WO2020213184A1 - 攪拌機 - Google Patents

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WO2020213184A1
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榎村眞一
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エム・テクニック株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an improvement of a stirrer, particularly a stirrer used for emulsifying, dispersing or mixing a fluid to be treated.
  • stirrers have been proposed as devices for emulsifying, dispersing, or mixing fluids, but today, fluids to be treated containing substances having a small particle size such as nanoparticles are satisfactorily treated. Is required to do.
  • bead mills and homogenizers are known as a kind of widely known stirrer, emulsifier, and disperser.
  • the crystalline state on the surface of the particles is destroyed and damaged, resulting in a problem of functional deterioration.
  • the problem of foreign matter generation is great, and the cost of beads that are frequently replaced or replenished is also high.
  • the high-voltage homogenizer does not solve the problems of stable machine operation and large required power.
  • the rotary homogenizer has been conventionally used as a premixer, but in order to perform nanodispersion and nanoemulsification, a finishing machine is required for further nano-finishing.
  • This stirrer includes a rotor having a plurality of blades and a screen laid around the rotor and having a plurality of slits. By rotating the rotor and the screen relative to each other, the fluid to be processed is sheared in a minute gap between the inner wall of the screen including the slit and the blade, and the inside of the screen as an intermittent jet flow through the slit. The fluid to be processed is discharged from the outside.
  • the stirrers of Patent Documents 1 to 3 change the stirring conditions by adjusting the rotation speed of the impeller (that is, the rotor) as shown in " ⁇ Conventional Techniques>" of Patent Document 2. ..
  • the invention according to Patent Document 2 proposes a stirrer capable of selecting an arbitrary width of the clearance between the blade tip of the rotor and the inner wall of the screen, thereby depending on the fluid. It was intended to improve and optimize the capacity. Further, in Patent Document 3, it has been found that the effect of fine particle formation is rapidly increased by making the frequency Z (kHz) of the intermittent jet flow larger than a specific value. We have proposed a stirrer that enables micronization of regions that was not possible with the stirrer.
  • Cavitation involves the process of bubble initiation, growth, and bubble collapse as pressure rises.
  • erosion occurs with energy of several thousand atmospheres. This erosion is a major cause of machine damage and suppression of cavitation is a very important factor.
  • the processing capacity of the stirrer can be improved.
  • the rotation speed of the rotor By increasing the rotation speed of the rotor, the discharge flow rate of the fluid to be processed discharged from the inside to the outside of the screen through the slit is increased, and the speed of the intermittent jet flow is increased. In this case, the following points become problems.
  • the speed of sound is about 340 m / sec in air at room temperature and about 1500 m / sec in water, but when air bubbles are mixed by cavitation, the speed of sound in water drops significantly.
  • the speed of sound of water having a void ratio of 0.2 including air bubbles is 30 m / sec or less, and the speed of sound of water having a void ratio of 0.4 is about 20 m / sec.
  • the velocity of the intermittent jet flow passing through the screen is considered to be close to the speed of sound in water containing the above-mentioned bubbles, and if the velocity exceeds the speed of sound, a shock wave is generated and damage to the machine occurs. Therefore, it is necessary to suppress the generation of air bubbles due to cavitation as much as possible and solve the problem of shock waves.
  • the pressure of the fluid to be processed decreases, so that the fluid to be processed is sucked from the slit located on the rear surface side.
  • the intermittent jet flow of the fluid to be processed from the slit is not ejected to the fluid to be processed that is simply stationary, but forward and reverse flows (discharge and suction) are generated. Therefore, it is considered that a liquid-to-liquid shear force is generated between unsteady fluids to be treated due to the relative velocity difference at the interface between the two flows.
  • Water hammer occurs because the flow (discharge and suction) is not a steady flow but an unsteady flow. Due to the effect of this water hammer action, the collision pressure becomes an order of magnitude higher than that of a steady flow, and a larger shearing force is generated to increase the processing capacity.
  • Patent Document 4 focuses on the liquid-to-liquid shearing force due to the intermittent jet flow, and defines the relationship between the width of the tip of the rotor blade and the slit width of the screen to improve the efficiency of the intermittent jet flow. There is.
  • the present invention was created as a result of an attempt to improve the stirrer from a new viewpoint of increasing the relative velocity difference at the interface between the forward and reverse flows (discharge and suction from the slit) of the fluid to be treated generated by the intermittent jet flow. It is an invention. Specifically, by reviewing the cross-sectional shape of the slit provided in the screen, it was possible to provide a stirrer capable of increasing the relative speed difference between the forward and reverse flows of the fluid to be processed. is there. Further, the present inventor reviews the cross-sectional shape of the slit provided in the screen to increase the relative speed difference between the forward and reverse flows of the fluid to be processed, reduce the pressure loss of the fluid to be processed, and perform cavitation.
  • the fluid to be treated which is suppressed and discharged from the inside to the outside of the screen through the slit, efficiently forms an intermittent jet flow, and the fluid to be treated is efficiently sucked from the outside to the inside of the screen through the slit. This is the completion of the present invention.
  • the present invention concentrically comprises a rotor provided with and rotating a plurality of blades and a screen laid around the rotor, and the screen is adjacent to a plurality of slits in the circumferential direction thereof.
  • a screen member located between the slits is provided, and at least the rotor of the rotor and the screen rotates, so that the fluid to be processed is discharged from the inside to the outside of the screen as an intermittent jet flow through the slits. This is to improve the stirrer.
  • the rotor provided with a plurality of blades and rotating, the partition wall for the purpose of holding the discharge pressure of the rotor, and the screen laid around the rotor are provided concentrically with the screen.
  • the space between the inflow opening and the outflow opening is a slit space
  • the circumferential width (So) of the outflow opening and the circumferential width (Si) of the inflow opening are the circumferential widths of the slit space (Si). It is characterized in that it is provided so as to be larger than Sm).
  • the plurality of slits have an inflow side region in which the fluid to be processed flows into the slit from the inside of the screen and an outflow side in which the fluid to be processed flows out from the slit to the outside of the screen.
  • the inflow side region includes at least a region, and the inflow side region is defined by an inflow side end face on the front side and an inflow side end face on the back side arranged at intervals in the rotation direction of the plurality of blades.
  • the width (Sm) in the circumferential direction of the slit space is defined by the outflow side end face on the front side and the outflow side end face on the back side arranged at intervals in the rotation direction of the plurality of blades.
  • the width of the narrowest narrow portion in the circumferential direction is 1 to 45 degrees and at least one of the following (1) to (4) is 1 to 45 degrees.
  • (1) Angle of the inflow side end face on the front side with respect to the radius passing through the center of the narrow portion in the circumferential direction (2) Angle of the outflow side end face on the back side with respect to the radius passing through the center of the narrow portion in the circumferential direction (3) Angle of the inflow side end face on the back side with respect to the radius passing through the center of the narrow portion in the circumferential direction (4) Angle of the outflow side end face on the front side with respect to the radius passing through the center of the narrow portion in the circumferential direction
  • the plurality of slits are provided with an intermediate region between the inflow side region and the outflow side region, and the intermediate regions are arranged at intervals in the rotation direction of the plurality of blades.
  • an intermediate end surface on the front side and an intermediate end surface on the back side It is defined by an intermediate end surface on the front side and an intermediate end surface on the back side, and the intermediate end surface on the front side and the intermediate end surface on the back side can be implemented as having a width in the radial direction.
  • the "width in the circumferential direction” means a linear distance in the circumferential direction.
  • the circumferential width (Si) of the inflow opening connects the intersection of the inflow side end surface on the front side with the inner wall surface of the slit member and the intersection point between the inflow side end surface on the back side and the inner wall surface of the slit member.
  • the linear distance which is the circumferential width (So) of the outflow opening, is the intersection of the outflow side end face on the front side and the outer wall surface of the slit member and the intersection point between the outflow side end face on the back side and the outer wall surface of the slit member.
  • the pressure loss at the time of forming the intermittent jet flow is reduced as compared with the conventional type, the speed of the intermittent jet flow is increased, and the screen is formed through the slit.
  • the suction speed of the fluid to be treated and the pressure loss at the time of sucking from the outside to the inside it becomes faster, and the relative speed difference between the forward and reverse flows (discharge and suction) is increased by plus or minus. Things will be possible.
  • the shape of the nozzle that is, the cross-sectional shape of the slit provided on the screen has a great influence on the formation of the jet flow.
  • the inventor has repeated experiments through trial and error, but by proposing the cross-sectional shape of the slit provided in the screen in the present invention, the forward and reverse flow (discharge and suction) of the fluid to be processed It was practically the most effective in increasing the relative speed difference of.
  • the region near the outflow opening of the slit provided on the screen is called a transition region, and a potential core is formed at the center of the slit.
  • the potential core is substantially determined by the circumferential width (Sm) of the slit space, which is the circumferential width of the narrowest narrow portion of the circumferential width of the slit space.
  • the potential core of the potential core A velocity difference occurs between the flow and the flow around it, and by increasing the relative velocity difference at the velocity interface, a large liquid-liquid shear force can be obtained even in the outflow side region including the transition region. Can be done.
  • the circumferential width (Sm) of the slit space is the circumferential width of the narrowest narrow portion among the circumferential widths of the slit space, and the circumferential width of the slit is the inflow. It is preferable to carry out the procedure so that the amount gradually decreases from the opening toward the narrow portion and gradually increases from the narrow portion toward the outflow opening. Further, the width of the slit in the circumferential direction can be appropriately changed on condition that an intermittent jet flow is generated and good suction of the fluid to be processed through the slit from the outside to the inside of the screen is performed, but the circumference of the outflow opening is changed.
  • the width (So) in the direction is preferably 1.0 mm to 8.0 mm, and the width (Sm) in the circumferential direction of the slit space is preferably 0.3 mm to 5.0 mm, which is the circumferential width of the inflow opening.
  • the width (Si) is preferably 1.0 mm to 8.0 mm.
  • the screen is implemented so that the diameters of the blades and the screen become smaller as the distance from the introduction port into which the fluid to be processed is introduced is axially.
  • the discharge amount from the slit tends to be large near the introduction port, and conversely, the discharge amount from the slit tends to decrease near the introduction port. Therefore, the discharge amount in the axial direction of the screen can be made uniform by configuring the blades and the screen so that the diameters of the blades and the screen become smaller as the distance from the introduction port increases in the axial direction. As a result, the occurrence of cavitation can be suppressed and machine failure can be reduced.
  • the fluid to be treated can be treated under more uniform conditions in the circumferential direction. It can. However, this does not prevent the use of a plurality of slits having different widths, and does not prevent the use of slits having uneven spacing.
  • the plurality of slits in the screen may be implemented assuming that the width (v) in the radial direction is defined by the following equation (1). it can. 0.02 ⁇ D ⁇ v ⁇ 0.15 ⁇ D formula (1)
  • the present invention has further studied the intermittent jet flow, and has been able to provide a stirrer capable of more efficiently performing shearing applied to the fluid to be treated by the action of the intermittent jet flow. Further, as a result of the efficient shearing, it has been possible to provide a stirrer capable of realizing extremely fine dispersion and emulsification such as nano-dispersion and nano-emulsification. Further, it has been possible to provide a stirrer capable of obtaining particles having a narrow particle size distribution and a uniform particle size.
  • FIGS. 6 and 7 indicate a rotation direction.
  • This stirrer includes a processing unit 1 arranged in a fluid body to be processed, which is scheduled to be processed such as emulsification, dispersion, or mixing, and a rotor 2 arranged in the processing unit 1.
  • the processing unit 1 is a hollow housing, and by being supported by the support pipe 3, it is arranged in the storage container 4 for accommodating the fluid to be processed or the flow path of the fluid to be processed.
  • the processing unit 1 is provided at the tip of the support tube 3 and is inserted from the upper part of the storage container 4 downward inside, but the present invention is not limited to this example, and for example, FIG. As shown, it is possible to carry out even if the processing unit 1 is supported by the support tube 3 so as to project upward from the bottom surface of the storage container 4.
  • the processing unit 1 includes a suction chamber 6 having a suction port 5 for sucking the fluid to be treated from the outside to the inside, and a stirring chamber 7 conducting conduction to the suction chamber 6.
  • the outer circumference of the stirring chamber 7 is defined by a screen 9 having a plurality of slits 18.
  • the screen 9 will be described as being composed of a slit 18 which is a space and a screen member 19 which is an actual member located between the slits 18. Therefore, the screen 9 means the whole including the slits 18 formed in the plurality of screen members 19, and the screen member 19 refers to each existing member located between the adjacent slits 18. means. Similarly, the inner wall surface or the outer wall surface of the screen 9 means the entire inner wall surface or the outer wall surface including the slits 18 formed in the plurality of screen members 19.
  • the openings of the plurality of slits 18 provided on the inner wall surface of the screen 9 are referred to as inflow openings 33, and the openings of the plurality of slits 18 provided on the outer wall surface of the screen 9 are referred to as outflow openings 34.
  • the suction chamber 6 and the stirring chamber 7 are partitioned by a partition wall 10 and are electrically connected to each other through an introduction opening (introduction port) 11 provided in the partition wall 10.
  • the suction chamber 6 is not indispensable.
  • the entire upper end of the stirring chamber 7 is an opening for introduction without providing the suction chamber 6, and the fluid to be treated in the storage container 4 is a stirring chamber. It may be introduced directly in 7.
  • the partition wall 10 is provided for the purpose of holding the pressure when the fluid to be treated is discharged as an intermittent jet flow from the inside to the outside of the screen 9 through the slit 18.
  • the rotor 2 is a rotating body having a plurality of blades 12 in the circumferential direction, and the rotor 2 and the screen 9 (when the partition wall 10 is provided, the rotor 2, the screen 9 and the partition wall 10) are arranged concentrically. , Rotates while maintaining a minute clearance between the blade 12 and the screen 9.
  • Various rotation drive structures can be adopted for the structure for rotating the rotor 2, but in this example, the rotor 2 is provided at the tip of the rotation shaft 13 and is rotatably housed in the stirring chamber 7. More specifically, the rotating shaft 13 is inserted through the support pipe 3 and further arranged so as to reach the stirring chamber 7 through the suction chamber 6 and the opening 11 of the partition wall 10, and its tip (lower end in the figure).
  • the rotor 2 is attached to.
  • the rear end of the rotary shaft 13 is connected to a rotary drive device such as a motor 14. It is preferable to use a motor 14 having a control system such as numerical control or being placed under the control of
  • the screen 9 has a tubular shape with a circular cross section.
  • the screen 9 may be gradually reduced in diameter as it moves axially away from the introduction opening 11 (downward in the example of FIG. 2), for example, like a conical surface shape. desirable.
  • the diameter may be constant in the axial direction, but in that case, the discharge amount from the slit 18 is large in the place near the opening 11 for introduction (upper in FIG. 2), and conversely, the discharge amount is reduced in the far place. (Lower in Fig. 2).
  • the screen 9 preferably has a truncated cone shape.
  • the slit 18 is shown to extend linearly in the axial direction of the rotating shaft 13 (vertical direction in the example of the figure), but may be curved and extended such as in a spiral shape. Further, although a plurality of slits 18 are formed at equal intervals in the circumferential direction, the slits 18 can be formed at different intervals, and do not prevent the slits 18 having a plurality of types and sizes from being provided.
  • the slit 18 can be implemented by appropriately changing the lead angle thereof. As shown in the figure, the lead angle formed by the plane orthogonal to the rotation axis 13 and the extending direction of the slit 18 extends linearly in the vertical direction of 90 degrees, and a spiral shape having a predetermined lead angle. It may be curved and extended in the vertical direction, such as a thing.
  • the blades 12 of the rotor 2 may extend linearly with a constant width radially from the center of the rotor 2 in a cross section (a cross section orthogonal to the axial direction of the rotating shaft 13), and gradually extend outward.
  • the width may be widened, the width may be gradually narrowed toward the outside, or the width may be curved and extended outward.
  • the lead angle of the tip portion 21 of these blades 12 can be changed as appropriate.
  • a lead angle formed by a plane orthogonal to the rotation axis 13 and an extension direction of the tip portion 21 extends linearly in the vertical direction of 90 degrees, a spiral shape having a predetermined lead angle, and the like. , It may be curved in the vertical direction and extended.
  • the shapes of these individual constituent members are such that the tip portion 21 of the blade 12 and the slit 18 overlap each other in the length direction of the slit 18 (vertical direction in the example of the figure). Then, by the rotation of the rotor 2, the fluid to be processed can be sheared between the blade 12 and the screen member 19 at the same overlapping positions, and the object that passes through the slit 18 as the blade 12 rotates. Kinetic energy can be given to the treated fluid so that an intermittent jet flow is generated.
  • the relationship between the blade 12 and the slit 18 is defined, it means the relationship at the same position unless otherwise specified.
  • the clearance between the screen 9 and the blade 12, that is, the distance between the inner wall surface of the screen 9 and the tip portion 21 of the blade 12 can be appropriately changed within the range in which the shearing and the intermittent jet flow occur, but is usually about 0.2 to 2. It is desirable that it is 0.0 mm. Further, this clearance is easy by making at least one of the stirring chamber 7 and the blade 12 movable in the axial direction when the screen 9 having a tapered shape as shown in FIG. 2 is used. Can be adjusted to. Further, as another structure of the stirrer, those shown in FIGS. 4 and 5 can also be adopted.
  • a separate stirring device is arranged in the storage container 4 in order to perform uniform stirring of the entire fluid to be processed in the storage container 4.
  • a stirring blade 15 for stirring the entire inside of the storage container 4 may be provided so as to rotate in the same body as the stirring chamber 7.
  • the stirring blade 15 and the stirring chamber 7 including the screen 9 are both rotated.
  • the rotation directions of the stirring blade 15 and the stirring chamber 7 may be the same as or opposite to the rotation direction of the rotor 2. That is, the rotation of the stirring chamber 7 including the screen 9 is slower than the rotation of the rotor 2 (specifically, the peripheral speed of the rotation of the screen is about 0.02 to 0.5 m / s).
  • the stirring chamber 7 is rotatable with respect to the support pipe 3, the rotating shaft of the second motor 20 is connected to the tip of the stirring chamber 7, and the screen 9 can be rotated at high speed. Is to be.
  • the rotation direction of the screen 9 is opposite to the rotation direction of the rotor 2 arranged inside the stirring chamber 7. As a result, the relative rotation speed between the screen 9 and the rotor 2 increases.
  • the present invention is applied as follows.
  • the process of emulsification, dispersion or mixing is performed by generating a liquid-liquid shear force at the velocity interface by the intermittent jet flow.
  • the rotor 2 and the screen 9 shown in FIGS. 6, 7 (A)-(E) and 8 (A)-(F) are used.
  • the rotor 2 is shown only in FIGS. 6 and 7 (A), (B), and (F), but in each embodiment of the present application, the rotor 2 is rotated counterclockwise. It should be noted that FIGS.
  • FIGS. 6 to 8 are an enlarged view of a main part of the stirrer according to the embodiment to which the present invention is applied or an enlarged view of the main part of the stirrer of the conventional example, but are schematic views, and the dimensions of each part are shown accurately. It's not a thing. Further, the center line shown in each of FIGS. 6 to 8 indicates the radial direction.
  • the stirrer according to the present invention is characterized by the shape of a cross section (a cross section orthogonal to the axial direction of the rotating shaft 13) of a plurality of slits 18 provided on the screen 9.
  • the shape of the cross section of each slit 18 is the same, but a plurality of types may be used.
  • Each slit 18 has an opening of the slit 18 provided on the inner wall surface of the screen 9 as an inflow opening 33 and an opening of the slit 18 provided on the outer wall surface of the screen 9 as an outflow opening 34.
  • the space between the opening 33 and the outflow opening 34 is defined as the slit space 35, and the circumferential width (Si) of the inflow opening 33 and the circumferential width (So) of the outflow opening 34 are the circumferential widths of the slit space 35. It is provided so as to be larger than (Sm).
  • the circumferential width (Sm) of the slit space 35 means the circumferential width of the narrowest narrow portion of the circumferential width of the slit space 35.
  • the inflow side region 22 is defined by at least the inflow side end surface 26 on the front side and the inflow side end surface 30 on the back side arranged at intervals in the rotation direction of the plurality of blades 12, and is defined by the outflow side.
  • the region 23 is defined by an outflow side end surface 27 on the front side and an outflow side end surface 31 on the back side arranged at intervals in the rotation direction of the plurality of blades 12.
  • the inner (diametrically inner) boundary of the inflow side region 22 is the inflow opening 33
  • the outer (diametrically outer) boundary of the outflow side region 23 is the outflow opening 34.
  • Examples of the slit 18 include those shown in FIGS. 6, 7 (A)-(E) and 8 (A)-(F).
  • the inflow side end surface 26 on the front side which defines the inflow side region 22, is inclined forward in the rotation direction of the plurality of blades 12, and the inflow side end surface 30 on the back side is inclined.
  • the outflow side end surface 27 on the front side which defines the outflow side region 23 by inclining rearward in the rotation direction of the plurality of blades 12, is inclined rearward in the rotation direction of the plurality of blades 12, and the outflow side end surface 31 on the back side is inclined rearward.
  • the plurality of blades 12 are inclined forward in the rotation direction.
  • the forward inclination means that the inflow side end surface 26 on the front side and the outflow side end surface 31 on the back side move from the inside to the outside of the screen, that is, toward the outer diameter direction of the screen 9. Therefore, it means that the plurality of blades 12 are inclined forward in the rotation direction, and in the rearward inclination, the inflow side end surface 30 on the back side and the outflow side end surface 27 on the front side are inside the screen. It means that the plurality of blades 12 are inclined rearward in the rotation direction toward the outside, that is, toward the outer diameter direction of the screen 9, and hereinafter, each end surface constituting the slit 18 is formed. The same applies to the case where the plurality of blades 12 are inclined forward or backward in the rotation direction.
  • the inflow side end surface 26 on the front side and the outflow side end surface 27 on the front side constitute the front side surface 25 that defines the slit 18, and the inflow side end surface 30 on the back side and the outflow side end surface 31 on the back side form the slit 18.
  • the inner surface 29 that defines the slit 18 is configured.
  • the slit space 35 is a combination of the inflow side region 22 and the outflow side region 23, the boundary between the inflow side region 22 and the outflow side region 23 is a narrow portion, and the circumferential direction of the narrow portion. Is the width (Sm) of the slit space 35 in the circumferential direction.
  • the inclination angles of the above-mentioned end faces may be the same but different. May be good.
  • the width of the slit 18 in the circumferential direction gradually decreases from the inflow opening 33 toward the narrow portion, and the width of the slit 18 in the circumferential direction gradually increases from the narrow portion toward the outflow opening 34.
  • the slit 18 shown in FIG. 7 (E) like the slit 18 shown in FIG.
  • the inflow side region 22 defines the inflow side region 22 and has the inflow side end surface 26 on the front side in front of the plurality of blades 12 in the rotation direction.
  • the inflow side end surface 30 on the back side is inclined to the rear in the rotation direction of the plurality of blades 12 to define the outflow side region 23, and the outflow side end surface 27 on the front side is inclined to the rear in the rotation direction of the plurality of blades 12.
  • the outflow side end surface 31 on the back side is inclined forward in the rotation direction of the plurality of blades 12, and the slit 18 shown in FIG. 7A is the width of the inflow opening 33 in the circumferential direction. While Si) is larger than the circumferential width (So) of the outflow opening 34, in the slit 18 shown in FIG. 7 (E), the circumferential width (So) of the outflow opening 34 is the inflow opening 33. It is larger than the width (Si) in the circumferential direction of.
  • each slit 18 may be provided with an intermediate region 24 between the inflow side region 22 and the outflow side region 23.
  • the intermediate region 24 is defined by an intermediate end surface 28 on the front side and an intermediate end surface 32 on the back side arranged at intervals in the rotation direction of the plurality of blades 12, and is intermediate between the intermediate end surface 28 on the front side and the back side.
  • the end face 32 has a width in the radial direction.
  • the slits 18 shown in FIGS. 6 and 7 (B) to 7 (D) have a plurality of front end faces 26 on the inflow side, which define the inflow side region 22, similar to the slits 18 shown in FIG. 7A.
  • a plurality of outflow side end faces 27 on the front side are inclined forward in the rotation direction of the blades 12 and the inflow side end faces 30 on the back side are inclined to the rear in the rotation direction of the plurality of blades 12 to define the outflow side region 23.
  • the intermediate region 24 is defined by the intermediate end surface 28 on the front side and the intermediate end surface 32 on the back side having a width in the direction.
  • the inflow side end surface 26 on the front side, the intermediate end surface 28 on the front side, and the outflow side end surface 27 on the front side form a front surface 25 that defines the slit 18, and the inflow side end surface 30 and the back on the back side.
  • An intermediate end surface 32 on the side and an outflow side end surface 31 on the back side form a back surface 29 that defines a slit 18.
  • the slit space 35 is a combination of the inflow side region 22, the intermediate region 24, and the outflow side region 23, and the front side intermediate end surface 28 and the back side intermediate end surface 32 are both a plurality of blades.
  • the intermediate region 24 is not inclined forward or backward in the rotation direction of 12, the intermediate region 24 is a narrow portion, and the width in the circumferential direction of the narrow portion is the width (Sm) in the circumferential direction of the slit space 35.
  • At least one of the intermediate end surface 28 on the front side and the intermediate end surface 32 on the back side may be inclined forward or backward in the rotation direction of the plurality of blades 12.
  • the narrower one in the circumferential direction is the narrow portion
  • the width in the circumferential direction of the narrow portion is the slit. It is the width (Sm) in the circumferential direction of the space 35.
  • the edge composed of 30 and the intermediate end surface 32 on the back side, and the edge composed of the intermediate end surface 32 on the back side and the outflow side end surface 31 on the back side may each have a rounded R surface.
  • the slit 18 does not incline each of the inflow side end surface 30 on the back side and the outflow side end face 31 on the back side forming the back side surface 29 forward or backward in the rotation direction of the plurality of blades 12, and is on the front side.
  • the inflow side end surface 26 may be inclined forward in the rotation direction of the plurality of blades 12, and the outflow side end surface 27 on the front side may be inclined rearward in the rotation direction of the plurality of blades 12 (FIG. 8 (FIG. 8). A)).
  • the slit 18 does not incline the inflow side end surface 26 on the front side and the outflow side end surface 27 on the front side, each of which constitutes the front surface 25, forward or backward in the rotation direction of the plurality of blades 12, and is on the back side.
  • the inflow side end surface 30 of the blades 12 may be inclined rearward in the rotation direction of the plurality of blades 12, and the outflow side end surface 31 on the back side may be inclined forward in the rotation direction of the plurality of blades 12 (FIG. 8 (FIG. 8). B)).
  • the slit 18 does not incline the inflow side end surface 30 on the back side forward or backward in the rotation direction of the plurality of blades 12, but inclines the inflow side end surface 26 on the front side forward in the rotation direction of the plurality of blades 12.
  • the outflow side end surface 27 on the front side may be inclined to the rear in the rotation direction of the plurality of blades 12, and the outflow side end surface 31 on the back side may be inclined to the front in the rotation direction of the plurality of blades 12 (FIG. 8 (C)).
  • the slit 18 does not incline the inflow side end surface 30 on the back side forward or backward in the rotation direction of the plurality of blades 12, but inclines the inflow side end surface 26 on the front side forward in the rotation direction of the plurality of blades 12.
  • the outflow side end surface 27 on the front side may not be inclined forward or backward in the rotation direction of the plurality of blades 12, but the outflow side end surface 31 on the back side may be inclined forward in the rotation direction of the plurality of blades 12. (FIG. 8 (D)).
  • the slit space 35 is a combination of the inflow side region 22 and the outflow side region 23, and the boundary between the inflow side region 22 and the outflow side region 23 is a narrow portion, which is in the circumferential direction of the narrow portion.
  • the width is the width (Sm) of the slit space 35 in the circumferential direction.
  • the slit 18 does not incline the inflow side end surface 30 on the back side forward or backward in the rotation direction of the plurality of blades 12, but inclines the inflow side end surface 26 on the front side forward in the rotation direction of the plurality of blades 12.
  • An intermediate region 24 may be defined by an intermediate end surface 28 on the front side and an intermediate end surface 32 on the back side having a width in the radial direction between 22 and the outflow side region 23 (FIG. 8 (E)).
  • the slit space 35 is a combination of the inflow side region 22, the intermediate region 24, and the outflow side region 23, and both the front side intermediate end surface 28 and the back side intermediate end surface 32 rotate a plurality of blades 12. Since the intermediate region 24 is a narrow portion because it is not inclined forward or backward in the direction, the width of the narrow portion in the circumferential direction is the width (Sm) of the slit space 35 in the circumferential direction.
  • the slit 18 is an edge of the inflow opening 33 composed of the front surface 25 and the inner wall surface of the screen member 19, and the slit 18 is an inflow opening 33 composed of the back surface 29 and the inner wall surface of the screen member 19. At least one of the edge, the edge of the outflow opening 34 composed of the front surface 25 and the outer wall surface of the screen member 19, and the edge of the outflow opening 34 composed of the back surface 29 and the outer wall surface of the screen member 19. One edge may be rounded.
  • the rounded R surface becomes each end surface that defines the inflow side region 22 and the outflow side region 23. For example, at the edge of the inflow opening 33 composed of the front side surface 25 and the inner wall surface of the screen member 19.
  • the slit 18 (FIG. 8 (F)) in which the edge of the inflow opening 33 and the edge of the outflow opening 34 are rounded has no edge, particularly in the inflow side region 22, and will be described later. This is preferable because the pressure drop of the fluid to be treated is reduced as compared with the obtuse-angled edge. In the slit 18, even if the edge of the inflow opening 33 or the edge of the outflow opening 34 is rounded, it is included in the slit 18 that is inclined forward or backward in the rotation direction of the plurality of blades 12.
  • the circumferential width (Si) of the inflow opening 33 and the circumferential width (So) of the outflow opening 34 are provided so as to be larger than the circumferential width (Sm) of the slit space 35.
  • this intermittent jet flow is generated by the rotation of the blades, but to explain this in more detail, the pressure of the fluid to be processed rises on the front side in the rotation direction of the blades. As a result, the fluid to be processed is discharged as an intermittent jet flow from the slit located on the front side of the blade. On the other hand, on the rear surface side in the rotation direction of the blades, the pressure of the fluid to be processed decreases, so that the fluid to be processed is sucked from the slit located on the rear surface side.
  • FIG. 7 (F) An example of the conventional slit 18 is shown in FIG. 7 (F).
  • the blades rotate and move due to the rotation of the rotor, but when the front side in the rotation direction of the blades approaches the inflow opening 33 of the slit 18 of the screen 9, the flow to be processed is flowing along the inner wall surface of the slit member 19 of the screen 9. Since the flow of the body is along the surface 25 on the front side that defines the slit 18, the flow of the fluid to be processed suddenly bends. In this case, the pressure of the fluid to be processed is extremely reduced by the edge of the inflow opening 33 composed of the inner wall surface of the slit member 19 of the screen 9 and the surface 25 on the front side, and cavitation occurs. As shown in FIG.
  • the conventional slit 18 is not inclined forward or backward in the rotation direction on both the front side surface 25 and the back side surface 29 that define the slit 18, and is inside the screen 9.
  • the circumferential width (Si) of the inflow opening 33 which is the opening of the slit 18 provided on the wall surface
  • the circumferential width (So) of the outflow opening 34 which is the opening of the slit 18 provided on the outer wall surface of the screen 9.
  • the plurality of slits 18 have outflow openings.
  • the circumferential width (So) of the 34 and the circumferential width (Si) of the inflow opening 33 are provided so as to be larger than the circumferential width (Sm) of the slit space 35.
  • the inflow side end surface 26 on the front side and the inflow side end surface 30 on the back side that define the inflow side region 22 of each slit 18 is the front in the rotation direction of the plurality of blades 12.
  • the edge of the inflow opening 33 composed of the inflow side end surface 26 on the front side and the inner wall surface of the screen member 19 becomes an obtuse angle ( ⁇ ) edge, which is extreme at the edge of the inflow opening 33.
  • ⁇ obtuse angle
  • the pressure loss of the fluid to be processed is reduced by providing the inflow opening 33 so that the width (Si) in the circumferential direction is larger than the width (Sm) in the circumferential direction of the slit space 35. , The generation of cavitation is suppressed, and the generation of bubbles is also suppressed. As a result, the speed of the intermittent jet flow discharged from the inside to the outside of the screen 9 through the slit 18 becomes faster than before.
  • the width (So) of the outflow opening 34 in the circumferential direction is provided to be larger than the width (Sm) of the slit space 35 in the circumferential direction, so that the cover is sucked from the outside to the inside of the screen 9 through the slit 18.
  • the pressure loss of the treated fluid is reduced.
  • the suction speed from the outside to the inside of the screen 9 through the slit 18 of the fluid to be processed becomes faster than before.
  • the velocity of the intermittent jet flow discharged from the inside to the outside of the screen 9 through the slit 18 is faster than before, and the speed of the intermittent jet flow is faster than before, and from the outside to the inside of the screen 9 through the slit 18 of the fluid to be processed.
  • the plurality of slits 18 are provided so that the circumferential width (So) of the outflow opening 34 and the circumferential width (Si) of the inflow opening 33 are larger than the circumferential width (Sm) of the slit space 35. By doing so, the potential core 36 is formed in the central portion of the slit 18.
  • the potential core 36 is the circumferential width (Sm) of the slit space 35, which is the circumferential width of the narrowest narrow portion among the circumferential widths of the slit space, specifically, the circumferential width of the intermediate region 24. It is substantially determined by the above, and is formed over substantially the entire area in the radial direction, particularly from the narrow portion to the outside, and the intermittent jet flow due to the fluid to be treated. Is the center of. FIG. 6 shows an example of the potential core 36.
  • the intermittent jet flow that has passed through the narrow portion passes through the outflow side region 23 that is wider than the narrow portion, and is discharged to the outside of the screen 9.
  • the intermittent jet flow forming the potential core 36 becomes a flow accelerated by the nozzle effect and the suppression of cavitation.
  • the velocity difference from the velocity of the intermittent jet flow forming the potential core 36 becomes larger.
  • the stirrer according to the embodiment of the present invention is subject to a stirrer as compared with the conventional stirrer. It was confirmed that the micronization of the treated fluid could be significantly promoted.
  • the screen 9 can be implemented even if the diameter of the tapered type or the like changes.
  • the maximum inner diameter is the maximum inner diameter of the screen 9 at the same position where the tip portion 21 of the blade 12 and the slit 18 overlap each other in the length direction of the slit 18. c) means.
  • the slit 18 may extend parallel to the axial direction of the rotation axis of the rotor 2, or may extend in a spiral shape or have an angle with respect to the axial direction.
  • the width of the slit 18 in the circumferential direction is the same position where the tip portion 21 of the blade 12 and the slit 18 overlap each other in the length direction of the slit 18.
  • the length in the circumferential direction of the screen 9 in other words, the direction orthogonal to the axial direction of the rotation axis of the rotor 2).
  • the axial position of the rotating shaft of the rotor 2 may be any position as long as it is the same position, but at least the axial position of the rotating shaft 13 is the maximum inner diameter (c) of the screen 9. Is preferable.
  • the circumferential width of the slit 18 include the circumferential width (Si) of the inflow opening 33, the circumferential width (So) of the outflow opening 34, and the circumferential width (Sm) of the slit space 35. Be done.
  • the width of the slit 18 in the circumferential direction can be appropriately changed on condition that an intermittent jet flow is generated and a good suction of the fluid to be processed through the slit 18 from the outside to the inside of the screen 9 is performed.
  • the width (Si) of the inflow opening 33 in the circumferential direction is preferably 1.0 mm to 8.0 mm, more preferably 1.5 mm to 6.0 mm. If the width (Si) of the inflow opening 33 in the circumferential direction is smaller than 1.0 mm, the above-mentioned nozzle effect is not exhibited, the pressure loss of the fluid to be processed becomes large, and it is difficult to increase the speed of the intermittent jet flow. Further, even if the width (Si) of the inflow opening 33 in the circumferential direction is made larger than 8 mm, the effect of the pressure loss of the fluid to be treated is not further increased.
  • the width (Si) of the inflow opening 33 in the circumferential direction is preferably 8.0 mm or less.
  • the circumferential width (So) of the outflow opening 34 is preferably 1.0 mm to 8.0 mm, more preferably 1.5 mm to 6.0 mm.
  • the circumferential width (So) of the outflow opening 34 is smaller than 1.0 mm, the pressure loss of the fluid to be processed is large due to the suction resistance, and the suction speed does not increase as expected.
  • the width (Sm) of the slit space 35 in the circumferential direction is preferably 0.3 to 5.0 mm, more preferably 0.5 mm to 3.0 mm.
  • the width (Sm) of the slit space 35 in the circumferential direction is larger than 5.0 mm, the velocity of the intermittent jet flow does not increase. Further, it is preferable that the width of the slit 18 in the circumferential direction gradually decreases from the inflow opening 33 toward the narrow portion and gradually increases from the narrow portion toward the outflow opening 34.
  • the circumferential width (Si) of the inflow opening 33 and the circumferential width (So) of the outflow opening 34 are larger than the circumferential width (Sm) of the slit space.
  • the size of the circumferential width (Si) of the inflow opening 33 and the circumferential width (So) of the outflow opening 34 does not matter, and the cross section (in the axial direction of the rotating shaft 13)
  • the size of the inflow side region 22, the outflow side region 23, and the intermediate region 24 in the shape of the orthogonal cross section) does not matter. For example, as shown in FIGS.
  • the circumferential width (Si) of the inflow opening 33 may be larger than the circumferential width (So) of the outflow opening 34.
  • the circumferential width (So) of the outflow opening 34 may be larger than the circumferential width (Si) of the inflow opening 33, as shown in FIG. 7 (D).
  • the circumferential width (Si) of the inflow opening 33 and the circumferential width (So) of the outflow opening 34 may be substantially the same. From the viewpoint of improving the speed of the intermittent jet flow, it is preferable that the width (Si) of the inflow opening 33 in the circumferential direction is larger than the width (So) of the outflow opening 34 in the circumferential direction.
  • an intermediate region 24 may be provided between the inflow side region 22 and the outflow side region 23.
  • the radial width of the intermediate region 24 is preferably 1/3 or more of the radial width of the slit 18 from the viewpoint of stability of the formed potential core 36.
  • the radial width of the intermediate region 24 is preferably 2/3 or less of the radial width of the slit 18 in order to secure the radial width of the inflow side region 22 and the outflow side region 23.
  • the potential core 36 is formed even if the intermediate region 24 is not provided between the inflow side region 22 and the outflow side region 23.
  • the inflow side end face 26 on the front side, the inflow side end face 30 on the back side, the outflow side end face 27 on the front side, or the outflow side end face 31 on the back side is It is preferable that the plurality of blades 12 are inclined forward or backward in the rotation direction, and the rotation directions of the plurality of blades 12 are the inflow side end surface 26 on the front side and the outflow side end surface 31 on the back side. It is preferable that the blades 12 are inclined forward in the rotation direction, and the inflow side end face on the back side and the outflow end face on the front side are preferably inclined backward in the rotation direction of the plurality of blades 12.
  • the above-mentioned forward inclination means that the inflow side end surface 26 on the front side and the outflow side end surface 31 on the back side are forward in the rotation direction of the plurality of blades 12 as they are directed toward the outer diameter direction of the screen 9.
  • the rearward inclination means that the inflow side end surface 30 on the back side and the outflow side end surface 27 on the front side are inclined toward the outer diameter of the screen 9, and a plurality of blades are inclined. It means that it is inclined backward in the direction of rotation of 12.
  • the inclination to the front or the rear depends on the maximum inner diameter (c) of the screen 9, but it is preferable that the angle ⁇ of each end face with respect to the radius passing through the center in the circumferential direction of the narrow portion is 1 to 45 degrees. .. Specifically, as shown in FIG. 6, the angle formed by the extension line of the inflow side end surface 30 on the back side and the radius passing through the center in the circumferential direction of the narrow portion is set to ⁇ ( ⁇ 2), and the outflow side end face on the front side is set.
  • the angle formed by the extension line of 27 and the radius passing through the center of the narrow portion in the circumferential direction is ⁇ ( ⁇ 1), and the inflow side end surface 26 on the front side and the outflow side end surface 31 on the back side of the narrow portion
  • ⁇ with respect to the radius passing through the center in the circumferential direction can be similarly defined.
  • the inflow side end surface 26 on the front side which defines the inflow side region 22, is not inclined forward or backward in the rotation direction of the plurality of blades 12, but the inflow side end surface 30 on the back side is inclined.
  • the plurality of blades 12 may be inclined rearward in the rotation direction (for example, FIG. 8B), and although not shown, the inflow side end surface 26 on the front side is in front of the plurality of blades 12 in the rotation direction.
  • the edge of the inflow opening 33 composed of the back surface 29 and the inner wall surface of the screen member 19 is rounded so that the inflow side end surface 30 on the back side is an R surface. Even if it can be carried out.
  • the inflow side end surface 26 on the front side is inclined forward in the rotation direction of the plurality of blades 12 as the slit 18. Is preferable.
  • the outflow side end surface 31 on the back side is rotated by the plurality of blades 12. It may be inclined forward in the rotation direction of the direction (for example, FIG. 8B), and although not shown, the outflow side end surface 27 on the front side is moved forward or backward in the rotation direction of the plurality of blades 12. Rather than inclining, the edge of the outflow opening 34 composed of the back side surface 29 and the outer wall surface of the screen member 19 is rounded, and the back side outflow side end surface 31 is an R surface. Can also be implemented.
  • At least the outflow side end surface 27 on the front side is inclined rearward in the rotation direction of the plurality of blades 12. This is because when the rotor 2 is rotating counterclockwise, the jet flow tends to tilt clockwise with reflection, and the outflow side end faces 27 on the front side are provided with a plurality of blades 12 so as to follow the flow of the jet flow. This is because it is advantageous to incline backward in the direction of rotation.
  • the width in the circumferential direction of the screen member 19 (in other words, the distance in the circumferential direction between the adjacent slits 18) can be appropriately changed.
  • the circumferential width of the screen member 19 include the circumferential width (ti) of the inner wall surface of the screen member 19 and the circumferential width (to) of the outer wall surface of the screen member 19.
  • the width (to) of the outer wall surface in the circumferential direction is preferably 0.5 to 10 times, more preferably about 0.6 to 2 times the width (So) in the circumferential direction of the outflow opening 34.
  • the width (to) of the outer wall surface of the screen member 19 in the circumferential direction is made too large, the number of shears is reduced, which leads to a decrease in the processing amount, and if it is too small, the slits 18 are substantially the same. Or the mechanical strength may be significantly reduced.
  • the rotor 2 is a rotating body having a plurality of blades 12.
  • the blade 12 is as shown in Patent Document 1-3 (whether the width b in the rotation direction of the tip 21 of the blade 12 and the width (Si) in the circumferential direction of the slit 18 are substantially equal, or the rotation direction of the tip 21 of the blade 12. (The width b of the blade 40 is slightly larger), or the one shown in Patent Document 4 (the width b'in the rotational direction of the tip 41 of the blade 40 with respect to the circumferential width (Si) of the slit 18). (See FIG. 6).
  • the width b in the rotation direction of the blade 12 of the rotor 2 is narrower than the width (Si) in the circumferential direction of the inflow opening 33, it is not preferable from the viewpoint of generating an intermittent jet flow.
  • the width (v) of the plurality of slits 18 of the screen 9 in the radial direction is defined by the following equation (1). 0.02 ⁇ D ⁇ v ⁇ 0.15 ⁇ D formula (1) D is the maximum outer diameter of the rotor 2 and is the maximum outer diameter of the rotor 2 at the same position where the tip portion 21 of the blade 12 and the slit 18 overlap each other in the length direction of the slit 18. If the width (v) of the slit 18 in the radial direction is smaller than 0.02D, the nozzle effect described above cannot be obtained, and it is difficult to form an intermittent jet flow.
  • the radial width (v) of the slit 18 is larger than 0.15D, the pressure loss of the fluid to be processed becomes too large, so that the velocity of the intermittent jet flow is difficult to increase. Further, the range of the appropriate radial width (v) for reducing cavitation as much as possible and obtaining the maximum effect of the intermittent jet flow is the range shown in the equation (1).
  • the numerical conditions of the screen 9, the slit 18, and the rotor 2 to which the present invention can be applied and which are considered to be suitable for mass production with the current technological capabilities are as follows.
  • Maximum inner diameter (c) of the screen 9 30 to 500 mm (however, the maximum diameter at the same position where the tip portion 21 of the blade 12 and the slit 18 overlap each other in the length direction of the slit 18)
  • Screen 9 rotation speed 15 to 390 times / s Number of slits 18: 12 to 500
  • Rotation speed of rotor 2 15 to 390 times / s
  • these numerical conditions are only examples, and the present invention does not exclude the adoption of conditions other than the above conditions with the future technological progress such as rotation control.
  • FIGS. 7 (A) and 7 (B) The shape of the cross section of the slit 18 used in the examples is shown in FIGS. 7 (A) and 7 (B), and the shape of the cross section of the slit 18 used in the comparative example is shown in FIG. 7 (F).
  • the circumferential width (So) of the outflow opening 34 and the circumferential width (Si) of the inflow opening 33 are larger than the circumferential width (Sm) of the slit space 35.
  • the slit 18 provided and used in the comparative example has the same circumferential width (Si) of the inflow opening 33, the circumferential width (So) of the outflow opening 34, and the circumferential width (Sm) of the slit space 35.
  • the circumferential width (So) of the outflow opening 34 shown in FIG. 7 (A) is 1.6 mm
  • the circumferential width (Si) of the inflow opening 33 is 2.0 mm
  • the circumferential width of the slit space 35. (Sm) is 0.8 mm
  • the circumferential width (So) of the outflow opening 34 shown in FIG. 7B is 1.6 mm
  • the circumferential width (Si) of the inflow opening 33 is 2.0 mm
  • the circumferential width (Sm) of the slit space 35. ) Is 0.8 mm.
  • the circumferential width (So) of the outflow opening 34, the circumferential width (Si) of the inflow opening 33, and the circumferential width (Sm) of the slit space 35 shown in FIG. 7 (F) are all 0.8 mm. ..
  • the shape of the cross section of the slit 18 used in the examples or comparative examples when the shape shown in FIG. 7 (A) is used, the shape shown in FIG. 7 (A) is used. If there was, it was described as "B", and if the one shown in FIG. 7 (F) was used, it was described as "F”. Further, the number of slits 18 provided in the screen 9 is 24. Further, as shown in FIGS.
  • the blade 12 of the rotor 2 used in the examples and the comparative examples has a width b of the tip portion 21 in the rotation direction used in the examples.
  • the slit 18 shown in FIGS. 7A and 7B was slightly larger than the width (Si) of the inflow opening 33 in the circumferential direction. More specifically, the blade 12 of the rotor 2 used in the examples and the comparative examples has a width b of the tip portion 21 in the rotation direction of 2.5 mm.
  • the circumferential width (Si) of the inflow opening 33 of the slit 18, the circumferential width (So) of the outflow opening 34 of the slit 18, and the circumferential width (Sm) of the slit space 35 are the tips of the blades 12. It refers to the length in the circumferential direction (in other words, the direction orthogonal to the axial direction of the rotation axis of the rotor 2) at the same position where the 21 and the slit 18 overlap each other in the length direction of the slit 18.
  • MT-3300 (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) was used for the particle size distribution measurement in the examples.
  • the measurement solvent is pure water, the particle refractive index is 1.81, and the solvent refractive index is 1.33. As the result, the result of volume distribution was used.
  • Example 1 using the stirrer according to the first embodiment (FIGS. 1 and 2) of the present invention, an emulsification experiment of liquid paraffin and pure water was carried out with the test apparatus shown in FIG. 9 (A). went.
  • the formulation used in the emulsification experiment was a mixture of 29.4 wt% of liquid paraffin, 68.6 wt% of pure water, 1.33 wt% of Tween80 and 0.67 wt% of Span80 as an emulsifier.
  • the fluid to be treated as described above is used as a premixed product, and the premixed product in the outer container is placed in the processing container 4 in which the stirrer of the present invention is laid by the pump in the test apparatus shown in FIG. 9 (A).
  • the inside of the processing container 4 is sealed with liquid, and the fluid to be processed is introduced into the processing container 4 by the same pump, the fluid to be processed is discharged from the discharge port, and the processing container 4 and the outside are discharged.
  • the rotor 2 of the stirrer in the present invention is rotated at 356.7 (times / s) to discharge the fluid to be treated from the screen and emulsify. It was.
  • Table 1 shows the values of the average particle size (D50) and the coefficient of variation (CV) of the particle size in the particle size distribution measurement results.
  • Example 1 and Comparative Example 1 the state of the inside of the slit 18 (hereinafter referred to as the inside of the slit) after the stirrer was continuously operated for 36 hours was visually confirmed to determine the state of erosion.
  • the state where erosion has clearly occurred is "x”
  • the state where the mirror surface is cloudy is " ⁇ ”
  • the state where the inside of the slit has not changed before and after 36 hours of operation and no erosion has occurred is "”. Judging by " ⁇ ”, it is shown in Tables 1 and 5.
  • the width (So) of the outflow opening 34 of the slit 18 and the width (Si) of the inflow opening 33 in the circumferential direction are provided so as to be larger than the width (Sm) of the slit space in the circumferential direction.
  • Example 7 (F) was used as the shape of the cross section of the slit 18 of the screen 9, but the rotor 2 was rotated at a higher speed than that of Comparative Example 2.
  • Example 1 has an average particle size (D50) and C.I. V. The values of are both deteriorating. This is considered to be the result of the hollowing out phenomenon caused by cavitation.
  • Examples 5 and 6 are different from Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4, and describe an example in which not only the rotor 2 but also the screen 9 is rotated in the direction opposite to the rotation direction of the rotor 2. .. That is, it shows an example according to the second embodiment (see FIG. 5) in the present invention.
  • the test apparatus shown in FIG. 9B was used.
  • the formulation, circulation flow rate and circulation method are the same as in Examples 1 to 4.
  • the shape of the cross section of the slit 18 provided on the screen 9 the shape shown in FIG. 7B was used.
  • the peripheral speed V (m / s) of the rotation of the rotor 2 relative to the screen 9 is such that the maximum outer diameter of the rotor at the same position is D (m), the rotation speed of the rotor is N1, and the rotation speed of the screen.
  • D the relative rotation speed of the rotor and the screen
  • the rotor diameter D is the maximum outer diameter at the same position as described above.
  • Example 5 the state of erosion was determined by visually confirming the state inside the slit after the stirrer was continuously operated for 24 hours.
  • the state where erosion has clearly occurred is "x”
  • the state where the mirror surface is cloudy is " ⁇ ”
  • the state where the inside of the slit has not changed before and after 24-hour operation and no erosion has occurred is "”. Judging by " ⁇ ”, it is shown in Table 9.
  • the width (Si) of the inflow opening 34 of the slit 18 in the circumferential direction and the width (So) of the outflow opening 34 in the circumferential direction are provided so as to be larger than the width (Sm) of the slit space in the circumferential direction.
  • Pigment dispersion treatment As Example 7, the pigment dispersion treatment was carried out in the test apparatus shown in FIG. 9A using the stirrer according to the first embodiment (FIGS. 1 and 2) of the present invention.
  • the formulation of the object to be treated is 5 wt% of red pigment (CIPigmentRed254) with a primary particle size of 10 to 35 nm, 5 wt% of BYK-2000 (manufactured by Big Chemie) as a dispersant, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) and propylene.
  • the premixed product in the test apparatus shown in FIG. 9A is used as a premixed product, and the premixed product in the outer container is used as the stirrer in the present invention.
  • the fluid to be processed is discharged from the discharge port by introducing it into the possessed processing container 4, sealing the inside of the processing container 4 with a liquid, and further introducing the fluid to be processed into the processing container 4 by the same pump.
  • the fluid to be processed is discharged from the screen by rotating the rotor 2 of the stirrer in the present invention at 333.33 (times / s) while circulating between the processing container 4 and the outer container at 2300 g / min. The distributed processing was performed.
  • Table 11 shows the values of the average particle size (D50) and the coefficient of variation (CV) of the particle size in the particle size distribution measurement results of the pigment fine particles obtained 45 minutes after the start of the dispersion treatment.
  • Example 7 the state inside the slit after the stirrer was continuously operated for 24 hours was visually confirmed to determine the state of erosion.
  • the state where erosion has clearly occurred is "x”
  • the state where the mirror surface is cloudy is " ⁇ ”
  • the state where the inside of the slit has not changed before and after 24-hour operation and no erosion has occurred is "”. It is shown in Table 11 as " ⁇ ".
  • the width (So) of the outflow opening 34 of the slit 18 and the width (Si) of the inflow opening 33 in the circumferential direction are provided so as to be larger than the width (Sm) of the slit space 35 in the circumferential direction.

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Abstract

断続ジェット流の作用により被処理流動体に加えられるせん断をより効率的になすことができる攪拌機の提供を図る。 羽根１２を備えるローター２と、スクリーン９とを、同芯で備え、両者のうち少なくともローター２が回転することにより被処理流動体がスクリーン９のスリット１８を通じて断続ジェット流としてスクリーン９の内側から外側に吐出する攪拌機において、スクリーン９は断面円形の筒状をなし、スクリーン９の内壁面に設けられたスリット１８の開口を流入開口３３とし、スクリーン９の外壁面に設けられたスリット１８の開口を流出開口３４とし、流入開口３３と流出開口３４との間の空間をスリット空間３５とし、流出開口３４の周方向の幅（Ｓｏ）及び流入開口３３の周方向の幅（Ｓｉ）は、スリット空間３５の周方向の幅（Ｓｍ）よりも大きくなるように設けられたことを特徴とする。

Description

攪拌機
本発明は攪拌機、特に、被処理流動体の乳化、分散或いは混合の処理に用いる攪拌機の改良に関するものである。
攪拌機は、流体の乳化、分散或いは混合の処理を行う装置として、種々のものが提案されているが、今日においては、ナノ粒子等の粒子径の小さな物質を含む被処理流動体を良好に処理することが求められている。
例えば、広く知られた攪拌機、乳化、分散機の一種としてビーズミルやホモジナイザーが知られている。
ところが、ビーズミルでは、粒子の表面の結晶状態が破壊され、傷つけられることによる機能低下が問題となっている。また、異物発生の問題も大きいし、頻繁に入れ替えたり補給するビーズのコストも大きい。
高圧ホモジナイザーでは、機械の安定稼働の問題や大きな必要動力の問題等が解決されていない。
また、回転式ホモジナイザーは、従来プレミキサーとして用いられていたが、ナノ分散やナノ乳化を行うには、さらにナノ化の仕上げのために仕上げ機を必要とする。
（特許文献に関して）
これに対して、特許文献１乃至４の攪拌機を本発明者は提案した。この攪拌機は、複数の羽根を備えたローターと、ローターの周囲に敷設されると共に複数のスリットを有するスクリーンとを備えるものである。ローターとスクリーンとは、相対的に回転することによって、スリットを含むスクリーンの内壁と羽根との間の微小な間隙において被処理流動体のせん断が行われると共に、スリットを通じて断続ジェット流としてスクリーンの内側から外側に被処理流動体が吐出されるものである。
特許文献１乃至３の攪拌機は、特許文献２の「＜従来の技術＞」に示されていたように、羽根車（即ちローター）の回転数を調整することによって、攪拌条件を変化させていた。そして、特許文献２に係る発明では、ローターの羽根先と、スクリーンの内壁との間のクリアランスを任意の幅に選択することを可能とした攪拌機を提案するものであり、これによって、流体に応じた能力の向上最適化を図るものであった。また、特許文献３にあっては、断続ジェット流の周波数Ｚ（ｋＨｚ）を特定の値よりも大きくすることによって、急激に微粒子化の効果が大きくなるとの知見を得て、これに基づき、従来の攪拌機では不可能であった領域の微粒子化を可能とする攪拌機を提案するものであった。
特許文献１乃至３では、いずれもローターの羽根先の周方向の幅と、スクリーンに設けられるスリットの周方向の幅とは、一定の条件下（具体的には、両者の幅が略等しいか、ローターの羽根先の幅の方が少し大きい程度で固定した条件下）で、スクリーンの内壁との間のクリアランスを変更したり、断続ジェット流の周波数Ｚ（ｋＨｚ）を変更したりすることで、その発明がなされたものであった。
これまでの本願出願人の開発により、断続ジェット流により、速度界面で液－液間のせん断力が発生することによって、乳化、分散或は混合の処理が行われることが知られており、この液－液間のせん断力が、被処理流動体の微細化、特に、ナノ分散やナノ乳化等の極めて微細な分散や乳化を実現する点で有効に作用することは推測されているが、未だその作用は十分に解明されていないのが現状である。
（本発明の経緯）
本発明の発明者は、特許文献１～３に示された装置によって、被処理流動体の微細化を促進し、より微細の分散や乳化を実現することを試みたところ、まず、スリットを含むスクリーンの内壁と羽根との間の微小な間隙において被処理流動体のせん断が行われる点からすると、せん断の効率化を図るためには、単位時間当たりのせん断回数を増やすことが有効であると考えられるため、単位時間当たりのせん断回数を増やす視点から検討を行った。
そのための手段としては、これらの特許文献に示されるようにローターの回転数（羽根の先端部の回転周速度）を変化させることが知られているが、ローターの回転数（羽根の先端部の回転周速度）を一定とする条件下では、スリットの幅を小さくしてスリットの数を増やすか、或いは、ローターの羽根の枚数を増やすこともしくはその両方が有効であると考えられる。
ところが、断続ジェット流を発生させる場合には、スリットの幅を大きくし過ぎるとスリットを通過する被処理流動体の圧力が低下して断続ジェット流の流速が遅くなり、他方、スリットの幅を小さくすると断続ジェット流の流速は速くなるがスリットの幅を小さくし過ぎると圧力損失が大きくなりスリットを通過する被処理流動体の流量が低下してしまうため、断続ジェット流が良好に発生しないおそれがある。その結果、スリットの幅を小さくしてスリットの数を増やすことには限度があった。
また、スリット幅を小さくしてスリットの数を増やすとキャビテーションが大きく発生し空洞化現象が誘発される。キャビテーションは気泡の初生、成長、圧力上昇に伴う気泡の崩壊という過程をとる。その気泡の崩壊時には数千気圧というエネルギーでエロ―ジョンが起こる。このエロ―ジョンは機械が損傷する大きな原因になり、キャビテーションの抑制は非常に重要な要素になる。
また、現在の流れ解析シミュレーションの技術では、残念ながら正確なキャビテーションの解析は無理である。
また、ローターの回転数をより上げることで攪拌機の処理能力の向上が図られる。ローターの回転数を上げる事により、スリットを通じてスクリーンの内側から外側に吐出される被処理流動体の吐出流量が増加し断続ジェット流の速度を上げるものである。この場合以下の点が問題となる。
音速は、常温の空気中では約３４０ｍ／ｓｅｃ、水中では約１５００ｍ／ｓｅｃであるが、キャビテーションにより気泡が混入した場合、水中の音速は著しく低下する。気泡を含む、ボイド率０．２の水の音速は３０ｍ／ｓｅｃ以下となり、ボイド率０．４の水の音速は約２０ｍ／ｓｅｃになる。特許文献１乃至３において、スクリーンを通過する断続ジェット流の速度は上記の気泡を含む水中の音速に近いと考えられ、音速を超えると衝撃波が発生し機械の損傷が起こる。その為、キャビテーションによる気泡の発生を出来るだけ抑制して衝撃波の問題も解決しなくてはならない。
そこで、単位時間当たりのせん断回数を増やすことだけではなく、断続ジェット流による液－液間のせん断力に着目し、このせん断力を高めることで、被処理流動体の微細化を促進することとキャビテーションの発生を抑制する検討をした。
この断続ジェット流による液－液間のせん断力の発生メカニズムを説明する。ローターの回転により羽根が回転移動すると、羽根の回転方向の前面側では、被処理流動体の圧力が上昇する。これによって、羽根の前面側に位置するスリットから被処理流動体が断続ジェット流となって吐出される。その結果、スクリーンの外側の被処理流動体と、断続ジェット流となって吐出される被処理流動体との間に液－液間のせん断力が発生する。また、断続的なジェット流のため同伴流が発生しづらくより効果が高い。従って、吐出する断続ジェット流の流速を高めることにより、液－液間のせん断力を高めることはできるが、ローターの回転数を早めるのにも機械的な限度がある。
さらに、羽根の回転方向の後面側では、被処理流動体の圧力が低下することにより、後面側に位置するスリットから被処理流動体が吸い込まれる現象が生じている。その結果、スクリーンの外側では、単に静止している被処理流動体に対して、スリットからの被処理流動体の断続ジェット流が吐出するのではなく、正逆の流れ（吐出と吸込）が発生しており、両流れの界面における相対的な速度差によって、非定常な被処理流動体同士の間に液－液間のせん断力が生じるものであると考えられ、この様に、正逆の流れ（吐出と吸込）が定常な流れではなく非定常な流れであることにより水撃作用が発生する。この水撃作用の効果で衝突圧力が定常の流れに比べて桁違いに大きくなり、より大きなせん断力が生じ処理能力が上がる。
特許文献４では、断続ジェット流による液－液間のせん断力に着目し、ローターの羽根の先端部の幅とスクリーンのスリット幅との関係を規定して断続ジェット流の効率化が図られている。
また、特許文献５－７で提案された混合攪拌機や分散機は、何れも本発明と機能や構成が異なり、断続ジェット流が可能なものではない。
特許第２８１３６７３号公報 特許第３１２３５５６号公報 特許第５１４７０９１号公報 国際公開第２０１６／１５２８９５号パンフレット 再表２０１５－０９３２０９号公報 実公平０５－１５９３７号公報 仏国特許出願公開第２６７９７８９号明細書
本発明は、断続ジェット流の作用によって被処理流動体に加えられるせん断をより効率的になすことができる攪拌機の提供を目的とする。
また、このせん断が効率的になされる結果、ナノ分散やナノ乳化等の極めて微細な分散や乳化を実現することができる攪拌機の提供を目的とする。
本発明は、断続ジェット流によって生じる被処理流動体の正逆の流れ（スリットからの吐出と吸込）の界面における相対的な速度差を高めるという新たな視点から、攪拌機の改良を試みた結果生まれた発明である。具体的には、スクリーンに設けられたスリットの断面形状を見直すことで、被処理流動体の正逆の流れの相対的速度差を高めることができる攪拌機の提供を実現することができたものである。また本発明者は、スクリーンに設けられたスリットの断面形状を見直すことで、被処理流動体の正逆の流れの相対的速度差を高めると共に被処理流動体の圧力損失を低減させ、キャビテーションを抑制し、スリットを通じてスクリーンの内側から外側に吐出される被処理流動体が効率よく断続ジェット流を形成し、かつスリットを通じてスクリーンの外側から内側に被処理流動体が効率よく吸い込まれることを見いだし、本発明を完成させたものである。
しかして、本発明は、複数の羽根を備えると共に回転するローターと、前記ローターの周囲に敷設されたスクリーンと、を同芯で備え、前記スクリーンは、その周方向に複数のスリットと、隣り合う前記スリット同士の間に位置するスクリーン部材とを備え、前記ローターと前記スクリーンとのうち少なくともローターが回転することによって、被処理流動体が前記スリットを通じて断続ジェット流として前記スクリーンの内側から外側に吐出する攪拌機を改良するものである。
本発明に係る攪拌機においては、複数の羽根を備えると共に回転するローターと、前記ローターの吐出圧力保持目的での隔壁と、前記ローターの周囲に敷設されたスクリーンと、を同芯で備え、前記スクリーンは断面円形の筒状をなし、前記スクリーンの内壁面に設けられた複数の前記スリットの開口を流入開口とし、前記スクリーンの外壁面に設けられた複数の前記スリットの開口を流出開口とし、前記流入開口と前記流出開口との間の空間をスリット空間とし、前記流出開口の周方向の幅（Ｓｏ）及び前記流入開口の周方向の幅（Ｓｉ）は、前記スリット空間の周方向の幅（Ｓｍ）よりも大きくなるように設けられたことを特徴とするものである。
また、本発明は、複数の前記スリットには、被処理流動体が前記スクリーンの内側から前記スリットに流入する流入側領域と、前記スリットから被処理流動体が前記スクリーンの外側へ流出する流出側領域とを少なくとも備え、前記流入側領域は、前記複数の羽根の回転方向に間隔を隔てて配置された手前側の流入側端面と奥側の流入側端面とによって規定され、前記流出側領域は、前記複数の羽根の回転方向に間隔を隔てて配置された手前側の流出側端面と奥側の流出側端面とによって規定され、前記スリット空間の周方向の幅（Ｓｍ）は、前記スリット空間の周方向の幅のうち最も狭い狭隘部の周方向の幅であって、次の（１）～（４）のうち少なくとも１つの角度が１～４５度であるものとして実施することができる。
（１）前記手前側の流入側端面の、前記狭隘部の周方向の中央を通る半径に対する角度
（２）前記奥側の流出側端面の、前記狭隘部の周方向の中央を通る半径に対する角度
（３）前記奥側の流入側端面の、前記狭隘部の周方向の中央を通る半径に対する角度
（４）前記手前側の流出側端面の、前記狭隘部の周方向の中央を通る半径に対する角度
また、本発明は、複数の前記スリットには、前記流入側領域と前記流出側領域との間に中間領域を備え、前記中間領域は、前記複数の羽根の回転方向に間隔を隔てて配置された手前側の中間端面と奥側の中間端面とによって規定され、前記手前側の中間端面と前記奥側の中間端面とは半径方向に幅を有するものとして実施することができる。
本発明において、「周方向の幅」とは周方向の直線距離をいう。例えば、流入開口の周方向の幅（Ｓｉ）とは、手前側の流入側端面とスリット部材の内壁面との交点と奥側の流入側端面とスリット部材の内壁面との交点とを結んだ直線距離を言い、流出開口の周方向の幅（Ｓｏ）とは、手前側の流出側端面とスリット部材の外壁面との交点と奥側の流出側端面とスリット部材の外壁面との交点とを結んだ直線距離を言う。
断続ジェット流による乳化、分散、或いは攪拌、混合の効果を期待通りに得るためには、断続ジェット流によって生じる被処理流動体の正逆の流れ（スリットからの吐出と吸込）の速度界面での相対的な速度差を上げることに尽きる。そのためには、断続ジェット流の速度を上げるか、スリットを通じてスクリーンの外側から内側へ吸い込まれる被処理流動体の吸込速度を上げるか、その両方によって、正逆の流れ（吐出と吸込）の相対的な速度差を上げる手段をとることになる。
スクリーンに設けられたスリットの断面形状を本発明で提案するものとすることにより、断続ジェット流の形成時に圧力損失が旧来型より減少しその分断続ジェット流の速度が増し、かつスリットを通じてスクリーンの外側から内側へ吸い込まれる被処理流動体の吸込速度も、吸い込まれる際の圧力損失も低減する結果、早くなり、プラスマイナスでより正逆の流れ（吐出と吸込）の相対的な速度差を上げる事が可能となる。
ノズル形状即ちスクリーンに設けられたスリットの断面形状はジェット流形成に大きな影響を及ぼす。
発明者は鋭意試行錯誤して実験を繰り返してきたが、スクリーンに設けられたスリットの断面形状を本発明で提案するものとすることにより、被処理流動体の正逆の流れ（吐出と吸込）の相対的な速度差を上げるうえで、実質最も効果が上がった。スクリーンに設けられたスリットの流出開口近傍の領域は遷移領域と言い、スリット中心部にはポテンシャルコアが形成される。ポテンシャルコアは、スリット空間の周方向の幅のうち最も狭い狭隘部の周方向の幅であるスリット空間の周方向の幅（Ｓｍ）により実質的に決定されるが、本発明によりそのポテンシャルコアの流れとその周りの流れとの間に速度差が生じ、その速度界面における相対的な速度差を大きくすることによって、遷移領域を含む流出側領域にあっても大きな液－液せん断力を得ることができる。
また、本発明においては、スリット空間の周方向の幅（Ｓｍ）は、スリット空間の周方向の幅のうち最も狭い狭隘部の周方向の幅であって、スリットの周方向の幅は、流入開口から狭隘部に向けて漸次減少し、狭隘部から前記流出開口に向けて漸次増加するものとして実施することが好ましい。また、スリットの周方向の幅は、断続ジェット流の発生と被処理流動体のスクリーンの外側から内側へのスリットを通じた良好な吸込とを条件として適宜変更することができるが、流出開口の周方向の幅（Ｓｏ）は１．０ｍｍ～８．０ｍｍであることが好ましく、スリット空間の周方向の幅（Ｓｍ）は０．３ｍｍ～５．０ｍｍであることが好ましく、流入開口の周方向の幅（Ｓｉ）は１．０ｍｍ～８．０ｍｍであることが好ましい。
スクリーンは、その内部に被処理流動体を導入する導入口から、軸方向に遠ざかるに従って、羽根及びスクリーンの径が小さくなるものとして実施することが好ましい。
軸方向におけるスリットと導入口との関係を考量すると、導入口に近いところではスリットからの吐出量が多く、逆に、導入口から遠いところはスリットからの吐出量が減る傾向にある。そのため、導入口から、軸方向に遠ざかるに従って、羽根及びスクリーンの径が小さくなるように構成することで、スクリーンの軸方向での吐出量を、均一化できる。これによって、キャビテーションの発生を抑制し、機械故障を低減することができる。
複数のスリットは、周方向に同一の幅であり、且つ、周方向に等間隔に形成されたものとすることにより、周方向において、より均一な条件で被処理流動体の処理をなすことができる。但し、幅の異なるスリットを複数用いることを妨げるものではなく、複数のスリット間の間隔が不均一なものとして実施することを妨げるものではない。
スクリーンは回転しないものとすることによって、個々の制御において、ローターの回転数のみを考慮しておけばよいが、逆に、スクリーンはローターと逆方向に回転させることにより、ナノ分散やナノ乳化等の極めて微細な分散や乳化に適したものとすることができる。
また、本発明は、ローターの最大外径をＤとしたとき、スクリーンの複数のスリットは、その半径方向の幅（ｖ）が以下の式（１）によって規定されているものとして実施することができる。
　０．０２×Ｄ≦ｖ≦０．１５×Ｄ　式（１）
本発明は、断続ジェット流に関してさらに研究を進め、断続ジェット流の作用によって被処理流動体に加えられるせん断をより効率的になすことができる攪拌機を提供することができたものである。
また、前記せん断が効率的になされる結果、ナノ分散やナノ乳化等の極めて微細な分散や乳化を実現することができる攪拌機を提供することができたものである。
更に、粒子径の分布が狭く、粒子径の揃った粒子を得ることができる攪拌機を提供することができたものである。
本発明の実施の形態に係る攪拌機の使用状態を示す正面図である。 同攪拌機の要部拡大縦断面図である。 本発明の他の実施の形態に係る攪拌機の使用状態を示す正面図である。 本発明のさらに他の実施の形態に係る攪拌機の使用状態の正面図である。 本発明のさらにまた他の実施の形態に係る攪拌機の使用状態の正面図である。 本発明を適用した実施の形態に係る攪拌機の要部拡大図である。 （Ａ）～（Ｅ）は、本発明を適用した他の実施の形態に係る攪拌機の要部拡大図であり、（Ｆ）は従来例の攪拌機の要部拡大図ある。 （Ａ）～（Ｆ）は、本発明を適用したさらに他の実施の形態に係る攪拌機の要部拡大図である。 本発明の実施例及び比較例の試験装置の説明図である。
以下、図面に基づき、本発明の実施の形態を説明する。図６、図７において、Ｒは回転方向を示している。
まず、図１、図２を参照して、本発明を適用することができる攪拌機の一例の基本的な構造を説明する。
この攪拌機は、乳化、分散或は混合等の処理を予定する被処理流動体内へ配される処理部１と、処理部１内に配置されたローター２とを備えるものである。
処理部１は、中空のハウジングであり、支持管３に支持されることによって、被処理流動体を収納する収容容器４或は被処理流動体の流路に配設される。この例では、処理部１は支持管３の先端に設けられ、収容容器４の上部から内部下方へ挿入されたものを示しているが、この例に限定するものではなく、例えば、図３に示すように、処理部１が支持管３によって収容容器４の底面から上方に突出するように支持されるものであっても実施可能である。
処理部１は、被処理流動体を外部から内部へ吸入する吸入口５を有する吸入室６と、吸入室６に導通する攪拌室７とを備える。攪拌室７は、複数のスリット１８を有するスクリーン９によって、その外周が規定されている。
なお、本明細書においては、スクリーン９は、空間であるスリット１８と、スリット１８同士の間に位置する実際の部材であるスクリーン部材１９とから構成されているものとして説明する。従って、スクリーン９とは、複数のスクリーン部材１９に形成されたスリット１８を含む全体を意味し、スクリーン部材１９とは、隣り合うスリット１８同士の間に位置する１本１本の実在する部材を意味する。同様に、スクリーン９の内壁面又は外壁面とは、複数のスクリーン部材１９に形成されたスリット１８を含む全体の内壁面又は外壁面を意味する。
また、スクリーン９の内壁面に設けられた複数のスリット１８の開口を流入開口３３とし、スクリーン９の外壁面に設けられた複数のスリット１８の開口を流出開口３４とする。
この吸入室６と攪拌室７とは、隔壁１０によって区画されると共に、隔壁１０に設けられた導入用の開口（導入口）１１を介して導通している。但し、この吸入室６は、必須のものではなく、例えば、吸入室６を設けずに攪拌室７の上端全体が導入用の開口となって、収容容器４内の被処理流動体が攪拌室７内に直接導入されるものであってもよい。隔壁１０は、被処理流動体が断続ジェット流としてスリット１８を通じてスクリーン９の内側から外側へ向けて吐出される際の圧力を保持する目的で設けられている。
ローター２は、周方向に複数枚の羽根１２を備えた回転体であり、ローター２とスクリーン９（隔壁１０を有する場合には、ローター２とスクリーン９と隔壁１０）とは同芯で配置され、羽根１２とスクリーン９との間に微小なクリアランスを保ちつつ、回転する。ローター２を回転させる構造には種々の回転駆動構造が採用できるが、この例では、回転軸１３の先端にローター２が設けられ、攪拌室７内に回転可能に収容されている。より詳しくは、回転軸１３は、支持管３に挿通され、さらに、吸入室６、隔壁１０の開口１１を通って攪拌室７に達するように配設されており、その先端（図では下端）にローター２が取り付けられている。回転軸１３の後端は、モータ１４等の回転駆動装置に接続されている。モータ１４は数値制御等の制御系統を有するもの或はコンピュータの制御下に置かれるものを用いることが好適である。
この攪拌機は、ローター２が回転することによって、回転する羽根１２がスクリーン部材１９の内壁面を通過する際、両者間に存在する被処理流動体に加えられるせん断力によって、乳化、分散或は混合がなされる。これと共に、ローター２の回転によって、被処理流動体に運動エネルギーが与えられ、この被処理流動体がスリット１８を通過することで、さらに加速されて、断続ジェット流を形成しながら攪拌室７の外部に流出する。この断続ジェット流により、速度界面で液－液間のせん断力が発生することでも乳化、分散或は混合の処理が行われる。
スクリーン９は、断面円形の筒状をなす。このスクリーン９は、例えば、円錐形の表面形状のように、導入用の開口１１から軸方向へ遠ざかるに従って（図２の例では下方に向かうに従って）、漸次その径が小さくなるようにすることが望ましい。軸方向に一定径としても構わないが、その場合には、導入用の開口１１に近いところ（図２では上方）ではスリット１８からの吐出量が多く、逆に、遠いところは吐出量が減る（図２では下方）。その結果、コントロールできないキャビテーションが発生する場合があり、機械故障に繋がる恐れがあるので、図１、２に示すように、スクリーン９は円錐台形状の表面形状が好ましい。
スリット１８は、回転軸１３の軸方向に（図の例では上下方向）に直線状に伸びるものを示したが、スパイラル状等、湾曲して伸びるものであってもよい。また、周方向において、スリット１８は等間隔に複数個が形成されているが、間隔をずらして形成することもでき、複数種類の形状や大きさのスリット１８を設けることを妨げるものでもない。
スリット１８は、そのリード角を適宜変更して実施することができる。図示したように、回転軸１３と直交する平面と、スリット１８の伸びる方向とのなすリード角が、９０度である上下方向に直線状に伸びるものの他、所定のリード角を備えたスパイラル状のもの等、上下方向に湾曲して伸びるものであってもよい。
ローター２の羽根１２は、横断面（回転軸１３の軸方向に直交する断面）において、ローター２の中心から放射状に一定の幅で直線状に伸びるものであってもよく、外側に向かうに従って漸次幅が広くなるものや外側に向かうに従って漸次幅が狭くなるものであってもよく、湾曲しながら外側に伸びるものであってもよい。
また、これらの羽根１２は、その先端部２１のリード角は適宜変更することができる。例えば、回転軸１３と直交する平面と、先端部２１の伸びる方向とのなすリード角が、９０度である上下方向に直線状に伸びるものの他、所定のリード角を備えたスパイラル状のもの等、上下方向に湾曲して伸びるものであってもよい。
これらの個々の構成部材の形状は、羽根１２の先端部２１とスリット１８とが、スリット１８の長さ方向（図の例では上下方向）において互いに重なり合う同一位置にある。そして、ローター２の回転によって、この重なり合う同一位置における羽根１２とスクリーン部材１９との間で被処理流動体のせん断が可能なものであり、且つ、羽根１２の回転に伴いスリット１８を通過する被処理流動体に、断続ジェット流が生ずるように運動エネルギーを与えることができるものである。本発明において、羽根１２とスリット１８との関係を規定する場合、特に説明のない限り、同一位置における関係を意味する。
スクリーン９と羽根１２とのクリアランス、すなわちスクリーン９の内壁面と羽根１２の先端部２１との間隔は、前記のせん断と断続ジェット流が生ずる範囲で適宜変更できるが、通常約０．２～２．０ｍｍであることが望ましい。また、このクリアランスは、図２に示すような全体がテーパ状のスクリーン９を用いた場合には、攪拌室７と羽根１２との少なくとも何れか一方を軸方向に移動可能としておくことで、容易に調整することができる。
また、攪拌機の他の構造としては、図４及び図５に示すものも採用することができる。
まず図４の例では、収容容器４内の被処理流動体の全体の攪拌均一化を行なうために、収容容器４内に別個の攪拌装置を配置したものである。具体的には、収容容器４内全体の攪拌のための攪拌翼１５を、攪拌室７と同体に回転するように、設けることもできる。この場合、攪拌翼１５と、スクリーン９を含む攪拌室７とは、共に回転させられる。その際、攪拌翼１５及び攪拌室７の回転方向は、ローター２の回転方向とは、同一であってもよく、逆方向であってもよい。即ち、スクリーン９を含む攪拌室７の回転は、ローター２の回転に比して、低速の回転（具体的には、スクリーンの回転の周速度が０．０２～０．５ｍ／ｓ程度）となるため、前記のせん断や断続ジェット流の発生には実質的に影響がない。
また、図５の例は、攪拌室７を支持管３に対して回動可能とし、攪拌室７の先端に、第２モータ２０の回転軸を接続したものであり、スクリーン９を高速回転可能とするものである。このスクリーン９の回転方向は、攪拌室７の内部に配置されたローター２の回転方向とは逆方向に回転させる。これによって、スクリーン９とローター２との相対的回転速度が増加する。
前述の攪拌機において、本発明は次のように適用される。
本発明に係る攪拌機については、断続ジェット流により、速度界面で液－液間のせん断力が発生することによって、乳化、分散或は混合の処理が行われる。その際、本発明の実施の形態に係る攪拌機にあっては、例えば、図６、図７（Ａ）－（Ｅ）及び図８（Ａ）－（Ｆ）に示すローター２とスクリーン９とを用いることができる。ローター２については図６と図７（Ａ）（Ｂ）（Ｆ）にのみ図示したが、本願の各実施の形態において、ローター２は反時計回りに回転しているものである。
なお、図６－図８は、本発明を適用した実施の形態に係る攪拌機の要部拡大図又は従来例の攪拌機の要部拡大図であるが模式図であり、各部の寸法を正確に示すものではない。
また、図６－図８の各図に記載の中心線は、半径方向を示している。
本発明に係る攪拌機については、スクリーン９に設けられた複数のスリット１８の横断面（回転軸１３の軸方向に直交する断面）の形状に特徴を有するものである。本願の各実施形態にあっては、それぞれのスリット１８の横断面の形状は同一であるが、複数種類の形状であってもよい。
それぞれのスリット１８は、スクリーン９の内壁面に設けられたスリット１８の開口を流入開口３３とし、スクリーン９の外壁面に設けられたスリット１８の開口を流出開口３４とするものであるが、流入開口３３と流出開口３４との間の空間をスリット空間３５とし、流入開口３３の周方向の幅（Ｓｉ）及び流出開口３４の周方向の幅（Ｓｏ）が、スリット空間３５の周方向の幅（Ｓｍ）よりも大きくなるように設けられる。ここで、スリット空間３５の周方向の幅（Ｓｍ）とは、スリット空間３５の周方向の幅のうち最も狭い狭隘部の周方向の幅をいう。
また、空間であるそれぞれのスリット１８には、被処理流動体がスクリーン９の内側からスリット１８に流入する流入側領域２２と、スリット１８から被処理流動体がスクリーン９の外側へ流出する流出側領域２３とを少なくとも備え、流入側領域２２は、複数の羽根１２の回転方向に間隔を隔てて配置された手前側の流入側端面２６と奥側の流入側端面３０とによって規定され、流出側領域２３は、複数の羽根１２の回転方向に間隔を隔てて配置された手前側の流出側端面２７と奥側の流出側端面３１とによって規定される。そして、流入側領域２２の内側（径方向内側）の境界が流入開口３３であり、流出側領域２３の外側（径方向外側）の境界が流出開口３４である。
スリット１８として、図６、図７（Ａ）－（Ｅ）及び図８（Ａ）－（Ｆ）に示すものが挙げられる。
例えば、図７（Ａ）に示すスリット１８は、流入側領域２２を規定する、手前側の流入側端面２６を複数の羽根１２の回転方向の前方へ傾斜させるとともに奥側の流入側端面３０を複数の羽根１２の回転方向の後方へ傾斜させ、流出側領域２３を規定する、手前側の流出側端面２７を複数の羽根１２の回転方向の後方へ傾斜させるとともに奥側の流出側端面３１を複数の羽根１２の回転方向の前方へ傾斜させたものである。ここで、前記の前方への傾斜とは、手前側の流入側端面２６と奥側の流出側端面３１とが、スクリーンの内側から外側へ向かうにしたがって、即ちスクリーン９の外径方向に向かうにしたがって、複数の羽根１２の回転方向の前方に傾斜していることを意味し、前記の後方への傾斜は、奥側の流入側端面３０と手前側の流出側端面２７とが、スクリーンの内側から外側へ向かうにしたがって、即ちスクリーン９の外径方向に向かうにしたがって、複数の羽根１２の回転方向の後方に傾斜していることを意味するものであり、以下、スリット１８を構成する各端面について複数の羽根１２の回転方向の前方又は後方へ傾斜させる場合も同様である。この場合、手前側の流入側端面２６と手前側の流出側端面２７とによってスリット１８を規定する手前側の面２５が構成され、奥側の流入側端面３０と奥側の流出側端面３１によってスリット１８を規定する奥側の面２９が構成される。そして、この例では、流入側領域２２と流出側領域２３とを合わせたものがスリット空間３５であり、流入側領域２２と流出側領域２３との境界が狭隘部であり、狭隘部の周方向の幅がスリット空間３５の周方向の幅（Ｓｍ）となる。前述の各端面（手前側の流入側端面２６と奥側の流入側端面３０、手前側の流出側端面２７と奥側の流出側端面３１）の傾斜角度は同じであってもよく異なっていてもよい。また、この例では、流入開口３３から狭隘部に向けてスリット１８の周方向の幅が漸次減少し、狭隘部から流出開口３４に向けてスリット１８の周方向の幅が漸次増加している。
また、図７（Ｅ）に示すスリット１８は、図７（Ａ）に示すスリット１８と同様、流入側領域２２を規定する、手前側の流入側端面２６を複数の羽根１２の回転方向の前方へ傾斜させるとともに奥側の流入側端面３０を複数の羽根１２の回転方向の後方へ傾斜させ、流出側領域２３を規定する、手前側の流出側端面２７を複数の羽根１２の回転方向の後方へ傾斜させるとともに奥側の流出側端面３１を複数の羽根１２の回転方向の前方へ傾斜させたものであるが、図７（Ａ）に示すスリット１８は、流入開口３３の周方向の幅（Ｓｉ）が流出開口３４の周方向の幅（Ｓｏ）よりも大きいものであるのに対し、図７（Ｅ）に示すスリット１８は、流出開口３４の周方向の幅（Ｓｏ）が流入開口３３の周方向の幅（Ｓｉ）よりも大きいものである。
また、それぞれのスリット１８には、流入側領域２２と流出側領域２３との間に中間領域２４を備えてもよい。中間領域２４は、複数の羽根１２の回転方向に間隔を隔てて配置された手前側の中間端面２８と奥側の中間端面３２とによって規定され、手前側の中間端面２８と前記奥側の中間端面３２とは半径方向に幅を有する。
例えば、図６、図７（Ｂ）－（Ｄ）に示すスリット１８は、図７（Ａ）に示すスリット１８と同様、流入側領域２２を規定する、手前側の流入側端面２６を複数の羽根１２の回転方向の前方へ傾斜させるとともに奥側の流入側端面３０を複数の羽根１２の回転方向の後方へ傾斜させ、流出側領域２３を規定する、手前側の流出側端面２７を複数の羽根１２の回転方向の後方へ傾斜させるとともに奥側の流出側端面３１を複数の羽根１２の回転方向の前方へ傾斜させたものについて、流入側領域２２と流出側領域２３との間に、半径方向に幅を有する手前側の中間端面２８と奥側の中間端面３２とによって中間領域２４を規定したものである。この場合、手前側の流入側端面２６と手前側の中間端面２８と手前側の流出側端面２７とによってスリット１８を規定する手前側の面２５が構成され、奥側の流入側端面３０と奥側の中間端面３２と奥側の流出側端面３１によってスリット１８を規定する奥側の面２９が構成される。そして、これらの例では、流入側領域２２と中間領域２４と流出側領域２３とを合わせたものがスリット空間３５であり、手前側の中間端面２８と奥側の中間端面３２は共に複数の羽根１２の回転方向の前方又は後方へ傾斜していないことから、中間領域２４が狭隘部であり、狭隘部の周方向の幅がスリット空間３５の周方向の幅（Ｓｍ）となる。手前側の中間端面２８と奥側の中間端面３２のうちの少なくとも一つを複数の羽根１２の回転方向の前方又は後方へ傾斜させてもよい。この場合、流入側領域２２と中間領域２４との境界と中間領域２４と流出側領域２３との境界のうち周方向の幅が狭い方が狭隘部であり、狭隘部の周方向の幅がスリット空間３５の周方向の幅（Ｓｍ）となる。また、手前側の流入側端面２６と手前側の中間端面２８とで構成されるエッジや手前側の中間端面２８と手前側の流出側端面２７とで構成されるエッジ、奥側の流入側端面３０と奥側の中間端面３２とで構成されるエッジ、奥側の中間端面３２と奥側の流出側端面３１とで構成されるエッジそれぞれに丸みを持たせたＲ面としてもよい。
また、スリット１８は、奥側の面２９を構成する奥側の流入側端面３０と奥側の流出側端面３１のそれぞれを複数の羽根１２の回転方向の前方又は後方へ傾斜させず、手前側の流入側端面２６を複数の羽根１２の回転方向の前方へ傾斜させ、手前側の流出側端面２７を複数の羽根１２の回転方向の後方へ傾斜させたものであってもよい（図８（Ａ））。また、スリット１８は、手前側の面２５を構成する手前側の流入側端面２６と手前側の流出側端面２７のそれぞれを複数の羽根１２の回転方向の前方又は後方へ傾斜させず、奥側の流入側端面３０を複数の羽根１２の回転方向の後方へ傾斜させ、奥側の流出側端面３１を複数の羽根１２の回転方向の前方へ傾斜させたものであってもよい（図８（Ｂ））。また、スリット１８は、奥側の流入側端面３０を複数の羽根１２の回転方向の前方又は後方へ傾斜させず手前側の流入側端面２６を複数の羽根１２の回転方向の前方へ傾斜させ、手前側の流出側端面２７を複数の羽根１２の回転方向の後方へ傾斜させ、奥側の流出側端面３１を複数の羽根１２の回転方向の前方へ傾斜させたものであってもよい（図８（Ｃ））。また、スリット１８は、奥側の流入側端面３０を複数の羽根１２の回転方向の前方又は後方へ傾斜させず手前側の流入側端面２６を複数の羽根１２の回転方向の前方へ傾斜させ、手前側の流出側端面２７を複数の羽根１２の回転方向の前方又は後方へ傾斜させず奥側の流出側端面３１を複数の羽根１２の回転方向の前方へ傾斜させたものであってもよい（図８（Ｄ））。これらの例では、流入側領域２２と流出側領域２３とを合わせたものがスリット空間３５であり、流入側領域２２と流出側領域２３との境界が狭隘部であり、狭隘部の周方向の幅がスリット空間３５の周方向の幅（Ｓｍ）となる。
また、スリット１８は、奥側の流入側端面３０を複数の羽根１２の回転方向の前方又は後方へ傾斜させず手前側の流入側端面２６を複数の羽根１２の回転方向の前方へ傾斜させ、手前側の流出側端面２７を複数の羽根１２の回転方向の前方又は後方へ傾斜させず奥側の流出側端面３１を複数の羽根１２の回転方向の前方へ傾斜させたものについて、流入側領域２２と流出側領域２３との間に、半径方向に幅を有する手前側の中間端面２８と奥側の中間端面３２とによって中間領域２４を規定してもよい（図８（Ｅ））。この例では、流入側領域２２と中間領域２４と流出側領域２３とを合わせたものがスリット空間３５であり、手前側の中間端面２８と奥側の中間端面３２は共に複数の羽根１２の回転方向の前方又は後方へ傾斜していないことから、中間領域２４が狭隘部であり、狭隘部の周方向の幅がスリット空間３５の周方向の幅（Ｓｍ）となる。
また、スリット１８は、手前側の面２５とスクリーン部材１９の内壁面とで構成される流入開口３３のエッジ、奥側の面２９とスクリーン部材１９の内壁面とで構成される流入開口３３のエッジ、手前側の面２５とスクリーン部材１９の外壁面とで構成される流出開口３４のエッジ、奥側の面２９とスクリーン部材１９の外壁面とで構成される流出開口３４のエッジのうち少なくとも一つのエッジに丸みを持たせたものであってもよい。丸みを持たせたＲ面が流入側領域２２や流出側領域２３を規定する各端面になり、例えば、手前側の面２５とスクリーン部材１９の内壁面とで構成される流入開口３３のエッジに丸みを持たせた場合、丸みを持たせたＲ面が手前側の流入側端面２６となる。前述の流入開口３３のエッジと流出開口３４のエッジとに丸みを持たせたスリット１８（図８（Ｆ））は、特に、流入側領域２２にあっては、エッジが立っていないので、後述する鈍角なエッジに比べて被処理流動体の圧力低下が低減されることから好ましい。スリット１８において、流入開口３３のエッジや流出開口３４のエッジに丸みを持たせた形態であっても、複数の羽根１２の回転方向の前方又は後方へ傾斜しているものに含まれる。
複数のスリット１８について、流入開口３３の周方向の幅（Ｓｉ）及び流出開口３４の周方向の幅（Ｓｏ）が、スリット空間３５の周方向の幅（Ｓｍ）よりも大きくなるように設けられることにより、この攪拌機にあっては、速度界面で液－液間のせん断力を大きくすることができ、ナノ分散やナノ乳化等の非常に微細な分散や乳化を実現する点で、極めて有効であることが知見され発明が完成されたものである。
この断続ジェット流の作用について、従来例と対比しつつ説明する。
まず、前述したように、断続ジェット流は、羽根の回転によって発生するものであるが、これをより詳しく説明すると、羽根の回転方向の前面側では、被処理流動体の圧力が上昇する。これによって、羽根の前面側に位置するスリットから被処理流動体が断続ジェット流となって吐出される。他方、羽根の回転方向の後面側では、被処理流動体の圧力が低下することにより、後面側に位置するスリットから被処理流動体が吸い込まれる。その結果、スクリーンの外側では、被処理流動体に正逆の流れ（吐出と吸込）が生じ、両流れの界面における相対的な速度差によって、被処理流動体同士に液－液間のせん断力が生じるものである。
断続ジェット流による乳化、分散或は撹拌、混合の効果を期待通りに得るためには、断続ジェット流による液－液間のせん断力を高める必要があり、断続ジェット流による液－液間のせん断力を高めるには、断続ジェット流によって生じる被処理流動体の正逆の流れ（スリット１８からの吐出と吸込）の界面における相対的な速度差を大きくする必要がある。そのためには、断続ジェット流の速度を上げるか、或いは、スリットを通じてスクリーンの外側から内側に吸い込まれる被処理流動体の吸込速度を上げるか、又はその両方によって、正逆の流れ（吐出と吸込）の相対的な速度差を大きくする必要がある。
従来のスリット１８の一例を図７（Ｆ）に示す。ローターの回転により羽根は回転移動するが、羽根の回転方向の前面側がスクリーン９のスリット１８の流入開口３３に差し掛かると、スクリーン９のスリット部材１９の内壁面に沿って流れていた被処理流動体の流れがスリット１８を規定する手前側の面２５に沿う流れになることから、急に被処理流動体の流れが曲がる。この場合、スクリーン９のスリット部材１９の内壁面と手前側の面２５とで構成される流入開口３３のエッジにより、被処理流動体の圧力が極端に下がりキャビテーションが発生する。従来のスリット１８は、図７（Ｆ）に示すように、スリット１８を規定する手前側の面２５と奥側の面２９ともに回転方向の前方又は後方に傾斜しておらず、スクリーン９の内壁面に設けられたスリット１８の開口である流入開口３３の周方向の幅（Ｓｉ）とスクリーン９の外壁面に設けられたスリット１８の開口である流出開口３４の周方向の幅（Ｓｏ）とが同じであり、流入開口３３のエッジはほぼ直角（α）のエッジになり相当なキャビテーションの発生になり気泡が多く発生する。
故に従来のスリット１８の場合は、スクリーン９のスリット１８の周方向の幅は極端に小さくできなかった。
他方、本発明の実施の形態、例えば図６、図７（Ａ）－（Ｅ）及び図８（Ａ）－（Ｆ）に示す実施の形態にあっては、複数のスリット１８は、流出開口３４の周方向の幅（Ｓｏ）及び流入開口３３の周方向の幅（Ｓｉ）がスリット空間３５の周方向の幅（Ｓｍ）よりも大きくなるように設けられている。
まず、流入開口３３の周方向の幅（Ｓｉ）がスリット空間３５の周方向の幅（Ｓｍ）よりも大きくなるように設けられることによって、ノズル効果によりスリット１８を通過する断続ジェット流の流速を加速することができる。また、それぞれのスリット１８の流入側領域２２を規定する手前側の流入側端面２６と奥側の流入側端面３０のうち、少なくとも手前側の流入側端面２６が複数の羽根１２の回転方向の前方へ傾斜していると、手前側の流入側端面２６とスクリーン部材１９の内壁面とで構成される流入開口３３のエッジは鈍角（β）のエッジになり、流入開口３３のエッジでの極端な圧力低下が低減され、被処理流動体が有効にジェット流に変換される。また当然ではあるが、流入開口３３の周方向の幅（Ｓｉ）がスリット空間３５の周方向の幅（Ｓｍ）よりも大きくなるように設けられることによって、被処理流動体の圧力損失が低減され、キャビテーションの発生が抑制され、気泡の発生も抑制される。その結果、従来よりもスリット１８を通じてスクリーン９の内側から外側に吐出される断続ジェット流の速度が速くなる。
次に、流出開口３４の周方向の幅（Ｓｏ）がスリット空間３５の周方向の幅（Ｓｍ）よりも大きくなるように設けられることによって、スリット１８を通じてスクリーン９の外側から内側へ吸い込まれる被処理流動体の圧力損失が低減される。その結果、従来よりも被処理流動体のスリット１８を通じたスクリーン９の外側から内側への吸込速度が速くなる。
このように、従来よりもスリット１８を通じてスクリーン９の内側から外側に吐出される断続ジェット流の速度が速くなり、かつ従来よりも被処理流動体のスリット１８を通じたスクリーン９の外側から内側への吸込速度が速くなった結果、被処理流動体の正逆の流れ（吐出と吸込）の界面における相対的な速度差が大きくなることから、被処理流動体同士の間に発生するせん断力を大きくすることができたものである。
さらに、複数のスリット１８は、流出開口３４の周方向の幅（Ｓｏ）及び流入開口３３の周方向の幅（Ｓｉ）がスリット空間３５の周方向の幅（Ｓｍ）よりも大きくなるように設けられることによって、スリット１８の中心部にポテンシャルコア３６が形成される。ポテンシャルコア３６は、前記スリット空間の周方向の幅のうち最も狭い狭隘部の周方向の幅であるスリット空間３５の周方向の幅（Ｓｍ）、具体的には中間領域２４の周方向の幅により実質的に決定されるものであって、半径方向にあっては略全域にわたって形成されるものであって、特に狭隘部から外側にわたって形成されるものであり、被処理流動体による断続ジェット流の中心をなす。図６にポテンシャルコア３６の一例を示す。
狭隘部を通過した断続ジェット流は、狭隘部よりも広い流出側領域２３を通過して、スクリーン９の外側へ吐出する。その際、スリット１８の流出開口３４近傍の領域である遷移領域にあっては、ポテンシャルコア３６を形成する断続ジェット流はノズル効果並びにキャビテーションの抑制により加速された流れとなる。他方、ポテンシャルコア３６の周りの被処理流動体にあっては、ポテンシャルコア３６を形成する断続ジェット流の速度との速度差がより大きくなる。その結果、遷移領域における断続ジェット流のうち、ポテンシャルコア３６の流れとその周りの流れとの間に大きな速度差が生じ、遷移領域を含む流出側領域２３にあっても速度界面において大きな液－液せん断力を得ることができる。
この被処理流動体の流れの速度を直接測定することは困難であるが、後述の実施例で示すように、本発明の実施に係る攪拌機にあっては、従来の攪拌機に比して、被処理流動体の微粒子化を顕著に促進することができたことが確認された。
（スクリーンについて）
スクリーン９は、前述の通り、テーパ形等の径が変化するものとしても、実施することができる。本発明において、内径が変化する場合、特に説明のない限り、最大内径とは、羽根１２の先端部２１とスリット１８とがスリット１８の長さ方向において互いに重なり合う同一位置におけるスクリーン９の最大内径（ｃ）を意味する。
（スリット及びスクリーン部材について）
スリット１８は、ローター２の回転軸の軸方向と平行に伸びるものであってもよく、スパイラル状に伸びるもの等、軸方向に対して角度を有するものであってもよい。何れの場合にあっても、本発明において、特に説明がない限り、スリット１８の周方向の幅とは、羽根１２の先端部２１とスリット１８とがスリット１８の長さ方向において互いに重なり合う同一位置におけるスクリーン９の周方向（言い換えればローター２の回転軸の軸方向に対して直交する方向）の長さを言う。ローター２の回転軸の軸方向位置にあっては、当該同一位置であればどの位置であってもかまわないが、少なくとも回転軸１３の軸方向位置がスクリーン９の最大内径（ｃ）となる位置であることが好ましい。スリット１８の周方向の幅の一例としては、流入開口３３の周方向の幅（Ｓｉ）と流出開口３４の周方向の幅（Ｓｏ）、スリット空間３５の周方向の幅（Ｓｍ）とが挙げられる。スリット１８の周方向の幅は、断続ジェット流の発生と被処理流動体のスクリーン９の外側から内側へのスリット１８を通じた良好な吸込とを条件として適宜変更することができる。
この流入開口３３の周方向の幅（Ｓｉ）は、１．０ｍｍ～８．０ｍｍが好ましく、１．５ｍｍ～６．０ｍｍであることがより好ましい。流入開口３３の周方向の幅（Ｓｉ）が１．０ｍｍより小さいと前述のノズル効果が発揮されず、被処理流動体の圧力損失が大きくなり、断続ジェット流の速度を上げにくい。また、流入開口３３の周方向の幅（Ｓｉ）を８ｍｍより大きくしても、これ以上被処理流動体の圧力損失の効果は上がらない。また、隣り合うスリット１８の幅よりスリット１８の本数が取れなくなるので、流入開口３３の周方向の幅（Ｓｉ）は８．０ｍｍ以下が良い。
また、流出開口３４の周方向の幅（Ｓｏ）は、１．０ｍｍ～８．０ｍｍが好ましく、１．５ｍｍ～６．０ｍｍであることがより好ましい。流出開口３４の周方向の幅（Ｓｏ）が１．０ｍｍより小さい場合は、吸込抵抗により被処理流動体の圧力損失が大きく吸込速度が期待通り大きくならない。また、吸込速度を大きくする効果を期待するならば、流出開口３４の周方向の幅（Ｓｏ）を８．０ｍｍより大きくする意味はなく、スリット１８の本数を多くする方が吸込速度を大きくする効果が大きい。
また、スリット空間３５の周方向の幅（Ｓｍ）は、０．３～５．０ｍｍが好ましく、０．５ｍｍ～３．０ｍｍであることがより好ましい。ローター２の高速回転によりスリット１８を通じてスクリーン９の内側から外側へ吐出される断続ジェット流は、スリット空間３５の周方向の幅（Ｓｍ）が０．３ｍｍより小さい場合、被処理流動体の圧力損失により断続ジェット流を形成しづらいし、キャビテーションの問題も発生しやすい。スリット空間３５の周方向の幅（Ｓｍ）が５．０ｍｍより大きな場合は、断続ジェット流の速度が上がらない。
また、スリット１８の周方向の幅は、流入開口３３から狭隘部に向けて漸次減少し、狭隘部から流出開口３４に向けて漸次増加することが好ましい。
本願発明にあっては、複数のスリット１８は、流入開口３３の周方向の幅（Ｓｉ）及び流出開口３４の周方向の幅（Ｓｏ）が、スリット空間の周方向の幅（Ｓｍ）よりも大きくなるように設けたものであれば、流入開口３３の周方向の幅（Ｓｉ）と流出開口３４の周方向の幅（Ｓｏ）の大小は問わないし、横断面（回転軸１３の軸方向に直交する断面の形状）における流入側領域２２や流出側領域２３、中間領域２４の大小も問わない。
例えば、図７（Ａ）－（Ｃ）に示すように、流入開口３３の周方向の幅（Ｓｉ）が流出開口３４の周方向の幅（Ｓｏ）よりも大きいものであってもよく、図７（Ｅ）に示すように、流出開口３４の周方向の幅（Ｓｏ）が流入開口３３の周方向の幅（Ｓｉ）よりも大きいものであってもよく、図７（Ｄ）に示すように、流入開口３３の周方向の幅（Ｓｉ）と流出開口３４の周方向の幅（Ｓｏ）とがほぼ同じであってもよい。断続ジェット流の速度向上などの観点から、流入開口３３の周方向の幅（Ｓｉ）が流出開口３４の周方向の幅（Ｓｏ）よりも大きいものであることが好ましい。
ただし、ポテンシャルコア３６の形成の観点から、例えば、図６、図７（Ｂ）－（Ｄ）に示すように、流入側領域２２と流出側領域２３との間に中間領域２４を備えることが好ましい。中間領域２４の半径方向の幅は、スリット１８の半径方向の幅の１／３以上であることが、形成されるポテンシャルコア３６の安定性の観点から好ましい。また、中間領域２４の半径方向の幅は、スリット１８の半径方向の幅の２／３以下であることが、流入側領域２２と流出側領域２３の半径方向の幅を確保する上で好ましい。なお、例えば図７（Ａ）（Ｅ）に示すように、流入側領域２２と流出側領域２３との間に中間領域２４を備えなくても、ポテンシャルコア３６は形成される。
本発明の実施の形態にあっては、手前側の流入側端面２６、奥側の流入側端面３０、手前側の流出側端面２７、又は奥側の流出側端面３１のうちの少なくとも１つが、複数の羽根１２の回転方向の前方又は後方へ傾斜しているものが好ましく、その回転方向としては、手前側の流入側端面２６と奥側の流出側端面３１にあっては複数の羽根１２の回転方向の前方へ傾斜していることが好ましく、奥側の流入側端面と手前側の流出用端面にあっては複数の羽根１２の回転方向の後方へ傾斜していることが好ましい。ここで、前記の前方への傾斜とは、手前側の流入側端面２６と奥側の流出側端面３１とが、スクリーン９の外径方向に向かうにしたがって、複数の羽根１２の回転方向の前方に傾斜していることを意味し、前記の後方への傾斜は、奥側の流入側端面３０と手前側の流出側端面２７とが、スクリーン９の外径方向に向かうにしたがって、複数の羽根１２の回転方向の後方に傾斜していることを意味する。この前方又は後方への傾斜については、スクリーン９の最大内径（ｃ）にもよるが、各端面の、狭隘部の周方向の中央を通る半径に対する角度θが１～４５度であることが好ましい。具体的には、図６に示すように、奥側の流入側端面３０の延長線と狭隘部の周方向の中央を通る半径とがなす角度をθ（θ２）とし、手前側の流出側端面２７の延長線と狭隘部の周方向の中央を通る半径とがなす角度をθ（θ１）とするものであり、手前側の流入側端面２６や奥側の流出側端面３１の、狭隘部の周方向の中央を通る半径に対する角度θも同様に規定できる。
ノズル効果の点から考えれば、流入側領域２２を規定する、手前側の流入側端面２６を複数の羽根１２の回転方向の前方又は後方へ傾斜させるのではなく、奥側の流入側端面３０を複数の羽根１２の回転方向の後方へ傾斜させたものであってもよく（例えば、図８（Ｂ））、図示しないが、手前側の流入側端面２６を複数の羽根１２の回転方向の前方又は後方へ傾斜させるのではなく、奥側の面２９とスクリーン部材１９の内壁面とで構成される流入開口３３のエッジに丸みを持たせて奥側の流入側端面３０をＲ面としたものであっても実施できる。流入側領域２２において、ノズル効果とキャビテーションの抑制との両方を充足させるためには、スリット１８として、少なくとも手前側の流入側端面２６を複数の羽根１２の回転方向の回転方向の前方へ傾斜させることが好ましい。
また、流出側領域２３を規定する、手前側の流出側端面２７を複数の羽根１２の回転方向の前方又は後方へ傾斜させるのではなく、奥側の流出側端面３１を複数の羽根１２の回転方向の回転方向の前方へ傾斜させたものであってもよく（例えば、図８（Ｂ））、図示しないが、手前側の流出側端面２７を複数の羽根１２の回転方向の前方又は後方へ傾斜させるのではなく、奥側の面２９とスクリーン部材１９の外壁面とで構成される流出開口３４のエッジに丸みを持たせて奥側の流出側端面３１をＲ面としたものであっても実施できる。
しかしながら、少なくとも手前側の流出側端面２７を複数の羽根１２の回転方向の後方へ傾斜させることが好ましい。なぜなら、ローター２が反時計方向に回転している場合、ジェット流は反射を伴い時計方向に傾く傾向にあり、ジェット流の流れに沿うように、手前側の流出側端面２７を複数の羽根１２の回転方向の後方へ傾斜させることが有利だからである。
スクリーン部材１９の周方向の幅（言い換えると、隣り合うスリット１８同士の間の周方向の距離）は、適宜変更して実施することができる。スクリーン部材１９の周方向の幅の一例としては、スクリーン部材１９の内壁面の周方向の幅（ｔｉ）とスクリーン部材１９の外壁面の周方向の幅（ｔｏ）とが挙げられ、スクリーン部材１９の外壁面の周方向の幅（ｔｏ）は、流出開口３４の周方向の幅（Ｓｏ）の０．５～１０倍が好ましく、より好ましくは０．６～２倍程度とする。スクリーン部材１９の外壁面の周方向の幅（ｔｏ）を大きくしすぎると、せん断回数が少なくなり処理量の低下につながり、小さすぎるとスリット１８が連続してしまうのと実質的に同じことになったり、機械的強度が著しく低下したりする場合がある。
（ローターについて）
ローター２は、前述のとおり、複数枚の羽根１２を有する回転体である。
羽根１２は、特許文献１－３に示すもの（羽根１２の先端部２１の回転方向の幅ｂとスリット１８の周方向の幅（Ｓｉ）が略等しいか、羽根１２の先端部２１の回転方向の幅ｂの方が少し大きい程度）を用いてもよいし、特許文献４に示すもの（スリット１８の周方向の幅（Ｓｉ）に対して羽根４０の先端部４１の回転方向の幅ｂ’が広いもの。）を用いてもよい（図６参照）。ローター２の羽根１２の回転方向の幅ｂが流入開口３３の周方向の幅（Ｓｉ）よりも狭い場合は、断続ジェット流の発生の観点から好ましくない。
ローター２の最大外径をＤとしたとき、スクリーン９の複数のスリット１８は、その半径方向の幅（ｖ）が以下の式（１）によって規定されていることが好ましい。
　０．０２×Ｄ≦ｖ≦０．１５×Ｄ　式（１）
Ｄは、ローター２の最大外径であって、羽根１２の先端部２１とスリット１８とがスリット１８の長さ方向において互いに重なり合う同一位置におけるローター２の最大外径である。
スリット１８の半径方向の幅（ｖ）が０．０２Ｄより小さい場合は前述のノズル効果を得ることができず、断続ジェット流を形成しづらい。スリット１８の半径方向の幅（ｖ）が０．１５Ｄより大きい場合は、被処理流動体の圧力損失が大きくなりすぎるので、断続ジェット流の速度が上がりにくい。また、キャビテーションを極力減らして断続ジェット流の最大限の効果を得るための適正な半径方向の幅（ｖ）の範囲が式（１）に示された範囲である。
（好ましい適用条件）
本発明を適用できると共に、現在の技術力で量産に適すると考えられるスクリーン９、スリット１８、ローター２の数値条件は、下記の通りである。
スクリーン９の最大内径（ｃ）：３０～５００ｍｍ（但し、羽根１２の先端部２１とスリット１８とがスリット１８の長さ方向において互いに重なり合う同一位置における最大径）
スクリーン９の回転数：１５～３９０回／ｓ
スリット１８の本数：１２～５００本
ローター２の最大外径（Ｄ）：３０～５００ｍｍ（但し、羽根１２の先端部２１とスリット１８とがスリット１８の長さ方向において互いに重なり合う同一位置における最大径）
ローター２の回転数：１５～３９０回／ｓ
もちろん、これらの数値条件は一例を示すものであり、例えば、回転制御等の将来における技術進歩に伴い、前記の条件以外の条件を採用することを、本発明は除外するものではない。
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。しかし、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
実施例で用いたスリット１８の横断面の形状を図７（Ａ）（Ｂ）に示し、比較例で用いたスリット１８の横断面の形状を図７（Ｆ）に示す。実施例で用いたスリット１８は、流出開口３４の周方向の幅（Ｓｏ）及び流入開口３３の周方向の幅（Ｓｉ）がスリット空間３５の周方向の幅（Ｓｍ）よりも大きくなるように設けられ、比較例で用いたスリット１８は、流入開口３３の周方向の幅（Ｓｉ）、流出開口３４の周方向の幅（Ｓｏ）及びスリット空間３５の周方向の幅（Ｓｍ）とが同じ（Ｓｉ＝Ｓｏ＝Ｓｍ）ものである。
また、図７（Ａ）に記載の流出開口３４の周方向の幅（Ｓｏ）は１.６ｍｍ、流入開口３３の周方向の幅（Ｓｉ）は２．０ｍｍ、スリット空間３５の周方向の幅（Ｓｍ）は０．８ｍｍである。図７（Ｂ）に記載の流出開口３４の周方向の幅（Ｓｏ）は１．６ｍｍ、流入開口３３の周方向の幅（Ｓｉ）は２．０ｍｍ、スリット空間３５の周方向の幅（Ｓｍ）は０．８ｍｍである。図７（Ｆ）に記載の流出開口３４の周方向の幅（Ｓｏ）、流入開口３３の周方向の幅（Ｓｉ）及びスリット空間３５の周方向の幅（Ｓｍ）はともに０．８ｍｍである。以下の各表において、実施例又は比較例で用いたスリット１８の横断面の形状として、図７（Ａ）に示すものを用いた場合は「Ａ」、図７（Ｂ）に示すものを用いた場合は「Ｂ」、図７（Ｆ）に示すものを用いた場合は「Ｆ」と記載した。
また、スクリーン９に設けられたスリット１８の本数は２４本である。
また、図７（Ａ）（Ｂ）（Ｆ）に示すように、実施例及び比較例で用いたローター２の羽根１２は、その先端部２１の回転方向の幅ｂが、実施例で用いた図７（Ａ）（Ｂ）に示すスリット１８の流入開口３３の周方向の幅（Ｓｉ）より少し大きいものを用いた。より詳しくは、実施例及び比較例で用いたローター２の羽根１２は、その先端部２１の回転方向の幅ｂが２．５ｍｍである。
なお、スリット１８の流入開口３３の周方向の幅（Ｓｉ）、スリット１８の流出開口３４の周方向の幅（Ｓｏ）及びスリット空間３５の周方向の幅（Ｓｍ）は、羽根１２の先端部２１とスリット１８とがスリット１８の長さ方向において互いに重なり合う同一位置におけるそれぞれの周方向（言い換えればローター２の回転軸の軸方向に対して直交する方向）の長さを言う。
（粒度分布測定）
実施例における粒度分布測定には、MT－3300（日機装(株)製）を用いた。測定溶媒は、純水、粒子屈折率は1.81、溶媒屈折率は1.33である。また結果には、体積分布の結果を用いた。
実施例１として、本発明における第１の実施の形態（図１、図２）に係る撹拌機を用いて、流動パラフィンと純水の乳化実験を、図９（Ａ）に示す試験装置にて行った。乳化実験に用いた処方は、流動パラフィンを29.4wt％、純水を68.6wt％、乳化剤として、Tween80を1.33wt％、Span80を0.67wt％を混合したものである。上記のとおり処方された被処理流動体を予備混合品とし、図９（Ａ）に示す試験装置中のポンプにて外部容器内の予備混合品を本発明における撹拌機を敷設した処理容器４に導入して、処理容器４内を液封とし、さらに同ポンプにて処理容器４内に被処理流動体を導入することによって、吐出口より、被処理流動体を吐出させ、処理容器４と外部容器との間を、2500g/minにて循環させながら、本発明における撹拌機のローター２を、356.7（回/s）で回転させることにより被処理流動体をスクリーンから吐出させて乳化処理を行った。羽根１２の枚数（４枚又は６枚）、及びスリット１８の横断面（回転軸１３の軸方向に直交する断面）の形状を変更し、乳化処理の開始から２０分後に得られた乳化粒子の粒度分布測定結果における平均粒子径（Ｄ５０）及び粒子径の変動係数（Ｃ．Ｖ.）の値を表１に示す。
粒子径の変動係数とは、得られる粒子の均一さの度合いを表す指標となるものであり、粒子の粒子径分布における平均粒子径（Ｄ５０）と標準偏差とから、変動係数（Ｃ．Ｖ．）（％）＝標準偏差÷平均粒子径（Ｄ５０）×１００の式にて求められる。この変動係数の値が小さいほど得られる粒子の粒子径の分布は狭く、粒子としての均一性が高い。
なお、ローター２の回転の周速度Ｖは、羽根１２の先端部２１とスリット１８とがスリット１８の長さ方向において互いに重なり合う同一位置におけるローターの最大外径をＤ（ｍ）、ローターの回転数をＮ（回／ｓ）としたとき、Ｖ＝Ｄ×π×Ｎであり、表１～表８、表１１に記載のローター径Ｄは当該同一位置におけるローター２の最大外径である。
表１に見られるように、ローター２の回転の周速度が33.6[m/s]において、スリット１８の流出開口３４の周方向の幅（Ｓｏ）及び流入開口３３の周方向の幅（Ｓｉ）がスリット空間の周方向の幅（Ｓｍ）よりも大きくなるように設けられたことによって、平均粒子径（Ｄ５０）並びにＣ．Ｖ.の値が小さくなることが分かり、微小な粒子径並びに粒度分布の狭い乳化粒子を作製できることがわかった。
実施例２として、ローター２の回転数を333.3（回/s）、ローター２の回転の周速度をV＝31.4（m/s）とした以外は、実施例１と同様に実施した結果を表２に示す。
実施例３として、ローター２の羽根の枚数を６枚とし、ローター２の回転数を300（回/s）、ローター２の回転の周速度をV＝28.3（m/s）とした以外は、実施例１と同様に実施した結果を表３に示す
実施例４として、ローター２の羽根の枚数を６枚とし、ローター２の回転数を250（回/s）、ローター２の回転の周速度をV＝23.6（m/s）とした以外は、実施例１と同様にした結果を表４に示す。
比較例１として、スクリーン９に設けられたスリット１８の横断面の形状が図７（Ｆ）に示す従来型のもの（Ｓｉ＝Ｓｏ＝Ｓｍ）であること以外は、実施例１と同様に乳化処理をした。結果を表５に示す。
比較例２として、スクリーン９に設けられたスリット１８の横断面の形状が図７（Ｆ）に示す従来型のもの（Ｓｉ＝Ｓｏ＝Ｓｍ）であること以外は、実施例２と同様に乳化処理をした。結果を表６に示す。
比較例３として、スクリーン９に設けられたスリット１８の横断面の形状が図７（Ｆ）に示す従来型のもの（Ｓｉ＝Ｓｏ＝Ｓｍ）であること以外は、実施例３と同様に乳化処理をした。結果を表７に示す。
比較例４として、スクリーン９に設けられたスリット１８の横断面の形状が図７（Ｆ）に示す従来型のもの（Ｓｉ＝Ｓｏ＝Ｓｍ）であること以外は、実施例４と同様に乳化処理をした。結果を表８に示す。
実施例１と比較例１において、攪拌機を連続して３６時間運転した後のスリット１８の内部（以下、スリット内部）の状態を目視にて確認して、エロ―ジョンの状態を判断した。明らかにエロ―ジョンが発生した状態を「×」、鏡面状態が曇った状態を「△」、３６時間運転の前後でスリット内部が変化しておらずエロ―ジョンが発生していない状態を「〇」で判断して表１及び表５に示す。
以上の結果より、スリット１８の流出開口３４の周方向の幅（Ｓｏ）及び流入開口３３の周方向の幅（Ｓｉ）がスリット空間の周方向の幅（Ｓｍ）よりも大きくなるように設けられたことによって、スリットが従来型のもの（Ｓｉ＝Ｓｏ＝Ｓｍ）に比べて明らかに平均粒子径（Ｄ５０）が小さくなり、さらに粒子径のばらつきの指標であるＣ．Ｖ．の値も小さくなることが分かった。また、キャビテーションによるエロ―ジョンの発生も防止できることが見いだされた。また、比較例１－４においては、スクリーン９のスリット１８の横断面の形状として図７（Ｆ）に示すものを用いたが、比較例２に比べてローター２が高速で回転している比較例１の方が、平均粒子径（Ｄ５０）及びＣ．Ｖ．の値が共に悪化している。これは、キャビテーションにより空洞化現象が発生している結果であると考えられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
実施例５、６は、実施例１～４及び比較例１～４とは異なり、ローター２だけでなく、スクリーン９もローター２の回転する方向とは逆方向に回転させた実施例を記載する。即ち、本発明における第２の実施の形態（図５参照）に係る実施例を示すものである。図９（Ｂ）に示す試験装置を用いた。処方、循環流量及び循環方法は実施例１～４と同じである。スクリーン９に設けられたスリット１８の横断面の形状として、図7（Ｂ）に示すものを用いた。
実施例５として、ローター２の羽根枚数を４枚とし、ローター２とスクリーン９との相対的回転数をN＝633（回/s）、相対周速度V＝69.6m/sとした時の結果を表９に示す。
実施例６として、ローター２の羽根枚数を４枚とし、ローター２とスクリーン９との相対的回転数をN＝500（回/s）、相対周速度V＝55.0m/sとした時の結果を表１０に示す。
なお、ローター２のスクリーン９に対する相対的回転の周速度Ｖ（ｍ／ｓ）は、前述の同一位置におけるローターの最大外径をＤ（ｍ）、ローターの回転数をＮ１、スクリーンの回転数をＮ２としたときの、ローター及びスクリーンの相対的回転数をＮ（回／ｓ）としたとき、Ｖ＝Ｄ×π×Ｎ（ただし、Ｎ＝Ｎ１＋Ｎ２）であり、表９～表１０に記載のローター径Ｄは前述の同一位置における最大外径である。
比較例５にとして、スクリーン９に設けられたスリット１８の横断面の形状が図7（Ｆ）に示す従来型のもの（Ｓｉ＝Ｓｏ＝Ｓｍ）であること以外は、実施例５と同様に乳化処理をした。結果を表９に示す。
比較例6として、スクリーン９に設けられたスリット１８の横断面の形状が図7（Ｆ）に示す従来型のもの（Ｓｉ＝Ｓｏ＝Ｓｍ）であること以外は、実施例６と同様に乳化処理をした。結果を表１０に示す。
また、実施例５と比較例５において、攪拌機を連続して２４時間運転した後のスリット内部の状況を目視にて確認して、エロ―ジョンの状態を判断した。明らかにエロ―ジョンが発生した状態を「×」、鏡面状態が曇った状態を「△」、２４時間運転の前後でスリット内部が変化しておらずエロ―ジョンが発生していない状態を「〇」で判断して表９に示す。
以上の結果より、スリット１８の流入開口３４の周方向の幅（Ｓｉ）及び流出開口３４の周方向の幅（Ｓｏ）がスリット空間の周方向の幅（Ｓｍ）よりも大きくなるように設けられたことによって、スリット１８が従来型のもの（Ｓｉ＝Ｓｏ＝Ｓｍ）に比べて明らかに平均粒子径（Ｄ５０）が小さくなり、さらに粒子径のばらつきの指標であるＣ．Ｖ．値も小さくなることが分かった。また、キャビテーションによるエロ―ジョンの発生も防止できることが見いだされた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
（顔料分散処理）
実施例７として、本発明における第１の実施の形態（図１、図２）に係る撹拌機を用いて、顔料の分散処理を、図９（Ａ）に示す試験装置にて行った。
被処理物の処方は、一次粒子径が１０～３５nmの赤色顔料（C.I.PigmentRed254）を5wt%、分散剤として、BYK-2000（ビックケミ―製）を5wt%、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（PGMEA）とプロピレングリコールモノメチルエーテル（PGME）の混合溶液（PGMEA/PGME＝4/1：体積比）90wt%である。前述のとおり処方された被処理流動体である上記被処理物を予備混合品とし、図９（Ａ）に示す試験装置中のポンプにて外部容器内の予備混合品を本発明における撹拌機を保有した処理容器４に導入して、処理容器４内を液封とし、さらに同ポンプにて処理容器４内に被処理流動体を導入することによって、吐出口より、被処理流動体を吐出させ、処理容器４と外部容器との間を、2300g/minにて循環させながら、本発明における撹拌機のローター２を、333.33（回/s）で回転させることにより被処理流動体をスクリーンから吐出させて分散処理を行った。スクリーンに設けられたスリットの横断面の形状として、図７（Ｂ）に示すものを用いた。分散処理の開始から４５分後に得られた顔料微粒子の粒度分布測定結果における平均粒子径（Ｄ５０）及び粒子径の変動係数（Ｃ．Ｖ.）の値を、表１１に示す。
比較例７として、スクリーンに設けられたスリットの横断面の形状が図７（Ｆ）に示す従来型のもの（Ｓｉ＝Ｓｏ＝Ｓｍ）であること以外は、実施例７と同様に分散処理をした。
実施例７と比較例７において、攪拌機を連続して２４時間運転した後のスリット内部の状況を目視にて確認して、エロ―ジョンの状態を判断した。明らかにエロ―ジョンが発生した状態を「×」、鏡面状態が曇った状態を「△」、２４時間運転の前後でスリット内部が変化しておらずエロ―ジョンが発生していない状態を「〇」として表１１に示す。
以上の結果より、スリット１８の流出開口３４の周方向の幅（Ｓｏ）及び流入開口３３の周方向の幅（Ｓｉ）がスリット空間３５の周方向の幅（Ｓｍ）よりも大きくなるように設けられたことによって、スリットが従来型のもの（Ｓｉ＝Ｓｏ＝Ｓｍ）に比べて明らかに平均粒子径（Ｄ５０）が小さくなり、さらに粒子径のばらつきの指標であるＣ．Ｖ．の値も小さくなることが分かった。また、キャビテーションによるエロ―ジョンの発生も防止できることが見いだされた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
１  処理部
２  ローター
３  支持管
４  収容容器
５  吸入口
６  吸入室
７  攪拌室
９  スクリーン
１０  隔壁
１１  開口
１２  羽根
１３  回転軸
１４  モータ
１５  攪拌翼
１８  スリット
１９  スクリーン部材
２０  第２モータ
２１  先端部
２２　流入側領域
２３　流出側領域
２４　中間領域
２６　手前側の流入側端面
２７　手前側の流出側端面
２８　手前側の中間端面
３０　奥側の流入側端面
３１　奥側の流出側端面
３２　奥側の中間端面
３３　流入開口
３４　流出開口
３５　スリット空間
３６　ポテンシャルコア
Ｓｉ　流入開口の周方向の幅
Ｓｏ　流出開口の周方向の幅
Ｓｍ　スリット空間の周方向の幅

Claims (9)

  1. 複数の羽根を備えると共に回転するローターと、前記ローターの吐出圧力保持目的での隔壁と、前記ローターの周囲に敷設されたスクリーンと、を同芯で備え、
    前記スクリーンは、その周方向に複数のスリットと、隣り合う前記スリット同士の間に位置するスクリーン部材とを備え、
    前記ローターと前記スクリーンとのうち少なくともローターが回転することによって、被処理流動体が前記スリットを通じて断続ジェット流として前記スクリーンの内側から外側に吐出する攪拌機において、
    前記スクリーンは断面円形の筒状をなし、
    前記スクリーンの内壁面に設けられた複数の前記スリットの開口を流入開口とし、前記スクリーンの外壁面に設けられた複数の前記スリットの開口を流出開口とし、前記流入開口と前記流出開口との間の空間をスリット空間とし、
    前記流出開口の周方向の幅（Ｓｏ）及び前記流入開口の周方向の幅（Ｓｉ）は、前記スリット空間の周方向の幅（Ｓｍ）よりも大きくなるように設けられたことを特徴とする攪拌機。
  2. 複数の前記スリットには、被処理流動体が前記スクリーンの内側から前記スリットに流入する流入側領域と、前記スリットから被処理流動体が前記スクリーンの外側へ流出する流出側領域とを少なくとも備え、
    前記流入側領域は、前記複数の羽根の回転方向に間隔を隔てて配置された手前側の流入側端面と奥側の流入側端面とによって規定され、前記流出側領域は、前記複数の羽根の回転方向に間隔を隔てて配置された手前側の流出側端面と奥側の流出側端面とによって規定され、
    前記スリット空間の周方向の幅（Ｓｍ）は、前記スリット空間の周方向の幅のうち最も狭い狭隘部の周方向の幅であって、
    次の（１）～（４）のうち少なくとも１つの角度が１～４５度であることを特徴とする請求項１に記載の攪拌機。
    （１）前記手前側の流入側端面の、前記狭隘部の周方向の中央を通る半径に対する角度
    （２）前記奥側の流出側端面の、前記狭隘部の周方向の中央を通る半径に対する角度
    （３）前記奥側の流入側端面の、前記狭隘部の周方向の中央を通る半径に対する角度
    （４）前記手前側の流出側端面の、前記狭隘部の周方向の中央を通る半径に対する角度
  3. 複数の前記スリットには、前記流入側領域と前記流出側領域との間に中間領域を備え、前記中間領域は、前記複数の羽根の回転方向に間隔を隔てて配置された手前側の中間端面と奥側の中間端面とによって規定され、前記手前側の中間端面と前記奥側の中間端面とは半径方向に幅を有するものであることを特徴とする請求項２に記載の攪拌機。
  4. 前記スリット空間の周方向の幅（Ｓｍ）は、前記スリット空間の周方向の幅のうち最も狭い狭隘部の周方向の幅であって、
    前記スリットの周方向の幅は、前記流入開口から前記狭隘部に向けて漸次減少し、前記狭隘部から前記流出開口に向けて漸次増加することを特徴とする請求項１～３の何れかに記載の攪拌機。
  5. 前記流出開口の周方向の幅（Ｓｏ）が１．０ｍｍ～８．０ｍｍであることを特徴とする請求項１～４の何れかに記載の攪拌機。
  6. 前記スクリーンの内部に前記被処理流動体を導入する導入口から、軸方向に遠ざかるに従って、前記羽根及び前記スクリーンの径が小さくなることを特徴とする請求項１～５の何れかに記載の攪拌機。
  7. 前記複数のスリットは、前記周方向に同一の幅であり、且つ、前記周方向に等間隔に形成されたものであり、
    前記スクリーンは回転しないものであることを特徴とする請求項１～６の何れかに記載の攪拌機。
  8. 前記複数のスリットは、前記周方向に同一の幅であり、且つ、前記周方向に等間隔に形成されたものであり、
    前記スクリーンは前記ローターと逆方向に回転するものであることを特徴とする請求項１～６の何れかに記載の攪拌機。
  9. 前記ローターの最大外径をＤとしたとき、前記スクリーンの複数の前記スリットは、その半径方向の幅（ｖ）が以下の式（１）によって規定されていることを特徴とする請求項１～８の何れかに記載の撹拌機。
    ０．０２×Ｄ≦ｖ≦０．１５×Ｄ　式（１）
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