JP2012250145A - 分散方法及び分散システム - Google Patents

Abstract

【課題】ステータの絞り透孔を通過した混合流体全体に亘って良好に液相分散媒中における分散質の分散を促進し、高品質のゾルを生成する分散方法及び分散システムの確立。
【解決手段】回転翼の回転駆動により、導入室から絞り透孔を通じて翼室に流体を吸引し、翼室から吐出部に流体を吐出する遠心式の吸引ポンプ機構部を用い、吸引ポンプ機構部に分散質と液相分散媒との混合流体を通過させ、液相分散媒に分散質を分散させたゾルを生成する分散方法であって、導入室の入口部に絞り部を設け、ステータの絞り透孔の出口領域の圧力が出口領域の全周に亘って液相分散媒の飽和蒸気圧以下となるように回転翼の回転数を設定し、設定された回転数で回転翼を回転して、翼室内の少なくともステータの絞り透孔を通過した直後の領域を、液相分散媒の微細気泡が多数発生した微細気泡領域として形成する。
【選択図】図８

Description

本発明は、流体が供給される導入室と、導入室の外周側に配置され複数の絞り透孔を周方向に並べて備えた円筒状のステータと、ステータの外周側に形成された吐出部に通じる環状の翼室と、翼室で回転駆動可能な回転翼とを、本体ケーシング内に配置し、回転翼の回転駆動により、導入室から絞り透孔を通じて翼室に流体を吸引し、翼室から吐出部に流体を吐出する遠心式の吸引ポンプ機構部を用い、吸引ポンプ機構部に分散質と液相分散媒との混合流体を通過させ、液相分散媒に分散質を分散させたゾルを生成する分散方法及び分散システムに関する。

液相分散媒に対し固相分散質（分散質の一例）を分散させてなるスラリー（ゾルの一例）は、リチウムイオン二次電池や電気二重層キャパシタ等の電極やセパレータ、塗料、トナー、研磨剤等の用途に多く利用される。一方、液相分散媒に対し液相分散質（分散質の一例）を分散させてなるエマルジョン（ゾルの一例）は、食品、シート材、エマルジョン燃料等に利用される。
このようなゾルにおいて、液相分散媒中への分散質の分散が不十分であると、その性能低下につながる場合があり、特に、二次電池電極として利用する場合には、サイクル特性の低下につながる。
ちなみに、液相分散媒としては、例えば、水等の溶媒が挙げられ、分散質としては粉体等の固相分散質や油等の液相分散質が挙げられる。
なお、粉体としては、粉体であれば特に除外されるものではないが、例えば、電池電極材料等の化学原料、脱脂粉乳や小麦粉等の食品原料、医薬原料等であって、顆粒、粉体、細粒等の粉体（これら粉体の混合物を含む）を例示することができる。粉体には、粉粒体も含まれる。

従来、液相分散媒に対し分散質を分散させたゾル（分散液）を生成する分散システムとして、流体が供給される導入室と、導入室の外周側に配置され複数の絞り透孔を周方向に並べて備えた円筒状のステータと、ステータの外周側に形成された吐出部に通じる環状の翼室と、翼室で回転駆動可能な回転翼とを、本体ケーシング内に配置し、回転翼の回転駆動により、導入室から絞り透孔を通じて翼室に流体を吸引し、翼室から吐出部に流体を吐出する遠心式の吸引ポンプ機構部を備えたものが知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。

この種の分散システムは、液相分散媒と分散質との混合流体を導入室に供給して回転翼を回転駆動させる状態で、吸引ポンプ機構部に混合流体を通過させることで、混合流体に対し回転翼によるせん断力及び衝撃力が与えられ、混合流体に含まれる分散質の凝集物（いわゆるダマ）が適度に解砕されるので、適切に液相分散媒中に分散質を分散させることができるとされる。
また、この種の分散システムでは、翼室において高速で回転駆動する回転翼の背面部で急激な圧力低下が生じるため、絞り透孔を通過して回転翼の背面部付近に存在する混合流体に局所沸騰（キャビテーション）を起こさせ、この混合流体に含まれる気泡の膨張とそれによって生じる衝撃により、分散質の凝集物（ダマ）が良好に解砕され、液相分散媒中での分散質の分散を促進させることができるとされる。

特開２００７−２１６１７２号公報 特開２００６−２８１０１７号公報 国際公開第２０１０／１４０５１６号

上述の従来の分散システム及び分散方法では、翼室において回転駆動する回転翼の背面部での急激な圧力低下により、混合流体の一部、すなわち、絞り透孔を通過して回転翼の背面部付近に存在する混合流体では、局所沸騰（キャビテーション）が発生するが、一方で、絞り透孔を通過した直後の混合流体には沸騰が発生することなくそのまま吐出部に吐出されるものも存在するため、液相分散媒中への分散質の分散を十分に促進することは困難であった。
ここで、例えば、ステータの絞り透孔の大きさを極度に小さくすることにより、絞り透孔を通過した混合流体の圧力を大幅に低下させることで液相分散媒中への分散質の分散を促進することも考えられるが、混合流体中の分散質である粉体が絞り透孔に詰り流通不良を起こして、逆に分散質の分散が悪化する虞があった。

特に、液相分散媒に対する分散質（特に、粉体）の割合が高くなるほど流動性は低くなり、分散質の凝集物（いわゆるダマ）が発生し易く、しかも、発生する分散質の凝集物が大きくなり易いので、分散質の液相分散媒への分散が十分に行えない場合があり、改善が望まれていた。
即ち、液相分散媒に分散質が分散されたゾル（分散液）の用途として、例えば、対象物に分散質を主成分とする膜や部材を形成する用途がある。この用途では、例えば、分散液を対象物に塗布した後に加熱する等の処理を実行することにより、液相分散媒を蒸発させて、分散質を主成分とする膜や部材を形成する。このような用途においては、予備混合物中の液相分散媒の比率を低くして、処理の効率化を図ることが望まれる。しかしながら、処理の効率化を図るために、予備混合物中の液相分散媒の比率を低くすると、上述のように、予備混合物の流動性が低くなるので、従来の分散システムでは、分散質の凝集物の問題が特に顕著となり、分散質を液相分散媒に十分に分散させることができなかった。

本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ステータの絞り透孔を通過した混合流体全体に亘って良好に液相分散媒中における分散質の分散を促進して、高品質のゾルを生成することができる分散方法及び分散システムを確立する点にある。

上記目的を達成するための本発明に係る分散方法は、
流体が供給される導入室と、前記導入室の外周側に配置され複数の絞り透孔を周方向に並べて備えた円筒状のステータと、前記ステータの外周側に形成された吐出部に通じる環状の翼室と、当該翼室で回転駆動可能な回転翼とを、本体ケーシング内に配置し、前記回転翼の回転駆動により、前記導入室から前記絞り透孔を通じて前記翼室に流体を吸引し、前記翼室から前記吐出部に流体を吐出する遠心式の吸引ポンプ機構部を用い、前記吸引ポンプ機構部に分散質と液相分散媒との混合流体を通過させ、前記液相分散媒に前記分散質を分散させたゾルを生成する分散方法であって、その特徴構成は、
前記導入室の入口部に絞り部を設け、
前記ステータの絞り透孔の出口領域の圧力が当該出口領域の全周に亘って前記液相分散媒の飽和蒸気圧以下となるように前記回転翼の回転数を設定し、当該設定された回転数で前記回転翼を回転して、前記翼室内の少なくとも前記ステータの絞り透孔を通過した直後の領域を、前記液相分散媒の微細気泡が多数発生した微細気泡領域として形成する点にある。

上記目的を達成するための本発明に係る分散システムは、
流体が供給される導入室と、前記導入室の外周側に配置され複数の絞り透孔を周方向に並べて備えた円筒状のステータと、前記ステータの外周側に形成された吐出部に通じる環状の翼室と、当該翼室で回転駆動可能な回転翼とを、本体ケーシング内に配置し、前記回転翼の回転駆動により、前記導入室から前記絞り透孔を通じて前記翼室に流体を吸引し、前記翼室から前記吐出部に流体を吐出する遠心式の吸引ポンプ機構部を備え、前記吸引ポンプ機構部に分散質と液相分散媒との混合流体を通過させ、前記液相分散媒に前記分散質を分散させたゾルを生成する分散システムであって、その特徴構成は、
前記導入室の入口部に絞り部を備え、
運転を制御する制御部が、前記ステータの絞り透孔の出口領域の圧力が当該出口領域の全周に亘って前記液相分散媒の飽和蒸気圧以下となるように前記回転翼の回転数を設定し、当該設定された回転数で前記回転翼を回転させて、前記翼室内の少なくとも前記ステータの絞り透孔を通過した直後の領域が、前記液相分散媒の微細気泡が多数発生した微細気泡領域として形成される点にある。

上記特徴構成によれば、導入室の入口部に絞り部を設けるとともに、導入室の下流側（外周側）にステータの絞り透孔が設けられているので、回転翼の回転駆動により翼室に吸引される混合流体が、絞り部、導入室、絞り透孔を順に通過することになり、略大気圧となりうる導入室の一次側（入口部の上流側）圧力より導入室内の圧力が低くなり、さらに、その導入室内の圧力よりもステータの絞り透孔の出口領域の圧力が低くなる。
特に、回転翼の回転数設定により、ステータの絞り透孔の出口領域の圧力は当該出口領域の全周に亘って液相分散媒の飽和蒸気圧（２５℃の水の場合、３．１６９ｋＰａ）以下となるから、翼室内の少なくとも絞り透孔を通過した直後の領域では、液相分散媒の気化による微細気泡（マイクロバブル）の発生が促進され、当該領域を、翼室内の全周に亘って連続して当該微細気泡が多数発生した微細気泡領域として形成することができる。
よって、翼室内の全周に亘って、分散質の凝集物（いわゆるダマ）に浸透した液相分散媒が発泡することで凝集物の解砕が促進され、さらに、その発生した微細気泡が翼室において加圧され消滅する際の衝撃力によりさらに分散質の分散が促進されることになり、結果、翼室内に存在する混合流体のほぼ全体に亘って、液相分散媒中での分散質の分散が良好な高品質のゾル（分散液）を生成することができる。

この点について、例えば、図９に基づいて説明を加える。図９は、本体ケーシングを透明の樹脂で構成し、吸引ポンプ機構部内に流体としての水を通過させて、回転翼が回転する翼室内を外周側から観察した状態を示し、図９（ａ）から（ｃ）に行くに従って、回転翼の回転数を増加させた状態を示す。図９（ａ）にて判明するように、回転翼の回転数が比較的低い状態では、絞り透孔の出口領域の圧力は水の飽和蒸気圧（２５℃の水の場合、３．１６９ｋＰａ）よりも大きくなっており、絞り透孔を通過した直後の流体においては、回転翼の背面部での急激な圧力低下により、流体の一部、すなわち、絞り透孔を通過して回転翼の背面部付近に存在する流体のみに、局所沸騰（キャビテーション）が周方向に断続的な状態で発生するだけで、絞り透孔を通過した流体の全体に沸騰が発生することなく吐出部にそのまま吐出されるものも存在している状態である。即ち、この状態は、図９（ａ）において翼室内に存在する白く見える領域が非常に少ない状態である。
一方で、図９（ｂ）にて判明するように、回転翼の回転数が比較的高い状態では、絞り透孔の出口領域の圧力は全周に亘って水の飽和蒸気圧（２５℃の水の場合、３．１６９ｋＰａ）以下となっており、翼室内の少なくとも絞り透孔を通過した直後の領域では、回転翼の背面部での急激な圧力低下により、翼室内において回転翼の背面部付近に存在する流体の局所沸騰（キャビテーション）に加え、流体の気化による微細気泡（本願にいう微細気泡であるマイクロバブル）の発生が促進され、当該領域が、翼室内の全周に亘って連続して微細気泡が多数発生した微細気泡領域として形成されている状態である。即ち、この状態は、図９（ｂ）において翼室内に存在する白く見える領域が雲状に非常に多く発生している状態である。更に、図９（ｃ）にて判明するように、回転翼の回転数がより高い状態では、翼室内の全周に亘る流体中の液相分散媒の気化による微細気泡（マイクロバブル）が、より多く発生し、微細気泡が多数発生した微細気泡領域がより鮮明に形成されている状態となっている。即ち、この状態は、図９（ｃ）において翼室内に存在する白く見える領域が、雲状に非常に多く（図９（ｂ）よりも多く）発生している状態である。

このように、通常、吸引ポンプ機構部内では、絞り透孔の出口領域において翼室内の回転翼の背面部のみに発生する局所沸騰（キャビテーション）のみで分散質を液相分散媒に分散させることで十分とされていたが（図９（ａ）の状態）、本発明者らは、例えば、液相分散媒に対する分散質の割合が比較的多く、より分散性能を向上させることが必要となったことに鑑みて、上述のとおり、回転翼の回転数設定により、ステータの絞り透孔の出口領域の圧力を当該出口領域の全周に亘って液相分散媒の飽和蒸気圧以下とし、翼室内において、より広範囲に液相分散媒の沸騰を発生させることを可能とし（図９の（ｂ），（ｃ）の状態）、翼室内の全周に存在する混合流体のほぼ全体に亘って、液相分散媒中での分散質の分散が良好な高品質のゾル（分散液）を生成することが可能であることを見出して、本願発明を完成したのである。

本発明に係る分散方法の更なる特徴構成は、前記導入室に対し区画板により区画されて形成され、前記ステータの絞り透孔を通じて前記翼室に通じる供給室を設け、
前記分散質と前記液相分散媒とを予備混合した予備混合物を前記供給室に供給するとともに、前記吐出部から吐出されたゾルの一部を前記混合流体として前記導入室に循環供給する点にある。

本発明に係る分散システムの更なる特徴構成は、前記導入室に対し区画板により区画されて形成され、前記ステータの絞り透孔を通じて前記翼室に通じる供給室を備え、
前記分散質と前記液相分散媒とを予備混合した予備混合物を前記供給室に供給する供給機構部と、前記吐出部から吐出されたゾルの一部を前記混合流体として前記導入室に循環供給する再循環機構部とを備えた点にある。

上記特徴構成によれば、分散質と液相分散媒とを予備混合した予備混合物は、供給機構部により供給室から翼室側に供給されて、絞り透孔を通過するときにせん断作用を受けて混合され、翼室内に吸引される。一方、吐出部から吐出されたゾルの一部は、再循環機構部により導入室に循環供給されて、絞り透孔を通過するときにせん断作用を受けて混合され、翼室内に吸引される。
そして、供給室から絞り透孔を通過して翼室に流入した予備混合物と、導入室から絞り透孔を通過して翼室に流入した混合流体（ゾルの一部を含む）とは、翼室を周回する回転翼により混合されて吐出部から吐出される。従って、より分散質の凝集物（ダマ）の発生を極力抑制しながら、液相分散媒に対して分散質を、より確実に分散させることができる。

本発明に係る分散システムの更なる特徴構成は、前記再循環機構部に、前記導入室に循環供給するゾルから気泡を分離する分離部を備えた点にある。

上記特徴構成によれば、吐出部から吐出され導入室に循環供給されるゾルから気泡（液相分散媒の気泡）が分離されるので、導入室において、当該気泡の存在により、分散質の凝集物に対する液相分散媒の浸透が抑制されてしまうことを防止でき、また、絞り部による減圧が抑制されてしまうことを防止できる。更に、当該気泡の存在により、回転翼の回転によって生じる吸引ポンプ機構部内でのポンプ効果が低下することを防止できる。加えて、上述のとおり、翼室内の全周に亘って液相分散媒の微細気泡（マイクロバブル）が発生するが、分離部にて当該微細気泡を分離して、当該微細気泡が吐出部を介して導入室に循環供給されてしまうことを有効に抑制することができる。

本発明に係る分散システムの更なる特徴構成は、前記区画板を、前記回転翼が設けられたロータに接続して回転駆動可能とし、
前記供給室の入口部の予備混合物を前記供給室側に掻き出す掻出翼を、前記区画板に備えた点にある。

上記特徴構成によれば、回転翼が設けられたロータの回転駆動に伴って、区画板に設けられた掻出翼が回転するので、供給室の上流側から供給され入口部に存在する予備混合物を、供給室側に良好に掻き出すことができる。特に、掻き出される予備混合物は、掻出翼のせん断作用を受けて混合されるとともに、掻出翼の背面部に発生する局所沸騰（キャビテーション）により、液相分散質に対する分散質の分散がより良好に行われることとなる。

遠心式の吸引ポンプ機構部を備えた分散システムの概略構成図 定量供給装置の要部を示す縦断面図 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ方向視での断面図 遠心式の吸引ポンプ機構部の縦断側面図 図４のＶ−Ｖ方向視での断面図 図４のＶＩ−ＶＩ方向視での断面図 本体ケーシングの前壁部、ステータ、区画板及びロータの組付構成を示す分解斜視図 区画板の概略構成図 回転翼が回転する翼室内を本体ケーシングの外周側から観察した概略側面視図

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を説明する。
図１は本発明に係る遠心式の吸引ポンプ機構部Ｙを備えた分散システム１００を示す。
この分散システム１００は、分散質として粉体Ｐを用い、液相分散媒として溶媒Ｒを用いて、粉体Ｐを溶媒Ｒに溶解させてゾルとしてのスラリーＦを生成するものである。
本実施形態においては、例えば、粉体Ｐ（固相分散質）としてＣＭＣ（カルボキシルメチルセルロース）を用い、溶媒Ｒ（液相分散媒）として水を用いた。

図１に示すように、分散システム１００は、粉体Ｐを定量供給する定量供給装置Ｘと、溶媒Ｒを定量供給する溶媒供給部５０と、定量供給装置Ｘから定量供給される粉体Ｐと溶媒供給部５０から定量供給される溶媒Ｒとを負圧吸引して分散混合する吸引ポンプ機構部Ｙと、吸引ポンプ機構部Ｙから吐出されたスラリーＦから、完全に溶解していない粉体Ｐを含む溶媒Ｒ（以下、未溶解スラリーＦｒ）を吸引ポンプ機構部Ｙに循環供給する再循環機構部７０等を備えて構成されている。

〔定量供給装置〕
図１に示すように、定量供給装置Ｘは、上部開口部３１ａから受け入れた粉体Ｐを下部開口部３１ｂから排出させるホッパ３１と、ホッパ３１内の粉体Ｐを攪拌する攪拌機構３２と、ホッパ３１の上部開口部３１ａが大気開放された状態で、下部開口部３１ｂの下流側に接続された吸引ポンプ機構部Ｙの吸引により下部開口部３１ｂに作用する負圧吸引力によって、下部開口部３１ｂから排出された粉体Ｐを吸引ポンプ機構部Ｙに定量供給する容積式の定量供給部４０とを備えて構成されている。

ホッパ３１は、上部から下部へ向かうに連れて縮径する逆円錐形状に構成され、その中心軸Ａ１が鉛直方向に沿う姿勢で配設されている。そのホッパ３１の上部開口部３１ａ及び下部開口部３１ｂ夫々の横断面形状は、図１の上下方向視で、中心軸Ａ１を中心とする円形状とされ、又、ホッパ３１における逆円錐形状の内側壁面の傾斜角度は、水平面に対して略６０度とされる。

攪拌機構３２は、ホッパ３１内に配設されて、ホッパ３１内の粉体Ｐを攪拌する攪拌羽根３２Ａと、当該攪拌羽根３２Ａをホッパ３１の中心軸Ａ１周りに回転させる羽根駆動モータＭ１と、羽根駆動モータＭ１をホッパ３１の上部開口部３１ａの上方に位置させて支持する取付部材３２Ｂと、羽根駆動モータＭ１の回転駆動力を攪拌羽根３２Ａに伝動させる伝動部材３２Ｃとを備えて構成される。

攪拌羽根３２Ａは、棒状部材を概略Ｖ字形状に屈曲して構成され、その一方の辺部がホッパ３１の内側壁面に沿う状態で、他方の辺部の端部がホッパ３１の中心軸Ａ１と同軸で回転自在に枢支されて配設されている。また、当該攪拌羽根３２Ａは、横断面形状が三角形に形成されており、三角形の一辺を形成する面がホッパ３１の内側壁面と略平行となるように配設されている。これにより、攪拌羽根３２Ａは、ホッパ３１の内側壁面に沿って中心軸Ａ１周りに回転可能に配設されている。

図１〜図３に示すように、容積式の定量供給部４０は、ホッパ３１の下部開口部３１ｂから供給される粉体Ｐを下流側の吸引ポンプ機構部Ｙに所定量ずつ定量供給する機構である。
具体的には、ホッパ３１の下部開口部３１ｂに接続される導入部４１と、供給口４３ａ及び排出口４３ｂを備えたケーシング４３と、ケーシング４３内に回転可能に配設された計量回転体４４と、計量回転体４４を回転駆動する計量回転体駆動モータＭ２とを備えて構成される。

導入部４１は、ホッパ３１の下部開口部３１ｂとケーシング４３の上部に形成された供給口４３ａとを連通する筒状に形成され、最下端には、ケーシング４３の供給口４３ａと同形状のスリット状の開口が形成されている。この導入部４１は、ケーシング４３の供給口４３ａ側ほど細くなる先細り状に形成されている。当該スリット状の開口の形状は、ホッパ３１の大きさ、粉体Ｐの供給量、粉体Ｐの特性等に応じて適宜設定することができるが、例えば、スリット状の開口の長さ方向の寸法を２０〜１００ｍｍ程度、幅方向の寸法を１〜５ｍｍ程度に設定するようにする。

ケーシング４３は、概略直方体形状に形成され、水平方向（図１の左右方向）に対して４５度傾斜した姿勢で、導入部４１を介してホッパ３１に接続されている。
図２及び図３に示すように、ケーシング４３の上面には、導入部４１のスリット状の開口に対応したスリット状の供給口４３ａが設けられ、ホッパ３１の下部開口部３１ｂからの粉体Ｐをケーシング４３内に供給可能に構成されている。傾斜状に配置されたケーシング４３の下方側の側面（図２において右側面）の下部には、計量回転体４４にて定量供給された粉体Ｐを膨張室４７を介して下流側の吸引ポンプ機構部Ｙに排出する排出口４３ｂが設けられ、その排出口４３ｂには、粉体排出管４５が接続されている。当該膨張室４７は、供給口４３ａから計量回転体４４の粉体収容室４４ｂに供給された粉体Ｐが定量供給されるケーシング４３内の位置に設けられ、排出口４３ｂから作用する負圧吸引力によって、供給口４３ａよりも低圧に維持される（例えば、−０、０６ＭＰａ程度）。すなわち、排出口４３ｂは、吸引ポンプ機構部Ｙの一次側に接続されることによって、負圧吸引力が膨張室４７に作用し供給口４３ｂよりも低圧状態に維持されるようにしている。計量回転体４４の回転に伴って、各粉体収容室４４ｂの状態が負圧状態（例えば、−０、０６ＭＰａ程度）と当該負圧状態よりも高圧の状態に変化するように構成されている。

計量回転体４４は、計量回転体駆動モータＭ２の駆動軸４８に配設した円盤部材４９に、複数（例えば、８枚）の板状隔壁４４ａを円盤部材４９の中心部を除いて放射状に等間隔に取り付けて構成され、周方向で等間隔に粉体収容室４４ｂを複数区画（例えば、８室）形成するように構成されている。粉体収容室４４ｂは、計量回転体４４の外周面及び中心部において開口するように構成されている。計量回転体４４の中心部には、開口閉鎖部材４２が周方向に偏在して固定状に配設され、各粉体収容室４４ｂの中心部側の開口をその回転位相に応じて閉塞或いは開放可能に構成されている。なお、粉体Ｐの供給量は、計量回転体４４を回転駆動する計量回転体駆動モータＭ２による計量回転体４４の回転数を変化させることで、調整できる。

計量回転体４４の回転に伴って、各粉体収容室４４ｂが、膨張室４７に開放される膨張室開放状態、膨張室４７及び供給口４３ａと連通しない第１密閉状態、供給口４３ａに開放される供給口開放状態、供給口４３ａ及び膨張室４７と連通しない第２密閉状態の順で、その状態が繰り返して変化するように構成されている。なお、計量回転体４４の外周面側の開口が第１密閉状態及び第２密閉状態において閉鎖されるようにケーシング４３が形成されるとともに、計量回転体４４の中心部側の開口が第１密閉状態、供給口開放状態及び第２密閉状態において閉鎖されるように、開口閉鎖部材４２がケーシング４３に固定して配設される。

従って、定量供給装置Ｘにおいては、ホッパ３１内に貯留された粉体Ｐが攪拌羽根３２Ａにより攪拌されながら定量供給部４０に供給され、定量供給部４０により、粉体Ｐが排出口４３ｂから粉体排出管４５を通して吸引ポンプ機構部Ｙに定量供給される。

具体的に説明すると、定量供給部４０の排出口４３ｂの下流側に接続された吸引ポンプ機構部Ｙからの負圧吸引力により、ケーシング４３内における膨張室４７の圧力が負圧状態（例えば、−０、０６ＭＰａ程度）となる。一方で、ホッパ３１の上部開口部３１ａは大気開放されているので、ホッパ３１内は大気圧程度の状態となる。膨張室４７と計量回転体４４の隙間を介して連通する導入部４１の内部及び下部開口部３１ｂの近傍は、上記負圧状態と大気圧状態との間の圧力状態となる。

この状態で、ホッパ３１の内壁面及び下部開口部３１ｂの近傍の粉体Ｐが、攪拌機構３２の攪拌羽根３２Ａにより攪拌されることで、攪拌羽根３２Ａによるせん断作用によりホッパ３１内の粉体Ｐが解砕され、一方、計量回転体４４は計量回転体駆動モータＭ２により回転させられることで、空の粉体収容室４４ｂが次々と供給口４３ａに連通する状態となる。そして、ホッパ３１内の粉体Ｐは下部開口部３１ｂから導入部４１を流下し、次々と供給口４３ａに連通する状態となる計量回転体４４の粉体収容室４４ｂに所定量ずつ収容されて、その粉体収容室４４ｂに収容された粉体Ｐは膨張室４７に流下し、排出口４３ｂから排出される。従って、定量供給装置Ｘにより、粉体Ｐを粉体排出管４５を通して所定量ずつ連続して吸引ポンプ機構部Ｙの供給口１１に定量供給することができる。

図１に示すように、粉体排出管４５には、吸引ポンプ機構部Ｙの供給口１１への粉体Ｐの供給を停止可能なシャッタバルブ４６が配設されている。

〔溶媒供給部〕
図１に示すように、溶媒供給部５０は、溶媒源５１からの溶媒Ｒを、設定流量で吸引ポンプ機構部Ｙの供給口１１に連続的に供給するように構成されている。
具体的には、溶媒供給部５０は、溶媒Ｒを送出する溶媒源５１と、溶媒源５１から溶媒Ｒが送出される溶媒供給管５２と、溶媒源５１から溶媒供給管５２に送出される溶媒Ｒの流量を設定流量に調整する流量調整バルブ（図示せず）と、設定流量に調整された溶媒Ｒを定量供給部４０から定量供給される粉体Ｐに混合して供給口１１に供給するミキシング機構６０とを備えて構成されている。

図４に示すように、ミキシング機構６０は、粉体排出管４５と溶媒供給管５２とを供給口１１に連通接続するミキシング部材６１を備えて構成されている。
このミキシング部材６１は、円筒状の供給口１１よりも小径に構成されて、供給口１１との間に環状のスリット６３を形成すべく供給口１１に挿入状態で配設される筒状部６２、及び、環状のスリット６３に全周にわたって連通する状態で供給口１１の外周部に環状流路６４を形成する環状流路形成部６５を備えて構成されている。
ミキシング部材６１には、粉体排出管４５が筒状部６２に連通する状態で接続されると共に、溶媒供給管５２が環状流路６４に対して溶媒Ｒを接線方向に供給するように接続される。
粉体排出管４５、ミキシング部材６１の筒状部６２及び供給口１１は、それらの軸心Ａ２を供給方向が下向きとなる傾斜姿勢（水平面（図１の左右方向）に対する角度が４５度程度）となるように傾斜させて配置されている。

つまり、定量供給部４０の排出口４３ｂから粉体排出管４５に排出された粉体Ｐは、ミキシング部材６１の筒状部６２を通して軸心Ａ２に沿って供給口１１に導入される。一方、溶媒Ｒは、環状流路６４に接線方向から供給されるので、環状流路６４の内周側に形成される環状のスリット６３を介して、切れ目のない中空円筒状の渦流の状態で供給口１１に供給される。
従って、円筒状の供給口１１により、粉体Ｐと溶媒Ｒとが均等に予備混合され、その予備混合物Ｆｐが吸引ポンプ機構部Ｙの供給室１３内に吸引導入される。

〔吸引ポンプ機構部〕
図１、図４〜図８に基づいて、吸引ポンプ機構部Ｙについて説明を加える。
図４に示すように、吸引ポンプ機構部Ｙは、両端開口が前壁部２と後壁部３とで閉じられた円筒状の外周壁部４を備えた本体ケーシング１を備え、その本体ケーシング１の内部に同心状で回転駆動自在に設けられたロータ５と、その本体ケーシング１の内部に同心状で前壁部２に固定配設された円筒状のステータ７と、ロータ５を回転駆動するポンプ駆動モータＭ３等を備えて構成されている。

図５にも示すように、ロータ５の径方向の外方側には、複数の回転翼６が、前壁部２側である前方側（図４の左側）に突出し且つ周方向に等間隔で並ぶ状態でロータ５と一体的に備えられている。
円筒状のステータ７には、複数の透孔７ａ，７ｂが周方向に夫々並べて備えられ、そのステータ７が、ロータ５の前方側（図４の左側）で且つ回転翼６の径方向の内側に位置させて前壁部２に固定配設されて、そのステータ７と本体ケーシング１の外周壁部４との間に、回転翼６が周回する環状の翼室８が形成される。

図４〜図７に示すように、ミキシング機構６０にて粉体Ｐと溶媒Ｒとが予備混合された予備混合物Ｆｐを回転翼６の回転により本体ケーシング１の内部に吸引導入する供給口１１が、前壁部２の中心軸（本体ケーシング１の軸心Ａ３）よりも外周側に偏移した位置に設けられている。
図４、図６及び図７に示すように、ケーシング１の前壁部２の内面に環状溝１０が形成され、環状溝１０と連通する状態で供給口１１が設けられている。
図４及び図５に示すように、粉体Ｐと溶媒Ｒとが混合されて生成されたスラリーＦを吐出する円筒状の吐出部１２が、本体ケーシング１の円筒状の外周壁部４の周方向における１箇所に、その外周壁部４の接線方向に延びて翼室８に連通する状態で設けられている。

図１及び図４に示すように、この実施形態では、吐出部１２から吐出されたスラリーＦは、吐出路１８を通して再循環機構部７０に供給され、その再循環機構部７０の分離部７１にて気泡が分離された未溶解スラリーＦｒを、循環路１６を介して本体ケーシング１内に循環供給する導入口１７が本体ケーシング１の前壁部２の中央部（軸心Ａと同心状）に設けられている。
又、図４〜図７に示すように、ステータ７の内周側を前壁部２側の供給室１３とロータ５側の導入室１４とに区画する区画板１５が、ロータ５の前方側に当該ロータ５と一体回転する状態で設けられると共に、区画板１５の前壁部２側に掻出翼９が設けられている。掻出翼９は、同心状に、周方向において均等間隔で複数（図６では、４つ）備えられ、各掻出翼９がその先端部９Ｔを環状溝１０内に進入した状態でロータ５と一体的に周回可能に配設されている。

供給室１３及び導入室１４は、ステータ７の複数の透孔７ａ，７ｂを介して翼室８と連通されるように構成され、供給口１１が供給室１３に連通し、導入口１７が導入室１４に連通するように構成されている。
具体的には、供給室１３と翼室８とは、ステータ７における供給室１３に臨む部分に周方向に等間隔で配設された複数の供給室側透孔７ａにて連通され、導入室１４と翼室８とは、ステータ７における導入室１４に臨む部分に周方向に等間隔で配設された複数の導入室側透孔７ｂにて連通されている。

吸引ポンプ機構部Ｙの各部について、説明を加える。
図４に示すように、ロータ５は、その前面が概ね円錐台状に膨出する形状に構成されると共に、その外周側に、複数の回転翼６が前方に突出する状態で等間隔に並べて設けられている。なお、図５では、周方向に等間隔に１０個の回転翼６が配設されている。また、この回転翼６は、内周側から外周側に向かうに連れて、回転方向後方に傾斜するようにロータ５の外周側から内周側に突出形成されており、回転翼６の先端部の内径は、ステータ７の外径よりも若干大径に形成されている。
このロータ５が、本体ケーシング１内において本体ケーシング１と同心状に位置する状態で、後壁部３を貫通して本体ケーシング１内に挿入されたポンプ駆動モータＭ３の駆動軸１９に連結されて、そのポンプ駆動モータＭ３により回転駆動される。
このロータ５が、その軸心方向視（図５に示すような図４のＶ−Ｖ方向視）において回転翼６の先端部が前側となる向きに回転駆動されることにより、回転翼６の回転方向の後側となる面（背面）６ａには、いわゆる局所沸騰（キャビテーション）が発生するように構成されている。

図４、図７及び図８に示すように、区画板１５は、ステータ７の内径よりも僅かに小さい外径を有する概ね漏斗状に構成されている。この漏斗状の区画板１５は、具体的には、その中央部に、頂部が円筒状に突出する筒状摺接部１５ａにて開口された漏斗状部１５ｂを備えると共に、その漏斗状部１５ｂの外周部に、前面及び後面共に本体ケーシング１の軸心Ａ３に直交する状態となる環状平板部１５ｃを備える形状に構成されている。
そして、図４及び図５に示すように、この区画板１５が、頂部の筒状摺接部１５ａが本体ケーシング１の前壁部２側を向く姿勢で、周方向に等間隔を隔てた複数箇所（この実施形態では、４箇所）に配設された間隔保持部材２０を介して、ロータ５の前面の取付部５ａに取り付けられる。

図５及び図８（ｃ）に示すように、区画板１５を複数箇所夫々で間隔保持部材２０を介してロータ５に取り付ける際には、攪拌羽根２１が、本体ケーシング１の後壁部３側に向く姿勢で区画板１５に一体的に組み付けられ、ロータ５が回転駆動されると、４枚の攪拌羽根２１がロータ５と一体的に回転するように構成されている。

図４及び図７に示すように、この実施形態では、円筒状の導入口１７が、本体ケーシング１と同心状で、その本体ケーシング１の前壁部２の中心部に設けられている。この導入口１７には、循環路１６の内径よりも小径で、区画板１５の筒状摺接部１５ａよりも小径となり流路面積が小さな絞り部１４ａが形成されている。ロータ５の回転翼６が回転することにより、吐出部１２を介してスラリーＦが吐出され、導入口１７の絞り部１４ａを介して未溶解スラリーＦｒが導入されることになるので、吸引ポンプ機構部Ｙ内が減圧される。

図４〜図７に示すように、供給口１１は、その本体ケーシング１内に開口する開口部（入口部）が、環状溝１０における周方向の一部を内部に含む状態で、本体ケーシング１内に対する導入口１７の開口部の横側方に位置するように、前壁部２に設けられている。又、供給口１１は、平面視（図１及び図４の上下方向視）において軸心Ａ２が本体ケーシング１の軸心Ａ３と平行となり、且つ、ケーシング１の軸心Ａ３に直交する水平方向視（図１及び図４の紙面表裏方向視）において、軸心Ａ２が本体ケーシング１の前壁部２に近付くほど本体ケーシング１の軸心Ａ３に近づく下向きの傾斜姿勢で、本体ケーシング１の前壁部２に設けられている。ちなみに、供給口１１の水平方向（図１及び図４の左右方向）に対する下向きの傾斜角度は、上述したように４５度程度である。

図４及び図７に示すように、ステータ７は、本体ケーシング１の前壁部２の内面（ロータ５に対向する面）に取り付けられて、本体ケーシング１の前壁部２とステータ７とが一体となるように固定されている。ステータ７において、供給室１３に臨む部分に配設された複数の供給室側透孔７ａは、概略円形状に形成され、供給室１３の流路面積よりも複数の供給室側透孔７ａの合計流路面積が小さくなるように設定されており、また、導入室１４に臨む部分に配設された複数の導入室側透孔７ｂは、概略楕円形状に形成され、導入室１４の流路面積よりも複数の供給室側透孔７ｂの合計流路面積が小さくなるように設定されている。ロータ５の回転翼６が回転することにより、吐出部１２を介してスラリーＦが吐出され、供給室１３の供給室側透孔７ａを介して予備混合物Ｆｐが供給されるとともに、導入口１７を介して未溶解スラリーＦｒが導入されることになるので、吸引ポンプ機構部Ｙ内が減圧される。

図６〜図８に示すように、この実施形態では、各掻出翼９が棒状に形成され、ロータ５の径方向視（図８（ｂ）の紙面表裏方向視）で、当該棒状の掻出翼９の先端側ほど前壁部２側に位置し、且つ、ロータ５の軸心方向視（図８（ａ）の紙面表裏方向視）で、当該棒状の掻出翼９の先端側ほどロータ５の径方向内方側に位置する傾斜姿勢で、当該棒状の掻出翼９の基端部９Ｂがロータ５と一体回転するように固定され、ロータ５が、その軸心方向視（図８（ａ）の紙面表裏方向視）において掻出翼９の先端が前側となる向き（図４〜図８において矢印にて示す向き）に回転駆動される。

図５〜図８に基づいて、掻出翼９について説明を加える。
掻出翼９は、区画板１５に固定される基端部９Ｂ、供給室１３に露呈する状態となる中間部９Ｍ、環状溝１０に嵌め込まれる（即ち、進入する）状態となる先端部９Ｔを基端から先端に向けて一連に備えた棒状に構成されている。

図５、図７、図８（ｂ）に示すように、掻き出し片９の基端部９Ｔは、概ね矩形板状に構成されている。
図５、図７、図８（ａ）及び（ｂ）、並びに、図９に示すように、掻出翼９の中間部９Ｍは、横断面形状が概ね三角形状になる概ね三角柱状に構成されている（特に、図５参照）。そして、掻出翼９が上述の如き傾斜姿勢で設けられることにより、三角柱状の中間部９Ｍの三側面のうちのロータ５の回転方向前側を向く一側面９ｍ（以下、放散面と記載する場合がある）は、ロータ５の回転方向前側に向けて傾斜する前下がり状で、しかも、ロータ５の径方向に対して径方向外方側に向く（以下、斜め外向きと記載する場合がある）ように構成されている（特に、図７、図８参照）。

つまり、棒状の掻出翼９が、上述の如き傾斜姿勢で設けられることにより、掻出翼９のうち供給室１３に露呈する中間部９Ｍが環状溝１０に嵌め込まれる先端部９Ｔよりもロータ５の径方向外方に位置し、しかも、その中間部９Ｍの回転方向前側を向く放散面９ｍが、ロータ５の回転方向前側に向けて傾斜する前下がり状で、しかも、ロータ５の径方向に対して斜め外向きに傾斜している。これにより、掻出翼９の先端部９Ｔにより環状溝１０から掻き出された予備混合物Ｆｐは、掻出翼９の中間部９Ｍの放散面９ｍにより、供給室１３内においてロータ５の径方向外方側に向けて流動するように案内される。

図６、図７、図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、掻出翼９の先端部９Ｔは、横断面形状が概ね矩形状になる概ね四角柱状であり（特に、図６参照）、ロータ５の軸心方向視（図８（ａ）の紙面表裏方向視）において、四側面のうちのロータ５の径方向外方側に向く外向き側面９ｏが環状溝１０の内面における径方向内方側を向く内向き内面に沿い、且つ、四側面のうちのロータ５の径方向内方側に内向き側面９ｉが環状溝１０の内面における径方向外方側を向く外向き内面に沿う状態となる弧状に構成されている。
又、四角柱状の先端部９Ｔの四側面のうちの、ロータ５の回転方向前側を向く掻き出し面９ｆは、ロータ５の回転方向前側に向けて傾斜する前下がり状で、しかも、ロータ５の径方向に対して径方向外方側に向く（以下、斜め外向きと記載する場合がある）になるように構成されている。
これにより、掻出翼９の先端部９Ｔにより環状溝１０から掻き出された予備混合物Ｆｐは、掻出翼９の先端部９Ｔの掻き出し面９ｆにより、ロータ５の径方向外方側に向けて供給室１３内に放出されることになる。
更に、掻出翼９の先端部９Ｔの先端面９ｔは、その先端部９Ｔが環状溝１０に嵌め込まれた状態で環状溝１０の底面と平行になるように構成されている。

また、ロータ５が、その軸心方向視（図８（ａ）の紙面表裏方向視）において掻出翼９の先端が前側となる向きに回転駆動されると、掻出翼９の基端部９Ｂ、中間部９Ｍ、先端部９Ｔそれぞれに、回転方向の後側となる面（背面）９ａが形成される。この背面９ａには、掻出翼９が回転することにより、いわゆる局所沸騰（キャビテーション）が発生するように構成されている。

上述のような形状に構成された４個の掻出翼９が、上述の如き傾斜姿勢で、中心角で９０度ずつ間隔を隔てて周方向に並べた形態で、夫々、基端部９Ｂを区画板１５の環状平板部１５ｃに固定して設けられている。

図４に示すように、掻出翼９が設けられた区画板１５が、間隔保持部材２０によりロータ５の前面と間隔を隔てた状態でロータ５の前面の取付部５ａに取り付けられ、このロータ５が、区画板１５の筒状摺接部１５ａが導入口１７に摺接回転可能に嵌めこまれた状態で、本体ケーシング１内に配設される。
すると、ロータ５の膨出状の前面と区画板１５の後面との間に、本体ケーシング１の前壁部２側ほど小径となる先細り状の導入室１４が形成され、導入口１７が区画板１５の筒状摺接部１５ａを介して導入室１４に連通するように構成されている。
又、本体ケーシング１の前壁部２と区画板１５の前面との間に、供給口１１に連通する環状の供給室１３が形成される。

そして、ロータ５が回転駆動されると、筒状摺接部１５ａが導入口１７に摺接する状態で、区画板１５がロータ５と一体的に回転することになり、ロータ５及び区画板１５が回転する状態でも、導入口１７が区画板１５の筒状摺接部１５ａを介して導入室１４に連通する状態が維持されるように構成されている。

〔再循環機構部〕
再循環機構部（分離部の一例）７０は、円筒状容器７１内において比重によって溶解液を分離するように構成され、図１に示すように、吸引ポンプ機構部Ｙの吐出部１２から吐出路１８を通して供給されるスラリーＦから、完全に溶解していない粉体Ｐを含む可能性がある状態の未溶解スラリーＦｒを循環路１６に、粉体Ｐが略完全に溶解した状態のスラリーＦを排出路２２にそれぞれ分離するように構成されている。吐出路１８及び循環路１６は、夫々、円筒状容器７１の下部に接続され、排出路２２は、円筒状容器７１の上部とスラリーＦの供給先８０とに接続される。
ここで、再循環機構部７０は、図示しないが、吐出路１８が接続される導入パイプを円筒状容器７１の底面から内部に突出して配設し、円筒状容器７１の上部に排出路２２に接続される排出部を備えるとともに、下部に循環路１６に接続される循環部を備え、導入パイプの吐出上端に、導入パイプから吐出されるスラリーＦの流れを旋回させる捻り板を配設して構成されている。これにより、スラリーＦ内から溶媒Ｒの気泡を分離して、循環路１６に循環供給される未溶解スラリーＦｒから溶媒Ｒの気泡を分離した状態で導入室１４内に供給することができる。

〔制御部〕
分散システム１００に備えられる制御部は、図示しないが、ＣＰＵや記憶部等を備えた公知の演算処理装置からなり、分散システム１００を構成する定量供給装置Ｘ、吸引ポンプ機構部Ｙ、溶媒供給部５０等の各機器の運転を制御可能に構成されている。
特に、制御部は、ロータ５（回転翼６）の回転数を制御可能に構成され、ステータ７の供給室側透孔７ａ及び導入室側透孔７ｂ（絞り透孔）の出口領域の圧力が当該出口領域の全周に亘って溶媒Ｒの飽和蒸気圧（２５℃の水の場合、３．１６９ｋＰａ）以下となるように回転翼６の回転数を設定し、当該設定された回転数で回転翼６を回転することで、少なくともステータ７の供給室側透孔７ａ及び導入室側透孔７ｂを通過した直後の翼室８内の領域を、翼室８内の全周に亘って連続して、溶媒Ｒの微細気泡（マイクロバブル）が多数発生した微細気泡領域として形成させることができるように構成されている。

〔分散システムの動作〕
次に、この分散システム１００の動作について説明する。
まず、定量供給装置Ｘを停止し、シャッタバルブ４６を閉止して粉体排出管４５を介する粉体Ｐの吸引を停止した状態で、溶媒供給部５０から溶媒Ｒのみを供給しながらロータ５を回転させ、吸引ポンプ機構部Ｙの運転を開始する。所定の運転時間が経過して、吸引ポンプ機構部Ｙ内が、負圧状態（例えば、−０．０６ＭＰａ程度の真空状態）となると、シャッタバルブ４６を開放する。これによって、定量供給装置Ｘの膨張室４７を負圧状態（−０．０６ＭＰａ程度）とし、導入部４１の内部及びホッパ３１の下部開口部３１ｂ近傍を当該負圧状態と大気圧状態との間の圧力状態にする。

そして、定量供給装置Ｘを作動させ、ホッパ３１内に貯留された粉体Ｐを、攪拌羽根３２Ａの攪拌作用及び吸引ポンプ機構部Ｙの負圧吸引力により、ホッパ３１の下部開口部３１ｂから定量供給部４０の膨張室４７を介してミキシング機構６０のミキシング部材６１に所定量ずつ連続的に定量供給する。並行して、溶媒供給部５０を作動させ、吸引ポンプ機構部Ｙの負圧吸引力により、溶媒Ｒをミキシング機構６０のミキシング部材６１に所定量ずつ連続的に定量供給する。
ミキシング機構６０のミキシング部材６１からは、粉体Ｐがミキシング部材６１の筒状部６２を通して供給口１１に供給されると共に、溶媒Ｒが、環状のスリット６３を通して切れ目のない中空円筒状の渦流の状態で供給口１１に供給され、供給口１１により、粉体Ｐと溶媒Ｒとが予備混合され、その予備混合物Ｆｐが環状溝１０に導入される。

ロータ５が回転駆動されて、そのロータ５と一体的に区画板１５が回転すると、その区画板１５に同心状に設けられた掻出翼９が、環状溝１０に先端部９Ｔが嵌め込まれた状態で周回する。
すると、図４及び図５において実線矢印にて示すように、供給口１１を流動して環状溝１０に導入された予備混合物Ｆｐは、環状溝１０に嵌め込まれて周回する掻出翼９の先端部９Ｔにより掻き出され、その掻き出された予備混合物Ｆｐは、概略的には、供給室１３内を区画板１５における漏斗状部１５ｂの前面と環状平板部１５ｃの前面とに沿いながらロータ５の回転方向に流動し、更に、ステータ７の供給室側透孔７ａを通過して翼室８に流入し、その翼室８内をロータ５の回転方向に流動して、吐出部１２から吐出される。

環状溝１０に導入された予備混合物Ｆｐは、掻出翼９の先端部９Ｔにより掻き出されるときに、せん断作用を受ける。この場合、掻出翼９の先端部９Ｔの外向き側面９ｏと内側の環状溝１０の内向き内面との間、及び、掻出翼９の先端部９Ｔの内向き側面９ｉと内側の環状溝１０の外向き内面との間においてせん断作用が働く。同時に、掻出翼９の回転方向背面側の背面９ａにおいては、掻出翼９が回転することにより、いわゆる局所沸騰（キャビテーション）が発生する。また、ステータ７の供給室側透孔７ａを通過する際に、せん断作用が働く。
つまり、供給室１３内の予備混合物Ｆｐにせん断力を作用させるとともに、局所沸騰を発生させることができるので、掻き出される予備混合物Ｆｐは、掻出翼９及び供給室側透孔７ａからせん断作用を受けて混合されるとともに、掻出翼９の背面９ａに発生する局所沸騰（キャビテーション）により、溶媒Ｒに対する粉体Ｐの分散がより良好に行われることとなる。よって、このような予備混合物Ｆｐを供給することができ、翼室８内において溶媒Ｒに対する粉体Ｐの良好な分散を期待することができる。

吐出部１２から吐出されたスラリーＦは、吐出路１８を通して再循環機構部７０に供給され、再循環機構部７０において、完全に溶解していない粉体Ｐを含む状態の未溶解スラリーＦｒと、粉体Ｐが略完全に溶解した状態のスラリーＦとに分離されるとともに、溶媒Ｒの気泡が分離されて、未溶解スラリーＦｒは循環路１６を通して再び吸引ポンプ機構部Ｙの導入口１７に供給され、スラリーＦは排出路２２を通して供給先８０に供給される。

未溶解スラリーＦｒは、導入口１７の絞り部１４ａを介して流量が制限された状態で導入室１４内に導入される。その導入室１４内においては、回転する複数の攪拌羽根２１によりせん断作用を受けて、更に細かく解砕され、更に、導入室側透孔７ｂの通過の際にもせん断作用を受けて解砕される。この際には、導入室側透孔７ｂを介して流量が制限された状態で翼室８に導入される。そして、翼室８内において、高速で回転する回転翼６によりせん断作用を受けて解砕され、粉体Ｐの凝集物（ダマ）が更に少なくなったスラリーＦが供給室１３からのスラリーＦと混合されて吐出部１２から吐出される。

ここで、制御部により、ステータ７の供給室側透孔７ａ及び導入室側透孔７ｂの出口領域である翼室８内の圧力がその全周に亘って溶媒Ｒの飽和蒸気圧以下となるように回転翼６の回転数が設定され、当該設定された回転数で回転翼６を回転させる。
これにより、回転翼６の回転数設定により、当該出口領域である翼室８内の圧力は、その全周に亘って溶媒Ｒの飽和蒸気圧（２５℃の水の場合、３．１６９ｋＰａ）以下となるから、少なくともステータ７の供給室側透孔７ａ及び導入室側透孔７ｂを通過した直後の翼室８内の領域では、溶媒Ｒの気化による微細気泡（マイクロバブル）の発生が促進され、当該領域が、翼室８内の全周に亘って連続して微細気泡が多数発生した微細気泡領域として形成される状態となる。
よって、翼室８内の全周に亘って、粉体Ｐの凝集物（いわゆるダマ）に浸透した溶媒Ｒが発泡することで当該凝集物の解砕が促進され、さらに、その発生した微細気泡が翼室８において加圧され消滅する際の衝撃力によりさらに粉体Ｐの分散が促進されることになり、結果、翼室８内の全周に存在するスラリーＦのほぼ全体に亘って、溶媒Ｒ中での粉体Ｐの分散が良好な高品質のスラリーＦを生成することができる。

次に、図９に基づいて、本実施形態の構成を採用して、導入口１７に絞り部１４ａを設け、ステータ７に供給室側透孔７ａ及び導入室側透孔７ｂを設けるとともに、ロータ５（回転翼６）の回転数を適切に制御した場合における実証試験結果について説明する。

図９では、本体ケーシング１を透明の樹脂で構成し、吸引ポンプ機構部Ｙ内に溶媒Ｒとしての水を通過させて、回転翼６が回転する翼室８内を外周側から観察した状態を示し、図９（ａ）から（ｃ）に行くに従って、回転翼６の回転数を増加させた状態を示し、回転翼６の回転数を、（ａ）では６３０ｒｐｍ、（ｂ）では１８００ｒｐｍ、（ｃ）では２４００ｒｐｍとした例を示す。

図９（ａ）にて判明するように、回転翼６の回転数が比較的低い状態では、ステータ７の供給室側透孔７ａ及び導入室側透孔７ｂ（絞り透孔）の出口領域である翼室８内の圧力は水の飽和蒸気圧（２５℃の水の場合、３．１６９ｋＰａ）よりも大きくなっており、これら供給室側透孔７ａ及び導入室側透孔７ｂを通過した直後の溶媒Ｒにおいては、回転翼６の背面６ａでの急激な圧力低下により、溶媒Ｒの一部、すなわち、供給室側透孔７ａ及び導入室側透孔７ｂを通過して回転翼６の背面６ａ付近に存在する溶媒Ｒのみに、局所沸騰（キャビテーション）が周方向に断続的な状態で発生するだけで、供給室側透孔７ａ及び導入室側透孔７ｂを通過した溶媒Ｒの全体には沸騰が発生することなく吐出部１２にそのまま吐出されるものも存在している状態である。即ち、この状態は、図９（ａ）において翼室８内に存在する白く見える領域が非常に少ない状態である。
一方で、図９（ｂ）にて判明するように、回転翼６の回転数が比較的高い状態では、供給室側透孔７ａ及び導入室側透孔７ｂの出口領域である翼室８内の圧力は全周に亘って水の飽和蒸気圧（２５℃の水の場合、３．１６９ｋＰａ）以下となっており、翼室８内の少なくとも供給室側透孔７ａ及び導入室側透孔７ｂを通過した直後の領域では、回転翼６の背面６ａでの急激な圧力低下により、翼室８内において回転翼６の背面６ａ付近に存在する溶媒Ｒの局所沸騰（キャビテーション）に加え、溶媒Ｒの気化による微細気泡（本願にいう微細気泡であるマイクロバブル）の発生が促進され、当該領域が、翼室８内の全周に亘って連続して微細気泡が多数発生した微細気泡領域として形成されている状態である。即ち、この状態は、図９（ｂ）において翼室８内に存在する白く見える領域が雲状に非常に多く発生している状態である。更に、図９（ｃ）にて判明するように、回転翼６の回転数がより高い状態では、翼室８内の全周に亘る溶媒Ｒの気化による微細気泡（マイクロバブル）が、より多く発生し、微細気泡が多数発生した微細気泡領域がより鮮明に形成されている状態となっている。即ち、この状態は、図９（ｃ）において翼室８内に存在する白く見える領域が、雲状に非常に多く（図９（ｂ）よりも多く）発生している状態である。

このように、通常、吸引ポンプ機構部Ｙ内では、供給室側透孔７ａ及び導入室側透孔７ｂの出口領域において翼室８内の回転翼６の背面６ａのみに発生する局所沸騰（キャビテーション）のみで粉体Ｆを溶媒Ｒに分散させることで十分とされていたが（図９（ａ）の状態）、本発明者らは、例えば、溶媒Ｒに対する粉体Ｐの割合が比較的多く、より分散性能を向上させることが必要となる場合でも、上述のとおり、回転翼６の回転数設定により、ステータ７の供給室側透孔７ａ及び導入室側透孔７ｂの出口領域である翼室８内の圧力をその全周に亘って溶媒Ｒの飽和蒸気圧以下とし、翼室８内において、より広範囲に溶媒Ｒの沸騰を発生させることを可能とし（図９の（ｂ），（ｃ）の状態）、翼室８内の全周に存在するスラリーＦのほぼ全体に亘って、溶媒Ｒ中での粉体Ｐの分散が良好な高品質のスラリーＦを生成することを可能としたのである。従って、上述の結果から、上記実施形態に係る構成では、ロータ５の回転数を少なくとも１８００ｒｐｍ以上に設定すると、翼室８内の圧力がその全周に亘って溶媒Ｒの飽和蒸気圧以下となり、翼室８内の全周に亘って微細気泡（マイクロバブル）を発生させることが可能であると確認できた。

〔別実施形態〕
（Ａ）上記実施形態では、制御部が、ロータ５の回転数を、供給室側透孔７ａ及び導入室側透孔７ｂの出口領域の圧力が全周に亘って溶媒Ｒの飽和蒸気圧以下となるように適切に設定した。しかしながら、これに限らず、ロータ５の回転数を、供給室側透孔７ａ及び導入室側透孔７ｂの出口領域の圧力が全周に亘って飽和蒸気圧よりも所定圧力だけ低くなるように設定して、当該出口領域である翼室８内の全周に亘って連続して、溶媒Ｒの気化による微細気泡（マイクロバブル）の発生を促進し、当該微細気泡が多数発生した微細気泡領域を形成することもできる。この場合、ロータ５の回転数を１８００ｒｐｍよりも幾分大きく設定することとなる。

（Ｂ）上記の実施形態では、区画板１５をロータ５の前方側に当該ロータ５と一体回転する状態で設けて、掻出翼９を区画板１５に設けたが、吐出部１２から吐出されるスラリーＦの一部を循環供給させなくても、粉体Ｐを溶媒Ｒに適切に分散させることができる場合は、再循環機構部７０を省略したり、区画板１５を省略することもでき、この場合、掻出翼９をロータ５に直接設けても良い。

（Ｃ）上記の実施形態では、粉体Ｐとして単一種類のＣＭＣ粉体を用いたが、必要に応じて、複数種類の粉体を混合した混合粉体を粉体Ｐとして用いることができる。また、同様に、溶媒Ｒとして単一種類の水を用いたが、必要に応じて、複数種類の液体を混合した混合液体を溶媒Ｒとして用いることができる。
また、粉体Ｐとしては、粉体であれば特に除外されるものではなく、電池電極材料等の化学原料、脱脂粉乳や小麦粉等の食品原料、医薬原料等であって、顆粒、粉体、細粒等の粉体（これら粉体の混合物を含む）を例示することができる。粉体には、粉粒体も含まれる。
さらに、分散質としては、上記の実施形態において例示した粉体Ｐ（固相分散質）に限定されるものではなく、液状（液相分散質）のものとしてエマルジョンを生成するようにしても良い。例えば、液相分散質としての油を液相分散媒としての水に分散させる場合にも、本発明を適用することができる。

以上説明したように、ステータの絞り透孔を通過した混合流体全体に亘って良好に液相分散媒中における分散質の分散を促進して、高品質のゾルを生成することができる分散方法及び分散システムを確立できる。

１ 本体ケーシング（吸引ポンプ機構部）
５ ロータ
６ 回転翼
６ａ 背面部
７ ステータ
７ａ 導入室側透孔（絞り透孔）
７ｂ 導入室側透孔（絞り透孔）
８ 翼室（出口領域）
９ 掻出翼
１２ 吐出部（出口領域）
１３ 供給室
１４ 導入室
１４ａ 絞り部
１５ 区画板
６０ ミキシング機構（供給機構部）
７０ 再循環機構部
７１ 分離部（円筒状容器）
１００ 分散システム
Ｙ 吸引ポンプ機構部
Ｆ スラリー（ゾル）
Ｆｐ 予備混合物
Ｆｒ 未溶解スラリー（ゾルの一部）
Ｐ 粉体（分散質）
Ｒ 溶媒（液相分散媒）

本発明は、流体が供給される導入室と、導入室の外周側に配置され複数の絞り透孔を周方向に並べて備えた円筒状のステータと、ステータの外周側に形成された吐出部に通じる環状の翼室と、翼室で回転駆動可能な回転翼とを、本体ケーシング内に配置し、回転翼の回転駆動により、導入室から絞り透孔を通じて翼室に流体を吸引し、翼室から吐出部に流体を吐出する遠心式の吸引ポンプ機構部を用い、吸引ポンプ機構部に分散質と液相分散媒との混合流体を通過させ、液相分散媒に分散質を分散させたゾルを生成する分散方法及び分散システムに関する。

液相分散媒に対し固相分散質（分散質の一例）を分散させてなるスラリー（ゾルの一例）は、リチウムイオン二次電池や電気二重層キャパシタ等の電極やセパレータ、塗料、トナー、研磨剤等の用途に多く利用される。一方、液相分散媒に対し液相分散質（分散質の一例）を分散させてなるエマルジョン（ゾルの一例）は、食品、シート材、エマルジョン燃料等に利用される。
このようなゾルにおいて、液相分散媒中への分散質の分散が不十分であると、その性能低下につながる場合があり、特に、二次電池電極として利用する場合には、サイクル特性の低下につながる。
ちなみに、液相分散媒としては、例えば、水等の溶媒が挙げられ、分散質としては粉体等の固相分散質や油等の液相分散質が挙げられる。
なお、粉体としては、粉体であれば特に除外されるものではないが、例えば、電池電極材料等の化学原料、脱脂粉乳や小麦粉等の食品原料、医薬原料等であって、顆粒、粉体、細粒等の粉体（これら粉体の混合物を含む）を例示することができる。粉体には、粉粒体も含まれる。

従来、液相分散媒に対し分散質を分散させたゾル（分散液）を生成する分散システムとして、流体が供給される導入室と、導入室の外周側に配置され複数の絞り透孔を周方向に並べて備えた円筒状のステータと、ステータの外周側に形成された吐出部に通じる環状の翼室と、翼室で回転駆動可能な回転翼とを、本体ケーシング内に配置し、回転翼の回転駆動により、導入室から絞り透孔を通じて翼室に流体を吸引し、翼室から吐出部に流体を吐出する遠心式の吸引ポンプ機構部を備えたものが知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。

この種の分散システムは、液相分散媒と分散質との混合流体を導入室に供給して回転翼を回転駆動させる状態で、吸引ポンプ機構部に混合流体を通過させることで、混合流体に対し回転翼によるせん断力及び衝撃力が与えられ、混合流体に含まれる分散質の凝集物（いわゆるダマ）が適度に解砕されるので、適切に液相分散媒中に分散質を分散させることができるとされる。
また、この種の分散システムでは、翼室において高速で回転駆動する回転翼の背面部で急激な圧力低下が生じるため、絞り透孔を通過して回転翼の背面部付近に存在する混合流体に局所沸騰（キャビテーション）を起こさせ、この混合流体に含まれる気泡の膨張とそれによって生じる衝撃により、分散質の凝集物（ダマ）が良好に解砕され、液相分散媒中での分散質の分散を促進させることができるとされる。

特開２００７−２１６１７２号公報 特開２００６−２８１０１７号公報 国際公開第２０１０／１４０５１６号

上述の従来の分散システム及び分散方法では、翼室において回転駆動する回転翼の背面部での急激な圧力低下により、混合流体の一部、すなわち、絞り透孔を通過して回転翼の背面部付近に存在する混合流体では、局所沸騰（キャビテーション）が発生するが、一方で、絞り透孔を通過した直後の混合流体には沸騰が発生することなくそのまま吐出部に吐出されるものも存在するため、液相分散媒中への分散質の分散を十分に促進することは困難であった。
ここで、例えば、ステータの絞り透孔の大きさを極度に小さくすることにより、絞り透孔を通過した混合流体の圧力を大幅に低下させることで液相分散媒中への分散質の分散を促進することも考えられるが、混合流体中の分散質である粉体が絞り透孔に詰り流通不良を起こして、逆に分散質の分散が悪化する虞があった。

特に、液相分散媒に対する分散質（特に、粉体）の割合が高くなるほど流動性は低くなり、分散質の凝集物（いわゆるダマ）が発生し易く、しかも、発生する分散質の凝集物が大きくなり易いので、分散質の液相分散媒への分散が十分に行えない場合があり、改善が望まれていた。
即ち、液相分散媒に分散質が分散されたゾル（分散液）の用途として、例えば、対象物に分散質を主成分とする膜や部材を形成する用途がある。この用途では、例えば、分散液を対象物に塗布した後に加熱する等の処理を実行することにより、液相分散媒を蒸発させて、分散質を主成分とする膜や部材を形成する。このような用途においては、予備混合物中の液相分散媒の比率を低くして、処理の効率化を図ることが望まれる。しかしながら、処理の効率化を図るために、予備混合物中の液相分散媒の比率を低くすると、上述のように、予備混合物の流動性が低くなるので、従来の分散システムでは、分散質の凝集物の問題が特に顕著となり、分散質を液相分散媒に十分に分散させることができなかった。

本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ステータの絞り透孔を通過した混合流体全体に亘って良好に液相分散媒中における分散質の分散を促進して、高品質のゾルを生成することができる分散方法及び分散システムを確立する点にある。

上記目的を達成するための本発明に係る分散方法は、
流体が供給される導入室と、前記導入室の外周側に配置され複数の絞り透孔を周方向に並べて備えた円筒状のステータと、前記ステータの外周側に形成された吐出部に通じる環状の翼室と、当該翼室で回転駆動可能な回転翼とを、本体ケーシング内に配置し、前記回転翼の回転駆動により、前記導入室から前記絞り透孔を通じて前記翼室に流体を吸引し、前記翼室から前記吐出部に流体を吐出する遠心式の吸引ポンプ機構部を用い、前記吸引ポンプ機構部に分散質と液相分散媒との混合流体を通過させ、前記液相分散媒に前記分散質を分散させたゾルを生成する分散方法であって、その特徴構成は、
前記導入室の入口部に絞り部を設け、
前記ステータの絞り透孔の出口領域の圧力が当該出口領域の全周に亘って前記液相分散媒の飽和蒸気圧以下となるように前記回転翼の回転数を設定し、当該設定された回転数で前記回転翼を回転して、前記翼室内の少なくとも前記ステータの絞り透孔を通過した直後の領域を、前記液相分散媒の微細気泡が多数発生した微細気泡領域として形成する点にある。

上記目的を達成するための本発明に係る分散システムは、
流体が供給される導入室と、前記導入室の外周側に配置され複数の絞り透孔を周方向に並べて備えた円筒状のステータと、前記ステータの外周側に形成された吐出部に通じる環状の翼室と、当該翼室で回転駆動可能な回転翼とを、本体ケーシング内に配置し、前記回転翼の回転駆動により、前記導入室から前記絞り透孔を通じて前記翼室に流体を吸引し、前記翼室から前記吐出部に流体を吐出する遠心式の吸引ポンプ機構部を備え、前記吸引ポンプ機構部に分散質と液相分散媒との混合流体を通過させ、前記液相分散媒に前記分散質を分散させたゾルを生成する分散システムであって、その特徴構成は、
前記導入室の入口部に絞り部を備え、
運転を制御する制御部が、前記ステータの絞り透孔の出口領域の圧力が当該出口領域の全周に亘って前記液相分散媒の飽和蒸気圧以下となるように前記回転翼の回転数を設定し、当該設定された回転数で前記回転翼を回転させて、前記翼室内の少なくとも前記ステータの絞り透孔を通過した直後の領域が、前記液相分散媒の微細気泡が多数発生した微細気泡領域として形成される点にある。

上記特徴構成によれば、導入室の入口部に絞り部を設けるとともに、導入室の下流側（外周側）にステータの絞り透孔が設けられているので、回転翼の回転駆動により翼室に吸引される混合流体が、絞り部、導入室、絞り透孔を順に通過することになり、略大気圧となりうる導入室の一次側（入口部の上流側）圧力より導入室内の圧力が低くなり、さらに、その導入室内の圧力よりもステータの絞り透孔の出口領域の圧力が低くなる。
特に、回転翼の回転数設定により、ステータの絞り透孔の出口領域の圧力は当該出口領域の全周に亘って液相分散媒の飽和蒸気圧（２５℃の水の場合、３．１６９ｋＰａ）以下となるから、翼室内の少なくとも絞り透孔を通過した直後の領域では、液相分散媒の気化による微細気泡（マイクロバブル）の発生が促進され、当該領域を、翼室内の全周に亘って連続して当該微細気泡が多数発生した微細気泡領域として形成することができる。
よって、翼室内の全周に亘って、分散質の凝集物（いわゆるダマ）に浸透した液相分散媒が発泡することで凝集物の解砕が促進され、さらに、その発生した微細気泡が翼室において加圧され消滅する際の衝撃力によりさらに分散質の分散が促進されることになり、結果、翼室内に存在する混合流体のほぼ全体に亘って、液相分散媒中での分散質の分散が良好な高品質のゾル（分散液）を生成することができる。

この点について、例えば、図８に基づいて説明を加える。図８は、本体ケーシングを透明の樹脂で構成し、吸引ポンプ機構部内に流体としての水を通過させて、回転翼が回転する翼室内を外周側から観察した状態を示し、図８（ａ）から（ｃ）に行くに従って、回転翼の回転数を増加させた状態を示す。図８（ａ）にて判明するように、回転翼の回転数が比較的低い状態では、絞り透孔の出口領域の圧力は水の飽和蒸気圧（２５℃の水の場合、３．１６９ｋＰａ）よりも大きくなっており、絞り透孔を通過した直後の流体においては、回転翼の背面部での急激な圧力低下により、流体の一部、すなわち、絞り透孔を通過して回転翼の背面部付近に存在する流体のみに、局所沸騰（キャビテーション）が周方向に断続的な状態で発生するだけで、絞り透孔を通過した流体の全体に沸騰が発生することなく吐出部にそのまま吐出されるものも存在している状態である。即ち、この状態は、図８（ａ）において翼室内に存在する白く見える領域が非常に少ない状態である。
一方で、図８（ｂ）にて判明するように、回転翼の回転数が比較的高い状態では、絞り透孔の出口領域の圧力は全周に亘って水の飽和蒸気圧（２５℃の水の場合、３．１６９ｋＰａ）以下となっており、翼室内の少なくとも絞り透孔を通過した直後の領域では、回転翼の背面部での急激な圧力低下により、翼室内において回転翼の背面部付近に存在する流体の局所沸騰（キャビテーション）に加え、流体の気化による微細気泡（本願にいう微細気泡であるマイクロバブル）の発生が促進され、当該領域が、翼室内の全周に亘って連続して微細気泡が多数発生した微細気泡領域として形成されている状態である。即ち、この状態は、図８（ｂ）において翼室内に存在する白く見える領域が雲状に非常に多く発生している状態である。更に、図８（ｃ）にて判明するように、回転翼の回転数がより高い状態では、翼室内の全周に亘る流体中の液相分散媒の気化による微細気泡（マイクロバブル）が、より多く発生し、微細気泡が多数発生した微細気泡領域がより鮮明に形成されている状態となっている。即ち、この状態は、図８（ｃ）において翼室内に存在する白く見える領域が、雲状に非常に多く（図８（ｂ）よりも多く）発生している状態である。

このように、通常、吸引ポンプ機構部内では、絞り透孔の出口領域において翼室内の回転翼の背面部のみに発生する局所沸騰（キャビテーション）のみで分散質を液相分散媒に分散させることで十分とされていたが（図８（ａ）の状態）、本発明者らは、例えば、液相分散媒に対する分散質の割合が比較的多く、より分散性能を向上させることが必要となったことに鑑みて、上述のとおり、回転翼の回転数設定により、ステータの絞り透孔の出口領域の圧力を当該出口領域の全周に亘って液相分散媒の飽和蒸気圧以下とし、翼室内において、より広範囲に液相分散媒の沸騰を発生させることを可能とし（図８の（ｂ），（ｃ）の状態）、翼室内の全周に存在する混合流体のほぼ全体に亘って、液相分散媒中での分散質の分散が良好な高品質のゾル（分散液）を生成することが可能であることを見出して、本願発明を完成したのである。

本発明に係る分散方法の更なる特徴構成は、前記導入室に対し区画板により区画されて形成され、前記ステータの絞り透孔を通じて前記翼室に通じる供給室を設け、
前記分散質と前記液相分散媒とを予備混合した予備混合物を前記供給室に供給するとともに、前記吐出部から吐出されたゾルの一部を前記混合流体として前記導入室に循環供給する点にある。

本発明に係る分散システムの更なる特徴構成は、前記導入室に対し区画板により区画されて形成され、前記ステータの絞り透孔を通じて前記翼室に通じる供給室を備え、
前記分散質と前記液相分散媒とを予備混合した予備混合物を前記供給室に供給する供給機構部と、前記吐出部から吐出されたゾルの一部を前記混合流体として前記導入室に循環供給する再循環機構部とを備えた点にある。

上記特徴構成によれば、分散質と液相分散媒とを予備混合した予備混合物は、供給機構部により供給室から翼室側に供給されて、絞り透孔を通過するときにせん断作用を受けて混合され、翼室内に吸引される。一方、吐出部から吐出されたゾルの一部は、再循環機構部により導入室に循環供給されて、絞り透孔を通過するときにせん断作用を受けて混合され、翼室内に吸引される。
そして、供給室から絞り透孔を通過して翼室に流入した予備混合物と、導入室から絞り透孔を通過して翼室に流入した混合流体（ゾルの一部を含む）とは、翼室を周回する回転翼により混合されて吐出部から吐出される。従って、より分散質の凝集物（ダマ）の発生を極力抑制しながら、液相分散媒に対して分散質を、より確実に分散させることができる。

本発明に係る分散システムの更なる特徴構成は、前記再循環機構部に、前記導入室に循環供給するゾルから気泡を分離する分離部を備えた点にある。

上記特徴構成によれば、吐出部から吐出され導入室に循環供給されるゾルから気泡（液相分散媒の気泡）が分離されるので、導入室において、当該気泡の存在により、分散質の凝集物に対する液相分散媒の浸透が抑制されてしまうことを防止でき、また、絞り部による減圧が抑制されてしまうことを防止できる。更に、当該気泡の存在により、回転翼の回転によって生じる吸引ポンプ機構部内でのポンプ効果が低下することを防止できる。加えて、上述のとおり、翼室内の全周に亘って液相分散媒の微細気泡（マイクロバブル）が発生するが、分離部にて当該微細気泡を分離して、当該微細気泡が吐出部を介して導入室に循環供給されてしまうことを有効に抑制することができる。

本発明に係る分散システムの更なる特徴構成は、前記区画板を、前記回転翼が設けられたロータに接続して回転駆動可能とし、
前記供給室の入口部の予備混合物を前記供給室側に掻き出す掻出翼を、前記区画板に備えた点にある。

上記特徴構成によれば、回転翼が設けられたロータの回転駆動に伴って、区画板に設けられた掻出翼が回転するので、供給室の上流側から供給され入口部に存在する予備混合物を、供給室側に良好に掻き出すことができる。特に、掻き出される予備混合物は、掻出翼のせん断作用を受けて混合されるとともに、掻出翼の背面部に発生する局所沸騰（キャビテーション）により、液相分散媒に対する分散質の分散がより良好に行われることとなる。

遠心式の吸引ポンプ機構部を備えた分散システムの概略構成図 定量供給装置の要部を示す縦断面図 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ方向視での断面図 遠心式の吸引ポンプ機構部の縦断側面図 図４のＶ−Ｖ方向視での断面図 本体ケーシングの前壁部、ステータ、区画板及びロータの組付構成を示す分解斜視図 区画板の概略構成図 回転翼が回転する翼室内を本体ケーシングの外周側から観察した概略側面視図

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を説明する。
図１は本発明に係る遠心式の吸引ポンプ機構部Ｙを備えた分散システム１００を示す。
この分散システム１００は、分散質として粉体Ｐを用い、液相分散媒として溶媒Ｒを用いて、粉体Ｐを溶媒Ｒに溶解させてゾルとしてのスラリーＦを生成するものである。
本実施形態においては、例えば、粉体Ｐ（固相分散質）としてＣＭＣ（カルボキシルメチルセルロース）を用い、溶媒Ｒ（液相分散媒）として水を用いた。

図１に示すように、分散システム１００は、粉体Ｐを定量供給する定量供給装置Ｘと、溶媒Ｒを定量供給する溶媒供給部５０と、定量供給装置Ｘから定量供給される粉体Ｐと溶媒供給部５０から定量供給される溶媒Ｒとを負圧吸引して分散混合する吸引ポンプ機構部Ｙと、吸引ポンプ機構部Ｙから吐出されたスラリーＦから、完全に溶解していない粉体Ｐを含む溶媒Ｒ（以下、未溶解スラリーＦｒ）を吸引ポンプ機構部Ｙに循環供給する再循環機構部７０等を備えて構成されている。

〔定量供給装置〕
図１に示すように、定量供給装置Ｘは、上部開口部３１ａから受け入れた粉体Ｐを下部開口部３１ｂから排出させるホッパ３１と、ホッパ３１内の粉体Ｐを攪拌する攪拌機構３２と、ホッパ３１の上部開口部３１ａが大気開放された状態で、下部開口部３１ｂの下流側に接続された吸引ポンプ機構部Ｙの吸引により下部開口部３１ｂに作用する負圧吸引力によって、下部開口部３１ｂから排出された粉体Ｐを吸引ポンプ機構部Ｙに定量供給する容積式の定量供給部４０とを備えて構成されている。

ホッパ３１は、上部から下部へ向かうに連れて縮径する逆円錐形状に構成され、その中心軸Ａ１が鉛直方向に沿う姿勢で配設されている。そのホッパ３１の上部開口部３１ａ及び下部開口部３１ｂ夫々の横断面形状は、図１の上下方向視で、中心軸Ａ１を中心とする円形状とされ、又、ホッパ３１における逆円錐形状の内側壁面の傾斜角度は、水平面に対して略６０度とされる。

攪拌機構３２は、ホッパ３１内に配設されて、ホッパ３１内の粉体Ｐを攪拌する攪拌羽根３２Ａと、当該攪拌羽根３２Ａをホッパ３１の中心軸Ａ１周りに回転させる羽根駆動モータＭ１と、羽根駆動モータＭ１をホッパ３１の上部開口部３１ａの上方に位置させて支持する取付部材３２Ｂと、羽根駆動モータＭ１の回転駆動力を攪拌羽根３２Ａに伝動させる伝動部材３２Ｃとを備えて構成される。

攪拌羽根３２Ａは、棒状部材を概略Ｖ字形状に屈曲して構成され、その一方の辺部がホッパ３１の内側壁面に沿う状態で、他方の辺部の端部がホッパ３１の中心軸Ａ１と同軸で回転自在に枢支されて配設されている。また、当該攪拌羽根３２Ａは、横断面形状が三角形に形成されており、三角形の一辺を形成する面がホッパ３１の内側壁面と略平行となるように配設されている。これにより、攪拌羽根３２Ａは、ホッパ３１の内側壁面に沿って中心軸Ａ１周りに回転可能に配設されている。

図１〜図３に示すように、容積式の定量供給部４０は、ホッパ３１の下部開口部３１ｂから供給される粉体Ｐを下流側の吸引ポンプ機構部Ｙに所定量ずつ定量供給する機構である。
具体的には、ホッパ３１の下部開口部３１ｂに接続される導入部４１と、供給口４３ａ及び排出口４３ｂを備えたケーシング４３と、ケーシング４３内に回転可能に配設された計量回転体４４と、計量回転体４４を回転駆動する計量回転体駆動モータＭ２とを備えて構成される。

導入部４１は、ホッパ３１の下部開口部３１ｂとケーシング４３の上部に形成された供給口４３ａとを連通する筒状に形成され、最下端には、ケーシング４３の供給口４３ａと同形状のスリット状の開口が形成されている。この導入部４１は、ケーシング４３の供給口４３ａ側ほど細くなる先細り状に形成されている。当該スリット状の開口の形状は、ホッパ３１の大きさ、粉体Ｐの供給量、粉体Ｐの特性等に応じて適宜設定することができるが、例えば、スリット状の開口の長さ方向の寸法を２０〜１００ｍｍ程度、幅方向の寸法を１〜５ｍｍ程度に設定するようにする。

ケーシング４３は、概略直方体形状に形成され、水平方向（図１の左右方向）に対して４５度傾斜した姿勢で、導入部４１を介してホッパ３１に接続されている。
図２及び図３に示すように、ケーシング４３の上面には、導入部４１のスリット状の開口に対応したスリット状の供給口４３ａが設けられ、ホッパ３１の下部開口部３１ｂからの粉体Ｐをケーシング４３内に供給可能に構成されている。傾斜状に配置されたケーシング４３の下方側の側面（図２において右側面）の下部には、計量回転体４４にて定量供給された粉体Ｐを膨張室４７を介して下流側の吸引ポンプ機構部Ｙに排出する排出口４３ｂが設けられ、その排出口４３ｂには、粉体排出管４５が接続されている。当該膨張室４７は、供給口４３ａから計量回転体４４の粉体収容室４４ｂに供給された粉体Ｐが定量供給されるケーシング４３内の位置に設けられ、排出口４３ｂから作用する負圧吸引力によって、供給口４３ａよりも低圧に維持される（例えば、−０、０６ＭＰａ程度）。すなわち、排出口４３ｂは、吸引ポンプ機構部Ｙの一次側に接続されることによって、負圧吸引力が膨張室４７に作用し供給口４３ｂよりも低圧状態に維持されるようにしている。計量回転体４４の回転に伴って、各粉体収容室４４ｂの状態が負圧状態（例えば、−０、０６ＭＰａ程度）と当該負圧状態よりも高圧の状態に変化するように構成されている。

計量回転体４４は、計量回転体駆動モータＭ２の駆動軸４８に配設した円盤部材４９に、複数（例えば、８枚）の板状隔壁４４ａを円盤部材４９の中心部を除いて放射状に等間隔に取り付けて構成され、周方向で等間隔に粉体収容室４４ｂを複数区画（例えば、８室）形成するように構成されている。粉体収容室４４ｂは、計量回転体４４の外周面及び中心部において開口するように構成されている。計量回転体４４の中心部には、開口閉鎖部材４２が周方向に偏在して固定状に配設され、各粉体収容室４４ｂの中心部側の開口をその回転位相に応じて閉塞或いは開放可能に構成されている。なお、粉体Ｐの供給量は、計量回転体４４を回転駆動する計量回転体駆動モータＭ２による計量回転体４４の回転数を変化させることで、調整できる。

計量回転体４４の回転に伴って、各粉体収容室４４ｂが、膨張室４７に開放される膨張室開放状態、膨張室４７及び供給口４３ａと連通しない第１密閉状態、供給口４３ａに開放される供給口開放状態、供給口４３ａ及び膨張室４７と連通しない第２密閉状態の順で、その状態が繰り返して変化するように構成されている。なお、計量回転体４４の外周面側の開口が第１密閉状態及び第２密閉状態において閉鎖されるようにケーシング４３が形成されるとともに、計量回転体４４の中心部側の開口が第１密閉状態、供給口開放状態及び第２密閉状態において閉鎖されるように、開口閉鎖部材４２がケーシング４３に固定して配設される。

従って、定量供給装置Ｘにおいては、ホッパ３１内に貯留された粉体Ｐが攪拌羽根３２Ａにより攪拌されながら定量供給部４０に供給され、定量供給部４０により、粉体Ｐが排出口４３ｂから粉体排出管４５を通して吸引ポンプ機構部Ｙに定量供給される。

具体的に説明すると、定量供給部４０の排出口４３ｂの下流側に接続された吸引ポンプ機構部Ｙからの負圧吸引力により、ケーシング４３内における膨張室４７の圧力が負圧状態（例えば、−０、０６ＭＰａ程度）となる。一方で、ホッパ３１の上部開口部３１ａは大気開放されているので、ホッパ３１内は大気圧程度の状態となる。膨張室４７と計量回転体４４の隙間を介して連通する導入部４１の内部及び下部開口部３１ｂの近傍は、上記負圧状態と大気圧状態との間の圧力状態となる。

この状態で、ホッパ３１の内壁面及び下部開口部３１ｂの近傍の粉体Ｐが、攪拌機構３２の攪拌羽根３２Ａにより攪拌されることで、攪拌羽根３２Ａによるせん断作用によりホッパ３１内の粉体Ｐが解砕され、一方、計量回転体４４は計量回転体駆動モータＭ２により回転させられることで、空の粉体収容室４４ｂが次々と供給口４３ａに連通する状態となる。そして、ホッパ３１内の粉体Ｐは下部開口部３１ｂから導入部４１を流下し、次々と供給口４３ａに連通する状態となる計量回転体４４の粉体収容室４４ｂに所定量ずつ収容されて、その粉体収容室４４ｂに収容された粉体Ｐは膨張室４７に流下し、排出口４３ｂから排出される。従って、定量供給装置Ｘにより、粉体Ｐを粉体排出管４５を通して所定量ずつ連続して吸引ポンプ機構部Ｙの供給口１１に定量供給することができる。

図１に示すように、粉体排出管４５には、吸引ポンプ機構部Ｙの供給口１１への粉体Ｐの供給を停止可能なシャッタバルブ４６が配設されている。

〔溶媒供給部〕
図１に示すように、溶媒供給部５０は、溶媒源５１からの溶媒Ｒを、設定流量で吸引ポンプ機構部Ｙの供給口１１に連続的に供給するように構成されている。
具体的には、溶媒供給部５０は、溶媒Ｒを送出する溶媒源５１と、溶媒源５１から溶媒Ｒが送出される溶媒供給管５２と、溶媒源５１から溶媒供給管５２に送出される溶媒Ｒの流量を設定流量に調整する流量調整バルブ（図示せず）と、設定流量に調整された溶媒Ｒを定量供給部４０から定量供給される粉体Ｐに混合して供給口１１に供給するミキシング機構６０とを備えて構成されている。

図４に示すように、ミキシング機構６０は、粉体排出管４５と溶媒供給管５２とを供給口１１に連通接続するミキシング部材６１を備えて構成されている。
このミキシング部材６１は、円筒状の供給口１１よりも小径に構成されて、供給口１１との間に環状のスリット６３を形成すべく供給口１１に挿入状態で配設される筒状部６２、及び、環状のスリット６３に全周にわたって連通する状態で供給口１１の外周部に環状流路６４を形成する環状流路形成部６５を備えて構成されている。
ミキシング部材６１には、粉体排出管４５が筒状部６２に連通する状態で接続されると共に、溶媒供給管５２が環状流路６４に対して溶媒Ｒを接線方向に供給するように接続される。
粉体排出管４５、ミキシング部材６１の筒状部６２及び供給口１１は、それらの軸心Ａ２を供給方向が下向きとなる傾斜姿勢（水平面（図１の左右方向）に対する角度が４５度程度）となるように傾斜させて配置されている。

つまり、定量供給部４０の排出口４３ｂから粉体排出管４５に排出された粉体Ｐは、ミキシング部材６１の筒状部６２を通して軸心Ａ２に沿って供給口１１に導入される。一方、溶媒Ｒは、環状流路６４に接線方向から供給されるので、環状流路６４の内周側に形成される環状のスリット６３を介して、切れ目のない中空円筒状の渦流の状態で供給口１１に供給される。
従って、円筒状の供給口１１により、粉体Ｐと溶媒Ｒとが均等に予備混合され、その予備混合物Ｆｐが吸引ポンプ機構部Ｙの供給室１３内に吸引導入される。

〔吸引ポンプ機構部〕
図１、図４〜図７に基づいて、吸引ポンプ機構部Ｙについて説明を加える。
図４に示すように、吸引ポンプ機構部Ｙは、両端開口が前壁部２と後壁部３とで閉じられた円筒状の外周壁部４を備えた本体ケーシング１を備え、その本体ケーシング１の内部に同心状で回転駆動自在に設けられたロータ５と、その本体ケーシング１の内部に同心状で前壁部２に固定配設された円筒状のステータ７と、ロータ５を回転駆動するポンプ駆動モータＭ３等を備えて構成されている。

図５にも示すように、ロータ５の径方向の外方側には、複数の回転翼６が、前壁部２側である前方側（図４の左側）に突出し且つ周方向に等間隔で並ぶ状態でロータ５と一体的に備えられている。
円筒状のステータ７には、複数の透孔７ａ，７ｂが周方向に夫々並べて備えられ、そのステータ７が、ロータ５の前方側（図４の左側）で且つ回転翼６の径方向の内側に位置させて前壁部２に固定配設されて、そのステータ７と本体ケーシング１の外周壁部４との間に、回転翼６が周回する環状の翼室８が形成される。

図４〜図６に示すように、ミキシング機構６０にて粉体Ｐと溶媒Ｒとが予備混合された予備混合物Ｆｐを回転翼６の回転により本体ケーシング１の内部に吸引導入する供給口１１が、前壁部２の中心軸（本体ケーシング１の軸心Ａ３）よりも外周側に偏移した位置に設けられている。
図４、図６に示すように、ケーシング１の前壁部２の内面に環状溝１０が形成され、環状溝１０と連通する状態で供給口１１が設けられている。
図４及び図５に示すように、粉体Ｐと溶媒Ｒとが混合されて生成されたスラリーＦを吐出する円筒状の吐出部１２が、本体ケーシング１の円筒状の外周壁部４の周方向における１箇所に、その外周壁部４の接線方向に延びて翼室８に連通する状態で設けられている。

図１及び図４に示すように、この実施形態では、吐出部１２から吐出されたスラリーＦは、吐出路１８を通して再循環機構部７０に供給され、その再循環機構部７０の分離部７１にて気泡が分離された未溶解スラリーＦｒを、循環路１６を介して本体ケーシング１内に循環供給する導入口１７が本体ケーシング１の前壁部２の中央部（軸心Ａ３と同心状）に設けられている。
又、図４〜図６に示すように、ステータ７の内周側を前壁部２側の供給室１３とロータ５側の導入室１４とに区画する区画板１５が、ロータ５の前方側に当該ロータ５と一体回転する状態で設けられると共に、区画板１５の前壁部２側に掻出翼９が設けられている。掻出翼９は、同心状に、周方向において均等間隔で複数（図６では、４つ）備えられ、各掻出翼９がその先端部９Ｔを環状溝１０内に進入した状態でロータ５と一体的に周回可能に配設されている。

供給室１３及び導入室１４は、ステータ７の複数の透孔７ａ，７ｂを介して翼室８と連通されるように構成され、供給口１１が供給室１３に連通し、導入口１７が導入室１４に連通するように構成されている。
具体的には、供給室１３と翼室８とは、ステータ７における供給室１３に臨む部分に周方向に等間隔で配設された複数の供給室側透孔７ａにて連通され、導入室１４と翼室８とは、ステータ７における導入室１４に臨む部分に周方向に等間隔で配設された複数の導入室側透孔７ｂにて連通されている。

吸引ポンプ機構部Ｙの各部について、説明を加える。
図４に示すように、ロータ５は、その前面が概ね円錐台状に膨出する形状に構成されると共に、その外周側に、複数の回転翼６が前方に突出する状態で等間隔に並べて設けられている。なお、図５では、周方向に等間隔に１０個の回転翼６が配設されている。また、この回転翼６は、内周側から外周側に向かうに連れて、回転方向後方に傾斜するようにロータ５の外周側から内周側に突出形成されており、回転翼６の先端部の内径は、ステータ７の外径よりも若干大径に形成されている。
このロータ５が、本体ケーシング１内において本体ケーシング１と同心状に位置する状態で、後壁部３を貫通して本体ケーシング１内に挿入されたポンプ駆動モータＭ３の駆動軸１９に連結されて、そのポンプ駆動モータＭ３により回転駆動される。
このロータ５が、その軸心方向視（図５に示すような図４のＶ−Ｖ方向視）において回転翼６の先端部が前側となる向きに回転駆動されることにより、回転翼６の回転方向の後側となる面（背面）６ａには、いわゆる局所沸騰（キャビテーション）が発生するように構成されている。

図４、図６及び図７に示すように、区画板１５は、ステータ７の内径よりも僅かに小さい外径を有する概ね漏斗状に構成されている。この漏斗状の区画板１５は、具体的には、その中央部に、頂部が円筒状に突出する筒状摺接部１５ａにて開口された漏斗状部１５ｂを備えると共に、その漏斗状部１５ｂの外周部に、前面及び後面共に本体ケーシング１の軸心Ａ３に直交する状態となる環状平板部１５ｃを備える形状に構成されている。
そして、図４及び図５に示すように、この区画板１５が、頂部の筒状摺接部１５ａが本体ケーシング１の前壁部２側を向く姿勢で、周方向に等間隔を隔てた複数箇所（この実施形態では、４箇所）に配設された間隔保持部材２０を介して、ロータ５の前面の取付部５ａに取り付けられる。

図５及び図７（ｃ）に示すように、区画板１５を複数箇所夫々で間隔保持部材２０を介してロータ５に取り付ける際には、攪拌羽根２１が、本体ケーシング１の後壁部３側に向く姿勢で区画板１５に一体的に組み付けられ、ロータ５が回転駆動されると、４枚の攪拌羽根２１がロータ５と一体的に回転するように構成されている。

図４及び図６に示すように、この実施形態では、円筒状の導入口１７が、本体ケーシング１と同心状で、その本体ケーシング１の前壁部２の中心部に設けられている。この導入口１７には、循環路１６の内径よりも小径で、区画板１５の筒状摺接部１５ａよりも小径となり流路面積が小さな絞り部１４ａが形成されている。ロータ５の回転翼６が回転することにより、吐出部１２を介してスラリーＦが吐出され、導入口１７の絞り部１４ａを介して未溶解スラリーＦｒが導入されることになるので、吸引ポンプ機構部Ｙ内が減圧される。

図４〜図６に示すように、供給口１１は、その本体ケーシング１内に開口する開口部（入口部）が、環状溝１０における周方向の一部を内部に含む状態で、本体ケーシング１内に対する導入口１７の開口部の横側方に位置するように、前壁部２に設けられている。又、供給口１１は、平面視（図１及び図４の上下方向視）において軸心Ａ２が本体ケーシング１の軸心Ａ３と平行となり、且つ、ケーシング１の軸心Ａ３に直交する水平方向視（図１及び図４の紙面表裏方向視）において、軸心Ａ２が本体ケーシング１の前壁部２に近付くほど本体ケーシング１の軸心Ａ３に近づく下向きの傾斜姿勢で、本体ケーシング１の前壁部２に設けられている。ちなみに、供給口１１の水平方向（図１及び図４の左右方向）に対する下向きの傾斜角度は、上述したように４５度程度である。

図４及び図６に示すように、ステータ７は、本体ケーシング１の前壁部２の内面（ロータ５に対向する面）に取り付けられて、本体ケーシング１の前壁部２とステータ７とが一体となるように固定されている。ステータ７において、供給室１３に臨む部分に配設された複数の供給室側透孔７ａは、概略円形状に形成され、供給室１３の流路面積よりも複数の供給室側透孔７ａの合計流路面積が小さくなるように設定されており、また、導入室１４に臨む部分に配設された複数の導入室側透孔７ｂは、概略楕円形状に形成され、導入室１４の流路面積よりも複数の供給室側透孔７ｂの合計流路面積が小さくなるように設定されている。ロータ５の回転翼６が回転することにより、吐出部１２を介してスラリーＦが吐出され、供給室１３の供給室側透孔７ａを介して予備混合物Ｆｐが供給されるとともに、導入口１７を介して未溶解スラリーＦｒが導入されることになるので、吸引ポンプ機構部Ｙ内が減圧される。

図６及び図７に示すように、この実施形態では、各掻出翼９が棒状に形成され、ロータ５の径方向視（図７（ｂ）の紙面表裏方向視）で、当該棒状の掻出翼９の先端側ほど前壁部２側に位置し、且つ、ロータ５の軸心方向視（図７（ａ）の紙面表裏方向視）で、当該棒状の掻出翼９の先端側ほどロータ５の径方向内方側に位置する傾斜姿勢で、当該棒状の掻出翼９の基端部９Ｂがロータ５と一体回転するように固定され、ロータ５が、その軸心方向視（図７（ａ）の紙面表裏方向視）において掻出翼９の先端が前側となる向き（図４〜図７において矢印にて示す向き）に回転駆動される。

図５〜図７に基づいて、掻出翼９について説明を加える。
掻出翼９は、区画板１５に固定される基端部９Ｂ、供給室１３に露呈する状態となる中間部９Ｍ、環状溝１０に嵌め込まれる（即ち、進入する）状態となる先端部９Ｔを基端から先端に向けて一連に備えた棒状に構成されている。

図５、図６、図７（ｂ）に示すように、掻出翼９の基端部９Ｂは、概ね矩形板状に構成されている。
図５、図６、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、掻出翼９の中間部９Ｍは、横断面形状が概ね三角形状になる概ね三角柱状に構成されている（特に、図５参照）。そして、掻出翼９が上述の如き傾斜姿勢で設けられることにより、三角柱状の中間部９Ｍの三側面のうちのロータ５の回転方向前側を向く一側面９ｍ（以下、放散面と記載する場合がある）は、ロータ５の回転方向前側に向けて傾斜する前下がり状で、しかも、ロータ５の径方向に対して径方向外方側に向く（以下、斜め外向きと記載する場合がある）ように構成されている（特に、図６、図７参照）。

つまり、棒状の掻出翼９が、上述の如き傾斜姿勢で設けられることにより、掻出翼９のうち供給室１３に露呈する中間部９Ｍが環状溝１０に嵌め込まれる先端部９Ｔよりもロータ５の径方向外方に位置し、しかも、その中間部９Ｍの回転方向前側を向く放散面９ｍが、ロータ５の回転方向前側に向けて傾斜する前下がり状で、しかも、ロータ５の径方向に対して斜め外向きに傾斜している。これにより、掻出翼９の先端部９Ｔにより環状溝１０から掻き出された予備混合物Ｆｐは、掻出翼９の中間部９Ｍの放散面９ｍにより、供給室１３内においてロータ５の径方向外方側に向けて流動するように案内される。

図６、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、掻出翼９の先端部９Ｔは、横断面形状が概ね矩形状になる概ね四角柱状であり、ロータ５の軸心方向視（図７（ａ）の紙面表裏方向視）において、四側面のうちのロータ５の径方向外方側に向く外向き側面９ｏが環状溝１０の内面における径方向内方側を向く内向き内面に沿い、且つ、四側面のうちのロータ５の径方向内方側に内向き側面９ｉが環状溝１０の内面における径方向外方側を向く外向き内面に沿う状態となる弧状に構成されている。
又、四角柱状の先端部９Ｔの四側面のうちの、ロータ５の回転方向前側を向く掻き出し面９ｆは、ロータ５の回転方向前側に向けて傾斜する前下がり状で、しかも、ロータ５の径方向に対して径方向外方側に向く（以下、斜め外向きと記載する場合がある）になるように構成されている。
これにより、掻出翼９の先端部９Ｔにより環状溝１０から掻き出された予備混合物Ｆｐは、掻出翼９の先端部９Ｔの掻き出し面９ｆにより、ロータ５の径方向外方側に向けて供給室１３内に放出されることになる。
更に、掻出翼９の先端部９Ｔの先端面９ｔは、その先端部９Ｔが環状溝１０に嵌め込まれた状態で環状溝１０の底面と平行になるように構成されている。

また、ロータ５が、その軸心方向視（図７（ａ）の紙面表裏方向視）において掻出翼９の先端が前側となる向きに回転駆動されると、掻出翼９の基端部９Ｂ、中間部９Ｍ、先端部９Ｔそれぞれに、回転方向の後側となる面（背面）９ａが形成される。この背面９ａには、掻出翼９が回転することにより、いわゆる局所沸騰（キャビテーション）が発生するように構成されている。

上述のような形状に構成された４個の掻出翼９が、上述の如き傾斜姿勢で、中心角で９０度ずつ間隔を隔てて周方向に並べた形態で、夫々、基端部９Ｂを区画板１５の環状平板部１５ｃに固定して設けられている。

図４に示すように、掻出翼９が設けられた区画板１５が、間隔保持部材２０によりロータ５の前面と間隔を隔てた状態でロータ５の前面の取付部５ａに取り付けられ、このロータ５が、区画板１５の筒状摺接部１５ａが導入口１７に摺接回転可能に嵌めこまれた状態で、本体ケーシング１内に配設される。
すると、ロータ５の膨出状の前面と区画板１５の後面との間に、本体ケーシング１の前壁部２側ほど小径となる先細り状の導入室１４が形成され、導入口１７が区画板１５の筒状摺接部１５ａを介して導入室１４に連通するように構成されている。
又、本体ケーシング１の前壁部２と区画板１５の前面との間に、供給口１１に連通する環状の供給室１３が形成される。

そして、ロータ５が回転駆動されると、筒状摺接部１５ａが導入口１７に摺接する状態で、区画板１５がロータ５と一体的に回転することになり、ロータ５及び区画板１５が回転する状態でも、導入口１７が区画板１５の筒状摺接部１５ａを介して導入室１４に連通する状態が維持されるように構成されている。

〔再循環機構部〕
再循環機構部（分離部の一例）７０は、円筒状容器７１内において比重によって溶解液を分離するように構成され、図１に示すように、吸引ポンプ機構部Ｙの吐出部１２から吐出路１８を通して供給されるスラリーＦから、完全に溶解していない粉体Ｐを含む可能性がある状態の未溶解スラリーＦｒを循環路１６に、粉体Ｐが略完全に溶解した状態のスラリーＦを排出路２２にそれぞれ分離するように構成されている。吐出路１８及び循環路１６は、夫々、円筒状容器７１の下部に接続され、排出路２２は、円筒状容器７１の上部とスラリーＦの供給先８０とに接続される。
ここで、再循環機構部７０は、図示しないが、吐出路１８が接続される導入パイプを円筒状容器７１の底面から内部に突出して配設し、円筒状容器７１の上部に排出路２２に接続される排出部を備えるとともに、下部に循環路１６に接続される循環部を備え、導入パイプの吐出上端に、導入パイプから吐出されるスラリーＦの流れを旋回させる捻り板を配設して構成されている。これにより、スラリーＦ内から溶媒Ｒの気泡を分離して、循環路１６に循環供給される未溶解スラリーＦｒから溶媒Ｒの気泡を分離した状態で導入室１４内に供給することができる。

〔制御部〕
分散システム１００に備えられる制御部は、図示しないが、ＣＰＵや記憶部等を備えた公知の演算処理装置からなり、分散システム１００を構成する定量供給装置Ｘ、吸引ポンプ機構部Ｙ、溶媒供給部５０等の各機器の運転を制御可能に構成されている。
特に、制御部は、ロータ５（回転翼６）の回転数を制御可能に構成され、ステータ７の供給室側透孔７ａ及び導入室側透孔７ｂ（絞り透孔）の出口領域の圧力が当該出口領域の全周に亘って溶媒Ｒの飽和蒸気圧（２５℃の水の場合、３．１６９ｋＰａ）以下となるように回転翼６の回転数を設定し、当該設定された回転数で回転翼６を回転することで、少なくともステータ７の供給室側透孔７ａ及び導入室側透孔７ｂを通過した直後の翼室８内の領域を、翼室８内の全周に亘って連続して、溶媒Ｒの微細気泡（マイクロバブル）が多数発生した微細気泡領域として形成させることができるように構成されている。

〔分散システムの動作〕
次に、この分散システム１００の動作について説明する。
まず、定量供給装置Ｘを停止し、シャッタバルブ４６を閉止して粉体排出管４５を介する粉体Ｐの吸引を停止した状態で、溶媒供給部５０から溶媒Ｒのみを供給しながらロータ５を回転させ、吸引ポンプ機構部Ｙの運転を開始する。所定の運転時間が経過して、吸引ポンプ機構部Ｙ内が、負圧状態（例えば、−０．０６ＭＰａ程度の真空状態）となると、シャッタバルブ４６を開放する。これによって、定量供給装置Ｘの膨張室４７を負圧状態（−０．０６ＭＰａ程度）とし、導入部４１の内部及びホッパ３１の下部開口部３１ｂ近傍を当該負圧状態と大気圧状態との間の圧力状態にする。

そして、定量供給装置Ｘを作動させ、ホッパ３１内に貯留された粉体Ｐを、攪拌羽根３２Ａの攪拌作用及び吸引ポンプ機構部Ｙの負圧吸引力により、ホッパ３１の下部開口部３１ｂから定量供給部４０の膨張室４７を介してミキシング機構６０のミキシング部材６１に所定量ずつ連続的に定量供給する。並行して、溶媒供給部５０を作動させ、吸引ポンプ機構部Ｙの負圧吸引力により、溶媒Ｒをミキシング機構６０のミキシング部材６１に所定量ずつ連続的に定量供給する。
ミキシング機構６０のミキシング部材６１からは、粉体Ｐがミキシング部材６１の筒状部６２を通して供給口１１に供給されると共に、溶媒Ｒが、環状のスリット６３を通して切れ目のない中空円筒状の渦流の状態で供給口１１に供給され、供給口１１により、粉体Ｐと溶媒Ｒとが予備混合され、その予備混合物Ｆｐが環状溝１０に導入される。

ロータ５が回転駆動されて、そのロータ５と一体的に区画板１５が回転すると、その区画板１５に同心状に設けられた掻出翼９が、環状溝１０に先端部９Ｔが嵌め込まれた状態で周回する。
すると、図４及び図５において実線矢印にて示すように、供給口１１を流動して環状溝１０に導入された予備混合物Ｆｐは、環状溝１０に嵌め込まれて周回する掻出翼９の先端部９Ｔにより掻き出され、その掻き出された予備混合物Ｆｐは、概略的には、供給室１３内を区画板１５における漏斗状部１５ｂの前面と環状平板部１５ｃの前面とに沿いながらロータ５の回転方向に流動し、更に、ステータ７の供給室側透孔７ａを通過して翼室８に流入し、その翼室８内をロータ５の回転方向に流動して、吐出部１２から吐出される。

環状溝１０に導入された予備混合物Ｆｐは、掻出翼９の先端部９Ｔにより掻き出されるときに、せん断作用を受ける。この場合、掻出翼９の先端部９Ｔの外向き側面９ｏと内側の環状溝１０の内向き内面との間、及び、掻出翼９の先端部９Ｔの内向き側面９ｉと内側の環状溝１０の外向き内面との間においてせん断作用が働く。同時に、掻出翼９の回転方向背面側の背面９ａにおいては、掻出翼９が回転することにより、いわゆる局所沸騰（キャビテーション）が発生する。また、ステータ７の供給室側透孔７ａを通過する際に、せん断作用が働く。
つまり、供給室１３内の予備混合物Ｆｐにせん断力を作用させるとともに、局所沸騰を発生させることができるので、掻き出される予備混合物Ｆｐは、掻出翼９及び供給室側透孔７ａからせん断作用を受けて混合されるとともに、掻出翼９の背面９ａに発生する局所沸騰（キャビテーション）により、溶媒Ｒに対する粉体Ｐの分散がより良好に行われることとなる。よって、このような予備混合物Ｆｐを供給することができ、翼室８内において溶媒Ｒに対する粉体Ｐの良好な分散を期待することができる。

吐出部１２から吐出されたスラリーＦは、吐出路１８を通して再循環機構部７０に供給され、再循環機構部７０において、完全に溶解していない粉体Ｐを含む状態の未溶解スラリーＦｒと、粉体Ｐが略完全に溶解した状態のスラリーＦとに分離されるとともに、溶媒Ｒの気泡が分離されて、未溶解スラリーＦｒは循環路１６を通して再び吸引ポンプ機構部Ｙの導入口１７に供給され、スラリーＦは排出路２２を通して供給先８０に供給される。

未溶解スラリーＦｒは、導入口１７の絞り部１４ａを介して流量が制限された状態で導入室１４内に導入される。その導入室１４内においては、回転する複数の攪拌羽根２１によりせん断作用を受けて、更に細かく解砕され、更に、導入室側透孔７ｂの通過の際にもせん断作用を受けて解砕される。この際には、導入室側透孔７ｂを介して流量が制限された状態で翼室８に導入される。そして、翼室８内において、高速で回転する回転翼６によりせん断作用を受けて解砕され、粉体Ｐの凝集物（ダマ）が更に少なくなったスラリーＦが供給室１３からのスラリーＦと混合されて吐出部１２から吐出される。

ここで、制御部により、ステータ７の供給室側透孔７ａ及び導入室側透孔７ｂの出口領域である翼室８内の圧力がその全周に亘って溶媒Ｒの飽和蒸気圧以下となるように回転翼６の回転数が設定され、当該設定された回転数で回転翼６を回転させる。
これにより、回転翼６の回転数設定により、当該出口領域である翼室８内の圧力は、その全周に亘って溶媒Ｒの飽和蒸気圧（２５℃の水の場合、３．１６９ｋＰａ）以下となるから、少なくともステータ７の供給室側透孔７ａ及び導入室側透孔７ｂを通過した直後の翼室８内の領域では、溶媒Ｒの気化による微細気泡（マイクロバブル）の発生が促進され、当該領域が、翼室８内の全周に亘って連続して微細気泡が多数発生した微細気泡領域として形成される状態となる。
よって、翼室８内の全周に亘って、粉体Ｐの凝集物（いわゆるダマ）に浸透した溶媒Ｒが発泡することで当該凝集物の解砕が促進され、さらに、その発生した微細気泡が翼室８において加圧され消滅する際の衝撃力によりさらに粉体Ｐの分散が促進されることになり、結果、翼室８内の全周に存在するスラリーＦのほぼ全体に亘って、溶媒Ｒ中での粉体Ｐの分散が良好な高品質のスラリーＦを生成することができる。

次に、図８に基づいて、本実施形態の構成を採用して、導入口１７に絞り部１４ａを設け、ステータ７に供給室側透孔７ａ及び導入室側透孔７ｂを設けるとともに、ロータ５（回転翼６）の回転数を適切に制御した場合における実証試験結果について説明する。

図８では、本体ケーシング１を透明の樹脂で構成し、吸引ポンプ機構部Ｙ内に溶媒Ｒとしての水を通過させて、回転翼６が回転する翼室８内を外周側から観察した状態を示し、図８（ａ）から（ｃ）に行くに従って、回転翼６の回転数を増加させた状態を示し、回転翼６の回転数を、（ａ）では６３０ｒｐｍ、（ｂ）では１８００ｒｐｍ、（ｃ）では２４００ｒｐｍとした例を示す。

図８（ａ）にて判明するように、回転翼６の回転数が比較的低い状態では、ステータ７の供給室側透孔７ａ及び導入室側透孔７ｂ（絞り透孔）の出口領域である翼室８内の圧力は水の飽和蒸気圧（２５℃の水の場合、３．１６９ｋＰａ）よりも大きくなっており、これら供給室側透孔７ａ及び導入室側透孔７ｂを通過した直後の溶媒Ｒにおいては、回転翼６の背面６ａでの急激な圧力低下により、溶媒Ｒの一部、すなわち、供給室側透孔７ａ及び導入室側透孔７ｂを通過して回転翼６の背面６ａ付近に存在する溶媒Ｒのみに、局所沸騰（キャビテーション）が周方向に断続的な状態で発生するだけで、供給室側透孔７ａ及び導入室側透孔７ｂを通過した溶媒Ｒの全体には沸騰が発生することなく吐出部１２にそのまま吐出されるものも存在している状態である。即ち、この状態は、図８（ａ）において翼室８内に存在する白く見える領域が非常に少ない状態である。
一方で、図８（ｂ）にて判明するように、回転翼６の回転数が比較的高い状態では、供給室側透孔７ａ及び導入室側透孔７ｂの出口領域である翼室８内の圧力は全周に亘って水の飽和蒸気圧（２５℃の水の場合、３．１６９ｋＰａ）以下となっており、翼室８内の少なくとも供給室側透孔７ａ及び導入室側透孔７ｂを通過した直後の領域では、回転翼６の背面６ａでの急激な圧力低下により、翼室８内において回転翼６の背面６ａ付近に存在する溶媒Ｒの局所沸騰（キャビテーション）に加え、溶媒Ｒの気化による微細気泡（本願にいう微細気泡であるマイクロバブル）の発生が促進され、当該領域が、翼室８内の全周に亘って連続して微細気泡が多数発生した微細気泡領域として形成されている状態である。即ち、この状態は、図８（ｂ）において翼室８内に存在する白く見える領域が雲状に非常に多く発生している状態である。更に、図８（ｃ）にて判明するように、回転翼６の回転数がより高い状態では、翼室８内の全周に亘る溶媒Ｒの気化による微細気泡（マイクロバブル）が、より多く発生し、微細気泡が多数発生した微細気泡領域がより鮮明に形成されている状態となっている。即ち、この状態は、図８（ｃ）において翼室８内に存在する白く見える領域が、雲状に非常に多く（図８（ｂ）よりも多く）発生している状態である。

このように、通常、吸引ポンプ機構部Ｙ内では、供給室側透孔７ａ及び導入室側透孔７ｂの出口領域において翼室８内の回転翼６の背面６ａのみに発生する局所沸騰（キャビテーション）のみで粉体Ｆを溶媒Ｒに分散させることで十分とされていたが（図８（ａ）の状態）、本発明者らは、例えば、溶媒Ｒに対する粉体Ｐの割合が比較的多く、より分散性能を向上させることが必要となる場合でも、上述のとおり、回転翼６の回転数設定により、ステータ７の供給室側透孔７ａ及び導入室側透孔７ｂの出口領域である翼室８内の圧力をその全周に亘って溶媒Ｒの飽和蒸気圧以下とし、翼室８内において、より広範囲に溶媒Ｒの沸騰を発生させることを可能とし（図８の（ｂ），（ｃ）の状態）、翼室８内の全周に存在するスラリーＦのほぼ全体に亘って、溶媒Ｒ中での粉体Ｐの分散が良好な高品質のスラリーＦを生成することを可能としたのである。従って、上述の結果から、上記実施形態に係る構成では、ロータ５の回転数を少なくとも１８００ｒｐｍ以上に設定すると、翼室８内の圧力がその全周に亘って溶媒Ｒの飽和蒸気圧以下となり、翼室８内の全周に亘って微細気泡（マイクロバブル）を発生させることが可能であると確認できた。

〔別実施形態〕
（Ａ）上記実施形態では、制御部が、ロータ５の回転数を、供給室側透孔７ａ及び導入室側透孔７ｂの出口領域の圧力が全周に亘って溶媒Ｒの飽和蒸気圧以下となるように適切に設定した。しかしながら、これに限らず、ロータ５の回転数を、供給室側透孔７ａ及び導入室側透孔７ｂの出口領域の圧力が全周に亘って飽和蒸気圧よりも所定圧力だけ低くなるように設定して、当該出口領域である翼室８内の全周に亘って連続して、溶媒Ｒの気化による微細気泡（マイクロバブル）の発生を促進し、当該微細気泡が多数発生した微細気泡領域を形成することもできる。この場合、ロータ５の回転数を１８００ｒｐｍよりも幾分大きく設定することとなる。

（Ｂ）上記の実施形態では、区画板１５をロータ５の前方側に当該ロータ５と一体回転する状態で設けて、掻出翼９を区画板１５に設けたが、吐出部１２から吐出されるスラリーＦの一部を循環供給させなくても、粉体Ｐを溶媒Ｒに適切に分散させることができる場合は、再循環機構部７０を省略したり、区画板１５を省略することもでき、この場合、掻出翼９をロータ５に直接設けても良い。

（Ｃ）上記の実施形態では、粉体Ｐとして単一種類のＣＭＣ粉体を用いたが、必要に応じて、複数種類の粉体を混合した混合粉体を粉体Ｐとして用いることができる。また、同様に、溶媒Ｒとして単一種類の水を用いたが、必要に応じて、複数種類の液体を混合した混合液体を溶媒Ｒとして用いることができる。
また、粉体Ｐとしては、粉体であれば特に除外されるものではなく、電池電極材料等の化学原料、脱脂粉乳や小麦粉等の食品原料、医薬原料等であって、顆粒、粉体、細粒等の粉体（これら粉体の混合物を含む）を例示することができる。粉体には、粉粒体も含まれる。
さらに、分散質としては、上記の実施形態において例示した粉体Ｐ（固相分散質）に限定されるものではなく、液状（液相分散質）のものとしてエマルジョンを生成するようにしても良い。例えば、液相分散質としての油を液相分散媒としての水に分散させる場合にも、本発明を適用することができる。

以上説明したように、ステータの絞り透孔を通過した混合流体全体に亘って良好に液相分散媒中における分散質の分散を促進して、高品質のゾルを生成することができる分散方法及び分散システムを確立できる。

１ 本体ケーシング（吸引ポンプ機構部）
５ ロータ
６ 回転翼
６ａ 背面部
７ ステータ
７ａ 供給室側透孔（絞り透孔）
７ｂ 導入室側透孔（絞り透孔）
８ 翼室（出口領域）
９ 掻出翼
１２ 吐出部（出口領域）
１３ 供給室
１４ 導入室
１４ａ 絞り部
１５ 区画板
６０ ミキシング機構（供給機構部）
７０ 再循環機構部
７１ 分離部（円筒状容器）
１００ 分散システム
Ｙ 吸引ポンプ機構部
Ｆ スラリー（ゾル）
Ｆｐ 予備混合物
Ｆｒ 未溶解スラリー（ゾルの一部）
Ｐ 粉体（分散質）
Ｒ 溶媒（液相分散媒）

Claims (6)

1. 流体が供給される導入室と、前記導入室の外周側に配置され複数の絞り透孔を周方向に並べて備えた円筒状のステータと、前記ステータの外周側に形成された吐出部に通じる環状の翼室と、当該翼室で回転駆動可能な回転翼とを、本体ケーシング内に配置し、前記回転翼の回転駆動により、前記導入室から前記絞り透孔を通じて前記翼室に流体を吸引し、前記翼室から前記吐出部に流体を吐出する遠心式の吸引ポンプ機構部を用い、前記吸引ポンプ機構部に分散質と液相分散媒との混合流体を通過させ、前記液相分散媒に前記分散質を分散させたゾルを生成する分散方法であって、
   前記導入室の入口部に絞り部を設け、
   前記ステータの絞り透孔の出口領域の圧力が当該出口領域の全周に亘って前記液相分散媒の飽和蒸気圧以下となるように前記回転翼の回転数を設定し、当該設定された回転数で前記回転翼を回転して、前記翼室内の少なくとも前記ステータの絞り透孔を通過した直後の領域を、前記液相分散媒の微細気泡が多数発生した微細気泡領域として形成する分散方法。
2. 前記導入室に対し区画板により区画されて形成され、前記ステータの絞り透孔を通じて前記翼室に通じる供給室を設け、
   前記分散質と前記液相分散媒とを予備混合した予備混合物を前記供給室に供給するとともに、前記吐出部から吐出されたゾルの一部を前記混合流体として前記導入室に循環供給する請求項１に記載の分散方法。
3. 流体が供給される導入室と、前記導入室の外周側に配置され複数の絞り透孔を周方向に並べて備えた円筒状のステータと、前記ステータの外周側に形成された吐出部に通じる環状の翼室と、当該翼室で回転駆動可能な回転翼とを、本体ケーシング内に配置し、前記回転翼の回転駆動により、前記導入室から前記絞り透孔を通じて前記翼室に流体を吸引し、前記翼室から前記吐出部に流体を吐出する遠心式の吸引ポンプ機構部を備え、前記吸引ポンプ機構部に分散質と液相分散媒との混合流体を通過させ、前記液相分散媒に前記分散質を分散させたゾルを生成する分散システムであって、
   前記導入室の入口部に絞り部を備え、
   運転を制御する制御部が、前記ステータの絞り透孔の出口領域の圧力が当該出口領域の全周に亘って前記液相分散媒の飽和蒸気圧以下となるように前記回転翼の回転数を設定し、当該設定された回転数で前記回転翼を回転させて、前記翼室内の少なくとも前記ステータの絞り透孔を通過した直後の領域が、前記液相分散媒の微細気泡が多数発生した微細気泡領域として形成される分散システム。
4. 前記導入室に対し区画板により区画されて形成され、前記ステータの絞り透孔を通じて前記翼室に通じる供給室を備え、
   前記分散質と前記液相分散媒とを予備混合した予備混合物を前記供給室に供給する供給機構部と、前記吐出部から吐出されたゾルの一部を前記混合流体として前記導入室に循環供給する再循環機構部とを備えた請求項３に記載の分散システム。
5. 前記再循環機構部に、前記導入室に循環供給するゾルから気泡を分離する分離部を備えた請求項４に記載の分散システム。
6. 前記区画板を、前記回転翼が設けられたロータに接続して回転駆動可能とし、
   前記供給室の入口部の予備混合物を前記供給室側に掻き出す掻出翼を、前記区画板に備えた請求項４又は５に記載の分散システム。