JP2018020303A5 - - Google Patents

Description

撹拌区分５ａ〜５ｆは、混合物の撹拌効率を向上させるため、図２（Ｂ）に示すような、静止型の撹拌エレメント８ａ、８ｂが交互に配列するように形成されていてもよい。撹拌エレメント８ａは、左方向に１８０度捻じられた、らせん形状を有しており、入口エッジ１１ａ、第１の捻じり面１２ａ、第２の捻じり面１３ａ及び出口エッジ１４ａを備えている。また、撹拌エレメント８ｂは、右方向に１８０度捻じられた、らせん形状を有しており、入口エッジ１１ｂ、第１の捻じり面１２ｂ、第２の捻じり面１３ｂ及び出口エッジ１４ｂを備えている。撹拌エレメント８ａの出口エッジ１４ａには、撹拌エレメント８ｂの入口エッジ１１ｂが交差するように結合されている。そして、撹拌エレメント８ｂの出口エッジ１４ｂには、撹拌エレメント８ａと同様に形成された撹拌エレメントの入口エッジが交差するように結合される。このように図２（Ｂ）に示された撹拌エレメント８ａ、８ｂが対となり、複数の撹拌エレメントが順次結合される。撹拌区分５ａ〜５ｆの各々の空間には、一つの撹拌エレメントが配置若しくは内壁に結合されている。

スタティックミキサー３ａでは、入口ポート６から流入してきた混合物は、最初の邪魔板６０aに衝突したとき流れが転回されて分割される。該流れは、邪魔板６０ｂ、６０ｃに衝突しさらに分割されるが、内壁に向かった一方の分割流れは内壁で反転された後、他方の分割流れと共に邪魔板６０ａの後側付近の混合物に混合される。再び混合された混合物は、邪魔板６０ｂ、６０ｃの間を通過する。次に、混合物は、邪魔板６０ｄによって流れが転回されて分割され、該分割流れは、各々邪魔板６０ｅ、６０ｆに衝突して転回され、再び混合され、邪魔板６０ｅ、６０ｆの間を通過する。最終的に、混合物は、邪魔板６０ｇによって流れが転回されて分割され、内壁によって反転された後、出口ポート７の前で再び混合され、スタティックミキサー３ａから流出する。このように、スタティックミキサー３ａでは、混合物に対して、分割、転回、反転の各作用が繰り返され、ペースト材料中で気泡をせん断させる。

図８（Ｂ）に示すように、入口ポート６から邪魔板６０ａまでが撹拌区分５ａに相当し、邪魔板６０ａから邪魔板６０ｂ、６０ｃまでが攪拌区分５ｂに相当し、同様に長さ方向に隣接する２つの邪魔板が次の撹拌区分に相当し、最後に、邪魔板６０ｇから出口ポート７までが攪拌区分５ｆに相当する。

なお、第２の態様では、スタティックミキサーの撹拌部５の内径は、入口ポート６から軸方向に進むにつれて拡大されていき、スタティックミキサーの中央部で最大の内径に達し、それ以後は、出口ポート７に至るまで減少する。勿論、第２の態様のスタティックミキサーの撹拌部５は、入口ポート６から出口ポート７まで同じ内径を有していてもよく、或いは、図８に示す例とは異なる仕方で内径が軸方向に沿って変わるようにしてもよい（例えば、入口ポート６から出口ポート７まで内径が増大或いは減少する）。

第２の実施形態によれば、上記のように、ピストンポンプ４５Ａの容積（吐出容量）とスタティックミキサーの少なくとも１つの撹拌区分の容積との比率を上記の通りの範囲とすることによって、ペースト材料中にきわめて効率的にガスを混合することが可能となる。

また、１サイクル当たりの吐出量を増加させる場合には、ピストンポンプ４５Ａ〜４５Ｄの各々の吐出工程は時間的に重複するように制御されてもよい。例えば、ピストンポンプ４５Ａ〜４５Ｄの吐出工程を同時に行うように各構成要件が制御される。

Claims (23)

1. ペースト材料とガスとの混合装置であって、
   ピストンポンプを用いてペースト材料とガスとを混合する混合部と、
   前記混合部で混合されたペースト材料とガスとの混合物を撹拌するため前記混合部に接続されたスタティックミキサーと、
   を備え、
   前記スタティックミキサーは、前記混合物が通過する１つ又は複数の撹拌区分を備え、該撹拌区分は、該撹拌区分を通過する混合物の流れを撹拌する形状を有し、
   さらに前記スタティックミキサーは、
   前記ピストンポンプの容積と、前記スタティックミキサーの前記撹拌区分のうち少なくとも１つの容積との比率が、１：０．２〜１：５の範囲にある第１の態様、並びに、
   前記撹拌区分の少なくとも１つが、ペースト材料とガスとの混合物を剪断力により撹拌するため該混合物の流れを５以上の流れに分割する構成を有する第２の態様
   のうちいずれかであることを特徴とする、ペースト材料とガスとの混合装置。
2. 前記ピストンポンプは、
   シリンダと、ペースト材料が流れることが可能な管路と該シリンダとを連通させるため前記シリンダの端部に形成された吐出口と、前記シリンダにガスを充填するため該シリンダに形成された吸入口と、前記シリンダの内部で第１の位置及び第２の位置の間で摺動されるピストンとを備え
   前記混合部は、前記吐出口を開閉する吐出弁を備え、
   前記シリンダは、前記ピストンが前記第１の位置にあるとき、所定体積のシリンダ空間を形成し、
   前記スタティックミキサーは、前記管路に接続されている、請求項１に記載のペースト材料とガスとの混合装置。
3. 前記吐出弁を閉じる工程から前記吐出弁を開放する工程までの一連の工程は、ペースト材料が所定量流れる毎に、繰り返されることを特徴とする、請求項２に記載のペースト材料とガスとの混合装置。
4. ペースト材料の前記所定量、前記シリンダ空間の前記所定体積、及び、ガスの所定圧力のうち少なくともいずれかを調整することによって、前記ペースト材料の発泡倍率を制御することを特徴とする、請求項３に記載のペースト材料とガスとの混合装置。
5. 前記吐出口は、前記管路の側壁においてペースト材料の流れに面するように設けられ、
   前記吐出弁は、前記吐出口と対向する、前記管路の側壁の位置から延びて前記吐出口に着座可能な弁体を備えることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載のペースト材料とガスとの混合装置。
6. 前記ピストンポンプは、
   シリンダと、吸入工程と吐出工程を行うために前記シリンダ内を往復移動するピストンと、を有し、
   前記シリンダは、吐出工程のストローク端部に設けられた吐出制御用の弁と、ガスの供給制御用の弁と、ペースト材料の供給制御用の弁と、を備え、
   前記ピストンポンプの容積は、吸入工程のストローク端部に位置しているときの前記ピストンによって画定された前記シリンダの内部の容積である、請求項１に記載のペースト材料とガスとの混合装置。
7. 前記混合部は、
   吸入工程において前記ピストンポンプにガスを供給し、
   前記吸入工程の後で前記ペースト材料を供給し、
   前記ペースト材料の供給の終了後に前記ピストンポンプの吐出工程を行って前記ガス及び前記ペースト材料を管路に吐出する、各工程を実行する、請求項６に記載のペースト材料とガスとの混合装置。
8. 前記スタティックミキサーの前記撹拌区分は、静止型の撹拌手段を備える、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のペースト材料とガスとの混合装置。
9. 前記スタティックミキサーの前記第１の態様において、前記撹拌手段は、混合物の流れを分割し、転換し、反転する作用を有する、請求項８に記載のペースト材料とガスとの混合装置。
10. 前記撹拌手段は、らせん形状を有する、請求項９に記載のペースト材料とガスとの混合装置。
11. 前記撹拌手段は、前記混合物の流れに抗するように前記スタティックミキサーの内部に交互に配列された複数の邪魔板である、請求項９に記載のペースト材料とガスとの混合装置。
12. 前記スタティックミキサーの前記第２の態様において、
    前記撹拌手段は、５以上の流路を備え、該流路の各々は、前記混合物の流れに対して並列に配列されている、請求項８に記載のペースト材料とガスとの混合装置。
13. 前記混合部と前記スタティックミキサーとの間、及び、前記スタティックミキサーと混合物を吐出する吐出手段との間の少なくともいずれかに、所定長さの配管を備える、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のペースト材料とガスとの混合装置。
14. ペースト材料とガスとの混合方法であって、
    バッチ毎にペースト材料とガスとを混合し、
    混合されたペースト材料とガスとの混合物を撹拌するため該混合物の流れ経路にスタティックミキサーを配置する、各工程を備え、
    前記スタティックミキサーを配置する工程は、
    前記混合物が通過する１つ又は複数の撹拌区分を備え、該撹拌区分は、該撹拌区分を通過する混合物の流れを撹拌する形状を有するスタティックミキサーを配置する工程であり、
    さらに前記スタティックミキサーは、
    前記バッチ毎の前記混合物の容積と、前記スタティックミキサーの前記撹拌区分のうち少なくとも最初に前記混合物が通過する第一の撹拌区分の容積との比率が、１：０．２〜１：５の範囲にある第１の態様、並びに、
    ペースト材料とガスとの混合物を剪断力により撹拌するため該混合物の流れを５以上の流れに分割する第２の態様
    のいずれかであることを特徴とする、ペースト材料とガスとの混合方法。
15. 前記バッチ毎にペースト材料とガスとを混合する工程は、ピストンポンプ及び吐出弁を用いる工程であり、
    前記ピストンポンプは、シリンダと、ペースト材料が流れることが可能な管路と該シリンダとを連通させるため前記シリンダの端部に形成された吐出口と、前記シリンダにガスを充填するため該シリンダに形成された吸入口と、前記シリンダの内部で第１の位置及び第２の位置の間で摺動されるピストンとを備えており、
    前記吐出弁は、前記吐出口を開閉するため用いられ、
    前記シリンダは、前記ピストンが前記第１の位置にあるとき、所定体積のシリンダ空間を形成し、
    前記スタティックミキサーは、前記管路に接続されている、請求項１４に記載のペースト材料とガスとの混合方法。
16. 前記バッチ毎にペースト材料とガスとを混合する工程は、
    前記吐出弁を閉じ、
    前記ピストンを前記第１の位置に移動させて前記所定体積のシリンダ空間を形成し、
    前記吸入口から所定圧力のガスを前記シリンダ空間に充填し、
    前記ピストンを前記第２の位置に向かって移動させることによって前記ガスを圧縮し、
    前記吐出弁を開放することによって、前記管路を流れるペースト材料に圧縮されたガスを混入させる、各工程を備え、
    前記吐出弁を閉じる工程から前記吐出弁を開放する工程までの一連の工程は、ペースト材料が所定量流れる毎に、繰り返され、
    前記吐出口は、前記管路の側壁において高粘度材料の流れに面するように設けられ、
    前記吐出弁を閉じる工程は、前記吐出口と対向する、前記管路の側壁の位置から前記吐出弁の弁体を延ばし、該弁体を前記吐出口に着座させる工程である、請求項１５に記載のペースト材料とガスとの混合装置。
17. 前記バッチ毎にペースト材料とガスとを混合する工程は、ピストンポンプを用いる工程であり、
    前記ピストンポンプは、シリンダと、吸入工程と吐出工程を行うために前記シリンダ内を往復移動するピストンと、を有し、前記シリンダは、吐出工程のストローク端部に設けられた吐出制御用の弁と、ガスの供給制御用の弁と、ペースト材料の供給制御用の弁と、を備え、
    前記バッチ毎の前記混合物の容積は、吸入工程のストローク端部に位置しているときの前記ピストンによって画定された前記シリンダの内部の容積である、請求項１４に記載のペースト材料とガスとの混合方法。
18. 前記バッチ毎にペースト材料とガスとを混合する工程は、
    吸入工程において前記ピストンポンプにガスを供給し、
    前記吸入工程の後で前記ペースト材料を供給し、
    前記ペースト材料の供給の終了後に前記ピストンポンプの吐出工程を行って前記ガス及び前記ペースト材料を管路に吐出する、各工程を実行する、請求項１７に記載のペースト材料とガスとの混合方法。
19. 前記スタティックミキサーを配置する工程は、前記撹拌区分に静止型の撹拌手段を有するスタティックミキサーを配置する工程を備える、請求項１４乃至１８のいずれか１項に記載のペースト材料とガスとの混合方法。
20. 前記静止型の撹拌手段を有するスタティックミキサーを配置する工程は、前記スタティックミキサーの前記第１の態様を用いて、前記混合物の流れを分割し、転換し、反転する工程を備える、請求項１９に記載のペースト材料とガスとの混合方法。
21. 前記静止型の撹拌手段を有するスタティックミキサーを配置する工程は、らせん形状を有する撹拌手段を用いる、請求項２０に記載のペースト材料とガスとの混合方法。
22. 前記撹拌手段は、前記混合物の流れに抗するように前記スタティックミキサーの内部に交互に配列された複数の邪魔板である、請求項２０に記載のペースト材料とガスとの混合方法。
23. 前記スタティックミキサーの前記第２の態様において、
    前記撹拌手段は、５以上の流路を備え、該流路の各々は、前記混合物の流れに対して並列に配列されている、請求項１９に記載のペースト材料とガスとの混合方法。