CN104853836B - 搅拌处理装置和处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题是提供无论流体的性状如何都实现良好的流体处理的搅拌处理装置和处理方法。一种搅拌处理装置，具备：搅拌叶片(22)和具有滤网(23)的搅拌室(18)，在搅拌室(18)被配置在预定处理的流体内的状态下，通过滤网(23)和搅拌叶片(22)的相对旋转，进行针对流体施加剪切力的处理。搅拌室(18)在上下具有将流体从外部吸入内部的吸入口(24)和通过将流体从内部向外部排出的排出口(25)。在吸入口(24)与排出口(25)之间具有限制流体的流动的抑制体(31)，抑制体(31)例如形成筒状，介于吸入流(26)与排出流(27)之间，抑制两者的干扰。

Description

搅拌处理装置和处理方法
技术领域
本发明涉及搅拌处理装置和处理方法，尤其涉及将搅拌室浸渍在流体中并对该流体施加剪切力的处理装置和处理方法。
背景技术
本发明者针对将搅拌室浸渍在流体中并对该流体施加剪切力的处理装置开发了专利文献1和2的搅拌处理装置。另外，如专利文献3所示，提出了利用该装置生产调色剂的各种方法。
该搅拌处理装置具备搅拌室和旋转叶片，该搅拌室被配置在预定要处理的流体内，该旋转叶片被配置在所述搅拌室内，所述搅拌室在所述旋转叶片的轴向上的相邻位置具有吸入口和排出口，该吸入口通过所述旋转叶片的旋转将所述流体从外部向内部吸入，该排出口通过所述旋转叶片的旋转将所述流体从内部向外部排出。并且，所述旋转叶片在搅拌室的内部进行高速旋转，由此，进行针对所述流体施加剪切力的处理。尤其是，滤网向与所述旋转叶片的旋转方向相反的方向高速旋转，由此，在与所述旋转叶片之间，所述剪切力被施加给所述流体，因此，可以对流体进行乳化、分散或混合等处理。
然而，有时存在无法获得设计者所计划得到的处理能力的情况。本发明者对其原因进行了研究，发现所述流体从外部向所述吸入口的流动即吸入流与所述流体从所述排出口向外部排出的流动即排出流有时彼此干扰，其结果是，存在妨碍所述吸入流向所述吸入口的流动而使搅拌室内不能导入足够量的流体的情况。尤其是，对于高粘度的流体，这种倾向显著地表现出来，还存在在吸引口的周边产生空穴的情况。
另外，在专利文献3中，提出了使流体向搅拌室的导入方向与搅拌叶片的旋转轴所成的角度和从搅拌室的排出方向与搅拌叶片的旋转轴形成的角度之差在±25度的范围内的方案。这样，在改变两个角度的情况下，无论流体的粘度如何，都会存在吸入流与排出流干扰的情况。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平4-114724号公报
专利文献2：日本特开平4-114725号公报
专利文献3：日本特开2011-123236号公报
发明内容
发明要解决的课题
鉴于所述情况，本发明的课题是提供一种无论流体的性质如何都实现良好的流体处理的搅拌处理装置和处理方法。
用于解决课题的手段
本发明提供一种搅拌处理装置，具备搅拌叶片和搅拌室，该搅拌叶片进行高速旋转，该搅拌室具有被包围着所述搅拌叶片地设置的滤网，在所述搅拌室被配置在预定要处理的流体内的状态下，通过所述滤网和所述搅拌叶片中的至少一方进行旋转，所述滤网与所述搅拌叶片形成相对的旋转，进行针对所述流体施加剪切力的处理，所述搅拌处理装置的特征在于，所述搅拌室在所述相对旋转的旋转轴方向上的不同位置具有吸入口和排出口，该吸入口将所述流体从外部向内部吸入，该排出口通过所述的相对旋转将所述流体从内部向外部排出，在所述吸入口与所述排出口之间具有限制所述流体的流动的抑制体，所述抑制体介于所述流体从外部向所述吸入口的流动即吸入流与所述流体从所述排出口向外部排出的流动即排出流之间，用于抑制所述吸入流与所述排出流之间的干扰。
另外，本发明能够这样实施：所述抑制体的前端侧向着所述搅拌室的外侧突出。
另外，本发明能够这样实施：所述抑制体随着从基端侧朝向所述前端侧而在所述相对旋转的旋转轴方向上远离所述排出口。
另外，本发明能够这样实施：所述抑制体在周向上连续。
另外，本发明能够这样实施：所述抑制体形成筒状，所述前端侧越过所述吸入口，在所述相对旋转的旋转轴方向上远离所述排出口。
另外，本发明能够这样实施：具有用于通过旋转来引导所述流体的导入凸片，在所述相对旋转的旋转轴方向上，所述抑制体的前端侧的端部位于与离所述吸入口最近的所述导入凸片的端部相比距离所述吸入口远的位置。
本发明提供一种搅拌处理方法，利用搅拌装置进行流体的搅拌，所述搅拌装置具备搅拌室和配置在所述搅拌室内的搅拌叶片，所述搅拌室在所述搅拌叶片的轴向上的相邻位置具有吸入口和排出口，并且具有带多个狭缝的滤网，所述搅拌处理方法的特征在于，将所述搅拌室配置在流体内，并具有流体移动工序和剪切处理工序，在所述流体移动工序中，使所述滤网与所述搅拌叶片中的至少一方旋转，使所述滤网与所述搅拌叶片进行相对旋转，由此，将所述流体从所述搅拌室的外部向内部吸入，并且将所述流体从所述排出口向外部排出；在所述剪切处理工序中，通过所述流体移动工序中的所述相对旋转，在所述搅拌叶片与所述滤网之间对所述流体施加剪切力，在所述流体从外部向所述吸入口的流动即吸入流与所述流体从所述排出口向外部排出的流动即排出流之间，配置限制所述流体的流动的抑制体，抑制所述吸入流与所述排出流之间的干扰。
另外，本发明能够这样实施：所述搅拌装置具备用于通过旋转来引导所述流体的导入凸片，通过所述抑制体将由所述导入凸片的旋转形成的所述流体的导入流引导到所述吸入口。
另外，本发明能够这样实施：所述流体包括调色剂的原料组成物。
发明的效果
本发明能够提供无论流体的性质如何都实现良好的流体处理的搅拌处理装置和搅拌处理方法。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式的搅拌处理装置的结构说明图。
图2(A)是该搅拌处理装置饿主要部分的放大剖视图，图2(B)是该B-B线截面的驱动说明图。
图3(A)是该搅拌处理装置的分解说明图，图3(B)是该截面的分解说明图。
图4(A)是本发明的其他实施方式的搅拌处理装置的结构说明图，图4(B)是表示该搅拌处理装置的抑制体的变更例的俯视图，图4(C)是表示该搅拌处理装置的抑制体的其他变更例的俯视图。
图5是本发明的其他实施方式的搅拌处理装置的结构说明图。
图6是本发明的另外其他实施方式的搅拌处理装置的结构说明图。
具体实施方式
以下，根据附图说明本发明的实施方式。
图1至图3是本发明的第一实施方式，该实施方式的搅拌处理装置在收容了预定要处理的流体的处理槽11内配置有搅拌室18，来进行流体的搅拌处理。该处理槽11在开口了的上端可自由拆装地配置有盖体12。另外，在以下的说明中，上下左右仅表示相对的位置，并不是限定绝对的位置。
在本例中，搅拌室18在上部具有吸入室19，在下部具有剪切室20。两个室之间由分隔壁21隔开，在分隔壁21的中间具有开口，吸入室19与剪切室20之间能够充分地导通流体。另外，并非一定要设置分隔壁21，也可以不严格地区分吸入室19与剪切室20地来实施本发明。
吸入室19具有至少一个吸入口24，剪切室20具有至少一个排出口25。在本实施例中，剪切室20的外壁由滤网23构成，设置于滤网23的狭缝构成所述排出口25，但也可以在滤网23的外侧设置另外的壁部件，在该壁部件上形成排出口25。
在该搅拌室18的内部、尤其在本实施例中是在剪切室20的内部，具有高速旋转的搅拌叶片22，在与沿与该搅拌叶片22相反的方向旋转的滤网23之间对流体施加剪切力(参考图2(B))。由此，能够提高搅拌叶片22与滤网23的内壁之间的相对转速，即使将搅拌叶片22本身的转速提高到产生气蚀的限度之后，通过使滤网23向相反方向旋转，也能够以不产生气蚀的状态增加搅拌叶片22与滤网23的内壁的相对转速，能够提高剪切强度、能量、通过次数以及处理能力。
在此，对旋转驱动系统进行说明，搅拌叶片22通过第一轴13进行旋转，滤网23通过第二轴14向相反方向旋转。第一轴13和第二轴14都沿上下方向延伸。第二轴14形成为中空筒状的轴，第一轴13可旋转地插入该第二轴14的内部。第一轴13和第二轴14通过设置在盖体12上部的电动机等旋转驱动源(未图示)进行旋转。优选能够利用变频器等可变地控制两者的转速。在能够进行流体的剪切处理的范围内，能够适当地改变这些转速。
在第二轴14的下端设置有所述搅拌室18，吸入室19、剪切室20和滤网23形成一体地进行旋转。
如图1和图2(A)所示，能够在第二轴14上的比搅拌室18靠上方的部分设置导入凸片16，也能够如图3所示地不设置导入凸片16。该导入凸片16在第二轴14的外周形成螺旋状，与第二轴14共同旋转，从而产生将处理槽11的上方的流体向下方输送的引导流28。此外，在该例中设置了循环凸片17。该循环凸片17被设置在导入凸片16的外侧，与第二轴14和导入凸片16共同旋转。该循环凸片17向与导入凸片16相反的方向以螺旋状延伸，产生将处理槽11内的流体从下方向上方输送的循环流29。通过该引导流28和循环流29，处理槽11内的流体沿上下方向重复进行循环，在该重复过程中由搅拌室18进行所述剪切处理。
在进行该剪切处理时，搅拌叶片22向与滤网23相反的方向旋转，由此，流体从吸入口24被吸入搅拌室18内(吸入流26)，并且从排出口25向搅拌室18的外侧被排出(排出流27)。从吸入口24进入到内部的吸入流26暂时地进入吸入室19，然后从设置在分隔壁21的中间的开口被吸引到下方的剪切室20内。在剪切室20内，在所述搅拌叶片22与滤网23之间进行剪切处理，处理后的流体从排出口25被排出。
以上的作用与现有技术文献1～3的装置相同，也可以进行与包含这些现有技术文献的现有的这种搅拌处理装置相同的变更来实施本发明。
本发明的特征在于，在所述装置中，抑制剪切处理前后的吸入流26与排出流27之间的干扰。
具体来说，在配置在上方的吸入口24、和与其在旋转轴方向上(以下，在仅称为旋转轴方向时表示第一轴13的旋转轴方向)相邻的位于下方的排出口25之间形成抑制体31。本实施例中的抑制体31形成在上方具有前端开口34的筒状，其基端侧32被固定在吸入口24与排出口25之间的搅拌室18的外壁。并且，前端侧33向搅拌室18的外侧突出。更具体来说，随着朝向外方向而从旋转轴方向的下方的排出口25向上方远离。因此，本例中的抑制体31形成随着朝向上方的前端侧33而直径变大的大致倒圆锥台形状的筒状。尤其是在本例中，抑制体31的前端侧33越过所述吸入口向上方延伸。另一方面，所述的导入凸片16围绕第二轴14从上方向下方以螺旋状延伸，其前端(下端)到达吸入口24附近。其结果是，导入凸片16的下端侧从筒状的抑制体31的前端开口34进入抑制体31的内部。换句话说，在旋转轴方向上，抑制体31的前端侧33的端部(上端)位于比导入凸片16的前端侧(下端侧)的端部靠上方的位置。由此，由导入凸片16形成的引导流28被导入筒状的抑制体31内，不受来自排出流27的干扰地、顺利地被吸入到吸入口24内。因此，即使在流体粘度高的情况下，流体也形成良好的吸入流26，从吸入口24被吸入，从而良好地连续地进行所述剪切处理。
另外，在本例中，虽然抑制体31与搅拌室18共同地高速旋转，但通过将与旋转轴方向相交的截面上的抑制体31的形状形成为圆形，从而该旋转对流体的流动几乎没有影响，但也不妨将截面形成为多边形等圆形以外的形状。
以下参考图4说明抑制体31的变形例。此外，在以下的说明中，搅拌处理装置的基本结构和作用也是相同的，以不同的部分为中心进行说明，关于没有说明的点，应直接适用所述实施方式的说明。
在图4(A)中，抑制体31的上端的前端开口34到达与吸入口24的上端大致相同的高度而停止，抑制体31一边避免来自排出流27的干扰一边将吸入流26向吸入口24引导。
本发明的抑制体31优选在轴向上连续，但也可以如图4(B)所示地分割成在俯视时的多个抑制体31。
此外，本发明的抑制体31也能够在旋转轴方向上随着从基端侧32朝向前端侧33而向下方(排出口25的方向)延伸，也能够作为在旋转轴方向上无变化的平板状(参考图4(C))。
图5表示另外其他的实施例，是在该实施例中，在筒状的抑制体31的外侧设置了辅助叶片35。该辅助叶片35通过与抑制体31共同旋转，从而发挥使处理槽11内部(尤其是底部附近)的流体一边向上方移动一边搅拌的作用。虽然用一片该辅助叶片35就可以实施，但优选设置多片。
另外，在上面的实施例中，搅拌处理装置保持被浸渍在处理槽11的流体中的状态，其整体不进行移动，但在该图5的实施例中，搅拌处理装置在处理槽11内移动。具体来说，将第一轴13和第二轴14及其驱动装置搭载于处理槽11的上方的旋转体36，通过第三轴15使该旋转体36旋转，从而在处理槽11内转动。
图6是表示另外其他的实施例，在该实施例中，将使滤网23旋转的第二轴14的旋转驱动机构设置在处理槽11的底部。并且，使第二轴14从底部向上方贯通，一边从下方支承滤网23一边使其旋转。另一方面，使搅拌叶片22旋转的第一轴13与前面的实施例相同地，向处理槽11的上方延伸，设置在上方的旋转驱动装置使其旋转。此时，使具有吸入口24的吸入室19不旋转，只是搅拌叶片22与滤网23彼此向相反方向旋转。因此，在将抑制体31固定在吸入室19侧的情况下，就能够作为不旋转的部件来实施本发明，在固定在滤网23侧的情况下，就能够作为旋转的部件来实施本发明。
如上所述，本发明能够进行各种变更地进行实施，在本例中，通过使吸入口24的角度向上方倾斜地设置，并使排出口25的角度向下方倾斜地设置，从而使吸入流26从上方向斜下方被引导，使排出流27从抑制体的下方向斜下方排出，但也能够将这些角度进行各种变更地来实施本发明。例如，也能够使这两者朝向大致水平的方向(与旋转轴方向大致正交的方向)来实施本发明，在该情况下，也能够通过将抑制体31配置在吸入口24与排出口25之间来抑制吸入流26与排出流27之间的干扰。另外，在所述的实施例中，使搅拌室18支承抑制体31，但也能够由第二轴14支承抑制体31，还能够由处理槽11或盖体12支承抑制体31。另外，在所述的各实施方式中，使搅拌叶片22和滤网23彼此向相反方向旋转，但也可以只使两者中的任意一方旋转。换句话说，只要使搅拌叶片22和滤网23进行相对旋转从而能够向流体付与剪切力即可。
作为处理对象的流体除了包含调色剂粒子等合成树脂或金属粒子的液体以外，还能够使用不含粒子的液体、油和水等两种流体等需要进行乳化、分散或混合处理的各种流体。
附图标记说明
11 处理槽，13 第一轴，14 第二轴，15 第三轴，16 导入凸片，17 循环凸片，18 搅拌室，19 吸入室，20 剪切室，22 搅拌叶片，23 滤网，24 吸入口，25 排出口，26 吸入流，27排出流，28 引导流，29 循环流，31 抑制体，32 基端侧，33 前端侧，35 辅助叶片。

Claims (10)

1.一种搅拌处理装置，具备搅拌叶片和搅拌室，所述搅拌叶片是进行高速旋转的形状，所述搅拌室具有包围所述搅拌叶片的滤网，
所述搅拌处理装置形成为如下形状，在所述搅拌室被配置在预定要处理的流体内的状态下，通过所述滤网和所述搅拌叶片中的至少哪一方进行旋转，从而所述滤网与所述搅拌叶片形成相对旋转，来进行对所述流体施加剪切力的处理，所述搅拌处理装置的特征在于，
所述搅拌室在沿着所述相对旋转的轴的不同的轴向位置具有吸入口和排出口，所述吸入口将所述流体从外部向内部吸入，所述排出口通过所述相对旋转将所述流体从内部向外部排出，
在所述吸入口与所述排出口之间具有与所述搅拌室的外壁连接的抑制体，
所述抑制体使吸入流从排出流分割，用于抑制所述吸入流与所述排出流之间的所述搅拌室的外部的流体的干扰，所述吸入流是所述流体从所述搅拌室的外部向外方向扩张而从外部向所述吸入口的流动，所述排出流是所述流体从所述排出口向外部排出的流动。
2.根据权利要求1所述的搅拌处理装置，其特征在于，所述抑制体随着从使与所述搅拌室接触的基端侧朝向前端侧而在所述旋转轴方向上直径扩大。
3.根据权利要求1或2所述的搅拌处理装置，其特征在于，所述抑制体在周向上连续。
4.根据权利要求2所述的搅拌处理装置，其特征在于，所述抑制体形成圆锥台形。
5.根据权利要求1或2所述的搅拌处理装置，其特征在于，具有导入凸片，具有通过旋转来向所述搅拌室引导所述流体的形状，并且在所述抑制体的一部分上沿轴向延伸。
6.根据权利要求3所述的搅拌处理装置，其特征在于，具有导入凸片，具有通过旋转来向所述搅拌室引导所述流体的形状，并且在所述抑制体的一部分上沿轴向延伸。
7.根据权利要求4所述的搅拌处理装置，其特征在于，具有导入凸片，具有通过旋转来向所述搅拌室引导所述流体的形状，并且在所述抑制体的一部分上沿轴向延伸。
8.一种搅拌处理方法，利用上述任一权利要求所述的搅拌处理装置进行流体的搅拌，
所述搅拌处理方法的特征在于，将所述搅拌室配置在流体内，使所述滤网和所述搅拌叶片中的至少哪一方旋转，使所述滤网与所述搅拌叶片进行相对旋转，由此，将所述流体从所述搅拌室的外部向内部吸入，并且将所述流体从所述排出口向外部排出；
通过所述相对旋转，在所述搅拌叶片与所述滤网之间对所述流体施加剪切力，
使用所述抑制体来抑制所述吸入流与所述排出流之间的流体的干扰。
9.根据权利要求8所述的搅拌处理方法，其特征在于，所述搅拌处理装置具备用于通过旋转来引导所述流体的导入凸片，
使所述导入凸片旋转并产生所述流体的导入流，通过所述抑制体引导到所述吸入口。
10.根据权利要求8或9所述的搅拌处理方法，其特征在于，所述流体包含调色剂的原料组成物。
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