JP6565931B2 - 分散装置及び分散方法 - Google Patents

Description

本発明は、スラリー状又は液体状の混合物内の物質を分散させる分散装置及び分散方法に関する。

従来、高速回転するローターと、回転しないステータとの間の空間に、複数の液体又はスラリーを通過させ、高速回転によって発生する剪断力によって、複数の液体又はスラリー中の粉末状の物質を連続的に分散する装置が知られている（例えば、特許文献１，２）。

なお、「分散」とは、スラリー中の粉末状の物質を微細化して均一に存在させること、スラリー中の粉末状の物質を均一に存在させること、複数の液体を均一に混合すること等を意味するものとする。

従来の分散装置において、粘度が高い混合物を分散する場合には、装置内部や配管などに混合物が残留することもあり、歩留まりが低くなる場合があった。分散装置により処理される混合物は高価なものもあり、歩留まりを向上させることが望まれていた。それとともに、適切な分散処理を実現することが望まれていた。

特開２０００−１５３１６７号公報 特開２０１１−３６８６２号公報

本発明の目的は、歩留まりを向上するとともに適切な分散処理を実現する分散装置及び分散方法を提供することにある。

本発明に係る分散装置は、ローターと、該ローターに対向して配置されるステータとの間に、スラリー状又は液体状の混合物を遠心力によって外周に向けて通過させることによって分散させる剪断式の分散装置であって、分散後の混合物を受ける容器と、該容器の上部開口を閉塞するカバーユニットと、該カバーユニットの下側に固定されるステータと、該ステータの下方側に対向するように設けられるローターと、前記ステータ及び前記ローターの間に供給する被処理混合物を貯留する供給ユニットとを備え、該供給ユニットは、前記混合物を貯留する供給ユニット本体部と、該供給ユニット本体部に貯留された混合物を、前記ステータ及び前記ローターの間に導くための供給通路側に押し出すことにより、前記ステータ及び前記ローターの間に該混合物を導く第１押出部材と、前記第１押出部材の押出面から飛び出し可能に設けられ、前記供給通路内に存在する混合物を押し出すことにより、前記ステータ及び前記ローターの間に該混合物を導く第２押出部材とを有している。
また、本発明に係る分散方法は、上述した分散装置を用い、該分散装置の前記ローター及び前記ステータの間に、前記混合物を供給して遠心力によって外周に向けて通過させることにより分散する。

本発明は、歩留まりを向上するとともに適切な分散処理を実現する。

本発明を適用した分散装置の概略を示す断面図である。 図１の分散装置の概略を示す断面図である。（ａ）は、図３に示すＡ１−Ａ１断面を示す図である。（ｂ）は、図３に示す、Ａ２−Ａ２断面及びＡ３−Ａ３断面を示す図である。 図１の分散装置の詳細を説明するための図である。（ａ）は、図２に示すＡ４−Ａ４断面を示す図である。（ｂ）は、図２に示すＡ５−Ａ５断面を示す図である。（ｃ）は、スペーサ部材、第２回転軸挿通孔に設けられるラビリンス構造のシール部、及びエアパージシール機構を説明するための要部拡大図である。（ｄ）は、第２のスペーサ部材を説明するための要部拡大図である。（ｅ）は、回転軸とローターの締結による一体化及びスペーサ部材を説明するための要部拡大図である。（ｆ）は、スペーサ部材の平面図である。 図１の分散装置を構成する冷却用溝部及びこれが設けられるステータの他の例を説明するための図である。（ａ）は、図１の分散装置に用いることができるステータの他の例を示す図であり、図３（ｂ）と同じ位置の断面図である。（ｂ）は、図１の分散装置に用いることができるステータの更に他の例を示す図であり、図３（ｂ）と同じ位置の断面図である。（ｃ）は、図４（ｂ）のＡ６−Ａ６断面を示す図である。 図１の分散装置を構成する供給ユニットについて説明する図である。（ａ）は、第１及び第２押出部材が引き込んだ状態を示す図である。（ｂ）は、第１押出部材が押し出し動作中の状態を示す図である。（ｃ）は、第１押出部材が押し出し動作完了で第２押出部材が引き込んだ状態を示す図である。（ｄ）は、第２押出部材が押し出し動作中の状態を示す図である。（ｅ）は、第１及び第２押出部材が押し出し動作完了の状態を示す図である。 図１の分散装置を構成する容器の他の例を説明するための図である。（ａ）は、撹拌板を有する例の容器に換えた場合を示す図である。（ｂ）は、処理後貯留タンクを兼ねる例の容器に換えた場合を示す図である。 本発明を適用した分散装置の他の例の概略を示す断面図である。 図７の分散装置の概略を示す断面図である。（ａ）は、図１０に示すＢ１−Ｂ１断面を示す図である。（ｂ）は、図１０に示すＢ２−Ｂ２断面及びＢ３−Ｂ３断面を示す図である。 図７の分散装置の概略を示す図であり、図１０に示すＢ７−Ｂ７断面を示す図である。 図７の分散装置の詳細を説明するための図である。（ａ）は、図８（a）に示すＢ４−Ｂ４断面を示す図である。（ｂ）は、図１０（a）のＢ２−Ｂ２断面及びＢ３−Ｂ３断面の一部を拡大して示す図である。（ｃ）は、図１０（a）に示すＢ７−Ｂ７断面の一部を拡大して示す図である。 図８の分散装置（図８の分散装置のうち供給ユニットを有さないもの）を備える分散処理システムを示す概略図である。 分散処理システムの他の例の概略を示す図であり、複数パスの分散処理に適した分散処理システムを示す概略図である。 分散処理システムのさらに他の例の概略を示す図であり、エア圧力を混合物の供給に用いた分散処理システムを示す概略図である。 分散装置のステータに設けられ貫通孔に対応する位置のローターに溝を設けた例の示す概略図である。(a) はステータに設けられた貫通孔の位置を示す要部断面図である。(b) は貫通孔とローターに設けられた溝を示す要部拡大図である。(c)はローターに設けられた溝及び貫通孔の位置関係を示す平面図である。 図１４のローターの斜視図である。

以下、本発明を適用した剪断式分散装置について、図面を参照して説明する。以下で説明する剪断式分散装置は、スラリー状の混合物を循環させながら分散（「固−液分散」又は「スラリー化」ともいう）させ、又は液体状の混合物を循環させながら分散（「液−液分散」又は「乳化」ともいう）させるものである。また、分散とは、該混合物内の物質を均一に存在させること若しくは微細化して均一に存在させること、すなわち、該混合物内の各物質が均一に存在するように混ぜることを意味する。

まず、図１〜図５に示す剪断式分散装置（以下、「分散装置」という。）１について説明する。分散装置１は、ローター２と、該ローター２に対向して配置されるステータ３とを備え、ローター２及びステータ３の間に、スラリー状又は液体状の混合物４を遠心力によって外周に向けて通過させる（外周に向けた方向に通過させる）ことによって分散させる。

分散装置１は、分散後の混合物を受ける容器１１と、容器１１の上部開口１１ａを閉塞するカバーユニット１２とを備える。例えば、カバーユニット１２は、容器１１の上部縁部１１ｂ及びカバーユニット１２（後述のステータ保持部１８）に形成されたボルト穴１１ｃ，１８ｃにボルト１１ｄが取り付けられることで、容器１１に固定され、上部開口１１ａを閉塞する。

ステータ３は、カバーユニット１２の下側（下面）に固定される。例えば、ステータ３は、ステータ３及びカバーユニット１２（ステータ保持部１８）に形成されたボルト穴３ｂ，１８ｂにボルト３ａが取り付けられることで、固定される。ローター２は、ステータ３の下方側に対向するように設けられる。

また、分散装置１は、ローター２を回転させる回転軸１３と、回転軸１３を回転可能に保持する軸受１４とを備える。軸受１４は、カバーユニット１２に設けられ固定されるとともに、ステータ３の上方側に位置する。

回転軸１３には、ローター２及びステータ３より上側に設けられたモーター１６の回転軸１６ａが接合部１６ｂを介して取り付けられる。回転軸１３は、モーター１６により回転され、モーター１６の回転力をローター２に伝達する。

また、分散装置１は、ステータ３及びローター２の間に供給する被処理混合物を貯留するとともにこの被処理混合物をステータ３及びローター２間に供給する供給ユニット１７１を備える。供給ユニット１７１は、混合物を貯留する供給ユニット本体部１７２と、第１押出部材１７３と、第２押出部材１７４とを有している。

第１押出部材１７３は、供給ユニット本体部１７２に貯留された混合物を、ステータ３及びローター２の間に導くための供給通路１７５側に押し出すことにより、ステータ３及びローター２の間に混合物を導く。第１押出部材１７３及び供給ユニット本体部１７２は、例えば、ピストン構造とされている。すなわち例えば、供給ユニット本体部１７２及び第１押出部材１７３は、中空の円筒形の形状と、その内側に摺動可能な円筒形の形状とを有する。しかし、このように断面形状が円形のものに限られるものではなく、例えば断面形状が矩形等であってもよく、供給ユニット本体部１７２の内側で第１押出部材１７３がスライドして混合物を押し出し可能な構造であればよい。すなわち、供給ユニット本体部１７２の長手方向に垂直な面である内面及び第１押し出し部材１７３の押出面の形状が同じであればよい。

第２押出部材１７４は、第１押出部材１７３の押出面１７３ａから飛び出し可能に設けられ、供給通路１７５内に挿入されて、供給通路１７５内に存在する混合物を押し出すことにより、ステータ３及びローター２の間に該混合物を導く。第２押出部材１７４及び供給通路１７５は、例えば、ピストン構造とされている。すなわち例えば、供給通路１７５及び第２押出部材１７４は、中空の円筒形の形状と、その内側に摺動可能な円柱の形状とを有する。しかし、このように断面形状が円形のものに限られるものではなく、例えば断面形状が矩形等であってもよく、供給通路１７５の内側に第２押出部材１７４がスライドして混合物を押し出し可能な構造であればよい。すなわち、供給通路１７５の長手方向に垂直な面である内面及び第２押出部材１７４の押出面の形状が同じであればよい。

供給ユニット１７１は、後述するステータ保持部１８の混合物供給口３３に接続される第２混合物供給口１７６と、供給ユニット本体部１７２の混合物をステータ保持部１８の連通路３４に導くための第２連通路１７７とを有する。混合物供給口３３及び第２混合物供給口１７６は、締結部材を有するように構成され、例えばフェルール付きの管部材であり、このフェルールをクランプなどで締結することで接続される。尚、フェルールに限られるものではなく、例えばフランジ等の締結部材を有する構造であってもよい。

供給ユニット１７１は、第２混合物供給口１７６及び混合物供給口３３が接続されることで、ステータ保持部１８に一体化され、一体化された状態で、第２連通路１７７が連通路３４に連通される。この連通路３４及び第２連通路１７７は、供給通路１７５を構成する。尚、供給ユニット１７１側に必ずしも、第２混合物供給口１７６及び第２連通路１７７を設ける必要がなく、設けない場合には、ステータ保持部１８の連通路３４が供給通路１７５を構成することになる。同様に、ステータ保持部１８側に必ずしも混合物供給口３３及び連通路３４を設ける必要がなく、設けない場合には、第２連通路１７７が供給通路１７５を構成することになる。また、取付角度などを工夫して、ステータ３の貫通孔３２が供給通路１７５を構成するようにしてもよい。また、供給通路１７５は、混合物供給口３３及び第２混合物供給口１７６が形成された部分では、供給管であり、ステータ保持部１８に貫通する通路部分では供給貫通部である。尚、ここで説明した供給通路１７５は一例であり、供給ユニット本体部１７１に貯留された混合物をステータ３及びローター２間に導くための通路で且つ、第２押出部材１７４が混合物押し出しのために挿入可能な構造であればよい。

さらに具体的には、図５に示すように、供給ユニット本体部１７２は、例えば、円筒状の胴体部１７２ａと、胴体部１７２ａの開口の一方を閉塞する閉塞部１７２ｂと、他方を閉塞する閉塞部１７２ｃとを有する。閉塞部１７２ｂには、上述した第２混合物供給口１７６が一体に設けられている。

第１押出部材１７３は、押出面１７３ａを有する押出部本体１７３ｂと、第２押出部材１７４をガイドするガイド部材１７３ｃとを有する。押出部本体１７３ｂ及びガイド部材１７３ｃは、ネジ１７３ｄで締結されている。ガイド部材１７３ｃには、ガイド部材１７３ｃを介して押出部本体１７３ｂを供給ユニット本体部１７２に押し込む方向及び引き下がる方向に駆動する駆動部１７３ｅが設けられる。上述した閉塞部１７２ｃには、ガイド部材１７３ｃを摺動可能にガイドするガイド部１７２ｄが設けられる。尚、駆動部１７３ｅ及び後述の駆動部１７４ａの一方若しくは両方を設けることなく、ユーザーが手動により行ってもよい。押出部本体１７３ｂの外側の摺動面（第１押出部材１７３と供給ユニット本体部１７２との摺動面）には、シール部材１７３ｆが設けられている。このシール部材１７３ｆや後述のシール部材１７３ｇとして、例えばＯリング、Ｕパッキン等を用いることが可能であり、さらに、被処理混合物に適応する材質のシール部材を用いることが好ましい。

第２の押出部材１７４は、ガイド部材１７３ｃ内を摺動可能な形状（例えば棒状）に形成される。また、第２の押出部材１７４は、第２の押出部材１７４を第１の押出部材１７３の押出面１７３ａから飛び出す方向及び引き込む方向に駆動する駆動部１７４ａが設けられる。第２の押出部材１７４は、図５（ｃ）〜図５（ｄ）に示すように、押し出し面１７３ａから飛び出す方向に駆動されることにより、その先端１７４ｂが供給通路１７５内の混合物を押し出してステータ３及びローター２の間に導く。押出部本体１７３ｂの内側の摺動面（第１押出部材１７３と第２押出部材１７４との摺動面）には、シール部材１７３ｇが設けられている。以上のような第２の押出部材１７４は、ローター２及びステータ３の剪断部分直前まで混合物を直接押し出すことができる。

分散装置１は、上述の構成により、歩留まりを向上するとともに適切な分散処理を実現する。すなわち、上述のように構成された容器１１、カバーユニット１２、ステータ３、ローター２を備えることにより、分散処理後の部分において、歩留まりを向上することができる。さらに、分散装置１は、供給ユニット１７１を備えることにより、供給側の部分において、歩留まりを向上することができる。すなわち、粘度が高い混合物を処理する場合は、供給側の配管や、供給するための被処理混合物を貯留する容器等に付着してしまい、それが原因で歩留まりが低下することがある。しかし、分散装置１は、第１の押出部材１７３が供給ユニット本体部１７２内の混合物をローター２及びステータ３側に導くことができる（図５（ａ）〜（ｃ））。また、第２の押出部材１７４が供給通路１７５内の混合物をローター２及びステータ３側に導くことができる（図５（ｃ）〜（ｅ））。かかる構成により、ローター２及びステータ３より供給側の部分に被処理混合物が残留することを極力低減することができる。さらに、分散装置１は、供給ユニット１７１を備えることにより、混合物が非常に流動性が低く自重では流れなかったり、通常のポンプでは流液が難しいスラリーであった場合にも分散処理ができる。すなわち、従来の分散装置で分散処理が難しい流動性が低い混合物も処理できる。

また、分散装置１は、回転軸１３とローター２との間に着脱可能に設けられるスペーサ部材１５を備える（図３（ｃ）、図３（ｅ）等）。スペーサ部材１５は、軸方向Ｄ１の長さ（厚さ）が異なる部品と交換されることで、ローター２及びステータ３の間の隙間を調整する。すなわち、厚さが異なるスペーサ部材１５が複数準備されており、この中から選択されたスペーサ部材１５を取り付けることによりローター２及びステータ３の間の隙間を調整する。

ローター２は、スペーサ部材１５が取り付けられた状態においては、ステータ３に対する軸方向の位置が固定されている。すなわち、例えばローター２及びステータ３間の隙間を調整する手段としてバネ、ネジ等を用いることも考えられるが、ここで説明するスペーサ部材１５を用いた場合には、使用時にはローター２の軸方向の位置が固定されるので、バネの振動、ネジの隙間等を考慮する必要がない。また、バネ、ネジを用いた場合は、精密な平行移動が困難である。これに対し、スペーサ部材１５を用いる場合は、微細な調整を可能とする。

分散装置１は、上述の構成により高い精度の間隙の調整を実現する。また、分散装置１は、予定外の発熱で回転軸１３が熱膨張した際にもローター２がステータ３から離れる方向に移動されるので、ローター２及びステータ３の接触を防止できる。また、接触しないまでも予定外に間隙が小さくなることによる過度な発熱を防止できる。さらに、軸受１４がステータ３の上側にあるので、回転軸１３をローター２の上側に配置させ、ローター２の下側に回転軸１３を存在しなく（回転軸１３がローター２から上側に向かって設けられるよう）できるので、分散処理後の混合物が回転軸１３や軸受１４等に付着して、歩留まりが低下することを防止できる。すなわち、歩留まりを向上できる。

カバーユニット１２は、軸受１４を保持する軸受保持部１７と、該軸受保持部１７の下方側に設けられ、ステータ３を保持するステータ保持部１８とを有する。軸受保持部１７は、第２のスペーサ部材２０を介してステータ保持部１８に当接することでステータ保持部１８の軸方向の位置を規制する位置決め規制部２１を有する。例えば、軸受保持部１７は、軸受保持部１７及びステータ保持部１８に形成されたボルト穴１７ｅ，１８ｅにボルト１７ａが取り付けられることで、第２のスペーサ部材２０を挟んだ状態で、ステータ保持部１８と一体化される（図３（ｄ）等）。第２のスペーサ部材２０には、ボルト１７ａが挿通される挿通孔２０ａが設けられる。

第２のスペーサ部材２０は、軸受保持部１７とステータ保持部１８との間に着脱可能に設けられ、軸方向Ｄ１の長さ（厚み）が異なる部品と交換されることで軸受保持部１７に対するステータ３の軸方向Ｄ１の位置を調整する。すなわち、厚さが異なる第２のスペーサ部材２０が複数準備されており、この中から選択された第２のスペーサ部材２０を取り付けることにより、ステータ３の軸方向Ｄ１の位置を調整できる。

スペーサ部材（「第１のスペーサ部材」ともいう。）１５と、第２のスペーサ部材２０とをそれぞれの交換部品と交換することにより、ローター２及びステータ３の間隙のさらに微細な調整を実現する。すなわち、スペーサ部材１５を厚みの大きなものに変更することでローター２及びステータ３間の間隙を大きくする方向に作用する。第２スペーサ部材２０を厚みの大きなものに変更することでローター２及びステータ３間の間隙を小さくする方向に作用する。これらを組み合わせることにより、より微細な調整を実現する。尚、スペーサ部材１５及び第２のスペーサ部材２０は、それぞれ例えば、０．０１ｍｍ〜０．５０ｍｍ程度で、０．０１ｍｍずつ異なる厚みを有するものを複数用意しておき、混合物の粘度や性質に合せて交換して取り付けることで、ローター２及びステータ３間の間隙を調整する。

第２のスペーサ部材２０は、軸受保持部１７に対するステータ保持部１８の位置を調整することで、軸受保持部１７を基準としたステータ３の位置、すなわちステータ３下面の位置を調整することができる。これにより、ステータ３の状態によらずステータ３下面の位置を一定に保持することができる。例えば、ステータ３を交換した際にもステータ３下面の位置を一定に保持できる。これにより、例えばステータ３下面の位置を所定の位置に保持することで、スペーサ部材１５の厚みをローター２及びステータ３間の間隙と一致させることができ、ユーザーにとって分かり易い構成にできる。すなわち、所望の間隙にするためには、それと同じ厚さのスペーサ部材１５を選択すればよいようにすることができる。間隙を管理して分散処理を行うユーザーの利便性を向上できる。

ローター２の上面には、回転軸１３の下端１３ａを挿入するための凹部２２が設けられる（図３（ｃ）、図３（ｅ）等）。凹部２２には、貫通孔２２ａが形成される。回転軸１３には、ローター２の凹部２２に回転軸１３の下端１３ａが挿入され、下端１３ａがスペーサ部材１５を介して凹部２２に当接した状態で、ローター２の下面側から締結部材２３が取り付けられる。締結部材２３は、例えば取付け用のボルトであり、回転軸１３の下端１３ａには、この締結部材２３に対応する締結部１３ｂとして雌ネジ部が形成されている。

締結部材２３は、その一部がローター２の貫通孔２２ａを貫通して回転軸１３に取り付けられることで、スペーサ部材１５を挟んだ状態で回転軸１３及びローター２を締結する。ローター２の凹部２２及び回転軸１３の下端１３ａには、回転軸１３の回転力をローター２に伝達するための複数のピン２４が設けられる。ローター２の凹部２２及び回転軸１３の下端１３ａには、このピン２４を差し込むための孔が形成されている。

複数のピン２４は、円周方向に均等な間隔を有した位置に配置されており、回転軸１３の回転力をローター２に伝達する機能を有する。スペーサ部材１５には、締結部材２３が挿通される第一挿通孔１５ａと、複数のピン２４が挿通するため複数設けられる第二挿通孔１５ｂとが形成されている。なお、ここでは、第二挿通孔１５ｂ及びピン２４は、四個設けられている。

スペーサ部材１５を挟んだ状態で回転軸１３及びローター２を締結部材２３により締結していることから、ローター２のステータ３に対する軸方向の位置をより確実に固定できる。よって、ローター２及びステータ３間の間隙を適切な状態にすることを実現する。すなわち、上述したようなメリットを有するスペーサ部材１５を適切に取り付けることを実現する。

また、回転軸１３からローター２に回転力を伝達するための機構として複数のピン２４を用いていることから、キー溝及びキーなどからなる機構に比べて周方向のバランスをよくでき、すなわち、回転軸１３及びローター２のバランスのよい回転を実現する。よって、ローター２及びステータ３間の分散力に部分による偏りが発生すること等を防止でき、すなわち、均一で適切な分散処理を実現する。また、偏りが発生することを防止できるので、間隙を小さくしても安定した分散処理を実現する。さらに、高速回転も可能になり適切な分散処理が実現する。

ステータ３は、ローター２と対向する平面において、ローター２より大きな形状に形成される。すなわち、ステータ３は、Ｄ１方向に直交する平面内における形状が、ローター２より大きくなるように構成されている。ステータ３には、ローター２と対向する面（下面）と反対側の面（上面）に、冷却用の液体を流通させるための冷却用溝部２６が形成される。冷却用溝部２６は、ローター２より外側にも位置するよう形成されている。

冷却用溝部２６は、ローター２より外側に至る部分にまで形成されていることにより、ローター２の最も外周まで冷却することができる。すなわち、冷却用溝部２６は、ローター２及びステータ３の分散領域全体を冷却することができる。よって、材料（分散する混合物）の発熱を確実に抑えることができる。これにより分散する材料が変質することを防止でき、また、分散する材料が揮発して引火する可能性があるような材料の場合にも安全に分散することを実現する。尚、一般的に、ローター２及びステータ３は、対向する面内の大きさが同じ大きさに形成され、その場合には、最外周部の冷却が困難である。最外周部は、最も発熱量が多いため、ここで説明した冷却用溝部２６は、優れた冷却効果を得ることができる。よって、適切な温度範囲で適切な分散処理を実現する。

冷却用溝部２６には、半径方向に沿って形成される壁部２７が設けられる。また、冷却用溝部２６には、壁部２７を挟むような位置に冷却液供給口２８及び冷却液排出口２９が設けられる。冷却液供給口２８から冷却用溝部２６に供給された冷却用の液体が、冷却用溝部２６において円周方向Ｄ２の一方向であって冷却用供給口２８から壁部２７が設けられていない方向Ｄ３に向けて流通される。そして、流通された冷却用の液体が冷却液排出口２９から排出される。冷却用の液体は、例えば水である。

冷却用溝部２６において、冷却用供給口２８から冷却用排出口２９に向けて一方向に向くように冷却水が流通されるように構成されているので、換言すると、冷却水が一方方向に流れるよう壁部２７に仕切られているので、冷却水は、順次排出される。すなわち、一方向に流れるように構成されていない場合には、部分的に冷却水が滞留してしまい、冷却用溝部内で冷却水が入れ替わらない部分が発生し、冷却機能が劣化する可能性がある。これに対し、冷却用溝部２６は、冷却水が順次入れ替わるよう構成されているので、常に高い冷却機能を有している。よって、適切な温度範囲で適切な分散処理を実現する。

尚、分散装置１を構成する冷却用溝部２６及びこれが設けられるステータ３は、上述した冷却用溝部２６に限られるものではなく、例えば、図４に示すような冷却用溝部７１，７２を有するステータ７６，７７であってもよい。図４（ａ）は、ネジ部を避けて溝を可能な限り広く形成し、冷却効果を高める例である。図４（ｂ）は、形成した溝部の底面にさらに細かい溝を形成し、冷却水の接触表面積を増やして冷却効果を高める例である。ステータ７６，７７は、冷却用溝部の構造を除いて、ステータ３と同様の構造と機能を有するので、同様の部分については説明を省略する。

図４に示すように、冷却用溝部７１，７２は、冷却用溝部２６と同様に、ローター２より大きな形状に形成されたステータ７６，７７の上面側に形成され、ローター２より外側に位置するよう形成されている。冷却用溝部７１，７２にも、壁部２７と同様の、壁部７３，７４が設けられる。冷却用溝部２６と同様の構成については、冷却用溝部２６と同様の効果を有する。

次に、冷却用溝部２６と異なる構成について説明する。冷却用溝部７１は、ステータ７６の外周ぎりぎりまで拡大して設けられており、ボルト穴３ｂが形成される部分には、突起部７１ａが形成されている。外周方向に拡大した分だけ冷却効果が高くなる。特に、発熱が最も多いのは、周速が最も大きく剪断力による摩擦が最も大きいローターの最外周部であり、この部分を冷やすと効果が高いため、冷却用溝部を少なくともローター最外周部より外にまで拡大している。また、冷却用溝部７２は、その底部に、円周方向に形成される凹部７２ａが複数形成されている。凹部７２ａが形成されていることから冷却水とステータ７６との熱交換量が増え冷却効果が高くなる。冷却用溝部７１、７２は、冷却用溝部２６の効果に加え、高い冷却効果を有する。以上のように、冷却用溝部２６に代えて、冷却用溝部７１，７２を有するステータを用いた場合にも、高い冷却機能を有し、適切な温度範囲で適切な分散処理を実現する。

ところで、ステータ３には、回転軸１３を挿通する回転軸挿通孔３１が設けられ、ステータ３の回転軸挿通孔３１より外側の位置からステータ３及びローター２の間に混合物が導かれる。

具体的に、ステータ３には、回転軸挿通孔３１より外側の位置に設けられる混合物供給用の貫通孔３２が設けられる。換言すると、貫通孔３２は、回転軸挿通孔３１に対して所定の距離を有した位置に設けられる。ステータ保持部１８には、混合物供給口３３と、該混合物供給口３３からステータ３に設けられた混合物供給用の貫通孔３２に連通する連通路３４とが設けられる。混合物供給口３３から供給される混合物は、ステータ保持部１８の連通路３４及びステータ３の貫通孔３２を介してステータ３及びローター２の間に導かれる。混合物供給口３３の端部には、接合用のフランジ等が形成され、後述する配管（第一配管５４）が接続される。

この構成により、混合物供給の際にローター２を回転させれば、貫通孔３２に供給された混合物が遠心力により外側に導かれるので、回転中心付近に混合物が到達せず、回転軸挿通孔（「第１回転軸挿通孔」ともいう）３１及び後述の第２回転軸挿通孔３６にメカニカルシール等の密封装置を設けることを不要とする。換言すると、貫通孔３２は、遠心力により外側に導かれる混合物が回転軸挿通孔３１側に流れない程度の距離を有した位置に配置される。これにより装置構成を簡素にできる。シール部分の劣化による交換などを不要にできる。

尚、ここで、混合物供給口３３及び連通路３４は、下側に行くにつれて半径方向の中心側に向けた方向Ｄ４に向くように形成されているが、例えば、下側に行くにつれて接線方向Ｄ５，Ｄ６に向くように形成されていてもよい。この場合、混合物供給口３３及び連通路３４は、連通路３４がその下側において貫通孔３２に接続される位置に形成される。これにより、貫通孔３２をより回転軸挿通孔３１に近づけることを可能とする。

また、図１４、１５に示すように、ローター２の、ステータに対向するローター２の上部面であって、ステータ３に設けられ貫通孔３２に対応する位置に、ローターと同心円状に円環状の溝５０を設けることもできる。ローター２の上部面にこのような溝５０を設けることにより、混合物が貫通孔３２を介してステータ３及びローター２の間に導かれる際に、より広い貫通孔３２からステータ３及びローター２の間に形成される隙間であって、ステータ３及びローター２面に沿った流路が急激に縮小するため、高粘度及び/又は固形分濃度が高い混合物の場合、隙間への導入部分で詰まることがある。特に微細化能力を高めるためにステータ３及びローター２の間の隙間を狭くする場合があり、その場合は混合物が隙間への入り口で詰まると言う問題が起こり易い。

ステータ３に設けられ貫通孔３２に対応するローター２の上部面に、ローターと同心円状に円環状の溝５０を設けることにより、特に高粘度及び/又は固形分濃度が高い混合物(該溝を設けないとき詰まる混合物)の場合でも、隙間への侵入口（貫通孔３２の部分）で詰まると言う問題を解消することができる。さらに該溝５０を設けないとき、隙間への侵入口（貫通孔３２の部分）で詰まることのない混合物であってもステータ３及びローター２による処理に過負荷が生じることがあるが、この溝５０を設けることにより、過負荷の問題を生じさせることなく処理することができる。

溝５０は、ステータ３に設けられ貫通孔３２に対応するローター２の上部面に、ローターと同心円状に円環状に設けるのが好ましく、溝の深さは、ローター２に溝５０が設けられていないローター２の上部表面部分とステータ３の間隔よりも大きい場合により効率的に混合物を、ステータ３及びローター２の隙間に送り込むことができる。また溝の深さは、ローター２に溝５０が設けられていないローター２の上部表面部分とステータ３の間隔よりも大きく、ローター２の回転による遠心力により、貫通口から供給される混合物が、溝５０から隙間に排出される程度の深さであるのが好ましい。
具体的には、混合物が経由する貫通孔３２は通常その直径が約２mm〜３０mmであるのに対して、隙間は、例えば、約１０〜５００μmあるので、溝５０の深さは、約０．５mm〜２．０mm程度であるのが好ましい。
また溝５０の形状は、図１４に示すように、ローター２の半径方向に沿った断面が略横長の逆台形状をなし、溝５０の断面の上部幅は、貫通孔のローターの半径方向に沿った断面長を覆う長さを持つ、ものが好ましい。

ステータ３に設けられ貫通孔３２に対応するローター２の上部面に設けられる溝５０は、混合物が、貫通孔からステータ３及びローター２の隙間に効率的に送り込むことができるものであれば前記形状、深さ、及び溝の断面の上部幅などに限定されるものではない。

ステータ保持部１８には、回転軸１３を挿通する第２回転軸挿通孔３６が設けられる。第２回転軸挿通孔３６には、非接触シールであるラビリンス構造のシール部３７が設けられる。ここでラビリンス構造とは、回転軸側（回転軸１３）及び固定部側（ステータ保持部１８）の一方若しくは両方に、一又は複数の凹部及び／又は凸部を形成することで、回転軸側と固定部側の間に凹凸の隙間を順次形成された構造であり、かかるラビリンス構造によりシール機能を発揮する。各凹部及び各凸部の寸法は、例えば、０．０１〜３．００ｍｍ程度である。

ステータ保持部内１８で且つ第２回転軸挿通孔３６の上側の空間３８には、ステータ保持部１８の外側からエアが供給されることによりエアパージシール機能を有するエアパージシール機構３９が設けられる。エアパージシール機構３９は、軸受保持部１７及びステータ保持部１８により形成された空間３８と、軸受保持部１７に設けられ、空間３８及び外部を接続するパージ用通路３９ｂと、パージ用通路３９ｂの外部側に設けられパージ用の空気を供給するエア供給部３９ａとからなる。エアパージシール機構３９は、矢印Ｆ１に示すように、エア供給部３９ａから供給した空気がパージ用通路３９ｂ、空間３８を介して第２回転軸挿通孔３６及び回転軸３１の隙間部分に供給されることで、シール機能を発揮する。

尚、ステータ保持部１８の第２回転軸挿通孔３６の外側には、ステータ３をステータ保持部１８に取り付けるためのボルト３ａ用の取付け用の凹部１８ｆが形成されている。また、凹部１８ｆを形成することにより、第２回転軸挿通孔３６を形成する内周部１８ｇは、突出するような形状とされている。回転軸１３は、ステータ保持部１８の内周部１８ｇの上方に位置するように形成された突出部１３ｇを有している。矢印Ｆ１で示すように供給された空気は、内周部１８ｇと突出部１３ｇとの間を通過して、第２回転軸挿通孔３６及び回転軸３１の隙間部分に供給される。

シール部３７のラビリンス構造は、第２回転軸挿通孔３６の軸封効果を高めることを実現し、エアパージシール機構３９のエアパージ機能は、回転軸挿通孔３１及び第２回転軸挿通孔３６の部分の軸封効果を高めることを実現する。上述のように、装置１では、混合物を導く位置を工夫し、遠心力を利用していることから、ラビリンス構造及びエアパージ機能は、必ずしも設ける必要がない。しかし、少なくともいずれか一方を設けることで軸封効果の安全性を高めることを実現できるし、両方設けることでさらなる軸封効果を実現する。

容器１１には、冷却機能を有する冷却機構４１が設けられている。容器１１は、下方側に向かうにつれて断面積が小さくなる円錐状の壁面４２と、この円錐状の壁面４２の上に位置する円筒状の壁面４３と、円錐状の壁面４２の下部に設けられる排出口４４とを有する。排出口４４は、容器１１の下方端に設けられ、分散処理済みの混合物を排出する。排出口４４の端部には、接合用のフランジ等が形成され、配管が接続されるようにしてもよい。分散処理後の混合物が円錐状の壁面４２を経由して排出されるため、内壁に付着して排出されにくい混合物の量が激減する。よって歩留まりを向上して、適切な処理を実現する。尚、容器１１には、真空ポンプを設けるようにしてもよく、そうすることで混合物への空気の混入を低減できる。

冷却機構４１は、例えば、容器１１の外側面である壁面４２及び壁面４３と、この外側にこの外側面（壁面４２及び壁面４３）を覆うように形成される空間形成部材４５と、冷却媒体供給口４６と、冷却媒体排出口４７とを有する。空間形成部材４５は、例えばジャケットとも呼ばれる部材であり、壁面４２、４３との間に、例えば冷却水などの冷却媒体を充填可能な空間４８を形成する。

冷却媒体供給口４６は、例えば空間形成部材４５の側面下部に形成され、空間４８に冷却水を供給する。冷却媒体排出口４７は、例えば空間形成部材４５の側面上部に形成され、空間４８から冷却水を排出する。

冷却機構４１は、この構成により、壁面４２，４３を介して容器１１内部を冷却する機能を有する。冷却機構４１は、分散処理済みの混合物を冷却することを可能とする。また、揮発しやすい材料を用いた場合には、揮発した材料が冷却されることにより液体に戻すことができる。

尚、分散装置１を構成する容器は、上述した容器１１に限られるものではなく、例えば図６に示すような容器８１，８６であってもよい。まず、図６（ａ）に示す容器８１について説明する。容器８１は、撹拌機構８２を有することを除いて、上述した容器１１と同様の構成と機能を有する。同様の部分については説明を省略する。

図６（ａ）の容器８１は、壁面４２，４３と、排出口４４とを有する。容器８１には、冷却機構４１が設けられている。この容器８１には、壁面４２，４３の内面に付着したスラリー状の混合物を掻き取り排出口４４から排出させる撹拌機構８２が設けられている。撹拌機構８２は、壁面４２，４３に沿った形状に形成される撹拌板８２ａと、これを回転駆動するモーター８２ｂとを有する。また、撹拌機構８２は、回転軸８２ｃ、軸受８２ｄも有する。撹拌板８２ａと壁面４２，４３との隙間が０〜２０ｍｍ程度となるように、撹拌板８２ａは形成されている。撹拌板８２ａとしては、金属又は金属に樹脂が取り付けられたものが使用される。ここで、撹拌板８２ａは、円周状の２箇所で掻き取るような形状とされる２箇所の撹拌部８２ｅを有するように構成しているが、複数の板部材を組み合わせて撹拌部を３以上の複数個に増加させてもよいし、１個でもよい。図６（ａ）の例では、回転軸８２ｃを設ける必要性から排出口４４には、接続用配管８３が取り付けられ、これを介して配管に接続されるようにしてもよい。分散処理後の混合物が円錐状の壁面を経由して排出されるため、内壁に付着して排出されにくい混合物の量が激減し、さらに、撹拌板により混合物の排出が容易になるので、歩留まりが向上する。

次に、分散装置１を構成する容器のさらに他の例として、図６（ｂ）に示す容器８６について説明する。容器８６は、当該分散装置１で分散処理された混合物を貯留する処理後貯留タンクを兼ねている容器である。すなわち、容器８６は、例えば、円筒形状の壁面８６ａを有するとともに、この下方に曲面状の底面部８６ｂを有し、この底面部８６ｂの下方端部に開閉弁８６ｄを介して排出口８６ｃが設けられている。

図６（ｂ）の容器８６は、後述するような１パスで処理が完了する混合物と相性がよい。すなわち、例えば、少量で且つ適切な分散処理が必要で且つ高価な混合物を分散処理する場合には相性がよい。分散処理後に、ボルト１１ｄを外すことにより、容器８６をカバーユニット１２やこれに取り付けられたローター２及びステータ３から外すことで、この容器８６をそのまま搬送用の容器として、所望の場所まで搬送すればよい。これにより、他の構造の場合では分散装置の外壁に付着することになる混合物も回収でき、歩留まりが向上する。尚、処理後貯留タンクを兼ねている容器８６の形状は、これに限られるものではなく円錐状の壁面を有してもよく、また、大量の分散処理が可能なようにさらに大型のタンク形状であっても良く、さらに、大型で且つ例えば２分割できるような形状であってもよい。また、処理後貯留タンクを兼ねている容器に、冷却機構４１を設けてもよい。

また、分散装置１を構成するローター２及びステータ３の材質として、例えば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ４３０等のステンレス鋼や、Ｓ４５Ｃ、Ｓ５５Ｃ等の炭素鋼を用いてもよい。また、アルミナ、窒化ケイ素、ジルコニア、サイアロン、炭化ケイ素等のセラミクスや、ＳＫＤ、ＳＫＨ等の工具鋼を用いてもよい。ステンレス等の金属材料にセラミクスが溶射（例えばアルミナ溶射、ジルコニア溶射）されたものを用いるようにしてもよい。金属材料にセラミクス部材が溶射されたローター及びステータを使うことで、寿命が延び、金属コンタミネーションを防止できる。

以上のような分散装置１を用いた分散方法では、この分散装置１のローター２及びステータ３の間に、混合物を供給して遠心力によって外周に向けて通過させることにより分散する。該分散装置１及び分散方法は、歩留まりを向上（分散処理後の部分及び混合物の供給側の部分において歩留まりを向上）するとともに適切な分散処理を実現する。さらにまた、分散力が高く、適切な温度範囲で分散処理を行うことを実現し、すなわち、適切な分散処理を実現する。また、この分散装置１及び方法は、分散処理後の清掃を行う際に、容器１１とカバーユニット１２とを分離すればよいだけなので、清掃が容易である。

以上で説明した分散装置１及び方法では、上述したようなメリットを伴うとともに適切な分散処理を実現したが、本発明を適用した剪断式分散装置はこれに限られるものではなく、例えば、図７〜図１０に示すような剪断式分散装置（以下「分散装置」という）２０１でもよい。

次に、図７〜図１０に示す分散装置２０１について説明する。尚、分散装置２０１は、第１乃至第３の通気孔２５１，２５２，２５３、空間形成部２５４，２５５等を備える点を除いて、上述した分散装置１と同様の構成であるので、共通する部分については同じ符号を付すとともに詳細な説明は省略する。尚、図３（ｂ），（ｄ），（ｅ），（ｆ）に記載され上述の説明がなされた分散装置１の構造についても、図示及び説明を省略するが、分散装置２０１にも同様の構成が設けられている。また、図３（ｃ）で説明される分散装置１の凹部１８ｆやボルト３ａ等についても、図示及び説明を省略するが、分散装置２０１にも同様の構成が設けられている。

分散装置２０１は、上述した、ローター２、容器１１、回転軸１３、及び軸受１４に加えて、後述するステータ２０３及びカバーユニット２１２を備える。また、分散装置２０１は、上述した供給ユニット１７１を備える。また、分散装置２０１は、上述したスペーサ部材１５、第２スペーサ部材２０等を備える。さらに、分散装置２０１は、上述した冷却用溝部２６等を備えるが、これに変えて図４に示すような冷却用溝部７１，７２を設けるように構成してもよい。

ステータ２０３は、後述する空間形成部２５４が設けられることを除いて上述したステータ３と同様の構造、機能を有する。カバーユニット２１２は、軸受１４を保持する軸受保持部２１７と、該軸受保持部２１７の下方側に設けられ、ステータ２０３を保持するステータ保持部２１８とを有する。軸受保持部２１７は、後述する第３通気孔２５３が設けられることを除いて上述した軸受保持部１７と同様の構造、機能を有する。ステータ保持部２１８は、後述する第１通気孔２５１、第２通気孔２５２、空間形成部２５５が設けられるとともに、ステータ保持部１８に設けられるラビリンス構造のシール部３７を有さないようにされたことを除いて上述したステータ保持部１８と同様の構造、機能を有する。
また、ここで説明する分散装置２０１は、ラビリンス構造のシール部３７及びエアパージシール機構３９に換えて、後述の第１〜３通気孔２５１，２５２，２５３などを有することにより、以下で説明する優れた効果を発揮する。

ステータ保持部２１８には、ステータ２０３の回転軸挿通孔３１に気体（例えばエアー）を供給するための第１通気孔２５１が設けられる（図９、図１０（ｃ））。ステータ保持部２１８には、上述したステータ保持部１８と同様に、回転軸１３を挿通する第２回転軸挿通孔３６が設けられる。分散装置２０１には、軸受保持部２１７より下側で且つ第２回転軸挿通孔３６の上側の空間にステータ保持部２１８の外側と通気するための第２通気孔２５２が設けられる。この第２通気孔２５２は、例えば、ステータ保持部２１８に設けられる（図８（ｂ）、図１０（ｂ））。尚、第２通気孔２５２は、ここでは、図１０（a）に示すＢ２−Ｂ２断面、Ｂ３−Ｂ３断面のそれぞれに設けられるように構成したが、いずれか一の断面に示す位置のみに設けるように構成してもよく、また、円周方向の３箇所以上に設けるように構成してもよい。また、同様に第１及び第３通気孔２５１，２５３も、１箇所若しくは３箇所以上設けるように構成してもよい。第１通気孔２５１から供給される気体の圧力が、第２通気孔２５２により通気された空間の圧力より高くされる。例えば、第１通気孔２５１、後述の第３通気孔２５３は、接続口２５１ｃ，２５３ｃ及び供給配管２５１ｄ、２５３ｄを介して接続され気体を供給する気体供給部２５１ａ、２５３ａと、供給される気体の圧力を調整する圧力調整部２５１ｂ、２５３ｂとを有するように構成される。尚、ここで、第２通気孔２５２は、外側と通気するような構成したが、第１、第３通気孔２５１，２５３と同様に、気体供給部、圧力調整部を有するように構成してもよい。

第１通気孔２５１の機能について説明する。上述したように、ローター２及びステータ２０３は、ローター３及びステータ２を用いて説明したように、混合物供給用の貫通孔３２の構成により、回転中心付近に混合物が到達しにくい構造であり、メカニカルシール等の密封装置を設けることを不要としている。しかし、被処理混合物の供給量（例えば供給ユニット１７１により供給される量）が、遠心力による処理能力を超えない程度とするよう注意する必要がある。分散装置２０１は、第１通気孔２５１により加圧されることで、より回転中心付近に混合物を到達しにくくでき、軸受を保護でき、また換言すると、供給量を増加させることができる。

また、分散装置２０１は、第２通気孔２５２を有することで、遠心力と第１通気孔２５１による加圧を超えた供給量で被処理混合物が供給された場合にも、第２通気孔２５２から外部に混合物を放出することができ、軸受を保護することができる。また、第２通気孔２５２が設けられていない場合には、軸受部分に不具合が発生するまで軸受部分に混合物が到達したことを把握できないが、第２通気孔２５２から外部に放出されることで、混合物が軸受手前の第２通気孔２５２が通気されている部分（軸受手前の部分）まで到達していることを把握することができる。

ステータ２０３及びステータ保持部２１８のいずれか一方若しくは両方には、その回転軸１３を挿通する部分（回転軸挿通孔３１、第２回転軸挿通孔３６）に空間形成部が設けられる。尚、ここで説明する例では、ステータ２０３には空間形成部２５４が設けられ、ステータ保持部２１８には空間形成部２５５が設けられる。空間形成部２５４，２５５により形成された空間２５６がバッファー部として機能する。

第１通気孔２５１は、空間形成部２５４，２５５により形成された空間２５６に連通するよう形成される。第１通気孔２５１は、空間（バッファー部）２５６を介してステータ２０３の回転軸挿通孔３１に所定の圧力を有する気体を供給する。

分散装置２０１は、バッファー部としての空間２５６を有することで、バッファー部を有さない場合に比べて、混合物がより上部側に到達しようとすることを防止する。また、遠心力とバッファー部による影響（バッファー部を乗り越える力）と第１通気孔２５１による加圧を超えた供給量で被処理混合物が供給された場合にも、第２通気孔２５２から外部に混合物を放出するまでの時間に余裕を持たせることができる。

軸受保持部２１７には、軸受１４のステータ側の空間（具体的には突出部１３ｇより上側の空間）に気体（例えばエアー）を供給するための第３通気孔２５３が設けられる。分散装置２０１は、第３通気孔２５３を有することにより、第２通気孔２５２から外部に混合物を放出した状態で、軸受部分に混合物が到達することを防止できる。尚、第３通気孔２５３で気体が供給される空間と、第２通気孔２５２で通気される空間は、突出部１３ｇとステータ保持部１８との間の微小な隙間を介して形成される。第２通気孔２５２で通気される空間と、第１通気孔２５１で気体が供給される空間（バッファー部）２５６は、微小な隙間である第２回転軸挿通孔３６を介して形成される。これらの微小な隙間は、次で説明する圧力調整状態を保持できる程度の隙間で形成される。第１〜第３通気孔２５１，２５２，２５３により調整される圧力調整状態は、第１圧力調整状態と第２圧力調整状態とのいずれかを選択的に行うことができる。尚、設備を完成させる際に、第１状態、第２状態のいずれかを行うことができるように構成してもよく、また、第１〜第３通気孔２５１，２５２，２５３により供給される気体（例えばエアー）の圧力を調整可能な圧力調整部を設けるように構成して、これらの圧力を調整することで第１状態、第２状態を切り替えるように構成してもよい。

第１圧力調整状態では、第３通気孔２５３から供給される気体の圧力は、第１通気孔２５１から供給される気体の圧力以上にされる。すなわち、第１通気孔２５１から供給される気体の圧力（第１圧力）をＰ１とし、第２通気孔２５２から供給される気体の圧力（第２圧力）をＰ２とし、第３通気孔２５３から供給される気体の圧力（第３圧力）をＰ３とすると、Ｐ２＜Ｐ１≦Ｐ３の関係が第１圧力調整状態である。この第１圧力調整状態は、軸受１４の保護目的では最適である。すなわち、Ｐ１をＰ２より大きく設定することで、遠心力に加えて回転中心付近に混合物を到達しにくい作用を発生させるとともに、Ｐ３が最も高く設定されることで、軸受１４に混合物が触れることを最大限防止することができる。

また、第２圧力調整状態では、第３通気孔２５３から供給される気体の圧力は、第２通気孔２５２により通気された空間の圧力より高くされるとともに、第１通気孔２５１から供給される気体の圧力以下にされる。すなわち、上述のＰ１〜Ｐ３を用いると、Ｐ２＜Ｐ３≦Ｐ１の関係が第２圧力調整状態である。この第２圧力調整状態は、被処理混合物（原料）の流量を増加させたいという目的では最適である。すなわち、Ｐ３をＰ２より大きく設定することで、第２挿通孔２５２部分に混合物が到達してしまった場合にも軸受１４側に混合物がこないような作用を発生させるとともに、Ｐ１をＰ３以上の大きさに設定することで、遠心力に加えて回転中心付近に混合物を到達しにくい作用を最大限発生させることができる。これにより、第２挿通孔２５２に混合物が到達するまでの流量（これが供給量の最大流量になる）を増加させることができるとともに、第２挿通孔２５２から混合物が外部に出たことを確認して、最大流量を把握して、所望の運転状態を設定することができる。

以上のような分散装置２０１を用いた分散方法では、この分散装置２０１のローター２及びステータ２０３の間に、混合物を供給して遠心力によって外周に向けて通過させることにより分散する。該分散装置２０１及び分散方法は、歩留まりを向上（分散処理後の部分及び混合物の供給側の部分において歩留まりを向上）させるとともに適切な分散処理を実現する。さらにまた、分散力が高く、適切な温度範囲で分散処理を行うことを実現し、すなわち、適切な分散処理を実現する。また、この分散装置２０１及び方法は、分散処理後の清掃を行う際に、容器１１とカバーユニット２１２とを分離すればよいだけなので、清掃が容易である。さらに、この分散装置２０１及び方法は、軸受を守って適切な分散処理を実現するとともに、被処理混合物の供給量も適切にでき最適な速度で分散処理することを実現する。

以上で説明した分散装置２０１及び方法では、上述したようなメリットを伴うとともに適切な分散処理を実現したが、本発明を適用した剪断式分散装置はこれに限られるものではなく、例えば、分散装置２０１から供給ユニット１７１を取り除いた構成を有する分散装置３０１であってもよい（図８、図９）。尚、分散装置３０１は、供給ユニット１７１を備えないことを除いて分散装置２０１と同様の構成、機能及び効果を有する。すなわち、分散装置３０１は、上述した分散装置２０１と同様に、ローター２、容器１１、回転軸１３、軸受１４、ステータ２０３、カバーユニット２１２、第１乃至第３の通気孔２５１〜２５３、空間形成部２５４，２５５等を備える。

以上のような分散装置３０１を用いた分散方法では、この分散装置３０１のローター２及びステータ２０３の間に、混合物を供給して遠心力によって外周に向けて通過させることにより分散する。該分散装置３０１及び分散方法は、歩留まりを向上（分散処理後の部分において歩留まりを向上）させるとともに適切な分散処理を実現する。さらにまた、分散力が高く、適切な温度範囲で分散処理を行うことを実現し、すなわち、適切な分散処理を実現する。また、この分散装置３０１及び方法は、分散処理後の清掃を行う際に、容器１１とカバーユニット２１２とを分離すればよいだけなので、清掃が容易である。さらに、この分散装置３０１及び方法は、軸受を守って適切な分散処理を実現するとともに、被処理混合物の供給量も適切にでき最適な速度で分散処理することを実現する。

次に、上述した分散装置３０１を用いた分散処理システム５１について説明する。図１１に示す分散処理システム５１は、分散装置３０１と、処理前貯留タンク５２と、処理後貯留タンク５３と、第一配管５４と、第二配管５５とを備える。処理前貯留タンク５２は、分散装置３０１に導く混合物を貯留する。処理後貯留タンク５３は、分散装置３０１で分散処理された混合物を貯留する。第一配管５４は、分散装置３０１及び処理前貯留タンク５２を接続する。第二配管５５は、分散装置３０１及び処理後貯留タンク５３を接続する。

第一配管５４には、ポンプ５６が設けられる。このポンプ５６は、処理前貯留タンク５２内の混合物を分散装置３０１（の混合物供給口３３）に導く。第二配管５５には、ポンプ５７が設けられる。このポンプ５７は、分散装置３０１の容器１１内の混合物を処理後貯留タンク５３に導く。

処理前貯留タンク５２には、モーター５２ａ及び撹拌板５２ｂからなる撹拌機構５２ｃが設けられている。この撹拌機構５２ｃは、処理前の混合物を撹拌することで予備分散を行う。例えば処理前貯留タンク５２には、液体供給部と粉体供給部とを設けることも可能であり、それぞれから液体及び粉体を供給させて予備分散を行うことができる。分散処理システム５１は、撹拌機構５２ｃによる予備分散と、分散装置３０１による１パス分散処理とを行うシステムであり、分散効率が良い。また、処理後貯留タンク５３には、モーター５３ａ及び撹拌板５３ｂからなる撹拌機構５３ｃが設けられている。この撹拌機構５３ｃは、処理後の混合物の均質化を行う。尚、処理後貯留タンク５３に、真空ポンプを設け、第二配管５５に開閉弁を設けてもよい。真空ポンプと開閉弁と撹拌機構５３ｃとで、処理後の混合物の脱泡が可能になる。開閉弁に換えて分散装置３０１にリップシール等の接触シールを設ければ、分散処理をしながらの脱泡が可能になる。

この分散処理システム５１は、処理前貯留タンク５２に貯留された混合物を分散装置３０１で処理し、処理後の混合物を処理後貯留タンク５３に導くことで混合物の分散処理を行う。分散処理システム５１は、分散装置３０１のローター２及びステータ２０３間を混合物が１回だけ通過させる方式、すなわちいわゆる「１パス」の分散処理に適している。１パス分散処理は、ショートパスがないので分散の不均一がなく、シンプルなシステムで装置構成を安価にすることを可能とする。また、分散装置３０１を有しているので、歩留まりが良く、分散力が高く、適切な温度範囲で分散処理を行うことを実現し、すなわち、適切な分散処理を実現する。

尚、分散装置３０１を用いた分散処理システムは、図１１の分散処理システム５１に限られるものではなく、例えば、図１２及び図１３に示す分散処理システム９１，１０１でもよい。分散処理システム９１は、複合パスできる構成であることを除いて、上述したシステム５１と同様の構成と機能を有する。分散処理システム１０１は、圧縮力を用いて分散装置３０１に混合物を導くことを除いて、上述したシステム５１と同様の構成と機能を有する。同様の部分については説明を省略する。

図１２に示す分散処理システム９１は、分散装置３０１と、第一タンク９２と、第二タンク９３と、第一配管９４と、第二配管９５とを備える。第一及び第二タンク９２，９３は、それぞれ、分散装置３０１に導く混合物を貯留可能で且つ分散装置で分散処理された混合物を貯留可能である。すなわち、第一及び第二タンク９２，９３は、それぞれ、上述した処理前貯留タンク５２及び処理後貯留タンク５３の両機能を有する。また、第一及び第二タンク９２、９３は、それぞれモーター９２ａ、９３ａ及び撹拌板９２ｂ、９３ｂからなる撹拌機構９２ｃ、９３ｃが設けられ、上述した撹拌機構５２ｃ，５３ｃの両機能を有する。

第一配管９４は、第一タンク９２の排出口９２ｄと、第二タンク９３の排出口９３ｄとのそれぞれから混合物を導く配管が途中で合流され、分散装置３０１の供給口３３に混合物を導く。第一配管９４には、合流部分に第一切換弁９８が設けられている。

第二配管９５は、分散装置３０１の排出口４４から混合物を導く配管が途中で分岐され、第一タンク９２の入口（供給口）９２ｅと、第二タンク９３の入口（供給口）９３ｅとのそれぞれに混合物を導く。第二配管９５には、分岐部分に第二切換弁９９が設けられている。

第一配管９４には、ポンプ９６が設けられる。このポンプ９６は、第一及び第二タンク９２、９３のうち第一切換弁９８で接続された処理前貯留タンクとして機能するタンク内の混合物を分散装置３０１（の混合物供給口３３）に導く。第二配管９５には、ポンプ９７が設けられる。このポンプ９７は、分散装置３０１の容器１１内の混合物を第一及び第二タンク９２、９３のうち第二切換弁９９で接続された処理後貯留タンクとして機能するタンクに導く。

すなわち、この分散処理システム９１は、第一及び第二切換弁９８，９９を切り換え、第一及び第二タンク９２，９３のいずれか一方から第一配管９４を経由して分散装置３０１に導かれた混合物を分散装置３０１で処理するとともに、処理後の混合物を第一及び第二タンク９２，９３のいずれか他方に導く動作を複数回行うことで混合物の分散処理を行う。この分散処理システム９１は、分散装置３０１のローター２及びステータ２０３間に混合物を複数回通過させる方式、すなわちいわゆる「複数パス」の分散処理を可能とする。

図１３に示す分散処理システム１０１は、分散処理システム５１と同様に、分散装置３０１と、処理前貯留タンク５２と、処理後貯留タンク５３と、第一配管５４と、第二配管５５とを備える。第二配管５５には、分散処理システム５１と同様に、ポンプ５７が設けられる。

分散処理システム１０１の処理前貯留タンク５２には、コンプレッサ１０２が、流量調整弁１０３及びフィルタ１０４を介して接続されている。すなわち、処理前貯留タンク５２及びコンプレッサ１０２を接続する配管１０５に、流量調整弁１０３及びフィルタ１０４が設けられる。流量調整弁１０３は、コンプレッサ１０２から処理前貯留タンク５２に導かれる圧縮空気の流量を調整する。フィルタ１０４は、コンプレッサ１０２から処理前貯留タンク５２に導かれる圧縮空気中の不要物を取り除く。

この分散処理システム１０１は、コンプレッサ１０２及び流量調整弁１０３により処理前貯留タンク５２内の混合物に付与した圧力により、処理前貯留タンク５２から第一配管５４を経由して分散装置３０１に混合物を導く。

この分散処理システム１０１は、処理前貯留タンク５２に貯留された混合物を分散装置３０１で処理し、処理後の混合物を処理後貯留タンク５３に導くことで混合物の分散処理を行う。分散処理システム１０１は、「１パス」の分散処理に適している。

以上のように、分散処理システム９１，１０１は、いずれも、分散装置３０１を有しているので、歩留まりが良く、分散力が高く、適切な温度範囲で分散処理を行うことを実現し、すなわち、適切な分散処理を実現する。また、軸受を守って適切な分散処理を実現するとともに、被処理混合物の供給量も適切にし最適な速度で分散処理を実現する。尚、分散装置３０１は、循環用のポンプ、循環用の配管、配管内に設けられるタンク等とともに循環式分散処理システムを構成するようにしてもよい。

この出願は、日本国で２０１４年１１月２５日に出願された特願２０１４−２３７７４０号に基づいており、その内容は本出願の内容として、その一部を形成する。
また、本発明は本明細書の詳細な説明により更に完全に理解できるであろう。しかしながら、詳細な説明および特定の実施例は、本発明の望ましい実施の形態であり、説明の目的のためにのみ記載されているものである。この詳細な説明から、種々の変更、改変が、当業者にとって明らかだからである。
出願人は、記載された実施の形態のいずれをも公衆に献上する意図はなく、開示された改変、代替案のうち、特許請求の範囲内に文言上含まれないかもしれないものも、均等論下での発明の一部とする。
本明細書あるいは請求の範囲の記載において、名詞及び同様な指示語の使用は、特に指示されない限り、または文脈によって明瞭に否定されない限り、単数および複数の両方を含むものと解釈すべきである。本明細書中で提供されたいずれの例示または例示的な用語（例えば、「等」）の使用も、単に本発明を説明し易くするという意図であるに過ぎず、特に請求の範囲に記載しない限り本発明の範囲に制限を加えるものではない。

１ 分散装置
２ ローター
３ ステータ
１１ 容器
１２ カバーユニット
５０ 溝

Claims (17)

1. ローターと、該ローターに対向して配置されるステータとの間に、スラリー状又は液体状の混合物を遠心力によって外周に向けて通過させることによって分散させる剪断式の分散装置であって、
   分散後の混合物を受ける容器と、
   該容器の上部開口を閉塞するカバーユニットと、
   該カバーユニットの下側に固定されるステータと、
   該ステータの下方側に対向するように設けられるローターと、
   前記ステータ及び前記ローターの間に供給する被処理混合物を貯留する供給ユニットとを備え、
   該供給ユニットは、前記混合物を貯留する供給ユニット本体部と、
   該供給ユニット本体部に貯留された混合物を、前記ステータ及び前記ローターの間に導くための供給通路側に押し出すことにより、前記ステータ及び前記ローターの間に該混合物を導く第１押出部材と、
   前記第１押出部材の押出面から飛び出し可能に設けられ、前記供給通路内に存在する混合物を押し出すことにより、前記ステータ及び前記ローターの間に該混合物を導く第２押出部材とを有している分散装置。
2. 前記ステータには、回転軸を挿通する回転軸挿通孔が設けられ、前記ステータの前記回転軸挿通孔より外側の位置から前記ステータ及び前記ローターの間に混合物が導かれる請求項１記載の分散装置。
3. 前記カバーユニットは、前記ステータを保持するステータ保持部を有し、
   前記ステータには、前記回転軸挿通孔より外側の位置に設けられる混合物供給用の貫通孔が設けられ、
   前記ステータ保持部には、混合物供給口と、該混合物供給口から前記ステータに設けられた混合物供給用の前記貫通孔に連通する連通路とが設けられ、
   少なくとも該連通路は、前記供給通路を構成し、
   前記混合物供給口から供給される混合物は、前記ステータ保持部の前記連通路及び前記ステータの前記貫通孔を介して前記ステータ及び前記ローターの間に導かれる請求項２記載の分散装置。
4. 前記ローターの、前記ステータに対向する面であって、前記ステータに設けられた貫通孔に対応する位置に、ローターと同心円状に円環状の溝を設けた、請求項３に記載の分散装置。
5. 前記貫通孔を介して供給される混合物は、高粘度及び／又は固形分濃度が高い混合物である請求項４記載の分散装置。
6. 前記ローターに設けた溝の深さは、前記ローターに溝が設けられていないローターの上部表面部分とステータの間隔よりも大きい、請求項４に記載の分散装置。
7. 前記溝の深さは、前記ローターに溝が設けられていないローターの上部表面部分とステータの間隔よりも大きく、貫通口から供給される混合物が、ローターの回転による遠心力により、ローターとステータが形成する前記隙間に向けて前記溝から排出される程度の深さである、請求項６に記載の分散装置。
8. 前記溝は、ローターの半径方向に沿った断面が略横長の逆台形状をなし、溝の断面の上部幅は、前記貫通孔下端の、ローターの半径方向に沿った断面長を覆う長さを持つ、請求項４乃至７のいずれか１項に記載の分散装置。
9. 前記供給ユニットは、前記ステータ保持部の前記混合物供給口に接続される第２混合物供給口と、
   前記供給ユニット本体部の混合物を前記ステータ保持部の前記連通路に導くための第２連通路とを有し、
   前記供給ユニットは、前記第２混合物供給口及び前記混合物供給口が接続されることで、前記ステータ保持部に一体化され、該一体化された状態で、前記第２連通路が前記連通路に連通され、
   前記連通路及び前記第２連通路は、前記供給通路を構成する請求項３記載の分散装置。
10. さらに、
    前記ローターを回転させる回転軸と、
    前記カバーユニットに設けられるとともに、前記ステータの上方側に位置し、前記回転軸を回転可能に保持する軸受とを備え、
    前記カバーユニットは、前記軸受を保持する軸受保持部を有し、
    前記ステータ保持部は、前記軸受保持部の下方側に設けられ、
    前記ステータ保持部には、前記ステータの前記回転軸挿通孔に気体を供給するための第１通気孔が設けられ、
    前記ステータ保持部には、前記回転軸を挿通する第２回転軸挿通孔が設けられ、
    前記軸受保持部より下側で且つ前記第２回転軸挿通孔の上側の空間に前記ステータ保持部の外側と通気するための第２通気孔が設けられ、
    前記第１通気孔から供給される気体の圧力が、前記第２通気孔により通気された空間の圧力より高くされる請求項１又は請求項９記載の分散装置。
11. 前記ステータ及び前記ステータ保持部のいずれか一方若しくは両方には、その回転軸を挿通する部分に空間形成部が設けられ、
    前記第１通気孔は、該空間形成部により形成された空間に連通するよう形成され、該空間を介して前記ステータの前記回転軸挿通孔に所定の圧力を有する気体を供給する請求項１０記載の分散装置。
12. 前記軸受保持部には、前記軸受の前記ステータ側に気体を供給するための第３通気孔が設けられ、
    前記第３通気孔から供給される気体の圧力は、前記第１通気孔から供給される気体の圧力以上にされる請求項１１記載の分散装置。
13. 前記軸受保持部には、前記軸受の前記ステータ側に気体を供給するための第３通気孔が設けられ、
    前記第３通気孔から供給される気体の圧力は、前記第２通気孔により通気された空間の圧力より高くされるとともに、前記第１通気孔から供給される気体の圧力以下にされる請求項１１記載の分散装置。
14. 該回転軸と前記ローターとの間に着脱可能に設けられ、前記ローター及び前記ステータの間の隙間を調整するスペーサ部材を備え、
    前記ローターは、前記スペーサ部材が取り付けられた状態においては、前記ステータに対する軸方向の位置が固定され、
    前記軸受保持部は、第２のスペーサ部材を介して前記ステータ保持部に当接することで前記ステータ保持部の軸方向の位置を規制する位置決め規制部を有し、
    前記第２のスペーサ部材は、前記軸受保持部と前記ステータ保持部との間に着脱可能に設けられ、軸方向の長さが異なる部品と交換されることで前記軸受保持部に対する前記ステータの軸方向の位置を調整する請求項１１記載の分散装置。
15. 前記ローターの上面には、前記回転軸の下端を挿入するための凹部が設けられ、
    前記凹部には、貫通孔が形成され、
    前記回転軸には、前記ローターの前記凹部に前記回転軸の前記下端が挿入され、該下端が前記スペーサ部材を介して前記凹部に当接した状態で、前記ローターの下面側から締結部材が取り付けられ、
    前記締結部材は、その一部が前記ローターの前記貫通孔を貫通して前記回転軸に取り付けられることで、前記スペーサ部材を挟んだ状態で前記回転軸及び前記ローターを締結し、
    前記ローターの前記凹部及び前記回転軸の下端には、前記回転軸の回転力を前記ローターに伝達するための複数のピンが設けられ、
    前記複数のピンは、円周方向に均等な間隔を有した位置に配置されており、
    前記スペーサ部材には、前記締結部材が挿通される第一挿通孔と、前記複数のピンが挿通するため複数設けられる第二挿通孔とが形成されている請求項１１記載の分散装置。
16. 前記ステータは、対向する平面において、前記ローターより大きな形状に形成され、
    前記ステータには、前記ローターと対向する面と反対側の面に、冷却用の液体を流通させるための冷却用溝部が形成され、
    該冷却用溝部は、前記ローターより外側にも位置するよう形成されている請求項１１記載の分散装置。
17. 前記冷却用溝部には、半径方向に沿って形成される壁部が設けられ、
    前記壁部を挟むように冷却液供給口及び冷却液排出口が設けられ、
    前記冷却液供給口から前記冷却用溝部に供給された冷却用の液体が、前記冷却用溝部において円周方向の一方向であって前記冷却用供給口から前記壁部が設けられていない方向に向けて流通され、流通された冷却用の液体が前記冷却液排出口から排出される請求項１１記載の分散装置。

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