JPH0463122A - 攪はん機 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本願発明は、乳化、分散或は混合に用いる撹はん機に関
する。

〈従来の技術〉 従来複数流体の乳化、分散或は混合を行うに、流体の収
容槽へ、若しくはこれら流体の流路へ、撹はん装置を設
けることによって処理が為された。

この撹はん装置は、撹はん室と、この撹はん室を収容槽
等内へ固定するための支持体と、撹はん室内に設けられ
た羽根車とによって構成されるものである。撹はん室は
、内部へ外部の流体を吸入する吸入口と、内部へ吸゛入
した流体を外部へ吐出する吐出口とを備えたハウジング
である。このような撹はん室の内部において回転可能に
、上記羽根車が撹はん室へ内設されている。

上述の構成によって、収容槽等内の流体を吐出口より撹
はん室内へ吸入し、吸入された流体は、撹はん室内にお
いて、羽根車の回転を受けて、乳化、分散或は混合等の
処理がなされ、再び吐出口より槽内へ戻される。

以上の動作によって収容槽等内の複数流体が、分散、撹
はん或は混合等の処理を施されるのである。

乳化の場合を例に採って考えると、羽根車の上記回転に
よって、撹はん室の上記吐出口が設けられた内壁と、羽
根車の羽根先との間において、流体のせん断がなされ、
一方の流体へ他の流体が乳化されるのである。

ところで、処理される各種流体の性質の相異や複数流体
の組み合わせの相異によって、一つの装置において乳化
の処理能力が変動するため、処理しようとする流体に応
じて乳化能力の最適条件をあらかじめ検出し、この条件
に装置を適合させておく必要がある。

従来この乳化能力の最大点を確保するに羽根車の回転数
の任意設定によって調整を行ってきた。

これは、乳化の能力を決定する要因は下記の各パラメー
ターによって与えられることに基づく。

即ちせん断強さ、エネルギー量及び通過回数という数値
によって処理能力の評価が行われた。

このせん断強さ（Ｓ）は、羽根車と撹はん室内壁間のけ
ん断力の強さを示す値であり、次式で与えられる。

Ｓ　＝　Ｎｓ−Ｖ　＝　Ｎｓ−几−＝Ｌｎ次にエネルギ
ー量（Ｐｖ）は、単位処理量当たりの撹はんエネルギー
を示す量であり、次式で与えら更に通過回数（Ｐｎ）は
、循環数即ち流体が羽根車と撹はん室内壁とのｇ隙を通
過した回数であり、ここで、Ｖは羽根車の最大周速度（
ｍ／５ｅｃ）であり、ｄは羽根車の径（１１）であり、
ｎは羽根車の回転数（ｒｐｓ）である。又Ｐは撹はん所
要動力（ｋｗ）であり、Ｎｌ）は動力数であり、ｌｉＱ
は吐出係数である。

更にＱは吐出Ｉｔ（ｓＩ”／５ｅａ）であり、Ｎｓはせ
ん断係数、■は処理ｌｌ１（鵬３）である。

Ｔは処理時間（ｓｅｅ）であり、ρは処理を予定する流
体固有の比重ｆｆｉ　Ｃｋｇ／ｓ’）である。

上記各式から明らかなように、羽根車の回転数（１１）
を調整することによって、撹はん条件を変化させていた
のである。

〈発明が解決しようとする課題〉 従って処理能力の任意設定は、上記回転数に頼っており
、一つの撹はん機を製造するに、羽根車の羽根先と撹は
ん室内壁との間隙を経験的に適当な寸法に設定し、これ
を固定的なものとして扱ってきた。

しかし、上記処理のうちには、処理工程の時間的経緯に
伴って、せん断強さと通過回数の変更を要するものがあ
る。例えば水相体に油相体を混入して、乳化物を製造す
る場合、乳化液を形成する等の工程と、それ以後の均−
化等の工程では、上記せん断強さと通過回数の最適値が
変化する。これらの値の変更を回転数の変更で対応する
のには、所要の撹はんエネルギーの変更を伴うものであ
り、装置の規格そのものを変更しなくてはならない場合
か往々にして生じる。

又この撹はん機か、最終的な製品として、製造された場
合、回転数（ｒ＋）の増加による消費エネルギー（所要
動力Ｐ）の増大をＰｎ来し、使用コストの増大という問
題を生じさせるものである。

更に又量産型の撹はん機を製造するためには、処理を目
的とする流体のＮ類に応じて、撹はん機の撹はん室内壁
と回転する羽根先との間の最適な間隙（α）を予め設定
しておく必要がある。ここで前述のせん断強さ（Ｓ）を
示す式において、せん断係数（Ｎｓ）と上記間隙（α）
との関係に着目すると、両者は、７１６　ｏｃ　ｌ／α
　の関係を持つ。

従ってにの場合事前にこの間隙（α）の変化による処理
能力の変動を検出することが可能な試験用の撹はん機か
要される。この場合試験用撹はん機は、上述の他のパラ
メーターから独立して、上記間隙（α）に対応する処理
能力の変化を検出することが可能なものでなくてはなら
ない。このため上述のような回転数（ｎ）を変動させる
ことによって、処理を要する流体に対する最適条件を決
定するものでは、用をなさないものである。従来回転数
（ｙ＋）の選択によって処理能力の向上を図ろうという
のが当業界における支配的な考えであり、所要エネルギ
ーを制限して処理能力を向上しようとする意図が当業者
間において不在であった。従って−・定所要エネルギー
下において、流体のＭ類に応じて最適条件を設定しうる
撹はん機は従来より皆無である。

本発明は上記課題の解決を目的とする。

く課題を解決するための手段〉 しかして本願発明は、乳化、分散或は混合等の処理を予
定する流体内へ配される撹はん室（１）と、羽根車（２
）とを備えてなるものである。

上記撹はん室（１）は、外部から自身の内部へ流体を吸
入する吸入口（４）と流体を自身の内部から外部へ吐出
する吐出口（３）とを有するものである。

上記羽根車（２）は、撹はん室（１）内へ回転可能に収
容されるものであり且つ回転の際撹はん室（１）内壁（
５）と回転する羽根先（６）との間において、上記乳化
、分散或は混合をなすものである。

上記羽根車（２）と撹はん室（１）の上記内壁（５）と
の間隙は任意選択可能なものであるへく、羽根車（２）
と撹はん室内壁（５）のいずれか一方が他に対し或は双
方（２）（５）が互いに、近付き又は遠ざかるよう移動
可能な間隙調整手段（７）を有してなるものである。

〈作　　用〉 上記手段を施した本発明にあっては、羽根車（２）の羽
根先（６）と、撹はん室（１）の内壁（５）との間のク
リアランス（間隙（α））を任意の幅に選択することが
可能である。従って一回の装置の稼動工程において、ユ
ーザーは、回転数（ｎ）の選択と共に間隙（α）の選択
が行え、広範な調整が行えるものとなった。又間隙（α
）の調整のために一々装置を停止する必要がない。更に
間隙（α）の値は連続的に（無段階）に変更するが出来
る。

又本願装置を試験機として使用する場合、間隙（α）と
いうバラメーーターのみの変更による処理能力の影響を
解析することが可能である。これは即ち回転数を上げず
上記セん断強さ（Ｓ）の増加を或は所望のせん断強さＣ
８’）の値の選択を行うことが出来るということである
。又同時に通過回数（ｎ）の変更も行える。

く実　施　例〉 以下図面に基づき本願発明の実施例について説明する。

第１図は、本光明の一実施例である。

尚ここでいう流体とは、液体、気体のみならず粉体等も
含むものである。また、本願装置は、液相と液相といっ
たような同一の相間の処理に限定するものではなく、例
えば気相と液相のように異なる相間の処理も含めて実施
することが可能なものである。

先ず本願装置は、乳化、分散或は混合等の処理を予定す
る流体内へ配される撹はん室（１）と、羽根車（２）と
を備えるものである。

撹はん室（１）は、中空のハウジングであり、支持管（
８）に支持されることによって、流体の収容槽（９）或
は流体の旅路に配設される。ここでは、撹はん室（１）
について、支持管（８）によって上部より収容槽（９）
内部下方を臨むように配設されたものを例示して説明す
る。

但しこの例に限定するものではなく、例えば、撹はん室
（１）は、支持管（８）によって収容槽（９）底面から
上方突出するように支持されるものであっても冥施可能
である。

撹はん室（１）は、外部から自身の内部へ流体を吸入す
る吸入口（４）と流体を自身の内部から外部へ吐出する
吐出口（３）とを有する。

上記羽根車（２）は、支持管（８）に挿通された回転軸
（ｌＯ）の先端に設けられたものであり、撹はん室（１
）内へ回転可能に収容される。回転軸（１０）の後端は
、適宜モーター（１１）に接続されている。モーター（
１１）は適当な制御系統を有するもの或はコンピュータ
の制御下に置かれるものを用いれば効果的である。又モ
ーター（１１）は、収容槽（９）とは別に位置に形成さ
れた部材（１１”）へ固定されている。

本願装置は、回転の際撹はん室（１）内壁（５）と回転
する羽根先（６）との間において、上記乳化、分散或は
混合をなすものである。この実施例において、撹はん室
（１）内壁（５）は断面が直線で全体がすり林状のらの
とし、羽根車（２）の羽根先（６）は、直線的な傾斜を
持ち上方に向かって末広がりとなった状態に形成された
ものを図示しであるが、後述する通り、羽根先（６）と
内壁（５）との間隔か任意選択可能なものであれば良く
、羽根の形状・枚数或は、内壁（５）の形状はここで示
すものに限定するものではない。但し、個々の構成部材
の形状は例えば装置が乳化に用いられる場合当然羽根車
（２）の回転によって羽根先（６）と内壁（５）との間
でせん断が可能なものである必要がある。

又単なる撹はんや混合の場合を除き、例えば上述した通
り、乳化等の処理に本願装置を用いる場合は、吐出口（
３）は、内壁（５）の羽根先（６）が通過する位置に設
けられるのが好ましい。

更に他の構成に応じて（３）を吸入口とし、（４）を吐
出口として実施することも可能である。勿論これら吸入
口及び吐出口はハウジングとして形成され几撹はん室（
１）の他の部位に設けられても実施可能である。

本願装置は、上記羽根車（２）と撹はん室（１）の上記
内壁（５）との間隔が任意選択可能なものであるべく、
羽根車（２）と撹はん室内壁（５）の０ずれ力・−方が
他に対し或は双方（２）（５）が互いに、近付き又は遠
ざかるよう移動可能な間隙調整手段（７）を有する。

この間隙調整手段（７）の適当なものについて以下説明
する。回転軸（１０）の後端付近（１０’）は、環状体
（１２）を介して、収容槽（９）天板（９′）或は支持
管（８）の基部（８°）のいずれかと遊嵌して（する。

環状体（１２）と、回転軸（ｊＯ）後端付近（１０’）
との間には、適宜数のベアリング（１４）が介されてい
る。又環状体（１２）と、上記天板（９”）或は上記基
部（８°）とは、螺合部（１３）を介してて即ち両者に
設けられた螺刻部同士が螺合して固定されている。この
螺合部（１３）の回転によって回転軸（１０）が昇降し
、前記内壁（５）と羽根先（６）との間隔を調整するの
である。

上記螺合部分における螺刻部（ここでは、環状体（１２
）側の螺刻部）の回転は、把手（１５）によって行う。

上記回転軸（１０）の昇降によって生じるモーター（１
１）と回転軸（ｌＯ）後端との間隔の変化は、モーター
　（１１）と回転軸（ｌＯ）後端との間にフレキシブル
（伸縮可能）なベロー管（１６）を介することによって
対応する。

上記構成によって、第２図へ示す内壁（５）と羽根先（
６）との間隙（α）が任意選択可能となっている。通常
この間隔の選択幅は、必要に応じて設定しておく。乳化
処理の場合その調整幅は通常的Ｏ６２〜２．０■である
。又、撹はん処理については、２゜０■以上の領域で調
整可能に設定する。しかし、これら値に限定するもので
はなく、例えば０．２１以下の値を下限として設定し、
実施することも可能である。上記値の上限について、例
えば乳化その他の処理の場合でも２．０ｍｍ以上に設定
して実施することも可能である。更に調整可能なレンジ
についても、上記幅より大きくなるように設定すること
も可能であるし、逆に上記幅より小さくなるよう設定す
ることも可能である。

又この第２図に及び第１図において示す（１”）は隔壁
であり、撹はん室（１）のこの隔！（１”）ド部が撹は
ん部（ｌ゛）となっている。これは、吸入口（４）から
吸入した流体を確実にせん断部位を経由させて吐出口（
３）へ向かわせるためであり、革必要とあれば、隔壁（
ビ）を設けずに実施することも可能である。これは後述
する第３図の実施例にあっても同様である。

第１図において（１７）はヘアリングであり、（１８）
はオイルシールである。又（１９）は、メカニカルシー
ルである。本願装置には、このメカニカルシール（１９
）を設けずに、オイルシール（１８）のみ設けて実施す
ることも可能である。又本願装置は、既述の通り支持管
（８）先端に撹はん室（１）が形成されている。撹はん
室（１）と支り管（８）とは、一体のもの゛を示して説
明してきた。しかし撹はん室（１）は、羽根車（２）の
ハウジングとして、支持管（８）と別体に形成しておき
、製造の工程において後から撹はん室（１）を支持管（
８）へ固定するものとして実施することら可能である。

これは後述の第３図の実施例においても同様である。

次に間隙コＭ整手段（７）について他の実施例を第３図
へ示す。これは第１図へ示す実施例の環状体（］２）の
代わりに昇降盤（１２’　）を用いるものである。

詳述すると、昇降盤（＋２°）は、中央に回転軸（１０
）後端付近（１０’）が装嵌される嵌合部（１２”）を
有する。

この嵌合部（１２”）が回転軸（１０）後端付近（１０
’　）を保持することによって、昇降盤（１２’）は少
なくとも図中上下方向に対して回転軸（１０）と同体と
なって移動するものである。

前述のモーター（１１）と同じく収容槽（９）とは別に
形成された部材（これは部材（１１′）である必要はな
い。）へモーター（１１°）が固定されている。このモ
ーター（１１’）は、その回転軸（２【）が昇降盤（１
２’）方向に向かって伸び、回転軸（２１）先端にはカ
ップリング（２２）によって、シャフト（２３）が固定
されている。シャフトは、その先端（図中下ｍ）に雄ね
しく２３゛）が切られている。

一方昇降盤（１２°）の盤面の適宜位置には、上記シャ
フト（２３）先端を受容する受容部（２４）が形成され
ている。この受容部（２４）内部は雌ねじが切られてお
り（図面の畑雑化を避けるため図７１＜シない。）、上
記シャフト（２３）の雄ねしく２３’　）と螺合する。

このような構成を採ることによりモーター（１１′）を
駆動するごとによって、ノヤフト（２３）の雄ねＵ（２
３’　）が回動し、この雄ねしく２３’）か受容部（２
４）の雌ねじを介して昇降盤（１２°）を−Ｆ下させる
のである。このとき昇降盤（１２“）が図中水平方向へ
回らないよう、昇降盤（１２°）の盤面の適宜位置を貫
き収容槽（９）天板（９゛）に装着・固定される回り止
め（２５）を設けておけば効果的である。

この第３図に示す実施例において、第１図のメカニカル
ソール（１９）は設けない例を示している。

又撹はん室（１）は、第１図の実施例のものに比して外
部先端かか鋭角に形成されており、羽根車（２）もこれ
に対応して各羽根の傾斜か急勾配になっている。更に羽
根車（２）の各羽根のすくい面は湾曲しており、全体視
すると羽根車（２）は、ねじれが加わった状態に形成さ
れている。第１図の実施例において、羽根車（２）の各
羽根は、湾曲していないものを示したが、必要に応じて
第３図？こ示すもののように羽根を湾曲させて実施して
も効果的である。

第３図に示す実施例においても、このような撹はん室（
１）周辺の形状は、第１図に示すものと同じもので実施
することが可能であり、更には、第１図及び第３図のも
のとは異なるもので実施することも可能である。

上述の各実施例において、撹はん室（１）が収容槽（９
）内へ配設される装置の場合、羽根車（２）の回転は、
上記乳化等の処理のみならず収容槽（９）内での流体の
循環をも担うものである。従ってこれら実輝例と異なり
、流体の流路へ介される装置の場合は、上記循環を考慮
して各部材を構成する必要はない。特に羽根車及びその
回転を担う部分に、循環を可能とする回転能力や循環に
耐える寸法、材質を選択する必要はないのである。勿論
上記流体の流路に介されるものにあっても、流体の循環
のための設定を既述の収容槽において実施したものと同
様に行うことが可能であり、必要に応じてこのような設
定を行えばよい。

〈発明の効果〉 本発明の実施によって、回転数制御のみならＣ撹はん等
の処理に所要のエネルギーを一定とし、羽根車（２）の
羽根先（６）と、撹はん室（１）の内壁（５）との間の
クリアランスを任意の幅に選択することによって、流体
に応じた撹はん能力の向上かり能となっｆこ。

又上述の効果から上記クリアランスのみの変化による各
データの変化を解析することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本願発明の一実施例を示す全体略縦断面図で
あり、第２図はその要部断面図である。 第３図は又他の実施例を示す全体略縦断面図である。 （１）・撹はん室、（２）・・羽根車、（３）・・・吐
出口、（４）・・・吸入口、（５）・・・内壁、（６）
・・・羽根先、（７）・・・間隙調整装置、（８）・・
支持管、（９）・・・収容槽、（１０）・・回転軸 手 続 補 正 書 （自発） １、事件の表示 平成２年　特　願 第１７．３００５号 ２、発明の名称 撹はん機 ３゜ 補正をする者事件との関係　　出願人 件　所　　兵庫県尼崎市武庫町３丁目２０−１０名　称
　　エム・テクニック株式会社 代表取締役　榎　村　眞 ４゜ 代 埋入 住　所　　大阪市西区北堀江１丁目７番３号６゜ ７゜ 平成年月　日 補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」 補正の内容 の欄。 （１）明細書第４頁第４行目から第４頁第２０行目まで
を下記の通り補正する。 「れる。 ５＝ＮＳ＠ｖ＝ＮＳ・πＩＩｄ＠ｎ 次にエネルギー量（Ｐｖ）は、単位処理量当たりの攪　
拌エネルギーを示す量であり、次式で与えられる Ｐ　　　　　　　Ｎｐ・ρ・ｎ３　・ｄ５Ｐｖ＝　−×
Ｔ＝　　　　　　　　　　　　　　　　　ｘＴｖ　　　
　　　　　　　　　　　Ｖ そして、通過回数（Ｐｎ）は、循環数即ち流体が羽根車
と攪拌室内壁間との間隙を通過した回数であり、次式で
与えられる。 Ｑ　　　　　　Ｎｑ−ｎ−ｄ３ Ｐｎ＝　−ＸＴ＝　　　　　　　　　ｘ’ｌ’ｖ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　乳化、分散或は混合等の処理を予定する流体内へ配さ
   れる撹はん室（１）と、羽根車（２）とを備えてなり、 上記撹はん室（１）は、外部から自身の内部へ流体を吸
   入する吸入口（４）と流体を自身の内部から外部へ吐出
   する吐出口（３）とを有するものであり、上記羽根車（
   ２）は、撹はん室（１）内へ回転可能に収容されるもの
   であり且つ回転の際撹はん室（１）内壁（５）と回転す
   る羽根先（６）との間隙において、上記乳化、分散或は
   混合をなすものであり、上記羽根車（２）と撹はん室（
   １）の上記内壁（５）との間隙は任意選択可能なもので
   あるべく、羽根車（２）と撹はん室内壁（５）のいずれ
   か一方が他に対し或は双方（２）（５）が互いに、近付
   き又は遠ざかるよう移動可能な間隙調整手段（７）を有
   してなるものであることを特徴とする撹はん機。