JP2021084067A - Dispersion system for solid-liquid mixture - Google Patents

Dispersion system for solid-liquid mixture Download PDF

Info

Publication number
JP2021084067A
JP2021084067A JP2019214457A JP2019214457A JP2021084067A JP 2021084067 A JP2021084067 A JP 2021084067A JP 2019214457 A JP2019214457 A JP 2019214457A JP 2019214457 A JP2019214457 A JP 2019214457A JP 2021084067 A JP2021084067 A JP 2021084067A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid
ultrasonic
ultrasonic homogenizer
solid
mixed liquid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2019214457A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
峰幸 関本
Mineyuki Sekimoto
峰幸 関本
仁士 山本
Hitoshi Yamamoto
仁士 山本
浩史 長谷川
Hiroshi Hasegawa
浩史 長谷川
孝 河村
Takashi Kawamura
孝 河村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kaijo Corp
Shibuya Corp
Original Assignee
Kaijo Corp
Shibuya Machinery Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kaijo Corp, Shibuya Machinery Co Ltd filed Critical Kaijo Corp
Priority to JP2019214457A priority Critical patent/JP2021084067A/en
Publication of JP2021084067A publication Critical patent/JP2021084067A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

To provide a solid-liquid dispersion system capable of more effectively dispersing fine particles in various combinations of fine particles with a liquid.SOLUTION: A solid-liquid mixture dispersion system 10 comprises: a rotor-stator type dispersion device 18; a circulation path 25 circulating a solid-liquid mixture; ultrasonic homogenizer units 14, 20 provided to the circulation path 25; a viscometer 31 provided to the path 25 to detect the viscosity of the mixture; and a controller 34 controlling the operations of the rotor-stator type dispersion device 18 and ultrasonic homogenizer units 14, 20. The controller 34 operates selectably the rotor-stator type dispersion device 18 only, the rotor-stator type dispersion device 18 and ultrasonic homogenizer units 14, 20, and the ultrasonic homogenizer units 14, 20 only in response to the viscosity value detected by the viscometer 31.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、粉体と液体を混合して分散する固液分散システムに関する。 The present invention relates to a solid-liquid dispersion system that mixes and disperses powder and liquid.

粉体を液体に混合・分散させ懸濁液を生成する固液混合分散システムとして、複数のロータとステータ混合、分散装置を通して混濁液を生成するものが知られている。また、粉体と液体の混合液を、収容タンクと分散装置との間で循環させて効率的に混濁液を生成する方法も提案されている(特許文献1)。 As a solid-liquid mixing and dispersing system that mixes and disperses powder into a liquid to generate a suspension, a solid-liquid mixing and dispersing system that produces a turbid liquid through a plurality of rotors, a stator mixer, and a dispersion device is known. Further, a method of efficiently generating a turbid liquid by circulating a mixed liquid of powder and liquid between a storage tank and a dispersion device has also been proposed (Patent Document 1).

特許第6388501号公報Japanese Patent No. 6388501

しかし、従来の固液混合分散システムでは、粉体、液体の組み合わせによっては十分な品質の懸濁液が得られなかった。例えばロータとステータを用いる分散装置では、分散を促進するためにロータを高速で回転させると粉体が破壊され、懸濁液の品質が低下することがある。一方、粉体が破壊されないようにロータを低速で回転させると粉体が十分均一に分散されず要求される分散レベルが得られないことがある。 However, in the conventional solid-liquid mixing and dispersion system, a suspension of sufficient quality could not be obtained depending on the combination of powder and liquid. For example, in a disperser using a rotor and a stator, if the rotor is rotated at high speed to promote dispersion, the powder may be destroyed and the quality of the suspension may be deteriorated. On the other hand, if the rotor is rotated at a low speed so that the powder is not destroyed, the powder may not be sufficiently uniformly dispersed and the required dispersion level may not be obtained.

本発明は、多様な粉体、液体の組み合わせに対して、より効果的に粉体の分散を行える固液分散システムを提供することを課題としている。 An object of the present invention is to provide a solid-liquid dispersion system capable of more effectively dispersing powders in various combinations of powders and liquids.

本発明の第1の発明である固液混合分散システムは、粉体と液体とを混合して分散する固液分散システムであって、粉体と液体との混合液が供給される供給口と、供給される混合液をロータとステータとにより混合分散させる分散室と、混合分散された混合液を排出する排出口とを有する分散装置と、前記排出口と前記供給口とを連通して前記分散装置から排出された混合液を前記供給口へ循環する循環通路と、前記循環通路に設けられた超音波ホモジナイザーと、前記循環通路に設けられて混合液の粘度を検出する粘度検出手段と、前記分散装置および前記超音波ホモジナイザーの動作を制御する制御手段とを備え、前記制御手段が、前記粘度検出手段から検出される粘度の値に応じて前記分散装置のみ、前記分散装置と前記超音波ホモジナイザー、前記超音波ホモジナイザーのみを選択可能に動作させることを特徴としている。 The solid-liquid mixing / dispersing system according to the first invention of the present invention is a solid-liquid dispersion system that mixes and disperses a powder and a liquid, and has a supply port to which a mixed liquid of the powder and the liquid is supplied. A dispersion device having a dispersion chamber for mixing and dispersing the supplied mixed liquid by a rotor and a stator, and a discharge port for discharging the mixed and dispersed mixed liquid, and the discharge port and the supply port are communicated with each other. A circulation passage for circulating the mixed liquid discharged from the disperser to the supply port, an ultrasonic homogenizer provided in the circulation passage, and a viscosity detecting means provided in the circulation passage for detecting the viscosity of the mixed liquid. The disperser and the control means for controlling the operation of the ultrasonic homogenizer are provided, and the control means only the disperser according to the value of the viscosity detected from the viscosity detecting means, the disperser and the ultrasonic wave. It is characterized in that only the homogenizer and the ultrasonic homogenizer can be selectively operated.

本発明の第2の発明である固液混合分散システムは、第1の発明において、前記超音波ホモジナイザーを複数設けるとともに、前記各超音波ホモジナイザーの動作を制御可能とすることを特徴としている。 The solid-liquid mixing / dispersing system according to the second aspect of the present invention is characterized in that, in the first invention, a plurality of the ultrasonic homogenizers are provided and the operation of each ultrasonic homogenizer can be controlled.

本発明の第3の発明である固液混合分散システムは、第2の発明において、前記超音波ホモジナイザーを並列に設けたことを特徴としている。 The solid-liquid mixing / dispersing system according to the third aspect of the present invention is characterized in that, in the second invention, the ultrasonic homogenizers are provided in parallel.

本発明の第4の発明である固液混合分散システムは、第1〜3の発明において、前記超音波ホモジナイザーが、超音波照射ホーンを覆うホルダを備え、前記ホルダは下方に混合液の取り入れ口が形成されるとともに、側方に混合物の取り出し口が形成されることを特徴としている。 In the solid-liquid mixing / dispersing system according to the fourth aspect of the present invention, in the first to third inventions, the ultrasonic homogenizer includes a holder that covers the ultrasonic irradiation horn, and the holder is a lower intake port for the mixed liquid. Is formed, and a mixture outlet is formed on the side.

本発明によれば、様々な粉体、液体の組み合わせに対して、より効果的に粉体の分散を行える固液分散システムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a solid-liquid dispersion system capable of more effectively dispersing powders for various combinations of powders and liquids.

本発明の一実施形態である固液分散システムの全体の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the whole structure of the solid-liquid dispersion system which is one Embodiment of this invention. 第1、第2超音波ホモジナイザーユニットの全体的な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the overall structure of the 1st and 2nd ultrasonic homogenizer units. 超音波ホモジナイザーの縦断面図である。It is a vertical sectional view of an ultrasonic homogenizer. ホルダを中心とする超音波ホモジナイザーの一部拡大縦断面図である。It is a partially enlarged vertical sectional view of an ultrasonic homogenizer centered on a holder. 照射ホーンとホルダの径方向の配置を示す平面図である。It is a top view which shows the radial arrangement of an irradiation horn and a holder. 本実施形態の分散処理における混合液の粘度変化とロータステータ式分散装置、第1、第2超音波ホモジナイザーユニットの駆動状態を示すグラフである。It is a graph which shows the viscosity change of the mixed liquid in the dispersion processing of this embodiment, and the driving state of the rotor stator type dispersion apparatus, the 1st and 2nd ultrasonic homogenizer units. 変形例における第1、第2超音波ホモジナイザーユニットの全体的な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the overall structure of the 1st and 2nd ultrasonic homogenizer units in the modification.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施形態である固液分散システムの全体の構成を示すブロック図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a solid-liquid dispersion system according to an embodiment of the present invention.

本実施形態の固液分散システム10は、粉体(例えばグラファイト等の導電助剤)と液体(例えばバインダ溶解液)を混合し、混合液を循環させてスラリー化する。液体はタンク12に供給され、タンク12内の液体は第1超音波ホモジナイザーユニット14に送られる。第1超音波ホモジナイザーユニット14の下流にはポンプ16が接続され、ポンプ16の下流には、ロータ18Aとステータ18Bを備えるロータステータ式分散機18が接続される。ロータステータ式分散機18には、ポンプ16を介して液体(または混合液)がインレット部(供給口)18Cからに供給されるとともに、後述するように粉体が供給される。ロータステータ式分散機18で液体と粉体が混合された混合液は、アウトレット部(排出口)18Eから送出され、第2超音波ホモジナイザーユニット20、冷却機22を介してタンク12へと送られ、タンク12へと戻される。 The solid-liquid dispersion system 10 of the present embodiment mixes a powder (for example, a conductive auxiliary agent such as graphite) and a liquid (for example, a binder solution), and circulates the mixed solution to form a slurry. The liquid is supplied to the tank 12, and the liquid in the tank 12 is sent to the first ultrasonic homogenizer unit 14. A pump 16 is connected downstream of the first ultrasonic homogenizer unit 14, and a rotor stator type disperser 18 having a rotor 18A and a stator 18B is connected downstream of the pump 16. A liquid (or a mixed liquid) is supplied to the rotor stator type disperser 18 from the inlet portion (supply port) 18C via the pump 16, and powder is supplied as described later. The mixed liquid in which the liquid and the powder are mixed by the rotor stator type disperser 18 is sent out from the outlet portion (discharge port) 18E, and is sent to the tank 12 via the second ultrasonic homogenizer unit 20 and the cooler 22. , Returned to tank 12.

すなわち、同経路は循環通路25を構成し、混合液はポンプ16により、タンク12、第1超音波ホモジナイザーユニット14、ポンプ16、ロータステータ式分散機18、第2超音波ホモジナイザーユニット20、冷却機22の間を循環される。 That is, the same path constitutes the circulation passage 25, and the mixed liquid is supplied by the pump 16, the tank 12, the first ultrasonic homogenizer unit 14, the pump 16, the rotor stator type disperser 18, the second ultrasonic homogenizer unit 20, and the cooler. Circulated between 22.

なお、第1超音波ホモジナイザーユニット14とポンプ16の間の配管には第1温度計24が、ロータステータ式分散機18と第2超音波ホモジナイザーユニット20の間の配管には第2温度計26が、冷却機22とタンク12の間の配管には第3温度計28が設けられる。また、ポンプ16との間の配管には流量計30が設けられ、第2超音波ホモジナイザーユニット20と冷却機22の間の配管には例えば振動式の粘度計(粘度検出手段)31が設けられる。 The first thermometer 24 is connected to the pipe between the first ultrasonic homogenizer unit 14 and the pump 16, and the second thermometer 26 is connected to the pipe between the rotor stator type disperser 18 and the second ultrasonic homogenizer unit 20. However, a third thermometer 28 is provided in the piping between the cooler 22 and the tank 12. Further, a flow meter 30 is provided in the pipe between the pump 16 and, for example, a vibration type viscometer (viscosity detecting means) 31 is provided in the pipe between the second ultrasonic homogenizer unit 20 and the cooler 22. ..

第1〜第3温度計24、26、28や流量計30、粘度計31からの信号は、制御装置(制御手段)34に送られ、第1、第2超音波ホモジナイザーユニット14、20、ロータステータ式分散機18、ポンプ16の駆動は制御装置34によって制御される。本実施形態では、流量計30の信号に基づきポンプ16が制御されて循環通路25を通して循環される混合液の流量は所定の値に制御され、第1〜第3温度計24、26、28の信号に基づき冷却機22の駆動が制御される。また、後述するように本実施形態では、粘度計31からの信号に基づき、第1、第2超音波ホモジナイザーユニット14、20、ロータステータ式分散機18の駆動が制御される。 Signals from the first to third thermometers 24, 26, 28, the flow meter 30, and the viscometer 31 are sent to the control device (control means) 34, and the first and second ultrasonic homogenizer units 14, 20, and Lotus The drive of the thermometer type disperser 18 and the pump 16 is controlled by the control device 34. In the present embodiment, the pump 16 is controlled based on the signal of the flow meter 30, and the flow rate of the mixed liquid circulated through the circulation passage 25 is controlled to a predetermined value, and the first to third thermometers 24, 26, 28 The drive of the cooler 22 is controlled based on the signal. Further, as will be described later, in the present embodiment, the driving of the first and second ultrasonic homogenizer units 14 and 20 and the rotor stator type disperser 18 is controlled based on the signal from the viscometer 31.

ロータステータ式分散機18は、その内部下方に回転自在に配置されるロータ18Aを備える。ロータ18Aは、上方に延出するとともにロータ18Aと一体的に回転する回転軸19を備える。回転軸19には、上方から下方に向けてスクリュー19Aと予備混合用の撹拌羽根19Bが設けられる。すなわち、ロータステータ式分散機18は、スクリュー19Aが配置される導入部と、撹拌羽根19Bが配置される予備混合部と、ロータ18Aおよびステータ18Bが配置される分散室18Dとを備える。 The rotor stator type disperser 18 includes a rotor 18A rotatably arranged below the inside of the rotor stator type disperser 18. The rotor 18A includes a rotating shaft 19 that extends upward and rotates integrally with the rotor 18A. The rotating shaft 19 is provided with a screw 19A and a stirring blade 19B for premixing from above to below. That is, the rotor stator type disperser 18 includes an introduction portion in which the screw 19A is arranged, a premixing portion in which the stirring blade 19B is arranged, and a dispersion chamber 18D in which the rotor 18A and the stator 18B are arranged.

粉体はロータステータ式分散機18の上方から導入部へと投入される。導入部へ投入された粉体は、スクリュー19Aによって下方の予備混合部へと送られる。予備混合部にはロータステータ式分散機18のインレット部(供給口)18Cが設けられ、ポンプ16から送出された液体(または混合液)が、インレット部18Cを通してから予備混合部に供給される。予備混合部では、導入部から供給された粉体とインレット部18Cから供給された液体とが撹拌羽根19Bにより混合され下方の分散室18Dへと送られる。分散室18Dには、アウトレット部(排出口)18Eが設けられ、ロータ18Aとステータ18Bにより粉体が液体に混合分散された混合液は、アウトレット部18Eを通して第2超音波ホモジナイザーユニット20へと送出される。 The powder is charged into the introduction portion from above the rotor stator type disperser 18. The powder charged into the introduction section is sent to the lower premix section by the screw 19A. The premixing section is provided with an inlet section (supply port) 18C of the rotor stator type disperser 18, and the liquid (or mixed solution) delivered from the pump 16 is supplied to the premixing section after passing through the inlet section 18C. In the premixing section, the powder supplied from the introduction section and the liquid supplied from the inlet section 18C are mixed by the stirring blade 19B and sent to the lower dispersion chamber 18D. The dispersion chamber 18D is provided with an outlet portion (discharge port) 18E, and the mixed liquid in which the powder is mixed and dispersed in the liquid by the rotor 18A and the stator 18B is sent to the second ultrasonic homogenizer unit 20 through the outlet portion 18E. Will be done.

図2は、第1、第2超音波ホモジナイザーユニット14、20の全体的な構成を示すブロック図である。 FIG. 2 is a block diagram showing the overall configuration of the first and second ultrasonic homogenizer units 14 and 20.

本実施形態の第1、第2超音波ホモジナイザーユニット14、20は、各々、複数の超音波ホモジナイザー32を複数並列に接続した構成を備える。図2に示される本実施形態の超音波ホモジナイザーユニット14、20は、例えば並列に接続された4台の超音波ホモジナイザー32で構成される。 The first and second ultrasonic homogenizer units 14 and 20 of the present embodiment each include a configuration in which a plurality of ultrasonic homogenizers 32 are connected in parallel. The ultrasonic homogenizer units 14 and 20 of the present embodiment shown in FIG. 2 are composed of, for example, four ultrasonic homogenizers 32 connected in parallel.

超音波ホモジナイザー32は、混合液が注入されるホルダ32Aと、所定の周波数、強度、波形の超音波を発生する超音波発生装置32Bとを備える。混合液は、各超音波ホモジナイザー32のホルダ32Aに分配されて供給され、各ホルダ32Aで超音波によって分散された混合液は、再び合流されて排出される。 The ultrasonic homogenizer 32 includes a holder 32A into which a mixed solution is injected, and an ultrasonic generator 32B that generates ultrasonic waves having a predetermined frequency, intensity, and waveform. The mixed liquid is distributed and supplied to the holder 32A of each ultrasonic homogenizer 32, and the mixed liquid dispersed by ultrasonic waves in each holder 32A is rejoined and discharged.

次に図3〜図5を参照して、本実施形態の超音波ホモジナイザー32の構成について説明する。図3は、超音波ホモジナイザー32の縦断面図であり、図4は、ホルダ32Aを中心とする超音波ホモジナイザー32の一部拡大縦断面図である。また、図5は、超音波ホモジナイザー32の照射ホーン33Dとホルダ32Aの径方向の配置を示す平面図である。 Next, the configuration of the ultrasonic homogenizer 32 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 3 to 5. FIG. 3 is a vertical cross-sectional view of the ultrasonic homogenizer 32, and FIG. 4 is a partially enlarged vertical cross-sectional view of the ultrasonic homogenizer 32 centered on the holder 32A. Further, FIG. 5 is a plan view showing the radial arrangement of the irradiation horn 33D and the holder 32A of the ultrasonic homogenizer 32.

超音波発生装置32Bは、超音波発振器33A、超音波振動子33B、ブースター33C、照射ホーン33Dを備える。超音波発振器33Aは、設定される所定の周波数、強度、波形に対応する駆動信号を発生し、これを超音波振動子33Bへ供給(印加)する。超音波振動子33Bは、超音波発振器33Aからの駆動信号により振動し、超音波振動子33Bで発生した超音波振動は、ブースター33Cにおいて振幅が増幅されて照射ホーン33Dへと伝達される。これにより照射ホーン33Dは、所定の周波数、強度、波形で軸に沿って上下方向に振動される。照射ホーン33Dは、例えば円筒形状を呈し、軸を垂直にしてその下端部がホルダ32A内に挿入される。 The ultrasonic wave generator 32B includes an ultrasonic oscillator 33A, an ultrasonic vibrator 33B, a booster 33C, and an irradiation horn 33D. The ultrasonic oscillator 33A generates a drive signal corresponding to a predetermined frequency, intensity, and waveform to be set, and supplies (applies) this to the ultrasonic oscillator 33B. The ultrasonic vibrator 33B vibrates by a drive signal from the ultrasonic oscillator 33A, and the ultrasonic vibration generated by the ultrasonic vibrator 33B is amplified in the booster 33C and transmitted to the irradiation horn 33D. As a result, the irradiation horn 33D is vibrated in the vertical direction along the axis at a predetermined frequency, intensity, and waveform. The irradiation horn 33D has, for example, a cylindrical shape, and its lower end is inserted into the holder 32A with its axis vertical.

照射ホーン33Dは、ホルダ32Aの上部開口縁34に取り付けられたフランジ部材36によってその振動中心が保持され、ホルダ32Aに対して所定位置に固定される。フランジ部材36は、例えばネジ36Aなどの取り付け部材によりホルダ32Aの上部開口縁34に取り付けられる。 The center of vibration of the irradiation horn 33D is held by the flange member 36 attached to the upper opening edge 34 of the holder 32A, and the irradiation horn 33D is fixed at a predetermined position with respect to the holder 32A. The flange member 36 is attached to the upper opening edge 34 of the holder 32A by an attachment member such as a screw 36A.

ホルダ32Aは、照射ホーン33Dが挿入されるとともに混合液が供給される混合液槽38が中央に配置され、その周囲に外周を取り囲むように冷却液が流通する冷却液槽40が配置される。混合液槽38は円筒形状を呈し、上部開口縁34を通して外部へと開放される。 In the holder 32A, the mixing liquid tank 38 into which the irradiation horn 33D is inserted and the mixed liquid is supplied is arranged in the center, and the cooling liquid tank 40 through which the cooling liquid flows so as to surround the outer periphery thereof is arranged around the mixed liquid tank 38. The mixing liquid tank 38 has a cylindrical shape and is opened to the outside through the upper opening edge 34.

混合液槽38の底面の中央にはインレット部(取り入れ口)38Aが設けられ、混合液供給管42Aが接続される。混合液槽38の上方外側部にはアウトレット部(取り出し口)38Bが設けられ、混合液排出管42Bが接続される。すなわち、混合液は、混合液槽38の底部中央から流入し、上方外側部から排出される。 An inlet portion (intake port) 38A is provided in the center of the bottom surface of the mixed liquid tank 38, and the mixed liquid supply pipe 42A is connected to the inlet portion (intake port) 38A. An outlet portion (outlet port) 38B is provided on the upper outer portion of the mixing liquid tank 38, and the mixing liquid discharge pipe 42B is connected to the outlet portion (outlet) 38B. That is, the mixed liquid flows in from the center of the bottom of the mixed liquid tank 38 and is discharged from the upper outer side.

一方、冷却液槽40の下方外側部にはインレット部40Aが設けられ、冷却液供給管44Aが接続される。一方、冷却液槽40の上方外側部において、例えば混合液槽38Bを挟んでインレット部40Aとは略反対側には、アウトレット部40Bが設けられ、冷却液排出管44Bが接続される。なお、冷却液は、超音波振動によるホルダ32A内の混合液の温度上昇を抑える。 On the other hand, an inlet portion 40A is provided on the lower outer portion of the coolant tank 40, and the coolant supply pipe 44A is connected to the inlet portion 40A. On the other hand, in the upper outer portion of the coolant tank 40, for example, an outlet portion 40B is provided on the side substantially opposite to the inlet portion 40A with the mixing liquid tank 38B interposed therebetween, and the coolant discharge pipe 44B is connected. The cooling liquid suppresses the temperature rise of the mixed liquid in the holder 32A due to ultrasonic vibration.

図4に示されるように、円筒形の照射ホーン33Dの下端面33Eは、混合液槽38の底面から所定距離を隔てて配置される。これにより、混合液槽38と照射ホーン33Dの間には一定間隔の流路が形成される。 As shown in FIG. 4, the lower end surface 33E of the cylindrical irradiation horn 33D is arranged at a predetermined distance from the bottom surface of the mixing liquid tank 38. As a result, flow paths at regular intervals are formed between the mixed liquid tank 38 and the irradiation horn 33D.

一方、図5には、混合液槽38のインレット部38Aの内周面、照射ホーン33Dの外周面、混合液槽38の外周壁、冷却液槽40の外周壁の位置が描かれる。図5に示されるように、本実施形態において、混合液槽38のインレット部38Aの内周面、照射ホーン33Dの外周面、混合液槽38の外周壁、冷却液槽40は略同心円的に配置され、照射ホーン33Dの外周面と混合液槽38の内周面の間には一定間隔の流路が形成される。 On the other hand, in FIG. 5, the positions of the inner peripheral surface of the inlet portion 38A of the mixed liquid tank 38, the outer peripheral surface of the irradiation horn 33D, the outer peripheral wall of the mixed liquid tank 38, and the outer peripheral wall of the coolant tank 40 are drawn. As shown in FIG. 5, in the present embodiment, the inner peripheral surface of the inlet portion 38A of the mixed liquid tank 38, the outer peripheral surface of the irradiation horn 33D, the outer peripheral wall of the mixed liquid tank 38, and the coolant tank 40 are substantially concentric. It is arranged, and flow paths at regular intervals are formed between the outer peripheral surface of the irradiation horn 33D and the inner peripheral surface of the mixing liquid tank 38.

インレット部38Aの円形開口の内径は、照射ホーン33Dの外径よりも小さく、インレット部38Aから混合液槽38内に流入された混合液は、照射ホーン33Dの底面中央に向けて略垂直上向に流れ込み、照射ホーン33Dの下端面33Eに当たって略水平方向に放射状に流れの向きを変える。混合液は、混合液槽38の底面と照射ホーン33Dの間に形成された流路に沿って放射状に径方向外側に流れる。同経路において、混合液は照射ホーン33Dの振動面を構成する下端面33E近くをこれに沿って移動する。そのため、混合液体の粉体は照射ホーン33Dの下端面33Eが生成する超音波キャビテーションによって効率的に一様に分散される。 The inner diameter of the circular opening of the inlet portion 38A is smaller than the outer diameter of the irradiation horn 33D, and the mixed liquid flowing into the mixing liquid tank 38 from the inlet portion 38A is substantially vertically upward toward the center of the bottom surface of the irradiation horn 33D. It hits the lower end surface 33E of the irradiation horn 33D and changes the direction of the flow radially in a substantially horizontal direction. The mixed liquid flows radially outward along the flow path formed between the bottom surface of the mixed liquid tank 38 and the irradiation horn 33D. In the same path, the mixed liquid moves along the lower end surface 33E constituting the vibration surface of the irradiation horn 33D. Therefore, the powder of the mixed liquid is efficiently and uniformly dispersed by the ultrasonic cavitation generated by the lower end surface 33E of the irradiation horn 33D.

放射状に流れる混合液が混合液槽38の内周面近くに達すると、内周面に当たって上向きに流れが変えられる。これにより混合液は、混合液槽38の内周面と照射ホーン33Dの外周面の間の流路に沿って上昇し、アウトレット部38Bから排出される。 When the mixed liquid flowing radially reaches the vicinity of the inner peripheral surface of the mixing liquid tank 38, it hits the inner peripheral surface and the flow is changed upward. As a result, the mixed liquid rises along the flow path between the inner peripheral surface of the mixed liquid tank 38 and the outer peripheral surface of the irradiation horn 33D, and is discharged from the outlet portion 38B.

一方、インレット部40Aから冷却液槽40内に流入した冷却液は、混合液槽38の外周面と冷却液槽40の内周面の間に形成される円環状の流路に沿って流れ、反対側のアウトレット部40Bから排出される。すなわち、混合液槽38内を流れる混合液と冷却液槽40内を流れる冷却液の間では、混合液槽38の側壁を通して熱交換が行われ、混合液が冷却される。 On the other hand, the coolant flowing into the coolant tank 40 from the inlet portion 40A flows along the annular flow path formed between the outer peripheral surface of the mixing liquid tank 38 and the inner peripheral surface of the coolant tank 40. It is discharged from the outlet portion 40B on the opposite side. That is, heat exchange is performed between the mixed liquid flowing in the mixed liquid tank 38 and the cooling liquid flowing in the cooling liquid tank 40 through the side wall of the mixed liquid tank 38, and the mixed liquid is cooled.

次に図6のグラフを参照して、本実施形態の固液分散システム10を用いた粉体の分散処理におけるロータステータ式分散装置、超音波ホモジナイザーの作動方法について説明する。なお、図6の横軸は時間、縦軸は混合液の粘度である。 Next, with reference to the graph of FIG. 6, a method of operating the rotor stator type disperser and the ultrasonic homogenizer in the powder dispersion processing using the solid-liquid dispersion system 10 of the present embodiment will be described. The horizontal axis of FIG. 6 is time, and the vertical axis is the viscosity of the mixture.

分散処理の開始時、タンク12内に液体が投入される。また、ポンプ16、ロータステータ式分散機18、および冷却機22が駆動される一方、第1、第2超音波ホモジナイザーユニット14、20は停止された状態に維持される。ポンプ16の駆動により固液分散システム10には循環通路25を通して液体が循環される。 At the start of the dispersion treatment, the liquid is charged into the tank 12. Further, the pump 16, the rotor stator type disperser 18, and the cooler 22 are driven, while the first and second ultrasonic homogenizer units 14 and 20 are maintained in a stopped state. By driving the pump 16, the liquid is circulated in the solid-liquid dispersion system 10 through the circulation passage 25.

その後、ロータステータ式分散機18を通して粉体の投入が開始されると、粘度計31で計測される粘度の値は液体自身の粘度V0から粉体の投入が完了するまで急速に増大し、最大粘度V1に達する。粉体の投入が停止され、粉体の分散が進むと、投入された粉体の塊の大きさが小さくなり、粘度計31で計測される粘度は漸次単調に低減する。 After that, when the powder charging is started through the rotor stator type disperser 18, the viscosity value measured by the viscometer 31 rapidly increases from the viscosity V0 of the liquid itself until the powder charging is completed, and reaches the maximum. The viscosity reaches V1. When the charging of the powder is stopped and the dispersion of the powder progresses, the size of the lump of the charged powder becomes smaller, and the viscosity measured by the viscometer 31 gradually and monotonically decreases.

本実施形態では、分散処理開始から粘度計31の値が所定の粘度V2まで下がるまで、ロータステータ式分散機18のみが駆動され第1、第2超音波ホモジナイザーユニット14、20は停止された状態に維持される(第1工程A1)。粘度がV2以下になると、第1、第2超音波ホモジナイザーユニット14、20の駆動が開始され、分散処理は、ロータステータ式分散機18および第1、第2超音波ホモジナイザーユニット14、20に全てによって実行される(第2工程2)。 In the present embodiment, only the rotor stator type disperser 18 is driven and the first and second ultrasonic homogenizer units 14 and 20 are stopped from the start of the dispersion treatment until the value of the viscometer 31 drops to a predetermined viscosity V2. Is maintained (first step A1). When the viscosity becomes V2 or less, the driving of the first and second ultrasonic homogenizer units 14 and 20 is started, and the dispersion processing is performed on the rotor stator type disperser 18 and the first and second ultrasonic homogenizer units 14 and 20. Is executed by (second step 2).

本実施形態では、更に粘度が所定の粘度V3まで低下すると、ロータステータ式分散機18の駆動が停止され、分散処理は第1、第2超音波ホモジナイザーユニット14、20のみによって実行する(第3工程A3)。なお、粘度が所望(目的)の粘度V4まで低下すると、ロータステータ式分散機18、第1、第2超音波ホモジナイザーユニット14、20の駆動が全て停止され、分散処理は終了する。 In the present embodiment, when the viscosity further decreases to a predetermined viscosity V3, the driving of the rotor stator type disperser 18 is stopped, and the dispersion processing is executed only by the first and second ultrasonic homogenizer units 14 and 20 (third). Step A3). When the viscosity drops to the desired (target) viscosity V4, all the drives of the rotor stator type disperser 18, the first and second ultrasonic homogenizer units 14 and 20 are stopped, and the dispersion process is completed.

なお、本実施形態では、制御装置34により第2工程A2と第3工程A3の間において超音波ホモジナイザー32の振幅や駆動する超音波ホモジナイザー32の数を変更することも可能である。例えば、第2工程A2では、第1、第2超音波ホモジナイザーユニット14、20に設けられる8つの超音波ホモジナイザー32を振幅40μmで駆動し、第3工程A3では、第1、第2超音波ホモジナイザーユニット14、20に設けられる8つの超音波ホモジナイザー32を振幅15μmで駆動しても良い。また、第2工程A2では、第1、第2超音波ホモジナイザーユニット14、20に設けられる8つの超音波ホモジナイザー32を振幅40μmで駆動し、第3工程A3では、第1超音波ホモジナイザーユニット14に設けられる4つの超音波ホモジナイザー32のうち2つの超音波ホモジナイザー32を振幅40μmで駆動するとともに2つの超音波ホモジナイザー32の駆動を停止させ、第2超音波ホモジナイザーユニット20が保有する4つの超音波ホモジナイザー32のうち2つの超音波ホモジナイザー32を振幅40μmで駆動するとともに2つの超音波ホモジナイザー32の駆動を停止しても良い。 In the present embodiment, it is also possible to change the amplitude of the ultrasonic homogenizer 32 and the number of ultrasonic homogenizers 32 to be driven between the second step A2 and the third step A3 by the control device 34. For example, in the second step A2, eight ultrasonic homogenizers 32 provided in the first and second ultrasonic homogenizer units 14 and 20 are driven with an amplitude of 40 μm, and in the third step A3, the first and second ultrasonic homogenizers are driven. The eight ultrasonic homogenizers 32 provided in the units 14 and 20 may be driven with an amplitude of 15 μm. Further, in the second step A2, eight ultrasonic homogenizers 32 provided in the first and second ultrasonic homogenizer units 14 and 20 are driven with an amplitude of 40 μm, and in the third step A3, the first ultrasonic homogenizer unit 14 is driven. Two of the four ultrasonic homogenizers 32 provided are driven with an amplitude of 40 μm, the driving of the two ultrasonic homogenizers 32 is stopped, and the four ultrasonic homogenizers possessed by the second ultrasonic homogenizer unit 20 are stopped. Two of the 32 ultrasonic homogenizers 32 may be driven with an amplitude of 40 μm, and the driving of the two ultrasonic homogenizers 32 may be stopped.

以上のように、本実施形態の固液分散システムによれば、混合液の循環経路に異なる方式の分散装置(ホモジナイザー)を設け、これらの駆動をそれぞれ混合液の粘度に応じて切り換えることで、様々な粉体、液体の組み合わせに対しても、粉体の破壊や不十分な分散による品質劣化を招くことなく、効果的に粉体の分散を行い、高品質な懸濁液を生成することができる。 As described above, according to the solid-liquid dispersion system of the present embodiment, different types of dispersers (homogenizers) are provided in the circulation path of the mixed liquid, and these drives are switched according to the viscosity of the mixed liquid. Effectively disperse powders and produce high-quality suspensions for various combinations of powders and liquids without causing deterioration of quality due to powder destruction or insufficient dispersion. Can be done.

また、本実施形態の超音波ホモジナイザーの構成では、ホルダに流通する混合液が全て照射ホーンの振動面の近傍に沿って移動するので、混合液内の粉体が超音波キャビテーションによって効率的に一様に分散され、粉体がより均一に分散された懸濁液を生成できる。 Further, in the configuration of the ultrasonic homogenizer of the present embodiment, all the mixed liquid flowing through the holder moves along the vicinity of the vibrating surface of the irradiation horn, so that the powder in the mixed liquid efficiently becomes one by ultrasonic cavitation. It is possible to produce a suspension in which the powder is dispersed more uniformly.

次に、図7を参照して本実施形態の固液分散システム10の変形例について説明する。実施形態の超音波ホモジナイザーユニット14、20は、複数の超音波ホモジナイザー32を並列に接続していたが、変形例の超音波ホモジナイザーユニット14、20では複数(4台)の超音波ホモジナイザー32を直列に接続している。すなわち、最後段の超音波ホモジナイザー32を除く各超音波ホモジナイザー32の混合液排出管42Bは、次の段の超音波ホモジナイザー32の混合液供給管42Aとして利用される。変形例の固液分散システムにおいても、実施形態と同様の効果を得ることができる。 Next, a modified example of the solid-liquid dispersion system 10 of the present embodiment will be described with reference to FIG. 7. In the ultrasonic homogenizer units 14 and 20 of the embodiment, a plurality of ultrasonic homogenizers 32 are connected in parallel, but in the ultrasonic homogenizer units 14 and 20 of the modified example, a plurality of (4 units) ultrasonic homogenizers 32 are connected in series. Is connected to. That is, the mixed liquid discharge pipe 42B of each ultrasonic homogenizer 32 except the ultrasonic homogenizer 32 in the last stage is used as the mixed liquid supply pipe 42A of the ultrasonic homogenizer 32 in the next stage. The same effect as that of the embodiment can be obtained in the solid-liquid dispersion system of the modified example.

なお、各超音波ホモジナイザーの振幅や周波数は、条件に応じて個別に調整してもよく、また、ロータステータ式分散機を含む各ホモジナイザーの駆動/停止の選択、組み合わせも本実施形態に限定されるものではない。 The amplitude and frequency of each ultrasonic homogenizer may be adjusted individually according to the conditions, and the selection and combination of drive / stop of each homogenizer including the rotor stator type disperser are also limited to this embodiment. It's not something.

本実施形態では、第1、第2超音波ホモジナイザーユニットの構成を同一したが、それぞれ異なる構成であってもよい。例えば、第1、第2超音波ホモジナイザーユニットを構成する超音波ホモジナイザーの台数が異なってもよく、超音波ホモジナイザー同士の接続を、一方のユニットでは並列、他方のユニットでは直列としてもよい。また、1つのユニットにおいて並列接続と直列接続が混在してもよい。 In the present embodiment, the configurations of the first and second ultrasonic homogenizer units are the same, but they may have different configurations. For example, the number of ultrasonic homogenizers constituting the first and second ultrasonic homogenizer units may be different, and the ultrasonic homogenizers may be connected in parallel in one unit and in series in the other unit. Further, parallel connection and series connection may be mixed in one unit.

本実施形態の固液分散システムでは、1台のロータステータ式分散機と一対の超音波ホモジナイザーユニットが組み合わされて用いられたが、混合液の状態に合わせた切り換え駆動が行えれば、各装置の台数や配置の組み合わせは変更可能である。 In the solid-liquid dispersion system of the present embodiment, one rotor stator type disperser and a pair of ultrasonic homogenizer units are used in combination, but if switching drive can be performed according to the state of the mixed liquid, each device can be used. The number of units and the combination of arrangements can be changed.

10 固液分散システム
14 第1超音波ホモジナイザーユニット
18 ロータステータ式分散機
18A ロータ
18B ステータ
18C インレット部(供給口)
18D 分散室
18E アウトレット部(排出口)
20 第2超音波ホモジナイザーユニット
25 循環通路
31 粘度計(粘度検出手段)
32 超音波ホモジナイザー
32A ホルダ
33D 照射ホーン
34 制御装置(制御手段)
38A インレット部(取り入れ口)
38B アウトレット部(取り出し口)
10 Solid-liquid dispersion system 14 1st ultrasonic homogenizer unit 18 Rotor stator type disperser 18A Rotor 18B stator 18C Inlet part (supply port)
18D dispersion room 18E outlet part (exhaust port)
20 Second ultrasonic homogenizer unit 25 Circulation passage 31 Viscometer (viscosity detection means)
32 Ultrasonic homogenizer 32A holder 33D Irradiation horn 34 Control device (control means)
38A inlet (intake)
38B outlet part (outlet)

Claims (4)

粉体と液体とを混合して分散する固液分散システムであって、
粉体と液体との混合液が供給される供給口と、供給される混合液をロータとステータとにより混合分散させる分散室と、混合分散された混合液を排出する排出口とを有する分散装置と、
前記排出口と前記供給口とを連通して前記分散装置から排出された混合液を前記供給口へ循環する循環通路と、
前記循環通路に設けられた超音波ホモジナイザーと、
前記循環通路に設けられて混合液の粘度を検出する粘度検出手段と、
前記分散装置および前記超音波ホモジナイザーの動作を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段が、前記粘度検出手段から検出される粘度の値に応じて前記分散装置のみ、前記分散装置と前記超音波ホモジナイザー、前記超音波ホモジナイザーのみを選択可能に動作させる
ことを特徴とする固液混合分散システム。
A solid-liquid dispersion system that mixes and disperses powder and liquid.
A disperser having a supply port for supplying a mixed liquid of powder and a liquid, a dispersion chamber for mixing and dispersing the supplied mixed liquid with a rotor and a stator, and a discharge port for discharging the mixed and dispersed mixed liquid. When,
A circulation passage that communicates the discharge port and the supply port and circulates the mixed liquid discharged from the dispersion device to the supply port.
An ultrasonic homogenizer provided in the circulation passage and
A viscosity detecting means provided in the circulation passage to detect the viscosity of the mixture,
The disperser and the control means for controlling the operation of the ultrasonic homogenizer are provided.
The control means is characterized in that only the disperser, the disperser, the ultrasonic homogenizer, and only the ultrasonic homogenizer can be selectively operated according to the value of the viscosity detected from the viscosity detecting means. Liquid mixing and dispersion system.
前記超音波ホモジナイザーを複数設けるとともに、前記各超音波ホモジナイザーの動作を制御可能とすることを特徴とする請求項1に記載の固液混合分散システム。 The solid-liquid mixing / dispersing system according to claim 1, wherein a plurality of the ultrasonic homogenizers are provided and the operation of each ultrasonic homogenizer can be controlled. 前記超音波ホモジナイザーを並列に設けたことを特徴とする請求項2に記載の固液混合分散システム。 The solid-liquid mixing / dispersing system according to claim 2, wherein the ultrasonic homogenizers are provided in parallel. 前記超音波ホモジナイザーが、超音波照射ホーンを覆うホルダを備え、前記ホルダは下方に混合液の取り入れ口が形成されるとともに、側方に混合物の取り出し口が形成されることを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の固液混合分散システム。 The claim is that the ultrasonic homogenizer includes a holder that covers an ultrasonic irradiation horn, and the holder is formed with an intake port for a mixed solution at the lower side and an outlet for a mixture at the side. The solid-liquid mixture / dispersion system according to any one of 1 to 3.
JP2019214457A 2019-11-27 2019-11-27 Dispersion system for solid-liquid mixture Pending JP2021084067A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019214457A JP2021084067A (en) 2019-11-27 2019-11-27 Dispersion system for solid-liquid mixture

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019214457A JP2021084067A (en) 2019-11-27 2019-11-27 Dispersion system for solid-liquid mixture

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2021084067A true JP2021084067A (en) 2021-06-03

Family

ID=76088251

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019214457A Pending JP2021084067A (en) 2019-11-27 2019-11-27 Dispersion system for solid-liquid mixture

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2021084067A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024011940A1 (en) * 2022-07-10 2024-01-18 琥崧科技集团股份有限公司 Lithium battery homogenizing apparatus and homogenizing method thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024011940A1 (en) * 2022-07-10 2024-01-18 琥崧科技集团股份有限公司 Lithium battery homogenizing apparatus and homogenizing method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101566240B1 (en) Aeration impeller and agitator for water treatment having the same
CN1231288C (en) Mixing method and apparatus
JP2012250145A (en) Dispersion method and dispersion system
CN105214590A (en) Stirring-type reactor
JP5472993B2 (en) Dispersing apparatus and dispersing method
JP2021084067A (en) Dispersion system for solid-liquid mixture
US11458442B2 (en) Ultrasonic homogenizer
JP3072467B2 (en) High-speed stirring method and apparatus
JP2011161401A (en) Agitator
JP2011056466A (en) Dissolution apparatus
KR20100051927A (en) Combined pulverization and dispersion system enabling cnt dispersion
JP6870301B2 (en) Crystallization reaction tank and crystallization classification device using this
JP2017035679A (en) Dispersion system
JP6601862B1 (en) Stirrer
JP6598345B1 (en) Stirrer
JP2017035679A5 (en)
JP2004255345A (en) Method and apparatus for dispersing formulation
JP2015085290A (en) Fluid treatment device and fluid treatment method
JP2005131578A (en) Agitation mixer
US20230133177A1 (en) Dispersing and grinding device
JP2001038184A (en) Immersion-type dispersing machine
JP2002301350A (en) Agitator and polymer production process
KR20230162609A (en) Crystallization apparatus, crystallization system, and crystallization method
JP2010005540A (en) Wet dispersion or grinding method, and wet disperser used for this method
KR102649462B1 (en) agitator

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20191205

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20210727

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220803

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20220803

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20220803

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230524

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230530

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230718

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20230725