JP2890314B2

JP2890314B2 - 静的ミキサー用バッフル

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Publication number: JP2890314B2
Application number: JP1078732A
Authority: JP
Inventors: エイホーナーテリー
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-09-22
Filing date: 1989-03-31
Publication date: 1999-05-10
Anticipated expiration: 2014-05-10
Also published as: EP0360371B1; EP0360371A3; US4850705A; EP0360371A2; DE68913110T2; DE68913110D1; JPH0295424A; KR900004393A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、一般に動きのない（静的）ミキサーと呼ば
れる、複数の流体を混ぜるための動きのない直線状混合
装置に関する。より詳しくいうと、右回りに螺旋状にね
じられた部材即ちバッフル、および左回りに螺旋状にね
じられたものが、交互にかつ連続的に用いられている形
式の装置に関するものである。

（従来の技術）動きのないミキサーとは、通常、２つの粘性流体を混
ぜるために使用される静的混合装置を言い、例えば、樹
脂および硬化剤からなるエポキシ樹脂のような熱硬化性
樹脂を混ぜ合わせるために使用される。

これは、液状の硬化剤および樹脂の両方を、多数のバ
ッフルからなる動きのないミキサーの導管の中へ同時に
通すことによって実行される。流体が、導管の孔を通っ
て移動して行く際、ミキサーの各バッフルに対応する段
階で混ぜられるようになっている。

従来、動きのないミキサーには、多数の金属バッフル
要素が使用されている。これらのバッフル要素は、製作
は容易ではあるが、静的ミキサーに使用する際、連続さ
せて組み立てるのが面倒である。

現在では、動きのないミキサーは、殆どがプラスチッ
クの射出成形によってつくられているので、大量に製造
する際の製造コストは、相当に低くなっている。

このような動きのないミキサーの代表的なものが、米
国特許第3,286,992号、同第3,953,002号、および同第3,
635,444号明細書に開示されている。

プラスチック製ミキサーは、通常、右回りと左回りに
交互に螺旋状にねじられたバッフルから構成されてい
る。このバッフルは、孔の内部に配設されるか、あるい
は製造時に接合されて、孔の内部に配設しうる単一ユニ
ットの挿入体として形成される。

これらプラスチック製バッフルに設けられる前縁部
は、さまざまな形でつくられる。ある公知例において
は、バッフルを形づくっている２つの対向主要湾曲面
は、各バッフルの長手方向の中心軸のところで切れ、か
つ前記軸から直交する方向に伸びるとともに、前記軸に
直交する面内に広がる平面に連なっている。

この種のプラスチック製バッフルを使用する際に派生
する問題は、混合処理の効率低下である。

熱可塑性材、樹脂、その他各種のポリマーのような粘
性材料は、滞溜し易く、また通過の際バッフルの平らな
面に付着され易いため、混合処理効率を悪くしたり、ミ
キサーを完全に詰まらせて、流体を流れなくしてしまう
ことがよくある。

平らな前縁部もまた、バッフル要素の交差部における
流れの断面を相当に小さくする原因となる。

例えば、バッフルの厚さが3.2mm（0.125インチ）で、
直径が12.7mm（0.5インチ）の要素の交差部の場合、利
用可能な流れ面積は、全断面積の僅か40％である。流れ
断面がこのように小さくなると、流体圧が相当に低下す
ることになる。

別の公知の装置における各バッフルは、一端（上流
端）にナイフ様エッジを備えている。このエッジは、互
いに対向する２つの主要な湾曲バッフル面にテーパをつ
けることによりつくられる。

この種の動きのないミキサーには、製作上の問題があ
る。

互いに対向する１対の主要な湾曲バッフル面にテーパ
を付けてつくられるナイフ様エッジを有するバッフルを
射出成型することは、極めて困難であり、しかもコスト
高になる。これは、アンダーカットを避けるために、２
つの金型が必要になるからである。そのため、バッフル
はコスト高となり、かつ製造しにくくなる。

例外もあるが、一般に、従来の動きのないミキサーを
構成しているバッフルは、断面が長方形を呈し、かつ、
バッフルによって包囲管の内部につくられる通路は、概
ね半円形（つまり、180度に近い広がりをもった部分円
で、両端が直線で結ばれているもの）になっている。

流体が、これらの通路を螺旋状に進む際、この流れの
パターンにより、流体は、各通路（即ち、インバート）
の中心付近を回転して進む。流体が180度回転すれば、
良好な性能が得られる。

従来、平らなシートが、バッフル要素をつくるのに使
用されてきた。それにより、対向する２つの半円形即ち
半円形断面が得られる。

このプロフィルにより、最適作用を達成させるための
要素の長さ対直径の比（L/D）は、1.0〜1.5の間に入っ
ていなければならない。このL/D比によって、流体は180
度回転させられる。

長方形断面を有する平らな要素の使用によって得られ
る半円形サブチャンネルは、L/D比が１以上なら使用で
きる。しかし、L/D比が0.8:1とか0.7:1に下がると、回
転量は低下する。

このことは、バッフルと壁部とが会合するところ、つ
まり速度勾配がゼロに近くなっている角のところで、特
に顕著である。

角付近の流体の速度は、要素の縁部に沿っておそくな
り、中央部の流体とは決して混じり合わない。

（発明が解決しようとする課題）本発明の第１の目的は、従来のものよりも、長さを相
当に短縮でき、かつ上述の問題点を解消しうる、複数の
流体を混ぜるための優れた静的混合装置を提供すること
である。

本発明の第２の目的は、経済的に製作しうる構造を有
し、かつ優れた混合効率を有する静的混合装置を提供す
ることである。

（課題を解決するための手段）本発明によれば、静的ミキサー用バッフルであって、
長手方向軸の周りに対称的に螺旋状にねじられ、かつ対
向する主要面によってきめられ、前記主要面は、前記軸
と直交するバッフルの断面が凹状を呈し、かつバッフル
の第１端部から第２端部へかけて前記軸に沿って伸びて
おり、前記主要面の凹状部は、バッフルが管状ハウジン
グ内に配設される際、このハウジングと共に、バッフル
のそれぞれの側に一つずつ、鋭角部のないほぼ卵形即ち
楕円形の１対の通路をきめることができるようになって
いるものが、提供される。

主要面は、第１端部のところで、２つの対の平面に連
なるようにするのが好ましい。

前記各対をなす平面は、互いに直交し、かつ対の平面
の一方は、軸に対して横方向に伸びるとともに、前記軸
と平行をなす面内に広がっている。また、前記各対の平
面は、対称的な対向関係をもって配置され、かつ前記軸
から反対方向に外方へ伸びている。

さらに本発明によれば、連続的に配設され、かつ交互
に反対方向に捻られている本発明による複数のバッフル
からなる静的ミキサー要素を含み、かつ、前記要素と管
状ハウジングとの組み合わせにより２つのほぼ楕円形の
通路が形成されるようになっている動きのないミキサー
が提供される。

（実施例）以下、添付の図面を参照して、本発明の好適実施例を
詳細に説明する。

第１図示の静的ミキサー（10）は、流体を流しうる円
筒状孔（13）を備える管状ハウジング（12）からなって
いる。

一体成型された動きのないミキサー要素（14）が、孔
（13）の中に配設されている。この要素は、熱可塑性材
料（例えば、ポリプロピレン）から射出成形するのが好
ましい。

ミキサー要素（14）即ち挿入体は、その孔（13）の長
手方向の中心軸（20）に沿って、右回りに螺旋状にねじ
られた第１のサブセットであるバッフル（16）と、同じ
く左回りに螺旋状にねじられた第２のサブセットである
バッフル（18）とからなっている。

ミキサー要素（14）は、孔（13）の内部に適正に嵌合
され、かつ管状ハウジング（12）の環状リップ（９）に
当接される。

ミキサー要素（14）の右ねじれバッフル（16）及び左
ねじれバッフル（18）は、連続しているコア（８）によ
り、一列に互いに直接に連結されている（第２図乃至第
４図参照）。各バッフル（16）（18）の長手方向の中心
軸は、ミキサー要素の長手方向の中心軸と同軸である。

右ねじれバッフル（16）、および隣接の左ねじれバッ
フル（18）の典型例を、第２図および第３図に示す。

まず、右ねじれバッフル（16）について説明する。

このバッフル（16）には、ほぼ対称的に対向する対の
主要面（22）（24）がある。各面は、軸（20）と直交す
る面を凹面状にしたものであり、かつ長手方向の中心軸
（20）に沿って、右回りに螺旋状にほぼ180度の弧を描
くように湾曲している。

第２図及び第３図においては、主要面（24）は、一部
分しか見えていない。

互いに直交する第１の対の平滑面（28）（29）は、バ
ッフル（16）と近い端部（26）で、対をなす主要面（2
2）（24）に連なっている。

平滑面（29）と主要面（24）との交差部は、バッフル
の近傍端部（26）のところで、第１の縁部（30）を形成
している。

主要湾曲面（22）と、互いに直交する第２の対の平滑
面（34）（35）の一方の面（35）との交差部により、端
部（26）に、第２の縁部（32）が提供される。

各対の平滑面（28）（29）および（34）（35）と、主
要面（22）（24）とは、バッフル（16）の端部（26）に
おいて接続している。

平滑面（28）（29）（34）（35）と軸（20）との間の
関係を明らかにするために、平滑面が２組よりなるもの
として考えるとよい。第１の組の平滑面（19）（35）
は、軸に直交する面である。幾何学的な原理によれば、
互いに平行な無数の平面は、どんな軸（線）に対しても
直交している。

第２の組の平滑面（28）（34）は、軸（20）により分
割された面と平行で、かつそれを含む面よりなり、第２
図に示すように、第１の組の平滑面（29）（35）と直交
している。

平滑面（28）（34）は、中央の長手軸（20）にほぼ平
行な面内にある。第２図と第３図に示されているよう
に、平滑面（28）（34）は、軸（20）の回りに対向して
半径方向に延びる翼の形状をしている。軸（20）に沿っ
て延びる中央コア（８）は、バッフル（16）（18）を連
結している。そこで、第１及び第２平滑面（28）（3
4）、並びに各縁部（30）（32）は、軸（20）をはさん
で、半径方向に対向して延びている。

バッフル（16）の対向端部（40）のところで、対向す
る対の主要湾曲面（22）（24）は、向きは反対である
が、平滑面（28）（29）及び（34）（35）と同じよう
に、縁部（30）（32）と対向する縁部（46）（48）を形
成しうるよう、同じく対の平滑面（42）（43）及び（4
4）（45）に、それぞれ連なっている。

平滑面（42）（44）は、いずれも、軸（20）と直交す
る方向に広がり、かつ軸（20）と平行をなす面内にある
とともに、軸の対向する側で、軸（20）から半径方向に
ずれている。

右ねじれバッフル（16）の各端部（26）（40）は、そ
れぞれ、左ねじれバッフル（18）の各端部に当接してい
る。第２図及び第３図において、バッフル（18）の端部
が、右ねじれバッフル（16）の端部に当接している様子
が示されている。

左ねじれバッフル（18）は、第２図及び第３図におい
て一部分しか見えていないが、中心軸（20）に沿って左
回りに、螺旋状にほぼ180度の弧を描くように湾曲して
いる対の対向主要面を有している。

バッフル（18）は、軸（20）に沿って像を反転した場
合のバッフル（16）の鏡像の関係にある。これらのバッ
フルは、中央コア（８）で接続され、かつ軸（20）の周
りに互いに直交させて配置されている。

第４図は、バッフル（18）の前縁部（64）（66）を概
略的に示すものである。右ねじれバッフル（16）の隣接
前縁部（30）（32）は、想像線で描かれている。

再び、第２図及び第３図について説明する。

バッフル（16）は、中心軸（20）に沿って右回りに、
螺旋状に弧を描く対の対向周面（80）（82）を有し、か
つ円筒状孔（13）が形成されているハウジング（14）の
内壁に整合する形状を呈している。

左ねじれバッフル（18）も、同じように、反対方向に
螺旋状に弧を描く対の対向周面を有している。

作動の際、２つの流体が、案内バッフルの対向主要面
上を装置の中へ導入される。その様子を第１図に示す
が、最左端の左ねじれバッフル（18）は、挿入体たるミ
キサー要素（14）、すなわち案内バッフルに相当する。
２つの流体を矢印（84）で示す。

流体に螺旋運動を交互に与えると、その間に、異なる
成分の分割及び統合が繰り返し行なわれ、かつ連続する
バッフルによりもたらされる速度の繰り返しによって、
良い混合状態がつくられる。

ミキサー要素、即ち挿入体の内部の流路は、２つの対
称的な半円形通路に分けられている。

ミキサー要素の端部付近では、通路は、非対称な通路
に変わり、かつ中央コアのころで、車輪のような形状と
なっている。

第４図に、車輪状になっているその様子を示す。

それから分かるように、右ねじれバッフル（16）及び
左ねじれバッフル（18）のそれぞれの対の前縁部は、そ
れぞれ、隣接する左ねじれバッフル（18）もしくは右ね
じれバッフル（16）の対の後縁部と偏位している。

バッフル（16）（18）の前縁部か、あるいは前縁部及
び後縁部の狭小縁部は、隣接バッフルの接合部における
流れに対して利用可能な断面積を大きくし、かつ、流れ
を分割するために利用可能な流体領域を増大させる速度
勾配をつくる。

これらの縁部はまた、流体がバッフル（16）（18）の
縁部に滞溜し易くなる傾向を排除する。仮りに、こうい
った傾向があると、混合効率が落ちたり、ミキサー（1
0）を流れる流体を完全にブロックしてしまう恐れがで
る。

縁部がオフセットされているミキサー挿入体（14）
を、１対の半型を使用して射出成型することができる。
それにより、挿入体の射出成型が極めて簡単になり、し
かも製造コストが安くなる。

バッフル（16）（18）の断面は、管状ハウジング（1
2）と共に、概ね卵形（ほぼ楕円形）断面の１対の通路
（90）（92）を形成しうるような形状になっている（第
５図参照）。これは、断面が長方形のバッフルに凹状す
み肉をつけることによって達成される。

このようにすることにより、従来、殆んどか、全く混
合が行なわれなかった鋭角部分はなくなり、かつ、従来
１以上の長さ対直径の比（L/D）で達成されていた同じ
混合効率が、0.8:1と0.7:1の間のL/D（0.5:1という低い
比でさえ使用可能）で行なうことができる。優れたバッ
フルの主要面の断面は、軸（20）と直交する断面を凹状
にしたものである。

以上、一体成型のプラスチック製挿入体、すなわちミ
キサー要素を組み込んだミキサーの好適実施例について
本発明を説明してきたが、上記の形状を有する個々のバ
ッフルを通路内に配置することによって、上述の好適実
施例の利点のうち、少なくともいくつかの利点を享受し
うるミキサーをつくることができる。

また、好適なバッフル（16）（18）は、直接互いに接
合されているが、ミキサー要素（14）の長手方向の中心
軸（20）に沿って、バッフル同士の間に、対になる連結
バッフルの前縁部および後縁部が同軸状に離隔されるよ
うに、スペーサを入れることができる。

好適実施例では、各バッフルの前縁部および後縁部
に、狭い縁部が設けられているが、各バッフルの前側ま
たは後側のみ、あるいはミキサー要素バッフルの一部
か、あるいは動きのないミキサーの中に縁部を設けるこ
とによって、利点を得ることもできる。

以上の説明から明らかなように、本発明によると、簡
単につくれ、しかも優れた機能を有する動きのないミキ
サーが提供される。

いくつかの変形例を挙げて説明してきたが、本発明の
概念から逸脱することなく、上記した実施例に変形を加
えて、本発明を実施することもできる。

従って、本発明は、上記の実施例に制約されるもので
はなく、冒頭の特許請求の範囲に記載されている本発明
の精神及び範囲に含まれるあらゆる変形を網羅するもの
である。

本明細書において使用される卵形即ち楕円とは、部分
円（円の弧および弦によって囲まれた部分）において、
鋭角部分が充填されて弧と弦がゆるやかにつながってい
る滑かな凹状面を有するもの（第５図示の形状を含む）
や、バッフルの連続状凹面を形成するべく、弦が連続曲
線を描くように変形されたものを言う。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による動きのないミキサーの部分側断
面図である。第２図は、本発明によるミキサー要素の斜視図である。第３図は、第２図と同じ図である。ただし、本図では、
第３図において隠れている部分を想像線で示してある。第４図は、本発明による第１図示のミキサーの端面図で
ある。第５図は、本発明によるバッフルの断面図であり、この
バッフルによって形成される卵形断面の通路を示してい
る。（８）……コア、（９）……環リップ（10）……静的ミキサー、（12）……管状ハウジング（13）……孔、（14）……ミキサー要素（16）……右ねじれバッフル、（18）……左ねじれバッ
フル（20）……軸、（22）（24）……主要面（26）……端部、（28）（29）……平滑面（30）……第１の縁部、（32）……第２の縁部（34）（35）……平滑面、（40）……対向端部（42）（43）（44）（45）……平滑面、（46）（48）…
…縁部（64）（66）……前縁部、（80）（82）……周面（84）……矢印、（90）（92）……通路

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】静的ミキサー用バッフル（16）（18）であ
って、前記静的ミキサー用バッフル（16）（18）は、長手方向
軸（20）の周りに対称的に螺旋状にねじられ、かつ対向
する主要面（28）（34）によってきめられ、前記面は、
前記軸に直交するバッフルの断面が凹状を呈するもので
あり、かつバッフル（16）の第１端部（26）から第２端
部（40）へかけて前記軸（20）に沿って伸びており、前
記主要面（28）（34）たる凹面は、バッフル（16）を管
状ハウジング内に配設した際、このハウジングと共に、
バッフル（16）のそれぞれの側に一つずつ、鋭角部のな
いほぼ卵形か楕円形の１対の通路（90）（92）を画定す
ることができるようになっていることを特徴とする静的
ミキサー用バッフル。
【請求項２】主要面（28）（34）が、第１端部（26）に
おいて連なった２対の平滑面（28）（29）と（34）（3
5）よりなり、各対の平滑面は互いに直交し、各対のう
ちの一つの平滑面（29）（35）が、軸（20）に対し直交
する第１の組の平滑面を構成し、残りの平滑面（28）
（34）が、第２の組の平滑面を構成し、この第２の組の
平滑面（28）（34）が、軸（20）により分断される平面
を含むとともに、第１の組の平滑面（29）（35）に対し
て直交しており、各対の平滑面（28）（29）と（34）
（35）が、対称の関係をもって、軸（20）より、反対の
半径方向に延びていることを特徴とする請求項（１）記
載の静的ミキサー用バッフル。
【請求項３】主要面（28）（34）が、第２端部（40）の
ところで、第１端部（26）における関係と同じ要領で、
２つの対の平面と連なっていることを特徴とする請求項
（２）記載の静的ミキサー用バッフル。
【請求項４】軸（20）に沿って延びる中央コア（８）が
設けられ、第２の組の平滑面と同じ方向に延びる平滑面
（28）（34）（42）（44）が、コア（８）から半径方向
に延びていることを特徴とする請求項（２）記載の静的
ミキサー用バッフル。
【請求項５】螺旋曲線が、ほぼ180度の弧を描いている
ことを特徴とする請求項（４）記載の静的ミキサー用バ
ッフル。
【請求項６】請求項（２）乃至（５）のいずれかに記載
のバッフル（16）（18）を複数個含み、それらは、軸
（20）に沿って連続的に配設され、しかも交互に反対方
向に螺旋状に捻られたもの同士が離隔し、かつ前記軸
（20）に対して互いに90度ねじられていることを特徴と
する静的ミキサー要素。
【請求項７】請求項（６）に記載のミキサー要素（14）
と、円筒状孔（13）をきめている内面を有する円筒状チ
ューブ（12）とからなり、前記要素（14）におけるバッ
フルは、その第１端部（26）から第２端部（40）へかけ
て前記内面に密接され、それにより、ほぼ卵形断面の概
ね同大の２つの分離された螺旋曲線状通路が形成される
ようになっていることを特徴とする静的ミキサー。
【請求項８】複数のバッフルが、一体のものであること
を特徴とする請求項（６）記載のミキサー要素。
【請求項９】複数のバッフルが、一体のものであること
を特徴とする請求項（７）記載のミキサー。