JPH07116488A - 分散装置および分散方法 - Google Patents
分散装置および分散方法Info
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- JPH07116488A JPH07116488A JP5267588A JP26758893A JPH07116488A JP H07116488 A JPH07116488 A JP H07116488A JP 5267588 A JP5267588 A JP 5267588A JP 26758893 A JP26758893 A JP 26758893A JP H07116488 A JPH07116488 A JP H07116488A
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- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
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Abstract
を、連続作業で能率良く行うことのできる分散装置を提
供する。 【構成】 ロータリーディスク型ポンプからなる分散装
置10であり、対面する円盤20a、20bの表面が実
質的に平坦であり、対面する円盤20a、20bの中央
空間には、ガラスビーズなどの分散媒体50が収容さ
れ、吐出口34に通じるポンプ室30の円筒周面に沿っ
て、分散媒体50は通過させず被処理液Lのみを通過さ
せるフィルタ36が設けられており、円盤20a、20
bによるポンプ作用で被処理液Lが吸込口32から吐出
口34へと送られるとともに、被処理液Lが分散媒体5
0とともに攪拌混合されて分散処理を施される。
Description
しくは、塗料の調合製造で展色剤に顔料を分散させる場
合など、比較的粘性の高い液体材料を均一に混合分散さ
せるのに適した分散装置に関するものである。
ルミルやロールミルあるいはサンドグラインダーなどの
分散装置が使用されていた。このうち、連続作業が可能
で分散能率にも優れているとされる縦型サンドグライン
ダーの構造を説明する。背の高い円筒容器内で、垂直軸
に取り付けられた多数の円板が回転するとともに、円筒
容器内には、ガラスビーズなどの分散媒体が収容され
る。展色剤と顔料などからなる被処理液を、多数の円板
の回転により、分散媒体とともに攪拌混合して分散処理
を行う。被処理液は、外部のポンプなどで分散容器の下
部に送り込まれ、円筒容器内を上方へと少しずつ上昇し
ながら、分散処理が進行していき、分散処理が完了した
被処理液が、円筒容器の最上端に設けられたスクリーン
フィルタを経て、外部に取り出される。分散媒体はスク
リーンフィルタを通過できないので、円筒容器内にとど
まる。
な従来のサンドグラインダーは、かなり大掛かりな装置
であり、一定量以上の被処理液でなければ分散処理を行
うことができないという問題がある。また、被処理液の
粘性が高くなると、時間当たりの処理流量を低く設定し
なければならないという問題もあった。
は、被処理液が円筒容器内を上昇しながら分散処理され
るので、円筒容器内での滞留時間を十分に取らなけれ
ば、目的とする分散処理が行われない。円筒容器内での
滞留時間を増やすには、被処理液の通過速度を遅くする
とともに、円筒容器の高さあるいは容量を大きくする必
要がある。円筒容器内は、被処理液で満たされている必
要があるから、円筒容器の容量よりも少ない量の被処理
液を分散処理することはできない。
効率を低下させず、また、分散性などの性能を損なうこ
となく、簡単に分散処理できる装置が要望される。ま
た、サンドグラインダーの円筒容器内を上下に仕切る多
数の円板を横切って、被処理液が下部から上部まで上昇
する際には、かなり大きな粘性抵抗が発生する。円筒容
器の最上部で、スクリーンフィルタを通過する際にも、
被処理液は大きな粘性抵抗を生じる。そのため、粘性の
大きな被処理液を分散処理しようとすると、被処理液が
スムーズに円筒容器内を上昇しなくなったり、スクリー
ンフィルタから外部に送り出されなくなってしまった
り、被処理液を供給するポンプに過大な負荷が加わった
りすることになる。
は、高粘度の被処理液を分散処理すると、処理能率が大
きく低下することがあった。高粘度の被処理液は、ボー
ルミルなどを用いれば分散処理は可能であるが、作業能
率が良くなかったり、連続作業が出来ないなどの欠点が
ある。そこで、この発明の課題は、従来の各種分散装置
の有する問題点を解消し、比較的少量の被処理液でも、
良好な分散処理を、連続作業で能率良く行うことのでき
る分散装置と、このような分散装置を用いた分散方法を
提供することにある。
の発明にかかる分散装置は、円筒状のポンプ室内で、間
隔をあけて対面するように配置された複数枚の円盤が回
転駆動され、流体を、ポンプ室の円筒端面に設けられた
吸込口から対面する円盤の中央空間に吸込み、円盤の外
周方向でポンプ室の円筒周面に設けられた吐出口から吐
出するロータリーディスク型ポンプからなり、対面する
円盤の表面が実質的に平坦であり、対面する円盤の中央
空間には分散媒体が収容され、吐出口に通じるポンプ室
の円筒周面に沿って、分散媒体は通過させず被処理液の
みを通過させるフィルタが設けられている。
種の粘性流体や固型物を含む流体を搬送する際に利用さ
れているポンプの1種であり、回転駆動される円盤に接
触する流体が、摩擦力や遠心力で円盤の外周方向に運ば
れることによってポンプ作用を果たすものである。具体
的には、米国特許第4335994号明細書、米国特許
第4773819号明細書、米国特許第4514139
号明細書などに開示されている。
のロータリーディスク型ポンプの構造がそのまま採用で
きる。例えば、円盤の枚数は、少なくとも2枚を対面さ
せて用いる必要があるが、3枚あるいはそれ以上の任意
の枚数を用いることができる。実用上は、3〜5枚程度
の円盤を備えておくのが好ましい。円盤を回転駆動する
モータなどの構造、モータなどから円盤への回転力の伝
達機構、複数の円盤の支持機構、ポンプ室へ設ける吸込
口や吐出口の構造なども、通常のロータリーディスク型
ポンプと同様の構造が適用される。
おいて、対面する円盤の表面が実質的に平坦なものを用
いる。従来のポンプでは、円盤の表面に突起や凹凸を設
けておいて、ポンプ作用の効率を向上させたりする技術
も存在するが、この発明では、円盤の表面が滑らかな平
面であるほうが好ましい。なお、後述する分散作用など
に悪影響を及ぼさなければ、円盤の表面にわずかな凹凸
などが存在していても構わない。円盤の材質は、通常の
ロータリーディスク型ポンプと同様でよいが、分散媒体
との接触に耐え得るように、耐磨耗鋼などの、耐磨耗性
や機械的強度、耐久性に優れた材料が好ましい。
れている、ガラスやジルコン、ジルコニア、スチールあ
るいは各種セラミックスなどからなる球状あるいは粉状
の分散媒体と同様のものが使用できる。分散媒体の材質
や寸法は、分散処理を行う被処理液の種類などの処理条
件に合わせて設定しておけばよい。分散媒体の量は、被
処理液の種類や分散装置の構造などに合わせて、分散作
用が良好に行われるように設定しておけばよいが、通常
は、円盤が収容されたポンプ室の内部空間に対して50
〜90%(容積)になるように設定しておくのが好まし
い。分散媒体が少なすぎると、分散作用が十分に行われ
ない。分散媒体が多すぎても、分散媒体が十分な運動を
行えず分散作用が低下する。
液のみを通過させるものであれば、通常の分散装置その
他の流体の処理装置で採用されているフィルタの構造と
同様のものが用いられる。具体的には、網目、スリッ
ト、打ち抜き孔などの微細な空間が多数貫通形成された
ステンレスや合成樹脂、セラミックなどからなる面状体
が用いられる。フィルタは、ポンプ室のうち、吐出口に
通じる円筒周面に沿って設けられる。フィルタの設置範
囲は、被処理液がフィルタを経て吐出口へとスムーズに
流れるように、吐出口の面積と同じ程度が少し大きな程
度に設定しておくのが好ましい。ポンプ室の円筒周面と
フィルタの内面とが、ほぼ一体化された連続曲面を構成
するようにする。したがって、フィルタは、円筒周面に
沿った曲面状に形成しておけばよい。なお、円盤の回転
および分散媒体の運動を妨げない範囲であれば、ポンプ
室の円筒周面とフィルタの内面が完全な連続曲面にはな
っていなくても構わない。
は、常に吸込口から吐出口へと被処理液が流れ、分散媒
体も吐出口側に向かう力を受けているので、分散媒体が
吸込口側から漏れ出る心配はない。したがって、吸込口
側にはフィルタを設けなくても構わない。しかし、被処
理液が逆流した場合などに、吸込口からの分散媒体の漏
れを防ぐには、吸込口側にも分散媒体の漏れを防ぐ手段
として、前記フィルタなどを設けておくことができる。
度は、要求される処理能力や円盤の外径によっても異な
るが、円盤の外周における周速が、8〜15m/sec にな
るように設定しておくのが好ましい。周速が小さすぎる
と、分散作用が十分に行われず、被処理液を循環させる
ポンプ作用も弱くなり、十分な処理能力が発揮できな
い。周速が大きすぎても、分散作用やポンプ作用の効率
が悪くなったり、過大な負荷が加わったりするので好ま
しくない。
類や量、被処理液の粘度などの条件に合わせて、分散作
用が良好に行われるように設定しておけばよい。円盤同
士の間隔が広くなり過ぎると、ポンプ作用が十分に行わ
れなくなるので好ましくないが、円盤同士の間隔の上限
は、通常のロータリディスク型ポンプにおける円盤同士
の間隔設定条件と同様でよい。また、円盤の外径に比べ
て円盤同士の間隔が広いと、分散作用やポンプ作用が効
率的に行えない。そのため、通常は、円盤同士の間隔よ
りも円盤の外径のほうが大きくなるように設定しておく
のが好ましい。
表面に対向する固定構造、具体的にはポンプにおけるス
テータと呼ばれる構造あるいはポンプ室の内壁などの表
面との間隔が、分散媒体の3個分の直径の合計よりも広
くなるように設定しておくのが好ましい。回転する円盤
の表面と固定構造の表面との間隔が、これよりも狭い
と、分散媒体の運動が妨げられて、良好な分散作用が行
えない。
理液および分散媒体との接触による摩擦熱などで被処理
液や装置が過熱する場合には、分散装置に冷却ジャケッ
トなどの冷却手段を設けておくこともできる。上記のよ
うな構造の分散装置を用いて、塗料などの被処理液を分
散処理するには、分散装置の円盤を回転駆動しながら、
吸込口に被処理液を供給すればよく、円盤のポンプ作用
でポンプ室に吸い込まれた被処理液が、ポンプ室内で分
散作用を受け、吐出口から送り出されてくる。被処理液
が分散装置を1回通過するだけで、分散作用が完了する
場合には、これでも良いが、通常は、被処理液を分散装
置に繰り返し通過させて分散処理を行うのが好ましい。
る被処理液の循環経路を設けておき、分散装置のポンプ
作用で被処理液を循環させながら分散装置を繰り返し通
過させて分散を行うことができる。被処理液の循環経路
とは、配管やバルブ、タンク、貯液槽などの各種の機構
構造を組み合わせて構成すればよい。なお、この発明で
は、分散装置自体にポンプ作用があるので、分散装置の
外で循環経路にポンプを設けておかなくてもよい。但
し、分散装置のポンプ作用を補助することなどを目的と
して、循環経路中にポンプを設けておくことは可能であ
る。
したり、分散処理後の被処理液を回収する貯液槽を設け
ておくのが好ましい。貯液槽には、原料混合用の攪拌手
段を設けておくことができる。攪拌手段を設けておけ
ば、塗料の展色剤と顔料を貯液槽である程度混合してか
ら分散装置に送り込んだり、分散装置から取り出した被
処理液を貯液槽で均一に混合したりすることができる。
離可能に構成しておけば、分散装置側のみを、任意の場
所に設置された貯液槽のところまで、持ち運んで、その
場所で被処理液の分散作業を行うことができる。具体的
には、貯液槽と分散装置をつなぐ配管の一部に、連結自
在なフランジ継手などを設けておけばよい。
い流体や固体を含む流体を搬送するのに適した構造のポ
ンプである。したがって、塗料の展色剤と顔料などから
なる高粘性状態の被処理液でも、効率良く、吸い込み吐
き出すことが可能である。
ンプ室内で、対面する円盤の中央空間に分散媒体を収容
しておくとともに、吐出口に通じるポンプ室の円筒周面
に沿って、分散媒体は通過させず被処理液のみを通過さ
せるフィルタを設けておくと、円盤によるポンプ作用
で、ポンプ室に吸い込まれた被処理液が分散媒体ととも
に、円盤の外周方向に移動させられる。この間、被処理
液は、円盤の間の狭い空間で分散媒体とともに激しく混
合攪拌され、いわゆる分散作用を受けることになる。
ら吐出されるが、分散媒体はフィルタを通過できないの
で、分散媒体の自重によって下方に落下したり、ポンプ
室内を巡る循環流れに沿って円盤の中心方向に戻された
り、ポンプ室の円筒周面に沿って周回運動を行う。フィ
ルタはポンプ室の円筒周面に沿って設けられているの
で、円盤の回転に伴う周方向の作用力で、分散媒体はポ
ンプ室の円筒周面に沿って移動し、分散媒体がフィルタ
部分のみに滞留したり詰まったりすることはない。した
がって、分散媒体は、ポンプ室内で継続的に被処理液に
対する分散作用を果たすことができ、フィルタを通過す
る被処理液の流れもスムーズである。
の材料からなる分散媒体が円盤の表面に接触しても、円
盤の表面を損傷したり、逆に分散媒体が破壊されたりす
ることがなく、分散媒体および被処理液が円盤の表面に
沿って外周方向あるいは円周方向へとスムーズに運動す
ることができる。ロータリディスク型ポンプは、円盤等
の内部構造が簡単で、全体の構造を小型化することがで
きるので、この発明の分散装置は、全体の構造を小型化
することができ、比較的少量の被処理液を効率良く分散
処理することができるようになる。特に、従来の分散装
置は分散装置とは別にポンプが必要であったが、この発
明では、円盤を備えたポンプ室が、ポンプ作用と分散作
用の両方の機能を同時に果たすので、外部にポンプを設
けておく必要がない。別なポンプを必要とせず小型で持
ち運びも容易であるから、分散処理を必要とする被処理
液のタンクや貯液槽のところまで、この発明の分散装置
を運んでいけば、直ぐに、その場で分散処理を行うこと
ができる。また、ポンプ室内には複雑な凹凸構造がなく
構成部品も少ないので、分散処理を終えた後の、分散装
置からの被処理液の排出や内部の洗浄作業も、容易かつ
迅速に行えることになる。
液の循環経路を設けておき、分散装置のポンプ作用で被
処理液を循環させながら分散装置を繰り返し通過させて
分散を行うようにすれば、分散装置を1回通過させるだ
けでは十分な分散処理が行えない場合でも、目的とする
分散処理が果たせる。ロータリーディスク型ポンプにお
ける流体の通過速度は、従来のサンドグラインダーなど
の分散装置における被処理液の通過速度に比べて、はる
かに大きいので、被処理液を繰り返し分散装置に循環さ
せたとしても、目的の分散処理を果たすまでの作業時間
は、従来の分散装置に比べて何ら劣ることにはならな
い。
参照しながら以下に説明する。図1は、分散装置の使用
状態を表し、図2および図3に分散装置の詳細構造を表
している。分散装置10は、概略円筒状のポンプ室30
に、3枚の円盤20a、20b、20bが収容されてい
る。円盤20aには中心に回転軸12が連結されてお
り、回転軸12はポンプ室30の端面を貫通しており、
ポンプ室30の外部に設けられたモータ40で回転駆動
される。ポンプ室30を回転軸12が貫通する部分に
は、パッキンなどのシール部材14が設けられている。
円盤20b、20bは、中心部分に貫通孔24が設けら
れ、貫通孔24よりも少し外周部分で、棒状の連結材2
2、22により前記円盤20aに固定一体化されてい
る。円盤20aと円盤20b、および、円盤20bと円
盤20bは、それぞれ一定の間隔Wをあけて対面してい
る。また、円盤20aの外側表面とポンプ室30の円筒
端面との間、および、反対側の円盤20bの外側表面と
ポンプ室30の反対側の円筒端面との間には、後述する
分散媒体の粒径の3個分の直径の合計よりも広い隙間が
あいている。
24に対面する円筒端面には、吸込口32が設けられて
いる。各円盤20a、20bの外周方向でポンプ室30
の円筒周面には、吐出口34が設けられている。図3に
示すように、吐出口34は、円盤20a、20bの外周
接線方向に延びていて、円盤20a、20bのポンプ作
用で送り出される被処理液をスムーズに吐出できるよう
にしている。
面に沿って、ステンレス網などからなる円弧曲面状のフ
ィルタ36が取り付けられている。フィルタ36の内側
表面は周囲のポンプ室30の壁面に滑らかに連続してい
る。図1に示すように、ポンプ室30の内部には、ガラ
スビーズなどの分散媒体50が収容されている。分散装
置10の吸込口32には配管72が接続され、配管72
は、連結分離自在なフランジ継手78およびバルブ76
を介して貯液槽60に連結されている。貯液槽60に貯
えられた被処理液Lが、配管72を経て分散装置10の
吸込口32に送り込まれる。
経て貯液槽60の上部に開放されており、分散処理が行
われた被処理液Lが貯液槽60へと戻される。貯液槽6
0の下部には車輪64、64が取り付けられており、貯
液槽60をおよび分散装置10の全体を一体化させた状
態で移動可能になっている。また、前記配管72に備え
たフランジ継手78を切り離せば、分散装置10と配管
72の一部のみを、貯液槽60とは別に自由に移動させ
ることが可能になる。貯液槽60には、攪拌羽根62を
備えており、貯液槽60内の被処理液Lを攪拌混合でき
るようになっている。
分散処理を行うには、貯液槽60に、塗料の展色剤と顔
料などの分散材料を投入して被処理液Lを作り、攪拌羽
根62である程度均一に攪拌しておく。分散装置10を
作動させると、ポンプ室30内で円盤20a、20bが
回転し、それに伴うポンプ作用で、吸込口32から被処
理液Lが吸い込まれる。ポンプ室30内では、被処理液
Lが分散媒体50と激しく攪拌混合されることよって、
いわゆる分散作用を受ける。分散作用を受けた被処理液
Lは、円盤20a、20bの外周からフィルタ36を通
過して吐出口36から吐出され、配管74を経て貯液槽
60に戻る。被処理液Lは、このようにして貯液槽60
と分散装置10との間を繰り返し循環しながら、分散装
置10で分散作用を受けて、目的とする分散処理が行わ
れる。
料の分散処理を行った具体的実施例とその結果について
説明する。 分散装置: (実施例)2.0Lディスクフローポンプ(米国 DISCF
LO社製)円盤直径200mm、円盤枚数2枚、円盤同士の
間隔20mm。
り付けた。フィルタには、パンチングメタル(SUS3
04製、穴径0.5mm)を用いた。 (比較例) 1.4L密閉式分散機(サンドグラインダー型) 被処理液:水アメ水溶液(粘度15ポイズ)に重炭を
混ぜたもの。
7mmφ) 比較例では規定量を充填し、実施例では、ポンプ室の空
間容積の70容積%を占めるように充填した。 被処理液の流量: (実施例)6.0l/m 、(比較例)0.3l/m 。
の滞留時間を変えながら、得られた被処理液に含まれる
粒子の平均粒子径を測定して、分散処理の効果を比較し
た。平均粒子径の測定には、レーザー回析式粒度分布測
定器を用いた。測定結果を、図4に示している。測定結
果をみれば、実施例および比較例の何れでも、滞留時間
が長くなるにつれて平均粒子径が小さくなり、良好に分
散処理が行われていることが判る。実施例と比較例で分
散処理の性能に大きな違いはない。
がはるかに簡単で小型であるから、同じ性能であれば、
この発明の分散装置のほうが、装置コストあるいは設置
スペースが削減できることになる。
置は、基本的にはロータリーディスク型ポンプの構造を
利用して、前記のようなフィルタや分散媒体、平坦な円
盤などを備えておくことにより、簡単かつ小型の分散装
置であって、少量の被処理液でも効率良く分散処理を行
うことのできる装置を提供することができる。
明の分散装置を用いて、被処理液を分散装置に繰り返し
通過させることで、1回の通過のみでは十分に分散処理
が行えない場合であっても、目的とする分散処理が確実
に達成できることになる。その結果、構造が簡単で小型
化できる前記分散装置の利点を十分に生かして、分散性
能を大幅に向上させることができる。
図
図
Claims (5)
- 【請求項1】 円筒状のポンプ室内で、間隔をあけて対
面するように配置された複数枚の円盤が回転駆動され、
流体を、ポンプ室の円筒端面に設けられた吸込口から対
面する円盤の中央空間に吸込み、円盤の外周方向でポン
プ室の円筒周面に設けられた吐出口から吐出するロータ
リーディスク型ポンプからなり、対面する円盤の表面が
実質的に平坦であり、対面する円盤の中央空間には分散
媒体が収容され、吐出口に通じるポンプ室の円筒周面に
沿って、分散媒体は通過させず被処理液のみを通過させ
るフィルタが設けられていることを特徴とする分散装
置。 - 【請求項2】 請求項1の装置において、円盤の外周に
おける周速が、8〜15m/sec である分散装置。 - 【請求項3】 請求項1または2の装置において、回転
する円盤の表面と、この円盤の表面に対向する固定構造
の表面との間隔が、分散媒体の3個分の直径の合計より
も広い分散装置。 - 【請求項4】 請求項1〜3の何れかの装置において、
分散媒体が、ポンプ室の空間容積に対して50〜90容
積%の量で収容されている分散装置。 - 【請求項5】 請求項1〜4の何れかの装置を用いる分
散方法であり、分散装置の吐出口から吸込口に至る被処
理液の循環経路を設けておき、分散装置のポンプ作用で
被処理液を循環させながら分散装置を繰り返し通過させ
て分散を行うことを特徴とする分散方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP5267588A JP2898523B2 (ja) | 1993-10-26 | 1993-10-26 | 分散装置および分散方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publication Number | Publication Date |
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Family
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