JP3784443B2 - 混合装置およびそれを用いた撹拌濾過装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動体の振動により所定容器内で撹拌混合を行う混合装置の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
流体どうしの撹拌混合を行ってエマルションを製造する装置として、図5に示されるような装置が存在する。この装置のケーシング11内には振動体13が設けられており、この振動体13は駆動軸13aとこの駆動軸13aに取り付けられた円板13bとからなる。そして、各円板13bの間に挿入される形で、節部材14がケーシング11内に取り付けられている。また、円板13bには、一般に貫通孔13cが設けられる。
【0003】
このタイプの混合装置は、振動体13が上下振動することにより撹拌混合を行うものであるが、円板13bどうしを節部材14によってそれぞれ独立させていることが特徴となっている(なお、本明細書では、説明の便宜上、このタイプの混合装置を仕切撹拌型混合装置と呼ぶことにする)。このような仕切撹拌型混合装置においては、円板13bの上下振動によって混合が行われるのは勿論であるが、振動体13の上下振動によって節部材14と駆動軸13aの間の間隔15を流体が行来することによっても混合が行われる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例に係る仕切撹拌型混合装置では、振動体13の振動の際にケーシング11と円板13bの間の間隔16において余分な流れが生じてしまい、十分な撹拌混合が行えない場合があった。
【0005】
本発明は以上のような課題に鑑みなされたものであり、その目的は、円板周囲からの余分な流れが生じない仕切撹拌型混合装置を提供し、かつ、それを応用した濾過装置等を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
[仕切撹拌型混合装置]
以上のような課題を解決するために、本願の請求項1に係る混合装置においては、円筒状のケーシングと、このケーシングの内側に配置される振動体と、を備え、該振動体が前記ケーシング内で当該ケーシングに対して相対的に振動することにより混合を行う混合装置において、前記振動体は駆動軸とこの駆動軸に取り付けられた円板部材とからなり、前記ケーシング内には前記円板部材どうしの間に広がる節部材が備えられ、前記円板部材及び節部材は当該円板部材もしくは節部材を貫通する複数個の貫通孔を有し、かつ前記円板部材の貫通孔と前記節部材の貫通孔は、互いに重なり合わない位置に設けられていることを特徴とする。
【0007】
また、請求項2に係る混合装置においては、請求項1記載の混合装置において、前記節部材の貫通孔が内縁側配置であり、かつ前記円板部材の貫通孔が外縁側配置であることにより、それらが互いに重なり合わない位置にされていることを特徴とする。
【0008】
以上のような構成を有する本発明に係る混合装置によれば、振動体が振動すると、円板部材と節部材とが接近したり遠ざかったりすると、それに応じて、これらに設けられている貫通孔を流体が通過するようになり、流体が貫通孔を通過する際に混合が行われることになる。この場合において、本発明に係る混合装置では、前記円板部材の貫通孔と前記節部材の貫通孔が互いに重なり合わない位置に設けられているため、ケーシング内での流体の流路が複雑化し、エマルション生成においては好条件が提供されることとなる。
【0009】
本発明はまた、上記いずれかの混合装置において、前記円板部材の周縁部には同方向のテーパーが各々設けられているものも提供する(請求項5)。このテーパーは、テーパーが開いている向きに円板部材が動いたときには、前記円板部材周囲からの流体の余分な流れを強力に阻止するためのものである。
【0010】
このように円板部材の周縁部にテーパが設けられている場合には、テーパーが開いている向きに円板部材が動いたときには、円板部材周囲からの余分な流れが生じなくなり、それに応じて、円板部材に設けられている複数個の貫通孔に流体の流れが集中することになる。従って、振動体が振動したときには、テーパーが設けられていない場合よりも多量の流体が前記貫通孔を通過することになり、撹拌効率が向上する。
【0011】
[撹拌濾過装置]
本願の請求項3に係る撹拌濾過装置においては、円筒状のケーシングと、このケーシングの内側に配置される振動体であって、駆動軸とこの駆動軸に取り付けられた円板部材とからなり、前記ケーシング内で当該ケーシングに対して相対的に振動する振動体と、前記円板部材どうしの間に設けられ、かつ中空状の多孔部材で構成される節部材と、前記多孔性中空節部材の中空部分を減圧する減圧装置および/または前記ケーシング内を加圧する加圧装置と、を備え、前記振動体が振動している状態で濾過を行うことを特徴とする。
【0012】
上記構成のように節部材を多孔性中空節部材とすることにより、この部分で濾過が行え、かつ、振動体の撹拌混合作用により多孔性中空節部材表面に存在する境膜を除去することができ、濾過効率を向上させることができる。なお、撹拌混合装置を濾過装置と組み合わせることにより有為な効果が得られることは、例えば、特願平6-242836号公報に記載されている。この効果は、特にウルトラフィルトレーション(UF)などの場合に顕著である。それは、例えば、濾過速度低下の原因となる境膜(境膜は、濾過の経過に伴い濾材表面付近に生じる;特願平6-242836号公報参照)を除去しながら濾過を行うことができ、連続的な濾過を円滑に行うことができるようになるからである。なお、多孔性中空節部材はそれ自身が多孔性のセラミック等で構成してもよく、支持部材上に多孔膜を張り付けて構成したものでもよい。
【0013】
請求項3の撹拌濾過装置の前記円板部材の周縁部に同方向のテーパーを各々設けるようにすると(請求項5)、テーパーが開いている向きに円板部材が動いたときには、円板部材周囲からの余分な流れが生じなくなり、その分だけ多孔性中空節部材表面の流れが速くなる。従って、振動体が振動したときには、テーパーが設けられていない場合よりも速い流れが多孔性中空節部材表面に生じることになり、より強力に境膜を除去しながら濾過を行うことが可能になる。
【0014】
[分散粒子弁別型エマルション製造装置]
本願の請求項4は、分散粒子弁別型エマルション製造装置を提供する。請求項4に係る分散粒子弁別型エマルション製造装置は、請求項3記載の装置において、前記円板部材には当該円板部材を貫通する複数個の貫通孔が設けられており、この振動体を振動させて前記多孔性中空節部材間で粗エマルションを生成し、この粗エマルションの分散粒子を前記多孔性中空節部材により粒径別に弁別することによって、ほぼ均一粒径の分散粒子からなるエマルションを製造する。
【0015】
このようなエマルション製造装置によれば、振動体の振動により生成された粗エマルションが、多孔性中空節部材を通過する過程で粒径別に弁別される。即ち、粗エマルションには大小様々な粒径の分散粒子が含まれているが、所定孔径の多孔性部材を通過させると、その孔径以上の分散粒子は当該多孔性部材を通過することができないため、所定孔径以下の大きさの分散粒子のみを得ることができる。なお、得られる分散粒子の大きさは、多孔性部材の孔径を適宜変更することにより自由に選択できる。因みに、エマルションを製造する混合装置を多孔性部材と組み合わせてエマルションの分散粒子を弁別することは、特願平5-193703号に詳細に記載されている。
【0016】
一方、本発明に係る分散粒子弁別型エマルション製造装置では、振動体の円板部材にテーパーと貫通孔が設けられていることにより(請求項5)、前述の如く混合効率が向上し、効率的に粗エマルションを製造することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
図1及び図2は、本発明の第1の実施の形態を示す図である。ここで、図1は実施の形態に係る仕切撹拌型混合装置の縦断面図であり、図2(A)は図1のA−A断面図、図2(B)は図1のB−B断面図である。なお、従来と同様の構成要素については同一符号を付しその説明を省略する。
【0018】
図1に示されるように、本発明に係る混合装置は、従来例と同様に、駆動軸13aに円板13bが取り付けられる一方、各円板13bの間に挿入される形で、節部材14がケーシング11内に取り付けられている。節部材14と駆動軸13aの間には、間隔15が形成される。
【0019】
しかしながら、本実施の形態に係る混合装置では、従来とは異なり、円板13bを貫通する貫通孔13cを円板13bの外縁側に設ける一方(図2(A))、節部材14を貫通する貫通孔14cを円板13bの内縁側に設けている(図2(B))。このような態様では、貫通孔13cと貫通孔14cの間で重なりがなく、流体が貫通孔13cを通過してから貫通孔14cを通過するに際し、その流路が折れ曲がることになる。これを、上記両貫通孔が重なっていて流体の流路がストレートな場合と比較すると、流路が折れ曲がっている分だけ複雑な力が流体に加わることから、エマルション生成の環境としては良好になる。なお、貫通孔13cと貫通孔14cの位置関係については、いずれか一方が外縁側で他方が内縁側という関係に限られず、両貫通孔が重なっていさえしなければ、いかなる配置関係を採ってもよい。
【0020】
ところで、本発明に係る混合装置においては、円板13bの周縁部分にテーパー21が設けられている(なお、テーパー21は丸味を持たせても持たせなくてもよい)。このように円板13bにテーパー21が設けられると、円板13b周囲における余分な流れが生じなくなり、撹拌混合がより効果的に行えるようになる。ここで、間隔15からの余分な流れは、振動体13が(イ)の向き(即ち、テーパー21が開いている向き)に動いた場合に強力に防止され、その分だけ貫通孔13cおよび間隔16で強力な流れを生じさせることができる。この部分で強力な流れを起こすことができれば、それによって混合効率を向上させることができる。例えば、水と油を投入した場合を想定すると、間隔15からの余分な流れを生じさせずに、貫通孔13cを通過する量を多くしてその流速と互いの接触面積を大きくすることにより、それらの混合を促進することができる。
【0021】
なお、本発明においては、テーパー21を設けることにより、濾過装置にポンプ作用を持たせることができるようにもなっている。即ち、振動体13が上下駆動した場合には、流体が自然に下方へと押しやられることとなる。
【0022】
図3は、本発明に係る撹拌濾過装置と分散粒子弁別型エマルション製造装置の実施の形態を示す図である。これら両装置は、図3に示される構成で共通させることができる。図4(A)および図4(B)は図3のC−C断面図であるが、撹拌濾過装置の場合には、図4(A)に示されるように貫通孔13cの無い円板を使用し、分散粒子弁別型エマルション製造装置の場合には、図4(B)に示されるように貫通孔13cの有る円板を使用する。
【0023】
これらの装置において特徴的なことは、節部材14に相当するものが多孔性の中空部材で構成され、多孔性中空節部材23となっていることである。また、ケーシング11の周囲には外壁体25が設けられており、この外壁体25の吸引孔27からの吸引を行うか或いは圧入孔26から流体の圧入を行うことにより、流体を多孔性中空節部材に通すことができる。この場合において、圧入と吸引はそれぞれ独立に別々に行うようにしても、同時に行うようにしてもよい。
【0024】
ここで、図3の装置を本発明に係る撹拌濾過装置として使用した場合には、濾過の進行に伴って多孔性中空節部材23の表面に形成される境膜を、振動体13の上下振動による撹拌作用によって除去することができ、濾過効率を落すことなく連続的な濾過が行えるようになる。濾液は、吸引孔27から取り出すことができる。なお、テーパー21は必ずしも設ける必要はないが、テーパー21を設けることによって、より強力に多孔性中空節部材23の境膜を除去することができる。また、UFの場合に生ずる濃縮液は取出し口28から取り出すことができるが、試料溶液の供給・排出は、圧入孔26、取出し口28のいずれからも行うことができる。
【0025】
一方、図3の装置を分散粒子弁別型エマルション製造装置として使用した場合には、振動体13の振動により粗エマルションが製造され、それが多孔性中空節部材23を通る際に分散粒子の弁別が行われる(特願平5-193703号)。この場合において、テーパー21のみならず、貫通孔13cを有する円板(図4(B))を使用することによって、粗エマルションを効果的に製造することができる。
【0026】
以上、本発明に係る混合装置と撹拌濾過装置の実施の形態を説明してきたが、振動体13の振動はケーシング11に対して相対的なものであればよい。即ち、この実施の形態では両装置とも振動体が振動することとしているが、例えば米国特許 3,174,622号に見られるように、ケーシング側のほうを振動させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る混合装置の実施の形態を示すブロック図である。
【図2】 図1のA−A断面図(図2(A))及び図1のB−B断面図(図2(B))である。
【図3】 本発明に係る撹拌濾過装置及び分散粒子弁別型エマルション製造装置の実施の形態を示すブロック図である。
【図4】 図3のC−C断面図である。
【図5】 従来例に係る仕切撹拌型撹拌混合装置の機能構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
11 ケーシング、13 振動体、13a 軸、13b 円板、13c,14c 貫通孔、14 節部材、21 テーパー、23 多孔性中空節部材、25 外壁体、26 圧入孔、27 吸引孔。
Claims (5)
- 円筒状のケーシングと、このケーシングの内側に配置される振動体と、を備え、該振動体が前記ケーシング内で当該ケーシングに対して相対的に振動することにより混合を行う混合装置において、
前記振動体は、駆動軸とこの駆動軸に取り付けられた円板部材とからなり、
前記ケーシング内には前記円板部材どうしの間に広がる節部材が備えられ、
前記円板部材及び節部材は、当該円板部材もしくは節部材を貫通する複数個の貫通孔を有し、かつ、前記円板部材の貫通孔と前記節部材の貫通孔は、互いに重なり合わない位置に設けられていることを特徴とする混合装置。 - 請求項1記載の混合装置において、
前記節部材の貫通孔が内縁側配置であり、かつ前記円板部材の貫通孔が外縁側配置であることにより、それらが互いに重なり合わない位置にされていることを特徴とする混合装置。 - 円筒状のケーシングと、
このケーシングの内側に配置される振動体であって、駆動軸とこの駆動軸に取り付けられた円板部材とからなり、前記ケーシング内で当該ケーシングに対して相対的に振動する振動体と、
前記円板部材どうしの間に設けられ、かつ中空状の多孔部材で構成される節部材と、
前記多孔性中空節部材の中空部分を減圧する減圧装置および/または前記ケーシング内を加圧する加圧装置と、を備え、
前記振動体が振動している状態で濾過を行うことを特徴とする撹拌濾過装置。 - 請求項3記載の装置において、
前記円板部材には当該円板部材を貫通する複数個の貫通孔が設けられており、この振動体を振動させて前記多孔性中空節部材間で粗エマルションを生成し、この粗エマルションの分散粒子を前記多孔性中空節部材により粒径別に弁別することによって、ほぼ均一粒径の分散粒子からなるエマルションを製造する装置。 - 請求項1から4いずれか記載の装置において、
前記円板部材の周縁部には同方向のテーパーが各々設けられていることを特徴とする装置。
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