JP2762388B2 - 流体の混合分散機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液体、粉末又はこれら
の混合物である流体を容器内において混合、分散するた
めの混合分散機に関するものである。即ち本発明は容器
例えばタンク、生産ラインに含まれる混合槽等の中の液
体、粉末又はこれらの混合物等の流体を、容器内におい
て混合、分散を行うための流体の混合分散機に関する。

【０００２】

【従来の技術】化粧品、食品、薬剤、塗料、インク等の
多くの化学製品の製造や脱脂、めっきなどの表面処理等
の際の撹拌混合には従来主として回転式羽根付撹拌機が
長期にわたり使用されているが、種々の欠点もあり、撹
拌後さらに分散手段としてロールミル、サンドグライン
ダー、コロイドミル等多くの分散機を追加使用して分散
を行っている。

【０００３】撹拌混合機については従来下記の形式のも
のがある。（１）撹拌羽根を回転させるもの、例えば容
器の中心軸と撹拌軸とを一致させたもの、撹拌軸を傾斜
させたもの、又は撹拌軸を側壁に設けたもの、（２）容
器自体を動かすもの、例えば円筒状容器を回転する等の
手段をとるもの、（３）液を流動させるもの、例えば、
ポンプ、ノズル、オリフィスを利用するもの、（４）空
気を吹き込むもの、例えば槽の底部からノズルで空気を
噴出するものなどがある。これらのうちで、撹拌羽根を
回転させるものが工業的に非常に多く使用されている。

【０００４】従来の回転式羽根付撹拌機には以下の欠点
がある。液体と、溶解しない微粒子粉末とを均一に混合
したい場合、撹拌を止めると短時間で粉末と液体とが分
離する欠陥がある。容器の底部で撹拌がされにくいと、
完全に分散せずに沈殿が生ずることがある。液体全体に
回転流動させるためには、初期に大きな負荷抵抗がかか
り、始動期に余分の電力を必要とする。液を徐々に入れ
ることにより均一の電力で撹拌できるが、中心部に渦巻
き流が発生し空気をまき込みやすく、撹拌する液体に化
学的な影響を与えやすい。粉末どうしの混合の場合は、
粉末を徐々に入れて行くやり方では均一な混合はでき
ず、また浸漬部分が少ないときは空転等が発生すること
があり、液量等のチェックをいつも必要とする。回転数
について述べれば、一般に高速回転がしにくく、ゆっく
り撹拌する場合が多い。主として３００回転／分位であ
るため撹拌混合に長時間を要する。液体に不溶性の粉末
を分散させる場合には、混合のための所要時間が更に長
くなる。比較的大きい槽の内容物を均一に撹拌する場合
には、回転式羽根付撹拌機を数台並べて設ける必要があ
る。円形容器を使用する場合、壁面に邪魔板等の特別の
回転阻止板を付けて混合効率を上げるなどの努力が重ね
られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、前記の従来の欠点を有しない新規且つ効果
的な流体の混合分散機を提供する点にある。即ち本発明
の目的は、簡単な構造の混合分散機により、低消費電力
で均一な混合、分散が確実に実施できる混合分散機を提
供する点にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、１０〜６０ヘ
ルツの振動を発生する振動発生装置の本体から外方に突
出させた振動軸に振動軸の軸方向の振動により付勢され
る振動羽根板を振動軸に対する角度が上方または下方に
５度〜３０度になるように一段又は多段に回転不能に固
定し、振動発生装置本体は振動吸収機構をそなえた本体
載置台上に支持固定されたことを特徴とする流体の混合
分散機に関する。

【０００７】振動は、１０〜６０ヘルツ（Ｈｚ）好まし
くは２０〜４０ヘルツ（Ｈｚ）の振動を発生する振動モ
ーターなどにより行う。回転しない振動羽根板は、材質
として、好ましくは薄い金属、弾力のある合成樹脂、ゴ
ム等が使用できる。金属の振動羽根板の材質としてチタ
ン、アルミニウム、銅、鉄鋼、ステンレス鋼、これらの
合金が使用できるが、振動エネルギーを伝えて振動の効
果を上げるため厚みは特に限定されないが一般に０．２
〜２ｍｍが好ましい。過度に厚くなると振動の効果が減
少する。

【０００８】振動羽根板の材質として弾性のある合成樹
脂、ゴム等を使用する場合には、厚みは特に限定されな
いが一般に１〜２ｍｍが好ましい（図１、３、８、９、
１０、１１、１２参照）が、場合によっては０．２〜１
ｍｍたとえば０．３ｍｍのものを使用することがある
（図１４、１５参照）。このような場合は、振動羽根板
としてステンレス板などの金属板を用いる。この範囲の
厚みのものを使用すると振動撹拌中に振動羽根板が適度
に撓み、好ましい流動状態に寄与することができる。ま
た、振動板の振幅は、２〜３０ｍｍ、好ましくは１０〜
１５ｍｍである。振動羽根は、図１〜１０および図１
４、１６、１７にみられるように一本の振動軸に固定す
る場合と、図１１〜１３および図１５にみられるように
振動軸に連結した振動羽根固定用枠にその両端を固定す
る場合などがある。振動軸に対し振動羽根板は一段又は
多段に取り付けることができる。振動羽根板は一体でも
よいが、好ましくは２以上に分割されている方が周辺部
の振動を自由にする効果が一層大きい。振動軸の直角方
向に対し振動羽根板の角度は、５〜３０度に傾斜させて
振動に方向性をもたせることが必要である。これによ
り、系内の流れに乱流が発生し、混合効率が向上する。
角度が５度以下になると一応系は混合されるが、乱流を
おこすことは困難となり、また振動羽根板が混合分散槽
全体に存在していないかぎり全体を混合することができ
なくなってしまう。また、角度が３０度以上になると振
動に伴う系の抵抗が小さくなり、混合分散系全体を混合
するためのエネルギーが充分混合系に伝えられなくなっ
てしまう。したがって、本発明においては振動羽根板に
角度をつけることは極めて重要である。振動モーター等
の振動発生装置の振動数を可変にするため、該装置の前
にインバーターを挿入してもよい。

【０００９】本発明の混合分散機は、容器の開放部に支
持架台を設け、支持架台上に混合分散機を例えば着脱可
能に取付ける。振動発生装置本体の振動軸は容器内に挿
入され、容器内の流体内に振動羽根板が位置する。振動
発生装置本体を作動させ、振動軸を軸方向に振動させる
と、振動羽根板は振動軸に回転不能に固定されているた
め、振動軸の振動に付勢されて容器内の流体を振動によ
り混合分散する。振動発生装置本体は振動吸収機構をそ
なえた本体載置台上に支持固定されているため、振動発
生装置本体の作動による震動は震動吸収機構により吸収
され、容器そのものには殆ど振動を伝達することがない
か、振動伝達は微小である。振動吸収機構は、振動モー
ターの固定板の振動羽根側のみに設ける場合（図１、
３、１１、１３参照）と、振動モーターの固定板の両側
に設ける場合（図１７参照）とがあるが、勿論後者の方
が振動吸収効果がすぐれている。図１４〜１６は、振動
発生装置と振動吸収機構にカバーがかけられていて見え
ない状態になっている様子を示す。カバーのかけ方によ
り騒音を一層少なくすることができる。これらのケース
においては、振動吸収機構は、一段でも二段でもよい。
従って容器内の流体の振動羽根板の振動による混合分散
は極めて効率よくおこなわれる。これは振動羽根の振動
は容器内流体の各部、全面に均一な振動を伝達し、流体
に小さな回転流を発生させ、流体表面に小さな盛り上り
の集団が発生し、混合分散がすすむものと思われる。

【００１０】容器内の流体が、液体と粉末の混合である
場合、振動羽根板の流体振動により、粉末粒子間に液体
が浸透していわゆるままこ的な二次凝集粒子が減少す
る。従って長期にわたり沈殿を生ずることなく、懸濁状
態を維持する。又粉自体の微細な孔に含まれている空気
が流体振動により追い出される。

【００１１】容器内の流体が液体と粉末の混合、液体と
液体の混合、粉末と粉末の混合のいずれの場合でも、一
定の振動で初期より実施でき、負荷抵抗の初期増加に関
する考慮を殆ど要しない。

【００１２】容器内の流体が粉末と粉末の混合である場
合、流体の振動により極めて均一に混合され、かつ粒子
間の間隙が少くなる。

【００１３】

【実施例】実施例１ 本発明の実施例を添付図面により詳細に説明する。本発
明の混合分散機の一例を図１に示す。図２、図３は、上
記混合分散機を上部開放型円形タンク１に取付けた状態
を示す。上記タンク１内には液体（合成樹脂溶液）と粉
末（顔料）が入っている。混合分散機は振動発生装置本
体２、例えば振動モーター２に振動軸７が取付けられ、
さらに、振動軸７に、振動羽根板８が振動羽根固定具
９、例えばナット等により回転不能に固定されている。
振動羽根板８は５枚で構成されている。振動モーター２
の振動をタンク１に伝達させないため、振動モーター２
を上面に支持固定する本体載置台４ａの下方に振動吸収
機構を設ける。振動吸収機構は、台板４ｂと本体載置台
４ａとの間にバネ３を介装し、横すべり防止のため台板
４ｂ上に固定したガイドシャフト５を本体載置台４ａに
摺動可能に貫通して本体載置台４ａをガイドしている。
上記バネ３に代え、ゴム等の緩衝体を用いてもよい。こ
の場合には、ガイドシャフト５と緩衝体は別位置に設け
る。羽根の形状は、図４に示す丸型で４分割されたもの
を使用した。羽根は金属製で厚み１．５ｍｍのものを使
用した。角度は上方に約１０°とした。シャフトにとり
つけた状態を図１６に示す。１５は、台板４ｂを円形タ
ンク１の上部開放部の支持架台６上に固定するため、台
板４ｂに上方から螺入したボルトである。

【００１４】振動数を制御するためトランジスターイン
バーター１０を振動モーターの前に結線し、２００Ｖを
供給する。振動モーター２の振動エネルギーは振動吸収
体機構の振動吸収体、例えばバネ３によりタンク１から
絶縁され、該エネルギーは振動軸７より液体と粉末から
なる流体に振動羽根板８により伝えられ、混合、分散が
行われる。振動発生装置として振動モーター２（０．１
５ｋＷ：工業用）を使用することができる。通常の負荷
では振動モーターは小型密閉式で給油の必要がなく５０
００時間の耐久性があるので、本発明の混合分散機は負
荷が少なく、故障が少ない。従来の回転式撹拌機ではう
ず巻き状に液体が回転し、中心部と外周部では運動が相
違するが、本発明によれば、容器内の流体に振動による
混合分散が行われるため全体にわたって均一に混合さ
れ、均質な混合分散物が確実に得られる。又、本発明の
混合分散機を用いた塗料製造のための混合、分散に必要
な時間と従来の回転式撹拌機を使用した混合、分散に必
要な時間とを比較すると、本実施例の方が速く、回転式
撹拌機の所要時間の約１／２の時間であった。しかも、
従来の回転式撹拌機では粗い二次粒子が残り、他の分散
機にかけなければ塗料化は充分でなかったが、本実施例
ではスプレー可能な程度に分散され粒度としてファイネ
スゲージ８位に分散しており、さらに他の分散機にかけ
る必要がなかった。又、本発明の混合分散機を使用した
場合には、表面活性剤（多成分系）が、回転式撹拌機の
場合の所要時間の約１／２の時間で混合可能であった。

【００１５】従来の回転式撹拌機では粉末どうしの混合
は具合よく実施できない。これに対し、本発明の前記混
合分散機の実施例で粉体の混合を行ったところ大へん有
効であった。電着塗料の製造に適用したところ、従来の
回転式撹拌機で希釈撹拌したものは１日で下部に若干の
沈殿が生じたが、本実施例で混合、分散したものは数日
間にわたって下部に沈殿が発生せず、懸濁分散してお
り、充分な塗料性能が得られた。振動数としては一般に
１０〜４０Ｈｚが適用されるが、本実施例では２０〜３
０Ｈｚを使用した。本発明は液体と液体例えば樹脂溶液
と溶剤以外に、液体と粉末（樹脂、顔料、添加剤等）、
粉末どうし、さらにまた溶液に溶解するものにも適用可
能である。又、実験室用小型分散装置として使用でき、
さらに又、大型タンクにも容易に適用可能であり、且つ
本混合分散機は容易に移動できる。

【００１６】金属又は樹脂に付着した油を除去するため
界面活性剤の入った脱脂剤を使用する場合、脱脂剤と被
処理体とを充分効率より接触させることが好ましい。こ
の場合には、回転式撹拌機は泡立つため使用できず、煮
沸脱脂では処理に３０分位かかった。しかるに本発明に
係る既述の実施例記載の混合分散機を使用して振動流動
撹拌を行ったところ、泡立ちがなく脱脂が効率よく５分
位で完了し、脱脂剤の消費量も少なく、脱脂剤の寿命も
約２倍に延長した。

【００１７】実施例２ 既述の実施例に記載の本発明の混合分散機において、振
動軸７に、図１１、図１２に示すように、コ状枠体１１
を取付け、このコ状枠体１１に金属製の振動羽根板８を
とりつける。尚、振動羽根板８はコ状枠体間に傾斜して
取付けた。図１３は本実施例の混合分散機を上部開放型
の円形タンクに取付けた例を示し、その取付手段は実施
例１と同様である。本実施例では、水平面からの振動羽
根板の角度を１５度とする等角度の適切な変更（図８〜
図１０参照）によって槽内の撹拌流動を最適化すること
ができる。一般に、振動羽根板の取り付け角度の変更に
よって、処理物や所望混合度に適応させることが可能で
ある。本実施例では、実施例１の場合と同様な試験を行
ったが、良好な試験結果が得られた。

【００１８】尚通常の回転式羽根撹拌機と本発明の流体
の混合分散機をそれぞれ用いた場合の混合分散に要する
時間及電力消費量を比較するため以下の実験をおこなっ
た。即ち、通常の回転式羽根撹拌機モーター、０．７５
ｋＷのものを使用して２ｍ³の円形容器に消石灰の５％
を水に懸濁、溶解させ１０分間撹拌したところ、底部に
固形分が残り、完全な混合、分散はできなかった。振動
羽根板を２段に設けた本実施例２の流体分散機を２ｍ³
の円形容器の開放部に消石灰の５％を水に懸濁、溶解さ
せ、６５Ｗ容量の振動モーターを使用して、３分間作動
したところ、底部に固形分が残らず混合分散した。以上
により本発明の混合分散機を使用するときは、混合分散
に要する時間が著しく短縮され、且消費電力が大巾に低
下することが確認された。

【００１９】実施例３ 振動吸収装置として図１７を用いた以外は、実施例１を
繰返した。振動モーター２を支持固定する本体載置台４
ａの上下にバネ３を挿着し、振動吸収を一層完全なもの
とした。なお、振動羽根板の角度は、実施例１と同じ１
０°とした。これにより、振動モーター２からの振動伝
達効率が一層向上するとともに、振動により発生する騒
音もかなり少なくなった。振動撹拌効果は実施例１のも
のに較べて約２割方向上した。

【００２０】

【発明の効果】前記の説明から明らかなように、本発明
に係る混合分散機は従来の回転式羽根付撹拌機に比較し
て格別顕著な効果を奏する。即ち本発明の混合分散機を
使用した場合には均一な混合、分散が確実に実施でき、
混合分散操作後に相互分離が短時間内に起こらず、容器
内全体にわたって混合、分散が行われるために容器の底
部に沈殿が生せず、混合、分散のための所要動力が非常
に少なく、流体に化学的な悪影響を与えず、粉末どうし
の場合でも確実に混合、分散が実施でき、空転防止のた
めの流体の量のチェックは不要であり、混合、分散の所
要時間が非常に短いばかりでなく電力消費量も少く、大
型の槽の場合でも１台の混合分散機で混合分散を行うこ
とができ、容器の壁面に邪魔板等の特別な部材の設置は
不必要である等の種々の顕著な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る流体の混合分散機の一部を縦断し
た正面図である。

【図２】本発明に係る流体の混合分散機を容器に取付け
た状態を示す平面図である。

【図３】図２Ｘ−Ｘ′における容器及び混合分散機一部
の縦断面図である。

【図４】振動軸に取付けた円形の振動羽根板の実施例の
平面図である。

【図５】振動軸に取付けた正方形の振動羽根板の実施例
の平面図である。

【図６】振動軸に取付けた長方形の振動羽根板の実施例
の平面図である。

【図７】振動軸に取付けた三角形の振動羽根板の実施例
の平面図である。

【図８】振動軸に取付けた振動羽根板の取付角度を示す
正面図である。

【図９】振動軸に取付けた振動羽根板の取付角度を示す
正面図である。

【図１０】振動軸に取付けた振動羽根板の取付角度を示
す正面図である。

【図１１】本発明に係る流体の混合分散機の他の実施例
の一部を縦断した正面図である。

【図１２】（ａ）は図１１に示す振動羽根の斜視図であ
り、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。

【図１３】図１１の流体の混合分散機を容器に取付けた
状態の一部の縦断面図である。

【図１４】極薄の振動羽根板を用いた混合分散機の正面
図である。

【図１５】図１４の混合分散機の側面図である。

【図１６】振動羽根板として皿状の形のものを用いた混
合分散機の正面図である。

【図１７】振動吸収装置を実施例１の振動モーターの片
側のみのものに対して両側に設けた本発明実施例３に用
いた混合分散機の要部の断面図である。

【符号の説明】

１ 容器、タンク ２ 振動モーター ３ 振動吸収体であるバネ ４ 振動モーターベース ４ａ 本体載置台 ４ｂ 台板 ５ ガイドシャフト ６ 支持架台 ７ 振動軸 ８ 振動羽根板 ９ 振動羽根板固定具 １０ インバーター １１ 振動羽根板固定用枠体 １５ ボルト

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １０〜６０ヘルツの振動を発生する振動
   発生装置の本体から外方に突出させた振動軸に振動軸の
   軸方向の振動により付勢される振動羽根板を、振動軸の
   直角方向に対する角度が上方または下方に５度〜３０度
   になるように一段又は多段に回転不能に固定し、振動発
   生装置本体は振動吸収機構をそなえた本体載置台上に支
   持固定されたことを特徴とする流体の混合分散機。