JPH05220365A - 液体の混合方法及び混合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 混合比率が大きく相違する複数種類の液体、
混合比率が高い方の液体（液体Ａ）の粘度が高い場合の
複数種類の液体を、均一、大量に、且つコンパクトな装
置で効率よく混合する。 【構成】 多数の流通孔51が穿設された連続空隙を有す
る金属焼結体もしくはセラミックス焼結体製の板状体を
流路中に設置し、流通孔511 に混合比率が高い方の液体
（液体Ａ）を流通させつつ、連続空隙を透過した混合比
率が低い方の液体（液体Ｂ）を、混合板体51の流通孔51
1 の内壁面や端面から液体Ａ中に浸出させて両液体を混
合する。混合装置５には、注入口から流通孔51の近傍に
到る導入孔522 、放射状の分配溝523 、環状の分配路52
4 が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、製造工程等で複数種類
の液体を連続的に混合する場合、特に、主たる液体（混
合比率の高い液体、以下液体Ａと称する）と従たる液体
（混合比率の低い液体、以下液体Ｂと称する）とを大量
に混合するような場合に好適な、液体の混合方法及び混
合装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数種類の液体を混合する方法として
は、従来より、パイプラインの途中に攪拌槽を設け、こ
の攪拌槽中にこれら複数種類の液体を定量ポンプ（通常
には高精度のギヤポンプ）で連続的に注入しながら、タ
ービン羽根等を回転させる攪拌装置で攪拌し混合する方
法が広く行われている。

【０００３】また、別の方法として、主たる液体の一定
量を循環パイプライン中で循環させながら、予め計量さ
れた一定量の従たる液体を、三方弁の操作等によって瞬
間的に循環パイプライン中に注入し、高速回転するミキ
サーで混合する方法が行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
従来から行われている液体の混合方法では、例えば液体
Ａ１に対し液体Ｂを１／10あるいはそれ以下の低い混合
比率で混合するような場合、あるいは液体Ａの粘度が非
常に高い場合等には、液体Ａ中への液体Ｂの拡散が充分
に行われないために均一な混合状態が得られず、その結
果、製品品質にムラが発生し、生産性や効率が著しく低
下することがある。

【０００５】このような問題を解決するには攪拌時間を
長くするのが有効であるが、処理能力が低下したり、あ
るいは装置が大型になるという別の問題がでてくる。ま
た、上記第２の方法はバッチ式であるために、バッチ切
り換えの手間や時間がかかるという問題もある。

【０００６】本発明は上記のような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであって、混合される複数種類の液
体の混合比率が大きく相違するような場合、あるいは液
体Ａが高粘度であるような場合等にも、これら複数種類
の液体を大量且つ均一に、しかもコンパクトな装置で効
率よく行うことのできる液体の混合方法及び混合装置を
提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の液体の混合方法は、多数の流通孔が穿設
された連続空隙を有する板状体を流路中に設置し、流通
孔に主たる液体を流通させつつ上記連続空隙から従たる
液体を主たる液体中に浸出させて両液を混合することを
要旨とするものである。

【０００８】また、本発明の液体の混合装置は、主たる
液体の流路に連続空隙を有する板状体が設けられ、該板
状体に流路に平行な多数の流通孔が穿設されているとと
もに、従たる液体の注入口から上記流通孔の近傍に到る
分配路が設けられていることを要旨とするものである。

【０００９】また、上記の液体の混合装置において、連
続空隙を有する板状体が、金属焼結体もしくはセラミッ
クス焼結体であることを要旨とするものである。本発明
の液体の混合方法は、それだけを単独に実施して複数種
類の液体を混合してもよいし、また、回転攪拌混合等の
他の混合方法と組合せてもよい。

【００１０】本発明の液体の混合装置に使用される連続
空隙を有する板状体は、液体の通過及び透過に対して充
分な機械的強度を有することは勿論、通過する液体によ
って溶解、腐食、発錆、強度低下、その他の劣化を受け
ない材質であることが必要である。このような点から、
連続空隙を有する板状体の材料としては、金属焼結体も
しくはセラミックス焼結体が好適である。

【００１１】空隙の大きさ、空隙率等は、液体の粘度、
混合比、圧力、流速等に応じて選定される。液体Ａの流
通孔の直径は、均一な混合効果が得られること、圧力損
失が少ないこと等の点から１〜10ｍｍ、好ましくは３〜
６ｍｍとするのがよい。

【００１２】なお、液体Ｂの注入口から液体Ａの流通孔
の近傍に到る分配路は、液体Ｂが均等に分布して液体Ａ
の流通孔の周辺から浸出するように形成されているもの
であればよく、また、必ずしも連続空隙を有する板状体
中に刻設されている必要はなく、別途に設けられていて
もよい。

【００１３】

【作用】本発明の液体の混合方法及び混合装置によれ
ば、液体Ａは連続空隙を有する板状体に多数穿設された
流通孔を通過する際に細流に分割されて流通し、そこへ
液体Ｂが板状体中の連続空隙を透過した結果微細な液滴
あるいは液流となって液体Ａ中に浸出して混ざり合うの
で、液体同士の接触面積は著しく増大し、且つ強い攪拌
作用を受けて、均一な混合がなされる。

【００１４】なお、液体Ａの粘度が非常に高い場合で
も、多数の流通孔を通過する際に細流に分割され、上記
と同様な作用を受けて均一な混合がなされる。また、本
発明の液体の混合装置は、液体Ｂの注入口から液体Ａの
流通孔の近傍に到る分配路を設けたので、注入口から送
り込まれた液体Ｂは、概ね均一に分布して液体Ａの流通
孔の内壁面及び一部は混合装置の端面から浸出し、良好
な混合作用が得られる。

【００１５】また、連続空隙を有する板状体の材料とし
て金属焼結体もしくはセラミックス焼結体を用いること
によって、機械的強度が大きく、混合される液体によっ
て劣化を受け難い、連続空隙を有する板状体が容易に得
られる。

【００１６】

【実施例】次に、本発明を、２種類の液体を混合する場
合の実施例について、図面を参照しながら説明する。

【００１７】図１は本発明の液体の混合方法の実施例を
示す概略配置構成断面図、図２は本発明の液体の混合装
置の実施例の板状体を示す説明断面図及び部分正面図、
図３は液体が混合される状態を示す説明断面図、図４は
混合装置の他の実施例を示す説明断面図である。

【００１８】図１において、液体Ａは図には示されてい
ない定量ポンプによって、流入口２から混合槽１に連続
的に供給され、混合装置５に穿設された多数の流通孔に
よって細い流れに分割されて通過する。一方、液体Ｂ
は、同じく図には示されていない定量ポンプによって混
合槽１の側方に開口する注入口４から、混合槽１の内面
を横断して設置された混合装置５へ注入される。混合装
置５へ注入された液体Ｂは、以下に詳述するように、混
合装置５中の無数の連続空隙を透過して、微細な液滴あ
るいは液流となって混合装置５に穿設された多数の流通
孔の周壁及び端部壁から液体Ａ中に浸出する。これによ
って液体Ａ及びＢは均一に混合されるが、更に下流側で
回転羽根を有する攪拌機６と整流板７でも混合されて、
排出口３から均一な混合液として排出される。

【００１９】次に、液体の混合装置及び混合過程につい
て、更に詳細に説明する。図２に示される混合装置５
は、連続空隙を有する金属焼結体もしくはセラミックス
焼結体の板状体を用いた混合板体51と、構造用鋼、ステ
ンレス鋼等機械的強度の大きい鋼材を用いた液体Ｂの分
配板体52とよりなる。なお、混合板体51と分配板体52
は、どちらを上流側に配置してもよい。（図２（Ａ）で
は混合板体51が下流側に配置されている。）混合板体51
と分配板体52には、３〜６ｍｍの同じ孔径の多数の流通
孔511 及び521 が同心円状にほぼ等間隔に配置され、且
つ混合板体51及び分配板体52の全厚さを貫通するように
穿孔されている。そして、混合板体51と分配板体52と
は、接合面Ｓにおいて密着状態に組立てられていて、接
合面Ｓでの液密性を保つために、混合板体51と分配板体
52の当接面には適当なガスケット、シール剤等のシール
手段が施されている。

【００２０】分配板体52には、液体Ｂの注入口４に接続
する導入孔522 が中心部まで穿設され、更にその先は中
心部を下流側へ延びて、混合板体51との接合面Ｓに達し
ている。そして、導入孔522 の中心部から、複数条の分
配溝523 が接合面Ｓに沿って分配板体52の外周付近まで
放射状に刻設され、更に、隣り合う分配溝523 間を連結
する分配路524 が、同心円状に配置された流通孔列の間
に環状に刻設されている。

【００２１】液体Ｂが定量ポンプから注入口４を経て混
合装置５に供給されると、液体Ｂは導入孔522 、分配溝
523 、更に分配路524 を通って、図３に示されるように
混合板体51中の連続空隙を透過し、流通孔511 の内壁
面、及び一部は混合板体51の端面から流動中の液体Ａ中
へ微細な液滴あるいは液流となって浸出し、分散、混合
されて均一な混合液となるのである。

【００２２】上記のようにして混合された液体Ａ及びＢ
の混合液は、更に下流に設置されたタービン羽根式の攪
拌機６で攪拌され、整流板７で整流されて、排出口３か
ら排出される。

【００２３】なお、液体Ｂが混合板体51に開口された各
流通孔511 から均一に浸出するように、各列の分配路52
4 の断面積は、中心からの距離、及びその両側各列の流
通孔511 の開口数等に応じて調整されていることが好ま
しい。

【００２４】更に、液体Ｂの浸出をより均一とするため
に、図４に示されるように、混合板体51にも、分配板体
52に刻設された分配路524 と相対する位置に、環状の分
配路514 が刻設されていてもよい。

【００２５】上記の実施例では２種類の液体を混合する
方法及びそのための混合装置について説明したが、３種
類以上の液体を混合する場合についても、液体の種類数
や混合比率等に応じて、定量ポンプ等の供給手段、主た
る液体の流入口、混合装置等を増設して、上記と同様の
方法で実施することができる。

【００２６】次に、本発明の液体の混合方法及び混合装
置を用いて行った実験例について説明する。 (1)実験装置 内径 150ｍｍ、流入口２（内径25ｍｍ）の内端から排出
口３の中心線までの長さ 500ｍｍの混合槽１中に、厚さ
10ｍｍの円板状のアルミナ系焼結金属製板状体に直径３
ｍｍ、孔数 224個の流通孔511 を穿設した混合板体51及
び厚さ10ｍｍのステンレス鋼製板状体に混合板体51と同
径・同数の流通孔512 を穿設した分配板体52とを、流通
孔511 と流通孔512 を一致させた状態で組立てた図２に
示される構造の混合装置５を設置した、図１に示される
構成の装置を使用した。

【００２７】アルミナ系焼結金属製板状体は、空隙の大
きさを 100μｍ，60μｍ，40μｍの３種類、空隙率は40
％の１種類とした。 (2)実験方法 液体Ａを流入口２から10リットル／分で供給して混合装
置５の流通孔511 ，512 を通過させつつ、少量のインク
で着色した液体Ｂを注入口４から１リットル／分で混合
装置５に注入、流通孔511 の内壁面と混合板体51の端面
から液体Ａ中へ浸出させ、更に攪拌機６で混合、整流板
７を通過後排出口３より排出させた。

【００２８】また、注入口２から直接液体Ｂを注入した
以外は上記と同じ操作を行ったものを比較例とした。実
験に使用した液体は下記の通りであった。

【００２９】 液体Ａ アクリル粘着剤 ：粘度 約3000ＣＰＳ 液体Ｂ ウレタン系硬化剤 ：粘度 約1300ＣＰＳ 無機顔料の溶液 ：粒子径10〜15μｍの無機顔料をトルエン系 の溶剤に分散・溶解したもの 粘着樹脂の溶液 ：粘度 約 15ＣＰＳ 混合状態の良否は、排出口３より排出される混合液の着
色状態（均一度）によって目視判定した。また、液体Ｂ
の注入開始５分後の圧力低下を測定して、空隙の目詰ま
りの状態を観察した。 (3)実験の結果 表１〜表３に示す通りであった。

【００３０】

【表１】

【００３１】

【表２】

【００３２】

【表３】

【００３３】以上の結果より、液体Ｂの種類（粘度、溶
解されている粒子径、溶解状態等）に適した焼結金属の
空隙の大きさを選定すれば、本発明の液体の混合方法に
よって、均一な混合状態が得られることが確認された。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の液体の混合方法によれば、混合比率が大きく相違する
複数種類の液体を混合するような場合、あるいは液体Ａ
が高粘度であるような場合等においても、大量の液体を
均一に、且つコンパクトな装置で、連続的に効率良く混
合することができる。

【００３５】また、本発明の液体の混合装置は、コンパ
クト且つ簡単な構造で良好な混合状態が得られ、強度も
大きい。特に金属焼結体もしくはセラミックス焼結体を
用いることによって、これらの要求を容易に満足させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液体の混合方法の実施例を示す概略配
置構成断面図である。

【図２】本発明の液体の混合装置の板状体の実施例を示
す説明図である。（Ａ）は（Ｂ）のＸ−Ｘに沿って切断
した部分断面図である。（Ｂ）は（Ａ）のＳ−Ｓに沿っ
て分解した状態の分配板体52を示す部分正面図である。

【図３】液体の混合状態を示す説明断面図である。

【図４】混合装置の他の実施例を示す説明断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 混合槽 ２ 流入口 ３ 排出口 ４ 注入口 ５ 混合装置 51，51a 混合板体 52，52a 分配板体 511 ，521 ，511a，521a 流通孔 522 導入孔 523 ，523a 分配溝 524 ，524a，514a 分配路 ６ 攪拌機 ７ 整流板 Ｓ 接合面

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数の流通孔が穿設された連続空隙を有
   する板状体を流路中に設置し、流通孔に主たる液体を流
   通させつつ上記連続空隙から従たる液体を主たる液体中
   に浸出させて両液を混合することを特徴とする、液体の
   混合方法。
2. 【請求項２】 主たる液体の流路に連続空隙を有する板
   状体が設けられ、該板状体に流路に平行な多数の流通孔
   が穿設されているとともに、従たる液体の注入口から上
   記流通孔の近傍に到る分配路が設けられていることを特
   徴とする液体の混合装置。
3. 【請求項３】 連続空隙を有する板状体が、金属焼結体
   もしくはセラミックス焼結体であることを特徴とする請
   求項２記載の液体の混合装置。