JP2018008247A - 攪拌装置及び攪拌方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】効率的に有害物質を無害化することができる攪拌装置及びこの攪拌装置を用いた攪拌方法を提供すること。【解決手段】本発明に一形態に係る攪拌装置100は、攪拌槽10、攪拌軸20、せん断翼30、攪拌翼40、支持部50及び駆動部60を有する。攪拌軸20は長手方向に移動可能であり、軸回りに回転可能に構成される。せん断翼30はディスク部31と、ディスク部31の周縁に形成されたせん断刃32とを有し、攪拌軸20に支持される。攪拌翼40はせん断翼30より第2端部20b側に配置され、攪拌軸20に支持される。支持部50は攪拌軸20を支持する。支持部50はせん断翼30が被攪拌物に接触し、攪拌翼40が被攪拌物に接触しない第1状態と、せん断翼30と攪拌翼40が被攪拌物に接触する第2状態とを切換え可能に構成される。【選択図】図1
Description
本発明は、攪拌装置及びこの攪拌装置を用いた攪拌方法に関する。
従来、洗剤や化粧品等の化学工業製品の製造において、複数の材料を攪拌混合するために攪拌装置が広く用いられている。ここで近年では、このような攪拌装置において、攪拌機能だけではなく、複数の材料の反応、溶解、乳化、分散、粒子化等に柔軟に対応可能な性能が求められている。
例えば、特許文献1では、酸素を含有する水性媒体と、酵素組成物と環境汚染物質を含有する油性成分との混合物を攪拌することにより、当該混合物を乳化させる攪拌装置が開示されている。これにより、酵素組成物の分散性が向上し、環境汚染物質が効率的に分解されるものとしている。
しかしながら、引用文献1に記載の攪拌装置は、上記混合物を乳化させるために、当該混合物を高速(高い攪拌回転数)で攪拌する必要がある。これにより、混合物中の酵素組成物が分解してしまい、環境汚染物質等の有害物質を効率的に無害化できないおそれがある。
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、効率的に有害物質を無害化することができる攪拌装置及びこの攪拌装置を用いた攪拌方法を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明に一形態に係る攪拌装置は、攪拌槽と、攪拌軸と、せん断翼と、攪拌翼と、支持部と、駆動部とを有する。
上記攪拌槽は、内壁部と、被攪拌物を収容する収容部とを有する。
上記攪拌軸は、第1の端部が上記収容部に収容され、上記第1の端部とは反対側の第2の端部が上記攪拌槽の外部に配置されている。
上記攪拌軸は、上記撹拌軸の長手方向に移動可能であり、上記撹拌軸の軸回りに回転可能に構成されている。
上記せん断翼は、ディスク部と、上記ディスク部の周縁に形成されたせん断刃とを有し、上記収容部内で上記攪拌軸に支持されている。
上記攪拌翼は、上記せん断翼より上記第2の端部側に配置され、上記収容部内で上記攪拌軸に支持されている。
上記支持部は、上記攪拌軸を支持する。
上記支持部は、上記せん断翼が上記被攪拌物に接触し、上記攪拌翼が上記被攪拌物に接触しない第1の状態と、上記せん断翼と上記攪拌翼が上記被攪拌物に共に接触する第2の状態とを切換え可能に構成されている。
上記駆動部は、上記第2の端部に接続され、上記攪拌軸を上記軸周りに回転させる。
上記攪拌槽は、内壁部と、被攪拌物を収容する収容部とを有する。
上記攪拌軸は、第1の端部が上記収容部に収容され、上記第1の端部とは反対側の第2の端部が上記攪拌槽の外部に配置されている。
上記攪拌軸は、上記撹拌軸の長手方向に移動可能であり、上記撹拌軸の軸回りに回転可能に構成されている。
上記せん断翼は、ディスク部と、上記ディスク部の周縁に形成されたせん断刃とを有し、上記収容部内で上記攪拌軸に支持されている。
上記攪拌翼は、上記せん断翼より上記第2の端部側に配置され、上記収容部内で上記攪拌軸に支持されている。
上記支持部は、上記攪拌軸を支持する。
上記支持部は、上記せん断翼が上記被攪拌物に接触し、上記攪拌翼が上記被攪拌物に接触しない第1の状態と、上記せん断翼と上記攪拌翼が上記被攪拌物に共に接触する第2の状態とを切換え可能に構成されている。
上記駆動部は、上記第2の端部に接続され、上記攪拌軸を上記軸周りに回転させる。
この構成によれば、攪拌装置は、せん断翼と攪拌翼が同一の攪拌軸に多段に設けられ、第1の状態から第2の状態へ切換え可能に構成されている。これにより、上記攪拌装置は、被攪拌物をせん断翼で攪拌してから、攪拌翼で攪拌することができる。
よって、被攪拌物が有害物質を含む場合に、本発明に係る攪拌装置は、せん断翼で有害物質を微細化してから、微細化された有害物質を含む被攪拌物を攪拌することが可能となる。これにより、上記第2の状態において有害物質を無害化する微生物製剤等が投入されることで、効率的に有害物質を無害化することができる。
上記攪拌翼は、被攪拌物を上記攪拌翼側から上記せん断翼側へ循環させる第1の攪拌翼部と、上記第1の攪拌翼部と上記長手方向に離間し、上記被攪拌物を上記せん断翼側から上記攪拌翼側へ循環させる第2の攪拌翼部とを有していてもよい。
これにより、被攪拌物を均一に攪拌することができ、高速で攪拌させずとも(攪拌回転数を上げなくとも)、被攪拌物に対する攪拌効率を向上させることが可能となる。
上記せん断翼は、上記ディスク部に貫通孔が設けられていてもよい。
せん断翼に貫通孔を設けることにより、上記第2の状態において、せん断翼が、攪拌翼の攪拌効率を低下させることが抑制される。これにより、せん断翼による被攪拌物の微細化と、微細化された被攪拌物の効率的な攪拌を同一槽内で両立させることが可能となる。
上記せん断翼は、上記貫通孔が設けられている第1の領域と、メッシュ構造である第2の領域とを有していてもよい。
これにより、上記第2の状態において、せん断翼による攪拌翼の攪拌効率の低下が抑制されるだけではなく、せん断翼の軽量化を図ることもできる。
上記攪拌槽は、上記内壁部にバッフル板が取り付けられていてもよい。
上記構成とすることにより、せん断翼や攪拌翼に攪拌される被攪拌物の流動が阻害され、当該被攪拌物に対する攪拌効率を向上させることが可能となる。
上記第1の攪拌翼は、ディゾルバ式の攪拌翼であり、
上記第2の攪拌翼は、ピッチドパドル式の攪拌翼であってもよい。
上記第2の攪拌翼は、ピッチドパドル式の攪拌翼であってもよい。
第1の攪拌翼をディゾルバ式の攪拌翼とすることにより、被攪拌物に対して強力なせん断効果を発現させることができる。これにより、被攪拌物に有害物質が含まれている場合に、当該有害物質が微細化され、より無害化されやすいものとなる。そして、第2の攪拌翼をピッチドパドル式の攪拌翼とすることによって、微細化された有害物質を含む被攪拌物を効率的に攪拌することができる。
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る攪拌方法は、
内壁部と、被攪拌物を収容する収容部とを有する攪拌槽と、第1の端部が上記収容部に収容され、上記第1の端部とは反対側の第2の端部が上記攪拌槽の外部に配置されている攪拌軸であって、上記撹拌軸の長手方向に移動可能であり、上記撹拌軸の軸回りに回転可能に構成された攪拌軸と、ディスク部と、上記ディスク部の周縁に形成されたせん断刃とを有し、上記収容部内で上記攪拌軸に支持されているせん断翼と、上記せん断翼より上記第2の端部側に配置され、上記収容部内で上記攪拌軸に支持されている攪拌翼と、上記攪拌軸を支持する支持部であって、上記せん断翼が上記被攪拌物に接触し、上記攪拌翼が上記被攪拌物に接触しない第1の状態と、上記せん断翼と上記攪拌翼が上記被攪拌物に共に接触する第2の状態とを切換え可能に構成された支持部と、上記第2の端部に接続され、上記攪拌軸を上記軸周りに回転させる駆動部とを具備する攪拌装置を準備する工程と、
上記収容部に上記被攪拌物を収容する工程と、
上記第1の状態において、上記被攪拌物を上記せん断翼で攪拌する工程と、
上記攪拌軸を上記長手方向に移動させて、上記第1の状態と上記第2の状態とを切換える工程と、
上記第2の状態において、上記被攪拌物を上記攪拌翼で攪拌する工程と
を具備する。
内壁部と、被攪拌物を収容する収容部とを有する攪拌槽と、第1の端部が上記収容部に収容され、上記第1の端部とは反対側の第2の端部が上記攪拌槽の外部に配置されている攪拌軸であって、上記撹拌軸の長手方向に移動可能であり、上記撹拌軸の軸回りに回転可能に構成された攪拌軸と、ディスク部と、上記ディスク部の周縁に形成されたせん断刃とを有し、上記収容部内で上記攪拌軸に支持されているせん断翼と、上記せん断翼より上記第2の端部側に配置され、上記収容部内で上記攪拌軸に支持されている攪拌翼と、上記攪拌軸を支持する支持部であって、上記せん断翼が上記被攪拌物に接触し、上記攪拌翼が上記被攪拌物に接触しない第1の状態と、上記せん断翼と上記攪拌翼が上記被攪拌物に共に接触する第2の状態とを切換え可能に構成された支持部と、上記第2の端部に接続され、上記攪拌軸を上記軸周りに回転させる駆動部とを具備する攪拌装置を準備する工程と、
上記収容部に上記被攪拌物を収容する工程と、
上記第1の状態において、上記被攪拌物を上記せん断翼で攪拌する工程と、
上記攪拌軸を上記長手方向に移動させて、上記第1の状態と上記第2の状態とを切換える工程と、
上記第2の状態において、上記被攪拌物を上記攪拌翼で攪拌する工程と
を具備する。
上記攪拌方法によれば、せん断翼と攪拌翼が設けられている攪拌軸を第1の方向に移動させるだけで、上記第1の状態から上記第2の状態へ切換る。これにより、装置構成を複雑化させずに、効率的に有害物質を無害化することが可能となる。
上記第1の状態において、上記被攪拌物を上記せん断翼で攪拌する工程では、水性成分と油性成分とを含む溶液である上記被攪拌物を乳化させ、
上記第2の状態において、上記被攪拌物を上記攪拌翼で攪拌する工程では、上記乳化を維持してもよい。
上記第2の状態において、上記被攪拌物を上記攪拌翼で攪拌する工程では、上記乳化を維持してもよい。
これにより、乳化した被攪拌物に親油性の有害物質が含まれている場合に、当該有害物質を親水性の微生物製剤等で分解する上で、乳化した被攪拌物に対する当該微生物製剤の分散性が向上する。つまり、親油性の有害物質を親水性の微生物製剤等で分解させやすい環境をつくることが可能となる。
上記第2の状態において、上記被攪拌物を上記攪拌翼で攪拌する工程では、乳化している上記被攪拌物に微生物製剤を投入してもよい。
本発明では、上記第1の状態において乳化された被攪拌物は、せん断翼により微細化されているため、当該被攪拌物に有害物質が含まれている場合は、当該有害物質も微細化される。従って、上記第2の状態において微生物製剤が投入されることにより、有害物質を効率的に無害化することができる。
以上のように、本発明によれば、効率的に有害物質を無害化することができる攪拌装置及びこの攪拌装置を用いた攪拌方法を提供することができる。
[攪拌装置の構成]
図1は本実施形態に係る攪拌装置100の構成を模式的に示す断面図である。攪拌装置100は、図1に示すように、攪拌槽10、攪拌軸20、せん断翼30、攪拌翼40、支持部50及び駆動部60を有する。なお、以下の図において、X、Y及びZ方向は相互に直交する3方向である。
図1は本実施形態に係る攪拌装置100の構成を模式的に示す断面図である。攪拌装置100は、図1に示すように、攪拌槽10、攪拌軸20、せん断翼30、攪拌翼40、支持部50及び駆動部60を有する。なお、以下の図において、X、Y及びZ方向は相互に直交する3方向である。
(攪拌槽)
攪拌槽10は、図1に示すように、収容部11と、収容部11の内壁面である内壁部12とを有する。収容部11は、同図に示すように円筒形状の容器であり、溶液やスラリー等の被攪拌物を貯蔵可能に構成されている。収容部11の容量は、特に限定されないが、例えば、数リットル〜数十リットルとすることができる。
攪拌槽10は、図1に示すように、収容部11と、収容部11の内壁面である内壁部12とを有する。収容部11は、同図に示すように円筒形状の容器であり、溶液やスラリー等の被攪拌物を貯蔵可能に構成されている。収容部11の容量は、特に限定されないが、例えば、数リットル〜数十リットルとすることができる。
内壁部12には、図1に示すように、Z方向を長手方向とする長尺のバッフル板14(邪魔板)が複数設けられている。バッフル板14は、典型的には帯状の板部材であり、後述するせん断翼30や攪拌翼40に攪拌される被攪拌物の流動を阻害する機能を有する。これにより、攪拌装置100の当該被攪拌物に対する攪拌効率を向上させることが可能となる。なお、バッフル板14は、内壁部12に着脱可能なものに限定されず、内壁部12に一体的に形成されたものであってもよい。
また、攪拌槽10は、図1に示すように、収容部11に収容されている被攪拌物を排出する排出口15が鉛直下方側に設けられている。排出口15には、例えば、サニタリー弁やタンクボール弁、あるいはフラッシュ弁等の開閉弁が取り付けられていてもよい。
さらに、本実施形態に係る攪拌槽10は、図1に示すように、ジャケット16に接合されている。ジャケット16は、蒸気や冷却水等が供給されることにより、攪拌槽10内の温度を調整する機能を有する。また、攪拌槽10は、超音波振動子と当該超音波振動子の振動を伝達させる振動伝達体からなる振動発生部(図示しない)が取り付けられていてもよい。
攪拌槽10を構成する材料は、特に限定されないが、例えば、SUS304Lや、SUS316L等の低炭素ステンレス鋼からなるものとすることができる。また、本実施形態に係る攪拌槽10の形状は、図1に示すコーン(コニカル)型の形状に限定されず、例えば、円柱形状、半楕円形状又は半球形状等であってもよい。
(攪拌軸)
攪拌軸20は、図1に示すようにZ方向を長手方向とする円筒棒状の部材であり、攪拌槽蓋13(攪拌槽10)を挿通し、第1端部20aが攪拌槽10の収容部11に収容され、第1端部20aとは反対側の第2端部20bが攪拌槽10の外部に配置されている。また、攪拌軸20は、後述する支持部50に支持されることにより、Z方向(長手方向)の移動と、Z軸周りの回転が可能に構成されている。
攪拌軸20は、図1に示すようにZ方向を長手方向とする円筒棒状の部材であり、攪拌槽蓋13(攪拌槽10)を挿通し、第1端部20aが攪拌槽10の収容部11に収容され、第1端部20aとは反対側の第2端部20bが攪拌槽10の外部に配置されている。また、攪拌軸20は、後述する支持部50に支持されることにより、Z方向(長手方向)の移動と、Z軸周りの回転が可能に構成されている。
攪拌軸20の直径及び長さは特に限定されないが、例えば、直径を数十mm〜数百mm程度とし、長さを数百mm〜数千mm程度としてもよい。さらに、攪拌軸20は、高い耐食性と高い剛性を有する材料からなるのが好適であり、具体的には、ステンレスやチタン等の材料からなるのが好適である。
(せん断翼)
図2はせん断翼30の平面図であり、図3はせん断翼30をY方向から見た模式図である。せん断翼30は、図1に示すように、収容部11内で攪拌軸20の第1端部20aに支持され、攪拌軸20のZ軸周りの駆動が伝達されることにより、Z軸周りに回転可能に構成されている。なお、本実施形態に係るせん断翼30は、攪拌軸20に一体的に形成されたものであってもよく、着脱可能に構成されたものであってもよい。
図2はせん断翼30の平面図であり、図3はせん断翼30をY方向から見た模式図である。せん断翼30は、図1に示すように、収容部11内で攪拌軸20の第1端部20aに支持され、攪拌軸20のZ軸周りの駆動が伝達されることにより、Z軸周りに回転可能に構成されている。なお、本実施形態に係るせん断翼30は、攪拌軸20に一体的に形成されたものであってもよく、着脱可能に構成されたものであってもよい。
また、せん断翼30は、図2に示すように、円板形状のディスク部31と、ディスク部31の周縁に連続して形成された複数のせん断刃32とを有する。
ディスク部31には、図2に示すように、複数の貫通孔31aと、攪拌軸20に挿通される挿通孔Hが設けられている。貫通孔31aの数は、図2に示す構成に限定されず、1つあるいは複数設けられたものであってもよい。また、貫通孔31aの直径も特に限定されず、例えば、数cm〜数十cm程度とすることができる。
複数のせん断刃32は、図2に示すように、ディスク部31の接線Rから角度A1で傾斜し、ディスク部31から径外方に突出している複数の基底部32aと、複数の基底部32aの端部にそれぞれ設けられた複数の刃部32bとを有する。なお、本実施形態ではディスク部31と基底部32aは一体的に形成されている。
複数の刃部32bは、図3に示すように、一方向に突出しているものと、当該一方向と反対方向に突出しているものを含み、図2に示すように、これらがディスク部31の周縁に沿って交互に形成されている。
せん断翼30は、このような形状であることにより、被攪拌物に対して高いせん断効果を発現させることが可能となる。これにより、せん断翼30は、被攪拌物を効果的に乳化、分散、エマルジョン化又は微細化させることができる。
図4及び図5は、せん断翼30の平面図であり、ディスク部31に形成されている貫通孔31aの形状のバリエーションを示す模式図である。貫通孔31aの形状は、図4及び図5に示すように円形に限定されず、図4に示すような矩形、三角形、楕円、又は多角形等であってもよい。あるいは、図5に示すように、スリット状に形成されていてもよい。
せん断翼30の大きさも特に限定されないが、例えば、収容部11の容量が2リットルである場合は直径が75mmのものが採用され、容量が20リットルである場合は直径が100mmのものが採用される。また、せん断翼30は、厚みも特に限定されず、数mm〜数十mm程度とすることができる。さらに、せん断翼30は耐食性を有する材料からなるのが好適であり、例えば、SUS316等のステンレスや、チタン等からなるものであってもよい。
本実施形態に係るせん断翼30は、典型的にはディゾルバ型の攪拌翼が採用されるが、被攪拌物に対して高いせん断性を有するものであれば特に限定されず、例えば、鋸歯ディスクタービン(DSインペラ)等であってもよい。
(攪拌翼)
攪拌翼40は、図1に示すように、せん断翼30より攪拌軸20の第2端部20b側に配置され、収容部11内で攪拌軸20に支持されている。攪拌翼40は、攪拌軸20のZ軸周りの駆動が伝達されることにより、Z軸周りに回転可能に構成されている。なお、攪拌翼40は、攪拌軸20に一体的に形成されたものであってもよく、着脱可能に構成されたものであってもよい。
攪拌翼40は、図1に示すように、せん断翼30より攪拌軸20の第2端部20b側に配置され、収容部11内で攪拌軸20に支持されている。攪拌翼40は、攪拌軸20のZ軸周りの駆動が伝達されることにより、Z軸周りに回転可能に構成されている。なお、攪拌翼40は、攪拌軸20に一体的に形成されたものであってもよく、着脱可能に構成されたものであってもよい。
図6は、攪拌翼40の構成を示す模式図である。攪拌翼40は、図6に示すように、第1攪拌翼部41と、第1攪拌翼部41とZ方向(攪拌軸20の長手方向)に離間し、第1攪拌翼部41よりせん断翼30側に設けられている第2攪拌翼部42とを有する。ここで、本実施形態では、例えば収容部11の容量が2リットルである場合に、第1攪拌翼部41と第2攪拌翼部42との間隔L1を20mm程度とし、第2攪拌翼部42とせん断翼30との間隔L2を120mm程度とするのが好適である(図1参照)。
第1攪拌翼部41は、図6に示すように、Z方向に直交する平面P(X及びY方向に平行な仮想平面)から、回転方向(図6に示す矢印方向)に角度A2で傾斜している第1羽部41aを複数有する。第1羽部41aは、同図に示すように、攪拌軸20に固定されているハブ41bを介して攪拌軸20に支持されている。
第2攪拌翼部42は、図6に示すように、攪拌軸20に直交する平面P(X及びY方向に平行な仮想平面)から上記回転方向とは逆方向に角度A3で傾斜している第2羽部42aを複数有する。第2羽部42aは、同図に示すように、攪拌軸20に固定されているハブ42bを介して攪拌軸20に支持されている。
本実施形態では、第1攪拌翼部41と第2攪拌翼部42は互いに逆ピッチの関係であり、角度A2と角度A3は典型的には同一である。また、第1及び第2羽部41a,42aの枚数は、図6に示す構成に限定されず、4枚以上であってもよく、4枚より少ない構成であってもよい。
第1及び第2攪拌翼部41,42の直径は、収容部11の容量により適宜決定されるが、例えば、数十mm〜数百mm程度とすることができる。また、第1及び第2攪拌翼部41,42の材料は、高い剛性と高い耐食性を有する材料が好適であり、例えば、SUS316等のステンレスやチタンからなるのが好適である。さらに、第1及び第2攪拌翼部41,42は、第1及び第2羽部41a,42aの厚みも特に限定されず、例えば、1〜2mm程度の厚みとすることができる。
本実施形態に係る第1及び第2攪拌翼部41,42は、図6に示すように、典型的にはピッチドパドル型の攪拌翼であるが、これに限られず、プロペラ型、タービン型、コーン型等の攪拌翼が採用されてもよい、また、第1及び第2攪拌翼部41,42は、同一タイプの攪拌翼であってもよく、それぞれ異なるタイプの攪拌翼であってもよい。
(支持部)
支持部50は、図1に示すように、攪拌槽10の収容部11を封止する攪拌槽蓋13に設けられ、攪拌軸20を支持する。
支持部50は、図1に示すように、攪拌槽10の収容部11を封止する攪拌槽蓋13に設けられ、攪拌軸20を支持する。
図7は、支持部50の拡大断面図である。図7に示すように、支持部50は、第1アダプタ51と第2アダプタ52とを有する。第1アダプタ51は、開口部51aを有し、ネジS1により攪拌槽蓋13に固定されている。第1アダプタ51の開口部51aにおける内壁部51bには、同図に示すように、ベアリング53とオイルシール54が設けられている。
オイルシール54は、後述する第2アダプタ52のZ軸周りの回転を円滑にさせる潤滑油等が外部に漏れだすことを防ぐ機能を有する。オイルシール54の種類は特に限定されないが、例えば、非接触タイプのオイルシールが採用される。
第2アダプタ52は、図7に示すように、ネジS2により攪拌軸20に固定され、開口部51aに収容されている。ここで、第2アダプタ52は、同図に示すようにベアリング53に接続され、ベアリング53を介して第1アダプタ51に支持されている。これにより、攪拌軸20は、第1アダプタ51に対して、第2アダプタ52と一体的にZ軸周りに回転可能となる。また、攪拌軸20は、第2アダプタ52を固定しているネジS2が緩められることにより、Z方向の移動が許容される。
つまり、本実施形態に係る支持部50は、攪拌軸20のZ軸周りの回転と、Z方向の移動を許容しつつ、攪拌軸20を支持可能に構成されている。これにより、支持部50は、せん断翼30が収容部11内の被攪拌物に接触し、攪拌翼40が被攪拌物に接触しない第1の状態と、せん断翼30と攪拌翼40が被攪拌物に共に接触する第2の状態とを切換えることが可能となる。なお、第1及び第2アダプタ51,52を構成する材料は特に限定されず、例えば、低炭素ステンレス鋼等の金属材料であってもよい。
(駆動部)
駆動部60は、図1に示すように、攪拌軸20の第2端部20bに接続され、攪拌軸20をZ軸周りに回転させることにより、せん断翼30と攪拌翼40とをZ軸周りに回転させる機能を有する。
駆動部60は、図1に示すように、攪拌軸20の第2端部20bに接続され、攪拌軸20をZ軸周りに回転させることにより、せん断翼30と攪拌翼40とをZ軸周りに回転させる機能を有する。
本実施形態に係る駆動部60は、フィードバック制御により回転数等を制御可能な制御回路と、DC(direct current)ブラシレスモータ等のモータとを含む構成であってもよく、モータ単体で構成されてもよい。
[攪拌装置の動作]
次に、攪拌装置100の動作について説明する。図8及び図9は、攪拌装置100の攪拌プロセスを示す模式図である。なお、以下に示す動作は、攪拌装置100を用いて、被攪拌物に含まれる有害物質を分解する方法を例に挙げて説明したものであり、攪拌装置100は以下の用途に限定されるものではない。
次に、攪拌装置100の動作について説明する。図8及び図9は、攪拌装置100の攪拌プロセスを示す模式図である。なお、以下に示す動作は、攪拌装置100を用いて、被攪拌物に含まれる有害物質を分解する方法を例に挙げて説明したものであり、攪拌装置100は以下の用途に限定されるものではない。
先ず、攪拌装置100の収容部11に被攪拌物Mが投入される。本実施形態では被攪拌物Mとして、水性成分と、ポリ塩化ビフェニル類等の有害物質を含有する油性成分とを含む溶液が投入される。なお、当該溶液における、油性成分の含油量は特に限定されないが、例えば、溶液の体積に対して5〜20vol%程度の含有量とすることができる。
次に、駆動部60を駆動させることにより、図8に示すように、せん断翼30をZ軸周りに回転させ、被攪拌物Mを数十分攪拌する。これにより、水性成分と油性成分が乳化した被攪拌物Mが得られる。被攪拌物Mを乳化させる際のrpm(round per minute)は、特に限定されないが、被攪拌物Mの乳化を迅速に促進させる上で、例えば2000rpm程度とするのが好適である。
次に、図9に示すように、被攪拌物Mがせん断翼30に接触している第1の状態から、攪拌軸20をZ方向(鉛直下方)に移動させる。そして、攪拌翼40が被攪拌物Mに接触している状態で支持部50に攪拌軸20を支持させることにより、第2の状態へ切換える。
次いで、せん断翼30と攪拌翼40が被攪拌物Mに共に接触している第2の状態において、被攪拌物Mを攪拌翼40で攪拌する。これにより、第1の状態で乳化した被攪拌物Mが解乳化されずに、第2の状態においても被攪拌物Mの乳化が維持される。なお、被攪拌物Mの乳化を維持するrpmは特に限定されないが、例えば、400rpm程度とするのが好適である。
次いで、上記第2の状態において、被攪拌物Mの乳化を維持している攪拌装置100の収容部11内に微生物製剤を投入する。これにより、微生物製剤が被攪拌物Mに分散し、有害物質と反応することで、有害物質が分解(無害化)される。
本実施形態では、微生物製剤として、例えばポリ塩化ビフェニル類を分解する微生物を含むものが採用される。
具体的には、少なくとも2種類、あるいはそれ以上の菌体を含み、その主菌株はビフェニルジオキシゲナーゼ活性を示すものが好ましい。そして、この主菌株による有害物質の分解作用を強化するために添加される補菌株としては、シュードモナス属、アクロモバクター属、ロドコッカス属、コマモナス属、バークホルデリア属、スフィンゴモナス属、ラルストニア属及びステノトロフォモナス属から1種あるいは複数種選択されたものであってもよい。
[攪拌装置の効果]
本実施形態では、上述のとおり、せん断翼30としてディゾルバ型の攪拌翼が採用されるため、被攪拌物Mに対して強力なせん断効果を発現させることができる。これにより、被攪拌物Mに有害物質が含まれている場合に、当該有害物質を微細化し、より無害化されやすくすることが可能である。
本実施形態では、上述のとおり、せん断翼30としてディゾルバ型の攪拌翼が採用されるため、被攪拌物Mに対して強力なせん断効果を発現させることができる。これにより、被攪拌物Mに有害物質が含まれている場合に、当該有害物質を微細化し、より無害化されやすくすることが可能である。
図10は、攪拌翼40が被攪拌物Mを収容部11内で循環させている状態を示す模式図である。本実施形態では、上記第2の状態において、攪拌翼40が被攪拌物Mを攪拌すると、図10に示すように、第1攪拌翼部41が、被攪拌物Mを攪拌軸20の第2端部20b側へ押し流すことにより上昇流W1が発生し、第2攪拌翼部42が、被攪拌物Mを攪拌軸20の第1端部20a側へ押し流すことにより下降流W2が発生する。
これにより、被攪拌物Mが、第1攪拌翼部41により攪拌翼40側からせん断翼30側へ循環され、第2攪拌翼部42によりせん断翼30側から攪拌翼40側へ循環される。
ここで、本実施形態では、せん断翼30に貫通孔30aが設けられているため、下降流W2はせん断翼30に阻害されない。従って、収容部11内の排出口15側の被攪拌物Mも均一に攪拌されるため、せん断翼30が攪拌翼40の攪拌効率を低下させることが抑制される。
つまり、攪拌翼40は被攪拌物Mを収容部11全体にわたって均一に攪拌することができ、高速で攪拌させずとも(攪拌回転数を上げなくとも)、被攪拌物Mの攪拌効率を向上させることが可能となる。よって、本実施形態に係る攪拌装置100は、上記第2の状態において、微生物製剤が収容部11内に投入されることにより、高い攪拌回転数による微生物製剤の分解を抑制しつつ、被攪拌物Mに含まれる有毒物質を無害化することが可能となる。
以上のことから、本実施形態に係る攪拌装置100は、貫通孔30aが設けられたせん断翼30と攪拌翼40とを有する構成であることにより、有害物質を微細化してから、微細化された有害物質を含む被攪拌物Mを、高速で攪拌せずに効率よく攪拌することができる。これにより、微生物製剤を分解させずに、効率的に有害物質を無害化することが可能となる。
さらに、攪拌装置100は、図1に示すように、せん断翼30と、攪拌翼40が同一の攪拌軸20により支持され、この攪拌軸20がZ方向の移動と、Z軸周りの回転ができるように構成されている。これにより、攪拌軸20をZ方向に移動させるだけで、上記第1の状態から上記第2の状態へ切換えることができるため、装置構成を複雑化させずに、上記作用効果を得ることが可能となる。
[変形例]
図11及び図12は、本実施形態の変形例に係るせん断翼30の平面図である。せん断翼30の構成は図2及び図3に示す構成に限定されず、図11に示すように、貫通孔31aが設けられている第1の領域33と、第1の領域33より挿通孔H(攪拌軸20)側に第2の領域34とを有し、第2の領域34がメッシュ構造であってもよい。あるいは図12に示すように、ディスク部31が、部分的にメッシュ構造を含むものであってもよい。
図11及び図12は、本実施形態の変形例に係るせん断翼30の平面図である。せん断翼30の構成は図2及び図3に示す構成に限定されず、図11に示すように、貫通孔31aが設けられている第1の領域33と、第1の領域33より挿通孔H(攪拌軸20)側に第2の領域34とを有し、第2の領域34がメッシュ構造であってもよい。あるいは図12に示すように、ディスク部31が、部分的にメッシュ構造を含むものであってもよい。
以上、本発明に実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。
例えば、上記実施形態では攪拌装置100の用途として、被攪拌物を乳化させてから、当該被攪拌物に含まれる有害物質を無害化することを例に挙げて説明したが、攪拌装置100の用途はこれに限定されず、攪拌装置100は、被攪拌物の混合、溶解、晶析、反応、濃縮等に柔軟に対応可能である。
100・・攪拌装置
10・・・攪拌槽
11・・・収容部
12・・・内壁部
20・・・攪拌軸
30・・・せん断翼
31・・・ディスク部
32・・・せん断刃
31a・・貫通孔
40・・・攪拌翼
41・・・第1攪拌翼部
42・・・第2攪拌翼部
50・・・支持部
60・・・駆動部
10・・・攪拌槽
11・・・収容部
12・・・内壁部
20・・・攪拌軸
30・・・せん断翼
31・・・ディスク部
32・・・せん断刃
31a・・貫通孔
40・・・攪拌翼
41・・・第1攪拌翼部
42・・・第2攪拌翼部
50・・・支持部
60・・・駆動部
Claims (9)
- 内壁部と、被攪拌物を収容する収容部とを有する攪拌槽と、
第1の端部が前記収容部に収容され、前記第1の端部とは反対側の第2の端部が前記攪拌槽の外部に配置されている攪拌軸であって、前記撹拌軸の長手方向に移動可能であり、前記撹拌軸の軸回りに回転可能に構成された攪拌軸と、
ディスク部と、前記ディスク部の周縁に形成されたせん断刃とを有し、前記収容部内で前記攪拌軸に支持されているせん断翼と、
前記せん断翼より前記第2の端部側に配置され、前記収容部内で前記攪拌軸に支持されている攪拌翼と、
前記攪拌軸を支持する支持部であって、前記せん断翼が前記被攪拌物に接触し、前記攪拌翼が前記被攪拌物に接触しない第1の状態と、前記せん断翼と前記攪拌翼が前記被攪拌物に共に接触する第2の状態とを切換え可能に構成された支持部と、
前記第2の端部に接続され、前記攪拌軸を前記軸周りに回転させる駆動部と
を具備する攪拌装置。 - 請求項1に記載の攪拌装置であって、
前記攪拌翼は、被攪拌物を前記攪拌翼側から前記せん断翼側へ循環させる第1の攪拌翼部と、前記第1の攪拌翼部と前記長手方向に離間し、前記被攪拌物を前記せん断翼側から前記攪拌翼側へ循環させる第2の攪拌翼部とを有する
攪拌装置。 - 請求項2に記載の攪拌装置であって、
前記せん断翼は、前記ディスク部に貫通孔が設けられている
攪拌装置。 - 請求項3に記載の攪拌装置であって、
前記せん断翼は、前記貫通孔が設けられている第1の領域と、メッシュ構造である第2の領域とを有する
攪拌装置。 - 請求項1から4のいずれか1つに記載の攪拌装置であって、
前記攪拌槽は、前記内壁部にバッフル板が取り付けられている
攪拌装置。 - 請求項1から5のいずれか1つに記載の攪拌装置であって、
前記第1の攪拌翼は、ディゾルバ式の攪拌翼であり、
前記第2の攪拌翼は、ピッチドパドル式の攪拌翼である
攪拌装置。 - 内壁部と、被攪拌物を収容する収容部とを有する攪拌槽と、第1の端部が前記収容部に収容され、前記第1の端部とは反対側の第2の端部が前記攪拌槽の外部に配置されている攪拌軸であって、前記撹拌軸の長手方向に移動可能であり、前記撹拌軸の軸回りに回転可能に構成された攪拌軸と、ディスク部と、前記ディスク部の周縁に形成されたせん断刃とを有し、前記収容部内で前記攪拌軸に支持されているせん断翼と、前記せん断翼より前記第2の端部側に配置され、前記収容部内で前記攪拌軸に支持されている攪拌翼と、前記攪拌軸を支持する支持部であって、前記せん断翼が前記被攪拌物に接触し、前記攪拌翼が前記被攪拌物に接触しない第1の状態と、前記せん断翼と前記攪拌翼が前記被攪拌物に共に接触する第2の状態とを切換え可能に構成された支持部と、前記第2の端部に接続され、前記攪拌軸を前記軸周りに回転させる駆動部とを具備する攪拌装置を準備する工程と、
前記収容部に前記被攪拌物を収容する工程と、
前記第1の状態において、前記被攪拌物を前記せん断翼で攪拌する工程と、
前記攪拌軸を前記長手方向に移動させて、前記第1の状態と前記第2の状態とを切換える工程と、
前記第2の状態において、前記被攪拌物を前記攪拌翼で攪拌する工程と
を具備する攪拌方法。 - 請求項7に記載の攪拌方法であって、
前記第1の状態において、前記被攪拌物を前記せん断翼で攪拌する工程では、水性成分と油性成分とを含む溶液である前記被攪拌物を乳化させ、
前記第2の状態において、前記被攪拌物を前記攪拌翼で攪拌する工程では、前記乳化を維持する
攪拌方法。 - 請求項8に記載の攪拌方法であって、
前記第2の状態において、前記被攪拌物を前記攪拌翼で攪拌する工程では、乳化している前記被攪拌物に微生物製剤を投入する
攪拌方法。
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-
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