JPWO2006112164A1 - 原料スラリー処理装置 - Google Patents

Abstract

メディアを充填したケーシング６に原料スラリーを供給し、メディアと原料スラリーをロータ１１により撹拌混合するミルを備えた原料スラリー処理装置であって、ロータ１１を取り付けるシャフト９がケーシング下部に軸承されてケーシング下方に突出し、ロータ上のシャフト９に固定されるセパレータ１２の遠心作用によってメディアを分離したスラリーがシャフト９の軸孔１４を通ってシャフト下端の出口１４ｂよりそのまま容器１内に排出される。シャフト下端には容器内のスラリーを撹拌する撹拌翼１６が取付けられる。

Description

本発明は、顔料、インク、塗料、医薬品、セラミックなどの分野で金属、無機或いは有機物を微粉砕、分散するのに用いられる湿式撹拌ボールミル、詳しくは縦向きの筒形をなす密閉型のケーシングと、該ケーシング内に配置されてモータにより回転駆動されるピン、ディスク或いは軸方向に延びるブレードよりなるタイプのロータよりなり、ケーシング内にジルコニア、シリカ、アルミナ、ガラスビーズ、酸化チタン、鋼球、珪酸ジルコニア等のメディアを充填した状態で、原料タンク内の原料スラリーをポンプによりケーシング内に供給し、ロータを回転駆動してメディアとスラリーを撹拌混合することによりスラリーに含まれる原料粒子を粉砕及び若しくはスラリー中の原料粒子よりなる凝集体を分散（以下、これらを単に粉砕及び若しくは分散という）する湿式撹拌ボールミルを備えた原料スラリー処理装置に関する。

図２は、下記特許文献１に開示される従来のこの種湿式撹拌ボールミル２１を備えた原料スラリー処理装置の全体構成を示すもので、スラリーを貯蔵するジャケット付きの原料タンク２２より原料スラリーがポンプ２３により湿式撹拌ボールミル２１に供給され、該ミル２１でメディアと共に撹拌されることにより粉砕及び若しくは分散されたのち、セパレータ２４でメディアを分離してシャフト２５の軸孔２６を通って排出され、原料タンク２２に戻されるようになっており、通常はこのサイクルが繰り返して行われるようになっている。

ミル２１は、縦向きの円筒形で、外周にミル冷却のための冷却水が通されるジャケット２７を備えたケーシング２８と、ケーシング２８の軸心に位置して回転可能に軸支され、電動モータ２９よりベルト電動装置３１を介して回転駆動されるシャフト２５と、ケーシング内のシャフト２５に径方向に突設されるピンよりなり、メディアとスラリーを撹拌するためのロータ３２と、ロータ上方においてシャフト２５に固着されるメディア分離のためのセパレータ２４と、ケーシング底部にシャフト２５の軸端に対向して設けられる原料スラリーの供給口３３とからなり、シャフト２５には、ケーシング上部の入口３４から上端の出口３５に達する軸孔２６が形成されている。

セパレータ２４は、シャフト２５に入口３４を挟んで一定の間隔を存して固定される一対のディスク３７と、両ディスク３７を連結するブレード３８とよりなってインペラを構成し、シャフト２５と共に回転してディスク内に入り込んだメディアとスラリーに遠心力を付与し、比重の大きなメディアを径方向外方に飛ばす一方、比重の小さなスラリーをシャフト２５の入口３４より軸孔２６を通して排出させるようになっている。図中、３９はケーシング上部においてシャフト２５を軸承する軸受部に設けられる、例えばメカニカルシールのような軸封装置で、この軸封装置３９はシャフト２５に接続される固定の排出管４１とシャフト２５との接続部分においても設けられている。
ＷＯ９６/３９２５１

本発明は、上述する従来の原料スラリー処理装置に改良を加え、湿式撹拌ボールミルの軸封装置を少なくして構造を簡素化することを第１の目的とし、スラリーが溜まるタンク内のスラリーの撹拌をミルの軸心に設置されるシャフトの回転駆動を利用して行い、装置の構造を簡素化することを第２の目的とする。

本発明に係わる原料スラリー処理装置は、原料スラリーの粉砕及び若しくは分散を行う湿式撹拌ボールミルを有し、該湿式撹拌ボールミルが縦向きの筒形をなす密閉構造のケーシングと、該ケーシングに設けられるスラリーの供給口と、上記ケーシングの軸心に位置してケーシング下部に軸受部により軸承され、ケーシングより下方に突出するシャフトと、上記軸受部に設けられる例えばメカニカルシール、グランドパッキン等の軸封装置と、上記シャフトを回転駆動する駆動装置と、ケーシング内のシャフトに固定され、ケーシング内に充填されたメディアと上記供給口より供給されたスラリーを撹拌するロータと、上記ケーシング内のシャフトに固定されてシャフトと共に回転し、遠心力の作用により比重の小さなスラリーを比重の大きなメディアより分離するインペラタイプのセパレータと、上記シャフトの軸心に形成され、入口が上記セパレータに開口する一方、出口がシャフト下端に開口する軸孔とを有する。湿式撹拌ボールミルにより原料粒子を粉砕及び若しくは分散されたスラリーは、上記軸孔の出口からそのまま容器に排出される。

本発明によると、シャフト下端に固定の排出管を接続する必要がなく、スラリーはシャフト下端の出口からそのまま容器に排出され、漏れを配慮する必要がないから、従来のこの種の装置のように、固定の排出管とシャフトとの接続部分に軸封装置を設ける必要がない。シャフトから容器に至る排出管及び軸封装置を省ければ、その分構造が簡素となり、スラリーが循環する経路を短くすることができる。経路が長ければ、経路に付着するスラリー量も多くなり、その分得られる製品スラリーの量が少なくなるが、経路長を短くできれば、供給された原料スラリーに対する製品スラリーの割合が多くなり、歩留まりが向上する。ラボ用の装置のように少量のスラリーを粉砕及び若しくは分散する場合にはことに、製品スラリー量の如何にかかわらず、経路に付着するスラリー量は変わらないため、原料スラリーに対する製品スラリーの割合が低下するが、経路長を短くすることによって製品スラリーの歩留まりが向上する。したがって本発明は、少量の製品スラリーを得る小型の処理装置に好適である。

本発明におけるシャフトの軸孔の入口は、ケーシングに充填されるメディアより上方に位置すること、換言すればケーシング内のメディアは、シャフトの軸孔の入口より下方まで充填されることが望まれる。メディアはミル停止時、ケーシング下部に沈降するが、メディアがシャフトの軸孔入口のレベルに達していると、入口より軸孔を通して排出されるようになるためである。

スラリーの供給口は、ケーシング上部に設けてもよいが、好ましくはケーシング下部に設けられる。供給口をケーシング下部に設けることにより供給されたスラリーが撹拌後にセパレータによりメディアを分離してシャフトの入口より排出されるようになり、供給されたスラリーがほとんど撹拌されることなく入口より排出される、いわゆるショートパスを防ぐことができる。

スラリーを撹拌するロータとしては、ピン、ディスクが挙げられるが、好ましい態様では、軸方向に延びるブレードまたはピンよりなるタイプのものとされる。ロータを軸方向に延びるブレードよりなるタイプのものとすることにより、該ロータが撹拌と共に、セパレータと同様、スラリーに遠心力を与えてスラリーよりメディアを分離する機能を果たしうるようになる。

本発明で使用する容器は、原料タンク、製品タンク又はそれ以外の容器のいずれでもよい。粉砕及び若しくは分散を繰返し、スラリーをミルと原料タンク及び製品タンク以外の容器との間で循環させる場合、該容器に排出されたスラリーは、一旦原料タンクに送り、原料タンクからポンプを含む供給手段により供給口に供給するようにしてもよいが、好ましくは原料タンクを介することなくポンプにより供給口に直接供給される。原料タンクに一旦スラリーを貯留して供給口に供給する場合に比べ、スラリーの経路長をより一層短くすることができ、製品スラリーの歩留まり向上をより一層高めることができるようになる。

別の発明では、シャフト下端に容器内のスラリーを撹拌する撹拌翼が設けられる。本発明によると、モータを駆動源とする撹拌装置を別に設ける場合に比べ、装置の構成を簡素化することができる。

本発明に係わる原料スラリー処理装置の模式図。 従来の原料スラリー処理装置の模式図。

符号の説明

１・・容器
２・・ポンプ
３・・湿式撹拌ボールミル
５・・ジャケット
６・・ケーシング
７・・電動モータ
８・・ベルト伝動装置
９・・シャフト
１１・・ロータ
１２・・セパレータ
１３・・供給口
１４・・軸孔
１４ａ・・入口
１４ｂ・・出口
１５・・メカニカルシール
１６・・撹拌翼
１７・・容器

図１は、本発明に係わる原料スラリー処理装置の全体構成を示すもので、容器１内の原料スラリーがポンプ２により湿式撹拌ボールミル３に供給され、該ミル３内でメディアと共に撹拌されたのち、容器１内に排出される経路をサイクルとして循環されるようになっている。

ミル３は、縦向きの円筒形で小容量をなし、外周にミル冷却のための冷却水が通されるジャケット５を備えたケーシング６と、ケーシング６の軸心に回転可能に軸支され、駆動装置、例えば電動モータ７より図示するベルト伝動装置８或いは歯車伝動装置を介して回転駆動されるシャフト９と、ケーシング内のシャフト９に軸並びに周方向に一定間隔を存して固定されるピン状のロータ１１と、ロータ上側のシャフト上端部に固定されるセパレータ１２と、ケーシング底部に設けられる原料スラリーの供給口１３とからなり、シャフト９には上端から下端に達する軸孔１４が形成され、軸孔上端部は周面に開口する入口１４ａ、ケーシング６より突出する下端は出口１４ｂとなっている。

セパレータ１２は、前述した従来のセパレータ２４と同様、シャフト９に入口１４ａを挟んで一定の間隔を存して固定される一対のディスク１２ａと、両ディスク１２ａを連結するブレード１２ｂよりなってインペラを構成し、シャフト９と共に回転してディスク間に入り込んだメディアとスラリーに遠心力を付与し、比重差によりメディアを分離してスラリーをシャフト９の入口１４ａより軸孔１４を通し、ケーシング下方の出口１４ｂより排出されるようになっている。図中、１５はケーシング下部のシャフト９を軸承する軸承部に設けられる軸封装置としてのメカニカルシールである。

ケーシングより突出するシャフトの下端部には撹拌翼１６が取付けられ、冷却水が通されるジャケット１７を備えた漏斗状の容器１内に収められている。そして出口１４ｂより排出され、容器１内に溜められたスラリーはシャフト９と共に回転する撹拌翼１６により撹拌されて混合され、ポンプ２により供給口１３に直接供給されるようにしてある。

本実施形態のスラリー処理装置では、容器内のスラリーがポンプ２により直に供給口１３に供給されるようにしているが、図２に示す従来の処理装置のように、容器として原料タンクを用い、ミルと原料タンクとの間でスラリーを循環させるサイクルを繰返すか、或いは容器とは別に撹拌装置を備えた原料タンクを別に設け、容器よりポンプにてスラリーを原料タンクに戻してから、供給口に供給するようにしてもよい。後者の場合、シャフト下端部の撹拌翼は省くことができる。

上記実施形態のスラリー処理装置ではまた、スラリーはミルと容器の間を循環されるようになっているが、別の実施形態では、原料スラリーを貯蔵する原料タンクと製品スラリーを貯める製品タンクを別に設け、原料タンクから供給された原料スラリーをミルで攪拌して粉砕及び若しくは分散させたのち容器に排出し、それより製品タンクに、或いはミルより直に製品タンクに排出し、ミルでの粉砕及び若しくは分散が１回の１パスで行われるようにされる。

更なる別の実施形態では、スラリーを入れるタンクを複数、例えば２個設け、第１のタンクから供給されたスラリーをミルで撹拌して粉砕及び若しくは分散したのち、第２のタンクに排出し、更にこのタンクより供給されるスラリーをミルで撹拌して粉砕及び若しくは分散して上記第１のタンクに戻すサイクルが繰返される。

Claims (4)

1. 原料スラリーの粉砕及び若しくは分散を行う湿式撹拌ボールミルと、該湿式撹拌ボールミルから排出されるスラリーを受ける容器を有し、湿式撹拌ボールミルは、縦向きの筒形をなす密閉構造のケーシングと、該ケーシングに設けられ、上記容器からスラリーが供給される供給口と、上記ケーシングの軸心に位置してケーシング下部に軸受部により軸承され、ケーシングより下方に突出するシャフトと、上記軸受部に設けられる軸封装置と、上記シャフトを回転駆動する駆動装置と、ケーシング内のシャフトに固定され、ケーシング内に充填されたメディアと上記供給口より供給されたスラリーを撹拌するロータと、上記ケーシング内のシャフトに固定されてシャフトと共に回転し、遠心力の作用により比重の小さなスラリーを比重の大きなメディアより分離するインペラタイプのセパレータと、上記シャフトの軸心に形成され、入口が上記セパレータに開口する一方、出口がシャフト下端に開口する軸孔とを有する原料スラリー処理装置。
2. 上記ロータは軸方向に延びるブレードよりなることを特徴とする請求項１記載の原料スラリー処理装置。
3. 容器は、原料タンク又は製品タンク以外の容器であり、該容器内のスラリーを供給口に直接供給するポンプを設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の原料スラリー処理装置。
4. 上記シャフトの下端に容器内のスラリーを撹拌する撹拌翼を設けたことを特徴とする請求項１から３記載の原料スラリー処理装置。
   
   

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