循環式分散システム及び循環式分散方法
【課題】 分散装置の軸封部の構造を簡素化し且つ寿命を延ばすとともに、混合物の循環分散を実現する循環式分散システム及び循環式分散方法を提供する。
【解決手段】 スラリー状又は液体状の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おいて、前記混合物を分散させるローター型且つ連続型の分散装置と、前記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、前記分散装置は、該分散装置内部の前記混合物が該分散装置内部に設けられる軸封部を浸漬させない量となるように、混合物の流出量が流入量よりも大きくされる。
【解決手段】 スラリー状又は液体状の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おいて、前記混合物を分散させるローター型且つ連続型の分散装置と、前記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、前記分散装置は、該分散装置内部の前記混合物が該分散装置内部に設けられる軸封部を浸漬させない量となるように、混合物の流出量が流入量よりも大きくされる。
【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を循環させながら該混合物内の物質を分散させる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】
スラリー状の混合物や、液体状の混合物を循環させながら分散させるシステムとして、例えば特許文献１に記載されたものがある。このような循環式分散システムにおいて、ローター型且つ連続型の分散装置を採用するにあたり、以下のようなことを検討する必要がある。すなわち、ローター型且つ連続型の分散装置において、軸からの混合物の漏れを防ぐ軸封部として、Ｏリング、オイルシール、グランドパッキン、メカニカルシール等がある。固形分濃度が例えば４０〜５０％以上の高濃度のスラリー等を軸封する場合は、メカニカルシールを使う場合が多い。
【０００３】
しかし、メカニカルシールは、構造が複雑でシール部分の寸法も大きく、コストも高いという問題がある。また、シール部に混合物が到達し、微粒子が混入するとシール面（軸封面）が傷み、機能が損なわれる可能性がある。そのため、ダブルメカニカルシール等の特別な高価で複雑な構成が必要になってしまうという問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２６７９９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、分散装置の軸封部の構造を簡素化し且つ寿命を延ばすとともに、混合物の循環分散を実現する循環式分散システム及び循環式分散方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る循環式分散システムは、スラリー状又は液体状の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おいて、前記混合物を分散させるローター型且つ連続型の分散装置と、前記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、前記分散装置は、該分散装置内部の前記混合物が該分散装置内部に設けられる軸封部を浸漬させない量となるように、混合物の流出量が流入量よりも大きくされる。
【０００７】
本発明に係る循環式分散方法は、スラリー状又は液体状の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、前記混合物をローター型且つ連続型の分散装置で分散させるとともに、該分散装置と、前記分散装置の出口側に接続されるタンクと、前記循環ポンプとを直列的に接続する配管により循環させるに際し、前記分散装置内部の前記混合物が該分散装置内部に設けられる軸封部を浸漬させない程度の量となるように、混合物の流出量が流入量よりも大きくして、循環分散を行う。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、軸封部に混合物を到達させないことで、分散装置の軸封部の構造を簡素化する効果を得つつ、混合物の適切な循環分散を実現する。さらに、軸封部の寿命を延ばすことができるので、分散装置やシステム全体のメンテナンス回数も減らすことが実現できる。よって、本発明は、構成の簡素化、メンテナンスの簡素化、及び低コスト化を実現する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明を適用した循環式分散システムを説明するための概要図である。
【図２】図１の循環式分散システムを構成する分散装置の概略断面図である。
【図３】本発明を適用した循環式分散システムの他の例を示す概要図である。
【図４】本発明を適用した循環式分散システムの更に他の例を示す概要図である。
【図５】図４の循環式分散システムを構成する分散装置の概略断面図である。
【図６】循環式分散システムを構成する分散装置の他の例について説明する図であり、一対のローターの対向面にセラミック部材を用いた例を説明するためのローターの断面図である。
【図７】本発明を適用した循環式分散システムの更に他の例として、分散装置のローター及びステータの内いずれか一方を駆動する駆動機構を設けた例を示す概要図である。
【図８】本発明を適用した循環式分散システムを構成する分散装置の更に他の例として、バッファ部を有する分散装置を示す概略断面図である。
【図９】図８に示す分散装置の装置主要部の概略断面図である。
【図１０】本発明を適用した循環式分散システムを構成する分散装置の更に他の例として、バッファ部を有する分散装置の変形例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を適用した循環式分散システム３０について、図面を参照して説明する。以下で説明する循環式分散システム３０は、スラリー状の混合物３１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）させるものについて説明するが、本発明はこれに限られるものではなく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）させるものについても同様の効果が得られるものである。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。また、「混合物を循環させながら分散する」装置及び方法には、原料を循環させるとともに、添加物を加えながら循環分散を行うことを含むものとする。
【００１１】
循環式分散システム３０は、図１に示すように、混合物３１を分散させるローター型且つ連続型の分散装置３と、分散装置３の出口側に接続されるタンク１と、タンク１の出口側に接続され混合物３１を循環させる循環ポンプ２と、分散装置３、タンク１及び循環ポンプ２を直列的に接続する配管３２とを備える。この分散装置３は、該分散装置３内部の混合物３１が該分散装置３内部に設けられる軸封部１６を浸漬させない程度の量となるように、混合物の流出量が流入量よりも大きくされる。
【００１２】
尚、ここで、タンク１や分散装置３や配管３２内を循環する流体は、最初は原料であり、分散装置３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。
【００１３】
すなわち、循環式分散システム３０は、中空の回転軸の中空部から混合物を供給する方式のローター型の連続分散装置３において、混合物を循環ポンプ２で分散装置３に供給し、分散装置３のケーシングであるローターカバー１９から排出される混合物排出速度（「流出量」ともいう。）Ｑｏｕｔを循環ポンプ２による混合物供給速度（「流入量」ともいう。）Ｑｉｎよりも大きくすることによって、ローターカバー１９内に混合物を滞留させず、更に、回転するローター１３，１４の遠心力を利用することで、軸封部１６に混合物を到達させないシステムである。
【００１４】
以下、さらに具体的に説明する。図１及び図２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１は、その排出口が、循環ポンプ２に接続される。循環ポンプ２は、混合物を搬送して循環させる。循環途中の配管に設けられた供給装置６は、ホッパ４に貯蔵されている添加物５（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１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３内に、供給される。
【００１５】
分散装置３のローター１３，１４は、互いに逆方向に回転するように構成されている。ローター１３，１４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３のローター１３，１４間で分散処理された混合物は、分散装置３のローターカバー１９内で滞留することなく重力によってタンク１に戻される。タンク１の中の混合物は、攪拌機７による攪拌で偏析などが防止される。
【００１６】
ここで、添加原料５の供給装置６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６の設置場所としては、配管３２中の任意の場所を選ぶことができる。また、供給装置６は、タンク１の上部等に設置してもよい。
【００１７】
タンク１には、真空ポンプ８が接続される。この真空ポンプ８は、分散装置３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８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。
【００１８】
以上のような循環式分散システム３０において、運転時には、バルブ９は、常時開とされ、バルブ１０、１１は、常時閉とされている。分散処理が終了したらバルブ９は、閉とされ、バルブ１０は、開とされる。これにより、バルブ１０から処理物を排出・回収することができる。また、分散装置３や配管３２の中に残った混合物は、バルブ１１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。
【００１９】
次に、分散装置３のローター部における混合物の流れについて、図２を用いて説明する。まず、循環ポンプ２から送られた混合物は、図１に示す電動機Ｍによって回転する中空軸の中心を通って一対の回転するローター１３、１４の隙間（せん断部）に供給される。供給された混合物は、遠心力により一対のローター１３、１４の隙間を通ってローター外周から放射状に放出される。このとき、混合物には、ローター１３、１４からせん断応力がかかり、分散が行われる。ローター１３、１４から放出された混合物は、ローターカバー１９の内壁に衝突し、内壁に沿って流れ落ち、下部の排出口２２から排出される。
【００２０】
ローター１３、１４は、ローターカバー１９から流れた混合物が回転軸２０、２１にかかるのを防ぐ形状になっている。すなわち、ローター１３，１４には、互いに対向する面１３ａ，１４ａと反対側の背面部分１３ｂ，１４ｂの円周方向外側に、軸防護突起１３ｃ，１４ｃが形成されている。また、オイルシール等の軸封部１６の周囲には、シール保護部材２４，２５が設けられており、このシール保護部材２４，２５には、軸防護突起２４ｃ，２５ｃが形成されている。尚、ここでは、シール保護部材２４，２５は、軸封部１６を押さえる機能を有したシール押さえ部材１８に一体に設けられているが、別体でもよい。
【００２１】
軸防護突起１３ｃ，１４ｃは、背面部分１３ｂ，１４ｂの外周に沿ったリング状の立ち上がり突起である。軸防護突起１３ｃ，１４ｃは、ローターカバー１９の内壁からシール保護部材２４，２５を介して流れ落ちた混合物を、遠心力が加わることにより、外周面に向けて飛散させて、回転軸２０，２１に接液すること（かかること、付着すること）を防止できる。
【００２２】
軸防護突起２４ｃ，２５ｃは、シール保護部材２４，２５の端部の外周に沿ったリング状の立ち上がり突起であり、ローターカバー１９の内壁から導かれた混合物が、回転軸２０，２１に接液することを防止する。リング状の立ち上がり突起として形成された軸防護突起２４ｃ，２５ｃにより、回転軸２０，２１側に流れることを防止された混合物は、シール保護部材２４，２５を伝って下方側に流れ、分散装置３の排出口２２からタンク１側に流出される。尚、図２中のＱｉｎは、混合物の流れを示し、Ｑｏｕｔは、タンク１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。
【００２３】
また、ローター１３、１４には、回転によって発生する遠心力によって、混合物が外周方向に移動するような力が働く。また、シール押さえ部材１８は、上述したように、ローター１３、１４やローターカバー１９から混合物が流れてきても軸に伝わるのを防ぐ形状である。排出口２２から流れる混合物の速度（流出速度）は、循環ポンプ２から送られる混合物の流入速度よりも大きくなるように構成されているため、ローターカバー１９内部に滞留することはない。尚、この流出速度（流出量）を大きくするため、例えば、配管の径を大きくする等の手法がある。また、この分散装置３には、軸受１５や、混合物逆流防止栓１７が設けられている。
【００２４】
混合物や原料の粘度が大きくなって流体抵抗のために混合物等が流れにくくなり、ローターカバー１９の排出口が重力だけでは十分な流量を確保するほど大きくとれなくなって、循環ポンプ２からの供給量がローターカバー１９からの排出量よりも定常的に大きくなる場合は、図１においてタンク１の内部を真空ポンプ８で引いて減圧状態にし、ローターカバー内部からの排出を促進してもよい。この真空ポンプ８は、液に混入した気泡を脱泡する機能もあり、脱泡を主な目的としてタンクを減圧状態にしてもよい。なお、この場合には、ローター軸のシール部に減圧状態を保つようなシールを設置する必要がある。このように真空ポンプ８は、タンク１内部を減圧する減圧ポンプとして機能する。
【００２５】
更に、タンク１を減圧してもローターカバー１９からの排出流量Ｑｏｕｔが十分大きくとれない場合は、図３に示すように、ローターカバー１９の排出口２２とタンク１の原料戻り口にポンプ１２を接続し、これによって強制的に排出させてもよい。すなわち、図３は、図１に示す循環式分散システム３０の変形例を示し、これを循環式分散システム４０とする。循環式分散システム４０は、ポンプ１２が設けられていることを除いて循環式分散システム３０と同様であるので、同じ符号を付して、説明は省略する。また、このポンプ１２は、分散装置３の出口側とタンク１の入口側との間の配管に設けられ、分散装置３における混合物の流出量を増加させるためのポンプである。なお、この場合は、排出速度Ｑｏｕｔはポンプ１２の能力によって決まり重力とは無関係になるため、連続分散装置３は、必ずしもタンク１の垂直方向上側に設置される必要はない。
【００２６】
分散装置３は、軸を水平に設置する必要はなく、図４に示すように、垂直方向に設置した循環システムとしてもよい。すなわち、図４は、図１に示す循環式分散システム３０の変形例を示し、これを循環式分散システム５０とする。また、図４の循環式分散システム５０に用いる分散装置は、上述の分散装置３でもよいが、図５に示すローター型且つ連続型の分散装置５１が適している。循環式分散システム５０及び分散装置５１は、以下で説明することを除いて循環式分散システム３０及び分散装置３と同様であるので、同じ部分には同じ符号を付して、説明は省略する。尚、この循環式分散システム５０においても、図３で説明したポンプ１２を追加しても、同様の効果を享受できる。
【００２７】
換言すると、図１及び図４の循環式分散システム３０，５０は、分散装置３，５３が、一対のローター１３，１４，５３，５４を有し、該一対のローター１３，１４，５３，５４間に中空軸を介して混合物が流入され、該一対のローター１３，１４，５３，５４の隙間から外周側に向けて放射状に混合物を放出することにより混合物を分散する点では共通する。図１及び図４の循環式分散システム３０，５０の違いとしては、図１における分散装置３が、一対のローター１３，１４が、水平方向に対向して配置されているのに対して、図４における分散装置５１が、一対のローター５３，５４が、垂直方向に対向して配置されている点である。図１のシステム３０の利点は、設備の垂直方向の寸法を抑えることができる点である。図４のシステム５０の構成及び利点について、以下に詳細に説明する。
【００２８】
図４の循環式分散システム５０においては、混合物は上側ローター５３、下側ローター５４の中空軸の中空部いずれから供給してもよいが、例えば下側ローター５４の中空軸の中空部からポンプによって供給することにすれば、上部ローター軸から添加物５を供給することもできる。例えばこの場合は、分散装置５１の上部に、添加物５を貯留するホッパ５５を設けるようにすればよい。
【００２９】
図５に示すように、分散装置５１のローター５３，５４は、分散装置３と同様に、互いに逆方向に回転するように構成されている。ローター５３，５４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５１のローター５３，５４間で分散処理された原料は、分散装置５１のローターカバー１９内で滞留することなく重力等によってタンク１に戻される。
【００３０】
次に図５を用いて、垂直方向に設置した場合の例である分散装置５１における原料及び添加物の流れを説明する。まず、送られた原料は、図示されない電動機によって回転する中空軸の中心を通って一対の回転するローター５３、５４の隙間（せん断部）に供給される。供給された原料は、遠心力により一対のローター５３、５４の隙間を通ってローター外周から放射状に放出される。このとき、原料には、ローター５３、５４からせん断応力がかかり、分散が行われる。ローター５３、５４から放出された原料は、ローターカバー１９の内壁に衝突し、内壁に沿って下部の排出口２２から排出される。
【００３１】
このとき、ホッパ５５内の添加物５はローター部５３，５４の回転による発生する負圧、あるいはタンク内部を真空ポンプによって引くことによる負圧によって管内に引き込まれるため、これらの作用による供給速度で供給量が十分であれば、図４における添加物用の供給装置６は不要となる。
【００３２】
また、ローター５３、５４は、ローターカバー１９から流れた混合物が回転軸２０、２１にかかるのを防ぐ形状になっている。すなわち、一対のローター５３，５４のうち、下側ローター５４の背面外周には、軸防護突起５４ｃが形成されている。より具体的には、軸防護突起５４ｃは、下側ローター５４の、上側ローター５３に対向する面５４ａと反対側の背面部分５４ｂの円周方向外側に形成されている。
【００３３】
この軸防護突起５４ｃは、背面部分５４ｂの外周に沿ったリング状の立ち上がり突起であり、ローターカバー１９等からローター５３，５４の外周部５３ｄ，５４ｄに流れた混合物をローターカバー１９の下部に設けた外周溝部５６に落ちるように導く（下方側に導く）ことで、回転軸２０，２１に接液すること（かかること、付着すること）を防止できる。軸防護突起５４ｃにより、軸２０側に流れることを防止された混合物は、ローターカバー１９の外周溝部５６を介して排出口２２に導かれ、排出口２２からタンク１側に流出される。尚、図５中のＱｉｎは、混合物の流れを示し、Ｑｏｕｔは、タンク１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。また、ＦＴは、添加物の流れを示し、Ｆｋは、原料と添加物の混合物の流れを示す。
【００３４】
尚、図２を用いて説明した分散装置３と、図５を用いて説明した分散装置５１では、互いに逆方向に回転するように構成した一対のローター１３，１４、一対のローター５３，５４を設けるように構成したが、循環式分散システム３０，４０，５０を構成する分散装置はこれに限られるものではない。すなわち、一対のローターのいずれかを、回転しないステータに換えた分散装置を用いるように構成してもよい。具体的に、かかる分散装置は、互いに対向する面を有するローター及びステータを有し、該ローター及びステータ間に中空軸を介して混合物が流入され、このローター及びステータの隙間から外周側に向けて放射状に混合物放出することにより混合物を分散する装置である。
【００３５】
また、図２、図５の分散装置３，５１においては、一対のローターを、互いに対向する面がセラミックにより形成されるように構成してもよい。セラミック部材を用いることにより、耐摩耗性が向上し、高い剪断力を混合物に付与する際にも耐久性が向上する。ここで、図６を用いて分散装置３，５１等に適用可能な一対のローター６１，６２について説明する。すなわち、上述のローター１３，１４，５３，５４に換えて後述するセラミック部材を用いたローター６１，６２を適用することができ、これを適用した分散装置３，５１やこれを備える循環式分散システム３０，４０，５０は、メンテナンスの簡素化及びこれに伴う低コスト化を実現する。
【００３６】
図６に示すように一対のローター６１，６２は、互いに対向する面を有する先端部材６３，６４と、該先端部材６３，６４を交換可能に取り付ける取付部材６５，６６と、先端部材６３，６４を取付部材６５，６６に固定する（例えばボルト等の）固定ネジ６７，６８とを有している。先端部材６３，６４は、セラミックにより形成される。取付部材６５，６６は、金属等により形成される。尚、先端部材６３，６４と、取付部材６５，６６とは接着等により一体化するように構成してもよいが、固定ネジ６７，６８により取り付けることにより以下の効果を有する。固定ネジ６７，６８でセラミック部材である先端部材６３，６４を取り付け及び取り外し可能な一対のローター６１，６２は、接着方式に比べて交換が容易であり、メンテナンスの簡素化やこれに伴うコスト削減を実現する。
【００３７】
さらに、図６に示す一対のローター６１，６２は、次の点に特徴を有する。すなわち、固定ネジ６７，６８は、先端部材６３，６４の対向する面６３ａ，６４ａ側から取付部材６５，６６に取り付けられることで、先端部材６３，６４を取付部材６５，６６に固定する。また、先端部材６３，６４には、固定ネジ６７，６８を取り付ける部分に凹部６３ｂ，６４ｂが形成される。この凹部６３ｂ，６４ｂは、固定ネジ６７，６８が先端部材６３，６４を固定する状態に取り付けられたときに、固定ネジ６７，６８の頭部６７ａ，６８ａが、先端部材６３，６４の対向する面６３ａ，６４ａより所定間隔Ｇ１，Ｇ２だけ深く位置するように、形成される。そして、この所定間隔Ｇ１，Ｇ２は、固定ネジ６７，６８の各頭部の高さ方向（ネジの挿入・取付方向）の寸法Ｈ１，Ｈ２との間で、それぞれ関係式０．５×Ｈ１＜Ｇ１＜１．５×Ｈ１、関係式０．５×Ｈ２＜Ｇ２＜１．５×Ｈ２を満たすようにされている。
【００３８】
このように、一対のローター６１，６２は、取り付けたときの固定ネジ６７，６８の頭部６７ａ，６８ａの深さ（頭部６７ａ，６８ａの端面の先端部材６３，６４の面６３ａ，６４ａに対する深さを意味するものとする。）が通常想定する深さよりも大きくされている点にも特徴を有している。この特徴は、固定ネジの頭部６７ａ，６８ａと、先端部材の凹部６３ｂ，６４ｂとの隙間（空間）に混合物内の固形分を詰まらせる（堆積させる）。この詰まった（堆積された）固形分は、取り付け部分である凹部６３ｂ，６４ｂの外を流れるスラリー状等の混合物と接触するが、凹部６３ｂ，６４ｂ内では流れないため、固定ネジの頭部６７ａ，６８ａを固形分が保護した状態である。図６中、ＳＳは、堆積された固形分を示し、ＳＬは、流動性を有した混合物を示す。
【００３９】
換言すると、このような特徴を有する一対のローター６１，６２は、所定間隔Ｇ１，Ｇ２だけ深く固定ネジの頭部６７ａ，６８ａを位置させ、混合物の固形分を堆積させることで、この堆積させた固形分によりネジの頭部６７ａ，６８ａの磨耗を防ぐことができる。
【００４０】
すなわち、一対のローター６１，６２は、固定ネジ６７，６８の締結用の溝や穴、例えば、プラス溝、マイナス溝、六角穴等がつぶれることを防止し、これにより取り外しに不具合が生じることを防止し、さらに、固定ネジの頭部６７ａ，６８ａの磨耗による混合物への金属粉の異物混合（コンタミ）を防止できる。
【００４１】
尚、一対のローター６１，６２において、０．５×Ｈ１＞Ｇ１、０．５×Ｈ２＞Ｇ２である場合には、上述の混合物の固形分堆積による保護効果が少なく、Ｇ１＞１．５×Ｈ１、Ｇ２＞１．５×Ｈ２である場合には、先端部材６３，６４の凹部６３ａ，６４ａが大きくなり過ぎて強度的に弱くなったり、堆積物固形分の量が多すぎて取り外しが面倒になってしまうから、上述の範囲が適正な範囲である。
【００４２】
分散装置３，５１は、ローター１３，１４，５３，５４に換えてセラミック部材を用いるとともに特徴的な構成を有する前記ローター６１，６２を備えるようにすることで、セラミックを用いることの効果（耐久性向上、メンテナンスの簡素化、低コスト化）に加えて、セラミック部分取替えの簡素化や、異物混合防止を実現する。また、前記ローター６１，６２を用いた分散装置を備えるように循環式分散システム３０，４０，５０を構成することで、上述及び後述する効果に加えて、このローター６１，６２による効果も享受できる。尚、図６では、ローター６２側に混合物流入用の中空軸が取り付けられる場合の例（ローター６２の先端部材６４及び取付部材６６に貫通孔６４ｃ、６６ｃが設けられている）を示したが、ローター６１側に中空軸を取り付けるように構成してもよく、さらに、両方に中空軸が取り付けられるようにしてもよい。
【００４３】
図１、図３、図４及び後述の図７において、Ｍは、電動機を示し、Ｐはポンプを示す。以上のシステム３０，４０，５０に使用するポンプＰとしては、軸封部のないポンプ、例えばチューブポンプやホースポンプを用いることが望ましい。もしポンプに液と接する軸封部があると、この軸封部が劣化する可能性があるからである。
【００４４】
以上のように、本発明を適用した循環式分散システム３０，４０，５０は、分散装置３，５１と、タンク１と、循環ポンプ２と、配管３２とを備え、分散装置３，５１が、該分散装置内部の混合物が該分散装置内部に設けられる軸封部１６を浸漬させない程度の量となるように、混合物の流出量が流入量よりも大きくされる点に特徴を有している。また、本発明を適用した循環式分散方法は、スラリー状又は液体状の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、混合物３１をローター型且つ連続型の分散装置３で分散させるとともに、該分散装置３と、分散装置３の出口側に接続されるタンク１と、循環ポンプ２とを直列的に接続する配管３２により循環させるに際し、分散装置３内部の混合物が該分散装置内部に設けられる軸封部を浸漬させない程度の量となるように、混合物の流出量が流入量よりも大きくして、循環分散を行う点に特徴を有している。
【００４５】
当該循環式分散システム３０，４０，５０は、軸封部１６に混合物を到達させないことで、分散装置の軸封部の構造を簡素化するとともに、混合物の循環分散を実現し、さらに、軸封部の寿命を延ばすことができるので、分散装置やシステム全体のメンテナンス回数も減らすことを実現できる。よって、該システム及び方法は、構成の簡素化、メンテナンスの簡素化、及び低コスト化を実現する。
【００４６】
このように循環式分散システム３０，４０，５０は、ローター型の連続分散機の軸封装置に混合物を到達させないものである。また、該システムは、中空の回転軸の中空部から混合物を供給する方式のローター型の連続分散装置を用いるに際して、軸やローターの回転（遠心力）を利用し、かつ、ローター部への混合物の流入量とローター部からの混合物の排出量を制御することで、ローターを収納するケーシング（ローターカバー１９）の内部と外部をシールする軸封部に混合物を到達させないようにする。そして、該システムによれば、軸封部に液を到達させないことで、構造が簡単でコストの安い軸封装置を採用することができる。あるいは、軸封装置の寿命を延ばすことができる。
【００４７】
また、該システムにおいて、ローターカバー１９内部からの混合物排出に送液ポンプとして図３に示すポンプ１２を使うことにも特徴を有する。さらに、該システムにおいて、タンク１内を例えば真空ポンプ８で減圧することによって、ローターカバー１９内部からの混合物の排出量を促進させることにも特徴を有する。さらにまた、該システムにおいて、分散装置の回転軸を鉛直方向に設置し、混合物（最初は処理原料）を下ローターの軸中心から供給することによって、添加物を上ローターの軸中心から供給する点にも特徴を有する。
【００４８】
以上のように、循環式分散システム３０，４０，５０は、従来のように分散装置内部の混合物が満量とならないようにして、軸封部１６に混合物を到達させないので、構造が簡単で低コストの軸封部材を用いることができ、軸封部材の寿命を延ばすことができる。
【００４９】
上述した循環式分散システム３０，４０，５０やこれを構成する分散装置３，５１において、一対のローター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７の循環式分散システム１３０で具体的に説明するものとする。
【００５０】
次に、図７を用いて本発明を適用した循環式分散システム１３０について、説明する。循環式分散システム１３０についても、上述した循環式分散システム３０，４０，５０と同様に、スラリー状の混合物１３１を循環させながら分散させるものについて説明するが、これに限られるものではない。
【００５１】
循環式分散システム１３０は、図７に示すように、混合物１３１を分散させるローター型且つ連続型の分散装置１５１と、分散装置１５１の出口側に接続されるタンク１０１と、タンク１０１の出口側に接続され混合物１３１を循環させる循環ポンプ１０２と、分散装置１５１、タンク１０１及び循環ポンプ１０２を直列的に接続する配管１３２とを備える。分散装置１５１は、ローター１５３及びステータ１５４を有する。この分散装置１５１は、該分散装置１５１内部の混合物１３１が該分散装置１５１内部に設けられる軸封部を浸漬させない程度の量となるように、混合物の流出量が流入量よりも大きくされる。尚、分散装置１５１については、軸封部を図示しないが、図５で示した軸封部１６と同様の軸封部がローター１５３側に設けられているものとする。
【００５２】
上述した図１等の場合と同様に、タンク１０１や分散装置１５１や配管１３２内を循環する流体は、最初は原料であり、分散装置１５１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。
【００５３】
すなわち、循環式分散システム１３０は、中空の回転軸の中空部から混合物を供給する方式のローター型の連続分散装置１５１において、混合物を循環ポンプ１０２で分散装置１５１に供給し、分散装置１５１のケーシングであるローターカバーから排出される混合物排出速度（「流出量」ともいう。）Ｑｏｕｔを循環ポンプ２による混合物供給速度（「流入量」ともいう。）Ｑｉｎよりも大きくすることによって、ローターカバー内に混合物を滞留させないことで軸封部に混合物を到達させないシステムである。さらに、分散装置１５１を一対のローター方式に変更してもよく、変更することで、ローターの遠心力を利用でき、これにより軸封部に混合物を到達させない効果が得られる。
【００５４】
また、循環式分散システム１３０は、分散装置１５１のローター１５３及びステータ１５４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１７１と、この駆動機構１７１を制御する制御部１８０とを備える。駆動機構１７１は、例えばサーボシリンダであり、ここでは、ローター１５３やローター１５３の回転軸やこれを回転駆動するモーター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１５３とステータ１５４との隙間δを広げたり、狭めたりすることが可能である。駆動機構１７１を備える循環式分散システム１３０は、ローター１５３及びステータ１５４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δ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。
【００５５】
制御部１８０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１７３、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１７４の両方の検出結果に基づいて、ローター１５３及びステータ１５４の対向間隔を調整する。尚、制御部１８０は、圧力センサ１７３、温度センサ１７４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。
【００５６】
圧力センサ１７３は、配管中１３２で最も圧力が上昇する位置に配置され、例えば、図７に示すように、分散装置１５１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１７１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を圧力センサとして使用してもよい。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。
【００５７】
温度センサ１７４は、分散装置１５１から排出される混合物の温度を検出するため、図７に示すように、分散装置１５１の出口側の直後の配管１３２に取り付けられている。また、この循環式分散システム１３０には、ローター１５３の軸受部分の温度を検出する温度センサ１７５が設けられている。この温度センサ１７５の検出結果と、隙間δとの関係を事前に計測し、制御部１８０内の記憶部に記憶させておくことで、制御部１８０は、温度センサ１７５の検出結果に応じて駆動装置１７１を駆動してローター１５３を軸方向に移動させて、隙間δを調整することで、圧力上昇を事前に防止することをも可能とする。
【００５８】
以下、さらに具体的に説明する。図７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１０１は、その排出口が、循環ポンプ１０２に接続される。循環ポンプ１０２は、混合物を搬送して循環させる。タンク１０１の上部に設けられた供給装置１０６は、ホッパ１０４に貯蔵されている添加物１０５（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１０１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１５１内に、供給される。
【００５９】
分散装置１５１は、垂直方向に対向して配置されるローター１５３及びステータ１５４を有する。分散装置１５１は、軸が垂直方向に設置され、ローター１５３が、上側に設けられ、ステータ１５４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１５３及びステータ１５４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１５１のローター１５３及びステータ１５４間で分散処理された混合物は、分散装置１５１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１０１に戻される。タンク１０１の中の混合物は、攪拌機１０７による攪拌で偏析などが防止される。
【００６０】
ここで、添加原料１０５の供給装置１０６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１０６の設置場所としては、循環途中の配管１３２中に設けてもよく、配管１３２の任意の場所を選ぶことができる。
【００６１】
タンク１０１には、真空ポンプ１０８が接続される。この真空ポンプ１０８は、分散装置１５１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１０８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。
【００６２】
以上のような循環式分散システム１３０において、運転時には、バルブ１０９は、常時開とされ、バルブ１１０、１１１は、常時閉とされている。分散処理が終了したらバルブ１０９は、閉とされ、バルブ１１０は、開とされる。これにより、バルブ１１０から処理物を排出・回収することができる。また、分散装置１５１や配管１３２の中に残った混合物は、バルブ１１１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。
【００６３】
分散装置１５１のローター部における混合物の流れについては、図５を用いて説明した分散装置５１と略同様であるので詳細は省略するが、送られた混合物は、下側に配置されたステータ１５４側の中空軸１５４ａの中心を通ってローター１５３及びステータ１５４の隙間に供給され、遠心力によりこの隙間を通って外周から放射状に放出される。このとき、混合部は、せん断応力により分散されローターカバーの内壁に沿って排出される。
【００６４】
分散装置１５１のローター１５３及びステータ１５４は、図５を用いて説明したローター５３、５４と同様の形状であってもよい。すなわち、図７では、ステータ１５４は、フラットな形状として示されているが、図５のローター５４と同様に、軸防護突起５４ｃを設けてもよく、その場合には、ローター５４を有する分散装置５１と同様の効果を発揮できる。さらに、この分散装置１５１においても、図６で説明したのと同様に、ローター１５３及びステータ１５４の互いに対向する面がセラミックにより形成されるように構成してもよい。
【００６５】
以上のように、本発明を適用した循環式分散システム１３０は、分散装置１５１と、タンク１０１と、循環ポンプ１０２と、配管１３２とを備え、分散装置１５１が、該分散装置内部の混合物が該分散装置内部に設けられる軸封部を浸漬させない程度の量となるように、混合物の流出量が流入量よりも大きくされる点に特徴を有している。また、本発明を適用した循環式分散方法は、スラリー状又は液体状の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、混合物１３１をローター型且つ連続型の分散装置１５１で分散させるとともに、該分散装置１５１と、分散装置１５１の出口側に接続されるタンク１０１と、循環ポンプ１０２とを直列的に接続する配管１３２により循環させるに際し、分散装置１５１内部の混合物が該分散装置内部に設けられる軸封部を浸漬させない程度の量となるように、混合物の流出量が流入量よりも大きくして、循環分散を行う点に特徴を有している。
【００６６】
当該循環式分散システム１３０は、軸封部に混合物を到達させないことで、分散装置の軸封部の構造を簡素化するとともに、混合物の循環分散を実現し、さらに、軸封部の寿命を延ばすことができるので、分散装置やシステム全体のメンテナンス回数も減らすことを実現できる。よって、該システム及び方法は、構成の簡素化、メンテナンスの簡素化、及び低コスト化を実現する。
【００６７】
このように循環式分散システム１３０は、ローター型の連続分散機の軸封装置に混合物を到達させないものである。また、該システムは、中空の回転軸の中空部から混合物を供給する方式のローター型の連続分散装置を用いるに際して、軸やローターの回転（遠心力）を利用し、かつ、ローター部への混合物の流入量とローター部からの混合物の排出量を制御することで、ローターを収納するケーシング（ローターカバー）の内部と外部をシールする軸封部に混合物を到達させないようにする。そして、該システムによれば、軸封部に液を到達させないことで、構造が簡単でコストの安い軸封装置を採用することができる。あるいは、軸封装置の寿命を延ばすことができる。また、循環式分散システム１３０においても、図３で説明したポンプ１２と同様のポンプを分散装置１５１とタンク１０１との間に設けてもよい。このポンプや真空ポンプ１０８により、分散装置内部の混合物が満量とならないようにすることができ、軸封部材の寿命を延ばすことができる。
【００６８】
さらに、循環式分散システム１３０は、駆動機構１７１等を有することにより特有の効果を奏する。駆動機構１７１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１３０において、駆動機構１７１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７では隙間δ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。
【００６９】
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１３０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１８０により行わせるようにすればよい。
【００７０】
上述したように、循環式分散システム１３０では、ローター１５３及びステータ１５４間の隙間δを調整するために、サーボシリンダである駆動機構１７１を設けている。また、循環式分散システム１３０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ーＭを接続してローター１５３として構成し、このローター１５３を含む上側のユニット部分を、駆動機構１７１（サーボシリンダ）により、上下に移動させてステータ１５４との隙間δ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１５４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１５４の中心軸を介して分散部（ローター１５３及びステータ１５４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１７３で行うようにしたが、駆動機構１７１（サーボシリンダ）に内蔵若しくはシリンダ先端に設けたロードセル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１８０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。
【００７１】
このような循環式分散システム１３０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１５３及びステータ１５４間の隙間δ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。
【００７２】
また、循環式分散システム１３０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、効率的な分散処理を実現できる。
【００７３】
また、循環式分散システム１３０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１０９を閉じて、バルブ１１０，１１１を開とすることで、バルブ１１０，１１１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１５１は運転が停止され、すなわち、ローター１５３の回転が停止されているため、ローター１５３及びステータ１５４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８〜図１０を用いて後述する）には排出すべき混合物が多いため効果が大きい。
【００７４】
また、上述した分散装置１５１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１５３及びステータ１５４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１５３及びステータ１５４の隙間が減少する場合がある。
【００７５】
ローター１５３及びステータ１５４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１５３及びステータ１５４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１７４を配置することで、ほぼ同等の温度が検出できる。
【００７６】
また、必要であれば、軸受部の温度も温度センサ１７５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１５３及びステータ１５４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１７１）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。
【００７７】
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１５３及びステータ１５４（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１５３及びステータ１５４の隙間の増大、ローター１５３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。
【００７８】
以上のように、駆動機構１７１を備える循環式分散システム１３０は、分散装置１５１におけるローター１５３及びステータ１５４間の隙間δ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。尚、駆動機構１５１は、ローター及びステータ方式の分散装置のみならず、例えば分散装置３，５１のような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。
【００７９】
また、循環式分散システム１３０は、制御部１８０が、圧力センサ１７３、温度センサ１７４の一方又は両方の検出結果に基づいて、ローター１５３及びステータ１５４の対向間隔（隙間δ）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。
【００８０】
さらに、この駆動機構１７１は、バッファ部を有する分散装置にも適用可能であり、同様の作用効果を奏するとともに、バッファ部を有する場合に特有の効果も奏する。次にバッファ部を有する分散装置の一例として、図８〜図１０に示す分散装置２００について説明する。
【００８１】
次に上述した循環式分散システム１及び循環式分散方法で用いられるに適する分散装置２００について図８〜図１０を用いて具体的に説明する。図８等に示す分散装置２００は、効率よく複数の液体またはスラリー（粉末状の物質と液体の混合物）中の粉末状の物質を分散する連続分散装置である。この分散装置２００は、全ての原料に剪断エネルギーを確実に与えることにより、また、剪断作用による局所的な分散機能と大きなスケールの分散機能とを組み込むことにより、効率的な分散を行うものである。
【００８２】
具体的に分散装置２００は、例えば図８及び図９に示すように、第１のローター２０１と第２のローター２０２とを対面に組み合わせ、２つのローター２０１、２０２間の空間に原料を外周方向に通過させて原料を分散する剪断式分散装置であって、第１のローター２０１を第１の方向Ｒ１に回転する第１の回転手段２０８と、第２のローター２０２を第１の方向Ｒ１とは逆の第２の方向Ｒ２に回転する第２の回転手段２０９とを備え、第１又は第２のローターの回転中心に前記原料が供給される原料排出口２２０が設けられている。
【００８３】
このように構成すると、分散装置２００は、第１のローターと第２のローターとが逆の方向に回転するので、全ての原料に剪断エネルギーを確実に与えることができ、効率的な分散を行うことができる。
【００８４】
また、分散装置２００は、例えば図８に示すように、原料排出口２２０の外周側に第１のローター２０１の平面２２１と第２のローター２０２の平面２３１とにより隙間２０３が形成され、隙間２０３の外周側に、隙間２０３よりも第１のローター２０１と第２のローター２０２との間隔が広くなったバッファ部２０６が形成され、バッファ部２０６の外周に、第１のローター２０１と第２のローター２０２との間隔をバッファ部２０６より狭くする外周側面２３２が第２のローター２０２に形成される。
【００８５】
このように構成すると、分散装置２００は、隙間が剪断作用による局所的な分散機能を有し、バッファ部が大きなスケールの分散機能を有するので、効率的な分散を行うことができる。
【００８６】
また、分散装置２００は、例えば図８に示すように、外周側面２３２が、第１のローター２０１の回転軸２０８と平行に、あるいは、回転中心方向に傾斜して形成される。
このように構成すると、分散装置２００において、外周側面が第１のローターの回転軸と平行に、あるいは、回転中心方向に傾斜して形成されるので、バッファ部の容量を超える量の原料が流入しない限り、バッファ部から原料が外周側に流れず、バッファ部に滞留する。よって、バッファ部に滞留している原料に向かって、隙間から新たな原料が高速流入し激しく混ざり合うため、原料がバッファ部で、より均一に分散される。
【００８７】
また、分散装置２００は、例えば図１０に示すように、外周側面２３２の先端が、回転中心方向に延伸した張り出し２６２としてもよい。
このように構成すると、外周側面の先端が、回転中心方向に延伸した張り出しとなっているので、バッファ部の容量を超える量の原料が流入しない限り、バッファ部から原料が外周側に流れず、バッファ部に滞留する。よって、バッファ部に滞留している原料に向かって、隙間から新たな原料が高速流入し激しく混ざり合うため、原料がバッファ部で、より均一に分散される。
【００８８】
また、分散装置２００は、例えば図８に示すように、隙間２０３が、原料排出口２２０に隣接して配置される。
このように構成すると、隙間にある原料に第１のローターおよび第２のローターの回転による遠心力が作用して原料は外周側に流れようとして流速が増し、その内側には負圧が生じ、原料を原料排出口から隙間に吸引する。
【００８９】
また、分散装置２００は、例えば図８に示すように、バッファ部２０６の外周側に、第１のローター２０１の平面２２３と第２のローター２の平面２３３とにより、隙間２０３の間隔以下の間隔の第２の隙間２０４が形成され、第２の隙間２０４の外周側に、第２の隙間２０４より第１のローター２０１と第２のローター２０２との間隔が広くなった第２のバッファ部２０７が形成され、第２のバッファ部２０７の外周に、第１のローター２０１と第２のローター２０２との間隔を第２のバッファ部２０７より狭くする第２の外周側面２２４が第１のローター２０１に形成される。
このように構成すると、隙間およびバッファ部に加えて、第２の隙間が剪断作用による局所的な分散機能を有し、第２のバッファ部が大きなスケールの分散機能を有するので、繰り返し分散処理を効率的に行う連続式分散装置となる。
【００９０】
また、分散装置２００は、例えば図８に示すように、バッファ部２０６は第１のローター２０１が窪むことにより形成され、外周側面２３２は、第２のローター２０２に形成され、第２のバッファ部２０７は第２のローター２０２が窪むことにより形成され、第２の外周側面２２４は第１のローター２０１に形成される。
このように構成すると、第１のローターと第２のローターとに交互の窪みを形成することにより、隙間、バッファ部、外周側面、第２の隙間、第２のバッファ部および第２の外周側面が形成されるので、局所的な剪断と、これよりも大きなスケールの平均化混合を、交互に連続的に行う分散装置の製造が容易となる。
【００９１】
次に、分散装置２００について図８〜図１０を用いて更に具体的に説明する。分散装置２００は、高速回転する２つのローターを互いに逆方向に回転するように組み合わせ、その間の狭い空間に原料を遠心力によって通過させ、複数の原料を均一に分散させる装置である。図８に示すように、凹凸を有する２枚のローター２０１，２０２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すると、それぞれの凹凸部の組み合わせによって、狭い隙間２０３〜２０５と広い空間２０６，２０７が交互に配列される構造となる。ここで、高い剪断力を発生させる狭い空間２０３〜２０５を剪断力発生部、これより大きなスケールの混合を行う広い空間２０６，２０７をバッファ部と呼ぶことにする。図９に示すように、ローター２０１，２０２はそれぞれ中空の回転軸２０８，２０９に接続され、これらの回転軸２０８，２０９は、軸受２１５を介し強固に固定された軸受箱２１６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Ｒ１・Ｒ２は互いに逆となる。ここでは、回転軸２０８，２０９をそれぞれ原料供給口２１２，２１４の側から見て、時計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によって、任意に設定することができる。原料供給口２１２，２１４に供給された原料は、中空回転軸の中空部を貫流してローター２０１，２０２の回転中心に設けられた原料排出口２２０から２枚のローター２０１，２０２の間に供給される。なお、ここでは中空回転軸２０９の原料排出口は栓２１０によって原料が流入・流出しないようになっている。
【００９２】
本分散装置２００においては、図８でローター２０１，２０２の外径Dは２００ｍｍであり、高さｈ１及びｈ２はそれぞれ５５、１５ｍｍである。剪断力発生部２０３〜２０５の隙間は０．０５〜２ｍｍまで調整が可能である。なお、剪断力発生部２０３〜２０５の隙間は同一である必要はなく、ローター２０１，２０２の形状・寸法の設計により、目的に応じ適宜変更することができる。たとえば、剪断力発生部２０３、剪断力発生部２０４、剪断力発生部２０５と隙間の間隔を順次狭くすることにより、原料の凝集粒子を順次細かく分解すると、均一に分散しやすくなる。バッファ部２０６，２０７の外周側面２３２，２２４の角度α・βはそれぞれ５０度・７０度であるが、この角度に限定されるものではなく、ローター２０１，２０２の形状・寸法の設計により、鋭角あるいは直角として、すなわち、回転中心方向（中空回転軸２０８，２０９の方向）に傾斜してあるいは中空回転軸２０８，２０９と平行に、適宜選定することができる。また、本分散装置の場合の回転数はインバーター制御により０〜１７２０ｒｐｍの間で設定ができるが、電動機、プーリー、ギヤなどの選定によって適宜変更することができる。
【００９３】
ここで、図８を参照して、剪断力発生部２０３，２０４，２０５とバッファ部２０６，２０７の構成を説明する。上部ローター２０１の、下部ローター２０２と対面する面は、原料排出口２２０の外周に回転軸に垂直な平面２２１として形成される。平面２２１の外周側に内周側面２２２と平面２２１に平行な平面２２３と外周側面２２４とで構成された窪みが形成される。外周側面２２４は、平面２２１の面よりも下部ローター２０２側に延伸し、その先端に平面２２１に平行な平面２２５が形成される。下部ローター２０２の上部ローター２０１と対面する面には、平面２２１と平行に対向する平面２３１が形成され、平面２３１は内周側面２２２を越えて外周側に延伸する。平面２３１から外周側面２３２が上部ローター２０１に向けて形成され、外周側面２３２の先端から平面２２３に平行に対面する平面２３３が形成される。平面２３３は、外周側面２２４よりも内周側に位置する内周側面２３４と平面２２５に平行に対面する平面２３５とで窪みを形成する。
【００９４】
上記の面を有する上部ローター２０１と下部ローター２０２とを組み合わせることにより、平面２２１と平面２３１とで剪断力発生部２０３を形成し、平面２２３と平面２３３とで剪断力発生部２０４を形成し、平面２２５と平面２３５とで剪断力発生部２０５を形成する。また、内周側面２２２と平面２２３と外周側面２３２と平面２３１とで囲まれた領域がバッファ部２０６を、内周側面２３４と平面２２３と外周側面２２４と平面２３５とで囲まれた領域がバッファ部２０７を形成する。外周側面２２４は、平面２２１の面よりも下部ローター２０２側に延伸してバッファ部２０７を形成するので、バッファ部２０７の容量が大きくなり、より大きなスケールでの分散による均一化が行われる。
【００９５】
なお、上記の例では、外周側面２２４が平面２２１の面より下部ローター２０２側に延伸するものとして説明したが、外周側面２２４は平面２２１の面と同じ位置までしか延伸せず、すなわち、平面２２１と平面２２５とが同一平面上であってもよい。このように構成すると、上部ローター２０１に１つの窪みを形成し、下部ローター２０２に１つの突起（外周側面２３２と平面２３３と内周側面２３４で囲まれた部分）を形成することにより、３つの剪断力発生部２０３〜２０５と２つのバッファ部２０６，２０７を形成することができ、局所的な剪断と、この局所的部分よりも大きなスケールの平均化混合を、交互に連続的に行う分散装置の製造が容易となる。また、外周側面２２４は平面２２１の面の手前側までしか延伸していなくてもよい。
【００９６】
また、平面２２１、２２３、２２５、２３１、２３３、２３５は、回転軸に垂直で、互いに平行であるとして説明したが、それぞれ回転軸に垂直ではなく、また、互いに平行でなくてもよい。さらに、剪断力発生部２０３〜２０５を形成するために対面する平面同士も平行でなくてもよい。剪断力発生部２０３〜２０５の隙間が外周側に向けて狭くなるようにすることにより、原料の凝集粒子を順次細かく分解する構造とすることができる。
【００９７】
バッファ部２０６，２０７は、剪断力発生部２０３，２０４にて局所的な分散を受けた原料を混合するために液を貯留する領域であり、大きな容量を有する。そのために、たとえば、バッファ部２０６を形成するための平面２３１の半径方向の長さＬ１は、平面２２１と対向して剪断力発生部２０３を形成する半径方向の長さＬ２の、少なくとも０．５倍以上、通常は１倍以上の長さとする。また、バッファ部２０６の高さ（剪断力発生部２０３の隙間の間隔と内周側面２２２の高さの和）は、剪断力発生部２０３の隙間の間隔の、少なくとも３倍以上、通常は５倍以上の高さとする。
【００９８】
図８において、原料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２０１，２０２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。ここで、再び図９も参照する。ローター２０１，２０２が回転している状態で、中空回転軸２０８に接続され回り止め（図示せず）が施された回転継手２１１の原料供給口２１２より原料を供給すると、原料は原料排出口２２０から、２つのローター２０１，２０２の間に供給される。原料は２つのローター２０１，２０２から構成される剪断力発生部２０３、バッファ部２０６、剪断力発生部２０４、バッファ部２０７、剪断力発生部２０５の順に、遠心力の方向に沿って通過し、ローターの外周の原料排出部２１３から排出される。原料が遠心力により外周方向に流れ、流速が増すので、原料排出口２２０は負圧となり、原料排出口２２０からの原料の流れは促進される。
【００９９】
なお、中空回転軸２０９の排出口の栓２１０を除去し、原料供給口２１４から別の原料を供給し、原料供給口２１２から供給した原料とローター部で混合することもできるが、この場合はローター及び中空軸の中心軸を水平に設置するか、または原料供給用のポンプが必要となる。原料排出口２２０における負圧は、通常、原料を中空回転軸２０９の高さだけ吸引するほどに大きくはないからである。
【０１００】
また、本分散装置２００では２つの回転軸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。これらの電動機、ベルト、チェーン、歯車などと、中空回転軸２０８，２０９が回転手段を構成する。
【０１０１】
次に、この分散装置２００単体を用いた原料の分散プロセス（分散方法）について、図８を用いて説明する。まず原料は、１段目の剪断力発生部２０３を通過するときに高い剪断力を受け、乳化あるいは微粒子の凝集物の分解がなされる。剪断力発生部で高い剪断力を受けて局所的に乳化あるいは微粒子の凝集物の分解および／あるいは分散がなされた原料は、剪断力発生部２０３から排出されたあと、１段目のバッファ部２０６に流入する。バッファ部２０６には、外周側にローター２０１，２０２間の間隔を狭くする外周側面２３２が形成されているため、バッファ部２０６に流入した原料はバッファ部の容量を超える量の原料が流入しない限り、バッファ部から流出せず、滞留する。バッファ部２０６内の原料は、遠心力によってバッファ部２０６内の外周側面２３２に押し付けられるが、バッファ部２０６の外周側面２３２は図８に示すように流れに対し抵抗となるように傾斜がついているため、原料がこのバッファ部２０６から排出されるにはバッファ部の容量を超える原料がバッファ部２０６に流入する必要がある。このとき、先にバッファ部２０６に流入し滞留している原料は、後に剪断力発生部２０３からバッファ部２０６に高速流入してくる原料と激しく混じり合うことになり、局所的に乳化・分散した原料は、この局所的部分よりも大きなスケールでの混合によって平均化される。続いて、原料は２段目の剪断力発生部２０４とバッファ部２０７を通過して１段目と同様の分散が行われ、最終の３段目の剪断力発生部２０５を通過し、さらに分散が行われる。
【０１０２】
ここで、原料の均一な混合を実現するには、本装置に供給される原料は、前工程の予備混合によって、剪断発生部の最小隙間のスケール以下の乳化や凝集物への分解がなされ、かつ、少なくとも最小剪断部の容量（体積＝剪断面積×隙間の大きさ）の単位以下の均一な混合がなされているのが好ましい。剪断発生部２０３の隙間を通過するスケールで液の乳化や凝集物の分解がなされていないと、剪断発生部２０３への流入時に、隙間よりも大きなスケールの液滴や凝集物が剪断発生部２０３の隙間に入り込みにくくなるため不均一な分散や詰まりの原因となったり、過大な応力の発生によって装置に損傷を与える原因ともなる。また、最小剪断部の体積単位の均一な混合とは、予備混合された原料を、最小剪断部と同等の体積分だけ任意に取り出した場合、その体積中の複数の原料の割合が一定ということであり、乳化や微粒子の凝集物の分解には無関係な状態である。たとえば、図８においては最小剪断部の容量は隙間２０３の部分となり、隙間２０３が０．１ｍｍのとき、その体積は約０．３ｍｌとなる。なお、ここで説明した具体的条件は、分散装置２００の単体の性能を高める際の条件であり、上述した循環式分散システムに用いられる分散装置としては、この分散装置２００自体は非常に適したものであるが、必ずしもこの条件を全て満たす必要はない。
【０１０３】
なお、バッファ部２０６，２０７の形状は、図８に示すような外周側面２３２，２２４が傾斜する形状に限定されるわけではなく、バッファ部２０６，２０７の容量をより増加させるためには、図９のように、バッファ部２０６，２０７の外周側面２３２，２２４の先端に、回転中心方向（中空回転軸２０８，２０９方向）に延伸する張り出し部２６２，２５４を有する構造にしてもよい。また、張り出し部２６２の上部ローター２４１の平面２２３と対面する平面２６３も剪断力発生部２０４を形成するので、剪断力発生部２０４の半径方向の長さを長くでき、局所的な分散をより多く行うことができる。同様に、張り出し部２５４の下部ローター２４２の平面２３５と対面する平面２５５もより大きな剪断力発生部２０５を形成して、局所的な分散をより多く行うことができる。
【０１０４】
また、本説明では剪断力発生部は３段、バッファ部は２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はなく、対象原料や目標とする分散の度合によって任意の組み合わせをとることができる。
【０１０５】
以上のような構成とされた分散装置２００によれば、第１のローターと第２のローターとを対面に組み合わせ、２つのローター間の空間に原料を外周方向に通過させて原料を分散する剪断式分散装置であって、第１のローターを第１の方向に回転する第１の回転手段と、第２のローターを第１の方向とは逆の第２の方向に回転する第２の回転手段とを備え、第１のローターの回転中心に前記原料が供給される原料排出口が設けられているので、全ての原料に剪断エネルギーを効率的に与えることにより効率的な分散を行う剪断式分散装置となる。
【０１０６】
また、原料排出口の外周側に第１のローターの平面と第２のローターの平面とにより隙間が形成され、隙間の外周側に、隙間よりも第１のローターと第２のローターとの間隔が広くなったバッファ部が形成され、バッファ部の外周に、第１のローターと第２のローターとの間隔をバッファ部より狭くする外周側面が第１のローターおよび／または第２のローターに形成されるので、局所的な剪断作用の後に大きなスケールの平均化混合作用を発生させ、局所的な剪断作用とこれよりも大きなスケールの平均化混合機能を組み込むことで、効率的な分散が可能になる。
【０１０７】
また、図８〜図１０を用いて説明した分散装置２００にも、ローター２０１及びローター２０２の隙間を調整するための駆動機構１７１及び制御部１８０が設けられており、この駆動機構１７１がローター２０１を駆動することにより、一対のローター２０１，２０２間の隙間δに混合物の詰まりが発生することや、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、さらに上述した駆動機構１７１のその他の効果をも併せ持つこととなる。さらに、駆動機構１７１を有する分散装置２００は、運転終了後にローター２０１，２０２間の隙間を広げることでそのバッファ部に溜まった混合物を排出しやすくできる。また、この分散装置２００は、上述した循環式分散システム３０，４０，５０，１３０に用いられることを可能とし、該システムは、分散装置２００自体の剪断作用が高いというのに加えて、循環式分散システムとしての特徴として軸封部に混合物を到達させないことで、分散装置の軸封部の構造を簡素化する効果を得つつ、混合物の適切な循環分散を実現する。
【符号の説明】
【０１０８】
１ タンク
２ 循環ポンプ
３ 分散装置
１６ 軸封部
３０ 循環式分散システム
３２ 配管
１７１ 駆動機構
１７３ 圧力センサ
１７４ 温度センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スラリー状又は液体状の混合物を循環させながら該混合物内の物質を分散させる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】
スラリー状の混合物や、液体状の混合物を循環させながら分散させるシステムとして、例えば特許文献１に記載されたものがある。このような循環式分散システムにおいて、ローター型且つ連続型の分散装置を採用するにあたり、以下のようなことを検討する必要がある。すなわち、ローター型且つ連続型の分散装置において、軸からの混合物の漏れを防ぐ軸封部として、Ｏリング、オイルシール、グランドパッキン、メカニカルシール等がある。固形分濃度が例えば４０〜５０％以上の高濃度のスラリー等を軸封する場合は、メカニカルシールを使う場合が多い。
【０００３】
しかし、メカニカルシールは、構造が複雑でシール部分の寸法も大きく、コストも高いという問題がある。また、シール部に混合物が到達し、微粒子が混入するとシール面（軸封面）が傷み、機能が損なわれる可能性がある。そのため、ダブルメカニカルシール等の特別な高価で複雑な構成が必要になってしまうという問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２６７９９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、分散装置の軸封部の構造を簡素化し且つ寿命を延ばすとともに、混合物の循環分散を実現する循環式分散システム及び循環式分散方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る循環式分散システムは、スラリー状又は液体状の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おいて、前記混合物を分散させるローター型且つ連続型の分散装置と、前記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、前記分散装置は、該分散装置内部の前記混合物が該分散装置内部に設けられる軸封部を浸漬させない量となるように、混合物の流出量が流入量よりも大きくされる。
【０００７】
本発明に係る循環式分散方法は、スラリー状又は液体状の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、前記混合物をローター型且つ連続型の分散装置で分散させるとともに、該分散装置と、前記分散装置の出口側に接続されるタンクと、前記循環ポンプとを直列的に接続する配管により循環させるに際し、前記分散装置内部の前記混合物が該分散装置内部に設けられる軸封部を浸漬させない程度の量となるように、混合物の流出量が流入量よりも大きくして、循環分散を行う。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、軸封部に混合物を到達させないことで、分散装置の軸封部の構造を簡素化する効果を得つつ、混合物の適切な循環分散を実現する。さらに、軸封部の寿命を延ばすことができるので、分散装置やシステム全体のメンテナンス回数も減らすことが実現できる。よって、本発明は、構成の簡素化、メンテナンスの簡素化、及び低コスト化を実現する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明を適用した循環式分散システムを説明するための概要図である。
【図２】図１の循環式分散システムを構成する分散装置の概略断面図である。
【図３】本発明を適用した循環式分散システムの他の例を示す概要図である。
【図４】本発明を適用した循環式分散システムの更に他の例を示す概要図である。
【図５】図４の循環式分散システムを構成する分散装置の概略断面図である。
【図６】循環式分散システムを構成する分散装置の他の例について説明する図であり、一対のローターの対向面にセラミック部材を用いた例を説明するためのローターの断面図である。
【図７】本発明を適用した循環式分散システムの更に他の例として、分散装置のローター及びステータの内いずれか一方を駆動する駆動機構を設けた例を示す概要図である。
【図８】本発明を適用した循環式分散システムを構成する分散装置の更に他の例として、バッファ部を有する分散装置を示す概略断面図である。
【図９】図８に示す分散装置の装置主要部の概略断面図である。
【図１０】本発明を適用した循環式分散システムを構成する分散装置の更に他の例として、バッファ部を有する分散装置の変形例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を適用した循環式分散システム３０について、図面を参照して説明する。以下で説明する循環式分散システム３０は、スラリー状の混合物３１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）させるものについて説明するが、本発明はこれに限られるものではなく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）させるものについても同様の効果が得られるものである。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。また、「混合物を循環させながら分散する」装置及び方法には、原料を循環させるとともに、添加物を加えながら循環分散を行うことを含むものとする。
【００１１】
循環式分散システム３０は、図１に示すように、混合物３１を分散させるローター型且つ連続型の分散装置３と、分散装置３の出口側に接続されるタンク１と、タンク１の出口側に接続され混合物３１を循環させる循環ポンプ２と、分散装置３、タンク１及び循環ポンプ２を直列的に接続する配管３２とを備える。この分散装置３は、該分散装置３内部の混合物３１が該分散装置３内部に設けられる軸封部１６を浸漬させない程度の量となるように、混合物の流出量が流入量よりも大きくされる。
【００１２】
尚、ここで、タンク１や分散装置３や配管３２内を循環する流体は、最初は原料であり、分散装置３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。
【００１３】
すなわち、循環式分散システム３０は、中空の回転軸の中空部から混合物を供給する方式のローター型の連続分散装置３において、混合物を循環ポンプ２で分散装置３に供給し、分散装置３のケーシングであるローターカバー１９から排出される混合物排出速度（「流出量」ともいう。）Ｑｏｕｔを循環ポンプ２による混合物供給速度（「流入量」ともいう。）Ｑｉｎよりも大きくすることによって、ローターカバー１９内に混合物を滞留させず、更に、回転するローター１３，１４の遠心力を利用することで、軸封部１６に混合物を到達させないシステムである。
【００１４】
以下、さらに具体的に説明する。図１及び図２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１は、その排出口が、循環ポンプ２に接続される。循環ポンプ２は、混合物を搬送して循環させる。循環途中の配管に設けられた供給装置６は、ホッパ４に貯蔵されている添加物５（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１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３内に、供給される。
【００１５】
分散装置３のローター１３，１４は、互いに逆方向に回転するように構成されている。ローター１３，１４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３のローター１３，１４間で分散処理された混合物は、分散装置３のローターカバー１９内で滞留することなく重力によってタンク１に戻される。タンク１の中の混合物は、攪拌機７による攪拌で偏析などが防止される。
【００１６】
ここで、添加原料５の供給装置６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６の設置場所としては、配管３２中の任意の場所を選ぶことができる。また、供給装置６は、タンク１の上部等に設置してもよい。
【００１７】
タンク１には、真空ポンプ８が接続される。この真空ポンプ８は、分散装置３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８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。
【００１８】
以上のような循環式分散システム３０において、運転時には、バルブ９は、常時開とされ、バルブ１０、１１は、常時閉とされている。分散処理が終了したらバルブ９は、閉とされ、バルブ１０は、開とされる。これにより、バルブ１０から処理物を排出・回収することができる。また、分散装置３や配管３２の中に残った混合物は、バルブ１１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。
【００１９】
次に、分散装置３のローター部における混合物の流れについて、図２を用いて説明する。まず、循環ポンプ２から送られた混合物は、図１に示す電動機Ｍによって回転する中空軸の中心を通って一対の回転するローター１３、１４の隙間（せん断部）に供給される。供給された混合物は、遠心力により一対のローター１３、１４の隙間を通ってローター外周から放射状に放出される。このとき、混合物には、ローター１３、１４からせん断応力がかかり、分散が行われる。ローター１３、１４から放出された混合物は、ローターカバー１９の内壁に衝突し、内壁に沿って流れ落ち、下部の排出口２２から排出される。
【００２０】
ローター１３、１４は、ローターカバー１９から流れた混合物が回転軸２０、２１にかかるのを防ぐ形状になっている。すなわち、ローター１３，１４には、互いに対向する面１３ａ，１４ａと反対側の背面部分１３ｂ，１４ｂの円周方向外側に、軸防護突起１３ｃ，１４ｃが形成されている。また、オイルシール等の軸封部１６の周囲には、シール保護部材２４，２５が設けられており、このシール保護部材２４，２５には、軸防護突起２４ｃ，２５ｃが形成されている。尚、ここでは、シール保護部材２４，２５は、軸封部１６を押さえる機能を有したシール押さえ部材１８に一体に設けられているが、別体でもよい。
【００２１】
軸防護突起１３ｃ，１４ｃは、背面部分１３ｂ，１４ｂの外周に沿ったリング状の立ち上がり突起である。軸防護突起１３ｃ，１４ｃは、ローターカバー１９の内壁からシール保護部材２４，２５を介して流れ落ちた混合物を、遠心力が加わることにより、外周面に向けて飛散させて、回転軸２０，２１に接液すること（かかること、付着すること）を防止できる。
【００２２】
軸防護突起２４ｃ，２５ｃは、シール保護部材２４，２５の端部の外周に沿ったリング状の立ち上がり突起であり、ローターカバー１９の内壁から導かれた混合物が、回転軸２０，２１に接液することを防止する。リング状の立ち上がり突起として形成された軸防護突起２４ｃ，２５ｃにより、回転軸２０，２１側に流れることを防止された混合物は、シール保護部材２４，２５を伝って下方側に流れ、分散装置３の排出口２２からタンク１側に流出される。尚、図２中のＱｉｎは、混合物の流れを示し、Ｑｏｕｔは、タンク１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。
【００２３】
また、ローター１３、１４には、回転によって発生する遠心力によって、混合物が外周方向に移動するような力が働く。また、シール押さえ部材１８は、上述したように、ローター１３、１４やローターカバー１９から混合物が流れてきても軸に伝わるのを防ぐ形状である。排出口２２から流れる混合物の速度（流出速度）は、循環ポンプ２から送られる混合物の流入速度よりも大きくなるように構成されているため、ローターカバー１９内部に滞留することはない。尚、この流出速度（流出量）を大きくするため、例えば、配管の径を大きくする等の手法がある。また、この分散装置３には、軸受１５や、混合物逆流防止栓１７が設けられている。
【００２４】
混合物や原料の粘度が大きくなって流体抵抗のために混合物等が流れにくくなり、ローターカバー１９の排出口が重力だけでは十分な流量を確保するほど大きくとれなくなって、循環ポンプ２からの供給量がローターカバー１９からの排出量よりも定常的に大きくなる場合は、図１においてタンク１の内部を真空ポンプ８で引いて減圧状態にし、ローターカバー内部からの排出を促進してもよい。この真空ポンプ８は、液に混入した気泡を脱泡する機能もあり、脱泡を主な目的としてタンクを減圧状態にしてもよい。なお、この場合には、ローター軸のシール部に減圧状態を保つようなシールを設置する必要がある。このように真空ポンプ８は、タンク１内部を減圧する減圧ポンプとして機能する。
【００２５】
更に、タンク１を減圧してもローターカバー１９からの排出流量Ｑｏｕｔが十分大きくとれない場合は、図３に示すように、ローターカバー１９の排出口２２とタンク１の原料戻り口にポンプ１２を接続し、これによって強制的に排出させてもよい。すなわち、図３は、図１に示す循環式分散システム３０の変形例を示し、これを循環式分散システム４０とする。循環式分散システム４０は、ポンプ１２が設けられていることを除いて循環式分散システム３０と同様であるので、同じ符号を付して、説明は省略する。また、このポンプ１２は、分散装置３の出口側とタンク１の入口側との間の配管に設けられ、分散装置３における混合物の流出量を増加させるためのポンプである。なお、この場合は、排出速度Ｑｏｕｔはポンプ１２の能力によって決まり重力とは無関係になるため、連続分散装置３は、必ずしもタンク１の垂直方向上側に設置される必要はない。
【００２６】
分散装置３は、軸を水平に設置する必要はなく、図４に示すように、垂直方向に設置した循環システムとしてもよい。すなわち、図４は、図１に示す循環式分散システム３０の変形例を示し、これを循環式分散システム５０とする。また、図４の循環式分散システム５０に用いる分散装置は、上述の分散装置３でもよいが、図５に示すローター型且つ連続型の分散装置５１が適している。循環式分散システム５０及び分散装置５１は、以下で説明することを除いて循環式分散システム３０及び分散装置３と同様であるので、同じ部分には同じ符号を付して、説明は省略する。尚、この循環式分散システム５０においても、図３で説明したポンプ１２を追加しても、同様の効果を享受できる。
【００２７】
換言すると、図１及び図４の循環式分散システム３０，５０は、分散装置３，５３が、一対のローター１３，１４，５３，５４を有し、該一対のローター１３，１４，５３，５４間に中空軸を介して混合物が流入され、該一対のローター１３，１４，５３，５４の隙間から外周側に向けて放射状に混合物を放出することにより混合物を分散する点では共通する。図１及び図４の循環式分散システム３０，５０の違いとしては、図１における分散装置３が、一対のローター１３，１４が、水平方向に対向して配置されているのに対して、図４における分散装置５１が、一対のローター５３，５４が、垂直方向に対向して配置されている点である。図１のシステム３０の利点は、設備の垂直方向の寸法を抑えることができる点である。図４のシステム５０の構成及び利点について、以下に詳細に説明する。
【００２８】
図４の循環式分散システム５０においては、混合物は上側ローター５３、下側ローター５４の中空軸の中空部いずれから供給してもよいが、例えば下側ローター５４の中空軸の中空部からポンプによって供給することにすれば、上部ローター軸から添加物５を供給することもできる。例えばこの場合は、分散装置５１の上部に、添加物５を貯留するホッパ５５を設けるようにすればよい。
【００２９】
図５に示すように、分散装置５１のローター５３，５４は、分散装置３と同様に、互いに逆方向に回転するように構成されている。ローター５３，５４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５１のローター５３，５４間で分散処理された原料は、分散装置５１のローターカバー１９内で滞留することなく重力等によってタンク１に戻される。
【００３０】
次に図５を用いて、垂直方向に設置した場合の例である分散装置５１における原料及び添加物の流れを説明する。まず、送られた原料は、図示されない電動機によって回転する中空軸の中心を通って一対の回転するローター５３、５４の隙間（せん断部）に供給される。供給された原料は、遠心力により一対のローター５３、５４の隙間を通ってローター外周から放射状に放出される。このとき、原料には、ローター５３、５４からせん断応力がかかり、分散が行われる。ローター５３、５４から放出された原料は、ローターカバー１９の内壁に衝突し、内壁に沿って下部の排出口２２から排出される。
【００３１】
このとき、ホッパ５５内の添加物５はローター部５３，５４の回転による発生する負圧、あるいはタンク内部を真空ポンプによって引くことによる負圧によって管内に引き込まれるため、これらの作用による供給速度で供給量が十分であれば、図４における添加物用の供給装置６は不要となる。
【００３２】
また、ローター５３、５４は、ローターカバー１９から流れた混合物が回転軸２０、２１にかかるのを防ぐ形状になっている。すなわち、一対のローター５３，５４のうち、下側ローター５４の背面外周には、軸防護突起５４ｃが形成されている。より具体的には、軸防護突起５４ｃは、下側ローター５４の、上側ローター５３に対向する面５４ａと反対側の背面部分５４ｂの円周方向外側に形成されている。
【００３３】
この軸防護突起５４ｃは、背面部分５４ｂの外周に沿ったリング状の立ち上がり突起であり、ローターカバー１９等からローター５３，５４の外周部５３ｄ，５４ｄに流れた混合物をローターカバー１９の下部に設けた外周溝部５６に落ちるように導く（下方側に導く）ことで、回転軸２０，２１に接液すること（かかること、付着すること）を防止できる。軸防護突起５４ｃにより、軸２０側に流れることを防止された混合物は、ローターカバー１９の外周溝部５６を介して排出口２２に導かれ、排出口２２からタンク１側に流出される。尚、図５中のＱｉｎは、混合物の流れを示し、Ｑｏｕｔは、タンク１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。また、ＦＴは、添加物の流れを示し、Ｆｋは、原料と添加物の混合物の流れを示す。
【００３４】
尚、図２を用いて説明した分散装置３と、図５を用いて説明した分散装置５１では、互いに逆方向に回転するように構成した一対のローター１３，１４、一対のローター５３，５４を設けるように構成したが、循環式分散システム３０，４０，５０を構成する分散装置はこれに限られるものではない。すなわち、一対のローターのいずれかを、回転しないステータに換えた分散装置を用いるように構成してもよい。具体的に、かかる分散装置は、互いに対向する面を有するローター及びステータを有し、該ローター及びステータ間に中空軸を介して混合物が流入され、このローター及びステータの隙間から外周側に向けて放射状に混合物放出することにより混合物を分散する装置である。
【００３５】
また、図２、図５の分散装置３，５１においては、一対のローターを、互いに対向する面がセラミックにより形成されるように構成してもよい。セラミック部材を用いることにより、耐摩耗性が向上し、高い剪断力を混合物に付与する際にも耐久性が向上する。ここで、図６を用いて分散装置３，５１等に適用可能な一対のローター６１，６２について説明する。すなわち、上述のローター１３，１４，５３，５４に換えて後述するセラミック部材を用いたローター６１，６２を適用することができ、これを適用した分散装置３，５１やこれを備える循環式分散システム３０，４０，５０は、メンテナンスの簡素化及びこれに伴う低コスト化を実現する。
【００３６】
図６に示すように一対のローター６１，６２は、互いに対向する面を有する先端部材６３，６４と、該先端部材６３，６４を交換可能に取り付ける取付部材６５，６６と、先端部材６３，６４を取付部材６５，６６に固定する（例えばボルト等の）固定ネジ６７，６８とを有している。先端部材６３，６４は、セラミックにより形成される。取付部材６５，６６は、金属等により形成される。尚、先端部材６３，６４と、取付部材６５，６６とは接着等により一体化するように構成してもよいが、固定ネジ６７，６８により取り付けることにより以下の効果を有する。固定ネジ６７，６８でセラミック部材である先端部材６３，６４を取り付け及び取り外し可能な一対のローター６１，６２は、接着方式に比べて交換が容易であり、メンテナンスの簡素化やこれに伴うコスト削減を実現する。
【００３７】
さらに、図６に示す一対のローター６１，６２は、次の点に特徴を有する。すなわち、固定ネジ６７，６８は、先端部材６３，６４の対向する面６３ａ，６４ａ側から取付部材６５，６６に取り付けられることで、先端部材６３，６４を取付部材６５，６６に固定する。また、先端部材６３，６４には、固定ネジ６７，６８を取り付ける部分に凹部６３ｂ，６４ｂが形成される。この凹部６３ｂ，６４ｂは、固定ネジ６７，６８が先端部材６３，６４を固定する状態に取り付けられたときに、固定ネジ６７，６８の頭部６７ａ，６８ａが、先端部材６３，６４の対向する面６３ａ，６４ａより所定間隔Ｇ１，Ｇ２だけ深く位置するように、形成される。そして、この所定間隔Ｇ１，Ｇ２は、固定ネジ６７，６８の各頭部の高さ方向（ネジの挿入・取付方向）の寸法Ｈ１，Ｈ２との間で、それぞれ関係式０．５×Ｈ１＜Ｇ１＜１．５×Ｈ１、関係式０．５×Ｈ２＜Ｇ２＜１．５×Ｈ２を満たすようにされている。
【００３８】
このように、一対のローター６１，６２は、取り付けたときの固定ネジ６７，６８の頭部６７ａ，６８ａの深さ（頭部６７ａ，６８ａの端面の先端部材６３，６４の面６３ａ，６４ａに対する深さを意味するものとする。）が通常想定する深さよりも大きくされている点にも特徴を有している。この特徴は、固定ネジの頭部６７ａ，６８ａと、先端部材の凹部６３ｂ，６４ｂとの隙間（空間）に混合物内の固形分を詰まらせる（堆積させる）。この詰まった（堆積された）固形分は、取り付け部分である凹部６３ｂ，６４ｂの外を流れるスラリー状等の混合物と接触するが、凹部６３ｂ，６４ｂ内では流れないため、固定ネジの頭部６７ａ，６８ａを固形分が保護した状態である。図６中、ＳＳは、堆積された固形分を示し、ＳＬは、流動性を有した混合物を示す。
【００３９】
換言すると、このような特徴を有する一対のローター６１，６２は、所定間隔Ｇ１，Ｇ２だけ深く固定ネジの頭部６７ａ，６８ａを位置させ、混合物の固形分を堆積させることで、この堆積させた固形分によりネジの頭部６７ａ，６８ａの磨耗を防ぐことができる。
【００４０】
すなわち、一対のローター６１，６２は、固定ネジ６７，６８の締結用の溝や穴、例えば、プラス溝、マイナス溝、六角穴等がつぶれることを防止し、これにより取り外しに不具合が生じることを防止し、さらに、固定ネジの頭部６７ａ，６８ａの磨耗による混合物への金属粉の異物混合（コンタミ）を防止できる。
【００４１】
尚、一対のローター６１，６２において、０．５×Ｈ１＞Ｇ１、０．５×Ｈ２＞Ｇ２である場合には、上述の混合物の固形分堆積による保護効果が少なく、Ｇ１＞１．５×Ｈ１、Ｇ２＞１．５×Ｈ２である場合には、先端部材６３，６４の凹部６３ａ，６４ａが大きくなり過ぎて強度的に弱くなったり、堆積物固形分の量が多すぎて取り外しが面倒になってしまうから、上述の範囲が適正な範囲である。
【００４２】
分散装置３，５１は、ローター１３，１４，５３，５４に換えてセラミック部材を用いるとともに特徴的な構成を有する前記ローター６１，６２を備えるようにすることで、セラミックを用いることの効果（耐久性向上、メンテナンスの簡素化、低コスト化）に加えて、セラミック部分取替えの簡素化や、異物混合防止を実現する。また、前記ローター６１，６２を用いた分散装置を備えるように循環式分散システム３０，４０，５０を構成することで、上述及び後述する効果に加えて、このローター６１，６２による効果も享受できる。尚、図６では、ローター６２側に混合物流入用の中空軸が取り付けられる場合の例（ローター６２の先端部材６４及び取付部材６６に貫通孔６４ｃ、６６ｃが設けられている）を示したが、ローター６１側に中空軸を取り付けるように構成してもよく、さらに、両方に中空軸が取り付けられるようにしてもよい。
【００４３】
図１、図３、図４及び後述の図７において、Ｍは、電動機を示し、Ｐはポンプを示す。以上のシステム３０，４０，５０に使用するポンプＰとしては、軸封部のないポンプ、例えばチューブポンプやホースポンプを用いることが望ましい。もしポンプに液と接する軸封部があると、この軸封部が劣化する可能性があるからである。
【００４４】
以上のように、本発明を適用した循環式分散システム３０，４０，５０は、分散装置３，５１と、タンク１と、循環ポンプ２と、配管３２とを備え、分散装置３，５１が、該分散装置内部の混合物が該分散装置内部に設けられる軸封部１６を浸漬させない程度の量となるように、混合物の流出量が流入量よりも大きくされる点に特徴を有している。また、本発明を適用した循環式分散方法は、スラリー状又は液体状の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、混合物３１をローター型且つ連続型の分散装置３で分散させるとともに、該分散装置３と、分散装置３の出口側に接続されるタンク１と、循環ポンプ２とを直列的に接続する配管３２により循環させるに際し、分散装置３内部の混合物が該分散装置内部に設けられる軸封部を浸漬させない程度の量となるように、混合物の流出量が流入量よりも大きくして、循環分散を行う点に特徴を有している。
【００４５】
当該循環式分散システム３０，４０，５０は、軸封部１６に混合物を到達させないことで、分散装置の軸封部の構造を簡素化するとともに、混合物の循環分散を実現し、さらに、軸封部の寿命を延ばすことができるので、分散装置やシステム全体のメンテナンス回数も減らすことを実現できる。よって、該システム及び方法は、構成の簡素化、メンテナンスの簡素化、及び低コスト化を実現する。
【００４６】
このように循環式分散システム３０，４０，５０は、ローター型の連続分散機の軸封装置に混合物を到達させないものである。また、該システムは、中空の回転軸の中空部から混合物を供給する方式のローター型の連続分散装置を用いるに際して、軸やローターの回転（遠心力）を利用し、かつ、ローター部への混合物の流入量とローター部からの混合物の排出量を制御することで、ローターを収納するケーシング（ローターカバー１９）の内部と外部をシールする軸封部に混合物を到達させないようにする。そして、該システムによれば、軸封部に液を到達させないことで、構造が簡単でコストの安い軸封装置を採用することができる。あるいは、軸封装置の寿命を延ばすことができる。
【００４７】
また、該システムにおいて、ローターカバー１９内部からの混合物排出に送液ポンプとして図３に示すポンプ１２を使うことにも特徴を有する。さらに、該システムにおいて、タンク１内を例えば真空ポンプ８で減圧することによって、ローターカバー１９内部からの混合物の排出量を促進させることにも特徴を有する。さらにまた、該システムにおいて、分散装置の回転軸を鉛直方向に設置し、混合物（最初は処理原料）を下ローターの軸中心から供給することによって、添加物を上ローターの軸中心から供給する点にも特徴を有する。
【００４８】
以上のように、循環式分散システム３０，４０，５０は、従来のように分散装置内部の混合物が満量とならないようにして、軸封部１６に混合物を到達させないので、構造が簡単で低コストの軸封部材を用いることができ、軸封部材の寿命を延ばすことができる。
【００４９】
上述した循環式分散システム３０，４０，５０やこれを構成する分散装置３，５１において、一対のローター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７の循環式分散システム１３０で具体的に説明するものとする。
【００５０】
次に、図７を用いて本発明を適用した循環式分散システム１３０について、説明する。循環式分散システム１３０についても、上述した循環式分散システム３０，４０，５０と同様に、スラリー状の混合物１３１を循環させながら分散させるものについて説明するが、これに限られるものではない。
【００５１】
循環式分散システム１３０は、図７に示すように、混合物１３１を分散させるローター型且つ連続型の分散装置１５１と、分散装置１５１の出口側に接続されるタンク１０１と、タンク１０１の出口側に接続され混合物１３１を循環させる循環ポンプ１０２と、分散装置１５１、タンク１０１及び循環ポンプ１０２を直列的に接続する配管１３２とを備える。分散装置１５１は、ローター１５３及びステータ１５４を有する。この分散装置１５１は、該分散装置１５１内部の混合物１３１が該分散装置１５１内部に設けられる軸封部を浸漬させない程度の量となるように、混合物の流出量が流入量よりも大きくされる。尚、分散装置１５１については、軸封部を図示しないが、図５で示した軸封部１６と同様の軸封部がローター１５３側に設けられているものとする。
【００５２】
上述した図１等の場合と同様に、タンク１０１や分散装置１５１や配管１３２内を循環する流体は、最初は原料であり、分散装置１５１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。
【００５３】
すなわち、循環式分散システム１３０は、中空の回転軸の中空部から混合物を供給する方式のローター型の連続分散装置１５１において、混合物を循環ポンプ１０２で分散装置１５１に供給し、分散装置１５１のケーシングであるローターカバーから排出される混合物排出速度（「流出量」ともいう。）Ｑｏｕｔを循環ポンプ２による混合物供給速度（「流入量」ともいう。）Ｑｉｎよりも大きくすることによって、ローターカバー内に混合物を滞留させないことで軸封部に混合物を到達させないシステムである。さらに、分散装置１５１を一対のローター方式に変更してもよく、変更することで、ローターの遠心力を利用でき、これにより軸封部に混合物を到達させない効果が得られる。
【００５４】
また、循環式分散システム１３０は、分散装置１５１のローター１５３及びステータ１５４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１７１と、この駆動機構１７１を制御する制御部１８０とを備える。駆動機構１７１は、例えばサーボシリンダであり、ここでは、ローター１５３やローター１５３の回転軸やこれを回転駆動するモーター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１５３とステータ１５４との隙間δを広げたり、狭めたりすることが可能である。駆動機構１７１を備える循環式分散システム１３０は、ローター１５３及びステータ１５４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δ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。
【００５５】
制御部１８０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１７３、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１７４の両方の検出結果に基づいて、ローター１５３及びステータ１５４の対向間隔を調整する。尚、制御部１８０は、圧力センサ１７３、温度センサ１７４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。
【００５６】
圧力センサ１７３は、配管中１３２で最も圧力が上昇する位置に配置され、例えば、図７に示すように、分散装置１５１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１７１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を圧力センサとして使用してもよい。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。
【００５７】
温度センサ１７４は、分散装置１５１から排出される混合物の温度を検出するため、図７に示すように、分散装置１５１の出口側の直後の配管１３２に取り付けられている。また、この循環式分散システム１３０には、ローター１５３の軸受部分の温度を検出する温度センサ１７５が設けられている。この温度センサ１７５の検出結果と、隙間δとの関係を事前に計測し、制御部１８０内の記憶部に記憶させておくことで、制御部１８０は、温度センサ１７５の検出結果に応じて駆動装置１７１を駆動してローター１５３を軸方向に移動させて、隙間δを調整することで、圧力上昇を事前に防止することをも可能とする。
【００５８】
以下、さらに具体的に説明する。図７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１０１は、その排出口が、循環ポンプ１０２に接続される。循環ポンプ１０２は、混合物を搬送して循環させる。タンク１０１の上部に設けられた供給装置１０６は、ホッパ１０４に貯蔵されている添加物１０５（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１０１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１５１内に、供給される。
【００５９】
分散装置１５１は、垂直方向に対向して配置されるローター１５３及びステータ１５４を有する。分散装置１５１は、軸が垂直方向に設置され、ローター１５３が、上側に設けられ、ステータ１５４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１５３及びステータ１５４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１５１のローター１５３及びステータ１５４間で分散処理された混合物は、分散装置１５１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１０１に戻される。タンク１０１の中の混合物は、攪拌機１０７による攪拌で偏析などが防止される。
【００６０】
ここで、添加原料１０５の供給装置１０６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１０６の設置場所としては、循環途中の配管１３２中に設けてもよく、配管１３２の任意の場所を選ぶことができる。
【００６１】
タンク１０１には、真空ポンプ１０８が接続される。この真空ポンプ１０８は、分散装置１５１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１０８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。
【００６２】
以上のような循環式分散システム１３０において、運転時には、バルブ１０９は、常時開とされ、バルブ１１０、１１１は、常時閉とされている。分散処理が終了したらバルブ１０９は、閉とされ、バルブ１１０は、開とされる。これにより、バルブ１１０から処理物を排出・回収することができる。また、分散装置１５１や配管１３２の中に残った混合物は、バルブ１１１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。
【００６３】
分散装置１５１のローター部における混合物の流れについては、図５を用いて説明した分散装置５１と略同様であるので詳細は省略するが、送られた混合物は、下側に配置されたステータ１５４側の中空軸１５４ａの中心を通ってローター１５３及びステータ１５４の隙間に供給され、遠心力によりこの隙間を通って外周から放射状に放出される。このとき、混合部は、せん断応力により分散されローターカバーの内壁に沿って排出される。
【００６４】
分散装置１５１のローター１５３及びステータ１５４は、図５を用いて説明したローター５３、５４と同様の形状であってもよい。すなわち、図７では、ステータ１５４は、フラットな形状として示されているが、図５のローター５４と同様に、軸防護突起５４ｃを設けてもよく、その場合には、ローター５４を有する分散装置５１と同様の効果を発揮できる。さらに、この分散装置１５１においても、図６で説明したのと同様に、ローター１５３及びステータ１５４の互いに対向する面がセラミックにより形成されるように構成してもよい。
【００６５】
以上のように、本発明を適用した循環式分散システム１３０は、分散装置１５１と、タンク１０１と、循環ポンプ１０２と、配管１３２とを備え、分散装置１５１が、該分散装置内部の混合物が該分散装置内部に設けられる軸封部を浸漬させない程度の量となるように、混合物の流出量が流入量よりも大きくされる点に特徴を有している。また、本発明を適用した循環式分散方法は、スラリー状又は液体状の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、混合物１３１をローター型且つ連続型の分散装置１５１で分散させるとともに、該分散装置１５１と、分散装置１５１の出口側に接続されるタンク１０１と、循環ポンプ１０２とを直列的に接続する配管１３２により循環させるに際し、分散装置１５１内部の混合物が該分散装置内部に設けられる軸封部を浸漬させない程度の量となるように、混合物の流出量が流入量よりも大きくして、循環分散を行う点に特徴を有している。
【００６６】
当該循環式分散システム１３０は、軸封部に混合物を到達させないことで、分散装置の軸封部の構造を簡素化するとともに、混合物の循環分散を実現し、さらに、軸封部の寿命を延ばすことができるので、分散装置やシステム全体のメンテナンス回数も減らすことを実現できる。よって、該システム及び方法は、構成の簡素化、メンテナンスの簡素化、及び低コスト化を実現する。
【００６７】
このように循環式分散システム１３０は、ローター型の連続分散機の軸封装置に混合物を到達させないものである。また、該システムは、中空の回転軸の中空部から混合物を供給する方式のローター型の連続分散装置を用いるに際して、軸やローターの回転（遠心力）を利用し、かつ、ローター部への混合物の流入量とローター部からの混合物の排出量を制御することで、ローターを収納するケーシング（ローターカバー）の内部と外部をシールする軸封部に混合物を到達させないようにする。そして、該システムによれば、軸封部に液を到達させないことで、構造が簡単でコストの安い軸封装置を採用することができる。あるいは、軸封装置の寿命を延ばすことができる。また、循環式分散システム１３０においても、図３で説明したポンプ１２と同様のポンプを分散装置１５１とタンク１０１との間に設けてもよい。このポンプや真空ポンプ１０８により、分散装置内部の混合物が満量とならないようにすることができ、軸封部材の寿命を延ばすことができる。
【００６８】
さらに、循環式分散システム１３０は、駆動機構１７１等を有することにより特有の効果を奏する。駆動機構１７１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１３０において、駆動機構１７１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７では隙間δ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。
【００６９】
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１３０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１８０により行わせるようにすればよい。
【００７０】
上述したように、循環式分散システム１３０では、ローター１５３及びステータ１５４間の隙間δを調整するために、サーボシリンダである駆動機構１７１を設けている。また、循環式分散システム１３０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ーＭを接続してローター１５３として構成し、このローター１５３を含む上側のユニット部分を、駆動機構１７１（サーボシリンダ）により、上下に移動させてステータ１５４との隙間δ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１５４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１５４の中心軸を介して分散部（ローター１５３及びステータ１５４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１７３で行うようにしたが、駆動機構１７１（サーボシリンダ）に内蔵若しくはシリンダ先端に設けたロードセル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１８０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。
【００７１】
このような循環式分散システム１３０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１５３及びステータ１５４間の隙間δ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。
【００７２】
また、循環式分散システム１３０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、効率的な分散処理を実現できる。
【００７３】
また、循環式分散システム１３０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１０９を閉じて、バルブ１１０，１１１を開とすることで、バルブ１１０，１１１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１５１は運転が停止され、すなわち、ローター１５３の回転が停止されているため、ローター１５３及びステータ１５４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８〜図１０を用いて後述する）には排出すべき混合物が多いため効果が大きい。
【００７４】
また、上述した分散装置１５１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１５３及びステータ１５４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１５３及びステータ１５４の隙間が減少する場合がある。
【００７５】
ローター１５３及びステータ１５４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１５３及びステータ１５４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１７４を配置することで、ほぼ同等の温度が検出できる。
【００７６】
また、必要であれば、軸受部の温度も温度センサ１７５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１５３及びステータ１５４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１７１）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。
【００７７】
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１５３及びステータ１５４（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１５３及びステータ１５４の隙間の増大、ローター１５３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。
【００７８】
以上のように、駆動機構１７１を備える循環式分散システム１３０は、分散装置１５１におけるローター１５３及びステータ１５４間の隙間δ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。尚、駆動機構１５１は、ローター及びステータ方式の分散装置のみならず、例えば分散装置３，５１のような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。
【００７９】
また、循環式分散システム１３０は、制御部１８０が、圧力センサ１７３、温度センサ１７４の一方又は両方の検出結果に基づいて、ローター１５３及びステータ１５４の対向間隔（隙間δ）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。
【００８０】
さらに、この駆動機構１７１は、バッファ部を有する分散装置にも適用可能であり、同様の作用効果を奏するとともに、バッファ部を有する場合に特有の効果も奏する。次にバッファ部を有する分散装置の一例として、図８〜図１０に示す分散装置２００について説明する。
【００８１】
次に上述した循環式分散システム１及び循環式分散方法で用いられるに適する分散装置２００について図８〜図１０を用いて具体的に説明する。図８等に示す分散装置２００は、効率よく複数の液体またはスラリー（粉末状の物質と液体の混合物）中の粉末状の物質を分散する連続分散装置である。この分散装置２００は、全ての原料に剪断エネルギーを確実に与えることにより、また、剪断作用による局所的な分散機能と大きなスケールの分散機能とを組み込むことにより、効率的な分散を行うものである。
【００８２】
具体的に分散装置２００は、例えば図８及び図９に示すように、第１のローター２０１と第２のローター２０２とを対面に組み合わせ、２つのローター２０１、２０２間の空間に原料を外周方向に通過させて原料を分散する剪断式分散装置であって、第１のローター２０１を第１の方向Ｒ１に回転する第１の回転手段２０８と、第２のローター２０２を第１の方向Ｒ１とは逆の第２の方向Ｒ２に回転する第２の回転手段２０９とを備え、第１又は第２のローターの回転中心に前記原料が供給される原料排出口２２０が設けられている。
【００８３】
このように構成すると、分散装置２００は、第１のローターと第２のローターとが逆の方向に回転するので、全ての原料に剪断エネルギーを確実に与えることができ、効率的な分散を行うことができる。
【００８４】
また、分散装置２００は、例えば図８に示すように、原料排出口２２０の外周側に第１のローター２０１の平面２２１と第２のローター２０２の平面２３１とにより隙間２０３が形成され、隙間２０３の外周側に、隙間２０３よりも第１のローター２０１と第２のローター２０２との間隔が広くなったバッファ部２０６が形成され、バッファ部２０６の外周に、第１のローター２０１と第２のローター２０２との間隔をバッファ部２０６より狭くする外周側面２３２が第２のローター２０２に形成される。
【００８５】
このように構成すると、分散装置２００は、隙間が剪断作用による局所的な分散機能を有し、バッファ部が大きなスケールの分散機能を有するので、効率的な分散を行うことができる。
【００８６】
また、分散装置２００は、例えば図８に示すように、外周側面２３２が、第１のローター２０１の回転軸２０８と平行に、あるいは、回転中心方向に傾斜して形成される。
このように構成すると、分散装置２００において、外周側面が第１のローターの回転軸と平行に、あるいは、回転中心方向に傾斜して形成されるので、バッファ部の容量を超える量の原料が流入しない限り、バッファ部から原料が外周側に流れず、バッファ部に滞留する。よって、バッファ部に滞留している原料に向かって、隙間から新たな原料が高速流入し激しく混ざり合うため、原料がバッファ部で、より均一に分散される。
【００８７】
また、分散装置２００は、例えば図１０に示すように、外周側面２３２の先端が、回転中心方向に延伸した張り出し２６２としてもよい。
このように構成すると、外周側面の先端が、回転中心方向に延伸した張り出しとなっているので、バッファ部の容量を超える量の原料が流入しない限り、バッファ部から原料が外周側に流れず、バッファ部に滞留する。よって、バッファ部に滞留している原料に向かって、隙間から新たな原料が高速流入し激しく混ざり合うため、原料がバッファ部で、より均一に分散される。
【００８８】
また、分散装置２００は、例えば図８に示すように、隙間２０３が、原料排出口２２０に隣接して配置される。
このように構成すると、隙間にある原料に第１のローターおよび第２のローターの回転による遠心力が作用して原料は外周側に流れようとして流速が増し、その内側には負圧が生じ、原料を原料排出口から隙間に吸引する。
【００８９】
また、分散装置２００は、例えば図８に示すように、バッファ部２０６の外周側に、第１のローター２０１の平面２２３と第２のローター２の平面２３３とにより、隙間２０３の間隔以下の間隔の第２の隙間２０４が形成され、第２の隙間２０４の外周側に、第２の隙間２０４より第１のローター２０１と第２のローター２０２との間隔が広くなった第２のバッファ部２０７が形成され、第２のバッファ部２０７の外周に、第１のローター２０１と第２のローター２０２との間隔を第２のバッファ部２０７より狭くする第２の外周側面２２４が第１のローター２０１に形成される。
このように構成すると、隙間およびバッファ部に加えて、第２の隙間が剪断作用による局所的な分散機能を有し、第２のバッファ部が大きなスケールの分散機能を有するので、繰り返し分散処理を効率的に行う連続式分散装置となる。
【００９０】
また、分散装置２００は、例えば図８に示すように、バッファ部２０６は第１のローター２０１が窪むことにより形成され、外周側面２３２は、第２のローター２０２に形成され、第２のバッファ部２０７は第２のローター２０２が窪むことにより形成され、第２の外周側面２２４は第１のローター２０１に形成される。
このように構成すると、第１のローターと第２のローターとに交互の窪みを形成することにより、隙間、バッファ部、外周側面、第２の隙間、第２のバッファ部および第２の外周側面が形成されるので、局所的な剪断と、これよりも大きなスケールの平均化混合を、交互に連続的に行う分散装置の製造が容易となる。
【００９１】
次に、分散装置２００について図８〜図１０を用いて更に具体的に説明する。分散装置２００は、高速回転する２つのローターを互いに逆方向に回転するように組み合わせ、その間の狭い空間に原料を遠心力によって通過させ、複数の原料を均一に分散させる装置である。図８に示すように、凹凸を有する２枚のローター２０１，２０２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すると、それぞれの凹凸部の組み合わせによって、狭い隙間２０３〜２０５と広い空間２０６，２０７が交互に配列される構造となる。ここで、高い剪断力を発生させる狭い空間２０３〜２０５を剪断力発生部、これより大きなスケールの混合を行う広い空間２０６，２０７をバッファ部と呼ぶことにする。図９に示すように、ローター２０１，２０２はそれぞれ中空の回転軸２０８，２０９に接続され、これらの回転軸２０８，２０９は、軸受２１５を介し強固に固定された軸受箱２１６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Ｒ１・Ｒ２は互いに逆となる。ここでは、回転軸２０８，２０９をそれぞれ原料供給口２１２，２１４の側から見て、時計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によって、任意に設定することができる。原料供給口２１２，２１４に供給された原料は、中空回転軸の中空部を貫流してローター２０１，２０２の回転中心に設けられた原料排出口２２０から２枚のローター２０１，２０２の間に供給される。なお、ここでは中空回転軸２０９の原料排出口は栓２１０によって原料が流入・流出しないようになっている。
【００９２】
本分散装置２００においては、図８でローター２０１，２０２の外径Dは２００ｍｍであり、高さｈ１及びｈ２はそれぞれ５５、１５ｍｍである。剪断力発生部２０３〜２０５の隙間は０．０５〜２ｍｍまで調整が可能である。なお、剪断力発生部２０３〜２０５の隙間は同一である必要はなく、ローター２０１，２０２の形状・寸法の設計により、目的に応じ適宜変更することができる。たとえば、剪断力発生部２０３、剪断力発生部２０４、剪断力発生部２０５と隙間の間隔を順次狭くすることにより、原料の凝集粒子を順次細かく分解すると、均一に分散しやすくなる。バッファ部２０６，２０７の外周側面２３２，２２４の角度α・βはそれぞれ５０度・７０度であるが、この角度に限定されるものではなく、ローター２０１，２０２の形状・寸法の設計により、鋭角あるいは直角として、すなわち、回転中心方向（中空回転軸２０８，２０９の方向）に傾斜してあるいは中空回転軸２０８，２０９と平行に、適宜選定することができる。また、本分散装置の場合の回転数はインバーター制御により０〜１７２０ｒｐｍの間で設定ができるが、電動機、プーリー、ギヤなどの選定によって適宜変更することができる。
【００９３】
ここで、図８を参照して、剪断力発生部２０３，２０４，２０５とバッファ部２０６，２０７の構成を説明する。上部ローター２０１の、下部ローター２０２と対面する面は、原料排出口２２０の外周に回転軸に垂直な平面２２１として形成される。平面２２１の外周側に内周側面２２２と平面２２１に平行な平面２２３と外周側面２２４とで構成された窪みが形成される。外周側面２２４は、平面２２１の面よりも下部ローター２０２側に延伸し、その先端に平面２２１に平行な平面２２５が形成される。下部ローター２０２の上部ローター２０１と対面する面には、平面２２１と平行に対向する平面２３１が形成され、平面２３１は内周側面２２２を越えて外周側に延伸する。平面２３１から外周側面２３２が上部ローター２０１に向けて形成され、外周側面２３２の先端から平面２２３に平行に対面する平面２３３が形成される。平面２３３は、外周側面２２４よりも内周側に位置する内周側面２３４と平面２２５に平行に対面する平面２３５とで窪みを形成する。
【００９４】
上記の面を有する上部ローター２０１と下部ローター２０２とを組み合わせることにより、平面２２１と平面２３１とで剪断力発生部２０３を形成し、平面２２３と平面２３３とで剪断力発生部２０４を形成し、平面２２５と平面２３５とで剪断力発生部２０５を形成する。また、内周側面２２２と平面２２３と外周側面２３２と平面２３１とで囲まれた領域がバッファ部２０６を、内周側面２３４と平面２２３と外周側面２２４と平面２３５とで囲まれた領域がバッファ部２０７を形成する。外周側面２２４は、平面２２１の面よりも下部ローター２０２側に延伸してバッファ部２０７を形成するので、バッファ部２０７の容量が大きくなり、より大きなスケールでの分散による均一化が行われる。
【００９５】
なお、上記の例では、外周側面２２４が平面２２１の面より下部ローター２０２側に延伸するものとして説明したが、外周側面２２４は平面２２１の面と同じ位置までしか延伸せず、すなわち、平面２２１と平面２２５とが同一平面上であってもよい。このように構成すると、上部ローター２０１に１つの窪みを形成し、下部ローター２０２に１つの突起（外周側面２３２と平面２３３と内周側面２３４で囲まれた部分）を形成することにより、３つの剪断力発生部２０３〜２０５と２つのバッファ部２０６，２０７を形成することができ、局所的な剪断と、この局所的部分よりも大きなスケールの平均化混合を、交互に連続的に行う分散装置の製造が容易となる。また、外周側面２２４は平面２２１の面の手前側までしか延伸していなくてもよい。
【００９６】
また、平面２２１、２２３、２２５、２３１、２３３、２３５は、回転軸に垂直で、互いに平行であるとして説明したが、それぞれ回転軸に垂直ではなく、また、互いに平行でなくてもよい。さらに、剪断力発生部２０３〜２０５を形成するために対面する平面同士も平行でなくてもよい。剪断力発生部２０３〜２０５の隙間が外周側に向けて狭くなるようにすることにより、原料の凝集粒子を順次細かく分解する構造とすることができる。
【００９７】
バッファ部２０６，２０７は、剪断力発生部２０３，２０４にて局所的な分散を受けた原料を混合するために液を貯留する領域であり、大きな容量を有する。そのために、たとえば、バッファ部２０６を形成するための平面２３１の半径方向の長さＬ１は、平面２２１と対向して剪断力発生部２０３を形成する半径方向の長さＬ２の、少なくとも０．５倍以上、通常は１倍以上の長さとする。また、バッファ部２０６の高さ（剪断力発生部２０３の隙間の間隔と内周側面２２２の高さの和）は、剪断力発生部２０３の隙間の間隔の、少なくとも３倍以上、通常は５倍以上の高さとする。
【００９８】
図８において、原料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２０１，２０２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。ここで、再び図９も参照する。ローター２０１，２０２が回転している状態で、中空回転軸２０８に接続され回り止め（図示せず）が施された回転継手２１１の原料供給口２１２より原料を供給すると、原料は原料排出口２２０から、２つのローター２０１，２０２の間に供給される。原料は２つのローター２０１，２０２から構成される剪断力発生部２０３、バッファ部２０６、剪断力発生部２０４、バッファ部２０７、剪断力発生部２０５の順に、遠心力の方向に沿って通過し、ローターの外周の原料排出部２１３から排出される。原料が遠心力により外周方向に流れ、流速が増すので、原料排出口２２０は負圧となり、原料排出口２２０からの原料の流れは促進される。
【００９９】
なお、中空回転軸２０９の排出口の栓２１０を除去し、原料供給口２１４から別の原料を供給し、原料供給口２１２から供給した原料とローター部で混合することもできるが、この場合はローター及び中空軸の中心軸を水平に設置するか、または原料供給用のポンプが必要となる。原料排出口２２０における負圧は、通常、原料を中空回転軸２０９の高さだけ吸引するほどに大きくはないからである。
【０１００】
また、本分散装置２００では２つの回転軸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。これらの電動機、ベルト、チェーン、歯車などと、中空回転軸２０８，２０９が回転手段を構成する。
【０１０１】
次に、この分散装置２００単体を用いた原料の分散プロセス（分散方法）について、図８を用いて説明する。まず原料は、１段目の剪断力発生部２０３を通過するときに高い剪断力を受け、乳化あるいは微粒子の凝集物の分解がなされる。剪断力発生部で高い剪断力を受けて局所的に乳化あるいは微粒子の凝集物の分解および／あるいは分散がなされた原料は、剪断力発生部２０３から排出されたあと、１段目のバッファ部２０６に流入する。バッファ部２０６には、外周側にローター２０１，２０２間の間隔を狭くする外周側面２３２が形成されているため、バッファ部２０６に流入した原料はバッファ部の容量を超える量の原料が流入しない限り、バッファ部から流出せず、滞留する。バッファ部２０６内の原料は、遠心力によってバッファ部２０６内の外周側面２３２に押し付けられるが、バッファ部２０６の外周側面２３２は図８に示すように流れに対し抵抗となるように傾斜がついているため、原料がこのバッファ部２０６から排出されるにはバッファ部の容量を超える原料がバッファ部２０６に流入する必要がある。このとき、先にバッファ部２０６に流入し滞留している原料は、後に剪断力発生部２０３からバッファ部２０６に高速流入してくる原料と激しく混じり合うことになり、局所的に乳化・分散した原料は、この局所的部分よりも大きなスケールでの混合によって平均化される。続いて、原料は２段目の剪断力発生部２０４とバッファ部２０７を通過して１段目と同様の分散が行われ、最終の３段目の剪断力発生部２０５を通過し、さらに分散が行われる。
【０１０２】
ここで、原料の均一な混合を実現するには、本装置に供給される原料は、前工程の予備混合によって、剪断発生部の最小隙間のスケール以下の乳化や凝集物への分解がなされ、かつ、少なくとも最小剪断部の容量（体積＝剪断面積×隙間の大きさ）の単位以下の均一な混合がなされているのが好ましい。剪断発生部２０３の隙間を通過するスケールで液の乳化や凝集物の分解がなされていないと、剪断発生部２０３への流入時に、隙間よりも大きなスケールの液滴や凝集物が剪断発生部２０３の隙間に入り込みにくくなるため不均一な分散や詰まりの原因となったり、過大な応力の発生によって装置に損傷を与える原因ともなる。また、最小剪断部の体積単位の均一な混合とは、予備混合された原料を、最小剪断部と同等の体積分だけ任意に取り出した場合、その体積中の複数の原料の割合が一定ということであり、乳化や微粒子の凝集物の分解には無関係な状態である。たとえば、図８においては最小剪断部の容量は隙間２０３の部分となり、隙間２０３が０．１ｍｍのとき、その体積は約０．３ｍｌとなる。なお、ここで説明した具体的条件は、分散装置２００の単体の性能を高める際の条件であり、上述した循環式分散システムに用いられる分散装置としては、この分散装置２００自体は非常に適したものであるが、必ずしもこの条件を全て満たす必要はない。
【０１０３】
なお、バッファ部２０６，２０７の形状は、図８に示すような外周側面２３２，２２４が傾斜する形状に限定されるわけではなく、バッファ部２０６，２０７の容量をより増加させるためには、図９のように、バッファ部２０６，２０７の外周側面２３２，２２４の先端に、回転中心方向（中空回転軸２０８，２０９方向）に延伸する張り出し部２６２，２５４を有する構造にしてもよい。また、張り出し部２６２の上部ローター２４１の平面２２３と対面する平面２６３も剪断力発生部２０４を形成するので、剪断力発生部２０４の半径方向の長さを長くでき、局所的な分散をより多く行うことができる。同様に、張り出し部２５４の下部ローター２４２の平面２３５と対面する平面２５５もより大きな剪断力発生部２０５を形成して、局所的な分散をより多く行うことができる。
【０１０４】
また、本説明では剪断力発生部は３段、バッファ部は２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はなく、対象原料や目標とする分散の度合によって任意の組み合わせをとることができる。
【０１０５】
以上のような構成とされた分散装置２００によれば、第１のローターと第２のローターとを対面に組み合わせ、２つのローター間の空間に原料を外周方向に通過させて原料を分散する剪断式分散装置であって、第１のローターを第１の方向に回転する第１の回転手段と、第２のローターを第１の方向とは逆の第２の方向に回転する第２の回転手段とを備え、第１のローターの回転中心に前記原料が供給される原料排出口が設けられているので、全ての原料に剪断エネルギーを効率的に与えることにより効率的な分散を行う剪断式分散装置となる。
【０１０６】
また、原料排出口の外周側に第１のローターの平面と第２のローターの平面とにより隙間が形成され、隙間の外周側に、隙間よりも第１のローターと第２のローターとの間隔が広くなったバッファ部が形成され、バッファ部の外周に、第１のローターと第２のローターとの間隔をバッファ部より狭くする外周側面が第１のローターおよび／または第２のローターに形成されるので、局所的な剪断作用の後に大きなスケールの平均化混合作用を発生させ、局所的な剪断作用とこれよりも大きなスケールの平均化混合機能を組み込むことで、効率的な分散が可能になる。
【０１０７】
また、図８〜図１０を用いて説明した分散装置２００にも、ローター２０１及びローター２０２の隙間を調整するための駆動機構１７１及び制御部１８０が設けられており、この駆動機構１７１がローター２０１を駆動することにより、一対のローター２０１，２０２間の隙間δに混合物の詰まりが発生することや、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、さらに上述した駆動機構１７１のその他の効果をも併せ持つこととなる。さらに、駆動機構１７１を有する分散装置２００は、運転終了後にローター２０１，２０２間の隙間を広げることでそのバッファ部に溜まった混合物を排出しやすくできる。また、この分散装置２００は、上述した循環式分散システム３０，４０，５０，１３０に用いられることを可能とし、該システムは、分散装置２００自体の剪断作用が高いというのに加えて、循環式分散システムとしての特徴として軸封部に混合物を到達させないことで、分散装置の軸封部の構造を簡素化する効果を得つつ、混合物の適切な循環分散を実現する。
【符号の説明】
【０１０８】
１ タンク
２ 循環ポンプ
３ 分散装置
１６ 軸封部
３０ 循環式分散システム
３２ 配管
１７１ 駆動機構
１７３ 圧力センサ
１７４ 温度センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラリー状又は液体状の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おいて、
前記混合物を分散させるローター型且つ連続型の分散装置と、
前記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、
前記分散装置は、該分散装置内部の前記混合物が該分散装置内部に設けられる軸封部を浸漬させない量となるように、混合物の流出量が流入量よりも大きくされる循環式分散システム。
【請求項２】
前記分散装置は、前記タンクより上側に配置されている請求項１記載の循環式分散システム。
【請求項３】
前記分散装置の出口側と前記タンクの入口側との間の配管には、前記分散装置における混合物の流出量を増加させるためのポンプが設けられている請求項１記載の循環式分散システム。
【請求項４】
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ている請求項１又は請求項３記載の循環式分散システム。
【請求項５】
前記分散装置は、一対のローターを有し、該一対のローター間に中空軸を介して前記混合物が流入され、該一対のローターの隙間から外周側に向けて放射状に前記混合物を放出することにより前記混合物を分散する請求項１記載の循環式分散システム。
【請求項６】
前記一対のローターは、水平方向に対向して配置されている請求項５記載の循環式分散システム。
【請求項７】
前記一対のローターは、垂直方向に対向して配置されている請求項５記載の循環式分散システム。
【請求項８】
前記混合物は、処理原料と添加物とが混合されてなり、
当該循環式分散システムは、配管内に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分散装置による分散を行う装置であり、
前記分散装置は、前記一対のローターのうち、下側ローターの中空軸を介して前記循環される処理原料が供給され、前記一対のローターのうち、上側ローターの中空軸を介して前記添加物が供給される請求項７記載の循環式分散システム。
【請求項９】
前記一対のローター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５乃至請求項８の内いずれか１項に記載の循環式分散システム。
【請求項１０】
前記駆動機構を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記一対のローターの間の混合物の圧力を検出する圧力センサ、及び前記一対のローター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、前記一対のローターの対向間隔を調整する請求項９記載の循環式分散システム。
【請求項１１】
前記駆動機構は、サーボシリンダである請求項１０記載の循環式分散システム。
【請求項１２】
前記分散装置は、互いに対向して配置されるローター及びステータを有し、該ローター及びステータ間に中空軸を介して前記混合物が流入され、該ローター及びステータの隙間から外周側に向けて放射状に前記混合物を放出することにより前記混合物を分散する請求項１記載の循環式分散システム。
【請求項１３】
前記ローター及びステータは、水平方向に対向して配置されている請求項１２記載の循環式分散システム。
【請求項１４】
前記ローター及びステータは、垂直方向に対向して配置されている請求項１２記載の循環式分散システム。
【請求項１５】
前記混合物は、処理原料と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分散装置による分散を行う装置であり、
前記分散装置には、前記ローター及びステータのうち、下側に配置されたステータの中空軸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、タンク内の処理原料に添加物を供給する供給装置が設けられる請求項１４記載の循環式分散システム。
【請求項１６】
前記ローター及びステータ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１２乃至請求項１５の内いずれか１項に記載の循環式分散システム。
【請求項１７】
前記駆動機構を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記ローター及びステータ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、前記ローター及びステータの対向間隔を調整する請求項１６記載の循環式分散システム。
【請求項１８】
前記駆動機構は、サーボシリンダである請求項１７記載の循環式分散システム。
【請求項１９】
前記分散装置は、前記一対のローターのうち、下側ローターの外周に混合物を下方側に導く突起部が設けられている請求項７又は請求項８記載の循環式分散システム。
【請求項２０】
前記下側ローターに設けられる突起部は、該下側ローターの下面の外周側にリング状に形成されている請求項１９記載の循環式分散システム。
【請求項２１】
前記一対のローターは、互いに対向する面がセラミックにより形成されている請求項５記載の循環式分散システム。
【請求項２２】
前記一対のローターは、互いに対向する面を有する先端部材と、該先端部材を交換可能に取り付ける取付部材とを有し、
前記先端部材は、セラミックにより形成され、前記取付部材は、金属により形成されている請求項５記載の循環式分散システム。
【請求項２３】
前記一対のローターは、互いに対向する面を有する先端部材と、該先端部材を交換可能に取り付ける取付部材と、前記先端部材を該取付部材に固定する固定ネジとを有し、
前記固定ネジは、前記先端部材の前記対向する面側から前記取付部材に取り付けられることで、前記先端部材を前記取付部材に固定し、
前記先端部材は、セラミックにより形成され、
前記先端部材には、前記固定ネジを取り付ける部分に凹部が形成され、
前記凹部は、前記固定ネジが前記先端部材を固定する状態に取り付けられたときに、前記固定ネジの頭部が、前記先端部材の前記対向する面より深く位置するように、形成されている請求項５記載の循環式分散システム。
【請求項２４】
スラリー状又は液体状の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、
前記混合物をローター型且つ連続型の分散装置で分散させるとともに、該分散装置と、前記分散装置の出口側に接続されるタンクと、前記循環ポンプとを直列的に接続する配管により循環させるに際し、
前記分散装置内部の前記混合物が該分散装置内部に設けられる軸封部を浸漬させない程度の量となるように、混合物の流出量が流入量よりも大きくして、循環分散を行う循環式分散方法。
【請求項２５】
前記分散装置は、前記タンクより上側に配置されている請求項２４記載の循環式分散方法。
【請求項２６】
前記分散装置の出口側と前記タンクの入口側との間の配管には、前記分散装置における混合物の流出量を増加させるためのポンプが設けられている請求項２４記載の循環式分散方法。
【請求項２７】
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ている請求項２４又は請求項２６記載の循環式分散方法。
【請求項２８】
前記分散装置は、一対のローターを有し、該一対のローター間に中空軸を介して前記混合物が流入され、該一対のローターの隙間から外周側に向けて放射状に前記混合物を放出することにより前記混合物を分散する請求項２４記載の循環式分散方法。
【請求項２９】
前記一対のローターは、水平方向に対向して配置されている請求項２８記載の循環式分散方法。
【請求項３０】
前記一対のローターは、垂直方向に対向して配置されている請求項２８記載の循環式分散方法。
【請求項３１】
前記混合物は、処理原料と添加物とが混合されてなり、
当該循環式分散方法は、配管内に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分散装置による分散を行う方法であり、
前記分散装置は、前記一対のローターのうち、下側ローターの中空軸を介して前記循環される処理原料が供給され、前記一対のローターのうち、上側ローターの中空軸を介して前記添加物が供給される請求項３０記載の循環式分散方法。
【請求項３２】
前記一対のローター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２８乃至請求項３１の内いずれか１項に記載の循環式分散方法。
【請求項３３】
前記駆動機構を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記一対のローターの間の混合物の圧力を検出する圧力センサ、及び前記一対のローター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、前記一対のローターの対向間隔を調整する請求項３２記載の循環式分散方法。
【請求項３４】
前記駆動機構は、サーボシリンダである請求項３３記載の循環式分散方法。
【請求項３５】
前記分散装置は、互いに対向して配置されるローター及びステータを有し、該ローター及びステータ間に中空軸を介して前記混合物が流入され、該ローター及びステータの隙間から外周側に向けて放射状に前記混合物を放出することにより前記混合物を分散する請求項２４記載の循環式分散方法。
【請求項３６】
前記ローター及びステータは、水平方向に対向して配置されている請求項３５記載の循環式分散方法。
【請求項３７】
前記ローター及びステータは、垂直方向に対向して配置されている請求項３５記載の循環式分散方法。
【請求項３８】
前記混合物は、処理原料と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分散装置による分散を行う装置であり、
前記分散装置には、前記ローター及びステータのうち、下側に配置されたステータの中空軸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、タンク内の処理原料に添加物を供給する供給装置が設けられる請求項３７記載の循環式分散方法。
【請求項３９】
前記ローター及びステータ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３５乃至請求項３８の内いずれか１項に記載の循環式分散方法。
【請求項４０】
前記駆動機構を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記ローター及びステータ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、前記ローター及びステータの対向間隔を調整する請求項３９記載の循環式分散方法。
【請求項４１】
前記駆動機構は、サーボシリンダである請求項４０記載の循環式分散方法。
【請求項４２】
前記分散装置は、前記一対のローターのうち、下側ローターの外周に混合物を下方側に導く突起部が設けられている請求項３０又は請求項３１記載の循環式分散方法。
【請求項４３】
前記下側ローターに設けられる突起部は、該下側ローターの下面の外周側にリング状に形成されている請求項４２記載の循環式分散方法。
【請求項４４】
前記一対のローターは、互いに対向する面がセラミックにより形成されている請求項２８記載の循環式分散方法。
【請求項４５】
前記一対のローターは、互いに対向する面を有する先端部材と、該先端部材を交換可能に取り付ける取付部材とを有し、
前記先端部材は、セラミックにより形成され、前記取付部材は、金属により形成されている請求項２８記載の循環式分散方法。
【請求項４６】
前記一対のローターは、互いに対向する面を有する先端部材と、該先端部材を交換可能に取り付ける取付部材と、前記先端部材を該取付部材に固定する固定ネジとを有し、
前記固定ネジは、前記先端部材の前記対向する面側から前記取付部材に取り付けられることで、前記先端部材を前記取付部材に固定し、
前記先端部材は、セラミックにより形成され、
前記先端部材には、前記固定ネジを取り付ける部分に凹部が形成され、
前記凹部は、前記固定ネジが前記先端部材を固定する状態に取り付けられたときに、前記固定ネジの頭部が、前記先端部材の前記対向する面より深く位置するように、形成されている請求項２８記載の循環式分散方法。
【請求項１】
スラリー状又は液体状の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おいて、
前記混合物を分散させるローター型且つ連続型の分散装置と、
前記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、
前記分散装置は、該分散装置内部の前記混合物が該分散装置内部に設けられる軸封部を浸漬させない量となるように、混合物の流出量が流入量よりも大きくされる循環式分散システム。
【請求項２】
前記分散装置は、前記タンクより上側に配置されている請求項１記載の循環式分散システム。
【請求項３】
前記分散装置の出口側と前記タンクの入口側との間の配管には、前記分散装置における混合物の流出量を増加させるためのポンプが設けられている請求項１記載の循環式分散システム。
【請求項４】
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ている請求項１又は請求項３記載の循環式分散システム。
【請求項５】
前記分散装置は、一対のローターを有し、該一対のローター間に中空軸を介して前記混合物が流入され、該一対のローターの隙間から外周側に向けて放射状に前記混合物を放出することにより前記混合物を分散する請求項１記載の循環式分散システム。
【請求項６】
前記一対のローターは、水平方向に対向して配置されている請求項５記載の循環式分散システム。
【請求項７】
前記一対のローターは、垂直方向に対向して配置されている請求項５記載の循環式分散システム。
【請求項８】
前記混合物は、処理原料と添加物とが混合されてなり、
当該循環式分散システムは、配管内に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分散装置による分散を行う装置であり、
前記分散装置は、前記一対のローターのうち、下側ローターの中空軸を介して前記循環される処理原料が供給され、前記一対のローターのうち、上側ローターの中空軸を介して前記添加物が供給される請求項７記載の循環式分散システム。
【請求項９】
前記一対のローター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５乃至請求項８の内いずれか１項に記載の循環式分散システム。
【請求項１０】
前記駆動機構を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記一対のローターの間の混合物の圧力を検出する圧力センサ、及び前記一対のローター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、前記一対のローターの対向間隔を調整する請求項９記載の循環式分散システム。
【請求項１１】
前記駆動機構は、サーボシリンダである請求項１０記載の循環式分散システム。
【請求項１２】
前記分散装置は、互いに対向して配置されるローター及びステータを有し、該ローター及びステータ間に中空軸を介して前記混合物が流入され、該ローター及びステータの隙間から外周側に向けて放射状に前記混合物を放出することにより前記混合物を分散する請求項１記載の循環式分散システム。
【請求項１３】
前記ローター及びステータは、水平方向に対向して配置されている請求項１２記載の循環式分散システム。
【請求項１４】
前記ローター及びステータは、垂直方向に対向して配置されている請求項１２記載の循環式分散システム。
【請求項１５】
前記混合物は、処理原料と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分散装置による分散を行う装置であり、
前記分散装置には、前記ローター及びステータのうち、下側に配置されたステータの中空軸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、タンク内の処理原料に添加物を供給する供給装置が設けられる請求項１４記載の循環式分散システム。
【請求項１６】
前記ローター及びステータ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１２乃至請求項１５の内いずれか１項に記載の循環式分散システム。
【請求項１７】
前記駆動機構を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記ローター及びステータ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、前記ローター及びステータの対向間隔を調整する請求項１６記載の循環式分散システム。
【請求項１８】
前記駆動機構は、サーボシリンダである請求項１７記載の循環式分散システム。
【請求項１９】
前記分散装置は、前記一対のローターのうち、下側ローターの外周に混合物を下方側に導く突起部が設けられている請求項７又は請求項８記載の循環式分散システム。
【請求項２０】
前記下側ローターに設けられる突起部は、該下側ローターの下面の外周側にリング状に形成されている請求項１９記載の循環式分散システム。
【請求項２１】
前記一対のローターは、互いに対向する面がセラミックにより形成されている請求項５記載の循環式分散システム。
【請求項２２】
前記一対のローターは、互いに対向する面を有する先端部材と、該先端部材を交換可能に取り付ける取付部材とを有し、
前記先端部材は、セラミックにより形成され、前記取付部材は、金属により形成されている請求項５記載の循環式分散システム。
【請求項２３】
前記一対のローターは、互いに対向する面を有する先端部材と、該先端部材を交換可能に取り付ける取付部材と、前記先端部材を該取付部材に固定する固定ネジとを有し、
前記固定ネジは、前記先端部材の前記対向する面側から前記取付部材に取り付けられることで、前記先端部材を前記取付部材に固定し、
前記先端部材は、セラミックにより形成され、
前記先端部材には、前記固定ネジを取り付ける部分に凹部が形成され、
前記凹部は、前記固定ネジが前記先端部材を固定する状態に取り付けられたときに、前記固定ネジの頭部が、前記先端部材の前記対向する面より深く位置するように、形成されている請求項５記載の循環式分散システム。
【請求項２４】
スラリー状又は液体状の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、
前記混合物をローター型且つ連続型の分散装置で分散させるとともに、該分散装置と、前記分散装置の出口側に接続されるタンクと、前記循環ポンプとを直列的に接続する配管により循環させるに際し、
前記分散装置内部の前記混合物が該分散装置内部に設けられる軸封部を浸漬させない程度の量となるように、混合物の流出量が流入量よりも大きくして、循環分散を行う循環式分散方法。
【請求項２５】
前記分散装置は、前記タンクより上側に配置されている請求項２４記載の循環式分散方法。
【請求項２６】
前記分散装置の出口側と前記タンクの入口側との間の配管には、前記分散装置における混合物の流出量を増加させるためのポンプが設けられている請求項２４記載の循環式分散方法。
【請求項２７】
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ている請求項２４又は請求項２６記載の循環式分散方法。
【請求項２８】
前記分散装置は、一対のローターを有し、該一対のローター間に中空軸を介して前記混合物が流入され、該一対のローターの隙間から外周側に向けて放射状に前記混合物を放出することにより前記混合物を分散する請求項２４記載の循環式分散方法。
【請求項２９】
前記一対のローターは、水平方向に対向して配置されている請求項２８記載の循環式分散方法。
【請求項３０】
前記一対のローターは、垂直方向に対向して配置されている請求項２８記載の循環式分散方法。
【請求項３１】
前記混合物は、処理原料と添加物とが混合されてなり、
当該循環式分散方法は、配管内に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分散装置による分散を行う方法であり、
前記分散装置は、前記一対のローターのうち、下側ローターの中空軸を介して前記循環される処理原料が供給され、前記一対のローターのうち、上側ローターの中空軸を介して前記添加物が供給される請求項３０記載の循環式分散方法。
【請求項３２】
前記一対のローター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２８乃至請求項３１の内いずれか１項に記載の循環式分散方法。
【請求項３３】
前記駆動機構を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記一対のローターの間の混合物の圧力を検出する圧力センサ、及び前記一対のローター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、前記一対のローターの対向間隔を調整する請求項３２記載の循環式分散方法。
【請求項３４】
前記駆動機構は、サーボシリンダである請求項３３記載の循環式分散方法。
【請求項３５】
前記分散装置は、互いに対向して配置されるローター及びステータを有し、該ローター及びステータ間に中空軸を介して前記混合物が流入され、該ローター及びステータの隙間から外周側に向けて放射状に前記混合物を放出することにより前記混合物を分散する請求項２４記載の循環式分散方法。
【請求項３６】
前記ローター及びステータは、水平方向に対向して配置されている請求項３５記載の循環式分散方法。
【請求項３７】
前記ローター及びステータは、垂直方向に対向して配置されている請求項３５記載の循環式分散方法。
【請求項３８】
前記混合物は、処理原料と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分散装置による分散を行う装置であり、
前記分散装置には、前記ローター及びステータのうち、下側に配置されたステータの中空軸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、タンク内の処理原料に添加物を供給する供給装置が設けられる請求項３７記載の循環式分散方法。
【請求項３９】
前記ローター及びステータ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３５乃至請求項３８の内いずれか１項に記載の循環式分散方法。
【請求項４０】
前記駆動機構を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記ローター及びステータ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、前記ローター及びステータの対向間隔を調整する請求項３９記載の循環式分散方法。
【請求項４１】
前記駆動機構は、サーボシリンダである請求項４０記載の循環式分散方法。
【請求項４２】
前記分散装置は、前記一対のローターのうち、下側ローターの外周に混合物を下方側に導く突起部が設けられている請求項３０又は請求項３１記載の循環式分散方法。
【請求項４３】
前記下側ローターに設けられる突起部は、該下側ローターの下面の外周側にリング状に形成されている請求項４２記載の循環式分散方法。
【請求項４４】
前記一対のローターは、互いに対向する面がセラミックにより形成されている請求項２８記載の循環式分散方法。
【請求項４５】
前記一対のローターは、互いに対向する面を有する先端部材と、該先端部材を交換可能に取り付ける取付部材とを有し、
前記先端部材は、セラミックにより形成され、前記取付部材は、金属により形成されている請求項２８記載の循環式分散方法。
【請求項４６】
前記一対のローターは、互いに対向する面を有する先端部材と、該先端部材を交換可能に取り付ける取付部材と、前記先端部材を該取付部材に固定する固定ネジとを有し、
前記固定ネジは、前記先端部材の前記対向する面側から前記取付部材に取り付けられることで、前記先端部材を前記取付部材に固定し、
前記先端部材は、セラミックにより形成され、
前記先端部材には、前記固定ネジを取り付ける部分に凹部が形成され、
前記凹部は、前記固定ネジが前記先端部材を固定する状態に取り付けられたときに、前記固定ネジの頭部が、前記先端部材の前記対向する面より深く位置するように、形成されている請求項２８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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−３６８６２（Ｐ２０１１−３６８６２Ａ）
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【公開請求】
【出願番号】特願２０１０−２５５１７０（Ｐ２０１０−２５５１７０）
【出願日】平成２２年１１月１５日（２０１０．１１．１５）
【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２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５５１７０（Ｐ２０１０−２５５１７０）
【出願日】平成２２年１１月１５日（２０１０．１１．１５）
【出願人】（０００１９１００９）新東工業株式会社 (474)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]