に介在することになるので、粉体７の形状が破砕形や不定形であればセラミックグリーンシート８に傷を付けやすくなり、焼成後に得られるセラミックシートにも傷が生じることになる。粉体７の形状が球状であればセラミックグリーンシート８に傷を付けることは殆どなく、殆ど傷のないセラミックシートを得ることができる。セラミックシートに傷の生じたものがあると、前述の如くスタック化される際に傷が起点となって割れる問題が生じるおそれもある。特に、燃料電池用の電解質膜として利用されるセラミックシートに傷の生じたものがあると、致命的な欠陥となる場合がある。また、個々の球状微粒子の形状は、必ずしも真球である必要はなく、例えば卵形などの球に近似した形状であればよい。球状微粒子には、有機樹脂からなる球状微粒子、有機・無機複合微粒子、および無機球状微粒子がある。
【００３４】
有機樹脂からなる球状微粒子としては、ポリメタクリル酸メチル系架橋物（日本触媒社製、商品名「エポスター（登録商標）ＭＡ」、平均粒子径：２μｍ以上１５μｍ以下）、ベンゾグアナミン・ホルムアルデヒド縮合物（日本触媒社製、商品名「エポスター」、平均粒子径：１μｍ以上１５μｍ以下）、ベンゾグアナミン・メラミン・ホルムアルデヒド縮合物（日本触媒社製、商品名「エポスターＧＰ」、平均粒子径：２．５μｍ以上４μｍ以下）、メラミン・ホルムアルデヒド縮合物（日本触媒社製、商品名「エポスター」、平均粒子径：１μｍ以上２μｍ以下）、架橋ポリスチレン（積水化成品工業社製、商品名「テクポリマー」、平均粒子径：６μｍ以上１７μｍ以下）、架橋アクリル粉体（総研化学工業社製、グレード「ＭＰシリーズ」、平均粒子径：０．１μｍ以上０．８μｍ以下）、ポリエチレン粉体（住友精化社製、商品名「フロービーズ（登録商標）」、平均粒子径：６μｍ以上１１μｍ以下）等が例示される。
【００３５】
有機・無機複合微粒子としては、シリカ・アクリル複合化合物（日本触媒社製、商品名「ソリオスター（登録商標）」、平均粒子径：１．１μｍ以上６．５μｍ以下）が例示される。
【００３６】
無機球状微粒子としては、アモルファスシリカ（日本触媒社製、商品名「シーホスター（登録商標）」、平均粒子径：０．０８μｍ以上２．７５μｍ以下）、ジルコニアビーズ（東レ社製、商品名「トレセラム（登録商標）ＴＺＢ」、平均粒子径：３０μｍ）等が例示される。
【００３７】
また、ジルコニアおよび／またはアルミナからなる酸化物粒子やその前駆体粒子を噴霧乾燥により直径が０．８μｍ以上８０μｍ以下程度の球状に成形し、次いで８００℃以上１４００℃以下で１時間以上１０時間以下熱処理することによって得られる、直径が０．５μｍ以上５０μｍ以下、好ましくは１μｍ以上３０μｍ以下の球状酸化物微粒子を使用することも可能である。ただし、セラミックグリーンシートの焼成時に同時に除去でき、そのときに発熱反応を起こさない平均粒子径が１μｍ以上１５μｍ以下の有機樹脂（特に、ポリメタクリル酸メチル系架橋物）からなる球状微粒子を用いることが特に好ましい。
【００３８】
積層装置１６は、表面上に粉体７を担持するセラミックグリーンシート８とスペーサシート９を交互に積み重ねて積層体１０を形成する。積層体１０は、通常、最下段および最上段にスペーサシート９が位置する構成である。
【００３９】
具体的に、積層装置１６は、移動コンベア１７と固定コンベア１８を含む。移動コンベア１７は、セラミックグリーンシート８およびスペーサシート９を個別に搬送できるように、搬送装置１４からセラミックグリーンシート８またはスペーサシート９を受け取る受取位置と、セラミックグリーンシート８またはスペーサシート９を固定コンベア１８に受け渡す受渡位置との間を移動する。固定コンベア１８にはストッパー１９が設けられており、移動コンベア１７から固定コンベア１８に受け渡されたセラミックグリーンシート８およびスペーサシート９は、ストッパー１９に当接することによって先端が揃えられる。なお、固定コンベア１８には、積層中のスペーサシート９またはセラミックグリーンシート８の上に新たに載せられたセラミックグリーンシート８またはスペーサシート９を、搬送方向と直交する方向の両側から押すことによりその方向にセンタリングする機構が設けられていることが好ましい。
【００４０】
規定枚数のセラミックグリーンシート８およびスペーサシート９が移動コンベア１７から固定コンベア１８に受け渡されて積層体１０が形成されると、ストッパー１９が固定コンベア１８の搬送面よりも下または積層体１０よりも上に移動し、積層体１０が固定コンベア１８上の所定位置まで搬送される。
【００４１】
積層自動化システム１により得られた積層体１０は、その後、焼成炉に入れられて、積層体１０中のセラミックグリーンシート８中のバインダー等の有機成分が（粉体７が有機質粉体の場合は有機質粉体も）焼成される。具体的な焼成条件は、特に限定されない。例えば、まず、セラミックグリーンシート８から有機成分を除去するために、焼成炉を１〜８０時間程度１５０〜６００℃（好ましくは２５０〜５００℃）に保つ。次いで、焼成炉を１〜１０時間１０００〜１８００℃（好ましくは１２００〜１６００℃）に保って、セラミック粒子を酸化性雰囲気下あるいは非酸化性雰囲気下で焼結する。なお、粉体７として無機質粉体を用いた場合は、それらを除去する。これにより、セラミックシートが得られる。特に、燃料電池用のセラミックシートを得るためには、焼成炉を酸化性雰囲気下２〜５時間１３００〜１４８０℃（好ましくは１３００〜１４５０℃）に保つことが好ましい。
【００４２】
燃料電池の単セルを作製するには、まず、上述のようにして得られたセラミックシートの一方の面に、ＮｉＯ粉末と酸素イオン伝導性粉末（安定化ジルコニア粉末および／またはドープセリア粉末）からなるペーストをスクリーン印刷等によって塗布し、これを焼成して燃料極を形成する。次いで、セラミックシートの他方の面に、ＬａＭｎＯ3系やＬａＳｒＣｏＦｅＯ3系等のペロブスカイト形結晶構造を持つ粉末からなるペーストを、上記と同様に塗布して焼成し、空気極を形成する。さらに、得られた単セルは、複数枚が複数枚のセパレータ（インターコネクタ）と交互に積層されてスタック化され、燃料電池の発電システムに組み込まれて燃料電池として使用される。
【００４３】
＜粉体散布装置＞
次に、図２（ａ）および（ｂ）を参照して、粉体散布装置１５の詳細を説明する。粉体散布装置１５は、搬送装置１４を跨ぐ門型フレーム１５Ａに支持されており、粉体７が投入されるホッパー２と、ホッパー２を振動させる振動機３を備えている。
【００４４】
ホッパー２は、セラミックグリーンシート８の搬送方向（上述の進行方向）と直交する方向に延びる長方形板状の底壁２１と、底壁２１上に立てられた、略長方形筒状の周壁２２とを有している。すなわち、周壁２２の内側面が、ホッパー２の内部空間に面する内周面２ａを構成している。
【００４５】
なお、以下では、説明の便宜のために、セラミックグリーンシート８の搬送方向を前方、その反対方向を後方というとともに、それらと直交する水平方向を左右方向という。
【００４６】
周壁２２は、前後方向で互いに対向する前壁部および後壁部と、左右方向で互いに対向する一対の側壁部とからなる。前壁部の下部は、少し後方に傾斜している。前壁部および後壁部の上端部には、ホッパー２内への粉体７の投入をガイドするガイド板２３が設けられている。
【００４７】
底壁２１には、周壁２２の下部で囲まれる領域も少し小さな大きさの底部開口２ｂが形成されている。より詳しくは、底部開口２ｂは、周壁２２の前壁部の下端部には接するが、その他の壁部からは離間する位置に形成されている。底部開口２ｂには、網部材４が取り付けられている。また、底壁２１には、当該底壁２１の長手方向の中央から後方に突出する固定部２５が一体的に設けられている。固定部２５は、ボルトおよびナットによって門型フレーム１５Ａに固定されている。
【００４８】
網部材４としては、例えばステンレスからなる金網を好適に用いることができる。網部材４の網目の大きさ（線ピッチから線径を引いた値）は、０．０８ｍｍ以上、０．１５ｍｍ以下が好ましい。網目の大きさが０．０８ｍｍ未満だと、後述するブラシローラ５と網部材４との接触面で網目が詰まり、網目の大きさが０．１５ｍｍを超えると、ブラシローラ５と網部材４との接触面で網目から落ちようとする粉体量にバラツキが生じるからある。より好ましい網目の大きさは、０．１０ｍｍ以上、０．１３５ｍｍ以下である。例えば、網部材４としては、線径０．０８ｍｍ、１インチあたり１２０メッシュの金網を用いることができる。
【００４９】
振動機３は、門型フレーム１５Ａを挟んでホッパー２と反対側に配置されている。振動機３は、支持板３１に載置されており、支持板３１は、ボルトおよびナットによってホッパー２の固定部２５に固定されている。振動機３がホッパー２を振動させる振動数は、例えば６０〜７２００Ｈｚである。
【００５０】
さらに、本実施形態では、ブラシローラ５（回転体）が網部材４と接するようにホッパー２内に配設されている。また、ホッパー２の外側には、ブラシローラ５を網部材４に擦らせながら回転させる駆動手段として減速機付モータ６が配設されている。
【００５１】
ブラシローラ５は、芯体５１の外周面に毛材５２が一様に植え込まれたものである。芯体５１は、ホッパー２の周壁２２の一方の側壁部を貫通して延びていて、図略のカップリングにより減速機付モータ６の出力軸に連結されている。ブラシローラ５は、網部材４上をセラミックグリーンシート８の搬送方向と同じ方向に進むように回転する（図２（ｂ）では時計回り）。
【００５２】
本実施形態では、ブラシローラ５が、当該ブラシローラ５の回転方向において網部材４の上流側ではホッパー２の内周面２ａとの間に所定の隙間が形成され、網部材４の下流側ではホッパー２の内周面２ａに接するように配設されている。換言すれば、ブラシローラ５は、ホッパー２の周壁２２の後壁部から所定距離だけ離間し、周壁２２の前壁部に接している。すなわち、ブラシローラ５とホッパー２の周壁２２の後壁部との間に形成される隙間によって、ホッパー２内に投入された粉体７を網部材４まで導く供給路が形成される。供給路を通じて網部材４に到達した粉体７は、振動機３によって振動が与えられることにより、またはブラシローラ５の回転に追従して網部材４を透過する。
【００５３】
一例として、ブラシローラ５の直径は４０ｍｍである。芯体５１は、例えば樹脂からなるパイプであり、その外径は例えば１５ｍｍである。毛材５２は、例えばナイロン１６１などからなる、線径０．４ｍｍのものである。
【００５４】
減速機付モータ６がブラシローラ５を回転させる回転数は、１０〜６０ｒｐｍが好ましい。減速機付モータ６には、図略のインバータが接続されており、ブラシローラ５の回転数（すなわち、減速機付モータ６の出力軸の回転数）を調整できるようになっている。
【００５５】
ここで、ブラシローラ５の回転数は、網部材４を透過してセラミックグリーンシート８上に散布される粉体７の散布量が、例えば、１００ｃｍ2あたり１ｍｇ以上、５ｍｇ以下となるように調整される。粉体７の散布量は、搬送装置１４によるセラミックグリーンシート８の搬送速度、振動機３による振動数、およびブラシローラ５の回転数に依存するため、散布量を上記の範囲内に保つためには、これらの関係を予め実験などにより決定すればよい。
【００５６】
以上説明したように、本実施形態の粉体散布装置１５では、ブラシローラ５が網部材４に擦れながら回転するので、網部材４の目詰まりを確実に防ぐことができる。
【００５７】
さらに、本実施形態では、ブラシローラ５がホッパー２内で前方に寄せられた位置に配置されているので、ホッパー２内を粉体７がブラシローラ５の回転方向に逆らって落下するのを防止しつつ、ブラシローラ５の回転を合理的に利用して粉体７を網部材４に移動させることができる。
【００５８】
なお、前記実施形態では、駆動手段として減速機付モータ６が採用されていたが、本発明の駆動手段はこれに限られない。例えば、搬送装置１４の推進力を利用してブラシローラ５を回転させる、すなわち搬送装置１４の推進力をトルクに変換する駆動機構などを採用することも可能である。
【００５９】
さらに、本発明の回転体としては、ブラシローラ５以外にも、例えば、芯体の外周面に軸方向に延びる弾性変形可能な複数の羽板が取り付けられた掻き取りローラを用いることも可能である。
【００６０】
また、前記実施形態では、粉体散布装置１５がセラミックグリーンシート９の表面だけでなくスペーサシート９の表面にも粉体７を散布する。しかし、スペーサシート９の表面への粉体７の散布は別工程（別ラインまたは手動）で行われ、その粉体７を担持するスペーサシート９が粉体散布装置１５の下流側で搬送装置１４に供給されてもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１ 積層自動化システム
２ ホッパー
２ａ 内周面
２ｂ 底部開口
３ 振動機
４ 網部材
５ ブラシローラ（回転体）
６ 減速機付モータ（駆動手段）
７ 粉体
８ セラミックグリーンシート
９ スペーサシート
１０ 積層体
１１ プレス
１２ 第１供給装置
１３ 第２供給装置
１４ 搬送装置
１５ 粉体散布装置
１６ 積層装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックシートを製造する際に用いられる粉体散布装置およびこの粉体散布装置を用いた積層自動化システムに関する。また、本発明は、セラミックシートを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
セラミックシートを製造する方法としては、セラミックグリーンシートと多孔質のスペーサシートとを交互に重ねて積層体を形成し、この積層体を焼成炉内に入れることによって多数のセラミックグリーンシートを一度に焼成する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。セラミックグリーンシートは、焼成によって有機成分を焼失してセラミックシートとなる。スペーサシートは、焼成時に、セラミックグリーンシート同士が接合することを防止するとともに、セラミックグリーンシートの表面からガスが均一に放出されることを可能にする役割を果たす。
【０００３】
また、特許文献１に開示された製造方法によれば、セラミックグリーンシートおよびスペーサシートの表面に焼成時のそれらの接合を抑制する粉体が散布される。具体的には、セラミックグリーンシートおよびスペーサシートを搬送するベルトコンベアの上方に、上記の粉体が投入されたホッパーを振動させる粉体散布装置が配置される。
【０００４】
上記のホッパーには、底部開口に網部材が取り付けられる。特許文献１には、網部材の目詰まりを防止するために、ホッパー内に直径２〜２０ｍｍの球体を投入することが好ましいと記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２１５１０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載されているようにホッパー内に球体を投入したとしても、網部材の目詰まりを確実に防ぐことはできない。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑み、網部材の目詰まりを確実に防ぐことができる粉体散布装置およびこの粉体散布装置を用いた積層自動化システムを提供することを目的とする。また、本発明は、前記の粉体散布装置を用いたセラミックシート製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明は、スペーサシートに積層された状態で焼成される所定形状のセラミックグリーンシートを搬送する搬送装置の上方に配置され、前記セラミックグリーンシートの表面に焼成時の前記スペーサシートとの接合を抑制する粉体を散布する粉体散布装置であって、底部開口に網部材が取り付けられ、前記粉体が投入されるホッパーと、前記ホッパーを振動させる振動機と、前記ホッパー内に前記網部材と接するように配設された回転体と、前記回転体を前記網部材に擦らせながら回転させる駆動手段と、を備える、粉体散布装置を提供する。
【０００９】
また、本発明は、所定形状のセラミックグリーンシートおよびスペーサシートを進行方向に交互に並んだ状態で搬送する搬送装置と、前記搬送装置の上方に配置され、移動中の前記セラミックグリーンシートおよび前記スペーサシートの表面に粉体を散布する上記の粉体散布装置と、前記粉体を担持する前記セラミックグリーンシートと前記スペーサシートを交互に積み重ねて積層体を形成する積層装置と、を備える、積層自動化システムを提供する。
【００１０】
さらに、本発明は、セラミックシートを製造する方法であって、所定形状のセラミックグリーンシートおよびスペーサシートを搬送しながらそれらの表面に粉体を散布する散布工程と、前記粉体を担持する前記セラミックグリーンシートと前記スペーサシートを交互に積み重ねて積層体を形成する積層工程と、前記積層体を焼成する焼成工程と、を含み、前記散布工程において、上記の粉体散布装置を使用する、セラミックシート製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の粉体散布装置および積層自動化システムによれば、回転体が網部材に擦れながら回転するので、網部材の目詰まりを確実に防ぐことができる。
【００１２】
また、本発明のセラミックシート製造方法では、上記の粉体散布装置を用いているので、交互に積み重ねられる所定形状のセラミックグリーンシートおよびスペーサシートの表面に、全面に亘って均一な量の粉体を散布することができる。これにより、反りやうねりが格段に小さなセラミックシートを得ることができる。特に、本発明のセラミックシート製造方法を燃料電池に適用して得られた燃料電池用セラミックシートを用いたセル（セラミックシートに電極が付いたもの）は、セパレータ（インターコネクタ）とスタック化される際に割れ難く、燃料電池の安定的な使用に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る積層自動化システムの概略構成図
【図２】（ａ）は図１中の粉体散布装置の平面図、（ｂ）は同粉体散布装置の断面側面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明は本発明の一例に関するものであり、本発明はこれらによって限定されるものではない。
【００１５】
＜積層自動化システム＞
図１に、本発明の一実施形態に係る積層自動化システム１を示す。この積層自動化システム１は、セラミックシートの製造に用いられるものであり、帯状のセラミックグリーンテープ（図示せず）から所定形状のセラミックグリーンシート８とスペーサシート９の積層体１０を自動的に作製する。
【００１６】
具体的に、積層自動化システム１は、ラインの上流側から順に、プレス１１、第１供給装置１２、搬送装置１４、第２供給装置１３、粉体散布装置１５、および積層装置１６を備えている。
【００１７】
プレス１１は、帯状のセラミックグリーンテープから所定形状のセラミックグリーンシート８を打ち抜く。打ち抜かれるセラミックグリーンシート８の形状は、特に限定されるものではなく、円形、楕円形、矩形、角が丸められた矩形などの何れであってもよい。
【００１８】
セラミックグリーンテープは、セラミック粒子に分散媒およびバインダー、必要に応じて分散剤や可塑剤などを混合して原料スラリーまたは原料混練物を調整し、この原料スラリーまたは原料混練物をドクターブレード法や押出成形法などの通常の方法によってシート状に成形することにより得ることができる。
【００１９】
セラミック粒子の材料は、特に制限されるものではないが、例えば、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化クロム等の金属酸化物；コージェライト、βスポンジューメン、チタン酸アルミニウム、チタン酸バリウム、ムライト、スピネル等の複合酸化物；炭化珪素等の金属炭化物；窒化アルミニウム、窒化ホウ素等の金属窒化物；酸化ニッケル、酸化鉄等の遷移金属酸化物；ランタンマンガネート、ランタンコバルタイト、ランタンクロマイト等のペロブスカイト構造酸化物を挙げることができ、これらから１種を選択するか、２種以上を混合して用いることができる。
【００２０】
特に、燃料電池の電解質膜として利用されるセラミックシートを製造する場合は、セラミック粒子の材料として、酸化イットリウム、酸化スカンジウム、酸化セリウム、酸化イッテリビウム等で安定化されたジルコニア；イットリア、サマリア、ガドリア等がドープされたセリア；ランタンガレート、およびランタンガレートのランタンまたはガリウムの一部が、ストロチウム、カルシウム、バリウム、マグネシウム、アルミニウム、インジウム、コバルト、鉄、ニッケル、銅などで置換されたランタンガレート型ペロブスカイト構造酸化物などを使用することができる。
【００２１】
また、燃料電池のセパレータとして利用されるセラミックシートを製造する場合は、導電性の材料が好適である。例えば、ランタンクロマイトや、ランタンクロマイトのランタンまたはクロムの一部が、ストロンチウム、カルシウム、ニッケル、コバルト、アルミニウム、マグネシウム、チタンなどで置換されたランタンクロマイトペロブスカイト構造酸化物を使用することができる。
【００２２】
また、電子部品用等のセラミック基板として利用されるセラミックシートを製造する場合は、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化セリウム等の金属酸化物；コージェライト、βスポンジューメン、チタン酸アルミニウム、チタン酸バリウム、ムライト、スピネル等の複合酸化物；炭化珪素等の金属炭化物；窒化アルミニウム、窒化ホウ素等の金属窒化物導電性の材料などを１種または１種以上使用することができる。
【００２３】
第１供給装置１２は、打ち抜かれたセラミックグリーンシート８を所定のインターバルで搬送装置１４に供給する。搬送装置１４は、セラミックグリーンシート８を第１供給装置１２から積層装置１６まで搬送する。
【００２４】
第１供給装置１２および搬送装置１４は、例えば、ベルトコンベアやローラコンベアである。搬送装置１４がセラミックグリーンシート８を搬送する速度は、例えば２〜１０ｍ／分である。
【００２５】
第２供給装置１３は、スペーサシート９を搬送装置１４上に並ぶセラミックグリーンシート８の間に配置されるように搬送装置１４に供給する。すなわち、セラミックグリーンシート８およびスペーサシート９は、搬送装置１４によって進行方向に交互に並んだ状態で搬送される。
【００２６】
第２供給装置１３は、例えば、図１の紙面と直交する方向に移動可能な昇降式の真空吸着装置であり、搬送装置１４の脇に設置されたスペーサシート保管部（図示せず）でスペーサシート９をピックアップし、搬送装置１４上まで移動させて解放する。
【００２７】
スペーサシート９は、多孔質であり、例えば、アルミナ、ジルコニア、ムライトから選ばれる少なくとも１種からなる。スペーサシート９の気孔率は、例えば、３０〜６０％である。スペーサシート９の表面の静止摩擦係数は、１．５以下が好ましく、１．２以下がより好ましい。焼成時にはセラミックグリーンシート８が収縮するため、スペーサシート９の表面の静止摩擦係数が小さければ、セラミックグリーンシート８の収縮が良好に行われるからである。
【００２８】
粉体散布装置１５は、搬送装置１４の上方に配置されており、セラミックグリーンシート８およびスペーサシート９の表面に粉体７を散布する。
【００２９】
粉体７は、焼成時にセラミックグリーンシート８がスペーサシート９と接合することを抑制するためのものである。粉体７としては、平均粒子径が０．０１μｍ以上、１００μｍ以下の範囲のものが好ましい。ここで、「平均粒子径」とは、粒度分布から求められるメジアン径、すなわち５０体積％（Ｄ50）をいう。より好ましい粉体７の平均粒子径は、０．１μｍ以上、５０μｍ以下であり、さらに好ましい粉体７の平均粒子径は、１μｍ以上、４０μｍ以下である。
【００３０】
粉体７は、有機質および無機質の何れであっても構わない。ただし、粉体７としては、解重合性の高分子樹脂からなる有機質粉体を用いることが好ましい。無機質粉体は、焼成後もセラミックシートやスペーサシート９の表面に残存するばかりでなく、その種類によってはスペーサシート９の表面に融着する可能性がある。しかし、有機質粉体であれば、焼成により焼失してしまうため、後処理による除去作業などが不要である。ただし、有機質粉体と共に少量の無機質粉体を併用し、セラミック粒子の焼結の末期まで少量の粉体を残存させることも有効である。無機質粉体を使用する場合でも、有機質粉体の使用量を５０質量％以上とすることが好ましく、より好ましい有機質粉体の使用量は６０質量％以上であり、さらに好ましい有機質粉体の使用量は８０質量％以上である。
【００３１】
有機質粉体としては、上記のように焼成条件下で焼失するものであればその種類は問わず、例えば、コーンスターチ、甘藷でんぷん、馬鈴薯でんぷんなどの天然有機質粉体や、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、エチレンアクリル酸共重合樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ベンゾグアナミン・ホルムアルデヒド縮合樹脂、ベンゾグアナミン・メラミン・ホルムアルデヒド縮合樹脂、メラミンシアヌレート樹脂などの有機樹脂粉体等を使用できる。これらの有機質粉体は、単独で使用してもよいし、必要により２種以上を併用してもよい。
【００３２】
無機質粉体の種類も特に限定されないが、好ましいのは天然もしくは合成の各種酸化物や非酸化物である。例えば、シリカ、アルミナ、ジルコニア、チタニア、ムライトや、窒化ホウ素、窒化珪素、窒化アルミニウム、炭化珪素、カーボンなどを使用できる。これらの無機質粉体も、単独で使用してもよいし、必要により２種以上を併用してもよい。
【００３３】
特に、燃料電池用のセラミックシートを製造する場合は、粉体７として球状微粒子を用いることが、後述するホッパーの底部開口に取り付けられた網部材への詰まりが低減され、連続的に網部材を通過して均一に散布されやすくなるので好ましい。さらに、散布された粉体７はセラミックグリーンシート８とスペーサシート９との間に介在することになるので、粉体７の形状が破砕形や不定形であればセラミックグリーンシート８に傷を付けやすくなり、焼成後に得られるセラミックシートにも傷が生じることになる。粉体７の形状が球状であればセラミックグリーンシート８に傷を付けることは殆どなく、殆ど傷のないセラミックシートを得ることができる。セラミックシートに傷の生じたものがあると、前述の如くスタック化される際に傷が起点となって割れる問題が生じるおそれもある。特に、燃料電池用の電解質膜として利用されるセラミックシートに傷の生じたものがあると、致命的な欠陥となる場合がある。また、個々の球状微粒子の形状は、必ずしも真球である必要はなく、例えば卵形などの球に近似した形状であればよい。球状微粒子には、有機樹脂からなる球状微粒子、有機・無機複合微粒子、および無機球状微粒子がある。
【００３４】
有機樹脂からなる球状微粒子としては、ポリメタクリル酸メチル系架橋物（日本触媒社製、商品名「エポスター（登録商標）ＭＡ」、平均粒子径：２μｍ以上１５μｍ以下）、ベンゾグアナミン・ホルムアルデヒド縮合物（日本触媒社製、商品名「エポスター」、平均粒子径：１μｍ以上１５μｍ以下）、ベンゾグアナミン・メラミン・ホルムアルデヒド縮合物（日本触媒社製、商品名「エポスターＧＰ」、平均粒子径：２．５μｍ以上４μｍ以下）、メラミン・ホルムアルデヒド縮合物（日本触媒社製、商品名「エポスター」、平均粒子径：１μｍ以上２μｍ以下）、架橋ポリスチレン（積水化成品工業社製、商品名「テクポリマー」、平均粒子径：６μｍ以上１７μｍ以下）、架橋アクリル粉体（総研化学工業社製、グレード「ＭＰシリーズ」、平均粒子径：０．１μｍ以上０．８μｍ以下）、ポリエチレン粉体（住友精化社製、商品名「フロービーズ（登録商標）」、平均粒子径：６μｍ以上１１μｍ以下）等が例示される。
【００３５】
有機・無機複合微粒子としては、シリカ・アクリル複合化合物（日本触媒社製、商品名「ソリオスター（登録商標）」、平均粒子径：１．１μｍ以上６．５μｍ以下）が例示される。
【００３６】
無機球状微粒子としては、アモルファスシリカ（日本触媒社製、商品名「シーホスター（登録商標）」、平均粒子径：０．０８μｍ以上２．７５μｍ以下）、ジルコニアビーズ（東レ社製、商品名「トレセラム（登録商標）ＴＺＢ」、平均粒子径：３０μｍ）等が例示される。
【００３７】
また、ジルコニアおよび／またはアルミナからなる酸化物粒子やその前駆体粒子を噴霧乾燥により直径が０．８μｍ以上８０μｍ以下程度の球状に成形し、次いで８００℃以上１４００℃以下で１時間以上１０時間以下熱処理することによって得られる、直径が０．５μｍ以上５０μｍ以下、好ましくは１μｍ以上３０μｍ以下の球状酸化物微粒子を使用することも可能である。ただし、セラミックグリーンシートの焼成時に同時に除去でき、そのときに発熱反応を起こさない平均粒子径が１μｍ以上１５μｍ以下の有機樹脂（特に、ポリメタクリル酸メチル系架橋物）からなる球状微粒子を用いることが特に好ましい。
【００３８】
積層装置１６は、表面上に粉体７を担持するセラミックグリーンシート８とスペーサシート９を交互に積み重ねて積層体１０を形成する。積層体１０は、通常、最下段および最上段にスペーサシート９が位置する構成である。
【００３９】
具体的に、積層装置１６は、移動コンベア１７と固定コンベア１８を含む。移動コンベア１７は、セラミックグリーンシート８およびスペーサシート９を個別に搬送できるように、搬送装置１４からセラミックグリーンシート８またはスペーサシート９を受け取る受取位置と、セラミックグリーンシート８またはスペーサシート９を固定コンベア１８に受け渡す受渡位置との間を移動する。固定コンベア１８にはストッパー１９が設けられており、移動コンベア１７から固定コンベア１８に受け渡されたセラミックグリーンシート８およびスペーサシート９は、ストッパー１９に当接することによって先端が揃えられる。なお、固定コンベア１８には、積層中のスペーサシート９またはセラミックグリーンシート８の上に新たに載せられたセラミックグリーンシート８またはスペーサシート９を、搬送方向と直交する方向の両側から押すことによりその方向にセンタリングする機構が設けられていることが好ましい。
【００４０】
規定枚数のセラミックグリーンシート８およびスペーサシート９が移動コンベア１７から固定コンベア１８に受け渡されて積層体１０が形成されると、ストッパー１９が固定コンベア１８の搬送面よりも下または積層体１０よりも上に移動し、積層体１０が固定コンベア１８上の所定位置まで搬送される。
【００４１】
積層自動化システム１により得られた積層体１０は、その後、焼成炉に入れられて、積層体１０中のセラミックグリーンシート８中のバインダー等の有機成分が（粉体７が有機質粉体の場合は有機質粉体も）焼成される。具体的な焼成条件は、特に限定されない。例えば、まず、セラミックグリーンシート８から有機成分を除去するために、焼成炉を１〜８０時間程度１５０〜６００℃（好ましくは２５０〜５００℃）に保つ。次いで、焼成炉を１〜１０時間１０００〜１８００℃（好ましくは１２００〜１６００℃）に保って、セラミック粒子を酸化性雰囲気下あるいは非酸化性雰囲気下で焼結する。なお、粉体７として無機質粉体を用いた場合は、それらを除去する。これにより、セラミックシートが得られる。特に、燃料電池用のセラミックシートを得るためには、焼成炉を酸化性雰囲気下２〜５時間１３００〜１４８０℃（好ましくは１３００〜１４５０℃）に保つことが好ましい。
【００４２】
燃料電池の単セルを作製するには、まず、上述のようにして得られたセラミックシートの一方の面に、ＮｉＯ粉末と酸素イオン伝導性粉末（安定化ジルコニア粉末および／またはドープセリア粉末）からなるペーストをスクリーン印刷等によって塗布し、これを焼成して燃料極を形成する。次いで、セラミックシートの他方の面に、ＬａＭｎＯ3系やＬａＳｒＣｏＦｅＯ3系等のペロブスカイト形結晶構造を持つ粉末からなるペーストを、上記と同様に塗布して焼成し、空気極を形成する。さらに、得られた単セルは、複数枚が複数枚のセパレータ（インターコネクタ）と交互に積層されてスタック化され、燃料電池の発電システムに組み込まれて燃料電池として使用される。
【００４３】
＜粉体散布装置＞
次に、図２（ａ）および（ｂ）を参照して、粉体散布装置１５の詳細を説明する。粉体散布装置１５は、搬送装置１４を跨ぐ門型フレーム１５Ａに支持されており、粉体７が投入されるホッパー２と、ホッパー２を振動させる振動機３を備えている。
【００４４】
ホッパー２は、セラミックグリーンシート８の搬送方向（上述の進行方向）と直交する方向に延びる長方形板状の底壁２１と、底壁２１上に立てられた、略長方形筒状の周壁２２とを有している。すなわち、周壁２２の内側面が、ホッパー２の内部空間に面する内周面２ａを構成している。
【００４５】
なお、以下では、説明の便宜のために、セラミックグリーンシート８の搬送方向を前方、その反対方向を後方というとともに、それらと直交する水平方向を左右方向という。
【００４６】
周壁２２は、前後方向で互いに対向する前壁部および後壁部と、左右方向で互いに対向する一対の側壁部とからなる。前壁部の下部は、少し後方に傾斜している。前壁部および後壁部の上端部には、ホッパー２内への粉体７の投入をガイドするガイド板２３が設けられている。
【００４７】
底壁２１には、周壁２２の下部で囲まれる領域も少し小さな大きさの底部開口２ｂが形成されている。より詳しくは、底部開口２ｂは、周壁２２の前壁部の下端部には接するが、その他の壁部からは離間する位置に形成されている。底部開口２ｂには、網部材４が取り付けられている。また、底壁２１には、当該底壁２１の長手方向の中央から後方に突出する固定部２５が一体的に設けられている。固定部２５は、ボルトおよびナットによって門型フレーム１５Ａに固定されている。
【００４８】
網部材４としては、例えばステンレスからなる金網を好適に用いることができる。網部材４の網目の大きさ（線ピッチから線径を引いた値）は、０．０８ｍｍ以上、０．１５ｍｍ以下が好ましい。網目の大きさが０．０８ｍｍ未満だと、後述するブラシローラ５と網部材４との接触面で網目が詰まり、網目の大きさが０．１５ｍｍを超えると、ブラシローラ５と網部材４との接触面で網目から落ちようとする粉体量にバラツキが生じるからある。より好ましい網目の大きさは、０．１０ｍｍ以上、０．１３５ｍｍ以下である。例えば、網部材４としては、線径０．０８ｍｍ、１インチあたり１２０メッシュの金網を用いることができる。
【００４９】
振動機３は、門型フレーム１５Ａを挟んでホッパー２と反対側に配置されている。振動機３は、支持板３１に載置されており、支持板３１は、ボルトおよびナットによってホッパー２の固定部２５に固定されている。振動機３がホッパー２を振動させる振動数は、例えば６０〜７２００Ｈｚである。
【００５０】
さらに、本実施形態では、ブラシローラ５（回転体）が網部材４と接するようにホッパー２内に配設されている。また、ホッパー２の外側には、ブラシローラ５を網部材４に擦らせながら回転させる駆動手段として減速機付モータ６が配設されている。
【００５１】
ブラシローラ５は、芯体５１の外周面に毛材５２が一様に植え込まれたものである。芯体５１は、ホッパー２の周壁２２の一方の側壁部を貫通して延びていて、図略のカップリングにより減速機付モータ６の出力軸に連結されている。ブラシローラ５は、網部材４上をセラミックグリーンシート８の搬送方向と同じ方向に進むように回転する（図２（ｂ）では時計回り）。
【００５２】
本実施形態では、ブラシローラ５が、当該ブラシローラ５の回転方向において網部材４の上流側ではホッパー２の内周面２ａとの間に所定の隙間が形成され、網部材４の下流側ではホッパー２の内周面２ａに接するように配設されている。換言すれば、ブラシローラ５は、ホッパー２の周壁２２の後壁部から所定距離だけ離間し、周壁２２の前壁部に接している。すなわち、ブラシローラ５とホッパー２の周壁２２の後壁部との間に形成される隙間によって、ホッパー２内に投入された粉体７を網部材４まで導く供給路が形成される。供給路を通じて網部材４に到達した粉体７は、振動機３によって振動が与えられることにより、またはブラシローラ５の回転に追従して網部材４を透過する。
【００５３】
一例として、ブラシローラ５の直径は４０ｍｍである。芯体５１は、例えば樹脂からなるパイプであり、その外径は例えば１５ｍｍである。毛材５２は、例えばナイロン１６１などからなる、線径０．４ｍｍのものである。
【００５４】
減速機付モータ６がブラシローラ５を回転させる回転数は、１０〜６０ｒｐｍが好ましい。減速機付モータ６には、図略のインバータが接続されており、ブラシローラ５の回転数（すなわち、減速機付モータ６の出力軸の回転数）を調整できるようになっている。
【００５５】
ここで、ブラシローラ５の回転数は、網部材４を透過してセラミックグリーンシート８上に散布される粉体７の散布量が、例えば、１００ｃｍ2あたり１ｍｇ以上、５ｍｇ以下となるように調整される。粉体７の散布量は、搬送装置１４によるセラミックグリーンシート８の搬送速度、振動機３による振動数、およびブラシローラ５の回転数に依存するため、散布量を上記の範囲内に保つためには、これらの関係を予め実験などにより決定すればよい。
【００５６】
以上説明したように、本実施形態の粉体散布装置１５では、ブラシローラ５が網部材４に擦れながら回転するので、網部材４の目詰まりを確実に防ぐことができる。
【００５７】
さらに、本実施形態では、ブラシローラ５がホッパー２内で前方に寄せられた位置に配置されているので、ホッパー２内を粉体７がブラシローラ５の回転方向に逆らって落下するのを防止しつつ、ブラシローラ５の回転を合理的に利用して粉体７を網部材４に移動させることができる。
【００５８】
なお、前記実施形態では、駆動手段として減速機付モータ６が採用されていたが、本発明の駆動手段はこれに限られない。例えば、搬送装置１４の推進力を利用してブラシローラ５を回転させる、すなわち搬送装置１４の推進力をトルクに変換する駆動機構などを採用することも可能である。
【００５９】
さらに、本発明の回転体としては、ブラシローラ５以外にも、例えば、芯体の外周面に軸方向に延びる弾性変形可能な複数の羽板が取り付けられた掻き取りローラを用いることも可能である。
【００６０】
また、前記実施形態では、粉体散布装置１５がセラミックグリーンシート９の表面だけでなくスペーサシート９の表面にも粉体７を散布する。しかし、スペーサシート９の表面への粉体７の散布は別工程（別ラインまたは手動）で行われ、その粉体７を担持するスペーサシート９が粉体散布装置１５の下流側で搬送装置１４に供給されてもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１ 積層自動化システム
２ ホッパー
２ａ 内周面
２ｂ 底部開口
３ 振動機
４ 網部材
５ ブラシローラ（回転体）
６ 減速機付モータ（駆動手段）
７ 粉体
８ セラミックグリーンシート
９ スペーサシート
１０ 積層体
１１ プレス
１２ 第１供給装置
１３ 第２供給装置
１４ 搬送装置
１５ 粉体散布装置
１６ 積層装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スペーサシートに積層された状態で焼成される所定形状のセラミックグリーンシートを搬送する搬送装置の上方に配置され、前記セラミックグリーンシートの表面に焼成時の前記スペーサシートとの接合を抑制する粉体を散布する粉体散布装置であって、
底部開口に網部材が取り付けられ、前記粉体が投入されるホッパーと、
前記ホッパーを振動させる振動機と、
前記ホッパー内に前記網部材と接するように配設された回転体と、
前記回転体を前記網部材に擦らせながら回転させる駆動手段と、
を備える、粉体散布装置。
【請求項２】
前記回転体は、当該回転体の回転方向において前記網部材の上流側では前記ホッパーの内周面との間に所定の隙間が形成され、前記網部材の下流側では前記ホッパーの内周面に接するように配設されている、請求項１に記載の粉体散布装置。
【請求項３】
所定形状のセラミックグリーンシートおよびスペーサシートを進行方向に交互に並んだ状態で搬送する搬送装置と、
前記搬送装置の上方に配置され、移動中の前記セラミックグリーンシートおよび前記スペーサシートの表面に粉体を散布する請求項１または２に記載の粉体散布装置と、
前記粉体を担持する前記セラミックグリーンシートと前記スペーサシートを交互に積み重ねて積層体を形成する積層装置と、
を備える、積層自動化システム。
【請求項４】
セラミックグリーンテープから前記セラミックグリーンシートを打ち抜くプレスと、
打ち抜かれた前記セラミックグリーンシートを所定のインターバルで前記搬送装置に供給する第１供給装置と、
前記スペーサシートを前記搬送装置上に並ぶ前記セラミックグリーンシートの間に配置されるように前記搬送装置に供給する第２供給装置と、
をさらに備える、請求項３に記載の積層自動化システム。
【請求項５】
セラミックシートを製造する方法であって、
所定形状のセラミックグリーンシートおよびスペーサシートを搬送しながらそれらの表面に粉体を散布する散布工程と、
前記粉体を担持する前記セラミックグリーンシートと前記スペーサシートを交互に積み重ねて積層体を形成する積層工程と、
前記積層体を焼成炉に入れて当該積層体中の前記セラミックグリーンシートを焼成する焼成工程と、を含み、
前記散布工程において、請求項１または２に記載の粉体散布装置を使用する、セラミックシート製造方法。
【請求項６】
前記粉体は、有機樹脂からなる球状微粒子である、請求項５に記載のセラミックシート製造方法。
【請求項１】
スペーサシートに積層された状態で焼成される所定形状のセラミックグリーンシートを搬送する搬送装置の上方に配置され、前記セラミックグリーンシートの表面に焼成時の前記スペーサシートとの接合を抑制する粉体を散布する粉体散布装置であって、
底部開口に網部材が取り付けられ、前記粉体が投入されるホッパーと、
前記ホッパーを振動させる振動機と、
前記ホッパー内に前記網部材と接するように配設された回転体と、
前記回転体を前記網部材に擦らせながら回転させる駆動手段と、
を備える、粉体散布装置。
【請求項２】
前記回転体は、当該回転体の回転方向において前記網部材の上流側では前記ホッパーの内周面との間に所定の隙間が形成され、前記網部材の下流側では前記ホッパーの内周面に接するように配設されている、請求項１に記載の粉体散布装置。
【請求項３】
所定形状のセラミックグリーンシートおよびスペーサシートを進行方向に交互に並んだ状態で搬送する搬送装置と、
前記搬送装置の上方に配置され、移動中の前記セラミックグリーンシートおよび前記スペーサシートの表面に粉体を散布する請求項１または２に記載の粉体散布装置と、
前記粉体を担持する前記セラミックグリーンシートと前記スペーサシートを交互に積み重ねて積層体を形成する積層装置と、
を備える、積層自動化システム。
【請求項４】
セラミックグリーンテープから前記セラミックグリーンシートを打ち抜くプレスと、
打ち抜かれた前記セラミックグリーンシートを所定のインターバルで前記搬送装置に供給する第１供給装置と、
前記スペーサシートを前記搬送装置上に並ぶ前記セラミックグリーンシートの間に配置されるように前記搬送装置に供給する第２供給装置と、
をさらに備える、請求項３に記載の積層自動化システム。
【請求項５】
セラミックシートを製造する方法であって、
所定形状のセラミックグリーンシートおよびスペーサシートを搬送しながらそれらの表面に粉体を散布する散布工程と、
前記粉体を担持する前記セラミックグリーンシートと前記スペーサシートを交互に積み重ねて積層体を形成する積層工程と、
前記積層体を焼成炉に入れて当該積層体中の前記セラミックグリーンシートを焼成する焼成工程と、を含み、
前記散布工程において、請求項１または２に記載の粉体散布装置を使用する、セラミックシート製造方法。
【請求項６】
前記粉体は、有機樹脂からなる球状微粒子である、請求項５に記載のセラミックシート製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１３−３１９７８（Ｐ２０１３−３１９７８Ａ）
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７００４０（Ｐ２０１１−１７００４０）
【出願日】平成２３年８月３日（２０１１．８．３）
【出願人】（３９１０２８０５２）共立エレックス株式会社 (15)
【出願人】（０００００４６２８）株式会社日本触媒 (2,292)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３日（２０１１．８．３）
【出願人】（３９１０２８０５２）共立エレックス株式会社 (15)
【出願人】（０００００４６２８）株式会社日本触媒 (2,292)
【Ｆターム（参考）】
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