JPH0521017B2 - - Google Patents

Description

発明の分野 この発明は、流体媒体を収容する容器の壁に混
合手段を侵入させないで流体を撹拌するための、
たとえば２つまたはそれ以上の流体の混合をなす
ための装置および方法に関するものである。

背景技術 流体媒体を撹拌するための周知の装置は流体媒
体のための容器、および容器内で移動し、流体の
流れを生じさせることができる手段からなつてい
る。この手段の移動は装置を一部をなす駆動手段
によつて達成される。この装置において、その手
段はそれぞれ容器の内側および外側に配置させる
内側および外側部分間にのびる。

しかしながら、流体を収容する容器に何も移動
部分を入れず、密封容器内で２つまたはそれ以上
の流体を親密に混合させることが望ましく、かつ
必要である場合がある。次のように、密封容器の
収容物を使用直前に混合させる必要がある場合
に、このような非侵入混合が要求される。たとえ
ば、長期間にわたつて密封容器内に貯留される材
料をその構成成分に分離するときがそうである。
その他の場合として、有毒性、爆発性またはその
他の空気に接触したとき危険性のある材料の混合
がある。混合装置はその場合、羽根車の使用を伴
う通常の混合装置のあらるゆるシール問題が回避
されるように操作する必要がある。

発明の開示 この発明の目的は、前述したような非侵入混合
のための方法および装置を提供することにある。

この発明によれば、流体媒体のための２つの区
画部分６，７、２つの区画部分を接続する導管８
および９，２７および２８、および一方の区画部
分の圧力を変化させる手段１０からなり、導管は
２つの形式のもので、第１形式の導管は一方の区
画部分から他方の区画部分への流れに対し第２形
式の導管よりも低い抵抗をもたらし、第２形式の
導管は他方の区画部分から一方の区画部分への流
れに対し第１形式の導管よりも低い抵抗をもたら
すようにした流体媒体を撹拌するための、たとえ
ば２つまたはそれ以上の流体の混合をなすための
装置が提供される。

この発明は、また２つの形式の導管によつて接
続された２つの区画部分に収容された流体媒体を
撹拌するための方法を含み、第１形式の導管は一
方の区画部分から他方への流れに対し第２形式の
導管よりも低い抵抗をもたらし、第２形式の導管
は他方の区画部分から一方の区画部分への流れに
対し第１形式の導管よりも低い抵抗をもたらし、
この方法は少なくとも一方の区画部分を振動さ
せ、その流体の圧力を変化させることを含む。

一例として、チント（tint）と基準色塗料
（base−colour paint）を混合するためのこの発
明を具体化した装置がその操作の方法とともに添
付の図面を参照して後述されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は装置に使用するためのクランプ オン
バイブレータ（clamp−on Vibrator）の一部
を示すチントと基準色塗料を混合するためのこの
発明に従つた装置の図解的断面側面図、 第２図は第１図に示されている装置の一部をな
す隔壁の平面図、 第３図および第４図は装置の操作のモードを示
す第１図に示されている装置の一部の図解的断面
側面図、 第５図はこの発明に従つた装置の好ましい実施
例の図解的断面側面図、 第６図および第７図は異なつた操作のモードを
示す第１図に示されている装置のふたと同様のふ
たの図解的断面側面図、 第８図は第７図の隔壁の孔を通る切線断面図、 第９図は他の形式の装置の図解的断面側面図で
ある。

この発明を実施するためのモード 第１図に示されているように、円筒上塗料かん
３，４および１５は真空ふた１，２および５を有
し、その下側殻は隔壁５を構成し、ふた１，２お
よび５のエツジ２がかん３，４および１５のリム
１５内に挿入されたとき、隔壁５はかん３，４お
よび１５を第１および第２区画部分６および７に
分割する。第２図に示されているように、隔壁５
に中央第１孔８および６つの等角度間隔を置いて
設置された第２孔９が形成され、第２孔９は第１
孔８を中心とするピツチ円１１上に配置されてい
る。これらの孔８および９は一方向の流れに対し
他方向よりも著しく低い抵抗をもたらすテーパ断
面が提供されるようベル状に開口している。ま
た、中央第１孔８はその主な流れの方向が下方向
であり、図示されているように第２区画部分７内
に向かうよう方向設定され、第２孔９はすべてそ
れらの主な流れの方向が上方向であり、図示され
ているように第１区画部分６内に向かうよう方向
設定されている。

ふた１，２および５の上側殻はクランプ オン
バイブレータ１０によつて振動を受けるダイヤ
フラムを形成し、ダイヤフルム１は磁気的または
機械的クランピング手段によつてダイヤフラム１
に取り付けられている。第３図および第４図に示
すように、第１区画部分６内に生じる交互の低お
よび高圧は、それに応答する交互の第１区画部分
６への流れおよび区画部分６からの流れを生じさ
せる。第１および第２孔８および９のベル開口形
状、方向および位置はダイヤフラム１の上方向お
よび下方向ストロークのときそれぞれ第１区画部
分６への流れが主に第２孔９を通り、第１区画部
分６からの流れが主に中央第１孔８を通ることを
保証する。第３図に示されているように、ダイヤ
フラム１の各上向きストロークのとき生じる低圧
は主に外側第２孔９のリングを通る流入流れを生
じさせ、これはその形状および方向によるもので
あり、さらにそれらが単一の中央第１孔８よりも
数で上回り、流体に対する小さい抵抗の流路をも
たらすからである。第４図に示されているよう
に、各下向きストロークのとき、中央第１孔８の
形状および方向、およびそのダイヤフラム１の変
位量および流体圧が最大となる領域に対する接近
性によつてそれがほとんど流体流れを生じさせる
ことが保証される。

主に中央第１孔８を通る下向き流れおよび第２
孔９の外側リングを通る上向き流れによつて容器
１ないし４内に容積循環ループが生じる。混合は
第１および第２区画部分６および７の両方の攪流
によつて促進される。

明らかに、チントおよび基準色塗料が第２区画
部分７および少なくとも第１区画部分６の一部を
みたさない場合、第１図に示されている装置を転
倒させる必要があり、実際上、液体が第１および
第１区画部分６および７全体を占有してない場合
にこれが必要である。

チントの添加は２つの方法の一方で達成するこ
とができる。第１に、小売または使用の前、それ
を基準色塗料に直接添加してもよく、第２に、た
とえば塗料工場でそれをふた１，２および５の第
１区画部分６内にメータリング導入することがで
きる。この発明に従つた装置によつてのみ可能で
あるこの第２の選択は、第１の選択に対し幾つか
の利点をもつ。したがつて、小売業者がチントの
メータリングに要求される機械装置のための床ス
ペースを提供する必要はなく、チントを処理し、
充填メータリング機械を保管する必要がない。塗
料製造業者は多数の子売業者のサービスが要求さ
れるため、各子売業者のチント処理機械の設置お
よび維持の回避によつて多大の経費が節減され
る。さらに、塗料製造業者は添加されるチントの
量に対し完全制御を保持し、１つのかんから他の
かんへの色の変化を制限することができる。最終
使用者の観点からすれば、塗料の付加かんをバツ
チ番号によつて区別されているふたにマツチさせ
たい。チントが個々の小売業者によつて添加され
る場合、これはさらに困難である。第２の選択は
小売業者が異なつた塗料製造業者からのチントお
よび基準色塗料を混合することを防止する。

重要の変動がカバーさせるよう十分な各色のか
んをストツクすることよりもむしろ、小売業者に
とつて全体の需要の変動がカバーされるよう十分
な基準色塗料のかんをストツクし、すべての不測
の事態に見合うよう十分な異なつたチントをスト
ツクすることがだけが必要となる。

メータリングされた量のチントが分離されたか
んのふた１，２および５に備えられている場合、
チントと基準色塗料を混合するまで第１および第
２孔を遮蔽するための解放可能シール手段を設け
ることが必要である。

この発明の好ましい実施例が第５図に示されて
いる。この場合、170mmの直径の５かんにふた
１，２および５が設けられ、ふた１，２および５
は３mmの深さおよび0.068の容量の第１区画部
分６を包囲する。隔壁５は14mmの厚さであり、16
mmの小さい直径および80mmの大きい直径の中央第
１孔８が形成され、120mmの直径のピツチ円のま
わりに角度間隔を置いて配置された６つの第２孔
９が形成され、第２孔９は16mmの小さい直径およ
び50mmの大きい直径を有する。

図示されているように、中央第１孔８の円錐角
度は各第２孔９の角度よりも大きくすべきであ
り、一般的に中央第１孔８の大きい直径をできる
だけ大きくし、隔壁５の強度および安定性が両立
するようにすべきであり、入口断面は外側第２孔
９の出口断面によつて制限されるだけである。さ
らに、第２孔は逆方向の流体流れが容易に得られ
るよう中央第１孔８からできるだけ離して配置す
べきであり、図示されている実施例では第２孔９
の入口断面は第２壁部分３および４に達してい
る。

バイブレータ１０が35〜55Hzの範囲の振動数で
２mmのピークとピークの変位が得られるようダイ
ヤフラム１を操作するとき、この特定の構成はか
ん１ないし４の収容物を１分以内で親密に混合さ
せる。

プラスチツク箔１２が隔壁５を横切つてのび、
第１および第２孔８および９を遮蔽し、これによ
つて第１区画部分６内のチントをシールしてい
る。バイブレータ１０を使用すると、第１区画部
分６内のチントがプラスチツク箔１２を破裂さ
せ、第１区画部分６を通る流体の循環を可能にす
る。

他の操作の方法では、第１図に示されているバ
イブレータ１０はダイヤフラムが第２モードで撓
む共振振動数でダイヤフラムを操作し、第６図お
よび第７図に示されているようにダイヤフラム１
の中央部分１３が内方および外方に撓み、外側環
状部分１４が同時に外方および内方へ撓む。

ダイヤフラム２の中央部分１３が第６図に示さ
れている位置から第７図に示されている位置まで
内方に移動するとき、中央ダイヤフラム部分１３
の下方で第１区画部分６のその部分に圧力上昇が
生じ、外側環状ダイヤフラム部分１４の下方で第
１区画部分６のその部分に圧力減少が生じる。流
体はしたがつて中央第１孔８を通つて第１区画部
分６から第２区画部分７に流れ、外側第２孔９を
通つて第２区画部分７から第１区画部分６に流
れ、これによつてこれらの区画部分６および７で
流体が混合される。

しかしながら、ダイヤフラム２の中央部分１３
が外方に移動し、第６図に示されている位置に復
帰すると、中央ダイヤフラム部分１３の下方で第
１区画部分６のその部分に圧力減少が生じ、外側
環状ダイヤフラム部分１４の下方で第１区画部分
６のその部分に圧力増加が生じ、これは第１区画
部分６内の流体の移動を生じさせ、第１および第
２区画部分６および７間の重要な流体の流れを伴
うことなく第１区画部分６全体の圧力を均一にす
る。

流体な流れの周辺成分を中心から外れた孔の構
成によつて導き、それを通る流体を切線方向にか
たよらせることができる。第７図に示されている
ように孔９の径方向断面は孔軸に対し対称的であ
り、第８図に示されているように切線断面は流通
流体を中央孔８のまわりのリング内の次の孔９に
向かつて切線方向にかたよらせる。各形式の孔８
および９が中心から外れているとき、各孔は循環
の同様の意味で流体に移動の切線成分を生じさせ
ることができる。

隔壁またはダイヤフラムはかんのふたの一部を
形成するものである必要はない。たとえば、隔壁
をかんの底面に接近させて取り付けてもよく、か
んの底面はダイヤフラムとして作用することがで
きる。隔壁はその外周のまわりでかんに連結する
必要はない。第９図に示されているように、隔壁
はかんの端壁２５からの軸２４上に取り付けられ
たプレートであつてもよい。端壁２５はその外面
にバイブレータ２６を支持し、隔壁５の一方側の
圧力を変化させる。プレートは環状孔（かん壁と
プレートの外周間）および２つの形式の内側孔を
有する隔壁であるとみなすことができる。この実
施例では、これら２つの孔２７および２８はそれ
ぞれ羽根車プレート５の第１側面２９から第２側
面３０および羽根車プレート５の第２側面３０か
ら第１側面２９に収れんする。各第１孔２７はし
たがつてプレート５の前記一方の側面２９からプ
レート５の前記他方の側面３０への流れに対しプ
レート５の前記他方の側面３０からプレート５の
前記一方の側面２９への流れよりも低い抵抗をも
たらし、各第２孔２８はプレート５の前記他方の
側面３０からプレート５の前記一方の側面２９へ
の流れに対しプレート５の前記一方の側面２９か
らプレート５の前記他方の側面３０への流れより
も低い抵抗をもたらす。第１および第２孔の大き
さは同一であり、第１孔２７はプレート５の前記
一方の側面２９からプレート５の前記他方の側面
３０への流れに対し第２孔２８よりも低い抵抗を
もたらし、第２孔２８はプレート５の前記他方の
側面３０からプレート５の前記一方の側面２９へ
の流れに対し第１孔２７よりも低い抵抗をもたら
す。この構成によれば、プレート５の振動がプレ
ート５の両側に差圧を生じさせ、これは塗料７の
液体媒体成分の大きい撹拌を生じさせる。ある形
式（例えば孔２７のような形式または孔２８のよ
うな形式）の１つよりも多い孔があるとき、重要
であるのは１つの形式の孔の組み合わせ抵抗であ
り、個々の抵抗ではない。

かん壁とプレート５の外周間の環状孔を考慮に
入れると、流通流体に対する抵抗が異なる３つの
形式の孔がそこに生じ、孔２７および２８の一方
についてはこれを省略することができる。図示さ
れているように、環状孔は一方向の流体の流れに
対し他方向と同様の抵抗を有する。これは一方向
の流れに対する孔２８の抵抗よりも小さく、他方
向の流れに対する孔２８の抵抗よりも大きくなる
よう構成される。プレート５のリムを皿状にする
ことによつて２つの方向の流れに対し異なつた抵
抗をもつよう環状孔を構成することができる。

軸２４は剛性のあるものであり、バイブレータ
２６による端壁２５の振動はかんの流体収容物を
通つてプレート５に伝達され、プレート５は振動
する。プレート５の一方のストロークのとき、孔
２８よりも多い流体が孔２７を通過し、プレート
５の面を横切る差圧が生じ、プレート５の面を横
切る流体収容物の移動が生じる。反対のストロー
クのとき、孔２７よりも多い流体が孔２８を通過
し、プレート５の面を横切る逆方向の流体の流れ
が生じる。また、プレート５の端のまわりの動作
も生じ、すべてのこれらの動作がかんの流体収容
物の混合を生じさせる。

容器が混合される流体によつて完全に満たされ
ているとき、装置の方向は重大ではない。流体が
容器を部分的に満たしているだけのとき、圧力が
隔壁の一方の側面上で変化するところの容積を隔
壁の下方に生じさせ、圧力変化が流体に伝達さ
れ、その上方の蒸気またはガスに伝達されないよ
うにすべきである。

この発明の主な目的は密封容器の非侵入混合の
ための装置を提供することではあるが、それは大
気に開放された容器に適用することもできるのは
明らかである。この発明はバツチ混合だけではな
く、連続混合に適用することもでき、この場合、
図示されている容器は流体の混合物のための出口
および混合される流体のための入口を有するよう
変形されている。

図面を参照して説明した種々の実施例は、この
発明の範囲内で変形することができる。１つの隔
壁５だけが図示されているが、１つよりも多く設
けてもよい。２つまたはそれ以上の隔壁を順次配
置すると、“前方”および“後方”方向の排出効
率の高い比率を得ることができる。同様に、１つ
よりも多い振動ダイヤフラムを設けてもよく、た
とえば各端に１つのダイヤフラムを設けてもよ
い。

容器を傾斜させ、重量が容器の軸方向以外の方
向に作用するようにすることによつて混合を改良
することができる。これは流れを非対称のものに
し、容器を垂直方向に対し傾斜した軸のまわりに
ゆつくり回転させ、得に容器壁の領域で混合を助
長することができる。１つの壁を容器の残部に対
し撓ませることに代えて、容器全体を振動させる
ことによつて隔壁の一方の側面上で圧力を変化さ
せてもよい。隔壁および容器のすべての壁が剛性
のものであるとき、容器全体を振動させると、流
体の慣性によつて圧力変化が生じる。しかしなが
ら、隔壁５の有効こわさおよび質量および振動数
を選定し、隔壁５が空間内で固定状態に保たれ、
容器の残部がそれに対し振動するようにすること
によつて混合を改良してもよい。容器の壁に接近
した孔、特に第８図に示されている孔によつて容
器壁に接近した混合を改良することができる。

隔壁がこわさを有するものであるとき、それを
皿形状にすると、その形状が固有強度をもつた
め、有利である。内方に撓んだダイヤフラムの形
状に対応するよう皿の形状を選定してもよい。

第４図、第６図および第７図はダイヤフラムの
振動の種々のモードを示し、その他の都合のよい
モードを使用してもよい。孔の振動をアンチノー
ド（antinodes）と整合させると、有利である。
ダイヤフラムは円形状のものである必要はなく、
容器のあらゆる望ましい形状に適合する形状にす
ることができる。

この発明の方法は、バイブレータ１０または２
６ではなく、手で容器またはその１つの区画部分
を振動させることによつて実施することができ
る。図示されている実施例では、容器を手で振動
させると、流体の慣性が容器の一方側に流体圧力
変動を生じさせ、したがつて孔を通る差圧流通お
よび流体の撹拌を生じさせる。

前述した実施例は隔壁によつて２つの区画部分
に分割され、隔壁に区画部分間を連通する孔が形
成されている単一の容器に関するものであるが、
区画部分を分離させて形成（たとえば、単一の容
器ではなく）することができ、すでに孔として述
べた流体に対する同一の関係抵抗をもつ２つの導
管によつて区画部分間が連通され、手動振動によ
つて圧力変化を生じさせるとき、一方の区画部分
を振動させるだけでよいようにすることができ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 媒体のための２つの区画部分と、一方の前記
   区画部分を部分的に形成するダイヤフラムと、前
   記２つの区画部分を接続する導管とを備え、前記
   導管は２つの形式のもので、その第１形式の導管
   は一方の区画部分から他方の区画部分への流れに
   対し第２形式の導管よりも低い抵抗を生じさせ、
   前記第２形式の導管は前記他方の区画部分から前
   記一方の区画部分への流れに対し前記第１形式の
   導管よりも低い抵抗を生じさせ、さらに、前記ダ
   イヤフラムを撓ませ、一方の区画部分内の圧力を
   変化させ、流体を前記導管に通し、前記区画部分
   間に流すための手段を備えたことを特徴とする装
   置。 ２ 前記第１形式の導管は前記一方の区画部分か
   ら前記他方の区画部分への流れに対し前記他方の
   区画部分から前記一方の区画部分への流れの抵抗
   よりも低い抵抗を生じさせ、前記第２形式の導管
   は前記他方の区画部分から前記一方の区画部分へ
   の流れに対し前記一方の区画部分から前記他方の
   区画分への流れの抵抗よりも低い抵抗を生じさせ
   るようにした特許請求の範囲第１項に記載の装
   置。 ３ 隔壁によつて前記区画部分が互いに分割され
   ており、前記導管は前記隔壁の孔からなる特許請
   求の範囲第１項に記載の装置。 ４ 前記隔壁が前記ダイヤフラムから独立して前
   記一方の区画部分の壁に取り付けられている特許
   請求の範囲第３項に記載の装置。 ５ 剛性の支持手段によつて前記隔壁が前記ダイ
   ヤフラムから取り付けられており、前記隔壁およ
   び前記ダイヤフラムの動作が実質上同一であるよ
   うにした特許請求の範囲第３項に記載の装置。 ６ 前記第１形式の単一の孔および前記第２形式
   の複数の孔が前記第１形式の孔を中心とするピツ
   チ円のまわりに間隔を置いて配置されている特許
   請求の範囲第３項に記載の装置。 ７ 前記孔はそれを通る流体をそらせ、前記隔壁
   と平行の流れ成分を生じさせるようにした特許請
   求の範囲第３項に記載の装置。 ８ 複数の前記孔が前記隔壁のまわりのリング内
   に設けられ、前記各孔がそれを通る流体の次の隣
   接孔に向かつてそらせるようにした特許請求の範
   囲第７項に記載の装置。 ９ ２つの区画部分が細長い本体内に形成され、
   前記隔壁がその長さ方向を横切つてのびている特
   許請求の範囲第３項に記載の装置。 １０ 混合が要求されるまで前記導管を閉じ、前
   記各区画部分内の流体を分離した状態に保つため
   の開放可能シール手段とを備えた特許請求の範囲
   第１項に記載の装置。 １１ 隔壁によつて前記区画部分が分割され、前
   記導管は前記隔壁の孔からなり、前記シール手段
   は前記隔壁を横切つてのびる箔からなり、圧力の
   変化によつて前記箔が破裂するようにした特許請
   求の範囲第１０項に記載の装置。 １２ 前記ダイヤフラムが内方に撓んだとき、前
   記隔壁が前記ダイヤフラムの形状と対応するよう
   にした特許請求の範囲第３項に記載の装置。 １３ 前記ダイヤフラムが静止状態にあるとき、
   前記隔壁が前記ダイヤフラムと平行にのびるよう
   にした特許請求の範囲第３項に記載の装置。 １４ 前記手段は前記ダイヤフラムを係合させる
   バイブレータからなる特許請求の範囲第１項に記
   載の装置。 １５ 流体を撹拌する方法であつて、 (a) 第１および第２区画部分を設け、ダイヤフラ
   ムによつて一方の前記区画部分を部分的に形成
   し、 (b) １方向の流れに対する比較的低い抵抗および
   他方向の流れに対する比較的高い抵抗を有する
   第１導管、および前記１方向の流れに対する比
   較的高い抵抗および前記他方向の流れに対する
   比較的低い抵抗を有する第２導管を設け、 (c) 前記導管によつて前記区画部分を接続し、い
   くつかの導管によつて一方の区画部分から他方
   の区画部分への流れに対し他の導管よりも低い
   抵抗を生じさせ、他の導管によつて前記他方の
   区画部分から前記一方の区画部分への流れに対
   し前記いくつかの導管よりも低い抵抗を生じさ
   せ、 (d) 前記区画部分および導管に実質上流体を満た
   し、 (e) 前記ダイヤフラムによつて前記導管を通る流
   れを交互に生じさせることを特徴とする方法。