JPH0763597B2 - 管路混合装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 開示技術は、攪拌翼やアジター，スタラー等の強制混合
攪拌機器等を有さず、管体内部にブレードエレメントを
攪拌ユニットとして組込んで流体等の流過に伴って自動
的に該流体を攪拌混合することが出来る装置の構造の技
術分野に属する。

〈要旨の概要〉 而して、この出願の発明は断面円形等の管体の内部にそ
の軸心と同じ軸心を有する板状のブレードから成るユニ
ットエレメントが軸方向に相互に交叉されて連結され、
管体の内壁に該ユニットエレメントが当接して一体的に
されたりされている管路混合装置に関する発明であり、
特に、ユニットエレメントが二等辺三角形等の一対の平
板状ブレードを有し、該一対の平板状ブレードの面に対
し相互に直角等に交叉して相反する方向に延設された他
の一対の平板状ブレードが一体的に設けられ、又、相対
向するユニットエレメントがその一方、或いは双方の該
ユニットエレメントの端部に於て平板状ブレードに設け
たりすり割り状等のスリットを介して結合連結され、管
体が円形断面にされ、少なくとも１つのユニットエレメ
ントが管体に対し回り止めされるようにされている管路
混合装置に係る発明である。

〈従来の技術〉 周知の如く、化学機械装置技術はあらゆる生産業の中心
技術であって、近時の技術開発の中でも極めて重要な位
置を占めており、そのうちでも混合攪拌装置技術は重化
学工業，農水産畜産業，食品産業，薬品工業等において
甚だしく重要であり、様々な種類の技術開発，研究が成
されている。

而して、化学プラント等においては様々な装置があり、
又、これらの間には長短のパイプラインが縦横に配設さ
れている。

そして、かかる重化学工業等のプラントに於てはスラリ
ーや液体，更には気体反応等の装置に混合攪拌装置が数
多く用いられているが、これらの殆どには所謂ミキサ
ー，アジター，スタラー等の混合攪拌装置がユニット機
器として配設されており、したがって、これらのユニッ
ト機器はその管槽装置や器具類との取り合いにおいて、
相互に干渉関係にあったり、占有空間を広く取ったりし
て設計や設置がし難い難点があり、又、独立した動力装
置を有するために機器の嵩が大きくなり、又、余分なエ
ネルギーを使う不利点があり、しかも、保守点検整備が
煩瑣であり、取り合いの関係においてメンテナンスがし
難いという不都合さもあった。

これに対処するに、所謂ラインミキサーと称せられる第
８図に示す様な管路混合装置１がケニックス社から案出
され、パイプ２内に１枚のユニットブレード３を90゜捻
ったエレメント4,4…を相互に90゜ずつ位相をずらして
当接結合させて軸方向に配列し、パイプ２の一方向から
所定の流体を供給して流過プロセスにて当該流体の分断
旋回を反復させて分散混合を図り、攪拌すようにする技
術が開発された。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、該種先開発のラインミキサー１において
は、断面円形の管体２内に装備するユニットブレード３
のエレメント４が１ユニットエレメントにおいて90゜捻
られて形成されているために小サイズのラインミキサー
１においては成形加工がし易いものであるが、大サイズ
のラインミキサーにあってはエレメント４の成形加工が
著しく難しく、製作組付に多大な工数がかかる不都合さ
があり、結果的にコスト高になるという不利点があっ
た。

これに対処するに、第９図に示す様な出願人の先願発明
考案に見られる如く、管体を断面方形の角パイプ２′に
して平板状の二等辺三角形状のユニットブレード３′,
3′を対向させ、その交叉する辺5,5に他の二等辺三角形
状のユニットブレード6,6を垂立させて一体的に延設し
たエレメント４′を有する管路混合１′が開発され、供
給流過する流体の分割と変流を幾何級数的に反復して極
めて効率の良い混合攪拌を行うことが出来るようにした
技術もあり、かかる管路混合１′をベースにして様々な
管路混合装置が開発されてきた。

しかしながら、かかる管路混合装置１′にあっては大型
のものを製作する場合に、断面方形の管体２′が入手し
難く、特別注文であつらえねばならず、製作は勿論のこ
と、据付けにおいてコスト高になるというデメリットが
あった。

〈発明の目的〉 この出願の発明の目的は上述従来技術に基づく管路混合
装置の問題点を解決すべき技術的課題とし、製作が容易
で低コストで製造、据付けが可能であり、しかも、保守
点検整備がし易く、耐久性が良好で、そのうえ、本来的
な流体の流過プロセスにおける混合攪拌効率が良く、余
分なエネルギー等も必要としないようにして各種産業に
おける化学機械装置技術利用分野に益する優れた新たな
管路混合装置を提供せんとするものである。

〈課題を解決するための手段・作用〉 上述目的に沿い先述特許請求の範囲を要旨とするこの出
願の発明の構成は前述課題を解決するために、入手，加
工成形がし易い所定の断面円形の管体内に平板状のユニ
ットエレメントを軸方向連続的に該ユニットエレメント
の平板状ブレードの端部のスリット等を介して周方向不
回動裡に所定数連結し、該ユニットエレメントの始端
部、或いは、終端部を円管に対し回り止めするように
し、而して、各ユニットエレメントは二等辺三角形状の
一対の平板状のブレードを頂部として相対向させ、その
斜辺に沿って相互に交叉し、円弧状の周辺部を有し他の
一対の平板状のブレードを直角に一体的に固定延設して
その全ての周辺部を円管内壁に当接するようにし、各相
隣るユニットエレメントは平板状のブレードを90゜位相
を変えて連続的に長手方向に配設し、円管の一方より供
給する流体等は手前側の該ユニットエレメントの平板状
のブレードにより分割され、又、一対の該平板状のブレ
ードに交叉して一体的に設けられた他の平板状のブレー
ドに変流され、流体等がエレメントを流過する度毎に幾
何級数的に分割と変流を反復し、極めて高い分散と混合
攪拌が行なわれ、しかも、流過プロセスにおいては変流
はするものの、ユニットエレメントのブレードが捻じら
れないことにより捩回抵抗が少いために、エネルギー損
失が少く、効率的に混合攪拌が出来、均一な分散状態が
確実に現出出来るようにした技術的手段を講じたもので
ある。

〈実施例〉 次に、この出願の発明の実施例を第１乃至７図に基づい
て説明すれば以下の通りである。

第１乃至４図に示す実施例において、１″はこの出願の
発明の要旨の中心を成すラインミキサーの管路混合装置
であり、その管体は所定サイズの通常に市販されている
円管２であり、所定ユニット長さにされ、そして、該円
管２の軸心と同じ軸心を有する一対の二等辺三角形の平
板状のブレード３″,3″がその頂点を共通して相対向し
て同一平面内に在るように設けられ、交叉する各々の斜
辺には相互に所定角度交叉して各々円弧状の周辺部を有
する他の一対の平板状のブレード６′,6′が相互に相反
する方向にブレード３″,3″に直角に延設されている。

そして、水平に設けられた一対のブレード３″,3″に対
し、他の一対の平板状のブレード６′,6′は平板状であ
りながら、交叉し、その全ての縁部は管体２の内壁に当
接するようにされ既述した如く円管２の一方側から流入
する流体を一対の平面的に設けられたブレード３″,3″
が分割板として機能し、又、他方の平板状のブレード
６′,6′は変流板として機能し、流過する流体を裏側へ
変流するようにされている。

このようにされたユニットエレメント４′にあっては、
軸方向で外接する円管２内で相対向する二等辺三角形状
の一方のブレード３″,3″は相対向する一方側の対向部
分に形成したスリット７を介し、噛合わせる状態で当接
結合されスリット７によって前後のユニットエレメント
４′,4′が周方向に相対回動しないようにされ、したが
って、軸方向に相隣って連結される該ユニットエレメン
ト４′,4′…は軸方向に連結されるのみならず、相互に
周方向不回動相裡に連結されることになる。

そして、第２図に示す様に、各ユニットエレメント４′
は軸方向に連結される配列において、周方向に90゜位相
をずらして設けられているために、一方の平板状のユニ
ットエレメント４′のブレード３′が前述の如く分割板
として機能し、又、他方の一対の平板状のブレード
６′,6′が変流板として機能するために、流過する流体
はユニットエレメント４′が段階的に軸方向に増加する
ことにより分割数は２の幾何級数培で増加し、これに変
流が加わって著しく高い次元の分割と細分化が促進さ
れ、整然とした混合攪拌が成される、しかも、円管２内
に於て乱流が生ぜず、したがって、圧力損失やエネルギ
ー損失も少く、流体の流れを利用して混合攪拌に要する
エネルギーも少くて済むものである。

而して、流過する流体が多段の他方の平板状のブレード
６′,6′の変流機能により、各ユニットエレメント４′
は周方向の旋回反力を受けようとするが、第３図に示す
様に、多段のユニットエレメント４′,4′…内のいずれ
か１つ、例えば、始端部か終端部に於て、リング８をス
ポット溶接９によりユニットエレメント４′の一方の平
板状のブレード３″の端部に一体化して固定し、ユニッ
ト円管2,2の各端部フランジ10と共締めすることによ
り、当該ユニットエレメント４′は円管２と一体固定さ
れて周方向の旋回反力によるずれ等が生ぜず、又、各ユ
ニットエレメント４′は相互にスリット７を介して噛合
っているために結果的に全てのエレメント４′,4′…は
周方向に何ら変位することはない。

而して、各段に於けるユニットエレメント４′,4′相互
の連結係合は第４図に示す様に、スリット７に対する噛
合いによって行なわれるが、第５図に示す実施例の様
に、相互のユニットエレメント４′,4′の各ブレード
３″,3″の相互に相対向して90゜位相を異ならして形成
されたスリット7,7を形成して当該相互のスリット7,7を
噛合わせるようにいしても良い。

そして、第６図に示す実施例は１つのユニットエレメン
ト４′の円管２に対する回り止めとして該円管２のフラ
ンジ10寄りにストッパ11,11を形成し、ユニットエレメ
ント４′の一方の平板状のブレード３″の両側を係合さ
せるようにして回り止めを図ったり、又、第７図に示す
実施例の様に、円管２のフランジ10の近傍内側に回り止
めのストッパ12,12を形成してユニットエレメント４′
の回り止めとする等も可能である。

上述構成において、円管２の内部にユニットエレメント
４′,4′…を相隣るユニットエレメント４′,4′の一方
の平板状のブレード３″に形成したスリット７を介し、
相互に組み合わせて当接係合させ、連続的に円管２内に
軸方向に所定段数複段配列式に挿入セットすると、一方
の各ユニットエレメント４′に於て一方の平板状のブレ
ード３″に90゜交叉して外延させた他方の平板状のブレ
ード６′は円管２の内壁にその全ての外周縁部分が当接
して、該ブレード６′から周方向に流体がリークされな
いようにされている。

このようにセットされた状態で円管２の一方側から液
体，ガス体，粉体，粘性液体等の所定の流体が送給され
ると、一方の平板状のブレード３″により２分割され、
直ちに他方の平板状のブレード６′,6′により反対側に
変流され、次いで、次段のユニットエレメント４′に至
って、更に、一方の平板状の該ユニットエレメント４′
のブレード３″の分割板により２分割され、又、変流板
のブレード３″により反対側に変流されるプロセスを重
ねて幾何級数的に分割変流され、分散、混合が反復さ
れ、その間激しい攪拌作用を受けて周方向に於ては均一
な分散状態が得られ、軸方向に於ては天文学的な分割数
変流数の混合と攪拌を得て均一な分散と攪拌が行なわれ
て設計通りの混合が行なわれる。

この間、流体の円管２内の流過プロセスにおける変流板
のブレード６′,6′により周方向反力が各ユニットエレ
メント４′に付与されるが、相隣る該ユニットエレメン
ト４′,4′相互はスリット７により連結されると共に、
１つのユニットエレメント４′がフランジ10による周方
向回り止め作用を受けているために、周方向に回転はせ
ず、各ユニットエレメント４′は円管２内に固定した姿
勢を維持することが出来る。

而して、初期の製造組付時においては、管体が円管２で
あるために入手し易く、成形加工等が殆ど必要でなく、
又、各エレメント４′はブレード３″,6′が平板で作成
されるために、成形加工が極めてし易く、したがって、
工数が少く、短い期間で作成出来、しかも、低コストで
出来ることが可能である。

又、管体２のユニット長のものをフランジ10を介して所
定長さに連結する場合、該フランジ10の部位に於てユニ
ットエレメント４′の一方の平板状のブレード６′,6′
を相互に90゜周方向に位相を変えて固設するようにすれ
ば、設計長の管体の全長に亘り、軸方向多数配列したユ
ニットエレメント４′,4′…は周方向でも位相を異なら
せたものとして装備することが出来、又、何れの該ユニ
ットエレメント４′にあっても周方向の回り止めがなさ
れる。

尚、この出願の発明の実施態様は上述各実施例に限るも
のでないことは勿論であり、例えば、管体の内面や各ブ
レードにテフロン（商標）加工を施したり、ユニットエ
レメントの所定部位にバルクヘッドを設けたりする等種
々の態様が採用可能である。

そして、管体、及び、各ブレードについては金属，樹脂
製品等に材質は特定せずとも適宜の設計変更に任せるこ
とが出来ることは勿論である。

そして、所定の流体に対する管路混合が修了した後は当
該管体内に所定の洗浄流体を流過させることにより、当
該洗浄流体がまた流過プロセスにおいて幾何級数的な混
合攪拌を行なうために、完全な洗浄が出来、次回の混合
攪拌に対する不純物の混合攪拌が生じることはない。

〈発明の効果〉 以上、この出願の発明によれば、基本的に混合器や攪拌
機等のユニット駆動装置類を何ら用いることなく、流体
を管路内に流過させるプロセスにて自動的に混合攪拌が
幾何級数的に行われる管路混合装置の基本的メリットが
フルに生かされ、設計通りの分散混合が促進され、しか
も、流過流体の変流がされても、各ユニットエレメント
が周方向に旋回せず、回り止めされていることにより、
装置全体の剛性や強度が維持され、ガタつきがなく、耐
久性が良く、しかも、可動部分がないために、特には保
守点検整備等のメンテナンスもせずに良く、寿命が長い
という効果がある。

そして、可動部分がないために、稼動中における振動や
騒音も発生せず、作業環境も静粛性が保たれるという効
果が奏される。

而して、軸方向複段に配列した所定数複数の多段のユニ
ットエレメントについては該ユニットエレメントが分割
板をなす平板状のブレードに対し、変流板をなす他方の
平板状のブレードが交叉して設けられてあるために、ユ
ニットエレメントの配列数分だけ２の幾何級数乗の分割
がなされ、又、変流がなされ混合攪拌が効率的になされ
ていくという効果がある。

又、該他の平板状のブレードの全ての周縁部が円管の内
面に当接しているために、該他のブレードにリークが生
ぜず、確実に変流が成されて結果的に分散混合が効率的
に行えるという優れた効果が奏される。

そして、管体は円管を用いるために、方形の管体等に比
し入手がし易く、特別な管体製造をせずに済むために低
コスト化が図れ、就中、大サイズのものを作る場合に
は、特に効果的であるという利点がある。

そして、内部の各ユニットエレメントにおいても、全て
平板で製造されるために、切削や溶接だけで組付けが行
え、折り曲げ等が無く、したがって、工数が少く、組み
立てもし易く、初期組付けセット状態を駆動中において
も維持することが出来るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至７図はこの出願の発明の実施例の態様図であ
り、第１図は１実施例の全体概略透視斜視図、第２図は
同エレメント連結斜視図、第３図は同ユニットエレメン
トの管体に対する回り止め取合い斜視図、第４図は該ユ
ニットエレメント相互の連結部分拡大斜視図、第５図は
第４図相当他の実施例の拡大斜視図、第６図は別の実施
例のユニットエレメントと管体の回り止めの斜視図、第
７図は更に他の実施例の第６図相当斜視図、第８図は従
来技術に基づくラインミキサーの透視斜視図、第９図は
同じく従前技術に基づく管路混合装置の部分透視拡大斜
視図である。 ２……管体、３″……ブレード、 ４′……ユニットエレメント、 ２……円管、３′……平板状のブレード、 ６′……他方の平板状のブレード、 ７……スリット、8,11,12……回り止め

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】管体内に該管体の軸心と同一軸心を有する
   軸方向複数の板状のブレードが相互に交叉して連結され
   管壁に縁を当接されてユニットエレメントとして装着さ
   れている管路混合装置において、上記管体が断面円形で
   あり、上記ユニットエレメントが三角形状の頂点対向当
   接の一対の平板状ブレードと該一対の平板状ブレードの
   面の端部に沿って相互に交叉して相反する方向に延設さ
   れ管体内面に周縁部全体が当接する他の一対の平板状ブ
   レードとが一体化され、而して軸方向で相対向するユニ
   ットエレメントが少なくともいずれか一方のエレメント
   の平板状ブレードに設けたスリット結合を介して連結さ
   れていることを特徴とする管路混合装置。
2. 【請求項２】上記ユニットエレメントの軸方向複数配列
   の少なくとも１つが上記管体に対し周方向回り止めを介
   して固定されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の管路混合装置。
3. 【請求項３】上記スリットに固着手段が付設されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の管路混合
   装置。