JP3145520U - ラインミキサー - Google Patents

Abstract

【課題】本考案は、優れた攪拌性を有し、かつ小型のラインミキサーを提供することを目的とする。
【解決手段】流路内部に、ひねりを有する平板状の攪拌羽根を、流れ方向と交差するように複数配置した攪拌羽根群を有することを特徴とするラインミキサー。本ラインミキサーは、ひねりを有する平板状の攪拌羽根１を流れ方向と交差するように複数配置した第１攪拌羽根群と、第１攪拌羽根群の下流に流れ方向と交差するように第２攪拌羽根群を有することも好ましい。
【選択図】図１

Description

本考案は、流路内を移動する流体を攪拌するためのラインミキサーに関する。

従来、筒状の管内で流体を混合するためのラインミキサーとして、ねじり羽根を管内に有する形状が知られている。しかしながら内径１０ｍｍ以上の管に対応したものしかなく、マイクロ流路等の内径１ｍｍ以下の配管で使用できるものはなかった。

本考案は、優れた攪拌性を有し、かつ小型のラインミキサーを提供することを目的とする。

本考案者等は、上記目的を達成するため、鋭意研究した結果、ひねりを有する平板状攪拌羽根を複数並列に配置することで、上記課題を解決するものである。

本考案によれば、マイクロ流路に使用できる小型のラインミキサーを提供することができる。

本考案のラインミキサーについて以下説明する。

図１は本考案の代表的な実施例における１組の攪拌羽根群の図である。攪拌羽根を並列配置させることで、部分的に乱流が発生することを防ぎ、流路全体にわたり流体を攪拌することができる。また、複数の攪拌羽根を有することで、流体の攪拌効率を高めることもできる。図２は、本考案の実施例における攪拌羽根群の配置例であるが、第１攪拌羽根群で攪拌された流体は、続く第２攪拌羽根群に到達する。このとき、第２攪拌羽根群を構成する攪拌羽根２のひねりを、第１攪拌羽根群を構成する攪拌羽根１と逆のひねりとすることで、より攪拌効率が高まる。流路が多角形の断面である場合は、第１攪拌羽根群と第２攪拌羽根群を異なる面状に設置しても良い。この場合でも、攪拌羽根１と攪拌羽根２のひねりの方向は逆向きであることが好ましい。

ラインミキサーが設置される流路の最大幅又は最大径（以下、単に「最大径」と表す。）は１００μｍ〜５ｍｍ、更には１００μｍ〜１ｍｍと小径であってもよい。

攪拌羽根のひねりの最大角は、１５〜７５°、好ましくは３０〜６０°である。ひねりが１５°より小さいと攪拌効率が低く、７５°を超えると攪拌羽根が受ける力が大きくなり攪拌羽根が破損するおそれがある。なお、ひねりの角度は、攪拌羽根を取り付け部からの高さ方向でスライスした場合に、断面の両端を結ぶ線がなす角度を比較したものである。

攪拌羽根はひねりを有する形状のほかに、湾曲した形状であっても良い。本考案では、湾曲の程度は以下の指標を使用することができる。即ち、攪拌羽根の取り付け部から高さ方向でスライスした場合に、各高さでの接線をその高さにおける角度とし、攪拌羽根の取り付け部分の接線とのなす角を湾曲の角度とする。攪拌羽根における、湾曲の角度の最大値は、１５〜９０°、好ましくは３０〜６０°である。湾曲が１５°より小さいと攪拌効率が低く、９０°を超えると攪拌羽根が受ける力が大きくなり攪拌羽根が破損するおそれがある。

また、攪拌羽根の取り付け角度は、攪拌羽根の取り付け部分における角度で、流体の流れの方向に対して、−４５〜＋４５°とすることができ、好ましくは−３０〜＋３０°である。なお、攪拌羽根の取り付け方向は、攪拌羽根の取り付け部分が流れ方向と平行な場合を０°とし、そこから時計回りに回転した場合を＋、反時計回りに回転した場合を−と表記している。攪拌羽根の取り付け方向が±４５°を超えると流路の流れを遮る力が大きくなってしまうため好ましくない。

攪拌羽根の流路壁面からの高さは、流路の最大径の２５〜８０％が好ましく、３０〜７５％がより好ましい。攪拌羽根の高さが流路の最大径の２５％未満では十分に攪拌することができず、８０％を超えると攪拌羽根の強度が低下するおそれがある。また、攪拌羽根の高さが流路の最大径の５０％に満たない場合は、対向する壁面に攪拌羽根群を形成しても良い。

攪拌羽根の奥行きは、特に限定されるものではないが、攪拌羽根の高さの２０〜２００％程度で、流路の長さも考慮して適宜決定できる。また、攪拌羽根の厚さは、攪拌羽根の高さの２〜２０％程度が好ましい。攪拌羽根の厚さが高さの２％未満では攪拌羽根の強度が低く、２０％を超えると流れが悪くなるおそれがある。

次に、ラインミキサー付きマイクロ流路の製造工程について説明する。本実施形態のラインミキサー付きマイクロ流路は、立体造形法を用いたマイクロ造形法によって製造する。立体造形法は、コンピュータ上で設計された三次元モデルに基づいて立体モデルを造形する造形法である。具体的には、造形する立体モデルを複数の層に平行スライスして得られる断面群のデータに基づいて造形され、面状に形成された層を積層することによって立体物を造形する。また、マイクロ造形法は、立体造形法を用いて、従来法より高解像度なマイクロメートル単位の解像度で立体造形物を造形する造形方法である。マイクロ造形法では、微細な形状が造形可能となる。従来の立体造形法では、１００μｍ程度の解像度であったが、マイクロ造形法ではその１／１０程度の解像度で造形が可能となっている。

例えば、本実施形態のラインミキサー付きマイクロ流路は次のような製造装置・製造工程によって製造される。製造装置は、ＣＡＤ（Computer Aided Design）システムと光造形装置とを備える。ＣＡＤシステムは、任意の形状（例えば、攪拌羽根の形状）を立体流路内部に有する形状として入力可能であり、入力した立体流路形状に基づいて所望の立体形状を表す立体モデルを生成可能なシステムである。光造形装置は、生成された立体モデルを積層単位（露光単位）にスライス、分割化する手段（ソフトウェア）と、所望の立体形状を積層、形成する形態に配列する手段（ソフトウェア）と、配置通りに露光制御可能な造形装置とを備える。

造形装置は、積層単位毎に作製されたデータに基づいて、光硬化性樹脂を露光、樹脂塗布、露光を繰り返して、面状に形成された硬化層を積層一体化して所望の立体形状を作製する。造形装置は、デジタルミラーデバイス等で光を分割することや、対物レンズ等で縮小投影を行うことにより、立体モデルをμｍレベルの精度で作製する機能を備えたものであることが好ましい。

上述したプロセスによって作成したラインミキサー付きマイクロ流路は、流路内に未硬化樹脂が残存している。このため、流路に対して加圧、減圧することによって、未硬化樹脂を除去する洗浄液を流すポンプを使用する。

本考案の一実施例に係るラインミキサーの羽根群を示した図である。 本考案の一実施例に係るラインミキサーの羽根群の配置を示した図である。 本考案の一実施例に係るラインミキサーの１枚の羽根を示した図である。

Claims (4)

1. 流路内部に、
   ひねりを有する平板状の攪拌羽根又は湾曲した平板状の攪拌羽根を、流れ方向と交差するように複数配置した攪拌羽根群を有することを特徴とするラインミキサー。
2. 流路内部に、
   ひねりを有する平板状の攪拌羽根又は湾曲した平板状の攪拌羽根１を、流れ方向と交差するように複数配置した第１攪拌羽根群と、
   第１攪拌羽根群の下流に、流れ方向と交差するように攪拌羽根を複数配置した第２攪拌羽根群を有することを特徴とする請求項１に記載のラインミキサー。
3. 前記第２攪拌羽根群が、攪拌羽根１と逆方向のひねり又は湾曲を有する攪拌羽根２から構成されることを特徴とする請求項２に記載のラインミキサー。
4. 前記流路の最大幅が１００μｍ〜５ｍｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のラインミキサー。

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