JP2725193B2 - 分散液調製装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は粉粒体を連続的に水、溶剤などに分散させ、
均一な分散液を連続的に製造するための分散液の製造方
法及び分散液調製装置に関する。

（従来の技術） ベントナイト、セメント、カルボキシメチルセルロー
スなどの粉粒体を水に分散させて、その分散液すなわち
泥水、セメントミルク、粘稠液などを調製することは、
例えば建築、土木の分野では頻繁に実施されている作業
である。

この場合、従来は縦型の回転撹拌翼を有する撹拌装置
を用いて分散液の調製がなされている。しかしこのよう
な装置では粉粒体を上方から落下させて供給する形式と
なっているため、上方が開放されている装置では、粉粒
体が液中に完全に入るまでに粉塵として空中に舞上りや
すく、作業環境を汚染する傾向がある。さらに大量の粉
粒体が一時に水中に投入されれば、難分散性の材料の場
合には槽の底部に堆積物が形成されたり、ダマ、ママコ
と称される核部が粉末で周縁部が難透水性の膜を有する
浮遊性物質が形成されるため、強力な撹拌を実施しても
均一な分散液が得られるまでに長時間を必要とする欠点
がある。

従ってかなり長時間の撹拌を実施した後に、分散液を
排出させても、槽のデッドスペースに堆積物が残存して
いたり、ママコを有する分散液が得られたりすることが
ある。またこのような形式の装置では連続的に均一な分
散液を調製することができなかった。

一方、上述の欠点を克服するため、大容量の分散液調
製槽を設置し、調製槽の液をポンプにより循環しつつ、
粉粒体を循環配管あるいは槽に一定量ずつ供給し、調製
槽内においてポンプからの排出液により槽内液を撹拌し
て分散液を調製する方法も提案されている。この方法で
は排出液の一部を系外に取出すことにより、連続的に分
散液を調製することもできるが、粉粒体と水を接触、撹
拌する効果が乏しく、均一な分散液を得ることは困難で
ある。また大型の分散液調製槽が必要なため、装置の簡
略化を図ることが極めて困難であった。

（発明が解決しようとする課題） 従って、上述のような装置では、粉粒体と水を連続的
に供給しつつ、その均一な分散液を得ることはできなか
った。そのために、粉粒体と水を短時間撹拌しては排出
させるという間欠的に分散液を調製する方法が採られて
いるが、この方法でも均一な分散液を得ることは、難分
散性の粉粒体が対象の場合は極めて困難である。またこ
の方法では、調製された分散液を貯蔵する槽も必要とな
る。

また従来の分散装置では、例えばベントナイトの６％
程度の高濃度の泥水を調製することは、間欠的なプロセ
スを採用するとしても困難であった。

本発明は、難分散性の粉粒体が対象物であっても高濃
度の分散液を連続的に調製可能な粉体分散液の調製方法
及び分散液調製装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは以上の従来技術の問題点を鑑みて鋭意検
討を重ねた結果、遂に本発明装置を完成するに至った。

すなわち本発明は、 （１） 液体を高速で流すための導管部と、該導管部に
接続され２本以上に分岐され下流で合流する分岐管部
と、該分岐管部の下流に接続した導管部とから構成さ
れ、上記分岐管部の少なくとも１本の分岐管には管内に
管路を狭くして液流の作用により負圧を作るためのエジ
ェクターと、該エジェクターの下流において上記負圧を
利用してエジェクターからの液流に粉体を供給して混合
流とする粉体供給口が設けられているとともに、他の分
岐管内には液流の流速を高めて噴出させるためのオリフ
ィスが設けられ、分岐管の合流部で上記混合流と他の分
岐管からの噴出流を90〜180°の角度で衝突させるよう
にして粉体分散液を調製することを特徴とする分散液の
調製方法、及び （２） 液体を高速で流すための導管部と、該導管部に
接続され２本以上に分岐され下流で合流する分岐管部
と、該分岐管部の下流に接続した導管部とから構成さ
れ、上記分岐管部の少なくとも２本の分岐管には管内に
管路を狭くして液流の作用により負圧を作るためのエジ
ェクターと、該エジェクターの下流において上記負圧を
利用してエジェクターからの液流に粉体を供給して混合
流とする粉体供給口が設けられ、分岐管の合流部で上記
混合流同士を30〜180°の角度で衝突させるようにした
ことを特徴とする分散液調製装置 を提供するものである。

（実施例） 以下本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。

第１図、第1A図は本発明に用いる分散液調製装置の要
部を示す一部破断面図である。図中１は入口側導管、２
は分岐管部であり2a、2bは一端をこの導管に接続された
分岐管である。３は出口側導管であり、上記分岐管2a、
2bの他端は１本にまとめられるようにこの出口側導管３
に接続されている。４はエジェクターであり、分岐管2a
内に配設されており、その下流側の管内は負圧が発生す
るようになっている。５は粉体供給口であり、分岐管2a
のエジェクター４の下流に設けられている。この供給口
は粉体供給管5aに連結されており、この粉体供給管5aに
は上端に粉体の貯蔵槽5b、粉体の定量供給装置5cが連結
されており、粉体を前記した負圧を利用して分岐管2a内
へ供給する。また６はオリフィスであり、分岐管2b内に
配設されている。このオリフィス６は管内の液流の流速
を加速して噴出させるためのものである。７は衝突部で
あり、エジェクター４、オリフィス６からそれぞれ噴出
される液が90°の角度で衝突するように設計されてい
る。

この装置を用いて分散液を調製する方法を以下に述べ
る。入口側導管部１に接続されているポンプ（図示せ
ず）により、外部より入口側導管部１内に水が圧入され
ると高速の液流となって入口側導管部１内を通過する。
この液流は分岐管2a及び2bに分岐されて流れ、分岐管2a
内においてはエジェクター４によって液流は加速されて
噴出し、この作用により分岐管2aのエジェクター４の下
流の管内は負圧となる。一方粉体供給管5aには粉体の定
量供給装置5cにより入口側導管部１から送られる水に対
して適宜の量の粉体８が粉体供給口５を介して分岐管2a
内に送り込まれるようになっている。分岐管2a内に供給
された粉体８はエジェクター４からの噴出流と迅速に混
合されて出口側導管部３に送られる。

一方分岐管2bを通る液流はオリフィス６によって加速
され、高速の噴出流に変換される。この噴出流は前述の
混合流と衝突部７またはその近傍で激しく衝突し、ここ
で混合流に対して大きな剪断力等が働いて混合流中の粉
体は瞬時に液中に分散し、均一な分散液が得られて下流
側の出口側導管部３に送られることになる。

すなわち第１図の装置において、粉体は粉体供給口５
から分岐管2aに入ってエジェクター４からの液流と接触
し、混合流を形成し、次にオリフィス６からの噴出液と
衝突するという過程を経るが瞬時に均一な分散液にその
形態を変えてしまうことになる。例えばベントナイトの
４％程度の分散液なら、第１図の装置を用いて均一な分
散液を得ることができる。

第２図は本発明の他の態様を示す実施例であり、図中
11は入口側導管部、12は分岐管部であり12a,12bは一端
をこの入口側導管部11に接続された分岐管である。13は
出口側導管部であり、上記分岐管12a、12bの他端は１本
にまとめられるように出口側導管部13に接続されてい
る。14及び16はエジェクターであり、それぞれ分岐管12
a及び12b内に配設されており、それらの下流側の管内に
は負圧が発生するようになっている。15及び17は粉体供
給口であり、それぞれ分岐管12a、12bのエジェクター1
4、16の下流に位置する部分に設けられている。そして1
5a及び17aはそれぞれ供給口に連結された粉体供給管で
ある。この粉体供給管15a、17aには第1A図と同様に粉体
貯蔵槽、定量供給装置が連結される。20は衝突部であ
り、エジェクター14と16から噴出された噴出流が60°の
角度で衝突するように設計されている。

この装置を用いて分散液を調製する方法を述べると、
入口側導管部11に接続されているポンプ（図示せず）に
より、外部から導管部11に水が圧送されて高速の液流と
なって、導管内を通過する。この液流は分岐管12aと12b
に分岐されて移動し、エジェクター14と16により液流は
加速されて噴出しこの作用により、分岐管12aと12b内の
それぞれのエジェクターの下流側に負圧が作られる。一
方分岐管12aと12bにそれぞれ接続されている粉体供給管
15aと17aより粉体18と19がそれぞれ粉体供給口15、17を
介して送り込まれる。分岐管内に供給された粉体18と19
はそれぞれエジェクターからの噴出流と接触することに
より混合流を形成する。この混合流はさらに20の地点で
衝突することにより、混合流内の粉体の分散度がさらに
向上して出口側導管部13を経て排出される。

この装置において、粉体供給管15aと17aにそれぞれ同
種の粉体を供給してもよいが、実用上は異種の粉体を供
給するようにした方が好ましく、例えばカルボキシメチ
ルセルロースとベントナイトを用いていわゆるポリマー
泥水を一挙に調製する場合などに適しているものであ
る。

第３図は第１図で示した装置の変形例を示す破断面図
である。図中21は入口側導管部、22は分岐管部であり22
a、22bは分岐管、23は出口側導管部である。24は粉体供
給管、24aは粉体供給口、25はスリット部である。この
粉体供給管24は分岐管22aの管内に下端部を装入配置さ
れており、スリット部25は粉体供給管24の下端外周縁と
分岐管22a内面とにより形成されている。すなわち本例
においてはスリット部25がエジェクターとして作用する
構成となっている。また26はオリフィス、27は衝突部、
28は粉体である。なお粉体供給管には第1A図と同様に、
粉体定量供給装置、粉体貯蔵槽が設けられている。

以上の構成の装置も第１図に示す装置と同様な方法で
使用して分散液を調製することができる。

なお、第３図において粉体が供給される箇所では、粉
体が分岐管22aの中央部に落下し、一方液体はその周縁
部のオリフィス26から噴出されるため、粉体が分岐管部
内の壁に付着しにくい構造となっている。すなわち粉体
が分岐管部の材料と付着し、スケールとして成長する性
質を有する場合には好ましい構造といえる。

本発明の装置及び本発明の方法で用いられる装置にお
いては、分岐管部は第１図、第２図、第３図に示したよ
うに２本に限定されるものではない。すなわち連続的に
分散液を調製するための対象物の粉体が、２種ないし３
種以上ある場合には、分岐管を３本以上設けることが可
能であるが、分岐管部の数を多くするためには、それぞ
れの配管内を通過させるための液の流速を高めるため
に、入口側導管部に送られる単位時間当りの液量、ある
いはその圧力をより高くするように配慮しなければなら
ない。

次に本発明において、２本以上の分岐管を設ける場
合、エジェクターからの噴出流による負圧を利用して粉
体を吸入させて混合流を作るための粉体供給口が１以上
必要なことは勿論であるが、このような粉体供給口の設
けられていない分岐管には、第１図に示したような噴出
流を作るためのオリフィスが必ず設けられていなければ
ならない。しかしエジェクターの設けられている分岐管
の数とオリフィスの設けられている分岐管の数はそれぞ
れ必ずしも限定されない。

なお本発明において、分岐管内に設けられるエジェク
ターについては、エジェクターを通過する噴出流によ
り、粉粒体を外部から吸入して粉体と噴出流からなる混
合流を得るのに十分な負圧が形成される限り、その形
態、構造などに限定されるものではない。またオリフィ
スについてもそれを通過して得られる噴出流が乱流域に
なるように設置される限り、構造、形態等に限定される
ものではない。

次に本発明の装置及び本発明の方法で用いられる装置
においては、分岐管同士を接続して最下流において１本
の導管にまとめる態様を取るが、分岐管同士の接続によ
り出口側導管を得る個所において、分岐管部を通過して
くる混合流と混合流、あるいは混合流とオリフィスから
の噴出流が互いに衝突する構造を得ることが望ましく、
この時の衝突角度は本発明の方法で用いられる装置にお
いては90〜180°、本発明の装置においては30〜180°、
好ましくは45〜120°になるように分岐管の接続方法、
オリフィス、エジェクターの設置方法を設定する必要が
ある。なおこの角度が小さすぎると、衝突エネルギーが
小さくなるため、衝突後の分散液中における粉体の分散
性に好結果が得られないことがある。一方、この衝突角
度を大きく設定すると衝突の反発によって分岐管内に戻
る液が発生しやすくなり、従って衝突地点近傍に液が滞
留することになり、却って衝突の効果が乏しくなったり
するので注意する必要がある。

また本発明においては、液の衝突地点に液が滞留しな
いようにすることが重要であり、そのために合流した液
がスムースに排出されるように、下流側の配管の断面積
を大きくしたり、合流配管を鉛直方向に液が流れるよう
に設定することが望まれる。

なお、本発明において、分岐管、導管等に、特別な機
能を有する配管材料例えば、弁、スクリーンなどを挿入
したり、配管内の圧力などを測定するための圧力計を設
置することは、何ら本発明の趣旨に反するものではな
い。

（発明の効果） 本発明の装置及び本発明の方法で用いられる装置は、
上述したように非常に簡単な構造でありながら、優れた
分散液調製機能を有する。従って、ベントナイト、カル
ボキシメチルセルロースのような水に難分散性の粉粒体
を用いても１回のパスで容易にその分散液を調製するこ
とが可能である。

さらに本発明の装置及び本発明の方法で用いられる装
置を構成する主要部は、配管あるいはその中に収容され
るものであるので、小型化した形態に仕上げることが可
能である。そのために、既にポンプその他の液を高速で
送ることのできる手段を有し、得られた均一な分散液を
受けいれる機構、例えば貯槽などを有する系に簡単に組
込むことのできるものであり、極めて利用価値の高いも
のである。

（参考例） ベントナイト（商品名クニゲルV1）の粉体を用いて、
第１図に示すような装置で、一定の水をポンプで送り込
みつつ、粉体を定量的に本装置に供給しつつ、泥水を連
続的に調製した際、スクリュー・タイプのポンプで5kg/
cm²の圧で34l/分の速度で水を送り込みつつ、オリフィ
ス、エジェクターで22.6m/secの速度の噴出液を作るこ
とにより４％の均質な泥水を調製できることも確認され
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の分散液調製装置を示す要部断面
図、第1A図はその粉体供給管の詳細断面図、第２図は他
の実施例を示す要部断面図、第３図は第１図の装置の変
形例を示す要部断面図である。 1,11,21……入口側導管部 2,12,22……分岐管部 2a,2b,12a,12b,22a,22b……分岐管 3,13,23……出口側導管部 4,14,16……エジェクター 5a,15a,17a,24……粉体供給管 5,15,17,24a……粉体供給口 6,26……オリフィス 7,20,27……衝突部 8,18,19,28……粉体 5b……粉体貯蔵槽 5c……粉体定量供給装置 25……スリット部

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液体を高速で流すための導管部と、該導管
   部に接続され２本以上に分岐され下流で合流する分岐管
   部と、該分岐管部の下流に接続した導管部とから構成さ
   れ、上記分岐管部の少なくとも１本の分岐管には管内に
   管路を狭くして液流の作用により負圧を作るためのエジ
   ェクターと、該エジェクターの下流において上記負圧を
   利用してエジェクターからの液流に粉体を供給して混合
   流とする粉体供給口が設けられているとともに、他の分
   岐管内には液流の流速を高めて噴出させるためのオリフ
   ィスが設けられ、分岐管の合流部で上記混合流と他の分
   岐管からの噴出流を90〜180°の角度で衝突させるよう
   にして粉体分散液を調製することを特徴とする分散液の
   調製方法。
2. 【請求項２】液体を高速で流すための導管部と、該導管
   部に接続され２本以上に分岐され下流で合流する分岐管
   部と、該分岐管部の下流に接続した導管部とから構成さ
   れ、上記分岐管部の少なくとも２本の分岐管には管内に
   管路を狭くして液流の作用により負圧を作るためのエジ
   ェクターと、該エジェクターの下流において上記負圧を
   利用してエジェクターからの液流に粉体を供給して混合
   流とする粉体供給口が設けられ、分岐管の合流部で上記
   混合流同士を30〜180°の角度で衝突させるようにした
   ことを特徴とする分散液調製装置。