KR20140008513A - 탱크 장치, 순환식 분산 시스템, 및 분산 방법 - Google Patents

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KR20140008513A
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유우 이시다
유타카 하가타
마사야 홋타
카츠아키 오다기
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신토고교 가부시키가이샤
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Abstract

탱크내의 분체원료가 부착하는 것이나, 탱크내에 분체원료를 비산시키는 것을 방지하고, 분체가 액면에 떠다니거나 응집되거나 하는 것을 방지하여, 적절하고 효율적인 분산처리를 실현하는 탱크장치, 순환식 분산 시스템을 제공한다.
슬러리상태 또는 액체상태의 처리원료를 저장하는 동시에, 상기 처리원료에 혼합할 분상(粉狀)의 첨가물을 공급하는 탱크 장치로서, 상기 처리원료를 저장하는 탱크 본체와, 상기 탱크 본체에 일체가 되도록 설치되며, 상기 탱크 본체내의 처리원료에 상기 첨가물을 공급하는 스크류식 분체 공급 장치를 구비하며, 상기 스크류식 분체 공급 장치의 분체 공급부 선단이 상기 탱크 본체 내의 처리원료 중에 삽입되어 있다.

Description

탱크 장치, 순환식 분산 시스템, 및 분산 방법{TANK APPARATUS, CIRCULATING-TYPE DISPERSION SYSTEM, AND DISPERSION METHOD}
본 발명은, 분체(粉體)상태의 첨가물을 슬러리상태 또는 액체상태의 처리 원료에 공급하여 분산하는 탱크 장치, 이것을 이용한 순환식 분산 시스템, 분체상태의 첨가물을 슬러리상태 또는 액체상태의 처리 원료에 공급하여 분산하는 분산 방법에 관한 것이다.
종래, 분체상태의 첨가물을 액체원료 중에 공급하는 장치로서는, 진동 피더, 스크류 피더, 테이블 피더, 로터리 피더 등이 있다. 이들의 공급 장치는, 예를 들면 일본 특허공개 2001-55588호 공보에 개시되는 바와 같이, 액체원료가 저장된 교반(攪拌)기가 부착된 탱크의 상부에 설치되어, 공급된 분체와 액체는 교반기에 의해 분산된다.
그러나, 이러한 공급 장치로부터 저장탱크로 배출된 분체 원료는, 액면에 도달할 때까지는 중력에 의한 자유낙하가 되기 때문에, 배출부터 낙하까지의 사이에 탱크 내부의 공간으로 확산되어, 탱크 내면에 분체 원료가 부착되는 문제가 있다. 또한, 분체가 액면에 낙하할 때에 비말(飛沫)이 튀어올라, 탱크 내면에 액체나 분체가 부착하여, 제품(액체와 분체의 혼합품)의 배합 비율이 안정되지 않는다고 하는 문제나, 부착된 채 건조해서 고착되면, 제거가 곤란해진다고 하는 문제가 있다.
또한, 특히 분체가 미세분말일 때에는, 액면에 낙하한 후, 액체에 잘 도입되지 않고, 액면에서 떠돌거나, 응집되거나 하는 경우가 있어, 이것에 의해, 분산이 진행되지 않게 된다고 하는 문제나, 배관이나 배출구 부분에서 막힘이 발생한다고 하는 문제가 있다. 액체에 흐름을 일으켜 분체의 액체로의 분산을 촉진하는 것도 생각할 수 있지만, 액체의 점도가 높은 경우에는 그것도 곤란하다.
또한, 점도가 높은 경우에는, 분산 처리 후에 공기를 제거하는데 장시간을 필요로 한다고 하는 문제도 있다. 더욱이, 공기를 많이 포함하는 분체는, 겉보기 밀도가 작기 때문에, 공급 속도를 올릴 수 없다고 하는 문제도 있다.
일본 특허공개공보 2001-55588호 공보
본 발명의 목적은, 탱크 내면에 분체 원료가 부착되는 것이나, 탱크 내에 분체 원료를 비산시키는 것을 방지하고, 분체가 액면에 떠도는 것이나 응집되거나 하는 것을 방지하여, 적절하고 효율적인 분산 처리를 실현하는 탱크 장치, 순환식 분산 시스템, 및 분산 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명에 관한 탱크 장치는, 슬러리상태 또는 액체상태의 처리 원료를 저장하는 동시에 상기 처리 원료에 혼합할 분말상태(粉狀)의 첨가물을 공급하는 탱크 장치로서, 상기 처리 원료를 저장하는 탱크 본체와, 상기 탱크 본체에 일체가 되도록 설치되며, 상기 탱크 본체 내의 처리 원료에 상기 첨가물을 공급하는 스크류식 분체 공급 장치를 구비하고, 상기 스크류식 분체 공급 장치의 분체 공급부 선단이 상기 탱크 본체 내의 혼합물 중에 삽입되어 있다.
본 발명에 관한 순환식 분산 시스템은, 상기 탱크 장치와, 출구측이 상기 탱크 장치에 접속되어 혼합물을 분산 처리하는 연속형의 분산 장치와, 상기 혼합물을 순환시키는 순환 펌프와, 상기 분산 장치, 상기 탱크 장치 및 상기 순환 펌프를 직렬적으로 접속하는 배관을 구비하고, 상기 혼합물을 순환시키면서 분산시킨다.
본 발명에 관한 분산 방법은, 슬러리상태 또는 액체상태의 처리 원료를 탱크 장치의 탱크 본체에 저장하는 동시에 상기 처리 원료에 혼합할 분말상태의 첨가물을 공급하여 분산하는 분산 방법으로서, 상기 탱크 본체에 일체가 되도록 설치되는 스크류식 분체 공급 장치의 분체 공급부 선단이 상기 탱크 본체 내의 혼합물 중에 삽입된 상태로, 상기 탱크 본체 내의 처리 원료에 상기 첨가물을 공급하여 분산한다.
본 발명은, 탱크 내면에 분체 원료가 부착되는 것이나, 탱크 내에 분체 원료를 비산시키는 것을 방지하고, 분체가 액면에 떠다니는 것이나 응집되거나 하는 것을 방지하여, 적절하고 효율적인 분산 처리를 실현한다.
본 출원은, 일본국에서 2011년 2월 17일에 출원된 특원 2011-032382호를 기초로 하고 있으며, 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 실시의 형태이며, 설명의 목적을 위해서만 기재되어 있는 것이다. 이러한 상세한 설명으로부터, 다양한 변경, 개변이, 당업자에 있어서 명확하기 때문이다.
출원인은, 기재된 실시의 형태의 어느 것도 공중에게 헌상할 의도는 없으며, 개시된 개변, 대체안 중, 특허청구범위 내에 문언상 포함되지 않을지도 모르는 것도, 균등론 하에서의 발명의 일부로 한다.
본 명세서 혹은 특허청구범위의 기재에 있어서, 명사 및 유사한 지시어의 사용은, 특히 지시되지 않는 한, 또는 문맥에 의해 명료하게 부정되지 않는 한, 단수 및 복수의 양쪽을 포함하는 것으로 해석해야 한다. 본 명세서 중에 제공된 어떠한 예시 또는 예시적인 용어(예컨대, 「등」)의 사용도, 단지 본 발명을 설명하기 쉽게 한다고 하는 의도임에 지나지 않고, 특히 특허청구범위에 기재하지 않는 한 본 발명의 범위에 제한을 가하는 것이 아니다.
도 1은, 본 발명을 적용한 순환식 분산 시스템에 이용되는 전단(剪斷)식 분산 장치의 개략 단면도이다.
도 2는, 전단식 분산 장치의 다른 예를 나타내는 개략 단면도이다.
도 3은, 전단식 분산 장치의 또 다른 예를 나타내는 개략 단면도이다.
도 4는, 도 1의 전단식 분산 장치의 변형 예를 나타내는 개략 단면도이다.
도 5는, 도 2의 전단식 분산 장치의 변형 예를 나타내는 개략 단면도이다.
도 6은, 도 2의 전단식 분산 장치의 스테이터(stator)를 로터로 변형한 전단식 분산 장치의 더욱 구체적인 구성을 나타내는 단면도이다.
도 7은, 도 5의 전단식 분산 장치의 스테이터를 로터로 변형한 전단식 분산 장치의 회전축을 수평으로 하여 배치한 예에 있어서의 구체적인 구성을 나타내는 단면도이다.
도 8은, 도 1 등의 전단식 분산 장치를 이용한 순환식 분산 시스템의 구성을 나타내는 개요도이다.
도 9는, 실험 예의 전단식 분산 장치와 비교하는 비교 예를 나타내는 것이며, 플랫 로터 방식의 분산 장치의 개략 단면도이다.
도 10은, 실험 예와 비교 예의 분산 장치에 의한 처리 시간에 대한 메디안(median) 직경의 변화를 나타내는 도면이다.
도 11은, 순환식 분산 시스템의 다른 예를 설명하기 위한 도면이며, 로터 및 대향 부재의 대향 간격을 조정하는 기구를 가지는 분산 장치를 구비한 예의 구성을 나타내는 개요도이다.
도 12는, 도 11의 순환식 분산 시스템 등의 보다 구체적인 구성 예를 나타내는 사시도이다.
도 13은, 도 11의 순환식 분산 시스템 등의 보다 구체적인 구성 예의 다른 예를 나타내는 정면도이다.
도 14는, 도 13의 순환식 분산 시스템에 부속되는 피처리 혼합물 주입기를 설명하기 위한 도면이다. (a)는, 혼합물을 주입하기 전의 정면도이다. (b)는,(a)에 나타내는 상태로부터 피스톤이 구동되어 혼합물을 주입하고 있는 상태를 나타내는 정면도이다.
도 15는, 피처리 혼합물 주입기를 도 13의 순환식 분산 시스템의 분산 장치와 접속한 상태를 나타내는 정면도이다.
도 16은, 도 11의 순환식 분산 시스템 등에 의해 행하는 박연(薄練)·농축 방식의 이점을 고연(固練)·희석 방식과 비교해서 설명하기 위한 도면이며, 고연·희석 방식에 있어서의 처리 시간과 점도 및 농도의 관계를 나타내는 도면이다.
도 17은, 박연·농축 방식에 있어서의 처리 시간과 점도 및 농도의 관계를 나타내는 도면이다.
도 18은, 도 11의 순환식 분산 시스템에 의해 2단계 혼합 처리를 연속적으로 행하는 경우의 처리 시간과, 농도, 압력 및 대향 간격과의 관계의 1 예를 나타내는 도면이다.
도 19는, 순환식 분산 시스템의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면이며, 특징적인 스크류식 분체 공급 장치를 가지는 탱크 장치를 구비한 예의 구성을 나타내는 개요도이다.
도 20은, 도 19에 나타내는 순환식 분산 시스템을 구성하는 탱크 장치의 구성을 나타내는 개략 단면도이다.
도 21은, 도 20에 나타내는 탱크 장치를 구성하는 교반 블레이드의 사시도이다.
도 22는, 도 19에 나타내는 순환식 분산 시스템을 구성하는 탱크 장치의 다른 예를 나타내는 도면이며, 감압기구를 가지는 예의 개략 단면도이다.
도 23은, 도 19에 나타내는 순환식 분산 시스템을 구성하는 탱크 장치의 또 다른 예를 나타내는 도면이며, 스크류식 분체 공급 장치 및 교반기의 위치를 변경한 예의 개략 단면도이다.
도 24는, 도 23에 나타내는 탱크 장치를 구성하는 스크류 선단 블레이드의 사시도이다.
도 25는, 도 19에 나타내는 탱크 장치의 변형 예이며, 단일체(單體)로서 이용되는 예의 개략 단면도이다.
도 26은, 순환식 분산 시스템에 이용하는데 적합한 탱크 장치의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다. (a)는, 도 11의 순환식 분산 시스템에 설치된 탱크 장치의 1 구성 예를 나타내는 단면도이다. (b)는, (a)에 대하여 교반 장치를 변경한 예를 나타내는 단면도이다. (c)는, (b)에 대하여 도통(導通) 노즐을 변경한 예를 나타내는 단면도이다.
도 27은, 도 26(c)의 탱크 장치를 구비한 순환식 분산 시스템의 구성을 나타내는 개요도이다.
도 28은, 도 26(b) 및 (c)의 탱크 장치와 순환 펌프를 조합한 예를 설명하기 위한 도면이다. (a)는, 도 26(b)의 탱크 장치를 구비한 탱크 장치 시스템을 나타내는 개요도이다. (b)는, 도 26(c)의 탱크 장치를 구비한 탱크 장치 시스템을 나타내는 개요도이다.
이하, 본 발명을 적용한 순환식 분산 시스템에 이용되는 전단식 분산 장치에 대해서, 도면을 참조해서 설명한다. 이하에 설명하는 전단식 분산 장치는, 슬러리상태의 혼합물을 순환시키면서 분산(「고체(固)-액체(液) 분산」또는 「슬러리화」라고도 한다)시키거나, 또는 액체상태의 혼합물을 순환시키면서 분산(「액체(液)-액체(液) 분산」또는 「유화(乳化)」라고도 한다)시키거나 하는 것이다. 또한, 분산이란, 상기 혼합물 내의 물질을 분산시키는 것, 즉, 상기 혼합물 내의 각 물질이 균일하게 존재하도록 섞는 것을 의미한다.
우선, 도 1에 나타내는 전단식 분산 장치(이하, 「분산 장치」라고 한다.)(1)에 대해서 설명한다. 분산 장치(1)는, 로터(2)와, 상기 로터(2)에 대향하여 배치되는 대향 부재인 스테이터(3)를 구비하고, 로터(2) 및 대향 부재(스테이터(3))의 사이에, 슬러리상태 또는 액체상태의 혼합물(4)을 원심력에 의해 외주방향으로 통과시킴으로써 분산시킨다.
또한, 분산 장치(1)는, 복수의 갭부로서 제 1 갭부(5) 및 제 2 갭부(6)와, 버퍼부(8)를 구비한다. 복수의 갭부(제 1 및 제 2 갭부(5,6))는, 로터(2) 및 스테이터(3)의 사이에 형성되며, 축 중심위치에 공급되는 혼합물(4)을 외주방향으로 안내한다. 환언하면 이 복수의 갭부는, 대향 배치되는 로터 및 대향 부재의 각각의 대향하는 면의 사이에 형성되어, 혼합물을 중심측으로부터 외주측에 방사상(放射狀)으로 유도하는 틈새이다. 제 1 갭부(5)는, 외주측에 설치되며, 제 2 갭부(6)는, 회전 중심측에 설치된다. 또한, 이 복수의 갭부는, 버퍼부(8) 등을 형성하기 위해서 축방향의 위치를 바꾸어 형성되며, 로터(2) 및 스테이터(3)의 각각에 설치된 대향하는 면의 사이에 설치된다. 버퍼부(8)는, 최외주측의 갭부(제 1 갭부(5))와 그 내주측에 위치하는 갭부(제 2 갭부(6))를 접속하도록 설치되어, 혼합물(4)을 체류시킨다. 이 버퍼부(8)를 형성하는 외주측의 벽부(10)는, 로터(2)에 설치된다.
이 로터(2)에 설치되는 버퍼부(8)를 형성하는 외주측의 벽부(10)는, 대향 부재(스테이터(3))에 대면하는 단부(10a)에 있어서 회전 중심측으로 연장되는 돌출부(張出部, 11)를 가지고 있다. 또한, 로터(2)는, 제 1 및 제 2 갭부(5,6)를 형성하기 위한, 평탄한 갭 형성면(12,13)을 가지고 있다. 구체적으로 로터(2)는, 회전축(28)에 일체로 부착되는 로터 본체(14)와, 이 로터 본체(14)의 외주로부터 스테이터(3) 방향으로 기립되는 벽부(10)를 가진다. 로터 본체(14)는, 원판형상으로 형성되며, 회전축(28)에 부착하기 위한 부착부(14a)를 가지고 있다. 이 로터 본체(14)의 내주(內周)와, 회전축(28)의 외주에는, 예를 들면 고정용의 나사부가 형성된다. 로터 본체(14)의 스테이터(3)에 대면하는 면의 내주측에는, 제 2 갭부(6)를 형성하는 갭 형성면(13)이 설치되며, 이 갭 형성면(13)의 외주측이 버퍼부(8)의 상방면을 형성하는 버퍼 형성면(15)이 된다. 버퍼 형성면(15)은, 여기서는, 갭 형성면(13)과 동일 평면 위에 설치되어 있다. 벽부(10)의 내측은, 버퍼부(8)의 외주면을 형성하는 버퍼 형성면(16)으로서 기능한다. 벽부(10)에 연속적으로 설치된 돌출부(11)의 스테이터(3) 측에 대면하는 면에는, 제 1 갭부(5)를 형성하는 갭 형성면(12)이 설치되며, 돌출부(11)의 반대측(도 1의 상측)에는, 버퍼부(8)의 하방면을 형성하는 버퍼 형성면(17)이 설치된다.
스테이터(3)는, 제 1 및 제 2 갭부(5,6)를 형성하기 위한, 평탄한 갭 형성면(22,23)을 가지고 있다. 구체적으로는, 스테이터(3)는, 축형상부재(29)에 일체로 부착되며, 원판형상의 스테이터 본체(21)와, 이 스테이터 본체(21)의 내주부분에 있어서, 로터(2) 방향으로 기립되는 기립 벽부(24)를 가진다. 기립 벽부(24)의 내주와, 축형상부재(29)의 외주에는, 예를 들면 고정용의 나사가 형성된다. 기립 벽부(24)의 로터(2)에 대면하는 면에는, 제 2 갭부(6)를 형성하는 갭 형성면(23)이 설치된다. 기립 벽부(24)의 외주측은, 버퍼부(8)의 내주면을 형성하는 버퍼 형성면(25)으로서 기능한다. 스테이터 본체(21)의 외주부분의 로터(2)에 대면하는 면에는, 제 1 갭부(5)를 형성하는 갭 형성면(22)이 설치된다.
복수의 갭부는, 외주측에 위치하는 갭부가, 내주측에 위치하는 갭부보다 틈새가 좁아지는 관계를 가지고 있다. 즉, 제 1 갭부(5)가, 제 2 갭부(6)보다 틈새가 좁아지도록, 각 갭 형성면(12,13,22,23)이 형성되어 있다. 또한, 이들의 제1, 제 2 갭부(5,6)는, 각각 2mm이하의 틈새(0.01mm~2.00mm)를 가지고 로터(2) 및 스테이터(3)의 사이에 형성되어 있다.
로터(2) 및 대향 부재(스테이터(3))는, 로터(2)의 회전축이 연직방향으로 일치하도록 배치되며, 대향 부재(스테이터(3))가 하방측에 위치하고 있다. 이러한 분산 장치(1)는, 분산 처리 종료 후, 장치 내(특히, 버퍼부(8))에 남은 혼합물을, 장치를 분해하지 않고 배출시킬 수 있어, 분산 처리의 제품 수율을 향상시킬 수 있다.
대향 부재(스테이터(3))는, 제1, 제 2 갭부(5,6)를 형성하는 부분이, 외주를 향함에 따라서 하방으로 경사지도록 형성되어 있다. 마찬가지로, 로터(3)도, 제 1, 제 2 갭부(5,6)를 형성하는 부분이, 외주를 향함에 따라서 하방으로 경사지도록 형성되어 있다. 즉, 각 갭 형성면(12,13,22,23) 및 제 1 및 제 2 갭부(5,6)가 외주측을 향함에 따라서 하방으로 경사지도록 형성되어 있다. 또한, 돌출부(11)는, 그 상면이 내측을 향함에 따라서 하방으로 경사지도록 형성되어 있다. 이러한 구성으로 된 분산 장치(1)는, 분산 처리 종료 후, 장치 내에 남은 혼합물을, 장치를 분해하지 않고 배출시킬 수 있어, 분산 처리의 제품 수율을 향상시킬 수 있다. 특히 점도가 높은 슬러리상태의 혼합물의 경우에 유효하다.
또한, 스테이터(3)에 있어서의 축형상부재(29)에는, 혼합물(4)이 공급되는 공급구(29a)가 설치되어 있다. 구체적으로 축형상부재(29)는, 원통형상(파이프 형상)으로 형성되며, 그 내측을 통과하여 혼합물(4)이 공급된다. 한편으로, 로터(2)의 회전축(28)은, 원통형상(파이프 형상)으로 형성되며, 그 선단에 폐색(閉塞)부(28a)가 형성되어 있다. 또한, 이것에 한정되는 것이 아니고, 로터(2) 및 대향 부재(스테이터(3))의 어느 일방 또는 양방에,(로터(2)의) 회전 중심위치으로부터 혼합물(4)이 공급되는 공급구가 설치되어 있으면 좋다. 양방에 공급구를 설치하고, 종류가 다른 물질을 공급해서 해당 장치 내에서 혼합 분산시키도록 해도 좋다. 단, 고형분 농도가 높은(이하 「고농도」라고도 한다.) 슬러리상태의 혼합물을 처리할 때에, 시일 부재의 내구성이 낮은 경우에는, 도 1을 이용하여 설명한 바와 같이, 스테이터(3)의 중심위치에 설치한 공급구(29a)로부터 혼합물을 공급하는 구성이 유리하다. 즉, 이 공급구(29a)로부터 혼합물(4)을 공급하기 위해서, 축형상부재(29)에는 호스 등의 혼합물 공급관이 접속되게 된다. 예를 들면, 공급구를 로터측에 설치한 경우에는, 이 혼합물 공급관을 접속하기 위한 조인트(joint)(회전조인트)가 필요하게 된다. 이 회전조인트를 접속할 때의 시일 부재가 고농도의 슬러리 혼합물인 경우에 열화하기 쉬운 경우가 있어, 시일면의 기능이 손상됨으로써 누설을 발생시킬 가능성이 있다. 이와 같이, 스테이터(3) 측에 공급구(29a)를 설치함으로써, 회전조인트를 설치할 필요도 없고, 더욱이 이러한 누설 등의 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있다고 하는 효과가 있다,
이상과 같은 분산 장치(1)의 분산 프로세스에 대해서 설명한다. 우선, 공급구(29a)로부터 공급된 혼합물은, 제 2의 갭부(6)를 통과할 때에 조대(粗大) 입자의 응집물이 분해된다. 제 2의 갭부(6)를 통과한 혼합물은, 버퍼부(8)에 유입되어 원심력으로 벽부(10)측으로 밀어 붙여지도록 하여 체류된다. 버퍼부(8)에 체류하고 있는 혼합물 중에서 거칠고 크며 질량이 큰 입자는, 원심력에 의해 선택적으로 벽부(10)의 버퍼 형성면(16)에 밀어 붙여지면서, 로터(2)의 일부인 벽부(10)가 회전되어, 마찰됨으로써, 응집물의 분해, 분산이 행해진다. 작은 입자는, 버퍼부(8)로부터 배출되는 흐름을 타고 제 1의 갭부(5) 측으로 안내된다. 제 1의 갭부(5)는, 제 2의 갭부(6)보다도 틈새가 좁아져 있기 때문에, 더욱 잘게 분산된다.
버퍼부(8)에 있어서, 로터(2)의 회전수의 제어에 의해 원심력을 변화시키거나, 혼합물의 유입량을 조정함으로써, 입자의 분산을 보다 효율적으로 제어하는 것이 가능하다. 예를 들면, 분산을 억제하기 위해서는, 로터(2)의 회전수를 낮추어 원심력 및 전단력을 감소시킨다. 혹은, 혼합물의 유입량을 증가시키면, 제 2의 갭부(6)로부터 버퍼부(8)에는 혼합물이 고속 또한 대량으로 유입하기 때문에, 먼저 버퍼부(8)에 유입해서 체류하고 있는 혼합물과 격렬하게 서로 섞이는 동시에, 혼합물의 체류 시간이 감소하기 때문에, 원심력에 의한 조대 입자의 버퍼부(8)의 외주벽면(벽부(10))으로의 이동 효과를 억제할 수 있다. 한편, 혼합물의 체류 시간의 감소는, 입자가 전단 에너지를 받는 시간의 감소이기도 하고, 마찬가지로 분산의 억제 효과가 있다. 반대로, 분산을 촉진하기 위해서는, 로터(2)의 회전수를 올려서 원심력 및 전단력을 증대시킨다. 혹은, 혼합물의 공급량(펌프 배출량)을 줄여 장치내부로의 혼합물 유입량을 제한하고, 원심력에 의한 효과를 향상시키거나, 입자가 전단 에너지를 받는 시간을 증대시키면 좋다.
분산 장치(1)는, 제 1, 제 2의 갭부(5,6)를 통과할 때의 혼합물(4)에 발생하는 전단력에 의한 국소적인 분산 작용과, 버퍼부(8)에서 혼합물(4)이 체류되어 평균화되는 것에 따른 분산 작용을 발휘시킨다. 그와 함께, 분산 장치(1)는, 외주측의 갭부인 제 1 갭부(5)에 접속되는 버퍼부(8)에 체류하는 혼합물에 발생하는 원심력에 의해, 버퍼부(8)의 외주측의 로터(2)의 벽부(10) 측에 이 혼합물(4)이 밀어 붙여져 마찰됨으로써 해당 부분에 있어서도 분산 작용을 발휘할 수 있다. 이와 같이, 분산 장치(1)는, 보다 효율적이며 적절한 분산 처리 기능을 실현한다.
또한, 도 1에 나타내는 분산 장치(1)에서는, 후술하는 도 2 및 도 3에 나타내는 분산 장치에 비해, 로터 회전이 정지했을 때에 원료가 잔류하는 버퍼부를 가지고 있지 않으며, 또한 제 1 및 제 2 갭부(5,6)에는 중력으로 혼합물이 장치 외부로 흘러내리는 것과 같은 경사가 설치되어 있으므로, 운전 종료시에 원료를 장치 외부로 배출할 수 있으며, 제품 수율을 향상할 수 있다.
또한, 도 1에 나타내는 분산 장치(1)는, 이하와 같은 효과가 있다. 회전하는 중공축의 내부로부터 혼합물을 공급하기 위해서는, 후술하는 도 6 및 도 7에 나타내는 바와 같은 회전축 조인트(로터리 조인트)와 같이, 고정부와 회전축을 결합하는 조인트가 필요하게 된다. 액체원료끼리의 혼합 분산이면 문제가 되기 어렵지만, 액체원료와 고체원료(분말)를 혼합·분산하는 슬러리상태 혼합물의 경우에는, 회전축 조인트의 축밀봉(軸封, shaft seal)부의 내구성이 문제가 된다. 이 경우, 원료를 공급하는 측의 중공축을 회전시키지 않고, 스테이터로서 사용하는 것이 바람직하다. 그런데 스테이터에는 원심력이 발생하지 않기 때문에, 스테이터 측에 버퍼부를 설치할 경우, 환언하면 버퍼부의 외주측의 벽부가 스테이터에 있는 것과 같은 경우에는, 버퍼부의 전단기능을 발휘할 수 없는 것을 의미한다. 따라서, 도 1에 나타내는 분산 장치(1)는, 버퍼부(8)가 로터(2) 측에 설치되고, 즉 버퍼부(8)를 형성하는 외주측의 벽부(10)가 로터(2)측에 설치되며, 하방측으로부터 혼합물 공급구(29a)가 있는 측을 스테이터(3)로 함으로써 상술한 다양한 효과를 겸비해서 얻을 수 있다.
한편, 상술한 바에서는, 로터(2)의 회전축이 연직방향이 되도록 배치했지만, 이것에 한정되는 것이 아니고, 로터(2) 및 대향 부재(스테이터(3))가, 로터(2)의 회전축을 수평방향이 되도록 배치하여 구성해도 좋다. 수평방향으로 배치할 경우는, 장치를 설치하는 환경에 있어서 연직방향으로 배치하는 것이 곤란한 경우에는, 그것을 해소할 수 있다. 단, 도 1에 나타내는 바와 같은 연직배치로 하는 쪽이, 상술한 바와 같이, 분산 처리 종료 후에 혼합물을 배출하는 기능을 가지고 있기 때문에, 제품 수율의 관점에서는 유리하다.
더욱이, 상술한 바에서는, 로터(2) 및 스테이터(3)의 조합으로 했지만, 한 쌍의 로터로 이루어지도록 구성해도 좋다. 즉, 로터(2)에 대향하는 대향 부재가, 로터(2)의 회전축과 일치하는 회전축을 가지는 동시에, 로터(2)의 회전 방향과는 반대 방향으로 회전되는 제 2의 로터인 것과 같이 구성해도 좋다. 한 쌍의 로터의 경우에는, 반대 방향으로 회전시키기 때문에, 상대적인 회전에 의해 갭부에서 전단력을 더욱 크게 발휘할 수 있다. 단, 로터(2) 및 스테이터(3)의 조합의 쪽이, 상술한 바와 같이 고농도 슬러리상태의 혼합물에는, 회전축 조인트의 축밀봉부에 악영향을 줄 우려가 없다고 하는 유리한 점이 있다.
또한, 로터(2) 및 대향 부재(스테이터(3))의 구성은, 도 1에 한정되는 것이 아니다. 즉, 상술한 바에서는, 2개의 갭부와 1개의 버퍼부를 가지는 예에 대해서 설명했지만, 후술하는 도 2에 나타낸 바와 같이, 버퍼부를 추가하여, 3개의 갭부와 2개의 버퍼부를 가지도록 구성해도 좋다.
그 다음에, 도 2에 나타내는 전단식 분산 장치(이하, 「분산 장치」라고 한다.)(31)에 대해서 설명한다. 분산 장치(31)는, 로터(32)와, 상기 로터(32)에 대향해서 배치되는 대향 부재인 스테이터(33)를 구비하고, 로터(32) 및 대향 부재(스테이터(33))의 사이에, 슬러리상태 또는 액체상태의 혼합물(4)을 원심력에 의해 외주방향으로 통과시킴으로써 분산시킨다.
또한, 분산 장치(31)는, 복수의 갭부로서 제 1 갭부(35), 제 2 갭부(36) 및 제 3 갭부(37)와, 제 1 버퍼부(38) 및 제 2 버퍼부(39)를 구비한다. 복수의 갭부(제 1 ~ 제 3 갭부(35,36,37))는, 로터(32) 및 스테이터(33)의 사이에 형성되어, 혼합물(4)을 외주방향으로 안내한다. 제 1 갭부(35)는, 외주측에 설치되고, 제 3 갭부(37)는, 회전 중심측에 설치되며, 제 2 갭부(36)는, 중간에 설치된다. 제 1 버퍼부(38)는, 최외주측의 갭부(제 1 갭부(35))와 이 내주측에 위치하는 갭부(제 2 갭부(36))를 접속하도록 설치되어, 혼합물(4)을 체류시킨다. 이 제 1 버퍼부(38)를 형성하는 외주측의 벽부(40)는, 로터(32)에 설치된다.
도 2에 나타내는 분산 장치(31)에서는, 제 2 버퍼부(39)가 설치되며, 이 제 2 버퍼부(39)는, 최외주측의 갭부(제 1 갭부(35))의 내주측에 위치하는 갭부(제 2 갭부(36))로 하며, 이 내주측에 위치하는 갭부(제 3 갭부(37))를 접속하도록 설치되어, 혼합물(4)을 체류시킨다. 이 제 2 버퍼부(39)는, 평균화 작용을 증가시키는 기능을 가지고 있으며, 분산 처리 효과를 높일 수 있다. 더욱이, 이 분산 장치(31)에 있어서도, 대향 부재(스테이터(33))를 로터로 변경해도 좋고, 그 경우에는, 이 제 2 버퍼부(39)와의 상승 효과를 발휘할 수 있다. 즉, 대향 부재인 스테이터(33)를 회전해서 「로터」로서 구성했을 경우에는, 제 2 버퍼부(39)에 있어서도, 상술한 버퍼부(8)나 버퍼부(38)와 동일한 벽면 가압력에 의한 전단력을 발휘해서 분산 기능을 향상시킬 수 있다.
로터(32)에 설치되는 제 1 버퍼부(38)를 형성하는 외주측의 벽부(40)는, 대향 부재(스테이터(33))측의 단부에 있어서 회전 중심방향으로 연장되는 돌출부(41)를 가지고 있다. 또한, 로터(32)는, 제 1 ~ 제 3 갭부(35,36,37)를 형성하기 위한, 평탄한 갭 형성면(42,43,44)을 가지고 있다. 구체적으로 설명하면, 로터(32)는, 회전축(68)에 일체로 부착된 원판형상의 로터 본체(45)와, 이 로터 본체(45)의 외주로부터 스테이터(33) 방향으로 기립되는 벽부(40)와, 로터 본체(45)의 내주측에 스테이터(33)와는 역방향으로 기립되는 기립 벽부(46)를 가진다. 기립 벽부(46)의 외주측은, 제 2 버퍼부(39)의 내주면을 형성하는 버퍼 형성면(63)으로서 기능한다. 기립 벽부(46)의 스테이터(33)에 대면하는 면에는, 갭 형성면(44)이 설치된다. 로터 본체(45)의 스테이터(33)에 대면하는 면에는, 갭 형성면(43)이 설치되며, 이 갭 형성면(43)의 외주측이 제 1 버퍼부(38)의 상방면을 형성하는 버퍼 형성면(47)이 된다. 벽부(40)의 내주측은, 제 1 버퍼부(38)의 외주면을 형성하는 버퍼 형성면(48)으로서 기능한다. 벽부(40)에 연속적으로 설치된 돌출부(41)의 스테이터(33)에 대면하는 면에는, 제 1 갭부(35)를 형성하는 갭 형성면(42)이 설치되며, 돌출부(41)의 반대측(도 2의 상측)에는, 제 1 버퍼부(38)의 하방면을 형성하는 버퍼 형성면(49)이 설치된다.
스테이터(33)는, 제 1 ~ 제 3 갭부(35,36,37)를 형성하기 위한, 평탄한 갭 형성면(52,53,54)을 가지고 있다. 구체적으로는, 스테이터(33)는, 축형상부재(69)에 일체로 부착되는 원판형상의 스테이터 본체(51)와, 이 스테이터 본체(51)의 내주부분에 있어서, 로터(32) 방향으로 기립되는 기립 단부(段部, 55)와, 이 기립 단부(55)의 외주측에서 더욱 로터(32) 방향으로 기립되는 벽부(56)를 가진다. 이 벽부(56)는, 제 2 버퍼부(39)를 형성하는 외주측의 벽부이며, 로터(32)측의 단부에 있어서 회전 중심방향으로 연장되는 돌출부(57)를 가지고 있다. 기립 단부(55)의 내면에는, 갭 형성면(54)이 설치되고, 이 갭 형성면(54)의 외주측이 제 2 버퍼부(39)의 하방면을 형성하는 버퍼 형성면(58)이 된다. 벽부(56)의 내주측은, 제 2 버퍼부(39)의 외주면을 형성하는 버퍼 형성면(59)으로서 기능한다. 돌출부(57)의 로터(32)에 대면하는 면에는, 갭 형성면(53)이 설치되고, 돌출부(57)의 반대측(도 2의 하측)에는, 제 2 버퍼부(39)의 상방면을 형성하는 버퍼 형성면(60)이 설치된다. 벽부(56)의 외주측은, 제 1 버퍼부(38)의 내주면을 형성하는 버퍼 형성면(61)으로서 기능한다. 스테이터 본체(51)의 외주부분의 로터(32)에 대면하는 면에는, 갭 형성면(52)이 설치된다. 그런데, 로터(32)나 스테이터(33)에 설치되는 돌출부(41,57)는, 버퍼부에 유입한 혼합물을 돌아 들어가게 하여 각 갭부(여기서는, 제1, 제 2 갭부(35,36))의 길이를 크게 해서 국소적 전단력을 증가시키는 기능을 가지고 있다. 한편, 이 점은, 도 1의 돌출부(11)도 동일하다.
복수의 갭부는, 외주측에 위치하는 갭부가, 내주측에 위치하는 갭부보다 틈새가 좁아지는 관계를 가지고 있다. 즉, 제 1 갭부(35)가, 제 2 갭부(36)보다 틈새가 좁아지고, 또한 제 2 갭부(36)가, 제 3 갭부(37)보다 좁아지도록, 각 갭 형성면(42,43,44,52,53,54)이 형성되어 있다. 또한, 이들의 제 1, 제 2, 제 3 갭부(35,36,37)는, 각각 2mm이하의 틈새를 가지고 로터(32) 및 스테이터(33)의 사이에 형성되어 있다. 이러한 관계의 효과는 후술하지만, 각 갭부의 틈새를 동일한 거리로 해도 좋고, 그러한 경우라도 본 발명의 그 밖의 효과는 얻어진다.
예를 들면, 분산 장치(31)에 있어서, 로터(32) 및 스테이터(33)의 외형은 200mm의 경우에, 도면 중에 나타내는 높이(h1,h2,h3)는, 55mm, 16mm, 39.5mm로 했을 때에, 제 1 갭부(35)의 틈새가 0.5mm이고, 제 2 갭부(36)의 틈새가 1.0mm이며, 제 3 갭부(37)의 틈새가 1.5mm이다. 외주를 향함에 따라서 단계적으로 작아져 있다. 회전수는, 인버터 제어에 의해 0~3600ｒｐｍ정도의 사이에서 설정할 수 있게 되어 있지만, 전동기, 풀리, 기어 등의 선정에 의해 적당히 변경할 수 있다.
또한, 도 2에 있어서는, 혼합물의 흐름이 화살표로 나타나 있다. 편의상, 하나의 흐름밖에 나타내지 않고 있지만, 실제로는, 로터(32) 및 스테이터(33)에 의해 구성되는 공간의 도처에서 유사한 흐름이 발생하고 있다. 로터(32)가 회전하고 있는 상태에서, 회전축(68)에 회전 조인트의 혼합물 공급구(143)(도 6 참조)에서, 중력, 펌프 등의 수단에 의해 혼합물을 공급하면, 상기 혼합물(4)은, 제 3 갭부(37), 제 2 버퍼부(39), 제 2 갭부(36), 제 1 버퍼부(38), 제 1 갭부(35)의 순서대로, 원심력의 방향을 따라 통과하여, 로터(32) 및 스테이터(33)의 외주의 혼합물 배출부(35a)로부터 배출된다. 이 혼합물 배출부(35a)는, 제 1 갭부(35)의 외주 단부이다. 이와 같이, 제 1 ~ 제 3 갭부(35,36,37)와, 제 1 및 제 2 버퍼부(38,39)는, 로터 및 대향 부재의 사이에 형성된다. 제 1 ~ 제 3 갭부(35,36,37)는, 혼합물을 외주방향으로 안내하는 복수의 갭부이다. 제 1 및 제 2 버퍼부(38,39)는, 최외주측의 갭부와 이 내주측에 위치하는 갭부를 접속하도록 설치되어, 혼합물을 체류시키는 버퍼부이다. 이들의 갭부 및 버퍼부는, 각각 국소적 전단작용에 의한 분산 기능과, 평균화 작용에 의한 분산 기능을 가진다. 또한, 이 구성을 환언하면, 로터와 대향 부재와의 사이에 혼합물이 중심측으로부터 외주측으로 통과하는 공간이 형성되고, 이 공간은, 2mm이하의 좁은 공간(갭부에 상당)과, 이것보다 큰 넓은 공간(버퍼부에 상당)이 각각 1단(段) 이상으로 또한 교대로 배열되어 있으며, 이 좁은 공간에서 국소적 전단작용을 부여하고, 넓은 공간에서 체류 평균화 작용을 부여하고 있다. 한편, 이러한 혼합물의 흐름이나, 각 갭부나 각 버퍼부의 기능은, 도 1이나 후술하는 도 3 ~ 도 7의 분산 장치에 있어서도 동일하다.
로터(32) 및 대향 부재(스테이터(33))는, 로터(32)의 회전축이 연직방향이 되도록 배치되며, 대향 부재(스테이터(33))가 하방측에 위치하고 있다. 분산 장치(31)는, 분산 처리 종료 후, 용적이 큰 제 1 버퍼부(38)에 남은 혼합물을, 장치를 분해하지 않고 배출시킬 수 있어, 분산 처리의 제품 수율을 향상시킬 수 있다.
대향 부재(스테이터(33))는, 제 1 ~ 제 3 갭부(35,36,37)를 형성하는 부분이, 수평이 되도록 형성되어 있지만, 도 1을 이용하여 설명한 예와 마찬가지로, 외주를 향함에 따라서 하방으로 경사지도록 형성해도 좋다. 도 1과 같이 구성했을 경우에는, 처리 종료 후의 혼합물을 배출할 수 있으며, 제품 수율을 향상하는 효과가 얻어진다.
또한, 로터(32)의 회전축(68)에는, 혼합물(4)이 공급되는 공급구(68a)가 설치되어 있다. 구체적으로 회전축(68)은, 원통형상으로 형성되며, 그 내측을 통과하여 혼합물(4)이 공급된다. 한편으로, 스테이터(33)의 축형상부재(69)는, 원통형상으로 형성되어, 그 선단에 폐색부(69a)가 형성되어 있다. 한편, 이것에 한정되는 것이 아니고, 로터(32) 및 대향 부재(스테이터(33))의 어느 일방 또는 양방에, (로터(32)의) 회전 중심위치로부터 혼합물(4)이 공급되는 공급구가 설치되어 있으면 좋다. 단, 고형분 농도가 높은 슬러리상태의 혼합물 등의 시일 부재의 내구성이 낮은 경우에는, 도 1을 이용하여 설명한 바와 같이, 스테이터(33)의 중심위치에 설치한 공급구로부터 혼합물을 공급하도록 구성한 쪽이 유리하다.
이상과 같은 분산 장치(31)의 분산 프로세스에 대해서 설명한다. 우선, 공급구(68a)로부터 공급된 혼합물은, 1단째의 갭부로서 제 3의 갭부(37)를 통과할 때에 조대한 입자의 응집물이 분해된다. 제 3의 갭부(37)를 통과한 혼합물은, 1단째의 버퍼부로서 제 2 버퍼부(39)에 유입되어 원심력으로 벽부(56)에 밀어 붙여지도록 하여 체류한다. 계속해서, 혼합물은, 2단째의 갭부로서 제 2의 갭부(36)를 통과하지만, 이때에도 입자의 응집물이 분해된다. 제 2의 갭부(36)는, 제 3의 갭부(37)보다도 틈새가 좁아져 있기 때문에, 잘게 분산시킨다. 제 2의 갭부(36)를 통과한 혼합물은, 2단째의 버퍼부로서 제 1 버퍼부(38)에 유입하여 원심력으로 벽부(40)에 밀어 붙여지도록 하여 체류한다. 제 1 버퍼부(38)에 체류하고 있는 혼합물 중에서 조대하고 질량이 큰 입자는, 원심력에 의해 선택적으로 벽부(40)의 버퍼 형성면(48)에 밀어 붙여지면서, 로터(32)의 일부인 벽부(40)의 회전에 의해, 마찰됨으로써, 응집물의 분해, 분산이 행해진다. 작은 입자는, 제 1 버퍼부(38)로부터 배출되는 흐름을 타고 3단째의 갭부로서의 제 1의 갭부(35)에 안내된다. 제 1의 갭부(35)는, 제 2의 갭부(36)보다도 틈새가 좁아져 있기 때문에, 더욱 잘게 분산된다.
버퍼부에 있어서, 로터(32)의 회전수의 제어에 의해 원심력을 변화시키고, 혼합물의 유입량을 조정함으로써, 입자의 분산을 보다 효율적으로 제어하는 것이 가능하다. 예를 들면, 분산을 억제하기 위해서는, 로터(32)의 회전수를 낮추어 원심력 및 전단력을 감소시킨다. 혹은, 혼합물의 유입량을 증가시키면, 제 3의 갭부(37)로부터 제 2 버퍼부(39), 혹은 제 2의 갭부(36)로부터 제 1 버퍼부(38)에는 혼합물이 고속 또한 대량으로 유입되기 때문에, 먼저 버퍼부(38, 39)에 유입되어 체류하고 있는 혼합물과 격렬하게 서로 섞이는 동시에, 혼합물의 체류 시간이 감소하기 때문에, 원심력에 의한 조대 입자의 버퍼부(38,39)의 외주 벽면(벽부(40,56))으로의 이동 효과를 억제할 수 있다. 한편, 혼합물의 체류 시간의 감소는, 입자가 전단 에너지를 받는 시간의 감소이기도 하고, 마찬가지로 분산의 억제 효과가 있다. 반대로, 분산을 촉진하기 위해서는, 로터(32)의 회전수를 올려서 원심력 및 전단력을 증대시킨다. 혹은, 혼합물의 공급량(펌프 배출량)을 줄여 장치 내부로의 혼합물 유입량을 제한하며, 원심력에 의한 효과를 향상시키면 좋고, 또는 입자가 전단 에너지를 받는 시간을 증대시키면 좋다.
분산 장치(31)는, 제 1 ~ 제 3의 갭부(35,36,37)를 통과할 때의 혼합물(4)에 발생하는 전단력에 의한 국소적인 분산 작용과, 제 1 및 제 2 버퍼부(38,39)에서 혼합물(4)이 체류되어 평균화되는 것에 의한 분산 작용을 발휘시킨다. 이와 함께, 분산 장치(31)는, 외주측의 갭부인 제 1 갭부(35)에 접속되는 제 1 버퍼부(38)에 체류하는 혼합물에 발생하는 원심력에 의해, 버퍼부(38)의 외주측의 로터(32)의 벽부(40)에 이 혼합물(4)이 밀어 붙여져 마찰됨으로써 해당 부분에 있어서도 분산 작용을 발휘할 수 있다. 이와 같이, 분산 장치(31)는, 보다 효율적이고 적절한 분산 처리 기능을 실현한다.
또한, 이 분산 장치(31)는, 갭부를 3개 가지고, 버퍼부를 2개 가지고 있기 때문에, 국소적 전단 분산 작용과, 평균화 분산 작용의 관점에서, 보다 효율적인 분산 처리를 실현 가능하다.
한편, 상술한 바에서는, 로터(32)의 회전축이 연직방향이 되도록 배치했지만, 이것에 한정되는 것이 아니고, 로터(32) 및 대향 부재(스테이터(33))가, 로터(32)의 회전축이 수평방향이 되도록 배치하여 구성해도 좋다.
더욱이, 상술한 바에서는, 로터(32) 및 스테이터(33)의 조합으로 했지만, 한 쌍의 로터로 이루어지도록 구성해도 좋다. 즉, 로터(32)에 대향하는 대향 부재가, 로터(32)의 회전축과 일치하는 회전축을 가지는 동시에, 로터(32)의 회전 방향과는 반대 방향으로 회전되는 제 2의 로터인 것과 같이 구성해도 좋다. 도 2를 한 쌍의 로터로 변경한 경우에는, 반대 방향으로 회전시키므로, 상대적인 회전에 의해 갭부에서 전단력을 발휘할 수 있다. 더욱이, 제 2의 버퍼부(39)를 형성하는 외주측의 벽부(56)도 회전시킴으로써, 혼합물을 벽면에 밀어붙여 마찰되는 효과가 얻어지며, 해당 부분에 있어서도 응집물의 분해, 분산 작용을 발휘할 수 있다. 따라서, 보다 효율적이고 적절한 분산 처리 기능을 실현할 수 있다.
한편, 버퍼부의 형상은, 도 2에 나타내는 바와 같은 직사각형 단면으로 한정되는 것이 아니며, 예컨대, 도 3에 나타낸 바와 같이, 외주 측면이 경사지는 형상이어도 좋다. 이 경우, 형상이 단순하게 되어, 제작상 유리하다.
그 다음에, 도 3에 나타내는 전단식 분산 장치(이하, 「분산 장치」라고 한다.)(71)에 대해서 설명한다. 분산 장치(71)는, 로터(72)와, 상기 로터(72)에 대향하여 배치되는 대향 부재인 스테이터(73)를 구비하고, 로터(72) 및 대향 부재(스테이터(73))의 사이에, 슬러리상태 또는 액체상태의 혼합물(4)을 원심력에 의해 외주방향으로 통과시킴으로써 분산시킨다.
또한, 분산 장치(71)는, 복수의 갭부로서 제 1 갭부(75), 제 2 갭부(76) 및 제 3 갭부(77)와, 제 1 버퍼부(78) 및 제 2 버퍼부(79)를 구비한다. 복수의 갭부(제 1 ~ 제 3 갭부(75,76,77))는, 로터(72) 및 스테이터(73)의 사이에 형성되어, 혼합물(4)을 외주방향으로 안내한다. 제 1 갭부(75)는, 외주측에 설치되고, 제 3 갭부(77)는, 회전 중심측에 설치되며, 제 2 갭부(76)는, 중간에 설치된다. 제 1 버퍼부(78)는, 최외주측의 갭부(제 1 갭부(75))와 이 내주측에 위치하는 갭부(제 2 갭부(76))를 접속하도록, 혼합물(4)을 체류시킨다. 이 제 1 버퍼부(78)를 형성하는 외주측의 벽부(80)는, 로터(72)에 설치된다.
도 3에 나타내는 분산 장치(71)에서는, 제 2 버퍼부(79)가 설치되며, 이 제 2 버퍼부(79)는, 최외주측의 갭부(제 1 갭부(75))의 내주측에 위치하는 갭부(제 2 갭부(76))와 이 내주측에 위치하는 갭부(제 3 갭부(77))를 접속하도록 설치되어, 혼합물(4)을 체류시킨다. 이 제 2 버퍼부(79)는, 평균화 작용을 증가시키는 기능을 가지고 있으며, 분산 처리 효과를 높일 수 있다. 더욱이, 이 분산 장치(71)에 있어서도, 대향 부재(스테이터(74))를 로터로 변경해도 좋고, 그 경우에는, 이 제 2 버퍼부(79)의 외주면의 회전에 의해, 밀어붙여 마찰시킴으로써, 응집물의 분해, 분산이 행해진다고 하는 상승 효과를 발휘할 수 있다.
복수의 갭부는, 외주측에 위치하는 갭부가, 내주측에 위치하는 갭부보다 틈새가 좁아지는 관계를 가지고 있다. 즉, 제 1 갭부(75)가, 제 2 갭부(76)보다 틈새가 좁아지고, 또한 제 2 갭부(76)가, 제 3 갭부(77)보다 좁아지도록, 각 갭 형성면이 형성되어 있다. 또한, 이들의 제1, 제2, 제 3 갭부(75,76,77)는, 각각 2mm이하의 틈새를 가지고 로터(72) 및 스테이터(73)의 사이에 형성되어 있다. 이상과 같은 분산 장치(71)의 분산 프로세스는, 도 2에 나타내는 분산 장치(61)의 경우와 거의 동일하므로 생략한다.
분산 장치(71)는, 제 1 ~ 제 3의 갭부(75,76,77)를 통과할 때의 혼합물(4)에 발생하는 전단력에 의한 국소적인 분산 작용과, 제 1 및 제 2 버퍼부(78,79)에서 혼합물(4)이 체류되어 평균화되는 것에 의한 분산 작용을 발휘시킨다. 이와 함께, 분산 장치(71)는, 외주측의 갭부인 제 1 갭부(75)에 접속되는 제 1 버퍼부(78)에 체류하는 혼합물에 발생하는 원심력에 의해, 버퍼부(78)의 외주측의 로터(72)의 벽부(80)에 이 혼합물(4)이 밀어 붙여져 마찰됨으로써 해당 부분에 있어서도 응집물의 분해, 분산 작용을 발휘할 수 있다. 이와 같이, 분산 장치(71)는, 효율적이고 적절한 분산 처리 기능을 실현한다.
도 1 ~ 도 3에서는, 전단력을 발생하는 갭부는 3단 또는 2단이며, 버퍼부는, 2단 또는 1단의 구성으로 되어 있지만, 이러한 단수의 조합으로 한정되는 것은 아니고, 대상원료나 목표로 하는 분산의 정도에 따라서 임의의 조합으로 할 수 있다.
또한, 도 1 ~ 도 3을 이용하여 설명한 분산 장치(1,31,71)에 있어서, 로터 및 대향 부재의 어느 일방 또는 양방에는, 로터 및 대향 부재의 사이의 혼합물을 냉각하는 냉각액이 유통되는 냉각액 유통부가 설치되도록 구성해도 좋다. 즉, 혼합물은, 한 쌍의 로터의 사이 혹은 로터와 스테이터의 사이의 틈새를 통과할 때, 혹은 버퍼부에서 체류하고 있는 동안에 버퍼부의 내벽과 서로 스칠 때, 큰 전단력을 받아서 발열하기 때문에, 온도상승에 의해 변질되는 혼합물을 처리하는 등의 경우에 문제가 된다. 상술한 냉각액 유통부를 설치하고, 즉, 로터, 스테이터를 재킷 구조로 하며, 그 안을 중공축의 내부, 혹은 별도 설치한 관로로부터 냉각액을 통과시킴으로써, 발생한 열을 냉각할 수 있다.
그 다음에, 냉각액 유통부를 설치한 예로서, 도 1의 변형 예로서 도 4에 나타내는 분산 장치(81)와, 도 2의 변형 예로서 도 5에 나타내는 분산 장치(91)에 대해서 설명한다. 한편, 냉각액 유통부를 설치한 것을 제외하고 상술한 도 1 및 도 2의 경우와 동일하므로, 동일한 구성·기능을 가지는 부분에는 동일한 부호를 첨부하고 상세한 설명은 생략한다(다른 도면도 동일함).
도 4에 나타내는 분산 장치(81)는, 도 1에 나타내는 로터(2) 및 스테이터(3)와 비교하여, 냉각액 유통부(84,85)를 가지는 것을 제외하고 동일한 구성으로 된 로터(82) 및 스테이터(83)를 구비하고, 로터(82)와 대향 부재(스테이터(83))의 사이에, 슬러리상태 또는 액체상태의 혼합물(4)을 원심력에 의해 외주방향으로 통과시킴으로써 분산시킨다. 즉, 이 로터(82) 및 스테이터(83)에는, 제 1 및 제 2 갭부(5,6)나 버퍼부(8)나 벽부(10) 등이 설치된다.
로터(82)에는, 냉각액이 유통되는 냉각액 유통부(84)와, 냉각액 공급부(84a) 및 냉각액 배출부(84b)가 설치된다. 이 냉각액 공급부(84a) 및 냉각액 배출부(84b)에는, 공급관(86a) 및 배출관(86b)이 접속되어 있다. 스테이터(83)에는, 냉각액이 유통되는 냉각액 유통부(85)와, 냉각액 공급부(85a) 및 냉각액 배출부(85b)가 설치되며, 이 냉각액 공급부(85a) 및 냉각액 배출부(85b)에는, 공급관(87a) 및 배출관(87b)이 접속되어 있다.
마찬가지로, 도 5에 나타내는 분산 장치(91)는, 도 2에 나타내는 로터(32) 및 스테이터(33)와 비교하여, 냉각액 유통부(94,95)를 가지는 것을 제외하고 동일한 구성으로 된 로터(92) 및 스테이터(93)를 구비하고, 로터(92)와 대향 부재(스테이터(93))의 사이에, 슬러리상태 또는 액체상태의 혼합물(4)을 원심력에 의해 외주방향으로 통과시킴으로써 분산시킨다. 즉, 이 로터(92) 및 스테이터(93)에는, 제 1 ~ 제 3 갭부(35,36,37)나 제 1 및 제 2 버퍼부(38,39)나 벽부(40) 등이 설치된다.
로터(92)에는, 냉각액이 유통되는 냉각액 유통부(94)와, 냉각액 공급부(94a) 및 냉각액 배출부(94b)가 설치되며, 이 냉각액 공급부(94a,94b)에는, 공급관(96a) 및 배출관(96b)이 접속되어 있다. 스테이터(93)에는, 냉각액이 유통되는 냉각액 유통부(95)와, 냉각액 공급부(95a) 및 냉각액 배출부(95b)가 설치되며, 이 냉각액 공급부(95a) 및 냉각액 배출부(95b)에는, 공급관(97a) 및 배출관(97b)이 접속되어 있다.
도 4, 도 5에 나타내는 분산 장치(81,91)는, 상술한 도 1에 나타내는 분산 장치(1), 도 3에 나타내는 분산 장치(31)와 동일한 효과를 나타내고, 보다 효율적이고 적절한 분산 처리 기능을 실현하는 동시에, 냉각액이 유통되는 냉각액 유통부(84,85,94,95)를 가짐으로써, 전단력 부여에 의해 발생한 열을 냉각해서 혼합물의 변질을 방지할 수 있다.
여기서, 상술한 분산 장치의 축받이부 등을 포함한 보다 구체적인 구성에 대해서, 도 6 및 도 7을 이용하여 설명한다. 도 6에서는, 도 2의 분산 장치(31)의 스테이터(33)를 회전하는 구성으로 하여 로터(133)로 변경한 변형 예(이것을 「분산 장치(131)」로 한다)를 설명하는 것으로 한다. 한편, 로터(133)의 각 부의 구성, 형상은 스테이터(33)와 동일한 것으로 한다. 도 6의 분산 장치(131)는, 요철을 가지는 2매의 로터(32,133)를, 회전 중심축을 동일하게 하여, 연직방향으로 대향하도록 설치한 것이다. 분산 장치(131)는, 각각의 요철부의 조합에 의해, 상술의 분산 장치(31)와 마찬가지로, 제 1 ~ 제 3 갭부(35,36,37)와 직사각형 단면을 가지는 제 1 및 제 2 버퍼부(38,39)를 가진다.
한 쌍의 로터(32,133)는, 각각 회전축(68, 169)에 접속되어, 이들의 회전축(68, 169)은, 축받이(141)를 통하여 강고하게 고정된 축받이상자(142)로 유지되어(고정 방법은 미도시), 벨트, 체인, 기어 등과 접속된 전동기(미도시)로 구동되며, 그 회전 방향은 서로 반대가 된다. 여기서는, 회전축(68,169)을 각각 혼합물 공급구(143,144) 측에서 보아, 시계방향으로 회전하는 것으로 한다. 회전수는, 대상 원료나 목표로 하는 분산의 정도에 따라서, 임의로 설정할 수 있다. 한편, 여기서는, 중공 회전축(169)의 선단은, 마개(145)에 의해 폐색되어, 혼합물이 유입·유출하지 않게 되어 있다. 혼합물 공급구(143,144)는, 회전축(68,169)에 대하여 회전 조인트(146)를 통하여 접속되어 있다.
한편, 중공 회전축(169)의 마개(145)를 제거하고, 혼합물 공급구(144)로부터 다른 원료를 공급하여, 혼합물 공급구(143)로부터 공급한 원료와 로터 부분에서 혼합하는 것도 가능하다. 이 경우는 공급구(144)용의 펌프가 필요하게 된다. 또한, 여기서는, 2개의 회전축(68,169)은, 각각 별개의 전동기로부터 구동되지만, 기어 등으로 동력을 분배하며, 1대의 전동기로 구동해도 좋다.
또한, 도 5에 나타내는 분산 장치(91)의 스테이터(93)를 회전하는 구성으로하여 로터(193)로 변경한 변형 예(이것을 「분산 장치(191)」로 한다)의 구체적 구성은, 도 7에 나타낸 바와 같이 구성된다. 분산 장치(191)는, 로터(92,193)의 회전축이 수평방향으로 배치된 예이다. 도 7에서는, 도 6과 마찬가지로, 축받이(141), 축받이상자(142), 혼합물 공급구(143), 회전 조인트(146)가 도시되어 있는 것 외에, 처리한 혼합물을 다음 공정으로 안내하는 로터 커버(197)나, 또한, 장치 전체의 가대(架臺)(198)나 로터(92,193)를 구동하는 모터(199)가 도시되어 있다. 한편, 도 7의 로터(92)에는, 냉각액 유통부(94)가 설치되어 있지 않지만, 도 5와 마찬가지로 설치해도 좋다.
도 6에 나타내는 분산 장치(131)나 도 7에 나타내는 분산 장치(191)는, 상술한 도 2, 도 5에 나타내는 분산 장치(31,91)에 대하여 스테이터를 로터로 변경한 예의 축받이 부분 등의 구체적 구성이므로, 동일한 효과를 가지는 것이다. 도 1, 도 3 및 도 4의 분산 장치도, 동일한 축받이 부분 등을 가지는 구성으로 되어 있다. 한편, 도 1 ~ 도 5에서 설명한 바와 같은 로터 및 스테이터의 조합의 경우에는, 스테이터 측에 축받이(141)나 회전 조인트(146)는 불필요하여, 구성은 간소화된다.
그 다음에, 상술한 바와 같은 분산 장치를 이용한 순환식 분산 시스템의 일예에 대해서 도 8을 이용하여 설명한다. 도 8에 나타내는 순환식 분산 시스템(200)은, 혼합물(4)을 분산시키는 로터형 또한 연속형의 분산 장치(도 1 ~ 도 7 등에서 설명한 분산 장치(1,31,71,81,91,131,191)의 어느 것(스테이터를 로터로 변경한 것도 포함한다)이며, 이하에서는 「분산 장치(1) 등」이라고 한다.)을 구비한다. 도면 중에서는, M이 모터를 나타내며, 분산 장치(1)의 스테이터를 로터로 변경한 것을 수평방향으로 설치한 예를 들고 있지만, 상술한 바와 같이 이것으로 한정되는 것이 아니다. 또한, 순환식 분산 시스템(200)은, 분산 장치(1) 등의 출구측에 접속되는 탱크(201)와, 탱크(201)의 출구측에 접속되어 혼합물(4)을 순환시키는 순환 펌프(202)와, 분산 장치(1) 등, 탱크(201) 및 순환 펌프(202)를 직렬적으로 접속하는 배관(203)을 구비한다.
한편, 여기서, 탱크(201)나 분산 장치나 배관(203) 내를 순환하는 유체는, 처음에는 원료이며, 분산 장치를 경유할 때마다 첨가 원료가 점차 분산된 혼합물이 되며, 최종적으로는 분산 처리가 완료된 혼합물로 되지만, 상술 및 이하의 설명에서는, 최초의 「원료」도, 처리 도중의 「혼합물」도 모두 「혼합물」이라고 지칭하는 것으로 한다.
순환식 분산 시스템(200)에는, 순환 도중의 배관에 공급 장치(206)가 설치되며, 이 공급 장치(206)는, 호퍼(hopper, 204)에 저장되어 있는 첨가물(205)(액체 또는 분립체(粉粒體))을, 순환하고 있는 혼합물(처음에는 원료)에 주입시킨다. 분산 장치(1) 등에서 분산 처리된 혼합물은, 중력에 의해 탱크(201)에 되돌려진다. 탱크(201) 속의 혼합물은, 교반기(207)에 의한 교반으로 편석(偏析) 등이 방지된다.
탱크(201)에는, 진공 펌프(208)가 접속된다. 이 진공 펌프(208)는, 분산 장치(1) 등으로부터의 배출량이 부족한 경우에, 탱크 내를 감압하여, 배출을 보조할 수 있다. 또한, 이 진공 펌프(208)에 의한 감압은, 혼합물에 기포가 혼입한 경우의 탈포(脫泡) 처리용으로서도 기능한다.
이상과 같은 순환식 분산 시스템(200)에 있어서, 운전시에는, 밸브(209)는, 상시 개방으로 되고, 밸브(210)는, 상시 폐쇄로 되어 있다. 분산 처리가 종료하면 밸브(209)는, 폐쇄로 되며, 밸브(210)는 개방으로 된다. 이것에 의해, 밸브(210)로부터 처리물을 배출·회수할 수 있다.
순환식 분산 시스템(200)은, 도 1 ~ 도 7에 나타내는 바와 같은 분산 장치(1) 등을 가짐으로써, 효율적이고 적절한 분산 처리를 행한다. 따라서, 시스템 전체로서도 분산 처리 기능이 향상하는 동시에, 분산 처리 시간의 단축을 실현한다.
그 다음에, 분산 장치의 실험 예에 대해서 설명한다. 이 실험 예에서는, 도 7에서 설명한 한 쌍의 로터(92,193)를 수평으로 설치한 분산 장치(191)를 이용하며, 이것을 도 8에 나타낸 버퍼 탱크로서의 탱크(201), 송액용의 순환 펌프(202)를 접속한 순환식 분산 시스템(200)에 의해 분산 테스트를 행하였다. 로터의 재질은 ＪＩＳ ＳＵＳ304(18Ｃｒ-8Ｎｉ스테인리스강)이며, 로터 형상은, 도 2나 도 5에 나타내는 다단(多段)형 로터(이하, 「다단 로터」라고 한다.)를 사용했다. 이 실험 예에서 사용한 분산 장치에서는, 3군데의 로터 틈새(제 1 ~ 제 3 갭부(35,36,37))의 조건은 동일하고, 약0.39mm이며, 전단 면적(로터 틈새 부분의 면적의 합계)은, 약271cm2이었다. 이것을 도 8에 나타내는 바와 같은 순환식 분산 시스템에 도입하여, 반복 분산 처리를 행했다. 시료로서는, 증류수에 에어로실(aerosil)(등록상표)#200(일본 에어로실 주식회사제)을 중량비율로 10% 첨가했다. 분산 테스트의 순서로서는, 우선, 원료저장 탱크에 소정량의 증류수를 넣고, 로터는 정지시킨 채 펌프를 기동해서 순환시킨다. 그 다음에, 원료저장 탱크를 진공 펌프로 감압함으로써, 시스템 전체를 음압(負壓) 상태로 하고, 원료저장 탱크와 펌프의 사이의 배관으로부터 단속적으로 에어로실을 흡인 공급했다. 에어로실을 공급 종료한 시점을 원료의 초기 상태로 하고, 로터를 회전시켜 분산 처리를 행하였다.
한편, 이 실험 예를 비교하기 위한 비교 예의 분산 장치로서, 로터를 도 9 에 나타낸 바와 같이 평면인 형상의 것(이하, 「플랫 로터」라고 한다.)을 이용하여, 동일한 테스트를 행했다. 플랫 로터(301)는, 도 9에 나타낸 바와 같이, 한 쌍의 로터(302,303)와, 회전축(304,305)을 가진다. 회전축(304)에는, 혼합물 공급부(306)가 설치되며, 회전축(305)에는, 폐색 마개(307)가 설치된다. 플랫 로터의 재질은, 다단 로터와 같이, ＪＩＳ ＳＵＳ304(18Ｃｒ-8Ｎｉ 스테인리스 강)이며, 로터 간의 틈새는, 약0.36mm, 전단 면적은 약304cm2이다.
이상과 같은 다단 로터를 이용한 실험 예(실험 번호(1)~(3))와, 플랫 로터를 이용한 비교 예(실험 번호(4)~(5))의 운전 조건을 이하의 표 1에 나타낸다. 처리 시간에 대한 메디안 직경의 변화를 도 10에 나타낸다. 도 10 중의 선분에 붙인 번호(1)~(5)는, 표 1 중의 번호와 대응한다. 또한, 표 중 「원료공급측 로터」란, 도 7에서는 로터(92)를 나타내며, 도 9에서는 로터(302)를 나타낸다. 표 중 「냉각측 로터」란, 도 7에서는 로터(193)를 나타내고, 도 9에서는 로터(303)를 나타낸다.
Figure pct00001
메디안 직경은, 레이저 회절식 입도(粒度) 측정기(ＳＡＬＤ-2100, 시마즈 제작소)에 의해 계측했다. 다단 로터와 플랫 로터에 의해 동일한 회전속도의 조건(번호(1),(4))을 비교하면, 한 쌍의 로터를 역방향으로 3000ｒｐｍ으로 회전시켰을 경우, 버퍼부를 가지는 다단 로터의 쪽이 메디안 직경의 감소가 빠르며, 분산 효율이 좋은 것을 알 수 있다(번호(1)). 또한, 한쪽을 3600ｒｐｍ으로 회전시켰을 경우(번호(2),(3),( 5))에는, 동일한 다단 로터이더라도, 버퍼부의 용량이 크고, 원심력도 큰 쪽의 로터만을 3600ｒｐｍ으로 회전시킨 쪽(번호(2))이, 버퍼부의 용량이 작고, 원심력도 작은 쪽(번호(3))의 로터만을 3600ｒｐｍ으로 회전시키는 것보다, 메디안 직경의 감소가 빠르다. 플랫 로터를 한쪽만 회전시켰을 경우(번호(5))에는, 분산 성능은 가장 낮아진다.
상술한 실험으로부터, 본 발명자들은, 이하의 것을 찾아내고 확인했다. 한쪽 로터의 구성(즉 로터 및 스테이터의 조합에 상당)에 있어서는, 번호(5) 및 번호(3)에 비해서 번호(2)의 경우가 분산 효과를 발휘하고 있는 결과가 얻어지고 있으며, 이러한 것으로부터, 로터측의 버퍼부(8, 38 등)의 외주에 외벽(10,40 등)을 설치하도록 함으로써 전단 작용을 발휘할 수 있다는 것을 알아내었다. 더욱이, 양측 회전의 구성(즉 한 쌍의 로터의 조합에 상당)에 있어서는, 번호(1)가 번호(4)에 비해서 상당히 좋은 분산 효과를 발휘하고 있기 때문에, 복수의 갭부에 있어서의 국소적 전단작용이나 버퍼부에 있어서의 평균화 분산 작용의 효과에 더하여 상술한 버퍼부의 벽부에 있어서의 원심력 및 전단작용을 발휘하고 있는 것을 알아내었다. 이상과 같은 본 발명을 적용한 전단식 분산 장치는, 갭부와 버퍼부를 상술한 바와 같이 구성함으로써, 보다 효율적이고 적절한 분산 처리 기능을 실현한다.
또한, 상술한 분산 장치(1,31,71,81,91,131,191)와, 분산 장치의 출구측에 접속되는 탱크와, 혼합물을 순환시키는 순환 펌프와, 분산 장치, 탱크 및 순환 펌프를 직렬적으로 접속하는 배관을 구비하는 순환식 분산 시스템(200)을 이용하여, 혼합물을 순환시키면서 분산시키는 순환식 분산 방법은, 보다 효율적이고 적절한 분산 처리를 실현한다.
이상과 같이, 상술한 바에서는, 도 1 ~ 도 10을 이용하여, 로터 및 스테이터로 이루어지는 전단식 분산 장치, 또는 한 쌍의 로터로 이루어지는 전단식 분산 장치에 있어서, 적어도 하나의 버퍼부를 설치하는 동시에, 이 버퍼부를 형성하는 외주측의 벽부가 로터에 설치되는 점에 특징을 가지는 것에 대해서 설명했다. 환언하면, 로터와 대향 부재(스테이터 또는 로터)의 사이에 형성되어 내주로부터 외주로 혼합물을 안내하는 통로가 되는 갭부(예를 들면 2mm이하 정도의 전단력을 발휘할 수 있는 정도의 작은 틈새)의 도중에 있어서 로터 및 대향 부재의 틈새(대향 방향의 간격)을 벌릴 수 있도록 형성됨으로써 혼합물을 체류시키는 버퍼부가 적어도 하나 형성되도록, 로터 및 대향 부재에 요철부를 설치함으로써, 상기 버퍼부와, 상기 버퍼부의 내주측 및 외주측에 형성되는 복수의 갭부가 형성되어 있으며, 상기 버퍼부를 형성하는 외주측의 벽부가 로터에 설치되는 점에 특징을 가지는 것에 대해서 설명했다.
그 다음에, 도 1 ~ 도 10을 이용하여 설명한 버퍼부에 특징을 가지는 전단식 분산 장치 등에 부가해서 양호한 특징으로서, 대향 간격을 조정하는 특징에 대해서 도 11 ~ 도 18을 이용해서 설명한다.
즉, 상술한 순환식 분산 시스템(200)이나 이것을 구성하는 분산 장치(1,31,71,81,91,131,191)에 있어서, 로터 및 대향 부재의 적어도 어느 일방을 구동함으로써, 타방에 대하여 근접 및 이격되는 방향으로 구동하는 구동 기구를 설치하도록 구성해도 좋다. 이 구동 기구는, 분산 장치에 있어서의 한 쌍의 로터 사이이나, 로터 및 스테이터 사이에 혼합물의 막힘이 발생함으로써, 관내 압력이 상승하여 기기나 배관의 파손이 발생하는 것을 방지하는 것을 목적으로 하여 순환식 분산 시스템에 설치되는 것이지만, 구동 기구의 구체적 구성이나, 기능이나 효과에 대해서는, 도 11의 순환식 분산 시스템(400)에서 구체적으로 설명하는 것으로 한다.
그 다음에, 도 11 및 도 12를 이용하여 순환식 분산 시스템(400)에 대해서, 설명한다. 도 11에 나타내는 순환식 분산 시스템(400)은, 혼합물을 분할시키는 로터형 또한 연속형의 분산 장치(도 1 ~ 도 7 등에서 설명한 분산 장치(1,31,71,81,91,131,191)의 어느 것(스테이터를 로터로 변경한 것도 포함한다)에 간격을 조정하는 기구(구동 기구(420))를 설치한 것이며, 이하에서는 예컨대, 구동 기구(420)를 가지는 것을 제외하고 상술한 분산 장치(1)와 완전히 동일한 구성을 가지는 분산 장치(421)인 것으로서 설명한다.)를 구비한다. 도면 중에서는, M이 모터를 나타내며, 로터의 회전축을 수직방향으로 설치한 예를 들고 있지만, 상술한 바와 같이 이것에 한정되는 것이 아니다. 또한, 순환식 분산 시스템(400)은, 분산 장치(421) 등의 출구측에 접속되는 탱크(401)와, 탱크(401)의 출구측에 접속되어 혼합물(4)을 순환시키는 순환 펌프(402)와, 분산 장치(421) 등, 탱크(401) 및 순환 펌프(402)를 직렬적으로 접속하는 배관(403)을 구비한다. 도 11 중의 Ｑｉｎ은, 분산 장치(421)로의 혼합물의 흐름을 나타내며, Ｑｏｕｔ는, 탱크(401) 측을 향해서 배출되는 분산 처리 후의 혼합물의 흐름을 나타낸다.
한편, 도 12는, 도 11의 순환식 분산 시스템(400)이나, 후술하는 도 19의 순환식 분산 시스템(500)의 각 구성 요소의 구체적인 배치의 1예를 나타내는 도면이며, 본 발명의 순환식 분산 시스템은 이 배치 예에 한정되는 것이 아니다. 도 12에 나타낸 바와 같이, 순환식 분산 시스템(400)은, 첨가분말 저류탱크(491)가 첨가제 공급관(492)을 통하여 접속되어 있다. 첨가분말 저류탱크(491)는, 흡인력을 발생시킴으로써 첨가제 공급관(492)을 통하여 공급 장치(406)에 첨가 분말을 공급한다. 또한, 도 12에 나타내는 순환식 분산 시스템(400)에는, 메인티넌스 시에 탱크(401)의 상부덮개(401a)를 승강시키는 승강기(495)가 설치되어 있다.
또한, 도 12와는 다른 구체적인 배치 예를 도 13에 나타낸다. 도 13의 배치 예에서는, 순환식 분산 시스템(400,500)의 각 구성 요소를 제어하는 제어부를 가지는 제어반(601)이 설치되어 있다. 또한, 도 13의 구성 예에서는, 탱크(401,501)의 하부에는, 신축(伸縮) 조인트(602)가 설치되어 있다. 이것에 의해, 각 구성 요소를 부착하기 용이하며, 설치시의 조정이 용이하게 된다. 또한, 각 구성 요소를 재치(載置)하는 베이스판(603)의 하부에는, 스토퍼가 부착된 캐스터(604)가 설치되어 있다. 이것에 의해, 이동이 용이하게 된다. 한편, 순환식 분산 시스템(400)을 구성하는 순환 펌프(402)로서는, 예컨대, 도 12에 나타내는 것 같은 연동(writhing) 펌프(호스 펌프(Hose pump, Peristaltic pump))(402A)나, 도 13에 나타내는 바와 같은 스크류 펌프(402B)가 이용된다.
또한, 도 13의 예에서는, 배관(403) 중에 복수의 페룰(ferrule, 605) 등의 퀵커플링(quick-coupling)(공구없이 접속 또는 분리 가능한 관(管) 조인트)이 설치되어 있다. 이것은, 순환식 분산 시스템(400,500)에 도 14에 나타내는 피처리 혼합물 주입기(610)가 부속되는 경우에 유효하다. 이 피처리 혼합물 주입기(610)는, 분산 장치(421)와 접속됨으로써 분산 장치(421)에 피처리 혼합물(예를 들면 원재료에 첨가물을 첨가한 것)을 공급하는 기능을 가진다. 즉, 순환식 분산 시스템(400,500)에 있어서, 본격적인 순환 분산을 행하기 전에, 소량으로 분산 테스트를 행하고자 하는 요망이 있는 경우가 있다.
도 14에 나타내는 피처리 혼합물 주입기(610)를 부속시켰을 경우에는, 소량분산을 용이하게 행할 수 있다. 피처리 혼합물 주입기(610)는, 예컨대, 실린더(611)와, 실린더(611) 내를 왕복 운동가능한 피스톤(612)을 가진다. 피스톤(612)의 로드(613)는, 예를 들면 랙·피니언(랙앤드피니언)의 랙(614)에 접속되어 있다. 피처리 혼합물 주입기(610)에는, 모터(615)가 설치되며, 랙·피니언을 통하여 피스톤(612)을 구동한다. 또한, 모터(615) 등을 제어하는 제어부를 가지는 제어반(616)이 설치되어 있다. 실린더(611)의 상부에는, 분산 장치(421)와 페룰(605)에 의해 접속하기 위한 접속부(617)가 설치된다.
도 14에 나타내는 피처리 혼합물 주입기(610)는, 도 15에 나타낸 바와 같이 분산 장치(421)에 접속된다. 순환식 분산 시스템(400,500)에 있어서, 피처리 혼합물 주입기(610)를 접속할 경우에는, 페룰(605)에 의해 순환 펌프(402)(402A,402B)와 분산 장치(421) 사이의 배관(403)을 분리한다. 그와 함께, 탱크(401,501)와 분산 장치(421) 간의 접속을 해제한다. 그리고, 분산 장치(421)의 플랜지부(621)를 일단 분리하고, 도 15에 나타낸 바와 같이, 노즐부(622)가 외측을 향하도록 회전시켜서 플랜지부(621)를 부착한다. 그와 함께, 피처리 혼합물 주입기(610)가 분산 장치(421)에 부착된다.
도 14(a)에 나타낸 바와 같이, 실린더(611) 내의 피스톤(612)보다 위의 공간(611a)에 피처리 혼합물을 넣은 상태로부터, 모터(615)에 의해 피스톤(612)을 도 14(b)에 나타낸 바와 같이 상측으로 구동함으로써, 접속 배관을 통하여 분산 장치(421)에 주입한다. 「피처리 혼합물」로서는, 원재료에 첨가물을 첨가한 것이어도 좋고, 다음에 설명하는 바와 같이, 한번 분산 장치(421)에 의해 분산 처리가 된 것으로, 더욱 분산 처리하고자 하는 것이어도 좋다(이하, 단지 「혼합물」이라고 한다.). 분산 장치(421)에 주입된 혼합물은, 상술한 바와 같이 분산 처리되어, 노즐부(622)로부터 도 15 중 화살표로 나타내는 바와 같이 배출된다. 노즐부(622)로부터 배출된 분산 처리가 완료된 혼합물은, 도시하지 않은 용기에 의해 수용된다. 이 용기에 수용된 혼합물을, 다시 피처리 혼합물 주입기(610)로부터 분산 장치(421)에 주입하여 분산 처리해도 좋다.
이상과 같이, 순환식 분산 시스템(400,500)에 있어서, 분산 장치(421), 탱크(401,501), 순환 펌프(402)를 접속하는 배관(403)에, 퀵커플링이 설치되는 동시에, 피처리 혼합물 주입기(610)가 부속되어 있음으로써 다음의 효과가 있다. 상기 순환식 분산 시스템(400,500), 순환 분산에 의한 대량 분산, 및 피처리 혼합물 주입기(610)에 의한 소량 분산을 실현한다. 이것에 의해, 대량 분산 전의 시험적인 분산 처리 등을 행하는 것을 가능하게 한다.
한편, 여기서, 탱크(401)나 분산 장치나 배관(403) 내부를 순환하는 유체는, 처음에는 원료이며, 분산 장치를 경유할 때마다 첨가 원료가 점차 분산된 혼합물이 되며, 최종적으로는 분산 처리가 완료된 혼합물로 되지만, 상술 및 이하의 설명에서는, 최초의 「원료」도, 처리 도중의 「혼합물」도 모두 「혼합물」이라고 지칭하는 것으로 한다.
또한, 순환식 분산 시스템(400)은, 분산 장치(421)의 로터(2) 및 스테이터(대향 부재)(3)의 적어도 어느 일방을 회전축의 축방향으로 구동(이하에서는, 예를 들면 로터(2)를 구동하는 것으로 한다)함으로써, 타방에 대하여 근접 및 이격되는 방향으로 구동하는 구동 기구(420)와, 이 구동 기구(420)를 제어하는 제어부( 430)를 구비한다. 구동 기구(420)는, 예를 들면 서보 실린더이며, 여기서는, 로터(2)의 회전축이나 이것을 회전 구동하는 모터(M)를 포함한 유닛 부분을 상하로 구동하여, 이 로터(2)와 스테이터(3)간의 틈새(δ1)를 벌리거나, 좁히는 것이 가능하다. 이하에서는, 이 구동 기구(420)로서, 예컨대, 로드 셀(하중 변환기(420a)) 등을 가지는 전동 서보 실린더를 이용하는 것으로서 설명한다.
구동 기구(420)를 구비한 순환식 분산 시스템(400)은, 로터(2) 및 스테이터(3) 사이에 혼합물의 막힘이 발생한 경우나, 발생의 우려가 있는 경우에 틈새(δ1)를 넓히는 것으로 막힘을 해소하여, 관내 압력이 상승해서 펌프 등의 기기나 배관(특히 조인트 부분)의 파손이 발생하는 것을 방지한다.
제어부(430)는, 로터 및 스테이터의 사이의 혼합물의 압력을 검출하는 압력 센서(423), 및 로터 및 스테이터 사이에서 방출되는 혼합물의 온도를 검출하는 온도 센서(424) 양쪽의 검출 결과에 근거하여, 로터(2) 및 스테이터(3)의 대향 간격을 조정한다. 한편, 제어부(430)는, 압력 센서(423), 온도 센서(424)의 적어도 일방의 검출 결과에 근거해서 조정하도록 해도 좋다.
압력 센서(423)는, 배관(403) 중에서 가장 압력이 상승하는 위치에 배치되어, 예컨대, 도 11에 나타낸 바와 같이, 분산 장치(421)에 혼합물을 유입시키는 위치의 앞에 배치된다. 한편, 구동 기구(420)로서 서보 실린더를 이용하는 경우에는 실린더 선단에 설치한 로드 셀(하중 변환기(420a))을 압력 센서로서 사용해도 좋고, 병용해도 좋다. 또한, 서보 실린더에 내장한 압력 센서를 이용해도 좋다.
온도 센서(424)는, 분산 장치(421)로부터 배출되는 혼합물의 온도를 검출하기 위해서, 도 11에 나타낸 바와 같이, 분산 장치(421)의 출구 측의 직후의 배관(403)에 부착되어 있다. 또한, 이 순환식 분산 시스템(400)에는, 로터(2)의 축받이 부분의 온도를 검출하는 온도 센서(425)가 설치되어 있다. 이 온도 센서(425)의 검출 결과와, 온도변화에 따른 각 부의 기계부품의 열팽창 또는 열수축에 의해 변화되는 틈새(δ1)의 변화와의 관계를 사전에 계측하고, 제어부(430) 내의 기억부에 기억시켜 둠으로써, 제어부(430)는, 온도 센서(425)의 검출 결과에 따라서 구동장치(420)를 구동하여 로터(2)를 축방향으로 이동시키며, 틈새(δ1)를 조정함으로써, 압력상승 또는 강하를 사전에 방지하는 것도 가능하게 한다.
이하, 더욱 구체적으로 설명한다. 도 11에 나타낸 바와 같이, 혼합물이 들어 있는 저장탱크로서의 탱크(401)는, 그 배출구가, 순환 펌프(402)에 접속된다. 순환 펌프(402)는, 혼합물을 반송해서 순환시킨다. 탱크(401)의 상부에 설치된 공급 장치(406)는, 호퍼(404)에 저장되어 있는 첨가물(405)(액체 또는 분립체)을, 순환하고 있는 혼합물(처음에는 원료)에 주입시킨다. 첨가물이 첨가된 후의 혼합물은, 탱크(401)의 수직(연직)방향의 상방측에 설치된 로터형의 연속 분산 장치(421) 내에, 공급된다.
분산 장치(421)는, 수직방향으로 대향해서 배치되는 로터(2) 및 스테이터(3)를 가진다. 분산 장치(421)는, 축이 수직방향으로 설치되고, 로터(2)가, 상측에 설치되며, 스테이터(3)가 하측에 설치된다. 한편, 이것을 서로 역방향으로 회전하는 한 쌍의 로터로 변경해도 좋다. 또한, 축을 수평으로 배치하고, 로터 및 스테이터를 수평방향으로 대향해서 설치하도록 해도 좋다. 로터(2) 및 스테이터(3)는, 원료에 첨가물이 균일하게 분산된 상태로 한다. 분산 장치(421)의 로터(2) 및 스테이터(3) 사이에서 분산 처리된 혼합물은, 분산 장치(421)의 로터 커버 내에서 체류하지 않고 중력에 의해 탱크(401)로 되돌려진다. 탱크(401) 속의 혼합물은, 교반기(407)에 의한 교반으로 편석 등이 방지된다.
여기서, 첨가 원료(405)의 공급 장치(406)로서는, 스크류 피더, 로터리 밸브, 플런저 펌프 등을 적당히 이용할 수 있다. 또한, 공급 장치(406)의 설치 장소로서는, 순환 도중의 배관(403) 중에 설치해도 좋고, 배관(403)의 임의의 장소를 선택할 수 있다.
탱크(401)에는, 진공 펌프(408)가 접속된다. 이 진공 펌프(408)는, 분산 장치(421)로부터의 배출량이 부족한 경우에, 탱크 내를 감압하여, 배출을 보조할 수 있다. 또한, 이 진공 펌프(408)에 의한 감압은, 혼합물에 기포가 혼입했을 경우의 탈포처리용으로서도 기능한다.
이상과 같은 순환식 분산 시스템(400)에 있어서, 운전시에는, 밸브(409)는, 상시(常時) 개방으로 되며, 밸브(410, 411)는, 상시 폐쇄로 되어 있다. 분산 처리가 종료하면 밸브(409)는, 폐쇄로 되며, 밸브(410)는 개방으로 된다. 이것에 의해, 밸브(410)로부터 처리물을 배출·회수할 수 있다. 또한, 분산 장치(421)나 배관(403) 중에 남은 혼합물은, 밸브(411)를 개방으로 함으로써 배출, 회수된다. 한편, 혼합물의 배출·회수용의 밸브는 탱크나 배관의 임의의 장소에 부착할 수 있다.
순환식 분산 시스템(400)은, 도 1 ~ 도 7에 나타내는 바와 같은 분산 장치(1) 등과 동일한 구성, 작용 및 효과를 가지는 분산 장치(421)를 가짐으로써, 효율적이고 적절한 분산 처리를 행한다. 따라서, 시스템 전체로서도 분산 처리 기능이 향상하는 동시에, 분산 처리 시간의 단축을 실현한다.
또한, 순환식 분산 시스템(400)은, 시스템 전체로서는 배치(batch) 처리를 하고 있는 시스템(이하 「배치 순환 시스템」이라고 한다.)이며, 이 때문에, 균일분산을 충분히 행한 후에 처리완료 제품을 배출할 수 있으므로, 균일분산을 고도화시킬 수 있다. 또한, 배치 순환 시스템의 채용에 의해, 원료 트레이서빌리티(traceability)를 확보할 수 있다. 즉, 처리완료 제품의 검사에 의해, 소망하는 범위 밖(입자의 크기에 편차가 있었을 경우나, 불순물의 양이 많아진 경우 등)이 되었을 경우에, 문제가 될 수 있었던 원료(액체원료) 및 첨가제(분체 원료)를 특정하기 쉽다. 환언하면, 해당 제품에 이용한 원료 및 첨가제와 동일한 로트에서 준비된 원료 및 첨가제를 추적할 수 있다. 이것은, 예를 들면 분산 장치나 탱크를 1회씩 통과시키는 것과 같은 소위 연속식 분산 시스템에서는 추적이 곤란한 것에 대해서, 배치 방식의 이점이다. 또한, 배치 순환 시스템의 채용에 의해, 예를 들면 진공 펌프(408) 등에 의한 진공 탈포 처리가 가능하여, 탈포처리 시간의 단축을 가능하게 한다고 하는 이점을 가진다. 더욱이, 배치 순환 시스템의 채용에 의해, 전(前) 공정에 배치되는 첨가분말 저류탱크나, 후(後) 공정에 배치되는 분산 처리완료 제품 저류탱크 등의 전후 공정간의 연동 시스템의 구축이 용이하게 된다. 즉, 분산 시스템(400)에는, 첨가분말 저류탱크(491)를 추가하는 것이 가능하고, 또한, 분산 시스템(400)은, 구성이 간소화되어 있으므로, 분산 처리완료 제품 저류탱크의 근방에 배치하는 것을 가능하게 한다. 이와 같이, 순환식 분산 시스템(400)은, 배치 순환 시스템인 동시에 상술한 바와 같은 혁신적인 슬러리 제조(분산 처리)를 실현하므로, 높은 분산성과 트레이서빌리티를 확보하면서의 연속 운전을 실현화한다. 또한, 고성능·고신뢰성이며 컴팩트한 시스템에 의해, 고객의 제조의 심플, 슬림화, 고도화, 복잡화에 부응하는 것이다. 한편, 이들의 이점은, 상술 및 후술의 순환식 분산 시스템(200,500)에 있어서도 동일하다.
또한, 순환식 분산 시스템(400)은, 처리 원료를 순환시키며, 이 처리 원료에 첨가물을 첨가시키면서 전단식 분산 장치에 의한 분산을 행하는 시스템인 것에도 특징을 가진다. 환언하면, 처음에는 점도가 낮은 상태(첨가 분말의 비율이 적은 상태)에서, 이겨넣으면서 서서히 첨가 분말을 농축해가는 「박연(薄練)·농축 방식」을 채용하고 있는 점에도 특징을 가진다. 이 방식과 비교하기 위한 방식으로서, 처음부터 첨가 분말을 모두 탱크 내에 첨가하여, 처음에는 점도가 상당히 높은 상태(첨가 분말의 비율이 높은 상태)로 하며, 비교적 작은 전단속도로 강력하게 이겨넣고, 그 후 전체에 분산시키도록 서서히 희석해 가는, 「고연(固練))·희석 방식」을 예로 들어, 이것과 비교해서 「박연·농축 방식」의 이점을 설명한다. 처리 시간에 대한 점도 및 농도의 관계에 대해서, 도 16에 「고연·희석 방식」의 경우를 나타내며, 도 17에 「박연·농축 방식」의 경우를 나타낸다. 도 16 및 도 17 중, 횡축이, 처리 시간을 나타내고, 종축이, 점도 및 농도를 나타내며, Ｖｉ 1, Ｖｉ2가 점도의 변화를 나타내고, Ｃｏ 1, Ｃｏ2가 농도의 변화를 나타낸다. T11이, 첨가 물질 및 용매의 투입 기간을 나타내고, T12가, 고연 기간을 나타내며, T13이, 희석 및 혼합 기간을 나타내며, T14가 종료의 타이밍을 나타낸다. 또한, T21이, 용매투입의 타이밍을 나타내고, T22가, 분말투입 및 분산·혼합 기간을 나타내며, T23이, 혼련(混練) 및 분산·혼합 기간을 나타내고, T24가 종료의 타이밍을 나타낸다. 또한, Ｌｏ 1, Ｌｏ2는, 모터 용량을 결정하는 부하를 나타낸다. 즉, 최대의 점도를 고려하여, 모터 용량을 결정할 필요가 있다. 이상과 같이, 순환식 분산 시스템과 같이, 「박연·농축 방식」을 채용함으로써, 분산 장치(421)의 로터용의 모터 등의 용량을 작게 한 상태에서 최대의 분산 효과를 얻을 수 있다. 모터의 용량을 작게 할 수 있으므로 장치 전체의 구성을 소형화할 수 있다. 더욱이, 도 17 에 나타낸 바와 같이, 점도의 변화가 도 16의 경우에 비해 적으므로, 모터의 능력을 유효하게 사용한 상태로 분산 처리를 행할 수 있으므로 효율적인 처리를 실현한다.
더욱이, 순환식 분산 시스템(400)은, 구동 기구(420) 등을 가짐으로써 특유한 효과를 나타낸다. 구동 기구(420) 등을 가지는 특유한 효과의 설명에 앞서, 순환식 분산 시스템(400)에 있어서, 구동 기구(420)를 가지지 않는 것으로 한 경우의 문제가 될 수 있는 점을 설명한다. 즉, 구동 기구를 가지지 않는 순환식 분산 시스템의 트러블로서는, 관내 압력의 이상 상승에 의한 기기나 배관의 파손을 생각할 수 있다. 관내 압력이 이상 상승하는 원인으로서는, 유동 저항이 가장 큰 부분, 즉 로터 및 스테이터 간의 틈새(도 11에서는 틈새(δ1)에 상당), 또는 한 쌍의 로터 간의 틈새에서의 고형분의 막힘이 가장 가능성이 높다. 예를 들면, 이것을 방지하고, 장치나 시스템을 보호하기 위해서, 미리 상한 압력을 설정하고, 가장 압력이 높아지는 장소에서 압력 센서에 의해 압력을 검지하여, 상한 압력을 초월했을 때에 운전을 정지시키도록 구성해도 좋다. 그러나, 운전을 정지시키는 구성으로 하여도, 복귀까지의 시간의 로스가 있어, 상한 압력의 앞의 단계에서 압력 상승을 방지하는 것, 즉, 로터 및 스테이터 간의 틈새, 또는 한 쌍의 로터 간의 틈새에서의 막힘을 해소하는 것이 바람직하다.
로터 및 스테이터 간의 틈새, 또는 한 쌍의 로터 간의 틈새에서의 고형분의 막힘을 해소하는 방법으로서는, 제1의, 이 틈새를 증대시키는 방법이 있고, 제2의, 로터 회전수를 증대하는 방법이 있으며, 제3의, 펌프 유량을 감소하는 방법이 있다. 즉, 검지 압력이 미리 설정한 문턱치 이상이 되었을 때에, 예를 들면 제 1의 방법의 경우에는, 틈새를 증대함으로써, 막힌 고형물을 유동시키는 것이다. 또 제 2의 방법의 경우에는, 로터의 회전수를 올려서 전단력을 증대시켜, 틈새에 막힌 고형물을 파괴한다. 또한 제 3의 방법의 경우에는, 펌프 유량을 내려서 관내 압력을 낮추고, 현상(現狀)의 로터의 회전에 의한 전단력으로 고형분이 파괴되며, 막힘이 없어질 때까지의 시간을 번다고 하는 것이다. 이 중에서, 제 1의 방법은, 막힘의 해소를 생각하는데 있어서는 가장 직접적이고, 우수하여, 순환식 분산 시스템(400)에서는 이것을 채용하고 있다. 한편, 제 2 및 제 3의 방법은, 막힌 고형물을 파괴한다고 하는 관점에서는 본질적인 방법이지만, 막힌 고형물의 파괴 강도가 크면, 즉석에서 파괴되어 제거된다고는 할 수 없다. 상술 및 후술하는 바에서는, 제 1의 방법을 채용하는 것으로서 그 기능이나 효과를 설명하지만, 제 1의 방법에 대신해서 혹은 추가로 제 2, 제 3의 방법을 도입하는 것도 가능하다. 즉, 틈새를 넓혀서 막힌 고형물을 흘려보내고, 압력상승을 해소한 후에, 필요에 따라서 회전수를 증가시키고, 혹은 유량을 감소시켜, 순환 운전 중에 서서히 틈새, 회전수, 유량을 본래의 설정 값(통상 운전값)으로 복귀시키는 것이, 효율적인 방법이다. 이 제어는, 제어부(430)에 의해 행해지도록 하면 좋다.
상술한 바와 같이, 순환식 분산 시스템(400) 및 이것을 구성하는 분산 장치(421)에서는, 로터(2) 및 스테이터(3) 사이의 틈새(δ1)를 조정하기 위해서, 서보 실린더 등의 구동 기구(420)를 설치하고 있다. 또한, 순환식 분산 시스템(400)은, 고농도이며 고점도의 슬러리상태 혼합물을 분산 처리 가능하게 하는 것이다. 상측의 디스크형상 부재에 모터(M)를 접속해서 로터(2)로서 구성하고, 이 로터(2)를 포함하는 상측의 유닛 부분을, 구동 기구(420)(서보 실린더)에 의해, 상하로 이동시키며 스테이터(3)와의 틈새(δ1)를 조정한다. 슬러리에 대한 내구성을 향상시키기 위해서, 하측의 디스크형상 부재는, 스테이터(3)로서 축밀봉부가 없는 구조(회전 부분이 없기 때문에 축밀봉부를 필요로 하지 않는다)로 하여, 스테이터(3)의 중심축을 통해 분산부(로터(2) 및 스테이터(3)의 사이)에 분산 중인 슬러리상태 혼합물을 공급하는 것으로 하고 있다. 한편, 압력의 검지는, 배관중의 가장 압력이 상승하는 위치에 설치한 압력 센서(423)로 행하도록 했지만, 구동 기구(420)(서보 실린더)에 내장 혹은 실린더 선단 등에 설치한 로드 셀(예를 들면 도 11에 나타내는 하중 변환기(420a))로 행하도록 해도 좋다. 더욱이, 로터 회전수의 제어나, 펌프 유량의 제어는, 제어부(430)에 의해, 각각 구동 모터에 접속한 인버터를 통하여 행할 수 있다.
이러한 순환식 분산 시스템(400)에 있어서의 분산 과정에 있어서, 혼합물의 특성이 예상 가능한 경우에는, 미리 로터(2) 및 스테이터(3) 사이의 틈새(δ1) 등이나, 로터 회전수나, 유량의 제어 프로그램을 준비함으로써, 효율적인 분산을 실현할 수 있다. 예를 들면, 액체상태의 처리 원료를 순환시키며, 이것에 분말형상의 첨가물을 서서히 투입해서 슬러리상태의 혼합물을 제조하는 공정에 있어서, 운전 초기에 고형분이 응집하기 쉬워, 로터 및 스테이터 간의 틈새 등에 쉽게 막히는 경우가 있다. 이때, 운전 초기에서는 이 틈새를 미리 넓게 하고, 로터 회전수를 올려 둔다. 분말형상의 첨가물의 투입이 완료하고, 액체상태의 처리 원료 및 분말형상의 첨가물로 이루어지는 혼합물이 순환하는 동안에 응집 고형분이 파괴되어, 슬러리의 성질이 안정되고, 막힐 우려가 없어진 단계에서, 이 틈새와 로터 회전수를 본래의 설정값(통상 운전값)으로 되돌리고, 소망하는 분산 처리를 행하도록 해도 좋다. 이 경우, 유량을 감소시키는 것은, 전단(분산)영역을 통과하는 액의 빈도가 감소하게 된다. 따라서, 처리 시간이 연장되게 되므로, 이 방법을 채용하지 않아도 좋다.
또한, 순환식 분산 시스템(400)에 있어서의 슬러리 작성 공정에 있어서, 복수의 분말형상의 첨가물을 순차 투입할 경우에는, 각각의 단계에서 최적인 로터 및 스테이터 간의 틈새, 로터 회전수, 유량이 다른 때에는, 미리 제어 프로그램을 준비함으로써, 효율적이고 적절한 분산 처리를 실현할 수 있다.
또, 순환식 분산 시스템(400)에 있어서 분산 처리가 완료하고, 분산 처리 후의 혼합물(제품)의 배출 공정에 있어서도, 제어에 의해 효율적인 처리가 가능하다. 배출 공정에 있어서는, 분산 공정 후에 운전을 정지하지 않고 계속 실시된다. 이때, 밸브(409)를 닫고, 밸브(410,411)를 개방으로 함으로써, 밸브(410,411)로부터 혼합물(제품)을 배출해서 회수할 수 있다. 이때, 과분산을 방지하기 위해서, 분산 장치(421)는 운전이 정지되며, 즉, 로터(2)의 회전이 정지되어 있다. 로터(2) 및 스테이터(3) 사이의 혼합물(제품)은, 이 틈새의 유동 저항이 크기 때문에 배출되기 어렵다. 이때, 틈새를 넓힘으로써, 유동 저항을 낮추고, 배출 속도를 촉진할 수 있다. 이것은, 혼합물의 점도가 높은 경우나, 분산 장치의 로터나 스테이터 부분에 버퍼부를 설치한 경우(도 1 ~ 도 7을 이용하여 상술한 바와 같은 경우)에는 배출해야 할 혼합물이 많기 때문에 효과가 크다.
또한, 상술한 분산 장치(421) 등의 디스크형의 분산 장치는, 고속회전에 의해, 큰 전단응력을 발생시켜, 분산시키기 때문에, 마찰에 의해 디스크형상 부재인 로터(2) 및 스테이터(3)의 대향 부분이 발열한다. 대향 부분이나 축부분이나 그 밖의 관련 부품의 열팽창에 의해, 로터(2) 및 스테이터(3)의 틈새가 감소하는 경우가 있다.
로터(2) 및 스테이터(3)의 틈새가 감소하면, 유동 저항이 증가하고, 이상압력 발생의 원인이 된다. 그 때문에, 압력의 검출과 함께 원료온도도 검출하여, 압력 상승의 예측과 방지에 이용함으로써, 시스템의 안전성을 증대시킬 수 있다. 원료온도가 가장 상승하는 장소는, 로터(2) 및 스테이터(3)의 틈새이며, 이 부분이 고속회전부이기 때문에, 이 부분의 혼합물의 온도검출은, 어렵지만, 이 바로 뒤(直後)의 배관에 온도 센서(424)를 배치함으로써, 거의 동등한 온도를 검출할 수 있다. 한편, 스테이터(3)에는, 비교적 간단히 온도 센서를 부착할 수 있으며, 배관이 아니라, 스테이터(3)에 온도 센서를 부착하여도 좋다.
또한, 필요하다면, 축받이부의 온도도 온도 센서(425)로 검출해두도록 해도 좋다. 미리, 온도와, 로터(2) 및 스테이터(3)의 틈새간의 관계를 조사해둠으로써, 온도상승에 의해, 이 틈새의 감소를 서보 실린더(구동 기구(420)) 등의 수단으로 보정하여, 적정한 틈새로 제어함으로써, 압력상승을 방지할 수 있다. 한편, 이 제어의 목적은, 압력상승의 해소이지만, 결과적으로 온도상승도 해소한다.
더욱이, 검출 온도에 의한 운전 제어는, 다음 2가지의 목적으로도 이용할 수 있다. 제 1의 목적은, 열팽창에 의한 틈새의 감소는, 로터(2) 및 스테이터(3)(한 쌍의 로터의 경우도 동일)의 접촉에 의한 과부하, 이음(異音)(소음), 대향 부분(디스크형상 부분)의 파손의 원인이 되는 것을 감안한 것이다. 즉, 제 1의 목적은, 이들을 방지하는 것이며, 틈새의 적정제어를 행한다고 하는 것이다. 제 2의 목적은, 원료의 온도상승에 의한 변질 방지 등을 위해서, 보다 적극적인 온도관리를 위한 운전 제어를 행한다고 하는 것이다. 즉, 검출한 혼합물의 온도가 규정값을 초과한 경우, 압력과는 상관없이, 로터(2) 및 스테이터(3)의 틈새의 증대, 로터(2)의 회전수의 감소를 행하여, 혼합물에 발생하는 마찰 열을 억제할 수 있다.
이상과 같이, 구동 기구(420)를 구비하는 순환식 분산 시스템(400)은, 분산 장치(421)에 있어서의 로터(2) 및 스테이터(3) 사이의 틈새(δ1)에 혼합물의 막힘이 발생하는 것을 방지하고, 관내 압력이 상승하는 것에 의해 기기나 배관의 파손이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 따라서, 효율적이고 적절한 분산 처리를 행할 수 있다. 한편, 구동 기구(420)는, 로터 및 스테이터 방식의 분산 장치뿐만 아니라, 한 쌍의 로터 방식의 분산 장치에도 이용할 수 있어, 한 쌍의 로터 간의 틈새에 혼합물의 막힘이 발생하는 것을 방지하고, 관내 압력이 상승하는 것에 의해 기기나 배관의 파손이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 순환식 분산 시스템(400)은, 제어부(430)가, 압력 센서(423), 온도 센서(424)의 일방 또는 양방의 검출 결과에 근거하여, 로터(2) 및 스테이터(3)의 대향 간격(틈새(δ1))을 조정하는 구성이므로, 혼합물의 막힘이 발생할 수 있는 상태인 것을 사전에 검지해서 방지하여, 기기나 배관의 파손 등의 발생을 확실하게 방지한다.
더욱이, 순환 분산 시스템(400)에서는, 제어부(430)에 의해, 점도가 높은 동안은 회전속도를 억제하여 서서히 속도를 상승시키며, 점도가 높은 동안은 틈새(대향 간격)가 지나치게 작으면 부하가 너무 크므로 틈새를 늘리고, 원만해지면 틈새를 작게 해서 전단력을 크게 하는 제어를 행한다. 이것에 의해 예컨대 도 17에 나타내는 바와 같은 점도 및 농도와 처리 시간과의 관계가 되도록 운전함으로써 적정한 분산 처리를 행한다.
또한, 순환식 분산 시스템(400)은, 분산 장치(421)의 로터 고속회전에 의한 고전단력 효과에 의해 단시간에 분산 처리를 실현한다. 여기서, 분산 장치(421)의 혼합물에 생기는 전단력(τ)은, τ= μ×(ｄｖ/ｄｘ)의 관계식으로 나타낼 수 있다. μ는 점도이며, ｄｖ/ｄｘ는 로터 및 대향 부재의 사이에 있어서의 혼합물의 속도 구배(句配)이다. 속도구배를 일정하게 하면, 전단력(τ)은, τ=μ×(v/x)가 된다. 여기서, v는, 로터의 속도이며, x는, 로터 및 대향 부재의 틈새(대향 간격)이다. 분산 장치(421)는, 소망하는 전단력을 얻는 ｘ가 되도록 구동 기구(420)를 제어함으로써, 고전단력 효과를 얻을 수 있고, 단시간에 분산 처리를 실현한다. 또한, 제어부(430)에 의해, 로터 및 대향 부재의 대향 간격의 제어나, 순환 펌프(402)에 의한 순환량의 제어나, 로터(2)의 회전수의 제어를 행할 수 있고, 이것에 의해 최적의 조건으로 플렉시블한 분산 처리를 행하는 것이 가능하다. 예를 들면, 대향 간격, 순환량, 회전수의 적정한 제어를 행함으로써, 도 17에 나타내는 바와 같은 점도 및 농도와 처리 시간과의 관계가 되도록 제어를 행함으로써, 모터의 능력을 최대한으로 발휘한 분산 처리를 실현할 수 있다. 환언하면 장치의 소형화 및 처리 시간의 단축을 실현한다.
더욱이, 순환식 분산 시스템(400)은, 그 구조 및 사양에 의해, 청소 및 메인티넌스 작업의 효율화를 실현하는 것이다. 순환식 분산 시스템(400)은, 분산 처리 종료후, 청소용의 액체를 순환시킴으로써 정체물을 제거할 수 있다. 또한, 순환식 분산 시스템(400)은, 각 부가, 분해가 용이한 구조로 되어 있다. 예를 들면, 분산 장치(421)는, 구동 기구(420)에 의해 로터(2) 및 스테이터(3)를 분할할 수 있다. 또한, 배관(403)은, 페룰 등의 퀵커플링으로 접속하도록 구성되어 있기 때문에, 탈부착을 간단히 행할 수 있다. 또한, 탱크(401)의 상부덮개(401a)는, 승강기(495)로 승강가능하도록 구성되어 있기 때문에, 볼트 등의 결합 부재를 떼어낸 상태로 승강기(495)에 의해 용이하게 상승시킬 수 있다. 이상과 같이, 순환식 분산 시스템(400)은, 청소 및 메인티넌스 작업의 효율화를 실현한다.
또한, 구동 기구(420)를 가지는 분산 장치(421)는, 로터(2) 및 스테이터(3) 사이의 틈새(δ1)에 혼합물의 막힘이 발생하는 것을 방지하고, 관내 압력이 상승하는 것에 의해 기기나 배관의 파손이 발생하는 것을 방지한다. 상술한 구동 기구(420)는, 분산 장치(1)에 추가한 예로서 설명했지만, 도 2 ~ 도 7을 이용하여 설명한 분산 장치(31,71,81,91,131,191)에도 적용가능하며, 이들에 추가(이들에 구동 기구(420)를 포함하여 이하 「분산 장치(421) 등」이라고도 한다.)함으로써 상술한 분산 장치(421)와 동일한 효과를 나타낸다.
더욱이, 구동 기구(420)를 가지는 분산 장치(421) 등 및 이것을 이용한 순환식 분산 시스템(400) 등은, 다음과 같은 이점이 있다. 즉, 구동 기구(420)를 가지는 분산 장치(421)는, 제 1의 혼합과, 제 2의 혼합으로 이루어지는 2단계 혼합을 분산 처리에 의해 행하는 장치로서 해도 좋다. 여기서, 제 1의 혼합이란, 처리 원료와 제 1의 첨가물을 혼합하는 것이다. 제 2의 혼합이란, 상기 제 1의 혼합이 완료함으로써 얻어진 제 1의 혼합물과 제 2의 첨가물을 혼합하는 것이다. 이 분산 장치(421) 등에 있어서, 구동 기구(420)는, 제 1의 혼합이 완료하고 제 2의 혼합을 개시할 때에, 로터(2) 및 스테이터(3)의 대향 간격을 변경할 수 있는 점에 특징을 가진다.
그런데, 이들의 분산 장치(421) 등은, 예컨대, 전지원료, 도료원료, 무기화학 제품 등을 얻기 위해서 이용하는 것이 가능하다. 전지원료의 경우, 처리 원료는, 예를 들면 물(증류수, 이온 교환수）, ＮＭＰ(1-메틸-2-피롤리돈)이다. 제 1의 첨가물은, 예를 들면 카르복시메틸셀룰로오스(이하, 「ＣＭＣ」라고도 한다) 분말, 폴리비닐알코올(이하, 「ＰＶＡ」라고도 한다) 분말 등의 증점재(增粘材)이다. 제 2의 첨가물은, 리튬이온 전지용 양극활물질(正極活物質)(LiCoO2계 화합물, LiNiO2계 화합물, LiMn2O4계 화합물, Co-Ni-Mn 복합계 화합물, LiFePO4/LiCoPO4계 화합물 등), 리튬이온 전지용 음극활물질, 리튬이온 캐패시터용 양음극활물질 또는 도전조제인 탄소계 재료(흑연, 코크스, 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 그래파이트, 케첸 블랙(ketjen black), 등), 리튬이온 전지용 음극활물질(안티몬계 화합물(SbSn, InSb, CoSb3, Ni2MnSb), 주석계 화합물(Sn2Co, V2Sn3, Sn/Cu6Sn5, Sn/Ag3Sn), Si계 복합재료 등), 니켈수소 전지용 양극활물질(Ni(OH)2), 니켈수소 전지용 음극활물질 즉 수소흡장(水素吸藏) 합금(TiFe, ZrMn2, ZrV2, ZrNi2, CaNi5, LaNi5, MmNi5, Mg2Ni, Mg2Cu 등), 바인더(불소계 수지(PTEF(폴리데트라플루오로에틸렌), PVDF(폴리불화비닐리덴)), 불소고무(불화비닐리덴계), SBR(스티렌부타디엔고무), NBR(니트릴고무), BR(부타디엔고무), 폴리아크릴로니트릴, 에틸렌-비닐알코올 공중합체, 에틸렌프로필렌고무, 폴리우레탄, 폴리아크릴산, 폴리아미드, 폴리아크릴레이트, 폴리비닐에테르, 폴리이미드 등)이다. 그 밖에도, 각종 잉크, 도료(塗料), 안료(顔料), 세라믹스분말, 금속분말, 자성분말, 의약품, 화장품, 식품, 농약, 플라스틱(수지)분말, 나무분말(木粉), 천연·합성 고무, 접착제, 열경화성/열가소성 수지 등을 처리 원료로서 들 수 있다.
또한, 상술한 제 1의 혼합에 있어서, 개시시에는 상기 대향 간격을 크게 설정해서 분산이 진행함과 동시에 서서히 간격을 작게 변화시키는 동시에, 제 1의 혼합이 완료하고 제 2의 혼합을 개시할 때에, 대향 간격을 더욱 작게 변경하도록 구성해도 좋다.
이상과 같이 구성된 구동 기구(420)를 가지는 분산 장치(421)는, 제 1 및 제 2의 혼합을 순환식 분산 시스템(400)으로만 행하여, 장치의 간소화나, 토탈의 처리 시간을 단축할 수 있다고 하는 효과를 나타낸다. 다음으로 구체예를 들어 이 효과에 대해서 설명한다.
여기서, 구동 기구(420)를 가지는 분산 장치(421)에 의한 제 1 및 제 2의 혼합 처리를 행하게 하는 것의 효과를, 해당 분산 장치(421)를 가지는 순환식 분산 시스템(400)을 리튬이온 전지의 페이스트 제조에 이용하는 경우를 예로 들어 설명한다. 이 분산 장치(421) 및 순환식 분산 시스템(400)에서는, 처리 원료인 물에, 제 1의 첨가물인 ＣＭＣ분말을 혼합해서 제 1의 혼합물을 얻고, 이 제 1의 혼합물에 제 2의 첨가물인 활(活)물질을 혼합해서 분산 처리가 완료된 제 2의 혼합물(제품)을 얻는다. 분산 장치(400)의 로터 및 스테이터의 대향 간격은, 제 1의 혼합에서는, 막히지 않도록 크게 하고, 제 2의 혼합에서는, 분산을 위한 소망하는 전단력을 발휘시키도록 작게 한다.
즉, 순환식 분산 시스템(400)에서는, 우선, 물을 순환시키고 있는 중에 ＣＭＣ분말을 서서히 투입해서 ＣＭＣ수용액을 얻는다. ＣＭＣ수용액은 덩어리(「반죽이 되지 않은 덩어리, unmixed-in lump of flour, 繼粉)」라고도 한다.)를 만들기 쉽기 때문에, 처음에는, 분산 장치(421)의 로터(2) 및 스테이터(3)의 대향 간격(틈새)을 크게 해두고 폐색이나, 그것에 의한 압력상승을 방지하며, 분산과 함께 서서히 틈새를 작게 해서 전단력을 상승시켜, ＣＭＣ를 물에 균일하게 분산시킨다. 반죽이 잘 안된 덩어리란, 액 중에 가루가 되지 않고 분말인 채로 굳어진 상태의 것으로, 점도가 높은 상태의 것이 생긴 부분을 가지는 액과 가루의 혼합물을 의미한다. 그 다음에, 순환식 분산 시스템(400)에서는, 분산 장치(421)의 틈새를 소정의 틈새(2mm이하 정도)가 되게 자동적으로 좁히도록 제어부(430)로 조정한다. 운전을 멈추지 않고 활물질(분말)을 투입하고, 활물질의 ＣＭＣ수용액으로의 분산을 행하여, 제 2의 혼합물인 슬러리상태의 제품을 얻는다.
이상과 같이, 2단계의 혼합 처리를 행하는 순환식 분산 시스템(400) 및 분산 장치(421)는, ＣＭＣ수용액을 별도로 작성하기 위한 다른 장치를 불필요하게 할 수 있다. 이것에 의해, ＣＭＣ수용액의 반송이나 투입을 불필요하게 할 수 있으며, 또한, ＣＭＣ수용액의 작성에 사용한 장치의 청소 및 메인티넌스의 수고를 줄일 수 있다. 순환식 분산 시스템(400) 및 분산 장치(421)에서는, ＣＭＣ를 서서히 투입하면서 수용액을 얻는 공정분(分)만큼 시간이 늘어나게 되지만, 운전을 멈추지 않고 틈새의 자동조정을 행하면서 분산을 계속하기 때문에, 토탈 처리 시간은 단축된다. 따라서, 효율적이고 적절한 분산 처리를 행할 수 있다. 환언하면, 구동 기구(420)를 가지지 않는 분산 장치의 경우에는, ＣＭＣ수용액은 별도로 작성할 필요가 있고, 이렇게 준비한 처리 원료로서의 ＣＭＣ수용액에 활물질을 첨가해서 분산시킬 필요가 있다. 이에 대하여 분산 장치(421) 등에서는, 대향 간격을 조정함으로써 2단계의 혼합 처리가 가능하며, 즉 일괄처리에 의해 상술한 효과를 나타내는 것이다.
여기서, 2단계 혼합 처리를 연속적으로 행하는 경우에 있어서의, 처리 시간의 경과에 따른 농도, 압력(압력 센서(423)에 의한 검출 압력), 및 대향 간격(로터 및 스테이터의 대향 간격)의 변화의 일예에 대해서 도 18을 이용하여 설명한다. 도 18 중, 횡축이, 처리 시간을 나타내고, 종축이, 농도, 압력, 대향 간격을 나타내며, Ｃｏ3이 농도의 변화를 나타내고, Ｐｒ3이 압력의 변화를 나타내며, Ｆｄ3가 대향 간격의 변화를 나타낸다. T31이, 용매의 투입 타이밍을 나타내고, T32가, 제 1의 첨가물(분체)을 투입하는 기간을 나타내며, T33이, 분산·혼합 기간을 나타내고, T34가, 제 2의 첨가물(분체)을 투입하는 기간을 나타내며, T35가, 분산·혼합 기간을 나타내고, T36이 종료의 타이밍을 나타낸다.
도 18에 나타낸 바와 같이, 순환식 분산 시스템(400) 및 분산 장치(421)를 이용하여 2단계 혼합을 행할 때에, 제 1의 첨가물 투입 공정, 제 1의 분산 혼합 공정, 제 2의 첨가물 투입 공정, 제 2의 분산 혼합 공정을 순차 행한다. 제 1의 첨가물 투입 공정(T32)에 있어서는, 로터 및 스테이터의 대향 간격을 스텝형상으로 순차 증대시키도록 하고, 제 1의 분산 혼합 공정(T33)에 있어서는, 대향 간격을 스텝 형상으로 순차 축소시키도록 하며, 제 2의 첨가물 투입 공정(T34)에 있어서는, 대향 간격을 스텝형상으로 순차 증대시키도록 하고, 제 2의 분산 혼합 공정(T35)에 있어서는, 대향 간격을 스텝형상으로 순차 축소시킨다. 한편, 여기서는 스텝형상으로 증대 축소시켰지만, 연속적으로 변화시켜도 좋다.「분체 투입 기간에 있어서는 대향 간격을 서서히 증대시키고 분체 투입 기간 완료후 분산 혼합 공정에 있어서는 대향 간격을 서서히 축소시킨다」라고 하는 대향 간격의 제어는, 1단계의 혼합에 있어서도 유효하며, 여기서는, 그것을 2회 반복한 것이다. 또한, 제 1의 첨가물 투입 공정(T32)이 완료하는 타이밍의 대향 간격보다, 제 2의 첨가물 투입 공정(T34)이 완료하는 타이밍의 대향 간격이 작게 되어 있다. 더욱이, 제 1의 첨가물 투입 공정(T32)을 시작하는 타이밍의 대향 간격보다, 제 2의 첨가물 투입 공정(T34)을 개시하는 타이밍의 대향 간격이 작게 되어 있는 동시에, 제 2의 첨가물 투입 공정(T34)을 개시하는 타이밍의 대향 간격보다, 종료시(T36)의 대향 간격이 작게 되어 있다. 환언하면 「분체 투입 기간에 있어서는 대향 간격을 서서히 증대시키고 분체 투입 기간 완료후 분산 혼합 공정에 있어서는 대향 간격을 서서히 축소시킨다」라고 하는 방식으로, 전체로서는 「대향 간격을 작게 해서 최종적으로 가장 큰 전단력을 발생시키는」방식을 도입하여 분산을 행하는 것이다. 이상과 같은 도 18에 나타내는 바와 같은 특징적인 대향 간격의 제어를 행함으로써, 압력변동을 억제하고, 적절하게 2단계 혼합을 행하며, 적절한 일괄처리를 행한다.
즉, 분산 장치(421) 및 순환식 분산 시스템(400)은, 도 1 ~ 도 10을 이용하여 설명한 특징적인 버퍼부가 형성됨으로써, 효율적이고 적절한 분산 처리를 실현하는 동시에, 도 11을 이용하여 설명한 대향 간격을 조정하는 기구(구동 기구(420))를 가지는 구성에 의해, 로터 및 스테이터 간의 틈새(δ1)에 혼합물의 막힘이 발생하는 것이나, 관내나 기기내의 압력이 상승하는 것에 의한 기기나 배관의 파손을 방지할 수 있다. 또한, 구동 기구(420)를 가지므로, 로터 및 스테이터를 멀리 떼어놓는 것을 가능하게 하여 청소나 메인티넌스 작업의 효율화를 실현한다. 더욱이, 구동 기구(420)를 가지므로, 상술한 바와 같은 2단계 이상의 혼합 분산 처리를 실현하고, 토탈 처리 시간을 단축화하며, 별도로 필요하였던 장치가 필요없게 되어, 장치 전체를 소형화한다.
또한, 상술한 분산 장치(421) 등과, 분산 장치의 출구측에 접속되는 탱크와, 혼합물을 순환시키는 순환 펌프와, 분산 장치, 탱크 및 순환 펌프를 직렬적으로 접속하는 배관을 구비하는 순환식 분산 시스템(400)을 이용하여, 혼합물을 순환시키면서 분산시키는 순환식 분산 방법은, 보다 효율적이고 적절한 분산 처리를 실현한다.
또, 이 순환식 분산 시스템(400)을 이용한 순환식 분산 방법에 있어서, 분산 장치(421)는, 로터(2) 및 대향 부재(스테이터(3))의 적어도 어느 일방을 구동함으로써 타방에 대하여 근접 및 이격되는 방향으로 구동하는 구동 기구(420)를 구비하고, 로터(2) 및 대향 부재(스테이터(3))의 사이의 혼합물의 압력을 검출하는 압력 센서(423), 및 로터 및 대향 부재 사이에서 방출되는 혼합물의 온도를 검출하는 온도 센서(424)의 일방 또는 양방의 검출 결과에 근거하여, 로터 및 대향 부재의 대향 간격을 조정하면서 분산 처리를 행하는 점에 특징을 가진다. 상기 방법은, 혼합물의 막힘이 발생할 수 있는 상태인 것을 사전에 검지해서 방지하여, 기기나 배관의 파손 등의 발생을 확실하게 방지한다.
또한, 상기 분산 방법은, 처리 원료를 순환시키며, 상기 처리 원료에 제 1의 첨가물을 첨가시키면서 분산 장치에 의한 분산을 행함으로써 처리 원료와 제 1의 첨가물을 혼합해서 제 1의 혼합물을 얻는 제 1의 혼합 공정과, 제 1의 혼합 공정에서 얻어진 제 1의 혼합물을 순환시키며, 상기 제 1의 혼합물에 제 2의 첨가물을 첨가시키면서 분산 장치에 의한 분산을 행함으로써 제 1의 혼합물과 제 2의 첨가물을 혼합해서 제 2의 혼합물을 얻는 제 2의 혼합 공정을 가지는 점에 특징을 가진다. 상기 방법은, 제 1 및 제 2의 혼합을 순환식 분산 시스템(400)으로만 행하여, 장치의 간소화나, 토탈의 처리 시간을 단축한다.
더욱이, 상기 분산 방법은, 제 1의 혼합 공정이 완료하고 제 2의 혼합 공정을 개시할 때에, 로터(2) 및 대향 부재(스테이터(3))의 대향 간격을 변경하는 점에 특징을 가진다. 상기 방법은, 각각의 공정에 있어서의 최적인 전단력을 각 혼합물에 부여할 수 있어, 적절하고 효율적인 분산 처리를 실현한다. 또한, 상기 분산 방법은, 물에 증점재를 첨가해서 활물질을 분산시키고자 하는 경우에, 예를 들면 전지원료를 얻을 때에, 매우 유효하다.
이상과 같은 분산 방법이나, 분산 장치(421)나, 순환식 분산 시스템(400)에 따르면, 분산 장치에 있어서의 한 쌍의 로터 사이나, 로터 및 스테이터 사이에 혼합물의 막힘이 발생함으로써, 관내 압력이 상승해서 기기나 배관의 파손이 발생하는 것을 방지하여, 적절하고도 효율적인 분산 처리를 실현할 수 있다. 더욱이, 2단계의 혼합 처리를 가능하게 하고, 이것에 의해 더욱 적절하고도 효율적인 분산 처리를 실현할 수 있다.
이상과 같은, 도 11을 이용하여 설명한 구동 기구(420)의 특징이나, 이것에 의해 가능하게 되는 2단계 혼합 처리의 특징은, 도 1 ~ 도 10의 버퍼부의 특징과 조합함으로써, 상술한 바와 같은 효과를 가지며 분산 장치 및 순환식 분산 시스템의 성능을 향상시킨다. 또한, 도 1 ~ 도 10에서 설명한 버퍼부의 특징을 가지지 않는 로터 및 스테이터, 혹은 한 쌍의 로터를 가지는 분산 장치(예를 들면 대향하는 원판형상 등의 로터나 스테이터로 이루어지는 분산 장치)에도 적용가능하며, 그 경우에는, 구동 기구에 의한 효과, 2단계 혼합에 의한 효과를 발휘한다.
그 다음에, 도 1 ~ 도 10을 이용하여 설명한 버퍼부의 특징, 및 도 11을 이용하여 설명한 대향 간격을 조정하는 구동 기구 및 2단계 혼합의 특징에 부가하는데 적합한 탱크에 부착하는 스크류식 분체 공급 장치의 특징에 대해서 도 19 ~ 도 25를 이용하여 설명한다.
즉, 상술한 순환식 분산 시스템(200,400)에 있어서, 탱크(201,401) 대신에 특징적인 탱크 장치(501)를 설치하도록 구성해도 좋다. 이 탱크 장치(501)는, 특징적 구성으로서, 스크류식 분체 공급 장치(531)가 설치되며, 분체 공급부 선단(532)이 탱크 내의 혼합물에 삽입되는 상태로 부착되어 있다. 이 탱크 장치(501)는, 탱크 내면에 분체 원료가 부착되는 것이나, 탱크 내에 분체 원료를 비산시키는 것을 방지하고, 분체가 액면에 떠다니는 것이나 응집되거나 하는 것을 방지하여, 적절하고 효율적인 분산 처리를 실현하는 것을 목적으로 하여 순환식 분산 시스템에 설치되는 것이다. 구동 기구의 구체적 구성이나, 기능이나 효과에 대해서는, 도 19의 순환식 분산 시스템(500)에서 구체적으로 설명한다.
한편, 순환식 분산 시스템(500)은, 탱크(401)나 이것에 부착되는 공급 장치(406) 등에 대신하여 스크류식 분체 공급 장치 등을 가지는 탱크 장치(501)를 설치하는 것을 제외하고 순환식 분산 시스템(400)과 동일한 구성을 가지므로, 공통 부분에 대해서는 동일한 부호를 첨부하는 동시에 상세한 설명은 생략한다.
그 다음에, 도 19 및 도 20을 이용하여 본 발명을 적용한 순환식 분산 시스템(500)에 대해서, 설명한다. 도 19에 나타내는 순환식 분산 시스템(500)은, 혼합물을 분할시키는 로터형이고 연속형인 분산 장치(421)를 구비한다. 도면 중에서는, M이 모터를 나타내며, 로터 회전축을 수직방향으로 설치한 예를 들고 있지만, 상술한 바와 같이 이것에 한정되는 것이 아니다. 또한, 순환식 분산 시스템(500)은, 분산 장치(421) 등의 출구측에 접속되는 탱크 장치(501)와, 탱크 장치(501)의 출구측에 접속되어 혼합물(4)을 순환시키는 순환 펌프(402)와, 분산 장치(421) 등, 탱크 장치(501) 및 순환 펌프(402)를 직렬적으로 접속하는 배관(403)을 구비한다. 한편, 순환식 분산 시스템(500)을 구성하는 분산 장치는, 분산 장치(421)에 한정되는 것이 아니고, 상술한 분산 장치(1,31,71,81,91,131,191)의 어느 것(스테이터를 로터로 변경한 것도 포함한다)이나, 이들에 구동 기구(420)를 추가한 것이어도 좋다.
또한, 순환식 분산 시스템(500)은, 순환식 분산 시스템(400)과 같이, 예를 들면 도 12에 나타낸 바와 같이 배치되며, 필요에 따라서 첨가제 공급관(492)을 통하여 첨가분말 저류탱크(491)에 접속되어도 좋고, 탱크 장치(501)의 상부덮개(541d)를 승강시키는 승강기(495)를 설치하도록 해도 좋다.
한편, 여기서, 탱크 장치(501)나 분산 장치(421)나 배관(403) 내부를 순환하는 유체는, 처음에는 원료(슬러리상태 또는 액체상태의 처리 원료인 것으로 한다.)이며, 분산 장치를 경유할 때마다 첨가 원료(이 순환식 분산 시스템(500)에 있어서는 분체의 첨가물인 것으로 한다.)가 점차 분산된 혼합물이 되고, 최종적으로는 분산 처리완료의 혼합물로 된다. 상술 및 이하의 설명에서는, 최초의 「원료」도, 처리 도중의 「혼합물」도 모두 「혼합물」이라고 부르는 것으로 한다. 또한, 상술 및 후술의 설명 중의 「액체」에는, 특히 기재가 없는 경우에는, 슬러리상태의 것도 포함하는 것으로 한다.
또한, 순환식 분산 시스템(500)은, 순환식 분산 시스템(400)과 마찬가지로, 분산 장치(421)에 설치되는 구동 기구(420), 제어부(430), 압력 센서(423), 온도 센서(424, 425), 밸브(409, 410, 411) 등을 가진다.
순환식 분산 시스템(500)은, 처리 원료를 순환시키며, 상기 처리 원료에 첨가물을 첨가하면서 전단식 분산 장치에 의한 분산을 행하는 시스템이다. 분산 장치(421)에는, 대향 부재(스테이터(3))에 설치된 공급 통로(공급구(29a))를 통하여 순환되는 처리 원료가 공급된다.
탱크 장치(501)에는, 탱크 장치(501) 내의 처리 원료에 첨가물을 공급하는 스크류식 분체 공급 장치(531)가 설치된다. 스크류식 분체 공급 장치(531)의 분체 공급부 선단(532)이 탱크 장치(501) 내의 혼합물(4) 중에 삽입되어 있다.
탱크 장치(501)는, 탱크 장치(501) 내의 혼합물(4)을 교반하는 교반기(533)를 가지며, 교반기(533)의 교반 블레이드(534)가 분체 공급부 선단(532)으로부터 탱크 장치(501) 내의 처리 원료액 중에 공급된 첨가물 분체를 분체 공급부 선단(532)의 출구 부근으로부터 긁어내어 탱크 장치(501) 내의 처리 원료액 중에 분산시킨다.
스크류식 분체 공급 장치(531)는, 분체에 포함되는 공기를 탈기하는 탈기장치(535)를 가진다. 한편, 탱크 장치(501)에 있어서, 탈기장치(535)를 설치지 않아도 좋다. 여기서, 탈기장치(535)를 설치한 경우에는, 액체에 공급하기 전에 분체 내의 공기를 제거할 수 있다.
또한, 탱크 장치(501)에는, 탱크 장치(501) 내부를 감압하는 감압 펌프(536)가 설치된다. 한편, 탱크 장치(501)에 있어서, 감압 펌프(536)를 설치하지 않아도 좋다. 감압 펌프(536)를 설치한 경우의 효과는 후술한다.
이하, 더욱 구체적으로 설명한다. 도 19 및 도 20에 나타낸 바와 같이, 액체가 저장된 탱크 장치(501)의 상부에 분체를 공급하는 스크류 피더 등의 스크류식 분체 공급 장치(531)를 설치하고, 스크류 피더의 도입관(546)의 선단부분(546a)을 액 중(혼합물(4)(또한, 처음에는 액체원료(547)이다.))에 담그도록 설치한다. 스크류 피더로부터 액 중에 공급된 분체(542)를 직접 액체 중에 섞어 넣도록 교반 블레이드(534)를 작동시켜, 탱크 장치(501) 내의 액체를 교반한다.
이 탱크 장치(501)는, 분체를 액 중에 공급해서 분산 처리하는 장치(그 기능으로부터, 분산 장치라고도 할 수 있다)이다. 탱크 장치(501)는, 액체를 저장하는 탱크 본체(541)와, 스크류식 분체 공급 장치(531)와, 교반기(533)를 구비한다. 스크류식 분체 공급 장치(531)는, 분체(542)를 저장하는 호퍼(543)와, 호퍼(543)로부터 분체(542)를 탱크 본체(541)에 공급하는 스크류(544)와, 스크류(544)를 구동하는 전동기 유닛(545)과, 스크류(544)를 액 중에 도입하는 도입관(546)을 가진다. 교반기(533)는, 액체원료(547)와 분체 원료(542)를 분산하는 교반 블레이드(534)와, 교반 블레이드(534)를 구동하는 전동기 유닛(548)을 가진다. 탱크 본체(541)는, 예를 들면 원통형상의 몸통부(541c)와, 곡면형상의 하부폐색부(541a)와, 평판형상의 상부폐색용의 상부덮개(541d)를 가진다. 탱크 본체(541)의 하부폐색부(541a)의 중심 부근에 배출구(541b)가 설치되어 있다. 수평단면 내에 있어서, 교반기(533)는, 탱크 본체(541)의 중심에 부착되며, 스크류식 분체 공급 장치(531)는, 중심으로부터 한쪽으로 치우진 위치에 부착되어 있다.
스크류(544) 및 도입관(546)은, 그 선단이 탱크 본체(541)에 저장된 액체원료(547)에 담그도록 설치된다. 교반 블레이드(534)는, 도 20에 나타낸 바와 같이, 틈새(δ2)(0.5~10mm)를 가지고 스크류 도입관(546)으로부터 액 중에 공급된 분체(542)를 긁어내는 형상으로 되어 있다.
보다 구체적으로는, 도 20 및 도 21에 나타낸 바와 같이, 교반 블레이드(534)는, 탱크 본체(541)의 바닥면(541a)과 소정의 틈새(1~50mm)를 가지고 배치되며, 바닥면(541a) 부근의 액체를 교반하는 바닥부 교반부(534a)와, 탱크 본체(541) 내의 액면(547b)과 소정의 틈새(10~200mm)를 가지고 배치되며, 액면(547b)부근의 액체를 교반하는 액면 교반부(534b)를 가진다. 바닥부 교반부(534a)와, 액면 교반부(534b)는, 교반기(533)의 회전축(533a)에 접합되어 회전된다.
또한, 교반 블레이드(534)는, 분체 스크레이핑(scraping)부(534c)와, 접속부 (534d)와, 접속부(534e)를 가진다. 분체 스크레이핑부(534c)는, 액면 교반부(534b)와 평행인 동시에 액면 교반부(534b)보다 하방측(바닥부 교반부(534a)측)에 설치되며, 스크류식 분체 공급 장치(531)의 선단(분체 공급부 선단(532))과 상술한 소정의 틈새(δ2)(0.5~10mm) 이격되도록 형성되어 있다.
접속부(534d)는, 액면 교반부(534b)를 그 양측의 분체 스크레이핑부(534c)의 각각에 접속하도록 연직방향으로 형성되어 있다. 접속부(534e)는, 접속부(534d)와 평행하게 설치되며, 바닥부 교반부(534a)와 분체 스크레이핑부(534c)를 접속하는 동시에 액면 교반부(534b)와 동일한 높이까지 연장하여 형성되어 있다. 접속부(534d) 및 접속부(534e)는, 각각 교반 블레이드(534)가 스크류 도입관(546)을 통과하는 회전 위치가 될 때, 스크류 도입관(546)과 소정의 틈새(δ2) 이격되도록 형성되어 있다.
이상과 같은 교반 블레이드(534)는, 전체로서 판형상으로 형성되어 있다. 한편, 상술한 판형상의 부재를 2매 이상 준비하고, 이들을 회전 방향으로 등각도로 조합한 것과 같은 교반 블레이드를 이용해도 좋고, 그 경우에는 교반 성능이 향상한다. 호퍼(543) 내의 분체(542)는, 스크류(544)에 접속된 스크레이퍼(551)에 의해 호퍼 내벽의 부착이나 브릿징(bridging)이 방지된다.
분체(542)가 미세분말이며, 공기를 다량으로 포함하는 경우에는, 도 20에 나타내는 스크류(544)의 도중에 설치되는 탈기장치(535)에 의해, 분체를 액체에 공급하기 전에 분체로부터 공기를 제거할 수 있다. 탈기장치(535)는, 금속 혹은 세라믹제의 필터이며, 진공 펌프(552)에 의해 도입관에 설치된 부분으로부터 분체 내에 포함되는 공기를 빨아내는 기능을 가진다. 이것에 의해, 분체에 포함되는 공기를 빼내는(탈기한다) 것에 의해, 액체 중에 공기가 혼입되는 것을 억제할 수 있다. 특히 액체의 점도가 높은 경우에는, 후 공정의 탈포 시간의 단축에 효과가 있다. 또한, 분체의 겉보기 밀도(「부피밀도(bulk density)」라고도 한다.)가 증가하기 때문에, 공급 속도도 크게 할 수 있다. 부피밀도는, 체적이 기지(旣知)인 용기에 분체를 충전하고, 그 분체의 질량을 측정하여, 측정에 의해 얻어진 질량을 체적으로 나눈 값을 의미한다.
탱크 장치(501)는, 상술한 바와 같은 구성으로 된 스크류식 분체 공급 장치(531)나 교반기(533)에 의해, 탱크 내면에 분체 원료가 부착되는 것이나, 탱크 내에 분체 원료를 비산시키는 것을 방지하고, 분체가 액면에 떠다니는 것이나 응집되거나 하는 것을 방지하여, 적절하고 효율적인 분산 처리를 실현한다.
이 탱크 장치(501)는, 단일체로도 분산 기능을 가지지만, 도 19나 도 20에 나타낸 바와 같이 배관(403)에 의해 분산 능력이 높은 전단식의 분산 장치(421) 등에 접속하며, 펌프(402)에 의해 탱크 내의 액체를 순환시켜 분산 장치(421)에 의한 분산 처리를 반복함으로써, 분산 능력을 현저하게 향상시킬 수 있다.
탱크 장치(501)를 가지는 순환식 분산 시스템(500)에 있어서의 순환 조작은, 분체와 액체의 비중차가 클 때 등에, 분체가 액체표면에 체류하는 것이나, 반대로 분체가 탱크 바닥에 퇴적하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 균일한 분산이 되지 않게 되는 것을 방지한다. 또한, 이 순환식 분산 시스템에 분산 장치(421)를 설치했을 경우에는, 특히 액체의 점도가 높은 경우 등에, 효과적이다. 액체의 점도가 높은 경우에는, 탱크 장치(501)의 교반 블레이드에 의해 대류를 일으키는 것은 어려운 경우가 있어, 분산 효과가 저하하지만, 전단식의 분산 장치는, 고점도의 혼합물에 대해서도 그 분산 기능을 발휘할 수 있기 때문이다.
또한, 탱크 장치(501)에 있어서는, 순환식 분산 시스템(500)의 배관(403)에 의해 분산 장치(421)에서 분산 처리되어 순환된 혼합물(4)을 탱크 내로 되돌리는(순환 혼합물을 탱크에 공급한다) 도입관(553)이 설치되며, 도입관(553)의 선단이 탱크내의 액 중에 잠길 정도로 형성되어 있다. 이 도입관(553)에 의해, 되돌아온 혼합물(4)이 탱크 내의 액면으로 낙하하여 비말이 탱크 내벽에 부착하는 것을 방지한다.
탱크 본체(541)에 접속된 감압 펌프(536)는, 혼합물(4)의 탈포처리용으로서 기능한다.
이상과 같은 순환식 분산 시스템(500)에 있어서, 운전시에는, 밸브(409)는, 상시 개방으로 되며, 밸브(410, 411)는, 상시 폐쇄로 되어 있다. 분산 처리가 종료하면 밸브(409)는, 폐쇄로 되며, 밸브(410)는, 개방으로 된다. 이것에 의해, 밸브(410)로부터 처리물을 배출·회수할 수 있다. 또한, 분산 장치(421)나 배관(403) 중에 남은 혼합물은, 밸브(411)를 개방으로 함으로써 배출, 회수된다. 한편, 혼합물의 배출·회수용의 밸브는 탱크나 배관의 임의의 장소에 부착할 수 있지만, 중력으로 혼합물을 배출하기 위해서, 낮은 위치에 설치하는 것이 바람직하다.
순환식 분산 시스템(500)은, 상술한 분산 장치(421)를 가짐으로써, 효율적이고 적절한 분산 처리를 행한다. 따라서, 시스템 전체로서도 분산 처리 기능이 향상하는 동시에, 분산 처리 시간을 단축한다. 또한, 순환식 분산 시스템(500)은, 구동 기구(420)를 가짐으로써, 상술한 순환식 분산 시스템(400)과 동일한 효과를 가진다. 그 작용이나 효과는, 순환식 분산 시스템(400)의 경우와 동일하므로, 여기서는 상세한 것은 생략한다.
더욱이, 순환식 분산 시스템(500)은, 탱크 장치(501)를 가짐으로써, 탱크 내면에 분체 원료가 부착되는 것이나, 탱크 내에 분체 원료를 비산시키는 것을 방지하고, 분체가 액면에 떠다니는 것이나 응집되거나 하는 것을 방지하여, 적절하고 효율적인 분산 처리를 실현한다. 또한, 저장호퍼나 배관에서의 막힘의 발생을 방지할 수 있고, 액 중으로의 공기의 혼입을 최소한으로 억제하여, 미세분말의 경우라도 공급 속도를 올려 연속적으로 공급하는 것을 가능하게 한다. 이와 같이, 순환식 분산 시스템(500)은, 적절한 분산을 실현한다.
구체적으로는, 탱크 장치(501) 및 이것을 이용한 순환식 분산 시스템(500)은, 스크류 피더의 선단을 액 중에 담금으로써, 분체 원료가 저장탱크 내의 공간 중으로 방출되지 않도록 할 수 있다. 따라서, 확산한 분체 원료가 탱크 내면에 부착된다고 하는 문제나, 분체가 액면에 낙하할 때에 비말이 튀어올라, 탱크 내면에 부착된다고 하는 문제를 해소할 수 있다.
또한, 탱크 장치(501) 및 이것을 이용한 순환식 분산 시스템(500)은, 배치 분산 처리를 행하는 것이며, 저장탱크를 교반하는 블레이드를, 스크류 피더로부터 액 중에 공급된 분체를 직접 액체 중에 섞어넣도록 작동시킴으로써, 분체 원료가 액체 중에 섞여들어가, 분체가 액표면 가까이에서 떠도는 것이나, 응집되는 것을 방지한다. 따라서, 분체를 적절하게 액체 중에 분산할 수 있다.
또, 탱크 장치(501) 및 이것을 이용한 순환식 분산 시스템(500)은, 스크류 피더의 도중에서 탈기를 행함으로써, 액체로의 공기의 혼입이 최소한으로 억제된다. 그와 더불어, 분체의 겉보기 밀도(부피밀도)를 크게 함으로써, 공급 속도를 올릴 수 있으며, 액 중에 있어서의 분체의 부상(浮上)도 억제할 수 있다.
한편, 순환식 분산 시스템(500)에 이용할 수 있는 탱크 장치는, 탱크 장치(501)에 한정되는 것이 아니고, 예컨대, 도 22에 나타내는 탱크 장치(561)이어도 좋다. 즉, 도 22의 탱크 장치(561)는, 탱크 장치(501)의 변형 예이며, 스크류식 분체 공급 장치(531)의 호퍼(543)에 감압기구(562)가 추가된 것을 제외하고 탱크 장치(501)와 동일한 구성을 가지므로, 공통 부분에 대해서는 동일한 부호를 첨부하는 동시에 상세한 설명은 생략한다.
탱크 장치(561)는, 도 22에 나타낸 바와 같이, 스크류식 분체 공급 장치(531), 교반기(533), 교반 블레이드(534), 감압 펌프(536), 호퍼(543), 스크류(544), 전동기 유닛(545), 도입관(546), 전동기 유닛(548), 스크레이퍼(551) 등을 가진다. 한편, 탱크 장치(561)는, 탈기장치(535)를 설치하지 않는 것으로 하여 설명했지만, 탱크 장치(501)와 마찬가지로 탈기장치(535)를 설치해도 좋으며, 그 경우에는, 탈기장치에 의한 효과가 얻어져 더욱 적정한 분산을 실현한다.
더욱이, 탱크 장치(561)는, 감압기구(562)를 가지고 있다. 감압기구(562)는, 호퍼(543)의 상부에 설치되는 공급받이부(563)와, 공급받이부(563)와 호퍼(543)를 접속하는 감압용 배관(564) 및 접속 배관(565)과, 밸브(566,567)와, 감압 펌프(568)를 가진다. 밸브(566,567)는, 통상시에는 폐쇄로 된다.
분체를 스크류식 분체 공급 장치(531)에 공급할 경우에는, 밸브(566)를 개방으로 하고, 공급받이부(563)로부터 감압용 배관(564)에 분체를 공급한다. 그 다음에, 밸브(566)를 폐쇄로 하여, 감압 펌프(568)에 의해 감압용 배관(564) 내부를 감압한다. 감압한 후에, 감압 펌프(568)로 감압한 상태에서, 밸브(567)를 개방으로 하고, 감압용 배관(564) 내의 탈기가 완료된 분체를 접속 배관(565)을 통하여 호퍼(543) 내로 안내하고, 완료되면 밸브(567)를 폐쇄로 한다. 그 후, 감압 펌프(568)를 정지한다. 한편, 감압 펌프(568)의 정지는, 밸브(567)의 개방 동작 전에 행해도 좋다.
이상의 감압기구(562)는, 스크류식 분체 공급 장치(531) 내부를 항상 감압한 상태로 할 수 있으며, 분체 내의 공기를 제거한 상태로 할 수 있다. 따라서, 탈포처리를 조기에 완료할 수 있는 동시에, 상술한 감압 펌프(536)의 기능을 최대한 발휘할 수 있다.
한편, 순환식 분산 시스템(500)에 이용할 수 있는 탱크 장치는, 탱크 장치(501, 561)에 한정되는 것이 아니고, 예컨대, 도 23에 나타내는 탱크 장치(571)이어도 좋다. 즉, 도 23의 탱크 장치(571)는, 탱크 장치(501)의 변형 예이며, 스크류식 분체 공급 장치의 부착 위치와, 교반기의 부착 위치 및 구조와, 교반을 보강하는 구조가 추가된 것을 제외하고 탱크 장치(501)와 동일한 구성을 가지므로, 공통 부분에 대해서는 동일한 부호를 첨부하는 동시에 상세한 설명은 생략한다.
탱크 장치(571)는, 도 23에 나타낸 바와 같이, 스크류식 분체 공급 장치(531)와 동일한 구성으로 된 스크류식 분체 공급 장치(573), 호퍼(543), 스크류(544), 전동기 유닛(545), 도입관(546), 전동기 유닛(548), 스크레이퍼(551) 등을 가진다. 스크류식 분체 공급 장치(573)의 분체 공급부 선단(574)이 탱크 장치(571) 내의 혼합물(4) 중에 삽입되어 있다. 한편, 탱크 장치(571)는, 탈기장치(535)를 설치하지 않는 것으로 하여 설명했지만, 탱크 장치(501)와 마찬가지로 탈기장치(535)를 설치해도 좋고, 그 경우에는, 각각의 효과가 얻어져 보다 적정한 분산을 실현한다. 또한, 도 22에서 설명한 감압기구(562)를 추가해도 좋으며, 그 경우에는, 감압기구(562)의 효과가 얻어져 보다 적정한 분산을 실현한다.
탱크 장치(571)는, 탱크 장치(501) 내의 혼합물(4)을 교반하는 교반기(572)를 가지고 있다. 수평단면 내에 있어서, 스크류식 분체 공급 장치(573)는, 탱크 본체(541)의 중심부 부근에 부착되어 있으며, 교반기(572)는 중심에서 한쪽으로 치우친 위치에 부착되어 있다. 분체 공급부 선단(574)은, 교반기(572)의 교반 부분(교반 블레이드(575))의 위치와 비교해서 탱크 본체(541)의 배출구(541b)에 근접하는 위치에 배치되어 있다.
탱크 장치(571)에서는, 스크류 피더의 도입관의 선단을, 탱크의 배출구에 가깝게 해서 설치한다. 따라서, 분체 원료가 순환하는 흐름에 의해 액체 중에 섞여 들어간다. 따라서, 점도가 높은 액체의 경우도, 분체가 액표면 가까이에서 떠다니는 것이나, 응집되는 것을 방지하여, 분체를 액체 중에 분산시킬 수 있다.
또한, 분체 공급부 선단(574)에, 스크류 선단 블레이드(576)가 설치된다. 스크류 선단 블레이드(576)는, 스크류식 분체 공급 장치(573)의 스크류(544)의 축 (544a)과 일체로 회전된다.
탱크 장치(571)에서는, 스크류(544)나 전동기 유닛(545) 등을 탱크 중심에 설치하고, 스크류(544) 및 도입관(546)의 선단(분체 공급부 선단(574))을 탱크의 배출구(541b)의 근방에 설치하고 있다. 탱크 내의 액체는 배출구(541b)로부터 강제적으로 흘러나오기 때문에, 스크류(544)로부터 액 중에 공급된 분체는 액체의 흐름에 말려들어, 액체와 함께 배관(403)을 경유해서 분산 장치(421)에 반송된다. 특히 분체의 비중이 액체의 비중보다도 가벼운 경우, 분체가, 부력(浮力)에 의해 액 중을 상승하여, 액 중에 분산되지 않은 채 액면에 폭로(暴露)되어 탱크 내의 공간으로 확산된다고 하는 문제가 발생하기 쉽다. 그러나, 탱크 장치(571)는, 이러한 문제를 방지한다고 하는 효과가 있다. 교반 블레이드(575)는, 프로펠라형상, 또는 터빈형상의 것이 이용되며, 탱크의 중심으로부터 어긋나 설치·구동됨으로써, 교반 블레이드(575)의 교반 작용에 의해 액체를 대류시켜, 분체의 편석 등을 방지할 수 있다.
또한, 스크류 선단 블레이드(576)는, 도 24에 나타낸 바와 같이, 스크류(544)의 축(544a)에 부착하기 위한 축부착부(576a)와, 축부착부(576a)보다 외주측에 설치되는 블레이드부착부(576b)와, 블레이드부착부(576b)의 외면 전체 둘레에 걸쳐 복수 설치되는 블레이드부(576c)와, 블레이드부착부(576b) 및 축부착부(576a)를 접속하는 접속부(576d)를 구비한다. 또한 접속부(576d)는, 수평상태에 대하여 경사진 상태로 되어 있다.
이상과 같은 형상으로 된 스크류 선단 블레이드(576)는, 블레이드부착부(576b) 및 축부착부(576a)를 접속부(576d)로 접속하는 구조로 함으로써, 내부에 크게 공간(S)을 취하고 있기 때문에 분체의 흐름을 방해하지 않는 동시에 다음의 효과를 얻는다. 즉, 스크류 선단 블레이드(576)는, 내부의 구성 부재인 접속부(576d)에 경사가 져 있기 때문에, 회전에 의해 교반 기능과 함께 배출구(541b)를 향하는 흐름을 발생시키는 기능을 가진다.
또한, 주위의 구성 부재인 블레이드부착부(576b) 및 블레이드부(576c)는, 경사가 진 다수의 홈을 가지게 되며, 회전에 의해 배출구(541b)를 향하는 흐름을 발생시키는 기능을 가진다. 따라서, 스크류 선단 블레이드(576)는, 분체를 액에 분산할 뿐만 아니라, 배출구를 향하는 흐름을 발생시키기 때문에, 분체의 부력에 의한 상승의 억제를 촉진할 수 있다.
스크류 선단 블레이드(576)를 가지는 탱크 장치(571)는, 스크류로부터 액 중에 공급된 분체가 응집하여, 탱크로부터 배출된 후, 도중의 배관 내에서 막히는 것을 방지한다. 또한, 펌프나 분산기가 과부하가 되는 것을 막을 수 있다.
또한, 이 탱크 장치(571)를 순환식 분산 시스템(500)에 이용한 경우에는, 저장탱크에서 처리된 액체를 배출한 후, 다시 탱크로 되돌려서 반복 처리를 행하는 순환식의 분산 시스템이 되며, 스크류(544)와 그 도입관(546)을 배출구(541b)의 근방에 설치함으로써, 액체의 배출 흐름에 의해 분체를 섞어넣으면서 처리를 하므로, 효율적인 분산 처리를 실현한다.
이상과 같이 도 22 및 도 23에 나타내는 탱크 장치(561, 571)는, 상술한 특유한 구성에 의해 특유한 효과를 얻는다. 게다가, 탱크 장치(501)와 마찬가지로, 스크류식 분체 공급 장치(531,571) 및 교반기(533,572)를 가짐으로써, 탱크 내면에 분체 원료가 부착되는 것이나, 탱크 내에 분체 원료를 비산시키는 것을 방지하고, 분체가 액면에 떠다니는 것이나 응집되거나 하는 것을 방지하여, 적절하고 효율적인 분산 처리를 실현한다. 더욱이, 탱크 장치(561,571)는, 상술한 탱크 장치(501)에서 설명한 구성과 동일한 구성을 가지는 경우에는, 그 구성에 의한 효과도 마찬가지로 향유할 수 있다.
더욱이, 탱크 장치(561,571)를 이용한 순환식 분산 시스템(500)은, 상술한 탱크 장치(561,571) 자체의 작용 효과에 더하여, 액 중으로의 공기의 혼입을 최소한으로 억제하고, 미세분말인 경우라도 공급 속도를 올려서 연속적으로 공급하는 것을 가능하게 하여, 적절한 분산을 실현한다.
이상과 같이, 도 19 ~ 도 24를 이용하여 순환식 분산 시스템(500)에 이용할 수 있는 탱크 장치(501,561,571)에 대해서 설명했지만, 이들은, 순환식 분산 시스템(500)에 이용되어 그 기능을 최대한 발휘하는 것이지만, 단일체(單體)로도 그 분산 기능을 가지는 것이다.
즉, 도 25와 같은 탱크 장치(581)와 같이 구성해도 좋다. 한편, 이 탱크 장치(581)는, 순환용의 구성(도입관(553), 배출구(541b))를 가지지 않는 것을 제외하고, 도 20의 탱크 장치(501)와 동일하므로, 공통 부분에 대해서는 동일한 부호를 첨부하고 상세한 설명은 생략한다.
탱크 장치(581)는, 도 25에 나타낸 바와 같이, 스크류식 분체 공급 장치(531), 교반기(533), 교반 블레이드(534), 호퍼(543), 스크류(544), 전동기 유닛(545), 도입관(546), 전동기 유닛(548), 스크레이퍼(551) 등을 가진다. 한편, 탱크 장치(581)는, 탈기장치(535), 감압 펌프(536)를 설치하지 않는 것으로 하여 설명했지만, 탱크 장치(501)와 마찬가지로 탈기장치(535), 감압 펌프(536)를 설치해도 좋고, 그 경우에는, 이들에 의한 효과가 얻어져 보다 적정한 분산을 실현한다.
탱크 장치(581)는, 스크류식 분체 공급 장치(531) 및 교반기(533)를 가짐으로써, 탱크 내면에 분체 원료가 부착되는 것이나, 탱크 내에 분체 원료를 비산시키는 것을 방지하고, 분체가 액면에 떠다니는 것이나 응집되거나 하는 것을 방지하여, 적절하고 효율적인 분산 처리를 실현한다. 한편, 여기서는, 탱크 장치(501)를 단일체에 의해 이용하도록 한 변형 예로서 탱크 장치(581)에 대해서 설명했지만, 탱크 장치(561,571)도 마찬가지로 단일체로 이용해도 동일한 효과가 얻어진다.
그 다음에, 탱크 장치(501,561,571,581)를 이용한 분산 방법에 대하여 설명한다. 상기 분산 방법은, 슬러리상태 또는 액체상태의 처리 원료를 탱크 장치(501,561,571,581)(이하 「탱크 장치(501) 등」이라고 한다.)의 탱크 본체(541)에 저장하는 동시에, 상기 처리 원료에 혼합하는 분상(粉狀)의 첨가물을 공급해서 분산한다. 여기서, 탱크 본체(541)에 일체가 되도록 설치되는 스크류식 분체 공급 장치(531,573)의 분체 공급부 선단(532,574)이 탱크 본체내의 혼합물 중에 삽입된 상태로, 탱크 본체내의 처리 원료에 상기 첨가물을 공급해서 분산한다고 하는 특징을 가진다.
또, 탱크 장치(501,561,571)를 이용한 순환식 분산 시스템(500)을 이용한 분산 방법은, 순환 펌프(402)에 의해, 탱크 장치(501,561,571)나, 분산 장치(421) 등이나, 배관(403) 내를 혼합물을 순환시키면서 분산시키는 것이며, 탱크 본체(541)에 일체가 되도록 설치되는 스크류식 분체 공급 장치(531,573)의 분체 공급부 선단(532,574)이 탱크 본체내의 혼합물 중에 삽입된 상태로, 탱크 본체내의 처리 원료에 상기 첨가물을 공급해서 분산한다고 하는 특징을 가진다.
또한, 상술한 이들의 상기 분산 방법에 있어서, 첨가물을 공급해서 분산할 때에, 탱크 장치(501) 등에 설치한 교반기(533)에 의해, 탱크 본체내의 처리 원료 및 첨가물로 이루어지는 혼합물을 교반하는 동시에, 교반기의 교반 블레이드(534)가 분체 공급부 선단으로부터 탱크 본체 내의 처리 원료액 중에 공급된 첨가물 분체를 긁어내면서 분산한다고 하는 특징도 가진다.
또, 상기 분산 방법에 있어서, 첨가물을 공급할 때에, 탱크 장치에 설치한 탈기장치(535)에 의해, 분체에 포함되는 공기를 탈기한다고 하는 특징도 가진다.
또한, 상기 분산 방법에 있어서, 첨가물을 공급해서 분산할 때에, 탱크 장치에 설치한 교반기(572)에 의해, 탱크 본체내의 처리 원료 및 첨가물로 이루어지는 혼합물을 교반하고, 분체 공급부 선단(574)은, 교반기(572)와 비교해서 탱크 본체의 배출구에 근접하는 위치에 배치되어 있다고 하는 특징도 가진다.
또, 상기 분산 방법에 있어서, 첨가물을 공급해서 분산할 때에, 분체 공급부 선단(574)에 설치되는 동시에, 스크류식 분체 공급 장치(573)의 스크류 축(544a)과 일체로 회전되는 스크류 선단 블레이드(574)에 의해 혼합물을 교반하면서 분산한다고 하는 특징도 가진다.
또한, 상기 분산 방법에 있어서, 첨가물을 공급해서 분산할 때에, 탱크 장치에 설치한 감압 펌프(536)에 의해, 탱크 본체 내부를 감압하면서 분산한다고 하는 특징도 가진다.
이상과 같은 분산 방법이나, 탱크 장치(501,561,571,581)나, 순환식 분산 시스템(500)에 따르면, 탱크 내면에 분체 원료가 부착되는 것이나, 탱크 내에 분체 원료를 비산시키는 것을 방지하며, 분체가 액면에 떠다니는 것이나 응집되거나 하는 것을 방지하여, 적절하고 효율적인 분산 처리를 실현한다.
그 다음에, 도 19 ~ 도 25를 이용하여 설명한 탱크 장치(501)와는, 다른 방식으로, 탱크 내면에 분체 원료가 부착되는 것 등을 방지하고, 적절하고 효율적인 분산 처리를 실현하는 탱크 장치(701)에 대해서, 도 26 ~ 도 28을 이용하여 설명한다. 도 26 ~ 도 28에서 설명하는 기술사항은, 도 1 ~ 도 10을 이용하여 설명한 버퍼부의 특징이나, 도 11을 이용하여 설명한 대향 간격을 조정하는 구동 기구, 2단계 혼합의 특징에 부가되는 특징을 가진다.
즉, 상술한 순환식 분산 시스템(200,400)에 있어서, 탱크(201,401)에 대신해서 탱크 장치(701)를 설치하도록 구성해도 좋다. 이 탱크 장치(701)는, 특징적 구성으로서, 도 26(c)에 나타낸 바와 같이, 혼합물(4)의 액면보다 상단면이 위로 나오도록 배치된 교반 블레이드(734)를 가진다. 또한, 탱크 장치(701)는, 특징적 구성으로서, 수직상태에 대하여 경사짐으로써 외주측으로부터 내주측을 향해서 혼합물이나 첨가 원료를 인도하는 도통부(도통(導通)노즐(721,722))를 가진다.
한편, 순환식 분산 시스템(700)은, 탱크 장치(701)나 이것에 부착되는 도통 노즐부의 구성을 제외하고 순환식 분산 시스템(400)과 동일한 구성을 가지므로, 공통 부분에 대해서는 동일한 부호를 첨부하는 동시에 상세한 설명은 생략한다.
도 27에 나타내는 순환식 분산 시스템(700)은, 분산 장치(421)를 구비한다. 또한, 순환식 분산 시스템(700)은, 분산 장치(421) 등의 출구측에 접속되는 탱크 장치(701)와, 탱크 장치(701)의 출구측에 접속되어 혼합물(4)을 순환시키는 순환 펌프(402)와, 분산 장치(421) 등, 탱크 장치(701) 및 순환 펌프(402)를 직렬적으로 접속하는 배관(403)을 구비한다. 한편, 순환식 분산 시스템(700)을 구성하는 분산 장치는, 분산 장치(421)에 한정되는 것이 아니고, 상술한 분산 장치(1,31,71,81,91,131,191)의 어느 것(스테이터를 로터로 변경한 것도 포함한다)이나, 이들에 구동 기구(420)를 추가한 것이어도 좋다.
또한, 순환식 분산 시스템(700)은, 순환식 분산 시스템(400,500)과 마찬가지로, 예를 들면 도 12 등에 나타낸 바와 같이 배치되며, 필요에 따라서 첨가제 공급관(492)을 통하여 첨가분말 저류탱크(491)에 접속되어도 좋고, 탱크 장치(501) 상부덮개(541d)를 승강시키는 승강기(495)를 설치하도록 해도 좋다. 탱크 장치(701)의 상부측에는, 공급 장치(406)가 설치되어 있다.
탱크 장치(701)는, 탱크 장치(701) 내의 혼합물(4)을 교반하는 교반기(733)를 가지고 있다. 교반기(733)의 교반 블레이드(734)는, 그 외주부 교반부(734b)의 상단면(734c)이 액면보다 위에 위치하도록 배치된다. 외주부 교반부(734b)의 돌출량은, 첨가제의 공급이 완료한 시점에서 액면으로부터 소정량(1~10mm) 나와 있으면 좋다. 이 범위보다 크면, 상단이나 측면에 첨가물이나 슬러리상태의 혼합물 등이 부착되어버린다. 이 범위보다 작으면, 교반 효과가 저하한다. 또한, 교반 블레이드(734)는, 탱크 본체(741)의 바닥면(741a)과 소정의 틈새(5~10mm)를 가지고 배치되며, 바닥면(741a) 부근의 액체를 교반하는 바닥부 교반부(734a)를 가진다. 또한, 교반 블레이드(734)는, 탱크 본체(741)의 측면(741b)과 소정의 틈새(5~10mm)를 가지고 배치되며, 측면(741b) 부근의 액체를 교반하는 외주부 교반부(734b)를 가진다. 바닥부 교반부(734a)는, 교반기(733)의 회전축(733a)에 접합되어 회전된다.
이상과 같은 교반 블레이드(734)는, 전체로서 판형상으로 형성되어 있다. 한편, 상술한 판형상의 부재를 2매 이상 준비하고, 이들을 회전 방향으로 등각도로 조합한 것과 같은 교반 블레이드를 이용해도 좋고, 그 경우에는 교반 성능이 향상한다.
또한, 이 탱크 장치(701)는, 수직상태에 대하여 경사져 설치됨으로써 외주측의 위치로부터 내주측을 향해서 혼합물(4)을 도통시키는 도통 노즐(721)을 가진다. 또한, 탱크 장치(701)는, 수직상태에 대하여 경사져 설치됨으로써 외주측의 위치로부터 내주측을 향해서 첨가물(405)을 도통시키는 도통 노즐(722)을 가진다.
도통 노즐(721)은, 분산 장치(421)로부터의 배관(403)에 접속되어, 분산 장치(421)에서 분산 처리된 혼합물(4)을 탱크 장치(701)로 안내할 때에, 교반기(733)의 회전축(733a) 부근의 위치로 안내한다. 이것에 의해, 소용돌이 흐름의 영향 등에 의해 회전축(733a)의 액면보다 위의 부분에 첨가물(405)이 부착되었을 경우에도, 도통 노즐(721)로부터 인도된 혼합물(4)로 흘려져 액 중으로 되돌릴 수 있다. 도통 노즐(722)은, 공급 장치(406)에 접속되어, 공급 장치(406)로부터 공급된 첨가물(405)을 탱크 장치(701)로 안내할 때에, 교반기(733)의 회전축(733a) 부근의 위치로 안내한다. 이것에 의해, 액면보다 돌출시킨 상단면(734c) 위에 첨가물이 재치되어버리는 것을 방지할 수 있다.
탱크 장치(701)는, 상술한 바와 같은 구성으로 된 교반 블레이드(734), 도통 노즐(721,722)을 구비함으로써, 탱크 내면에 분체 원료가 부착되는 것이나, 회전축의 액면보다 상부에 분체 원료가 부착되는 것을 방지하는 동시에, 분산 효율을 높일 수 있다. 따라서, 전체의 분산 처리 시간을 단축할 수 있고, 적절하고 효율적인 분산 처리를 실현한다.
한편, 예컨대, 상술한 도 11에 나타내는 탱크 장치(401)에서는, 도 26(a)에 나타내는 바와 같은 수직방향으로 향해진 도통 노즐(751,752)이 설치되어 있다. 상술한 탱크 장치(401) 등에 있어서도 도통 노즐(721,722)을 설치하도록 해도 좋다. 이것에 의해, 효율적인 분산 처리를 가능하게 한다.
또한, 도 26(c)에 나타내는 탱크 장치(701)에서는, 도 11 및 도 26(a)에 나타내는 탱크 장치(401)에 대하여, 교반 장치 및 도통 노즐의 양쪽을 변경했지만, 도 26(b)에 나타낸 바와 같이 교반 장치의 변경만으로도 그 효과는 얻어진다. 즉, 도 26(b)에 나타내는 탱크 장치(761)는, 교반 장치(733)의 교반 블레이드(734)에 의해, 탱크 내면에 혼합물이 부착하는 것을 방지하여 분산 효율을 향상시키는 것을 실현한다. 한편, 도 26(b) 및 도 26(c)를 이용하여 설명한 탱크 장치(701,761)는, 도 28에 나타낸 바와 같이, 순환 펌프(402)와, 배관(772,782)과 함께, 탱크 장치 시스템(771,781)으로서 구성해도 좋다.
이상과 같은 도 26에 나타내는 탱크 장치(701,761)나, 이것을 이용한 도 28에서 나타내는 탱크 장치 시스템(771,781)이나, 도 27에 나타내는 순환 분산 시스템(700)이나, 이들을 이용한 분산 방법에 따르면, 탱크 내면에 분체 원료가 부착되는 것 등을 방지하고, 적절하고 효율적인 분산 처리를 실현할 수 있다.

Claims (15)

  1. 슬러리상태 또는 액체상태의 처리 원료를 저장하는 동시에 상기 처리 원료에 혼합할 분상(粉狀)의 첨가물을 공급하는 탱크 장치로서,
    상기 처리 원료를 저장하는 탱크 본체와,
    상기 탱크 본체에 일체가 되도록 설치되며, 상기 탱크 본체내의 처리 원료에 상기 첨가물을 공급하는 스크류식 분체 공급 장치를 구비하고,
    상기 스크류식 분체 공급 장치의 분체 공급부 선단이 상기 탱크 본체내의 혼합물 중에 삽입되어 있는 탱크 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탱크 본체내의 처리 원료 및 첨가물로 이루어지는 혼합물을 교반하는 교반기를 더 구비하고,
    상기 교반기의 교반 블레이드가 상기 분체 공급부 선단으로부터 상기 탱크 본체내의 처리 원료액 중에 공급된 첨가물 분체를 긁어내는 탱크 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스크류식 분체 공급 장치는, 분체에 포함되는 공기를 탈기(脫氣)하는 탈기장치를 가지는 탱크 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 탱크 본체내의 처리 원료 및 첨가물로 이루어지는 혼합물을 교반하는 교반기를 더 구비하고,
    상기 분체 공급부 선단은, 상기 교반기와 비교하여 상기 탱크 본체의 배출구에 근접하는 위치에 배치되어 있는 탱크 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 분체 공급부 선단에, 스크류 선단 블레이드가 설치되며,
    상기 스크류 선단 블레이드는, 상기 스크류식 분체 공급 장치의 스크류 축과 일체로 회전되는 탱크 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 탱크 본체 내부를 감압하는 감압 펌프를 더 구비하는 탱크 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 탱크 장치와,
    출구측이 상기 탱크 장치에 접속되어 혼합물을 분산 처리하는 연속형의 분산 장치와,
    상기 혼합물을 순환시키는 순환 펌프와,
    상기 분산 장치, 상기 탱크 장치 및 상기 순환 펌프를 직렬적으로 접속하는 배관을 구비하고,
    상기 혼합물을 순환시키면서 분산시키는 순환식 분산 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 연속형의 분산 장치에 피처리 혼합물을 주입하는 피처리 혼합물 주입기를 더 구비하고,
    상기 연속형의 분산 장치는, 상기 배관내에 배치된 관(管) 조인트에 의해 상기 탱크 장치 및 상기 순환 펌프와의 접속을 해제 가능하게 되고, 또한 상기 피처리 혼합물 주입기에 접속 가능하게 되며,
    상기 피처리 혼합물 주입기는, 상기 연속형의 분산 장치에 접속되었을 때에, 상기 분산 장치에 피처리 혼합물을 주입하는 순환식 분산 시스템.
  9. 슬러리상태 또는 액체상태의 처리 원료를 탱크 장치의 탱크 본체에 저장하는 동시에 상기 처리 원료에 혼합할 분상의 첨가물을 공급하여 분산하는 분산 방법으로서,
    상기 탱크 본체에 일체가 되도록 설치되는 스크류식 분체 공급 장치의 분체 공급부 선단이 상기 탱크 본체내의 혼합물 중에 삽입된 상태로, 상기 탱크 본체내의 처리 원료에 상기 첨가물을 공급하여 분산하는 분산 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 첨가물을 공급하여 분산할 때에, 상기 탱크 장치에 설치한 교반기에 의해, 상기 탱크 본체내의 처리 원료 및 첨가물로 이루어지는 혼합물을 교반하는 동시에, 상기 교반기가 상기 분체 공급부 선단으로부터 상기 탱크 본체내의 처리 원료액 중에 공급된 첨가물 분체를 긁어내면서 분산하는 분산 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 첨가물을 공급할 때에, 분체에 포함되는 공기를 탈기하는 분산 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 첨가물을 공급하여 분산할 때에, 상기 탱크 장치에 설치한 교반기에 의해, 상기 탱크 본체내의 처리 원료 및 첨가물로 이루어지는 혼합물을 교반하고,
    상기 분체 공급부 선단은, 상기 교반기와 비교해서 상기 탱크 본체의 배출구에 근접하는 위치에 배치되어 있는 분산 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 첨가물을 공급하여 분산할 때에, 상기 분체 공급부 선단에 설치되는 동시에, 상기 스크류식 분체 공급 장치의 스크류 축과 일체로 회전되는 스크류 선단 블레이드에 의해 혼합물을 교반하면서 분산하는 분산 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 첨가물을 공급해서 분산할 때에, 상기 탱크 장치에 설치한 감압 펌프에 의해, 상기 탱크 본체 내부를 감압하면서 분산하는 분산 방법.
  15. 슬러리상태 또는 액체상태의 처리 원료를 저장하는 동시에 상기 처리 원료에 혼합할 분상의 첨가물을 공급하는 탱크 장치와, 출구측이 상기 탱크 장치에 접속되어 혼합물을 분산 처리하는 연속형의 분산 장치와, 상기 혼합물을 순환시키는 순환 펌프와, 상기 분산 장치, 상기 탱크 장치 및 상기 순환 펌프를 직렬적으로 접속하는 배관을 구비하는 순환식 분산 시스템을 이용하여, 상기 혼합물을 순환시키면서 분산시킬 때에,
    상기 탱크 본체에 일체가 되도록 설치되는 스크류식 분체 공급 장치의 분체 공급부 선단이 상기 탱크 본체내의 혼합물 중에 삽입된 상태로, 상기 탱크 본체내의 처리 원료에 상기 첨가물을 공급하여 분산하는 분산 방법.
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