KR20170091605A - 분산 장치 및 분산 방법 - Google Patents

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키츠아키 오다기
코지 카지타
유타카 하가타
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신토고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 과제는 수율(收率)을 향상시키는 동시에 적절한 분산 처리를 실현하는 분산 장치 등을 제공하는 데 있다.
본 발명은, 로터와, 스테이터와의 사이에, 슬러리상(狀) 또는 액체상(狀)의 혼합물을 원심력에 의해 외주(外周)를 향해 통과시킴으로써 분산시키는 분산 장치이다. 용기와, 용기의 상부 개구(開口)를 폐색(閉塞)하는 커버 유닛과, 커버 유닛의 하측에 고정되는 스테이터와, 스테이터의 하방(下方)측에 대향(對向)하도록 설치되는 로터와, 스테이터 및 로터의 사이에 공급하는 피(被)처리 혼합물을 저류(貯留)하는 공급 유닛을 구비하며, 상기 공급 유닛은, 공급 유닛 본체부와, 제1 압출(押出) 부재와, 제2 압출 부재를 가진다.

Description

분산 장치 및 분산 방법{DISPERSION DEVICE AND DISPERSION METHOD}
[0001] 본 발명은, 슬러리상(狀) 또는 액체상(狀)의 혼합물 내의 물질을 분산시키는 분산 장치 및 분산 방법에 관한 것이다.
[0002] 종래에는, 고속 회전하는 로터와, 회전하지 않는 스테이터와의 사이의 공간에, 복수의 액체 또는 슬러리를 통과시켜, 고속 회전에 의해 발생하는 전단력에 의해, 복수의 액체 또는 슬러리 중의 분말상(粉末狀)의 물질을 연속적으로 분산시키는 장치가 알려져 있다(예컨대, 특허 문헌 1, 2).
[0003] 참고로, 「분산」이란, 슬러리 중의 분말상의 물질을 미세화하여 균일하게 존재시키는 것, 슬러리 중의 분말상의 물질을 균일하게 존재시키는 것, 복수의 액체를 균일하게 혼합하는 것 등을 의미하는 것으로 한다.
[0004] 종래의 분산 장치에 있어서, 점도(粘度)가 높은 혼합물을 분산시키는 경우에는, 장치 내부나 배관 등에 혼합물이 잔류하는 일도 있어, 수율(收率)이 낮아지는 경우가 있었다. 분산 장치에 의해 처리되는 혼합물은 고가인 것도 있어, 수율을 향상시키는 것이 요망되고 있었다. 이와 함께, 적절한 분산 처리를 실현하는 것이 요망되고 있었다.
[0005] 일본 특허공개공보 제2000-153167호 일본 특허공개공보 제2011-36862호
[0006] 본 발명의 목적은, 수율을 향상시키는 동시에 적절한 분산 처리를 실현하는 분산 장치 및 분산 방법을 제공하는 데 있다.
[0007] 본 발명에 따른 분산 장치는, 로터와, 상기 로터에 대향(對向)하여 배치되는 스테이터와의 사이에, 슬러리상(狀) 또는 액체상(狀)의 혼합물을 원심력에 의해 외주(外周)를 향해 통과시킴으로써 분산시키는 전단식의 분산 장치로서, 분산 후의 혼합물을 받는 용기와, 상기 용기의 상부 개구(開口)를 폐색(閉塞)하는 커버 유닛과, 상기 커버 유닛의 하측에 고정되는 스테이터와, 상기 스테이터의 하방(下方)측에 대향(對向)하도록 설치되는 로터와, 상기 스테이터 및 상기 로터의 사이에 공급하는 피(被)처리 혼합물을 저류(貯留)하는 공급 유닛을 구비하며, 상기 공급 유닛은, 상기 혼합물을 저류하는 공급 유닛 본체부와, 상기 공급 유닛 본체부에 저류된 혼합물을, 상기 스테이터 및 상기 로터의 사이로 인도하기 위한 공급 통로측으로 밀어냄으로써, 상기 스테이터 및 상기 로터의 사이로 상기 혼합물을 인도하는 제1 압출(押出) 부재와, 상기 제1 압출 부재의 압출면으로부터 튀어나올 수 있도록 설치되어, 상기 공급 통로 내에 존재하는 혼합물을 밀어냄으로써, 상기 스테이터 및 상기 로터의 사이로 상기 혼합물을 인도하는 제2 압출 부재를 가지고 있다. 또한, 본 발명에 따른 분산 방법은, 상술한 분산 장치를 이용하여, 상기 분산 장치의 상기 로터 및 상기 스테이터의 사이에, 상기 혼합물을 공급하고 원심력에 의해 외주를 향해 통과시킴으로써 분산시킨다.
[0008] 본 발명은, 수율을 향상시키는 동시에 적절한 분산 처리를 실현한다.
[0009] 도 1은, 본 발명을 적용한 분산 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는, 도 1의 분산 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다. (a)는, 도 3에 나타낸 A1-A1선에 따른 단면을 나타낸 도면이다. (b)는, 도 3에 나타낸, A2-A2선에 따른 단면 및 A3-A3선에 따른 단면을 나타낸 도면이다.
도 3은, 도 1의 분산 장치를 상세히 설명하기 위한 도면이다. (a)는, 도 2에 나타낸 A4-A4선에 따른 단면을 나타낸 도면이다. (b)는, 도 2에 나타낸 A5-A5선에 따른 단면을 나타낸 도면이다. (c)는, 스페이서 부재, 제2 회전축 삽입통과(揷通) 구멍에 설치되는 래버린스 구조의 시일부, 및 에어 퍼지 시일 기구를 설명하기 위한 주요부 확대도이다. (d)는, 제2 스페이서 부재를 설명하기 위한 주요부 확대도이다. (e)는, 회전축과 로터의 체결에 의한 일체화 및 스페이서 부재를 설명하기 위한 주요부 확대도이다. (f)는, 스페이서 부재의 평면도이다.
도 4는, 도 1의 분산 장치를 구성하는 냉각용 홈부 및 이것이 설치되는 스테이터의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다. (a)는, 도 1의 분산 장치에 이용할 수 있는 스테이터의 다른 예를 나타낸 도면이며, 도 3(b)와 동일한 위치의 단면도이다. (b)는, 도 1의 분산 장치에 이용할 수 있는 스테이터의 또 다른 예를 나타낸 도면이며, 도 3(b)와 동일한 위치의 단면도이다. (c)는, 도 4(b)의 A6-A6선에 따른 단면을 나타낸 도면이다.
도 5는, 도 1의 분산 장치를 구성하는 공급 유닛에 대해 설명하는 도면이다. (a)는, 제1 및 제2 압출 부재가 물러나 있는 상태를 나타낸 도면이다. (b)는, 제1 압출 부재가 밀어내는 동작 중인 상태를 나타낸 도면이다. (c)는, 제1 압출 부재의 밀어내는 동작이 완료되고 제2 압출 부재는 물러나 있는 상태를 나타낸 도면이다. (d)는, 제2 압출 부재가 밀어내는 동작 중인 상태를 나타낸 도면이다. (e)는, 제1 및 제2 압출 부재의 밀어내는 동작이 완료된 상태를 나타낸 도면이다.
도 6은, 도 1의 분산 장치를 구성하는 용기의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다. (a)는, 교반판(攪拌板)을 가지는 예의 용기로 바꾼 경우를 나타낸 도면이다. (b)는, 처리 후 저류 탱크를 겸하는 예의 용기로 바꾼 경우를 나타낸 도면이다.
도 7은, 본 발명을 적용한 분산 장치의 다른 예를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 8은, 도 7의 분산 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다. (a)는, 도 10에 나타낸 B1-B1선에 따른 단면을 나타낸 도면이다. (b)는, 도 10에 나타낸 B2-B2선에 따른 단면 및 B3-B3선에 따른 단면을 나타낸 도면이다.
도 9는, 도 7의 분산 장치를 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 10에 나타낸 B7-B7선에 따른 단면을 나타낸 도면이다.
도 10은, 도 7의 분산 장치를 상세히 설명하기 위한 도면이다. (a)는, 도 8(a)에 나타낸 B4-B4선에 따른 단면을 나타낸 도면이다. (b)는, 도 10(a)의 B2-B2선에 따른 단면 및 B3-B3선에 따른 단면의 일부를 확대하여 나타낸 도면이다. (c)는, 도 10(a)에 나타낸 B7-B7선에 따른 단면의 일부를 확대하여 나타낸 도면이다.
도 11은, 도 8의 분산 장치(도 8의 분산 장치 중 공급 유닛을 가지지 않는 것)를 구비하는 분산 처리 시스템을 나타낸 개략도이다.
도 12는, 분산 처리 시스템의 다른 예를 개략적으로 나타낸 도면이며, 복수 패스 분산 처리에 적합한 분산 처리 시스템을 나타낸 개략도이다.
도 13은, 분산 처리 시스템의 또 다른 예를 개략적으로 나타낸 도면이며, 에어 압력을 혼합물의 공급에 이용한 분산 처리 시스템을 나타낸 개략도이다.
도 14는, 분산 장치의 스테이터에 설치되고 관통 구멍에 대응하는 위치의 로터에 홈을 설치한 예의 나타낸 개략도이다. (a)는 스테이터에 설치된 관통 구멍의 위치를 나타낸 주요부 단면도이다. (b)는 관통 구멍과 로터에 설치된 홈을 나타낸 주요부 확대도이다. (c)는 로터에 설치된 홈 및 관통 구멍의 위치 관계를 나타낸 평면도이다.
도 15는, 도 14의 로터의 사시도이다.
[0010] 이하에서는, 본 발명을 적용한 전단식 분산 장치에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 이하에서 설명하는 전단식 분산 장치는, 슬러리상의 혼합물을 순환시키면서 분산(「고-액 분산」 또는 「슬러리화」라고도 함)시키거나, 또는 액체상의 혼합물을 순환시키면서 분산(「액-액 분산」 또는 「유화(乳化)」라고도 함)시키는 것이다. 또한, 분산이란, 해당 혼합물 내의 물질을 균일하게 존재시키는 것 혹은 미세화하여 균일하게 존재시키는 것, 즉, 해당 혼합물 내의 각 물질이 균일하게 존재하도록 혼합하는 것을 의미한다.
[0011] 우선, 도 1∼도 5에 나타낸 전단식 분산 장치(이하, 「분산 장치」라 함)(1)에 대해 설명한다. 분산 장치(1)는, 로터(2)와, 상기 로터(2)에 대향하여 배치되는 스테이터(3)를 구비하며, 로터(2) 및 스테이터(3)의 사이에, 슬러리상 또는 액체상의 혼합물(4)을 원심력에 의해 외주를 향해 통과(외주를 향한 방향으로 통과)시킴에 의해 분산시킨다.
[0012] 분산 장치(1)는, 분산 후의 혼합물을 받는 용기(11)와, 용기(11)의 상부 개구(11a)를 폐색하는 커버 유닛(12)을 구비한다. 예컨대, 커버 유닛(12)은, 용기(11)의 상부 가장자리부(11b) 및 커버 유닛(12)(후술하는 스테이터 유지부(18))에 형성된 볼트 구멍(11c, 18c)에 볼트(11d)가 부착됨으로써, 용기(11)에 고정되어, 상부 개구(11a)를 폐색한다.
[0013] 스테이터(3)는, 커버 유닛(12)의 하측(하면(下面))에 고정된다. 예컨대, 스테이터(3)는, 스테이터(3) 및 커버 유닛(12)(스테이터 유지부(18))에 형성된 볼트 구멍(3b, 18b)에 볼트(3a)가 부착됨으로써, 고정된다. 로터(2)는, 스테이터(3)의 하방측에 대향하도록 설치된다.
[0014] 또한, 분산 장치(1)는, 로터(2)를 회전시키는 회전축(13)과, 회전축(13)을 회전 가능하게 유지하는 베어링(14)을 구비한다. 베어링(14)은, 커버 유닛(12)에 설치되어 고정되는 동시에, 스테이터(3)의 상방(上方)측에 위치한다.
[0015] 회전축(13)에는, 로터(2) 및 스테이터(3)보다 상측에 설치된 모터(16)의 회전축(16a)이 접합부(16b)를 통해 부착된다. 회전축(13)은, 모터(16)에 의해 회전되며, 모터(16)의 회전력을 로터(2)에 전달한다.
[0016] 또한, 분산 장치(1)는, 스테이터(3) 및 로터(2)의 사이에 공급하는 피처리 혼합물을 저류하는 동시에 상기 피처리 혼합물을 스테이터(3) 및 로터(2) 사이에 공급하는 공급 유닛(171)을 구비한다. 공급 유닛(171)은, 혼합물을 저류하는 공급 유닛 본체부(172)와, 제1 압출 부재(173)와, 제2 압출 부재(174)를 가지고 있다.
[0017] 제1 압출 부재(173)는, 공급 유닛 본체부(172)에 저류된 혼합물을, 스테이터(3) 및 로터(2)의 사이로 인도하기 위한 공급 통로(175)측으로 밀어냄으로써, 스테이터(3) 및 로터(2)의 사이로 혼합물을 인도한다. 제1 압출 부재(173) 및 공급 유닛 본체부(172)는, 예컨대, 피스톤 구조로 되어 있다. 즉 예컨대, 공급 유닛 본체부(172) 및 제1 압출 부재(173)는, 중공(中空)의 원통형(圓筒形)인 형상과, 그 내측에 슬라이딩 가능한 원통형인 형상을 가진다. 그러나, 이와 같이 단면(斷面) 형상이 원형인 것에 한정되는 것이 아니라, 예컨대 단면 형상이 직사각형 등이어도 되며, 공급 유닛 본체부(172)의 내측에서 제1 압출 부재(173)가 슬라이드하여 혼합물을 밀어낼 수 있는 구조이면 된다. 즉, 공급 유닛 본체부(172)의 길이방향에 수직인 면인 내면(內面) 및 제1 압출 부재(173)의 압출면(押出面)의 형상이 동일하면 된다.
[0018] 제2 압출 부재(174)는, 제1 압출 부재(173)의 압출면(173a)으로부터 튀어나올 수 있도록 설치되며, 공급 통로(175) 내에 삽입되어, 공급 통로(175) 내에 존재하는 혼합물을 밀어냄으로써, 스테이터(3) 및 로터(2)의 사이로 상기 혼합물을 인도한다. 제2 압출 부재(174) 및 공급 통로(175)는, 예컨대, 피스톤 구조로 되어 있다. 즉 예컨대, 공급 통로(175) 및 제2 압출 부재(174)는, 중공의 원통형인 형상과, 그 내측에 슬라이딩 가능한 원기둥(圓柱) 형상을 가진다. 그러나, 이와 같이 단면 형상이 원형인 것에 한정되는 것이 아니라, 예컨대 단면 형상이 직사각형 등이어도 되며, 공급 통로(175)의 내측에 제2 압출 부재(174)가 슬라이드하여 혼합물을 밀어낼 수 있는 구조이면 된다. 즉, 공급 통로(175)의 길이방향에 수직인 면인 내면 및 제2 압출 부재(174)의 압출면의 형상이 동일하면 된다.
[0019] 공급 유닛(171)은, 후술하는 스테이터 유지부(18)의 혼합물 공급구(33)에 접속되는 제2 혼합물 공급구(176)와, 공급 유닛 본체부(172)의 혼합물을 스테이터 유지부(18)의 연통로(連通路; 34)로 인도하기 위한 제2 연통로(177)를 가진다. 혼합물 공급구(33) 및 제2 혼합물 공급구(176)는, 체결 부재를 가지도록 구성되며, 예컨대 페룰(ferrule)이 부착된 관(管) 부재이고, 상기 페룰을 클램프 등으로 체결함으로써 접속된다. 참고로, 페룰에 한정되는 것이 아니며, 예컨대 플랜지 등의 체결 부재를 가지는 구조여도 된다.
[0020] 공급 유닛(171)은, 제2 혼합물 공급구(176) 및 혼합물 공급구(33)가 접속됨으로써, 스테이터 유지부(18)에 일체화되고, 일체화된 상태로, 제2 연통로(177)가 연통로(34)에 연통된다. 상기 연통로(34) 및 제2 연통로(177)는, 공급 통로(175)를 구성한다. 참고로, 공급 유닛(171)측에 반드시, 제2 혼합물 공급구(176) 및 제2 연통로(177)를 설치할 필요가 없으며, 설치하지 않는 경우에는, 스테이터 유지부(18)의 연통로(34)가 공급 통로(175)를 구성하게 된다. 마찬가지로, 스테이터 유지부(18)측에 반드시 혼합물 공급구(33) 및 연통로(34)를 설치할 필요가 없으며, 설치하지 않는 경우에는, 제2 연통로(177)가 공급 통로(175)를 구성하게 된다. 또한, 부착 각도 등을 고려하여, 스테이터(3)의 관통 구멍(32)이 공급 통로(175)를 구성하도록 해도 된다. 또한, 공급 통로(175)는, 혼합물 공급구(33) 및 제2 혼합물 공급구(176)가 형성된 부분에서는 공급관이며, 스테이터 유지부(18)에 관통하는 통로 부분에서는 공급 관통부이다. 참고로, 여기서 설명한 공급 통로(175)는 일례이며, 공급 유닛 본체부(171)에 저류된 혼합물을 스테이터(3) 및 로터(2) 사이로 인도하기 위한 통로이고 또한, 제2 압출 부재(174)가 혼합물을 밀어내기 위해 삽입 가능한 구조이면 된다.
[0021] 더욱 구체적으로는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 공급 유닛 본체부(172)는, 예컨대, 원통 형상의 몸체부(172a)와, 몸체부(172a)의 개구의 일방(一方)을 폐색하는 폐색부(172b)와, 타방(他方)을 폐색하는 폐색부(172c)를 가진다. 폐색부(172b)에는, 상술한 제2 혼합물 공급구(176)가 일체로 설치되어 있다.
[0022] 제1 압출 부재(173)는, 압출면(173a)을 가지는 압출부 본체(173b)와, 제2 압출 부재(174)를 가이드하는 가이드 부재(173c)를 가진다. 압출부 본체(173b) 및 가이드 부재(173c)는, 나사(173d)로 체결되어 있다. 가이드 부재(173c)에는, 가이드 부재(173c)를 통해 압출부 본체(173b)를 공급 유닛 본체부(172)에 밀어넣는 방향 및 물러나는 방향으로 구동하는 구동부(173e)가 설치된다. 상술한 폐색부(172c)에는, 가이드 부재(173c)를 슬라이딩 가능하게 가이드하는 가이드부(172d)가 설치된다. 참고로, 구동부(173e) 및 후술하는 구동부(174a)의 일방(一方) 혹은 양방(兩方)을 설치하는 일 없이, 사용자가 수동으로 행해도 된다. 압출부 본체(173b)의 외측의 슬라이딩면(제1 압출 부재(173)와 공급 유닛 본체부(172)와의 슬라이딩면)에는, 시일 부재(173f)가 설치되어 있다. 상기 시일 부재(173f)나 후술하는 시일 부재(173g)로서, 예컨대 O링, U패킹 등을 이용하는 것이 가능하며, 나아가, 피처리 혼합물에 적응하는 재질의 시일 부재를 이용하는 것이 바람직하다.
[0023] 제2 압출 부재(174)는, 가이드 부재(173c) 내를 슬라이딩 가능한 형상(예컨대, 막대 형상)으로 형성된다. 또한, 제2 압출 부재(174)는, 제2 압출 부재(174)를 제1 압출 부재(173)의 압출면(173a)으로부터 튀어나오는 방향 및 물러나는 방향으로 구동하는 구동부(174a)가 설치된다. 제2 압출 부재(174)는, 도 5(c)∼도 5(d)에 나타낸 바와 같이, 압출면(173a)으로부터 튀어나오는 방향으로 구동됨으로써, 그 선단(174b)이 공급 통로(175) 내의 혼합물을 밀어내어 스테이터(3) 및 로터(2) 사이로 인도한다. 압출부 본체(173b)의 내측의 슬라이딩면(제1 압출 부재(173)와 제2 압출 부재(174)와의 슬라이딩면)에는, 시일 부재(173g)가 설치되어 있다. 이상과 같은 제2 압출 부재(174)는, 로터(2) 및 스테이터(3)의 전단(剪斷) 부분 직전까지 혼합물을 직접 밀어내는 것이 가능하다.
[0024] 분산 장치(1)는, 상술한 구성에 의해, 수율을 향상시키는 동시에 적절한 분산 처리를 실현한다. 즉, 위에서 설명한 바와 같이 구성된 용기(11), 커버 유닛(12), 스테이터(3), 로터(2)를 구비함으로써, 분산 처리 후의 부분에 있어서, 수율을 향상시킬 수 있다. 나아가, 분산 장치(1)는, 공급 유닛(171)을 구비함으로써, 공급측의 부분에 있어서, 수율을 향상시킬 수 있다. 즉, 점도가 높은 혼합물을 처리하는 경우는, 공급측의 배관이나, 공급하기 위한 피처리 혼합물을 저류하는 용기 등에 부착되어 버리는데, 그것이 원인이 되어 수율이 저하되는 경우가 있다. 그러나, 분산 장치(1)는, 제1 압출 부재(173)가 공급 유닛 본체부(172) 내의 혼합물을 로터(2) 및 스테이터(3)측으로 인도할 수 있다(도 5(a)∼(c)). 또한, 제2 압출 부재(174)가 공급 통로(175) 내의 혼합물을 로터(2) 및 스테이터(3)측으로 인도할 수 있다(도 5(c)∼(e)). 이러한 구성에 의해, 로터(2) 및 스테이터(3)보다 공급측의 부분에 피처리 혼합물이 잔류하는 것을 최대한 저감시킬 수 있다. 나아가, 분산 장치(1)는, 공급 유닛(171)을 구비함으로써, 혼합물이 매우 유동성이 낮아 자중(自重)으로는 흐르지 않거나, 통상의 펌프로는 유동시키기 어려운 슬러리인 경우에도 분산 처리가 가능하다. 즉, 종래의 분산 장치로는 분산 처리가 어려운 유동성이 낮은 혼합물도 처리가 가능하다.
[0025] 또한, 분산 장치(1)는, 회전축(13)과 로터(2)와의 사이에 탈부착 가능하게 설치되는 스페이서 부재(15)를 구비한다(도 3(c), 도 3(e) 등). 스페이서 부재(15)는, 축방향(D1)의 길이(두께)가 상이한 부품과 교환됨으로써, 로터(2) 및 스테이터(3) 간의 틈새를 조정한다. 즉, 두께가 상이한 스페이서 부재(15)가 복수 준비되어 있으며, 이 중에서 선택된 스페이서 부재(15)를 부착시킴으로써 로터(2) 및 스테이터(3) 사이의 틈새를 조정한다.
[0026] 로터(2)는, 스페이서 부재(15)가 부착된 상태에서는, 스테이터(3)에 대한 축방향의 위치가 고정되어 있다. 즉, 예컨대 로터(2) 및 스테이터(3) 간의 틈새를 조정하는 수단으로서 스프링, 나사 등을 이용하는 것도 고려할 수 있지만, 여기서 설명하는 스페이서 부재(15)를 이용한 경우에는, 사용시에는 로터(2)의 축방향 위치가 고정되므로, 스프링의 진동, 나사의 틈새 등을 고려할 필요가 없다. 또한, 스프링, 나사를 이용한 경우는, 정밀한 평행이동이 곤란하다. 이에 반해, 스페이서 부재(15)를 이용하는 경우는, 미세한 조정이 가능해진다.
[0027] 분산 장치(1)는, 상술한 구성에 의해 높은 정밀도의 틈새 조정을 실현한다. 또한, 분산 장치(1)는, 예정 외의 발열로 회전축(13)이 열팽창하였을 때에도 로터(2)가 스테이터(3)로부터 멀어지는 방향으로 이동되므로, 로터(2) 및 스테이터(3)의 접촉을 방지할 수 있다. 또한, 접촉까지는 하지 않더라도 예정 외로 틈새가 작아지는 것에 의한 과도한 발열을 방지할 수 있다. 나아가, 베어링(14)이 스테이터(3)의 상측에 있으므로, 회전축(13)을 로터(2)의 상측에 배치시켜서, 로터(2)의 하측에 회전축(13)이 존재하지 않도록(회전축(13)이 로터(2)로부터 상측을 향해 설치되도록) 할 수 있으므로, 분산 처리 후의 혼합물이 회전축(13)이나 베어링(14) 등에 부착되어, 수율이 저하하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 수율을 향상시킬 수 있다.
[0028] 커버 유닛(12)은, 베어링(14)을 유지하는 베어링 유지부(17)와, 상기 베어링 유지부(17)의 하방측에 설치되어, 스테이터(3)를 유지하는 스테이터 유지부(18)를 가진다. 베어링 유지부(17)는, 제2 스페이서 부재(20)를 통해 스테이터 유지부(18)에 접촉함으로써 스테이터 유지부(18)의 축방향의 위치를 규제하는 위치결정 규제부(21)를 가진다. 예컨대, 베어링 유지부(17)는, 베어링 유지부(17) 및 스테이터 유지부(18)에 형성된 볼트 구멍(17e, 18e)에 볼트(17a)가 부착됨으로써, 제2 스페이서 부재(20)를 사이에 둔 상태로, 스테이터 유지부(18)와 일체화된다(도 3(d) 등). 제2 스페이서 부재(20)에는, 볼트(17a)가 삽입통과되는 삽입통과 구멍(20a)이 설치된다.
[0029] 제2 스페이서 부재(20)는, 베어링 유지부(17)와 스테이터 유지부(18) 사이에 탈부착 가능하게 설치되어, 축방향(D1)의 길이(두께)가 상이한 부품과 교환됨으로써 베어링 유지부(17)에 대한 스테이터(3)의 축방향(D1)의 위치를 조정한다. 즉, 두께가 상이한 제2 스페이서 부재(20)가 복수 준비되어 있으며, 이 중에서 선택된 제2 스페이서 부재(20)를 부착시킴으로써, 스테이터(3)의 축방향(D1)의 위치를 조정할 수 있다.
[0030] 스페이서 부재(「제1 스페이서 부재」라고도 함)(15)와, 제2 스페이서 부재(20)를 각각의 교환 부품과 교환함으로써, 로터(2) 및 스테이터(3)의 틈새의 더욱 미세한 조정을 실현한다. 즉, 스페이서 부재(15)를 두께가 큰 것으로 변경함으로써 로터(2) 및 스테이터(3) 간의 틈새를 크게 하는 방향으로 작용한다. 제2 스페이서 부재(20)를 두께가 큰 것으로 변경함으로써 로터(2) 및 스테이터(3) 간의 틈새를 작게 하는 방향으로 작용한다. 이들을 조합함으로써, 보다 미세한 조정을 실현한다. 참고로, 스페이서 부재(15) 및 제2 스페이서 부재(20)는, 각각 예컨대, 0.01mm∼0.50mm 정도이며, 0.01mm씩 상이한 두께를 가지는 것을 복수 준비해 두고, 혼합물의 점도나 성질에 맞추어 교환하여 부착시킴으로써, 로터(2) 및 스테이터(3) 간의 틈새를 조정한다.
[0031] 제2 스페이서 부재(20)는, 베어링 유지부(17)에 대한 스테이터 유지부(18)의 위치를 조정함으로써, 베어링 유지부(17)를 기준으로 한 스테이터(3)의 위치, 즉 스테이터(3) 하면의 위치를 조정할 수 있다. 이에 의해, 스테이터(3) 상태에 관계없이 스테이터(3) 하면의 위치를 일정하게 유지할 수 있다. 예컨대, 스테이터(3)를 교환하였을 때에도 스테이터(3) 하면의 위치를 일정하게 유지할 수 있다. 이에 의해, 예컨대 스테이터(3) 하면의 위치를 소정의 위치로 유지함으로써, 스페이서 부재(15)의 두께를 로터(2) 및 스테이터(3) 간의 틈새와 일치시킬 수 있어, 사용자에게 있어서 알기 쉬운 구성으로 할 수 있다. 즉, 원하는 틈새로 하기 위해서는, 그것과 동일한 두께의 스페이서 부재(15)를 선택하면 되게 할 수 있다. 틈새를 관리하여 분산 처리를 행하는 사용자의 편리성을 향상시킬 수 있다.
[0032] 로터(2)의 상면(上面)에는, 회전축(13)의 하단(下端; 13a)을 삽입하기 위한 오목부(22)가 설치된다(도 3(c), 도 3(e) 등). 오목부(22)에는, 관통 구멍(22a)이 형성된다. 회전축(13)에는, 로터(2)의 오목부(22)에 회전축(13)의 하단(13a)이 삽입되고, 하단(13a)이 스페이서 부재(15)를 통해 오목부(22)에 접촉한 상태로, 로터(2)의 하면측으로부터 체결 부재(23)가 부착된다. 체결 부재(23)는, 예컨대 부착용의 볼트이며, 회전축(13)의 하단(13a)에는, 상기 체결 부재(23)에 대응하는 체결부(13b)로서 암(雌)나사부가 형성되어 있다.
[0033] 체결 부재(23)는, 그 일부가 로터(2)의 관통 구멍(22a)을 관통하여 회전축(13)에 부착됨으로써, 스페이서 부재(15)를 사이에 둔 상태로 회전축(13) 및 로터(2)를 체결한다. 로터(2)의 오목부(22) 및 회전축(13)의 하단(13a)에는, 회전축(13)의 회전력을 로터(2)에 전달하기 위한 복수의 핀(24)이 설치된다. 로터(2)의 오목부(22) 및 회전축(13)의 하단(13a)에는, 상기 핀(24)을 꽂아 넣기 위한 구멍이 형성되어 있다.
[0034] 복수의 핀(24)은, 원주(圓周) 방향으로 균등한 간격을 가진 위치에 배치되어 있으며, 회전축(13)의 회전력을 로터(2)에 전달하는 기능을 가진다. 스페이서 부재(15)에는, 체결 부재(23)가 삽입통과되는 제1 삽입통과 구멍(15a)과, 복수의 핀(24)이 삽입통과하기 위해 복수 설치되는 제2 삽입통과 구멍(15b)이 형성되어 있다. 참고로, 여기서는, 제2 삽입통과 구멍(15b) 및 핀(24)은, 4개가 설치되어 있다.
[0035] 스페이서 부재(15)를 사이에 둔 상태로 회전축(13) 및 로터(2)를 체결 부재(23)에 의해 체결하고 있기 때문에, 로터(2)의 스테이터(3)에 대한 축방향의 위치를 보다 확실히 고정할 수 있다. 따라서, 로터(2) 및 스테이터(3) 간의 틈새를 적절한 상태로 하는 것을 실현한다. 즉, 상술한 바와 같은 이점을 가지는 스페이서 부재(15)를 적절히 부착시키는 것을 실현한다.
[0036] 또한, 회전축(13)으로부터 로터(2)에 회전력을 전달하기 위한 기구로서 복수의 핀(24)을 이용하고 있기 때문에, 키 홈 및 키 등으로 이루어지는 기구에 비해 둘레 방향의 밸런스를 좋게 할 수 있고, 즉, 회전축(13) 및 로터(2)의 밸런스가 좋은 회전을 실현한다. 따라서, 로터(2) 및 스테이터(3) 간의 분산력에 부분에 따른 치우침이 발생하는 것 등을 방지할 수 있고, 즉, 균일하고 적절한 분산 처리를 실현한다. 또한, 치우침이 발생하는 것을 방지할 수 있으므로, 틈새를 작게 하더라도 안정된 분산 처리를 실현한다. 나아가, 고속 회전도 가능해져 적절한 분산 처리가 실현된다.
[0037] 스테이터(3)는, 로터(2)와 대향하는 평면에 있어서, 로터(2)보다 큰 형상으로 형성된다. 즉, 스테이터(3)는, D1방향으로 직교하는 평면 내에 있어서의 형상이, 로터(2)보다 커지도록 구성되어 있다. 스테이터(3)에는, 로터(2)와 대향하는 면(하면)과 반대되는 측의 면(상면)에, 냉각용의 액체를 유통시키기 위한 냉각용 홈부(26)가 형성된다. 냉각용 홈부(26)는, 로터(2)보다 외측에도 위치하도록 형성되어 있다.
[0038] 냉각용 홈부(26)는, 로터(2)보다 외측에 이르는 부분에까지 형성되어 있음으로써, 로터(2)의 가장 외주까지 냉각할 수 있다. 즉, 냉각용 홈부(26)는, 로터(2) 및 스테이터(3)의 분산 영역 전체를 냉각할 수 있다. 따라서, 재료(분산되는 혼합물)의 발열을 확실히 억제할 수 있다. 이에 의해 분산되는 재료가 변질되는 것을 방지할 수 있으며, 또한, 분산되는 재료가 휘발되어 인화(引火)될 가능성이 있는 등의 재료인 경우에도 안전한 분산을 실현한다. 또한, 일반적으로, 로터(2) 및 스테이터(3)는, 대향하는 면 내의 크기가 동일한 크기로 형성되며, 그 경우에는, 최외주부(最外周部)의 냉각이 곤란하다. 최외주부는, 가장 발열량이 많기 때문에, 여기서 설명한 냉각용 홈부(26)는, 우수한 냉각 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 적절한 온도 범위에서 적절한 분산 처리를 실현한다.
[0039] 냉각용 홈부(26)에는, 반경 방향을 따라 형성되는 벽부(27)가 설치된다. 또한, 냉각용 홈부(26)에는, 벽부(27)를 사이에 두는 것 같은 위치에 냉각액 공급구(28) 및 냉각액 배출구(29)가 설치된다. 냉각액 공급구(28)로부터 냉각용 홈부(26)로 공급된 냉각용 액체가, 냉각용 홈부(26)에 있어서 원주 방향(D2)의 일방향이며 냉각용 공급구(28)로부터 벽부(27)가 설치되어 있지 않은 방향(D3)을 향해 유통된다. 그리고, 유통된 냉각용 액체가 냉각액 배출구(29)로부터 배출된다. 냉각용 액체는, 예컨대 물(水)이다.
[0040] 냉각용 홈부(26)에 있어서, 냉각용 공급구(28)로부터 냉각용 배출구(29)를 향해 일방향을 향하도록 냉각수가 유통되도록 구성되어 있으므로, 환언하자면, 냉각수가 일방향으로 흐르도록 벽부(27)에 의해 간막이가 되어 있으므로, 냉각수는, 순차로 배출된다. 즉, 일방향으로 흐르도록 구성되어 있지 않은 경우에는, 부분적으로 냉각수가 체류되어 버려, 냉각용 홈부 내에서 냉각수가 교체되지 않는 부분이 발생하여, 냉각 기능이 열화(劣化)될 가능성이 있다. 이에 반해, 냉각용 홈부(26)는, 냉각수가 순차로 교체되도록 구성되어 있으므로, 항상 높은 냉각 기능을 가지고 있다. 따라서, 적절한 온도 범위에서 적절한 분산 처리를 실현한다.
[0041] 참고로, 분산 장치(1)를 구성하는 냉각용 홈부(26) 및 이것이 설치되는 스테이터(3)는, 상술한 냉각용 홈부(26)에 한정되는 것이 아니라, 예컨대, 도 4에 나타낸 바와 같은 냉각용 홈부(71, 72)를 가지는 스테이터(76, 77)여도 된다. 도 4(a)는, 나사부를 피해 홈을 가능한 한 넓게 형성하여, 냉각 효과를 높이는 예이다. 도 4(b)는, 형성한 홈부의 바닥면(底面)에 추가로 작은 홈을 형성함으로써, 냉각수의 접촉 표면적을 늘려 냉각 효과를 높이는 예이다. 스테이터(76, 77)는, 냉각용 홈부의 구조를 제외하고, 스테이터(3)와 동일한 구조와 기능을 가지므로, 동일한 부분에 대해서는 설명을 생략한다.
[0042] 도 4에 나타낸 바와 같이, 냉각용 홈부(71, 72)는, 냉각용 홈부(26)와 마찬가지로, 로터(2)보다 큰 형상으로 형성된 스테이터(76, 77)의 상면측에 형성되며, 로터(2)보다 외측에 위치하도록 형성되어 있다. 냉각용 홈부(71, 72)에도, 벽부(27)와 동일한, 벽부(73, 74)가 설치된다. 냉각용 홈부(26)와 동일한 구성에 대해서는, 냉각용 홈부(26)와 동일한 효과를 가진다.
[0043] 다음으로, 냉각용 홈부(26)와 상이한 구성에 대해 설명한다. 냉각용 홈부(71)는, 스테이터(76)의 외주 직전까지 확대하여 설치되어 있으며, 볼트 구멍(3b)이 형성되는 부분에는, 돌기부(71a)가 형성되어 있다. 외주 방향으로 확대한 부분 만큼 냉각 효과가 높아진다. 특히, 발열이 가장 많은 것은, 주속(周速)이 가장 크고 전단력에 의한 마찰이 가장 큰 로터의 최외주부이며, 이 부분을 차갑게 하면 효과가 높기 때문에, 냉각용 홈부를 적어도 로터 최외주부보다 바깥으로까지 확대시키고 있다. 또한, 냉각용 홈부(72)는, 그 바닥부(底部)에, 원주 방향으로 형성되는 오목부(72a)가 복수 형성되어 있다. 오목부(72a)가 형성되어 있기 때문에 냉각수와 스테이터(76) 간의 열교환량이 증가되어 냉각 효과가 높아진다. 냉각용 홈부(71, 72)는, 냉각용 홈부(26)의 효과에 더하여, 높은 냉각 효과를 가진다. 이상과 같이, 냉각용 홈부(26)를 대신하여, 냉각용 홈부(71, 72)를 가지는 스테이터를 이용한 경우에도, 높은 냉각 기능을 가지며, 적절한 온도 범위에서 적절한 분산 처리를 실현한다.
[0044] 그런데, 스테이터(3)에는, 회전축(13)을 삽입통과시키는 회전축 삽입통과 구멍(31)이 설치되어, 스테이터(3)의 회전축 삽입통과 구멍(31)보다 외측의 위치로부터 스테이터(3) 및 로터(2)의 사이로 혼합물이 인도된다.
[0045] 구체적으로, 스테이터(3)에는, 회전축 삽입통과 구멍(31)보다 외측의 위치에 설치되는 혼합물 공급용의 관통 구멍(32)이 설치된다. 환언하자면, 관통 구멍(32)은, 회전축 삽입통과 구멍(31)에 대해 소정의 거리를 가진 위치에 설치된다. 스테이터 유지부(18)에는, 혼합물 공급구(33)와, 상기 혼합물 공급구(33)로부터 스테이터(3)에 설치된 혼합물 공급용의 관통 구멍(32)에 연통하는 연통로(34)가 설치된다. 혼합물 공급구(33)로부터 공급되는 혼합물은, 스테이터 유지부(18)의 연통로(34) 및 스테이터(3)의 관통 구멍(32)을 통해 스테이터(3) 및 로터(2) 사이로 인도된다. 혼합물 공급구(33)의 단부(端部)에는, 접합용의 플랜지 등이 형성되고, 후술하는 배관(제1 배관(54))이 접속된다.
[0046] 이러한 구성에 의해, 혼합물 공급 시에 로터(2)를 회전시키면, 관통 구멍(32)에 공급된 혼합물이 원심력에 의해 외측으로 인도되므로, 회전 중심 부근에 혼합물이 도달되지 않아, 회전축 삽입통과 구멍(「제1 회전축 삽입통과 구멍」이라고도 함)(31) 및 후술하는 제2 회전축 삽입통과 구멍(36)에 메카니컬 시일 등의 밀봉 장치를 설치할 필요가 없다. 환언하자면, 관통 구멍(32)은, 원심력에 의해 외측으로 인도되는 혼합물이 회전축 삽입통과 구멍(31)측으로 흐르지 않을 정도의 거리를 가진 위치에 배치된다. 이에 따라, 장치 구성을 간소하게 할 수 있다. 시일 부분의 열화에 의한 교환 등이 불필요해지도록 할 수 있다.
[0047] 참고로, 여기서, 혼합물 공급구(33) 및 연통로(34)는, 하측으로 감에 따라 반경 방향의 중심측을 향한 방향(D4)을 향하도록 형성되어 있는데, 예컨대, 하측으로 감에 따라 접선 방향(D5, D6)을 향하도록 형성되어 있어도 된다. 이 경우, 혼합물 공급구(33) 및 연통로(34)는, 연통로(34)가 그 하측에 있어서 관통 구멍(32)에 접속되는 위치에 형성된다. 이에 의해, 관통 구멍(32)을 회전축 삽입통과 구멍(31)에 보다 근접시키는 것이 가능해진다.
[0048] 또한, 도 14 및 도 15에 나타낸 바와 같이, 로터(2)의, 스테이터에 대향하는 로터(2)의 상부면이며, 스테이터(3)에 설치되고 관통 구멍(32)에 대응하는 위치에, 로터와 동심원 형상으로 둥근 고리(圓環) 형상의 홈(50)을 설치할 수도 있다. 로터(2)의 상부면에 이러한 홈(50)을 설치함으로써, 혼합물이 관통 구멍(32)을 통해 스테이터(3) 및 로터(2) 사이로 인도될 때, 보다 넓은 관통 구멍(32)으로부터 스테이터(3) 및 로터(2)의 사이에 형성되는 틈새이며, 스테이터(3) 및 로터(2)면을 따른 유로가 급격히 축소되기 때문에, 고점도 및/또는 고형분 농도가 높은 혼합물의 경우, 틈새로의 도입 부분에서 막히는 경우가 있다. 특히 미세화 능력을 높이기 위해 스테이터(3) 및 로터(2) 사이의 틈새를 좁게 하는 경우가 있는데, 그 경우는 혼합물이 틈새로 가는 입구에서 막히는 문제가 일어나기 쉽다.
[0049] 스테이터(3)에 설치되고 관통 구멍(32)에 대응하는 로터(2)의 상부면에, 로터와 동심원 형상으로 둥근 고리 형상의 홈(50)을 설치함으로써, 특히 고점도 및/또는 고형분 농도가 높은 혼합물(해당 홈을 설치하지 않을 때 막히는 혼합물)의 경우에 있어서도, 틈새로의 침입구(관통 구멍(32) 부분)에서 막히는 문제를 해소할 수 있다. 더욱이, 해당 홈(50)을 설치하지 않을 때, 틈새로의 침입구(관통 구멍(32) 부분)에서 막히는 일이 없는 혼합물이라 하더라도 스테이터(3) 및 로터(2)에 의한 처리에 과부하가 생기는 경우가 있는데, 상기 홈(50)을 설치함으로써, 과부하의 문제를 일으키는 일 없이 처리할 수 있다.
[0050] 홈(50)은, 스테이터(3)에 설치되고 관통 구멍(32)에 대응하는 로터(2)의 상부면에, 로터와 동심원 형상으로 둥근 고리 형상으로 설치하는 것이 바람직하며, 홈의 깊이는, 로터(2)에 홈(50)이 설치되어 있지 않은 로터(2)의 상부 표면 부분과 스테이터(3)의 간격보다 큰 경우에 보다 효율적으로 혼합물을, 스테이터(3) 및 로터(2)의 틈새로 보낼 수 있다. 또한 홈의 깊이는, 로터(2)에 홈(50)이 설치되어 있지 않은 로터(2)의 상부 표면 부분과 스테이터(3)의 간격보다 크고, 로터(2)의 회전에 의한 원심력에 의해, 관통구로부터 공급되는 혼합물이, 홈(50)으로부터 틈새로 배출되는 정도의 깊이인 것이 바람직하다.
구체적으로는, 혼합물이 경유하는 관통 구멍(32)은 통상 그 직경이 약 2mm∼30mm인데 반해, 틈새는, 예컨대, 약 10∼500μm이므로, 홈(50)의 깊이는, 약 0.5mm∼2.0mm 정도인 것이 바람직하다.
또한 홈(50)의 형상은, 도 14에 나타낸 바와 같이, 로터(2)의 반경 방향을 따른 단면(斷面)이 대략 가로로 긴 역(逆)사다리꼴 형상을 이루며, 홈(50)의 단면의 상부 폭은, 관통 구멍의 로터의 반경 방향을 따른 단면 길이를 덮는 길이를 가지는 것이 바람직하다.
[0051] 스테이터(3)에 설치되고 관통 구멍(32)에 대응하는 로터(2)의 상부면에 설치되는 홈(50)은, 혼합물을, 관통 구멍으로부터 스테이터(3) 및 로터(2)의 틈새로 효율적으로 보낼 수 있는 것이라면 상기 형상, 깊이, 및 홈의 단면의 상부 폭 등에 한정되는 것은 아니다.
[0052] 스테이터 유지부(18)에는, 회전축(13)을 삽입통과시키는 제2 회전축 삽입통과 구멍(36)이 설치된다. 제2 회전축 삽입통과 구멍(36)에는, 비접촉 시일인 래버린스 구조의 시일부(37)가 설치된다. 여기서 래버린스 구조란, 회전축측(회전축(13)) 및 고정부측(스테이터 유지부(18))의 일방 혹은 양방에, 하나 또는 복수의 오목부 및/또는 볼록부를 형성함으로써, 회전축측과 고정부측 사이에 요철의 틈새를 순차로 형성한 구조이며, 이러한 래버린스 구조에 의해 시일 기능을 발휘한다. 각 오목부 및 각 볼록부의 사이즈는, 예컨대, 0.01∼3.00mm 정도이다.
[0053] 스테이터 유지부 내(18)이며 또한 제2 회전축 삽입통과 구멍(36)의 상측의 공간(38)에는, 스테이터 유지부(18)의 외측으로부터 에어가 공급됨으로써 에어 퍼지 시일 기능을 가지는 에어 퍼지 시일 기구(39)가 설치된다. 에어 퍼지 시일 기구(39)는, 베어링 유지부(17) 및 스테이터 유지부(18)에 의해 형성된 공간(38)과, 베어링 유지부(17)에 설치되어, 공간(38) 및 외부를 접속하는 퍼지용 통로(39b)와, 퍼지용 통로(39b)의 외부측에 설치되어 퍼지용의 공기를 공급하는 에어 공급부(39a)로 이루어진다. 에어 퍼지 시일 기구(39)는, 화살표(F1)로 나타낸 바와 같이, 에어 공급부(39a)로부터 공급한 공기가 퍼지용 통로(39b), 공간(38)을 통해 제2 회전축 삽입통과 구멍(36) 및 회전축(31)의 틈새 부분에 공급됨으로써, 시일 기능을 발휘한다.
[0054] 또한, 스테이터 유지부(18)의 제2 회전축 삽입통과 구멍(36)의 외측에는, 스테이터(3)를 스테이터 유지부(18)에 부착시키기 위한 볼트(3a)용의 부착용 오목부(18f)가 형성되어 있다. 또한, 오목부(18f)를 형성함으로써, 제2 회전축 삽입통과 구멍(36)을 형성하는 내주부(18g)는, 돌출되는 것 같은 형상으로 되어 있다. 회전축(13)은, 스테이터 유지부(18)의 내주부(18g)의 상방에 위치하도록 형성된 돌출부(13g)를 가지고 있다. 화살표(F1)로 나타낸 바와 같이 공급된 공기는, 내주부(18g)와 돌출부(13g) 사이를 통과하여, 제2 회전축 삽입통과 구멍(36) 및 회전축(31)의 틈새 부분에 공급된다.
[0055] 시일부(37)의 래버린스 구조는, 제2 회전축 삽입통과 구멍(36)의 축 시일 효과의 향상을 실현하며, 에어 퍼지 시일 기구(39)의 에어 퍼지 기능은, 회전축 삽입통과 구멍(31) 및 제2 회전축 삽입통과 구멍(36) 부분의 축 시일 효과의 향상을 실현한다. 위에서 설명한 바와 같이, 장치(1)에서는, 혼합물을 인도하는 위치를 연구하여, 원심력을 이용하고 있기 때문에, 래버린스 구조 및 에어 퍼지 기능은, 반드시 설치할 필요는 없다. 그러나, 적어도 어느 일방을 설치함으로써 축 시일 효과의 안전성 향상을 실현할 수 있고, 양방을 설치함으로써 한층 더 높은 축 시일 효과를 실현한다.
[0056] 용기(11)에는, 냉각 기능을 가지는 냉각 기구(41)가 설치되어 있다. 용기(11)는, 하방측을 향함에 따라 단면적이 작아지는 원뿔(圓錐) 형상의 벽면(42)과, 상기 원뿔 형상의 벽면(42) 상에 위치하는 원통 형상의 벽면(43)과, 원뿔 형상의 벽면(42)의 하부에 설치되는 배출구(44)를 가진다. 배출구(44)는, 용기(11)의 하방 끝단(端)에 설치되어, 분산 처리가 끝난 혼합물을 배출한다. 배출구(44)의 단부(端部)에는, 접합용의 플랜지 등이 형성되어, 배관이 접속되도록 해도 된다. 분산 처리 후의 혼합물이 원뿔 형상의 벽면(42)을 경유하여 배출되기 때문에, 내벽에 부착하여 배출되기 어려운 혼합물의 양이 격감한다. 따라서 수율을 향상시켜, 적절한 처리를 실현한다. 참고로, 용기(11)에는, 진공 펌프를 설치하도록 해도 되며, 그와 같이 함으로서 혼합물에 대한 공기의 혼입을 저감시킬 수 있다.
[0057] 냉각 기구(41)는, 예컨대, 용기(11)의 외측면인 벽면(42) 및 벽면(43)과, 그 외측에 상기 외측면(벽면(42) 및 벽면(43))을 덮도록 형성되는 공간 형성 부재(45)와, 냉각 매체 공급구(46)와, 냉각 매체 배출구(47)를 가진다. 공간 형성 부재(45)는, 예컨대 쟈켓(jacket)이라고도 불리는 부재이며, 벽면(42, 43)과의 사이에, 예컨대 냉각수 등의 냉각 매체를 충전 가능한 공간(48)을 형성한다.
[0058] 냉각 매체 공급구(46)는, 예컨대 공간 형성 부재(45)의 측면 하부에 형성되어, 공간(48)에 냉각수를 공급한다. 냉각 매체 배출구(47)는, 예컨대 공간 형성 부재(45)의 측면 상부에 형성되어, 공간(48)으로부터 냉각수를 배출한다.
[0059] 냉각 기구(41)는, 상기 구성에 의해, 벽면(42, 43)을 통해 용기(11) 내부를 냉각하는 기능을 가진다. 냉각 기구(41)는, 분산 처리가 끝난 혼합물을 냉각하는 것을 가능하게 한다. 또한, 휘발되기 쉬운 재료를 이용한 경우에는, 휘발된 재료가 냉각됨으로써 액체로 되돌릴 수 있다.
[0060] 참고로, 분산 장치(1)를 구성하는 용기는, 상술한 용기(11)에 한정되는 것이 아니며, 예컨대 도 6에 나타낸 바와 같은 용기(81, 86)여도 된다. 우선, 도 6(a)에 나타낸 용기(81)에 대해 설명한다. 용기(81)는, 교반 기구(82)를 가지는 것을 제외하고는, 상술한 용기(11)와 동일한 구성과 기능을 가진다. 동일한 부분에 대해서는 설명을 생략한다.
[0061] 도 6(a)의 용기(81)는, 벽면(42, 43)과, 배출구(44)를 가진다. 용기(81)에는, 냉각 기구(41)가 설치되어 있다. 상기 용기(81)에는, 벽면(42, 43)의 내면에 부착된 슬러리상(狀)의 혼합물을 긁어내어 배출구(44)로부터 배출시키는 교반 기구(82)가 설치되어 있다. 교반 기구(82)는, 벽면(42, 43)을 따른 형상으로 형성되는 교반판(82a)과, 이것을 회전 구동시키는 모터(82b)를 가진다. 또한, 교반 기구(82)는, 회전축(82c), 베어링(82d)도 가진다. 교반판(82a)과 벽면(42, 43) 간의 틈새가 0∼20mm 정도가 되도록, 교반판(82a)은 형성되어 있다. 교반판(82a)으로서는, 금속 또는 금속에 수지가 부착된 것이 사용된다. 여기서, 교반판(82a)은, 원주 형상의 2군데에서 긁어내는 것과 같은 형상으로 이루어지는 2군데의 교반부(82e)를 가지도록 구성되어 있지만, 복수의 판 부재를 조합하여 교반부를 3 이상의 복수 개로 증가시켜도 되고, 1개여도 된다. 도 6(a)의 예에서는, 회전축(82c)을 설치할 필요성으로부터 배출구(44)에는, 접속용 배관(83)이 부착되고, 이것을 통해 배관에 접속되도록 해도 된다. 분산 처리 후의 혼합물이 원뿔 형상의 벽면을 경유하여 배출되기 때문에, 내벽에 부착하여 배출되기 어려운 혼합물의 양이 격감하며, 나아가, 교반판에 의해 혼합물의 배출이 용이해지므로, 수율이 향상된다.
[0062] 다음으로, 분산 장치(1)를 구성하는 용기의 또 다른 예로서, 도 6(b)에 나타낸 용기(86)에 대해 설명한다. 용기(86)는, 해당 분산 장치(1)에서 분산 처리된 혼합물을 저류하는 처리 후 저류 탱크를 겸하고 있는 용기이다. 즉, 용기(86)는, 예컨대, 원통 형상의 벽면(86a)을 가지는 동시에, 그 하방에 곡면 형상의 바닥면부(86b)를 가지며, 상기 바닥면부(86b)의 하방단부에 개폐 밸브(86d)를 통해 배출구(86c)가 설치되어 있다.
[0063] 도 6(b)의 용기(86)는, 후술하는 바와 같은 1 패스로 처리가 완료되는 혼합물에 적합하다. 즉, 예컨대, 소량이고 또한 적절한 분산 처리가 필요하며 또한 고가인 혼합물을 분산 처리하는 경우에는 적합하다. 분산 처리 후에, 볼트(11d)를 풂으로써, 용기(86)를 커버 유닛(12)이나 이에 부착된 로터(2) 및 스테이터(3)로부터 떼어냄으로써, 상기 용기(86)를 그대로 반송용 용기로 하여, 원하는 장소까지 반송하면 된다. 이에 의해, 다른 구조의 경우에서는 분산 장치의 외벽에 부착하게 되는 혼합물도 회수할 수 있어, 수율이 향상되다. 참고로, 처리 후 저류 탱크를 겸하고 있는 용기(86)의 형상은, 이에 한정되는 것이 아니라, 원뿔 형상의 벽면을 가져도 되며, 또한, 대량의 분산 처리가 가능하도록 더욱 대형의 탱크 형상이어도 되며, 나아가, 대형이며 또한 예컨대 2분할할 수 있는 것 같은 형상이어도 된다. 또한, 처리 후 저류 탱크를 겸하고 있는 용기에, 냉각 기구(41)를 설치해도 된다.
[0064] 또한, 분산 장치(1)를 구성하는 로터(2) 및 스테이터(3)의 재질로서, 예컨대, SUS304, SUS316, SUS316L, SUS430 등의 스테인리스강(鋼)이나, S45C, S55C 등의 탄소강을 이용해도 된다. 또한, 알루미나, 질화규소, 지르코니아, 사이알론, 탄화규소 등의 세라믹스나, SKD, SKH 등의 공구강(工具鋼)을 이용해도 된다. 스테인리스 등의 금속재료에 세라믹스가 용사(溶射)(예컨대 알루미나 용사, 지르코니아 용사)된 것을 이용하도록 해도 된다. 금속재료에 세라믹스 부재가 용사된 로터 및 스테이터를 사용함으로써, 수명이 연장되고, 금속 오염(contamination)을 방지할 수 있다.
[0065] 이상과 같은 분산 장치(1)를 이용한 분산 방법에서는, 상기 분산 장치(1)의 로터(2) 및 스테이터(3) 사이에, 혼합물을 공급하고 원심력에 의해 외주를 향해 통과시킴으로써 분산시킨다. 상기 분산 장치(1) 및 분산 방법은, 수율을 향상(분산 처리 후의 부분 및 혼합물의 공급측의 부분에 있어서 수율을 향상)시키는 동시에 적절한 분산 처리를 실현한다. 또한, 분산력이 높고, 적절한 온도 범위에서 분산 처리를 행하는 것, 즉, 적절한 분산 처리를 실현한다. 또한, 상기 분산 장치(1) 및 방법은, 분산 처리 후의 청소를 행할 때, 용기(11)와 커버 유닛(12)을 분리하기만 하면 되므로, 청소가 용이하다.
[0066] 이상에서 설명한 분산 장치(1) 및 방법에서는, 상술한 바와 같은 이점을 수반하는 동시에 적절한 분산 처리를 실현하였으나, 본 발명을 적용한 전단식 분산 장치는 이에 한정되는 것이 아니라, 예컨대, 도 7∼도 10에 나타낸 바와 같은 전단식 분산 장치(이하, 「분산 장치」라 함)(201)여도 된다.
[0067] 다음으로, 도 7∼도 10에 나타낸 분산 장치(201)에 대해 설명한다. 참고로, 분산 장치(201)는, 제1 내지 제 3의 통기 구멍(251, 252, 253), 공간 형성부(254, 255) 등을 구비하는 점을 제외하고는, 상술한 분산 장치(1)와 동일한 구성이므로, 공통되는 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이며 상세한 설명은 생략한다. 참고로, 도 3(b), (d), (e), (f)에 기재되고 상술한 설명이 이루어진 분산 장치(1)의 구조에 대해서도, 도시 및 설명을 생략하겠지만, 분산 장치(201)에도 동일한 구성이 설치되어 있다. 또한, 도 3(c)에 설명되는 분산 장치(1)의 오목부(18f)나 볼트(3a) 등에 대해서도, 도시 및 설명을 생략하겠지만, 분산 장치(201)에도 동일한 구성이 설치되어 있다.
[0068] 분산 장치(201)는, 상술한, 로터(2), 용기(11), 회전축(13), 및 베어링(14)에 더하여, 후술하는 스테이터(203) 및 커버 유닛(212)을 구비한다. 또한, 분산 장치(201)는, 상술한 공급 유닛(171)을 구비한다. 또한, 분산 장치(201)는, 상술한 스페이서 부재(15), 제2 스페이서 부재(20) 등을 구비한다. 나아가, 분산 장치(201)는, 상술한 냉각용 홈부(26) 등을 구비하는데, 이를 대신하여 도 4에 나타낸 바와 같은 냉각용 홈부(71, 72)를 설치하도록 구성해도 된다.
[0069] 스테이터(203)는, 후술하는 공간 형성부(254)가 설치되는 것을 제외하고는 상술한 스테이터(3)와 동일한 구조 및 기능을 가진다. 커버 유닛(212)은, 베어링(14)을 유지하는 베어링 유지부(217)와, 상기 베어링 유지부(217)의 하방측에 설치되어, 스테이터(203)를 유지하는 스테이터 유지부(218)를 가진다. 베어링 유지부(217)는, 후술하는 제3 통기 구멍(253)이 설치되는 것을 제외하고는 상술한 베어링 유지부(17)와 동일한 구조 및 기능을 가진다. 스테이터 유지부(218)는, 후술하는 제1 통기 구멍(251), 제2 통기 구멍(252), 공간 형성부(255)가 설치되는 동시에, 스테이터 유지부(18)에 설치되는 래버린스 구조의 시일부(37)를 가지지 않도록 이루어진 것을 제외하고는 상술한 스테이터 유지부(18)와 동일한 구조 및 기능을 가진다.
또한, 여기서 설명하는 분산 장치(201)는, 래버린스 구조의 시일부(37) 및 에어 퍼지 시일 기구(39)를 대신하여, 후술하는 제1∼3 통기 구멍(251, 252, 253) 등을 가짐으로써, 이하에서 설명하는 우수한 효과를 발휘한다.
[0070] 스테이터 유지부(218)에는, 스테이터(203)의 회전축 삽입통과 구멍(31)에 기체(예컨대, 에어)를 공급하기 위한 제1 통기 구멍(251)이 설치된다(도 9, 도 10(c)). 스테이터 유지부(218)에는, 상술한 스테이터 유지부(18)와 마찬가지로, 회전축(13)을 삽입통과시키는 제2 회전축 삽입통과 구멍(36)이 설치된다. 분산 장치(201)에는, 베어링 유지부(217)보다 하측이며 또한 제2 회전축 삽입통과 구멍(36)의 상측인 공간에 스테이터 유지부(218)의 외측과 통기하기 위한 제2 통기 구멍(252)이 설치된다. 상기 제2 통기 구멍(252)은, 예컨대, 스테이터 유지부(218)에 설치된다(도 8(b), 도 10(b)). 참고로, 제2 통기 구멍(252)은, 여기서는, 도 10(a)에 나타낸 B2-B2선에 따른 단면, B3-B3선에 따른 단면의 각각에 설치되도록 구성하였으나, 어느 하나의 단면에 나타낸 위치에만 설치하도록 구성해도 되며, 또한, 원주 방향의 3군데 이상에 설치하도록 구성해도 된다. 또한, 마찬가지로 제1 및 제3 통기 구멍(251, 253)도, 1군데 혹은 3군데 이상 설치하도록 구성해도 된다. 제1 통기 구멍(251)으로부터 공급되는 기체의 압력이, 제2 통기 구멍(252)에 의해 통기된 공간의 압력보다 높게 이루어진다. 예컨대, 제1 통기 구멍(251), 후술하는 제3 통기 구멍(253)은, 접속구(251c, 253c) 및 공급 배관(251d, 253d)을 통해 접속되며 기체를 공급하는 기체 공급부(251a, 253a)와, 공급되는 기체의 압력을 조정하는 압력 조정부(251b, 253b)를 가지도록 구성된다. 참고로, 여기서, 제2 통기 구멍(252)은, 외측과 통기되도록 구성하였으나, 제1, 제3 통기 구멍(251, 253)과 마찬가지로, 기체 공급부, 압력 조정부를 가지도록 구성해도 된다.
[0071] 제1 통기 구멍(251)의 기능에 대해 설명한다. 상술한 것처럼, 로터(2) 및 스테이터(203)는, 로터(3) 및 스테이터(2)를 이용하여 설명한 바와 같이, 혼합물 공급용의 관통 구멍(32)의 구성에 의해, 회전 중심 부근에 혼합물이 도달하기 어려운 구조여서, 메카니컬 시일 등의 밀봉 장치를 설치하는 것이 불필요하게 되어 있다. 그러나, 피처리 혼합물의 공급량(예컨대, 공급 유닛(171)에 의해 공급되는 양)을, 원심력에 의한 처리 능력을 넘지 않을 정도로 하도록 주의할 필요가 있다. 분산 장치(201)는, 제1 통기 구멍(251)에 의해 가압됨으로써, 회전 중심 부근에 혼합물이 도달하는 것을 더욱 어렵게 할 수 있어, 베어링을 보호할 수 있으며, 또한 환언하자면, 공급량을 증가시킬 수 있다.
[0072] 또한, 분산 장치(201)는, 제2 통기 구멍(252)을 가짐으로써, 원심력과 제1 통기 구멍(251)에 의한 가압을 초과한 공급량으로 피처리 혼합물이 공급된 경우에도, 제2 통기 구멍(252)으로부터 외부로 혼합물을 방출할 수 있어, 베어링을 보호할 수 있다. 또한, 제2 통기 구멍(252)이 설치되어 있지 않은 경우에는, 베어링 부분에 문제가 발생할 때까지 베어링 부분에 혼합물이 도달한 것을 파악할 수 없지만, 제2 통기 구멍(252)으로부터 외부로 방출됨으로써, 혼합물이 베어링 앞쪽의 제2 통기 구멍(252)이 통기되고 있는 부분(베어링 앞쪽의 부분)까지 도달되어 있음을 파악할 수 있다.
[0073] 스테이터(203) 및 스테이터 유지부(218) 중 어느 일방 혹은 양방에는, 그 회전축(13)을 삽입통과시키는 부분(회전축 삽입통과 구멍(31), 제2 회전축 삽입통과 구멍(36))에 공간 형성부가 설치된다. 참고로, 여기서 설명하는 예에서는, 스테이터(203)에는 공간 형성부(254)가 설치되고, 스테이터 유지부(218)에는 공간 형성부(255)가 설치된다. 공간 형성부(254, 255)에 의해 형성된 공간(256)이 버퍼부로서 기능한다.
[0074] 제1 통기 구멍(251)은, 공간 형성부(254, 255)에 의해 형성된 공간(256)에 연통하도록 형성된다. 제1 통기 구멍(251)은, 공간(버퍼부)(256)을 통해 스테이터(203)의 회전축 삽입통과 구멍(31)에 소정의 압력을 가지는 기체를 공급한다.
[0075] 분산 장치(201)는, 버퍼부로서의 공간(256)을 가짐으로써, 버퍼부를 갖지 않는 경우에 비해, 혼합물이 보다 상부측에 도달하려고 하는 것을 방지한다. 또한, 원심력과 버퍼부에 의한 영향(버퍼부를 극복하는 힘)과 제1 통기 구멍(251)에 의한 가압을 초과한 공급량으로 피처리 혼합물이 공급된 경우에도, 제2 통기 구멍(252)으로부터 외부로 혼합물을 방출할 때까지의 시간에 여유를 갖게 할 수 있다.
[0076] 베어링 유지부(217)에는, 베어링(14)의 스테이터측의 공간(구체적으로는, 돌출부(13g)보다 상측의 공간)에 기체(예컨대, 에어)를 공급하기 위한 제 3 통기 구멍(253)이 설치된다. 분산 장치(201)는, 제3 통기 구멍(253)을 가짐으로써, 제2 통기 구멍(252)으로부터 외부로 혼합물을 방출한 상태에서, 베어링 부분에 혼합물이 도달하는 것을 방지할 수 있다. 참고로, 제3 통기 구멍(253)에 의해 기체가 공급되는 공간과, 제2 통기 구멍(252)에 의해 통기되는 공간은, 돌출부(13g)와 스테이터 유지부(18) 사이의 미소한 틈새를 통해 형성된다. 제2 통기 구멍(252)에 의해 통기되는 공간과, 제1 통기 구멍(251)에 의해 기체가 공급되는 공간(버퍼부)(256)은, 미소한 틈새인 제2 회전축 삽입통과 구멍(36)을 통해 형성된다. 이들 미소한 틈새는, 다음에서 설명하는 압력 조정 상태를 유지할 수 있을 정도의 틈새로 형성된다. 제1∼제3 통기 구멍(251, 252, 253)에 의해 조정되는 압력 조정 상태는, 제1 압력 조정 상태와 제2 압력 조정 상태 중 어느 하나를 선택적으로 행하는 것이 가능하다. 참고로, 설비를 완성시킬 때, 제1 상태, 제2 상태 중 어느 하나를 행하는 것이 가능하도록 구성해도 되며, 또한, 제1∼제3 통기 구멍(251, 252, 253)에 의해 공급되는 기체(예컨대, 에어)의 압력을 조정 가능한 압력 조정부를 설치하도록 구성하여, 이들의 압력을 조정함으로써 제1 상태, 제2 상태를 전환하도록 구성해도 된다.
[0077] 제1 압력 조정 상태에서는, 제3 통기 구멍(253)으로부터 공급되는 기체의 압력은, 제1 통기 구멍(251)으로부터 공급되는 기체의 압력 이상이 된다. 즉, 제1 통기 구멍(251)으로부터 공급되는 기체의 압력(제1 압력)을 P1으로 하고, 제2 통기 구멍(252)으로부터 공급되는 기체의 압력(제2 압력)을 P2로 하고, 제3 통기 구멍(253)으로부터 공급되는 기체의 압력(제3 압력)을 P3로 하면, P2＜P1≤P3의 관계가 제1 압력 조정 상태이다. 상기 제1 압력 조정 상태는, 베어링(14)의 보호 목적에서는 최적이다. 즉, P1을 P2보다 크게 설정함으로써, 원심력에 더하여 회전 중심 부근에 혼합물이 도달하기 어렵게 하는 작용을 발생시키는 동시에, P3가 가장 높게 설정됨으로써, 베어링(14)에 혼합물이 접하는 것을 최대한 방지할 수 있다.
[0078] 또한, 제2 압력 조정 상태에서는, 제3 통기 구멍(253)으로부터 공급되는 기체의 압력은, 제2 통기 구멍(252)에 의해 통기된 공간의 압력보다 높게 되는 동시에, 제1 통기 구멍(251)으로부터 공급되는 기체의 압력 이하가 된다. 즉, 상술한 P1∼P3를 이용하면, P2＜P3≤P1의 관계가 제2 압력 조정 상태이다. 상기 제2 압력 조정 상태는, 피처리 혼합물(원료)의 유량을 증가시키고자 하는 목적에서는 최적이다. 즉, P3를 P2보다 크게 설정함으로써, 제2 삽입통과 구멍(252) 부분에 혼합물이 도달되어 버린 경우에도 베어링(14)측으로 혼합물이 오지 않도록 하는 작용을 발생시키는 동시에, P1를 P3 이상의 크기로 설정함으로써, 원심력에 더하여 회전 중심 부근에 혼합물이 도달되기 어렵게 하는 작용을 최대한 발생시킬 수 있다. 이에 의해, 제2 삽입통과 구멍(252)에 혼합물이 도달하기까지의 유량(이것이 공급량의 최대 유량이 된다)을 증가시킬 수 있는 동시에, 제2 삽입통과 구멍(252)으로부터 혼합물이 외부로 나온 것을 확인하고, 최대 유량을 파악하여, 원하는 운전 상태를 설정할 수 있다.
[0079] 이상과 같은 분산 장치(201)를 이용한 분산 방법에서는, 상기 분산 장치(201)의 로터(2) 및 스테이터(203) 사이에, 혼합물을 공급하고 원심력에 의해 외주를 향해 통과시킴으로써 분산시킨다. 상기 분산 장치(201) 및 분산 방법은, 수율을 향상(분산 처리 후의 부분 및 혼합물의 공급측의 부분에 있어서 수율을 향상)시키는 동시에 적절한 분산 처리를 실현한다. 더 나아가, 분산력이 높고, 적절한 온도 범위에서 분산 처리를 행하는 것, 즉, 적절한 분산 처리를 실현한다. 또한, 상기 분산 장치(201) 및 방법은, 분산 처리 후의 청소를 행할 때, 용기(11)와 커버 유닛(212)을 분리하기만 하면 되므로, 청소가 용이하다. 나아가, 상기 분산 장치(201) 및 방법은, 베어링을 지켜 적절한 분산 처리를 실현하는 동시에, 피처리 혼합물의 공급량도 적절히 할 수 있어 최적의 속도로 분산 처리를 행하는 것을 실현한다.
[0080] 이상에서 설명한 분산 장치(201) 및 방법에서는, 상술한 바와 같은 이점을 수반하는 동시에 적절한 분산 처리를 실현하였으나, 본 발명을 적용한 전단식 분산 장치는 이에 한정되는 것이 아니라, 예컨대, 분산 장치(201)로부터 공급 유닛(171)을 없앤 구성을 가지는 분산 장치(301)여도 된다(도 8, 도 9). 참고로, 분산 장치(301)는, 공급 유닛(171)을 구비하지 않은 것을 제외하고는 분산 장치(201)와 동일한 구성, 기능 및 효과를 가진다. 즉, 분산 장치(301)는, 상술한 분산 장치(201)와 마찬가지로, 로터(2), 용기(11), 회전축(13), 베어링(14), 스테이터(203), 커버 유닛(212), 제1 내지 제3의 통기 구멍(251∼253), 공간 형성부(254, 255) 등을 구비한다.
[0081] 이상과 같은 분산 장치(301)를 이용한 분산 방법에서는, 상기 분산 장치(301)의 로터(2) 및 스테이터(203)의 사이에, 혼합물을 공급하고 원심력에 의해 외주를 향해 통과시킴으로써 분산시킨다. 상기 분산 장치(301) 및 분산 방법은, 수율을 향상(분산 처리 후의 부분에 있어서 수율을 향상)시키는 동시에 적절한 분산 처리를 실현한다. 나아가, 분산력이 높고, 적절한 온도 범위에서 분산 처리를 행하는 것, 즉, 적절한 분산 처리를 실현한다. 또한, 상기 분산 장치(301) 및 방법은, 분산 처리 후의 청소를 행할 때, 용기(11)와 커버 유닛(212)을 분리하기만 하면 되므로, 청소가 용이하다. 나아가, 상기 분산 장치(301) 및 방법은, 베어링을 지켜 적절한 분산 처리를 실현하는 동시에, 피처리 혼합물의 공급량도 적절히 할 수 있어 최적의 속도로 분산 처리를 행하는 것을 실현한다.
[0082] 다음으로, 상술한 분산 장치(301)를 이용한 분산 처리 시스템(51)에 대해 설명한다. 도 11에 나타낸 분산 처리 시스템(51)은, 분산 장치(301)와, 처리 전 저류 탱크(52)와, 처리 후 저류 탱크(53)와, 제1 배관(54)과, 제2 배관(55)을 구비한다. 처리 전 저류 탱크(52)는, 분산 장치(301)로 인도할 혼합물을 저류한다. 처리 후 저류 탱크(53)는, 분산 장치(301)에서 분산 처리된 혼합물을 저류한다. 제1 배관(54)은, 분산 장치(301) 및 처리 전 저류 탱크(52)를 접속한다. 제2 배관(55)은, 분산 장치(301) 및 처리 후 저류 탱크(53)를 접속한다.
[0083] 제1 배관(54)에는, 펌프(56)가 설치된다. 상기 펌프(56)는, 처리 전 저류 탱크(52) 내의 혼합물을 분산 장치(301)(의 혼합물 공급구(33))로 인도한다. 제2 배관(55)에는, 펌프(57)가 설치된다. 상기 펌프(57)는, 분산 장치(301)의 용기(11) 내의 혼합물을 처리 후 저류 탱크(53)로 인도한다.
[0084] 처리 전 저류 탱크(52)에는, 모터(52a) 및 교반판(52b)으로 이루어진 교반 기구(52c)가 설치되어 있다. 상기 교반 기구(52c)는, 처리 전의 혼합물을 교반함으로써 예비 분산을 행한다. 예컨대 처리 전 저류 탱크(52)에는, 액체 공급부와 분체(粉體) 공급부를 설치하는 것도 가능하며, 각각으로부터 액체 및 분체를 공급시켜 예비 분산을 행하는 것이 가능하다. 분산 처리 시스템(51)은, 교반 기구(52c)에 의한 예비 분산과, 분산 장치(301)에 의한 1 패스 분산 처리를 행하는 시스템이며, 분산 효율이 양호하다. 또한, 처리 후 저류 탱크(53)에는, 모터(53a) 및 교반판(53b)으로 이루어진 교반 기구(53c)가 설치되어 있다. 상기 교반 기구(53c)는, 처리 후의 혼합물의 균질화를 행한다. 참고로, 처리 후 저류 탱크(53)에, 진공 펌프를 설치하고, 제2 배관(55)에 개폐 밸브를 설치해도 된다. 진공 펌프와 개폐 밸브와 교반 기구(53c)에 의해, 처리 후의 혼합물의 탈포(脫泡)가 가능해진다. 개폐 밸브를 대신하여 분산 장치(301)에 립 시일 등의 접촉 시일을 설치하면, 분산 처리를 하면서 탈포를 하는 것이 가능해진다.
[0085] 상기 분산 처리 시스템(51)은, 처리 전 저류 탱크(52)에 저류된 혼합물을 분산 장치(301)에서 처리하고, 처리 후의 혼합물을 처리 후 저류 탱크(53)로 인도함으로써 혼합물의 분산 처리를 행한다. 분산 처리 시스템(51)은, 분산 장치(301)의 로터(2) 및 스테이터(203) 사이로 혼합물을 1회만 통과시키는 방식, 즉 이른바 「1 패스(pass)」의 분산 처리에 적합하다. 1 패스 분산 처리는, 숏 패스가 없기 때문에 분산의 불균일이 없으며, 심플한 시스템으로 장치 구성을 저렴하게 하는 것을 가능하게 한다. 또한, 분산 장치(301)를 가지고 있으므로, 수율이 좋고, 분산력이 높고, 적절한 온도 범위에서 분산 처리를 행하는 것, 즉, 적절한 분산 처리를 실현한다.
[0086] 참고로, 분산 장치(301)를 이용한 분산 처리 시스템은, 도 11의 분산 처리 시스템(51)에 한정되는 것이 아니라, 예컨대, 도 12 및 도 13에 나타낸 분산 처리 시스템(91, 101)이어도 된다. 분산 처리 시스템(91)은, 복합 패스 가능한 구성인 것을 제외하고, 상술한 시스템(51)과 동일한 구성과 기능을 가진다. 분산 처리 시스템(101)은, 압축력을 이용하여 분산 장치(301)로 혼합물을 인도하는 것을 제외하고는, 상술한 시스템(51)과 동일한 구성 및 기능을 가진다. 동일한 부분에 대해서는 설명을 생략한다.
[0087] 도 12에 나타낸 분산 처리 시스템(91)은, 분산 장치(301)와, 제1 탱크(92)와, 제2 탱크(93)와, 제1 배관(94)과, 제2 배관(95)을 구비한다. 제1 및 제2 탱크(92, 93)는, 각각, 분산 장치(301)로 인도하는 혼합물을 저류할 수 있으며 또한 분산 장치에서 분산 처리된 혼합물을 저류할 수 있다. 즉, 제1 및 제2 탱크(92, 93)는, 각각, 상술한 처리 전 저류 탱크(52) 및 처리 후 저류 탱크(53)의 양(兩) 기능을 가진다. 또한, 제1 및 제2 탱크(92, 93)는, 각각 모터(92a, 93a) 및 교반판(92b, 93b)으로 이루어진 교반 기구(92c, 93c)가 설치되어, 상술한 교반 기구(52c, 53c)의 양 기능을 가진다.
[0088] 제1 배관(94)은, 제1 탱크(92)의 배출구(92d)와, 제2 탱크(93)의 배출구(93d)의 각각으로부터 혼합물을 인도하는 배관이 도중에서 합류되어, 분산 장치(301)의 공급구(33)에 혼합물을 인도한다. 제1 배관(94)에는, 합류 부분에 제1 전환 밸브(98)가 설치되어 있다.
[0089] 제2 배관(95)은, 분산 장치(301)의 배출구(44)로부터 혼합물을 인도하는 배관이 도중에서 분기되어, 제1 탱크(92)의 입구(공급구)(92e)와, 제2 탱크(93)의 입구(공급구)(93e)의 각각에 혼합물을 인도한다. 제2 배관(95)에는, 분기 부분에 제2 전환 밸브(99)가 설치되어 있다.
[0090] 제1 배관(94)에는, 펌프(96)가 설치된다. 상기 펌프(96)는, 제1 및 제2 탱크(92, 93) 중 제1 전환 밸브(98)에 의해 접속된 처리 전 저류 탱크로서 기능하는 탱크 내의 혼합물을 분산 장치(301)(의 혼합물 공급구(33))로 인도한다. 제2 배관(95)에는, 펌프(97)가 설치된다. 상기 펌프(97)는, 분산 장치(301)의 용기(11) 내의 혼합물을 제1 및 제2 탱크(92, 93) 중 제2 전환 밸브(99)에 의해 접속된 처리 후 저류 탱크로서 기능하는 탱크로 인도한다.
[0091] 즉, 상기 분산 처리 시스템(91)은, 제1 및 제2 전환 밸브(98, 99)를 전환하여, 제1 및 제2 탱크(92, 93) 중 어느 일방으로부터 제1 배관(94)을 경유하여 분산 장치(301)로 인도된 혼합물을 분산 장치(301)에서 처리하는 동시에, 처리 후의 혼합물을 제1 및 제2 탱크(92, 93) 중 어느 타방으로 인도하는 동작을 복수 회 행함으로써 혼합물의 분산 처리를 행한다. 상기 분산 처리 시스템(91)은, 분산 장치(301)의 로터(2) 및 스테이터(203) 사이로 혼합물을 복수 회 통과시키는 방식, 즉 이른바 「복수 패스」의 분산 처리를 가능하게 한다.
[0092] 도 13에 나타낸 분산 처리 시스템(101)은, 분산 처리 시스템(51)과 마찬가지로, 분산 장치(301)와, 처리 전 저류 탱크(52)와, 처리 후 저류 탱크(53)와, 제1 배관(54)과, 제2 배관(55)을 구비한다. 제2 배관(55)에는, 분산 처리 시스템(51)과 마찬가지로, 펌프(57)가 설치된다.
[0093] 분산 처리 시스템(101)의 처리 전 저류 탱크(52)에는, 컴프레서(102)가, 유량 조정 밸브(103) 및 필터(104)를 통해 접속되어 있다. 즉, 처리 전 저류 탱크(52) 및 컴프레서(102)를 접속하는 배관(105)에, 유량 조정 밸브(103) 및 필터(104)가 설치된다. 유량 조정 밸브(103)는, 컴프레서(102)로부터 처리 전 저류 탱크(52)로 인도되는 압축 공기의 유량을 조정한다. 필터(104)는, 컴프레서(102)로부터 처리 전 저류 탱크(52)로 인도되는 압축 공기 중의 불요물(不要物)을 없앤다.
[0094] 상기 분산 처리 시스템(101)은, 컴프레서(102) 및 유량 조정 밸브(103)에 의해 처리 전 저류 탱크(52) 내의 혼합물에 부여한 압력에 의해, 처리 전 저류 탱크(52)로부터 제1 배관(54)을 경유하여 분산 장치(301)로 혼합물을 인도한다.
[0095] 상기 분산 처리 시스템(101)은, 처리 전 저류 탱크(52)에 저류된 혼합물을 분산 장치(301)에서 처리하고, 처리 후의 혼합물을 처리 후 저류 탱크(53)로 인도함으로써 혼합물의 분산 처리를 행한다. 분산 처리 시스템(101)은, 「1 패스」의 분산 처리에 적합하다.
[0096] 이상과 같이, 분산 처리 시스템(91, 101)은, 모두, 분산 장치(301)를 가지고 있으므로, 수율이 양호하고, 분산력이 높고, 적절한 온도 범위에서 분산 처리를 행하는 것, 즉, 적절한 분산 처리를 실현한다. 또한, 베어링을 지켜 적절한 분산 처리를 실현하는 동시에, 피처리 혼합물의 공급량도 적절히 하여 최적의 속도로 분산 처리를 실현한다. 참고로, 분산 장치(301)는, 순환용 펌프, 순환용 배관, 배관 내에 설치되는 탱크 등과 함께 순환식 분산 처리 시스템을 구성하도록 해도 된다.
[0097] 본 출원은, 일본에서 2014년 11월 25일에 출원된 일본특허출원 제2014-237740호에 근거하고 있으며, 그 내용은 본 출원의 내용으로서, 그 일부를 형성한다.
또한, 본 발명은 본 명세서의 상세한 설명에 의해 더욱 완전히 이해할 수 있을 것이다. 그러나, 상세한 설명 및 특정 실시예는, 본 발명의 바람직한 실시형태이며, 설명의 목적을 위해서만 기재되어 있는 것이다. 상기 상세한 설명으로부터, 다양한 변경이나 개변(改變)이, 당업자에게 있어서 분명하기 때문이다.
출원인은, 기재된 실시형태 중 어느 것도 공중(公衆)에게 헌상할 의도는 없으며, 개시된 개변이나 대체안 중, 특허청구범위 내에 문언상 포함되지 않을지도 모르는 것도, 균등론 하에서의 발명의 일부로 한다.
본 명세서 혹은 청구범위의 기재에 있어서, 명사 및 동일한 지시어의 사용은, 특별히 지시되지 않는 한, 또는 문맥에 의해 명료하게 부정되지 않는 한, 단수 및 복수의 양쪽을 포함하는 것으로 해석해야 한다. 본 명세서 중에서 제공된 어느 예시 또는 예시적인 용어(예컨대, 「등」)의 사용도, 단지 본 발명을 설명하기 쉽게 하려는 의도에 지나지 않으며, 특별히 청구범위에 기재하지 않는 한 본 발명의 범위에 제한을 가하는 것은 아니다.
[0098] 1 : 분산 장치
2 : 로터
3 : 스테이터
11 : 용기
12 : 커버 유닛
50 : 홈

Claims (20)

  1. 로터와, 상기 로터에 대향(對向)하여 배치되는 스테이터와의 사이에, 슬러리상(狀) 또는 액체상(狀)의 혼합물을 원심력에 의해 외주(外周)를 향해 통과시킴으로써 분산시키는 전단식의 분산 장치로서,
    분산 후의 혼합물을 받는 용기와,
    상기 용기의 상부 개구(開口)를 폐색(閉塞)하는 커버 유닛과,
    상기 커버 유닛의 하측에 고정되는 스테이터와,
    상기 스테이터의 하방(下方)측에 대향(對向)하도록 설치되는 로터와,
    상기 스테이터 및 상기 로터의 사이에 공급하는 피(被)처리 혼합물을 저류(貯留)하는 공급 유닛을 구비하며,
    상기 공급 유닛은, 상기 혼합물을 저류하는 공급 유닛 본체부와,
    상기 공급 유닛 본체부에 저류된 혼합물을, 상기 스테이터 및 상기 로터의 사이로 인도하기 위한 공급 통로측으로 밀어냄으로써, 상기 스테이터 및 상기 로터의 사이로 상기 혼합물을 인도하는 제1 압출(押出) 부재와,
    상기 제1 압출 부재의 압출면으로부터 튀어나올 수 있도록 설치되어, 상기 공급 통로 내에 존재하는 혼합물을 밀어냄으로써, 상기 스테이터 및 상기 로터의 사이로 상기 혼합물을 인도하는 제2 압출 부재를 가지고 있는, 분산 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스테이터에는, 회전축을 삽입통과시키는 회전축 삽입통과 구멍이 설치되며, 상기 스테이터의 상기 회전축 삽입통과 구멍보다 외측의 위치로부터 상기 스테이터 및 상기 로터의 사이로 혼합물이 인도되는, 분산 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 커버 유닛은, 상기 스테이터를 유지하는 스테이터 유지부를 가지며,
    상기 스테이터에는, 상기 회전축 삽입통과 구멍보다 외측의 위치에 설치되는 혼합물 공급용의 관통 구멍이 설치되며,
    상기 스테이터 유지부에는, 혼합물 공급구와, 상기 혼합물 공급구로부터 상기 스테이터에 설치된 혼합물 공급용의 상기 관통 구멍에 연통(連通)하는 연통로가 설치되며,
    적어도 상기 연통로는, 상기 공급 통로를 구성하며,
    상기 혼합물 공급구로부터 공급되는 혼합물은, 상기 스테이터 유지부의 상기 연통로 및 상기 스테이터의 상기 관통 구멍을 통해 상기 스테이터 및 상기 로터 사이로 인도되는, 분산 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 로터의, 상기 스테이터에 대향하는 면이며, 상기 스테이터에 설치된 관통 구멍에 대응하는 위치에, 로터와 동심원 형상으로 둥근 고리(圓環) 형상의 홈을 설치한, 분산 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 관통 구멍을 통해 공급되는 혼합물은, 고점도 및/또는 고형분 농도가 높은 혼합물인, 분산 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 로터에 설치한 홈의 깊이는, 상기 로터에 홈이 설치되어 있지 않은 로터의 상부 표면 부분과 스테이터의 간격보다 큰, 분산 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 홈의 깊이는, 상기 로터에 홈이 설치되어 있지 않은 로터의 상부 표면 부분과 스테이터의 간격보다 크며, 관통구로부터 공급되는 혼합물이, 로터의 회전에 의한 원심력에 의해, 로터와 스테이터가 형성하는 상기 틈새를 향해 상기 홈으로부터 배출되는 정도의 깊이인, 분산 장치.
  8. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 홈은, 로터의 반경 방향을 따른 단면(斷面)이 대략 가로로 긴 역(逆)사다리꼴 형상을 이루며, 홈의 단면의 상부 폭은, 상기 관통 구멍 하단의, 로터의 반경 방향을 따른 단면 길이를 덮는 길이를 가지는, 분산 장치.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 공급 유닛은, 상기 스테이터 유지부의 상기 혼합물 공급구에 접속되는 제2 혼합물 공급구와,
    상기 공급 유닛 본체부의 혼합물을 상기 스테이터 유지부의 상기 연통로로 인도하기 위한 제2 연통로를 가지며,
    상기 공급 유닛은, 상기 제2 혼합물 공급구 및 상기 혼합물 공급구가 접속됨으로써, 상기 스테이터 유지부에 일체화되며, 상기 일체화된 상태에서, 상기 제2 연통로가 상기 연통로에 연통되며,
    상기 연통로 및 상기 제2 연통로는, 상기 공급 통로를 구성하는, 분산 장치.
  10. 제1항 또는 제9항에 있어서,
    추가로,
    상기 로터를 회전시키는 회전축과,
    상기 커버 유닛에 설치되는 동시에, 상기 스테이터의 상방측에 위치하여, 상기 회전축을 회전 가능하게 유지하는 베어링을 구비하며,
    상기 커버 유닛은, 상기 베어링을 유지하는 베어링 유지부를 가지며,
    상기 스테이터 유지부는, 상기 베어링 유지부의 하방측에 설치되며,
    상기 스테이터 유지부에는, 상기 스테이터의 상기 회전축 삽입통과 구멍에 기체(氣體)를 공급하기 위한 제1 통기 구멍이 설치되며,
    상기 스테이터 유지부에는, 상기 회전축을 삽입통과시키는 제2 회전축 삽입통과 구멍이 설치되며,
    상기 베어링 유지부보다 하측이며 또한 상기 제2 회전축 삽입통과 구멍의 상측의 공간에 상기 스테이터 유지부의 외측과 통기하기 위한 제2 통기 구멍이 설치되며,
    상기 제1 통기 구멍으로부터 공급되는 기체의 압력이, 상기 제2 통기 구멍에 의해 통기된 공간의 압력보다 높은, 분산 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 스테이터 및 상기 스테이터 유지부 중 어느 일방(一方) 혹은 양방(兩方)에는, 그 회전축을 삽입통과시키는 부분에 공간 형성부가 설치되며,
    상기 제1 통기 구멍은, 상기 공간 형성부에 의해 형성된 공간에 연통하도록 형성되어, 상기 공간을 통해 상기 스테이터의 상기 회전축 삽입통과 구멍에 소정의 압력을 가지는 기체를 공급하는, 분산 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 베어링 유지부에는, 상기 베어링의 상기 스테이터측에 기체를 공급하기 위한 제 3 통기 구멍이 설치되며,
    상기 제3 통기 구멍으로부터 공급되는 기체의 압력은, 상기 제1 통기 구멍으로부터 공급되는 기체의 압력 이상인, 분산 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 베어링 유지부에는, 상기 베어링의 상기 스테이터측에 기체를 공급하기 위한 제 3 통기 구멍이 설치되며,
    상기 제3 통기 구멍으로부터 공급되는 기체의 압력은, 상기 제2 통기 구멍에 의해 통기된 공간의 압력보다 높음과 동시에, 상기 제1 통기 구멍으로부터 공급되는 기체의 압력 이하인, 분산 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 회전축과 상기 로터와의 사이에 탈부착 가능하게 설치되어, 상기 로터 및 상기 스테이터 사이의 틈새를 조정하는 스페이서 부재를 구비하며,
    상기 로터는, 상기 스페이서 부재가 부착된 상태에 있어서는, 상기 스테이터에 대한 축방향의 위치가 고정되며,
    상기 베어링 유지부는, 제2 스페이서 부재를 통해 상기 스테이터 유지부에 접촉함으로써 상기 스테이터 유지부의 축방향의 위치를 규제하는 위치결정 규제부를 가지며,
    상기 제2 스페이서 부재는, 상기 베어링 유지부와 상기 스테이터 유지부와의 사이에 탈부착 가능하게 설치되어, 축방향의 길이가 상이한 부품과 교환됨으로써 상기 베어링 유지부에 대한 상기 스테이터의 축방향의 위치를 조정하는, 분산 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 로터의 상면에는, 상기 회전축의 하단을 삽입하기 위한 오목부가 설치되며,
    상기 오목부에는, 관통 구멍이 형성되며,
    상기 회전축에는, 상기 로터의 상기 오목부에 상기 회전축의 상기 하단이 삽입되고, 상기 하단이 상기 스페이서 부재를 통해 상기 오목부에 접촉한 상태에서, 상기 로터의 하면측으로부터 체결 부재가 부착되며,
    상기 체결 부재는, 그 일부가 상기 로터의 상기 관통 구멍을 관통하여 상기 회전축에 부착됨으로써, 상기 스페이서 부재를 사이에 둔 상태에서 상기 회전축 및 상기 로터를 체결하며,
    상기 로터의 상기 오목부 및 상기 회전축의 하단에는, 상기 회전축의 회전력을 상기 로터에 전달하기 위한 복수의 핀이 설치되며,
    상기 복수의 핀은, 원주(圓周) 방향으로 균등한 간격을 가진 위치에 배치되어 있으며,
    상기 스페이서 부재에는, 상기 체결 부재가 삽입통과되는 제1 삽입통과 구멍과, 상기 복수의 핀이 삽입통과하기 위해 복수 설치되는 제2 삽입통과 구멍이 형성되어 있는, 분산 장치.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 스테이터는, 대향하는 평면에 있어서, 상기 로터보다 큰 형상으로 형성되며,
    상기 스테이터에는, 상기 로터와 대향하는 면과 반대측의 면에, 냉각용의 액체를 유통시키기 위한 냉각용 홈부가 형성되며,
    상기 냉각용 홈부는, 상기 로터보다 외측에도 위치하도록 형성되어 있는, 분산 장치.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 냉각용 홈부에는, 반경 방향을 따라 형성되는 벽부가 설치되며,
    상기 벽부를 사이에 두도록 냉각액 공급구 및 냉각액 배출구가 설치되며,
    상기 냉각액 공급구로부터 상기 냉각용 홈부에 공급된 냉각용의 액체가, 상기 냉각용 홈부에 있어서 원주 방향의 일방향이며 상기 냉각용 공급구로부터 상기 벽부가 설치되어 있지 않은 방향을 향해 유통되고, 유통된 냉각용의 액체가 상기 냉각액 배출구로부터 배출되는, 분산 장치.
  18. 로터와, 상기 로터에 대향하여 배치되는 스테이터와의 사이에, 슬러리상 또는 액체상의 혼합물을 원심력에 의해 외주를 향해 통과시킴으로써 분산시키는 전단식의 분산 장치로서,
    분산 후의 혼합물을 받는 용기와,
    상기 용기의 상부 개구를 폐색하는 커버 유닛과,
    상기 커버 유닛의 하측에 고정되는 스테이터를 구비하며,
    상기 스테이터에는, 회전축을 삽입통과시키는 회전축 삽입통과 구멍이 설치되는 동시에, 상기 회전축 삽입통과 구멍보다 외측의 위치에 혼합물 공급용의 관통 구멍이 설치되며,
    상기 혼합물은, 상기 스테이터의 상기 관통 구멍을 통해 상기 스테이터 및 상기 로터 사이로 인도되며,
    상기 로터의, 상기 스테이터에 대향하는 면이며, 상기 스테이터에 설치되고 관통 구멍에 대응하는 위치에, 로터와 동심원 형상으로 둥근 고리 형상의 홈을 설치한, 분산 장치.
  19. 로터와, 상기 로터에 대향하여 배치되는 스테이터와의 사이에, 슬러리상 또는 액체상의 혼합물을 원심력에 의해 외주를 향해 통과시킴으로써 분산시키는 전단식의 분산 장치로서,
    분산 후의 혼합물을 받는 용기와,
    상기 용기의 상부 개구를 폐색하는 커버 유닛과,
    상기 커버 유닛의 하측에 고정되는 스테이터와,
    상기 스테이터의 하방측에 대향하도록 설치되는 로터와,
    상기 로터를 회전시키는 회전축과,
    상기 커버 유닛에 설치되는 동시에, 상기 스테이터의 상방측에 위치하여, 상기 회전축을 회전 가능하게 유지하는 베어링을 구비하며,
    상기 커버 유닛은, 상기 베어링을 유지하는 베어링 유지부와,
    상기 베어링 유지부의 하방측에 설치되어, 상기 스테이터를 유지하는 스테이터 유지부를 가지며,
    상기 스테이터 유지부에는, 상기 스테이터의 상기 회전축 삽입통과 구멍에 기체를 공급하기 위한 제1 통기 구멍이 설치되며,
    상기 스테이터 유지부에는, 상기 회전축을 삽입통과시키는 제2 회전축 삽입통과 구멍이 설치되며,
    상기 베어링 유지부보다 하측이며 또한 상기 제2 회전축 삽입통과 구멍의 상측의 공간에 상기 스테이터 유지부의 외측과 통기하기 위한 제2 통기 구멍이 설치되며,
    상기 제1 통기 구멍으로부터 공급되는 기체의 압력이, 상기 제2 통기 구멍에 의해 통기된 공간의 압력보다 높은, 분산 장치.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 기재된 분산 장치를 이용하여,
    상기 분산 장치의 상기 로터 및 상기 스테이터의 사이에, 상기 혼합물을 공급하고 원심력에 의해 외주를 향해 통과시킴으로써 분산시키는, 분산 방법.
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