JPH09901A - ミキサー及びその使用方法 - Google Patents
ミキサー及びその使用方法Info
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- JPH09901A JPH09901A JP8159973A JP15997396A JPH09901A JP H09901 A JPH09901 A JP H09901A JP 8159973 A JP8159973 A JP 8159973A JP 15997396 A JP15997396 A JP 15997396A JP H09901 A JPH09901 A JP H09901A
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
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- B01F25/40—Static mixers
- B01F25/42—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
- B01F25/43—Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
- B01F25/432—Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction with means for dividing the material flow into separate sub-flows and for repositioning and recombining these sub-flows; Cross-mixing, e.g. conducting the outer layer of the material nearer to the axis of the tube or vice-versa
- B01F25/4321—Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction with means for dividing the material flow into separate sub-flows and for repositioning and recombining these sub-flows; Cross-mixing, e.g. conducting the outer layer of the material nearer to the axis of the tube or vice-versa the subflows consisting of at least two flat layers which are recombined, e.g. using means having restriction or expansion zones
Abstract
ストを低減することができるミキサーを提供すること。 【解決手段】管(10)内に配置されたミキサーは、少
なくとも1つのミキサーエレメント(1,1’)を有す
る。各ミキサーエレメント(1,1’)に設けた軸線方
向に離間する2つのセクション(1a,1b)には各セ
クション(1a,1b)を分割すべく分割壁(2,
2’)が形成されている。分割壁(2,2’)は互いに
交差して延び、管(10)の断面をサブエリアに分割す
る。セクション(1a,1b)の境界面(3a,3
a’)には開放されたサブエリアと、ディフレクター板
(3,3’)にて覆われたサブエリアとが設けられてい
る。各分割壁の両側は開放されたサブエリア(4,
4’)に隣接している。上下に隣接する複数のミキサー
エレメントにおいて、隣接する分割壁は互いに交差する
とともに、開放されたサブエリアは互いにずれている。
Description
少なくとも1つのミキサーエレメント又は1つのミキサ
ー本体を有するミキサーに関する。また、本発明は、係
るミキサーの使用方法に関する。
配置されたミキサーエレメントから成り、本明細書にお
いて「マルチフラックスミキサー本体」として説明され
るミキサーを開示している。正方形の断面を有するこの
マルチフラックスミキサーには、2つの流路が形成され
ている。これらの流路は、ミキサー本体の中央に至るま
で、フローの進行方向に沿って徐々に狭くなり、最狭部
分の後に、90゜回転させた平面上において徐々に広く
なる。ここで、ミキサー本体内部を流動する媒体のフロ
ーは再び変化し、フローを構成する層の数は2倍にな
る。
スミキサー本体は、楔状を成す4つの本体パーツと、三
角形状を成す2つの平板とから構成される。楔状の本体
パーツのそれぞれは、1つの面の対角線に沿って立方体
を2等分した形状を成す。一対の楔状パーツの一方は他
方の楔状パーツに対して90゜回転して連結され、両者
は一体構造を成す。2つの平板は、ミキサー本体に形成
された2つの流路の隔壁を形成する。複数の本体パーツ
が占める容量は、ミキサー本体に関連する管の容量の2
5〜30%の範囲に設定されている。
本体、いわゆるISGミキサー本体(ISG=界面ジェ
ネレータ(Interfacial Surface
Generator))が周知である(エイチ.ブリュ
ネマン(H.Bruenemann)、ジー.ジョン
(G.John)著による「異なる構造を備えた静的混
合器における混合品質及び圧縮損失(Mischgue
te und Druckverlust stati
scher Mischer mit verschi
edenen Bauformen)」、ケミー・イン
グノール・テクニーク(Chemie−Ing.−Te
chn.)第43号348頁(1971年刊)参照)。
ISGミキサー本体は円状の断面を有する。ISGミキ
サー本体を具備するミキサーによる混合では、2つの混
合すべき要素から成る媒体において、フローを構成する
8つの層が形成される。
チフラックスミキサー本体及びISGミキサー本体を構
成するには、比較的多くの材料が必要になる。この理由
として、必要な材料の量は、管の量の25〜30%を占
めることが挙げられる。そして、ミキサー本体は流れの
進行方向に比較的長く形成され、管の径とほぼ同じ長さ
を有する。従って、製造時における経済性に優れるミキ
サーが懸案されている。
ことが可能で、製造コストを低減することができるミキ
サーを提供することにある。本発明の別の目的は、上記
したミキサーの効果的な使用方法を提供することにあ
る。
適したミキサーを提供することにある。
キサーにより達成する。本発明のミキサーは、管内に配
置されたミキサーであって、管の軸線方向において互い
に離間する2つのセクションから成る少なくとも1つの
ミキサーエレメントを備え、各セクションに設けた少な
くとも1個の分割壁が当該セクションを分割し、両セク
ションの分割壁は互いに交差して延びて、管の断面を複
数のサブエリアに分割し、各セクション間の境界面にお
いて、開放された第1のサブエリアと、ディフレクター
板にて覆われた第2のサブエリアとが設けられ、各分割
壁の両側には開放された第1のサブエリアが隣接するミ
キサーである。本発明のミキサーを配置するための管の
容量の80〜90%以上は空であるため、必要な材料の
容量は実質的に減少する。本発明のミキサーエレメント
は特殊な形状を成すことから、従来のミキサーエレメン
トと比較して実質的に短く形成される。即ち、従来のミ
キサーエレメントの少なくとも半分の長さに形成するこ
とができ、その上、周知のミキサー本体に匹敵する効果
が得られる。複数の該ミキサーエレメントを具備するミ
キサーを請求項2に記載する。
施形態に対応する。請求項19及び請求項20は本発明
のミキサーの使用例に関する。本発明のミキサーは、特
に単純な形状のミキサーエレメントを有する。この形状
のため、プラスティック射出成形又は精密鋳造(鋼)に
より、一連のミキサーエレメントが順次配置された一体
構造型のミキサー本体を容易に形成することが可能であ
る。特に、最も単純な実施形態(2つの穴が形成された
実施形態)は、2つのパーツから構成される。また、本
発明のミキサー本体は、例えば金属板から、容易に構成
することができる。
脂又は接着剤等の粘性媒体(レイノルズ数Re=v・D
・ρ/ηは1未満;v:媒体の流速、D:管の直径、
ρ:媒体濃度、η:粘度)である。混合品質及び圧縮損
失(=NeReD、Ne:ニュートン数)に関して、本
発明のミキサーは従来の静的ミキサーと比較して、以下
の点において優れている。即ち、本発明のミキサーによ
り、同程度の粘度を有する2種類の流動可能な媒体は、
管の径(D)の10倍未満までの範囲の混合距離(L)
にわたって均一に混合することができる。
Gミキサーとは異なり、本発明のミキサーには、コンフ
ューザ又はディフューザ状セクション、即ち孔を有する
流路は形成されていない。本出願人は実験に基づき以下
の結論を得た。即ち、複数の穴と複数の分割壁とを有す
る複数の単純な平板により、驚くべき良質の混合が得ら
れることが明かになった。これらの穴と分割壁とは、該
平板上に形成されている。コンフューザ又はディフュー
ザ状のセクションを省略した結果として一定の作用が生
じると予測はされたが、混合品質に対する悪影響を与え
ないことが明らかになった。
を有する管を用いることが可能であるが、正方形又は円
形状の断面が好ましい。
たミキサーエレメント1,1’はそれぞれ、一対の分割
壁2,2’、一対のディフレクター板3,3’から成
る。複数のディフレクター板3,3’は、一点鎖線で示
した境界面3a,3a’上に位置する。境界面3aは管
10の軸線5と直交し、境界面2a,2bと平行にあ
り、境界面2a,2bはそれぞれ、分割壁2の上端20
と下端21とに接触する。3つの境界面2a,3a,2
bにより、ミキサーエレメント1における上下2つのセ
クション1a,1bが区画されている。各セクション1
a,1bには、該セクション1a,1bを更に分割する
分割壁2が形成されている。2つのセクション1a,1
bにおける分割壁2は、相互に直交する方向に延びてい
る。これら2つの分割壁2によって、管の断面は等しい
面積を有する4つのサブエリアに分割され、これらサブ
エリアの2つは、2つのディフレクター板3に覆われて
いる。媒体を混合するため、圧縮部かつ通路穴として、
開放された第1のサブエリア4が形成されている。
ント1,1’は、ほぼ同一の構成に基づくが、両ミキサ
ーエレメント1,1’は、互いに対称に形成されてい
る。上下に隣接する一対の分割壁2,2’は、互いに直
交する位置に配置されている。第1のサブエリア4とサ
ブエリア4’とは、上下に重複しないように配置されて
いる。
クター板3を、境界面3aに対して角度αを成すように
形成してもよい。係る角度αは、30゜以下に設定する
ことが望ましい。図3及び図4は、ディフレクター板3
として、傾斜面が形成された更なる別例を示す。軸線5
が垂直線であると仮定した場合、図2〜4に示す矢印6
はディフレクター板3の傾斜線を表す。図2において係
る矢印6は、上部の分割壁2と平行に延びている。図3
に示す実施形態において、矢印6は軸線5を中心とする
円柱の接線である。図4に示す実施形態において、矢印
6は径方向外方に向かっている。
ミキサーエレメント1,1’では各セクション1a,1
b(図示略)に対応して、2つの分割壁2を設けたもの
である。各分割壁2の両側には、それぞれ、開放された
1個の第1のサブエリア4が存在する。複数の第1のサ
ブエリア4’を有するミキサーエレメント1’は、ミキ
サーエレメント1の下方に隣接して配置されている。両
サブエリア4,4’は、互いにずらして配置されてい
る。図5に示す3つの穴が形成された実施形態におい
て、2つのミキサーエレメント1,1’は形状こそ同じ
であるが、図1に示す2つの穴が形成された実施形態と
は異なり、対称を成すものではない。
たミキサー本体を製造する際、ミキサーエレメント1,
1’を2分の1に分割することができる。図5(a)及
び図5(b)に、ミキサーエレメント1,1’の分割線
をそれぞれ一点鎖線7,7’により示す。このように2
分割された複数のミキサーエレメント部分が一体となっ
ている構成は、単にツーパートツールを使用することに
より形成され、ミキサー本体は、ツーパートツールを使
用して得た2つの加工物を連結することにより形成され
る。
ト1,1’は、上下に隣接して配置されている。しかし
ながら、上下に位置する複数のエレメント1,1’、即
ち全エレメント1,1’の間には、間隙が形成されてい
る。間隙を設けて組付けられた複数のミキサーエレメン
ト1,1’は、連結部材にて連結されることにより、一
体構造型ミキサーを形成している。
れの経路を、矢印8,8’,8”によって示す。矢印
8’は図6に示すミキサーの断面、即ち紙面と直交し
て、紙面の前方に延びている。矢印8”もまた同紙面と
直交し、紙面の後方に延びている。符号9は流れが2つ
の分流に変化する点を指す。
に配置すると効果的である。各セクションに、少なくと
も2つの分割壁2が形成される場合(3つの穴が形成さ
れた実施形態)において、複数のディフレクター板3は
共通の板面、即ち単一の板面をなし得る(図5(a)及
び図5(b)参照)。また、4つの穴が形成された実施
形態においては、単一かつ共通の面を成すディフレクタ
ー板30,30’が形成される(図7(a)及び図7
(b)参照)。
れ、単一かつ共通の面を成すディフレクター板30,3
0’のみを示す。一点鎖線23は、上部分割壁2,2’
の下端を示す。図1に示す2つの穴が形成された実施形
態と同様に、上下に隣接して配置される2つのミキサー
エレメント1,1’の形状は対称を成す。
定せず、例えば正方形状等、任意の形状とすることがで
きる。また、一対の分割壁2,2’の交差する角度も9
0゜に限定されない。セクション1a,1bは互いに異
なる長さを有し得る。セクション1aとセクション1b
の長さはD/8からDまでの範囲に設定するのが有効で
あり、好ましくはD/4である。
サーに基づいて、考えられる変更を示す。間隙を設けて
配置された複数のミキサーエレメント1,1’の間に、
複数の連結部材35が配置されている。複数の分割壁2
はそれぞれの一部に板圧を大きくして形成した突出部2
5が形成され、これら突出部25は媒体の流れを強化す
るため、もしくは偏向(誘導)させるために機能してい
る。上下に配置される複数のミキサーエレメント1’,
1”の分割壁2’,2”はそれらの凹部29にて凹凸の
関係で連結されている。この変更例において、複数の分
割壁2及び複数のディフレクター板3のうちのいくつか
は非平面状に形成され、緩やかに湾曲している。各ミキ
サーエレメント1,1’において、セクション1a,1
bには異なる数の、即ち、それぞれ2つ及び1つの分割
壁2,2’が形成されている。1つの分割壁2は、1つ
の凹部29を有する。分割壁2には付加的な孔26が形
成されている。なお、図8は個々の特徴を図示すること
に留まり、単一のミキサーにおいて図示した組み合わせ
を全て実施することが必ずしも有利ではない。
い徐々に細くなるように、円錐状に形成することができ
る(図示せず)。この場合、断面の種々の形状に応じ
て、ミキサーエレメント1,1’の大きさを変更して形
成する必要が生じる。
する3種類の各ミキサーエレメント1,1’を使用して
実験を行った。全実施形態において、ミキサーエレメン
ト1,1’の長さは管10の直径Dの半分とした。これ
らの実験では、それぞれ管10の直径の8倍、7倍及び
8倍の各距離において、均一な混合(変動係数s/x ̄
≦0.01)が行われた。圧縮損失は、周知のマルチフ
ラックスミキサー及びISGミキサーを用いる場合と比
較して大幅に少なくなった。
WLV、WLD 1/3 及びWLL 1/3 については、例えば、以下
の文献を参照されたい:デュッセルドルフ(Duess
eldorf)、ファーデーイー・フェルラーク(VD
I−Verlag)社刊(1991年)の「合成樹脂材
料工学(Kunststofftechnik)」シリ
ーズの「合成樹脂材料の製造及び加工における混合(M
ischen beim Herstellen un
d Verarbeiten von Kunstst
offen)」(上記の変動係数s/x ̄についても前
記文献を参照)。固有の効果として示されるこれらの数
値から、ドイツ特許第2808854号に開示されてい
る周知のSMXミキサーとの比較に基づき、ミキサーの
容量、直径及び長さに関する相対的なデータが得られ
る。均質混合距離(L/D)h は、s/x ̄=0.01
において測定した(図9参照)。
ルチフラックスミキサーよりも優れた結果を示した。
x ̄=0.5において、変動係数s/x ̄はL/Dに相
関していることがわかる。x ̄=0.5は、混合すべき
成分比が1:1であることを意味する。符号1* 〜5*
は、前述の表に挙げたミキサーの種類に対応する。
本発明のミキサーは、射出成形により、経済的に有利な
可燃性のプラスティックから構成することができるとい
う長所がある。係るミキサーは、使い捨てミキサーとし
ての使用に、特に適している。
を混合するために用いることも可能である。
るミキサーは、少ない材料にて製造可能であり、製造コ
ストの低減を図ることができるという優れた効果を発揮
する。また、本願発明の別の態様において、ミキサーは
効果的に使用され得る。加えて、ミキサーは使い捨て使
用されるのに適する。
定ミキサー(2つの穴が形成された実施形態)を示す分
解斜視図。
図。
視図。
ーエレメント(3つの穴が形成された実施形態)を示す
斜視図。
を有するミキサーを示す断面図。
めのディフレクター板(4つの穴が形成された実施形
態)を示す斜視図。
ントを示す斜視図。
ける測定結果を示すグラフ。
ン、2,2’…分割壁、3,3’,30,30’…ディ
フレクター板、3a,3a’…境界面、4,4’…第1
のサブエリア、10…管、25…突出部、26…孔、2
9…凹部。
Claims (20)
- 【請求項1】 管(10)内に配置されたミキサーであ
って、 管(10)の軸線方向において互いに離間する2つのセ
クション(1a,1b)から成る少なくとも1つのミキ
サーエレメント(1,1’)を備え、 各セクション(1a,1b)に設けた少なくとも1個の
分割壁(2,2’)が当該セクション(1a,1b)を
分割し、両セクション(1a,1b)の分割壁(2,
2’)は互いに交差して延びて、管(10)の断面を複
数のサブエリアに分割し、 各セクション(1a,1b)間の境界面(3a,3
a’)において、開放された第1のサブエリア(4,
4’)と、ディフレクター板(3,3’)にて覆われた
第2のサブエリアとが設けられ、開放された第1のサブ
エリア(4,4’)は各分割壁(2,2’)の両側に隣
接するミキサー。 - 【請求項2】 請求項1に記載のミキサーにおいて、 複数のミキサーエレメント(1,1’)を有すること
と、 連続して配置された複数のミキサーエレメント(1,
1’)において、隣接する複数の分割壁(2,2’)が
互いに交差して延び、かつ、開放された複数の第1のサ
ブエリア(4,4’)が互いにずらして配置されている
ことを特徴とするミキサー。 - 【請求項3】 請求項1又は2に記載のミキサーにおい
て、管(10)の断面が、分割壁(2,2’)により、
少なくともほぼ同じ大きさを有するサブエリアに分割さ
れることを特徴とするミキサー。 - 【請求項4】 請求項1〜3のいずれか1項に記載のミ
キサーにおいて、隣接する複数のセクション(1a,1
b)の複数の分割壁(2)が90゜の角度にて交差して
延びることを特徴とするミキサー。 - 【請求項5】 請求項1〜4のいずれか1項に記載のミ
キサーにおいて、ミキサーエレメント(1)の両セクシ
ョン(1a,1b)が少なくともほぼ同じ大きさを有す
ることを特徴とするミキサー。 - 【請求項6】 請求項1〜5のいずれか1項に記載のミ
キサーにおいて、ミキサーエレメント(1)の長さが管
(10)の最大径(D)よりも短く、好ましくは管(1
0)の最大径(D)の半分の値より短いことを特徴とす
るミキサー。 - 【請求項7】 請求項1〜6のいずれか1項に記載のミ
キサーにおいて、 複数のディフレクター板(3)が同一平面上に位置する
ことと、 各セクション(1a,1b)には少なくとも2つの分割
壁(2)が形成され、いくつかのディフレクター板
(3)が共通の面を成し、もしくは全てのディフレクタ
ー板(3)が単一の面を成すディフレクター板(30)
を形成することを特徴とするミキサー。 - 【請求項8】 請求項1〜7のいずれか1項に記載のミ
キサーにおいて、 複数のディフレクター板(3)が境界面(3a)に対し
て傾斜していることと、 ディフレクター板(3)と境界面(3a)とのなす角度
(α)が30゜未満であることを特徴とするミキサー。 - 【請求項9】 請求項1〜8のいずれか1項に記載のミ
キサーにおいて、隣接する複数のミキサーエレメント
(1,1’)が一体構造の形状を有し、特に射出成形に
より形成されていることを特徴とするミキサー。 - 【請求項10】 請求項1〜9のいずれか1項に記載の
ミキサーにおいて、隣接する少なくとも2つのミキサー
エレメント(1,1’)の間に空間を設けたことを特徴
とするミキサー。 - 【請求項11】 請求項10に記載のミキサーにおい
て、複数の連結部材(35)が、互いに離間するミキサ
ーエレメント(1,1’)の間に配置されていることを
特徴とするミキサー。 - 【請求項12】 請求項1〜11のいずれか1項に記載
のミキサーにおいて、管(10)が正方形又は円形状の
断面を有することを特徴とするミキサー。 - 【請求項13】 請求項1〜12のいずれか1項に記載
のミキサーにおいて、少なくとも個々の分割壁(2,
2’)及び/又はディフレクター板(3,3’)に、流
れを強化、もしくは誘導するための複数の突出部(2
5)が付加的に形成されていることを特徴とするミキサ
ー。 - 【請求項14】 請求項1〜13のいずれか1項に記載
のミキサーにおいて、隣接する複数のミキサーエレメン
ト(1,1’)の分割壁(2,2’)が互いに相手側の
凹部(29)に嵌合されていることを特徴とするミキサ
ー。 - 【請求項15】 請求項1〜14のいずれか1項に記載
のミキサーにおいて、分割壁(2,2’)及びディフレ
クター板(3,3’)のうち少なくとも一方が主に平面
状に形成されていることを特徴とするミキサー。 - 【請求項16】 請求項1〜15のいずれか1項に記載
のミキサーにおいて、分割壁(2,2’)及びディフレ
クター板(3,3’)のうち少なくとも一方に孔(2
6)が付加的に形成されていることを特徴とするミキサ
ー。 - 【請求項17】 請求項1〜16のいずれか1項に記載
のミキサーにおいて、 前記管(10)は円錐状に形成され、更に管(10)は
流れの進行方向に向かって徐々に細くなるように形成さ
れていることと、 ミキサー本体(1,1’)が断面の形状に応じて異なる
大きさに形成されていることとを特徴とするミキサー。 - 【請求項18】 請求項1〜16のいずれか1項に記載
のミキサーにおいて、少なくとも2つのミキサーエレメ
ント(1,1’)は、セクション(1a,1b)毎に異
なる数の分割壁(2,2’)を有することを特徴とする
ミキサー。 - 【請求項19】 請求項1〜18のいずれか1項に記載
のミキサーを、特にプラスティック、合成樹脂材料及び
接着剤等の複数の粘性が高い物質を混合するために使用
する方法において、前記ミキサー内を流動する複数の材
料のそれぞれのレイノルズ数が1未満である場合の使用
方法。 - 【請求項20】 請求項1〜18のいずれか1項に記載
のミキサーを使い捨てミキサーとして使用する方法にお
いて、該ミキサーを廉価にして可燃性のプラスティック
材料により、射出成形にて形成したことを特徴とする使
用方法。
Applications Claiming Priority (2)
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KR (1) | KR100420822B1 (ja) |
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CA (1) | CA2178065C (ja) |
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