KR20130028999A - 순환식 분산시스템 및 순환식 분산방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 분산장치의 축밀봉부의 구조를 간소화하며 수명을 늘리는 동시에, 혼합물의 순환분산을 실현하는 순환식 분산시스템 및 순환식 분산방법을 제공하는 것이다. 슬러리 상태 또는 액체상태의 혼합물을 순환시키면서 분산시키는 순환식 분산 시스템에 있어서, 상기 혼합물을 분산시키는 로터형이며 연속형인 분산장치와, 상기 분산장치의 출구측에 접속되는 탱크와, 상기 혼합물을 순환시키는 순환펌프와, 상기 분산장치, 상기 탱크 및 상기 순환펌프를 직렬로 접속하는 배관을 구비하며, 상기 분산장치는, 상기 분산장치 내부의 상기 혼합물이 상기 분산장치 내부에 설치되는 축밀봉부를 침지시키지 않는 양이 되도록, 혼합물의 유출량이 유입량보다 크게 되어 있다.

Description

순환식 분산시스템 및 순환식 분산방법{CIRCULATING DISPERSION SYSTEM AND CIRCULATING DISPERSION METHOD}
본 발명은, 슬러리상태 또는 액체상태의 혼합물을 순환시키면서 상기 혼합물 내의 물질을 분산시키는 순환식 분산시스템 및 순환식 분산방법에 관한 것이다.
슬러리상태의 혼합물이나 액체상태의 혼합물을 순환시키면서 분산시키는 시스템으로서, 예컨대 일본 특허공개공보 제2004-267991호에 기재된 것이 있다. 이러한 순환식 분산시스템에서, 로터형이며 연속형인 분산장치를 채용함에 있어서 이하와 같은 사항을 검토할 필요가 있다. 즉, 로터형이며 연속형인 분산장치에 있어서, 축으로부터 혼합물이 새는 것을 방지하는 축밀봉부로서 O링, 오일시일, 그랜드패킹(Grand Packing), 메커니컬 시일(Mechanical Seal) 등이 있다. 고형분 농도가 예컨대 40~50% 이상인 고농도의 슬러리 등을 축밀봉할 경우에는 메커니컬 시일을 이용하는 경우가 많다.
그러나, 메커니컬 시일은 구조가 복잡하고 시일부분의 크기도 크며 비용도 높다는 문제가 있다. 또한, 시일부에 혼합물이 도달하여 미립자가 혼입(混入)되면 시일면(축밀봉면)에 흠집이 생겨 기능이 손상될 가능성이 있다. 이 때문에, 더블 메커니컬 시일 등의 특별하고도 고가(高價)이며 복잡한 구성이 필요하게 된다는 문제도 있다.
본 발명의 목적은 분산장치의 축밀봉부의 구조를 간소화하고 또한 수명을 늘리는 동시에, 혼합물의 순환분산을 실현하는 순환식 분산시스템 및 순환식 분산방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에 관한 순환식 분산시스템은, 슬러리 상태 또는 액체상태의 혼합물을 순환시키면서 분산시키는 순환식 분산시스템에 있어서, 상기 혼합물을 분산시키는 로터형이며 연속형인 분산장치와, 상기 분산장치의 출구측에 접속되는 탱크와, 상기 혼합물을 순환시키는 순환펌프와, 상기 분산장치, 상기 탱크 및 상기 순환펌프를 직렬로 접속하는 배관을 구비하며, 상기 분산장치는, 상기 분산장치 내부의 상기 혼합물이 상기 분산장치 내부에 설치되는 축밀봉부를 침지(浸漬)시키지 않는 양이 되도록, 혼합물의 유출량이 유입량보다 크게 되어 있다. 본 명세서에서, 「혼합물의 유출량이 유입량보다 크다」는 것은, 분산장치 내에 혼합물이 체류하지 않도록 혼합물의 유출량(또는 유출속도)을 유입량(또는 유입속도)과 적어도 같거나, 또는 커지도록 구성하는 것을 의미한다. 분산장치에 대한 혼합물의 유출량이 유입량보다 항상 클 필요는 없으며, 유입량이 유출량보다 일시적으로 또는 간헐적으로 커지는 경우를 포함한다.
본 발명에 관한 순환식 분산방법은, 슬러리상태 또는 액체상태의 혼합물을 순환시키면서 분산시키는 순환식 분산방법에 있어서, 상기 혼합물을 로터형이며 연속형인 분산장치에 의해 분산시키는 동시에, 상기 분산장치와, 상기 분산장치의 출구측에 접속되는 탱크와, 상기 순환펌프를 직렬로 접속하는 배관에 의해 순환시킬 때, 상기 분산장치 내부의 상기 혼합물이 상기 분산장치 내부에 설치되는 축밀봉부를 침지시키지 않을 정도의 양이 되도록, 혼합물의 유출량을 유입량보다 크게 하여 순환분산을 수행한다.
본 발명에 따르면, 축밀봉부에 혼합물을 도달시키지 않음으로써, 분산장치의 축밀봉부의 구조를 간소화하는 효과를 얻는 동시에, 혼합물의 적절한 순환분산을 실현한다. 더욱이, 축밀봉부의 수명을 늘릴 수 있으므로, 분산장치나 시스템 전체의 유지관리(maintenance) 회수도 줄일 수 있다. 따라서, 본 발명은 구성의 간소화, 유지관리의 간소화 및 저비용화를 실현한다.
본 출원은, 일본에서 2010년 8월 5일에 출원된 일본 특허출원 제2010-176779호 및 2010년 11월 15일에 출원된 일본 특허출원 제2010-255170호에 기초하는 것이며, 그 내용은 본 출원의 내용으로서 그 일부를 형성한다.
또한, 본 발명은 이하의 상세한 설명에 의해 더욱 완전히 이해할 수 있을 것이다. 그러나, 상세한 설명 및 특정 실시예는 본 발명의 바람직한 실시형태로서, 설명의 목적을 위해서만 기재된 것이다. 상기 상세한 설명으로부터의 각종 변경, 개변(改變)은 당업자에게 있어서 명백한 것이기 때문이다.
출원인은 기재된 실시형태 중 어느 것도 대중에게 헌상(獻上)할 의도는 없으며, 개시된 개변, 대체안 중 특허청구의 범위 내에 문언상 포함되지 않을지 모르는 것도, 균등론 하에서의 발명의 일부로 한다.
본 명세서 혹은 청구범위의 기재에 있어서, 명사 및 동등유사한 지시어의 사용은, 특별히 지시하지 않는 한 또는 문맥에 따라 명료하게 부정하지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 본 명세서에서 제공된 예시 또는 예시적인 용어(예컨대 「등」)는 모두, 단순히 본 발명의 설명을 용이하게 하려는 의도에서 사용된 것에 불과하며, 특별히 청구범위에 기재하지 않는 한 본 발명의 범위에 대하여 제한을 가하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명을 적용한 순환식 분산시스템을 설명하기 위한 개요도이다.
도 2는 도 1의 순환식 분산시스템을 구성하는 분산장치의 개략 단면도이다.
도 3은 본 발명을 적용한 순환식 분산시스템의 다른 예를 나타내는 개요도이다.
도 4는 본 발명을 적용한 순환식 분산시스템의 또 다른 예를 나타내는 개요도이다.
도 5는 도 4의 순환식 분산시스템을 구성하는 분산장치의 개략 단면도이다.
도 6은 순환식 분산시스템을 구성하는 분산장치의 다른 예에 대해 설명하는 도면으로서, 한 쌍의 로터의 대향면에 세라믹부재를 이용한 예를 설명하기 위한 로터의 단면도이다.
도 7은 본 발명을 적용한 순환식 분산시스템의 또 다른 예로서, 분산장치의 로터 및 스테이터 중 어느 하나를 구동하는 구동기구를 설치한 예를 나타내는 개요도이다.
도 8은 본 발명을 적용한 순환식 분산시스템을 구성하는 분산장치의 또 다른 예로서, 버퍼부를 갖는 분산장치를 나타내는 개략 단면도이다.
도 9는 도 8에 도시된 분산장치의 장치 주요부에 대한 개략 단면도이다.
도 10은 본 발명을 적용한 순환식 분산시스템을 구성하는 분산장치의 또 다른 예로서, 버퍼부를 갖는 분산장치의 변형예를 나타내는 개략 단면도이다.
이하에서는 본 발명을 적용한 순환식 분산시스템(30)에 대하여 도면을 참조하며 설명하도록 한다. 이하에서 설명하는 순환식 분산시스템(30)은, 슬러리상태의 혼합물(31)을 순환시키면서 분산(「고(固)-액(液) 분산」또는「슬러리화」라고도 함)시키는 것에 대해 설명할 것인데, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니며 액체상태의 혼합물을 순환시키면서 분산(「액(液)-액(液) 분산」또는「에멀젼화(乳化)」라고도 함)시키는 것에 대해서도 같은 효과가 얻어지는 것이다. 또한, 분산이란, 해당 혼합물 내의 물질을 분산시키는 것, 즉, 해당 혼합물 내의 각 물질이 균일하게 존재하도록 섞는 것을 의미한다. 또한, 「혼합물을 순환시키면서 분산하는」 장치 및 방법에는, 원료를 순환시키는 동시에 첨가물을 첨가하면서 순환분산을 수행하는 것이 포함되는 것으로 한다.
순환식 분산시스템(30)은, 도 1에 나타낸 바와 같이 혼합물(31)을 분산시키는 로터형이며 연속형인 분산장치(3)와, 분산장치(3)의 출구측에 접속되는 탱크(1)와, 탱크(1)의 출구측에 접속되어 혼합물(31)을 순환시키는 순환펌프(2)와, 분산장치(3), 탱크(1) 및 순환펌프(2)를 직렬로 접속하는 배관(32)을 구비한다. 상기 분산장치(3)는, 해당 분산장치(3) 내부의 혼합물(31)이 상기 분산장치(3) 내부에 설치되는 축밀봉부(16, 도 2 참조)를 침지시키지 않을 정도의 양이 되도록, 혼합물의 유출량이 유입량보다 크게 되어 있다.
또한, 여기서, 탱크(1)나 분산장치(3)나 배관(32) 내부를 순환하는 유체는, 처음에는 원료이고, 분산장치(3)를 경유할 때마다 첨가원료가 점차 분산된 혼합물이 되어, 최종적으로는 분산처리된 혼합물이 되는데, 상술한 내용 및 이하의 설명에서는, 최초의 「원료」와 처리도중의 「혼합물」모두「혼합물」이라 부르기로 한다.
즉, 순환식 분산시스템(30)은, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이 중공(中空)의 회전축의 중공부로부터 혼합물을 공급하는 방식의 로터형의 연속분산장치(3)에 있어서, 혼합물을 순환펌프(2)에 의해 분산장치(3)에 공급하고, 분산장치(3)의 케이싱인 로터커버(19)로부터 배출되는 혼합물 배출속도(「유출량」이라고도 함 ; Qout)를 순환펌프(2)에 의한 혼합물 공급속도(「유입량」이라고도 함 ;Qin)보다 크게 함으로써, 로터커버(19) 내에 혼합물을 체류시키지 않고, 더욱이 회전하는 로터(13,14)의 원심력을 이용함으로써, 축밀봉부(16)에 혼합물을 도달시키지 않는 시스템이다.
이하에서는 더욱 구체적으로 설명하도록 한다. 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이 혼합물이 들어 있는 저장탱크로서의 탱크(1)는, 그 배출구가 순환펌프(2)에 접속된다. 순환펌프(2)는 혼합물을 반송하여 순환시킨다. 순환도중의 배관에 설치된 공급장치(6)는, 호퍼(4)에 저장되어 있는 첨가물(5 ; 액체 또는 분립체(粉粒體))을, 순환하고 있는 혼합물(처음에는 원료)에 주입시킨다. 첨가물이 첨가된 후의 혼합물은, 탱크(1)의 수직(연직)방향의 상방측에 설치된 로터형의 연속분산장치(3) 내에 공급된다.
분산장치(3)의 로터(13,14)는 서로 반대방향으로 회전하도록 구성되어 있다. 로터(13,14)는 원료에 첨가물이 균일하게 분산된 상태로 한다. 분산장치(3)의 로터(13,14) 사이에서 분산처리된 혼합물은, 분산장치(3)의 로터커버(19) 내에서 체류하지 않고 중력에 의해 탱크(1)로 되돌아온다. 탱크(1) 내의 혼합물은, 교반기(7)에 의한 교반(攪拌)을 통해 편석(偏析) 등이 방지된다.
여기서, 첨가원료(5)의 공급장치(6)로서는 스크류 피더, 로터리 밸브, 플런저 펌프 등을 적절히 이용할 수 있다. 또한, 공급장치(6)의 설치장소로는, 배관(32) 내의 임의의 장소를 선택할 수 있다. 공급장치(6)는 탱크(1)의 상부 등에 설치하여도 무방하다.
탱크(1)에는 진공펌프(8)가 접속된다. 상기 진공펌프(8)는, 분산장치(3)로부터의 배출량이 부족할 경우에 탱크 내부를 감압(減壓)하여 배출을 보조할 수가 있다. 또한, 상기 진공펌프(8)에 의한 감압은, 혼합물에 기포가 혼입되었을 경우의 탈포(脫泡) 처리용으로서도 기능한다.
이상과 같은 순환식 분산시스템(30)에 있어서, 운전시에는, 밸브(9)는 항시 개방으로 되어 있고, 밸브(10,11)는 항시 폐쇄로 되어 있다. 분산처리가 종료되면 밸브(9)는 폐쇄되고 밸브(10)는 개방된다. 이로써, 밸브(10)로부터 처리물을 배출·회수할 수가 있다. 또한, 분산장치(3)나 배관(32) 내에 남은 혼합물은, 밸브(11)를 개방으로 함으로써 배출, 회수된다. 그리고, 혼합물의 배출·회수용의 밸브는 탱크나 배관의 임의의 장소에 부착할 수 있다.
다음으로, 분산장치(3)의 로터부에서의 혼합물의 흐름에 대하여 도 2를 이용하여 설명하도록 한다. 우선, 순환펌프(2)로부터 보내진 혼합물은 도 1에 도시된 전동기(M)에 의해 회전하는 중공축의 중심을 지나 한 쌍의 회전하는 로터(13,14)의 틈새(전단(剪斷)부)로 공급된다. 공급된 혼합물은, 원심력에 의해 한 쌍의 로터(13,14)의 틈새를 지나 로터 외주(外周)로부터 방사상으로 방출된다. 이때, 혼합물에는 로터(13,14)로부터의 전단력이 가해져 분산이 이루어진다. 로터(13,14)로부터 방출된 혼합물은, 로터커버(19)의 내벽과 충돌하고 내벽을 따라 흘러 떨어져 하부의 배출구(22)로부터 배출된다.
로터(13,14)는 로터커버(19)로부터 흐른 혼합물이 회전축(20,21)에 도달하는 것을 방지하는 형상으로 되어 있다. 즉, 로터(13,14)에는, 서로 대향되는 면(13a,14a)과 반대측인 배면부분(13b,14b)의 원주방향 외측에, 축 방호(防護) 돌기(13c,14c)가 형성되어 있다. 또한, 오일시일 등의 축밀봉부(16) 주위에는, 시일보호부재(24,25)가 설치되어 있고, 상기 시일보호부재(24,25)에는 축 방호 돌기(24c,25c)가 형성되어 있다. 또한, 여기서는 시일보호부재(24,25)가 축밀봉부(16)를 누르는 기능을 지닌 시일누름부재(18)와 일체로 설치되어 있으나, 별개여도 무방하다.
축 방호 돌기(13c,14c)는 배면부분(13b,14b)의 외주를 따른 링형상의 기립(rising)돌기이다. 축 방호 돌기(13c,14c)는 로터커버(19)의 내벽으로부터 시일보호부재(24,25)를 통해 흘러 떨어진 혼합물에 원심력을 가함으로써, 외주방향을 향해 비산(飛散)시켜 회전축(20,21)에 액체가 접촉(接液)하는 것(닿는 것, 부착되는 것)을 방지할 수가 있다.
축 방호 돌기(24c,25c)는, 시일보호부재(24,25)의 단부(端部)의 외주를 따른 링형상의 기립돌기로서, 로터커버(19)의 내벽으로부터 안내된 혼합물이 회전축(20,21)에 액체가 접촉하는 것을 방지한다. 링형상의 기립돌기로서 형성된 축 방호 돌기(24c,25c)에 의해, 회전축(20,21)측으로의 흐름이 방지된 혼합물은, 시일보호부재(24,25)를 타고 하방측으로 흘러 분산장치(3)의 배출구(22)로부터 탱크(1)측으로 유출된다. 또한, 도 2에서 Qin은 혼합물의 흐름을 나타내고, Qout은 탱크(1)측을 향해 배출되는 분산처리 후의 혼합물의 흐름을 나타낸다.
또한, 로터(13,14)에는, 회전에 따라 발생되는 원심력에 의해 혼합물이 외주방향으로 이동하는 힘이 작용한다. 또, 시일누름부재(18)는 상술한 바와 같이 로터(13,14)나 로터커버(19)로부터 혼합물이 흘러와도 축으로 전해지는 것을 막는 형상으로 되어 있다. 배출구(22)로부터 흐르는 혼합물의 속도(유출속도)는, 순환펌프(2)로부터 보내지는 혼합물의 유입속도보다 크도록 구성되어 있기 때문에, 로터커버(19) 내부에 체류하는 일이 없다. 또, 상기 유출속도(유출량)를 크게 하기 위한 구성으로서는, 예컨대 배관의 지름을 크게 하는 등의 방법이 있다. 또, 상기 분산장치(3)에는 축받이(15)나 혼합물 역류방지 캡(cap, 17)이 설치되어 있다.
혼합물이나 원료의 점도가 커짐에 따라 유체저항 때문에 혼합물 등이 잘 흐르지 않게 되고, 로터커버(19)의 배출구를 중력만으로 충분한 유량을 확보할 정도로는 크게 형성할 수 없어, 순환펌프(2)로부터의 공급량이 로터커버(19)로부터의 배출량보다 정상적(定常的)으로 커질 경우에는, 도 1에서 탱크(1)의 내부를 진공펌프(8)에 의해 흡인하여 감압상태로 하여, 로터커버 내부로부터의 배출을 촉진시켜도 무방하다. 상기 진공펌프(8)는 액체에 혼입된 기포를 탈포하는 기능도 있으며, 탈포를 주된 목적으로 하여 탱크를 감압상태로 하여도 무방하다. 또한, 이러한 경우에는, 로터축의 시일부에 감압상태를 유지하는 시일을 설치할 필요가 있다. 이와 같이 진공펌프(8)는 탱크(1) 내부를 감압하는 감압펌프로서 기능한다.
더욱이, 탱크(1)를 감압하여도 로터커버(19)로부터의 배출유량(Qout)을 충분히 크게 취할 수 없는 경우에는, 도 3에 나타낸 바와 같이 로터커버(19)의 배출구(22)와 탱크(1)의 원료복귀포트(return port)에 펌프(12)를 접속함으로써 강제적으로 배출시켜도 무방하다. 즉, 도 3은 도 1에 나타낸 순환식 분산시스템(30)의 변형예를 나타내며, 이것을 순환식 분산시스템(40)이라 한다. 순환식 분산시스템(40)은 펌프(12)가 설치되어 있는 것을 제외하고 순환식 분산시스템(30)과 같으므로, 동일 부호를 사용하고 그에 대한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 상기 펌프(12)는, 분산장치(3)의 출구측과 탱크(1)의 입구측 사이의 배관에 설치되어, 분산장치(3)에서의 혼합물의 유출량을 증가시키기 위한 펌프이다. 또, 이러한 경우에 배출속도(Qout)는 펌프(12)의 능력에 따라 정해지며 중력과는 관계가 없기 때문에, 연속분산장치(3)는 반드시 탱크(1)의 수직방향 상측에 설치될 필요는 없다.
분산장치(3)는 축을 수평하게 설치할 필요는 없고, 도 4에 나타낸 바와 같이 수직방향으로 설치한 순환시스템으로 하여도 무방하다. 즉, 도 4는 도 1에 도시된 순환식 분산시스템(30)의 변형예를 나타내며, 이것을 순환식 분산시스템(50)이라 한다. 또한, 도 4의 순환식 분산시스템(50)에 이용되는 분산장치는, 상술한 분산장치(3)여도 무방하나, 도 5에 도시된 로터형이며 연속형인 분산장치(51)가 적합하다. 순환식 분산시스템(50) 및 분산장치(51)는 이하에서 설명하는 것을 제외하고 순환식 분산시스템(30) 및 분산장치(3)와 같으므로, 동일한 부분에는 동일 부호를 사용하고 설명은 생략한다. 또한, 상기 순환식 분산시스템(50)에서도, 도 3에서 설명한 펌프(12)를 추가하여도 같은 효과를 거둘 수 있다.
다시 말해, 도 1 및 도 4의 순환식 분산시스템(30,50)은, 분산장치(3,51)가 한 쌍의 로터(13,14,53,54)를 가지며, 상기 한 쌍의 로터(13,14,53,54) 사이에 중공축을 통해 혼합물이 유입되고, 상기 한 쌍의 로터(13,14,53,54)의 틈새로부터 외주측을 향해 방사상으로 혼합물을 방출함으로써 혼합물을 분산시킨다는 점에서 공통적이다. 도 1 및 도 4의 순환식 분산시스템(30,50)의 차이로는, 도 1에서의 분산장치(3)는, 한 쌍의 로터(13,14)가 수평방향으로 대향되어 배치되어 있는 데 대하여, 도 4에서의 분산장치(51)는, 한 쌍의 로터(53,54)가 수직방향으로 대향되어 배치되어 있다는 점이다. 도 1의 시스템(30)의 이점은, 설비의 수직방향의 치수를 억제할 수 있다는 점이다. 도 4의 시스템(50)의 구성 및 이점에 대하여 이하에 상세히 설명하도록 한다.
도 4의 순환식 분산시스템(50)에서, 혼합물은 상측 로터(53), 하측 로터(54)의 중공축의 중공부 중 어느 것으로부터 공급되어도 무방한데, 예컨대 하측 로터(54)의 중공축의 중공부로부터 펌프에 의해 공급되는 것으로 하면, 상부 로터축으로부터 첨가물(5)을 공급할 수도 있다. 예컨대, 이러한 경우에는, 분산장치(51)의 상부에 첨가물(5)을 저류하는 호퍼(55)를 설치하도록 하면 된다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 분산장치(51)의 로터(53,54)는 분산장치(3)와 마찬가지로, 서로 반대방향으로 회전하도록 구성되어 있다. 로터(53,54)는 원료에 첨가물이 균일하게 분산된 상태로 한다. 분산장치(51)의 로터(53,54) 사이에서 분산처리된 원료는, 분산장치(51)의 로터커버(19) 내에서 체류하지 않고 중력 등에 의해 탱크(1)로 복귀된다.
다음으로 도 5를 이용하여 수직방향으로 설치한 경우의 예인 분산장치(51)에서의 원료 및 첨가물의 흐름을 설명하도록 한다. 먼저, 보내진 원료는 도시되지 않은 전동기에 의해 회전하는 중공축의 중심을 지나 한 쌍의 회전하는 로터(53,54)의 틈새(전단부)로 공급된다. 공급된 원료는, 원심력에 의해 한 쌍의 로터(53,54)의 틈새를 지나 로터 외주로부터 방사상으로 방출된다. 이때, 원료에는, 로터(53,54)로부터 전단력이 가해져 분산이 이루어진다. 로터(53,54)로부터 방출된 원료는, 로터커버(19)의 내벽과 충돌하여 내벽을 따라 하부의 배출구(22)로부터 배출된다.
이때, 호퍼(55) 내의 첨가물(5)은 로터(53,54)의 회전에 의해 발생되는 음압(負壓), 혹은 탱크 내부를 진공펌프에 의해 흡인함에 따른 음압에 의해 관 내부로 끌어 들여지기 때문에, 이들의 작용에 의한 공급속도로 공급량이 충분하면, 도 4에서의 첨가물용 공급장치(6)는 불필요해진다.
또한, 로터(53,54)는 로터커버(19)로부터 흐른 혼합물이 회전축(20,21)에 도달하는 것을 막는 형상으로 되어 있다. 즉, 한 쌍의 로터(53,54) 중 하측 로터(54)의 배면 외주에는, 축 방호 돌기(54c)가 형성되어 있다. 보다 구체적으로는, 축 방호 돌기(54c)는 하측 로터(54)의, 상측 로터(53)에 대향되는 면(54a)과 반대쪽인 배면부분(54b)의 원주방향 외측에 형성되어 있다.
상기 축 방호 돌기(54c)는, 배면부분(54b)의 외주를 따른 링형상의 기립돌기로서, 로터커버(19) 등으로부터 로터(53,54)의 외주부(53d,54d)로 흐른 혼합물을 로터커버(19)의 하부에 설치된 외주 홈부(56)로 떨어지도록 유도(하방측으로 유도)함으로써, 회전축(20,21)에 액체가 접촉하는 것(닿는 것, 부착되는 것)을 방지할 수 있다. 축 방호 돌기(54c)에 의해, 축(20)쪽으로의 흐름이 방지된 혼합물은, 로터커버(19)의 외주 홈부(56)를 통해 배출구(22)로 유도되고, 배출구(22)로부터 탱크(1)측으로 유출된다. 또한, 도 5의 Qin은, 혼합물의 흐름을 나타내며, Qout은 탱크(1)측을 향해 배출되는 분산처리 후의 혼합물의 흐름을 나타낸다. 또한, FT는 첨가물의 흐름을 나타내고 Fk는 원료와 첨가물의 혼합물의 흐름을 나타낸다.
또한, 도 2를 이용하여 설명한 분산장치(3)와, 도 5를 이용하여 설명한 분산장치(51)에서는, 서로 반대방향으로 회전하도록 구성된 한 쌍의 로터(13,14), 한 쌍의 로터(53,54)를 설치하도록 구성하였으나, 순환식 분산시스템(30,40,50)을 구성하는 분산장치는 이것으로 한정되는 것은 아니다. 즉, 한 쌍의 로터 중 어느 하나를, 회전하지 않는 스테이터로 바꾼 분산장치를 이용하도록 구성하여도 무방하다. 구체적으로, 이러한 분산장치는, 서로 대향되는 면을 갖는 로터 및 스테이터를 가지며, 상기 로터 및 스테이터 사이에 중공축을 통해 혼합물이 유입되고, 상기 로터 및 스테이터의 틈새를 통해 외주측을 향해 방사상으로 혼합물을 방출함으로써 혼합물을 분산시키는 장치이다.
또한, 도 2, 도 5의 분산장치(3,51)에서는, 한 쌍의 로터를, 서로 대향되는 면이 세라믹에 의해 형성되도록 구성하여도 무방하다. 세라믹부재를 이용함으로써 내마모성이 향상되어 높은 전단력을 혼합물에 부여할 때에도 내구성이 향상된다. 여기서, 도 6을 이용하여 분산장치(3,51) 등에 적용가능한 한 쌍의 로터(61,62)에 대해 설명한다. 즉, 상술한 로터(13,14,53,54) 대신에 후술하는 세라믹부재를 이용한 로터(61,62)를 적용할 수 있으며, 이를 적용한 분산장치(3,51)나 이것을 구비하는 순환식 분산시스템(30,40,50)은 유지관리의 간소화 및 그에 따른 저비용화를 실현한다.
도 6에 나타낸 바와 같이 한 쌍의 로터(61,62)는 서로 대향되는 면을 갖는 선단(先端)부재(63,64)와, 상기 선단부재(63,64)를 교환가능하게 부착하는 부착부재(65,66)와, 선단부재(63,64)를 부착부재(65,66)에 고정하는(예컨대 볼트 등의) 고정나사(67,68)를 갖는다. 선단부재(63,64)는 세라믹에 의해 형성된다. 부착부재(65,66)는 금속 등에 의해 형성된다. 또한, 선단부재(63,64)와 부착부재(65,66)는 접착 등에 의해 일체화되도록 구성하여도 무방한데, 고정나사(67,68)에 의해 부착함으로써 이하의 효과를 거둘 수 있다. 고정나사(67,68)에 의해 세라믹부재인 선단부재(63,64)를 부착 및 분리할 수 있는 한 쌍의 로터(61,62)는, 접착방식에 비해 교환이 용이하여 유지관리의 간소화와 그에 따른 비용절감을 실현한다.
더욱이, 도 6에 도시된 한 쌍의 로터(61,62)는, 다음과 같은 특징을 갖는다. 즉, 고정나사(67,68)는 선단부재(63,64)의 대향되는 면(63a,64a)쪽에서 부착부재(65,66)에 부착됨으로써 선단부재(63,64)를 부착부재(65,66)에 고정한다. 또한, 선단부재(63,64)에는 고정나사(67,68)를 부착하는 부분에 오목부(63b,64b)가 형성된다. 상기 오목부(63b,64b)는, 고정나사(67,68)가 선단부재(63,64)를 고정하는 상태로 부착되었을 때, 고정나사(67,68)의 헤드부(67a,68a)가, 선단부재(63,64)의 대향되는 면(63a,64a)으로부터 소정 간격(G1,G2)만큼 깊게 위치하도록 형성된다. 그리고, 상기 소정 간격(G1,G2)은 고정나사(67,68)의 각 헤드부의 높이방향(나사의 삽입·부착방향)의 치수(H1,H2)와의 사이에서 각각 관계식 0.5×H1＜G1＜1.5×H1, 관계식 0.5×H2＜G2＜1.5×H2를 만족하게 되어 있다.
이와 같이, 한 쌍의 로터(61,62)는 부착했을 때의 고정나사(67,68)의 헤드부(67a,68a)의 깊이(선단부재(63,64)의 면(63a,64a)에 대한 헤드부(67a,68a) 단면의 깊이를 의미하는 것으로 한다)가 통상적으로 상정하는 깊이보다 크게 되어 있다는 점에도 특징이 있다. 이러한 특징에 의해, 고정나사의 헤드부(67a,68a)와 선단부재의 오목부(63b,64b) 사이의 틈새(공간)에 혼합물 내의 고형분이 가득 차게 된다(막히게 된다, 퇴적된다). 이와 같이 가득 찬(퇴적된) 고형분은, 부착부분인 오목부(63b,64b) 밖을 흐르는 슬러리 상태(狀) 등의 혼합물과 접촉하지만, 오목부(63b,64b) 내에서는 흐르지 않기 때문에, 고정나사의 헤드부(67a,68a)를 고형분이 보호한 상태이다. 도 6에서 SS는 퇴적된 고형분을 나타내며, SL은 유동성을 갖는 혼합물을 나타낸다.
다시 말해, 이러한 특징을 갖는 한 쌍의 로터(61,62)는 소정 간격(G1,G2)만큼 깊게 고정나사의 헤드부(67a,68a)를 위치시켜 혼합물의 고형분을 퇴적시킴으로써, 그 퇴적시킨 고형분에 의해 나사의 헤드부(67a,68a)의 마모를 막을 수가 있다.
즉, 한 쌍의 로터(61,62)는 고정나사(67,68)의 체결용 홈이나 구멍, 예컨대 플러스 홈, 마이너스 홈, 육각구멍 등이 찌그러지는 것을 방지하고, 이로써 분리시에 문제가 생기는 것을 방지하며, 더욱이, 고정나사의 헤드부(67a,68a)의 마모에 의해 혼합물에 금속가루와 같은 이물(異物)이 혼입되는 것(contamination)을 방지할 수가 있다.
또한, 한 쌍의 로터(61,62)에 있어서, 0.5×H1＞G1, 0.5×H2＞G2인 경우에는, 상술한 혼합물의 고형분이 퇴적됨에 따른 보호효과가 적고, G1＞1.5×H1, G2＞1.5×H2인 경우에는, 선단부재(63,64)의 오목부(63b,64b)가 지나치게 커져 강도면에서 약해지거나 퇴적물 고형분의 양이 지나치게 많아져 분리하기가 불편해지기 때문에, 상술한 범위가 적정하다.
분산장치(3,51)는 로터(13,14,53,54) 대신에 세라믹부재를 이용하는 동시에 특징적인 구성을 갖는 상기 로터(61,62)를 구비하도록 함으로써, 세라믹을 이용함에 따른 효과(내구성의 향상, 유지관리의 간소화, 저비용화)에 추가하여, 세라믹부분 교체의 간소화와 이물의 혼합방지를 실현할 수가 있다. 또한, 상기 로터(61,62)를 이용한 분산장치를 구비하도록 순환식 분산시스템(30,40,50)을 구성함으로써, 상술 및 후술하는 효과에 추가하여, 상기 로터(61,62)에 의한 효과도 거둘 수가 있다. 또한, 도 6에서는 로터(62)쪽에 혼합물 유입용의 중공축이 부착되는 경우의 예(로터(62)의 선단부재(64) 및 부착부재(66)에 관통구멍(64c,66c)이 형성되어 있음)를 나타내었으나, 로터(61)쪽에 중공축을 부착하도록 구성하여도 되고, 또한 양쪽에 중공축이 부착되도록 하여도 무방하다.
도 1, 도 3, 도 4 및 후술하는 도 7에 있어서, M은 전동기를 나타내고, P는 펌프를 나타낸다. 이상의 시스템(30,40,50)에 사용하는 펌프(P)로서는, 축밀봉부가 없는 펌프, 예컨대 튜브펌프나 호스펌프를 이용하는 것이 바람직하다. 만약 펌프에 액체와 접하는 축밀봉부가 있으면, 그 축밀봉부가 열화(劣化)될 가능성이 있기 때문이다.
이상과 같이, 본 발명을 적용한 순환식 분산시스템(30,40,50)은, 분산장치(3,51)와 탱크(1)와 순환펌프(2)와 배관(32)을 구비하며, 분산장치(3,51)가, 상기 분산장치 내부의 혼합물이 상기 분산장치 내부에 설치되는 축 밀봉부(16)를 침지시키지 않을 정도의 양이 되도록 혼합물의 유출량이 유입량보다 크게 되어 있다는 점에 특징이 있다. 또한, 본 발명을 적용한 순환식 분산방법은, 슬러리상태 또는 액체상태의 혼합물을 순환시키면서 분산시키는 순환식 분산방법에 있어서, 혼합물(31)을 로터형이면서 연속형인 분산장치(3)에 의해 분산시키는 동시에, 상기 분산장치(3)와, 분산장치(3)의 출구측에 접속되는 탱크(1)와, 순환펌프(2)를 직렬로 접속하는 배관(32)에 의해 순환시킬 때, 분산장치(3) 내부의 혼합물이 상기 분산장치 내부에 설치되는 축 밀봉부를 침지시키지 않을 정도의 양이 되도록, 혼합물의 유출량을 유입량보다 크게 하여 순환분산을 수행한다는 점에 특징이 있다.
상기 순환식 분산시스템(30,40,50)은, 축밀봉부(16)에 혼합물을 도달시키지 않음으로써, 분산장치의 축 밀봉부의 구조를 간소화하는 동시에 혼합물의 순환분산을 실현하고, 더욱이 축 밀봉부의 수명을 늘릴 수 있기 때문에, 분산장치나 시스템 전체의 유지관리 회수도 줄일 수 있다. 따라서, 상기 시스템 및 방법은, 구성의 간소화, 유지관리의 간소화 및 저비용화를 실현한다.
이와 같이 순환식 분산시스템(30,40,50)은 로터형 연속분산기의 축밀봉장치에 혼합물을 도달시키지 않는 것이다. 또, 상기 시스템은 중공의 회전축의 중공부로부터 혼합물을 공급하는 방식의 로터형의 연속분산장치를 이용할 때, 축이나 로터의 회전(원심력)을 이용하며, 또한, 로터부에 대한 혼합물의 유입량과 로터부로부터의 혼합물의 배출량을 제어함으로써, 로터를 수납하는 케이싱(로터커버(19))의 내부와 외부를 시일하는 축밀봉부에 혼합물을 도달시키지 않도록 한다. 그리고, 상기 시스템에 따르면, 축밀봉부에 액체를 도달시키지 않음으로써, 구조가 간단하고 비용이 저렴한 축밀봉장치를 채용할 수 있다. 혹은, 축밀봉장치의 수명을 늘릴 수가 있다.
또한, 상기 시스템에 있어서, 로터커버(19) 내부로부터의 혼합물의 배출에 액체이송펌프로서 도 3에 도시된 펌프(12)를 사용한다는 점에도 특징이 있다. 더욱이, 상기 시스템에 있어서, 탱크(1) 내부를 예컨대 진공펌프(8)로 감압함으로써 로터커버(19) 내부로부터의 혼합물의 배출량을 촉진시킨다는 점에도 특징이 있다. 더욱이, 시스템(50)에서는, 분산장치의 회전축을 연직방향으로 설치하고, 혼합물(처음에는 처리원료)을 하측 로터의 축 중심으로부터 공급함으로써, 첨가물을 상측 로터의 축 중심으로부터 공급한다는 점에도 특징이 있다.
이상과 같이, 순환식 분산시스템(30,40,50)은 종래와 같이 분산장치 내부의 혼합물이 가득 차는 양이 되지 않도록 하여 축밀봉부(16)에 혼합물을 도달시키지 않으므로, 구조가 간단하고 비용이 저렴한 축밀봉부재를 이용할 수 있어, 축밀봉부재의 수명을 늘릴 수가 있다.
상술한 순환식 분산시스템(30,40,50)이나 이것을 구성하는 분산장치(3,51)에 있어서, 한 쌍의 로터 중 적어도 어느 한쪽을 구동함으로써, 다른 쪽에 대하여 근접 및 이격되는 방향으로 구동하는 구동기구를 설치하도록 구성하여도 무방하다. 상기 구동기구는, 분산장치에서의 한 쌍의 로터 사이나, 로터 및 스테이터 사이에 혼합물의 막힘이 발생함에 따라 관내 압력이 상승하여 기기나 배관의 파손이 발생하는 것을 방지할 것을 목적으로 하여 순환식 분산시스템에 설치되는 것인데, 구동기구의 구체적 구성이나 기능 및 효과에 대해서는, 도 7의 순환식 분산시스템(130)에서 구체적으로 설명하기로 한다.
다음으로, 도 7을 이용하여 본 발명을 적용한 순환식 분산시스템(130)에 대해 설명하도록 한다. 순환식 분산시스템(130)에 대해서도 상술한 순환식 분산시스템(30,40,50)과 마찬가지로, 슬러리상태의 혼합물(131)을 순환시키면서 분산시키는 것에 대해 설명하겠으나 이것으로 한정되는 것은 아니다.
순환식 분산시스템(130)은 도 7에 나타낸 바와 같이, 혼합물(131)을 분산시키는 로터형이면서 연속형인 분산장치(151)와, 분산장치(151)의 출구측에 접속되는 탱크(101)와, 탱크(101)의 출구측에 접속되어 혼합물(131)을 순환시키는 순환펌프(102)와, 분산장치(151), 탱크(101) 및 순환펌프(102)를 직렬로 접속하는 배관(132)을 구비한다. 분산장치(151)는 로터(153) 및 스테이터(154)를 갖는다. 상기 분산장치(151)는 분산장치(151) 내부의 혼합물(131)이 상기 분산장치(151) 내부에 설치되는 축밀봉부를 침지시키지 않을 정도의 양이 되도록, 혼합물의 유출량이 유입량보다 크게 되어 있다. 또한, 분산장치(151)에 대해서는 축밀봉부를 도시하지 않았으나, 도 5에서 도시한 축밀봉부(16)와 같은 축밀봉부가 로터(153)측에 설치되어 있는 것으로 한다.
상술한 도 1 등의 경우와 마찬가지로, 탱크(101)나 분산장치(151)나 배관(132) 내부를 순환하는 유체는, 처음에는 원료이고, 분산장치(151)를 경유할 때마다 첨가원료가 점차 분산된 혼합물이 되어 최종적으로는 분산처리가 된 혼합물이 되는데, 상술한 내용 및 이하의 설명에서는, 최초의 「원료」도 처리도중의「혼합물」도 모두 「혼합물」이라 부르기로 한다.
즉, 순환식 분산시스템(130)은 중공의 회전축의 중공부로부터 혼합물을 공급하는 방식의 로터형 연속분산장치(151)에 있어서, 혼합물을 순환펌프(102)에 의해 분산장치(151)로 공급하고, 분산장치(151)의 케이싱인 로터커버로부터 배출되는 혼합물 배출속도(「유출량」이라고도 함 ; Qout)를 순환펌프(102)에 의한 혼합물 공급속도(「유입량」이라고도 함 ; Qin)보다 크게 하여, 로터커버 내부에 혼합물을 체류시키지 않음으로써 축밀봉부에 혼합물을 도달시키지 않는 시스템이다. 더욱이, 분산장치(151)를 한 쌍의 로터방식으로 변경하여도 무방하며, 변경함에 따라 로터의 원심력을 이용할 수 있고, 이로써 축밀봉부에 혼합물을 도달시키지 않는 효과가 얻어진다.
또한, 순환식 분산시스템(130)은 분산장치(151)의 로터(153) 및 스테이터(154) 중 적어도 어느 한쪽을 구동함으로써, 다른 쪽에 대하여 접근 및 이격되는 방향으로 구동하는 구동기구(171)와, 상기 구동기구(171)를 제어하는 제어부(180)를 구비한다. 구동기구(171)는 예컨대 서보실린더이며, 여기서는 로터(153)나 로터(153)의 회전축이나 이것을 회전구동하는 모터(M)를 포함한 유닛부분을 상하로 구동하여 그 로터(153)와 스테이터(154)의 틈새(δ)를 벌리거나 좁힐 수가 있다. 구동기구(171)를 구비하는 순환식 분산시스템(130)은 로터(153) 및 스테이터(154) 사이에서 혼합물의 막힘이 발생하였거나 발생할 우려가 있을 때 틈새(δ)를 벌림으로써 막힘을 해소하고, 관내 압력이 상승하여 펌프 등의 기기나 배관(특히 이음매 부분)의 파손이 발생하는 것을 방지한다.
제어부(180)는 로터 및 스테이터 사이의 혼합물의 압력을 검출하는 압력센서(173)와, 로터와 스테이터의 사이에서 방출되는 혼합물의 온도를 검출하는 온도센서(174)의 양자의 검출결과에 기초하여, 로터(153) 및 스테이터(154)의 대향간격을 조정한다. 또한, 제어부(180)는 압력센서(173), 온도센서(174) 중 적어도 한쪽의 검출결과에 기초하여 조정하도록 하여도 무방하다.
압력센서(173)는 배관(132) 내에서 가장 압력이 상승하는 위치에 배치되며, 예컨대 도 7에 나타낸 바와 같이, 분산장치(151)에 혼합물을 유입시키는 위치의 바로 앞에 배치된다. 또한, 구동기구(171)로서 서보실린더를 이용할 경우에는 실린더 선단에 설치된 로드 셀을 압력센서로서 사용하여도 무방하다. 또한, 서보실린더에 내장된 압력센서를 이용하여도 무방하다.
온도센서(174)는 분산장치(151)로부터 배출되는 혼합물의 온도를 검출하기 위하여, 도 7에 나타낸 바와 같이, 분산장치(151)의 출구측 바로 뒤의 배관(132)에 부착되어 있다. 또한, 상기 순환식 분산시스템(130)에는, 로터(153)의 축받이 부분의 온도를 검출하는 온도센서(175)가 설치되어 있다. 상기 온도센서(175)의 검출결과와, 틈새(δ)의 관계를 사전에 계측하여 제어부(180) 내의 기억부에 기억시켜 둠으로써, 제어부(180)는 온도센서(175)의 검출결과에 따라 구동장치(171)를 구동하여 로터(153)를 축방향으로 이동시키며 틈새(δ)를 조정함으로써, 압력의 상승을 사전에 방지할 수도 있도록 한다.
이하에서는 더욱 구체적으로 설명하도록 한다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 혼합물이 들어 있는 저장탱크로서의 탱크(101)는, 그 배출구가 순환펌프(102)에 접속된다. 순환펌프(102)는 혼합물을 반송하여 순환시킨다. 탱크(101)의 상부에 설치된 공급장치(106)는, 호퍼(104)에 저장되어 있는 첨가물(105 ; 액체 또는 분립체(粉粒體))을, 순환하고 있는 혼합물(처음에는 원료)에 주입시킨다. 첨가물이 첨가된 후의 혼합물은, 탱크(101)의 수직(연직)방향의 상방측에 설치된 로터형 연속분산장치(151) 내에 공급된다.
분산장치(151)는 수직방향으로 대향되어 배치되는 로터(153) 및 스테이터(154)를 갖는다. 분산장치(151)는 축이 수직방향으로 설치되고, 로터(153)가 상측에 설치되며, 스테이터(154)가 하측에 설치된다. 또한, 이것을 서로 반대방향으로 회전하는 한 쌍의 로터로 변경하여도 무방하다. 또, 축을 수평하게 배치하여 로터 및 스테이터를 수평방향으로 대향되게 설치하도록 하여도 무방하다. 로터(153) 및 스테이터(154)는 원료에 첨가물이 균일하게 분산된 상태로 한다. 분산장치(151)의 로터(153) 및 스테이터(154) 사이에서 분산처리된 혼합물은, 분산장치(151)의 로터커버 내에서 체류하지 않고 중력에 의해 탱크(101)로 되돌아온다. 탱크(101) 내의 혼합물은 교반기(107)에 의한 교반을 통해 편석(偏析) 등이 방지된다.
여기서, 첨가원료(105)의 공급장치(106)로서는, 스크류 피더, 로터리 밸브, 플런저 펌프 등을 적절히 이용할 수 있다. 또한, 공급장치(106)의 설치장소로는 순환도중의 배관(132) 내에 설치하여도 무방하며 배관(132)의 임의의 장소를 선택할 수 있다.
탱크(101)에는 진공펌프(108)가 접속된다. 상기 진공펌프(108)는 분산장치(151)로부터의 배출량이 부족할 경우에, 탱크 내부를 감압하여 배출을 보조할 수 있다. 또한, 상기 진공펌프(108)에 의한 감압은, 혼합물에 기포가 혼입되었을 경우의 탈포처리용으로서도 기능한다.
이상과 같은 순환식 분산시스템(130)에 있어서, 운전시에는 밸브(109)는 상시 개방으로 되어 있고 밸브(110,111)는 상시 폐쇄로 되어 있다. 분산처리가 종료되면 밸브(109)는 폐쇄되고 밸브(110)는 개방된다. 이로써, 밸브(110)로부터 처리물을 배출·회수할 수가 있다. 또, 분산장치(151)나 배관(132) 내에 남은 혼합물은 밸브(111)를 개방함으로써 배출, 회수된다. 또한, 혼합물의 배출·회수용 밸브는 탱크나 배관의 임의의 장소에 부착할 수 있다.
분산장치(151)의 로터부에서의 혼합물의 흐름에 대해서는 도 5를 이용하여 설명한 분산장치(51)와 대략 같으므로 상세한 설명은 생략하겠는데, 보내진 혼합물은 하측에 배치된 스테이터(154)측의 중공축(154a)의 중심을 통해 로터(153) 및 스테이터(154)의 틈새로 공급되고, 원심력에 의해 그 틈새를 지나 외주로부터 방사상으로 방출된다. 이때, 혼합물은 전단력에 의해 분산되어 로터커버의 내벽을 따라 배출된다.
분산장치(151)의 로터(153) 및 스테이터(154)는 도 5를 이용하여 설명한 로터(53,54)와 같은 형상이어도 무방하다. 즉, 도 7에서 스테이터(154)는 평평한 형상으로 도시되어 있으나, 도 5의 로터(54)와 마찬가지로 축 방호 돌기(54c)를 설치하여도 무방하며, 그러한 경우에는 로터(54)를 갖는 분산장치(51)와 같은 효과를 발휘할 수 있다. 더욱이, 상기 분산장치(151)에 있어서도 도 6에서 설명한 것과 마찬가지로, 로터(153) 및 스테이터(154)의 서로 대향되는 면이 세라믹에 의해 형성되도록 구성하여도 무방하다.
이상과 같이, 본 발명을 적용한 순환식 분산시스템(130)은 분산장치(151)와, 탱크(101)와, 순환펌프(102)와, 배관(132)을 구비하며, 분산장치(151)가 상기 분산장치 내부의 혼합물이 그 분산장치 내부에 설치되는 축밀봉부를 침지시키지 않을 정도의 양이 되도록, 혼합물의 유출량이 유입량보다 크게 된다는 점에 특징이 있다. 또한, 본 발명을 적용한 순환식 분산방법은, 슬러리상태 또는 액체상태의 혼합물을 순환시키면서 분산시키는 순환식 분산방법에 있어서, 혼합물(131)을 로터형이면서 연속형인 분산장치(151)에 의해 분산시키는 동시에 상기 분산장치(151)와, 분산장치(151)의 출구측에 접속되는 탱크(101)와, 순환펌프(102)를 직렬로 접속하는 배관(132)에 의해 순환시킬 때, 분산장치(151) 내부의 혼합물이 상기 분산장치 내부에 설치되는 축밀봉부를 침지시키지 않을 정도의 양이 되도록, 혼합물의 유출량이 유입량보다 크도록 하여 순환분산을 수행한다는 점에 특징이 있다.
상기 순환식 분산시스템(130)은 축밀봉부에 혼합물을 도달시키지 않음으로써, 분산장치의 축밀봉부의 구조를 간소화하는 동시에 혼합물의 순환분산을 실현하고, 더욱이 축밀봉부의 수명을 늘릴 수 있으므로, 분산장치나 시스템 전체의 유지관리 회수도 줄일 수 있다. 따라서, 상기 시스템 및 방법은 구성의 간소화, 유지관리의 간소화 및 저비용화를 실현할 수가 있다.
이와 같이 순환식 분산시스템(130)은 로터형 연속분산기의 축밀봉장치에 혼합물을 도달시키지 않는 것이다. 또한, 상기 시스템은 중공의 회전축의 중공부로부터 혼합물을 공급하는 방식의 로터형 연속분산장치를 이용할 때, 축이나 로터의 회전(원심력)을 이용하고, 또한 로터부에 대한 혼합물의 유입량과 로터부로부터의 혼합물의 배출량을 제어함으로써, 로터를 수납하는 케이싱(로터커버)의 내부와 외부를 시일하는 축밀봉부에 혼합물을 도달시키지 않도록 한다. 그리고, 상기 시스템에 따르면, 축밀봉부에 액체를 도달시키지 않음으로써 구조가 간단하고 비용이 저렴한 축밀봉장치를 채용할 수가 있다. 혹은, 축밀봉장치의 수명을 늘릴 수 있다. 또한, 순환식 분산시스템(130)에 있어서도 도 3에서 설명한 펌프(12)와 같은 펌프를 분산장치(151)와 탱크(101)의 사이에 설치하여도 무방하다. 상기 펌프나 진공펌프(108)에 의해, 분산장치 내부의 혼합물이 가득 차지 않게 할 수 있어 축밀봉부재의 수명을 늘릴 수가 있다.
더욱이, 순환식 분산시스템(130)은 구동기구(171) 등을 가짐으로써 특유의 효과를 거둔다. 구동기구(171) 등을 갖는 특유의 효과에 대한 설명에 앞서, 순환식 분산시스템(130)에 있어서 구동기구(171)가 구비되지 않았을 경우에 문제시될 수 있는 사항에 관해 설명한다. 즉, 구동기구를 갖지 않는 순환식 분산시스템의 문제로서는, 관내 압력의 이상(異常) 상승으로 인한 기기나 배관의 파손이 고려된다. 관내 압력이 이상 상승하는 원인으로는, 유동저항이 가장 큰 부분, 즉 로터 및 스테이터 사이의 틈새(도 7에서는 틈새(δ)에 상당함), 또는 한 쌍의 로터 사이의 틈새에서의 고형분의 막힘이 원인이 될 가능성이 가장 높다. 예컨대, 이를 방지하여 장치나 시스템을 보호하기 위해, 미리 상한(上限) 압력을 설정하고 가장 압력이 높아지는 장소에서 압력센서에 의해 압력을 검지하여 상한 압력을 초과했을 때 운전을 정지시키도록 구성하여도 무방하다. 그러나, 운전을 정지시키는 구성으로 하여도 복귀까지의 시간의 손실이 있으므로, 상한 압력 바로 앞 단계에서 압력의 상승을 방지하는 것, 즉, 로터 및 스테이터 사이의 틈새 또는 한 쌍의 로터 사이의 틈새에서의 막힘을 해소하는 것이 바람직하다.
로터 및 스테이터 사이의 틈새 또는 한 쌍의 로터 사이의 틈새에서의 고형분의 막힘을 해소하는 방법으로는, 제 1 방법으로서 상기 틈새를 증대시키는 방법이 있고, 제 2 방법으로서 로터 회전 수를 증대시키는 방법이 있으며, 제 3 방법으로서 펌프유량을 줄이는 방법이 있다. 즉, 검지압력이 미리 설정한 문턱값 이상이 되었을 때, 예컨대 제 1 방법의 경우에는, 틈새를 증대시킴으로써 막힌 고형분을 유동시키는 것이다. 또한 제 2 방법의 경우에는 로터의 회전 수를 올려 전단력을 증대시킴으로써 틈새에 막힌 고형물을 파괴한다. 더욱이, 제 3 방법의 경우에는, 펌프유량을 낮추어 관내 압력을 낮추고 현 상태의 로터의 회전에 의한 전단력으로 고형분이 파괴되어 막힘이 없어지기까지의 시간을 버는 것이다. 이 중에서 제 1 방법은, 막힘의 해소를 고려함에 있어서는 가장 직접적이고 우수하여 순환식 분산시스템(130)에서는 이 방법을 채용한다. 또한, 제 2 및 제 3 방법은, 막힌 고형물을 파괴한다는 관점에서는 본질적인 방법이지만, 막힌 고형물의 파괴강도가 크면 반드시 그 자리에서 파괴되어 제거되는 것은 아니다. 상술 및 후술하는 내용에서는, 제 1 방법을 채용하는 것으로 하고 그 기능이나 효과를 설명하겠으나, 제 1 방법 대신에 혹은 추가로 제 2, 제 3 방법을 도입할 수도 있다. 즉, 틈새를 벌려 막힌 고형물을 흘림으로써 압력 상승을 해소한 후에 필요에 따라 회전 수를 증가시키거나 혹은 유량을 감소시켜 순환운전중에 틈새, 회전 수, 유량을 본래의 설정값(통상 운전값)으로 서서히 복귀시키는 것이 효과적인 방법이다. 이러한 제어는 제어부(180)에 의해 수행하도록 하면 된다.
상술한 바와 같이, 순환식 분산시스템(130)에서는 로터(153) 및 스테이터(154) 사이의 틈새(δ)를 조정하기 위하여 서보실린더인 구동기구(171)를 설치한다. 또, 순환식 분산시스템(130)은 고농도이며 고점도인 슬러리상태의 혼합물을 분산처리할 수 있도록 한 것이다. 상측의 디스크형상 부재에 모터(M)를 접속하여 로터(153)로서 구성하고, 상기 로터(153)를 포함하는 상측의 유닛부분을, 구동기구(171 : 서보실린더)에 의해 상하로 이동시켜 스테이터(154)와의 틈새(δ)를 조정한다. 슬러리에 대한 내구성을 향상시키기 위하여, 하측의 디스크형상 부재는 스테이터(154)로서 축밀봉부가 없는 구조(회전부분이 없기 때문에 축밀봉부가 불필요함)로 하고, 스테이터(154)의 중심축을 통해 분산부(로터(153) 및 스테이터(154)의 사이)에 분산중인 슬러리상태의 혼합물을 공급하는 것으로 한다. 또한, 압력에 대한 검지(檢知)는, 배관 내의 가장 압력이 상승하는 위치에 설치된 압력센서(173)에 의해 수행하도록 하였으나, 구동기구(171 ; 서보실린더)에 내장되거나 혹은 실린더 선단에 설치된 로드 셀에 의해 수행하도록 하여도 무방하다. 더욱이, 로터 회전 수에 대한 제어나 펌프유량에 대한 제어는, 제어부(180)에 의해 각각 구동모터에 접속된 인버터를 통해 수행할 수 있다.
이러한 순환식 분산시스템(130)에서의 분산과정에 있어서, 혼합물의 특성이 예상가능할 경우에는, 미리 로터(153) 및 스테이터(154) 사이의 틈새(δ) 등이나, 로터 회전 수나 유량의 제어 프로그램을 준비함으로써 효율적인 분산을 실현할 수 있다. 예컨대, 액체상태의 처리원료를 순환시키고, 여기에 분말상태의 첨가물을 서서히 투입하여 슬러리상태의 혼합물을 제조하는 공정에 있어서, 운전 초기에 고형분이 응집되기 쉬워 로터 및 스테이터 사이의 틈새 등에 막힘이 발생하기 쉬운 경우가 있다. 이때, 운전 초기에는 이러한 틈새를 미리 벌리고 로터 회전 수를 올려 둔다. 분말상태의 첨가물의 투입이 완료되고, 액체상태의 처리원료 및 분말상태의 첨가물로 이루어지는 혼합물이 순환하는 동안에 응집 고형분이 파괴되어 슬러리의 성질이 안정됨에 따라 막힘의 우려가 없어지게 된 단계에서, 그 틈새와 로터 회전 수를 본래의 설정값(통상 운전값)으로 되돌려 원하는 분산처리를 수행하도록 하여도 무방하다. 이 경우, 유량을 감소시키는 것은, 전단(분산)영역을 통과하는 액체의 빈도가 감소되는 것을 의미하기 때문에, 처리시간이 늘어나게 되므로 이러한 방법을 채용하지 않아도 무방하다.
또한, 순환식 분산시스템(130)에서의 슬러리 제작공정에 있어서, 복수의 분말상태의 첨가물을 순차적으로 투입할 경우에는, 각각의 단계에서 최적인 로터 및 스테이터 사이의 틈새, 로터 회전 수, 유량이 다를 때에는 미리 제어 프로그램을 준비함으로써 효율적인 분산처리를 실현할 수 있다.
또한, 순환식 분산시스템(130)에서 분산처리가 완료되고, 분산처리 후의 혼합물(제품)의 배출공정에서도 제어에 의해 효율적인 처리가 가능해진다. 배출공정에서는, 분산공정 후에 운전을 정지하지 않고 계속 실시하는데, 이때, 밸브(109)를 폐쇄하고 밸브(110,111)를 개방하도록 함으로써, 밸브(110,111)로부터 혼합물(제품)을 배출하여 회수할 수 있다. 이때, 지나친 분산을 방지하기 위하여, 분산장치(151)는 운전이 정지, 즉, 로터(153)의 회전이 정지되어 있기 때문에, 로터(153) 및 스테이터(154) 사이의 혼합물(제품)은, 상기 틈새의 유동저항이 크므로 배출되기 어렵다. 이때, 틈새를 벌림으로써 유동저항을 낮추어 배출속도를 촉진할 수 있다. 이는, 혼합물의 점도가 높은 경우나, 분산장치의 로터나 스테이터 부분에 버퍼부를 설치한 경우(도 8~도 10을 이용하여 후술함)에는 배출할 혼합물이 많기 때문에 효과가 크다.
또한, 상술한 분산장치(151) 등의 디스크형 분산장치는, 고속회전에 의해 커다란 전단력을 발생시켜 분산시키므로, 마모에 의해 디스크형상 부재인 로터(153) 및 스테이터(154)의 대향부분이 발열된다. 대향부분이나 축부분이나 그 밖의 관련부품의 열팽창에 의해, 로터(153) 및 스테이터(154)의 틈새가 감소되는 경우가 있다.
로터(153) 및 스테이터(154)의 틈새가 감소되면, 유동저항이 증가되어 이상 압력발생의 원인이 된다. 이 때문에, 압력의 검출과 함께 원료온도도 검출하여, 압력상승에 대한 예측과 방지에 이용함으로써 시스템의 안전성을 증대시킬 수가 있다. 원료온도가 가장 상승하는 부위는, 로터(153) 및 스테이터(154)의 틈새이며, 이 부분이 고속 회전부이기 때문에, 이 부분의 혼합물의 온도는 검출하기가 곤란하지만, 그 바로 뒤의 배관에 온도센서(174)를 배치함으로써 대략 동등한 온도를 검출할 수가 있다.
또한, 필요하다면, 축받이부의 온도도 온도센서(175)로 검출해 두도록 하여도 무방하다. 미리 온도와, 로터(153) 및 스테이터(154)의 틈새간의 관계를 조사해둠으로써, 온도상승에 따라 상기 틈새의 감소를 서보실린더(구동기구(171)) 등의 수단에 의해 보정하여 적정한 틈새로 제어함으로써 압력상승을 방지할 수 있다. 또한, 이러한 제어의 목적은, 압력상승의 해소이지만 결과적으로 온도상승의 해소도 실현된다.
더욱이, 검출온도에 따른 운전제어는 다음의 두 가지 목적을 위해서도 이용할 수 있다. 제 1 목적은, 열팽창에 따른 틈새의 감소가, 로터(153) 및 스테이터(154)(한 쌍의 로터의 경우도 이와 같음)의 접촉에 의한 과부하, 이음(異音 ; 소음), 대향부분(디스크형상 부분)의 파손의 원인이 된다는 것을 감안한 것이다. 즉, 제 1 목적은, 이들을 방지하는 것이며 틈새에 대한 적정한 제어를 수행하는 것이다. 제 2 목적은, 원료의 온도상승으로 인한 변질 방지 등을 위해, 보다 적극적인 온도관리를 위한 운전제어를 수행하는 것이다. 즉, 검출한 혼합물의 온도가 규정값을 초과했을 경우, 압력과는 관계없이 로터(153) 및 스테이터(154)의 틈새를 증대시키고 로터(153)의 회전 수를 감소시켜, 혼합물에 발생하는 마찰열을 억제할 수 있다.
이상과 같이, 구동기구(171)를 구비하는 순환식 분산시스템(130)은, 분산장치(151)에서의 로터(153) 및 스테이터(154) 사이의 틈새(δ)에 혼합물의 막힘이 발생하는 것을 방지하여 관내 압력의 상승에 따라 기기나 배관의 파손이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 구동기구(151)는 로터 및 스테이터 방식의 분산장치뿐만 아니라, 예컨대 분산장치(3,51)와 같은 한 쌍의 로터방식의 분산장치에도 이용할 수 있으며, 한 쌍의 로터 사이의 틈새에 혼합물의 막힘이 발생하는 것을 방지하여 관내 압력이 상승함에 따라 기기나 배관의 파손이 발생하는 것을 방지할 수가 있다.
또한, 순환식 분산시스템(130)은 제어부(180)가, 압력센서(173), 온도센서(174) 중 하나 또는 이들 모두의 검출결과에 기초하여 로터(153) 및 스테이터(154)의 대향 간격(틈새(δ))을 조정하는 구성이기 때문에, 혼합물의 막힘이 발생할 수 있는 상태임을 사전에 검지하여 방지함으로써, 기기나 배관의 파손 등의 발생을 확실히 방지할 수 있다.
더욱이, 상기 구동기구(171)는 버퍼부를 갖는 분산장치에도 적용가능하며, 같은 작용효과를 거두는 동시에 버퍼부를 갖는 경우에 특유한 효과도 거둔다. 다음으로 버퍼부를 갖는 분산장치의 일례로서, 도 8 내지 도 10에 나타낸 분산장치(200)에 대해 설명하도록 한다.
다음으로 상술한 순환식 분산시스템(1) 및 순환식 분산방법에서 이용되기에 적합한 분산장치(200)에 대해 도 8 내지 도 10을 이용하여 구체적으로 설명한다. 도 8 등에 나타낸 분산장치(200)는, 복수의 액체 또는 슬러리(분말상태의 물질과 액체의 혼합물) 내의 분말상태의 물질을 효율적으로 분산하는 연속분산장치이다. 상기 분산장치(200)는 모든 원료에 전단 에너지를 확실하게 부여함으로써, 그리고 전단작용에 의한 국소적인 분산기능과 커다란 스케일의 분산기능을 통합함으로써, 효율적인 분산을 수행하는 것이다.
구체적으로 분산장치(200)는 예컨대 도 8 및 도 9에 나타낸 바와 같이, 제 1 로터(201)와 제 2 로터(202)를 대면(對面)하도록 조합하고, 2개의 로터(201,202) 사이의 공간에 원료를 외주방향으로 통과시켜 원료를 분산시키는 전단식 분산장치로서, 제 1 로터(201)를 제 1 방향(R1)으로 회전시키는 제 1 회전수단(208)과, 제 2 로터(202)를 제 1 방향(R1)과는 반대인 제 2 방향(R2)으로 회전시키는 제 2 회전수단(209)을 구비하고, 제 1 또는 제 2 로터의 회전중심에 상기 원료가 공급되는 원료배출구(220)가 형성되어 있다.
이와 같이 구성하면, 분산장치(200)는 제 1 로터와 제 2 로터가 반대방향으로 회전하기 때문에, 모든 원료에 전단 에너지를 확실하게 부여할 수 있어 효율적인 분산을 수행할 수 있다.
또한, 분산장치(200)는 예컨대 도 8에 나타낸 바와 같이, 원료배출구(220)의 외주측에, 제 1 로터(201)의 평면(221)과 제 2 로터(202)의 평면(231)에 의해 틈새(203)가 형성되고, 틈새(203)의 외주측에, 틈새(203)보다 제 1 로터(201)와 제 2 로터(202)의 간격이 벌어진 버퍼부(206)가 형성되며, 버퍼부(206)의 외주에, 제 1 로터(201)와 제 2 로터(202)의 간격을 버퍼부(206)보다 좁히는 외주측면(232)이 제 2 로터(202)에 형성된다.
이와 같이 구성하면, 분산장치(200)는 틈새가 전단작용에 의한 국소적인 분산기능을 가지며, 버퍼부가 커다란 스케일의 분산기능을 가지기 때문에, 효율적인 분산을 수행할 수가 있다.
또한, 분산장치(200)는 예컨대 도 8에 나타낸 바와 같이, 외주측면(232)이 제 1 로터(201)의 회전축(208)과 평행하거나 혹은 회전중심방향으로 경사져 형성된다.
이와 같이 구성하면, 분산장치(200)에 있어서 외주측면이 제 1 로터의 회전축과 평행하거나 혹은 회전중심방향으로 경사져 형성되기 때문에, 버퍼부의 용량을 초과하는 양의 원료가 유입되지 않는 한, 버퍼부로부터 원료가 외주측으로 흐르지 않고 버퍼부에 체류한다. 이로써, 버퍼부에 체류하고 있는 원료를 향해 틈새로부터 새로운 원료가 고속으로 유입되어 격렬히 혼합되기 때문에, 원료가 버퍼부에서 보다 균일하게 분산된다.
또한, 분산장치(200)는 예컨대 도 10에 나타낸 바와 같이, 외주측면(232)의 선단을 회전중심방향으로 연신(延伸)시킨 돌출부(262)로 구성하여도 무방하다.
이와 같이 구성하면, 외주측면의 선단이, 회전중심방향으로 연신된 돌출부로 되어 있기 때문에, 버퍼부의 용량을 초과하는 양의 원료가 유입되지 않는 한, 버퍼부로부터 원료가 외주측으로 흐르지 않고 버퍼부에 체류한다. 이로써, 버퍼부에 체류하고 있는 원료를 향해 틈새로부터 새로운 원료가 고속으로 유입되어 격렬히 혼합되기 때문에, 원료가 버퍼부에서 보다 균일하게 분산된다.
또한, 분산장치(200)는 예컨대 도 8에 나타낸 바와 같이 틈새(203)가 원료배출구(220)에 인접하여 배치된다.
이와 같이 구성하면, 틈새에 있는 원료에 제 1 로터 및 제 2 로터의 회전에 따른 원심력이 작용하므로, 원료는 외주측으로 흐르려고 하여 유속이 늘고 그 내측에는 음압이 발생하여 원료를 원료배출구로부터 틈새로 흡인한다.
또한, 분산장치(200)는 예컨대 도 8에 나타낸 바와 같이, 버퍼부(206)의 외주측에, 제 1 로터(201)의 평면(223)과 제 2 로터(202)의 평면(233)에 의해, 틈새(203)의 간격 이하의 간격을 갖는 제 2 틈새(204)가 형성되며, 제 2 틈새(204)의 외주측에, 제 2 틈새(204)보다 제 1 로터(201)와 제 2 로터(202)간의 틈새가 벌어진 제 2 버퍼부(207)가 형성되고, 제 2 버퍼부(207)의 외주에, 제 1 로터(201)와 제 2 로터(202)의 간격을 제 2 버퍼부(207)보다 좁히는 제 2 외주측면(224)이 제 1 로터(201)에 형성된다. 더욱이, 버퍼부(207)의 외주측에, 제 1 로터(201)의 평면(225)과 제 2 로터(202)의 평면(235)에 의해, 틈새(204)의 간격 이하의 간격을 갖는 제 3 틈새(205)가 형성된다.
이와 같이 구성하면, 틈새 및 버퍼부에 추가하여 제 2 틈새가 전단작용에 의한 국소적인 분산기능을 가지며, 제 2 버퍼부가 커다란 스케일의 분산기능을 갖기 때문에, 반복분산처리를 효율적으로 수행하는 연속식 분산장치가 된다. 더욱이, 제 3 틈새가 전단작용에 의한 국소적인 분산기능을 가지므로, 반복분산처리를 더욱 효율적으로 수행하는 연속식 분산장치가 된다.
또한, 분산장치(200)는 예컨대 도 8에 나타낸 바와 같이, 버퍼부(206)는 제 1 로터(201)가 움푹하게 들어감에 따라 형성되고, 외주측면(232)은 제 2 로터(202)에 형성되며, 제 2 버퍼부(207)는 제 2 로터(202)가 움푹하게 들어감에 따라 형성되고, 제 2 외주측면(224)은 제 1 로터(201)에 형성된다.
이와 같이 구성하면, 제 1 로터와 제 2 로터에 번갈아 움푹하게 들어가는 부분을 형성함으로써 틈새, 버퍼부, 외주측면, 제 2 틈새, 제 2 버퍼부 및 제 2 외주측면이 형성되므로, 국소적인 전단과 이보다 커다란 스케일의 평균화 혼합을 번갈아 연속적으로 수행하는 분산장치의 제조가 용이해진다.
다음으로, 분산장치(200)에 대하여 도 8 내지 도 10을 이용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 분산장치(200)는 고속회전하는 2개의 로터를 서로 반대방향으로 회전하도록 조합하고, 그 사이의 좁은 공간에 원료를 원심력에 의해 통과시키며 복수의 원료를 균일하게 분산시키는 장치이다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 요철을 갖는 2개(枚)의 로터(201,202)를, 회전중심축을 같게 하여 연직방향으로 대향되도록 설치하면, 각각의 요철부의 조합에 의해, 좁은 틈새(203~205)와 넓은 공간(206,207)이 번갈아 배열되는 구조가 된다. 여기서, 높은 전단력을 발생시키는 좁은 공간(203~205)을 전단력 발생부라 하고, 이보다 큰 스케일의 혼합을 수행하는 넓은 공간(206,207)을 버퍼부라 하기로 한다. 도 9에 나타낸 바와 같이 로터(201,202)는 각각 중공의 회전축(208,209)에 접속되며, 이들 회전축(208,209)은 축받이(215)를 통해 강고히 고정된 축받이함(216)에 의해 지지되어(고정방법은 도시생략), 벨트, 체인, 기어 등과 접속된 전동기(도시생략)에 의해 구동되고, 그 회전방향(R1·R2)은 서로 반대가 된다. 여기서는, 회전축(208,209)을 각각 원료공급구(212,214)측에서 볼 때, 시계방향으로 회전시키는 것으로 한다. 회전 수는, 대상원료나 목표로 하는 분산의 정도에 따라 임의로 설정할 수 있다. 원료공급구(212,214)에 공급된 원료는, 중공 회전축의 중공부를 관류(貫流)하여 로터(201,202)의 회전중심에 형성된 원료배출구(220)로부터 2개의 로터(201,202) 사이로 공급된다. 또한, 여기서는 중공 회전축(209)의 원료배출구는 캡(210)에 의해 원료가 유입·유출되지 않게 되어 있다.
본 분산장치(200)에 있어서는 도 8에서 로터(201,202)의 외경(外俓) : D)이 200mm이고, 높이(h1 및 h2)는 각각 55, 15mm이다. 전단력 발생부(203~205)의 틈새는 0.05~2mm까지 조정이 가능하다. 또한, 전단력 발생부(203~205)의 틈새는 동일할 필요는 없으며, 로터(201,202)의 형상·치수의 설계에 의해 목적에 따라 적절히 변경할 수 있다. 예컨대, 전단력 발생부(203), 전단력 발생부(204), 전단력 발생부(205)로 틈새의 간격을 순차적으로 좁힘으로써, 원료의 응집입자를 순차적으로 잘게 분해하면 균일하게 분산시키기 쉬워진다. 버퍼부(206,207)의 외주측면(232,224)의 각도(α·β)는 각각 50도·70도인데 이러한 각도로 한정되는 것은 아니며, 로터(201,202)의 형상·치수의 설계에 따라 예각 혹은 직각으로, 즉, 회전중심방향(중공회전축(208,209)의 방향)으로 경사지거나 혹은 중공회전축(208,209)과 평행하게 적절히 선정할 수 있다. 또한, 본 분산장치의 경우의 회전 수는 인버터 제어에 의해 0~1720rpm의 사이에서 설정가능한데, 전동기, 풀리, 기어 등의 선정에 따라 적절히 변경할 수 있다.
여기서, 도 8을 참조하여 전단력 발생부(203,204,205)와 버퍼부(206,207)의 구성을 설명하도록 한다. 상부 로터(201)의, 하부 로터(202)와 대면하는 면은, 원료배출구(220)의 외주에 회전축과 수직인 평면(221)으로서 형성된다. 평면(221)의 외주측에 내주측면(222)과 평면(221)에 평행한 평면(223)과 외주측면(224)에 의해 구성된 움푹하게 들어간 부분이 형성된다. 외주측면(224)은, 평면(221)의 면보다 하부 로터(202)쪽으로 연신되며 그 선단에 평면(221)과 평행한 평면(225)이 형성된다. 하부 로터(202)의, 상부 로터(201)와 대면하는 면에는, 평면(221)과 평행하게 대향되는 평면(231)이 형성되며, 평면(231)은 내주측면(222)을 넘어 외주측으로 연신된다. 평면(231)으로부터 외주측면(232)이 상부 로터(201)를 향해 형성되며, 외주측면(232)의 선단으로부터 평면(223)과 평행하게 대면하는 평면(233)이 형성된다. 평면(233)의 외주측에, 외주측면(224)보다 내주측에 위치하는 내주측면(234)과 평면(225)에 평행하게 대면되는 평면(235)에 의해 움푹하게 들어가는 부분이 형성된다.
상기와 같은 면을 갖는 상부 로터(201)와 하부 로터(202)를 조합함으로써, 평면(221)과 평면(231)에 의해 전단력 발생부(203)를 형성하고, 평면(223)과 평면(233)에 의해 전단력 발생부(204)를 형성하며, 평면(225)과 평면(235)에 의해 전단력 발생부(205)를 형성한다. 또한, 내주측면(222)과 평면(223)과 외주측면(232)과 평면(231)에 의해 에워싸인 영역이 버퍼부(206)를 형성하고, 내주측면(234)과 평면(223)과 외주측면(224)과 평면(235)에 의해 에워싸인 영역이 버퍼부(207)를 형성한다. 외주측면(224)은 평면(221)의 면보다 하부 로터(202)측으로 연신되어 버퍼부(207)를 형성하므로, 버퍼부(207)의 용량이 커져 보다 큰 스케일의 분산에 의한 균일화가 이루어진다.
또한, 상기한 예에서는 외주측면(224)이 평면(221)의 면보다 하부로터(202)측으로 연신되는 것으로 설명하였으나, 외주측면(224)은 평면(221)의 면과 같은 위치까지만 연신되며, 즉 평면(221)과 평면(225)이 동일 평면상이어도 무방하다. 이와 같이 구성하면, 상부 로터(201)에 1개의 움푹하게 들어간 부분을 형성하고, 하부 로터(202)에 1개의 돌기(외주측면(232)과 평면(233)과 내주측면(234)에 의해 에워싸인 부분)를 형성함으로써, 3개의 전단력 발생부(203~205)와 2개의 버퍼부(206,207)를 형성할 수 있어, 국소적인 전단과 그 국소적인 부분보다 큰 스케일의 평균화 혼합을 번갈아 연속적으로 수행하는 분산장치의 제조가 용이해진다. 또한, 외주측면(224)은 평면(221)의 면의 바로 앞쪽까지만 연신되어도 무방하다.
또한, 평면(221,223,225,231,233,235)은 회전축과 수직이며 서로 평행한 것으로 설명하였으나, 각각 회전축에 수직이 아니거나 서로 평행하지 않아도 무방하다. 더욱이, 전단력 발생부(203~205)를 형성하기 위해 대면하는 평면들도 평행하지 않아도 무방하다. 전단력 발생부(203~205)의 틈새가 외주측을 향해 좁아지게 함으로써, 원료의 응집입자를 순차적으로 잘게 분해하는 구조로 할 수 있다.
버퍼부(206,207)는 전단력 발생부(203,204)에서 국소적인 분산이 이루어진 원료를 혼합하기 위해 액체를 저류하는 영역으로서, 커다란 용량을 갖는다. 이 때문에, 예컨대, 버퍼부(206)를 형성하기 위한 평면(231)의 반경방향의 길이(L1)는, 평면(221)과 대향되어 전단력 발생부(203)를 형성하는 반경방향 길이(L2)의, 적어도 0.5배 이상, 통상적으로는 1배 이상의 길이가 되도록 한다. 또한, 버퍼부(206)의 높이(전단력 발생부(203)의 틈새의 간격과 내주측면(222)의 높이의 합)는, 전단력 발생부(203)의 틈새의 간격의, 적어도 3배 이상, 통상적으로는 5배 이상의 높이로 한다.
도 8에 있어서, 원료의 흐름이 화살표로 나타내어져 있다. 편의상, 하나의 흐름만 도시하였으나, 실제로는 로터(201,202)에 의해 구성되는 공간의 곳곳에서 같은 흐름이 발생하고 있다. 여기서, 다시 도 9도 참조하기로 한다. 로터(201,202)가 회전하고 있는 상태에서, 중공 회전축(208)에 접속되어 회전멈춤구(baffle, 도시생략)가 설치된 회전 조인트(211)의 원료공급구(212)로부터 원료를 공급하면, 원료는 원료배출구(220)를 통해 2개의 로터(201,202) 사이로 공급된다. 원료는 2개의 로터(201,202)로 구성되는 전단력 발생부(203), 버퍼부(206), 전단력 발생부(204), 버퍼부(207), 전단력 발생부(205)의 순으로 원심력의 방향을 따라 통과하여, 로터 외주의 원료배출부(213)로부터 배출된다. 원료가 원심력에 의해 외주방향으로 흘러 유속이 증가하기 때문에, 원료배출구(220)는 음압이 되어 원료배출구(220)로부터의 원료의 흐름이 촉진된다.
또한, 중공 회전축(209)의 배출구 캡(210)을 제거하고 원료공급구(214)로부터 다른 원료를 공급하여, 원료공급구(212)로부터 공급된 원료와 로터부에서 혼합할 수도 있다. 이러한 경우에는 로터 및 중공축의 중심축을 수평하게 설치하거나, 또는 원료공급용 펌프가 필요하게 된다. 원료배출구(220)에서의 음압은 통상적으로 원료를 중공 회전축(209)의 높이만큼 흡인할 정도로 크지는 않기 때문이다.
또한, 본 분산장치(200)에서는 2개의 회전축이 각각 별개의 전동기로 구동되지만, 기어 등으로 동력을 분배하여 1대의 전동기로 구동하여도 무방하다. 이들 전동기, 벨트, 체인, 기어 등과 중공 회전축(208,209)이 회전수단을 구성한다.
다음으로, 본 분산장치(200) 단일체를 이용한 원료의 분산 프로세스(분산방법)에 관해 도 8을 이용하여 설명하도록 한다. 먼저 원료는, 1단(段)째의 전단력 발생부(203)를 통과할 때 높은 전단력을 받아 에멀젼화(乳化) 혹은 미립자 응집물의 분해가 이루어진다. 전단력 발생부에서 높은 전단력을 받아 국소적으로 에멀젼화 혹은 미립자 응집물의 분해 및/혹은 분산이 이루어진 원료는, 전단력 발생부(203)로부터 배출된 후, 1단째의 버퍼부(206)로 유입된다. 버퍼부(206)에는, 외주측에 로터(201,202) 사이의 간격을 좁히는 외주측면(232)이 형성되어 있기 때문에, 버퍼부(206)에 유입된 원료는 버퍼부의 용량을 초과하는 양의 원료가 유입되지 않는 한, 버퍼부로부터 유출되지 않고 체류된다. 버퍼부(206) 내의 원료는 원심력에 의해 버퍼부(206) 내의 외주측면(232)에 밀어붙여지는데, 버퍼부(206)의 외주측면(232)은 도 8에 나타낸 바와 같이 흐름에 대해 저항이 되도록 경사져 있기 때문에, 원료가 상기 버퍼부(206)로부터 배출되려면 버퍼부의 용량을 초과하는 원료가 버퍼부(206)로 유입될 필요가 있다. 이 때, 먼저 버퍼부(206)에 유입되어 체류되어 있는 원료는, 나중에 전단력 발생부(203)로부터 버퍼부(206)로 고속으로 유입되어 오는 원료와 격렬하게 혼합되게 되며, 국소적인 에멀젼화·분산이 이루어진 원료는, 그 국소적 부분보다 큰 스케일로 혼합됨에 따라 평균화된다. 이어서, 원료는 2단째의 전단력 발생부(204)와 버퍼부(207)를 통과하며 1단째와 같은 분산이 이루어지고, 최종의 3단째의 전단력 발생부(205)를 통과하며 더욱 분산이 이루어진다.
여기서, 원료의 균일한 혼합을 실현하려면 본 장치에 공급되는 원료는, 전(前) 공정의 예비혼합에 의해 전단력 발생부의 최소 틈새의 스케일 이하의 에멀젼화나 응집물로의 분해가 이루어져 있고, 또한 적어도 최소 전단부의 용량(체적=전단면적×틈새의 크기) 단위 이하의 균일한 혼합이 이루어져 있는 것이 바람직하다. 전단력 발생부(203)의 틈새를 통과하는 스케일로 액체의 에멀젼화나 응집물의 분해가 이루어져 있지 않으면, 전단력 발생부(203)로의 유입시에 틈새보다 큰 스케일의 액적(液滴)이나 응집물이 전단력 발생부(203)의 틈새로 진입하기 어려워지기 때문에 불균일한 분산이나 막힘의 원인이 되고, 과대한 응력의 발생으로 인해 장치에 손상을 입히게 되는 원인이 되기도 한다. 또한, 최소 전단부의 체적 단위의 균일한 혼합이란, 예비혼합된 원료를, 최소 전단부와 동등한 체적분만큼 임의로 꺼내었을 경우, 그 체적 중의 복수의 원료의 비율이 일정하다는 것을 의미하며, 에멀젼화나 미립자 응집물의 분해와는 관계가 없는 상태이다. 예컨대, 도 8에서는 최소 전단부의 용량은 틈새(203)의 부분이 되고 틈새(203)가 0.1mm일 때, 그 체적은 약 0.3ml가 된다. 또한, 여기서 설명한 구체적 조건은, 분산장치(200) 단일체(單體)의 성능을 높일 때의 조건이며, 상술한 순환식 분산시스템에 이용되는 분산장치로서는, 상기 분산장치(200) 자체는 매우 적합한 것이지만, 반드시 이 조건을 모두 만족할 필요는 없다.
또한, 버퍼부(206,207)의 형상은, 도 8에 나타낸 바와 같은 외주측면(232,224)이 경사지는 형상으로 한정되는 것은 아니며, 버퍼부(206,207)의 용량을 보다 증가시키기 위해서는 도 10에 나타낸 바와 같이, 버퍼부(206,207)의 외주측면(232,224)의 선단에, 회전중심방향(중공 회전축(208,209) 방향)으로 연신되는 돌출부(262,254)를 갖는 구조로 하여도 무방하다. 또한, 돌출부(262)의 상부 로터(241)의 평면(223)과 대면되는 평면(263)도 전단력 발생부(204)를 형성하므로, 전단력 발생부(204)의 반경방향의 길이를 길게 할 수 있어 국소적인 분산을 보다 많이 수행할 수 있다. 마찬가지로, 돌출부(254)의 하부 로터(242)의 평면(235)과 대면되는 평면(255)도 보다 큰 전단력 발생부(205)를 형성하여, 국소적인 분산을 보다 많이 수행할 수 있다.
또한, 본 설명에서는 전단력 발생부는 3단, 버퍼부는 2단의 구성으로 되어 있으나, 이러한 단수(段數)의 조합으로 한정되는 것은 아니며, 대상원료나 목표로 하는 분산의 정도에 따라 임의의 조합을 취할 수 있다.
이상과 같이 구성된 분산장치(200)에 따르면, 제 1 로터와 제 2 로터를 대면하도록 조합시키고, 2개의 로터 사이의 공간에 원료를 외주방향으로 통과시켜 원료를 분산하는 전단식 분산장치로서, 제 1 로터를 제 1 방향으로 회전시키는 제 1 회전수단과, 제 2 로터를 제 1 방향과는 반대인 제 2 방향으로 회전시키는 제 2 회전수단을 구비하며, 제 1 로터의 회전중심에 상기 원료가 공급되는 원료배출구가 형성되어 있기 때문에, 모든 원료에 전단 에너지를 효율적으로 부여함으로써 효율적인 분산을 수행하는 전단식 분산장치가 된다.
또한, 원료배출구의 외주측에 제 1 로터의 평면과 제 2 로터의 평면에 의해 틈새가 형성되고, 틈새의 외주측에, 틈새보다 제 1 로터와 제 2 로터간의 간격이 벌어진 버퍼부가 형성되며, 버퍼부의 외주에, 제 1 로터와 제 2 로터의 간격을 버퍼부보다 좁히는 외주측면이 제 1 로터 및/또는 제 2 로터에 형성되므로, 국소적인 전단작용 후에 커다란 스케일의 평균화 혼합작용을 발생시켜 국소적인 전단작용과 이보다 큰 스케일의 평균화 혼합기능을 통합함으로써 효율적인 분산이 가능해진다.
또, 도 8~도 10을 이용하여 설명한 분산장치(200)에도, 로터(201) 및 로터(202)의 틈새를 조정하기 위한 구동기구(171) 및 제어부(180)가 설치되어 있으며, 상기 구동기구(171)가 로터(201)를 구동함으로써, 한 쌍의 로터(201,202) 사이의 틈새(δ)에 혼합물의 막힘이 발생하거나 관내 압력이 상승함에 따라 기기나 배관의 파손이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 더욱이 상술한 구동기구(171)의 그 밖의 효과도 겸비하게 된다. 더욱이, 구동기구(171)를 갖는 분산장치(200)는 운전종료 후에 로터(201,202) 사이의 틈새를 벌림으로써 그 버퍼부에 고인 혼합물의 배출을 용이하게 할 수 있다. 또한, 상기 분산장치(200)는 상술한 순환식 분산시스템(30,40,50,130)에 이용될 수 있으며, 상기 시스템은 분산장치(200) 자체의 전단작용이 높다는 것에 추가하여, 순환식 분산시스템으로서의 특징으로 축밀봉부에 혼합물을 도달시키지 않음으로써, 분산장치의 축밀봉부 구조를 간소화하는 효과를 얻는 동시에 혼합물의 적절한 순환분산을 실현한다.

Claims (46)

  1. 슬러리 상태 또는 액체상태의 혼합물을 순환시키면서 분산시키는 순환식 분산 시스템으로서,
    상기 혼합물을 분산시키는 로터형이며 연속형인 분산장치와,
    상기 분산장치의 출구측에 접속되는 탱크와,
    상기 혼합물을 순환시키는 순환펌프와,
    상기 분산장치, 상기 탱크 및 상기 순환펌프를 직렬로 접속하는 배관을 구비하며,
    상기 분산장치는, 상기 분산장치 내부의 상기 혼합물이 상기 분산장치 내부에 설치되는 축밀봉부를 침지시키지 않는 양이 되도록, 혼합물의 유출량이 유입량보다 크게 되어 있는 순환식 분산시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 분산장치는, 상기 탱크보다 상측에 배치되어 있는 순환식 분산시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 분산장치의 출구측과 상기 탱크의 입구측 사이의 배관에는, 상기 분산장치에서의 혼합물의 유출량을 증가시키기 위한 펌프가 설치되어 있는 순환식 분산시스템.
  4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 탱크에는, 상기 탱크 내부를 감압하는 감압펌프가 설치되어 있는 순환식 분산시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 분산장치는, 한 쌍의 로터를 가지며, 상기 한 쌍의 로터 사이에 중공축을 통해 상기 혼합물이 유입되어 상기 한 쌍의 로터의 틈새로부터 외주측을 향해 방사상으로 상기 혼합물을 방출함으로써 상기 혼합물을 분산하는 순환식 분산시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 한 쌍의 로터는 수평방향으로 대향되어 배치되어 있는 순환식 분산시스템.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 한 쌍의 로터는 수직방향으로 대향되어 배치되어 있는 순환식 분산시스템.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 혼합물은 처리원료와 첨가물이 혼합되어 이루어지며,
    해당 순환식 분산시스템은, 배관 내에 상기 처리원료를 순환시키고, 상기 처리원료에 상기 첨가물을 첨가시키면서 상기 분산장치에 의한 분산을 수행하는 장치이고,
    상기 분산장치는, 상기 한 쌍의 로터 중 하측 로터의 중공축을 통해 상기 순환되는 처리원료가 공급되며, 상기 한 쌍의 로터 중 상측 로터의 중공축을 통해 상기 첨가물이 공급되는 순환식 분산시스템.
  9. 제 5항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 로터 중 적어도 어느 한쪽을 구동시킴으로써, 다른 쪽에 대하여 근접 및 이격되는 방향으로 구동시키는 구동기구를 구비하는 순환식 분산시스템.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 구동기구를 제어하는 제어부를 구비하며,
    상기 제어부는, 상기 한 쌍의 로터 사이의 혼합물의 압력을 검출하는 압력센서, 및 상기 한 쌍의 로터 사이로부터 방출되는 혼합물의 온도를 검출하는 온도센서 중 하나 또는 이들 양자의 검출결과에 기초하여,
    상기 한 쌍의 로터의 대향간격을 조정하는 순환식 분산시스템.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 구동기구는 서보실린더인 순환식 분산시스템.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 분산장치는, 서로 대향되어 배치되는 로터 및 스테이터를 가지며, 상기 로터 및 스테이터 사이에 중공축을 통해 상기 혼합물이 유입되고, 상기 로터 및 스테이터의 틈새로부터 외주측을 향해 방사상으로 상기 혼합물을 방출함으로써 상기 혼합물을 분산하는 순환식 분산시스템.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 로터 및 스테이터는 수평방향으로 대향되어 배치되어 있는 순환식 분산시스템.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 로터 및 스테이터는 수직방향으로 대향되어 배치되어 있는 순환식 분산시스템.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 혼합물은 처리원료와 첨가물이 혼합되어 이루어지며,
    해당 순환식 분산시스템은, 상기 처리원료를 순환시키고, 상기 처리원료에 상기 첨가물을 첨가시키면서 상기 분산장치에 의한 분산을 수행하는 장치이며,
    상기 분산장치에는, 상기 로터 및 스테이터 중 하측에 배치된 스테이터의 중공축을 통해 상기 순환되는 처리원료가 공급되고,
    상기 탱크에는, 탱크 내의 처리원료에 첨가물을 공급하는 공급장치가 설치되는 순환식 분산시스템.
  16. 제 12항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로터 및 스테이터 중 적어도 어느 한쪽을 구동시킴으로써, 다른 쪽에 대하여 근접 및 이격되는 방향으로 구동시키는 구동기구를 구비하는 순환식 분산시스템.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 구동기구를 제어하는 제어부를 구비하며,
    상기 제어부는, 상기 로터 및 스테이터 사이의 혼합물의 압력을 검출하는 압력센서, 및 상기 로터 및 스테이터 사이로부터 방출되는 혼합물의 온도를 검출하는 온도센서 중 하나 또는 이들 양자의 검출결과에 기초하여, 상기 로터 및 스테이터의 대향간격을 조정하는 순환식 분산시스템.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 구동기구는 서보실린더인 순환식 분산시스템.
  19. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,
    상기 분산장치는, 상기 한 쌍의 로터 중 하측 로터의 외주에 혼합물을 하방측으로 유도하는 돌기부가 설치되어 있는 순환식 분산시스템.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 하측 로터에 설치되는 돌기부는, 상기 하측 로터 하면의 외주측에 링형상으로 형성되어 있는 순환식 분산시스템.
  21. 제 5항에 있어서,
    상기 한 쌍의 로터는 서로 대향되는 면이 세라믹에 의해 형성되어 있는 순환식 분산시스템.
  22. 제 5항에 있어서,
    상기 한 쌍의 로터는 서로 대향되는 면을 갖는 선단부재와, 상기 선단부재를 교환가능하게 부착하는 부착부재를 가지며,
    상기 선단부재는 세라믹에 의해 형성되고, 상기 부착부재는 금속에 의해 형성되어 있는 순환식 분산시스템.
  23. 제 5항에 있어서,
    상기 한 쌍의 로터는, 서로 대향되는 면을 갖는 선단부재와, 상기 선단부재를 교환가능하게 부착하는 부착부재와, 상기 선단부재를 상기 부착부재에 고정하는 고정나사를 가지며,
    상기 고정나사는, 상기 선단부재의 상기 대향되는 면쪽에서 상기 부착부재에 부착됨으로써 상기 선단부재를 상기 부착부재에 고정하고,
    상기 선단부재는 세라믹에 의해 형성되며,
    상기 선단부재에는 상기 고정나사를 부착하는 부분에 오목부가 형성되고,
    상기 오목부는, 상기 고정나사가 상기 선단부재를 고정하는 상태로 부착되었을 때, 상기 고정나사의 헤드부가, 상기 선단부재의 상기 대향되는 면보다 깊게 위치하도록 형성되어 있는 순환식 분산시스템.
  24. 슬러리상태 또는 액체상태의 혼합물을 순환시키면서 분산시키는 순환식 분산방법으로서,
    상기 혼합물을 로터형이며 연속형인 분산장치로 분산시키는 동시에, 상기 분산장치와, 상기 분산장치의 출구측에 접속되는 탱크와, 상기 순환펌프를 직렬로 접속하는 배관에 의해 순환시킬 때,
    상기 분산장치 내부의 상기 혼합물이 상기 분산장치 내부에 설치되는 축밀봉부를 침지시키지 않을 정도의 양이 되도록, 혼합물의 유출량이 유입량보다 크도록 하여 순환분산을 수행하는 순환식 분산방법.
  25. 제 24항에 있어서,
    상기 분산장치는 상기 탱크보다 상측에 배치되어 있는 순환식 분산방법.
  26. 제 24항에 있어서,
    상기 분산장치의 출구측과 상기 탱크의 입구측 사이의 배관에는, 상기 분산장치에서의 혼합물의 유출량을 증가시키기 위한 펌프가 설치되어 있는 순환식 분산방법.
  27. 제 24항 또는 제 26항에 있어서,
    상기 탱크에는, 상기 탱크 내부를 감압하는 감압펌프가 설치되어 있는 순환식 분산방법.
  28. 제 24항에 있어서,
    상기 분산장치는, 한 쌍의 로터를 가지며, 상기 한 쌍의 로터 사이에 중공축을 통해 상기 혼합물이 유입되어 상기 한 쌍의 로터의 틈새로부터 외주측을 향해 방사상으로 상기 혼합물을 방출함으로써 상기 혼합물을 분산하는 순환식 분산방법.
  29. 제 28항에 있어서,
    상기 한 쌍의 로터는 수평방향으로 대향되어 배치되어 있는 순환식 분산방법.
  30. 제 28항에 있어서,
    상기 한 쌍의 로터는 수직방향으로 대향되어 배치되어 있는 순환식 분산방법.
  31. 제 30항에 있어서,
    상기 혼합물은 처리원료와 첨가물이 혼합되어 이루어지며,
    해당 순환식 분산방법은, 배관 내에 상기 처리원료를 순환시키고, 상기 처리원료에 상기 첨가물을 첨가시키면서 상기 분산장치에 의한 분산을 수행하는 방법이며,
    상기 분산장치는, 상기 한 쌍의 로터 중 하측 로터의 중공축을 통해 상기 순환되는 처리원료가 공급되고, 상기 한 쌍의 로터 중 상측 로터의 중공축을 통해 상기 첨가물이 공급되는 순환식 분산방법.
  32. 제 28항 내지 제 31항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 로터 중 적어도 어느 한쪽을 구동시킴으로써, 다른 쪽에 대하여 근접 및 이격되는 방향으로 구동시키는 구동기구를 구비하는 순환식 분산방법.
  33. 제 32항에 있어서,
    상기 구동기구를 제어하는 제어부를 구비하며,
    상기 제어부는, 상기 한 쌍의 로터 사이의 혼합물의 압력을 검출하는 압력센서, 및 상기 한 쌍의 로터 사이로부터 방출되는 혼합물의 온도를 검출하는 온도센서 중 하나 또는 이들 양자의 검출결과에 기초하여,
    상기 한 쌍의 로터의 대향간격을 조정하는 순환식 분산방법.
  34. 제 33항에 있어서,
    상기 구동기구는 서보실린더인 순환식 분산방법.
  35. 제 24항에 있어서,
    상기 분산장치는, 서로 대향되어 배치되는 로터 및 스테이터를 가지며, 상기 로터 및 스테이터 사이에 중공축을 통해 상기 혼합물이 유입되고, 상기 로터 및 스테이터의 틈새로부터 외주측을 향해 방사상으로 상기 혼합물을 방출함으로써 상기 혼합물을 분산하는 순환식 분산방법.
  36. 제 35항에 있어서,
    상기 로터 및 스테이터는 수평방향으로 대향되어 배치되어 있는 순환식 분산방법.
  37. 제 35항에 있어서,
    상기 로터 및 스테이터는 수직방향으로 대향되어 배치되어 있는 순환식 분산방법.
  38. 제 37항에 있어서,
    상기 혼합물은 처리원료와 첨가물이 혼합되어 이루어지며,
    해당 순환식 분산방법은, 상기 처리원료를 순환시키고, 상기 처리원료에 상기 첨가물을 첨가시키면서 상기 분산장치에 의한 분산을 수행하는 방법이며,
    상기 분산장치에는, 상기 로터 및 스테이터 중 하측에 배치된 스테이터의 중공축을 통해 상기 순환되는 처리원료가 공급되고,
    상기 탱크에는, 탱크 내의 처리원료에 첨가물을 공급하는 공급장치가 설치되는 순환식 분산방법.
  39. 제 35항 내지 제 38항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로터 및 스테이터 중 적어도 어느 한쪽을 구동시킴으로써, 다른 쪽에 대하여 근접 및 이격되는 방향으로 구동시키는 구동기구를 구비하는 순환식 분산방법.
  40. 제 39항에 있어서,
    상기 구동기구를 제어하는 제어부를 구비하며,
    상기 제어부는, 상기 로터 및 스테이터 사이의 혼합물의 압력을 검출하는 압력센서, 및 상기 로터 및 스테이터 사이로부터 방출되는 혼합물의 온도를 검출하는 온도센서 중 하나 또는 이들 양자의 검출결과에 기초하여, 상기 로터 및 스테이터의 대향간격을 조정하는 순환식 분산방법.
  41. 제 40항에 있어서,
    상기 구동기구는 서보실린더인 순환식 분산방법.
  42. 제 30항 또는 제 31항에 있어서,
    상기 분산장치는, 상기 한 쌍의 로터 중 하측 로터의 외주에 혼합물을 하방측으로 유도하는 돌기부가 설치되어 있는 순환식 분산방법.
  43. 제 42항에 있어서,
    상기 하측 로터에 설치되는 돌기부는, 상기 하측 로터 하면의 외주측에 링형상으로 형성되어 있는 순환식 분산방법.
  44. 제 28항에 있어서,
    상기 한 쌍의 로터는 서로 대향되는 면이 세라믹에 의해 형성되어 있는 순환식 분산방법.
  45. 제 28항에 있어서,
    상기 한 쌍의 로터는 서로 대향되는 면을 갖는 선단부재와, 상기 선단부재를 교환가능하게 부착하는 부착부재를 가지며,
    상기 선단부재는 세라믹에 의해 형성되고, 상기 부착부재는 금속에 의해 형성되어 있는 순환식 분산방법.
  46. 제 28항에 있어서,
    상기 한 쌍의 로터는, 서로 대향되는 면을 갖는 선단부재와, 상기 선단부재를 교환가능하게 부착하는 부착부재와, 상기 선단부재를 상기 부착부재에 고정하는 고정나사를 가지며,
    상기 고정나사는, 상기 선단부재의 상기 대향되는 면쪽에서 상기 부착부재에 부착됨으로써 상기 선단부재를 상기 부착부재에 고정하고,
    상기 선단부재는 세라믹에 의해 형성되며,
    상기 선단부재에는 상기 고정나사를 부착하는 부분에 오목부가 형성되고,
    상기 오목부는, 상기 고정나사가 상기 선단부재를 고정하는 상태로 부착되었을 때, 상기 고정나사의 헤드부가, 상기 선단부재의 상기 대향되는 면보다 깊게 위치하도록 형성되어 있는 순환식 분산방법.
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