JP2017217635A - 撹拌装置 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)温度を調整しながら被撹拌物を撹拌する撹拌装置であって、
前記被撹拌物を内部に収容する撹拌槽と、
前記撹拌槽の外部に設けられ、前記撹拌槽を介して前記被撹拌物の温度を調整する温調手段と、
前記撹拌槽内に配置され、前記被撹拌物を回転しながら撹拌する撹拌翼と、
撹拌軸を介して前記撹拌翼に接続され、前記撹拌翼を回転駆動する駆動手段とを備え、
前記撹拌槽の内壁の少なくとも一部が所定の凹凸形状に形成されていることを特徴とする撹拌装置、
(2)撹拌槽の内壁の表面積が、前記内壁が平坦であると仮定したときの仮想内壁の表面積の1.1倍超である前記(1)に記載の撹拌装置、
(3)撹拌槽の内壁の少なくとも一部の粗さが、算術平均粗さ(Ra)で1.0μm以下である前記(1)または(2)に記載の撹拌装置、
(4)凹凸形状が撹拌軸方向に周期的に形成されている前記(1)から(3)のいずれか1項に記載の撹拌装置、
(5)凹凸形状における凹部と凸部との高低差が10mm以上40mm以下であり、かつ前記凹凸形状の周期が100mm以上である前記(4)に記載の撹拌装置、
(6)撹拌槽を撹拌軸に直交する投影面に投影したときの投影像において、前記撹拌軸を横断する内壁間の寸法の最小値が、凹凸形状における凹部と凸部との高低差の最大値の4倍超である前記(1)から(5)のいずれか1項に記載の撹拌装置、
(7)凹凸形状における凹部および凸部のそれぞれの形状が、球面形状、楕円面形状、円錐面形状および多角錐面形状からなる群より選ばれる少なくとも1種の形状の一部を含んでいる前記(1)から(6)のいずれか1項に記載の撹拌装置、並びに
(8)撹拌槽が、ステンレス鋼、銅またはアルミニウムを主成分とする金属材料で形成されている前記(1)から(7)のいずれか1項に記載の撹拌装置
に関する。
図1は、本発明の第1の実施形態を示す概略断面図である。当該撹拌装置11は、図1に示すように、概略的に、撹拌槽21と、温調手段5と、撹拌翼3と、駆動手段8とにより構成されている。
(7b/4)>(7a/2) (1)
(7b/2)>(7a/2) (2)
図4は、本発明の第2の実施形態を示す概略断面図である。当該撹拌装置12は、図4に示すように、概略的に、撹拌槽22と、温調手段5と、撹拌翼3と、駆動手段8とにより構成されている。第2の実施形態は、撹拌槽22の内壁62における接液部の凹凸形状62aが第1の実施形態と異なっている。なお、温調手段5、撹拌翼3および駆動手段8は、第1の実施形態のものと同じ構成であるので、同一部分には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
図5は、本発明の第3の実施形態を示す概略断面図である。当該撹拌装置13は、図5に示すように、概略的に、撹拌槽23と、温調手段5と、撹拌翼3と、駆動手段8とにより構成されている。第3の実施形態は、撹拌槽23の内壁63の凹凸形状63aにおける凹部63bと凸部63cとの高低差が第1の実施形態と異なっている。なお、温調手段5、撹拌翼3および駆動手段8は、第1の実施形態のものと同じ構成であるので、同一部分には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
実施例1の撹拌装置は、撹拌槽が槽径D=200mm、板厚t=1.5mm、胴部高さB=250mm(有効高さ200mm)の略円筒形状であり、上記撹拌槽の槽底部Aを略半回転楕円面形状とし、撹拌槽全体をSUS316L鋼で作製した。撹拌槽の内壁の凹凸形状は、高低差7a=30mm、周期長さ7b=100mmの、凹部と凸部とが半球面状に連続した周期的な山谷形状、かつ撹拌槽の断面における接液部側の輪郭が曲線であり、撹拌槽内壁の有効高さ200mm内の部位に24組の凹部および凸部を設けた(図1参照)。また、上記内壁は、JIS R 6010に規定のP400相当の粒度を有するバフを用いて研摩した後、電解研磨を施すことでRa=1.0μmに仕上げた。なお、上記有効高さとは、被撹拌物を受け入れ可能な撹拌槽内の胴部下端からの高さを意味する。上記Raは、粗さ測定器(キーエンス社製レーザーマイクロスコープ、型番:VK−X150/160)を用いて測定したものである。
凹部と凸部とが同一の底面積および高さを有する円錐面形状に連続した周期的な山谷形状、かつ撹拌槽の断面における接液部側の輪郭が直線とした以外、実施例1と同様の構成とした(図4参照)。
撹拌槽の内壁のいずれの部位にも凹凸形状が形成されていないこと以外、実施例1と同様の構成とした(図6参照)。
昇温時間および昇温速度比を測定し、その結果を表1に示す。
ジャケットを温調手段として用いた被撹拌物の加熱において、下記条件下、上記被撹拌物の温度が25℃から60℃になるまでの時間を測定し、この測定値を昇温時間とした。また、昇温速度比は、比較例の昇温速度を100%としたときの各実施例の昇温速度の割合(%)として算出した。
被撹拌物 :純水4L、初期温度20℃
熱媒体 :水とエチレングリコールとの混合液(エチレングリコール75質量%、残部水)、入口温度70℃、流速1.0〜1.5m/秒(0.5〜0.75L/秒)、ジャケット下部から投入
撹拌軸の回転速度 :80rpm
b 被撹拌物
21、22、23 撹拌槽
3 撹拌翼
4 撹拌軸
5 温調手段
61、62、63 内壁
61a、62a、63a 凹凸形状
8 駆動手段
Claims (8)
- 温度を調整しながら被撹拌物を撹拌する撹拌装置であって、
前記被撹拌物を内部に収容する撹拌槽と、
前記撹拌槽の外部に設けられ、前記撹拌槽を介して前記被撹拌物の温度を調整する温調手段と、
前記撹拌槽内に配置され、前記被撹拌物を回転しながら撹拌する撹拌翼と、
撹拌軸を介して前記撹拌翼に接続され、前記撹拌翼を回転駆動する駆動手段とを備え、
前記撹拌槽の内壁の少なくとも一部が所定の凹凸形状に形成されていることを特徴とする撹拌装置。 - 撹拌槽の内壁の表面積が、前記内壁が平坦であると仮定したときの仮想内壁の表面積の1.1倍超である請求項1に記載の撹拌装置。
- 撹拌槽の内壁の少なくとも一部の粗さが、算術平均粗さ(Ra)で1.0μm以下である請求項1または請求項2に記載の撹拌装置。
- 凹凸形状が撹拌軸方向に周期的に形成されている請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の撹拌装置。
- 凹凸形状における凹部と凸部との高低差が10mm以上40mm以下であり、かつ前記凹凸形状の周期が100mm以上である請求項4に記載の撹拌装置。
- 撹拌槽を撹拌軸に直交する投影面に投影したときの投影像において、前記撹拌軸を横断する内壁間の寸法の最小値が、凹凸形状における凹部と凸部との高低差の最大値の4倍超である請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の撹拌装置。
- 凹凸形状における凹部および凸部のそれぞれの形状が、球面形状、楕円面形状、円錐面形状および多角錐面形状からなる群より選ばれる少なくとも1種の形状の一部を含んでいる請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の撹拌装置。
- 撹拌槽が、ステンレス鋼、銅またはアルミニウムを主成分とする金属材料で形成されている請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の撹拌装置。
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