(57)【要約】【課題】攪拌翼を設ける必要がない混合装置を提供する。【解決手段】原料タンク２０ａ、２０ｂに収容された複数の流動体材料２１ａ、２１ｂは、可変絞り弁２４ａ、２４ｂを介してノズル１６の流動体供給口へ供給される。この時点では流動体材料は均一には混合されていないが、この流動体材料が流動体吐出口から吐出されるとき、ノズル１６の気体供給口から導入された圧縮空気がノズル１６の前方に圧縮空気の高速渦流を形成し、この渦流によって吐出された流動体材料が微粒子状に破砕され、混じり合うことによって均一な混合物１３としてバッチ槽１０内に仕込まれる。更に、バッチ槽１０内に仕込まれた混合物を再混合させたい場合は、バッチ槽１０内の混合物を排出口１５から再供給管１８を経由してノズル１６に供給する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動体材料を収容するための容器と、
当該容器内に前記流動体材料を吐出する流動体吐出口と、当該流動体吐出口に連通する流動体供給口と、前記流動体吐出口の前方に気体の高速渦流を形成するように前記流動体吐出口の周囲に形成された気体噴射口と、当該気体噴射口に連通する気体供給口とを有するノズルと、
前記ノズルの前記気体供給口へ前記気体を供給する気体供給手段と、
前記容器内の流動体材料を、前記ノズルの前記流動体供給口へ供給する流動体循環手段と
を備え、
前記ノズルの前記流動体供給口へ供給された流動体材料は、前記ノズルの前記流動体吐出口から吐出され、前記気体の高速渦流によって破砕されて均一な混合状態となって前記容器内に噴出される
ことを特徴とする混合装置。
【請求項２】
前記ノズルの前方に、当該ノズルから噴出された流動体材料の運動エネルギーを低減させる低減手段を更に備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の混合装置。
【請求項３】
前記容器は、前記ノズルによって容器内に放出された前記気体を容器外に排出する排気手段を備える
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の混合装置。
【請求項４】
前記容器内に流動体材料を投入するため、当該流動体材料を前記ノズルの前記流動体供給口へ供給する流動体供給手段を更に備える
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の混合装置。
【請求項５】
前記流動体供給手段は、複数の流動体材料を所定の比率で混在させて、前記ノズルの前記流動体供給口へ供給する
ことを特徴とする請求項４に記載の混合装置。
【請求項６】
前記流動体供給手段は、前記比率を調節する流量調節手段を備える
ことを特徴とする請求項５に記載の混合装置。
【請求項７】
前記容器内で所定の反応が進行する反応器として利用されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の混合装置。
【請求項８】
前記反応器は、バイオリアクターである
ことを特徴とする請求項７に記載の混合装置。
【請求項９】
前記バイオリアクターは、好気性微生物培養用バイオリアクターであり、前記ノズルの前記気体供給口へ供給される気体は、酸素を含む気体である
ことを特徴とする請求項８に記載の混合装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、培養液、塗料、薬剤液、油、水等の流動体材料を均一に混合させる混合装置に関し、特に、生化学反応、微生物反応その他の各種反応の促進等に利用できる混合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
混合操作は、化学工学等において不可欠な操作の一つである。すなわち、食品、化粧品、医薬、製薬、塗料等の現場において、反応・抽出・吸収・混合などの広域な用途に利用されている。好気性微生物培養用バイオリアクターにおいても、通気を目的とした混合操作が利用されている。
【０００３】
一般に混合は、目的あるいは過程を意味し、混合を達成する方法あるいは操作は、通常粘度の流体を対象とする場合、攪拌と呼ばれる。攪拌操作には、バッチ式攪拌と連続式攪拌とがあるが、以下では、主にバッチ式攪拌について述べる。
【０００４】
攪拌（特に高粘度液攪拌）において重要な点は、容器内の流動状態であり、処理液をいかに容器全体に移動させ、分散させるかにある。この場合、混合物の物性、すなわち粘性、比重、表面張力、湿潤性などの影響をうけ、このうち最もいちじるしい影響を及ぼすのが流体の粘性特性である。
【０００５】
現在、各分野で行われているバッチ式攪拌操作で扱う液は低粘度から高粘度のものまで非常に種類が多い。低粘度液撹拌の場合は、翼径が小さくても、槽壁に邪魔板を３〜４枚設置することにより局部の流動で全体を十分動かすことができる。攪拌翼としては、プロペラ翼、傾斜パドル、ディスクタービン翼などが用いられている。一方、高粘度液攪拌の場合には粘度の影響により、翼からの吐出流が槽全体に行き渡らず循環数がいちじるしく低下するため、翼径、翼巾とも大きく、槽径と翼径の比は大きくするのが原則となっている。攪拌翼としては、ヘリカルリボン翼、アンカー翼などが用いられる。
【０００６】
上記のとおり、低粘度攪拌操作と高粘度攪拌操作とでは最適な翼形状、翼径、回転数などが異なり、槽としても邪魔板要／不要の差異がある。しかしながら、各分野での攪拌操作には、粘度がほぼ一定であることはまれで、攪拌操作が進行するにつれて、低粘度から高粘度、あるいは、高粘度から低粘度に移行するのが一般的である。
【０００７】
低粘度から高粘度へ移行する場合は、固体チップや粉体を巻き込み、溶解する操作に主眼をおき、槽内に速やかに粉体などを分散させるため、高速回転型の攪拌装置を使用する場合が多い。一方、高粘度から低粘度へ移行する場合は、初期の高粘度状態で槽内全体が流動する攪拌装置が望ましく、低速でもデッドスペースのないような大型翼を取付ける。
【０００８】
このように粘度の変化に応じて攪拌装置を適宜選択する必要があり、また、一台の攪拌装置でマルチ的に攪拌操作をしたい場合は、高・低速組合せ攪拌装置（低速型の槽内全体流動と高速型の高分散性を取りいれたもの）や、複合回転式攪拌装置（一軸正逆回転のダブルモーション型、二軸でのプラネタリーモーション型、往復回転型等）といった複合型装置を導入する必要があった。
【０００９】
なお、以下の特許文献１には、攪拌器を備えた液体混合装置が記載されている。また、非特許文献１には、好気性微生物培養用バイオリアクターの基本的形式として、攪拌羽根を備えた通気かくはん槽が記載されている。
【００１０】
【特許文献１】
特開平６−２１０２０９号公報
【非特許文献１】
清水祥一・山根恒夫著「未来の生物化学シリーズ（１２）バイオリアクターシステム」、共立出版株式会社、１９８７年、ｐ．８１−８３
【非特許文献２】
「別冊ケミカルエンジニアリング  第２巻  第１号  工場操作シリーズ  攪拌・捏和・混合編」、株式会社化学工学社、昭和４３年、ｐ．１，ｐ．２４−２８
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような複合型装置は、高価であり、また、翼形状が複雑なため洗浄等に手間がかかる。
【００１２】
また、攪拌翼を用いた攪拌操作においては、攪拌軸を中心とする混合物の自由表面から空気が巻き込まれる。特に高速回転では自由表面にボルテックス（渦巻き）が発生し、かなりの空気が混合物内に混入する。これらの空気を追い出したい場合、なんらかの脱泡操作が必要となるが、一般に、脱泡は、混合物が低粘度の場合であっても時間がかかるし、混合物が高粘度になった場合は、時間をかけても非常に困難である。
【００１３】
また、バイオリアクターは、雑菌汚染の防止等のため、定期的に洗浄・殺菌をする必要があるが、攪拌羽根を備えた通気かくはん槽型の場合、内部構造が複雑なため、装置内の洗浄が不十分となり、雑菌汚染されやすい。
【００１４】
本発明の目的は、攪拌翼を設ける必要がない混合装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る混合装置は、流動体材料を収容するための容器と、当該容器内に流動体材料を吐出する流動体吐出口、当該流動体吐出口に連通する流動体供給口、前記流動体吐出口の前方に気体の高速渦流を形成するように前記流動体吐出口の周囲に形成された気体噴射口、及び、当該気体噴射口に連通する気体供給口を有するノズルと、前記ノズルの前記気体供給口へ前記気体を供給する気体供給手段と、前記容器内の流動体材料を、前記ノズルの前記流動体供給口へ供給する流動体循環手段とを備え、前記ノズルの前記流動体供給口へ供給された流動体材料は、前記ノズルの前記流動体吐出口から吐出され、前記気体の高速渦流によって破砕されて均一な混合状態となって前記容器内に噴出されることを特徴とする。
【００１６】
この場合において、前記ノズルの前方に、当該ノズルから噴出された流動体材料の運動エネルギーを低減させる低減手段（例えば、蛇管）を更に備えるようにしてもよい。
【００１７】
また、前記容器が、前記ノズルによって容器内に放出された前記気体を容器外に排出する排気手段（例えば、フィルター）を備えるようにしてもよい。
【００１８】
また、前記容器内に流動体材料を投入するため、当該流動体材料を前記ノズルの前記流動体供給口へ供給する流動体供給手段を更に備えるようにしてもよい。
【００１９】
この場合、前記流動体供給手段が、１種類の流動体材料を前記ノズルの前記流動体供給口へ供給するようにしてもよいし、複数の流動体材料を所定の比率で混在させて、前記ノズルの前記流動体供給口へ供給するようにしてもよい。
【００２０】
また、前記流動体供給手段は、複数の流動体材料を供給する場合、前記比率を調節する流量調節手段を備えるようにしてもよい。
【００２１】
上記混合装置は、前記容器内で所定の反応が進行する反応器（例えば、バイオリアクター）として利用することもできる。更に、前記バイオリアクターが、好気性微生物培養用バイオリアクターの場合は、前記ノズルの前記気体供給口へは、酸素を含む気体（例えば、空気）を供給するようにしてもよい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明による混合装置の全体構成を示す図である。本混合装置は、複数の流動体材料を混合しつつバッチ槽（容器）内に投入し（仕込み）、更に、投入完了後においても、バッチ槽内での所定の反応の促進等のために混合物の（再）混合を行えるものとして構成されている。
【００２４】
同図に示すように、本混合装置は、バッチ槽１０と、複数の原料タンク２０ａ、２０ｂとを備える。
【００２５】
バッチ槽１０は、原料タンク２０ａ、２０ｂから投入される流動体材料を収容する容器であり、バッチ槽１０内では、投入された流動体材料を用いた反応が行われる。
【００２６】
同図に示すように、バッチ槽１０には、流動体材料を槽内に投入するためのノズル１６が設けられている。また、バッチ槽１０は、槽内の空気を排出するためのフィルター付き排気口１４を備える。
【００２７】
原料タンク２０ａは、流動体材料２１ａを貯蔵するための流動体材料タンクであって、密封可能な耐圧容器として構成されていて、混合を開始するのに先だって所定の開口蓋（不図示）を開いて内部に適量の流動体材料２１ａを注入してから同開口蓋を密閉しておく。本混合装置には、この原料タンク２０ａと同じ構成の原料タンク２０ｂが備えられていて、所定の反応に必要な別の流動体材料２１ｂが収容される。
【００２８】
原料タンク２０ａには、同タンクの外部から内部へと同タンクの壁面を貫通するようにして流動体給送管２２ａが取付けられており、流動体給送管２２ａの末端部が原料タンク２０ａの内部底面付近に達するように配置され、同末端部にはストレーナ２３ａが取付けられている。流動体給送管２２ａは、流量調節手段としての電磁可変絞り弁２４ａを介して流動体給送管２５に結合されている。同様に、原料タンク２０ｂ内部から伸びる流動体給送管２２ｂが、電磁可変絞り弁２４ｂを介して、流動体給送管２５に結合されている。流動体給送管２５の先端は、ノズル１６の流動体供給口に接続される。
【００２９】
流動体給送管２５から供給された流動体材料は、ノズル１６を介して、バッチ槽内１０に送り込まれる。また、ノズル１６には、気体供給手段としての空気供給管６１も結合されており、圧縮空気が供給される。空気供給管６１には、上流側へ向かって順次、空気圧センサ６２，圧力調節弁６３，圧縮空気リザーバ６４が結合されている。
【００３０】
図１に示すように、本混合装置はコンプレッサ６９を備える。コンプレッサ６９は圧縮空気を発生させるためのもので、その圧縮空気出力は圧力配管６８へと吐出された後、圧力配管２６ａ，２６ｂ，６６へと分岐される。圧力配管２６ａ、２６ｂは、それぞれ原料タンク２０ａ、２０ｂ内部の上部空間に圧縮空気を導入するための配管であって、配管の途中には電磁弁２７ａ、２７ｂが設けられていると共に、原料タンク２０ａ、２０ｂの上部空間の内部の空気圧力を検出するための空気圧センサ２８ａ、２８ｂが備えられている。圧力配管６６は圧縮空気リザーバ６４に圧縮空気を導入するための配管であって、配管の途中には電磁弁６７が備えられていると共に、圧縮空気リザーバ６４の内部の空気圧力を検出するための空気圧センサ６５が備えられている。
【００３１】
詳細については後述するがノズル１６の先端部分には流動体供給口に連通している流動体吐出口と、その周囲に形成されている気体噴射口とが設けられている。流動体給送管２５を介してノズル１６の流動体供給口に供給された２種類の流動体材料２１ａ、２１ｂは未だ均一に混合されてはいない混在状態にてノズル１６の流動体吐出口から吐出されるが、ノズル１６の前方には気体噴出口から噴出された空気の高速渦流が形成されていて、混在状態で吐出された流動体材料２１ａ、２１ｂはこの高速渦流によって微粒子状に破砕され、渦流の流れに伴なって互いに均一に混じり合った状態となった噴霧状の混合物としてバッチ槽１０内へ噴出される。
【００３２】
ノズルから噴出された噴霧状の混合物は円錐形状の末広がりに拡散して広い面積に放出されるが、この噴霧状の混合物は通常、非常に高い運動エネルギーを持っているので、そのままバッチ槽１０内へ放出すると、微粒子状の混合物がバッチ槽１０内を漂い、なかなかバッチ槽１０の底の方へ下降していかない。この霧状を抑え、混合物と空気とを分離させるためには、運動エネルギーを低減させる必要がある。そのため、本混合装置では、ノズル先端に蛇管１２を取付け、ノズル１６から噴出された噴霧状の混合物を通過させることで運動エネルギーを低減させる。蛇管１２を通過することによって運動エネルギーを低減された混合物１３は、蛇管１２の吐出口からバッチ槽１０に滴下される。また、蛇管１２の吐出口から放出された空気は、フィルター１４を通過してバッチ槽１０の外に排出される。フィルター１４は、空気のみを通過させ、混合物は通過させない。
【００３３】
以上述べたように本混合装置では、ノズル１６の流動体供給口へ供給された流動体材料が、流動体吐出口から吐出された直後にノズル前方の気体の高速渦流によって破砕されて微粒子化されることによって均一な混合状態となる。このようにしてバッチ槽１０内に仕込まれた混合物は、凝集が起こりにくく、通常、二次的な攪拌操作は不要となる。
【００３４】
図１に示すように、本混合装置は、流動体循環手段として、バッチ槽１０と流動体給送管２５とを電磁弁１９を介して結合する再供給管１８を備える。つまり、電磁弁１９を開くことで、バッチ槽１０と流動体給送管２５を結ぶ管路を形成することができ、バッチ槽１０内の混合物をノズル１６の流動体供給口に（再）供給することが可能になる。ノズル１６の流動体供給口に供給された混合物は、ノズル１６によって微粒子化され、均一に分散されてバッチ槽１０内に戻される。
【００３５】
このように本混合装置では、流動体材料をバッチ槽１０内に仕込む時に混合を行うだけでなく、バッチ槽１０内に仕込んだ後に、必要に応じて、再混合することが可能である。
【００３６】
なお、本混合装置では、ノズル１６に供給される圧縮空気によって生じる負圧により、バッチ槽１０内の混合物を循環させるが、バッチ槽１０内の混合物の粘度が高い場合等には、再供給管１８にポンプを設けるようにしてもよい。
【００３７】
また、このような再供給管１８及びノズル１６を介したバッチ槽１０内の混合物の循環は、バッチ槽１０内で行われる反応等によって混合物内に泡が発生する場合に、混合物の脱泡を行うのに利用することができる。すなわち、ノズル１６を通過させることによって、泡を含んだ混合物は微粒子状に破砕されるので、結果として脱泡効果が得られることになる。
【００３８】
また、本混合装置をバイオリアクターとして利用した場合、再供給管１８及びノズル１６を介した循環は、培養促進のために利用することができる。例えば、従来の好気性微生物培養用バイオリアクターでは、好気性微生物の呼吸や基質の微生物酸化に必要な酸素の供給には、槽内に空気を吹き込みながら攪拌する方式が広く用いられているが、攪拌翼による菌の破壊が起こりやすいため攪拌速度の選定、攪拌翼の形状の選定が目的に応じて行われなければならない。
【００３９】
本混合装置によれば、培養液を空気で引込み、ノズル１６の前方に形成される高速渦流により微粒子状に破砕するので、機械的せん断は起こらず、極小粒径で空気に触れるため、空気に接触する面積が格段に増大する。これにより菌培養速度を格段に向上させることができる。
【００４０】
更に、光合成を目的とする場合は、バッチ槽１０内に防水処置を施した蛍光灯を設置し、蛇管１２から滴下される混合物に蛍光灯を照射するようにすれば、攪拌翼による攪拌操作での蛍光灯照射の場合と比べて、照射効率を向上させることができる。
【００４１】
なお、嫌気性微生物の培養では、ノズル１６に供給する気体として、空気のかわりに、窒素ガスや二酸化炭素ガスを用いることが考えられる。
【００４２】
図１に示すように、本混合装置は制御部３０を備える。制御部３０は、本混合装置の動作を制御するもので、空気圧センサ２８ａ、２８ｂ、６２及び６５の出力を監視して、電磁可変絞り弁２４ａ、２４ｂ及び電磁弁２７ａ、２７ｂ、６７の電磁駆動などを制御する。制御部３０は、例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）、メモリ及び各種インタフェース回路等から構成される。また、制御部３０には、必要に応じて、ＣＲＴやＬＣＤなどの表示装置や、キーボードなどの入力装置が接続される。
【００４３】
図１に示すように、本混合装置においては、バッチ槽１０の外周に加熱・冷却用ジャケット７０を設けている。加熱・冷却用ジャケット７０は、一定環境下での操作を可能にするものであり、所定温度にコントロールされた恒温水槽７１内の熱媒をポンプ７２により、電磁弁７３及び給水管７４を介して、加熱・冷却用ジャケット７０の給水口７５に送り込み、ジャケット７０内を循環させた後、排水口７６よりジャケット７０外に排出し、給水管７７を介して恒温水槽７１に戻す。
【００４４】
なお、本混合装置では、流動体材料はノズル１６を介してバッチ槽１０内に送り込まれる際、微粒子化されて空気と接触するので、空気に接触する面積が増大することになり、その結果、通常冷却されることになる。従って、例えば、バッチ槽１０内で進行する反応によって発熱が生じ、バッチ槽１０内の流動体材料の温度が上昇するような場合、バッチ槽１０内の流動体材料を再供給管１８及びノズル１６を介して循環させることで、流動体材料を冷却することができる。また、本混合装置では、攪拌翼を設ける必要がなく、その結果、攪拌翼による攪拌操作で発生しがちな発熱がないので、ジャケット等による温度制御が容易になる。
【００４５】
次に、図２及び図３を参照してノズル１６の構造について説明する。図２（ａ）はノズルの平面図、同図（ｂ）はノズルの断面図、図３はノズルの正面図である。
【００４６】
図２に示すように、ノズル１６は、略円筒状の中空のケーシング４１の内部に略円筒状の中子４２を挿入してねじ込んだ構造になっている。ケーシング４１はステンレス鋼や黄銅などの金属材料を機械加工して作製されており、その先端にはノズル１６の中心軸線Ａと中心が一致した横断面が円形である開口孔４３が形成されていて気体噴射口６０（図３参照）の外側輪郭を形成している。ケーシング４１の側面にはノズル１６の中心軸線Ａに対して垂直な軸線を有するようにして気体供給口としての孔４４が穿設されている。この孔４４の内周面には雌ネジ溝が切られていて空気供給管６１である配管４５を螺入して結合できるようになっている。ケーシング４１の内面における基端部には雌ネジ溝４６が形成されていると共に、そのさらに基端方向の部分にはやや内径の大きくなった段差部４７が形成されている。またケーシング４１の先端部における外面には雄ネジ溝４８が形成されていて、ノズル１６を取付けるための固定ナット４９を螺着できるようになっている。
【００４７】
中子４２は、前述のケーシング４１と同一の又は異なる金属材料を機械加工して作製されており、その中心軸線Ａに沿って内部はくり抜かれて中空になっている。また、その外径はケーシング４１の中空の孔にぴったりと嵌入するような寸法になっていて、長手方向の略中央部付近の外径はやや細く形成されて、ケーシング４１の内面との間において円環筒状の空間５０が残されるようになっている。この空間５０は前述のケーシング４１に設けられた孔４４に連通していて、孔４４を介して圧縮空気などの気体が導入される。中子４２の基端部よりもやや手前の外周には雄ネジ溝５１が切られていて前述の雌ネジ溝４６と螺合して中子４２をケーシング４１の内部に固定する。また同ネジ溝５１よりもさらに基端側の部分はやや大径になっていて、前述の段差部４７との間にてＯ−リングシール５２を挟持して前述の空間５０の気密性を確保している。中子４２の基端部の孔５３の内径には雌ネジ溝が切られていて流動体給送管２５の先端部の配管５４を螺入して結合する。中子４２の先端部には、基端部の流動体供給口としての孔５３から内部の中空空間を通って連通してなる流動体吐出口としての孔５５が開口していて、その周囲の略円錐形状の膨大部分はスパイラル形成体５６として形成されている。そして、スパイラル形成体５６の先端面とケーシング４１の先端の内面との間には渦流室５７が形成されている。渦流室５７を構成している中子４２の先端端面５８は、前述のケーシング４１の開口孔４３との間にて隙間を有していて、これが気体噴射口６０を構成する。
【００４８】
図３に示すノズル１６の正面図を参照すると、中心に円形の流動体吐出口としての孔５５が配置され、その周囲に環状の気体噴射口６０が配置されている。この気体噴射口６０は、ケーシング４１の内部に配置されてなるスパイラル形成体５６の円錐面に形成された渦巻状に延在する複数本の旋回溝５９に連通している。
【００４９】
気体供給口としての孔４４から供給された圧縮空気などの気体は、空間５０を通過して、スパイラル形成体５６に形成されている断面積の小さい旋回溝５９を通り抜ける際に圧縮されて高速気流となる。この高速気流は渦流室５７の内部で渦状の旋回気流となって、絞られた円環状の気体噴射口６０から噴射されてノズル１６の前方に気体の高速渦流を形成する。この渦流はケーシング４１の先端に近接した前方位置を焦点とするような先細りの円錐形に形成される。
【００５０】
このとき、流動体供給口としての孔５３には流動体材料が配管５４を経由して供給される。孔５３から中子４２の中空部分を通って流動体吐出口としての孔５５から吐出された流動体材料は、気体噴射口６０から噴射された気体の高速渦流によって微粒子に破砕されて、渦流の回転に伴なって強制的に混合されて、均一に混合された微粒子の混合物としてノズル１６の前方へ向けて噴霧状に放出される。
【００５１】
なお、図示したように孔５５の内径を中子４２の中ぐり孔の内径よりも若干小径としても流動体材料の目詰りは発生しないが、孔５５の内径を中ぐり孔の内径と同一の径としてもよい。
【００５２】
次に、以上のように構成された本混合装置の動作について説明する。
【００５３】
オペレータによって混合投入開始が指示されると、制御部３０は、電磁弁２７ａを開くと共に、空気圧センサ２８ａの出力を監視して、コンプレッサ６９からの圧縮空気が原料タンク２０ａの上部空間に充満して所定の圧力に達するまで待つ（なおこの初期状態においては、他の電磁弁は閉鎖されている）。原料タンク２０ａの空気圧センサ２８ａによって同タンク内部が所定の空気圧にまで昇圧したことが確認されると、制御部３０は電磁弁２７ａを閉鎖すると共に、電磁弁２７ｂを開いて、原料タンク２０ｂの内部の空気圧を所定の圧力にまで昇圧させる。このときの圧力は原料タンク２０ａの圧力とは必ずしも一致しない。原料タンク２０ａに収容されている流動体材料と原料タンク２０ｂに収容されている流動体材料とでは粘性が異なったり、供給すべき（つまりタンクから排出すべき）流量が著しく異なったりすることがあるためである。このように、電磁弁２７ａ、２７ｂを順次開いて原料タンク２０ａ、２０ｂの内部圧力を所定の圧力に昇圧させてから、更に、電磁弁６７を開いて圧縮空気リザーバ６４の内部圧力を所定の圧力に昇圧させれば、混合投入開始の条件が整ったことになる。
【００５４】
制御部３０は、混合投入開始の条件が整ったと判断すると、次に、圧力調節弁６３を開く。すると、ノズル１６の気体供給口へ圧縮空気リザーバ６４から圧縮空気が供給されて、ノズル１６の先端の気体噴射口６０から空気の高速渦流が噴射されるようになる。
【００５５】
次に、制御部３０は、電磁可変絞り弁２４ａ、２４ｂを所定の開度になるように開く。すると、原料タンク２０ａ、２０ｂに収容されている流動体材料２１ａ、２１ｂは、各電磁可変絞り弁２４ａ、２４ｂの開度に応じた混合比率にて、流動体給送管２２ａ、２２ｂから流動体給送管２５を経てノズル１６の流動体供給口に供給されて、ノズル１６の先端の流動体吐出口から混在状態にて吐出される。そして、ノズル１６の前方へ吐出された流動体材料２１ａ、２１ｂは、同じくノズル１６の前方に形成されている空気の高速渦流によって微粒子に破砕され、渦流の流れに伴なって互いに完全に混じり合って、均一な混合物となって、蛇管１２を介してバッチ槽１０内へ放出される。
【００５６】
流動体材料の混合投入が進行するにつれて、原料タンク２０ａ、２０ｂ内部の流動体材料２１ａ、２１ｂの液面高さが低くなっていき、それに応じて、原料タンク２０ａ、２０ｂ内部の上部空間の体積が増加し、この部分の空気圧力が低下する。制御部３０は、この圧力変化を空気圧センサ２８ａ、２８ｂによって検出すると、電磁弁２７ａ、２７ｂを適当な時間だけ開状態に切換えて、原料タンク２０ａ、２０ｂ内部の空気圧を所定の適正値に維持する。同様に、電磁弁６７を制御して圧縮空気リザーバ６４内部の圧縮空気の圧力を所定の適正値に維持する。
【００５７】
以上のようにして、オペレータが指示した通りの混合比の混合物がバッチ槽１０内に仕込まれることになる。バッチ槽１０に収容されている混合物はノズル１６から噴霧状の混合物として放出された段階において、すでに完全に均一に分散されているから、通常はさらに撹拌したりする必要はない。
【００５８】
バッチ槽１０内に混合物が仕込まれた後、オペレータによって混合物の循環（再混合）が指示されると、制御部３０は、電磁可変絞り弁２４ａ、２４ｂを閉じるとともに、電磁弁６３を開き、更に、電磁弁１９を開く。すると、バッチ槽１０内の混合物は、排出口１５から再供給管１８及び流動体給送管２５を経由してノズル１６に供給され、再び渦流の流れに伴って均一に分散されてバッチ槽１０内に戻される。
【００５９】
バッチ槽１０での所定の反応又は操作が完了すると、制御部３０は、電磁弁１７を開け、収穫口１６を介してバッチ槽１０内の混合物を排出する。
【００６０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、撹拌翼を設けることなく、流動体材料を均一に混合することができる。
【００６１】
攪拌翼を設ける必要がないので、粘度による回転数設定、攪拌翼の選定、邪魔板の設置などを考慮する必要がない。また、攪拌翼が存在しないので、自由表面にボルテックス（渦巻き）が発生することもなく、混合物内に空気が混入することもない。また、攪拌翼による攪拌操作のように流動がないため、分散時の発熱を抑制することもできる。
【００６２】
また、装置自体が非常に簡素であり、メンテナンスや洗浄が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による混合装置の全体構成を示す図である。
【図２】ノズルの構造を示す平面図及び断面図である。
【図３】ノズルの構造を示す正面図である。
【符号の説明】
１０  バッチ槽
１２  蛇管
１４  フィルター付き排気口
１６  ノズル
２０ａ、２０ｂ  原料タンク
２１ａ、２１ｂ  流動体材料
２４ａ、２４ｂ  電磁可変絞り弁
２８ａ、２８ｂ、６２、６５  空気圧センサ
６３  圧力調節弁
６４  圧縮空気リザーバ
６９  コンプレッサ
１７、１９、２７ａ、２７ｂ、６７、７３  電磁弁
３０  制御部
４１  ケーシング
４２  中子
４３  開口孔（気体噴射口）
４４  孔（気体供給口）
４５  配管（空気供給管）
５３  孔（流動体供給口）
５５  孔（流動体吐出口）
５６  スパイラル形成体
５７  渦流室
５９  旋回溝
７０  加熱・冷却用ジャケット
７１  恒温水槽
７２  ポンプ
【図１】
2004261659.tif 000003
【図２】
2004261659.tif 000004
【図３】
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