JP3706872B2 - 静止型流体混合装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は静止型流体混合装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の混合装置としては、特開昭５８ー１３３８２２号公報のものが知られ、かかる混合装置は、両端に入口及び出口を備えた円筒状のケーシングと、互いに対向する面に前面開放の多角形状の小室をハニカム状に多数配列した大小２枚の円板を同心的に重合させてなる複数の導流単位体とからなり、前記大径な円板はケーシングの内径に合致する直径を有し、かつ中心に流通孔を穿設し、前記大径な円板と小径な円板は互いの小室が対向する他の複数の小室に連通するように位置を違えて配列されており、これら複数の導流単位体を互いに同径の円板が隣接するように重ね合わせてケーシング内に配置すると共に、両側には導流単位体の大径な円板を位置させてその連通孔をケーシングの入口及び出口に連通させている。
【０００３】
そして、混合すべき流体を、入口からケーシングの内部空間に加圧流入させると、上流側の導流単位体の流通孔からその内部に達し、小径な円板により直進進路が妨げられて方向を変え、互いに連通する小室を経て中央部から外側に向かって放射状に流動し、さらに上流側の導流単位体を通過してケーシングの内周面に到達した流体は、そのケーシングの内周面と小径な円板とによって形成された流通路から下流側の導流単位体の各小室に入り、中央部に流入し、再び流通孔から下流側の導流単位体に入り、そして、再度各小室を経ながら中央部から外側へ向かって、順次導流単位体の内部を流動し、最終的に出口より排出される。
【０００４】
ところが、大径な円板の外径はケーシングの内径に密接させる様にしてシール機能を具有させているため、ケーシングの内径の加工精度や、大径な円板の外径の加工精度を精密にしなければならず、特にケーシングは導流単位体を複数個配列させる長さを必要とするため、ケーシング全長にわたって内径の加工精度を精密に加工することが困難となり、しかも、大径な円板の外径はケーシングの内径に単に密接しているに過ぎず、このため流体の供給圧力が高くなると、ケーシングが歪んで内径が拡径してしまい、この大径な円板の外径とケーシングの内径との間に部分的にでも僅かな隙間が発生すると、かかる隙間からケーシング内周面全長を伝って流体が混合作用を受けずに短絡的に出口側へ流れてしまい、本来の混合効率が低下する欠点を有していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、装置の組み立てを極めて簡単にすると共に、ケーシング内周面の加工精度を粗くして加工を容易にしてコスト低減を図り、又混合エレメントの振動を防止すると共に、漏れによって発生する短絡的な流動による混合不良を改善する様にした静止型流体混合装置を提供せんとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記従来技術に基づく精密加工の困難性や、短絡的な流動による混合効率の低下等の課題に鑑み、ケーシングに内装する混合集合エレメントを、弾性体によって形成した環装シール体と、混合エレメントから構成し、短絡的な流動を無くすと共に、加工を容易にすることを要旨とする静止型流体混合装置を提供して上記欠点を解消せんとしたものである。
【０００７】
ケーシングと蓋体およびケーシングに内装する混合集合エレメントから静止型流体混合装置を構成し、ケーシングは円筒状に形成され、その両端に入口および出口を形成した蓋体を着脱自在と成している。
【０００８】
混合集合エレメントは環装シール体と、環装シール体に内装する混合エレメントから構成し、環装シール体は弾性体によりケーシングの内周面に挿入される外径にて筒体を形成し、この筒体の両端より内方側へ鍔片を一体成形している。
【０００９】
混合エレメントは、互いに対向する前面に前方開放の小室を多数配列した大小２枚の円板を一組みとして、これを同心的に重合させており、前記大径な円板は環装シール体における筒体の内周面に密接する外径にて形成すると共に、中央に流通孔が穿設され、前記小径な円板の外径は筒体の内周面から離間してこの内周面との間に流通路を形成する様な大きさと成し、大径な円板の小室と、小径な円板の小室とは互いの小室が対向する他の複数の小室に連通する様に位置を違えて配列させている。
【００１０】
そして、混合集合エレメントは環装シール体内の両側に混合エレメントの大径な円板を配設し、その間に２枚の小径な円板を配列させており、この混合集合エレメントをケーシング内に複数配列した際、混合集合エレメント両端間の寸法をケーシングの両端間の寸法より大きく設定している。
【００１１】
また、ケーシング内に複数配列した混合集合エレメントにおける環装シール体の鍔片内方の空間部、または空間部および環装シール体の鍔片の間に、蓋体装着時に弾性変形状態で、中央に連通孔が形成されたパッキン体を介装している。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明すると
本発明に係る静止型流体混合装置１は、入口２および出口３を有する円筒状のケーシング４内に所望する個数の混合集合エレメント５を内装して構成している。
【００１３】
ケーシング４は、両端の開口部に夫々、外方向に突出するフランジ６、6aが形成され、フランジ６、6a端面にケーシング４内径より小径な入口２および出口３を中央に形成した板状の蓋体７、7aを着脱自在に装着している。
【００１４】
混合集合エレメント５はケーシング４の中空内部における軸心方向に内装するものにして、かかる混合集合エレメント５は、環装シール体８と混合エレメント９から構成され、環装シール体８はパッキン、ガスケット等に使用される材質である弾性体（ニトリルゴム、シリコーンゴム、フッソゴム、アクリルゴム、テフロン等）によりケーシング４の内周面との間に若干の隙間を具有させて遊嵌状に挿入される外径にて筒体10を形成し、この筒体10の両端より内方側へ鍔片11、11a を一体成形してリング状と成している。
【００１５】
混合エレメント９は環装シール体８に内装するものにして、図３〜６に示す様に、互いに対向する円板本体の前面に、この前面に対して側壁12を直角と成した前方開放の平面視が多角形状である有底筒状の小室13、13a …を多数整列させて配列した大小２枚の円板14、15を一組みとし、これを同心的に重合させており、かかる二組の混合エレメント９を環装シール体８に内装している。
【００１６】
また、前記大径な円板14は環装シール体８における筒体10の内周面に密接させて水密と成る外径にて形成されると共に、中央に流通孔16が穿設され、一方、小径な円板15の外径は環装シール体８における筒体10の内周面から離間して該内周面との間に流通路17が形成される大きさと成している。
【００１７】
また、図６に示す様に大径な円板14の小室13、13a …と、小径な円板15の小室13、13a …とは互いの小室13、13a …が対向する他の小室13、13a …に連通する様に位置を違えて配列させている。
【００１８】
そして、これら二組の混合エレメント９は、環装シール体８内の両側に大径な円板14を配設すると共に、その間に２枚の小径な円板15を配設して環装シール体８に内装して混合集合エレメント５と成している。
【００１９】
また、環装シール体８における筒体10の軸心方向の長さについては、混合エレメント９の大小の円板14、15を４枚同心的に重ねた状態の軸心方向の厚みに概ね一致させている。
【００２０】
また、上記実施の形態では小室13、13a …の平面視形状を六角と成してハニカム状に多数配列したものを示したが、かかる形状に何ら限定されず、図７〜９に示す様に小室13、13a …の平面視形状を三角、四角、八角…等と成したり、又円形（図示せず）と成しても良い。
【００２１】
次に、複数の混合集合エレメント５をケーシング４の中空内部に直列的に配設し、フランジ６、6a端面に蓋体７、7aを当ててボルト等によって固定することにより、蓋体７、7aによって複数の混合集合エレメント５が挟持固定されてケーシング４内に配列される。
【００２２】
ここで、ケーシング４の両端間の寸法Ｌ１に対し、複数配列する混合集合エレメント５を自由状態で同心的に、環装シール体８の夫々の鍔片11、11a を接触させた連続状態における両端間の寸法Ｌ２を大きく設定することにより、各混合集合エレメント５における環装シール体８の鍔片11、11a に夫々押圧力が加わるため、この押圧力によって各鍔片11、11a が圧縮変形し、その際の弾性復元力によって小室13、13a …の側壁12の上端面相互が圧接されて密接状態が良好となると共に、環装シール体８の鍔片11、11a が大径な円板14の背面に圧接されて密接状態を良好と成してシール機能を完璧なものにしている。
【００２３】
ここで、上記実施の形態における環装シール体８の鍔片11、11a の内径寸法は、環装シール体８の材質との関係で、環装シール体８を弾性変形させた際に、環装シール体８自体が一部分でも切れが発生しない状態で実質的に混合集合エレメント５が容易に装着できる程度に設定されており、具体的な実施例としては、大径な円板14の外径が約９０ｍｍ、大小の円板14、15を４枚同心的に重ねた状態の軸心方向の厚みが約２５ｍｍと成した場合、環装シール体８における鍔片11、11a の内径寸法を約９０ｍｍに設定している。
【００２４】
次に、静止型流体混合装置１の他の実施の形態については、上記実施の形態では大径な円板14の背面側のシール個所は、環装シール体８の鍔片11、11a が密接している外周側であることにより、流体の供給圧力が高くなると、かかる個所の鍔片11、11a が捲れ上がる現象が生じ、シール不良となる可能性があるため、かかるシール不良を解消するためのものであり、図１０〜１２に示す様に、ケーシング４に内装する混合集合エレメント５における環装シール体８の鍔片11、11a 内方の空間部にパッキン体18を介装するものにして、パッキン体18としては混合集合エレメント５間に介装する中間パッキン19と、混合集合エレメント５と蓋体７、7a間に介装する端部パッキン20の２種類である。
【００２５】
中間パッキン19は、環装シール体８と同様な弾性体により環装シール体８の鍔片11、11a の内径より大径で、且つケーシング４の内径より小径と成す円盤体21の両面に、環装シール体８の鍔片11、11a の内径より若干小径な円柱部22、22a を突出形成すると共に、中央に大径な円板14に形成する流通孔16と概ね同径と成した連通孔23を形成している。
【００２６】
端部パッキン20は中間パッキン19の円柱部22、22a のいずれか一方を形成しないものであり、また端部パッキン20の円盤体21相互を重ね合わせて中間パッキン19と成しても良い。
【００２７】
また、上記実施の形態では混合集合エレメント５の鍔片11、11a によって挟持される部位を有する形状に中間パッキン19、端部パッキン20を形成しているも、かかる形状に限定されず、図１３〜１５に示す様に、環装シール体８の鍔片11、11a の内径より若干小径な円盤体21の中央に連通孔23を形成したものを、中間パッキン19、端部パッキン20と成しても良い。
【００２８】
ここで、ケーシング４の両端間の寸法Ｌ１に対し、環装シール体８、中間パッキン19、端部パッキン20を自由状態で同心的に連設させた場合における両端間の寸法Ｌ２を大きく設定し、環装シール体８の鍔片11、11a と中間パッキン19と端部パッキン20を夫々弾性変形させる様に設定している。
【００２９】
尚、混合エレメント９における大小２枚の円板14、15相互の円周方向への位置ズレは、ピン24とピン挿入孔25が形成された突起部26によって回転が規制されている。
【００３０】
次に、静止型流体混合装置の構造的な作用としては、
混合集合エレメント５両端間の寸法Ｌ２をケーシング４の両端の寸法Ｌ１より大きく設定し、蓋体７、7aをケーシング４の両端に装着して混合集合エレメント５を挟持固定していることにより、円板14、15における小室13、13a …を形成する側壁12の上端面の密着状態を強固に維持できると共に、環装シール体８の鍔片11、11a が大径な円板14の背面の外周側に弾性変形状態で密接されるため、かかる個所にシール機能が付与され、これによって大径な円板14の背面から環装シール体８内への漏れ、鍔片11、11a 相互の密接個所からの環装シール体８外周面とケーシング４内周面の間への漏れが規制できる。
【００３１】
また、円盤体21のみから成るパッキン体18としての中間パッキン19と端部パッキン20を装着した実施の形態については、大径な円板14の背面における流通孔16の周囲から環装シール体８の鍔片11、11a によってシールされている個所までの範囲の空間部において、中間パッキン19と端部パッキン20が夫々、弾性変形状態で介装されることにより、かかる個所の大径な円板14の背面に中間パッキン19と端部パッキン20が密着し、シール機能が付与され、これによって大径な円板14の背面から環装シール体８内への漏れや、鍔片11、11a 相互の密接個所からの環装シール体８外周面とケーシング４内周面の間への漏れを規制する機能がさらに向上する。
【００３２】
また、円盤体21に円柱部22、22a を形成するパッキン体18としての中間パッキン19と端部パッキン20を装着した実施の形態については、上記な円盤体21のみから成る中間パッキン19と端部パッキン20の場合、円盤体21の外周面と環装シール体８の鍔片11、11a の内周面との間に若干の隙間が形成されることもあり、かかる個所からの漏れも若干ながら発生する可能性を有しているも、本実施の形態によれば、かかる個所からの漏れを規制する機能が上記にも増してさらに向上する。
【００３３】
次に、本発明に係る静止型流体混合装置の混合作用について説明すると、
基本的な混合作用としては、流体を、静止型流体混合装置１の入口２からケーシング４の内部空間に加圧流入させると、この流体の流れは、例えば図１に示す矢印のように上流側の混合エレメント９の流通孔16からその内部に達し、小径な円板15により直進進路が妨げられて方向を変え、互いに連通する小室13、13a …を経て中央部から外側に向かって放射状に直角衝突、分散、合流、蛇行、渦流等の状態が組み合わさって複雑に流動する。
【００３４】
この様に、上流側の混合エレメント９を通過して環装シール体８の内周面に到達した流体は、その環装シール体８の内周面と小径な円板15とによって形成された流通路17から下流側の混合エレメント９の各小室13、13a …に入り、上述の様な直角衝突、分散、合流、蛇行、渦流等の複雑な流れで中央部に集合され、再び流通孔16から下流側の混合エレメント９に入り、そして、再度各小室13、13a …を経ながら中央部から外側へ向かって直角衝突、分散、合流、蛇行、渦流等によって複雑に、順次混合エレメント９の内部を流動し、出口３より排出される。
【００３５】
また、流体は上記の様に、各小室13、13a …の底面および側壁12への直角衝突、各小室13、13a …から他の複数の小室13、13a …への分散、複数の小室13、13a …から他の一つの小室13、13a …への合流、蛇行、さらに複数の小室13、13a …から各小室13、13a …への流入による渦流による流体力学的な剪断、各小室13、13a …から他の小室13、13a …への連通路であるオリフイスを通過する際の流体力学的な剪断、衝撃的破壊による粉砕、側壁12の上端面を通過する際の剪断、機械的なキャビテーション等によって流体の分散混合が行われるのである。
【００３６】
【発明の効果】
要するに本発明は、円筒状のケーシング４の両端に入口２および出口３を形成した蓋体７、7aを着脱自在と成し、弾性体によりケーシング４の内周面に挿入される外径にて筒体10を形成し、この筒体10の両端より内方側へ鍔片11、11a を一体成形して環装シール体８を形成し、互いに対向する前面に前方開放の小室13、13a …を多数配列した大小２枚の円板14、15を一組みとして、これを同心的に重合させて混合エレメント９と成し、前記大径な円板14は環装シール体８における筒体10の内周面に密接する外径にて形成すると共に、中央に流通孔16が穿設され、前記小径な円板15の外径は筒体10の内周面から離間してこの内周面との間に流通路17を形成する様な大きさと成し、かかる混合エレメント９の大径な円板14の小室13、13a …と、小径な円板15の小室13、13a …とは互いの小室13、13a …が対向する他の複数の小室13、13a …に連通する様に位置を違えて配列させ、前記環装シール体８内の両側に大径な円板14を配設し、その間に２枚の小径な円板15を配列させて混合集合エレメント５と成し、この混合集合エレメント５をケーシング４内に配列し、混合集合エレメント５両端間の寸法Ｌ２をケーシング４の両端間の寸法Ｌ１より大きく設定したので、混合エレメント９を環装シール体８に内装した混合集合エレメント５の状態でケーシング４に内装できると共に、かかる内装時において混合集合エレメント５の両側に大径な円板14が配設されていることより、流動方向に対する方向性に関係なくケーシング４に内装できるため、組み立てが極めて簡単と成る。
【００３７】
また、環装シール体８外周とケーシング４内周間にはシール機能を付与しなくてもよいため、ケーシング４内周面の加工精度を粗くできるため、混合集合エレメント５を多数個内装するケーシング４の加工が容易と成ってコストを低減でき、また混合エレメント９の大径な円板14の外径は、環装シール体８の筒体10の内周面に密接されているため、混合時の径方向へのガタツキが防止されると共に、環装シール体８が弾性体によって形成されるため、混合エレメント９内を流体が複雑に流動しながら通過する際に発生する脈動や、ポンプ自体による脈動によって混合エレメント９が振動するも、かかる振動に対して環装シール体８が緩衝材として機能し、振動を吸収したり、減衰させたりできるため、周辺器具および構造体への悪影響を防止でき、また蓋体７、7aをケーシング４の両端に装着して混合集合エレメント５を挟持固定できることにより、円板14、15における小室13、13a …を形成する側壁12の上端面の密着状態を強固に維持できるため、各円板14、15のガタツキが防止でき、側壁12相互の上端面或いは大径な円板14の外周側からの漏れによって発生する短絡的な流動による混合不良が改善できる。
【００３８】
また、ケーシング４内に複数配列した混合集合エレメント５における環装シール体８の鍔片11、11a 内方の空間部に、蓋体７、7a装着時に弾性変形状態で、中央に連通孔23が形成されたパッキン体18を介装したので、かかる個所の大径な円板14の背面にパッキン体18が密着し、大径な円板14の流通孔16周囲から環装シール体８の鍔片11、11a 内周縁までにわたる背面全体にシール機能が付与され、これによって大径な円板14の背面から環装シール体８内への漏れや、鍔片11、11a 相互の密接個所からの環装シール体８外周面とケーシング４内周面の間への漏れを規制する機能がさらに向上することにより、かかる漏れによる短絡的な流動による混合不良がさらに改善できる。
【００３８】
また、ケーシング４内に複数配列した混合集合エレメント５における環装シール体８の鍔片11、11a 内方の空間部および環装シール体８の鍔片11、11a の間に、蓋体７、7a装着時に弾性変形状態で、中央に連通孔23が形成されたパッキン体18を介装したので、前記の様な円盤体21のみから成るパッキン体18の場合には、円盤体21の外周面と環装シール体８の鍔片11、11a の内周面との間に若干の隙間が形成され、かかる個所からの漏れも若干ながら発生する可能性を有しているも、本発明によれば、かかる個所からの漏れがさらに防止できる等その実用的効果甚だ大なるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る静止型流体混合装置の概略断面図である。
【図２】同上静止型流体混合装置における蓋体を装着する前の状態を示す概略断面図である。
【図３】同上静止型流体混合装置を構成する混合集合エレメントの分解斜視図である。
【図４】同上混合集合エレメントの混合エレメントを構成する２枚の円板の正面図である。
【図５】同上円板の斜視図である。
【図６】同上円板を２枚、同心的に重合させた場合における各小室の連通配列状態を示す図である。
【図７】同上円板における小室の形状を三角と成した連通配列状態を示す図である。
【図８】同上円板における小室の形状を四角と成した連通配列状態を示す図である。
【図９】同上円板における小室の形状を八角と成した連通配列状態を示す図である。
【図１０】静止型流体混合装置の他の実施の形態を示す概略断面図である。
【図１１】同上静止型流体混合装置における蓋体を装着する前の状態を示す概略断面図である。
【図１２】同上静止型流体混合装置における混合集合エレメントとパッキン体の斜視図である。
【図１３】静止型流体混合装置の他の実施の形態を示す概略断面図である。
【図１４】同上静止型流体混合装置における蓋体を装着する前の状態を示す概略断面図である。
【図１５】同上静止型流体混合装置における混合集合エレメントとパッキン体の斜視図である。
【符号の説明】
２ 入口
３ 出口
４ ケーシング
５ 混合集合エレメント
７、7a 蓋体
８ 環装シール体
９ 混合エレメント
10 筒体
11、11a 鍔片
13、13a … 小室
14 円板
15 円板
16 流通孔
17 流通路
18 パッキン体
23 連通孔

Claims (3)

1. 円筒状のケーシングの両端に入口および出口を形成した蓋体を着脱自在と成し、弾性体によりケーシングの内周面に挿入される外径にて筒体を形成し、この筒体の両端より内方側へ鍔片を一体成形して環装シール体を形成し、互いに対向する前面に前方開放の小室を多数配列した大小２枚の円板を一組みとして、これを同心的に重合させて混合エレメントと成し、前記大径な円板は環装シール体における筒体の内周面に密接する外径にて形成すると共に、中央に流通孔が穿設され、前記小径な円板の外径は筒体の内周面から離間してこの内周面との間に流通路を形成する様な大きさと成し、かかる混合エレメントの大径な円板の小室と、小径な円板の小室とは互いの小室が対向する他の複数の小室に連通する様に位置を違えて配列させ、前記環装シール体内の両側に大径な円板を配設し、その間に２枚の小径な円板を配列させて混合集合エレメントと成し、この混合集合エレメントをケーシング内に複数配列し、混合集合エレメント両端間の寸法をケーシングの両端間の寸法より大きく設定したことを特徴とする静止型流体混合装置。
2. ケーシング内に複数配列した混合集合エレメントにおける環装シール体の鍔片内方の空間部に、蓋体装着時に弾性変形状態で、中央に連通孔が形成されたパッキン体を介装したことを特徴とする請求項１記載の静止型流体混合装置。
3. ケーシング内に複数配列した混合集合エレメントにおける環装シール体の鍔片内方の空間部および環装シール体の鍔片の間に、蓋体装着時に弾性変形状態で、中央に連通孔が形成されたパッキン体を介装したことを特徴とする請求項１記載の静止型流体混合装置。

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