JP2004148172A - スタティックミキサーエレメント及びスタティックミキサー - Google Patents

Abstract

【課題】混合対象の液状体の滞留を防止することができるスタティックミキサーを提供する。
【解決手段】金属（ステンレス鋼）製の捻り羽根エレメント１を金属（ステンレス鋼）製の円筒管２２の管内に着脱自在に配置したスタティックミキサーであって、捻り羽根エレメント１は、断面の形状が平行四辺形であり厚さが均一で厚さ方向に対して垂直な面の形状が長方形である金属の板状体を、前記断面に対して垂直方向における前記板状体の中心軸の軸周りに捻って得られたものであるスタティックミキサー。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、捻り羽根形状のスタティックミキサーエレメント、及びこれを着脱自在に配置することができるスタティックミキサーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、スタティックミキサーとしては、例えば、捻り羽根形状のスタティックミキサーエレメントを、混合対象の液状体の流路である円筒状の管内（円柱状の内部空間）に着脱自在に配置したものがある。前記エレメントとしては、例えば、長手方向に対して垂直方向の断面の形状が長方形であると共に厚さが均一な金属板であって、厚さ方向に対して垂直な２つの平面の形状が長方形又は正方形であるものを、前記断面に対して垂直方向における前記板状体の中心軸の軸周りに捻って得られる捻り羽根形状のエレメントがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の捻り羽根形状のエレメントを、このエレメントの径とほぼ同じ内径を有する円筒状の管の管内に配置して、前記管の各端部に前記エレメントの各端部を固定具で着脱自在に固定した従来のスタティックミキサーは、混合対象の液状体が前記円筒状の管内で滞留してしまうという問題点がある。
【０００４】
そのため、例えば、前記従来のスタティックミキサーエレメントを用いた前記従来のスタティックミキサーを、混合対象の液状体を加熱するための熱交換器の一部として用いる場合には、加熱媒体により加熱された加熱部との接触時間が滞留により長くなるから、液状体の滞留部は過加熱状態となり焦げ等が発生する原因となる。
【０００５】
また、固形分を含む食品原料のような、固形分を含む液状体を前記従来のスタティックミキサーで混合・撹拌処理（加熱・冷却等を伴うこともある）する場合、前記液状体の混合・撹拌処理後にＣＩＰ（Ｃｌｅａｎｉｎｇ ｉｎ Ｐｌａｃｅ）洗浄を行っても、円筒状の管の内周壁面とスタティックミキサーエレメントの外周端部との間に蓄積した固形分を完全に除去することができない。なお、ＣＩＰ洗浄とは、混合対象の液状体の流路（例えば、円筒状の管の管内の空間部）にスタティックミキサーを装着したまま流路に洗浄液を流して、スタティックミキサーと流路を洗浄することである。
【０００６】
本発明は、一視点において、上記従来技術の問題点の少なくとも一を解決するスタティックミキサーエレメントを提供することを目的とする。また、本発明は、他の一視点において、上記従来技術の問題点の少なくとも一を解決するスタティックミキサーを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、第１の視点において、混合対象の液状体の流路である柱状空間部に配置されるスタティックミキサーエレメントであって、断面の形状が略台形又は短辺と長辺の間の鋭角の角度２０〜６０°の略平行四辺形である板状体を、前記断面に対して垂直方向における前記板状体の中心軸の軸周りに捻って得られる形状である捻り羽根エレメントにより、上記目的を達成することができる。本発明の捻り羽根エレメントは、前記柱状空間部の径をＡとする場合、Ａ以下で、Ａ−２ｍｍ以上の径にすることができる。
【０００８】
本発明によれば、第２の視点において、混合対象の液状体の流路である柱状空間部を有する本体部の前記流路に、前記流路の長さ方向と捻り軸の方向とが一致するように捻り羽根エレメントを配置するスタティックミキサーであって、前記捻り羽根エレメントの形状は、断面の形状が略台形又は短辺と長辺の間の鋭角の角度２０〜６０°の略平行四辺形である板状体を、前記断面に対して垂直方向における前記板状体の中心軸の軸周りに捻って得られる形状であるスタティックミキサーにより、上記目的を達成することができる。本発明のスタティックミキサーでは、前記柱状空間部の径をＡとする場合、前記捻り羽根エレメントの径を、Ａ以下で、Ａ−２ｍｍ以上にすることができる。なお、本発明において数値範囲の記載は、両端値のみならず、その中に含まれる全ての任意の中間値を含むものとする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
［捻り羽根エレメント］
本発明の捻り羽根エレメントは、混合対象の液状体の流路である柱状空間部に配置されるスタティックミキサーエレメントである。前記柱状空間部の形状は、好ましくは円柱である。
【００１０】
また、本発明の捻り羽根エレメントは、断面の形状が略台形又は前記特定の略平行四辺形である板状体を、前記断面に対して垂直方向における前記板状体の中心軸の軸周りに捻って得られる形状をしている。前記板状体の厚さ方向に対して垂直方向の面の形状は、好ましくは、長方形ないし正方形である。前記板状体は、好ましくは、厚さが均一な金属の板状体である。断面の形状が略台形又は前記特定の略平行四辺形である板状体の前記断面に対して垂直方向における板状体の長さは、前記断面の長さを１とした場合、１以上（好ましくは１．５以上、より好ましくは２以上）にすることができ、例えば、１、１．５、２、３、４等にすることができる。
【００１１】
前記略台形は、幾何学的に正確な台形だけでなく、加工上の誤差を含む実質的な台形を包含し、好ましくは、線対称軸を有する台形である。前記略台形の高さを１とした場合、下底は、好ましくは２以上（より好ましくは２〜２５、さらに好ましくは３〜２０、特に好ましくは４〜１５）にすることができる。上底は、下底の６０〜９５％（より好ましくは７０〜９０％、さらに好ましくは８０〜９０％）の長さにすることができる。
【００１２】
前記特定の略平行四辺形は、幾何学的に正確な平行四辺形だけでなく、加工上の誤差を含む実質的な平行四辺形を包含する。前記特定の略平行四辺形の短辺の長さを１とした場合、長辺の長さは、好ましくは２以上（より好ましくは２〜２５、さらに好ましくは３〜２０、特に好ましくは４〜１５）にすることができる。前記特定の略平行四辺形の短辺と長辺で挟まれる鋭角の角度は、好ましくは２５〜５５°（より好ましくは２５〜５０°、さらに好ましくは３０〜４５°、特に好ましくは３５〜４０°）にすることができる。
【００１３】
前記板状体の断面の形状が略台形である場合、前記断面に対して垂直方向における前記板状体の中心軸は、好ましくは、前記略台形の２本の対角線の交点を通る軸である。前記板状体の断面の形状が前記特定の略平行四辺形である場合、前記断面に対して垂直方向における前記板状体の中心軸は、好ましくは、前記略平行四辺形の２本の対角線の交点を通る軸である。
【００１４】
断面の形状が略台形又は前記特定の略平行四辺形である板状体を、前記断面に対して垂直方向における前記板状体の中心軸の軸周りに捻る角度は、好ましくは３０°以上（より好ましくは４５°以上、さらに好ましくは９０°以上、特に好ましくは１８０°以上）の任意の角度、例えば、９０°、１８０°、３６０°及び５４０°等にすることができる。
【００１５】
また、前記板状体を、前記断面に対して垂直方向における前記板状体の中心軸の軸周りに捻る方向は、右捻りのみ、左捻りのみ、あるいは右捻りと左捻りの両方（例えば、右捻りと左捻りとの交互）にすることができる。捻り方向が同じ部分における前記板状体の捻り角度は、好ましくは３０°以上の任意の角度にすることができ、例えば、４５°、９０°、１８０°、３６０°等にすることができる。
【００１６】
本発明の捻り羽根エレメントの径は、前記柱状空間部の径をＡとする場合、Ａ以下で（好ましくは、Ａ未満で）、Ａ−２ｍｍ（好ましくはＡ−１．６ｍｍ、より好ましくはＡ−１．２ｍｍ、さらに好ましくはＡ−１ｍｍ、よりさらに好ましくはＡ−０．８ｍｍ、特に好ましくはＡ−０．６ｍｍ、最も好ましくはＡ−０．４ｍｍ）以上にすることができる。この径がＡ−２ｍｍよりも小さくなると、混合・撹拌の能力が低下する傾向がある。
【００１７】
本発明の捻り羽根エレメントは、金属、セラミックス、樹脂等で形成することができる。金属で形成する場合は、断面の形状が略台形又は前記特定の略平行四辺形である金属（例えば、ステンレス鋼）の板状体を、前記断面に対して垂直方向における前記板状体の中心軸の軸周りに捻って製造することができる。
【００１８】
セラミックスで形成する場合は、例えば、金属で形成した前記本発明の捻り羽根エレメントから型を作製し、前記型からセラミックス粉末の成形体を得て、前記成形体を焼成することにより、セラミックスで形成した本発明の捻り羽根エレメントを製造することができる。
【００１９】
樹脂で形成する場合は、例えば、金属で形成した前記本発明の捻り羽根エレメントから型を作製し、前記型に粉末状又は液体状の熱硬化性樹脂とその硬化剤を充填して加熱・硬化させることにより、樹脂で形成した本発明の捻り羽根エレメントを製造することができる。
【００２０】
［スタティックミキサー］
本発明のスタティックミキサーは、混合対象の液状体の流路である柱状空間部を有する本体部の前記流路に、前記流路の長さ方向と捻り軸の方向とが一致するように捻り羽根エレメントを配置するスタティックミキサーである。前記本体部の形状は、前記柱状空間部を有するものであればどのような形状のものでもよく、例えば、混合対象の液状体の流路である柱状空間部を有する直方体、立方体、球等にすることができるが、好ましくは、両端が開口する円筒形状にする。前記本体部の柱状空間部は、好ましくは、円柱状空間部である。円柱状空間部は、両端が前記本体部の外周壁面に開口している。
【００２１】
本発明のスタティックミキサーにおける捻り羽根エレメントとしては、本発明の捻り羽根エレメントを用いることができる。
【００２２】
捻り羽根エレメントは、前記本体部の前記流路に、着脱自在に配置することができる。前記本体部の前記流路に配置された捻り羽根エレメントは、本体部の２つの開口端部に捻り羽根エレメントのそれぞれの端部を固定具で着脱自在に固定することができる。
【００２３】
本発明のスタティックミキサーの混合対象の液状体としては、例えば、液体、液体に不溶物が分散している分散体があり、例えば、液状体の食品原料、豆板醤のような固形分含有液状体の調味料も該当する。
【００２４】
【実施例】
本発明の一例を図面の図１〜２に基づいて説明する。図１は、本発明の捻り羽根エレメント１を捻り軸２に対して直角に交差する方向から見た図である。図２は、両端が開口する円筒管２２の管内に本発明の捻り羽根エレメント１を配置した本発明のスタティックミキサーの、長手方向（捻り羽根エレメントの捻り軸方向）に対して直角方向の断面のみを示す断面図である。
【００２５】
捻り羽根エレメント１は、金属（ステンレス鋼）製であり、断面の形状が平行四辺形であり厚さが均一で厚さ方向に対して垂直な面の形状が長方形である金属の板状体を、前記断面に対して垂直方向における前記板状体の中心軸の軸周りに捻って得られたものである。本発明のスタティックミキサーは、捻り羽根エレメント１を金属（ステンレス鋼）製の円筒管２２の管内に着脱自在に配置したものである。本発明のスタティックミキサーの長手方向に対して垂直方向の断面は、図２に示されており、捻り羽根エレメント１の断面１ｓの形状は平行四辺形である。
【００２６】
なお、比較のため、従来のスタティックミキサーの長手方向に対して垂直方向の断面を図３に示す。図３は、円筒管３２の管内に従来の捻り羽根エレメント３１を配置した従来のスタティックミキサーの、長手方向（捻り羽根エレメントの捻り軸方向）に対して直角方向の断面のみを示す断面図である。
【００２７】
従来のスタティックミキサーは、捻り羽根エレメント３１を円筒管３２の管内に着脱自在に配置したものである。従来のスタティックミキサーにおける捻り羽根エレメント３１の断面３１ｓの形状は長方形である。そのため、捻り羽根エレメント３１の外周端部と円筒管３２の内周壁面との間に空間部が存在し、前記空間部に液状体が滞留したり固形物が挟まる。
【００２８】
これに対して、本発明のスタティックミキサーには、図２に示すように、捻り羽根エレメント１の外周端部と円筒管２２の内周壁面との間に挟まれる空間部は実質的に存在しないから、液状体が滞留したり固形物が挟まることはない。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の捻り羽根エレメントは、混合対象の液状体の流路である柱状空間部に配置されるスタティックミキサーエレメントであって、断面の形状が略台形又は短辺と長辺の間の鋭角の角度２０〜６０°の略平行四辺形である板状体を、前記断面に対して垂直方向における前記板状体の中心軸の軸周りに捻って得られる形状であるので、前記柱状空間部を形成する内周壁面と本発明の捻り羽根エレメントの外周端部との間に混合対象の液状体が挟まれる領域が実質的に存在しないので、混合対象の液状体の滞留を防止することができる。
【００３０】
従って、本発明の捻り羽根エレメントを用いたスタティックミキサーを、混合対象の液状体を加熱するための熱交換器の一部として用いる場合には、液状体の滞留部がほとんどなくなるので、過加熱状態の液状体部分がほとんどなくなり焦げ等の発生を防止することができる。また、前記柱状空間部を形成する内周壁面と本発明の捻り羽根エレメントの外周端部との間に混合対象の液状体に含まれている固形物が挟まれることもほとんどないので、本発明の捻り羽根エレメント及びこれが存在する流路をＣＩＰ洗浄で確実に洗浄することができる。
【００３１】
また、本発明の捻り羽根エレメントは、金属で製造する場合に安価に製造することができる。即ち、本発明の捻り羽根エレメントを金属で製造する場合は、断面の形状が略台形又は前記特定の略平行四辺形である金属の板状体を、上述のように捻って製造することができるが、断面の形状が略台形又は前記特定の略平行四辺形である金属の板状体は、断面の形状が長方形である金属の板状体のエッジを除去するエッジ加工により簡単に得ることができるからである。
【００３２】
本発明のスタティックミキサーは、混合対象の液状体の流路である柱状空間部を有する本体部の前記流路に、前記流路の長さ方向と捻り軸の方向とが一致するように捻り羽根エレメントを配置するスタティックミキサーであって、前記捻り羽根エレメントの形状は、断面の形状が略台形又は短辺と長辺の間の鋭角の角度２０〜６０°の略平行四辺形である板状体を、前記断面に対して垂直方向における前記板状体の中心軸の軸周りに捻って得られる形状であるから、前記柱状空間部を形成する内周壁面と前記捻り羽根エレメントの外周端部との間に混合対象の液状体が挟まれる領域が実質的に存在しないので、混合対象の液状体の滞留を防止することができる。
【００３３】
従って、本発明のスタティックミキサーを、混合対象の液状体を加熱するための熱交換器の一部として用いる場合には、液状体の滞留部がほとんどなくなるので、過加熱状態の液状体部分がほとんどなくなり焦げ等の発生を防止することができる。また、前記柱状空間部を形成する内周壁面と前記捻り羽根エレメントの外周端部との間に混合対象の液状体に含まれている固形物が挟まれることもほとんどないので、前記捻り羽根エレメント及びこれが配置されている流路をＣＩＰ洗浄で確実に洗浄することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の捻り羽根エレメント１を捻り軸２に対して直角に交差する方向から見た図である。
【図２】図２は、円筒管２２の管内に本発明の捻り羽根エレメント１を配置した本発明のスタティックミキサーの、長手方向（捻り羽根エレメントの捻り軸方向）に対して直角方向の断面のみを示す断面図である。
【図３】図３は、円筒管３２の管内に従来の捻り羽根エレメント３１を配置した従来のスタティックミキサーの、長手方向（捻り羽根エレメントの捻り軸方向）に対して直角方向の断面のみを示す断面図である。
【符号の説明】
１…捻り羽根エレメント
１ｓ…捻り羽根エレメントの断面
２…捻り軸
２２…円筒管

Claims (4)

1. 混合対象の液状体の流路である柱状空間部に配置されるスタティックミキサーエレメントであって、
   断面の形状が略台形又は短辺と長辺の間の鋭角の角度２０〜６０°の略平行四辺形である板状体を、前記断面に対して垂直方向における前記板状体の中心軸の軸周りに捻って得られる形状であることを特徴とする捻り羽根エレメント。
2. 前記柱状空間部の径をＡとする場合、Ａ以下で、Ａ−２ｍｍ以上の径であることを特徴とする請求項１に記載の捻り羽根エレメント。
3. 混合対象の液状体の流路である柱状空間部を有する本体部の前記流路に、前記流路の長さ方向と捻り軸の方向とが一致するように捻り羽根エレメントを配置するスタティックミキサーであって、
   前記捻り羽根エレメントの形状は、断面の形状が略台形又は短辺と長辺の間の鋭角の角度２０〜６０°の略平行四辺形である板状体を、前記断面に対して垂直方向における前記板状体の中心軸の軸周りに捻って得られる形状であることを特徴とするスタティックミキサー。
4. 前記捻り羽根エレメントの径は、前記柱状空間部の径をＡとする場合、Ａ以下で、Ａ−２ｍｍ以上であることを特徴とする請求項３に記載のスタティックミキサー。

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