JP5282986B2 - 攪拌装置 - Google Patents

Description

本発明は攪拌装置に関し、特に、電極活物質、導電材、結着材、溶剤などを攪拌混合するのに用いることができる攪拌装置に関する。

かかる攪拌装置として、円筒形状の攪拌槽と、攪拌槽の内径よりも小さい外径を有し、攪拌槽の内周面に対して同心円で回転する略円筒形状の攪拌部材を備えた攪拌装置がある。かかる攪拌部材は、円筒部分に半径方向の小穴が多数貫通形成されている。この攪拌装置では、攪拌部材が攪拌槽の内周面に対して僅かな隙間を維持した状態で、高速で回転する。攪拌槽に供給された被処理材料には、攪拌部材の高速回転に伴って遠心力が作用する。被処理材料は、遠心力によって攪拌部材に形成された小穴から外径方向に押し出され、攪拌部材の外周面と攪拌槽の内周面との間に薄膜円筒形状に広がる。このとき、被処理材料の表面と攪拌槽の内周面との間で被処理材料が攪拌される。そして、十分に攪拌されて粘度が低下した被処理材料は、遠心力の作用によって、攪拌槽の上部に移動し、攪拌槽の上部から排出される。

かかる攪拌装置は、例えば、日本国特許３２５６８０１号（特許文献１）、日本国特許出願公開２００５−１２９４８２号（特許文献２）、日本国特許出願公開２００６−２３６６５８号（特許文献３）、日本国特許出願公開２００７−１２５４５４号（特許文献４）に開示されている。

日本国特許３２５６８０１号 日本国特許出願公開２００５−１２９４８２号 日本国特許出願公開２００６−２３６６５８号 日本国特許出願公開２００７−１２５４５４号

ところで、上記攪拌装置は、被処理材料が攪拌槽内に供給された状態で、攪拌部材を回転させることによって、被処理材料を攪拌する。この際、攪拌装置は、攪拌槽と攪拌部材との間で攪拌される被処理材料に生じる摩擦によって発熱する。ところで、リチウムイオン二次電池には、電極活物質、導電材、結着材、溶剤などを所定の割合で混ぜ合わせた後に攪拌装置で攪拌した電極スラリーが用いられる。かかる電極スラリーを製造する際には、電極活物質、導電材、結着材、溶剤などが混ぜ合わされた混合材料を攪拌装置で攪拌する。この際、攪拌装置に供給される初期において、上記混合材料の粘度が高い場合がある。

本発明者は、かかる電極スラリーを効率よく攪拌するために、上述した円筒形状の攪拌槽と、円筒形状の攪拌槽内に同心で回転する攪拌部材とを備えた攪拌装置を用いることを検討している。しかしながら、当該攪拌装置を用いて、粘度の高いペースト状の材料を攪拌する場合に、攪拌される材料と、攪拌槽及び攪拌部材との間で大きな摩擦が生じ、高温の熱が生じ得る。また、かかる発熱を低く抑えようとすると処理効率が悪くなる。本発明者は、かかる被処理材料を攪拌する処理について、発熱を低く抑えるとともに処理効率を向上させたいと考えている。

本発明者の知見によれば、処理効率を向上させるには、攪拌部材に形成された穴を大きくし、攪拌槽と攪拌部材との間に被処理材料が供給され易くするとよい。しかしながら、攪拌部材に形成された穴を大きくすると、攪拌槽と攪拌部材との間に被処理材料が供給され易くなるため、発熱が大きくなる。反対に、攪拌部材に形成された穴を小さくすると、攪拌槽と攪拌部材との間に被処理材料が供給され難くなるので、発熱を低く抑えることができるが処理効率が低下する。本発明者は、かかる攪拌装置について、発熱を低く抑えるとともに処理効率を向上させることができる新規な構造を提案する。

本発明に係る攪拌装置は、円筒形状の攪拌槽；攪拌槽の中心軸に沿って設けられた回転軸；攪拌槽の内径よりも小さい外径を有し、攪拌槽の内周面に対して同心円で回転するように回転軸に取り付けられた略円筒形状の攪拌部材；及び、攪拌部材の径方向に貫通形成された複数の貫通穴；を有し、複数の貫通穴のうち攪拌部材の下部に形成された貫通穴は、攪拌部材の上部に形成された貫通穴よりも大きい。

この攪拌装置は、攪拌部材に形成された複数の貫通穴のうち攪拌部材の下部に形成された貫通穴は、攪拌部材の上部に形成された貫通穴よりも大きい。このため、粘度が高い被処理材料は、初期段階で攪拌槽の下部で処理され、ある程度攪拌されて粘度が低下すると攪拌槽の上部で処理される。この場合、粘度が高い被処理材料を処理する攪拌槽の下部では発熱が大きくなるものの、攪拌槽の上部では発熱が小さく押さえられる。これにより、攪拌装置全体として発熱を小さく抑えることができる。また、高粘度の被処理材料が供給された場合でも、攪拌槽の下部では、攪拌槽と攪拌部材との間に被処理材料が供給され易くなっているので、処理効率が低下するのを防止できる。

攪拌部材は、例えば、攪拌槽の内径よりも小さい外径を有する円筒部；円筒部の軸方向の中間部位から半径方向に延びたアーム部；及び、アーム部の中心に設けられた回転軸に取り付けられるボス部；を備えていてもよい。この場合、アーム部が延びる軸方向の中間部位よりも下部に形成された貫通穴が、上部に形成された貫通穴よりも大きくてもよい。

また、攪拌部材の下部に形成された貫通穴が、上部に形成された貫通穴よりも一様に大きくてもよい。また、これに限らず、攪拌部材は、上部から下部に向けて徐々に大きい貫通穴が形成されていてもよい。また、例えば、攪拌部材の上部に形成された貫通穴は円形であり、攪拌部材の下部に形成された貫通穴は、上部に形成された貫通穴の直径と一辺の長さが同じ正方形でもよい。

また、貫通穴は、攪拌部材の半径方向に沿って貫通してもよい。また、貫通穴は、攪拌部材の半径方向に対して斜めに傾けて貫通してもよい。また、貫通穴は、攪拌部材の内側から外側に向かうにつれて、攪拌部材の回転方向の前方に向けて傾けて貫通していてもよい。

図１は本発明の一実施形態に係る攪拌装置の断面図である。 図２は本発明の一実施形態に係る攪拌装置の攪拌部材を示す断面図である。 図３は本発明の一実施形態に係る攪拌装置の攪拌部材を示す平面図である。 図４は本発明の一実施形態に係る攪拌装置の攪拌部材を示す正面図である。 図５は試験で用いられた攪拌部材を示す正面図である。 図６は試験で用いられた攪拌部材を示す正面図である。 図７は被処理材料の温度について試験結果を示す図である。 図８は被処理材料の粘度について試験結果を示す図である。 図９は他の実施形態に係る攪拌装置の攪拌部材を示す正面図である。 図１０は他の実施形態に係る攪拌装置の攪拌部材を示す正面図である。 図１１は攪拌部材に形成された貫通穴について変形例を示す断面図である。 図１２は攪拌部材に形成された貫通穴について変形例を示す断面図である。 図１３は攪拌部材に形成された貫通穴について変形例を示す断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る攪拌装置を図面に基づいて説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。また、同じ作用を奏する部材又は部位には同じ符号を付して説明する。

図１は、攪拌装置１００を示す縦断面図である。攪拌装置１００は、図１に示すように、攪拌槽１０２と、攪拌部材１０４と、外槽１０６とを備えている。本実施形態では、攪拌槽１０２は、円筒形状の内周面を有する容器であり、上部容器１０２ａと、下部容器１０２ｂと、堰板１０２ｃとを備えている。

上部容器１０２ａは、略円筒形状の容器であり、上部容器１０２ａの上下の端部には、外径側へ延びたフランジ１１２、１１４を有している。上部容器１０２ａの外周部分には、冷却水が供給される冷却水室１１６が形成されている。上部容器１０２ａの上部端面には蓋１１８が設けられている。また、上部容器１０２ａには、円筒部分に被処理材料Ｌの排出口１２０が設けられている。

下部容器１０２ｂは、上部容器１０２ａと略同じ内径の内周面を有する有底円筒形状の容器であり、上部に外径側へ延びたフランジ１２２を有している。下部容器１０２ｂの底部には、下部に被処理材料Ｌの供給口１２４ａ、１２４ｂが設けられている。この実施形態では、下部容器１０２ｂの底部には、複数（図示例では２つ）の供給口１２４ａ、１２４ｂが設けられており、供給口１２４ａ、１２４ｂには、それぞれ供給弁１２６ａ、１２６ｂを有する供給管１２８ａ、１２８ｂが取り付けられている。

かかる上部容器１０２ａと下部容器１０２ｂは、内部空間が同心円で連通するように上下に重ね合わせられている。上部容器１０２ａと下部容器１０２ｂの間には、堰板１０２ｃが取り付けられている。堰板１０２ｃは、円板状の部材で中心部に穴１３２を有している。この実施形態では、下部容器１０２ｂの上部端面には、堰板１０２ｃを嵌める窪み１３４が形成されている。堰板１０２ｃは、下部容器１０２ｂの上部端面に形成された窪み１３４に嵌められた状態で、上部容器１０２ａと下部容器１０２ｂの間に挟まれている。

外槽１０６は、攪拌槽１０２の下部容器１０２ｂの底部及び外周面を覆う容器である。下部容器１０２ｂと外槽１０６との間には、冷却水が供給される冷却水室１４２が形成されている。外槽１０６には、冷却水室１４２に冷却水を供給する冷却水供給管１４４が接続されている。攪拌槽１０２は、攪拌部材１０４が取り付けられる回転軸１５０を備えている。回転軸１５０は、図１に示すように、攪拌槽１０２の蓋１１８を貫通し、堰板１０２ｃの中心に形成された穴１３２を通して、攪拌槽１０２の中心軸に沿って延びている。回転軸１５０は、攪拌槽１０２の上部から外部に延出しており、攪拌槽１０２の外部に設けられた駆動装置２００に接続されている。

攪拌部材１０４は、略円筒形状の部材である。攪拌部材１０４の外径φは、図１に示すように、攪拌槽１０２の内径Ｄよりも少し小さい。攪拌部材１０４は、攪拌槽１０２の内周面に対して同心円で回転するように回転軸１５０に取り付けられている。かかる攪拌部材１０４には、複数の貫通穴１６２、１６４が形成されている。この攪拌装置１００では、攪拌部材１０４の上部に形成された貫通穴１６２よりも下部に形成された貫通穴１６４の方が大きい。

この攪拌装置１００は、図１に示すように、攪拌槽１０２の下部容器１０２ｂの底部に設けられた供給口１２４ａ、１２４ｂから被処理材料Ｌが供給される。攪拌槽１０２に供給された被処理材料Ｌは、攪拌部材１０４の高速回転によって円周方向に付勢されて回転する。この際、被処理材料Ｌは、かかる被処理材料Ｌに作用する遠心力によって、攪拌部材１０４に形成された貫通穴１６２、１６４を通じて攪拌槽１０２と攪拌部材１０４との間に供給される。このとき、貫通穴１６２、１６４に流入した被処理材料Ｌは、貫通穴１６２、１６４の内面によって強い回転力を受け、遠心力の作用によって、貫通穴１６２、１６４から攪拌槽１０２と攪拌部材１０４との間隙Ｓ内に流出する。

これにより、当該間隙Ｓの被処理材料Ｌの圧力が上昇する。また、貫通穴１６２、１６４から攪拌槽１０２と攪拌部材１０４との間隙Ｓ内に被処理材料Ｌが流出することによって、当該間隙Ｓ内の被処理材料Ｌの流れが乱れる。これにより、所要の攪拌作用が得られる。さらに、被処理材料Ｌは、攪拌槽１０２の内面に薄膜円筒状に密着しながら回転する。この際、攪拌部材１０４の表面と攪拌槽１０２の内面との速度差によるずれによって、被処理材料Ｌは、攪拌槽１０２の周方向にせん断力を受けて攪拌される。また、被処理材料Ｌに含まれる成分が微粒化される。

この攪拌装置１００は、攪拌槽１０２の下部容器１０２ｂの底部に設けられた供給口１２４ａ、１２４ｂから被処理材料Ｌが連続して供給される。上記のように攪拌槽１０２内で攪拌が進むと被処理材料Ｌの粘性が低下し、遠心力の作用で被処理材料Ｌは上部へ移動する。さらに、攪拌が進むと被処理材料Ｌは、攪拌槽１０２の上部へ徐々に移動し、上部容器１０２ａと下部容器１０２ｂの間に挟まれた堰板１０２ｃを超えて、上部容器１０２ａ内に流出する。上部容器１０２ａに流出した被処理材料Ｌは、さらに上部容器１０２ａに設けられた排出口１２０から排出される。

以下、この実施形態における攪拌部材１０４を詳しく説明する。図２は攪拌部材１０４の縦断面図、図３は攪拌部材１０４の平面図、図４は攪拌部材１０４の正面図をそれぞれ示している。この実施形態では、攪拌部材１０４は、図２及び図３に示すように、円筒部１５２と、アーム部１５４と、ボス部１５６とを備えている。

円筒部１５２は、図１に示すように、攪拌槽１０２の内径よりも小さい外形φを有する略円筒形状の部位である。この実施形態では、円筒部１５２の外径φは、図１に示すように、攪拌槽１０２の下部容器１０２ｂの内径Ｄよりも少し小さい。アーム部１５４は、円筒部１５２の軸方向の中間部位から円筒部１５２の半径方向に延びている。ボス部１５６は、アーム部１５４の中心に設けられ、回転軸１５０が取り付けられる部位である。

この実施形態では、アーム部１５４は、図２に示すように、円筒部１５２の軸方向の中間部位１６０から半径方向内側に延びている。アーム部１５４は、図３に示すように、周方向に連続しており、上下に貫通した複数（図示例では８つ）の穴１５４ａが周方向に所定の間隔で形成されている。ボス部１５６は、図２及び図３に示すように、アーム部１５４の中心（円筒部１５２の中心）に設けられている。ボス部１５６には、図１及び図２に示すように、回転軸１５０に装着される取付穴１５６ａが形成されている。取付穴１５６ａは、回転軸１５０の回転が確実に伝達される構造（例えば、周方向の当たり面、キー構造、スプラインなど）を有しているとよい。この実施形態では、取付穴１５６ａには、当たり面１５６ｂを有しており、図示は省略するが、回転軸１５０にも当該当たり面１５６ｂに当る面が設けられている。

また、攪拌部材１０４の円筒部分には、複数の貫通穴１６２、１６４が形成されている。攪拌部材１０４の上部に形成された貫通穴１６２よりも攪拌部材１０４の下部に形成された貫通穴１６４の方が大きい。この実施形態では、攪拌部材１０４は、アーム部１５４が延びる円筒部１５２の軸方向の中間部位１６０を境に、上部よりも大きい貫通穴１６４が下部に形成されている。

貫通穴１６２、１６４は、攪拌槽１０２に供給された初期段階での被処理材料Ｌの粘度や粒径などを考慮して適当な大きさに設定するとよい。この実施形態では、攪拌部材１０４の下部に形成された貫通穴１６４は、供給初期の粘度の高い被処理材料Ｌでも通過し得る程度の大きさに設定されている。これに対して、上部に形成された貫通穴１６２は、供給初期の粘度の高い被処理材料Ｌは通過し難いが、ある程度攪拌されて粘度が低下した被処理材料Ｌは通過し得る程度の大きさに設定されている。

また、この実施形態では、攪拌槽１０２の上部に形成された複数の貫通穴１６２は、それぞれ同じ大きさの穴で形成されている。また、攪拌部材１０４の下部に形成された複数の貫通穴１６４は、それぞれ同じ大きさの穴で形成されている。具体的には、この実施形態では、攪拌部材１０４の上部に形成された複数の貫通穴１６２は、何れも直径が３ｍｍの円形の穴である。攪拌部材１０４の下部に形成された複数の貫通穴１６４は、何れも直径が５ｍｍの円形の穴である。このように、この実施形態では、攪拌部材１０４の下部に形成された貫通穴１６４に比べて、攪拌部材１０４の上部に形成された貫通穴１６２を一様に小さくしている。

この攪拌装置１００によれば、攪拌部材１０４の下部に形成された貫通穴１６４は、直径が５ｍｍの円形の穴である。この実施形態では、当該下部に形成された貫通穴１６４は、供給初期の粘度が高い被処理材料Ｌが通過し得る程度の大きさに設定されている。このため、供給初期の粘度が高い被処理材料Ｌは、攪拌槽１０２の下部で処理され得る。また、ある程度攪拌されて粘度が低下した被処理材料Ｌは、遠心力の作用を受けて攪拌部材１０４の上部に移動する。このように被処理材料Ｌは攪拌槽１０２の下部である程度攪拌されるので、攪拌部材１０４の上部には、供給初期よりも粘度が低下した被処理材料Ｌが供給される傾向がある。

攪拌部材１０４の上部に形成された貫通穴１６２は、直径が３ｍｍの円形の穴である。当該上部の貫通穴１６２は、供給初期の粘度の高い被処理材料Ｌは通過し難いが、ある程度攪拌されて粘度が低下した被処理材料Ｌは通過し得る程度の大きさに設定されている。供給初期よりも粘度が低下した被処理材料Ｌは、攪拌部材１０４の上部に形成された貫通穴１６２を通過して、攪拌槽１０２と攪拌部材１０４との間に供給される。このように、攪拌部材１０４の下部では、供給初期の粘度の高い被処理材料Ｌが処理される。また、攪拌部材１０４の上部では、ある程度攪拌されて粘度が低下した被処理材料Ｌが処理される。

この場合、粘度が高い被処理材料Ｌを処理する攪拌部材１０４の下部近傍では、被処理材料Ｌの発熱が大きくなるものの、粘度が低下した被処理材料Ｌを処理する攪拌部材１０４の下部近傍では被処理材料Ｌの発熱が小さく抑えられる。このため、攪拌装置１００全体としては、被処理材料Ｌの発熱を小さく抑えることができる。また、攪拌槽１０２の下部では、貫通穴１６４が大きく、攪拌槽１０２と攪拌部材１０４との間に被処理材料Ｌが供給され易くなっているので、高粘度の被処理材料Ｌが供給された場合でも、処理効率が低下するのを防止できる。このように、この攪拌装置１００では、全体として発熱を抑えつつ処理効率が低下するのを防止できる。

本発明者は、かかる攪拌装置１００について、貫通穴が異なる攪拌部材を複数用意して、それぞれ同じ被処理材料Ｌを一定の条件で攪拌処理し、処理後の被処理材料Ｌの粘度と、被処理材料Ｌの温度上昇を測定した。一例を挙げると、本発明者は、図４に示すように、上部に直径３ｍｍの円形の貫通穴１６２が形成され、下部に直径５ｍｍの円形の貫通穴１６４が形成された攪拌部材Ｙ０を用意した。また、これと対比するべく、図５に示すように、貫通穴１６２、１６４を全て直径３ｍｍの円形の貫通穴にした攪拌部材Ｙ１、及び、図６に示すように、貫通穴１６２、１６４を全て直径５ｍｍの円形の貫通穴にした攪拌部材Ｙ２を用意した。また、各成分を秤量して成分を調整し、適当に混ぜた被処理材料Ｌを用意した。

次に、攪拌部材Ｙ０、Ｙ１、Ｙ２をそれぞれ取り付けた３つの攪拌槽１０２に、被処理材料Ｌを所定量ずつ供給し、それぞれ周速４０ｍ/ｓで１２０秒間、攪拌部材Ｙ０、Ｙ１、Ｙ２を回転させて攪拌処理をした。そして、当該処理直後に被処理材料Ｌの温度を計測した。その結果、図７に示すように、全ての貫通穴１６２、１６４を直径３ｍｍの円形にした攪拌部材Ｙ１では、被処理材料Ｌの温度上昇は６５℃程度であった。全ての貫通穴１６２、１６４を直径５ｍｍの円形にした攪拌部材Ｙ２では、被処理材料Ｌの温度上昇は９０℃程度であった。これに対して、上部に直径３ｍｍの円形の貫通穴１６２が形成され、下部に直径５ｍｍの円形の貫通穴１６４が形成された攪拌部材Ｙ０では、被処理材料Ｌの温度は７０℃程度であった。このように、攪拌部材Ｙ０を用いた場合には、全ての貫通穴１６２、１６４を直径５ｍｍの円形にした攪拌部材Ｙ２に比べて、大きな温度上昇は生じなかった。このように、被処理材料Ｌの温度上昇を低く抑えることができる。

また、攪拌処理の効率について、本発明者は、上部に直径３ｍｍの円形の貫通穴１６２が形成され、下部に直径５ｍｍの円形の貫通穴１６４が形成された攪拌部材Ｙ０と、全ての貫通穴１６２、１６４を直径３ｍｍの円形にした攪拌部材Ｙ１とを比較した。それぞれ４０ｍ/ｓで１２０秒間処理した。そして、被処理材料Ｌが２５℃になるまで放置し、その後、被処理材料Ｌの粘度を測定した。粘度の測定には、Ｅ型粘度計（東機産業株式会社製、Ｒ５５０）を用いて測定した。ここでは、粘度計のコーンを１ｒｐｍ、２０ｒｐｍ、１００ｒｐｍで回転させて、それぞれ粘度を計測した場合について、試験結果を図８に示す。

この結果、図８に示すように、粘度計のコーンを１ｒｐｍで回転させて計測した場合、攪拌部材Ｙ１を用いて攪拌処理された後の被処理材料Ｌの粘度ｎ１を１とすると、攪拌部材Ｙ０を用いて攪拌処理された後の被処理材料Ｌの粘度ｎ４は概ね０．７９程度であった。

粘度計のコーンを２０ｒｐｍで回転させて計測した場合、攪拌部材Ｙ１を用いて攪拌処理された後の被処理材料Ｌの粘度ｎ２を１とすると、攪拌部材Ｙ０を用いて攪拌処理された後の被処理材料Ｌの粘度ｎ５は概ね０．９０程度であった。
粘度計のコーンを１００ｒｐｍで回転させて計測した場合、攪拌部材Ｙ１を用いて攪拌処理された後の被処理材料Ｌの粘度ｎ３を１とすると、攪拌部材Ｙ０を用いて攪拌処理された後の被処理材料Ｌの粘度ｎ６は概ね０．９３程度であった。

かかる比較試験では、正極活物質（例えば、リチウム含有酸化物）、導電材としてのカーボン、粘着剤（バインダー）を、所定の割合で、溶剤に混合した試料を被処理材料Ｌとして用いた。なお、被処理材料Ｌの成分、混合割合を変更すると、被処理材料Ｌの供給初期の段階での粘度、攪拌処理後の粘度も変わる。また、被処理材料Ｌの成分、混合割合に関わらず、攪拌処理によって被処理材料Ｌの温度は上昇する。被処理材料Ｌの成分、混合割合を変更するとデータは変わるが、上述した攪拌部材Ｙ０、Ｙ１、Ｙ２を用いた場合でのデータを対比した傾向は概ね変わらない。

このように、本発明の一実施形態に係る攪拌装置１００は、上部に形成された貫通穴１６２よりも下部に形成された貫通穴１６４の方が大きい攪拌部材Ｙ０を用いられている。この攪拌装置１００によれば、攪拌装置１００全体として発熱を小さく抑えることができるとともに、処理効率を向上させることができる。例えば、リチウムイオン二次電池用の電極スラリーなど、粘度が高い被処理材料を攪拌する装置として好適である。

以上、本発明の一実施形態に係る攪拌装置１００を説明したが、本発明に係る攪拌装置は上記実施形態に限定されない。

上述した実施形態では、攪拌部材１０４は、図２及び図４に示すように、アーム部１５４が延びる軸方向の中間部位１６０を境界として、当該中間部位１６０よりも下部に形成された貫通穴１６４が、上部に形成された貫通穴１６２よりも大きい。攪拌部材１０４に形成する貫通穴１６２、１６４の境界は、アーム部１５４が延びる軸方向の中間部位１６０に設定しなくてもよい。

また、上述した実施形態では、攪拌部材１０４の下部に形成された貫通穴１６４が、上部に形成された貫通穴１６２よりも一様に大きい。攪拌部材１０４に形成される貫通穴１６２、１６４の大きさは、かかる形態に限定されない。例えば、図９に示す攪拌部材１０４Ａのように、攪拌部材１０４Ａの上部から下部に向けて徐々に大きい貫通穴１６６ａ〜１６６ｄが形成されていてもよい。

例えば、図９に示す例では、攪拌部材１０４の上部から下部に向けて、上下に１１列の貫通穴１６６ａ〜１６６ｄが形成されている。上から３列目までは最も小さい貫通穴１６６ａが形成されている。上から４列目から６列目までは、３列目までに形成された貫通穴１６６ａよりも少し大きい貫通穴１６６ｂが形成されている。さらに上から７列目から９列目までは、４列目から６列目までに形成された貫通穴１６６ｂよりも大きい貫通穴１６６ｃが形成されている。さらに１０列目と１１列目には、最も大きい貫通穴１６６ｄが形成されている。このように、図９に示す攪拌部材１０４Ａでは、攪拌部材１０４Ａの上部から下部に向けて徐々に大きい貫通穴１６６ａ〜１６６ｄが形成されている。

この実施形態では、攪拌部材１０４Ａの下部に形成された貫通穴１６６ｄは、供給初期の粘度の高い被処理材料Ｌが攪拌槽１０２と攪拌部材１０４Ａとの間に供給され得る程度の大きさに設定されている。また、貫通穴１６６ｄ、貫通穴１６６ｃ、貫通穴１６６ｂ、貫通穴１６６ａは、攪拌部材１０４の上部に向かうにつれて徐々に小さくなっている。このため、攪拌部材１０４の上部に向かうにつれて、供給初期の粘度の高い被処理材料Ｌは、攪拌槽１０２と攪拌部材１０４との間隙Ｓに供給され難くなっている。また、攪拌槽１０２と攪拌部材１０４との間には、攪拌部材１０４の上部に向かうにつれて徐々に粘度が低下した被処理材料Ｌが供給される。

かかる攪拌部材１０４Ａを用いた場合、攪拌槽１０２内で、下部から上部に向かうにつれて、被処理材料Ｌの攪拌処理の程度をよりきめ細かく設定することができる。これにより、被処理材料Ｌをより確実に攪拌することができる。また、この場合でも、貫通穴１６６ａ〜１６６ｄの大きさを適切に設定することによって、攪拌槽１０２で生じる発熱を抑えつつ、攪拌装置１００の処理効率を向上させることができる。

なお、図９に示す攪拌部材１０４Ａでは、攪拌部材１０４Ａの上部から下部に向けて１１列の貫通穴１６６ａ〜１６６ｄを４段階の大きさに分けているが、かかる形態に限定されない。例えば、攪拌部材１０４Ａの複数列の貫通穴を上部から下部に向けて列毎に徐々に大きくしてもよい。

また、他の形態として、上述した実施形態では、攪拌部材に形成された貫通穴は、円形であるが、貫通穴の形状は円形でなくてもよい。例えば、貫通穴は、正方形、平行四辺形、長方形、台形などの矩形、三角形、その他の多角形、楕円形など種々の幾何学形状、さらには異形形状でもよい。

例えば、図１０に示す攪拌部材１０４Ｂでは、上部に形成された貫通穴１６８ａは円形であり、下部に形成された貫通穴１６８ｂは、上部に形成された貫通穴１６８ａの直径と、一辺の長さが同じ正方形である。この場合、上部に形成された貫通穴１６８ａに比べて下部に形成された貫通穴１６８ｂを適度に大きくすることができる。

また、例えば、図１に示す実施形態では、攪拌部材１０４に形成した貫通穴１６２、１６４は、それぞれ図１１に模式的に示すように、攪拌部材１０４の半径方向に沿って貫通している。この場合、被処理材料Ｌの粘度が高い場合には、貫通穴１６２、１６４で被処理材料Ｌが詰まり、処理効率が低下する場合も考えられる。本発明では、かかる攪拌部材１０４に形成される貫通穴は、半径方向に沿って貫通させた形態に限定されない。

例えば、図１２に示すように、貫通穴１６２、１６４は、攪拌部材１０４の半径方向に対して斜めに傾けて貫通させてもよい。この場合、貫通穴１６２、１６４から攪拌槽１０２と攪拌部材１０４との間隙Ｓ内に向けて、遠心力の作用によって流出する被処理材料Ｌの方向や勢いを調整できる。例えば、図１２に示すように、攪拌部材１０４の内側から外側に向かうにつれて、攪拌部材１０４の回転方向の前方に向けて傾けて貫通穴１６２、１６４を形成してもよい。

この場合、遠心力の作用によって、貫通穴１６２、１６４から攪拌槽１０２と攪拌部材１０４との間隙Ｓ内に向けて流出する被処理材料Ｌの勢いが強くなることが期待でき、処理効率を向上させることができる。また、貫通穴１６２、１６４を傾ける角度によっても被処理材料Ｌの勢いが変わるので、貫通穴１６２、１６４を傾ける角度を適当な角度にするとよい。なお、図１２に示す例では、貫通穴１６２、１６４は、攪拌部材１０４の内側から外側に向かうにつれて、攪拌部材１０４の回転方向の前方に向けて４５度の角度で傾けている。

また、攪拌部材１０４の半径方向に対して斜めに傾けて貫通穴１６２、１６４を形成する場合、攪拌部材１０４の内側から外側に向かうにつれて、攪拌部材１０４の回転方向の前方に向けて傾ける形態に限定されない。この場合、攪拌部材１０４の半径方向に対して貫通穴１６２、１６４を傾ける方向や角度によって、遠心力の作用によって貫通穴１６２、１６４から流出する被処理材料Ｌの方向や勢いが調整される。遠心力の作用によって、貫通穴１６２、１６４から流出する被処理材料Ｌの方向や勢いをどのように調整するかを考慮して、どのように攪拌部材１０４の半径方向に対して貫通穴１６２、１６４を傾ける方向を決めるとよい。

例えば、遠心力の作用によって、貫通穴１６２、１６４から流出する被処理材料Ｌの勢いを抑えたい場合には、貫通穴１６２、１６４は攪拌部材１０４の内側から外側に向かうにつれて、攪拌部材１０４の回転方向の後方に向けて傾けるとよい。また、遠心力の作用によって、貫通穴１６２、１６４から流出する被処理材料Ｌの方向を下方に向けたい場合には、貫通穴１６２、１６４は攪拌部材１０４の内側から外側に向かうにつれて、攪拌部材１０４の下方に向けて傾けるとよい。貫通穴１６２、１６４から流出する被処理材料Ｌの方向を下方に向けることによって、例えば、被処理材料Ｌを攪拌槽１０２の上下に循環させることができ、被処理材料Ｌをより十分に攪拌することができる。

また、遠心力の作用によって、貫通穴１６２、１６４から流出する被処理材料Ｌの方向を上方に向けたい場合には、貫通穴１６２、１６４は攪拌部材１０４の内側から外側に向かうにつれて、攪拌部材１０４の上方に向けて傾けるとよい。貫通穴１６２、１６４から流出する被処理材料Ｌの方向を上方に向けることによって、例えば、被処理材料Ｌを攪拌槽１０２の上方に送りつつ攪拌でき、被処理材料Ｌの処理速度を上げることができる。

また、攪拌部材１０４の半径方向に対して斜めに傾けて貫通穴１６２、１６４を形成する場合、攪拌部材１０４の回転方向に対する傾きと、攪拌部材１０４の上下方向に対する傾きとを適宜に組み合わせてもよい。また、攪拌部材１０４の半径方向に対して斜めに傾けて貫通穴１６２、１６４を形成する場合、部分的に、貫通穴を傾ける方向を変えてもよい。

例えば、攪拌部材１０４の下部に形成された貫通穴１６４については、攪拌部材１０４の内側から外側に向かうにつれて、攪拌部材１０４の回転方向の前方に向けて傾ける。また、攪拌部材１０４の上部に形成された貫通穴１６２については、攪拌部材１０４の内側から外側に向かうにつれて、攪拌部材１０４の上方に向けて傾ける。このように、貫通穴１６２、１６４の傾きを部分的に変えてもよい。

また、図１３に示すように、攪拌部材１０４の内側から外側に向かうにつれて貫通穴を広げてもよい。また、図示は省略するが、反対に、攪拌部材１０４の内側から外側に向かうにつれて貫通穴を狭めてもよい。このような貫通穴１６２、１６４の形状は、攪拌部材１０４の半径方向に対する傾きと適宜に組み合わせることができる。

以上、攪拌装置１００、特に、攪拌部材１０４について種々の改変例を例示したが、攪拌装置１００及び攪拌部材１０４の構造は、上述した何れの実施形態にも限定されない。また、攪拌装置１００の各部材、部位の形状や構造についても種々変更してもよい。この攪拌装置は、例えば、リチウムイオン二次電池用の電極スラリーなど、粘度が高い被処理材料を攪拌する装置として好適である。本発明に係る攪拌装置は、リチウムイオン二次電池用の電極スラリーを攪拌する用途に限らず、粘度が高い被処理材料を攪拌する種々の用途にて用いることができる。

１００ 攪拌装置
１０２ 攪拌槽
１０２ａ 上部容器
１０２ｂ 下部容器
１０２ｃ 堰板
１０４、１０４Ａ、１０４Ｂ 攪拌部材
１０６ 外槽
１１２、１１４ フランジ
１１６ 冷却水室
１１８ 蓋
１２０ 排出口
１２２ フランジ
１２４ａ、１２４ｂ 供給口
１２６ａ、１２６ｂ 供給弁
１２８ａ、１２８ｂ 供給管
１３２ 穴
１３４ 窪み
１４２ 冷却水室
１４４ 冷却水供給管
１５０ 回転軸
１５２ 円筒部
１５４ アーム部
１５４ａ 穴
１５６ ボス部
１５６ａ 取付穴
１６０ 中間部位
１６２ 貫通穴
１６４ 貫通穴
１６６ａ〜１６６ｄ 貫通穴
１６８ａ、１６８ｂ 貫通穴
２００ 駆動装置
Ｌ 被処理材料
Ｓ 攪拌槽と攪拌部材の間隙
Ｄ 攪拌槽の内径
φ 攪拌部材の外径

Claims (8)

1. 円筒形状の攪拌槽；
   前記攪拌槽の中心軸に沿って設けられた回転軸；
   前記攪拌槽の内径よりも小さい外径を有し、前記攪拌槽の内周面に対して同心円で回転するように前記回転軸に取り付けられた略円筒形状の攪拌部材；及び、
   前記攪拌部材の径方向に貫通形成された複数の貫通穴；
   を有し、
   前記複数の貫通穴のうち攪拌部材の下部に形成された貫通穴は、攪拌部材の上部に形成された貫通穴よりも大きい、攪拌装置。
2. 前記攪拌部材は、
   前記攪拌槽の内径よりも小さい外径を有する円筒部；
   前記円筒部の軸方向の中間部位から半径方向に延びたアーム部；及び、
   前記アーム部の中心に設けられた前記回転軸に取り付けられるボス部；
   を備えており、
   前記アーム部が延びる軸方向の中間部位よりも下部に形成された貫通穴が、当該中間部位よりも上部に形成された貫通穴よりも大きい、請求項１に記載された攪拌装置。
3. 前記攪拌部材の下部に形成された貫通穴が、上部に形成された貫通穴よりも一様に大きい、請求項１又は２に記載された攪拌装置。
4. 前記攪拌部材は、上部から下部に向けて徐々に大きい貫通穴が形成されている、請求項１に記載された攪拌装置。
5. 前記攪拌部材の上部に形成された貫通穴は円形であり、前記攪拌部材の下部に形成された貫通穴は、上部に形成された貫通穴の直径と一辺の長さが同じ正方形である、請求項１に記載された攪拌装置。
6. 前記貫通穴は、前記攪拌部材の半径方向に沿って貫通している、請求項１から５までの何れか一項に記載された攪拌装置。
7. 前記貫通穴は、前記攪拌部材の半径方向に対して斜めに傾けて貫通している、請求項１から５までの何れか一項に記載された攪拌装置。
8. 前記貫通穴は、前記攪拌部材の内側から外側に向かうにつれて、前記攪拌部材の回転方向の前方に向けて傾けて貫通している、請求項１から５までの何れか一項に記載された攪拌装置。

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