JP2010029745A - ホモバルブ及びそれを用いたホモジナイザ - Google Patents

Abstract

【課題】ランニングコストが低く、分散力が大きい（均質化能力が高い）、セラミックスラリー組成物の分散手段（均質化手段）を提供すること。
【解決手段】バルブロッド１２の外径がバルブシート１１の外径より小さく、バルブシート１１のテーパー状の面と、バルブロッド１２の角部と、によって間隙１５を形成しているホモバルブ１０の提供による。
【選択図】図１

Description

本発明は、スラリー状の組成物の成分を分散させ、組成物を均質化するのに好適な構造を有するホモバルブと、それを用いたホモジナイザに関する。

積層圧電素子や積層セラミックコンデンサ等のセラミック電子部品は、多くの場合、セラミック粉末に、分散媒、分散剤、バインダ、可塑剤等を、所定の割合で配合した原料を、分散装置を用いて混合し、セラミックスラリー組成物を得て、そのセラミックスラリー組成物を、ドクターブレード法等の手段によって、所定の厚さのセラミックグリーンシートに成形し、そのセラミックグリーンシートに導電材料で電極を形成し、その電極を形成したセラミックグリーンシートを積層し、グリーンシート積層成形体を得て、そのグリーンシート積層成形体を熱処理し、焼結させる、といった過程を経て、製造される。

このようなセラミック電子部品の製造において、最終製品の寸法精度や形状精度を向上させ、形状欠陥等を回避するためには、グリーンシート積層成形体を焼成する際の焼成収縮の割合を安定化させることが大切である。そして、グリーンシート積層成形体の焼成収縮の割合を安定化させるためには、セラミックスラリー組成物を均質化（同質化、ホモジナイズ）することが重要であり、中でもバインダ成分を均質化することが最も重要である、と考えられる。

一般に、このようなセラミックスラリー組成物を均質化する手段としては、ホモバルブを具備するホモジナイザ（均質化装置、均質機）が利用されている。図８は、従来のホモジナイザの一例を示す図であり、ホモジナイザの一部であるホモバルブの断面図である。

図８に示されるホモバルブ８０は、バルブシート８１と、バルブロッド８２（弁体）と、ブレーカーリング８３と、を具備する。バルブシート８１は、筒状を呈し、スラリー状組成物（被処理液）が通る空間を有する。バルブシート８１とバルブロッド８２の外径は概ね同じであり、バルブロッド８２は、筒状のバルブシート８１の端面に、バルブシート８１と間隙８５を開けて備わる。図８において、左側がスラリー状組成物の入口８４であり、右側が出口８６である。ブレーカーリング８３は、バルブシート８１及びバルブロッド８２の外側に備わる。

このようなホモバルブ８０において、スラリー状組成物は、入口８４から入り、例えば、プランジャ式ポンプによって、高圧で押圧され、狭い間隙８５から高速で吐出される。このとき、間隙８５を通過することによるせん断効果、及び間隙８５から高速で吐出されることによるキャビテーション効果が生じ、スラリー状組成物は分散される。次いで、間隙８５から出たスラリー状組成物はブレーカーリング８３に当たる。このとき、衝突効果が生じるので、スラリー状組成物は、更に、分散される。そして、分散処理されたものとして、出口８６から排出される。

尚、先行技術文献として、特許文献１を挙げることが出来る。例えば、特許文献１には高圧型均質機が開示されている（第７図を参照）。又、他に、関連する先行技術文献として、特許文献２〜６を挙げることが出来る。

特公昭６４−９０４５号公報 特許第３５３８７０６号公報 特許第３４０３８２８号公報 特開２０００−３５４７４９号公報 特開２００６−１７９５３９号公報 特開２００１−２９７７６号公報

しかしながら、特許文献１に開示された高圧型均質機や、特許文献２〜６に記載された均質機ないしは分散装置は、何れも高圧で処理する機器である。特許文献１には圧力が明示されていないものの、例えば特許文献２〜４には、圧力に関し、概ね１０ＭＰａ（１００ｋｇ／ｃｍ^２）以上、あるいは概ね１０〜５００ＭＰａ（１００〜５０００ｋｇ／ｃｍ^２）とするとの記載がある。このような高圧処理では、強い分散効果が期待出来るものの、電気使用量は多くなり、治具磨耗によるメンテナンス頻度は増加するので、ランニングコストの点で不利である。

本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、ランニングコストが低く、分散力が大きい（均質化能力が高い）、セラミックスラリー組成物の分散手段（均質化手段）を提供することにある。研究が重ねられた結果、ホモバルブの形状を工夫することによって、分散効果を高め、低圧で処理することが可能になり、上記の課題が解決されることが見出された。

先ず、本発明によれば、筒状のバルブシート、及び、その筒状のバルブシートの一の開口の側でバルブシートの端部と間隙を開けて配設される柱状のバルブロッド、を有し、そのバルブロッドの外径がバルブシートの外径より小さく、バルブシート及びバルブロッドが、角部と面、又は、角部と角部、によって間隙を形成しているホモバルブが提供される。

即ち、本発明に係るホモバルブは、従来のホモバルブ（図８を参照）と同様に、筒状のバルブシート、及び、その筒状のバルブシートの一の開口の側でバルブシートの端部と間隙を開けて配設される柱状のバルブロッド、を有するものである。但し、従来のホモバルブは、バルブロッドとバルブシートの外径が概ね同等であるのに対し、本発明に係るホモバルブは、バルブロッドの外径がバルブシートの外径より小さい。

本発明に係るホモバルブにおいて、角部と角部によって間隙を形成している態様では、当然に、バルブシートの角部とバルブロッドの角部が間隙を形成することになるが、角部と面によって間隙を形成している態様では、バルブシートの角部とバルブロッドの面が間隙を形成するか、又は、バルブシートの面とバルブロッドの角部が間隙を形成する。好ましくは後者である。本発明に係るホモバルブでは、バルブシート及びバルブロッドが、角部と面、又は、角部と角部、によって間隙を形成するから、空間部分である間隙を形成する実体部分の何れかは角部であり、角部で形成される間隙は、（最も狭い部分としては）その長さが極短い。換言すれば、本発明に係るホモバルブでは、従来のホモバルブのように、平行な面と面とで間隙を形成しない。

本発明に係るホモバルブにおいては、筒状のバルブシートが、一の開口の側にテーパー状の面を有し、そのバルブシートのテーパー状の面と、柱状のバルブロッドの角部と、によって間隙を形成していることが好ましい。

筒状のバルブシートの一の開口の側のテーパー状の面と、柱状のバルブロッドの角部と、によって間隙が形成される場合、バルブロッドの外径はバルブシートの外径より小さいから、柱状のバルブロッドの角部に対向してテーパー状の面が現れるように、その一の開口の側のテーパー状の面は、筒状のバルブシートの周面の側から中心軸の側に向けて、他の開口の側に傾斜する態様となる。即ち、筒状のバルブシートの一の開口の端面を水平面とするならば、そこがすり鉢状に低くなる態様となる。

本発明に係るホモバルブにおいては、間隙よりバルブシートの側に、筒状のバルブシートの中心軸方向に対して０〜４５°の間で形成されている空間を有することが好ましい。

本発明に係るホモバルブにおいては、間隙よりバルブロッドの側に、筒状のバルブシートの中心軸方向に対して０〜４５°の間で形成されている空間を有することが好ましい。

筒状のバルブシートの中心軸方向に対して０〜４５°の間で形成されている空間とは、０〜４５°の間に限定されて形成されている空間という意味である。又、間隙よりバルブシートの側は、本発明に係るホモバルブをスラリー状組成物（被処理液）の分散処理に使用したときの、スラリー状組成物の入口側に相当する。間隙よりバルブロッドの側は、本発明に係るホモバルブをスラリー状組成物（被処理液）の分散処理に使用したときの、スラリー状組成物の出口側に相当する。

バルブシートのテーパー状の面とバルブロッドの角部とによって間隙が形成される場合に、筒状のバルブシートの中心軸方向に対して、そのバルブシートのテーパー状の面が４５°の角度をなし、バルブシートのテーパー状の面の中間にバルブロッドの角部が位置すれば、間隙よりバルブシートの側に筒状のバルブシートの中心軸方向に対して０〜４５°で空間が形成されることになり、且つ、間隙よりバルブロッドの側に筒状のバルブシートの中心軸方向に対して０〜４５°で空間が形成されることになる。

本発明に係るホモバルブにおいては、筒状のバルブシートの内部が、間隙に至るまでに狭窄していることが好ましい。

間隙に至るまで、であるから、筒状のバルブシートの内部は、間隙の直前で狭窄していてもよく、狭窄してから再度広がって間隙に至る態様であってもよい。

次に、本発明によれば、上記した何れかのホモバルブと、そのホモバルブの一の開口とは反対側の他の開口から圧力を加え得る加圧手段と、を具備するホモジナイザが提供される。

圧力を加える対象は、ホモバルブ（ホモジナイザ）によって、分散させ、均質化しようとするスラリー状組成物（被処理液）である。加圧手段としては、各種のポンプや、空気又は油を圧力伝達媒体とするシリンダ等を挙げることが出来る。

本発明に係るホモバルブは、従来のホモバルブ（図８を参照）と同様に、筒状のバルブシート、及び、その筒状のバルブシートの一の開口の側でバルブシートの端部と間隙を開けて配設される柱状のバルブロッド、を有するものであり、スラリー状組成物（被処理液）が、他の開口の側（入口）から入り、例えば、プランジャ式ポンプによって、高圧で押圧され、狭い間隙から高速で吐出されることによって、その分散、均質化が図られるものである。但し、従来のホモバルブが、間隙を通過することによるせん断効果、間隙から高速で吐出されることによるキャビテーション効果、及び、間隙から出たスラリー状組成物をブレーカーリングに当てることによる衝突効果、の３つを、全て積極的に利用するものであるのに対し、本発明に係るホモバルブは、主に間隙から高速で吐出されることによるキャビテーション効果を利用する点で異なる。

即ち、本発明に係るホモバルブは、バルブシート及びバルブロッドが、角部と面、又は、角部と角部、によって間隙を形成しているので、間隙の長さは極短く（間隙が狭く）、せん断面積が小さい。そのため、従来のホモバルブのように、平行な面と面とで間隙が形成される場合に比すれば、せん断効果は小さいが、圧力損失が少なく、スラリー状組成物の流速は低下し難いので、キャビテーション効果は、従来のホモバルブに比して格段に大きく、分散（均質化）能力に優れている。従って、例えば、５ＭＰａ以上、１０ＭＰａ未満といった低圧であっても、スラリー状組成物（セラミックスラリー組成物を含む、被処理液）を十分に分散（均質化）することが可能である。よって、電気使用量は少なくなり、且つ、治具磨耗も進行し難くなるのでメンテナンス頻度も減少するから、ランニングコストは低減される。

本発明に係るホモバルブにおいては、筒状のバルブシートの径は、圧力損失を考慮しつつ、なるべく小さい方が好ましい。バルブシートの径を小径にすることによって、小径のバルブロッドを適用することが出来る。そして、その結果として、スラリー状組成物（被処理液）が同一の流量であれば、次の式に示されるように、間隙から出るスラリー状組成物（処理液）の流速が速くなり、キャビテーション効果が増すからである。尚、次の式において、スラリー状組成物の流量Ｑが同一（一定）のとき、バルブロッドの半径ｒが小となれば、流速ｖは増加する（速くなる）。
２・π・ｒ・ｈ・ｖ＝Ｑ
ｈ：間隙
ｒ：バルブロッドの半径
ｖ：流速
Ｑ：流量（体積）

本発明に係るホモバルブでは、間隙から出たスラリー状組成物をブレーカーリングに当てることによる衝突効果についても、それを主に期待するものではなく、ブレーカーリングは、主に間隙から吐出したスラリー状組成物をホモバルブの出口へ導く役割を担うものとして位置づけられる。但し、衝突効果を全く排除するものではなく、本明細書において、名称は、従来のホモバルブと同じく、ブレーカーリングとしている。

本発明に係るホモバルブは、その好ましい態様において、筒状のバルブシートのテーパー状の面と柱状のバルブロッドの角部とによって間隙を形成しており、更に好ましくは、間隙よりバルブシートの側（スラリー状組成物の入口の側）に、筒状のバルブシートの中心軸方向に対して０〜４５°の間で形成されている空間を有し、尚更に好ましくは、間隙よりバルブロッドの側（スラリー状組成物の出口の側）に、筒状のバルブシートの中心軸方向に対して０〜４５°の間で形成されている空間を有するので、そうでない態様に比して、圧力損失が少なく、スラリー状組成物の流速が低下し難く、キャビテーション効果が高い。これは、間隙よりバルブシートの側に、筒状のバルブシートの中心軸方向に対して０〜４５°の間で空間が形成されていることによって、スラリー状組成物（被処理液）が、流路である筒状のバルブシートの中心軸方向に対して、０〜４５°の方向へ滑らかに流れるからである。従来のホモバルブ（図８を参照）では、流路である筒状のバルブシートの中心軸方向に対して、急に、直角（９０°）に向きを変えて間隙に入るため、粘性抵抗による圧力損失が大きくなり易いが、本発明によれば、このような問題は生じない。本発明に係るホモバルブは、従来のホモバルブに比して、間隙よりバルブロッドの側（スラリー状組成物の出口の側）の空間を大きく確保することが出来る。そのため、そこで急激に常圧に戻って泡が消滅するので、この点からも、大きなキャビテーション効果を得ることが出来る。従来のホモバルブ（図８を参照）では、ブレーカーリングが間隙に近接しているため、圧力が高く、急激な泡の収縮が抑制され、キャビテーション効果は小さくなり易い。ブレーカーリングの目的である衝突効果からすれば、従来のホモバルブのようなブレーカーリングが間隙に近接する態様がよいともいえるが、キャビテーション効果と背反すると考えられ、本発明に係るホモバルブでは、キャビテーション効果を最大限に得ることを優先させている。

本発明に係るホモバルブは、その好ましい態様において、筒状のバルブシートの内部が、間隙に至るまでに狭窄しているので、その結果として、バルブロッドの径を小径にすることが出来、既述のように、スラリー状組成物（被処理液）が同一の流量であれば、流速が速くなり、キャビテーション効果が大きくなる。一方で、狭窄していない部分のバルブシートの径を大きくすることによって、圧力損失を低下させることが出来る。又、狭窄する部分においても、テーパー状に徐々に狭窄させることによって、圧力損失の増加を抑制することが出来るので、この態様を採ることが好ましい。極端に段差をつけた狭窄の態様は、圧力損失を大きくするので、好ましくない。

本発明に係るホモバルブでは、柱状のバルブロッドは、筒状のバルブシートと間隙を形成しつつ対向する側が、凸形状であることが好ましい。スラリー状組成物（被処理液）の流れを乱し難くなり、圧力損失を抑制することが出来るからである。このような態様では、柱状のバルブロッドの凸形状部分に角部を設けて、バルブシートの面とバルブロッドの角部とによって間隙を形成することも出来るし、バルブシートに角部を設け且つ柱状のバルブロッドの凸形状部分に面（テーパー状の面）を設けて、バルブシートの角部とバルブロッドの面とによって間隙を形成することも可能である。

以下、本発明について、適宜、図面を参酌しながら、実施形態を説明するが、本発明はこれらに限定されて解釈されるべきものではない。本発明に係る要旨を損なわない範囲で、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良、置換を加え得るものである。例えば、図面は、好適な本発明に係る実施形態を表すものであるが、本発明は図面に表される態様や図面に示される情報により制限されない。本発明を実施し又は検証する上では、本明細書中に記述されたものと同様の手段若しくは均等な手段が適用され得るが、好適な手段は、以下に記述される手段である。

先ず、本発明に係るホモバルブ及びそれを用いたホモジナイザについて説明する。本発明に係るホモジナイザ（均質化装置、同質化装置）は、スラリー状組成物（被処理液）に対して、低圧で分散処理を行うことが出来る分散装置、ということが出来る。

図１は、ホモジナイザの一の実施形態を示す図であり、ホモジナイザの一部であるホモバルブを正面から見た断面図である。図１に示されるホモバルブ１０は、円筒状のバルブシート１１及び円柱状のバルブロッド１２を備え、更に、バルブシート１１及びバルブロッド１２の外側に、円筒状のブレーカーリング１３を備える。

ホモバルブ１０の、円筒状を呈するバルブシート１１及びブレーカーリング１３は、それぞれ、内部が、例えば、セラミックスラリーを構成するバインダ溶液（スラリー状組成物、被処理液）が通る空間になっている。図１に示されるホモバルブ１０において、矢印は、バインダ溶液の流れを現しており、図１における左側がバインダ溶液の入口１４であり、右側が出口１６である。円柱状で、バルブシート１１より外径の小さいバルブロッド１２は、筒状のバルブシート１１の端部と、間隙１５を開けて配設される。ホモジナイザは、ホモバルブ１０の他に、少なくとも、加圧手段として、例えばプランジャ式ポンプを備え、そのプランジャ式ポンプによって、入口１４の側からバインダ溶液は加圧される。

ホモバルブ１０では、円筒状のバルブシート１１の内部は、間隙１５に至るまでに狭窄せず、真直であるが、バルブシート１１の出口１６の側（一の開口の側）には、テーパー状の面を有する。そのバルブシート１１のテーパー状の面は、円筒状のバルブシート１１の周面の側から中心軸の側に向けて、入口１４の側（他の開口の側）に傾斜した面になっており、ホモバルブ１０では、そのテーパー状の面の最も出口１６の側の部分（バルブシート１１の端面に位置する部分）と、円柱状のバルブロッド１２の角部（端面と外周面との境界部分）と、によって間隙１５が形成されている。

バルブシート１１のテーパー状の面は、バルブシート１１の中心軸方向に対して４５°の角度をなしており（図１においてθ１＝４５°）、その結果、ホモバルブ１０では、間隙１５より入口１４の側（バルブシート１１の側）に、バルブシート１１の中心軸方向に対して０〜４５°の間に（限定して）空間が形成されている。一方、既述のように、テーパー状の面の最も出口１６の側の部分と、バルブロッド１２の角部と、によって間隙１５が形成されているため、間隙１５より出口１６の側（バルブロッド１２の側）には、バルブシート１１の中心軸方向に対して０〜４５°の間に（限定して）空間は形成されていない。図１に示されるように、空間は、バルブシート１１の中心軸方向に対して０〜９０°の間に形成されている。

バルブシート１１の内径Ａは、時間当たりに処理すべきバインダ溶液の量（流量）によって決定されるが、例えば、３〜１０ｍｍ程度に設定することが出来る。バルブシート１１の外径Ｂ及び長さＣは、内径Ａとの関係等に基づいて、適宜、決定される。例えば、バルブシート１１の外径Ｂを５〜２０ｍｍ程度、長さＣを２０〜５０ｍｍ程度に設定することが出来る。

空間部分である間隙１５は、それを形成する一方の実体部分がバルブロッド１２の角部であるため、その長さは極短い。バルブロッド１２の角部の角に仕上げによるが、間隙１５の長さは、１ｍｍ以下であることが好ましい。より好ましくは５００μｍ以下であり、更に好ましくは１００μｍ以下である。

間隙１５を形成するバルブロッド１２の外径Ｄは、バルブシート１１の外径Ｂ及びテーパー状の面との関係等に基づいて、適宜、決定される。例えば、バルブロッド１２の外径Ｄを２〜１９ｍｍ程度に設定することが出来る。バルブシート１１の外径Ｂ、及びテーパー状の面を変えずに、バルブロッド１２の外径Ｄを小さくすると、次の図２及び図３に示される態様になる。

図２及び図３は、それぞれ、ホモジナイザの他の実施形態を示す図であり、ホモジナイザの一部であるホモバルブを正面から見た断面図である。図１に示されるホモバルブ１０と同様に、図２に示されるホモバルブ２０は、円筒状のバルブシート２１及び円柱状のバルブロッド２２を備え、更に、それらの外側に、円筒状のブレーカーリング２３を備え、図３に示されるホモバルブ３０は、円筒状のバルブシート３１及び円柱状のバルブロッド３２を備え、更に、それらの外側に、円筒状のブレーカーリング３３を備える。

既述のように、ホモバルブ２０，３０は、ホモバルブ１０を基にして、バルブシートの外径、及びテーパー状の面を変えずに、バルブロッドの外径を小さくしたものである。

ホモバルブ２０では、バルブシート２１のテーパー状の面の中間部分と、円柱状のバルブロッド２２の角部と、によって間隙２５が形成され、バルブシート２１のテーパー状の面は、バルブシート２１の中心軸方向に対して４５°の角度をなしている。そして、その結果、ホモバルブ２０では、間隙２５より入口２４の側に、バルブシート２１の中心軸方向に対して０〜４５°の間に（限定して）空間が形成され、且つ、間隙１５より出口２６の側に、バルブシート２１の中心軸方向に対して０〜４５°の間に（限定して）空間が形成されている。

ホモバルブ３０では、そのテーパー状の面の最も入口３４の側の部分（バルブシート３１の端面から最も遠い部分）と、円柱状のバルブロッド３２の角部と、によって間隙３５が形成され、バルブシート３１のテーパー状の面は、バルブシート３１の中心軸方向に対して４５°の角度をなしている。そして、その結果、ホモバルブ３０では、間隙３５より出口３６の側に、バルブシート３１の中心軸方向に対して０〜４５°の間に（限定して）空間が形成されている。一方、間隙３５より入口３４の側には、バルブシート３１の中心軸方向に対して０〜４５°の間に（限定して）空間は形成されていない。図３に示されるように、空間は、バルブシート３１の中心軸方向に対して０〜９０°の間に形成されている。

ホモバルブ２０，３０は、以上説明した点を除き、ホモバルブ１０に準じるものであるから、寸法等を含め、その他は記載を省略する。

図４は、ホモジナイザの更に他の実施形態を示す図であり、ホモジナイザの一部であるホモバルブを正面から見た断面図である。図１に示されるホモバルブ１０と同様に、図４に示されるホモバルブ４０は、円筒状のバルブシート４１及び円柱状のバルブロッド４２を備え、更に、それらの外側に、円筒状のブレーカーリング４３を備える。図４に示されるホモバルブ４０において、矢印は、バインダ溶液の流れを現しており、図４における左側がバインダ溶液の入口４４であり、右側が出口４６である。

ホモバルブ４０では、バルブシート４１に、テーパー状の面が存在せず、円筒状のバルブシート４１の角部（端面と内周面との境界部分）と、円柱状のバルブロッド４２の角部と、によって間隙４５が形成されている。換言すれば、ホモバルブ４０は、従来のホモバルブ８０を基にして、円筒状のバルブシートの角部と、円柱状のバルブロッドの角部と、によって間隙が形成されるように、バルブロッドの外径をバルブシートの外径より小さくしたもの、ということが出来る。ホモバルブ４０は、以上説明した点を除き、ホモバルブ１０に準じるものであるから、寸法等を含め、その他は記載を省略する。

図５は、ホモジナイザの更に他の実施形態を示す図であり、ホモジナイザの一部であるホモバルブを正面から見た断面図である。図１に示されるホモバルブ１０と同様に、図５に示されるホモバルブ５０は、円筒状のバルブシート５１及び円柱状のバルブロッド５２を備え、更に、それらの外側に、円筒状のブレーカーリング５３を備える。図５に示されるホモバルブ５０において、矢印は、バインダ溶液の流れを現しており、図５における左側がバインダ溶液の入口５４であり、右側が出口５６である。

ホモバルブ５０では、円筒状のバルブシート５１の内部が、バルブロッド５２の側（出口５６の側）において、バルブシート５１の実体部分が迫り出すことにより（厚くなることにより）、バインダ溶液の流路にあたるバルブシート５１の内部空間は、間隙５５に至るまでに、狭窄している。間隙５５は、入口５４の側に比して厚肉となった円筒状のバルブシート５１の角部（端面と内周面との境界部分）と、円柱状のバルブロッド５２の角部と、によって形成されている。そして、そうなるように、ホモバルブ４０の態様と比べて、バルブロッド５２の外径は、バルブシート５１の外径より小さくなっている。ホモバルブ５０は、以上説明した点を除き、ホモバルブ４０（又はホモバルブ１０）に準じるものであるから、寸法等を含め、その他は記載を省略する。

図６は、ホモジナイザの更に他の実施形態を示す図であり、ホモジナイザの一部であるホモバルブを正面から見た断面図である。図１に示されるホモバルブ１０と同様に、図６に示されるホモバルブ６０は、円筒状のバルブシート６１及び円柱状のバルブロッド６２を備え、更に、それらの外側に、円筒状のブレーカーリング６３を備える。図６に示されるホモバルブ６０において、矢印は、バインダ溶液の流れを現しており、図６における左側がバインダ溶液の入口６４であり、右側が出口６６である。

ホモバルブ６０では、ホモバルブ５０と同様に、円筒状のバルブシート６１の内部が、バルブロッド６２の側（出口６６の側）において、バルブシート６１の実体部分が迫り出すことにより（厚くなることにより）、バインダ溶液の流路にあたるバルブシート６１の内部空間は、間隙６５に至るまでに、狭窄している。加えて、ホモバルブ６０は、バルブシート６１の出口６６の側にテーパー状の面を有し、ホモバルブ６０では、そのバルブシート６１のテーパー状の面の中間部分と、円柱状のバルブロッド６２の角部と、によって間隙６５が形成されている。即ち、ホモバルブ６０は、既述のホモバルブ２０とホモバルブ５０の両方の特徴を備えたもの、ということが出来る。ホモバルブ６０は、以上説明した点を除き、ホモバルブ２０又はホモバルブ５０（又はホモバルブ１０）に準じるものであるから、寸法等を含め、その他は記載を省略する。

図７は、ホモジナイザの更に他の実施形態を示す図であり、ホモジナイザの一部であるホモバルブを正面から見た断面図である。図１に示されるホモバルブ１０と同様に、図７に示されるホモバルブ７０は、円筒状のバルブシート７１及び円柱状のバルブロッド７２を備え、更に、それらの外側に、円筒状のブレーカーリング７３を備える。図７に示されるホモバルブ７０において、矢印は、バインダ溶液の流れを現しており、図７における左側がバインダ溶液の入口７４であり、右側が出口７６である。

ホモバルブ７０は、円柱状のバルブロッド７２の、円筒状のバルブシート７１と間隙７５を形成しつつ対向する側が、凸形状である点において、ホモバルブ６０と異なる。図６に示されるホモバルブ６０では、円柱状のバルブロッド６２は平らな端面を有するものであるため、間隙６５より入口６４の側に形成される空間は、４５°超の角度を有するものとなる（θ２＞４５°、図６を参照）が、ホモバルブ７０では、円柱状のバルブロッド７２を凸形状とすることによって、間隙７５より入口７４の側に形成される空間を、４５°以下の角度を有するものとしている（θ２≦４５°、図７を参照）。ホモバルブ７０のこの態様は、間隙より入口の側に、バルブシートの中心軸方向に対して０〜４５°の間に（限定して）空間が形成される態様（既述のホモバルブ１０，２０）と同様に、低い圧力損失と高いキャビテーション効果を導く。ホモバルブ７０は、以上説明した点を除き、ホモバルブ６０（又はホモバルブ１０）に準じるものであるから、寸法等を含め、その他は記載を省略する。

次いで、本発明に係るホモバルブ及びそれを用いたホモジナイザを製造する方法について説明する。ホモバルブは、その構成部材であるバルブシート、バルブロッド、及びブレーカーリングを得て、それらを、溶接、ねじ止め等の公知の固定手段によって位置決めしつつ固定し、組み立てて、製造することが可能である。バルブシート、バルブロッド、及びブレーカーリングは、市販の円筒形、円柱形の部材を機械加工したり、鋳造、鍛造、押出成形等の公知の成形手段を用いることによって、得ることが出来る。バルブシート、バルブロッド、及びブレーカーリングに用いる材料は、金属、セラミックス等である。

そして、加圧手段として例えば市販のプランジャ式ポンプと、バインダ溶液（スラリー状組成物、被処理液）のための原液タンクや処理液タンク等の付帯設備と、を用意し、それらを配管や弁でホモバルブと接続する配管系を構築し、更に、設備を駆動し制御する電気制御系を構築することによって、ホモジナイザを得ることが出来る。

次に、本発明に係るホモバルブ及びそれを用いたホモジナイザを使用する方法について、上記したホモバルブ１０を有するホモジナイザを用いた場合を例にとって、説明する。この使用方法は、バインダ溶液（スラリー状組成物、被処理液）を分散する処理を行う方法に相当する。

使用に際しては、バインダ溶液を、ホモバルブ１０の入口１４から入れ、（例えば）プランジャ式ポンプによって、（例えば）５ＭＰａ以上、１０ＭＰａ未満の低圧で押圧すればよい。こうすると、バインダ溶液は、間隙１５を通過し、このときに、せん断効果が生じ、分散され、均質化する。そして、バインダ溶液は、間隙１５から吐出され、このときに、キャビテーション効果が生じ、バインダ溶液（バインダ）は、更に、分散され、均質化する。

バインダ溶液を押圧する圧力は、好ましくは、７ＭＰａ以上、１０ＭＰａ未満、より好ましくは、８ＭＰａ以上、１０ＭＰａ未満である。この圧力は、例えば、プランジャ式ポンプによって押圧されることによって生じる圧力である。

スラリー状組成物（被処理液）の一例であるバインダ溶液は、バインダを溶媒に溶解したものであるが、バインダとしては、例えば、メチルセルロース、ヒドロキシプロポキシルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール等を挙げることが出来る。溶媒は、用いるバインダによって選択することが出来るが、例えば、水、トルエン、キシレン、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコール等を挙げることが可能である。

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（実施例１）ポリビニルブチラール（バインダ）２０質量部を、トルエン／ＩＰＡ＝５０／５０混合溶媒（溶剤）１００質量部に溶解して、バインダ溶液を得た。分散処理前の、そのバインダ溶液の粘度を測定したところ、２．７４Ｐａ・ｓであった。

次いで、得られたバインダ溶液に対し、ホモジナイザを用いて、１０ＭＰａの圧力で、分散処理を行った。使用したホモジナイザは、既述の、ホモバルブ１０（図１を参照）を具備するホモジナイザであり、加圧手段は、プランジャ式ポンプ（モーター周波数１００Ｈｚ）である。分散処理後のバインダ溶液の粘度を測定したところ、２．００Ｐａ・ｓ（粘度低下率２７．０％）であった。

尚、使用したホモバルブ１０の寸法は、バルブシート１１については、内径Ａが３ｍｍであり、外径Ｂは８ｍｍであり（バルブシート１１の肉厚は２．５ｍｍ）、長さＣは３０ｍｍである。バルブロッド１２の外径Ｄは６ｍｍであり、バルブシート１１とブレーカーリング１３との間隔Ｅは、１ｍｍである。

（実施例２）分散処理前のバインダ溶液の粘度を測定したところ、２．６５Ｐａ・ｓであった。使用したホモジナイザは、既述の、ホモバルブ２０（図２を参照）を具備するホモジナイザであり、加圧手段は、プランジャ式ポンプ（モーター周波数１００Ｈｚ）である。これら以外の条件は、実施例１と同様である。分散処理後のバインダ溶液の粘度を測定したところ、１．９４Ｐａ・ｓ（粘度低下率２７．０％）であった。

尚、使用したホモバルブ２０の寸法は、バルブシート２１については、内径Ａが６ｍｍであり、外径Ｂは１２ｍｍであり（バルブシート２１の肉厚は３ｍｍ）、長さＣは３０ｍｍである。バルブロッド２２の外径Ｄは８ｍｍであり、バルブシート２１とブレーカーリング２３との間隔Ｅは、１ｍｍである。

（実施例３）分散処理前のバインダ溶液の粘度を測定したところ、２．７４Ｐａ・ｓであった。使用したホモジナイザは、既述の、ホモバルブ３０（図３を参照）を具備するホモジナイザであり、加圧手段は、プランジャ式ポンプ（モーター周波数１００Ｈｚ）である。これら以外の条件は、実施例１と同様である。分散処理後のバインダ溶液の粘度を測定したところ、１．９２Ｐａ・ｓ（粘度低下率３０．０％）であった。

尚、使用したホモバルブ３０の寸法は、バルブシート３１については、内径Ａが６ｍｍであり、外径Ｂは１２ｍｍであり（バルブシート３１の肉厚は３ｍｍ）、長さＣは３０ｍｍである。バルブロッド３２の外径Ｄは６ｍｍであり、バルブシート３１とブレーカーリング３３との間隔Ｅは、１ｍｍである。

（比較例１）分散処理前のバインダ溶液の粘度を測定したところ、２．７０Ｐａ・ｓであった。使用したホモジナイザは、既述の、従来のホモバルブ８０（図８を参照）を具備するホモジナイザであり、加圧手段は、プランジャ式ポンプ（モーター周波数１００Ｈｚ）である。これら以外の条件は、実施例１と同様である。分散処理後のバインダ溶液の粘度を測定したところ、２．３５Ｐａ・ｓ（粘度低下率１３．０％）であった。

尚、使用したホモバルブ８０の寸法は、バルブシート８１については、内径Ａが４ｍｍであり、外径Ｂは８ｍｍであり（バルブシート８１の肉厚は２ｍｍ）、長さＣは３０ｍｍである。バルブロッド８２の外径Ｄは（外径Ｂと同じ）８ｍｍであり、バルブシート８１とブレーカーリング８３との間隔Ｅは、１ｍｍである。

（比較例２）分散処理前のバインダ溶液の粘度を測定したところ、２．７０Ｐａ・ｓであった。使用したホモジナイザは、既述の、従来のホモバルブ８０（図８を参照）であるが（同形態であるが）比較例１とは寸法を変更したものを具備するホモジナイザであり、加圧手段は、プランジャ式ポンプ（モーター周波数１００Ｈｚ）である。これら以外の条件は、実施例１と同様である。分散処理後のバインダ溶液の粘度を測定したところ、２．２０Ｐａ・ｓ（粘度低下率１８．５％）であった。

尚、使用したホモバルブ８０の寸法は、バルブシート８１については、内径Ａが７ｍｍであり、外径Ｂは１２ｍｍであり（バルブシート８１の肉厚は２．５ｍｍ）、長さＣは３０ｍｍである。バルブロッド８２の外径Ｄは（外径Ｂと同じ）１２ｍｍであり、バルブシート８１とブレーカーリング８３との間隔Ｅは、１ｍｍである。

実施例１〜３及び比較例１、２の結果より、本発明に係るホモバルブ及びそれを用いたホモジナイザによれば、低圧であっても、１回の分散処理で、バインダ溶液の粘度を大きく低下させる（十分に分散させる）ことが可能であることがわかる。

尚、実施例における粘度は、粘度計（パーフィジカ社製 ＭＣ−１、せん断率（ＳｈｅａｒＲａｔｅ） １００（１／ｓ））で測定した。又、粘度低下率は、次の式で求めた。
粘度低下率＝（分散処理前の粘度−分散処理後の粘度）／分散処理前の粘度
（せん断率（ＳｈｅａｒＲａｔｅ）は１００（１／ｓ）とする）

本発明に係るホモバルブ及びそれを用いたホモジナイザは、あらゆるスラリー状の組成物の成分を分散させ、組成物を均質化する手段として利用される。特に、積層圧電素子、積層セラミックコンデンサ等のセラミック電子部品の製造に用いられるセラミックスラリー組成物を均質化する手段として好適に利用される。

本発明に係るホモジナイザの一の実施形態を示す図であり、ホモジナイザの一部であるホモバルブを正面から見た断面図である。 本発明に係るホモジナイザの他の実施形態を示す図であり、ホモジナイザの一部であるホモバルブを正面から見た断面図である。 本発明に係るホモジナイザの他の実施形態を示す図であり、ホモジナイザの一部であるホモバルブを正面から見た断面図である。 本発明に係るホモジナイザの更に他の実施形態を示す図であり、ホモジナイザの一部であるホモバルブを正面から見た断面図である。 本発明に係るホモジナイザの更に他の実施形態を示す図であり、ホモジナイザの一部であるホモバルブを正面から見た断面図である。 本発明に係るホモジナイザの更に他の実施形態を示す図であり、ホモジナイザの一部であるホモバルブを正面から見た断面図である。 本発明に係るホモジナイザの更に他の実施形態を示す図であり、ホモジナイザの一部であるホモバルブを正面から見た断面図である。 従来のホモジナイザの一例を示す図であり、ホモジナイザの一部であるホモバルブを正面から見た断面図である。

符号の説明

１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０：ホモバルブ、１１，２１，３１，４１，５１，６１，７１：バルブシート、１２，２２，３２，４２，５２，６２，７２：バルブロッド、１３，２３，３３，４３，５３，６３，７３：ブレーカーリング、１４，２４，３４，４４，５４，６４，７４：入口、１５，２５，３５，４５，５５，６５，７５：間隙、１６，２６，３６，４６，５６，６６，７６：出口、８０：（従来の）ホモバルブ、８１：バルブシート、８２：バルブロッド、８３：ブレーカーリング、８４：入口、８５：間隙、８６：出口。

Claims (6)

1. 筒状のバルブシート、及び、その筒状のバルブシートの一の開口の側でバルブシートの端部と間隙を開けて配設される柱状のバルブロッド、を有し、
   そのバルブロッドの外径が前記バルブシートの外径より小さく、
   前記バルブシート及びバルブロッドが、角部と面、又は、角部と角部、によって前記間隙を形成しているホモバルブ。
2. 前記筒状のバルブシートが、前記一の開口の側にテーパー状の面を有し、
   そのバルブシートのテーパー状の面と、前記柱状のバルブロッドの角部と、によって前記間隙を形成している請求項１に記載のホモバルブ。
3. 前記間隙より前記バルブシートの側に、前記筒状のバルブシートの中心軸方向に対して０〜４５°の間で形成されている空間を有する請求項１又は２に記載のホモバルブ。
4. 前記間隙より前記バルブロッドの側に、前記筒状のバルブシートの中心軸方向に対して０〜４５°の間で形成されている空間を有する請求項１〜３の何れか一項に記載のホモバルブ。
5. 前記筒状のバルブシートの内部が、前記間隙に至るまでに狭窄している請求項１〜４の何れか一項に記載のホモバルブ。
6. 請求項１〜５の何れか一項に記載のホモバルブと、
   そのホモバルブの前記一の開口とは反対側の他の開口から圧力を加え得る加圧手段と、
   を具備するホモジナイザ。

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