JP2000210549A - 撹拌装置 - Google Patents

撹拌装置

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JP2000210549A
JP2000210549A JP11013463A JP1346399A JP2000210549A JP 2000210549 A JP2000210549 A JP 2000210549A JP 11013463 A JP11013463 A JP 11013463A JP 1346399 A JP1346399 A JP 1346399A JP 2000210549 A JP2000210549 A JP 2000210549A
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Kazumi Yamamoto
一己 山本
Atsushi Tarumoto
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Soken Chemical and Engineering Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】撹拌槽底部で澱みを減少させ、特に固−液2相
流における固体粒子の滞留を防止し、効率よく撹拌混合
できる撹拌装置を提供する。 【構成】本発明の撹拌装置は、撹拌槽22と、撹拌槽2
2内に回転可能に支持された回転軸23と、回転軸23
に撹拌槽内で回転可能に固定された板状翼26を有して
おり、板状翼26のボスの長さは板状翼26の翼高さH
の0.75倍以下であることを特徴としている。また、
撹拌翼は板状翼26の上方に楕円翼24及び楕円翼翼2
5を有し、板状翼26の下端面と撹拌槽底面との距離
は、回転軸中心線上において板状翼26のボス長さhの
0.9倍以下である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、特に液体中に固体粒
子が存在している固−液2相流において、固体粒子が撹
拌槽下部に滞留することなく均一に液中で懸濁、分散、
溶解、晶析、撹拌混合、反応でき、撹拌液の除熱あるい
は加熱などの撹拌を行う混合機あるいは反応機として用
いられる撹拌装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、化学工業や薬品工業、食品工業な
どで必要とされている液体と固体の効率的な混合、溶
解、反応などに対応できる撹拌装置が要求されている。
これらの要求に応えるものとして、板状翼、パドル翼、
タービン翼、プロペラ翼、ブルマージン翼、ゲート翼、
格子翼等の撹拌翼を備えた撹拌装置が開発されている。
これら従来の撹拌装置は、撹拌槽内の撹拌対象物に発生
した循環流が撹拌翼近傍部のみに形成され、槽内全体に
わたる循環流が形成されないので混合性能が低く且つ撹
拌動力が撹拌翼近傍部のみにて消費されるので、動力特
性も悪いという不具合がある。
【0003】そこで、これらの問題点を解決する撹拌装
置として、特開平5−49890号公報、特開平6−1
98155号公報、特開平7−124456号公報、特
開平9−75699号公報には、特定の撹拌翼を用いる
ことにより、撹拌槽全体の混合特性を改良した撹拌装置
が開示されている。
【0004】これらの撹拌装置は、従来の撹拌装置と同
様に撹拌槽と、撹拌槽内に回転可能に取り付けられた回
転軸と、回転軸に撹拌槽内で回転可能に固定された撹拌
翼とを備えている。撹拌翼は、実験室スケールでは、溶
接により回転軸に直接固定される場合があるが、工業用
スケールでは、組立ての利便さや撹拌翼の交換等のため
に、ボスと呼ばれる円筒状の部品を用いてボルトにより
回転軸に固定される。また、工業用スケールでは、板状
翼、傾斜パドル翼、タービン翼、プロペラ翼等は、翼の
高さとほぼ同じ長さのボスを用いて回転軸に固定され
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の板状翼では、回
転軸に板状翼の翼高さとほぼ同じ長さのボスを用いて固
定するため、撹拌槽底部の回転軸直下部分に澱み領域が
発生しやすい。この澱み領域は、回転数を増加すること
により減少する傾向にあるが、撹拌翼を一段の板状翼の
みで構成した場合、通常の回転数では澱み領域の抑制効
果はない。また、2段以上の多段翼で下段の翼として板
状翼を使用する場合において、上部翼の形状により撹拌
槽内の循環混合が良好である場合でも、回転軸直下部分
に澱み領域が発生する。この澱み領域の発生により、撹
拌槽内の均一混合が妨げられ、特に液体中に固体粒子が
存在している固液2相流において、固体粒子が撹拌槽底
部の回転軸直下部分に滞留し、均一に懸濁・分散しなく
なる。この固体粒子の滞留は、固−液の反応操作では反
応速度の低下、固体の溶解操作では溶解速度の低下、晶
析操作では析出する固体粒子の粒径が不均一等の問題を
引き起こす。
【0006】そこで、本発明では、特に撹拌槽底部の回
転軸直下部分での澱み領域の発生を抑制し、特に固液2
相流において固体粒子の滞留を防止することを目的とす
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の撹拌装置は、撹
拌槽と、撹拌槽内に回転可能に支持された回転軸と、撹
拌槽内で回転可能に回転軸に固定された撹拌翼におい
て、撹拌翼は少なくとも1段の板状翼を有し、前記板状
翼のボスの長さが前記板状翼の翼高さの0.75倍以下
である。撹拌翼は、前記板状翼単独でも良いが、前記板
状翼の上部に板状翼、傾斜パドル翼、タービン翼、プロ
ペラ翼、楕円翼等の撹拌翼を備えた多段翼としても良
く、特に、少なくとも1段の楕円翼を前記板状翼の上方
に有することが好ましい。また、前記板状翼の下端面と
撹拌槽底面との距離が回転軸中心線上において前記板状
翼のボスの長さの0.9倍以下であることが好ましい。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の撹拌装置は、撹拌槽と、
撹拌槽内に回転可能に支持された回転軸と、撹拌槽内で
回転可能に回転軸に固定された撹拌翼とを備え、撹拌翼
が少なくとも1段の板状翼を有し、前記板状翼のボスの
長さが板状翼の高さの0.75倍以下であることを特徴
とする。
【0009】板状翼は、撹拌翼を回転軸に取り付けるた
めのボスと、少なくとも1枚の板で構成される。本発明
の撹拌装置の一例を図1に示す。図1の撹拌装置は、内
径D12の撹拌槽12と、撹拌槽12内に回転可能に支
持された外径D13の回転軸13と、回転可能に回転軸
13に固定された1段の板状翼14とを備えている。図
1には、板状翼のボスの長さh、ボスの外径DB、板状
翼の翼高さH、回転軸中心線上における板状翼下端面と
撹拌槽底面の距離Lを図示している。板状翼のボスの長
さhは、板状翼の翼高さHの0.75倍以下であり、板
状翼の高さHの0.1〜0.5倍であることがより好ま
しく、0.2〜0.4倍であることが特に好ましい。ボ
スの長さhが板状翼Hの0.75倍を超えると、撹拌槽
底部の回転軸直下部分での澱みの発生領域が大きくな
る。また、ボスの長さhは、回転軸への取り付けのため
に回転軸の外径より大きいことが好ましい。さらに、ボ
スの形状は、上部を円筒状とし下部を円錐状とすること
により、ボス下部での流れの澱みを抑制するため好まし
い。
【0010】前記板状翼を構成する板は、平板または湾
曲板の1枚で構成してもよいが、複数枚の平板、複数枚
の湾曲板、1枚以上の平板と1枚以上の湾曲板で構成し
てもよい。ボスに対する板の取り付けは、溶接などの方
法により行える。また、撹拌翼は前記板状翼の上方に少
なくとも一段の楕円翼を有することが好ましい。本発明
において楕円翼とは、楕円形状の板、又は、楕円形状の
一部を切り欠いた形状の板で構成される翼を意味する。
【0011】回転軸中心線上における前記板状翼の下端
面と撹拌槽底面との距離(以下翼底面間距離と略記する
ことがある)が、前記板状翼のボスの長さの0.9倍以
下とすると、より低い撹拌動力により回転軸直下部分で
の澱みを抑制でき好ましい。また、翼底面間距離は、撹
拌翼を設置するために、5mm以上であることが好まし
く、10mm以上であることがより好ましい。さらに、
前記板状翼を最下部の翼とした多段翼の場合は、板状翼
の翼高さを板状翼の翼径の0.4倍以上0.6倍以下と
することが、動力当たりの撹拌性能を向上させるため好
ましい。
【0012】本発明の撹拌装置の一例を図2に示す。図
2の撹拌装置は、内径Dの撹拌槽22と、撹拌槽22内
に回転可能に支持された外径D23の回転軸23と、回
転可能に回転軸23に固定された3段の撹拌翼24、2
5、26とを備えている。3段の撹拌翼は、回転軸23
に対して傾斜して径方向且つ上方に延びる2枚の第1の
楕円翼24と、第1の楕円翼24の下方に配置され且つ
回転軸23に対して傾斜して径方向且つ下方に延びる2
枚の第2の楕円翼25と、板状翼26で構成されてい
る。図2の撹拌装置では、第1及び第2の楕円翼が撹拌
槽全体の大きな循環流を発生させ、板状翼が撹拌槽底部
の回転軸直下部分での澱みを減少し、撹拌槽全体の均一
混合が実現する。
【0013】
【作用】本発明の撹拌装置は、板状翼のボスの長さが板
状翼の翼高さの0.75倍以下とすることにより、回転
軸直下の槽底部における澱みの発生を減少し、特に固体
粒子の懸濁・分散などにおいて、実用的な撹拌動力範囲
内で固体粒子群の堆積を抑制することが出来る。また、
前記板状翼の上部に楕円翼を有する撹拌翼とすると、楕
円翼が撹拌槽内全体の循環流を引き起こし、前記板状翼
による槽底部での澱みの抑制効果がより顕著に現われ
る。さらに、板状翼の下端面と撹拌槽底面との距離が回
転軸中心線上において板状翼のボスの長さの0.9倍以
下とすることにより、より低い撹拌動力で澱みを減少で
きる。
【0014】
【実施例】実施例1 図2に示す本件発明の撹拌装置を用いて、水飴水溶液中
におけるガラスビーズの滞留状態を測定した。撹拌槽の
内径D22、回転軸外径D23、第1および第2の楕円
翼の外径D24、板状翼の外径D26、板状翼の高さ、
板状翼のボスの長さ及び外形、翼底面間距離Lは、それ
ぞれ150mm、8.0mm、84mm、93mm、4
6.5mm、15.5mm、20mm、8.0mmとし
た。使用した水飴水溶液は、液粘度3ポイズ(23℃、
B型粘度計)、液密度1000kg/mであり、使用
したガラスビーズは粒子径550μm、密度2300k
g/mである。撹拌動力と滞留粒子群の直径との関係
を図4に示す。
【0015】比較例1 図3に示す従来の撹拌装置を用いて、実施例1と同様の
実験を行った。図3の撹拌装置は、図2の板状翼の代わ
りにボスの長さが翼高さと同じである板状翼を用いたこ
と以外は、図2の撹拌装置と同様の構成である。撹拌動
力と滞留粒子群の直径との関係を図4に併記する。
【0016】図4に示すように、本発明の撹拌装置は、
何れの撹拌動力においても従来の撹拌装置の粒子群直径
を下回った。このことは、本発明の撹拌装置が、槽底部
中心部分での流れの阻害を緩和し、固体粒子群の堆積を
抑制したことを示している。
【0017】実施例2 実施例1と同じ水飴水溶液及びガラスビーズを用い、図
2の撹拌装置の翼底面間距離を8、11、15、18、
20、25mmとして、撹拌翼の回転数を変化させガラ
スビーズの槽底面での滞留がなくなる最小の撹拌動力を
測定した。翼底面間距離と測定した撹拌動力との関係を
図5に示す。図5より、翼底面間距離が板状翼のボスの
外径の0.9倍以下であると、撹拌動力を比較的少なく
抑えられることを示している。
【発明の効果】本発明の撹拌装置を用いることで、撹拌
槽底部中心部分での澱みが大幅に減少し、特に固体粒子
を懸濁・分散させる撹拌操作、例えば、溶解、晶析など
において、固体粒子の流動状態がより良好になり、固−
液の有効接触面積が増加し、迅速且つ効率の良い撹拌を
行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の撹拌装置の一例を示した断面図であ
る。
【図2】本発明の撹拌装置の一例を示した断面図であ
る。
【図3】従来の撹拌装置の一例を示した断面図である。
【図4】本発明の撹拌装置と従来の撹拌装置の混合性能
を比較した図である。
【図5】本発明の撹拌装置の動力性能を説明した図であ
る。
【符号の説明】
h ボスの高さ DB ボスの外径 H 板状翼の高さ L 回転軸中心線上における板状翼の
下端面と攪拌層底面との距離(翼底面間距離) 11、21、31 ボス 12、22、32 撹拌槽 13、23、33 回転軸 24、34 第1の楕円翼 25、35 第2の楕円翼 14、26、36 板状翼 D26、D36 板状翼の外径 D24 24、25の楕円翼の外径

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 撹拌槽と、撹拌槽内に回転可能に支持さ
    れた回転軸と、撹拌槽内で回転可能に回転軸に固定され
    た撹拌翼とを備えた撹拌装置において、撹拌翼は少なく
    とも1段の板状翼を有し、該板状翼のボスの長さが該板
    状翼の翼高さの0.75倍以下であることを特徴とする
    撹拌装置。
  2. 【請求項2】 板状翼の上方に少なくとも1段の楕円翼
    を有する「請求項1」に記載の撹拌装置。
  3. 【請求項3】 板状翼の下端面と撹拌槽底面との距離が
    回転軸中心線上において該板状翼のボスの長さの0.9
    倍以下である「請求項1」又は「請求項2」に記載の撹
    拌装置。
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