JP4537881B2 - 浸漬型媒体分散装置 - Google Patents

Description

本発明は、分散媒体（ビーズ）が充填された分散室を処理材料（ミルベース）中に浸漬し、該分散室内に処理材料を循環させて該分散室内で分散処理するようにした浸漬型媒体分散装置に関するものである。

タンク内に分散媒体を収納した分散室を浸漬してバッチ式に分散処理するようにした浸漬型媒体分散装置が種々知られている（例えば、特許文献１参照）。この浸漬型の媒体分散装置は、処理材料を流動させるための流動用羽根を駆動軸に設けて分散室内に処理材料が流入するようにしたり、ポンプ作用を奏するロータリーディスクポンプ型のディスクを分散室内に設けて分散室内に処理材料を吸引し、分散室内で分散処理された処理材料が分散室の側壁等に設けたスクリーンを通して分散室外に流出するよう構成されている。このスクリーンは、分散媒体が分散室外へ流出しない程度に開口する小孔やスリットを有しているが、微細に分散処理するため粒径の小さい分散媒体を用いるときには、小径等もそれに応じて微細な形状に構成しなければならないから、すぐに目詰り等の故障を生じやすかった。

処理材料を処理槽内に供給し、分散処理後、処理材料を処理槽から吐出する形式の湿式媒体分散装置では、処理材料と分散媒体の質量差（比重差）を利用し遠心力作用により処理材料と分散媒体を分離する媒体分離機構が知られている（例えば、特許文献２参照）。この方式によれば、粒径の小さい微小分散媒体でも分離することが可能であるが、上述の如き浸漬型媒体分散装置にそのまま適用することがむずかしかった。

すなわち、従来の遠心力利用の媒体分離機構は、処理槽内に駆動軸で回転される媒体分離ローターを設け、処理材料は、上記駆動軸と別に設けたポンプ等で処理槽内に供給するようにしてあるので、処理材料の供給と媒体分離ローターの回転を別々に制御することができ、分散媒体を分離するために必要な所望の遠心力を生じるよう媒体分離ローターの回転を自由に調整することができる。

一方、浸漬型媒体分散装置の場合は、駆動軸により回転される羽根やロータリーディスクポンプ型のディスクにより分散室内に処理材料を流入（吸引）させるようにしているから、閉鎖的に形成された分散室内に設けた媒体分離ローターにより処理材料と分散媒体の混合物に遠心力を生じさせると、遠心力作用で生じた流動のために該分散室内に処理材料が流入（吸引）されにくくなり、上記遠心力作用が大きくなればなる程、処理材料が分散室内に流入（吸引）されなくなる。
特開２００４−１２１９５０号公報（請求項１、図２） 実開平４−６１６３５号公報（実用新案登録請求の範囲、第１図）

本発明の解決課題は、分散室を処理材料中に浸漬して分散処理を行う浸漬型媒体分散装置において、微細な粒径の分散媒体を用いても目詰り等を生じにくくできるよう遠心力作用による媒体分離機構を採用でき、しかも処理材料が分散室内に確実に吸引されて分散処理できるようにした浸漬型媒体分散装置を提供することである。

上述したように、単に媒体分離ローターを設けただけの浸漬型媒体分散装置の構造を図１を参照して詳述すると、タンク（１）内の処理材料（２）中に浸漬される分散室（３）は、内部に分散媒体（図示略）が収納され、処理材料が流入する吸引口（４）を有しているがほぼ全体は閉鎖的に構成されている。そして、該分散室（３）内には、処理材料を該分散室内に吸引して分散処理するためのロータリーディスクポンプ型の吸引ローター（５）があり、駆動軸（６）で該吸引ローター（５）を回転する。このような浸漬型媒体分散装置において、遠心力作用を用いて分散媒体と処理材料の比重差により該分散媒体と処理材料を分離するには、上記駆動軸（６）に形成した吐出路（７）の内方開口（８）を囲んで媒体分離ローター（９）を設ければよい。このようにすれば、該媒体分離ローター（９）の遠心力作用で分散媒体は上記内方開口（８）に入らず、処理材料のみが該内方開口（８）を通って上記吐出路（７）に入り、その先端に形成した外方開口（１０）からタンク内に吐出されるはずである。

しかし、実際には、図１に示すような構造では、閉鎖的な分散室内に生じた遠心力作用による流動で、処理材料は分散室から流出しようとし、上記吸引口から処理材料が分散室に入りにくくなり、大きな遠心力を生じさせるよう媒体分離ローターの周速を増加させると、上記吸引口（４）から処理材料が逆流するような現象もみられた。

一方、図２に示すように、上記吐出路（７）の外方開口（１０）の周囲に上記媒体分離ローター（９）と全く同じ形状の吐出補助ローター（１１）を設けて駆動軸（６）を回転すると、上記媒体分離ローターによる遠心力作用とバランスさせることができ、各ローター（９）、（１１）による吐出量ｑが同じになり、結果的には上記駆動軸（６）に設けた吐出路（７）を通しての吐出は起こらなくなる。

そのように、媒体分離ローター（９）と吐出補助ローター（１１）を設けてバランスさせた状態で、図３に示すように分散室に吸引ローター（５）を設ければ、該吸引ローター（５）により吸引口から分散室内に吸引され吸引量と上記外方開口（１０）からタンク中に吐出される吐出量が同じ流量となり、流量Ｑで処理材料が分散室内に流入、流出するはずである。

さらに、上記媒体分離ローター（９）により処理材料と分散媒体の混合物に与えられる運動速度Ｖ１（ｃｍ／ｓｅｃ）は、遠心力場における流体にストークスの式を適用すると、下記のようになる。

ここで、上記式中の遠心効果Ｚは下記のようになる。

一方、図４に示すように、上記媒体分離ローターの中心部方向へ向って上記吐出路へ流れる処理材料（スラリー）の速度Ｖ２（ｃｍ／ｓｅｃ）は、吐出量Ｑ（ｃｍ³／ｓｅｃ）、媒体分離ローターの開口面積Ｓ（ｃｍ²）とすると、Ｖ２＝Ｑ／Ｓとなる。

従って、媒体分離ローターにおいて、中心方向へ移動する処理材料の速度Ｖ２が上記遠心力場における流体中の運動速度Ｖ１よりも小さければ、すなわちＶ１＞Ｖ２となれば、比重の大きな分散媒体（ビーズ）は速度Ｖ１で媒体分離ローターの外周方向へ移動し、比重の小さな処理材料は速度Ｖ２で中心方向へ移動することになり、微細な粒径の分散媒体でも確実に分離することができる。

上記のような考察に基づき、本発明によれば、分散媒体を収納し下部に吸引口を有する分散室と、該分散室内に設けられた吸引ローターと、一端が該吸引ローターに連結し他端が上記分散室の外方に延出する駆動軸と、該駆動軸に設けられ一端が上記分散室内に開口する内方開口に連通し他端が上記分散室外に開口する外方開口に連通する吐出路と、上記内方開口を囲むように設けられた遠心分離ディスクを含む媒体分離ローターと、上記外方開口を囲むように設けられた吐出補助ディスクを含む吐出補助ローターを具備する浸漬型媒体分散装置が提供され、上記課題が解決される。

本発明は上記のように構成され、吸引ローターを駆動する駆動軸に内方開口と外方開口を有する吐出路を形成し、内方開口の周囲に媒体分離ローターを設け外方開口の周囲に吐出補助ローターを設けたので、該媒体分離ローターと吐出補助ローターの吐出量をバランスさせることによりロータリーディスクポンプ型の吸引ローターで分散室内に処理材料を吸引できると共に分散処理することができ、上記媒体分離ローターで分散媒体を分離して分散処理後の処理材料のみを上記吐出路を通してタンク内に吐出することができる。

図５は、本発明の浸漬型媒体分散装置の一実施例を示し、分散室（３）は、胴部（１２）の上下に上板部（１３）と下板部（１４）を有し、上板部（１３）に取り付けた支持杆（１５）により図示を省いた支持ヘッドに連結され、タンク（図示略）中に浸漬される。上記下板部（１４）には、吸引口（４）が形成され、該吸引口（４）には略截頭円錐状の吸引筒（１６）が設けられている。

上記分散室（３）の上板部（１３）には、分散室内に充填した分散媒体（ビーズ）（１７）の流出を阻止するビーズ止めブッシュ（１８）を介して駆動軸（６）が挿通しており、該駆動軸（６）の下端には肉厚の駆動ディスク（１９）が設けられている。そして、該駆動ディスク（１９）と共にロータリーディスクポンプ型の吸引ローター（５）を形成するよう該駆動ディスク（１９）の下方には、中央に貫通孔（２０）を有する吸引ディスク（２１）、（２１）が対向状態に配置され、ディスタンスカラー（２２）、ねじ（２３）により駆動ディスク（１９）に固定されている。

上記駆動軸（６）の中心部には吐出路（７）が形成され、該吐出路（７）の一端は上記分散室（３）内に開口する内方開口（８）に連通し、他端は分散室外に開口する外方開口（１０）に連通している。該内方開口（８）及び外方開口（１０）の数、大きさ、形状等は所望により適宜に設定することができる。

上記内方開口（８）の周囲には該内方開口（８）を囲むように遠心分離ディスク（２４）を含む媒体分離ローター（９）が設けられている。図に示す実施例においては、上記駆動ディスク（１９）の上方に対向状態で遠心分離ディスク（２４）で設け、ディスタンスカラー若しくはディスタンスフィン（２５）とねじ（２６）により固定されているが、上記駆動ディスク（１９）から離れて独立的に媒体分離ローターを設けてもよい（図示略）。

上記ディスタンスフィン（２５）は、種々に形成することができる。例えば、図６に示すように、遠心分離ディスク（２４）の中心線（２７）に対して適宜の迎え角を生じるようにフィン（２５）を傾斜させて略半径方向に設けたり、迎え角が０度となるように中心線に沿って半径方向に設けたり（図７）、図８に示すようにディスタンスカラー（２８）の側方にフィン（２９）を設け該ディスタンスカラー（２８）を適宜回転させて固定することにより該フィンの迎え角を可変できるようにしてもよい。

なお、上記遠心分離ディスク（２４）と上記上板部（１３）の間には、処理材料が滞留しないように、かつ分散媒体をかみ込まないように適宜の幅の空間が形成されている。また、好ましくは、上板部（１３）の内面（３０）は、上記空間の中央部側が狭く周辺部側がそれより広くなるよう傾斜しているが、上記遠心分離ディスク（２４）の表面を傾斜させて上述の如き空間を形成してもよい。

上記外方開口（１０）の周囲には、該外方開口（１０）を囲むように吐出補助ディスク（３１）を含む吐出補助ローター（１１）が設けられている。該吐出補助ローター（１１）の吐出補助ディスク（３１）は、ディスタンスカラー（３２）若しくはディスタンスフィンとねじ（３３）により固定されているが、上記媒体分離ローター（９）のフィン等と同じように種々のフィン等を設けることができる。

而して、上記媒体分離ローター（９）及び吐出補助ローター（１１）の開口面積、直径、周速その他を適宜調整して、比重の小さな処理材料が中心へ向かう上記速度Ｖ２よりも、比重の大きな分散媒体が外周へ向かう速度Ｖ１が大きくなるように設定すれば、処理材料は、上記吸引口（４）から分散室（３）内に吸引され、分散処理後、駆動軸（６）の吐出路（７）を通ってタンク内に吐出され、分散媒体（１７）は媒体分離ローター（９）で分離されて分散室外に流出しないようにすることができる。

媒体分離ローターを有する湿式媒体分散装置の一例を示す説明図。 媒体分離ローターと吐出補助ローターと分散室の関係を示す説明図。 本発明の基本的構成を示す説明図。 媒体分離ローターにおける流体の流動を示す説明図。 本発明の一実施例を示す断面図。 媒体分離ローターを示す説明図。 他の媒体分離ローターを示す説明図。 さらに他の媒体分離ローターを示す説明図。

符号の説明

１ タンク
２ 処理材料
３ 分散室
４ 吸引口
５ 吸引ローター
６ 駆動軸
７ 吐出路
８ 内方開口
９ 媒体分離ローター
１０ 外方開口
１１ 吐出補助ローター
１９ 駆動ディスク
２１ 吸引ディスク
２４ 遠心分離ディスク
３１ 吐出補助ディスク

Claims (6)

1. 分散媒体を収納し下部に吸引口を有する分散室と、該分散室内に設けられた吸引ローターと、一端が該吸引ローターに連結し他端が上記分散室の外方に延出する駆動軸と、該駆動軸に設けられ一端が上記分散室内に開口する内方開口に連通し他端が上記分散室外に開口する外方開口に連通する吐出路と、上記内方開口を囲むように設けられた遠心分離ディスクを含む媒体分離ローターと、上記外方開口を囲むように設けられた吐出補助ディスクを含む吐出補助ローターを具備する浸漬型媒体分散装置。
2. 上記駆動軸は下端に駆動ディスクを有し、該駆動ディスクの上方に遠心分離ディスクを対向状態に設けることにより上記媒体分離ローターが形成されている請求項１に記載の浸漬型媒体分散装置。
3. 上記駆動軸は下端に駆動ディスクを有し、該駆動ディスクの下方に吸引ディスクを対向状態に設けることにより上記吸引ローターが形成されている請求項１または２に記載の浸漬型媒体分散装置。
4. 上記媒体分離ローターは、半径方向若しくは略半径方向に延びるフィンを有する請求項１に記載の浸漬型媒体分散装置。
5. 上記吐出補助ローターは半径方向若しくは略半径方向に延びるフィンを有する請求項１または４に記載の浸漬型媒体分散装置。
6. 上記分散室は上記媒体分離ローターに近接する内面を有し、該内面は媒体分離ローターとの間隔が中央部側が狭く周辺部側がそれより広くなるよう傾斜している請求項１に記載の浸漬型媒体分散装置。
   

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