WO2013099826A1 - 混合分散システム - Google Patents

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WO2013099826A1
WO2013099826A1 PCT/JP2012/083376 JP2012083376W WO2013099826A1 WO 2013099826 A1 WO2013099826 A1 WO 2013099826A1 JP 2012083376 W JP2012083376 W JP 2012083376W WO 2013099826 A1 WO2013099826 A1 WO 2013099826A1
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WO
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mixing
dispersing
powder
storage tank
fluid
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/083376
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English (en)
French (fr)
Inventor
佳文 深谷
善彦 近藤
Original Assignee
株式会社ジェイテクト
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/50—Mixing liquids with solids
    • B01F23/53—Mixing liquids with solids using driven stirrers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/27—Mixers with stator-rotor systems, e.g. with intermeshing teeth or cylinders or having orifices
    • B01F27/271—Mixers with stator-rotor systems, e.g. with intermeshing teeth or cylinders or having orifices with means for moving the materials to be mixed radially between the surfaces of the rotor and the stator
    • B01F27/2711—Mixers with stator-rotor systems, e.g. with intermeshing teeth or cylinders or having orifices with means for moving the materials to be mixed radially between the surfaces of the rotor and the stator provided with intermeshing elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/80—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
    • B01F27/805—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis wherein the stirrers or the receptacles are moved in order to bring them into operative position; Means for fixing the receptacle
    • B01F27/806—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis wherein the stirrers or the receptacles are moved in order to bring them into operative position; Means for fixing the receptacle with vertical displacement of the stirrer, e.g. in combination with means for pivoting the stirrer about a vertical axis in order to co-operate with different receptacles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/80—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
    • B01F27/81—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis the stirrers having central axial inflow and substantially radial outflow
    • B01F27/812—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis the stirrers having central axial inflow and substantially radial outflow the stirrers co-operating with surrounding stators, or with intermeshing stators, e.g. comprising slits, orifices or screens
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/80—Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/82—Combinations of dissimilar mixers
    • B01F33/823—Combinations of dissimilar mixers in two or more alternative mixing receptacles, e.g. mixing in one receptacle and dispensing from another receptacle

Definitions

  • the present invention relates to a mixing and dispersing system for mixing and dispersing a fluid material and a powder material.
  • lithium ion secondary batteries have been applied to hybrid vehicles and electric vehicles.
  • An electrode of a lithium ion secondary battery is formed by applying a slurry of an active material to a base material such as an aluminum foil and baking it. This manufacturing method is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-033786 (Patent Document 1).
  • the slurry of the active material is made by mixing and dispersing the active material powder in a liquid.
  • a method for producing this slurry as described in, for example, JP-A-61-38620 (Patent Document 2) and JP-A-7-132219 (Patent Document 3), the slurry is stored in a tank. It is conceivable to stir the material with a stirring blade. Further, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-73915 (Patent Document 4), stirring is performed in the stirring tank while being circulated between the stirring tank and the gear pump through a pipe, and the mixture is dispersed by the gear pump. It is also possible.
  • This invention is made
  • a mixing and dispersing system is a mixing and dispersing system for mixing and dispersing a fluid material and a powder material, the first storage tank storing the fluid material, and the powder.
  • a powder hopper for storing material, a fluid material suction port for sucking the fluid material in the first storage tank, a powder suction port for sucking the powder material in the powder hopper, and The fluid mixed material obtained by mixing and dispersing the fluid material sucked from the fluid material suction port and the powder material sucked from the powder suction port is discharged into the first storage tank.
  • a mixing and dispersing device including a discharge port.
  • the mixing and dispersing device is disposed in the first storage tank, the powder hopper is connected to the mixing and dispersing device, and the fluid material suction port of the mixing and dispersing device is connected to the first storage tank. Located in the flowable material in the tank.
  • the mixing and dispersing system may further include a first driving device that moves the mixing and dispersing apparatus in the first storage tank.
  • the first drive device may move the mixing and dispersing device up and down in accordance with the liquid level of the fluid material in the first storage tank.
  • the first driving device moves the mixing and dispersing device when the powder material is sucked from the powder hopper into the powder suction port of the mixing and dispersing device. You may make it move within one storage tank.
  • the first drive device moves the mixing and dispersing device in the first storage tank after the desired powder material is mixed into the mixing and dispersing device from the powder hopper. It may be.
  • the mixing / dispersing system may further include a second driving device for moving the mixing / dispersing device from the inside of the first storage tank to the outside.
  • the mixing and dispersing system includes a second storage tank for storing the fluid material, and the second driving device is configured to use the fluid material in the first storage tank by the mixing and dispersing device.
  • the mixing and dispersing device is moved from the first storage tank to the second storage tank, and the mixing and dispersing device is moved from the first storage tank to the second storage tank.
  • the powder material may be mixed and dispersed in the flowable material in the second storage tank.
  • the mixing / dispersing system may include a cleaning tank for cleaning the mixing / dispersing device, and the second driving device may be moved to the cleaning tank.
  • the mixing / dispersing system may include a cleaning tank for cleaning the mixing / dispersing device, and the second driving device may be moved to the cleaning tank.
  • the mixing and dispersing device is directly placed in the first storage tank. Therefore, piping for connecting the first storage tank and the mixing / dispersing device is not necessary. As a result, it is possible to solve the problem that the powder ratio of the generated fluid material changes due to the influence of the fluid material remaining in the pipe. That is, the produced fluid material can be homogenized.
  • piping is not necessary, so that piping is not cleaned. That is, the cleaning location is within the mixing and dispersing device itself and the first storage tank, and cleaning becomes easy. This also ensures the homogenization of the fluid material produced.
  • the fluid material in the first storage tank can be stirred using the mixing and dispersing apparatus.
  • the first drive device moves the mixing / dispersing device up and down in accordance with the liquid level of the fluid material in the first storage tank, so that the desired powder material is surely placed in the first storage tank.
  • the powder material can be mixed and dispersed by mixing.
  • the fluid material in the first storage tank can be agitated by using the mixing and dispersing device at the same time while the powder material is mixed and dispersed in the fluid material in the mixing and dispersing device. it can. Thereby, homogenization of the fluid material can be achieved while increasing the powder ratio of the fluid material in the first storage tank.
  • the flowable material is stirred using a mixing and dispersing device to achieve homogenization, The viscosity of the flowable material having a desired powder ratio can be set to a desired value.
  • preparation for storing the fluid material in the first storage tank, discharge of the fluid material in the first storage tank, and the like can be easily performed. That is, workability is improved.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line BB in FIG. Second embodiment: The overall configuration of a mixed dispersion system. It is a flowchart which shows the operation
  • the mixed dispersion system constitutes, for example, an apparatus for manufacturing electrodes (positive electrode and negative electrode) of a lithium ion secondary battery.
  • An electrode of a lithium ion secondary battery is formed by applying a slurry of an active material to a base material such as an aluminum foil or a copper foil and baking it.
  • the mixing and dispersing system of this embodiment is a system for producing a slurry of an active material. Specifically, it is made by mixing and dispersing a metal powder of an active material in a liquid such as water.
  • the slurry after the powder material is mixed and dispersed is referred to as a flowable mixed material
  • the liquid before the powder material is mixed is referred to as a flowable base material.
  • Both the flowable mixed material and the flowable base material have flowability.
  • the fluid mixed material is formed with a higher viscosity than the fluid base material.
  • the soot mixing and dispersing system includes a first storage tank 11, a second storage tank 12, a powder hopper 20, a mixing and dispersing device 30, a drive motor 40, and a drive device 50.
  • Each of the first and second storage tanks 11 and 12 initially stores the fluid base material and continuously stores the fluid mixture material while the powder material is mixed and dispersed.
  • the powder hopper 20 contains a powder material of the active material.
  • the mixing / dispersing device 30 is disposed in the first and second storage tanks 11 and 12, and is disposed (immersed in the fluid base material or fluid mixture material in the first and second storage tanks 11 and 12). ) The mixing and dispersing device 30 sucks the fluid base material stored in the first and second storage tanks 11 and 12 from the fluid material suction port 111 formed on the lower surface thereof. Further, the powder hopper 20 is connected to the mixing and dispersing device 30, and the powder material of the active material in the powder hopper 20 from the powder inlet 112 formed on the upper surface side of the mixing and dispersing device 30. Inhale.
  • the mixing / dispersing device 30 mixes and disperses the powder material in the flowable base material that has been sucked into the first and second storage tanks 11 and 12 from the discharge port 113 formed on the side surface. Drain material. By repeating this operation, the fluid material mixed next is sucked from the fluid material suction port 111. In this way, the powder material is mixed and dispersed in the fluid base material, thereby producing a fluid mixture material having a desired powder ratio.
  • the powder hopper 20 can be provided so as to be integrally fixed to the mixing / dispersing device 30.
  • each of the first and second storage tanks 11 and 12 is provided. It can also be connected to the mixing and dispersing device 30 by a flexible hose or the like.
  • the scissors driving motor 40 is connected to a rotating member constituting the mixing / dispersing device 30 and rotates the rotating member.
  • the drive motor 40 is fixed to the upper surface side of the mixing and dispersing device 30 and is not immersed in the fluid base material and the fluid mixture material in the first and second storage tanks 11 and 12.
  • the dredge drive device 50 (first drive device 57, second drive device 58) is disposed adjacent to the outside of the first and second storage tanks 11 and 12, and can move the mixing and dispersing device 30.
  • a serial type robot or the like is applied to the driving device 50, and the mixing and dispersing device 30 is attached to the tip link.
  • the driving device 50 includes a base 51, a first link 52 that rotates about the vertical axis with respect to the base 51, a second link 53 that rotates around the horizontal axis at the upper end of the first link 52,
  • the second link 53 has a third link 54 that revolves around the horizontal axis with respect to the third link 54, and a fourth link 55 that revolves around the horizontal axis with respect to the third link 54. All of the first link 52, the second link 53, the third link 54, and the fourth link 55 are driven by an unillustrated electric motor incorporated in each link.
  • the first link 52 constitutes the second drive device 58
  • the second link 53, the third link 54, and the fourth link 55 constitute the first drive device 57.
  • the mixing / dispersing device 30 can be moved in the horizontal and vertical directions in the first and second storage tanks 11 and 12 by the first drive device 57, and the first storage tank 11 and the second storage device can be moved by the second drive device 58. It is possible to move between the tanks 12.
  • the horizontal movement in the front-rear direction as seen from the base 51 is made by the first drive device 57
  • the horizontal movement in the left-right direction as seen from the base 51 is made by the second drive device 58. That is, the second drive device 58 can horizontally move the mixing / dispersing device 30 in the left and right directions in the first and second storage tanks 11 and 12.
  • the fluid base material is stored in the first and second storage tanks 11 and 12 (S1).
  • the mixing and dispersing device 30 moves in the first storage tank 11 by operating the driving device 50. That is, the mixing / dispersing device 30 is lifted by the first driving device 57, and the mixing / dispersing device 30 is moved to the horizontal position corresponding to the first storage tank 11 by the first driving device 57 and the second driving device 58.
  • the mixing and dispersing device 30 is lowered into the first storage tank 11 by 57 (S2).
  • the drive motor 40 is operated and the rotation member which comprises the mixing and dispersing apparatus 30 is rotated.
  • mixing of the powder material from the powder hopper 20 to the mixing and dispersing device 30 is started (S3). Then, the powder material is mixed and dispersed in the fluid base material.
  • the mixing and dispersing device 30 starts to move in the first storage tank 11. That is, the mixing / dispersing device 30 is moved horizontally in the first storage tank 11 in the left-right and front-back directions by the first drive device 57 and the second drive device 58 (S4).
  • the first drive device 57 and the second drive device 58 S4
  • the powder material is sucked from the powder hopper 20 into the powder suction port 112 of the mixing and dispersing device 30
  • the fluid mixture material in the first storage tank 11 is stirred.
  • the mixing / dispersing device 30 is moved in the storage tank 11. In this way, the fluid mixed material in the first storage tank 11 can be stirred using the mixing and dispersing device 30.
  • the powder material is mixed and dispersed in the fluid base material in the first storage tank 11, thereby increasing the volume of the fluid mixture material in the first storage tank 11. If it does so, the liquid level height of the fluid mixed material in the 1st storage tank 11 will rise. Therefore, the mixing / dispersing device 30 is moved up and down by the second driving device 58 according to the liquid level of the fluid mixed material. Thereby, desired powder material can be mixed in the 1st storage tank 11, and the said powder material can be reliably mixed and disperse
  • the mixing and dispersing device 30 is moved in the first storage tank 11 to thereby move the mixing and dispersing device. While mixing and dispersing the powder material in the fluid mixture material at 30, the fluid mixture material in the first storage tank 11 can be stirred at the same time using the mixing and dispersing device 30. Thereby, homogenization of the fluid mixture material can be achieved while increasing the powder ratio of the fluid mixture material in the first storage tank 11.
  • the mixing and dispersing apparatus 30 is stirring the fluid mixed material by moving in the first storage tank 11.
  • the flowable mixed material is stirred using the mixing and dispersing device 30 to achieve a desired powder ratio while achieving homogenization.
  • the viscosity of the flowable mixed material can be set to a desired value.
  • the mixing / dispersing device 30 is moved into the second storage tank 12 by operating the driving device 50. That is, the mixing / dispersing device 30 is lifted by the first driving device 57, and the mixing / dispersing device 30 is moved to the horizontal position corresponding to the second storage tank 12 by the first driving device 57 and the second driving device 58. The mixing and dispersing device 30 is lowered into the second storage tank 12 by 57 (S10).
  • generated in the 1st storage tank 11 is discharged
  • moving the mixing / dispersing device 30 to the outside of the first storage tank 11 improves the discharge workability.
  • the fluidity base material is newly stored in the first storage tank 11 after discharge, if the mixing and dispersing device 30 is located outside the first storage tank 11, the storage workability is improved. It becomes good.
  • a fluid mixed material is generated in the second storage tank 12 by mixing and dispersing the powder material in the fluid base material in the second storage tank 12.
  • the powder material can be mixed and dispersed in the fluid base materials in the plurality of storage tanks 11 and 12 by using one mixing and dispersing device 30.
  • the mixing and dispersing device 30 is placed directly in the storage tanks 11 and 12. Therefore, piping for connecting the storage tanks 11 and 12 and the mixing / dispersing device 30 becomes unnecessary. As a result, it is possible to solve the problem that the powder ratio of the produced fluid mixed material changes due to the influence of the fluid mixed material remaining in the pipe. That is, the produced fluid mixed material can be homogenized. Moreover, according to this mixing and dispersing system, since piping is unnecessary, piping is not cleaned. That is, the cleaning location is within the mixing / dispersing device 30 itself and the storage tanks 11 and 12, and cleaning becomes easy. This also makes it possible to ensure homogenization of the flowable mixed material produced.
  • the mixing and dispersing device 30 includes a housing 110, a partition plate 120, a rotating blade 130, a guide member 140, a first annular dispersion member 150, and a second annular dispersion member 160.
  • the scissors housing 110 is formed in a hollow disk shape. In the center of the lower surface of the housing 110, a fluid material suction port 111 for sucking the fluid base material and fluid mixture material in the storage tanks 11 and 12 is formed. Near the center of the upper surface of the housing 110, a powder material discharge end of the powder hopper 20 can be mounted, and a powder suction port 112 for sucking the powder material from the powder hopper 20 is formed. . In the housing 110, the fluid base material or fluid mixture material sucked from the fluid material suction port 111 and the powder material sucked from the powder suction port 112 are mixed and dispersed, Produces a flowable mixed material. Further, a discharge port 113 for discharging the fluid mixed material generated in the housing 110 is formed in a part of the outer peripheral surface of the housing 110.
  • the eaves partition plate 120 is formed in a disc shape, and the center portion thereof is fixed to the end portion of the rotation shaft of the drive motor 40.
  • the partition plate 120 is disposed in the housing 110 so as to be rotatable around its central axis.
  • the partition plate 120 divides the vicinity of the center in the housing 110 into upper and lower parts, and the lower part of the fluid material suction port 111 side area E1 (fluid material side area) and the upper part powder suction. It is partitioned into a region E2 (powder side region) on the mouth 112 side.
  • a plurality of scissors rotary blades 130 are provided in the circumferential direction at radially outer positions on the lower surface of the partition plate 120. That is, the rotary blade 130 rotates as the partition plate 120 rotates.
  • the rotary vane 130 functions as a pump vane that sends the fluid base material or fluid mixture material sucked from the fluid material suction port 111 located radially inward to the outside in the radial direction.
  • Each rotary blade 130 is formed so that the phase is shifted in the direction opposite to the rotation direction of the rotary blade 130 as it goes radially outward. In FIG. 4, since the rotation direction of the rotary blades 130 is clockwise, the phase of each rotary blade 130 is shifted counterclockwise as it goes outward in the radial direction.
  • the scissors guide member 140 is disposed radially outward of the partition plate 120 (on the downstream side of the partition plate 120 and the rotary blade 130), and is fixed to the housing 110.
  • the guide member 140 has a flow path for the flowable material 141 that further increases the flow rate of the flowable base material or flowable mixed material fed from the rotary blade 130 toward the radially outer mixing region.
  • the fluidity material guide passage 141 is formed so that the phase is shifted in the rotation direction of the rotary blade 130 as it goes outward in the radial direction. That is, the rotating blade 130 and the flowable material guide passage 141 of the guide member 140 function as a so-called diffuser pump.
  • the flowable material guide passage 141 is formed so that the cross-sectional area of the flow passage becomes smaller toward the outer side in the radial direction.
  • the flowable base material or the flowable mixed material can be further increased in speed by decreasing the flow passage cross-sectional area of the flowable material guide passage 141 toward the downstream side.
  • the guide member 140 has a powder guide passage 142 that guides the powder material in the powder side region E2 toward the mixing region located radially outward.
  • the powder guide passage 142 is formed at least inward in the radial direction, independently of the flowable material guide passage 141 via the partition portion 143.
  • the radially outward direction of the powder guide passage 142 communicates with the radially outward direction of the flowable material guide passage 141. That is, in the powder side region E2 through the powder guide passage 142, the flow of the fluid base material or the fluid mixture material in the mixing region located radially outward of the fluid material guide passage 141 is caused.
  • the powder material can be guided to the mixing zone.
  • the powder guide passage 142 is formed to extend in the same direction as the flowable material guide passage 141, and is formed so that the phase is shifted in the rotation direction of the rotary blade 130 as it goes outward in the radial direction. ing. Furthermore, the powder guide passage 142 is formed so that the cross-sectional area of the flow path decreases as it goes outward in the radial direction.
  • the first annular dispersion member 150 has a through hole at the center and is formed in an annular shape, and is integrally connected to the lower edge of the rotary blade 130.
  • the first annular dispersion member 150 includes a disk portion 151, first inner peripheral convex teeth 152, and first outer peripheral convex teeth 153.
  • the disk portion 151 is connected to the lower edge of the rotary blade 130, and the center hole thereof communicates with the fluid material suction port 111.
  • the first inner peripheral convex teeth 152 are arranged in a mixing region that is radially outward of the guide member 140 (downstream of the guide member 140), and axially upward (flowable mixed material) from the upper surface of the disk portion 151.
  • a plurality of first outer peripheral convex teeth 153 are formed radially outwardly of the first inner peripheral convex teeth 152 and projecting upward in the axial direction from the outer peripheral edge of the disk portion 151, and are formed in the circumferential direction. Yes.
  • the first inner circumferential convex teeth 152 and the first outer circumferential convex teeth 153 are formed in a comb-teeth shape having a distal end in the axial direction and continuous in the circumferential direction.
  • the tips of the first inner peripheral convex teeth 152 and the first outer peripheral convex teeth 153 have a slight gap so as to be rotatable relative to the inner surface of the housing 110.
  • the circumferential edge surfaces of the first inner peripheral convex teeth 152 and the first outer peripheral convex teeth 153 have a gap width on the tooth tip side of the first inner peripheral convex teeth 152 and the first outer peripheral convex teeth 153. It is formed to be approximately the same as the gap width on the original side.
  • the second annular dispersion member 160 disperses the powder material in the flowable base material by a relative operation with the first annular dispersion member 150.
  • the second annular dispersion member 160 is fixed to the inner surface of the housing 110 and includes a second inner peripheral convex tooth 161 and a second outer peripheral convex tooth 162.
  • the second inner peripheral convex teeth 161 and the second outer peripheral convex teeth 162 protrude from the inner surface of the housing 110 downward in the axial direction (the direction opposite to the protruding direction of the first inner peripheral convex teeth 152), and A plurality are formed in the circumferential direction.
  • the second inner peripheral convex teeth 161 are arranged between the first inner peripheral convex teeth 152 and the first outer peripheral convex teeth 153 so as to oppose each other in the flow direction of the fluid mixed material.
  • the second outer peripheral convex teeth 162 are arranged radially outward of the first outer peripheral convex teeth 153 so as to face the first outer peripheral convex teeth 153 in the flow direction of the fluid mixed material. .
  • the tips of the second inner peripheral convex teeth 161 and the second outer peripheral convex teeth 162 have a slight gap with respect to the disk portion 151 of the first annular dispersion member 150.
  • the circumferential edges of the second inner peripheral convex teeth 161 and the second outer peripheral convex teeth 162 are tooth tips of the second inner peripheral convex teeth 161 and the second outer peripheral convex teeth 162 that are adjacent in the circumferential direction, respectively.
  • the gap width on the side is substantially the same as the gap width on the tooth base side.
  • the rotary blade 130 and the guide member 140 act as a diffuser pump, and the fluid base material stored in the first storage tank 11 flows from the fluid material suction port 111. Inhaled into the flowable material side region E1.
  • the sucked fluid base material passes through the rotary blade 130 and the fluid material guide passage 141 and is delivered to the mixing region.
  • the powder material is sucked into the powder side region E2 from the powder suction port 112 by the flow of the fluid base material.
  • the sucked powder material passes through the powder guide passage 142 and is guided to the mixing region.
  • the first annular dispersion member 150 and the second annular dispersion member 160 are disposed. Then, from the radially inner side toward the radially outer side, the first inner circumferential convex teeth 152, the second inner circumferential convex teeth 161, the first outer circumferential convex teeth 153, and the second outer circumferential convex teeth 162 are arranged in this order. Arranged and rotating relative to each other. Accordingly, the fluid base material and the powder material delivered from the guide member 140 are mixed, and the powder material is dispersed in the fluid base material by the shearing force of the convex teeth 152, 153, 161, 162. .
  • the fluid mixed material that has passed through the second outer peripheral convex teeth 162 is discharged from the discharge port 113 to the first storage tank 11. In this way, a fluid mixed material is generated in the first storage tank 11.
  • the fluid mixed material previously generated from the fluid material suction port 111 is sucked and mixed and dispersed again with the powder material.
  • ⁇ Second embodiment> The overall configuration of the mixing and dispersing system of the second embodiment will be described with reference to FIG.
  • the same components as those of the mixing and dispersing system of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the mixing and dispersing system of the second embodiment is provided with a cleaning tank 60 instead of the second storage tank 12 with respect to the first embodiment.
  • the soot washing tank 60 is disposed adjacent to the driving device 50 and stores the washing liquid of the mixing and dispersing device 30.
  • the mixing / dispersing device 30 When the mixing / dispersing device 30 is placed in the cleaning tank 60, the slurry (fluid mixed material) adhering to the inside and the outside of the mixing / dispersing device 30 can be removed. Movement of the mixing / dispersing device 30 to the cleaning tank 60 is performed by the driving device 50. That is, the driving device 50 can transport the mixing / dispersing device 30 between the first storage tank 11 and the cleaning tank 60.
  • step S7 it is determined whether or not a set time has elapsed since the end of mixing of the powder material. If the set time has elapsed, in step S8, the operation of the driving device 50 is stopped to stop the mixing and dispersing device. The movement in the 30th 1st storage tank 11 is stopped.
  • the mixing and dispersing apparatus 30 is moved from the first storage tank 11 into the cleaning tank 60 by operating the driving device 50. That is, the first dispersing device 30 is lifted by the first driving device 57, the mixing and dispersing device 30 is moved to the horizontal position corresponding to the cleaning tank 60 by the first driving device 57 and the second driving device 58, and the first driving device 57 The mixing and dispersing device 30 is lowered into the cleaning tank 60 (S20). In the cleaning tank 60, the drive motor 40 is operated to clean the inside of the mixing / dispersing device 30. Then, the process ends.
  • the mixing / dispersing device 30 can be moved to the outside of the first storage tank 11, so that the mixing / dispersing device 30 alone can be easily washed.
  • the cleaning workability of the mixing / dispersing device 30 is homogenized.
  • the movement of the mixing / dispersing device 30 is stopped when a set time has elapsed from the end of mixing of the powder material.
  • the measurement may be performed using a viscometer or a dispersometer, and the movement of the mixing and dispersing device 30 may be stopped.
  • 11 first storage tank, 12: second storage tank, 20: powder hopper, 30: mixing and dispersing device, 40: drive motor, 50: drive device, 51: Base, 52: First link, 53: Second link, 54: Third link, 55: Fourth link, 57: First drive unit, 58: Second drive device, 60: Wash tank, 110: Housing, 111: Inlet for fluid material, 112: Inlet for powder, 113: Outlet, 120: partition plate, 130: rotating blade, 140: guide member, 141: Guide passage for flowable material, 142: Guide passage for powder, 143: partitioning part, 150: first annular dispersion member, 151: disk part, 152: First inner peripheral convex teeth, 153: First outer peripheral convex teeth, 160: second annular dispersion member, 161: second inner peripheral convex teeth, 162: Second outer peripheral convex tooth, E1: Fluidity material side region, E2: Powder side region

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Abstract

配管を不要とし、確実に流動性材料と粉末とを混合し分散できる混合分散システムを提供する。 粉体材料を収容する粉体ホッパ（２０）は、混合分散装置（３０）に接続されている。混合分散装置（３０）は、流動性材料を貯留する第一貯留タンク（１１）内に配置される。混合分散装置（３０）は、第一貯留タンク（１１）内の流動性材料を吸入する流動性材料用吸入口（１１１）、粉体ホッパ（２０）内の粉体材料を吸入する粉体用吸入口（１１２）、および、流動性材料用吸入口（１１１）から吸入した流動性材料と粉体用吸入口（１１２）から吸入した粉体材料とを混合し分散させた流動性混合材料を貯留タンク（１１）内に排出する排出口（１１３）を備える。混合分散装置（３０）の流動性材料用吸入口（１１１）は、第一貯留タンク（１１）内の流動性材料の中に配置されている。

Description

混合分散システム
  本発明は、流動性材料と粉体材料とを混合し分散する混合分散システムに関するものである。
  近年、ハイブリッド自動車や電気自動車などにリチウムイオン二次電池が適用されている。リチウムイオン二次電池の電極は、アルミニウム箔などの基材に活物質材料のスラリーを塗布して、焼成することにより成形される。この製造方法は、例えば、特開2010-033786号公報（特許文献１）などに記載されている。
  活物質材料のスラリーは、液体に活物質の粉末を混合して分散することにより作られる。このスラリーの製造方法として、例えば、特開昭61-38620号公報（特許文献２）および特開平7-132219号公報（特許文献３）などに記載されているように、タンク内に貯留された材料を攪拌翼により攪拌することが考えられる。また、特開2004-73915号公報（特許文献４）に記載されているように、配管を介して攪拌槽とギヤーポンプとの間を循環させながら、攪拌槽内において攪拌し、ギヤーポンプにより混合分散することも考えられる。
特開2010-033786号公報 特開昭61-38620号公報 特開平7-132219号公報 特開2004-73915号公報
  特許文献２，３に記載されているような攪拌翼のみよる攪拌では十分に粉末が分散されないおそれがある。特許文献４に記載されているような攪拌槽とギヤーポンプとの間の配管にスラリーが残留するおそれがあるため、生成されたスラリーの粉末比率にばらつきを生じるおそれがある。
  本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、配管を不要とし、確実に流動性材料と粉末とを混合し分散できる混合分散システムを提供することを目的とする。
  （請求項１）本発明に係る混合分散システムは、流動性材料と粉体材料とを混合し分散する混合分散システムであって、前記流動性材料を貯留する第一貯留タンクと、前記粉体材料を収容する粉体ホッパと、前記第一貯留タンク内の前記流動性材料を吸入する流動性材料用吸入口、前記粉体ホッパ内の前記粉体材料を吸入する粉体用吸入口、および、前記流動性材料用吸入口から吸入した前記流動性材料と前記粉体用吸入口から吸入した前記粉体材料とを混合し分散させた流動性混合材料を前記第一貯留タンク内に排出する排出口を備える混合分散装置とを備える。そして、前記混合分散装置は、前記第一貯留タンク内に配置され、前記粉体ホッパは、前記混合分散装置に接続され、前記混合分散装置の前記流動性材料用吸入口は、前記第一貯留タンク内の前記流動性材料の中に配置されている。
  （請求項２）また、前記混合分散システムは、前記混合分散装置を前記第一貯留タンク内において移動させる第一駆動装置を備えるようにしてもよい。
  （請求項３）また、前記第一駆動装置は、前記混合分散装置を前記第一貯留タンク内の前記流動性材料の液面高さに応じて上下移動させるようにしてもよい。
  （請求項４）また、前記第一駆動装置は、前記粉体ホッパから前記粉体材料が前記混合分散装置の前記粉体用吸入口へ吸入されているときに、前記混合分散装置を前記第一貯留タンク内において移動させるようにしてもよい。
  （請求項５）また、前記第一駆動装置は、前記粉体ホッパから所望の前記粉体材料を前記混合分散装置に混入した後に、前記混合分散装置を前記第一貯留タンク内において移動させるようにしてもよい。
  （請求項６）また、前記混合分散システムは、前記混合分散装置を前記第一貯留タンク内から外部へ移動させる第二駆動装置を備えるようにしてもよい。
  （請求項７）また、前記混合分散システムは、前記流動性材料を貯留する第二貯留タンクを備え、前記第二駆動装置は、前記混合分散装置によって前記第一貯留タンク内の前記流動性材料に前記粉体材料を混合分散させた後に、前記混合分散装置を前記第一貯留タンク内から前記第二貯留タンク内へ移動させ、前記混合分散装置は、前記第一貯留タンク内から前記第二貯留タンク内へ移動した後に、前記第二貯留タンク内の前記流動性材料に前記粉体材料を混合分散させるようにしてもよい。
  （請求項８）また、前記混合分散システムは、前記混合分散装置を洗浄する洗浄タンクを備え、前記第二駆動装置は、前記洗浄タンクへ移動させるようにしてもよい。
  （請求項９）また、前記混合分散システムは、前記混合分散装置を洗浄する洗浄タンクを備え、前記第二駆動装置は、前記洗浄タンクへ移動させるようにしてもよい。
  （請求項１）本発明の混合分散システムによれば、第一貯留タンク内に直接混合分散装置を入れている。従って、第一貯留タンクと混合分散装置とを接続する配管が不要となる。その結果、配管内に残留した流動性材料の影響によって、生成される流動性材料の粉体比率が変化するという問題を解決できる。つまり、生成される流動性材料の均質化を図ることができる。また、本発明の混合分散システムによれば、配管が不要であるため、配管の清掃をすることがない。つまり、清掃箇所は、混合分散装置自体と第一貯留タンク内となり、清掃が容易となる。このことによっても、生成される流動性材料の均質化を確実に図ることができる。
  （請求項２）混合分散装置を第一貯留タンク内において移動させることにより、混合分散装置を用いて、第一貯留タンク内の流動性材料の攪拌を行うことができる。
  （請求項３）第一貯留タンク内の流動性材料に粉体ホッパ内の粉体材料が混合分散されることで、第一貯留タンク内の流動性材料の体積が増加する。そうすると、第一貯留タンク内の流動性材料の液面が上昇する。そこで、第一駆動装置によって、混合分散装置を第一貯留タンク内の流動性材料の液面高さに応じて上下移動させることで、確実に、所望の粉体材料を第一貯留タンク内に混入して、当該粉体材料を混合分散することができる。
  （請求項４）本手段によれば、混合分散装置において粉体材料を流動性材料に混合分散させながら、同時に、混合分散装置を用いて第一貯留タンク内の流動性材料を攪拌することができる。これにより、第一貯留タンク内を流動性材料のうちの粉体比率を高めつつ、流動性材料の均質化を図ることができる。
  （請求項５）本手段によれば、所望の粉体材料を流動性材料に混合分散させた後において、混合分散装置を用いて当該流動性材料を攪拌することで、均質化を図りつつ、所望の粉体比率とされた流動性材料の粘度を所望値にすることができる。
  （請求項６）本手段によれば、第一貯留タンク内に流動性材料を貯留させるための準備、第一貯留タンク内の流動性材料の排出などを容易に行うことができる。つまり、作業性が良好となる。
  （請求項７）本手段によれば、１つの混合分散装置を用いて、複数の貯留タンク内の流動性材料の混合分散を行うことができる。
  （請求項８）本手段によれば、混合分散装置単体を容易に洗浄することができる。
  （請求項９）本手段によれば、混合分散装置単体を容易に洗浄することができる。
第一実施形態：混合分散システムの全体構成である。 図１の混合分散システムによる動作方法を示すフローチャートである。 図１の混合分散装置の軸方向拡大断面図である。 図２のＡ－Ａ断面図である。 図２のＢ－Ｂ断面図である。 第二実施形態：混合分散システムの全体構成である。 図６の混合分散システムによる動作方法を示すフローチャートである。
  ＜第一実施形態＞
  （混合分散システムの構成）
  第一実施形態の混合分散システムの全体構成について、図１を参照して説明する。混合分散システムは、例えば、リチウムイオン二次電池の電極（正極および負極）を製造するための装置を構成する。リチウムイオン二次電池の電極は、アルミニウム箔や銅箔などの基材に活物質材料のスラリーを塗布して焼成することにより成形される。本実施形態の混合分散システムは、活物質材料のスラリーを製造するシステムである。具体的には、水などの液体に、活物質の金属粉末を混合して分散することにより作られる。以下、粉体材料が混合分散された後のスラリーを流動性混合材料と称し、粉体材料が混合される前の液体を流動性基材料と称する。流動性混合材料および流動性基材料は、共に、流動性を有する。ただし、流動性混合材料は、流動性基材料に比べると、粘度が高く形成されている。
  混合分散システムは、図１に示すように、第一貯留タンク１１と、第二貯留タンク１２と、粉体ホッパ２０と、混合分散装置３０と、駆動モータ４０と、駆動装置５０とを備える。第一，第二貯留タンク１１，１２は、それぞれ、当初に流動性基材料を貯留し、粉体材料が混合分散される間は継続して流動性混合材料を貯留する。粉体ホッパ２０は、活物質の粉体材料を収容する。
  混合分散装置３０は、第一，第二貯留タンク１１，１２内に配置されており、第一，第二貯留タンク１１，１２内の流動性基材料または流動性混合材料の中に配置（浸漬）されている。混合分散装置３０は、これの下面に形成されている流動性材料用吸入口１１１から第一，第二貯留タンク１１，１２に貯留されている流動性基材料を吸入する。また、混合分散装置３０には、粉体ホッパ２０が接続されており、混合分散装置３０の上面側に形成されている粉体用吸入口１１２から粉体ホッパ２０内の活物質の粉体材料を吸入する。そして、混合分散装置３０は、吸入した流動性基材料に粉体材料を混合し分散して、側面に形成されている排出口１１３から第一，第二貯留タンク１１，１２内に流動性混合材料を排出する。この動作を繰り返すことで、次に流動性材料用吸入口１１１から吸入されるのは、流動性混合材料となる。このようにして、流動性基材料に粉体材料が混合されて分散されることで、所望の粉体比率の流動性混合材料が生成される。なお、粉体ホッパ２０は、図１に示すように、混合分散装置３０に一体的に固定されるように設けることもできるし、図示しないが、第一，第二貯留タンク１１，１２のそれぞれに固定され、可撓性ホースなどにより混合分散装置３０に接続することもできる。
  駆動モータ４０は、混合分散装置３０を構成する回転部材に連結されており、当該回転部材を回転させる。この駆動モータ４０は、混合分散装置３０の上面側に固定されており、第一，第二貯留タンク１１，１２内の流動性基材料および流動性混合材料には浸漬されていない。
  駆動装置５０（第一駆動装置５７、第二駆動装置５８）は、第一，第二貯留タンク１１，１２の外に隣接して配置されており、混合分散装置３０を移動することができる。例えば、駆動装置５０は、シリアル型ロボットなどが適用され、先端リンクに混合分散装置３０が取り付けられている。駆動装置５０は、ベース５１と、ベース５１に対して鉛直軸線回りに回転する第一リンク５２と、第一リンク５２の上端でこれに対して水平軸線回りに旋回する第二リンク５３と、第二リンク５３の先端でこれに対して水平軸線回りに旋回する第三リンク５４と、第三リンク５４の先端でこれに対して水平軸線回りに旋回する第四リンク５５とを有する。第一リンク５２、第二リンク５３、第三リンク５４、第四リンク５５のいずれも、各リンクに内蔵された図略の電動モータによって駆動される。
第一リンク５２が第ニ駆動装置５８を構成し、第二リンク５３、第三リンク５４および第四リンク５５が第一駆動装置５７を構成する。第一駆動装置５７によって、混合分散装置３０を第一，第二貯留タンク１１，１２内において水平垂直方向に移動させることができ、第二駆動装置５８によって、第一貯留タンク１１と第二貯留タンク１２との間を移動させることができる。ベース５１から見て前後方向の水平移動は、第一駆動装置５７によってなされ、ベース５１から見て左右方向の水平移動は、第二駆動装置５８によってなされる。すなわち、第二駆動装置５８によって、混合分散装置３０を第一，第二貯留タンク１１，１２内において左右方向の水平移動させることができる。
  次に、混合分散システムによる動作について、図２のフローチャートを参照して説明する。図２に示すように、第一，第二貯留タンク１１，１２内に流動性基材料を貯留する（Ｓ１）。続いて、駆動装置５０を動作させることによって、混合分散装置３０は第一貯留タンク１１内を移動する。すなわち、第一駆動装置５７によって混合分散装置３０を持ち上げ、第一駆動装置５７および第二駆動装置５８によって混合分散装置３０を第一貯留タンク１１に対応する水平位置へ移動させ、第一駆動装置５７によって混合分散装置３０を第一貯留タンク１１内へ降ろす（Ｓ２）。そして、駆動モータ４０を動作させて、混合分散装置３０を構成する回転部材を回転させる。続いて、粉体ホッパ２０から混合分散装置３０へ粉体材料の混入を開始する（Ｓ３）。そうすると、流動性基材料に粉体材料が混合され分散され始める。
  続いて、駆動装置５０を動作させることによって、混合分散装置３０を第一貯留タンク１１内において移動開始する。すなわち、第一駆動装置５７および第二駆動装置５８によって混合分散装置３０を第一貯留タンク１１内において左右、前後方向へ水平移動させる（Ｓ４）。ここでは、粉体ホッパ２０から粉体材料が混合分散装置３０の粉体用吸入口１１２へ吸入されているときに、第一貯留タンク１１内の流動性混合材料を攪拌するように、第一貯留タンク１１内において混合分散装置３０を移動させる。このように、混合分散装置３０を利用して、第一貯留タンク１１内の流動性混合材料を攪拌できる。
  また、第一貯留タンク１１内の流動性基材料に粉体材料が混合分散されることで、第一貯留タンク１１内の流動性混合材料の体積が増加する。そうすると、第一貯留タンク１１内の流動性混合材料の液面高さが上昇する。そこで、流動性混合材料の液面高さに応じて、第二駆動装置５８によって混合分散装置３０を上下移動させる。これにより、所望の粉体材料を第一貯留タンク１１内に混入して、当該粉体材料を確実に流動性混合材料へ混合分散することができる。
  つまり、粉体ホッパ２０から粉体材料が混合分散装置３０の粉体用吸入口１１２へ吸入されているときに、第一貯留タンク１１内において混合分散装置３０を移動させることで、混合分散装置３０において粉体材料を流動性混合材料に混合分散させながら、同時に、混合分散装置３０を用いて第一貯留タンク１１内の流動性混合材料を攪拌することができる。これにより、第一貯留タンク１１内の流動性混合材料の粉体比率を高めつつ、流動性混合材料の均質化を図ることができる。
  続いて、粉体ホッパ２０から混合分散装置３０へ粉体材料を設定量混入したか否かを判定し、設定量混入するまで継続する（Ｓ５）。そして、粉体材料を設定量混入した場合には、粉体ホッパ２０から粉体材料の混入を終了する（Ｓ６）。設定量の粉体材料の混入後においても、混合分散装置３０は、第一貯留タンク１１内を移動することによって、流動性混合材料を攪拌している。このように、所望の粉体材料を流動性基材料に混合分散させた後において、混合分散装置３０を用いて流動性混合材料を攪拌することで、均質化を図りつつ、所望の粉体比率とされた流動性混合材料の粘度を所望値にすることができる。
  続いて、粉体材料の混入終了から設定時間を経過したか否かを判定し（Ｓ７）、設定時間経過した場合には、駆動装置５０の動作を停止することによって混合分散装置３０の第一貯留タンク１１内での移動を停止する（Ｓ８）。このように、粉体材料を混入後においても流動性混合材料を攪拌することにより、均質かつ所望の粘度の材料を得ることができる。
  続いて、流動性基材料が貯留されている貯留タンク１１，１２が有るか否かを判定する（Ｓ９）。当該貯留タンク１１，１２がなければ、処理を終了する。ここでは、流動性基材料が貯留されている第二貯留タンク１２が有るため、この場合には、駆動装置５０を動作させることによって、混合分散装置３０を第二貯留タンク１２内へ移動させる。すなわち、第一駆動装置５７によって混合分散装置３０を持ち上げ、第一駆動装置５７および第二駆動装置５８によって混合分散装置３０を第二貯留タンク１２に対応する水平位置へ移動させ、第一駆動装置５７によって混合分散装置３０を第二貯留タンク１２内へ降ろす（Ｓ１０）。そして、第一貯留タンク１１内にて生成された流動性混合材料を排出する。ここで、流動性混合材料の排出の際に、混合分散装置３０を第一貯留タンク１１の外部に移動させておくことで、排出の作業性が良好となる。また、排出後の第一貯留タンク１１内に、新たに流動性基材料を貯留する際にも、混合分散装置３０が第一貯留タンク１１の外部に位置していれば、貯留の作業性が良好となる。
  そして、第二貯留タンク１２において、ステップＳ２～Ｓ９の処理を実行する。つまり、第二貯留タンク１２内の流動性基材料に粉体材料を混合分散することにより、第二貯留タンク１２において流動性混合材料を生成する。このように、１つの混合分散装置３０を用いて、複数の貯留タンク１１，１２内の流動性基材料に粉体材料の混合分散を行うことができる。
  本混合分散システムによれば、貯留タンク１１，１２内に直接混合分散装置３０を入れている。従って、貯留タンク１１，１２と混合分散装置３０とを接続する配管が不要となる。その結果、配管内に残留した流動性混合材料の影響によって、生成される流動性混合材料の粉体比率が変化するという問題を解決できる。つまり、生成される流動性混合材料の均質化を図ることができる。また、本混合分散システムによれば、配管が不要であるため、配管の清掃をすることがない。つまり、清掃箇所は、混合分散装置３０自体と貯留タンク１１，１２内となり、清掃が容易となる。このことによっても、生成される流動性混合材料の均質化を確実に図ることができる。
  （混合分散装置の詳細構成）
  次に、混合分散装置３０の詳細構成について、図３～図５を参照して説明する。混合分散装置３０は、ハウジング１１０、仕切板１２０、回転羽根１３０、誘導部材１４０、第一環状分散部材１５０、第二環状分散部材１６０を備える。
  ハウジング１１０は、中空円盤状に形成されている。ハウジング１１０の下面の中心には、貯留タンク１１，１２内の流動性基材料および流動性混合材料を吸入する流動性材料用吸入口１１１が形成されている。ハウジング１１０の上面の中心付近には、粉体ホッパ２０の粉体材料の排出端を装着可能であって、粉体ホッパ２０から粉体材料を吸入する粉体用吸入口１１２が形成されている。そして、ハウジング１１０内においては、流動性材料用吸入口１１１から吸入した流動性基材料または流動性混合材料と、粉体用吸入口１１２から吸入された粉体材料とを混合し分散させて、流動性混合材料を生成する。さらに、ハウジング１１０の外周面の一部には、ハウジング１１０内にて生成された流動性混合材料を排出する排出口１１３が形成されている。
  仕切板１２０は、円盤状に形成され、その中心部が駆動モータ４０の回転軸の端部に固定されている。仕切板１２０は、ハウジング１１０内に、その中心軸回りに回転可能に配置されている。この仕切板１２０は、ハウジング１１０内の中心付近を上下に区画し、下側に位置する流動性材料用吸入口１１１側の領域Ｅ１（流動性材料側領域）と上側に位置する粉体用吸入口１１２側の領域Ｅ２（粉体側領域）とに仕切っている。
  回転羽根１３０は、仕切板１２０の下面のうち径方向外方の位置に、周方向に複数設けられている。つまり、回転羽根１３０は、仕切板１２０の回転に伴って回転する。回転羽根１３０は、径方向内方に位置する流動性材料用吸入口１１１から吸入した流動性基材料または流動性混合材料を、径方向外方へ送出するポンプ羽根として機能する。それぞれの回転羽根１３０は、径方向外方に行くに従って回転羽根１３０の回転方向とは反対方向に位相がずれるように形成されている。図４においては、回転羽根１３０の回転方向が右回りであるため、それぞれの回転羽根１３０の位相は径方向外方に行くに従って左回り側にずれている。
  誘導部材１４０は、仕切板１２０の径方向外方（仕切板１２０および回転羽根１３０の下流側）に配置されており、ハウジング１１０に固定されている。誘導部材１４０は、回転羽根１３０から送出された流動性基材料または流動性混合材料をさらに径方向外方の混合領域に向かって増速して送出する流動性材料用案内通路１４１を有する。この流動性材料用案内通路１４１は、径方向外方に行くに従って回転羽根１３０の回転方向に位相がずれるように形成されている。つまり、回転羽根１３０と誘導部材１４０の流動性材料用案内通路１４１とにより、いわゆるディフューザポンプとして機能する。この流動性材料用案内通路１４１は、径方向外方に行くに従って流路断面積が小さくなるように形成されている。流動性材料用案内通路１４１の流路断面積を下流に向かって小さくすることで、流動性基材料または流動性混合材料をより高速化することができる。
  さらに、誘導部材１４０は、粉体側領域Ｅ２における粉体材料を径方向外方に位置する混合領域に向かって案内する粉体用案内通路１４２を有する。粉体用案内通路１４２は、少なくとも径方向内方において、仕切部１４３を介して、流動性材料用案内通路１４１とは独立して形成されている。ただし、粉体用案内通路１４２における径方向外方は、流動性材料用案内通路１４１における径方向外方に連通している。つまり、流動性材料用案内通路１４１の径方向外方に位置する混合領域における流動性基材料または流動性混合材料の流通に伴って、粉体用案内通路１４２を介して粉体側領域Ｅ２における粉体材料を混合領域へ誘導することができる。
  この粉体用案内通路１４２は、流動性材料用案内通路１４１と同様の方向に延びるように形成されており、径方向外方に行くに従って回転羽根１３０の回転方向に位相がずれるように形成されている。さらに、粉体用案内通路１４２は、径方向外方に行くに従って流路断面積が小さくなるように形成されている。このように流動性材料用案内通路１４１および粉体用案内通路１４２を形成することで、粉体側領域Ｅ２における粉体材料を混合領域へより効果的に誘導することができる。さらに、粉体用案内通路の流路断面積を下流に向かって小さくすることで、粉体材料を混合領域へより誘導しやすくなる。
  第一環状分散部材１５０は、中心に貫通孔を有するとともに環状に形成されており、回転羽根１３０の下縁に一体的に連結されている。第一環状分散部材１５０は、円盤部１５１、第一内周側凸歯１５２、第一外周側凸歯１５３を備える。円盤部１５１は、回転羽根１３０の下縁に連結されており、その中心孔が流動性材料用吸入口１１１に連通している。第一内周側凸歯１５２は、誘導部材１４０の径方向外方（誘導部材１４０の下流側）である混合領域に配置されており、円盤部１５１の上面から軸方向上方（流動性混合材料の流通方向に直交する方向）に突出するように、かつ、周方向に複数形成されている。第一外周側凸歯１５３は、第一内周側凸歯１５２の径方向外方であって円盤部１５１の外周縁から軸方向上方に突出するように、かつ、周方向に複数形成されている。
  つまり、第一内周側凸歯１５２および第一外周側凸歯１５３は、軸方向上方に先端を有し、周方向に連続する櫛歯状に形成されている。これら第一内周側凸歯１５２および第一外周側凸歯１５３の歯先は、ハウジング１１０の内面に対して相対回転可能となるように僅かな隙間を有している。そして、第一内周側凸歯１５２および第一外周側凸歯１５３の周方向縁面は、第一内周側凸歯１５２および第一外周側凸歯１５３の歯先側の隙間幅が歯元側の隙間幅とほぼ同程度となるように形成されている。
  第二環状分散部材１６０は、第一環状分散部材１５０との相対動作によって、流動性基材料に粉体材料を分散する。この第二環状分散部材１６０は、ハウジング１１０の内面に固定されており、第二内周側凸歯１６１および第二外周側凸歯１６２を備える。第二内周側凸歯１６１および第二外周側凸歯１６２は、ハウジング１１０の内面から軸方向下方（第一内周側凸歯１５２の突出方向とは反対方向）に突出するように、かつ、周方向に複数形成されている。第二内周側凸歯１６１は、第一内周側凸歯１５２と第一外周側凸歯１５３との径方向間に、それらに対して流動性混合材料の流通方向に対向するように配置されている。第二外周側凸歯１６２は、第一外周側凸歯１５３の径方向外方に、当該第一外周側凸歯１５３に対して流動性混合材料の流通方向に対向するように配置されている。
  第二内周側凸歯１６１および第二外周側凸歯１６２の歯先は、第一環状分散部材１５０の円盤部１５１に対して僅かな隙間を有している。そして、第二内周側凸歯１６１および第二外周側凸歯１６２の周方向縁面は、周方向にそれぞれ隣り合う第二内周側凸歯１６１および第二外周側凸歯１６２の歯先側の隙間幅が歯元側の隙間幅とほぼ同程度となるように形成されている。
  以上説明した混合分散装置３０の作用について説明する。駆動モータ４０が動作することにより、仕切板１２０、回転羽根１３０、第一環状分散部材１５０が、ハウジング１１０に対して回転する。一方、誘導部材１４０および第二環状分散部材１６０は、ハウジング１１０に固定されているため、回転しない。
  回転羽根１３０が回転することにより、回転羽根１３０と誘導部材１４０とによりディフューザポンプとしての作用が生じ、第一貯留タンク１１内に貯留された流動性基材料が、流動性材料用吸入口１１１から流動性材料側領域Ｅ１に吸入される。吸入された流動性基材料は、回転羽根１３０および流動性材料用案内通路１４１を通過して、混合領域に送出される。そして、流動性基材料の流通によって、粉体材料が粉体用吸入口１１２から粉体側領域Ｅ２に吸入される。吸入された粉体材料は、粉体用案内通路１４２を通過して、混合領域に誘導される。
  混合領域においては、第一環状分散部材１５０と第二環状分散部材１６０が配置されている。そして、径方向内方から径方向外方に向かって、第一内周側凸歯１５２、第二内周側凸歯１６１、第一外周側凸歯１５３、第二外周側凸歯１６２の順に配置されており、相互に相対回転している。従って、誘導部材１４０から送出された流動性基材料および粉体材料は、混合されつつ、それぞれの凸歯１５２，１５３，１６１，１６２によるせん断力によって流動性基材料に粉体材料が分散される。そして、第二外周側凸歯１６２を通過した流動性混合材料は、排出口１１３から第一貯留タンク１１へ排出される。このようにして、第一貯留タンク１１内に流動性混合材料が生成される。そして、この動作を継続すると、流動性材料用吸入口１１１から先に生成された流動性混合材料が吸入され、再び粉体材料と混合分散される。
  ＜第二実施形態＞
  第二実施形態の混合分散システムの全体構成について、図６を参照して説明する。ここで、第二実施形態の混合分散システムにおいて、第一実施形態の混合分散システムと同一構成については同一符号を付して詳細な説明を省略する。第二実施形態の混合分散システムは、第一実施形態に対して、第二貯留タンク１２に代えて、洗浄タンク６０を設置する。
  洗浄タンク６０は、駆動装置５０に隣接して配置されており、混合分散装置３０の洗浄液が貯留されている。洗浄タンク６０内に混合分散装置３０が入れられることで、混合分散装置３０の内部および外部に付着したスラリー（流動性混合材料）を取り除くことができる。混合分散装置３０の洗浄タンク６０への移動は、駆動装置５０によって行われる。つまり、駆動装置５０は、第一貯留タンク１１と洗浄タンク６０との間で、混合分散装置３０を搬送することができる。
  当該混合分散システムによる動作について、図７のフローチャートを参照して説明する。図７において、図２と同一工程については、同一ステップ番号を付している。図７においては、図２に対して、ステップＳ１９，Ｓ２０のみ相違する。相違点のみについて説明する。
  ステップＳ７にて、粉体材料の混入終了から設定時間を経過したか否かを判定し、設定時間経過した場合には、ステップＳ８にて、駆動装置５０の動作を停止することによって混合分散装置３０の第一貯留タンク１１内での移動を停止する。
  続いて、混合分散装置３０の洗浄を実行する場合には（Ｓ１９：Ｙ）、駆動装置５０を動作させることによって、混合分散装置３０を第一貯留タンク１１から洗浄タンク６０内へ移動させる。すなわち、第一駆動装置５７によって混合分散装置３０を持ち上げ、第一駆動装置５７および第二駆動装置５８によって混合分散装置３０を洗浄タンク６０に対応する水平位置へ移動させ、第一駆動装置５７によって混合分散装置３０を洗浄タンク６０内へ降ろす（Ｓ２０）。そして、洗浄タンク６０内において、駆動モータ４０を動作させて、混合分散装置３０の内部を洗浄する。そして、処理を終了する。
  このように、駆動装置５０を動作させることで、混合分散装置３０を第一貯留タンク１１の外部へ移動させることができるため、混合分散装置３０単体を容易に洗浄することができる。混合分散装置３０の洗浄の作業性を良好にすることで、結果として、生成される流動性混合材料の均質化を図ることにつながる。
  なお、上記実施形態においては、均質かつ所望の粘度の材料を得るために、粉体材料の混入終了から設定時間を経過した場合に、混合分散装置３０の移動を停止することとした。この他に、所望の粘度等を得るために、粘度計や分散度計を用いて測定し、混合分散装置３０の移動を停止するようにしてもよい。
１１：第一貯留タンク、 １２：第二貯留タンク、 ２０：粉体ホッパ、
３０：混合分散装置、 ４０：駆動モータ、 ５０：駆動装置、
５１：ベース、 ５２：第一リンク、 ５３：第ニリンク、
５４：第三リンク、 ５５：第四リンク、 ５７：第一駆動装置、
５８：第ニ駆動装置、 ６０：洗浄タンク、 １１０：ハウジング、
１１１：流動性材料用吸入口、 １１２：粉体用吸入口、 １１３：排出口、
１２０：仕切板、 １３０：回転羽根、 １４０：誘導部材、
１４１：流動性材料用案内通路、 １４２：粉体用案内通路、
１４３：仕切部、 １５０：第一環状分散部材、 １５１：円盤部、
１５２：第一内周側凸歯、 １５３：第一外周側凸歯、
１６０：第二環状分散部材、 １６１：第二内周側凸歯、
１６２：第二外周側凸歯、 Ｅ１：流動性材料側領域、 Ｅ２：粉体側領域 

Claims (9)

  1.   流動性材料と粉体材料とを混合し分散する混合分散システムであって、
      前記流動性材料を貯留する第一貯留タンクと、
      前記粉体材料を収容する粉体ホッパと、
      前記貯留タンク内の前記流動性材料を吸入する流動性材料用吸入口、前記粉体ホッパ内の前記粉体材料を吸入する粉体用吸入口、および、前記流動性材料用吸入口から吸入した前記流動性材料と前記粉体用吸入口から吸入した前記粉体材料とを混合し分散させた流動性混合材料を前記貯留タンク内に排出する排出口を備える混合分散装置と、
      を備え、
      前記混合分散装置は、前記第１貯留タンク内に配置され、
      前記粉体ホッパは、前記混合分散装置に接続され、
      前記混合分散装置の前記流動性材料用吸入口は、前記貯留タンク内の前記流動性材料の中に配置されている、混合分散システム。
  2.   前記混合分散システムは、前記混合分散装置を前記第一貯留タンク内において移動させる第一駆動装置を備える、請求項１の混合分散システム。
  3.   前記第一駆動装置は、前記混合分散装置を前記第一貯留タンク内の前記流動性材料の液面高さに応じて上下移動させる、請求項２の混合分散システム。
  4.   前記第一駆動装置は、前記粉体ホッパから前記粉体材料が前記混合分散装置の前記粉体用吸入口へ吸入されているときに、前記混合分散装置を前記第一貯留タンク内において移動させる、請求項２または３の混合分散システム。
  5.   前記第一駆動装置は、前記粉体ホッパから所望の前記粉体材料を前記混合分散装置に混入した後に、前記混合分散装置を前記第一貯留タンク内において移動させる、請求項４の混合分散システム。
  6.   前記混合分散システムは、前記混合分散装置を前記第一貯留タンク内から外部へ移動させる第二駆動装置を備える、請求項１～３の何れか一項の混合分散システム。
  7.   前記混合分散システムは、前記流動性材料を貯留する第ニ貯留タンクを備え、
      前記第二駆動装置は、前記混合分散装置によって前記第一貯留タンク内の前記流動性材料に前記粉体材料を混合分散させた後に、前記混合分散装置を前記第一貯留タンク内から前記第二貯留タンク内へ移動させ、
      前記混合分散装置は、前記第一貯留タンク内から前記第二貯留タンク内へ移動した後に、前記第二貯留タンク内の前記流動性材料に前記粉体材料を混合分散させる、請求項６の混合分散システム。
  8.   前記混合分散システムは、前記混合分散装置を洗浄する洗浄タンクを備え、
      前記第二駆動装置は、前記洗浄タンクへ移動させる、請求項６の混合分散システム。
  9.   前記混合分散システムは、前記混合分散装置を洗浄する洗浄タンクを備え、
      前記第二駆動装置は、前記洗浄タンクへ移動させる、請求項７の混合分散システム。
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