JP3108108B2

JP3108108B2 - 混合反応装置

Info

Publication number: JP3108108B2
Application number: JP03004004A
Authority: JP
Inventors: 徹谷口
Original assignee: 冷化工業株式会社
Priority date: 1991-01-17
Filing date: 1991-01-17
Publication date: 2000-11-13
Anticipated expiration: 2015-11-13
Also published as: JPH04235729A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の流体を攪拌混合
する混合反応装置、特に流体を流通しながら混合するも
のに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ｐＨ調整、酸化還元反応等の
化学的反応において、いろいろなタイプの攪拌混合装置
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、微生物培養等生物化学的分野における攪拌
混合処理の重要性も高まってきている。

【０００３】そこで、液体と液体の混合、あるいは液体
と気体の混合を行う装置としては、スタスティックミキ
サが広く利用されている。このスタスティックミキサ
は、例えば混合される液体が流通するパイプ内に各種形
状の撹拌体を配置し、この攪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攪拌体を配置した
ものなどが利用されている。

【０００４】また、パイプ内に配置した攪拌体を一つの
軸に取付け、これを往復運動させ、混合を促進するもの
も提案されている。

【０００５】そして、このような混合装置における攪拌
体としては、例えば螺旋状の攪拌羽根を有し、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、攪拌混合効果が高いものとして知られて
いる。

【０００６】これは、このような攪拌体を利用すれば、
螺旋状の通路と開口とによって形成される両方の通路を
流れる流体が攪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がかなり大きなものとなり、攪
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
触する確率を非常に大きくでき、攪拌体の振動に起因す
る混合促進効果を大きくすることができるためと考えら
れる。

【０００７】更に、最近では、パイプ内部に固定された
固定羽根と往復運動を行う軸に取付けられた攪拌体とが
形成され、両者を相対的に運動させてパイプ内を流通す
る流体の攪拌混合効果を一層促進するものが提案されて
いる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の混合装置によれば、流体の混合処理を効果的に行うこ
とができる。しかし、従来の混合装置は、流体を流通し
ながら攪拌する際の流通速度が速く、化学反応を伴う混
合処理の場合に反応時間を稼ぐことが難しいという問題
があった。

【０００９】すなわち、パイプ内に配置した攪拌体を往
復運動させて流体を攪拌する混合装置は、混合する流体
がパイプの入口から圧入されるため、流体が攪拌体に形
成された開口部や螺旋状の流路を通って短時間で出口に
押し出される。そこで、この装置を使って所望の反応時
間を稼ぐためには、パイプの長さを長くする必要があ
り、コスト高や装置の大型化を招くなどの問題がある。

【００１０】また、固定羽根と攪拌体の相対運動により
攪拌する混合装置は、固定羽根が一種の抵抗となって流
体の流通速度を制限することができるが、パイプ内部に
固定羽根を固定する作業が難しく、長時間を要する上、
組み合わせる攪拌体の形状が制限されるという問題があ
る。

【００１１】更に、従来の混合装置のパイプは、その長
さや内部の固定羽根等の構造を一旦製造した後に使用状
況に合わせて変更することは困難であり、パイプ内部の
洗浄や修理等のメンテナンスも容易に行えないという問
題がある。

【００１２】本発明は、このような問題を解決すること
を課題としてなされたものであり、流体の攪拌混合処理
において所望の反応時間を稼ぐことができるとともに、
装置の製造が簡易であり、パイプの構造の変更やメンテ
ナンスが容易に行える混合反応装置を提供することを目
的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の混合反応装置は、内部に流体が流通される
流通路が設けられたケーシングと、そのケーシング内に
配置され、振動源に接続された攪拌体とを含む混合反応
装置であって、前記ケーシングが、多段に接続される複
数のパイプと、そのパイプ同士の接続部に介在させて前
記流通路を多段に仕切るとともに、流体を流通させる流
通穴が形成された仕切り板とを有し、流体が前記各流通
穴を通って流通しながら、前記攪拌体を振動させて流体
を攪拌混合することを特徴とする。

【００１４】更に、請求項２においては、前記攪拌体が
リボン状の螺旋羽根で形成され、前記仕切り板の流通穴
がその螺旋羽根を導びいて仕切り板を通過させるスリッ
ト形状に形成されたことを特徴とする。

【００１５】更に、請求項３においては、前記攪拌体が
軸部とその周囲に取付けられる攪拌羽根で形成された攪
拌体素子とを含み、複数の攪拌体素子を同軸状に接続し
て構成されたことを特徴とする。

【００１６】

【作用】本発明に係る混合反応装置は、上述のような構
成を有しており、２種以上の流体の混合物である被混合
流体は、ポンプ圧送などによりケーシング内に流通され
る。そして、このケーシング内には、複数の仕切り板と
攪拌体が配置されているため、流体はこれらに衝突し
て、攪拌混合される。

【００１７】ここで、本発明においては、ケーシングが
複数のパイプと仕切り板とで多段に構成される。このた
め、ケーシングは、組み立てや分解が容易に行え、メン
テナンスが容易であり、パイプの長さや仕切り板等を変
えるだけで所望の構造に変更することができる。前記仕
切り板は、流通穴が形成されており、この仕切り板が流
通路に多段に配置されているため、ここを通る流体の流
通速度が制限されて所望の反応時間を稼ぐことができ
る。また、ケーシング内には、振動源に接続された攪拌
体が配置されている。このため、ケーシング内で振動す
る攪拌体は、仕切り板との相対運動によって効果的に流
体の攪拌混合を行うことができる。

【００１８】更に、請求項２においては、攪拌体をリボ
ン状の螺旋羽根で形成し、仕切り板の流通穴をその螺旋
羽根を導びいて仕切り板を通過させるスリット形状に形
成したため、ケーシングを組み立てた後から攪拌体を回
転させながらケーシング内へ容易にセットすることがで
きる。そして、攪拌体が螺旋羽根で形成されているた
め、流体の攪拌混合をより効果的に行うことができる。

【００１９】また、請求項３においては、攪拌体が軸部
の周囲に複数の攪拌体素子を同軸状に接続して構成され
ているため、多段構造のケーシングの組立て工程に合わ
せて仕切り板で仕切られたスペースに所望の形状の攪拌
体を組込むことができる。そして、螺旋羽根を複数の攪
拌体素子で分けて構成することにより、その作成を容易
にすることができる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明に係る混合反応装置の好適な一
実施例について、図面に基づいて説明する。

【００２１】図１は、本発明の一実施例に係る混合反応
装置のケーシングの構成を示す断面図である。

【００２２】図に示されるように、２種類以上の流体を
混合を行う本実施例のケーシング１０は、円筒状に形成
されており、内部に流体を流通させる流通路１２が設け
られ、その下方開口部が流体の流入口１４であり、上部
右の開口部が流出口１６である。そして、流体は、ポン
プなどで流入口１４から圧入されて流通路１２を通り、
流出口１６から排出される。

【００２３】本実施例で特徴的なことは、前記ケーシン
グ１０が複数個の円筒状のパイプ１８と、各パイプ１８
同士を接続する接合部に介在させる仕切り板２０とを有
し、パイプ１８と仕切り板２０とを交互に積み重ねて多
段に構成したものである。

【００２４】図２は、本実施例に係るケーシングの組み
立て工程を示す斜視図である。図に示されるように、円
筒状のパイプ１８の上下の円周端面には、仕切り板２０
との接続を確実にし、流体の漏れ防止（気密性、水密
性）用のパッキン２２が施されている。ここでは、テフ
ロンパッキンを使用している。

【００２５】そして、パイプ１８同士をつなぐ接合部に
は、周縁の内径がパイプ１８の外径と略同じ大きさで、
嵌合可能に構成した円板状の仕切り板２０（図中、砂地
で示す）が挟み込まれる。ここでは、仕切り板２０は、
プラスチックで形成されている。

【００２６】図３は、この仕切り板２０の平面図であ
る。図に示されるように、仕切り板２０の中央には、後
述する攪拌体の攪拌体素子を取付ける軸部を通す丸穴２
４が形成され、そこからさらに流体を流通させるスリッ
ト状の流通穴２６が形成されている。この流通穴２６
は、螺旋状の攪拌体を通過させる導入口も兼用してい
る。再び図１に戻り、上記のようにパイプ１８と仕切り
板２０とで多段に構成されたケーシング１０は、その上
下端部をシャフト２８とナット３０とから成る固定具３
２で一体的にかしめて固定する。この固定具２６は、図
１では１個しか図示していないが、ケーシング１０の周
囲３ヵ所で同様に固定している。

【００２７】一方、ケーシング１０の内部には、攪拌体
３４が挿入配置されている。

【００２８】図４は、攪拌体の正面図である。図に示さ
れるように、この攪拌体３４は、ここでは軸部３６とそ
の周囲に取付けられる螺旋羽根３８が形成された複数の
攪拌体素子４０とで構成されている。そして、螺旋羽根
３８には、開口３８ａが上下位置をずらして形成されて
いる。これは、軸方向の短絡流発生を防止して攪拌効果
を上げるためである。

【００２９】前記攪拌体素子４０は、例えば軸部３６の
外側に嵌合する短筒４２に対応する開口を中央部に設け
たドーナツ状の円板の所定位置に開口３８ａを形成後、
円板の一部を半径方向に切断して、切断した端部を円板
面と直角方向にずらして螺旋羽根３８を形成し、短筒４
２に溶接等で固定して形成することができる。攪拌体素
子４０の材料としては、これ以外にプラスチックやセラ
ミックなどを用いて形成することもできる。

【００３０】図５は、攪拌体の組立て構成図である。図
に示されるように、軸部３６の下端には、つば部４４が
ネジ４６で固定されている。そして、その上に順次スペ
ーサパッキン４８や攪拌体素子４０を軸部３６に挿通し
ながら積層する。また、攪拌体素子４０同士の間には、
パッキン５０が挟まれる。このようにして積層された攪
拌体素子４０等は、軸部３６の上端にねじ部５２を設
け、これにふくろナットを螺合してつば部４４との間で
かしめ固定してもよい。このようにして形成された攪拌
体３４は、所望の間隔で攪拌羽根３８が形成された攪拌
体３４を形成することができる。

【００３１】次に、図６は、本実施例に係る混合反応装
置の全体構成を示す断面図である。図に示されるよう
に、上述した軸部３６は、ケーシング１０の上方へ伸び
て振動源５４に接続されている。

【００３２】振動源５４は、一対のモータ５６と、この
モータ５６の出力軸５８に取付けられたカム機構６０か
ら成っている。

【００３３】そして、カム機構６０は出力軸５８が偏心
して取付けられた回転部６２と、この回転部６２の偏心
回転によって揺動する揺動部６４を有している。そこ
で、揺動部６４の揺動が連結部６６を介して軸部３６に
上下動として伝えられる。

【００３４】また、ケーシング１０と振動源５４の連結
部６８には、２つのダイヤフラム７０，７２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５４
に向けて侵入するのを防止している。

【００３５】ここで、２つのダイヤフラム７０，７２は
パイプ状の連結材７４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
７２は、付勢部材７６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７６の付勢力によっ
て、これに対抗できるようになっている。

【００３６】なお、付勢部材７６は、ネジ７８とバネ８
０から成っており、付勢力をネジ７８の移動により調整
できるようになっている。

【００３７】このような混合装置において、流体の混合
を行う場合は、流入口１４より被混合対象である２種類
以上の流体の混合物を流入するとともに、ケーシング１
０内の流通路１２を流出口１６に向けて流通させる。本
実施例のケーシング１０は、流通路１２内に多段に仕切
り板２０が配置され、流体が仕切り板２０の流通穴を通
って流体が流通されるため、流体の流通速度が制限され
る。そして、この状態で攪拌体３４は、上記振動源５４
によって上下振動されるため、流体が振動する攪拌体３
４と接触することによって十分な攪拌混合効果が得られ
る。

【００３８】この時、仕切り板２０はケーシング１０に
固定され、一方攪拌体３４は振動源５４に接続されてい
るので、被混合流体は各仕切り室を多段に移動しながら
各仕切り室内で固定仕切り板２０と振動攪拌体３４との
相対的な運動によって極めて効果的に攪拌混合される。

【００３９】このように、本実施例の混合反応装置によ
れば、ケーシング１０が複数のパイプ１８と仕切り板２
０とを交互に積み重ねた多段構造で形成されているた
め、組立てや分解が容易に行うことができる。従って、
本実施例のケーシング１０は、メンテナンス作業が容易
に行えるとともに、使用するパイプの長さや仕切り板等
を変えるだけで所望の構造に簡単に変更することができ
る。

【００４０】また、ケーシング１０の流通路１２内に
は、流通穴２６が形成された仕切り板２０が多段に配置
されている。従って、流体の流通速度を流通穴２６の大
きさによって所望の速度に制御することが可能となり、
流体の反応時間を十分に稼ぎつつ混合処理を行うことが
できる。この混合処理は、振動源５４に接続された攪拌
体３４が、仕切り板２０との間の相対運動によって行わ
れるため、効果的に混合させることができる。

【００４１】更に、攪拌体３４を図４に示すようなリボ
ン状の螺旋羽根３８に形成し、仕切り板２０の流通穴２
６を図２及び図３に示すような半径方向のスリット状に
形成されている。このため、攪拌体３４の螺旋羽根３８
は、これを回転させながら図１に示す多段に組み立てた
仕切り板２０の流通穴２６を順番に通過させることによ
り、ケーシング１０内に容易にセットすることができ
る。

【００４２】また、攪拌体３４は、軸部３６とその周囲
に同軸状に固定される複数の攪拌体素子４０とで構成さ
れ、順次積み重ねて形成することができるため、上記ケ
ーシング１０の組立て工程に沿って、仕切り板で仕切ら
れたスペース内に所望の形状、例えば平板状で開口が形
成されたような形状の攪拌体を組込むことができる。

【００４３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の混合反応装
置は、複数のパイプと流通穴が設けられた仕切り板とを
交互に多段に配置してケーシングを構成し、ケーシング
内に攪拌体を配置したことにより、流体を非常に効果的
に攪拌混合しながら所望の反応時間を稼ぐことができる
とともに、ケーシングの製造や変更あるいはメンテナン
スを容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る混合反応装置のケーシ
ングの構成を示す断面図である。

【図２】本実施例に係るケーシングの組立て工程を示す
斜視図である。

【図３】本実施例に係る仕切り板の平面図である。

【図４】本実施例に係る攪拌体の正面図である。

【図５】本実施例に係る攪拌体の組立て構成図である。

【図６】本実施例に係る混合反応装置の全体構成を示す
断面図である。

【符号の説明】

１０ケーシング１２流通路１８パイプ２０仕切り板２６流通穴３４攪拌体５４振動源

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内部に流体が流通される流通路が設けられ
たケーシングと、そのケーシング内に配置され、振動源
に接続された攪拌体と、を含む混合反応装置であって、
前記ケーシングが、多段に接続される複数のパイプと、
そのパイプ同士の接続部に介在させて前記流通路を多段
に仕切るとともに、流体を流通させる流通穴が形成され
た仕切り板と、を有し、流体が前記各流通穴を通って流
通しながら、前記攪拌体を振動させて流体を攪拌混合す
ることを特徴とする混合反応装置。
【請求項２】請求項１記載の混合反応装置において、前
記攪拌体がリボン状の螺旋羽根で形成され、前記仕切り
板の流通穴がその螺旋羽根を導びいて仕切り板を通過さ
せるスリット形状に形成されたことを特徴とする混合反
応装置。
【請求項３】請求項１又は請求項２記載の混合反応装置
において、前記攪拌体が軸部とその周囲に取付けられる
攪拌羽根で形成された攪拌体素子とを含み、複数の攪拌
体素子を同軸状に接続して構成されたことを特徴とする
混合反応装置。