(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のケーシングと、このケーシングの内側に配置される振動体と、を備え、該振動体が前記ケーシング内で当該ケーシングに対して相対的に振動することにより混合を行う混合装置において、
前記振動体は、駆動軸とこの駆動軸に取り付けられた円板部材とからなり、
前記ケーシング内には前記円板部材どうしの間に広がる節部材が備えられ、
前記円板部材及び節部材は、当該円板部材もしくは節部材を貫通する複数個の貫通孔を有し、かつ、前記円板部材の貫通孔と前記節部材の貫通孔は、互いに重なり合わない位置に設けられていることを特徴とする混合装置。
【請求項２】
請求項１記載の混合装置において、
前記節部材の貫通孔が内縁側配置であり、かつ前記円板部材の貫通孔が外縁側配置であることにより、それらが互いに重なり合わない位置にされていることを特徴とする混合装置。
【請求項３】
円筒状のケーシングと、
このケーシングの内側に配置される振動体であって、駆動軸とこの駆動軸に取り付けられた円板部材とからなり、前記ケーシング内で当該ケーシングに対して相対的に振動する振動体と、
前記円板部材どうしの間に設けられ、かつ中空状の多孔部材で構成される節部材と、
前記多孔性中空節部材の中空部分を減圧する減圧装置および／または前記ケーシング内を加圧する加圧装置と、を備え、
前記振動体が振動している状態で濾過を行うことを特徴とする撹拌濾過装置。
【請求項４】
請求項３記載の装置において、
前記円板部材には当該円板部材を貫通する複数個の貫通孔が設けられており、この振動体を振動させて前記多孔性中空節部材間で粗エマルションを生成し、この粗エマルションの分散粒子を前記多孔性中空節部材により粒径別に弁別することによって、ほぼ均一粒径の分散粒子からなるエマルションを製造する装置。
【請求項５】
請求項１から４いずれか記載の装置において、
前記円板部材の周縁部には同方向のテーパーが各々設けられていることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動体の振動により所定容器内で撹拌混合を行う混合装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
流体どうしの撹拌混合を行ってエマルションを製造する装置として、図５に示されるような装置が存在する。この装置のケーシング１１内には振動体１３が設けられており、この振動体１３は駆動軸１３ａとこの駆動軸１３ａに取り付けられた円板１３ｂとからなる。そして、各円板１３ｂの間に挿入される形で、節部材１４がケーシング１１内に取り付けられている。また、円板１３ｂには、一般に貫通孔１３ｃが設けられる。
【０００３】
このタイプの混合装置は、振動体１３が上下振動することにより撹拌混合を行うものであるが、円板１３ｂどうしを節部材１４によってそれぞれ独立させていることが特徴となっている（なお、本明細書では、説明の便宜上、このタイプの混合装置を仕切撹拌型混合装置と呼ぶことにする）。このような仕切撹拌型混合装置においては、円板１３ｂの上下振動によって混合が行われるのは勿論であるが、振動体１３の上下振動によって節部材１４と駆動軸１３ａの間の間隔１５を流体が行来することによっても混合が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例に係る仕切撹拌型混合装置では、振動体１３の振動の際にケーシング１１と円板１３ｂの間の間隔１６において余分な流れが生じてしまい、十分な撹拌混合が行えない場合があった。
【０００５】
本発明は以上のような課題に鑑みなされたものであり、その目的は、円板周囲からの余分な流れが生じない仕切撹拌型混合装置を提供し、かつ、それを応用した濾過装置等を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
［仕切撹拌型混合装置］
以上のような課題を解決するために、本願の請求項１に係る混合装置においては、円筒状のケーシングと、このケーシングの内側に配置される振動体と、を備え、該振動体が前記ケーシング内で当該ケーシングに対して相対的に振動することにより混合を行う混合装置において、前記振動体は駆動軸とこの駆動軸に取り付けられた円板部材とからなり、前記ケーシング内には前記円板部材どうしの間に広がる節部材が備えられ、前記円板部材及び節部材は当該円板部材もしくは節部材を貫通する複数個の貫通孔を有し、かつ前記円板部材の貫通孔と前記節部材の貫通孔は、互いに重なり合わない位置に設けられていることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に係る混合装置においては、請求項１記載の混合装置において、前記節部材の貫通孔が内縁側配置であり、かつ前記円板部材の貫通孔が外縁側配置であることにより、それらが互いに重なり合わない位置にされていることを特徴とする。
【０００８】
以上のような構成を有する本発明に係る混合装置によれば、振動体が振動すると、円板部材と節部材とが接近したり遠ざかったりすると、それに応じて、これらに設けられている貫通孔を流体が通過するようになり、流体が貫通孔を通過する際に混合が行われることになる。この場合において、本発明に係る混合装置では、前記円板部材の貫通孔と前記節部材の貫通孔が互いに重なり合わない位置に設けられているため、ケーシング内での流体の流路が複雑化し、エマルション生成においては好条件が提供されることとなる。
【０００９】
本発明はまた、上記いずれかの混合装置において、前記円板部材の周縁部には同方向のテーパーが各々設けられているものも提供する（請求項５）。このテーパーは、テーパーが開いている向きに円板部材が動いたときには、前記円板部材周囲からの流体の余分な流れを強力に阻止するためのものである。
【００１０】
このように円板部材の周縁部にテーパが設けられている場合には、テーパーが開いている向きに円板部材が動いたときには、円板部材周囲からの余分な流れが生じなくなり、それに応じて、円板部材に設けられている複数個の貫通孔に流体の流れが集中することになる。従って、振動体が振動したときには、テーパーが設けられていない場合よりも多量の流体が前記貫通孔を通過することになり、撹拌効率が向上する。
【００１１】
［撹拌濾過装置］
本願の請求項３に係る撹拌濾過装置においては、円筒状のケーシングと、このケーシングの内側に配置される振動体であって、駆動軸とこの駆動軸に取り付けられた円板部材とからなり、前記ケーシング内で当該ケーシングに対して相対的に振動する振動体と、前記円板部材どうしの間に設けられ、かつ中空状の多孔部材で構成される節部材と、前記多孔性中空節部材の中空部分を減圧する減圧装置および／または前記ケーシング内を加圧する加圧装置と、を備え、前記振動体が振動している状態で濾過を行うことを特徴とする。
【００１２】
上記構成のように節部材を多孔性中空節部材とすることにより、この部分で濾過が行え、かつ、振動体の撹拌混合作用により多孔性中空節部材表面に存在する境膜を除去することができ、濾過効率を向上させることができる。なお、撹拌混合装置を濾過装置と組み合わせることにより有為な効果が得られることは、例えば、特願平6-242836号公報に記載されている。この効果は、特にウルトラフィルトレーション（ＵＦ）などの場合に顕著である。それは、例えば、濾過速度低下の原因となる境膜（境膜は、濾過の経過に伴い濾材表面付近に生じる；特願平6-242836号公報参照）を除去しながら濾過を行うことができ、連続的な濾過を円滑に行うことができるようになるからである。なお、多孔性中空節部材はそれ自身が多孔性のセラミック等で構成してもよく、支持部材上に多孔膜を張り付けて構成したものでもよい。
【００１３】
請求項３の撹拌濾過装置の前記円板部材の周縁部に同方向のテーパーを各々設けるようにすると（請求項５）、テーパーが開いている向きに円板部材が動いたときには、円板部材周囲からの余分な流れが生じなくなり、その分だけ多孔性中空節部材表面の流れが速くなる。従って、振動体が振動したときには、テーパーが設けられていない場合よりも速い流れが多孔性中空節部材表面に生じることになり、より強力に境膜を除去しながら濾過を行うことが可能になる。
【００１４】
［分散粒子弁別型エマルション製造装置］
本願の請求項４は、分散粒子弁別型エマルション製造装置を提供する。請求項４に係る分散粒子弁別型エマルション製造装置は、請求項３記載の装置において、前記円板部材には当該円板部材を貫通する複数個の貫通孔が設けられており、この振動体を振動させて前記多孔性中空節部材間で粗エマルションを生成し、この粗エマルションの分散粒子を前記多孔性中空節部材により粒径別に弁別することによって、ほぼ均一粒径の分散粒子からなるエマルションを製造する。
【００１５】
このようなエマルション製造装置によれば、振動体の振動により生成された粗エマルションが、多孔性中空節部材を通過する過程で粒径別に弁別される。即ち、粗エマルションには大小様々な粒径の分散粒子が含まれているが、所定孔径の多孔性部材を通過させると、その孔径以上の分散粒子は当該多孔性部材を通過することができないため、所定孔径以下の大きさの分散粒子のみを得ることができる。なお、得られる分散粒子の大きさは、多孔性部材の孔径を適宜変更することにより自由に選択できる。因みに、エマルションを製造する混合装置を多孔性部材と組み合わせてエマルションの分散粒子を弁別することは、特願平5-193703号に詳細に記載されている。
【００１６】
一方、本発明に係る分散粒子弁別型エマルション製造装置では、振動体の円板部材にテーパーと貫通孔が設けられていることにより（請求項５）、前述の如く混合効率が向上し、効率的に粗エマルションを製造することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は、本発明の第１の実施の形態を示す図である。ここで、図１は実施の形態に係る仕切撹拌型混合装置の縦断面図であり、図２（Ａ）は図１のＡ−Ａ断面図、図２（Ｂ）は図１のＢ−Ｂ断面図である。なお、従来と同様の構成要素については同一符号を付しその説明を省略する。
【００１８】
図１に示されるように、本発明に係る混合装置は、従来例と同様に、駆動軸１３ａに円板１３ｂが取り付けられる一方、各円板１３ｂの間に挿入される形で、節部材１４がケーシング１１内に取り付けられている。節部材１４と駆動軸１３ａの間には、間隔１５が形成される。
【００１９】
しかしながら、本実施の形態に係る混合装置では、従来とは異なり、円板１３ｂを貫通する貫通孔１３ｃを円板１３ｂの外縁側に設ける一方（図２（Ａ））、節部材１４を貫通する貫通孔１４ｃを円板１３ｂの内縁側に設けている（図２（Ｂ））。このような態様では、貫通孔１３ｃと貫通孔１４ｃの間で重なりがなく、流体が貫通孔１３ｃを通過してから貫通孔１４ｃを通過するに際し、その流路が折れ曲がることになる。これを、上記両貫通孔が重なっていて流体の流路がストレートな場合と比較すると、流路が折れ曲がっている分だけ複雑な力が流体に加わることから、エマルション生成の環境としては良好になる。なお、貫通孔１３ｃと貫通孔１４ｃの位置関係については、いずれか一方が外縁側で他方が内縁側という関係に限られず、両貫通孔が重なっていさえしなければ、いかなる配置関係を採ってもよい。
【００２０】
ところで、本発明に係る混合装置においては、円板１３ｂの周縁部分にテーパー２１が設けられている（なお、テーパー２１は丸味を持たせても持たせなくてもよい）。このように円板１３ｂにテーパー２１が設けられると、円板１３ｂ周囲における余分な流れが生じなくなり、撹拌混合がより効果的に行えるようになる。ここで、間隔１５からの余分な流れは、振動体１３が（イ）の向き（即ち、テーパー２１が開いている向き）に動いた場合に強力に防止され、その分だけ貫通孔１３ｃおよび間隔１６で強力な流れを生じさせることができる。この部分で強力な流れを起こすことができれば、それによって混合効率を向上させることができる。例えば、水と油を投入した場合を想定すると、間隔１５からの余分な流れを生じさせずに、貫通孔１３ｃを通過する量を多くしてその流速と互いの接触面積を大きくすることにより、それらの混合を促進することができる。
【００２１】
なお、本発明においては、テーパー２１を設けることにより、濾過装置にポンプ作用を持たせることができるようにもなっている。即ち、振動体１３が上下駆動した場合には、流体が自然に下方へと押しやられることとなる。
【００２２】
図３は、本発明に係る撹拌濾過装置と分散粒子弁別型エマルション製造装置の実施の形態を示す図である。これら両装置は、図３に示される構成で共通させることができる。図４（Ａ）および図４（Ｂ）は図３のＣ−Ｃ断面図であるが、撹拌濾過装置の場合には、図４（Ａ）に示されるように貫通孔１３ｃの無い円板を使用し、分散粒子弁別型エマルション製造装置の場合には、図４（Ｂ）に示されるように貫通孔１３ｃの有る円板を使用する。
【００２３】
これらの装置において特徴的なことは、節部材１４に相当するものが多孔性の中空部材で構成され、多孔性中空節部材２３となっていることである。また、ケーシング１１の周囲には外壁体２５が設けられており、この外壁体２５の吸引孔２７からの吸引を行うか或いは圧入孔２６から流体の圧入を行うことにより、流体を多孔性中空節部材に通すことができる。この場合において、圧入と吸引はそれぞれ独立に別々に行うようにしても、同時に行うようにしてもよい。
【００２４】
ここで、図３の装置を本発明に係る撹拌濾過装置として使用した場合には、濾過の進行に伴って多孔性中空節部材２３の表面に形成される境膜を、振動体１３の上下振動による撹拌作用によって除去することができ、濾過効率を落すことなく連続的な濾過が行えるようになる。濾液は、吸引孔２７から取り出すことができる。なお、テーパー２１は必ずしも設ける必要はないが、テーパー２１を設けることによって、より強力に多孔性中空節部材２３の境膜を除去することができる。また、ＵＦの場合に生ずる濃縮液は取出し口２８から取り出すことができるが、試料溶液の供給・排出は、圧入孔２６、取出し口２８のいずれからも行うことができる。
【００２５】
一方、図３の装置を分散粒子弁別型エマルション製造装置として使用した場合には、振動体１３の振動により粗エマルションが製造され、それが多孔性中空節部材２３を通る際に分散粒子の弁別が行われる（特願平5-193703号）。この場合において、テーパー２１のみならず、貫通孔１３ｃを有する円板（図４（Ｂ））を使用することによって、粗エマルションを効果的に製造することができる。
【００２６】
以上、本発明に係る混合装置と撹拌濾過装置の実施の形態を説明してきたが、振動体１３の振動はケーシング１１に対して相対的なものであればよい。即ち、この実施の形態では両装置とも振動体が振動することとしているが、例えば米国特許 3,174,622号に見られるように、ケーシング側のほうを振動させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る混合装置の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】  図１のＡ−Ａ断面図（図２（Ａ））及び図１のＢ−Ｂ断面図（図２（Ｂ））である。
【図３】  本発明に係る撹拌濾過装置及び分散粒子弁別型エマルション製造装置の実施の形態を示すブロック図である。
【図４】  図３のＣ−Ｃ断面図である。
【図５】  従来例に係る仕切撹拌型撹拌混合装置の機能構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１  ケーシング、１３  振動体、１３ａ  軸、１３ｂ  円板、１３ｃ，１４ｃ  貫通孔、１４  節部材、２１  テーパー、２３  多孔性中空節部材、２５  外壁体、２６  圧入孔、２７  吸引孔。
【図１】
0003784443.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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