JP3115030B2 - 混合装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は混合装置、特に２種類の
流体を並列的に加圧して混合する混合装置に関する。

【０００２】

【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、すなわち液体どうし、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、効率良く均一な混
合を行える混合装置が望まれている。

【０００３】このような混合の一例として、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、これをモータによって高速回転する攪拌バネに
よって強力に撹拌して混合することが行われている。し
かしながら、このような混合方法においては、非常に強
力な攪拌を行っても、油を水中に微細な粒径（通常１０
μｍ以下）で分散させるためには、かなり多くの時間と
電力が必要となる。

【０００４】このような欠点を改善するものとしては、
図６に示されるようなシステムも知られている。図６に
おいて、混合槽１０には第一の流体（例えば水）が貯留
されており、そしてこの第一の流体はポンプ１２によっ
て混合装置１４に流通され、混合装置１４を出た流体は
混合槽１０に戻される。従って、混合槽１０内の流体
は、ポンプ１２、混合装置１４を介して循環され、その
間に混合処理が行われることとなる。

【０００５】ここで、混合装置１４は、金属製の円筒形
ケーシング１５と、この円筒形ケーシング１５よりも径
の小さいポーラスパイプ１６とから構成されており、こ
のポーラスパイプ１６と円筒形ケーシングの間の両端が
封止されることによって、これらの間に圧入室１７が形
成されている。そして、この圧入室には圧入孔１８が設
置されており、ここから第二の流体（例えば油）が圧入
されるようになっている。

【０００６】ところで、ポーラスパイプ１６は微細な穴
を有する多孔質材料によって形成されているため、圧入
室１７に圧入された第二の流体の一部は、ポーラスパイ
プ１６を浸透し、このポーラスパイプ１６内を流通する
第一の流体に混合されることになる。ここで、ポーラス
パイプ１６の孔径は非常に微細であり（例えば１μｍ程
度）であるので、第二の流体は非常に小さな粒子として
第一の流体に供給されることになる。そして、このポー
ラスパイプ１６内には、ある程度の流速をもって第一の
流体が流通しているため、第二の流体が順次そこに流れ
る第一の流体によって攪拌され、第二の流体が微細な粒
子として分散された混合液が混合槽１０に戻されること
になる。このようにして、一定時間この混合システムを
作動させることによって、混合槽１０内に所定の混合液
が得られることとなる。

【０００７】このような、図６に示す混合システムに用
いられている混合装置によれば、ポーラスパイプ１６の
孔径によって、第一の流体中に、所定の粒径の第二の流
体を分散できることとなり、非常に効果的な混合処理が
行えるものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ここで、上記のように
構成されている従来の混合装置においては、混合液の原
料となる第一の流体と第二の流体の量が多くなれば、処
理量がこれに追いつかず、これによって迅速で有効な混
合が行えなくなるというような問題があった。

【０００９】本発明は以上のような課題を鑑みてなされ
たものであり、その目的は多量の原料の混合処理を迅速
かつ効果的に行うことが可能な混合装置を提供すること
にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】以上のような課題を解決
するために、本発明に係る混合装置においては、第一の
流体が貯留される混合槽と、この混合槽内に設置され第
一の流体を加振する加振手段と、前記混合槽内に設置さ
れ第二の流体が加圧状態で導かれる中空ディスクと、こ
の中空ディスクに接続され該中空ディスクの中空室に導
入口が開口した複数個の浸透パイプと、を備え、第二の
流体を前記中空ディスク内に圧入し、前記浸透パイプを
浸透させるとともに前記加振装置を作動させることによ
って前記混合槽内で前記流体どうしの混合を行う混合装
置であって、前記浸透パイプは、円筒形のケーシング
と、このケーシングよりも小さい径を有するポーラスパ
イプと、前記ケーシングと前記ポーラスパイプの端どう
しを封止することによって形成される圧入室と、を備え
ることを特徴とする。

【００１１】

【作用】以上のような構成を有する本発明の混合装置に
おいては、中空ディスクの中空室に第二の流体が圧入さ
れると、この第二の流体は、この中空ディスクに接続さ
れている複数個の浸透パイプの圧入室にそれぞれ同時に
圧入され、ついにはこれら複数個の浸透パイプのそれぞ
れのポーラスパイプの表面から第二の流体がそれぞれ同
時にしみだしてくるようになる。

【００１２】一方、浸透パイプの周囲には、混合槽内に
貯留されている第一の流体が存在し、しかも収納容器内
には加振手段が設置されているため、ポーラスパイプの
表面からしみだした第二の流体は、この加振手段によっ
て第一の流体中に速やかに分散されることとなる。した
がって、混合槽内に第一の流体が注入されるとともに第
二の流体が中空ディスク内に圧入されると、第一の流体
と第二の流体がポーラスパイプを介して速やかに混合さ
れることになる。

【００１３】ここで、ポーラスパイプにおける第二の流
体の浸透と、ポーラスパイプの表面からしみだした第二
の流体の第一の流体に対する分散は、前記浸透パイプ毎
に同時に行われるため、前記中空ディスク内に第二の流
体が圧入されることによって、該中空ディスクに設置さ
れている複数個の浸透パイプのポーラスパイプを介し
て、第二の流体が第一の流体に並列的に混合されること
となる。

【００１４】

【実施例】図１は本発明の好適な一実施例に係る混合装
置の構成を示す断面図である。

【００１５】本実施例の混合装置２０は、混合槽２２
と、この混合槽２２内に設置された加振手段２４と、同
じく混合槽２２内に設置されている中空ディスク２６
と、この中空ディスク２６に設置されている浸透パイプ
２８と、から構成されている。ここで、混合槽２２に
は、第一の流体が出し入れされる入出口２２ａと、加振
手段２４を挿入する挿入口２２ｂと、この挿入口２２ｂ
に設置されているダイヤフラム２２ｃとを有している。
また、この混合槽２２は、ネジ部２２ｄと、ネジ部２２
ｅと、ネジ部２２ｆと、によってそれぞれネジ止めされ
ている。このため、ネジ部２２ｄを外すことによって加
振手段２４が容易に取り外せるようになっており、ま
た、ネジ部２２ｅを外すことによって上部と下部を分離
することができるようになっており、さらに、ネジ部２
２ｆを取り外すことによって底面が容易に分離できるよ
うになっている。このようにして、本装置の上記各部分
が容易に取り外し可能となっているために、中空ディス
ク２６や浸透パイプ２８等の設置や、点検などに伴う本
装置の組み立てや分解が容易にできるようになってい
る。

【００１６】次に、加振手段２４は、円板部２４ａとこ
れを軸支する軸２４ｂとから構成されており、この軸２
４ｂは図示しない駆動源に接続されており、この駆動源
が駆動することによって、円板部２４ａが上下に振動し
て混合槽２２内に貯留されている流体が上下方向に攪拌
されるようになっている。なおここで、図２は、上記円
板部２４ａの構成を示したもので、図２（Ａ）はその断
面図を、図２（Ｂ）はその上面図を示したものである。
この図２に示されているように、本実施例において円板
部２４は、攪拌孔２４ｃを有しており、この攪拌孔２４
ｃは上側の径が下側の径よりも大きく設定されている。
このような攪拌孔２４ｃが、円板部２４に設置されてい
るために、円板部２４が上下方向に振動した場合には、
攪拌孔２４ｃを介して流体の一部が移動することとな
る。このため、本混合槽２２内の流体の粘性が変化した
場合においても、流体の一部が攪拌孔２４ｃを介して移
動するために、円板部２４の上下方向の振動が妨げられ
ること無く行われることとなり、結果的に、本混合槽２
２内の流体の混合が良好に行われることとなる。また、
攪拌孔２４ｃは上側の径が下側の径よりも大きく設定さ
れているために、攪拌孔２４ｃを介しての流体の過剰の
漏洩が防止されるようになっている。

【００１７】一方、中空ディスク２６は、上支持部２６
ａと下支持部２６ｂが合わされて構成されており、この
両支持部がシールして結合されることによって中空室２
６ｃが構成されている。なお、上記両支持部のシールを
確実にするために、実施例においてはＯリング２７が設
置されている。

【００１８】また、上支持部２６ａと下支持部２６ｂと
もに、ネジ込み部２６ｄを有しており、このネジ込み部
２６ｄの部分で浸透パイプ２８がねじ込み固定されるよ
うになっている。そして、この中空ディスク２６には、
中空室２６ｃに第二の流体を供給する供給管３０と、中
空室２６ｃから空気を排出する排出管３２が接続されて
いて、このうちの供給管３２にはバルブ３０ａが設置さ
れており、排出管３２にはバルブ３２ａがそれぞれ設置
されている。また、この中空ディスク２６には、実施例
において、混合装置２４を受けると共に混合効果を高め
るための受け部３４が設置されている。

【００１９】ここで、図３は、本実施例に用いられてい
る浸透パイプ２８の拡大断面図である。

【００２０】この浸透パイプ２８は、外周が円筒形のケ
ーシング２８ａで構成されており、実施例において、こ
のケーシング２８ａは鉄製であり、第一及び第二の流体
のいずれも透過することがない。そして、このケーシン
グ２８ａの内側には、これよりも径の小さいポーラスパ
イプ２８ｂが設置されており、これらは互いにこれらの
上下に設けられている封止部２８ｃで封止されているた
めに、ケーシング２８ａとポーラスパイプ２８ｂの間に
圧入室２９が形成されている。またさらに、この浸透パ
イプ２８には、圧入室２９に第二の流体を取り込む導入
口２８ｄと空気を排出するための空気抜き穴２８ｅとが
設けられており、このために、この中空ディスク２６に
設置されている複数の浸透パイプ２８の圧入室２９は、
それぞれ中空室２６ｃにつながっていることになる。

【００２１】ここで、ポーラスパイプ２８ｂは、ポーラ
ス材、すなわち１μｍ程度の孔を有する多孔性物質で構
成されており、第一の流体及び第二の流体ともに透過す
ることが可能であるが、ここを通過する際に、流体は微
細な粒子に成ることになる。従って、圧入室２９に第二
の流体が圧入されると、第二の流体はこのポーラス材を
浸透してポーラスパイプ２８ｂの内側に微細な粒子とし
て供給されることになる。なお、中空室２６ｃにおける
気密性を保つために、この浸透パイプ２８においても、
ネジ込み部２６ｄにおいてＯリング２８ｆが設置されて
いる。

【００２２】以上のように構成される本実施例の混合装
置２０において、２種類の流体を混合するときの動作を
以下に説明していく。

【００２３】まず、入出口２２ａから第一の流体ｘ（例
えば水）が混合槽２２内に注入されるのと同時に、中空
室２６ｃに第二の流体ｙ（例えば油）が注入される。こ
こで、中空室２６ｃへの第二の流体ｙの注入は、バルブ
３０ａと３２ａが同時に開かれて、第二の流体ｙ（例え
ば油）が供給管３０を通じて中空室２６ｃに供給される
ことによって行われることになる。この際に、第二の流
体が中空室２６ｃに満たされていくと、空気抜き穴２８
ｅから圧入室２９内の空気が抜かれ、排出管３２から中
空室２６ｃ内の空気が抜かれていくことになる。

【００２４】そして、第二の流体が圧入室２９内に、す
なわち中空室２６ｃ内に充填されると、バルブ３２ａが
閉じられて排出管３２からの流体の排出が停止される
が、供給管３０からは続けて第二の流体が圧力をかけて
供給されていく。これによって、第二の流体にかけられ
た圧力により、浸透パイプ２８のポーラスパイプ２８ｂ
の微細孔から第二の流体ｙがしみだしていくことになる
が、ポーラス材の微細孔によって、該第二の流体ｙは微
細な粒子を形成するようになる。

【００２５】一方、これと同時に、混合槽２２内に設置
されている加振手段２４が駆動して、混合槽２２内の流
体を上下方向に移動させることになる。このときに、受
け部３４が設置されているために、加振手段２４の駆動
力は、横方向に逃げることなく直接的に浸透パイプ２８
に加えられることになる。ここで、浸透パイプ２８のポ
ーラス材の内側の上下方向は開放されているため、加振
手段２４によって移動させるられる流体は、このポーラ
スパイプ２８ｂの内側を流通するようになる。従って、
ポーラスパイプ２８ｂからしみだしてきた第二の流体ｙ
は、この加振手段２４の攪拌によって直ちに第一の流体
ｘ内に分散されることになる。そして、このような混
合、すなわちポーラス材を介しての浸透と加振手段２４
による分散が同時に行われることによる混合が十分に行
われた後に、所望の混合物が得られたときには、入出口
２２ａからこの混合体（ｘｙ）が取り出されることにな
る。このようにして製造された混合体は、ポーラスパイ
プを介して混合されるために、微細な粒径の流体を含有
する、良好な混合物を得ることができるようになってい
る。

【００２６】一方、図４は、この混合装置を上部から透
視した透視図である。

【００２７】図４から明らかなように、中空ディスク２
６には複数のネジ込み部２６ｄが設置されており、ここ
に複数のポーライパイプ２８がそれぞれねじ込まれるよ
うになっている。従って、中空室２６ｃに圧入される第
二の流体ｙは、これら複数の浸透パイプ２８の圧入室に
それぞれ均等に分配されることになり、パスカルの原理
によってそれぞれのポーラスパイプ２８ｂには均等に圧
力がかかることになる。これにより、多量の第二の流体
ｙを多量の第一の流体ｘに迅速に混合させることが可能
になっている。

【００２８】ここで、図５は、浸透パイプ２８の別の構
成例を示したものである。

【００２９】この図５の構成例においては、図３の構成
例のネジ込み部２６ｄの部分を溶接などして構成したも
のである。このようにして構成された接合部２６ｅによ
って鉄製のケーシング２８ａは、中空ディスク２６の上
支持部２６ａと下支持部２６ｂにそれぞれ一体形成され
ている。ところで、浸透パイプ２８をこのような構造と
した場合には、中空ディスク２６と一体形成されたケー
シング２８ａの上部より、ポーラスパイプ２８ｂが挿入
されてから封止部２８ｃで封止して浸透パイプ２８が形
成されることとなる。

【００３０】なお、本実施例においては、第一及び第二
の流体ともに液体を用いているが、用いられる流体はこ
れに限られるものではなく、第二の流体は気体を用いる
ことができる。なお、本実施例に係る装置においては、
第二の流体として気体を用いる時に、従来装置と比較し
て、顕著な効果を有していることをここで特記してお
く。すなわち、本装置は入出口２２ａを有しているため
に、浸透パイプ２８から出てくる気体を有効に逃すこと
が可能である。しかも、圧をかけるのは、装置全体では
なく中空ディスク２６のみであり、またここに圧をかけ
るのみで気体と液体の有効な混合が行えるために、操作
性及び安全性の上でも優れた効果を有していることにな
る。

【００３１】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る混合装置に
おいては、一度に多量の混合を行うことが可能となり、
処理量、処理速度共に向上した混合装置を提供すること
が可能となっている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適な一実施例に係る混合装置の構成
を示す断面図である。

【図２】図１の混合装置の加振手段２４における円板部
２４ａの構成を示した図である。

【図３】図１の混合装置の浸透パイプの構成を示す拡大
断面図である。

【図４】図１の混合装置を上面から透視した透視図であ
る。

【図５】図１の混合装置の浸透パイプの別の構成例を示
す拡大断面図である。

【図６】従来の混合装置の構成を示した図である。

【符号の説明】

２２ 混合槽 ２４ 加振手段 ２６ 中空ディスク ２６ｃ 中空室 ２８ 浸透パイプ ２８ａ ケーシング ２８ｂ ポーラスパイプ ２８ｃ 封止部 ２９ 圧入室

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第一の流体が貯留される混合槽と、この混
   合槽内に設置され第一の流体を加振する加振手段と、前
   記混合槽内に設置され第二の流体が加圧状態で導かれる
   中空ディスクと、この中空ディスクに接続され該中空デ
   ィスクの中空室に導入口が開口した複数個の浸透パイプ
   と、を備え、第二の流体を前記中空ディスク内に圧入
   し、前記浸透パイプを浸透させるとともに前記加振装置
   を作動させることによって前記混合槽内で前記流体どう
   しの混合を行う混合装置であって、 前記浸透パイプは、 円筒形のケーシングと、 このケーシングよりも小さい径を有するポーラスパイプ
   と、 前記ケーシングと前記ポーラスパイプの端どうしを封止
   することによって形成される圧入室と、 を備え、 前記中空ディスクの中空室に圧入される第二の流体は、
   前記複数個のポーラスパイプを浸透して前記混合槽内の
   第一の流体に並列的に供給されることを特徴とする混合
   装置。