JP2014144447A - スラリー撹拌装置および方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】スラリーを迅速に均等に撹拌することができるスラリー撹拌装置を提供する。
【解決手段】スラリー撹拌装置100は、スラリーSLを収容する撹拌槽110と、撹拌槽110の収容空間に配置されていて鉛直な軸線回りに回転する回転軸120と、回転軸120を回転する駆動部130と、回転軸120から半径方向に突出していて撹拌槽110に収容されているスラリーSLを上下方向に撹拌する撹拌部材150と、を有している。
【選択図】図1
【解決手段】スラリー撹拌装置100は、スラリーSLを収容する撹拌槽110と、撹拌槽110の収容空間に配置されていて鉛直な軸線回りに回転する回転軸120と、回転軸120を回転する駆動部130と、回転軸120から半径方向に突出していて撹拌槽110に収容されているスラリーSLを上下方向に撹拌する撹拌部材150と、を有している。
【選択図】図1
Description
この発明は、スラリーを撹拌するスラリー撹拌装置および方法に関するものである。
従来から、リチウムイオン電池の正極や負極を形成するため、正極や負極の活物質を含有したスラリーを集電体に塗布している。このようなスラリーは、活物質が均等に分散されていないとリチウムイオン電池の正極や負極が良好に形成できない。そこで、このように活物質を均等に分散させるため、スラリーを撹拌するスラリー撹拌装置が利用されている。
このようなスラリー撹拌装置の一従来例を図7を参照して以下に説明する。このスラリー撹拌装置10は、図示するように、撹拌槽11と、回転軸12と、駆動部13と、撹拌部材14と、を有している。したがって、このスラリー撹拌装置10では、軸線が水平方向と直交する円筒状の撹拌槽11にスラリーSLが収容される。このような撹拌槽11の内部に撹拌部材14が配置されており、この撹拌部材14が水平方向に延在している。より具体的には、軸線が鉛直な回転軸12が、撹拌槽11の内部に配置されている。この回転軸12を駆動部13が軸線回りに回転させる。この回転軸12から水平方向である半径方向に撹拌部材14が突出している。この撹拌部材14は、たとえば、回転軸12の下端から半径方向に一対が突出している。これら一対の撹拌部材14の各々は、水平部15と鉛直部16と、を有している。水平部15は、両面が鉛直で水平方向に細長い平板状に形成されている。鉛直部16は、水平部15の外端から上方に突出しており、両面が鉛直で鉛直方向に細長い平板状に形成されている。
上述のような構成において、ここで一従来例として例示するスラリー撹拌装置10では、駆動部13が回転軸12を回転させると、撹拌部材14も撹拌槽11の内部で回転する。このため、撹拌槽11に収容されているスラリーSLが、回転する撹拌部材14の水平部15および鉛直部16により撹拌される。このようなスラリー撹拌装置10として、各種の提案がある(たとえば、特許文献1参照)。
しかしながら、上述のようなスラリー撹拌装置10では、スラリーSLに気泡などが混入しない速度で撹拌部材14を回転させるため、撹拌されるスラリーSLの挙動は、略層流の回転のみとなる。このため、スラリーSLを均等に撹拌するためには多大な時間を必要としており、スラリーSLを迅速に均等に撹拌することができない。
本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、スラリーを迅速に均等に撹拌することができるスラリー撹拌装置および方法を提供するものである。
上述のような課題を解決するため、本発明のスラリー撹拌装置は、軸線が上下方向に延びた円柱状に形成されていてスラリーを収容する収容空間が形成されている撹拌槽と、上下方向に延在していて前記収容空間に配置されている回転軸と、前記回転軸に支持されていて前記収容空間に配置されており、前記回転軸とともに回転することにより前記収容空間の径方向の一部で他部とは上下方向に相対的に異なる向きの流れを前記スラリーに作る上下流翼と、を有している。
したがって、このスラリー撹拌装置では、撹拌槽内における軸線が上下方向に延びた円柱状の収容空間にスラリーを収容する。上下方向に延在してい回転軸に支持されている上下流翼の回転により、収容空間の径方向の一部で他部とは上下方向に相対的に異なる向きの流れをスラリーに作るので、このスラリーが迅速に均等に撹拌される。
上述のようなスラリー撹拌装置において、さらなる発明としては、前記回転軸に支持されていて前記収容空間に配置されており、前記回転軸とともに回転することにより前記回転軸を中心とした回転方向の流れを前記スラリーに作る回転流翼を、さらに有している。したがって、このスラリー撹拌装置では、回転流翼の回転により、回転軸を中心とした回転方向の流れをスラリーに作るので、このスラリーが迅速に均等に撹拌される。
上述のようなスラリー撹拌装置において、さらなる発明としては、前記上下流翼は、前記スラリーに上向きの流れを作る上向流翼と、前記スラリーに下向きの流れを作る下向流翼と、を有している。したがって、このスラリー撹拌装置では、上向流翼によりスラリーに上向きの流れを作り、下向流翼によりスラリーに下向きの流れを作るので、このスラリーが迅速に均等に撹拌される。
上述のようなスラリー撹拌装置において、さらなる発明としては、複数の前記上下流翼が上下方向に配置されている。したがって、このスラリー撹拌装置では、上下方向に配置されている複数の上下流翼でスラリーを撹拌するので、このスラリーが迅速に均等に撹拌される。
上述のようなスラリー撹拌装置において、さらなる発明としては、前記スラリーは、二次電池の電極材用のスラリーである。したがって、このスラリー撹拌装置では、二次電池の電極材用のスラリーが迅速に均等に撹拌される。
上述のようなスラリー撹拌装置において、さらなる発明としては、前記スラリーの粘度が0.1〜10PaSであることが好ましい。
本発明のスラリー撹拌方法は、撹拌槽内における軸線が上下方向に延びた円柱状の収容空間にスラリーを収容し、前記収容空間の径方向の一部で他部とは上下方向に相対的に異なる向きの流れを前記スラリーに作る。したがって、このスラリー撹拌方法では、撹拌槽内における軸線が上下方向に延びた円柱状の収容空間にスラリーを収容する。この収容されたスラリーに、収容空間の径方向の一部で他部とは上下方向に相対的に異なる向きの流れを作るので、スラリーが迅速に均等に撹拌される。
なお、本発明の各種の構成要素は、必ずしも個々に独立した存在である必要はなく、複数の構成要素を一個の部材として形成していること、一つの構成要素を複数の部材で形成していること、ある構成要素が他の構成要素の一部であること、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、等を許容する。また、本発明で云う上下方向とは、上方と下方との少なくとも一方であればよい。さらには、この上下方向とは、完全に鉛直方向である必要はなく、技術常識的に上下方向と認識される方向であればよく、製造誤差などによる多少の傾斜は許容する。
本発明のスラリー撹拌装置では、上下方向に延在してい回転軸に支持されている上下流翼の回転により、収容空間の径方向の一部で他部とは上下方向に相対的に異なる向きの流れをスラリーに作るので、このスラリーを迅速に均等に撹拌することができる。このため、たとえば、リチウムイオン電池の正極や負極の活物質をスラリーが含有している場合、このスラリーの活物質を迅速に均等に分散させることができる。
上述のようなスラリー撹拌装置において、さらなる発明としては、回転流翼の回転により、回転軸を中心とした回転方向の流れをスラリーに作るので、このスラリーを迅速に均等に撹拌することができる。
上述のようなスラリー撹拌装置において、さらなる発明としては、上向流翼によりスラリーに上向きの流れを作り、下向流翼によりスラリーに下向きの流れを作るので、このスラリーを迅速に均等に撹拌することができる。
上述のようなスラリー撹拌装置において、さらなる発明としては、上下方向に配置されている複数の上下流翼でスラリーを撹拌するので、このスラリーを迅速に均等に撹拌することができる。
上述のようなスラリー撹拌装置において、さらなる発明としては、二次電池の電極材用のスラリーを迅速に均等に撹拌することができる。
上述のようなスラリー撹拌装置において、さらなる発明としては、前記スラリーの粘度が0.1〜10PaSである。
本発明のスラリー撹拌方法では、撹拌槽内における軸線が上下方向に延びた円柱状の収容空間にスラリーを収容する。この収容されたスラリーに、収容空間の径方向の一部で他部とは上下方向に相対的に異なる向きの流れを作るので、スラリーを迅速に均等に撹拌することができる。このため、たとえば、リチウムイオン電池の正極や負極の活物質をスラリーが含有している場合、このスラリーの活物質を迅速に均等に分散させることができる。
まず、本発明の実施の第一の形態のスラリー撹拌装置100を、図1を参照して以下に説明する。本実施の形態のスラリー撹拌装置100は、一従来例として前述したスラリー撹拌装置10と同様に、図示するように、撹拌槽110と、回転軸120と、駆動部130と、撹拌部材150と、を有している。
そこで、本実施の形態のスラリー撹拌装置100は、やはり一従来例として前述したスラリー撹拌装置10と同様に、軸線が水平方向と直交する円筒状の撹拌槽110にスラリーSLが収容される。撹拌槽110の収容空間に撹拌部材150が配置されており、この撹拌部材150は、鉛直方向と直交する水平方向に延在している。より具体的には、撹拌槽110の収容空間には、回転軸120が配置されていており、この回転軸120を駆動部130が鉛直方向の軸線回りに回転させる。そして、この回転軸120の外周面から半径方向に撹拌部材150が突出している。
ただし、本実施の形態のスラリー撹拌装置100では、一従来例として前述したスラリー撹拌装置10とは相違して、回転軸120から半径方向に突出している撹拌部材150が、回転軸120とともに回転することにより撹拌槽110の収容空間の径方向の一部で他部とは上下方向に相対的に異なる向きの流れをスラリーSLに作る。より具体的には、本実施の形態のスラリー撹拌装置100の撹拌部材150は、回転流翼140および上下流翼151からなる。
回転流翼140は、一従来例として前述したスラリー撹拌装置10の撹拌部材15と同様に、回転軸120の下端から半径方向に一対が突出しており、両面が鉛直で水平方向に細長い平板状の水平部141と、これら一対の水平部141の外端から上方に突出しており、両面が鉛直で鉛直方向に細長い平板状の鉛直部142と、を有している。
一方、上下流翼151は、図1(b)に示すように、回転軸120の軸線方向と傾斜して交差する平板状に形成されており、回転方向に対して後傾されている。このような上下流翼151は、プロペラ状に回転軸120の外周面から水平な四方向に突出しており、回転軸120の外周面上に上下方向に三段などの複数が配置されている。
上述のような構成において、本実施の形態のスラリー撹拌装置100によるスラリー撹拌方法では、駆動部130により回転軸120が回転されると、撹拌槽110に収容されているスラリーSLが、回転する撹拌部材150の回転流翼140の水平部141および鉛直部142で回転方向に撹拌されるとともに、上下流翼151により回転方向および上下方向に撹拌される。
より具体的には、本実施の形態のスラリー撹拌装置100では、複数の平板状の上下流翼151は、回転方向に対して後傾しているので、回転軸120とともに回転することによりスラリーSLを上方に撹拌する。このため、本実施の形態のスラリー撹拌装置100では、撹拌槽110の内周近傍に位置するスラリーSLは、従来と同様に回転流翼140により回転方向に略層流の状態で撹拌される。
しかしながら、回転軸120の外周近傍に位置するスラリーSLは、上下流翼151により回転方向および上方に撹拌される。このため、この回転軸120の外周近傍から上方に撹拌されたスラリーSLが、撹拌槽110の内周近傍で回転しているスラリーSLに混入されるので、撹拌槽110の収容空間のスラリーSLを全体的に乱流として迅速に均等に撹拌することができる。
とくに、本実施の形態のスラリー撹拌装置100では、小型の上下流翼151が、回転軸120の外周面から水平な四方向に突出しているとともに、回転軸120の外周面上に軸線方向に三段などの複数に連設されている。このため、上下流翼151によりスラリーSLは乱流となって回転方向および上方に撹拌されるので、撹拌槽110の収容空間のスラリーSLが全体的に極めて均等に撹拌することができる。たとえば、リチウムイオン電池の正極や負極の活物質をスラリーSLが含有している場合、このスラリーSLの活物質を迅速に均等に分散させることができる。
なお、本実施の形態のスラリー撹拌装置100では、スラリーSLの粘度が0.1〜10PaSであることが好ましい。
なお、上記形態では平板状の上下流翼151が回転方向に対して後傾しており、スラリーSLを上方に撹拌することを例示した。しかしながら、上下流翼151が回転方向に対して前傾していて、スラリーSLを下方に撹拌してもよい(図示せず)。また、上記形態では回転軸120の外周面から水平に四方向に突出しているとともに、上下方向に三段に連設されていることを例示した。しかしながら、これらの個数は任意に変更することができる。
なお、上記形態では平板状の上下流翼151が回転方向に対して後傾しており、スラリーSLを上方に撹拌することを例示した。しかしながら、上下流翼151が回転方向に対して前傾していて、スラリーSLを下方に撹拌してもよい(図示せず)。また、上記形態では回転軸120の外周面から水平に四方向に突出しているとともに、上下方向に三段に連設されていることを例示した。しかしながら、これらの個数は任意に変更することができる。
つぎに、本発明の実施の第二の形態のスラリー撹拌装置200を、図2を参照して以下に説明する。なお、これより以下に説明する複数の形態のスラリー撹拌装置に関して、上述した第一の形態のスラリー撹拌装置100と同一の部分は、同一の名称および符号を使用して詳細な説明は省略する。本実施の形態のスラリー撹拌装置200は、図示するように、撹拌槽110と、回転軸120と、撹拌部材210と、を有している。そして、回転軸120には、撹拌部材210が半径方向に突出している。この撹拌部材210も、撹拌槽110に収容されているスラリーSLを回転方向および上下方向に撹拌する。
より具体的には、本実施の形態のスラリー撹拌装置200の撹拌部材210は、回転流翼140および上下流翼211からなる。この上下流翼211は、回転流翼140と同様に、回転軸120の中程から半径方向に一対が突出して回転流翼140の鉛直部142に支持されている。ただし、この一対の上下流翼211は、図2(c)に示すように、一方は回転方向に対して前傾した平板状に形成されており、他方は回転方向に対して後傾した平板状に形成されている。このため、本実施の形態のスラリー撹拌装置200では、一対の上下流翼211の一方によりスラリーSLが(回転方向および)下方に撹拌されるとともに、他方によりスラリーSLが(回転方向および)上方に撹拌される。
上述のような構成において、本実施の形態のスラリー撹拌装置200では、駆動部130により回転軸120が回転されると、撹拌槽110に収容されているスラリーSLが、回転する撹拌部材210の回転流翼140の水平部141および鉛直部142により、いわゆるスワールとして回転方向に撹拌されるとともに、上下流翼211により回転方向および上下方向に撹拌される。
より具体的には、本実施の形態のスラリー撹拌装置200では、一対の平板状の上下流翼211の、一方がスラリーSLを下方に撹拌するとともに、他方がスラリーSLを上方に撹拌する。このため、本実施の形態のスラリー撹拌装置200では、図2(b)に示すように、円筒状の撹拌槽110に収容されているスラリーSLが、一対の上下流翼211により、いわゆるタンブルとして流動する。
したがって、本実施の形態のスラリー撹拌装置200では、回転流翼140によるスワールと上下流翼211によるタンブルとが同時に発生するので、撹拌槽110の収容空間のスラリーSLを全体的に乱流として迅速に均等に撹拌することができる。しかも、本実施の形態のスラリー撹拌装置200では、回転軸120から水平方向に突出している一対の上下流翼211が、回転流翼140の鉛直部142に支持されているので、撹拌部材210の機械強度が高い。
なお、上記形態では一対の上下流翼211が回転軸120から水平方向に突出していることを例示した。しかしながら、このような上下流翼211が回転軸120の外周面上に軸線方向に複数に連設されていてもよい(図示せず)。
つぎに、本発明の実施の第三の形態のスラリー撹拌装置300を、図3を参照して以下に説明する。本実施の形態のスラリー撹拌装置300は、図示するように、撹拌槽110と、回転軸120と、撹拌部材320と、を有している。そして、回転軸120には、撹拌部材320が半径方向に突出している。この撹拌部材320も、撹拌槽110に収容されているスラリーSLを回転方向および上下方向に撹拌する。
より具体的には、本実施の形態のスラリー撹拌装置300の撹拌部材320は、前述した鉛直部からなる回転流翼142および上下流翼310からなる。この上下流翼310は、前述した回転流翼140の水平部141と同様に、回転軸120の下端から半径方向に突出している一対の下部撹拌部材311、および、中程から半径方向に突出している一対の中程撹拌部材312、からなる。これら一対の下部撹拌部材311および一対の中程撹拌部材312は、鉛直部からなる回転流翼142に各々連結されている。
そして、一対の下部撹拌部材311は、一方は回転方向に対して前傾した平板状に形成されており、他方は回転方向に対して後傾した平板状に形成されている。同様に、一対の中程撹拌部材312は、一方は回転方向に対して前傾した平板状に形成されており、他方は回転方向に対して後傾した平板状に形成されている。ただし、図3(c)に示すように、下部撹拌部材311は、傾斜角が小さく形成されており、中程撹拌部材312は、傾斜角が大きく形成されている。
上述のような構成において、本実施の形態のスラリー撹拌装置300では、駆動部130により回転軸120が回転されると、撹拌槽110に収容されているスラリーSLが、回転する撹拌部材320の鉛直部からなる回転流翼142により、いわゆるスワールとして回転方向に撹拌されるとともに、上下流翼310により回転方向および上下方向に撹拌される。
より具体的には、本実施の形態のスラリー撹拌装置300では、一対の下部撹拌部材311の、一方がスラリーSLを下方に撹拌するとともに、他方がスラリーSLを上方に撹拌する。同時に、一対の中程撹拌部材312の、一方がスラリーSLを下方に撹拌するとともに、他方がスラリーSLを上方に撹拌する。このため、本実施の形態のスラリー撹拌装置300では、図3(b)に示すように、円筒状の撹拌槽110に収容されているスラリーSLが、一対の下部撹拌部材311および一対の中程撹拌部材312により、いわゆるタンブルとして流動する。
このため、本実施の形態のスラリー撹拌装置300では、回転流翼142によるスワールと上下流翼310によるタンブルとが同時に発生するので、撹拌槽110の収容空間のスラリーSLを全体的に乱流として迅速に均等に撹拌することができる。しかも、本実施の形態のスラリー撹拌装置300では、上下流翼310の下部撹拌部材311および中程撹拌部材312の傾斜角が相違している。このため、下部撹拌部材311および中程撹拌部材312による上下方向の撹拌速度も相違しており、さらに撹拌槽110の収容空間のスラリーSLを全体的に乱流として迅速に均等に撹拌することができる。
しかも、本実施の形態のスラリー撹拌装置300でも、回転軸120から水平方向に突出している一対の下部撹拌部材311および一対の中程撹拌部材312が、鉛直部からなる回転流翼142に支持されているので、撹拌部材320の機械強度が高い。
つぎに、本発明の実施の第四の形態のスラリー撹拌装置400を、図4を参照して以下に説明する。本実施の形態のスラリー撹拌装置400は、図示するように、撹拌槽110と、回転軸120と、上下流翼である撹拌部材410と、を有している。この撹拌部材410は、回転軸120を中心にスクリュー状に形成されている。
上述のような構成において、本実施の形態のスラリー撹拌装置400では、駆動部130により回転軸120が回転されると、撹拌槽110に収容されているスラリーSLが、回転する撹拌部材410により、回転方向および上下方向である上方に撹拌される。このため、回転軸120の外面近傍でスラリーSLが(回転されるとともに)上方に撹拌されるので、図示するように、円筒状の撹拌槽110に収容されているスラリーSLが流動する。このため、本実施の形態のスラリー撹拌装置400では、撹拌槽110の収容空間のスラリーSLを全体的に迅速に均等に撹拌することができる。
なお、上記形態では回転軸120の外周面上に撹拌部材410がスクリュー状であることのみ例示した。しかしながら、図5に例示するスラリー撹拌装置420のように、軸線が水平方向と交差する円筒状のガイド部材430が、撹拌部材410の外側に形成されていてもよい。この場合、撹拌部材410により撹拌されるスラリーSLの流動がガイド部材430により上方に誘導されるので、より良好にスラリーSLを流動させて全体的に迅速に均等に撹拌することができる。
つぎに、本発明の実施の第五の形態のスラリー撹拌装置500を、図6を参照して以下に説明する。本実施の形態のスラリー撹拌装置500は、図示するように、撹拌槽110と、回転軸120と、上下流翼である撹拌部材510と、を有している。そして、回転軸120には、撹拌部材510が半径方向に突出している。この撹拌部材510も、撹拌槽110に収容されているスラリーSLを回転方向および上下方向に撹拌する。
より具体的には、本実施の形態のスラリー撹拌装置500の撹拌部材510は、前述した水平部141および鉛直部511からなる。ただし、この鉛直部511は、図6(a)に示すように、回転方向に対して水平方向に傾斜した平板状に形成されており、回転軸120とともに回転することによりスラリーSLを外周から中心に撹拌するように傾斜している。
上述のような構成において、本実施の形態のスラリー撹拌装置500では、駆動部130により回転軸120が回転されると、撹拌槽110に収容されているスラリーSLが、回転する撹拌部材510により回転方向に撹拌されるとともに、外周から中心に向かって撹拌される。すると、図6(c)に示すように、撹拌部材510の一対の鉛直部511により外周から中心に向かって撹拌されたスラリーSLが相対するので、上下方向に撹拌されることになる。
なお、当然ながら、上述した複数の実施の形態および変形例は、その内容が相反しない範囲で組み合わせることができる。また、上述した実施の形態および変形例では、各部の構造などを具体的に説明したが、その構造などは本願発明を満足する範囲で各種に変更することができる。
100,200,300,400,420,500 スラリー撹拌装置
110 撹拌槽
120 回転軸
130 駆動部
140,310 回転流翼
150,210,320,410,510 撹拌部材
151,211 上下流翼
430 ガイド部材
110 撹拌槽
120 回転軸
130 駆動部
140,310 回転流翼
150,210,320,410,510 撹拌部材
151,211 上下流翼
430 ガイド部材
Claims (7)
- 軸線が上下方向に延びた円柱状に形成されていてスラリーを収容する収容空間が形成されている撹拌槽と、
上下方向に延在していて前記収容空間に配置されている回転軸と、
前記回転軸に支持されていて前記収容空間に配置されており、前記回転軸とともに回転することにより前記収容空間の径方向の一部で他部とは上下方向に相対的に異なる向きの流れを前記スラリーに作る上下流翼と、
を有している、スラリー撹拌装置。 - 前記回転軸に支持されていて前記収容空間に配置されており、前記回転軸とともに回転することにより前記回転軸を中心とした回転方向の流れを前記スラリーに作る回転流翼を、さらに有している、請求項1に記載の、スラリー撹拌装置。
- 前記上下流翼は、
前記スラリーに上向きの流れを作る上向流翼と、
前記スラリーに下向きの流れを作る下向流翼と、
を有している、請求項1または2に記載の、スラリー撹拌装置。 - 複数の前記上下流翼が上下方向に配置されている、請求項1ないし3の何れか一項に記載の、スラリー撹拌装置。
- 前記スラリーは、二次電池の電極材用のスラリーである、
請求項1ないし4の何れか一項に記載の、スラリー撹拌装置。 - 前記スラリーの粘度が0.1〜10PaSである、
請求項1ないし5の何れか一項に記載の、スラリー撹拌装置。 - 撹拌槽内における軸線が上下方向に延びた円柱状の収容空間にスラリーを収容し、
前記収容空間の径方向の一部で他部とは上下方向に相対的に異なる向きの流れを前記スラリーに作る、
スラリー撹拌方法。
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