JP3978069B2 - ビーズ処理装置及び被処理物分散機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、サスペンション(混濁液)等の被処理物中でビーズを攪拌させて分散ないし粉砕させる被処理物分散機に設けられ、被処理物からビーズを分離させることができるビーズ分離装置及び被処理物分散機に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のビーズミルでは、サスペンション(混濁液)にメディアとしてのビーズを接触させてサスペンションを分散ないし粉砕させているが、ビーズミルの分散能力を向上させるためにビーズを小径化する傾向がある。
【0003】
ところが、ビーズを小径化させるとビーズミル内部において、ビーズがサスペンションにより流され易くなり、予めビーズミル内部に設けられた分離機構のメッシュ又はスリット付近に、サスペンションと共に多量のビーズが渋滞する。このため、分離機構のメッシュ又はスリットにビーズが付着し噛み込みが発生し、分離機構のメッシュ又はスリットの間隙が閉塞する。この結果、ビーズミル内部のサスペンションの流れが悪くなり、運転不能となる問題がある。
【0004】
一方、分離機構におけるビーズの噛み込みを効果的に防止するために、分離機構のメッシュないしスリットの間隔をビーズ径の1/3以下にしているが、かかる間隙を狭く設定すると圧力損失が増大するという問題がある。
【0005】
また、図4に示すように、従来のビーズミル100には、ビーズミル100内部に回転シャフト102を設け、この回転シャフト102の先端に回転シャフト102と共に回転しサスペンションからビーズを分離させるスクリーン部104が取り付けられているものがある(実公平6−11084号参照)。
【0006】
かかるビーズミル100では、回転シャフト102を高速回転させるために、ビーズのスクリーン部104への衝突により鋼線の網で構成された凹凸の多いスクリーン部104の摩耗が激しくなり、スクリーン部104の耐久性が低下する問題がある。また、ビーズがスクリーン部104に衝突することによりスクリーン部104の摩耗物がサスペンションに混じり、製品としての品質を低下させる問題がある。又スクリーン部に摩耗を原因とした破損が生じた場合、サスペンションとビーズの分離が困難となりビーズがサスペンションとともに流出する問題がある。
【0007】
また、図5に示すように、従来のビーズミル200には、分散室202内部にサスペンションからビーズを遠心力により分離させる遠心分離部204を設けたものがある(特開2001−46899号参照)。かかるビーズミル200では、サスペンションにメッシュ部を通過させるタイプのものと違い、遠心分離部204が回転することにより生ずる遠心力のみによりビーズをサスペンションから分離させることができる。
【0008】
ところで、上記ビーズミル200では、サスペンションの条件変化(粘度、濃度、比重等)などによりビーズの分離効果が著しく異なるため、サスペンションとビーズを安定的に分離できないという問題がある。
【0009】
さらに、図6に示すように、従来のビーズミル300には、サスペンションを分散させるためのロータ302及びロータリディスク304が設けられており、ロータ302及びロータリディスク304を回転させることによりビーズ306をサスペンションに接触させサスペンションを分散させるものがある(特開平8−206525号参照)。このロータ302にはサスペンションを製品として取り出すときにサスペンションからビーズ306を分離させるためのスリットセパレータ308が取り付けられている。ビーズミル300では、ロータリディスク304が回転することによりサスペンションを分散させると同時に、スリットセパレータ308が回転することによりサスペンションからビーズ306を分離させて、サスペンションのみを取り出すことができる。
【0010】
ところが、上記ビーズミル300では、スリットセパレータ308もロータリディスク304も1つの回転系302に取り付けられており、ロータ302の回転数は比較的回転数が低い方が有利な点が多いロータリディスク304の方に合わせるため、スリットセパレータ308へのビーズ306の噛み込みを十分に防止することができないという問題がある。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、上記事実に鑑み、外側突出部材の外縁と内側突出部材の外縁の位置を異ならせその間の間隙部に被処理物を通過させることにより、ビーズが間隙部に噛み込む事態を大幅に低減させることができるビーズ分離装置及び被処理物分散機を提供することを課題とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
請求項1に記載のビーズ分離装置は、被処理物をビーズにより分散させる被処理物分散機に用いられ、分散後の前記被処理物から前記ビーズを分離させるビーズ分離装置であって、回転可能に設けられた回転部材と、前記回転部材に取り付けられた外側突出部材と該外側突出部材との間に前記被処理物を通過させる間隙部を介して取り付けられ前記外側突出部材の外縁より前記回転部材側に外縁が位置した内側突出部材とを有し、前記間隙部の間隙幅が前記ビーズの直径より小さく設定されるとともに、前記外側突出部材及び前記内側突出部材が交互に形成されているビーズ分離部材と、前記間隙部と連通し前記間隙部を通過した前記被処理物を外部に誘導する誘導部と、を含んで構成されたことを特徴とするものである。
【0013】
本発明のビーズ分離装置では、回転部材が回転することにより、回転部材に取り付けられた外側突出部材と内側突出部材とが回転する。例えば排出口に吸引ポンプを接続し吸引ポンプを作動させることにより、分散された被処理物がビーズと共にビーズ分離部材に向かって移動する。一般的な、ビーズ分散機入口に処理物をポンプにて接続し押込む手法も取ることが出来る。
ここで、ビーズ分離部材の外側突出部材と内側突出部材との間に間隙部が形成されているため、被処理物がビーズと共にビーズ分離部材に接触すると、ビーズは間隙部を通過することができず、被処理物のみが間隙部を通過することになる。このため、被処理物からビーズが分離される。なお、間隙部を通過した被処理物は、回転部を通過しメカニカルシール部を介した管路から外部に排出され製品となる。
以上のように、本発明によれば、外側突出部材の外縁と内側突出部材の外縁の位置を交互に異ならせその間の間隙部に被処理物を通過させることにより、外側突出部材の外縁と内側突出部材の外縁の位置が異ならない場合と比較して、ビーズの噛み込みが物理的に発生し難い形状が可能となる。また、前記間隙構成部は分散手段と独立で回転することで、分散手段の回転によらずビーズ分離に最も適した回転での運転が可能であり、処理物が間隙部付近に進入することを阻止することができ、ビーズの間隙部廻りの存在確率を低減することで、前記間隙構成部形状との相乗効果によりビーズが間隙部に噛み込む事態を大幅に低減させることができる。
一方、かかる構成としたことによりビーズが間隙部に噛み込む事態を低減することができるため、間隙部の間隙幅をある程度まで広く設定することができる。この結果、被処理物が間隙部を通過するときの圧力損失を低減させることができる。
また、間隙部に被処理物のみを通過させてビーズを分離させることにより、従来技術のように遠心力のみでビーズを分離するビーズ分離装置と比較して、被処理物の諸条件(粘度、濃度、比重等)の影響が少なくなり、分離性能を安定させることができる。さらに、本発明のビーズ分離装置によれば、従来技術のようにメッシュ等を高速回転させるものと異なり、耐磨耗部材で構成可能な構造の間隙部の構成としたため、磨耗し易い鋼線等で構成されるメッシュ等がない。この結果、摩耗劣化による分離性能の低下を防止することができるとともに、ビーズの衝突によるメッシュ等の多量の摩耗物が被処理物に混じることがないため、被処理物の品質の低下を防止することができる。
【0014】
請求項2に記載のビーズ分離装置では、前記外側突出部材の外縁と前記内側突出部材の外縁との距離差は、前記ビーズの中心から該ビーズの外縁までの距離よりも大きく設定されていることを特徴とする。
【0015】
本発明のビーズ分離装置によれば、外側突出部材の外縁と内側突出部材の外縁との距離差がビーズの中心から該ビーズの外縁までの距離よりも大きく設定されているため、外側突出部材で多量のビーズを弾き飛ばすことができる。この結果、ビーズが間隙部に進入することをさらに低減することができ、ビーズの間隙部への噛み込みを極力防止することができる。なお、この場合の「ビーズの中心から該ビーズの外縁までの距離」とは、ビーズの中心から該ビーズの各外縁までの距離が異なる場合、最も長い距離を意味する。
【0016】
また、本発明のビーズ分離装置では、前記間隙部の間隙幅は、前記ビーズの中心から該ビーズの外縁までの距離、すなわち前記ビーズの直径よりも小さく設定されていることを特徴とする。
【0017】
上述したビーズ分離装置によれば、間隙部の間隙幅がビーズの直径よりも小さく設定されている。
しかし、本発明のビーズ分離装置では、間隙部の間隙幅を従来の噛み込み防止を加味した寸法より大きく広げることが可能となり、圧力損失を低減することができる。
なお、「間隙部の間隙幅」とは、外側突出部材と内側突出部材との離間最短距離を意味する。また、この場合の「ビーズの直径」とは、ビーズの直径が異なる場合、最も短い距離となる直径を意味する。
【0018】
請求項3に記載の被処理物分散機では、分散手段により被処理物に処理物を接触させて前記被処理物を分散させる被処理物分散機であって、請求項1または2に記載のビーズ分離装置を備えたことを特徴とする。
【0019】
本発明の被処理物分散機によれば、請求項1または2に記載のビーズ分離装置を備えているため、分散後の被処理物から分離したビーズが間隙部に噛み込むことを防止でき、被処理物の流れを停滞させることを防止できる。また、かかる構成としたことにより、ビーズの噛み込みを防止した状態で間隙部の間隙を広く設定できるため、圧力損失を低減させることができる。
【0020】
請求項4に記載の被処理物分散機では、前記分散手段は、回転可能に設けられた駆動部材と、前記駆動部材に取り付けられ前記被処理物及び前記ビーズを撹拌させる撹拌部材とを有し、前記駆動部材と前記回転部材とは別部材により構成されて別個独立に作動することを特徴とする。
【0021】
本発明の被処理物分散機によれば、分散手段はロータリディスク等の撹拌媒体が回転する事により被処理物中のビーズが撹拌を受ける。この結果、被処理物が分散される。
ここで、前記撹拌媒体は磨耗や発熱の観点から比較的低い回転の運用が有利な場合が多く、処理物分離装置は比較的高い回転数が有効である。
そこで、本発明では前記撹拌媒体と処理物分離装置の回転系を独立させることにより、それぞれ独立して作動させることができるため、ぞれぞれの最適の回転数を実現することができる。この結果、被処理物を効率良く分散させることができると共に、ビーズの間隙部への詰まりを極力防止することができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施形態に係るビーズ分離装置及び被処理物分散機について、図面を参照して詳細に説明する。
【0023】
先ず、本実施形態の被処理物分散機の全体構成について説明する。
図1に本実施形態のビーズミル10(被処理物分散機)を示す。
【0024】
空間部16の内部には、予めビーズ(処理物)66が貯溜されている。
【0025】
一方の側面から円筒部16の内部にかけては回転シャフト26(駆動部材)が挿通されている。この回転シャフト26は、モータ等の駆動手段(図示省略)と接続されており、この駆動手段が作動することにより回転するようになっている。また、回転シャフト26には円柱部28(拡散部材)が取り付けられている。
【0026】
ここで、円柱部28が回転シャフト26と共に回転することにより、円筒部22内部のサスペンション(被処理物)とビーズ66とが円筒部22の内面と円柱部28の外周面との隙間で攪拌され、ビーズ66がサスペンションに衝突することによりサスペンションが分散ないし粉砕されるようになっている。
【0027】
一方上面には、分散ないし粉砕されたサスペンションからビーズ66を分離させるためのビーズセパレータ40(ビーズ分離装置)が取り付けられている。なお、ビーズセパレータ40の詳細な構成は後述する。
【0028】
ここで、本発明のビーズセパレータ40の構成について詳細に説明する。
【0029】
図1及び図2に示すように、ビーズセパレータ40(ビーズ分離装置)は、回転可能なシャフト44(回転部材)を備えている。このシャフト44にはモータ等の駆動手段(図示省略)が接続されている。なお、シャフト44は、回転シャフト26とは別部材により構成されており、それぞれ別個独立に作動するようになっている。
【0030】
シャフト44と支持部材46及び50との間にはメカニカルシール等を介して管路が形成されており、サスペンションの排出時においてこの空間部52をサスペンションが通過する。
【0031】
シャフト44の一方の端部には、サスペンションからビーズを分離させるビーズ分離部材57が取り付けられている。このビーズ分離部材57は空間部16の内部に位置しており、シャフト44と共に回転するようになっている。
【0032】
図3(A)に示すように、ビーズ分離部材57は、外観視で円柱状に形成されている。ビーズ分離部材57の外周には、比較的径の大きな拡径リング58(外側突出部材)と比較的径の小さな縮径リング60(内側突出部材)とが鉛直方向(図2及び図3中矢印A方向)に沿って交互に形成されている。また、図3(A)に示すように、拡径リング58と縮径リング60とはそれぞれ密着しているものではなく、サスペンションのみを通すスリット62(間隙部、図1及び図2では図示省略)を介して形成されている。このように、ビーズ分離部材57では、各リングが段違い状になるように形成されている。なお、ビーズ分離部材57と支持部材50との間には、ビーズ66の漏れを防止するためのメカニカルシール(図示省略)が設けられている。
【0033】
ビーズ分離部材57の内部には、ビーズ分離部材57の軸方向に沿って延びた複数のサスペンション流入孔64(誘導部)が形成されている。このサスペンション流入孔64は、空間部52及びスリット62と連通している。なお、ビーズ分離部材57の底面には、サスペンション流入孔64と連通する開孔は形成されていない。
【0034】
ここで、図3(A)に示すように、拡径リング58と縮径リング60との半径差Dは、球状であるビーズ66のビーズ径の1/2より大きくなるように設定されている。
【0035】
また、スリット62の間隙幅Hは、ビーズ径より小さくなるように設定されている。なお、このスリット62の間隙幅Hとは、スリット62を介して鉛直方向に隣接する拡径リング58と縮径リング60との離間最短距離を意味する。
【0036】
なお、本実施形態のビーズセパレータ40のビーズ分離部材57は円柱状に形成されており、また拡径リング58と縮径リング60はリング状に形成されているものを示したが、これらに限られるものではない。例えば、他の形態として、ビーズ分離部材57を多角柱状に形成してもよく、また拡径リング58と縮径リング60も多角形状としてもよい。
【0037】
次に、本実施形態に係るビーズ分離装置及び被処理物分散機の作用及び効果について説明する。
【0038】
図1に示すように、図示しない押出ポンプが作動すると、ノズル(図示省略)の先端からサスペンション(被処理物)が供給される。
【0039】
空間部16に進入したサスペンションは、ビーズ66によって分散ないし粉砕されながら、円柱部28と円筒部22との隙間を円筒部22の端部に向かって移動していく。
【0040】
円筒部22の端部まで移動したサスペンションは、ビーズ66と共に、空間部16の上方側に進入する。
【0041】
以上のようにして、サスペンションは、円筒部22の内部において、ビーズ66により分散ないし粉砕される。
【0042】
次に、上側空間部16に進入したサスペンションは、ビーズセパレータ40によりビーズ66と分離され、製品として排出される。
【0043】
すなわち、排出口56に接続している吸引ポンプ(図示省略)が作動するとともに、シャフト44に接続している駆動手段が作動しシャフト44及びビーズ分離部材57が回転する。ここで、シャフト44及びビーズ分離部材57の回転数は、回転シャフト26の回転数に依存せず設定されている。このため、シャフト44を高速で回転することも可能である。
【0044】
空間部16の上方側に進入したサスペンションは、ビーズ66と共に、ビーズ分離部材57(スリット62)に向かって移動する。
【0045】
ここで、図3(A)に示すように、スリット62の間隙幅Hがビーズ径より小さくなるように設定されているため、ビーズ66がスリット62を通過することができず、サスペンションのみがスリット62を通過する。これにより、サスペンションからビーズ66を分離することができる。特にサスペンションをスリット62に通してビーズ66を分離するようにしたことにより、サスペンションの条件変化(粘度、濃度、比重等)による悪影響を受けることがなく、ビーズ66の分離性能を一定に維持し安定させることができる。
【0046】
本実施形態のビーズセパレータ40では、ビーズ分離部材57の拡径リング58と縮径リング60とがスリット62を挟んで交互に形成されているため、ビーズ分離部材57に近づいていくビーズ66を拡径リング58によって弾き飛ばすことができる。このため、スリット62に到達するビーズ66の数を減らすことができ、ビーズ66がスリット62に噛み込むことを低減することができる。
【0047】
また、シャフト44は、回転シャフト26と別部材で構成されており、各々別々に作動することができるので、シャフト44のみを高回転数で回転させることができる。このため、ビーズ66と接触したときのビーズ66を弾く力を増大させることができる。この結果、スリット62に到達することができるビーズ66を大幅に減らすことができ、ビーズ66の噛み込みを大幅に低減できる。
【0048】
さらに、シャフト44を高回転数で回転させることにより、万が一スリット62にビーズ66が噛み込んだ場合でも、その大きな遠心力によりビーズ66の噛み込みを外すことができる。
【0049】
一方、図3に示すように、拡径リング58と縮径リング60とをスリット62を介して交互に形成したことにより、スリット62の間隙幅Hをビーズ径の1/2程度まで広げることができる。
【0050】
すなわち、図3(B)に示す従来技術のように、スリット72を介して同じ径のリング70を形成することによりサスペンションからビーズ66を分離させる場合、噛み込み防止を考慮するとスリット72の間隙幅をビーズ径の1/3より小さく設定しなければ、ビーズ66がスリット72に噛み込んでしまいサスペンションの流通に悪影響を及ぼすことになる。特に、近年のようにサスペンションの分散能力を向上させる目的でビーズ66の径を小さくした場合には、スリット72の間隙幅をさらに小さくしなければならず、これにより圧力損失が増大するという別の問題が生じてくる。
【0051】
ここで、本発明のビーズセパレータ40のように、スリット62の間隙幅Hをビーズ径の1/2程度とした場合でも、ビーズ66のスリット62への噛み込みを防止することができるという効果があり、従来のスリット間隙より圧力損失の増大を防止するという別の効果も達成することができる。特に、ビーズ66が小径化される傾向の近年においては、非常に有益なものとなる。
【0052】
また、従来技術のように比較的強度の低い鋼線の網で構成されるメッシュを用いていないので、ビーズが衝突した場合でも、耐磨耗強度の高い部材で製作可能な拡径リング58及び縮径リング60が容易に摩耗することがない。このため、ビーズセパレータ40の耐久性を向上させることができ、安定した分離が可能である。また同時に、ビーズ66の衝突により拡径リング58及び縮径リング60の磨耗物がサスペンションに混入することが少なく、サスペンションの品質を高く維持することができる。
【0053】
なお、図2に示すように、スリット62を通過してビーズ66が分離したサスペンションはサスペンション流入孔64を通過して空間部52に進入し、空間部52に進入したサスペンションは製品として排出口56から外部に排出される。
【0054】
【発明の効果】
以上説明した本発明のビーズ分離装置及び被処理物分散機においては以下の効果を奏する。
請求項1記載の発明では、交互に形成した外側突出部材の外縁と内側突出部材の外縁の位置を異ならせその間の間隙部に被処理物を通過させることにより、外側突出部材の外縁と内側突出部材の外縁の位置が異ならない場合と比較して、ビーズが間隙部に噛み込む事態を大幅に低減させることができる。また、小径化するビーズ径に対して従来技術より広い間隙を設定でき、ビーズ分離部での閉塞や詰まりを低減できる。
また同時に、外側突出部材の外縁を内側突出部材の外縁の外側(回転部材と反対側)に位置させたことにより、外側突出部材でビーズを弾き飛ばすことができる。この結果、間隙部付近に浮遊するビーズ量を低減することができ、ビーズの間隙部への噛み込みを極力防止することができる。
一方、かかる構成としたことによりビーズが間隙部に噛み込む事態を低減することができるため、運転条件によりビーズ径以下であれば間隙幅を広く設定することができる。この結果、被処理物が間隙部を通過するときの圧力損失を低減させることができる。
また、間隙部に被処理物のみを通過させてビーズを分離させることにより、従来技術のように遠心力のみでビーズを分離するビーズ分離装置と比較して、被処理物の諸条件(粘度、濃度、比重等)の影響が少なくなり、分離性能を安定させることができる。
さらに、本発明のビーズ分離装置によれば、従来技術のようにメッシュ等を高速回転させるものと異なり、外側突出部材と内側突出部材の間の間隙部に被処理物を通過させる構成としたため、鋼線の網で構成されたメッシュを用いず耐磨耗部材で構成可能な形状となっているため、耐磨耗的に有利である。この結果、耐久性の低下を防止することができるとともに、ビーズの衝突によるメッシュ等の磨耗物が被処理物に混じることがないため、被処理物の品質の低下を防止することができる。
【0055】
請求項2記載の発明では、ビーズが間隙部に進入することをさらに低減することができ、ビーズの間隙部への噛み込みを極力防止することができる。
【0056】
また、本発明では、間隙部の間隙幅をビーズの直径程度まで広げることができ、圧力損失を大幅に低減することができる。
【0057】
請求項3記載の発明では、請求項1または2に記載のビーズ分離装置を備えているため、分散後の被処理物から分離したビーズが間隙部に噛み込むことを防止でき、被処理物の流れを停滞させることを防止できる。また、ビーズの噛み込みを防止した状態で間隙部の間隙を広く設定できるため、圧力損失を低減させることができる。
【0058】
請求項4記載の発明では、別部材とした駆動部材と回転部材とを別個独立に作動させることができるため、両者の最適の回転数を実現することができる。この結果、被処理物を効率良く分散させることができると共に、ビーズの間隙部への詰まりを極力防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態における被処理物分散機の断面図である。
【図2】 本発明の一実施形態におけるビーズ分離機の断面図である。
【図3】(A)は本発明の一実施形態におけるビーズ分離機の一部を用いた作用図であり、(B)は従来のビーズ分離機の一部を用いた作用図である。
【図4】 従来の被処理物分散機の断面図である。
【図5】 従来の被処理物分散機の断面図である。
【図6】 従来の被処理物分散機の断面図である。
【符号の説明】
10 ビーズミル(被処理物分散機)
26 回転シャフト(駆動部材)
28 円柱部(拡散部材)
40 ビーズセパレータ(ビーズ分離装置)
44 シャフト(回転部材)
52 空間部(誘導部)
56 排出口(誘導部)
57 ビーズ分離部材
58 拡径リング(外側突出部材)
60 縮径リング(内側突出部材)
62 スリット(間隙部)
Claims (4)
- 被処理物をビーズにより分散させる被処理物分散機に用いられ、分散後の前記被処理物から前記ビーズを分離させるビーズ分離装置であって、
回転可能に設けられた回転部材と、
前記回転部材に取り付けられた外側突出部材と該外側突出部材との間に前記被処理物を通過させる間隙部を介して取り付けられ前記外側突出部材の外縁より前記回転部材側に外縁が位置した内側突出部材とを有し、前記間隙部の間隙幅が前記ビーズの直径より小さく設定されるとともに、前記外側突出部材及び前記内側突出部材が交互に形成されているビーズ分離部材と、
前記間隙部と連通し前記間隙部を通過した前記被処理物を外部に誘導する誘導部と、
を含んで構成されたことを特徴とするビーズ分離装置。 - 前記外側突出部材の外縁と前記内側突出部材の外縁との距離差は、前記ビーズの中心から該ビーズの外縁までの距離よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項1に記載のビーズ分離装置。
- 分散手段により被処理物にビーズを接触させて前記被処理物を分散させる被処理物分散機であって、請求項1または2に記載のビーズ分離装置を備えたことを特徴とする被処理物分散機。
- 前記分散手段は、回転可能に設けられた駆動部材と、前記駆動部材に取り付けられ前記被処理物及び前記ビーズを拡散させる拡散部材と、を有し、前記駆動部材と前記回転部材とは別部材により構成されて別個独立に作動することを特徴とする請求項3に記載の被処理物分散機。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
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