JPH01231929A - 攪拌装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、液体の撹拌混合を行う撹拌装置、特に液体
の強１１ｑ的輸送機能を兼ね備えたものに関する。

［従来の技術］ 従来から、ｐＨ調整、酸化還元反応化学的反応において
、いろいろなタイプの撹拌混合装置が用いられている。

また、近年のバイオテクノロジーの発展にともない、微
生物培養等生物学的分野においての撹拌混合の重要性も
高まってきている。

そして、このような液液混合、気液混合を行う装置とし
て、スタティックミキサが広く利用されている。このス
タティックミキサは、混合される流体が流通するパイプ
内に各種形状の撹拌羽根を配置し、この撹拌羽根によっ
て生じる乱流によって流体の混合を促進するものである
。具体的には、パイプ内にカットスクリュウのような撹
拌羽根を配置したものなどが利用されている。

史に、パイプ内に配置した撹拌羽根群を一つの軸に取付
け、これを往復振動させ、混合撹拌を促進するものも提
案されている。

［発明が解決しようとする課題］ ｌ−述のような従来のスタティックミキサ等の撹拌装置
においては、流体を強制的にパイプ中に流通する。そし
て、流体が撹拌羽根に衝突することによって生じる乱流
を利用して流体の撹拌混合を行っている。

このため、流体をパイプ内に強制的に輸送するポンプ等
の輸送手段が必要となる。

そして、このようにポンプと撹拌装置をそれぞれ別個に
設ける′と、装置全体が大型化し、高価なものになって
しまうという問題点かあった。

従って、このような問題点を解消しなければならないと
いう課題があり、この発明は、流体の強制的な輸送をｌ
ｉ）能とする撹拌装置を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る撹拌装置は、 内部に流体の流れる流体通路が形成されたガイドパイプ
と、 このガイドパイプ内の流体通路に挿入配置された複数の
撹拌羽（長を有する撹拌体と、この撹拌体をガイドパイ
プ内において流体通路の流れ方向に往復振動させる振動
源と、ガイドパイプ内の流体通路を閉塞するように配置
され、ガイドパイプ内の上流側に向けて流体流路を閉塞
する面積が減少する形状の輸送手段と、をａし、 撹拌体による流体の撹拌に加え、輸送手段の往復振動の
際の抵抗の差を利用してガイドパイプにおける流体の輸
送を行うことを特徴とする。

１作用］ ガイドパイプの内部には流体経路が形成されており、Ｒ
つこのガイドパイプ内の流体通路には撹拌羽根をＨする
撹拌体が挿入配置されている。そして、この撹拌体は流
体通路の流れ方向において往復振動されるので、このガ
イドパイプ内の流体は撹拌羽根によって強制的に撹拌さ
れることになる。

ここで、この発明においては、撹拌体に所定形状の輸送
手段が設けられている。すなわち、この輸送手段はガイ
ドパイプ内の−１−流側に向けて流体通路を閉塞する面
積が減少する形状に形成されている。

このような形状の輸送手段を往復振動させると、その移
動の方向によって流体に対する抵抗が大きく相違する。

すなわち、ガイドパイプ内のに流側に向けて移動する際
の抵抗は小さく、下流側に向けて移動する際の抵抗は大
きくなる。そこで、ガイドパイプ内において撹拌体を往
ｊ（振動させると、ガイドパイプ内に一方向の流体の流
れが生起されることになる。

このように、この発明の撹拌体によれば、撹拌体の往復
振動により流体の撹拌が行えるだけでなく、同時に流体
の輸送も行えることになる。このため、装置全体が非常
にコンパクトになり、効果的な撹拌混合及び輸送が行え
る。

［実施例］ 次に、この発明の一実施例にかかる撹拌装置について、
図面に基づいて説明する。

′：ｊＳ１図は、同実施例における装置の一部断面図で
ある。ガイドパイプ１０内には撹拌体１２か配置されて
いる。この撹拌体１２は、螺旋状に形成された撹拌羽根
１４１円錐形状の輸送手段１６及びこれらが取り付けら
れた軸１８からなっている。

また、この輸送手段１６の周囲とガイドパイプ１０の内
壁との間には液体流通用間隙２０が形成されている。

ガイドパイプ１０の」一端部には、振動源２２が固定さ
れている。この振動源２２は、通常モータ及びカムによ
る機械的なものか採用される。すなわち、モータの回転
をカムによって往復運動に変換し、軸１８を図における
」−下方向に往復振動させる。

尚、この振動源２２における振動数及び往復振動の行程
は１．混合しようとする流体の種類、撹拌羽根１４の形
状なとにより変化するか、通常５０〜６０Ｈｚ、６ミリ
程度が採用されている。そして、カイトバイブ１０のド
端には、流入口２４が形成され、上部には流出口２６が
形成されている。

また、開口１４ａは撹拌羽根１４の外周部又は内周部に
形成された流体流通用の開口であり、これによって流体
の螺旋流路に沿った流れとガイドパイプ１０輔ｌｊ向の
流れとの両ノＪ°を起こし、撹拌をＯ？進するものであ
る。

このような撹拌装置を液体中に浸消し、振動源２２に電
力をＶ（給すれば、撹拌体１２か」ニド振動することに
なる。このとき、ガイドパイプ１０の大部分は液体中に
浸漬する必要かあるが、流出口２６は、液体中にあって
も液面１．にあっても良い。

そして、撹拌体１２が１−下振動すると、その下端に設
けられている輸送手段１６も一緒にに下振動する。そし
て、この輸送手段は円錐型の形状をしており、下方、す
なわち上流側に向かってその面積が徐々に減少するよう
になっている。このため、輸送手段１６が下方に向けて
移動する場合、流体は輸送手段１６の傾斜面１６ａに沿
って流れる。−ｈｏ、輸送手段１６が上方に向かって移
動する場合は、’Ｉ’＋ｒｉｉ　ｌ　６　ｂによってそ
の」一方にある流体は一緒に移動する。

そこで、輸送手段１６は下方に向かう場合にその抵抗が
小さく、上方に向かう場合に抵抗がより大きくなること
になる。このような輸送り段１６の１−ド動における抵
抗の差によって、ガイドパイプ１０内の流体は］二カに
向けて移動されることになる。

そして、輸送手段１６によって強制的にガイドパイプ１
０内を１−昇する流体は、撹拌体１２の撹拌羽根１４に
よって所定の撹拌を受ける。すなわち、ガイドパイプ１
０内の流体は第１に撹拌羽根１４によって仕切られた螺
旋通路を撹拌羽根１４の表面に沿って上昇する流れとな
る。また、第２に撹拌羽根１４に形成された開口１４ａ
を通過する流れとなる。そして、第３に撹拌羽根１４の
上下振動によって流体は−に下振動される。このような
３種類の流体の流れの複合によって、流体は効果的に撹
拌混合される。

このように輸送Ｆ段１６による強制的な輸送及び撹拌羽
根１４による混合作用によって充分に撹拌された流体が
流出口２６がυ１出される。

また、撹拌羽根１４及び輸送手段１６は共通の輔１８に
同定されており、共通の振動源２２によって往復振動さ
れる。このため、振動源２２は１つで良く、装置全体が
非常にコンパクトにでき、効率的な撹１１！混合輸送が
行える。

なお、輸送手段１６の平面１６ａは、その往復動の下端
において、ガイドパイプ１０の下端より下方に位置して
もよい。また、輸送手段１６を段数設けることも可能で
ある。さらにガイドパイプ１０内下向流を生起してもよ
い。

第２図に、この実施例の撹拌装置を適用した例を示す。

撹拌装置＋ｉ　１００　ａは槽２００の中央部に配置さ
れている。そして、振動源２２によって往復振動される
と、輸送手段１６の作用によってガイドパイプ内を」−
昇する流れが生じる。このため、槽内金体に矢印で示し
たような循環流が生起される。

このような撹拌装置は、各種バイオリアクタ等に好適に
適用できる。すなわち、撹拌装置１００ａによって基質
と培養対象である生物との効果的な接触が達成できる。

更に、この装置においては、輸送用としての撹拌装置１
００ｂをａしている。

この撹拌装置ρ１００ｂは槽２００内の液体を外部にｖ
ｒ出するだめのものである。すなわち、この撹拌装置１
００ｂによって、槽内の液体を槽内Ｈｋ位以−１−の場
所に撹拌しながら強制的に輸送することができる。

第３図に示したのは、この発明の輸送手段の変型例であ
る。この例によれば、輸送手段は全体として゛１′−球
上に形成されている。このような輸送手段１６によって
も図における上下方向の往復振動にけなう抵抗差によっ
て、流体の撹拌、輸送を同様に行うことができる。

第４図は輸送゛ト段１６の更に他の実施例である。

この実施例においては、輸送手段１６を撹拌羽根１４の
一部を用いて形成している。すなわち、撹拌羽根１４の
一部を４一方に向けて膨出させ、この先端部に開口５０
を形成している。これによれば、膨出部の斜面か輸送手
段の傾斜面１６ａに当たり、下方に向けて移動する際の
抵抗か小さく、上方に向けて移動する際の抵抗が大きく
なる。これによって撹拌体１２の上下振動における撹拌
、輸送効果が発揮される。なお、この輸送手段１６は、
複数設けると良く、第１図における輸送手段１６と組み
合わせて用いると好適である。

第５図には史に他の実施例が示されている。つまり、こ
の例に、おいては、撹拌羽根１４の一部に開口６０ａを
設けると共に、この開口６０ａを上方に向かって面積の
小さくなる形状としている。

これによっても上述と同様に撹拌、輸送効果が得られる
。

第６図には、本発明に係る撹拌装置１００を適用した他
のシステムが示されている。この例においては、槽２０
０ａ、２００ｂにそれぞれ貯溜されている液体Ａ、　　
Ｂを撹拌装置１００によって混合輸送する。すなわち、
撹拌装置１００は輸送手段１６を有しているため、振動
源２２の振動によって液体Ａ、Ｂを流入口２４ａ、２４
ｂから吸引し、混合された液体Ａ＋Ｂを流出口２６から
排出する。尚、バルブ７０ａ、７０ｂは混合すべき液体
の流量を、調整するためのものであり、このバルブ７０
ａ、７０ｂの開度の調整によって流量および混合比の調
整が行える。

第７図に示したのは軸１８と振動源２２の接続部分の改
良例である。この発明の撹拌装置においては、撹拌体１
２を往復振動させる。ここで、ガイドパイプ内に流体が
加圧状態で挿入される場合には次のような問題点があっ
た。

すなわち、軸１８の上端部は、接続部材８０及びダイヤ
フラム８９を介し、基部８２に固定されている。また、
輔１８には振動源によって上下動される上部軸８４が接
続されている。そして、この上部軸８４を振動源によっ
て上下させると接続部材８０を介し軸１８が上下振動さ
れる。なお、」一部軸８４はガイド筒８６によって摺動
自在に支持されている。ここで、軸受け８８は１一部軸
８４をｉＥ　６Ｍに１．ド動させるように支持するもの
である。

そして、同定の基部８２に対し接続部材８０が振動する
際のｌユ下動はダイヤフラム８９によって吸収されいる
。このため、軸１８が振動するにもかかわらず、この軸
１８の摺動部のシールの必要がなく軸受は部の劣化）°
の防＋ｌ−が図れる。

ところが、このような装置の場合、ガイドパイプ１０内
に高圧な液体が流入すると、接続部材８０の受けた圧力
はその全てが上部軸８４に伝達されてしまう。このため
、上部軸８４には非常に大きな力が掛り、振動源２２に
大容量のものを使用しなければならなかった。また、モ
ータの回転を往復振動に変換するカム等の強はを非常に
大きなものとしなければならなかった。

そこで、この例においては、ダイヤフラム８９の内部に
形成された内部室９０に加圧空気を供給する。すなわち
、供給口９２により、空気流路９４を介し、加圧空気が
内部室９０に供給される。

このため、この内部室９０は所定の加圧状態に保たれ、
接続部材８０が受けた圧力の相当部分をこの加圧空気が
対抗し、消去する。これによって、振動源２２に掛かる
力は、撹拌体１２をＬド動させるだけのためのものとな
る。従って、振動源２２におけるエネルギを非常に小さ
くでき、カム等の構成も非常に簡単なものとできる。

尚、内部室９０内の加圧空気の一部はガイド筒内を通っ
て外部に流出する。そして、加圧空気が大気中に放出さ
れる場合、かなりの音が発生する。

消音バット９２はこの際の発生古を消去するためのもの
である。

［発明の効果］ 以」二説明したように、この発明の撹拌装置によれば、
輸送Ｆ段によって強制的な輸送が行えるため、撹拌混合
輸送を一つの装置によって効率的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る撹拌装置の一実施例を示す正面
断面図、 第２図は本発明に係る撹拌装置を適用したシス面図、 第４図は輸送手段１６の史に他の実施例を示した要部斜
１見図、 第５図は輸送丁１段１６の史に他の実施例を示す要部斜
諌図、 第６図は本発明にかかる撹拌装置を適用した他のシステ
ムの（１／Ｉ成図、 第７図は輔１８と振動源２２の接続部の構造の詳細を示
す構成図である。 １０・・・ガイドパイプ １０ａ・・・流体通路 １２・・・撹拌体 １４・・・撹拌羽根 １６・・・輸送１段 出願人　　冷化−［業株式会１１゜ 代理人　弁理士　吉田研二［８−５９１本発明の装置の
正面断面図 第１図 システムの構成図 第２図 輸送手段１６の他の実施例 第３図 輸送手段１６の他の実施例 第４図 輸送手段１６の他の実施例 °第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）内部に流体の流れる流体通路が形成されたガイド
   パイプと、 このガイドパイプ内の流体通路に挿入配置された複数の
   撹拌羽根を有する撹拌体と、 この撹拌体をガイドパイプ内において流体通路の流れ方
   向に往復振動させる振動源と、 ガイドパイプ内の流体通路を閉塞するように配置され、
   ガイドパイプ内の上流側に向けて流体流路を閉塞する面
   積が減少する形状の輸送手段と、を有し、 撹拌体による流体の撹拌に加え、輸送手段の往復振動の
   際の抵抗の差を利用してガイドパイプにおける流体の輸
   送を行うことを特徴とする撹拌装置。