JP2009090169A - 混合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】混合すべき液体または粉体が部分的に不均一にならず、確実に混合することができ、しかも再起動時の作業が簡単な薬液供給装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る混合装置は、回転可能な２以上の板部材を有し、当該各板部材が同心軸状に所定間隔をおいて上下方向に配置されている板ユニットと、各板部材の上面に、液体または粉体をそれぞれ供給可能な供給ユニットと、各板部材の周縁部と対向する対向面を有し、板ユニット、及び供給ユニットを収容する収納容器と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の液体または粉体を混合する混合装置に関する。

近年、２以上の液体を混合する種々の混合装置が提案されている。例えば、特許文献１に記載の混合装置は、混合すべき複数の液体を、円形の混合室に連続的に供給した後、遠心力によって径方向外方へ移動させている。そして、この移動の過程で混合室に配置された複数のスクレーパによって、混合液を掻き取ったり、剪断力を付与することで、液体を混合している。
特開２０００−４４９号公報

上記装置では、複数の液体を予備的に混合した後に装置へ供給したり、或いは複数の液体を連続的に装置に供給し、その後、装置の内部で混合したりしている。したがって、複数の液体が接触するときには、特に力が作用しているわけではないので、液体が部分的な不均一な状態で接触する。さらに、反応形の液体混合においては、このような状態で力を付与しても、液体を均一に混合するのは難しく、さらなる改良が望まれていた。さらに、次のような問題もある。上記装置では、部分的に不均一な液体に力を付与するため、装置を停止した場合には、装置内に混合が完了した液体と、混合が不十分な液体とが混在した状態になる。そのため、再度装置を起動する場合には、上述したすべての液体を取り除く必要があり、起動前の作業が繁雑であった。このような問題は、液体同士のみならず、液体と粉体との混合の場合にも問題となり得る。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、混合すべき液体または粉体が部分的に不均一にならず、確実に混合することができ、しかも再起動時の作業が簡単な薬液供給装置を提供することを目的とする。

本発明に係る混合装置は、上記問題を解決するためになされたものであり、回転可能な２以上の板部材を有し、当該各板部材が同心軸状に所定間隔をおいて上下方向に配置されている板ユニットと、前記各板部材の上面に、液体または粉体をそれぞれ供給可能な供給ユニットと、前記各板部材の周縁部と対向し上下方向に延びる対向面を有し、前記板ユニット、及び供給ユニットを収容する収納容器と、を備えている。

この構成によれば、上下方向に並ぶ回転可能な複数の板部材と、周縁部と対向する対向面を有する収納容器を備えている。そのため、各板部材に供給された混合すべき液体または粉体は、板部材の回転による遠心力によって、各板部材の上面を径方向外方に移動する。そして、各板部材の周縁部から径方向外方に飛び出した液体または粉体は、収納容器に設けられた対向面に接触する。これらの液体または粉体は、対向面を伝って下方に流れていくのであるが、その過程で、それよりも下方の各板部材から飛び出す液体または粉体が衝突していく。こうして、液体同士、または液体と粉体とが衝突することで、混合が行われる。したがって、液体同士が接触する際に、衝撃力を伴い、その結果、少量の液体同士、または液体と粉体とを広い面積で接触させるため、液体や粉体が部分的に不均一になることがなく、確実な混合を行うことができる。また、この装置では、各板部材に別個に液体または粉体が供給され、対向面上で衝突するまで混ざることはないので、一旦停止した場合、混合が不十分な液体が生ずることはない。よって、混合された液体または粉体は、均一であるため、取り除く必要がない。

上述した収納容器の対向面は、例えば、収納容器の内壁面とすることができる。或いは、別個に対向面を有するような壁部材を設けることもできる。いずれの場合も、板部材から飛び出した液体を衝突させやすくするため、対向面と板部材とは近接していることが好ましい。なお、対向面の上下方向とは、厳密な垂直方向を指すのではなく、傾斜していてもよい。また、板部材は、例えば、円形状のほか、三角形、四角形、五角形などの多角形状にすることができる。さらに、板部材には、液体または粉体が供給される上面に、中心またはその付近から裾広がりに延びる傾斜面を形成することができる。このような傾斜面を形成することで、板部材は、円錐状、三角錐、四角錐などの多角錘状、及び錘台などの略錘状にすることができる。こうすることで、粉体などの流動性の悪いものであっても、効率よく径方向外方へ移動させることができる。

また、上記装置においては、各板部材の周縁部と対向する対向面を有する筒状に形成され、板ユニットとともに、回転可能な筒状に形成された壁部材を設けることができる。このようにすると、壁部材上で衝突して混合した液体が、さらに、壁部材上を伝って、その下端から飛び出すと、収納容器の内壁面に衝突する。したがって、混合物が２度衝突されるため、混合がさらに確実に行われる。このとき、壁部材における対向面が、裾広がりに傾斜するように構成することが好ましい。こうすることで、壁部材上の混合液が、遠心力の作用を受けて収納容器の内壁面側に飛び出しやすくなる。

各板部材への液体または粉体の供給は、特には限定されず、種々の方法を適用することができる。その一例として、各板部材の中心に、当該各板部材を回転させる多重管を設け、液体または粉体を、多重管を構成する各管間の隙間を通過させた後、各板部材の上面に供給することができる。こうすることで、多重管が、液体または粉体の供給手段と、各板部材の回転軸とを兼ねるので、装置を簡素化することができる。或いは、各板部材の上面それぞれに、混合すべき液体または粉体を供給する複数の供給管を設けることもできる。このような供給管は、各板部材の面方向に沿って、径方向外方から内方へ向けて延びるように配置することができる。また、板部材の上方から中心付近に延びるようにしてもよい。或いは、板部材の下方から、周縁部を通過して径方向内方へ向けて延びるように構成することもできる。

また、上記収納容器を密閉し、収納容器内を真空にする真空装置をさらに設けることができる。こうすることで、混合時に泡が生じるのを防止することができ、脱泡装置としても機能する。

本発明に係る混合装置によれば、混合すべき液体または粉体が部分的に不均一にならず、確実に混合することができ、しかも再起動時の作業が簡単になる。

（第１実施形態）
以下、本発明に係る混合装置の第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は本実施形態に係る混合装置の断面図である。

図１に示すように、この装置は、２種類の液体、つまりＡ液及びＢ液を混合する装置であり、上下方向に延びる二重管１と、その下端部が挿入され、混合後の混合液を収納する収納容器２とを備えている。収納容器２は、上部が閉じられた密閉構造となっている。二重管１の上端部には、ロータリージョイント３が取り付けられており、このジョイント３を介して、二重管１の内管１１にＡ液、外管１２にＢ液が供給される。一方、収納容器２内に挿入された二重管１の下端部には、液体を径方向に移動させるための板ユニット４が取り付けられている。また、二重管１は、板ユニット４を回転させるための回転軸の役割も果たしている。すなわち、収納容器２の外部には、モータ５が設けられており、収納容器２の上方で二重管１に取り付けられたプーリ１３とモータ５の回転軸５１とにベルト６が巻回されている。これにより、モータ５によって二重管１が回転駆動され、板ユニット４を回転させるようになっている。

板ユニット４は、２個の円板状の板部材、つまり第１及び第２板部材４１，４２を備え、これらが下方からこの順で、所定間隔をおいて同心軸状に設けられている。このとき、二重管１の内管１１は、第２板部材４２を貫通し、その最下端に第１板部材４１が取り付けられている。そして、この内管１１の外周面には、第１及び第２板部材４１，４２の隙間において、複数の開口１４が形成されており、これら開口１４から第１板部材４１上にＡ液が供給される。また、二重管１の外管１２は、第２板部材４２からやや隙間を開けて終端しており、外管１２の下端部から流れ出すＢ液が第２板部材４２上に供給されるようになっている。この板ユニット４は、収納容器２の内壁面２１と近接するように設計されている。すなわち、各板部材４１，４２の周縁部が、収納容器２の内壁面２１、つまり垂直方向に延びる壁面（対向面）と近接している。

次に、上記のように構成された混合装置の動作について図２も参照しつつ説明する。図２は二液の混合のメカニズムを示す概略図である。まず、モータ５を駆動し、二重管１を板ユニット４とともに回転させる。次に、Ａ液、Ｂ液をそれぞれロータリージョイント３を介して、二重管１の内管１１及び外管１２にそれぞれ供給する。これらＡ液、Ｂ液は、二重管１内を下方に移動し、Ａ液は内管１１の下端部開口１４から第１板部材４１の上面に供給され、遠心力によって径方向外方に移動していく。一方、Ｂ液も外管１２の下端部から第２板部材４２上に供給され、遠心力によって径方向外方に移動していく。

そして、図２に示すように、Ｂ液は第２板部材４２の周縁部から遠心力により飛び出し、内壁面２１に衝突した後、薄膜を形成しつつ下方へ移動していく。その過程で、第１板部材４１の周縁から遠心力により飛び出したＡ液が、内壁面２１を伝うＢ液に衝突する。この衝突による衝撃力でＡ液とＢ液とが混合され、混合液となって内壁面２１を伝って下方へ移動していく。こうして、混合された二液は、収納容器２内に蓄積されていく。

以上のように、本実施形態によれば、上下方向に並ぶ回転可能な２個の板部材４１，４２と、それぞれの周縁部と対向するように収納容器２の内壁面２１が配置されているため、各板部材４１，４２の周縁部から径方向外方に飛び出した液体が、内壁面２１に接触するようになっている。このとき、上方から内壁面２１を伝って流れてくるＢ液に、Ａ液が衝突するようになっているため、このときの衝撃力によって、混合が行われる。その結果、確実な混合を行うことができる。また、この装置では、壁部材４３２上で二液が衝突するまで混ざることはないので、一旦停止しても、従来例のように混合が不十分な液体が生ずることはない。

（第２実施形態）
次に、本発明に係る混合装置の第２実施形態について図面を参照しつつ説明する。図３は本実施形態に係る混合装置の断面図である。

この実施形態が第１実施形態と異なるのは、板ユニット４の構成である。また、板ユニット４の構成の変更により、板部材４１，４２の周縁部と、収納容器２の内壁面２１との距離もやや広めになっている。図３に示すように、本実施形態に係る板ユニット４は、２個の円板状の板部材、つまり第１及び第２板部材４１，４２と、これを覆うカバー部材４３とを備え、これらが下方からこの順で、所定間隔をおいて同心軸状に設けられている。このとき、二重管１の内管１１は、カバー部材４３、第２板部材４２を貫通し、その最下端に第１板部材４１が取り付けられている。そして、この内管１１の外周面には、第１及び第２板部材４１，４２の隙間において、複数の開口１４が形成されており、これら開口１４から第１板部材４１上にＡ液が供給される。また、二重管１の外管１２は、第２板部材４２とカバー部材４３との間において、終端しており、外管１２の下端部から流れ出すＢ液が第２板部材４２上に供給されるようになっている。

カバー部材４３は、第２板部材４２の上方を覆う円板状の本体部４３１と、この本体部４３１の周縁から裾広がりに下方へ延びる環状の壁部材４３２とを備えている。壁部材４３２は、第１及び第２板部材４１，４２の周縁部と対向するように、これら板部材４１，４２の周囲を囲んでいる。つまり、壁部材４３２は、各板部材４１，４２の周縁部と対向する傾斜面（対向面）を有している。また、後述するように、混合をさらに均一にするという観点からは、壁部材４３２の下端と、収納容器２の内壁面２１とは、近接していることが好ましい。

次に、上記のように構成された混合装置の動作について図４も参照しつつ説明する。図４は二液の混合のメカニズムを示す概略図である。まず、モータ５を駆動した後、Ａ液、Ｂ液をそれぞれロータリージョイント３を介して、二重管１の内管１１及び外管１２にそれぞれ供給する。これらＡ液、Ｂ液は、二重管１内を下方に移動し、Ａ液は内管１１の下端部開口１４から第１板部材４１の上面に供給され、遠心力によって径方向外方に移動していく。一方、Ｂ液も外管１２の下端部から第２板部材４２上に供給され、遠心力によって径方向外方に移動していく。

そして、図４に示すように、Ｂ液は第２板部材４２の周縁部から遠心力により飛び出し、壁部材４３２に衝突した後、薄膜を形成しつつ壁部材４３２を伝って下方へ移動していく。その過程で、第１板部材４１の周縁から遠心力により飛び出したＡ液が、壁部材４３２を伝うＢ液に衝突する。この衝突による衝撃力でＡ液とＢ液とが混合され、混合液となってさらに壁部材４３２を伝って下方へ移動していく。このとき、壁部材４３２も二重管１によって回転されているので、混合液は、遠心力によって壁部材４３２の下端から径方向外方へ飛び出していく。飛び出した混合液は、収納容器２の内壁面２１に衝突し、この衝突による衝撃力でさらに二液が混合されていく。こうして、混合された二液は、収納容器２の内壁面２１に伝って下方へ移動し、収納容器２内に蓄積されていく。

以上のように、本実施形態によれば、板部材４１，４２とともに回転する筒状で裾広がりの壁部材４３２を設けているため、各板部材４１，４２の周縁部から径方向外方に飛び出した液体が、壁部材４３２上で衝突し、混合される。さらに、混合された液体は、遠心力によって壁部材４３２から飛び出し、収納容器２の内壁面２１に衝突する。このように、本実施形態では、二液の衝突に加え、さらに混合液が収納容器の内壁面２１にも衝突するため、液体には、二回に亘って衝撃力が付与される。したがって、二液の混合がより確実になる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。例えば、壁部材４３２を設ける場合には、板部材とともに回転させるのではなく、対向面を有するような部材を、別個に収納容器に取り付けることもできる。この場合、この対向面は、静止しているが、図１に示す例と同様に、作用する。

また、上記実施形態では、二重管１によって各板部材４１，４２に液体を供給していたが、板部材４１，４２の上面に液体が供給できるのであれば、その供給手段は、特には限定されない。例えば、図５に示すように、二重管によって液体を供給するのではなく、各板部材４１，４２の上方から液体を供給する管部材７１，７２を設けることができる。また、図６に示すように、下から壁部材４３２の傾斜面に沿い、さらに各板部材４１，４２上を径方向外方から中心に向かって延びる管部材７１，７２を配設することもできる。或いは、図７に示すように、カバー部材４３及び第２板部材４２の中心付近に、円形孔４４，４５を形成し、この円形孔４４，４５を通過して第１及び第２板部材４１，４２に液体を供給する管部材７１，７２を設けることもできる。この場合、円形孔４４，４５を設けていることから、カバー部材４３、第１及び第２板部材４１，４２は、複数の連結棒４６によって連結される。また、回転軸１は、上記円形孔４４，４５を貫通して、第１板部材４１に連結されている。

上記実施形態では、２液を混合する場合について説明したが、本発明に係る混合装置は、３液以上を混合する場合にも適用することができる。すなわち、３枚以上の板部材を所定間隔をおいて上下方向に配置し、各板部材に混合すべき液体を供給すればよい。このとき、二重管の代わりに多重管を用いてもよいし、上述した管部材などを用いて各板部材に別個に液体を供給することもできる。

また、上記実施形態において、収納容器２を密閉構造として、真空ポンプを設けておけば、混合液に泡が生ずるのを防止でき、脱泡装置として用いることもできる。収納容器２内には、蓄積された混合液を撹拌する撹拌装置を設けることもできる。

また、上記実施形態では、液体同士の混合装置として説明したが、液体と粉体を混合する場合にも用いることができる。この場合、粉体をそのまま板部材上に供給してもよいし、或いは、粉体をより細かな状態で液体と混合するために、粉体を供給する板部材上に、例えば、篩のようなフィルターを設けておき、このフィルターを通過したより細かな粉体のみを板部材から径方向外方に飛び出すようにすることもできる。また、本発明の混合装置は、化学的反応系を有するゲル化剤（パップ剤）の混合や接着剤の混合にも適している。

本発明に係る混合装置の第１実施形態を示す断面図である。 図１の装置における混合のメカニズムを示す概略図である。 本発明に係る混合装置の第１実施形態を示す断面図である。 図３の装置における混合のメカニズムを示す概略図である。 図１の装置の他の例を示す断面図である。 図３の装置の他の例を示す断面図である。 図３の装置の他の例を示す断面図である。

符号の説明

１ 二重管（供給ユニット）
２ 収納容器
４ 板ユニット
４１ 第１板部材
４２ 第２板部材
４３２ 壁部材

Claims (7)

1. 回転可能な２以上の板部材を有し、当該各板部材が同心軸状に所定間隔をおいて上下方向に配置されている板ユニットと、
   前記各板部材の上面に、液体または粉体をそれぞれ供給可能な供給ユニットと、
   前記各板部材の周縁部と対向し上下方向に延びる対向面を有し、前記板ユニット、及び供給ユニットを収容する収納容器と、
   を備えている、混合装置。
2. 前記対向面は、前記収納容器の内壁面である、請求項１に記載の混合装置。
3. 前記各板部材の周縁部と対向する対向面を有する筒状の壁部材をさらに備えており、
   前記壁部材は、前記板ユニットとともに、回転可能に構成されている、請求項１に記載の混合装置。
4. 前記壁部材は、前記対向面が裾広がりに傾斜している、請求項３に記載の混合装置。
5. 前記各板部材の中心に取り付けられ、当該各板部材を回転させる多重管をさらに備え、
   前記液体または粉体は、前記多重管を構成する各管間の隙間を通過し、前記前記各板部材の上面にそれぞれ供給される、請求項１から４のいずれかに記載の混合装置。
6. 前記各板部材の上面それぞれに、混合すべき液体または粉体を供給する複数の供給管をさらに備えている、請求項１から４のいずれかに記載の混合装置。
7. 前記収納容器は、密閉されており、当該収納容器内を真空にする真空装置がさらに設けられている、請求項１から６のいずれかに記載の混合装置。
   
   

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