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高粘度用撹拌機 Flo-Mix 原理

Flo-Mixは高粘度液(1000cP~30000cP)の混合に特化した撹拌機です。
以下にその原理を紹介します。

均一に混ぜるとは?

一般的には、どの部分をとっても使用目的に合った最小体積内で成分比率が一定であるという状態のことを言います。このとき、必要な最小体積より小さい部分では不均一でも問題はありません。(図1)

(図1)
Flo-Mix 均一に混ぜる図1

液体同士が層状に折り重なっている場合にも同様のことが言えます。液体1の層間に液体2の層が存在する状態で薄い層内で完全に単一であっても、3次元領域では均一に撹拌されていると言えます。(図2)

(図2)
Flo-Mix 均一に混ぜる図2

高粘度液の撹拌

高粘度液は渦や剪断が発生しても局所のみに偏在し、周囲に拡散しないという特徴があります。このため高速回転させて翼端に強い剪断力を発生させるようなタイプの撹拌翼では、翼の周囲しか動かないということになってしまいます。
そこで弊社では上下に対流を起こすことを主眼において撹拌翼を設計しました。(図3)

(図3)
高粘度液の撹拌

箔層による混合

図3のにあるようにFlo-Mixには液を引き伸ばす効果があります。これを繰り返すことで薄い層(箔層)が幾重にも折り重なるように出来ていきます。
図4にありますように2層を引き伸ばして折り畳むと1サイクル毎に層の数が2倍になります。6サイクルでは33層になっており、11サイクル後には2049層になります。撹拌容器の内壁と撹拌翼の間隔が20mmとすると、各層の厚みは

  20 / 2049 = 0.0098mm

となります。これは十分に混合されたと言える厚さと考えられます。従って極めて短い時間で撹拌・混合が可能になると言えます。また、粘度が大きく異なる流体や粉体が混じってもこの薄い層内に閉じ込められるので、同様に短時間で分散が可能になります。

(図4)
箔層による混合

Flo-Mixの特徴

1. 撹拌容器内で大きな対流を生成するので、未撹拌領域がない
2. 旋回する上昇流が容器と撹拌翼の間で生成され、高粘度液でも短時間に混合できる
3. 粘度差ある液体や粉体を混合させる場合でも、箔層を生成して素早く分散できる
4. 翼形状と低回転数のため、キャビテーションが発生しにくい
5. 気泡は対流により液面を通過し、真空引きで気泡の除去ができる
6. 撹拌容器内面で旋回する上昇流が生成されるので、ジャケットでの熱交換が容易で、
  温度を均一にできる

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