JP6575456B2 - 分散装置及び分散方法 - Google Patents

Description

本発明は、スラリー状又は液体状の混合物内の物質を分散させる分散装置及び分散方法に関する。

高速回転するローターと、回転しないステータとの間の狭い空間に、スラリー状又は液体状の混合物を通過させ、高速回転によって発生する高い剪断力によって、混合物を連続的に分散する装置が知られている。なお、「分散」とは、スラリー中の粉末状の物質を微細化して均一に存在させること、若しくはスラリー中の粉末状の物質を均一に存在させること、又は、複数の液体を均一に混合することを意味するものとする。

分散装置では、高い剪断力を付与するために、混合物が発熱する。そこで、ローターおよび／またはステータに冷却液が流れる通路を設け、ローターおよび／またはステータを冷却することが行われている（特許文献１参照）。しかし、高速回転するローターに冷却液を流すようにすることは、機械的強度や騒音の問題から難しい。よって、ローターが高速回転する場合には、ステータだけを冷却することになる。

ローターの高速回転や高粘度の混合物を分散すると、剪断力が大きくなり、ステータの冷却だけでは十分な冷却を行えない場合もある。冷却機能を上げるために冷却液の流量を増加する方法がある。しかし、冷却液用配管の強度等から冷却液の圧力が限定され、流量の増加にも限度がある。また、冷却機能を上げるために冷却液の温度を下げる方法もある。しかし、温度を下げすぎると冷却用配管に結露を生ずる問題が生ずる。よって、分散装置を冷却液で冷却するには限度がある。

また、分散装置では、ローターの回転軸を軸受で保持している。スラリー状又は液体状の混合物が軸受に入り込むと、軸受の作動が阻害され、ローターに所定の回転を与えられず、また、軸受が損傷することもある。

特許第４９００５４４号

そこで、本発明の目的は、冷却機能の高い分散装置及び分散方法を提供することにある。また、本発明の第２の目的は、軸受に混合物が入り込まない分散装置及び分散方法を提供することにある。

本発明の第１の態様の分散装置は、たとえば図１および３に示すように、ローター２と、ローター２に対向して配置されるステータ３との間に、スラリー状又は液体状の混合物４を遠心力によって外周に向けて通過させることによって分散させる剪断式の分散装置１であって、分散後の混合物４を受ける容器１１と、容器１１の上部開口１１ａを閉塞するカバーユニット１２と、カバーユニット１２の下側に固定されるステータ３と、ステータ３の下方側に対向するように設けられるローター２と、カバーユニット１２およびステータ３を貫通し、ローター２を回転させる回転軸１３と、カバーユニット１２に設けられるとともに、ステータ３の上方側に位置し、回転軸１３を回転可能に保持する軸受１４と、カバーユニット１２とカバーユニット１２を貫通する回転軸１３との間をパージするエア３９８を供給するパージ用エア供給装置３９０と、パージ用エア供給装置３９０で供給されるエア３９８を冷却するクーラー３９４を備える。

このように構成すると、パージ用エア供給装置で供給されるエアを冷却するクーラーを備えるので、パージされるエアが冷却される。冷却されたエアがパージされて混合物に混入するので、分散される混合物を冷却することができる。すなわち、冷却機能の高い分散装置となる。

本発明の第２の態様の分散装置は、たとえば図１および３に示すように、第１の態様の分散装置１において、カバーユニット１２は、エア３９８をカバーユニット１２とカバーユニット１２を貫通する回転軸１３との間に供給するための流路３９を有し、パージ用エア供給装置３９０は、エア供給源３９６と、エア供給源３９６と流路３９を連結する配管３９２を有し、クーラー３９４は、配管３９２中のエア３９８を冷却する。このように構成すると、パージのためにエア供給源から供給されるエアを配管中で冷却するので、クーラーと配管との間でリークを生じる可能性がなく、容易にエアを冷却することができる。

本発明の第３の態様の分散装置は、たとえば図１および３に示すように、第１の態様の分散装置１において、カバーユニット１２は、エア３９８をカバーユニット１２とカバーユニット１２を貫通する回転軸１３との間に供給するための流路３９を有し、パージ用エア供給装置３９０は、エア供給源３９６と、エア供給源３９６とクーラー３９４を連通する第１配管３９２と、クーラー３９４と流路３９を連通する第２配管３９２とを有し、クーラー３９４は、第１配管３９２から供給されたエア３９８を冷却し、第２配管３９２に送出する。このように構成すると、パージのためにエア供給源から供給されるエアをクーラー中で冷却するので、クーラーを交換し易く、容易にエアを冷却することができる。

本発明の第４の態様の分散装置は、たとえば図５に示すように、第１ないし第３のいずれかの態様の分散装置１において、ステータ３には、回転軸１３を挿通する回転軸挿通孔３１が設けられ、ステータ３の回転軸挿通孔３１より外側の位置にステータ３及びローター２の間に混合物４を導く貫通孔３２が設けられ、ステータ３とローター２の隙間は、貫通孔３２より内側では、貫通孔３２より外側より狭く形成されている。このように構成すると、ステータとローターの隙間は貫通孔より内側では外側より狭く形成されているので、貫通孔から供給された混合物は外側へ流れ、内側には流れない。したがって、軸受に混合物が入り込まない分散装置となる。

本発明の第５の態様の分散装置は、たとえば図１および２に示すように、第４の態様の分散装置１において、カバーユニット１２には、混合物供給口３３と、混合物供給口３３から貫通孔３２に連通する連通路３４とが設けられ、混合物４は、混合物供給口３３から供給され、カバーユニット１２の連通路３４及び貫通孔３２を介してステータ３及びローター２の間に導かれる。このように構成すると、カバーユニットの混合物供給口からステータ及びローターの間に混合物を容易に供給できる。

本発明の第６の態様の分散装置は、たとえば図５に示すように、第４または第５の態様の分散装置１において、ステータ３とローター２の隙間は、貫通孔３２の回転軸１３側の端部の内側で隙間が一定の第１部分２０２と、回転軸１３側の端部の外側で隙間が一定の第２部分２０４とが形成され、第１部分２０２と第２部分２０４との間で段差２０６が形成される。このように構成すると、貫通孔の回転軸側の端部の内側で隙間が一定の第１部分と、回転軸側の端部の外側で隙間が一定の第２部分との間に段差が形成されるので、混合物の供給が妨げられることなく、かつ、貫通孔から供給された混合物は外側へ流れて内側には流れない。そして、第２部分で混合物の分散が行われる。

本発明の第７の態様の分散装置は、たとえば図５に示すように、第４ないし第６のいずれかの態様の分散装置１において、ローター２のステータ３に対向する面が、貫通孔３２に対向する位置より内側２０２で盛り上がることにより、ステータ３とローター２の隙間は、貫通孔３２の回転軸１３側の内側では、貫通孔３２の回転軸１３側の外側より狭く形成されている。このように構成すると、ローターの面を加工することだけで、ステータとローターの隙間を、貫通孔の回転軸側の内側では外側より狭く形成することができ、製造が容易である。

本発明の第８の態様の分散方法は、たとえば図１および３に示すように、ローター２と、ローター２に対向して配置されるステータ３との間に、スラリー状又は液体状の混合物４を遠心力によって外周に向けて通過させることによって分散させる剪断式の分散方法であって、分散後の混合物４を受ける容器１１と、容器１１の上部開口１１ａを閉塞するカバーユニット１２と、カバーユニット１２の下側に固定されるステータ３と、ステータ３の下方側に対向するように設けられるローター２と、カバーユニット１２およびステータ３を貫通し、ローター２を回転させる回転軸１３と、カバーユニット１２に設けられるとともに、ステータ３の上方側に位置し、回転軸１３を回転可能に保持する軸受１４とを備える分散装置１を用い、カバーユニット１２とカバーユニット１２を貫通する回転軸１３との間に冷却したエア３９８をパージすることにより分散される混合物４の温度上昇を抑える工程を備える。

このように構成すると、冷却したエアをパージすることにより混合物の温度上昇を抑えることができ、冷却機能の高い分散方法を提供することができる。

本発明の第９の態様の分散方法は、たとえば図３に示すように、第８の態様の分散方法において、エア３９８をクーラー３９４で冷却する工程をさらに備える。このように構成すると、クーラーでエアを冷却するので、容易にエアを冷却することができる。

本発明の第１０の態様の分散方法は、たとえば図３に示すように、第８または９の態様の分散方法において、ステータ３とローター２の隙間は、混合物４を隙間に供給する貫通孔３２の内側では、貫通孔３２の外側より狭く形成され、貫通孔３２からステータ３とローター２の隙間に供給された混合物４を外側に流れるようにする工程をさらに備える。このように構成すると、ステータとローターの隙間は貫通孔より内側では外側より狭く形成されるので、貫通孔から供給された混合物は外側へ流れ、内側には流れない。したがって、軸受に混合物が入り込まない分散装置となる。

本発明によれば、冷却されたエアがパージされて混合物に混入するので、分散される混合物を冷却することができる。すなわち、冷却機能の高い分散装置を提供することができる。また、ステータとローターの隙間を貫通孔より内側では外側より狭く形成されるので、貫通孔から供給された混合物は外側へ流れ、内側には流れない。すなわち、軸受に混合物が入り込まない分散装置を提供することができる。

本発明を適用した分散装置の概略を示す断面図である。（ａ）は、図２に示すＡ１−Ａ１断面を示す図である。（ｂ）は、図２に示す、Ａ２−Ａ２断面及びＡ３−Ａ３断面を示す図である。 図１の分散装置の詳細を説明するための図である。（ａ）は、図１に示すＡ４−Ａ４断面を示す図である。（ｂ）は、図１に示すＡ５−Ａ５断面を示す図である。（ｃ）は、スペーサ部材、第２回転軸挿通孔に設けられるラビリンス構造のシール部、及びエアパージシール機構を説明するための要部拡大図である。（ｄ）は、第２のスペーサ部材を説明するための要部拡大図である。（ｅ）は、回転軸とローターの締結による一体化及びスペーサ部材を説明するための要部拡大図である。（ｆ）は、スペーサ部材の平面図である。 図１の分散装置を備える分散処理システムを示す概略図である。 図１の分散装置を構成する冷却用溝部及びこれが設けられるステータの他の例を説明するための図である。（ａ）は、図１の分散装置に用いることができるステータの他の例を示す図であり、図２（ｂ）と同じ位置の断面図である。（ｂ）は、図１の分散装置に用いることができるステータの更に他の例を示す図であり、図２（ｂ）と同じ位置の断面図である。（ｃ）は、図４（ｂ）のＡ６−Ａ６断面を示す図である。 ステータとローターとの隙間を貫通孔より内側で狭く形成した例を示す図であり、（ａ）は回転軸の中心が通る面での断面図、（ｂ）は（ａ）に示す矢印Ａ−Ａ方向に見た断面図、すなわちローターの面を示す図である。 分散装置が、パージ用エア供給装置とクーラーを備えることを示す概略図である。 パージ用エア供給装置とクーラーとエアパージシール機構を示す部分拡大図である。 図１の分散装置を構成する容器の他の例を説明するための図である。（ａ）は、撹拌板を有する例の容器に換えた場合を示す図である。（ｂ）は、処理後貯留タンクを兼ねる例の容器に換えた場合を示す図である。 分散処理システムの他の例の概略を示す図であり、複数パスの分散処理に適した分散処理システムを示す概略図である。 分散処理システムのさらに他の例の概略を示す図であり、エア圧力を混合物の供給に用いた分散処理システムを示す概略図である。 分散処理システムのさらに他の例の概略を示す図であり、予備撹拌機能が強化された分散処理システムを示す概略図である。 図１１の分散処理システムを構成する撹拌タンクに用いられるのに適した撹拌羽根の例を示す図である。（ａ）は、ディスクタービン型の撹拌羽根を示す斜視図である。（ｂ）は、ディゾルバー型（ディスパー型）の撹拌羽根を示す斜視図である。（ｃ）は、プロペラ型の撹拌羽根を示す斜視図である。 分散処理システムのさらに他の例の概略を示す図であり、混合物の回収率をさらに向上できる分散装置を有するとともに、予備撹拌機能が強化された分散処理システムを示す概略図である。

以下、本発明を適用した剪断式分散装置について、図面を参照して説明する。以下で説明する剪断式分散装置は、スラリー状の混合物を循環させながら分散（「固−液分散」又は「スラリー化」ともいう）させ、又は液体状の混合物を循環させながら分散（「液−液分散」又は「乳化」ともいう）させたりするものである。また、分散とは、該混合物内の物質を均一に存在させること若しくは微細化して均一に存在させること、すなわち、該混合物内の各物質が均一に存在するように混ぜることを意味する。

まず、図１〜図３に示す剪断式分散装置（以下、「分散装置」という。）１について説明する。分散装置１は、ローター２と、該ローター２に対向して配置されるステータ３とを備え、ローター２及びステータ３の間に、スラリー状又は液体状の混合物４を遠心力によって外周に向けて通過させる（外周に向けた方向に通過させる）ことによって分散させる。

分散装置１は、分散後の混合物４を受ける容器１１と、容器１１の上部開口１１ａを閉塞するカバーユニット１２とを備える。例えば、カバーユニット１２は、容器１１の上部縁部１１ｂ及びカバーユニット１２（後述のステータ保持部１８）に形成されたボルト穴１１ｃ，１８ｃにボルト１１ｄが取り付けられることで、容器１１に固定され、上部開口１１ａを閉塞する。

ステータ３は、カバーユニット１２の下側（下面）に固定される。例えば、ステータ３は、ステータ３及びカバーユニット１２（ステータ保持部１８）に形成されたボルト穴３ｂ，１８ｂにボルト３ａが取り付けられることで、固定される。ローター２は、ステータ３の下方側に対向するように設けられる。

また、分散装置１は、ローター２を回転させる回転軸１３と、回転軸１３を回転可能に保持する軸受１４とを備える。軸受１４は、カバーユニット１２に設けられ固定されるとともに、ステータ３の上方側に位置する。

回転軸１３には、ローター２及びステータ３より上側に設けられたモーター１６の回転軸１６ａが接合部１６ｂを介して取り付けられる。回転軸１３は、モーター１６により回転され、モーター１６の回転力をローター２に伝達する。

また、分散装置１は、回転軸１３とローター２との間に着脱可能に設けられるスペーサ部材１５を備える（図２（ｃ）、図２（ｅ）等）。スペーサ部材１５は、軸方向Ｄ１の長さ（厚さ）が異なる部品と交換されることで、ローター２及びステータ３の間の隙間を調整する。すなわち、厚さが異なるスペーサ部材１５が複数準備されており、この中から選択されたスペーサ部材１５を取り付けることによりローター２及びステータ３の間の隙間を調整する。

ローター２は、スペーサ部材１５が取り付けられた状態においては、ステータ３に対する軸方向の位置が固定されている。すなわち、例えばローター２及びステータ３間の隙間を調整する手段としてバネ、ネジ等を用いることも考えられるが、ここで説明するスペーサ部材１５を用いた場合には、使用時にはローター２の軸方向の位置が固定されるので、バネの振動、ネジの隙間等を考慮する必要がない。また、バネ、ネジを用いた場合は、精密な平行移動が困難である。これに対し、スペーサ部材１５を用いる場合は、微細な調整を可能とする。

分散装置１は、上述の構成により高い精度の間隙の調整を実現する。また、分散装置１は、予定外の発熱で回転軸１３が熱膨張した際にもローター２がステータ３から離れる方向に移動されるので、ローター２及びステータ３の接触を防止できる。また、接触しないまでも予定外に間隙が小さくなることによる過度な発熱を防止できる。さらに、軸受１４がステータ３の上側にあるので、回転軸１３をローター２の上側に配置させ、ローター２の下側に回転軸１３を存在しなく（回転軸１３がローター２から上側に向かって設けられるよう）できるので、分散処理後の混合物４が回転軸１３や軸受１４等に付着して、歩留まりが低下することを防止できる。すなわち、歩留まりを向上できる。

カバーユニット１２は、軸受１４を保持する軸受保持部１７と、該軸受保持部１７の下方側に設けられ、ステータ３を保持するステータ保持部１８とを有する。軸受保持部１７は、第２のスペーサ部材２０を介してステータ保持部１８に当接することでステータ保持部１８の軸方向の位置を規制する位置決め規制部２１を有する。例えば、軸受保持部１７は、軸受保持部１７及びステータ保持部１８に形成されたボルト穴１７ｅ，１８ｅにボルト１７ａが取り付けられることで、第２のスペーサ部材２０を挟んだ状態で、ステータ保持部１８と一体化される（図２（ｄ）等）。第２のスペーサ部材２０には、ボルト１７ａが挿通される挿通孔２０ａが設けられる。

第２のスペーサ部材２０は、軸受保持部１７とステータ保持部１８との間に着脱可能に設けられ、軸方向Ｄ１の長さ（厚み）が異なる部品と交換されることで軸受保持部１７に対するステータ３の軸方向Ｄ１の位置を調整する。すなわち、厚さが異なる第２のスペーサ部材２０が複数準備されており、この中から選択された第２のスペーサ部材２０を取り付けることにより、ステータ３の軸方向Ｄ１の位置を調整できる。

スペーサ部材（「第１のスペーサ部材」ともいう。）１５と、第２のスペーサ部材２０とをそれぞれの交換部品と交換することにより、ローター２及びステータ３の間隙のさらに微細な調整を実現する。すなわち、スペーサ部材１５を厚みの大きなものに変更することでローター２及びステータ３間の間隙を大きくする方向に作用する。第２スペーサ部材２０を厚みの大きなものに変更することでローター２及びステータ３間の間隙を小さくする方向に作用する。これらを組み合わせることにより、より微細な調整を実現する。尚、スペーサ部材１５及び第２のスペーサ部材２０は、それぞれ例えば、０．０１ｍｍ〜０．５０ｍｍ程度で、０．０１ｍｍずつ異なる厚みを有するものを複数用意しておき、混合物４の粘度や性質に合せて交換して取り付けることで、ローター２及びステータ３間の間隙を調整する。

第２のスペーサ部材２０は、軸受保持部１７に対するステータ保持部１８の位置を調整することで、軸受保持部１７を基準としたステータ３の位置、すなわちステータ３下面の位置を調整することができる。これにより、ステータ３の状態によらずステータ３下面の位置を一定に保持することができる。例えば、ステータ３を交換した際にもステータ３下面の位置を一定に保持できる。これにより、例えばステータ３下面の位置を所定の位置に保持することで、スペーサ部材１５の厚みをローター２及びステータ３間の間隙と一致させることができ、ユーザーにとって分かり易い構成にできる。すなわち、所望の間隙にするためには、それと同じ厚さのスペーサ部材１５を選択すればよいようにすることができる。間隙を管理して分散処理を行うユーザーの利便性を向上できる。

ローター２の上面には、回転軸１３の下端１３ａを挿入するための凹部２２が設けられる（図２（ｃ）、図２（ｅ）等）。凹部２２には、貫通孔２２ａが形成される。回転軸１３には、ローター２の凹部２２に回転軸１３の下端１３ａが挿入され、下端１３ａがスペーサ部材１５を介して凹部２２に当接した状態で、ローター２の下面側から締結部材２３が取り付けられる。締結部材２３は、例えば取付け用のボルトであり、回転軸１３の下端１３ａには、この締結部材２３に対応する締結部１３ｂとして雌ネジ部が形成されている。

締結部材２３は、その一部がローター２の貫通孔２２ａを貫通して回転軸１３に取り付けられることで、スペーサ部材１５を挟んだ状態で回転軸１３及びローター２を締結する。ローター２の凹部２２及び回転軸１３の下端１３ａには、回転軸１３の回転力をローター２に伝達するための複数のピン２４が設けられる。ローター２の凹部２２及び回転軸１３の下端１３ａには、このピン２４を差し込むための孔が形成されている。

複数のピン２４は、円周方向に均等な間隔を有した位置に配置されており、回転軸１３の回転力をローター２に伝達する機能を有する。スペーサ部材１５には、締結部材２３が挿通される第一挿通孔１５ａと、複数のピン２４が挿通するため複数設けられる第二挿通孔１５ｂとが形成されている。なお、ここでは、第二挿通孔１５ｂ及びピン２４は、四個設けられている。

スペーサ部材１５を挟んだ状態で回転軸１３及びローター２を締結部材２３により締結していることから、ローター２のステータ３に対する軸方向の位置をより確実に固定できる。よって、ローター２及びステータ３間の間隙を適切な状態にすることを実現する。すなわち、上述したようなメリットを有するスペーサ部材１５を適切に取り付けることを実現する。

また、回転軸１３からローター２に回転力を伝達するための機構として複数のピン２４を用いていることから、キー溝及びキーなどからなる機構に比べて周方向のバランスをよくでき、すなわち、回転軸１３及びローター２のバランスのよい回転を実現する。よって、ローター２及びステータ３間の分散力に部分による偏りが発生すること等を防止でき、すなわち、均一で適切な分散処理を実現する。また、偏りが発生することを防止できるので、間隙を小さくしても安定した分散処理を実現する。さらに、高速回転も可能になり適切な分散処理が実現する。

ステータ３は、ローター２と対向する平面において、ローター２より大きな形状に形成される。すなわち、ステータ３は、Ｄ１方向に直交する平面内における形状が、ローター２より大きくなるように構成されている。ステータ３には、ローター２と対向する面（下面）と反対側の面（上面）に、冷却用の液体を流通させるための冷却用溝部２６が形成される。冷却用溝部２６は、ローター２より外側にも位置するよう形成されている。

冷却用溝部２６は、ローター２より外側に至る部分にまで形成されていることにより、ローター２の最も外周まで冷却することができる。すなわち、冷却用溝部２６は、ローター２及びステータ３の分散領域全体を冷却することができる。よって、材料（分散する混合物４）の発熱を全体的に抑えることができる。尚、一般的に、ローター２及びステータ３は、対向する面内の大きさが同じ大きさに形成され、その場合には、最外周部の冷却が困難である。最外周部は、最も発熱量が多いため、ここで説明した冷却用溝部２６は、優れた冷却効果を得ることができる。

冷却用溝部２６には、半径方向に沿って形成される壁部２７が設けられる。また、冷却用溝部２６には、壁部２７を挟むような位置に冷却液供給口２８及び冷却液排出口２９が設けられる。冷却液供給口２８から冷却用溝部２６に供給された冷却用の液体が、冷却用溝部２６において円周方向Ｄ２の一方向であって冷却用供給口２８から壁部２７が設けられていない方向Ｄ３に向けて流通される。そして、流通された冷却用の液体が冷却液排出口２９から排出される。冷却用の液体は、例えば水である。

冷却用溝部２６において、冷却用供給口２８から冷却用排出口２９に向けて一方向に向くように冷却水が流通されるように構成されているので、換言すると、冷却水が一方方向に流れるよう壁部２７に仕切られているので、冷却水は、順次排出される。すなわち、一方向に流れるように構成されていない場合には、部分的に冷却水が滞留してしまい、冷却用溝部内で冷却水が入れ替わらない部分が発生し、冷却機能が劣化する可能性がある。これに対し、冷却用溝部２６は、冷却水が順次入れ替わるよう構成されているので、常に高い冷却機能を有している。

尚、分散装置１を構成する冷却用溝部及びこれが設けられるステータ３は、上述した冷却用溝部２６に限られるものではなく、例えば、図４に示すような冷却用溝部７１，７２を有するステータ７６，７７であってもよい。図４（ａ）は、ネジ部を避けて溝を可能な限り広く形成し、冷却効果を高める例である。図４（ｂ）は、形成した溝部の底面にさらに細かい溝を形成し、冷却水の接触表面積を増やして冷却効果を高める例である。ステータ７６，７７は、冷却用溝部の構造を除いて、ステータ３と同様の構造と機能を有するので、同様の部分については説明を省略する。

図４に示すように、冷却用溝部７１，７２は、冷却用溝部２６と同様に、ローター２より大きな形状に形成されたステータ７６，７７の上面側に形成され、ローター２より外側に位置するよう形成されている。冷却用溝部７１，７２にも、壁部２７と同様の、壁部７３，７４が設けられる。冷却用溝部２６と同様の構成については、冷却用溝部２６と同様の効果を有する。

次に、冷却用溝部２６と異なる構成について説明する。冷却用溝部７１は、ステータ７６の外周ぎりぎりまで拡大して設けられており、ボルト穴３ｂが形成される部分には、突起部７１ａが形成されている。外周方向に拡大した分だけ冷却効果が高くなる。また、冷却用溝部７２は、その底部に、円周方向に形成される凹部７２ａが複数形成されている。凹部７２ａが形成されていることから冷却水とステータ７６との熱交換量が増え冷却効果が高くなる。冷却用溝部７１、７２は、冷却用溝部２６の効果に加え、高い冷却効果を有する。以上のように、冷却用溝部２６に代えて、冷却用溝部７１，７２を有するステータを用いた場合にも、高い冷却機能を有する。

ところで、ステータ３には、回転軸１３を挿通する回転軸挿通孔３１が設けられ、ステータ３の回転軸挿通孔３１より外側の位置からステータ３及びローター２の間に混合物４が導かれる。

具体的に、ステータ３には、回転軸挿通孔３１より外側の位置に設けられる混合物供給用の貫通孔３２が設けられる。換言すると、貫通孔３２は、回転軸挿通孔３１に対して所定の距離を有した位置に設けられる。ステータ保持部１８には、混合物供給口３３と、該混合物供給口３３からステータ３に設けられた混合物供給用の貫通孔３２に連通する連通路３４とが設けられる。混合物供給口３３から供給される混合物４は、ステータ保持部１８の連通路３４及びステータ３の貫通孔３２を介してステータ３及びローター２の間に導かれる。混合物供給口３３の端部には、接合用のフランジ等が形成され、後述する配管（第一配管５４）が接続される。

この構成により、混合物供給の際にローター２を回転させれば、貫通孔３２に供給された混合物４が遠心力により外側に導かれるので、回転中心付近に混合物４が到達しにくい。さらに、図５に示すように、ステータ３とローター２の隙間は、貫通孔３２より内側では、貫通孔３２より外側より狭く形成されるのが好ましい。貫通孔３２より内側の隙間が外側より狭く形成されると、貫通孔３２から供給された混合物４は、内側には流れにくく外側へ流れるようになる。貫通孔３２の径（図１の左右方向）のどの位置から隙間が狭くされてもよい。しかし、図５（ａ）に示すように、貫通孔３２の回転軸１３側の端部の内側で隙間が狭くされるのが好ましい。貫通孔３２から隙間に流出する混合物４が流れる領域が広くなり、すなわち、回転軸１３に直線的に向かう方向以外のいずれの方向へも流れることができ、混合物４の供給が妨げられることがない。

ステータ３とローター２の隙間は、貫通孔３２の回転軸１３側の端部の内側で隙間が一定の第１部分２０２と、回転軸１３側の端部の外側、すなわち、貫通孔３２とその外側で隙間が一定の第２部分２０４とが形成され、第１部分２０２と第２部分２０４との間で段差２０６が形成されるのが好ましい。ここで、「段差」とは、回転軸１３の中心線が通る面での断面、すなわち図５（ａ）に示す断面での傾斜角度が３０度以上、好ましくは４５度以上の傾斜部を指し、傾斜部は直線でなく、滑らかに形成されても良い。滑らかに形成されたときの傾斜角度は、第１部分２０２と傾斜部の接点と第２部分２０４と傾斜部の接点とを直線で繋いだときの角度とする。このように構成すると、第１部分２０２には混合物４が流れず、第２部分２０４で混合物４の分散が行われる。

典型的には、図５に示すように、ローター２のステータ３に対向する面が、貫通孔３２に対向する位置より内側２０２で盛り上がることにより、ステータ３とローター２の隙間が、貫通孔３２の回転軸１３側の内側で外側より狭く形成されている。このように構成すると、ローターの面を加工することだけで、ステータとローターの隙間を、貫通孔の回転軸側の内側では外側より狭く形成することができ、製造が容易である。なお、ステータ３のローター２と対向する面に盛り上がりまたは切り下がりを設けることにより、貫通孔３２より内側のステータ３とローター２の隙間を、貫通孔３２より外側の隙間より狭く形成してもよく、ステータ３とローター２との双方の面に盛り上がりまたは切り下がりを設けることにより、貫通孔３２より内側のステータ３とローター２の隙間を、貫通孔３２より外側の隙間より狭く形成してもよい。

尚、ここで、混合物供給口３３及び連通路３４は、下側に行くにつれて半径方向の中心側に向けた方向Ｄ４に向くように形成されているが、例えば、下側に行くにつれて接線方向Ｄ５，Ｄ６に向くように形成されていてもよい。この場合、混合物供給口３３及び連通路３４は、連通路３４がその下側において貫通孔３２に接続される位置に形成される。これにより、貫通孔３２をより回転軸挿通孔３１に近づけることを可能とする。

ステータ保持部１８には、回転軸１３を挿通する第２回転軸挿通孔３６が設けられる。第２回転軸挿通孔３６には、非接触シールであるラビリンス構造のシール部３７が設けられる。ここでラビリンス構造とは、回転軸側（回転軸１３）及び固定部側（ステータ保持部１８）の一方若しくは両方に、一又は複数の凹部及び／又は凸部を形成することで、回転軸側と固定部側の間に凹凸の隙間を順次形成された構造であり、かかるラビリンス構造によりシール機能を発揮する。各凹部及び各凸部の寸法は、例えば、０．０１〜３．００ｍｍ程度である。

ステータ保持部１８内で且つ第２回転軸挿通孔３６の上側の空間３８には、ステータ保持部１８の外側からエアが供給されることによりエアパージシール機能を有するエアパージシール機構３９が設けられる。エアパージシール機構３９は、軸受保持部１７及びステータ保持部１８により形成された空間３８と、軸受保持部１７に設けられ、空間３８及び外部を接続するパージ用通路３９ｂと、パージ用通路３９ｂの外部側に設けられパージ用の空気を供給するエア供給部３９ａとからなる。エアパージシール機構３９は、矢印Ｆ１に示すように、エア供給部３９ａから供給した空気がパージ用通路３９ｂ、空間３８を介して第２回転軸挿通孔３６及び回転軸１３の隙間部分に供給されることで、シール機能を発揮する。

ここで、図６および図７に示すように、エア供給部３９ａには、パージ用エア３９８を供給する配管３９２が接続する。配管３９２は、エア供給源３９６からのパージ用エア３９８をエア供給部３９ａからエアパージシール機構３９に供給する。エア供給源３９６と配管３９２でパージ用エア供給装置３９０を構成する。配管３９２には、配管中のエア３９８を冷却するクーラー３９４が設置される。クーラー３９４はエア３９８を冷却できればよく、電気式のクーラー、蒸発式のクーラー、外部から供給される冷媒を用いるクーラー等、いかなるタイプのクーラーであってもよい。

パージ用エア３９８は、回転軸１３と第２回転軸挿通孔３６および回転挿通孔３１との間を抜けつつ、混合物４が回転軸１３と回転挿通孔３１との間に入り込むのを防止する。すなわち、軸受１４に入り込むのを防止する。パージ用エア３９８は、回転軸１３と回転挿通孔３１との間を抜け、ステータ３とローター２の隙間の混合物４に混入し、混合物４と共にステータ３とローター２を外側に通過して分散装置１から排出される。パージ用エア３９８は混合物４に混入するので、パージ用エア３９８を冷却することで、直接かつ均等に混合物４を冷却することできる。すなわち、混合物４の温度上昇を抑えることができる。パージ用エア３９８を冷却することで、均等に混合物４の温度上昇を抑えることができるので、温度上昇により変質しやすい混合物４などを分散する際には特に有利である。

パージ用エア３９８は、機械の保護のために、ローター２の回転や、混合物４の分散装置１への供給前から供給される。また、パージ用エア３９８の供給停止、すなわち、エア供給源３９６の停止は、ローター２の回転や、混合物４の分散装置１への供給が停止された後である。よって、分散装置１で混合物４を分散している間は、常にパージ用エア３９８が供給されている。そこで、パージ用エア３９８をクーラー３９４で冷却することで、常に混合物４の温度上昇を抑えることができる。クーラー３９４は、エア供給源３９６と連動して起動・停止されるのがよいが、少なくとも分散装置１が混合物４を分散する間は運転される。

パージ用エア３９８をクーラー３９４で冷却する温度は、低くした方が温度上昇を抑える効果が高まるが、温度を低くしすぎると配管３９２の結露の問題が生ずる。そこで、通常は５℃以上とする。しかし、混合物４と混合すれば温度も上昇し、結露の問題も生じないので、クーラー３９４からエア供給部３９ａまでの配管３９２を保温材で覆い、または、配管３９２を二重管にして、より低い温度に冷却してもよい。

これまでの説明では、クーラー３９４は、配管３９２中のエア３９８を冷却するものとして説明した。しかし、クーラー３９４は他のタイプのクーラーであってもよい。例えば、クーラー３９４は、第１配管３９２でエア供給源３９６と連絡され、第２配管３９２でエア供給部３９ａと連絡され、クーラー３９４で第１配管３９２から供給されたエア３９８を冷却し、第２配管３９２を介してエアパージシール機構３９に供給してもよい。このように、第１配管３９２と第２配管３９２との間にクーラー３９４を配置すると、クーラー３９４の取り付け、取り外しが容易になり、クーラー３９４の交換も容易になる。なお、クーラー３９４で配管３９２中のエア３９８を冷却するように構成すると、パージ用エア３９８がクーラー３９４と配管３９２との間でリークすることがない。

このように、分散装置１では、貫通孔３２より内側のステータ３とローター２の隙間を、貫通孔３２より外側の隙間より狭く形成しているので、回転軸１３側に混合物４が流れず、かつ、エア３９８で回転軸１３と第２回転軸挿通孔３６および回転軸挿通孔３１との間をエアパージしているので、軸受１４に混合物４が入り込まない。

これまでの説明では、分散装置１では、貫通孔３２より内側のステータ３とローター２の隙間を、貫通孔３２より外側の隙間より狭く形成し、かつ、エア３９８で回転軸１３と第２回転軸挿通孔３６および回転軸挿通孔３１との間をエアパージしているものとして説明した。しかし、貫通孔３２より内側のステータ３とローター２の隙間を、貫通孔３２より外側の隙間より狭く形成しているが、回転軸１３と第２回転軸挿通孔３６および回転軸挿通孔３１との間をエアパージしない、あるいは、エアパージはするが、エアを冷却していない、分散装置であってもよい。また、冷却したエア３９８で回転軸１３と第２回転軸挿通孔３６および回転軸挿通孔３１との間をパージするが、ステータ３とローター２の隙間が貫通孔３２より内側が外側より狭く形成されていない、分散装置であってもよい。

尚、図２に示すようにステータ保持部１８の第２回転軸挿通孔３６の外側には、ステータ３をステータ保持部１８に取り付けるためのボルト３ａ用の取付け用の凹部１８ｆが形成されている。また、凹部１８ｆを形成することにより、第２回転軸挿通孔３６を形成する内周部１８ｇは、突出するような形状とされている。回転軸１３は、ステータ保持部１８の内周部１８ｇの上方に位置するように形成された突出部１３ｇを有している。矢印Ｆ１で示すように供給された空気は、内周部１８ｇと突出部１３ｇとの間を通過して、第２回転軸挿通孔３６及び回転軸１３の隙間部分に供給される。

シール部３７のラビリンス構造は、第２回転軸挿通孔３６の軸封効果を高めることを実現し、エアパージシール機構３９のエアパージ機能は、回転軸挿通孔３１及び第２回転軸挿通孔３６の部分の軸封効果を高めることを実現する。上述のように、装置１では、混合物４を導く位置を工夫し、遠心力を利用していることから、ラビリンス構造及びエアパージ機能は、必ずしも設ける必要がない。しかし、少なくともいずれか一方を設けることで軸封効果の安全性を高めることを実現できるし、両方設けることでさらなる軸封効果を実現する。

容器１１には、冷却機能を有する冷却機構４１が設けられている。容器１１は、下方側に向かうにつれて断面積が小さくなる円錐状の壁面４２と、この円錐状の壁面４２の上に位置する円筒状の壁面４３と、円錐状の壁面４２の下部に設けられる排出口４４とを有する。排出口４４は、容器１１の下方端に設けられ、分散処理済みの混合物４を排出する。排出口４４の端部には、接合用のフランジ等が形成され、後述する配管（第二配管５５）が接続される。分散処理後の混合物４が円錐状の壁面４２を経由して排出されるため、内壁に付着して排出されにくい混合物４の量が激減する。よって歩留まりを向上して、適切な処理を実現する。尚、容器１１には、真空ポンプを設けるようにしてもよく、真空ポンプにより容器１１内を真空にすることで、最終的に混合物４への空気の混入を低減できる。

冷却機構４１は、例えば、容器１１の外側面である壁面４２及び壁面４３と、この外側にこの外側面（壁面４２及び壁面４３）を覆うように形成される空間形成部材４５と、冷却媒体供給口４６と、冷却媒体排出口４７とを有する。空間形成部材４５は、例えばジャケットとも呼ばれる部材であり、壁面４２、４３との間に、例えば冷却水などの冷却媒体を充填可能な空間４８を形成する。

冷却媒体供給口４６は、例えば空間形成部材４５の側面下部に形成され、空間４８に冷却水を供給する。冷却媒体排出口４７は、例えば空間形成部材４５の側面上部に形成され、空間４８から冷却水を排出する。

冷却機構４１は、この構成により、壁面４２，４３を介して容器１１内部を冷却する機能を有する。冷却機構４１は、分散処理済みの混合物４を冷却することを可能とする。また、揮発しやすい材料を用いた場合には、揮発した材料が冷却されることにより液体に戻すことができる。

尚、分散装置１を構成する容器は、上述した容器１１に限られるものではなく、例えば図８に示すような容器８１，８６であってもよい。まず、図８（ａ）に示す容器８１について説明する。容器８１は、撹拌機構８２を有することを除いて、上述した容器１１と同様の構成と機能を有する。同様の部分については説明を省略する。

図８（ａ）の容器８１は、壁面４２，４３と、排出口４４とを有する。容器８１には、冷却機構４１が設けられている。この容器８１には、壁面４２，４３の内面に付着したスラリー状の混合物４を掻き取り排出口４４から排出させる撹拌機構８２が設けられている。撹拌機構８２は、壁面４２，４３に沿った形状に形成される撹拌板８２ａと、これを回転駆動するモーター８２ｂとを有する。また、撹拌機構８２は、回転軸８２ｃ、軸受８２ｄも有する。撹拌板８２ａと壁面４２，４３との隙間が０〜２０ｍｍ程度となるように、撹拌板８２ａは形成されている。撹拌板８２ａとしては、金属又は金属に樹脂が取り付けられたものが使用される。ここで、撹拌板８２ａは、円周状の２箇所で掻き取るような形状とされる２箇所の撹拌部８２ｅを有するように構成しているが、複数の板部材を組み合わせて撹拌部を３以上の複数個に増加させてもよいし、１個でもよい。図８（ａ）の例では、回転軸８２ｃを設ける必要性から排出口４４には、接続用配管８３が取り付けられ、これを介して配管（第二配管５５）に接続される。分散処理後の混合物４が円錐状の壁面を経由して排出されるため、内壁に付着して排出されにくい混合物４の量が激減し、さらに、撹拌板により混合物４の排出が容易になるので、歩留まりが向上する。

次に、分散装置１を構成する容器のさらに他の例として、図８（ｂ）に示す容器８６について説明する。容器８６は、当該分散装置１で分散処理された混合物４を貯留する処理後貯留タンクを兼ねている容器である。すなわち、容器８６は、例えば、円筒形状の壁面８６ａを有するとともに、この下方に曲面状の底面部８６ｂを有し、この底面部８６ｂの下方端部に開閉弁８６ｄを介して排出口８６ｃが設けられている。

図８（ｂ）の容器８６は、後述するような１パスで処理が完了する混合物４と相性がよい。すなわち、例えば、少量で且つ適切な分散処理が必要で且つ高価な混合物４を分散処理する場合には相性がよい。分散処理後に、ボルト１１ｄを外すことにより、容器８６をカバーユニット１２やこれに取り付けられたローター２及びステータ３から外すことで、この容器８６をそのまま搬送用の容器として、所望の場所まで搬送すればよい。これにより、他の構造の場合では分散装置の外壁に付着することになる混合物４も回収でき、歩留まりが向上する。尚、処理後貯留タンクを兼ねている容器８６の形状は、これに限られるものではなく円錐状の壁面を有してもよく、また、大量の分散処理が可能なようにさらに大型のタンク形状であっても良く、さらに、大型で且つ例えば２分割できるような形状であってもよい。また、処理後貯留タンクを兼ねている容器に、冷却機構４１を設けてもよい。

また、分散装置１を構成するローター２及びステータ３の材質として、例えば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ４３０等のステンレス鋼や、Ｓ４５Ｃ、Ｓ５５Ｃ等の炭素鋼を用いてもよい。また、アルミナ、窒化ケイ素、ジルコニア、サイアロン、炭化ケイ素等のセラミクスや、ＳＫＤ、ＳＫＨ等の工具鋼を用いてもよい。ステンレス等の金属材料にセラミクスが溶射（例えばアルミナ溶射、ジルコニア溶射）されたものを用いるようにしてもよい。金属材料にセラミクス部材が溶射されたローター及びステータを使うことで、寿命が延び、金属コンタミネーションを防止できる。

以上のような分散装置１を用いた分散方法では、この分散装置１のローター２及びステータ３の間に、混合物４を供給して遠心力によって外周に向けて通過させることにより分散する。該分散装置１及び分散方法は、歩留まりが良く、分散力が高く、混合物４の温度上昇を抑えて適切な温度範囲で分散処理を行うことを実現し、すなわち、適切な分散処理を実現する。また、この分散装置１及び方法は、分散処理後の清掃を行う際に、容器１１とカバーユニット１２とを分離すればよいだけなので、清掃が容易である。さらに、軸受１４に混合物４が入り込まない。

次に、上述した分散装置１を用いた分散処理システム５１について説明する。図３に示す分散処理システム５１は、分散装置１と、処理前貯留タンク５２と、処理後貯留タンク５３と、第一配管５４と、第二配管５５とを備える。処理前貯留タンク５２は、分散装置１に導く混合物４を貯留する。処理後貯留タンク５３は、分散装置１で分散処理された混合物を貯留する。第一配管５４は、分散装置１及び処理前貯留タンク５２を接続する。第二配管５５は、分散装置１及び処理後貯留タンク５３を接続する。

第一配管５４には、ポンプ５６が設けられる。このポンプ５６は、処理前貯留タンク５２内の混合物４を分散装置１（の混合物供給口３３）に導く。第二配管５５には、ポンプ５７が設けられる。このポンプ５７は、分散装置１の容器１１内の混合物４を処理後貯留タンク５３に導く。

処理前貯留タンク５２には、モーター５２ａ及び撹拌板５２ｂからなる撹拌機構５２ｃが設けられている。この撹拌機構５２ｃは、処理前の混合物４を撹拌することで予備分散を行う。例えば処理前貯留タンク５２には、液体供給部と粉体供給部とを設けることも可能であり、それぞれから液体及び粉体を供給させて予備分散を行うことができる。分散処理システム５１は、撹拌機構５２ｃによる予備分散と、分散装置１による１パス分散処理とを行うシステムであり、分散効率が良い。また、処理後貯留タンク５３には、モーター５３ａ及び撹拌板５３ｂからなる撹拌機構５３ｃが設けられている。この撹拌機構５３ｃは、処理後の混合物４の均質化を行う。尚、処理後貯留タンク５３に、真空ポンプを設け、第二配管５５に開閉弁を設けてもよい。真空ポンプと開閉弁と撹拌機構５３ｃとで、処理後の混合物４の脱泡が可能になる。開閉弁に換えて分散装置１にリップシール等の接触シールを設ければ、分散処理をしながらの脱泡が可能になる。

この分散処理システム５１は、処理前貯留タンク５２に貯留された混合物４を分散装置１で処理し、処理後の混合物を処理後貯留タンク５３に導くことで混合物の分散処理を行う。分散処理システム５１は、分散装置１のローター２及びステータ３間を混合物が１回だけ通過させる方式、すなわちいわゆる「１パス」の分散処理に適している。１パス分散処理は、ショートパスがないので分散の不均一がなく、シンプルなシステムで装置構成を安価にすることを可能とする。また、分散装置１を有しているので、歩留まりが良く、分散力が高く、混合物４の温度上昇を抑えて適切な温度範囲で分散処理を行うことを実現し、すなわち、適切な分散処理を実現する。さらに、軸受１４に混合物４が入り込まない。

尚、分散装置１を用いた分散処理システムは、図３の分散処理システム５１に限られるものではなく、例えば、図９及び図１０に示す分散処理システム９１，１０１でもよい。分散処理システム９１は、複合パスできる構成であることを除いて、上述したシステム５１と同様の構成と機能を有する。分散処理システム１０１は、圧縮力を用いて分散装置１に混合物４を導くことを除いて、上述したシステム５１と同様の構成と機能を有する。同様の部分については説明を省略する。

図９に示す分散処理システム９１は、分散装置１と、第一タンク９２と、第二タンク９３と、第一配管９４と、第二配管９５とを備える。第一及び第二タンク９２，９３は、それぞれ、分散装置１に導く混合物４を貯留可能で且つ分散装置で分散処理された混合物４を貯留可能である。すなわち、第一及び第二タンク９２，９３は、それぞれ、上述した処理前貯留タンク５２及び処理後貯留タンク５３の両機能を有する。また、第一及び第二タンク９２、９３は、それぞれモーター９２ａ、９３ａ及び撹拌板９２ｂ、９３ｂからなる撹拌機構９２ｃ、９３ｃが設けられ、上述した撹拌機構５２ｃ，５３ｃの両機能を有する。

第一配管９４は、第一タンク９２の排出口９２ｄと、第二タンク９３の排出口９３ｄとのそれぞれから混合物４を導く配管が途中で合流され、分散装置１の供給口３３に混合物４を導く。第一配管９４には、合流部分に第一切換弁９８が設けられている。

第二配管９５は、分散装置１の排出口４４から混合物４を導く配管が途中で分岐され、第一タンク９２の入口（供給口）９２ｅと、第二タンク９３の入口（供給口）９３ｅとのそれぞれに混合物４を導く。第二配管９５には、分岐部分に第二切換弁９９が設けられている。

第一配管９４には、ポンプ９６が設けられる。このポンプ９６は、第一及び第二タンク９２、９３のうち第一切換弁９８で接続された処理前貯留タンクとして機能するタンク内の混合物４を分散装置１（の混合物供給口３３）に導く。第二配管９５には、ポンプ９７が設けられる。このポンプ９７は、分散装置１の容器１１内の混合物４を第一及び第二タンク９２、９３のうち第二切換弁９９で接続された処理後貯留タンクとして機能するタンクに導く。

すなわち、この分散処理システム９１は、第一及び第二切換弁９８，９９を切り換え、第一及び第二タンク９２，９３のいずれか一方から第一配管９４を経由して分散装置１に導かれた混合物４を分散装置１で処理するとともに、処理後の混合物４を第一及び第二タンク９２，９３のいずれか他方に導く動作を複数回行うことで混合物４の分散処理を行う。この分散処理システム９１は、分散装置１のローター２及びステータ３間に混合物４を複数回通過させる方式、すなわちいわゆる「複数パス」の分散処理を可能とする。

図１０に示す分散処理システム１０１は、分散処理システム５１と同様に、分散装置１と、処理前貯留タンク５２と、処理後貯留タンク５３と、第一配管５４と、第二配管５５とを備える。第二配管５５には、分散処理システム５１と同様に、ポンプ５７が設けられる。

分散処理システム１０１の処理前貯留タンク５２には、コンプレッサ１０２が、流量調整弁１０３及びフィルタ１０４を介して接続されている。すなわち、処理前貯留タンク５２及びコンプレッサ１０２を接続する配管１０５に、流量調整弁１０３及びフィルタ１０４が設けられる。流量調整弁１０３は、コンプレッサ１０２から処理前貯留タンク５２に導かれる圧縮空気の流量を調整する。フィルタ１０４は、コンプレッサ１０２から処理前貯留タンク５２に導かれる圧縮空気中の不要物を取り除く。

この分散処理システム１０１は、コンプレッサ１０２及び流量調整弁１０３により処理前貯留タンク５２内の混合物４に付与した圧力により、処理前貯留タンク５２から第一配管５４を経由して分散装置１に混合物４を導く。

この分散処理システム１０１は、処理前貯留タンク５２に貯留された混合物４を分散装置１で処理し、処理後の混合物４を処理後貯留タンク５３に導くことで混合物４の分散処理を行う。分散処理システム１０１は、「１パス」の分散処理に適している。

以上のように、分散処理システム９１，１０１は、いずれも、分散装置１を有しているので、歩留まりが良く、分散力が高く、混合物４の温度上昇を抑えて適切な温度範囲で分散処理を行うことを実現し、すなわち、適切な分散処理を実現する。さらに、軸受１４に混合物４が入り込まない。尚、分散装置１は、循環用のポンプ、循環用の配管、配管内に設けられるタンク等とともに循環式分散処理システムを構成するようにしてもよい。

次に、分散装置１を用いた分散処理システムの更に他の例として、図１１に示す分散処理システム１１１を説明する。分散処理システム１１１は、予備撹拌機能に優れた撹拌タンク１１２を有することに特徴があり、図３の分散処理システム５１の処理前貯留タンク５２に換えて撹拌タンク１１２を備えることを除いて、分散処理システム５１と同様の構成と機能を有する。同様の部分については説明を省略する。

図１１に示す分散処理システム１１１は、分散装置１と、撹拌タンク１１２と、処理後貯留タンク５３と、第一配管１１４と、第二配管５５と、投入機構１１６とを備える。第一配管１１４には、図３の第一配管５４と同様に、ポンプ５６が設けられる。第二配管５５には、ポンプ５７が設けられる。

撹拌タンク１１２は、分散装置１に導く混合物４を貯留するとともに撹拌（予備撹拌）する。投入機構１１６は、撹拌タンク１１２に混合物４を構成する粉状の添加物を供給する。第一配管１１４は、分散装置１及び撹拌タンク１１２を接続する。処理後貯留タンク５３は、分散装置１で分散処理された混合物４を貯留する。第二配管５５は、分散装置１及び処理後貯留タンク５３を接続する。

撹拌タンク１１２及び投入機構１１６は、予備撹拌装置１１７として機能する。すなわち、予備撹拌装置１１７は、スラリー状又は液体状の処理原料を貯蔵するとともに該処理原料に混合する粉状の添加物を供給し、処理原料及び添加物の予備的な撹拌（分散装置１による分散処理前の事前撹拌）を行う。

撹拌タンク１１２は、回転軸１２２が撹拌タンク本体１２０から偏心させられ、傾斜渦を発生させる撹拌羽根１２１を有する。すなわち、撹拌タンク１１２は、撹拌タンク本体１２０と、撹拌羽根１２１と、モーター１２３とを有する。撹拌羽根１２１は、回転軸１２２を有する。モーター１２３、撹拌羽根１２１及び回転軸１２２は、撹拌機構１２４を構成する。回転軸１２２は、撹拌タンク本体１２０の中心から偏心させられ（中央からずらした位置に配置され）、傾斜渦が発生する。尚、撹拌タンク本体１２０は、例えば円筒状の側壁部と、湾曲形状の底面部とを有するが、これに限られるものではない。

撹拌羽根１２１は、例えば、図１２（ａ）に示すような、ディスクタービン型（disk turbine type impeller）等のタービン型である。撹拌羽根１２１は、撹拌タンク本体１２０内のスラリー状若しくは液体状の混合物４（最初は処理原料）に傾斜渦を発生させる。尚、撹拌タンク１１２を構成する撹拌羽根は、これに限られるものではなく、傾斜渦を発生可能なものであればよく、例えば図１２（ｂ）に示すディゾルバー型(dissolver type impeller)の撹拌羽根１２５や、図１２（ｃ）に示すプロペラ型（propeller）の撹拌羽根１２６であってもよい。

投入機構１１６は、粉状の添加物を撹拌羽根１２１により発生された傾斜渦に投入する。投入機構１１６は、例えば振動式定量フィーダである。ここで用いられる投入機構１１６としては、これに限られるものではなく、その他の振動式フィーダや、スクリュー式フィーダであってもよい。傾斜渦に投入された粉体は大きな塊になることが防止され、タンク本体１２０や配管で詰まることや付着する等の問題を防止でき、分散装置１による適切な分散処理を可能とする。また、撹拌羽根１２１を中央からずらした位置で回転させる構成とすることで、投入機構１１６からの投入するためのスペースに余裕ができ、すなわち、撹拌羽根１２１の回転軸１２２に付着する粉体量を減らすことができる。また、上述の効果は、混合物４の配合割合の精度を高めるという利点も得られる。

分散処理システム１１１は、撹拌タンク１１２で撹拌された後の混合物４を分散装置１で処理し、処理後の混合物４を処理後貯留タンク５３に導くことで混合物４の分散処理を行う。また、分散処理システム１１１を用いた分散方法は、撹拌タンク１１２で混合物４の撹拌を行い、撹拌タンク１１２で撹拌された後の混合物４を、分散装置１のローター２及びステータ３の間に供給して、遠心力によって外周に向けて通過させることにより分散する。分散処理された混合物４は、第二配管５５を介して処理後貯留タンク５３に導かれ、処理後貯留タンク５３で、全体の不均一を防止するための撹拌がなされる。分散処理システム１１１及び分散方法は、歩留まりが良く、分散力が高く、混合物４の温度上昇を抑えて適切な温度範囲で分散処理を行うことを実現し、すなわち、適切な分散処理を実現する。さらに、軸受１４に混合物４が入り込まない。

以上のように構成された予備撹拌装置１１７及び分散処理システム１１１は、ＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース）等の粉末を水に溶解させる場合に適している。ＣＭＣは、例えば電池原料などのバインダ（結合剤）として利用され、使用の際には水溶液にする必要がある。ＣＭＣの粉は、水になじみにくく（濡れ性が悪く）、水溶液を作るのに時間がかかるという問題があった。その原因の一つとして、例えば、図３に示すような処理前貯留タンク５２のようなアンカー羽根を用いた撹拌方法では、粉が水面に浮き水になかなか溶けこんでいかないということがある。

これに対し、上述したような撹拌タンク１１２及び投入機構１１６からなる予備撹拌装置１１７は、タンク内の液体又はスラリーに傾斜渦を発生させることができ、この傾斜溝の内部に向けて投入機構１１６が粉末を投入することにより、渦の巻き込み作用によって粉が強制的に液体（例えば水）又はスラリーに混ぜ込まれる。混ぜ込まれた粉は、撹拌羽根１２１の羽根部分に到達して凝集粒子が分解される。このように予備撹拌装置１１７は、例えばＣＭＣ等の濡れ性が悪い粉体の撹拌（予備撹拌）を短時間で適切に行うことができる。

また、このような撹拌タンク１１２や予備撹拌装置１１７は、分散装置１と相性がよい。すなわち、撹拌タンク１１２（予備撹拌装置１１７）だけで、濡れ性の悪い粉体を液体等に溶け込ませようとすると、強い分散力を持った羽根を必要とし、処理に時間がかかり、有効な渦を形成するための諸条件（回転数、回転軸の偏心量、タンク内の液体又はスラリーの量、粉体の供給速度）を厳しく狭い範囲で決める必要がある。これに対し、図１１の分散処理システム１１１は、撹拌タンク１１２（予備撹拌装置１１７）及び分散装置１を併せ持つことにより、短時間で適切な分散処理を達成できる。

すなわち、この分散処理システム１１１では、撹拌タンク１１２で数百μｍ〜数ｍｍ程度の凝集物が残っていても、分散装置１により強力な剪断力によって凝集物が破壊され均一な水溶液を得ることを可能とする。しかも、この分散処理は、１パスするのみで終了することも可能であり、全体としての水溶液作成時間を大幅に短縮できる。また、分散装置１を有するシステムという観点で考慮したとしても、予備撹拌装置１１７は、短時間で予備撹拌を行うことができるという利点があり、これらの予備撹拌装置１１７及び分散装置１を併せ持つことで濡れ性が悪い粉体を液体（例えば水）又はスラリーに混合（分散）する場合に、特に有効である。

分散装置１を経た混合物４（例えば水溶液）は、処理後貯留タンク５３にポンプ５７で送られ、この混合物４の濃度の不均一を防止するための混合処理がなされる。処理後貯留タンク５３での混合処理は、タンク内全体を撹拌する必要があるため、例えばＣＭＣ等の粘度が高い場合は、処理後貯留タンク５３に示すようにアンカー形の羽根が適している。

以上のように分散処理システム１１１は、撹拌タンク１１２、予備撹拌装置１１７を備えることにより、例えばＣＭＣ等の濡れ性の悪い粉体（添加物）を処理原料に混合する場合に、短時間で適切な分散処理を実現する。また、分散処理システム１１１は、分散装置１を有していることの効果、すなわち、図３の分散処理システム５１と同様の効果を有する。すなわち、例えば、歩留まりが良く、分散力が高く、混合物４の温度上昇を抑えて適切な温度範囲で分散処理を行うことを実現し、適切な分散処理を実現する。さらに、軸受１４に混合物４が入り込まない。

次に、図１１に示す分散処理システム１１１の変形例として、図１３に示す分散処理システム１５１を説明する。分散処理システム１５１は、分散装置１の容器部分が「処理後貯留タンク５３に直接つながるとともに混合物４を処理後貯留タンク５３に導くような形状」であることに特徴があり、第二配管５５を取り除くとともに、容器１１に換えて容器１６１を備えることを除いて、分散処理システム１１１と同様の構成と機能を有する。同様の部分については説明を省略する。また、以下では説明の便宜上分散装置１の容器１１を容器１６１に交換したものを「分散装置１６０」と呼ぶ。分散装置１６０は、分散装置１の容器１１に換えて、容器１６１を有することを除いて分散装置１と同様の構成及び効果を有する。この容器１６１は、図３の分散処理システム１１１などでも採用可能であり、採用した場合は、分散処理システム１５１を用いて説明する以下の効果を有する。

図１３に示す分散処理システム１５１は、容器１６１を有する分散装置１６０と、撹拌タンク１１２と、投入機構１１６と、処理後貯留タンク５３と、第一配管１１４とを備える。第一配管１１４には、ポンプ５６が設けられる。

この分散処理システム１５１を構成する分散装置１６０の容器１６１は、下方側に向かうにつれて断面積が小さくなる壁面を有するとともに、処理後貯留タンク５３の上部側に接続される。尚、ここでは、処理後貯留タンク５３の上面の蓋に一体化されているものとするがフランジ等の締結部材で結合（分解可能に結合）されるように構成しても良い。また、結合することなく処理後貯留タンク５３に設けた穴に差し込むだけの構造としても良い。また、容器１６１は、例えば下方側に向かうにつれて断面積が一方の側に漸次寄せられるような形状の壁面を有して、処理後貯留タンク５３に接続しやすいような形状としてもよいが、これに限られるものではない。また、容器１６１は、ローター２及びステータ３で分散処理された混合物４を処理後貯留タンク５３に導く導入部として機能する。

分散処理システム１５１は、撹拌タンク１１２で撹拌された後の混合物４を分散装置１６０で処理し、処理後の混合物４を容器１６１で直接的に処理後貯留タンク５３に導くことで混合物４の分散処理を行う。また、分散処理システム１６１を用いた分散方法は、撹拌タンク１１２で混合物４の撹拌を行い、撹拌タンク１１２で撹拌された後の混合物４を、分散装置１６０のローター２及びステータ３に供給して、遠心力によって外周に向けて通過させることにより分散する。分散装置１６０で分散処理された混合物４は、導入部として機能する容器１６１で直接的に処理後貯留タンク５３に導かれ、処理後貯留タンク５３で、全体の不均一を防止するための撹拌がなされる。該分散処理システム１５１及び分散方法は、歩留まりが良く、分散力が高く、混合物４の温度上昇を抑えて適切な温度範囲で分散処理を行うことを実現し、すなわち、適切な分散処理を実現する。さらに、軸受１４に混合物４が入り込まない。

以上のように分散処理システム１５１は、分散処理システム１１１と同様に、撹拌タンク１１２を有する予備撹拌装置１１７を備えることにより、例えばＣＭＣ等の濡れ性の悪い粉体（添加物）を処理原料に混合する場合に短時間で適切な分散処理を実現する。また分散処理システム１５１は、分散処理システム１１１に比べて、第二配管５５や配管中に設けられるポンプ５７などの途中の機器を省略できるので、処理後に混合物４が装置内部に付着して残ってしまい、得られる処理済み混合物４が少なくなることを防止できる。すなわち、処理済み混合物４の回収率を大幅に向上できる。これは、分散装置１を用いて説明したように、分散装置１６０自体の処理済み混合物４の回収率の向上できるという機能と相性がよい。さらに、分散処理システム１５１は、分散装置１６０を有していることの効果（分散装置１６０は、分散装置１と同様の効果を有している）、すなわち、図３の分散処理システム５１と同様の効果を有する。すなわち、例えば、歩留まりが良く、分散力が高く、混合物４の温度上昇を抑えて適切な温度範囲で分散処理を行うことを実現し、適切な分散処理を実現する。さらに、軸受１４に混合物４が入り込まない。

１ 分散装置
２ ローター
３ ステータ
４ 混合物
１１ 容器
１１ａ 上部開口
１２ カバーユニット
１３ 回転軸
１４ 軸受
２２ （ローターの）凹部
３１ （ステータの）回転軸挿通孔
３２ 貫通孔
３３ 混合物供給口
３４ 連通路
３６ （ステータ保持部の）第２回転軸挿通孔
３９ エアパージシール機構（流路）
２０２ （ローターの）第１部分
２０４ （ローターの）第２部分
２０６ （ローターの）段差
３９０ パージ用エア供給装置
３９２ 配管（第１配管、第２配管）
３９４ クーラー
３９６ エア供給源
３９８ エア

Claims (10)

1. ローターと、該ローターに対向して配置されるステータとの間に、スラリー状又は液体状の混合物を遠心力によって外周に向けて通過させることによって分散させる剪断式の分散装置であって、
   分散後の混合物を受ける容器と、
   該容器の上部開口を閉塞するカバーユニットと、
   該カバーユニットの下側に固定されるステータと、
   該ステータの下方側に対向するように設けられるローターと、
   前記カバーユニットおよび前記ステータを貫通し、前記ローターを回転させる回転軸と、
   前記カバーユニットに設けられるとともに、前記ステータの上方側に位置し、前記回転軸を回転可能に保持する軸受と、
   前記カバーユニットと該カバーユニットを貫通する前記回転軸との間をパージするエアを供給するパージ用エア供給装置と、
   前記パージ用エア供給装置で供給されるエアを冷却するクーラーを備える、
   分散装置。
2. 前記カバーユニットは、前記エアを前記カバーユニットと該カバーユニットを貫通する前記回転軸との間に供給するための流路を有し、
   前記パージ用エア供給装置は、エア供給源と、該エア供給源と前記流路を連結する配管を有し、
   前記クーラーは、前記配管中の前記エアを冷却する、
   請求項１に記載の分散装置。
3. 前記カバーユニットは、前記エアを前記カバーユニットと該カバーユニットを貫通する前記回転軸との間に供給するための流路を有し、
   前記パージ用エア供給装置は、エア供給源と、該エア供給源と前記クーラーを連通する第１配管と、前記クーラーと前記流路を連通する第２配管とを有し、
   前記クーラーは、前記第１配管から供給されたエアを冷却し、前記第２配管に送出する、
   請求項１に記載の分散装置。
4. 前記ステータには、回転軸を挿通する回転軸挿通孔が設けられ、前記ステータの前記回転軸挿通孔より外側の位置に前記ステータ及び前記ローターの間に混合物を導く貫通孔が設けられ、
   前記ステータと前記ローターの隙間は、前記貫通孔より内側では、前記貫通孔より外側より狭く形成されている、
   請求項１ないし３のいずれかに記載の分散装置。
5. 前記カバーユニットには、混合物供給口と、該混合物供給口から前記貫通孔に連通する連通路とが設けられ、
   前記混合物は、前記混合物供給口から供給され、前記カバーユニットの前記連通路及び前前記貫通孔を介して前記ステータ及び前記ローターの間に導かれる、
   請求項４記載の分散装置。
6. 前記ステータと前記ローターの隙間は、前記貫通孔の前記回転軸側の端部の内側で隙間が一定の第１部分と、該回転軸側の端部の外側で隙間が一定の第２部分とが形成され、
   前記第１部分と前記第２部分との間で段差が形成される、
   請求項４または５記載の分散装置。
7. 前記ローターの前記ステータに対向する面が、前記貫通孔に対向する位置より内側で盛り上がることにより、前記ステータと前記ローターの隙間は、前記貫通孔の前記回転軸側の内側では、前記貫通孔の前記回転軸側の外側より狭く形成されている、
   請求項４ないし６のいずれかに記載の分散装置。
8. ローターと、該ローターに対向して配置されるステータとの間に、スラリー状又は液体状の混合物を遠心力によって外周に向けて通過させることによって分散させる剪断式の分散方法であって、
   分散後の混合物を受ける容器と、
   該容器の上部開口を閉塞するカバーユニットと、
   該カバーユニットの下側に固定されるステータと、
   該ステータの下方側に対向するように設けられるローターと、
   前記カバーユニットおよび前記ステータを貫通し、前記ローターを回転させる回転軸と、
   前記カバーユニットに設けられるとともに、前記ステータの上方側に位置し、前記回転軸を回転可能に保持する軸受とを備える分散装置を用い、
   前記カバーユニットと該カバーユニットを貫通する前記回転軸との間に冷却したエアをパージすることにより分散される混合物の温度上昇を抑える工程を備える、
   分散方法。
9. 前記エアをクーラーで冷却する工程をさらに備える、
   請求項８に記載の分散方法。
10. 前記ステータと前記ローターの隙間は、前記混合物を該隙間に供給する貫通孔の内側では、該貫通孔の外側より狭く形成され、該貫通孔から前記ステータと前記ローターの隙間に供給された前記混合物を外側に流れるようにする工程をさらに備える、
    請求項８または９に記載の分散方法。

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