JP3861575B2

JP3861575B2 - Mixed defoaming apparatus and mixed defoaming method

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Publication number: JP3861575B2
Application number: JP2000244163A
Authority: JP
Inventors: 信平阿部
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-10-07
Filing date: 2000-08-11
Publication date: 2006-12-20
Anticipated expiration: 2020-08-11
Also published as: JP2001347152A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、容器の自転と公転とを行うことによって、容器内の材料の混合および脱泡を行う技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種の製造工程においては、複数種類の流動物あるいは粉体を均一に混合脱泡しなければならない場合がある。例えば、複数の染料あるいは顔料を混合して所望の色のペンキを製造する場合や、粘度などの特性の異なる油脂を混合して所望の特性の油脂を製造する場合などには、気泡の混入を避けながら複数の染料や油脂を均一に混合しなければならない。
【０００３】
触媒を製造（調整）する場合にも、通常、このような混合脱泡が必要となる。例えば、燃料電池用の電解質膜上の触媒は、次のようにして調整される。先ず、活性金属（白金など）を担持したカーボン粉を適当な有機溶媒中に分散させ、次いで電解質溶液を適量添加して、有機溶媒中にカーボン粉と電解質溶液とが均一に分散したペースト状の触媒溶液（スラリ）を製造する。こうして製造したスラリを電解質膜にスクリーン印刷することにより、電解質膜上に触媒層を形成する。
【０００４】
所定性能の触媒を得るためには、カーボン粉や電解質溶液が有機溶媒中に均一に分散したスラリを製造することが重要である。また、気泡が混入したスラリを用いてスクリーン印刷すると、電解質膜上に形成される触媒層に穴ができてしまうので、所定の触媒性能を得ることができない。これらの理由から、スラリを製造する場合には、カーボン粉と有機溶媒や電解質溶液とを、じゅうぶん均一に混合脱泡しておく必要がある。
【０００５】
通常、複数の液体や粉体等を混合脱泡する場合、いわゆる自転・公転式の混合脱泡装置が使用される。かかる混合脱泡装置は、次のようにして混合脱泡を行う。先ず、混合脱泡しようとする材料を容器に入れ、この容器を公転させながら同時に自転させる。容器を公転させると、遠心力の作用によって材料は容器の内壁に押しつけられる。気泡は材料に比べて軽く、遠心力の作用を受けにくいので材料の移動に取り残される傾向があり、このため、材料中に混入した気泡が次第に分離される。
【０００６】
また、かかる混合脱泡装置では、容器の自転軸は公転面に対して傾けて設けられている。このため効率よく材料を混合することが可能となっている。すなわち、自転軸を傾けるのにともなって容器の内壁も公転面（遠心力の働く方向）に対して傾斜することになるので、遠心力の作用で容器内壁に押しつけられた材料は壁に沿って流動する。この流動が容器内での材料の対流を発生させ、この対流の効果と容器の自転の効果とが相まって、非常に効率よく材料を混合することが可能となっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、自転・公転式の混合脱泡装置には、容器に材料を供給する場合に、容器を混合脱泡装置から一旦脱着し、材料供給後に再び装着する必要があり、作業性が良くないという問題がある。特に、混合脱泡を行いながら複数の材料を順次供給していかなければならない場合に、材料を供給する度に容器の装脱着を行うのでは、作業性が大きく低下してしまう。更には、容器を脱着して材料を供給し、再び容器を装着して混合脱泡を開始するまでの経過時間にばらつきが生じて、製造毎の品質が不安定となる場合も生じうる。
【０００８】
もとより、容器の脱着および装着を自動機を用いて実施したり、あるいは材料の供給を自動機を用いて実施すれば、作業性を向上させたり製造品質を安定させることは可能である。しかし、材料を入れる容器の自転軸が傾いているために複雑な機構が必要となり、装置の大型化あるいは信頼性低下などといった新たな問題を生じさせる。
【０００９】
この発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、簡便な方法を用いて自転・公転式の混合脱泡装置に材料を供給することにより、混合脱泡作業の作業性を向上させるとともに、製造品質の安定化させることを可能とする技術を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の混合脱泡装置は、次の構成を採用した。すなわち、
容器内に材料を供給して、該材料の混合と脱泡とを行う混合脱泡装置であって、
所定の公転軸のまわりに前記容器を公転させる容器公転手段と、
前記公転軸に対して傾斜させた自転軸のまわりに、前記容器を自転させる容器自転手段と、
前記容器に材料を供給する材料供給口を、該容器が公転する軌道上に有する材料供給手段と、
前記容器に材料を供給する際には、該容器を前記材料供給口のある位置に、前記容器公転手段を用いて位置決めする位置決め手段と、
前記材料の供給後、前記容器の公転および自転を開始して、該容器内の材料の混合および脱泡を行う混合脱泡手段と
を備えることを要旨とする。
【００１１】
また、上記の混合脱泡装置に対応した本発明の混合脱泡方法は、
容器内に材料を供給して、該材料の混合と脱泡とを行う混合脱泡方法であって、
前記容器を公転させる所定の公転軸と、該公転軸に対して傾斜させた自転軸とを設けるとともに、
該容器に材料を供給する材料供給口を該容器が公転する軌道上に配置しておき、
前記容器に材料を供給する場合には、該容器を公転させて前記材料供給口がある位置に該容器を位置決めしてから前記材料を供給し、
前記材料の供給完了後、前記公転軸と自転軸とのまわりに前記容器を公転および自転させることによって、該容器内の材料の混合および脱泡を行うことを要旨とする。
【００１２】
かかる混合脱泡装置および混合脱泡方法においては、容器が公転する軌道上に材料の供給口を配置しておき、該容器に材料を供給しようとする場合には、先ず、容器の公転手段を利用して、材料供給口のある位置に該容器を位置決めする。容器の位置決め後、材料供給口から材料を供給し、材料の供給を完了したら該容器の自転および公転を開始して、供給した材料の混合脱泡を行う。
【００１３】
このようにすれば、容器を混合脱泡装置の装着したまま材料を供給することができるので、材料を容易に供給することができる。その結果、混合脱泡作業の効率を向上させることができるので好適である。
【００１４】
また、容器を装着したまま材料を供給しているので、次のような効果も生じる。すなわち、材料を供給するために容器を脱着して更に装着していたのでは、脱着あるいは装着に手間取って、材料供給に要する時間がばらつく可能性がある。例えば触媒用スラリを製造する場合などでは、材料供給に要する時間がばらつくと製造品質がばらついてしまうことがある。これに対して、本発明によれば、容器を装着したまま材料を供給することができるので、材料の供給に要する時間のばらつきを抑制することができる。その結果、例えば触媒用スラリなどを製造する場合にも、製造品質を安定化させることができるので好適である。
【００１５】
また、混合脱泡する材料が毎回同じであれば、実際に混合脱泡している時間は毎回同じであると考えることができるから、材料供給に要する時間のばらつきが小さくなれば、混合脱泡を開始してから最終的に完了するまでの時間をほぼ同じにすることができる。このため、例えば、触媒用スラリの製造を開始してからスラリが完成するまでに要する時間を正確に知ることができ、製造したスラリを下流工程に搬送できる時刻を正確に予測することができるようになる。その結果、全体としての製造工程を効率化することが可能であるという効果も生じる。更に、スラリの完成時刻を正確に知ることができれば、製造したスラリが長時間放置されることをなくすことができるので、この点からも触媒用スラリの製造品質を安定化させることが可能となるので好ましい。
【００１６】
もちろん、自動機を使用して容器の脱着および装着を行えば、毎回の材料供給に要する時間のばらつきを抑制することも可能である。しかし、本発明によれば、複雑な自動機を用いることなく、材料供給に要する時間のばらつきを抑制することができるので好適である。
【００１７】
かかる混合脱泡装置においては、材料供給手段を複数備え、それぞれの材料供給口を容器の公転軌道上に複数設けるようにしても良い。そして、材料を供給する場合には、供給しようとする材料供給口のある位置に容器を位置決めして、材料を供給する。
【００１８】
こうすれば、容器を装着したまま、複数種類の材料を供給して、混合脱泡することができる。すなわち、複数種類の材料を効率的に混合脱泡することが可能となるので好ましい。
【００１９】
また、材料供給手段を複数備えている場合には、少なくとも２つの材料供給手段については、同じ位置に位置決めされた容器に同時に材料を供給可能な位置に、それぞれの材料供給口を設けるようにしても良い。
【００２０】
このように、複数の材料供給口に対して、容器の位置決め位置を共用すれば、複数種類の材料を同時に供給することができるので、材料の供給時間を短縮化することができるので好適である。また、容器の位置決め位置を共有することにより、それだけ容器の位置決め位置が少なくなるので、位置決めを簡単にすることができて好ましい。
【００２１】
かかる混合脱泡装置においては、容器の位置決め完了を検出して、材料の供給を開始するようにしても良い。材料を供給する前には、必ず材料供給口の下に容器を位置決めするので、位置決め完了を検出して材料供給を開始することで、作業を容易にするとともに、作業の効率を向上させることができて好適である。
【００２２】
また、材料の供給完了を検出して、容器の公転および自転を開始するようにしても良い。容器の公転および自転を開始する前には、必ず材料を供給しているので、材料の供給完了を検出して容器の公転および自転を開始すれば、作業を容易にすることができるとともに、作業の効率を向上させることができるので好適である。
【００２３】
かかる混合脱泡装置においては、容器の開口部を上方に向ける容器直立手段を備え、容器を直立させた状態で上方から材料を供給するようにしても良い。
【００２４】
容器を直立させて上方から材料を供給すれば、材料の供給口に対して容器の開口部が大きく開いた状態となる。その結果、材料供給が容易となるので好適である。
【００２５】
かかる混合脱泡装置においては、前記容器を公転させると、これによって該容器が同時に自転するように、容器の公転手段と自転手段とを機械的に接続しておいても良い。
【００２６】
こうすれば、容器を公転させるだけで同時に自転もすることになる。あるいは容器を自転させるだけで同時に公転もすることになる。このように、公転あるいは自転のいずれか一方のみ行うことで、容器の公転と自転とを同時に行わせることができれば、公転手段あるいは自転手段のいずれか一方を簡略化することができるので好適である。
【００２７】
かかる混合脱泡装置においては、容器を公転させたときに容器が自転しないように、容器の公転手段と自転手段との機械的な接続を切り離せるようにして、容器の位置決めを行う場合には、容器の自転手段を切り離した状態で容器を公転させて、容器の位置決めを行っても良い。
【００２８】
こうすれば、容器を公転させて位置決めを行う際に、容器が自転することなく位置決めすることができる。このため、位置決めの際の摩擦が、容器の自転に伴う摩擦分だけ少なくなるので、小さな駆動力で容器の位置決めを行うことができる。その結果、少ない駆動力で位置決めすることができることになるので、駆動機構の小型化や駆動に要するエネルギの節約が可能となり好適である。
【００２９】
かかる混合脱泡装置においては、容器の公転手段と自転手段とを切り離し、かつ容器を直立させた状態で容器の位置決めを行い、容器の上方から材料を供給するようにしても良い。
【００３０】
このように、容器を直立させて位置決めすれば、容器が傾いたまま位置決めする場合に比べて、容器を公転させたときに容器内の材料がこぼれにくくなるので好適である。更に、容器の位置決め完了後、直ちに材料を供給することができるので、作業効率を向上させることができて好ましい。
【００３１】
前述の混合脱泡装置においては、容器に供給された材料中の粉体をより細かい粉体に粉砕して粉体の粒度をそろえる分散処理を行う手段を、該容器の公転軌道上に備えておき、該容器内材料の分散処理を行う際には、該容器を前記分散手段が設置された位置に、前記位置決め手段を用いて位置決めして分散処理を行うようにしても良い。
【００３２】
このように、材料の供給された容器の位置決めを、位置決め手段を用いて行えば、分散作業を効率的に行うことが可能となるので好ましい。
【００３３】
かかる混合脱泡装置においては、攪拌翼を用いて容器内の材料を攪拌しながら分散処理を行ってもよい。容器内の材料を攪拌しながら分散処理を行えば、材料をより均一に分散させることができるので好適である。
【００３４】
かかる混合脱泡装置においては、材料の供給された前記容器を、前記分散手段が設置された位置で自転させながら分散処理を行っても良い。容器内材料の分散処理中に該容器を自転させれば、前記分散手段と該容器とが相対変位するので容器内材料を均一に分散させることが可能となって好ましい。特に、容器が自転する中心に対して偏心した位置に分散手段を設けておけば、分散手段と容器とが大きく相対変位するので、それだけ容器内の材料を均一に分散することが可能となって好ましい。
【００３５】
かかる混合脱泡装置においては、前記容器の材料中で超音波振動することにより該材料を分散させる分散手段を備え、該分散手段あるいは前記容器の内面の少なくとも一方には、前記分散処理中に該容器を自転させることで該容器内の材料を撹拌する撹拌翼を設けておいてもよい。
【００３６】
こうすれば、容器を自転させることにより容器内の材料を撹拌しながら分散処理を行うことができるので、効果的に分散処理を行うことが可能となって好適である。
【００３７】
かかる混合脱泡装置においては、少なくとも分散処理中に材料を冷却する分散時冷却手段を備えることとしても良い。
【００３８】
かかる分散時冷却手段をもちいて材料を冷却しながら分散処理を行えば、容器内材料の分散処理中に摩擦熱によって材料が加熱され、分散させた材料が二次凝集するといった弊害が生じることを回避することができる。その結果、容器内の材料を適切に分散させることができるので好適である。
【００３９】
前述の混合脱泡装置においては、容器とともに公転して、該容器内の材料の冷却を行う容器冷却手段を備えることとしても良い。
【００４０】
容器内の材料を混合する際には、摩擦熱によって材料が加熱される場合があるが、かかる容器冷却手段を用いて容器内の材料を冷却しながら混合すれば、材料が加熱されることなく適切に混合させることができるので好適である。
【００４１】
前述した混合脱泡装置においては、前記容器内の材料を該容器内から直接に取り出し可能な材料取出手段を、該容器の公転軌道上に設置することとしても良い。
【００４２】
かかる混合脱泡装置においては、容器内の材料の混合および脱泡を行った後、該容器を該材料取出手段が設置された位置に位置決めすることで、該容器内から材料を直接取り出して、次の工程に供給することができる。容器内の材料を取り出す方法としては、例えば、予め容器下部に取り出し口を設けておき、かかる取り出し口を開いて材料を取り出したり、あるいは吸引ポンプ等を用いて容器内材料を汲み出してもよい。このように、容器内から材料を直接供給すれば、混合および脱泡済みの材料を他の容器に移し替える必要がなくなるので、それだけ、不純物や異物などが混入することがなくなって好適である。また、材料を他の容器に移し替える手間が省けるので、それだけ作業効率を向上させることも可能となる。更には、次の工程への材料の供給を考慮して、材料取出手段を適切な位置に設置することにより、全体の作業を合理的にすることもできる。例えば、材料取出手段と、次の工程で使用する装置との距離を短縮した位置に設置することにより、材料の供給を容易にすることが可能となる。
【００４３】
かかる混合脱泡装置においては、前記容器内の材料に圧力を加え、容器内から材料を外部に圧送してすることによって、該容器から材料を直接取り出すこととしても良い。例えば、前記容器内に窒素ガスなどの不活性ガスを圧送したり、あるいは圧縮空気を供給して該容器内の材料に圧力を加え、この圧力で容器内の材料を外部に圧送する。
【００４４】
こうすれば、単純な機構を用いて容器内の材料を直接かつ確実に取り出すことができるので好適である。また、単純な機構を用いれば、それだけ不純物や異物などが混入するおそれがなくなるので好ましい。例えば、吸引ポンプなどの機構を用いる場合のように、ポンプ内に残留する異物が混入するおそれがなくなるので好適である。
【００４５】
更に、容器内の材料が粉体を含む場合、単純な機構を用いて容器内材料を取り出すことができれば、粉体が目詰まりするおそれが無いという利点もある。
【００４６】
かかる混合脱泡装置においては、前記容器を前記材料取出手段の位置に位置決めしたまま、該容器内の材料を撹拌可能な材料撹拌手段を設けることとしても良い。
【００４７】
こうすれば、容器内材料を撹拌しながら材料を取り出したり、あるいは材料を取り出す直前等に随時、容器内材料を撹拌することができる。その結果、容器内で材料が沈殿したり、凝集することを防いで、均一な状態に保つことができるので好適である。
【００４８】
かかる材料撹拌手段は、前記材料取り出し手段に一体に構成することとしても良い。材料取出手段と材料撹拌手段とを一体に構成すれば、該材料撹拌手段が該容器中に形成する撹拌流を、前記材料取出手段が妨げることを最小限に抑制することができる。その結果、容器内材料に粉体が含まれている場合でも、撹拌流が妨げられて流れがよどんだ部分で粉体が凝集したり、堆積したりすることが無くなるので好適である。
【００４９】
かかる混合脱泡装置においては、前記材料撹拌装置を用いて、前記容器内の材料の分散処理を行うこととしても良い。もちろん、前述した混合脱泡装置の前記分散手段が、前記材料撹拌手段を兼ねているものとしても良い。
【００５０】
前記容器内の材料を撹拌する条件を適切に変更することで、該材料の分散処理を行ったり、あるいは前記分散処理の条件を適切に変更することで、該材料の撹拌を行うことができる。こうすれば、混合脱泡装置を全体として簡素な構成にすることができるので好ましい。
【００５１】
上述のいずれの混合脱泡装置においても、容器の公転速度と自転速度とをそれぞれに制御可能としても良い。
【００５２】
容器の公転速度と自転速度とをそれぞれに制御することができれば、混合脱泡使用とする材料に合わせて、適した公転速度と自転速度とで混合脱泡することができるので好適である。
【００５３】
上述のいずれかの混合脱泡装置を用いて、燃料電池用の触媒を含む溶液の混合と脱泡とを行ってもよい。
【００５４】
燃料電池用の触媒を製造するためには、触媒を含む溶液の混合と脱泡とを行う必要があるので、かかる混合脱泡装置を用いれば触媒の製造作業を効率化することができて好適である。また、かかる混合脱泡装置を用いて触媒の製造を行えば、毎回まったく同じ条件で触媒を製造することが可能となり、その結果、触媒の製造品質を安定化させることができるので好適である。
【００５５】
また、容器を直立させて材料を供給する混合脱泡装置においては、次のようにしても良い。すなわち、容器を直立させた状態で該容器の蓋を装着あるいは脱着する手段を設けておき、容器に材料を供給する場合には、蓋が取り外されて直立している容器に上方から材料を供給する。供給した材料を混合脱泡する場合には、容器の蓋を装着してから該容器の公転および自転を開始する。
【００５６】
こうすれば、容器に蓋をして材料の混合脱泡を行うことができるので、容器内の材料がこぼれるおそれがない。そのため、一度に多くの材料を混合脱泡することが可能となるので好適である。また、容器を直立させて蓋の装着あるいは脱着を容器の上方から行えば、重力の働く方向に沿って蓋を移動させることになる。このように、重力の働く方向に蓋を移動させれば、装着あるいは脱着の途中で蓋が何かに引っかかりにくくなるので、蓋の装着および脱着が容易となって好ましい。
【００５７】
【発明の実施の形態】
以上に説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするために、以下、本発明の実施を次のような順序で説明する。
Ａ．第１実施例：
Ａ−１．装置構成：
（１）混合脱泡装置１０：
（２）混合脱泡機１００：
（３）材料供給機２００：
（４）位置決め機構：
Ａ−２．混合脱泡作業の概要：
Ｂ．第２実施例：
Ｂ−１．装置構成：
（１）第２実施例の混合脱泡機１００：
（２）容器チルト：
Ｂ−２．第２実施例の混合脱泡作業の概要：
（１）混合容器の位置決め：
（２）触媒用スラリの製造作業：
Ｃ．第３実施例：
Ｃ−１．装置構成：
（１）混合容器の蓋の自動脱着機構：
（２）混合脱泡作業の自動制御機構：
Ｃ−２．第３実施例の混合脱泡作業の概要：
（１）混合容器の位置決め：
（２）触媒用スラリの製造作業：
Ｄ．第４実施例：
Ｄ−１．装置構成：
（１）第４実施例の自転機構：
（２）第４実施例のホモジナイザ（超音波式分散装置）：
Ｄ−２．第４実施例の分散処理：
Ｄ−３．変形例：
Ｅ．第５実施例：
Ｅ−１．装置構成：
Ｅ−２．混合容器の冷却作用：
Ｅ−３．変形例：
Ｆ．第６実施例：
【００５８】
Ａ．第１実施例：
Ａ−１．装置構成：
（１）混合脱泡装置１０：
図１は、第１実施例としての混合脱泡装置１０の全体構成を示した説明図である。図示するように、第１実施例の混合脱泡装置１０は、自転・公転式の混合脱泡機１００と、混合脱泡機１００に材料を供給する材料供給機２００と、制御盤３００とから構成されている。材料の混合脱泡作業を行う作業者が、制御盤３００を操作して混合脱泡機１００や材料供給機２００の動作を制御すると、混合脱泡機１００と材料供給機２０の全体は１つのシステムとしての混合脱泡装置として機能する。尚、本明細書中で混合脱泡装置１０とは、混合脱泡機１００と材料供給機２００と制御盤３００等から構成される混合脱泡システムを指すものとして、自転・公転式の混合脱泡機１００とは区別して使用する。
【００５９】
（２）混合脱泡機１００：
自転・公転式の混合脱泡機１００は、混合容器内に混合脱泡しようとする材料を入れて、容器を自転させながら、同時に公転軸の回りに円運動（公転運動）させることによって混合容器内の材料の混合脱泡を行う。混合脱泡機１００についての詳細は後述する。材料供給機２００は混合容器が公転運動する軌道に沿って設置されている。尚、図１では、材料供給機２００は混合脱泡機１００の周囲に３つのみ設置されている様子を示しているが、図１は材料供給機２００が混合脱泡機１００の周囲に設置されている様子を単に例示するものであって、材料供給機２００の数を３つに限定するものではない。第１実施例において、混合脱泡機１００に対して材料供給機２００が設置されている位置関係については後述する。
【００６０】
図１に示すように、本実施例の自転・公転式の混合脱泡機１００は、混合脱泡機の支台１００ａと、混合容器を保持する機構１００ｂと、混合容器を公転させる機構１００ｃと、混合容器を自転させる機構１００ｄと、混合容器を直立させる機構１００ｅの、大きく５つの部分から構成されている。このうち、混合容器を直立させる機構１００ｅについては、第２の実施例以降で使用する機構であるのでここでは説明を省略し、他の機構から構成される第１実施例の混合脱泡機１００について、以下に説明する。
【００６１】
図２は、自転・公転式混合脱泡機１００の正面図を示したものである。以下、図２を用いて、本実施例の混合脱泡機１００の構造を説明する。
【００６２】
支台１００ａは、形状がほぼ四角形のベース１０２と、ベースの上方に設けられたロアプレート１０４と、ベース１０２の四隅でロアプレート１０４を支える４本の支柱１０６とから構成されている。支台１００ａには、混合容器の公転機構１００ｃや自転機構１００ｄ等の、他の機構が取り付けられる。
【００６３】
混合容器の公転機構１００ｃは次のような構成となっている。ロアプレート１０４の上面中央にはセンターシャフト１１０が立設されている。このセンターシャフト１１０の中心軸が、混合容器の公転運動の回転軸（公転軸）となる。センターシャフト１１０の外周には、円筒状のアウタースリーブ１１２がセンターシャフト１１０をすっぽりと囲い込むように設けられていて、このアウタースリーブ１１２の下端には公転用プーリ１１４が取り付けられていている。またロアプレート１０４には、センターシャフト１１０の他に公転用モータ１１６が取り付けられている。公転用モータ１１６に取り付けられたプーリ１１８と、アウタースリーブ１１２の公転用プーリ１１４とは駆動ベルト１２０を介して接続されている。公転用モータ１１６が回転すると、この回転がモータのプーリ１１８および駆動ベルト１２０を介して公転用プーリ１１４に伝達され、アウタースリーブ１１２がセンターシャフト１１０を中心として回転する。アウタースリーブ１１２の上端近くにはアーム１２２が設けられていて、アーム１２２の先端部分には混合容器１３０を収納する保持器１３２が取り付けられている。従って、公転用モータ１１６が回転するとアウタースリーブ１１２が回転するので、混合容器１３０はセンターシャフト１１０を公転軸として公転運動を行うことになる。また、アウタースリーブ１１２には、混合容器１３０とは反対側に、混合容器１３０と重さのバランスを取るためバランサ１２４が設けられている。尚、本実施例では、混合容器１３０は１つのみ設けられているものとして説明しているが、混合容器を複数設けても構わない。混合容器を複数設ける場合には、センターシャフト１１０を中心としてバランスが取れるように各混合容器を配置する。こうすれば、バランサ１２４の設置は不要となる。
【００６４】
混合容器の保持機構１００ｂは、混合容器１３０を保持する容器ホルダ１３４と、容器ホルダ１３４をベアリングで回転自在に保持する保持器１３２と、摩擦プーリ１３６等から構成されている。容器ホルダ１３４と摩擦プーリ１３６とは一体に構成されている。保持器１３２は、アウタースリーブ１１２のアーム１２２に揺動可能に取り付けられている。また、保持器１３２とアーム１２２とはスプリングアーム１３８によっても接合されていて、スプリングアーム１３８は内蔵されたスプリングの作用で、混合容器１３０の開口部が上向きになるように保持器１３２を一方に押し付けている。その結果、摩擦プーリ１３６は、摩擦プーリ１３６を駆動している自転用プーリ１４０に絶えず押しつけられることになる。
【００６５】
混合容器の自転機構１００ｄは、自転用プーリ１４０と、自転用モータ１４２と、自転用モータ１４２のプーリ１４４と、プーリ１４４と自転用プーリ１４０とをつなぐ駆動ベルト１４６等から構成されている。自転用プーリ１４０と自転用モータ１４２とはアッパープレート１４８に取り付けられている。アッパープレート１４８と自転用プーリ１４０とには、アウタースリーブ１１２が貫通する大きな穴が開いており、自転用プーリ１４０はアウタースリーブ１１２を中心として回転可能となっている。自転用モータ１４２が回転すると、その回転はプーリ１４４および駆動ベルト１４６を介して自転用プーリ１４０に伝達され、自転用プーリ１４０がアウタースリーブ１１２を中心として回転する。摩擦プーリ１３６は自転用プーリ１４０の端部にスプリングアーム１３８の力で押しつけられているので、自転用プーリ１４０が回転すると摩擦プーリ１３６を介して混合容器１３０が自転することになる。
【００６６】
以上のような構成を有する混合脱泡機１００は、次のように動作する。先ず、公転用モータ１１６を回転させると、プーリ１１８，駆動ベルト１２０を介してアウタースリーブ１１２が回転し、混合容器１３０はアウタースリーブ１１２と共にセンターシャフト１１０を公転軸として公転運動を行う。混合容器１３０の公転速度は、公転用モータ１１６の回転速度と、プーリ１１８と公転用プーリ１１４とのプーリ比によって決定される。
【００６７】
摩擦プーリ１３６は自転用プーリ１４０にスプリングアーム１３８で絶えず押しつけられているから、混合容器１３０がセンターシャフト１１０を中心に公転すると、自転用プーリ１４０上を転がるようにして摩擦プーリ１３６が回転し、摩擦プーリの回転にともなって混合容器１３０が自転する。混合容器１３０の自転速度は、混合容器１３０の公転速度と自転用プーリ１４０との回転速度との速度差、および自転用プーリ１４０と摩擦プーリ１３６とのプーリ比によって決定される。例えば、混合容器１３０の公転速度と自転用プーリ１４０の回転速度とが等しければ、混合容器１３０は自転しない。しかし、自転用プーリ１４０の回転速度と公転速度とが等しくない場合には、回転速度差とプーリ比とで決まる回転速度で混合容器１３０は自転することになる。
【００６８】
また、アーム１２２が保持器１３２を揺動可能に保持している支点１２３は、保持器１３２と一体に揺動する部分（すなわち、混合容器１３０と容器ホルダ１３４と保持器１３２と摩擦プーリ１３６）の重心位置よりも下側に設定されている。このため、混合容器１３０が公転すると、遠心力の作用によって混合容器１３０は開口部が上向きとなる方向に回転しようとし、その結果、摩擦プーリ１３６は自転用プーリ１４０に押しつけられる。混合容器１３０の公転速度が大きくなるほど遠心力の作用も強くなるので、摩擦プーリ１３６は自転用プーリ１４０に一層強く押しつけられる。従って、混合容器１３０の公転速度が大きくなっても、混合容器１３０は空回りすることなく、公転速度と自転用プーリとの間の回転速度差と、摩擦プーリ１３６と自転用プーリ１４０との間のプーリ比とで決まる回転速度で自転する。
【００６９】
このように、本実施例の混合脱泡機１００は、公転用モータ１１６の回転速度を制御することによって混合容器１３０の公転速度を自由に制御することができ、自転用モータの回転速度を制御することによって混合容器１３０の自転速度を自由に制御することが可能となっている。
【００７０】
（３）材料供給機２００：
第１実施例の混合脱泡装置１０で使用されている材料供給機２００としては、粉体材料用の材料供給装置、あるいは液体材料用の通常の供給装置を使用することができる。
【００７１】
図３（ａ）は、本実施例で使用した粉体用の材料供給機２００の概要を示した説明図である。粉体用の材料供給機２００は、粉体材料を入れるホッパ２０２と、円筒状のスリーブ２０４と、スリーブの中で回転するスクリュー２０６と、スクリュー２０６を回転させるモータ２０８とから構成されている。ホッパ２０２の中に粉体材料を入れてスクリュー２０６を回転させると、スクリュー２０６の回転等に伴う振動によって、ホッパ２０２内の粉体が少しずつスリーブ２０４に落下し、落下した粉体は回転するスクリュー２０６に押し出されるようにしてスリーブ２０４内を運ばれて、スリーブ２０４の先端に設けた材料供給口２１０から混合脱泡機１００に供給される。
【００７２】
粉体材料の供給量は、スクリュー２０６の回転回数（あるいは運転時間）によって管理することができる。すなわち、スクリュー２０６の回転速度を、粉体材料がスリーブ２０４内をスムーズに搬送されるような条件に予め設定しておけば、混合脱泡機１００に供給される粉体の供給量をスクリュー２０６の回転回数によって管理することができる。
【００７３】
粉体材料の供給量を更に正確に管理するためには、重量による管理も併せて行う。すなわち、図３（ａ）に示した粉体の材料供給機２００の全体を電子天秤に載せておき、スクリュー２０６を所定回数あるいは所定時間運転することによって大まかな分量の粉体材料を供給する。その後、電子天秤で計測している重量を見ながら、をスクリュー２０６をゆっくりと回転させて少しずつ粉体を供給し、所定量の重量減少量となったら材料の供給を停止する。こうすれば、粉体材料の供給精度を更に向上させることができる。本実施例では、重量による管理も合わせて行っている。
【００７４】
液体材料については、本実施例では、図３（ｂ）に示すような定量ピストンポンプを使用している。図示するように、本実施例で使用した液体用の材料供給機２００は、シリンダ２１３と、シリンダ２１３内を摺動するピストン２１４と、ピストン２１４を駆動するアクチュエータ２１５と、材料溜まり２１２等から構成されている。材料溜まり２１２には２本の材料供給配管２１６，２１７が伸びていて、材料供給配管２１６は逆止弁２１８を介してピストン２１４の圧送室側に、また材料供給配管２１７はピストン２１４の背面室側に接続されている。シリンダ２１３の先端には、ノズル２１９が設けられている。アクチュエータ２１５を駆動してピストン２１４を後退させると、材料供給配管２１６から液体材料が圧送室内に吸い込まれる。次いで、ピストン２１４を前進させると、圧送室内の液体材料がシリンダ先端のノズル２１９から吐出される。逆止弁２１８は液体材料が液体材料配管２１６から逆流することを防いでいる。
【００７５】
一般に定量ピストンポンプは、圧送室内に気泡が混入することがなければ、ノズルから吐出される液体体積はピストンのストローク回数に正確に比例する。本実施例の定量ピストンポンプは、次のような構成となっているので圧送室内に気泡が混入することがなく、従って、ピストン２１４のストローク回数に応じて正確に液体材料を供給することが可能である。
【００７６】
図３（ｂ）に示すように、本実施例の定量ピストンポンプでは、材料供給配管２１７を通じて背面室側にも液体材料が供給されている。このため、ピストン２１４の圧送室側に気泡が入り込むことがない。なぜなら、ピストン２１４の両側は常に液体材料で満たされた状態で動作するので、ピストン２１４の摺動部が空気と接し、ここから気泡が混入することはあり得ないからである。本実施例で使用している液体用の材料供給機２００は、このように、圧送室内に気泡が入らない構造となっているので、ピストンのストローク回数に応じて、液体材料を正確な分量だけ供給することが可能である。
【００７７】
（４）位置決め機構：
図１に示したように、第１実施例の混合脱泡装置１０は、自転・公転式の混合脱泡機１００の周囲に各種の材料供給機２００が配置されており、更に、各材料供給機２００の材料供給口は混合容器１３０が公転運動する軌道上に配置されている。そのため、混合容器１３０の開口部が材料供給口の下で停止するように混合脱泡機１００の公転運動を制御することで、各種材料を混合容器１３０に極めて容易に供給することが可能となっている。以下では、本実施例の混合脱泡機１００が、公転運動を制御して混合容器１３０が停止する位置の位置決めを行う方法について簡単に説明する。
【００７８】
混合脱泡機１００の公転用モータ１１６には、いわゆる交流サーボモータが使用されており、サーボモータの回転位置を制御することによって、混合容器１３０の停止位置を位置決めしている。
【００７９】
図４は、本実施例の公転用モータ１１６で行っている制御内容を概念的に示した説明図であり、これら制御は混合脱泡装置１０の制御盤３００が行っている。公転用モータ１１６には、各相コイルを流れている電流値を検出する電流検出器３１４，３１６が装着されている。混合脱泡機１００のアウタースリーブ１１２にはエンコーダ３１２が取り付けられていて、エンコーダ３１２の出力からアウタースリーブ１１２の回転角度を検出することができる。
【００８０】
制御盤３００の中のモータコントロール部は、電源部３０２と、インバータ３０４と、電流制御部３０６と、速度制御部３０８と、位置制御部３１０等から構成されている。周知のように、交流モータは各相コイルに交流電流を流すことによって動作する同期モータである。交流同期モータの回転速度は交流電流の周波数によって決定され、発生トルクは各相コイルを流れる電流値によって決定される。本実施例のサーボモータでは、商用の交流電源を電源部３０２で直流電源に一旦変換し、変換した直流電源をインバータ３０４で所定の周波数の交流電源に変換してから公転用モータ１１６の各相コイルに印加している。こうすることで、商用電源の周波数とは無関係に、必要な周波数の交流電源をコイルに印加することが可能となる。インバータ３０４はパワートランジスタ等の半導体素子で構成されており、これら半導体素子を細かくスイッチング動作させることによって、直流電源を所定周波数の交流電源に変換する。
【００８１】
電流制御部３０６は、各相コイルに流れている電流値を電流検出器３１４、３１６を用いて検出し、各相コイルに所定の電流値が流れるようにＰＷＭ制御を行う。こうして、各相コイルに流れる電流値を制御することによって、公転用モータの発生トルクを制御することができる。
【００８２】
速度制御部３０８は、公転用モータ１１６の回転速度を検出し、検出した回転速度と速度指令値との偏差が小さくなるように、各相コイルに流すべき交流電流の周波数と電流値とを電流制御部３０６に設定する。公転用モータ１１６の回転速度と混合容器１３０の公転速度とは、プーリ１１８と公転用プーリ１１４とのプーリー比で決まる所定の対応関係が成り立っているので、公転用モータ１１６の回転速度を制御することで混合容器１３０の公転速度を制御することができる。尚、本実施例では、公転用モータ１１６の回転速度は電流検出器３１４，３１６から算出しているが、タコジェネレータやエンコーダなどの出力から求めても構わない。また、速度指令値は、制御盤３００の調整つまみを操作者が手動で合わせることで設定する。
【００８３】
位置制御部３１０は、位置指令値を受け取って速度制御部３０８を制御することによって、混合容器１３０が公転軌道上で停止する位置を制御する。位置指令値は、混合脱泡装置１０の操作者が制御盤３００上の位置決め用ボタンを押すことによって位置制御部３１０に設定される。制御盤３００上には位置決め用ボタンが複数設けられていて、各ボタンのそれぞれが、アウタースリーブ１１２の停止位置の１つ１つに対応している。
【００８４】
位置制御部３１０は位置指令値を受け取ると、速度制御部３０８を制御して公転用モータ１１６の回転速度を一定割合で減速させる。前述したように、速度制御部３０８は同時に制御盤３００からの速度指令値も受け取っているが、位置制御部３１０による制御は速度指令値による制御に優先して行われる。
【００８５】
公転用モータ１１６の回転速度が所定値以下になったら、位置制御部３１０はアウタースリーブ１１２の回転角度に基づいた制御を開始する。回転角度に基づいた制御開始の判断基準となる回転速度の所定値は、充分に小さな値に設定されている。位置制御部３１０は、エンコーダ３１２の出力からアウタースリーブ１１２の回転角度を検出し、検出した回転角度と位置指令値との偏差を算出して、アウタースリーブ１１２の角速度が偏差に比例した値となるように制御する。すなわち、アウタースリーブ１１２の回転角度が停止位置に近づくほど、ゆっくりと回転するように制御するのである。このような制御を行うことにより、アウタースリーブ１１２を指定された位置になめらかに停止させることができる。
【００８６】
図５は、上述の制御を行うことによって、混合容器１３０を公転軌道上に位置決めしている様子を示す説明図である。図５は、混合脱泡装置１０をセンターシャフト１１０の真上から見た状態を示している。図示されているように、第１実施例の混合脱泡装置１０は、混合容器１３０をＰ０〜Ｐ５の５つの位置に位置決めすることができる。図５は、混合容器１３０が位置Ｐ０に位置決めされている状態を表示している。また、図５中には、Ｐ１ないしＰ５の位置に位置決めされた混合容器１３０の位置を破線で示している。
【００８７】
位置Ｐ０は、混合容器１３０を混合脱泡装置１０に装着あるいは脱着するために位置決めする位置である。位置Ｐ１ないしＰ５は、混合脱泡しようとする材料を混合容器１３０に供給するために位置決めする位置である。位置Ｐ１ないしＰ５の近傍には、それぞれに材料供給機２２０，２２２，２２４，２２６，２２８が設置されている。各材料供給機の材料供給口は、混合容器１３０が位置Ｐ１ないしＰ５に位置決めされたときに、混合容器１３０の開口部が来るであろう位置の上方に設けられている。尚、上述の説明では便宜上、初めに混合容器１３０を位置決めする位置を決めて、その近傍の位置に各種材料供給機を設置するものとして説明しているが、逆にしても構わないのはもちろんである。すなわち、初めに材料供給機の配置を決め、材料供給機に合わせて混合容器１３０を位置決めしても構わない。いずれにしても、最終的には、混合容器１３０の開口部が材料供給機の材料供給口の下方に来るように、混合容器１３０を位置決めすることができればよい。
【００８８】
Ａ−２．混合脱泡作業の概要：
上述した第１実施例の混合脱泡装置１０を使用して混合脱泡作業を行う場合の、作業の概要について説明する。図６は、第１実施例の混合脱泡装置１０による混合脱泡作業の一例として、燃料電池の電極に使用される触媒用スラリを製造する作業の流れを示すフローチャートである。以下、図６に従って説明する。
【００８９】
混合脱泡作業を開始すると、初めに、混合脱泡機１００の保持器１３２に混合容器１３０を装着する（ステップＳ１００）。具体的には、作業者が制御盤３００上に設けられた所定の位置決め用ボタンを押すと、公転用モータ１１６が、前述した位置サーボ機能によって保持器１３２を位置Ｐ０の位置決めするので（図５参照）、位置Ｐ０に位置決めされた保持器１３２に作業者が手作業で空の混合容器１３０を装着する。
【００９０】
混合容器１３０を装着すると、各種の材料を順番に供給しながら混合脱泡していく。初めに純水を供給する（ステップＳ１０２）。具体的には次のようにして混合容器１３０に純水を供給する。先ず、制御盤３００上の所定の位置決めボタンを押すことによって、混合容器１３０を位置Ｐ１に位置決めする。混合容器１３０を位置Ｐ１に位置決めすると、容器の開口部が材料供給機２２０の材料供給口の下方に位置づけられる（図５参照）。この状態で、材料供給機２２０から純水を所定量だけ供給する。本実施例では、材料供給機２２０には定量ピストンポンプを使用している。作業者が制御盤３００上に設けられた所定のスイッチを押すと、定量ピストンポンプのピストンが所定回数だけストロークして、一定量の純水が混合容器１３０に供給される。もちろん、ギアポンプ等の他の方式の定量ポンプを適用することもできる。
【００９１】
尚、上述の例では、作業者が位置決めボタンを押して混合容器１３０を位置Ｐ１に位置決めし、位置決め完了を確認してから所定のスイッチを押して純水の供給を開始している。もっとも、位置Ｐ１に位置決めされれば純水を供給することは明らかなので、位置決めボタンを押して所定時間経過後に、純水用の材料供給機２２０のスイッチが自動的に入るようにしても構わない。あるいは、センサを設けて混合容器１３０が位置Ｐ１に位置決めされたことを検出し、検出信号を受けたら直ちに、あるいは一定時間経過後に材料供給機２２０のスイッチが入るようにしても構わない。
【００９２】
混合容器１３０に純水を供給し終わると、次は、活性金属を担持したカーボン粉を供給する（ステップＳ１０４）。具体的には、制御盤３００を操作して混合容器１３０を位置Ｐ２に位置決めし、材料供給機２２２から所定量のカーボン粉を供給する。カーボン粉を供給するための材料供給機２２２としては図３に示した材料供給機を使用し、材料供給量の精度を向上させるために材料供給機２２２全体を電子天秤に載せて、カーボン粉の供給重量を管理している。
【００９３】
混合容器１３０に純水とカーボン粉とを供給すると、これら材料の撹拌を開始する（ステップＳ１０６）。すなわち、作業者が制御盤３００のつまみを操作して混合容器１３０の公転速度，自転速度，および撹拌時間を設定した後、所定のスイッチを押すと、混合容器１３０が設定速度で所定時間だけ自転と公転とを行い、容器内の純水とカーボン粉とを撹拌する。
【００９４】
尚、本実施例ではカーボン粉を供給すると、必ず混合容器１３０を撹拌するので、カーボン粉の供給完了を検出して自動的に撹拌を開始するようにしても構わない。カーボン粉の供給完了の検出には、例えば、電子天秤の出力に連動するセンサを設けても良いし、簡易的には、材料供給開始から所定時間経過した後は材料供給が完了しているものとして、経過時間によって検出しても良い。
【００９５】
純水とカーボン粉とを所定時間撹拌すると、混合容器１３０に所定量の有機溶媒を供給する（ステップＳ１０８）。具体的には、ステップＳ１０６の撹拌が終了した後、制御盤３００を操作して混合容器１３０を位置Ｐ３に位置決めし、材料供給機２２４から所定量の有機溶媒を供給する。本実施例では、有機溶媒としてエタノールを使用している。
【００９６】
有機溶媒を供給すると、次に電解質溶液を供給する（ステップＳ１１０）。すなわち、制御盤３００を操作して混合容器１３０を位置Ｐ４に位置決めし、材料供給機２２６から電解質溶液を所定量だけ供給する。本実施例では、電解質溶液としてＡｌｄｒｉｃｈ社製のナフィオン溶液を使用している。
【００９７】
有機溶媒および電解質溶液を供給すると、再び混合容器１３０を撹拌する（ステップＳ１１２）。こうして所定時間撹拌すると、純水と、活性金属を担持したカーボン粉と、有機溶媒と、電解質溶液とがほぼ均一に混ざり合った混合溶液が得られる。尚、ステップＳ１１２における自転・公転速度は、ステップＳ１０６における自転・公転速度と同一である。もちろん、制御盤３００の設定を変更すれば、撹拌する条件を変更することも可能である。
【００９８】
各種の材料がほぼ均一に混ざり合ったら、混合容器１３０を位置Ｐ５に位置決めして、分散用のビーズを所定量だけ供給する（ステップＳ１１４）。本実施例では、分散用のビーズとして直径が数ミリ前後のセラミックス製の小球を使用している。
【００９９】
ここで分散とは次のような処理をいう。例えば、ステップＳ１１２では電解質等の溶液中にカーボン粉がほぼ均一に混ざり合った混合物が得られるが、触媒用のスラリとするためにはカーボン粉の粒度を更に細かくするとともに、粒度をできるだけ均一にそろえて、十分均一に混合させる必要がある。このように、混合物中の粉体を粉砕しつつ粒度をできるだけそろえて、細かい粉体の均一な混合物を得る処理が分散処理である。
【０１００】
分散処理を行う方法の１つとして、混合物を分散用ビーズと共に十分撹拌させる方法がある。粉体の混合物をビーズとともに撹拌すると、粉体がビーズと衝突したり、あるいはビーズに押し潰されるようにして次第に粉砕され、最終的には粒度のそろった細かい粉体が得られる。分散用のビーズは、摩耗しにくいセラミックス製の小球あるいは鋼球が使用される。他の方法としては、粉体の混合物中にホモジナイザと呼ばれる超音波式分散装置を挿入して分散させる方法もある。混合物中で超音波振動を生じさせると、粉体同士が衝突しあって次第に粉砕されていくので、最終的に粒度の細かい粉体の均一な混合物が得られる。ホモジナイザを用いて分散する方法については、第４実施例として後述する。
【０１０１】
ステップＳ１１４で、混合容器１３０に分散用のビーズを所定量だけ供給すると、混合脱泡機１００の自転速度、公転速度を設定して、所定時間だけ混合脱泡を行う（ステップＳ１１６）。この処理では、分散用ビーズとともに撹拌しているので、混合容器１３０内のカーボン粉の粒度が次第に小さくなり、ペースト状の混合物となる。このような混合物には特に気泡が入りやすい。そこで、ステップＳ１１６の混合脱泡処理では、材料の分散と混合と脱泡とが両立するように、混合容器１３０の自転速度、公転速度、混合脱泡時間といった運転条件が設定される。尚、本実施例では、分散用ビーズを用いて分散処理を行っているが、ホモジナイザを用いて分散処理を行うものであっても構わない。
【０１０２】
以上のようにして所定時間の混合脱泡が終了すると、混合容器１３０内には、燃料電池の電極に使用される触媒用スラリが完成する。そこで、混合容器１３０を位置Ｐ０に位置決めして、混合容器１３０を取り外す。完成した触媒用スラリは分散用ビーズごと網にあけてビーズを分離し、触媒用スラリは下流工程に搬送して電解質膜上にスクリーン印刷する。分散用ビーズは洗浄および乾燥させた後、再び材料供給機２２８に供給して再利用する。
【０１０３】
以上、説明したように、本実施例の混合脱泡装置１０を使用すれば、混合容器１３０を混合脱泡機１００に一旦装着した後は、混合容器を装着したまま、材料の供給と撹拌とを次々と行うことによって、触媒用スラリを完成させることができる。従って、追加の材料を供給する度に混合容器１３０を混合脱泡機１００から取り外す必要がないので、作業性を大きく改善することができる。
【０１０４】
また本実施例では、混合容器１３０の位置決めも材料の供給も、制御盤３００を操作することによって行っている。このため、材料供給にかかる時間を正確に管理することが可能となる。すなわち、材料を追加する度に、作業者が混合容器１３０を取り外して材料を供給するのでは、容器の脱着あるいは装着等に手間取る場合があるので、材料供給に要する時間にある程度のばらつきが生じてしまう。これに対して、本実施例では制御盤３００を操作するだけで材料供給を行うことができるので、材料供給に要する時間のばらつきを抑制することができる。
【０１０５】
材料供給に要する時間のばらつきを抑制することができれば、次のような種々の利点が生じる。例えば、触媒用スラリの製造品質を安定させるためには、各種材料の供給量や、材料の撹拌あるいは混合脱泡時間を正確に管理することはもちろんのこと、材料の供給に要する時間も正確に管理しなければならない場合がある。また、数種類のスラリを試作して、材料の最適な供給量や製造条件等を調査する場合には、調査項目以外の影響を避けるため、材料の供給に要する時間をできるだけ一定時間に管理しておくことが望ましい。これらの場合に、本実施例の混合脱泡装置１０を使用すれば、材料供給に要する時間のばらつきを抑制することができるので好適である。
【０１０６】
また、材料の撹拌時間や混合脱泡時間は予め設定されているから、材料の供給に要する時間が一定となれば、混合容器１３０を装着してからスラリが完成するまでに要する時間を正確に算出することが可能となる。スラリが完成する時刻が正確に予測することができれば、完成したスラリを下流工程に搬送し、直ちに電解質膜上にスクリーン印刷して触媒層を形成することができる。従って、電解質膜上の触媒層を製造する製造工程の全体として、工程中の仕掛かり量を減少させることができる。更に、スラリが工程中で長い時間放置されることがなくなれば、製造中にスラリが変質することも起こり得ないので、それだけ製造品質を安定させることができる。
【０１０７】
もちろん、混合容器１３０を混合脱泡機１００から脱着して材料を供給する自動機を使用すれば、材料供給に要する時間のばらつきを抑制することは可能である。しかし前述したように、混合脱泡機に混合容器は傾けて装着されているので、混合容器を脱着し再び装着する自動機は複雑なものとなってしまう。これに対して、本実施例の混合脱泡装置１０では、単純な構成によって簡便に材料を供給することができるので好適である。
【０１０８】
尚、以上の説明では、初めに空の混合容器１３０を装着するものとしている。装着する混合容器１３０が空であれば、容器の装着が容易となるので好ましい。もちろん、予め純水を入れておいた混合容器１３０を装着しても構わない。
【０１０９】
上述した触媒用スラリの製造においては、純水と、カーボン粉、有機溶媒、電解質溶液、分散用ビーズの５つの材料を供給する必要があり、材料を供給する場合には、供給する材料毎に別々の位置に混合容器１３０を位置決めしている。もっとも、必ずしも供給する材料毎に混合容器１３０を位置決めしなければならないわけではない。混合容器１３０の開口部が、材料供給口の大きさに対して必要なだけ大きければ、混合容器１３０を１ヶ所に位置決めしたままで、複数の材料を供給することも可能である。図７は、このような変形例として、１つの位置決め位置で複数の材料を供給する様子を例示した説明図である。
【０１１０】
図７に示した変形例では、混合容器１３０は位置Ｐ０、Ｐ１a 、Ｐ３a 、Ｐ５の４ヶ所に位置決めされる。純水用の材料供給機２２０の材料供給口とカーボン粉用の材料供給機２２２の材料供給口とは、位置Ｐ１a に位置決めされた混合容器１３０の開口部の上方に設けられている。有機溶媒用の材料供給機２２４の材料供給口と電解質溶液用の材料供給機２２６の材料供給口とは、位置Ｐ３a に位置決めされた混合容器１３０の開口部の上方に設けられている。
【０１１１】
図７に示した変形例の混合脱泡装置１０を使用すると、図６に示した触媒用スラリの製造工程は次のように簡素化される。以下、図６を準用しながら簡単に説明する。先ず、空の混合容器１３０を装着した後（ステップＳ１００に相当）、混合容器１３０を位置Ｐ１a に位置決めして、純水とカーボン粉とを供給する（ステップＳ１０２およびＳ１０４に相当）。次いで、純水とカーボン粉とを撹拌した後（ステップＳ１０６）、混合容器１３０を位置Ｐ３a に位置決めして、有機溶媒と電解質溶液とを供給する（ステップＳ１０８およびＳ１１０相当）。その後、所定時間撹拌してから（ステップＳ１１２相当）混合容器１３０を位置Ｐ５に位置決めし、分散用ビーズを供給して（ステップＳ１１４相当）、所定時間だけ混合脱泡を行えば触媒用スラリが完成する（ステップＳ１１６）。スラリが完成したら、混合容器１３０を位置Ｐ０に位置決めして混合脱泡機１００から脱着する（ステップＳ１１８）。
【０１１２】
このように、１つの位置決め位置から複数の材料を供給することにすれば、混合脱泡機１００の位置決め箇所を少なくすることができる。その結果、位置決め制御を簡単にすることができるので好適である。更に、上述の例における純水とカーボン粉、あるいは有機溶媒と電解質溶液のように、連続して供給することができる材料を、同じ位置決め位置から供給することとすれば、位置決めし直す手間を省くことができるので、触媒用スラリの製造効率を向上させることが可能となる。
【０１１３】
Ｂ．第２実施例：
以上説明した第１実施例では、混合脱泡機１００に装着された混合容器１３０は、鉛直方向（公転軸の方向）に対して常に傾斜している。これに対し、以下に説明する第２実施例では、混合容器の装脱着あるいは材料供給の際に、混合容器１３０を直立させることが可能となっている。以下、このような第２実施例の混合脱泡装置１０について、第１実施例と異なる部分を中心として説明する。
【０１１４】
Ｂ−１．装置構成：
（１）第２実施例の混合脱泡機１００：
第２実施例の混合脱泡機は、第１実施例の混合脱泡機に対して、混合容器１３０を直立させる機構を備えている部分のみ異なっている。以下では、図８を用いて、混合容器１３０を直立させる機構１００ｅの構成について説明する。
【０１１５】
混合容器の直立機構１００ｅは、４本のガイド１５６と、４つのガイドブッシュ１５８と、ガイド連結バー１５４と、油圧シリンダ１５０と、ピストン１５２とから構成されている。油圧シリンダ１５０は、ベース１０２の中央に設けられていて、ピストン１５２は油圧シリンダ１５０内を上下方向に摺動する。ピストン１５２の上端にはガイド連結バー１５４が水平に取り付けられている。ガイド連結バー１５４には４本のガイド１５６が立設されている。４本のガイドはロアプレート１０４に取り付けられたガイドブッシュ１５８を貫通して、アッパープレート１４８を四隅で支えている。前述したように、アッパープレート１４８には混合容器１３０を自転させるための機構が取り付けられている。従って、ピストン１５２が油圧シリンダ１５０内を上下動することによって、混合容器を自転させる機構をアッパープレート１４８ごと上下動させることができるようになっている。
【０１１６】
図８は、第２実施例の混合脱泡機１００が混合容器１３０を直立させた状態を示した説明図である。図２と比較すれば明らかなとおり、混合容器１３０を直立させた状態では、油圧シリンダ１５０内のピストン１５２を動かすことによってアッパープレート１４８の位置が下げられている。アッパープレート１４８の位置を下げると、アッパープレート１４８に取り付けられている自転用プーリ１４０も同時に下がる。前述したように、保持器１３２は揺動可能に取り付けられていて、保持器１３２の下側にある摩擦プーリ１３６はスプリングアーム１３８の力で自転用プーリ１４０に押しつけられた状態になっている。このような状態で、自転用プーリ１４０を摩擦プーリ１３６と緩衝しなくなる位置まで下げれば、スプリングアーム１３８の力で保持器１３２が回転し、その結果、混合容器１３０が直立する。混合容器１３０が回転しすぎないように、すなわち、混合容器１３０がちょうど直立するように、スプリングアーム１３８が伸びきったときの長さは適切な長さに設定されている。もちろん、混合容器１３０が回転しすぎないように、保持器１３２にまわり止めを設けても構わない。
【０１１７】
図８に示されているように、混合容器１３０が直立している状態では、摩擦プーリ１３６と自転用プーリ１４０とは接触していない。従って、混合容器１３０を公転させても混合容器１３０が自転することはない。更には、混合容器１３０は自転用モータ１４２の駆動力とも切り離されているので、自転用モータ１４２を回転させても混合容器１３０が自転することはない。
【０１１８】
（２）容器チルト：
混合容器１３０が傾いた状態（図２に示す状態）では、摩擦プーリ１３６は自転用プーリ１４０に押しつけられている。この状態で自転用プーリ１４０の位置を下げていくと、摩擦プーリ１３６と自転用プーリ１４０との接触面が摩耗するおそれがある。このようなおそれのないように、第２実施例の混合脱泡機１００では、自転用プーリ１４０の位置を下げる前に、外部から保持器１３２を支えて摩擦プーリ１３６を自転用プーリ１４０から一旦浮かし、その状態で自転用プーリ１４０を動かしている。第２実施例の混合脱泡装置では、外部から保持器１３２を支えるために、以下に説明する容器チルト４００と呼ばれる装置を使用する。
【０１１９】
図９は、容器チルト４００を用いて保持器１３２を支え、摩擦プーリ１３６を自転用プーリ１４０から浮かしている様子を示す説明図である。図９（ａ）は、容器チルト４００で保持器１３２を支えている状態を示し、図９（ｂ）は、通常の状態、すなわち、保持器１３２を支えていない状態を示す。
【０１２０】
容器チルト４００は、エアシリンダ４０２と、エアシリンダ４０２内を摺動するピストン４０４と、ピストン４０４の先端に取り付けられたプレート４０６とから構成されている。保持器１３２を支える場合は、ピストン４０４を伸ばし、スプリングアーム１３８が保持器１３２に取り付けられている箇所を、先端のプレート４０６で少し押し上げるようにする。すると、保持器１３２はアーム１２２の取り付け位置を中心に僅かに回転するので、摩擦プーリ１３６が自転用プーリ１４０から浮き上がる。このような状態で、油圧シリンダ１５０を動作させて自転用プーリ１４０の位置を下げていけば、摩擦プーリ１３６と自転用プーリ１４０との接触面が摩耗することはない。
【０１２１】
自転用プーリ１４０を下方へ移動し終わったら、ピストン４０４をゆっくりと後退させる。ピストン４０４を後退させるに連れて、保持器１３２はゆっくりと回転する。混合容器１３０が直立する角度まで回転すると、スプリングアーム１３８が伸びきるので、更にピストン４０４を後退させても混合容器１３０は直立した状態に保たれる。図９（ｂ）に示しているのは、ピストン４０４が完全に後退した状態である。図示されているように、ピストン４０４を完全に後退させれば、混合容器１３０を公転させても、容器チルト４００が混合脱泡機１００と干渉することはない。
【０１２２】
混合容器１３０が直立している状態から、傾いた状態に変更する場合は、上述した手順を逆に行えばよい。以下、混合容器１３０を傾いた状態に変更するために手順を簡単に説明する。
【０１２３】
混合容器１３０が直立している場合は、図９（ｂ）に示すように、自転用プーリ１４０は一番下まで下がった状態にある。混合容器１３０を傾いた状態とするには、先ず、容器チルト４００のピストン４０４を前進させて、スプリングアーム１３８が保持器１３２に取り付けられている部分を押し上げる。ピストン４０４を前進させるに連れて、保持器１３２は回転し、図９（ｂ）に破線で示す状態まで回転する。図９（ｂ）の破線で示した状態となったときに、ピストン４０４が最大ストロークとなるよう、エアシリンダ４０２のストローク量は予め調整されている。次いで、保持器１３２を図９（ｂ）の破線で示す状態に保ったまま、油圧シリンダ１５０を動かして自転用プーリ１４０を上昇させる。油圧シリンダ１５０を最大ストロークとなるまで上昇させたら、今度は、エアシリンダ４０２を動かしてピストン４０４をゆっくりと後退させる。ピストン４０４を僅かに後退させると、保持器１３２はスプリングアーム１３８の力で押し戻され、摩擦プーリ１３６が自転用プーリ１４０に接触した状態、すなわち混合容器１３０が傾斜した通常の状態となる。
【０１２４】
Ｂ−２．第２実施例の混合脱泡作業の概要：
第２実施例の混合脱泡装置１０では、混合容器１３０の装脱着および材料の供給を行う場合には混合容器１３０を直立させ、材料の撹拌あるいは混合脱泡を行う場合には混合容器１３０を傾ける。混合容器１３０を直立させたり、傾けたりするためには、容器チルト４００を使用する必要がある。以下では、第２実施例の混合脱泡装置を用いて混合脱泡作業を行う一例として、燃料電池に使用されている電解質膜の触媒用スラリを製造する方法について説明する。
【０１２５】
（１）混合容器の位置決め：
第２実施例の混合脱泡装置１０を使用する場合にも、第１実施例において説明したと同様に、材料を供給する場合には混合容器１３０を材料供給口の下方に位置決めする必要がある。加えて、第２実施例の混合脱泡装置１０では、混合容器１３０を直立させたり傾けたりする際に、容器チルト４００のある位置に混合容器１３０を位置決めする必要がある。このため第２実施例では、各種の材料供給機の他に容器チルトを混合脱泡機１００の周囲に配置しておく必要がある。
【０１２６】
図１０は、第２実施例の混合脱泡機１００と、その周囲に配置された各種の材料供給機および容器チルト４００との位置関係を示す説明図である。図示されているように、第２実施例の混合脱泡機１００の周囲には、純水用の材料供給機２２０、カーボン粉用の材料供給機２２２、有機溶媒用の材料供給機２２４、電解質溶液用の材料供給機２２６、ビーズ用の材料供給機２２８、および容器チルト４００が設置されている。第２実施例の混合脱泡機１００は、それぞれの材料供給機および容器チルト４００の位置に合わせて、位置Ｐ０ないしＰ６の７ヶ所に混合容器１３０を位置決めすることができる。
【０１２７】
第１実施例における混合脱泡装置１０と各種材料供給機との位置関係を示した図５と、第２実施例における場合を示した図１０とを比較すると、第２実施例の混合脱泡装置１０では混合容器１３０を直立させている関係で、容器の開口部が材料供給口に正対することとなって大きく開き、材料の供給が容易になっていることが分かる。
【０１２８】
（２）触媒用スラリの製造作業：
第２実施例の混合脱泡装置１０を使用した混合脱泡作業は、第１実施例として前述した混合脱泡作業に対し、混合容器１３０を直立させて材料を供給する部分のみが異なっている。以下、第２実施例の混合脱泡装置１０を使用した触媒用スラリの製造について、図６のフローチャートを流用しながら説明する。
【０１２９】
第２実施例の触媒用スラリ製造を開始した時点では、混合脱泡機１００には混合容器１３０がまだ装着されていないが、混合容器１３０が直立するような状態となっている。すなわち、自転用プーリ１４０が下げられていて、混合容器１３０を納める容器ホルダ１３４および容器ホルダ１３４を保持する保持器１３２は直立した状態となっている。
【０１３０】
第２実施例において触媒用スラリの製造を開始すると、先ず初めに、容器ホルダ１３４を位置Ｐ０に位置決めして、直立している容器ホルダ１３４に混合容器１３０を装着する（ステップＳ１００相当）。第２実施例においては容器ホルダ１３４は直立しているので、傾斜した容器ホルダに装着する場合に比べて混合容器１３０を容易に装着することができる。
【０１３１】
混合容器１３０を装着すると、混合容器１３０を位置Ｐ１に位置決めして純水を供給し（ステップＳ１０２相当）、次いで位置Ｐ２に位置決めしてカーボン粉を供給する（ステップＳ１０４相当）。第２実施例では、混合容器１３０が直立した状態で材料を供給するので、混合容器１３０の開口部が材料供給口に向かって大きく開く形となり、材料の供給が容易となっている。
【０１３２】
純水とカーボン粉とを混合容器１３０に供給すると、これらを撹拌する（ステップＳ１０６相当）。ここで、混合容器１３０が直立している状態では、摩擦プーリ１３６が自転用プーリ１４０と接触しておらず、そのままでは混合容器１３０を自転させることができない。そこで、図１１に示すような手順を踏むことによって、混合容器１３０内の材料を撹拌する。
【０１３３】
混合容器１３０内の材料を撹拌するには、先ず、混合容器１３０を位置Ｐ６（図１０参照）に位置決めし（ステップＳ２００）、容器チルト４００のピストン４０４を前進させて混合容器１３０を傾けていく（ステップＳ２０２）。混合容器１３０が傾いたまま自転用プーリ１４０を所定位置まで上昇させ（ステップＳ２０４）、ついで、ピストン４０４をゆっくりと後退させる。ピストン４０４を後退させると混合容器１３０はスプリングアーム１３８の力で再び直立する方向に回転し始めるが、自転用プーリ１４０が上昇しているので、ほどなく摩擦プーリ１３６が自転用プーリ１４０に押しつけられて、混合容器１３０は傾斜した状態で保持される。ピストン４０４を完全に後退されば、混合容器１３０を傾ける処理が完了する（ステップＳ２０６）。こうして混合容器１３０を傾けたら、撹拌条件、すなわち混合容器１３０の自転速度および公転速度と撹拌時間を設定して、撹拌を開始する（ステップＳ２０８）。撹拌条件の設定は、作業者が制御盤３００の調整つまみを操作することで行う。
【０１３４】
混合容器１３０内の材料の撹拌が終了したら、後で材料を供給するときのために混合容器１３０を直立させておく。そのために、混合容器１３０を位置Ｐ６に再び位置決めし（ステップＳ２１０）、容器チルト４００のピストン４０４を前進させて混合容器１３０を支え（ステップＳ２１２）、そのまま自転用プーリ１４０を下降させる（ステップＳ２１４）。自転用プーリ１４０を下降させた後、容器チルト４００のピストン４０４を後退させると、混合容器１３０が直立した状態となる（ステップＳ２１６）。
【０１３５】
混合容器１３０を直立させたら、混合容器１３０の位置決めと、有機溶媒および電解質溶液の供給とを行う（図６のステップＳ１０８およびステップＳ１１０相当）。すなわち、混合容器１３０を位置Ｐ３に位置決めし材料供給機２２４から有機溶媒を供給し、続いて、混合容器１３０を位置Ｐ４に位置決めして材料供給機２２６から電解質溶液を供給する。材料供給後は混合容器１３０は直立した状態となっているので、図１１のフローチャートに従って混合容器１３０を傾けてから、所定の撹拌条件で混合容器１３０内の材料を撹拌する（ステップＳ１１２相当）。材料の撹拌後は、分散用のビーズを供給するために、混合容器１３０を再び直立させる（図１１参照）。
【０１３６】
混合容器１３０を直立させた後、今度は混合容器１３０を位置Ｐ５に位置決めして分散用のビーズを供給する（ステップＳ１１４相当）。分散用のビーズを供給したら、図１１に示した手順に従って、再び混合容器１３０を傾け、容器内の混合材料の混合脱泡を開始する（ステップＳ１１６）。所定時間、所定条件で混合脱泡を行うと、混合容器１３０内に触媒用スラリが完成する。そこで、混合容器１３０を位置Ｐ０に位置決めして直立させた後、混合容器１３０を脱着し（ステップＳ１１８相当）、混合容器ごと網にあけて、スラリと分散用ビーズとを分離し、スラリは下流工程に搬送する。
【０１３７】
以上説明したように、第２実施例の混合脱泡作業においては、混合容器１３０が直立した状態で材料を供給しているので、混合容器１３０の開口部が材料供給口に向かって大きく開いた位置関係となる。このため、材料の供給が容易となる。
【０１３８】
更に、材料供給口の大きさに対して開口部が相対的に大きければ、図７に示したように混合容器１３０を位置決めしたまま複数の材料を供給することもできる。１つの位置決め位置で複数の材料を供給することができれば、記憶しておくべき位置決め箇所が少なくなるので、混合脱泡装置１０の位置決めを簡素化することができる。また、１つの位置決め位置で複数の材料を供給することができれば、材料供給の度に位置決めし直す手間を省ける場合が増えるので、混合脱泡作業を効率化することが可能となる。特に、第２実施例の混合脱泡装置１０のように、混合容器１３０を直立させて、容器の開口部を材料供給口に対して大きく開いた位置関係とすれば、１つの位置決め位置で複数の材料を供給することが、一層容易となる。
【０１３９】
また第２実施例では、混合容器１３０が直立している状態で混合容器１３０の装着および脱着を行っているので、傾いているよりも混合容器１３０の装脱着が容易となり、混合脱泡作業の作業性が向上する。更には、混合容器１３０の装着および脱着を自動機により行う場合にも、混合容器１３０が直立していれば、傾いている場合に比べて自動機を単純なものとすることも可能となる。
【０１４０】
Ｃ．第３実施例：
第３実施例の混合脱泡装置１０では、蓋付きの混合容器１３０を使用する。蓋付きの混合容器１３０を使用すれば、撹拌中あるいは混合脱泡中に容器内の材料が飛び散るおそれがないので、蓋のない混合容器を使用する場合に比べて多めの材料を供給して混合脱泡することができる。
【０１４１】
また、第３実施例の混合脱泡装置１０では、蓋の取り付けおよび取り外しを含めて、混合脱泡作業が自動化されている。このため、毎回まったく同じ条件で混合脱泡作業を行うことができる。以下、第２実施例の混合脱泡装置と異なる点を中心に、第３実施例の混合脱泡装置について説明する。
【０１４２】
Ｃ−１．装置構成：
（１）混合容器の蓋の自動脱着機構：
第３実施例において、混合容器の蓋を自動で装着および脱着する機構について以下に説明する。先ず初めに、蓋付きの混合容器の形状について説明し、次いで自動で蓋を装脱着する蓋脱着機について説明する。
【０１４３】
図１２は、第３実施例の混合脱泡装置１０で使用する蓋付き混合容器５００の形状を示す説明図である。図１２（ａ）は上面図であり、図１２（ｂ）は縦断面図である。図示するように、蓋付き混合容器５００は、深鍋状の混合容器本体５０２と、蓋５０４と、３個の蓋押さえ５０６とから構成されている。蓋押さえ５０６は、混合容器本体５０２側面上部の三方に取り付けられていて、三方から蓋５０４を押さえるようになっている。混合容器本体５０２の上部には、３つのフランジ５０３がそれぞれの蓋押さえ５０６の間からから上方に向かって設けられている。
【０１４４】
混合容器の蓋５０４は、ほぼ円盤状の形をしており、中央にはノブ５０５が設けられている。蓋押さえ５０６は、蓋押さえ本体５０６ａと、ローラ５０６ｂと、シャフト５０６ｃと、シャフト５０６ｃのまわりに装着されたバネ５０６ｄとから構成されている。蓋５０４は、バネ５０６ｄの力で混合容器本体５０２に押さえつけられて、混合容器５００の内部が気密に保たれるようになっている。
【０１４５】
次に、混合容器５００の蓋５０４を自動で装脱着する蓋脱着機６００について説明する。図１３は、蓋脱着機６００の構成を示す説明図である。蓋脱着機６００は、蓋脱着治具６１０と、蓋脱着治具６１０のアクチュエータユニット６２０と、蓋脱着治具６１０およびアクチュエータユニット６２０を支えるスタンド６３０とから構成されている。また、スタンド６３０の上部には、混合脱泡作業が終了したときに点灯する終了表示ランプ６４０が設けられている。蓋脱着治具６１０は、円筒状のスリーブ６１２と、円環状のフランジ押さえ６１４と、スプリング６１５と、ノブつかみ６１６とから構成されている。フランジ押さえ６１４とノブつかみ６１６とは、円筒形状のスリーブ６１２の内側に設けられていてる。また、フランジ押さえ６１４はスプリング６１５を介してスリーブ６１２に接続されている。アクチュエータユニット６２０には、蓋脱着治具６１０を上下に移動するためのアクチュエータと、ノブつかみ６１６を駆動するためのアクチュエータとが設けられている。
【０１４６】
このような蓋脱着機６００が混合容器５００の蓋を自動で脱着する方法について説明する。図１４は、自動で蓋５０４を脱着する手順を示す説明図である。先ず、蓋付きの混合容器５００を位置決めして、図１４（ａ）に示すように、上方から混合容器に被せるようにして蓋脱着治具６１０を降ろしていく。蓋脱着治具６１０を降ろしていくと、スリーブ６１２が蓋押さえ５０６のローラ５０６ｂに干渉して、図１４（ｂ）に示すように、蓋押さえ５０６が起こされる。蓋押さえ５０６が起こされた状態で、ノブつかみ６１６の２つの爪を閉じて、ノブ５０５をつかむ。こうしてノブ５０５をつかんで、蓋脱着治具６１０をゆっくりと上昇させると、図１４（ｃ）に示したように、蓋５０４が混合容器本体５０２から離脱する。
【０１４７】
フランジ押さえ６１４の役割について説明する。混合容器５００を位置決めして蓋脱着治具６１０を下げていくと、フランジ押さえ６１４が混合容器５００のフランジ５０３に接触し、更に下げていくとフランジ押さえ６１４はスプリング６１５の力で混合容器５００のフランジ５０３に強く押しつけられるようになる。蓋脱着治具６１０を上昇させると、それにともなってスリーブ６１２あるいはノブつかみ６１６は上昇していくが、フランジ押さえ６１４はスプリング６１５が完全に伸びきってから上昇を開始する。このため、蓋５０４が混合容器本体５０２に固着していて蓋５０４と一緒に混合容器本体５０２が持ち上がってしまうような場合でも、混合容器本体５０２のフランジ５０３が、ノブつかみ６１６に遅れて上昇するフランジ押さえ６１４に押さえられて、蓋５０４が混合容器本体５０２から分離される。このように、フランジ押さえ６１４は、蓋５０４と混合容器本体５０２とが固着している場合に、これらを分離して蓋５０４だけを脱着する役割を果たしている。
【０１４８】
蓋５０４を装着する場合は、以上に説明した脱着する手順の逆を辿ればよい。すなわち、先ず、混合容器本体５０２を位置決めして、蓋５０４をつかんだ蓋脱着治具６１０を混合容器本体５０２の上方から降ろしていく（図１４（ｃ））。すると、スリーブ６１２と蓋押さえ５０６のローラ５０６ｂとが干渉して、蓋押さえ５０６が起こされ、そのまま蓋脱着治具６１０を下げて、蓋５０４を混合容器本体５０２の上に置く（図１４（ｂ））。次いで、ノブつかみ６１６を開いてノブ５０５を離し、蓋脱着治具６１０を上昇させる。すると、スリーブ６１２に押しつけられていた蓋押さえ５０６が自由になって、バネ５０６ｄの力で、蓋５０４を混合容器本体５０２にしっかりと押さえつける。
【０１４９】
以上に説明したように、第３実施例では混合容器５００を直立させて、蓋５０４の装着あるいは脱着を混合容器５００の上方から行う。このため、以下の理由から、蓋の装着および脱着が容易となっている。一般に、蓋に限らず、部品を自動で装着あるいは脱着する場合、部品の位置決め誤差を考えて、装脱着を行うアクチュエータに、いわゆる「遊び」を設けて位置決め誤差を吸収することが行われている。すなわち、アクチュエータを完全な剛体として構成し、全く「遊び」を設けなければ、相手部品の位置決めが僅かにずれただけで、組付け位置が異なって部品を組み付けられない場合が生じ得る。あるいは部品を取り外す場合にも、相手部品の位置が僅かにずれたため、部品を真っ直ぐに引っ張ることができず、部品をはずせない場合が生じ得る。このようなことを避けるため、アクチュエータの若干の「遊び」を設けて、相手部品あるいはアクチュエータ自身の位置決め誤差を吸収している。ところが、装着あるいは脱着しようとする部品の動きが重力の方向と異なっていると、アクチュエータに設けられている「遊び」の分だけ部品がずれて、装着あるいは脱着の途中で部品が引っかかってしまう場合が発生し得る。これに対して、第３実施例のように、混合容器５００の上方から蓋５０４を装着あるいは脱着していれば、重力の作用する方向に動かすことになるので、装着あるいは脱着の途中で蓋５０４が何かに引っかかり難くなる。このため、第３実施例では、蓋５０４の装着および脱着が容易となっている。
【０１５０】
（２）混合脱泡作業の自動制御機構：
第３実施例の混合脱泡装置１０では、蓋の取り付けおよび取り外しを含めて、混合脱泡作業が自動化されている。このため、毎回まったく同じ条件で混合脱泡作業を行うことができる。以下、混合脱泡作業を自動で制御する機構について簡単に説明する。
【０１５１】
図１５は、第３実施例の混合脱泡装置１０において、各動作を自動で制御するための制御システムの構成を示す説明図である。図示するように、制御システムは、電子制御ユニット（ＥＣＵ）７００と、各種コントローラと、操作盤とから構成されている。ＥＣＵ７００は、ＣＰＵ７０２と、混合脱泡装置１０を制御する各種プログラムやデータを記憶するＲＯＭ７０４と、一時的にデータを蓄えるＲＡＭ７０６と、周辺機器とのデータのやり取りをつかさどるＰＩＯ７０８等で構成されている。操作盤７１０には各種スイッチが設けられていて、混合容器の自転速度や公転速度あるいは混合時間などといった各種運転条件を、ＥＣＵ７００に設定するために使用する。各種のコントローラとしては、次のようなものが設けられている。すなわち、公転用モータ１１６の動作を制御する公転用モータコントローラ７２０、自転用モータ１４２の動作を制御する自転用モータコントローラ７２２、油圧シリンダ１５０の動作を制御する油圧シリンダコントローラ７２４、各種材料を供給する材料供給機２２０，２２２，２２４，２２６，２２８の動作を制御する材料供給機コントローラ７２６，７２８，７３０，７３２，７３４と、容器チルト４００の動作を制御する容器チルトコントローラ７３６と、蓋脱着機６００の蓋脱着機コントローラ７３８とが設けられている。
【０１５２】
作業者が操作盤７１０上で各種の運転条件を設定すると、設定した運転条件はＰＩＯ７０８を経由してＲＡＭ７０６に記憶される。ＣＰＵ７０２はＲＯＭ７０４に記憶されている制御プログラムに従って、各種コントローラに動作命令を発する。同時に、ＣＰＵ７０２は各種コントローラからデータを受け取り、動作状況を監視する。
【０１５３】
以上のような蓋の自動脱着機構および制御システムを有する第３実施例の混合脱泡装置１０は、後述するようにして混合脱泡作業を自動で行うことができる。
【０１５４】
Ｃ−２．第３実施例の混合脱泡作業の概要：
（１）混合容器の位置決め：
第３実施例の混合脱泡装置１０では、蓋付きの混合容器５００を使用して、混合容器の蓋の装脱着を含めて、混合脱泡作業を自動で行う。混合容器の蓋を自動で装脱着する場合は、前述の蓋脱着機６００を使用する。このため、第３実施例では、各種の材料供給機２００や容器チルト４００の他に蓋脱着機６００を混合脱泡機１００の周囲に配置しておく必要がある。
【０１５５】
図１６は、第３実施例の混合脱泡機１００と、その周囲に配置された各種の材料供給機２００と、容器チルト４００と、蓋脱着機６００との位置関係を示す説明図である。図示されているように、第３実施例の混合脱泡機１００の場合は、前述の第２実施例の混合脱泡機１００の場合に対して、蓋脱着機６００が追加されているところが異なっている。図１６に示した位置Ｐ０ないしＰ６の７ヶ所は、第２実施例の場合と同様、各種の材料供給機と容器チルト４００とに対応して混合容器５００を位置決めする位置を示している。位置Ｐ７は、蓋脱着機６００に対応して混合容器５００を位置決めする位置である。
【０１５６】
（２）触媒用スラリの製造作業：
第３実施例の混合脱泡装置を用いて混合脱泡作業を行う一例として、燃料電池に使用されている電解質膜の触媒用スラリを製造する方法について説明する。図１７は、第３実施例の混合脱泡装置１０を用いて行う触媒用スラリ製造の流れを示すフローチャートである。
【０１５７】
第３実施例では、触媒用スラリの製造を開始すると、先ず初めに、容器ホルダ１３４を位置Ｐ０に位置決めして、直立している容器ホルダ１３４に混合容器５００を装着する（ステップＳ３００）。混合容器５００を装着後、直ちに材料を供給できるようにするために、容器ホルダ１３４に装着する時点では蓋を取り外した混合容器５００を装着する。尚、第３実施例では、混合容器５００の装着は作業者が手動で行っているが、自動機を用いて混合容器を装着しても構わないのはもちろんである。
【０１５８】
蓋を取り外した混合容器５００を装着後、作業者がＥＣＵ７００の制御開始スイッチを押すと、ＥＣＵ７００はＲＯＭ７０４に記憶されている混合脱泡プログラムに従って、各種コントローラと信号のやり取りをしながら一連の混合脱泡作業を開始する（ステップＳ３０２）。図１８は、ＥＣＵ７００が各種のコントローラと信号のやり取りをしながら、混合脱泡処理を行う流れを示したフローチャートである。
【０１５９】
混合脱泡プログラムが起動すると、初めに混合容器５００に純水を供給する（ステップＳ３５０）。この処理は、ＥＣＵ７００が、公転用モータコントローラ７２０および純水用材料供給機コントローラ７２６と信号をやり取りしながら行う。ＥＣＵ７００が信号をやり取りしながら純水を供給する様子を以下に説明する。
【０１６０】
混合脱泡プログラムが起動すると、ＥＣＵ７００は初めに、混合容器５００を位置Ｐ１に位置決めするよう、公転用モータコントローラ７２０に位置決め命令を発する。具体的には、公転用モータコントローラ７２０に対して、位置Ｐ１に対応する位置指令値（図４参照）を出力して、位置決めを指示する。ＥＣＵ７００は、公転用モータコントローラ７２０から位置決め完了の信号を受け取ると、今度は純水用材料供給機コントローラ７２６に対して、所定量の純水を供給するよう指示をする。第３実施例では、純水用材料供給機コントローラ７２６に対して供給量のデータを出力すれば、所定量の純水を供給すべき旨の命令が発せられたことになる。その後、純水用材料供給機コントローラ７２６から供給完了の信号を受け取れば、純水供給処理（図１８のステップＳ３５０）が終了する。
【０１６１】
純水を供給すると、次にカーボン粉を供給する（ステップＳ３５２）。カーボン粉を供給する処理も、純水の供給と同様に、ＥＣＵ７００が各種コントローラと信号のやり取りを行いながら実施する。概要のみ説明すると、先ず、ＥＣＵ７００が公転用モータコントローラ７２０に対して、混合容器５００を位置Ｐ２に位置決めするよう指示する。混合容器５００を位置Ｐ２に位置決め後、今度はカーボン粉用材料材料供給機コントローラ７２８に対して所定量のカーボン粉を供給するよう指示する。こうして、所定量のカーボン粉を供給すると、カーボン粉供給処理（ステップＳ３５２）を終了する。
【０１６２】
第３実施例では、上述の純水の供給およびカーボン粉の供給の際に、第２実施例と同様に混合容器５００が直立した状態で材料を供給する。従って、混合容器５００の開口部が材料供給口に向かって大きく開く形となり、材料の供給が容易となっている。
【０１６３】
ＥＣＵ７００はカーボン粉用の材料供給機コントローラ７２８から供給完了信号を受け取ると、混合容器５００内の材料を撹拌する処理を開始する（ステップＳ３５４）。ここで、第３実施例では、混合容器５００に蓋を装着してから撹拌する。混合容器５００に蓋をしてから撹拌すれば、容器内の材料が飛び散るおそれがないので、蓋のない場合より多めの材料を混合容器に供給して、一度に多量の材料を混合脱泡することができる。第３実施例では、蓋の装着および材料の撹拌も、ＲＯＭ７０４に記憶されている制御プログラムに従いＥＣＵ７００の管理の下で、全て自動的に行われる。図１９は、第３実施例において、蓋の装着から材料の撹拌などの一連の処理を自動的に行う処理の流れを示すフローチャートである。尚、後述する混合脱泡処理（図１８のステップＳ３６４）は、撹拌処理（図１８のステップＳ３５４）に対して撹拌条件が異なるのみであり、撹拌処理と同様の手順で行われる。そこで、撹拌処理と混合脱泡処理をまとめて撹拌・混合脱泡処理として、図１９のフローチャートに基づき説明する。
【０１６４】
撹拌・混合脱泡処理が始まると、初めに位置Ｐ７に混合容器５００を位置決めする（ステップＳ４００）。位置Ｐ７は、前述した蓋脱着機６００に対応する位置である（図１６参照）。
【０１６５】
位置Ｐ７に混合容器５００を位置決めした後、蓋脱着機６００を用いて混合容器５００に蓋５０４を自動で装着する（ステップＳ４０２）。蓋５０４は、作業者が蓋無しの混合容器５００を混合脱泡機１００に装着するときに、蓋脱着機６００に予め装着されている。蓋５０４の装着は、図１４を用いて前述した手順に従って行う。概要のみ説明すると、蓋５０４を掴んだ蓋脱着治具６１０を混合容器５００の上から降ろしていくと、蓋脱着治具６１０のスリーブ６１２に押さえられて蓋押さえ５０６が開き、混合容器５００に蓋５０４を置く。次いで、ノブつかみ６１６を開き、蓋５０４を混合容器５００上に残して蓋脱着治具６１０を上昇させる。蓋脱着治具６１０が上昇してスリーブ６１２が蓋押さえ５０６から離れると、スリーブ６１２に押さえられていた蓋押さえ５０６がバネ５０６ｄの力で混合容器５００上の蓋５０４を押さえつけて、蓋の装着を完了する。
【０１６６】
以上のようにして蓋の装着を完了すると、前述の第２実施例と同様の手順に従って、容器内の材料を撹拌あるいは混合脱泡する。以下、簡単に説明すると、先ず混合容器５００を位置Ｐ６に位置決めし、容器チルト４００のピストン４０４を前進させて混合容器５００を傾けていく（ステップＳ４０４）。ここで、混合容器５００には蓋５０４が装着されているので、混合容器５００を傾けても内部の材料がこぼれることがない。従って、混合容器５００に多くの材料を供給して、一度に多量の混合脱泡処理を行うことが可能である。
【０１６７】
次いで、混合容器５００を傾けたまま自転用プーリ１４０を所定位置まで上昇させ（ステップＳ４０６）、その後ピストン４０４をゆっくりと後退させる（ステップＳ４０８）。ピストン４０４を後退させると、所定位置まで上昇した自転用プーリ１４０に摩擦プーリ１３６がスプリングアーム１３８の力で押しつけられる。こうして混合容器５００を傾けたら、撹拌条件、すなわち混合容器５００の自転速度および公転速度と撹拌時間を設定して、撹拌を開始する（ステップＳ４１０）。撹拌条件は、作業者が操作盤７１０のスイッチを用いて予め設定しておいたデータを、ＥＣＵ７００が公転用モータコントローラ７２０および自転用モータコントローラ７２２に出力することによって設定する。
【０１６８】
材料の撹拌が終了したら、次の材料供給に備えて混合容器５００を直立させるための処理を行う。すなわち、混合容器５００を位置Ｐ６に位置決めし（ステップＳ４１２）、容器チルト４００のピストン４０４を前進させて混合容器５００を支え（ステップＳ４１４）、そのまま自転用プーリ１４０を下降させて混合容器５００を直立させる（ステップＳ４１６）。また、容器チルト４００のピストン４０４は完全に後退させておく（ステップＳ４１８）。
【０１６９】
混合容器５００が直立したら、未供給の材料があるか否かを判断する（ステップＳ４２０）。全ての材料を供給済みであれば、先程の自転・公転によって混合容器５００内の材料は混合脱泡が完了し、あとは混合容器５００を回収すればよいと考えられる。蓋が装着された状態で混合容器５００を回収すれば、搬送の際に容器内の材料がこぼれるおそれがない。そこで、全ての材料を供給している場合には、蓋を脱着せずに撹拌・混合脱泡処理を終了する。
【０１７０】
未供給の材料があれば、その材料の供給に備えて蓋を脱着する（ステップＳ４２２）。蓋５０４の脱着は、図１４を用いて前述した手順に従って行う。概要のみ説明すると、蓋付きの混合容器５００を位置Ｐ７に位置決めし、蓋脱着治具６１０を混合容器５００の上から降ろしていくと、蓋脱着治具６１０のスリーブ６１２に押さえられて蓋押さえ５０６が開く。蓋脱着治具６１０を完全に降ろした後、ノブつかみ６１６を閉じて蓋５０４のノブ５０５をノブつかみ、そのまま蓋脱着治具６１６を上昇させれば、蓋５０４の脱着が完了する。こうして蓋の脱着が終了したら図１９の撹拌・混合脱泡処理を抜けて、図１８に示した混合脱泡プログラムの処理に復帰する。
【０１７１】
図１８の混合脱泡プログラム中の処理では、撹拌処理（ステップＳ３５４）が終了すると、次は有機溶媒を供給し（ステップＳ３５６）、続けて電解質膜を供給する（ステップＳ３５８）。すなわち、混合容器５００を位置Ｐ３に位置決めし材料供給機２２４から有機溶媒を供給し、続いて、混合容器５００を位置Ｐ４に位置決めして材料供給機２２６から電解質溶液を供給する。こうして、有機溶媒と電解質溶液とを供給したら、再び混合容器５００に蓋５０４を装着して容器内の材料を撹拌する（ステップＳ３６０）。具体的には、電解質溶液用の材料供給機コントローラ７３２から材料供給完了の信号を検出すると、ＥＣＵ７００はステップＳ３６０の撹拌処理を開始する。ステップＳ３６０において蓋を取り付けて容器内の材料を撹拌する処理は、ステップＳ３５４における処理と全く同様の処理である。もちろん、撹拌条件に関しては、ステップＳ３５４とステップＳ３６０とで異なる条件としても構わない。各処理に応じて撹拌条件を設定すれば、最適な条件で撹拌することができる。
【０１７２】
ステップＳ３６０の撹拌を終了すると、次は、分散用のビーズを供給する（ステップＳ３６２）。すなわち、蓋５０４が取り外されている混合容器５００を位置Ｐ５に位置決めし、材料供給機２２８から分散用のビーズを供給する。ビーズの供給が完了した旨の信号を受け取ると、ＥＣＵ７００は混合容器５００内の材料の混合脱泡処理を開始する（ステップＳ３６４）。ステップＳ３６４の混合脱泡処理も、ステップＳ３５４の撹拌処理と同様の手順で行われる。但し、ステップ３５４の撹拌処理は材料を概ね撹拌すれば足りたのに対し、ステップＳ３６４の混合脱泡処理は触媒用スラリを完成させる処理であることから充分に混合脱泡する必要がある。このことに対応して、ステップＳ３６４では、実験的に求めた最適と思われる条件で混合脱泡処理を行っている。こうして、混合脱泡処理（図１８のステップＳ３６４）を終了すると、混合脱泡プログラムによる処理を抜けて、図１７に示した処理に復帰する。
【０１７３】
図１７の処理に復帰すると、終了表示ランプ６４０を点灯する（ステップＳ３０４）。すなわち、ステップＳ３０４の処理で混合脱泡プログラムが完了したと判断されていれば、混合容器５００内には触媒用スラリが完成していると考えられる。そこで、作業者に混合容器５００の回収を促すべく、終了表示ランプ６４０を点灯するのである。終了表示ランプ６４０は、よく目立つ箇所に設けることが望ましく、本実施例では蓋脱着機６００のスタンド６３０の上部に設けられている。また、終了表示ランプ６４０の点灯は、ＥＣＵ７００が蓋脱着機コントローラ７３８に点灯信号を出力することで行っている。
【０１７４】
第３実施例の触媒用スラリ製造においては、ＥＣＵ７００は、終了表示ランプ６４０の点灯後も次のような処理を行う。終了表示ランプ６４０の点灯と同時に、タイマをセットして触媒用スラリ完成からの経過時間を計測する（ステップＳ３０８）。第３実施例では、ＣＰＵ７０２に内蔵のクロックとＲＡＭ７０６とを利用し、ソフトウェアによってタイマ機能を実現している。もちろん、専用の素子等を使用してハードウェアによりタイマ機能を実現しても構わない。
【０１７５】
所定時間経過したら、混合容器５００が回収されたか否かを判断する（ステップＳ３１０）。混合容器５００の回収は、混合容器５００を回収する際に作業者が押す操作盤７１０上の回収ボタンが押されているか否かを検出することで判断する。もちろん、混合脱泡機１００の例えば保持器１３２等に、混合容器５００が装着されているか否かを検出するセンサを設けておき、混合容器５００が回収されたか否かを、該センサの出力に基づいて判断しても構わない。
【０１７６】
混合容器５００がまだ回収されていないと判断された場合は、混合容器５００を所定時間だけ撹拌する（ステップＳ３１２）。混合容器５００の撹拌は、図１９の撹拌・混合脱泡処理に従って行う。但し、混合容器５００には蓋５０４が装着されているので、蓋の装着に関する処理（ステップＳ４００およびＳ４０２）はスキップする。また、混合容器５００は撹拌後、直ちに回収して搬送可能であることから、搬送に便利なように蓋の脱着に関する処理（ステップＳ４２２）もスキップする。こうして所定時間だけ撹拌した後、再びステップＳ３０８の処理に戻り、混合容器５００が回収されるまで、続く一連の処理を繰り返す。ステップＳ３１０において、混合容器５００が回収されていると判断されば、触媒用スラリの製造を終了する。混合容器５００は回収された後、下流工程に搬送される。
【０１７７】
上述したように、第３実施例においては、触媒用スラリが完成しても所定時間経過する度に混合容器５００を撹拌するので、以下の理由で触媒用スラリの製造品質を安定化させることができる。すなわち、終了表示ランプ６４０が点灯されても、直ちに混合容器５００が回収されるとは限らない。特に第３実施例では、混合容器５００を装着後、触媒用スラリ完成までの処理が全て自動で行われることから、スラリ完成時に付近に作業者がいない場合も多いと考えられる。完成した触媒用スラリを混合容器５００内で長時間放置すると、混合している材料が比重差によって次第に分離するといった理由で、スラリが変質するおそれがある。このような可能性を考慮して、第３実施例では触媒用スラリ完成後も、所定時間経過する度に混合容器５００を撹拌している。その結果、触媒用スラリの製造品質を安定化させることができる。
【０１７８】
以上説明したように、第３実施例の混合脱泡作業においては、蓋付きの混合容器５００を用い、各種材料を供給する場合は混合容器５００を直立した状態で供給し、撹拌あるいは混合脱泡する場合は混合容器５００に蓋５０４を装着してから撹拌または混合脱泡している。このため、一度の作業で多くの材料の混合脱泡を行うことが可能である。
【０１７９】
また、混合容器５００の装着後は、触媒用スラリ完成までの全ての処理を自動で行う。このため、材料の供給に要する時間まで含めて、毎回まったく同じ条件で混合脱泡作業を行うことができるので、触媒用スラリの製造品質を安定化させることが可能になる。
【０１８０】
更に、触媒用スラリの完成後も、所定時間経過する度に混合容器５００を撹拌している。このため、触媒用スラリが完成してから長時間放置されて変質することがなく、触媒用スラリの製造品質を、より一層安定化させることができる。
【０１８１】
Ｄ．第４実施例：
第４実施例の混合脱泡装置１０では、ホモジナイザと呼ばれる超音波式分散装置を用いて、混合容器１３０内の材料を分散させる。特に、第４実施例の混合脱泡装置１０では、混合容器１３０を直立させた状態で容器を自転させながら、ホモジナイザで容器内の材料を分散させることで、効率的に分散することが可能となっている。以下、このような第４実施例の混合脱泡装置について説明する。
【０１８２】
Ｄ−１．装置構成：
（１）第４実施例の自転機構：
先ず、混合容器１３０を直立させた状態で容器を自転させる機構（以下、直立自転機構１００ｆと呼ぶ）について説明する。図２０は、直立自転機構１００ｆを備える第４実施例の混合脱泡機１００の構造を示す説明図である。
【０１８３】
図示するように、直立自転機構１００ｆは、混合容器１３０の下部に設けられた直立プーリ１３７と、直立プーリ１３７を回転させる直立自転用プーリ１４１とから構成されている。直立プーリ１３７は、混合容器１３０の傾斜中に容器を自転させる摩擦プーリ１３６の直ぐ下に、摩擦プーリ１３６と一体に設けられている。直立自転用プーリ１４１は、混合容器１３０の傾斜中に摩擦プーリ１３６を駆動する自転用プーリ１４０の上方に、自転用プーリ１４０と一体に設けられている。また、混合容器１３０の直立時は、スプリングアーム１３８によって、容器下部の直立プーリ１３７は直立自転用プーリ１４１に押しつけられている。すなわち、混合容器１３０は、スプリングアーム１３８に内蔵されたスプリングの力に押されて、容器を支える支点１２３を中心に回転し、その結果、直立プーリ１３７が直立自転用プーリ１４１に押しつけられるようになっている。
【０１８４】
以上の構成を有する第４実施例の混合脱泡機１００においては、混合容器１３０が直立している状態で自転用モータ１４２を駆動させると、自転用プーリ１４０と一体に構成された直立自転用プーリ１４１が回転し、直立自転用プーリ１４１に駆動されて混合容器側の直立プーリ１３７が回転する。混合容器１３０は、摩擦プーリ１３６を介して直立プーリ１３７と接合されているので、直立プーリ１３７の回転により、混合容器１３０が自転する。
【０１８５】
（２）第４実施例のホモジナイザ（超音波式分散装置）：
図２１は、第４実施例の混合脱泡装置１０で用いられるホモジナイザ（超音波式分散装置）８００の構成を示す説明図である。図示するように、第４実施例ので用いるホモジナイザ８００は、大きくは、超音波振動部８０２と、超音波振動部８０２を上下方向に移動させるためのエアシリンダ８０６と、エアシリンダ８０６を支える支台８０８とから構成されている。超音波振動部８０２の先端には、超音波振動部８０２によって駆動される振動子８０４が設けられており、振動子８０４の外周には、振動子８０４を取り囲むように円筒形のスリーブ８１４が設けられ、スリーブ８１４の更に外周には円筒形の容器ガイド８１６が設けられている。また、振動子８０４の外周のスリーブ８１４には、外側に向けて複数の撹拌翼８１８が設けられている。撹拌翼８１８の機能については後述する。
【０１８６】
支台８０８には、エアシリンダ８０６とガイドスリーブ８１２が取り付けられている。ガイドスリーブ８１２にはガイドポール８１０が摺動自在に貫通しており、ガイドポール８１０の先端は、超音波振動部８０２が取り付けられたプレート８２０に結合されている。エアシリンダ８０６を駆動して、プレート８２０を上下方向に移動させると、プレート８２０に取り付けられた超音波振動部８０２の全体が上下動する構造となっている。
【０１８７】
Ｄ−２．第４実施例の分散処理の概要：
以下、第２実施例についての説明を準用しながら、第４実施例の混合脱泡装置１０が行う分散処理について説明する。第４実施例の混合脱泡装置１０は、第２実施例の混合脱泡装置１０に対して、前述した直立自転機構１００ｆを追加するとともに、混合容器内に分散用のビーズを投入する材料供給機２２８の替わりにホモジナイザ７００を設置したものと考えることができる。
【０１８８】
第２実施例における場合と同様に、第４実施例の分散処理を開始する前にも、混合容器内の材料を予めほぼ均一に混合しておく。この処理について、図６を流用して簡単に説明する。先ず、混合脱泡機１００に混合容器１３０をセットして、容器に純水とカーボン粉とを供給して軽く撹拌し（図６のステップＳ１００ないしＳ１０６）、次いで有機溶媒と電解質溶液とを加えて再び撹拌し、所定時間撹拌した後、混合容器１３０を直立させる（図６ステップＳ１０８ないしＳ１１２）。こうすることで、混合容器１３０内には、これら材料がほぼ均一に混合された混合物が生成される。
【０１８９】
次いで、直立させた混合容器１３０をホモジナイザ８００の下に位置決めする。第４実施例においてはホモジナイザ８００は、第２実施例において、分散用のビーズを供給するための材料供給機２２８が設置されている位置（図１０の位置Ｐ５）に設置されている。ホモジナイザ８００の下に混合容器１３０を位置決め後、前述したエアシリンダ８０６を駆動して、振動子８０４および撹拌翼８１８が混合容器１３０内の材料中に浸るまで、ホモジナイザ８００をゆっくりと降下させる。
【０１９０】
図２２は、ホモジナイザ８００を所定位置まで降下させた様子を示す説明図である。ホモジナイザ８００を降下させていくと、容器ガイド８１６の外周が混合容器１３０の内周面に導かれるようにして、振動子８０４と混合容器１３０とが正確に位置決めされる。また、ホモジナイザ８００を所定位置まで降下させると、混合容器１３０の開口部が容器ガイド８１６で覆われるので、分散処理中に、容器内の材料が飛散することを防ぐことができるという効果もある。
【０１９１】
こうして、ホモジナイザ８００を所定量だけ降下させたら、超音波振動部８０２で振動子８０４を超音波振動させるとともに、混合容器１３０を自転させる。混合容器１３０は、前述したように、所定回転数で自転用モータ１４２を駆動することによって所望の速度で自転させることができる。混合容器１３０の自転中は、公転用モータ１１６をロック状態にしているので、混合容器１３０の位置が移動することはない。
【０１９２】
ここで、ホモジナイザ８００の先端部に設けられた撹拌翼８１８の機能について説明する。図２２に示すように、撹拌翼８１８は、混合容器１３０の自転方向に対して、若干角度（迎え角）を持たせて取り付けられている。従って、撹拌翼８１８が材料中に浸った状態で混合容器１３０を自転させると、撹拌翼８１８がプロペラのように作用して、混合容器１３０内の材料が、図２２中に矢印で示すように対流し、振動子８０４に向かう材料の流れが生じる。こうして、振動子８０４の近傍を通過して分散された材料は、振動子８０４とスリーブ８１４との隙間に流れ込む。スリーブ８１４の側面には、図示するように、撹拌翼８１８と撹拌翼８１８との間に複数の流動孔８２２が設けられており、分散された材料は流動孔８２２を抜けて、再び撹拌翼８１８によって混合容器内を対流する。このように、スリーブ８１４に設けられた撹拌翼８１８で混合容器１３０内の材料に対流を生じさせながら、ホモジナイザ８００を用いて材料を分散させることにより、混合容器１３０内の材料を効率的に分散させることができる。
【０１９３】
以上のようにして分散処理が終了したら、ホモジナイザ８００を引き上げた後、混合容器１３０を初期位置Ｐ０、すなわち初めに混合容器１３０をセットした位置に戻して、容器を取り外して、容器内の触媒スラリを下流工程に供給する。
【０１９４】
こうして触媒スラリを完成したら、ホモジナイザ８００に付着した触媒スラリを次のようにして洗浄する。先ず、空の混合容器１３０を混合脱泡装置１００にセットし、容器を材料供給機２２４の位置（図１０の位置Ｐ３）に位置決めして、有機溶媒を所定量だけ供給する。ついで、有機溶媒が入った混合容器１３０をホモジナイザ８００の下に位置決めした後、ホモジナイザ８００を降下させて、容器を自転させながら振動子８０４を振動させる。その結果、混合容器１３０内の有機溶媒には前述したものと同様の流れが生じるので、振動子８０４やスリーブ８１４，撹拌翼８１８などに付着した触媒スラリを洗浄することができる。こうしてホモジナイザ８００の洗浄が終了したら、混合容器１３０を空のものと取り替えれば、再び触媒スラリの製造作業を開始することが可能となる。
【０１９５】
このように、本実施例の分散処理では、ホモジナイザ８００に付着したスラリを、簡便にかつ完全に洗浄することができる。その結果、前回に作成した触媒スラリの残余物が混入するおそれがなく、毎回、安定した品質の触媒スラリを製造することができる。
【０１９６】
以上に説明した第４実施例の分散処理では、超音波式の分散装置の利点を活かして、混合容器内の材料を効率よく分散することが可能である。すなわち、一般的に超音波式の分散装置には、振動子によって粉体を激しく振動させて短時間で分散させることができるという利点があるが、これに加えて、上述した第４実施例のように、撹拌翼８１８を用いて混合容器１３０内の材料に対流を生じさせながら分散処理を行うことで、短時間で均一に分散させることが可能となる。
【０１９７】
また、図２２に示したように、スリーブ８１４の外周面に外側に向けて撹拌翼８１８を設けているので、混合容器１３０内に生じる流れは次のようになる。すなわち、混合容器内周面を下降して、容器底面にぶつかると中心方向に向きを変え、底面の中心部で周囲からの流れが合流し、振動子８０４に向かって混合容器中心部を上昇する。こうして、振動子８０４の近傍で分散された後、振動子８０４の脇を通って、スリーブ８１４に設けられた流動孔８２２を通過し、再び撹拌翼８１８によって混合容器内周面を下降する。このように、混合容器１３０内に材料が滞る領域が生じないので、容器内の材料をきわめて均一に分散させることが可能となる。
【０１９８】
更に、かかる分散処理においては、非常に簡素な構成によって、混合容器内の材料を撹拌することができる。すなわち、撹拌翼８１８はホモジナイザ８００のスリーブ８１４に固定されており、撹拌翼８１８を回転させるための機構は不要である。第４実施例の分散処理では、撹拌翼８１８を回転させる代わりに混合容器１３０を自転させているが、そのための機構は、混合容器１３０が傾斜した状態で容器を自転させるための機構に、直立プーリ１３７と直立自転用プーリ１４１とを追加するだけでよい。
【０１９９】
また、直立自転用プーリ１４１の回転速度を制御すれば、混合容器１３０の自転速度を制御することができるので、その結果、容器内で材料が対流する速度を調整することも可能である。従って、混合容器１３０を適切な速度で自転させることで、容器内の材料をより効果的に分散させることが可能となる。
【０２００】
尚、上述の説明では、混合容器１３０内の材料は、撹拌翼８１８によって容器の内周面を下降するように流れるものとして説明したが、撹拌翼の取付角度を混合容器の自転方向に対して逆向きにすれば、混合容器内周面を上昇するような対流を生じさせることもできる。このような場合でも、上述と同様の効果を得ることができる。
【０２０１】
Ｄ−３．変形例：
第４実施例の分散処理には種々の変形例が存在する。以下、これら変形例について簡単に説明する。上述した第４実施例においては、回転しない側（ホモジナイザ８００側）に撹拌翼８１８を設け、撹拌翼８１８のない側（混合容器１３０側）を自転させたが、回転する側に撹拌翼を設けるものとしても良い。すなわち、図２３に示すように、混合容器の内周面に内向きに複数の撹拌翼８１８ａを設けても良い。このような混合容器に材料を入れ、略中央部にホモジナイザの振動子８０４を挿入して、混合容器１３０を自転させる。すると、静止している振動子８０４と自転する混合容器１３０との間にある材料には、材料の粘性に起因して対流が生じるので、上述した第４実施例とほぼ同様の効果を得ることができる。
【０２０２】
また、図２４に示すように、ホモジナイザ８００側からブラケット８１５を出して、振動子８０４の下方に撹拌翼８１８ｂを設けても良い。こうすれば、振動子８０４やスリーブ８１４の外径の制約を受けずに、撹拌翼８１８ｂの大きさを自由に設定することができる。その結果、混合容器１３０内の流れを最適化して、容器内の材料をより効率的に分散させることが可能となるので好適である。
【０２０３】
あるいは、撹拌翼を用いずに分散処理を行うことも可能である。すなわち、図２５に示すように、ホモジナイザの振動子８０４を混合容器１３０に対して偏心させて挿入しておき、振動子８０４を超音波振動させながら混合容器１３０を自転させる。こうすれば、混合容器１３０内の材料を万遍なく分散させることができる。比較的、底の深いの混合容器１３０を用いる場合には、ホモジナイザの振動子８０４を上下動させながら分散してもよい。振動子８０４の上下動は、ホモジナイザ８００のエアシリンダ８０６を制御すれば、容易に行うことができる。
【０２０４】
このような攪拌翼を用いない変形例では、触媒スラリの完成後にホモジナイザに付着して回収できないスラリ量が、攪拌翼が無い分だけ少なくなるので、触媒スラリの収量が増加することになり好適である。
【０２０５】
尚、攪拌翼を備えた構成においても、攪拌翼を用いない構成と同様に、ホモジナイザ８００の上下動を行いながら混合容器１３０の材料を分散させてもよいのはもちろんである。攪拌翼による材料の対流に加えて、ホモジナイザ８００を上下動させながら分散すれば、更に効率よく分散処理を行うことができる。また、混合容器の底が深くなれば、底の方の材料を対流させるために、混合容器の自転速度を上げなければならない場合があるが、ホモジナイザ８００を上下動させれば、ホモジナイザ８００を降下させることで、底の方の材料も確実に分散させることができて好適である。
【０２０６】
以上、説明してきた第４実施例においては、いずれも混合容器１３０が直立した状態で、上方からホモジナイザ８００の振動子８０４を容器内に挿入するものとして説明した。こうすれば、ホモジナイザ８００を重力の作用する方向に動かすことになるので、上下動させるための機構の各所に遊びを設けておくことができる。そのため、ホモジナイザ８００と混合容器１３０との間に若干の位置ズレが生じても、各所に設けた遊びで位置ズレを吸収することにより、容易に分散処理を行うことができる。もっとも、混合容器１３０が傾斜した状態で、斜め上方からホモジナイザ８００を挿入した場合でも、上述した実施例と同様に、効果的に分散処理を行うことができるのはもちろんである。
【０２０７】
Ｅ．第５実施例：
上述してきた各種の実施例においては混合容器は特に冷却していないが、混合容器を冷却すれば、混合容器内の材料同士、あるいは材料と容器内面との摩擦熱による材料の二次凝集を回避して、効果的に分散処理を行うことができる。以下、このような冷却機構を有する第５実施例について説明する。
【０２０８】
Ｅ−１．装置構成：
図２６は、混合容器の冷却機構１００ｇを備える第５実施例の混合脱泡機１００の構造を示す説明図である。詳細な構造は後述するが、第５実施例の混合脱泡機１００では、容器ホルダ１３４と保持器１３２との間に冷却ジャケットが設けられており、このジャケットに冷却ハウジング９０２から供給側ホース９０４で冷却水を供給することによって混合容器１３０を冷却する。冷却ジャケットから排出された冷却水は、排出側ホース９０６を経由して再び冷却ハウジング９０２に戻される。冷却ハウジング９０２は、センターシャフト１１０頂部に設けた冷却シャフト９００に摺動自在に取り付けられている。このため、混合容器１３０の公転時にも、冷却ハウジング９０２から冷却ジャケットの冷却水を供給して、容器内の材料を冷却することが可能となっている。以下、断面図を用いて第５実施例の冷却機構について説明する。
【０２０９】
図２７は、容器ホルダ１３４と保持器１３２との間に形成された冷却ジャケットの構造を説明するための、保持器１３２の縦断面図である。断面位置は、図２６のＡ−Ａ断面の位置である。図示するように、混合容器１３０は容器ホルダ１３４内に収納され、容器ホルダ１３４は保持器１３２にベアリング９１２を介して回転自在に収納されている。容器ホルダ１３４の底面には摩擦プーリ１３６がボルト９１６で取り付けられており、直立プーリ１３７は摩擦プーリ１３６と一体に構成されている。自転用プーリ１４０によって摩擦プーリ１３６が、あるいは直立自転用プーリ１４１によって直立プーリ１３７が駆動されると、保持器１３２内で容器ホルダ１３４が回転し、その結果、混合容器１３０が自転するようになっている。
【０２１０】
第５実施例の容器ホルダ１３４には、図示するように、大きな開口部９１４が設けられており、保持器１３２の内周面と混合容器１３０の外周面とが、容器ホルダ１３４の開口部９１４をはさんで互いに向かい合うような構造になっている。冷却ジャケット９１８は、保持器１３２の内周面と、容器ホルダ１３４と、混合容器１３０の外周面とに囲まれた空間に形成されている。尚、保持器１３２と容器ホルダ１３４との摺動部、および容器ホルダ１３４と混合容器１３０との間には、それぞれ図示しないシール部材が設けられ、冷却ジャケット９１８内の冷却水が外部に漏れ出さないようにシールされている。また、保持器１３２の側壁には供給側ホース９０４が接続される流体用継手９０８と、排出側ホース９０６が接続される流体用継手９１０とが設けられている。
【０２１１】
図２８は、冷却ジャケット９１８に冷却水を供給している冷却シャフト９００および冷却フランジ９０２の構造を示す断面図である。断面位置は、図２６のＢ−Ｂ断面の位置である。図示するように、センターシャフト１１０の頂部に略円柱形の冷却シャフト９００が取り付けられており、冷却シャフト９００の外周には、略円筒形の冷却フランジ９０２が取り付けられている。冷却シャフト９００と冷却フランジ９０２とはベアリング９２２を介して接合され、冷却フランジ９０２は冷却シャフト９００のまわりを回転自在となっている。図２８に示されているように、冷却フランジ９０２の内径は冷却シャフト９００の外径に対して大きく作られており、冷却シャフト９００の外周面と冷却フランジ９０２の内周面との間の空間はリング状のシール部材９２０で上下２つの部屋に分けられている。下側の部屋は、図２７に示した冷却ジャケット９１８に冷却水を供給するための供給室９２４であり、上側の部屋は冷却ジャケットから冷却水を排出するための排出室９２６である。
【０２１２】
供給室９２４の位置に対応する冷却フランジ９０２の側面には、流体継手９２８が設けられていて、流体継手９２８には供給側ホース９０４が接続されている（図２６参照）。また、冷却シャフト９００の内部には２本の冷却水通路が設けられていて、一方の冷却水通路が供給室９２４につながっている。同様に、排出室９２６の位置に対応する冷却フランジ９０２の側面には、流体継手９３０が設けられ、流体継手９３０には排出側ホース９０６が接続されている（図２６参照）。また、排出室９２６には、冷却シャフト９００内部に設けられた他方の冷却水通路がつながっている。更に、冷却シャフト９００の底面部には、それぞれの冷却水通路にホースニップル９３２，９３４が設けられ、それぞれのホースニップルは、図示しない冷却ホースを介して冷却水ポンプに接続されている。
【０２１３】
冷却フランジ９０２は、ブラケット９３２でアウタースリーブ１１２と接続されているので、アウタースリーブ９３２を回転させると、それにともなって冷却フランジ９０２も冷却シャフト９００を中心に回転する。その結果、冷却フランジ９０２に設けられた流体継手９２８，９３０は、混合容器１３０に対して常に同じ位置に保たれている。
【０２１４】
Ｅ−２．混合容器の冷却作用：
以上のような構成を有する第５実施例の混合脱泡機１００において、混合容器内の材料を冷却する方法について説明する。先ず、図２８に示すように、冷却シャフト９００底面のホースニップル９３２に冷却ホースをつなぎ、ポンプを用いて冷却水を供給する。すると、冷却水は冷却シャフト９００内部の冷却水通路を通って供給室９２４に供給され、流体継手９２８から供給側ホース９０４を経由して、保持器１３２に設けられた流体継手９０８から冷却ジャケット９１８内に供給される（図２７参照）。
【０２１５】
冷却ジャケット９１８内で混合容器１３０側面を冷却した冷却水は、保持器１３２に設けられた流体継手９１０から排出され、排出側ホース９０６を経由して流体継手９３０から冷却フランジ９０２内部の排出室９２６に流入する（図２８参照）。次いで、排出室９２６から、冷却シャフト９００内部の冷却水通路を通って、冷却シャフト９００底面のホースニップル９３４につながれた冷却ホースから排出される。
【０２１６】
上述した第５実施例の冷却構造においては、冷却フランジ９０２の流体継手９２８，９３０と混合容器１３０との位置関係は常に一定に保たれているので、混合容器１３０の公転中あるいは自転中のいずれにおいても、冷却ジャケット９１８に冷却水を循環させて、効率よく冷却することができる。
【０２１７】
また、図２７に示したように、容器ホルダ１３４の側面には大きな開口部９１４が設けられており、混合容器１３０の側面が冷却ジャケット９１８内の冷却水に直に接触する構造となっている。このため、混合容器１３０を自転させれば、容器外周面と冷却ジャケット内の冷却水との間に大きな相対速度差が生じるので、混合容器１３０の外周面を効率的に冷却することができ、延いては混合容器内の材料を効率よく冷却することができる。
【０２１８】
例えば、第５実施例の冷却機構と、ホモジナイザを用いた前述の第４実施例の分散機構とを組み合わせた場合、撹拌翼によって混合容器内部の材料には容器側面に沿った流動が生じ、一方、容器側面は本実施例の冷却機構によって効果的に冷却されている。すなわち、混合容器内部での材料の流動と、混合容器側面の効果的な冷却とが相まって、混合容器内の材料をたいへん効率よく冷却することができる。従って、混合容器内の材料の分散処理中に、摩擦熱で材料が二次凝集してしまうことがない。
【０２１９】
また、混合容器内に分散用のビーズを投入して分散処理をおこなう場合においても、第５実施例の冷却機構を適用すれば、混合容器の自転中あるいは公転中のいずれの場合でも、絶えず冷却水を供給して容器側面を効率よく冷却することが可能である。従って、分散処理中に生じる摩擦熱によって、分散させた材料が二次凝集してしまうことを回避することができる。
【０２２０】
Ｅ−３．変形例：
上述した第５実施例の冷却機構にも種々の変形例が存在する。以下、これら変形例について簡単に説明する。上述した第５実施例では、冷却水はポンプを用いて循環させるものとして説明したが、図２９に示すように、冷却ジャケット内部に対流翼９４０を設ければ、ポンプを用いない構成とすることができる。すなわち、混合容器１３０を自転させると、対流翼９４０が回転式のポンプのように作用するので、冷却水を循環させるためのポンプを別途設ける必要がなくなる。
【０２２１】
それほど大きな冷却能力が必要でない場合は、図３０に示すように、冷却ジャケットに冷却水を循環させるための流体継手を省略した構造とすることもできる。すなわち、図３０（ａ）に示すように、冷却ジャケット９１８内に所定量の冷却水を予め供給しておき、そこに、混合容器１３０をセットすると、図３０（ｂ）に示すように、混合容器１３０に押しのけられた冷却水が冷却ジャケット９１８を満たすようになる。この状態で、混合容器１３０を自転させれば、冷却ジャケット９１８内の冷却水によって混合容器側面を冷却しながら、混合脱泡作業を行うことができる。混合脱泡作業が終了したら、保持器３１２側面に向けた冷却水ドレン９４２から、冷却水を排出する。このようにすれば、複雑な機構を用いずに、混合容器側面を冷却しながら混合脱泡作業を行うことができる。それほど大きな冷却能力が必要でない場合は、かかる方法によっても、摩擦熱による材料の二次凝集を避けながら、効率的に分散作業を行うことができる。
【０２２２】
また、大きな冷却能力が必要でない場合は、容器ホルダ１３４の開口部９１４を設けない構造としても構わない。こうすれば、冷却ジャケット９１８は、保持器１３２と容器ホルダ１３４との間に形成されるので、保持器１３２と容器ホルダ１３４との間でのみ冷却水をシールすれば良く、シール構造を簡素化することができるので好ましい。
【０２２３】
Ｆ．第６実施例：
上述してきた各種の実施例においては、触媒スラリが完成したら触媒スラリを混合容器ごと、混合脱泡装置から取り外して下流工程に搬送するものとして説明したが、完成した触媒スラリを、混合容器から直接、下流工程に供給しても良い。こうすれば、触媒スラリに異物や不純物が混入するおそれが無くなり、安定した品質のスラリを下流工程に供給することができる。以下、このような第６実施例について説明する。
【０２２４】
図３１は、混合容器１３０から完成した触媒スラリを直接取り出す材料取出機構１００ｈの構造を示す説明図である。以下、図３１を参照しながら、材料取出機構１００ｈの構造を簡単に説明する。
【０２２５】
図３１に示すように、材料取出機構１００ｈは、大きくは、材料取出治具１０００と、材料取出治具１０００を上下方向に移動させるたのエアシリンダ１１００と、エアシリンダ１１００を支える支台１１０２とから構成されている。材料取出治具１０００は、密閉プレート１０２０にスラリ取出軸１０１０が突出され、軸の先端に撹拌翼１０１２が設けられた形状となっている。材料取出治具１０００の構造については別図を用いて詳述する。支台１１０２には、エアシリンダ１１００とガイドスリーブ１１０４が取り付けられている。ガイドスリーブ１１０４にはガイドポール１１０６が摺動自在に貫通しており、ガイドポール１１０６の先端はプレート１１０８に結合されている。プレート１１０８に設けられたシャフト１１１０の先端に材料取出治具１０００が取り付けられている。また、プレート１１０８にはモータ１１１２が設けられており、シャフト１１１０を回転駆動させることで、スラリ取出軸１０１０の先端に設けられた撹拌翼１０１２を回転させることが可能となっている。
【０２２６】
このような材料取出機構１００ｈは、前述した混合脱泡機１００の近傍に設置されている。完成した触媒スラリを取り出す際には、混合脱泡機１００の公転機構１００ｃを用いて混合容器１３０を材料取出機構１００ｈの下に位置決めした後、材料取出治具１０００を下降させ、後述するようにして混合容器１３０内からスラリを取り出すことができる。次工程へ触媒スラリを供給する便宜を考慮して、材料取出機構１００ｈは、混合脱泡機１００から見て、次工程が行われる方向に設けておくことが好ましい。
【０２２７】
図３２は、材料取出治具１０００を用いて、混合容器１３０から完成した触媒スラリを取り出す様子を示す説明図である。先ず、図３２を用いて、材料取出治具１０００の構造について説明する。材料取出治具１０００は、大きくは、密閉プレート１０２０と、密閉プレート１０２０を貫通するスラリ取出軸１０１０とから構成されている。混合容器１３０を位置決めした後、材料取出治具１０００全体を降下させると、密閉プレート１０２０のインロー部が混合容器１３０の内面にはまり込むようにして材料取出治具１０００が混合容器１３０に装着される。密閉プレート１０２０のインロー部にはＯ−リング１０２２が設けられており、密閉プレート１０２０を装着すると混合容器１３０内部は密封状態となる。
【０２２８】
スラリ取出軸１０１０は、ベアリング１０２４を介して密閉プレート１０２０に回転自在に取り付けられており、スラリ取出軸１０１０の上端はシャフト１１１０に結合されている。スラリ取出軸１０１０とシャフト１１１０とは、ローレットで結合されていて、モータ１１１２でシャフト１１１０を回転させるとスラリ取出軸１０１０も回転可能となっている。もちろん、スラリ取出軸１０１０とシャフト１１１０とを一体に形成しても構わない。また、スラリ取出軸１０１０と密閉プレート１０２０との間にはシール１０２６が設けられており、混合容器１３０内が気密構造に保たれている。尚、シャフト１１１０の途中には、カップリング１１１１が設けられている。カップリング１１１１は回転トルクを伝達して、シャフト１１１０とスラリ取出軸１０１０との回転軸の位置ズレを吸収することができる。このため、シャフト１１１０とスラリ取出軸１０１０との間で、回転軸が多少ずれていてもスラリ取出軸１０１０を安定して回転駆動することが可能となっている。
【０２２９】
スラリ取出軸１０１０は内部に通路１０１４が設けられていて、通路１０１４は密閉プレート１０２０内部に設けられた材料溜まり１０３０を介して配管継ぎ手１０３２に接続されている。また、密閉プレート１０２０の上面にはニップル１０２８が設けられていて、ニップル１０２８から混合容器１３０内に空気を供給することができる。
【０２３０】
以下に、材料取出治具１０００を用いて混合容器１３０から触媒スラリを取り出す方法について説明する。先ず、図３２に示すように材料取出治具１０００を混合容器１３０に装着し、密閉プレート１０２０上部のニップル１０２８から、混合容器１３０内に圧縮空気を導入する。前述したように、密閉プレート１０２０を装着すると混合容器１３０は気密構造となっているので、容器内の触媒スラリは、圧縮空気の圧力によって、スラリ取出軸１０１０先端の取出口１０１６から内部の通路１０１４を上昇して、密閉プレート１０２０内部に設けられた材料溜まり１０３０に流入する。材料溜まり１０３０の両端にはシール１０２６が設けられていて、流入した触媒スラリがスラリ取出軸１０１０と密閉プレート１０２０との摺動部から洩れ出さないようになっている。材料溜まり１０３０には、配管継ぎ手１０３２が接続されている。このように、密閉プレート１０２０で気密構造にした混合容器１３０内に圧縮空気を導入することで、容器内の触媒スラリを、配管継ぎ手１０３２から次工程に圧送する。
【０２３１】
かかる方法によれば、混合容器１３０から完成した触媒スラリを直接、次工程に供給することができる。このため、次工程に供給するために完成した触媒スラリを他の容器などに移し替える際に、スラリ内に異物や不純物が混入するおそれを回避することができるので、製造品質を安定化することが可能となる。
【０２３２】
また、混合容器１３０内に圧縮空気を導入して、圧縮空気で容器内の触媒スラリを押し出しているので、異物や不純物を混入させることなく触媒スラリを圧送することができ、その分だけ品質を安定化することが可能となる。
【０２３３】
上述したように圧縮空気を用いて触媒スラリを圧送することとすれば、混合容器１３０から次工程に至るスラリの流路が単純な構成になるという利点もある。特に、触媒スラリは、液体中に粉体が懸濁した状態となっているので、複雑な流路にスラリを流すと、流路の途中の流れが僅かによどむ部分などで粉体が堆積してしまう場合があるが、流路を単純な構成とすれば、このようなおそれを容易に回避することが可能となる。
【０２３４】
もちろん、圧縮空気で押し出すのではなく、配管継ぎ手１０３２側に吸引ポンプを設けておき、混合容器１３０から触媒スラリを吸い出すといった方法を用いても良い。このような方法を使用すれば、圧縮空気の供給施設が無い場合にも、混合容器１３０から完成した触媒スラリを直接次工程に供給することができる。
【０２３５】
また、図３１および図３２に示したように、本実施例の材料取出治具１０００にはスラリ取出軸１０１０の先端に撹拌翼１０１２が設けられており、モータ１１１２で撹拌翼１０１２を回転させることが可能となっている。触媒スラリを長時間放置しておくと、懸濁している粉体が凝集して粉体が大きくなったり、あるいは粉体が沈殿したりする場合があるが、本実施例の材料取出治具１０００を用いれば、混合容器１３０内の触媒スラリを適宜、撹拌することができるので、粉体が凝集したり沈殿したりすることを回避することができる。もちろん、触媒スラリを撹拌しながら次工程に圧送することも可能である。材料取出治具１０００には、スラリ取出軸１０１０と撹拌翼１０１２とが一体に構成されているので、触媒スラリを取り出す場合にも、スラリを撹拌する場合にも、治具を付け替える必要がない。その分、触媒スラリに異物や不純物が混入することを回避することが可能となる。
【０２３６】
更に、図３２に示すように、本実施例の材料取出治具１０００は、スラリ取出軸１０１０が撹拌翼１０１２の回転軸を兼ねていて、スラリ取出軸１０１０の先端に取出口１０１６が設けられている。取出口１０１６をこのような位置に設けておけば、撹拌翼１０１２を回転させたときに混合容器１３０内に生じる撹拌流を取出口１０１６が阻害することがないので、容器内の触媒スラリを均一に撹拌することができる。もっとも、取出口１０１６は撹拌流を阻害しない位置に設けておけば、必ずしもスラリ取出軸１０１０の先端以外の箇所、例えばスラリ取出軸１０１０の側面に設けても構わない。
【０２３７】
もちろん、モータ１１１２を適切な仕様に変更して、撹拌翼１０１２で混合容器１３０内の材料を撹拌することによって、粉体材料の分散処理を行っても良い。あるいは逆に、前述した分散装置と材料取出治具とを一体に構成し、分散装置を適切な条件で駆動することで、混合容器内の触媒スラリを撹拌しても良い。こうすれば、混合脱朝装置１０全体を簡素な構成とすることができる。
【０２３８】
以上に説明した材料取出治具１０００には撹拌翼１０１２が設けられているものとしたが、もちろん、撹拌翼１０１２が設けられていなくてもよい。撹拌翼１０１２が無ければ、混合容器１３０中の触媒スラリを撹拌することはできないが、完成した触媒スラリを混合容器１３０から直接次工程に供給することで、スラリに異物や不純物が混入することを回避して、触媒スラリの品質を安定させることができる。
【０２３９】
また、以上の説明では、混合容器１３０に圧縮空気を導入して触媒スラリを加圧するものとしたが、圧縮空気に限らず、圧縮した気体を用いても良いのはもちろんである。尚、窒素ガスなどの不活性な気体であれば、圧縮空気と同様に好適に使用することができる。
【０２４０】
上述の説明では、材料取出治具１０００を降下させて混合容器１３０に装着するものとして説明したが、もちろん、混合容器１３０を上昇させて材料取出治具１０００に装着しても構わない。
【０２４１】
更には、材料取出治具１０００の一部、例えばスラリ取出軸の一部を混合容器に組み込んでおいて、密閉プレートを装着したときに混合容器に組み込まれているスラリ取出軸と密閉プレートとが結合して、一体の材料取出治具を構成するようにしても構わない。
【０２４２】
以上、各種の実施例について説明してきたが、本発明は上記すべての実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することができる。
【０２４３】
例えば、上述した実施例では、いずれも空の混合容器を混合脱泡機１００に装着するものとしたが、一部の材料が入った混合容器を装着するものとしても構わない。
【０２４４】
また、上述のいずれの実施例においても、一種類の材料は一度に全量を供給するものとして説明した。しかし、同じ種類の材料を少しずつ撹拌しながら、複数回に分けて材料を供給しても構わない。こうすれば、例えば凝集しやすい粉体等も容易に撹拌することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例の混合脱泡装置の概要を示す説明図である。
【図２】第１実施例の混合脱泡機の構造を示す説明図である。
【図３】本実施例で使用した材料供給機の構造を示す説明図である。
【図４】本実施例において混合容器を位置決めするための制御概要を説明するための説明図である。
【図５】第１実施例の混合脱泡装置において、混合容器を位置決めする位置を示す説明図である。
【図６】第１実施例の混合脱泡装置を用いて行われる混合脱泡作業の一例として、触媒用スラリを製造する作業の流れを示すフローチャートである。
【図７】第１実施例の混合脱泡装置における変形例として、混合容器を位置決めする位置を示す説明図である。
【図８】第２実施例の混合脱泡装置において、混合容器が直立している様子を示す説明図である。
【図９】第２実施例の混合脱泡装置において、容器チルトの動作を示す説明時である。
【図１０】第２実施例の混合脱泡装置において、混合容器を位置決めする位置を示す説明図である。
【図１１】第２実施例の混合脱泡装置において、直立している混合容器を傾斜させて、撹拌あるいは混合脱泡を行う手順を示すフローチャートである。
【図１２】第３実施例の混合脱泡装置において使用される蓋付き混合容器の形状を示す説明図である。
【図１３】第３実施例の混合脱泡装置において混合容器の蓋を自動で脱着する蓋脱着機の形状を示す説明図である。
【図１４】第３実施例の混合脱泡装置において混合容器の蓋を自動で脱着する様子を示す説明図である。
【図１５】第３実施例の混合脱泡装置において、混合脱泡作業を制御する制御システムの概要を示す説明図である。
【図１６】第３実施例の混合脱泡装置において、混合容器を位置決めする位置を示す説明図である。
【図１７】第３実施例の混合脱泡装置を用いて行われる混合脱泡作業の一例として、触媒用スラリを製造する作業の流れを示すフローチャートである。
【図１８】第３実施例の混合脱泡装置を用いて触媒用スラリを製造する際に、記憶されている混合脱泡プログラムを起動することによって行われる手順を示したフローチャートである。
【図１９】第３実施例の混合脱泡装置において、直立している混合容器を傾斜させ、蓋を脱着した後、撹拌あるいは混合脱泡を行う手順を示すフローチャートである。
【図２０】第４実施例の混合脱泡機の構造を示す説明図である。
【図２１】第４実施例の混合脱泡装置で使用する超音波式分散装置の構造を示す説明図である。
【図２２】第４実施例の混合脱泡装置において混合容器を自転させながら容器内の材料を分散させている様子を示す説明図である。
【図２３】第４実施例の混合脱泡装置の第１の変形例を示す説明図である。
【図２４】第４実施例の混合脱泡装置の第２の変形例を示す説明図である。
【図２５】第４実施例の混合脱泡装置の第３の変形例を示す説明図である。
【図２６】第５実施例の混合脱泡機の構造を示す説明図である。
【図２７】第５実施例の混合脱泡装置の冷却ジャケットの構造を示す断面図である。
【図２８】第５実施例の混合脱泡装置の冷却ハウジングの構造を示す断面図である。
【図２９】第５実施例の混合脱泡措置の変形例を示す説明図である。
【図３０】第５実施例の混合脱泡装置の他の変形例を示す説明図である。
【図３１】第６実施例の材料取出機構を示す説明図である。
【図３２】材料取出治具の構造を示す説明図である。
【符号の説明】
１０…混合脱泡装置
２０…材料供給機
１００…混合脱泡機
１００ａ…支台
１００ｂ…保持機構
１００ｃ…公転機構
１００ｄ…自転機構
１００ｅ…直立機構
１０２…ベース
１０４…ロアプレート
１０６…支柱
１１０…センターシャフト
１１２…アウタースリーブ
１１４…公転用プーリ
１１６…公転用モータ
１１８…プーリ
１２０…駆動ベルト
１２２…アーム
１２３…支点
１２４…バランサ
１３０…混合容器
１３２…保持器
１３４…容器ホルダ
１３６…摩擦プーリ
１３７…直立プーリ
１３８…スプリングアーム
１４０…自転用プーリ
１４１…直立自転用プーリ
１４２…自転用モータ
１４４…プーリ
１４６…駆動ベルト
１４８…アッパープレート
１５０…油圧シリンダ
１５２…ピストン
１５４…ガイド連結バー
１５６…ガイド
１５８…ガイドブッシュ
２００…材料供給機
２０２…ホッパ
２０４…スリーブ
２０６…スクリュー
２０８…モータ
２１０…材料供給口
２２０，２２２，２２４，２２６，２２８…材料供給機
３００…制御盤
３０２…電源部
３０４…インバータ
３０６…電流制御部
３０８…速度制御部
３１０…位置制御部
３１２…エンコーダ
３１４，３１６…電流検出器
４００…容器チルト
４０２…エアシリンダ
４０４…ピストン
４０６…プレート
５００…混合容器
５０２…混合容器本体
５０３…フランジ
５０４…蓋
５０５…ノブ
５０６…蓋押さえ
５０６ａ…蓋押さえ本体
５０６ｂ…ローラ
５０６ｃ…シャフト
５０６ｄ…バネ
６００…蓋脱着機
６１０…蓋脱着治具
６１２…スリーブ
６１４…フランジ押さえ
６１５…スプリング
６１６…蓋脱着治具
６２０…アクチュエータユニット
６３０…スタンド
６４０…終了表示ランプ
７００…ＥＣＵ
７０２…ＣＰＵ
７０４…ＲＯＭ
７０６…ＲＡＭ
７０８…ＰＩＯ
７１０…操作盤
７２０…公転用モータコントローラ
７２２…自転用モータコントローラ
７２４…油圧シリンダコントローラ
７２６，７２８，７３０，７３２，７３４…材料供給機コントローラ
７３６…容器チルトコントローラ
７３８…蓋脱着機コントローラ
８００…ホモジナイザ
８０２…超音波振動部
８０４…振動子
８０６…エアシリンダ
８０８…支台
８１０…ガイドポール
８１２…ガイドスリーブ
８１４…スリーブ
８１６…容器ガイド
８１８…撹拌翼
８２０…プレート
８２２…流動孔
９００…冷却シャフト
９０２…冷却ハウジング
９０４…供給側ホース
９０６…排出側ホース
９０８…流体継手
９１０…流体継手
９１２…ベアリング
９１４…開口部
９１６…ボルト
９１８…冷却ジャケット
９２０…シール部材
９２２…ベアリング
９２４…供給室
９２６…排出室
９２８…流体継手
９３０…流体継手
９３２…ホースニップル
９３４…ホースニップル
９４０…対流翼
９４２…冷却水ドレン
１０００…材料取出治具
１０１０…スラリ取出軸
１０１２…撹拌翼
１０１４…通路
１０２０…密閉プレート
１０２２…Ｏ−リング
１０２４…ベアリング
１０２６…シール
１０２８…ニップル
１０３０…材料溜まり
１０３２…配管継ぎ手
１１００…エアシリンダ
１１０２…支台
１１０４…ガイドスリーブ
１１０６…ガイドポール
１１０８…プレート
１１１０…シャフト
１１１１…カップリング
１１１２…モータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique for mixing and defoaming materials in a container by performing rotation and revolution of the container.
[0002]
[Prior art]
In various manufacturing processes, it is sometimes necessary to uniformly mix and degas a plurality of types of fluids or powders. For example, when mixing a plurality of dyes or pigments to produce paint of a desired color, or when mixing fats and oils having different characteristics such as viscosity to produce oils and fats having desired characteristics, air bubbles are mixed in. It is necessary to mix several dyes and oils uniformly while avoiding them.
[0003]
Even when a catalyst is produced (adjusted), such mixed defoaming is usually required. For example, the catalyst on the electrolyte membrane for a fuel cell is prepared as follows. First, a carbon powder carrying an active metal (such as platinum) is dispersed in a suitable organic solvent, then an appropriate amount of electrolyte solution is added, and the carbon powder and the electrolyte solution are uniformly dispersed in the organic solvent. A catalyst solution (slurry) is produced. The slurry thus produced is screen-printed on the electrolyte membrane to form a catalyst layer on the electrolyte membrane.
[0004]
In order to obtain a catalyst having a predetermined performance, it is important to produce a slurry in which carbon powder and an electrolyte solution are uniformly dispersed in an organic solvent. Further, when screen printing is performed using a slurry in which bubbles are mixed, a hole is formed in the catalyst layer formed on the electrolyte membrane, so that a predetermined catalyst performance cannot be obtained. For these reasons, when manufacturing a slurry, it is necessary to uniformly and defoam the carbon powder and the organic solvent or electrolyte solution.
[0005]
Usually, when a plurality of liquids and powders are mixed and defoamed, a so-called rotation / revolution type mixed defoaming apparatus is used. Such a mixed defoaming apparatus performs mixed defoaming as follows. First, the material to be mixed and defoamed is put in a container, and simultaneously rotated while revolving the container. When the container is revolved, the material is pressed against the inner wall of the container by the action of centrifugal force. The bubbles are lighter than the material and are less susceptible to the action of centrifugal force, and therefore tend to be left behind in the movement of the material. For this reason, the bubbles mixed in the material are gradually separated.
[0006]
In such a mixing and defoaming apparatus, the rotation axis of the container is inclined with respect to the revolution surface. For this reason, it is possible to mix materials efficiently. That is, as the rotation axis is tilted, the inner wall of the container also tilts with respect to the revolution surface (the direction in which the centrifugal force works), so the material pressed against the inner wall of the container by the action of the centrifugal force is along the wall. To flow. This flow generates convection of the material in the container, and the effect of this convection and the effect of rotation of the container are combined to enable the material to be mixed very efficiently.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of supplying materials to the container, it is necessary to detach the container from the mixing and defoaming device once and supply it again after supplying the material, and the workability is not good. There's a problem. In particular, when a plurality of materials have to be sequentially supplied while performing mixed defoaming, the workability is greatly reduced if the container is attached and detached each time the material is supplied. Further, there may be a case where the quality of each production becomes unstable due to variations in the elapsed time from when the container is detached and the material is supplied, when the container is mounted again and mixing and defoaming is started.
[0008]
Needless to say, it is possible to improve workability and to stabilize the manufacturing quality if the container is attached / detached and mounted using an automatic machine, or the material is supplied using an automatic machine. However, since the rotation axis of the container in which the material is put is inclined, a complicated mechanism is required, which causes new problems such as an increase in the size of the apparatus or a decrease in reliability.
[0009]
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and improves the workability of the mixed defoaming work by supplying the material to the rotating / revolving mixed defoaming apparatus using a simple method. It is another object of the present invention to provide a technique capable of stabilizing manufacturing quality.
[0010]
[Means for solving the problems and their functions and effects]
In order to solve at least a part of the problems described above, the mixing and defoaming apparatus of the present invention employs the following configuration. That is,
A mixing and defoaming apparatus for supplying a material into a container and mixing and defoaming the material,
Container revolving means for revolving the container around a predetermined revolving axis;
A container rotation means for rotating the container around a rotation axis inclined with respect to the revolution axis;
A material supply means having a material supply port for supplying a material to the container on a track on which the container revolves;
When supplying the material to the container, positioning means for positioning the container at a position where the material supply port is located using the container revolving means;
A mixing and defoaming means for starting the revolution and rotation of the container after the supply of the material to mix and degas the material in the container;
It is a summary to provide.
[0011]
Moreover, the mixed defoaming method of the present invention corresponding to the above mixed defoaming apparatus is
A mixed defoaming method for supplying a material into a container and mixing and defoaming the material,
A predetermined revolution axis for revolving the container and a rotation axis inclined with respect to the revolution axis;
The material supply port for supplying the material to the container is disposed on the track on which the container revolves,
When supplying the material to the container, revolve the container, position the container at a position where the material supply port is located, and then supply the material.
The gist is to mix and degas the material in the container by revolving and revolving the container around the revolving shaft and the revolving shaft after the supply of the material is completed.
[0012]
In the mixed defoaming apparatus and the mixed defoaming method, when a material supply port is arranged on a track on which the container revolves and the material is to be supplied to the container, first, the container revolving means is used. Utilizing this, the container is positioned at a position where the material supply port is located. After positioning the container, the material is supplied from the material supply port. When the supply of the material is completed, the container starts rotating and revolving, and the supplied material is mixed and defoamed.
[0013]
In this way, since the material can be supplied while the container is mounted with the mixing and defoaming device, the material can be easily supplied. As a result, the efficiency of the mixing and defoaming operation can be improved, which is preferable.
[0014]
Further, since the material is supplied with the container mounted, the following effects are also produced. That is, if the container is attached and detached to supply the material, it takes time for the attachment or removal, and the time required for supplying the material may vary. For example, in the case of manufacturing a slurry for catalyst, manufacturing quality may vary if the time required for material supply varies. On the other hand, according to the present invention, since the material can be supplied while the container is mounted, variation in time required for supplying the material can be suppressed. As a result, for example, when manufacturing a slurry for a catalyst or the like, it is preferable because the manufacturing quality can be stabilized.
[0015]
Also, if the material to be mixed and defoamed is the same every time, it can be considered that the mixing and defoaming time is the same every time. The time from the start to the final completion can be made substantially the same. For this reason, for example, it is possible to accurately know the time required from the start of the production of the slurry for the catalyst to the completion of the slurry, and to accurately predict the time when the produced slurry can be conveyed to the downstream process. become. As a result, there is also an effect that the manufacturing process as a whole can be made more efficient. Furthermore, if the completion time of the slurry can be accurately known, the manufactured slurry can be prevented from being left for a long time, so that the manufacturing quality of the slurry for the catalyst can be stabilized also in this respect. Therefore, it is preferable.
[0016]
Of course, if the container is attached and detached and mounted using an automatic machine, it is possible to suppress variations in time required for material supply each time. However, according to the present invention, it is possible to suppress variations in time required for material supply without using a complicated automatic machine, which is preferable.
[0017]
In such a mixing and defoaming apparatus, a plurality of material supply means may be provided, and a plurality of material supply ports may be provided on the revolution track of the container. And when supplying a material, a container is positioned in the position with the material supply port which is going to supply, and material is supplied.
[0018]
If it carries out like this, a multiple types of material can be supplied and mixing deaeration can be carried out with the container mounted. That is, it is preferable because a plurality of types of materials can be efficiently mixed and defoamed.
[0019]
In the case where a plurality of material supply means are provided, the at least two material supply means are provided with respective material supply ports at positions where the material can be simultaneously supplied to the containers positioned at the same position. Also good.
[0020]
Thus, if the container positioning positions are shared with respect to a plurality of material supply ports, a plurality of types of materials can be supplied simultaneously, which is preferable because the material supply time can be shortened. . In addition, by sharing the positioning position of the container, the positioning position of the container is reduced accordingly, which is preferable because the positioning can be simplified.
[0021]
In such a mixing and defoaming device, the completion of the positioning of the container may be detected, and the material supply may be started. Before supplying the material, the container is always positioned under the material supply port. By detecting the completion of positioning and starting the material supply, the work can be facilitated and the work efficiency can be improved. This is preferable.
[0022]
Further, the completion of the material supply may be detected, and the revolution and rotation of the container may be started. Since the material is always supplied before the revolution and rotation of the container is started, if the supply of the material is detected and the revolution and rotation of the container are started, the work can be facilitated and This is preferable because it can improve the efficiency.
[0023]
In such a mixing and defoaming apparatus, a container upright means for directing the opening of the container upward may be provided, and the material may be supplied from above in a state where the container is upright.
[0024]
When the material is supplied from above with the container standing upright, the opening of the container is greatly opened with respect to the material supply port. As a result, material supply is facilitated, which is preferable.
[0025]
In such a mixing and defoaming device, the revolution means and the rotation means of the container may be mechanically connected so that when the container is revolved, the container is simultaneously rotated.
[0026]
In this way, it will rotate at the same time just by revolving the container. Or it will also revolve at the same time just by rotating the container. As described above, if only one of the revolution and the rotation is performed, it is preferable that either the revolution means or the rotation means can be simplified if the container can perform the revolution and the rotation at the same time. .
[0027]
In such a mixing and defoaming device, when positioning the container so that the mechanical connection between the revolution means and the rotation means of the container can be disconnected so that the container does not rotate when the container is revolved. Alternatively, the container may be positioned by revolving the container with the container rotation means disconnected.
[0028]
If it carries out like this, when revolving a container and positioning, it can position, without a container rotating. For this reason, since the friction at the time of positioning is reduced by the friction associated with the rotation of the container, the container can be positioned with a small driving force. As a result, positioning can be performed with a small driving force, which is preferable because the driving mechanism can be downsized and energy required for driving can be saved.
[0029]
In such a mixing and defoaming device, the revolving means and the rotating means of the container may be separated from each other, and the container may be positioned with the container upright, and the material may be supplied from above the container.
[0030]
Thus, if the container is positioned upright, it is preferable because the material in the container is less likely to spill when the container is revolved, compared to the case where the container is positioned with the container tilted. Furthermore, since the material can be supplied immediately after the positioning of the container is completed, the working efficiency can be improved, which is preferable.
[0031]
In the above-described mixing and defoaming apparatus, a means for performing a dispersion treatment for pulverizing the powder in the material supplied to the container into a finer powder to make the particle size uniform is provided on the revolution trajectory of the container. In addition, when the dispersion processing of the material in the container is performed, the dispersion processing may be performed by positioning the container at the position where the dispersion means is installed using the positioning means.
[0032]
As described above, it is preferable to position the container supplied with the material by using the positioning means, because the dispersion work can be efficiently performed.
[0033]
In such a mixing and defoaming apparatus, the dispersion treatment may be performed while stirring the material in the container using a stirring blade. It is preferable to perform the dispersion treatment while stirring the material in the container because the material can be more uniformly dispersed.
[0034]
In such a mixing and defoaming apparatus, the container to which the material has been supplied may be subjected to dispersion treatment while rotating at the position where the dispersion means is installed. If the container is rotated during the dispersion treatment of the material in the container, the dispersion means and the container are relatively displaced, which makes it possible to uniformly disperse the material in the container. In particular, if the dispersion means is provided at a position that is eccentric with respect to the center at which the container rotates, the dispersion means and the container are largely displaced relative to each other, so that it is possible to uniformly disperse the material in the container. preferable.
[0035]
In this mixing and defoaming apparatus, a dispersion means for dispersing the material by ultrasonic vibration in the material of the container is provided, and at least one of the dispersion means or the inner surface of the container is subjected to the treatment during the dispersion treatment. You may provide the stirring blade which stirs the material in this container by rotating a container.
[0036]
In this case, the dispersion process can be performed while stirring the material in the container by rotating the container, so that the dispersion process can be effectively performed, which is preferable.
[0037]
Such a mixing and defoaming apparatus may be provided with a dispersion cooling means for cooling the material at least during the dispersion treatment.
[0038]
If the dispersion process is performed while cooling the material by using such cooling means during dispersion, the material is heated by frictional heat during the dispersion process of the material in the container, and there is a problem that the dispersed material is secondarily aggregated. It can be avoided. As a result, the material in the container can be appropriately dispersed, which is preferable.
[0039]
The above-described mixing and defoaming apparatus may include a container cooling unit that revolves with the container and cools the material in the container.
[0040]
When mixing the material in the container, the material may be heated by frictional heat, but if the material in the container is mixed while cooling using such container cooling means, the material is not heated. It is preferable because it can be mixed appropriately.
[0041]
In the mixing and defoaming apparatus described above, a material take-out means that can take out the material in the container directly from the container may be installed on the revolution track of the container.
[0042]
In such a mixing and defoaming apparatus, after mixing and defoaming the material in the container, the material is directly taken out from the container by positioning the container at a position where the material take-out means is installed, It can be supplied to the next step. As a method for taking out the material in the container, for example, a take-out port may be provided in the lower part of the container in advance and the take-out port may be opened to take out the material, or the material in the container may be pumped out using a suction pump or the like. Thus, if the material is directly supplied from the inside of the container, it is not necessary to transfer the mixed and defoamed material to another container. In addition, since the labor of transferring the material to another container can be saved, the work efficiency can be improved accordingly. Furthermore, considering the supply of the material to the next process, the entire operation can be made rational by installing the material take-out means at an appropriate position. For example, it is possible to facilitate the supply of the material by installing it at a position where the distance between the material take-out means and the device used in the next step is shortened.
[0043]
In such a mixing and defoaming apparatus, pressure may be applied to the material in the container, and the material may be directly taken out from the container by pumping the material from the container to the outside. For example, an inert gas such as nitrogen gas is pumped into the container, or compressed air is supplied to apply pressure to the material in the container, and the material in the container is pumped to the outside at this pressure.
[0044]
This is preferable because the material in the container can be taken out directly and reliably using a simple mechanism. In addition, it is preferable to use a simple mechanism because there is no possibility that impurities or foreign matters are mixed. For example, as in the case where a mechanism such as a suction pump is used, there is no possibility that foreign matter remaining in the pump is mixed, which is preferable.
[0045]
Further, when the material in the container contains powder, there is an advantage that the powder is not clogged if the material in the container can be taken out using a simple mechanism.
[0046]
In such a mixing and defoaming apparatus, it is good also as providing the material stirring means which can stir the material in this container, positioning the said container in the position of the said material extraction means.
[0047]
If it carries out like this, a material in a container can be stirred at any time just before taking out a material, stirring a material in a container, or just before taking out a material. As a result, it is preferable because the material can be kept in a uniform state by preventing the material from precipitating or aggregating in the container.
[0048]
Such material agitation means may be integrated with the material take-out means. If the material take-out means and the material agitation means are integrally formed, it is possible to minimize the material take-out means from hindering the stirring flow formed in the container by the material agitation means. As a result, even when powder is contained in the material in the container, it is preferable that the stirring flow is hindered and the powder does not aggregate or accumulate in a portion where the flow is stagnant.
[0049]
In such a mixing and defoaming apparatus, the material in the container may be dispersed using the material stirring apparatus. Of course, the dispersion means of the mixing and defoaming apparatus described above may also serve as the material stirring means.
[0050]
By appropriately changing the conditions for stirring the material in the container, the material can be dispersed, or by appropriately changing the conditions for the dispersion process, the material can be stirred. This is preferable because the mixing and defoaming apparatus can be simply configured as a whole.
[0051]
In any of the above-described mixing and defoaming apparatuses, the revolution speed and the rotation speed of the container may be controlled respectively.
[0052]
If the revolution speed and rotation speed of the container can be controlled respectively, it is preferable because mixed defoaming can be performed at a suitable revolution speed and rotation speed according to the material to be used for mixed defoaming.
[0053]
You may perform mixing and defoaming of the solution containing the catalyst for fuel cells using any of the above-mentioned mixing defoaming apparatuses.
[0054]
In order to produce a catalyst for a fuel cell, it is necessary to mix and degas a solution containing the catalyst. Therefore, the use of such a mixed degassing apparatus can improve the efficiency of catalyst production and is suitable. It is. Further, if the catalyst is produced using such a mixed degassing apparatus, it is possible to produce the catalyst under exactly the same conditions every time, and as a result, it is preferable because the production quality of the catalyst can be stabilized.
[0055]
Further, in a mixing and defoaming apparatus that supplies a material by standing a container upright, the following may be performed. That is, a means for attaching or removing the lid of the container is provided in a state where the container is upright, and when the material is supplied to the container, the material is supplied from above to the upright container with the lid removed. To do. When the supplied material is mixed and defoamed, the revolution and rotation of the container are started after the container lid is attached.
[0056]
By doing so, the container can be covered and the material can be mixed and defoamed, so there is no possibility that the material in the container will spill. Therefore, it is preferable because many materials can be mixed and defoamed at one time. Further, when the container is erected and the lid is attached or detached from above the container, the lid is moved along the direction in which gravity acts. In this way, if the lid is moved in the direction in which the gravity acts, it is difficult for the lid to be caught by something in the middle of attachment or detachment.
[0057]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In order to further clarify the configuration and operation of the present invention described above, the implementation of the present invention will be described in the following order.
A. First embodiment:
A-1. Device configuration:
(1) Mixing deaerator 10:
(2) Mixing and defoaming machine 100:
(3) Material feeder 200:
(4) Positioning mechanism:
A-2. Overview of mixed defoaming work:
B. Second embodiment:
B-1. Device configuration:
(1) Mixed deaerator 100 of the second embodiment:
(2) Container tilt:
B-2. Overview of the mixed defoaming operation of the second embodiment:
(1) Positioning of mixing container:
(2) Catalyst slurry manufacturing work:
C. Third embodiment:
C-1. Device configuration:
(1) Automatic desorption mechanism for the lid of the mixing container:
(2) Automatic control mechanism for mixed defoaming work:
C-2. Overview of the mixed defoaming operation of the third embodiment:
(1) Positioning of mixing container:
(2) Catalyst slurry manufacturing work:
D. Fourth embodiment:
D-1. Device configuration:
(1) The rotation mechanism of the fourth embodiment:
(2) Homogenizer (ultrasonic dispersion device) of the fourth embodiment:
D-2. Distributed processing of the fourth embodiment:
D-3. Variations:
E. Example 5:
E-1. Device configuration:
E-2. Cooling action of the mixing vessel:
E-3. Variations:
F. Example 6:
[0058]
A. First embodiment:
A-1. Device configuration:
(1) Mixing deaerator 10:
FIG. 1 is an explanatory view showing an overall configuration of a mixing and defoaming apparatus 10 as a first embodiment. As shown in the figure, the mixing and defoaming apparatus 10 of the first embodiment includes a rotation / revolution type mixing and defoaming machine 100, a material supply machine 200 that supplies materials to the mixing and defoaming machine 100, and a control panel 300. It is configured. When an operator who performs the mixing and defoaming operation of the material operates the control panel 300 to control the operations of the mixing and defoaming machine 100 and the material supply machine 200, the mixing defoaming machine 100 and the material supply machine 20 as a whole are one. It functions as a mixing deaerator as a system. In the present specification, the mixed defoaming device 10 refers to a mixed defoaming system composed of the mixed defoaming machine 100, the material supply machine 200, the control panel 300 and the like. Used separately from the foam machine 100.
[0059]
(2) Mixing and defoaming machine 100:
Rotating / revolving mixed defoaming machine 100 is a mixing container by putting a material to be mixed and defoamed in a mixing container and simultaneously rotating the container around the revolving axis (revolving motion). The inside material is mixed and defoamed. Details of the mixing deaerator 100 will be described later. The material feeder 200 is installed along a trajectory in which the mixing container revolves. 1 shows that only three material feeders 200 are installed around the mixed defoamer 100, FIG. 1 shows that the material feeder 200 is installed around the mixed defoamer 100. However, the number of material supply machines 200 is not limited to three. In the first embodiment, the positional relationship where the material supply device 200 is installed with respect to the mixing and defoaming device 100 will be described later.
[0060]
As shown in FIG. 1, a rotating / revolving mixing and defoaming machine 100 according to the present embodiment includes a mixing defoamer support 100a, a mechanism 100b for holding the mixing container, and a mechanism 100c for rotating the mixing container. A mechanism 100d for rotating the mixing container and a mechanism 100e for erecting the mixing container are mainly composed of five parts. Among these, the mechanism 100e for erecting the mixing container is a mechanism used in the second and subsequent embodiments, and therefore the description thereof is omitted here, and the mixing and defoaming device 100 of the first embodiment configured by other mechanisms is omitted. Is described below.
[0061]
FIG. 2 is a front view of the rotating / revolving mixed deaerator 100. Hereinafter, the structure of the mixing and defoaming apparatus 100 of the present embodiment will be described with reference to FIG.
[0062]
The abutment 100 a includes a base 102 having a substantially rectangular shape, a lower plate 104 provided above the base, and four columns 106 that support the lower plate 104 at four corners of the base 102. Other mechanisms such as the revolving mechanism 100c of the mixing container and the rotating mechanism 100d are attached to the abutment 100a.
[0063]
The mixing container revolution mechanism 100c has the following configuration. A center shaft 110 is erected at the center of the upper surface of the lower plate 104. The center axis of the center shaft 110 becomes a rotation axis (revolution axis) of the revolving motion of the mixing container. A cylindrical outer sleeve 112 is provided on the outer periphery of the center shaft 110 so as to completely surround the center shaft 110, and a revolution pulley 114 is attached to the lower end of the outer sleeve 112. In addition to the center shaft 110, a revolution motor 116 is attached to the lower plate 104. A pulley 118 attached to the revolution motor 116 and a revolution pulley 114 of the outer sleeve 112 are connected via a drive belt 120. When the revolution motor 116 rotates, this rotation is transmitted to the revolution pulley 114 via the motor pulley 118 and the drive belt 120, and the outer sleeve 112 rotates about the center shaft 110. An arm 122 is provided near the upper end of the outer sleeve 112, and a holder 132 for storing the mixing container 130 is attached to the tip of the arm 122. Accordingly, since the outer sleeve 112 rotates when the revolution motor 116 rotates, the mixing container 130 performs a revolving motion with the center shaft 110 as the revolution axis. The outer sleeve 112 is provided with a balancer 124 on the side opposite to the mixing container 130 in order to balance the weight with the mixing container 130. In the present embodiment, it is described that only one mixing container 130 is provided, but a plurality of mixing containers may be provided. When a plurality of mixing containers are provided, the mixing containers are arranged so as to be balanced around the center shaft 110. In this way, installation of the balancer 124 becomes unnecessary.
[0064]
The mixing container holding mechanism 100b includes a container holder 134 that holds the mixing container 130, a holder 132 that rotatably holds the container holder 134 with a bearing, a friction pulley 136, and the like. The container holder 134 and the friction pulley 136 are integrally formed. The cage 132 is swingably attached to the arm 122 of the outer sleeve 112. The retainer 132 and the arm 122 are also joined by a spring arm 138. The spring arm 138 is operated by a built-in spring so that the retainer 132 is moved to one side so that the opening of the mixing container 130 faces upward. Pressed. As a result, the friction pulley 136 is constantly pressed against the rotation pulley 140 driving the friction pulley 136.
[0065]
The rotation mechanism 100d of the mixing container includes a rotation pulley 140, a rotation motor 142, a pulley 144 of the rotation motor 142, a drive belt 146 that connects the pulley 144 and the rotation pulley 140, and the like. The rotation pulley 140 and the rotation motor 142 are attached to the upper plate 148. The upper plate 148 and the rotation pulley 140 have a large hole through which the outer sleeve 112 passes, and the rotation pulley 140 can rotate around the outer sleeve 112. When the rotation motor 142 rotates, the rotation is transmitted to the rotation pulley 140 via the pulley 144 and the drive belt 146, and the rotation pulley 140 rotates around the outer sleeve 112. Since the friction pulley 136 is pressed against the end of the rotation pulley 140 by the force of the spring arm 138, the mixing container 130 rotates through the friction pulley 136 when the rotation pulley 140 rotates.
[0066]
The mixing and defoaming machine 100 having the above configuration operates as follows. First, when the revolving motor 116 is rotated, the outer sleeve 112 is rotated via the pulley 118 and the driving belt 120, and the mixing container 130 revolves around the outer shaft 112 and the center shaft 110 as a revolving axis. The revolution speed of the mixing container 130 is determined by the rotational speed of the revolution motor 116 and the pulley ratio between the pulley 118 and the revolution pulley 114.
[0067]
Since the friction pulley 136 is constantly pressed against the rotation pulley 140 by the spring arm 138, when the mixing container 130 revolves around the center shaft 110, the friction pulley 136 rotates to roll on the rotation pulley 140, As the friction pulley rotates, the mixing container 130 rotates. The rotation speed of the mixing container 130 is determined by the speed difference between the revolution speed of the mixing container 130 and the rotation speed of the rotation pulley 140 and the pulley ratio between the rotation pulley 140 and the friction pulley 136. For example, if the revolution speed of the mixing container 130 and the rotation speed of the pulley for rotation 140 are equal, the mixing container 130 does not rotate. However, if the rotation speed of the pulley for rotation 140 and the revolution speed are not equal, the mixing container 130 rotates at a rotation speed determined by the rotation speed difference and the pulley ratio.
[0068]
Further, the fulcrum 123 where the arm 122 holds the retainer 132 so as to be swingable is a portion that swings integrally with the retainer 132 (that is, the mixing container 130, the container holder 134, the retainer 132, and the friction pulley 136). Is set below the center of gravity position. For this reason, when the mixing container 130 revolves, the mixing container 130 tries to rotate in the direction in which the opening portion faces upward by the action of centrifugal force, and as a result, the friction pulley 136 is pressed against the rotating pulley 140. As the revolution speed of the mixing container 130 increases, the action of the centrifugal force also increases, so that the friction pulley 136 is more strongly pressed against the rotation pulley 140. Accordingly, even if the revolution speed of the mixing container 130 increases, the mixing container 130 does not idle, and the difference in rotational speed between the revolution speed and the pulley for rotation and the friction pulley 136 and the pulley for rotation 140 are not affected. It rotates at a rotational speed determined by the pulley ratio.
[0069]
As described above, the mixing and defoaming machine 100 according to the present embodiment can freely control the revolution speed of the mixing container 130 by controlling the rotation speed of the revolution motor 116, and can control the rotation speed of the rotation motor. By doing so, the rotation speed of the mixing container 130 can be freely controlled.
[0070]
(3) Material feeder 200:
As the material supply machine 200 used in the mixing and defoaming apparatus 10 of the first embodiment, a material supply apparatus for powder material or a normal supply apparatus for liquid material can be used.
[0071]
FIG. 3A is an explanatory diagram showing an outline of the powder material supply machine 200 used in this embodiment. The powder material supply machine 200 includes a hopper 202 into which powder material is placed, a cylindrical sleeve 204, a screw 206 that rotates in the sleeve, and a motor 208 that rotates the screw 206. When the powder material is put into the hopper 202 and the screw 206 is rotated, the powder in the hopper 202 gradually falls on the sleeve 204 due to vibration accompanying the rotation of the screw 206 and the dropped powder rotates. It is carried through the sleeve 204 so as to be pushed out by the screw 206, and is supplied to the mixing and defoaming machine 100 from a material supply port 210 provided at the tip of the sleeve 204.
[0072]
The supply amount of the powder material can be managed by the number of rotations (or operation time) of the screw 206. That is, if the rotational speed of the screw 206 is set in advance so that the powder material is smoothly conveyed in the sleeve 204, the supply amount of the powder supplied to the mixing and defoaming machine 100 is set to the screw 206. The number of rotations can be managed.
[0073]
In order to more accurately manage the supply amount of the powder material, management by weight is also performed. 3A is placed on an electronic balance, and a rough amount of powder material is supplied by operating the screw 206 a predetermined number of times or a predetermined time. Thereafter, while watching the weight measured by the electronic balance, the screw 206 is slowly rotated to supply the powder little by little, and when the weight reduction amount reaches a predetermined amount, the supply of the material is stopped. In this way, the supply accuracy of the powder material can be further improved. In this embodiment, management by weight is also performed.
[0074]
As for the liquid material, in this embodiment, a metering piston pump as shown in FIG. 3B is used. As shown in the figure, the liquid material supply machine 200 used in the present embodiment includes a cylinder 213, a piston 214 that slides in the cylinder 213, an actuator 215 that drives the piston 214, a material reservoir 212, and the like. Has been. Two material supply pipes 216 and 217 extend in the material reservoir 212, and the material supply pipe 216 is connected to the pressure feed chamber side of the piston 214 via the check valve 218, and the material supply pipe 217 is connected to the back chamber of the piston 214. Connected to the side. A nozzle 219 is provided at the tip of the cylinder 213. When the actuator 215 is driven to retract the piston 214, the liquid material is sucked into the pressure feeding chamber from the material supply pipe 216. Next, when the piston 214 is advanced, the liquid material in the pressure feeding chamber is discharged from the nozzle 219 at the tip of the cylinder. The check valve 218 prevents the liquid material from flowing backward from the liquid material pipe 216.
[0075]
Generally, in the metering piston pump, the volume of the liquid discharged from the nozzle is exactly proportional to the number of strokes of the piston unless bubbles are mixed into the pressure feeding chamber. Since the metering piston pump of the present embodiment has the following configuration, air bubbles are not mixed in the pressure feeding chamber, and therefore it is possible to accurately supply the liquid material according to the number of strokes of the piston 214. It is.
[0076]
As shown in FIG. 3B, in the metering piston pump of this embodiment, the liquid material is also supplied to the back chamber side through the material supply pipe 217. For this reason, bubbles do not enter the pumping chamber side of the piston 214. This is because both sides of the piston 214 always operate in a state filled with the liquid material, so that the sliding portion of the piston 214 is in contact with the air, and air bubbles cannot enter from here. Since the liquid material supply machine 200 used in the present embodiment has a structure in which bubbles do not enter the pressure feeding chamber in this way, the liquid material is supplied in an accurate amount according to the number of piston strokes. It is possible to supply.
[0077]
(4) Positioning mechanism:
As shown in FIG. 1, in the mixing and defoaming apparatus 10 of the first embodiment, various material supply machines 200 are arranged around a rotation and revolution type mixing and defoaming machine 100, and each material supply The material supply port of the machine 200 is arranged on a track on which the mixing container 130 revolves. Therefore, various materials can be supplied to the mixing container 130 very easily by controlling the revolution movement of the mixing and defoaming machine 100 so that the opening of the mixing container 130 stops under the material supply port. ing. Below, the mixing defoaming machine 100 of a present Example demonstrates easily the method of positioning the position where the mixing container 130 stops by controlling revolving motion.
[0078]
A so-called AC servo motor is used for the revolution motor 116 of the mixing defoaming machine 100, and the stop position of the mixing container 130 is positioned by controlling the rotational position of the servo motor.
[0079]
FIG. 4 is an explanatory diagram conceptually showing the contents of control performed by the revolution motor 116 of this embodiment, and these controls are performed by the control panel 300 of the mixing and defoaming apparatus 10. The revolution motor 116 is equipped with current detectors 314 and 316 that detect a current value flowing through each phase coil. An encoder 312 is attached to the outer sleeve 112 of the mixing and defoaming machine 100, and the rotation angle of the outer sleeve 112 can be detected from the output of the encoder 312.
[0080]
The motor control unit in the control panel 300 includes a power supply unit 302, an inverter 304, a current control unit 306, a speed control unit 308, a position control unit 310, and the like. As is well known, an AC motor is a synchronous motor that operates by passing an AC current through each phase coil. The rotational speed of the AC synchronous motor is determined by the frequency of the AC current, and the generated torque is determined by the value of the current flowing through each phase coil. In the servo motor of this embodiment, a commercial AC power source is temporarily converted into a DC power source by the power supply unit 302, and the converted DC power source is converted into an AC power source having a predetermined frequency by the inverter 304, and then each phase of the revolution motor 116 is converted. Applied to the coil. By doing so, it becomes possible to apply an AC power supply having a necessary frequency to the coil regardless of the frequency of the commercial power supply. The inverter 304 is composed of a semiconductor element such as a power transistor, and the DC power source is converted into an AC power source having a predetermined frequency by finely switching these semiconductor elements.
[0081]
The current control unit 306 detects the current value flowing through each phase coil using the current detectors 314 and 316, and performs PWM control so that a predetermined current value flows through each phase coil. In this way, the torque generated by the revolving motor can be controlled by controlling the value of the current flowing through each phase coil.
[0082]
The speed control unit 308 detects the rotational speed of the revolution motor 116, and determines the frequency and current value of the alternating current to be passed through each phase coil so that the deviation between the detected rotational speed and the speed command value becomes small. Set in the control unit 306. Since the rotation speed of the revolution motor 116 and the revolution speed of the mixing container 130 have a predetermined correspondence determined by the pulley ratio between the pulley 118 and the revolution pulley 114, the rotation speed of the revolution motor 116 is controlled. Thus, the revolution speed of the mixing container 130 can be controlled. In this embodiment, the rotation speed of the revolution motor 116 is calculated from the current detectors 314 and 316, but it may be obtained from the output of a tachometer or encoder. Further, the speed command value is set by manually adjusting the adjustment knob of the control panel 300 by the operator.
[0083]
The position control unit 310 receives the position command value and controls the speed control unit 308 to control the position where the mixing container 130 stops on the revolution trajectory. The position command value is set in the position control unit 310 when the operator of the mixing and defoaming apparatus 10 presses a positioning button on the control panel 300. A plurality of positioning buttons are provided on the control panel 300, and each button corresponds to one stop position of the outer sleeve 112.
[0084]
When the position control unit 310 receives the position command value, the position control unit 310 controls the speed control unit 308 to decelerate the rotation speed of the revolution motor 116 at a constant rate. As described above, the speed control unit 308 simultaneously receives the speed command value from the control panel 300, but the control by the position control unit 310 is performed with priority over the control by the speed command value.
[0085]
When the rotational speed of the revolution motor 116 becomes a predetermined value or less, the position control unit 310 starts control based on the rotational angle of the outer sleeve 112. The predetermined value of the rotation speed that is a criterion for starting control based on the rotation angle is set to a sufficiently small value. The position control unit 310 detects the rotation angle of the outer sleeve 112 from the output of the encoder 312, calculates the deviation between the detected rotation angle and the position command value, and the angular velocity of the outer sleeve 112 becomes a value proportional to the deviation. To control. That is, the outer sleeve 112 is controlled to rotate more slowly as the rotation angle approaches the stop position. By performing such control, the outer sleeve 112 can be smoothly stopped at the designated position.
[0086]
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a state in which the mixing container 130 is positioned on the revolution track by performing the above-described control. FIG. 5 shows a state where the mixing and defoaming device 10 is viewed from directly above the center shaft 110. As shown in the drawing, the mixing and defoaming apparatus 10 of the first embodiment can position the mixing container 130 at five positions P0 to P5. FIG. 5 shows a state in which the mixing container 130 is positioned at the position P0. Further, in FIG. 5, the position of the mixing container 130 positioned at the positions P1 to P5 is indicated by a broken line.
[0087]
The position P <b> 0 is a position for positioning the mixing container 130 in order to attach or detach the mixing container 130 to or from the mixing defoaming apparatus 10. The positions P1 to P5 are positions for supplying the material to be mixed and defoamed to the mixing container 130. In the vicinity of the positions P1 to P5, material feeders 220, 222, 224, 226, and 228 are installed, respectively. The material supply port of each material supply machine is provided above the position where the opening of the mixing container 130 will come when the mixing container 130 is positioned at the positions P1 to P5. In the above description, for the sake of convenience, it is assumed that the position where the mixing container 130 is first positioned is determined and various material supply machines are installed in the vicinity of the position. It is. That is, the arrangement of the material supply machine may be determined first, and the mixing container 130 may be positioned according to the material supply machine. In any case, it is only necessary that the mixing container 130 can be finally positioned so that the opening of the mixing container 130 is below the material supply port of the material supply machine.
[0088]
A-2. Overview of mixed defoaming work:
The outline | summary of an operation | work when performing the mixing defoaming operation | work using the mixing defoaming apparatus 10 of 1st Example mentioned above is demonstrated. FIG. 6 is a flowchart showing a flow of an operation for manufacturing a slurry for catalyst used for an electrode of a fuel cell as an example of the mixing and defoaming operation by the mixing and defoaming device 10 of the first embodiment. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.
[0089]
When the mixing defoaming operation is started, first, the mixing container 130 is attached to the holder 132 of the mixing defoaming machine 100 (step S100). Specifically, when the operator presses a predetermined positioning button provided on the control panel 300, the revolution motor 116 positions the retainer 132 at the position P0 by the position servo function described above (FIG. 5). Reference), the operator manually mounts the empty mixing container 130 on the holder 132 positioned at the position P0.
[0090]
When the mixing container 130 is attached, mixing and defoaming are performed while supplying various materials in order. First, pure water is supplied (step S102). Specifically, pure water is supplied to the mixing container 130 as follows. First, by pressing a predetermined positioning button on the control panel 300, the mixing container 130 is positioned at the position P1. When the mixing container 130 is positioned at the position P1, the opening of the container is positioned below the material supply port of the material supply machine 220 (see FIG. 5). In this state, a predetermined amount of pure water is supplied from the material supply machine 220. In this embodiment, a metering piston pump is used for the material feeder 220. When an operator presses a predetermined switch provided on the control panel 300, the piston of the metering piston pump is stroked a predetermined number of times, and a certain amount of pure water is supplied to the mixing container 130. Of course, other types of metering pumps such as a gear pump can be applied.
[0091]
In the above example, the operator presses the positioning button to position the mixing container 130 at the position P1, confirms the completion of positioning, and then presses a predetermined switch to start supplying pure water. However, since it is clear that pure water is supplied if it is positioned at the position P1, the pure water material supply machine 220 may be switched on automatically after a predetermined time has elapsed after the positioning button is pressed. Alternatively, a sensor may be provided to detect that the mixing container 130 is positioned at the position P1, and the material supply machine 220 may be switched on immediately after receiving the detection signal or after a predetermined time has elapsed.
[0092]
After supplying pure water to the mixing container 130, next, carbon powder supporting an active metal is supplied (step S104). Specifically, the control panel 300 is operated to position the mixing container 130 at the position P2, and a predetermined amount of carbon powder is supplied from the material supply machine 222. As the material supply machine 222 for supplying carbon powder, the material supply machine shown in FIG. 3 is used. In order to improve the accuracy of the material supply amount, the entire material supply machine 222 is placed on an electronic balance, The supply weight is controlled.
[0093]
When pure water and carbon powder are supplied to the mixing container 130, stirring of these materials is started (step S106). That is, when the operator operates the knob of the control panel 300 to set the revolution speed, rotation speed, and stirring time of the mixing container 130 and then presses a predetermined switch, the mixing container 130 rotates at the set speed for a predetermined time. Then, the pure water and carbon powder in the container are agitated.
[0094]
In this embodiment, when the carbon powder is supplied, the mixing container 130 is always stirred. Therefore, it is possible to detect the completion of the supply of the carbon powder and automatically start the stirring. For detecting the completion of the supply of the carbon powder, for example, a sensor linked to the output of the electronic balance may be provided, or simply, the material supply is completed after a predetermined time has elapsed from the start of the material supply. Alternatively, it may be detected by the elapsed time.
[0095]
When pure water and carbon powder are stirred for a predetermined time, a predetermined amount of organic solvent is supplied to the mixing container 130 (step S108). Specifically, after the stirring in step S106 is completed, the control panel 300 is operated to position the mixing container 130 at the position P3, and a predetermined amount of organic solvent is supplied from the material supply machine 224. In this embodiment, ethanol is used as the organic solvent.
[0096]
Once the organic solvent is supplied, the electrolyte solution is then supplied (step S110). That is, the control panel 300 is operated to position the mixing container 130 at the position P4, and a predetermined amount of electrolyte solution is supplied from the material supply machine 226. In this embodiment, a Nafion solution manufactured by Aldrich is used as the electrolyte solution.
[0097]
When the organic solvent and the electrolyte solution are supplied, the mixing container 130 is stirred again (step S112). When stirred for a predetermined time in this manner, a mixed solution in which pure water, carbon powder supporting an active metal, an organic solvent, and an electrolyte solution are mixed almost uniformly is obtained. The rotation / revolution speed in step S112 is the same as the rotation / revolution speed in step S106. Of course, if the setting of the control panel 300 is changed, the conditions for stirring can be changed.
[0098]
When the various materials are mixed almost uniformly, the mixing container 130 is positioned at the position P5, and a predetermined amount of beads for dispersion are supplied (step S114). In this embodiment, ceramic spheres having a diameter of about several millimeters are used as dispersing beads.
[0099]
Here, dispersion means the following processing. For example, in step S112, a mixture in which carbon powder is almost uniformly mixed in a solution such as an electrolyte is obtained. In order to obtain a catalyst slurry, the particle size of the carbon powder is further reduced and the particle size is made as uniform as possible. It is necessary to arrange them uniformly enough. In this way, the process of obtaining a uniform mixture of fine powders by pulverizing the powders in the mixture and making the particle sizes as uniform as possible is the dispersion process.
[0100]
One method for performing the dispersion treatment is to sufficiently stir the mixture together with the dispersing beads. When the powder mixture is stirred together with the beads, the powder collides with the beads or is gradually crushed so as to be crushed by the beads, and finally a fine powder having a uniform particle size is obtained. As the beads for dispersion, small balls or steel balls made of ceramics that are not easily worn are used. As another method, there is also a method in which an ultrasonic dispersion device called a homogenizer is inserted into a powder mixture and dispersed. When ultrasonic vibration is generated in the mixture, the powders collide with each other and are gradually pulverized, so that a uniform mixture of finely pulverized powder is finally obtained. A method of dispersing using a homogenizer will be described later as a fourth embodiment.
[0101]
When a predetermined amount of dispersing beads is supplied to the mixing container 130 in step S114, the rotation speed and revolution speed of the mixing defoaming machine 100 are set, and mixing defoaming is performed for a predetermined time (step S116). In this treatment, since the particles are stirred together with the dispersing beads, the particle size of the carbon powder in the mixing container 130 is gradually reduced to form a paste-like mixture. Such a mixture is particularly susceptible to bubbles. Therefore, in the mixed defoaming process in step S116, operating conditions such as the rotation speed, revolution speed, and mixed defoaming time of the mixing container 130 are set so that the material dispersion, mixing, and defoaming are compatible. In this embodiment, the dispersion process is performed using the dispersion beads, but the dispersion process may be performed using a homogenizer.
[0102]
When the mixing and defoaming for a predetermined time is completed as described above, the catalyst slurry used for the electrode of the fuel cell is completed in the mixing container 130. Therefore, the mixing container 130 is positioned at the position P0, and the mixing container 130 is removed. The completed catalyst slurry is opened together with the dispersing beads in a net to separate the beads, and the catalyst slurry is conveyed to a downstream process and screen printed on the electrolyte membrane. The beads for dispersion are washed and dried, and then supplied again to the material feeder 228 for reuse.
[0103]
As described above, when the mixing and defoaming apparatus 10 of the present embodiment is used, after the mixing container 130 is once mounted on the mixing and defoaming machine 100, the material is supplied and stirred while the mixing container is mounted. One after another, the catalyst slurry can be completed. Therefore, since it is not necessary to remove the mixing container 130 from the mixing and defoaming machine 100 every time an additional material is supplied, workability can be greatly improved.
[0104]
In this embodiment, the mixing container 130 is positioned and the material is supplied by operating the control panel 300. For this reason, it becomes possible to manage accurately the time concerning material supply. That is, every time a material is added, if the worker removes the mixing container 130 and supplies the material, it may take time to detach or attach the container, so there is some variation in the time required to supply the material. End up. On the other hand, in the present embodiment, the material can be supplied simply by operating the control panel 300, so that variations in time required for the material supply can be suppressed.
[0105]
If variation in time required for material supply can be suppressed, the following various advantages are obtained. For example, in order to stabilize the production quality of the slurry for the catalyst, not only the supply amount of various materials and the stirring or mixing defoaming time of the materials are accurately controlled, but also the time required for the material supply is accurately controlled. You may have to manage it. Also, when several types of slurries are prototyped and the optimal supply amount and manufacturing conditions of the material are investigated, the time required to supply the material should be managed as constant as possible in order to avoid effects other than the survey items. It is desirable to keep it. In these cases, it is preferable to use the mixing and defoaming apparatus 10 of the present embodiment, because it is possible to suppress variations in time required for material supply.
[0106]
In addition, since the material agitation time and mixing defoaming time are set in advance, if the time required to supply the material is constant, the time required from the installation of the mixing container 130 to the completion of the slurry can be accurately determined. It is possible to calculate. If the time at which the slurry is completed can be accurately predicted, the completed slurry can be conveyed to a downstream process and immediately screen printed on the electrolyte membrane to form a catalyst layer. Therefore, the in-process amount during the process can be reduced as a whole of the manufacturing process for manufacturing the catalyst layer on the electrolyte membrane. Furthermore, if the slurry is not allowed to stand for a long time in the process, the slurry cannot be altered during the production, so that the production quality can be stabilized accordingly.
[0107]
Of course, if an automatic machine that removes the mixing container 130 from the mixing and defoaming machine 100 and supplies the material is used, it is possible to suppress variations in time required for supplying the material. However, as described above, since the mixing container is inclined and attached to the mixing and defoaming machine, an automatic machine that removes the mixing container and attaches it again becomes complicated. On the other hand, the mixing and defoaming apparatus 10 of the present embodiment is preferable because the material can be easily supplied with a simple configuration.
[0108]
In the above description, it is assumed that the empty mixing container 130 is first attached. It is preferable that the mixing container 130 to be attached is empty because the container can be easily attached. Of course, you may attach the mixing container 130 which put the pure water beforehand.
[0109]
In the production of the catalyst slurry described above, it is necessary to supply five materials of pure water, carbon powder, an organic solvent, an electrolyte solution, and a dispersion bead. The mixing container 130 is positioned at different positions. However, it is not always necessary to position the mixing container 130 for each material to be supplied. If the opening of the mixing container 130 is as large as necessary with respect to the size of the material supply port, a plurality of materials can be supplied while the mixing container 130 is positioned in one place. FIG. 7 is an explanatory view illustrating a state in which a plurality of materials are supplied at one positioning position as such a modification.
[0110]
In the modification shown in FIG. 7, the mixing container 130 is positioned at four positions P0, P1a, P3a, and P5. The material supply port of the material supply machine 220 for pure water and the material supply port of the material supply machine 222 for carbon powder are provided above the opening of the mixing container 130 positioned at the position P1a. The material supply port of the organic solvent material supply unit 224 and the material supply port of the electrolyte solution material supply unit 226 are provided above the opening of the mixing container 130 positioned at the position P3a.
[0111]
If the mixed defoaming apparatus 10 of the modification shown in FIG. 7 is used, the manufacturing process of the catalyst slurry shown in FIG. 6 is simplified as follows. Hereinafter, a brief description will be given with reference to FIG. First, after mounting the empty mixing container 130 (corresponding to step S100), the mixing container 130 is positioned at the position P1a, and pure water and carbon powder are supplied (corresponding to steps S102 and S104). Next, after stirring the pure water and the carbon powder (step S106), the mixing container 130 is positioned at the position P3a, and the organic solvent and the electrolyte solution are supplied (corresponding to steps S108 and S110). Then, after stirring for a predetermined time (corresponding to step S112), the mixing container 130 is positioned at the position P5, supplying beads for dispersion (corresponding to step S114), and mixing and defoaming is performed for a predetermined time. (Step S116). When the slurry is completed, the mixing container 130 is positioned at the position P0 and is detached from the mixing deaerator 100 (step S118).
[0112]
In this way, if a plurality of materials are supplied from one positioning position, the number of positioning locations of the mixing deaerator 100 can be reduced. As a result, the positioning control can be simplified, which is preferable. Furthermore, if materials that can be continuously supplied, such as pure water and carbon powder or organic solvent and electrolyte solution in the above example, are supplied from the same positioning position, the trouble of repositioning can be saved. Therefore, it is possible to improve the production efficiency of the catalyst slurry.
[0113]
B. Second embodiment:
In the first embodiment described above, the mixing container 130 attached to the mixing and defoaming machine 100 is always inclined with respect to the vertical direction (the direction of the revolution axis). On the other hand, in the second embodiment described below, the mixing container 130 can be erected when the mixing container is attached / detached or the material is supplied. Hereinafter, the mixing and defoaming apparatus 10 according to the second embodiment will be described with a focus on differences from the first embodiment.
[0114]
B-1. Device configuration:
(1) Mixed deaerator 100 of the second embodiment:
The mixing and defoaming machine of the second embodiment is different from the mixing and defoaming machine of the first embodiment only in a portion provided with a mechanism for erecting the mixing container 130. Below, the structure of the mechanism 100e which makes the mixing container 130 stand upright is demonstrated using FIG.
[0115]
The mixing container upright mechanism 100 e includes four guides 156, four guide bushes 158, a guide connecting bar 154, a hydraulic cylinder 150, and a piston 152. The hydraulic cylinder 150 is provided at the center of the base 102, and the piston 152 slides in the hydraulic cylinder 150 in the vertical direction. A guide connection bar 154 is horizontally attached to the upper end of the piston 152. Four guides 156 are erected on the guide connecting bar 154. The four guides pass through a guide bush 158 attached to the lower plate 104 and support the upper plate 148 at four corners. As described above, a mechanism for rotating the mixing container 130 is attached to the upper plate 148. Therefore, when the piston 152 moves up and down in the hydraulic cylinder 150, the mechanism for rotating the mixing container can be moved up and down together with the upper plate 148.
[0116]
FIG. 8 is an explanatory view showing a state in which the mixing and defoaming machine 100 of the second embodiment has brought the mixing container 130 upright. As apparent from comparison with FIG. 2, in the state where the mixing container 130 is upright, the position of the upper plate 148 is lowered by moving the piston 152 in the hydraulic cylinder 150. When the position of the upper plate 148 is lowered, the rotation pulley 140 attached to the upper plate 148 is also lowered at the same time. As described above, the retainer 132 is swingably attached, and the friction pulley 136 on the lower side of the retainer 132 is pressed against the rotation pulley 140 by the force of the spring arm 138. In this state, if the rotation pulley 140 is lowered to a position where it does not buffer with the friction pulley 136, the retainer 132 is rotated by the force of the spring arm 138, and as a result, the mixing container 130 stands upright. The length when the spring arm 138 is fully extended is set to an appropriate length so that the mixing container 130 does not rotate too much, that is, so that the mixing container 130 stands upright. Of course, the retainer 132 may be provided with a rotation stopper so that the mixing container 130 does not rotate too much.
[0117]
As shown in FIG. 8, when the mixing container 130 is upright, the friction pulley 136 and the rotation pulley 140 are not in contact with each other. Therefore, even if the mixing container 130 is revolved, the mixing container 130 does not rotate. Furthermore, since the mixing container 130 is separated from the driving force of the rotation motor 142, the mixing container 130 does not rotate even when the rotation motor 142 is rotated.
[0118]
(2) Container tilt:
In a state where the mixing container 130 is inclined (the state shown in FIG. 2), the friction pulley 136 is pressed against the rotation pulley 140. If the position of the rotation pulley 140 is lowered in this state, the contact surface between the friction pulley 136 and the rotation pulley 140 may be worn. In order to prevent such a risk, in the mixing and defoaming machine 100 of the second embodiment, before lowering the position of the rotation pulley 140, the friction pulley 136 is temporarily detached from the rotation pulley 140 by supporting the retainer 132 from the outside. It floats and the pulley 140 for rotation is moved in the state. In the mixing and defoaming device of the second embodiment, a device called a container tilt 400 described below is used to support the cage 132 from the outside.
[0119]
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a state in which the container tilt 400 is used to support the cage 132 and the friction pulley 136 is floated from the rotation pulley 140. FIG. 9A shows a state where the holder 132 is supported by the container tilt 400, and FIG. 9B shows a normal state, that is, a state where the holder 132 is not supported.
[0120]
The container tilt 400 includes an air cylinder 402, a piston 404 that slides in the air cylinder 402, and a plate 406 that is attached to the tip of the piston 404. When the cage 132 is supported, the piston 404 is extended so that the portion where the spring arm 138 is attached to the cage 132 is slightly pushed up by the plate 406 at the tip. Then, the cage 132 slightly rotates around the attachment position of the arm 122, so that the friction pulley 136 is lifted from the rotation pulley 140. In this state, if the hydraulic cylinder 150 is operated to lower the position of the rotation pulley 140, the contact surface between the friction pulley 136 and the rotation pulley 140 will not be worn.
[0121]
When the rotation pulley 140 has been moved downward, the piston 404 is slowly retracted. As the piston 404 is retracted, the retainer 132 rotates slowly. When the mixing container 130 is rotated to an upright angle, the spring arm 138 is extended, so that the mixing container 130 is kept upright even if the piston 404 is further retracted. FIG. 9B shows a state where the piston 404 is completely retracted. As shown in the drawing, if the piston 404 is completely retracted, the container tilt 400 does not interfere with the mixing deaerator 100 even if the mixing container 130 is revolved.
[0122]
When the mixing container 130 is changed from the upright state to the inclined state, the above-described procedure may be reversed. Hereinafter, a procedure for changing the mixing container 130 to the inclined state will be briefly described.
[0123]
When the mixing container 130 is upright, as shown in FIG. 9B, the rotation pulley 140 is in a state of being lowered to the lowest position. In order to bring the mixing container 130 into the tilted state, first, the piston 404 of the container tilt 400 is advanced to push up the portion where the spring arm 138 is attached to the cage 132. As the piston 404 is moved forward, the retainer 132 rotates and rotates to a state indicated by a broken line in FIG. The stroke amount of the air cylinder 402 is adjusted in advance so that the piston 404 has the maximum stroke when the state shown by the broken line in FIG. Next, while maintaining the cage 132 in the state shown by the broken line in FIG. 9B, the hydraulic cylinder 150 is moved to raise the rotation pulley 140. When the hydraulic cylinder 150 is raised to the maximum stroke, this time, the air cylinder 402 is moved and the piston 404 is slowly retracted. When the piston 404 is slightly retracted, the retainer 132 is pushed back by the force of the spring arm 138, and the friction pulley 136 is brought into contact with the rotation pulley 140, that is, the mixing container 130 is inclined.
[0124]
B-2. Overview of the mixed defoaming operation of the second embodiment:
In the mixing and defoaming apparatus 10 of the second embodiment, the mixing container 130 is placed upright when the mixing container 130 is loaded and unloaded and the material is supplied, and when mixing or degassing the material, the mixing container 130 is placed. Tilt. In order to make the mixing container 130 stand upright or tilt, it is necessary to use the container tilt 400. Hereinafter, as an example of performing the mixed defoaming operation using the mixed defoaming apparatus of the second embodiment, a method for producing a slurry for an electrolyte membrane catalyst used in a fuel cell will be described.
[0125]
(1) Positioning of mixing container:
Even when the mixing and defoaming apparatus 10 of the second embodiment is used, as described in the first embodiment, when the material is supplied, it is necessary to position the mixing container 130 below the material supply port. . In addition, in the mixing and defoaming apparatus 10 of the second embodiment, when the mixing container 130 is upright or tilted, it is necessary to position the mixing container 130 at a position where the container tilt 400 exists. Therefore, in the second embodiment, it is necessary to arrange a container tilt around the mixing and defoaming machine 100 in addition to various material feeding machines.
[0126]
FIG. 10 is an explanatory diagram showing the positional relationship between the mixing and defoaming device 100 of the second embodiment, various material supply devices arranged around the mixing defoaming device, and the container tilt 400. As shown in the drawing, there are a material supply machine 220 for pure water, a material supply machine 222 for carbon powder, a material supply machine 224 for organic solvent, an electrolyte around the mixing and defoaming machine 100 of the second embodiment. A material supply machine 226 for solution, a material supply machine 228 for beads, and a container tilt 400 are installed. The mixing and defoaming machine 100 according to the second embodiment can position the mixing container 130 at seven positions P0 to P6 in accordance with the positions of the respective material supply machines and the container tilt 400.
[0127]
FIG. 5 showing the positional relationship between the mixed defoaming apparatus 10 and various material feeders in the first embodiment and FIG. 10 showing the case in the second embodiment are compared. In the apparatus 10, it can be seen that the mixing container 130 is made upright, and the opening of the container is opposed to the material supply port so that the mixing container 130 is wide open, thereby facilitating the supply of the material.
[0128]
(2) Catalyst slurry manufacturing work:
The mixing and defoaming operation using the mixing and defoaming device 10 of the second embodiment is different from the mixing and defoaming operation described above as the first embodiment only in the portion where the material is supplied by raising the mixing container 130 upright. . Hereinafter, the production of the slurry for the catalyst using the mixing and defoaming apparatus 10 of the second embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0129]
At the time when the slurry production for the catalyst of the second embodiment is started, the mixing vessel 130 is not yet mounted on the mixing and defoaming machine 100, but the mixing vessel 130 is in an upright state. That is, the rotation pulley 140 is lowered, and the container holder 134 that houses the mixing container 130 and the holder 132 that holds the container holder 134 are in an upright state.
[0130]
When the production of the catalyst slurry is started in the second embodiment, first, the container holder 134 is positioned at the position P0, and the mixing container 130 is mounted on the upright container holder 134 (corresponding to step S100). In the second embodiment, since the container holder 134 stands upright, the mixing container 130 can be easily mounted as compared with the case where the container holder 134 is mounted on an inclined container holder.
[0131]
When the mixing container 130 is mounted, the mixing container 130 is positioned at the position P1 and pure water is supplied (corresponding to Step S102), and then the carbon powder is positioned at the position P2 (corresponding to Step S104). In the second embodiment, since the material is supplied in a state where the mixing container 130 is upright, the opening of the mixing container 130 is greatly opened toward the material supply port, thereby facilitating the supply of the material.
[0132]
When pure water and carbon powder are supplied to the mixing container 130, they are agitated (corresponding to step S106). Here, in the state where the mixing container 130 is upright, the friction pulley 136 is not in contact with the pulley for rotation 140, and the mixing container 130 cannot be rotated as it is. Therefore, the material in the mixing container 130 is agitated by following the procedure shown in FIG.
[0133]
In order to stir the material in the mixing container 130, first, the mixing container 130 is positioned at the position P6 (see FIG. 10) (step S200), and the piston 404 of the container tilt 400 is advanced to tilt the mixing container 130. (Step S202). While the mixing container 130 is tilted, the rotation pulley 140 is raised to a predetermined position (step S204), and then the piston 404 is slowly retracted. When the piston 404 is retracted, the mixing container 130 begins to rotate again in the upright direction due to the force of the spring arm 138. However, since the rotation pulley 140 is raised, the friction pulley 136 is pressed against the rotation pulley 140 soon. Thus, the mixing container 130 is held in an inclined state. If the piston 404 is completely retracted, the process of tilting the mixing container 130 is completed (step S206). When the mixing container 130 is tilted in this way, the stirring conditions, that is, the rotation speed and revolution speed of the mixing container 130 and the stirring time are set, and stirring is started (step S208). The stirring conditions are set by the operator operating the adjustment knob of the control panel 300.
[0134]
When the stirring of the material in the mixing container 130 is completed, the mixing container 130 is kept upright for later supply of the material. Therefore, the mixing container 130 is positioned again at the position P6 (step S210), the piston 404 of the container tilt 400 is advanced to support the mixing container 130 (step S212), and the rotation pulley 140 is lowered as it is (step S214). . If the piston 404 of the container tilt 400 is moved backward after the rotation pulley 140 is lowered, the mixing container 130 is brought into an upright state (step S216).
[0135]
When the mixing container 130 is erected, the mixing container 130 is positioned and the organic solvent and the electrolyte solution are supplied (corresponding to step S108 and step S110 in FIG. 6). That is, the mixing container 130 is positioned at the position P3 and the organic solvent is supplied from the material supply machine 224. Subsequently, the mixing container 130 is positioned at the position P4 and the electrolyte solution is supplied from the material supply machine 226. Since the mixing container 130 is in an upright state after the material is supplied, the mixing container 130 is tilted according to the flowchart of FIG. 11, and then the material in the mixing container 130 is stirred under a predetermined stirring condition (corresponding to step S112). After the material is agitated, the mixing vessel 130 is upright again to supply the beads for dispersion (see FIG. 11).
[0136]
After the mixing container 130 is set upright, the mixing container 130 is positioned at the position P5 and the beads for dispersion are supplied (corresponding to step S114). When the beads for dispersion are supplied, the mixing container 130 is tilted again according to the procedure shown in FIG. 11, and mixing and defoaming of the mixed material in the container is started (step S116). When mixing and defoaming is performed for a predetermined time under predetermined conditions, a catalyst slurry is completed in the mixing vessel 130. Therefore, after the mixing container 130 is positioned at the position P0 and upright, the mixing container 130 is detached (corresponding to step S118), and the entire mixing container is opened in a net to separate the slurry and the dispersing beads. Transport to process.
[0137]
As described above, in the mixing and defoaming operation of the second embodiment, since the material is supplied in the state where the mixing container 130 is upright, the opening of the mixing container 130 is greatly opened toward the material supply port. Positional relationship. For this reason, supply of material becomes easy.
[0138]
Furthermore, if the opening is relatively large with respect to the size of the material supply port, a plurality of materials can be supplied while the mixing container 130 is positioned as shown in FIG. If a plurality of materials can be supplied at one positioning position, the number of positioning locations to be stored is reduced, so that the positioning of the mixing and defoaming device 10 can be simplified. Further, if a plurality of materials can be supplied at one positioning position, it is possible to save time and effort for re-positioning each time the material is supplied, so that the mixing and defoaming operation can be made more efficient. In particular, as in the mixing and defoaming apparatus 10 of the second embodiment, if the mixing container 130 is made upright and the opening of the container has a large opening with respect to the material supply port, a plurality of positions can be obtained at one positioning position. It becomes easier to supply the material.
[0139]
In the second embodiment, since the mixing container 130 is attached and detached while the mixing container 130 is upright, the mixing container 130 can be easily attached and detached rather than tilted, and the mixing and defoaming work can be performed. Workability is improved. Furthermore, when the mixing container 130 is attached and detached by an automatic machine, the automatic machine can be made simpler than the case where the mixing container 130 is tilted if the mixing container 130 is upright.
[0140]
C. Third embodiment:
In the mixing and defoaming apparatus 10 of the third embodiment, a mixing container 130 with a lid is used. If the mixing container 130 with a lid is used, there is no risk of the material in the container scattering during stirring or mixing and defoaming. Therefore, a larger amount of material is supplied and mixed than when a mixing container without a lid is used. Can be degassed.
[0141]
Moreover, in the mixing and defoaming apparatus 10 of the third embodiment, the mixing and defoaming operation including the attachment and removal of the lid is automated. For this reason, the mixing defoaming operation can be performed under exactly the same conditions every time. Hereinafter, the mixing and defoaming device of the third embodiment will be described focusing on differences from the mixing and defoaming device of the second embodiment.
[0142]
C-1. Device configuration:
(1) Automatic desorption mechanism for the lid of the mixing container:
A mechanism for automatically attaching and detaching the lid of the mixing container in the third embodiment will be described below. First, the shape of the mixing container with a lid will be described, and then a lid detaching machine that automatically attaches and detaches the lid will be described.
[0143]
FIG. 12 is an explanatory view showing the shape of a lidded mixing container 500 used in the mixing and defoaming apparatus 10 of the third embodiment. 12A is a top view, and FIG. 12B is a longitudinal sectional view. As shown in the figure, the lidded mixing container 500 includes a deep pot-shaped mixing container main body 502, a lid 504, and three lid retainers 506. The lid presser 506 is attached to three sides on the upper side of the mixing container main body 502 so as to press the lid 504 from the three sides. Three flanges 503 are provided on the upper part of the mixing container main body 502 upward from between the lid retainers 506.
[0144]
The lid 504 of the mixing container has a substantially disc shape, and a knob 505 is provided at the center. The lid retainer 506 includes a lid retainer main body 506a, a roller 506b, a shaft 506c, and a spring 506d mounted around the shaft 506c. The lid 504 is pressed against the mixing container main body 502 by the force of the spring 506d so that the inside of the mixing container 500 is kept airtight.
[0145]
Next, a lid detaching machine 600 that automatically loads and detaches the lid 504 of the mixing container 500 will be described. FIG. 13 is an explanatory diagram showing the configuration of the lid detaching machine 600. The lid detaching machine 600 includes a lid detaching jig 610, an actuator unit 620 of the lid detaching jig 610, and a stand 630 that supports the lid detaching jig 610 and the actuator unit 620. Further, an end display lamp 640 that is turned on when the mixing and defoaming operation is finished is provided on the upper portion of the stand 630. The lid attaching / detaching jig 610 includes a cylindrical sleeve 612, an annular flange presser 614, a spring 615, and a knob grip 616. The flange presser 614 and the knob grip 616 are provided inside the cylindrical sleeve 612. Further, the flange presser 614 is connected to the sleeve 612 via a spring 615. The actuator unit 620 is provided with an actuator for moving the lid attaching / detaching jig 610 up and down and an actuator for driving the knob grip 616.
[0146]
A method for automatically detaching the lid of the mixing container 500 by the lid detaching machine 600 will be described. FIG. 14 is an explanatory diagram showing a procedure for automatically removing the lid 504. First, the mixing container 500 with a lid is positioned, and the lid attaching / detaching jig 610 is lowered so as to cover the mixing container from above as shown in FIG. When the lid detaching jig 610 is lowered, the sleeve 612 interferes with the roller 506b of the lid retainer 506, and the lid retainer 506 is raised as shown in FIG. With the lid presser 506 raised, the two claws of the knob grip 616 are closed and the knob 505 is gripped. When the knob 505 is grasped in this way and the lid attaching / detaching jig 610 is slowly raised, the lid 504 is detached from the mixing container main body 502 as shown in FIG.
[0147]
The role of the flange presser 614 will be described. When the mixing container 500 is positioned and the lid attaching / detaching jig 610 is lowered, the flange holder 614 comes into contact with the flange 503 of the mixing container 500, and when further lowered, the flange holder 614 is pressed by the force of the spring 615. It comes to be strongly pressed against the flange 503. When the lid attaching / detaching jig 610 is raised, the sleeve 612 or the knob grip 616 is raised accordingly, but the flange presser 614 starts to rise after the spring 615 is fully extended. For this reason, even when the lid 504 is fixed to the mixing container main body 502 and the mixing container main body 502 is lifted together with the lid 504, the flange 503 of the mixing container main body 502 rises with a delay from the knob grip 616. The lid 504 is separated from the mixing container main body 502 by being pressed by the flange presser 614. As described above, when the lid 504 and the mixing container main body 502 are fixed, the flange presser 614 plays a role of separating them and removing only the lid 504.
[0148]
When attaching the lid 504, the reverse of the procedure for detaching as described above may be followed. That is, first, the mixing container main body 502 is positioned, and the lid removing jig 610 that holds the lid 504 is lowered from above the mixing container main body 502 (FIG. 14C). Then, the sleeve 612 and the roller 506b of the lid retainer 506 interfere with each other to raise the lid retainer 506, and the lid detachment jig 610 is lowered as it is, and the lid 504 is placed on the mixing container main body 502 (FIG. 14B). )). Next, the knob grip 616 is opened, the knob 505 is released, and the lid attaching / detaching jig 610 is raised. Then, the lid presser 506 pressed against the sleeve 612 becomes free, and the lid 504 is firmly pressed against the mixing container main body 502 by the force of the spring 506d.
[0149]
As described above, in the third embodiment, the mixing container 500 is erected and the lid 504 is attached or detached from above the mixing container 500. For this reason, attachment and detachment of the lid are facilitated for the following reasons. In general, when a component is automatically mounted or detached, not limited to a lid, in consideration of the positioning error of the component, a so-called “play” is provided in an actuator for mounting / removing to absorb the positioning error. . That is, if the actuator is configured as a complete rigid body and no “play” is provided, there may be a case in which the components cannot be assembled because the assembly position is different because the positioning of the counterpart component is slightly shifted. Alternatively, when removing a part, the position of the counterpart part is slightly shifted, so that the part cannot be pulled straight and the part cannot be removed. In order to avoid this, a slight “play” of the actuator is provided to absorb the positioning error of the counterpart part or the actuator itself. However, if the movement of a component to be installed or removed differs from the direction of gravity, the component will be displaced by the amount of “play” provided in the actuator, and the component will be caught during installation or removal. Can occur. On the other hand, as in the third embodiment, if the lid 504 is attached or detached from above the mixing container 500, it moves in the direction in which gravity acts, so the lid 504 is in the middle of attachment or removal. Is less likely to get caught in something. For this reason, in the third embodiment, it is easy to attach and detach the lid 504.
[0150]
(2) Automatic control mechanism for mixed defoaming work:
In the mixing and defoaming apparatus 10 according to the third embodiment, the mixing and defoaming operation including the attachment and removal of the lid is automated. For this reason, the mixing defoaming operation can be performed under exactly the same conditions every time. Hereinafter, a mechanism for automatically controlling the mixing and defoaming operation will be briefly described.
[0151]
FIG. 15 is an explanatory diagram showing a configuration of a control system for automatically controlling each operation in the mixing and defoaming apparatus 10 of the third embodiment. As shown in the figure, the control system includes an electronic control unit (ECU) 700, various controllers, and an operation panel. The ECU 700 includes a CPU 702, a ROM 704 that stores various programs and data for controlling the mixing and defoaming device 10, a RAM 706 that temporarily stores data, a PIO 708 that controls data exchange with peripheral devices, and the like. The operation panel 710 is provided with various switches, and is used to set various operating conditions such as the rotation speed, revolution speed, and mixing time of the mixing container in the ECU 700. The following controllers are provided as various controllers. That is, a revolution motor controller 720 that controls the operation of the revolution motor 116, a rotation motor controller 722 that controls the operation of the rotation motor 142, a hydraulic cylinder controller 724 that controls the operation of the hydraulic cylinder 150, and various materials are supplied. A material feeder controller 726, 728, 730, 732, 734 for controlling the operation of the material feeder 220, 222, 224, 226, 228, a container tilt controller 736 for controlling the operation of the container tilt 400, and the lid detacher 600 And a lid remover controller 738.
[0152]
When the operator sets various operating conditions on the operation panel 710, the set operating conditions are stored in the RAM 706 via the PIO 708. The CPU 702 issues an operation command to various controllers according to a control program stored in the ROM 704. At the same time, the CPU 702 receives data from various controllers and monitors the operation status.
[0153]
The mixing and defoaming apparatus 10 according to the third embodiment having the automatic lid desorption mechanism and the control system as described above can automatically perform the mixing and defoaming operation as described later.
[0154]
C-2. Overview of the mixed defoaming operation of the third embodiment:
(1) Positioning of mixing container:
In the mixing and defoaming apparatus 10 of the third embodiment, the mixing and defoaming operation is automatically performed using the mixing container 500 with a lid, including the mounting and demounting of the lid of the mixing container. When the lid of the mixing container is automatically loaded and unloaded, the above-described lid removing machine 600 is used. For this reason, in 3rd Example, it is necessary to arrange | position the cover removal | desorption machine 600 in the circumference | surroundings of the mixing deaerator 100 other than various material supply machines 200 and the container tilt 400. FIG.
[0155]
FIG. 16 is an explanatory diagram showing a positional relationship among the mixing and defoaming device 100 of the third embodiment, various material supply devices 200 arranged around the mixing defoaming device 100, the container tilt 400, and the lid detaching device 600. As shown in the drawing, in the case of the mixed deaerator 100 of the third embodiment, the difference is that the lid desorber 600 is added to the case of the mixed deaerator 100 of the second embodiment described above. ing. The seven positions P0 to P6 shown in FIG. 16 indicate positions where the mixing container 500 is positioned corresponding to various material supply machines and the container tilt 400, as in the second embodiment. The position P7 is a position for positioning the mixing container 500 corresponding to the lid detaching machine 600.
[0156]
(2) Catalyst slurry manufacturing work:
As an example of performing the mixed defoaming operation using the mixed defoaming apparatus of the third embodiment, a method for producing a slurry for an electrolyte membrane catalyst used in a fuel cell will be described. FIG. 17 is a flowchart showing the flow of catalyst slurry production using the mixing and defoaming apparatus 10 of the third embodiment.
[0157]
In the third embodiment, when the production of the slurry for the catalyst is started, first, the container holder 134 is positioned at the position P0, and the mixing container 500 is mounted on the upright container holder 134 (step S300). In order to be able to supply the material immediately after the mixing container 500 is mounted, the mixing container 500 with the lid removed is mounted at the time of mounting on the container holder 134. In the third embodiment, the mixing container 500 is manually attached by the operator, but it goes without saying that the mixing container may be attached using an automatic machine.
[0158]
When the operator presses the control start switch of the ECU 700 after mounting the mixing container 500 with the lid removed, the ECU 700 performs a series of mixing and desorption while exchanging signals with various controllers in accordance with the mixing and defoaming program stored in the ROM 704. The bubble operation is started (step S302). FIG. 18 is a flowchart showing a flow in which the ECU 700 performs the mixed defoaming process while exchanging signals with various controllers.
[0159]
When the mixing defoaming program is activated, pure water is first supplied to the mixing container 500 (step S350). This process is performed by the ECU 700 exchanging signals with the revolution motor controller 720 and the pure water material supply controller 726. The manner in which the ECU 700 supplies pure water while exchanging signals will be described below.
[0160]
When the mixing defoaming program is activated, the ECU 700 first issues a positioning command to the revolution motor controller 720 so as to position the mixing container 500 at the position P1. Specifically, a position command value (see FIG. 4) corresponding to the position P1 is output to the revolution motor controller 720 to instruct positioning. When the ECU 700 receives a positioning completion signal from the revolution motor controller 720, the ECU 700 instructs the pure water material supply controller 726 to supply a predetermined amount of pure water. In the third embodiment, when the supply amount data is output to the pure water material supply controller 726, a command to supply a predetermined amount of pure water is issued. Thereafter, when a supply completion signal is received from the pure water material supply controller 726, the pure water supply process (step S350 in FIG. 18) ends.
[0161]
If pure water is supplied, then carbon powder is supplied (step S352). The process of supplying the carbon powder is also performed while the ECU 700 exchanges signals with various controllers in the same manner as the supply of pure water. To explain only the outline, first, the ECU 700 instructs the revolving motor controller 720 to position the mixing container 500 at the position P2. After positioning the mixing container 500 at the position P2, the carbon powder material material supply controller 728 is instructed to supply a predetermined amount of carbon powder. Thus, when a predetermined amount of carbon powder is supplied, the carbon powder supply process (step S352) is terminated.
[0162]
In the third embodiment, when the pure water and the carbon powder are supplied as described above, the material is supplied in a state where the mixing container 500 is upright as in the second embodiment. Accordingly, the opening of the mixing container 500 is greatly opened toward the material supply port, which facilitates material supply.
[0163]
When the ECU 700 receives a supply completion signal from the carbon powder material supplier controller 728, the ECU 700 starts a process of stirring the material in the mixing container 500 (step S354). Here, in the third embodiment, the mixing vessel 500 is agitated after the lid is attached. If the mixing container 500 is covered and then stirred, there is no possibility that the material in the container will scatter. Therefore, a larger amount of material is supplied to the mixing container than when there is no cover, and a large amount of material is mixed and defoamed at one time. be able to. In the third embodiment, the attachment of the lid and the stirring of the material are all automatically performed under the control of the ECU 700 according to the control program stored in the ROM 704. FIG. 19 is a flowchart showing a flow of a process for automatically performing a series of processes such as the mounting of a lid and the stirring of materials in the third embodiment. Note that the mixed defoaming process (step S364 in FIG. 18), which will be described later, is performed in the same procedure as the stirring process except that the stirring conditions are different from those of the stirring process (step S354 in FIG. 18). Therefore, the agitation process and the mixed defoaming process are collectively described as the agitation / mixed defoaming process based on the flowchart of FIG.
[0164]
When the stirring / mixing defoaming process starts, the mixing container 500 is first positioned at the position P7 (step S400). The position P7 is a position corresponding to the lid detaching machine 600 described above (see FIG. 16).
[0165]
After positioning the mixing container 500 at the position P7, the lid 504 is automatically attached to the mixing container 500 using the lid removing machine 600 (step S402). The lid 504 is previously attached to the lid detacher 600 when the operator attaches the mixing container 500 without a lid to the mixing and defoaming machine 100. The lid 504 is attached according to the procedure described above with reference to FIG. To explain only the outline, when the lid detachment jig 610 holding the lid 504 is lowered from the top of the mixing container 500, the lid 506 is pressed by the sleeve 612 of the lid detachment jig 610 and the lid 506 is opened. Put 504. Next, the knob grip 616 is opened, and the lid detachment jig 610 is raised while leaving the lid 504 on the mixing container 500. When the lid attaching / detaching jig 610 is lifted and the sleeve 612 is separated from the lid holder 506, the lid holder 506 held by the sleeve 612 presses the lid 504 on the mixing container 500 by the force of the spring 506d, and the lid is attached. Complete.
[0166]
When the mounting of the lid is completed as described above, the material in the container is agitated or mixed and degassed according to the same procedure as in the second embodiment. Briefly described below, first, the mixing container 500 is positioned at the position P6, and the piston 404 of the container tilt 400 is advanced to tilt the mixing container 500 (step S404). Here, since the lid 504 is attached to the mixing container 500, the internal material does not spill even when the mixing container 500 is tilted. Accordingly, it is possible to supply a large amount of materials to the mixing container 500 and perform a large amount of mixing and defoaming processing at a time.
[0167]
Next, the rotation pulley 140 is raised to a predetermined position while the mixing container 500 is tilted (step S406), and then the piston 404 is slowly retracted (step S408). When the piston 404 is retracted, the friction pulley 136 is pressed against the rotation pulley 140 that has been raised to a predetermined position by the force of the spring arm 138. When the mixing container 500 is tilted in this way, stirring conditions, that is, the rotation speed and revolution speed of the mixing container 500 and the stirring time are set, and stirring is started (step S410). The stirring conditions are set when the ECU 700 outputs data set in advance using the switch of the operation panel 710 to the revolution motor controller 720 and the rotation motor controller 722.
[0168]
When the stirring of the material is completed, a process for standing the mixing container 500 is performed in preparation for the next material supply. That is, the mixing container 500 is positioned at the position P6 (step S412), the piston 404 of the container tilt 400 is advanced to support the mixing container 500 (step S414), and the rotation pulley 140 is lowered as it is to erect the mixing container 500. (Step S416). Further, the piston 404 of the container tilt 400 is completely retracted (step S418).
[0169]
If the mixing container 500 stands upright, it is determined whether or not there is an unsupplied material (step S420). If all the materials have been supplied, it is considered that the material in the mixing container 500 is completely defoamed by the previous rotation and revolution, and the mixing container 500 can be recovered thereafter. If the mixing container 500 is recovered in a state where the lid is attached, there is no possibility that the material in the container will be spilled during transportation. Therefore, when all the materials are supplied, the stirring / mixing defoaming process is terminated without removing the lid.
[0170]
If there is an unsupplied material, the lid is removed in preparation for the supply of the material (step S422). The lid 504 is detached according to the procedure described above with reference to FIG. Only the outline will be described. When the mixing container 500 with the lid is positioned at the position P7 and the lid detaching jig 610 is lowered from the top of the mixing container 500, it is pressed by the sleeve 612 of the lid detaching jig 610 and the lid presser 506. Opens. After the lid detachment jig 610 is completely lowered, the knob grip 616 is closed, the knob 505 of the lid 504 is gripped, and the lid detachment jig 616 is lifted as it is, so that the removal of the lid 504 is completed. When the removal of the lid is completed in this way, the agitation / mixing defoaming process in FIG.
[0171]
In the process in the mixed defoaming program of FIG. 18, when the stirring process (step S354) is completed, the organic solvent is next supplied (step S356), and then the electrolyte membrane is supplied (step S358). That is, the mixing container 500 is positioned at the position P3 and the organic solvent is supplied from the material supply machine 224. Subsequently, the mixing container 500 is positioned at the position P4 and the electrolyte solution is supplied from the material supply machine 226. After supplying the organic solvent and the electrolyte solution in this way, the lid 504 is attached to the mixing container 500 again, and the material in the container is stirred (step S360). Specifically, when a material supply completion signal is detected from material supply controller 732 for the electrolyte solution, ECU 700 starts the agitation process in step S360. The process of attaching the lid in step S360 and stirring the material in the container is exactly the same process as the process in step S354. Of course, regarding the stirring conditions, different conditions may be used in step S354 and step S360. If stirring conditions are set according to each process, it can stir on optimal conditions.
[0172]
When the stirring in step S360 is completed, next, beads for dispersion are supplied (step S362). That is, the mixing container 500 from which the lid 504 is removed is positioned at the position P5, and the beads for dispersion are supplied from the material supply machine 228. Upon receiving a signal indicating that the supply of beads has been completed, the ECU 700 starts a mixing and defoaming process for the material in the mixing container 500 (step S364). The mixed defoaming process in step S364 is also performed in the same procedure as the stirring process in step S354. However, the stirring process in step 354 only needs to substantially stir the material, whereas the mixed defoaming process in step S364 is a process for completing the slurry for the catalyst, so it is necessary to sufficiently defoam the mixture. Corresponding to this, in step S364, the mixed defoaming process is performed under conditions that are considered to be optimum obtained experimentally. Thus, when the mixed defoaming process (step S364 in FIG. 18) is completed, the process by the mixed defoaming program is terminated and the process returns to the process shown in FIG.
[0173]
When returning to the processing of FIG. 17, the end display lamp 640 is turned on (step S304). That is, if it is determined that the mixing and defoaming program has been completed in step S304, it is considered that the catalyst slurry is completed in the mixing container 500. Therefore, the end display lamp 640 is turned on to prompt the operator to collect the mixing container 500. The end display lamp 640 is desirably provided at a conspicuous location. In this embodiment, the end display lamp 640 is provided above the stand 630 of the lid detacher 600. Further, the end display lamp 640 is turned on when the ECU 700 outputs a lighting signal to the lid detacher controller 738.
[0174]
In the catalyst slurry production of the third embodiment, the ECU 700 performs the following process even after the end display lamp 640 is turned on. Simultaneously with the lighting of the end display lamp 640, a timer is set and the elapsed time from the completion of the catalyst slurry is measured (step S308). In the third embodiment, a timer function is realized by software using a clock built in the CPU 702 and a RAM 706. Of course, the timer function may be realized by hardware using a dedicated element or the like.
[0175]
When the predetermined time has elapsed, it is determined whether or not the mixing container 500 has been collected (step S310). The collection of the mixing container 500 is determined by detecting whether or not the collection button on the operation panel 710 that the operator pushes when collecting the mixing container 500 is pressed. Of course, a sensor for detecting whether or not the mixing container 500 is attached to the holder 132 or the like of the mixing and defoaming machine 100 is provided, and whether or not the mixing container 500 has been collected is used as an output of the sensor. You may judge based on.
[0176]
If it is determined that the mixing container 500 has not yet been collected, the mixing container 500 is stirred for a predetermined time (step S312). The mixing container 500 is stirred according to the stirring / mixing defoaming process of FIG. However, since the lid 504 is attached to the mixing container 500, the processing related to the attachment of the lid (steps S400 and S402) is skipped. Further, since the mixing container 500 can be recovered and transported immediately after stirring, the process (step S422) relating to the removal of the lid is also skipped for convenience of transport. After stirring for a predetermined time in this way, the process returns to step S308 again, and the following series of processes is repeated until the mixing container 500 is recovered. If it is determined in step S310 that the mixing container 500 has been collected, the production of the catalyst slurry is terminated. After being collected, the mixing container 500 is transported to a downstream process.
[0177]
As described above, in the third embodiment, the mixing container 500 is agitated every time a predetermined time elapses even when the catalyst slurry is completed. Therefore, the production quality of the catalyst slurry can be stabilized for the following reason. it can. That is, even if the end display lamp 640 is turned on, the mixing container 500 is not always recovered immediately. In particular, in the third embodiment, since the processing from the installation of the mixing container 500 to the completion of the catalyst slurry is automatically performed, it is considered that there are often no workers in the vicinity when the slurry is completed. If the completed catalyst slurry is left in the mixing vessel 500 for a long time, the slurry may be deteriorated because the mixed materials are gradually separated due to the difference in specific gravity. In consideration of such a possibility, in the third embodiment, the mixing container 500 is stirred every time a predetermined time has elapsed even after the completion of the catalyst slurry. As a result, the production quality of the catalyst slurry can be stabilized.
[0178]
As described above, in the mixing and defoaming operation of the third embodiment, the mixing container 500 with a lid is used, and when supplying various materials, the mixing container 500 is supplied in an upright state and stirred or mixed and defoamed. In order to do so, the mixing vessel 500 is agitated or mixed and defoamed after the lid 504 is attached. For this reason, it is possible to mix and defoam many materials in one operation.
[0179]
In addition, after the mixing container 500 is mounted, all processes up to the completion of the catalyst slurry are automatically performed. For this reason, since the mixing and defoaming operation can be performed under exactly the same conditions every time including the time required for supplying the material, the production quality of the slurry for catalyst can be stabilized.
[0180]
Further, the mixing container 500 is stirred every time a predetermined time has elapsed after the completion of the catalyst slurry. For this reason, it is possible to further stabilize the production quality of the catalyst slurry without leaving the catalyst slurry for a long time after the completion of the catalyst slurry.
[0181]
D. Fourth embodiment:
In the mixing and defoaming apparatus 10 of the fourth embodiment, the material in the mixing container 130 is dispersed using an ultrasonic dispersion device called a homogenizer. In particular, in the mixing and defoaming apparatus 10 of the fourth embodiment, it is possible to efficiently disperse the material in the container with a homogenizer while rotating the container while the mixing container 130 is upright. It has become. Hereinafter, the mixing and defoaming apparatus of the fourth embodiment will be described.
[0182]
D-1. Device configuration:
(1) The rotation mechanism of the fourth embodiment:
First, a mechanism for rotating the container with the mixing container 130 in an upright state (hereinafter referred to as an upright rotation mechanism 100f) will be described. FIG. 20 is an explanatory view showing the structure of the mixing and defoaming machine 100 of the fourth embodiment including the upright rotation mechanism 100f.
[0183]
As shown in the figure, the upright rotation mechanism 100 f includes an upright pulley 137 provided at the lower portion of the mixing container 130 and an upright rotation pulley 141 that rotates the upright pulley 137. The upright pulley 137 is provided integrally with the friction pulley 136 immediately below the friction pulley 136 that rotates the container while the mixing container 130 is inclined. The upright rotation pulley 141 is provided integrally with the rotation pulley 140 above the rotation pulley 140 that drives the friction pulley 136 while the mixing container 130 is inclined. When the mixing container 130 is upright, the upright pulley 137 at the bottom of the container is pressed against the upright rotation pulley 141 by the spring arm 138. That is, the mixing container 130 is pushed by the force of the spring built in the spring arm 138 and rotates around the fulcrum 123 supporting the container, so that the upright pulley 137 is pressed against the upright rotation pulley 141. It has become.
[0184]
In the mixing and defoaming machine 100 according to the fourth embodiment having the above-described configuration, when the rotation motor 142 is driven in a state where the mixing container 130 is standing upright, the upright rotation is configured integrally with the rotation pulley 140. The pulley 141 rotates and is driven by the upright rotating pulley 141 to rotate the upright pulley 137 on the mixing container side. Since the mixing container 130 is joined to the upright pulley 137 via the friction pulley 136, the mixing container 130 rotates by the rotation of the upright pulley 137.
[0185]
(2) Homogenizer (ultrasonic dispersion device) of the fourth embodiment:
FIG. 21 is an explanatory diagram showing the configuration of a homogenizer (ultrasonic dispersion device) 800 used in the mixing and defoaming device 10 of the fourth embodiment. As shown in the figure, the homogenizer 800 used in the fourth embodiment is broadly divided into an ultrasonic vibration unit 802, an air cylinder 806 for moving the ultrasonic vibration unit 802 in the vertical direction, and a support for supporting the air cylinder 806. 808. A vibrator 804 driven by the ultrasonic vibrator 802 is provided at the tip of the ultrasonic vibrator 802, and a cylindrical sleeve 814 is provided on the outer periphery of the vibrator 804 so as to surround the vibrator 804. A cylindrical container guide 816 is provided on the outer periphery of the sleeve 814. A plurality of stirring blades 818 are provided on the outer sleeve 814 of the vibrator 804 toward the outside. The function of the stirring blade 818 will be described later.
[0186]
An air cylinder 806 and a guide sleeve 812 are attached to the abutment 808. A guide pole 810 slidably penetrates the guide sleeve 812, and the tip of the guide pole 810 is coupled to a plate 820 to which an ultrasonic vibration unit 802 is attached. When the air cylinder 806 is driven to move the plate 820 in the vertical direction, the entire ultrasonic vibration unit 802 attached to the plate 820 moves up and down.
[0187]
D-2. Overview of distributed processing of the fourth embodiment:
Hereinafter, the dispersion process performed by the mixing and defoaming apparatus 10 of the fourth embodiment will be described while applying the description of the second embodiment mutatis mutandis. The mixing and defoaming device 10 of the fourth embodiment adds the above-described upright rotation mechanism 100f to the mixing and defoaming device 10 of the second embodiment, and supplies materials for supplying dispersion beads into the mixing container. It can be considered that a homogenizer 700 is installed instead of the machine 228.
[0188]
Similarly to the case of the second embodiment, the material in the mixing container is mixed almost uniformly in advance before starting the dispersion process of the fourth embodiment. This process will be briefly described with reference to FIG. First, the mixing container 130 is set in the mixing and defoaming machine 100, pure water and carbon powder are supplied to the container and gently stirred (steps S100 to S106 in FIG. 6), and then an organic solvent and an electrolyte solution are added. Then, the mixture is stirred again for a predetermined time, and then the mixing container 130 is brought upright (steps S108 to S112 in FIG. 6). By doing so, a mixture in which these materials are almost uniformly mixed is generated in the mixing container 130.
[0189]
Next, the upright mixing container 130 is positioned under the homogenizer 800. In the fourth embodiment, the homogenizer 800 is installed at a position (position P5 in FIG. 10) where the material supply machine 228 for supplying beads for dispersion is installed in the second embodiment. After positioning the mixing container 130 under the homogenizer 800, the above-described air cylinder 806 is driven, and the homogenizer 800 is slowly lowered until the vibrator 804 and the stirring blade 818 are immersed in the material in the mixing container 130.
[0190]
FIG. 22 is an explanatory diagram showing a state where the homogenizer 800 is lowered to a predetermined position. When the homogenizer 800 is lowered, the vibrator 804 and the mixing container 130 are accurately positioned such that the outer periphery of the container guide 816 is guided to the inner peripheral surface of the mixing container 130. Further, when the homogenizer 800 is lowered to a predetermined position, the opening of the mixing container 130 is covered with the container guide 816, so that it is possible to prevent the material in the container from being scattered during the dispersion process.
[0191]
When the homogenizer 800 is lowered by a predetermined amount in this way, the vibrator 804 is ultrasonically vibrated by the ultrasonic vibration unit 802 and the mixing container 130 is rotated. As described above, the mixing container 130 can be rotated at a desired speed by driving the rotation motor 142 at a predetermined number of rotations. During the rotation of the mixing container 130, the revolving motor 116 is locked, so that the position of the mixing container 130 does not move.
[0192]
Here, the function of the stirring blade 818 provided at the tip of the homogenizer 800 will be described. As shown in FIG. 22, the stirring blade 818 is attached with a slight angle (attack angle) with respect to the rotation direction of the mixing container 130. Therefore, when the mixing vessel 130 rotates while the stirring blade 818 is immersed in the material, the stirring blade 818 acts like a propeller, and the material in the mixing vessel 130 is shown by an arrow in FIG. The material flows toward the vibrator 804 by convection. In this way, the material dispersed through the vicinity of the vibrator 804 flows into the gap between the vibrator 804 and the sleeve 814. As shown in the drawing, a plurality of flow holes 822 are provided between the stirring blades 818 and the stirring blades 818 on the side surface of the sleeve 814, and the dispersed material passes through the flow holes 822 and is again stirred. Convection through the mixing vessel. In this way, the material in the mixing vessel 130 is efficiently dispersed by dispersing the material using the homogenizer 800 while causing convection in the material in the mixing vessel 130 with the stirring blade 818 provided on the sleeve 814. Can be made.
[0193]
When the dispersion process is completed as described above, the homogenizer 800 is pulled up, and then the mixing container 130 is returned to the initial position P0, that is, the position where the mixing container 130 is initially set, and the container is removed to remove the catalyst slurry in the container. To the downstream process.
[0194]
When the catalyst slurry is thus completed, the catalyst slurry adhering to the homogenizer 800 is washed as follows. First, the empty mixing container 130 is set in the mixing and defoaming apparatus 100, the container is positioned at the position of the material supply machine 224 (position P3 in FIG. 10), and a predetermined amount of organic solvent is supplied. Next, after the mixing container 130 containing the organic solvent is positioned under the homogenizer 800, the homogenizer 800 is lowered to vibrate the vibrator 804 while rotating the container. As a result, a flow similar to that described above occurs in the organic solvent in the mixing container 130, so that the catalyst slurry adhering to the vibrator 804, the sleeve 814, the stirring blade 818, and the like can be washed. When the homogenizer 800 has been cleaned in this way, the catalyst slurry manufacturing operation can be started again by replacing the mixing container 130 with an empty one.
[0195]
Thus, in the dispersion process of the present embodiment, the slurry adhering to the homogenizer 800 can be easily and completely washed. As a result, there is no possibility that the residue of the previously created catalyst slurry will be mixed, and a stable quality catalyst slurry can be produced each time.
[0196]
In the dispersion processing of the fourth embodiment described above, it is possible to efficiently disperse the material in the mixing container by taking advantage of the ultrasonic dispersion device. That is, in general, the ultrasonic dispersion apparatus has an advantage that the powder can be vigorously vibrated by the vibrator and can be dispersed in a short time. In addition to this, in addition to the above-described fourth embodiment, As described above, by performing the dispersion treatment while causing convection in the material in the mixing container 130 using the stirring blade 818, it is possible to uniformly disperse in a short time.
[0197]
Further, as shown in FIG. 22, since the stirring blade 818 is provided on the outer peripheral surface of the sleeve 814 toward the outside, the flow generated in the mixing container 130 is as follows. That is, when the inner peripheral surface of the mixing container is lowered and hits the bottom surface of the container, the direction is changed to the center direction, and the flow from the surroundings merges at the center of the bottom surface and the central part of the mixing container is raised toward the vibrator 804 . In this way, after being dispersed in the vicinity of the vibrator 804, it passes through the side of the vibrator 804, passes through the flow hole 822 provided in the sleeve 814, and descends the inner peripheral surface of the mixing container again by the stirring blade 818. As described above, since the region where the material is stagnated does not occur in the mixing container 130, the material in the container can be dispersed extremely uniformly.
[0198]
Furthermore, in such dispersion processing, the material in the mixing container can be stirred with a very simple configuration. That is, the stirring blade 818 is fixed to the sleeve 814 of the homogenizer 800, and a mechanism for rotating the stirring blade 818 is unnecessary. In the dispersion process of the fourth embodiment, the mixing container 130 is rotated instead of rotating the stirring blade 818. However, the mechanism for the rotation is upright as a mechanism for rotating the container while the mixing container 130 is inclined. It is only necessary to add a pulley 137 and a pulley 141 for upright rotation.
[0199]
Further, if the rotation speed of the upright rotation pulley 141 is controlled, the rotation speed of the mixing container 130 can be controlled, and as a result, the speed at which the material convects in the container can be adjusted. Therefore, by rotating the mixing container 130 at an appropriate speed, the material in the container can be more effectively dispersed.
[0200]
In the above description, the material in the mixing vessel 130 has been described as flowing so as to descend the inner peripheral surface of the vessel by the stirring blade 818. However, the mounting angle of the stirring blade is set with respect to the rotation direction of the mixing vessel. If the direction is reversed, it is possible to generate convection that raises the inner peripheral surface of the mixing container. Even in such a case, the same effect as described above can be obtained.
[0201]
D-3. Variations:
There are various modifications to the distributed processing of the fourth embodiment. Hereinafter, these modifications will be briefly described. In the fourth embodiment described above, the stirring blade 818 is provided on the non-rotating side (homogenizer 800 side) and the side without the stirring blade 818 (mixing vessel 130 side) is rotated, but the stirring blade is provided on the rotating side. It is good as a thing. That is, as shown in FIG. 23, a plurality of stirring blades 818a may be provided inward on the inner peripheral surface of the mixing container. A material is put in such a mixing container, and a homogenizer vibrator 804 is inserted in a substantially central portion to rotate the mixing container 130. Then, convection is generated in the material between the stationary vibrator 804 and the rotating mixing container 130 due to the viscosity of the material, so that substantially the same effect as in the fourth embodiment described above can be obtained. Can do.
[0202]
Further, as shown in FIG. 24, the bracket 815 may be taken out from the homogenizer 800 side, and a stirring blade 818b may be provided below the vibrator 804. In this way, the size of the stirring blade 818b can be freely set without being restricted by the outer diameter of the vibrator 804 or the sleeve 814. As a result, it is preferable because the flow in the mixing container 130 can be optimized and the material in the container can be more efficiently dispersed.
[0203]
Or it is also possible to perform a dispersion process without using a stirring blade. That is, as shown in FIG. 25, the vibrator 804 of the homogenizer is inserted eccentrically with respect to the mixing container 130, and the mixing container 130 is rotated while the vibrator 804 is ultrasonically vibrated. In this way, the material in the mixing container 130 can be uniformly dispersed. When the mixing container 130 having a relatively deep bottom is used, the homogenizer vibrator 804 may be dispersed while moving up and down. The vertical movement of the vibrator 804 can be easily performed by controlling the air cylinder 806 of the homogenizer 800.
[0204]
In such a modified example that does not use the stirring blade, the amount of slurry that adheres to the homogenizer and cannot be recovered after the catalyst slurry is completed is reduced by the absence of the stirring blade, which is preferable because the yield of the catalyst slurry increases. is there.
[0205]
Of course, in the configuration including the stirring blades, the material of the mixing vessel 130 may be dispersed while moving the homogenizer 800 up and down, as in the configuration not using the stirring blades. If the homogenizer 800 is dispersed while moving up and down in addition to the convection of the material by the stirring blade, the dispersion treatment can be performed more efficiently. In addition, if the bottom of the mixing container becomes deeper, the rotation speed of the mixing container may have to be increased in order to convect the material at the bottom, but if the homogenizer 800 is moved up and down, the homogenizer 800 is lowered. By doing so, the material at the bottom can be reliably dispersed, which is preferable.
[0206]
In the fourth embodiment described above, it has been described that the vibrator 804 of the homogenizer 800 is inserted into the container from above with the mixing container 130 standing upright. By doing this, the homogenizer 800 is moved in the direction in which the gravity acts, so that play can be provided at various points in the mechanism for moving the homogenizer up and down. Therefore, even if a slight misalignment occurs between the homogenizer 800 and the mixing container 130, the dispersion process can be easily performed by absorbing the misalignment by play provided in various places. Of course, even when the homogenizer 800 is inserted obliquely from above while the mixing container 130 is tilted, it is of course possible to perform the dispersion process effectively as in the above-described embodiment.
[0207]
E. Example 5:
In the various embodiments described above, the mixing container is not particularly cooled, but if the mixing container is cooled, secondary aggregation of the materials due to frictional heat between the materials in the mixing container or between the material and the container inner surface is avoided. Thus, distributed processing can be performed effectively. A fifth embodiment having such a cooling mechanism will be described below.
[0208]
E-1. Device configuration:
FIG. 26 is an explanatory view showing the structure of the mixing and defoaming machine 100 of the fifth embodiment provided with the cooling mechanism 100g of the mixing container. Although the detailed structure will be described later, in the mixing and defoaming machine 100 of the fifth embodiment, a cooling jacket is provided between the container holder 134 and the holder 132, and the supply side hose 904 is supplied to the jacket from the cooling housing 902. The mixing vessel 130 is cooled by supplying cooling water. The cooling water discharged from the cooling jacket is returned to the cooling housing 902 again via the discharge side hose 906. The cooling housing 902 is slidably attached to a cooling shaft 900 provided on the top of the center shaft 110. For this reason, even when the mixing container 130 revolves, the cooling water in the cooling jacket can be supplied from the cooling housing 902 to cool the material in the container. Hereinafter, the cooling mechanism of the fifth embodiment will be described with reference to sectional views.
[0209]
FIG. 27 is a longitudinal sectional view of the cage 132 for explaining the structure of the cooling jacket formed between the container holder 134 and the cage 132. The cross-sectional position is the position of the AA cross section of FIG. As illustrated, the mixing container 130 is accommodated in a container holder 134, and the container holder 134 is rotatably accommodated in a cage 132 via a bearing 912. A friction pulley 136 is attached to the bottom surface of the container holder 134 with a bolt 916, and the upright pulley 137 is configured integrally with the friction pulley 136. When the friction pulley 136 is driven by the rotation pulley 140 or the upright pulley 137 is driven by the upright rotation pulley 141, the container holder 134 rotates in the cage 132, and as a result, the mixing container 130 rotates. ing.
[0210]
As shown in the figure, the container holder 134 of the fifth embodiment is provided with a large opening 914, and the inner peripheral surface of the cage 132 and the outer peripheral surface of the mixing container 130 are the opening 914 of the container holder 134. It is structured to face each other with a gap. The cooling jacket 918 is formed in a space surrounded by the inner peripheral surface of the cage 132, the container holder 134, and the outer peripheral surface of the mixing container 130. A seal member (not shown) is provided between the sliding portion between the cage 132 and the container holder 134 and between the container holder 134 and the mixing container 130, and the cooling water in the cooling jacket 918 leaks to the outside. Not sealed. Further, a fluid coupling 908 to which the supply side hose 904 is connected and a fluid coupling 910 to which the discharge side hose 906 is connected are provided on the side wall of the cage 132.
[0211]
FIG. 28 is a cross-sectional view showing the structure of the cooling shaft 900 and the cooling flange 902 that supply cooling water to the cooling jacket 918. The cross-sectional position is the position of the BB cross section of FIG. As shown in the figure, a substantially cylindrical cooling shaft 900 is attached to the top of the center shaft 110, and a substantially cylindrical cooling flange 902 is attached to the outer periphery of the cooling shaft 900. The cooling shaft 900 and the cooling flange 902 are joined via a bearing 922, and the cooling flange 902 is rotatable around the cooling shaft 900. As shown in FIG. 28, the inner diameter of the cooling flange 902 is made larger than the outer diameter of the cooling shaft 900, and the space between the outer peripheral surface of the cooling shaft 900 and the inner peripheral surface of the cooling flange 902. Is divided into two upper and lower rooms by a ring-shaped seal member 920. The lower chamber is a supply chamber 924 for supplying cooling water to the cooling jacket 918 shown in FIG. 27, and the upper chamber is a discharge chamber 926 for discharging cooling water from the cooling jacket.
[0212]
A fluid coupling 928 is provided on the side surface of the cooling flange 902 corresponding to the position of the supply chamber 924, and a supply side hose 904 is connected to the fluid coupling 928 (see FIG. 26). In addition, two cooling water passages are provided inside the cooling shaft 900, and one cooling water passage is connected to the supply chamber 924. Similarly, a fluid coupling 930 is provided on the side surface of the cooling flange 902 corresponding to the position of the discharge chamber 926, and a discharge hose 906 is connected to the fluid coupling 930 (see FIG. 26). Further, the other cooling water passage provided in the cooling shaft 900 is connected to the discharge chamber 926. Furthermore, hose nipples 932 and 934 are provided in the respective cooling water passages on the bottom surface portion of the cooling shaft 900, and each hose nipple is connected to a cooling water pump via a cooling hose (not shown).
[0213]
Since the cooling flange 902 is connected to the outer sleeve 112 by the bracket 932, when the outer sleeve 932 is rotated, the cooling flange 902 is also rotated around the cooling shaft 900. As a result, the fluid couplings 928 and 930 provided on the cooling flange 902 are always kept at the same position with respect to the mixing container 130.
[0214]
E-2. Cooling action of the mixing vessel:
A method for cooling the material in the mixing container in the mixing deaerator 100 of the fifth embodiment having the above-described configuration will be described. First, as shown in FIG. 28, a cooling hose is connected to a hose nipple 932 on the bottom surface of the cooling shaft 900, and cooling water is supplied using a pump. Then, the cooling water is supplied to the supply chamber 924 through the cooling water passage inside the cooling shaft 900, and from the fluid coupling 908 provided in the retainer 132 to the cooling jacket 918 via the supply side hose 904 from the fluid coupling 928. (See FIG. 27).
[0215]
Cooling water that has cooled the side surface of the mixing container 130 in the cooling jacket 918 is discharged from the fluid coupling 910 provided in the cage 132, and is discharged from the fluid coupling 930 through the discharge side hose 906 to the discharge chamber 926 inside the cooling flange 902. (See FIG. 28). Next, the discharge chamber 926 is discharged from the cooling hose connected to the hose nipple 934 on the bottom surface of the cooling shaft 900 through the cooling water passage inside the cooling shaft 900.
[0216]
In the cooling structure of the fifth embodiment described above, the positional relationship between the fluid couplings 928 and 930 of the cooling flange 902 and the mixing container 130 is always kept constant, so that the mixing container 130 is either rotating or rotating. In this case, the cooling water can be circulated through the cooling jacket 918 so that the cooling can be efficiently performed.
[0217]
As shown in FIG. 27, a large opening 914 is provided on the side surface of the container holder 134, and the side surface of the mixing container 130 is in direct contact with the cooling water in the cooling jacket 918. . For this reason, if the mixing container 130 is rotated, a large relative speed difference is generated between the outer peripheral surface of the container and the cooling water in the cooling jacket. Therefore, the outer peripheral surface of the mixing container 130 can be efficiently cooled, As a result, the material in the mixing container can be efficiently cooled.
[0218]
For example, when the cooling mechanism of the fifth embodiment and the dispersion mechanism of the above-described fourth embodiment using a homogenizer are combined, the material inside the mixing vessel is caused to flow along the side of the vessel by the stirring blade, The container side surface is effectively cooled by the cooling mechanism of the present embodiment. That is, the flow of the material inside the mixing container and the effective cooling of the side surface of the mixing container can be combined to cool the material in the mixing container very efficiently. Therefore, the material does not agglomerate due to frictional heat during the dispersion treatment of the material in the mixing container.
[0219]
In addition, even when dispersing beads are put into the mixing container and the dispersion process is performed, the cooling mechanism of the fifth embodiment is applied to continuously cool the mixing container during rotation or revolution. It is possible to efficiently cool the side of the container by supplying water. Therefore, it is possible to avoid secondary dispersion of the dispersed material due to frictional heat generated during the dispersion process.
[0220]
E-3. Variations:
Various modifications also exist in the cooling mechanism of the fifth embodiment described above. Hereinafter, these modifications will be briefly described. In the fifth embodiment described above, the cooling water is described as being circulated using a pump. However, as shown in FIG. 29, if a convection blade 940 is provided inside the cooling jacket, the pump is not used. Can do. That is, when the mixing container 130 is rotated, the convection blade 940 acts like a rotary pump, so that it is not necessary to separately provide a pump for circulating the cooling water.
[0221]
When such a large cooling capacity is not required, as shown in FIG. 30, a structure in which a fluid coupling for circulating cooling water through the cooling jacket can be omitted. That is, as shown in FIG. 30 (a), when a predetermined amount of cooling water is previously supplied into the cooling jacket 918 and the mixing container 130 is set therein, the mixing is performed as shown in FIG. 30 (b). The cooling water pushed away by the container 130 fills the cooling jacket 918. If the mixing container 130 is rotated in this state, the mixing and defoaming operation can be performed while cooling the side surface of the mixing container with the cooling water in the cooling jacket 918. When the mixing and defoaming operation is completed, the cooling water is discharged from the cooling water drain 942 toward the side surface of the cage 312. If it does in this way, mixing defoaming work can be performed, cooling a mixing container side, without using a complicated mechanism. When such a large cooling capacity is not required, even by such a method, it is possible to efficiently perform the dispersing operation while avoiding secondary aggregation of the material due to frictional heat.
[0222]
Further, when a large cooling capacity is not required, a structure in which the opening 914 of the container holder 134 is not provided may be employed. In this way, the cooling jacket 918 is formed between the cage 132 and the container holder 134, so that the cooling water only needs to be sealed between the cage 132 and the container holder 134, and the sealing structure is simplified. This is preferable.
[0223]
F. Example 6:
In the various embodiments described above, it has been described that when the catalyst slurry is completed, the catalyst slurry is removed from the mixing vessel, the mixing defoaming device, and conveyed to the downstream process. However, the completed catalyst slurry is directly transferred from the mixing vessel. Alternatively, it may be supplied to a downstream process. By doing so, there is no possibility that foreign matters and impurities are mixed into the catalyst slurry, and a slurry having a stable quality can be supplied to the downstream process. The sixth embodiment will be described below.
[0224]
FIG. 31 is an explanatory view showing the structure of the material take-out mechanism 100h that directly takes out the completed catalyst slurry from the mixing container 130. FIG. Hereinafter, the structure of the material take-out mechanism 100h will be briefly described with reference to FIG.
[0225]
As shown in FIG. 31, the material take-out mechanism 100 h roughly includes a material take-out jig 1000, an air cylinder 1100 that moves the material take-out jig 1000 in the vertical direction, and an abutment 1102 that supports the air cylinder 1100. It is composed of The material extraction jig 1000 has a shape in which a slurry extraction shaft 1010 protrudes from a sealing plate 1020 and a stirring blade 1012 is provided at the tip of the shaft. The structure of the material extraction jig 1000 will be described in detail with reference to another drawing. An air cylinder 1100 and a guide sleeve 1104 are attached to the abutment 1102. A guide pole 1106 slidably passes through the guide sleeve 1104, and the tip of the guide pole 1106 is coupled to the plate 1108. A material extraction jig 1000 is attached to the tip of a shaft 1110 provided on the plate 1108. Further, the plate 1108 is provided with a motor 1112, and by rotating the shaft 1110, the stirring blade 1012 provided at the tip of the slurry take-out shaft 1010 can be rotated.
[0226]
Such a material take-out mechanism 100h is installed in the vicinity of the above-described mixing and defoaming machine 100. When taking out the completed catalyst slurry, after positioning the mixing container 130 under the material takeout mechanism 100h using the revolution mechanism 100c of the mixing defoaming machine 100, the material takeout jig 1000 is lowered, as will be described later. Thus, the slurry can be taken out from the mixing container 130. In view of the convenience of supplying the catalyst slurry to the next process, it is preferable to provide the material take-out mechanism 100h in the direction in which the next process is performed as viewed from the mixing defoaming machine 100.
[0227]
FIG. 32 is an explanatory view showing a state in which the completed catalyst slurry is taken out from the mixing container 130 using the material take-out jig 1000. First, the structure of the material extraction jig 1000 will be described with reference to FIG. The material extraction jig 1000 is mainly composed of a sealing plate 1020 and a slurry extraction shaft 1010 that penetrates the sealing plate 1020. After positioning the mixing container 130, when the entire material extracting jig 1000 is lowered, the material extracting jig 1000 is mounted on the mixing container 130 so that the inlay portion of the sealing plate 1020 fits into the inner surface of the mixing container 130. An O-ring 1022 is provided in the inlay portion of the sealing plate 1020. When the sealing plate 1020 is attached, the inside of the mixing container 130 is sealed.
[0228]
The slurry take-out shaft 1010 is rotatably attached to the sealing plate 1020 via a bearing 1024, and the upper end of the slurry take-out shaft 1010 is coupled to the shaft 1110. The slurry take-out shaft 1010 and the shaft 1110 are coupled by a knurl, and when the shaft 1110 is rotated by the motor 1112, the slurry take-out shaft 1010 can also be rotated. Of course, the slurry extraction shaft 1010 and the shaft 1110 may be integrally formed. Further, a seal 1026 is provided between the slurry take-out shaft 1010 and the sealing plate 1020, and the inside of the mixing container 130 is kept in an airtight structure. A coupling 1111 is provided in the middle of the shaft 1110. The coupling 1111 can transmit rotational torque to absorb the positional deviation of the rotational axis between the shaft 1110 and the slurry take-out shaft 1010. For this reason, even if the rotation axis is slightly deviated between the shaft 1110 and the slurry extraction shaft 1010, the slurry extraction shaft 1010 can be stably rotated.
[0229]
The slurry take-out shaft 1010 has a passage 1014 provided therein, and the passage 1014 is connected to the pipe joint 1032 via a material reservoir 1030 provided in the sealing plate 1020. A nipple 1028 is provided on the upper surface of the sealing plate 1020, and air can be supplied from the nipple 1028 into the mixing container 130.
[0230]
Below, the method to take out catalyst slurry from the mixing container 130 using the material extraction jig | tool 1000 is demonstrated. First, as shown in FIG. 32, the material take-out jig 1000 is mounted on the mixing container 130, and compressed air is introduced into the mixing container 130 from the nipple 1028 on the top of the sealing plate 1020. As described above, when the airtight plate 1020 is attached, the mixing container 130 has an airtight structure. Therefore, the catalyst slurry in the container is moved from the outlet 1016 at the tip of the slurry extraction shaft 1010 to the internal passage 1014 by the pressure of the compressed air. And flows into a material reservoir 1030 provided inside the sealing plate 1020. Seals 1026 are provided at both ends of the material reservoir 1030 so that the inflowing catalyst slurry does not leak from the sliding portion between the slurry take-out shaft 1010 and the sealing plate 1020. A pipe joint 1032 is connected to the material reservoir 1030. In this way, by introducing compressed air into the mixing container 130 having an airtight structure with the sealing plate 1020, the catalyst slurry in the container is pumped from the pipe joint 1032 to the next process.
[0231]
According to this method, the completed catalyst slurry can be supplied directly from the mixing container 130 to the next step. For this reason, when transferring the catalyst slurry that has been completed for supply to the next process to another container, etc., it is possible to avoid the possibility of foreign matters and impurities entering the slurry, so that the production quality can be stabilized. Is possible.
[0232]
Moreover, since the compressed air is introduced into the mixing container 130 and the catalyst slurry in the container is pushed out with the compressed air, the catalyst slurry can be pumped without mixing in foreign matter and impurities, and the quality can be improved accordingly. It becomes possible to stabilize.
[0233]
If the catalyst slurry is pumped using compressed air as described above, there is an advantage that the slurry flow path from the mixing vessel 130 to the next process becomes a simple configuration. In particular, since the catalyst slurry is in a state where the powder is suspended in the liquid, when the slurry is flowed through a complicated flow path, the powder accumulates at a portion where the flow in the flow path is slightly stagnant. However, if the flow path has a simple configuration, such a fear can be easily avoided.
[0234]
Of course, instead of pushing out with compressed air, a method may be used in which a suction pump is provided on the pipe joint 1032 side and the catalyst slurry is sucked out of the mixing container 130. By using such a method, the completed catalyst slurry can be directly supplied to the next process from the mixing container 130 even when there is no facility for supplying compressed air.
[0235]
As shown in FIGS. 31 and 32, the material take-out jig 1000 of this embodiment is provided with a stirring blade 1012 at the tip of the slurry take-out shaft 1010, and the motor 1112 rotates the stirring blade 1012. Is possible. If the catalyst slurry is allowed to stand for a long time, the suspended powder may agglomerate and become larger or the powder may precipitate. Since the catalyst slurry in the mixing container 130 can be appropriately stirred, the powder can be prevented from agglomerating or precipitating. Of course, it is also possible to pump the catalyst slurry to the next step while stirring. Since the slurry take-out shaft 1010 and the stirring blade 1012 are integrally formed in the material take-out jig 1000, it is not necessary to replace the jig when taking out the catalyst slurry or stirring the slurry. As a result, it is possible to avoid foreign matters and impurities from being mixed into the catalyst slurry.
[0236]
Further, as shown in FIG. 32, the material take-out jig 1000 of this embodiment has a slurry take-out shaft 1010 also serving as a rotating shaft of the stirring blade 1012 and a take-out port 1016 provided at the tip of the slurry take-out shaft 1010. Yes. If the outlet 1016 is provided at such a position, the outlet 1016 does not obstruct the stirring flow generated in the mixing vessel 130 when the stirring blade 1012 is rotated, so that the catalyst slurry in the vessel can be made uniform. Can be stirred. However, as long as the outlet 1016 is provided at a position where the stirring flow is not hindered, the outlet 1016 may be provided at a location other than the tip of the slurry extraction shaft 1010, for example, on the side surface of the slurry extraction shaft 1010.
[0237]
Of course, the powder 11 may be dispersed by changing the motor 1112 to an appropriate specification and stirring the material in the mixing container 130 with the stirring blade 1012. Or conversely, the catalyst slurry in the mixing container may be agitated by integrally configuring the dispersing device and the material take-out jig described above and driving the dispersing device under appropriate conditions. If it carries out like this, the whole mixing deaeration apparatus 10 can be set as a simple structure.
[0238]
The material extraction jig 1000 described above is provided with the stirring blade 1012, but of course, the stirring blade 1012 may not be provided. Without the stirring blade 1012, the catalyst slurry in the mixing vessel 130 cannot be stirred, but by supplying the completed catalyst slurry directly from the mixing vessel 130 to the next process, it is possible that foreign matters and impurities are mixed into the slurry. By avoiding this, the quality of the catalyst slurry can be stabilized.
[0239]
In the above description, compressed air is introduced into the mixing container 130 to pressurize the catalyst slurry. However, the present invention is not limited to compressed air, and it is needless to say that compressed gas may be used. In addition, if it is inert gas, such as nitrogen gas, it can be used conveniently like compressed air.
[0240]
In the above description, the material take-out jig 1000 is lowered and attached to the mixing container 130, but of course, the mixing container 130 may be raised and attached to the material take-out jig 1000.
[0241]
Furthermore, when a part of the material take-out jig 1000, for example, a part of the slurry take-out shaft is incorporated in the mixing container and the sealing plate is attached, the slurry take-out shaft and the sealing plate incorporated in the mixing container are They may be combined to form an integral material extraction jig.
[0242]
Although various embodiments have been described above, the present invention is not limited to all the embodiments described above, and can be implemented in various modes without departing from the scope of the invention.
[0243]
For example, in the above-described embodiments, an empty mixing container is attached to the mixing and defoaming machine 100, but a mixing container containing a part of the material may be attached.
[0244]
In any of the above-described embodiments, one type of material has been described as supplying the entire amount at once. However, the material may be supplied in several batches while stirring the same type of material little by little. In this way, for example, powder that tends to aggregate can be easily stirred.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of a mixing and defoaming apparatus according to the present embodiment.
FIG. 2 is an explanatory view showing the structure of the mixing and defoaming machine of the first embodiment.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the structure of a material supply machine used in this example.
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining an outline of control for positioning the mixing container in the present embodiment.
FIG. 5 is an explanatory view showing a position for positioning the mixing container in the mixing and defoaming apparatus of the first embodiment.
FIG. 6 is a flowchart showing a flow of an operation for manufacturing a catalyst slurry as an example of a mixed defoaming operation performed using the mixed defoaming device of the first embodiment.
FIG. 7 is an explanatory view showing a position for positioning the mixing container as a modified example of the mixing and defoaming device of the first embodiment.
FIG. 8 is an explanatory view showing a state where a mixing container is standing upright in the mixing and defoaming device of the second embodiment.
FIG. 9 is an explanatory view showing the operation of the container tilt in the mixing and defoaming device of the second embodiment.
FIG. 10 is an explanatory view showing a position for positioning the mixing container in the mixing and defoaming device of the second embodiment.
FIG. 11 is a flowchart showing a procedure for stirring or mixing and defoaming by tilting an upright mixing container in the mixing and defoaming apparatus of the second embodiment.
FIG. 12 is an explanatory view showing the shape of a mixing container with a lid used in the mixing and defoaming device of the third embodiment.
FIG. 13 is an explanatory view showing the shape of a lid detaching machine that automatically detaches the lid of the mixing container in the mixing and defoaming apparatus of the third embodiment.
FIG. 14 is an explanatory view showing a state in which the lid of the mixing container is automatically detached in the mixing and defoaming device of the third embodiment.
FIG. 15 is an explanatory diagram showing an outline of a control system for controlling a mixed defoaming operation in the mixed defoaming apparatus according to the third embodiment.
FIG. 16 is an explanatory view showing a position for positioning the mixing container in the mixing and defoaming device of the third embodiment.
FIG. 17 is a flowchart showing a flow of an operation for producing a slurry for catalyst as an example of a mixed defoaming operation performed using the mixed defoaming device of the third embodiment.
FIG. 18 is a flowchart showing a procedure performed by starting a stored mixed defoaming program when manufacturing a slurry for catalyst using the mixed defoaming apparatus according to the third embodiment.
FIG. 19 is a flowchart showing a procedure for stirring or mixing defoaming after tilting an upright mixing container and removing a lid in the mixing defoaming apparatus of the third embodiment.
FIG. 20 is an explanatory view showing the structure of a mixing and defoaming machine according to a fourth embodiment.
FIG. 21 is an explanatory view showing the structure of an ultrasonic dispersion device used in the mixing and defoaming device of the fourth embodiment.
FIG. 22 is an explanatory view showing a state in which the material in the container is dispersed while rotating the mixing container in the mixing and defoaming device of the fourth embodiment.
FIG. 23 is an explanatory view showing a first modification of the mixing and defoaming device of the fourth embodiment.
FIG. 24 is an explanatory view showing a second modification of the mixing and defoaming device of the fourth embodiment.
FIG. 25 is an explanatory view showing a third modification of the mixing and defoaming device of the fourth embodiment.
FIG. 26 is an explanatory view showing the structure of a mixing and defoaming machine according to a fifth embodiment.
FIG. 27 is a cross-sectional view showing the structure of a cooling jacket of the mixing and defoaming device of the fifth embodiment.
FIG. 28 is a cross-sectional view showing the structure of the cooling housing of the mixing and defoaming device of the fifth embodiment.
FIG. 29 is an explanatory view showing a modification of the mixed defoaming measure of the fifth embodiment.
FIG. 30 is an explanatory view showing another modification of the mixing and defoaming device of the fifth embodiment.
FIG. 31 is an explanatory view showing a material take-out mechanism of a sixth embodiment.
FIG. 32 is an explanatory view showing a structure of a material take-out jig.
[Explanation of symbols]
10 ... Mixing defoaming device
20 ... Material feeder
100 ... mixing defoaming machine
100a ... Abutment
100b ... Holding mechanism
100c ... Revolution mechanism
100d ... rotation mechanism
100e ... Upright mechanism
102 ... Base
104 ... Lower plate
106 ... post
110 ... Center shaft
112 ... Outer sleeve
114 ... Revolution pulley
116 ... Revolution motor
118 ... pulley
120 ... Driving belt
122 ... arm
123 ... fulcrum
124 ... Balancer
130 ... mixing container
132 ... Retainer
134 ... Container holder
136 ... friction pulley
137 ... Upright pulley
138 ... Spring arm
140 ... pulley for rotation
141 ... Upright pulley
142 ... Motor for rotation
144 ... Pulley
146 ... Driving belt
148 ... Upper plate
150 ... Hydraulic cylinder
152 ... Piston
154 ... Guide connecting bar
156 ... Guide
158 ... Guide bush
200 ... Material feeder
202 ... Hopper
204 ... Sleeve
206 ... screw
208: Motor
210 ... Material supply port
220, 222, 224, 226, 228 ... Material feeder
300 ... Control panel
302: Power supply unit
304 ... Inverter
306 ... Current control unit
308 ... Speed control unit
310: Position control unit
312 ... Encoder
314, 316 ... Current detector
400: container tilt
402 ... Air cylinder
404 ... Piston
406 ... Plate
500 ... mixing container
502 ... Mixing container body
503 ... Flange
504 ... Lid
505 ... Knob
506 ... Lid holder
506a ... Lid holder body
506b ... Roller
506c ... shaft
506d ... Spring
600 ... Lid removal machine
610: Lid removal jig
612 ... Sleeve
614 ... Flange presser
615 ... Spring
616: Lid removal jig
620 ... Actuator unit
630 ... Stand
640 ... End indication lamp
700 ... ECU
702 ... CPU
704 ... ROM
706 ... RAM
708 ... PIO
710 ... Control panel
720 ... Motor controller for revolution
722 ... Motor controller for rotation
724 ... Hydraulic cylinder controller
726, 728, 730, 732, 734 ... Material feeder controller
736 ... Container tilt controller
738 ... Lid controller
800 ... homogenizer
802 ... Ultrasonic vibration part
804 ... Vibrator
806 ... Air cylinder
808 ... Abutment
810 ... Guide pole
812 ... Guide sleeve
814 ... Sleeve
816 ... Container guide
818 ... stirring blade
820 ... Plate
822 ... flow hole
900 ... Cooling shaft
902 ... Cooling housing
904 ... Supply side hose
906 ... discharge hose
908 ... Fluid coupling
910 ... Fluid coupling
912 ... Bearing
914 ... opening
916 ... Bolt
918 ... Cooling jacket
920 ... Seal member
922 ... Bearing
924 ... Supply room
926 ... discharge chamber
928 ... Fluid coupling
930 ... Fluid coupling
932 ... Hose nipple
934 ... hose nipple
940 ... Convection wing
942 ... Cooling water drain
1000 ... Material extraction jig
1010 ... Slurry take-out shaft
1012 ... stirring blade
1014 ... passage
1020 ... Sealing plate
1022 ... O-ring
1024 ... Bearing
1026 ... Seal
1028 ... Nipple
1030: Material reservoir
1032: Piping joint
1100 ... Air cylinder
1102 ... Abutment
1104 ... Guide sleeve
1106: Guide pole
1108 ... Plate
1110 ... Shaft
1111 ... Coupling
1112: Motor

Claims

A mixing and defoaming apparatus for supplying a material into a container and mixing and defoaming the material,
Container revolving means for revolving the container around a predetermined revolving axis;
A container rotation means for rotating the container around a rotation axis inclined with respect to the revolution axis;
A material supply means having a material supply port for supplying a material to the container on a track on which the container revolves;
When supplying the material to the container, positioning means for positioning the container at a position where the material supply port is located using the container revolving means;
A mixing and defoaming device comprising: mixing and defoaming means for starting the revolution and rotation of the container after supplying the material and mixing and defoaming the material in the container.

The mixing and defoaming device according to claim 1,
A plurality of the material supply means,
The mixing defoaming device, wherein the positioning means is means for positioning the container at a position where each material supply port of the material supply means is located.

The mixing and defoaming device according to claim 2,
At least two material supply means among the plurality of material supply means are arranged so that each material supply port can be supplied from each material supply port to the container positioned at the same position at the same time. A defoaming device having

The mixing and defoaming device according to claim 1,
The material supply means is a mixing and defoaming device which is means for detecting completion of positioning of the container and starting supply of the material.

The mixing and defoaming device according to claim 1,
The mixing and defoaming means is a mixing and defoaming device that detects completion of supply of the material and starts revolution and rotation of the container.

The mixing and defoaming device according to claim 1,
While comprising a container upright means for raising the container and directing the opening of the container upward,
The mixing and defoaming apparatus, wherein the material supplying means is means for supplying the material from above to the upright container.

The mixing and defoaming device according to claim 1,
The mixing and defoaming device, wherein the rotation means is a means mechanically connected to the container revolution means so as to simultaneously rotate when the container revolves.

The mixing and defoaming device according to claim 7,
The positioning means is means for positioning the container with the mechanical connection between the container revolution means and the container rotation means disconnected so that the container does not rotate when the container is revolved. Some mixing deaerator.

A mixing and defoaming device according to claim 8,
While comprising a container upright means for raising the container and directing the opening of the container upward,
The mixing and defoaming device, wherein the material supply means is means for supplying the material from above to the container in a state where the connection between the container revolving means and the container rotation means is disconnected and the container is upright.

The mixing and defoaming device according to claim 1,
Dispersing means provided on a trajectory on which the container revolves, and performing a dispersion process for pulverizing the powder in the material supplied to the container into a finer powder to uniform the particle size of the powder,
The positioning device is a mixing and defoaming device which is a means for positioning the container at a position where the dispersing means is installed when the dispersion processing of the material in the container is performed.

The mixing and defoaming apparatus according to claim 10, further comprising a stirring blade that stirs the material in the container during the dispersion treatment.

The mixing and defoaming apparatus according to claim 10, wherein the dispersion treatment of the material in the container is performed while rotating the container at a position where the dispersion unit is installed.

The mixing and defoaming device according to claim 12,
The dispersing means is means for dispersing the material by ultrasonic vibration in the material of the container,
A mixing and defoaming apparatus, wherein at least one of the dispersing means or the inner surface of the container is provided with a stirring blade that stirs the material in the container by rotating the container during the dispersion treatment.

The mixing and defoaming device according to claim 10,
A mixing and defoaming apparatus comprising a dispersion cooling means for cooling the material at least during the dispersion treatment of the material in the container.

The mixing and defoaming device according to claim 1,
A mixing and defoaming device provided with a material cooling means that revolves together with the container to cool the material of the container.

The mixing and defoaming device according to claim 1,
A material takeout means capable of taking out the material in the container directly from the container;
When the material in the container is taken out, the positioning means is a means for positioning the container at a position where the material take-out means is installed.

The mixing and defoaming device according to claim 16,
The mixing and defoaming apparatus, wherein the material take-out means is means for directly taking out the material from the container by applying pressure to the material in the container and feeding the material outside the container.

The mixing and defoaming device according to claim 16,
A mixing and defoaming device comprising a material agitating means capable of agitating the material of the container in a state of being positioned for taking out the material in the container.

The mixing and defoaming device according to claim 18, wherein the material stirring means is configured integrally with the material take-out means.

The mixing and defoaming device according to claim 18,
The mixing and defoaming apparatus, wherein the material agitation means is a means capable of performing a dispersion process in which the powder in the material supplied to the container is pulverized into a finer powder to make the particle size of the powder uniform.

A mixing and defoaming apparatus according to any one of claims 1 to 20,
A mixing and defoaming device comprising a rotation speed control means capable of controlling the revolution speed and rotation speed of the container.

A mixing and defoaming device according to claim 8,
In a state where the container is upright, the lid of the container is provided with a lid attachment / detachment means for attaching / detaching the lid from above the container,
The material supply means is means for supplying the material to the container in an upright state with the lid removed.
The mixed defoaming device is a device for starting the revolution and rotation of the container after the supply of the material is completed and the lid is attached.

A mixed defoaming method for supplying a material into a container and mixing and defoaming the material,
A predetermined revolution axis for revolving the container and a rotation axis inclined with respect to the revolution axis;
The material supply port for supplying the material to the container is disposed on the track on which the container revolves,
When supplying the material to the container, revolve the container, position the container at a position where the material supply port is located, and then supply the material.
A mixing and defoaming method of performing mixing and defoaming of the material in the container by revolving and rotating the container around the revolution axis and the rotation axis after completion of the supply of the material.