[发明专利]搅拌机

说明书

技术领域

本发明涉及搅拌机，特别涉及使用于被处理流体的乳化、分散或混合处理的搅拌机的改良。

背景技术

作为进行流体的乳化、分散或混合处理的装置，对于搅拌机提出过各种方案，目前正在寻求能够良好地处理包括纳米颗粒等颗粒径小的物质的被处理流体的方案。

例如，作为众所周知的搅拌机的一种，已知有砂磨机、均化器。

然而，在砂磨机中，会出现由颗粒的表面的结晶状态被破坏、损伤所导致的功能降低的问题。而且，产生异物的问题也很严重。

在高压均化器中，无法解决机械的稳定运转的问题、必要功率大的问题等。

另外，旋转式均化器以往是作为预混器而使用的，但在进行纳米分散、纳米乳化时，为了进行纳米化的精加工，需要精加工机。

与此相对，本发明人提出了专利文献1、2的搅拌机的方案。该搅拌机具备：具有多片叶片的转子、敷设在所述转子的周围并且具有多条狭缝的网筛。所述转子与所述网筛通过相对地旋转，在包括狭缝的网筛的内壁与叶片之间的微小的空隙中对被处理流体进行剪切，并且通过所述狭缝从网筛的内侧向外侧以断续射流的形式排出被处理流体。

如专利文献2的“＜现有技术＞”中所示，该种搅拌机通过调整叶轮(即转子)的转速，使搅拌条件发生变化。

引用其中的记载，“例如，以乳化的情况为例进行考虑，通过叶轮的上述旋转，在搅拌室的设置有上述排出口的内壁与叶轮的叶片末端之间进行流体的剪切，使得其他的流体向一方的流体进行乳化。

因此，由于在一个装置中的乳化的处理能力根据被处理的各种流体的性质的不同、多种流体的组合的不同会发生变动，因而有必要预先检测出与所要处理的流体相对应的乳化能力最适合条件，使装置与该条件适合。

以往，通过任意设定确保该乳化能力的最大点的叶轮的转速而进行调整。

这是基于决定乳化的能力的主要因素由下述的各参数提供这一原因。

即，通过剪切强度、能量及通过次数等数值对处理能力进行评价。该剪切强度(S)为表示叶轮与搅拌室内壁间的剪切力的强度的值，由下式表示。

S＝Ns·v＝Ns·π·d·n，下面的能量(Pv)表示的量是每单位处理量的搅拌能量，由下式表示。

[式1]

而且，通过次数(Pn)为循环数，即流体通过叶轮与搅拌室内壁间的间隙的次数，由下式表示。

[式2]

在此，v为叶轮的最大圆周速度(m/sec)，d为叶轮的径(m)，n为叶轮的转速(rps)。另，P为搅拌所需功率(kw)，Np为功率准数，Nq为排出系数。此外，Q为排出量(m³/sec)，Ns为剪切系数，V为处理量(m³)。

T为处理时间(sec)，ρ为预定处理的流体固有的比重(kg/m³)。

由上述各式可知，通过对叶轮的转速(n)的调整，使搅拌条件发生变化。”

另外，在专利文献2的发明中，对于搅拌机提出了下列方案：不但控制叶轮转速，也固定搅拌等处理中所需要的能量，能够以任意的宽度选择叶轮的叶片末端与网筛的内壁之间的间隙，据此谋求流体对应能力的最优化提升。

但是，近年在使用微颗粒的化学、电子、电气、汽车、食品、有色材料、医药等领域中，追求作为更细微的微颗粒且粒度分布整齐均匀的颗粒，以往公开的内容的搅拌机的性能难以实现作为细微的微颗粒且粒度分布整齐的乳化、分散处理。

因此，即使在现状下的乳化分散中，在很多情况下也以上述高压均化器、砂磨机为主体，无法解决能量成本、杂质的问题，而且制造工程自然容易变得复杂。

在本申请申请人的专利文献1、2中，公开了转子与网筛的剪切力的效果，以及从网筛排出的断续射流的效果。基于此，本申请的申请人制造销售的搅拌机中，最小尺寸的实验机的转子径以30mm为标准，此情况下叶片的片数为4片、敷设于网筛的狭缝的条数为24条、转速最大为21500rpm，因此断续射流的频率Z(kHz)难以达到35以上。虽然不是不可能进一步提高转速，但存在电动机、装置承担的负荷变大以及能量成本容易变高等问题。即使在转子径变大、尺寸增大时也一样，虽然能够增加网筛的狭缝条数，但由于转速下降等，断续射流的频率Z(kHz)自然会低于35。因此，无法对于频率Z为35以上时的乳化分散作出充分的预见。

先行技术文献

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