JP6402373B2 - 装入物固定構造、装入物固定方法、静的混合器および静的混合器の組立方法 - Google Patents

Description

この発明は、たとえば、流体の流れを利用して流体を混合する混合要素などのような装入物を管体の内部に固定するための装入物固定構造に関する。

管体の内部に混合器やろ過器、整流板などの装入物を固定するときには、装入物が取り付けられたフランジを、接続する管体の端部に形成されたフランジ間に挟んで固定すること等が行われている。

しかし、フランジ間に挟んで固定する構造では、フランジ同士を複数のボルトで締め付けなければならず、また、パッキン等のシール材を必要とするため作業性が良くない。

下記特許文献１には、混合装置の要素部材である球体をばねで固定する構成が開示されている。これは、管体内の長手方向の中間部分に球体を並べて挿入し、これら球体群の両端部をばねで押さえ、これらのばねを管体の両端に備える別のエンド部材で押さえるという構成である。

この構成におけるばねは、管体の内壁と球体との間のスリットギャップを所定の値に調整する機能を果たすものであって、このばねのみで球体を管体内に固定することはできない。球体の固定には、別途にエンド部材が必要である。

特開２００７−２６０５２７号公報

この発明は、管体の内部に装入物を簡単に固定することを主な目的とする。

そのための手段は、管体内に装入する装入物と該装入物を固定する固定部材を備え、前記固定部材は、コイルばね形状であり、長手方向の端面に前記装入物を支持する支持部と外周面に前記管体の内周面に圧接する圧接部を有するとともに、前記圧接部の外径は前記管体の内径よりも大きな形状を有し、前記固定部材によって前記装入物を前記管体内で固定し、前記圧接部における前記支持部側の部分のピッチが他の端面側のピッチ部分よりも大きいことを特徴とする装入物固定構造である。

前記支持部は、装入物に押し付けたり、装入物に一体に固定したり、係合したりして装入物を支持する部分として形成される。装入物と固定部材が一体である場合には、装入物を挿入する工程と固定部材を挿入する工程は一連のものとして行える。

この装入物固定構造では、固定部材の支持部が管体内の装入物を支持し、固定部材の圧接部が拡径方向への反発力により管体の内周面に圧接されることにより装入物を固定する。

課題を解決するための別の手段は、管体内に装入する装入物を固定部材を用いて前記管体内に固定する装入物固定方法である。前記固定部材は、コイルばね形状であり、長手方向の端面に前記装入物を支持する支持部と外周面に前記管体の内周面に圧接する圧接部を有するとともに、前記圧接部の外径は前記管体の内径よりも大きな形状を有し、前記圧接部における前記支持部側の部分のピッチが他の端面側のピッチ部分よりも大きい。そして、この装入物固定方法は、前記管体内に前記装入物を挿入する工程と、前記固定部材を前記管体内に挿入する工程と、前記固定部材の前記圧接部を前記管体の内周面に圧接し固定する工程を備えることを特徴とする。

この装入物固定方法による装入物の固定は、固定部材を管体内に挿入するだけの簡単な作業によって行うことができ、固定部材の圧接部を圧接させる工程は固定部材の変形によってなされる。

前述の管体内装入物固定構造を用いると、管体内に装入される混合要素と、前記管体内で前記混合要素を固定する固定部材を備え、前記固定部材は、コイルばね形状であり、長手方向の端面に前記混合要素を支持する支持部と外周面に前記管体の内周面に圧接する圧接部を有するとともに、前記圧接部の外径は前記管体の内径よりも大きな形状を有し、前記固定部材によって前記混合要素を前記管体内で固定したことを特徴とする静的混合器が得られる。

この静的混合器は、前記管体内に前記混合要素を挿入する工程と、前記固定部材を前記管体内に挿入する工程と、前記固定部材の前記圧接部を前記管体の内周面に圧接し固定する工程で組み立てられる。

この発明によれば、変形させられた固定部材の拡径方向への反発力により管体内の装入物を固定するので、固定部材を挿入するだけで管体内の装入物を固定することができる。このため、装入物の固定作業が極めて容易である。

装入物固定構造を用いた静的混合器の斜視図。 静的混合器の分解斜視図。 静的混合器の断面図。 固定部材の側面図と管体の断面図。 固定部材の斜視図。 他の例に係る静的混合器の断面図。 他の例に係る静的混合器の断面図。

この発明を実施するための一形態を、以下図面を用いて説明する。
図１は、装入物固定構造を用いた静的混合器１１の斜視図である。静的混合器１１は、流体が自ら有するエネルギーにより分割・合流させられ混合されるものであり、装入物としての混合要素１２を管体１３内に装入することにより構成されている。

管体１３は円筒状で、図２に示したように混合要素１２より長く、両端部には図示しない別の管体等に接続するための雄ねじ１３ａが形成されている。

混合要素１２は複数の部材を組み合わせて構成されていて、全体としては円柱状である。混合要素１２の外径は管体１３の内径よりわずかに小さく、具体的には、混合要素１２が管体１３の内周面との間にわずかな隙間を残して収まる大きさである。

混合要素１２を構成する部材は、図２に示したように、複数の円板状の板材２１と、これらを支持する短円筒状の支持環２２である。板材２１には厚さ方向に貫通する複数の貫通穴２１ａが形成されている。これら板材２１は支持環２２を介して流体の流通方向（図１の矢印参照）に対して垂直に所定間隔毎に配設されている。複数の板材２１は、隣り合う板材２１の貫通穴２１ａが流体の流通方向に重ならないように配設されているため、流体は混合要素１２を通過するに従って分割と合流を繰り返して混合される。

板材２１の固定は、支持環２２の一端に設けられた複数の凸部２２ａに、板材２１の外周縁に形成された複数の係止凹部２１ｂを嵌合させることにより行う。支持環２２の他端には、隣接する支持環２２の凸部２２ａが嵌合する凹部２２ｂが形成され、凸部２２ａの高さは、凹部２２ｂの深さと板材２１の厚さの合計と同じになるように設定されている。これらにより、支持環２２同士が板材２１を介して嵌合可能となり、板材２１が支持環２２の間に固定される。

なお、支持環２２の凸部２２ａと凹部２２ｂとは円周方向に位置を違えて形成されていることにより、前述のように板材２１に形成された貫通穴２１ａが流体の流通方向に重ならないように配設される。

ただし、組み立てられた混合要素１２のうち、図２における右端の支持環２２は、凸部２２ａが板材２１を係止したときに突出した状態となるのを防ぐために、他の支持環２２の凸部２２ａよりも短く、板材２１の厚さと同一に設定されている。

静的混合器１１は前述のような混合要素１２を管体１３の内部に固定するため、２個の固定部材１４を備える。固定部材１４は線状体から形成され、全体が弾性変形可能な略円筒状のコイルばね形状であり、図３に示したように自由長方向の端面に、支持部として混合要素１２の端面に当接する当接部４１を有し、外周面に管体１３の内周面に圧接される圧接部４２を有している。

固定部材１４の外径は自由長方向の全体にわたって同一である。図４に示したように固定部材１４の外径Ｄ１は、管体１３の内径Ｄ２よりも大きく、図５に示したように固定部材１４をねじって縮径変形した時に管体１３の内径Ｄ２よりも小さくなる大きさに設定されている。

また固定部材１４の当接部４１側の部分は、管体１３内部への挿入時に縮径変形しやすいように、他の部分よりもピッチが大きく設定されている。

当接部４１は、図４に示したように混合要素１２に当接する平面部４１ａを有する形状とすることもできる。平面部４１ａは切削等によって形成できる。平面部４１ａを形成する場合には、自由長方向に対して直交する面となるようにするのが望ましい。

前述のような固定部材１４を用いて混合要素１２を管体１３の内部に固定するには、次の方法で行う。すなわち、混合要素１２の固定方法、換言すれば静的混合器１１の組立方法は、管体１３内に混合要素１２を挿入する工程と、固定部材１４を管体１３内に挿入する工程と、固定部材１４の圧接部４２を管体１３の内周面に圧接し固定する工程を有する。混合要素１２を挿入する工程と固定部材１４を挿入する工程は、混合要素１２と固定部材１４が一体である場合には一連に行われる。

具体的には、まず図２に仮想線で示したように、混合要素１２を管体１３の内部に挿入する。

次に、管体１３の両端から固定部材１４を挿入する。固定部材１４の挿入に際しては、図５に示したように固定部材１４のねじり方向の内側にねじって、固定部材１４を縮径変形させ、管体１３の内径よりも小さい径にして当接部４１側から管体１３内に挿入し、当接部４１を混合要素１２の端面の外周縁に当接させる。固定部材１４の当接部４１側は、他の部分よりもピッチが大きいので、変形量が大きいため挿入作業が容易に行える。

管体１３内に挿入された固定部材１４は、縮径変形から解放されることによる反発力によって拡径し、外周面の圧接部４２を管体１３の内面に対して圧接させられる。圧接させられることにより固定部材１４は管体１３内部に固定され、混合要素１２の長手方向両側に２個の固定部材１４が配設されていることにより、混合要素１２が管体１３の内部に固定される。

圧接部４２は反発力により管体１３の内周面に圧接させられており、また当接部４１も付勢力により混合要素１２を押さえつけているので、混合要素１２は強固に固定される。

当接部４１は平面部４１ａを有するので、当接する部分が広く、安定した固定が可能である。

このような装入物固定構造により混合要素１２が管体１３内部に固定された静的混合器１１は、管体１３の両端部を別の管体等（図示せず）に接続して使用される。静的混合器１１の接続は、別の管体等に対して螺合するだけで行うことができるので容易である。

なお、固定部材１４は予め縮径変形させなくとも、ねじりながら管体１３の内部に挿入することも可能である。

静的混合器１１には、水や気体などの流体が管体１３内に供給され、混合要素１２を流通する際に分割と合流を繰り返して混合される。固定部材１４は線状体で構成される全体が略円筒形のコイルばね形状であり、管体１３の内周面に接しており、線状体の線径ａを混合要素１２の支持環２２の厚さｔ以下とすれば（図３参照）、混合要素１２の混合作用に与える影響は小さい。

しかも、混合要素１２の固定は、管体１３内部に固定部材１４をねじりながら挿入するか、予め縮径変形させて挿入するだけでよく、きわめて容易である。このため、装入物である混合要素１２の固定が簡単に行える。また、管体１３内部における混合要素１２の固定位置は、管体１３の内部の長手方向で適宜調節することが可能である。

その上、静的混合器１１の接続は管体１３の雄ねじ１３ａで容易に行うことができ、作業性も良好である。

混合要素１２には、適宜の形状のものを用いることができ、混合要素１２の形状に応じて固定部材１４の形状は適宜変更される。

以下、他の例を示す。この説明においては、前述の構成と同一または同様の部位については、同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。

図６は他の例に係る静的混合器１１の断面図である。この静的混合器１１の内部に固定されている混合要素１２は、複数の貫通穴２１ａを備える板材２１が複数枚積層され、積層方向中央部には中心部に貫通穴２５ａを有する中間板２５が、積層方向の両端部には貫通穴のないブラインド板２６が配設されており、中心部の固定軸２７及びナット２８で固定されている。板材２１及び中間板２５の外径は管体１３の内径よりわずかに小さく、ブラインド板２６の外径は板材２１及び中間板２５の外径よりも小さいため、ブラインド板２６の周囲から流体が混合要素１２内部に流入し、又は流出する。板材２１の貫通穴２１ａは半径方向に連通しており、流体はこれらの貫通穴２１ａを流通する際に、分割及び合流を繰り返すことにより混合される。

このため、流体が流入又は流出するブラインド板２６の外周部の面積が小さくならないように、固定部材１４の外径は図３に示されたような自由長全長にわたって同一ではなく、当接部４１の外径はブラインド板２６の中央部に当接するように小径に形成されている。また、この当接部４１は図４に示したような平面部４１ａを有さず、断面円形の線状体で形成されているが、平面部４１ａを有していてもよい。

このような装入物固定構造を用いた静的混合器１１においても、前述したようにして混合要素１２を管体１３内部に固定することができる。

図７は他の形状の混合要素１２を使用した静的混合器１１の断面図である。この静的混合器１１に使用された混合要素１２は、図６の混合要素と異なり、板材２１が管体１３の内径よりも小さく設定されており、板材２１の外周部と管体１３の内周面により形成される隙間は、固定部材１４を構成する線状体を配設することが可能な大きさを有する。

固定部材１４は、図２に示した固定部材１４と同様に線状体から形成される弾性変形可能な略円筒状のコイルばね形状であり、当接部４１が中間板２５の両面に当接して、混合要素１２を固定することができる。

このため、固定部材１４は中間板２５と管体１３の内周面との隙間から流体が漏えいするのを防ぐシール機能も果たすことができる。

シール性を高めるためには、固定部材１４に断面方形の線状体を用いてもよい。

装入物としては、混合要素１２のほか、ろ過器、整流板等の部材を適用できる。

この発明は前述の構成のみに限定されるものではなく、その他の構成を採用することもできる。

たとえば、前述の例では固定部材１４の全体をコイルばね形状にした構成を示したが、たとえば当接部４１に備えるシール材、装入物に対する係合部材等と組み合わせて構成することもできる。

固定部材１４の端部には、ねじるときに指先や治具が引っかかる部分を形成してもよい。

また、管体１３の雄ねじ１３ａに代えて他の接続手段を備えることもできる。

管体は断面円形のもののほか、たとえば断面方形状のダクトなどであってもよい。略円筒状をなすコイルばね形状の固定部材でも、圧接部の少なくとも一部が管体の内周面に圧接するので固定ができる。

さらに、固定部材は前述のように装入物の両側を挟むようにして固定するほか、一方（たとえば流体の下流側）のみに配設して装入物の固定を行うこともできる。

１１…静的混合器
１２…混合要素
１３…管体
１４…固定部材
１５…整流板
１６…整流装置
４１…当接部
４１ａ…平面部
４２…圧接部

Claims (4)

1. 管体内に装入する装入物と該装入物を固定する固定部材を備え、
   前記固定部材は、コイルばね形状であり、長手方向の端面に前記装入物を支持する支持部と外周面に前記管体の内周面に圧接する圧接部を有するとともに、
   前記圧接部の外径は前記管体の内径よりも大きな形状を有し、
   前記固定部材によって前記装入物を前記管体内で固定し、
   前記圧接部における前記支持部側の部分のピッチが他の端面側のピッチ部分よりも大きいことを特徴とする
   装入物固定構造。
2. 管体内に装入する装入物と該装入物を固定する固定部材を２個備え、
   前記固定部材は、コイルばね形状であり、長手方向の端面に前記装入物を支持する支持部と外周面に前記管体の内周面に圧接する圧接部を有するとともに、
   前記圧接部の外径は前記管体の内径よりも大きな形状を有し、
   前記固定部材によって前記装入物を前記管体内で固定し、
   前記固定部材における前記支持部側の部分のピッチが他の端面側のピッチ部分よりも大きく
   前記２個の固定部材は互いに対向する方向へ前記装入物を支持することを特徴とする
   装入物固定構造。
3. 管体内に装入する装入物を固定部材を用いて前記管体内に固定する装入物固定方法であって、
   前記固定部材は、コイルばね形状であり、長手方向の端面に前記装入物を支持する支持部と外周面に前記管体の内周面に圧接する圧接部を有するとともに、
   前記圧接部の外径は前記管体の内径よりも大きな形状を有し、
   前記圧接部における前記支持部側の部分のピッチが他の端面側のピッチ部分よりも大きく、
   前記管体内に前記装入物を挿入する工程と、
   前記固定部材を前記管体内に挿入する工程と、
   前記固定部材の前記圧接部を前記管体の内周面に圧接し固定する工程を備えることを特徴とする
   装入物固定方法。
4. 管体内に装入する装入物を２個の固定部材を用いて前記管体内に固定する装入物固定方法であって、
   前記固定部材は、コイルばね形状であり、長手方向の端面に前記装入物を支持する支持部と外周面に前記管体の内周面に圧接する圧接部を有するとともに、
   前記圧接部の外径は前記管体の内径よりも大きな形状を有し、
   前記固定部材における前記支持部側の部分のピッチが他の端面側のピッチ部分よりも大きく、
   前記管体内に前記装入物を挿入する工程と、
   前記管体内に前記装入物の両側から前記固定部材を挿入する工程と、
   前記固定部材の前記圧接部を前記管体の内周面に圧接し固定する工程を備えることを特徴とする
   装入物固定方法。

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