JPH02131129A - 分散液調製装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は粉体な迅速に水、溶剤などに分散させ、均一な
分散液を得るための分散液調製装置に関する。

（従来の技術） セメント、ベントナイト、カルボキシメチルセルロース
などの粉体な水に分散させて、分散液すなわちセメント
ミルク、安定液、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る避けることので
きない作業である。

この場合、通常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
装置では粉体が上方から供給されるが粉体の密度が低か
ったり、粉体が壁面や液面に衝突するために、それが液
中に完全に入るまでに空中に粉塵として舞い上りゃすく
、作業環境を汚染する傾向がある。また瞬時に水と粉体
が接触するために、難分散性の粉体の場合には、すぐに
核が粉末でその周縁に不透水性の膜を有するままこを形
成してしまい、これが撹拌される液と同様の挙動をする
ため、均一な分散液が得られるまでに非常に時間が掛っ
てしまう欠点がある。さらに装置にデッドスペースが存
在していたり、撹拌能力が不足している場合には、密度
の高いままこなどが沈降して底部に付着沈殿することが
ある。

したがってかなりの長時間の撹拌を行った後に液を排出
させても、底部やデッドスペースなどに未分散の沈殿物
の残存していることが多かった。

またこの形式の装置では、一般に大量の分散液を調製す
ることが困難であり、回分式で何回も分散液を調製して
、大型の貯槽に送るという面倒な方法を採らざるを得な
かった。

土木分野においては、大量の分散液を調製するために、
大型の分散液調製槽を準備し、その調製槽内の液をポン
プにより循環しつつ分散液を調製する方法が採られるこ
ともある。すなわち粉体を吸引しつつ循環液と混合しな
がら分散液を調製するものであるが、この場合でも粉体
と液の接触混合の時間が短いことから撹拌効果が不足す
ること、デッドスペースの存在することなどから均一な
分散液を得ることが困難であった。すなわち調製槽内の
分散液の撹拌はポンプにより循環ラインよりの戻りによ
る効果しか期待し得ないので、高粘性の分散液を調製す
る場合は均一なものを得ることが実質的にできな（なる
。

（発明が解決しようとする課題） したがって、従来より用いられている装置では、比較的
短時間内に均一な分散液を調製することができなかった
。また大量の分散液を調製する場合には、デッドスペー
スに残存する沈降分を計算に入れて粉体分をやや多（供
給して調製する方法を採用するかあるいは小さな装置を
用いて回分式で複数回調製するような面倒な方法を採ら
ざるを得なかった。

また高粘性の分散液、例えばベントナイトを１０％以上
含む安定液を一挙に大量に調製することは実際上不可能
であった。

このような事情に鑑みて、本発明者らは上述の欠点の殆
どを克服して、高粘性の分散液でも短時間内に均一に調
製し得る装置を開発するために鋭意研究を重ねた結果、
遂に本発明の調製装置を得るに至った。

（課題を解決するための手段） すなわち本発明は、分散液調製槽と、該調製槽内の液を
ポンプにより抜き出して膣液を再び調製槽に戻す循環ラ
インから構成され、該循環ラインに一旦分岐した後再び
合流部で合流する分岐管構造を設けた分散液調製装置で
あって、前記分岐管の一方には粉体の供給手段からの粉
体を液流の作用により吸入混合するための粉体混合部が
設けられ、他方には液を噴出するオリフィスを有する噴
出部が設けられ、前記分岐管の合流部において混合部か
らの混合流と噴出部からの噴出流が３０〜１５０″′の
角度で衝突して、分散させるとともにその下流側の前記
調製槽までの循環ライン部を圧力開放構造としたことを
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） 以下に実施例に基づき本発明をさらに具体的に説明する
。第１図は本発明の具体例を示す模式図であり、第２図
はその要部を拡大して示す一部断面図である。図中１は
分散液調製槽であり、この槽の底部側方には弁２を介し
て循環ポンプ３が取り付けられており、弁４を経て槽１
内の液５が循環ライン６に送られるようになっている。

循環ライン６は途中で分岐して同じ径の分岐管７及び８
となり、分岐管７には分散液を調製するための粉体９の
貯槽１０が設けられ、粉体供給装置（スクリューフィー
ダー）１１により、粉体供給口１２より粉体９が分岐管
内に供給されるようになっている。分岐管７内には、エ
ジェクター１３が設けられ、他方の分岐管８にはオリフ
ィス１４が設けられ、それぞれの分岐管７．８を経た循
環液は合流部１５により合流して１本の配管２２内を通
って吐出口２１を経て調製槽１に戻るようになっている
。なおオリフィス１４及びエジェクター１３の噴出部は
合流部１５内の１７の部分にて遭遇されるように設計さ
れている。また１８はポンプ旧の吐出圧力を看るための
圧力計である。また、２２の配管は、その管径を大きく
することで圧力開放構造としている。

この装置を用いて分散液を調製する方法を以下に示す。

まず調製槽１内に所定量の水を張り、弁２．１９．２０
を開いて、ポンプ３を運転する。

圧力計１８が所定の圧力に達すれば、弁４を開き、槽１
の液を循環ライン６、分岐管７と８、循環ライン６の吐
出口２１を経て循環させる。次に分散液を調製するため
の粉体９の貯槽１０の下部に設けられているスクリュー
フィーダー１１を運転して、一定量ずつの粉体を粉体供
給口１２より分岐管７内に供給する。分岐管内には、エ
ジェクター１３が設けられ、循環液が吐出口より高速で
吐出し、吐出部内の空間は低圧になるため、供給された
粉体を吸引して循環液と混合された液となって吐出口２
１の方に循環液が移動する。一方、同時に循環している
分岐管８の方の循環液はエジェクター１３と同じ断面積
の吐出孔を有するオリフィス１４によってその流速が急
激に高められ、吐出孔より上記の混合液と同じ流速の噴
出液として噴射される。噴射された液はエジェクターか
らの混合流と１７の地点あるいはその近傍で激しく衝突
する。第２図に示されるように、衝突する角度は９０’
であるが、衝突する双方の液はそれぞれ同じ運動エネル
ギー量を有しているために、衝突による双方への衝撃の
付与が最も効率よく行われ、双方の液は激しい衝撃、剪
断などの作用を受けて液中の粉体の分散度がさらに高め
られる。また衝突のエネルギーにより反発を受けた液は
狭い管壁の各所に衝突することにより、液中の粉体の分
散度が高められる。こうして合流部で分散度の著しく高
められた循環液は、次に合流部以降の管径の大きい配管
２２を経て、吐出口２１より調製槽１に戻される。配管
２２の管径を大きくしているのは、合流部１５において
合流した液が滞留することなく排出されるようにするた
めであり、合流部において２つの循環液を相互に激しく
衝突させるためである。

このように本発明の装置を使用することにより、粉体を
供給口より供給しつつ、ポンプで調製槽１の液を循環さ
せることにより迅速に分散液を調製することができる。

例えばベントナイトの８％泥水を調製する場合でも、調
製槽内の液の総量を１〜２回循環させ、ホッパー１０か
らの所定量の粉末を供給した時点で十分均一な泥水を得
ることができる。

本発明において、合流部から調製槽などの循環ラインを
圧力開放構造とすることは、実施例に示すように配管の
径を大きくするなどの手段も含まれるが、このライン内
において循環液が滞留しないような構造とすることが望
まれる。したがって一般に知られているジェットミキサ
ーとして知られている装置のように、吐出口を調製槽の
液中に入るようにすることは本発明の装置の趣旨に反す
る。すなわち上記の循環ライン内の液が異常滞留するこ
となく圧力の開放された状態で調製槽に戻されるような
構造とすべきである。

次に本発明の装置では、混合流と噴出流を衝突させるこ
とにより、液中の粉体の液への分散性を著しく向上させ
ることを目的とするが、混合流と噴出流がほぼ同じ運動
エネルギー量を有するように設計するのがより望ましい
。したがってエジェクター、オリフィスの有効径、配管
の断面積を適宜に調製したり、図面に示すように、弁を
設けることにより、複数の配管を流れる循環液の量を調
製することのできるような構造とすることが望まれる。

また混合流と噴出流を衝突させる角度は相互に３０〜１
５０°、好ましくは５０〜１４０°、より好ましくは６
０〜１１０°になるようにオリフィス、エジェクターあ
るいは配管などの取付方法を設計することが望まれる。

上記の角度が小さいことは、液の衝突に伴なって相互の
液に付与される衝撃力が小さくなるので、分散性の良い
液を得ることが困難であり、一方、上記の角度が１８０
°に近くなれば２つの流体の噴出方向が相反することに
なることから、衝突地点近傍で液が異常滞留する原因に
もなり、さらに運動エネルギー量が同じであることから
衝突時に一挙にエネルギーロスが起り衝突のエネルギー
を本発明の趣旨とするそれぞれの液への衝突、剪断の付
与という現象に対してマイナス要因にもなるので好まし
くない。

第２図に示したものは、２つの液の衝突角度が９０″の
ものであるが、第３図は、本発明で用いられる合流部を
含む要部を拡大して示す一部破断面図である。この図の
ものでは、分岐管３３中のエジェクター３７より吐出さ
れた液は、スクリーン３１に一旦衝突するようになって
いる。したがって粉体供給装置（図示せず）より供給さ
れ、粉体供給口３５より供給される粉体は噴出液３２と
混合されてスクリーン３１に向うことになるが、万が−
粗い粒子が供給されてもスクリーンで分級されることに
なり、さらにスクリーンに衝突する一部の噴出液あるい
は反発される液などにより、滞留物も分散されて、スク
リーンを潜る構造となっている。なお、スクリーン３１
は合流部より下流側に設けてもよい。

スクリーン３１の目の粗さなどは、用いられる粉体の粒
度、調製すべき分散液の分散度などにより決定されるが
、なるべ（目の粗いスクリーンを用いるのが本発明の趣
旨に沿うものである。

スクリーン３１を通過した液は３８の地点にて、オリフ
ィス３６より噴射される液とほぼ６０°の角度で衝突す
ることにより、双方の液中の粉体の分散度が高められる
ことは既述の第２図の場合と同様であるが、スクリーン
３１の存在により噴出液３２の一部はスクリーン通過後
に種々の方向に移動するために、３８の近傍以外にも、
オリフィス３６からの噴出液に対する衝突が起るので、
この場合には第２図の場合よりも、２つの循環液の挙動
は複雑になる。しかしこのような方法の装置とすること
により、吐出口（図示せず）より得られる分散液はスク
リーン３１のない場合より却って良くなるので、好まし
い態様となる。

第４図のものは、本発明の趣旨に沿う装置の合流部の他
の態様を示す一部破断面図であり、２つの循環液はほぼ
１３５°の角度で衝突する構造となっている。この実施
例の場合は、第２図のものより２つの液の衝突のエネル
ギーを高める構造となるが、２つの液の衝突後の液が吐
出口（図示せず）にスムースに送られない構造となって
いるため、さらに配管壁面に合流液が衝突することにな
り、合流液中の粉体の分散度がより高められる。

しかし、液の一部がエジェクター４４の方に流れやすく
なるので、衝突させる角度は限界に近いと思われる。し
かし吐出側の配管４６を破線４７に示すように、変更す
ることにより、この問題は改善されるが、衝突される角
度をなるべく　１１０”以下にする方が得策である。

分岐管を設け、その中にオリフィス、エジェクターを設
けてそれからの液を衝突させることにより、液中の粉体
の分散性を高める態様としては、第２図、第３図以外に
種々の構造のものが挙げられるが、オリフィスとエジェ
クターから吐出される液が前記したような角度で衝突す
る構造となっている限り、本発明の趣旨に沿うものであ
る。

また分岐管を３以上設けることも本発明の趣旨に反しな
いが、第２図などに示すように２つの分岐管を用いるの
が実際的であり、好ましい態様である。

本発明において分岐管を２以上設けることは、第１図に
示すように分岐管内に弁を設けることにより、それぞれ
の分岐管内を通る循環液の流量を調整できることを意味
し、したがって粉体な吸入混合させるための粉体温合部
の能力が変えられることにもなる。

次に本発明における混合部は、分岐管を流れる循環流の
作用を利用して粉体供給手段により供給された粉体を吸
引して循環液と混合できる機能を有している限り特に限
定されない。具体例として、既に述べたように、エジェ
クターのように循環液を迅速に流すことにより下流部に
減圧系を形成させて粉体な吸引させて循環液と混合させ
る方法を用いるのが好ましい。

また上述の混合部に粉体を供給するための粉体供給手段
についても本発明の趣旨に沿う限り特に限定されない。

第１図に示すようなスクリュー・フィーダーの如き、粉
体の所定供給装置を用いてもよいし、混合部の減圧度が
高い場合には、第２図における粉体供給口をフレキシブ
ルな配管とし、その末端部を細くして、その末端部より
粉体な吸引させるような方法を採用してもよいが、これ
らは対象となる粉体の密度、粒度、形状などを勘案して
決定される。

また本発明において、循環ラインに液を循環させるため
のポンプについても、効率よく分散液を循環できる機能
を有する限りその構造、設置方法などには特に限定され
ないものである。

（発明の効果） 本発明の分散液調製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もので
ある。また分散液調製槽あるいは粉体貯槽を除けば装置
を極めて小型化できるものである。さらに既存の装置に
おいて調製槽、貯槽自体を利用して本発明の装置に容易
に切替えることのできるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明分散液調製装置の概略模式図、第２図は
その要部断面図、第３．４図はそれぞれその要部の他の
態様の断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 分散液調製槽と、該調製槽内の液をポンプにより抜き出
   して該液を再び調製槽に戻す循環ラインを有してなり、
   該循環ラインに一旦分岐した後再び合流部で合流する分
   岐管構造を設けた分散液調製装置であって、前記分岐管
   の一方には粉体の供給手段からの粉体を液流の作用によ
   り吸入混合するための粉体混合部が設けられ、他方には
   液を噴出するオリフィスを有する噴出部が設けられ、前
   記分岐管の合流部において混合部からの混合流と噴出部
   からの噴出流が３０〜１５０°の角度で衝突して、分散
   させるとともにその下流側の前記調製槽までの循環ライ
   ン部を圧力開放構造としたことを特徴とする分散液調製
   装置。