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JP2513486B2 - 液体の混合噴出方法及び装置 - Google Patents

液体の混合噴出方法及び装置

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Publication number
JP2513486B2
JP2513486B2 JP62205866A JP20586687A JP2513486B2 JP 2513486 B2 JP2513486 B2 JP 2513486B2 JP 62205866 A JP62205866 A JP 62205866A JP 20586687 A JP20586687 A JP 20586687A JP 2513486 B2 JP2513486 B2 JP 2513486B2
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JP
Japan
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mixing
pores
liquids
outflow
liquid
Prior art date
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JP62205866A
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English (en)
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JPS6451129A (en
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正文 松永
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Nordson KK
Original Assignee
Nordson KK
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/50Mixing liquids with solids
    • B01F23/59Mixing systems, i.e. flow charts or diagrams
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/20Jet mixers, i.e. mixers using high-speed fluid streams
    • B01F25/23Mixing by intersecting jets
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40Static mixers
    • B01F25/46Homogenising or emulsifying nozzles

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Nozzles (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は液体の衝突式混合並びにその吐出又は噴出方
法とそれらの装置に係る。
〔従来の技術〕
複数種の液体を、細孔より流出させ、それらを互いに
衝突させて混合する方法及びその装置は、本出願人によ
り、已に出願されている(特願番昭61-250015及び特願
番昭61-289611)。しかし、これらの方法及び装置にお
いては、それら細孔の断面積については特に触れてはい
なかった。即ち原則的にはそれらの断面積はほぼ同じも
のとし、また液体への加圧力も同様にほぼ同等とし、従
って混合比も、大差のないことを前提としたものであっ
た。しかし混合比の差が大となってくると、液体への加
圧力も相当差を与えなければならず、それによって細孔
よりの流出速度即ち衝突時の運動エネルギの差が大とな
ってき、当然衝突による混合効果の減少は免れなかった
のである。
〔解決しようとする問題点〕
上述の如く、従来の衝突式液体混合法における複数種
の液体の混合比の差が大なる場合においては、混合効果
の低下は免れなかった。本問題を解決することが本発明
の動機であった。
〔問題点を解決するための手段〕
細孔よりの液体の流速を変えずに、流量を変えるため
には、細孔の断面積を変えることである。何故なら、オ
リフィスにおける一般の公式Vm=Q/A(ただしVm=オリ
フィスよりの流出速度、Q=流出量、A=オリフィスの
断面積)により、QとAとは概ね比例するからである。
従って、複数種の液体の混合比を配分するためには、
それら細孔の断面積を、該混合比に概ね比例して設定す
ればよいことになる。
上記思想に基く本発明の方法について説明する。基本
の方法(特定発明)とそれに関連する方法との二法ある
のでそれぞれの項に分けて説明する。
(1)基本の方法 第1図を参照されたい。複数種の液体A,B,…を所要の
圧力に加圧して、それぞれの細孔2,3,…に導く、これら
細孔の断面積は、それらの混合比に概ね比例させるもの
とする。同図においては、A液とB液との混合比を1:n
(ただしn<1)とすれば、細孔2の断面積Aaは細孔3
の断面積Abの概ねn倍とする。またそれら液体への加圧
力Pは流出流の速度の選択によって変える。二本の流出
流の速度を同等にするときは、小細孔用の液体への加圧
力をより小にすればよい。ただし小細孔よりの小流出流
Fbの運動エネルギMb・Vb(ただしMbは液体の質量、Vbは
その速度)と大細孔よりの大流出流Faの運動エネルギMa
・Vaは、衝突時において、最大の衝突力を発生させるこ
とが望ましく、そのためにはMa・Va=Mb・Vbとすること
が望ましい。即ち、Va<Vbとすることである。ただし、
これらの速度は少なくとも30m/sec、でき得れば何れも
それ以上であることが望ましい。
このようにして、最大の衝突力により、それらの液体
は互いに破砕され、混合室5内にて混合し、該室に直通
したノズル孔7より外部に吐出又は噴出されるのであ
る。
なお、諸条件により上述の衝突式混合法だけでは十分
な混合が得られない場合には、上述の方法により混合し
たものを他の混合方式8に導き、そこで十分に混合され
たものをガン又はノズル9より吐出又は噴出することも
できる。
(2)基本方法の展開 上記基本方法においては、まだ十分な均一的混合が得
られない場合には、本方法を用いる。第2図を参照され
たい。複数種の液体D,E,…を、それぞれ所要の圧力に加
圧して、それぞれの断面積の異なる細孔12,13,…に導
き、それらより流出(Fd,Fe,…)、そして衝突、混合
(Fm1)させることは、上記の基本方法と同じである
が、それではまだ混合不十分の場合には、その混合液体
Fm1を複数に等分分流Fm1′,Fm1″し、それらを複数個
の同面積の細孔18,19内に導く。そしてその残留液圧に
より、上記細孔18,19より流出させ、再衝突、即ち再混
合Fm2を行わしめる。そしてそれをノズルを通して外部
に吐出又は噴出を行なう。それにてもなお、混合不十分
なる場合には、上記と全く同様の等分分流による衝突式
混合方法を再び繰返えして、混合(Fm3)し、必要あれ
ば、同方法を数回繰返し行なって(Fmx,…)十分混合成
果を得た後、ノズル27より、外部に吐出又は噴出を行な
うものである。
なお諸条件により上述の衝突式混合法だけでは十分な
混合が得られない場合には、上述の方法により混合した
ものを、他の混合方式21に導き、そこで十分に混合され
たものをガン又はノズル22より吐出又は噴出することも
できる。
次に上記二種の方法に基く構造についてそれぞれ項目
を分けて説明する。
(3)本構造は前記(1)基本の方法に基づいた装置の
構造である。第3図を参照されたい。本装置のボディ30
上には複数個の液体供給部、即ちそれぞれの自動開閉バ
ルブ31A,31B,…が設けられ、それらよりの液体供給流路
32A,32B…の末端には、それぞれ断面積Aa,Ab,…の相異
する細孔33,34に接続される。そしてこれら細孔33,34の
出口側における延長線は概ね集中するように設けられ
る。該集中部には、混合室35が構成され、混合室35は本
装置のボディ30上に取付けられたノズル38内のノズル孔
39に直通される。
なお、上記混合室35より他の方式の混合装置82に連通
し、該装置82より更にガン又はノズル84に連通される構
造のものもある。
(4)本構造は前記(2)基本方法の展開に基づいた構
造である。第4図を参照されたい。本装置のボディ40上
には、複数個の液体供給部即ち自動開閉バルブ41A,41B,
…が設けられ、それらよりの液体供給流路42A,42B,…の
末端には、それぞれ断面積Sd,Se,…の相異する細孔43,4
4,…に接続される。そしてこれら細孔43,44,…の出口側
は互いにほぼ対向せしめ、かつそれらの延長線は概ね集
中するように設けられる。該集中部には混合室45が構成
され、該混合室45は一本の流路46を介して複数分流流路
47A,47Bに接続され、該分流流路の末端には複数個の同
形同断面積の細孔53,54に接続される。そして該複数個
の細孔53,54の出口側は互いにほぼ対向せしめ、かつそ
れらの延長線はほぼ同一線上にあり、かつその中心部に
は、上記におけるが如く、混合室55が構成される。即ち
上記分流流路47A,47B以降混合室55までの第二段の混合
ユニットが上記基本混合ユニットに直列に接続されたも
のである。そして更に必要あるときは、上記第二段混合
ユニットと同構造の第三段混合ユニット,第四段混合ユ
ニット,…と直列に接続され、最終段の混合ユニット内
の混合室75は、ノズル78内のノズル孔79と直通されるの
である。
なお、上記最終段の混合室75より連通管85を介して他
の方式の混合装置86に、更にまた該装置より連通管87を
介してガン又はノズル88に接続される構造のものもあ
る。
〔作用〕
A.前記(3)項記述の構造(本発明基本の方法に基く構
造)の作用について説明する。第3図を参照されたい。
タイマなどの“開”信号により“開”となった自動開閉
バルブ31A,31B,…により、各種液体A,B,…は、それぞれ
供給流路32A,32B,…を通って細孔33,34,…に至る。それ
ぞれの細孔33,34,…の断面形状は同形なるも、それらの
断面積Sa,Sb,…はそれぞれ異る。それらの相異は概ねそ
れら液体の混合比率に相応している。例えば、混合比率
=1:n(ただしn<1)であるとすれば断面積比Aa:Ab≒
1:nとなっている(しかし、細孔よりの流出量は、細孔
の断面積のみならず、液体の粘度や液体への加圧力にも
大きく左右されるので、断面積比のみに依存することは
できない。非常に多くのかつ複雑なファクタが入ってい
るので実験的に諸条件の細部を見出すことが必要であ
る)。このようにして、所要の混合比に基づいて複数種
の液体A,B,…が細孔33,34,…より流出(Fa,Fb)し、そ
れらが混合室35内にて衝突混合が行われる。混合された
液体Fmが混合室35より排出流路36を介し、ノズル38のノ
ズル孔39より外部に吐出又は噴出される。
なお、諸条件により、上述の混合装置だけでは混合不
十分な場合には、本装置のあとに、更に追加された、他
の方式による混合装置82によって混合され、十二分に混
合された後、ガン又はノズル84を介して外部に吐出又は
噴出される。
B.前記(4)項記述の構造(本発明の基本方法の展開に
基いた構造)の作用について説明する。第4図を参照さ
れたい。タイマなどの“開”信号により“開”となった
自動開閉バルブ41A,41B,…により、各種液体D,E,…は、
それぞれ供給流路42A,42B,…を通って細孔43,44,…に至
る。それぞれの細孔43,44,…の断面形状は同形なるも、
それらの断面積Ad,Ae,…はそれぞれ異る。それらの相異
は概ねそれら液体の混合比率に相応している。このよう
にして所要の混合比率に基いて複数種の液体D,E,…が細
孔43,44,…より流出(Fd,Fe,…)し、それらが混合室45
内にて衝突混合が行われる。混合された液体Fm1が混合
室45より連絡流路46を通って二股流路47A,47Bに入り、
ほぼ等分に分流して第二段の細孔53,54内(第二段混合
ユニット)に入る。該細孔は上記のものと違い、双方と
も同形同断面積である。従って、同量、同速の細孔53,5
4よりの流出流の衝突によって、上記一次的混合(Fm1
を更に分散した均一的な混合液体Fm2が得られる。必要
によっては、更に上記第二段混合ユニットと全く同様構
造の第三段混合ユニット内で同様の混合が三次的(F
m3)、四次的(Fm4)に行なわれる。そして十分均一に
混合された混合液体Fmxは、最終段混合ユニットの混合
室75に直通した排出流路を通り、ノズル孔79より外部に
吐出又は噴出されるのである。
なお、諸条件により、上述の混合装置だけでは混合不
十分な場合には、本装置のあとに、更に追加された他の
方式による混合装置86によって混合され、十二分に混合
された後、ガン又はノズル88を介して外部に吐出又は噴
出される。
〔効果〕
本発明の方法と装置によれば、複数種の液体の衝突式
混合において、それらの混合比の差を、より大として一
挙に分散、均一に混合を行なうことができるものであ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の基本の方法説明図 第2図は上記基本
の方法を展開した方法の説明図 第3図は上記基本方法
に基く装置の構造側断面図 第4図は上記基本方法を展
開した方法に基く装置の構造の側断面図 主要な符号の説明 2,3,12,13,33,34,43,44……互いに断面積の相異する細
孔、5,15,35,45……混合室、6,38,78……ノズル、18,1
9,53,54……互いに同断面積の細孔、31A,31B,41A,41B…
…自動開閉バルブ、32A,32B,42A,42B,……液体供給流
路、39,79,……ノズル孔、A,B,……各種液体、Fa,Fb,F
d,Fe,……細孔よりの流出流、Fm,Fm1,Fm2,……混合液
体、Fm1′,Fm1″……上記混合液体Fm1の二分流

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】加圧された複数種の液体を、それぞれの細
    孔に通し、それらよりの流出流を互いに衝突させること
    によって混合し、その混合液体をノズルより外部に噴出
    する方法において、上記細孔の各断面積を、それぞれの
    液体の混合比に概ね応じ互いに相異せしめて設定し、そ
    れによってそれらの流出量を必要とする混合比と同一な
    らしめて、少なくともいずれか1つの流出流の衝突時の
    流速を30m/sec以上にして衝突させて混合することを特
    徴とする液体の混合噴出方法。
  2. 【請求項2】加圧された複数種の液体をそれぞれの細孔
    に通し、それらよりの流出流を互いに衝突させることに
    よって混合し、更にそれを複数に等分分流して、同形同
    断面積の複数個の細孔に通し、それらよりの流出流を再
    衝突させることによって二次的混合を行い、必要によっ
    ては上記二次的混合と全く同様の混合を複数回繰り返し
    行って、十分混合された液体を外部に噴出させる液体の
    混合噴出方法において、前記最初の細孔の各断面積を、
    それぞれの液体の混合比に概ね応じ互いに相異せしめて
    設定し、それによってそれらの流出流量を必要とする混
    合比と同一ならしめて、少なくともいずれか1つの流出
    流の衝突時の流速を30m/sec以上にして衝突させて混合
    せしめることを特徴とする液体の混合噴出方法。
  3. 【請求項3】複数種の液体用のそれぞれの供給用開閉バ
    ルブよりの流路の末端に接続される細孔と、これら細孔
    の出口側の延長線が一点に集中され、かつ、該集中部に
    混合室が形成され、かつ混合室がノズル孔と連通してい
    る液体の混合噴出装置において、上記複数個の細孔の各
    断面積がそれら液体の混合比に概ね応じて互いに相異せ
    しめていることを特徴とする液体の混合噴出装置。
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