JPH0325214B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はミキサ装置、特に導管内で撹拌羽根が
基本的に静止しており、被混合流体の通流時に流
体が各撹拌羽根によつて分割合流を繰返しながら
所望の撹拌作用が行われる静止撹拌型ミキサ装置
の改良に関するものである。

［従来の技術］ 主として液体・気体あるいは粉体などの複数種
の流体を均一に撹拌混合することが各種の産業分
野において極めて重要であり、特に化学的処理あ
るいは食品加工等においては効率の良いかつ均一
な混合が得られるミキサ装置が望まれている。

一般的な混合は混合槽内で撹拌羽根をモータな
どによつて駆動することで行われているが、従来
においても、何らの駆動源も必要とせず、単なる
被混合流体の流れに従つて自然に混合が行われる
静止撹拌型ミキサ装置が周知であり、被混合流体
を導く導管内に多数の撹拌羽根を配置し、流体の
流れに従つて順次分割合流が繰返され、短い導路
であつても効率の良い混合作用が得られ、各種の
分野において実用化されている。

［発明が解決しようとする問題点］ 前述した静止撹拌型ミキサ装置は、何らの駆動
源も必要とすることなく、実用上充分な効率の良
い混合作用が得られる利点を有するが、近年のご
とく各種の食品分野塗料の混合あるいはフアイン
ケミカルの分野において従来より更に均一なかつ
細かい粒度で混合を行うためには、従来の静止混
合型ミキサ装置では十分に満足する作用が得られ
ない場合があつた。

また、一方において、モータで駆動する撹拌羽
根によつては、被混合流体自体に大きな運動エネ
ルギが与えられ、その化学的性質に悪影響を与え
るという問題があり、従来において、このような
両方式の問題点を共に解決する新たなミキサ装置
が望まれていた。

本発明は上記従来の課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は、静止混合型ミキサ装置の混合
特性を改善して、粒度の細かい均一な撹拌を効率
良く行うことのできる改良された静止混合型ミキ
サ装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明は、被混合
流体を導く導管と、該導管内に設けられ複数の撹
拌羽根を有する撹拌体と、導管又は撹拌体に電気
的な入力信号に従つて２種以上の異なる細動運動
を与える振動源と、を含み、導管内で撹拌体を複
合モードで細動させ、被混合流体の撹拌作用を促
進することを特徴とする。

本発明において、前記複合細動運動は被混合流
体の性質によつて各種に選択され、その細動周波
数及びモードが適宜設定可能であり、従来のごと
きモータによる回転撹拌羽根と異なり、本発明に
よれば、導管及び撹拌羽根自体は基本的に静止撹
拌型であり、被混合流体の通流時の分割合流にて
撹拌が行われるが、これらの大きな撹拌作用に加
えて導管あるいは撹拌羽根自体が振動源によつて
複合細動運動を行うので、前記分割及び合流時の
撹拌が著しく細かい均一な撹拌となり、食品に応
用すればざらつきのない滑らかな舌触りの撹拌が
得られ、またフアインケミカル分野での特にポリ
マーなどの撹拌には極めて好適である。

例えば、食品部門における生クリームの泡立て
等に際しては、導管内に生クリームと窒素ガスと
を被混合流体として導入し、前記細動運動によつ
て生クリームの泡立てが極めて均一に行われ、こ
のような技術は他にアイスクリーム等の製造工程
も応用可能である。

また、ヨーグルトに他の果実を混合する時にお
いても均一でかつ果実を破壊しない良好な混合作
用を得ることが可能である。

また、食品の他の応用例として導管内にワイン
を導入し、ワイン内の酸素を窒素ガスの混合によ
つて押出し、ワインの酸化を防止するような工程
においても本発明のミキサ装置は極めて有用であ
り、ワインと窒素ガスとの混合によつて酸素を除
去して酸化防止剤を添加することなくワインの酸
化を防止することが可能となる。

更に、本発明の他の応用例としては塗料の色合
せ時における混合あるいはインクの混合等にも用
いられる。

本発明において、前記振動源としては任意の方
式が選択可能であるが、主として電気的な処理が
容易な電磁駆動型振動源あるいは超音波振動源が
好適である。

また、本発明において、前記振動源は単一の振
動源を導管あるいは撹拌羽根もしくはこれらの一
体化された装置全体に固定し、この単一振動源に
高周波振動と低周波振動とを組合わせて供給し、
両周波数の異なる振動の複合モードにて前記効率
の良い混合作用を得ることが可能となる。また、
本発明において、前記導管及び撹拌羽根にそれぞ
れ別個の駆動源を接続し、例えば導管に高周波振
動を与え、また撹拌羽根に低周波振動を与えるこ
とによつて、この複合細動運動モードにて効率の
良い撹拌作用を行うこともできる。

更に、本発明によれば、単一の駆動源に対して
周波数を低周波から高周波に繰返しあるいは間欠
的に変化させて供給し、このような時間的に異な
る周波数の組合わせによつても良好な複合振動モ
ードを提供することも可能である。

［実施例］ 以下図面に基づいて本発明の好適な実施例を説
明する。

第１図には本発明に係るミキサ装置が電磁駆動
型振動源にて駆動されている実施例を示す。

導管１０は被混合流体に冒されない材質、例え
ば塩化ビニールなどのプラスチツクスあるいはス
テンレス等から形成された円筒形状を有し、実施
例において、２種類の異なる流体を混合するため
に、導管１０には２個の導入孔１０ａ，１０ｂが
設けられている。そして、両導入孔１０ａ，１０
ｂにはそれぞれ枝管１２，１４が気密に固定され
ており、それぞれ符号Ａ，Ｂで示される異なる種
類の被混合流体が各枝管１２，１４から導管１０
に向かつて導かれる。

各枝管１２，１４はそれぞれ図示していない流
路にフランジ１６，１８にて接続されており、実
施例において、各被混合流体Ａ，Ｂはそれぞれ流
路から自然放流あるいはポンプによる圧送によつ
て導管１０に送り込まれている。

前記導管１０の他端にはフランジ２０が固定さ
れており、図示していない周知のごとく、下流の
導路に気密に接続され、混合された流体が次の工
程に導かれる。

前記導管１０内には複数の撹拌羽根２２を有す
る撹拌体２４が設けられており、本実施例におい
て、この撹拌体２４はそれ自体基本的に従来の静
止型撹拌素子を形成しているが、導管１０内にお
いて細動自在に支持されていることを特徴とす
る。

すなわち、撹拌体２４は前述した導管１０と同
様に被混合流体にて冒されないプラスチツクスあ
るいはステンレスなどから成り、その軸部２４ａ
の一端は前記導管１０の内径と遊合するスライダ
部２４ｂを有し、またその他端には小径の支持軸
２４ｃが設けられ、該支持軸２４ｃが前記導管１
０内に固定された軸受２６によつて支持されてい
る。

従つて、撹拌体２４は導管１０内で軸方向ある
いは回転方向にも任意に細かい振動をすることが
できるように支持されていることが理解される。

前記撹拌体２４には従来と同様に複数の撹拌羽
根２２が固定されており、実施例の撹拌羽根２２
は半月形状を有する。

第２図には実施例における撹拌体軸２４ａと各
撹拌羽根２２の固定状態が軸方向から見た状態と
して示されており、実施例においては、各撹拌羽
根２２は各固定位置において軸部２４ａの両側に
対称的に固定され、また順次隣接する羽根は60度
の位相差にて整列配置されている。

第２図から明らかなごとく、本実施例によれ
ば、撹拌羽根２２は流路の開口面積に対して相当
大きな割合で設けられており、後述するごとく、
各撹拌羽根２２が細動運動をするときに、隣接す
る羽根にて分割された流体が羽根２２の細動によ
つて振動を受けたときに隣り合う羽根でそれぞれ
与えられる各振動が互いに干渉し合つて極めて細
かい撹拌作用を得ることが可能となる。

以上のごとく、本実施例によれば、撹拌体２４
は導管１０内において細動自在に軸支されるが、
本実施例において、前記撹拌体２４を実際に駆動
するために、導管１０の一端には振動源２８が設
けられており、実施例における振動源２８は電磁
駆動型振動源から成る。

実施例の振動源２８は撹拌体２４に振動を伝え
るためのダイヤフラム３０を含み、金属薄板から
成るダイヤフラム３０はその外周が前記導管１０
に気密に固定されたフランジ３２と固定リング３
４との間に強固に挟着支持されている。もちろ
ん、前記ダイヤフラム３０の両端にはパツキン３
６が設けられて流体の漏れを防止している。

ダイアフラム３０の内周は前記撹拌体２４のス
ライダ部２４ｂと固定され、このために、フラン
ジ部２４ｂの端部には固定子３８がネジ止め固定
され、前記ダイヤフラム３０が固定子３８にて強
固にフランジ部２４ｂの端部に固定される。

前記ダイヤフラム３０はそれ自体の可撓性によ
り撹拌体２４を軸方向に自由に細動自在とし、ま
たフランジ３２への固定位置によつて撹拌体２４
をほぼ所定の位置に位置決め保持することができ
る。前記固定子３８には振動源を形成するための
可動コイル４０が絶縁支持枠４２によつて固定さ
れており、後述する外部の駆動回路から可動コイ
ル４０に所望の駆動電流が供給される。この駆動
電流は例えば固定子３８及びダイヤフラム３０の
表面に配設されたフレキシブルプリント回路板等
を通して供給することが好適であり、ダイヤアラ
ム３０の可撓性を損うことなく可動コイル４０に
所望の駆動電流を供給することができる。

一方、前記可動コイル４０と対向した位置には
コア４４が固定されており、このコア４４はデイ
スクヨーク４６、リングマグネツト４８及びリン
グヨーク５０を介して前記固定リング３４に一体
に固定されている。各ヨーク４６，５０はそれぞ
れ磁性材から成り、またリングマグネツト４８は
その軸方向に着磁されており、前記リングヨーク
５０の内周とコア４４の右端外周との間に所望の
磁気ギヤツプが設けられ、前記可動コイル４０は
この磁気ギヤツプ内に配置されるので、前述した
ごとく、可動コイル４０に複合交番電流を供給す
ることによつて、可動コイル４０は軸方向の複合
振動を受け、この結果、前記導管１０内に設けら
れた撹拌体２４が軸方向に細動運動することとな
る。

本実施例において、前記可動コイル４０に供給
される複合交番電流は外部に設けられた２個の交
流源６０，６２からの重畳交番電流からなる。

両交流源６０，６２はそれぞれ低周波源及び高
周波源からなり、例えば通常の商用周波数で50Hz
から1KHz位までの周波数範囲から互いに十分に
異なる周波数として選択される。

従つて、本実施例によれば、撹拌羽根２２をも
つた撹拌体２４は前記両交流源６０，６２から供
給される複合交番電流によつて複雑な振動モード
にて細動運動を行い、これによつて、効率の良い
撹拌作用を行うことができる。

通常、前記撹拌体２４は前記複合モードの振動
によつてその軸方向に沿つて前記低周波交流源６
０による大きな軸方向移動と前記高周波交流源６
２による小さな軸方向移動とを複合して行い、こ
れによつて均一な撹拌が達成される。

基本的に前記振動源２８の運動は撹拌体２４の
軸方向に沿つた往復運動であるが、ダイヤフラム
３０のバネ下荷重側すなわち撹拌体２４の質量及
び軸支部の構造によつて細動モードは単なる軸方
向に沿う運動ばかりでなく、撹拌体２４に所定の
ねじりを与えるモードとすることも可能であり、
第２図に示した撹拌羽根２４は所望のモードに従
つて円周方向にも駆動することができる。

以上のごとく、本実施例によれば、振動源２８
の可動コイル４０に所定の複合交番電流を供給す
ることによつて、撹拌体２４あるいは撹拌羽根２
２は導管１０内で軸方向若しくは円周方向に複合
モードで細動運動し、導管１０に導かれる被混合
流体Ａ，Ｂを撹拌羽根２２の静止撹拌作用ばかり
でなくその細動運動によつて効率良く撹拌混合す
ることが可能となる。

前述した実施例においては、可動コイルを用い
た電磁駆動型振動源が示されているが、コイルを
固定して永久磁石を可動側に配置することも可能
である。

また、前述した実施例において振動源は電磁駆
動型振動源から成るが、本発明において超音波振
動源を用いることも可能である。

超音波振動源の場合、第１図に示したダイヤフ
ラム３０にはチタン酸バリウム等のピエゾ振動子
が貼着され、このピエゾ振動子に直接駆動電圧を
印加することによつて、ダイアフラム３０が前記
ピエゾ振動子の圧電効果によつて振動し、これが
撹拌体２４に伝わつて所望の混合撹拌作用が行わ
れる。

第３図には本発明に係るミキサ装置の他の実施
例が示されており、この実施例によれば、導管１
１０と撹拌体１２４にはそれぞれ別個の振動源が
接続されている。

図において、前記導管１１０はその枝管１１２
及び１１４からそれぞれ被混合流体が矢印Ａ，Ｂ
で示されるごとく導かれ、また導管１１０の中に
は前述した撹拌体１２４が細動可能に支持されて
いる。

実施例における撹拌体１２４にはその軸方向に
異なる撹拌羽根１２２ａ及び１２２ｂが設けられ
ており、前記導入された被混合流体Ａ，Ｂを順次
粗そして密に撹拌混合する。

本実施例において、前記導管１１０にはその外
管にホルダ１７０を介してコイル１７２が固定さ
れており、このコイル１７２には駆動源１７４か
ら比較的低周波の交番電流が供給されている。

そして、一方において、装置の基板側には前記
コイル１７２と近接した位置でリング状の磁石１
７６がヨーク１７８とともに設けられており、前
記コイル１７２とリング状磁石１７６との電磁作
用によつて、前記駆動源１７４からの交番電流に
したがつて、導管１１０が比較的低周波で細動運
動することが理解される。

一方、前記撹拌体１２４はその軸に超音波ホー
ン１８０が設けられており、この超音波ホーン１
８２はその基部に超音波振動子１８２，１８４が
貼着され、超音波発振源１８６からの超音波駆動
信号が両振動子１８２，１８４に供給されること
により、前記超音波ホーン１８０の超音波振動が
撹拌体１２４に伝わり、撹拌体１２４の各撹拌羽
根１２２ａ，１２２ｂを高周波で細動運動するこ
とができる。

従つて、本実施例によれば、前記導管１１０の
粗い低周波振動と撹拌体１２４の細かい高周波振
動との組合わせにより、撹拌に好適な複合モード
の撹拌作用を得ることが可能となる。

以上のように、本発明によれば、ミキサ装置の
導管及び撹拌体には２種以上の異なる振動が与え
られ、実施例において、前記振動は超音波及び電
磁駆動型振動として示されているが、本発明にお
けるこれらの振動は他の任意の振動手段例えばモ
ータ回転を用いることも可能である。

また、前記２種以上の異なる振動は単一振動源
に対して２種類の電気的な供給信号を与えても良
く、また単一の振動源に対して１種類の振動を連
続的あるいは間欠的にその周波数を変えながら与
えても良い。

また、本発明において、前記振動源は２種以上
設け、それぞれ単独で導管あるいは撹拌体に接続
してもあるいは別個に接続しても良い。

本発明において、前述した導管あるいは撹拌体
とのいずれかあるいは両者を加振するための加振
装置は、前述した電磁駆動型あるいは超音波駆動
型ばかりでなく、他の任意の駆動機構を用いるこ
とができる。

例えば、この種の駆動機構としては、基体側に
モータを設置し、該モータの主軸にカムを設け、
一方において、導管あるいは撹拌体側にはカムフ
オロワを固定し、前記モータによつて回転駆動さ
れるカムを被動側のカムフオロワに接触させ、モ
ータ回転によつて導管あるいは撹拌体に所望の振
動を与えることができる。

この実施例によれば、振動周波数自体はさほど
高くない比較的低周波領域での振動を与え、また
超音波振動或いは電磁振動に比して振動ストロー
クを十分に大きく設定することが可能となり、混
合する流体の種類によつてこのような低周波大ス
トローク加振装置を任意に提供可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、静止型
撹拌素子である導管内に配置された撹拌体及び導
管に振動源から複合細動運動を与え、これによつ
て流体が撹拌羽根にて分割及び合流を繰返して静
止型撹拌作用を行うときに前記複合細動運動にて
液体に所望の振動が与えられ、この結果、静止型
撹拌混合作用の効果を著しく高めることができ、
特に粒度の細かい混合に極めて有益なミキサ装置
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図本発明に係るミキサ装置の好適な第１実
施例を電磁駆動型振動源を用いた装置の断面図、
第２図は第１図における撹拌体の軸方向から見た
断面図、第３図は本発明に係るミキサ装置の好適
な第２実施例の要部断面図である。 １０，１１０……導管、２２，１２２ａ，１２
２ｂ……撹拌羽根、２４，１２４……撹拌体、２
８，６０，６２，１７４，１８６……振動源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被混合流体を導く導管と、該導管内に設けら
   れ複数の撹拌羽根を有する撹拌体と、導管又は撹
   拌体に電気的な入力信号に従つて２種以上の異な
   る細動運動を与える振動源と、を含み、導管内で
   撹拌体を複合モードで細動させ、被混合流体の撹
   拌作用を促進することを特徴とするミキサ装置。 ２ 特許請求の範囲１記載の装置において、振動
   源は、単一振動源から成り、その振動周波数が順
   次変化することを特徴とするミキサ装置。