JPS62269733A - 混合素子及び該混合素子を内蔵した混合装置 - Google Patents

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】 ３、発明の詳細な説明 １イ）産業上の利用分計 本発明は気体、液体、流動固体等の二種以上の流体を効
果的に混合するための混合素子及び該混合素子を内蔵し
た混合装置に関するものである。

（ロ）従来の技術 従来、この種の混合装置としては例えば特公昭４４−８
２９０号、特公昭５２−１７２６４号があるが、製作上
どのようなサイズにも適用する為には、それに対応する
形を必要とする為、使用条件が特殊化すると型代なとも
製品コストに大きく影響する。又、混合の程度を決める
流体の層分割も１エレメントで２分割であり、必要に応
じて１エレメント当たりの分割層数を増加させることが
できないので、必要とするエレメントの数も増加する傾
向にある。又、化学反応を伴う場合にはある程度の圧力
損失をも必要とし、又、流体材料の微細化を必要とする
プロセスにはあまり効果的ではない等の欠点があった。

（Ｉ→　発明が解決しようとする問題点大径管、特に外
径が４００論を越えるような導管内でのインラインブレ
ンディング、例えば管径が１０００ｍを越える場合、前
記従来の混合素子は個々の仕様に基づき個別の形の設計
及び製作が必要な為、サイズ毎の少量多品目の製作は極
めて非能率であり、製造コストが高くなるため経済的で
はない。そのため混合素子の少量多品目の製作に速やか
に対処する為には、構造が面単であり、又、条件に応じ
た設計、製作が速やかにできろことが要請される。

（ロ）問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決するための手段として、円柱
体を斜角αで切断した内径断面形状を２等分に分割して
形成さ、れる三日月形状の２枚のプレートと、夾角ａを
有し、該夾角を挾む一辺の長さが三日月状プレートの分
割線の略半分である二等分三角形状プレートとを形成し
、該三角形状プレートの夾角αを挾む各辺に三日月状プ
レートの分割線を対応させて直角に固定して該三日月状
プレート面を角度ａで交叉させて混合素子を構成し、前
記混合素子は、全ての平面で構成され、流体の粘度が化
学反応などにより、導管内を通過中に増大する場合は混
合素子の傾斜角度αを順次大きくし、減小する場合には
順次小さくシ、変化しない場合には等しい混合素子を内
蔵して混合装置゛を設ける。又は、円、、柱体を斜角ａ
で切断した内、径断面形状をｎ（ｎ：　３以上の整数）
等分に分割して形成される三日月状の２枚のプレートと
、夾角ａを有し、咳夾角を挟む一辺の長さが三日月状プ
レートの分割線の略半分である二等分三角形状プレート
と、対向辺が三日月状プレートの分割線の略半分である
矩形プレートとを形成し、該一方の三角形状プレートの
夾角αを挾む一方の辺に三日月状プレートの分割線を対
応させ、他方の辺に矩形プレートの前記対向辺の一辺を
対応させて直角に固定し、前記対向辺の他辺に他方の三
日月状プレートの分割線を対応させて同一面に固定して
該三日月状プレート面を矩形プレートを介して角度ａで
交叉させ、前記矩形プレートにはその対向辺の他辺を含
む免状に等間隔にｎ　−２枚の前記の如き二等分三角形
状プレートを前記対向辺の一辺に固定した三角形状プレ
ートに対して平行に固定して混合素子を構成し、前記混
合素子は全て平面で構成され、流体の粘度が化学反応な
どにより導管内を通過中に増大する場合は混合素子の傾
斜角度αを順次大きくし、減小する場合には順次小さく
し、変化しない場合には等しい混合素子を内蔵して混合
装置を設けるものである。。

（ホ）　作用 本発明における混合素子はこれ等に対処する為に混合素
子の構造をすべて、平面だけで構成し、又、混合操作で
重要な分散流を必要に応じて１素子で、できるだけ多く
発生させろように混合素子の基本的な構造を決定したも
のである第１図に示したものが、この基本的な混合素子
の構造であり、第８図と第１６図に示したものが、乙の
応用形の構造である。

第１図に示す混合素子による流体の分割は１素子で２分
割であるが第８図に示す応用形による混合素子では第９
図及び第１０図に示すようにＡ層、ＢＮ及びＣＲで３分
割である。第１６図に示す応用形による混合素子で（よ
第１７図に示すようにＡ層、８層、０層、Ｄ層及びｄ層
の５分割である。プロセスの条件によって層分割がどの
ようにも可能になるように、第１図に示すような混合素
子の基本的な構造を決定したものである。第２３図の左
側面図である第２４図から明らかなように、このような
混合素子の基本形の応用によす、層分割がｎ分割まで可
能なことを示している。

又、大径管ばかりではなく、小径管に至るまで、板の折
与曲げ加工、又は接着溶着加工によって、一枚の板から
自由に加工できるものである。

（へ）実施例 以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。

先ず、第１図に示した混合素子の三日月状の羽根１の角
度αを決定し、該角度ａに従って第５図に示すように、
あるサイズの円柱体を斜めに切断した場合の楕円形状を
展開図法により描き、これを第４図に示すように２等分
してその夫々を第２図に示すように羽根１の角度αを有
するように夫々の三角形状プレート２の一辺に沿って接
着又は溶接し、これを第１図に示すように接着又は溶接
により固定して混合素子を製作する。

第３図は、このようにして製作された第１図に示す混合
素子を管６に嵌合した状態を示す左側面図であるが、流
体の層の分割はＡ層と８層の２等分になる。又、流体の
混合状態であるが、、第１図に示す混合素子は流体の流
れに対して左右どちらを上流側に選んでもよいが、当該
混合素子−個の場合は極度な混合作用はなく分割の役目
が主である。これが第７図に示すように順次９０度回転
して、夫々の素子が連結されると第一の素子とその次に
隣接する第二の素子の接続部分、即ち、素子の後部と前
部の付近で極度なＭ合作用が生じる。

上述のように第１ａにボした素子は、混合素子と１゛う
よりはむしろ層分割素子であり、素子１個ノ！けの場合
、素子の立体空間内での混合作用はそれ程ではなく、第
６図に示したように流体を■の流ｒＬと■の流れに分け
るだけである。

圧力損失も極めて少なく、ポンプの動力も節約できろ長
所はあるものの、実際には複数流体間の化学反応が行な
われながら通過する流体もあり、或いは流塊の極度な分
離破砕により効果的な化学反応が達成されることもあり
、ラインブレンディングの省エネルギー的理論の立場か
らは理想的というべきであるが、目的によっては効果的
でない場合がある。

第８図に示す素子は第１９図に示すように上流側半分を
層分割域として流体の分割の機能を有し、下流側半分を
混合域として混合の機能を有するもである。製作方法と
しては、第２図に示した部材間に第１１図に示すように
四角形のプレート４を有する三角形状プレート２″を介
入させて形成する。

この素子の場合は第８図に於て上流側は左側、下流側は
右側と限定される。流体の分割層数は、上流側から見ろ
と第９図に示すように厳密にはＡＮ、ＢＮＩ、ＣＦＩＳ
ｄ層と４分割であるがｄ層を無視すれば３分割の可能な
素子ということができる。

分割層数は第１図に示した素子が２″であるのに対して
第８図に示した素子では３″である（ｎ：配設した素子
の数）。又、この素子の混合域での状態は第１３図に示
すように流れ■■■は相互に接触混合が行なわれる。

素子の配設は第１５図に示すように、縦、横、縦、横と
順次配列しＣもよいが、第２２図に示すようにすべて縦
配列でもよいし、又、１８０度回転させてもよい。

尚、第１図に示す素子の導管内への配設固定手段は、三
角形状プレート２のどちらか一方にコ字状溝７′を加工
して、第７図に示すように順次、Ｆｆ４７′のない方の
三角形状プレート２を嵌め込んで行さ、導管６の下流側
最終端では該導管の半径方向に渡され、導管内壁のＦｌ
Ｍに溶接固定されたバー７に溝７′を嵌め込むことによ
り、全体を固定する。

第８図に示す混合素子の導管内への配設固定手段は、第
１４図に示すように短管５の両端円周面の一方に突起８
、他方に溝８′を９０度毎に加工し、この短管５に該素
子を第１０図及び第１４図に示すように入れて、溶接９
によって短管５の内壁に三日月形状のプレートを固定し
てから導管６′の内部に第１５図に示すように嵌合し短
＃ｔＩ５の突起８を溝８′に夫々９０度回転させて、嵌
め込み固定する。下流側最終端は短ｙｓの肉厚に等しい
円形リング１０を溶接１１により固定して全体を固定す
る。

尚、三日月形状のプレート１゛の製作方法は第１２図に
示すように３等分で、中央のプレート１′は不用になる
。又、第１６図に示す素子の場合は第１８図に示すよう
に４等分で中央部分の２枚のプレート１′は不用になる
。

次に第１６図に示す混合素子は第８図に示す混“合素子
の変形例であり、三角形状プレート２′がプレート４′
の中央に追加され層分割域での分割を細分化しｔこもの
であり、第１７図に示すように厳密にはＡ層、Ｂ層、０
層、Ｄ層、ｄ層と５分割であるが、ｄ層は管径が大にな
るに従って無視することはできなくなるが、ここでは無
視して、４分割としている。第１７図は第１６図に示す
混合素子を短管５に入れた場合の左側面図である。

該素子の三角状プレート２′は分割層数を増加させる役
目のほかに流体、例えば高粘度流体、或いは舒菜ジュー
ス等の製造の際の野菜粒の破砕効果を大にする為の役目
を具有きせ°Ｃあり、三角形状プレート２″、２１の上
流側の先端縁１２には刃の加工をし゛Ｃ粒塊の破砕効果
を大にすることムできる。

又、第１６図に示す混合素子を更に５＠展させて行（と
第２３図及び第２４図に示すような分割Ｆ５数がＮであ
る混合素子ができる。

上述したように第１図に示すように混合素子を平面で構
成して基本形番決定した場合、応用によって非常に多く
の分割層数を採れる利点があり、配設する素子の做をｎ
とすれば２″〜Ｎ’迄の流体の分割が可能：こなる。

但し、実際上Ｎ′は三角形状プレートの厚さや、場合に
よっては圧力損失、固体状流体のつまりなどもあり、そ
れ程多（することはできない。

次に上述した混合素子に共通した配設方法について説明
する。

第２０図は流体が化学反応などで管内を通過中に粘度が
増大する場合に、混合素子の羽根の角度ａを下流に行く
ほど太き（したことを示したもので、第１素子〜第ｎ素
子の夫々の羽根の角度を ａ、　＜ａ、　＜ａ３＜ａ、　　・・・・・・＜ａ、。

とし、又、第２１図は、流体が管内を通過中に化学反応
などで流体の粘度が下がる場合に下流に行くほど混合素
子の羽根の角度αを小さくしたことを示したものである
。即ち、 ａ、　＞ａ２＞ａ３＞α４　°°・・・・〉α。

又゛、第２２図は流体の粘度が一定の場合でα１””２
　“α３４ａ４　°゛°°゛＝α。

である。

次に、装置への適用例として第２５図と第２６図に簡略
に示した。

第２５図は薬液の少量連続注入の場合で、流体の粘度が
薬液注入によって管内通過中に増大する場合であり、第
２６図は流体ｎ、ｂ、ｃを攪拌する場合である。

（ト）発明の効果 本発明は以上の説明で明らかなように、構造が簡単であ
り、使用目的の条件に応じた設計、製作が速やかにでき
て少量多品目の製作に極めて好適し、頗る経済的で有用
なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の混合素子の一実施例を示す組立斜視図
、第２図は分解斜視図、第３図は導管内に組込んだ状態
を示す側面図、第４図は三日月状プレートの一例を示す
製作図、第５図は三日月状プレートの一例の設計割出図
、第６図は同混合素子による流動体の層流状態を示す説
明図、第７図は同混合素子を内蔵した一実施例の構成を
示す混合装置、第８図は混合素子の他の実施例を示す組
立斜視図、第９図は導管内に組込んだ状態を示す第８図
ｃ　−ｃ矢視方向の側面図、第１０図は同ｄ−ｄ矢視方
向の側面図、第１１図は同混合素子の分解斜視図、第１
２図は三日月状プレートの一例を示す製作図、第１３図
は同混合素子による流動体の層流状態を示す説明図、第
１４図は導管子の一例を示す一部破断の正面図、第１５
図は同導管子を内蔵した一例を示す混合装置、第１６図
は混合素子のさらに他の実施例の構成を示す混合装置、
第１７図は導管内に組込んだ状態を示す左側面図、第１
８図は三日月状プレートの一例を示す製作図、第１９図
は同混合素子の機能を示す正面図、第２０閲乃至第２２
図は混合装置の各実施例の内部構成を示す正面図、第２
３図はさらに他の実施例を示す正面図、第２４図は導管
内に組込んだ状態を示す側面図、第２５図及び第２６図
は混合装置の使用状態を示す構成図である。 憾 手続補正書（自発） 昭和６１年　６月１７日 特許庁長官　宇　賀　道　部　殿 １、事件の表示　　　　　　　　必 １し′ 特願昭６１−１１１６４７号 ２）発明の名称 混合素子及び該混合素子を内蔵した混合装置３、補正を
する者 事件との関係　　　　　特許出願人 名称　株式会社三興製作所 ４、代　理　人 住所　〒１００東京都千代田区丸の内２丁目４番１号丸
ノ内ビルヂング　７５２区 電話２０１−３４９７．２１４−６８９２５、補正の対
象 １、　明細書第６頁第１０行目「免状」を「面上」に訂
正する。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）円柱体を斜角αで切断した内径断面形状を２等分
   に分割して形成される三日月形状の２枚のプレートと、
   夾角αを有し、該夾角を挾む一辺の長さが三日月状プレ
   ートの分割線の略半分である二等辺三角形状プレートと
   を形成し、該三角形状プレートの夾角αを挾む各辺に三
   日月状プレートの分割線を対応させて直角に固定して該
   三日月状プレート面を角度αで交叉させて成ることを特
   徴とする混合素子。
2. （２）特許請求の範囲第（１）項記載の混合素子が、全
   て平面で構成されていることを特徴とする混合素子。
3. （３）流体の粘度が化学反応などにより、導管内を通過
   中に増大する場合は混合素子の傾斜角度αを順次大きく
   し、減小する場合には順次小さくし、変化しない場合に
   は等しい混合素子を内蔵したことを特徴とする混合装置
   。
4. （４）円柱体を斜角αで切断した内径断面形状をｎ（ｎ
   ：３以上の整数）等分に分割して形成される三日月状の
   ２枚のプレートと、夾角αを有し、該夾角を挾む一辺の
   長さが三日月状プレートの分割線の略半分である二等分
   三角形状プレートと、対向辺が三日月状プレートの分割
   線の略半分である矩形プレートとを形成し、該一方の三
   角形状プレートの夾角αを挾む一方の辺に三日月状プレ
   ートの分割線を対応させ、他方の辺に矩形プレートの前
   記対向辺の一辺を対応させて直角に固定し、前記対向辺
   の他辺に他方の三日月状プレートの分割線を対応させて
   同一面に固定して該三日月状プレート面を矩形プレート
   を介して角度αで交叉させ、前記矩形プレートにはその
   対向辺の他辺を含む面上に等間隔にｎ−２枚の前記の如
   き二等辺三角形状プレートを前記対向辺の一辺に固定し
   た三角形状プレートに対して平行に固定して成ることを
   特徴とする混合素子。
5. （５）特許請求の範囲第（４）項記載の混合素子が全て
   平面で構成されていることを特徴とする混合素子。
6. （６）流体の粘度が化学反応などにより導管内を通過中
   に増大する場合は混合素子の傾斜角度αを順次大きくし
   、減小する場合には順次小さくし、変化しない場合には
   等しい混合素子を内蔵したことを特徴とする混合装置。