JPH09173807A - 静止型流体混合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置の組み立てを極めて簡単にすると共に、
ケーシング内周面の加工を容易にしてコスト低減を図
り、又混合エレメントの振動を防止すると共に、漏れに
よって発生する短絡的な流動による混合不良を改善す
る。 【解決手段】 ケーシング４に内装する混合集合エレメ
ント５を、弾性体によって形成した環装シール体８と、
混合エレメント９から構成し、環装シール体８は弾性体
によりケーシング４の内周面に挿入される外径にて筒体
を形成し、この筒体の両端より内方側へ鍔片を形成し、
混合エレメント９は、前面に小室を多数配列した大小２
枚の円板を一組みとして、これを同心的に重合させて環
装シール体８に内装している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は静止型流体混合装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の混合装置としては、特開
昭５８ー１３３８２２号公報のものが知られ、かかる混
合装置は、両端に入口及び出口を備えた円筒状のケーシ
ングと、互いに対向する面に前面開放の多角形状の小室
をハニカム状に多数配列した大小２枚の円板を同心的に
重合させてなる複数の導流単位体とからなり、前記大径
な円板はケーシングの内径に合致する直径を有し、かつ
中心に流通孔を穿設し、前記大径な円板と小径な円板は
互いの小室が対向する他の複数の小室に連通するように
位置を違えて配列されており、これら複数の導流単位体
を互いに同径の円板が隣接するように重ね合わせてケー
シング内に配置すると共に、両側には導流単位体の大径
な円板を位置させてその連通孔をケーシングの入口及び
出口に連通させている。

【０００３】そして、混合すべき流体を、入口からケー
シングの内部空間に加圧流入させると、上流側の導流単
位体の流通孔からその内部に達し、小径な円板により直
進進路が妨げられて方向を変え、互いに連通する小室を
経て中央部から外側に向かって放射状に流動し、さらに
上流側の導流単位体を通過してケーシングの内周面に到
達した流体は、そのケーシングの内周面と小径な円板と
によって形成された流通路から下流側の導流単位体の各
小室に入り、中央部に流入し、再び流通孔から下流側の
導流単位体に入り、そして、再度各小室を経ながら中央
部から外側へ向かって、順次導流単位体の内部を流動
し、最終的に出口より排出される。

【０００４】ところが、大径な円板の外径はケーシング
の内径に密接させる様にしてシール機能を具有させてい
るため、ケーシングの内径の加工精度や、大径な円板の
外径の加工精度を精密にしなければならず、特にケーシ
ングは導流単位体を複数個配列させる長さを必要とする
ため、ケーシング全長にわたって内径の加工精度を精密
に加工することが困難となり、しかも、大径な円板の外
径はケーシングの内径に単に密接しているに過ぎず、こ
のため流体の供給圧力が高くなると、ケーシングが歪ん
で内径が拡径してしまい、この大径な円板の外径とケー
シングの内径との間に部分的にでも僅かな隙間が発生す
ると、かかる隙間からケーシング内周面全長を伝って流
体が混合作用を受けずに短絡的に出口側へ流れてしま
い、本来の混合効率が低下する欠点を有していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、装置の組み
立てを極めて簡単にすると共に、ケーシング内周面の加
工精度を粗くして加工を容易にしてコスト低減を図り、
又混合エレメントの振動を防止すると共に、漏れによっ
て発生する短絡的な流動による混合不良を改善する様に
した静止型流体混合装置を提供せんとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記従来技術に
基づく精密加工の困難性や、短絡的な流動による混合効
率の低下等の課題に鑑み、ケーシングに内装する混合集
合エレメントを、弾性体によって形成した環装シール体
と、混合エレメントから構成し、短絡的な流動を無くす
と共に、加工を容易にすることを要旨とする静止型流体
混合装置を提供して上記欠点を解消せんとしたものであ
る。

【０００７】ケーシングと蓋体およびケーシングに内装
する混合集合エレメントから静止型流体混合装置を構成
し、ケーシングは円筒状に形成され、その両端に入口お
よび出口を形成した蓋体を着脱自在と成している。

【０００８】混合集合エレメントは環装シール体と、環
装シール体に内装する混合エレメントから構成し、環装
シール体は弾性体によりケーシングの内周面に挿入され
る外径にて筒体を形成し、この筒体の両端より内方側へ
鍔片を一体成形している。

【０００９】混合エレメントは、互いに対向する前面に
前方開放の小室を多数配列した大小２枚の円板を一組み
として、これを同心的に重合させており、前記大径な円
板は環装シール体における筒体の内周面に密接する外径
にて形成すると共に、中央に流通孔が穿設され、前記小
径な円板の外径は筒体の内周面から離間してこの内周面
との間に流通路を形成する様な大きさと成し、大径な円
板の小室と、小径な円板の小室とは互いの小室が対向す
る他の複数の小室に連通する様に位置を違えて配列させ
ている。

【００１０】そして、混合集合エレメントは環装シール
体内の両側に混合エレメントの大径な円板を配設し、そ
の間に２枚の小径な円板を配列させており、この混合集
合エレメントをケーシング内に複数配列した際、混合集
合エレメント両端間の寸法をケーシングの両端間の寸法
より大きく設定している。

【００１１】また、ケーシング内に複数配列した混合集
合エレメントにおける環装シール体の鍔片内方の空間
部、または空間部および環装シール体の鍔片の間に、蓋
体装着時に弾性変形状態で、中央に連通孔が形成された
パッキン体を介装している。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づいて説明すると本発明に係る静止型流体混合装置１
は、入口２および出口３を有する円筒状のケーシング４
内に所望する個数の混合集合エレメント５を内装して構
成している。

【００１３】ケーシング４は、両端の開口部に夫々、外
方向に突出するフランジ６、6aが形成され、フランジ
６、6a端面にケーシング４内径より小径な入口２および
出口３を中央に形成した板状の蓋体７、7aを着脱自在に
装着している。

【００１４】混合集合エレメント５はケーシング４の中
空内部における軸心方向に内装するものにして、かかる
混合集合エレメント５は、環装シール体８と混合エレメ
ント９から構成され、環装シール体８はパッキン、ガス
ケット等に使用される材質である弾性体（ニトリルゴ
ム、シリコーンゴム、フッソゴム、アクリルゴム、テフ
ロン等）によりケーシング４の内周面との間に若干の隙
間を具有させて遊嵌状に挿入される外径にて筒体10を形
成し、この筒体10の両端より内方側へ鍔片11、11a を一
体成形してリング状と成している。

【００１５】混合エレメント９は環装シール体８に内装
するものにして、図３〜６に示す様に、互いに対向する
円板本体の前面に、この前面に対して側壁12を直角と成
した前方開放の平面視が多角形状である有底筒状の小室
13、13a …を多数整列させて配列した大小２枚の円板1
4、15を一組みとし、これを同心的に重合させており、
かかる二組の混合エレメント９を環装シール体８に内装
している。

【００１６】また、前記大径な円板14は環装シール体８
における筒体10の内周面に密接させて水密と成る外径に
て形成されると共に、中央に流通孔16が穿設され、一
方、小径な円板15の外径は環装シール体８における筒体
10の内周面から離間して該内周面との間に流通路17が形
成される大きさと成している。

【００１７】また、図６に示す様に大径な円板14の小室
13、13a …と、小径な円板15の小室13、13a …とは互い
の小室13、13a …が対向する他の小室13、13a …に連通
する様に位置を違えて配列させている。

【００１８】そして、これら二組の混合エレメント９
は、環装シール体８内の両側に大径な円板14を配設する
と共に、その間に２枚の小径な円板15を配設して環装シ
ール体８に内装して混合集合エレメント５と成してい
る。

【００１９】また、環装シール体８における筒体10の軸
心方向の長さについては、混合エレメント９の大小の円
板14、15を４枚同心的に重ねた状態の軸心方向の厚みに
概ね一致させている。

【００２０】また、上記実施の形態では小室13、13a …
の平面視形状を六角と成してハニカム状に多数配列した
ものを示したが、かかる形状に何ら限定されず、図７〜
９に示す様に小室13、13a …の平面視形状を三角、四
角、八角…等と成したり、又円形（図示せず）と成して
も良い。

【００２１】次に、複数の混合集合エレメント５をケー
シング４の中空内部に直列的に配設し、フランジ６、6a
端面に蓋体７、7aを当ててボルト等によって固定するこ
とにより、蓋体７、7aによって複数の混合集合エレメン
ト５が挟持固定されてケーシング４内に配列される。

【００２２】ここで、ケーシング４の両端間の寸法Ｌ１
に対し、複数配列する混合集合エレメント５を自由状態
で同心的に、環装シール体８の夫々の鍔片11、11a を接
触させた連続状態における両端間の寸法Ｌ２を大きく設
定することにより、各混合集合エレメント５における環
装シール体８の鍔片11、11a に夫々押圧力が加わるた
め、この押圧力によって各鍔片11、11a が圧縮変形し、
その際の弾性復元力によって小室13、13a …の側壁12の
上端面相互が圧接されて密接状態が良好となると共に、
環装シール体８の鍔片11、11a が大径な円板14の背面に
圧接されて密接状態を良好と成してシール機能を完璧な
ものにしている。

【００２３】ここで、上記実施の形態における環装シー
ル体８の鍔片11、11a の内径寸法は、環装シール体８の
材質との関係で、環装シール体８を弾性変形させた際
に、環装シール体８自体が一部分でも切れが発生しない
状態で実質的に混合集合エレメント５が容易に装着でき
る程度に設定されており、具体的な実施例としては、大
径な円板14の外径が約９０ｍｍ、大小の円板14、15を４
枚同心的に重ねた状態の軸心方向の厚みが約２５ｍｍと
成した場合、環装シール体８における鍔片11、11a の内
径寸法を約９０ｍｍに設定している。

【００２４】次に、静止型流体混合装置１の他の実施の
形態については、上記実施の形態では大径な円板14の背
面側のシール個所は、環装シール体８の鍔片11、11a が
密接している外周側であることにより、流体の供給圧力
が高くなると、かかる個所の鍔片11、11a が捲れ上がる
現象が生じ、シール不良となる可能性があるため、かか
るシール不良を解消するためのものであり、図１０〜１
２に示す様に、ケーシング４に内装する混合集合エレメ
ント５における環装シール体８の鍔片11、11a内方の空
間部にパッキン体18を介装するものにして、パッキン体
18としては混合集合エレメント５間に介装する中間パッ
キン19と、混合集合エレメント５と蓋体７、7a間に介装
する端部パッキン20の２種類である。

【００２５】中間パッキン19は、環装シール体８と同様
な弾性体により環装シール体８の鍔片11、11a の内径よ
り大径で、且つケーシング４の内径より小径と成す円盤
体21の両面に、環装シール体８の鍔片11、11a の内径よ
り若干小径な円柱部22、22aを突出形成すると共に、中
央に大径な円板14に形成する流通孔16と概ね同径と成し
た連通孔23を形成している。

【００２６】端部パッキン20は中間パッキン19の円柱部
22、22a のいずれか一方を形成しないものであり、また
端部パッキン20の円盤体21相互を重ね合わせて中間パッ
キン19と成しても良い。

【００２７】また、上記実施の形態では混合集合エレメ
ント５の鍔片11、11a によって挟持される部位を有する
形状に中間パッキン19、端部パッキン20を形成している
も、かかる形状に限定されず、図１３〜１５に示す様
に、環装シール体８の鍔片11、11a の内径より若干小径
な円盤体21の中央に連通孔23を形成したものを、中間パ
ッキン19、端部パッキン20と成しても良い。

【００２８】ここで、ケーシング４の両端間の寸法Ｌ１
に対し、環装シール体８、中間パッキン19、端部パッキ
ン20を自由状態で同心的に連設させた場合における両端
間の寸法Ｌ２を大きく設定し、環装シール体８の鍔片1
1、11a と中間パッキン19と端部パッキン20を夫々弾性
変形させる様に設定している。

【００２９】尚、混合エレメント９における大小２枚の
円板14、15相互の円周方向への位置ズレは、ピン24とピ
ン挿入孔25が形成された突起部26によって回転が規制さ
れている。

【００３０】次に、静止型流体混合装置の構造的な作用
としては、混合集合エレメント５両端間の寸法Ｌ２をケ
ーシング４の両端の寸法Ｌ１より大きく設定し、蓋体
７、7aをケーシング４の両端に装着して混合集合エレメ
ント５を挟持固定していることにより、円板14、15にお
ける小室13、13a …を形成する側壁12の上端面の密着状
態を強固に維持できると共に、環装シール体８の鍔片1
1、11a が大径な円板14の背面の外周側に弾性変形状態
で密接されるため、かかる個所にシール機能が付与さ
れ、これによって大径な円板14の背面から環装シール体
８内への漏れ、鍔片11、11a 相互の密接個所からの環装
シール体８外周面とケーシング４内周面の間への漏れが
規制できる。

【００３１】また、円盤体21のみから成るパッキン体18
としての中間パッキン19と端部パッキン20を装着した実
施の形態については、大径な円板14の背面における流通
孔16の周囲から環装シール体８の鍔片11、11a によって
シールされている個所までの範囲の空間部において、中
間パッキン19と端部パッキン20が夫々、弾性変形状態で
介装されることにより、かかる個所の大径な円板14の背
面に中間パッキン19と端部パッキン20が密着し、シール
機能が付与され、これによって大径な円板14の背面から
環装シール体８内への漏れや、鍔片11、11a 相互の密接
個所からの環装シール体８外周面とケーシング４内周面
の間への漏れを規制する機能がさらに向上する。

【００３２】また、円盤体21に円柱部22、22a を形成す
るパッキン体18としての中間パッキン19と端部パッキン
20を装着した実施の形態については、上記な円盤体21の
みから成る中間パッキン19と端部パッキン20の場合、円
盤体21の外周面と環装シール体８の鍔片11、11a の内周
面との間に若干の隙間が形成されることもあり、かかる
個所からの漏れも若干ながら発生する可能性を有してい
るも、本実施の形態によれば、かかる個所からの漏れを
規制する機能が上記にも増してさらに向上する。

【００３３】次に、本発明に係る静止型流体混合装置の
混合作用について説明すると、基本的な混合作用として
は、流体を、静止型流体混合装置１の入口２からケーシ
ング４の内部空間に加圧流入させると、この流体の流れ
は、例えば図１に示す矢印のように上流側の混合エレメ
ント９の流通孔16からその内部に達し、小径な円板15に
より直進進路が妨げられて方向を変え、互いに連通する
小室13、13a …を経て中央部から外側に向かって放射状
に直角衝突、分散、合流、蛇行、渦流等の状態が組み合
わさって複雑に流動する。

【００３４】この様に、上流側の混合エレメント９を通
過して環装シール体８の内周面に到達した流体は、その
環装シール体８の内周面と小径な円板15とによって形成
された流通路17から下流側の混合エレメント９の各小室
13、13a …に入り、上述の様な直角衝突、分散、合流、
蛇行、渦流等の複雑な流れで中央部に集合され、再び流
通孔16から下流側の混合エレメント９に入り、そして、
再度各小室13、13a …を経ながら中央部から外側へ向か
って直角衝突、分散、合流、蛇行、渦流等によって複雑
に、順次混合エレメント９の内部を流動し、出口３より
排出される。

【００３５】また、流体は上記の様に、各小室13、13a
…の底面および側壁12への直角衝突、各小室13、13a …
から他の複数の小室13、13a …への分散、複数の小室1
3、13a …から他の一つの小室13、13a …への合流、蛇
行、さらに複数の小室13、13a…から各小室13、13a …
への流入による渦流による流体力学的な剪断、各小室1
3、13a …から他の小室13、13a …への連通路であるオ
リフイスを通過する際の流体力学的な剪断、衝撃的破壊
による粉砕、側壁12の上端面を通過する際の剪断、機械
的なキャビテーション等によって流体の分散混合が行わ
れるのである。

【００３６】

【発明の効果】要するに本発明は、円筒状のケーシング
４の両端に入口２および出口３を形成した蓋体７、7aを
着脱自在と成し、弾性体によりケーシング４の内周面に
挿入される外径にて筒体10を形成し、この筒体10の両端
より内方側へ鍔片11、11a を一体成形して環装シール体
８を形成し、互いに対向する前面に前方開放の小室13、
13a …を多数配列した大小２枚の円板14、15を一組みと
して、これを同心的に重合させて混合エレメント９と成
し、前記大径な円板14は環装シール体８における筒体10
の内周面に密接する外径にて形成すると共に、中央に流
通孔16が穿設され、前記小径な円板15の外径は筒体10の
内周面から離間してこの内周面との間に流通路17を形成
する様な大きさと成し、かかる混合エレメント９の大径
な円板14の小室13、13a …と、小径な円板15の小室13、
13a …とは互いの小室13、13a …が対向する他の複数の
小室13、13a …に連通する様に位置を違えて配列させ、
前記環装シール体８内の両側に大径な円板14を配設し、
その間に２枚の小径な円板15を配列させて混合集合エレ
メント５と成し、この混合集合エレメント５をケーシン
グ４内に配列し、混合集合エレメント５両端間の寸法Ｌ
２をケーシング４の両端間の寸法Ｌ１より大きく設定し
たので、混合エレメント９を環装シール体８に内装した
混合集合エレメント５の状態でケーシング４に内装でき
ると共に、かかる内装時において混合集合エレメント５
の両側に大径な円板14が配設されていることより、流動
方向に対する方向性に関係なくケーシング４に内装でき
るため、組み立てが極めて簡単と成る。

【００３７】また、環装シール体８外周とケーシング４
内周間にはシール機能を付与しなくてもよいため、ケー
シング４内周面の加工精度を粗くできるため、混合集合
エレメント５を多数個内装するケーシング４の加工が容
易と成ってコストを低減でき、また混合エレメント９の
大径な円板14の外径は、環装シール体８の筒体10の内周
面に密接されているため、混合時の径方向へのガタツキ
が防止されると共に、環装シール体８が弾性体によって
形成されるため、混合エレメント９内を流体が複雑に流
動しながら通過する際に発生する脈動や、ポンプ自体に
よる脈動によって混合エレメント９が振動するも、かか
る振動に対して環装シール体８が緩衝材として機能し、
振動を吸収したり、減衰させたりできるため、周辺器具
および構造体への悪影響を防止でき、また蓋体７、7aを
ケーシング４の両端に装着して混合集合エレメント５を
挟持固定できることにより、円板14、15における小室1
3、13a …を形成する側壁12の上端面の密着状態を強固
に維持できるため、各円板14、15のガタツキが防止で
き、側壁12相互の上端面或いは大径な円板14の外周側か
らの漏れによって発生する短絡的な流動による混合不良
が改善できる。

【００３８】また、ケーシング４内に複数配列した混合
集合エレメント５における環装シール体８の鍔片11、11
a 内方の空間部に、蓋体７、7a装着時に弾性変形状態
で、中央に連通孔23が形成されたパッキン体18を介装し
たので、かかる個所の大径な円板14の背面にパッキン体
18が密着し、大径な円板14の流通孔16周囲から環装シー
ル体８の鍔片11、11a 内周縁までにわたる背面全体にシ
ール機能が付与され、これによって大径な円板14の背面
から環装シール体８内への漏れや、鍔片11、11a相互の
密接個所からの環装シール体８外周面とケーシング４内
周面の間への漏れを規制する機能がさらに向上すること
により、かかる漏れによる短絡的な流動による混合不良
がさらに改善できる。

【００３８】また、ケーシング４内に複数配列した混合
集合エレメント５における環装シール体８の鍔片11、11
a 内方の空間部および環装シール体８の鍔片11、11a の
間に、蓋体７、7a装着時に弾性変形状態で、中央に連通
孔23が形成されたパッキン体18を介装したので、前記の
様な円盤体21のみから成るパッキン体18の場合には、円
盤体21の外周面と環装シール体８の鍔片11、11a の内周
面との間に若干の隙間が形成され、かかる個所からの漏
れも若干ながら発生する可能性を有しているも、本発明
によれば、かかる個所からの漏れがさらに防止できる等
その実用的効果甚だ大なるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る静止型流体混合装置の概略断面図
である。

【図２】同上静止型流体混合装置における蓋体を装着す
る前の状態を示す概略断面図である。

【図３】同上静止型流体混合装置を構成する混合集合エ
レメントの分解斜視図である。

【図４】同上混合集合エレメントの混合エレメントを構
成する２枚の円板の正面図である。

【図５】同上円板の斜視図である。

【図６】同上円板を２枚、同心的に重合させた場合にお
ける各小室の連通配列状態を示す図である。

【図７】同上円板における小室の形状を三角と成した連
通配列状態を示す図である。

【図８】同上円板における小室の形状を四角と成した連
通配列状態を示す図である。

【図９】同上円板における小室の形状を八角と成した連
通配列状態を示す図である。

【図１０】静止型流体混合装置の他の実施の形態を示す
概略断面図である。

【図１１】同上静止型流体混合装置における蓋体を装着
する前の状態を示す概略断面図である。

【図１２】同上静止型流体混合装置における混合集合エ
レメントとパッキン体の斜視図である。

【図１３】静止型流体混合装置の他の実施の形態を示す
概略断面図である。

【図１４】同上静止型流体混合装置における蓋体を装着
する前の状態を示す概略断面図である。

【図１５】同上静止型流体混合装置における混合集合エ
レメントとパッキン体の斜視図である。

【符号の説明】

２ 入口 ３ 出口 ４ ケーシング ５ 混合集合エレメント ７、7a 蓋体 ８ 環装シール体 ９ 混合エレメント 10 筒体 11、11a 鍔片 13、13a … 小室 14 円板 15 円板 16 流通孔 17 流通路 18 パッキン体 23 連通孔

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒状のケーシングの両端に入口および
   出口を形成した蓋体を着脱自在と成し、弾性体によりケ
   ーシングの内周面に挿入される外径にて筒体を形成し、
   この筒体の両端より内方側へ鍔片を一体成形して環装シ
   ール体を形成し、互いに対向する前面に前方開放の小室
   を多数配列した大小２枚の円板を一組みとして、これを
   同心的に重合させて混合エレメントと成し、前記大径な
   円板は環装シール体における筒体の内周面に密接する外
   径にて形成すると共に、中央に流通孔が穿設され、前記
   小径な円板の外径は筒体の内周面から離間してこの内周
   面との間に流通路を形成する様な大きさと成し、かかる
   混合エレメントの大径な円板の小室と、小径な円板の小
   室とは互いの小室が対向する他の複数の小室に連通する
   様に位置を違えて配列させ、前記環装シール体内の両側
   に大径な円板を配設し、その間に２枚の小径な円板を配
   列させて混合集合エレメントと成し、この混合集合エレ
   メントをケーシング内に複数配列し、混合集合エレメン
   ト両端間の寸法をケーシングの両端間の寸法より大きく
   設定したことを特徴とする静止型流体混合装置。
2. 【請求項２】 ケーシング内に複数配列した混合集合エ
   レメントにおける環装シール体の鍔片内方の空間部に、
   蓋体装着時に弾性変形状態で、中央に連通孔が形成され
   たパッキン体を介装したことを特徴とする請求項１記載
   の静止型流体混合装置。
3. 【請求項３】 ケーシング内に複数配列した混合集合エ
   レメントにおける環装シール体の鍔片内方の空間部およ
   び環装シール体の鍔片の間に、蓋体装着時に弾性変形状
   態で、中央に連通孔が形成されたパッキン体を介装した
   ことを特徴とする請求項１記載の静止型流体混合装置。