JPH06114254A

JPH06114254A - 分散攪拌機

Info

Publication number: JPH06114254A
Application number: JP4286707A
Authority: JP
Inventors: Susumu Kajiura; 進梶浦
Original assignee: ASADA TEKKO KK
Current assignee: ASADA TEKKO KK
Priority date: 1992-09-30
Filing date: 1992-09-30
Publication date: 1994-04-26

Abstract

(57)【要約】【目的】円筒状のローターを備えたアミューラ型の分散
攪拌機で、媒質の粉砕室通過量を多くしてもビーズなど
の粒状媒体が媒質の流れに押されて一方的に出口側に集
中することを防止しローターを拘束することなく安定し
て運転でき、媒質のショートパスを防止して高度な分散
処理を行うことのできる構造の簡単な分散攪拌機を提供
する。【構成】筒状のローター２の直径Ｄとローターの長さＬ
との比をＬ／Ｄ＜１に形成するとともに、ローター２の
外周面とベセル１の内周面1aとの間に形成した環状粉砕
ゾーン４に、媒質が該環状粉砕ゾーン４の最短距離を通
過することを防止する媒質のショートパス防止手段を、
ローター外周面に形成する複数の環状溝2bなどにより設
ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、塗料や薬品などの製
造分野で、溶剤、顔料その他添加剤などの原料〔媒質〕
をガラスやスチール等の粒状媒体とともに攪拌し分散処
理を行うために用いられるアミューラ型ミルと称される
円筒状の攪拌羽根を用いた分散攪拌機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、アミューラ型ミルと称されるもの
で、通常汎用されている複数のディスク状攪拌羽根を備
えたローターに代えて、円筒状の攪拌羽根からなるロー
ターを備えた分散攪拌機が用いられている。このもの
は、従来の分散攪拌機に比べ粉砕ゾーンが円筒状ロータ
ーの外周付近に限定されているため攪拌機内の剪断力が
ほぼ一様になり、製品であるミルベース（以下媒質とい
う）での粒径が均一化し、その粒度分布が従来のように
広くなくシャープになると云われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記アミューラ型ミル
では、粉砕室の容積がローターの外周部に限定されてい
るため、その断面積は従来機に比べ非常に小さく、従っ
て粉砕室出口側への媒質の流速が上るためメディア（以
下媒体という）が粉砕室出口側へ押付けられローターを
拘束しやすい欠点があった。この欠点を補うため特公昭
６２−４３７３１号公報に記載されたアミューラ型の攪
拌装置用ボールミルでは、粉砕ボールである媒体を機械
の運転中に原料の媒質と共に攪拌機内に送り込み、別途
選別機により該媒体と媒質とを分離する方法を採ってい
る。然し乍らこの方法では装置として複雑となることは
免れず、高粘度品（例えば塗料，インク）に対しては対
応が困難と考えられる。また、上記欠点を補うため、粉
砕室の縦断面形状をＷ形にして粉砕室出口側より粉砕室
入口側に媒体の戻り通路をつけたボールミル（特開昭６
１−１３６４４７号公報参照）も考案されている。この
場合、媒体の戻り通路を十分な大きさにすれば、該戻り
通路を通じて媒質が十分粉砕されないで排出されて終う
ショートパスが起るおそれがあり、戻り通路をさほど広
くとれないため該通路で閉塞してしまう危険がある。

【０００４】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あって、円筒状のローターを備えたアミューラ型の分散
攪拌機で、媒質の粉砕室通過量を多くしても粒状の媒体
が媒質の流れに押されて一方的に出口側に集中すること
を防止しローターを拘束することなく運転できるととも
に、媒質のショートパスを防止して粉砕粒径を均一化し
た高度な分散処理を行うことのできる分散攪拌機を提供
することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明においては、ベセル１内にベセル内周面との
間に環状粉砕ゾーン４を形成するごとく外周面が筒状の
ローター２を攪拌軸３に固着して配設し、ベセル１内に
供給される媒質を媒体とともに攪拌して分散処理された
媒質を機外に排出する分散攪拌機として、ローターの直
径Ｄとローターの長さＬとの比を、従来１≦Ｌ／Ｄ＜３
で作られていたものを従来の大小の比率とは逆にＬ／Ｄ
＜１に形成するとともに、媒質がローター外周の環状粉
砕ゾーン４の最短距離を通過することを防止するショー
トパス防止手段を、環状粉砕ゾーン４に設けたものであ
る。

【０００６】上記媒質のショートパス防止手段は、ロー
ター２の外周面に複数の環状溝2bを形成して設けること
が効果的である。

【０００７】また、媒質のショートパス防止手段とし
て、ローター２の外周面とベセル１の内周面とに、それ
ぞれ所定間隔をおいて軸線方向に交互に位置するように
複数のピン2c，1cを突設して用いることもできる。

【０００８】また、環状粉砕ゾーン４の形成に際し、少
くともローター２の外周面は、円筒状とするか、媒質の
出口側の径を入口側の径よりやや大径の截頭円錐状に形
成するとよいし、該環状粉砕ゾーン４の空隙幅は、媒質
の入口側と出口側とを同一寸法とするか、または媒質の
入口側より出口側をやや広く形成してもよい。

【０００９】さらに、環状粉砕ゾーン４の空隙幅は、ロ
ーター２の外周面に環状溝2bを形成する場合は、該外周
面の凸部とベセル１の内周面との間隔は充填媒体径の５
〜２０倍とすることが望ましい。

【００１０】

【作用】上記のように構成された分散攪拌機では、円筒
状ローター外周の環状粉砕ゾーンの容積に限っていえ
ば、同容積のアミューラ型ミルに比べ粉砕室の長さが短
かくなった分ローター径が大きくなり、したがって環状
の粉砕ゾーンの横断面積が大きくなるため、Ｌ／Ｄ＜１
の比率にもよるが媒体の通過流速を1/4 〜1/6 とするこ
とができ、粒状の媒体が媒質の流速に押されて出口側に
片寄ることなく運転することができる。また、粉砕室の
長さが短かくなった分、粉砕ゾーンでの媒体の循環もス
ムースになり一方的に出口側に媒体が集中することが無
くなる。この場合、ローター径が大きくなったため、媒
体の充填率を下げても遠心力により粉砕ゾーンでの媒体
密度が十分に上るため、充填率を従来のように上げなく
ても同様な効果を上げることができる。そして、充填率
が低くなることにより、始動の際の動力も低く押さえる
ことができ、媒体の磨耗による充填率の低下の影響も少
くなる。さらに、ローター径が大きくなることにより、
環状粉砕ゾーンと媒質出口側の媒体分離機構との距離を
とることができるため、媒体によるギャップセパレータ
ー又は分離スクリーンの損傷も押えることができる。

【００１１】そして本発明の場合、ローター外周の環状
粉砕ゾーンに媒質のショートパス防止手段が設けられて
媒質が該粉砕ゾーンの最短距離を通過することを防止す
るようになっているので、粉砕室の長さが従来より短か
くても、媒質が粉砕ゾーンを通過する間に十分な分散処
理が行われ粉砕粒径を均一化することができる。

【００１２】上記のショートパス防止手段として、ロー
ター２の外周面に複数の環状溝2bを設けるようにする
と、ローター２の外周面の凸部に接触する媒質の受ける
遠心力と、環状溝2bに接する媒質の受ける遠心力との間
に差が生じるため、ベセルの内周面1aとローター２との
間の環状粉砕ゾーンを通過する媒質に強制的に複数の環
状対流渦を起すことができ、媒質は流れ方向が前後に変
動しながら全体が均一に流れ、ショートパスを有効に防
止することができる（図２参照）。

【００１３】また、上記ショートパス防止手段として、
ローター２の外周面とベセル１の内周面とに、それぞれ
所定間隔をおいて軸線方向に交互に位置するごとく複数
のピン2c，1cを突設すると、媒質が環状粉砕ゾーン４を
通過する間に相互に交錯するピン2c，1cにより効果的に
攪拌されながら移動しショートパスを有効に防止するこ
とができる。

【００１４】また、ローター２の外周面を、媒質の出口
側の径が入口側の径よりやや大径の截頭円錐状に形成す
ることにより、媒質が出口側へ流動するに従って媒体に
かかる遠心力が増大し、媒体による破砕効果を上げ、分
散を効果的に行うことができる。また、環状粉砕ゾーン
４の空隙幅を、媒質の入口側より出口側をやや広く形成
すると、媒体により媒質の流れが出口側で閉塞するとい
う危険を未然に防止することができる。

【００１５】そして、環状粉砕ゾーン４の空隙幅とし
て、ローター２の外周面の凸部とベセル１の内周面との
間隔を設定するに際し、該間隔は充填媒体径（通常１m/
m φ〜２m/m φ) の５〜２０倍が適当で該倍率は媒体
径，媒質の粘度や粉砕すべき粒度等製品仕様により適宜
決められるが、一般的に倍率の低い程粉砕は均一化し分
散効果を上げることができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の分散攪拌機の実施例を添付の
図面に基いて説明する。

【００１７】図１に、本発明のアミューラ型ミルの分散
攪拌機で、ベセルが水平型のものが示されている。図に
示すように、軸線が水平の円筒状のベセル１は、ベセル
内に配設されるローター２に対応して直径が大きく長さ
が短かく形成されたもので、円筒状の外周部にはジャケ
ット8₁が、また両端面の側壁部1₂, 1₃にはジャッケット
8₂, 8₃が設けられ、それぞれ給水口11₁, 11₂より冷却水
が導入され排出口12₁, 12₂から排出されて冷却即ちベセ
ル内壁の温度上昇を防ぐようになっている。ベセル１内
にはローター２が、ローター２を固着した攪拌軸３がベ
セルの媒質出口側の側壁部1₃に中空筒部1₃' を介して固
着された軸受部1₄に回転自在に支持されてベセル１の中
心軸線上に配置され、図示しない外部動力により回転駆
動されるようになっている。そして、ベセル１の媒質導
入側の側壁1₂中央のベセル中心軸線上に開口するごとく
媒質の供給口５が該側壁1₂に付設されるとともに、媒質
出口側の側壁1₃中央のベセル中心軸線上に固着された上
記中空筒部1₃' 上部に、製品化した媒質の排出口６が付
設され、該中空筒部1₃' の基部でベセル１の中空部から
の媒質の出口に、媒体の分離装置として上記攪拌軸３を
囲繞するようにギャップセパレーター１０が設けられ、
粉砕され攪拌分散された媒質と粒状の媒体とを分離する
ようになっている。

【００１８】ローター２は中空の攪拌軸３の軸端に固定
された中空円筒状のもので冷却水による冷却時の効果を
高めるようになっており、ローターの直径Ｄとローター
の長さＬとの比をＬ／Ｄ＜１で好ましい値のＬ／Ｄ≒1/
2 に製作されている。そしてベセル１の内周面1aとロー
ター２の外周面との間の空隙幅ｇは、媒体径や媒質の粘
度，粉砕すべき粒度等により媒体径の５〜２０倍の間の
任意の値に設定されるとともに、ローター２の両端面と
対面するベセルの両側壁1₂, 1₃との間には所定の間隙を
保持し媒質が円滑に流れるようになっている。また、ロ
ーター２の外周面には複数の所定幅，所定深さの環状溝
2bが設けられ、外周面の凸部と凹部である環状溝2bと接
する媒質の受ける遠心力の差により複数の環状対流渦を
起させ、媒質が十分分散処理されない儘最短距離で粉砕
ゾーン４を通過して終うショートパスを防ぐようになっ
ている（図２参照）。

【００１９】さらに、上記中空の攪拌軸３の中心軸線上
に、所定小径のローター用給水管７がローター中空部の
所定位置まで延びた状態で配設され、運転中に前記ベセ
ルの冷却と同時にローターも冷却水で冷却して攪拌軸３
内を還流せしめ、媒質の熱上昇を防止するようになって
いる。

【００２０】上記のアミューラ型分散機では、塗料，薬
品などの製造に際して、あらかじめベセル１内にビーズ
などの媒体を見かけ容積で粉砕室の５０〜８０％充填
し、機械の運転中はローターの遠心力により媒体が粉砕
室外周部（環状粉砕ゾーン４）に集中し、媒体分離装置
のギャップセパレーター１０には媒体が残らないように
する。そして、顔料，溶剤，その他添加物などの原料す
なわち媒質を導入口５よりベセル１内に投入してロータ
ー２を所定速度で回転せしめ、ベセル，ローターとも冷
却水を循環せしめて媒質の温度上昇を防ぐようにしなが
ら媒質の分散，攪拌を行い、分散処理され媒質をギャッ
プセパレーターにより媒体と分離せしめ媒質のみを製品
として排出させる。

【００２１】この場合、ローター外周とベセル内周面と
で形成される環状粉砕ゾーン４は、従来のアミューラ型
のものより長さが直径に比べて隔段に短いが、長さの短
くなった分ローターの径を大きくすることによりその横
断面積も大きくなるため、媒質の通過流速が従来より隔
段におそく1/4 〜1/6 となり、媒体が媒質の流速に押さ
れて出口側に片寄らず、而もローター外周の複数の環状
溝により媒質に環状対流渦を起しショートパスのおそれ
がなく良好に粉砕粒径を均一化することができ、更にギ
ャップセパレータの損傷も少くして、安定して円滑に媒
質の分散処理を行うことができる。

【００２２】図３には、本発明の他の実施例のアミュー
ラ型分散機で、ベセルが垂直型で媒質のショートパス防
止手段が前述のものと異なった型式のものが示されてい
る。該分散攪拌機では、ローターの直径Ｄとローターの
長さＬとの比は前述の実施例とほぼ同様であるがロータ
ー外周面2aとベセル内周面1aとの空隙幅は前述の実施例
よりやや広く形成されており、ベセルに対する媒質の導
入はベセル下部の導入口５から行い、環状粉砕ゾーン４
で粉砕されギャップセパレーター１０で媒体を分離され
た製品である媒質は上部の排出管６より排出されるよう
になっている。また、ジャケット8₁, 8₂, 8₃によるベセ
ルの冷却及び攪拌軸３を通る給水管７によるローター２
の冷却も前述の実施例と同様にして行う。

【００２３】この実施例においては、ローター２の外周
面2aとベセル１の内周面1aとにそれぞれ所定径，所定高
さの複数のピン2c，1cが相互に所定間隔をおいて軸線方
向に交互に位置するように植設されている。これによ
り、媒質が導入口５から導入されて環状粉砕ゾーン４を
通過する間に相互に交錯するピン2c, 1cにより攪拌され
ながら運ばれるので、ショートパスを起すことなく分散
処理され、ギャップセパレーター１０を通して製品であ
る媒質のみが排出管６より排出される。

【００２４】図４には、本発明のさらに他の実施例のア
ミューラ型分散機で、ベセルが垂直型でローター及びベ
セルがそれぞれ媒質の出口側の径が入口側の径よりやや
大きく截頭円錐形に形成された分散攪拌機が示されてい
る。該分散攪拌機では、ローターの大形側の直径Ｄとロ
ーターの長さＬとの比は前述の実施例と同じくＬ／Ｄ≒
1/2 に製作されるとともに、截頭円錐形のローター２の
外周面には、所定巾，所定深さの複数の環状溝2bが、溝
間の各凸部の上下両側面が水平方向に形成されて、ロー
ター外周面でローターの回転力により媒質が遠心力を受
けるとき、良好に複数の環状対流渦を起させるようにな
っている。また、ローター外周面の各凸部とベセル内周
面との間隔を一定に、すなわち環状粉砕ゾーン４の媒質
の入口側と出口側の空隙幅は同一寸法に形成されてい
る。そして媒質はベセル下部の導入口５より導入され、
截頭円錐状の環状粉砕ゾーン４で攪拌され分散処理され
て前記実施例と同じくギャップセパレーター１０を通し
て製品である媒質のみが排出管６より排出される。

【００２５】上記のごとくローターが截頭円錐形の場
合、媒質が出口側へ移動するに従って媒質，媒体にかか
る遠心力が増大して媒体による破砕効果を上げ分散処理
を効率的に行うことができる。なお、この場合、上方へ
運ばれる媒質のみならず媒体もローター外周の上方に向
って増大する遠心力により上方へ移動する傾向にある
が、媒質の粉砕ゾーンの通過流速が従来のアミューラ型
ミルより1/4 〜1/6 と遅い点からローターの回転速度を
適宜選ぶことにより粉砕ゾーン上方での媒体の上昇によ
る閉塞を防止することができる。

【００２６】図５に示す実施例は、図４に示す分散攪拌
機の環状粉砕ゾーン４の空隙幅を下部の媒質の入口側の
空隙幅g₁より上部の媒質の出口側の空隙幅g₂をやや広く
g₂＞g₁に形成したものである。この場合、媒質の分散攪
拌時、媒体が上昇傾向にあっても、上部に行くに従って
空隙幅は広くなるため、上部での媒体の上昇による閉塞
を防止するのに効果がある。従って、図３に示すものよ
りローターの回転速度を若干上げて分散処理を効率的に
行うことができる。なお、これらの分散攪拌機では、ロ
ーター及びベセルの環状粉砕ゾーンに面する部分は、例
えば、焼入鋼，超硬合金，セラミック，ゴムライニン
グ，プラスチック等の耐磨耗材で製作するとよい。

【００２７】上記実施例では、環状粉砕ゾーン４にショ
ートパス防止手段を設けるに当って、ローター２の外周
面に複数の環状溝2bを形成するか、又は、ローター２の
外周面2a及びベセル１の内周面1aにそれぞれ所定間隙を
おいて軸線方向に複数のピン2c，1cを交互に位置するよ
うに突設してこれを形成したが、媒質の分散処理時ショ
ートパスを防止できるものであれば任意に之を形成する
ことができ、例えば適当な寸法の環状溝をベセル内周面
のみに形成したり、ローター外周面，ベセル内周面に環
状溝を軸線方向に交互に位置するように設けてもよく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を行うこ
とができるのは勿論である。

【００２８】

【発明の効果】請求項１記載の本発明の分散攪拌機によ
れば、円筒状ローターをベセル内に配設して環状粉砕ゾ
ーンを設けたアミューラ型の分散攪拌機において、環状
粉砕ゾーンが従来の同一容量のものと比べて、その横断
面積を大きくして流速を1/4 〜1/6 と隔段に下げること
ができ、粒状の媒体が媒質の流速に押されて一方的に出
口側に集中することを防止しローターを拘束するような
ことがなく、且つ環状粉砕ゾーンに設けたショートパス
防止手段により媒質が十分粉砕されないで運ばれること
を防止して良好に粉砕粒径を均一に粉砕を行い、従来の
アミューラ型ミルのように別途媒質と媒体を別ける選別
機を必要として構造が複雑になるようなことが無く、ま
た断面形状がＷ形の粉砕室を持つもののように媒体の戻
り通路でのショートパスや該通路の閉塞などのおそれが
なく、安定して高度な分散処理を行うことのできる構造
の簡単な分散攪拌機を提供することができる。また、ロ
ーター径の拡大による遠心力の増大により、媒体の充填
率を従来のように上げなくても粉砕ゾーンでの媒体密度
を十分に上げることができ良好に分散を行うことができ
る。さらに充填率が低くなったことにより始動の際の動
力も低くてすみ、媒体の磨耗による充填率の低下の影響
も少くなる利点がある。そして、環状粉砕ゾーンと媒体
分離機構との距離がとれるため、媒体によるギャップセ
パレーターやスクリーンの損傷を少くすることができ
る。

【００２９】請求項２記載の発明によれば、簡単な加工
をローター外周面に施すことにより、媒質のショートパ
ス防止手段を効果的に形成することができる。

【００３０】請求項３記載の発明によれば、相互に交錯
するピンにより、攪拌効果を上げながら媒質のショート
パスを防止できるショートパス防止手段を容易に形成す
ることができる。

【００３１】請求項４記載の発明によれば、標準タイプ
の分散攪拌機を容易に形成することができる。

【００３２】請求項５記載の発明によれば、截頭円錐形
のローターの使用により、媒質の媒体による破砕効果を
をげ分散処理を効率的に行うことができる。

【００３３】請求項６記載の発明によれば、環状の粉砕
ゾーンの形成を容易に行うことができる。

【００３４】請求項７記載の発明によれは、環状粉砕ゾ
ーンの出口側での媒体による媒質の閉塞を防止するのに
効果があり、特に截頭円錐状のローターを使用する場合
有利である。

【００３５】請求項８記載の発明によれば、分散処理す
べき媒質の粘度や粉砕すべき粒度等により、空隙幅を充
填媒体径の５〜２０倍の範囲から適宜選択して良好に分
散処理を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による水平型の分散攪拌機の縦断側面
図、

【図２】図１の環状粉砕ゾーンにおいて、ローター外周
の環状溝により対流渦を起し媒質のショートパスを防止
する状態を示す原理図、

【図３】本発明による別の実施例の垂直型の分散攪拌機
の縦断側面図、

【図４】本発明によるさらに別の実施例の垂直型の分散
攪拌機の縦断側面図、

【図５】図４に示す型式の分散攪拌機で、環状粉砕ゾー
ンの空隙幅の変形実施例を示す縦断側面図である。

【符号の説明】

１…ベセル、 1a…ベセル内周面、 1c…ピン、２…
ローター、 2a…ローター外周面、 2b…環状溝、 2c
…ピン、３…攪拌軸、４…環状粉砕ゾーン、５…導
入口、６…排出口、７…ローター用給水管、 8₁,
8₂, 8₃…ジャケット、１０…分離装置（ギャップセパ
レーター）、 11₁, 11₂…給水口、12₁, 12₂…排水口、
Ｄ…ローターの外径，Ｌ…ローターの長さ、ｇ…
空隙幅、 g₁…入口空隙幅、 g₂…出口空隙幅。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ベセル１内に、ベセル内周面との間に環状
粉砕ゾーン４を形成するごとく外周面が筒状のローター
２を攪拌軸３に固着して配設し、ベセル１内に供給され
る媒質を媒体とともに攪拌し、分散処理された媒質を機
外に排出する分散攪拌機において、ローターの直径Ｄと
ローターの長さＬとの比をＬ／Ｄ＜１に形成するととも
に、媒質がローター外周の環状粉砕ゾーン４の最短距離
を通過することを防止するショートパス防止手段を、環
状粉砕ゾーン４に設けたことを特徴とする分散攪拌機。
【請求項２】媒質のショートパス防止手段は、ローター
２の外周面に形成した複数の環状溝2bである請求項１記
載の分散攪拌機。
【請求項３】媒質のショートパス防止手段は、ローター
２の外周面とベセル１の内周面とに、それぞれ所定間隔
をおいて軸線方向に交互に位置するごとく突設した複数
のピン2c，1cである請求項１記載の分散攪拌機。
【請求項４】少くともローター２の外周面は、円筒状に
形成してなる請求項１又は２又は３記載の分散攪拌機。
【請求項５】少くともローター２の外周面は、媒質の出
口側の径が入口側の径よりやや大径の截頭円錐状に形成
してなる請求項１又は２又は３記載の分散攪拌機。
【請求項６】環状粉砕ゾーン４の空隙幅は、媒質の入口
側、出口側が同一寸法である請求項１ないし５の何れか
に記載の分散攪拌機。
【請求項７】環状粉砕ゾーン４の空隙幅は、媒質の入口
側より出口側をやや広く形成してなる請求項１ないし５
の何れかに記載の分散攪拌機。
【請求項８】環状粉砕ゾーン４の空隙幅は、ローター２
の外周面の凸部とベセル１の内周面との間隔が充填媒体
径の５〜２０倍である請求項２記載の分散攪拌機。