JP2015029943A - 多段式ギャップセパレータ - Google Patents

Abstract

【課題】回転子の回転を、動力の抑制のため遅くすることができ、容易に精度よく製作でき、熱膨張の影響を極力抑えることのできる粉砕メディアの多段式ギャップセパレータを提供する。
【解決手段】円筒形の固定子１２と、その内部に回転駆動軸によって駆動される円柱形の回転子１６を備え、この回転子は、円筒状の外周壁１８を有し、その中心部に軸方向に延びる排出通路２０を備えるとともに、その内部には、前記排出通路から該回転子の半径方向に延び、開口する複数の原料回収通路２２が設けられており、前記固定子の内周面は、前記回転子の外周面に対して、少なくとも回転子の前記開口の周りで微細なギャップを持って配置されるとともに、前記固定子には、前記原料スラリと粉砕メディアの混合物を前記ギャップに導くための導入用開口１２ａが設けられており、前記ギャップがセパレータの軸方向に間隔を置いて複数段設けられていることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、多段式ギャップセパレータに関し、更に詳細には、磁性材、電極（球状ニッケル他）、電池材、食品・化粧品、インク・塗料、誘電材、セラミックス、インクジェット、太陽電池、熱電変換素子、酸化チタン、酸化亜鉛、熱線遮蔽剤、その他ビーズミル処理材を粉砕・分散するための粉砕機／分散機に使用される多段式ギャップセパレータに関する。

粉砕メディアとしてマイクロビーズ（通常、直径１００μｍ以下）を使用するビーズミルは、原料を粉砕媒体から分離する粉砕媒体セパレータを用いるが、スクリーンタイプのセパレータでは目開きが小さすぎるので製作が困難で対応できないために、遠心力でビーズを分離する遠心セパレータ（遠心タイプ）が主力となっている。この遠心セパレータの分離能力は、粉砕媒体の大きさや原料スラリの粘度ローターの回転数などで決まる。粉砕媒体が小さく粘度が大きくなるとローターの回転数を大きくして遠心力を強くする必要があり、撹拌抵抗によって大きな動力消費につながる。例えば、５０μｍ程度のビーズを分離するためには周速２０ｍ／ｓ程度の高速回転が必要となり、消費動力が大きくなる欠点と高速回転のため流れに乱れや起動時または停止時にビーズが流出することが避けられなかった。

また、スクリーンタイプと遠心タイプを組み合わせた構造のものとして、特開平７−３０８５９５号公報に開示されたメディアセパレータが知られている。
この公開公報に開示されたメディアセパレータは、粉砕タンク内にメディアと処理物とを投入し、これらをアジテータで攪拌することにより互いに衝突させ、処理物を徐々に破砕しつつ適宜の大きさに粉砕し、この粉砕した処理物とメディアとを分離し、メディアを粉砕タンク内に残して処理物のみを粉砕タンク外に排出するようになっているメディアセパレータにおいて、前記粉砕タンクの排出部に固定子と回転子とを交互に設けて、それらの間に粉砕タンク内外を連通する微小隙間を形成するとともに、回転子を駆動源に連結して回転可能とし、回転子の回転時に粉砕タンク内で粉砕した処理物とメディアとを前記微小隙間を介することにより処理物のみが粉砕タンク外に排出されることを特徴とするものである。

このメディアセパレータによれば、回転子と固定子との間の微小隙間に噛み込もうとするメディアは、回転子の回転により払い除けられることになる。したがって、微小隙間内に噛み込んだメディアが核となって粉砕した処理物が塊に成長するようなことがなくなり、微小隙間がメディアや処理物によって目づまりを起こすことは全くなく、メディアと処理物とを確実に分離し、メディアを粉砕タンク内に残して処理物のみを粉砕タンク外に排出することができるようになることが期待される。
また、このメディアセパレータにおいては、回転子の回転は、回転子と固定子との間の微小隙間に噛み込もうとするメディアを払い除くことができる回転速度であればよく、したがって、一般的な遠心セパレータに比べて遅い回転数とすることができ、動力の削減に繋がる。

しかしながら、前記メディアセパレータにおいては、回転子と固定子を交互に配置して前記微小隙間を形成するようにしているので、精度よく製作することが困難であり、しかも、運転中に、スラリーの温度変化によりスキマが変わるので、この微小隙間の幅のコントロールが極めて困難であるという問題点がある。

特開平７−３０８５９５号公報

そこで、本発明は、回転子の回転を、動力の抑制のため遅くすることができ、容易に精度よく製作でき、熱膨張の影響を極力抑えることのできる多段式ギャップセパレータを提供することを目的とする。

前記目的は、以下の（１）〜（６）の構成の本発明の多段式ギャップセパレータにより達成される。
（１）
粉砕メディアを使用する粉砕機および／または分散機に使用される多段式ギャップセパレータであって、円筒形の固定子、およびこの固定子の内部に同軸に回転可能に配置され、回転駆動軸によって駆動される円柱形の回転子を備え、この回転子は、円筒状の外周壁を有し、その中心部に軸方向に延びる排出通路を備えるとともに、その内部には、該回転子の半径方向に延び、一端が前記外周壁に外側開口で開口し、他端が前記排出通路の内周壁に内側開口で開口する複数の原料回収通路が設けられており、前記固定子の内周面は、前記回転子の外周面に対して、少なくとも回転子の前記外側開口の周りで、微細な隙間を持って配置され、これにより原料を前記粉砕メディアから分離するための微細なギャップが形成されるように構成されているとともに、前記固定子には、前記原料スラリと粉砕メディアの混合物を前記ギャップに導くための導入用開口が設けられており、前記ギャップがセパレータの軸方向に間隔を置いて複数段設けられていることを特徴とする多段式ギャップセパレータ。
（２）
作動時において、前記回転子の周速が、０．５〜５ｍ／ｓに設定される前記（１）の多段式ギャップセパレータ。
（３）
前記隙間の距離が、使用する粉砕メディアの直径より小さく、２０〜１００μｍである前記（１）または（２）の多段式ギャップセパレータ。
（４）
前記ギャップが設けられた段数が、６〜１０である前記（１）〜（３）のいずれかの多段式ギャップセパレータ。
（５）
前記回転子と固定子が、セラミックスまたはサーメット製である前記（１）〜（４）のいずれかの多段式ギャップセパレータ。
（６）
前記回転駆動軸内には、前記原料排出通路に連通する原料外部排出通路が形成されており、前記原料排出通路内の原料スラリは、この原料外部排出通路を介して、粉砕機または分散機から外部に排出される前記（１）〜（５）のいずれかの多段式ギャップセパレータ。

本発明の多段式ギャップセパレータにおいては、上記したように、原料を粉砕メディアから分離するためのギャップを円筒形の固定子の内周面と円柱形の回転子の外周面の間の隙間で形成したので、精度良く製作でき、かつ熱膨張の影響も比較的受けにくいので高精度の分離が可能である。

また、回転子を比較的遅い回転速度（周速０．５〜５ｍ／ｓ）で回転させることができるので、通常の遠心式のセパレータに対して消費動力をはるかに小さくできる。

本発明の実施の形態による多段式ギャップセパレータを組み込んだ粉砕メディアを使用する粉砕機および／または分散機の概略図である。 本発明の実施の形態による多段式ギャップセパレータの断面図である。 図２に示した多段式ギャップセパレータに使用される固定子を単体で示した斜視図である。 図２に示した多段式ギャップセパレータに使用される回転子を単体で示した断面図である。 前記回転子と固定子の関係を説明するための断面図である。

図１は、本発明の実施の形態による多段式ギャップセパレータ１０が組み込まれた粉砕メディアを使用する粉砕機および／または分散機１の概略を示す模式図である。この粉砕機および／または分散機１は、ベッセル２および該ベッセル２内で、前記多段式ギャップセパレータ１０の下方に配置された攪拌部材３を備えている。前記粉砕メディア（図１には図示せず）の直径は、５０〜２００μｍが好ましい。

このギャップセパレータ１０は、図２に示されているように、粉砕機および／または分散機１のベッセル２に固定された円筒形の固定子１２、およびこの固定子１２の内部に同軸に回転可能に配置され、回転駆動軸１４によって駆動される円柱形の回転子１６を備えている。前記回転子１６と固定子１２は、セラミックスまたはサーメット製であることが好ましい。

前記回転子１６は、図４に示したように、円筒状の外周壁１８を有し、その中心部に軸方向に延びる排出通路２０を備えるとともに、その内部には、該回転子１６の半径方向に延び、一端が前記外周壁に外側開口２２ａで開口し、他端が前記排出通路２０の内周壁に内側開口２２ｂで開口する複数の原料回収通路２２が設けられている。前記排出通路２０は、前記回転駆動軸１４内まで延びており、最終的には、フレームｆに設けられた、前記原料排出通路ｐに連通している。

前記固定子１２には、図３に示したように、周方向および軸方向に並べられたほぼ長方形の開口１２ａが設けられており、固定子１２の残部は、前記回転子１６の原料回収通路２２の外側開口２２ａの径（幅）より僅かに幅の大きい覆い部１２ｂを形成している。前記固定子１２の内周面は、前記回転子の外周面に対して、少なくとも回転子の前記外側開口２２ａの周りで、微細な隙間を持って配置され、これにより原料を前記粉砕メディアから分離するための微細なギャップ１２ｃが形成されるように構成されている。前記固定子１２の前記長方形の開口１２ａは、前記原料スラリと粉砕メディアの混合物を前記ギャップ１２ｃに導くための導入用開口として作用する。前記隙間の距離ｄ（図５参照）は、使用する粉砕メディアの直径より小さく設定され、２０〜１００μｍであることが好ましい。前記ギャップ１２ｃで分離された原料スラリは、原料回収通路２２、排出通路２０、原料排出通路ｐを介して、粉砕機または分散機から外部に排出される。なお、図５に、一つの粉砕メディアＭを模式的に示した。

前記ギャップ１２ｃは、前記外側開口２２ａの軸方向両側に設けられており、したがって、１つの原料回収通路２２で２段のギャップ１２ｃが形成される。図２においては、４つの原料回収通路２２が設けられているので、これだけで８段のギャップがセパレータの軸方向に間隔を置いて設けられていることとなる。このギャップが設けられた段数は、６〜１０であることが好ましい。

作動時において、前記回転子１６は、周速が０．５〜５ｍ／ｓに設定されて駆動される。通常の遠心式セパレータでは、５０μｍ程度の直径の粉砕メディアを分離しようとすると、その周速を２０ｍ／ｓ程度の高速回転が必要であり、消費動力が大きく、この消費動力は、攪拌部材のそれより大きいものとなっている。
これに対し、本発明の多段式ギャップセパレータでは、０．５〜５ｍ／ｓ程度の周速で、５０μｍ程度の直径の粉砕メディアを効率よく分離でき、したがって、消費動力も小さくて済む。

１ 粉砕機および／または分散機
２ ベッセル
３ 攪拌部材
１０ 多段式ギャップセパレータ
１２ 固定子
１２ａ 開口
１２ｂ 覆い部
１２ｃ ギャップ
１４ 回転駆動軸
１６ 回転子
１８ 外周壁
２０ 排出通路
２２ 原料回収通路
２２ａ 外側開口
２２ｂ 内側開口
ｆ フレーム
ｐ 原料排出通路
Ｍ 粉砕メディア

Claims (6)

1. 粉砕メディアを使用する粉砕機および／または分散機に使用される多段式ギャップセパレータであって、円筒形の固定子、およびこの固定子の内部に同軸に回転可能に配置され、回転駆動軸によって駆動される円柱形の回転子を備え、この回転子は、円筒状の外周壁を有し、その中心部に軸方向に延びる排出通路を備えるとともに、その内部には、該回転子の半径方向に延び、一端が前記外周壁に外側開口で開口し、他端が前記排出通路の内周壁に内側開口で開口する複数の原料回収通路が設けられており、前記固定子の内周面は、前記回転子の外周面に対して、少なくとも回転子の前記外側開口の周りで、微細な隙間を持って配置され、これにより原料を前記粉砕メディアから分離するための微細なギャップが形成されるように構成されているとともに、前記固定子には、前記原料スラリと粉砕メディアの混合物を前記ギャップに導くための導入用開口が設けられており、前記ギャップがセパレータの軸方向に間隔を置いて複数段設けられていることを特徴とする多段式ギャップセパレータ。
2. 作動時において、前記回転子の周速が、０．５〜５ｍ／ｓに設定される請求項１の多段式ギャップセパレータ。
3. 前記隙間の距離が、使用する粉砕メディアの直径より小さく、２０〜１００μｍである請求項１または２の多段式ギャップセパレータ。
4. 前記ギャップが設けられた段数が、６〜１０である請求項１〜３のいずれかの多段式ギャップセパレータ。
5. 前記回転子と固定子が、セラミックスまたはサーメット製である請求項１〜４のいずれかの多段式ギャップセパレータ。
6. 前記回転駆動軸内には、前記原料排出通路に連通する原料外部排出通路が形成されており、前記原料排出通路内の原料スラリは、この原料外部排出通路を介して、粉砕機または分散機から外部に排出される請求項１〜５のいずれかの多段式ギャップセパレータ。

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