JPH02251236A

JPH02251236A - 静止型混合装置

Info

Publication number: JPH02251236A
Application number: JP1072160A
Authority: JP
Inventors: Teruo Nakamura; 輝雄中村
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-03-24
Filing date: 1989-03-24
Publication date: 1990-10-09
Anticipated expiration: 2011-10-23
Also published as: JP2546717B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は機械的攪拌装置を用いずに、管内を流通する流
体の運動により、２種以上の流体を均一に混合する静止
型混合装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の静止型混合装置としては、「化学工学」第４２巻
、第７号（１９７８年）、第３６４〜３６９頁に示すよ
うに、管内に蜂の巣状仕切り板やねじり羽根等よりなる
エレメントを位相をずらして多投に配列したり、複数の
並行する流路を位置をずらしつつ複数回離合集散させる
ことにより流体を混合する静止型混合器が種々提案され
ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の静止型混合装置は混合する２種の液体の粘度、比
重、混合比、相溶性等により適する機種が異なり、その
選択が困難であり、選択を誤ると所期の効果を達成する
ことができなかった。特に混合する２種の液体の粘度差
が大きく、低粘度液の混合比が大きい場合に混合が困難
である。

また従来の静止型混合装置の多くは構造が複雑で、製造
コストが嵩み、内部の洗浄が困難なものがあり、構造の
複雑な静止型混合装置では、装置内に異常滞留部が生じ
、そこに流体の一部が長時間滞留して品質低下を招く虞
があった。

従って本発明は混合すべき流体の粘度、比重等の物性や
混合比等に拘わらず、混合装置を簡単に調節することに
より、常に最適混合状態に調節して、効率のよい混合を
行うことができる構造の簡単な静止型混合装置を提供す
ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成すべく、本発明者は鋭意研究を重ねた結
果、混合すべき流体を流通する管内に、雄ねじ状の複数
の螺旋フィンを、管内面との間に微小間隙を設けて、螺
旋方向の異なるものを交互に配設することにより、流体
を微粒子状に分散して効率よく混合しうること、該管内
面と螺旋フィンの間隙を調節することにより、混合すべ
き流体の粘度、比重、混合比等に応じて最適な混合状態
に調節することができることを見出し、本発明を完成す
るに至った。

即ち、本発明は直管またはグーパー管よりなる外管と、
該外管の軸線上に配設した中心軸と、該中心軸の周囲に
固着した雄ねじ状の螺旋板よりなる複数個の螺旋フィン
とを備え有し、該螺旋フィンはその外周を該外管の内面
との間に狭い間隙を隔てて配設してなり、該外管の一端
より混合すべき複数の流体を導入して、他端より混合流
体を吐出する静止型混合装置を要旨とする。

次に本発明の内容を図面により詳細に説明する。

第１図は本発明の超微粒分散装置の一例の正面断面図、
第２図は同一部を切り欠いた平面図、第３図は同左側面
図、第４図は同右側面図である。（１）はテーパー管よ
りなる外管であり、両端に流入口７ランジ（２）及び吐
出口フランジ（３）を備える。流入口フランジ（２）は
ねじ（４）により外管（１）に着脱可能に固着されてい
る。（５）は中心軸であり、その両端を流入口７ランジ
（２）及び吐出口フランジ（３）の中心にブラケット（
６）により支持された軸受（７）、（ηにより軸方向に
摺動可能に支承されている。軸受（７）は第３図及び第
４図に示すように、断面が四角形状に形成され、これに
嵌合する中心軸（５）の端部（８）も断面四角形状に形
成されているので、中心軸（５）は回動不能に保持され
ている。

中心軸（５）の外側には、雄ねじ状の螺旋板よりなる螺
旋フィン（９）を複数個を固着する。螺旋フィン（９〕
は、右ねじ螺旋のものと左ねじ螺旋のものを交互に、一
定の間隔を隔てて又は互いに密着して取り付ける。螺旋
フィン（９）と中心軸（５）は間隙なく密着して溶接等
により固定されている。

螺旋フィン（９）の外周は第１図に鎖線で示す仮想的な
円錐面Ｃに内接するように形成する。円錐面Ｃは外管（
１）の円錐状内面αＱと一致する形状の円錐面からなり
、後述するように中心軸（５）を軸線方向に摺動するこ
とにより、円錐状内面α〔と円錐面Ｃとの間隙ｄを自由
に調節することができる。

（６）は中心軸（４）に固着した調節用ラックであって
、ハンドル軸面の先端に固着したピニオン側と噛み合っ
ている。

外管（１）のテーパーは余り大きくすると、液の流通の
抵抗が大きくなり適当な入口圧で流体の混合が困難とな
るので、８度以下のテーパーが好ましく、更に６度以下
のテーパーが好ましい。またテーパーが小さいと外管（
１）の全長を長くする必要があるので、最適なテーパー
は４〜６度である。

螺旋フィン（９）のピッチ及び巻き数は特に制限はない
が、たとえば、ピッチ４〜１０ｍ＋＊、巻き数２〜５回
のものが好ましく用いられる。

螺旋フィン（９）は通常の雄ねじのように一重螺旋状で
あってもよいし、二重螺旋状であってもよい。

隣接する螺旋フィン（９）の出口と次の入口は一重螺旋
の場合は１８０°ずらせて、二重螺旋の場合は９０’ず
らせて配設するのが好ましい。

〔作用〕

本発明の静止型混合装置を液体の混合装置として使用す
る際には、流入口フランジ（２）の流入孔より混合すべ
き２種以上の液体を送入する。

ハンドルα優を回動することにより、ビニオン（至）及
びラック（６）を介して中心軸（５）を軸方向に摺動せ
しめ、螺旋フィン（９）が内接する円錐面Ｃと外管（１
）の円錐状内面ａＧとの間隙ｄを任意に調節することが
できる。この間隙ｄを狭（すると互いに分散する液滴の
粒径が小さくなり、間隙ｄを大きくすると液滴が大きく
なるため、２種の液体の相互溶解速度に応じて間隙ｄを
調節することにより、混合効率を最も高めることができ
る。

この適当な間隙ｄは例えば０．１〜２．Ｏｎ。

更に好ましくは０．１〜０．５ｍｍであり、この範囲の
間隙ｄの調節により、混合比率の調整がされ、任意の均
一な混合状態を得ることができ、極めて能率のよい混合
を達成することができる。

又混合する液の粘度に応じ、この間隙ｄを適宜調節する
ことにより、最適混合状態を達成することができる。

本発明の静止型混合装置の螺旋フィン（９）を出た流体
が次の螺旋フィン（９）に入る際に、位相の変化、変換
が急激に行われ、衝突、重合、分割、反流の作用を受け
、螺旋方向が交互に反転する螺旋フィン（９）に沿って
螺旋状に流動する流体の部分と、螺旋フィン（９）と外
管（１）との間隙ｄを経る短絡回路を通って流れる流体
の部分が生じ、短絡回路を通って流れる液体が層流、乱
流状態を交互に繰り返す螺旋方向の流れとの間で剪断力
を受けて細分化されて混合することにより、流れの前後
方向に混合する混合機構が大きく寄与して、極めて効率
のよい混合が行われる。

上記間隙ｄを調節することにより、螺旋流の部分と短絡
流の部分の比を適宜調節することで、流体の物性及び混
合比に拘わらず、常に最大混合効率が得られる。

本発明の静止型混合装置は常圧に近い圧力下でも高圧の
加圧下でも運転が可能であり、流通圧力損失が極めて小
さい特徴を有する。

上記の説明で中心軸（４）を軸方向に摺動することによ
り、間隙ｄを調節するものについて説明したが、混合す
べき流体の種類と混合比が常に一定で、弱粘性の場合に
は、ラック■及びビニオン■による間隙ｄの調節機構を
必ずしも設ける必要はなく、中心軸（４）を摺動不能に
固定してもよい。その場合には、外管（１）としてテー
パー管を用いず、直管を用いることもできる。

上記説明では、中心軸（４）を外管（１）内にほぼその
全長に亙って貫通して設け、その中心軸（４）の周囲に
雄ねじ状螺旋フィン（９）を固着したものを示したが、
本発明はこれに限定されるものではなく、例えば第５図
の実施態様に示すように、中心軸（４）を外管（１）内
の全長に亙って貫通して設けず、複数の螺旋フィン（９
）をそれぞれ独立したブロック状の螺旋フィンブロック
（至）として形成してもよい。この実施態様では、各螺
旋フィンブロック（ト）は、短い中心軸■と、その周囲
に一体に固着した雄ねじ状螺旋板よりなる螺旋フィン（
９）と、短い中心軸α印の両端に設けた凸連結部αｅ及
び凹連結部αでよりなり、凸連結部（ト）の雄ねじと凹
連結部αでの雌ねじが螺合して、隣接する螺旋フィンブ
ロック（至）が互に緊密に締結されるようになっている
。

互いに連結した複数の螺旋フィンブロック（ハ）のうち
両端の螺旋フィンブロック（至）には、それぞれ各螺旋
フィンブロック（ハ）を連結する連結機構と同様な連結
機構を介して、一端が軸受（７）に嵌合する中心軸（５
）を連結する。

この螺旋フィン（ηをブロック状に分割して形成する場
合は、各螺旋フィンブロック（ハ）に短い中心軸αＦを
設けず、螺旋フィン（９）として−枚の矩形状板の両側
の互いに平行な２辺をそれらに垂直な軸線の周りに互い
に反対方向に捩って形成される形状のものを用い、その
両端部に上記間、凸連結部Ｑｅ、Ｑ’ｉｆ）を設けても
よい。

本発明の静止型混合装置は全体をステンレス鋼等の耐蝕
性金属製とするのが好ましいが、螺旋フィン（９）等を
合成樹脂、ガラス、セラミックス等で構成することも好
ましい。ま人外管（１）の内面に必要に応じて耐蝕性ラ
イニング等を施すこともできる。

〔実施例〕

外管（１）の入口部の内径２５ｆｌ、外管（１）のテー
パー５度、長さ３００ｍ、螺旋フィン（ηのピッチ７■
、巻き数４回の第１図に示す本発明の静止型混合装置を
用い、螺旋フィン（ηと外管（９）内面との間隙ｄを０
．５−として、入口圧４　ｋｇｆ／ｃｉで高粘−度液と
低粘度液を夫々ｌｊ！／ｗｉｎ及び５１／ｗｉｎの割合
で導入した結果、吐出圧は−１ｋｇｆ／ｄで、吐出液は
完全に混合された均一な液体であった。

〔発明の効果〕

本発明の静止型混合装置によれば、極めて簡単な構造で
、極めて効率よく流体を混合することができ、従来の混
合機では、混合比、混合すべき液体の粘１度により、そ
れぞれに適した装置を用いる必要があり、同−装置及び
同一機種での混合が不可能であったが、本発明の装置で
は、混合すべき流体の種類と混合比に応じて間隙ｄを定
めることにより、常に最適な混合状態を極めて容易に得
ることができる。

本発明の静止型混合装置は構造が簡単で、分解して内部
の清掃が容易であり、内部に異常滞留部が生ずる虞がな
い。

本発明の静止型混合装置は高粘度の液体の混合、高粘度
液と低粘度液の混合、混合比の大きく異なる流体の混合
、気体と液体の混合吸収、その他あらゆる流体の混合に
使用することができ、これは従来のあらゆる混合機には
ない、本発明の静止型混合装置に特有の特徴である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の静止型混合装置の一例の正面断面図、
第２図は同一部を切り欠いた平面図、第３図は同左側面
図、第４図は同右側面図である。第５図は本発明の静止型混合装置の別の実施態様の要部
断面図である。（１）・・・・外管、（３）・・・吐出口フランジ、（５）、（ト）・・・・・中心軸、 ■・・・・・軸受、（９）・・・・螺旋フィン、低・・・・・ラック、側・・・・・ピニオン、（至）・・パ螺旋フィンブロック（至）・・・・・凸連結部、（２）・・・・・流入口７ランジ、（４）・・・・・ねじ、（６）・・・・・ブラケット、 ω）・・・・端部、 α０・・・・・円錐状内面、（支）・・・・ハンドル軸、曽・・・・ハンドル、 α１・・・・・凹連結部。第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）直管またはテーパー管よりなる外管と、該外管の
軸線上に配設した中心軸と、該中心軸の周囲に固着した
雄ねじ状の螺旋板よりなる複数個の螺旋フィンとを備え
有し、該螺旋フィンはその外周を該外管の内面との間に
狭い間隙を隔てて配設してなり、隣接して配設される該
螺旋フィンは右旋回と左旋回のものを交互に配設し、該
外管の一端より混合すべき複数の流体を導入して、他端
より混合流体を吐出する静止型混合装置。
（２）該外管が流入口から吐出口に向かって縮径するテ
ーパー管であって、該螺旋フィンの外周は該外管の内面
に一致する形状の円錐面に内接するように構成し、該中
心軸を軸線方向に摺動可能に設けると共に、該中心軸の
軸方向への摺動調節機構を備えた請求項１項記載の静止
型混合装置。
（３）請求項１記載の静止型混合装置において、中心軸
と雄ねじ状の螺旋板よりなる複数の螺旋フィンを一体に
形成する代わりに、短い中心軸とその周りに一体に固着
した雄ねじ状螺旋フィンよりなる螺旋フィンブロックを
複数個独立して設け、各該螺旋フィンブロックの短い中
心軸の両端に設けた締結手段により該螺旋フィンブロッ
クを複数個互いに締結して一体化した静止型混合装置。
（４）請求項１又は請求項３記載の静止型混合装置にお
いて、雄ねじ状の螺旋板よりなる螺旋フィンの代わりに
一枚の矩形状板の両側の互いに平行な２辺をそれらに垂
直な軸線の周りに互いに反対方向に捩って形成される形
状の捩り板よりなる螺旋フィンを用いた静止型混合装置
。