(57)【要約】【課題】少ない加工工数で、しかも低コストに、スタティックミキサの撹拌ユニットを製造する。【解決手段】外筒2と、外筒2内に配置され、交互に逆まわりにひねった複数のエレメント8a、8bを位相がずれた状態で長手方向に連続して備えた撹拌ユニット4とで構成されるスタティックミキサ1の撹拌ユニット4を、長尺の帯状素材6から製造する方法であって、内径が外筒2と同径かそれよりも小径で、エレメント8ａ、8bの１つ分に相当する長さのパイプ12を用い、パイプ12内に帯状素材6を挿入した状態で帯状素材6にひねり加工を施すことにより、交互に逆まわりにひねった複数のエレメント8a、8bを連続的に形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外筒と、前記外筒内に配置され、交互に逆まわりにひねった複数のエレメントを位相がずれた状態で長手方向に連続して備えた撹拌ユニットとで構成されるスタティックミキサの前記撹拌ユニットを長尺の帯状素材から製造する方法であって、
内径が前記外筒と同径かそれよりも小径で、前記エレメントの１つ分に相当する長さのパイプを用い、前記パイプ内に前記帯状素材を挿入した状態で前記帯状素材にひねり加工を施すことにより、交互に逆まわりにひねった複数の前記エレメントを連続的に形成することを特徴とするスタティックミキサの撹拌ユニット製造方法。
【請求項２】
前記帯状素材の、隣り合ったエレメントの境界部に、前記帯状素材の幅方向両側から所定深さの切込みを形成する工程と、
前記帯状素材の長手方向における前記切込みの両側で前記帯状素材を把持して互いに逆方向に相対回転させることにより隣り合ったエレメントの位相を所定角度ずらす工程と
を有する請求項１のスタティックミキサの撹拌ユニット製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スタティックミキサの撹拌ユニットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スタティックミキサは、駆動力を必要としない静止型混合攪拌装置であり、圧力損失が小さく、混合効率も高いことから、多岐の分野で使用されている。たとえば、単に流体を混合するだけでなく、均質化、ガス吸収、反応、加熱、熱交換などでも優れた効果が得られ、石油化学、繊維工業、食品工業、水処理業界、紙パルプ工業等の広い分野で利用されている。
【０００３】
スタティックミキサは、外筒と、外筒の内部に配置した撹拌ユニットとで構成される（特許文献１の段落００２８、図１）。撹拌ユニットは、軸心まわりに略１８０°ずつ交互に逆向きにひねった複数のエレメントを、隣り合ったエレメント同士では一定の角度だけ位相をずらした状態で長手方向に連続して備えている。外筒はその両端で配管に接続するようになっていて、外筒内に流体を流すと、交互に逆向きにひねった、かつ、一定の角度だけ位相がずれたエレメントを通過する間に乱流が発生し、当該流体の撹拌、混合が行われる。各エレメントによって２分割されるとともに逆回りに流動させられることにより均一に混合される。
【０００４】
スタティックミキサの製造は、ろう付け（ブレージング）によって行われている。すなわち、撹拌ユニットのらせん状の外周縁と外筒の内壁面との接触部にペースト状の金属ろうを塗布し、撹拌ユニットを外筒内にセットし、高温炉中で加熱して金属ろうを溶融させる（特許文献１の段落０００３）。
【０００５】
撹拌ユニットの製造方法に関しては、大別して２種類が知られている。その一つは、複数のエレメントを別々に製作した後、溶接等によりつなぎ合わせて１本の撹拌ユニットを得る方法である（特許文献１の段落００３２、図１）。もう一つは、長尺の帯状素材から複数の連続したエレメントを有する撹拌ユニットを製作する方法である（特許文献２の段落０００３、図１６）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１０６８１７号公報
【特許文献２】特開平０５−３２４００２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
複数のエレメントを一つ一つブレージングによりつなぎ合わせて撹拌ユニットを製作する場合、工数が多く、したがって製造コストも高くつくという問題がある。しかも、撹拌ユニットを外筒内の所定の位置にセットした状態で精度良くブレージング加工することは難しく、加工面の課題が残されている。例えば、撹拌ユニットの外径が外筒の内径と同一かそれよりも小径の仮想円筒面内におさまっていなかったり、撹拌ユニットの真直度が悪かったりすると、撹拌ユニットを外筒に挿入することが困難となる。また、挿入はできたとしても、撹拌ユニットの外周縁と外筒の内壁面との間のすきまが広すぎたり、不均一であったりすると、ろう付けが首尾よく行われない。すきまが残っていると流体のショートパスの原因となるため当該スタティックミキサの製品としての信頼性が問題となる。
【０００８】
これらの問題点は、撹拌ユニットの上記二つの製造方法に拘らず発生する。したがって、いずれにしても、撹拌ユニットを外筒内の所定位置に簡単に、しかも、適切なすきまをもって、セットすることができるようにするためには、後工程として矯正作業が不可欠であり、この点でも工数削減には限界がある。
【０００９】
そこで、本発明の課題は、加工工数が少なく、低コストな、スタティックミキサの撹拌ユニットの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、外筒の内径と同径かそれよりも小径で、長さが撹拌ユニットのエレメントの１つ分に相当するパイプを使用して、そのパイプ内に帯状素材を挿入した状態でひねり工程を実行することによって課題を解決したものである。すなわち、本発明のスタティックミキサの撹拌ユニット製造方法は、外筒と、前記外筒内に配置され、交互に逆まわりにひねった複数のエレメントを位相がずれた状態で長手方向に連続して備えた撹拌ユニットとで構成されるスタティックミキサの前記撹拌ユニットを長尺の帯状素材から製造する方法であって、
内径が前記外筒と同径かそれよりも小径で、前記エレメントの１つ分に相当する長さのパイプを用い、前記パイプ内に前記帯状素材を挿入した状態で前記帯状素材にひねり加工を施すことにより、交互に逆まわりにひねった複数の前記エレメントを連続的に形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、少ない加工工数で、しかも低コストで、スタティックミキサの撹拌ユニットを製造することができる。
具体的には、撹拌ユニットの複数のエレメントを帯状部材から連続的に形成するようにしたため、エレメント同士を溶接する場合に比べて大幅な工数削減が達成できる。
また、帯状部材をパイプ内に挿入した状態で帯状部材にひねり加工を施すことにより、形成されたエレメントの外径は当該パイプの内径内におさまるため、撹拌ユニットの外径の矯正をするための後工程が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（Ａ）〜（Ｄ）は撹拌ユニットのエレメントの形成過程を説明するための工程図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）は切込みを設ける場合の撹拌ユニットの製造工程図である。
【図３】標準的なスタティックミキサの縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
まず、図３を参照すると、標準的なスタティックミキサ１は、外筒２と、外筒２の内部に配置した撹拌ユニット４とで構成されている。通常、外筒２はステンレス鋼その他の金属製の円筒体である。大きさは用途に応じて適宜決定されるべきものであるが、とりわけ内壁面は、高い円筒度に、かつ、滑らかに仕上げてある。外筒２の両端部に、図示するようにフランジを設け、あるいは管用ねじ（図示省略）を設け、配管途中に接続して各種装置や設備におけるインラインミキサとして使用される。
【００１５】
撹拌ユニット４は、その長手方向に、左ひねりのエレメント８ａと右ひねりのエレメント８ｂを交互に並べた形状をしている。各エレメント８ａ、８ｂは、撹拌ユニット４の軸心のまわりに約１８０°、らせん状にひねってあり、隣り合ったエレメント８ａ、８ｂはひねりの向きが互いに逆向きとなっている。さらに、撹拌ユニット４は、隣り合ったエレメント８ａ、８ｂ同士が互いに約９０°交差した関係にある。つまり、エレメント８ａとエレメント８ｂとは軸心まわりの回転位相が相違している。
【００１６】
撹拌ユニット４の大きさは用途に応じて適宜決定されるべきものであるが、外径に関しては、必要に応じて、撹拌ユニット４の外周縁に研磨加工等を施して精度良く、かつ、滑らかに仕上げる。特に、外筒２と撹拌ユニット４をろう付けにより接合する場合、外筒２の内壁面と撹拌ユニット４の外周縁との間のすきまが所定の範囲におさまるように設定される。
【００１７】
撹拌ユニット４は、ろう材（図示省略）が表面張力により撹拌ユニット４の外周縁と外筒２の内壁面との間に介在して溶融することにより、外筒２にろう付けされる。ろう材の具体例としては、接合強度が高く耐熱および耐食性に優れたＪＩＳ  Ｚ  ３２６５で規定されるニッケルろう（ＢＮｉ−２）を挙げることができる。加熱後に炭素などの固形物の残留のない有機高分子系結合剤と♯１００メッシュの細粒状のニッケルろうと有機溶剤とを混練したペースト状のろうペーストを加熱することにより、有機成分が分解あるいは気化して金属成分が溶融し、固化する。有機高分子系結合剤としてはアクリル樹脂が挙げられ、有機溶剤としてはトルエンが挙げられる。
【００１８】
次に、図１を参照して撹拌ユニット４の製造方法について説明する。
図１（Ａ）に示すように、撹拌ユニット４を形成するための長尺の帯状素材６を準備する。実施例では、帯状素材６として板厚１．６〜３．２の範囲のＳＰＨＣ鋼板を使用した。帯状素材６の幅寸法は、外筒２（図３参照）の内径と同一か、それよりもわずかに小さくてもよい。帯状素材６の長さは、所望の数のエレメントを形成するに足る長さであればよく、長めのものを使用して、残部を切除してもよい。
【００１９】
図１（Ｂ）に示すように、帯状素材６をクランプ１４で把持する。このとき、クランプ１４から突出している帯状素材６の長さが、エレメント８ａ、８ｂの１ピッチ分に相当する長さに、ひねり治具１６（図１（Ｃ）参照）による掴みしろを足した長さとなるように設定する。
【００２０】
そして、クランプ１４の上方に突出している帯状素材６にパイプ１２をはめる。パイプ１２の長さはエレメント８ａ、８ｂの１ピッチ分に相当する。したがって、図１（Ｂ）に即して述べるならば、パイプ１２の下端がクランプ１４に当たった状態で、パイプ１２の上端から突出している帯状素材６の長さは上記掴みしろに相当する。
【００２１】
なお、実施例で使用したパイプ１２は、ＪＩＳ  Ｇ  ３４５２に規定されている配管用炭素鋼鋼管（ＳＧＰ）２５Ａを所定長さに切断したもので、内径２７．６ｍｍ、外径３４．０ｍｍ、肉厚３．２ｍｍである。すなわち、外筒２（図３参照）の内径がパイプ１２の内径と略同径であると想定したものである。
【００２２】
第一ひねり工程
続いて、図１（Ｃ）に示すように、パイプ１２の上端から突出した帯状素材６の端部をひねり治具１６で掴み、左まわりに１８０°ひねる。これにより、左ひねりのエレメント８ａが形成される。
【００２３】
ピッチ送り工程
次に、図１（Ｄ）に示すように、クランプ１４を緩めて、エレメント８ａ、８ｂの１ピッチ分に相当する長さだけ帯状素材６をクランプ１４から引き出す。図２（Ｄ）に即して言うならば上方に引き上げる。
【００２４】
第二ひねり工程
そして、図１（Ｃ）に関連して述べたのと同様に、ひねり治具１６で帯状素材６を把持し、しかし今度は逆まわり（右まわり）に１８０°ひねる。これにより、右ひねりのエレメント８ｂが形成される。なお、右ひねりのエレメント８ｂを先に形成してもよく、その場合、ここでは左ひねりとなる。
【００２５】
第二ひねり工程を終えた段階で、隣り合った１組のエレメント８ａ、８ｂが形成される。したがって、所望のエレメント数だけ、第一ひねり工程と第二ひねり工程を繰り返すことにより、互いに逆まわりに１８０°ひねったエレメント８ａ、８ｂを交互に連続して形成した撹拌ユニット４が得られる。
【００２６】
さらに、必要に応じて、隣り合ったエレメント８ａ、８ｂ同士を互いに所定角度、たとえば９０°、ひねることができる。その場合、隣り合ったエレメント８ａとエレメント８ｂの間に切込み１０を入れておくことにより、加工が容易になるばかりでなく、ひねり加工に伴う帯状素材６の歪や変形を抑制することができる。切込み１０の形態は任意であるが、たとえば、帯状素材６の両側の端縁から相互方向に切り込んだ溝状とすることができる。また、切込み深さは、ひねり角度のほか、帯状素材６の板厚や材料硬度等をも勘案して設定されるべきものである。
【００２７】
一つの撹拌ユニット４の中で、エレメント８ａ、８ｂ間の角度がばらついてもよい。例えば狙い値を９０°とした場合、８０°〜１００°の範囲でばらついてもよい。また、エレメント８ａ、８ｂ間の角度はすべて同一である必要はなく、撹拌ユニット４の長手方向に順次、あるいはアトランダムに、変化させることもできる。
【００２８】
図２は、所望数のエレメント８ａ、８ｂの形成を終えた帯状素材６に、エレメント８ａとエレメント８ｂの間の部分に切込み１０を設け（図２（Ｂ））、その後、隣り合ったエレメント８ａとエレメント８ｂを９０°ひねる（図２（Ｃ））ようにした例である。
【００２９】
このように、所望数のエレメント８ａ、８ｂの形成を終えた後の帯状素材６の、すべてのエレメント８ａ、８ｂ間に切込み１０を一括して設けた後、各切込み１０の部分で所定角度ひねる作業を行うほか、エレメント８ａ、８ｂ間に切込み１０を設け、その都度、所定角度ひねるという作業を繰り返してもよい。あるいはまた、最初に帯状素材６に切込み１０を設けるようにしてもよい。例えば上述の第一ひねり工程と第二ひねり工程を順次行う場合、それらに先立って、帯状素材６に切込み１０を設け、その後、第一ひねり工程によりエレメント群を形成し、次に、第二ひねり工程によりエレメント間でひねって位相を異ならせる。
【００３０】
なお、実施例は、エンジンの試験装置におけるエンジンオイルやＬＬＣ（冷却液）の循環系統に設けるスタティックミキサの撹拌ユニットに適用したもので、スタティックミキサの周囲にＩＨヒータを設けて内部を流れる流体を加熱するようにした。スタティックミキサの外筒の外周にジャケットを設けて熱交換器を構成させることも可能である。
【００３１】
以上、図面に従って実施の形態を説明したが、本発明は、ここに述べ、かつ、図示した実施の形態に限らず、特許請求の範囲を逸脱することなく種々の変更を加えて実施をすることができる。
【符号の説明】
【００３２】
１  スタティックミキサ
２  外筒
４  撹拌ユニット
６  帯状素材
８ａ、８ｂ  エレメント
１０  切込み
１２  パイプ
１４  クランプ
１６  ひねり治具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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