JP2012187475A - Apparatus and method for producing mixture - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a technique for producing a mixture by mixing raw materials that are fluids.
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内側から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)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a device for mixing fluid raw materials includes a pair of opposed rotating plates, and rotates the rotating plates integrally while supplying the raw materials from the inside to the gaps between the rotating plates. Thereby, a raw material passes a clearance gap and a mixture is manufactured. In order to improve the mixing efficiency, various devices have been proposed in which irregularities are provided on the opposing surfaces of the rotating plate and the gaps are in a complicated shape (see Patent Documents 1 to 4).
しかし、従来の装置では、供給された原料が、回転板の外方への遠心力により、急激かつ強制的に径方向の外方へと動かされ、回収されてしまう。これにより、混合物の回収速度のコントロールが困難であり、原料の供給量と混合物の回収量とのバランスが図れないため、混合物の連続的製造に支障をきたす場合がある。また、原料が隙間内で十分に混合される前に、強制的に外部へと放出され回収されてしまうため、十分な混合を実現することが困難である。 However, in the conventional apparatus, the supplied raw material is suddenly and forcibly moved outward in the radial direction by the centrifugal force outward of the rotating plate and collected. As a result, it is difficult to control the collection rate of the mixture, and the balance between the supply amount of the raw material and the collected amount of the mixture cannot be achieved, which may hinder continuous production of the mixture. In addition, since the raw materials are forcibly discharged and collected before being sufficiently mixed in the gap, it is difficult to realize sufficient mixing.
本発明は、以上の実情に鑑みてなされたものであり、混合物の回収速度を容易にコントロールでき、また、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。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an apparatus and a method that can easily control the recovery rate of a mixture and that can sufficiently mix fluid raw materials.
本発明者らは、径方向に関して外方の箇所において回転板の隙間へと原料を供給し、内方の箇所において隙間から混合物を回収することで、原料の流れが遠心力に抗する向きになり、混合物の回収速度が一定化することを見出し、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。 The present inventors supply the raw material to the gap of the rotating plate at the outer location with respect to the radial direction, and recover the mixture from the clearance at the inner location so that the flow of the raw material resists centrifugal force. As a result, the inventors have found that the recovery rate of the mixture is constant, and have completed the present invention. Specifically, the present invention provides the following.
(1) 流体である原料を混合して混合物を製造する装置であって、
対向配置された一対の回転板を備え、前記回転板の少なくとも一方には、対向する側の面に凸部が設けられ、前記回転板同士の間に介在する隙間が、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混合手段と、
前記一対の回転板の少なくとも一方を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、
前記装置は、
前記径方向に関して外方の箇所において、前記隙間へと前記原料を供給する供給手段と、
前記径方向に関して内方の箇所において、前記隙間から前記混合物を回収する回収手段と、を更に備える装置。
(1) An apparatus for producing a mixture by mixing raw materials that are fluids,
The rotating plate includes a pair of opposed rotating plates, and at least one of the rotating plates is provided with a convex portion on a surface on the opposite side, and a gap interposed between the rotating plates is a radial direction of the rotating plate Mixing means communicating with the outside of the rotating plate at two or more different points with respect to
Rotating means for rotating at least one of the pair of rotating plates,
The raw material supplied to the gap is mixed by passing through the gap,
The device is
A supply means for supplying the raw material to the gap at an outer portion with respect to the radial direction;
An apparatus further comprising recovery means for recovering the mixture from the gap at an inward position with respect to the radial direction.
(2) 前記供給手段は、前記回転板を包囲する筐体と、前記筐体の内部空間へと前記原料を導入する導入路と、を有する(1)記載の装置。 (2) The apparatus according to (1), wherein the supply unit includes a casing that surrounds the rotating plate, and an introduction path that introduces the raw material into an internal space of the casing.
(3) 前記回収手段は、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、前記混合物が流通する1以上の回収路を有する(1)又は(2)記載の装置。 (3) The apparatus according to (1) or (2), wherein the recovery unit includes at least one recovery path that is provided inside at least one rotary shaft of the rotary plate and through which the mixture flows.
(4) 前記凸部は、前記一対の回転板の双方に、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設けられており、
前記回転手段は、前記一対の回転板を互いに反対方向に回転させる(1)から(3)いずれか記載の装置。
(4) The convex portions are provided on both the pair of rotating plates in positions that are circular with respect to the center of rotation and different from each other in the radial direction of the rotating plate,
The apparatus according to any one of (1) to (3), wherein the rotating means rotates the pair of rotating plates in directions opposite to each other.
(5) (1)から(4)いずれか記載の装置と、液体及び粉体が混合されたペーストを製造して前記供給手段へと供給するペースト製造装置と、を備えるシステム。 (5) A system comprising: the apparatus according to any one of (1) to (4); and a paste manufacturing apparatus that manufactures a paste in which liquid and powder are mixed and supplies the paste to the supply unit.
(6) 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、
(1)から(4)いずれか記載の装置を用い、
前記一対の回転板の少なくとも一方を回転させた状態で、前記径方向に関して外方の箇所において、前記隙間へと前記原料を供給し、
生成された混合物を、前記径方向に関して内方の箇所において、前記隙間から回収する工程を有する方法。
(6) A method for producing a mixture by mixing raw materials that are fluids,
Using the device according to any one of (1) to (4),
In a state where at least one of the pair of rotating plates is rotated, the raw material is supplied to the gap at an outer position with respect to the radial direction,
The method which has the process of collect | recovering the produced | generated mixture from the said clearance gap in the inner location regarding the said radial direction.
(7) 前記原料として、液体及び粉体が混合されたペーストを用いる(6)記載の方法。 (7) The method according to (6), wherein a paste in which a liquid and a powder are mixed is used as the raw material.
本発明によれば、径方向に関して外方の箇所において回転板の隙間へと原料を供給し、内方の箇所において隙間から混合物を回収することで、原料の流れが遠心力に抗する向きになり、混合物の回収速度が一定化する。これにより、混合物の回収速度を原料の供給速度によって容易にコントロールでき、また、原料が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ため、原料をより十分に混合することができる。 According to the present invention, the raw material is supplied to the gap of the rotating plate at the outer portion with respect to the radial direction, and the mixture is recovered from the gap at the inner portion, so that the flow of the raw material resists centrifugal force. Thus, the collection rate of the mixture becomes constant. As a result, the collection rate of the mixture can be easily controlled by the feed rate of the raw material, and after the raw material has sufficiently passed through the gap, it is released to the outside of the rotating plate, so that the raw material can be mixed more sufficiently. it can.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in description of each embodiment other than 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected about what is common in 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.
図1は、本発明の一実施形態に係る混合物製造装置10の概略構成図である。10は、混合手段としての混合部20、供給手段としての供給系40、回収手段としての回収系を備える。以下、各要素の詳細を説明する。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a
図2は混合部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。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。
FIG. 2 is an enlarged view of a main part of the
混合部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には、対向する側の面には凸部33,36が設けられている。本実施形態では、凸部33,36が、混合効率の向上の観点から回転板32,35の双方に設けられているが、一方のみに設けられていてもよい。
The
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、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。本実施形態では、回転板32,35の双方が回転するが、これに限られず、一方のみが回転してもよい。前者は、混合効率の向上のために回転板32,35の各々の回転を独立して制御し得る点で好ましく、後者は、装置の構成簡素化の観点で好ましい。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、モータの数は単数であってもよい。
At substantially the center of the rotating
回転板32,35同士の間に介在する隙間45は、回転板32,35の径方向(図2における左右方向)に関して異なる2箇所以上において、回転板32,35の外部へと連通する。本実施形態における隙間45は、後述のように、回転板32,35の外縁と、回転中心(48)とにおいて外部と連通しており、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。なお、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ため、好ましくない。
The
本実施形態において、回転軸31の内部に、回収路48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、回収路の数が1つであるが、これに限定されず複数でもよく、この場合には回転軸34の内部にも回収路が設けられてよい。また、回収路は回転軸とは別体としてもよいが、本実施形態は構成が簡素である点で有利である。
In this embodiment, the
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。
Moreover, since intense mixing is performed inside the
供給系40は、供給部100を備え、その中には流体の原料が収容されている。供給部100には導入路41が設けられ、導入路41は、回転板32,35を包囲する筐体21の内部空間へと連通し、原料を導入する。導入路41の途中にはポンプ411が設けられており、その出力に応じた量の原料が供給される。
The
なお、本実施形態では、液体及び粉体が混合されたペーストが導入路41から導入され、他成分を混合する必要がないため、導入路41は1つであるが、これに限られない。つまり、複数成分を混合する場合には、導入路を複数設けることが好ましい。
In this embodiment, since the paste in which the liquid and the powder are mixed is introduced from the
図7は、本発明の別の実施形態に係る混合物製造装置20Aの概略構成図である。この実施形態は、導入路41とは異なる原料を導入する導入路42が設けられている点で、前記実施形態と異なる。導入路42は、回転軸34の内部に設けられ、そこから広がって隙間45の途中に連通する。これにより、隙間45の途中で、導入路41からの原料と、導入路42からの原料とが合流し、混合することができる。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a
21の内部空間から隙間45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、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。
The raw material supplied to the
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43が連通しており、この誘導路43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31との間に蓄積されようとする原料を押し出し、隙間45への侵入を促進する。これにより、原料の有効活用、及び原料(特に粉体)の筐体21内部での堆積を予防することができる。誘導路43から導入する流体としては、原料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。
More precisely, as shown in FIG. 3, a
回収系は、回収路48に接続された流通路49を有し、流通路49は回収部60へと延びる。これにより、回収路48に放出された混合物が、流通路49を介して回収部60へと回収されていく。なお、回収路48と、流通路49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。
The collection system has a
停止状態にある回転板32,35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。一方、原料は径方向に関して外方から内方へと流れるため、原料の流れが遠心力に抗する向きになる。これにより、原料の流れは遠心力によって遅延され、従来装置のように強制的な放出といった事態が生じないため、混合物の回収速度は原料の供給速度に応じたものになる。このため、混合物の回収速度は、原料の供給速度によって容易にコントロールでき、連続生産が可能であり、また、原料が隙間45を十分に通過した後に回転板の外部へと放出されるため、原料をより十分に混合することができる。なお、本発明の装置は、連続生産に有用であるが、これに限らずバッチ生産に用いてもよい。
When the
本実施形態におけるモータ50a,50bは、回転軸31,34を介して一対の回転板32,35を互いに反対方向へと回転させる。これにより、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。ただし、求められる混合効率によっては、回転板の回転方向は同じでもよく、一方のみの回転でもよい。
The
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。
Returning to FIG. 2, the
本実施形態における混合物製造装置10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。
It is preferable that the
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。
The shape of the
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。
Moreover, although the
図8は、本発明の更に別の実施形態に係る混合物製造装置20Bの概略構成図である。この実施形態は、吸気路47が設けられている点で、前記実施形態と異なる。吸気路47は、図示しない吸気ポンプにつながっており、この吸気ポンプが稼動すると、隙間45が減圧されるため、混合物に混入している気泡を混合物から除去することができる。なお、本実施形態における吸気路47は回転軸31の内部に設けられ、回収路48Bは回転軸34の内部に設けられている。
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a
本発明において、流体とは、粉体、液体、又はそれらの混合物(ペースト)を指し、既にある程度混合されたものであっても、全く混合されていないものであってもよい。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。 In the present invention, the fluid refers to powder, liquid, or a mixture (paste) thereof, which may be already mixed to some extent or not mixed at all. For example, the powder is an inorganic powder such as an electrode material of a lithium ion battery. This powder tends to agglomerate and have a large particle size, and it is necessary to be present in the mixture in a thinned state in order to make the particle size uniform. The liquid is a polymer made of resin, water, a solvent, or the like. This liquid has a role of connecting powders and may contain a dispersing agent, a non-adhesive agent, and the like that promote dispersion of the powder. The powder may be an oily substance and the liquid may be water. In this case, the oily substance contained in the mixture is refined and emulsified. As another example, the mixture may be a hybrid polymer composed of acrylic and urethane.
本発明は、前述した装置10と、液体及び粉体が混合されたペーストを製造して供給系40へと供給するペースト製造装置と、を備えるシステムも包含する。これにより、ペーストが更に混合され、均質な混合物を得ることができ、また、液体及び粉体から混合物の製造を連続的に一連で行うことができる。なお、本発明のシステムは連続生産に有用であるが、これに限らず、断続的生産に用いてもよい。
The present invention also includes a system including the
本発明は、上記の混合物製造装置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の少なくとも一方を回転させた状態で、径方向に関して外方の箇所において隙間45へと原料を供給し、生成された混合物を、径方向に関して内方の箇所において隙間45から回収する工程を有する。なお、原料として、前述の液体及び粉体を用いてもよいが、液体及び粉体が混合されたペーストを用いることが好ましい。この方法によれば、原料の流れは遠心力によって遅延され、従来装置のように強制的な放出といった事態が生じないため、混合物の回収速度は原料の供給速度に応じたものになる。このため、混合物の回収速度は、原料の供給速度によって容易にコントロールでき、連続生産が可能であり、また、原料が隙間45を十分に通過した後に回転板の外部へと放出されるため、原料をより十分に混合することができる。
The present invention also includes a method for producing a mixture using the above-described mixture production apparatus. In this method, in a state where at least one of the pair of
10 混合物製造装置
20 混合部(混合手段)
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 供給系(供給手段)
41,42 導入路
411 ポンプ
43 誘導路
45 隙間
47 吸気路
48 回収路
49 流通路
50 モータ
60 回収部
100 供給部
10
21
41, 42
Claims (7)
対向配置された一対の回転板を備え、前記回転板の少なくとも一方には、対向する側の面に凸部が設けられ、前記回転板同士の間に介在する隙間が、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混合手段と、
前記一対の回転板の少なくとも一方を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、
前記装置は、
前記径方向に関して外方の箇所において、前記隙間へと前記原料を供給する供給手段と、
前記径方向に関して内方の箇所において、前記隙間から前記混合物を回収する回収手段と、を更に備える装置。 An apparatus for producing a mixture by mixing raw materials that are fluids,
The rotating plate includes a pair of opposed rotating plates, and at least one of the rotating plates is provided with a convex portion on a surface on the opposite side, and a gap interposed between the rotating plates is a radial direction of the rotating plate Mixing means communicating with the outside of the rotating plate at two or more different points with respect to
Rotating means for rotating at least one of the pair of rotating plates,
The raw material supplied to the gap is mixed by passing through the gap,
The device is
A supply means for supplying the raw material to the gap at an outer portion with respect to the radial direction;
An apparatus further comprising recovery means for recovering the mixture from the gap at an inward position with respect to the radial direction.
前記回転手段は、前記一対の回転板を互いに反対方向に回転させる請求項1から3いずれか記載の装置。 The convex portions are provided on both of the pair of rotating plates in positions that are circular with respect to the rotation center and different from each other in the radial direction of the rotating plate,
The apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the rotating means rotates the pair of rotating plates in directions opposite to each other.
請求項1から4いずれか記載の装置を用い、
前記一対の回転板の少なくとも一方を回転させた状態で、前記径方向に関して外方の箇所において、前記隙間へと前記原料を供給し、
生成された混合物を、前記径方向に関して内方の箇所において、前記隙間から回収する工程を有する方法。 A method of producing a mixture by mixing raw materials that are fluids,
Using the device according to any one of claims 1 to 4,
In a state where at least one of the pair of rotating plates is rotated, the raw material is supplied to the gap at an outer position with respect to the radial direction,
The method which has the process of collect | recovering the produced | generated mixture from the said clearance gap in the inner location regarding the said radial direction.
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