JP6817719B2 - 分散混合装置及びその運転方法 - Google Patents

Description

本発明は、分散混合装置及びその運転方法に関するものである。

従来、液体に対する固形分の分散、混合を行う分散混合装置として、各種装置が提案されているが、その１つとして、本件出願人が提案した、ケーシングの内部に、回転翼を備えたロータを配設し、該回転翼の回転により生じる負圧吸引力によってケーシングの内部に液体を負圧吸入し、該吸入した液体に回転翼の回転によりキャビテーションを生じさせて、液体に対する固形分の分散、混合を行う吸引撹拌ポンプを備えた分散混合装置が実用化されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１４−８４３８号公報

ところで、特許文献１で提案した分散混合装置は、液体に対する固形分の高い分散、混合性能を有するものであるが、吸引撹拌ポンプの回転翼を備えたロータが高速回転するため、ロータの回転軸のシール部が損耗しやすく、特に、ケーシングの内部が正圧となる吸引撹拌ポンプの運転を停止したときに、ケーシングの内部の液体が、損耗したシール部を介して漏れ出るおそれがあった。

本発明は、上記従来の分散混合装置の有する問題点に鑑み、ケーシングの内部の液体が、損耗したシール部を介して漏れ出る問題を解消することができる分散混合装置及びその運転方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の分散混合装置は、ケーシングの内部に、回転翼を備えたロータを配設し、前記回転翼の回転により生じる吸引力によって前記ケーシングの内部に液体を吸入し、前記回転翼の回転により前記液体に対する固形分の分散、混合を行う吸引撹拌ポンプと、前記吸引撹拌ポンプとの間で前記液体の循環を行う液体貯留タンクとを備えた分散混合装置において、前記吸引撹拌ポンプを、前記ロータの回転軸が鉛直方向になるように、前記液体貯留タンクを、前記液体貯留タンクの液面の位置が、前記回転翼を設けた翼室に連通する吐出部に接続されて前記液体貯留タンクに連通する循環流路の開口の高さ位置よりも高位に、前記ロータの回転軸のシール部の高さ位置よりも低位になるように、設置するようにしたことを特徴とする。

この場合において、前記液体貯留タンクに前記液体及び前記固形分を貯留して、前記液体に対する前記固形分の分散、混合を行うようにすることができる。

また、固形分貯留ホッパを備え、前記固形分貯留ホッパに貯留された前記固形分を、前記液体貯留タンクから前記吸引撹拌ポンプに前記液体を供給する循環流路の途中でエジェクタ効果により吸入して、前記液体に対する前記固形分の分散、混合を行うようにすることができる。

また、固形分貯留ホッパを備え、前記固形分貯留ホッパに貯留された前記固形分を、前記ケーシングの内部に直接吸入して、前記液体に対する前記固形分の分散、混合を行うようにすることができる。

また、本発明の分散混合装置の運転方法は、上記分散混合装置の運転方法であって、前記液体に対する前記固形分の分散、混合を行った後、前記吸引撹拌ポンプの運転を停止した状態で、前記液体貯留タンクの液面の位置が、前記回転翼を設けた翼室に連通する吐出部に接続されて前記液体貯留タンクに連通する循環流路の開口の高さ位置よりも高位に、前記ロータの回転軸のシール部の高さ位置よりも低位になるように、前記液体及び前記固形分の供給量を設定することを特徴とする。

本発明の分散混合装置及びその運転方法によれば、ケーシングの内部が正圧となる吸引撹拌ポンプの運転を停止したときに、ケーシングの内部の液体が、損耗したシール部を介して漏れ出る問題を解消することができる。

また、液体に対して分散、混合する固形分の供給を、液体貯留タンクに液体及び固形分を貯留して、液体に対する固形分の分散、混合を行うようにするようにしたり、固形分貯留ホッパを備え、固形分貯留ホッパに貯留された固形分を、液体貯留タンクから吸引撹拌ポンプに液体を供給する循環流路の途中でエジェクタ効果により吸入して、液体に対する固形分の分散、混合を行うようにしたり、固形分貯留ホッパを備え、固形分貯留ホッパに貯留された固形分を、ケーシングの内部に直接吸入して、液体に対する固形分の分散、混合を行うようにすることにより、選択的に行うことができる。

本発明の分散混合装置の一実施例を示す説明図で、（ａ）は全体図、（ｂ）は（ａ）のＺ部の拡大断面図である。 吸引撹拌ポンプの内部構造を示す説明図である。 図２のＶ−Ｖ方向視での断面図である。 吸引撹拌ポンプの分散混合機構の内部構造を示す分解斜視図である。 仕切板の概略構成図である。 液体貯留タンクの一例を示す概略構成図である。 固形分の供給方式の一例を示す概略構成図である。

以下、本発明の分散混合装置及びその運転方法の実施の形態を、図面に基づいて説明する。

図１〜図５に、本発明の分散混合装置の一実施例を示す。
この分散混合装置は、図１に示すように、ケーシング１の内部に、回転翼６を備えたロータ５を配設し、この回転翼６の回転により生じる負圧吸引力によってケーシング１の内部に液体Ｒを負圧吸入し、吸入した液体Ｒに回転翼６の回転によりキャビテーションを生じさせて、液体Ｒに対する固形分の分散、混合を行う吸引撹拌ポンプＸと、この吸引撹拌ポンプＸとの間で、循環流路１６、１８を介して、液体Ｒの循環を行う液体貯留タンクＹとを備えて構成されている。
そして、吸引撹拌ポンプＸを、ロータ５の回転軸１９が鉛直方向で、かつ、シール部２２を介して上方で片持ち支持されるように設置するようにするとともに、液体貯留タンクＹを、液体貯留タンクＹの液面Ｌの位置がロータ５の回転軸１９のシール部２２の高さ位置よりも低位（水頭差：Ｈ）になるように、設置するようにしている。

以下、この分散混合装置を用いて、固形分Ｐ（例えば、非水電解質二次電池用電極の製造に用いられるスラリー材料である、アルカリ金属イオンを吸蔵、放出する材料、カーボン及びＣＭＣ（カルボキシルメチルセルロース）。）を、液体Ｒ（例えば、水。）に分散、混合（可溶の固形分の溶解を含む。以下、同じ。）して、スラリーを生成する場合を例に挙げて説明する。

〔液体貯留タンク〕
液体貯留タンクＹは、本実施形態においては、吸引撹拌ポンプＸとの間で、循環流路１６、１８を介して、液体Ｒの循環を行う機能に加え、液体Ｒ及び固形分Ｐの供給機能を兼ねており、吸引撹拌ポンプＸの運転を開始する前に、所定量の液体Ｒ及び固形分Ｐを、液体貯留タンクＹに投入、貯留しておくようにする。

ここで、液体貯留タンクＹは、貯留機能を備えたものであれば、特にその構成は限定されるものではないが、例えば、図６に示すように、撹拌機構５１を備えたものを用いることもできる。

また、固形分Ｐの供給方式として、固形分Ｐを液体貯留タンクＹに投入、貯留することに代えて、別途供給するようにすることもできる。
例えば、図７に示すように、固形分貯留ホッパ３１を備え、この固形分貯留ホッパ３１に貯留された固形分Ｐを、液体貯留タンクＹから吸引撹拌ポンプＸに液体を供給する循環流路１６の途中で、液体Ｒの流れにより得られるエジェクタ効果により吸入するようにして、液体Ｒと共に吸引撹拌ポンプＸに供給することができる。
この場合、エジェクタ効果を高めるために、循環流路１６に液体Ｒの流速を高めるポンプ１６Ｐを配設することもできる。
このほか、後述するように（図２に示すように）、固形分貯留ホッパ３１を備え、この固形分貯留ホッパ３１に貯留された固形分Ｐを、吸引撹拌ポンプＸのケーシング１の内部に直接負圧吸入するようにして供給することもできる。

〔吸引撹拌ポンプ〕
図１〜図５に基づいて、吸引撹拌ポンプＸについて説明する。
図２に示すように、吸引撹拌ポンプＸは、両端開口が前壁部２と後壁部３とで閉じられた円筒状の外周壁部４を備えたケーシング１を備え、そのケーシング１の内部に同心状で回転駆動自在に設けられたロータ５と、そのケーシング１の内部に同心状で前壁部２に固定配設された円筒状のステータ７と、ロータ５を回転駆動するポンプ駆動モータＭ等を備えて構成されている。

図３に示すように、ロータ５の径方向の外方側には、複数の回転翼６が、前壁部２側である前方側（図２の下側）に突出し、かつ、周方向に等間隔で並ぶ状態でロータ５と一体的に備えられている。

円筒状のステータ７には、絞り流路となる複数の透孔７ａ、７ｂが周方向に夫々並べて備えられ、そのステータ７が、ロータ５の前方側（図２の下側）で、かつ、回転翼６の径方向の内側に位置させて前壁部２に固定配設されて、そのステータ７とケーシング１の外周壁部４との間に、排出室を兼ねた、回転翼６が周回する環状の翼室８が形成されている。

図２〜図４に示すように、第１の供給部１１が、前壁部２の中心軸（ケーシング１の軸心Ａ３）よりも外周側に偏移した位置に設けられている。
ここで、本実施形態においては、第１の供給部１１を閉鎖して吸引撹拌ポンプＸを運転するようにしているが、図２の仮想線で示すように、固形分貯留ホッパ３１を備え、この固形分貯留ホッパ３１に貯留された固形分Ｐを、第１の供給部１１から吸引撹拌ポンプＸのケーシング１の内部に直接負圧吸入するようにして供給することができる。

図２及び図４に示すように、ケーシング１の前壁部２の内面に環状溝１０が形成され、環状溝１０と連通する状態で第１の供給部１１が設けられている。

図２及び図３に示すように、液体Ｒと固形分Ｐとが混合されて生成されたスラリー状になった液体Ｒを吐出する円筒状の吐出部１２が、ケーシング１の円筒状の外周壁部４の周方向における１箇所に、その外周壁部４の接線方向に延びて翼室８に連通する状態で設けられている。

図１及び図３に示すように、吐出部１２から吐出されたスラリー状の液体Ｒは、循環流路１８を介して、液体貯留タンクＹに戻される。

また、ケーシング１の前壁部２の中央部（軸心Ａ３と同心状）には、第２の供給部１７が設けられている。
そして、この第２の供給部１７に、液体貯留タンクＹに投入、貯留されている液体Ｒ及び固形分Ｐ（液体貯留タンクＹに戻されたスラリー状の液体Ｒ）が、循環流路１６を介して、負圧吸引されることで供給される。

また、図２〜図４に示すように、ステータ７の内周側を前壁部２側の第１の導入室１３とロータ５側の第２の導入室１４とに区画する仕切板１５が、ロータ５の前方側に当該ロータ５と一体回転する状態で設けられるとともに、仕切板１５の前壁部２側に掻出翼９が設けられている。掻出翼９は、同心状に、周方向において均等間隔で複数（図４では、４つ）備えられ、各掻出翼９がその先端部９Ｔを環状溝１０内に進入した状態でロータ５と一体的に周回可能に配設されている。

第１の導入室１３及び第２の導入室１４は、ステータ７の複数の透孔７ａ、７ｂを介して翼室８と連通されるように構成され、第１の供給部１１が第１の導入室１３に連通し、第２の供給部１７が第２の導入室１４に連通するように構成されている。
具体的には、第１の導入室１３と翼室８とは、ステータ７における第１の導入室１３に臨む部分に周方向に等間隔で配設された複数の第１の導入室１３側の透孔７ａにて連通され、第２の導入室１４と翼室８とは、ステータ７における第２の導入室１４に臨む部分に周方向に等間隔で配設された複数の第２の導入室１４側の透孔７ｂにて連通されている。

吸引撹拌ポンプＸの各部について説明する。
図２に示すように、ロータ５は、その前面が概ね円錐台状に膨出する形状に構成されるとともに、その外周側に、複数の回転翼６が前方に突出する状態で等間隔に並べて設けられている。なお、図３では、周方向に等間隔に１０個の回転翼６が配設されている。また、この回転翼６は、内周側から外周側に向かうに連れて、回転方向後方に傾斜するようにロータ５の外周側から内周側に突出形成されており、回転翼６の先端部の内径は、ステータ７の外径よりも若干大径に形成されている。

このロータ５が、ケーシング１内においてケーシング１と同心状に位置する状態で、後壁部３を貫通してケーシング１内に挿入されたポンプ駆動モータＭの駆動軸１９に連結されて、そのポンプ駆動モータＭにより回転駆動される。
このように、本実施形態においては、ポンプ駆動モータＭの駆動軸１９が、ロータ５の回転軸となる。
また、ポンプ駆動モータＭの駆動軸１９には、ポンプ駆動モータＭ側にケーシング１の内部の液体Ｒが漏れ出ることを防止するためのシール部２２を設けるようにしている。

そして、ロータ５が、その軸心方向視（図３に示すような図２のＶ−Ｖ方向視）において回転翼６の先端部が前側となる向きに回転駆動されることにより、回転翼６の回転方向の後側となる面（背面）６ａには、いわゆるキャビテーションが発生するように構成されている。

図２、図４及び図５に示すように、仕切板１５は、ステータ７の内径よりも僅かに小さい外径を有する概ね漏斗状に構成されている。この漏斗状の仕切板１５は、具体的には、その中央部に、頂部が円筒状に突出する筒状摺接部１５ａにて開口された漏斗状部１５ｂを備えるとともに、その漏斗状部１５ｂの外周部に、前面及び後面共にケーシング１の軸心Ａ３に直交する状態となる環状平板部１５ｃを備える形状に構成されている。
そして、図２及び図３に示すように、この仕切板１５が、頂部の筒状摺接部１５ａがケーシング１の前壁部２側を向く姿勢で、周方向に等間隔を隔てた複数箇所（この実施形態では、４箇所）に配設された間隔保持部材２０を介して、ロータ５の前面の取付部５ａに取り付けられる。

図３及び図５（ｃ）に示すように、仕切板１５を複数箇所夫々で間隔保持部材２０を介してロータ５に取り付ける際には、撹拌羽根２１が、ケーシング１の後壁部３側に向く姿勢で仕切板１５に一体的に組み付けられ、ロータ５が回転駆動されると、４枚の撹拌羽根２１がロータ５と一体的に回転するように構成されている。

図２及び図４に示すように、この実施形態では、円筒状の第２の供給部１７が、ケーシング１と同心状で、そのケーシング１の前壁部２の中心部に設けられている。この第２の供給部１７には、循環流路１６の内径よりも小径で、仕切板１５の筒状摺接部１５ａよりも小径となり流路面積が小さな絞り部１４ａが形成されている。ロータ５の回転翼６が回転することにより、吐出部１２を介してスラリー状の液体Ｒが吐出され、第２の供給部１７の絞り部１４ａを介して液体Ｒが導入されることになるので、吸引撹拌ポンプＸ内が減圧される。

図２〜図４に示すように、第１の供給部１１は、そのケーシング１内に開口する開口部（入口部）が、環状溝１０における周方向の一部を内部に含む状態で、ケーシング１内に対する第２の供給部１７の開口部の横側方に位置するように、前壁部２に設けられている。また、第１の供給部１１は、平面視（図１及び図２の左右方向視）において軸心Ａ２がケーシング１の軸心Ａ３と平行となり、かつ、ケーシング１の軸心Ａ３に直交する水平方向視（図１及び図２の紙面表裏方向視）において、軸心Ａ２がケーシング１の前壁部２に近づくほどケーシング１の軸心Ａ３に近づく傾斜姿勢で、ケーシング１の前壁部２に設けられている。ちなみに、第１の供給部１１の傾斜角度は、４５度程度である。

図２及び図４に示すように、ステータ７は、ケーシング１の前壁部２の内面（ロータ５に対向する面）に取り付けられて、ケーシング１の前壁部２とステータ７とが一体となるように固定されている。ステータ７において、第１の導入室１３に臨む部分に配設された複数の第１の導入室１３側の透孔７ａは、概略円形状に形成され、第１の導入室１３の流路面積よりも複数の第１の導入室１３側の透孔７ａの合計流路面積が小さくなるように設定されており、また、第２の導入室１４に臨む部分に配設された複数の第２の導入室１４側の透孔７ｂは、概略楕円形状に形成され、第２の導入室１４の流路面積よりも複数の第２の導入室１４側の透孔７ｂの合計流路面積が小さくなるように設定されている。ロータ５の回転翼６が回転することにより、吐出部１２を介してスラリー状の液体Ｒが吐出され、第２の供給部１７を介して、液体貯留タンクＹに投入、貯留されていた液体Ｒ及び固形分Ｐ（図７に示す実施形態の場合は、固形分貯留ホッパ３１に貯留されていた固形分Ｐ）や液体貯留タンクＹに戻されたスラリー状の液体Ｒが導入されることになるので、吸引撹拌ポンプＸ内が減圧される。なお、図２の仮想線で示すように、固形分貯留ホッパ３１を備えるようにした場合は、ロータ５の回転翼６が回転することにより、第１の導入室１３室側の透孔７ａを介して固形分貯留ホッパ３１に貯留されていた固形分Ｐが供給される。

図４及び図５に示すように、この実施形態では、各掻出翼９が棒状に形成され、ロータ５の径方向視（図５（ｂ）の紙面表裏方向視）で、当該棒状の掻出翼９の先端側ほど前壁部２側に位置し、かつ、ロータ５の軸心方向視（図５（ａ）の紙面表裏方向視）で、当該棒状の掻出翼９の先端側ほどロータ５の径方向内方側に位置する傾斜姿勢で、当該棒状の掻出翼９の基端部９Ｂがロータ５と一体回転するように固定され、ロータ５が、その軸心方向視（図５（ａ）の紙面表裏方向視）において掻出翼９の先端が前側となる向き（図２〜図５において矢印にて示す向き）に回転駆動される。

図３〜図５に基づいて、掻出翼９について説明する。
掻出翼９は、仕切板１５に固定される基端部９Ｂ、第１の導入室１３に露呈する状態となる中間部９Ｍ、環状溝１０に嵌め込まれる（すなわち、進入する）状態となる先端部９Ｔを基端から先端に向けて一連に備えた棒状に構成されている。

図３、図４及び図５（ｂ）に示すように、掻出翼９の基端部９Ｂは、概ね矩形板状に構成されている。
図３、図４、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、掻出翼９の中間部９Ｍは、横断面形状が概ね三角形状になる概ね三角柱状に構成されている（特に、図３参照。）。そして、掻出翼９が上述の如き傾斜姿勢で設けられることにより、三角柱状の中間部９Ｍの三側面のうちのロータ５の回転方向前側を向く一側面９ｍ（以下、「放散面」と記載する場合がある。）は、ロータ５の回転方向前側に向けて傾斜する前下がり状で、しかも、ロータ５の径方向に対して径方向外方側に向く（以下、「斜め外向き」と記載する場合がある。）ように構成されている（特に、図４及び図５参照。）。

つまり、棒状の掻出翼９が、上述の如き傾斜姿勢で設けられることにより、掻出翼９のうち第１の導入室１３に露呈する中間部９Ｍが環状溝１０に嵌め込まれる先端部９Ｔよりもロータ５の径方向外方に位置し、しかも、その中間部９Ｍの回転方向前側を向く放散面９ｍが、ロータ５の回転方向前側に向けて傾斜し、しかも、ロータ５の径方向に対して斜め外向きに傾斜している。これにより、掻出翼９の先端部９Ｔにより環状溝１０から掻き出された固形分Ｐは、掻出翼９の中間部９Ｍの放散面９ｍにより、第１の導入室１３内においてロータ５の径方向外方側に向けて流動するように案内される。

図４、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、掻出翼９の先端部９Ｔは、横断面形状が概ね矩形状になる概ね四角柱状であり、ロータ５の軸心方向視（図５（ａ）の紙面表裏方向視）において、四側面のうちのロータ５の径方向外方側に向く外向き側面９ｏが環状溝１０の内面における径方向内方側を向く内向き内面に沿い、かつ、四側面のうちのロータ５の径方向内方側に内向き側面９ｉが環状溝１０の内面における径方向外方側を向く外向き内面に沿う状態となる弧状に構成されている。
また、四角柱状の先端部９Ｔの四側面のうちの、ロータ５の回転方向前側を向く掻き出し面９ｆは、ロータ５の回転方向前側に向けて傾斜し、しかも、ロータ５の径方向に対して径方向外方側に向く（以下、「斜め外向き」と記載する場合がある。）になるように構成されている。
これにより、掻出翼９の先端部９Ｔにより環状溝１０から掻き出された固形分Ｐは、掻出翼９の先端部９Ｔの掻き出し面９ｆにより、ロータ５の径方向外方側に向けて第１の導入室１３内に放出されることになる。
さらに、掻出翼９の先端部９Ｔの先端面９ｔは、その先端部９Ｔが環状溝１０に嵌め込まれた状態で環状溝１０の底面と平行になるように構成されている。

また、ロータ５が、その軸心方向視（図５（ａ）の紙面表裏方向視）において掻出翼９の先端が前側となる向きに回転駆動されると、掻出翼９の基端部９Ｂ、中間部９Ｍ、先端部９Ｔそれぞれに、回転方向の後側となる面（背面）９ａが形成される。この背面９ａには、掻出翼９が回転することにより、いわゆるキャビテーションが発生するように構成されている。

上述のような形状に構成された４個の掻出翼９が、上述の如き傾斜姿勢で、中心角で９０度ずつ間隔を隔てて周方向に並べた形態で、夫々、基端部９Ｂを仕切板１５の環状平板部１５ｃに固定して設けられている。

図２に示すように、掻出翼９が設けられた仕切板１５が、間隔保持部材２０によりロータ５の前面と間隔を隔てた状態でロータ５の前面の取付部５ａに取り付けられ、このロータ５が、仕切板１５の筒状摺接部１５ａが第２の供給部１７に摺接回転可能に嵌め込まれた状態でケーシング１内に配設される。
これにより、ロータ５の膨出状の前面と仕切板１５の後面との間に、ケーシング１の前壁部２側ほど小径となる先細り状の第２の導入室１４が形成され、第２の供給部１７が仕切板１５の筒状摺接部１５ａを介して第２の導入室１４に連通するように構成されている。
また、ケーシング１の前壁部２と仕切板１５の前面との間に、第１の供給部１１に連通する環状の第１の導入室１３が形成される。

そして、ロータ５が回転駆動されると、筒状摺接部１５ａが第２の供給部１７に摺接する状態で、仕切板１５がロータ５と一体的に回転することになり、ロータ５及び仕切板１５が回転する状態でも、第２の供給部１７が仕切板１５の筒状摺接部１５ａを介して第２の導入室１４に連通する状態が維持されるように構成されている。

〔制御部〕
この分散混合装置に備えられる制御部は、図示しないが、ＣＰＵや記憶部等を備えた公知の演算処理装置からなり、分散混合装置を構成する吸引撹拌ポンプＸの運転を制御可能に構成されている。
特に、制御部は、回転翼６の周速度（ロータ５の回転数）を制御可能に構成され、第１の導入室１３及び第２の導入室１４内の圧力が所定の負圧状態となるように、回転翼６の周速度（ロータ５の回転数）を設定し、当該設定された周速度（ロータ５の回転数）で回転翼６を回転することで、少なくとも、ステータ７の第２の導入室１４側の透孔７ｂ（及び第１の導入室１３側の透孔７ａ）を通過した直後の翼室８内の領域を、翼室８内の全周に亘って連続して、液体Ｒの微細気泡（マイクロバブル）が多数発生した微細気泡領域として形成させることができるように構成されている。
ここで、第２の導入室１４内の圧力を測定するための圧力計８０を設けるようにしている。

〔分散混合装置の動作〕
次に、この分散混合装置の動作について説明する。
まず、吸引撹拌ポンプＸの運転を開始する前に、所定量の液体Ｒ及び固形分Ｐを、液体貯留タンクＹに投入、貯留する。
この場合において、液体Ｒに対する固形分Ｐの分散、混合を行った後、吸引撹拌ポンプＸの運転を停止した状態で、液体貯留タンクＹの液面Ｌの位置が、ロータ５の回転軸１９のシール部２２の高さ位置よりも低位（水頭差：Ｈ）になるように、液体Ｒ及び固形分Ｐの供給量（固形分貯留ホッパ３１から固形分Ｐを供給する場合も同様。）を設定するようにする。

この状態で、吸引撹拌ポンプＸの運転を開始すると、吸引撹拌ポンプＸ内が、負圧状態となり、第２の供給部１７に、液体貯留タンクＹに投入、貯留されている液体Ｒ及び固形分Ｐが、循環流路１６を介して、負圧吸引されることで供給される。

第２の供給部１７に供給された液体Ｒ及び固形分Ｐは、第２の供給部１７の絞り部１４ａを介して流量が制限された状態で第２の導入室１４内に導入される。その第２の導入室１４内においては、回転する複数の撹拌羽根２１により剪断作用を受けて、さらに細かく解砕され、さらに、第２の導入室１４側の透孔７ｂの通過の際にも剪断作用を受けて解砕される。この際には、第２の導入室１４側の透孔７ｂを介して流量が制限された状態で翼室８に導入される。そして、翼室８内において、高速で回転する回転翼６により剪断作用を受けて解砕され、固形分Ｐの凝集物（ダマ）がさらに少なくなったスラリー状の液体Ｒが吐出部１２から吐出される。

ここで、制御部は、回転翼６の周速度（ロータ５の回転数）を制御可能に構成され、第２の導入室１４内の圧力が所定の負圧状態となるように、回転翼６の周速度（ロータ５の回転数）を設定し、当該設定された周速度（ロータ５の回転数）で回転翼６を回転することで、少なくとも、ステータ７の第２の導入室１４側の透孔７ｂを通過した直後の翼室８内の領域を、翼室８内の全周に亘って連続して、液体Ｒの微細気泡（マイクロバブル）が多数発生した微細気泡領域として形成させることができる。
これによって、翼室８内の全周に亘って、固形分Ｐの凝集物（いわゆるダマ）に浸透した液体Ｒが発泡することで当該凝集物の解砕が促進され、さらに、その発生した微細気泡が翼室８において加圧され消滅する際の衝撃力によりさらに固形分Ｐの分散が促進されることになり、結果、翼室８内の全周に存在するスラリー状の液体Ｒのほぼ全体に亘って、液体Ｒ中での固形分Ｐの分散が良好な高品質のスラリー状の液体Ｒを生成することができる。

吐出部１２から吐出されたスラリー状の液体Ｒは、循環流路１８を介して、液体貯留タンクＹに戻され、液体貯留タンクＹに投入、貯留されている液体Ｒ及び固形分Ｐと合わさって、吸引撹拌ポンプＸが運転されている間、循環流路１６を介して、負圧吸引されることで供給され、循環する。

これによって、翼室８内の全周に亘って、固形分Ｐの凝集物（いわゆるダマ）に浸透した液体Ｒが発泡することで当該凝集物の解砕が促進され、さらに、その発生した微細気泡が翼室８において加圧され消滅する際の衝撃力によりさらに固形分Ｐの分散が促進されることになり、結果、翼室８内の全周に存在するスラリー状の液体Ｒのほぼ全体に亘って、より確実に、液体Ｒ中での固形分Ｐの分散が良好な高品質のスラリー状の液体Ｒを生成することができる。
すなわち、負圧状態で掻出翼９の背面９ａに発生するキャビテーションによる気泡（キャビティー）が、ステータ７の第２の導入室１４側の透孔７ｂを通過した直後に、翼室８内において高速回転する回転翼６によってさらに微細な気泡に粉砕されることによって、スラリー状の液体Ｒは泡状となり、凝集状態の固形分Ｐ（繊維状炭素粉末）は、解され、分散が促進される。
そして、泡状のスラリー状の液体Ｒは、このように、翼室８内において高速で回転する回転翼６により剪断作用を受けて解砕されながら、遠心力によって翼室８の外周部へ移動し、吐出部１２から吐出されるが、この間に、泡状のスラリー状の液体Ｒが液状に戻る際に生じる衝撃によって、スラリー状の液体Ｒに含まれる凝集状態の固形分Ｐ（繊維状炭素粉末）は、さらに分散が促進され、固形分Ｐ（繊維状炭素粉末）が１次粒子になるまで分散された高品質のスラリー状の液体Ｒを生成することができる。

このようにして、生成された高品質のスラリー状の液体Ｒは、液体貯留タンクＹから、循環流路１６を取り外すことによって取り出すようにしたり、別途形成した排出路（図示省略）を介して、後続の工程に供給される。

この分散混合装置及びその運転方法によれば、吸引撹拌ポンプＸを、ロータ５の回転軸１９が鉛直方向で、かつ、シール部２２を介して上方で片持ち支持されるように設置するようにするとともに、液体貯留タンクＹを、液体貯留タンクＹの液面Ｌの位置がロータ５の回転軸１９のシール部２２の高さ位置よりも低位（水頭差：Ｈ）になるように、設置することにより、ケーシング１の内部が正圧となる吸引撹拌ポンプＸの運転を停止したときに、ケーシング１の内部の液体が、損耗したシール部２２を介して漏れ出る問題を解消することができる。

以上、本発明の分散混合装置及びその運転方法について、その実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施の形態の記載に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

本発明の分散混合装置及びその運転方法は、ケーシングの内部の液体が、損耗したシール部を介して漏れ出る問題を解消し、信頼性の高い分散混合処理を行うことができることから、非水電解質二次電池用電極の製造に用いられるスラリーの製造を始めとする各種スラリーの製造のほか、液体に対して固形分の分散、混合を行う分散混合装置の用途に好適に用いることができる。

Ｍ ポンプ駆動モータ
Ｘ 吸引撹拌ポンプ
Ｙ 液体貯留タンク
１ ケーシング
５ ロータ
６ 回転翼
６ａ 背面部
７ ステータ
７ａ 絞り流路（透孔）
７ｂ 絞り流路（透孔）
８ 翼室（排出室）
９ 掻出翼
１０ 環状溝
１１ 第１の供給部
１２ 吐出部
１３ 第１の導入室
１４ 第２の導入室
１４ａ 絞り部
１５ 仕切板
１６ 循環流路
１６Ｐ ポンプ
１７ 第２の供給部
１９ ポンプ駆動モータの駆動軸（ロータの回転軸）
２２ シール部
３１ 固形分貯留ホッパ

Claims (5)

1. ケーシングの内部に、回転翼を備えたロータを配設し、前記回転翼の回転により生じる吸引力によって前記ケーシングの内部に液体を吸入し、前記回転翼の回転により前記液体に対する固形分の分散、混合を行う吸引撹拌ポンプと、前記吸引撹拌ポンプとの間で前記液体の循環を行う液体貯留タンクとを備えた分散混合装置において、前記吸引撹拌ポンプを、前記ロータの回転軸が鉛直方向になるように、前記液体貯留タンクを、前記液体貯留タンクの液面の位置が、前記回転翼を設けた翼室に連通する吐出部に接続されて前記液体貯留タンクに連通する循環流路の開口の高さ位置よりも高位に、前記ロータの回転軸のシール部の高さ位置よりも低位になるように、設置するようにし、前記液体貯留タンクまたは前記液体貯留タンクと前記吸引撹拌ポンプとをつなぐ循環流路に固形分を投入する固形分投入口が設けられたことを特徴とする分散混合装置。
2. 前記液体貯留タンクに前記液体及び前記固形分を貯留して、前記液体に対する前記固形分の分散、混合を行うようにしたことを特徴とする請求項１に記載の分散混合装置。
3. 固形分貯留ホッパを備え、前記固形分貯留ホッパに貯留された前記固形分を、前記液体貯留タンクから前記吸引撹拌ポンプに前記液体を供給する循環流路の途中でエジェクタ効果により吸入して、前記液体に対する前記固形分の分散、混合を行うようにしたことを特徴とする請求項１に記載の分散混合装置。
4. 固形分貯留ホッパを備え、前記固形分貯留ホッパに貯留された前記固形分を、前記ケーシングの内部に直接吸入して、前記液体に対する前記固形分の分散、混合を行うようにしたことを特徴とする請求項１に記載の分散混合装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の分散混合装置の運転方法であって、前記液体に前記固形分投入口から前記固形分が投入され、前記液体に対する前記固形分の分散、混合を行った後、前記吸引撹拌ポンプの運転を停止した状態で、前記液体貯留タンクの液面の位置が、前記回転翼を設けた翼室に連通する吐出部に接続されて前記液体貯留タンクに連通する循環流路の開口の高さ位置よりも高位に、前記ロータの回転軸のシール部の高さ位置よりも低位になるように、前記液体及び前記固形分の供給量を設定することを特徴とする分散混合装置の運転方法。

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