JPH0295424A - 静的ミキサー用バッフル - 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） 本発明は、一般に動きのない（静的）ミキサーと呼ばれ
る、複数の流体を混ぜるための動きのない直線状混合装
置に関する。より詳しくいうと、右回りに螺旋状にねじ
られた部材即ちバッフル、および左回りに螺旋状にねじ
られたものが、交互にかつ連続的に用いられている形式
の装置に関するものである。

（従来の技術） 動きのないミキサーとは１通常、２つの粘性流体を混ぜ
るために使用される静的混合装置を言い。

例えば、樹脂および硬化剤からなるエポキシ樹脂のよう
な熱硬化性樹脂を混ぜ合わせるために使用される。

これは、液状の硬化剤および樹脂の両方を、多数のバッ
フルからなる動きのないミキサーの導管の中へ同時に通
すことによって実行される。流体が、導管の孔を通って
移動して行く際、ミキサーの各バッフルに対応する段階
で混ぜられるようになっている。

従来、動きのないミキサーには、多数の金属バッフル要
素が使用されている。これらのバッフル要素は、製作は
容易ではあるが、静的ミキサーに使用する際、連続させ
て組み立てるのが面倒である。

現在では、動きのないミキサーは、殆どがプラスチック
の射出成形によってつくられているので、大量に製造す
る際の製造コストは、相当に低くなっている。

このような動きのないミキサーの代表的なものが、米国
特許第３，２８６，９９２号、同第３，９５３，００２
号、および同第３，６３５，４４４号明細書に開示され
ている。

プラスチック製ミキサーは１通常、右回りと左回りに交
互に螺旋状にねじられたバッフルから構成されている。

このバッフルは、孔の内部に配設されるか、あるいは製
造時に接合されて、孔の内部に配設しうる単一ユニット
の挿入体として形成される。

これらプラスチック製バッフルに設けられる前縁部は、
さまざまな形でつくられる。ある公知例においでは、バ
ッフルを形づくっている２つの対向主要湾曲面は、各バ
ッフルの長平方向の中心軸のところで切れ、かつ前記軸
から直交する方向に伸びるとともに、前記軸に直交する
面内に広がる平面に連なっている。

この種のプラスチック製バッフルを使用する際に派生す
る問題は、混合処理の効率低下である。

熱可塑性材、樹脂、その他各種のポリマーのような粘性
材料は、滞溜し易く、また通過の際バッフルの平らな面
に付着され易いため、混合処理効率を悪くしたり、ミキ
サーを完全に詰まらせて、流体を流れなくしてしまうこ
とがよくある。

平らな前縁部もまた、バッフル要素の交差部における流
れの断面を相当に小さくする原因となる。

例えば、バッフルの厚さが３．２ｍｍ（０，１２５イン
チ）で、直径が１２．７ｍｍ（０，５インチ）の要素の
交差部の場合、利用可能な流れ面積は、全断面積の僅か
４０％である。流れ断面がこのように小さくなると、流
体圧が相当に低下することになる。

別の公知の装置における各バッフルは、一端（上流端）
にナイフ様エツジを備えている。このエツジは、互いに
対向する２つの主要な湾曲パンフル面にテーパをつける
ことによりつくられる。

この種の動きのないミキサーには、製作上の問題がある
。

互いに対向する１対の主要な湾曲バッフル面にテーパを
付けてつくられるナイフ様エツジを有するバッフルを射
出成型することは、極めて困難であり、しかもコスト高
になる。これは、アンダーカットを避けるために、２つ
の金型が必要になるからである。そのため、バッフルは
コスト高となり、かつ製造しにくくなる。

例外もあるが、一般に、従来の動きのないミキサーを構
成しているバッフルは、断面が長方形を呈し、かつ、バ
ッフルによって包囲管の内部につくられる通路は、概ね
半円形（つまり、１８０度に近い広がりをもった部分円
で、両端が直線で結ばれているもの）になっている。

流体が、これらの通路を螺旋状に進む際、この流れのパ
ターンにより、流体は、各通路（即ち。

インバート）の中心付近を回転して進む。流体が１８０
度回転すれば、良好な性能が得られる。

従来、平らなシートが、バッフル要素をつくるのに使用
されてきた。それにより、対向する２つの半円形即ち半
円形断面が得られる。

このプロフィルにより、最適作用を達成させるための要
素の長さ対直径の比（Ｌ／Ｄ）は、１．０〜１．５の間
に入っていなければならない。このＬ／Ｄ比によって、
流体は１８０度回転させられる。

長方形断面を有する平らな要素の使用によって得られる
半円形サブチャンネルは、Ｌ／Ｄ比が１以上なら使用で
きる。しかし、Ｌ／Ｄ比が０．８：１とか０．７：１に
下がると、回転量は低下する。

このことは、バッフルと壁部とが会合するところ、つま
り速度勾配がゼロに近くなっている角のところで、特に
顕著である。

角付近の流体の速度は、要素の綾部に沿っておそくなり
、中央部の流体とは決して混じり合わない。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の第１の目的は、従来のものよりも、長さを相当
に短縮でき、かつ上述の問題点を解消しうる。複数の流
体を混ぜるための優れた静的混合装置を提供することで
ある。

本発明の第２の目的は、経済的に製作しうる構造を有し
、かつ優れた混合効率を有する静的混合装置を提供する
ことである。

（課題を解決するための手段） 本発明によれば、静的ミキサー用バッフルであって、長
手方向軸の周りに対称的に螺旋状にねじられ、かつ対向
する主要面によってきめられ、前記主要面は、前記軸と
直交するパンフルの断面が凹状を呈し、かつバッフルの
第１端部から第２端部へかけて前記軸に沿って伸びてお
り、前記主要面の凹状部は、バッフルが管状ハウジング
内に配設される際、このハウジングと共に、バッフルの
それぞれの側に一つずつ、鋭角部のないほぼ卵形即ち楕
円形の１対の通路をきめることができるようになってい
るものが、提供される。

主要面は、第１端部のところで、２つの対の平面に連な
るようにするのが好ましい。

前記各対をなす平面は、互いに直交し、かつ対の平面の
一方は、軸に対して横方向に伸びるとともに、前記軸と
平行をなす面内に広がっている。

また、前記各対の平面は、対称的な対向関係をもって配
置され、かつ前記軸から反対方向に外方へ伸びている。

さらに本発明によれば、連続的に配設され、かつ交互に
反対方向に捻られている本発明による複数のバッフルか
らなる静的ミキサー要素を含み、かつ、前記要素と管状
ハウジングとの組み合わせにより２つのほぼ楕円形の通
路が形成されるようになっている動きのないミキサーが
提供される。

（実施例） 以下、添付の図面を参照して１本発明の好適実施例を詳
細に説明する。

第１図示の静的ミキサー（１０）は、流体を流しうる円
筒状孔（１３）を備える管状ハウジング（Ｉ２）からな
っている。

一体成型された動きのないミキサー要素（１４）が。

孔（１３）の中に配設されている。この要素は、熱可塑
性材料（例えば、ポリプロピレン）から射出成形するの
が好ましい。

ミキサー要素（１４）即ち挿入体は、その孔（１３）の
長手方向の中心軸（２０）に沿って、右回りに螺旋状に
ねじられた第１のサブセットであるバッフル（１６）と
、同じく左回りに螺旋状にねじられた第２のサブセット
であるバッフル（１８）とからなっている。

ミキサー要素（１４）は、孔（１３）の内部に適正に嵌
合され、かつ管状ハウジング（１２）の環状リップ（９
）に当接される。

ミキサー要素（１４）の右ねじれバッフル（１６）及び
左ねじれバッフル（１８）は、連続しているコア（８）
により、−列に互いに直接に連結されている（第２図乃
至第４図参照）。各バッフル（１６）　（１８）の長手
方向の中心軸は、ミキサー要素の長手方向の中心軸と同
軸である。

右ねじれバッフル（１６）、および隣接の左ねじれバッ
フル（１８）の典型例を、第２図および第３図に示す。

まず、右ねじれバッフル（１６）について説明する。

このバッフル（１６）には、ほぼ対称的に対向する対の
主要面（２２）　（２４）がある。各面は、軸（２０）
と直交する面を凹面状にしたものであり、かつ長手方向
の中心軸（２０）に沿って、右回りに螺旋状にほぼ１８
０度の弧を描くように湾曲している。

第２図及び第３図においては、主要面（２４）は、一部
分しか見えていない。

互いに直交する第１の対の平滑面（２８）（２９）は、
バッフル（１６）と近い端部（２６）で、対をなす主要
面（２２）　（２４）に連なっている。

平、滑面（２９）と主要面（２４）との交差部は、バッ
フルの近傍端部（２６）のところで、第１の縁部（３０
）を形成している。

主要湾曲面（２２）と、互いに直交する第２の対の平滑
面（３４）　（３５）の一方の面（３５）との交差部に
より、端部（２６）に、第２の縁部（３２）が提供され
る。

各対の平滑面（２８）　（２９）および（３４）（３５
）と、主要面（２２）　（２４）とは、バッフル（１６
）の端部（２６）において接続している。

各平滑面（２８）　（３４）は、長手方向の中心軸と直
交する方向に伸びるとともに、前記軸と平行をなす面内
にある。

平滑面（２８）　（３４）は、軸（２０）に関して対向
する側に広がり、かつ、前記軸（２０）に沿って伸びる
とともに、バッフル（１６）（１８）に共通し、それら
を−緒に連結する中央コア（８）に平行で、しかも接線
方向になっている。

そのため、第１及び第２の平滑面（２８）　（３４）の
それぞれと、第１及び第２の縁部（３０）　（３２）の
それぞれとは、長手方向の中心軸（２０）の対向する側
で。

長手方向中心軸（２０）から半径方向にずれている。

平滑面（２８）　（３４）は、いずれも、軸（２０）を
通る面と対向している。

バッフル（１６）の対向端部（４０）のところで、対向
する対の主要湾曲面（２２）　（２４）は、向きは反対
であるが、平滑面（２８）　（２９）及び（３４）　（
３５）と同じように、縁部（３０）　（３２）と対向す
る縁部（４６）（４８）を形成しうるよう、同じく対の
平滑面（４２）（４３）及び（４４）（４５）に、それ
ぞれ連なっている。

平滑面（４２）（４４）は、いずれも、軸（２０）と直
交する方向に広がり、かつ軸（２０）と平行をなす面内
にあるとともに、軸の対向する側で、軸（２０）から半
径方向にずれている。

右ねじれバッフル（１６）の各端部（２６）　（４０）
は、それぞれ、左ねじれバッフル（１８）の各端部に当
接している。第２図及び第３図において、バッフル（１
８）の端部が、右ねじれバッフル（１６）の端部に当接
している様子が示されている。

左ねじれバッフル（１８）は、第２図及び第３図におｔ
＃て一部分しか見えていないが、中心軸（２０）に沿っ
て左回りに、螺旋状にほぼ１８０度の弧を描くように湾
曲している対の対向主要面を有している。

バッフル（１８）は、軸（２０）に沿って像を反転した
場合のバッフル（１６）の鏡像の関係にある。これらの
バッフルは、中央コア（８）で接続され、かつ軸（２０
）の周りに互いに直交させて配置されている。

第４図は、バッフル（１８）の前縁部（６４）　（６６
）を概略的に示すものである。右ねじれバッフル（１６
）の隣接前縁部（３０）（３２）は、想像線で描かれて
いる。

再び、第２図及び第３図について説明する。

バッフル（１６）は、中心軸（２０）に沿って右回りに
、螺旋状に弧を描く対の対向周面（８０）（８２）を有
し、かつ円筒状孔（１３）が形成されているハウジング
（１４）の内壁に整合する形状を呈している。

左ねじれバッフル（１８）も、同じように、反対方向に
螺旋状に弧を描く対の対向周面を有している。

作動の際、２つの流体が、案内バッフルの対向主要面上
を装置の中へ遍人される。その様子を第１図に示すが、
最左端の左ねじれバッフル（１８）は、挿入体たるミキ
サー要素（１４）、すなわち案内バッフルに相当する。

２つの流体を矢印（８４）で示す。

流体に螺旋運動を交互に与えると、その間に、異なる成
分の分割及び統合が繰り返し行なわれ、かつ連続するバ
ッフルによりもたらされる速度の繰り返しによって、良
い混合状態がつくられる。

ミキサー要素、即ち挿入体の内部の流路は、２つの対称
的な半円形通路に分けられている。

ミキサー要素の端部付近では、通路は、非対称な通路に
変わり、かつ中央コアのところで、車輪のような形状と
なっている。

第４図に、車輪状になっているその様子を示す。

それから分かるように、右ねじれバッフル（１６）及び
左ねじれバッフル（１８）のそれぞれの対の前縁部は、
それぞれ、隣接する左ねじれバッフル（１８）もしくは
右ねじれバッフル（１６）の対の後縁部と偏位している
。

バッフル（１６）（１８）の前縁部か、あるいは前縁部
及び後綾部の狭小縁部は、隣接バッフルの接合部におけ
る流れに対して利用可能な断面積を大きくし、かつ、流
れを分割するために利用可能な流体領域を増大させる速
度勾配をつくる。

これらの縁部はまた。流体がバッフル（１６）（１ｇ）
の縁部に滞溜し易くなる傾向を排除する。仮りに、こう
いった傾向があると、混合効率が落ちたり、ミキサー（
１０）を流れる流体を完全にブロックしてしまう恐れが
でる。

縁部がオフセットされているミキサー挿入体（１４）を
、１対の半型を使用して射出成型することができる。そ
れにより、挿入体の射出成型が極めて簡単になり、しか
も製造コストが安くなる。

バッフル（１６）　（１８）の断面は、管状ハウジング
（１２）と共に、概ね卵形（ほぼ楕円形）断面の１対の
通路（！１１０）　（９２）を形成しうるような形状に
なっている（第５図参照）。これは、断面が長方形のバ
ッフルに凹状すみ肉をつけることによって達成される。

このようにすることにより、従来、殆んどか、全く混合
が行なわれなかった鋭角部分はなくなり。

かつ、従来１以上の長さ対直径の比（Ｌ／Ｄ）で達成さ
れていた同じ混合効率が、０，８：ｌと０．７：ｌの間
のＬ／Ｄ　（０，５：　１という低い比でさえ使用可能
）で行なうことができる。優れたバッフルの主要面の断
面は、軸（２０）と直交する断面を凹状にしたものであ
る。

以上、一体成型のプラスチック製挿入体、すなわちミキ
サー要素を組み込んだミキサーの好適実施例について本
発明を説明してきたが、上記の形状を有する個々のバッ
フルを通路内に配置することによって、上述の好適実施
例の利点のうち、少なくともいくつかの利点を享受しう
るミキサーをつくることができる。

また、好適なバッフル（１６）　（１ｇ）は、直接互い
に接合されているが、ミキサー要素（１４）の長手方向
の中心軸（２０）に沿って、バッフル同士の間に、対に
なる連結バッフルの前縁部および後綾部が同軸状に離隔
されるように、スペーサを入れることができる。

好適実施例では、各バッフルの前縁部および後縁部に、
狭い縁部が設けられているが、各バッフルの前側または
後側のみ、あるいはミキサー要素バッフルの一部か、あ
るいは動きのないミキサーの中に縁部を設けることによ
って、利点を得ることもできる。

以上の説明から明らかなように、本発明によると、簡単
につくれ、しかも優れた機能を有する動きのないミキサ
ーが提供される。

いくつかの変形例を挙げて説明してきたが、本発明の概
念から逸脱することなく、上記した実施例に変形を加え
て、本発明を実施することもできる。

従って、本発明は、上記の実施例に制約されるものでは
なく、冒頭の特許請求の範囲に記載されている本発明の
精神及び範囲に含まれるあらゆる変形を網羅するもので
ある。

本明細書において使用される卵形即ち楕円とは、部分円
（円の弧および弦によって囲まれた部分）において、鋭
角部分が充填されて弧と弦がゆるやかにつながっている
滑かな凹状面を有するもの（第５図示の形状を含む）や
、バッフルの連続状凹面を形成するべく、弦が連続曲線
を描くように変形されたものを言う。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による動きのないミキサーの部分側断
面図である。 第２図は、本発明によるミキサー要素の斜視図である。 第３図は、第２図と同じ図である。ただし、本図では、
第３図において隠れている部分を想像線で示しである。 第４図は、本発明による第１図示のミキサーの端面図で
ある。 第５図は、本発明によるバッフルの断面図であり、この
バッフルによって形成される卵形断面の通路を示してい
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）静的ミキサー用バッフルであって、 前記ミキサーは、長手方向軸の周りに対称的に螺旋状に
   ねじられ、かつ対向する主要面によってきめられ、前記
   面は、前記軸に直交するバッフルの断面が凹状を呈する
   ものであり、かつバッフルの第１端部から第２端部へか
   けて前記軸に沿って伸びており、前記主要面たる凹面は
   、バッフルを管状ハウジング内に配設した際、このハウ
   ジングと共に、バッフルのそれぞれの側に一つずつ、鋭
   角部のないほぼ卵形か楕円形の１対の通路を画定するこ
   とができるようになっていることを特徴とする静的ミキ
   サー用バッフル。 （２）主要面は、第１端部のところで、２つの対の平面
   と連なり、前記各対の平面は、互いに直交し、かつ対を
   なす平面の一方は、前記軸に対して横方向に伸びるとと
   もに、前記軸と平行をなす面内に広がっており、また、
   前記各対の平面は、対称的な対向関係をもって配置され
   、かつ前記軸から反対方向に外方へ伸びていることを特
   徴とする請求項（１）記載の静的ミキサー用バッフル。 （３）主要面が、第２端部のところで、第１端部におけ
   る関係と同じ要領で、２つの対の平面と連なっているこ
   とを特徴とする請求項（２）記載の静的ミキサー用バッ
   フル。 （４）中央コアが形成され、前記コアは、長手方向軸に
   対して対称的に広がり、かつ前記コアの接線方向に伸び
   る前記軸に平行な面内にある平面と共に前記軸に沿って
   伸び、また、前記平面は、それぞれ、前記軸を含み、か
   つ前記軸に平行な前記面と平行をなす面と対向している
   ことを特徴とする請求項（２）記載の静的ミキサー用バ
   ッフル。 （５）螺旋曲線が、ほぼ１８０度の弧を描いていること
   を特徴とする請求項（４）記載の静的ミキサー用バッフ
   ル。 （６）請求項（２）乃至（５）のいずれかに記載のバッ
   フルを複数個含み、それらは、軸に沿って連続的に配設
   され、しかも交互に反対方向に螺旋状に捻られたもの同
   士が離隔し、かつ前記軸に対して互いに９０度ねじられ
   ていることを特徴とする静的ミキサー要素。（７）請求
   項（６）に記載のミキサー要素と、円筒状孔をきめてい
   る内面を有する円筒状チューブとからなり、前記要素に
   おけるバッフルは、その第１端部から第２端部へかけて
   前記内面に密接され、それにより、ほぼ卵形断面の概ね
   同大の２つの分離された螺旋曲線状通路が形成されるよ
   うになっていることを特徴とする動きのないミキサー。 （８）複数のバッフルが、一体のものであることを特徴
   とする請求項（６）記載のミキサー要素。 （９）複数のバッフルが、一体のものであることを特徴
   とする請求項（７）記載のミキサー要素。