JP2006205136A - 分散装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 撹拌効率が向上しており、回転スクリーンの目詰まり防止が可能であり、回転スクリーンの交換・洗浄作業性に優れており、しかも回転軸の軸ぶれを防止することができ、ひいてはシール部の破損を防止することができる分散装置を提供すること。
【解決手段】 分散装置２は、筒状の容器２０の内部に配置され、駆動装置２６と基端２２２側が接続しており、軸方向に対する周方向に回転自在な回転軸２２の周囲に、回転軸２２の回転と同調するように設けられた回転スクリーン２５及び撹拌部２４を有する。また、回転軸２２と駆動装置２６の接続部３０を容器２０内部の粉砕空間Ｂから封止するシール部２８を有する。回転スクリーン２５は、回転軸２２の終端２２４側近傍で、かつ撹拌部２４の同心円状内側に設けてある。回転スクリーン２５の同心円状内側に、回転スクリーン２５の目詰まりを解消する緩衝部材３２が運動自在に保持されている。容器２０に設けてあるスラリーの導入口２０６及び排出口２０８の双方が容器２０のシール部２８側に設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば、被分散物が分散媒及び結合剤中に均一に分散したスラリーの調製に好適に用いることができる分散装置に関する。

近年の電子部品の小型化に伴い、その素体であるセラミックの微粒子（微粉砕）化が望まれている。セラミックの微粒子化を行うことができる分散装置として、いくつかの提案が為されている。

例えば、特許文献１では、図９に示すように、筒状容器２０’の内部に回転自在に配置された軸方向に延びる回転軸２２’と、該回転軸２２’の基端２２２’に接続され、前記回転軸２２’を前記軸方向に対して周方向に回転駆動させる駆動装置２６’と、前記回転軸２２’の周囲に、前記回転軸２２’の基端２２２’の近傍から終端２２４’に向けて、順次、並列して配設され、前記回転軸２２’の回転と同調する回転スクリーン２５’及び撹拌部２４’と、前記回転軸２２’の基端２２２’と前記駆動装置２６’の接続部３０’を前記容器２０’内部の粉砕空間Ｂ’から封止するシール部２８’とを有し、前記粉砕空間Ｂ’に予めメディア３４’を充填しておき、前記回転軸２２’を回転させることによりメディア３４’に運動を与えるようにした分散装置２’が開示してある。

しかしながら、特許文献１の分散装置２’には、次に示すような問題があった。

第１に、回転スクリーン２５’と撹拌部２４’が回転軸２２’の周囲に回転軸２２’の基端２２２’側から終端２２４’側に向けて、この順で並列して配設されている。つまり、回転スクリーン２５’の周方向外側には撹拌部２４’が存在せず、回転軸２２’の周囲に、それぞれ独立して、回転スクリーン２５’と撹拌部２４’が具備されているため、回転スクリーン２５’の周方向ではメディアを撹拌することができず、撹拌効率の向上が望めない。

第２に、回転スクリーン２５’が撹拌部２４’より回転軸２２’の駆動装置２６’側である基端２２２’側周囲に配設されているため、装置２’を所定時間稼働後に回転スクリーン２５’の洗浄・交換を行うおうとする場合、回転軸２２’の全てを駆動装置２６’から取り外した後に回転スクリーン２５’を取り外す必要があり、回転スクリーン２５’の分解、取り付け、洗浄、交換などの作業性が悪かった。

第３に、回転軸２２’の基端２２２’側から終端２２４’側に向けて回転スクリーン２５’と撹拌部２４’が並列に配設されるため、回転軸２２’の軸方向の長さが長くなり、これによって回転軸２２’の重心が基端２２２’側から終端２２４’側へ偏る傾向があり、回転軸２２’が回転中に軸ぶれを生じることがある。回転軸２２’の軸ぶれによって、駆動装置２６’との間のシール部２８’に負担がかかり、やがてはシール部２８’が破損する恐れが極めて大きくなる傾向にある。

第４に、分散装置２’に用いられるメディア３４’は、近年、小さくなる傾向にあるため、回転スクリーン２５’での粗粒やメディア３４’の目詰まりが問題になることもある。回転スクリーン２５’での粗粒やメディア３４’の目詰まりは、回転スクリーン２５’自体が回転軸２２’と同調して回転することにより生じる遠心力によって改善されることが、ある程度は期待されるが、実際には未だ目詰まりの問題が生じており、装置２’の安定した稼動に影響を与えているのが実情であり、その改善が求められている。
登録実用新案第３００６０４７号公報

本発明の目的は、撹拌効率が向上しており、回転スクリーンの目詰まり防止が可能であり、回転スクリーンの交換・洗浄作業性に優れており、しかも回転軸の軸ぶれを防止することができ、ひいてはシール部の破損を防止することができる、微粉砕機などの分散装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明によれば、
筒状の容器と、
該容器の内部に回転自在に配置された軸方向に延びる回転軸と、
該回転軸の基端側に接続され、前記回転軸を前記軸方向に対する周方向に回転駆動させる駆動装置と、
前記回転軸の周囲に、前記回転軸の回転と同調するように設けられた回転スクリーン及び撹拌部と、
前記回転軸と前記駆動装置の接続部を前記容器内部の粉砕空間から封止するシール部とを、有する分散装置であって、
前記回転スクリーンが、前記シール部近傍から前記回転軸の終端側に向けて離れた位置に設けられていることを特徴とする分散装置が提供される。

前記粉砕空間には、スラリーの粉砕開始に先立ち、予め粉砕メディアを充填しておくことが多い。回転軸を回転させることによって、粉砕空間に充填された粉砕メディアに運動を与え、これにより粉砕効率を高めることが可能である。回転スクリーンは、前記粉砕空間にて粉砕されたスラリーから、前記粉砕メディアを分離する役割がある。

本発明によると、シール部近傍から回転軸の終端側に向けて離れた位置に回転スクリーンを設けてある。このため、シール部近傍に回転スクリーンを配置した従来技術と比較して、回転軸の重心が基端側へ近づく。その結果、回転軸が回転中に軸ぶれを起こし難くなる。回転軸の軸ぶれが少なくなることによる反射的効果として、シール部の負担を軽減することができ、その破損防止に役立つ。

（２）回転スクリーンが設けられる位置は、シール部近傍からできるだけ遠くに離れていることが好ましい。つまり、シール部近傍からの回転スクリーンの位置までの離間距離は長いほど好ましい。究極的には回転軸の終端側近傍に設けられていることがより好ましい。シール部近傍からの離間距離が長ければ長いほど、シール部近傍に、より重量のある撹拌部を配置することができ、回転軸の重心をより一層、シール部近傍に近づけることができるので、回転軸の軸ぶれを確実に防止することが可能となる。

（３）回転スクリーンは、回転軸の基端側周囲から終端側周囲に向けて、撹拌部・回転スクリーン・撹拌部の順で、あるいは撹拌部・回転スクリーンの順で、並列に設けてあってもよい。しかしながら、前記撹拌部の、前記回転軸の終端近傍に相当する部分に、前記回転軸の軸方向に沿って延びるスリットを、前記回転軸の周方向に沿って断続的に形成した上で、該撹拌部の前記スリット形成部分の同心円状内側に、回転スクリーンが設けられていることが好ましい。こうすることで、回転軸の全長を必要以上に長くしなくとも、撹拌部による撹拌領域（粉砕処理領域）を長く取ることができ、十分な撹拌効率を達成できると共に、回転軸の軸ぶれ防止にも寄与することができる。

（４）回転スクリーンの同心円状内側に、前記回転スクリーンの目詰まりを解消する緩衝部材が運動自在に保持されていることが好ましい。回転スクリーンの同心円状内側に保持された緩衝部材は、回転軸の回転により運動することとなり、回転スクリーンに対し、目詰まりが進行していく方向とは逆方向に衝撃を与え、その結果、目詰まりの防止に役立つこととなり、装置の安定稼働に寄与する。

（５）好ましくは、前記容器の前記シール部側に、スラリーの導入口及び排出口の双方が設けられている。これにより、シール部近傍のスラリーの導入口から、容器の軸方向に向けて遠ざかる方向へスラリーの流れができるために、従来のように大量のメディアがシール部近傍に集中することが防止され、シール部の摩耗、破損の防止が可能となる。

本発明によれば、撹拌効率が向上しており、回転スクリーンの目詰まり防止が可能であり、回転スクリーンの交換・洗浄作業性に優れており、しかも回転軸の軸ぶれを防止することができ、ひいてはシール部の破損を防止することができる、微粉砕機などの分散装置を提供することができる。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る分散装置の概略図、図２は図１の分散装置の主要部を説明する概略図、図３は図１の分散装置の撹拌翼を説明する概略図、図４は図２のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図、図５は図２のＶ−Ｖ線に沿った断面図、図６は図１の分散装置の回転スクリーンを説明する概略図、図７は本発明の他の実施形態に係る分散装置の概略図、図８は図１の分散装置が組み込まれたスラリー調製システムの全体概要を示す概略図、図９は従来技術に係る分散装置の概略図である。

本実施形態では、まず、スラリー調製システムの全体概要を説明した後、該システムに組み込まれて使用される本発明の一実施形態に係る分散装置を説明する。

図８に示すように、本実施形態に係るスラリー調製システム１００は、本発明の分散装置の一例である分散装置２と、該装置２へスラリーを供給するタンク４と、該タンク４中のスラリーを装置２に導入する供給配管６と、装置２中のスラリーをタンク４に戻す戻し配管８とを、有する。
タンク４には、スラリーを構成する被分散物（粉砕物）、分散媒及び結合剤などが仕込まれており、これらを撹拌・混合するための、撹拌翼（図示省略）を持つロータ（図示省略）が回転駆動自在に設けられている。供給配管６には、ポンプＰが介装されている。

図１，２，４及び５に示すように、本発明の一実施形態に係る分散装置２は、軸方向に沿って延びる筒状の容器２０を有する。容器２０の第１側壁２０２の近傍には、タンク４（図８参照）中のスラリーが導入される供給配管６（図８参照）と接続されるスラリー導入口２０６と、装置２中のスラリーをタンク４に向けて排出する戻り配管８と接続されるスラリー排出口２０８とが設けられている。

容器２０の内部には、複数の撹拌翼（撹拌部）２４及び回転スクリーン２５を具備するロータ（回転軸）２２が、容器２０の軸線Ａに沿って配置されている。 撹拌翼２４と、容器２０内部の円筒壁２０５の内壁との間に、導入されるスラリーの粉砕空間Ｂが形成されている。

ロータ２２の基端２２２は駆動装置２６に接続されている。つまり、ロータ２２は、容器２０の内部で、容器２０の軸線Ａに沿って、かつ駆動装置２６により片持ち式で支持されているとともに、容器２０の軸線Ａを中心にその周りを回転自在となるように配置される。ロータ２２が回転することによって、ロータ２２に具備された撹拌翼２４及び回転スクリーン２５も、ロータ２２と同調してその周囲を回転することとなる。

ロータ２２と、容器２０の駆動装置２６側の第１側壁２０２との間には、ロータ２２の基端２２２と駆動装置２６との接続部３０を、容器２０内部の粉砕空間Ｂから封止するシール部２８が設けられている。

本実施形態では、回転スクリーン２５を、シール部２８近傍ではなく、シール部２８近傍からロータ２２の終端２２４側に向けて離れた位置に設けてある。より詳細には、容器２０の第１側壁２０２と対向する第２側壁２０４側に最も接近させた位置（つまりロータ２２の終端２２４側近傍）に、回転スクリーン２５を配置してある。

図３〜５に示すように、撹拌翼２４の、ロータ２２の終端２２４付近に相当する部分には、ロータ２２の軸方向に沿って延びる複数のスリット２４２が、ロータ２２の周方向に沿って断続的に設けてある。スリット２４２は、ロータ２２の周方向に断続的に設けてある一対の撹拌ピン２４ａ群の間に形成され、その形成個数は、適宜決定すればよい。撹拌翼２４に設けられたスリット２４２は、スラリー導入口２０６から撹拌翼２４にて粉砕メディアとともに掻き混ぜられ、粉砕空間Ｂを送られてきたスラリーを、スラリー排出口２０８へと導く入口の役割を果たす。なお、スリット２４２は、開閉自在な形式であってもよい。開閉自在とすることで、スラリーが所定の分散度に達するまではスリットを閉じておき、その後、開放することで、所定の分散度に達したスラリーを排出口２０８へと導くことが可能となる。

本実施形態では、回転スクリーン２５を、撹拌翼２４のスリット２４２形成部分の同心円状内側に設けてある。なお、図６に示すように、回転スクリーン２５は、ロータ２２の軸方向に沿って延びるスリット２５２を、ロータ２２の周方向に断続的に有する。

図２及び５に示すように、本実施形態では、回転スクリーン２５の同心円状内側に、部屋３３が形成してあり、この部屋３３には、回転スクリーン２５の目詰まりを解消する緩衝部材（タッピングボール）３２が運動自在に具備されている。緩衝部材３２は、運動頻度から球状とすることが好ましく、その材質としては例えばウレタン製、セラミック製などである。緩衝部材３２が球状である場合の外径Ｄ１は、回転スクリーン２５のスリット２５２幅Ｄ２（図６参照）よりも大きく設定される。Ｄ１≦Ｄ２であると、緩衝部材３２が、回転スクリーン２５を通過し、粉砕空間Ｂへ流出するおそれがあるからである。

図１、２及び４に示すように、ロータ２２の周方向外側と、撹拌翼２４の周方向内側との間には、緩衝部材３２が具備される部屋３３に通じるスラリー流路３５が、ロータ２２の終端２２４側から基端２２２側に向けて形成されている。

スラリー流路３５の部屋３３と接続する側の内径Ｄ３（図２参照）は、緩衝部材３２が球状である場合の外径Ｄ１よりも小さいことが必要である。Ｄ１≦Ｄ３であると、緩衝部材３２が部屋３３からスラリー流路３５に流出するおそれがあるからである。

次に作用を説明する。
本実施形態では、分散装置２の容器２０内部の粉砕空間Ｂにメディアとしてのビーズ３４を予め充填した状態で、スラリーの分散を行う場合を例示し、以下、説明する。

図８に示すように、まず、タンク４に、被分散物と分散媒と結合剤を所定量仕込み、攪拌翼を具備するロータを回転駆動させ、被分散物を分散媒及び結合剤中に分散させ、スラリーを調製する。

被分散物をある程度分散した後、ポンプＰを起動し、タンク４中のスラリーを供給配管６を介して、図１〜６に示す分散装置２の容器２０のスラリー導入口２０６から、容器２０内部の粉砕空間Ｂへと導入させる。

分散装置２の容器２０内部の粉砕空間Ｂには、メディアとしてのビーズ３４が予め充填してある。このため、駆動装置２６を駆動させることによりロータ２２を回転させると、撹拌翼２４と、容器２０内部の円筒壁２０５との間の粉砕空間Ｂで、ビーズ３４同士が激しくぶつかり合う。従って、粉砕空間Ｂに導入されたスラリーは、互いにぶつかり合うビーズ３４によって剪断力を付与され、ビーズ３４とともに掻き混ぜられながら、粉砕空間Ｂをロータ２２の基端２２２側から終端２２４側へ向けて送られる。これにより、スラリー中の被分散物が分散媒及び結合剤中に均一に分散する。

本実施形態では、撹拌翼２４の最外周での周速が、好ましくは６〜１５ｍ／分程度となるように、ロータ２２の回転速度が制御される。また、好ましくは０．０５〜０．５ｍｍの粒径を持つビーズ３４を用いることが望ましい。ビーズ３４の充填率は、粉砕空間Ｂの容積の８５〜９５％程度、好ましくは９０〜９２％程度とする。

本実施形態では、分散装置２におけるスラリーの滞留時間ｔ１を制御しても良い。この場合、撹拌翼２４のスリット２４２を閉じておくことが望ましい。

そして、分散装置２内でスラリーが所定の分散度に達したら、撹拌翼２４のスリット２４２を開放することによって、ビーズ３４を含んだスラリーは、ロータ２２の終端２２４付近から、撹拌翼２４に形成されたスリット２４２を通じてロータ２２の軸芯側へ通過する。その後、回転スクリーン２５にて、スラリー中のビーズ３４がせき止められ、残りのスラリー部分は回転スクリーン２５をロータ２２の軸芯側へと通過し、スラリー流路３５へと送られる。このとき、緩衝部材３２が、ロータ２２の回転により部屋３３内を運動することにより、回転スクリーン２５に対し、目詰まりが進行していく方向とは逆方向に（裏面側から表面に向けて）衝撃を与え、スクリーンの目詰まりが防止される。

スラリー流路３５に到達したスラリーは、ロータ２２の基端２２２側に向けて移動し、ロータ２２の基端２２２側近傍に設けられたスラリー排出口２０８から戻し配管８を通じてタンク４に戻され、タンク４内に貯留される。

本実施形態では、タンク４内に貯留されたスラリーを、再度、分散装置２の導入口２０６へと導き、循環させてもよい。このようにスラリーを循環させることにより、何度も、分散装置２に導入されるから、繰り返し剪断力を受ける。これにより、被分散物は、スラリー中に均一に分散される。

本実施形態では、分散装置２におけるスラリーの粉砕処理温度を、好ましくは４５℃以下に設定するために、タンク４には、温度調節装置（図示省略）が具備してあることが望ましい。温度調節装置としては、特に限定されず、ヒータ、冷却装置、熱交換機などが例示される。所定の温度範囲に制御するために、スラリー温度を検出する温度センサ（図示省略）も具備してあることが望ましい。

本実施形態では、分散装置２において、回転スクリーン２５を、シール部２８近傍ではなく、シール部２８近傍からロータ２２の終端２２４側に向けて離れた位置に設けてある。このため、シール部近傍に回転スクリーンを配置する従来技術と比較して、ロータ２２の重心が基端２２２側へ近づく結果、ロータ２２が回転中に軸ぶれを起こし難くなる。ロータ２２の軸ぶれが少なくなることによる反射的効果として、シール部２８の負担を軽減することができ、シール部２８の破損防止に寄与しうる。

本実施形態では、分散装置２において、回転スクリーン２５を、容器２０の第１側壁２０２と対向する第２側壁２０４側に最も接近させた位置に、つまりロータ２２の終端２２４側近傍に配置してある。シール部２８近傍からの離間距離が長ければ長いほど、シール部２８近傍に、より重量のある撹拌翼２４を配置することができ、ロータ２２の重心をより一層、シール部２８近傍に近づけることができる。中でも、回転スクリーン２５をロータ２２の終端２２４側近傍に配置することで、ロータ２２の重心を最もシール部２８近傍に近づけることができ、ロータ２２の軸ぶれを確実に防止することが可能となる。

本実施形態では、分散装置２において、回転スクリーン２５を、撹拌翼２４のスリット２４２形成部分の同心円状内側に設けてある。このため、ロータ２２の軸方向の全長を長くしなくとも、撹拌翼２４による撹拌領域（粉砕処理領域）を長く取ることができ、十分な撹拌効率を達成できると共に、ロータ２２の軸ぶれ防止にも寄与することができる。

本実施形態では、分散装置２において、回転スクリーン２５の同心円状内側に形成された部屋３３に、回転スクリーン２５の目詰まりを解消する緩衝部材３２が運動自在に具備されている。このため、ロータ２２の回転と共に緩衝部材３２に遠心力が働き、回転スクリーン２５に対し、目詰まりが進行していく方向とは逆方向に（裏面側から表面に向けて）衝撃を与え、その結果、スクリーンの目詰まりを防止することができる。

本実施形態では、分散装置２において、容器２０の第１側壁２０２の近傍には、スラリー導入口２０６と、スラリー排出口２０８の双方が設けてある。これにより、シール部２８近傍のスラリー導入口２０６から、容器２０の軸方向に向けて遠ざかる方向へスラリーの流れができるために、従来のように大量のメディアがシール部２８近傍に集中することが防止され、シール部２８の摩耗、破損の防止が可能となる。なお、スラリー排出口２０８には、フィルタなどの分離手段（図示省略）が装着してあってもよい。分離手段を設けておくことで、容器２０内部の粉砕空間Ｂに、メディアとしてのビーズ３４を予め充填した状態でロータ２２を回転駆動させても、ビーズ３４が容器２０の外部に排出することを防止できる。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

例えば、図７に示すように、撹拌部２４・回転スクリーン２５の配置を、回転軸２２の基端２２２側周囲から終端２２４側周囲に向けて、撹拌部２４・回転スクリーン２５の順で、並列に配列されるようにしてもよい。こうした構成によると、図１〜６の分散装置２と比較して、ロータ２２の軸方向の全長を長く取らなければ撹拌翼２４による撹拌領域（粉砕処理領域）を長く確保することは困難であるが、その他は、図１〜６の分散装置と同様の作用効果を奏することができる。

図１は本発明の一実施形態に係る分散装置の概略図である。 図２は図１の分散装置の主要部を説明する概略図である。 図３は図１の分散装置の撹拌翼を説明する概略図である。 図４は図２のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。 図５は図２のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。 図６は図１の分散装置の回転スクリーンを説明する概略図である。 図７は本発明の他の実施形態に係る分散装置の概略図である。 図８は図１の分散装置が組み込まれたスラリー調製システムの全体概要を示す概略図である。 図９は従来技術に係る分散装置の概略図である。

符号の説明

１００… スラリー調製システム
２… 分散装置
２０… 容器
２０２… 第１側壁
２０４… 第２側壁
２０５… 円筒壁
２０６… スラリー導入口
２０８… スラリー排出口
２２… ロータ（回転軸）
２２２… 基端
２２４… 終端
２４… 撹拌翼（撹拌部）
２４ａ… 撹拌ピン
２４２… スリット
２５… 回転スクリーン
２５２… スリット
２６… 駆動装置
２８… シール部
３０… 接続部
３２… 緩衝部材
３３… 部屋
３４… ビーズ（粉砕メディア）
３５… スラリー流路
４… タンク
６… 供給配管
８… 戻し配管

Claims (6)

1. 筒状の容器と、
   該容器の内部に回転自在に配置された軸方向に延びる回転軸と、
   該回転軸の基端側に接続され、前記回転軸を前記軸方向に対する周方向に回転駆動させる駆動装置と、
   前記回転軸の周囲に、前記回転軸の回転と同調するように設けられた回転スクリーン及び撹拌部と、
   前記回転軸と前記駆動装置の接続部を前記容器内部の粉砕空間から封止するシール部とを、有する分散装置であって、
   前記回転スクリーンが、前記シール部近傍から前記回転軸の終端側に向けて離れた位置に設けられていることを特徴とする分散装置。
2. 前記回転スクリーンは、前記回転軸の終端側近傍に設けられている請求項１に記載の分散装置。
3. 前記撹拌部は、前記回転軸の軸方向に沿って延びるスリットを、前記回転軸の終端近傍に相当する部分に、前記回転軸の周方向に沿って断続的に有し、
   該撹拌部の前記スリット形成部分の同心円状内側に、前記回転スクリーンが設けられている請求項１または２に記載の分散装置。
4. 前記回転スクリーンの同心円状内側に、前記回転スクリーンの目詰まりを解消する緩衝部材が運動自在に保持されている請求項１〜３の何れかに記載の分散装置。
5. 前記容器の前記シール部側に、スラリーの導入口及び排出口の双方が設けられている請求項１〜４の何れかに記載の分散装置。
6. 前記粉砕空間に粉砕メディアを予め充填しておき、前記回転軸を回転させることにより前記粉砕メディアに運動を与えるようにした請求項１〜５の何れかに記載の分散装置。
   

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