剪断式分散装置、循環式分散システム及び循環式分散方法
【課題】 局所的分散と平均化分散の効果を得るとともに、さらに効率的で適切な分散処理を可能とする剪断式分散装置を提供する。
【解決手段】 ローターと、該ローターに対向して配置される対向部材とを備え、前記ローター及び前記対向部材の間に、スラリー状又は液体状の混合物を遠心力によって外周方向に通過させることによって分散させる剪断式分散装置において、前記ローター及び前記対向部材の間に形成され、前記混合物を外周方向に導く複数のギャップ部と、最外周側のギャップ部とこの内周側に位置するギャップ部とを接続するように設けられ、前記混合物を滞留させるバッファ部とを備え、前記バッファ部は、該バッファ部を形成する外周側の壁部が前記ローターに設けられるように形成される。
【解決手段】 ローターと、該ローターに対向して配置される対向部材とを備え、前記ローター及び前記対向部材の間に、スラリー状又は液体状の混合物を遠心力によって外周方向に通過させることによって分散させる剪断式分散装置において、前記ローター及び前記対向部材の間に形成され、前記混合物を外周方向に導く複数のギャップ部と、最外周側のギャップ部とこの内周側に位置するギャップ部とを接続するように設けられ、前記混合物を滞留させるバッファ部とを備え、前記バッファ部は、該バッファ部を形成する外周側の壁部が前記ローターに設けられるように形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スラリー状又は液体状の混合物内の物質を分散させる剪断式分散装置、循環式分散システム及び循環式分散方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高速回転するローターと、回転しないステータとの間の狭い空間に、複数の液体又はスラリーを通過させ、高速回転によって発生する高い剪断力によって、複数の液体又はスラリー中の粉末状の物質を連続的に分散する装置が知られている（例えば、特許文献１）。なお、「分散」とは、スラリー中の粉末状の物質を均一に分散すること、あるいは、複数の液体を均一に混合することを意味するものとする。特許文献１等に記載された分散装置は、ローターとステータとがフラットな対向面を有し、この面の間で剪断力を発生させこの剪断力により分散を行うものである。
【０００３】
しかしながら、この分散装置においては、ローターとステータとの隙間を原料が短時間で通過するため、１回の通過で目的の分散状態に達しない場合には、分散装置から排出された原料をポンプ等で再び分散装置に戻して循環処理をするか、複数台の分散装置を直列に接続して複数段階の分散処理を行う必要があるという問題があった。
【０００４】
また、分散が必要な粗大な粒子（凝集物）がなくなる時間を基準に処理時間を設定すると、分散の必要がない微小な粒子に、余分な剪断エネルギーが加えられ、効率的で適切な分散処理を行うことができないという問題があった。尚、ここでは、固体粒子（粉末状の物質）が小さな粒状になったもの、これらが集まって凝集物を形成したものを、同じように粒子と呼ぶこととする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１５３１６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、さらに効率的で適切な分散処理を可能とする剪断式分散装置及び循環式分散システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る剪断式分散装置は、ローターと、該ローターに対向して配置される対向部材とを備え、前記ローター及び前記対向部材の間に、スラリー状又は液体状の混合物を遠心力によって外周方向に通過させることによって分散させる剪断式分散装置において、前記ローター及び前記対向部材の間に形成され、前記混合物を外周方向に導く複数のギャップ部と、最外周側のギャップ部とこの内周側に位置するギャップ部とを接続するように設けられ、前記混合物を滞留させるバッファ部とを備え、前記バッファ部は、該バッファ部を形成する外周側の壁部が前記ローターに設けられるように形成される。
また、本発明に係る循環式分散システムは、上述の剪断式分散装置と、前記剪断式分散装置の出口側に接続されるタンクと、前記混合物を循環させる循環ポンプと、前記剪断式分散装置、前記タンク及び前記循環ポンプを直列的に接続する配管とを備え、前記混合物を循環させながら分散させる。
また、本発明に係る循環式分散方法は、剪断式分散装置と、前記剪断式分散装置の出口側に接続されるタンクと、前記混合物を循環させる循環ポンプと、前記剪断式分散装置、前記タンク及び前記循環ポンプを直列的に接続する配管とを備える循環式分散システムを用いて、前記混合物を循環させながら分散させる循環式分散方法において、前記剪断式分散装置は、ローターと、該ローターに対向して配置される対向部材とを備え、前記ローター及び前記対向部材の間に、スラリー状又は液体状の混合物を遠心力によって外周方向に通過させることによって分散させるとともに、さらに、前記ローター及び前記対向部材の間に形成され、前記混合物を外周方向に導く複数のギャップ部と、最外周側のギャップ部とこの内周側に位置するギャップ部とを接続するように設けられ、前記混合物を滞留させるバッファ部とを備え、前記バッファ部は、該バッファ部を形成する外周側の壁部が前記ローターに設けられるように形成される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、複数のギャップ部を通過する際の混合物に発生する剪断力による局所的な分散作用と、混合物が滞留され平均化されることによる分散作用とを発揮させるとともに、最外周側のギャップ部に接続されるバッファ部に滞留する混合物に発生する遠心力により、バッファ部の外周側のローターの壁部側にこの混合物が擦り付けられることで当該部分においても分散作用を発揮でき、より効率的で適切な分散処理機能を実現する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明を適用した剪断式分散装置の概略断面図である。
【図２】剪断式分散装置の他の例を示す概略断面図である。
【図３】剪断式分散装置のさらに他の例を示す概略断面図である。
【図４】図１の剪断式分散装置の変形例を示す概略断面図である。
【図５】図２の剪断式分散装置の変形例を示す概略断面図である。
【図６】図２の剪断式分散装置のステータをローターに変形した剪断式分散装置のさらに具体的な構成を示す断面図である。
【図７】図５の剪断式分散装置のステータをローターに変形した剪断式分散装置の回転軸を水平として配置した例における具体的な構成を示す断面図である。
【図８】本発明を適用した循環式分散システムの構成を示す概要図である。
【図９】本発明の剪断式分散装置と比較する比較例を示すものであり、フラットローター方式の分散装置の概略断面図である。
【図１０】実験例と比較例の分散装置による処理時間に対するメディアン径の変化を示す図である。
【図１１】本発明を適用した循環式分散システムの他の例を説明するための図であり、ローター及び対向部材の対向間隔を調整する機構を有する分散装置を備えた例の構成を示す概要図である。
【図１２】図１１の循環式分散システム等のより具体的な構成例を示す斜視図である。
【図１３】図１１の循環式分散システム等により行う薄練・濃縮方式の利点を固練り・希釈方式と比べて説明するための図であり、固練り・希釈方式における処理時間と粘度及び濃度の関係を示す図である。
【図１４】薄練・濃縮方式における処理時間と粘度及び濃度の関係を示す図である。
【図１５】図１１の循環式分散システムにより２段階混合処理を連続的に行う場合の処理時間と、濃度、圧力及び対向間隔との関係の一例を示す図である。
【図１６】本発明を適用した循環式分散システムの更に他の例を説明するための図であり、特徴的なスクリュー式粉体供給装置を有するタンク装置を備えた例の構成を示す概要図である。
【図１７】図１６に示す循環式分散システムを構成するタンク装置の構成を示す概略断面図である。
【図１８】図１７に示すタンク装置を構成する攪拌羽根の斜視図である。
【図１９】図１６に示す循環式分散システムを構成するタンク装置の他の例を示す図であり、減圧機構を有する例の概略断面図である。
【図２０】図１６に示す循環式分散システムを構成するタンク装置の更に他の例を示す図であり、スクリュー式粉体供給装置及び攪拌機の位置を変更した例の概略断面図である。
【図２１】図２０に示すタンク装置を構成するスクリュー先端羽根の斜視図である。
【図２２】図１６に示すタンク装置の変形例であり、単体として用いられる例の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を適用した剪断式分散装置について、図面を参照して説明する。以下で説明する剪断式分散装置は、スラリー状の混合物を循環させながら分散（「固−液分散」又は「スラリー化」ともいう）させ、又は液体状の混合物を循環させながら分散（「液−液分散」又は「乳化」ともいう）させたりするものである。また、分散とは、該混合物内の物質を分散させること、すなわち、該混合物内の各物質が均一に存在するように混ぜることを意味する。
【００１１】
まず、図１に示す本発明を適用した剪断式分散装置（以下、「分散装置」という。）１について説明する。分散装置１は、ローター２と、該ローター２に対向して配置される対向部材であるステータ３とを備え、ローター２及び対向部材（ステータ３）の間に、スラリー状又は液体状の混合物４を遠心力によって外周方向に通過させることによって分散させる。
【００１２】
また、分散装置１は、複数のギャップ部として第１ギャップ部５及び第２ギャップ部６と、バッファ部８とを備える。複数のギャップ部（第１及び第２ギャップ部５，６）は、ローター２及びステータ３の間に形成され、軸中心位置に供給される混合物４を外周方向に導く。換言するとこの複数のギャップ部は、対向配置されるローター及び対向部材のそれぞれの対向する面の間に形成され、混合物を中心側から外周側に放射状に導く隙間である。第１ギャップ部５は、外周側に設けられ、第２ギャップ部６は、回転中心側に設けられる。また、この複数のギャップ部は、バッファ部８等を形成するために軸方向の位置を変えて形成され、ローター２及びステータ３のそれぞれに設けられた対向する面の間に設けられる、バッファ部８は、最外周側のギャップ部（第１ギャップ部５）とこの内周側に位置するギャップ部（第２ギャップ部６）とを接続するように設けられ、混合物４を滞留させる。このバッファ部８を形成する外周側の壁部１０は、ローター２に設けられる。
【００１３】
このローター２に設けられるバッファ部８を形成する外周側の壁部１０は、対向部材（ステータ３）側の端部１０ａにおいて回転中心側に延伸する張出部１１を有している。また、ローター２は、第１及び第２ギャップ部５，６を形成するための、平坦なギャップ形成面１２，１３を有している。具体的にローター２は、回転軸２８に一体に取り付けられるローター本体１４と、このローター本体１４の外周からステータ３側に立ち上げられる壁部１０とを有する。ローター本体１４は、円板状に形成され、回転軸２８に取り付けるための取付部１４ａを有している。このローター本体１４の内周と、回転軸２８の外周には、例えば固定用のネジ部が形成される。ローター本体１４のステータ３側の内面の内周には、第２ギャップ部６を形成するギャップ形成面１３が設けられ、このギャップ形成面１３の外側がバッファ部８の上方側を形成するバッファ形成面１５として機能する。バッファ形成面１５は、ここでは、ギャップ形成面１３と同一平面上に設けられている。壁部１０の内側は、バッファ部８の外周側を形成するバッファ形成面１６として機能する。壁部１０に連続的に設けられた張出部１１のステータ３側には、第１ギャップ部５を形成するギャップ形成面１２が設けられ、張出部１１の反対側（上側）には、バッファ部８の下方側を形成するバッファ形成面１７が設けられる。
【００１４】
ステータ３は、第１及び第２ギャップ部５，６を形成するための、平坦なギャップ形成面２２，２３を有している。具体的には、ステータ３は、軸状部材２９に一体に取り付けられ、円板状のステータ本体２１と、このステータ本体２１の内周部分において、ローター２側に立ち上げられる立ち上がり壁部２４とを有する。立ち上がり壁部２４の内周と、軸状部材２９の外周には、例えば固定用のネジが形成される。立ち上がり壁部２４のローター２側の内面には、第２ギャップ部６を形成するギャップ形成面２３が設けられる。立ち上がり壁部２４の外側は、バッファ部８の内周側を形成するバッファ形成面２５として機能する。ステータ本体２１の外周部分のローター２側の内面には、第１ギャップ部５を形成するギャップ形成面２２が設けられる。
【００１５】
複数のギャップ部は、外周側に位置するギャップ部が、内周側に位置するギャップ部より隙間が狭くなる関係を有している。すなわち、第１ギャップ部５が、第２ギャップ部６より隙間が狭くなるように、各ギャップ形成面１２，１３，２２，２３が形成されている。また、これらの第１，第２ギャップ部５，６は、それぞれ２ｍｍ以下の隙間（０．０１ｍｍ〜２．００ｍｍ）を有してローター２及びステータ３の間に形成されている。
【００１６】
ローター２及び対向部材（ステータ３）は、ローター２の回転軸が鉛直方向に平行であるように配置され、対向部材（ステータ３）が下方側に位置している。このような分散装置１は、分散処理終了後、装置内（特にバッファ部８）に残った混合物を、装置を分解することなく排出させることができ、分散処理の歩留まりを向上させることができる。
【００１７】
対向部材（ステータ３）は、第１，第２ギャップ部５，６を形成する部分が、外周に向かうにつれて下方に傾斜するように形成されている。同様に、ローター３も、第１、第２ギャップ部５，６を形成する部分が、外周に向かうにつれて下方に傾斜するように形成されている。すなわち、各ギャップ形成面１２，１３，２２，２３並びに第１及び第２ギャップ部５，６が外側に向かうにつれて下方に傾斜するように形成されている。また、張出部１１は、その上面が内側に向かうにつれて下方に傾斜するように形成されている。このような構成とされた分散装置１は、分散処理終了後、装置内に残った混合物を、装置を分解することなく排出させることができ、分散処理の歩留まりを向上させることができる。特に粘度が高いスラリー状の混合物の場合に有効である。
【００１８】
また、ステータ３における軸状部材２９には、混合物４が供給される供給口２９ａが設けられている。具体的に軸状部材２９は、円筒状（パイプ状）に形成され、その内側を通って混合物４が供給される。一方で、ローター２の回転軸２８は、円筒状（パイプ状）に形成され、その先端に閉塞部２８ａが形成されている。尚、これに限られるものではなく、ローター２及び対向部材（ステータ３）のいずれか一方又は両方に、（ローター２の）回転中心位置から混合物４が供給される供給口が設けられていればよい。両方に供給口を設け、種類の異なる物質を供給して当該装置内で混合分散させるようにしてもよい。ただし、固形分濃度が高い（以下「高濃度」ともいう。）スラリー状の混合物を処理する際に、シール部材の耐久性が低い場合には、図１を用いて説明したように、ステータ３の中心位置に設けた供給口２９ａから混合物を供給する構成が有利である。すなわち、この供給口２９ａから混合物４を供給するために、軸状部材２９にはホース等の混合物供給管が接続されることとなる。例えば、供給口をローター側に設けた場合には、この混合物供給管を接続するための継ぎ手（回転継手）が必要となる。この回転継手を接続するときのシール部材が高濃度のスラリー混合物の場合に劣化しやすい場合があり、シール面の機能が損なわれることで漏れを発生させる可能性がある。このように、ステータ３側に供給口２９ａを設けることにより、回転継手を設ける必要もなく、さらにこのような漏れ等の問題が発生することを防止できるという効果がある、
【００１９】
以上のような分散装置１の分散プロセスについて説明する。まず、供給口２９ａから供給された混合物は、第２のギャップ部６を通過する際に粗大な粒子の凝集物が分解される。第２のギャップ部６を通過した混合物は、バッファ部８に流入され遠心力で壁部１０側に押し付けられるようにして滞留される。バッファ部８に滞留している混合物の中で粗大で質量の大きな粒子は、遠心力によって選択的に壁部１０のバッファ形成面１６に押し付けられながら、ローター２の一部である壁部１０が回転されることで、こすられることによって、凝集物の分解、分散が行われる。小さな粒子は、バッファ部８から排出される流れに乗って第１のギャップ部５側に導かれる。第１のギャップ部５は、第２のギャップ部６よりも隙間が狭くなっているため、更に細かく分散される。
【００２０】
バッファ部８において、粒子の分散をより効率的に制御するには、ローター２の回転数の制御によって遠心力を変えたり、混合物の流入量を調整することで可能である。例えば、分散を抑制するには、ローター２の回転数を下げて遠心力及び剪断力を減少させる。あるいは、混合物の流入量を増加させると、第２のギャップ部６からバッファ部８には混合物が高速且つ大量に流入するため、先にバッファ部８に流入して滞留している混合物と激しく混ざり合うとともに、混合物の滞留時間が減少するため、遠心力による粗大粒子のバッファ部８の外周壁面（壁部１０）への移動効果を抑制することができる。尚、混合物の滞留時間の減少は、粒子が剪断エネルギーを受ける時間の減少でもあり、同じく分散の抑制効果がある。逆に、分散を促進するには、ローター２の回転数を上げて遠心力及び剪断力を増大させる。あるいは、混合物の供給量（ポンプ排出量）を減らして装置内部への混合物流入量を制限し、遠心力による効果を高めたり、粒子が剪断エネルギーを受ける時間を増大させればよい。
【００２１】
本発明を適用した分散装置１は、第１、第２のギャップ部５，６を通過する際の混合物４に発生する剪断力による局所的な分散作用と、バッファ部８で混合物４が滞留され平均化されることによる分散作用とを発揮させる。それとともに、分散装置１は、外周側のギャップ部である第１ギャップ部５に接続されるバッファ部８に滞留する混合物に発生する遠心力により、バッファ部８の外周側のローター２の壁部１０側にこの混合物４が押し付けられ擦り付けられることで当該部分においても分散作用を発揮できる。このように、分散装置１は、より効率的で適切な分散処理機能を実現する。
【００２２】
また、図１に示す分散装置１では、後述の図２及び図３に示す分散装置に比べて、ローター回転が停止したときに原料が残留するバッファ部を有しておらず、且つ第１及び第２ギャップ部５，６には重力で混合物が装置外部に流れ落ちるような傾斜が設けられているので、運転終了時に原料を装置外部に排出でき、歩留まりを向上できる。
【００２３】
また、図１に示す分散装置１は、以下のような効果がある。回転する中空軸の内部から混合物を供給するためには、後述の図６及び図７に示すような回転軸継手（ロータリージョイント）のように、固定部と回転軸を結合する継ぎ手が必要となる。液体原料同士の混合分散であれば問題となりにくいが、液体原料と固体原料（粉末）を混合・分散するスラリー状混合物の場合には、回転軸継手の軸封部の耐久性が問題となる。この場合、原料を供給する側の中空軸を回転させず、ステータとして使用することが好ましい。ところでステータには遠心力が発生しないため、ステータ側にバッファ部を設ける場合、換言するとバッファ部の外周側の壁部がステータにあるような場合は、バッファ部の剪断機能が発揮できないことを意味する。したがって、図１に示す分散装置１は、バッファ部８がローター２側に設けられ、すなわちバッファ部８を形成する外周側の壁部１０がローター２側に設けられ、下方側で混合物供給口２９ａがある側をステータ３とすることで上述した様々な効果を兼ね備えて得ることができる。
【００２４】
なお、上述では、ローター２の回転軸が鉛直方向に平行になるように配置したが、これに限られるものではなく、ローター２及び対向部材（ステータ３）が、ローター２の回転軸が水平方向に平行になるように配置するように構成してもよい。水平方向の場合は、装置を設置する環境において鉛直は位置が困難である場合には、それを解消できる。ただし、図１に示すような鉛直配置とした方が、上述したように、分散処理終了後に混合物を排出する機能を有しているため、歩留まりの観点では有利である。
【００２５】
さらに、上述では、ローター２及びステータ３の組み合わせとしたが、一対のローターからなるように構成しても良い。すなわち、ローター２に対向する対向部材が、ローター２の回転軸と平行な回転軸を有するとともに、ローター２の回転方向とは反対方向に回転される第２のローターであるように構成してもよい。一対のローターの場合は、反対方向に回転させるものの相対的な回転によりギャップ部で剪断力を発揮できる。ただし、ローター２及びステータ３の組み合わせの方が、上述したように高濃度スラリー状の混合物には、回転軸継手の軸封部に悪影響を与えるおそれがないという点で有利である。
【００２６】
また、ローター２及び対向部材（ステータ３）の構成は、図１に限られるものではない。すなわち、上述では、２個のギャップ部と１個のバッファ部を有する例について説明したが、後述の図２に示すように、バッファ部を追加して、３個のギャップ部と２個のバッファ部を有するように構成しても良い。
【００２７】
次に、図２に示す本発明を適用した剪断式分散装置（以下、「分散装置」という。）３１について説明する。分散装置３１は、ローター３２と、該ローター３２に対向して配置される対向部材であるステータ３３とを備え、ローター３２及び対向部材（ステータ３３）の間に、スラリー状又は液体状の混合物４を遠心力によって外周方向に通過させることによって分散させる。
【００２８】
また、分散装置３１は、複数のギャップ部として第１ギャップ部３５、第２ギャップ部３６及び第３ギャップ部３７と、第１バッファ部３８及び第２バッファ部３９とを備える。複数のギャップ部（第１〜第３ギャップ部３５，３６，３７）は、ローター３２及びステータ３３の間に形成され、混合物４を外周方向に導く。第１ギャップ部３５は、外周側に設けられ、第３ギャップ部３７は、回転中心側に設けられ、第２ギャップ部３６は、中間に設けられる。第１バッファ部３８は、最外周側のギャップ部（第１ギャップ部３５）とこの内周側に位置するギャップ部（第２ギャップ部３６）とを接続するように設けられ、混合物４を滞留させる。この第１バッファ部３８を形成する外周側の壁部４０は、ローター３２に設けられる。
【００２９】
図２に示す分散装置３１では、第２バッファ部３９が設けられ、この第２バッファ部３９は、最外周側のギャップ部（第１ギャップ部３５）の内周側に位置するギャップ部（第２ギャップ部３６）とこの内周側に位置するギャップ部（第３ギャップ部３７）とを接続するように設けられ、混合物４を滞留させる。この第２バッファ部３９は、平均化作用を増加させる機能を有しており、分散処理効果を高めることができる。さらに、この分散装置３１においても、対向部材（ステータ３３）をローターに変更してもよく、その場合には、この第２バッファ部３９との相乗効果を発揮できる。すなわち、対向部材であるステータ３３を回転して「ローター」として構成した場合には、第２バッファ部３９においても、上述したバッファ部８やバッファ部３８と同様の壁面押し付け力による剪断力を発揮して分散機能を向上させることができる。
【００３０】
ローター３２に設けられる第１バッファ部３８を形成する外周側の壁部４０は、対向部材（ステータ３３）側の端部において回転中心側に延伸する張出部４１を有している。また、ローター３２は、第１〜第３ギャップ部３５，３６，３７を形成するための、平坦なギャップ形成面４２，４３，４４を有している。具体的に説明すると、ローター３２は、回転軸６８に一体に取り付けられ円板状のローター本体４５と、このローター本体４５の外周からステータ３３側に立ち上げられる壁部４０と、内周側に立ち上げられる立ち上がり壁部４６を有する。立ち上がり壁部４６の外周側は、第２バッファ部３９の内周側を形成するバッファ形成面６３として機能する。立ち上がり壁部４６のステータ３３側の面には、ギャップ形成面４４が設けられ、ローター本体４５のステータ３３側には、ギャップ形成面４３が設けられ、このギャップ形成面４３の外側が第１バッファ部３８の上方側を形成するバッファ形成面４７として機能する。壁部４０の内側は、第１バッファ部３８の外周側を形成するバッファ形成面４８として機能する。壁部４０に連続的に設けられた張出部４１のステータ３３側には、第１ギャップ部３５を形成するギャップ形成面４２が設けられ、張出部４１の反対側（上側）には、第１バッファ部３８の下方側を形成するバッファ形成面４９が設けられる。
【００３１】
ステータ３３は、第１〜第３ギャップ部３５，３６，３７を形成するための、平坦なギャップ形成面５２，５３，５４を有している。具体的には、ステータ３３は、軸状部材６９に一体に取り付けられる円板状のステータ本体５１と、このステータ本体５１の内周部分において、ローター３２側に立ち上げられる立ち上がり段部５５と、この立ち上がり段部５５の外周側でさらに立ち上げられる壁部５６とを有する。この壁部５６は、第２バッファ部３９を形成する外周側の壁部であり、ローター３２側の端部において回転中心側に延伸する張出部５７を有している。立ち上がり段部５５の内面には、ギャップ形成面５４が設けられ、このギャップ形成面５４の外側が第２バッファ部３９の下方側を形成するバッファ形成面５８として機能する。壁部５６の内側は、第２バッファ部３９の外周側を形成するバッファ形成面５９として機能する。張出部５７のローター３２側には、ギャップ形成面５３が設けられ、張出部５７の反対側（下側）には、第２バッファ部３９の上方側を形成するバッファ形成面６０が設けられる。壁部５６の外側は、第１バッファ部３８の内周側を形成するバッファ形成面６１として機能する。ステータ本体５１の外周部分のローター３２側の内面には、ギャップ形成面５２が設けられる。ところで、ローター３２やステータ３３に設けられる張出部４１，５７は、バッファ部に流入した混合物を回りこませて各ギャップ部（ここでは、第1、第２ギャップ部３５，３６）の長さを大きくして局所的剪断力を増加させる機能を有している。尚、この点は、図１の張出部１１も同様である。
【００３２】
複数のギャップ部は、外周側に位置するギャップ部が、内周側に位置するギャップ部より隙間が狭くなる関係を有している。すなわち、第１ギャップ部３５が、第２ギャップ部３６より隙間が狭くなり、且つ第２ギャップ部３６が、第３ギャップ部３７より狭くなるように、各ギャップ形成面４２，４３，４４，５２，５３，５４が形成されている。また、これらの第１，第２，第３ギャップ部３５，３６，３７は、それぞれ２ｍｍ以下の隙間を有してローター３２及びステータ３３の間に形成されている。この関係の効果は後述するが、各ギャップ部の隙間を同じ距離にしてもよく、本発明のその他の効果は得られる。
【００３３】
例えば、分散装置３１において、ローター３２及びステータ３３の外形は２００ｍｍの場合に、図中に示す高さｈ１，ｈ２，ｈ３は、５５ｍｍ，１６ｍｍ，３９．５ｍｍとしたときに、第１ギャップ部３５の隙間が０．５ｍｍであり、第２ギャップ部３６の隙間が１．０ｍｍであり、第３ギャップ部３７の隙間が１．５ｍｍである。外周に向かうにつれて段階的に小さくなっている。回転数は、インバータ制御により０〜３６００ｒｐｍ程度の間で設定できるようにされているが、電動機、プーリー、ギアなどの選定によって適宜変更することができる。
【００３４】
また、図２においては、混合物の流れが矢印で示されている。便宜上、一つの流れしか示していないが、実際には、ローター３１及びステータ３２によって構成される空間の至るところで同様の流れが発生している。ローター３１が回転している状態で、回転軸６８に回転継手の混合物供給口より、重力、ポンプ等の手段により混合物を供給すると、該混合物４は、第３ギャップ部３７、第２バッファ部３９、第２ギャップ部３６、第１バッファ部３８、第１ギャップ部３５の順に、遠心力の方向に沿って通過して、ローター３１及びステータ３２の外周の混合物排出部３５ａから排出される。この混合物排出部３５ａは、第１ギャップ部３５の外周端部である。このように、第１〜第３ギャップ部３５，３６，３７と、第１及び第２バッファ部３８，３９は、ローター及び対向部材の間に形成され、混合物を外周方向に導く複数のギャップ部と、最外周側のギャップ部とこの内周側に位置するギャップ部とを接続するように設けられ、混合物を滞留させるバッファ部と、を構成し、それぞれ局所的剪断作用による分散機能と、平均化作用による分散機能とを有する。また、この構成を換言すると、ローターと対向部材との間に混合物が中心側から外周側に通過する空間が形成され、この空間は、２ｍｍ以下の狭い空間（ギャップ部に相当）と、これより大きな広い空間（バッファ部に相当）とがそれぞれ１段以上で且つ交互に配列されており、この狭い空間で局所的剪断作用を付与し、広い空間で滞留平均化作用を付与している。尚、この混合物の流れや、各ギャップ部や各バッファ部の機能は、図１や後述の図３〜図７の分散装置においても同様である。
【００３５】
ローター３２及び対向部材（ステータ３３）は、ローター３２の回転軸が鉛直方向に平行であるように配置され、対向部材（ステータ３３）が下方側に位置している。分散装置３１は、分散処理終了後、容積の大きな第１バッファ部３８に残った混合物を、装置を分解することなく排出させることができ、分散処理の歩留まりを向上させることができる。
【００３６】
対向部材（ステータ３３）は、第１〜第３ギャップ部３５，３６，３７を形成する部分が、水平となるように形成されているが、図１を用いて説明した例と同様に、外周に向かうにつれて下方に傾斜するように形成してもよい。図１と同様に構成した場合には、処理終了後の混合物を排出でき、歩留まりを向上する効果が得られる。
【００３７】
また、ローター３２の回転軸６８には、混合物４が供給される供給口６８ａが設けられている。具体的に回転軸６８は、円筒状に形成され、その内側を通って混合物４が供給される。一方で、ステータ３３の軸状部材６９は、円筒状に形成され、その先端に閉塞部６９ａが形成されている。尚、これに限られるものではなく、ローター３２及び対向部材（ステータ３３）のいずれか一方又は両方に、（ローター３２の）回転中心位置から混合物４が供給される供給口が設けられていればよい。ただし、固形分濃度が高いスラリー状の混合物等のシール部材の耐久性が低い場合には、図１を用いて説明したように、ステータ３３の中心位置に設けた供給口から混合物を供給するように構成したほうが有利である。
【００３８】
以上のような分散装置３１の分散プロセスについて説明する。まず、供給口６８ａから供給された混合物は、１段目のギャップ部として第３のギャップ部３７を通過する際に粗大な粒子の凝集物が分解される。第３のギャップ部３７を通過した混合物は、１段目のバッファ部として第２バッファ部３９に流入され遠心力で壁部５６側に押し付けられるようにして滞留される。続いて、混合物は、２段目のギャップ部として第２のギャップ部３６を通過するが、この際にも粒子の凝集物が分解される。第２のギャップ部３６は、第３のギャップ部３７よりも隙間が狭くなっているため、細かく分散させる。第２のギャップ部３６を通過した混合物は、２段目のバッファ部として第１バッファ部３８に流入され遠心力で壁部４０側に押し付けられるようにして滞留される。第１バッファ部３８に滞留している混合物の中で粗大で質量の大きな粒子は、遠心力によって選択的に壁部４０のバッファ形成面４８に押し付けられながら、ローター３２の一部である壁部４０が回転されることで、こすられることによって、凝集物の分解、分散が行われる。小さな粒子は、３段目のギャップ部として第１バッファ部３８から排出される流れに乗って第１のギャップ部３５側に導かれる。第１のギャップ部３５は、第２のギャップ部３６よりも隙間が狭くなっているため、更に細かく分散される。
【００３９】
バッファ部において、粒子の分散をより効率的に制御するには、ローター３２の回転数の制御によって遠心力を変え、混合物の流入量を調整することで可能である。例えば、分散を抑制するには、ローター３２の回転数を下げて遠心力及び剪断力を減少させる。あるいは、混合物の流入量を増加させると、第３のギャップ部３７から第２バッファ部３９、或いは第２のギャップ部３６から第１バッファ部３８には混合物が高速且つ大量に流入するため、先にバッファ部３８、３９に流入して滞留している混合物と激しく混ざり合うとともに、混合物の滞留時間が減少するため、遠心力による粗大粒子のバッファ部３８，３９の外周壁面（壁部４０，５６）への移動効果を抑制することができる。尚、混合物の滞留時間の減少は、粒子が剪断エネルギーを受ける時間の減少でもあり、同じく分散の抑制効果がある。逆に、分散を促進するには、ローター３２の回転数を上げて遠心力及び剪断力を増大させる。あるいは、混合物の供給量（ポンプ排出量）を減らして装置内部への混合物流入量を制限し、遠心力による効果を高めればよく、又は粒子が剪断エネルギーを受ける時間を増大させればよい。
【００４０】
本発明を適用した分散装置３１は、第１〜第３のギャップ部３５，３６，３７を通過する際の混合物４に発生する剪断力による局所的な分散作用と、第１及び第２バッファ部３８，３９で混合物４が滞留され平均化されることによる分散作用とを発揮させる。それとともに、分散装置３１は、外周側のギャップ部である第１ギャップ部３５に接続される第１バッファ部３８に滞留する混合物に発生する遠心力により、バッファ部３８の外周側のローター３２の壁部４０側にこの混合物４が押し付けられ擦り付けられることで当該部分においても分散作用を発揮できる。このように、分散装置３１は、より効率的で適切な分散処理機能を実現する。
【００４１】
また、この分散装置３１は、ギャップ部を３つ有し、バッファ部を２つ有していることから、局所的剪断分散作用と、平均化分散作用の観点で、より効率的な分散処理を実現可能である。
【００４２】
なお、上述では、ローター３２の回転軸が鉛直方向に平行になるように配置したが、これに限られるものではなく、ローター３２及び対向部材（ステータ３３）が、ローター３２の回転軸が水平方向に平行になるように配置するように構成してもよい。
【００４３】
さらに、上述では、ローター３２及びステータ３３の組み合わせとしたが、一対のローターからなるように構成しても良い。すなわち、ローター３２に対向する対向部材が、ローター３２の回転軸と平行な回転軸を有するとともに、ローター３２の回転方向とは反対方向に回転される第２のローターであるように構成してもよい。図２を一対のローターに変更する場合は、反対方向に回転させるものの相対的な回転によりギャップ部で剪断力を発揮できるとともに、第２のバッファ部３９を形成する外周側の壁部５６も回転させることで、混合物を壁面に押し付け擦り付けられる効果が得られ、当該部分においても分散作用を発揮できるので、より効率的で適切な分散処理機能を実現する。
【００４４】
尚、バッファ部の形状は、図２に示すような矩形断面に限定されるものでなく、例えば、図３に示すように、外周側面が傾斜する形状であってもよい。この場合、製作上有利である。
【００４５】
次に、図３に示す本発明を適用した剪断式分散装置（以下、「分散装置」という。）７１について説明する。分散装置７１は、ローター７２と、該ローター７２に対向して配置される対向部材であるステータ７３とを備え、ローター７２及び対向部材（ステータ７３）の間に、スラリー状又は液体状の混合物４を遠心力によって外周方向に通過させることによって分散させる。
【００４６】
また、分散装置７１は、複数のギャップ部として第１ギャップ部７５、第２ギャップ部７６及び第３ギャップ部７７と、第１バッファ部７８及び第２バッファ部７９とを備える。複数のギャップ部（第１〜第３ギャップ部７５，７６，７７）は、ローター７２及びステータ７３の間に形成され、混合物４を外周方向に導く。第１ギャップ部７５は、外周側に設けられ、第３ギャップ部７７は、回転中心側に設けられ、第２ギャップ部７６は、中間に設けられる。第１バッファ部７８は、最外周側のギャップ部（第１ギャップ部７５）とこの内周側に位置するギャップ部（第２ギャップ部７６）とを接続するように設けられ、混合物４を滞留させる。この第１バッファ部７８を形成する外周側の壁部８０は、ローター７２に設けられる。
【００４７】
図３に示す分散装置７１では、第２バッファ部７９が設けられ、この第２バッファ部７９は、最外周側のギャップ部（第１ギャップ部７５）の内周側に位置するギャップ部（第２ギャップ部７６）とこの内周側に位置するギャップ部（第３ギャップ部７７）とを接続するように設けられ、混合物４を滞留させる。この第２バッファ部７９は、平均化作用を増加させる機能を有しており、分散処理効果を高めることができる。さらに、この分散装置７１においても、対向部材（ステータ７４）をローターに変更してもよく、その場合には、この第２バッファ部７９と相乗効果を発揮できる。
【００４８】
複数のギャップ部は、外周側に位置するギャップ部が、内周側に位置するギャップ部より隙間が狭くなる関係を有している。すなわち、第１ギャップ部７５が、第２ギャップ部７６より隙間が狭くなり、且つ第２ギャップ部７６が、第３ギャップ部７７より狭くなるように、各ギャップ形成面が形成されている。また、これらの第１，第２，第３ギャップ部７５，７６，７７は、それぞれ２ｍｍ以下の隙間を有してローター７２及びステータ７３の間に形成されている。以上のような分散装置７１の分散プロセスは、図２に示す分散装置６１の場合と略同様であるので省略する。
【００４９】
本発明を適用した分散装置７１は、第１〜第３のギャップ部７５，７６，７７を通過する際の混合物４に発生する剪断力による局所的な分散作用と、第１及び第２バッファ部７８，７９で混合物４が滞留され平均化されることによる分散作用とを発揮させる。それとともに、分散装置７１は、外周側のギャップ部である第１ギャップ部７５に接続される第１バッファ部７８に滞留する混合物に発生する遠心力により、バッファ部７８の外周側のローター７２の壁部８０側にこの混合物４が押し付けられ擦り付けられることで当該部分においても分散作用を発揮できる。このように、分散装置７１は、より効率的で適切な分散処理機能を実現する。
【００５０】
図１〜図３では、剪断力を発生するギャップ部は３段又は２段であり、バッファ部は、２段又は１段の構成となっているが、この段数の組み合わせに限定されるわけでなく、対象原料や目標とする分散の度合いによって任意の組み合わせとすることができる。
【００５１】
また、図１〜図３を用いて説明した分散装置１，３１，７１において、ローター及び対向部材のいずれか一方又は両方には、ローター及び対向部材の間の混合物を冷却する冷却液が流通される冷却液流通部が設けられるように構成しても良い。すなわち、混合物は、一対のローターの間あるいはローターとステータとの間の隙間を通過する際、あるいはバッファ部で滞留している間にバッファ部の内壁とこすれ合う際に、大きな剪断力を受けて発熱するため、温度上昇によって変質する混合物を処理する等の場合に問題となる。上述の冷却液流通部を設け、すなわち、ローター、ステータをジャケット構造にして、その中を中空軸の内部、あるいは別途設けた管路から冷却液を通すことで、発生した熱を冷却することができる。
【００５２】
次に、冷却液流通部を設けた例として、図１の変形例として図４に示す分散装置８１と、図２の変形例として図５に示す分散装置９１とについて説明する。尚、冷却液流通部を設けたことを除いて上述した図１及び図２の場合と同様であるので、同じ構成・機能を有する部分には同じ符号を付して詳細な説明は省略する（他の図も同様）。
【００５３】
図４に示す分散装置８１は、図１に示すローター２及びステータ３と比較して、冷却液流通部８４，８５を有することを除いて同様の構成とされたローター８２及びステータ８３を備え、ローター８２と対向部材（ステータ８３）の間に、スラリー状又は液体状の混合物４を遠心力によって外周方向に通過させることによって分散させる。すなわち、このローター８２及びステータ８３には、第１及び第２ギャップ部５，６やバッファ部８や壁部１０等が設けられる。
【００５４】
ローター８２には、冷却液が流通される冷却液流通部８４と、冷却液供給部８４ａ及び冷却液排出部８４ｂとが設けられ、この冷却液供給部８４ａ，８４ｂには、供給管８６ａ及び排出管８６ｂが接続されている。ステータ８３には、冷却液が流通される冷却液流通部８５と、冷却液供給部８５ａ及び冷却液排出部８５ｂとが設けられ、この冷却液供給部８５ａ及び冷却液排出部８５ｂには、供給管８７ａ及び排出管８７ｂが接続されている。
【００５５】
同様に、図５に示す分散装置９１は、図２に示すローター３２及びステータ３３と比較して、冷却液流通部９４，９５を有することを除いて同様の構成とされたローター９２及びステータ９３を備え、ローター９２と対向部材（ステータ９３）の間に、スラリー状又は液体状の混合物４を遠心力によって外周方向に通過させることによって分散させる。すなわち、このローター９２及びステータ９３には、第１〜第３ギャップ部３５，３６，３７や第１及び第２バッファ部３８，３９や壁部４０等が設けられる。
【００５６】
ローター９２には、冷却液が流通される冷却液流通部９４と、冷却液供給部９４ａ及び冷却液排出部９４ｂとが設けられ、この冷却液供給部９４ａ，９４ｂには、供給管９６ａ及び排出管９６ｂが接続されている。ステータ９３には、冷却液が流通される冷却液流通部９５と、冷却液供給部９５ａ及び冷却液排出部９５ｂとが設けられ、この冷却液供給部９５ａ及び冷却液排出部９５ｂには、供給管９７ａ及び排出管９７ｂが接続されている。
【００５７】
図４、図５に示す分散装置８１，９１は、上述した図１に示す分散装置１、図３に示す分散装置３１と同様の効果を奏して、より効率的で適切な分散処理機能を実現するとともに、冷却液が流通される冷却液流通部８４，８５，９４，９５を有することにより、剪断力付与により発生した熱を冷却して混合物の変質を防止することができる。
【００５８】
ここで、上述した分散装置の軸受部等を含めたより具体的な構成について、図６及び図７を用いて説明する。図６では、図２の分散装置３１のステータ３３を回転する構成としてローター１３３に変更した変形例（これを「分散装置１３１」とする）を説明するものとする。尚、ローター１３３の各部の構成、形状はステータ３３と同様であるものとする。図６の分散装置１３１は、凹凸を有する２枚のローター３２，１３３を、回転中心軸を同一にして、鉛直方向に対向するように設置したものである。分散装置１３１は、それぞれの凹凸部の組み合わせによって、上述の分散装置３１と同様に、第１〜第３ギャップ部３５，３６，３７と矩形断面を有する第１及び第２バッファ部３８，３９を有する。
【００５９】
一対のローター３２，１３３は、それぞれ回転軸６８、１６９に接続され、これらの回転軸６８，１６９は、軸受１４１を介して強固に固定された軸受箱１４２で支えられ（固定方法は図示せず）、ベルト、チェーン、歯車などと接続された電動機（図示せず）で駆動され、その回転方向は互いに逆となる。ここでは、回転軸６８，１６９をそれぞれ混合物供給口１４３，１４４の側から見て、時計回り方向に回転することとする。回転数は、対象原料や目標とする分散の度合いによって、任意に設定することができる。尚、ここでは、中空回転軸１６９の先端は、栓１４５によって閉塞され、混合物が流入・流出しないようになっている。混合物供給口１４３，１４４は、回転軸６８，１６９に対して回転継手１４６を介して接続されている。
【００６０】
尚、中空回転軸１６９の栓１４５を除去し、混合物供給口１４４から別の原料を供給し、混合物供給口１４３から供給した原料とローター部分で混合することも可能である。この場合は供給口１４４用のポンプが必要となる。また、ここでは、２つの回転軸６８，１６９は、それぞれ別個の電動機から駆動されるが、歯車などで動力を分配し、１台の電動機で駆動してもよい。
【００６１】
また、図５に示す分散装置９１のステータ９３を回転する構成としてローター１９３に変更した変形例（これを「分散装置１９１」とする）の具体的構成は、図７に示すように構成される。分散装置１９１は、ローター９２，１９３の回転軸が水平方向に平行であるように配置された例である。図７では、図６と同様に、軸受１４１、軸受箱１４２、混合物供給口１４３、回転継手１４６が示されている他、処理した混合物を次の工程に導くローターカバー１９７や、さらに、装置全体の架台１９８やローター９２，１９３を駆動するモータ１９９が示されている。尚、図７のローター９２には、冷却液流通部９４が設けられていないが、図５と同様に設けてもよい。
【００６２】
図６に示す分散装置１３１や図７に示す分散装置１９１は、上述の図２、図５に示す分散装置３１，９１に対してステータをローターに変えた例の軸受部分等の具体的構成であるので、同様の効果を有するものである。図１、図３及び図４の分散装置も、同様の軸受部分等を有する構成とされている。尚、図１〜図５で説明したようなローター及びステータの組み合わせの場合には、ステータ側に軸受１４１や回転継手１４６は不要であり、構成は簡素化される。
【００６３】
次に、上述のような分散装置を用いた循環式分散システムの一例について図８を用いて説明する。図８に示す循環式分散システム２００は、混合物４を分散させるローター型且つ連続型の分散装置（図１〜図７等で説明した分散装置１，３１，７１，８１，９１，１３１，１９１のいずれか（ステータをローターに変更したものも含む）であり、以下では「分散装置１等」という。）を備える。図中では、Ｍがモータを示し、分散装置１のステータをローターに変更したものを水平方向に設置した例を挙げているが、上述したようにこれに限られるものではない。また、循環式分散システム２００は、分散装置１等の出口側に接続されるタンク２０１と、タンク２０１の出口側に接続され混合物４を循環させる循環ポンプ２０２と、分散装置１等、タンク２０１及び循環ポンプ２０２を直列的に接続する配管２０３とを備える。
【００６４】
尚、ここで、タンク２０１や分散装置や配管２０３内を循環する流体は、最初は原料であり、分散装置を経由する毎に添加原料が次第に分散された混合物となり、最終的には分散処理済みの混合物となるが、上述及び以下の説明では、最初の「原料」も、処理途中の「混合物」も併せて「混合物」と呼ぶこととする。
【００６５】
循環式分散システム２００には、循環途中の配管に供給装置２０６が設けられ、この供給装置２０６は、ホッパ２０４に貯蔵されている添加物２０５（液体または粉粒体）を、循環している混合物（最初は原料）に注入させる。分散装置１等で分散処理された混合物は、重力によってタンク２０１に戻される。タンク２０１の中の混合物は、攪拌機２０７による攪拌で偏析などが防止される。
【００６６】
タンク２０１には、真空ポンプ２０８が接続される。この真空ポンプ２０８は、分散装置１等からの排出量が不足する場合に、タンク内を減圧して、排出を補助することができる。また、この真空ポンプ２０８による減圧は、混合物に気泡が混入した場合の脱泡処理用としても機能する。
【００６７】
以上のような循環式分散システム２００において、運転時には、バルブ２０９は、常時開とされ、バルブ２１０は、常時閉とされている。分散処理が終了したらバルブ２０９は、閉とされ、バルブ２１０は、開とされる。これにより、バルブ２１０から処理物を排出・回収することができる。
【００６８】
循環式分散システム２００は、図１〜図７に示すような分散装置１等を有することにより、効率的で適切な分散処理を行うことを実現し、よって、システム全体としても分散処理機能が向上するとともに、分散処理時間の短縮を実現する。
【００６９】
次に、分散装置の実験例について説明する。この実験例では、図７で説明した一対のローター９２，１９３を水平に設置した分散装置１９１を用い、これを図８に示したバッファタンクとしてのタンク２０１、送液用の循環ポンプ２０２を接続した循環式分散システム２００によって分散テストを行った。ローターの材質はＳＵＳ３０４（ステンレス鋼）であり、ローター形状は、図２や図５に示す多段形ローター（以下、「多段ローター」という。）を使用した。この実験例で用いた分散装置では、３箇所のローター隙間（第１〜第３ギャップ部３５，３６，３７）の条件は同じであり、約０．３９ｍｍであり、剪断面積（ローター隙間部分の面積の合計）は、約２７１ｃｍ２であった。これを図８に示すような循環式分散システムに組み込んで、繰り返し分散処理を行った。試料としては、蒸留水にアエロジル＃２００（日本アエロジル株式会社製）を重量比率で１０％添加した。分散テストの手順としては、まず、原料貯蔵タンクに所定量の蒸留水をいれ、ローターは停止させたままポンプを起動して循環させる。次に、原料貯蔵タンクを真空ポンプで減圧することで、系全体を負圧状態とし、原料貯蔵タンクとポンプの間の配管から断続的にアエロジルを吸引供給した。アエロジルを供給終了した時点を原料の初期状態として、ローターを回転させて分散処理を行った。
【００７０】
尚、この実験例を比較するための比較例の分散装置として、ローターを図９に示すようにフラットな形状のもの（以下、「フラットローター」という。）を用い、同様のテストを行った。フラットローター３０１は、図９に示すように、一対のローター３０２，３０３と、回転軸３０４，３０５とを有する。回転軸３０４には、混合物供給部３０６が設けられ、回転軸３０５には、閉塞栓３０７が設けられる。フラットローターの材質は、多段ローターと同様に、ＳＵＳ３０４（ステンレス鋼）であり、ローター間の隙間は、約０．３６ｍｍ、剪断面積は約３０４ｃｍ２である。
【００７１】
以上のような多段ローターを用いた実験例（実験番号（１）〜（３））と、フラットローターを用いた比較例（実験番号（４）〜（５））の運転条件を以下の表１に示し、処理時間に対するメディアン径の変化を図１０に示す。図１０中の線分に付した番号（１）〜（５）は、表１中の番号と対応する。また、表中「原料供給側ローター」とは、図７ではローター９２を示し、図９ではローター３０２を示す。表中「冷却側ローター」とは、図７ではローター１９３を示し、図９ではローター３０３を示す。
【００７２】
【表１】
【００７３】
メディアン径は、レーザー回折式粒度測定器（ＳＡＬＤ−２１００、島津製作所）によって計測した。多段ローターとフラットローターとで同じ回転速度の条件（番号（１）、（４））を比較すると、一対のローターを逆方向に３０００ｒｐｍで回転させた場合、バッファ部をもつ多段ローターの方がメディアン径の減少が早く、分散効率が良いことがわかる（番号（１））。また、片側を３６００ｒｐｍで回転させた場合（番号（２）、（３）、(５)）は、同じ多段ローターであっても、バッファ部の容量が大きく、遠心力も大きい方のローターのみを３６００ｒｐｍで回転させた方（番号（２））が、バッファ部の容量が小さく、遠心力も小さい方（番号（３））のローターのみを３６００ｒｐｍで回転させるよりも、メディアン径の減少が早い。フラットローターを片側のみ回転させた場合（番号(５)）は、分散性能は最も小さくなる。
【００７４】
上述の実験から、本発明者達は、以下のことを見出し確認した。片側ローターの構成（すなわちローター及びステータの組み合わせに相当）においては、番号（５）及び番号（３）に比べて番号（２）の場合が分散効果を発揮している結果が得られており、このことから、バッファ部（８、３８等）の外側にローター側の外壁（１０，４０等）を設けるようにすることで剪断作用を発揮できることを見出した。さらに、両側回転の構成（すなわち一対のローターの組み合わせに相当）においては、番号（１）が番号（４）に比べてかなり良い分散効果を発揮していることから、複数のギャップ部における局所的剪断作用やバッファ部における平均化分散作用の効果に加えて上述のバッファ部の壁部における遠心力及び剪断作用を発揮していることを見出した。以上のような本発明を適用した剪断式分散装置は、ギャップ部とバッファ部を上述のように構成することで、より効率的で適切な分散処理機能を実現する。
【００７５】
また、上述した分散装置１，３１，７１，８１，９１，１３１，１９１と、分散装置の出口側に接続されるタンクと、混合物を循環させる循環ポンプと、分散装置、タンク及び循環ポンプを直列的に接続する配管とを備える循環式分散システム２００を用いて、混合物を循環させながら分散させる循環式分散方法は、より効率的で適切な分散処理を実現する。
【００７６】
以上のように、上述では、図１〜図１０を用いて、ローター及びステータからなる剪断式分散装置、又は一対のローターからなる剪断式分散装置において、少なくとも一つのバッファ部を設けるとともに、このバッファ部を形成する外周側の壁部がローターに設けられる点に特徴を有するものについて説明した。換言すると、ローターと対向部材（ステータ又はローター）の間に形成され内周から外周に混合物を導く通路となるギャップ部（例えば２ｍｍ以下程度の剪断力を発揮できる程度の小さな隙間）の途中においてローター及び対向部材の隙間（対向方向の間隔）が広げられるように形成されることで混合物を滞留させるバッファ部が少なくとも一つ形成されるように、ローター及び対向部材に凹凸部を設けることで、該バッファ部と、該バッファ部の内周側及び外周側に形成される複数のギャップ部とが形成されており、該バッファ部を形成する外周側の壁部がローターに設けられる点に特徴を有するものについて説明した。
【００７７】
次に、図１〜図１０を用いて説明したバッファ部に特徴を有する剪断式分散装置等に付加して良好な特徴として、対向間隔を調整する特徴について図１１〜図１５を用いて説明する。
【００７８】
すなわち、上述した循環式分散システム２００やこれを構成する分散装置１，３１，７１，８１，９１，１３１，１９１において、ローター及び対向部材の少なくともいずれか一方を駆動することにより、他方に対して近接及び離間する方向に駆動する駆動機構を設けるように構成してもよい。この駆動機構は、分散装置における一対のローター間や、ローター及びステータ間に混合物の詰まりが発生することにより、管内圧力が上昇して機器や配管の破損が発生することを防止することを目的として循環式分散システムに設けられるものであるが、駆動機構の具体的構成や、機能や効果については、図１１の循環式分散システム４００で具体的に説明するものとする。
【００７９】
次に、図１１及び図１２を用いて本発明を適用した循環式分散システム４００について、説明する。図１１に示す循環式分散システム４００は、混合物を分割させるローター型且つ連続型の分散装置（図１〜図７等で説明した分散装置１，３１，７１，８１，９１，１３１，１９１のいずれか（ステータをローターに変更したものも含む）に間隔を調整する機構（駆動機構４２０）を設けたものであり、以下では例えば、駆動機構４２０を有することを除いて上述の分散装置１と全く同様の構成を有する分散装置４２１であるものとして説明する。）を備える。図中では、Ｍがモータを示し、垂直方向に設置した例を挙げているが、上述したようにこれに限られるものではない。また、循環式分散システム４００は、分散装置４２１等の出口側に接続されるタンク４０１と、タンク４０１の出口側に接続され混合物４を循環させる循環ポンプ４０２と、分散装置４２１等、タンク４０１及び循環ポンプ４０２を直列的に接続する配管４０３とを備える。図１１中のＱｉｎは、混合物の流れを示し、Ｑｏｕｔは、タンク４０１側に向けて排出される分散処理後の混合物の流れを示す。
【００８０】
尚、図１２は、図１１の循環式分散システム４００や、後述する図１６の循環式分散システム５００の各構成要素の具体的な配置の一例を示す図であり、本発明の循環式分散システムはこの配置例に限定されるものではない。図１２に示すように、循環式分散システム４００は、添加粉末貯留タンク４９１が添加剤供給管４９２を介して接続されている。添加粉末貯留タンク４９１は、吸引力を発生させることにより添加剤供給管４９２を介して供給装置４０６に添加粉末を供給する。また、図１２に示す循環式分散システム４００には、メンテナンス時にタンク４０１の上蓋４０１ａを昇降する昇降機４９５が設けられている。
【００８１】
尚、ここで、タンク４０１や分散装置や配管４０３内を循環する流体は、最初は原料であり、分散装置を経由する毎に添加原料が次第に分散された混合物となり、最終的には分散処理済みの混合物となるが、上述及び以下の説明では、最初の「原料」も、処理途中の「混合物」も併せて「混合物」と呼ぶこととする。
【００８２】
また、循環式分散システム４００は、分散装置４２１のローター２及びステータ（対向部材）３の少なくともいずれか一方を駆動（以下では、例えばローター２を駆動するものとする）することにより、他方に対して近接及び離間する方向に駆動する駆動機構４２０と、この駆動機構４２０を制御する制御部４３０とを備える。駆動機構４２０は、例えばサーボシリンダであり、ここでは、ローター２の回転軸やこれを回転駆動するモータＭを含めたユニット部分を上下に駆動して、このローター２とステータ３との隙間δ１を広げたり、狭めたりすることが可能である。以下では、この駆動機構４２０として、例えば、ロードセル（荷重変換器４２０ａ）等を有する電動サーボシリンダが用いるものとして説明する。
【００８３】
駆動機構４２０を備える循環式分散システム４００は、ローター２及びステータ３間に混合物の詰まりが発生した場合や、発生のおそれがある場合に隙間δ１を広げることで詰まりを解消して、管内圧力が上昇してポンプ等の機器や配管（特に継ぎ手部分）の破損が発生することを防止する。
【００８４】
制御部４３０は、ローター及びステータの間の混合物の圧力を検出する圧力センサ４２３、及びローター及びステータ間から放出される混合物の温度を検出する温度センサ４２４の両方の検出結果に基づいて、ローター２及びステータ３の対向間隔を調整する。尚、制御部４３０は、圧力センサ４２３、温度センサ４２４の少なくとも一方の検出結果に基づいて調整するようにしてもよい。
【００８５】
圧力センサ４２３は、配管中４０３で最も圧力が上昇する位置に配置され、例えば、図１１に示すように、分散装置４２１に混合物を流入させる位置の手前に配置される。尚、駆動機構４２０としてサーボシリンダを用いる場合にはシリンダ先端に設けたロードセル（荷重変換器４２０ａ）を圧力センサとして使用してもよいし、併用してもよい。また、サーボシリンダに内蔵した圧力センサを用いてもよい。
【００８６】
温度センサ４２４は、分散装置４２１から排出される混合物の温度を検出するため、図１１に示すように、分散装置４２１の出口側の直後の配管４０３に取り付けられている。また、この循環式分散システム４００には、ローター２の軸受部分の温度を検出する温度センサ４２５が設けられている。この温度センサ４２５の検出結果と、温度変化による各部の機械部品の熱膨張又は熱収縮により変化する隙間δ１の変化との関係を事前に計測し、制御部４３０内の記憶部に記憶させておくことで、制御部４３０は、温度センサ４２５の検出結果に応じて駆動装置４２０を駆動してローター２を軸方向に移動させて、隙間δ１を調整することで、圧力上昇又は降下を事前に防止することをも可能とする。
【００８７】
以下、さらに具体的に説明する。図１１に示すように、混合物の入っている貯蔵タンクとしてのタンク４０１は、その排出口が、循環ポンプ４０２に接続される。循環ポンプ４０２は、混合物を搬送して循環させる。タンク４０１の上部に設けられた供給装置４０６は、ホッパ４０４に貯蔵されている添加物４０５（液体または粉粒体）を、循環している混合物（最初は原料）に注入させる。添加物が添加された後の混合物は、タンク４０１の垂直（鉛直）方向の上方側に設置されたローター型の連続分散装置４２１内に、供給される。
【００８８】
分散装置４２１は、垂直方向に対向して配置されるローター２及びステータ３を有する。分散装置４２１は、軸が垂直方向に設置され、ローター２が、上側に設けられ、ステータ３が、下側に設けられる。尚、これを互いに逆方向に回転する一対のローターに変更してもよい。また、軸を水平に配置して、ローター及びステータを水平方向に対向して設置するようにしてもよい。ローター２及びステータ３は、原料に添加物が均一に分散された状態とする。分散装置４２１のローター２及びステータ３間で分散処理された混合物は、分散装置４２１のローターカバー内で滞留することなく重力によってタンク４０１に戻される。タンク４０１の中の混合物は、攪拌機４０７による攪拌で偏析などが防止される。
【００８９】
ここで、添加原料４０５の供給装置４０６としては、スクリューフィーダ、ロータリーバルブ、プランジャーポンプなどを適宜用いることができる。また、供給装置４０６の設置場所としては、循環途中の配管４０３中に設けてもよく、配管４０３の任意の場所を選ぶことができる。
【００９０】
タンク４０１には、真空ポンプ４０８が接続される。この真空ポンプ４０８は、分散装置４２１からの排出量が不足する場合に、タンク内を減圧して、排出を補助することができる。また、この真空ポンプ４０８による減圧は、混合物に気泡が混入した場合の脱泡処理用としても機能する。
【００９１】
以上のような循環式分散システム４００において、運転時には、バルブ４０９は、常時開とされ、バルブ４１０、４１１は、常時閉とされている。分散処理が終了したらバルブ４０９は、閉とされ、バルブ４１０は、開とされる。これにより、バルブ４１０から処理物を排出・回収することができる。また、分散装置４２１や配管４０３の中に残った混合物は、バルブ４１１を開とすることで排出、回収される。なお、混合物の排出・回収用のバルブはタンクや配管の任意の場所に取り付けることができる。
【００９２】
循環式分散システム４００は、図１〜図７に示すような分散装置１等と同様の構成、作用及び効果を有する分散装置４２１を有することにより、効率的で適切な分散処理を行うことを実現し、よって、システム全体としても分散処理機能が向上するとともに、分散処理時間の短縮を実現する。
【００９３】
また、循環式分散システム４００は、システム全体としてはバッチ処理をしているシステム（以下「バッチ循環システム」という。）であり、このため、均一分散を十分に行った後に処理済製品を排出することができるので、均一分散を高度化させることができる。また、バッチ循環システムの採用により、原料トレーサビィリティを確保できる。すなわち、処理済製品の検査により、所望の範囲外（粒子の大きさにバラツキがあった場合や、不純物の量が多くなってしまった場合等）となった場合に、問題となり得た原料（液体原料）及び添加剤（粉体原料）を特定しやすく、換言すると、当該製品に用いた原料及び添加剤と同じロットで準備された原料及び添加剤を追跡することができる。これは、例えば分散装置やタンクを１回ずつ通過させるような所謂連続式分散システムでは追跡が困難であるのに対して、バッチ方式の利点である。また、バッチ循環システムの採用により、例えば真空ポンプ４０８等による真空脱泡処理が可能であり、脱泡処理時間の短縮を可能とするという利点を有する。さらに、バッチ循環システムの採用により、前工程に配置される添加粉末貯留タンクや、後工程に配置される分散処理済製品貯留タンク等の前後工程との連動システムの構築が容易となる。すなわち、分散システム４００には、添加粉末貯留タンク４９１を追加することが可能であり、また、分散システム４００は、構成が簡素化されているので、分散処理済製品貯留タンクの近傍に配置することを可能とする。このように、循環式分散システム４００は、バッチ循環システムであるとともに上述のような革新的なスラリー製造（分散処理）を実現するので、高い分散性とトレーサビィリティを確保しながらの連続運転を実現化し、且つ高性能・高信頼性でコンパクトなシステムにより、顧客のものづくりのシンプル、スリム化、高度化、複雑化に応えるものであり、この段落で説明した点等については、上述及び後述の循環式分散システム２００，５００も同様である。
【００９４】
また、循環式分散システム４００は、処理原料を循環させ、この処理原料に添加物を添加させながら剪断式分散装置による分散を行うシステムであることにも特徴を有する。換言すると、最初は粘度が低い状態（添加粉末の割合が薄い状態）で、練りこみながら徐々に添加粉末を濃縮していく「薄練・濃縮方式」を採用している点にも特徴を有する。この方式と比較するための方式として、最初から添加粉末を全てタンク内に添加して、最初は粘度が非常に高い状態（添加粉末の割合が高い状態）にして、比較的小さな剪断速度で強力に練り込み、その後全体に分散させるように徐々に希釈していく、「固練り・希釈方式」を例に挙げて、これと比較して「薄練・濃縮方式」の利点を説明する。処理時間に対する粘度及び濃度の関係について、図１３に「固練り・希釈方式」の場合を示し、図１４に「薄練・濃縮方式」の場合を示す。図１３及び図１４中、横軸が、処理時間を示し、縦軸が、粘度及び濃度を示し、Ｖｉ１，Ｖｉ２が粘度の変化を示し、Ｃｏ１，Ｃｏ２が濃度の変化を示す。Ｔ１１が、添加物質及び溶媒の投入期間を示し、Ｔ１２が、固練り期間を示し、Ｔ１３が、希釈及び混合期間を示し、Ｔ１４が終了のタイミングを示す。また、Ｔ２１が、溶媒投入のタイミングを示し、Ｔ２２が、粉末投入及び分散・混合期間を示し、Ｔ２３が、混練及び分散・混合期間を示し、Ｔ２４が終了のタイミングを示す。また、Ｌｏ１，Ｌｏ２は、モータ容量を決定する負荷を示す。すなわち、最大の粘度を考慮して、モータ容量を決定する必要がある。以上のように、循環式分散システムのように、「薄練・濃縮方式」を採用することにより、分散装置４２１のローター用のモータ等の容量を小さくした状態で最大の分散効果を得ることができる。モータの容量を小さくできるので装置全体の構成を小型化できる。さらに、図１４に示すように、粘度の変化が図１３の場合に比べて少ないので、モータの能力を有効に使用した状態で分散処理を行うことができるので効率的な処理を実現する。
【００９５】
さらに、循環式分散システム４００は、駆動機構４２０等を有することにより特有の効果を奏する。駆動機構４２０等を有する特有の効果の説明に先立ち、循環式分散システム４００において、駆動機構４２０を有しないとした場合の問題となり得る点を説明する。すなわち、駆動機構を有さない循環式分散システムのトラブルとしては、管内圧力の異常上昇による機器や配管の破損が考えられる。管内圧力が異常上昇する原因としては、流動抵抗が最も大きな部分、すなわちローター及びステータ間の隙間（図１１では隙間δ１に相当）、又は一対のローター間の隙間での固形分の詰まりが最も可能性が高い。例えば、これを防止して、装置やシステムを保護するため、あらかじめ上限圧力を設定し、最も圧力が高くなる場所で圧力センサによって圧力を検知し、上限圧力を超えたときに運転を停止させるように構成してもよい。しかし、運転を停止させる構成としても、復帰までの時間のロスがあり、上限圧力の手前の段階で圧力上昇を防止すること、すなわち、ローター及びステータ間の隙間、又は一対のローター間の隙間での詰まりを解消することが望ましい。
【００９６】
ローター及びステータ間の隙間、又は一対のローター間の隙間での固形分の詰まりを解消する手法としては、第１に、この隙間を増大する手法があり、第２に、ローター回転数を増大する手法があり、第３に、ポンプ流量を減少する手法がある。すなわち、検知圧力があらかじめ設定した閾値以上となったときに、例えば第１の手法の場合には、隙間を増大することで、詰まった固形物を流動させるものである。また第２の手法の場合には、ローターの回転数を上げて剪断力を増大させ、隙間に詰まった固形物を破壊する。さらに第３の手法の場合には、ポンプ流量を下げて管内圧力を下げ、現状のローターの回転による剪断力で固形分が破壊され、詰まりがなくなるまでの時間を稼ぐというものである。この中で、第１の手法は、詰まりの解消を考えた上では最も直接的であり、優れており、循環式分散システム４００ではこれを採用している。尚、第２及び第３の手法は、詰まった固形物を破壊するという観点では本質的な方法であるが、詰まった固形物の破壊強度が大きければ、即座に破壊され、取り除かれるとは限らない。上述及び後述では、第１の手法を採用するものとしてその機能や効果を説明するが、第１の手法に換えて若しくは加えて第２、第３の手法を取り入れることも可能である。すなわち、隙間を広げて詰まった固形物を流し、圧力上昇を解消した後に、必要に応じて回転数を増加し、あるいは流量を減少させ、循環運転の中で徐々に隙間、回転数、流量を本来の設定値（通常運転値）に復帰させるのが、効率的な方法である。この制御は、制御部４３０により行わせるようにすればよい。
【００９７】
上述したように、循環式分散システム４００及びこれを構成する分散装置４２１では、ローター２及びステータ３間の隙間δ１を調整するために、サーボシリンダ等の駆動機構４２０を設けている。また、循環式分散システム４００は、高濃度且つ高粘度のスラリー状混合物を分散処理可能とするものである。上側のディスク状部材にモータＭを接続してローター２として構成し、このローター２を含む上側のユニット部分を、駆動機構４２０（サーボシリンダ）により、上下に移動させてステータ３との隙間δ１を調整する。スラリーに対する耐久性を向上させるため、下側のディスク状部材は、ステータ３として軸封部のない構造（回転部分がないため軸封部を必要としない）とし、ステータ３の中心軸を介して分散部（ローター２及びステータ３の間）に分散中のスラリー状混合物を供給することとしている。尚、圧力の検知は、配管中の最も圧力が上昇する位置に設けた圧力センサ４２３で行うようにしたが、駆動機構４２０（サーボシリンダ）に内蔵若しくはシリンダ先端等に設けたロードセル（例えば図１１に示す荷重変換器４２０ａ）で行うようにしてもよい。さらに、ローター回転数の制御や、ポンプ流量の制御は、制御部４３０により、それぞれ駆動モータに接続したインバーターを介して行うことができる。
【００９８】
このような循環式分散システム４００における分散過程において、混合物の特性が予想可能な場合は、あらかじめローター２及びステータ３間の隙間δ１等や、ローター回転数や、流量の制御プログラムを準備することで、効率的な分散を実現できる。例えば、液体状の処理原料を循環させ、これに粉末状の添加物を徐々に投入してスラリー状の混合物を製造する工程において、運転初期に固形分が凝集しやすく、ローター及びステータ間の隙間等に詰まりやすい場合がある。このとき、運転初期ではこの隙間をあらかじめ広くし、ローター回転数を上げておく。粉末状の添加物の投入が完了し、液体状の処理原料及び粉末状の添加物からなる混合物が循環する間に凝集固形分が破壊され、スラリーの性質が安定し、詰まる恐れがなくなった段階で、この隙間とローター回転数を本来の設定値（通常運転値）に戻して、所望の分散処理を行うようにしてもよい。この場合、流量を減少させることは、剪断（分散）領域を通過する液の頻度が減少することを意味するため、処理時間が延びることになるため、この手法を採用しなくてもよい。
【００９９】
また、循環式分散システム４００におけるスラリー作成工程において、複数の粉末状の添加物を順次投入する場合には、それぞれの段階で最適なローター及びステータ間の隙間、ローター回転数、流量が異なるときには、あらかじめ制御プログラムを準備することで、効率的で適切な分散処理を実現できる。
【０１００】
また、循環式分散システム４００において分散処理が完了し、分散処理後の混合物（製品）の排出工程においても、制御によって効率的な処理が可能である。排出工程においては、分散工程の後に運転を停止することなく継続実施されるが、この際、バルブ４０９を閉じて、バルブ４１０，４１１を開とすることで、バルブ４１０，４１１から混合物（製品）を排出して回収できる。このとき、過分散を防止するため、分散装置４２１は運転が停止され、すなわち、ローター２の回転が停止されているため、ローター２及びステータ３間の混合物（製品）は、この隙間の流動抵抗が大きいため排出されにくい。このとき、隙間を広げることで、流動抵抗を下げ、排出速度を促進することができる。これは、混合物の粘度が高い場合や、分散装置のローターやステータ部分にバッファ部を設けた場合（図１〜図７を用いて上述したような場合）には排出すべき混合物が多いため効果が大きい。
【０１０１】
また、上述した分散装置４２１等のディスク型の分散装置は、高速回転によって、大きな剪断応力を発生させ、分散させるため、摩擦によりディスク状部材であるローター２及びステータ３の対向部分が発熱する。対向部分や軸部分やその他の関連部品の熱膨張によって、ローター２及びステータ３の隙間が減少する場合がある。
【０１０２】
ローター２及びステータ３の隙間が減少すると、流動抵抗が増加し、異常圧力発生の原因となる。そのため、圧力の検出とともに原料温度も検出し、圧力上昇の予測と防止に利用することにより、システムの安全性を増すことができる。原料温度が最も上昇する箇所は、ローター２及びステータ３の隙間であり、この部分が高速回転部であることから、この部分の混合物の温度検出は、難しいが、この直後の配管に温度センサ４２４を配置することで、ほぼ同等の温度が検出できる。ステータ３には、比較的簡単に温度センサが取り付け可能である。
【０１０３】
また、必要であれば、軸受部の温度も温度センサ４２５で検出しておくようにしてもよい。あらかじめ、温度と、ローター２及びステータ３の隙間との関係を調べておくことで、温度上昇により、この隙間の減少をサーボシリンダ（駆動機構４２０）等の手段で補正し、適正な隙間に制御することで、圧力上昇を防止することができる。尚、この制御の目的は、圧力上昇の解消であるが、結果的に温度上昇の解消をも実現する。
【０１０４】
更に、検出温度による運転制御は、次の２つの目的にも利用できる。第１の目的は、熱膨張による隙間の減少は、ローター２及びステータ３（一対のローターの場合も同様）の接触による過負荷、異音（騒音）、対向部分（ディスク状部分）の破損の原因となることに鑑みたものである。すなわち、第１の目的は、これらを防止することであり、隙間の適正制御を行うというものである。第２の目的は、原料の温度上昇による変質防止等のために、より積極的な温度管理のための運転制御を行うというものである。すなわち、検出した混合物の温度が規定値を超えた場合、圧力とは関係なく、ローター２及びステータ３の隙間の増大、ローター２の回転数の減少を行い、混合物に発生する摩擦熱を抑えることができる。
【０１０５】
以上のように、駆動機構４２０を備える循環式分散システム４００は、分散装置４２１におけるローター２及びステータ３間の隙間δ１に混合物の詰まりが発生することを防止し、管内圧力が上昇することにより機器や配管の破損が発生することを防止することを実現でき、よって、効率的で適切な分散処理を行うことができる。尚、駆動機構４２０は、ローター及びステータ方式の分散装置のみならず、一対のローター方式の分散装置にも用いることができ、一対のローター間の隙間に混合物の詰まりが発生することを防止し、管内圧力が上昇することにより機器や配管の破損が発生することを防止できる。
【０１０６】
また、循環式分散システム４００は、制御部４３０が、圧力センサ４２３、温度センサ４２４の一方又は両方の検出結果に基づいて、ローター２及びステータ３の対向間隔（隙間δ１）を調整する構成であるので、混合物の詰まりが発生しうる状態であることを事前に検知して防止し、機器や配管の破損等の発生を確実に防止することを実現できる。
【０１０７】
さらに、循環分散システム４００では、制御部４３０により、粘度が高いうちは回転速度を押さえて徐々に速度を上昇させ、粘度が高いうちは隙間（対向間隔）が小さすぎると負荷が大きすぎるので隙間を増やすとともにこなれてきたら隙間を小さくして剪断力を大きくする制御を行い、これにより例えば図１４に示すような粘度及び濃度と処理時間との関係となるように運転することで適正な分散処理を行うことを実現する。
【０１０８】
また、循環式分散システム４００は、分散装置４２１のローター高速回転による高剪断力効果により短時間で分散処理を実現する。ここで、分散装置４２１の剪断力は、τ＝μ×（ｄｖ／ｄｘ）の関係式のτで表すことができる。μは、粘度であり、ｄｖは、速度であり、ｄｘは、ローター及び対向部材の隙間（対向間隔）である。分散装置４２１は、所望の剪断力を得るｄｘとなるように駆動機構４２０を制御することにより、高剪断力効果を得ることができ、短時間で分散処理を実現する。また、制御部４３０により、ローター及び対向部材の対向間隔の制御や、循環ポンプ４０２による循環量の制御や、ローター２の回転数の制御を行うことができ、これにより最適な条件でフレキシブルな分散処理を行うことが可能である。例えば、対向間隔、循環量、回転数の適正な制御を行うことにより、図１４に示すような粘度及び濃度と処理時間との関係となるように制御を行うことで、モータの能力を最大限に発揮した分散処理を実現することができ、換言すると装置の小型化及び処理時間の短縮を実現する。
【０１０９】
さらに、循環式分散システム４００は、その構造及び仕様により、清掃及びメンテナンス作業の効率化を実現するものである。循環式分散システム４００は、分散処理終了後、清掃用の液体を循環させることで停滞物を除去できる。また、循環式分散システム４００は、各部が、分解が容易な構造とされている。例えば、分散装置４２１は、駆動機構４２０によりローター２及びステータ３を分割できる。また、配管４０３は、フェルール等のクイックカップリングで接続するように構成されているため、脱着を簡単に行うことができる。また、タンク４０１の上蓋４０１ａは、昇降機４９５で昇降可能なように構成されているため、ボルト等の結合部材を外した状態で昇降機４９５により容易に上昇させることができる。以上のように、循環式分散システム４００は、清掃及びメンテナンス作業の効率化を実現する。
【０１１０】
また、駆動機構４２０を有する分散装置４２１は、ローター２及びステータ３間の隙間δ１に混合物の詰まりが発生することを防止し、管内圧力が上昇することにより機器や配管の破損が発生することを防止することを実現できる。上述した駆動機構４２０は、分散装置１に追加した例として説明したが、図２〜図７を用いて説明した分散装置３１，７１，８１，９１，１３１，１９１にも適用可能であり、これらに追加する（これらに駆動機構４２０を含めて以下「分散装置４２１等」ともいう。）ことで上述の分散装置４２１と同様の効果を奏する。
【０１１１】
さらに、駆動機構４２０を有する分散装置４２１等及びこれを用いた循環式分散システム４００等は、次のような利点がある。すなわち、駆動機構４２０を有する分散装置４２１は、第１の混合と、第２の混合とからなる２段階混合を分散することにより行う装置としてもよい。ここで、第１の混合とは、処理原料と第１の添加物とを混合することである。第２の混合とは、該第１の混合が完了することにより得られた第１の混合物と第２の添加物とを混合することである。この分散装置４２１等において、駆動機構４２０は、第１の混合が完了して第２の混合を開始する際に、ローター２及びステータ３の対向間隔を変更する点に特徴を有する。
【０１１２】
ところで、これらの分散装置４２１等は、例えば、電池原料、塗料原料、無機化学製品等を得るために用いることが可能である。電池原料の場合、処理原料は、例えば水（蒸留水、イオン交換水）、ＮＭＰ（１−メチル−２−ピロリドン）である。第１の添加物は、例えばカルボキシメチルセルロース（以下、「ＣＭＣ」ともいう）粉末、ポリビニルアルコール（以下、「ＰＶＡ」ともいう）粉末等の増粘材である。第２の添加物は、リチウムイオン電池用正極活物質（LiCoO2系化合物、LiNiO2系化合物、LiMn2O4系化合物、Co-Ni-Mn複合系化合物、LiFePO4/LiCoPO4系化合物等）、リチウムイオン電池用負極活物質、リチウムイオンキャパシタ用正負極活物質又は導電助剤である炭素系材料(黒鉛、コークス、カーボンブラック、アセチレンブラック、グラファイト、ケッチェンブラック等）、リチウムイオン電池用負極活物質（アンチモン系化合物(SbSn、InSb、CoSb3、Ni2MnSb)、スズ系化合物(Sn2Co、V2Sn3、Sn/Cu6Sn5、Sn/Ag3Sn)、Si系複合材料等）、ニッケル水素電池用正極活物質（Ni(OH)2）、ニッケル水素電池用負極活物質すなわち水素吸蔵合金（TiFe、ZrMn2、ZrV2、ZrNi2、CaNi5、LaNi5、MmNi5、Mg2Ni、Mg2Cu等）、バインダー（フッ素系樹脂（PTEF(ポリテトラフルオロエチレン)、PVDF(ポリフッ化ビリニデン)）、フッ素ゴム(フッ化ビリニデン系)、SBR(スチレンブタジエンゴム)、NBR(ニトリルゴム)、BR(ブタジエンゴム)、ポリアクリロニトリル、エチレン−ビニルアルコール共重合体、エチレンプロピレンゴム、ポリウレタン、ポリアクリル酸、ポリアミド、ポリアクリレート、ポリビニルエーテル、ポリイミド等）である。その他にも、各種インキ、塗料、顔料、セラミックス粉、金属粉、磁性粉、医薬品、化粧品、食品、農薬、プラスチック（樹脂）粉末、木粉、天然・合成ゴム、接着剤、熱硬化性／熱可塑性樹脂等が処理原料として挙げられる。
【０１１３】
また、上述の第１の混合において、開始時は前記対向間隔を大きく設定して分散が進むとともに徐々に間隔を小さく変化させるとともに、第１の混合が完了して第２の混合を開始する際に、対向間隔を更に小さく変更するように構成されてもよい。
【０１１４】
以上のように構成された駆動機構４２０を有する分散装置４２１は、第１及び第２の混合を循環式分散システム４００のみで行うことを実現し、装置の簡素化や、トータルの処理時間を短縮できるという効果を奏するが、次に具体例を挙げてこの効果について具体例を挙げて説明する。
【０１１５】
ここで、駆動機構４２０を有する分散装置４２１による第１及び第２の混合処理を行わせることの効果を、当該分散装置４２１を有する循環式分散システム４００をリチウムイオン電池のペースト製造に用いる場合を例に挙げて説明する。この分散装置４２１及び循環式分散システム４００では、処理原料である水に、第１の添加物であるＣＭＣ粉末を混合して第１の混合物を得て、この第１の混合物に第２の添加物である活物質を混合して分散処理済みの第２の混合物（製品）を得る。分散装置４００のローター及びステータの対向間隔は、第１の混合では、詰まらないように大きくし、第２の混合では、分散のため所望の剪断力を発揮させるために小さくする。
【０１１６】
すなわち、循環式分散システム４００では、まず、水を循環させているところにＣＭＣ粉末を徐々に投入してＣＭＣ水溶液を得る。ＣＭＣ水溶液はダマ（「継粉」ともいう。）を作りやすいため、最初は、分散装置４２１のローター２及びステータ３の対向間隔（隙間）を大きくしておいて閉塞や、それによる圧力上昇を防ぎ、分散とともに徐々に隙間を小さくして剪断力を上昇させ、ＣＭＣを水に均一に分散させる。継粉とは、液中にこなれないで粉末のまま固まった状態のもので、粘度が高い状態のものができた部分を有する液と粉との混合物を意味する。次に、循環式分散システム４００では、分散装置４２１の隙間を所定の隙間（２ｍｍ以下程度）となるように自動的に狭めるように制御部４３０で調整し、運転を止めることなく活物質（粉末）を投入し、活物質のＣＭＣ水溶液への分散を行い、第２の混合物であるスラリー状の製品を得る。
【０１１７】
以上のように、２段階の混合処理を行う循環式分散システム４００及び分散装置４２１は、ＣＭＣ水溶液を別途作成するための別の装置を不要とでき、これにより、ＣＭＣ水溶液の搬送や投入を不要とでき、また、ＣＭＣ水溶液の作成に使った装置の清掃及びメンテナンスの手間を省くことができる。したがって、循環式分散システム４００及び分散装置４２１は、ＣＭＣを徐々に投入しながら水溶液を得る工程の分だけ時間が増えることとなるが、運転を止めることなく隙間の自動調整を行いながら分散を続けるため、トータルの処理時間を短縮することが可能となり、よって、効率的で適切な分散処理を行うことができる。換言すると、駆動機構４２０を有さない分散装置の場合には、ＣＭＣ水溶液は別途作成する必要があり、この準備した処理原料としてのＣＭＣ水溶液に活物質を添加して分散させる必要があるが、これに対し分散装置４２１等では、対向間隔を調整することで２段階の混合処理ができ、すなわち一括処理により上述の効果を奏するものである。
【０１１８】
ここで、２段階混合処理を連続的に行う場合における、処理時間の経過に伴う濃度、圧力（圧力センサ４２３による検出圧力）、及び対向間隔（ローター及びステータの対向間隔）の変化の一例について図１５を用いて説明する。図１５中、横軸が、処理時間を示し、縦軸が、濃度、圧力、対向間隔を示し、Ｃｏ３が濃度の変化を示し、Ｐｒ３が圧力の変化を示し、Ｆｄ３が対向間隔の変化を示す。Ｔ３１が、溶媒の投入タイミングを示し、Ｔ３２が、第１の添加物（粉体）を投入する期間を示し、Ｔ３３が、分散・混合期間を示し、Ｔ３４が、第２の添加物（粉体）を投入する期間を示し、Ｔ３５が、分散・混合期間を示し、Ｔ３６が終了のタイミングを示す。
【０１１９】
図１５に示すように、循環式分散システム４００及び分散装置４２１を用いて２段階混合を行う際に、第１の添加物投入工程、第１の分散混合工程、第２の添加物投入工程、第２の分散混合工程を順次行う場合に、第１の添加物投入工程（Ｔ３２）においては、ローター及びステータの対向間隔をステップ状に順次増大させるようにし、第１の分散混合工程（Ｔ３３）においては、対向間隔をステップ状に順次縮小させるようにし、第２の添加物投入工程（Ｔ３４）においては、対向間隔をステップ状に順次増大させるようにし、第２の分散混合工程（Ｔ３５）においては、対向間隔をステップ状に順次縮小させる点に特徴を有する。尚、ここではステップ状に増大縮小させたが、連続的に変化させてもよい。「粉体投入期間においては対向間隔を徐々に増大させ粉体投入期間完了後分散混合工程においては対向間隔を徐々に縮小させる」という対向間隔の制御は、１段階の混合においても有効であり、ここでは、それを２回繰り返したものである。また、第１の添加物投入工程（Ｔ３２）が完了するタイミングの対向間隔より、第２の添加物投入工程（Ｔ３４）が完了するタイミングの対向間隔が小さくなっている点にも特徴を有する。さらに、第１の添加物投入工程（Ｔ３２）を開始するタイミングの対向間隔より、第２の添加物投入工程（Ｔ３４）を開始するタイミングの対向間隔が小さくされているとともに、第２の添加物投入工程（Ｔ３４）を開始するタイミングの対向間隔より、終了時（Ｔ３６）の対向間隔が小さくされている。換言すると「粉体投入期間においては対向間隔を徐々に増大させ粉体投入期間完了後分散混合工程においては対向間隔を徐々に縮小させる」という方式に、全体としては「対向間隔を小さくして最終的に一番大きな剪断力を発生させ」る方式を取り入れて分散を行うものである。以上のような図１５に示すような特徴的な対向間隔の制御を行うことにより、圧力変動を抑えて、適切に２段階混合を行い、適切な一括処理を行うことを実現する。
【０１２０】
すなわち、分散装置４２１及び循環式分散システム４００は、図１〜図１０を用いて説明した特徴的なバッファ部が形成されることにより、効率的で適切な分散処理を実現するとともに、図１１を用いて説明した対向間隔を調整する機構（駆動機構４２０）を有する構成により、ローター及びステータ間の隙間δ１に混合物の詰まりが発生することや、管内や機器内の圧力が上昇することによる機器や配管の破損を防止できる。また、駆動機構４２０を有するので、ローター及びステータを大きく離すことを可能として清掃やメンテナンス作業の効率化を実現する。さらに、駆動機構４２０を有するので、上述したような２段階以上の混合分散処理を実現して、トータル処理時間を短縮化し、別途必要であった装置を不要にし、トータル装置の小型化を実現する。
【０１２１】
また、上述した分散装置４２１等と、分散装置の出口側に接続されるタンクと、混合物を循環させる循環ポンプと、分散装置、タンク及び循環ポンプを直列的に接続する配管とを備える循環式分散システム４００を用いて、混合物を循環させながら分散させる循環式分散方法は、より効率的で適切な分散処理を実現する。
【０１２２】
また、この循環式分散システム４００を用いた循環式分散方法において、分散装置４２１が、ローター２及び対向部材（ステータ３）の少なくともいずれか一方を駆動することにより、他方に対して近接及び離間する方向に駆動する駆動機構４２０を備え、ローター２及び対向部材（ステータ３）の間の混合物の圧力を検出する圧力センサ４２３、及びローター及び対向部材間から放出される混合物の温度を検出する温度センサ４２４の一方又は両方の検出結果に基づいて、ローター及び対向部材の対向間隔を調整しながら分散処理を行う点に特徴を有する。当該方法は、混合物の詰まりが発生しうる状態であることを事前に検知して防止し、機器や配管の破損等の発生を確実に防止することを実現できる。
【０１２３】
また、当該分散方法において、処理原料を循環させ、該処理原料に第１の添加物を添加させながら分散装置による分散を行うことで処理原料と第１の添加物とを混合して第１の混合物を得る第１の混合工程と、第１の混合工程で得られた第１の混合物を循環させ、該第１の混合物に第２の添加物を添加させながら分散装置による分散を行うことで第１の混合物と第２の添加物とを混合して第２の混合物を得る第２の混合工程とを有する点に特徴を有する。当該方法は、第１及び第２の混合を循環式分散システム４００のみで行うことを実現し、装置の簡素化や、トータルの処理時間を短縮することを実現する。
【０１２４】
さらに、当該分散方法において、第１の混合工程が完了して第２の混合工程を開始する際に、ローター２及び対向部材（ステータ３）の対向間隔を変更する点に特徴を有する。当該方法は、それぞれの工程における最適な剪断力を各混合物に与えることができ、適切で効率的な分散処理を実現する。さらに、当該分散方法は、水に増粘材を加えて活物質を分散させたいような例えば電池原料を得る際に非常に有効である。
【０１２５】
以上のような分散方法や、分散装置４２１や、循環式分散システム４００によれば、分散装置における一対のローター間や、ローター及びステータ間に混合物の詰まりが発生することにより、管内圧力が上昇して機器や配管の破損が発生することを防止して、適切で且つ効率的な分散処理を実現できる。さらに、２段階の混合処理を可能とし、これによりさらに適切で且つ効率的な分散処理を実現できる。
【０１２６】
以上のような、図１１を用いて説明した駆動機構４２０の特徴や、これにより可能とされる２段階混合処理の特徴は、図１〜図１０のバッファ部の特徴と組み合わせることにより、上述のような効果を有して分散装置及び循環式分散システムの性能を向上させるものであるが、図１〜図１０で説明したバッファ部の特徴を有しないローター及びステータ、若しくは一対のローターを有する分散装置（例えば対向する円板形状等のローターやステータからなる分散装置）にも適用可能であり、その場合には、駆動機構による効果、２段階混合による効果を発揮する。
【０１２７】
次に、図１〜図１０を用いて説明したバッファ部の特徴や、図１１を用いて説明した対向間隔を調整する駆動機構、２段階混合の特徴に付加して良好な特徴として、タンクに取り付けるスクリュー式粉体供給装置の特徴について図１６〜図２２を用いて説明する。
【０１２８】
すなわち、上述した循環式分散システム２００，４００において、タンク２０１，４０１に換えて特徴的なタンク装置５０１を設けるように構成してもよい。このタンク装置５０１は、特徴的構成として、スクリュー式粉体供給装置５３１が設けられ、粉体供給部先端５３２がタンク内の混合物に挿入される状態で取り付けられている。このタンク装置５０１は、タンク内面に粉体原料が付着することや、タンク内に粉体原料を飛散させることを防止し、粉体が液面に漂うことや凝集したりすることを防止し、適切で効率的な分散処理を実現することを目的として循環式分散システムに設けられるものであるが、駆動機構の具体的構成や、機能や効果については、図１６の循環式分散システム５００で具体的に説明するものとする。
【０１２９】
尚、循環式分散システム５００は、タンク４０１やこれに取り付けられる供給装置４０６等に換えてスクリュー式粉体供給装置等を有するタンク装置５０１を設けることを除いて循環式分散システム４００と同様の構成を有するので、共通部分については同一の符号を付すとともに詳細な説明は省略する。
【０１３０】
次に、図１６及び図１７を用いて本発明を適用した循環式分散システム５００について、説明する。図１６に示す循環式分散システム５００は、混合物を分割させるローター型且つ連続型の分散装置４２１を備える。図中では、Ｍがモータを示し、垂直方向に設置した例を挙げているが、上述したようにこれに限られるものではない。また、循環式分散システム５００は、分散装置４２１等の出口側に接続されるタンク装置５０１と、タンク装置５０１の出口側に接続され混合物４を循環させる循環ポンプ４０２と、分散装置４２１等、タンク装置５０１及び循環ポンプ４０２を直列的に接続する配管４０３とを備える。尚、循環式分散システム５００を構成する分散装置は、分散装置４２１に限られるものではなく、上述した分散装置１，３１，７１，８１，９１，１３１，１９１のいずれか（ステータをローターに変更したものも含む）や、これらに駆動機構４２０を追加したものであってもよい。
【０１３１】
また、循環式分散システム５００は、循環式分散システム４００と同様に、例えば図１２に示すように配置され、必要に応じて添加剤供給管４９２を介して添加粉末貯留タンク４９１に接続されてもよく、タンク装置５０１の上蓋５４１ｄを昇降する昇降機４９５を設けるようにしてもよい。
【０１３２】
尚、ここで、タンク装置５０１や分散装置や配管４０３内を循環する流体は、最初は原料（スラリー状又は液体状の処理原料であるものとする。）であり、分散装置を経由する毎に添加原料（この循環式分散システム５００においては粉体の添加物であるものとする。）が次第に分散された混合物となり、最終的には分散処理済みの混合物となるが、上述及び以下の説明では、最初の「原料」も、処理途中の「混合物」も併せて「混合物」と呼ぶこととする。また、上述及び後述の説明中の「液体」には、特に記載がない場合には、スラリー状のものも含むものとする。
【０１３３】
また、循環式分散システム５００は、循環式分散システム４００と同様に、分散装置４２１に設けられる駆動機構４２０、制御部４３０、圧力センサ４２３、温度センサ４２４，４２５、バルブ４０９，４１０，４１１等を有する。
【０１３４】
循環式分散システム５００は、処理原料を循環させ、該処理原料に添加物を添加させながら剪断式分散装置による分散を行うシステムである。分散装置４２１には、対向部材（ステータ３）に設けられた供給通路（供給口２９ａ）を介して循環される処理原料が供給される。
【０１３５】
タンク装置５０１には、タンク装置５０１内の処理原料に添加物を供給するスクリュー式粉体供給装置５３１が設けられる。スクリュー式粉体供給装置５３１の粉体供給部先端５３２がタンク装置５０１内の混合物４中に挿入されている。
【０１３６】
タンク装置５０１は、タンク装置５０１内の混合物４を攪拌する攪拌機５３３を有し、攪拌機５３３の攪拌羽根５３４が粉体供給部先端５３２からタンク装置５０１内の処理原料液中に供給された添加物粉体を粉体供給部先端５３２の出口付近から掻き出してタンク装置５０１内の処理原料液中に分散させる。
【０１３７】
スクリュー式粉体供給装置５３１は、粉体に含まれる空気を脱気する脱気装置５３５を有する。尚、タンク装置５０１において、脱気装置５３５を設けなくてもよい。ここで、脱気装置５３５を設けた場合には、液体に供給する前に粉体中の空気を除去できる。
【０１３８】
また、タンク装置５０１には、タンク装置５０１内部を減圧する減圧ポンプ５３６が設けられる。尚、タンク装置５０１において、減圧ポンプ５３６を設けなくてもよい。減圧ポンプ５３６を設けた場合の効果は後述する。
【０１３９】
以下、さらに具体的に説明する。図１６及び図１７に示すように、液体が貯蔵されたタンク装置５０１の上部に粉体を供給するスクリューフィーダ等のスクリュー式粉体供給装置５３１を設置し、スクリューフィーダの導入管５４６の先端部分（５４６ａ）を液中（混合物４（尚、最初は液体原料５４７である。））に浸すように設置する。分散処理するタンク装置５０１内の液体を攪拌する攪拌羽根５３４を、スクリューフィーダから液中に供給された粉体５４２を直接液体中に混ぜ込むように作動させる。
【０１４０】
このタンク装置５０１は、粉体を液中に供給して分散処理する装置（その機能上分散装置ともいえる）である。タンク装置５０１は、液体を貯蔵するタンク本体５４１と、スクリュー式粉体供給装置５３１と、攪拌機５３３とを備える。スクリュー式粉体供給装置５３１は、粉体５４２を貯蔵するホッパ５４３と、ホッパ５４３から粉体５４２をタンク本体５４１に供給するスクリュー５４４と、スクリュー５４４を駆動する電動機ユニット５４５と、スクリュー５４４を液中に導入する導入管５４６とを有する。攪拌機５３３は、液体原料５４７と粉体原料５４２を分散する攪拌羽根５３４と、攪拌羽根５３４を駆動する電動機ユニット５４８とを有する。タンク本体５４１は、例えば円筒状の胴部５４１ｃと、曲面状の下部閉塞部５４１ａと、平板状の上部閉塞用の上蓋５４１ｄとを有する。タンク本体５４１の下部閉塞部５４１ａの中心付近に排出口５４１ｂが設けられている。水平面内において、攪拌機５３３は、タンク本体５４１の中心に取り付けられ、スクリュー式粉体供給装置５３１は、中心から偏倚した位置に取り付けられている。
【０１４１】
スクリュー５４４及び導入管５４６は、その先端がタンク本体５４１に貯蔵された液体原料５４７に浸るように設置される。攪拌羽根５３４は、図１７に示すように、隙間δ２（０．５〜１０ｍｍ）をもってスクリュー導入管５４６から液中に供給された粉体５４２を掻き取るような形状となっている。
【０１４２】
より具体的には、図１７及び図１８に示すように、攪拌羽根５３４は、タンク本体５４１の底面５４１ａと所定の隙間（１〜５０ｍｍ）を有して配置され、底面５４１ａ付近の液体を攪拌する底部攪拌部５３４ａと、タンク本体５４１内の液面５４７ｂと所定の隙間（１０〜２００ｍｍ）を有して配置され、液面５４７ｂ付近の液体を攪拌する液面攪拌部５３４ｂとを有する。底部攪拌部５３４ａと、液面攪拌部５３４ｂは、攪拌機５３３の回転軸５３３ａに接合され回転される。
【０１４３】
また、攪拌羽根５３４は、粉体掻き出し部５３４ｃと、接続部５３４ｄと、接続部５３４ｅとを有する。粉体掻き出し部５３４ｃは、液面攪拌部５３４ｂと平行であるとともに液面攪拌部５３４ｂより下方側（底部攪拌部５３４ａ側）に設けられ、スクリュー式粉体供給装置５３１の先端（粉体供給部先端５３２）と上述の所定の隙間δ２（０．５〜１０ｍｍ）離間するように形成されている。
【０１４４】
接続部５３４ｄは、液面攪拌部５３４ｂをその両側の粉体掻き出し部５３４ｃのそれぞれに接続するように鉛直方向に形成されている。接続部５３４ｅは、接続部５３４ｄと平行に設けられ、底部攪拌部５３４ａと粉体掻き出し分５３４ｃとを接続するとともに液面攪拌部５３４ｂと同じ高さまで延長して形成されている。接続部５３４ｄ及び接続部５３４ｅは、それぞれ攪拌羽根５３４がスクリュー導入管５４６を通過する回転位置となるときに、スクリュー導入管５４６と所定の隙間δ２離間するように形成されている。
【０１４５】
以上のような攪拌羽根５３４は、全体として板状に形成されている。尚、上述の板状の部材を２枚以上準備して、これらを回転方向に等間隔となるように組み合わせたような攪拌羽根を用いてもよく、その場合には攪拌性能が向上する。ホッパ５４３内の粉体５４２は、スクリュー５４４に接続されたスクレーパ５５１によってホッパ内壁の付着や棚吊り（ブリッジ）が防止される。
【０１４６】
粉体５４２が微粉で、空気を多量に含む場合は、図１７に示すスクリュー５４４の途中に設けられる脱気装置５３５により、粉体を液体に供給する前に粉体から空気を除去できる。脱気装置５３５は、金属若しくはセラミック製のフィルターであり、真空ポンプ５５２によって導入管に設置された部分から粉体内に含まれる空気を吸い出す機能をもつ。これにより、粉体に含まれる空気を抜く（脱気する）ことにより、液体中に空気が混入されることを抑制することができ、特に液体の粘度が高い場合には、後工程の脱泡時間の短縮に効果がある。また、粉体のみかけ密度（「嵩密度（bulk density）」ともいう。）が増えるため、供給速度も大きくすることができる。嵩密度は、体積が既知の容器に粉体を充填して、その粉体の質量を測定し、測定により得られた質量を体積で割った値を意味する。
【０１４７】
タンク装置５０１は、上述したような構成とされたスクリュー式粉体供給装置５３１や攪拌機５３３により、タンク内面に粉体原料が付着することや、タンク内に粉体原料を飛散させることを防止し、粉体が液面に漂うことや凝集したりすることを防止し、適切で効率的な分散処理を実現する。
【０１４８】
このタンク装置５０１は、単体でも分散機能を有するが、図１６や図１７に示すように配管４０３により分散能力が高い剪断式の分散装置４２１等に接続し、ポンプ４０２によってタンク内の液体を循環させて分散装置４２１による分散処理を繰り返すことで、分散能力を格段に向上させることができる。
【０１４９】
タンク装置５０１を有する循環式分散システム５００における循環操作は、粉体と液体の比重差が大きいとき等に、粉体が液体表面に滞留することや、逆に粉体がタンク底に堆積することを防ぐことができ、すなわち、均一な分散がされなくなることを防ぐ。また、この循環式分散システムに分散装置４２１を設けた場合には、特に液体の粘度が高い場合等に、効果的である。液体の粘度が高い場合には、タンク装置５０１の攪拌羽根で対流を起こすことは難しい場合があり、分散効果が低下するが、剪断式の分散装置は、高粘度の混合物に対してもその分散機能を発揮できるからである。
【０１５０】
また、タンク装置５０１においては、循環式分散システム５００の配管４０３により分散装置４２１で分散処理されて循環された混合物４をタンク内に戻す（循環混合物をタンクに供給する）導入管５５３が設けられ、導入管５５３の先端がタンク内の液中に浸す程度に形成されている。この導入管５５３により、戻ってきた混合物４がタンク内の液面に落下し飛沫がタンク内壁に付着することを防ぐ。
【０１５１】
タンク本体５４１に接続された減圧ポンプ５３６は、混合物４の脱泡処理用として機能する。
【０１５２】
以上のような循環式分散システム５００において、運転時には、バルブ４０９は、常時開とされ、バルブ４１０、４１１は、常時閉とされている。分散処理が終了したらバルブ４０９は、閉とされ、バルブ４１０は、開とされる。これにより、バルブ４１０から処理物を排出・回収することができる。また、分散装置４２１や配管４０３の中に残った混合物は、バルブ４１１を開とすることで排出、回収される。なお、混合物の排出・回収用のバルブはタンクや配管の任意の場所に取り付けることができる。
【０１５３】
循環式分散システム５００は、上述した分散装置４２１を有することにより、効率的で適切な分散処理を行うことを実現し、よって、システム全体としても分散処理機能が向上するとともに、分散処理時間の短縮を実現する。また、循環式分散システム５００は、駆動機構４２０を有することにより、上述した循環式分散システム４００と同様の効果を有するが、その作用や効果は、循環式分散システム４００の場合と同じであるので、ここでは詳細は省略する。
【０１５４】
さらに、循環式分散システム５００は、タンク装置５０１を有することにより、タンク内面に粉体原料が付着することや、タンク内に粉体原料を飛散させることを防止し、粉体が液面に漂うことや凝集したりすることを防止し、適切で効率的な分散処理を実現する。また、貯蔵ホッパや配管での詰まりの発生を防止でき、液中への空気の混入を最小限に抑え、微粉の場合でも供給速度を上げて連続的に供給することを可能とする。このように、循環式分散システム５００は、適切な分散を実現する。
【０１５５】
具体的には、タンク装置５０１及びこれを用いた循環式分散システム５００は、スクリューフィーダの先端を液中に浸すことにより、粉体原料が貯蔵タンク内の空間中に放出されないようにでき、拡散した粉体原料がタンク内面に付着するという問題や、粉体が液面に落下するときに飛沫が跳ね上がり、タンク内面に付着するという問題を解消できる。
【０１５６】
また、タンク装置５０１及びこれを用いた循環式分散システム５００は、バッチ分散処理を行うものであり、貯蔵タンクを攪拌する羽根を、スクリューフィーダから液中に供給された粉体を直接液体中に混ぜ込むように作動させることにより、粉体原料が液体中に混ぜ込まれ、粉体が液表面近くで漂うことや、凝集することを防ぎ、液体中に分散することができる、
【０１５７】
また、タンク装置５０１及びこれを用いた循環式分散システム５００は、スクリューフィーダの途中で脱気を行うことにより、液体への空気の混入が最小限に抑えられるため、液体への空気の混入が最小限に抑えられる。それと共に、粉体のみかけ密度（嵩密度）が大きくなることで、供給速度を上げることができ、液中における粉体の浮き上がりも抑制することができる。
【０１５８】
尚、循環式分散システム５００に用いることができるタンク装置は、タンク装置５０１に限られるものではなく、例えば、図１９に示すタンク装置５６１であってもよい。すなわち、図１９のタンク装置５６１は、タンク装置５０１の変形例であり、スクリュー式粉体供給装置５３１のホッパ５４３に減圧機構５６２が追加されたことを除いてタンク装置５０１と同様の構成を有するので、共通部分については同一の符号を付すとともに詳細な説明は省略する。
【０１５９】
タンク装置５６１は、図１９に示すように、スクリュー式粉体供給装置５３１、攪拌機５３３、攪拌羽根５３４、減圧ポンプ５３６、ホッパ５４３、スクリュー５４４、電動機ユニット５４５、導入管５４６、電動機ユニット５４８、スクレーパ５５１等を有する。尚、タンク装置５６１は、脱気装置５３５を設けない場合の例について説明したが、タンク装置５０１と同様に脱気装置５３５を設けてもよく、その場合は、脱気装置による効果が得られてより適正な分散を実現する。
【０１６０】
さらに、タンク装置５６１は、減圧機構５６２を有している。減圧機構５６２は、ホッパ５４３の上部に設けられる供給受け部５６３と、供給受け部５６３とホッパ５４３とを接続する減圧用配管５６４及び接続配管５６５と、バルブ５６６，５６７と、減圧ポンプ５６８とを有する。バルブ５６６，５６７は、通常時は閉とされる。
【０１６１】
粉体をスクリュー式粉体供給装置５３１に供給する場合には、バルブ５６６を開として、供給受け部５６３から減圧用配管５６４に粉体を供給する。次いで、バルブ５６６を閉として、減圧ポンプ５６８により減圧用配管５６４内を減圧する。減圧した後に、減圧ポンプ５６８で減圧したまま、バルブ５６７を開として、減圧用配管５６４内の脱気済みの粉体を接続配管５６５を介してホッパ５４３内に導き、完了したらバルブ５６７を閉とする。その後、減圧ポンプ５６８を停止する。尚、減圧ポンプ５６８の停止は、バルブ５６７の開動作の前に行ってもよい。
【０１６２】
以上の減圧機構５６２は、スクリュー式粉体供給装置５３１内を常に減圧した状態にすることができ、粉体内の空気を取り除いた状態とすることができ脱泡処理を早期に完了できるとともに、上述した減圧ポンプ５３６の機能を最大限発揮できる。
【０１６３】
尚、循環式分散システム５００に用いることができるタンク装置は、タンク装置５０１，５６１に限られるものではなく、例えば、図２０に示すタンク装置５７１であってもよい。すなわち、図２０のタンク装置５７１は、タンク装置５０１の変形例であり、スクリュー式粉体供給装置の取り付け位置と、攪拌機の取り付け位置及び構造と、攪拌を補強する構造が追加されたことを除いてタンク装置５０１と同様の構成を有するので、共通部分については同一の符号を付すとともに詳細な説明は省略する。
【０１６４】
タンク装置５７１は、図２０に示すように、スクリュー式粉体供給装置５３１と同一の構成とされたスクリュー式粉体供給装置５７３、ホッパ５４３、スクリュー５４４、電動機ユニット５４５、導入管５４６、電動機ユニット５４８、スクレーパ５５１等を有する。スクリュー式粉体供給装置５７３の粉体供給部先端５７４がタンク装置５７１内の混合物４中に挿入されている。尚、タンク装置５７１は、脱気装置５３５を設けない場合の例について説明したが、タンク装置５０１と同様に脱気装置５３５を設けてもよく、その場合は、それぞれの効果が得られてより適正な分散を実現する。また、図１９で説明した減圧機構５６２を追加してもよく、その場合は、減圧機構５６２の効果が得られてより適正な分散を実現する。
【０１６５】
タンク装置５７１は、タンク装置５０１内の混合物４を攪拌する攪拌機５７２を有している。水平面内において、スクリュー式粉体供給装置５７３は、タンク本体５４１の中心部付近に取り付けられており、攪拌機５７２は中心から偏倚した位置に取り付けられている。粉体供給部先端５７４は、攪拌機５７２の攪拌部分（攪拌羽根５７５）の位置と比較してタンク本体５４１の排出口５４１ｂに近接する位置に配置されている。
【０１６６】
タンク装置５７１は、スクリューフィーダとその導入管の先端を液中に浸す際に、タンクの排出口に近づけることにより、循環する流れによって粉体原料が液体中に混ぜ込まれ、粘度が高い液体の場合も、粉体が液表面近くで漂うことや、凝集することを防ぎ、液体中に分散することができる。
【０１６７】
また、粉体供給部先端５７４に、スクリュー先端羽根５７６が設けられる。スクリュー先端羽根５７６は、スクリュー式粉体供給装置５７３のスクリュー５４４の軸５４４ａと一体に回転される。
【０１６８】
タンク装置５７１では、スクリュー５４４や電動機ユニット５４５などをタンク中心に設置し、スクリュー５４４及び導入管５４６の先端（粉体供給部先端５７４）をタンクの排出口５４１ｂの近傍に設置している。タンク内の液体は排出口５４１ｂから強制的に流れ出るため、スクリュー５４４から液中に供給された粉体は液体の流れに巻き込まれ、液体とともに配管４０３を経て分散装置４２１に搬送される。特に粉体の比重が液体の比重よりも軽い場合、浮力によって液中を上昇し、液中に分散されないまま液面に暴露しタンク内の空間に拡散しやすいという問題が発生しやすいが、タンク装置５７１は、この問題を防止するという効果がある。攪拌羽根５７５は、プロペラ状、又はタービン状のものが用いられ、タンクの中心からずらして設置・駆動することで、攪拌羽根５７５の攪拌作用によって液体を対流させ、粉体の偏析などを防止できる。
【０１６９】
また、スクリュー先端羽根５７６は、図２１に示すように、スクリュー５４４の軸５４４ａに取り付けるための軸取付部５７６ａと、軸取付部５７６ａより外周側に設けられる羽根取付部５７６ｂと、羽根取付部５７６ｂの外面全周にわたり複数設けられる羽根部５７６ｃと、羽根取付部５７６ｂ及び軸取付部５７６ａを接続する接続部５７６ｄとを備える。尚接続部５７６ｄは、水平状態に対して傾斜した状態とされている。
【０１７０】
以上のような形状とされたスクリュー先端羽根５７６は、羽根取付部５７６ｂ及び軸取付部５７６ａを接続部５７６ｄで接続する構造とすることで、内部に大きく空間Ｓを取っているため粉体の流れを妨げないとともに次の効果を得る。すなわち、スクリュー先端羽根５７６は、内部の構成部材である接続部５７６ｄに傾斜が付いているため、回転によって攪拌機能と共に排出口５４１ｂに向かう流れを発生させる機能を有する。
【０１７１】
また、周囲の構成部材である羽根取付部５７６ｂ及び羽根部５７６ｃは、傾斜が付いた多数の溝を有することとなり、回転によって排出口５４１ｂに向かう流れを発生させる機能を有する。従って、スクリュー先端羽根５７６は、粉体を液に分散するだけでなく、排出口に向かう流れを発生させるため、粉体の浮力による上昇の抑制を促進することができる。
【０１７２】
スクリュー先端羽根５７６を有するタンク装置５７１は、スクリューから液中に供給された粉体が凝集し、タンクから排出された後、途中の配管内で詰まることや、ポンプや分散機が過負荷となることを防ぐことができる。
【０１７３】
また、このタンク装置５７１を循環式分散システム５００に用いた場合には、貯蔵タンクで処理された液体を排出したあと、再びタンクに戻して繰り返し処理を行う循環式の分散システムとなり、スクリュー５４４とその導入管５４６を排出口５４１ｂの近傍に設置することにより、液体の排出流れによって粉体を混ぜ込みながら処理をするので、効率的な分散処理を実現する。
【０１７４】
以上のように図１９及び図２０に示すタンク装置５６１，５７１は、上述の特有の構成により特有の効果を得るのみならず、タンク装置５０１と同様に、スクリュー式粉体供給装置５３１，５７１及び攪拌機５３３，５７２を有することにより、タンク内面に粉体原料が付着することや、タンク内に粉体原料を飛散させることを防止し、粉体が液面に漂うことや凝集したりすることを防止し、適切で効率的な分散処理を実現する。さらに、タンク装置５６１，５７１は、上述したタンク装置５０１で説明した構成と同様の構成を持つ場合には、その構成による効果も同様に享受しうる。
【０１７５】
さらに、タンク装置５６１，５７１を用いた循環式分散システム５００は、上述のタンク装置５６１，５７１自体の作用効果に加えて液中への空気の混入を最小限に抑え、微粉の場合でも供給速度を上げて連続的に供給することを可能として、適切な分散を実現する。
【０１７６】
以上のように、図１６〜図２１を用いて循環式分散システム５００に用いうるタンク装置５０１，５６１，５７１について説明したが、これらは、循環式分散システム５００に用いられてその機能を最大限発揮するものではあるが、単体でもその分散機能を有するものである。
【０１７７】
すなわち、図２２のようなタンク装置５８１のように構成してもよい。尚、このタンク装置５８１は、循環用の構成（導入管５５３，排出口５４１ｂ）を有さないことを除いて、図１７のタンク装置５０１と同様であるので、共通部分については同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１７８】
タンク装置５８１は、図２２に示すように、スクリュー式粉体供給装置５３１、攪拌機５３３、攪拌羽根５３４、ホッパ５４３、スクリュー５４４、電動機ユニット５４５、導入管５４６、電動機ユニット５４８、スクレーパ５５１等を有する。尚、タンク装置５８１は、脱気装置５３５、減圧ポンプ５３６を設けない場合の例について説明したが、タンク装置５０１と同様に脱気装置５３５、減圧ポンプ５３６を設けてもよく、その場合は、これらによる効果が得られてより適正な分散を実現する。
【０１７９】
タンク装置５８１は、スクリュー式粉体供給装置５３１及び攪拌機５３３を有することにより、タンク内面に粉体原料が付着することや、タンク内に粉体原料を飛散させることを防止し、粉体が液面に漂うことや凝集したりすることを防止し、適切で効率的な分散処理を実現する。尚、ここでは、タンク装置５０１を単体で用いるようにした変形例としてタンク装置５８１について説明したが、タンク装置５６１，５７１も同様に単体で用いても同様の効果が得られる。
【０１８０】
次に、タンク装置５０１，５６１，５７１，５８１を用いた分散方法について説明する。当該分散方法は、スラリー状又は液体状の処理原料をタンク装置５０１，５６１，５７１，５８１（以下「タンク装置５０１等」という。）のタンク本体５４１に貯蔵するとともに該処理原料に混合する粉状の添加物を供給して分散する。ここで、タンク本体５４１に一体となるように設けられるスクリュー式粉体供給装置５３１，５７３の粉体供給部先端５３２，５７４がタンク本体内の混合物中に挿入された状態で、タンク本体内の処理原料に前記添加物を供給して分散する点に特徴を有する。
【０１８１】
また、タンク装置５０１，５６１，５７１を用いた循環式分散システム５００を用いた分散方法は、循環ポンプ４０２により、タンク装置５０１，５６１，５７１や、分散装置４２１等や、配管４０３内を混合物を循環させながら分散させるものであり、タンク本体５４１に一体となるように設けられるスクリュー式粉体供給装置５３１，５７３の粉体供給部先端５３２，５７４がタンク本体内の混合物中に挿入された状態で、タンク本体内の処理原料に前記添加物を供給して分散する点に特徴を有する。
【０１８２】
また、上述したこれらの当該分散方法において、添加物を供給して分散する際に、タンク装置５０１等に設けた攪拌機５３３により、タンク本体内の処理原料及び添加物からなる混合物を攪拌するとともに、攪拌機の攪拌羽根５３４が粉体供給部先端からタンク本体内の処理原料液中に供給された添加物粉体を掻き出しながら分散する点にも特徴を有する。
【０１８３】
また、当該分散方法において、添加物を供給する際に、タンク装置に設けた脱気装置５３５により、粉体に含まれる空気を脱気する点にも特徴を有する。
【０１８４】
また、当該分散方法において、添加物を供給して分散する際に、タンク装置に設けた攪拌機５７２により、タンク本体内の処理原料及び添加物からなる混合物を攪拌し、粉体供給部先端５７４は、攪拌機５７２と比較してタンク本体の排出口に近接する位置に配置されている点にも特徴を有する。
【０１８５】
また、当該分散方法において、添加物を供給して分散する際に、粉体供給部先端５７４に設けられるとともに、スクリュー式粉体供給装置５７３のスクリューの軸５４４ａと一体に回転されるスクリュー先端羽根５７４により混合物を攪拌しながら分散する点にも特徴を有する。
【０１８６】
また、当該分散方法において、添加物を供給して分散する際に、タンク装置に設けた減圧ポンプ５３６により、タンク本体内部を減圧しながら分散する点にも特徴を有する。
【０１８７】
以上のような分散方法や、タンク装置５０１，５６１、５７１，５８１や、循環式分散システム５００によれば、タンク内面に粉体原料が付着することや、タンク内に粉体原料を飛散させることを防止し、粉体が液面に漂うことや凝集したりすることを防止し、適切で効率的な分散処理を実現する。
【符号の説明】
【０１８８】
１ 分散装置
２ ローター
３ ステータ
４ 混合物
５，６ 第１、第２ギャップ部
８ バッファ部
１０ 壁部
４２０ 駆動機構
５３１ スクリュー式粉体供給装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スラリー状又は液体状の混合物内の物質を分散させる剪断式分散装置、循環式分散システム及び循環式分散方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高速回転するローターと、回転しないステータとの間の狭い空間に、複数の液体又はスラリーを通過させ、高速回転によって発生する高い剪断力によって、複数の液体又はスラリー中の粉末状の物質を連続的に分散する装置が知られている（例えば、特許文献１）。なお、「分散」とは、スラリー中の粉末状の物質を均一に分散すること、あるいは、複数の液体を均一に混合することを意味するものとする。特許文献１等に記載された分散装置は、ローターとステータとがフラットな対向面を有し、この面の間で剪断力を発生させこの剪断力により分散を行うものである。
【０００３】
しかしながら、この分散装置においては、ローターとステータとの隙間を原料が短時間で通過するため、１回の通過で目的の分散状態に達しない場合には、分散装置から排出された原料をポンプ等で再び分散装置に戻して循環処理をするか、複数台の分散装置を直列に接続して複数段階の分散処理を行う必要があるという問題があった。
【０００４】
また、分散が必要な粗大な粒子（凝集物）がなくなる時間を基準に処理時間を設定すると、分散の必要がない微小な粒子に、余分な剪断エネルギーが加えられ、効率的で適切な分散処理を行うことができないという問題があった。尚、ここでは、固体粒子（粉末状の物質）が小さな粒状になったもの、これらが集まって凝集物を形成したものを、同じように粒子と呼ぶこととする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１５３１６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、さらに効率的で適切な分散処理を可能とする剪断式分散装置及び循環式分散システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る剪断式分散装置は、ローターと、該ローターに対向して配置される対向部材とを備え、前記ローター及び前記対向部材の間に、スラリー状又は液体状の混合物を遠心力によって外周方向に通過させることによって分散させる剪断式分散装置において、前記ローター及び前記対向部材の間に形成され、前記混合物を外周方向に導く複数のギャップ部と、最外周側のギャップ部とこの内周側に位置するギャップ部とを接続するように設けられ、前記混合物を滞留させるバッファ部とを備え、前記バッファ部は、該バッファ部を形成する外周側の壁部が前記ローターに設けられるように形成される。
また、本発明に係る循環式分散システムは、上述の剪断式分散装置と、前記剪断式分散装置の出口側に接続されるタンクと、前記混合物を循環させる循環ポンプと、前記剪断式分散装置、前記タンク及び前記循環ポンプを直列的に接続する配管とを備え、前記混合物を循環させながら分散させる。
また、本発明に係る循環式分散方法は、剪断式分散装置と、前記剪断式分散装置の出口側に接続されるタンクと、前記混合物を循環させる循環ポンプと、前記剪断式分散装置、前記タンク及び前記循環ポンプを直列的に接続する配管とを備える循環式分散システムを用いて、前記混合物を循環させながら分散させる循環式分散方法において、前記剪断式分散装置は、ローターと、該ローターに対向して配置される対向部材とを備え、前記ローター及び前記対向部材の間に、スラリー状又は液体状の混合物を遠心力によって外周方向に通過させることによって分散させるとともに、さらに、前記ローター及び前記対向部材の間に形成され、前記混合物を外周方向に導く複数のギャップ部と、最外周側のギャップ部とこの内周側に位置するギャップ部とを接続するように設けられ、前記混合物を滞留させるバッファ部とを備え、前記バッファ部は、該バッファ部を形成する外周側の壁部が前記ローターに設けられるように形成される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、複数のギャップ部を通過する際の混合物に発生する剪断力による局所的な分散作用と、混合物が滞留され平均化されることによる分散作用とを発揮させるとともに、最外周側のギャップ部に接続されるバッファ部に滞留する混合物に発生する遠心力により、バッファ部の外周側のローターの壁部側にこの混合物が擦り付けられることで当該部分においても分散作用を発揮でき、より効率的で適切な分散処理機能を実現する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明を適用した剪断式分散装置の概略断面図である。
【図２】剪断式分散装置の他の例を示す概略断面図である。
【図３】剪断式分散装置のさらに他の例を示す概略断面図である。
【図４】図１の剪断式分散装置の変形例を示す概略断面図である。
【図５】図２の剪断式分散装置の変形例を示す概略断面図である。
【図６】図２の剪断式分散装置のステータをローターに変形した剪断式分散装置のさらに具体的な構成を示す断面図である。
【図７】図５の剪断式分散装置のステータをローターに変形した剪断式分散装置の回転軸を水平として配置した例における具体的な構成を示す断面図である。
【図８】本発明を適用した循環式分散システムの構成を示す概要図である。
【図９】本発明の剪断式分散装置と比較する比較例を示すものであり、フラットローター方式の分散装置の概略断面図である。
【図１０】実験例と比較例の分散装置による処理時間に対するメディアン径の変化を示す図である。
【図１１】本発明を適用した循環式分散システムの他の例を説明するための図であり、ローター及び対向部材の対向間隔を調整する機構を有する分散装置を備えた例の構成を示す概要図である。
【図１２】図１１の循環式分散システム等のより具体的な構成例を示す斜視図である。
【図１３】図１１の循環式分散システム等により行う薄練・濃縮方式の利点を固練り・希釈方式と比べて説明するための図であり、固練り・希釈方式における処理時間と粘度及び濃度の関係を示す図である。
【図１４】薄練・濃縮方式における処理時間と粘度及び濃度の関係を示す図である。
【図１５】図１１の循環式分散システムにより２段階混合処理を連続的に行う場合の処理時間と、濃度、圧力及び対向間隔との関係の一例を示す図である。
【図１６】本発明を適用した循環式分散システムの更に他の例を説明するための図であり、特徴的なスクリュー式粉体供給装置を有するタンク装置を備えた例の構成を示す概要図である。
【図１７】図１６に示す循環式分散システムを構成するタンク装置の構成を示す概略断面図である。
【図１８】図１７に示すタンク装置を構成する攪拌羽根の斜視図である。
【図１９】図１６に示す循環式分散システムを構成するタンク装置の他の例を示す図であり、減圧機構を有する例の概略断面図である。
【図２０】図１６に示す循環式分散システムを構成するタンク装置の更に他の例を示す図であり、スクリュー式粉体供給装置及び攪拌機の位置を変更した例の概略断面図である。
【図２１】図２０に示すタンク装置を構成するスクリュー先端羽根の斜視図である。
【図２２】図１６に示すタンク装置の変形例であり、単体として用いられる例の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を適用した剪断式分散装置について、図面を参照して説明する。以下で説明する剪断式分散装置は、スラリー状の混合物を循環させながら分散（「固−液分散」又は「スラリー化」ともいう）させ、又は液体状の混合物を循環させながら分散（「液−液分散」又は「乳化」ともいう）させたりするものである。また、分散とは、該混合物内の物質を分散させること、すなわち、該混合物内の各物質が均一に存在するように混ぜることを意味する。
【００１１】
まず、図１に示す本発明を適用した剪断式分散装置（以下、「分散装置」という。）１について説明する。分散装置１は、ローター２と、該ローター２に対向して配置される対向部材であるステータ３とを備え、ローター２及び対向部材（ステータ３）の間に、スラリー状又は液体状の混合物４を遠心力によって外周方向に通過させることによって分散させる。
【００１２】
また、分散装置１は、複数のギャップ部として第１ギャップ部５及び第２ギャップ部６と、バッファ部８とを備える。複数のギャップ部（第１及び第２ギャップ部５，６）は、ローター２及びステータ３の間に形成され、軸中心位置に供給される混合物４を外周方向に導く。換言するとこの複数のギャップ部は、対向配置されるローター及び対向部材のそれぞれの対向する面の間に形成され、混合物を中心側から外周側に放射状に導く隙間である。第１ギャップ部５は、外周側に設けられ、第２ギャップ部６は、回転中心側に設けられる。また、この複数のギャップ部は、バッファ部８等を形成するために軸方向の位置を変えて形成され、ローター２及びステータ３のそれぞれに設けられた対向する面の間に設けられる、バッファ部８は、最外周側のギャップ部（第１ギャップ部５）とこの内周側に位置するギャップ部（第２ギャップ部６）とを接続するように設けられ、混合物４を滞留させる。このバッファ部８を形成する外周側の壁部１０は、ローター２に設けられる。
【００１３】
このローター２に設けられるバッファ部８を形成する外周側の壁部１０は、対向部材（ステータ３）側の端部１０ａにおいて回転中心側に延伸する張出部１１を有している。また、ローター２は、第１及び第２ギャップ部５，６を形成するための、平坦なギャップ形成面１２，１３を有している。具体的にローター２は、回転軸２８に一体に取り付けられるローター本体１４と、このローター本体１４の外周からステータ３側に立ち上げられる壁部１０とを有する。ローター本体１４は、円板状に形成され、回転軸２８に取り付けるための取付部１４ａを有している。このローター本体１４の内周と、回転軸２８の外周には、例えば固定用のネジ部が形成される。ローター本体１４のステータ３側の内面の内周には、第２ギャップ部６を形成するギャップ形成面１３が設けられ、このギャップ形成面１３の外側がバッファ部８の上方側を形成するバッファ形成面１５として機能する。バッファ形成面１５は、ここでは、ギャップ形成面１３と同一平面上に設けられている。壁部１０の内側は、バッファ部８の外周側を形成するバッファ形成面１６として機能する。壁部１０に連続的に設けられた張出部１１のステータ３側には、第１ギャップ部５を形成するギャップ形成面１２が設けられ、張出部１１の反対側（上側）には、バッファ部８の下方側を形成するバッファ形成面１７が設けられる。
【００１４】
ステータ３は、第１及び第２ギャップ部５，６を形成するための、平坦なギャップ形成面２２，２３を有している。具体的には、ステータ３は、軸状部材２９に一体に取り付けられ、円板状のステータ本体２１と、このステータ本体２１の内周部分において、ローター２側に立ち上げられる立ち上がり壁部２４とを有する。立ち上がり壁部２４の内周と、軸状部材２９の外周には、例えば固定用のネジが形成される。立ち上がり壁部２４のローター２側の内面には、第２ギャップ部６を形成するギャップ形成面２３が設けられる。立ち上がり壁部２４の外側は、バッファ部８の内周側を形成するバッファ形成面２５として機能する。ステータ本体２１の外周部分のローター２側の内面には、第１ギャップ部５を形成するギャップ形成面２２が設けられる。
【００１５】
複数のギャップ部は、外周側に位置するギャップ部が、内周側に位置するギャップ部より隙間が狭くなる関係を有している。すなわち、第１ギャップ部５が、第２ギャップ部６より隙間が狭くなるように、各ギャップ形成面１２，１３，２２，２３が形成されている。また、これらの第１，第２ギャップ部５，６は、それぞれ２ｍｍ以下の隙間（０．０１ｍｍ〜２．００ｍｍ）を有してローター２及びステータ３の間に形成されている。
【００１６】
ローター２及び対向部材（ステータ３）は、ローター２の回転軸が鉛直方向に平行であるように配置され、対向部材（ステータ３）が下方側に位置している。このような分散装置１は、分散処理終了後、装置内（特にバッファ部８）に残った混合物を、装置を分解することなく排出させることができ、分散処理の歩留まりを向上させることができる。
【００１７】
対向部材（ステータ３）は、第１，第２ギャップ部５，６を形成する部分が、外周に向かうにつれて下方に傾斜するように形成されている。同様に、ローター３も、第１、第２ギャップ部５，６を形成する部分が、外周に向かうにつれて下方に傾斜するように形成されている。すなわち、各ギャップ形成面１２，１３，２２，２３並びに第１及び第２ギャップ部５，６が外側に向かうにつれて下方に傾斜するように形成されている。また、張出部１１は、その上面が内側に向かうにつれて下方に傾斜するように形成されている。このような構成とされた分散装置１は、分散処理終了後、装置内に残った混合物を、装置を分解することなく排出させることができ、分散処理の歩留まりを向上させることができる。特に粘度が高いスラリー状の混合物の場合に有効である。
【００１８】
また、ステータ３における軸状部材２９には、混合物４が供給される供給口２９ａが設けられている。具体的に軸状部材２９は、円筒状（パイプ状）に形成され、その内側を通って混合物４が供給される。一方で、ローター２の回転軸２８は、円筒状（パイプ状）に形成され、その先端に閉塞部２８ａが形成されている。尚、これに限られるものではなく、ローター２及び対向部材（ステータ３）のいずれか一方又は両方に、（ローター２の）回転中心位置から混合物４が供給される供給口が設けられていればよい。両方に供給口を設け、種類の異なる物質を供給して当該装置内で混合分散させるようにしてもよい。ただし、固形分濃度が高い（以下「高濃度」ともいう。）スラリー状の混合物を処理する際に、シール部材の耐久性が低い場合には、図１を用いて説明したように、ステータ３の中心位置に設けた供給口２９ａから混合物を供給する構成が有利である。すなわち、この供給口２９ａから混合物４を供給するために、軸状部材２９にはホース等の混合物供給管が接続されることとなる。例えば、供給口をローター側に設けた場合には、この混合物供給管を接続するための継ぎ手（回転継手）が必要となる。この回転継手を接続するときのシール部材が高濃度のスラリー混合物の場合に劣化しやすい場合があり、シール面の機能が損なわれることで漏れを発生させる可能性がある。このように、ステータ３側に供給口２９ａを設けることにより、回転継手を設ける必要もなく、さらにこのような漏れ等の問題が発生することを防止できるという効果がある、
【００１９】
以上のような分散装置１の分散プロセスについて説明する。まず、供給口２９ａから供給された混合物は、第２のギャップ部６を通過する際に粗大な粒子の凝集物が分解される。第２のギャップ部６を通過した混合物は、バッファ部８に流入され遠心力で壁部１０側に押し付けられるようにして滞留される。バッファ部８に滞留している混合物の中で粗大で質量の大きな粒子は、遠心力によって選択的に壁部１０のバッファ形成面１６に押し付けられながら、ローター２の一部である壁部１０が回転されることで、こすられることによって、凝集物の分解、分散が行われる。小さな粒子は、バッファ部８から排出される流れに乗って第１のギャップ部５側に導かれる。第１のギャップ部５は、第２のギャップ部６よりも隙間が狭くなっているため、更に細かく分散される。
【００２０】
バッファ部８において、粒子の分散をより効率的に制御するには、ローター２の回転数の制御によって遠心力を変えたり、混合物の流入量を調整することで可能である。例えば、分散を抑制するには、ローター２の回転数を下げて遠心力及び剪断力を減少させる。あるいは、混合物の流入量を増加させると、第２のギャップ部６からバッファ部８には混合物が高速且つ大量に流入するため、先にバッファ部８に流入して滞留している混合物と激しく混ざり合うとともに、混合物の滞留時間が減少するため、遠心力による粗大粒子のバッファ部８の外周壁面（壁部１０）への移動効果を抑制することができる。尚、混合物の滞留時間の減少は、粒子が剪断エネルギーを受ける時間の減少でもあり、同じく分散の抑制効果がある。逆に、分散を促進するには、ローター２の回転数を上げて遠心力及び剪断力を増大させる。あるいは、混合物の供給量（ポンプ排出量）を減らして装置内部への混合物流入量を制限し、遠心力による効果を高めたり、粒子が剪断エネルギーを受ける時間を増大させればよい。
【００２１】
本発明を適用した分散装置１は、第１、第２のギャップ部５，６を通過する際の混合物４に発生する剪断力による局所的な分散作用と、バッファ部８で混合物４が滞留され平均化されることによる分散作用とを発揮させる。それとともに、分散装置１は、外周側のギャップ部である第１ギャップ部５に接続されるバッファ部８に滞留する混合物に発生する遠心力により、バッファ部８の外周側のローター２の壁部１０側にこの混合物４が押し付けられ擦り付けられることで当該部分においても分散作用を発揮できる。このように、分散装置１は、より効率的で適切な分散処理機能を実現する。
【００２２】
また、図１に示す分散装置１では、後述の図２及び図３に示す分散装置に比べて、ローター回転が停止したときに原料が残留するバッファ部を有しておらず、且つ第１及び第２ギャップ部５，６には重力で混合物が装置外部に流れ落ちるような傾斜が設けられているので、運転終了時に原料を装置外部に排出でき、歩留まりを向上できる。
【００２３】
また、図１に示す分散装置１は、以下のような効果がある。回転する中空軸の内部から混合物を供給するためには、後述の図６及び図７に示すような回転軸継手（ロータリージョイント）のように、固定部と回転軸を結合する継ぎ手が必要となる。液体原料同士の混合分散であれば問題となりにくいが、液体原料と固体原料（粉末）を混合・分散するスラリー状混合物の場合には、回転軸継手の軸封部の耐久性が問題となる。この場合、原料を供給する側の中空軸を回転させず、ステータとして使用することが好ましい。ところでステータには遠心力が発生しないため、ステータ側にバッファ部を設ける場合、換言するとバッファ部の外周側の壁部がステータにあるような場合は、バッファ部の剪断機能が発揮できないことを意味する。したがって、図１に示す分散装置１は、バッファ部８がローター２側に設けられ、すなわちバッファ部８を形成する外周側の壁部１０がローター２側に設けられ、下方側で混合物供給口２９ａがある側をステータ３とすることで上述した様々な効果を兼ね備えて得ることができる。
【００２４】
なお、上述では、ローター２の回転軸が鉛直方向に平行になるように配置したが、これに限られるものではなく、ローター２及び対向部材（ステータ３）が、ローター２の回転軸が水平方向に平行になるように配置するように構成してもよい。水平方向の場合は、装置を設置する環境において鉛直は位置が困難である場合には、それを解消できる。ただし、図１に示すような鉛直配置とした方が、上述したように、分散処理終了後に混合物を排出する機能を有しているため、歩留まりの観点では有利である。
【００２５】
さらに、上述では、ローター２及びステータ３の組み合わせとしたが、一対のローターからなるように構成しても良い。すなわち、ローター２に対向する対向部材が、ローター２の回転軸と平行な回転軸を有するとともに、ローター２の回転方向とは反対方向に回転される第２のローターであるように構成してもよい。一対のローターの場合は、反対方向に回転させるものの相対的な回転によりギャップ部で剪断力を発揮できる。ただし、ローター２及びステータ３の組み合わせの方が、上述したように高濃度スラリー状の混合物には、回転軸継手の軸封部に悪影響を与えるおそれがないという点で有利である。
【００２６】
また、ローター２及び対向部材（ステータ３）の構成は、図１に限られるものではない。すなわち、上述では、２個のギャップ部と１個のバッファ部を有する例について説明したが、後述の図２に示すように、バッファ部を追加して、３個のギャップ部と２個のバッファ部を有するように構成しても良い。
【００２７】
次に、図２に示す本発明を適用した剪断式分散装置（以下、「分散装置」という。）３１について説明する。分散装置３１は、ローター３２と、該ローター３２に対向して配置される対向部材であるステータ３３とを備え、ローター３２及び対向部材（ステータ３３）の間に、スラリー状又は液体状の混合物４を遠心力によって外周方向に通過させることによって分散させる。
【００２８】
また、分散装置３１は、複数のギャップ部として第１ギャップ部３５、第２ギャップ部３６及び第３ギャップ部３７と、第１バッファ部３８及び第２バッファ部３９とを備える。複数のギャップ部（第１〜第３ギャップ部３５，３６，３７）は、ローター３２及びステータ３３の間に形成され、混合物４を外周方向に導く。第１ギャップ部３５は、外周側に設けられ、第３ギャップ部３７は、回転中心側に設けられ、第２ギャップ部３６は、中間に設けられる。第１バッファ部３８は、最外周側のギャップ部（第１ギャップ部３５）とこの内周側に位置するギャップ部（第２ギャップ部３６）とを接続するように設けられ、混合物４を滞留させる。この第１バッファ部３８を形成する外周側の壁部４０は、ローター３２に設けられる。
【００２９】
図２に示す分散装置３１では、第２バッファ部３９が設けられ、この第２バッファ部３９は、最外周側のギャップ部（第１ギャップ部３５）の内周側に位置するギャップ部（第２ギャップ部３６）とこの内周側に位置するギャップ部（第３ギャップ部３７）とを接続するように設けられ、混合物４を滞留させる。この第２バッファ部３９は、平均化作用を増加させる機能を有しており、分散処理効果を高めることができる。さらに、この分散装置３１においても、対向部材（ステータ３３）をローターに変更してもよく、その場合には、この第２バッファ部３９との相乗効果を発揮できる。すなわち、対向部材であるステータ３３を回転して「ローター」として構成した場合には、第２バッファ部３９においても、上述したバッファ部８やバッファ部３８と同様の壁面押し付け力による剪断力を発揮して分散機能を向上させることができる。
【００３０】
ローター３２に設けられる第１バッファ部３８を形成する外周側の壁部４０は、対向部材（ステータ３３）側の端部において回転中心側に延伸する張出部４１を有している。また、ローター３２は、第１〜第３ギャップ部３５，３６，３７を形成するための、平坦なギャップ形成面４２，４３，４４を有している。具体的に説明すると、ローター３２は、回転軸６８に一体に取り付けられ円板状のローター本体４５と、このローター本体４５の外周からステータ３３側に立ち上げられる壁部４０と、内周側に立ち上げられる立ち上がり壁部４６を有する。立ち上がり壁部４６の外周側は、第２バッファ部３９の内周側を形成するバッファ形成面６３として機能する。立ち上がり壁部４６のステータ３３側の面には、ギャップ形成面４４が設けられ、ローター本体４５のステータ３３側には、ギャップ形成面４３が設けられ、このギャップ形成面４３の外側が第１バッファ部３８の上方側を形成するバッファ形成面４７として機能する。壁部４０の内側は、第１バッファ部３８の外周側を形成するバッファ形成面４８として機能する。壁部４０に連続的に設けられた張出部４１のステータ３３側には、第１ギャップ部３５を形成するギャップ形成面４２が設けられ、張出部４１の反対側（上側）には、第１バッファ部３８の下方側を形成するバッファ形成面４９が設けられる。
【００３１】
ステータ３３は、第１〜第３ギャップ部３５，３６，３７を形成するための、平坦なギャップ形成面５２，５３，５４を有している。具体的には、ステータ３３は、軸状部材６９に一体に取り付けられる円板状のステータ本体５１と、このステータ本体５１の内周部分において、ローター３２側に立ち上げられる立ち上がり段部５５と、この立ち上がり段部５５の外周側でさらに立ち上げられる壁部５６とを有する。この壁部５６は、第２バッファ部３９を形成する外周側の壁部であり、ローター３２側の端部において回転中心側に延伸する張出部５７を有している。立ち上がり段部５５の内面には、ギャップ形成面５４が設けられ、このギャップ形成面５４の外側が第２バッファ部３９の下方側を形成するバッファ形成面５８として機能する。壁部５６の内側は、第２バッファ部３９の外周側を形成するバッファ形成面５９として機能する。張出部５７のローター３２側には、ギャップ形成面５３が設けられ、張出部５７の反対側（下側）には、第２バッファ部３９の上方側を形成するバッファ形成面６０が設けられる。壁部５６の外側は、第１バッファ部３８の内周側を形成するバッファ形成面６１として機能する。ステータ本体５１の外周部分のローター３２側の内面には、ギャップ形成面５２が設けられる。ところで、ローター３２やステータ３３に設けられる張出部４１，５７は、バッファ部に流入した混合物を回りこませて各ギャップ部（ここでは、第1、第２ギャップ部３５，３６）の長さを大きくして局所的剪断力を増加させる機能を有している。尚、この点は、図１の張出部１１も同様である。
【００３２】
複数のギャップ部は、外周側に位置するギャップ部が、内周側に位置するギャップ部より隙間が狭くなる関係を有している。すなわち、第１ギャップ部３５が、第２ギャップ部３６より隙間が狭くなり、且つ第２ギャップ部３６が、第３ギャップ部３７より狭くなるように、各ギャップ形成面４２，４３，４４，５２，５３，５４が形成されている。また、これらの第１，第２，第３ギャップ部３５，３６，３７は、それぞれ２ｍｍ以下の隙間を有してローター３２及びステータ３３の間に形成されている。この関係の効果は後述するが、各ギャップ部の隙間を同じ距離にしてもよく、本発明のその他の効果は得られる。
【００３３】
例えば、分散装置３１において、ローター３２及びステータ３３の外形は２００ｍｍの場合に、図中に示す高さｈ１，ｈ２，ｈ３は、５５ｍｍ，１６ｍｍ，３９．５ｍｍとしたときに、第１ギャップ部３５の隙間が０．５ｍｍであり、第２ギャップ部３６の隙間が１．０ｍｍであり、第３ギャップ部３７の隙間が１．５ｍｍである。外周に向かうにつれて段階的に小さくなっている。回転数は、インバータ制御により０〜３６００ｒｐｍ程度の間で設定できるようにされているが、電動機、プーリー、ギアなどの選定によって適宜変更することができる。
【００３４】
また、図２においては、混合物の流れが矢印で示されている。便宜上、一つの流れしか示していないが、実際には、ローター３１及びステータ３２によって構成される空間の至るところで同様の流れが発生している。ローター３１が回転している状態で、回転軸６８に回転継手の混合物供給口より、重力、ポンプ等の手段により混合物を供給すると、該混合物４は、第３ギャップ部３７、第２バッファ部３９、第２ギャップ部３６、第１バッファ部３８、第１ギャップ部３５の順に、遠心力の方向に沿って通過して、ローター３１及びステータ３２の外周の混合物排出部３５ａから排出される。この混合物排出部３５ａは、第１ギャップ部３５の外周端部である。このように、第１〜第３ギャップ部３５，３６，３７と、第１及び第２バッファ部３８，３９は、ローター及び対向部材の間に形成され、混合物を外周方向に導く複数のギャップ部と、最外周側のギャップ部とこの内周側に位置するギャップ部とを接続するように設けられ、混合物を滞留させるバッファ部と、を構成し、それぞれ局所的剪断作用による分散機能と、平均化作用による分散機能とを有する。また、この構成を換言すると、ローターと対向部材との間に混合物が中心側から外周側に通過する空間が形成され、この空間は、２ｍｍ以下の狭い空間（ギャップ部に相当）と、これより大きな広い空間（バッファ部に相当）とがそれぞれ１段以上で且つ交互に配列されており、この狭い空間で局所的剪断作用を付与し、広い空間で滞留平均化作用を付与している。尚、この混合物の流れや、各ギャップ部や各バッファ部の機能は、図１や後述の図３〜図７の分散装置においても同様である。
【００３５】
ローター３２及び対向部材（ステータ３３）は、ローター３２の回転軸が鉛直方向に平行であるように配置され、対向部材（ステータ３３）が下方側に位置している。分散装置３１は、分散処理終了後、容積の大きな第１バッファ部３８に残った混合物を、装置を分解することなく排出させることができ、分散処理の歩留まりを向上させることができる。
【００３６】
対向部材（ステータ３３）は、第１〜第３ギャップ部３５，３６，３７を形成する部分が、水平となるように形成されているが、図１を用いて説明した例と同様に、外周に向かうにつれて下方に傾斜するように形成してもよい。図１と同様に構成した場合には、処理終了後の混合物を排出でき、歩留まりを向上する効果が得られる。
【００３７】
また、ローター３２の回転軸６８には、混合物４が供給される供給口６８ａが設けられている。具体的に回転軸６８は、円筒状に形成され、その内側を通って混合物４が供給される。一方で、ステータ３３の軸状部材６９は、円筒状に形成され、その先端に閉塞部６９ａが形成されている。尚、これに限られるものではなく、ローター３２及び対向部材（ステータ３３）のいずれか一方又は両方に、（ローター３２の）回転中心位置から混合物４が供給される供給口が設けられていればよい。ただし、固形分濃度が高いスラリー状の混合物等のシール部材の耐久性が低い場合には、図１を用いて説明したように、ステータ３３の中心位置に設けた供給口から混合物を供給するように構成したほうが有利である。
【００３８】
以上のような分散装置３１の分散プロセスについて説明する。まず、供給口６８ａから供給された混合物は、１段目のギャップ部として第３のギャップ部３７を通過する際に粗大な粒子の凝集物が分解される。第３のギャップ部３７を通過した混合物は、１段目のバッファ部として第２バッファ部３９に流入され遠心力で壁部５６側に押し付けられるようにして滞留される。続いて、混合物は、２段目のギャップ部として第２のギャップ部３６を通過するが、この際にも粒子の凝集物が分解される。第２のギャップ部３６は、第３のギャップ部３７よりも隙間が狭くなっているため、細かく分散させる。第２のギャップ部３６を通過した混合物は、２段目のバッファ部として第１バッファ部３８に流入され遠心力で壁部４０側に押し付けられるようにして滞留される。第１バッファ部３８に滞留している混合物の中で粗大で質量の大きな粒子は、遠心力によって選択的に壁部４０のバッファ形成面４８に押し付けられながら、ローター３２の一部である壁部４０が回転されることで、こすられることによって、凝集物の分解、分散が行われる。小さな粒子は、３段目のギャップ部として第１バッファ部３８から排出される流れに乗って第１のギャップ部３５側に導かれる。第１のギャップ部３５は、第２のギャップ部３６よりも隙間が狭くなっているため、更に細かく分散される。
【００３９】
バッファ部において、粒子の分散をより効率的に制御するには、ローター３２の回転数の制御によって遠心力を変え、混合物の流入量を調整することで可能である。例えば、分散を抑制するには、ローター３２の回転数を下げて遠心力及び剪断力を減少させる。あるいは、混合物の流入量を増加させると、第３のギャップ部３７から第２バッファ部３９、或いは第２のギャップ部３６から第１バッファ部３８には混合物が高速且つ大量に流入するため、先にバッファ部３８、３９に流入して滞留している混合物と激しく混ざり合うとともに、混合物の滞留時間が減少するため、遠心力による粗大粒子のバッファ部３８，３９の外周壁面（壁部４０，５６）への移動効果を抑制することができる。尚、混合物の滞留時間の減少は、粒子が剪断エネルギーを受ける時間の減少でもあり、同じく分散の抑制効果がある。逆に、分散を促進するには、ローター３２の回転数を上げて遠心力及び剪断力を増大させる。あるいは、混合物の供給量（ポンプ排出量）を減らして装置内部への混合物流入量を制限し、遠心力による効果を高めればよく、又は粒子が剪断エネルギーを受ける時間を増大させればよい。
【００４０】
本発明を適用した分散装置３１は、第１〜第３のギャップ部３５，３６，３７を通過する際の混合物４に発生する剪断力による局所的な分散作用と、第１及び第２バッファ部３８，３９で混合物４が滞留され平均化されることによる分散作用とを発揮させる。それとともに、分散装置３１は、外周側のギャップ部である第１ギャップ部３５に接続される第１バッファ部３８に滞留する混合物に発生する遠心力により、バッファ部３８の外周側のローター３２の壁部４０側にこの混合物４が押し付けられ擦り付けられることで当該部分においても分散作用を発揮できる。このように、分散装置３１は、より効率的で適切な分散処理機能を実現する。
【００４１】
また、この分散装置３１は、ギャップ部を３つ有し、バッファ部を２つ有していることから、局所的剪断分散作用と、平均化分散作用の観点で、より効率的な分散処理を実現可能である。
【００４２】
なお、上述では、ローター３２の回転軸が鉛直方向に平行になるように配置したが、これに限られるものではなく、ローター３２及び対向部材（ステータ３３）が、ローター３２の回転軸が水平方向に平行になるように配置するように構成してもよい。
【００４３】
さらに、上述では、ローター３２及びステータ３３の組み合わせとしたが、一対のローターからなるように構成しても良い。すなわち、ローター３２に対向する対向部材が、ローター３２の回転軸と平行な回転軸を有するとともに、ローター３２の回転方向とは反対方向に回転される第２のローターであるように構成してもよい。図２を一対のローターに変更する場合は、反対方向に回転させるものの相対的な回転によりギャップ部で剪断力を発揮できるとともに、第２のバッファ部３９を形成する外周側の壁部５６も回転させることで、混合物を壁面に押し付け擦り付けられる効果が得られ、当該部分においても分散作用を発揮できるので、より効率的で適切な分散処理機能を実現する。
【００４４】
尚、バッファ部の形状は、図２に示すような矩形断面に限定されるものでなく、例えば、図３に示すように、外周側面が傾斜する形状であってもよい。この場合、製作上有利である。
【００４５】
次に、図３に示す本発明を適用した剪断式分散装置（以下、「分散装置」という。）７１について説明する。分散装置７１は、ローター７２と、該ローター７２に対向して配置される対向部材であるステータ７３とを備え、ローター７２及び対向部材（ステータ７３）の間に、スラリー状又は液体状の混合物４を遠心力によって外周方向に通過させることによって分散させる。
【００４６】
また、分散装置７１は、複数のギャップ部として第１ギャップ部７５、第２ギャップ部７６及び第３ギャップ部７７と、第１バッファ部７８及び第２バッファ部７９とを備える。複数のギャップ部（第１〜第３ギャップ部７５，７６，７７）は、ローター７２及びステータ７３の間に形成され、混合物４を外周方向に導く。第１ギャップ部７５は、外周側に設けられ、第３ギャップ部７７は、回転中心側に設けられ、第２ギャップ部７６は、中間に設けられる。第１バッファ部７８は、最外周側のギャップ部（第１ギャップ部７５）とこの内周側に位置するギャップ部（第２ギャップ部７６）とを接続するように設けられ、混合物４を滞留させる。この第１バッファ部７８を形成する外周側の壁部８０は、ローター７２に設けられる。
【００４７】
図３に示す分散装置７１では、第２バッファ部７９が設けられ、この第２バッファ部７９は、最外周側のギャップ部（第１ギャップ部７５）の内周側に位置するギャップ部（第２ギャップ部７６）とこの内周側に位置するギャップ部（第３ギャップ部７７）とを接続するように設けられ、混合物４を滞留させる。この第２バッファ部７９は、平均化作用を増加させる機能を有しており、分散処理効果を高めることができる。さらに、この分散装置７１においても、対向部材（ステータ７４）をローターに変更してもよく、その場合には、この第２バッファ部７９と相乗効果を発揮できる。
【００４８】
複数のギャップ部は、外周側に位置するギャップ部が、内周側に位置するギャップ部より隙間が狭くなる関係を有している。すなわち、第１ギャップ部７５が、第２ギャップ部７６より隙間が狭くなり、且つ第２ギャップ部７６が、第３ギャップ部７７より狭くなるように、各ギャップ形成面が形成されている。また、これらの第１，第２，第３ギャップ部７５，７６，７７は、それぞれ２ｍｍ以下の隙間を有してローター７２及びステータ７３の間に形成されている。以上のような分散装置７１の分散プロセスは、図２に示す分散装置６１の場合と略同様であるので省略する。
【００４９】
本発明を適用した分散装置７１は、第１〜第３のギャップ部７５，７６，７７を通過する際の混合物４に発生する剪断力による局所的な分散作用と、第１及び第２バッファ部７８，７９で混合物４が滞留され平均化されることによる分散作用とを発揮させる。それとともに、分散装置７１は、外周側のギャップ部である第１ギャップ部７５に接続される第１バッファ部７８に滞留する混合物に発生する遠心力により、バッファ部７８の外周側のローター７２の壁部８０側にこの混合物４が押し付けられ擦り付けられることで当該部分においても分散作用を発揮できる。このように、分散装置７１は、より効率的で適切な分散処理機能を実現する。
【００５０】
図１〜図３では、剪断力を発生するギャップ部は３段又は２段であり、バッファ部は、２段又は１段の構成となっているが、この段数の組み合わせに限定されるわけでなく、対象原料や目標とする分散の度合いによって任意の組み合わせとすることができる。
【００５１】
また、図１〜図３を用いて説明した分散装置１，３１，７１において、ローター及び対向部材のいずれか一方又は両方には、ローター及び対向部材の間の混合物を冷却する冷却液が流通される冷却液流通部が設けられるように構成しても良い。すなわち、混合物は、一対のローターの間あるいはローターとステータとの間の隙間を通過する際、あるいはバッファ部で滞留している間にバッファ部の内壁とこすれ合う際に、大きな剪断力を受けて発熱するため、温度上昇によって変質する混合物を処理する等の場合に問題となる。上述の冷却液流通部を設け、すなわち、ローター、ステータをジャケット構造にして、その中を中空軸の内部、あるいは別途設けた管路から冷却液を通すことで、発生した熱を冷却することができる。
【００５２】
次に、冷却液流通部を設けた例として、図１の変形例として図４に示す分散装置８１と、図２の変形例として図５に示す分散装置９１とについて説明する。尚、冷却液流通部を設けたことを除いて上述した図１及び図２の場合と同様であるので、同じ構成・機能を有する部分には同じ符号を付して詳細な説明は省略する（他の図も同様）。
【００５３】
図４に示す分散装置８１は、図１に示すローター２及びステータ３と比較して、冷却液流通部８４，８５を有することを除いて同様の構成とされたローター８２及びステータ８３を備え、ローター８２と対向部材（ステータ８３）の間に、スラリー状又は液体状の混合物４を遠心力によって外周方向に通過させることによって分散させる。すなわち、このローター８２及びステータ８３には、第１及び第２ギャップ部５，６やバッファ部８や壁部１０等が設けられる。
【００５４】
ローター８２には、冷却液が流通される冷却液流通部８４と、冷却液供給部８４ａ及び冷却液排出部８４ｂとが設けられ、この冷却液供給部８４ａ，８４ｂには、供給管８６ａ及び排出管８６ｂが接続されている。ステータ８３には、冷却液が流通される冷却液流通部８５と、冷却液供給部８５ａ及び冷却液排出部８５ｂとが設けられ、この冷却液供給部８５ａ及び冷却液排出部８５ｂには、供給管８７ａ及び排出管８７ｂが接続されている。
【００５５】
同様に、図５に示す分散装置９１は、図２に示すローター３２及びステータ３３と比較して、冷却液流通部９４，９５を有することを除いて同様の構成とされたローター９２及びステータ９３を備え、ローター９２と対向部材（ステータ９３）の間に、スラリー状又は液体状の混合物４を遠心力によって外周方向に通過させることによって分散させる。すなわち、このローター９２及びステータ９３には、第１〜第３ギャップ部３５，３６，３７や第１及び第２バッファ部３８，３９や壁部４０等が設けられる。
【００５６】
ローター９２には、冷却液が流通される冷却液流通部９４と、冷却液供給部９４ａ及び冷却液排出部９４ｂとが設けられ、この冷却液供給部９４ａ，９４ｂには、供給管９６ａ及び排出管９６ｂが接続されている。ステータ９３には、冷却液が流通される冷却液流通部９５と、冷却液供給部９５ａ及び冷却液排出部９５ｂとが設けられ、この冷却液供給部９５ａ及び冷却液排出部９５ｂには、供給管９７ａ及び排出管９７ｂが接続されている。
【００５７】
図４、図５に示す分散装置８１，９１は、上述した図１に示す分散装置１、図３に示す分散装置３１と同様の効果を奏して、より効率的で適切な分散処理機能を実現するとともに、冷却液が流通される冷却液流通部８４，８５，９４，９５を有することにより、剪断力付与により発生した熱を冷却して混合物の変質を防止することができる。
【００５８】
ここで、上述した分散装置の軸受部等を含めたより具体的な構成について、図６及び図７を用いて説明する。図６では、図２の分散装置３１のステータ３３を回転する構成としてローター１３３に変更した変形例（これを「分散装置１３１」とする）を説明するものとする。尚、ローター１３３の各部の構成、形状はステータ３３と同様であるものとする。図６の分散装置１３１は、凹凸を有する２枚のローター３２，１３３を、回転中心軸を同一にして、鉛直方向に対向するように設置したものである。分散装置１３１は、それぞれの凹凸部の組み合わせによって、上述の分散装置３１と同様に、第１〜第３ギャップ部３５，３６，３７と矩形断面を有する第１及び第２バッファ部３８，３９を有する。
【００５９】
一対のローター３２，１３３は、それぞれ回転軸６８、１６９に接続され、これらの回転軸６８，１６９は、軸受１４１を介して強固に固定された軸受箱１４２で支えられ（固定方法は図示せず）、ベルト、チェーン、歯車などと接続された電動機（図示せず）で駆動され、その回転方向は互いに逆となる。ここでは、回転軸６８，１６９をそれぞれ混合物供給口１４３，１４４の側から見て、時計回り方向に回転することとする。回転数は、対象原料や目標とする分散の度合いによって、任意に設定することができる。尚、ここでは、中空回転軸１６９の先端は、栓１４５によって閉塞され、混合物が流入・流出しないようになっている。混合物供給口１４３，１４４は、回転軸６８，１６９に対して回転継手１４６を介して接続されている。
【００６０】
尚、中空回転軸１６９の栓１４５を除去し、混合物供給口１４４から別の原料を供給し、混合物供給口１４３から供給した原料とローター部分で混合することも可能である。この場合は供給口１４４用のポンプが必要となる。また、ここでは、２つの回転軸６８，１６９は、それぞれ別個の電動機から駆動されるが、歯車などで動力を分配し、１台の電動機で駆動してもよい。
【００６１】
また、図５に示す分散装置９１のステータ９３を回転する構成としてローター１９３に変更した変形例（これを「分散装置１９１」とする）の具体的構成は、図７に示すように構成される。分散装置１９１は、ローター９２，１９３の回転軸が水平方向に平行であるように配置された例である。図７では、図６と同様に、軸受１４１、軸受箱１４２、混合物供給口１４３、回転継手１４６が示されている他、処理した混合物を次の工程に導くローターカバー１９７や、さらに、装置全体の架台１９８やローター９２，１９３を駆動するモータ１９９が示されている。尚、図７のローター９２には、冷却液流通部９４が設けられていないが、図５と同様に設けてもよい。
【００６２】
図６に示す分散装置１３１や図７に示す分散装置１９１は、上述の図２、図５に示す分散装置３１，９１に対してステータをローターに変えた例の軸受部分等の具体的構成であるので、同様の効果を有するものである。図１、図３及び図４の分散装置も、同様の軸受部分等を有する構成とされている。尚、図１〜図５で説明したようなローター及びステータの組み合わせの場合には、ステータ側に軸受１４１や回転継手１４６は不要であり、構成は簡素化される。
【００６３】
次に、上述のような分散装置を用いた循環式分散システムの一例について図８を用いて説明する。図８に示す循環式分散システム２００は、混合物４を分散させるローター型且つ連続型の分散装置（図１〜図７等で説明した分散装置１，３１，７１，８１，９１，１３１，１９１のいずれか（ステータをローターに変更したものも含む）であり、以下では「分散装置１等」という。）を備える。図中では、Ｍがモータを示し、分散装置１のステータをローターに変更したものを水平方向に設置した例を挙げているが、上述したようにこれに限られるものではない。また、循環式分散システム２００は、分散装置１等の出口側に接続されるタンク２０１と、タンク２０１の出口側に接続され混合物４を循環させる循環ポンプ２０２と、分散装置１等、タンク２０１及び循環ポンプ２０２を直列的に接続する配管２０３とを備える。
【００６４】
尚、ここで、タンク２０１や分散装置や配管２０３内を循環する流体は、最初は原料であり、分散装置を経由する毎に添加原料が次第に分散された混合物となり、最終的には分散処理済みの混合物となるが、上述及び以下の説明では、最初の「原料」も、処理途中の「混合物」も併せて「混合物」と呼ぶこととする。
【００６５】
循環式分散システム２００には、循環途中の配管に供給装置２０６が設けられ、この供給装置２０６は、ホッパ２０４に貯蔵されている添加物２０５（液体または粉粒体）を、循環している混合物（最初は原料）に注入させる。分散装置１等で分散処理された混合物は、重力によってタンク２０１に戻される。タンク２０１の中の混合物は、攪拌機２０７による攪拌で偏析などが防止される。
【００６６】
タンク２０１には、真空ポンプ２０８が接続される。この真空ポンプ２０８は、分散装置１等からの排出量が不足する場合に、タンク内を減圧して、排出を補助することができる。また、この真空ポンプ２０８による減圧は、混合物に気泡が混入した場合の脱泡処理用としても機能する。
【００６７】
以上のような循環式分散システム２００において、運転時には、バルブ２０９は、常時開とされ、バルブ２１０は、常時閉とされている。分散処理が終了したらバルブ２０９は、閉とされ、バルブ２１０は、開とされる。これにより、バルブ２１０から処理物を排出・回収することができる。
【００６８】
循環式分散システム２００は、図１〜図７に示すような分散装置１等を有することにより、効率的で適切な分散処理を行うことを実現し、よって、システム全体としても分散処理機能が向上するとともに、分散処理時間の短縮を実現する。
【００６９】
次に、分散装置の実験例について説明する。この実験例では、図７で説明した一対のローター９２，１９３を水平に設置した分散装置１９１を用い、これを図８に示したバッファタンクとしてのタンク２０１、送液用の循環ポンプ２０２を接続した循環式分散システム２００によって分散テストを行った。ローターの材質はＳＵＳ３０４（ステンレス鋼）であり、ローター形状は、図２や図５に示す多段形ローター（以下、「多段ローター」という。）を使用した。この実験例で用いた分散装置では、３箇所のローター隙間（第１〜第３ギャップ部３５，３６，３７）の条件は同じであり、約０．３９ｍｍであり、剪断面積（ローター隙間部分の面積の合計）は、約２７１ｃｍ２であった。これを図８に示すような循環式分散システムに組み込んで、繰り返し分散処理を行った。試料としては、蒸留水にアエロジル＃２００（日本アエロジル株式会社製）を重量比率で１０％添加した。分散テストの手順としては、まず、原料貯蔵タンクに所定量の蒸留水をいれ、ローターは停止させたままポンプを起動して循環させる。次に、原料貯蔵タンクを真空ポンプで減圧することで、系全体を負圧状態とし、原料貯蔵タンクとポンプの間の配管から断続的にアエロジルを吸引供給した。アエロジルを供給終了した時点を原料の初期状態として、ローターを回転させて分散処理を行った。
【００７０】
尚、この実験例を比較するための比較例の分散装置として、ローターを図９に示すようにフラットな形状のもの（以下、「フラットローター」という。）を用い、同様のテストを行った。フラットローター３０１は、図９に示すように、一対のローター３０２，３０３と、回転軸３０４，３０５とを有する。回転軸３０４には、混合物供給部３０６が設けられ、回転軸３０５には、閉塞栓３０７が設けられる。フラットローターの材質は、多段ローターと同様に、ＳＵＳ３０４（ステンレス鋼）であり、ローター間の隙間は、約０．３６ｍｍ、剪断面積は約３０４ｃｍ２である。
【００７１】
以上のような多段ローターを用いた実験例（実験番号（１）〜（３））と、フラットローターを用いた比較例（実験番号（４）〜（５））の運転条件を以下の表１に示し、処理時間に対するメディアン径の変化を図１０に示す。図１０中の線分に付した番号（１）〜（５）は、表１中の番号と対応する。また、表中「原料供給側ローター」とは、図７ではローター９２を示し、図９ではローター３０２を示す。表中「冷却側ローター」とは、図７ではローター１９３を示し、図９ではローター３０３を示す。
【００７２】
【表１】
【００７３】
メディアン径は、レーザー回折式粒度測定器（ＳＡＬＤ−２１００、島津製作所）によって計測した。多段ローターとフラットローターとで同じ回転速度の条件（番号（１）、（４））を比較すると、一対のローターを逆方向に３０００ｒｐｍで回転させた場合、バッファ部をもつ多段ローターの方がメディアン径の減少が早く、分散効率が良いことがわかる（番号（１））。また、片側を３６００ｒｐｍで回転させた場合（番号（２）、（３）、(５)）は、同じ多段ローターであっても、バッファ部の容量が大きく、遠心力も大きい方のローターのみを３６００ｒｐｍで回転させた方（番号（２））が、バッファ部の容量が小さく、遠心力も小さい方（番号（３））のローターのみを３６００ｒｐｍで回転させるよりも、メディアン径の減少が早い。フラットローターを片側のみ回転させた場合（番号(５)）は、分散性能は最も小さくなる。
【００７４】
上述の実験から、本発明者達は、以下のことを見出し確認した。片側ローターの構成（すなわちローター及びステータの組み合わせに相当）においては、番号（５）及び番号（３）に比べて番号（２）の場合が分散効果を発揮している結果が得られており、このことから、バッファ部（８、３８等）の外側にローター側の外壁（１０，４０等）を設けるようにすることで剪断作用を発揮できることを見出した。さらに、両側回転の構成（すなわち一対のローターの組み合わせに相当）においては、番号（１）が番号（４）に比べてかなり良い分散効果を発揮していることから、複数のギャップ部における局所的剪断作用やバッファ部における平均化分散作用の効果に加えて上述のバッファ部の壁部における遠心力及び剪断作用を発揮していることを見出した。以上のような本発明を適用した剪断式分散装置は、ギャップ部とバッファ部を上述のように構成することで、より効率的で適切な分散処理機能を実現する。
【００７５】
また、上述した分散装置１，３１，７１，８１，９１，１３１，１９１と、分散装置の出口側に接続されるタンクと、混合物を循環させる循環ポンプと、分散装置、タンク及び循環ポンプを直列的に接続する配管とを備える循環式分散システム２００を用いて、混合物を循環させながら分散させる循環式分散方法は、より効率的で適切な分散処理を実現する。
【００７６】
以上のように、上述では、図１〜図１０を用いて、ローター及びステータからなる剪断式分散装置、又は一対のローターからなる剪断式分散装置において、少なくとも一つのバッファ部を設けるとともに、このバッファ部を形成する外周側の壁部がローターに設けられる点に特徴を有するものについて説明した。換言すると、ローターと対向部材（ステータ又はローター）の間に形成され内周から外周に混合物を導く通路となるギャップ部（例えば２ｍｍ以下程度の剪断力を発揮できる程度の小さな隙間）の途中においてローター及び対向部材の隙間（対向方向の間隔）が広げられるように形成されることで混合物を滞留させるバッファ部が少なくとも一つ形成されるように、ローター及び対向部材に凹凸部を設けることで、該バッファ部と、該バッファ部の内周側及び外周側に形成される複数のギャップ部とが形成されており、該バッファ部を形成する外周側の壁部がローターに設けられる点に特徴を有するものについて説明した。
【００７７】
次に、図１〜図１０を用いて説明したバッファ部に特徴を有する剪断式分散装置等に付加して良好な特徴として、対向間隔を調整する特徴について図１１〜図１５を用いて説明する。
【００７８】
すなわち、上述した循環式分散システム２００やこれを構成する分散装置１，３１，７１，８１，９１，１３１，１９１において、ローター及び対向部材の少なくともいずれか一方を駆動することにより、他方に対して近接及び離間する方向に駆動する駆動機構を設けるように構成してもよい。この駆動機構は、分散装置における一対のローター間や、ローター及びステータ間に混合物の詰まりが発生することにより、管内圧力が上昇して機器や配管の破損が発生することを防止することを目的として循環式分散システムに設けられるものであるが、駆動機構の具体的構成や、機能や効果については、図１１の循環式分散システム４００で具体的に説明するものとする。
【００７９】
次に、図１１及び図１２を用いて本発明を適用した循環式分散システム４００について、説明する。図１１に示す循環式分散システム４００は、混合物を分割させるローター型且つ連続型の分散装置（図１〜図７等で説明した分散装置１，３１，７１，８１，９１，１３１，１９１のいずれか（ステータをローターに変更したものも含む）に間隔を調整する機構（駆動機構４２０）を設けたものであり、以下では例えば、駆動機構４２０を有することを除いて上述の分散装置１と全く同様の構成を有する分散装置４２１であるものとして説明する。）を備える。図中では、Ｍがモータを示し、垂直方向に設置した例を挙げているが、上述したようにこれに限られるものではない。また、循環式分散システム４００は、分散装置４２１等の出口側に接続されるタンク４０１と、タンク４０１の出口側に接続され混合物４を循環させる循環ポンプ４０２と、分散装置４２１等、タンク４０１及び循環ポンプ４０２を直列的に接続する配管４０３とを備える。図１１中のＱｉｎは、混合物の流れを示し、Ｑｏｕｔは、タンク４０１側に向けて排出される分散処理後の混合物の流れを示す。
【００８０】
尚、図１２は、図１１の循環式分散システム４００や、後述する図１６の循環式分散システム５００の各構成要素の具体的な配置の一例を示す図であり、本発明の循環式分散システムはこの配置例に限定されるものではない。図１２に示すように、循環式分散システム４００は、添加粉末貯留タンク４９１が添加剤供給管４９２を介して接続されている。添加粉末貯留タンク４９１は、吸引力を発生させることにより添加剤供給管４９２を介して供給装置４０６に添加粉末を供給する。また、図１２に示す循環式分散システム４００には、メンテナンス時にタンク４０１の上蓋４０１ａを昇降する昇降機４９５が設けられている。
【００８１】
尚、ここで、タンク４０１や分散装置や配管４０３内を循環する流体は、最初は原料であり、分散装置を経由する毎に添加原料が次第に分散された混合物となり、最終的には分散処理済みの混合物となるが、上述及び以下の説明では、最初の「原料」も、処理途中の「混合物」も併せて「混合物」と呼ぶこととする。
【００８２】
また、循環式分散システム４００は、分散装置４２１のローター２及びステータ（対向部材）３の少なくともいずれか一方を駆動（以下では、例えばローター２を駆動するものとする）することにより、他方に対して近接及び離間する方向に駆動する駆動機構４２０と、この駆動機構４２０を制御する制御部４３０とを備える。駆動機構４２０は、例えばサーボシリンダであり、ここでは、ローター２の回転軸やこれを回転駆動するモータＭを含めたユニット部分を上下に駆動して、このローター２とステータ３との隙間δ１を広げたり、狭めたりすることが可能である。以下では、この駆動機構４２０として、例えば、ロードセル（荷重変換器４２０ａ）等を有する電動サーボシリンダが用いるものとして説明する。
【００８３】
駆動機構４２０を備える循環式分散システム４００は、ローター２及びステータ３間に混合物の詰まりが発生した場合や、発生のおそれがある場合に隙間δ１を広げることで詰まりを解消して、管内圧力が上昇してポンプ等の機器や配管（特に継ぎ手部分）の破損が発生することを防止する。
【００８４】
制御部４３０は、ローター及びステータの間の混合物の圧力を検出する圧力センサ４２３、及びローター及びステータ間から放出される混合物の温度を検出する温度センサ４２４の両方の検出結果に基づいて、ローター２及びステータ３の対向間隔を調整する。尚、制御部４３０は、圧力センサ４２３、温度センサ４２４の少なくとも一方の検出結果に基づいて調整するようにしてもよい。
【００８５】
圧力センサ４２３は、配管中４０３で最も圧力が上昇する位置に配置され、例えば、図１１に示すように、分散装置４２１に混合物を流入させる位置の手前に配置される。尚、駆動機構４２０としてサーボシリンダを用いる場合にはシリンダ先端に設けたロードセル（荷重変換器４２０ａ）を圧力センサとして使用してもよいし、併用してもよい。また、サーボシリンダに内蔵した圧力センサを用いてもよい。
【００８６】
温度センサ４２４は、分散装置４２１から排出される混合物の温度を検出するため、図１１に示すように、分散装置４２１の出口側の直後の配管４０３に取り付けられている。また、この循環式分散システム４００には、ローター２の軸受部分の温度を検出する温度センサ４２５が設けられている。この温度センサ４２５の検出結果と、温度変化による各部の機械部品の熱膨張又は熱収縮により変化する隙間δ１の変化との関係を事前に計測し、制御部４３０内の記憶部に記憶させておくことで、制御部４３０は、温度センサ４２５の検出結果に応じて駆動装置４２０を駆動してローター２を軸方向に移動させて、隙間δ１を調整することで、圧力上昇又は降下を事前に防止することをも可能とする。
【００８７】
以下、さらに具体的に説明する。図１１に示すように、混合物の入っている貯蔵タンクとしてのタンク４０１は、その排出口が、循環ポンプ４０２に接続される。循環ポンプ４０２は、混合物を搬送して循環させる。タンク４０１の上部に設けられた供給装置４０６は、ホッパ４０４に貯蔵されている添加物４０５（液体または粉粒体）を、循環している混合物（最初は原料）に注入させる。添加物が添加された後の混合物は、タンク４０１の垂直（鉛直）方向の上方側に設置されたローター型の連続分散装置４２１内に、供給される。
【００８８】
分散装置４２１は、垂直方向に対向して配置されるローター２及びステータ３を有する。分散装置４２１は、軸が垂直方向に設置され、ローター２が、上側に設けられ、ステータ３が、下側に設けられる。尚、これを互いに逆方向に回転する一対のローターに変更してもよい。また、軸を水平に配置して、ローター及びステータを水平方向に対向して設置するようにしてもよい。ローター２及びステータ３は、原料に添加物が均一に分散された状態とする。分散装置４２１のローター２及びステータ３間で分散処理された混合物は、分散装置４２１のローターカバー内で滞留することなく重力によってタンク４０１に戻される。タンク４０１の中の混合物は、攪拌機４０７による攪拌で偏析などが防止される。
【００８９】
ここで、添加原料４０５の供給装置４０６としては、スクリューフィーダ、ロータリーバルブ、プランジャーポンプなどを適宜用いることができる。また、供給装置４０６の設置場所としては、循環途中の配管４０３中に設けてもよく、配管４０３の任意の場所を選ぶことができる。
【００９０】
タンク４０１には、真空ポンプ４０８が接続される。この真空ポンプ４０８は、分散装置４２１からの排出量が不足する場合に、タンク内を減圧して、排出を補助することができる。また、この真空ポンプ４０８による減圧は、混合物に気泡が混入した場合の脱泡処理用としても機能する。
【００９１】
以上のような循環式分散システム４００において、運転時には、バルブ４０９は、常時開とされ、バルブ４１０、４１１は、常時閉とされている。分散処理が終了したらバルブ４０９は、閉とされ、バルブ４１０は、開とされる。これにより、バルブ４１０から処理物を排出・回収することができる。また、分散装置４２１や配管４０３の中に残った混合物は、バルブ４１１を開とすることで排出、回収される。なお、混合物の排出・回収用のバルブはタンクや配管の任意の場所に取り付けることができる。
【００９２】
循環式分散システム４００は、図１〜図７に示すような分散装置１等と同様の構成、作用及び効果を有する分散装置４２１を有することにより、効率的で適切な分散処理を行うことを実現し、よって、システム全体としても分散処理機能が向上するとともに、分散処理時間の短縮を実現する。
【００９３】
また、循環式分散システム４００は、システム全体としてはバッチ処理をしているシステム（以下「バッチ循環システム」という。）であり、このため、均一分散を十分に行った後に処理済製品を排出することができるので、均一分散を高度化させることができる。また、バッチ循環システムの採用により、原料トレーサビィリティを確保できる。すなわち、処理済製品の検査により、所望の範囲外（粒子の大きさにバラツキがあった場合や、不純物の量が多くなってしまった場合等）となった場合に、問題となり得た原料（液体原料）及び添加剤（粉体原料）を特定しやすく、換言すると、当該製品に用いた原料及び添加剤と同じロットで準備された原料及び添加剤を追跡することができる。これは、例えば分散装置やタンクを１回ずつ通過させるような所謂連続式分散システムでは追跡が困難であるのに対して、バッチ方式の利点である。また、バッチ循環システムの採用により、例えば真空ポンプ４０８等による真空脱泡処理が可能であり、脱泡処理時間の短縮を可能とするという利点を有する。さらに、バッチ循環システムの採用により、前工程に配置される添加粉末貯留タンクや、後工程に配置される分散処理済製品貯留タンク等の前後工程との連動システムの構築が容易となる。すなわち、分散システム４００には、添加粉末貯留タンク４９１を追加することが可能であり、また、分散システム４００は、構成が簡素化されているので、分散処理済製品貯留タンクの近傍に配置することを可能とする。このように、循環式分散システム４００は、バッチ循環システムであるとともに上述のような革新的なスラリー製造（分散処理）を実現するので、高い分散性とトレーサビィリティを確保しながらの連続運転を実現化し、且つ高性能・高信頼性でコンパクトなシステムにより、顧客のものづくりのシンプル、スリム化、高度化、複雑化に応えるものであり、この段落で説明した点等については、上述及び後述の循環式分散システム２００，５００も同様である。
【００９４】
また、循環式分散システム４００は、処理原料を循環させ、この処理原料に添加物を添加させながら剪断式分散装置による分散を行うシステムであることにも特徴を有する。換言すると、最初は粘度が低い状態（添加粉末の割合が薄い状態）で、練りこみながら徐々に添加粉末を濃縮していく「薄練・濃縮方式」を採用している点にも特徴を有する。この方式と比較するための方式として、最初から添加粉末を全てタンク内に添加して、最初は粘度が非常に高い状態（添加粉末の割合が高い状態）にして、比較的小さな剪断速度で強力に練り込み、その後全体に分散させるように徐々に希釈していく、「固練り・希釈方式」を例に挙げて、これと比較して「薄練・濃縮方式」の利点を説明する。処理時間に対する粘度及び濃度の関係について、図１３に「固練り・希釈方式」の場合を示し、図１４に「薄練・濃縮方式」の場合を示す。図１３及び図１４中、横軸が、処理時間を示し、縦軸が、粘度及び濃度を示し、Ｖｉ１，Ｖｉ２が粘度の変化を示し、Ｃｏ１，Ｃｏ２が濃度の変化を示す。Ｔ１１が、添加物質及び溶媒の投入期間を示し、Ｔ１２が、固練り期間を示し、Ｔ１３が、希釈及び混合期間を示し、Ｔ１４が終了のタイミングを示す。また、Ｔ２１が、溶媒投入のタイミングを示し、Ｔ２２が、粉末投入及び分散・混合期間を示し、Ｔ２３が、混練及び分散・混合期間を示し、Ｔ２４が終了のタイミングを示す。また、Ｌｏ１，Ｌｏ２は、モータ容量を決定する負荷を示す。すなわち、最大の粘度を考慮して、モータ容量を決定する必要がある。以上のように、循環式分散システムのように、「薄練・濃縮方式」を採用することにより、分散装置４２１のローター用のモータ等の容量を小さくした状態で最大の分散効果を得ることができる。モータの容量を小さくできるので装置全体の構成を小型化できる。さらに、図１４に示すように、粘度の変化が図１３の場合に比べて少ないので、モータの能力を有効に使用した状態で分散処理を行うことができるので効率的な処理を実現する。
【００９５】
さらに、循環式分散システム４００は、駆動機構４２０等を有することにより特有の効果を奏する。駆動機構４２０等を有する特有の効果の説明に先立ち、循環式分散システム４００において、駆動機構４２０を有しないとした場合の問題となり得る点を説明する。すなわち、駆動機構を有さない循環式分散システムのトラブルとしては、管内圧力の異常上昇による機器や配管の破損が考えられる。管内圧力が異常上昇する原因としては、流動抵抗が最も大きな部分、すなわちローター及びステータ間の隙間（図１１では隙間δ１に相当）、又は一対のローター間の隙間での固形分の詰まりが最も可能性が高い。例えば、これを防止して、装置やシステムを保護するため、あらかじめ上限圧力を設定し、最も圧力が高くなる場所で圧力センサによって圧力を検知し、上限圧力を超えたときに運転を停止させるように構成してもよい。しかし、運転を停止させる構成としても、復帰までの時間のロスがあり、上限圧力の手前の段階で圧力上昇を防止すること、すなわち、ローター及びステータ間の隙間、又は一対のローター間の隙間での詰まりを解消することが望ましい。
【００９６】
ローター及びステータ間の隙間、又は一対のローター間の隙間での固形分の詰まりを解消する手法としては、第１に、この隙間を増大する手法があり、第２に、ローター回転数を増大する手法があり、第３に、ポンプ流量を減少する手法がある。すなわち、検知圧力があらかじめ設定した閾値以上となったときに、例えば第１の手法の場合には、隙間を増大することで、詰まった固形物を流動させるものである。また第２の手法の場合には、ローターの回転数を上げて剪断力を増大させ、隙間に詰まった固形物を破壊する。さらに第３の手法の場合には、ポンプ流量を下げて管内圧力を下げ、現状のローターの回転による剪断力で固形分が破壊され、詰まりがなくなるまでの時間を稼ぐというものである。この中で、第１の手法は、詰まりの解消を考えた上では最も直接的であり、優れており、循環式分散システム４００ではこれを採用している。尚、第２及び第３の手法は、詰まった固形物を破壊するという観点では本質的な方法であるが、詰まった固形物の破壊強度が大きければ、即座に破壊され、取り除かれるとは限らない。上述及び後述では、第１の手法を採用するものとしてその機能や効果を説明するが、第１の手法に換えて若しくは加えて第２、第３の手法を取り入れることも可能である。すなわち、隙間を広げて詰まった固形物を流し、圧力上昇を解消した後に、必要に応じて回転数を増加し、あるいは流量を減少させ、循環運転の中で徐々に隙間、回転数、流量を本来の設定値（通常運転値）に復帰させるのが、効率的な方法である。この制御は、制御部４３０により行わせるようにすればよい。
【００９７】
上述したように、循環式分散システム４００及びこれを構成する分散装置４２１では、ローター２及びステータ３間の隙間δ１を調整するために、サーボシリンダ等の駆動機構４２０を設けている。また、循環式分散システム４００は、高濃度且つ高粘度のスラリー状混合物を分散処理可能とするものである。上側のディスク状部材にモータＭを接続してローター２として構成し、このローター２を含む上側のユニット部分を、駆動機構４２０（サーボシリンダ）により、上下に移動させてステータ３との隙間δ１を調整する。スラリーに対する耐久性を向上させるため、下側のディスク状部材は、ステータ３として軸封部のない構造（回転部分がないため軸封部を必要としない）とし、ステータ３の中心軸を介して分散部（ローター２及びステータ３の間）に分散中のスラリー状混合物を供給することとしている。尚、圧力の検知は、配管中の最も圧力が上昇する位置に設けた圧力センサ４２３で行うようにしたが、駆動機構４２０（サーボシリンダ）に内蔵若しくはシリンダ先端等に設けたロードセル（例えば図１１に示す荷重変換器４２０ａ）で行うようにしてもよい。さらに、ローター回転数の制御や、ポンプ流量の制御は、制御部４３０により、それぞれ駆動モータに接続したインバーターを介して行うことができる。
【００９８】
このような循環式分散システム４００における分散過程において、混合物の特性が予想可能な場合は、あらかじめローター２及びステータ３間の隙間δ１等や、ローター回転数や、流量の制御プログラムを準備することで、効率的な分散を実現できる。例えば、液体状の処理原料を循環させ、これに粉末状の添加物を徐々に投入してスラリー状の混合物を製造する工程において、運転初期に固形分が凝集しやすく、ローター及びステータ間の隙間等に詰まりやすい場合がある。このとき、運転初期ではこの隙間をあらかじめ広くし、ローター回転数を上げておく。粉末状の添加物の投入が完了し、液体状の処理原料及び粉末状の添加物からなる混合物が循環する間に凝集固形分が破壊され、スラリーの性質が安定し、詰まる恐れがなくなった段階で、この隙間とローター回転数を本来の設定値（通常運転値）に戻して、所望の分散処理を行うようにしてもよい。この場合、流量を減少させることは、剪断（分散）領域を通過する液の頻度が減少することを意味するため、処理時間が延びることになるため、この手法を採用しなくてもよい。
【００９９】
また、循環式分散システム４００におけるスラリー作成工程において、複数の粉末状の添加物を順次投入する場合には、それぞれの段階で最適なローター及びステータ間の隙間、ローター回転数、流量が異なるときには、あらかじめ制御プログラムを準備することで、効率的で適切な分散処理を実現できる。
【０１００】
また、循環式分散システム４００において分散処理が完了し、分散処理後の混合物（製品）の排出工程においても、制御によって効率的な処理が可能である。排出工程においては、分散工程の後に運転を停止することなく継続実施されるが、この際、バルブ４０９を閉じて、バルブ４１０，４１１を開とすることで、バルブ４１０，４１１から混合物（製品）を排出して回収できる。このとき、過分散を防止するため、分散装置４２１は運転が停止され、すなわち、ローター２の回転が停止されているため、ローター２及びステータ３間の混合物（製品）は、この隙間の流動抵抗が大きいため排出されにくい。このとき、隙間を広げることで、流動抵抗を下げ、排出速度を促進することができる。これは、混合物の粘度が高い場合や、分散装置のローターやステータ部分にバッファ部を設けた場合（図１〜図７を用いて上述したような場合）には排出すべき混合物が多いため効果が大きい。
【０１０１】
また、上述した分散装置４２１等のディスク型の分散装置は、高速回転によって、大きな剪断応力を発生させ、分散させるため、摩擦によりディスク状部材であるローター２及びステータ３の対向部分が発熱する。対向部分や軸部分やその他の関連部品の熱膨張によって、ローター２及びステータ３の隙間が減少する場合がある。
【０１０２】
ローター２及びステータ３の隙間が減少すると、流動抵抗が増加し、異常圧力発生の原因となる。そのため、圧力の検出とともに原料温度も検出し、圧力上昇の予測と防止に利用することにより、システムの安全性を増すことができる。原料温度が最も上昇する箇所は、ローター２及びステータ３の隙間であり、この部分が高速回転部であることから、この部分の混合物の温度検出は、難しいが、この直後の配管に温度センサ４２４を配置することで、ほぼ同等の温度が検出できる。ステータ３には、比較的簡単に温度センサが取り付け可能である。
【０１０３】
また、必要であれば、軸受部の温度も温度センサ４２５で検出しておくようにしてもよい。あらかじめ、温度と、ローター２及びステータ３の隙間との関係を調べておくことで、温度上昇により、この隙間の減少をサーボシリンダ（駆動機構４２０）等の手段で補正し、適正な隙間に制御することで、圧力上昇を防止することができる。尚、この制御の目的は、圧力上昇の解消であるが、結果的に温度上昇の解消をも実現する。
【０１０４】
更に、検出温度による運転制御は、次の２つの目的にも利用できる。第１の目的は、熱膨張による隙間の減少は、ローター２及びステータ３（一対のローターの場合も同様）の接触による過負荷、異音（騒音）、対向部分（ディスク状部分）の破損の原因となることに鑑みたものである。すなわち、第１の目的は、これらを防止することであり、隙間の適正制御を行うというものである。第２の目的は、原料の温度上昇による変質防止等のために、より積極的な温度管理のための運転制御を行うというものである。すなわち、検出した混合物の温度が規定値を超えた場合、圧力とは関係なく、ローター２及びステータ３の隙間の増大、ローター２の回転数の減少を行い、混合物に発生する摩擦熱を抑えることができる。
【０１０５】
以上のように、駆動機構４２０を備える循環式分散システム４００は、分散装置４２１におけるローター２及びステータ３間の隙間δ１に混合物の詰まりが発生することを防止し、管内圧力が上昇することにより機器や配管の破損が発生することを防止することを実現でき、よって、効率的で適切な分散処理を行うことができる。尚、駆動機構４２０は、ローター及びステータ方式の分散装置のみならず、一対のローター方式の分散装置にも用いることができ、一対のローター間の隙間に混合物の詰まりが発生することを防止し、管内圧力が上昇することにより機器や配管の破損が発生することを防止できる。
【０１０６】
また、循環式分散システム４００は、制御部４３０が、圧力センサ４２３、温度センサ４２４の一方又は両方の検出結果に基づいて、ローター２及びステータ３の対向間隔（隙間δ１）を調整する構成であるので、混合物の詰まりが発生しうる状態であることを事前に検知して防止し、機器や配管の破損等の発生を確実に防止することを実現できる。
【０１０７】
さらに、循環分散システム４００では、制御部４３０により、粘度が高いうちは回転速度を押さえて徐々に速度を上昇させ、粘度が高いうちは隙間（対向間隔）が小さすぎると負荷が大きすぎるので隙間を増やすとともにこなれてきたら隙間を小さくして剪断力を大きくする制御を行い、これにより例えば図１４に示すような粘度及び濃度と処理時間との関係となるように運転することで適正な分散処理を行うことを実現する。
【０１０８】
また、循環式分散システム４００は、分散装置４２１のローター高速回転による高剪断力効果により短時間で分散処理を実現する。ここで、分散装置４２１の剪断力は、τ＝μ×（ｄｖ／ｄｘ）の関係式のτで表すことができる。μは、粘度であり、ｄｖは、速度であり、ｄｘは、ローター及び対向部材の隙間（対向間隔）である。分散装置４２１は、所望の剪断力を得るｄｘとなるように駆動機構４２０を制御することにより、高剪断力効果を得ることができ、短時間で分散処理を実現する。また、制御部４３０により、ローター及び対向部材の対向間隔の制御や、循環ポンプ４０２による循環量の制御や、ローター２の回転数の制御を行うことができ、これにより最適な条件でフレキシブルな分散処理を行うことが可能である。例えば、対向間隔、循環量、回転数の適正な制御を行うことにより、図１４に示すような粘度及び濃度と処理時間との関係となるように制御を行うことで、モータの能力を最大限に発揮した分散処理を実現することができ、換言すると装置の小型化及び処理時間の短縮を実現する。
【０１０９】
さらに、循環式分散システム４００は、その構造及び仕様により、清掃及びメンテナンス作業の効率化を実現するものである。循環式分散システム４００は、分散処理終了後、清掃用の液体を循環させることで停滞物を除去できる。また、循環式分散システム４００は、各部が、分解が容易な構造とされている。例えば、分散装置４２１は、駆動機構４２０によりローター２及びステータ３を分割できる。また、配管４０３は、フェルール等のクイックカップリングで接続するように構成されているため、脱着を簡単に行うことができる。また、タンク４０１の上蓋４０１ａは、昇降機４９５で昇降可能なように構成されているため、ボルト等の結合部材を外した状態で昇降機４９５により容易に上昇させることができる。以上のように、循環式分散システム４００は、清掃及びメンテナンス作業の効率化を実現する。
【０１１０】
また、駆動機構４２０を有する分散装置４２１は、ローター２及びステータ３間の隙間δ１に混合物の詰まりが発生することを防止し、管内圧力が上昇することにより機器や配管の破損が発生することを防止することを実現できる。上述した駆動機構４２０は、分散装置１に追加した例として説明したが、図２〜図７を用いて説明した分散装置３１，７１，８１，９１，１３１，１９１にも適用可能であり、これらに追加する（これらに駆動機構４２０を含めて以下「分散装置４２１等」ともいう。）ことで上述の分散装置４２１と同様の効果を奏する。
【０１１１】
さらに、駆動機構４２０を有する分散装置４２１等及びこれを用いた循環式分散システム４００等は、次のような利点がある。すなわち、駆動機構４２０を有する分散装置４２１は、第１の混合と、第２の混合とからなる２段階混合を分散することにより行う装置としてもよい。ここで、第１の混合とは、処理原料と第１の添加物とを混合することである。第２の混合とは、該第１の混合が完了することにより得られた第１の混合物と第２の添加物とを混合することである。この分散装置４２１等において、駆動機構４２０は、第１の混合が完了して第２の混合を開始する際に、ローター２及びステータ３の対向間隔を変更する点に特徴を有する。
【０１１２】
ところで、これらの分散装置４２１等は、例えば、電池原料、塗料原料、無機化学製品等を得るために用いることが可能である。電池原料の場合、処理原料は、例えば水（蒸留水、イオン交換水）、ＮＭＰ（１−メチル−２−ピロリドン）である。第１の添加物は、例えばカルボキシメチルセルロース（以下、「ＣＭＣ」ともいう）粉末、ポリビニルアルコール（以下、「ＰＶＡ」ともいう）粉末等の増粘材である。第２の添加物は、リチウムイオン電池用正極活物質（LiCoO2系化合物、LiNiO2系化合物、LiMn2O4系化合物、Co-Ni-Mn複合系化合物、LiFePO4/LiCoPO4系化合物等）、リチウムイオン電池用負極活物質、リチウムイオンキャパシタ用正負極活物質又は導電助剤である炭素系材料(黒鉛、コークス、カーボンブラック、アセチレンブラック、グラファイト、ケッチェンブラック等）、リチウムイオン電池用負極活物質（アンチモン系化合物(SbSn、InSb、CoSb3、Ni2MnSb)、スズ系化合物(Sn2Co、V2Sn3、Sn/Cu6Sn5、Sn/Ag3Sn)、Si系複合材料等）、ニッケル水素電池用正極活物質（Ni(OH)2）、ニッケル水素電池用負極活物質すなわち水素吸蔵合金（TiFe、ZrMn2、ZrV2、ZrNi2、CaNi5、LaNi5、MmNi5、Mg2Ni、Mg2Cu等）、バインダー（フッ素系樹脂（PTEF(ポリテトラフルオロエチレン)、PVDF(ポリフッ化ビリニデン)）、フッ素ゴム(フッ化ビリニデン系)、SBR(スチレンブタジエンゴム)、NBR(ニトリルゴム)、BR(ブタジエンゴム)、ポリアクリロニトリル、エチレン−ビニルアルコール共重合体、エチレンプロピレンゴム、ポリウレタン、ポリアクリル酸、ポリアミド、ポリアクリレート、ポリビニルエーテル、ポリイミド等）である。その他にも、各種インキ、塗料、顔料、セラミックス粉、金属粉、磁性粉、医薬品、化粧品、食品、農薬、プラスチック（樹脂）粉末、木粉、天然・合成ゴム、接着剤、熱硬化性／熱可塑性樹脂等が処理原料として挙げられる。
【０１１３】
また、上述の第１の混合において、開始時は前記対向間隔を大きく設定して分散が進むとともに徐々に間隔を小さく変化させるとともに、第１の混合が完了して第２の混合を開始する際に、対向間隔を更に小さく変更するように構成されてもよい。
【０１１４】
以上のように構成された駆動機構４２０を有する分散装置４２１は、第１及び第２の混合を循環式分散システム４００のみで行うことを実現し、装置の簡素化や、トータルの処理時間を短縮できるという効果を奏するが、次に具体例を挙げてこの効果について具体例を挙げて説明する。
【０１１５】
ここで、駆動機構４２０を有する分散装置４２１による第１及び第２の混合処理を行わせることの効果を、当該分散装置４２１を有する循環式分散システム４００をリチウムイオン電池のペースト製造に用いる場合を例に挙げて説明する。この分散装置４２１及び循環式分散システム４００では、処理原料である水に、第１の添加物であるＣＭＣ粉末を混合して第１の混合物を得て、この第１の混合物に第２の添加物である活物質を混合して分散処理済みの第２の混合物（製品）を得る。分散装置４００のローター及びステータの対向間隔は、第１の混合では、詰まらないように大きくし、第２の混合では、分散のため所望の剪断力を発揮させるために小さくする。
【０１１６】
すなわち、循環式分散システム４００では、まず、水を循環させているところにＣＭＣ粉末を徐々に投入してＣＭＣ水溶液を得る。ＣＭＣ水溶液はダマ（「継粉」ともいう。）を作りやすいため、最初は、分散装置４２１のローター２及びステータ３の対向間隔（隙間）を大きくしておいて閉塞や、それによる圧力上昇を防ぎ、分散とともに徐々に隙間を小さくして剪断力を上昇させ、ＣＭＣを水に均一に分散させる。継粉とは、液中にこなれないで粉末のまま固まった状態のもので、粘度が高い状態のものができた部分を有する液と粉との混合物を意味する。次に、循環式分散システム４００では、分散装置４２１の隙間を所定の隙間（２ｍｍ以下程度）となるように自動的に狭めるように制御部４３０で調整し、運転を止めることなく活物質（粉末）を投入し、活物質のＣＭＣ水溶液への分散を行い、第２の混合物であるスラリー状の製品を得る。
【０１１７】
以上のように、２段階の混合処理を行う循環式分散システム４００及び分散装置４２１は、ＣＭＣ水溶液を別途作成するための別の装置を不要とでき、これにより、ＣＭＣ水溶液の搬送や投入を不要とでき、また、ＣＭＣ水溶液の作成に使った装置の清掃及びメンテナンスの手間を省くことができる。したがって、循環式分散システム４００及び分散装置４２１は、ＣＭＣを徐々に投入しながら水溶液を得る工程の分だけ時間が増えることとなるが、運転を止めることなく隙間の自動調整を行いながら分散を続けるため、トータルの処理時間を短縮することが可能となり、よって、効率的で適切な分散処理を行うことができる。換言すると、駆動機構４２０を有さない分散装置の場合には、ＣＭＣ水溶液は別途作成する必要があり、この準備した処理原料としてのＣＭＣ水溶液に活物質を添加して分散させる必要があるが、これに対し分散装置４２１等では、対向間隔を調整することで２段階の混合処理ができ、すなわち一括処理により上述の効果を奏するものである。
【０１１８】
ここで、２段階混合処理を連続的に行う場合における、処理時間の経過に伴う濃度、圧力（圧力センサ４２３による検出圧力）、及び対向間隔（ローター及びステータの対向間隔）の変化の一例について図１５を用いて説明する。図１５中、横軸が、処理時間を示し、縦軸が、濃度、圧力、対向間隔を示し、Ｃｏ３が濃度の変化を示し、Ｐｒ３が圧力の変化を示し、Ｆｄ３が対向間隔の変化を示す。Ｔ３１が、溶媒の投入タイミングを示し、Ｔ３２が、第１の添加物（粉体）を投入する期間を示し、Ｔ３３が、分散・混合期間を示し、Ｔ３４が、第２の添加物（粉体）を投入する期間を示し、Ｔ３５が、分散・混合期間を示し、Ｔ３６が終了のタイミングを示す。
【０１１９】
図１５に示すように、循環式分散システム４００及び分散装置４２１を用いて２段階混合を行う際に、第１の添加物投入工程、第１の分散混合工程、第２の添加物投入工程、第２の分散混合工程を順次行う場合に、第１の添加物投入工程（Ｔ３２）においては、ローター及びステータの対向間隔をステップ状に順次増大させるようにし、第１の分散混合工程（Ｔ３３）においては、対向間隔をステップ状に順次縮小させるようにし、第２の添加物投入工程（Ｔ３４）においては、対向間隔をステップ状に順次増大させるようにし、第２の分散混合工程（Ｔ３５）においては、対向間隔をステップ状に順次縮小させる点に特徴を有する。尚、ここではステップ状に増大縮小させたが、連続的に変化させてもよい。「粉体投入期間においては対向間隔を徐々に増大させ粉体投入期間完了後分散混合工程においては対向間隔を徐々に縮小させる」という対向間隔の制御は、１段階の混合においても有効であり、ここでは、それを２回繰り返したものである。また、第１の添加物投入工程（Ｔ３２）が完了するタイミングの対向間隔より、第２の添加物投入工程（Ｔ３４）が完了するタイミングの対向間隔が小さくなっている点にも特徴を有する。さらに、第１の添加物投入工程（Ｔ３２）を開始するタイミングの対向間隔より、第２の添加物投入工程（Ｔ３４）を開始するタイミングの対向間隔が小さくされているとともに、第２の添加物投入工程（Ｔ３４）を開始するタイミングの対向間隔より、終了時（Ｔ３６）の対向間隔が小さくされている。換言すると「粉体投入期間においては対向間隔を徐々に増大させ粉体投入期間完了後分散混合工程においては対向間隔を徐々に縮小させる」という方式に、全体としては「対向間隔を小さくして最終的に一番大きな剪断力を発生させ」る方式を取り入れて分散を行うものである。以上のような図１５に示すような特徴的な対向間隔の制御を行うことにより、圧力変動を抑えて、適切に２段階混合を行い、適切な一括処理を行うことを実現する。
【０１２０】
すなわち、分散装置４２１及び循環式分散システム４００は、図１〜図１０を用いて説明した特徴的なバッファ部が形成されることにより、効率的で適切な分散処理を実現するとともに、図１１を用いて説明した対向間隔を調整する機構（駆動機構４２０）を有する構成により、ローター及びステータ間の隙間δ１に混合物の詰まりが発生することや、管内や機器内の圧力が上昇することによる機器や配管の破損を防止できる。また、駆動機構４２０を有するので、ローター及びステータを大きく離すことを可能として清掃やメンテナンス作業の効率化を実現する。さらに、駆動機構４２０を有するので、上述したような２段階以上の混合分散処理を実現して、トータル処理時間を短縮化し、別途必要であった装置を不要にし、トータル装置の小型化を実現する。
【０１２１】
また、上述した分散装置４２１等と、分散装置の出口側に接続されるタンクと、混合物を循環させる循環ポンプと、分散装置、タンク及び循環ポンプを直列的に接続する配管とを備える循環式分散システム４００を用いて、混合物を循環させながら分散させる循環式分散方法は、より効率的で適切な分散処理を実現する。
【０１２２】
また、この循環式分散システム４００を用いた循環式分散方法において、分散装置４２１が、ローター２及び対向部材（ステータ３）の少なくともいずれか一方を駆動することにより、他方に対して近接及び離間する方向に駆動する駆動機構４２０を備え、ローター２及び対向部材（ステータ３）の間の混合物の圧力を検出する圧力センサ４２３、及びローター及び対向部材間から放出される混合物の温度を検出する温度センサ４２４の一方又は両方の検出結果に基づいて、ローター及び対向部材の対向間隔を調整しながら分散処理を行う点に特徴を有する。当該方法は、混合物の詰まりが発生しうる状態であることを事前に検知して防止し、機器や配管の破損等の発生を確実に防止することを実現できる。
【０１２３】
また、当該分散方法において、処理原料を循環させ、該処理原料に第１の添加物を添加させながら分散装置による分散を行うことで処理原料と第１の添加物とを混合して第１の混合物を得る第１の混合工程と、第１の混合工程で得られた第１の混合物を循環させ、該第１の混合物に第２の添加物を添加させながら分散装置による分散を行うことで第１の混合物と第２の添加物とを混合して第２の混合物を得る第２の混合工程とを有する点に特徴を有する。当該方法は、第１及び第２の混合を循環式分散システム４００のみで行うことを実現し、装置の簡素化や、トータルの処理時間を短縮することを実現する。
【０１２４】
さらに、当該分散方法において、第１の混合工程が完了して第２の混合工程を開始する際に、ローター２及び対向部材（ステータ３）の対向間隔を変更する点に特徴を有する。当該方法は、それぞれの工程における最適な剪断力を各混合物に与えることができ、適切で効率的な分散処理を実現する。さらに、当該分散方法は、水に増粘材を加えて活物質を分散させたいような例えば電池原料を得る際に非常に有効である。
【０１２５】
以上のような分散方法や、分散装置４２１や、循環式分散システム４００によれば、分散装置における一対のローター間や、ローター及びステータ間に混合物の詰まりが発生することにより、管内圧力が上昇して機器や配管の破損が発生することを防止して、適切で且つ効率的な分散処理を実現できる。さらに、２段階の混合処理を可能とし、これによりさらに適切で且つ効率的な分散処理を実現できる。
【０１２６】
以上のような、図１１を用いて説明した駆動機構４２０の特徴や、これにより可能とされる２段階混合処理の特徴は、図１〜図１０のバッファ部の特徴と組み合わせることにより、上述のような効果を有して分散装置及び循環式分散システムの性能を向上させるものであるが、図１〜図１０で説明したバッファ部の特徴を有しないローター及びステータ、若しくは一対のローターを有する分散装置（例えば対向する円板形状等のローターやステータからなる分散装置）にも適用可能であり、その場合には、駆動機構による効果、２段階混合による効果を発揮する。
【０１２７】
次に、図１〜図１０を用いて説明したバッファ部の特徴や、図１１を用いて説明した対向間隔を調整する駆動機構、２段階混合の特徴に付加して良好な特徴として、タンクに取り付けるスクリュー式粉体供給装置の特徴について図１６〜図２２を用いて説明する。
【０１２８】
すなわち、上述した循環式分散システム２００，４００において、タンク２０１，４０１に換えて特徴的なタンク装置５０１を設けるように構成してもよい。このタンク装置５０１は、特徴的構成として、スクリュー式粉体供給装置５３１が設けられ、粉体供給部先端５３２がタンク内の混合物に挿入される状態で取り付けられている。このタンク装置５０１は、タンク内面に粉体原料が付着することや、タンク内に粉体原料を飛散させることを防止し、粉体が液面に漂うことや凝集したりすることを防止し、適切で効率的な分散処理を実現することを目的として循環式分散システムに設けられるものであるが、駆動機構の具体的構成や、機能や効果については、図１６の循環式分散システム５００で具体的に説明するものとする。
【０１２９】
尚、循環式分散システム５００は、タンク４０１やこれに取り付けられる供給装置４０６等に換えてスクリュー式粉体供給装置等を有するタンク装置５０１を設けることを除いて循環式分散システム４００と同様の構成を有するので、共通部分については同一の符号を付すとともに詳細な説明は省略する。
【０１３０】
次に、図１６及び図１７を用いて本発明を適用した循環式分散システム５００について、説明する。図１６に示す循環式分散システム５００は、混合物を分割させるローター型且つ連続型の分散装置４２１を備える。図中では、Ｍがモータを示し、垂直方向に設置した例を挙げているが、上述したようにこれに限られるものではない。また、循環式分散システム５００は、分散装置４２１等の出口側に接続されるタンク装置５０１と、タンク装置５０１の出口側に接続され混合物４を循環させる循環ポンプ４０２と、分散装置４２１等、タンク装置５０１及び循環ポンプ４０２を直列的に接続する配管４０３とを備える。尚、循環式分散システム５００を構成する分散装置は、分散装置４２１に限られるものではなく、上述した分散装置１，３１，７１，８１，９１，１３１，１９１のいずれか（ステータをローターに変更したものも含む）や、これらに駆動機構４２０を追加したものであってもよい。
【０１３１】
また、循環式分散システム５００は、循環式分散システム４００と同様に、例えば図１２に示すように配置され、必要に応じて添加剤供給管４９２を介して添加粉末貯留タンク４９１に接続されてもよく、タンク装置５０１の上蓋５４１ｄを昇降する昇降機４９５を設けるようにしてもよい。
【０１３２】
尚、ここで、タンク装置５０１や分散装置や配管４０３内を循環する流体は、最初は原料（スラリー状又は液体状の処理原料であるものとする。）であり、分散装置を経由する毎に添加原料（この循環式分散システム５００においては粉体の添加物であるものとする。）が次第に分散された混合物となり、最終的には分散処理済みの混合物となるが、上述及び以下の説明では、最初の「原料」も、処理途中の「混合物」も併せて「混合物」と呼ぶこととする。また、上述及び後述の説明中の「液体」には、特に記載がない場合には、スラリー状のものも含むものとする。
【０１３３】
また、循環式分散システム５００は、循環式分散システム４００と同様に、分散装置４２１に設けられる駆動機構４２０、制御部４３０、圧力センサ４２３、温度センサ４２４，４２５、バルブ４０９，４１０，４１１等を有する。
【０１３４】
循環式分散システム５００は、処理原料を循環させ、該処理原料に添加物を添加させながら剪断式分散装置による分散を行うシステムである。分散装置４２１には、対向部材（ステータ３）に設けられた供給通路（供給口２９ａ）を介して循環される処理原料が供給される。
【０１３５】
タンク装置５０１には、タンク装置５０１内の処理原料に添加物を供給するスクリュー式粉体供給装置５３１が設けられる。スクリュー式粉体供給装置５３１の粉体供給部先端５３２がタンク装置５０１内の混合物４中に挿入されている。
【０１３６】
タンク装置５０１は、タンク装置５０１内の混合物４を攪拌する攪拌機５３３を有し、攪拌機５３３の攪拌羽根５３４が粉体供給部先端５３２からタンク装置５０１内の処理原料液中に供給された添加物粉体を粉体供給部先端５３２の出口付近から掻き出してタンク装置５０１内の処理原料液中に分散させる。
【０１３７】
スクリュー式粉体供給装置５３１は、粉体に含まれる空気を脱気する脱気装置５３５を有する。尚、タンク装置５０１において、脱気装置５３５を設けなくてもよい。ここで、脱気装置５３５を設けた場合には、液体に供給する前に粉体中の空気を除去できる。
【０１３８】
また、タンク装置５０１には、タンク装置５０１内部を減圧する減圧ポンプ５３６が設けられる。尚、タンク装置５０１において、減圧ポンプ５３６を設けなくてもよい。減圧ポンプ５３６を設けた場合の効果は後述する。
【０１３９】
以下、さらに具体的に説明する。図１６及び図１７に示すように、液体が貯蔵されたタンク装置５０１の上部に粉体を供給するスクリューフィーダ等のスクリュー式粉体供給装置５３１を設置し、スクリューフィーダの導入管５４６の先端部分（５４６ａ）を液中（混合物４（尚、最初は液体原料５４７である。））に浸すように設置する。分散処理するタンク装置５０１内の液体を攪拌する攪拌羽根５３４を、スクリューフィーダから液中に供給された粉体５４２を直接液体中に混ぜ込むように作動させる。
【０１４０】
このタンク装置５０１は、粉体を液中に供給して分散処理する装置（その機能上分散装置ともいえる）である。タンク装置５０１は、液体を貯蔵するタンク本体５４１と、スクリュー式粉体供給装置５３１と、攪拌機５３３とを備える。スクリュー式粉体供給装置５３１は、粉体５４２を貯蔵するホッパ５４３と、ホッパ５４３から粉体５４２をタンク本体５４１に供給するスクリュー５４４と、スクリュー５４４を駆動する電動機ユニット５４５と、スクリュー５４４を液中に導入する導入管５４６とを有する。攪拌機５３３は、液体原料５４７と粉体原料５４２を分散する攪拌羽根５３４と、攪拌羽根５３４を駆動する電動機ユニット５４８とを有する。タンク本体５４１は、例えば円筒状の胴部５４１ｃと、曲面状の下部閉塞部５４１ａと、平板状の上部閉塞用の上蓋５４１ｄとを有する。タンク本体５４１の下部閉塞部５４１ａの中心付近に排出口５４１ｂが設けられている。水平面内において、攪拌機５３３は、タンク本体５４１の中心に取り付けられ、スクリュー式粉体供給装置５３１は、中心から偏倚した位置に取り付けられている。
【０１４１】
スクリュー５４４及び導入管５４６は、その先端がタンク本体５４１に貯蔵された液体原料５４７に浸るように設置される。攪拌羽根５３４は、図１７に示すように、隙間δ２（０．５〜１０ｍｍ）をもってスクリュー導入管５４６から液中に供給された粉体５４２を掻き取るような形状となっている。
【０１４２】
より具体的には、図１７及び図１８に示すように、攪拌羽根５３４は、タンク本体５４１の底面５４１ａと所定の隙間（１〜５０ｍｍ）を有して配置され、底面５４１ａ付近の液体を攪拌する底部攪拌部５３４ａと、タンク本体５４１内の液面５４７ｂと所定の隙間（１０〜２００ｍｍ）を有して配置され、液面５４７ｂ付近の液体を攪拌する液面攪拌部５３４ｂとを有する。底部攪拌部５３４ａと、液面攪拌部５３４ｂは、攪拌機５３３の回転軸５３３ａに接合され回転される。
【０１４３】
また、攪拌羽根５３４は、粉体掻き出し部５３４ｃと、接続部５３４ｄと、接続部５３４ｅとを有する。粉体掻き出し部５３４ｃは、液面攪拌部５３４ｂと平行であるとともに液面攪拌部５３４ｂより下方側（底部攪拌部５３４ａ側）に設けられ、スクリュー式粉体供給装置５３１の先端（粉体供給部先端５３２）と上述の所定の隙間δ２（０．５〜１０ｍｍ）離間するように形成されている。
【０１４４】
接続部５３４ｄは、液面攪拌部５３４ｂをその両側の粉体掻き出し部５３４ｃのそれぞれに接続するように鉛直方向に形成されている。接続部５３４ｅは、接続部５３４ｄと平行に設けられ、底部攪拌部５３４ａと粉体掻き出し分５３４ｃとを接続するとともに液面攪拌部５３４ｂと同じ高さまで延長して形成されている。接続部５３４ｄ及び接続部５３４ｅは、それぞれ攪拌羽根５３４がスクリュー導入管５４６を通過する回転位置となるときに、スクリュー導入管５４６と所定の隙間δ２離間するように形成されている。
【０１４５】
以上のような攪拌羽根５３４は、全体として板状に形成されている。尚、上述の板状の部材を２枚以上準備して、これらを回転方向に等間隔となるように組み合わせたような攪拌羽根を用いてもよく、その場合には攪拌性能が向上する。ホッパ５４３内の粉体５４２は、スクリュー５４４に接続されたスクレーパ５５１によってホッパ内壁の付着や棚吊り（ブリッジ）が防止される。
【０１４６】
粉体５４２が微粉で、空気を多量に含む場合は、図１７に示すスクリュー５４４の途中に設けられる脱気装置５３５により、粉体を液体に供給する前に粉体から空気を除去できる。脱気装置５３５は、金属若しくはセラミック製のフィルターであり、真空ポンプ５５２によって導入管に設置された部分から粉体内に含まれる空気を吸い出す機能をもつ。これにより、粉体に含まれる空気を抜く（脱気する）ことにより、液体中に空気が混入されることを抑制することができ、特に液体の粘度が高い場合には、後工程の脱泡時間の短縮に効果がある。また、粉体のみかけ密度（「嵩密度（bulk density）」ともいう。）が増えるため、供給速度も大きくすることができる。嵩密度は、体積が既知の容器に粉体を充填して、その粉体の質量を測定し、測定により得られた質量を体積で割った値を意味する。
【０１４７】
タンク装置５０１は、上述したような構成とされたスクリュー式粉体供給装置５３１や攪拌機５３３により、タンク内面に粉体原料が付着することや、タンク内に粉体原料を飛散させることを防止し、粉体が液面に漂うことや凝集したりすることを防止し、適切で効率的な分散処理を実現する。
【０１４８】
このタンク装置５０１は、単体でも分散機能を有するが、図１６や図１７に示すように配管４０３により分散能力が高い剪断式の分散装置４２１等に接続し、ポンプ４０２によってタンク内の液体を循環させて分散装置４２１による分散処理を繰り返すことで、分散能力を格段に向上させることができる。
【０１４９】
タンク装置５０１を有する循環式分散システム５００における循環操作は、粉体と液体の比重差が大きいとき等に、粉体が液体表面に滞留することや、逆に粉体がタンク底に堆積することを防ぐことができ、すなわち、均一な分散がされなくなることを防ぐ。また、この循環式分散システムに分散装置４２１を設けた場合には、特に液体の粘度が高い場合等に、効果的である。液体の粘度が高い場合には、タンク装置５０１の攪拌羽根で対流を起こすことは難しい場合があり、分散効果が低下するが、剪断式の分散装置は、高粘度の混合物に対してもその分散機能を発揮できるからである。
【０１５０】
また、タンク装置５０１においては、循環式分散システム５００の配管４０３により分散装置４２１で分散処理されて循環された混合物４をタンク内に戻す（循環混合物をタンクに供給する）導入管５５３が設けられ、導入管５５３の先端がタンク内の液中に浸す程度に形成されている。この導入管５５３により、戻ってきた混合物４がタンク内の液面に落下し飛沫がタンク内壁に付着することを防ぐ。
【０１５１】
タンク本体５４１に接続された減圧ポンプ５３６は、混合物４の脱泡処理用として機能する。
【０１５２】
以上のような循環式分散システム５００において、運転時には、バルブ４０９は、常時開とされ、バルブ４１０、４１１は、常時閉とされている。分散処理が終了したらバルブ４０９は、閉とされ、バルブ４１０は、開とされる。これにより、バルブ４１０から処理物を排出・回収することができる。また、分散装置４２１や配管４０３の中に残った混合物は、バルブ４１１を開とすることで排出、回収される。なお、混合物の排出・回収用のバルブはタンクや配管の任意の場所に取り付けることができる。
【０１５３】
循環式分散システム５００は、上述した分散装置４２１を有することにより、効率的で適切な分散処理を行うことを実現し、よって、システム全体としても分散処理機能が向上するとともに、分散処理時間の短縮を実現する。また、循環式分散システム５００は、駆動機構４２０を有することにより、上述した循環式分散システム４００と同様の効果を有するが、その作用や効果は、循環式分散システム４００の場合と同じであるので、ここでは詳細は省略する。
【０１５４】
さらに、循環式分散システム５００は、タンク装置５０１を有することにより、タンク内面に粉体原料が付着することや、タンク内に粉体原料を飛散させることを防止し、粉体が液面に漂うことや凝集したりすることを防止し、適切で効率的な分散処理を実現する。また、貯蔵ホッパや配管での詰まりの発生を防止でき、液中への空気の混入を最小限に抑え、微粉の場合でも供給速度を上げて連続的に供給することを可能とする。このように、循環式分散システム５００は、適切な分散を実現する。
【０１５５】
具体的には、タンク装置５０１及びこれを用いた循環式分散システム５００は、スクリューフィーダの先端を液中に浸すことにより、粉体原料が貯蔵タンク内の空間中に放出されないようにでき、拡散した粉体原料がタンク内面に付着するという問題や、粉体が液面に落下するときに飛沫が跳ね上がり、タンク内面に付着するという問題を解消できる。
【０１５６】
また、タンク装置５０１及びこれを用いた循環式分散システム５００は、バッチ分散処理を行うものであり、貯蔵タンクを攪拌する羽根を、スクリューフィーダから液中に供給された粉体を直接液体中に混ぜ込むように作動させることにより、粉体原料が液体中に混ぜ込まれ、粉体が液表面近くで漂うことや、凝集することを防ぎ、液体中に分散することができる、
【０１５７】
また、タンク装置５０１及びこれを用いた循環式分散システム５００は、スクリューフィーダの途中で脱気を行うことにより、液体への空気の混入が最小限に抑えられるため、液体への空気の混入が最小限に抑えられる。それと共に、粉体のみかけ密度（嵩密度）が大きくなることで、供給速度を上げることができ、液中における粉体の浮き上がりも抑制することができる。
【０１５８】
尚、循環式分散システム５００に用いることができるタンク装置は、タンク装置５０１に限られるものではなく、例えば、図１９に示すタンク装置５６１であってもよい。すなわち、図１９のタンク装置５６１は、タンク装置５０１の変形例であり、スクリュー式粉体供給装置５３１のホッパ５４３に減圧機構５６２が追加されたことを除いてタンク装置５０１と同様の構成を有するので、共通部分については同一の符号を付すとともに詳細な説明は省略する。
【０１５９】
タンク装置５６１は、図１９に示すように、スクリュー式粉体供給装置５３１、攪拌機５３３、攪拌羽根５３４、減圧ポンプ５３６、ホッパ５４３、スクリュー５４４、電動機ユニット５４５、導入管５４６、電動機ユニット５４８、スクレーパ５５１等を有する。尚、タンク装置５６１は、脱気装置５３５を設けない場合の例について説明したが、タンク装置５０１と同様に脱気装置５３５を設けてもよく、その場合は、脱気装置による効果が得られてより適正な分散を実現する。
【０１６０】
さらに、タンク装置５６１は、減圧機構５６２を有している。減圧機構５６２は、ホッパ５４３の上部に設けられる供給受け部５６３と、供給受け部５６３とホッパ５４３とを接続する減圧用配管５６４及び接続配管５６５と、バルブ５６６，５６７と、減圧ポンプ５６８とを有する。バルブ５６６，５６７は、通常時は閉とされる。
【０１６１】
粉体をスクリュー式粉体供給装置５３１に供給する場合には、バルブ５６６を開として、供給受け部５６３から減圧用配管５６４に粉体を供給する。次いで、バルブ５６６を閉として、減圧ポンプ５６８により減圧用配管５６４内を減圧する。減圧した後に、減圧ポンプ５６８で減圧したまま、バルブ５６７を開として、減圧用配管５６４内の脱気済みの粉体を接続配管５６５を介してホッパ５４３内に導き、完了したらバルブ５６７を閉とする。その後、減圧ポンプ５６８を停止する。尚、減圧ポンプ５６８の停止は、バルブ５６７の開動作の前に行ってもよい。
【０１６２】
以上の減圧機構５６２は、スクリュー式粉体供給装置５３１内を常に減圧した状態にすることができ、粉体内の空気を取り除いた状態とすることができ脱泡処理を早期に完了できるとともに、上述した減圧ポンプ５３６の機能を最大限発揮できる。
【０１６３】
尚、循環式分散システム５００に用いることができるタンク装置は、タンク装置５０１，５６１に限られるものではなく、例えば、図２０に示すタンク装置５７１であってもよい。すなわち、図２０のタンク装置５７１は、タンク装置５０１の変形例であり、スクリュー式粉体供給装置の取り付け位置と、攪拌機の取り付け位置及び構造と、攪拌を補強する構造が追加されたことを除いてタンク装置５０１と同様の構成を有するので、共通部分については同一の符号を付すとともに詳細な説明は省略する。
【０１６４】
タンク装置５７１は、図２０に示すように、スクリュー式粉体供給装置５３１と同一の構成とされたスクリュー式粉体供給装置５７３、ホッパ５４３、スクリュー５４４、電動機ユニット５４５、導入管５４６、電動機ユニット５４８、スクレーパ５５１等を有する。スクリュー式粉体供給装置５７３の粉体供給部先端５７４がタンク装置５７１内の混合物４中に挿入されている。尚、タンク装置５７１は、脱気装置５３５を設けない場合の例について説明したが、タンク装置５０１と同様に脱気装置５３５を設けてもよく、その場合は、それぞれの効果が得られてより適正な分散を実現する。また、図１９で説明した減圧機構５６２を追加してもよく、その場合は、減圧機構５６２の効果が得られてより適正な分散を実現する。
【０１６５】
タンク装置５７１は、タンク装置５０１内の混合物４を攪拌する攪拌機５７２を有している。水平面内において、スクリュー式粉体供給装置５７３は、タンク本体５４１の中心部付近に取り付けられており、攪拌機５７２は中心から偏倚した位置に取り付けられている。粉体供給部先端５７４は、攪拌機５７２の攪拌部分（攪拌羽根５７５）の位置と比較してタンク本体５４１の排出口５４１ｂに近接する位置に配置されている。
【０１６６】
タンク装置５７１は、スクリューフィーダとその導入管の先端を液中に浸す際に、タンクの排出口に近づけることにより、循環する流れによって粉体原料が液体中に混ぜ込まれ、粘度が高い液体の場合も、粉体が液表面近くで漂うことや、凝集することを防ぎ、液体中に分散することができる。
【０１６７】
また、粉体供給部先端５７４に、スクリュー先端羽根５７６が設けられる。スクリュー先端羽根５７６は、スクリュー式粉体供給装置５７３のスクリュー５４４の軸５４４ａと一体に回転される。
【０１６８】
タンク装置５７１では、スクリュー５４４や電動機ユニット５４５などをタンク中心に設置し、スクリュー５４４及び導入管５４６の先端（粉体供給部先端５７４）をタンクの排出口５４１ｂの近傍に設置している。タンク内の液体は排出口５４１ｂから強制的に流れ出るため、スクリュー５４４から液中に供給された粉体は液体の流れに巻き込まれ、液体とともに配管４０３を経て分散装置４２１に搬送される。特に粉体の比重が液体の比重よりも軽い場合、浮力によって液中を上昇し、液中に分散されないまま液面に暴露しタンク内の空間に拡散しやすいという問題が発生しやすいが、タンク装置５７１は、この問題を防止するという効果がある。攪拌羽根５７５は、プロペラ状、又はタービン状のものが用いられ、タンクの中心からずらして設置・駆動することで、攪拌羽根５７５の攪拌作用によって液体を対流させ、粉体の偏析などを防止できる。
【０１６９】
また、スクリュー先端羽根５７６は、図２１に示すように、スクリュー５４４の軸５４４ａに取り付けるための軸取付部５７６ａと、軸取付部５７６ａより外周側に設けられる羽根取付部５７６ｂと、羽根取付部５７６ｂの外面全周にわたり複数設けられる羽根部５７６ｃと、羽根取付部５７６ｂ及び軸取付部５７６ａを接続する接続部５７６ｄとを備える。尚接続部５７６ｄは、水平状態に対して傾斜した状態とされている。
【０１７０】
以上のような形状とされたスクリュー先端羽根５７６は、羽根取付部５７６ｂ及び軸取付部５７６ａを接続部５７６ｄで接続する構造とすることで、内部に大きく空間Ｓを取っているため粉体の流れを妨げないとともに次の効果を得る。すなわち、スクリュー先端羽根５７６は、内部の構成部材である接続部５７６ｄに傾斜が付いているため、回転によって攪拌機能と共に排出口５４１ｂに向かう流れを発生させる機能を有する。
【０１７１】
また、周囲の構成部材である羽根取付部５７６ｂ及び羽根部５７６ｃは、傾斜が付いた多数の溝を有することとなり、回転によって排出口５４１ｂに向かう流れを発生させる機能を有する。従って、スクリュー先端羽根５７６は、粉体を液に分散するだけでなく、排出口に向かう流れを発生させるため、粉体の浮力による上昇の抑制を促進することができる。
【０１７２】
スクリュー先端羽根５７６を有するタンク装置５７１は、スクリューから液中に供給された粉体が凝集し、タンクから排出された後、途中の配管内で詰まることや、ポンプや分散機が過負荷となることを防ぐことができる。
【０１７３】
また、このタンク装置５７１を循環式分散システム５００に用いた場合には、貯蔵タンクで処理された液体を排出したあと、再びタンクに戻して繰り返し処理を行う循環式の分散システムとなり、スクリュー５４４とその導入管５４６を排出口５４１ｂの近傍に設置することにより、液体の排出流れによって粉体を混ぜ込みながら処理をするので、効率的な分散処理を実現する。
【０１７４】
以上のように図１９及び図２０に示すタンク装置５６１，５７１は、上述の特有の構成により特有の効果を得るのみならず、タンク装置５０１と同様に、スクリュー式粉体供給装置５３１，５７１及び攪拌機５３３，５７２を有することにより、タンク内面に粉体原料が付着することや、タンク内に粉体原料を飛散させることを防止し、粉体が液面に漂うことや凝集したりすることを防止し、適切で効率的な分散処理を実現する。さらに、タンク装置５６１，５７１は、上述したタンク装置５０１で説明した構成と同様の構成を持つ場合には、その構成による効果も同様に享受しうる。
【０１７５】
さらに、タンク装置５６１，５７１を用いた循環式分散システム５００は、上述のタンク装置５６１，５７１自体の作用効果に加えて液中への空気の混入を最小限に抑え、微粉の場合でも供給速度を上げて連続的に供給することを可能として、適切な分散を実現する。
【０１７６】
以上のように、図１６〜図２１を用いて循環式分散システム５００に用いうるタンク装置５０１，５６１，５７１について説明したが、これらは、循環式分散システム５００に用いられてその機能を最大限発揮するものではあるが、単体でもその分散機能を有するものである。
【０１７７】
すなわち、図２２のようなタンク装置５８１のように構成してもよい。尚、このタンク装置５８１は、循環用の構成（導入管５５３，排出口５４１ｂ）を有さないことを除いて、図１７のタンク装置５０１と同様であるので、共通部分については同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１７８】
タンク装置５８１は、図２２に示すように、スクリュー式粉体供給装置５３１、攪拌機５３３、攪拌羽根５３４、ホッパ５４３、スクリュー５４４、電動機ユニット５４５、導入管５４６、電動機ユニット５４８、スクレーパ５５１等を有する。尚、タンク装置５８１は、脱気装置５３５、減圧ポンプ５３６を設けない場合の例について説明したが、タンク装置５０１と同様に脱気装置５３５、減圧ポンプ５３６を設けてもよく、その場合は、これらによる効果が得られてより適正な分散を実現する。
【０１７９】
タンク装置５８１は、スクリュー式粉体供給装置５３１及び攪拌機５３３を有することにより、タンク内面に粉体原料が付着することや、タンク内に粉体原料を飛散させることを防止し、粉体が液面に漂うことや凝集したりすることを防止し、適切で効率的な分散処理を実現する。尚、ここでは、タンク装置５０１を単体で用いるようにした変形例としてタンク装置５８１について説明したが、タンク装置５６１，５７１も同様に単体で用いても同様の効果が得られる。
【０１８０】
次に、タンク装置５０１，５６１，５７１，５８１を用いた分散方法について説明する。当該分散方法は、スラリー状又は液体状の処理原料をタンク装置５０１，５６１，５７１，５８１（以下「タンク装置５０１等」という。）のタンク本体５４１に貯蔵するとともに該処理原料に混合する粉状の添加物を供給して分散する。ここで、タンク本体５４１に一体となるように設けられるスクリュー式粉体供給装置５３１，５７３の粉体供給部先端５３２，５７４がタンク本体内の混合物中に挿入された状態で、タンク本体内の処理原料に前記添加物を供給して分散する点に特徴を有する。
【０１８１】
また、タンク装置５０１，５６１，５７１を用いた循環式分散システム５００を用いた分散方法は、循環ポンプ４０２により、タンク装置５０１，５６１，５７１や、分散装置４２１等や、配管４０３内を混合物を循環させながら分散させるものであり、タンク本体５４１に一体となるように設けられるスクリュー式粉体供給装置５３１，５７３の粉体供給部先端５３２，５７４がタンク本体内の混合物中に挿入された状態で、タンク本体内の処理原料に前記添加物を供給して分散する点に特徴を有する。
【０１８２】
また、上述したこれらの当該分散方法において、添加物を供給して分散する際に、タンク装置５０１等に設けた攪拌機５３３により、タンク本体内の処理原料及び添加物からなる混合物を攪拌するとともに、攪拌機の攪拌羽根５３４が粉体供給部先端からタンク本体内の処理原料液中に供給された添加物粉体を掻き出しながら分散する点にも特徴を有する。
【０１８３】
また、当該分散方法において、添加物を供給する際に、タンク装置に設けた脱気装置５３５により、粉体に含まれる空気を脱気する点にも特徴を有する。
【０１８４】
また、当該分散方法において、添加物を供給して分散する際に、タンク装置に設けた攪拌機５７２により、タンク本体内の処理原料及び添加物からなる混合物を攪拌し、粉体供給部先端５７４は、攪拌機５７２と比較してタンク本体の排出口に近接する位置に配置されている点にも特徴を有する。
【０１８５】
また、当該分散方法において、添加物を供給して分散する際に、粉体供給部先端５７４に設けられるとともに、スクリュー式粉体供給装置５７３のスクリューの軸５４４ａと一体に回転されるスクリュー先端羽根５７４により混合物を攪拌しながら分散する点にも特徴を有する。
【０１８６】
また、当該分散方法において、添加物を供給して分散する際に、タンク装置に設けた減圧ポンプ５３６により、タンク本体内部を減圧しながら分散する点にも特徴を有する。
【０１８７】
以上のような分散方法や、タンク装置５０１，５６１、５７１，５８１や、循環式分散システム５００によれば、タンク内面に粉体原料が付着することや、タンク内に粉体原料を飛散させることを防止し、粉体が液面に漂うことや凝集したりすることを防止し、適切で効率的な分散処理を実現する。
【符号の説明】
【０１８８】
１ 分散装置
２ ローター
３ ステータ
４ 混合物
５，６ 第１、第２ギャップ部
８ バッファ部
１０ 壁部
４２０ 駆動機構
５３１ スクリュー式粉体供給装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローターと、該ローターに対向して配置される対向部材とを備え、前記ローター及び前記対向部材の間に、スラリー状又は液体状の混合物を遠心力によって外周方向に通過させることによって分散させる剪断式分散装置において、
前記ローター及び前記対向部材の間に形成され、前記混合物を外周方向に導く複数のギャップ部と、
最外周側のギャップ部とこの内周側に位置するギャップ部とを接続するように設けられ、前記混合物を滞留させるバッファ部とを備え、
前記バッファ部は、該バッファ部を形成する外周側の壁部が前記ローターに設けられるように形成される剪断式分散装置。
【請求項２】
前記複数のギャップ部は、外周側に位置するギャップ部が、内周側に位置するギャップ部より隙間が狭くなる関係を有している請求項１記載の剪断式分散装置。
【請求項３】
前記ローター及び前記対向部材は、前記ローターの回転軸が鉛直方向に平行であるように配置され、
前記対向部材が下方側に位置している請求項２記載の剪断式分散装置。
【請求項４】
前記対向部材は、前記ギャップ部を形成する部分が、外周に向かうにつれて下方に傾斜するように形成されている請求項３記載の剪断式分散装置。
【請求項５】
前記ローター及び前記対向部材のいずれか一方又は両方には、前記ローターの回転中心位置から前記混合物が供給される供給口が設けられている請求項４記載の剪断式分散装置。
【請求項６】
前記ローター及び前記対向部材のいずれか一方又は両方には、前記ローター及び前記対向部材の間の混合物を冷却する冷却液が流通される冷却液流通部が設けられる請求項５記載の剪断式分散装置。
【請求項７】
前記複数のギャップ部は、２ｍｍ以下の隙間を有して前記ローター及び前記対向部材の間に形成されている請求項６記載の剪断式分散装置。
【請求項８】
前記最外周側のギャップ部の内周側に位置するギャップ部とこの内周側に位置するギャップ部とを接続するように設けられ、前記混合物を滞留させる第２のバッファ部とを備える請求項２記載の剪断式分散装置。
【請求項９】
前記ローター及び前記対向部材は、前記ローターの回転軸が水平方向に平行であるように配置されている請求項２記載の剪断式分散装置。
【請求項１０】
前記ローター及び前記対向部材の少なくともいずれか一方を駆動することにより、他方に対して近接及び離間する方向に駆動する駆動機構を備える請求項１記載の剪断式分散装置。
【請求項１１】
前記駆動機構を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記ローター及び前記対向部材の間の混合物の圧力を検出する圧力センサ、及び前記ローター及び前記対向部材間から放出される混合物の温度を検出する温度センサの一方又は両方の検出結果に基づいて、前記ローター及び前記対向部材の対向間隔を調整する請求項１０記載の剪断式分散装置。
【請求項１２】
前記駆動機構は、サーボシリンダである請求項１１記載の剪断式分散装置。
【請求項１３】
当該剪断式分散装置は、混合物を循環させながら分散させる循環式分散システムに用いられるとともに、処理原料と第１の添加物とを混合する第１の混合と、該第１の混合が完了することにより得られた第１の混合物と第２の添加物とを混合する第２の混合とを分散することにより行う装置であり、
前記駆動機構は、前記第１の混合が完了して前記第２の混合を開始する際に、前記ローター及び前記対向部材の対向間隔を変更する請求項１０記載の剪断式分散装置。
【請求項１４】
前記処理原料は、水であり、前記第１の添加物は、増粘材であり、前記第２の添加物は、活物質である請求項１３記載の剪断式分散装置。
【請求項１５】
前記駆動機構は、前記第１の混合において、開始時は前記対向間隔を大きく設定して分散が進むとともに徐々に間隔を小さく変化させるとともに、前記第１の混合が完了して前記第２の混合を開始する際に、前記対向間隔を更に小さく変更する請求項１４記載の剪断式分散装置。
【請求項１６】
前記対向部材は、前記ローターの回転軸と平行な回転軸を有するとともに、前記ローターの回転方向とは反対方向に回転される第２のローターである請求項１乃至請求項１５の内いずれか1項に記載の剪断式分散装置。
【請求項１７】
請求項１乃至請求項１５の内いずれか1項に記載の剪断式分散装置と、
前記剪断式分散装置の出口側に接続されるタンクと、
前記混合物を循環させる循環ポンプと、
前記剪断式分散装置、前記タンク及び前記循環ポンプを直列的に接続する配管とを備え、
前記混合物を循環させながら分散させる循環式分散システム。
【請求項１８】
当該循環式分散システムは、処理原料と第１の添加物とを混合する第１の混合と、該第１の混合が完了することにより得られた第１の混合物と第２の添加物とを混合する第２の混合とを行う請求項１７記載の循環式分散システム。
【請求項１９】
前記処理原料は、水であり、前記第１の添加物は、増粘材であり、前記第２の添加物は、活物質である請求項１８記載の循環式分散システム。
【請求項２０】
請求項１６記載の剪断式分散装置と、
前記剪断式分散装置の出口側に接続されるタンクと、
前記混合物を循環させる循環ポンプと、
前記剪断式分散装置、前記タンク及び前記循環ポンプを直列的に接続する配管とを備え、
前記混合物を循環させながら分散させる循環式分散システム。
【請求項２１】
前記混合物は、スラリー状又は液体状の処理原料と粉体の添加物とが混合されてなり、
当該循環式分散システムは、前記処理原料を循環させ、該処理原料に前記添加物を添加させながら前記剪断式分散装置による分散を行うシステムであり、
前記剪断式分散装置には、前記対向部材に設けられた供給通路を介して前記循環される処理原料が供給され、
前記タンクには、前記タンク内の処理原料に添加物を供給するスクリュー式粉体供給装置が設けられ、
前記スクリュー式粉体供給装置の粉体供給部先端が前記タンク内の混合物中に挿入されている請求項１７記載の循環式分散システム。
【請求項２２】
前記タンクは、前記タンク内の混合物を攪拌する攪拌機を有し、
前記攪拌機の攪拌羽根が前記粉体供給部先端から前記タンク内の処理原料液中に供給された添加物粉体を掻き出す請求項２１記載の循環式分散システム。
【請求項２３】
前記スクリュー式粉体供給装置は、粉体に含まれる空気を脱気する脱気装置を有する請求項２１記載の循環式分散システム。
【請求項２４】
前記タンクは、前記タンク内の混合物を攪拌する攪拌機を有し、
前記粉体供給部先端は、前記攪拌機と比較して前記タンクの排出口に近接する位置に配置されている請求項２１記載の循環式分散システム。
【請求項２５】
前記粉体供給部先端に、スクリュー先端羽根が設けられ、
前記スクリュー先端羽根は、前記スクリュー式粉体供給装置のスクリューの軸と一体に回転される請求項２４記載の循環式分散システム。
【請求項２６】
前記タンクには、前記タンク内部を減圧する減圧ポンプが設けられる請求項２１記載の循環式分散システム。
【請求項２７】
剪断式分散装置と、前記剪断式分散装置の出口側に接続されるタンクと、前記混合物を循環させる循環ポンプと、前記剪断式分散装置、前記タンク及び前記循環ポンプを直列的に接続する配管とを備える循環式分散システムを用いて、前記混合物を循環させながら分散させる循環式分散方法において、
前記剪断式分散装置は、ローターと、該ローターに対向して配置される対向部材とを備え、前記ローター及び前記対向部材の間に、スラリー状又は液体状の混合物を遠心力によって外周方向に通過させることによって分散させるとともに、さらに、前記ローター及び前記対向部材の間に形成され、前記混合物を外周方向に導く複数のギャップ部と、最外周側のギャップ部とこの内周側に位置するギャップ部とを接続するように設けられ、前記混合物を滞留させるバッファ部とを備え、
前記バッファ部は、該バッファ部を形成する外周側の壁部が前記ローターに設けられるように形成される循環式分散方法。
【請求項２８】
前記剪断式分散装置は、前記ローター及び前記対向部材の少なくともいずれか一方を駆動することにより、他方に対して近接及び離間する方向に駆動する駆動機構を備え、
前記ローター及び前記対向部材の間の混合物の圧力を検出する圧力センサ、及び前記ローター及び前記対向部材間から放出される混合物の温度を検出する温度センサの一方又は両方の検出結果に基づいて、前記ローター及び前記対向部材の対向間隔を調整しながら分散処理を行う請求項２７記載の循環式分散方法。
【請求項２９】
処理原料を循環させ、該処理原料に第１の添加物を添加させながら前記剪断式分散装置による分散を行うことで前記処理原料と前記第１の添加物とを混合して第１の混合物を得る第１の混合工程と、
前記第１の混合工程で得られた前記第１の混合物を循環させ、該第１の混合物に第２の添加物を添加させながら前記剪断式分散装置による分散を行うことで前記第１の混合物と前記第２の添加物とを混合して第２の混合物を得る第２の混合工程とを有する請求項２７記載の循環式分散方法。
【請求項３０】
前記第１の混合工程が完了して前記第２の混合工程を開始する際に、前記ローター及び前記対向部材の対向間隔を変更する請求項２９記載の循環式分散方法。
【請求項３１】
前記処理原料は、水であり、前記第１の添加物は、増粘材であり、前記第２の添加物は、活物質である請求項３０記載の循環式分散方法。
【請求項３２】
前記タンクには、前記タンク内の処理原料に添加物を供給するスクリュー式粉体供給装置が設けられ、前記スクリュー式粉体供給装置の粉体供給部先端が前記タンク内の混合物中に挿入された状態で混合物を循環させながら分散させる請求項２７記載の循環式分散方法。
【請求項１】
ローターと、該ローターに対向して配置される対向部材とを備え、前記ローター及び前記対向部材の間に、スラリー状又は液体状の混合物を遠心力によって外周方向に通過させることによって分散させる剪断式分散装置において、
前記ローター及び前記対向部材の間に形成され、前記混合物を外周方向に導く複数のギャップ部と、
最外周側のギャップ部とこの内周側に位置するギャップ部とを接続するように設けられ、前記混合物を滞留させるバッファ部とを備え、
前記バッファ部は、該バッファ部を形成する外周側の壁部が前記ローターに設けられるように形成される剪断式分散装置。
【請求項２】
前記複数のギャップ部は、外周側に位置するギャップ部が、内周側に位置するギャップ部より隙間が狭くなる関係を有している請求項１記載の剪断式分散装置。
【請求項３】
前記ローター及び前記対向部材は、前記ローターの回転軸が鉛直方向に平行であるように配置され、
前記対向部材が下方側に位置している請求項２記載の剪断式分散装置。
【請求項４】
前記対向部材は、前記ギャップ部を形成する部分が、外周に向かうにつれて下方に傾斜するように形成されている請求項３記載の剪断式分散装置。
【請求項５】
前記ローター及び前記対向部材のいずれか一方又は両方には、前記ローターの回転中心位置から前記混合物が供給される供給口が設けられている請求項４記載の剪断式分散装置。
【請求項６】
前記ローター及び前記対向部材のいずれか一方又は両方には、前記ローター及び前記対向部材の間の混合物を冷却する冷却液が流通される冷却液流通部が設けられる請求項５記載の剪断式分散装置。
【請求項７】
前記複数のギャップ部は、２ｍｍ以下の隙間を有して前記ローター及び前記対向部材の間に形成されている請求項６記載の剪断式分散装置。
【請求項８】
前記最外周側のギャップ部の内周側に位置するギャップ部とこの内周側に位置するギャップ部とを接続するように設けられ、前記混合物を滞留させる第２のバッファ部とを備える請求項２記載の剪断式分散装置。
【請求項９】
前記ローター及び前記対向部材は、前記ローターの回転軸が水平方向に平行であるように配置されている請求項２記載の剪断式分散装置。
【請求項１０】
前記ローター及び前記対向部材の少なくともいずれか一方を駆動することにより、他方に対して近接及び離間する方向に駆動する駆動機構を備える請求項１記載の剪断式分散装置。
【請求項１１】
前記駆動機構を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記ローター及び前記対向部材の間の混合物の圧力を検出する圧力センサ、及び前記ローター及び前記対向部材間から放出される混合物の温度を検出する温度センサの一方又は両方の検出結果に基づいて、前記ローター及び前記対向部材の対向間隔を調整する請求項１０記載の剪断式分散装置。
【請求項１２】
前記駆動機構は、サーボシリンダである請求項１１記載の剪断式分散装置。
【請求項１３】
当該剪断式分散装置は、混合物を循環させながら分散させる循環式分散システムに用いられるとともに、処理原料と第１の添加物とを混合する第１の混合と、該第１の混合が完了することにより得られた第１の混合物と第２の添加物とを混合する第２の混合とを分散することにより行う装置であり、
前記駆動機構は、前記第１の混合が完了して前記第２の混合を開始する際に、前記ローター及び前記対向部材の対向間隔を変更する請求項１０記載の剪断式分散装置。
【請求項１４】
前記処理原料は、水であり、前記第１の添加物は、増粘材であり、前記第２の添加物は、活物質である請求項１３記載の剪断式分散装置。
【請求項１５】
前記駆動機構は、前記第１の混合において、開始時は前記対向間隔を大きく設定して分散が進むとともに徐々に間隔を小さく変化させるとともに、前記第１の混合が完了して前記第２の混合を開始する際に、前記対向間隔を更に小さく変更する請求項１４記載の剪断式分散装置。
【請求項１６】
前記対向部材は、前記ローターの回転軸と平行な回転軸を有するとともに、前記ローターの回転方向とは反対方向に回転される第２のローターである請求項１乃至請求項１５の内いずれか1項に記載の剪断式分散装置。
【請求項１７】
請求項１乃至請求項１５の内いずれか1項に記載の剪断式分散装置と、
前記剪断式分散装置の出口側に接続されるタンクと、
前記混合物を循環させる循環ポンプと、
前記剪断式分散装置、前記タンク及び前記循環ポンプを直列的に接続する配管とを備え、
前記混合物を循環させながら分散させる循環式分散システム。
【請求項１８】
当該循環式分散システムは、処理原料と第１の添加物とを混合する第１の混合と、該第１の混合が完了することにより得られた第１の混合物と第２の添加物とを混合する第２の混合とを行う請求項１７記載の循環式分散システム。
【請求項１９】
前記処理原料は、水であり、前記第１の添加物は、増粘材であり、前記第２の添加物は、活物質である請求項１８記載の循環式分散システム。
【請求項２０】
請求項１６記載の剪断式分散装置と、
前記剪断式分散装置の出口側に接続されるタンクと、
前記混合物を循環させる循環ポンプと、
前記剪断式分散装置、前記タンク及び前記循環ポンプを直列的に接続する配管とを備え、
前記混合物を循環させながら分散させる循環式分散システム。
【請求項２１】
前記混合物は、スラリー状又は液体状の処理原料と粉体の添加物とが混合されてなり、
当該循環式分散システムは、前記処理原料を循環させ、該処理原料に前記添加物を添加させながら前記剪断式分散装置による分散を行うシステムであり、
前記剪断式分散装置には、前記対向部材に設けられた供給通路を介して前記循環される処理原料が供給され、
前記タンクには、前記タンク内の処理原料に添加物を供給するスクリュー式粉体供給装置が設けられ、
前記スクリュー式粉体供給装置の粉体供給部先端が前記タンク内の混合物中に挿入されている請求項１７記載の循環式分散システム。
【請求項２２】
前記タンクは、前記タンク内の混合物を攪拌する攪拌機を有し、
前記攪拌機の攪拌羽根が前記粉体供給部先端から前記タンク内の処理原料液中に供給された添加物粉体を掻き出す請求項２１記載の循環式分散システム。
【請求項２３】
前記スクリュー式粉体供給装置は、粉体に含まれる空気を脱気する脱気装置を有する請求項２１記載の循環式分散システム。
【請求項２４】
前記タンクは、前記タンク内の混合物を攪拌する攪拌機を有し、
前記粉体供給部先端は、前記攪拌機と比較して前記タンクの排出口に近接する位置に配置されている請求項２１記載の循環式分散システム。
【請求項２５】
前記粉体供給部先端に、スクリュー先端羽根が設けられ、
前記スクリュー先端羽根は、前記スクリュー式粉体供給装置のスクリューの軸と一体に回転される請求項２４記載の循環式分散システム。
【請求項２６】
前記タンクには、前記タンク内部を減圧する減圧ポンプが設けられる請求項２１記載の循環式分散システム。
【請求項２７】
剪断式分散装置と、前記剪断式分散装置の出口側に接続されるタンクと、前記混合物を循環させる循環ポンプと、前記剪断式分散装置、前記タンク及び前記循環ポンプを直列的に接続する配管とを備える循環式分散システムを用いて、前記混合物を循環させながら分散させる循環式分散方法において、
前記剪断式分散装置は、ローターと、該ローターに対向して配置される対向部材とを備え、前記ローター及び前記対向部材の間に、スラリー状又は液体状の混合物を遠心力によって外周方向に通過させることによって分散させるとともに、さらに、前記ローター及び前記対向部材の間に形成され、前記混合物を外周方向に導く複数のギャップ部と、最外周側のギャップ部とこの内周側に位置するギャップ部とを接続するように設けられ、前記混合物を滞留させるバッファ部とを備え、
前記バッファ部は、該バッファ部を形成する外周側の壁部が前記ローターに設けられるように形成される循環式分散方法。
【請求項２８】
前記剪断式分散装置は、前記ローター及び前記対向部材の少なくともいずれか一方を駆動することにより、他方に対して近接及び離間する方向に駆動する駆動機構を備え、
前記ローター及び前記対向部材の間の混合物の圧力を検出する圧力センサ、及び前記ローター及び前記対向部材間から放出される混合物の温度を検出する温度センサの一方又は両方の検出結果に基づいて、前記ローター及び前記対向部材の対向間隔を調整しながら分散処理を行う請求項２７記載の循環式分散方法。
【請求項２９】
処理原料を循環させ、該処理原料に第１の添加物を添加させながら前記剪断式分散装置による分散を行うことで前記処理原料と前記第１の添加物とを混合して第１の混合物を得る第１の混合工程と、
前記第１の混合工程で得られた前記第１の混合物を循環させ、該第１の混合物に第２の添加物を添加させながら前記剪断式分散装置による分散を行うことで前記第１の混合物と前記第２の添加物とを混合して第２の混合物を得る第２の混合工程とを有する請求項２７記載の循環式分散方法。
【請求項３０】
前記第１の混合工程が完了して前記第２の混合工程を開始する際に、前記ローター及び前記対向部材の対向間隔を変更する請求項２９記載の循環式分散方法。
【請求項３１】
前記処理原料は、水であり、前記第１の添加物は、増粘材であり、前記第２の添加物は、活物質である請求項３０記載の循環式分散方法。
【請求項３２】
前記タンクには、前記タンク内の処理原料に添加物を供給するスクリュー式粉体供給装置が設けられ、前記スクリュー式粉体供給装置の粉体供給部先端が前記タンク内の混合物中に挿入された状態で混合物を循環させながら分散させる請求項２７記載の循環式分散方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
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【図１３】
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【図１５】
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【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２０１１−１４７９３６（Ｐ２０１１−１４７９３６Ａ）
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【公開請求】
【出願番号】特願２０１１−３２３７６（Ｐ２０１１−３２３７６）
【出願日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【出願人】（０００１９１００９）新東工業株式会社 (474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３２３７６（Ｐ２０１１−３２３７６）
【出願日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【出願人】（０００１９１００９）新東工業株式会社 (474)
【Ｆターム（参考）】
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