JP2004141693A - 混合装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】長尺の往復動軸6よりも大径に形成される孔部8’が穿設された仕切り板8、8、8…を、多段かつ水平方向に配してなるケーシング5の中心軸線上に、前記往復動軸6を、前記各孔部8’を介して、仕切り板8、8、8…を貫通するように、かつ上下方向に向けて配置する。そして、その往復動軸6の胴部に、複数個の孔部7’が穿設された攪拌翼7、7、7を多段かつ、等ピッチに、かつ前記各仕切り板8、8…に干渉しない位置に取り付け、その往復動軸6ならびに攪拌翼7をダイヤフラム23の膨縮動を利用して上下方向に往復動させる。このようにして攪拌翼7を、仕切り板8−仕切り板8間で上下方向に往復動させる。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、生産ラインにおける、液体、粉体、または液体・粉体の混合物の均一な混合、反応、分散、抽出、洗浄、乳化などを行うための流体の混合装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、流体の均一な混合を連続して行うために、様々なタイプの混合装置が実用に供されている。
【0003】
従来の混合装置としては、一または複数個の羽根材を回転軸に取り付け、この回転軸を外部動力あるいは、供給される流体自身の流動力を利用して、ケーシング内で回転させることにより、そのケーシング内に供給される被混合流体をせん断して攪拌し、それによって混合するように構成された回転式の混合装置が知られている(例えば特許文献1参照)。
【0004】
また、複数個の小孔またはスリットが穿設された板状部材を複数個等ピッチに、かつ水平に(あるいは、一様に傾斜させて)軸体の胴部に取り付け、この軸体をケーシング内で往復動させることにより、そのケーシング内に供給される被混合流体をせん断して攪拌し、それによって、その被混合流体を混合する往復動式の混合装置も知られている(例えば特許文献2、3参照)。
【0005】
【特許文献1】
特開2001−145827号公報
【特許文献2】
特許第2762388公報
【特許文献3】
特開2002−58903号公報
【0006】
図6には、この種従来の往復動式の混合装置(以下、「従来装置」という。)の縦断面図が示されている。図6に示されるように、従来装置100は、円柱状の内部空間を有する抽出部101aと、この抽出部101aの上部および下部にそれぞれ設けられ、その抽出部101aより大径の内部空間を有する上部中空塔101bおよび下部中空塔101cから構成される第1のケーシング101を備えている。この第1のケーシング101の内部には、長尺の駆動軸102がその第1のケーシング101の上部中空塔101bの頂部を貫通するように、上下方向に向けて配されており、前記第1のケーシング101の上方には、前記駆動軸102を上下方向に往復動させる駆動部103が設けられている。
【0007】
前記駆動部103は、前記第1のケーシング101上に載置される第2のケーシング104と、この第2のケーシング104の側方に配される外部モータ105と、前記第2のケーシング104の一側部を貫通して水平方向に配されるとともに、前記外部モータ105の回転を伝達する偏心軸106と、前記第2のケーシング104内に配されるとともに、前記偏心軸106の回転運動を上下方向の往復運動に変換する変換機構107と、この変換機構107と前記駆動軸102の上端部とを接続するコネクテングロッド108から構成されている。こうして、外部モータ105を駆動させることで、前記駆動軸102が第1のケーシング101内部で上下方向に往復動するようにされている。なお、前記第1のケーシング101の頂部における駆動軸102の貫通部および、第2のケーシング104の一側部における偏心軸106の貫通部にはシール部材109、110がそれぞれ配されている。また、図中符号111、112が付されるものは、偏心軸106を支持するための軸受けである。
【0008】
前記駆動軸102は、その下端部が、前記第1のケーシング101の抽出部101aと下部中空塔101cとの境界付近に位置するようにされており、この駆動軸102の胴部で前記抽出部101aの内部に位置する範囲には、複数個の孔部が穿設される、複数枚の多孔板113、113、…が水平方向にかつ等ピッチに配されている。それによって、前記外部モータ105を駆動した際、前記各多孔板113、113…が駆動軸102の動きに伴ない、前記中部中空室101a内部を上下方向に往復動するように構成されている。
【0009】
前記第1のケーシング101の上部中空塔101bの下部一側部および、抽出部101aの下部一側部それぞれには、被混合流体を第1のケーシング101内部に供給するための供給口114、115がそれぞれ設けられており、前記上部中空塔101bの上部一側部には、第1のケーシング101内で生成された混合溶液を外部に排出するための排出口116が、第1のケーシング101の下部中空塔101cの底部には、混合の過程において生じる残液を外部へ排出するための残液排出口117がそれぞれ設けられている。
【0010】
このように構成される従来装置100においては、前記外部モータ105を駆動し、前記駆動軸102および各多孔板113、113…を抽出部101a内で上下方向に往復動させ、その一方で、供給口114、115から被混合流体をケーシング101内部に供給する。こうして供給された被混合流体は、第1のケーシング101内で往復動する多孔板113、113…の縁部および孔部によってせん断・攪拌され、それによって良好に混合される。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来装置100においては、前記各多孔板113、113…を往復動させて被混合流体をせん断して攪拌することで、その被混合流体を混合するようにされているが、高粘度の被混合流体を混合する場合、その高粘度の被混合流体は流動性に乏しくせん断力に対して強い耐性を有するので、十分にせん断・攪拌することができず、そのため、十分に混合することができないという問題点がある。
【0012】
加えて、前記従来装置100においては、外部モータ105の回転運動を駆動軸102の往復運動に変換するための複雑な機構(偏心軸106、変換機構107およびコネクティングロッド108等)が必要であって、メンテナンスが困難であるほか、前記駆動軸102をシールするシール部材等も設ける必要があって、装置構成が複雑になるという問題点もある。
【0013】
また、外部モータ105の代わりに、振動モータを用いて前記駆動軸102を往復動させる方法が考えられるが、このような場合においては、回転運動から往復運動へ変換するための変換機構が不要となるものの、振動モータと駆動軸102との接触部分に振動応力が集中してトラブルが発生するために、種々の応力分散手段の検討が必要であって、結局のところ複雑な構造の機構が必要であることには変わりがない。
【0014】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、高粘度の流体が内部に供給された場合であっても、その高粘度流体をたやすくせん断・攪拌して、他の被混合流体との混合を良好に行うことができる混合装置を提供することを目的とするものである。
【0015】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前記目的を達成するために、本発明による混合装置は、
a)筒状に形成され、上下方向に向け配置されるとともに、上下両端付近に被混合流体の入口および出口がそれぞれ設けられるケーシングと、
b)被混合流体を通過させるための貫通孔を有するとともに、前記ケーシング内を多段の混合室に仕切る仕切り板と、
c)この仕切り板を貫通するように前記ケーシング内に上下方向に向けて配される軸体と、
d)この軸体を前記ケーシング内で上下方向に往復動させる軸体駆動手段と、
e)被混合流体をせん断する孔もしくはスリットを有するとともに、前記軸体の胴部に互いに所要間隔を隔てて多段に、かつ前記仕切り板に干渉しない位置に取り付けられる攪拌翼
を備えることを特徴とするものである。
【0016】
このように構成される混合装置においては、各混合室内で攪拌翼が仕切り板−仕切り板間を上下に往復動することによって、攪拌翼−仕切り板間を流動する被混合流体が繰り返し加圧され、それによって、被混合流体は通常よりも格段にせん断され易い状態となる。そのため、低粘度の流体は無論のこと、せん断に対して耐性を備える高粘度の流体であっても、前記攪拌翼に設けられる孔またはスリットによって容易にせん断することができ、各混合室内で良好に混合することができる。しかも、本発明においては、このような流体のせん断・攪拌が各混合室を通過する毎に繰り返し行われるので、外部から供給された被混合流体の混合を確実かつ良好に行うことができる。
【0017】
前記軸体駆動手段は、空気の供給・排出によってダイヤフラムを膨縮動させるように構成されるダイヤフラム駆動手段(例えば、ダイヤフラムポンプ等)であるのが好ましい。こうすることによって、軸体駆動手段の構造を簡素化することができるため、故障が発生し難く、メンテナンス性が良好となって、低コスト化を図ることができる。しかも、駆動音が静かであるという効果もある。
【0018】
前記多段の混合室のうち、最下段に位置する混合室には被混合流体の入口およびダイヤフラムが設けられるのが好ましい。こうすることによって、入口を介して導入された被混合流体を直接ダイヤフラムの膨縮動により確実に攪拌・混合して上方へ送り出すことができる。また、軸体の動力源を下方に配置することになるので、混合装置全体の安定性を良好なものにすることができるという効果もある。
【0019】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の混合装置における具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【0020】
図1には、本発明の一実施形態に係る混合装置の縦断面図が示されている。
【0021】
本実施形態における混合装置1は、図1に示されるように、上下両端部に開口を備える複数個の円筒状の筒状部材2、3、…、3、4を多段に積み重ねてなるとともに、その内部空間に二種類以上の被混合流体が供給されるケーシング5と、このケーシング5の中心軸付近に上下方向に向け配される往復動軸(軸体)6と、この往復動軸6の胴部に取り付けられるとともに、ケーシング5内部に供給される被混合流体を攪拌する複数個の攪拌翼7、7…と、前記ケーシング5の下部に配されて当該ケーシング5を支持するとともに、前記往復動軸6を上下方向に往復動させるダイヤフラムポンプ(軸体駆動手段)20から構成されている。なお、符号2が付されるのは、ケーシング5の最下段に配される筒状部材であり、符号4が付されるのはケーシング5の最上段に配される筒状部材である。
【0022】
前記ケーシング5の最下段に配される筒状部材2の胴部には、被混合流体をケーシング5の内部に供給するための供給口(入口)5a、5bがタンゼンシャルに設けられ、ケーシング5の最上段に配される筒状部材4の一側部には、ケーシング5内部で混合された混合流体を系外に排出するための排出口(出口)5cが設けられている。
【0023】
前記各筒状部材2、3、…、3、4の上下両端部の外縁部には、上部フランジ部2’、3’、…、3’、4’および下部フランジ部2”、3”、…、3”、4”がそれぞれ設けられており、前記各筒状部材2、3、…、3、4が多段に積み重ねられた際に、それら各筒状部材2、3、…、3、4の上下両部フランジ部2’、3”;3’、3”;、…、;3’、4”が上下に隣接配置されるように構成されている。これら上下に隣接配置される各上下両部フランジ部2’、3”;3’、3”;、…、;3’、4”は、ボルト締結によって固定される。また、図1に示されるように、前記各筒状部材2、3、…、3、4の境界には、仕切り板8、8、…が水平方向にそれぞれ配されており、それによって、ケーシング5の内部空間が各筒状部材2、3、…、3、4の内部空間毎に多段の混合室に画成されている。
【0024】
図2(a)に示されるように、前記各仕切り板8、8…の中央部には、前記往復動軸6よりも大径の孔部8’が穿設されており、その往復動軸6が孔部8’内に配された際、往復動軸6の胴部と各孔部8’、8’…の縁部との間に環状の間隙(貫通孔)が形成されるように構成されている。そして、前記ケーシング5内に供給される被混合流体は、それら各間隙を順次通過するように構成されている。また、前記各仕切り板8、8…は、それぞれの外周部が前記各筒状部材2、3、…、3、4の互いに隣接配置されボルト締結される上下両部フランジ部2’、3”;3’、3”、…、;3’、3”;3’、4”の各対向面間に挾着され支持されている。
【0025】
前記ケーシング5の最下段に配される筒状部材2の上部フランジ部2’と、下から二段目に配される筒状部材3の下部フランジ部3”との対向面間には、前記仕切り板8の外周部に加え、断面略逆台形状に形成される仕切り板9のフランジ部9cが挾着されている。この仕切り板9は、図3に示されるように、中央部に前記仕切り板8の孔部8’と略同径の孔部9’が穿設される円板状の底部9aと、この底部9aの外縁部から上広がり状に延設される胴部9bと、この胴部9bの上端部外周部から、外方に向け水平に延設される前記フランジ部9cから構成されており、前記仕切り板8の下面側に配されている。そして、この仕切り板9のフランジ部9cが前記各筒状部材2、3の上下両部フランジ部2’、3”の対向面間に挾着されることによって、前記筒状部材2の内部空間が、前記仕切り板9、8によって囲まれた領域と、仕切り板9と筒状部材2の内周壁と後述のダイヤフラム23によって囲まれた領域とに画成される。また、前記仕切り板9の胴部9bには、複数個(本実施形態においては8個)の小径の孔部9d、9d…が円周方向にかつ等ピッチに穿設されており(図3(a)参照)、それによって、仕切り板9によって分割された両領域間の流体の流通が可能なようにされている。
【0026】
なお、前記ケーシング5の最上段に配される筒状部材4の上部フランジ部4’には、天板10がボルト締結されている。
【0027】
一方、前記ダイヤフラムポンプ20は、空気の吸入・排出を交互に繰り返し行う駆動部21と、この駆動部21の上部に固定されるとともに前記ケーシング5を支持する支持部22を備えている。
【0028】
前記支持部22は、前記駆動部21との空気の供給・排出を行うための小径の通気孔22a、22a’を備える円板状の底部22bと、この底部22bの外縁部から上広がり状に延設される胴部22cと、この胴部22cの上端部から外方に向け水平に延設されるフランジ部22dを備えており、このフランジ部22dは、前記ケーシング5の最下段に配置される筒状部材2の下部フランジ部2”とボルト締結されている。なお、前記各フランジ部22d、2”;2’、3”;3’、3”、…、;3’、3”;3’、4”がボルト締結された際に、前記各筒状部材2、3、…、3、4および前記支持部22の中心軸が、同一軸線上になるように構成されている。
【0029】
また、筒状部材2の下部フランジ部2”と支持部22のフランジ部22dの対向面間には、中央部に小径の孔が穿設されるダイヤフラム23の外周部が挾着されており、それによってそのダイヤフラム23が筒状部材2と、支持部22との間に支持されている。また、このダイヤフラム23は、流体が供給されるケーシング5の内部空間と、前記ダイヤフラムポンプ20の支持部22の内部空間を画成するようにされている。そして、前記支持部22の底部22b、胴部22cおよび、前記ダイヤフラム23に囲まれる空間によって空気室24が形成されている。
【0030】
前記駆動部21の両側部には、空気の供給・排出用の空気供給口21’および空気排出口21”が設けられており、内部には空気の供給および排出を交互に行うためのエアー切換弁(図示せず)が配されている。そして、前記空気室24への空気の供給と、前記空気室24からの空気の排出を交互に繰り返し行うことで、前記ダイヤフラム23を周期的に膨縮動させるように構成されている。なお、前記ダイヤフラム23は、空気室24の中心軸付近において、最も大きな振幅で膨縮動するようにされている。
【0031】
前記空気室24の内部には、ダイヤフラム23および前記往復動軸6を支持するための支持軸25が、空気室24の中心軸線上に上下方向に配されている。この支持軸25は、その上端部付近が、ダイヤフラム23の中央に穿設された孔よりやや小径にされ、その他の部分が上端部付近に比して大径にされた段付き円柱形状とされている。この支持軸25の下部は、前記底部22bの中心軸および駆動部21に設けられる軸受26に挿入されており、それによって前記支持軸25が空気室24の中心軸線上をブレることなく上下に往復動するように構成されている。また、支持軸25の小径にされた上端部付近は、前記ダイヤフラム23の中央部に穿設された孔を下方から貫通して、そのダイヤフラム23の上方に突出するようにされている。
【0032】
前記ダイヤフラム23の上方に突出する支持軸25の上端部には雄ネジ部が形成されており、この雄ネジ部は大型のナット27と螺合されている。それによって、前記ダイヤフラム23の孔の周辺部位が、支持軸25の段部(小径部分と大径部分の境界)とナット27の下面とによって挾着され支持されている。
【0033】
一方、前記往復動軸6は、長尺の円柱状に形成されており、前記各孔部8’、…、8’、9’を介して、各仕切り板8、…8、9を貫通するように、前記ケーシング5の中心軸線上に上下方向に向け配されている。
【0034】
また、前記往復動軸6の下端部にも、前記支持軸25の上端部と同様に、雄ネジ部が形成されている。この往復動軸6の下端部に形成される雄ネジ部は前記ナット27の上方からそのナット27のネジ孔の上半部にねじ込まれている。それによって、前記往復動軸6は、前記支持軸25と連結されるとともに、その支持軸25に支持されている。こうして、前記ダイヤフラム23の中央部に穿設された孔の周辺部位を挾着する支持軸25およびナット27、ならびにその支持軸25に連結される往復動軸6は、前記ダイヤフラム23の膨縮動に伴ない、ケーシング5および空気室24の中心軸線上を上下方向に往復動するように構成されている。なお、この往復動軸6の上端部はフリーな状態にされている。また、前記ナット27の下面とダイヤフラム23の上面との間、およびダイヤフラム23の下面と支持軸25の段部(小径部分と大径部分の境界)との間には、ガスケット28a、28bが配されており、空気室24への被混合流体の漏出および、ケーシング5の内部空間への空気の漏出が防止されている。
【0035】
前記往復動軸6に取り付けられる攪拌翼7、7、…は、図2(b)に示されるように、その外径寸法が各筒状部材2、3、…、3、4の内径より小径の円板状に形成されており、筒状の支持体11、11、…を介して前記往復動軸6の胴部に等ピッチにかつ水平に取り付けられている。これら攪拌翼7、7…は、最上段および最下段を除く筒状部材3、3…の内部空間それぞれに対して、一個づつ配されるとともに、前記ダイヤフラム23の膨張時と収縮時との中間時(図1にて実線表示される位置)に、各筒状部材3、3…の上部および下部にそれぞれ配される仕切り板8、8の略中間位置に位置するようにされている。こうして、前記ダイヤフラムポンプ20の駆動によって前記往復動軸6が上下方向に往復動する際、各攪拌翼7、7、…は、各筒状部材3、3、…の内部空間を、上部および下部境界に配置される仕切り板8、8に接触することなく、上下方向に往復動するようにされている。また、図2(b)に示されるように、前記各攪拌翼7、7…には、ケーシング5内部に供給される被混合流体をせん断するための複数個の小径の孔部(せん断手段)7’、7’、…が同心円周状に穿設されている。
【0036】
次に、このように構成される混合装置1による、高粘度の流体と希釈液との混合の態様について図4を参照にしつつ説明する。
【0037】
まず、前記ダイヤフラムポンプ20の駆動部21を駆動し、前記空気室24内部への空気の供給および空気室24からの空気の排出を交互に繰り返して行い、それによって、前記ダイヤフラム23を膨縮動させて、往復動軸6ならびに攪拌翼7、7、7…を上下方向に往復動させ、同時に、ケーシング5の最下段の筒状部材2にタンゼンシャルに設けられる両供給口5a、5bそれぞれから、高粘度流体および希釈液を筒状部材2内部に連続して供給する。
【0038】
タンゼンシャルに設けられる前述の供給口5a、5bから、最下段の筒状部材2の内部に供給された高粘度流体および希釈液は、最下段の筒状部材2の内部を旋回しながら中心軸方向に流動する。こうして、筒状部材2の中心軸部に流れ込んだ被混合流体(高粘度流体、希釈液)は、その中心軸部において最も大きな振幅で膨縮動するダイヤフラム23より付与される上向きの力と、自身の流動力によって、前記往復動軸6の軸周りを螺旋を描きつつ上昇する(図中には、簡単のため二次元的な流体の流れを明示し、三次元的な流れの要素、つまり往復動軸6を中心とする流体の回転方向の流れ(螺旋状の流れを含む)については明示を省略する。)。
【0039】
往復動軸6の軸周りを上昇する高粘度流体と希釈液のうち、往復動軸6の近傍を流れる高粘度流体と希釈液(矢印A〜C参照)は、前記仕切り板9の孔部9’を通過して仕切り板9、8に囲まれた領域内に送り出される。これに対して、往復動軸6からやや離れた位置を流動する流体は、仕切り板9の下面に沿って、筒状部材2の外周方向へ流動する(矢印D参照)。
【0040】
前記孔部9’を通過した被混合流体(高粘度流体および希釈液)は、孔部9’を通過する際にせん断されるとともに、流体力学における所謂オリフィス効果(オリフィスを通過した流体は、通過前の流体に対して加速されるとともに膨張して流れ出る効果)によって、加速・拡散されて、仕切り板8、9に挟まれた領域内を流動する(矢印A〜C参照)。その後、この被混合流体の一部は、逆テーパ状の仕切り板9の孔部9d、9d、…を通過して仕切り板9より下側の領域に還流され(矢印E参照)、一部は、仕切り板8の孔部8’を通過して一段上段側に配置された筒状部材3内部に送出される(矢印F、G参照)。
【0041】
仕切り板8、9に囲まれた領域から、仕切り板9より下部に囲まれた領域に還流された被混合流体(矢印E参照)および、前述の仕切り板9の下面に沿って筒状部材2の外周方向へ流動する流体(矢印D参照)は、仕切り板9より下側の領域における孔部9d、9d…の付近で合流し、それによって、それら両流体が攪拌される。この合流した被混合流体は、筒状部材2内部を流動した後、いずれ、仕切り板9、8の孔部9’、8’を通過して上段側に配置される筒状部材3内に送出される。
【0042】
以上の過程において、最下段に配置される筒状部材2内部の高粘度流体と希釈液は、特に、▲1▼螺旋を描きつつ上昇する過程、▲2▼孔部9’を通過した際のせん断、▲3▼仕切り板9より下側の領域における二流体の合流によって生じる攪拌(矢印D,E参照)によって、不完全ではあるが、ある程度の混合状態にまで混合される。
【0043】
最下段に配置される筒状部材2の一段上段側に配置される筒状部材3(下から二段目に配置される筒状部材3)の内部空間に入り込んだ高粘度流体と希釈液との不完全な混合流体は、やはり仕切り板8の孔部8’を通過する際にせん断・加速・拡散されて混合される。
【0044】
前記筒状部材3で攪拌翼7より下側を流動する被混合流体(高粘度流体および希釈液)は、攪拌翼7が下方に向け(図中l位置に向け)移動する際、筒状部材3の最下部(図中一点鎖線で囲まれた領域Lにて示す)に向け押しやられることと、下段側の筒状部材2から筒状部材3の下部中心部に向け被混合流体(矢印F,G参照)が供給されることによって強く加圧される。筒状部材3の最下部に押しやられた被混合流体は、加圧されることによってエネルギーが蓄えられ、そのエネルギーが臨界点を越えたとき、攪拌翼7の孔部7’、7’…を勢い良く上方に向け通過する。このような被混合流体は、孔部7’、7’…を通過することにより、せん断・加速・拡散されて、前記攪拌翼7の上面側を不規則に流動する。また、加圧された被混合流体の一部は、外周方向に流動し、攪拌翼7の外縁部と筒状部材3の内周部間に形成される間隙を通って、上方に向け移動する。こうして、筒状部材3の最下部に位置する被混合流体が過度に加圧されるのが防止され、攪拌翼7および仕切り板8の損傷が防止される。
【0045】
前記攪拌翼7の上側を流動する被混合流体は、攪拌翼7が上方に向け(図中h位置に向け)移動することによって、筒状部材3の最上部(領域H参照)に押しやられる。こうして押しやられた被混合流体のうち、往復動軸6の付近に位置する被混合流体(矢印F’、G’参照)は、上部境界側に配置される仕切り板8の孔部8’を介して、1段上段側の(つまり、下から三段目に配置される)筒状部材3の内部空間に送出される。一方、筒状部材3の最上部に押しやられた被混合流体のうち、前記往復動軸6よりやや離れた箇所に位置する被混合流体は、攪拌翼7が上方に向け移動することによって(筒状部材3の下部に比べて若干弱めではあるが)加圧され、加圧されることによってエネルギーが蓄えられる。そして、このエネルギーが臨界点を越えたとき前記攪拌軸7の孔部7’を下方に向け通過する。それによって、せん断・加速・拡散され、攪拌翼7の下面側を不規則に流動する。
【0046】
このような、攪拌翼7の上下両面に発生する不規則な流体の流れは、攪拌翼7が往復動することによって、筒状部材3の内部空間全体に広がり、それによって、筒状部材3内の被混合流体全体が攪拌され、前記高粘度流体と希釈液とがより良好に混合される。
【0047】
こうして、より良好な混合状態にされた高粘度流体および希釈液は、その後、下から三段目の筒状部材3、四段目の筒状部材3、…と順次送出され、その都度二段目に配置された筒状部材3内部と同様に、せん断、攪拌、混合されて、段階的に良好な混合状態にされる。そして、十分混合された高粘度流体および希釈液の混合流体は、最終的に最上段の筒状部材4の内部に送出され、その筒状部材4の一側部に設けられる排出口5cから系外に連続して排出される。
【0048】
本実施形態においては、仕切り板8、8によって画成された各筒状部材3、3、…内の被混合流体を、各筒状部材3、3、…内で往復動する攪拌翼7によって加圧することで、その流体にエネルギーを付与し、せん断され易い状態にするようにされているので、せん断に対して強い耐性を備える高粘度流体を混合する場合であっても、容易にせん断して攪拌することができ、それによって良好に混合することができる。また、本実施形態においては、被混合流体を各筒状部材3、3…内で段階的に繰り返し混合するようにされているので、その被混合流体を確実に混合することができる。
【0049】
さらに、ケーシングの内部に複数個の仕切り板8、8…を配し、攪拌翼7をそれら仕切り板8−仕切り板8間で上下に往復動させるという、極めて簡便な方向で、高粘度流体の混合が可能にされているので、製造コストを安価にできるという効果がある。
【0050】
また、本実施形態においては、被混合流体を混合するための往復動軸6および攪拌翼7の駆動源として、空気駆動式のダイヤフラムポンプ20が使用されているため、構造が簡単で、故障し難く、メンテナンスも簡便であり、低コストである。しかも、駆動音が静かであるという効果もある。
【0051】
本実施形態においては、複数個の孔が穿設された攪拌翼7を使用したが、このような形状に特に限定する必要はなく、例えば、図5(a)に示されるように、複数個のスリット7a’を放射状にかつ等ピッチに設けてなる攪拌翼7aを用いても良い。このような攪拌翼7aを用いた場合であっても本実施形態と同様に高粘度流体を良好に混合することができる。また、本実施形態においては、複数個の攪拌翼7、7、7…を水平方向に取り付けた場合について説明したが、各攪拌翼7(7a)の外周部を上下方向に彎曲させて角度を持たせるようにしても良く、あるいは、各攪拌翼7(7a)全体を一方向に傾斜させるようにしても良い。また、本実施形態においては、最下段および最上段を除く筒状部材3、3…の内部空間に、攪拌翼7を一個ずつ配するようにしたが、筒状部材3、3…の内部空間それぞれに対して、二個もしくは複数個の攪拌翼7、7…を配しても良い。
【0052】
さらに、本実施形態においては、中央部に孔部8’が穿設された円板状の仕切り板8が使用されているが、特にこの形状に限定する必要はなく、例えば、図5(b)に示されるように、中央部の孔部8’に加えて、複数個の小孔8a’が穿設された仕切り板8aを用いることも可能である。
【0053】
本実施形態においては、断面略逆台形状の仕切り板9によって、最下段の筒状部材2の内部空間を画成するようにされているが、略逆台形状の仕切り板9を配置する代わりに、攪拌翼7(7a)を最下段の筒状部材2内部に配置し往復動させるようにすることもできる。
【0054】
本実施形態においては、高粘度流体を混合させる場合に限定して説明したが、低粘度流体を混合することもでき、さらに、粉体や、粉体と流体との混合流体を扱うことも可能である。
【0055】
また、本実施形態においては、複数個のフランジ付きの筒状部2、3、…、3、4を上下に多段に積み重ね、上下に隣接する上下両部フランジ部2’、3”;、3’、3”;、…、;3’、3”;3’、4”をボルト締結されてなるケーシング5について説明したが、内部に仕切り板8が配されているならば、このような方式に特に限定する必要はなく、例えば、複数本のタイロッドを用いて固定するという方式を採用することもできる。
【0056】
本実施形態の混合装置は、混合のみならず、広い化学工業において低粘度域から高粘度域の流体の反応、分散、抽出、洗浄、乳化等の用途にも使用することができ、その工業的意義は極めて大きい。
【0057】
なお、本実施形態においては、被混合流体をケーシング5内部に供給するための供給口5a、5bを最下段の筒状部材2にタンゼンシャルに設けたが、必ずしもタンゼンシャルに設ける必要はなく、例えば、両供給口5a、5bを互いに対向するように設けても良い。こうした場合であっても、仕切り板8および攪拌翼7によって、高粘度の流体を良好に混合することができる。
【0058】
なお、本実施形態における筒状部材2、3、…、3、4の各内部空間が、本発明における混合室に相当する。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本実施形態に係る、混合装置の縦断面図である。
【図2】図2は、図1におけるX−X線視断面図(a)およびY−Y線視断面図(b)である。
【図3】図3は、最下段の筒状部材および、下から二段目に配される筒状部材によって支持される断面略逆台形状の仕切り板の平面図(a)ならびに縦断面図(b)である。
【図4】図4は、本実施形態における混合装置に供給された被混合流体の流れを説明する説明図である。
【図5】図5は、他の形状の仕切り板(a)および攪拌翼(b)を示す図である。
【図6】図6は、従来装置の縦断面図である。
【符号の説明】
1 混合装置
2、3、4 筒状部材
5 ケーシング
5a、5b 供給口
5c 排出口
6 往復動軸
7、7a 攪拌翼
7’ 孔部
8、8a、9 仕切り板
8’、9’、9d 孔部
20 ダイヤフラムポンプ
22 駆動部
23 ダイヤフラム
Claims (3)
- a)筒状に形成され、上下方向に向け配置されるとともに、上下両端付近に被混合流体の入口および出口がそれぞれ設けられるケーシングと、
b)被混合流体を通過させるための貫通孔を有するとともに、前記ケーシング内を多段の混合室に仕切る仕切り板と、
c)この仕切り板を貫通するように前記ケーシング内に上下方向に向けて配される軸体と、
d)この軸体を前記ケーシング内で上下方向に往復動させる軸体駆動手段と、
e)被混合流体をせん断する孔もしくはスリットを有するとともに、前記軸体の胴部に互いに所要間隔を隔てて多段に、かつ前記仕切り板に干渉しない位置に取り付けられる攪拌翼
を備えることを特徴とする混合装置。 - 前記軸体駆動手段は、空気の供給・排出によってダイヤフラムを膨縮動させるように構成されるダイヤフラム駆動手段である請求項1に記載の混合装置。
- 前記多段の混合室のうち、最下段に位置する混合室には被混合流体の入口およびダイヤフラムが設けられる請求項2に記載の混合装置。
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