JP2815394B2 - 混合装置の製造方法および混合装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、流体を混合する混合を促進する混合装置の
製造方法および混合装置、特に製造工程の改善に関す
る。

［従来の技術］ 従来から、pH調整、酸化還元反応化学的反応におい
て、いろいろなタイプの撹拌混合装置が用いられてい
る。また、近年のバイオテクノロジーの発展に伴い、微
生物培養等生物学的分野においての撹拌混合の重要性も
高まってきている。

そして、このような液液混合、気液混合を行う装置と
して、スタティックミキサが広く利用されている。この
スタテッィクミキサは、混合される流体が流通するパイ
プ内に各種形状の撹拌体を配置し、この撹拌体によって
生じる乱流によって流体の混合を促進するものである。
具体的には、パイプ内にカットスクリュウのような撹拌
体を配置したものなどが利用されている。

更に、パイプ内に配置した撹拌体を一つの軸に取付
け、これを往復振動させ、混合を促進するものも提案さ
れている。

そして、このような混合装置における撹拌体として、
螺旋状の撹拌羽根を有し、この螺旋羽根に複数の開口を
次段と位相がそれぞれ異なるように設けたものが、撹拌
混合効果が高いものとして知られている。これは、この
ような撹拌体を利用すれば、螺旋羽根によって形成され
る螺旋状の通路と開口によって形成される通路の両方か
ら流れる流体が撹拌体の軸方向の螺旋羽根間（各段）に
おいて衝突して混合効果が高められるとともに、軸方向
に存在する螺旋羽根の面積をかなり大きなものとなり、
撹拌体の軸方向の振動によって流体の螺旋羽根の表面に
接触する確率を非常の大きくでき、撹拌体の振動に起因
する混合促進効果を大きなものとできるためと考えられ
ている。

［発明が解決しようとする課題］ 上述のように、開口を有する螺旋羽根を有する混合装
置によれば、非常に効果的な流体の混合処理を行うこと
ができる。しかし、螺旋羽根はその製作が非常に難しい
という問題点があった。

すなわち、開口が形成された螺旋羽根を有する撹拌体
は成形によって製作することが難しく、また螺旋羽根に
後から開口を形成するのはさらに難しい。そこで、通常
は開口を所定の位置に形成した後、螺旋羽根を形成した
螺旋羽根を製作し、その後これを溶接したり、電子銃で
接合したりすることによって軸に固定していた。

このため、羽根の軸に対する固定作業に長時間を要
し、また螺旋羽根は基本的には、１つのものなので、こ
れに開口を形成するのが難しかったり、軸に対し正確に
難しいという問題点があった。

本発明は、上記のような問題点を解決することを課題
としてなされたものであり、製造工程の簡易な螺旋羽根
を含む混合装置の製造方法および混合装置を提供するこ
とを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 請求項（１）記載の混合応装置の製造方法は、短尺の
軸部を製造する工程と、上記軸部に対応する長さである
とともに、複数の開口を有するリボン状の螺旋羽根を形
成する工程と、この螺旋羽根を軸部の周囲に取付け撹拌
体素子を製造する工程と、複数の撹拌体素子を同軸状に
接続して、長尺の撹拌体を形成する工程と、この撹拌体
を円筒状のケーシング内に収容するとともに、撹拌体の
軸方向に振動させる振動源に接続する工程とを有するこ
とを特徴とする。

請求項（２）記載の製造方法は、上記螺旋羽根は360
゜分の位相を１単位とするとともに、開口の形成位置の
異なる２種類のものを製造し、この２種類の撹拌羽根が
取付けられた撹拌体素子を交互に取付けることによって
軸方向に隣接する撹拌羽根に設けられる開口の位置をそ
れぞれ異なる位相とすることを特徴とする。

請求項（３）記載の製造方法は、上記螺旋羽根は720
゜分の位相を１単位とするとともに、１位相目と２位相
目における上記開口の形成位置の異なるものとし、軸方
向に隣接する撹拌羽根に形成された開口の位置をそれぞ
れ異なる位相とすることを特徴とする。

請求項（４）記載の混合装置は、両端部に流入口およ
び流出口が形成された円筒状のケーシングと、このケー
シング内に同軸状に収容された撹拌体と、この撹拌体を
軸方向に往復振動させる振動源とを含み、上記撹拌体
は、円柱状の軸部とその周囲に取付けられた螺旋羽根と
から形成された撹拌体素子を複数同軸状に接続して構成
し、ケーシング内に流通する流体の混合を行うことを特
徴とする。

［作用］ 請求項（１）記載の発明によれば、短尺の軸部とこれ
に対応する複数の開口を有する螺旋羽根を別々に形成す
るとともに、軸部に螺旋羽根を取付け撹拌体素子を形成
する。そして、この撹拌体素子を接続することにより、
撹拌体を形成する。このため、撹拌羽根に対する開口の
形成が非常に簡単であるとともに、螺旋羽根の軸部に対
する取付けも非常に容易となる。

請求項（２）記載の発明によれば、２種類の撹拌素子
を交互に接続することにより、各段における開口の位置
を異ならせることができ、開口の位相の異なった螺旋羽
根を容易に製作することができる。

請求項（３）記載の発明によれば、１種類の素子を接
続することにより、各段の開口の位置を異ならせること
ができ、開口の位相の異なった螺旋羽根を容易に製作す
ることができる。

請求項（４）記載の発明によれば、上述のような製作
の容易の混合装置を利用して、効果的な混合を行うこと
ができる。

［実施例］ 以下、本発明に係る混合装置の製造方法および混合装
置について、図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明に係る混合装置の右半分が断面図と
して表された全体構成図である。

図において、ケーシング10は円筒状に形成されてお
り、その下方開口が流入口12とされている。また、ケー
シング10の上部には、流出口14が形成されており、流入
口12から流入した流体は、ケーシング10内を通り、流出
口14から排出される。

一方、ケーシング10の内部には、撹拌体20が挿入配置
されている。この撹拌体20は、軸部22と螺旋羽根24から
なっている。

そして、軸部22はケーシング10の上方へ伸び振動源30
に接続されている。

振動源30は、一対のモータ40と、このモータ40の出力
軸42に取り付けられたカム機構50からなっている。

そして、カム機構50は、出力軸42が偏心して取付けら
れた回転部52と、この回転部52の偏心回転によって揺動
する揺動部54を有している。そこで、揺動部54の揺動が
連結部56を介し軸部22に上下振動として伝えられる。

また、ケーシング10と振動源30の連結部60には、２つ
のダイヤフラム62,64が設けられており、ケーシング10
内に流通する流体が振動源30に向けて侵入するのを防止
している。

ここで、２つのダイヤフラム62,64はパイプ状の連結
材40によってある程度の範囲が一体的に移動するように
接続されており、上部のダイヤフラム64は付勢部材72に
よって所定の圧力で下方に向けて付勢されている。従っ
て、ケーシング10内の圧力がある程度高くなっても付勢
部材72の付勢力によって、これに対抗できるようになっ
ている。

なお、付勢部材72はネジ74とバネ76からなっており、
付勢力をネジ74の移動により調整できるようになってい
る。

このような構成の混合装置において、混合を行う場合
には、流入口12より被混合対象である２種以上の流体の
混合物を流入するとともに、ケーシング合い10内を流出
口14に向けて流通する。そして、この状態において、振
動源30によって撹拌体20が上下振動される。そこで、ケ
ーシング10内に流通する流体は振動する撹拌体20との接
触によって十分に混合される。

ここで、本発明において特徴的なことは、撹拌体20が
複数の撹拌体素子から構成されていることであり、これ
について第２図に基づいて説明する。ここで、第２図
（Ａ）は正面図であり、第２図（Ｂ）は→Ａ方向からみ
た側面図であり、第２図（Ｃ）は→Ｂ方向からみた断面
図である。

撹拌体20の製造にあたっては、まず所定の撹拌素子20
0を製造する。

撹拌素子200は、短尺の軸部222とこの軸部222の周囲
に取付けられた螺旋羽根224からなっている。そして、
この例では、軸部222に対し、２位相（720゜）分の螺旋
羽根224が取付けられている。また、この螺旋羽根224に
は外周部に５つの開口230、内周部に４つの開口240が設
けられている。すなわち、第２図から明らかなように、
→ｘで示した基準方向に対し反時計方向に75゜ずつ離れ
て、開口230a,240a,230b,240bが配置され、この開口240
bから97.5゜離れて開口230cは設けられ、この開口230c
から75゜ずつ離れて開口24c,230d,240dが設けられ、こ
の開口240dと67.5゜離れて開口230eが設けられている。
このため、開口230eと基準方向→ｘとは30゜隔てたもの
となる。

このように、外側開口230と内側開口240はそのすべて
が基準方向からみて異なる角度位置に形成されている。
そこで、軸方向からみて隣り合う螺旋羽根222同士にお
ける開口230,240はすべて位相が各段毎にそれぞれ異な
ることになり、軸方向の短絡流発生を防止することがで
きる。

また、螺旋羽根222は２位相（720゜）分とその長さが
短いため、ここへの開口230,240の形成の作業が非常に
容易になる。また、軸部222に対応する開口を中心部に
設けたドーナツ状の円板の所定の位置に開口230,240形
成した後、その一部を半径方向に切断するとともに、切
断された端部を円板面と直角方向にずらし１位相分の螺
旋羽根を形成してもよい。このようにすれば、螺旋羽根
222に対する開口230,240の形成が非常に簡単に行える。
そして、開口230,240の位置の異なる２種類の１位相分
の螺旋羽根224を２つ接続して２位相分の螺旋羽根224を
形成することができる。

そして、このようにして得られた螺旋羽根224を軸部2
22に溶接等で固定する。また、１位相分の螺旋羽根224
毎に軸部222に固定した後、螺旋羽根224同士を接続して
もよい。

以上のようにして、撹拌体素子200を形成した場合に
は、撹拌体素子200を複数軸方向を合せて接続し、撹拌
体20を構成する。この場合、螺旋羽根224の端部同士は
溶接等によって接合してもよいが、ここを接合せず開口
部としてもよい。

そして、撹拌体20を別途製造したケーシング10内に収
容し、振動源30等と接続することによって、混合装置を
製造する。

また、上述の例においては、螺旋羽根224の２位相を
１単位として、撹拌体素子200を形成したが、１位相分
を１単位としてもよい。すなわち、第２図（Ａ）におけ
る→Ｂで指定されている面を境に撹拌体200を２分割し
て撹拌体200を形成する。このように、１位相分を１単
位とした場合には、軸部222の長さが1/2となり、螺旋羽
根224をドーナツ状円板形成するのが好適となる。な
お、各段毎の開口230,240の位置の位相は同一でない必
要があるため、第２図（Ｂ），（Ｃ）に示されるような
開口230,240の位置が異なる撹拌素子200を２種類設け、
これを交互に接続する。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、効果的な混合
を行うことができる混合装置に用いる撹拌体を効率的に
製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る混合装置の全体構成を示す一部断
面図、 第２図は撹拌体素子200の構成を示す構成図である。 10……ケーシング 20……撹拌体 22,222……軸部 24,224……螺旋羽根 30……振動源 200……撹拌体素子

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】短尺の軸部を製造する工程と、 上記軸部に対応する長さであるとともに、複数の開口を
   有するリボン状の螺旋羽根を形成する工程と、 この螺旋羽根を軸部の周囲に取付け撹拌体素子を製造す
   る工程と、 複数の撹拌体素子を同軸状に接続して、長尺の撹拌体を
   形成する工程と、 この撹拌体を円筒状のケーシング内に収容するととも
   に、撹拌体の軸方向に振動させる振動源に接続する工程
   と、 を有することを特徴とする混合装置の製造方法。
2. 【請求項２】請求項（１）記載の製造方法において、 上記螺旋羽根は360゜分の位相を１単位とするととも
   に、開口の形成位置の異なる２種類のものを製造し、 この２種類の撹拌羽根が取付けられた撹拌体素子を交互
   に取付けることによって軸方向に隣接する撹拌羽根に設
   けられる開口の位置をそれぞれ異なる位相とすることを
   特徴とする混合装置の製造方法。
3. 【請求項３】請求項（１）記載の製造方法において、 上記螺旋羽根は720゜分の位相を１単位とするととも
   に、１位相目と２位相目における上記開口の形成位置の
   異なるものとし、軸方向に隣接する撹拌羽根に形成され
   た開口の位置をそれぞれ異なる位相とすることを特徴と
   する混合装置の製造方法。
4. 【請求項４】両端部に流入口および流出口が形成された
   円筒状のケーシングと、 このケーシング内に同軸状に収容された撹拌体と、 この撹拌体を軸方向に往復振動させる振動源と、 を含み、 上記撹拌体は、円柱状の軸部とその周囲に取付けられた
   螺旋羽根とから形成された撹拌体素子を複数同軸状に接
   続して構成し、 ケーシング内に流通する流体の混合を行うことを特徴と
   する混合装置。