JPH0669539B2 - 液体内固体の連続的粉砕及び分散方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、請求項１の前段に記載
した液体内固体の連続的粉砕及び分散方法、及び、請求
項５の前段に記載した上位概念に含まれる液体内固体の
連続的粉砕及び分散装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ドイツ特許第１ ２２３ ２３６号明細
書に、攪拌板より成る攪拌機に加えて外側の研摩トラフ
（おけ、溝）も回転する攪拌製粉機が記載されている。
しかし、その装置では、研摩トラフ内にある研摩要素の
全体が遠心力により回転する研摩トラフの外壁に押付け
られて回転し、半径方向にも軸方向にも殆ど動くことが
できない。したがって、研摩要素の全体が動いて循環す
る装置に比べると、研摩効果がかなり低い。

【０００３】請求項５の上位概念に含まれる装置は、ド
イツ出願公開第３７ １６ ２９５号により公知であ
る。その装置は、細いスリット形の研摩域を有し、その
中を固体と液体の混合物及び補助研摩要素が該研摩域の
入口側から出口側に向かって流れている。そして、遠心
力の作用により該研摩域の出口側から入口側に補助研摩
要素を戻させる帰還域（路）が設けられ、固体と液体の
混合物の大部分は、遠心力の作用に抗し流出域を経て引
き出されている。

【０００４】この公知の装置では、研摩域及び流出域全
体より成る流れ室が固定された外壁と回転する内壁とに
より囲まれている。この流れ室の帰還域と流出域が研摩
域と接続する部分において、補助研摩要素は、遠心力の
作用により固体と液体の混合物から分離され、帰還域を
経て研摩域の入口側に戻されている。そのときの状態に
よって、補助研摩要素の一部が固体と液体の混合物と一
緒に流出域に運ばれている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、請求
項１の前段に記載の方法及び請求項５の上位概念に含ま
れる装置において、流れ室の帰還域と流出域が研摩域と
接続する部分における補助研摩要素の固体・液体混合物
からの分離を改善することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題
を、流れ室の少なくとも帰還域と流出域が研摩域と接続
する部分における２つの壁を同一方向に、しかし異なる
速度で回転させることにより達成した。

【０００７】

【作用】そうすると、遠心力が特に流れ室のその部分に
おいて増加し、補助研摩要素の固体・液体混合物からの
分離がかなり改善される。すなわち、そのときの状態に
より、補助研摩要素が全く流出域に行かないか、或いは
循環する補助研摩要素の極めて僅かの部分しか流出域に
行かなくなる。したがって、希望すればスクリーン等の
機械的選別装置を全く省略することが可能となり、装置
の設計及び保守が簡単になると共に、圧力損失の減少に
より出力を増大できるようになる。

【０００８】研摩域における遠心力の増加により、研摩
効果も著しく高められる。

【０００９】

【実施例】以下、図面により本発明の実施例を具体的に
説明する。それらの好適な具体的構成についても、従属
請求項に発明の要旨として記載した。

【００１０】図１は、本発明の第１の実施例の全体を示
す断面図であり、図２は、その要部の拡大断面図であ
る。図１及び２によりまず、補助研摩要素１８を用いて
液体内の固体を連続的に細かく粉砕し、分散する装置の
第１実施例を説明する。本装置は、細長いスリット状の
研摩域１を蔵しており、その中を固体・液体混合物及び
補助研摩要素が該研摩域の入口側１ａから出口側１ｂに
向かって流れる。また、帰還域２を設け、遠心力の作用
により補助研摩要素１８を研摩域１の出口側１ｂから入
口側１ａに戻すようにしている。帰還域２は、帰還チャ
ンネル（流路）として構成する。研摩域１の入口側１ａ
は流入域３に接続し、その出口側１ｂは流出域４に接続
する。

【００１１】研摩域１、流入域３及び流出域４は、外側
ロータ（回転子）５の内面及び内側ロータ６の外面によ
り囲まれ、外側及び内側ロータ５，６は共通の回転軸７
を有する。

【００１２】外側及び内側ロータ５，６は、それぞれベ
ルト滑車８，９を介して回転方向は同一であるが異なる
速度で駆動する。

【００１３】流入域３は、回転軸７と一致する中心軸を
もつ供給管１１にチャンネル１０を介して接続する。こ
れに対応して、流出域４は、供給管１１と同心的に配置
される流出管１３にチャンネル１２を介して接続する。

【００１４】研摩域１内に発生する熱を除去するため、
外側ロータ５の周囲に、冷却水供給管１４ａ及び冷却水
排出管１４ｂを有する冷却域１４を設ける。図１におい
て、冷却水の流れる方向を矢印１５で示す。

【００１５】本装置の全体は、ハウジングの枠１６に固
定する。

【００１６】図２に拡大して示すように、帰還チャンネ
ル２は、内側ロータ６の研摩域１の出口側１ｂに向いた
端面６ｂから、内側ロータ６の研摩域１の入口側１ａに
向いた端面６ａへと、外側に向かって対角線状に伸びて
いる。帰還チャンネル２が回転軸７となす角度は、１０
〜７０°でよいが、特に３０〜６０°がよい。

【００１７】流入域３、研摩域１及びこれと接続する流
出域４の部分は、１つのリング状スロット（狭い流路）
の形に作る。これに対し、帰還域は１つ以上の帰還チャ
ンネル２より成る。

【００１８】研摩域１は、次の４つの部分に分けること
ができる。 ａ）研摩域１の入口側から帰還チャンネル２のほぼ延長
線上に外側に向かい対角線状に伸びる第１部分１ｃ、 ｂ）該第１部分１ｃと鋭角で接し、回転軸７とほぼ平行
に伸びる第２部分１ｄ、 ｃ）上記第１部分１ｃとほぼ平行に内側に向かって対角
線状に伸びる第３部分１ｅ、 ｄ）帰還チャンネル２に対しほぼ９０°の角度で、研摩
域１の出口側１ｂまで内側に向かって対角線状に伸びる
第４部分１ｆ。

【００１９】図５は、図２のＶ−Ｖ線に沿う内側ロータ
６の断面図である。この図に示すように、内側ロータ６
は、研摩域１の第３部分１ｅの表面には波形の襞（ひ
だ）が付けてある。

【００２０】図６は、図２のVI−VI線に沿う外側ロータ
５の断面図である。この図に示すように、外側ロータ５
の流出域４に向いた面にも波形の襞が付けてある。

【００２１】勿論、本発明の範囲内において他の断面の
表面、例えば溝付きの、鋲（びょう）を付けたような又
はカム形の表面を使用することもできる。同様に、これ
らの断面表面の位置は、図２に示す位置に限らず研摩域
１、流入域３及び流出域４の他の位置にしてもよい。

【００２２】図３は、本発明の第２の実施例の要部を示
す拡大断面図である。この図において、図２と対応する
部分には同一又は類似の符号を付してある。この第２実
施例と図２の第１実施例との違いは、研摩域１′の部分
における外側及び内側ロータ５，６の構造にある。すな
わち、第２実施例の研摩域１′は、次の４つの部分に分
けることができる。 ａ）研摩域１′の入口側１′ａから帰還チャンネル２の
ほぼ延長線上に外側に向かって対角線状に伸びる第１部
分１′ｃ、 ｂ）該第１部分１′ｃと鋭角で接し、回転軸７とほぼ平
行に伸びる第２部分１′ｄ、 ｃ）回転軸７に対しほぼ直角方向に伸びる第３部分１′
ｅ、 ｄ）帰還チャンネル２に対しほぼ直角に出口側１′ｂま
で内側に向かって対角線状に伸びる第４部分１′ｆ。

【００２３】図４は、本発明の第３の実施例の要部を示
す拡大断面図である。この第３実施例は、第３部分１″
ｅの構造が内側に向かって少なくともほぼ円形をなして
対角線的に伸びる点において、図３の第２実施例と異な
るのみである。

【００２４】勿論、本発明の範囲内において他の構造の
研摩域を考えてもよい。

【００２５】次に、図１及び２により本発明装置の動作
を説明する。固体・液体混合物は、ポンプ（図示せず）
により供給管１１を経て流入域３内に導入する。この固
体・液体混合物の流れる方向は、太い矢印１７で示す。
研摩域１の入口側１ａで、固体・液体混合物は補助研摩
要素１８と混合する。この補助研摩要素１８は、研摩域
１においてその出口側１ｂまで液体内の固体を連続的に
細かく粉砕し、分散する作用を行うものである。補助研
摩要素１８は、固体・液体混合物の流れと共に入口側１
ａから出口側１ｂに運ばれ、遠心力の作用により流れに
抗して研摩域１の出口側１ｂから入口側１ａに戻され
る。これに対し、固体・液体混合物の大部分は、遠心力
の作用に抗し流出域４を経て引き出される。

【００２６】研摩域が固定子と回転子（ロータ）の間に
ある公知の構造に比べて、本発明では、内側ロータ６の
みならず外側ロータ５をも同一回転方向に駆動するの
で、遠心力が何倍にも増加する。例えばドイツ出願公開
第３７ １６ ２９５号に記載の公知の構造では、ロー
タは１５００ｒ．ｐ．ｍ．の速度で駆動されるが、研摩
域の他方の壁は固定子として静止している。このため、
補助研摩要素を含む固体・液体混合物の平均回転速度は
７５０ｒ．ｐ．ｍ．に低下する。これに対し、本発明の
ように研摩域の外壁も同一方向に３０００ｒ．ｐ．ｍ．
の速度で回転すると、固体・液体混合物及び補助研摩要
素の平均回転速度は２２５０ｒ．ｐ．ｍ．になる。この
ように回転速度が３倍に増すと、遠心力が９倍に増加す
る。

【００２７】遠心力が増加すると、一方において補助研
摩要素の固体・液体混合物からの分離（研摩域の出口側
の部分における）が、他方において研摩域における研摩
効果が著しく改善される。遠心力の増加により研摩圧力
が大きくなり、これが研摩効果を良くする。また、研摩
域１に粗大な固体粒子が微小な粒子よりも一般に長く留
どまるので、微小粒子を重力による弱い力により一層容
易に流れから取り出すことができる。したがって、両方
のロータの回転速度を適当に調節することにより、最終
生産物におけるオーバーサイズのもの、すなわち大きす
ぎる固体粒子を完全に除去することができる。

【００２８】両ロータの回転速度はまた、補助研摩要素
の量及び固体・液体混合物の流れの強さに合せなければ
ならない。一方において、補助研摩要素は、研摩域１及
び帰還チャンネル２より成る一種の回路内を巡回し、回
転軸７から半径方向に最も遠い距離にある研摩域の一部
分に、大きすぎる遠心力により停滞しないようにしなけ
ればならない。他方において、遠心力は、特に帰還チャ
ンネル２において、補助研摩要素が（固体・液体）混合
物から該混合物の流れに抗して分離される程度に大きく
なければならない。２つのロータ５及び６、したがっ
て、それらと一緒に回転する帰還域（帰還チャンネル
２）及び流出域４が研摩域１と接続している流れ室の壁
の回転速度は、５００〜２００００ｒ．ｐ．ｍ．特に１
０００〜５０００ｒ．ｐ．ｍ．であるのがよい。研摩域
１を囲む２つの壁の周辺速度の差は、５〜２０ｍ／ｓ特
に８〜１５ｍ／ｓであるのがよい。

【００２９】流れ室の帰還域（帰還チャンネル）２及び
流出域４が研摩域１と接続している部分又は研摩域１の
全体における遠心力の大きさは、一方において両ロータ
５，６の回転速度により、他方においてこれらの部分の
回転軸７からの構造的半径方向距離によって調整するこ
とができる。

【００３０】帰還チャンネル２を介して流れを戻すこと
により、補助研摩要素１８が絶えず動かされ、良好な研
摩作用が達成される。この効果は、研摩域１を囲む壁面
の断面形状及び研摩域１の鋭角又は鈍角での多くの屈曲
部により、更に補強される。

【００３１】補助研摩要素の直径範囲は、例えば０．１
〜０．５ｍｍでよい。補助研摩要素がこれらの大きさの
場合でも、重力による力は有効な高い研摩効果が達成さ
れるほど大きい。本発明はまた、ドイツ出願公開第３７
１６ ２９５号に示す構造のように、数個の研摩域
（それぞれ流入域、流出域及び帰還域を有する。）を互
いに直列に接続した構造としてもよい。

【００３２】

【発明の効果】上記〔作用〕の項に記載したことは本発
明の効果に外ならないので、重複記載を省略する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の全体を示す断面図であ
る。

【図２】上記第１実施例の要部を示す拡大断面図であ
る。

【図３】本発明の第２実施例の要部を示す拡大断面図で
ある。

【図４】本発明の第３実施例の要部を示す拡大断面図で
ある。

【図５】図２のＶ−Ｖ線に沿う内側ロータ６の断面図で
ある。

【図６】図２のVI−VI線に沿う外側ロータ５の断面図で
ある。

【符号の説明】 図面の符号については、特許請求の範囲において実施例
と対応する構成要素に付記して示したので、重複記載を
省略する。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 補助研摩要素（１８）を用いて液体内の
   固体を連続的に細かく粉砕し分散する方法であって、上
   記研摩要素（１８）が、少なくとも１つのスリット形研
   摩域（１，１′）の中をその入口側（１ａ，１′ａ）か
   らその出口側（１ｂ，１′ｂ）に向かって固体と液体の
   混合物（１７）と一緒に流れ、それから遠心力の作用に
   より帰還域（２）を介して上記研摩域（１，１′）の上
   記出口側（１ｂ，１′ｂ）から上記入口側（１ａ，１′
   ａ）に向かって戻され、その間少なくとも上記固体と液
   体の混合物の大部分が遠心力の作用に抗して流出域
   （４）を経て引き出されるものにおいて、少なくとも上
   記の帰還域（２）及び流出域（４）が上記研摩域（１，
   １′）と接続する流れ室の壁を同一方向に、しかし異な
   る速度で回転させることを特徴とする液体内固体の連続
   的粉砕及び分散方法。
2. 【請求項２】 上記研摩域（１，１′）及び上記流出域
   （４）の壁を同一方向に、しかし異なる速度で回転させ
   ることを特徴とする請求項１の方法。
3. 【請求項３】 上記の帰還域（２）及び流出域（４）が
   上記研摩域（１，１′）と接続する流れ室の壁を５００
   〜２００００ｒ．ｐ．ｍ．の速度で回転させることを特
   徴とする請求項１の方法。
4. 【請求項４】 上記研摩域（１，１′）において、該研
   摩域を囲む２つの壁の周辺速度の差が５〜２０ｍ／ｓで
   あることを特徴とする請求項２の方法。
5. 【請求項５】 補助研摩要素（１８）を用いて液体内の
   固体を連続的に細かく粉砕し分散する装置であって、 ａ）固体と液体の混合物（１７）及び補助研摩要素（１
   ８）が入口側（１ａ，１′ａ）から出口側（１ｂ，１′
   ｂ）に向かって流れる少なくとも１つのスリット形研摩
   域（１，１′）と、 ｂ）遠心力の作用により上記補助研摩要素（１８）を上
   記研摩域（１，１′）の出口側（１ｂ，１′ｂ）から入
   口側（１ａ，１′ａ）に向かって戻す帰還域（２）と、 ｃ）遠心力の作用に抗して少なくとも上記固体と液体の
   混合物の大部分を吐き出す流出域（４）とを具えたもの
   において、 ｄ）少なくとも上記の帰還域（２）及び流出域（４）が
   上記研摩域（１，１′）と接続する流れ室が、同一の方
   向に、しかし異なる速度で回転する２つの壁によって囲
   まれることを特徴とする液体内固体の連続的粉砕及び分
   散装置。
6. 【請求項６】 上記の研摩域（１，１′）及び流出域
   （４）が、外側ロータ（５）の内面の少なくとも一部
   と、内側ロータ（６）の外面の少なくとも一部とにより
   囲まれ、これら外側及び内側ロータは共通の回転軸
   （７）を有することを特徴とする請求項５の装置。
7. 【請求項７】 上記帰還域は、上記内側ロータ（６）の
   上記研摩域（１，１′）の出口側（１ｂ，１′ｂ）に面
   する端面（６ｂ）から、上記内側ロータ（６）の上記研
   摩域（１，１′）の入口側（１ａ，１′ａ）に面する端
   面（６ａ）まで、外側に向かって対角線状に伸びる少な
   くとも１つの帰還チャンネル（２）より成り、該帰還チ
   ャンネルの上記回転軸（７）となす角度は１０〜７０°
   であることを特徴とする請求項６の装置。
8. 【請求項８】 上記研摩域（１，１′）と上記流出域
   （４）のこれに接続する部分とはリング状スロットの形
   を有することを特徴とする請求項５の装置。
9. 【請求項９】 上記研摩域（１）は、 ａ）該研摩域（１）の入口側（１ａ）から上記帰還チャ
   ンネル（２）のほぼ延長線上に外側に向かって対角線状
   に伸びる第１の部分（１ｃ）と、 ｂ）該第１部分（１ｃ）と鋭角で接し、回転軸（７）と
   ほぼ平行に伸びる第２の部分（１ｄ）と、 ｃ）上記第１部分（１ｃ）とほぼ平行に内側に向かって
   対角線状に伸びる第３の部分（１ｅ）と、 ｄ）上記帰還チャンネル（２）に対しほぼ９０°の角度
   で、上記研摩域（１）の出口側（１ｂ）まで内側に向か
   って対角線状に伸びる第４の部分（１ｆ）とより成るこ
   とを特徴とする請求項７の装置。
10. 【請求項１０】 上記研摩域（１′）は、 ａ）該研摩域（１′）の入口側（１′ａ）から上記帰還
    チャンネル（２）のほぼ延長線上に外側に向かって対角
    線状に伸びる第１の部分（１′ｃ）と、 ｂ）該第１部分（１′ｃ）と鋭角で接し、上記回転軸
    （７）とほぼ平行に伸びる第２の部分（１′ｄ）と、 ｃ）上記回転軸（７）に対しほぼ直角方向に伸びる第３
    の部分（１′ｅ）と、 ｄ）上記帰還チャンネル（２）に対しほぼ直角に上記研
    摩域（１′）の出口側（１′ｂ）まで内側に向かって対
    角線状に伸びる第４の部分（１′ｆ）とより成ることを
    特徴とする請求項７の装置。
11. 【請求項１１】 上記研摩域（１′）は、 ａ）該研摩域（１′）の入口側（１′ａ）から上記帰還
    チャンネル（２）のほぼ延長線上に外側に向かって対角
    線状に伸びる第１の部分（１′ｃ）と、 ｂ）該第１部分（１′ｃ）と鋭角で接し、上記回転軸
    （７）とほぼ平行に伸びる第２の部分（１′ｄ）と、 ｃ）内側に向かい少なくともほぼ円形をなして対角線的
    に伸びる第３の部分（１″ｅ）と、 ｄ）上記帰還チャンネル（２）に対しほぼ直角に上記研
    摩域（１′）の出口側（１′ｂ）まで内側に向かって対
    角線状に伸びる第４の部分（１′ｆ）とより成ることを
    特徴とする請求項７の装置。
12. 【請求項１２】 上記研摩域（１，１′）及びこれと接
    続する上記流出域（４）の部分において、該研摩域及び
    該流出域を囲む上記内側ロータ（６）の外面及び上記外
    側ロータ（５）の内面の少なくとも一部が表面に条溝を
    有することを特徴とする請求項６の装置。