JP2016087590A - Agitating device - Google Patents

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賢次郎 金澤
Kenjiro Kanazawa
賢次郎 金澤
信彦 森安
Nobuhiko Moriyasu
信彦 森安
潤 野口
Jun Noguchi
潤 野口
尚 古市
Takashi Furuichi
尚 古市
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an agitating device that enables improvement in dispersion efficiency and finer dispersion.SOLUTION: An agitating device A1, provided with a cylindrical agitating tank 1 having a plurality of through holes 31 passing through in a radial direction and a rotary vane 3 that is formed in a cylindrical shape concentric with the agitating tank 1 and rotates while holding an interval with the agitating tank 1, in the agitating tank 1, agitates liquid 8 to be processed; and further comprises an intermediate layer member 4 that is positioned between the agitating tank 1 and the rotary vane 3, arranged concentrically with the agitating tank 1 and the rotating vane 3 and allows the liquid 8 to be processed to pass from the rotating vane 3 side to the agitating tank 1 side by centrifugal force generated by the rotary vane 3.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、攪拌装置に関する。   The present invention relates to a stirring device.

従来より、工業化学製品、薬品、化粧品、食品等の原料になる液体と液体、または液体と粉体の混合物を被処理液として、この被処理液の成分を微細化して分散および乳化するための攪拌機が提案されている。特許文献１には、円筒状の攪拌槽と、この攪拌槽に収容された回転羽根を備える攪拌装置が開示されている。この攪拌装置においては、前記回転羽根が、前記攪拌槽と同心の円筒状とされており、径方向に貫通する複数の貫通孔を有する。前記攪拌装置の内壁面と前記回転羽根との間には、比較的狭い隙間が設けられている。前記攪拌装置に被処理液を収容し、前記攪拌槽に対して前記回転羽根を高速回転させる。これにより、前記攪拌槽と前記回転羽根との隙間において、被処理液が薄膜状となり非常に強いせん断力が付加される。これにより、分散および乳化がなされる。特に、特許文献１においては、被処理液を薄膜状とするために、前記回転羽根が高速回転した際に、前記隙間に前記被処理液が存在する一方、回転中心付近には、空気などの気体が存在することが好ましい条件として挙げられている。   Conventionally, a liquid and liquid, or a mixture of liquid and powder, which is a raw material for industrial chemical products, medicines, cosmetics, foods, etc., is used as a liquid to be processed, and the components of the liquid to be processed are finely dispersed and emulsified. A stirrer has been proposed. Patent Document 1 discloses a stirring device including a cylindrical stirring tank and a rotating blade accommodated in the stirring tank. In this stirring device, the rotary blade is formed in a cylindrical shape concentric with the stirring tank, and has a plurality of through holes penetrating in the radial direction. A relatively narrow gap is provided between the inner wall surface of the stirring device and the rotary blade. The liquid to be treated is accommodated in the stirring device, and the rotary blade is rotated at a high speed with respect to the stirring tank. As a result, the liquid to be treated becomes a thin film in the gap between the stirring tank and the rotary blade, and a very strong shearing force is applied. Thereby, dispersion and emulsification are performed. In particular, in Patent Document 1, in order to make the liquid to be processed into a thin film shape, the liquid to be processed exists in the gap when the rotary blade rotates at a high speed. The presence of gas is mentioned as a preferable condition.

しかしながら、分散および乳化についての要請は年々高まっている。前記攪拌装置に対しても、分散効率の向上やさらなる微細化が求められる。このような要求に応えるためには、たとえば前記回転羽根の周速をさらに高めることが挙げられる。ただし、周速の高速化は、駆動源となるモータなどの大容量化や、前記攪拌槽および前記回転羽根の高剛性化など、前記攪拌装置の大型化や高コスト化を招来してしまう。   However, the demand for dispersion and emulsification is increasing year by year. The stirrer is also required to have improved dispersion efficiency and further refinement. In order to meet such a requirement, for example, the peripheral speed of the rotary blade is further increased. However, the increase in the peripheral speed leads to an increase in the size and cost of the agitator, such as an increase in capacity of a motor serving as a drive source and an increase in rigidity of the agitation tank and the rotary blade.

特許第３２５６８０１号公報Japanese Patent No. 3256801

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、分散効率の向上やさらなる微細化が可能な攪拌装置を提供することをその課題とする。   The present invention has been conceived under the circumstances described above, and an object thereof is to provide a stirring device capable of improving dispersion efficiency and further miniaturization.

本発明によって提供される攪拌装置は、円筒状の攪拌槽と、径方向に貫通する複数の貫通孔を有する前記攪拌槽と同心の円筒状であり、かつ前記攪拌槽内において前記攪拌槽との間に隙間を隔てて回転する回転羽根と、を備え、被処理液の攪拌を行う攪拌装置であって、径方向において前記攪拌槽と前記回転羽根との間に位置し、前記攪拌槽および前記回転羽根と同心に配置されているとともに、前記回転羽根によって生じる遠心力によって前記回転羽根側から前記攪拌槽側へと前記被処理液が通過することを許容する中間層部材を備えることを特徴としている。   The stirring device provided by the present invention is a cylindrical stirring tank and a cylindrical shape that is concentric with the stirring tank having a plurality of through holes penetrating in the radial direction. A rotating blade that rotates with a gap therebetween, and stirs the liquid to be treated, which is located between the stirring vessel and the rotating blade in the radial direction, and the stirring vessel and the In addition to being disposed concentrically with the rotating blades, an intermediate layer member is provided that allows the liquid to be processed to pass from the rotating blade side to the stirring tank side by centrifugal force generated by the rotating blades. Yes.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記中間層部材は、径方向に貫通する複数の貫通孔を有しており、前記攪拌槽および前記回転羽根と同心の円筒状である。   In a preferred embodiment of the present invention, the intermediate layer member has a plurality of through holes penetrating in the radial direction, and has a cylindrical shape concentric with the stirring tank and the rotary blade.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記攪拌槽内においては、気体が排除された状態で攪拌が行われる。   In preferable embodiment of this invention, in the said stirring tank, stirring is performed in the state from which gas was excluded.

本発明によれば、前記攪拌槽と前記回転羽根との間に前記中間層部材を設けることにより、前記攪拌槽と前記回転羽根のみからなる従来の構成に対して顕著な分散効率の向上およびさらなる微細化が実現される。これは、前記攪拌装置による前記被処理液の攪拌挙動が、従来の構成とは異なる攪拌挙動であることに起因すると考えられる。すなわち、前記被処理液のうち前記回転羽根の前記貫通孔から外方に流出した部分は、径方向に進行して前記中間層部材に衝突する。この衝突によって前記被処理液の成分が分散および微細化される。さらに、遠心力を受けた前記被処理液は、前記中間層部材を通して前記回転羽根側から前記攪拌槽側へと流出する。そして、前記被処理液が前記攪拌槽に衝突することにより、前記被処理液の成分がさらに分散および微細化される。このような攪拌挙動が、分散および微細化を促進すると考えられる。   According to the present invention, by providing the intermediate layer member between the agitation tank and the rotary blade, a significant improvement in dispersion efficiency and further improvement over the conventional configuration consisting only of the agitation tank and the rotary blade. Miniaturization is realized. This is considered to be because the stirring behavior of the liquid to be treated by the stirring device is different from the conventional configuration. That is, the portion of the liquid to be treated that has flowed outward from the through hole of the rotary blade advances in the radial direction and collides with the intermediate layer member. Due to this collision, the components of the liquid to be treated are dispersed and refined. Further, the liquid to be treated that has been subjected to the centrifugal force flows out from the rotary blade side to the stirring tank side through the intermediate layer member. Then, when the liquid to be processed collides with the stirring tank, the components of the liquid to be processed are further dispersed and refined. Such a stirring behavior is considered to promote dispersion and refinement.

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。   Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description given below with reference to the accompanying drawings.

本発明の第１実施形態に基づく攪拌装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the stirring apparatus based on 1st Embodiment of this invention. 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the II-II line | wire of FIG. 図１の攪拌装置に用いられる回転羽根を示す正面図である。It is a front view which shows the rotary blade used for the stirring apparatus of FIG. 図１の攪拌装置に用いられる中間層部材を示す正面図である。It is a front view which shows the intermediate | middle layer member used for the stirring apparatus of FIG. 攪拌装置における周速と平均粒子径との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the peripheral speed and average particle diameter in a stirring apparatus. 攪拌装置における分散エネルギーと平均粒子径との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the dispersion energy and average particle diameter in a stirring apparatus. 図１の攪拌装置における攪拌挙動を示す要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view which shows the stirring behavior in the stirring apparatus of FIG. 本発明の第２実施形態に基づく攪拌装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the stirring apparatus based on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３実施形態に基づく攪拌装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the stirring apparatus based on 3rd Embodiment of this invention.

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.

図１および図２は、本発明の第１実施形態に基づく攪拌装置を示している。本実施形態の攪拌装置Ａ１は、攪拌槽１、回転軸２、回転羽根３および中間層部材４を備えている。攪拌装置Ａ１は、工業化学製品、薬品、化粧品、食品等の原料になる液体と液体、または液体と粉体の混合物を被処理液８として、この被処理液８の成分を微細化して分散および乳化するためのものである。   1 and 2 show a stirring device according to a first embodiment of the present invention. The stirring device A1 of this embodiment includes a stirring tank 1, a rotating shaft 2, a rotating blade 3, and an intermediate layer member 4. The stirrer A1 uses a liquid to be a raw material for industrial chemical products, medicines, cosmetics, foods, etc., or a mixture of liquid and powder as a liquid to be processed 8 and finely disperses and disperses the components of the liquid to be processed 8 It is for emulsification.

図１は、鉛直方向に沿う断面における攪拌装置Ａ１を示す断面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing the stirring device A1 in a cross section along the vertical direction. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.

攪拌槽１は、回転軸２の一部、回転羽根３および中間層部材４と被処理液８とを収容する槽である。攪拌槽１は、中心軸が鉛直方向に延びる円筒状であり、本実施形態においては、さらに上下に天板部および底板部を有する密閉構造とされている。攪拌槽１のサイズや材質は特に限定されないが、好ましい材質としてたとえばステンレスが挙げられる。本発明に係る攪拌装置における被処理液８の処理方式は特に限定されないが、本実施形態においては、連続処理方式である場合を例に説明する。本方式とされた攪拌装置Ａ１には、流入口１３と流出口１４とが設けられている。攪拌処理の前後および攪拌中において、流入口１３から被処理液８のみを供給することにより、攪拌槽１内を被処理液８のみで満たし、空気などの気体を確実に排除することができる。なお、本形式以外に、たとえば攪拌処理を所定量の被処理液８に対して行ういわゆるバッチ処理方式を採用してもよい。この場合、気体の排除を実現しうる脱気機構などを備えることが好ましい。   The stirring tank 1 is a tank that accommodates a part of the rotating shaft 2, the rotating blade 3, the intermediate layer member 4, and the liquid 8 to be processed. The stirring tank 1 has a cylindrical shape whose central axis extends in the vertical direction. In the present embodiment, the stirring tank 1 has a sealed structure that further includes a top plate portion and a bottom plate portion. The size and material of the stirring tank 1 are not particularly limited, but a preferable material is, for example, stainless steel. Although the processing system of the liquid 8 to be processed in the stirring device according to the present invention is not particularly limited, in the present embodiment, a case of a continuous processing system will be described as an example. The agitator A1 of this system is provided with an inlet 13 and an outlet 14. By supplying only the liquid to be processed 8 from the inlet 13 before and after the stirring process and during the stirring, the inside of the stirring tank 1 can be filled with only the liquid to be processed 8 and gas such as air can be surely excluded. In addition to this format, for example, a so-called batch processing method in which a stirring process is performed on a predetermined amount of the liquid to be processed 8 may be employed. In this case, it is preferable to provide a deaeration mechanism or the like that can eliminate gas.

回転軸２は、回転羽根３を回転させる駆動力を回転羽根３に伝達するものであり、回転羽根３と駆動源であるモータ等（図示略）とに連結されている。回転軸２は、攪拌槽１の中心軸に略一致するように配置されている。また、攪拌槽１の前記天板部には、回転軸２を気密状態で挿通させうる貫通孔が設けられており、軸シール１２によって気密状態が維持されている。   The rotating shaft 2 transmits a driving force for rotating the rotating blade 3 to the rotating blade 3, and is connected to the rotating blade 3 and a motor or the like (not shown) as a driving source. The rotating shaft 2 is disposed so as to substantially coincide with the central axis of the stirring tank 1. Further, the top plate portion of the stirring tank 1 is provided with a through-hole through which the rotary shaft 2 can be inserted in an airtight state, and the shaft seal 12 maintains the airtight state.

回転羽根３は、攪拌槽１内において被処理液８を攪拌するためのものである。回転羽根３は、攪拌槽１と同心の円筒状であり、本実施形態においては、上下方向のいずれにも開口している。本実施形態においては、回転羽根３には、内フランジ３０が設けられている。内フランジ３０は、回転軸２の下端に連結されている。回転羽根３と攪拌槽１の内壁面１１との間には、所定の隙間が設けられている。   The rotary blade 3 is for stirring the liquid 8 to be processed in the stirring tank 1. The rotary blade 3 has a cylindrical shape that is concentric with the stirring tank 1, and is open in any of the vertical directions in the present embodiment. In the present embodiment, the rotary blade 3 is provided with an inner flange 30. The inner flange 30 is connected to the lower end of the rotating shaft 2. A predetermined gap is provided between the rotary blade 3 and the inner wall surface 11 of the stirring tank 1.

図３は、回転羽根３を示す正面図である。攪拌槽１は、複数の貫通孔３１を有する。複数の貫通孔３１は、各々が回転羽根３を径方向に貫通している。複数の貫通孔３１のサイズや形状および配置は特に限定されず、後述する本発明が意図する効果を奏しうる構成であればよい。本実施形態においては、貫通孔３１が円形である場合を例に説明するが、たとえば楕円形、多角形などであってもよい。また、本実施形態においては、複数の貫通孔３１が中心軸方向に複数列（たとえば４列）をなす配置とされている。各列においては、複数の貫通孔３１が略等ピッチで配置されている。また、中心軸方向において隣り合う複数の貫通孔３１の列同士は、貫通孔３１の周方向位置が異なる、いわゆる千鳥配置とされている。   FIG. 3 is a front view showing the rotary blade 3. The stirring tank 1 has a plurality of through holes 31. Each of the plurality of through holes 31 penetrates the rotary blade 3 in the radial direction. The size, shape, and arrangement of the plurality of through-holes 31 are not particularly limited as long as the configuration can achieve the effects intended by the present invention described later. In the present embodiment, the case where the through hole 31 is circular will be described as an example, but may be, for example, an ellipse or a polygon. Further, in the present embodiment, the plurality of through holes 31 are arranged in a plurality of rows (for example, 4 rows) in the central axis direction. In each row, a plurality of through holes 31 are arranged at substantially equal pitches. Moreover, the row | line | column of the some through-hole 31 adjacent in a central-axis direction is made into what is called a staggered arrangement | positioning from which the circumferential direction position of the through-hole 31 differs.

図４は、中間層部材４を示す正面図である。中間層部材４は、径方向において攪拌槽１と回転羽根３との間に位置し、攪拌槽１および回転羽根３と同心に配置されている。また、中間層部材４は、回転羽根３の回転により生じる遠心力によって回転羽根３側から攪拌槽１側へと被処理液８が通過することを許容する。中間層部材４と、攪拌槽１の内壁面１１および回転羽根３のそれぞれとの間には、所定の隙間が設けられている。中間層部材４の具体的構成としては、様々な構成が採用できるが、本実施形態においては、中間層部材４は、攪拌槽１および回転羽根３と同心の円筒状とされている。円筒状とされた中間層部材４のサイズは、攪拌槽１と回転羽根３との間において所定の隙間を設けて配置されうるものであれば特に限定されない。本実施形態においては、中間層部材４の中心軸方向の高さが回転羽根３よりも大である場合が例示されている。   FIG. 4 is a front view showing the intermediate layer member 4. The intermediate layer member 4 is located between the stirring tank 1 and the rotary blade 3 in the radial direction, and is disposed concentrically with the stirring tank 1 and the rotary blade 3. Further, the intermediate layer member 4 allows the liquid 8 to be processed to pass from the rotating blade 3 side to the stirring tank 1 side by the centrifugal force generated by the rotation of the rotating blade 3. A predetermined gap is provided between the intermediate layer member 4 and each of the inner wall surface 11 of the stirring tank 1 and the rotary blade 3. As the specific configuration of the intermediate layer member 4, various configurations can be adopted. In the present embodiment, the intermediate layer member 4 has a cylindrical shape concentric with the stirring tank 1 and the rotary blade 3. The size of the intermediate layer member 4 formed in a cylindrical shape is not particularly limited as long as it can be disposed with a predetermined gap between the stirring tank 1 and the rotary blade 3. In the present embodiment, a case where the height of the intermediate layer member 4 in the central axis direction is larger than that of the rotary blade 3 is illustrated.

また、中間層部材４は、複数の貫通孔４１を有している。複数の貫通孔４１は、回転羽根３側から攪拌槽１側へと被処理液８が通過することを許容するためのものである。複数の貫通孔４１のサイズや形状および配置は特に限定されず、後述する本発明が意図する効果を奏しうる構成であればよい。本実施形態においては、貫通孔４１が円形である場合を例に説明するが、たとえば楕円形、多角形などであってもよい。また、本実施形態においては、複数の貫通孔４１が中心軸方向に複数列（たとえば７列）をなす配置とされている。各列においては、複数の貫通孔４１が略等ピッチで配置されている。また、中心軸方向において隣り合う複数の貫通孔４１の列同士は、貫通孔４１の周方向位置が異なる、いわゆる千鳥配置とされている。さらに、複数の貫通孔４１のうちの４列は、回転羽根３の複数の貫通孔３１の４列と中心軸方向における高さ位置が略一致する配置とされている。さらに、これらの貫通孔３１と貫通孔４１とは、回転羽根３の停止状態において、互いの周方向位置が一致しうる配置とされている。   The intermediate layer member 4 has a plurality of through holes 41. The plurality of through holes 41 are for allowing the liquid 8 to be processed to pass from the rotary blade 3 side to the stirring tank 1 side. The size, shape, and arrangement of the plurality of through-holes 41 are not particularly limited as long as the configuration can achieve the effects intended by the present invention described later. In the present embodiment, the case where the through hole 41 is circular will be described as an example, but may be, for example, an ellipse or a polygon. Further, in the present embodiment, the plurality of through holes 41 are arranged in a plurality of rows (for example, 7 rows) in the central axis direction. In each row, a plurality of through holes 41 are arranged at a substantially equal pitch. Further, the rows of the plurality of through holes 41 adjacent in the central axis direction have a so-called staggered arrangement in which the positions in the circumferential direction of the through holes 41 are different. Further, the four rows of the plurality of through holes 41 are arranged so that the height positions in the central axis direction substantially coincide with the four rows of the plurality of through holes 31 of the rotary blade 3. Further, the through holes 31 and the through holes 41 are arranged such that their circumferential positions can coincide with each other when the rotary blade 3 is stopped.

中間層部材４は、攪拌槽１に対して固定されていてもよいし、攪拌槽１に対して回転するなどの構成であってもよい。本実施形態においては、中間層部材４は、攪拌槽１に対して固定されている。より具体的には、中間層部材４は、フランジ部４０を有している。フランジ部４０は、図１に示すように、攪拌槽１の適所に取り付けられることにより、中間層部材４を攪拌槽１に対して固定するためのものである。   The intermediate layer member 4 may be fixed to the stirring tank 1 or may be configured to rotate with respect to the stirring tank 1. In the present embodiment, the intermediate layer member 4 is fixed to the stirring tank 1. More specifically, the intermediate layer member 4 has a flange portion 40. As shown in FIG. 1, the flange portion 40 is for fixing the intermediate layer member 4 to the agitation tank 1 by being attached to an appropriate position of the agitation tank 1.

次に、攪拌装置Ａ１による攪拌の実施例について述べる。実施例として用意された攪拌装置Ａ１は、攪拌槽１の内壁面１１の内径が５６ｍｍ、高さが５３ｍｍであり、中間層部材４の外径が４３ｍｍ、内径が４０ｍｍ、高さが３６ｍｍ、回転羽根３の外径が３６ｍｍ、高さが２６ｍｍである。これにより、攪拌槽１と中間層部材４との隙間が６．５ｍｍであり、中間層部材４と回転羽根３との隙間が２ｍｍである。比較例として、攪拌槽１のサイズが実施例と同等となる特許文献１に記載の構成と類似の攪拌装置を用意した。   Next, an example of stirring by the stirring device A1 will be described. In the stirring device A1 prepared as an example, the inner wall surface 11 of the stirring tank 1 has an inner diameter of 56 mm and a height of 53 mm, the intermediate layer member 4 has an outer diameter of 43 mm, an inner diameter of 40 mm, a height of 36 mm, and a rotation. The blade 3 has an outer diameter of 36 mm and a height of 26 mm. Thereby, the clearance gap between the stirring tank 1 and the intermediate | middle layer member 4 is 6.5 mm, and the clearance gap between the intermediate | middle layer member 4 and the rotary blade 3 is 2 mm. As a comparative example, a stirrer similar to the configuration described in Patent Document 1 in which the size of the stirring tank 1 is equivalent to that of the example was prepared.

被処理液８としては、イオン交換水に流動パラフィン７０（大倉ケミテック株式会社製）２０ｗｔ％、ＣＭＣ２２００（ダイセル化学製）０．７９ｗｔ％、ツイーン８０（キシダ化学）０．６６ｗｔ％を混入したものを予備分散して用いた。攪拌装置Ａ１の実施例については、回転羽根３の周速を１５ｍ／ｓに設定し、比較例については、周速を１０〜５０ｍ／ｓに設定した。攪拌時間は、０．５ｍｉｎ，１．０ｍｉｎ，２．０ｍｉｎの３通りである。また、実施例においては、上述したように、攪拌槽１内を被処理液８のみによって満たし、空気などの気体を排除した状態で攪拌を行った。一方、比較例においては、攪拌槽１と回転羽根３との間において被処理液８が薄膜状となるように、攪拌槽１内に適宜空気を存在させた。   As the liquid 8 to be treated, liquid paraffin 70 (made by Okura Chemtech Co., Ltd.) 20 wt%, CMC 2200 (made by Daicel Chemical) 0.79 wt%, and Tween 80 (Kishida Chemical) 0.66 wt% were mixed in ion exchange water. Pre-dispersed and used. About the Example of stirring apparatus A1, the peripheral speed of the rotary blade 3 was set to 15 m / s, and the peripheral speed was set to 10-50 m / s about the comparative example. There are three stirring times: 0.5 min, 1.0 min, and 2.0 min. Further, in the examples, as described above, the stirring tank 1 was filled with only the liquid 8 to be processed, and stirring was performed in a state where gas such as air was excluded. On the other hand, in the comparative example, air was appropriately present in the agitation tank 1 so that the liquid 8 to be treated became a thin film between the agitation tank 1 and the rotary blade 3.

図５は、回転羽根３の周速と攪拌後の流動パラフィン７０の平均粒子径との関係を示している。黒塗りのマーカーは、実施例の結果を示し、白塗りのマーカーは、比較例の結果を示す。それぞれにおいて、円形のマーカーは、攪拌時間が０．５ｍｉｎの結果を示し、三角形のマーカーは、攪拌時間が１．０ｍｉｎの結果を示し、四角形のマーカーは、攪拌時間が２．０ｍｉｎの結果を示す。同図に示すように、比較例の結果から、周速が速いほど平均粒子径が小さくなる傾向がみられる。この傾向はこの種の攪拌装置では一般的な傾向であり、攪拌装置Ａ１の実施例においても同様であると考えられる。そして、周速１５ｍ／ｓの条件においては、比較例では平均粒子径が１３〜１８μｍ程度であったのに対し、実施例では平均粒子径が３．５〜４．５μｍ程度であった。   FIG. 5 shows the relationship between the peripheral speed of the rotary blade 3 and the average particle diameter of the liquid paraffin 70 after stirring. The black marker indicates the result of the example, and the white marker indicates the result of the comparative example. In each, a circular marker indicates a result with a stirring time of 0.5 min, a triangular marker indicates a result with a stirring time of 1.0 min, and a square marker indicates a result with a stirring time of 2.0 min. . As shown in the figure, the result of the comparative example shows that the average particle size tends to decrease as the peripheral speed increases. This tendency is a general tendency in this type of stirring device, and is considered to be the same in the embodiment of the stirring device A1. And on the conditions of the peripheral speed of 15 m / s, in the comparative example, the average particle diameter was about 13-18 micrometers, but in the Example, the average particle diameter was about 3.5-4.5 micrometers.

また、図６は、回転羽根３の回転による分散エネルギーと流動パラフィン７０の平均粒子径との関係を示している。なお、分散エネルギーの算出はトルク計付きの撹拌機から分散実験中のデータ５点を平均し、空運転動力を差し引くことで計算した。黒塗りのマーカーは、実施例の結果を示し、白塗りのマーカーは、比較例の結果を示す。グラフ中に記載された速度は、回転羽根３の周速である。実施例の結果と比較例の結果とを対比すると、同じ分散エネルギーにおいては、実施例の方がより小さい平均粒子径が得られていることがわかる。言い換えると、同程度の平均粒子径を得るために必要とされる分散エネルギーが、比較例よりも実施例の方が少なくてすむ。これにより、攪拌装置Ａ１においては、攪拌によって生じる発熱量を低減することが可能であり、被処理液８の加熱を抑制できるという利点がある。   FIG. 6 shows the relationship between the dispersion energy due to the rotation of the rotary blade 3 and the average particle diameter of the liquid paraffin 70. The dispersion energy was calculated by averaging five data points during the dispersion experiment from a stirrer equipped with a torque meter and subtracting the idle driving power. The black marker indicates the result of the example, and the white marker indicates the result of the comparative example. The speed described in the graph is the peripheral speed of the rotary blade 3. Comparing the results of the examples and the results of the comparative examples, it can be seen that the average particle diameter is smaller in the examples at the same dispersion energy. In other words, the example requires less dispersion energy than the comparative example to obtain the same average particle size. Thereby, in the stirring apparatus A1, it is possible to reduce the emitted-heat amount which arises by stirring, and there exists an advantage that the heating of the to-be-processed liquid 8 can be suppressed.

次に、攪拌装置Ａ１の作用について説明する。   Next, the operation of the stirring device A1 will be described.

本実施形態によれば、攪拌槽１と回転羽根３との間に中間層部材４を設けることにより、攪拌槽１と回転羽根３のみからなる構成（上述した比較例）に対して顕著な分散効率の向上およびさらなる微細化が実現されている。この結果は、発明者らの知見によると、攪拌装置Ａ１による被処理液８の攪拌挙動が、比較例とは異なる攪拌挙動であることに起因すると考えられる。   According to the present embodiment, by providing the intermediate layer member 4 between the stirring tank 1 and the rotary blade 3, a significant dispersion is achieved with respect to the configuration consisting of only the stirring tank 1 and the rotary blade 3 (the comparative example described above). Improvements in efficiency and further miniaturization have been realized. According to the knowledge of the inventors, this result is considered to be due to the fact that the stirring behavior of the liquid 8 to be treated by the stirring device A1 is different from that of the comparative example.

比較例においては、攪拌槽１と回転羽根３との間の隙間において、薄膜状となった被処理液８に強いせん断力が負荷され、これにより分散および微細化がなされる。一方、攪拌装置Ａ１においては、図７に示す攪拌挙動が生じていると考えられる。図７は、攪拌を行っている攪拌装置Ａ１の要部拡大断面図であり、実験やシミュレーションを根拠とする発明者らの知見に基づくものである。図中の一点鎖線の矢印は、回転羽根３の回転を表しており、実線の矢印は、被処理液８の各部における流速ベクトルの向きを表している。回転羽根３内および回転羽根３付近の被処理液８には、回転する回転羽根３の遠心力によって周方向に回転する強い旋回流が生じる。旋回する被処理液８のうち回転羽根３の貫通孔３１から外方に流出した部分は、図７に示すように進行して中間層部材４に衝突する。この衝突によって被処理液８の成分が分散および微細化される。   In the comparative example, a strong shearing force is applied to the liquid 8 to be processed in the gap between the agitation tank 1 and the rotary blade 3, thereby dispersing and refining. On the other hand, it is considered that the stirring behavior shown in FIG. 7 occurs in the stirring device A1. FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the stirring device A1 that performs stirring, and is based on the knowledge of the inventors based on experiments and simulations. The one-dot chain line arrow in the figure represents the rotation of the rotary blade 3, and the solid line arrow represents the direction of the flow velocity vector in each part of the liquid to be treated 8. A strong swirling flow that rotates in the circumferential direction is generated by the centrifugal force of the rotating rotating blade 3 in the liquid 8 to be processed in and near the rotating blade 3. A portion of the swirling liquid 8 that has flowed outward from the through-hole 31 of the rotary blade 3 travels as shown in FIG. 7 and collides with the intermediate layer member 4. Due to this collision, the components of the liquid to be treated 8 are dispersed and refined.

さらに、中間層部材４に貫通孔４１が設けられていることにより、遠心力を受けた被処理液８は、貫通孔４１を通して回転羽根３側から攪拌槽１側へと流出する。中間層部材４と攪拌槽１との間においては、被処理液８と回転する回転羽根３とが直接触れる環境にないため、被処理液８には明瞭な旋回流は生じない。これにより、攪拌槽１と中間層部材４との間においては、貫通孔４１から流出した被処理液８が攪拌槽１へと向かう流れが支配的となる。そして、被処理液８が攪拌槽１の内壁面１１に衝突することにより、被処理液８の成分がさらに分散および微細化される。このような攪拌挙動が、分散および微細化を促進し、図５に示す結果が得られたと考えられる。   Furthermore, since the through hole 41 is provided in the intermediate layer member 4, the liquid 8 to be treated that has received centrifugal force flows out from the rotary blade 3 side to the stirring tank 1 side through the through hole 41. Between the intermediate layer member 4 and the agitation tank 1, there is no environment in which the liquid to be treated 8 and the rotating blade 3 that rotates are in direct contact with each other. Thereby, between the stirring tank 1 and the intermediate | middle layer member 4, the flow which the to-be-processed liquid 8 which flowed out from the through-hole 41 heads to the stirring tank 1 becomes dominant. Then, when the liquid 8 to be processed collides with the inner wall surface 11 of the stirring tank 1, the components of the liquid 8 to be processed are further dispersed and refined. Such a stirring behavior promotes dispersion and refinement, and it is considered that the result shown in FIG. 5 was obtained.

また、中間層部材４が攪拌槽１および回転羽根３と同心の円筒状であることにより、攪拌槽１と回転羽根３との間においては、全周方位にわたって中間層部材４が存在する。これは、被処理液８の全体にわたって分散および微細化を行うのに好ましい。また、複数の貫通孔４１を設けることは、被処理液８を回転羽根３側から攪拌槽１側へと流出させるのに適している。複数の貫通孔４１のサイズや形状および配置を適宜設定することにより、分散および微細化の程度を任意に調整可能であると期待できる。   Further, since the intermediate layer member 4 has a cylindrical shape concentric with the stirring tank 1 and the rotary blade 3, the intermediate layer member 4 exists between the stirring tank 1 and the rotary blade 3 over the entire circumferential direction. This is preferable for dispersing and refining the entire liquid 8 to be treated. Providing the plurality of through holes 41 is suitable for allowing the liquid 8 to be treated to flow out from the rotary blade 3 side to the stirring tank 1 side. It can be expected that the degree of dispersion and miniaturization can be arbitrarily adjusted by appropriately setting the size, shape, and arrangement of the plurality of through holes 41.

さらに、本実施形態においては、攪拌槽１内において空気などの気体を排除した状態で攪拌を行う。発明者らの知見によれば、従来の攪拌装置と同様に攪拌槽１内に気体を存在させた状態で回転羽根３を回転させると、攪拌槽１と中間層部材４との間に気体が滞留してしまう傾向が明瞭に確認された。攪拌槽１と中間層部材４との間に気体が存在すると、上述した中間層部材４を通して攪拌槽１へと向かう被処理液８の流動が妨げられてしまう。このため、被処理液８の分散や微細化の程度が極端に低下する。発明者らは、攪拌装置Ａ１においては、従来の攪拌装置と異なり、気体を排除することによって、攪拌槽１と中間層部材４との間に被処理液８のみを存在させることが可能であることを見出した。この結果、図５に例示されたように、顕著な分散効率の向上やさらなる微細化が可能となった。   Furthermore, in this embodiment, stirring is performed in a state where a gas such as air is excluded in the stirring tank 1. According to the knowledge of the inventors, when the rotating blade 3 is rotated in a state where the gas is present in the stirring tank 1 as in the case of the conventional stirring apparatus, the gas is generated between the stirring tank 1 and the intermediate layer member 4. The tendency to stay was clearly confirmed. If gas exists between the stirring tank 1 and the intermediate layer member 4, the flow of the liquid 8 to be processed toward the stirring tank 1 through the intermediate layer member 4 described above is hindered. For this reason, the degree of dispersion and miniaturization of the liquid 8 to be treated is extremely reduced. The inventors of the present invention, in the stirrer A1, unlike the conventional stirrer, can eliminate the gas so that only the liquid to be treated 8 exists between the stirrer 1 and the intermediate layer member 4. I found out. As a result, as illustrated in FIG. 5, remarkable improvement in dispersion efficiency and further miniaturization became possible.

図８および図９は、本発明の他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。   8 and 9 show another embodiment of the present invention. In these drawings, the same or similar elements as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the above embodiment.

図８は、本発明の第２実施形態に基づく攪拌装置を示す図２と同様の断面図である。本実施形態の攪拌装置Ａ２においては、中間層部材４が複数の円弧状要素４２によって構成されている。すなわち、本実施形態の中間層部材４は、周方向の全方位に繋がった構成ではなく、周方向において離散配置された構成となっている。ただし、複数の円弧状要素４２が攪拌槽１および回転羽根３と同心に配置されている点は、攪拌装置Ａ１と同様である。各円弧状要素４２は、図示された断面形状が円弧状である。また、各円弧状要素４２には、複数の貫通孔４１が設けられている。複数の貫通孔４１は、攪拌装置Ａ１におけるものと同様に様々に設定可能である。   FIG. 8 is a cross-sectional view similar to FIG. 2 showing a stirring device according to the second embodiment of the present invention. In the stirring device A2 of the present embodiment, the intermediate layer member 4 is composed of a plurality of arc-shaped elements 42. That is, the intermediate layer member 4 of the present embodiment is not configured to be connected in all directions in the circumferential direction, but is configured to be discretely arranged in the circumferential direction. However, the point that the plurality of arc-shaped elements 42 are arranged concentrically with the stirring vessel 1 and the rotary blade 3 is the same as that of the stirring device A1. Each arcuate element 42 has an arcuate cross-sectional shape. Each arc-shaped element 42 is provided with a plurality of through holes 41. The plurality of through holes 41 can be variously set similarly to those in the stirring device A1.

このような実施形態によっても、分散効率の向上およびさらなる微細化を図ることができる。また、本実施形態から理解されるように、中間層部材４は、一体的に形成されたものに限定されず、複数の要素によって同心の配置が実現された構成であってもよい。   Also according to such an embodiment, the dispersion efficiency can be improved and further miniaturization can be achieved. Further, as understood from the present embodiment, the intermediate layer member 4 is not limited to an integrally formed member, and may have a configuration in which a concentric arrangement is realized by a plurality of elements.

図９は、本発明の第３実施形態に基づく攪拌装置を示す図２と同様の断面図である。本実施形態の攪拌装置Ａ３においては、中間層部材４が複数の棒状要素４３によって構成されている。各棒状要素４３は、攪拌槽１および回転羽根３の中心軸に沿って延びており、断面形状がたとえば円形である。なお、棒状要素４３の断面形状は、円形以外のたとえば楕円形、多角形などであってもよい。また、棒状要素４３は、直状に延びた形状に限定されず、たとえば回転羽根３を取り囲むように螺旋状に湾曲していてもよい。各棒状要素４３には、上述した実施形態における円弧状要素４２は、設けられていない。しかし、隣り合う棒状要素４３どうしの間を、回転羽根３側から攪拌槽１側へと被処理液８が通過することが許容されている。   FIG. 9 is a cross-sectional view similar to FIG. 2 showing a stirring device according to the third embodiment of the present invention. In the stirring device A3 of the present embodiment, the intermediate layer member 4 is constituted by a plurality of rod-like elements 43. Each rod-like element 43 extends along the central axis of the stirring tank 1 and the rotary blade 3 and has a circular cross-sectional shape, for example. In addition, the cross-sectional shape of the rod-shaped element 43 may be other than a circle, for example, an ellipse or a polygon. Moreover, the rod-shaped element 43 is not limited to the shape extended in a straight shape, For example, you may be curving helically so that the rotary blade 3 may be surrounded. Each bar-shaped element 43 is not provided with the arc-shaped element 42 in the above-described embodiment. However, the liquid 8 to be treated is allowed to pass between the adjacent rod-shaped elements 43 from the rotary blade 3 side to the stirring tank 1 side.

このような実施形態によっても、分散効率の向上およびさらなる微細化を図ることができる。また、本実施形態から理解されるように、中間層部材４は、貫通孔を有する要素によって構成されたものに限定されず、貫通孔を有しない複数の要素によって同心の配置が実現された構成であってもよい。   Also according to such an embodiment, the dispersion efficiency can be improved and further miniaturization can be achieved. Further, as can be understood from the present embodiment, the intermediate layer member 4 is not limited to one configured by an element having a through hole, and a configuration in which a concentric arrangement is realized by a plurality of elements having no through hole. It may be.

さらに、攪拌装置Ａ１〜Ａ３においては、中間層部材４が径方向に複数の層をなすように構成されていてもよい。たとえば、攪拌装置Ａ１および攪拌装置Ａ２においては、径方向における異なる位置に複数の中間層部材４（円弧状要素４２）が配置されていてもよい。また、攪拌装置Ａ３においては、複数の棒状要素４３をいわゆる千鳥状に配置してもよい。   Furthermore, in the stirring devices A1 to A3, the intermediate layer member 4 may be configured to form a plurality of layers in the radial direction. For example, in the stirring device A1 and the stirring device A2, a plurality of intermediate layer members 4 (arc-shaped elements 42) may be arranged at different positions in the radial direction. Moreover, in the stirring apparatus A3, you may arrange | position the some rod-shaped element 43 in what is called a zigzag form.

本発明に係る攪拌装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る攪拌装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。   The stirring device according to the present invention is not limited to the above-described embodiment. The specific configuration of each part of the stirring device according to the present invention can be varied in design in various ways.

Ａ１〜Ａ３ 攪拌装置
１ 攪拌槽
１１ 内壁面
１２ 軸シール
１３ 流入口
１４ 流出口
２ 回転軸
３ 回転羽根
３０ 内フランジ
３１ 貫通孔
４ 中間層部材
４０ フランジ部
４１ 貫通孔
４２ 円弧状要素
４３ 棒状要素
８ 被処理液 A1 to A3 Stirrer 1 Stirrer 11 Inner wall surface 12 Shaft seal 13 Inlet 14 Outlet 2 Rotating shaft 3 Rotating blade 30 Inner flange 31 Through hole 4 Intermediate layer member 40 Flange portion 41 Through hole 42 Arc-shaped element 43 Bar-shaped element 8 Liquid to be treated

Claims (3)

円筒状の攪拌槽と、
径方向に貫通する複数の貫通孔を有する前記攪拌槽と同心の円筒状であり、かつ前記攪拌槽内において前記攪拌槽との間に隙間を隔てて回転する回転羽根と、を備え、
被処理液の攪拌を行う攪拌装置であって、
径方向において前記攪拌槽と前記回転羽根との間に位置し、前記攪拌槽および前記回転羽根と同心に配置されているとともに、前記回転羽根によって生じる遠心力によって前記回転羽根側から前記攪拌槽側へと前記被処理液が通過することを許容する中間層部材を備えることを特徴とする、攪拌装置。 A cylindrical stirring tank;
A rotating blade that is concentric cylindrical with the stirring tank having a plurality of through holes penetrating in the radial direction, and rotates with a gap between the stirring tank and the stirring tank;
A stirring device for stirring the liquid to be treated,
It is located between the agitation tank and the rotary blade in the radial direction, is arranged concentrically with the agitation tank and the rotary blade, and from the rotary blade side to the agitation tank side by the centrifugal force generated by the rotary blade A stirring device comprising an intermediate layer member that allows the liquid to be treated to pass through. 前記中間層部材は、径方向に貫通しており、複数の貫通孔を有する前記攪拌槽および前記回転羽根と同心の円筒状である、請求項１に記載の攪拌装置。   The said intermediate | middle layer member is a stirring apparatus of Claim 1 which is penetrated to radial direction and is a cylindrical shape concentric with the said stirring tank and the said rotary blade which have several through-holes. 前記攪拌槽内においては、気体が排除された状態で攪拌が行われる、請求項１または２に記載の攪拌装置。   The stirring device according to claim 1 or 2, wherein stirring is performed in a state where gas is excluded in the stirring tank.
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