搅拌机

文档序号:1850421 发布日期:2021-11-16 浏览:17次 >En<

阅读说明:本技术 搅拌机 (Mixer ) 是由 榎村真一 于 2019-08-22 设计创作,主要内容包括:谋求提供通过断续喷射流的作用能够更高效地实现施加于被处理流动体的剪切的搅拌机。搅拌机以同心的方式具备筛网(9)和具备叶片(12)的转子(2),两者中至少转子(2)旋转,由此被处理流动体通过筛网(9)的狭缝(18)作为断续喷射流从筛网(9)的内侧向外侧喷出,其特征在于,筛网(9)呈截面圆形的筒状,将设置于筛网(9)的内壁面的狭缝(18)的开口设为流入开口(33),将设置于筛网(9)的外壁面的狭缝(18)的开口设为流出开口(34),将流入开口(33)与流出开口(34)之间的空间设为狭缝空间(35),流出开口(34)的周向的宽度(So)及流入开口(33)的周向的宽度(Si)被设置成大于狭缝空间(35)的周向的宽度(Sm)。(An agitator capable of more efficiently shearing a fluid to be treated by the action of an intermittent jet is provided. The mixer is provided with a screen (9) and a rotor (2) having blades (12) concentrically, at least the rotor (2) of the two rotating, thereby the fluid to be processed is ejected from the inner side to the outer side of the screen (9) as an intermittent jet flow through the slit (18) of the screen (9), the screen (9) is in the form of a cylinder having a circular cross section, the opening of a slit (18) provided on the inner wall surface of the screen (9) is an inflow opening (33), the opening of a slit (18) provided on the outer wall surface of the screen (9) is an outflow opening (34), the space between the inflow opening (33) and the outflow opening (34) is a slit space (35), and the circumferential width (So) of the outflow opening (34) and the circumferential width (Si) of the inflow opening (33) are set to be greater than the circumferential width (Sm) of the slit space (35).)

搅拌机

技术领域

本发明涉及搅拌机,特别是涉及用于被处理流动体的乳化、分散或混合的处理的搅拌机的改良。

背景技术

作为进行流体的乳化、分散或混合的处理的装置,提出了各种搅拌机,但在今天,要求良好地处理包含纳米粒子等粒径小的物质的被处理流动体。

例如,作为广为人知的搅拌机、乳化、分散机的一种,已知有珠磨机、均化器。

然而,在珠磨机中,粒子的表面的结晶状态被破坏,因损伤而导致的功能降低成为问题。另外,异物产生的问题也大,频繁更换或补给的珠子的成本也大。

在高压均化器中,没有解决机械的稳定运转的问题、大的必要动力的问题等。

另外,旋转式均化器作为现有的预混合机使用,但为了进行纳米分散或纳米乳化,为了进一步进行纳米化的精加工而需要精加工机。

(关于专利文献)

对此,本发明人提出了专利文献1至4的搅拌机。该搅拌机具备:转子,其具备多个叶片;以及筛网,其铺设于转子的周围,并且具有多个狭缝。通过转子与筛网相对地旋转,在包含狭缝的筛网的内壁与叶片之间的微小的间隙中进行被处理流动体的剪切,并且通过狭缝而作为断续喷射流从筛网的内侧向外侧喷出被处理流动体。

专利文献1至3的搅拌机如专利文献2的“<现有技术>”所示那样,通过调整叶轮(即转子)的转速来改变搅拌条件。并且,在专利文献2所涉及的发明中,提出了能够将转子的叶片尖与筛网的内壁之间的间隙选择为任意的宽度的搅拌机,由此,实现与流体相应的能力的提高最佳化。另外,在专利文献3中,通过使断续喷射流的频率Z(kHz)大于特定的值,从而得到微粒化的效果急剧增大的见解,基于此,能够实现以往的在搅拌机中不能进行的区域的微粒化。

在专利文献1至3中,均是通过在转子的叶片尖的周向上的宽度和设置于筛网的狭缝的周向的宽度在一定的条件下(具体而言,两者的宽度大致相等或转子的叶片尖的宽度以稍大的程度固定的条件下),变更与筛网的内壁之间的间隙或者变更断续喷射流的频率Z(kHz),从而完成了本发明。

通过迄今为止的本申请申请人的开发,已知通过断续喷射流,在速度界面产生液体-液体间的剪切力,由此进行乳化、分散或混合的处理,并推测该液体-液体间的剪切力在实现被处理流动体的微细化、特别是纳米分散、纳米乳化等极其微细的分散、乳化这一点上有效地发挥作用,但现状是尚未充分查明其作用。

(本发明的经过)

本发明的发明人通过专利文献1-3所示的装置,尝试促进被处理流动体的微细化,实现更微细的分散、乳化,首先,从在包含狭缝的筛网的内壁与叶片之间的微小的间隙中进行被处理流动体的剪切这一点出发,认为为了实现剪切的效率化,增加每单位时间的剪切次数是有效的,因此从增加每单位时间的剪切次数的视角进行了研究。

作为为此的方法,已知有如这些专利文献所示那样使转子的转速(叶片的未端部的旋转周向速度)变化的方法,但在使转子的转速(叶片的未端部的旋转周向速度)恒定的条件下,减小狭缝的宽度来增加狭缝的数量或增加转子的叶片的片数或者这双方均被认为是有效的。

但是,在产生断续喷射流的情况下,若使狭缝的宽度过大,则通过狭缝的被处理流动体的压力降低,断续喷射流的流速变慢,另一方面,若减小狭缝的宽度,则断续喷射流的流速变快,但若过于减小狭缝的宽度,则压力损失变大,通过狭缝的被处理流动体的流量降低,因此有可能无法良好地产生断续喷射流。其结果是,减小狭缝的宽度而增加狭缝的数量是有限度的。

另外,若减小狭缝宽度而增加狭缝的数量,则较大地发生气蚀,诱发空腔化现象。气蚀会产生气泡的初生、生长、伴随压力上升的气泡破裂的过程。在该气泡的破裂时,以数千大气压这样的能量引起侵蚀。该侵蚀成为机械损伤的较大的原因,气蚀的抑制成为非常重要的要素。

另外,在当前的流动解析模拟的技术中,遗憾的是无法对气蚀进行准确地解析。

另外,通过进一步提高转子的转速来实现搅拌机的处理能力的提高。通过提高转子的转速,通过狭缝从筛网的内侧向外侧喷出的被处理流动体的喷出流量增加,提高断续喷射流的速度。在该情况下,以下的点成为问题。

声速在常温的空气中约为340m/sec,在水中约为1500m/sec,但在因气蚀而混入了气泡的情况下,水中的声速显著降低。包含气泡的空隙率0.2的水的音速为30m/sec以下,空隙率0.4的水的音速为约20m/sec。在专利文献1至3中,认为通过筛网的断续喷射流的速度接近包含上述气泡的水中的音速,若超过音速,则产生冲击波而引起机械的损伤。因此,必须通过尽可能地抑制由气蚀引起的气泡的产生来解决冲击波的问题。

因此,进行了以下的研究:不仅增加每单位时间的剪切次数,还着眼于断续喷射流所产生的液体-液体间的剪切力,通过提高该剪切力,促进被处理流动体的微细化和抑制气蚀的产生。

对该断续喷射流所产生的液体-液体间的剪切力的产生机理进行说明。当叶片通过转子的旋转而旋转移动时,在叶片的旋转方向的前面侧,被处理流动体的压力上升。由此,被处理流动体从位于叶片的前面侧的狭缝成为断续喷射流而被喷出。其结果是,在筛网的外侧的被处理流动体与成为断续喷射流而被喷出的被处理流动体之间产生液体-液体间的剪切力。另外,由于断续的喷射流,因此难以产生伴随流,效果更高。因此,通过提高喷出的断续喷射流的流速,能够提高液体-液体之间的剪切力,但在加快转子的转速方面也存在机械的限度。

并且,在叶片的旋转方向的后面侧,被处理流动体的压力降低,由此产生从位于后面侧的狭缝吸入被处理流动体的现象。其结果是,认为在筛网的外侧,相对于单纯静止的被处理流动体,不是喷出来自狭缝的被处理流动体的断续喷射流,而是产生正反的流动(喷出和吸入),由于两流体的界面的相对的速度差,在非稳定的被处理流动体彼此之间产生液体-液体间的剪切力,这样,正反的流动(喷出和吸入)不是稳定的流动而是非稳定的流动,由此产生水击作用。由于该水击作用的效果,碰撞压力与稳定的流动相比大得多,产生更大的剪切力,处理能力提高。

在专利文献4中,着眼于断续喷射流所引起的液体-液体间的剪切力,规定转子的叶片的未端部的宽度与筛网的狭缝宽度的关系,实现断续喷射流的效率化。

另外,专利文献5-7中提出的混合搅拌机、分散机均与本发明的功能和结构不同,不能实现断续喷射流。

在先技术文献

专利文献

专利文献1:日本专利第2813673号公报

专利文献2:日本专利第3123556号公报

专利文献3:日本专利第5147091号公报

专利文献4:国际公开第2016/152895号小册子

专利文献5:日本再表2015-093209号公报

专利文献6:日本实公平05-15937号公报

专利文献7:法国专利申请公开第2679789号说明书

发明内容

发明所要解决的课题

本发明的目的在于提供一种通过断续喷射流的作用,能够更高效地实现施加于被处理流动体的剪切的搅拌机。

另外,作为高效地实现该剪切的结果,其目的在于提供一种能够实现纳米分散、纳米乳化等极其微细的分散、乳化的搅拌机。

用于解决课题的方案

本发明是从提高因断续喷射流而产生的被处理流动体的正反的流动(从狭缝喷出和吸入)的界面处的相对的速度差这样的新的观点出发,尝试了搅拌机的改良的结果而产生的发明。具体而言,通过重新研究设置于筛网的狭缝的截面形状,能够实现提供能够提高被处理流动体的正反的流动的相对速度差的搅拌机。另外,本发明人通过重新研究设置于筛网的狭缝的截面形状,发现能够提高被处理流动体的正反的流动的相对速度差,并且降低被处理流动体的压力损失,抑制气蚀,通过狭缝从筛网的内侧向外侧喷出的被处理流动体高效地形成断续喷射流,且通过狭缝从筛网的外侧向内侧高效地吸入被处理流动体,从而完成了本发明。

于是,本发明涉及一种搅拌机的改良,该搅拌机以同心的方式具备:转子,具备多个叶片并且进行旋转;以及筛网,铺设于上述转子的周围,上述筛网在其周向上具有多个狭缝和位于相邻的上述狭缝彼此之间的筛网构件,通过上述转子和上述筛网中的至少转子旋转,被处理流动体通过上述狭缝作为断续喷射流从上述筛网的内侧向外侧喷出。

在本发明涉及的搅拌机中,其特征在于,该搅拌机以同心的方式具备:转子,具备多个叶片并且进行旋转;分隔壁,用于保持上述转子的喷出压力;以及筛网,铺设于上述转子的周围,上述筛网呈截面圆形的筒状,将设置于上述筛网的内壁面的多个上述狭缝的开口设为流入开口,将设置于上述筛网的外壁面的多个上述狭缝的开口设为流出开口,将上述流入开口与上述流出开口之间的空间设为狭缝空间,上述流出开口的周向的宽度(So)及上述流入开口的周向的宽度(Si)被设置成大于上述狭缝空间的周向的宽度(Sm)。

另外,本发明能够实施为,在多个上述狭缝中至少具备被处理流动体从上述筛网的内侧向上述狭缝流入的流入侧区域、和被处理流动体从上述狭缝向上述筛网的外侧流出的流出侧区域,上述流入侧区域由在上述多个叶片的旋转方向上隔开间隔配置的近前侧的流入侧端面和里侧的流入侧端面规定,上述流出侧区域由在上述多个叶片的旋转方向上隔开间隔配置的近前侧的流出侧端面和里侧的流出侧端面规定,上述狭缝空间的周向的宽度(Sm)是上述狭缝空间的周向的宽度中的最窄的狭窄部的周向的宽度,以下的(1)~(4)中的至少1个角度为1~45度:

(1)上述近前侧的流入侧端面的、相对于通过上述狭窄部的周向的中央的半径的角度;

(2)上述里侧的流出侧端面的、相对于通过上述狭窄部的周向的中央的半径的角度;

(3)上述里侧的流入侧端面的、相对于通过上述狭窄部的周向的中央的半径的角度;

(4)上述近前侧的流出侧端面的、相对于通过上述狭窄部的周向的中央的半径的角度。

另外,本发明能够实施为,在多个上述狭缝中,在上述流入侧区域与上述流出侧区域之间具备中间区域,上述中间区域由在上述多个叶片的旋转方向上隔开间隔地配置的近前侧的中间端面和里侧的中间端面规定,上述近前侧的中间端面和上述里侧的中间端面在半径方向上具有宽度。

在本发明中,“周向的宽度”是指周向的直线距离。例如,流入开口的周向的宽度(Si)是指连结近前侧的流入侧端面与狭缝构件的内壁面的交点和里侧的流入侧端面与狭缝构件的内壁面的交点的直线距离,流出开口的周向的宽度(So)是指连结近前侧的流出侧端面与狭缝构件的外壁面的交点和里侧的流出侧端面与狭缝构件的外壁面的交点的直线距离。

为了如期待那样得到基于断续喷射流的乳化、分散、或搅拌、混合的效果,需要提高通过断续喷射流而产生的被处理流动体的正反的流动(从狭缝喷出和吸入)的速度界面处的相对的速度差。为此,采用提高断续喷射流的速度,或者提高通过狭缝从筛网的外侧向内侧吸入的被处理流动体的吸入速度,或者通过其双方来提高正反的流动(喷出和吸入)的相对的速度差的手段。

通过在本发明中提出设置在筛网上的狭缝的截面形状,在断续喷射流的形成时,压力损失与旧型相比减少,断续喷射流的速度相应地增加,且通过狭缝从筛网的外侧向内侧吸入的被处理流动体的吸入速度和吸入时的压力损失也降低,其结果是,能够尽快地进一步提高在正负方向上正反的流动(喷出和吸入)的相对的速度差。

喷嘴形状即设置在筛网上的狭缝的截面形状对喷射流形成产生大的影响。

发明人进行了深入研究并反复进行了实验,通过在本发明中提出设置于筛网的狭缝的截面形状,在提高被处理流动体的正反的流动(喷出和吸入)的相对的速度差的方面,实质效果提高得最高。设置在筛网上的狭缝的流出开口附近的区域称为过渡区域,在狭缝中心部形成有势核。势核实质上由狭缝空间的周向宽度中的最窄的狭窄部的周向宽度即狭缝空间的周向宽度(Sm)决定,通过本发明,在该势核的流动与其周围的流动之间产生速度差,通过增大该速度界面的相对的速度差,即使在包含过渡区域的流出侧区域也能够得到大的液体-液体剪切力。

另外,在本发明中,优选实施为,狭缝空间的周向的宽度(Sm)是狭缝空间的周向的宽度中的最窄的狭窄部的周向的宽度,狭缝的周向的宽度从流入开口朝向狭窄部逐渐减少,且从狭窄部朝向上述流出开口逐渐增加。另外,狭缝的周向的宽度能够以断续喷射流的产生和被处理流动体的从筛网的外侧向内侧通过狭缝的良好的吸入为条件而适当变更,流出开口的周向的宽度(So)优选为1.0mm~8.0mm,狭缝空间的周向的宽度(Sm)优选为0.3mm~5.0mm,流入开口的周向的宽度(Si)优选为1.0mm~8.0mm。

筛网优选实施为,随着在轴向上远离向其内部导入被处理流动体的导入口,叶片及筛网的直径变小。

若考虑轴向上的狭缝与导入口的关系,则存在在接近导入口的部位来自狭缝的喷出量增多,相反,在远离导入口的部位来自狭缝的喷出量减少的倾向。因此,通过构成为随着在轴向上远离导入口而使叶片以及筛网的直径变小,从而能够使筛网在轴向上的喷出量均匀化。由此,能够抑制气蚀的产生,减少机械故障。

多个狭缝在周向上为相同的宽度,且在周向上等间隔地形成,由此能够在周向上更均匀的条件下进行被处理流动体的处理。但是,并不妨碍使用多个宽度不同的狭缝,并不妨碍多个狭缝间的间隔作为不均匀的间隔来实施。

通过使筛网不旋转,在各个控制中,仅考虑转子的转速即可,相反,通过使筛网与转子向相反的方向旋转,能够使其适合于纳米分散、纳米乳化等极其微细的分散、乳化。

另外,本发明能够实施为,在将转子的最大外径设为D时,筛网的多个狭缝的半径方向的宽度(v)由以下的式(1)规定:

0.02×D≤v≤0.15×D 式(1)。

发明的效果

本发明对断续喷射流进行进一步研究,能够提供一种通过断续喷射流的作用能够更高效地实现施加于被处理流动体的剪切的搅拌机。

另外,作为高效地实现上述剪切的结果,能够提供能够实现纳米分散、纳米乳化等极其微细的分散、乳化的搅拌机。

而且,能够提供一种能够得到粒径的分布窄、粒径一致的粒子的搅拌机。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的搅拌机的使用状态的主视图。

图2是该搅拌机的主要部分放大纵剖视图。

图3是表示本发明的另一实施方式的搅拌机的使用状态的主视图。

图4是本发明的再一实施方式的搅拌机的使用状态的主视图。

图5是本发明的又一实施方式的搅拌机的使用状态的主视图。

图6是应用了本发明的实施方式的搅拌机的主要部分放大图。

图7(A)~(E)是应用了本发明的另一实施方式的搅拌机的主要部分放大图,(F)是现有例的搅拌机的主要部分放大图。

图8(A)~(F)是应用了本发明的再一实施方式的搅拌机的主要部分放大图。

图9是本发明的实施例及比较例的试验装置的说明图。

具体实施方式

以下,基于附图对本发明的实施方式进行说明。在图6、图7中,R表示旋转方向。

首先,参照图1、图2,对能够应用本发明的搅拌机的一例的基本构造进行说明。

该搅拌机具备:处理部1,其配置于预定进行乳化、分散或混合等处理的被处理流动体内;以及转子2,其配置于处理部1内。

处理部1是中空的壳体,通过支承于支承管3,配设于收纳被处理流动体的收纳容器4或被处理流动体的流路。在该例子中,处理部1设置在支承管3的未端,表示从收容容器4的上部向内部下方插入,但并不限定于该例子,例如,如图3所示,处理部1也能够以由支承管3支承为从收容容器4的底面向上方突出的方式实施。

处理部1具备:吸入室6,其具有从外部向内部吸入被处理流动体的吸入口5;以及搅拌室7,其与吸入室6导通。搅拌室7通过具有多个狭缝18的筛网9来规定其外周。

另外,在本说明书中,对筛网9由作为空间的狭缝18和位于狭缝18彼此之间的作为实际的构件的筛网构件19构成来进行说明。因此,筛网9是指包含形成于多个筛网构件19的狭缝18在内的整体,筛网构件19是指位于相邻的狭缝18彼此之间的1条1条实际存在的构件。同样地,筛网9的内壁面或外壁面是指包括形成于多个筛网构件19的狭缝18在内的整体的内壁面或外壁面。

另外,将设置于筛网9的内壁面的多个狭缝18的开口作为流入开口33,将设置于筛网9的外壁面的多个狭缝18的开口作为流出开口34。

该吸入室6和搅拌室7由分隔壁10划分,并且经由设于分隔壁10的导入用的开口(导入口)11导通。但是,该吸入室6不是必须的,例如,也可以不设置吸入室6而使搅拌室7的上端整体成为导入用的开口,将收容容器4内的被处理流动体直接导入搅拌室7内。分隔壁10以保持被处理流动体作为断续喷射流通过狭缝18从筛网9的内侧朝向外侧喷出时的压力为目的而设置。

转子2是在周向上具备多片叶片12的旋转体,在转子2和筛网9(具有分隔壁10的情况下,转子2、筛网9和分隔壁10)同心配置,在叶片12与筛网9之间保持微小的间隙的同时进行旋转。在使转子2旋转的构造中能够采用各种旋转驱动构造,但在该例子中,在旋转轴13的未端设置有转子2,并以能够旋转的方式收容于搅拌室7内。更详细而言,旋转轴13插通于支承管3,进而以通过吸入室6、分隔壁10的开口11到达搅拌室7的方式配设,在其未端(图中为下端)安装有转子2。旋转轴13的后端与马达14等旋转驱动装置连接。马达14优选使用具有数值控制等控制系统的马达或置于计算机的控制下的马达。

通过转子2旋转,在旋转的叶片12通过筛网构件19的内壁面时,通过施加于存在于两者间的被处理流动体的剪切力,该搅拌机进行乳化、分散或混合。与此同时,通过转子2的旋转,对被处理流动体赋予动能,该被处理流动体通过狭缝18,由此进一步加速,形成断续喷射流并向搅拌室7的外部流出。通过该断续喷射流,即使在速度界面产生液体-液体间的剪切力,也进行乳化、分散或混合的处理。

筛网9呈截面圆形的筒状。该筛网9例如优选像圆锥形的表面形状那样,随着在轴向上远离导入用的开口11(在图2的例子中,随着朝向下方),其直径逐渐变小。虽然也可以在轴向上设为恒定直径,但在该情况下,在接近导入用的开口11的位置(在图2中为上方),来自狭缝18的喷出量较多,相反,在较远的位置喷出量减少(在图2中为下方)。其结果是,有时产生无法控制的气蚀,有可能导致机械故障,因此如图1、图2所示,筛网9优选为圆锥台形状的表面形状。

狭缝18表示在旋转轴13的轴向上(在图的例子中为上下方向)呈直线状延伸的狭缝,但也可以是螺旋状等弯曲延伸的狭缝。另外,在周向上,狭缝18等间隔地形成有多个,但也能够错开间隔地形成,也可以设置多种形状、大小的狭缝18。

狭缝18能够适当变更其导程角来实施。如图所示,除了与旋转轴13正交的平面同狭缝18的延伸方向所成的导程角为90度的在上下方向上以直线状延伸的结构以外,也可以是具备规定的导程角的螺旋状的结构等在上下方向上弯曲地延伸的结构。

转子2的叶片12在横截面(与旋转轴13的轴向正交的截面)中,既可以从转子2的中心呈放射状地以恒定的宽度直线状延伸,也可以随着朝向外侧而宽度逐渐变宽,或者随着朝向外侧而宽度逐渐变窄,也可以一边弯曲一边向外侧延伸。

另外,这些叶片12的未端部21的导程角能够适当变更。例如,除了与旋转轴13正交的平面同未端部21的延伸方向所成的导程角为90度的在上下方向上以直线状延伸的结构以外,也可以是具备规定的导程角的螺旋状的结构等在上下方向上弯曲地延伸的结构。

这些各个构成构件的形状是叶片12的未端部21和狭缝18在狭缝18的长度方向(在图的例子中为上下方向)上位于相互重合的同一位置。而且,通过转子2的旋转,能够在该重合的同一位置的叶片12与筛网构件19之间剪切被处理流动体,并且,能够对随着叶片12的旋转而通过狭缝18的被处理流动体施加动能,以产生断续喷射流。在本发明中,在规定叶片12与狭缝18的关系的情况下,只要没有特别说明,则是指同一位置的关系。

筛网9与叶片12的间隙、即筛网9的内壁面与叶片12的未端部21的间隔能够在产生上述剪切和断续喷射流的范围内适当变更,但通常优选为约0.2~2.0mm。另外,在使用图2所示那样的整体为锥状的筛网9的情况下,通过预先使搅拌室7和叶片12中的至少任一方能够在轴向上移动,能够容易地调整该间隙。

另外,作为搅拌机的其他构造,也能够采用图4及图5所示的结构。

首先,在图4的例子中,为了进行收容容器4内的被处理流动体整体的搅拌均匀化,在收容容器4内配置有单独的搅拌装置。具体而言,也能够以与搅拌室7同体旋转的方式设置用于搅拌收容容器4内整体的搅拌翼片15。在该情况下,搅拌翼片15和包含筛网9的搅拌室7一起旋转。此时,搅拌翼片15和搅拌室7的旋转方向可以与转子2的旋转方向相同,也可以是相反方向。即,包含筛网9的搅拌室7的旋转与转子2的旋转相比,成为低速的旋转(具体而言,筛网的旋转的圆周速度为0.02~0.5m/s左右),因此对上述的剪切、断续喷射流的产生实质上没有影响。

另外,图5的例子中,能够使搅拌室7相对于支承管3转动,在搅拌室7的未端连接有第二马达20的旋转轴,能够使筛网9高速旋转。该筛网9的旋转方向与配置于搅拌室7的内部的转子2的旋转方向相反。由此,筛网9与转子2的相对旋转速度增加。

在上述搅拌机中,本发明被应用如下。

关于本发明的搅拌机,通过断续喷射流,在速度界面产生液体-液体之间的剪切力,由此进行乳化、分散或混合的处理。此时,在本发明的实施方式的搅拌机中,例如能够使用图6、图7(A)~(E)及图8(A)~(F)所示的转子2和筛网9。转子2仅图示于图6和图7(A)、(B)、(F),但在本申请的各实施方式中,转子2向逆时针方向旋转。

另外,图6~图8是应用了本发明的实施方式的搅拌机的主要部分放大图或现有例的搅拌机的主要部分放大图,但它们是示意图,并不准确地表示各部分的尺寸。

另外,图6~图8的各图中记载的中心线表示半径方向。

关于本发明的搅拌机,在设置于筛网9的多个狭缝18的横截面(与旋转轴13的轴向正交的截面)的形状具有特征。在本申请的各实施方式中,各个狭缝18的横截面的形状相同,但也可以是多种形状。

各个狭缝18将设置于筛网9的内壁面的狭缝18的开口设为流入开口33,将设置于筛网9的外壁面的狭缝18的开口设为流出开口34,但将流入开口33与流出开口34之间的空间设为狭缝空间35,将流入开口33的周向的宽度(Si)以及流出开口34的周向的宽度(So)设置为大于狭缝空间35的周向的宽度(Sm)。在此,狭缝空间35的周向的宽度(Sm)是指狭缝空间35的周向的宽度中的最窄的狭窄部的周向的宽度。

另外,在作为空间的各个狭缝18中至少具备被处理流动体从筛网9的内侧向狭缝18流入的流入侧区域22、和被处理流动体从狭缝18向筛网9的外侧流出的流出侧区域23,流入侧区域22由在多个叶片12的旋转方向上隔开间隔地配置的近前侧的流入侧端面26和里侧的流入侧端面30来规定,流出侧区域23由在多个叶片12的旋转方向上隔开间隔地配置的近前侧的流出侧端面27和里侧的流出侧端面31来规定。并且,流入侧区域22的内侧(径向内侧)的边界为流入开口33,流出侧区域23的外侧(径向外侧)的边界为流出开口34。

作为狭缝18,可列举出图6、图7(A)~(E)及图8(A)~(F)所示的狭缝。

例如,图7(A)所示的狭缝18使规定流入侧区域22的、近前侧的流入侧端面26向多个叶片12的旋转方向的前方倾斜,并且使里侧的流入侧端面30向多个叶片12的旋转方向的后方倾斜,使规定流出侧区域23的、近前侧的流出侧端面27向多个叶片12的旋转方向的后方倾斜,并且使里侧的流出侧端面31向多个叶片12的旋转方向的前方倾斜。在此,上述向前方的倾斜是指,近前侧的流入侧端面26和里侧的流出侧端面31随着从筛网的内侧朝向外侧、即随着朝向筛网9的外径方向而向多个叶片12的旋转方向的前方倾斜,向上述的后方的倾斜是指,里侧的流入侧端面30和近前侧的流出侧端面27随着从筛网的内侧朝向外侧、即随着朝向筛网9的外径方向而向多个叶片12的旋转方向的后方倾斜,以下,在使构成狭缝18的各端面向多个叶片12的旋转方向的前方或后方倾斜的情况下也是同样的。在该情况下,由近前侧的流入侧端面26和近前侧的流出侧端面27构成规定狭缝18的近前侧的面25,由里侧的流入侧端面30和里侧的流出侧端面31构成规定狭缝18的里侧的面29。而且,在该例子中,流入侧区域22与流出侧区域23合在一起的部分是狭缝空间35,流入侧区域22与流出侧区域23的边界是狭窄部,狭窄部的周向的宽度是狭缝空间35的周向的宽度(Sm)。上述的各端面(近前侧的流入侧端面26和里侧的流入侧端面30、近前侧的流出侧端面27和里侧的流出侧端面31)的倾斜角度可以相同也可以不同。另外,在该例子中,狭缝18的周向的宽度从流入开口33朝向狭窄部逐渐减少,狭缝18的周向的宽度从狭窄部朝向流出开口34逐渐增加。

另外,图7(E)所示的狭缝18与图7(A)所示的狭缝18同样地,使规定流入侧区域22的、近前侧的流入侧端面26向多个叶片12的旋转方向的前方倾斜,并且使里侧的流入侧端面30向多个叶片12的旋转方向的后方倾斜,使规定流出侧区域23的、近前侧的流出侧端面27向多个叶片12的旋转方向的后方倾斜,并且使里侧的流出侧端面31向多个叶片12的旋转方向的前方倾斜,但相对于图7(A)所示的狭缝18的流入开口33的周向的宽度(Si)大于流出开口34的周向的宽度(So),图7(E)所示的狭缝18的流出开口34的周向的宽度(So)大于流入开口33的周向的宽度(Si)。

另外,在各个狭缝18中,也可以在流入侧区域22与流出侧区域23之间具备中间区域24。中间区域24由在多个叶片12的旋转方向上隔开间隔配置的近前侧的中间端面28和里侧的中间端面32规定,近前侧的中间端面28和上述里侧的中间端面32在半径方向上具有宽度。

例如,图6、图7(B)~(D)所示的狭缝18与图7(A)所示的狭缝18同样地,使规定流入侧区域22的、近前侧的流入侧端面26向多个叶片12的旋转方向的前方倾斜,并且使里侧的流入侧端面30向多个叶片12的旋转方向的后方倾斜,使规定流出侧区域23的、近前侧的流出侧端面27向多个叶片12的旋转方向的后方倾斜,并且使里侧的流出侧端面31向多个叶片12的旋转方向的前方倾斜,在流入侧区域22与流出侧区域23之间,由在半径方向上具有宽度的近前侧的中间端面28和里侧的中间端面32来规定中间区域24。在该情况下,由近前侧的流入侧端面26、近前侧的中间端面28和近前侧的流出侧端面27构成规定狭缝18的近前侧的面25,由里侧的流入侧端面30、里侧的中间端面32和里侧的流出侧端面31构成规定狭缝18的里侧的面29。而且,在这些例子中,流入侧区域22、中间区域24和流出侧区域23合在一起的部分是狭缝空间35,近前侧的中间端面28和里侧的中间端面32均未向多个叶片12的旋转方向的前方或后方倾斜,因此中间区域24是狭窄部,狭窄部的周向的宽度是狭缝空间35的周向的宽度(Sm)。也可以使近前侧的中间端面28和里侧的中间端面32中的至少一个向多个叶片12的旋转方向的前方或后方倾斜。在该情况下,流入侧区域22与中间区域24的边界、中间区域24与流出侧区域23的边界中的周向的宽度较窄的一方是狭窄部,狭窄部的周向的宽度成为狭缝空间35的周向的宽度(Sm)。另外,也可以将由近前侧的流入侧端面26和近前侧的中间端面28构成的边缘、由近前侧的中间端面28和近前侧的流出侧端面27构成的边缘、由里侧的流入侧端面30和里侧的中间端面32构成的边缘、由里侧的中间端面32和里侧的流出侧端面31构成的边缘分别形成为带有圆角的圆弧面。

另外,狭缝18也可以不使构成里侧的面29的里侧的流入侧端面30和里侧的流出侧端面31分别向多个叶片12的旋转方向的前方或后方倾斜,而是使近前侧的流入侧端面26向多个叶片12的旋转方向的前方倾斜,使近前侧的流出侧端面27向多个叶片12的旋转方向的后方倾斜(图8(A))。另外,狭缝18也可以不使构成近前侧的面25的近前侧的流入侧端面26和近前侧的流出侧端面27分别向多个叶片12的旋转方向的前方或后方倾斜而使里侧的流入侧端面30向多个叶片12的旋转方向的后方倾斜,使里侧的流出侧端面31向多个叶片12的旋转方向的前方倾斜(图8(B))。另外,狭缝18也可以不使里侧的流入侧端面30向多个叶片12的旋转方向的前方或后方倾斜而使近前侧的流入侧端面26向多个叶片12的旋转方向的前方倾斜,使近前侧的流出侧端面27向多个叶片12的旋转方向的后方倾斜,使里侧的流出侧端面31向多个叶片12的旋转方向的前方倾斜(图8(C))。另外,狭缝18也可以不使里侧的流入侧端面30向多个叶片12的旋转方向的前方或后方倾斜而使近前侧的流入侧端面26向多个叶片12的旋转方向的前方倾斜,不使近前侧的流出侧端面27向多个叶片12的旋转方向的前方或后方倾斜而使里侧的流出侧端面31向多个叶片12的旋转方向的前方倾斜(图8(D))。在这些例子中,流入侧区域22与流出侧区域23合在一起的部分是狭缝空间35,流入侧区域22与流出侧区域23的边界是狭窄部,狭窄部的周向的宽度是狭缝空间35的周向的宽度(Sm)。

另外,狭缝18也可以不使里侧的流入侧端面30向多个叶片12的旋转方向的前方或后方倾斜而使近前侧的流入侧端面26向多个叶片12的旋转方向的前方倾斜,不使近前侧的流出侧端面27向多个叶片12的旋转方向的前方或后方倾斜而使里侧的流出侧端面31向多个叶片12的旋转方向的前方倾斜,在流入侧区域22与流出侧区域23之间,利用在半径方向上具有宽度的近前侧的中间端面28和里侧的中间端面32来规定中间区域24(图8(E))。在该例子中,流入侧区域22、中间区域24和流出侧区域23合在一起的部分是狭缝空间35,近前侧的中间端面28和里侧的中间端面32均未向多个叶片12的旋转方向的前方或后方倾斜,因此中间区域24是狭窄部,狭窄部的周向的宽度是狭缝空间35的周向的宽度(Sm)。

另外,狭缝18也可以使由近前侧的面25和筛网构件19的内壁面构成的流入开口33的边缘、由里侧的面29和筛网构件19的内壁面构成的流入开口33的边缘、由近前侧的面25和筛网构件19的外壁面构成的流出开口34的边缘、由里侧的面29和筛网构件19的外壁面构成的流出开口34的边缘中的至少一个边缘带有圆角。具有圆角的圆弧面成为规定流入侧区域22和流出侧区域23的各端面,例如,在使由近前侧的面25和筛网构件19的内壁面构成的流入开口33的边缘带有圆角的情况下,具有圆角的圆弧面为近前侧的流入侧端面26。使上述的流入开口33的边缘和流出开口34的边缘带有圆角的狭缝18(图8(F))特别是在流入侧区域22中,由于边缘不立起,因此与后述的钝角的边缘相比,被处理流动体的压力降低减少,因此是优选的。在狭缝18中,即使是使流入开口33的边缘、流出开口34的边缘带有圆角的方式,也包含于向多个叶片12的旋转方向的前方或后方倾斜的方式。

关于多个狭缝18,发现了通过以流入开口33的周向的宽度(Si)以及流出开口34的周向的宽度(So)比狭缝空间35的周向的宽度(Sm)大的方式设置,在该搅拌机中,能够在速度界面增大液体-液体之间的剪切力,在实现纳米分散、纳米乳化等非常微细的分散、乳化这一点上是极其有效的,从而完成了发明。

关于该断续喷射流的作用,与现有例进行对比的同时进行说明。

首先,如上所述,断续喷射流通过叶片的旋转而产生,但若对其更详细地进行说明,则在叶片的旋转方向的前面侧,被处理流动体的压力上升。由此,被处理流动体从位于叶片的前面侧的狭缝成为断续喷射流而被喷出。另一方面,在叶片的旋转方向的后面侧,被处理流动体的压力降低,由此从位于后面侧的狭缝吸入被处理流动体。其结果是,在筛网的外侧,在被处理流动体产生正反的流动(喷出和吸入),通过两流体的界面的相对的速度差,在被处理流动体彼此产生液体-液体间的剪切力。

为了如期待那样得到基于断续喷射流的乳化、分散或搅拌、混合的效果,需要提高断续喷射流所引起的液体-液体之间的剪切力,为了提高断续喷射流所引起的液体-液体间的剪切力,需要增大通过断续喷射流而产生的被处理流动体的正反的流动(从狭缝18喷出和吸入)的界面处的相对的速度差。因此,需要提高断续喷射流的速度或者提高通过狭缝从筛网的外侧向内侧吸入的被处理流动体的吸入速度,或者通过其双方来增大正反的流动(喷出和吸入)的相对的速度差。

在图7(F)中示出以往的狭缝18的一例。叶片通过转子的旋转而旋转移动,但若叶片的旋转方向的前面侧靠近筛网9的狭缝18的流入开口33,则沿着筛网9的狭缝构件19的内壁面流动的被处理流动体的流动成为沿着规定狭缝18的近前侧的面25的流动,因此,被处理流动体的流动急剧地弯曲。在该情况下,利用由筛网9的狭缝构件19的内壁面和近前侧的面25构成的流入开口33的边缘,被处理流动体的压力极端地下降而产生气蚀。以往的狭缝18如图7(F)所示,规定狭缝18的近前侧的面25和里侧的面29都不向旋转方向的前方或后方倾斜,设置于筛网9的内壁面的狭缝18的开口即流入开口33的周向的宽度(Si)与设置于筛网9的外壁面的狭缝18的开口即流出开口34的周向的宽度(So)相同,流入开口33的边缘成为大致直角(α)的边缘而产生大量的气蚀,产生大量气泡。

因此,在以往的狭缝18的情况下,无法使筛网9的狭缝18的周向的宽度极端变小。

另一方面,在本发明的实施方式、例如图6、图7(A)~(E)及图8(A)~(F)所示的实施方式中,多个狭缝18以流出开口34的周向的宽度(So)及流入开口33的周向的宽度(Si)大于狭缝空间35的周向的宽度(Sm)的方式设置。

首先,通过以流入开口33的周向的宽度(Si)比狭缝空间35的周向的宽度(Sm)大的方式设置,能够通过喷嘴效果使通过狭缝18的断续喷射流的流速加速。另外,当规定各个狭缝18的流入侧区域22的近前侧的流入侧端面26和里侧的流入侧端面30中的至少近前侧的流入侧端面26向多个叶片12的旋转方向的前方倾斜时,由近前侧的流入侧端面26和筛网构件19的内壁面构成的流入开口33的边缘成为钝角(β)的边缘,减少流入开口33的边缘处的极端的压力降低,被处理流动体有效地变换为喷射流。另外,当然通过以流入开口33的周向的宽度(Si)大于狭缝空间35的周向的宽度(Sm)的方式设置,能够降低被处理流动体的压力损失,抑制气蚀的产生,也抑制气泡的产生。其结果是,与以往相比,通过狭缝18从筛网9的内侧向外侧喷出的断续喷射流的速度变快。

接着,通过以流出开口34的周向的宽度(So)比狭缝空间35的周向的宽度(Sm)大的方式设置,能够降低通过狭缝18从筛网9的外侧向内侧吸入的被处理流动体的压力损失。其结果是,与以往相比,被处理流动体的通过狭缝18从筛网9的外侧向内侧的吸入速度变快。

这样,与以往相比,通过狭缝18从筛网9的内侧向外侧喷出的断续喷射流的速度变快,并且与以往相比,被处理流动体的通过狭缝18从筛网9的外侧向内侧的吸入速度变快,其结果是,被处理流动体的正反的流动(喷出与吸入)的界面处的相对的速度差变大,因此能够增大在被处理流动体彼此之间产生的剪切力。

而且,多个狭缝18以流出开口34的周向的宽度(So)及流入开口33的周向的宽度(Si)大于狭缝空间35的周向的宽度(Sm)的方式设置,由此在狭缝18的中心部形成有势核36。势核36实质上由上述狭缝空间的周向的宽度中的最窄的狭窄部的周向的宽度即狭缝空间35的周向的宽度(Sm)、具体而言是中间区域24的周向的宽度决定,在半径方向上遍及大致整个区域地形成,特别是从狭窄部遍及到外侧而形成,形成基于被处理流动体的断续喷射流的中心。图6示出了势核36的一个例子。

通过了狭窄部的断续喷射流通过比狭窄部宽的流出侧区域23,向筛网9的外侧喷出。此时,在狭缝18的流出开口34附近的区域即过渡区域中,形成势核36的断续喷射流成为通过喷嘴效果以及气蚀的抑制而被加速的流动。另一方面,在势核36的周围的被处理流动体中,与形成势核36的断续喷射流的速度的速度差变得更大。其结果是,在过渡区域中的断续喷射流中,在势核36的流动与其周围的流动之间产生较大的速度差,即使在包含过渡区域的流出侧区域23中,也能够在速度界面得到较大的液体-液体剪切力。

虽然难以直接测定该被处理流动体的流动的速度,但如后述的实施例所示,确认了在本发明的实施的搅拌机中,与以往的搅拌机相比,能够显著促进被处理流动体的微粒化。

(关于筛网)

如上所述,即使筛网9的锥形等的直径变化,也能够实施。在本发明中,在内径变化的情况下,只要没有特别说明,最大内径是指叶片12的未端部21和狭缝18在狭缝18的长度方向上相互重合的同一位置处的筛网9的最大内径(c)。

(关于狭缝和筛网构件)

狭缝18可以与转子2的旋转轴的轴向平行地延伸,也可以是以螺旋状延伸的狭缝等相对于轴向具有角度的狭缝。无论在哪种情况下,在本发明中,只要没有特别说明,狭缝18的周向的宽度是指叶片12的未端部21和狭缝18在狭缝18的长度方向上相互重合的同一位置处的筛网9的周向(换言之,与转子2的旋转轴的轴向正交的方向)的长度。在转子2的旋转轴的轴向位置,只要是该同一位置,则可以是任何位置,但优选至少旋转轴13的轴向位置为成为筛网9的最大内径(c)的位置。作为狭缝18的周向的宽度的一个例子,可举出流入开口33的周向的宽度(Si)和流出开口34的周向的宽度(So)、狭缝空间35的周向的宽度(Sm)。狭缝18的周向的宽度能够以断续喷射流的产生和被处理流动体从筛网9的外侧向内侧通过狭缝18的良好的吸入为条件而适当变更。

该流入开口33的周向的宽度(Si)优选为1.0mm~8.0mm,更优选为1.5mm~6.0mm。若流入开口33的周向的宽度(Si)小于1.0mm,则无法发挥上述的喷嘴效果,被处理流动体的压力损失变大,难以提高断续喷射流的速度。另外,即使使流入开口33的周向的宽度(Si)大于8mm,被处理流动体的压力损失也不会进一步上升。另外,由于狭缝18的条数无法根据相邻的狭缝18的宽度来获得,因此流入开口33的周向的宽度(Si)优选为8.0mm以下。

另外,流出开口34的周向的宽度(So)优选为1.0mm~8.0mm,更优选为1.5mm~6.0mm。在流出开口34的周向的宽度(So)小于1.0mm的情况下,由于吸入阻力,被处理流动体的压力损失大,吸入速度不会如期待那样变大。另外,如果期待增大吸入速度的效果,则不意味着使流出开口34的周向的宽度(So)比8.0mm大,越增加狭缝18的条数则增大吸入速度的效果越大。

另外,狭缝空间35的周向的宽度(Sm)优选为0.3~5.0mm,更优选为0.5mm~3.0mm。通过转子2的高速旋转而通过狭缝18从筛网9的内侧向外侧喷出的断续喷射流在狭缝空间35的周向的宽度(Sm)小于0.3mm的情况下,由于被处理流动体的压力损失而难以形成断续喷射流,也容易产生气蚀的问题。在狭缝空间35的周向的宽度(Sm)大于5.0mm的情况下,断续喷射流的速度不会上升。

另外,优选狭缝18的周向的宽度从流入开口33朝向狭窄部逐渐减少,从狭窄部朝向流出开口34逐渐增加。

在本申请发明中,多个狭缝18只要是以流入开口33的周向的宽度(Si)以及流出开口34的周向的宽度(So)比狭缝空间的周向的宽度(Sm)大的方式设置的狭缝,则无论流入开口33的周向的宽度(Si)和流出开口34的周向的宽度(So)的大小如何,都不考虑横截面(与旋转轴13的轴向正交的截面的形状)中的流入侧区域22、流出侧区域23、中间区域24的大小。

例如,如图7(A)~(C)所示,流入开口33的周向的宽度(Si)也可以大于流出开口34的周向的宽度(So),如图7(E)所示,流出开口34的周向的宽度(So)也可以大于流入开口33的周向的宽度(Si),如图7(D)所示,流入开口33的周向的宽度(Si)与流出开口34的周向的宽度(So)也可以大致相同。从提高断续喷射流的速度等观点出发,优选流入开口33的周向的宽度(Si)大于流出开口34的周向的宽度(So)。

但是,从形成势核36的观点出发,例如如图6、图7(B)~(D)所示,优选在流入侧区域22与流出侧区域23之间具备中间区域24。从形成的势核36的稳定性的观点出发,优选中间区域24的半径方向的宽度为狭缝18的半径方向的宽度的1/3以上。另外,中间区域24的半径方向的宽度在确保流入侧区域22与流出侧区域23的半径方向的宽度的方面优选为狭缝18的半径方向的宽度的2/3以下。另外,例如如图7(A)(E)所示,即使在流入侧区域22与流出侧区域23之间不具备中间区域24,也形成势核36。

在本发明的实施方式中,优选为,近前侧的流入侧端面26、里侧的流入侧端面30、近前侧的流出侧端面27、或里侧的流出侧端面31中的至少1个向多个叶片12的旋转方向的前方或后方倾斜,作为其旋转方向,在近前侧的流入侧端面26和里侧的流出侧端面31,优选向多个叶片12的旋转方向的前方倾斜,在里侧的流入侧端面和近前侧的流出用端面,优选向多个叶片12的旋转方向的后方倾斜。在此,上述的向前方的倾斜是指,近前侧的流入侧端面26和里侧的流出侧端面31随着朝向筛网9的外径方向而向多个叶片12的旋转方向的前方倾斜,上述的向后方的倾斜是指,里侧的流入侧端面30和近前侧的流出侧端面27随着朝向筛网9的外径方向而向多个叶片12的旋转方向的后方倾斜。关于向该前方或后方的倾斜,虽然也取决于筛网9的最大内径(c),但优选各端面的、相对于通过狭窄部的周向的中央的半径的角度θ为1~45度。具体而言,如图6所示,将里侧的流入侧端面30的延长线与通过狭窄部的周向的中央的半径所成的角度设为θ(θ2),将近前侧的流出侧端面27的延长线与通过狭窄部的周向的中央的半径所成的角度设为θ(θ1),也能够同样地规定近前侧的流入侧端面26、里侧的流出侧端面31的、相对于通过狭窄部的周向的中央的半径的角度θ。

从喷嘴效果的观点出发,也可以不使规定流入侧区域22的、近前侧的流入侧端面26向多个叶片12的旋转方向的前方或后方倾斜,而是使里侧的流入侧端面30向多个叶片12的旋转方向的后方倾斜(例如,图8(B)),虽未图示,但也能够不使近前侧的流入侧端面26向多个叶片12的旋转方向的前方或后方倾斜,而是使由里侧的面29与筛网构件19的内壁面构成的流入开口33的边缘带有圆角而将里侧的流入侧端面30作为圆弧面来实施。为了在流入侧区域22中满足喷嘴效果和气蚀的抑制这两者,作为狭缝18,优选至少使近前侧的流入侧端面26向多个叶片12的旋转方向的前方倾斜。

另外,也可以不使规定流出侧区域23的、近前侧的流出侧端面27向多个叶片12的旋转方向的前方或后方倾斜,而是使里侧的流出侧端面31向多个叶片12的旋转方向的旋转方向的前方倾斜(例如,图8(B)),虽未图示,但也可以不使近前侧的流出侧端面27向多个叶片12的旋转方向的前方或后方倾斜,而是使由里侧的面29与筛网构件19的外壁面构成的流出开口34的边缘带有圆角而将里侧的流出侧端面31作为圆弧面来实施。

然而,优选至少使近前侧的流出侧端面27向多个叶片12的旋转方向的后方倾斜。这是因为,在转子2向逆时针方向旋转的情况下,喷射流伴随反射有向顺时针方向倾斜的倾向,以沿着喷射流的流动的方式使近前侧的流出侧端面27向多个叶片12的旋转方向的后方倾斜是有利的。

筛网构件19的周向的宽度(换言之,相邻的狭缝18彼此之间的周向的距离)能够适当变更而实施。作为筛网构件19的周向的宽度的一个例子,可举出筛网构件19的内壁面的周向的宽度(ti)和筛网构件19的外壁面的周向的宽度(to),筛网构件19的外壁面的周向的宽度(to)优选为流出开口34的周向的宽度(So)的0.5~10倍,更优选为0.6~2倍左右。若使筛网构件19的外壁面的周向的宽度(to)过大,则剪切次数变少,导致处理量的降低,若过小,则存在与狭缝18连续的情况实质上相同或者机械强度显著降低的情况。

(关于转子)

如上所述,转子2是具有多片叶片12的旋转体。

叶片12可以使用专利文献1-3所示的叶片(叶片12的未端部21的旋转方向的宽度b与狭缝18的周向的宽度(Si)大致相等,或叶片12的未端部21的旋转方向的宽度b稍大的程度),也可以使用专利文献4所示的叶片(叶片40的未端部41的旋转方向的宽度b’相对于狭缝18的周向的宽度(Si)宽的叶片)(参照图6)。在转子2的叶片12的旋转方向的宽度b比流入开口33的周向的宽度(Si)窄的情况下,从断续喷射流的产生的观点出发不优选。

在将转子2的最大外径设为D时,优选筛网9的多个狭缝18的半径方向的宽度(v)由以下的式(1)规定。

0.02×D≤v≤0.15×D 式(1)

D是转子2的最大外径,是叶片12的未端部21与狭缝18在狭缝18的长度方向上相互重合的同一位置处的转子2的最大外径。

在狭缝18的半径方向的宽度(v)小于0.02D的情况下,无法得到上述的喷嘴效果,难以形成断续喷射流。在狭缝18的半径方向的宽度(v)大于0.15D的情况下,被处理流动体的压力损失变得过大,因此断续喷射流的速度难以上升。另外,用于极力减少气蚀而得到断续喷射流的最大限度的效果的适当的半径方向的宽度(v)的范围是式(1)所示的范围。

(优选的应用条件)

认为能够应用本发明并且以当前的技术力适合量产的筛网9、狭缝18、转子2的数值条件如下所述。

筛网9的最大内径(c):30~500mm(其中,叶片12的未端部21与狭缝18在狭缝18的长度方向上相互重合的同一位置处的最大直径)

筛网9的转速:15~390转/s

狭缝18的条数:12~500条

转子2的最大外径(D):30~500mm(其中,叶片12的未端部21与狭缝18在狭缝18的长度方向上相互重合的同一位置处的最大直径)

转子2的转速:15~390转/s

当然,这些数值条件表示一例,例如,本发明并不排除伴随旋转控制等将来的技术进步而采用上述条件以外的条件。

实施例

以下,列举实施例及比较例对本发明进行更具体的说明。但是,本发明并不限定于下述的实施例。

将实施例中使用的狭缝18的横截面的形状示于图7(A)、(B),将比较例中使用的狭缝18的横截面的形状示于图7(F)。实施例中使用的狭缝18以流出开口34的周向的宽度(So)及流入开口33的周向的宽度(Si)大于狭缝空间35的周向的宽度(Sm)的方式设置,比较例中使用的狭缝18的流入开口33的周向的宽度(Si)、流出开口34的周向的宽度(So)及狭缝空间35的周向的宽度(Sm)相同(Si=So=Sm)。

另外,图7(A)所记载的流出开口34的周向的宽度(So)为1.6mm,流入开口33的周向的宽度(Si)为2.0mm,狭缝空间35的周向的宽度(Sm)为0.8mm。图7(B)所记载的流出开口34的周向的宽度(So)为1.6mm,流入开口33的周向的宽度(Si)为2.0mm,狭缝空间35的周向的宽度(Sm)为0.8mm。图7(F)所记载的流出开口34的周向的宽度(So)、流入开口33的周向的宽度(Si)以及狭缝空间35的周向的宽度(Sm)均为0.8mm。在以下的各表中,作为实施例或比较例中使用的狭缝18的横截面的形状,在使用图7(A)所示的情况下记载为“A”,在使用图7(B)所示的情况下记载为“B”,在使用图7(F)所示的情况下记载为“F”。

另外,设置于筛网9的狭缝18的条数为24条。

另外,如图7(A)、(B)、(F)所示,实施例和比较例中使用的转子2的叶片12使用其未端部21的旋转方向的宽度b比实施例中使用的图7(A)、(B)所示的狭缝18的流入开口33的周向的宽度(Si)稍大的叶片。更详细而言,实施例及比较例中使用的转子2的叶片12的未端部21的旋转方向的宽度b为2.5mm。

另外,狭缝18的流入开口33的周向的宽度(Si)、狭缝18的流出开口34的周向的宽度(So)以及狭缝空间35的周向的宽度(Sm)是指叶片12的未端部21与狭缝18在狭缝18的长度方向上相互重合的同一位置处的各自的周向(换言之,与转子2的旋转轴的轴向正交的方向)的长度。

(粒度分布测定)

实施例中的粒度分布测定使用了MT-3300(日机装(株)制)。测定溶剂为纯水,粒子折射率为1.81,溶剂折射率为1.33。另外,结果使用了体积分布的结果。

作为实施例1,使用本发明的第一实施方式(图1、图2)的搅拌机,利用图9(A)所示的试验装置进行液体石蜡与纯水的乳化实验。乳化实验中使用的配方是将29.4wt%的液体石蜡、68.6wt%的纯水、作为乳化剂的1.33wt%的Tween80、0.67wt%的Span80混合而成的。将如上所述地配合的被处理流动体作为预混合品,利用图9(A)所示的试验装置中的泵将外部容器内的预混合品导入到铺设有本发明中的搅拌机的处理容器4中,将处理容器4内形成为液封,并且利用该泵将被处理流动体导入处理容器4内,由此从喷出口喷出被处理流动体,一边使其在处理容器4与外部容器之间以2500g/min循环,一边使本发明中的搅拌机的转子2以356.7(转/s)旋转,由此使被处理流动体从筛网喷出而进行乳化处理。变更叶片12的片数(4片或6片)及狭缝18的横截面(与旋转轴13的轴向正交的截面)的形状,将从乳化处理的开始20分钟后得到的乳化粒子的粒度分布测定结果中的平均粒径(D50)及粒径的变动系数(C.V.)的值示于表1。

粒径的变动系数是指表示所得到的粒子的均匀程度的指标,根据粒子的粒径分布中的平均粒径(D50)和标准偏差,通过变动系数(C.V.)(%)=标准偏差÷平均粒径(D50)×100的式子求出。该变动系数的值越小,所得到的粒子的粒径的分布越窄,作为粒子的均匀性越高。

另外,关于转子2的旋转的圆周速度V,在将叶片12的未端部21和狭缝18在狭缝18的长度方向上相互重合的同一位置处的转子的最大外径设为D(m),将转子的转速设为N(转/s)时,V=D×π×N,表1~表8、表11中记载的转子直径D是该同一位置处的转子2的最大外径。

如表1所示可知:在转子2的旋转的圆周速度为33.6[m/s]时,通过以狭缝18的流出开口34的周向的宽度(So)及流入开口33的周向的宽度(Si)大于狭缝空间的周向的宽度(Sm)的方式设置,平均粒径(D50)和C.V.的值变小,并可知能够制作微小的粒径和粒度分布窄的乳化粒子。

作为实施例2,将转子2的转速设为333.3(转/s)、将转子2的旋转的圆周速度设为V=31.4(m/s),除此以外,将与实施例1同样地实施的结果示于表2。

作为实施例3,将转子2的叶片的片数设为6片,将转子2的转速设为300(转/s),将转子2的旋转的圆周速度设为V=28.3(m/s),除此以外,将与实施例1同样地实施的结果示于表3。

作为实施例4,将转子2的叶片的片数设为6片,将转子2的转速设为250(转/s),将转子2的旋转的圆周速度设为V=23.6(m/s),除此以外,将与实施例1同样地实施的结果示于表4。

作为比较例1,除了设置于筛网9的狭缝18的横截面的形状为图7(F)所示的现有类型的狭缝(Si=So=Sm)以外,与实施例1同样地进行了乳化处理。将结果示于表5。

作为比较例2,除了设置于筛网9的狭缝18的横截面的形状为图7(F)所示的现有类型的狭缝(Si=So=Sm)以外,与实施例2同样地进行了乳化处理。将结果示于表6。

作为比较例3,除了设置于筛网9的狭缝18的横截面的形状为图7(F)所示的现有类型的狭缝(Si=So=Sm)以外,与实施例3同样地进行了乳化处理。将结果示于表7。

作为比较例4,除了设置于筛网9的狭缝18的横截面的形状为图7(F)所示的现有类型的狭缝(Si=So=Sm)以外,与实施例4同样地进行了乳化处理。将结果示于表8。

在实施例1和比较例1中,通过目视确认将搅拌机连续地运转36小时后的狭缝18的内部(以下,称为狭缝内部)的状态,并判断了侵蚀的状态。将明显产生了侵蚀的状态判断为“×”,将镜面状态模糊的状态判断为“△”,将在36小时运转的前后狭缝内部没有变化而未产生侵蚀的状态判断为“○”并表示在表1及表5中。

根据以上的结果可知,通过以狭缝18的流出开口34的周向的宽度(So)及流入开口33的周向的宽度(Si)大于狭缝空间的周向的宽度(Sm)的方式设置,狭缝与现有类型的狭缝(Si=So=Sm)相比平均粒径(D50)明显变小,而且作为粒径的偏差的指标的C.V.的值也明显变小。另外,还发现,也能够防止由气蚀引起的侵蚀的产生。另外,在比较例1-4中,作为筛网9的狭缝18的横截面的形状使用了图7(F)所示的形状,但与比较例2相比,转子2高速旋转的比较例1的平均粒径(D50)和C.V.的值都变差。一般认为这是由于气蚀而产生空腔化现象的结果。

[表1]

[表2]

[表3]

[表4]

[表5]

[表6]

[表7]

[表8]

实施例5、6与实施例1~4及比较例1~4不同,记载了不仅使转子2,还使筛网9也向与转子2的旋转方向相反的方向旋转的实施例。即,表示本发明的第二实施方式(参照图5)的实施例。使用了图9(B)所示的试验装置。配方、循环流量和循环方法与实施例1~4相同。作为设置于筛网9的狭缝18的横截面的形状,使用了图7(B)所示的形状。

作为实施例5,将转子2的叶片片数设为4片,将转子2与筛网9的相对转速设为N=633(转/s),将相对圆周速度V=69.6m/s时的结果示于表9。

作为实施例6,将转子2的叶片片数设为4片,将转子2与筛网9的相对转速设为N=500(转/s),将相对圆周速度V=55.0m/s时的结果示于表10。

另外,转子2相对于筛网9的相对旋转的圆周速度V(m/s)在将前述的同一位置处的转子的最大外径设为D(m)、将转子的转速设为N1、将筛网的转速设为N2、将转子及筛网的相对转速设为N(转/s)时,V=D×π×N(其中,N=N1+N2),表9~表10中记载的转子直径D是前述的同一位置处的最大外径。

作为比较例5,除了设置于筛网9的狭缝18的横截面的形状为图7(F)所示的现有类型的狭缝(Si=So=Sm)以外,与实施例5同样地进行了乳化处理。将结果示于表9。

作为比较例6,除了设置于筛网9的狭缝18的横截面的形状为图7(F)所示的现有类型的狭缝(Si=So=Sm)以外,与实施例6同样地进行了乳化处理。将结果示于表10。

另外,在实施例5和比较例5中,通过目视来确认将搅拌机连续运转24小时后的狭缝内部的状况,并判断出侵蚀的状态。将明显产生了侵蚀的状态判断为“×”,将镜面状态模糊的状态判断为“△”,将在24小时运转的前后狭缝内部没有变化而未产生侵蚀的状态判断为“○”并示于表9。

根据以上的结果可知,通过以狭缝18的流入开口34的周向的宽度(Si)以及流出开口34的周向的宽度(So)大于狭缝空间的周向的宽度(Sm)的方式设置,狭缝18与现有类型的狭缝(Si=So=Sm)相比平均粒径(D50)明显变小,而且作为粒径的偏差的指标的C.V.值也明显变小。另外,还发现,也能够防止由气蚀引起的侵蚀的产生。

[表9]

[表10]

(颜料分散处理)

作为实施例7,使用本发明的第一实施方式(图1、图2)的搅拌机,利用图9(A)所示的试验装置进行了颜料的分散处理。

关于被处理物的配方,将一次粒径为10~35nm的红色颜料(C.I.PigmentRed254)设为5wt%,作为分散剂,将BYK-2000(毕克化学制)设为5wt%,丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)与丙二醇甲醚(PGME)的混合溶液(PGMEA/PGME=4/1:体积比)为90wt%。将如前述那样配合的作为被处理流动体的上述被处理物作为预混合品,利用图9(A)所示的试验装置中的泵将外部容器内的预混合品导入本发明的保有搅拌机的处理容器4中,将处理容器4内形成为液封,并且用该泵向处理容器4内导入被处理流动体,由此从喷出口喷出被处理流动体,一边使其在处理容器4与外部容器之间以2300g/min循环,一边使本发明的搅拌机的转子2以333.33(转/s)旋转,由此使被处理流动体从筛网喷出而进行了分散处理。作为设置于筛网的狭缝的横截面的形状,使用了图7(B)所示的形状。将从分散处理开始45分钟后得到的颜料微粒的粒度分布测定结果中的平均粒径(D50)和粒径的变动系数(C.V.)的值示于表11。

作为比较例7,除了设置于筛网的狭缝的横截面的形状为图7(F)所示的现有类型的狭缝(Si=So=Sm)以外,与实施例7同样地进行了分散处理。

在实施例7和比较例7中,通过目视确认将搅拌机连续运转24小时后的狭缝内部的状况,并判断出空气的状态。将明显产生了侵蚀的状态设为“×”,将镜面状态模糊的状态设为“△”,将在24小时运转的前后狭缝内部没有变化而未产生侵蚀的状态设为“〇”示于表11。

根据以上的结果可知,通过以狭缝18的流出开口34的周向的宽度(So)及流入开口33的周向的宽度(Si)大于狭缝空间35的周向的宽度(Sm)的方式设置,狭缝与现有类型的狭缝(Si=So=Sm)相比平均粒径(D50)明显变小,而且作为粒径的偏差的指标的C.V.的值也明显变小。另外,还发现,也能够防止由气蚀引起的侵蚀的产生。

[表11]

附图标记的说明

1 处理部

2 转子

3 支承管

4 收容容器

5 吸入口

6 吸入室

7 搅拌室

9 筛网

10 分隔壁

11 开口

12 叶片

13 旋转轴

14 马达

15 搅拌翼片

18 狭缝

19 筛网构件

20 第二马达

21 未端部

22 流入侧区域

23 流出侧区域

24 中间区域

26 近前侧的流入侧端面

27 近前侧的流出侧端面

28 近前侧的中间端面

30 里侧的流入侧端面

31 里侧的流出侧端面

32 里侧的中间端面

33 流入开口

34 流出开口

35 狭缝空间

36 势核

Si 流入开口的周向的宽度

So 流出开口的周向的宽度

Sm 狭缝空间的周向的宽度

31页详细技术资料下载
上一篇:一种医用注射器针头装配设备
下一篇:铜挤出物催化剂及用于氢化和氢解的应用

网友询问留言

已有0条留言

还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!

精彩留言,会给你点赞!

技术分类