(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を収容可能な容器と、
前記容器内に収容される前記液体の液面側から前記容器の底面側に向かう方向に配置され、前記容器に対し相対回転可能な中空筒状の軸部材と、
前記軸部材に形成され、前記軸部材の中空内部と外部とを繋ぐ連通路と、
前記軸部材の中空内部に空気を供給可能な給気装置と、
を備え、
前記容器及び前記軸部材を相対回転させて前記容器内に収容されている第一の泡が含まれる前記液体を旋回させ、前記第一の泡を前記軸部材の周辺に集める集泡工程と、
前記給気装置から前記軸部材の中空内部に空気を供給して前記連通路から第二の泡を発生させ、前記集泡工程にて集まった前記第一の泡に前記連通路から発生した前記第二の泡を衝突させて前記第一の泡を前記第二の泡と共に消泡する消泡工程と、
を備える、消泡装置。
【請求項２】
前記第二の泡の大きさは、前記第一の泡の大きさより大きい、請求項１の消泡装置。
【請求項３】
前記軸部材は、前記容器内の前記液体の液中から液面に至るように設けられる、請求項１又は２の消泡装置。
【請求項４】
前記連通路は、前記容器の底面と前記容器内の前記液体の液面との中央より前記底面側に設けられる、請求項１〜３の何れか一項の消泡装置。
【請求項５】
前記連通路は、前記軸部材の中空内部から外周に向かうに従って広がる開口に形成される、請求項４の消泡装置。
【請求項６】
前記消泡装置は、前記軸部材に設けられ、前記容器内に収容される前記液体を旋回させる攪拌羽根を備える、請求項１〜５の何れか一項の消泡装置。
【請求項７】
前記軸部材は、前記容器内に複数本配置される、請求項１〜６の何れか一項の消泡装置。
【請求項８】
前記軸部材は、前記容器に対し回転し且つ前記容器内において回転中心が移動可能に構成される、請求項１〜７の何れか一項の消泡装置。
【請求項９】
前記容器には、前記容器内を減圧する減圧装置が設けられる、請求項１〜８の何れか一項の消泡装置。
【請求項１０】
前記給気装置には、前記空気の供給及び供給停止が可能なバルブが設けられる、請求項１〜９の何れか一項の消泡装置。
【請求項１１】
前記消泡装置は、前記容器及び前記軸部材を相対回転させて前記容器内に収容されている前記液体を旋回させつつ、前記給気装置から前記軸部材の中空内部に空気を供給して前記連通路から前記第二の泡を発生させる、請求項１〜１０の何れか一項の消泡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体内に含まれる泡を消泡する消泡装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年では、ハイブリッド自動車や電気自動車等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、先ず、活物質材料のスラリを得るために増粘剤の溶解液に活物質の粉末等を混練し、次に、活物質材料のスラリをアルミニウム箔等の基材に塗布して乾燥することにより製造される。上記混練工程でのスラリは、攪拌されるためスラリ中に空気が巻き込まれて泡として残存することが多い。この泡は、電極内でピンホールとなるおそれがあり、電池性能の低下の原因となる。このため、スラリ内に含まれる泡は、確実に消泡する必要がある。
【０００３】
特許文献１には、一端に回転羽根を備えた中空軸を容器内の液中に挿入し、回転羽根を回転させて容器内の液体を中空軸の内外周において循環させ、回転羽根で液体内に含まれる泡に打撃を与えることで消泡する装置が記載されている。特許文献２には、表面に撥水性を有する多孔性部材を容器内の液面上に配置し、液面上の泡を多孔性部材に付着させ、多孔性部材の微細孔から空気を噴き出して空気圧等により消泡する装置が記載されている。また、特許文献３，４には、微小隙間に液体を通すことにより、液体内に含まれる泡を消泡する装置が記載されている。また、特許文献５には、液体を磁場に通すことにより、液体内に含まれる泡を消泡する装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１１０５４３号公報
【特許文献２】特開２００１−２５２５０４号公報
【特許文献３】特開２０１２−１９６５９５号公報
【特許文献４】特開２０１３−１６３１５７号公報
【特許文献５】特開２００３−５３３７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の装置では、回転羽根による打撃を液体内に含まれる泡に与えるには回転羽根を高速で回転させなければならず、高速回転装置が必要となり、設備コストやエネルギコスト等が高くなる傾向にある。特許文献２に記載の装置では、多孔性部材に付着した液面上の泡の消泡のみ可能であり、液体中に含まれる相当数の泡は残存することになる。特許文献３，４に記載の装置では、微小隙間以下の大きさの泡は微小隙間を通過するため、当該泡を消泡できない。特許文献５に記載の装置では、磁場発生装置が別に必要であり、設備コストやエネルギコスト等が高くなる傾向にある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で液体内に含まれる泡の消泡が可能な消泡装置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】
【０００７】
（請求項１）本発明に係る消泡装置は、液体を収容可能な容器と、前記容器内に収容される前記液体の液面側から前記容器の底面側に向かう方向に配置され、前記容器に対し相対回転可能な中空筒状の軸部材と、前記軸部材に形成され、前記軸部材の中空内部と外部とを繋ぐ連通路と、前記軸部材の中空内部に空気を供給可能な給気装置と、を備え、前記容器及び前記軸部材を相対回転させて前記容器内に収容されている第一の泡が含まれる前記液体を旋回させ、前記第一の泡を前記軸部材の周辺に集める集泡工程と、前記給気装置から前記軸部材の中空内部に空気を供給して前記連通路から第二の泡を発生させ、前記集泡工程にて集まった前記第一の泡に前記連通路から発生した前記第二の泡を衝突させて前記第一の泡を前記第二の泡と共に消泡する消泡工程と、を備える。
この消泡装置では、第二の泡を破泡することで第一の泡を消泡するため、第二の泡の発生が可能な構成とすればよい。よって、消泡装置は、簡易な構成とすることができるので、設備コストやエネルギコスト等を低く抑えた装置とすることができる。
【０００８】
（請求項２）前記第二の泡の大きさは、前記第一の泡の大きさより大きいとよい。
これにより、第一の泡は、第二の泡が破泡する際の液面変動により大きなエネルギが与えられるので、確実に消泡される。
（請求項３）前記軸部材は、前記容器内の前記液体の液中から液面に至るように設けられるとよい。
これにより、第二の泡は、軸部材の外周に沿って上昇するので、軸部材の周辺に集まった第一の泡を確実に消泡できる。
【０００９】
（請求項４）前記連通路は、前記容器の底面と前記容器内の前記液体の液面との中央より前記底面側に設けられるとよい。
これにより、第二の泡は、液体中の深い位置から発生するので高速で浮上でき、第一の泡を短時間で消泡できる。また、第二の泡は、液体中に存在する第一の泡と合体し、液面にて破泡して当該第一の泡を消泡できる。
【００１０】
（請求項５）前記連通路は、前記軸部材の中空内部から外周に向かうに従って広がる開口に形成されるとよい。
これにより、第二の泡は、大径となって発生できる。
（請求項６）前記消泡装置は、前記軸部材に設けられ、前記容器内に収容される前記液体を旋回させる攪拌羽根を備えるとよい。
これにより、軸部材は、攪拌羽根の回転により容器内の液体を容易に旋回させられる。
【００１１】
（請求項７）前記軸部材は、前記容器内に複数本配置されるとよい。
このような構成の消泡装置では、大容量の容器内で各軸部材において第二の泡で第一の泡を同時に消泡可能であるので、大量の液体の消泡処理を短時間で可能となる。
（請求項８）前記軸部材は、前記容器に対し回転し且つ前記容器内において回転中心が移動可能に構成されるとよい。
このような構成の消泡装置では、大容量の容器内で一の場所から他の場所へ順次移動して第二の泡で第一の泡を消泡可能であるので、大量の液体の消泡処理が可能となる。
【００１２】
（請求項９）前記容器には、前記容器内を減圧する減圧装置が設けられるとよい。
これにより、容器内は、減圧装置により減圧されるので、大気圧時に比べてより小さい大きさの第一の泡の消泡が可能となる。
（請求項１０）前記給気装置には、前記空気の供給及び供給停止が可能なバルブが設けられるとよい。
これにより、空気は、必要なときのみ供給されることになり、運転コストを低減できる。
（請求項１１）前記消泡装置は、前記容器及び前記軸部材を相対回転させて前記容器内に収容されている前記液体を旋回させつつ、前記給気装置から前記軸部材の中空内部に空気を供給して前記連通路から前記第二の泡を発生させるとよい。
この旋回中は、第一の泡を軸部材の周辺に集めておけるので、第一の泡を略消泡できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】本発明の実施の形態：消泡装置を側方から見た概略構成図であり、容器のみを高さ方向に断面にした図である。
【図１Ｂ】本発明の実施の形態：消泡装置を底面側から見た概略構成図である。
【図２】消泡装置による消泡動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】容器内に液体が予め収容されている準備状態を示す図である。
【図４】軸部材が回転して第一の泡を集めている状態を示す図である。
【図５】第二の泡が液面に到達する直前の状態を示す図である。
【図６】第二の泡の破泡により第一の泡が消泡した状態を示す図である。
【図７】消泡装置の第一の別例を側方から見た概略構成図であり、容器のみを高さ方向に断面にした図である。
【図８】消泡装置の第二の別例を側方から見た概略構成図であり、容器のみを高さ方向に断面にした図である。
【図９】消泡装置の第三の別例を側方から見た概略構成図であり、容器のみを高さ方向に断面にした図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（消泡装置の構成）
本実施形態の消泡装置について、図１を参照して説明する。この消泡装置１は、液体、例えば、リチウムイオン二次電池の電極製造用の活物質材料のスラリ内に含まれる泡（本発明の「第一の泡」に相当）を消泡する装置であり、容器２と、軸部材３と、攪拌羽根４と、回転装置５と、給気装置６と、減圧装置７と、駆動装置８等とを備える。
【００１５】
容器２は、内部に液体を収容可能な有底筒状に形成される。容器２の開口上面は、開放及び密閉が可能な蓋２１で覆われる。
軸部材３は、一端が閉塞された中空筒状に形成され、容器２内に収容される液体の液面側から容器２の底面側に向かう方向に配置される。軸部材３は、閉塞端部３４側を下に向けて蓋２１の中心に図略のメカニカルシールを介して回転可能に貫装される。そして、軸部材３は、容器２の上開口部を蓋２１で覆ったとき、容器２内の液体の液中から液面に至るように設けられる（図３参照）。軸部材３の閉塞端部３４側には、第一の泡を消泡するための泡（本発明の「第二の泡」に相当）を発生するため軸部材３の中空内部３１と外周３２とを繋ぐ連通路３３が設けられる。
【００１６】
連通路３３は、容器２の底面と容器２内の液体の液面との中央より底面側に設けられる。そして、連通路３３は、第二の泡の大きさを第一の泡の大きさより大きくなるように形成するために、軸部材３の中空内部３１から外周３２に向かうに従って広がる開口に形成される。
攪拌羽根４は、攪拌羽根４の回転中心が、軸部材３の閉塞端部３４に固着される。そして、攪拌羽根４は、容器２内で回転して容器２内の液体を容易に旋回可能なように（図４参照）、容器２の内周に沿ったＵ字状に形成される。
【００１７】
回転装置５は、モータ５１と、ギア機構５２とを備える。モータ５１は、蓋２１の上面であって軸部材３の近傍に、モータ軸５３を上に向けた状態で固定される。ギア機構５２は、モータ軸５３に嵌入されたギア５４と、このギア５４に噛み合い、軸部材３の上端側に嵌入されたギア５５とを備える。モータ５１の回転駆動力は、ギア５４，５５を介して軸部材３に伝達される。
【００１８】
給気装置６は、軸部材３の中空内部３１に圧搾空気を供給する装置であり、コンプレッサ６１と、バルブ６２と、ロータリージョイント６３と、配管６４，６５とを備える。コンプレッサ６１は、バルブ６２と配管６４で接続される。コンプレッサ６１は、高圧の空気で大径の第二の泡を形成するために用いられる。バルブ６２は、ロータリージョイント６３と配管６５で接続され、必要なときのみ圧搾空気の供給が可能なように開閉可能に構成される。ロータリージョイント６３は、回転可能な軸部材３の上端に接続される。
【００１９】
減圧装置７は、容器２内を減圧する装置であり、バキュームポンプ７１と、配管７２とを備える。バキュームポンプ７１は、容器２の蓋２１に設けられた穴に配管７２で接続される。
駆動装置８は、回転装置５のモータ５１の駆動、給気装置６のコンプレッサ６１の駆動、バルブ６２の開閉及び減圧装置７のバキュームポンプ７１の駆動を行う。
【００２０】
（消泡動作）
次に、消泡装置１による消泡動作について、図２〜図６を参照して説明する。
図３に示すように、容器２内には、液体Ｌが予め収容され、容器２は、蓋２１で密閉され、また給気装置６のバルブ６２は、閉じられているものとする。この状態では、液体Ｌ内には、多数の第一の泡Ｂ１が含まれる。
【００２１】
駆動装置８は、回転装置５のモータ５１を駆動開始し（図２のステップＳ１）、攪拌羽根４を軸部材３とともに回転させる。これにより、図４に示すように、容器２内に収容される液体Ｌは、軸部材３を中心に回転するとともに、矢印で示すように、容器２の中心から容器２の底面側に降下し、容器２の内周側を上昇して容器２の中心に戻るように旋回する。そして、容器２内の液体Ｌの液面Ｌｓは、遠心力により中心が軸部材３の外周３２に沿って窪み、外側が容器２の内周に沿って持ち上がった状態になる。すると、容器２内の液体Ｌ内に含まれる多数の第一の泡Ｂ１は、液体Ｌの液面Ｌｓと軸部材３の外周３２との接触箇所周辺に集まる。（本発明の「集泡工程」に相当）
【００２２】
この第一の泡Ｂ１の集合は、モータ５１を予め実験等により求めた所定時間駆動することにより完了させることができるので、駆動装置８は、モータ５１の駆動を所定時間行ったら（図２のステップＳ２のＹｅｓ）、バルブ６２を開け（図２のステップＳ３）、給気装置６のコンプレッサ６１及び減圧装置７のバキュームポンプ７１を駆動開始する（図２のステップＳ４）。
【００２３】
これにより、コンプレッサ６１で発生する圧搾空気は、バルブ６２を通って軸部材３の中空内部３１に供給される。図５に示すように、軸部材３の中空内部３１に供給される圧搾空気は、連通路３３から排気され、第二の泡Ｂ２として形成される。そして、連通路３３で形成される第二の泡Ｂ２は、軸部材３の外周３２に沿って上昇し、液体Ｌの液面Ｌｓと軸部材３の外周３２との接触箇所に達し、当該接触箇所に集まっている複数の第一の泡Ｂ１に衝突する。（本発明の「消泡工程」に相当）
【００２４】
一般的に、泡は、大きさが大きいほど破泡し易いので、図６に示すように、第一の泡Ｂ１より大きさが大きい第二の泡Ｂ２は、液体Ｌの液面Ｌｓと軸部材３の外周３２との接触箇所に達したときに破泡し、この第二の泡Ｂ２の破泡に伴って第一の泡Ｂ１が消泡する。このとき、第二の泡Ｂ２は、液体Ｌ中の深い位置から発生するので高速で浮上でき、第一の泡Ｂ１を短時間で消泡できる。この第一の泡Ｂ１が消泡する過程としては、以下のことが考えられる。第一の泡Ｂ１は、第二の泡Ｂ２が破泡する際の液面変動によりエネルギが与えられて消泡する。もしくは、第一の泡Ｂ１は、第二の泡Ｂ２と合体し、第二の泡Ｂ２の破泡とともに消泡する。もしくは、第一の泡Ｂ１は、第二の泡Ｂ２が破泡する際に飛散した液体が当たって消泡する。
【００２５】
このとき、容器２内は、バキュームポンプ７１により減圧されるので、大気圧時に比べてより小さい大きさの第一の泡Ｂ１の消泡が可能である。この第一の泡Ｂ１の消泡は、コンプレッサ６１及びバキュームポンプ７１を予め実験等により求めた所定時間駆動することにより完了させることができるので、駆動装置８は、コンプレッサ６１及びバキュームポンプ７１の駆動を所定時間行ったら（図２のステップＳ５のＹｅｓ）、バルブ６２を閉じ（図２のステップＳ６）、モータ５１、コンプレッサ６１及びバキュームポンプ７１の駆動を停止し（図２のステップＳ７）、全ての処理を終了する。
【００２６】
以上のような構成の消泡装置１では、第二の泡Ｂ２を破泡することで第一の泡Ｂ１を消泡するため、第二の泡Ｂ２の発生が可能な構成とすればよい。よって、消泡装置１は、簡易な構成とすることができるので、設備コストやエネルギコスト等を低く抑えた装置とすることができる。また、液体Ｌが、例えば、リチウムイオン二次電池の電極製造用の活物質材料のスラリの場合、スラリに含まれる第一の泡Ｂ１は、例えば、界面活性剤を含む増粘剤で被覆されて安定しているため消泡し難いが、この消泡装置１によれば、第一の泡Ｂ１を容易に消泡できる。よって、電極製造においては、第一の泡Ｂ１による活物質材料のスラリの塗工不良の発生を抑制できるので、電極製造の歩留まりを向上できる。また、消泡装置１は、容器２内の液体Ｌを旋回させつつ、連通路３３から第二の泡Ｂ２を発生させるようにしており、液体Ｌの旋回中は、第一の泡Ｂ１を軸部材２の周辺に集めておけるので、第一の泡Ｂ１を略消泡できる。
【００２７】
（消泡装置の第一の別形態の構成）
消泡装置の第一の別形態について、図１に対応させて示す図７を参照して説明する。なお、図７の消泡装置１０では、図１に示す消泡装置１の構成と同一の構成については同一番号を付して詳細な説明を省略する。この消泡装置１０は、軸部材３、攪拌羽根４、回転装置５及び給気装置６のロータリージョイント６３の組を複数組（本例では、３組）備える。３組の軸部材３等は、容器２内に所定間隔をあけて配置される。そして、各ロータリージョイント６３は、配管６５で並列に接続される。このような構成の消泡装置１では、大容量の容器２内で各軸部材３において第二の泡Ｂ２で第一の泡Ｂ１を同時に破泡可能であるので、大量の液体Ｌの消泡処理を短時間で可能となる。
【００２８】
（消泡装置の第二の別形態の構成）
消泡装置の第二の別形態について、図１に対応させて示す図８を参照して説明する。なお、図８の消泡装置１１では、図１に示す消泡装置１の構成と同一の構成については同一番号を付して詳細な説明を省略する。この消泡装置１１は、回転装置５及び給気装置６をケース１２内に収納し、容器２の上方に配置される移動用レール１３にケース１２を移動可能に取り付けた構成となっている。このような構成の消泡装置１１では、大容量の容器２内で一の場所から他の場所へ移動して第二の泡Ｂ２で第一の泡Ｂ１を破泡可能であるので、大量の液体Ｌの消泡処理が可能となる。なお、この消泡装置１１では、回転装置５等が移動するため、容器２の蓋２１及び減圧装置７は備えていない。
【００２９】
（消泡装置の第三の別形態の構成）
消泡装置の第三の別形態について、図１に対応させて示す図９を参照して説明する。なお、図９の消泡装置１４では、図１に示す消泡装置１の構成と同一の構成については同一番号を付して詳細な説明を省略する。この消泡装置１４は、容器２の上面から底面へ向かう軸部材３は備えておらず、容器２の底面から内部へ突出する中空筒状の軸部材１５と、中心に軸部材１５の上部が貫通され固着された攪拌羽根１６とを備える。軸部材１５の上部には、軸部材１５の中空内部に連通し、第一の泡Ｂ１を消泡するための第二の泡Ｂ２を発生する連通路１７が、下方から上方へ徐々に広がるように設けられる。そして、消泡装置１４は、軸部材１５の下端側に回転装置５、給気装置６及び駆動装置８を備える。このような構成の消泡装置１４では、容器２の蓋２１に回転装置５等を設けていないため、蓋２１の開閉機構が簡易となる。
【００３０】
なお、上述の実施形態では、連通路３３は、軸部材３の中空内部３１から外周３２に向かうに従って広がる開口に形成されるが、軸部材３の中空内部３１から外周３２に向かって同一断面形状で連通する開口に形成してもよい。また、攪拌羽根４，３２が固着された軸部材３を備えた消泡装置１，１０，１１，１４について説明したが、攪拌羽根４，３２を備えない軸部材３，３１のみ備えた消泡装置であっても同様の効果を得られる。また、上述の実施形態では、容器２の内周に沿ったＵ字状に形成された攪拌羽根４，３２を備えた消泡装置１，１０，１１，１４について説明したが、Ｕ字状に限定されるものではなく、例えば水平方向に延びる形状に形成された攪拌羽根を備えた消泡装置であっても同様の効果を得られる。また、上述の実施形態では、容器２に対し攪拌羽根４，３２を回転させる構成の消泡装置１，１０，１１，１４について説明したが、攪拌羽根４，３２に対し容器２を回転させる構成の消泡装置であっても同様の効果を得られる。
【００３１】
また、上述の実施形態では、容器２内の液体Ｌを旋回させつつ、連通路３３から第二の泡Ｂ２を発生させるようにしたが、容器２内の液体Ｌの旋回を停止した後に、連通路３３から第二の泡Ｂ２を発生させるようにしても、所定時間内であれば第一の泡Ｂ１を軸部材２の周辺に集めておけるので、第一の泡Ｂ１を略消泡できる。また、上述の実施形態では、リチウムイオン二次電池の電極製造用の活物質材料のスラリに適用する場合について説明したが、第一の泡を含む液体であれば同様に適用可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１，１０，１１，１４：消泡装置、  ２：容器、  ３，３１：軸部材、  ４，３２：攪拌羽根、  ５：回転装置、  ６：給気装置、  ７：減圧装置、  ８：駆動装置、  ２１：蓋、  ３３：連通路、  ６２：バルブ、  Ｂ１：第一の泡、  Ｂ２：第二の泡
【図１Ａ】
0006350006.tif 000002
【図１Ｂ】
0006350006.tif 000003
【図２】
0006350006.tif 000004
【図３】
0006350006.tif 000005
【図４】
0006350006.tif 000006
【図５】
0006350006.tif 000007
【図６】
0006350006.tif 000008
【図７】
0006350006.tif 000009
【図８】
0006350006.tif 000010
【図９】
0006350006.tif 000011