JPH04193337A - スタティックミキサー - 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】 ［産業上の利用分野コ この発明は、スタティックミキサー（静止型混合器）に
関するもので、特に、流体を流すための管状通路内に、
流体の流れに応じて流体に撹拌作用を及ぼすブレードが
固定的に配置された構造を有するスタティックミキサー
に関するものである。

［従来の技術］ スタティックミキサーは、典型的には、長方形板状体を
約１８０度右または左に捩じって形成されたブレードを
備え、このようなブレードは、捩じりの方向が逆にされ
たものを交互にかつ端部が互いに直角に交差する状態で
パイプ内に固定的に配置される。

このようなスタティックミキサー内に、液体、気体、流
動性を有する固体のような流体を流すと、流体が複数個
のブレードを通過することによって、流体が幾何級数的
に分割混合され、流体に撹拌作用が及ぼされる。

このようなスタティックミキサーは、通常のミキサーと
は異なり駆動部分か全くなく、流体の流路内に設置する
だけて、流体に対して撹拌作用を及ぼすことができる。

［発明が解決しようとする課題］ 上述したスタティックミキサーにおいて、撹拌の効果を
得るためには、流体に乱流を生じさせる必要がある。し
たがって、液体、気体、流動性の固体などの同種または
異種の混合されるべき物質、流体の流速とパイプ内径と
の積を動粘性係数で割った値のレイノルズ数、等の諸条
件を考慮して、パイプ内の乱流域を増大させるへく、パ
イプ内に配置されるブレードの数が決定されていた。

たとえば、気−液混合、液−液混合の場合には、一般的
に、８ないし２４個のブレードを使用しており、また、
実際、このような数が所望の撹拌効果を達成するために
は必要であった。

上述のようなブレードの数は、そのまま、スタティック
ミキサーの長さに影響を及ぼす。したかって、高い撹拌
効果を期待するためには、スタティックミキサーの長さ
を長くしなければならず、それゆえに、設置場所が制限
されることがある。

そこで、この発明の目的は、所定の撹拌効果を得るため
に必要とされるブレードの数を従来のものより減らすこ
とができ、したかって長さをより短くすることができる
、スタティックミキサーを提供しようとすることである
。

［課題を解決するための手段］ この発明は、流体を流すための管状通路内に、流体の流
れに応じて流体に撹拌作用を及ぼすブレードが固定的に
配置された、スタティックミキサーに向けられるもので
あって、上述した技術的課題を解決するため、前記管状
通路内であって前記ブレードの隙間に、複数個の固体充
填物を前記流体の流れによって流されない状態で充填し
たことを特徴としている。

面体充填物は、好ましくは、貫通孔を備える。

［作用］ この発明において、流体かブレードを通過するとき、分
割、反転、転換等の作用に基つき混合されると同時に、
固体充填物によって大きく乱流域を生じさせる。

貫通孔を有する固体充填物を用いる場合には、流体が、
この貫通孔内にも通過するようになり、さらに大きく無
作為方向に方向転換および乱流域を生じさせる。

［実施例］ 第１図には、この発明の一実施例によるスタティックミ
キサー１が示されている。

スタティックミキサー１は、流体を流すための管状通路
を与える円筒状のパイプ２を備え、その内部には、流体
の流れに応じて流体に撹拌作用を及ぼす複数の、たとえ
ば、４個のブレード３ａ。

３ｂが固定的に配置される。

ブレード３ａ、３ｂは、たとえば、長方形板状体を約１
８０度右または左に捩じって形成されたものであり、捩
じりの方向が互いに逆のブレード３ａおよび３ｂは、パ
イプ２内において、交互にかつ端部が互いに直角に交差
するように配置される。

パイプ２の各端部には、パイプ２の内径と同径の穴４を
有する７ランジ５が設けられる。また、ブレード３ａ、
３ｂをパイプ２に対して固定するため、パイプ２の両端
部には、カラー６が取付けられる。

このようなパイプ２内であってブレード３ａ。

３ｂの隙間に、複数個の固体充填物７が充填される。固
体充填物７は、たとえば球形とされる。

第２図に、第１図の線■〜Ｈに沿う断面が示されている
。

この第２図によく示されているように、球形の固体充填
物７の大きさは、ブレード３ａ；３ｂでパイプ２内を２
分割した片側に２個の固体充填物７が入る程度の大きさ
から前記２分割した片側の半径にほぼ等しい直径を有す
る大きさまでの範囲に選ばれている。このような固体充
填物７の太きさの相違は、固体充填物７の作用の相違と
して現われ、たとえば、上述した後者の半径にほぼ等し
い直径を有する固体充填物７は、分割混合作用を主とし
て果たし、それより小さい固体充填物７は、乱流混合作
用を主として果たす。また、上述したパイプ２内を２分
割した片側に固体充填物７が２個人る程度の大きさより
さらに小さくされた固体充填物７が用いられてもよく、
この場合にも、主として、乱流混合作用を果たす。

なお、固体充填物７は、図示の実施例では、球形とされ
たが、凹凸を有する形状、または他の形状に変更されて
もよい。固体充填物７が凹凸を有する場合、さらに大き
な乱流を引起こす作用を期待できる。

上述したような固体充填物７は、流体の流れによってパ
イプ２の外へ流されないようにするため、パイプ２の両
端部において、流体の通過を許容するフィルタ８が取付
けられる。フィルタは、たとえば、固体充填物７が通過
しない程度の網目を有する網などから構成される。この
フィルタ８は、好ましくは、フランジ５に対して取外し
可能に取付けられ、パイプ２内の固体充填物７を交換で
きるようにされる。

このようなスタティックミキサー１において、液体、気
体、流動性の固体などの同種または異種の物質の混合を
行なう場合、スタティックミキサー１の一方の穴４から
フィルタ８を通って、混合すべき流体が圧送される。こ
れによって、まず、ブレード３ａ、３ｂにより、流体は
、２分割、３分割というように、幾何級数的に分割され
るとともに、反転および転換等の各作用を受ける。

また、第３図に示すように、流体は、固体充填物７の各
々の周囲に沿って流れ、矢印で示すように、分割、乱流
等の作用を受ける。

このように、流体は、ブレード３ａ、３ｂおよび固体充
填物７の作用によって幾何級数的に分割されるとともに
、反転、転換、乱流等の作用によって、効率的に混合さ
れる。

第４図は、この発明の他の実施例によるスタティックミ
キサー１ａを示している。なお、第４図において、第１
図に示した要素に相当する要素には、同様の参照符号を
付し、重複する説明は省略する。

第４図に示した実施例は、固体充填物７ａに特徴がある
、すなわち、第５図に１個の固体充填物７ａが単独で示
されるように、固体充填物７ａは、貫通孔９を有する球
形とされる。

上述した固体充填物７ａは、第４図に示すように、ラン
ダムに充填されるため、各々の貫通孔９も、ランダムな
方向を向いている。

このような状態にある固体充填物７ａに向かって流体が
流れると、第６図に示すように、流体は、固体充填物７
ａの周囲に沿って通過するばかりでなく、貫通孔９内を
通過することになり、これによって流れの方向は、本来
の流れの方向に対して、上下左右にほぼ９０度の方向か
らほとんどストレートの方向に至るまで、大きくかつ幅
広く変化させられる。したがって、流体は、分割、反転
、乱流等の作用を受けるとともに、大きく種々の方向に
転換され、−層効率的に混合される。

以上説明した各実施例では、固体充填物７，７ａは、も
っばら撹拌効果を高めるために用いられたが、以下に説
明するように、このような固体充填物７，７ａに対して
、別の機能を付加するようにしてもよい。

たとえば、第１に、固体充填物７，７ａを触媒としても
機能させる使用方法がある。たとえば、固体充填物７，
７ａをもって鉄、アルミナ、カリウムの３元素系の触媒
を構成すれば、窒素と水素との反応からアンモニアを製
造する工程において、スタティックミキサー１，１ａを
有利に用いることができる。このようなアンモニアの製
造において、窒素と水素との反応の効率を高めるために
は、反応熱を一定に保つこと、触媒の表面接触を多くす
ること、等の条件が必要である。前述したスタティック
ミキサー１．１ａにおける固体充填物７゜７ａを触媒に
よって構成することにより、窒素と水素とが、前述した
ように、十分に撹拌されるので、熱交換が効率よく行な
われるとともに、反応熱を一定に保つことが容易であり
、また、触媒との表面接触を多くすることができる。し
たがって、窒素と水素との反応が効率よ（行なわれ、高
い収率でアンモニア′を製造することができる。

なお、固体充填物７，７ａによって与えられる触媒は、
上述したような鉄系の触媒に限らず、たとえば、シリカ
、アルミナ等の固体酸化物に白金を付着させたものなど
、固体充填物７，７ａを形づくることができる触媒であ
れば、どのような触媒であってもよい。

第２に、固体充填物７，７ａを吸着材としても機能させ
る使用方法がある。

たとえば、ゼオライト、活性炭、活性炭素繊維、シリカ
のような吸着材によって、固体充填物７゜７ａを構成す
ると、有害ガス等の回収装置として、スタティックミキ
サー１，１ａを使用することができる。

第３に、固体充填物７，７ａをイオン交換樹脂としても
機能させる使用方法がある。

固体充填物７，７ａをイオン交換樹脂により構成すると
、スタティックミキサー１．１ａを、純水製造装置とし
て用いることができる。

第４に、固体充填物７，７ａを電気石から構成し、パイ
プ２内に水を通せば、この水に界面活性を与えることが
できる。

電気石のこのような作用は１９８８年に発見されたもの
であるか、このような電気石には、無数の微小な永久電
極があり、水がこれら永久電極を通り過ぎると、電気分
解作用が生じ、それによってヒドロキシルイオンが発生
し、これか界面活性を持つ水を作り出すものである。

さらに、固体充填物７，７ａおよびブレード３ａ、３ｂ
を、イオン化傾向の互いに異なる異種金属（炭素を含む
。）から構成し、パイプ２に水を通過させると、スタテ
ィックミキサー１，１ａを水のイオン活性化装置として
用いることができる。

すなわち、たとえば、固体充填物７，７ａを炭素から構
成し、ブレード３ａ、３ｂをアルミニウムから構成した
とき、一般の水が電解質溶液であることから、ボルタ電
池理論に基づき、水をイオン活性化状態とすることがで
きる。このように、イオン活性化状態とされた水は、カ
ルシウム、マグネシウム、シリカなどの硬度成分をコロ
イド粒子に変え、水中浮遊物にしてしまう。したがって
、このような水は、配管内のスケールを防止したり、ス
ライム（ぬめり）を抑制したり、赤錆の発生を防止する
点等の効果がある。

なお、前述した図示の実施例では、ブレード３ａ、３ｂ
として、長方形板状体に捩じりを加えたものを用いたが
、このような形状のものには限らず、流体の流れに応じ
て流体に撹拌作用を及ぼすものであれば、どのような形
状のものに置換えられてもよい。

［発明の効果コ 以上のように、この発明によれば、ブレードによる作用
のみならず、固体充填物の作用が加重されるので、少な
い数のブレードであっても、すなわち短い距離であって
も、所望の撹拌効果を期待することができる。したがっ
て、スタティックミキサーの長さをより短くすることが
でき、設置場所を選ばない。

この発明において、貫通孔を有する固体充填物が用いら
れると、流体の流れの方向をさらに大きくかつ幅広く変
化させることができるので、撹拌の効果が一層高められ
る。

また、この発明において、固体充填物に対して、触媒、
吸着材、イオン交換樹脂等の機能を付加したり、固体充
填物およびブレードを、イオン化傾向の互いに異なる異
種金属から構成したりすると、スタティックミキサーに
対して、各々、別の特定の機能を付加することができる
とともに、スタティックミキサーの持つ撹拌作用により
、これらの機能を一層有効に働かせることができるよう
になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例によるスタティックミキ
サー１を示す側面断面図である。 第２図は、第１図の線■−Ｈに沿う断面図である。 第３図は、第１図に示したスタティックミキサー１にお
ける固体充填物７の作用を示す側面図である。 第４図は、この発明の他の実施例によるスタティックミ
キサー１ａの主要部を示す側面断面図である。 第５図は、第４図に示したスタティックミキサーｌａに
設けられる固体充填物７ａを単独で示す側面図である。 第６図は、第４図に示したスタティックミキサーｌａに
おける固体充填物７ａの作用を示す側面図である。 図において、１．１８はスタティックミキサー、２はパ
イプ（管状通路）、３ａ、３ｂはブレード、７．７ａは
固体充填物、９は貫通孔である。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）流体を流すための管状通路内に、流体の流れに応
   じて流体に撹拌作用を及ぼすブレードが固定的に配置さ
   れた、スタティックミキサーにおいて、 前記管状通路内であって前記ブレードの隙間に、複数個
   の固体充填物を前記流体の流れによって流されない状態
   で充填したことを特徴とする、スタティックミキサー。
2. （２）前記固体充填物は、貫通孔を備える、請求項１に
   記載のスタティックミキサー。
3. （３）前記固体充填物は、触媒からなる、請求項１また
   は２に記載のスタティックミキサー。
4. （４）前記固体充填物は、吸着材からなる、請求項１ま
   たは２に記載のスタティックミキサー。
5. （５）前記固体充填物は、イオン交換樹脂からなる、請
   求項１または２に記載のスタティックミキサー。
6. （６）前記固体充填物および前記ブレードは、イオン化
   傾向が互いに異なる異種金属（炭素を含む。）から構成
   される、請求項１または２に記載のスタティックミキサ
   ー。