JP2001046850A - 攪拌混合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】注入される流体の注入口付近での残留や注入経
路への逆流を防止して、定量性を確保することができる
攪拌混合装置を提供する。 【解決手段】攪拌混合装置の混合室９に連通する注入口
１０に、ケーシング１内側面付近で開閉作動する開閉弁
１１ａを設けたノズル装置１２を取付ける。そして、攪
拌素子３ａの振動板３ｂにより、注入された所定量の流
体を掻き取って、注入口１０の近辺における流体の残留
や注入経路１０ａへの逆流を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、攪拌体の振動によ
り、ケーシング（所定容器）内で、流体、気体あるいは
粉体等の攪拌混合を行う攪拌混合装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、所定容器内で、振動体の振動によ
り液体、気体あるいは粉体等の攪拌混合を行なう攪拌混
合装置として、例えば図４に示すような装置が存在する
（この攪拌混合装置をＶとする）。この装置の筒状のケ
ーシング１内には振動体３が設けられており、この振動
体３は、その周囲に螺旋羽根（振動板）３ｂが形成され
た複数の攪拌素子３ａを一体的に連結して構成されてい
る。そして、各攪拌素子３ａの間に挿入される形で、仕
切板６がケーシング１内に取り付けられている。一方、
ケーシング１の端部（図では上端）には振動源であるバ
イブレーター（図示せず）に接続された駆動軸７が挿通
されている。

【０００３】前述した攪拌混合装置Ｖは、被混合物質
が、流入口４からケーシング１の内部に流通された状態
で振動体３が上下振動することにより攪拌混合が行なわ
れ、混合後の物質はケーシング１の上端部近傍から分岐
された流出口５より流出される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】例えば、上記装置にお
いては、任意の物質に反応基質を混合するような場合、
流入ポンプやバルブの開閉度を調整することによって混
合比を調整している。その際、添加物質等を別途注入す
る注入口１０をケーシング１の側面に設け、この注入口
１０から送出ポンプ等により圧入する。しかしながら、
上記方法によれば、連続的に添加物質の注入を行うこと
はできるが、必要量を正確に制御しながら添加物質を注
入していくことは困難であった。すなわち、注入口１０
の近辺で添加物質が残留したり、注入経路となる注入管
１０ａに添加物質が逆流するため、注入した量と混合量
との間に誤差が生じるおそれがあった。

【０００５】本発明は、前記のような問題点に鑑みてな
されたものであり、注入口近辺での流体の残留や逆流を
防止して、注入される流体の定量性を確保することがで
きる攪拌混合装置を提供することを目的とするものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る本発明の攪拌混合装置は、内部に攪
拌混合すべき物質が収容されるケーシングと、該ケーシ
ング内に配置される振動体とを備え、該振動体は、駆動
軸とこの駆動軸に取り付けられた振動板とからなり、前
記振動体を前記ケーシング内で振動させて攪拌混合を行
う攪拌混合装置において、注入流体の残留や逆流を防止
するために、ケーシングの内側面付近で開閉作動する弁
を設けたことを特徴とする。

【０００７】具体的には、例えば、攪拌混合装置のケー
シング内側付近で開閉作動する弁を設け、送出ポンプか
ら注入されてくる流体を攪拌混合装置の振動板により掻
き取り、注入口の近辺の残留や逆流を防止する。

【０００８】請求項２に係る攪拌混合装置は、請求項１
記載の攪拌混合装置において、ケーシングの管壁に複数
のノズルを取付け、注入流体の必要量を各々のノズル毎
に制御することを特徴とする。

【０００９】また、請求項３は、請求項１または請求項
２記載の攪拌混合装置における流体の注入には、シリン
ダとピストンとからなる定量ポンプ装置で行うことを特
徴とする。

【００１０】この定量ポンプ装置は、一組のシンリダと
ピストンからなる１台のポンプでも良いが、例えば、シ
リンダとピストンとからなる少なくとも２台のピストン
式ポンプからなり、互いのピストンの往復動作を位相さ
せて吐出量を平滑化する定量ポンプ装置であって、一方
のポンプが定速度にて吐出を行っている間に、他方のポ
ンプが前記一方のポンプの吐出速度よりも速い速度で吸
込を行うと共に、一方のポンプの吐出流量が減少する変
動時にタイミングを合わせて、装置全体としての吐出量
が常に一定になるように他方のポンプから吐出するよう
にされたものが好適である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面に示す実施例に基づい
て本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明に係る
攪拌混合装置のノズル装置を示す横断面図、図２は本実
施例ノズル装置の作動状態を示す縦断面図、図３はノズ
ル装置の他の実施例を示す横断面図、図４は従来の攪拌
混合装置を示す縦断面図である。

【００１２】

【実施例】図１に示すノズル装置１２は、基本的には、
図４に示す従来型の攪拌混合装置Ｖに取付ける構成とさ
れているので、同様の構成要素には同一の参照符号を付
して説明する。図４に示すように、２以上の種類の物質
の混合を行なう本実施例の攪拌混合装置Ｖのケーシング
（容器）１は筒状に形成されており、内部に攪拌すべき
被混合物質（以下、流体という）を流通させる流通路２
が設けられ、その下方開口部が流体の流入口４であり、
上方にケーシング１から分岐して設けられた開口部が混
合された流体を吐出する流出口５である。そして、流体
はポンプ（図示せず）などの送液手段により、流入口４
から圧入されて流通路を通り流出口５から排出される。
ケーシング１の内部には、攪拌体３が挿入配置されてお
り、この攪拌体３は、攪拌素子３ａを一体的に複数個連
結すると共に、振動源であるバイブレーター（図示せ
ず）に連結された駆動軸７の駆動により上下に振動す
る。ここで、攪拌素子３ａは、その周囲に複数の螺旋羽
根（振動板）３ｂが形成された構成とされているが、こ
の攪拌体の羽根の形状は螺旋羽根に限定されるものでは
なく平板状でも良い。また、羽根に複数の透孔やスリッ
トを設けることで、高い攪拌混合効果を得ることができ
る。

【００１３】本実施例において、ケーシング１は、具体
的には複数個の筒状のパイプ８と、各パイプ８同士を接
続する接合部に介在させる仕切板６とを有し、パイプ８
と仕切板６とを交互に積み重ねることにより多段に仕切
られ、複数の混合室９が構成されている。

【００１４】仕切板６の中央には、攪拌素子３ａの軸筒
３ｃが挿通可能な穴６ａが形成されている。尚、各混合
室９間での流体の流通は、仕切板６にスリットや多数の
細穴を設けることにより行う。

【００１５】このような攪拌混合装置Ｖにおいては、被
混合流体が、ケーシング１の内部に流通された状態で攪
拌体３が上下に振動し、混合室９内にて攪拌混合が行な
われると共に、流通路２を通って流出される。その際、
被混合流体は攪拌体３及び仕切板６と衝突して流体の流
通速度が制限される。そして、この状態で、透孔あるい
はスリットを設けた螺旋羽根３ｂが上下振動するため、
十分な攪拌混合効果が得られ、ケーシング１内で、液
体、気体あるいは粉体等の攪拌混合を行ない、エマルシ
ョンの製造、ｐＨ調整や酸化還元反応等の化学反応を行
う装置の攪拌機として使用されるものである。

【００１６】本実施例においては、仕切板６で仕切られ
た混合室９に連通する注入口１０が設けられており、こ
の注入口１０に、流体を所定量毎に送出する流体送出ポ
ンプ（図示せず）を有し、攪拌混合装置Ｖのケーシング
１内側面付近で開閉作動する開閉弁１１ａを設けたノズ
ル装置１２が取付けられている。そして、攪拌素子３ａ
の振動板３ｂにより、注入された流体を掻き取って注入
口１０の近辺における流体の残留や逆流を防止するよう
にされている。

【００１７】図２に示すように、ノズル装置１２は、先
端に円錐凹状の開口１２ａが形成され、内部に流体が流
通可能にされた筒状のシリンダ内に、前記開口を閉蓋可
能な円錐形状の弁１１ａを先端に有するピストン棒１１
を摺動可能に取付けた構成とされている。そして、例え
ば、電磁石１３によりピストン棒１１を往復移動させて
弁１１ａの開閉を行なうようにされている。すなわち、
電磁石１３への通電時間に応じて弁１１ａを開放して、
所定の注入量を得ると共に、間欠的に通電することによ
り弁の開閉を間欠的に制御して、ノズル装置１２の供給
口１２ｂからポンプ（図示せず）により圧入された流体
を、弁の開路１４から所定量毎にシリンダ１内に注入す
る。尚、ピストン棒１１の往復移動手段としては、上記
電磁弁１３に代えて、例えばエアシリンダーを用いるも
のでも良く、その具体的手段は限定されない。

【００１８】このように、ケーシング１の管壁内側面付
近で弁１１ａを開閉させることにより、送出された流体
は攪拌素子３ａの振動板３ｂにより掻く取られ（掻き落
としあるいは掻き上げられ）、注入口１０の近辺に残留
したり、注入経路１０ａ内に逆流することがない。した
がって、送出された流体を必要量毎に正確に攪拌混合し
て行くことができる。

【００１９】尚、上記実施例におけるノズル装置１２で
は、先端に円錐凹状の開口１２ａを形成し、これを円錐
形状の弁１１ａにより開閉する構成とされているが、本
発明の要旨は、攪拌混合装置Ｖのケーシング１内側面付
近で開閉作動する開閉弁を設けたノズルを取付ける点に
あり、例えば、図３に示すように、開口１５内に挿脱さ
れて開閉動作する弁体１６を設けるものでも良い。ま
た、上記実施例の攪拌混合装置Ｖでは、流体の流通方向
を下から上方向としているが、本発明は、流出口５を流
入口とした攪拌混合装置、すなわち、流体が上から下方
向に流通するものにも適用できることは言うまでもな
い。

【００２０】図５及び図６は、ケーシング１の管壁に複
数のノズル装置１２を取付けた攪拌混合装置Ｖを示すも
ので、これらのノズル装置１２から同時あるいは個々に
流体を注入するものである。この場合、例えば、２つ以
上の混合室９に別々にノズル装置１２を取付けるものや
（図５参照）、１つの混合室９に、放射状にノズル装置
１２を取付けるものでもよい（図６参照）。そして、各
ノズル装置から一斉、あるいは任意のノズル装置毎に流
体の注入を行うものである。すなわち、複数のノズル装
置からの流体の注入量を各々制御するものとされてい
る。

【００２１】本発明攪拌混合装置における流体の注入に
は、シリンダとピストンとからなる定量ポンプ装置を使
用する。これにより混合すべき少なくとも２種の被混合
流体の流量を各々制御しながら、前記ケーシング１内に
送液することにより、混合すべき比率に応じた単位送入
量を正確に計量することができる。具体的には、例え
ば、図５に示す攪拌混合装置Ｖの流入口４から主剤であ
る流体Ａを送液し、任意のノズル装置１２から添加剤で
ある流体Ｂを送液する場合、各々の送液ポンプとして、
シリンダ内でピストンを間欠動させるピストン式ポンプ
を２台組合わせて使用し、図７（ａ）に示すように、第
１のポンプでもって流体Ａを流量Ｖ１ずつ停止時間ｔ１
及び送液時間ｔ２をもって間欠的に送液すると共に、第
２のポンプでもって流体Ｂを流量Ｖ２ずつ流体Ａの送液
タイミングと同時又は時間遅れで間欠的に送液する。そ
の際、ピストンのストロークを調整することにより、流
体Ｂの送液量を制御する。これにより、所望の混合比に
応じた単位送液量を正確に計量することができ、流体Ａ
と流体Ｂの送液流量の比Ｖ１：Ｖ２を常に一定の比率と
することができる。したがって、流体ＡとＢの所望の混
合比を簡単且つ高精度に設定できる。

【００２２】この場合、流体ＡとＢの送液のタイミング
は、図７（ｂ）に示すように、流体Ａを連続的に送液
し、流体Ｂのみを間欠的に送液するものでも良い、ま
た、図７（ｃ）に示すように、流体Ｂの送液時間及び間
欠間隔を同時間ｔでもって送液するものでも良いことは
言うまでもない。

【００２３】以上のように、送液する流体ＡとＢの停止
時間ｔ１及び送液時間ｔ２は、異なる（すなわち、ｔ１
≠ｔ２）ものであっても、同じ（すなわち、ｔ１＝ｔ２
＝ｔ）ものであっても良い。また、流体Ｂの送液タイミ
ングは、流体Ａの送液サイクル単位時間ｔ１＋ｔ２以内
であればいつでも良い。すなわち、流体ＡとＢとの送液
タイミングを必ずしも一致させる必要はなく、送液タイ
ミングを綿密に制御しなくともＶ１：Ｖ２の混合比を常
に一定の比率にすることができる。

【００２４】次に、この定量ポンプ装置の具体的な例を
図８に示す。定量ポンプ装置は、概略、液槽としての円
筒形のシリンダ部１７と、このシリンダ部１７内に挿入
されたピストン１８とからなる２台のピストン式ポンプ
装置１９を連結して構成される。本実施例では、便宜
上、装置Ｃ及び装置Ｄとして説明する。

【００２５】装置Ｃ及び装置Ｄとしてのピストン式ポン
プ装置１９は、ピストン１８を固定した状態で、シリン
ダ部１７内への流体の吸込及び吐出を行うものとされて
いる。シリンダ部１７を往復動させる具体的な構成とし
ては、シリンダ部１７の底部を、ねじが形成された支持
軸２０で支持すると共に、この支持軸２０をウォームギ
ア２１にて上昇及び下降させるものとされている。

【００２６】また、ピストン式ポンプ装置１９では、ピ
ストン１８のピストン軸の全長に渡って中空部１８ａが
設けられており、この中空部１８ａを通ってピストン１
８の上方から流体の吸込及び吐出を行うことができるよ
うにされている。尚、ピストン式ポンプ装置は、上記の
ようにピストン１８に中空部１８ａを設けることなく、
別途吸込口及び吐出口を設けるものでも良い。

【００２７】装置Ｃ及び装置Ｄのピストン１８の上端開
口は、吸込口２４ａ及び吐出口２４ｂを設けた閉ループ
状の流通路２４に各々一対のバルブ２２ａ，２３ａ及び
２２ｂ，２３ｂを介して連通されている。本装置の作動
を具体的に説明すると、液槽としてのシリンダ部１７内
への流体の吸入に際しては、装置Ｃの場合、バルブ２２
ａを開、バルブ２３ａを閉の状態で、装置Ｃのシリンダ
部１８内に貯留される。同様に、装置Ｄの場合もバルブ
２２ｂを閉、バルブ２３ｂを開の状態で、装置Ｄのシリ
ンダ部１８を下降させると、シリンダ部１７内に流体が
貯留される。装置Ｃのシリンダ部１７からの吐出は、バ
ルブ２２ａを閉、バルブ２３ａを開の状態で、シリンダ
部１７を上昇させると、貯留された流体が中空部１８の
下端開口１８ｂから中空部１８ａを通って吐出口２４ｂ
から吐出される。装置Ｄも同様に、バルブ２２ｂを開、
バルブ２３ｂを閉の状態で、シリンダ部１７を上昇させ
て吐出する。

【００２８】装置Ｃのピストン１８が上死点に達した
後、シリンダ部１７は下降を始め、流体の吸込みを開始
し、予め設定された一定の下降速度まで加速され、一定
の下降速度で一定時間の間、一定量の流体を吸込む。こ
こで、このシリンダ部１７の下降速度は、前述した下降
速度よりも速い速度であるのが望ましく、シリンダ部１
７内に急速に流体を貯留する。そして、貯留が完了した
時点で、シリンダ部１７を停止し、装置Ｄのピストン１
８の上昇速度が減速し始める時点まで待機させておき、
その時点にタイミングを合わせて、再びシリンダ部１７
を上昇させ吐出を開始し、今度は装置Ｄの吐出量の減少
分を補いながら加速し、前述したように予め設定された
一定の上昇速度まで加速され定量吐出に移行する

【００２９】次に、本発明装置を使用した液・液混合装
置の好適な一実施例を図面に基づいて説明する。図９は
本発明に係る攪拌混合装置を利用した接着剤の着色装置
の全体構成を示す概略図である。

【００３０】主剤である接着剤に３種の着色剤を添加す
る場合の例を示す。図９に示す装置の槽２５に粘度５０
００〜１５０００ｃＰｓの接着剤を入れた。一方、槽２
６ａ、２６ｂ、２６ｃに、それぞれ粘度７０〜３００ｃ
Ｐｓで（Ａ色）、（Ｂ色）、（Ｃ色）の３種の着色剤を
入れた。そして、攪拌混合装置Ｖの振動体３をモーター
Ｍにより所定のモードで振動させながら、これら３種の
着色剤を、ポンプ２７により各々流量制御しながら送液
し、ケーシング１の内側面付近でノズル装置１２の弁１
１ａを開閉させることにより、送出された流体は攪拌素
子３ａの振動板３ｂにより掻き取られ（掻き落としある
いは掻き上げられ）、注入口１０の近辺に残留したり、
注入経路１０ａ内に逆流することがない。したがって、
送出された流体を必要量毎に正確に攪拌混合して行くこ
とができる上、被混合流体は攪拌体３及び仕切板６と衝
突して十分な攪拌混合効果が得られ、混合ムラが無く均
一に混合させることができる。具体的には、主剤対着色
剤の比が１００：５の割合となるように混合した。図
中、２８は流量計である。このように主剤、着色剤とも
に流量制御することにより、常に同じ色に着色でき、高
品質の混合を連続して行なうことができる。また、色替
の際の洗浄時間や洗浄剤の量が少なくて済む利点があ
る。

【００３１】次に、本発明装置を利用した転相乳化装置
の好適な一実施例を図面に基づいて説明する。転相乳化
とは、水相中に油性物質を投入してＯ／Ｗ型エマルショ
ンを作り、更に油性物質を投入して転相させてＷ／Ｏ型
エマルションを製造することを言う。

【００３２】主剤である乳化剤入りエポキシ樹脂に水を
添加して転相させ、これに更に水を添加して希釈する場
合の例を示す。図１０に示す装置の槽２９に、４５℃の
乳化剤入りエポキシ樹脂（油相）を入れた。一方、槽３
０には４５℃の水（水相）を入れた。そして、攪拌混合
装置Ｖの振動体３をモーターＭにより所定のモードで振
動させながら、エポキシ樹脂と転相用の水とを所定の割
合で流量制御しながら攪拌混合装置Ｖの最下部の流入口
からシリンダ１内に送液すると共に、希釈用の水をポン
プ２７により各々流量を制御しながらシリンダ側部の３
箇所の注入口から段階的に送液し、ケーシング１の内側
面付近でノズル装置１２の弁１１ａを開閉させることに
より、送出された流体は攪拌素子３ａの振動板３ｂによ
り掻き取られ（掻き落としあるいは掻き上げられ）、注
入口１０の近辺に残留したり、注入経路１０ａ内に逆流
することがない。したがって、送出された流体を必要量
毎に正確に攪拌混合して行くことができる上、被混合流
体は攪拌体３及び仕切板６と衝突して十分な攪拌混合効
果が得られ、混合ムラが無く均一に混合させることがで
きる。具体的には、エポキシ樹脂：転送用水の比が１０
０：１６．８の割合、希釈用水がエポキシ樹脂に対し
て、各々６：１２：１２となるように混合した。図中、
２８は流量計である。このように、油相、各水槽とも同
時に流量制御しながら攪拌混合することにより、常に同
じ濃度バランスで連続して混合することができ、転相工
程と希釈工程を同時に行なうことができる。すなわち、
転相乳化の条件設定を経験と勘に頼ることなく、自動で
の連続処理が可能になり、均一で粒子径の小さいエマル
ションを得ることができる。

【００３３】

【発明の効果】本発明は以上のように構成したので、注
入口近辺での流体の残留や逆流を防止して、注入される
流体の定量性を確保することができるという優れた効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る攪拌混合装置のノズル装置を示す
横断面図である。

【図２】ノズル装置の作動状態を示す縦断面図である。

【図３】ノズル装置の他の実施例を示す横断面図であ
る。

【図４】従来の攪拌混合装置を示す縦断面図である。

【図５】攪拌混合装置に複数のノズル装置を取付けた状
態を示す縦断面図である。

【図６】攪拌混合装置に複数のノズル装置を取付けた状
態を示す横断面図である。

【図７】攪拌混合装置への被混合流体の送入タイミング
を説明するタイミングチャートである。

【図８】定量ポンプ装置の一例を示す正面断面図であ
る。

【図９】本発明に係る攪拌混合装置を利用した接着剤の
着色装置の全体構成を示す概略図である。

【図１０】本発明に係る攪拌混合装置を利用した転相乳
化装置の全体構成を示す概略図である。

【符号の説明】

Ｖ 攪拌混合装置 １ ケーシング ２ 流通路 ３ 攪拌体 ３ａ 攪拌素子 ３ｂ 振動板（螺旋羽根） ３ｃ 軸筒 ４ 流入口 ５ 流出口 ６ 仕切板 ６ａ 仕切板の穴 ７ 駆動軸 ８ パイプ ９ 混合室 １０ 注入口 １０ａ 注入経路 １１ ピストン棒 １１ａ 弁 １２ ノズル装置 １３ 電磁石 １４ 弁の開路 １５ 開口 １６ 弁体 １７ シリンダ部 １８ ピストン １８ａ 中空部 １８ｂ 下端開口 １９ ピストン式ポンプ装置 ２０ 支持軸 ２１ ウォームギア ２２ａ バルブ ２２ｂ バルブ ２３ａ バルブ ２３ｂ バルブ ２４ａ 吸込口 ２４ｂ 吐出口 ２５ 槽（接着剤） ２６ａ 槽（着色剤：Ａ色） ２６ｂ 槽（着色剤：Ｂ色） ２６ｃ 槽（着色剤：Ｃ色） ２７ ポンプ ２８ 流量計 ２９ 槽（エポキシ樹脂：油相） ３０ 槽（水：水相）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部に攪拌混合すべき物質が収容されるケ
   ーシングと、該ケーシング内に配置される振動体とを備
   え、該振動体は、駆動軸とこの駆動軸に取り付けられた
   振動板とからなり、前記振動体を前記ケーシング内で振
   動させて攪拌混合を行う攪拌混合装置において、注入流
   体の残留や逆流を防止するために、ケーシングの内側面
   付近で開閉作動する弁を設けたことを特徴とする攪拌混
   合装置。
2. 【請求項２】ケーシングの管壁に複数のノズルを取付
   け、注入流体の必要量を各々のノズル毎に制御すること
   を特徴とする請求項１記載の攪拌混合装置。
3. 【請求項３】流体の注入を、シリンダとピストンとから
   なる定量ポンプ装置で行うこと特徴とする請求項１又は
   請求項２記載の攪拌混合装置。