JP2007014907A - 分散装置及び分散方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 凝集した粒体を含有する液状体を確実に所定回数分散することができ、分散性を高くすることができる分散装置の提供。
【解決手段】 分散装置１は、直列に接続された第１分散機２０と第２分散機３０と第３分散機４０とを備えている。第１分散機２０には、逆止弁１６、低圧ポンプ１２を介して供給用ペーストタンク１１が接続されており、第３分散機４０には、回収用ペーストタンク１４が接続されている。ペーストタンク１１内のニッケルペーストは、第１分散機２０、第２分散機３０、第３分散機４０の順に流れて確実に３回分散され、回収用ペーストタンク１４へ排出される。
【選択図】図１

Description

本発明は分散装置及び分散方法に関し、特に凝集する粒体を含有する高粘性液状体の粒体を分散させるための分散装置及び当該分散装置を用いて行う分散方法に関する。

従来より、凝集した粒体を含有する液状体の当該粒体を分散させるための分散装置が用いられている。分散装置は、分散を行うための分散機を備えており、液状体を１台の分散機で複数回分散させることによって、より確実に分散を行うことができる。

特開平５−５１５４６号公報（特許文献１）には、液状体を貯留する２つのタンクと、１台の分散機とを備える分散装置が記載されている。一方のタンクに貯留された液状体は、分散機に供給されて分散が行われた後に、他方のタンクに貯留される。一方のタンクの液状体が全て分散されて他方のタンクへと移されると、次に、液状体は、他方のタンクから分散機へと供給されて分散が行われた後に、一方のタンクに貯留される。このように、液状体が一方のタンクと他方のタンクとの間を移動する毎に液状体は分散機を通り、１台の分散機で複数回分散が行われるように構成されている。
特開平５−５１５４６号公報

しかし従来の分散装置では、前述のように液状体を１台の分散機に所定回数通すことにより、液状体を所定回数分散するようにしていたが、実際には、分散機にかけられる対象が液状体であるため、液状体が分散機の内部等に滞留することがあり、このように滞留したものが、当該所定回数の最終回の分散が行われた液状体と一緒に分散機から排出されることがあった。この場合には、排出された液状体のうちの分散機内に滞留していた部分については、所定回数分散が行われておらず、排出された液状体に十分に分散が行われていない凝集した粒体が存在してしまうという問題が生じていた。

特に、微小な電子部品たるチップコンデンサの内部電極を構成するために用いられる高粘性液状体たるニッケルペーストの場合には、分散を行う前の状態の液状体内でニッケル粉が凝集している。このため、十分に分散が行われないと、厚さ０．８ミクロンといった具合に極めて薄くニッケルペーストが塗布されることにより構成される内部電極の表面に、凝集したニッケル粉による突起が生じてしまい、結果的に内部電極を薄くできず、ショート不良や耐圧不良が生ずるというという問題が生ずる。

そこで、本発明は、凝集した粒体を含有する液状体を確実に所定回数分散することができ、分散性を高くすることができる分散装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、凝集した粒体を含有する液状体の粒体を分散するために、直列に接続され、それぞれ入力部と吐出部とを有する複数の分散機と、該液状体の流れる方向における最上流側に位置する該分散機の該入力部に接続される液状体供給部と、該液状体の流れる方向における最下流側に位置する該分散機の該吐出部に接続される液状体回収部とを備える分散装置を提供している。

凝集した粒体を含有する液状体の粒体を分散するために、複数の分散機を直列に接続したため、液状体供給部から供給された液状体は、確実に当該複数回数分散され、液状体回収部から排出される。液状体回収部から排出された液状体は、必ず全ての分散機を通過してきたものであるため、当該複数回数分散が行われたものと、当該複数回数以下の回数で分散が行われたものとが混合した状態となることを防止することができ、液状体回収部から排出された液状体を、１００％当該複数回数分散されたものとすることができ、分散性を高くすることができる。

ここで、該粒体はニッケル粉であり該液状体はニッケルペーストであることが好ましい。粒体はニッケル粉であり液状体はニッケルペーストであるため、当該複数回数分散が行われ凝集した粒体が十分に分散された状態の液状体を、電子部品の内部電極を設けるために用いることができる。

また、本発明は、凝集した粒体を含有する液状体の粒体を分散するために直列に接続されそれぞれ入力部と吐出部とを有する複数の分散機を用い、先頭の該分散機の該入力部に該液状体を供給する工程と、該先頭の分散機から最後尾の該分散機へと順次分散する工程と、該最後尾の分散機の吐出部から該液状体を排出する工程とを有する分散方法を提供している。

凝集した粒体を含有する液状体の粒体を分散するために直列に接続されそれぞれ入力部と吐出部とを有する複数の分散機を用い、先頭の分散機から最後尾の分散機へと順次分散する工程を行うようにしたため、先頭の分散機に供給された液状体は、確実に当該複数回数分散され、最後尾の分散機から排出される。最後尾の分散機から排出された液状体は、必ず全ての分散機を通過してきたものであるため、当該複数回数分散が行われたものと、当該複数回数以下の回数で分散が行われたものとが混合した状態となることを防止することができ、最後尾の分散機から排出された液状体を、１００％当該複数回数分散されたものとすることができ、分散性を高くすることができる。

ここで、該粒体はニッケル粉であり該液状体はニッケルペーストであることが好ましい。粒体はニッケル粉であり液状体はニッケルペーストであるため、当該複数回数分散が行われ凝集した粒体が十分に分散された状態の液状体を、電子部品の内部電極を設けるために用いることができる。

以上により、凝集した粒体を含有する液状体を確実に所定回数分散することができ、分散性を高くすることができる分散装置及び分散方法を提供することができる。

本発明の実施の形態による分散装置及び分散方法について図１を参照しながら説明する。先ず、分散装置について説明する。図１に示されるように分散装置１は、供給用ペーストタンク１１と低圧ポンプ１２と第１分散機２０と第２分散機３０と第３分散機４０と２つのバッファシリンダ５０、６０と制御装置１３と回収用ペーストタンク１４と管部材１５と３つの逆支弁１６、１７、１８とを備えている。

供給用ペーストタンク１１には、第１分散機２０、第２分散機３０、第３分散機４０により分散される前の状態の高粘度液状体たるニッケルペーストが貯留されており、供給用ペーストタンク１１は管部材１５を介して低圧ポンプ１２に接続されている。供給用ペーストタンク１１は粒体供給部に相当する。ニッケルペーストは、微小な電子部品たる図示せぬチップコンデンサの極めて薄い内部電極となるものであり、Ｎｉ粉とチタン酸バリウムとターピネオールとを含有し、温度は２５℃に保持され、比重は２であり、粘度は１０ＰａＳである。Ｎｉ粉は、基本粒径が略０．２μｍ〜０．４μｍ程度であると考えられているが、ニッケルペースト中で互いに凝集して大きな塊となっている。

低圧ポンプ１２は、管部材１５を介して逆止弁１６に接続されており、逆止弁１６は管部材１５を介して第１分散機２０に接続されている。第１分散機２０は、管部材１５を介して逆止弁１７に接続されており、逆止弁１７は管部材１５を介して第２分散機３０に接続されている。第２分散機３０は、管部材１５を介して逆止弁１８に接続されており、逆止弁１８は管部材１５を介して第３分散機４０に接続されている。このように、第１分散機２０、第２分散機３０、第３分散機４０は直列に接続されており、この接続は分離不能であり不可逆的に直列な接続となっている。第３分散機４０は回収用ペーストタンク１４に接続されている。供給用ペーストタンク１１からのニッケルペーストは、管部材１５を介して低圧ポンプ１２、第１分散機２０、第２分散機３０、第３分散機４０と順に流れ、回収用ペーストタンク１４へ排出され回収されるように構成されている。回収用ペーストタンク１４は流体回収部に相当する。逆止弁１６〜１８はいずれも機械的逆止弁により構成されている。

第１分散機２０、第２分散機３０、第３分散機４０は、ニッケルペースト中の凝集したＮｉ粉を分散可能であり、それぞれ同一の構造をしており同一の性能を有している。そこでここでは第１分散機２０について説明し、第２分散機３０、第３分散機４０については説明を省略する。

第１分散機２０は、供給用シリンダ２１と分散ユニット２２と熱交換機２３と油圧アクチュエータ２４とを備えている。分散ユニット２２は管部材１５を介して逆止弁１６に接続されており、内部に幅略０．２ｍｍ程度の細い図示せぬ流路が形成されている。流路の長さは数十ミリ程度である。流路内をニッケルペーストが秒速略３００ｍといった高速で通過し、流路を画成しダイヤモンドにより構成される壁部に衝突することにより、凝集したＮｉ粉がばらばらに分散されるように構成されている。

第１分散機２０内であって逆止弁１６と分散ユニット２２との間で管部材１５は分岐しており、供給用シリンダ２１はその分岐先に接続されている。供給用シリンダ２１は、シリンダ２１Ａと、油圧アクチュエータ２４に接続され油圧アクチュエータ２４の駆動によりシリンダ２１Ａ内で往復摺動可能なプランジャ２１Ｂとを有している。油圧アクチュエータ２４の駆動によりプランジャ２１Ｂが摺動後退することにより、供給用ペーストタンク１１からのニッケルペーストがシリンダ２１Ａ内へ吸引可能である。

逆に、油圧アクチュエータ２４の駆動によりプランジャ２１Ｂが摺動前進することにより、シリンダ２１Ａ内のペーストが管部材１５を介して分散ユニット２２へ供給されるように構成されている。第１分散機２０、第２分散機３０、第３分散機４０の油圧アクチュエータ２４、３４、４４は、後述のように制御装置１３に接続されており、制御装置１３によって駆動制御されることによって同期して摺動する。供給用シリンダ２１は供給手段に相当する。逆止弁１６と分散ユニット２２とを接続している管部材１５の部分の、供給用シリンダ２１へ分岐している分岐部分よりも上流側の部分は入力部に相当する。

熱交換機２３は、第１分散機２０内であって逆止弁１７と分散ユニット２２との間に設けられている。分散ユニット２２においてニッケルペーストのＮｉ粉の分散が行われる際に熱が発生してニッケルペーストは高温になるが、高温のニッケルペーストを熱交換機２３に通すことにより冷却することができる。第３分散機４０では、第３分散機４０内であって回収用ペーストタンク１４と分散ユニット４２との間に熱交換機４３が設けられている。

第１分散機２０と逆止弁１７との間で管部材１５は分岐しており、バッファシリンダ５０はその分岐先に接続されている。また、第２分散機３０と逆止弁１８との間で管部材１５は分岐しており、バッファシリンダ６０その分岐先に接続されている。２つのバッファシリンダ５０、６０は同一の構成であり、ここでは、バッファシリンダ５０についてのみ説明し、バッファシリンダ６０については説明を省略する。熱交換機２３と逆止弁１７とを接続している管部材１５の部分の、バッファシリンダ５０へ分岐している分岐部分よりも上流側の部分は吐出部に相当する。第３分散機４０については、熱交換機４３と回収用ペーストタンク１４とを接続している管部材１５の部分の熱交換機４３寄りの部分が吐出部に相当する。

バッファシリンダ５０は、シリンダ５１と、アクチュエータ５３と、アクチュエータ５３に接続されアクチュエータ５３の駆動によりシリンダ５１内で往復摺動可能なプランジャ５２とを有している。プランジャ５２が摺動後退することにより、上流側の第１分散機２０からのニッケルペーストがシリンダ５１内へ流入可能である。逆に、アクチュエータ５３の駆動によりプランジャ５２が摺動前進することにより、シリンダ５１内のペーストが管部材１５を介して下流側の分散ユニット３２へ供給されるように構成されている。アクチュエータ５３は、プランジャ５２が摺動前進するときのみ駆動し、後退するときには無負荷の状態となり、シリンダ５１内にニッケルペーストが流入することによりプランジャ５２が摺動後退する。アクチュエータ５３、６３は、後述のように制御装置１３に接続され制御装置１３によって駆動制御されることによって、同期して摺動前進する。バッファシリンダ５０は粉体貯留部に相当する。

バッファシリンダ５０がシリンダ５１とプランジャ５２とを備える構成としたため、シリンダ５１内の空間内に貯留されているニッケルペーストをバッファシリンダ５０から排出するためにはプランジャ５２を駆動させればよい。このため、ニッケルペーストをバッファシリンダ５０から排出するためにシリンダ５１内の空間内へ気体を供給してニッケルペーストを加圧せずに済み、ニッケルペーストが気化すること、及び酸化することを防止することができる。

また、プランジャ５２はシリンダ５１内において摺動するため、プランジャ５２の摺動によりシリンダ５１内のニッケルペーストを残らず排出することができる。このため、バッファシリンダ５０内に残留するニッケルペーストの量を大幅に減じることができる。

アクチュエータ５３には、シリンダ５１内のニッケルペーストの量がシリンダ５１内の貯留可能な最大量に近い第１所定量に達したことを検出するための第１センサ５４と、シリンダ５１内のニッケルペーストがなくなる直前の第２所定量に達したことを検出するための第２センサ５５とが設けられている。第１センサ５４、第２センサ５５は、それぞれ制御装置１３に接続されている。また、制御装置１３は、第１分散機２０、第２分散機３０、第３分散機４０の油圧アクチュエータ２４、３４、４４と、バッファシリンダ５０、６０のアクチュエータ５３、６３と、低圧ポンプ１２とに接続されている。制御装置１３、第１センサ５４、６４、及び第２センサ５５、６５は制御機構を構成する。

次に、分散装置１を用いて行う分散方法について説明する。分散方法では、先ず、供給用ペーストタンク１１にニッケルペーストを供給する。この時点では、油圧アクチュエータ２４、３４、４４は最も摺動前進した位置とされる。次に、制御装置１３は低圧ポンプ１２を駆動させ、第１分散機２０、第２分散機３０、第３分散機４０の油圧アクチュエータ２４、３４、４４を同期させて摺動後退させる。このことにより供給用ペーストタンク１１内のニッケルペーストは、第１分散機２０内の供給用シリンダ２１内に吸引される。

次に、制御装置１３が油圧アクチュエータ２４、３４、４４を同期させて摺動前進させることにより、供給用シリンダ２１内のニッケルペーストは、分散ユニット２２内を通過して分散され、熱交換機２３を通過して冷却され、バッファシリンダ５０内へ流入する。このとき、バッファシリンダ５０のプランジャ５２は無負荷の状態となっているため、バッファシリンダ５０のシリンダ５１内へのニッケルペーストの流入に伴い摺動後退する。この際に逆止弁１６が設けられているため、第１分散機２０から上流側、即ち 低圧ポンプ１２や供給用ペーストタンク１１の側へはニッケルペーストは逆流しない。また、後述のように連続して流れて分散が行われているときには、直下流側の第２分散機３０内にはニッケルペーストの残圧があるので、第２分散機３０へニッケルペーストは流入しない。

次に、制御装置１３は、第１分散機２０、第２分散機３０、第３分散機４０の油圧アクチュエータ２４、３４、４４を同期させて摺動後退させ、これと連動してバッファシリンダ５０、６０のプランジャ５２、６２を同期させて摺動前進させる。このことにより、バッファシリンダ５０内のニッケルペーストは、逆止弁１７を通過して第２分散機３０の供給用シリンダ３１内へ吸引される。この際に、前述のように逆止弁１６が設けられており、第１分散機２０から上流側、即ち 低圧ポンプ１２や供給用ペーストタンク１１の側へはニッケルペーストは逆流しないため、第１分散機２０内のニッケルペーストの残圧により、バッファシリンダ５０から上流側、即ち第１分散機２０の熱交換機２３や分散ユニット２２の側へは逆流しない。油圧アクチュエータ２４、３４、４４により摺動前進するプランジャ２１Ｂ、３１Ｂ、４１Ｂは、２００ＭＰａの圧力でニッケルペーストを押圧し、摺動前進に２秒程度かかり摺動後退に１秒程度かかり、３秒ほどで１往復する。

このようにしてニッケルペーストは、供給用ペーストタンク１１、第１分散機２０の供給用シリンダ２１、分散ユニット２２、熱交換機２３、バッファシリンダ５０、第２分散機３０の供給用シリンダ３１、分散ユニット３２、熱交換機３３、バッファシリンダ６０、第３分散機４０の供給用シリンダ４１、分散ユニット４２、熱交換機４３の順に連続して流れ、３つの分散機２０、３０、４０を通過した後に、回収用ペーストタンク１４へ排出される。回収用ペーストタンク１４に回収されたニッケルペーストは、１００％３つの分散機を通過したものとなっており、ニッケルペーストを確実に３回分散させることができる。

また、バッファシリンダ５０、６０が設けられているため、バッファシリンダ５０、６０で各分散機の性能の差を吸収することができ、下流側の分散機へ供給されるニッケルペーストの量を当該下流側の分散機の処理能力に適した値とすることができる。このため、下流側の分散機へ供給されるニッケルペーストの量が多すぎたり少なすぎたりすることを防止し、下流側の分散機の故障、破損、空運転等を防止し、安定して分散を行うことができ、生産効率の低下を防止することができる。

また、供給用シリンダ２１、３１、４１によるニッケルペーストの吸引動作に連動して、バッファシリンダ５０、６０のプランジャ５２、６２の動作を制御してバッファシリンダ５０、６０内のニッケルペーストをバッファシリンダ５０、６０の直下流側の分散機の供給用シリンダ３１、４１へ供給するため、バッファシリンダ５０、６０内のニッケルペーストの分散機２０、３０、４０内への供給を確実とすることができる。

上述のようにニッケルペーストの分散を行っている際に、バッファシリンダのプランジャが摺動前進したときに、シリンダ内のニッケルペーストがなくなる直前の第２所定量に達したことを第２センサが検出すると、第２センサから制御装置１３へ信号が送られ、制御装置１３は、当該第２センサが設けられているバッファシリンダの直下流側の分散機の油圧アクチュエータ及び熱交換機の動作を停止させる。例えば、バッファシリンダ５０の第２センサ５５から信号が制御装置１３へ送られると、第２分散機３０の油圧アクチュエータ３４及び熱交換機３３の動作を停止させる。

このことにより、バッファシリンダ５０、６０から直下流側の分散機３０、４０へニッケルペーストが供給されることを停止することができ、バッファシリンダ５０、６０内にニッケルペーストがなくなりバッファシリンダ５０、６０から当該バッファシリンダ５０、６０の直下流側の分散機３０、４０へニッケルペーストを供給できなくなることを防止することができる。

また、バッファシリンダのプランジャが摺動後退したときに、シリンダ内のニッケルペーストの量がシリンダ内の貯留可能な最大量に近い第１所定量に達したことを第１センサが検出すると、第１センサから制御装置１３へ信号が送られ、制御装置１３は、当該第１センサが設けられているバッファシリンダの直上流側の分散機の油圧アクチュエータ及び熱交換機の動作を停止させる。例えば、バッファシリンダ５０の第１センサ５４から信号が制御装置１３へ送られると、第１分散機２０の油圧アクチュエータ２４及び熱交換機２３の動作を停止させる。

このことにより、バッファシリンダ５０、６０へニッケルペーストが流入することを防止することができ、バッファシリンダ５０、６０へ第１所定量よりも多くニッケルペーストが流入してバッファシリンダ５０、６０からニッケルペーストがあふれてしまうことを防止することができる。

第１センサによる第１所定量の検出により、分散機の油圧アクチュエータ及び熱交換機の動作が停止した後、当該第１センサが設けられているバッファシリンダの直下流側の分散機の油圧アクチュエータの摺動往復回数が第１所定回数に達すると、制御装置１３は、当該第１センサが設けられているバッファシリンダの直上流側の分散機の油圧アクチュエータ及び熱交換機の動作を再開する。

例えば、バッファシリンダ５０の第１センサ５４による第１所定量の検出により、第１分散機２０の油圧アクチュエータ２４及び熱交換機２３の動作が停止した後、第２分散機３０の油圧アクチュエータ３４の摺動往復回数が第１所定回数に達すると、制御装置１３は、第１分散機２０の油圧アクチュエータ２４及び熱交換機２３の動作を再開する。

同様に、第２センサによる第２所定量の検出により、分散機の油圧アクチュエータ及び熱交換機の動作が停止した後、当該第２センサが設けられているバッファシリンダの直上流側の分散機の油圧アクチュエータの摺動往復回数が第２所定回数に達すると、制御装置１３は、当該第２センサが設けられているバッファシリンダの直下流側の分散機の油圧アクチュエータ及び熱交換機の動作を再開する。

例えば、バッファシリンダ５０の第２センサ５４による第２所定量の検出により、第２分散機３０の油圧アクチュエータ３４及び熱交換機３３の動作が停止した後、第１分散機２０の油圧アクチュエータ２４の摺動往復回数が第２所定回数に達すると、制御装置１３は、第２分散機３０の油圧アクチュエータ３４及び熱交換機３３の動作を再開する。

このように分散機の油圧アクチュエータ及び熱交換機の動作を自動的に再開するようにしため、手動にて分散機の油圧アクチュエータ及び熱交換機の動作を再開させずに済み、分散方法における分散の工程を簡単にすることができる。

本発明による分散装置及び分散方法は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、本実施の形態では、第１分散機２０、第２分散機３０、第３分散機４０は同一の性能を有していたが、これに限定されず性能は異なっていてもよい。また、第１分散機２０、第２分散機３０、第３分散機４０の３台の分散機が用いられたが、台数はこれに限定されない。複数であればよい。分散機の台数に対応して、直列に接続された各分散機の間にはバッファシリンダが設けられる。

また、粒体貯留部としてバッファシリンダ５０、６０を用いたが、これに限定されない。例えば、粒体又は液状体が一時的に貯留可能なタンクを用いてもよい。

また、分散の行われる対象は高粘性液状体たるニッケルペーストであったが、これに限定されず液状体であればよい。

本発明の分散装置及び分散方法は、凝集した粒体を分散させる分散機の分野等において特に有用である。

本発明の実施の形態による分散装置を示す概略図。

符号の説明

１ 分散装置
１１ 供給用ペーストタンク
１３ 制御装置
１４ 回収用ペーストタンク
１６、１７、１８ 逆止弁
２０ 第１分散機
２１、３１、４１ 供給用シリンダ
２２、３２、４２ 分散ユニット
５１、６１ シリンダ
５２、６２ プランジャ
３０ 第２分散機
４０ 第３分散機
５０、６０ バッファシリンダ
５４、６４ 第１センサ
５５、６５ 第２センサ

Claims (4)

1. 凝集した粒体を含有する液状体の粒体を分散するために、直列に接続され、それぞれ入力部と吐出部とを有する複数の分散機と、
   該液状体の流れる方向における最上流側に位置する該分散機の該入力部に接続される液状体供給部と、
   該液状体の流れる方向における最下流側に位置する該分散機の該吐出部に接続される液状体回収部とを備えることを特徴とする分散装置。
2. 該粒体はニッケル粉であり該液状体はニッケルペーストであることを特徴とする請求項１記載の分散装置。
3. 凝集した粒体を含有する液状体の粒体を分散するために直列に接続されそれぞれ入力部と吐出部とを有する複数の分散機を用い、
   先頭の該分散機の該入力部に該液状体を供給する工程と、
   該先頭の分散機から最後尾の該分散機へと順次分散する工程と、
   該最後尾の分散機の吐出部から該液状体を排出する工程とを有することを特徴とする分散方法。
4. 該粒体はニッケル粉であり該液状体はニッケルペーストであることを特徴とする請求項３記載の分散方法。

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