JP2667659B2 - ミキシングエレメント - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は２種以上の流体を混
合する静止型混合器に使用されるミキシングエレメント
に関する。 【０００２】 【従来の技術】静止型混合器は機械的可動部分がなく、
通路管内に螺旋状の羽根が配設されていて、この通路管
内を流体が通流することにより流体が混合される。図１
２は従来のミキシングエレメントを示す斜視図である
（特開昭５９−１０２４３０号公報）。このミキシング
エレメント１００においては、通路管１０３の内側に螺
旋状の羽根１０５が通路管と一体的に設けられている。
そして、この羽根１０５により、通路管１０３の内部が
仕切られて流体通路１０７、１０８が形成されている。
なお、通路管１０３の上端部には内周側に環状突起１１
１ａが形成されており、下端部には外周側に環状突起１
１１ｂが形成されている。これにより、ミキシングエレ
メント１００同士を連結する際に、一方のミキシングエ
レメントの環状突起１１ａを他方のミキシングエレメン
トの環状突起１１１ｂに嵌合することにより、両者の配
置を容易に整合させることができる。 【０００３】このように構成された従来のミキシングエ
レメントにおいては、ミキシングエレメント１００同士
を羽根１０５の端縁が９０°に直交するように、相互に
連結し、流体を内部に通流させる。そうすると、従前の
ミキシングエレメントの一方の流体通路を通流してきた
流体は、羽根１０５の端縁で２分割され、他方の流体通
路を通流してきた流体も、羽根１０５の端縁で２分割さ
れる。そして、２分割の一方の流体同士が合流して次順
のミキシングエレメント１００の流体通路１０７、１０
８を螺旋状に通流し、混合される。このように、複数個
連結されたミキシングエレメントを流体が通流する間
に、流体は分割、合流を繰り返し、混合される。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来のミキシングエレメントは、乱流域での流体混合につ
いては、満足できるものであったが、層流域（特に、レ
イノズル数１００以下の場合）においては、流体混合効
率が低く、多数のミキシングエレメントを連結する必要
があった。このため、流体の流動抵抗が増大すると共
に、静止型混合器が大型化するという問題点があった。
その結果、滞留時間が長くなり、例えば、このミキシン
グエレメントを２液反応型液状樹脂の混合に利用しよう
とすると、樹脂が固化しやすいため、ポットライフが短
い樹脂の使用が不可能になる。また、混合組成物はリボ
ン状又はすじ状等の混合形態を有しており、混合状態は
完全ではない。 【０００５】また、同様に、この従来のミキシングエレ
メントを粉粒体の混合に使用した場合においても、混合
状態は完全ではなかった。 【０００６】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、流体の混合効率を高めたミキシングエレメ
ント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】本発明に係るミキシング
エレメントは、流体がその内側を通流する筒状の通路管
と、この通路管と一体的にその内側に設けられ前記通路
管の内部に複数個の流体通路を形成する螺旋状の羽根
と、前記通路管の軸心部には前記羽根が存在しないこと
を特徴とする。 【０００８】また、このミキシングエレメントにおいて
は、前記羽根が２枚であり、相互に対向して螺旋状に延
びているか、又は前記羽根が３枚であり、通路管内の３
等配の位置に設けられているように構成することができ
る。 【０００９】なお、混合対象の流体としては、液体及び
気体の他に、粉粒体もある。 【００１０】 【作用】本発明においては、通路管の軸心部に羽根が存
在しない部分があり、流体は通路管の内周面の近傍にお
いては、羽根により規制されて螺旋状に移動するが、通
路管の軸心部においては、羽根の軸心側端縁により分割
を受ける。即ち、流体は通路管の内周面近傍で、羽根に
より規制されて螺旋状に進行し、羽根の軸心側端縁にお
いて、他方の流体通路を流れてきた流体と合流する一
方、通路管軸心部を流れてきた流体は羽根の軸心側端縁
において分割を受ける。このように、流体は従来のミキ
シングエレメントと同様に、通路管の端部の羽根端縁に
おいて、合流、及び分割を受けることに加えて、羽根の
軸心側端縁においても、合流及び分割を受ける。従っ
て、流体は、羽根の通路管軸方向の端縁による分割、羽
根面に沿う位置移動、合流（重ね合わせ）という作用を
受けて混合されると共に、羽根の通路管軸心側端縁にお
いても、同様の混合作用を受けるので、その混合効率は
極めて高い。しかも、本発明においては、羽根の軸心側
端縁は通流方向の全域に存在するので、流体は通流の
間、常に分割剪断作用を受けていることになり、常に分
割剪断の機会に曝されており、その混合効率が飛躍的に
増大する。 【００１１】 【実施例】以下、本発明の実施例について、添付の図面
を参照して具体的に説明する。図１及び図２は９０°回
転型の本実施例のミキシングエレメントの斜視図、図３
はこのミキシングエレメントを使用した静止型混合器の
側面図である。ミキシングエレメント１及び８は夫々円
筒状の通路管２及び９と、この通路管２及び９内に夫々
設けられた螺旋状の羽根３，４及び１０，１１とを有す
る。この羽根３，４及び１０，１１は夫々時計方向（右
回転）及び反時計方向（左回転）へ９０°だけねじられ
ており、この羽根３，４及び１０，１１により夫々流体
通路５，６及び流体通路１２，１３が形成されている。
羽根３、４及び１０、１１は、通路管の２、９の軸心部
に存在せず、この部分が欠落している。これにより、平
面視で通路管２、９の軸心部に羽根が存在しない開口部
７、１４が形成されている。従って、流体通路５，６及
び流体通路１２，１３は、開口部７及び１４を介して、
通路管２及び９の全長に亘って相互に連通している。 【００１２】このようなミキシングエレメント１及び８
を円筒状のケーシング１５内に交互的に嵌入し、ミキシ
ングエレメント１及び８の夫々羽根３，４及び１０，１
１の端縁どおしを直交させて配置すると静止型混合器３
０が組み立てられる。 【００１３】図４及び図５は１８０°回転型のミキシン
グエレメント１６及び２３を示す斜視図である。通路管
１７及び２４の内側部分は、夫々螺旋状に１８０°右回
転する羽根１８，１９及び同様に１８０°左回転する羽
根２５，２６により、夫々流体通路２０，２１及び流体
通路２７，２８が形成されている。この流体通路２０，
２１及び２７，２８は開口部２２及び２９を介して、通
路管１７及び２４の全長に亘って相互に連通している。
そして、図６に示す如く、ケーシング１５内にミキシン
グエレメント１６及び２３を交互的に嵌入し、両者の連
結点における羽根１８，１９及び２５，２６の端緑同士
を直交するように配置すると、静止型混合器３１が組み
立てられる。 【００１４】上述の如く構成された静止型混合器３０，
３１の流体通路を２種の流体ＦＡ，ＦＢが通流する間
に、流体の一部は螺旋状に９０°又は１８０°回転し、
一部は開口部で剪断され、他方の流体通路を通流してき
た流体と合流し更に分割された後、反対方向に螺旋状に
９０°又は１８０°回転する。このようを回転、剪断、
合流、分割が繰返される間に流体は混合される。 【００１５】次に、図２に示す実施例のミキシングエレ
メント８の製造方法について説明する。図７は９０°左
回転型ミキシングエレメント８用の製造装置の斜視図、
図８はミキシングエレメント８の拡大斜視図、図９はミ
キシングエレメント８の底面図である。この製造装置は
アルミニウム又は鋳鉄材料等からなる３個の分割金型、
即ち、上金型３２，中金型３３及び下金型３４を有す
る。上金型３２は金板３５とその下方に突出する突出部
３７，３８を有する。金板３５の下面確は薄厚円板状に
くり抜かれた形状の凹所３６が設けられている。この凹
所３６内に設けられた１対の突出部３７，３８は夫々流
体通路１２，１３の半部分を占める形状に成形されてい
る。中金型３３はミキシングエレメント８の外周直径と
実質的に同一の直径で厚み方向に穿設された円状孔３９
と、円状孔３９の周面の開口する湯道３９ａとを有す
る。下金型３４は金板４０とその上方に突出する突出部
４２，４３とを有する。金板４０の上面には薄板円板状
の突部４１が設けられている。この突部４１上に設けら
れた突出部４２は、その平面側面４２ａを突出部３７の
平面側面３７ａと重ね合わせた場合に、突出部３７と共
に流体通路１３及び開口部１４を占める形状に成形され
ている。同様に、突出部４３はその平面側面４３ａを突
出部３８の平面側面３８ａと重ね合わせた場合に、突出
部３８と共に流体通路１２及び開口部１４を占める形状
に成形されている。凹所３６及び突部４１の周側面直径
は実質的に同一であり、円状孔３９の直径より若干小さ
い。このようを金型３２，中金型３３及び下金型３４
は、突出部３７，３８及び突出部４２，４３を突出部３
７，３８の平面側面３７ａ，３８ａと突出部４２，４３
の平面側面４２ａ，４３ａとが夫々接触するように円状
孔３９内に嵌入して組み立てる。そうすると、突出部３
７，４３の螺旋側面間及び突出部３８，４２の螺旋側面
間により、開口部１４を有する羽根１０，１１部分が形
成される。また、突出部３７，３８，４２，４３の円周
側面と円状孔３９の周面との間により、通路管９部分が
形成される。更に凹所３６の間側面と突出部３７，３
８，４２，４３の円周側面との間に、通路管９の長手方
向一端面の内側環状突起９ａ部分が形成される。更にま
た、突部４１の間側面と円状孔３９の円周側面との間
に、通路管９長手方向他端面の外側環状突起９ｂ部分が
形成される。上述の如く組み立てられた金型（上金型３
２，中金型３３及び下金型３４）のキャビティ内に湯道
３９ａを介して溶融材料又は液状材料を注入すると、こ
の材料は図８及び図９に示す形状に成形されて凝固す
る。 【００１６】次に、上述の如き分割金型を使用してロス
トワツクス鋳造法によりミキシングエレメント８を製造
する過程について説明する。先ず、図７に示す分割金型
を上述の如く組み立てる。湯道３９ａを介して溶融状態
のワックスを金型内のキャビティに注入する。そうする
と、注入ワックスが凝固して、図８に示す形状のロー模
型が成形される。このロー模型を金型から取り出して、
鋳造に適するように複数個連結する。この組み立てられ
たロー模型を耐火乳液中に浸し、耐火乳液が付着したロ
ー模型に砂をふりかけて砂層によりロー模型を被覆す
る。このようを耐火乳液中への浸漬と砂層による被覆と
を繰り返して、ロー模型の表面に耐火物の層を形成す
る。次いで、ロー模型全体を加熱してワックスを溶出す
る。残存する砂鋳型を高温で焼成すると、ミキシングエ
レメント８の形状に対応する形状の空間を有する鋳型が
製造される。この鋳型内に、アルミニウム、ステンレ
ス、ニッケル、鉄、銅等のミキシングエレメントの構成
材料の溶融物を注入する。この注入材料が凝固した後、
砂鋳型を破壊すると、第８図に示す形状の９０°左回転
型ミキシングエレメント８が取り出される。ミキシング
エレメントの構成材料がプラスチック又はセラミックで
ある場合は、ロストワツクス法によらず、第７図に示す
分割鋳型にワックスの替りに溶融プラスチック材料又は
泥漿状のセラミック材料又は２液硬化型液状材料を直接
注入してミキシングエレメントを製造してもよい。 【００１７】１８０°左回転型のミキシングエレメント
２３（図５参照）を製造する場合は、先ず９０°左回転
型のミキシングエレメント８用のロー模型を上述の如く
して成形する。そして、２個の９０°回転型ロー模型を
その長手方向に連結して接着すると、図５に示す如き形
状の１８０°回転型ミキシングエレメント２３用のロー
模型が得られる。このロー模型から上述の如くして砂鋳
型を製造し、この砂鋳型内にアルミニウム等のミキシン
グエレメント構成材料の溶融物を注入すれば、図４又は
図５に示す形状の１８０°回転型ミキシングエレメント
が製造される。 【００１８】図１０は９０°右回転型のミキシングエレ
メント１を示す拡大斜視図である。この９０°右回転型
のミキシングエレメント１も同様に分割金型を使用して
ロストワックス鋳造法により製造することができる。１
８０°右回転型のミキシングエレメント１６も、同様に
２個の９０°右回転型ミキシングエレメント用のロー模
型を長手方向に連結してロー模型を製作し、このロー模
型を使用して砂鋳型を製造し、この砂鋳型内にミキシン
グエレメント構成材料の溶融物を注入すればよい。 【００１９】また、図１１に斜視図を示す如く、３個の
羽根を有して３個の流体通路４５，４６，４７が形成さ
れたミキシングエレメント４４も分割金型により容易に
製造することができる。 【００２０】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
通路管の軸心部に羽根が存在しない部分が存在するの
で、流体はその通流の間に常に分割剪断及び合流による
混合作用を受けており、混合効率が著しく向上する。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の実施例に係る９０°右回転型ミキシン
グエレメントの斜視図である。 【図２】本発明の実施例に係る９０°左回転型ミキシン
グエレメントの斜視図である。 【図３】静止型混合器の軸断面図である。 【図４】本発明の実施例に係る１８０°右回転型ミキシ
ングエレメントの斜視図である。 【図５】本発明の実施例に係る１８０°左回転型ミキシ
ングエレメントの斜視図である。 【図６】静止型混合器の軸断面図である。 【図７】図２のミキシングエレメントの製造装置を示す
斜視図である。 【図８】９０°左回転型ミキシングエレメントの拡大斜
視図である。 【図９】同じくその底面図である。 【図１０】９０°右回転型ミキシングエレメントの拡大
斜視図である。 【図１１】本発明の実施例に係る３個の流体通路を有す
るミキシングエレメントの斜視図である。 【図１２】従来のミキシングエレメントを示す斜視図で
ある。 【符号の説明】 １，８，１６，２３，４４；ミキシングエレメント ２，９，１７，２４；通路管 ３，４，１０，１１，１８，１９，２５，２６；羽根 ５，６，１２，１３，２０，２１，２７，２８；流体通
路 ７，１４，２２，２９，４８；開口部 ３２，３３，３４；金型 ３５，４０；金板 ３６；凹所 ３７，３８，４２，４３；突出部 ３９；円状孔 ４１；突部

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．流体がその内側を通流する筒状の通路管と、この通
   路管と一体的にその内側に設けられ前記通路管の内部に
   複数個の流体通路を形成する螺旋状の羽根と、前記通路
   管の軸心部には前記羽根が存在しないことを特徴とする
   ミキシングエレメント。 ２．前記羽根は２枚であり、相互に対向して螺旋状に延
   びていることを特徴とする請求項１に記載のミキシング
   エレメント。 ３．前記羽根は３枚であり、通路管内の３等配の位置に
   設けられていることを特徴とする請求項１に記載のミキ
   シングエレメント。