JP2885408B2 - 混合装置 - Google Patents

混合装置

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JP2885408B2 JP63303299A JP30329988A JP2885408B2 JP 2885408 B2 JP2885408 B2 JP 2885408B2 JP 63303299 A JP63303299 A JP 63303299A JP 30329988 A JP30329988 A JP 30329988A JP 2885408 B2 JP2885408 B2 JP 2885408B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、2つの異なる流体を混合する混合装置、特
に第1の流体中に第2の流体を効果的に分散混合するも
のに関する。
[従来の技術] 従来より、各種の産業分野において、複数の異なる流
体、すなわち液体同士、液体及び気体などの流体を混合
することが行われている。特に、化学処理あるいは食品
加工などにおいては、効率良くかつ均一な混合を行える
混合装置が望まれている。そして、このような混合の一
例として、水と油の混合があり、油を水中に微細な粒子
として分散しエマルジョン化する混合がある。このよう
な混合は、一般的には両流体を混合槽内に貯留し、これ
をモータ駆動され高速回転する撹拌羽根によって強力に
撹拌し、混合することが行われている。しかし、このよ
うな混合方法においては、非常に強力な撹拌を行って
も、油が水中に微細な粒径(通常10μ以下)で分散させ
るにはかなりの時間を要し、また大きな電力を消費して
いた。
このような欠点を改善するものとして、第5図に示す
ようなシステムも知られている。図において、貯留槽10
には第1の流体(例えば、水)が貯留されている。そし
て、この第1の流体はポンプ12によって混合装置14に流
通される。そして、混合装置14を出た流体は貯留槽10に
戻される。従って、貯留槽10内の流体は、ポンプ12、混
合装置14を介し循環され、その間に混合処理が行われる
こととなる。
そして、混合装置14は仕切壁16によって、2つの密閉
室14a、14bに仕切られており、この密閉室14aには貯留
槽10内の流体がそのまま流通されるが、密閉室14bには
第2の流体(例えば油)が圧入されている。
ここで、仕切壁16は多孔質材料によって形成されてい
るため、密閉室14bに圧入された第2の流体の一部は密
閉室14a側に浸透、流出することとなる。そこで、仕切
壁16を非常に微細な孔径(例えば1μ程度)とすれば、
第2の流体は非常に小さな粒子として密閉室14a側に滲
み出てくる。そして、この密閉室14aには第1の流体が
ある程度の流速をもって流通しているため第2の流体が
順次そこに流れる第1の流体によって随伴され第2の流
体が微細な粒径として分散された混合液が貯留槽10に得
られる。
このような第5図に示すシステムによれば、仕切壁16
の孔径によって所定の粒径の第2の流体を第1の流体中
に分散できることとなり、非常に効果的な混合処理が行
える。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、第5図に示すような従来の混合装置に
おいては、第1の流体を密閉室14aにある程度の流速を
もって流通しなければならない。すなわち、密閉室14a
に流通する第1の流体の流速が非常に小さい場合、仕切
壁16を通過浸透してきた第2の流体は、密閉室14a側の
表面において第2の流体がかなりの大径になるまで仕切
壁から剥離しない。このため、第1の流体中に分散され
る第2の流体の粒径が非常に大きなものとなってしま
う。このような事態を避けるためには、混合装置14の密
閉室14a中にかなり大きなスピードで流体を流通し、第
2の流体を仕切壁16の表面から早期に剥離させなければ
ならない。
このように混合装置内に流体を高速で流通させるため
には、仕切壁16の表面積を非常に大きくするか、ポンプ
12によって圧送する流体の量を非常に大きくしなければ
ならない。仕切壁16の面積には実用的に限界があり、実
際にはポンプ12の流量を大きくすることによって、これ
を達成している。
このようにポンプ12の流量を大きくするということ
は、流体の混合装置14内の1回の流通時においてここに
分散される第2の流体の量が小さくなるということであ
り、このシステムにおいてはかなりの回数の循環を行わ
なければ、所望量の第2の流体を第1の流体中に分散す
ることができないという問題点があった。さらに、この
ような大量の循環を行うと、ポンプの電力消費量が多く
なり、エネルギー効率が悪くなると共に、混合処理に要
する時間が長くなるという問題点もあった。
本発明は、上述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、混合装置内の流体の流通速
度を小さくしながら効率的な2つの流体の混合処理が行
える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] この発明に係る混合装置は、第1及び第2の液体が導
入され、内部でこれらの混合を行う容器と、この容器内
に設けられ第1の液体が流通される流通室と、容器内に
おいて多孔質材料からなる仕切り壁によって流通室から
仕切り形成された密閉室と、この密閉室に第2の液体を
加圧導入する手段と、容器内の流通室に配置され加振装
置によって振動される振動部材と、を有し、振動部材に
よって仕切り壁付近の第1の液体を往復移動させて、仕
切り壁を通過して滲み出た第2の液体の微細粒子につい
ての仕切り壁からの剥離を促進しながら第1の液体中へ
の第2の液体の粒子の分散混合を促進することを特徴と
する。
[作用] 第1の液体は、容器内の流通室に導入され、ここを通
過する。一方、第2の液体は容器内の密閉室に加圧導入
され、流通室と密閉室を仕切る仕切壁を浸透して流通室
側に滲み出る。
ここで、この発明においては、容器内の流通室に加振
装置によって振動される振動部材が配置されている。こ
のため、流通室内の流体に対し振動が付与され、仕切壁
の流通室側表面における第1の液体はここで振動、すな
わち往復移動することとなる。従って、この第1の液体
の往復移動の速度によって仕切壁を通過して滲み出た第
2の流体の仕切壁からの剥離が促進される。これによっ
て、流通室内に流通する第1の流体の流速自体は小さく
維持しながらも、第2の流体を第1の流体中に微細な粒
径で分散混合することができる。
[実施例] 以下、この発明の一実施例に係る混合装置について、
図面に基づいて説明する。
第1図は、第1実施例の正面断面図である。容器20は
中空円筒状のものであり、その底部に第1の流体(例え
ば水)の流入管22が接続されており、上部には混合処理
後の混合液が流出する流出管24が接続されている。そし
て、容器の中間部には、多数のパイプ26が流体の流通方
向に沿って配置されており、このパイプ26の上端部及び
下端部の外周側が閉塞板28、30によって閉塞されてい
る。従って、流入管22から流入した流体はパイプ26の内
部のみを流通することとなる。
一方、パイプ26の外側と閉塞板28、30及び容器の内周
で囲まれた空間は密閉室32として、流入管22から流入し
た流体が流出管24へ至る流通室34から仕切られた別の空
間を形成することとなる。
そして、この密閉室32には、第2の流体(第2の流
体)を導入する導入管36が接続されている。このため、
導入管36より第2の流体を加圧状態で密閉室32に導入す
れば、パイプ26が外側から加圧されることになる。そし
て、このパイプ26を多孔質材料で形成することによっ
て、第2の流体をパイプ26の外側から内側へ浸透流出す
ることができる。
さらに、本発明においては、容器20の上部空間に当る
流通室34aには振動部材として円板状の振動板38が配置
されている。この振動板38は、加振装置40によって上下
振動するものであり、その中央部には加振装置40に接続
される軸42が取り付けられており、この軸42の上端は、
連結部材44とクランク腕46を介し偏心軸48に接続されて
いる。
そして、この偏心軸48は一対のモータ50の主軸52に対
し偏心して接続されているため、モータ50の回転によっ
て旋回運動し、この旋回運動によってクランク腕46の上
端部は同一の旋回運動し、これによって連結部材44、軸
42、振動部材38が上下振動することとなる。従って、こ
の振動板38の上下振動により、流通室34内の流体に上下
振動を付与することができる。なお、インバータ54は、
モータ50に所定の周波数の電力を供給し、この周波数の
変更によって回転数を制御できるものである。また、容
器20と軸42との摺動部分には、ダイヤフラム56が配置さ
れており、これによって振動部分をシールしている。
このような装置において、第1の流体を流入管22より
流入し、流通室34を介し流出管24より流出させる。そし
て、密閉室32には第2の流体を所定の圧力、例えば5kg/
cm2程度で圧入すると、パイプ26を通過し、その内面側
より第2図に示すように流出してくる。ここで、本発明
においては、振動板38によって流通室34内の流体に上下
振動が与えられている。従って、パイプ26の内周面付近
においても流体がパイプ26に対し往復移動している。そ
こで、パイプ26の内表面に流出してきた第2流体はその
粒径が大きくなる前にパイプ26の内面から剥離され、第
1の流体中に分散される。このように本発明の装置によ
れば、パイプ26の表面からの第2流体の剥離は、振動板
38の振動に起因する第1の流体の往復移動によって促進
される。このため、流通室34内における流入管22から流
出管34に向けての流体の流速は非常に遅くても、充分な
混合が行えることになる。従って、上述の従来例のよう
に大容量のポンプを必要とせず、また貯留タンクも不要
となる。
ここで、上述のパイプ26は、種々の多孔質材料、例え
ばセラミックが採用可能であるが、多孔質シリカガラス
が特に適している。すなわち、南九州において豊富な火
山噴出物(シラス)のシラスガラスを原料にして生成し
たものが好適である。
この多孔質シラスガラスは、まずシラスに石灰と硼酸
を加え1300℃で溶融して、多孔質ガラスの母体となる基
礎ガラスを合成する。そして、これを素材として最終的
な使用目的に合せたパイプ状に成形した後、600〜750℃
程度で熱処理し、ガラスの組織を変化させて原料のCaO
とB2O3が遊離する現象すなわち分層を発生させる。そし
てこの層は酸に溶け易いので熱処理物を酸で処理すれ
ば、これが溶出して微細な細孔を無数に有する多孔質ガ
ラスを生成できる。このように生成した多孔質シリカガ
ラスはその孔径等を処理において制御し易いため、本発
明の仕切壁を形成する材料として非常に適している。
第3図に示したのは、本発明に係る混合装置の第2実
施例である。ここで、上述の第1実施例と同一の部材に
は同一の符号を付し、その説明を省略する。この実施例
においては、第1図における振動板38に代えて、輸送部
材60及び撹拌羽根62が軸42に取り付けられている。従っ
て、流通室34の内部においてこれら輸送部材60、撹拌羽
根62が上下振動することとなる。そして、これらの上下
振動により、流通室34内における流体に上下振動が付与
される。
ここで、輸送部材60は円錐形状をしており、上方に向
けてその断面積が広くなっている。このような形状の輸
送部材60を上下振動させると、下方に向けて移動する際
の抵抗と上方に向けて移動する際の抵抗が相違し、下方
に向けて移動した場合の抵抗が小さいため、流通室34内
の流体に上方に向けての輸送力を付与することができ
る。従って、この実施例によれば、流入管22に第1の流
体を圧入しなくても、輸送部材60の輸送作用によりポン
プを省略することができる。
また、撹拌羽根62は半月形をした複数のセグメント62
aを軸42に対し傾斜して取り付けたものであり、セグメ
ント62aを一対傾斜方向を反対にし対向して取り付ける
ようになっている。そして、一対のセグメント62aを位
相を異ならせて複数上下方向に所定間隔をおいて取り付
けている。そこで、この撹拌羽根62を振動によって、そ
の表面において第1の流体中に分散している第2流体の
破砕が行え、さらに微細なものとすることができる。
さらに、この第2実施例においては、加振装置40とし
て電極駆動型のものを採用している。すなわち、加振装
置40は、外側の固定コイル70及び軸42に取り付けた可動
コイル72からなっている。そして、インバータ54から供
給される所定周波数の電力によって固定コイル70に発生
する磁界に応じ可動コイル72が上下振動する。
さらに、第4図に示したのは、輸送部材60の他の実施
例であって、円板80に下方に向いて広がる円錐状の孔82
を多数設けたものである。このような輸送部材60を上下
振動させると、下方への移動時と上方への移動時におい
てその抵抗に差があり、流体に上方への輸送力を付与す
ることができる。なお、この第4図の輸送部材60は、第
3図における輸送部材60に代えて採用することもできる
が、第1図に示す振動板38に代えて用い、流体に移動力
を付与しても良い。
なお、上述の例においては、仕切り壁として、パイプ
を利用したが、流通室と密閉室を仕切ることができれ
ば、その形状は問わない。また、その材質も第1、第2
の流体の種類によって適宜材料を採用することが好適で
ある。
さらに、第6図に示したのは、第3図の第2実施例に
おける撹拌羽根62に代えて採用可能ならせん状の撹拌羽
根70を示したものである。この撹拌羽根70を採用して
も、上述の場合と同様の効果が得られる。なお、開口70
aは、撹拌羽根70に所定の間隔で形成された乱流促進用
のものである。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明に係る混合装置によれ
ば、振動部材によって仕切壁付近の第1の液体に往復移
動力を付与し、仕切壁を通過して滲み出てきた第2の液
体の粒子についての仕切壁からの剥離を促進するので、
第1の液体中に第2の液体を微細な粒径で分散混合する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例に係る混合装置の構成を示
す正面断面図、 第2図は同実施例における混合状態を説明するための説
明図、 第3図は第2実施例の構成を示す正面断面図、 第4図は輸送部材60の他の実施例の要部構成を示す断面
図、 第5図は従来の混合システムの構成を説明するための概
略構成図、 第6図は撹拌羽根の他の実施例を示す構成図である。 20……容器 26……パイプ(仕切壁) 32……密閉室 34……流通室 40……加振装置 38……振動板(振動部材)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B01F 11/00 B01F 3/08 B01F 5/06

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1及び第2の液体が導入され、内部でこ
    れらの混合を行う容器と、 この容器内に設けられ第1の液体が流通される流通室
    と、 容器内において多孔質材料からなる仕切り壁によって流
    通室から仕切り形成された密閉室と、 この密閉室に第2の液体を加圧導入する手段と、 容器内の流通室に配置され加振装置によって振動される
    振動部材と、 を有し、 振動部材によって仕切り壁付近の第1の液体を往復移動
    させて、仕切り壁を通過して滲み出た第2の液体の微細
    粒子についての仕切り壁からの剥離を促進しながら第1
    の液体中への第2の液体の粒子の分散混合を促進するこ
    とを特徴とする混合装置。
JP63303299A 1988-11-30 1988-11-30 混合装置 Expired - Lifetime JP2885408B2 (ja)

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