(57)【要約】【課題】流体の原料をより十分に混合できる装置及び方法を提供すること。【解決手段】流体である原料を混合する装置２０は、対向配置された一対の回転板３２，３５を備え、一対の回転板３２，３５の対向する側の面には、回転中心を中心にして円状かつ回転板３２，３５の径方向に関して互いに異なる位置に凸部３３，３６が設けられ、凸部３３，３６同士の間に介在する隙間４５が回転板３２，３５の外部へと連通する混合部と、一対の回転板３２，３５を互いに反対方向に回転させるモータ５０ａ，５０ｂと、を備え、隙間４５へと供給された原料が、隙間４５を通過することで混合される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体である原料を混合する装置であって、
対向配置された一対の回転板を備え、前記一対の回転板の対向する側の面には、回転中心を中心にして円状かつ前記回転板の径方向に関して互いに異なる位置に凸部が設けられ、前記凸部同士の間に介在する隙間が前記回転板の外部へと連通する混合手段と、
前記一対の回転板を互いに反対方向に回転させる回転手段と、を備え、
前記隙間へと供給された前記原料が、前記隙間を通過することで混合される装置。
【請求項２】
一対の回転板の凸部は、前記回転板の径方向に関し、交互に配置される請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記回転手段は、前記一対の回転板の各々の回転速度を独立して調節する調節手段を有する請求項１又は２記載の装置。
【請求項４】
前記隙間は、前記回転板の径方向に関して異なる２箇所以上において、前記回転板の外部へと連通する請求項１から３いずれか記載の装置。
【請求項５】
前記凸部は、前記回転中心を中心とする円弧の接線方向に角度をなして設けられている請求項１から４いずれか記載の装置。
【請求項６】
請求項１から５いずれか記載の装置と、前記隙間へと前記原料を供給する供給手段と、前記隙間から前記原料が混合された混合物を回収する回収手段と、を備える混合物製造システム。
【請求項７】
前記供給手段は、前記回転板の少なくとも一方の回転軸の内部に設けられ、前記原料が流通する１以上の供給路を有する請求項６記載の混合物製造システム。
【請求項８】
前記回収手段は、前記回転板を包囲する筐体と、前記隙間から前記筐体へと放出された混合物を回収する回収路と、を有する請求項６又は７記載の混合物製造システム。
【請求項９】
流体である原料を混合して混合物を製造する方法であって、
請求項６から８いずれか記載の混合物製造システムを用い、
前記一対の回転板を互いに反対方向に回転させた状態で、前記隙間へと前記原料を供給し、前記隙間を通過させることで混合させ、
生成された混合物を前記隙間から回収する工程を有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体である原料を混合して、混合物を製造する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、流体の原料を混合する装置は、対向配置された一対の回転板を備え、回転板同士の隙間に原料を供給しながら、回転板を一体的に回転させる。これにより、隙間を原料が通過し、混合物が製造される。また、混合効率を向上するため、回転板の対向する面に凹凸を設け、隙間を複雑な形状とした装置が種々提案されている（特許文献１〜４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１１４３９６号公報
【特許文献２】特開２００１−３２１６５１号公報
【特許文献３】特開２０１０−９９５７４号公報
【特許文献４】特開平２０１０−２６００３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の装置では、隙間が複雑な形状であっても、回転板の外方への遠心力が負荷される原料は、ショートカットした単純な経路で隙間を通過してしまい、十分な混合を実現することが困難である。
【０００５】
本発明は、以上の実情に鑑みてなされたものであり、流体の原料をより十分に混合できる装置及び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】
【０００６】
本発明者らは、回転板を互いに反対方向に回転させることで、原料の流れが複雑化し、原料が隙間を通過しにくくなることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的に、本発明は以下のものを提供する。
【０００７】
（１）  流体である原料を混合する装置であって、
対向配置された一対の回転板を備え、前記一対の回転板の対向する側の面には、回転中心を中心にして円状かつ前記回転板の径方向に関して互いに異なる位置に凸部が設けられ、前記凸部同士の間に介在する隙間が前記回転板の外部へと連通する混合手段と、
前記一対の回転板を互いに反対方向に回転させる回転手段と、を備え、
前記隙間へと供給された前記原料が、前記隙間を通過することで混合される装置。
【０００８】
（２）  一対の回転板の凸部は、前記回転板の径方向に関し、交互に配置される（１）記載の装置。
【０００９】
（３）  前記回転手段は、前記一対の回転板の各々の回転速度を独立して調節する調節手段を有する（１）又は（２）記載の装置。
【００１０】
（４）  前記隙間は、前記回転板の径方向に関して異なる２箇所以上において、前記回転板の外部へと連通する（１）から（３）いずれか記載の装置。
【００１１】
（５）  前記凸部は、前記回転中心を中心とする円弧の接線方向に角度をなして設けられている（１）から（４）いずれか記載の装置。
【００１２】
（６）  （１）から（５）いずれか記載の装置と、前記隙間へと前記原料を供給する供給手段と、前記隙間から前記原料が混合された混合物を回収する回収手段と、を備える混合物製造システム。
【００１３】
（７）  前記供給手段は、前記回転板の少なくとも一方の回転軸の内部に設けられ、前記原料が流通する１以上の供給路を有する（６）記載の混合物製造システム。
【００１４】
（８）  前記回収手段は、前記回転板を包囲する筐体と、前記隙間から前記筐体へと放出された混合物を回収する回収路と、を有する（６）又は（７）記載の混合物製造システム。
【００１５】
（９）  流体である原料を混合して混合物を製造する方法であって、
（６）から（８）いずれか記載の混合物製造システムを用い、
前記一対の回転板を互いに反対方向に回転させた状態で、前記隙間へと前記原料を供給し、前記隙間を通過させることで混合させ、
生成された混合物を前記隙間から回収する工程を有する方法。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、一対の回転板を互いに反対方向に回転させるので、原料の流れが複雑になり、原料は、凸部同士の間に介在する複雑な隙間を十分に通過した後に、回転板の外部へと放出される。このため、流体の原料をより十分に混合することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る混合物製造システムの概略構成図である。
【図２】図１の混合物製造システムが備える原料混合装置の要部拡大図である。
【図３】図２の要部拡大図である。
【図４】図２における一方の回転板の平面図である。
【図５】図２における他方の回転板の平面図である。
【図６】図２における回転板の回転状況と、原料の流れのイメージを示す図である。
【図７】本発明の別の実施形態に係る原料混合装置が有する回転板の凸部の配置を示す図である。
【図８】図６の回転板を回転させたときの原料の流れのイメージを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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、第１実施形態以外の各実施形態の説明において、第１実施形態と共通するものについては、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態に係る混合物製造システム１０の概略構成図である。システム１０は、原料混合装置２０、混合手段としての混合部、供給手段としての供給部４０、回収手段としての回収部を備える。以下、各要素の詳細を説明する。
【００２０】
図２は、図１の混合物製造システム１０が備える原料混合装置２０の要部拡大図であり、図３は図２のα部分の拡大図である。図４及び５は、図２における回転板３２，３５の平面図である。混合部は、対向配置された一対の回転板３２，３５を備え、一対の回転板３２，３５の対向する側の面には凸部３３，３６が設けられている。
【００２１】
回転板３２，３５の略中央には、回転軸３１，３４が回転板３２，３５の平面方向に略直交して設けられ、後述の駆動源としてのモータ５０ａ，５０ｂにより回転軸３１，３４が回転させられることで、回転板３２，３５が回転する。凸部３３，３６は、回転中心を中心にして円状（図４及び５）、かつ回転板３２，３５の径方向（図２における左右方向）に関して互いに異なる位置に設けられ、凸部３３，３６同士の間に介在する隙間４５が回転板３２，３５の外部へと連通する。
【００２２】
前述のように、回転軸３１，３４にはモータ５０ａ，５０ｂが設けられており、モータ５０ａ，５０ｂは、回転軸３１，３４を介して一対の回転板３２，３５を互いに反対方向に回転させる。なお、図１では、モータ５０ａ，５０ｂが回転軸３１，３４に直接設けられているが、これに限られず、ベルト及びプーリ等を介して間接的に設けられてもよい。また、回転板３２，３５を反対方向に回転できる限りにおいて、モータの数は単数であってもよい。
【００２３】
回転板３２，３５の回転方向は、一定であっても、可変であってもよい。前者は回転手段の構成を簡素化できる点で好ましく、後者は後述の原料の流れをより複雑化できる点で好ましい。なお、回転板３２，３５の回転方向が反対であることは、常に継続されることが好ましいが、そのような期間が部分的にでも存在すればよい。
【００２４】
本実施形態において、回転軸３１，３４の内部に、供給路４１１，４１３，４３が設けられており、後述の供給部からの原料が流通する。なお、本実施形態では、供給路の数が３つであるが、これに限定されるものではない。また、供給路は回転軸とは別体としてもよく、また、すべての供給部が回転軸の内部に設けられていなくてもよいが、本実施形態は構成が簡素である点で有利である。本実施形態における供給路４１１，４１３は、回転軸３１の内部に位置する内管４１により、回転軸３１の内部空間が仕切られることで形成されている。これにより、供給路を構成する部材が共通化するため、構成を更に簡素化することができる。
【００２５】
また、筐体２１の内部は、激しい混合が行われるため、温度が上昇しやすい。このため、温度上昇による悪影響（例えば、原料の変質）を抑制する観点で、筐体２１を冷却する冷却手段を設けてもよい。冷却手段の具体的構造は特に限定されないが、例えば、筐体２１の外面に、冷却水が内通するジャケットを取り付けることができる。
【００２６】
供給部４０は、第１供給部４１５、第２供給部４１８、第３供給部４６を備え、これらの各々には、流体の原料が収容されている。第１供給部４１５、第２供給部４１８、第３供給部４６には、第１流通路４１２、第２流通路４１６、第３流通路４４がそれぞれ設けられ、これらの流通路は供給路４１１，４１３，４３へと接続され、最終的に隙間４５へと連通される。第１流通路４１２、第２流通路４１６、第３流通路４４の途中には第１ポンプ４１４、第２ポンプ４１７、第３ポンプ４４１が設けられており、それらの出力に応じた量の原料が隙間４５へと供給される。なお、第１流通路４１２、第２流通路４１６、第３流通路４４と、供給路４１１，４１３，４３との接続構造は適宜選択すればよく、詳細な説明を省略する。
【００２７】
回収部は、回転板３２，３５を包囲する筐体２１と、この筐体２１から延出する回収路４８とを有する。供給路４１１，４１３，４３から隙間へと供給された原料は、隙間４５を通過することで混合物になった後、回転板３２，３５の外部へと放出される。放出された混合物は筐体２１に収容され、回収路４８から筐体２１の外部へと回収されていく。なお、本実施形態での筐体２１と回転軸３１，３４とは、ベアリング２３，２５を介して密接されており、これにより、回転軸３１，３４を回転させることができる。
【００２８】
より正確には、図３に示されるように、筐体２１と回転軸３１との間には、シール２４が介在し、これにより、筐体２１の内部空間の気密性が保たれている。そして、シール２４よりも筐体２１の内側の箇所において、外部から誘導路４９が連通しており、この誘導路４９から流体が筐体２１の内部空間へと導入される。すると、この流体が筐体２１と回転板３２との間に蓄積されようとする混合物を押し出し、回収路４８への侵入を促進する。これにより、混合物の回収率、及び回収（特に粉体を含むペースト）の筐体２１内部での堆積を予防することができる。誘導路４９から導入する流体としては、混合物を変質させない液体（例えば、無反応性液体、原料の一部を構成する液体）が好ましい。なお、図３には、筐体２１と回転軸３１との境界のみ示したが、筐体２１と回転軸３４との境界も同様の構造であることが好ましい。
【００２９】
図６は、回転板３２，３５の回転状況と、原料の流れのイメージを示す図である。停止状態にある回転板３２，３５（図６（Ａ））が回転すると、隙間４５に供給された原料が、回転する凸部３３，３６により動かされ、遠心力によって外方へと付勢される。このとき、本発明での回転板３２，３５は反対方向に回転するため、外方へと動こうとする原料は凸部３３，３６に繰り返し激しく衝突し、原料の流れが複雑になる（図６（Ｂ））。これにより、原料は、複雑な隙間４５を十分に通過した後に、回転板３２，３５の外部へと放出されるので、原料をより十分に混合することができる。
【００３０】
図２に戻って、凸部３３，３６は、回転板３２，３５の径方向に関し、交互に配置される。これにより、いずれの凸部３３，３６の間も狭まるため、原料の混合効率を更に向上することができる。ただし、求められる混合効率によっては、凸部３３，３６が交互に配置されていなくても足りる。
【００３１】
本実施形態における隙間４５は、回転板３２，３５の回転中心（４１１、４１３）、外縁、及びその間（４３）において、回転板３２，３５の外部へ連通している。このように、隙間は、回転板の径方向に関して異なる２箇所以上において、回転板の外部へと連通することが好ましい。これにより、隙間に供給された原料が、隙間から放出される前に、十分な距離に亘って通過するため、混合効率をより向上することができる。つまり、回転板の径方向に関して同じ箇所において連通した場合、回転板の回転に伴ってその回転方向に移動させられた原料が、すぐに回転板から放出されてしまう。また、原料の混合を、前後に分けて順次行いたい場合には、原料の供給路が隙間へ連通する箇所を回転板の径方向に関して互いに異ならせればよく、同時に行いたい場合には、原料の供給路が隙間へ連通する箇所を回転板の径方向に関して略同じにすればよい。
【００３２】
本実施形態における原料混合装置２０は、一対の回転板３２，３５の各々の回転速度を独立して調節する調節手段（図示せず）を有することが好ましい。これにより、凸部３３，３６の数、形状、配置等に応じて、混合を適度に行うことができる。例えば、凸部の数が少なかったり、凸部が回転板の径方向に関して内側に配置されていたり、凸部の形状が滑らかであったりする場合、その凸部が設けられた回転板は高速で回転させることが好ましい。他方、凸部の数が多かったり、凸部が回転板の径方向に関して外側に配置されていたり、凸部の形状が角部を有したりする場合、その凸部が設けられた回転板は高速で回転させることが好ましい。
【００３３】
本実施形態における凸部３３，３６の形状は、円柱である。このような凹部を有しない形状（例えば、円柱、楕円柱）の場合、原料が凸部３３，３６の外周全体を滑らかに流れるため、凸部３３，３６への原料の付着が抑制されやすい。ただし、凸部３３，３６の形状はこれに限られず、矩形柱等の任意の形状であってよい。
【００３４】
図７は別の実施形態における回転板の凸部３３Ａ，３６Ａの配置を示す図であり、図８は回転板３２Ａを回転させたときの原料の流れのイメージを示す図である。この実施形態において、凸部３３Ａ，３６Ａは、回転中心を中心とする円弧の接線方向に角度をなして設けられている。これにより、原料が凸部３３Ａ，３６Ａに衝突すると、回転板の径方向内側へと跳ね返されるため、原料の隙間４５内での滞留をより延長することができる。
【００３５】
また、本実施形態における凸部３３，３６は、回転板３２，３５の径方向に関し異なる箇所に、同じ個数で同心円状に配置されているが、これに限られない。例えば、径方向に関して外方の箇所では凸部の数を増し、内方の箇所では凸部の数を減らしてもよい。これにより、凸部同士の間隔が均等化し、原料の隙間４５内での滞留をより延長することができる。
【００３６】
本発明は、上記の混合物製造システムを用いた混合物の製造方法も包含する。この方法は、一対の回転板３２，３５を互いに反対方向に回転させた状態で、隙間４５へと原料を供給し、隙間４５を通過させることで混合させ、生成された混合物を隙間４５から回収する工程を有する。これにより、原料の流れが複雑になり、原料は、凸部３３，３６同士の間に介在する複雑な隙間４５を十分に通過した後に、回転板３２，３５の外部へと放出される。このため、流体の原料をより十分に混合することができる。
【００３７】
本発明において、流体とは粉体又は液体を指し、供給される原料はいずれも異なるのが一般的であるが、同じであってもよい。例えば、粉体は、リチウムイオン電池の電極材料等の無機質の粉体である。この粉体は凝集して粒子径が大きくなりやすく、粒子径を均一化させるために細化状態で混合物中に存在させる必要がある。液体は、樹脂製のポリマー、水、溶剤等である。この液体は粉体を繋ぐ役割を有し、紛体の分散を促進させる分散剤や不粘着化剤等を含んでもよい。粉体が油性物であり、液体が水であってもよく、この場合には、混合物に含まれる油性物が微細化されて乳化する。また、他の例として、混合物がアクリル及びウレタンから構成されるハイブリッド・ポリマーであってもよい。
【００３８】
製造した混合物は、そのまま利用してもよく、更なる加工（例えば混合）を行った後に利用してもよい。
【００３９】
本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４０】
１０  混合物製造システム
２０  原料混合装置
２１  筐体
２３，２５  ベアリング
２４  シール
３１，３４  回転軸
３２，３５  回転板
３３，３６  凸部
４０  供給部（供給手段）
４１  内管
４１１，４１３，４３  供給路
４１２  第１流通路
４１４  第１ポンプ
４１５  第２供給部
４１６  第２流通路
４１７  第２ポンプ
４１８  第３供給部
４４  第３流通路
４５  隙間
４４１  第３ポンプ
４６  第３供給部
４７  吸気路
４８  回収路
４９  誘導路
５０  モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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