JP2010042377A - 撹拌装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】単純な形状を有するパドル翼を使用しつつ循環流が撹拌槽の上下方向において分断されることなく循環して効率良く溶液の上下循環混合を行うことが可能な撹拌装置を提供する。
【解決手段】回転軸4に取り付けられた撹拌翼5が、外端部7Aから回転軸4に向かって幅狭となるようにテーパ状に形成されるとともに回転軸4の回転方向に対して溶液2を上昇させる傾斜角度で回転軸4に取り付けられた第1平板翼部材7、及び、第1平板翼部材7の上方位置で、外端部8Aから回転軸4に向かって幅狭となるようにテーパ状に形成されるとともに回転軸4の回転方向に対して溶液2を上昇させる傾斜角度で回転軸4に取り付けられ、第1平板翼部材7の翼径よりも短く形成された第2平板翼部材8を備えるように構成する。
【選択図】図1

Description

本発明は撹拌装置に関し、特に、循環流が撹拌槽の上下方向において分断されることなく効率良く溶液の上下循環混合を行うことが可能な撹拌装置に関するものである。
従来より、撹拌槽内に投入される溶液の粘度に対応して、種々の撹拌翼を使用して溶液の撹拌を行う多くの撹拌装置が提案されている。
この種の撹拌装置では、パドル翼等の小型翼を多段で使用する場合が多く、この種の撹拌装置では、特許第3709414号公報に記載されているように、翼回転数を高くして翼から半径方向に吐出される溶液の流量を多くすることにより、溶液が槽壁に衝突して上方及び下方に回って再び翼に戻る循環流動を発生させて撹拌槽内における溶液の撹拌混合を行っている。
特許第3709414号公報(第2ページ、図14)
しかしながら、前記した撹拌装置にて使用される小型翼がパドル翼である場合には、パドル翼の上部から吐出される溶液と下部から吐出される溶液とが互いに衝突しあい、この結果、上下に仕切られた領域が発生してしまうことから、撹拌槽全体に渡って大きな循環流動を発生させることは困難となり、溶液の撹拌混合上問題がある。
尚、小型翼としては、バトル翼の他に、タービン翼やリボン翼が存在するが、いずれもその複雑な形状・構造に起因して、吐出力が不足したり、洗浄が困難である等の問題がある。
本発明は前記従来の問題点を解消するためになされたものであり、単純な形状を有するパドル翼を使用しつつ循環流が撹拌槽の上下方向において分断されることなく循環して効率良く溶液の上下循環混合を行うことが可能な撹拌装置を提供することを目的とする。
前記目的を達成するため請求項1に係る撹拌装置は、溶液が投入される撹拌槽と、前記撹拌槽の中心部に配設された回転軸と、前記回転軸に取り付けられた撹拌翼とを備えた撹拌装置において、前記撹拌翼は、少なくとも、外端部から前記回転軸に向かって幅狭となるようにテーパ状に形成されるとともに回転軸の回転に基づき溶液を上昇させる傾斜角度で回転軸に取り付けられた第1平板翼部材と、前記第1平板翼部材の上方位置で、外端部から前記回転軸に向かって幅狭となるようにテーパ状に形成されるとともに回転軸の回転に基づき溶液を上昇させる傾斜角度で回転軸に取り付けられ、第1平板翼部材の翼径よりも短く形成された第2平板翼部材とを備えたことを特徴とする。
また、請求項2に係る撹拌装置は、請求項1の撹拌装置において、前記回転軸の下部に設けられた平板状のボトム翼部材を備えたことを特徴とする。
前記した請求項1に係る撹拌装置では、回転軸に取り付けられた撹拌翼は、少なくとも、外端部から回転軸に向かって幅狭となるようにテーパ状に形成されるとともに回転軸の回転方向に対して溶液を上昇させる傾斜角度で回転軸に取り付けられた第1平板翼部材、及び、第1平板翼部材の上方位置で、外端部から前記回転軸に向かって幅狭となるようにテーパ状に形成されるとともに回転軸の回転方向に対して溶液を上昇させる傾斜角度で回転軸に取り付けられ、第1平板翼部材の翼径よりも短く形成された第2平板翼部材とを備えているので、先ず、第2平板翼部材を介して撹拌槽の槽壁から回転軸に沿って撹拌槽の中心に向かう溶液の流れが形成され、次いで、かかる溶液の流れが第1平板翼部材を介して回転軸に沿って撹拌槽の下部まで停滞することなく伝達される。これにより、溶液の循環流が撹拌槽の上下方向において分断されることなく循環して効率良く溶液の上下循環混合を行うことが可能となる。
また、請求項2及び請求項3に係る撹拌装置では、回転軸の下部に設けられた平板状のボトム翼部材を備えているので、撹拌槽の下部まで循環されてきた溶液の流れは、撹拌槽の槽壁に沿って上側に上昇されていく。これにより、第1平板翼部材、第2平板翼部材及びボトム翼部材により、溶液を撹拌槽内で上下循環して効率良く混合することが可能となる。
以下、本発明に係る撹拌装置について、本発明を具体化した実施形態に基づき図面を参照しつつ詳細に説明する。
先ず、図1に基づき本実施形態に係る撹拌装置の構成について説明する。図1は撹拌装置を模式的に示す説明図である。
図1において、撹拌装置1は、各種の溶液2が投入される撹拌槽3が備えられている。撹拌槽3に投入される溶液2としては、例えば、ポリマー溶液に各種添加剤を添加して粘着剤を生成する溶液が使用される。
撹拌槽3の中心部には、回転軸4が配設されている。回転軸4には、図示しないモータが連結されており、回転軸4はモータを介して回転される。
回転軸4には、3つの翼部材から構成される撹拌翼5が取り付けられている。撹拌翼5は、ボトム翼部材6、第1平板翼部材7及び第2平板翼部材8から構成されている。
具体的に、回転軸4の下部には、撹拌槽3の底部の湾曲面に対応する湾曲形状に形成されたボトム翼部材6が固設されている。かかるボトム翼部材6の上部には、補助翼9が設けられている。
また、回転軸4の上下方向における略中央位置には、第1平板翼部材7が取り付けられている。第1平板翼部材7は、図1に示すように、撹拌槽3の槽壁3Aに近接する外端部7Aから回転軸4に向かって幅狭となるようにテーパ状に形成されている。
また、第1平板翼部材7は、図2に示すように、回転軸4の回転に基づき、溶液2を上昇させる傾斜角度で回転軸4に取り付けられている。ここに、回転軸4に対する第1平板翼部材7の傾斜角度は、図2に示すように、回転軸4の回転方向Aに対して、垂直状態から若干上向きとなるように決定されている。
更に、第1平板翼部材7の上方位置で、回転軸4には、第2平板翼部材8が取り付けられている。第2平板翼部材8は、第1平板翼部材7と同様、図1に示すように、外端部8Aから回転軸4に向かって幅狭となるようにテーパ状に形成されており、また、図2に示すように、回転軸4の回転に基づき、溶液2を上昇させる傾斜角度で回転軸4に取り付けられている。ここに、回転軸4に対する第2平板翼部材8の傾斜角度は、第1平板翼部材7と同様、図2に示すように、回転軸4の回転方向Aに対して、垂直状態から若干上向きとなるように決定されている。
ここに、第2平板翼部材8の翼径は、第1平板翼部材7の翼径よりも短く形成されている。
続いて、前記のように構成された撹拌装置1に設けられた撹拌翼5を使用して撹拌槽3内に投入された溶液の撹拌を行う場合に、撹拌翼5による撹拌性能を検証すべく、図1に示す本実施形態の撹拌装置1と同様の構成を有する解析モデルに基づき、撹拌槽3内における溶液の数値流動シミュレーション解析を行った。
このとき、数値流動シミュレーションは、次の条件下で行った。
解析ソフトプログラム:FLUENT6.2(ANSYS.INC社製造)
回転軸の回転数:70rpm
溶液の粘度:1Pa・s
溶液密度:1g/cm3
前記した条件下で数値流動シミュレーションを行ったところ、図3に示すシミュレーション結果が得られた。
ここに、図3は回転軸方向に平行で回転軸を含む断面における速度ベクトルを示す説明図である。
図3から明かなように、先ず、第2平板翼部材8を介して撹拌槽3の槽壁3Aから回転軸4に沿って撹拌槽3の中心に向かう溶液2の流れが形成され、次いで、かかる溶液2の流れが第1平板翼部材7を介して回転軸4に沿って撹拌槽3の下部まで停滞することなく伝達されることが分かる。これにより、溶液2の循環流が撹拌槽3の上下方向において分断されることなく循環して効率良く溶液の上下循環混合を行うことが可能となるものである。
また、回転軸4の下部に設けられた平板状のボトム翼部材6を介して、撹拌槽3の下部まで循環されてきた溶液2の流れは、撹拌槽3の槽壁3Aに沿って上側に上昇されていくことが分かる。これにより、第1平板翼部材7、第2平板翼部材8及びボトム翼部材6により、溶液2を撹拌槽3内で上下循環して効率良く混合することが可能となる。
前記にて説明したように、本実施形態に係る撹拌装置1では、回転軸4に取り付けられた撹拌翼5は、外端部7Aから回転軸4に向かって幅狭となるようにテーパ状に形成されるとともに回転軸4の回転方向に対して溶液2を上昇させる傾斜角度で回転軸4に取り付けられた第1平板翼部材7、及び、第1平板翼部材7の上方位置で、外端部8Aから回転軸4に向かって幅狭となるようにテーパ状に形成されるとともに回転軸4の回転方向に対して溶液2を上昇させる傾斜角度で回転軸4に取り付けられ、第1平板翼部材7の翼径よりも短く形成された第2平板翼部材8とを備えているので、先ず、第2平板翼部材8を介して撹拌槽3の槽壁3Aから回転軸4に沿って撹拌槽3の中心に向かう溶液2の流れが形成され、次いで、かかる溶液2の流れが第1平板翼部材7を介して回転軸4に沿って撹拌槽3の下部まで停滞することなく伝達される。これにより、溶液2の循環流が撹拌槽3の上下方向において分断されることなく循環して効率良く溶液の上下循環混合を行うことが可能となる。
また、回転軸4の下部に設けられた平板状のボトム翼部材6を備えているので、撹拌槽3の下部まで循環されてきた溶液2の流れは、撹拌槽3の槽壁3Aに沿って上側に上昇されていく。これにより、第1平板翼部材7、第2平板翼部材8及びボトム翼部材6により、溶液2を撹拌槽3内で上下循環して効率良く混合することが可能となる。
尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の改良、変形が可能であることは勿論である。
例えば、前記実施形態では、平板翼部材として第1平板翼部材7及び第2平板翼部材8の2枚の平板翼部材が回転軸4に取り付けられているが、この種の平板翼部材は、3枚、更にそれ以上取り付けられても良い。
撹拌装置を模式的に示す説明図である。 撹拌翼を模式的に示す斜視図である。 回転軸方向に平行で回転軸を含む断面における速度ベクトルを示す説明図である。
符号の説明
1 撹拌装置
2 溶液
3 撹拌槽
4 回転軸
5 撹拌翼
6 ボトム翼部材
7 第1平板翼部材
8 第2平板翼部材

Claims (2)

  1. 溶液が投入される撹拌槽と、
    前記撹拌槽の中心部に配設された回転軸と、
    前記回転軸に取り付けられた撹拌翼とを備えた撹拌装置において、
    前記撹拌翼は、少なくとも、
    外端部から前記回転軸に向かって幅狭となるようにテーパ状に形成されるとともに回転軸の回転に基づき溶液を上昇させる傾斜角度で回転軸に取り付けられた第1平板翼部材と、
    前記第1平板翼部材の上方位置で、外端部から前記回転軸に向かって幅狭となるようにテーパ状に形成されるとともに回転軸の回転に基づき溶液を上昇させる傾斜角度で回転軸に取り付けられ、第1平板翼部材の翼径よりも短く形成された第2平板翼部材とを備えたことを特徴とする撹拌装置。
  2. 前記回転軸の下部に設けられた平板状のボトム翼部材を備えたことを特徴とする請求項1に記載の撹拌装置。
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