KR101290541B1 - 원심식의 분산장치 - Google Patents

Abstract

[과제] 덩어리의 발생을 억제하여, 분산질과 액상분산매의 혼합능력을 향상시킬 수 있는 원심식의 분산장치를 제공한다.
[해결수단] 케이싱(1)의 전벽부(2)의 내면에 링형상 홈(10)이 형성됨과 함께, 전벽부(2)에 대향하는 로터(5)의 전방측에는, 스크래퍼(9)가 그 선단부(9T)를 링형상 홈(10) 내로 진입시킨 상태에서 로터(5)와 일체적으로 주회 가능하게 배치되고, 예비혼합물(Fp)을 회전날개(6)의 회전에 의하여 케이싱(1)의 내부에 흡인 도입하는 도입구(11)가, 링형상 홈(10)과 연통하는 상태로 전벽부(2)에 설치되고, 생성유체(F)를 토출하는 토출구(12)가, 날개실(8)에 연통하는 상태로 외주벽부(4)에 설치된 원심식의 분산장치로서, 스크래퍼(9)가, 로터(5)의 직경방향에서의 위치를 상이하게 하여 복수 구비되고, 링형상 홈(10)이, 로터(5)의 직경방향에서의 상이한 위치에 각각 구비된 스크래퍼(9)에 대응하여, 동심형상으로 복수 설치되어 있다.

Description

원심식의 분산장치{Centrifugation type distribution apparatus}

본 발명은, 양단 개구가 전벽(前壁)부와 후벽(後壁)부로 닫혀진 원통형상의 외주벽부를 구비한 케이싱의 내부에, 직경방향 외방측에 회전날개를 구비한 로터가 회전구동 가능한 상태로 동심형상으로 배치되고, 복수의 투과공(透孔)을 둘레방향으로 나열하여 구비한 원통형상의 스테이터가 상기 로터에 있어서의 상기 전벽부 측인 전방측이면서 또한 상기 회전날개의 내측에 위치시켜서 동심형상으로 고정 배치되고, 상기 스테이터와 상기 케이싱의 외주벽부 사이에, 상기 회전날개가 주회(周回)하는 링형상의 날개실이 형성되고, 상기 전벽부의 내면에 링형상 홈이 형성됨과 함께, 상기 전벽부에 대향하는 상기 로터의 전방측에는, 스크래퍼(搔出片)가 그 선단부를 상기 링형상 홈 내로 진입시킨 상태로 상기 로터와 일체적으로 주회 가능하게 배치되고, 분산질과 액상(液相)분산매가 예비혼합된 예비혼합물을 상기 회전날개의 회전에 의하여 상기 케이싱의 내부에 흡인 도입하는 도입구가, 상기 링형상 홈과 연통(連通)하는 상태로 상기 전벽부에 설치되고, 분산질과 액상분산매가 혼합되어 생성된 생성유체를 토출하는 토출구가, 상기 날개실에 연통하는 상태로 상기 외주벽부에 설치된 원심(遠心)식의 분산장치에 관한 것이다.

이러한 원심식의 분산장치(이하, 간단히 분산장치라 기재하는 경우가 있음)는, 회전날개의 회전에 의한 흡인작용에 의하여, 분산질과 액상분산매의 예비혼합물을 도입구로부터 흡인 도입하여, 분산질과 액상분산매를 더욱 혼합하며, 그 혼합에 의하여 생성된 생성유체를 회전날개의 회전에 의하여 생기는 원심력에 의하여 토출구로부터 토출하는 것이다.

즉, 스크래퍼를 그 선단부를 링형상 홈 내로 진입시킨 상태에서 로터와 일체적으로 주회시켜서, 도입구로부터 링형상 홈에 도입되는 예비혼합물을 스크래퍼의 선단부에 의하여 긁어냄으로써, 예비혼합물을 전단(剪斷)하여 미세하게 분해 분쇄함과 함께 예비혼합물의 유동을 교란시켜서, 분산질과 액상분산매를 혼합하도록 구성되어 있다.

이하, 스크래퍼의 선단부에 있어서의 측면 중, 로터의 직경방향 외방측을 향하는 측면을 외향측면이라 기재하고, 로터의 직경방향 내방측을 향하는 측면을 내향측면이라 기재하며, 또한, 링형상 홈의 내면 중, 로터의 직경방향 외방측에 위치하여 직경방향 내방측을 향하는 내면을 내향내면이라 기재하고, 로터의 직경방향 내방측에 위치하여 직경방향 외방측을 향하는 내면을 외향내면이라 기재하여, 스크래퍼에 의한 예비혼합물의 전단작용에 대하여 설명을 가한다.

즉, 스크래퍼의 선단부가 링형상 홈에 진입한 상태에서는, 스크래퍼의 선단부의 외향측면과 링형상 홈의 내향내면이 서로 대향하고, 스크래퍼의 선단부의 내향측면과 링형상 홈의 외향내면이 서로 대향하게 된다.

그리고, 스크래퍼가 그 선단부가 링형상 홈 내에 진입한 상태에서 주회하면, 도입구로부터 링형상 홈에 도입되는 예비혼합물에 대하여, 주로, 스크래퍼의 선단부의 외향측면과 링형상 홈의 내향내면 사이, 및, 스크래퍼의 선단부의 내향측면과 링형상 홈의 외향내면 사이의 두 영역에 있어서 전단작용이 일어난다. 그리고, 그 전단작용에 의하여, 예비혼합물이 미세하게 분해 분쇄됨과 함께, 전단작용이 작용함으로써 예비혼합물의 유동이 교란되어, 분산질과 액상분산매가 혼합된다.

덧붙이자면, 분산질로서 예컨대 분체(粉體)를 들 수 있고, 액상분산매로서 예컨대 용매를 들 수 있으며, 생성유체로서는, 예컨대, 분체를 용매에 용해시켜서 페이스트가 생성된다.

분체로서는, 분체이면 특별히 제외되는 것은 아니지만, 예컨대, 전지 전극재료 등의 화학원료, 탈지분유나 소맥분 등의 식품원료, 의약원료 등이고, 과립(顆粒), 분체, 세립(細粒) 등의 분체(이들 분체의 혼합물을 포함함)를 예시할 수 있다. 분체에는, 분립체도 포함된다. 또한, 용매로서는, 분체를 양호하게 용해할 수 있는 용매이면 특별히 제외되는 것은 아니지만, 예컨대 물을 예시할 수 있다.

이러한 분산장치에 있어서, 종래에는, 스크래퍼가, 로터의 직경방향에 있어서 1개소에 존재하는 상태로 설치되고, 링형상 홈이, 로터의 직경방향에서의 1개소에 존재하는 스크래퍼에 대응하여, 1세트 설치되어 있었다(예컨대, 특허문헌 1 참조.).

다만, 상기 특허문헌 1에서는, 복수의 스크래퍼가, 로터의 직경방향에 있어서의 동일 위치에 위치하는 상태로 둘레방향으로 일렬로 나열되어 배치되어 있었다.

일본 특허공개 2007-216172호 공보

그러나, 종래의 분산장치에서는, 스크래퍼가 로터의 직경방향에 있어서는 1개소에밖에 존재하지 않기 때문에, 도입구로부터 도입되는 예비혼합물에 대하여, 로터의 직경방향에 있어서의 상이한 두 영역에서밖에 전단력을 작용시키지 못하고, 또한, 예비혼합물의 유동에 교란을 충분히 발생시킬 수 없다. 특히, 분산질(예컨대, 분체)의 비율이 높아질수록 유동성은 낮아져서, 분산질이 응집된 괴(塊)(이른바 덩어리)가 발생하기 쉽고, 게다가, 발생하는 덩어리가 커지기 쉽기 때문에, 분산질과 액상분산매의 혼합을 충분히 행하지 못하여, 개선이 요망되고 있었다.

즉, 분산질과 액상분산매가 혼합되어 생성된 생성유체의 용도로서, 예컨대, 대상물에 분산질을 주성분으로 하는 막이나 부재를 형성하는 용도가 있다. 이 용도에서는, 예컨대, 생성유체를 대상물에 도포한 후에 가열하는 등의 처리를 실행함으로써, 액상분산매를 증발시켜서, 분산질을 주성분으로 하는 막이나 부재를 형성한다. 이러한 용도에 있어서는, 예비혼합물 중의 액상분산매의 비율을 낮춰서, 처리의 효율화를 도모하는 것이 요망된다.

그러나, 처리의 효율화를 도모하기 위하여, 예비혼합물 중의 액상분산매의 비율을 낮추면, 예비혼합물의 유동성이 낮아지므로, 종래의 분산장치에서는, 덩어리 발생의 문제가 특히 현저하여져서, 분산질과 액상분산매를 충분히 혼합할 수 없었다.

본 발명은, 이러한 실정을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, 덩어리의 발생을 억제하여, 분산질과 액상분산매의 혼합능력을 향상시킬 수 있는 원심식의 분산장치를 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 관한 원심식의 분산장치는,

양단 개구가 전벽부와 후벽부로 닫혀진 원통형상의 외주벽부를 구비한 케이싱의 내부에, 직경방향 외방측에 회전날개를 구비한 로터가 회전구동 가능한 상태로 동심형상으로 배치되고, 복수의 투과공(透孔)을 둘레방향으로 나열하여 구비한 원통형상의 스테이터가 상기 로터에 있어서의 상기 전벽부 측인 전방측이면서 또한 상기 회전날개의 내측에 위치되어 동심형상으로 고정 배치되고, 상기 스테이터와 상기 케이싱의 외주벽부 사이에, 상기 회전날개가 주회(周回)하는 링형상의 날개실이 형성되고, 상기 전벽부의 내면에 링형상 홈이 형성됨과 함께, 상기 전벽부에 대향하는 상기 로터의 전방측에는, 스크래퍼가 그 선단부를 상기 링형상 홈 내로 진입시킨 상태에서 상기 로터와 일체적으로 주회 가능하게 배치되고, 분산질과 액상분산매가 예비혼합된 예비혼합물을 상기 회전날개의 회전에 의하여 상기 케이싱의 내부에 흡인 도입하는 도입구가, 상기 링형상 홈과 연통하는 상태로 상기 전벽부에 설치되고, 분산질과 액상분산매가 혼합되어 생성된 생성유체를 토출하는 토출구가, 상기 날개실에 연통하는 상태로 상기 외주벽부에 설치된 원심식의 분산장치로서,

그 특징구성은, 상기 스크래퍼가, 상기 로터의 직경방향에서의 위치를 상이하게 하여 복수 구비되고,

상기 링형상 홈이, 상기 로터의 직경방향에서의 상이한 위치에 각각 구비된 상기 스크래퍼에 대응하여, 동심형상으로 복수 설치되어 있는 점에 있다.

상기 특징구성에 의하면, 로터의 직경방향에서의 상이한 위치에 각각 위치하는 복수의 스크래퍼가, 각각에 대응하는 링형상 홈에 선단부가 진입한 상태에서 로터와 일체적으로 주회하므로, 도입구로부터 도입되는 예비혼합물에 대하여, 로터의 직경방향에 있어서의 스크래퍼가 통과하는 복수의 상이한 위치(이하, 스크래퍼 통과위치라 기재하는 경우가 있음) 각각에서 두 영역씩 전단력을 작용시킬 수 있게 되어, 도입구로부터 도입되는 예비혼합물에 대하여, 로터의 직경방향에 있어서 전단력을 작용시키는 개소를 많게 할 수 있다.

또한, 로터의 직경방향에 있어서 스크래퍼가 통과하는 사이의 영역에 있어서도, 스크래퍼의 선단부에 의하여 긁어내어진 예비혼합물이 서로 부딪쳐 혼합된다.

이러한 것에 의하여, 예비혼합물을 충분히 미세하게 분해 분쇄할 수 있음과 함께, 예비혼합물의 유동에 충분히 교란을 발생시킬 수 있게 되어, 덩어리를 극히 적게 함과 함께, 덩어리가 발생하였다고 하더라도 그 덩어리를 미세하게 분해 분쇄하여 크기를 작게 할 수 있다.

덧붙이자면, 종래와 같이, 스크래퍼를 로터의 직경방향에 있어서 1개소에 존재하는 상태로 설치하는 경우에, 그 스크래퍼에 있어서의 로터의 직경방향을 따르는 방향에서의 폭을, 본 특징구성과 같이 로터의 직경방향에서의 상이한 위치에 구비된 복수의 스크래퍼의 합계 폭과 동등한 폭으로 하는 것이 상정된다.

그러나, 이와 같이 스크래퍼의 폭을 넓게 하더라도, 도입구로부터 도입되는 예비혼합물에 대하여 전단력을 작용시킬 수 있는 것은, 로터의 직경방향에 있어서 두 영역인 채 그대로이므로, 예비혼합물을 미세하게 분해 분쇄하는 작용, 및, 예비혼합물의 유동에 교란을 발생시키는 작용을 향상시킬 수 있는 것은 아니다.

따라서, 덩어리의 발생을 억제하여, 분산질과 액상분산매의 혼합능력(분산성)을 향상시킬 수 있는 원심식의 분산장치를 제공할 수 있다.

본 발명에 관한 원심식의 분산장치의 다른 특징구성은, 상기 로터의 직경방향에서의 상이한 위치의 각각에 있어서, 상기 스크래퍼가 둘레방향으로 복수 배치되어, 복수의 동심형상의 스크래퍼 열(列)이 형성되어 있는 점에 있다.

상기 특징구성에 의하면, 로터의 직경방향에 있어서의 복수의 스크래퍼 통과위치의 각각에 있어서, 로터가 1회전하는 동안에, 도입구로부터 도입되는 예비혼합물에 대하여, 둘레방향으로 나열되는 스크래퍼의 개수와 동일 회수 전단력을 작용시킬 수 있으므로, 예비혼합물을 가일층 미세하게 분해 분쇄함과 함께, 예비혼합물의 유동을 가일층 교란시켜서, 덩어리의 발생을 가일층 적게 할 수 있다.

따라서, 덩어리의 발생을 가일층 억제하여, 분산질과 액상분산매의 혼합능력을 가일층 향상시킬 수 있다.

본 발명에 관한 원심식의 분산장치의 또 다른 특징구성은, 상기 각 스크래퍼 열을 구성하는 복수의 스크래퍼가, 둘레방향에 있어서 균등간격으로, 또한, 서로 인접하는 스크래퍼 열끼리 둘레방향에서의 나열 위상이 상이하도록 배치되어 있는 점에 있다.

상기 특징구성에 의하면, 로터의 직경방향에 있어서 서로 인접하는 스크래퍼 통과위치에서는, 번갈아 스크래퍼가 통과하여, 도입구로부터 도입되는 예비혼합물에 대하여 번갈아 전단력을 작용시킬 수 있으므로, 각 스크래퍼 열을 구성하는 스크래퍼의 개수를 적게 하면서도, 로터가 1회전하는 동안에, 도입구로부터 도입되는 예비혼합물에 대하여 보다 많은 회수 전단력을 작용시킬 수 있다.

즉, 도입실 내의 예비혼합물에 대하여 높은 주파수로 압력 맥동을 일으킬 수 있으므로, 예비혼합물을 미세하게 분해 분쇄하는 작용, 및, 예비혼합물의 유동에 교란을 발생시키는 작용을 더욱 향상시킬 수 있게 되어, 덩어리의 발생을 더욱 억제할 수 있다.

따라서, 덩어리의 발생을 더욱 억제하여, 분산질과 액상분산매의 혼합능력을 더욱 향상시킬 수 있다.

본 발명에 관한 원심식의 분산장치의 또 다른 특징구성은, 각 스크래퍼가 봉(棒)형상으로 형성되고, 상기 로터의 직경방향에서 볼 때, 그 봉형상의 스크래퍼의 선단측일수록 상기 전벽부 측에 위치하고, 상기 로터의 축심방향에서 볼 때, 그 봉형상의 스크래퍼의 선단측일수록 상기 로터의 직경방향 내방측에 위치하는 경사자세로, 그 봉형상의 스크래퍼의 기단(基端)부가 상기 로터와 일체로 회전하도록 고정되고,

상기 로터가, 그 축심방향에서 볼 때 상기 스크래퍼의 선단이 앞쪽이 되는 방향으로 회전구동되는 점에 있다.

상기 특징구성에 의하면, 스크래퍼 중 링형상 홈의 외부에 위치하는 부분은, 로터의 축심방향에서 볼 때, 로터의 직경방향에 대하여 직경방향 외방측을 향하도록 경사져 있으므로, 링형상 홈에 진입하여 주회하는 스크래퍼의 선단부에 의하여 링형상 홈으로부터 긁어내어진 예비혼합물은, 스크래퍼 중 링형상 홈의 외부에 위치하는 부분에 의하여, 로터의 직경방향 외방으로 유동하도록 안내된다.

즉, 로터의 직경방향에 있어서의 복수의 상이한 위치를 주회하는 복수의 스크래퍼에 의하여, 도입구로부터 링형상 홈에 도입된 예비혼합물이 긁어내어짐과 함께, 그 긁어내어진 예비혼합물이 로터의 직경방향 외방으로 유동하도록 안내되므로, 도입구로부터 케이싱 내에 도입된 예비혼합물을 체류를 억제하면서 양호하게 혼합하여, 생성유체로서 토출구로부터 토출할 수 있다.

따라서, 분산질과 액상분산매가 양호하게 혼합된 생성유체를 효율 좋게 생성할 수 있다.

본 발명에 관한 원심식의 분산장치의 또 다른 특징구성은, 인접하는 스크래퍼 열을 구성하는 복수의 스크래퍼가, 상기 로터의 축심방향에서 볼 때, 내측의 열의 스크래퍼의 기단측의 부분과, 그 스크래퍼에 대응하는 외측의 열의 스크래퍼의 선단측의 부분이 겹치는 형태로, 둘레방향으로 배치되어 있는 점에 있다.

상기 특징구성에 의하면, 인접하는 스크래퍼 열 중 내측의 스크래퍼 열의 스크래퍼에 의하여 긁어내짐과 함께 로터의 직경방향 외방측으로 이동 안내되는 예비혼합물은, 내측의 스크래퍼 열의 스크래퍼의 기단부와 외측의 스크래퍼 열의 스크래퍼의 선단부 사이에 압입되어 압축작용을 받으므로, 더욱 분해 분쇄되는 것이 되어, 예비혼합물의 분해 분쇄 및 혼합을 촉진시킬 수 있다.

따라서, 분산질과 액상분산매와의 혼합능력을 더욱 향상시킬 수 있다.

본 발명에 관한 원심식의 분산장치의 또 다른 특징구성은, 상기 토출구로부터 토출된 생성유체의 일부를, 순환로를 통하여 상기 케이싱 내로 되돌리는 복귀(return)구(口)가 상기 전벽부에 설치되고,

상기 스테이터의 내주측을 상기 전벽부 측의 도입실과 상기 로터측의 복귀실로 칸막이하는 칸막이체가, 상기 로터의 전방측에 상기 로터와 일체로 회전하는 상태로 설치됨과 함께, 상기 칸막이체의 전벽부 측에 상기 스크래퍼가 설치되고,

상기 도입실 및 상기 복귀실이, 상기 스테이터의 복수의 투과공을 통하여 상기 날개실과 연통되도록 구성되고,

상기 도입구가 상기 도입실에 연통되고, 상기 복귀구가 상기 복귀실에 연통되도록 구성되어 있는 점에 있다.

상기 특징구성에 의하면, 예비혼합물은, 도입구로부터 도입실에 도입되고, 그 도입실에 있어서 스크래퍼의 전단작용을 받아 혼합되고, 또한, 투과공을 통과할 때에 전단작용을 받아 혼합되어, 날개실에 유입된다. 한편, 토출구로부터 토출된 생성유체의 일부는 순환로를 통하여 복귀구로부터 복귀실에 도입되고, 그 복귀실에 있어서 더욱 혼합되고, 또한, 투과공을 통과할 때에 전단작용을 받아 혼합되어, 날개실에 유입된다.

그리고, 도입실로부터 투과공을 통과하여 날개실에 유입된 생성유체와, 복귀실로부터 투과공을 통과하여 날개실에 유입된 생성유체는, 날개실을 주회하는 회전날개에 의하여 혼합되어 토출구로부터 토출된다.

즉, 토출구로부터 토출된 생성유체의 일부를 복귀실로 되돌리고 그 복귀실에서 더욱 혼합한 후, 도입실에서 예비혼합물이 혼합되어 생성된 생성유체와 혼합하여 토출구로부터 토출하는 형태로, 도입실로부터 도입되는 예비혼합물을 혼합하므로, 덩어리의 발생을 최대한 억제하여, 분산질과 액상분산매를 적절히 혼합할 수 있다.

따라서, 분산질과 액상분산매가 적절히 혼합된 생성유체를 생성할 수 있다.

도 1은, 원심식의 분산장치를 구비한 분체용해시스템의 개략 구성도이다.
도 2는, 정량공급장치의 주요부를 나타내는 종단면도이다.
도 3은, 도 2의 III-III 방향에서 본 단면도이다.
도 4는, 원심식의 분산장치의 종단 측면도이다.
도 5는, 도 4의 V-V 방향에서 본 단면도이다.
도 6은, 도 4의 VI-VI 방향에서 본 단면도이다.
도 7은, 케이싱의 전벽부, 스테이터 및 칸막이체의 조립구성을 나타내는 분해 사시도이다.
도 8은, 칸막이체에의 스크래퍼의 배치구성을 설명하는 도면이다.
도 9는, 스크래퍼의 사시도이다.
도 10은, 스크래퍼가 2열 이(異)위상 배치형태로 배치되었을 경우의 도입실 내에 있어서의 예비혼합물의 유동상태의 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.
도 11은, 스크래퍼가 2열 동(同)위상 배치형태로 배치되었을 경우의 도입실 내에 있어서의 예비혼합물의 유동상태의 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.
도 12는, 스크래퍼가 1열 배치형태로 배치되었을 경우의 도입실 내에 있어서의 예비혼합물의 유동상태의 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.
도 13은, 도입실 내에 있어서의 도입구 근방의 압력분포를 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면이다.

이하, 도면에 근거하여, 본 발명의 실시형태를 설명한다.

도 1은 본 발명에 관한 원심식의 분산장치(이하, 간단히 분산장치라 기재하는 경우가 있음)(Y)를 구비한 분체용해시스템을 나타낸다.

이 분체용해시스템은, 분산질로서 분체(P)를 이용하고, 액상분산매로서 용매(R)를 이용하여, 분체(P)를 용매(R)에 용해시켜 생성유체로서 페이스트(F)를 생성하는 것이다.

본 실시형태에 있어서는, 예컨대, 분체(P)로서 CMC(카르복실 메틸 셀룰로오스)를 이용하고, 용매(R)로서 물을 이용하였다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 분체용해시스템은, 분체(P)를 정량공급하는 정량공급장치(X)와, 용매(R)를 정량공급하는 용매공급장치(50)와, 정량공급장치(X)로부터 정량공급되는 분체(P)와 용매공급장치(50)로부터 정량공급되는 용매(R)를 음압 흡인하여 용해 혼합하는 분산장치(Y)와, 분산장치(Y)로부터 토출된 페이스트(F)로부터, 완전히 용해되어 있지 않은 분체(P)를 포함하는 용매(R)(이하, 미용해 페이스트(Fr))를 분리하는 분리장치(70) 등을 구비하여 구성되어 있다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 정량공급장치(X)는, 상부 개구부(31a)로부터 받아들인 분체(P)를 하부 개구부(31b)로부터 배출시키는 호퍼(31)와, 호퍼(31) 내의 분체(P)를 교반하는 교반기구(32)와, 호퍼(31)의 상부 개구부(31a)가 대기 개방된 상태에서, 하부 개구부(31b)의 하류측에 접속된 분산장치(Y)의 흡인에 의하여 하부 개구부(31b)에 작용하는 음압 흡인력에 의하여, 하부 개구부(31b)로부터 배출된 분체(P)를 분산장치(Y)에 정량공급하는 용적(容積)식의 정량공급기구(40)를 구비하여 구성되어 있다.

호퍼(31)는, 상부에서 하부로 향함에 따라 축경(縮徑; 직경이 감축)되는 역원추 형상으로 구성되고, 그 중심축(A1)이 연직방향을 따르는 자세로 배치되어 있다. 그 호퍼(31)의 상부 개구부(31a) 및 하부 개구부(31b) 각각의 횡단면 형상(상면에서 볼 때)은, 중심축(A1)을 중심으로 하는 원형상이 되고, 또한, 호퍼(31)에 있어서의 역원추 형상의 내측벽면의 경사각도는, 수평면에 대하여 대략 60도가 된다.

교반기구(32)는, 호퍼(31) 내에 배치되어, 호퍼(31) 내의 분체(P)를 교반하는 교반날개(32A)와, 상기 교반날개(32A)를 호퍼(31)의 중심축(A1) 둘레로 회전시키는 날개구동모터(M1)와, 날개구동모터(M1)를 호퍼(31)의 상부 개구부(31a)의 상방에 위치시켜 지지하는 장착부재(32B)와, 날개구동모터(M1)의 회전구동력을 교반날개(32A)에 전동(傳動; 동력전달)시키는 전동부재(32C)를 구비하여 구성된다.

교반날개(32A)는, 봉형상 부재를 개략 V자 형상으로 굴곡하여 구성되고, 그 일방의 변부(邊部)가 호퍼(31)의 내측벽면을 따르는 상태로, 타방의 변부의 단부가 호퍼(31)의 중심축(A1)과 동축으로 회전 가능하게 피봇지지(樞支)되어 배치되어 있다. 또한, 상기 교반날개(32A)는, 횡단면 형상이 삼각형으로 형성되어 있고, 삼각형의 한 변을 형성하는 면이 호퍼(31)의 내측벽면과 대략 평행하여지도록 배치되어 있다. 이로써, 교반날개(32A)는, 호퍼(31)의 내측벽면을 따라 중심축(A1) 둘레로 회전 가능하게 배치되어 있다.

도 1~도 3에 나타내는 바와 같이, 용적식의 정량공급기구(40)는, 호퍼(31)의 하부 개구부(31b)로부터 공급되는 분체(P)를 하류측의 분산장치(Y)에 소정량씩 정량공급하는 기구이다.

구체적으로는, 호퍼(31)의 하부 개구부(31b)에 접속되는 도입부(41)와, 공급구(43a) 및 배출구(43b)를 구비한 케이싱(43)과, 케이싱(43) 내에 회전 가능하게 배치된 계량회전체(44)와, 계량회전체(44)를 회전구동하는 계량회전체 구동모터(M2)를 구비하여 구성된다.

도입부(41)는, 호퍼(31)의 하부 개구부(31b)와 케이싱(43)의 상부에 형성된 공급구(43a)를 연통하는 통형상으로 형성되고, 최하단에는, 케이싱(43)의 공급구(43a)와 동일 형상의 슬릿형상의 개구가 형성되어 있다. 이 도입부(41)는, 케이싱(43)의 공급구(43a)측으로 갈수록 가늘어지는 테이퍼 형상으로 형성되어 있다. 상기 슬릿형상의 개구의 형상은, 호퍼(31)의 크기, 분체(P)의 공급량, 분체(P)의 특성 등에 따라 적절히 설정할 수 있는데, 예컨대, 슬릿형상의 개구의 길이방향의 치수를 20~100mm 정도, 폭방향의 치수를 1~5mm 정도로 설정하도록 한다.

케이싱(43)은, 개략 직육면체 형상으로 형성되고, 수평방향에 대하여 45도 경사진 자세로, 도입부(41)를 통하여 호퍼(31)에 접속되어 있다.

도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 케이싱(43)의 상면에는, 도입부(41)의 슬릿형상의 개구에 대응한 슬릿형상의 공급구(43a)가 설치되고, 호퍼(31)의 하부 개구부(31b)로부터의 분체(P)를 케이싱(43) 내에 공급 가능하게 구성되어 있다. 경사 형상으로 배치된 케이싱(43)의 하방측의 측면(도 2에 있어서 우측면)의 하부에는, 계량회전체(44)로 정량공급된 분체(P)를 팽창실(47)을 통하여 하류측의 분산장치(Y)에 배출하는 배출구(43b)가 설치되고, 그 배출구(43b)에는, 분체배출관(45)이 접속되어 있다. 상기 팽창실(47)은, 공급구(43a)로부터 계량회전체(44)의 분체수용실(44b)에 공급된 분체(P)가 정량공급되는 케이싱(43) 내의 위치에 설치되고, 배출구(43b)로부터 작용하는 음압 흡인력에 의하여, 공급구(43a)보다 저압으로 유지된다(예컨대, -0.06MPa 정도). 즉, 배출구(43b)는, 분산장치(Y)의 1차측에 접속됨으로써, 음압 흡인력이 팽창실(47)에 작용하여 공급구(43b)보다 저압상태로 유지되도록 하고 있다. 계량회전체(44)의 회전에 따라, 각 분체수용실(44b)의 상태가 음압상태(예컨대, -0.06MPa 정도)와 상기 음압상태보다 고압인 상태로 변화하도록 구성되어 있다.

계량회전체(44)는, 계량회전체 구동모터(M2)의 구동축(48)에 배치된 원반부재(49)에, 복수(예컨대, 8매)의 판형상 격벽(44a)을 원반부재(49)의 중심부를 제외하고 방사상으로 등간격으로 장착하여 구성되고, 둘레방향으로 등간격으로 분체수용실(44b)을 복수 구획(예컨대, 8실) 형성하도록 구성되어 있다. 분체수용실(44b)은, 계량회전체(44)의 외주면 및 중심부에 있어서 개구되도록 구성되어 있다. 계량회전체(44)의 중심부에는, 개구폐쇄부재(42)가 둘레방향으로 편재하여 고정상태로 배치되고, 각 분체수용실(44b)의 중심부측의 개구를 그 회전위상에 따라 폐색 혹은 개방 가능하게 구성되어 있다. 다만, 분체(P)의 공급량은, 계량회전체(44)를 회전구동하는 계량회전체 구동모터(M2)에 의한 계량회전체(44)의 회전수를 변화시킴으로써, 조정할 수 있다.

계량회전체(44)의 회전에 따라, 각 분체수용실(44b)이, 팽창실(47)에 개방되는 팽창실 개방상태, 팽창실(47) 및 공급구(43a)와 연통되지 않는 제1 밀폐상태, 공급구(43a)에 개방되는 공급구 개방상태, 공급구(43a) 및 팽창실(47)과 연통되지 않는 제2 밀폐상태의 순으로, 그 상태가 반복하여 변화되도록 구성되어 있다. 다만, 계량회전체(44)의 외주면측의 개구가 제1 밀폐상태 및 제2 밀폐상태에 있어서 폐쇄되도록 케이싱(43)이 형성됨과 함께, 계량회전체(44)의 중심부측의 개구가 제1 밀폐상태, 공급구 개방상태 및 제2 밀폐상태에 있어서 폐쇄되도록, 개구폐쇄부재(42)가 케이싱(43)에 고정되어 배치된다.

따라서, 정량공급장치(X)에 있어서는, 호퍼(31) 내에 저장된 분체(P)가 교반날개(32A)에 의하여 교반되면서 정량공급기구(40)에 공급되고, 정량공급기구(40)에 의하여, 분체(P)가 배출구(43b)로부터 분체배출관(45)을 통하여 분산장치(Y)에 정량공급된다.

구체적으로 설명하면, 정량공급기구(40)의 배출구(43b)의 하류측에 접속된 분산장치(Y)로부터의 음압 흡인력에 의하여, 케이싱(43) 내에 있어서의 팽창실(47)의 압력이 음압상태(예컨대, -0.06MPa 정도)가 된다. 한편, 호퍼(31)의 상부 개구부(31a)는 대기 개방되어 있으므로, 호퍼(31) 내는 대기압 정도의 상태가 된다. 팽창실(47)과 계량회전체(44)의 간극을 통하여 연통되는 도입부(41)의 내부 및 하부 개구부(31b)의 근방은, 상기 음압상태와 대기압 상태 사이의 압력상태가 된다.

이 상태에서, 호퍼(31)의 내벽면 및 하부 개구부(31b)의 근방의 분체(P)가, 교반기구(32)의 교반날개(32A)에 의하여 교반됨으로써, 교반날개(32A)에 의한 전단작용에 의하여 호퍼(31) 내의 분체(P)가 분해 분쇄되고, 한편, 계량회전체(44)는 계량회전체 구동모터(M2)에 의하여 회전됨으로써, 빈 분체수용실(44b)이 순차로 공급구(43a)에 연통되는 상태가 된다. 그리고, 호퍼(31) 내의 분체(P)는 하부 개구부(31b)로부터 도입부(41)를 흘러 내려가고, 순차로 공급구(43a)에 연통되는 상태가 되는 계량회전체(44)의 분체수용실(44b)에 소정량씩 수용되며, 그 분체수용실(44b)에 수용된 분체(P)는 팽창실(47)에 흘러 내려가고, 배출구(43b)로부터 배출된다. 따라서, 정량공급장치(X)에 의하여, 분체(P)를 분체배출관(45)을 통하여 소정량씩 연속하여 분산장치(Y)의 혼합도입구(11)에 정량공급할 수 있다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 분체배출관(45)에는, 분산장치(Y)의 혼합도입구(11)로의 분체(P)의 공급을 정지 가능한 셔터밸브(46)가 배치되어 있다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 용매공급장치(50)는, 용매원(源)(51)으로부터의 용매(R)를, 설정유량으로 분산장치(Y)의 혼합도입구(11)에 연속적으로 공급하도록 구성되어 있다.

구체적으로는, 용매공급장치(50)는, 용매(R)를 송출하는 용매원(51)과, 용매원(51)으로부터 용매(R)가 송출되는 용매공급관(52)과, 용매원(51)으로부터 용매공급관(52)에 송출되는 용매(R)의 유량을 설정유량으로 조정하는 유량조정밸브(도시하지 않음)와, 설정유량으로 조정된 용매(R)를 정량공급기구(40)로부터 정량공급되는 분체(P)에 혼합하여 혼합도입구(11)에 공급하는 믹싱기구(60)를 구비하여 구성되어 있다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 믹싱기구(60)는, 분체배출관(45)과 용매공급관(52)을 혼합도입구(11)에 연통 접속하는 믹싱부재(61)를 구비하여 구성되어 있다.

이 믹싱부재(61)는, 원통형상의 혼합도입구(11)보다 소경(小徑)으로 구성되고, 혼합도입구(11)와의 사이에 링형상의 슬릿(63)을 형성하기 위하여 혼합도입구(11)에 삽입 상태로 배치되는 통형상부(62), 및, 링형상의 슬릿(63)에 전체 둘레에 걸쳐 연통되는 상태로 혼합도입구(11)의 외주부에 링형상 유로(64)를 형성하는 링형상 유로형성부(65)를 구비하여 구성되어 있다.

믹싱부재(61)에는, 분체배출관(45)이 통형상부(62)에 연통하는 상태로 접속됨과 함께, 용매공급관(52)이 링형상 유로(64)에 대하여 용매(R)를 접선방향으로 공급하도록 접속된다.

분체배출관(45), 믹싱부재(61)의 통형상부(62) 및 혼합도입구(11)는, 그들의 축심(A2)을 공급방향이 하향이 되는 경사자세(수평면에 대한 각도가 45도 정도)가 되도록 경사시켜 배치되어 있다.

즉, 정량공급기구(40)의 배출구(43b)로부터 분체배출관(45)에 배출된 분체(P)는, 믹싱부재(61)의 통형상부(62)를 통하여 축심(A2)을 따라 혼합도입구(11)에 도입된다. 한편, 용매(R)는, 링형상 유로(64)에 접선방향으로부터 공급되므로, 링형상 유로(64)의 내주측에 형성되는 링형상의 슬릿(63)을 통하여, 끊어짐 없는 중공(中空) 원통형상의 와류(渦流)의 상태로 혼합도입구(11)에 공급된다.

따라서, 원통형상의 혼합도입구(11)에 의하여, 분체(P)와 용매(R)가 균등하게 예비혼합되고, 그 예비혼합물(Fp)이 분산장치(Y)에 흡인 도입된다.

도 4~도 9에 근거하여, 분산장치(Y)에 대하여 설명을 가한다.

다만, 도 4는, 분산장치(Y)의 종단 측면도이고, 도 5는, 도 4의 V-V 화살표에서 본 도면이며, 도 6은, 도 4의 VI-VI 화살표에서 본 도면이다. 도 7은, 케이싱(1)의 전벽부(2), 스테이터(7) 및 칸막이체(15)의 조립구성을 나타내는 분해 사시도이다. 도 8은, 칸막이체(15)에의 스크래퍼(9)의 배치구성을 설명하는 도면으로서, (a)는 전면(前面)도, (b)는 측면도, (c)는 후면(後面)도이다. 도 9는, 스크래퍼(9)의 사시도이다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 분산장치(Y)는, 양단 개구가 전벽부(2)와 후벽부(3)로 닫혀진 원통형상의 외주벽부(4)를 구비한 케이싱(1)과, 그 케이싱(1)의 내부에 동심형상으로 회전구동 가능하게 설치된 로터(5)와, 그 케이싱(1)의 내부에 동심형상으로 고정 배치된 원통형상의 스테이터(7)와, 로터(5)를 회전구동하는 펌프구동모터(M3) 등을 구비하여 구성되어 있다.

도 5에도 나타내는 바와 같이, 로터(5)의 직경방향의 외방측에는, 복수의 회전날개(6)가, 전벽부(2)측인 전방측으로 돌출되고 또한 둘레방향으로 등간격으로 나열되는 상태로 로터(5)와 일체적으로 구비되어 있다.

원통형상의 스테이터(7)에는, 복수의 투과공(7a, 7b)이 둘레방향으로 각각 나열되어 구비되고, 그 스테이터(7)가, 로터(5)의 전방측이고 또한 회전날개(6)의 직경방향의 내측에 위치시켜 고정 배치되어, 그 스테이터(7)와 케이싱(1)의 외주벽부(4) 사이에, 회전날개(6)가 주회(周回)하는 링형상의 날개실(8)이 형성된다.

도 4, 도 6 및 도 7에 나타내는 바와 같이, 케이싱(1)의 전벽부(2)의 내면에 링형상 홈(10)이 형성됨과 함께, 그 전벽부(2)에 대향하는 로터(5)의 전방측에는, 스크래퍼(9)가 그 선단부(9T)를 링형상 홈(10) 내로 진입시킨 상태로 로터(5)와 일체적으로 주회 가능하게 배치되어 있다.

그리고, 도 4~도 7에 나타내는 바와 같이, 분체(P)와 용매(R)가 예비혼합된 예비혼합물(Fp)을 회전날개(6)의 회전에 의하여 케이싱(1)의 내부에 흡인 도입하는 혼합도입구(11)(도입구에 상당함)가, 링형상 홈(10)과 연통되는 상태로 전벽부(2)에 설치되어 있다.

또한, 도 4 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 분체(P)와 용매(R)가 혼합되어 생성된 생성유체로서의 페이스트(F)를 토출하는 원통형상의 토출구(12)가, 날개실(8)에 연통하는 상태로 외주벽부(4)에 설치되어 있다.

도 1 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 이 실시형태에서는, 토출구(12)로부터 토출된 페이스트(F)(생성유체에 상당함)는, 토출로(18)를 통하여 분리장치(70)에 공급되고, 그 분리장치(70)에서 분리된 미용해 페이스트(Fr)(생성유체의 일부에 상당함)를, 순환로(16)를 통하여 케이싱(1) 내로 되돌리는 복귀구(17)가 케이싱(1)의 전벽부(2)에 설치되어 있다.

또한, 도 4~도 7에 나타내는 바와 같이, 스테이터(7)의 내주측을 전벽부(2)측의 도입실(13)과 로터(5)측의 복귀실(14)로 칸막이하는 칸막이체(15)가, 로터(5)의 전방측에 상기 로터(5)와 일체 회전하는 상태로 설치됨과 함께, 칸막이체(15)의 전벽부(2)측에 스크래퍼(9)가 설치되어 있다.

그리고, 도 4에 나타내는 바와 같이, 도입실(13) 및 복귀실(14)이, 스테이터(7)의 복수의 투과공(7a, 7b)을 통하여 날개실(8)과 연통되도록 구성되고, 혼합도입구(11)가 도입실(13)에 연통되고, 복귀구(17)가 복귀실(14)에 연통되도록 구성되어 있다.

구체적으로는, 도입실(13)과 날개실(8)은, 스테이터(7)에 있어서의 도입실(13)에 대면하는 부분에 둘레방향으로 등간격으로 배치된 복수의 도입실측 투과공(7a)으로 연통되고, 복귀실(14)과 날개실(8)은, 스테이터(7)에 있어서의 복귀실(14)에 대면하는 부분에 둘레방향으로 등간격으로 배치된 복수의 복귀실측 투과공(7b)으로 연통되어 있다.

그리고, 본 발명에서는, 도 4~도 8에 나타내는 바와 같이, 스크래퍼(9)가, 로터(5)의 직경방향에서의 위치를 상이하게 한 상태로 복수 구비되고, 링형상 홈(10)이, 로터(5)의 직경방향에서의 상이한 위치에 각각 구비된 스크래퍼(9)에 대응하여, 동심형상으로 복수(도 4에서는 2세트) 설치되어 있다.

이 실시형태에서는, 로터(5)의 직경방향에서의 상이한 위치의 각각에 있어서, 스크래퍼(9)가 둘레방향으로 복수 배치되어, 복수의 동심형상의 스크래퍼 열(L)이 형성되어 있다.

또한, 각 스크래퍼 열(L)을 구성하는 복수의 스크래퍼(9)가, 둘레방향에 있어서 균등간격으로, 또한, 서로 인접하는 스크래퍼 열(L)끼리 둘레방향에서의 나열 위상이 상이하도록 배치되어 있다.

구체적으로는, 2열의 스크래퍼 열(L)이 동심형상으로 형성되고, 각 스크래퍼 열(L)에는, 4개의 스크래퍼(9)가, 중심각에서 90도씩 간격을 띄우는 나열 위상으로 둘레방향으로 배치되어 있다. 또한, 내측의 스크래퍼 열(L) 중 4개의 스크래퍼(9)의 나열 위상과, 외측의 스크래퍼 열(L)의 4개의 스크래퍼(9)의 나열 위상은, 어긋나 있다.

다만, 이하의 설명 및 도면에 있어서는, 2열의 스크래퍼 열(L)의 내외의 위치를 나타내기 위하여, 스크래퍼 열을 나타내는 부호 "L"에, 내측을 나타내는 첨자 "i"를 붙여, "Li"로 내측의 스크래퍼 열을 나타내고, 외측을 나타내는 첨자 "o"를 붙여, "Lo"로 외측의 스크래퍼 열을 나타낸다.

분산장치(Y)의 각 부에 대하여, 설명을 가한다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 로터(5)는, 그 전면(前面)이 대체로 원추대 형상으로 뻗어 나오는 형상으로 구성됨과 함께, 그 외주측에, 복수의 회전날개(6)가 전방으로 돌출되는 상태로 등간격으로 나열되어 설치되어 있다.

이 로터(5)가, 케이싱(1) 내에 있어서 케이싱(1)과 동심형상으로 위치하는 상태에서, 후벽부(3)를 관통하여 케이싱(1) 내에 삽입된 펌프구동모터(M3)의 구동축(19)에 연결되어, 그 펌프구동모터(M3)에 의하여 회전구동된다.

도 4, 도 7 및 도 8에 나타내는 바와 같이, 칸막이체(15)는, 후술하는 스테이터(7)의 내경보다 약간 작은 외경을 가지는 대체로 깔때기 형상으로 구성되어 있다. 이 깔때기 형상의 칸막이체(15)는, 구체적으로는, 그 중앙부에, 꼭대기부가 원통형상으로 돌출되는 통형상 슬라이딩부(15a)에서 개구된 깔때기 형상부(15b)를 갖춤과 함께, 그 깔때기 형상부(15b)의 외주부에, 전면 및 후면 모두 케이싱(1)의 축심(A3)에 직교하는 상태가 되는 링형상 평판부(15c)를 구비하는 형상으로 구성되어 있다.

그리고, 도 4 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 이 칸막이체(15)가, 꼭대기부의 통형상 슬라이딩부(15a)가 케이싱(1)의 전벽부(2)측을 향하는 자세로, 둘레방향으로 등간격을 띄운 복수 개소(이 실시형태에서는, 4개소)에 배치된 간격유지부재(20)를 통하여, 로터(5)의 전면(前面)에 장착된다.

도 5 및 도 8 (c)에 나타내는 바와 같이, 칸막이체(15)를 복수 개소 각각에서 간격유지부재(20)를 통하여 로터(5)에 장착할 때에는, 교반날개(21)가, 케이싱(1)의 후벽부(3)측을 향하는 자세로 칸막이체(15)에 일체적으로 조립되어, 로터(5)가 회전구동되면, 4매의 교반날개(21)가 로터(5)와 일체적으로 회전하도록 구성되어 있다.

도 4 및 도 7에 나타내는 바와 같이, 이 실시형태에서는, 원통형상의 복귀구(17)가, 케이싱(1)과 동심형상으로, 그 케이싱(1)의 전벽부(2)의 중심부에 설치되어 있다.

도 4~도 7에 나타내는 바와 같이, 혼합도입구(11)는, 그 케이싱(1) 내에 개구되는 개구부가, 동심형상의 2세트의 링형상 홈(10)에 있어서의 둘레방향의 일부를 내부에 포함하는 상태로, 케이싱(1) 내에 대한 복귀구(17)의 개구부의 횡측방에 위치하도록, 전벽부(2)에 설치되어 있다. 또한, 혼합도입구(11)는, 평면에서 볼 때에 있어서 축심(A2)이 케이싱(1)의 축심(A3)과 평행이 되고, 또한, 케이싱(1)의 축심(A3)에 직교하는 수평방향에서 볼 때에 있어서, 축심(A2)이 케이싱의 전벽부(2)에 가까워질수록 케이싱(1)의 축심(A3)에 가까워지는 하향의 경사자세로, 케이싱(1)의 전벽부(2)에 설치되어 있다. 덧붙여서, 혼합도입구(11)의 수평방향에 대한 하향의 경사각도는, 상술한 바와 같이 45도 정도이다.

도 4 및 도 7에 나타내는 바와 같이, 스테이터(7)는, 케이싱(1)의 전벽부(2)의 내면(로터(5)에 대향하는 면)에 장착되어, 케이싱(1)의 전벽부(2)와 스테이터(7)가 일체가 되도록 고정되어 있다.

또한, 도 5에 나타내는 바와 같이, 토출구(12)는, 원통형상의 외주벽부(4)에, 그 외주벽부(4)의 접선방향으로 뻗도록 설치되어 있다.

도 6~도 9에 나타내는 바와 같이, 이 실시형태에서는, 각 스크래퍼(9)가 봉형상으로 형성되고, 로터(5)의 직경방향에서 볼 때, 상기 봉형상의 스크래퍼(9)의 선단측일수록 전벽부(2)측에 위치하고, 또한, 로터(5)의 축심방향에서 볼 때, 상기 봉형상의 스크래퍼(9)의 선단측일수록 로터(5)의 직경방향 내방측에 위치하는 경사자세로, 상기 봉형상의 스크래퍼(9)의 기단부(9B)가 로터(5)와 일체로 회전하도록 고정되고, 로터(5)가, 그 축심방향에서 볼 때에 있어서 스크래퍼(9)의 선단이 앞쪽이 되는 방향(도 4~도 6에 있어서 화살표로 나타내는 방향)으로 회전구동된다.

도 5~도 9에 근거하여, 스크래퍼(9)에 대하여 설명을 가한다.

스크래퍼(9)는, 칸막이체(15)에 고정되는 기단부(9B), 도입실(13)에 노출되는 상태가 되는 중간부(9M), 링형상 홈(10)에 끼워넣어지는 (즉, 진입하는) 상태가 되는 선단부(9T)를 기단으로부터 선단을 향하여 일련으로 구비한 봉형상으로 구성되어 있다.

도 5, 도 7, 도 8 (b) 및 도 9에 나타내는 바와 같이, 스크래퍼(9)의 기단부(9B)는, 대체로 직사각형 판형으로 구성되어 있다.

도 5, 도 7, 도 8 (a) 및 (b), 및, 도 9에 나타내는 바와 같이, 스크래퍼(9)의 중간부(9M)는, 횡단면 형상이 대체로 삼각형상이 되는 대체로 삼각기둥 형상으로 구성되어 있다. 그리고, 스크래퍼(9)가 상술한 바와 같은 경사자세로 설치됨으로써, 삼각기둥 형상의 중간부(9M)의 세 측면 중의 로터(5)의 회전방향 앞쪽을 향하는 일 측면(9m)(이하, 방산(放散)면이라 기재하는 경우가 있음)은, 로터(5)의 회전방향 앞쪽을 향하여 경사지는 전방하향 형상이고, 또한, 로터(5)의 직경방향에 대하여 직경방향 외방측을 향하도록(이하, 경사외향이라 기재하는 경우가 있음) 구성되어 있다.

즉, 봉형상의 스크래퍼(9)가, 상술한 바와 같이 경사자세로 설치됨으로써, 스크래퍼(9) 중 도입실(13)에 노출되는 중간부(9M)가 링형상 홈(10)에 끼워넣어지는 선단부(9T)보다 로터(5)의 직경방향 외방에 위치하고, 또한, 그 중간부(9M)의 회전방향 앞쪽을 향하는 방산면(9m)이, 로터(5)의 회전방향 앞쪽을 향하여 경사진 전방하향 형상이고, 또한, 로터(5)의 직경방향에 대하여 경사외향으로 경사져 있다. 이로써, 스크래퍼(9)의 선단부(9T)에 의하여 링형상 홈(10)으로부터 긁어내어진 예비혼합물(Fp)은, 스크래퍼(9)의 중간부(9M)의 방산면(9m)에 의하여, 도입실(13) 내에 있어서 로터(5)의 직경방향 외방측을 향하여 유동하도록 안내된다.

도 6, 도 7, 도 8 (a) 및 (b), 및, 도 9에 나타내는 바와 같이, 스크래퍼(9)의 선단부(9T)는, 횡단면 형상이 대체로 직사각형이 되는 대체로 사각기둥 형상이고, 로터(5)의 축심방향에서 볼 때에 있어서, 네 측면 중의 로터(5)의 직경방향 외방측을 향하는 외향측면(9o)이 링형상 홈(10)의 내면에 있어서의 직경방향 내방측을 향하는 내향내면을 따르고, 또한, 네 측면 중의 로터(5)의 직경방향 내방측을 향하는 내향측면(9i)이 링형상 홈(10)의 내면에 있어서의 직경방향 외방측을 향하는 외향내면을 따르는 상태가 되는 호 형상으로 구성되어 있다.

또한, 사각기둥 형상의 선단부(9T)의 네 측면 중의, 로터(5)의 회전방향 앞쪽을 향하는 스크래퍼면(9f)은, 로터(5)의 회전방향 앞쪽을 향하여 경사진 전방하향 형상이고, 또한, 로터(5)의 직경방향에 대하여 직경방향 외방측을 향하도록 (이하, 경사외향이라 기재하는 경우가 있음) 구성되어 있다.

이로써, 스크래퍼(9)의 선단부(9T)에 의하여 링형상 홈(10)으로부터 긁어내어진 예비혼합물(Fp)은, 스크래퍼(9)의 선단부(9T)의 스크래퍼면(9f)에 의하여, 로터(5)의 직경방향 외방측을 향하여 도입실(13) 내로 방출되게 된다.

또한, 스크래퍼(9)의 선단부(9T)의 선단면(9t)은, 그 선단부(9T)가 링형상 홈(10)에 끼워넣어진 상태에서 링형상 홈(10)의 저면(底面)과 평행하여지도록 구성되어 있다.

상술한 바와 같은 형상으로 구성된 4개의 스크래퍼(9)가, 상술한 바와 같은 경사자세로, 중심각에서 90도씩 간격을 두고 둘레방향으로 나열된 형태로, 각각, 기단부(9B)를 칸막이체(15)의 링형상 평판부(15c)에 고정하여 설치되어, 내측의 스크래퍼 열(Li)이 구성되고, 그 내측의 스크래퍼 열(Li)의 외측에, 4개의 스크래퍼(9)가, 상술한 바와 같은 경사자세로, 중심각에서 90도씩 간격을 두고 둘레방향으로 나열된 형태로, 각각, 기단부(9B)를 칸막이체(15)의 링형상 평판부(15c)에 고정하여 설치되어, 외측의 스크래퍼 열(Lo)이 구성되어 있다.

또한, 이와 같이 8개의 스크래퍼(9)가, 4개씩 외측과 내측의 스크래퍼 열(Lo, Li)로 나누어 둘레방향으로 나열되어 설치됨에 있어서, 기단부(9B)를 칸막이체(15)에 고정하는 위치의 둘레방향에서의 위상이, 외측의 열(Lo)의 기단부(9B)에 대하여 내측의 열(Li)의 기단부(9B)를 로터(5)의 회전방향으로 중심각에서 30도 정도 어긋나게 함으로써, 내측의 스크래퍼 열(Li)의 4개의 스크래퍼(9)의 나열 위상과, 외측의 스크래퍼 열(Lo)의 4개의 스크래퍼(9)의 나열 위상이 어긋나 있다.

상기와 같이 8개의 스크래퍼(9)가 4개씩 외측과 내측의 스크래퍼 열(Lo, Li)으로 나누어 둘레방향으로 나열되어 설치됨으로써, 도 6, 도 7, 및, 도 8 (a) 및 (b)에 나타내는 바와 같이, 인접하는 스크래퍼 열(Lo, Li)을 구성하는 4개의 스크래퍼(9)가, 로터(5)의 축심방향에서 볼 때에 있어서, 내측의 열(Li)의 스크래퍼(9)의 기단측의 부분(즉, 기단부(9B) 및 중간부(9M)의 기단측의 일부)과, 상기 스크래퍼(9)에 대응하는 외측의 열(Lo)의 스크래퍼(9)의 선단측의 부분(즉, 선단부(9T))이 겹치는 형태로, 둘레방향으로 배치되어 있다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 상술한 바와 같이 2열의 스크래퍼 열(Lo, Li)이 설치된 칸막이체(15)가, 간격유지부재(20)에 의하여 로터(5)의 전면(前面)과 간격을 둔 상태로 로터(5)의 전면에 장착되고, 그와 같이 칸막이체(15)가 장착된 로터(5)가, 칸막이체(15)의 통형상 슬라이딩부(15a)가 복귀구(17)에 슬라이딩 회전 가능하게 끼워 넣어진 상태로, 케이싱(1) 내에 배치된다.

그러면, 로터(5)의 뻗어나온 형상의 전면(前面)과 칸막이체(15)의 후면(後面) 사이에, 케이싱(1)의 전벽부(2)측으로 갈수록 소경이 되는 테이퍼 형상의 복귀실(14)이 형성되고, 복귀구(17)가 칸막이체(15)의 통형상 슬라이딩부(15a)를 통하여 복귀실(14)에 연통하도록 구성되어 있다.

또한, 케이싱(1)의 전벽부(2)와 칸막이체(15)의 전면 사이에, 혼합도입구(11)에 연통되는 링형상의 도입실(13)이 형성된다.

그리고, 로터(5)가 회전구동되면, 통형상 슬라이딩부(15a)가 복귀구(17)에 슬라이딩하는 상태에서, 칸막이체(15)가 로터(5)와 일체적으로 회전하게 되어, 로터(5) 및 칸막이체(15)가 회전하는 상태에서도, 복귀구(17)가 칸막이체(15)의 통형상 슬라이딩부(15a)를 통하여 복귀실(14)에 연통되는 상태가 유지되도록 구성되어 있다.

분리장치(70)는, 원통형상 용기(71) 내에 있어서 비중에 의하여 용해액을 분리하도록 구성되고, 도 1에 나타내는 바와 같이, 분산장치(Y)의 토출구(12)로부터 토출로(18)를 통하여 공급되는 페이스트(F)로부터, 완전히 용해되어 있지 않은 분체(P)를 포함하는 상태의 미용해 페이스트(Fr)를 순환로(16)에, 분체(P)가 거의 완전히 용해된 상태의 페이스트(F)를 배출로(22)에 각각 분리하도록 구성되어 있다. 토출로(18) 및 순환로(16)는, 각각, 원통형상 용기(71)의 하부에 접속되고, 배출로(22)는, 원통형상 용기(71)의 상부와 페이스트(F)(제품)의 공급목적지(80)에 접속된다.

다만, 분리장치(70)는, 도시하지 않지만, 토출로(18)가 접속되는 도입파이프를 원통형상 용기(71)의 저면으로부터 내부로 돌출시켜 배치하고, 원통형상 용기(71)의 상부에 배출로(22)에 접속되는 배출부를 구비함과 함께, 하부에 순환로(16)에 접속되는 순환부를 구비하고, 도입파이프의 토출 상단에, 도입파이프로부터 토출되는 용해액의 흐름을 선회시키는 비틀림판을 배치하여 구성되어 있다.

다음으로, 이 분체용해시스템의 동작에 대하여 설명한다.

먼저, 정량공급장치(X)를 정지하고, 셔터밸브(46)를 폐지하여 분체배출관(45)을 통과하는 분체(P)의 흡인을 정지한 상태에서, 용매공급장치(50)로부터 용매(R)만을 공급하면서 로터(5)를 회전시켜, 분산장치(Y)의 운전을 개시한다. 소정의 운전시간이 경과하여, 분산장치(Y) 속이, 음압상태(예컨대, -0.06MPa 정도의 진공상태)가 되면, 셔터밸브(46)를 개방한다. 이로써, 정량공급장치(X)의 팽창실(47)을 음압상태(-0.06MPa 정도)로 하고, 도입부(41)의 내부 및 호퍼(31)의 하부 개구부(31b) 근방을 상기 음압상태와 대기압 상태 사이의 압력상태로 한다.

그리고, 정량공급장치(X)를 작동시켜, 호퍼(31) 내에 저장된 분체(P)를, 교반날개(32A)의 교반작용 및 분산장치(Y)의 음압 흡인력에 의하여, 호퍼(31)의 하부 개구부(31b)로부터 정량공급기구(40)의 팽창실(47)을 통하여 믹싱기구(60)의 믹싱부재(61)에 소정량씩 연속적으로 정량공급한다. 병행하여, 용매공급기구(50)를 작동시켜, 분산장치(Y)의 음압 흡인력에 의하여, 용매(R)를 믹싱기구(60)의 믹싱부재(61)에 소정량씩 연속적으로 정량공급한다.

믹싱기구(60)의 믹싱부재(61)로부터는, 분체(P)가 믹싱부재(61)의 통형상부(62)를 통하여 혼합도입구(11)에 공급됨과 함께, 용매(R)가, 링형상의 슬릿(63)을 통하여 끊어짐 없는 중공 원통형상의 와류의 상태로 혼합도입구(11)에 공급되고, 혼합도입구(11)에 의하여, 분체(P)와 용매(R)가 예비혼합되고, 그 예비혼합물(Fp)이 2세트의 링형상 홈(10)에 도입된다.

로터(5)가 고속으로 회전구동되어, 그 로터(5)와 일체적으로 칸막이체(15)가 고속 회전하면, 그 칸막이체(15)에 동심형상으로 설치된 2열의 스크래퍼 열(Lo, Li) 각각의 4개의 스크래퍼(9)가, 각 열에 대응하는 링형상 홈(10) 각각에 선단부(9T)가 끼워넣어진 상태로 고속으로 주회한다.

그러면, 도 4 및 도 5에 있어서 실선 화살표로 나타내는 바와 같이, 혼합도입구(11)를 유동하여 2세트의 링형상 홈(10)에 도입된 예비혼합물(Fp)은, 링형상 홈(10)에 끼워넣어져 주회하는 스크래퍼(9)의 선단부(9T)에 의하여 긁어내어지고, 그 긁어내어진 예비혼합물(Fp)은, 개략적으로는, 도입실(13) 내를 칸막이체(15)에 있어서의 깔때기 형상부(15b)의 전면(前面)과 링형상 평판부(15c)의 전면(前面)을 따르면서 로터(5)의 회전방향으로 유동하고, 또한, 스테이터(7)의 도입실측 투과공(7a)을 통과하여 날개실(8)에 유입되어, 그 날개실(8) 내를 로터(5)의 회전방향으로 유동하여, 토출구(12)로부터 토출된다.

2세트의 링형상 홈(10)에 도입된 예비혼합물(Fp)은, 스크래퍼(9)의 선단부(9T)에 의하여 긁어내어질 때에, 전단작용을 받는다. 이 경우, 내측의 스크래퍼 열(Li)에 있어서의 스크래퍼(9)의 선단부(9T)의 외향측면(9o)과 내측의 링형상 홈(10)의 내향내면 사이, 및, 내측의 스크래퍼 열(Li)에 있어서의 스크래퍼(9)의 선단부(9T)의 내향측면(9i)과 내측의 링형상 홈(10)의 외향내면 사이에 있어서 전단작용이 일어나고, 또한, 외측의 스크래퍼 열(Lo)에 있어서의 스크래퍼(9)의 선단부(9T)의 외향측면(9o)과 외측의 링형상 홈(10)의 내향내면 사이, 및, 외측의 스크래퍼 열(Lo)에 있어서의 스크래퍼(9)의 선단부(9T)의 내향측면(9i)과 외측의 링형상 홈(10)의 외향내면 사이에 있어서 전단작용이 일어난다.

즉, 로터(5)의 직경방향에 있어서의 상이한 네 영역에서 전단력을 작용시킬 수 있으므로, 예비혼합물(Fp)을 충분히 미세하게 분해 분쇄함과 함께, 예비혼합물(Fp)의 유동에 충분히 교란을 발생시켜, 분체(P)를 용매(R)에 균일하게 용해 혼합시킬 수 있다.

또한, 로터(5)의 직경방향의 동일 위치에 4개의 스크래퍼(9)가 둘레방향으로 배치되어 있으므로, 로터(5)가 1회전하는 동안에, 로터(5)의 직경방향의 동일 위치에 있어서 4회 전단력을 작용시킬 수 있고, 나아가서는, 내외 2열의 스크래퍼 열(Li, Lo)에서 각 열을 구성하는 4개의 스크래퍼(9)의 둘레방향에서의 나열 위상이 상이하므로, 혼합도입구(11)로부터 2세트의 링형상 홈(10)에 도입된 예비혼합물(Fp)에 대하여, 로터(5)가 1회전하는 동안에 8회 전단력을 작용시킬 수 있다.

즉, 도입실(13) 내의 예비혼합물(Fp)에 대하여 높은 주파수로 압력 맥동을 일으킬 수 있으므로, 예비혼합물(Fp)을 가일층 미세하게 분해 분쇄함과 함께, 예비혼합물(Fp)의 유동에 가일층의 교란을 발생시킬 수 있다.

또한, 스크래퍼(9)의 선단부(9T)의 로터(5)의 회전방향 앞쪽을 향하는 스크래퍼면(9f), 및, 스크래퍼(9)의 중간부(9M)의 로터(5)의 회전방향 앞쪽을 향하는 방산면(9m)은, 둘 다, 전방하향 형상이고, 또한, 경사외향 상태로 되어 있다.

이로써, 스크래퍼(9)의 선단부(9T)에 의하여 링형상 홈(10)으로부터 긁어내어진 예비혼합물(Fp)은, 스크래퍼(9)의 선단부(9T)의 스크래퍼면(9f)에 의하여, 로터(5)의 직경방향 외방측을 향하여 도입실(13) 내에 방출되고, 그와 같이 방출된 예비혼합물(Fp)은, 또한, 스크래퍼(9)의 중간부(9M)의 방산면(9m)에 의하여, 도입실(13) 내에 있어서 로터(5)의 직경방향 외방측을 향하여 유동되도록 안내된다. 또한, 예비혼합물(Fp)은, 도입실측 투과공(7a)을 통과하고, 그 도입실측 투과공(7a)의 통과시에도 전단작용을 받아 분해 분쇄되고, 또한, 고속으로 회전하는 회전날개(6)에 의하여 전단작용을 받아 분해 분쇄되어, 분체(P)가 충분히 용해된 페이스트(F)가 생성되고, 그 페이스트(F)가 토출구(12)로부터 토출된다.

즉, 혼합도입구(11)로부터 도입실(13) 내에 도입된 예비혼합물(Fp)을 체류를 억제하면서 양호하게 혼합하여, 페이스트(F)로서 토출구(12)로부터 토출할 수 있다.

또한, 로터(5)의 축심방향에서 볼 때에 있어서, 내측의 열(Li)의 각 스크래퍼(9)의 기단부(9B)와, 상기 각 스크래퍼(9)에 대응하는 외측의 열(Lo)의 각 스크래퍼(9)의 선단부(9T)가 겹쳐 있으므로, 내측의 열(Li)의 스크래퍼(9)에 의하여 긁어내어져 로터(5)의 직경방향 외방측으로 이동된 예비혼합물(Fp)이, 내측의 열(Li)의 스크래퍼(9)의 기단부(9B)와 외측의 열(Lo)의 스크래퍼(9)의 선단부(9T) 사이에 압입되어 압축작용을 받으므로, 예비혼합물(Fp)의 분해 분쇄 및 용해 혼합을 촉진시킬 수 있다.

요컨대, 혼합도입구(11)로부터 2세트의 링형상 홈(10)에 도입된 예비혼합물(Fp)에 대하여, 로터(5)의 직경방향에 있어서의 상이한 네 영역에서 전단력을 작용시킴과 함께, 도입실(13) 내에 있어서 예비혼합물(Fp)에 높은 주파수로 압력 맥동을 일으킬 수 있으므로, 예비혼합물(Fp)이 미세하게 분해 분쇄되고 용해 혼합되어, 덩어리가 매우 적은 페이스트(F)가 생성되고, 그 페이스트(F)가, 후술하는 복귀실(14)로부터의 페이스트(F)와 혼합되어 토출구(12)로부터 토출된다.

토출구(12)로부터 토출된 페이스트(F)는, 토출로(18)를 통하여 분리장치(70)에 공급되고, 분리장치(70)에 있어서, 완전히 용해되어 있지 않은 분체(P)를 포함하는 상태의 미용해 페이스트(Fr)와, 분체(P)가 거의 완전히 용해된 상태의 페이스트(F)로 분리되며, 미용해 페이스트(Fr)는 순환로(16)를 통하여 다시 분산장치(Y)에 공급되고, 페이스트(F)는 배출로(22)를 통하여 공급목적지(80)에 공급된다.

미용해 페이스트(Fr)는, 복귀구(17)로부터 복귀실(14)에 도입되고, 그 복귀실(14) 내에 있어서, 고속으로 회전하는 복수의 교반날개(21)에 의하여 전단작용을 받아, 더욱 미세하게 분해 분쇄되며, 또한, 복귀실측 투과공(7b)의 통과시에도 전단작용을 받아 분해 분쇄되고, 또한, 고속으로 회전하는 회전날개(6)에 의하여 전단작용을 받아 분해 분쇄되어, 덩어리가 더욱 적어진 페이스트(F)가 도입실(13)로부터의 페이스트(F)와 혼합되어 토출구(12)로부터 토출된다.

따라서, 덩어리가 거의 없고 분체(P)가 균등하게 용해된 페이스트(F)를, 분산장치(Y) 내에 있어서의 체류를 효과적으로 억제하여 효율 좋게 생성할 수 있다.

다음으로, 스크래퍼(9)의 배치구성으로서 본 발명에 관한 배치구성을 채용함으로써, 분체(P)와 용매(R)의 용해 혼합을 촉진할 수 있는 것을 검증한 결과를, 도 10~도 12, 및, 도 13에 근거하여 설명한다.

다만, 도 10~도 12는, 도입실(13) 내에 있어서의 예비혼합물(Fp)의 유동상태를 시뮬레이션한 것으로서, 링형상 홈(10)의 개구부 근처를 지나서 케이싱(1)의 축심(A3)에 직교하는 단면에서의, 회전날개(6)의 회전속도벡터에 대한 예비혼합물(Fp)의 상대유동 속도벡터를 나타낸다. 단, 도 10~도 12에는, 복귀실(14) 내에 있어서의 예비혼합물(Fp)의 상대유동 속도벡터도 나타내어져 있다.

또한, 도 13은, 도입실(13) 내에 있어서의 예비혼합물(Fp)의 압력분포를 시뮬레이션한 것으로서, 혼합도입구(11)의 개구부의 대략 중심을 지나서 케이싱(1)의 축심(A3)을 포함하는 단면에 있어서의, 도입실(13) 및 복귀실(14) 내의 압력분포를 색의 농담으로 나타낸다. 즉, 색이 옅어질수록 압력이 낮아진다.

도 10 및 도 13 (a)는, 2열의 스크래퍼 열(Li, Lo)을 동심형상으로 형성하고, 각 스크래퍼 열(Li, Lo)에서 4개의 스크래퍼(9)를 둘레방향으로 등간격으로 배치함과 함께, 내외의 스크래퍼 열(Li, Lo)에서 스크래퍼(9)의 나열 위상을 상이하게 한 배치형태(이하, 2열 이(異)위상 배치형태라 약기하는 경우가 있음), 즉, 본 실시형태의 배치형태에서의 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 또한, 도 11 및 도 13 (b)는, 2열의 스크래퍼 열(L)을 동심형상으로 형성하는 경우에, 내외의 스크래퍼 열(Li, Lo)에서 스크래퍼(9)의 나열 위상을 동일하게 한 배치형태(이하, 2열 동(同)위상 배치형태라 약기하는 경우가 있음)에서의 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 또한, 도 12 및 도 13 (c)는, 복수의 스크래퍼(9)를, 로터(5)의 직경방향에 있어서의 동일 위치에 위치하는 상태(일렬)로 둘레방향으로 나열하여 배치한 배치형태(이하, 1열 배치형태라 약기하는 경우가 있음), 즉, 종래의 배치형태에서의 시뮬레이션 결과를 나타낸다.

도 10~도 12에 있어서 원으로 에워 쌓인 영역에 주목하면, 2열 이(異)위상 배치형태 및 2열 동(同)위상 배치형태 모두, 1열 배치형태에 비하여, 로터(5)의 직경방향 내방을 향하는 성분이 큰 속도벡터가 많아지고 있어, 스크래퍼(9)를 2열 이위상 배치형태나 2열 동위상 배치형태로 배치함으로써, 도입실(13) 내에 있어서의 예비혼합물(Fp)의 유동상태의 교란을 촉진할 수 있는 것을 알 수 있다.

도 13에 있어서 원으로 에워 쌓인 영역에 주목하면, 도입실(13)에 대한 혼합도입구(11)의 개구부 부근에 있어서는, 2열 이위상 배치형태 및 2열 동위상 배치형태 모두, 1열 배치형태에 비하여, 압력의 편차가 큰 분포가 되어, 도입실(13) 내에 있어서의 예비혼합물(Fp)의 압력 맥동을 크게 할 수 있는 것을 알 수 있다. 즉, 도입실(13) 속이 보다 저압으로 되어 있는 것을 알 수 있다.

또한, 도 13 (a)는, (b)에 비하면, 2열 이위상 배치형태가 2열 동위상 배치형태보다 압력 맥동의 발생 회수(주파수)가 크게 되어, 원으로 에워 쌓인 영역의 압력의 편차가 세밀하게 발생하므로, 예비혼합물(Fp)의 유동상태의 교란이 가일층 촉진되는 것을 알 수 있다.

상술한 검증에 의하여, 본 발명과 같이, 스크래퍼(9)가 로터(5)의 직경방향에서의 위치를 상이하게 하여 복수 구비되고, 링형상 홈(10)이, 로터(5)의 직경방향에서의 상이한 위치에 각각 구비된 스크래퍼(9)에 대응하여 동심형상으로 복수 설치됨으로써, 예비혼합물(Fp)을 분해 분쇄하는 작용, 및, 예비혼합물(Fp)의 흐름에 교란을 발생시키는 작용을 촉진시킬 수 있어, 분산질과 액상분산매의 혼합능력을 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있다.

또한, 복수의 스크래퍼(9)를 둘레방향에 있어서 균등간격으로 배치하여, 각 스크래퍼 열(L)을 형성하는 경우에, 서로 인접하는 스크래퍼 열(L)끼리 둘레방향에서의 스크래퍼(9)의 나열 위상을 상이하게 하는 것이, 동일하게 하는 것보다도, 예비혼합물(Fp)을 분해 분쇄하는 작용, 및, 예비혼합물(Fp)의 흐름에 교란을 발생시키는 작용을 강하게 할 수 있어, 분산질과 액상분산매의 혼합능력을 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있다.

[다른 실시형태]

(A) 로터(5)의 직경방향에서의 상이한 위치의 각각에 있어서, 스크래퍼(9)를 둘레방향으로 복수 배치하여, 복수의 동심형상의 스크래퍼 열(L)을 형성함에 있어서, 스크래퍼(9)의 배치형태는, 상기의 실시형태에 있어서 예시한 배치형태, 즉, 각 열에서 동수(同數)의 스크래퍼(9)를 등간격으로 둘레방향으로 배치함과 함께, 서로 인접하는 스크래퍼 열(L)끼리 둘레방향에서의 나열 위상이 상이하도록 배치하는 형태로 한정되는 것은 아니다.

(A-1) 예컨대, 스크래퍼 열(L)의 열 수는, 상기의 실시형태에 있어서 설명한 2열로 한정되는 것은 아니며, 3열 이상이어도 된다. 단, 열 수가 많아질수록, 각 스크래퍼(9)에 있어서의 로터(5)의 직경방향을 따르는 방향에서의 굵기가 가늘어져서, 스크래퍼(9)의 강도가 낮아지므로, 스크래퍼 열(L)의 열 수는 가능하면 적게 하는 것이 바람직하다.

또한, 각 스크래퍼 열(L)을 구성하는 복수의 스크래퍼(9)의 개수도, 상기의 실시형태와 같이 4개로 한정되는 것은 아니며, 2개나 3개이어도 되고, 또한, 5개 이상이어도 된다.

(A-2) 각 스크래퍼 열(L)에서 동수(同數)의 스크래퍼(9)를 등간격으로 둘레방향으로 배치함과 함께, 서로 인접하는 스크래퍼 열(L)끼리 둘레방향에서의 나열 위상을 동일하게 하여도 된다.

(A-3) 각 스크래퍼 열(L)에서 복수의 스크래퍼(9)를 상이한 간격으로 둘레방향으로 배치하여도 된다. 이 경우, 스크래퍼 열(L)을 구성하는 스크래퍼(9)의 개수를, 각 열에서 동일하게 하여도 되고, 상이하게 하여도 된다.

(B) 상기의 실시형태에서는, 로터(5)의 직경방향에서의 상이한 위치의 각각에 있어서, 스크래퍼(9)를 둘레방향으로 복수 배치하였지만, 로터(5)의 직경방향에서의 상이한 위치의 각각에 있어서, 스크래퍼(9)를 1개씩 설치하여도 된다.

이 경우, 복수의 스크래퍼(9)를 로터(5)의 직경방향을 따라 나열하여도 되고, 나열하지 않아도 된다.

(C) 상기의 실시형태에서는, 칸막이체(15)를 로터(5)의 전방측에 상기 로터(5)와 일체 회전하는 상태로 설치하고, 스크래퍼(9)를 칸막이체(15)에 설치하였지만, 토출구(12)로부터 토출되는 페이스트(F)의 일부를 순환시키지 않아도, 분체(P)를 용매(R)에 적절히 용해 혼합시킬 수 있는 경우는, 분리장치(70)를 생략함과 함께, 칸막이체(15)를 생략하여, 스크래퍼(9)를 로터(5)에 직접 설치하여도 된다.

(D) 상기의 실시형태에서는, 분체(P)로서 단일 종류의 CMC 분체를 이용하였지만, 필요에 따라서, 복수 종류의 분체를 혼합한 혼합분체를 분체(P)로서 이용할 수 있다. 또한, 마찬가지로 용매(R)로서 단일 종류의 물을 이용하였지만, 필요에 따라서, 복수 종류의 액체를 혼합한 혼합액체를 용매(R)로서 이용할 수 있다.

또한, 상기의 실시형태에서는, 분산질로서 분체(P)를 이용하고, 액상분산매로서 용매(R)를 이용하여, 분산질을 액상분산매에 용해시키는 경우에 본 발명을 적용하였지만, 분산질을 액상분산매에 용해시키지 않고 분산시키는 경우에도, 본 발명을 적용할 수 있다.

또한, 분산질로서는, 상기의 실시형태에 있어서 예시한 분체(P)로 한정되는 것은 아니고, 예컨대, 액상인 것이어도 된다. 예컨대, 분산질로서의 오일을 액상분산매로서의 물에 분산시키는 경우에도, 본 발명을 적용할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 덩어리의 발생을 억제하여, 분산질과 액상분산매의 혼합능력을 향상시킬 수 있는 원심식의 분산장치를 제공할 수 있다.

1 케이싱
2 전벽부
3 후벽부
4 외주벽부
5 로터
6 회전날개
7 스테이터
7a 도입실측 투과공(투과공)
7b 복귀실측 투과공(투과공)
8 날개실
9 스크래퍼
9B 기단부
9T 선단부
10 링형상 홈
11 혼합도입구(도입구)
12 토출구
13 도입실
14 복귀실
15 칸막이체
16 순환로
17 복귀구
F 페이스트(생성유체)
Fp 예비혼합물
L 스크래퍼 열
P 분체(분산질)
R 용매(액상분산매)

Claims (6)

1. 양단 개구가 전벽부와 후벽부로 닫혀진 원통형상의 외주벽부를 구비한 케이싱의 내부에, 직경방향 외방측에 회전날개를 구비한 로터가 회전구동 가능한 상태로 동심형상으로 배치되고, 복수의 투과공을 둘레방향으로 나열하여 구비한 원통형상의 스테이터가 상기 로터에 있어서의 상기 전벽부 측인 전방측이면서 또한 상기 회전날개의 내측에 위치시켜 동심형상으로 고정 배치되고,
   상기 스테이터와 상기 케이싱의 외주벽부와의 사이에, 상기 회전날개가 주회하는 링형상의 날개실이 형성되고,
   상기 전벽부의 내면에 링형상 홈이 형성됨과 함께, 상기 전벽부에 대향하는 상기 로터의 전방측에는, 스크래퍼가 그 선단부를 상기 링형상 홈 내에 진입한 상태에서 상기 로터와 일체적으로 주회 가능하게 배치되고,
   분산질과 액상분산매가 예비혼합된 예비혼합물을 상기 회전날개의 회전에 의하여 상기 케이싱의 내부에 흡인 도입하는 도입구가, 상기 링형상 홈과 연통하는 상태로 상기 전벽부에 설치되고,
   분산질과 액상분산매가 혼합되어 생성된 생성유체를 토출하는 토출구가, 상기 날개실에 연통하는 상태로 상기 외주벽부에 설치된 원심식의 분산장치로서,
   상기 스크래퍼가, 상기 로터의 직경방향에서의 위치를 상이하게 하여 복수 구비되고,
   상기 링형상 홈이, 상기 로터의 직경방향에서의 상이한 위치에 각각 구비된 상기 스크래퍼에 대응하여, 동심형상으로 복수 설치되어 있는 원심식의 분산장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 로터의 직경방향에서의 상이한 위치의 각각에 있어서, 상기 스크래퍼가 둘레방향으로 복수 배치되어, 복수의 동심형상의 스크래퍼 열이 형성되어 있는 원심식의 분산장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 각 스크래퍼 열을 구성하는 복수의 스크래퍼가, 둘레방향에 있어서 균등간격으로, 또한, 서로 인접하는 스크래퍼 열끼리 둘레방향에서의 나열 위상이 상이하도록 배치되어 있는 원심식의 분산장치.
4. 청구항 3에 있어서,
   각 스크래퍼가 봉형상으로 형성되고, 상기 로터의 직경방향에서 볼 때에 있어서, 상기 봉형상의 스크래퍼의 선단측일수록 상기 전벽부 측에 위치하고, 상기 로터의 축심방향에서 볼 때에 있어서, 상기 봉형상의 스크래퍼의 선단측일수록 상기 로터의 직경방향 내방측에 위치하는 경사자세로, 상기 봉형상의 스크래퍼의 기단부가 상기 로터와 일체로 회전하도록 고정되고,
   상기 로터가, 그 축심방향에서 볼 때에 있어서 상기 스크래퍼의 선단이 앞쪽이 되는 방향으로 회전구동되는 원심식의 분산장치.
5. 청구항 4에 있어서,
   인접하는 스크래퍼 열을 구성하는 복수의 스크래퍼가, 상기 로터의 축심방향에서 볼 때에 있어서, 내측의 열의 스크래퍼의 기단측의 부분과, 상기 스크래퍼에 대응하는 외측의 열의 스크래퍼의 선단측의 부분이 중첩되는 형태로, 둘레방향으로 배치되어 있는 원심식의 분산장치.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 토출구로부터 토출된 생성유체의 일부를, 순환로를 통하여 상기 케이싱 내로 되돌리는 복귀구가 상기 전벽부에 설치되고,
   상기 스테이터의 내주측을 상기 전벽부 측의 도입실과 상기 로터측의 복귀실로 칸막이하는 칸막이체가, 상기 로터의 전방측에 상기 로터와 일체로 회전하는 상태로 설치됨과 함께, 상기 칸막이체의 전벽부 측에 상기 스크래퍼가 설치되고,
   상기 도입실 및 상기 복귀실이, 상기 스테이터의 복수의 투과공을 통하여 상기 날개실과 연통되도록 구성되고,
   상기 도입구가 상기 도입실에 연통되고, 상기 복귀구가 상기 복귀실에 연통되도록 구성되어 있는 원심식의 분산장치.

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