JP2013132574A - 分散装置 - Google Patents

Abstract

【課題】凸歯に確実にコーティングを施すことができる分散装置を提供する。
【解決手段】第一環状分散部材１５０の第一凸歯１５２，１５３の周方向縁面は、突出方向全長において、周方向に隣り合う第一凸歯１５２，１５３の歯元側から歯先側に向かって隙間幅が広くなるように傾斜形成される。さらに、第二環状分散部材１６０の第二凸歯１６１，１６２の周方向縁面は、突出方向全長において、周方向に隣り合う第二凸歯１６１，１６２の歯元側から歯先側に向かって隙間幅が広くなるように傾斜形成されている分散装置。
【選択図】図６

Description

本発明は、流動性材料と粉体材料とを分散する分散装置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。この液体と粉末の分散を行う装置として、実公昭61-40337号公報（特許文献２）、実開平4-50128号公報（特許文献３）および特開2006-849号公報（特許文献４）に記載された装置を適用できる。

これらは、凸歯を有するステータと凸歯を有するロータとがスラリーの流通方向に交互に配置されている。特許文献２においては、ステータの凸歯とロータの凸歯が軸方向に突出するように形成されており、特許文献３，４においては、ステータの凸歯とロータの凸歯が径方向に突出するように形成されている。

特開2010-033786号公報 実公昭61-40337号公報 実開平4-50128号公報 特開2006-849号公報

ところで、上述した活物質材料のスラリーに混合される粉末は金属であるため、分散するステータおよびロータの凸歯の表面硬度を高くする必要があり、コーティングを施すことがある。しかし、特許文献２において、隣り合う凸歯の隙間は、歯先側から歯元側に至るまで同等に形成されている。また、特許文献３，４においても、径方向内方に突出する凸歯を有する部材における隙間は、歯先側から歯元側に至るまで同等に形成されている。これでは、歯元付近にコーティングを確実に施すことが困難となる。コーティングを確実に施すことができない場合には、分散能力が低下することに加えて、耐久性が低下するおそれがある。なお、特許文献３，４において、径方向外方に突出する凸歯における隙間は、歯元側から歯先側に向かって広がるように形成されているが、上述したように、径方向内方に突出する凸歯における隙間が、歯元側から歯先側に至るまで同等である。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、凸歯に確実にコーティングを施すことができる分散装置を提供することを目的とする。

（請求項１）本発明に係る分散装置は、粉体材料が混合された流動性材料を分散させる分散装置において、前記流動性材料の流通方向に直交する方向に突出する第一凸歯を周方向に複数形成された第一環状分散部材と、前記第一環状分散部材に対して前記流通方向に対向し且つ前記第一環状分散部材に対して相対回転可能に配置され、前記第一環状分散部材の前記第一凸歯の突出方向と反対方向に突出する第二凸歯を周方向に複数形成された第二環状分散部材とを備える。そして、前記第一凸歯の周方向縁面は、突出方向全長において、周方向に隣り合う前記第一凸歯の歯元側から歯先側に向かって隙間幅が広くなるように傾斜形成され、前記第二凸歯の周方向縁面は、突出方向全長において、周方向に隣り合う前記第二凸歯の歯元側から歯先側に向かって隙間幅が広くなるように傾斜形成されている。

（請求項２）また、前記分散装置は、径方向内方から吸入した前記流動性材料を径方向外方へ送出する回転羽根を備え、前記第一，第二環状分散部材の一方は、前記回転羽根に連結され前記回転羽根と一体的に回転可能であり、前記第一，第二環状分散部材は、前記回転羽根より下流側に配置され、前記回転羽根に対して前記回転羽根の回転軸方向に異なる位置に配置されるようにしてもよい。

（請求項３）また、前記第一凸歯および前記第二凸歯は、軸方向に突出するように形成されているようにしてもよい。
（請求項４）また、前記第一，第二環状分散部材は、円盤状に形成され、前記第一凸歯および前記第二凸歯は、径方向に突出するように形成されているようにしてもよい。
（請求項５）また、第一凸歯および第二凸歯が径方向に突出するように形成されている場合には、前記第一，第二凸歯には、前記流通方向に複数の貫通孔が形成されており、前記第一，第二凸歯に形成される前記貫通孔は、前記第一，第二凸歯の歯先側に形成されており、前記第一，第二凸歯の歯元側に形成されていないようにしてもよい。

（請求項６）また、前記分散装置は、前記流動性材料と前記粉体材料とを混合させる混合領域の上流側に配置され、前記流動性材料の吸入口側の流動性材料側領域と前記粉体材料の吸入口側の粉体側領域とを仕切る仕切板と、前記混合領域と前記粉体側領域の境界に回転可能に配置され、前記粉体材料を濾過可能な複数の貫通孔が形成された粉体濾過部材とを備えるようにしてもよい。

（請求項７）また、前記分散装置は、前記粉体濾過部材より前記粉体側領域における上流側に配置され、前記粉体濾過部材との間で前記粉体材料を分散させる粉体分散部材を備えるようにしてもよい。
（請求項８）また、前記分散装置は、前記流動性材料の流路に回転可能に配置され、前記流動性材料を濾過可能であり前記粉体濾過部材の貫通孔より大きな複数の貫通孔が形成された流動性材料濾過部材を備えるようにしてもよい。

（請求項１）本発明によれば、第一凸歯と第二凸歯の両者が、歯元側から歯先側に向かって隙間が広がるように形成されている。従って、第一凸歯および第二凸歯のコーティングをする場合に、確実に両者の歯元側までコーティングを施すことができる。金属粉末を分散する場合であっても、分散能力および耐久性を十分に確保できる。また、歯元付近は応力が集中する部位であるが、コーティングにより高硬度化を図ることができれば、高い応力が作用したとしても十分な耐久性を確保できる。さらに、第一凸歯と第二凸歯の一方のみについて高硬度化を図ることができたとしても、分散装置全体としては、他方の凸歯が低硬度であれば、当該他の凸歯によって分散能力および耐久性が決定されてしまう。しかし、本発明によれば、第一凸歯および第二凸歯の両者に対して確実にコーティングを施すことができるため、分散能力および耐久性を確実に高めることができる。さらに、第一凸歯および第二凸歯の周方向縁面が傾斜形成されているため、その傾斜角度を変化させることで、分散能力および耐久性を容易に調整できる。

（請求項２）第一，第二環状分散部材の一方は、回転羽根と一体的に回転するようにしている。このとき、回転羽根は、高速に回転するほど、流動性材料を径方向内方から径方向外方へ送出する力を発揮する。流動性材料の流通速度が高いほど、分散能力が高くなる。一方、第一，第二環状分散部材の一方の周速が高い（高速である）ほど、分散能力が高くなる。そのため、回転羽根と第一，第二環状分散部材の一方を高速で回転すると、分散能力が急激に高くなる。逆に、回転羽根と第一，第二環状分散部材の一方を低速で回転すると、分散能力が急激に低くなる。このように分散能力の調整が容易ではない。

そこで、第一，第二環状分散部材の一方を回転羽根に対して軸方向に異なる位置に配置することで、第一，第二環状分散部材の一方の径方向位置を自由に調整することができる。つまり、回転羽根の回転速度を低下させることなく、第一，第二環状分散部材の一方の周速を自由に調整することができる。従って、流動性材料の流速を十分に確保しながら、分散能力を自由に調整することができる。

（請求項３）第一凸歯と第二凸歯とが軸方向に突出するように形成される場合には、第一凸歯と第二凸歯の軸方向相対位置を調整することで、第一凸歯と第二凸歯との径方向に対向する範囲を調整できる。従って、第一凸歯と第二凸歯とによる分散能力を容易に調整できる。

（請求項４）第一凸歯と第二凸歯とが径方向に突出するように形成されることにより、流動性材料の流路を短くしつつ、上記効果を奏することができる。流動性材料の流路を短くすることにより、管路損失の増加を抑制でき、分散効率を高くできる。

（請求項５）第一凸歯の位置に流通してきた流動性材料は、周方向に隣り合う第一凸歯の間と、第一凸歯に形成された貫通孔を通過する。主として、周方向に隣り合う第一凸歯の隙間幅が広い歯先側間の隙間、および、第一凸歯の歯先側に形成されている貫通孔を通過する。第二凸歯においても同様となる。そして、第一凸歯と第二凸歯とは突出する方向が反対方向であるため、流動性材料は、第一凸歯と第二凸歯とにより確実にせん断力を受ける。従って、流動性材料を確実に分散することができ、均質化を図ることができる。

（請求項６）粉体濾過部材を設けることにより、粉体側領域から混合領域へ流通する粉体材料は、粉体濾過部材の貫通孔を通過できる大きさとなる。従って、混合領域において、粉体材料の塊が発生することを防止でき、粉体材料が混合された流動性材料の均質化を図ることができる。

（請求項７）粉体分散部材を設けることにより、粉体材料が粉体濾過部材の貫通孔を通過できない場合に、粉体側領域において粉体濾過部材と粉体分散部材とにより当該粉体材料を分散することができる。従って、分散された当該粉体材料は、粉体濾過部材の貫通孔を通過できるようになり、流動性材料に混合される。

（請求項８）流動性材料を流動性材料濾過部材により濾過することで、流動性材料に混合した粉体材料をより分散することができる。これにより、流動性材料の均質化を図ることができる。

第一実施形態：混合分散装置の軸方向断面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図１のＢ−Ｂ断面図である。 図１〜図３に示す混合分散装置を構成する第一凸歯を周方向に展開した図である。 図１〜図３に示す混合分散装置を構成する第二凸歯を周方向に展開した図である。 図１〜図３に示す混合分散装置を構成する第一凸歯と第二凸歯を周方向に展開した状態を径方向内方から見た図である。ハッチングは、第一凸歯と第二凸歯との径方向の重なり合う部分である。 図６に対して、第一凸歯と第二凸歯とを軸方向に離間した状態を示す。ハッチングは、第一凸歯と第二凸歯との径方向の重なり合う部分である。 第二実施形態：混合分散装置の軸方向断面図である。 図８のＣ−Ｃ断面図である。 第三実施形態：混合分散装置の軸方向断面図である。 図１０に示す混合分散装置を構成する第一凸歯を軸方向から見た図である。 図１０に示す混合分散装置を構成する第二凸歯を軸方向から見た図である。 第四実施形態の混合分散装置を構成する第一凸歯を軸方向から見た図である。 第四実施形態の混合分散装置を構成する第二凸歯を軸方向から見た図である。 第五実施形態：混合分散装置の軸方向断面図である。 第六実施形態：混合分散装置の軸方向断面図である。 図１６のＤ−Ｄ断面図である。 図１６のＥ−Ｅ断面図である。

＜第一実施形態＞
本実施形態の混合分散装置は、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装置は、活物質材料のスラリーを製造する装置である。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。

本実施形態の混合分散装置について、図１〜図６を参照して説明する。混合分散装置は、図１の下方から流動性基材料をハウジング１１０内に吸入し、図１の上方から粉体材料をハウジング１１０内に吸入し、ハウジング１１０内において、流動性基材料と粉体材料とを混合し分散して流動性混合材料を生成する。そして、生成された流動性混合材料をハウジング１１０の外周面から径方向外方に排出する。

この混合分散装置は、図１に示すように、装置本体１００と、活物質の粉体材料を収容する粉体ホッパ２０と、駆動モータ４０とを備える。ここで、粉体ホッパ２０、駆動モータ４０は、装置本体１００のハウジング１１０に支持されている。
装置本体１００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、流動性基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。なお、駆動モータ４０は、装置本体１００の上面側に固定されている。

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２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および第一外周側凸歯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。

第一内周側凸歯１５２は、図４に示すように形成されている。すなわち、第一内周側凸歯１５２の周方向縁面は、突出方向全長（軸方向全長）において、周方向に隣り合う第一内周側凸歯１５２の歯元側から歯先側に向かって隙間幅が広くなるように傾斜形成されている。第一外周側凸歯１５３は、第一内周側凸歯１５２と同形状に形成されている。これら凸歯１５２，１５３は、三角歯、sin形状歯、台形歯などに形成されている。つまり、第一内周側凸歯１５２および第一外周側凸歯１５３は、軸方向上方に先細の先端部を有し、周方向に連続する櫛歯状に形成されている。そして、第一内周側凸歯１５２および第一外周側凸歯１５３の表面には、例えば、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜などのコーティングが施され、高硬度化されている。

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、周方向にそれぞれ隣り合う第一内周側凸歯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、流動性混合材料を分散する。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、図５に示すように形成されている。すなわち、第二内周側凸歯１６１の周方向縁面は、突出方向全長（軸方向全長）において、周方向に隣り合う第二内周側凸歯１６１の歯元側から歯先側に向かって隙間幅が広くなるように傾斜形成されている。第二外周側凸歯１６２は、第二内周側凸歯１６１と同形状に形成されている。これら凸歯１６１，１６２は、三角歯、sin形状歯、台形歯などに形成されている。つまり、第二内周側凸歯１６１および第二外周側凸歯１６２は、軸方向上方に先細の先端部を有し、周方向に連続する櫛歯状に形成されている。そして、第二内周側凸歯１６１および第二外周側凸歯１６２の表面には、例えば、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜などのコーティングが施され、高硬度化されている。

そして、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。つまり、図６に示すように、第一凸歯１５２，１５３と第二凸歯１６１，１６２とが、径方向において、部分的に重なり合う状態となる。そして、第一環状分散部材１５０と第二環状分散部材１６０とが相対回転することで、第一凸歯１５２，１５３と第二凸歯１６１，１６２との重なり合う部分が変化する。

以上説明した混合分散装置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、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から排出される。このようにして、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。

そして、第一凸歯１５２，１５３と第二凸歯１６１，１６２の両者が、歯元側から歯先側に向かって隙間が広がるように形成されている。従って、第一凸歯１５２，１５３および第二凸歯１６１，１６２のコーティングをする場合に、確実に両者の歯元側までコーティングを施すことができる。金属粉末を分散する場合であっても、分散能力および耐久性を十分に確保できる。また、歯元付近は応力が集中する部位であるが、コーティングにより高硬度化を図ることができれば、高い応力が作用したとしても十分な耐久性を確保できる。さらに、第一凸歯１５２，１５３と第二凸歯１６１，１６２の一方のみについて高硬度化を図ることができたとしても、混合分散装置全体としては、他方の凸歯が低硬度であれば、当該他の凸歯によって分散能力および耐久性が決定されてしまう。しかし、上記実施形態によれば、第一凸歯１５２，１５３および第二凸歯１６１，１６２の両者に対して確実にコーティングを施すことができるため、分散能力および耐久性を確実に高めることができる。さらに、第一凸歯１５２，１５３および第二凸歯１６１，１６２の周方向縁面が傾斜形成されているため、その傾斜角度を変化させることで、分散能力および耐久性を容易に調整できる。

さらに、第一凸歯１５２，１５３と第二凸歯１６１，１６２とが軸方向に突出するように形成される場合には、図６および図７に示すように、第一凸歯１５２，１５３と第二凸歯１６１，１６２の軸方向相対位置を調整することで、第一凸歯１５２，１５３と第二凸歯１６１，１６２との径方向に対向する範囲（径方向に重なり合う部分：ハッチング領域）を調整できる。従って、第一凸歯１５２，１５３と第二凸歯１６１，１６２とによる分散能力を容易に調整できる。

＜第二実施形態＞
本実施形態の混合分散装置について図８〜図９を参照して説明する。本実施形態の混合分散装置は、第一実施形態の混合分散装置における第一環状分散部材１５０および第二環状分散部材１６０を、回転羽根１３０の下流側であって、回転羽根１３０に対して軸方向に異なる位置に配置することとした。さらに、誘導部材１４０を、穴付きステータ２７０と回転外羽根２４０とに置換した。以下、相違点について説明する。ここで、同一構成または同一機能を有する構成については同一符号を付して説明を省略する。

装置本体２００は、ハウジング１１０、仕切板１２０、回転羽根１３０、穴付きステータ２７０、回転外羽根２４０、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、第一実施形態に比べると、小径になり、軸長が長く形成されている。

穴付きステータ２７０は、径方向に複数の貫通孔２７１を有する筒状に形成され、ハウジング１１０に固定されている。穴付きステータ２７０は、仕切板１２０および回転羽根１３０の径方向外方に配置されている。つまり、穴付きステータ２７０は、流動性材料側領域Ｅ１および粉体側領域Ｅ２の径方向外方に配置されている。流動性材料側領域Ｅ１における流動性基材料および粉体側領域Ｅ２における粉体材料は、貫通孔２７１を通過して、混合領域へ移動する。つまり、穴付きステータ２７０は、流動性材料側領域Ｅ１および粉体側領域Ｅ２と混合領域との境界を形成している。

回転外羽根２４０は、穴付きステータ２７０の径方向外方に配置されており、流動性混合材料を径方向外方へ送出する。ただし、回転外羽根２４０より下流側の流路は、径方向内方へ折り返して形成されている。つまり、回転外羽根２４０は、流動性混合材料を下流側へ送出するポンプとして機能する。

第一環状分散部材１５０および第二環状分散部材１６０は、回転羽根１３０とは軸方向に異なる位置に配置されており、回転外羽根２４０から径方向内方へ折り返された流路より下流側であって、径方向外方へ向かう流路に配置されている。特に、第一環状分散部材１５０および第二環状分散部材１６０は、回転羽根１３０および回転外羽根２４０と径方向において同位置に配置されている。これら第一環状分散部材１５０および第二環状分散部材１６０は、第一実施形態と実質的に同様に機能する。

ここで、本実施形態においては、第一環状分散部材１５０および第二環状分散部材１６０の径方向位置は、第一実施形態に比べて、径方向内方に位置している。第一環状分散部材１５０は、回転羽根１３０と一体的に回転するようにしている。このとき、回転羽根１３０は、高速に回転するほど、流動性材料を径方向内方から径方向外方へ送出する力を発揮する。流動性材料の流通速度が高いほど、分散能力が高くなる。一方、第一環状分散部材１５０の周速が高い（高速である）ほど、分散能力が高くなる。そのため、回転羽根１３０と第一環状分散部材１５０を高速で回転すると、分散能力が急激に高くなる。逆に、回転羽根１３０と第一環状分散部材１５０を低速で回転すると、分散能力が急激に低くなる。このように分散能力の調整が容易ではない。

しかし、第一環状分散部材１５０を回転羽根１３０に対して軸方向に異なる位置に配置している。そのため、第一環状分散部材１５０の径方向位置を自由に調整することができる。つまり、回転羽根１３０の回転速度を低下させることなく、第一環状分散部材１５０の周速を自由に調整することができる。従って、流動性材料の流速を十分に確保しながら、分散能力を自由に調整することができる。

＜第三実施形態＞
本実施形態の混合分散装置について図１０〜図１２を参照して説明する。本実施形態の混合分散装置は、第二実施形態の混合分散装置における第一環状分散部材１５０および第二環状分散部材１６０の凸歯１５２，１５３，１６１，１６２の突出方向を、軸方向から径方向となるように変更した。以下、相違点について説明する。ここで、同一構成または同一機能を有する構成については同一符号を付して説明を省略する。ここで、本実施形態の混合分散装置は、回転軸方向を重力方向となるように配置しており、図１０の下方が重力方向の下方向となるように配置している。

装置本体３００を構成する第一環状分散部材３５０は、回転羽根１３０の下方に配置されている。この第一環状分散部材３５０は、筒部３５１、第一上側凸歯３５２および第一下側凸歯３５３を備える。筒部３５１は、回転羽根１３０の下縁に連結されている。第一上側凸歯３５２は、図１１に示すように形成されている。すなわち、第一上側凸歯３５２は、径方向外方に突出するように、かつ、周方向に複数形成されている。さらに、第一上側凸歯３５２の周方向縁面は、突出方向全長（径方向全長）において、周方向に隣り合う第一上側凸歯３５２の歯元側から歯先側に向かって隙間幅が広くなるように傾斜形成されている。第一下側凸歯３５３は、第一上側凸歯３５２と同形状に形成されている。

第二環状分散部材３６０は、第二上側凸歯３６１、第二下側凸歯３６２および仕切板３６３を備える。第二上側凸歯３６１は、図１２に示すように形成されている。すなわち、第二上側凸歯３６１は、径方向内方に突出するように、かつ、周方向に複数形成されている。さらに、第二上側凸歯３６１の周方向縁面は、突出方向全長（径方向全長）において、周方向に隣り合う第二上側凸歯３６１の歯元側から歯先側に向かって隙間幅が広くなるように傾斜形成されている。第二下側凸歯３６２は、第二上側凸歯３６１と同形状に形成されている。そして、第二上側凸歯３６１は、第一上側凸歯３５２と第一下側凸歯３５３との軸方向間に配置されており、第二下側凸歯３６２は、第一下側凸歯３５３の下側に配置されている。

仕切板３６３は、中心に貫通孔を有する円盤状に形成されており、その外周側がハウジング１１０に固定されている。仕切板３６３は、第一上側凸歯３５２の上側に対向するように配置されている。つまり、仕切板３６３は、回転外羽根２４０より下流の流路を回転外羽根２４０から径方向内方へ折り返すために設けられている。そして、仕切板３６３を通過した流動性材料は、第一上側凸歯３５２の歯元側に到達し、その大部分は第一上側凸歯３５２の歯先側へ流通した後に第二上側凸歯３６１の歯元側に到達する。そして、主として、第二上側凸歯３６１の歯先側→第一下側凸歯３５３の歯元側→第一下側凸歯３５３の歯先側→第二下側凸歯３６２の歯元側→第二下側凸歯３６２の歯先側→排出口１１３の順に流通する。

流動性材料は、第一凸歯３５２，３５３と第二凸歯３６１，３６２との間を流通する際に分散される。このことは、第二実施形態と同様である。そして、本実施形態において、第二実施形態に比べて流路長の縮減、折り返し回数の減少もしくは折り返し角度の緩和により、管路損失の増加を抑制でき、分散効率を高めることができる。また、重力を利用しつつ、流動性材料を流通させることで、回転羽根１３０および回転外羽根２４０の回転速度をそれほど高くすることなく、流動性材料を流通させることができる。

＜第四実施形態＞
本実施形態の混合分散装置は、第三実施形態の混合分散装置における第一凸歯３５２，３５３および第二凸歯３６１，３６２の歯先側に、複数の貫通孔を設けることとした。その他は、同一構成からなる。

本実施形態における第一上側凸歯３５２は、図１３に示すように、流通方向すなわち軸方向に貫通する貫通孔３５２ａが、歯先側に複数形成されている。第一上側凸歯３５２の歯元側には、貫通孔は形成されていない。第一下側凸歯３５３は、第一上側凸歯３５２と同様である。また、第二上側凸歯３６１は、図１４に示すように、流通方向すなわち軸方向に貫通する貫通孔３６１ａが、歯先側に複数形成されている。第二上側凸歯３６１の歯元側には、貫通孔は形成されていない。第二下側凸歯３６２は、第二上側凸歯３６１と同様である。

この場合、第一凸歯３５２，３５３の位置に流通してきた流動性材料は、周方向に隣り合う第一凸歯３５２，３５３の間と、第一凸歯３５２，３５３に形成された貫通孔３５２ａを通過する。主として、周方向に隣り合う第一凸歯３５２，３５３の隙間幅が広い歯先側間の隙間、および、第一凸歯３５２，３５３の歯先側に形成されている貫通孔３５２ａを通過する。第二凸歯３６１，３６２においても同様となる。そして、第一凸歯３５２，３５３と第二凸歯３６１，３６２とは突出する方向が反対方向であるため、流動性材料は、第一凸歯３５２，３５３と第二凸歯３６１，３６２とにより確実にせん断力を受ける。従って、流動性材料を確実に分散することができ、均質化を図ることができる。

＜第五実施形態＞
本実施形態の混合分散装置について図１５を参照して説明する。本実施形態の混合分散装置は、第三実施形態の混合分散装置における第一環状分散部材３５０の第一凸歯３５２，３５３の上下面側を傾斜するような形状に変更した。以下、相違点について説明する。その他は、同一構成であるため、説明を省略する。

第一上側凸歯３５２および第一下側凸歯３５３の上面および下面は、図１５に示すように、径方向内方から径方向外方に向かって軸方向厚みが薄くなるようなテーパ状に形成されている。具体的には、当該上面は、重力下方に傾斜するテーパ状に形成されており、下面は、重力上方に傾斜するテーパ状に形成されている。

一方、第二凸歯３６１，３６２および仕切板３６３のそれぞれの軸方向厚みは、同一である。従って、仕切板３６３の下面と第一上側凸歯３５２の上面との軸方向隙間、第二上側凸歯３６１の下面と第一下側凸歯３５３の上面との軸方向隙間、第一上側凸歯３５２の下面と第二上側凸歯３６１の上面との軸方向隙間、および、第一下側凸歯３５３の下面と第二下側凸歯３６２の上面との軸方向隙間は、径方向内方より径方向外方の方が広い。

ここで、周速は、径が大きいほど大きくなる。そのため、仮に、軸方向隙間が、径方向に関わりなく同一の場合には、流動性材料が受けるせん断力の速度は、径方向内方より径方向外方の方が大きくなる。しかし、本実施形態のように、径方向内方から径方向外方に行くに従って軸方向隙間が広くなるように形成することで、径方向位置が異なるとしてもせん断速度を同一にすることができる。従って、均質な流動性混合材料を生成することができる。

＜第六実施形態＞
本実施形態の混合分散装置について、図１６〜図１８を参照して説明する。本実施形態の混合分散装置は、第二実施形態の混合分散装置を一部変更したものである。以下、相違点について説明する。

混合分散装置の装置本体６００は、ハウジング１１０、仕切板１２０、回転羽根１３０、第一濾過部材６７０、粉体分散部材６８０、第一環状分散部材１５０の凸歯１５３、第二環状分散部材１６０の凸歯１６１、回転外羽根２４０、第二濾過部材６９０を備える。

第一濾過部材６７０（粉体濾過部材、流動性材料濾過部材）は、円筒状に形成され、仕切板１２０および回転羽根１３０の径方向外方に配置されている。つまり、第一濾過部材６７０は、流動性材料側領域Ｅ１および粉体側領域Ｅ２と混合領域の境界に配置されている。第一濾過部材６７０は、回転羽根１３０に連結されており、回転羽根１３０と一体的に回転する。第一濾過部材６７０のうち流動性材料側領域Ｅ１と混合領域とを区画する部分、および、粉体側領域Ｅ２と混合領域とを区画する部分には、径方向に貫通する複数の貫通孔６７１，６７２が形成されている。つまり、粉体材料側の貫通孔６７１は、粉体材料が通過することで濾過（分散）され、流動性材料側の貫通孔６７２は、流動性材料が通過することで濾過（分散）される。ここで、流動性材料側の貫通孔６７２の大きさは、粉体材料側の貫通孔６７１の大きさより大きく形成されている。

つまり、粉体側領域Ｅ２から混合領域へ流通する粉体材料は、第一濾過部材６７０の貫通孔６７１を通過できる大きさとなる。従って、混合領域において、粉体材料の塊が発生することを防止でき、流動性混合材料の均質化を図ることができる。さらに、流動性材料側領域Ｅ１から混合領域へ流通する粉体材料は、第一濾過部材６７０の貫通孔６７２を通過できる大きさとなる。従って、流動性材料の中に塊が存在したとしても、当該塊が分散され、流動性混合材料の均質化を図ることができる。

粉体分散部材６８０は、第一濾過部材６７０より粉体側領域Ｅ２における上流側に配置され、ハウジング１１０に固定されている。粉体分散部材６８０は、円弧状に形成されており、周方向において一部分（図１８においては１８０°離れた２箇所）に設けられている。粉体分散部材６８０と第一濾過部材６７０との径方向隙間は、第一濾過部材６７０の粉体側の貫通孔６７１の径とほぼ同程度に設定されている。従って、粉体分散部材６８０は、第一濾過部材６７０の粉体側の貫通孔６７１を通過できなかった粉体材料の塊を、第一濾過部材６７０の内周面との間で分散させる。分散された粉体材料は、第一濾過部材６７０の粉体側の貫通孔６７１を通過できるようになる。

第一環状分散部材１５０の凸歯１５３は、第一濾過部材６７０の径方向外方に配置され、仕切板１２０および回転羽根１３０に一体的に連結されている。凸歯１５３は、第二実施形態の凸歯１５３と同一形状に形成されている。第二環状分散部材１６０の凸歯１６１は、第一濾過部材６７０と第一環状分散部材１５０の凸歯１５３との間に配置され、ハウジング１１０に固定されている。凸歯１６１は、第二実施形態の凸歯１６１と同一形状に形成されている。

回転外羽根２４０は、第一環状分散部材１５０の凸歯１５３の径方向外方に配置されており、回転羽根１３０に固定されている。従って、流動性混合材料を径方向外方へ送出する。第二濾過部材６９０は、円筒状に形成され、回転外はね２４０の径方向外縁に固定されている。つまり、第二濾過部材６９０は、回転外羽根２４０と一体的に回転する。第二濾過部材６９０には、径方向に貫通する複数の貫通孔６９１が形成されている。つまり、流動性混合材料が貫通孔６９１を通過することで濾過（分散）される。これにより、流動性混合材料のさらなる均質化を図ることができる。

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、 １５０，３５０：第一環状分散部材、 １５２，１５３、３５２，３５３：第一凸歯、 １６０、３６０：第二環状分散部材、 １６１，１６２，３６１，３６２：第二凸歯、 ２４０：回転外羽根、 ２７０：穴付きステータ、 ２７１：貫通孔、 ３５２ａ：貫通孔、 ３６１ａ：貫通孔、 ３６３：仕切板、 ６７０：第一濾過部材、 ６７１：粉体側の貫通孔、 ６７２：流動性材料側の貫通孔、 ６８０：粉体分散部材、 ６９０：第二濾過部材、 ６９１：貫通孔、 Ｅ１：流動性材料側領域、 Ｅ２：粉体側領域

Claims (8)

1. 粉体材料が混合された流動性材料を分散させる分散装置において、
   前記流動性材料の流通方向に直交する方向に突出する第一凸歯を周方向に複数形成された第一環状分散部材と、
   前記第一環状分散部材に対して前記流通方向に対向し且つ前記第一環状分散部材に対して相対回転可能に配置され、前記第一環状分散部材の前記第一凸歯の突出方向と反対方向に突出する第二凸歯を周方向に複数形成された第二環状分散部材と、
   を備え、
   前記第一凸歯の周方向縁面は、突出方向全長において、周方向に隣り合う前記第一凸歯の歯元側から歯先側に向かって隙間幅が広くなるように傾斜形成され、
   前記第二凸歯の周方向縁面は、突出方向全長において、周方向に隣り合う前記第二凸歯の歯元側から歯先側に向かって隙間幅が広くなるように傾斜形成されている、分散装置。
2. 前記分散装置は、径方向内方から吸入した前記流動性材料を径方向外方へ送出する回転羽根を備え、
   前記第一，第二環状分散部材の一方は、前記回転羽根に連結され前記回転羽根と一体的に回転可能であり、
   前記第一，第二環状分散部材は、前記回転羽根より下流側に配置され、前記回転羽根に対して前記回転羽根の回転軸方向に異なる位置に配置される、請求項１の分散装置。
3. 前記第一凸歯および前記第二凸歯は、軸方向に突出するように形成されている、請求項１または２の分散装置。
4. 前記第一，第二環状分散部材は、円盤状に形成され、
   前記第一凸歯および前記第二凸歯は、径方向に突出するように形成されている、請求項１または２の分散装置。
5. 前記第一，第二凸歯には、前記流通方向に複数の貫通孔が形成されており、
   前記第一，第二凸歯に形成される前記貫通孔は、前記第一，第二凸歯の歯先側に形成されており、前記第一，第二凸歯の歯元側に形成されていない、請求項４の分散装置。
6. 前記分散装置は、
   前記流動性材料と前記粉体材料とを混合させる混合領域の上流側に配置され、前記流動性材料の吸入口側の流動性材料側領域と前記粉体材料の吸入口側の粉体側領域とを仕切る仕切板と、
   前記混合領域と前記粉体側領域の境界に回転可能に配置され、前記粉体材料を濾過可能な複数の貫通孔が形成された粉体濾過部材と、
   を備える、請求項１〜５の何れか一項の分散装置。
7. 前記分散装置は、前記粉体濾過部材より前記粉体側領域における上流側に配置され、前記粉体濾過部材との間で前記粉体材料を分散させる粉体分散部材を備える、請求項６の分散装置。
8. 前記分散装置は、前記流動性材料の流路に回転可能に配置され、前記流動性材料を濾過可能であり前記粉体濾過部材の貫通孔より大きな複数の貫通孔が形成された流動性材料濾過部材を備える、請求項６または７の分散装置。

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