特開 2023-93279 混合体、撹拌翼、撹拌方法、静的流体混合器、及び静的流体混合方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023093279

(43)【公開日】2023-07-04

(54)【発明の名称】混合体、撹拌翼、撹拌方法、静的流体混合器、及び静的流体混合方法

(51)【国際特許分類】

   B01F 25/40 20220101AFI20230627BHJP

   B01F 27/96 20220101ALI20230627BHJP

【ＦＩ】

B01F5/00 D

B01F7/32 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】書面

(21)【出願番号】P 2021215565

(22)【出願日】2021-12-22

(71)【出願人】

【識別番号】522021125

【氏名又は名称】望月 昇

(72)【発明者】

【氏名】望月 昇

【テーマコード（参考）】

4G035

4G078

【Ｆターム（参考）】

4G035AC01

4G078AA01

4G078BA05

4G078DA30

4G078DC01

4G078DC06

(57)【要約】

【課題】粒子が含まれる流体であっても閉塞を抑制し、高効率で混合することができる混合体、撹拌翼、静的流体混合器を提供する。
【解決手段】混合体１は、複数の円柱体１２ａと、当該円柱体１２ａを挟んで対向配置される２つの支持板１１とを備え、前記円柱体１２ａは複数の列状に配設され、前記２つの支持板１１の一方又は両方の中央には、流体を流出入させる流出入孔１１１が形成されている。流出入孔１１１から流入した流体は、複数の列状に配設された複数の円柱体１２ａ間を流通する際に、分割及び合流等により混合され、混合体１の外周部から流出する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の柱状体又は板状体と、前記複数の柱状体又は板状体を挟んで対向配置される２つの支持板とを備え、
前記複数の柱状体又は板状体は、複数の列状に配設され、
前記２つの支持板の一方又は両方の中央には、流体を流出入させる流出入孔が形成されていることを特徴とする混合体。

【請求項2】

請求項１に記載の混合体において、
前記２つの支持板の間には、１又は２以上の中間板が配設され、
前記中間板には、前記支持板の流出入孔と略同じ位置に、略同サイズの中央貫通孔が形成され、且つ、前記複数の柱状体又は板状体が前記中間板を貫通していることを特徴とする混合体。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の混合体において、
前記２つの支持板は、前記複数の柱状体又は板状体の位置決め用の凹孔を備え、
前記２つの支持板及び／又は前記中間板の各々は、相対する複数の締結用貫通孔を備え、
前記混合体は、前記支持板及び／又は前記中間板の相対する複数の締結用貫通孔の各々に配設された締結手段により、一体的に固定されていることを特徴とする混合体。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１項に記載の混合体において、
前記支持板は、位置決め板及び／又はカバー板により形成され、
前記位置決め板は、前記複数の柱状体又は板状体と同数の位置決め貫通孔を備え、
前記位置決め貫通孔は、前記柱状体又は板状体の断面形状と略同形状であり、且つ、僅かに大きいことを特徴とする混合体。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１項に記載の混合体が、回転駆動される回転軸に取り付けられていることを特徴とする撹拌翼。

【請求項6】

請求項５に記載の撹拌翼であって、
前記支持板は略矩形形状であることを特徴とする撹拌翼。

【請求項7】

請求項５又は６に記載の撹拌翼による流体の撹拌方法であって、
前記撹拌翼が、自己の回転動作により、前記支持板の流出入孔を介して前記混合体内部に流入した流体を、前記混合体の外周部から流出させる工程を含むことを特徴とする撹拌方法。

【請求項8】

管の内部を流れる流体を混合する静的流体混合器であって、
前記静的流体混合器は請求項１，３又は４のいずれか１項に記載の混合体を備え、
前記混合体の一方の支持板は流出入孔を有さず、他方の支持板は流出入孔を備え、
前記一方及び／又は他方の支持板は、管の内径と略同一又は管の内径より大きい外形形状を有することを特徴とする静的流体混合器。

【請求項9】

請求項８に記載の静的流体混合器により管内を流れる流体を混合する静的流体混合方法であって、
前記静的流体混合器の支持板の流出入孔から前記混合体内部に流入した流体を、前記混合体の外周部から流出させる工程、又は、
前記静的流体混合器の混合体の外周部から前記混合体内部に流入した流体を、前記支持板の流出入孔から流出させる工程、を含むことを特徴とする静的流体混合方法。

【発明の詳細な説明】

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、流体を混合又は撹拌する技術であり、混合体、撹拌翼、撹拌方法、静的流体混合器、及び静的流体混合方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

流体を混合又は撹拌する装置として、動的には撹拌槽内の流体中に配設した撹拌翼を回転させるものが広く使用されている。一方、静的にはスタティックミキサーと呼ばれる静的流体混合器が広く使用されている。

【0003】

撹拌翼としては、ディスクタービン翼等の羽根タイプの翼が広く使用されているが、撹拌効率を高くするために特許文献１に記載の撹拌翼も使用されている。特許文献１の図１７に示される撹拌翼は、流体が連通する第１の貫通孔を複雑に流動するので撹拌効果が高い。

【0004】

一方、静的流体混合器としては、特許文献２に記載のインライン静止型混合装置が広く使用されている。一方、特許文献１の図１２に示される静止型の混合装置は、流体が連通する第１の貫通孔を複雑に流動するので、条件により特許文献２に記載のインライン静止型混合装置より高い混合効果を有する。

【0005】

しかし、特許文献１に記載された撹拌翼及び静止型混合装置は、流体が連通する第１の貫通孔を複雑に流動するので、流体に粒子等の固形分が含まれていたり、流体の反応により粒子が生成する場合には、それらにより連通する第１の貫通孔が閉塞されるという問題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１０－２３０２６号公報

【特許文献2】特開２００４－３１４０１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、流体を撹拌又は混合する技術であり、混合体、撹拌翼、撹拌方法、静的流体混合器、及び静的流体混合方法として、粒子が含まれる流体であっても閉塞を抑制し、高効率で混合することができる技術に関するものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係る混合体は、
複数の柱状体又は板状体と、前記複数の柱状体又は板状体を挟んで対向配置される２つの支持板とを備え、
前記複数の柱状体又は板状体は、複数の列状に配設され、
前記２つの支持板の一方又は両方の中央には、流体を流出入させる流出入孔が形成されていることを特徴とする混合体である。

【0009】

本発明の他の局面は、
前記混合体が、回転駆動される回転軸に取り付けられていることを特徴とする撹拌翼である。

【0010】

また、本発明の他の局面は、
管の内部を流れる流体を混合する静的流体混合器であって、
前記静的流体混合器は前記混合体を備え、
前記混合体の一方の支持板は流出入孔を有さず、他方の支持板は流出入孔を備え、
前記一方及び／又は他方の支持板は、管の内径と略同一又は管の内径より大きい外形形状を有することを特徴とする静的流体混合器である。

【発明の効果】

【0011】

以上のように、本発明に係る混合体、撹拌翼、撹拌方法、静的流体混合器、及び静的流体混合方法によれば、流体が複数の列状に配列された柱状体又は板状体間を分割及び合流を繰り返しながら流動するので、流体に粒子等の固形分が含まれていても閉塞を抑制して、高い混合効率で撹拌又は混合することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施形態１の混合体を示す分解斜視図である。

【図2】実施形態１の混合体を構成する支持板、円柱体、スペーサー、ボルト及びナットの関係を示す断面図である。

【図3】実施形態１の混合体を構成する支持板を示す斜視図である。

【図4】実施形態１の混合体内部を流体Ｆが流れる様子を示した断面模式図である。

【図5】実施形態１の混合体内部を流体Ｆが流れる様子を示した水平断面模式図である。

【図6】実施形態２の混合体を示す分解斜視図である。

【図7】実施形態２の混合体を構成する支持板、円柱体、中間板、スペーサー、ボルト及びナットの関係を示す断面図である。

【図8】実施形態２の混合体を構成する中間板を示す平面図である。

【図9】混合体の変形例１における、断面が矩形状の四角柱体を千鳥状に配列した平面図（図９（ａ））、断面が円形状の円柱体及び楕円形状の楕円柱体を千鳥状に配列した平面図（図９（ｂ））、断面が楕円形状の楕円柱体を渦巻き状に配列した平面図（図９（ｃ））、及び板状体を放射状に配列した平面図（図９（ｄ））である。

【図10】混合体の変形例２における、位置決め板及びカバー板を示す斜視図（図１０（ａ））、位置決め板の平面図（図１０（ｂ））、及びカバー板の平面図（図１０（ｃ））である。

【図11】混合体の変形例２における、位置決め板、カバー板、柱状体、スペーサー、ボルト及びナットの関係を示す断面図である。

【図12】混合体の変形例３における、円柱体を使用する場合の分解斜視図（図１２（ａ））、及び管状体を使用する場合の分解斜視図（図１２（ｂ））である。

【図13】実施形態による撹拌翼を示す分解斜視図である。

【図14】実施形態による撹拌翼を備える撹拌装置を示す断面模式図である。

【図15】撹拌翼の変形例１を示す断面模式図（図１５（ａ））、及び変形例２を示す断面模式図（図１５（ｂ））である。

【図16】撹拌翼の変形例３を示す平面模式図（図１６（ａ））、及び変形例４を示す平面模式図（図１６（ｂ））である。

【図17】実施形態による静的流体混合器が、配管経路中のフランジ間に配設された状態を示す断面模式図である。

【図18】他の実施形態による静的流体混合器が、配管経路中のフランジ間に配設された状態を示した断面模式図である。

【図19】磁石が埋め込まれた台座上に混合体を備える撹拌子を示す分解斜視図（図１９（ａ））、及び棒状撹拌子を取り付けた台座上に混合体を備える撹拌子を示す斜視図（図１９（ｂ））である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

（混合体の実施形態１）
混合体１は、図１に示すように、２つの略円板状の支持板１１の間に、柱状体１２として断面が円形の複数の円柱体１２ａ、及び円管状のスペーサー１４が配されている。スペーサー１４内部にはボルト１３ａが挿通され、ナット１３ｂと共に締結手段として混合体１を一体的に固定する。

【0014】

図３に示すように、支持板１１には中央に流体が流入又は流出する流出入孔１１１が配され、円柱体１２ａと同数の凹孔１１２（ここでは２４個）が円周状に２列に、且つ半径方向に千鳥状に配されている。外周部に近い位置には、締結用貫通孔として４つの段付きボルト孔１１３が９０度間隔で配されている。段付きボルト孔１１３は、貫通孔１１３ａ及び段部１１３ｂを備える段付き構造になっている。

【0015】

図２も参照して、凹孔１１２は支持板１１を貫通しておらず、内径は円柱体１２ａの外径よりも僅かに大きく形成されているので、凹孔１１２には円柱体１２ａの長さ方向端部が嵌まり込んで、支持板１１上に円柱体１２ａが位置決めされる。複数の円柱体１２ａは、支持板１１の凹孔１１２の配列に従い、混合体１平面視で内周側及び外周側に円周状に略同一ピッチで、半径方向に対して千鳥状配列になるように配される。段付きボルト孔１１３の段部１１３ｂの内径はスペーサー１４の外径より僅かに大きいので、段部１１３ｂにはスペーサー１４の肉厚部が載置され、スペーサー１４が位置決めされる。

【0016】

以上のように混合体１では、２つの支持板１１に配された凹孔１１２及び段付きボルト孔１１３により、円柱体１２ａ及びスペーサー１４が位置決めされる。そのため、スペーサー１４を挿通するボルト１３ａとナット１３ｂを締め込むことにより、２つの支持板１１が円柱体１２ａ及びスペーサー１４を挟み込んで固定されて混合体１を構成する。そして、混合体１の中央には、支持板１１の流出入孔１１１に繋がる中空部１５が形成される。

【0017】

以上の構造を有する混合体１に、流体Ｆを供給した場合の混合体１内部の流れを図４及び図５に示した。図４は図５におけるＢ－Ｂ矢視における縦断面図であり、図５は図４のＡ－Ａ矢視における水平断面図である。図４に示すように、混合体１の断面視において、混合体１の上下の支持板１１の流出入孔１１１から流体Ｆを供給すると、流体Ｆは複数の円柱体１２ａに囲まれた中空部１５に流入し、混合体１内部を内周部から外周部に向かって流れ、外周部から流出する。そして、図５に示すように、混合体１内部において半径方向に対して千鳥状に配列された複数の円柱体１２ａの間を流通する際に、分割及び合流等を繰り返すことにより混合される。

【0018】

図５から分かるように、混合体１の水平断面視において流体Ｆの流れる空間はすべて連通している。そのため、流体Ｆ中に粒子が含まれていても複数の円柱体１２ａの間への粒子の閉塞を抑制しつつ、流体Ｆを中空部１５から外周部に流すことが可能である。また使用後の混合体１の洗浄も容易である。この場合において、２つの支持板１１の一方には流出入孔１１１を設けず、他方の支持板１１の流出入孔１１１のみから流体Ｆを供給しても良い。

【0019】

上記とは逆に、混合体１の外周部から適宜な手段により流体Ｆを供給しても良い。この場合には、流体Ｆは混合体１内部の円柱体１２ａの間を外周部から内周部に向かって流れ、中空部１５を経て２つの支持板１１の流出入孔１１１から流出する。そして、混合体１内部の千鳥状に配列された複数の円柱体１２ａの間を流通する際に、分割及び合流等を繰り返すことにより混合される。この場合においても、２つの支持板１１の一方には流出入孔１１１を設けず、他方の支持板１１の流出入孔１１１のみから流体Ｆを流出させてもよい。

【0020】

なお、混合体１において、特に段付きボルト孔１１３と円柱体１２ａが近い位置に配されている場合には、ボルト１３ａの外周には必ずしもスペーサー１４を配しなくても良い。複数の円柱体１２ａが２つの支持板１１の間に配されているため、スペーサー１４がなくてもボルト１３ａとナット１３ｂを締め込むことにより、円柱体１２ａが２つの支持板１１の間に固定されて、混合体１を構成することができるからである。スペーサー１４を配さないことにより部品点数を少なくすることができる。

【0021】

ボルト１３ａとして、両端にオスネジ部を備える両端オスネジシャフトを使用しても良い。この場合は、両端オスネジシャフトの円筒部の長さをスペーサー１４と略同じ長さとし、外径を支持板１１の段付きボルト孔１１３の段部１１３ｂの内径より僅かに小さくする。そして、両端オスネジシャフトのオスネジ部を段付きボルト孔１１３の貫通孔１１３ａを挿通させてナット１３ｂと締結することにより、混合体１を形成することができる。あるいは、両端オスネジシャフトの円筒部の外径をボルト孔１１３の段部１１３ｂの内径より大きくして、長さを円柱体１２ａより段付きボルト孔１１３の段部１１３ｂの深さの２倍に相当する長さを短くしたものとしても良い。

【0022】

さらに、ボルト１３ａとして、両端にメスネジ部を備える両端メスネジシャフトを使用し、支持板１１の外側から締付ボルトにより締結してもよい。この場合は、両端メスネジシャフトの長さをスペーサー１４と略同じ長さとし、外径を支持板１１の段付きボルト孔１１３の段部１１３ｂの内径より僅かに小さくする。そして、締付ボルトを支持板１１の外側から段付きボルト孔１１３の孔部１１３ｂに貫通させて両端メスネジシャフトと締結することにより、混合体１を形成することができる。あるいは、両端メスネジシャフトの外径をボルト孔１１３の内径より大きくして、長さを円柱体１２ａより段付きボルト孔１１３の段部１１３ｂの深さの２倍に相当する長さを短くしたものとしても良い。

【0023】

（混合体の実施形態２）
混合体の実施形態２に係る混合体１Ａは、図６に示すように、２つの支持板１１の間に１枚の中間板１６が配設され、前記中間板１６を挟んで配設されているスペーサー１４ａ，１４ｂをボルト１３ａが挿通している点で、実施形態１に係る混合体１と異なる。その他の構成は実施形態１に係る混合体１と同じである。

【0024】

中間板１６は、図８に示すように中央貫通孔１６１、複数の柱状体貫通孔１６２、及び締結用貫通孔として４つのボルト孔１６３を有し、各々が支持板１１の流出入孔１１１、複数の凹孔１１２、及び段付きボルト孔１１３と同数で同じ位置に配置されている。中央貫通孔１６１及びボルト孔１６３の内径は、各々支持板１１の流出入孔１１１及び段付きボルト孔１１３の貫通孔１１３ａと略同じである。複数の柱状体貫通孔１６２の内径は、支持板１１の凹孔１１２の内径と略同じである。各々の支持板１１と中間板１６の間隔を保つために、ボルト１３ａの外周に中間板１６を挟んで２つのスペーサー１４ａ，１４ｂが配されている。

【0025】

図７も参照して、混合体１Ａにおいては、円柱体１２ａは２つの支持板１１の間に配設された中間板１６の柱状体貫通孔１６２を貫通し、その端部は２つの支持板１１の凹孔１１２により位置決めされる。スペーサー１４ａ，１４ｂは、２つの支持板１１の段付きボルト孔１１３の段部１１３ｂにより位置決めされる。そのため、スペーサー１４ａ，１４ｂ及び中間板１６のボルト孔１６３を挿通するように配されたボルト１３ａに対してナット１３ｂを締め込むことにより、支持板１１及び中間板１６が円柱体１２ａ及びスペーサー１４ａ，１４ｂを挟み込んで固定され、混合体１Ａを形成することができる。

【0026】

以上の構成を有する混合体１Ａの支持板１１の流出入孔１１１から適宜な手段により流体Ｆを供給すると、混合体１の場合と同様に、流体Ｆは混合体１Ａ内部の各円柱体１２ａの間を中空部１５から外周部に向かって流れ、外周部から流出する。そして、流体Ｆが混合体１Ａ内部を内周から外周に向かって千鳥状に配列された複数の円柱体１２ａの間を流通する際に、分割、合流等を繰り返すことにより混合される。

【0027】

なお、図６に示す混合体１Ａでは中間板１６は１つであり、円柱体１２ａは長さ方向に２つに区切られているが、中間板１６を２つ以上配し、スペーサー１４を各々支持板１１と中間板１６の間、及び中間板１６同士の間に配設することにより、円柱体１２ａを長さ方向に３つ以上に区切っても良い。

【0028】

以上のように混合体１の長さ方向を中間板１６により区切られた混合体１Ａとすることにより、支持板１１の表面壁及び中間板１６の表面壁から流体Ｆの流れ方向に対して垂直方向に摩擦抵抗が作用する。そのため、円柱体１２ａが長い場合であっても、流体Ｆが２つの支持板１１のみの場合と比較して、支持板１１と中間板１６により仕切られた各々の区間の速度分布が均等に近付くので、流体Ｆを円柱体１２ａの長さ方向に対して直角方向へ、より一様に流すことができる。特に、後述する混合体の撹拌翼への適用において、円柱体１２ａが長い場合に有効である。

【0029】

（混合体の変形例１）
混合体１及び１Ａにおいて、柱状体１２として断面が円形状の円柱体１２ａを配しているが、これには限定されない。例えば、円柱体１２ａに代えて図９（ａ）に示すようにサイズが異なる断面が矩形状の四角柱体１２ｂを放射状に、且つ円周方向に千鳥状に配列しても良い。四角柱体１２ｂとすることにより、流体Ｆが混合体１内部を通過する際に受けるせん断力が大きくなって流動抵抗は大きくなるが、流体が四角柱体１２ｂの角部近傍を通過する際に発生する渦流等により、混合効率を高くすることができる。複数の四角柱体１２ｂ間の間隙を小さくすれば、さらに流体Ｆに作用するせん断力を大きくして混合効率を高くすることができる。

【0030】

また、図９（ｂ）に示すように、円柱体１２ａをサイズの異なる断面が楕円形状の楕円柱体１２ｃと組み合わせても良いし、図９（ｃ）に示すように同じ大きさの楕円柱体１２ｃをらせん状に配置しても良い。さらに、図９（ｄ）に示すように偏平状の板状体１２ｄを放射状に配置しても良い。図９（ｂ）のように内周から外周に向かって円周方向の断面積が大きくなる楕円柱体１２ｃを配置することにより、同じサイズの円柱体１２ａのみを配置した図５の場合と比較して、混合体１の外周付近の楕円柱体１２ｃ間を流れる際の流体の流速が大きくなるので、流体の乱れを大きくして混合効率を高くすることができる。また、図９（ｃ）のように楕円柱体１２ｃをらせん状に配置することにより、混合体１を回転させる場合の流動抵抗を小さくすることができるので、効率的に流体を混合することができる。さらに、図９（ｄ）のように偏平状の板状体１２ｄを配することにより、混合体１を回転させる場合の流動抵抗は大きくなるが、渦流等の発生により円柱体１２ａや楕円柱体１２ｃを配するよりも混合を促進することができる。なお、図９（ａ）～図９（ｄ）においては、支持板１１の段付きボルト孔１１３は省略されている。

【0031】

また、図９（ａ）では周方向に３列の四角柱体１２ｂを配し、図９（ｂ）では周方向に合計４列の円柱体１２ａ及び楕円柱体１２ｃを配しているが、これらには限定されず周方向に５列以上配しても良い。また、柱状体１２としては円柱体１２ａ、四角柱体１２ｂ及び楕円柱体１２ｃ以外の、例えば断面が三角形の三角柱体等の任意の形状であっても良い。また、混合体１の重量を軽くするために、円柱体１２ａのような棒状の中実材でなく、管状体のような中空材でも良い。例えば、スペーサー１４のような断面が円環状である円管体であっても良いし、四角柱体１２ｂ及び楕円柱体１２ｃに代えて、中空材である四角管体又は楕円管体であっても良い。中実材であっても中空材であっても，流体を混合するための効果は同じだからである。

【0032】

（混合体の変形例２）
図１０（ａ）に示すように、混合体１を構成する支持板１１を、位置決め板１７（図１０（ｂ））及びカバー板１８（図１０（ｃ））から形成しても良い。この場合において位置決め板１７は、中央に中央貫通孔１７１、円周状に円柱体１２ａと同数の位置決め貫通孔１７２、及び外周部に近い位置に４つのボルト孔１７３を有し、各々支持板１１の流出入孔１１１、凹孔１１２、段付きボルト孔１１３と同じ位置に配されている。一方、カバー板１８は中央に中央貫通孔１８１、及び外周部に近い位置に４つのボルト孔１８２を有し、各々支持板１１の流出入孔１１１、及び段付きボルト孔１１３と同じ位置に配されている。

【0033】

位置決め板１７の中央貫通孔１７１の内径とカバー板１８の中央貫通孔１８１の内径は、支持板１１の流出入孔１１１の内径と同じである。位置決め板１７の位置決め貫通孔１７２の内径は、支持板１１の凹孔１１２の内径と同じである。位置決め板１７のボルト孔１７３の内径とカバー板１８のボルト孔１８２の内径は、支持板１１の段付きボルト孔１１３の貫通孔１１３ａの内径と同じである。スペーサー１４の長さは、図１の支持板１１を使用する場合と比較して、段付きボルト孔１１３の段部１１３ｂの深さの２倍に相当する長さだけ短い。そのため図１１に示したように、位置決め板１７及びカバー板１８を積層することにより、支持板１１と同様の形状とすることができるので、支持板１１を使用した図１の場合と同様に混合体１を形成することができる。

【0034】

（混合体の変形例３）
また、上記とは異なり図１２（ａ）に示すように、支持板１１に代えて位置決め板１７とし、位置決め板１７の位置決め貫通孔１７２に円柱体１２ａを直接溶接した混合体１としても良い。この場合において、円柱体１２ａの一端にオスネジ加工を施し、一方の位置決め板１７の位置決め貫通孔１７２にメスネジ加工を施し、円柱体１２ａの一端を一方の位置決め板１７の位置決め貫通孔１７２にねじ込んだ後に、円柱体１２ａの他端を他方の位置決め板１７の位置決め貫通孔１７２に溶接しても良い。あるいは、図１２（ｂ）に示すように、円柱体１２ａに代えて円管体１２ｅとする場合には、位置決め板１７の位置決め貫通孔１７２に円管体１２ｅを溶接した後に、位置決め板１７にカバー板１８を重ねて溶接等の適宜な手段により固定した混合体１としても良いし、位置決め板１７にカバー板１８を重ねて固定せずに、円管体１２ｅ内部を流体が通過するようにしても良い。位置決め板１７の間に中間板１６を配設する場合には、円柱体１２ａ又は円管体１２ｅの適宜な位置に溶接すれば良いが、全ての円柱体１２ａ又は円管体１２ｅに溶接せずに、外周部の円柱体１２ａ又は円管体１２ｅだけに溶接すれば良い。これらの変形例は、水処理のような大型の設備に混合体１を使用する場合に有効である。

【0035】

（撹拌翼）
図１３は、撹拌翼の実施形態に係る混合体１Ａを備える撹拌翼２の分解斜視図である。混合体１Ａの上部に、流出入孔１１１に十字状の支持部材１１４を設けた支持板１１ａを配設し、支持部材１１４の中央部にねじ込み等の適宜な方法により回転軸２１を取り付けて撹拌翼２を構成することができる。図１４に示すようにこの撹拌翼２を流体Ｆを収容した撹拌槽Ｔ内部に設置した撹拌装置において、図示しないモータにより撹拌翼２を回転させると、撹拌翼２の内部に保持された流体Ｆは、遠心力の作用により半径方向外方に向けて付勢される。付勢された流体Ｆは、撹拌翼２内部の複数の円柱体１２ａの間を内周部から外周部に向かって略放射状に流れ、撹拌翼２の外周部から吐出させられる。これに伴い、撹拌槽Ｔ内部の流体Ｆは、撹拌翼２の上下の支持板１１ａ，１１から撹拌翼２内部の中空部２２に流入するので、流体Ｆは撹拌槽Ｔ内部で循環させられる。

【0036】

以上により、流体Ｆは、撹拌翼２内部を内周部から外周部に向かって略放射状に流動する際に、図５に示したように複数の円柱体１２ａの間を流通しながら分割及び合流され、さらには乱流、渦流、衝突等を繰り返し、撹拌槽Ｔ内部で循環を繰り返すことにより混合される。この際、撹拌翼２の水平断面視において、複数の円柱体１２ａ間の空間はすべて連通しているため、流体Ｆが粒子等の固形分を含む場合であっても、複数の円柱体１２ａの間隙への閉塞が抑制される。このため、撹拌翼２は流体Ｆが粒子等を含んでいても使用することができ、また使用後の洗浄も容易である。

【0037】

（撹拌翼の変形例）
図１３に示した撹拌翼２は、上側の支持板１１に回転軸２１が接続されているが、図１５（ａ）に示した撹拌翼２Ａのように、支持板１１ａと同様に中央貫通孔１６１に十字状の支持部材１６４を設けた中間板１６ａに、回転軸２１を取り付けた撹拌翼２Ａとしても良い。また、図１５（ｂ）に示したように、２以上の中間板１６を備えた撹拌翼２Ｂとしても良いし、図１に示したような、中間板１６を備えていない混合体１に回転軸２１を取り付けた撹拌翼２としても良い。なお、これらの場合においても、２つの支持板１１の一方には流出入孔１１１を設けず、他方の支持板１１の流出入孔１１１のみから流体Ｆを流入させてもよいし、支持板１１の代わりに位置決め板１７とカバー板１８の組合せであっても良い。

【0038】

撹拌翼２において、円柱体１２ａを図１６（ａ），１６（ｂ）のように配した撹拌翼２Ｃ，２Ｄとしても良い。図１６（ａ）は、略十字状の支持板１１ｂに円柱体１２ａを千鳥状に、且つ十字状に配列したものであり、図１６（ｂ）は、略矩形状の支持板１１ｃに円柱体１２ａを全面に、且つ碁盤目状に配列したものである。このように円柱体１２ａを配列することによっても、撹拌槽Ｔ内で撹拌翼２Ｃ，２Ｄを回転させることにより、撹拌槽Ｔ内に保持された流体Ｆを混合することが可能である。撹拌翼２のように円柱体１２ａを円周状に配置することにより、例えば高粘性の流体Ｆが撹拌翼２と共回りして定常流れとなる場合には、撹拌翼２Ｃや２Ｄのように円柱体１２ａを配置することにより、流体Ｆの流れが非定常になって乱れが大きくなり混合が促進される。また、円柱体１２ａに代えて、図９（ａ）～図９（ｄ）に示したような四角柱体１２ｂ、楕円柱体１２ｃ、板状体１２ｄでも良いし、円管体１２ｅやその他の断面形状のものでもよい。

【0039】

（静的流体混合器）
図１７は、静的流体混合器の実施形態に係る混合体１を備える静的流体混合器３が、配管３１のフランジ３２間に配設された断面模式図である。静的流体混合器３において、上流側の第１支持板１１ｄ及び下流側の第３支持板１１ｆは、図４に示した混合体１における支持板１１と異なり流出入孔１１１を有していない。一方、第１支持板１１ｄと第３支持板１１ｆの中間に配設された第２支持板１１ｅは流出入孔１１１を有し、外径はフランジ３２の締結用のボルト１３ａに内接する大きさであり、フランジ３２間にボルト１３ａ及びナット１３ｂにより挟持されている。

【0040】

このような静的流体混合器３に適宜な圧送手段により流体Ｆを供給すると、流体Ｆは上流側（左側）の第１支持板１１ｄにより直進を妨げられ、配管３１の内壁と第１支持板１１ｄの外周の間隙を通過して、静的流体混合器３の上流側の外周部の第１環状空間３３ａに到達し、複数の円柱体１２ａの間を外周部から内周部に向かって流れ、第１中空部３４ａに到達する。第１中空部３４ａに到達した流体Ｆは、続いて第２支持板１１ｅの流出入孔１１１を通過して第２中空部３４ｂに到達し、複数の円柱体１２ａの間を内周部から外周部に向かって流れ、下流側の外周部の第２環状空間３３ｂに到達し、配管３１の内壁と第３支持板１１ｆの間隙を通過して配管３１内部に到達する。

【0041】

以上のように、流体Ｆは静的流体混合器３を構成する複数の円柱体１２ａの間を外周部から内周部へ、あるいはその逆に内周部から外周部へに向かって略放射状に流れる。そしてその際に、流体Ｆは半径方向に千鳥状に配列された複数の円柱体１２ａの間を流通しながら、分割及び合流等を繰り返すことにより混合される。このような静的流体混合器３であれば、流体Ｆに粒子が含まれていても閉塞しにくく、また洗浄が容易である。

【0042】

（静的流体混合器の他の実施形態）
図１８は、静的流体混合器の他の実施形態である静的流体混合器３Ａが、配管３１のフランジ３２間に配設された断面模式図である。静的流体混合器３Ａは、静的流体混合器３の円柱体１２ａを長さ方向に延長して第１支持板１１ｄ及び第３支持板１１ｆを貫通させ、そして上流側の先端に配管３１の内壁と略内接する外径を有し、且つ中央に流体Ｆが流入する流出入孔１１１を有する第４支持板１１ｇが配設され、また、下流側の先端には、第４支持板１１ｇと同様に配管３１の内壁と略内接する外径を有し、且つ中央に流体Ｆが流出する流出入孔１１１を有する第５支持板１１ｈが配設されている。その他の構造は静的流体混合器３と同じである。

【0043】

このような静的流体混合器３Ａに適宜な圧送手段により流体Ｆを供給すると、図１８に示したように、流体Ｆは上流側の第４支持板１１ｇの流出入孔１１１から静的流体混合器３Ａ内部の第１中空部３４ｃに流入し、第１支持板１１ｄにより直進を妨げられるため、複数の円柱体１２ａの間を流れて第１環状空間３３ｃに到達する。第１環状空間３３ｃに到達した流体Ｆは、第２支持板１１ｅにより直進を妨げられるため、第１支持板１１ｄと第２支持板１１ｅの間の複数の円柱体１２ａ間を通過して第２中空部３４ｄに到達し、さらに第２支持板１１ｅの流出入孔１１１を通過して第３中空部３４ｅに到達する。その後流体Ｆは、第３支持板１１ｆにより直進を妨げられるため、複数の円柱体１２ａ間を通過して第２環状空間３３ｄに到達し、さらに複数の円柱体１２ａ間を通過して第４中空部３４ｆに到達し、第５支持板１１ｈの流出入孔１１１を経て静的流体混合器３Ａから配管３１内部に到達する。このような静的流体混合器３Ａは、静的流体混合器３よりも多くの複数の円柱体１２ａ間を通過するため、静的流体混合器３よりも流体Ｆの混合を促進することができる。

【0044】

（その他）
本発明に係る混合体、撹拌翼及び静的流体混合器は種々の用途に使用することができる。既に述べたように粒子等の固形分を含む液体であっても混合することが可能であり、含まれる粒子等のサイズが大きい場合であっても、各々の柱状体や板状体の間隔を大きくすることにより、閉塞を抑制して混合することが可能である。また、高粘性の液体であっても、柱状体間の間隔を大きくして流れる際の流動抵抗を小さくすることにより混合することが可能である。また、撹拌翼により、ある程度の流動性を備える粉体を混合することが可能である。

【0045】

混合体のサイズは自由に調整可能であり、大きいものでは水処理でのフロック形成のような大型の撹拌装置に適用することが可能である。この場合、円柱体１２ａや円管体１２ｅのような角部や突起のない柱状体１２を使用することにより、フロックの破壊を抑えて粗大化することができる。一方、小さいものでは図１９（ａ）に示したような磁石４２が埋め込まれた台座４１の上に図示しないボルト孔を配し、小型の混合体１をボルトにより固定した撹拌子４や、図１９（ｂ）に示したような棒状撹拌子４３を取り付けた台座４１Ａの上に、混合体１を締結具により固定した撹拌子４Ａとすることもできる。これらの撹拌子４や撹拌子４Ａは、流体を収容したビーカー等の容器内に設置して、マグネチックスターラー上に載置して流体を混合することができる。

【0046】

以上に開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての修正や変形を含むものである。

【符号の説明】

【0047】

１ 混合体
２ 撹拌翼
３ 静的流体混合器
１１ 支持板
１２ 柱状体
１２ａ 円柱体
１４ スペーサー
１５ （混合体の）中空部
１６ 中間板
１７ 位置決め板
１８ カバー板
２１ 回転軸
２２ （撹拌翼の）中空部
３１ 配管
３２ フランジ
３３ 環状空間
３４ （静的流体混合器の）中空部
４ 撹拌子
４１ 台座
４２ 磁石
４３ 棒状撹拌子
Ｆ 流体
Ｔ 撹拌槽

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】