JP2010162488A - 撹拌装置及び撹拌方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 撹拌軸3に固定された上部翼4(6、6’、6’’)と下部翼5とを備えた撹拌装置1において、上部翼4は、複数段に配置された上部撹拌翼6、6’、6’’で構成され、各上部撹拌翼6、6’、6’’は、平面視したときに、上部撹拌翼の翼両端部と撹拌軸中心点を結ぶ直線で囲まれた領域内であって回転方向前方側及び回転方向後方側に切り欠き部を有するようにされている。
【選択図】 図1
Description
<水あめ水溶液を用いたヨウ素還元法による消色実験>
ヨウ素で着色した5Pa・sの水あめ水溶液を、同じく水あめを用いて同粘度に調製したチオ硫酸ナトリウム溶液により脱色する実験において、完全にヨウ素の色が消失するまでの時間(完全混合時間)を測定した。内径φ130mmのフラスコに2Lの上記着色水あめ水溶液を仕込み、図1から図3に示した本実施形態に係る撹拌装置を設置し、撹拌動力が1.5kW/m3 になるように回転数を調整した。この際、回転数は150rpmであった。撹拌中の水あめ水溶液中に、着色に使用したヨウ素の1.1当量に相当する上記チオ硫酸ナトリウム水あめ溶液を投入し、ヨウ素の色が完全に消失するまでの時間を測定した。このとき、完全混合時間は、4.5分であった。
図17から図19に示した従来技術の撹拌装置11を用い、実施例1と同じ条件下で、水あめ水溶液を用いた消色実験を実施した。撹拌動力が1.5kW/m3 となるように回転数を140rpmにして実験を行った結果、完全混合時間は22分であった。
<高粘度樹脂の溶剤希釈実験(異粘性流体の液液混合実験)>
実施例1にて使用した装置を用い、25℃における粘度が110Pa・sの高粘度樹脂を、同じく25℃における粘度が0.8mPa・sの溶剤で希釈する異粘性流体の混合実験を実施した。樹脂:溶剤の割合を83:17とし、前記φ130mmのフラスコを使用し、総液量が2Lとなるようにした。溶剤希釈前の初期の撹拌動力が3kW/m3 となるように回転数を調整し、ここに所定量の溶剤を投入後、この溶剤と樹脂が完全に混合するまでの時間を測定した。撹拌回転数は48rpmであり、樹脂と溶剤とが完全混合に至るまで一定の回転数とした。混合状態の判定は、溶液の液面に形成されるボルテックスの形状を観察することで行った。すなわち、混合が進んでおらず液面付近に溶剤が残っていれば、液面はほぼ水平になっており、逆に完全混合に達した後には、撹拌軸付近の液面が大きく窪む状態になるため、液面形状の観察により混合状態の判定ができた。なお、上記割合にて樹脂と溶剤とを完全混合した後の溶液粘度は30Pa・sであった。液面から溶剤がなくなり、十分にボルテックスが形成され、完全混合に達したと判断されるのに要した時間は、図1から図3に示した本実施形態に係る撹拌装置では370秒であった。また、完全混合到達後の撹拌動力は、0.75kW/m3 であった。
図17から図19に示した従来技術の撹拌装置11を用い、実施例2と同じ条件下で高粘度樹脂の溶剤希釈実験を行った。初期撹拌動力が3kW/m3 となるように、回転数は46rpmとした。実験の結果、従来の撹拌装置11では完全混合までに1070秒を要した。また、完全混合後の撹拌動力は0.96kW/m3 であった。
2 撹拌槽
3 撹拌軸
4 上部翼
5 下部翼
6 上段上部撹拌翼
6’ 中段上部撹拌翼
6’’ 下段上部撹拌翼
α 撹拌軸の回転方向
δ 平面図上の下部翼中心線と直線qとの撹拌軸の回転とは逆方向になす角
θ 上部撹拌翼平面概念図上にて、翼外周部上端、下端と撹拌軸中心点とのなす角
ξ 上部撹拌翼の撹拌軸の回転方向に対する上向き傾斜角
ψ 上下に隣接する上部撹拌翼中心線同士の位相差角
a 上部撹拌翼縦板部の幅
b、b’ 上部撹拌翼の切り欠き部上、下端部
d 翼径(翼スパン)
dh 上部翼の翼径
db 下部翼の翼径
f、f’ 平面図上の上部撹拌翼外周部上、下端
g 撹拌軸中心点
h 平面概念図上における切り欠き部割合(h=k÷j)
j 平面概念図上に仮想される扇形部の面積(j=π×r×r×θ÷360°)
k 平面概念図上の切り欠き部総面積(k=k1+k2+…)
q 平面図において最下段の上部撹拌翼の下端部に向けて撹拌軸中心点から引いた直線
r 上部撹拌翼における翼スパン半径(r=0.5dh)
A 上段の上部撹拌翼後方に形成される小渦流
B 中段の上部撹拌翼後方に形成される小渦流
C 下段の上部撹拌翼後方に形成される小渦流
D 撹拌槽内径
E 上部撹拌翼外周部の作用により発生する回り込み流れ
F 上部撹拌翼の撹拌軸側の縦辺部の作用により発生する回り込み流れ
G 上部翼により形成される小渦流の連結に起因する下降流
H 湾曲流れ
J 下部翼の吐出流と、これが槽底面および壁面に衝突し形成される上昇流
K 槽壁付近の上昇流
L 液面付近の槽壁から撹拌軸方向に向かう流れ
M、N 略楕円形状の上下循環流
Claims (3)
- 撹拌槽と、撹拌軸と、該撹拌軸に固定された上部翼と下部翼とを備えた撹拌装置において、
前記上部翼は、複数段に配置された上部撹拌翼で構成され、
前記各上部撹拌翼は、平面視したときに、上部撹拌翼の翼両端部と撹拌軸中心点を結ぶ直線で囲まれた領域内であって回転方向前方側及び回転方向後方側に切り欠き部を有し、かつ、回転方向に対して上向き角度で傾斜して設けられ、かつ、上段に位置する上部撹拌翼が下段に隣接する上部撹拌翼とオーバーラップ部分を有するように回転方向に対し先行して配置され、かつ、側面視したときに、上段に位置する上部撹拌翼の下端を含む水平断面が、その下段に隣接する上部撹拌翼の上端を含む水平断面よりも下側に位置するように配置され、
前記上部撹拌翼のうち最下段の上部撹拌翼は、前記下部翼と上下に隣接するように配置され、かつ、平面視したときに、最下段の上部撹拌翼の下方端部と前記撹拌軸中心点とを結ぶ平面図上の直線が、前記下部翼の翼径方向の中心線と所定の角度を持つように配置され、かつ、側面視したときに、最下段の上部撹拌翼の下方端部を含む水平断面が、前記下部翼の上方端部を含む水平断面よりも下側に位置するように配置され、
前記下部翼下方端部は、撹拌槽内底面に近接するように配置されていること
を特徴とする撹拌装置。 - 前記下部翼が幅広後退パドル翼であり、
前記下部翼の翼径dbが撹拌槽内径Dに対し、0.4D≦db≦0.8Dであり、
前記最下段の上部撹拌翼の翼径dhが撹拌槽内径Dに対し、0.35D≦dh≦0.75Dである請求項1に記載の撹拌装置。 - 撹拌槽と、撹拌軸と、該撹拌軸に固定された上部翼と下部翼とを備えた撹拌装置で被撹拌物を撹拌する撹拌方法において、
前記上部翼は、複数段に配置された上部撹拌翼で構成し、
前記各上部撹拌翼は、平面視したときに、上部撹拌翼の翼両端部と撹拌軸中心点を結ぶ直線で囲まれた領域内であって回転方向前方側及び回転方向後方側に切り欠き部を有し、かつ、回転方向に対して上向き角度で傾斜して設け、かつ、上段に位置する上部撹拌翼が下段に隣接する上部撹拌翼とオーバーラップ部分を有するように回転方向に対し先行して配置し、かつ、側面視したときに、上段に位置する上部撹拌翼の下端を含む水平断面が、その下段に隣接する上部撹拌翼の上端を含む水平断面よりも下側に位置するように配置し、
前記上部撹拌翼のうち最下段の上部撹拌翼は、前記下部翼と上下に隣接するように配置し、かつ、平面視したときに、最下段の上部撹拌翼の下方端部と前記撹拌軸中心点とを結ぶ平面図上の直線が、前記下部翼の翼径方向の中心線と所定の角度を持つように配置し、かつ、側面視したときに、最下段の上部撹拌翼の下方端部を含む水平断面が、前記下部翼の上方端部を含む水平断面よりも下側に位置するように配置し、
前記下部翼下方端部は、撹拌槽内底面に近接するように配置して撹拌すること
を特徴とする撹拌方法。
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