JPH09173812A - 混合装置およびそれを用いた撹拌濾過装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 より効率的に撹拌混合が行える仕切撹拌型混
合装置とそれを応用した撹拌濾過装置を提供する。 【解決手段】 仕切撹拌型混合装置において、振動体１
３の円板１３ｂの周囲部分にテーパー２１を設け、その
周囲からの余分な流れを極力防止することにより撹拌効
率を向上させる。また、円板１３ｂどうしの間に設けら
れた節部材を多孔性中空節部材２３とすることにより、
この部分で濾過を行うようにする。この撹拌濾過装置に
おいては、多孔性中空節部材２３表面に生じる境膜を効
果的に除去することができるため、濾過効率を損なうこ
となく連続濾過が行えるようになる。本装置は、分散粒
子弁別型エマルション製造装置としても使用できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、振動体の振動によ
り所定容器内で撹拌混合を行う混合装置の改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】流体どうしの撹拌混合を行ってエマルシ
ョンを製造する装置として、図５に示されるような装置
が存在する。この装置のケーシング１１内には振動体１
３が設けられており、この振動体１３は駆動軸１３ａと
この駆動軸１３ａに取り付けられた円板１３ｂとからな
る。そして、各円板１３ｂの間に挿入される形で、節部
材１４がケーシング１１内に取り付けられている。ま
た、円板１３ｂには、一般に貫通孔１３ｃが設けられ
る。

【０００３】このタイプの混合装置は、振動体１３が上
下振動することにより撹拌混合を行うものであるが、円
板１３ｂどうしを節部材１４によってそれぞれ独立させ
ていることが特徴となっている（なお、本明細書では、
説明の便宜上、このタイプの混合装置を仕切撹拌型混合
装置と呼ぶことにする）。このような仕切撹拌型混合装
置においては、円板１３ｂの上下振動によって混合が行
われるのは勿論であるが、振動体１３の上下振動によっ
て節部材１４と駆動軸１３ａの間の間隔１５を流体が行
来することによっても混合が行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例に係る仕切撹拌型混合装置では、振動体１３の振動
の際にケーシング１１と円板１３ｂの間の間隔１６にお
いて余分な流れが生じてしまい、十分な撹拌混合が行え
ない場合があった。

【０００５】本発明は以上のような課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、円板周囲からの余分な流れが
生じない仕切撹拌型混合装置を提供し、かつ、それを応
用した濾過装置等を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

［仕切撹拌型混合装置］以上のような課題を解決するた
めに、本願の請求項１に係る混合装置においては、円筒
状のケーシングと、このケーシングの内側に配置される
振動体と、を備え、該振動体が前記ケーシング内で当該
ケーシングに対して相対的に振動することにより混合を
行う混合装置において、前記振動体は駆動軸とこの駆動
軸に取り付けられた円板部材とからなり、前記ケーシン
グ内には前記円板部材どうしの間に広がる節部材が備え
られ、前記円板部材及び節部材は当該円板部材もしくは
節部材を貫通する複数個の貫通孔を有し、かつ前記円板
部材の貫通孔と前記節部材の貫通孔は、互いに重なり合
わない位置に設けられていることを特徴とする。

【０００７】また、請求項２に係る混合装置において
は、請求項１記載の混合装置において、前記節部材の貫
通孔が内縁側配置であり、かつ前記円板部材の貫通孔が
外縁側配置であることにより、それらが互いに重なり合
わない位置にされていることを特徴とする。

【０００８】以上のような構成を有する本発明に係る混
合装置によれば、振動体が振動すると、円板部材と節部
材とが接近したり遠ざかったりすると、それに応じて、
これらに設けられている貫通孔を流体が通過するように
なり、流体が貫通孔を通過する際に混合が行われること
になる。この場合において、本発明に係る混合装置で
は、前記円板部材の貫通孔と前記節部材の貫通孔が互い
に重なり合わない位置に設けられているため、ケーシン
グ内での流体の流路が複雑化し、エマルション生成にお
いては好条件が提供されることとなる。

【０００９】本発明はまた、上記いずれかの混合装置に
おいて、前記円板部材の周縁部には同方向のテーパーが
各々設けられているものも提供する（請求項５）。この
テーパーは、テーパーが開いている向きに円板部材が動
いたときには、前記円板部材周囲からの流体の余分な流
れを強力に阻止するためのものである。

【００１０】このように円板部材の周縁部にテーパが設
けられている場合には、テーパーが開いている向きに円
板部材が動いたときには、円板部材周囲からの余分な流
れが生じなくなり、それに応じて、円板部材に設けられ
ている複数個の貫通孔に流体の流れが集中することにな
る。従って、振動体が振動したときには、テーパーが設
けられていない場合よりも多量の流体が前記貫通孔を通
過することになり、撹拌効率が向上する。

【００１１】［撹拌濾過装置］本願の請求項３に係る撹
拌濾過装置においては、円筒状のケーシングと、このケ
ーシングの内側に配置される振動体であって、駆動軸と
この駆動軸に取り付けられた円板部材とからなり、前記
ケーシング内で当該ケーシングに対して相対的に振動す
る振動体と、前記円板部材どうしの間に設けられ、かつ
中空状の多孔部材で構成される節部材と、前記多孔性中
空節部材の中空部分を減圧する減圧装置および／または
前記ケーシング内を加圧する加圧装置と、を備え、前記
振動体が振動している状態で濾過を行うことを特徴とす
る。

【００１２】上記構成のように節部材を多孔性中空節部
材とすることにより、この部分で濾過が行え、かつ、振
動体の撹拌混合作用により多孔性中空節部材表面に存在
する境膜を除去することができ、濾過効率を向上させる
ことができる。なお、撹拌混合装置を濾過装置と組み合
わせることにより有為な効果が得られることは、例え
ば、特願平6-242836号公報に記載されている。この効果
は、特にウルトラフィルトレーション（ＵＦ）などの場
合に顕著である。それは、例えば、濾過速度低下の原因
となる境膜（境膜は、濾過の経過に伴い濾材表面付近に
生じる；特願平6-242836号公報参照）を除去しながら濾
過を行うことができ、連続的な濾過を円滑に行うことが
できるようになるからである。なお、多孔性中空節部材
はそれ自身が多孔性のセラミック等で構成してもよく、
支持部材上に多孔膜を張り付けて構成したものでもよ
い。

【００１３】請求項３の撹拌濾過装置の前記円板部材の
周縁部に同方向のテーパーを各々設けるようにすると
（請求項５）、テーパーが開いている向きに円板部材が
動いたときには、円板部材周囲からの余分な流れが生じ
なくなり、その分だけ多孔性中空節部材表面の流れが速
くなる。従って、振動体が振動したときには、テーパー
が設けられていない場合よりも速い流れが多孔性中空節
部材表面に生じることになり、より強力に境膜を除去し
ながら濾過を行うことが可能になる。

【００１４】［分散粒子弁別型エマルション製造装置］
本願の請求項４は、分散粒子弁別型エマルション製造装
置を提供する。請求項４に係る分散粒子弁別型エマルシ
ョン製造装置は、請求項３記載の装置において、前記円
板部材には当該円板部材を貫通する複数個の貫通孔が設
けられており、この振動体を振動させて前記多孔性中空
節部材間で粗エマルションを生成し、この粗エマルショ
ンの分散粒子を前記多孔性中空節部材により粒径別に弁
別することによって、ほぼ均一粒径の分散粒子からなる
エマルションを製造する。

【００１５】このようなエマルション製造装置によれ
ば、振動体の振動により生成された粗エマルションが、
多孔性中空節部材を通過する過程で粒径別に弁別され
る。即ち、粗エマルションには大小様々な粒径の分散粒
子が含まれているが、所定孔径の多孔性部材を通過させ
ると、その孔径以上の分散粒子は当該多孔性部材を通過
することができないため、所定孔径以下の大きさの分散
粒子のみを得ることができる。なお、得られる分散粒子
の大きさは、多孔性部材の孔径を適宜変更することによ
り自由に選択できる。因みに、エマルションを製造する
混合装置を多孔性部材と組み合わせてエマルションの分
散粒子を弁別することは、特願平5-193703号に詳細に記
載されている。

【００１６】一方、本発明に係る分散粒子弁別型エマル
ション製造装置では、振動体の円板部材にテーパーと貫
通孔が設けられていることにより（請求項５）、前述の
如く混合効率が向上し、効率的に粗エマルションを製造
することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１及び図２は、本発明の第１の
実施の形態を示す図である。ここで、図１は実施の形態
に係る仕切撹拌型混合装置の縦断面図であり、図２
（Ａ）は図１のＡ−Ａ断面図、図２（Ｂ）は図１のＢ−
Ｂ断面図である。なお、従来と同様の構成要素について
は同一符号を付しその説明を省略する。

【００１８】図１に示されるように、本発明に係る混合
装置は、従来例と同様に、駆動軸１３ａに円板１３ｂが
取り付けられる一方、各円板１３ｂの間に挿入される形
で、節部材１４がケーシング１１内に取り付けられてい
る。節部材１４と駆動軸１３ａの間には、間隔１５が形
成される。

【００１９】しかしながら、本実施の形態に係る混合装
置では、従来とは異なり、円板１３ｂを貫通する貫通孔
１３ｃを円板１３ｂの外縁側に設ける一方（図２
（Ａ））、節部材１４を貫通する貫通孔１４ｃを円板１
３ｂの内縁側に設けている（図２（Ｂ））。このような
態様では、貫通孔１３ｃと貫通孔１４ｃの間で重なりが
なく、流体が貫通孔１３ｃを通過してから貫通孔１４ｃ
を通過するに際し、その流路が折れ曲がることになる。
これを、上記両貫通孔が重なっていて流体の流路がスト
レートな場合と比較すると、流路が折れ曲がっている分
だけ複雑な力が流体に加わることから、エマルション生
成の環境としては良好になる。なお、貫通孔１３ｃと貫
通孔１４ｃの位置関係については、いずれか一方が外縁
側で他方が内縁側という関係に限られず、両貫通孔が重
なっていさえしなければ、いかなる配置関係を採っても
よい。

【００２０】ところで、本発明に係る混合装置において
は、円板１３ｂの周縁部分にテーパー２１が設けられて
いる（なお、テーパー２１は丸味を持たせても持たせな
くてもよい）。このように円板１３ｂにテーパー２１が
設けられると、円板１３ｂ周囲における余分な流れが生
じなくなり、撹拌混合がより効果的に行えるようにな
る。ここで、間隔１５からの余分な流れは、振動体１３
が（イ）の向き（即ち、テーパー２１が開いている向
き）に動いた場合に強力に防止され、その分だけ貫通孔
１３ｃおよび間隔１６で強力な流れを生じさせることが
できる。この部分で強力な流れを起こすことができれ
ば、それによって混合効率を向上させることができる。
例えば、水と油を投入した場合を想定すると、間隔１５
からの余分な流れを生じさせずに、貫通孔１３ｃを通過
する量を多くしてその流速と互いの接触面積を大きくす
ることにより、それらの混合を促進することができる。

【００２１】なお、本発明においては、テーパー２１を
設けることにより、濾過装置にポンプ作用を持たせるこ
とができるようにもなっている。即ち、振動体１３が上
下駆動した場合には、流体が自然に下方へと押しやられ
ることとなる。

【００２２】図３は、本発明に係る撹拌濾過装置と分散
粒子弁別型エマルション製造装置の実施の形態を示す図
である。これら両装置は、図３に示される構成で共通さ
せることができる。図４（Ａ）および図４（Ｂ）は図３
のＣ−Ｃ断面図であるが、撹拌濾過装置の場合には、図
４（Ａ）に示されるように貫通孔１３ｃの無い円板を使
用し、分散粒子弁別型エマルション製造装置の場合に
は、図４（Ｂ）に示されるように貫通孔１３ｃの有る円
板を使用する。

【００２３】これらの装置において特徴的なことは、節
部材１４に相当するものが多孔性の中空部材で構成さ
れ、多孔性中空節部材２３となっていることである。ま
た、ケーシング１１の周囲には外壁体２５が設けられて
おり、この外壁体２５の吸引孔２７からの吸引を行うか
或いは圧入孔２６から流体の圧入を行うことにより、流
体を多孔性中空節部材に通すことができる。この場合に
おいて、圧入と吸引はそれぞれ独立に別々に行うように
しても、同時に行うようにしてもよい。

【００２４】ここで、図３の装置を本発明に係る撹拌濾
過装置として使用した場合には、濾過の進行に伴って多
孔性中空節部材２３の表面に形成される境膜を、振動体
１３の上下振動による撹拌作用によって除去することが
でき、濾過効率を落すことなく連続的な濾過が行えるよ
うになる。濾液は、吸引孔２７から取り出すことができ
る。なお、テーパー２１は必ずしも設ける必要はない
が、テーパー２１を設けることによって、より強力に多
孔性中空節部材２３の境膜を除去することができる。ま
た、ＵＦの場合に生ずる濃縮液は取出し口２８から取り
出すことができるが、試料溶液の供給・排出は、圧入孔
２６、取出し口２８のいずれからも行うことができる。

【００２５】一方、図３の装置を分散粒子弁別型エマル
ション製造装置として使用した場合には、振動体１３の
振動により粗エマルションが製造され、それが多孔性中
空節部材２３を通る際に分散粒子の弁別が行われる（特
願平5-193703号）。この場合において、テーパー２１の
みならず、貫通孔１３ｃを有する円板（図４（Ｂ））を
使用することによって、粗エマルションを効果的に製造
することができる。

【００２６】以上、本発明に係る混合装置と撹拌濾過装
置の実施の形態を説明してきたが、振動体１３の振動は
ケーシング１１に対して相対的なものであればよい。即
ち、この実施の形態では両装置とも振動体が振動するこ
ととしているが、例えば米国特許 3,174,622号に見られ
るように、ケーシング側のほうを振動させるようにして
もよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る混合装置の実施の形態を示すブ
ロック図である。

【図２】 図１のＡ−Ａ断面図（図２（Ａ））及び図１
のＢ−Ｂ断面図（図２（Ｂ））である。

【図３】 本発明に係る撹拌濾過装置及び分散粒子弁別
型エマルション製造装置の実施の形態を示すブロック図
である。

【図４】 図３のＣ−Ｃ断面図である。

【図５】 従来例に係る仕切撹拌型撹拌混合装置の機能
構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１１ ケーシング、１３ 振動体、１３ａ 軸、１３ｂ
円板、１３ｃ，１４ｃ 貫通孔、１４ 節部材、２１
テーパー、２３ 多孔性中空節部材、２５外壁体、２
６ 圧入孔、２７ 吸引孔。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒状のケーシングと、このケーシング
   の内側に配置される振動体と、を備え、該振動体が前記
   ケーシング内で当該ケーシングに対して相対的に振動す
   ることにより混合を行う混合装置において、 前記振動体は、駆動軸とこの駆動軸に取り付けられた円
   板部材とからなり、 前記ケーシング内には前記円板部材どうしの間に広がる
   節部材が備えられ、 前記円板部材及び節部材は、当該円板部材もしくは節部
   材を貫通する複数個の貫通孔を有し、かつ、前記円板部
   材の貫通孔と前記節部材の貫通孔は、互いに重なり合わ
   ない位置に設けられていることを特徴とする混合装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の混合装置において、 前記節部材の貫通孔が内縁側配置であり、かつ前記円板
   部材の貫通孔が外縁側配置であることにより、それらが
   互いに重なり合わない位置にされていることを特徴とす
   る混合装置。
3. 【請求項３】 円筒状のケーシングと、 このケーシングの内側に配置される振動体であって、駆
   動軸とこの駆動軸に取り付けられた円板部材とからな
   り、前記ケーシング内で当該ケーシングに対して相対的
   に振動する振動体と、 前記円板部材どうしの間に設けられ、かつ中空状の多孔
   部材で構成される節部材と、 前記多孔性中空節部材の中空部分を減圧する減圧装置お
   よび／または前記ケーシング内を加圧する加圧装置と、
   を備え、 前記振動体が振動している状態で濾過を行うことを特徴
   とする撹拌濾過装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の装置において、 前記円板部材には当該円板部材を貫通する複数個の貫通
   孔が設けられており、この振動体を振動させて前記多孔
   性中空節部材間で粗エマルションを生成し、この粗エマ
   ルションの分散粒子を前記多孔性中空節部材により粒径
   別に弁別することによって、ほぼ均一粒径の分散粒子か
   らなるエマルションを製造する装置。
5. 【請求項５】 請求項１から４いずれか記載の装置にお
   いて、 前記円板部材の周縁部には同方向のテーパーが各々設け
   られていることを特徴とする装置。