JP7252423B2

JP7252423B2 - 液体混合羽根及び混合装置

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Publication number: JP7252423B2
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Inventors: 芳実水除
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Description

本発明は、液体を混合する混合羽根及び混合装置に関する。

第１の螺旋状帯板２１と第２の螺旋状帯板２２とを備える攪拌エレメント２が知られている。第１の螺旋状帯板２１の外縁部は、第２の螺旋状帯板２２の内縁部と、互いに食い込まされた状態で固着される。第１の螺旋状帯板２１は、流体をハウジング１の略全長において軸心回りの一方向へ螺旋状に旋回させ、第２の螺旋状帯板２２は、該螺旋状帯板の外周側に巻回した状態に設けられ、上記流体をハウジングの略全長において軸心回りの他方向へ螺旋状に旋回させる（特許文献１）。

特開２００４－１６９７０号明細書

しかし、従来の構成では、複数の流体を十分に混合できない場合がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、複数の液体を十分に混合可能な混合羽根及び混合装置を得ることを目的とする。

本願第１の発明による混合羽根は、第１の軸の回りに螺旋状を成す第１の羽根と、第１の軸と平行である第２の軸の回りに捻られる第２の羽根とを備え、第２の羽根は、第１の羽根において第１の軸方向において向かい合う対向羽根部分の間に設けられることを特徴とする。

第１の軸は円柱形状であって、第２の羽根は、第１の軸と、第１の羽根の外側端との間に設けられることが好ましい。

複数の第２の羽根が設けられ、第１の軸回りに対する第２の羽根どうしの間隔は、第２の羽根の直径の１倍以上かつ２倍未満の長さであることが好ましい。

第１の羽根は、第１の軸回りに少なくとも５／３回転以上巻回されることが好ましい。

第２の羽根は、第２の軸回りに半回転捻られることが好ましい。

第２の羽根が捻られる方向は全て同じであることが好ましい。

第２の羽根は複数であって、第２の羽根が捻られる方向は、第２の軸に対して時計回り又は反時計回りであることが好ましい。

本願第２の発明による混合装置は、前記混合羽根と、混合羽根を収納する収納管とを備えることを特徴とする。

収納管の内径から第１の軸の直径を除いた実効内径Ｄ’に対する、第１の軸方向において第２の羽根が設けられる部分の長さである第２の羽根長さＬの比Ｌ／Ｄ’は、好ましくは２以上７以下、より好ましくは４以上７以下であることが好ましい。

本発明によれば、複数の液体を十分に混合可能な混合羽根及び混合装置を得る。

本発明の第１の実施形態による第１の混合装置の概略図である。第２の実施形態による第２の混合装置の概略図である。第３の実施形態による第３の混合装置の概略図である。第４の実施形態による第４の混合装置の概略図である。第５の実施形態による第５の混合装置の概略図である。第１の混合装置に係る実施例１－１による混合状態を示す写真である。第１の混合装置に係る実施例１－１による混合状態を示す写真である。第１の混合装置に係る実施例１－２による混合状態を示す写真である。第１の混合装置に係る実施例１－２による混合状態を示す写真である。第２の混合装置に係る実施例２－１による混合状態を示す写真である。第２の混合装置に係る実施例２－１による混合状態を示す写真である。第２の混合装置に係る実施例２－２による混合状態を示す写真である。第２の混合装置に係る実施例２－２による混合状態を示す写真である。第３の混合装置に係る実施例３による混合状態を示す写真である。第３の混合装置に係る実施例３による混合状態を示す写真である。比較例３－１による混合状態を示す写真である。比較例３－１による混合状態を示す写真である。比較例３－２による混合状態を示す写真である。比較例３－２による混合状態を示す写真である。第４の混合装置に係る実施例４による混合状態を示す写真である。第４の混合装置に係る実施例４による混合状態を示す写真である。第５の混合装置に係る実施例５による混合状態を示す写真である。第５の混合装置に係る実施例５による混合状態を示す写真である。比較例５による混合状態を示す写真である。比較例５による混合状態を示す写真である。第６の実施形態による第６の混合装置の正面図である。第６の実施形態による第６の混合装置の背面図である。第６の実施形態による第６の混合装置の左側面図である。第６の実施形態による第６の混合装置の右側面図である。第６の実施形態による第６の混合装置の平面図である。第６の実施形態による第６の混合装置の底面図である。図２８のＡ－Ａ線における断面図である。図２６のＢ－Ｂ線における断面図である。第６の実施形態による第６の混合装置の右上斜視図である。第６の実施形態による第６の混合装置の左下斜視図である。

以下、図１を参照して、本発明の第１の実施形態による第１の混合装置１００について説明する。

第１の混合装置１００は、第１の混合羽根１１０と、収納管１９０とを主に備え、樹脂及び／又は金属から成る。また、第１の混合羽根１１０は、第１の軸１２０と、第１の羽根１４０と、第２の羽根１６０とを主に備える。

第１の軸１２０は、例えば約１６．５ｍｍの直径と約１５０ｍｍの軸方向長さを有する円柱である。第１の羽根１４０は、第１の軸１２０回りに連続的に形成された螺旋である。より詳細には、例えば幅１２ｍｍである帯状の平板を、後述される流体の進行方向に対して時計回りに螺旋を描くように、第１の軸１２０の外周に５周回巻き付けて成る。すなわち平板は、その幅方向が第１の軸１２０の径方向に沿って第１の軸１２０から突出するように第１の軸１２０の外周に取り付けられる。第１の羽根１４０の巻き始めと巻き終わりは、第１の軸１２０の軸回りにおいて同じ位置にある。また、第１の軸１２０方向に対する第１の羽根１４０のピッチは、例えば約３０ｍｍである。第１の羽根１４０において、第１の軸１２０方向に対して向かい合う羽根の一部を対向羽根部分１４１ａ、１４１ｂという。

第２の羽根１６０は、第１の軸（Ｘ）１２０と平行である第２の軸１８０回りに捻られて成る。より詳細には、第２の羽根１６０は、例えば幅１２ｍｍである帯状の平板を、平板の幅方向中央を長手方向に走る軸回りに１８０度、つまり半回転、捻って成る形状を有する。後述される流体の進行方向に対して時計回りに捻られた第２の羽根１６０を第２の右回り羽根１６２といい、反時計回りに捻られた第２の羽根１６０を第２の左回り羽根１６４という。以下、羽根が捻られる方向を羽根捻り方向といい、第２の羽根１６０が全て同じ方向に捻られている場合を、第２の羽根１６０の捻り方向が同方向、時計回りに捻られたものと反時計回りに捻られたものとを含む場合を、第２の羽根１６０の捻り方向が左右方向という。第２の右回り羽根１６２及び第２の左回り羽根１６４は、第１の軸１２０の軸方向においては、対向羽根部分１４１ａ、１４１ｂの間に設けられ、第１の軸１２０の径方向においては、第１の軸１２０の外周と第１の羽根１４０の外側端との間に設けられる。第１の混合羽根１１０が収納管１９０に挿入された状態において、第２の右回り羽根１６２及び第２の左回り羽根１６４は、収納管１９０に接触しない。第２の右回り羽根１６２及び第２の左回り羽根１６４は、それらの端部の幅方向が第１の軸１２０の径方向に沿い、第１の軸１２０の周方向に対して交互となるように、対向羽根部分１４１ａ、１４１ｂ上に取り付けられる。本実施形態においては、第２の右回り羽根１６２が１８枚、第２の左回り羽根１６４が１８枚、合計３６枚の第２の羽根１６０が設けられる。第２の羽根１６０と対向羽根部分１４１ａ、１４１ｂとの取り付けは、接着剤、溶接、及び／又はハンダ等による。第１の軸１２０の周方向、つまり第１の軸１２０回りに対する、第２の右回り羽根１６２と第２の左回り羽根１６４との間隔は、第２の右回り羽根１６２と第２の左回り羽根１６４の直径の１倍以上かつ２倍未満の長さである。本実施形態におけるこの間隔は、例えば１０ｍｍである。第２の羽根１６０は、第１の羽根１４０の螺旋の全長に沿って、すなわち第１の軸１２０の全長に渡って設けられる。第１の軸１２０の長手方向（第１の軸方向）において、第２の羽根１６０が設けられる部分の長さを第２の羽根長さＬとすると、本実施形態では、第２の羽根長さＬ＝１５０ｍｍである。

収納管１９０は、第１の混合羽根１１０の軸方向長さ以上の軸方向長さを有し、かつ第１の混合羽根１１０の外周と若干の摩擦を生じる程度の内径を有する円筒形状であって、その内周に第１の混合羽根１１０を収納する。収納管１９０の内径Ｄは、例えば４０ｍｍ、長さは、例えば１５０ｍｍである。収納管１９０の内周は、第１の羽根１４０の外周と収納管１９０の内周との間に流体が流入しない程度に、第１の混合羽根１１０の外周と密着する。収納管１９０の内径Ｄに対する第２の羽根長さＬの比Ｌ／Ｄは、Ｌ／Ｄ＝１５０／４０＝３．７５である。また、第１の軸１２０を除いた実効内径Ｄ’はＤ’＝４０－１６．５＝２３．５ｍｍであるから、実効比Ｌ／Ｄ’＝１５０／２３．５＝６．３８である。

第１の混合装置１００の使用について説明する。第１の混合装置１００の一端である流入端から、２つ以上の流体が送られる。２つ以上の流体は、第１の羽根１４０と収納管１９０との間を流れながら、第２の右回り羽根１６２及び第２の左回り羽根１６４に交互に衝突し、せん断され、互いに混合されていく。そして、３６枚の第２の羽根１６０の間を流れた後、第１の混合装置１００の他端である流出端から十分に混合されて流出する。

流体は、例えば二液式ウレタン塗料、三液式ウレタン塗料、あるいは二液式又は三液式の防水材（以下、塗料等という）などが好適であるが、これらに限定されない。

本実施形態によれば、複数の流体を十分に混合可能な第１の混合装置１００を得る。例えば塗料等を第１の混合装置１００で混合した場合、十分な塗装品質を得られる程度に流体が混合される。

次に、図２を用いて第２の実施形態による第２の混合装置２００について説明する。第１の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。なお、図２において、収納管１９０は省略される。

第２の混合装置２００は、第２の混合羽根２１０と、収納管１９０とを主に備え、樹脂及び／又は金属から成る。また、第２の混合羽根２１０は、第１の軸１２０と、第１の羽根１４０と、第２の羽根２６０とを主に備える。収納管１９０、第１の軸１２０、及び第１の羽根１４０は、第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。

本実施形態による第２の羽根２６０は、第２の右回り羽根１６２のみを備える。第２の右回り羽根１６２は、第１の軸１２０の軸方向においては、対向羽根部分１４１ａ、１４１ｂの間に設けられ、第１の軸１２０の径方向においては、第１の軸１２０の外周と第１の羽根１４０の外側端との間に設けられる。第１の混合羽根１１０が収納管１９０に挿入された状態において、第２の羽根２６０は収納管１９０に接触しない。第２の右回り羽根１６２は、その端部の幅方向が第１の軸１２０の径方向に沿い、第１の軸１２０の周方向に対して交互となるように、対向羽根部分１４１ａ、１４１ｂ上に取り付けられる。本実施形態においては、３６枚の第２の右回り羽根１６２が設けられる。第１の軸１２０の周方向、つまり第１の軸１２０回りに対する、第２の右回り羽根１６２どうしの間隔は、第２の右回り羽根１６２の直径の１倍以上かつ２倍未満の長さである。本実施形態におけるこの間隔は、例えば１０ｍｍである。第２の羽根２６０は、第１の羽根１４０の螺旋の全長に沿って、すなわち第１の軸１２０の全長に渡って設けられる。第１の実施形態と同様、収納管１９０の内径Ｄに対する第２の羽根長さＬの比Ｌ／Ｄは、Ｌ／Ｄ＝３．７５であり、実効比Ｌ／Ｄ’＝６．３８である。

第２の混合装置２００の使用について説明する。第２の混合装置２００の一端である流入端から、２つ以上の流体が送られる。２つ以上の流体は、第１の羽根１４０と収納管１９０との間を流れながら、第２の右回り羽根１６２に衝突し、せん断され、互いに混合されていく。そして、３６枚の第２の右回り羽根１６２の間を流れた後、第２の混合装置２００の他端である流出端から十分に混合されて流出する。

本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得る。

次に、図３を用いて第３の実施形態による第３の混合装置３００について説明する。第１及び第２の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。なお、図３において、収納管１９０は省略される。

第３の混合装置３００は、第３の混合羽根３１０と、収納管１９０とを主に備え、樹脂及び／又は金属から成る。また、第３の混合羽根３１０は、第１の軸１２０と、第１の羽根１４０と、第２の羽根３６０とを主に備える。収納管１９０、第１の軸１２０、及び第１の羽根１４０は、第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。

本実施形態による第２の羽根３６０は、第２の右回り羽根１６２のみを備える。第２の右回り羽根１６２は、第２の実施形態と同様にして設けられるが、本実施形態においては、２４枚の第２の右回り羽根１６２が設けられる点が第２の実施形態と異なる。第１の軸１２０の周方向、つまり第１の軸１２０回りに対する、第２の右回り羽根１６２どうしの間隔は、第２の右回り羽根１６２の直径の１倍以上かつ２倍未満の長さである。本実施形態におけるこの間隔は、例えば１０ｍｍである。つまり、第２の右回り羽根１６２は、第１の羽根１４０の螺旋の全長、すなわち第１の軸１２０の全長に渡って設けられず、第２の羽根３６０が設けられない空間が流入端側にできることになる。第１の軸１２０の長手方向において第２の羽根３６０が設けられる部分の長さ（第２の羽根長さ）Ｌは、本実施形態では、第２の羽根長さＬ＝１００ｍｍである。よって、収納管１９０の内径Ｄに対する第２の羽根長さＬの比Ｌ／Ｄは、Ｌ／Ｄ＝１００／４０＝２．５０である。また、実効比Ｌ／Ｄ’＝１００／２３．５＝４．２６である。

第３の混合装置３００の使用について説明する。第３の混合装置３００の一端から、２つ以上の流体が送られる。２つ以上の流体は、第１の羽根１４０と収納管１９０との間を流れながら、第２の右回り羽根１６２に衝突し、せん断され、互いに混合されていく。そして、２４枚の第２の右回り羽根１６２の間を流れた後、第３の混合装置３００の他端から十分に混合されて流出する。

なお、本実施形態では、第１の羽根１４０の螺旋に沿う長さを第１の実施形態と同様として説明し、これにより第２の羽根３６０を設けない空間が流入端側にできたが、第１の羽根１４０の螺旋に沿って第２の羽根３６０が設けられる長さと第１の羽根１４０の螺旋長さとを等しくして、第２の羽根３６０が設けられない空間を流入端側に設けず、第３の混合装置３００の軸方向長さを第１の実施形態よりも短くしても良い。

次に、図４を用いて第４の実施形態による第４の混合装置４００について説明する。第１から第３の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。

第４の混合装置４００は、第４の混合羽根４１０と、収納管１９０とを主に備え、樹脂及び／又は金属から成る。また、第４の混合羽根４１０は、第１の軸１２０と、第１の羽根１４０と、第２の羽根４６０とを主に備える。収納管１９０、第１の軸１２０、及び第１の羽根１４０は、第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。

本実施形態による第２の羽根４６０は、第２の右回り羽根１６２と第２の左回り羽根１６４とを備える。第２の右回り羽根１６２及び第２の左回り羽根１６４は、第１の実施形態と同様にして設けられるが、本実施形態においては、１２枚の第２の右回り羽根１６２と１２枚の第２の左回り羽根１６４が設けられる点が第１の実施形態と異なる。第２の右回り羽根１６２と第２の左回り羽根１６４とは交互に設けられ、第１の軸１２０の周方向、つまり第１の軸１２０回りに対する、第２の右回り羽根１６２と第２の左回り羽根１６４どうしの間隔は、第２の右回り羽根１６２及び第２の左回り羽根１６４の直径の１倍以上かつ２倍未満の長さである。本実施形態におけるこの間隔は、例えば１０ｍｍである。つまり、第２の右回り羽根１６２及び第２の左回り羽根１６４は、第１の羽根１４０の螺旋の全長、すなわち第１の軸１２０の全長に渡って設けられず、第２の羽根３６０が設けられない空間が流入端側にできることになる。第１の軸１２０の長手方向において第２の羽根４６０が設けられる部分の長さ（第２の羽根長さ）Ｌは、本実施形態では、第２の羽根長さＬ＝１００ｍｍである。よって、収納管１９０の内径Ｄに対する第２の羽根長さＬの比Ｌ／Ｄは、Ｌ／Ｄ＝１００／４０＝２．５０である。また、実効比Ｌ／Ｄ’＝１００／２３．５＝４．２６である。

第４の混合装置４００の使用について説明する。第４の混合装置４００の一端から、２つ以上の流体が送られる。２つ以上の流体は、第１の羽根１４０と収納管１９０との間を流れながら、第２の右回り羽根１６２及び第２の左回り羽根１６４に衝突し、せん断され、互いに混合されていく。そして、２４枚の第２の羽根４６０の間を流れた後、第４の混合装置４００の他端から十分に混合されて流出する。

なお、本実施形態では、第１の羽根１４０の螺旋に沿う長さを第１の実施形態と同様として説明し、これにより第２の羽根４６０を設けない空間が流入端側にできたが、第１の羽根１４０の螺旋に沿って第２の羽根４６０が設けられる長さと第１の羽根１４０の螺旋長さとを等しくして、第２の羽根４６０が設けられない空間を流入端側に設けず、第４の混合装置４００の軸方向長さを第１の実施形態よりも短くしても良い。このとき、第１の羽根１４０は、第１の軸１２０回りに少なくとも１０／３回転以上巻回されれば、１２枚の第２の羽根５６０を配置できる。

次に、図５を用いて第５の実施形態による第５の混合装置５００について説明する。第１から第４の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。なお、図５において、収納管１９０は省略される。

第５の混合装置５００は、第５の混合羽根５１０と、収納管１９０とを主に備え、樹脂及び／又は金属から成る。また、第５の混合羽根５１０は、第１の軸１２０と、第１の羽根１４０と、第２の羽根５６０とを主に備える。収納管１９０、第１の軸１２０、及び第１の羽根１４０は、第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。

本実施形態による第２の羽根５６０は、第２の右回り羽根１６２と第２の左回り羽根１６４とを備える。第２の右回り羽根１６２及び第２の左回り羽根１６４は、第１の実施形態と同様にして設けられるが、本実施形態においては、６枚の第２の右回り羽根１６２と６枚の第２の左回り羽根１６４が設けられる点が第１の実施形態と異なる。第２の右回り羽根１６２と第２の左回り羽根１６４とは交互に設けられ、第１の軸１２０の周方向、つまり第１の軸１２０回りに対する、第２の右回り羽根１６２と第２の左回り羽根１６４どうしの間隔は、第２の右回り羽根１６２及び第２の左回り羽根１６４の直径の１倍以上かつ２倍未満の長さである。本実施形態におけるこの間隔は、例えば１０ｍｍである。つまり、第２の右回り羽根１６２及び第２の左回り羽根１６４は、第１の羽根１４０の螺旋の全長、すなわち第１の軸１２０の全長に渡って設けられず、第２の羽根３６０が設けられない空間が流入端側にできることになる。第１の軸１２０の長手方向において第２の羽根５６０が設けられる部分の長さ（第２の羽根長さ）Ｌは、本実施形態では、第２の羽根長さＬ＝５０ｍｍである。よって、収納管１９０の内径Ｄに対する第２の羽根長さＬの比Ｌ／Ｄは、Ｌ／Ｄ＝５０／４０＝１．２５である。また、実効比Ｌ／Ｄ’＝５０／２３．５＝２．１３である。

第５の混合装置５００の使用について説明する。第５の混合装置５００の一端から、２つ以上の流体が送られる。２つ以上の流体は、第１の羽根１４０と収納管１９０との間を流れながら、第２の右回り羽根１６２及び第２の左回り羽根１６４に衝突し、せん断され、互いに混合されていく。そして、１２枚の第２の羽根５６０の間を流れた後、第５の混合装置５００の他端から十分に混合されて流出する。

なお、本実施形態では、第１の羽根１４０の螺旋に沿う長さを第１の実施形態と同様として説明し、これにより第２の羽根５６０を設けない空間が流入端側にできたが、第１の羽根１４０の螺旋に沿って第２の羽根５６０が設けられる長さと第１の羽根１４０の螺旋長さとを等しくして、第２の羽根５６０が設けられない空間を流入端側に設けず、第５の混合装置５００の軸方向長さを第１の実施形態よりも短くしても良い。このとき、第１の羽根１４０は、第１の軸１２０回りに少なくとも５／３回転以上巻回されれば、１２枚の第２の羽根５６０を配置できる。

次に、本願発明による実施例と比較例とを用いて、本願発明の効果について説明する。なお、いずれの実施例及び比較例も、気温約２１度、湿度約６４％の環境で行われた。

［実施例１－１］
第１の混合装置１００を用い、始めに、一端の開口を塞いだ収納管１９０内に、粘度５０，０００ｃｐを有する２つの液体を、収納管１９０の軸を含む一平面で分けて充填した。そして、塞いだ開口を底部として収納管１９０を直立させ、他端である頂部開口から、第１の羽根１４０の螺旋方向が右旋回となるように第１の混合羽根１１０を挿入した。

［実施例１－２］
第１の混合装置１００を用い、始めに、一端の開口を塞いだ収納管１９０内に、粘度３５，０００ｃｐを有する２つの液体を、収納管１９０の軸を含む一平面で分けて充填した。そして、塞いだ開口を底部として収納管１９０を直立させ、他端である頂部開口から、第１の羽根１４０の螺旋方向が右旋回となるように第１の混合羽根１１０を挿入した。

［実施例２－１］
第２の混合装置２００を用い、始めに、一端の開口を塞いだ収納管１９０内に、粘度５０，０００ｃｐを有する２つの液体を、収納管１９０の軸を含む一平面で分けて充填した。そして、塞いだ開口を底部として収納管１９０を直立させ、他端である頂部開口から、第１の羽根１４０の螺旋方向が右旋回となるように第２の混合羽根２１０を挿入した。

［実施例２－２］
第２の混合装置２００を用い、始めに、一端の開口を塞いだ収納管１９０内に、粘度３５，０００ｃｐを有する２つの液体を、収納管１９０の軸を含む一平面で分けて充填した。そして、塞いだ開口を底部として収納管１９０を直立させ、他端である頂部開口から、第１の羽根１４０の螺旋方向が右旋回となるように第２の混合羽根２１０を挿入した。

［実施例３］
第３の混合装置３００を用い、始めに、一端の開口を塞いだ収納管１９０内に、粘度３５，０００ｃｐを有する２つの液体を、収納管１９０の軸を含む一平面で分けて充填した。そして、塞いだ開口を底部として収納管１９０を直立させ、他端である頂部開口から、第１の羽根１４０の螺旋方向が右旋回となるように第３の混合羽根３１０を挿入した。

［実施例４］
第４の混合装置４００を用い、始めに、一端の開口を塞いだ収納管１９０内に、粘度８，０００ｃｐを有する２つの液体を、収納管１９０の軸を含む一平面で分けて充填した。そして、塞いだ開口を底部として収納管１９０を直立させ、他端である頂部開口から、第１の羽根１４０の螺旋方向が右旋回となるように第４の混合羽根４１０を挿入した。

［実施例５］
第５の混合装置５００を用い、始めに、一端の開口を塞いだ収納管１９０内に、粘度８，０００ｃｐを有する２つの液体を、収納管１９０の軸を含む一平面で分けて充填した。そして、塞いだ開口を底部として収納管１９０を直立させ、他端である頂部開口から、第１の羽根１４０の螺旋方向が右旋回となるように第５の混合羽根５１０を挿入した。

［比較例３－１］
第３の混合装置３００において、２４枚の第２の右回り羽根１６２に代えて、１２枚の第２の右回り羽根１６２と１２枚の第２の左回り羽根１６４とを設けた。この混合装置において、一端の開口を塞いだ収納管１９０内に、粘度３５，０００ｃｐを有する２つの液体を、収納管１９０の軸を含む一平面で分けて充填した。そして、塞いだ開口を底部として収納管１９０を直立させ、他端である頂部開口から、第１の羽根１４０の螺旋方向が右旋回となるように混合羽根を挿入した。

［比較例３－２］
第３の混合装置３００において、２４枚の第２の右回り羽根１６２に代えて、１２枚の第２の右回り羽根１６２と１２枚の第２の左回り羽根１６４とを交互に設け、第２の右回り羽根１６２と１２枚の第２の左回り羽根１６４との間隔を２０ｍｍとした。この混合装置において、一端の開口を塞いだ収納管１９０内に、粘度３５，０００ｃｐを有する２つの液体を、収納管１９０の軸を含む一平面で分けて充填した。そして、塞いだ開口を底部として収納管１９０を直立させ、他端である頂部開口から、第１の羽根１４０の螺旋方向が右旋回となるように混合羽根を挿入した。

［比較例５］
第５の混合装置５００を用い、始めに、一端の開口を塞いだ収納管１９０内に、粘度３５，０００ｃｐを有する２つの液体を、収納管１９０の軸を含む一平面で分けて充填した。そして、塞いだ開口を底部として収納管１９０を直立させ、他端である頂部開口から、第１の羽根１４０の螺旋方向が右旋回となるように第５の混合羽根５１０を挿入した。

＜評価＞
以上の実験による結果について説明する。表１は、実験結果を一覧にした表である。

［実施例１－１］
実施例１－１の実験状況を図６及び７に示す。図６は、収納管１９０に、粘度５０，０００ｃｐを有する２つの液体を充填した状態を示す。混合状態を視認できるようにするため、２流体には異なる色を付けた。図７は、収納管１９０に第１の混合羽根１１０を全て挿入した状態を示す。収納管１９０内部の２つの液体は、その頂部において完全に混合されていることがわかった。

［実施例１－２］
実施例１－２の実験状況を図８及び９に示す。図８は、収納管１９０に、粘度３５，０００ｃｐを有する２つの液体を充填した状態を示す。混合状態を視認できるようにするため、２流体には異なる色を付けた。図９は、収納管１９０に第１の混合羽根１１０を全て挿入した状態を示す。収納管１９０内部の２つの液体は、その頂部において完全に混合されていることがわかった。

［実施例２－１］
実施例２－１の実験状況を図１０及び１１に示す。図１０は、収納管１９０に、粘度５０，０００ｃｐを有する２つの液体を充填した状態を示す。混合状態を視認できるようにするため、２流体には異なる色を付けた。図１１は、収納管１９０に第２の混合羽根２１０を全て挿入した状態を示す。収納管１９０内部の２つの液体は、その頂部において完全に混合されていることがわかった。

［実施例２－２］
実施例２－２の実験状況を図１２及び１３に示す。図１２は、収納管１９０に、粘度３５，０００ｃｐを有する２つの液体を充填した状態を示す。混合状態を視認できるようにするため、２流体には異なる色を付けた。図１３は、収納管１９０に第２の混合羽根２１０を全て挿入した状態を示す。収納管１９０内部の２つの液体は、その頂部において完全に混合されていることがわかった。

以上、実施例１－１、１－２、２－１、２－２から、第２の羽根１６０、２６０が合計３６枚、羽根捻り方向が同方向、羽根間隔が１ｃｍの場合、粘度５０，０００以下の２流体は十分に混合されることがわかった。

［実施例３］
実施例３の実験状況を図１４及び１５に示す。図１４は、収納管１９０に、粘度３５，０００ｃｐを有する２つの液体を充填した状態を示す。混合状態を視認できるようにするため、２流体には異なる色を付けた。図１５は、収納管１９０に第３の混合羽根３１０を全て挿入した状態を示す。収納管１９０内部の２つの液体は、その頂部において完全に混合されていることがわかった。

［比較例３－１］
比較例３－１の実験状況を図１６及び１７に示す。図１６は、収納管１９０に、粘度３５，０００ｃｐを有する２つの液体を充填した状態を示す。混合状態を視認できるようにするため、２流体には異なる色を付けた。図１７は、１２枚の第２の右回り羽根１６２と１２枚の第２の左回り羽根１６４とを１ｃｍ間隔で設けた混合羽根の全長を、収納管１９０に挿入した状態を示す。収納管１９０内部の２つの液体は、その頂部において若干混ざりきらない状態にあることがわかった。

［比較例３－２］
比較例３－２の実験状況を図１８及び１９に示す。図１８は、収納管１９０に、粘度３５，０００ｃｐを有する２つの液体を充填した状態を示す。混合状態を視認できるようにするため、２流体には異なる色を付けた。図１９は、１２枚の第２の右回り羽根１６２と１２枚の第２の左回り羽根１６４とを２ｃｍ間隔で設けた混合羽根の全長を、収納管１９０に挿入した状態を示す。収納管１９０内部の２つの液体は、その頂部において若干混ざりきらない状態にあることがわかった。

［実施例４］
実施例４の実験状況を図２０及び２１に示す。図２０は、収納管１９０に、粘度８，０００ｃｐを有する２つの液体を充填した状態を示す。混合状態を視認できるようにするため、２流体には異なる色を付けた。図２１は、収納管１９０に第４の混合羽根４１０を全て挿入した状態を示す。収納管１９０内部の２つの液体は、その頂部において完全に混合されていることがわかった。

以上、実施例３、４及び比較例３－１、３－２から、第２の羽根３６０が合計２４枚、羽根捻り方向が同方向、羽根間隔が１ｃｍの場合、粘度３５，０００以下の２流体が十分に混合される一方、羽根捻り方向が左右方向である場合、粘度３５，０００の２流体は若干混ざりきらないが、粘度８，０００である場合には完全に混合されることがわかった。また、羽根間隔が２ｃｍである場合、粘度３５，０００の２流体は若干混ざりきらないことがわかった。

［実施例５］
実施例５の実験状況を図２２及び２３に示す。図２２は、収納管１９０に、粘度８，０００ｃｐを有する２つの液体を充填した状態を示す。混合状態を視認できるようにするため、２流体には異なる色を付けた。図２３は、収納管１９０に第５の混合羽根５１０を全て挿入した状態を示す。収納管１９０内部の２つの液体は、その頂部において完全に混合されていることがわかった。

［比較例５］
比較例５の実験状況を図２４及び２５に示す。図２４は、収納管１９０に、粘度３５，０００ｃｐを有する２つの液体を充填した状態を示す。混合状態を視認できるようにするため、２流体には異なる色を付けた。図２５は、収納管１９０に第５の混合羽根５１０を全て挿入した状態を示す。収納管１９０内部の２つの液体は、その頂部において若干混ざりきらない状態にあることがわかった。

以上、実施例５及び比較例５から、第２の羽根５６０が合計１２枚、羽根捻り方向が左右方向、羽根間隔が１ｃｍの場合、粘度８，０００以下の２流体は十分に混合される一方、粘度３５，０００の２流体は若干混ざりきらないことがわかった。

以上実験結果から、第２の羽根が合計３６枚、羽根捻り方向が同方向及び左右方向、かつ羽根間隔が１ｃｍの場合、粘度５０，０００以下の２流体は十分に混合されることがわかった。第２の羽根が合計２４枚の場合、羽根捻り方向を同方向かつ羽根間隔を１ｃｍとすれば、粘度３５，０００以下の２流体を十分に混合できることがわかった。第２の羽根が合計１２枚の場合、羽根捻り方向を左右方向かつ羽根間隔を１ｃｍとすれば、粘度８，０００以下の２流体を十分に混合できることがわかった。また、比Ｌ／Ｄは、好ましくは１以上４以下、１．２５以上３．７５以下、２以上４以下、より好ましくは２．５０以上３．７５以下であり、実効比Ｌ／Ｄ’は、好ましくは２以上７以下、２．１３以上６．３８以下、４以上７以下、より好ましくは４．２６以上６．３８以下である。

次に、図２６～３５を用いて第６の実施形態による第６の混合装置６００について説明する。第１～５の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。なお、図２６～３５において、収納管１９０は省略される。

第６の混合装置６００は、第６の混合羽根６１０と、収納管１９０とを主に備え、樹脂及び／又は金属から成る。また、第６の混合羽根６１０は、第６の軸６２０と、第６の大羽根６４０と、第６の小羽根６６０とを主に備える。第６の混合装置６００の大きさは、第１～５の実施形態による混合装置よりも小さい。また、第６の大羽根６４０は、第６の混合装置６００の両端部のうち一方の端部に偏っておらず、第６の混合装置６００の軸方向中央に設けられ、両端部に均等な間隔を空けている。

第６の混合装置６００は、第６の混合羽根６１０と、収納管１９０とを主に備え、樹脂及び／又は金属から成る。第６の混合羽根６１０は、軸方向に対する長さは約８０ｍｍであり、直径は約２０．８ｍｍである。また、第６の混合羽根６１０は、１本の第６の軸６２０と、１枚の第６の大羽根６４０と、２４枚の第６の小羽根６６０と、を主に備える。

第６の軸６２０は、例えば約８．５ｍｍの直径と約８０ｍｍの軸方向長さを有する円筒である。第６の軸６２０の両端には、端面から外周面に貫通する軸断面Ｊ形状の貫通孔６７５、６８５が各々形成される（図３２及び図３３参照）。第６の軸６２０において、その側面に開口する貫通孔６７５、６８５の円孔は、軸方向から見て約１２０度ずれている。

第６の大羽根６４０は、第６の軸６２０の両端から軸方向に若干の間隔、例えば約５ｍｍを空けて、第６の軸６２０回りに連続的に形成された螺旋である。より詳細には、例えば幅約４ｍｍ、厚さ約２ｍｍである帯状の平板を、後述される流体の進行方向に向けて時計回りに螺旋を描くように、第６の軸６２０の外周に約４と１／３周巻き付けて成る。言い換えると、平板は、その幅方向が第６の軸６２０の径方向に沿って第６の軸６２０から突出するように第６の軸６２０の外周に取り付けられる。第６の大羽根６４０の巻き始めと巻き終わりは、第６の軸１２０の軸回りにおいて約１２０度ずれた位置にある。また、第６の軸６２０方向に対する第６の大羽根６４０のピッチは、例えば約１６ｍｍである。第６の大羽根６４０において、第６の軸６２０方向に対して向かい合う羽根の一部を対向羽根部分６４１ａ、６４１ｂという。対向羽根部分６４１ａ、６４１ｂの間隔は約１４ｍｍである。図２６において上側に示される流出側端部において、第６の大羽根６４０と第６の軸６２０との間には、流出側壁６７０が形成され、図２６において下側に示される流入側端部において、第６の大羽根６４０と第６の軸６２０との間には、流入側壁６８０が形成される。流出側壁６７０は、第６の混合羽根６１０の外周を成すように巻回される円筒状であって、第６の大羽根６４０に沿って略３６０度に渡って、対向羽根部分６４１ａから流出側端部に延びる壁面を有する。流出側壁６７０と、第６の大羽根６４０と、第６の軸６２０との間には、空間が形成される。第６の軸６２０の内側面からこの空間に貫通孔６７５が貫通する。流入側壁６８０は、第６の混合羽根６１０の外周を成すように巻回される円筒状であって、第６の大羽根６４０に沿って略３６０度に渡って、対向羽根部分６４１ａから流入側端部に延びる壁面を有する。流出側壁６７０と、第６の大羽根６４０と、第６の軸６２０との間には、空間が形成される。第６の軸６２０の内側面からこの空間に貫通孔６８５が貫通する。

第６の小羽根６６０は、第１の軸Ｘと平行である第２の軸Ｙ回りに、後述される流体の進行方向に向けて時計回りに捻られて成る。より詳細には、第６の小羽根６６０は、例えば幅約５．５ｍｍ、厚さ約０．８ｍｍである帯状の平板を、平板の幅方向中央を長手方向に走る軸回りに１８０度、つまり半回転、流体の進行方向に向けて時計回りに捻って成る形状を有する。全ての第６の小羽根６６０は、同方向に捻られている。第２の軸Ｙ方向に３つ又は４つの第６の小羽根６６０が同軸で並べられる。第６の小羽根６６０は、第６の軸６２０の軸方向においては、対向羽根部分６４１ａ、６４１ｂの間に設けられ、第６の軸６２０の径方向においては、第６の軸６２０の外周と第６の大羽根６４０の外側端との間に設けられる。第６の混合羽根６１０が収納管１９０に挿入された状態において、第６の小羽根６６０の両端部は、収納管１９０に接触、あるいはわずかに接触するが、接触しなくてもよい。第６の小羽根６６０は、それらの端部の幅方向が第６の軸６２０の径方向に沿うように、対向羽根部分６４１ａ、６４１ｂ上に取り付けられる。第６の小羽根６６０と対向羽根部分６４１ａ、６４１ｂとの取り付けは、接着剤、溶接、及び／又はハンダ等によってもよく、第６の混合羽根６１０が３Ｄプリンタなどで一体成形されてもよい。第６の軸６２０の周方向、つまり第６の軸６２０回りに対する、第６の小羽根６６０どうしの間隔は、第６の小羽根６６０の直径の０倍以上かつ２倍未満の長さである。すなわち、第６の小羽根６６０どうしは互いに接触してもよいし、間隔を空けてもよい。本実施形態におけるこの間隔は、例えば約１ｍｍである。第６の小羽根６６０は、第６の大羽根６４０の螺旋の全長に沿って、すなわち第６の軸６２０の全長に渡って設けられる。第１の軸１２０の長手方向において第２の羽根３６０が設けられる部分の長さ（第２の羽根長さ）Ｌは、本実施形態では、第２の羽根長さＬ＝約７０ｍｍである。

収納管１９０は、第６の混合羽根６１０の軸方向長さ以上の軸方向長さを有し、かつ第６の混合羽根６１０の外周と若干の摩擦を生じる程度の内径を有する円筒形状であって、その内周に第６の混合羽根６１０を収納する。収納管１９０の内径Ｄは、例えば約２１ｍｍ、長さは、例えば約８０ｍｍ以上である。収納管１９０の内周は、第６の大羽根６４０の外周と収納管１９０の内周との間に流体が流入しない程度に、第６の混合羽根６１０の外周と密着する。収納管１９０の内径Ｄに対する第２の羽根長さＬの比Ｌ／Ｄは、Ｌ／Ｄ＝７０／２１＝３．３３である。また、第６の軸６２０を除いた実効内径Ｄ’はＤ’＝２１－８．５＝１２．５ｍｍであるから、実効比Ｌ／Ｄ’＝７０／１２．５＝５．６である。

第６の混合装置６００の使用について説明する。第６の混合装置６００の一端である流入側端部から、２つ以上の流体が送られる。２つ以上の流体は、貫通孔６８５の内部を通過してから流入側壁６８０と第６の軸６２０との間に流入し、あるいは、直接、流入側壁６８０と第６の軸６２０との間に流入して、第６の大羽根６４０に達する。そして、第６の大羽根６４０と収納管１９０との間を流れながら、第６の小羽根６６０に衝突し、隣接する第６の小羽根６６０によりせん断され、互いに混合されていく。そして、２４枚の第６の小羽根６６０の間を流れた後、流出側壁６７０に達する。その後、流体は、流出側壁６７０と第６の軸６２０との間を通過、あるいは貫通孔６７５の内部を通過して、第６の混合装置６００の他端である流出側端部から十分に混合されて流出する。

本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得る。また、本実施形態による第６の混合装置６００は、第１～５の実施形態よりも小型かつ軽量であるため、作業員が、長時間手で把持しながら２つ以上の流体を混合できる。通常、２液式の防水ウレタンを建築物の屋上等に施工する場合、施工場所から離れた場所で、混合用の容器等を用いて液体を混合後、混合された流体をポンプで施工場所に圧送し、ホース等から施工面に流し、レーキ等を用いて施工面に均していた。このとき、混合する作業員、圧送するホースを保持、管理する作業員、施工面に流体を流す作業員、レーキで均す作業員等といった大勢の作業員を必要とした。しかしながら、本実施形態による混合装置を用いれば、施工面に流体を流す作業員が混合装置を用いて液体を混合することが可能となるため、施工場所から離れた位置で流体を混合する作業員が不要となる。

なお、いずれの実施形態においても、第１の混合羽根１１０が収納管１９０に挿入された状態において、第２の羽根が収納管１９０に接触しないとして説明したが、第２の羽根が収納管１９０に接触してもよい。

なお、本願のいずれの図においても、説明の容易のため、第２の羽根は省略されることがあり、本明細書において説明した実施形態に説明された数と必ずしも一致しないことがある。

なお、本明細書および図中に示した各部材の大きさ、形状、及び数量は例示であって、これらに限定されない。また、各部材の素材は例示であって、これらに限定されない。

ここに付随する図面を参照して本発明の実施形態が説明されたが、記載された発明の範囲と精神から逸脱することなく、変形が各部の構造と関係に施されることは、当業者にとって自明である。

１００第１の混合装置
１１０第１の混合羽根
１２０第１の軸
１４０第１の羽根
１４１ａ対向羽根部分
１４１ｂ対向羽根部分
１６０第２の羽根
１６２第２の右回り羽根
１６４第２の左回り羽根
１８０第２の軸
１９０収納管
２００第２の混合装置
２１０第２の混合羽根
３００第３の混合装置
３１０第３の混合羽根
４００第４の混合装置
４１０第４の混合羽根
５００第５の混合装置
５１０第５の混合羽根
６００第６の混合装置
６１０第６の混合羽根

Claims

第１の軸の回りに螺旋状を成す第１の羽根と、
前記第１の軸と平行である第２の軸の回りに捻られる第２の羽根とを備え、
前記第２の羽根は、前記第１の羽根において前記第１の軸方向において向かい合う対向羽根部分の間に設けられ、
前記第２の軸は、前記第１の軸と前記第１の羽根の外側端との間に設けられ、
前記第２の羽根は、全て同じ方向に捻られる複数の羽根、又は前記第２の軸に対して時計回りに捻られる羽根と反時計回りに捻られる羽根とを含む３６枚以上の羽根である
混合羽根。
前記第１の軸は円柱形状であって、前記第２の羽根は、前記第１の軸と、前記第１の羽根の外側端との間に設けられる請求項１に記載の混合羽根。
複数の前記第２の羽根が設けられ、前記第１の軸回りに対する前記第２の羽根どうしの間隔は、前記第２の羽根の直径の１倍以上かつ２倍未満の長さである
請求項１又は２に記載の混合羽根。
前記第１の羽根は、前記第１の軸回りに少なくとも５／３回転以上巻回される請求項１から３のいずれかに記載の混合羽根。
前記第２の羽根は、前記第２の軸回りに半回転捻られる請求項１から４のいずれかに記載の混合羽根。
前記第２の羽根が捻られる方向は全て同じである請求項１から５のいずれかに記載の混合羽根。
前記第２の羽根は複数であって、前記第２の羽根が捻られる方向は、前記第２の軸に対して時計回り又は反時計回りである請求項１から５のいずれかに記載の混合羽根。
請求項１から５のいずれかに記載の前記混合羽根と、前記混合羽根を収納する収納管とを備える混合装置。
前記収納管の内径から前記第１の軸の直径を除いた実効内径Ｄ’に対する、前記第１の軸方向において前記第２の羽根が設けられる部分の長さである第２の羽根長さＬの比Ｌ／Ｄ’は２以上７以下である請求項８に記載の混合装置。