スタティックミキサの製造方法
【課題】 金型で成形できないような複雑な形状を備えていながら、内容物が詰まりにくいスタティックミキサを低コストで成形できるスタティックミキサの製造方法を提供する。
【解決手段】本発明のスタティックミキサ１の製造方法は、配管に連結可能な外筒体２と、外筒体２に挿入される撹拌子３とを備えたスタティックミキサ１を、レーザ焼結３次元積層造形法を用いて外筒体２と撹拌子３とが一体となるように成形することを特徴とするものである。このレーザ焼結３次元積層造形法は、合成樹脂の微粒子を一定の堆積厚さに堆積し、次に堆積した微粒子の層に対してレーザ１６を照射することで微粒子が焼結された焼結層１５を形成し、焼結層１５を堆積方向に連続して形成するものである。
【解決手段】本発明のスタティックミキサ１の製造方法は、配管に連結可能な外筒体２と、外筒体２に挿入される撹拌子３とを備えたスタティックミキサ１を、レーザ焼結３次元積層造形法を用いて外筒体２と撹拌子３とが一体となるように成形することを特徴とするものである。このレーザ焼結３次元積層造形法は、合成樹脂の微粒子を一定の堆積厚さに堆積し、次に堆積した微粒子の層に対してレーザ１６を照射することで微粒子が焼結された焼結層１５を形成し、焼結層１５を堆積方向に連続して形成するものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スタティックミキサの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スタティックミキサは、駆動力を必要としない静止型の混合撹拌機であり、圧力損失が小さいにも関わらず高い混合効率を実現できるという特徴がある。また、スタティックミキサは、流体を変質させるおそれが少なく、適用できる流体の粘度範囲も非常に広いため、化学、薬品及び食品などの多岐な分野で用いられている。
スタティックミキサは、配管に接続される外筒体と、この外筒体の内側に挿入される撹拌子とを備えており、配管から外筒体の内部に流入した流体を撹拌子により撹拌・混合する構成となっている。
【０００３】
例えば特許文献１には、上述のようなスタティックミキサとして、複数のエレメントを外筒体の軸方向に沿って組み合わして成る撹拌子を備えたものが開示されている。撹拌子を構成するこれらのエレメントは、長方形の金属板を螺旋状に捻ったフィンを備えたものであり、フィンで流体を複数の流れに分断しながら螺旋状の表面に沿って旋回させることで高い撹拌効果を発揮できるようになっている。また、エレメントには金属板の捻り方向が右捻りのものと左捻りのものとがあり、撹拌子はこれらのエレメントを隣り合うもの同士で捻り方向が異なるように並べて構成されており、エレメント間で流体の旋回方向を変化させることで流体に強い剪断力を付与して良好な撹拌を実現できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３４７５０号公報（図６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１のスタティックミキサを合成樹脂で成形する際には、撹拌子が螺旋状に捻られたような複雑な形状となっており、エレメント間でフィンの捻り方向も異なっているため、金型を用いて一度に射出成形することは困難である。
このようなスタティックミキサを成形するには、例えば各エレメントをそれぞれの形状に合わせた金型で個別に成形し、次にこれらのエレメントを軸方向に並べて接合してまず撹拌子を作製し、別に成形していた外筒体の内部に作製された撹拌子を挿入して両者を接合するといった複雑な工程が必要とされる。それゆえ、特許文献１のスタティックミキサには、製造工程が複雑で製造コストも高くなりやすいという問題があった。
【０００６】
また、射出成形法には、金型の使用を前提とした形状の制限がある。つまり、成形後に金型が抜けなくなる中空形状などは成形自体が不可能である。それゆえ、良好な撹拌作用が期待できても、金型を用いて成形ができる形状でなければ、撹拌子としては採用できないという問題があった。
さらに、エレメント同士を接合して撹拌子を形成したり、このようにして形成された撹拌子を外筒体の内周面に接合してスタティックミキサを形成したりすると、これらの接合箇所で流体が滞留しやすくなり、内容物が接合箇所に詰まる虞がある。例えば固形物を含むことの多い食品原料などを特許文献１のスタティックミキサに通すと、溶接箇所で固形物が詰まりやすくなる。このような固形物は、通常はＣＩＰ（ｃｌｅａｎｉｎｇ ｉｎ ｐｌａｃｅ）洗浄を行って取り除けるが、溶接箇所に詰まった固形物はＣＩＰ洗浄でも簡単に取り除くことができない場合がある。
【０００７】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、金型で成形できないような複雑な形状を備えていながら、内容物が詰まりにくいスタティックミキサを低コストで成形できるスタティックミキサの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため、本発明は次の技術的手段を講じている。
即ち、本発明のスタティックミキサの製造方法は、配管に連結可能な外筒体と、該外筒体に挿入される撹拌子とを備えたスタティックミキサに対して、レーザ焼結３次元積層造形法を用いて前記外筒体と撹拌子とを一体に成形することを特徴とするものである。
具体的には、前記レーザ焼結３次元積層造形法（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｌａｓｅｒ Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）は、合成樹脂の微粒子を一定の堆積厚さに堆積し、次に前記堆積した微粒子の層に対してレーザを照射することで前記微粒子が焼結された焼結層を形成し、前記焼結層を堆積方向に連続して形成するものである。
【０００９】
発明者は、上述の問題は全て金型を用いている点に起因しているため、このような問題を根本的に解消するためには金型を用いずにスタティックミキサを製造する他ないと考えた。そして、レーザを用いて複雑な形状に成形することのできるレーザ焼結３次元積層造形法を用いることにより、これらの問題を一挙に解決できることを知見して本発明を完成させたのである。
すなわち、レーザ焼結３次元積層造形法を用いれば金型を用いなくてもスタティックミキサを一体物として成形でき、予め金型を抜き取る場合を想定しなくても良いため金型を用いて成形できないような複雑な形状にも一度で成形することもできる。また、成形後に外筒体と撹拌子とを接合する必要がないので、溶接箇所に流体の内容物が詰まる虞もなく、製造コストの低減も可能となる。
【００１０】
なお、このような複雑な形状を備えた前記撹拌子としては、前記外筒体の軸方向に沿ってねじられたフィンを備えたエレメントや、前記軸方向に対して流れる流体を複数に分割する仕切りを備えたエレメントを、前記軸方向に複数有したものが挙げられる。
このようなねじれたフィンや仕切りを備えた複雑な形状のエレメントを有する撹拌子であっても、レーザ焼結３次元積層造形法を用いれば撹拌子の成形に合わせてフィンや仕切りを一度に且つ容易に成形することができる。
また、前記合成樹脂の微粒子には、平均粒径が１０〜１００μｍ、好ましくは平均粒径が４０〜７０μｍに粒度調整されたポリプロピレンの球状粒子を用いることができる。
【００１１】
通常レーザ焼結三次元積層造形法に用いられることの多いナイロンに代えてポリプロピレンを用いることで、耐薬品性や耐熱性に優れたスタティックミキサを得ることができるからである。
さらに、前記合成樹脂の微粒子には、フィラーが含まれた及び／又はコーティングが施されたものを用いることもできる。
例えば、金属粒子、カーボン粉末、カーボンナノチューブ、フェライトなどのフィラーを合成樹脂の微粒子に含めることで、スタティックミキサに強度、導電性（耐静電気性）、吸着性（脱臭性）、磁性などの機能を付与することが可能になる。また、合成樹脂の微粒子にテフロン（登録商標）などがコーティングされたものを用いることで、スタティックミキサに耐薬品性、耐磨耗性などの化学的特性や物理的特性を付与することも可能である。例えば金属粉末を合成樹脂でコーティングした粉末を用いて造形した後に、高温に加熱して樹脂を除けば、金属製のスタティックミキサを造ることも可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のスタティックミキサの製造方法によれば、金型で成形できないような複雑な形状を備えていながら、内容物が詰まりにくいスタティックミキサを低コストで成形できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の製造方法で製造されるスタティックミキサの斜視図である。
【図２】本発明の製造方法の工程を示す説明図である。
【図３】本発明の製造方法で製造可能なその他の形状のスタティックミキサの斜視図である。
【図４】本発明の製造方法で製造可能なその他の形状のスタティックミキサの斜視図である。
【図５】本発明の製造方法で製造可能なその他の形状のスタティックミキサの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係るスタティックミキサ１の製造方法を図面に基づき説明する。
まず、本発明の製造方法で製造されるスタティックミキサ１について説明する。
図１に示されるように、スタティックミキサ１は、軸方向に円筒状に形成された外筒体２とこの外筒体２に挿入される撹拌子３とを一体に備えている。
なお、以下の説明において、図１の紙面のほぼ左右に向かう方向（外筒体２の軸心Ｒに沿った方向）をスタティックミキサ１を説明する際の軸方向とする。また、図１において外筒体２の軸心Ｒから離れる方向をスタティックミキサ１を説明する際の径外側又は外周側と、また外筒体２の軸心Ｒに近づく方向を径内側又は内周側という。
【００１５】
外筒体２は、合成樹脂で円筒状に形成されている。外筒体２の両端にはそれぞれ図示しない配管が接続されており、外筒体２内へ流体を流入させたり外筒体２から流出させたりできるようになっている。外筒体２の内部には撹拌子３が外筒体２の内周面に外縁を連結するように一体に形成されており、外筒体２の内部に流れ込んだ流体をその外形に沿って撹拌しながら上流側（図１の左側）から下流側（図１の右側）に向かって流動できるようになっている。
撹拌子３は、軸方向に沿って直線状に接続された複数のエレメント４が互いに一体に繋がって形成されている。
【００１６】
エレメント４は、軸方向に沿って延びる４枚のフィン５を備えている。これら４枚のフィン５は、軸心Ｒから軸垂直方向に向かって起立しており、それぞれが互いに直交するように軸心Ｒ回りに十字状に配置されている。また、それぞれのフィン５は、軸方向に移動するにつれて起立方向が３６０°に亘って軸心Ｒの回りを一周するように螺旋状に捻られている。
エレメント４のフィン５の捻り方向には上流側から下流側に向かって右ねじ方向に捻られた方向と左ねじ方向に捻られたものとがあり、エレメント４にはフィン５の捻り方向によって右ねじ方向に捻られた右ねじエレメント４Ｒと左ねじエレメント４Ｌとの２種類がある。これらの右ねじエレメント４Ｒと左ねじエレメント４Ｌとはそれぞれフィン５の上流側の端面と下流側の端面とが外筒体２の軸回りに４５°の位相差となる位置関係で軸方向に配備されている。また、右ねじエレメント４Ｒと左ねじエレメント４Ｌとは軸方向に沿って例えば右ねじり→左ねじり→右ねじり→左ねじりというように交互に並んで配置されており、これらの右ねじエレメント４Ｒと左ねじエレメント４Ｌとが軸方向に一体に繋がったものが撹拌子３とされている。
【００１７】
それゆえ、例えば図１に示されるように、配管から外筒体２の内部に流体を流し込むと、最初に流体は右ねじエレメント４Ｒの周囲を流れる。このとき、右ねじエレメント４Ｒの４枚のフィン５で流体が４つの流れに分割される。そして、それぞれに分割された流れが右ねじ方向に旋回しながら流動し、流体の撹拌が行われる。
右ねじエレメント４Ｒで撹拌を終えた流体は、次に左ねじエレメント４Ｌに流れ込む。このとき、左ねじエレメント４Ｌのフィン５は、右ねじエレメント４Ｒのフィン５に対して外筒体２の軸回りに４５°の位相差でずれており、右ねじエレメント４Ｒから流れ出た流体を二分する位置にフィン５が配備されている。それゆえ、右ねじエレメント４Ｒで４つの流れに分割された流体は左ねじエレメント４Ｌに入る際にさらに８つの流れに分割される。そして、フィン５に沿って左ねじ方向に旋回しながら流動し、流体の混合・撹拌がさらに進行する。
【００１８】
このようにして第１実施形態の撹拌子３では、撹拌子３を構成するそれぞれのエレメント４を流体が通過する度に流体の流れの分割と分割された流体の旋回とを繰り返し、流体を強く混合・撹拌できるようになっている。
ところで、上述のような構成を備えたスタティックミキサ１を製造する場合、従来の製造方法では金型を用いた射出成形で製造する必要があった。このスタティックミキサ１の製造方法は、例えば、各エレメント４をそれぞれの形状に合わせた金型で個別に成形し、次にこれらのエレメント４を軸方向に並べて溶接等で接合し、別の金型で射出成形された外筒体２の内部に挿入して両者を接合するというものであり、複数の工程を組み合わせた複雑なものである。
【００１９】
それゆえ、上述のように螺旋状のフィン５を備えたエレメント４が軸方向に繋がったスタティックミキサ１では、金型を用いた射出成形方法では低コストでの成形が困難な場合が多く、また成形後に金型が抜けなくなる虞があるため、成形可能なスタティックミキサ１の形状（構造）も限定されるという問題があった。
そこで、本発明のスタティックミキサ１の製造方法では、レーザ焼結３次元積層造形法を用いてスタティックミキサ１を金型を用いずに外筒体２と撹拌子３とが一体となるように成形している。このレーザ焼結３次元積層造形法は、合成樹脂の微粒子を一定の堆積厚さに堆積し、次に堆積した微粒子の層に対してレーザ１６を照射することで微粒子が焼結された焼結層１５を形成し、焼結層１５を堆積方向に連続して形成するものである。
【００２０】
次に、レーザ焼結３次元積層造形法を用いた本発明のスタティックミキサ１の製造方法について説明する。
レーザ焼結３次元積層造形法によりスタティックミキサ１を製造する製造装置６としては、例えばローラやワイパを用いて合成樹脂の微粒子を一定の堆積厚さに堆積するものが知られている。なお、本実施形態では、ローラ７を用いたものを例示して、本発明の装置を説明する。
図２に示されるように、製造装置６は、互いに距離をあけて配備された左右一対のステージ８、９と、左右のステージ８、９の間に昇降自在に配備されたパーツヘッド１０とを有している。左右のステージ８、９は、互いの上面が同じ高さになるように配備されており、それぞれの上面にはステージ８、９を上下方向に貫通する貫通孔１１が形成されている。これらの貫通孔１１には、合成樹脂の微粉末が充填されており、また合成樹脂の微粉末の下側にはピストン形状のフィーダ１２が上下方向に昇降自在に配備されている。
【００２１】
ステージの上側には、ステージ８、９の上面に外周面が接触可能なローラ７が配備されている。このローラ７は、ステージ８、９の上面を転動しながら水平に移動可能になっており、左右のステージ８、９間を往来できるようになっている。
パーツヘッド１０の上方には、炭酸ガスレーザ１６のレーザガン１３と、パーツヘッド１０の上面に堆積した微粉末に対してレーザガン１３で発生したレーザ１６を照射する照射ミラー１４とが配備されている。照射ミラー１４は図示しない制御装置からの制御信号に基づいて、パーツヘッド１０の上面に堆積した微粉末のうち任意部分の微粉末のみを焼結して焼結層１５を形成することができるようになっており、例えばＣＡＤの断面形状データに従って制御装置から制御信号を照射ミラー１４に送って断面形状データの通りの形状に焼結層１５を形成できるようになっている。
【００２２】
上述の製造装置６を用いてスタティックミキサ１を製造する際は、以下の製造工程に従って製造する。
すなわち、左ステージ８の貫通孔１１のフィーダ１２を上方に向かって移動させると、フィーダ１２の上側に載せられた合成樹脂の微粉末がせり上がり、左ステージ８の上面に微粉末が山盛り状に供給される。
次に、図２（ａ）に示されるように、ローラ７を転動させながら左ステージ８から右ステージ９に向かって水平に移動させる。そうすると、左ステージ８の上面に山盛り状に供給された微粉末がローラ７に均されてパーツヘッド１０の上面に広がり、パーツヘッド１０の上面に微粉末が均一な厚さ（０．１μｍから０．２μｍの厚み）で堆積する。
【００２３】
図２（ｂ）に示されるように、レーザガン１３で発生したレーザ１６を照射ミラー１４に導き、スタティックミキサ１の断面形状データに従って制御装置から制御信号を照射ミラー１４に送って照射ミラー１４を動かしながら微粉末を焼結する。そうすると、パーツヘッド１０の上面に堆積された微粉末のうちスタティックミキサ１の断面形状に沿った部分だけにレーザ１６が照射され、レーザ１６の照射部分に焼結層１５が形成される。
図２（ｃ）に示されるように、レーザ１６の照射が終了した後は、パーツヘッド１０を堆積層１７の厚みの分だけ下降させる。そして、右ステージ９の貫通孔１１のフィーダ１２を上方に向かって移動させると、フィーダ１２の上側に載せられた合成樹脂の微粉末がせり上がり、右ステージ９の上面に微粉末が山盛り状に供給される。
【００２４】
図２（ｄ）に示されるように、ローラ７を転動させながら右ステージ９から左ステージ８に向かって水平に移動させる。そうすると、右ステージ９の上面に山盛り状に供給された微粉末がローラ７に均されてパーツヘッド１０の上面に広がり、焼成が終了した堆積層１７の上面にパーツヘッド１０の下降距離の厚み分だけ微粉末が堆積する。
図２（ｅ）に示されるように、焼成が終了した堆積層１７の上面にさらに堆積した堆積層１７に対して図２（ｂ）の場合と同様にレーザ１６を照射し微粉末の焼成を行う。
図２（ｆ）に示されるように、上述の図２（ａ）〜図２（ｅ）までの手順を断面形状データの数（断面スライス数）だけ繰り返す。焼成が終了すると、未焼成の微粉末をエアーなどで飛ばして、適宜洗浄等を行うことでスタティックミキサ１が得られる。
【００２５】
上述の製造方法では、外筒体２の内部に撹拌子３が挿入された状態でのスタティックミキサ１の断面形状データに基づいてレーザ１６を照射すれば、複雑な形状を備えた撹拌子３の成形だけでなく撹拌子３の外側に外筒体２をも一体に成形することができ、撹拌子３と外筒体２とを接合する工程を省いてスタティックミキサ１を一度に成形することができる。また、堆積方向にレーザ１６の照射部分を軸回りに旋回状にずらしていけば、焼結層１５が軸回りに螺旋状に繋がって捻れたフィン５を備えたエレメント４も容易に成形することができる。さらに、照射部分の旋回方向を変化させれば右ねじエレメント４Ｒと左ねじエレメント４Ｌとを軸方向に交互に繋げて成形することも可能となる。
【００２６】
上述の製造工程で用いられる微粒子は、熱可塑性樹脂であればどのような樹脂でも用いても良いが、汎用樹脂の中でも特に強度に優れるポリプロピレンの微粒子やナイロンの微粒子が用いるのが好ましく、これらの中でも特に耐薬品性に優れるポリプロピレンの微粒子を用いるのが良い。このようにポリプロピレンやナイロンの微粒子を用いれば、耐薬品性や強度に優れるスタティックミキサ１を得ることができるからである。
このような合成樹脂の微粒子としては、平均粒径が１０〜１００μｍに粒度調整されたものまでを所定量混合して、粒子平均粒径が１０〜１００μｍ、好ましくは平均粒径が４０〜７０μｍになるように粒度調整されたものを用いるのが好ましい。このように粒度が揃った微粒子を用いれば、微粒子の流動性が向上してローラ７やワイパで均しやすくなり、レーザ焼結３次元積層造形法において厚みが揃った堆積層１７を形成するのが容易になるからである。なお、合成樹脂の微粒子には、目的とするスタティックミキサ１の特性に応じて平均粒子径が１０μｍに満たない粒子や平均粒子径が１００μｍを超える粒子を用いることもできる。
【００２７】
微粒子は、粒子形状が球状とされているのが好ましく、粉砕法や懸濁重合法を用いて形成されたものでは粒子形状が球状になりにくいので、混練機を用いた混練分散法（溶融混練法）で製造されるのが好ましい。混練分散法は、ポリプロピレンやナイロンと相溶性のない熱可塑性樹脂（例えばポリエチレンオキサイドのような水溶性の熱可塑性樹脂）を混練機内に供給し、この熱可塑性樹脂の分散媒中に溶融した粒子状にしたい樹脂を押し出す。そして、混練機により分散媒中にポリプロピレンやナイロンを粒子状に分散させ、冷却後に分散媒だけを水に溶かすなどして取り除くことで微粒子を製造するものである。
【００２８】
このような混練分散法で製造されたポリプロピレンやナイロンの微粒子は、円形度が０．７以上の粒子形状になりやすく、レーザ焼結３次元積層造形法において厚みが揃った堆積層１７を形成するのに適している。
微粒子には、金属粒子、カーボン粉末、カーボンナノチューブ、フェライトなどのフィラーを含有させることもできる。このようなフィラーを加えれば、母剤である合成樹脂で発揮できる機能に加えてさまざまな機能をスタティックミキサ１に付与することができる。
【００２９】
例えばフィラーとしてカーボン粉末を加えれば、スタティックミキサ１に導電性を付与することができる。このようにすれば、静電気の帯電を防止できるスタティックミキサ１や電極を備えたスタティックミキサ１として用いることも可能となる。また、フィラーとしてカーボンナノチューブを加えれば、スタティックミキサ１に半導体特性や吸着特性を付与することもできる。さらに、フィラーとしてフェライトを加えることで、スタティックミキサ１に磁性を付与することもできる。
さらに、合成樹脂の微粒子としては、上述した樹脂のみから形成された粒子だけでなく、合成樹脂の表面にコーティングが行われているものや金属粉末の粒子核の周囲に合成樹脂がコーティングされたものを用いることもできる。例えば、テフロン（登録商標）などが被覆された合成樹脂の微粒子を用いてスタティックミキサ１に耐摩耗性を付与したり、金属粉末の表面に合成樹脂がコーティングされたものを用いて造形し、造形物から合成樹脂だけを燃焼させて取り除くなどして金属製のスタティックミキサ１を造ったりすることも可能である。
【００３０】
なお、レーザ焼結３次元積層造形法を用いた本発明のスタティックミキサ１の製造方法は、例えば以下のような形状を備えたスタティックミキサ１を製造する場合に特に有利である。
例えば、図３に示されるスタティックミキサ１の場合、軸方向に沿った軸回りにさまざまなピッチで捻られた複数種のフィン５ａ、５ｂ、５ｃを径方向や軸方向に組み合わせた撹拌子３を有しているため、金型を用いた射出成形ではフィン５ａ〜５ｃを種類ごとに成形を行う必要があり、より複数の工程が必要となるので、低コストでスタティックミキサ１を成形することは極めて困難である。しかしながら、本発明の製造方法であれば、複数種のフィン５ａ〜５ｃをすでに接合された状態で一度に成形できるため、このような複雑な構造を備えたスタティックミキサ１であっても低コストで成形することができる。
【００３１】
また、図４に示されるスタティックミキサ１の場合も、金型を用いた射出成形では低コストでスタティックミキサ１を成形することは極めて困難である。このスタティックミキサ１は、軸方向に沿って形成された開口部１８を外周面に複数備えた内筒体１９の内側に、有底円筒状（椀状）に形成された仕切り２０を複数備えたものである。このように内筒体１９や仕切り２０で囲まれた内部が中空とされたような形状の場合も、成形後の金型の引き抜きは困難であり、低コストでスタティックミキサ１を成形することは極めて困難である。しかしながら、本発明の製造方法であれば、内筒体１９の内側に複数の仕切り２０をすでに接合された状態で一度に成形できるので、低コストでスタティックミキサ１を成形することができる。
【００３２】
また、図５に示されるスタティックミキサ１の場合には、複数の挿通孔２１が形成された仕切り２０、プロペラ状の撹拌部材２２、及び格子状の仕切部材２３が組み合わされてエレメント４を構成し、このエレメント４が軸方向に複数並んで内筒体１９の内部に配備されているため、金型を用いた成形は全く不可能である。しかし、本発明の製造方法であれば、複雑な形状を備えた仕切り２０、撹拌部材２２、及び仕切部材２３を個別に成形する必要はなく、これらをすでに接合された状態で一度に成形できるので、このような複雑な形状のスタティックミキサ１であっても、低コストで成形することができる。
【００３３】
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、発明の本質を変更しない範囲で各部材の形状、構造、材質、組み合わせなどを適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態では合成樹脂の微粒子として平均粒子径が１０μｍ〜１００μｍのポリプロピレンやナイロンの球状粒子を例示した。しかし、合成樹脂としては、ナイロン以外のポリアミド系樹脂やＰＥＴやＰＥＮなどのポリエステル系樹脂に代表される熱可塑性樹脂であれば何を用いても良い。また、合成樹脂の微粒子には、目的とするスタティックミキサ１の特性に応じて平均粒子径が１０μｍに満たない粒子や平均粒子径が１００μｍを超える粒子を用いることもできる。
【００３４】
上記実施形態では、撹拌子３を外筒体２に一体に備えたスタティックミキサ１を成形する場合を例に挙げて本発明の製造方法を説明した。しかし、例えば撹拌子３を外筒体２の内部に着脱自在に備えたスタティックミキサ１であっても上述の方法で同様に成形することができる。
上記実施形態では、ローラ７で均された堆積層１７に対して炭酸ガスレーザ１６を照射する製造装置６を例示した。しかし、レーザの種類は炭酸ガスレーザ１６に限定されない。例えば半導体レーザや赤外線レーザなどを用いることもできる。また、ローラ７に代えてワイパのような部材を用いて堆積層１７を形成することもできる。
【符号の説明】
【００３５】
１ スタティックミキサ
２ 外筒体
３ 撹拌子
４ エレメント
４Ｌ 左ねじエレメント
４Ｒ 右ねじエレメント
５ フィン
６ 製造装置
７ ローラ
８ 左ステージ
９ 右ステージ
１０ パーツヘッド
１１ 貫通孔
１２ フィーダ
１３ レーザガン
１４ 照射ミラー
１５ 焼結層
１６ レーザ（炭酸ガスレーザ）
１７ 堆積層
１８ 開口部
１９ 内筒体
２０ 仕切り
２１ 挿通孔
２２ 撹拌部材
２３ 仕切部材
Ｒ 軸心
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スタティックミキサの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スタティックミキサは、駆動力を必要としない静止型の混合撹拌機であり、圧力損失が小さいにも関わらず高い混合効率を実現できるという特徴がある。また、スタティックミキサは、流体を変質させるおそれが少なく、適用できる流体の粘度範囲も非常に広いため、化学、薬品及び食品などの多岐な分野で用いられている。
スタティックミキサは、配管に接続される外筒体と、この外筒体の内側に挿入される撹拌子とを備えており、配管から外筒体の内部に流入した流体を撹拌子により撹拌・混合する構成となっている。
【０００３】
例えば特許文献１には、上述のようなスタティックミキサとして、複数のエレメントを外筒体の軸方向に沿って組み合わして成る撹拌子を備えたものが開示されている。撹拌子を構成するこれらのエレメントは、長方形の金属板を螺旋状に捻ったフィンを備えたものであり、フィンで流体を複数の流れに分断しながら螺旋状の表面に沿って旋回させることで高い撹拌効果を発揮できるようになっている。また、エレメントには金属板の捻り方向が右捻りのものと左捻りのものとがあり、撹拌子はこれらのエレメントを隣り合うもの同士で捻り方向が異なるように並べて構成されており、エレメント間で流体の旋回方向を変化させることで流体に強い剪断力を付与して良好な撹拌を実現できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３４７５０号公報（図６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１のスタティックミキサを合成樹脂で成形する際には、撹拌子が螺旋状に捻られたような複雑な形状となっており、エレメント間でフィンの捻り方向も異なっているため、金型を用いて一度に射出成形することは困難である。
このようなスタティックミキサを成形するには、例えば各エレメントをそれぞれの形状に合わせた金型で個別に成形し、次にこれらのエレメントを軸方向に並べて接合してまず撹拌子を作製し、別に成形していた外筒体の内部に作製された撹拌子を挿入して両者を接合するといった複雑な工程が必要とされる。それゆえ、特許文献１のスタティックミキサには、製造工程が複雑で製造コストも高くなりやすいという問題があった。
【０００６】
また、射出成形法には、金型の使用を前提とした形状の制限がある。つまり、成形後に金型が抜けなくなる中空形状などは成形自体が不可能である。それゆえ、良好な撹拌作用が期待できても、金型を用いて成形ができる形状でなければ、撹拌子としては採用できないという問題があった。
さらに、エレメント同士を接合して撹拌子を形成したり、このようにして形成された撹拌子を外筒体の内周面に接合してスタティックミキサを形成したりすると、これらの接合箇所で流体が滞留しやすくなり、内容物が接合箇所に詰まる虞がある。例えば固形物を含むことの多い食品原料などを特許文献１のスタティックミキサに通すと、溶接箇所で固形物が詰まりやすくなる。このような固形物は、通常はＣＩＰ（ｃｌｅａｎｉｎｇ ｉｎ ｐｌａｃｅ）洗浄を行って取り除けるが、溶接箇所に詰まった固形物はＣＩＰ洗浄でも簡単に取り除くことができない場合がある。
【０００７】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、金型で成形できないような複雑な形状を備えていながら、内容物が詰まりにくいスタティックミキサを低コストで成形できるスタティックミキサの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため、本発明は次の技術的手段を講じている。
即ち、本発明のスタティックミキサの製造方法は、配管に連結可能な外筒体と、該外筒体に挿入される撹拌子とを備えたスタティックミキサに対して、レーザ焼結３次元積層造形法を用いて前記外筒体と撹拌子とを一体に成形することを特徴とするものである。
具体的には、前記レーザ焼結３次元積層造形法（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｌａｓｅｒ Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）は、合成樹脂の微粒子を一定の堆積厚さに堆積し、次に前記堆積した微粒子の層に対してレーザを照射することで前記微粒子が焼結された焼結層を形成し、前記焼結層を堆積方向に連続して形成するものである。
【０００９】
発明者は、上述の問題は全て金型を用いている点に起因しているため、このような問題を根本的に解消するためには金型を用いずにスタティックミキサを製造する他ないと考えた。そして、レーザを用いて複雑な形状に成形することのできるレーザ焼結３次元積層造形法を用いることにより、これらの問題を一挙に解決できることを知見して本発明を完成させたのである。
すなわち、レーザ焼結３次元積層造形法を用いれば金型を用いなくてもスタティックミキサを一体物として成形でき、予め金型を抜き取る場合を想定しなくても良いため金型を用いて成形できないような複雑な形状にも一度で成形することもできる。また、成形後に外筒体と撹拌子とを接合する必要がないので、溶接箇所に流体の内容物が詰まる虞もなく、製造コストの低減も可能となる。
【００１０】
なお、このような複雑な形状を備えた前記撹拌子としては、前記外筒体の軸方向に沿ってねじられたフィンを備えたエレメントや、前記軸方向に対して流れる流体を複数に分割する仕切りを備えたエレメントを、前記軸方向に複数有したものが挙げられる。
このようなねじれたフィンや仕切りを備えた複雑な形状のエレメントを有する撹拌子であっても、レーザ焼結３次元積層造形法を用いれば撹拌子の成形に合わせてフィンや仕切りを一度に且つ容易に成形することができる。
また、前記合成樹脂の微粒子には、平均粒径が１０〜１００μｍ、好ましくは平均粒径が４０〜７０μｍに粒度調整されたポリプロピレンの球状粒子を用いることができる。
【００１１】
通常レーザ焼結三次元積層造形法に用いられることの多いナイロンに代えてポリプロピレンを用いることで、耐薬品性や耐熱性に優れたスタティックミキサを得ることができるからである。
さらに、前記合成樹脂の微粒子には、フィラーが含まれた及び／又はコーティングが施されたものを用いることもできる。
例えば、金属粒子、カーボン粉末、カーボンナノチューブ、フェライトなどのフィラーを合成樹脂の微粒子に含めることで、スタティックミキサに強度、導電性（耐静電気性）、吸着性（脱臭性）、磁性などの機能を付与することが可能になる。また、合成樹脂の微粒子にテフロン（登録商標）などがコーティングされたものを用いることで、スタティックミキサに耐薬品性、耐磨耗性などの化学的特性や物理的特性を付与することも可能である。例えば金属粉末を合成樹脂でコーティングした粉末を用いて造形した後に、高温に加熱して樹脂を除けば、金属製のスタティックミキサを造ることも可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のスタティックミキサの製造方法によれば、金型で成形できないような複雑な形状を備えていながら、内容物が詰まりにくいスタティックミキサを低コストで成形できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の製造方法で製造されるスタティックミキサの斜視図である。
【図２】本発明の製造方法の工程を示す説明図である。
【図３】本発明の製造方法で製造可能なその他の形状のスタティックミキサの斜視図である。
【図４】本発明の製造方法で製造可能なその他の形状のスタティックミキサの斜視図である。
【図５】本発明の製造方法で製造可能なその他の形状のスタティックミキサの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係るスタティックミキサ１の製造方法を図面に基づき説明する。
まず、本発明の製造方法で製造されるスタティックミキサ１について説明する。
図１に示されるように、スタティックミキサ１は、軸方向に円筒状に形成された外筒体２とこの外筒体２に挿入される撹拌子３とを一体に備えている。
なお、以下の説明において、図１の紙面のほぼ左右に向かう方向（外筒体２の軸心Ｒに沿った方向）をスタティックミキサ１を説明する際の軸方向とする。また、図１において外筒体２の軸心Ｒから離れる方向をスタティックミキサ１を説明する際の径外側又は外周側と、また外筒体２の軸心Ｒに近づく方向を径内側又は内周側という。
【００１５】
外筒体２は、合成樹脂で円筒状に形成されている。外筒体２の両端にはそれぞれ図示しない配管が接続されており、外筒体２内へ流体を流入させたり外筒体２から流出させたりできるようになっている。外筒体２の内部には撹拌子３が外筒体２の内周面に外縁を連結するように一体に形成されており、外筒体２の内部に流れ込んだ流体をその外形に沿って撹拌しながら上流側（図１の左側）から下流側（図１の右側）に向かって流動できるようになっている。
撹拌子３は、軸方向に沿って直線状に接続された複数のエレメント４が互いに一体に繋がって形成されている。
【００１６】
エレメント４は、軸方向に沿って延びる４枚のフィン５を備えている。これら４枚のフィン５は、軸心Ｒから軸垂直方向に向かって起立しており、それぞれが互いに直交するように軸心Ｒ回りに十字状に配置されている。また、それぞれのフィン５は、軸方向に移動するにつれて起立方向が３６０°に亘って軸心Ｒの回りを一周するように螺旋状に捻られている。
エレメント４のフィン５の捻り方向には上流側から下流側に向かって右ねじ方向に捻られた方向と左ねじ方向に捻られたものとがあり、エレメント４にはフィン５の捻り方向によって右ねじ方向に捻られた右ねじエレメント４Ｒと左ねじエレメント４Ｌとの２種類がある。これらの右ねじエレメント４Ｒと左ねじエレメント４Ｌとはそれぞれフィン５の上流側の端面と下流側の端面とが外筒体２の軸回りに４５°の位相差となる位置関係で軸方向に配備されている。また、右ねじエレメント４Ｒと左ねじエレメント４Ｌとは軸方向に沿って例えば右ねじり→左ねじり→右ねじり→左ねじりというように交互に並んで配置されており、これらの右ねじエレメント４Ｒと左ねじエレメント４Ｌとが軸方向に一体に繋がったものが撹拌子３とされている。
【００１７】
それゆえ、例えば図１に示されるように、配管から外筒体２の内部に流体を流し込むと、最初に流体は右ねじエレメント４Ｒの周囲を流れる。このとき、右ねじエレメント４Ｒの４枚のフィン５で流体が４つの流れに分割される。そして、それぞれに分割された流れが右ねじ方向に旋回しながら流動し、流体の撹拌が行われる。
右ねじエレメント４Ｒで撹拌を終えた流体は、次に左ねじエレメント４Ｌに流れ込む。このとき、左ねじエレメント４Ｌのフィン５は、右ねじエレメント４Ｒのフィン５に対して外筒体２の軸回りに４５°の位相差でずれており、右ねじエレメント４Ｒから流れ出た流体を二分する位置にフィン５が配備されている。それゆえ、右ねじエレメント４Ｒで４つの流れに分割された流体は左ねじエレメント４Ｌに入る際にさらに８つの流れに分割される。そして、フィン５に沿って左ねじ方向に旋回しながら流動し、流体の混合・撹拌がさらに進行する。
【００１８】
このようにして第１実施形態の撹拌子３では、撹拌子３を構成するそれぞれのエレメント４を流体が通過する度に流体の流れの分割と分割された流体の旋回とを繰り返し、流体を強く混合・撹拌できるようになっている。
ところで、上述のような構成を備えたスタティックミキサ１を製造する場合、従来の製造方法では金型を用いた射出成形で製造する必要があった。このスタティックミキサ１の製造方法は、例えば、各エレメント４をそれぞれの形状に合わせた金型で個別に成形し、次にこれらのエレメント４を軸方向に並べて溶接等で接合し、別の金型で射出成形された外筒体２の内部に挿入して両者を接合するというものであり、複数の工程を組み合わせた複雑なものである。
【００１９】
それゆえ、上述のように螺旋状のフィン５を備えたエレメント４が軸方向に繋がったスタティックミキサ１では、金型を用いた射出成形方法では低コストでの成形が困難な場合が多く、また成形後に金型が抜けなくなる虞があるため、成形可能なスタティックミキサ１の形状（構造）も限定されるという問題があった。
そこで、本発明のスタティックミキサ１の製造方法では、レーザ焼結３次元積層造形法を用いてスタティックミキサ１を金型を用いずに外筒体２と撹拌子３とが一体となるように成形している。このレーザ焼結３次元積層造形法は、合成樹脂の微粒子を一定の堆積厚さに堆積し、次に堆積した微粒子の層に対してレーザ１６を照射することで微粒子が焼結された焼結層１５を形成し、焼結層１５を堆積方向に連続して形成するものである。
【００２０】
次に、レーザ焼結３次元積層造形法を用いた本発明のスタティックミキサ１の製造方法について説明する。
レーザ焼結３次元積層造形法によりスタティックミキサ１を製造する製造装置６としては、例えばローラやワイパを用いて合成樹脂の微粒子を一定の堆積厚さに堆積するものが知られている。なお、本実施形態では、ローラ７を用いたものを例示して、本発明の装置を説明する。
図２に示されるように、製造装置６は、互いに距離をあけて配備された左右一対のステージ８、９と、左右のステージ８、９の間に昇降自在に配備されたパーツヘッド１０とを有している。左右のステージ８、９は、互いの上面が同じ高さになるように配備されており、それぞれの上面にはステージ８、９を上下方向に貫通する貫通孔１１が形成されている。これらの貫通孔１１には、合成樹脂の微粉末が充填されており、また合成樹脂の微粉末の下側にはピストン形状のフィーダ１２が上下方向に昇降自在に配備されている。
【００２１】
ステージの上側には、ステージ８、９の上面に外周面が接触可能なローラ７が配備されている。このローラ７は、ステージ８、９の上面を転動しながら水平に移動可能になっており、左右のステージ８、９間を往来できるようになっている。
パーツヘッド１０の上方には、炭酸ガスレーザ１６のレーザガン１３と、パーツヘッド１０の上面に堆積した微粉末に対してレーザガン１３で発生したレーザ１６を照射する照射ミラー１４とが配備されている。照射ミラー１４は図示しない制御装置からの制御信号に基づいて、パーツヘッド１０の上面に堆積した微粉末のうち任意部分の微粉末のみを焼結して焼結層１５を形成することができるようになっており、例えばＣＡＤの断面形状データに従って制御装置から制御信号を照射ミラー１４に送って断面形状データの通りの形状に焼結層１５を形成できるようになっている。
【００２２】
上述の製造装置６を用いてスタティックミキサ１を製造する際は、以下の製造工程に従って製造する。
すなわち、左ステージ８の貫通孔１１のフィーダ１２を上方に向かって移動させると、フィーダ１２の上側に載せられた合成樹脂の微粉末がせり上がり、左ステージ８の上面に微粉末が山盛り状に供給される。
次に、図２（ａ）に示されるように、ローラ７を転動させながら左ステージ８から右ステージ９に向かって水平に移動させる。そうすると、左ステージ８の上面に山盛り状に供給された微粉末がローラ７に均されてパーツヘッド１０の上面に広がり、パーツヘッド１０の上面に微粉末が均一な厚さ（０．１μｍから０．２μｍの厚み）で堆積する。
【００２３】
図２（ｂ）に示されるように、レーザガン１３で発生したレーザ１６を照射ミラー１４に導き、スタティックミキサ１の断面形状データに従って制御装置から制御信号を照射ミラー１４に送って照射ミラー１４を動かしながら微粉末を焼結する。そうすると、パーツヘッド１０の上面に堆積された微粉末のうちスタティックミキサ１の断面形状に沿った部分だけにレーザ１６が照射され、レーザ１６の照射部分に焼結層１５が形成される。
図２（ｃ）に示されるように、レーザ１６の照射が終了した後は、パーツヘッド１０を堆積層１７の厚みの分だけ下降させる。そして、右ステージ９の貫通孔１１のフィーダ１２を上方に向かって移動させると、フィーダ１２の上側に載せられた合成樹脂の微粉末がせり上がり、右ステージ９の上面に微粉末が山盛り状に供給される。
【００２４】
図２（ｄ）に示されるように、ローラ７を転動させながら右ステージ９から左ステージ８に向かって水平に移動させる。そうすると、右ステージ９の上面に山盛り状に供給された微粉末がローラ７に均されてパーツヘッド１０の上面に広がり、焼成が終了した堆積層１７の上面にパーツヘッド１０の下降距離の厚み分だけ微粉末が堆積する。
図２（ｅ）に示されるように、焼成が終了した堆積層１７の上面にさらに堆積した堆積層１７に対して図２（ｂ）の場合と同様にレーザ１６を照射し微粉末の焼成を行う。
図２（ｆ）に示されるように、上述の図２（ａ）〜図２（ｅ）までの手順を断面形状データの数（断面スライス数）だけ繰り返す。焼成が終了すると、未焼成の微粉末をエアーなどで飛ばして、適宜洗浄等を行うことでスタティックミキサ１が得られる。
【００２５】
上述の製造方法では、外筒体２の内部に撹拌子３が挿入された状態でのスタティックミキサ１の断面形状データに基づいてレーザ１６を照射すれば、複雑な形状を備えた撹拌子３の成形だけでなく撹拌子３の外側に外筒体２をも一体に成形することができ、撹拌子３と外筒体２とを接合する工程を省いてスタティックミキサ１を一度に成形することができる。また、堆積方向にレーザ１６の照射部分を軸回りに旋回状にずらしていけば、焼結層１５が軸回りに螺旋状に繋がって捻れたフィン５を備えたエレメント４も容易に成形することができる。さらに、照射部分の旋回方向を変化させれば右ねじエレメント４Ｒと左ねじエレメント４Ｌとを軸方向に交互に繋げて成形することも可能となる。
【００２６】
上述の製造工程で用いられる微粒子は、熱可塑性樹脂であればどのような樹脂でも用いても良いが、汎用樹脂の中でも特に強度に優れるポリプロピレンの微粒子やナイロンの微粒子が用いるのが好ましく、これらの中でも特に耐薬品性に優れるポリプロピレンの微粒子を用いるのが良い。このようにポリプロピレンやナイロンの微粒子を用いれば、耐薬品性や強度に優れるスタティックミキサ１を得ることができるからである。
このような合成樹脂の微粒子としては、平均粒径が１０〜１００μｍに粒度調整されたものまでを所定量混合して、粒子平均粒径が１０〜１００μｍ、好ましくは平均粒径が４０〜７０μｍになるように粒度調整されたものを用いるのが好ましい。このように粒度が揃った微粒子を用いれば、微粒子の流動性が向上してローラ７やワイパで均しやすくなり、レーザ焼結３次元積層造形法において厚みが揃った堆積層１７を形成するのが容易になるからである。なお、合成樹脂の微粒子には、目的とするスタティックミキサ１の特性に応じて平均粒子径が１０μｍに満たない粒子や平均粒子径が１００μｍを超える粒子を用いることもできる。
【００２７】
微粒子は、粒子形状が球状とされているのが好ましく、粉砕法や懸濁重合法を用いて形成されたものでは粒子形状が球状になりにくいので、混練機を用いた混練分散法（溶融混練法）で製造されるのが好ましい。混練分散法は、ポリプロピレンやナイロンと相溶性のない熱可塑性樹脂（例えばポリエチレンオキサイドのような水溶性の熱可塑性樹脂）を混練機内に供給し、この熱可塑性樹脂の分散媒中に溶融した粒子状にしたい樹脂を押し出す。そして、混練機により分散媒中にポリプロピレンやナイロンを粒子状に分散させ、冷却後に分散媒だけを水に溶かすなどして取り除くことで微粒子を製造するものである。
【００２８】
このような混練分散法で製造されたポリプロピレンやナイロンの微粒子は、円形度が０．７以上の粒子形状になりやすく、レーザ焼結３次元積層造形法において厚みが揃った堆積層１７を形成するのに適している。
微粒子には、金属粒子、カーボン粉末、カーボンナノチューブ、フェライトなどのフィラーを含有させることもできる。このようなフィラーを加えれば、母剤である合成樹脂で発揮できる機能に加えてさまざまな機能をスタティックミキサ１に付与することができる。
【００２９】
例えばフィラーとしてカーボン粉末を加えれば、スタティックミキサ１に導電性を付与することができる。このようにすれば、静電気の帯電を防止できるスタティックミキサ１や電極を備えたスタティックミキサ１として用いることも可能となる。また、フィラーとしてカーボンナノチューブを加えれば、スタティックミキサ１に半導体特性や吸着特性を付与することもできる。さらに、フィラーとしてフェライトを加えることで、スタティックミキサ１に磁性を付与することもできる。
さらに、合成樹脂の微粒子としては、上述した樹脂のみから形成された粒子だけでなく、合成樹脂の表面にコーティングが行われているものや金属粉末の粒子核の周囲に合成樹脂がコーティングされたものを用いることもできる。例えば、テフロン（登録商標）などが被覆された合成樹脂の微粒子を用いてスタティックミキサ１に耐摩耗性を付与したり、金属粉末の表面に合成樹脂がコーティングされたものを用いて造形し、造形物から合成樹脂だけを燃焼させて取り除くなどして金属製のスタティックミキサ１を造ったりすることも可能である。
【００３０】
なお、レーザ焼結３次元積層造形法を用いた本発明のスタティックミキサ１の製造方法は、例えば以下のような形状を備えたスタティックミキサ１を製造する場合に特に有利である。
例えば、図３に示されるスタティックミキサ１の場合、軸方向に沿った軸回りにさまざまなピッチで捻られた複数種のフィン５ａ、５ｂ、５ｃを径方向や軸方向に組み合わせた撹拌子３を有しているため、金型を用いた射出成形ではフィン５ａ〜５ｃを種類ごとに成形を行う必要があり、より複数の工程が必要となるので、低コストでスタティックミキサ１を成形することは極めて困難である。しかしながら、本発明の製造方法であれば、複数種のフィン５ａ〜５ｃをすでに接合された状態で一度に成形できるため、このような複雑な構造を備えたスタティックミキサ１であっても低コストで成形することができる。
【００３１】
また、図４に示されるスタティックミキサ１の場合も、金型を用いた射出成形では低コストでスタティックミキサ１を成形することは極めて困難である。このスタティックミキサ１は、軸方向に沿って形成された開口部１８を外周面に複数備えた内筒体１９の内側に、有底円筒状（椀状）に形成された仕切り２０を複数備えたものである。このように内筒体１９や仕切り２０で囲まれた内部が中空とされたような形状の場合も、成形後の金型の引き抜きは困難であり、低コストでスタティックミキサ１を成形することは極めて困難である。しかしながら、本発明の製造方法であれば、内筒体１９の内側に複数の仕切り２０をすでに接合された状態で一度に成形できるので、低コストでスタティックミキサ１を成形することができる。
【００３２】
また、図５に示されるスタティックミキサ１の場合には、複数の挿通孔２１が形成された仕切り２０、プロペラ状の撹拌部材２２、及び格子状の仕切部材２３が組み合わされてエレメント４を構成し、このエレメント４が軸方向に複数並んで内筒体１９の内部に配備されているため、金型を用いた成形は全く不可能である。しかし、本発明の製造方法であれば、複雑な形状を備えた仕切り２０、撹拌部材２２、及び仕切部材２３を個別に成形する必要はなく、これらをすでに接合された状態で一度に成形できるので、このような複雑な形状のスタティックミキサ１であっても、低コストで成形することができる。
【００３３】
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、発明の本質を変更しない範囲で各部材の形状、構造、材質、組み合わせなどを適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態では合成樹脂の微粒子として平均粒子径が１０μｍ〜１００μｍのポリプロピレンやナイロンの球状粒子を例示した。しかし、合成樹脂としては、ナイロン以外のポリアミド系樹脂やＰＥＴやＰＥＮなどのポリエステル系樹脂に代表される熱可塑性樹脂であれば何を用いても良い。また、合成樹脂の微粒子には、目的とするスタティックミキサ１の特性に応じて平均粒子径が１０μｍに満たない粒子や平均粒子径が１００μｍを超える粒子を用いることもできる。
【００３４】
上記実施形態では、撹拌子３を外筒体２に一体に備えたスタティックミキサ１を成形する場合を例に挙げて本発明の製造方法を説明した。しかし、例えば撹拌子３を外筒体２の内部に着脱自在に備えたスタティックミキサ１であっても上述の方法で同様に成形することができる。
上記実施形態では、ローラ７で均された堆積層１７に対して炭酸ガスレーザ１６を照射する製造装置６を例示した。しかし、レーザの種類は炭酸ガスレーザ１６に限定されない。例えば半導体レーザや赤外線レーザなどを用いることもできる。また、ローラ７に代えてワイパのような部材を用いて堆積層１７を形成することもできる。
【符号の説明】
【００３５】
１ スタティックミキサ
２ 外筒体
３ 撹拌子
４ エレメント
４Ｌ 左ねじエレメント
４Ｒ 右ねじエレメント
５ フィン
６ 製造装置
７ ローラ
８ 左ステージ
９ 右ステージ
１０ パーツヘッド
１１ 貫通孔
１２ フィーダ
１３ レーザガン
１４ 照射ミラー
１５ 焼結層
１６ レーザ（炭酸ガスレーザ）
１７ 堆積層
１８ 開口部
１９ 内筒体
２０ 仕切り
２１ 挿通孔
２２ 撹拌部材
２３ 仕切部材
Ｒ 軸心
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管に連結可能な外筒体と、該外筒体に挿入される撹拌子とを備えたスタティックミキサを、レーザ焼結３次元積層造形法を用いて前記外筒体と撹拌子とが一体となるように成形することを特徴とするスタティックミキサの製造方法。
【請求項２】
前記レーザ焼結３次元積層造形法は、合成樹脂の微粒子を一定の堆積厚さに堆積し、
次に前記堆積した微粒子の層に対してレーザを照射することで前記微粒子が焼結された焼結層を形成し、
前記焼結層を堆積方向に連続して形成するものであることを特徴とする請求項１に記載のスタティックミキサの製造方法。
【請求項３】
前記撹拌子は、前記外筒体の軸方向に沿ってねじられたフィンを備えたエレメントを、前記軸方向に複数有していることを特徴とする請求項１又は２に記載のスタティックミキサの製造方法。
【請求項４】
前記撹拌子は、前記エレメントに、前記軸方向に対して流れる流体を複数に分割する仕切りを備えたエレメントを、前記軸方向に複数有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のスタティックミキサの製造方法。
【請求項５】
前記合成樹脂の微粒子に、平均粒径が１０〜１００μｍに粒度調整されたポリプロピレンの球状粒子を用いることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のスタティックミキサの製造方法。
【請求項６】
前記合成樹脂の微粒子に、平均粒径が４０〜７０μｍに粒度調整されたポリプロピレンの球状粒子を用いることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のスタティックミキサの製造方法。
【請求項７】
前記合成樹脂の微粒子に、フィラーが含まれた及び／又はコーティングが施されたものを用いることを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載のスタティックミキサの製造方法。
【請求項１】
配管に連結可能な外筒体と、該外筒体に挿入される撹拌子とを備えたスタティックミキサを、レーザ焼結３次元積層造形法を用いて前記外筒体と撹拌子とが一体となるように成形することを特徴とするスタティックミキサの製造方法。
【請求項２】
前記レーザ焼結３次元積層造形法は、合成樹脂の微粒子を一定の堆積厚さに堆積し、
次に前記堆積した微粒子の層に対してレーザを照射することで前記微粒子が焼結された焼結層を形成し、
前記焼結層を堆積方向に連続して形成するものであることを特徴とする請求項１に記載のスタティックミキサの製造方法。
【請求項３】
前記撹拌子は、前記外筒体の軸方向に沿ってねじられたフィンを備えたエレメントを、前記軸方向に複数有していることを特徴とする請求項１又は２に記載のスタティックミキサの製造方法。
【請求項４】
前記撹拌子は、前記エレメントに、前記軸方向に対して流れる流体を複数に分割する仕切りを備えたエレメントを、前記軸方向に複数有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のスタティックミキサの製造方法。
【請求項５】
前記合成樹脂の微粒子に、平均粒径が１０〜１００μｍに粒度調整されたポリプロピレンの球状粒子を用いることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のスタティックミキサの製造方法。
【請求項６】
前記合成樹脂の微粒子に、平均粒径が４０〜７０μｍに粒度調整されたポリプロピレンの球状粒子を用いることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のスタティックミキサの製造方法。
【請求項７】
前記合成樹脂の微粒子に、フィラーが含まれた及び／又はコーティングが施されたものを用いることを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載のスタティックミキサの製造方法。
【図２】
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２４７３４８（Ｐ２０１０−２４７３４８Ａ）
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９６２３０（Ｐ２００９−９６２３０）
【出願日】平成２１年４月１０日（２００９．４．１０）
【出願人】（５０３１７４９６９）株式会社アテクト (14)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月１０日（２００９．４．１０）
【出願人】（５０３１７４９６９）株式会社アテクト (14)
【Ｆターム（参考）】
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