JP2022062345A - スタティックミキサー - Google Patents

Abstract

【課題】全長を短くすることができ、かつ、適切に混合がなされるスタティックミキサーを提供することを目的とする。【解決手段】課題を解決するスタティックミキサー本体Ｘは、複数種類の液が同時に注入される注入口１と、液を混合する混合部２と、混合された液を吐出する吐出口３と、を備え、混合部２は、注入口１から吐出口３にかけて整列された、複数の壁部Ｗを有し、前記複数の壁部Ｗは、注入口１に最も近い壁部である第一注入壁Ｗ１１と、第一注入壁Ｗ１１に最も近い壁部である第二注入壁Ｗ１２と、吐出口３に最も近い壁部である第一吐出壁Ｗ２１と、第一吐出壁Ｗ２１に最も近い壁部である第二吐出壁Ｗ２２と、を含み、第一注入壁Ｗ１１と、第二注入壁Ｗ１２との間隔である注入壁間隔Ｌ１１よりも、第一吐出壁Ｗ２１と、第二吐出壁Ｗ２２との間隔である第一吐出壁間隔Ｌ２１が、狭い。【選択図】図２

Description

本発明は、液性の異なる液体を混合するためのスタティックミキサーに関する。

二種以上の液体を分散・均一化するための混合動作は、日常的に広く行われており、多くの場合、うまく混ぜ合わせなければ混合結果に不都合が生じる。

特に、液性が異なる液体同士の混合では、液体が分散相と連続相に分かれ、分散相に形成された液滴の分散性・均一性をいかに高めるかによって混合結果が決まる。

例えば、二液を混合することによって接着機能を発揮させることができる接着剤について、分散相の液滴の分散性・均一性が芳しくなかった場合には、接着できない、あるいは、一部のみが急速に反応し、その部分だけが固化してしまう等の問題が発生する。

このような問題を解決するために、液体同士を適切に混合させる機能を持つ部材として、スタティックミキサーが知られている。

スタティックミキサーとは、可動部を持たない導管の内部に、流れを遮る壁部が形成された液体混合装置のことをいう。導管の両端は解放されており、圧力をかけた二種以上の液体を一端から注入することで、壁部により分配混合された液体が他端から吐出される。
その一例として、特許文献１には、管内部に設けられた壁部の一部に種々の工夫を行うことで、液体の混合を効率的に行うことができるスタティックミキサーが記載されている。

特開２００１－２５２５４４号公報

特許文献１に記載されているように、液体混合に用いられるスタティックミキサーは柱状であり、混合を達成するためにはある程度の長さが必要となる。しかしながら、例えば接着剤の混合目的で利用する場合は、吐出箇所に狙いをつけるためにも、全長をできるだけ短くしたスタティックミキサーを用いることが好ましい。

また、特許文献１には、スタティックミキサー内の壁部同士の間隔を一部狭めることにより、そこにおいて混合性能が上昇するとの記載がある。

発明者は、これらの事情に鑑みて、壁部同士の間隔を一部狭め、全長を短縮したスタティックミキサーを試作したが、液体の混合がうまくなされない不具合に直面した。

ここで、発明者は鋭意研究の結果、壁部の間隔を一部狭めただけのスタティックミキサーでは、狭めた壁部によって液滴を強力に分散させることができても、その後の液滴の合一機構によって液滴の分散性が減少してしまうこと、また、壁部の間隔を狭めた後は、液体の流速や圧力が低下してしまうために、その後の混合が適切になされないことを見出した。

本願発明では、上述した問題や研究結果に鑑みて、全長を短くすることができ、かつ、適切に混合がなされるスタティックミキサーを提供することを課題とする。

上記課題を解決するスタティックミキサーは、異なる種類の液を混合する略柱状のスタティックミキサーであって、スタティックミキサー本体は、複数種類の液が同時に注入される注入口と、液を混合する混合部と、混合された液を吐出する吐出口と、を備え、前記混合部は、前記注入口から前記吐出口にかけて整列された、複数の壁部を有し、前記複数の壁部は、前記注入口に最も近い壁部である第一注入壁と、前記第一注入壁に最も近い壁部である第二注入壁と、前記吐出口に最も近い壁部である第一吐出壁と、前記第一吐出壁に最も近い壁部である第二吐出壁と、を含み、前記第一注入壁と、前記第二注入壁との間隔である注入壁間隔よりも、前記第一吐出壁と、前記第二吐出壁との間隔である第一吐出壁間隔が狭いスタティックミキサーである。

このような構成にすることによって、混合された液体を、第一吐出壁を通過した直後にスタティックミキサー本体から吐出させることができる。

すなわち、混合液体は、前記注入壁間隔と比較して幅の狭い前記第一吐出間隔による強い混合作用を受けた状態で吐出される。吐出された時点では、液滴の合一機構や、流速の低下の影響を受けることがないため、スタティックミキサーの混合作用を適切に発揮した上で、本体の全長を短くすることができる。

本発明の好ましい形態では、前記複数の壁部は、第二吐出壁に隣接する第三吐出壁を含み、前記第二吐出壁と、前記第三吐出壁と、の間隔である第二吐出壁間隔が、前記注入壁間隔よりも狭い。

このような構成にすることによって、スタティックミキサー本体の混合作用を適切に発揮させた上で、本体の全長をさらに短くすることができる。

本発明の好ましい形態では、前記壁部は、前記長手方向を横断する方向に設けられた垂直薄板と、容器本体の長手方向に対して平行に設けられた平行薄板と、を含む。

このような構成にすることによって、流れを遮り、分配混合を効率的に行うことができる。

本発明の好ましい形態では、前記壁部は、前記平行薄板と、前記垂直薄板と、が連接して設けられたＬ字薄板を含む。

このような構成にすることによって、流れを遮り、分配混合を効率的に行うことができる。

本発明の好ましい形態では、前記壁部は、前記長手方向に対して10－80°の角度を設けて形成された傾斜薄板を含む。

このような構成にすることによって、スタティックミキサー内部を流れる混合液の流れを制御することができる。

本発明の好ましい形態では、前記傾斜薄板は、前記平行薄板の端部に連接して設けられ、その角度起点は、前記平行薄板において傾斜薄板が延接される側の端点である。

このような構成にすることによって、スタティックミキサー内部を流れる混合液の流れを制御することができる。

本発明のスタティックミキサーは、ノズルの内部に設けられることが好ましい。

このような構成にすることによって、圧力がかかった液体を前記注入口に簡便に注入することができるうえ、混合液体が吐出される口の形状を変更することができるようになる。

本発明によると、全長を短くすることができ、かつ、適切に混合がなされるスタティックミキサーを提供することができる。

本発明の実施形態に係る、スタティックミキサーの上面を表す説明図である。 本発明の実施形態に係る、スタティックミキサーの斜視図である。 本発明の実施形態に係る、垂直薄板のみによる壁部の拡大図である。 本発明の実施形態に係る、Ｌ字壁の拡大図である。 本発明の実施形態に係る、台形壁の拡大図である。 本発明の実施形態に係る、スタティックミキサーの使用時の側面図及び上面図である。 本発明の実施形態に係る、スタティックミキサーの使用時の斜視図である。

以下、図面を用いて、本発明の実施形態に係るスタティックミキサーについての説明を行う。
なお、以下に示す実施形態は本発明の一例であり、本発明を以下の各実施形態に限定するものではなく、種々の設計変更が可能である。
また、これらの図において、符号Ｘは、本実施形態に係るスタティックミキサー本体を表している。

以下、図１～図３を用いて、スタティックミキサー本体Ｘについて説明を行う。

図１は、本実施形態に係る、スタティックミキサー本体Ｘを説明する上面図であり、後述する壁部Ｗの位置関係を模式的に示している。
なお、この図において、両矢印はそれぞれの矢印間の長さを表しており、破線はスタティックミキサー本体Ｘにおける、中心の軸線Ｓを表している。

また、図２は、本実施形態に係る、スタティックミキサー本体Ｘの全体を表す斜視図である。

図１および図２に示すように、スタティックミキサー本体Ｘは、複数種類の液体が同時に注入される注入口１と、注入口１に連設し、注入された液体を混合する混合部２と、混合部２に連設し、混合部２で混合された液体を吐出する吐出口３と、により構成されている。
なお、図１および図２において、混合液体は矢印の方向へ流れる。

注入口１は、略方形の枠体である固定部１１に囲まれており、複数種類の液体が注入可能となるように構成されている。
なお、本実施形態においては、注入口１が中空状であることを想定しているが、別途フィルターを設ける構成にしてもよい。

混合部２は、固定部１１が構成する対向する二辺に連接して設けられた、略長方形の板状部材である側面部材２１と、二つの側面部材２１主面の短辺方向中央部同士を架設する、略長方形の板状部材である中割部材２２と、によって構成されており、これにより、混合部２の軸線Ｓに垂直な断面は略Ｈ状となる。

また、本実施形態における側面部材２１は、吐出口３の外部側に、面取り部が存在する。これによりスタティックミキサー本体Ｘを篏合して使用する際に嵌め込みやすくなる。

なお、本実施形態における側面部材２１は、二枚で四角柱の対向する二面を囲うように構成されているが、側面部材２１を四枚用いて四角柱の四面を囲い、混合部２が管状となるように構成していてもよい。

また、中割部材２２は、二枚の側面部材２１の間にかけ渡されることによって、混合部２の断面中央に床を形成する作用をもち、後述する壁部Ｗを混合部２中で強固に固定させる作用を持つ。

吐出口３は、混合部２における、注入口１がない側の端部であり、液体が吐出されるように開口して構成されている。

そして、側面部材２１および中割部材２２には、混合部２における液体の流れを遮る薄板である壁部Ｗが連接して設けられている。

これらの壁部Ｗは、単一の薄板あるいは複数の薄板が組み合わされることにより構成される。薄板の厚みは０．２～０．８ｍｍ程度であることが望ましく、薄板の高さは中割部材２２から側面部材２１までの高さと略同一とすることが好ましい。

図３は、垂直薄板ＷＡがそれぞれ壁部Ｗとして設けられている様子を示しており、（ａ）は斜視図で、（ｂ）は上面図を表している。
それぞれの垂直薄板ＷＡは、側面部材２１および中割部材２２と連接して設けられ、一方の側面部材２１から、垂直に、軸線Ｓに至るまで伸びており、隣接する垂直薄板ＷＡは、他方の側面部材２１から、垂直に、軸線Ｓに至るまで伸びている。

図４は、Ｌ字壁ＷＬが、それぞれ壁部Ｗとして設けられている様子を示しており、（ａ）は斜視図で、（ｂ）は上面図を表している。
Ｌ字壁ＷＬは、側面部材２１から軸線Ｓに当たる地点まで、軸線Ｓに対して垂直に設けられた薄板である垂直薄板ＷＡと、垂直薄板ＷＡの突端部に連接し、軸線Ｓに平行になるように設けられた薄板である平行薄板ＷＢと、により構成される。
なお、平行薄板ＷＢは、垂直薄板ＷＡから注入口１の方向に向けて設けられる。

図５は、台形壁ＷＳが、それぞれ壁部Ｗとして設けられている様子を示しており、（ａ）は斜視図で、（ｂ）は上面図を表している。
台形壁ＷＳは、側面部材２１から軸線Ｓに当たる地点まで、軸線Ｓに対して垂直に設けられた薄板である垂直薄板ＷＡと、垂直薄板ＷＡの突端部に連接し、軸線Ｓと平行になるように設けられた薄板である平行薄板ＷＢと、平行薄板ＷＢの突端部に設けられ、後述する角度起点Ｐから、垂直薄板ＷＡが連接された側面部材２１へ向けて後述する傾斜角Ｄをもって連結された薄板である傾斜薄板ＷＣと、により構成される。
なお、平行薄板ＷＢ及び傾斜薄板ＷＣは、垂直薄板ＷＡから注入口１の方向に向けて設けられる。

角度起点Ｐは、図３に示すように、平行薄板ＷＢにおいて傾斜薄板ＷＣが連接される側の端点であり、ここにおいて垂直軸線Ｓ’と、傾斜薄板ＷＣと、がなす角を傾斜角Ｄとする。
なお、傾斜角Ｄは１０°～８０°であり、２５°～４５°とすることが好ましい。

また、壁部Ｗは整列された状態で複数設けられる。
ここで、注入口１に最も近い壁部Ｗは第一注入壁Ｗ１１とし、注入口１に二番目に近い壁部は第二注入壁Ｗ１２とする。
同様に、吐出口３に最も近い壁部Ｗは、第一吐出壁Ｗ２１とし、二番目に近い壁部は第二吐出壁Ｗ２２とし、三番目に近い壁部は第三吐出壁Ｗ２３とする。
なお、上述した近いとは、注入口１または吐出口３から、それぞれの壁部Ｗまでの、軸方向でみた最短距離を比較することにより得られる概念である。

また、第一注入壁Ｗ１１と、第二注入壁Ｗ１２と、の間隔を注入壁間隔Ｌ１１とし、第一吐出壁Ｗ２１と、第二吐出壁Ｗ２２と、の間隔を第一吐出壁間隔Ｌ２１とし、さらに、第二吐出壁Ｗ２２と、第三吐出壁Ｗ２３と、の間隔を第二吐出壁間隔Ｌ２２とする。
なお、ここで言う間隔とは、軸線Ｓ上における壁部Ｗ間の最短距離を指している。

ここで、第一吐出壁間隔Ｌ２１は、第二吐出壁間隔Ｌ２２および注入壁間隔Ｌ１１よりも間隔が狭くなるように構成されており、また、第二吐出壁間隔Ｌ２２は、注入壁間隔Ｌ１１よりも、幅が狭くなるように構成されている。
すなわち、壁部Ｗは、吐出口３に近い壁部同士の間隔ほど狭くなるように構成されている。

以下、図６及び図７を用いて、スタティックミキサー本体Ｘおよび装着されたノズル４について説明を行う。

図６は、スタティックミキサー本体Ｘが装着された状態でのノズル４の側面図である。詳述すると、図６（ａ）はノズルの長手方向についての側面図であり、図６（ｂ）はノズルの注入穴から見た側面図である。
また、図７は、スタティックミキサー本体Ｘが装着された状態のノズル４の斜視図である。
なお、図６および図７においては、内部に篏合されたスタティックミキサー本体Ｘを破線で示している。

ノズル４は、スタティックミキサー本体Ｘを内部で篏合できるように構成されており、ノズル本体４１と、外部から液体を注入可能な注入穴４２と、ノズル本体４１から液体を吐出可能な吐出穴４３と、ノズル本体４１から吐出穴４３に向けて、段状の先細り形状を形成している吐出部４４と、注入穴４２の周縁に連接されて設けられる板状の口縁部４５と、口縁部４５からノズル本体４１にかけて付設される羽根部４６と、注入穴４２の内周面に設けられ、ノズル本体４１にスタティックミキサー本体Ｘの固定部１１を保持する保持部４７と、により構成される。

口縁部４５は、略長方形状の板状部材であり、注入穴４２にあたる部分は切り抜かれており、その一辺には切り欠け部４５１を有する。このような構成によって、使用者に向きに関する情報を与えることができる。

以下、本実施形態に係るスタティックミキサー本体Ｘの使用方法について、図６および図７を用いて説明を行う。

まず、使用者は、固定部１１を保持部４７により保持することで、スタティックミキサー本体Ｘをノズル４に嵌め込む。

次に、使用者は、注入穴４２に、複数種類の液体を同時に注入する。このとき、なるべく大きな圧力をかけた状態で注入することが望ましい。
すると、複数種類の液体は、ノズル４内部に篏合されたスタティックミキサー本体Ｘ内に移動し、注入口１を通って混合部２において混合される。
その後、複数種類の液体が混合された混合液体は、混合部２の末端付近において、第一吐出壁Ｗ２１と、第二吐出壁Ｗ２２と、による強い混合作用を受けた後すぐに、吐出口３から吐出され、そのまま吐出穴４３から流れ出る。これによって、ノズル４から混合液体が吐出される。

上記構成、特に、第一吐出間隔Ｌ１が他の壁部間の間隔よりも短い構成によって、強い混合作用を受けたそのままの状態で混合液体が吐出されるため、長さを短くしても十分に混合された混合液体を得ることができる。

また、上記のようにＬ字壁ＷＬを構成することによって、液体の分配混合を効率的に起こすことができるようになる。

また、上記のように台形壁ＷＳを構成することによって、流速の減衰をなるべく抑えた状態でスタティックミキサー本体Ｘ内部の液体を吐出口３まで移動させることができるようになる。
この効果は、傾斜薄板ＷＣの角度起点を上記のように構成することによってさらに強めることができる。

また、ノズル４にスタティックミキサー本体Ｘをはめ込む構成によって、吐出穴４３の形状を変化させ、任意の量や形状で混合液体を吐出することができるようになる。

Ｘ スタティックミキサー本体
１ 注入口
１１ 固定部
２ 混合部
２１ 側面部材
２２ 中割部材
３ 吐出口
Ｗ 壁部
Ｗ１１ 第一注入壁
Ｗ１２ 第二注入壁
Ｗ２１ 第一吐出壁
Ｗ２２ 第二吐出壁
Ｗ２３ 第三吐出壁
ＷＡ 垂直薄板
ＷＢ 平行薄板
ＷＣ 傾斜薄板
ＷＬ Ｌ字壁
ＷＳ 台形壁
Ｌ１１ 注入壁間隔
Ｌ２１ 第一吐出壁間隔
Ｌ２２ 第二吐出壁間隔
４ ノズル
４１ ノズル本体
４２ 注入穴
４３ 吐出穴
４４ 吐出部
４５ 口縁部
４５１ 切り欠け部
４６ 羽根部
４７ 保持部
Ｓ 軸線
Ｐ 角度起点
Ｄ 傾斜角

Claims (7)

1. 異なる種類の液を混合する略柱状のスタティックミキサーであって、
   スタティックミキサー本体は、複数種類の液が同時に注入される注入口と、液を混合する混合部と、混合された液を吐出する吐出口と、を備え、
   前記混合部は、前記注入口から前記吐出口にかけて整列された、複数の壁部を有し、
   前記複数の壁部は、前記注入口に最も近い壁部である第一注入壁と、前記第一注入壁に最も近い壁部である第二注入壁と、前記吐出口に最も近い壁部である第一吐出壁と、前記第一吐出壁に最も近い壁部である第二吐出壁と、を含み、
   前記第一注入壁と、前記第二注入壁との間隔である注入壁間隔よりも、前記第一吐出壁と、前記第二吐出壁との間隔である第一吐出壁間隔が狭いスタティックミキサー。
2. 前記複数の壁部は、第二吐出壁に隣接する第三吐出壁を含み、
   前記第二吐出壁と、前記第三吐出壁と、の間隔である第二吐出壁間隔が、前記注入壁間隔よりも狭い請求項1に記載のスタティックミキサー。
3. 前記壁部は、前記スタティックミキサー本体の長手方向を横断する方向に設けられた垂直薄板と、前記長手方向に対して平行に設けられた平行薄板と、を含む請求項１又は２に記載のスタティックミキサー。
4. 前記壁部は、前記垂直薄板と、前記平行薄板と、が連接して設けられたＬ字壁を含む請求項３に記載のスタティックミキサー。
5. 前記壁部は、前記スタティックミキサー本体の長軸に対して10°－80°の角度を設けて形成された傾斜薄板を含む請求項３又は４に記載のスタティックミキサー。
6. 前記傾斜薄板は、前記平行薄板の端部に連接して設けられ、その角度起点は、前記平行薄板において前記傾斜薄板が延接される側の端点である請求項５に記載のスタティックミキサー。
7. 請求項１～６の何れかに記載のスタティックミキサーを備えたノズル。

Images