JP2008238066A - Method for evaluating agitator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撹拌機の設計・選定に用いられる撹拌機の評価方法に関するものである。 The present invention relates to a method for evaluating a stirrer used for designing and selecting a stirrer.
従来から様々な技術分野において、粒子を含有する流体が用いられているが、このような流体は品質上均一であることが要求されるので、撹拌機を用いて流体中の粒子を細分化して均一にすることが行われている(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、従来は用途に応じてきめ細かく撹拌機の選定が行われていなかったため、不適正な撹拌機が設計・選定されてしまい、ある場合には均一な流体を得るのに長時間かかったり、また他の場合には必要以上に粒子を細分化してしまったりするなど多くの問題があった。 However, in the past, since a stirrer was not selected in detail according to the application, an improper stirrer was designed and selected.In some cases, it takes a long time to obtain a uniform fluid. In other cases, there were many problems such as the particles being subdivided more than necessary.
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、粒子の細分化の程度に応じて適正な撹拌機を選定することができる撹拌機の評価方法を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a method for evaluating a stirrer capable of selecting an appropriate stirrer according to the degree of particle fragmentation. .
本発明の請求項1に係る撹拌機の評価方法は、粒子1を撹拌によって細分化するための撹拌機2を評価する方法であって、撹拌機2の撹拌槽3を複数のセル4に分割すると共に、各セル4の粒子存在確率と各セル4に存在する粒子1に作用する剪断力とを計測した後、剪断力が大きい順にセル4を並び替えて粒子存在確率の積算値を求め、粒子存在確率の積算値と剪断力との関係を示すプロファイルを作成すると共に、このプロファイルに基づいて撹拌機2の良否を判定することを特徴とするものである。
The stirrer evaluation method according to
請求項2に係る発明は、請求項1において、セル4の体積が、細分化後の粒子1の体積以上であり、かつ、細分化前の粒子1の体積以下であることを特徴とするものである。
The invention according to
請求項3に係る発明は、請求項1又は2において、粒子存在確率は、粒子循環頻度に比例することを特徴とするものである。
The invention according to
請求項4に係る発明は、請求項3において、粒子循環頻度は、セル4の流量に等しいと仮定することを特徴とするものである。
The invention according to a fourth aspect is characterized in that, in the third aspect, the particle circulation frequency is assumed to be equal to the flow rate of the
請求項5に係る発明は、請求項4において、セル4の流量は、セル4の平均流速とセル4の体積の積であることを特徴とするものである。
The invention according to
請求項6に係る発明は、請求項1乃至5のいずれか1項において、複数の撹拌機2について各々プロファイルを作成し、これらのプロファイルを用いて、粒子1を細分化するのに必要な剪断力の下限値における粒子存在確率の積算値の大小を比較し、このうち粒子存在確率の積算値の最も大きい撹拌機2が最も良いと判定することを特徴とするものである。
According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, a profile is created for each of the plurality of
請求項7に係る発明は、請求項6において、粒子1を細分化するのに必要な剪断力の上限値における粒子存在確率の積算値の大小を優先的に比較し、このうち粒子存在確率の積算値の最も小さい撹拌機2が最も良いと判定することを特徴とするものである。
The invention according to claim 7 preferentially compares the magnitude of the integrated value of the particle existence probability at the upper limit value of the shearing force required to subdivide the
請求項8に係る発明は、請求項6又は7において、撹拌に使用される動力を一定にして複数の撹拌機2の良否を判定することを特徴とするものである。
The invention according to an eighth aspect is characterized in that, in the sixth or seventh aspect, the quality of the plurality of
本発明の請求項1に係る撹拌機の評価方法によれば、粒子の細分化の程度に応じて適正な撹拌機を選定することができると共に、これによって得られた知見を撹拌機の設計に利用することができるものである。
According to the method for evaluating a stirrer according to
請求項2に係る発明によれば、剪断力をより正確に求めることができ、適正な撹拌機の選定を厳密に行うことができるものである。
According to the invention which concerns on
請求項3に係る発明によれば、粒子存在確率を容易に求めることができるものである。
According to the invention of
請求項4に係る発明によれば、粒子循環頻度を容易に求めることができるものである。
According to the invention which concerns on
請求項5に係る発明によれば、セルの流量を容易に求めることができるものである。
According to the invention which concerns on
請求項6に係る発明によれば、細分化の効率の良い撹拌機を選定することができるものである。
According to the invention which concerns on
請求項7に係る発明によれば、必要以上に粒子が細分化されないようにすることができるものである。 According to the seventh aspect of the invention, the particles can be prevented from being subdivided more than necessary.
請求項8に係る発明によれば、限られた動力でどの撹拌機が最も良いか判定することができるものである。 According to the invention which concerns on Claim 8, it can determine which stirrer is the best with limited motive power.
以下、本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below.
本発明は、図3のように粒子1を撹拌によって細分化するための撹拌機2を評価する方法に関するものであり、この撹拌機2の評価方法によれば、例えば、フィラー等の粒子1を含有する樹脂液用の撹拌機2の性能を評価することができる。図1は本発明に係る撹拌機の評価方法の一例を示すフローチャートである。
The present invention relates to a method of evaluating a
まずステップS1においては、図3のように撹拌機2の撹拌槽3を仮想的に複数の微小なセル4に分割し、通し番号をつけて各セル4の位置を特定できるようにしておく。分割の仕方は特に限定されるものではないが、例えば、有底筒状の撹拌槽3の中心に撹拌翼5の回転軸6が設置されて形成された撹拌機2については、図3に示すようにしてその撹拌槽3を分割することができる。すなわち、回転軸6の方向を中心として等角度で放射状、等間隔で同心円状に分割し、さらに上下方向に等間隔で撹拌槽3を分割することができる。このとき、セル4の体積が、細分化後の粒子1の体積以上であり、かつ、細分化前の粒子1の体積以下となるように、撹拌槽3を分割しておくのが好ましい。このように分割しておけば、後述するステップS2において、剪断力をより正確に求めることができ、適正な撹拌機2の選定を厳密に行うことができるものである。なお、細分化前後の粒子1の形態としては、例えば、図4(a)のように少数の小径粒子1が結合したものが剪断力(矢印イ)を受けて細分化される場合や、図4(b)のように多数の小径粒子1が凝集したものが剪断力(矢印イ)を受けて細分化される場合や、図4(c)のように大径粒子1が剪断力(矢印イ)を受けて分割されて細分化される場合等が挙げられる。
First, in step S1, the
次にステップS2においては、各セル4に粒子1が存在する確率(各セル4の粒子存在確率)と各セル4に存在する粒子1に作用する剪断力とを計測する。具体的には、従来から知られているPIV(Particle Image Velocimetry:粒子画像流速測定法)を使用して、各セル4の平均流速と剪断力とを求める。そして各セル4の粒子存在確率は、各セル4の平均流速から、セル4の流量及び粒子循環頻度を順に計算することによって求めることができる。まずセル4の流量は、セル4の平均流速とセル4の体積の積として、容易に求めることができる。次に粒子循環頻度は、セル4の流量に等しいと仮定することによって、容易に求めることができる。そして粒子存在確率は、粒子循環頻度に比例するとして、容易に求めることができる。下記[表1]はこれらのデータをまとめたものの具体例であるが、本発明の内容を理解しやすくするためにセル4の数は「9」に設定している。
Next, in step S <b> 2, the probability that the
その後、ステップS3においては、剪断力が大きい順にセル4を並び替えて粒子存在確率の積算値を求める。下記[表2]は、上記[表1]において剪断力が大きい順にセル4を並び替えた後、さらに粒子存在確率の積算値を追加したものである。
Thereafter, in step S3, the
次に図5に示すように、粒子存在確率の積算値を横軸、剪断力を縦軸にとってプロットすることによって、粒子存在確率の積算値と剪断力との関係を示すプロファイル(粒子存在確率の積算値に対する剪断力プロファイル)を作成する。 Next, as shown in FIG. 5, by plotting the integrated value of the particle existence probability on the horizontal axis and the shearing force on the vertical axis, a profile indicating the relationship between the integrated value of the particle existence probability and the shearing force (the particle existence probability Create a shear force profile for the integrated value).
そして、ステップS4においては、このプロファイルに基づいて撹拌機2の良否を判定するものである。例えば、図5のようなプロファイルを示す撹拌機2によれば、90%程度のセル4において10以上の剪断力が生じていることになるから、この撹拌機2は、粒子1を細分化するのに必要な剪断力の下限値が10である場合には適正なものであるといえる。同様にして、粒子1を細分化するのに必要な剪断力の下限値を変更することによって、撹拌機2の良否を判定するものである。このように、粒子1の細分化の程度に応じて適正な撹拌機2を選定することができると共に、これによって得られた知見を撹拌機2の設計に利用することができるものである。なお、図5のようなプロファイルを示す撹拌機2で良ければそれで終了となるが、そうでない場合にはステップS5に進み、他の撹拌機2についてステップS1〜ステップS4までの操作を繰り返し行うものである。
And in step S4, the quality of the
図2は本発明に係る撹拌機の評価方法の他の一例を示すフローチャートである。ステップS10〜ステップS30までの操作は、上述したステップS1〜ステップS3までの操作と同じであるが、本例においては、例えば、図6のように撹拌翼5の形状が異なる複数の撹拌機A、B、Cについて図7のように各々プロファイルを作成し、これらのプロファイルを用いて、最も優れた撹拌機2を選定するようにしたものである。本例では3つの撹拌機A、B、Cについてプロファイルを作成しているが、他に粒子1の細分化能力を検討すべき撹拌機2があれば、ステップS40からステップS10へ戻り、ステップ20、ステップ30を経て新たにプロファイルを作成するものである。また、撹拌に使用される電力等の動力が撹拌機2ごとに異なっていると、この動力の大小が撹拌機2の細分化能力に大きな影響を及ぼしてしまうので、撹拌に使用される動力を一定にした上でプロファイルを作成し、複数の撹拌機2の良否を判定するものである。これによって限られた動力でどの撹拌機2が最も良いか判定することができるものである。
FIG. 2 is a flowchart showing another example of the method for evaluating a stirrer according to the present invention. The operations from step S10 to step S30 are the same as the operations from step S1 to step S3 described above, but in this example, for example, a plurality of stirrers A having different shapes of the
そして、ステップS50においては、粒子1を細分化するのに必要な剪断力の下限値における粒子存在確率の積算値の大小を比較し、このうち粒子存在確率の積算値の最も大きい撹拌機2が最も良いと判定するものである。例えば、図8に示すように、粒子1を細分化するのに必要な剪断力の下限値が30である場合には、撹拌機Aについての粒子存在確率の積算値は45%程度であり、また撹拌機Bについての粒子存在確率の積算値は10%程度であり、また撹拌機Cについての粒子存在確率の積算値は25%程度であるから、これらを総合して判断すると、撹拌機Aが最も優れた細分化能力を備えているといえる。また、図9に示すように、粒子1を細分化するのに必要な剪断力の下限値が10である場合には、撹拌機Aについての粒子存在確率の積算値は80%程度であり、また撹拌機Bについての粒子存在確率の積算値は90%程度であり、また撹拌機Cについての粒子存在確率の積算値は30%程度であるから、これらを総合して判断すると、撹拌機Bが最も優れた細分化能力を備えているといえる。このようにして、細分化の効率の良い撹拌機2を選定することができるものである。
And in step S50, the magnitude of the integrated value of the particle existence probability at the lower limit value of the shearing force necessary to subdivide the
また、粒子1を細分化するのに必要な剪断力の下限値のみならず上限値も考慮に入れる必要がある場合には、この上限値における粒子存在確率の積算値の大小を優先的に比較し、このうち粒子存在確率の積算値の最も小さい撹拌機2が最も良いと判定するものである。例えば、図10に示すように、粒子1を細分化するのに必要な剪断力の下限値が10であり、上限値が55である場合には、下限値のみに着目すれば図9の場合と同じであるから撹拌機Bが最も優れた細分化能力を備えていることになるが、この場合には優先的に上限値に着目する。そうすると、撹拌機B、Cについては55以上の剪断力が生じるセル4が存在するのに対して、撹拌機Aについては55以上の剪断力が生じるようなセル4は存在しないから、撹拌機Aが最も優れた細分化能力を備えているといえる。このように、粒子1を細分化するのに必要な剪断力の上限値を考慮に入れることによって、必要以上に粒子1が細分化されないようにすることができるものである。
Further, when it is necessary to take into account not only the lower limit value of the shearing force necessary for subdividing the
1 粒子
2 撹拌機
3 撹拌槽
4 セル
1
Claims (8)
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JP2018051481A (en) * | 2016-09-29 | 2018-04-05 | 日本ソセー工業株式会社 | Multi-liquid mixed type injection machine capable of maintaining mixing ratio |
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-
2007
- 2007-03-27 JP JP2007082981A patent/JP2008238066A/en active Pending
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