JP2022080043A - Support system and support method - Google Patents

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秀幸 山下
Hideyuki Yamashita
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Abstract

To provide a system and a method which support determination of an installation position where an auxiliary stirrer is added thereto, in a gas/liquid mixing device that is used for mixing liquid with a gas.SOLUTION: A support system according to the present invention, which is configured to support determination of an installation position for an auxiliary stirrer that is added to a stirrer, in a gas/liquid mixing device that has a stirring tank, the stirrer, a baffle plate and a gas supply pipe, comprises: an obtaining part that obtains first information concerning a shape of the stirring tank, second information concerning a kind and a shape of the stirrer, and reference information which includes at least a kind and a supply amount of liquid that is supplied into the stirring tank, a kind and a supply amount of a gas that is supplied into the stirring tank and power that is supplied to the stirrer; a setting part that calculates the installation position for the auxiliary stirrer from the first information, the second information and the reference information to set a candidate for the installation position; and an output part that calculates a mixture ratio of a gas and liquid in the candidate for the installation position by performing fluid analysis of the kinds of the gas and the liquid, and outputs the mixture ratio in the installation position and the installation position.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、支援システム及び支援方法に関する。より詳しくは、気体と液体とを混合するために用いる気液混合装置において、補助攪拌具を追加する場合の設置位置の決定を支援する支援システム及び支援方法に関する。 The present invention relates to a support system and a support method. More specifically, the present invention relates to a support system and a support method for assisting in determining an installation position when an auxiliary stirrer is added in a gas-liquid mixing device used for mixing a gas and a liquid.

化学プラント等における化学反応のために、攪拌翼を用いて攪拌槽内の液状物の攪拌混合を行う混合装置が広く用いられている。このような混合装置においては、気体と液体との混合効率を高めるために、種々の検討がなされている。 For a chemical reaction in a chemical plant or the like, a mixing device for stirring and mixing liquid substances in a stirring tank using a stirring blade is widely used. In such a mixing device, various studies have been made in order to improve the mixing efficiency of gas and liquid.

例えば、特許文献1には、攪拌槽の中心に攪拌軸を垂下し、その攪拌軸の下端に攪拌翼を設けるとともに、攪拌翼の外方側近傍に配置されるように攪拌槽底部に固定した羽根を設けた混合装置が提案されている。特許文献1の混合装置によれば、攪拌槽の内壁面近傍で下方から上方への流れが生じ、この流れが中心部及びその近傍に集まって、中心部及びその近傍では上方から下方への流れが生じ、その底部において底部に固定した羽根により旋回流が半径方向への吐出流へと変換され、混合効率を高められることが開示されている。 For example, in Patent Document 1, a stirring shaft is hung from the center of the stirring tank, a stirring blade is provided at the lower end of the stirring shaft, and the stirring blade is fixed to the bottom of the stirring tank so as to be arranged near the outer side of the stirring blade. A mixing device provided with blades has been proposed. According to the mixing device of Patent Document 1, a flow from the lower side to the upper side occurs near the inner wall surface of the stirring tank, and this flow gathers in the central part and its vicinity, and the flow from the upper side to the lower side in the central part and its vicinity. Is generated, and it is disclosed that the swirling flow is converted into a radial discharge flow by the blade fixed to the bottom at the bottom thereof, and the mixing efficiency can be improved.

特開2018-027544号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2018-027544

ところで、気液混合装置では、通常、攪拌槽の下部から気体を供給する。このとき、攪拌動力が弱い場合等に、気泡が攪拌槽の上部に至るまでに合一が進みすぎる場合があった。また、気泡が十分に拡散しない場合があった。このように、攪拌動力が弱い場合等には、攪拌槽全体として混合が十分でないことがあった。このため、気液混合装置の設計者や利用者等は、攪拌翼の変更等を検討するが、既存の施設に追加する場合の設置が難しい場合があった。 By the way, in the gas-liquid mixing device, gas is usually supplied from the lower part of the stirring tank. At this time, when the stirring power is weak or the like, the coalescence may proceed too much until the bubbles reach the upper part of the stirring tank. In addition, the bubbles may not be sufficiently diffused. As described above, when the stirring power is weak or the like, the mixing of the entire stirring tank may not be sufficient. For this reason, the designers and users of the gas-liquid mixing device consider changing the stirring blade, etc., but it may be difficult to install it when adding it to an existing facility.

本開示は、液体と気体とを混合するために用いる気液混合装置において、補助攪拌具を追加する場合の設置位置の決定を支援する支援システム及び支援方法を提供することを目的とする。 It is an object of the present disclosure to provide a support system and a support method for assisting in determining an installation position when an auxiliary stirrer is added in a gas-liquid mixing device used for mixing a liquid and a gas.

攪拌槽の内部にバッフルを設ける場合において、攪拌槽内の液状物の下部に発生する攪拌流が、攪拌槽内の液状物の上部に発生する循環流と相互に逆向きの回転方向を持って流れる場合がある。それらの流れの境界(以下、「循環流境界」ということもある。)において生じる攪拌槽の内壁から攪拌軸(攪拌槽中心)に向けた流れ(以下、「循環流境界流れ」ということもある。)が、攪拌槽の上部の循環流に属する液状物と下部の攪拌流に属する液状物との間で混合を阻害する場合がある。循環流境界における流れによる混合の阻害は、攪拌軸から攪拌槽の内壁に向けて延在する延在部を含む補助攪拌具によって抑制できる。補助攪拌具は、攪拌槽の形状や、攪拌機の種類及び形状、攪拌槽内に供給する液体及び気体の種類や供給量、動力等の条件により、その設置位置によって混合効果が異なることを見出した。具体的に、本開示は、以下のものを提供する。 When the baffle is provided inside the stirring tank, the stirring flow generated in the lower part of the liquid material in the stirring tank has a rotation direction opposite to that of the circulating flow generated in the upper part of the liquid material in the stirring tank. It may flow. The flow from the inner wall of the stirring tank generated at the boundary of these flows (hereinafter, also referred to as “circulating flow boundary”) toward the stirring shaft (center of the stirring tank) (hereinafter, also referred to as “circulating flow boundary flow”). ) May inhibit mixing between the liquid material belonging to the circulating flow in the upper part of the stirring tank and the liquid material belonging to the stirring flow in the lower part. Inhibition of mixing by the flow at the circulation boundary can be suppressed by an auxiliary stirrer including an extending portion extending from the stirring shaft toward the inner wall of the stirring tank. It has been found that the mixing effect of the auxiliary stirrer differs depending on the installation position depending on the shape of the stirrer, the type and shape of the stirrer, the type and supply amount of the liquid and gas supplied in the stirrer, the amount of power, and the like. .. Specifically, the present disclosure provides:

(1)攪拌槽と、気体及び液体を攪拌するための攪拌機と、該攪拌槽の内部に設けられたバッフル板と、該攪拌機より下方に配置されるガス供給管とを有する気液混合装置における、該攪拌機に追加する補助攪拌具の設置位置決定を支援する支援システムであって、
前記攪拌槽の形状に関する第1情報と、前記攪拌機の種類と形状に関する第2情報と、該攪拌槽内に供給する前記液体の種類及び供給量、該攪拌槽内に供給する前記気体の種類及び供給量、並びに該攪拌機に供給する動力を少なくとも含む参照情報とを取得する取得部と、
前記第1情報、前記第2情報、及び前記参照情報から前記補助攪拌具の前記設置位置を算出し、該補助攪拌具の設置位置候補を設定する設定部と、
前記設置位置候補における前記気体と前記液体との混合率を該気体の種類及び該液体の種類から流体解析を行うことによって算出し、前記補助攪拌具の前記設置位置における該混合率を該設置位置と共に出力する出力部とを備える、
支援システム。
(1) In a gas-liquid mixing device having a stirring tank, a stirrer for stirring gas and liquid, a baffle plate provided inside the stirring tank, and a gas supply pipe arranged below the stirrer. , A support system that assists in determining the installation position of the auxiliary stirrer to be added to the stirrer.
The first information regarding the shape of the stirring tank, the second information regarding the type and shape of the stirring machine, the type and amount of the liquid supplied into the stirring tank, the type of the gas supplied into the stirring tank, and the like. An acquisition unit that acquires the supply amount and reference information including at least the power supplied to the stirrer, and
A setting unit that calculates the installation position of the auxiliary stirrer from the first information, the second information, and the reference information, and sets a candidate for the installation position of the auxiliary stirrer.
The mixing ratio of the gas and the liquid in the installation position candidate is calculated by performing fluid analysis from the type of the gas and the type of the liquid, and the mixing ratio of the auxiliary stirrer at the installation position is the installation position. Equipped with an output unit that outputs with
Support system.

(2)前記攪拌機は、攪拌軸と攪拌翼とを備え、
前記第2情報は前記攪拌翼の形状に関する第3情報を含み、
前記設定部は前記第3情報と前記参照情報とを用いて前記設置位置の範囲を算出し、
前記出力部は前記範囲と混合率とを共に出力する、
(1)に記載の支援システム。
(2) The stirrer includes a stirrer shaft and a stirrer blade.
The second information includes a third information regarding the shape of the stirring blade.
The setting unit calculates the range of the installation position using the third information and the reference information.
The output unit outputs both the range and the mixing ratio.
The support system described in (1).

(3)前記補助攪拌具の前記設置位置の変更指示をユーザから受けつける受付部を更に備え、
前記設定部は前記変更指示に基づいた混合率を算出する、
(2)に記載の支援システム。
(3) Further provided with a reception unit for receiving an instruction to change the installation position of the auxiliary stirrer from the user.
The setting unit calculates the mixing ratio based on the change instruction.
The support system described in (2).

(4)前記混合率を、該混合率に対応する複数の設置位置候補の情報と共にユーザが選択可能なように提示する提示部をさらに備える、
(1)乃至(3)のいずれかに記載の支援システム。
(4) Further provided with a presentation unit that presents the mixing ratio together with information on a plurality of installation position candidates corresponding to the mixing ratio so that the user can select the mixing ratio.
The support system according to any one of (1) to (3).

(5)攪拌槽と、気体及び液体を攪拌するための攪拌機と、該攪拌槽の内部に設けられたバッフル板と、該攪拌機より下方に配置されるガス供給管とを有する気液混合装置における、該攪拌機に追加する補助攪拌具の設置位置決定を支援する支援方法であって、
前記攪拌槽の形状に関する第1情報と、前記攪拌機の種類と形状に関する第2情報と、該攪拌槽内に供給する前記液体の種類及び供給量、該攪拌槽内に供給する前記気体の種類及び供給量、並びに該攪拌機に供給する動力を少なくとも含む参照情報とを取得し、
前記第1情報、前記第2情報、及び前記参照情報から前記補助攪拌具の前記設置位置を算出し、該補助攪拌具の設置位置候補を設定し、
前記設置位置候補における前記気体と前記液体との混合率を該気体の種類及び該液体の種類から流体解析を行うことによって算出し、前記補助攪拌具の前記設置位置における該混合率を該設置位置と共に出力する、
支援方法。
(5) In a gas-liquid mixing device having a stirring tank, a stirrer for stirring gas and liquid, a baffle plate provided inside the stirring tank, and a gas supply pipe arranged below the stirrer. It is a support method for supporting the determination of the installation position of the auxiliary stirrer to be added to the stirrer.
The first information regarding the shape of the stirring tank, the second information regarding the type and shape of the stirring machine, the type and amount of the liquid supplied into the stirring tank, the type of the gas supplied into the stirring tank, and the like. Obtain the supply amount and reference information including at least the power supplied to the stirrer.
The installation position of the auxiliary stirrer is calculated from the first information, the second information, and the reference information, and the installation position candidate of the auxiliary stirrer is set.
The mixing ratio of the gas and the liquid in the installation position candidate is calculated by performing fluid analysis from the type of the gas and the type of the liquid, and the mixing ratio of the auxiliary stirrer at the installation position is the installation position. Output with,
Support method.

本開示によれば、気体と液体とを混合するために用いる気液混合装置において、補助攪拌具を追加する場合の設置位置の決定を支援することができる。 According to the present disclosure, in a gas-liquid mixing device used for mixing a gas and a liquid, it is possible to assist in determining an installation position when an auxiliary stirrer is added.

設計の対象となる気液混合装置の横断面模式図。Schematic diagram of the cross section of the gas-liquid mixer to be designed. 本実施形態に係る支援システムの一例を示す構成図。The block diagram which shows an example of the support system which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る支援システムで行われる処理の流れの一例を示す図。The figure which shows an example of the flow of the process performed in the support system which concerns on this embodiment. 補助攪拌具の設置位置の一例を示した図。The figure which showed an example of the installation position of the auxiliary stirrer. 本実施形態に係る設置可能位置の提示例。An example of presenting an installable position according to this embodiment. 本実施形態に係る支援システムの出力結果の例。An example of the output result of the support system according to this embodiment. 気液混合装置内で気体と液体とを攪拌した際に生じる流れを示す模式図。The schematic diagram which shows the flow generated when a gas and a liquid are agitated in a gas-liquid mixer. 本実施形態に係る補助攪拌具の取り付け器具の模式図。The schematic diagram of the attachment device of the auxiliary stirrer which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る補助攪拌具の模式図、(a)上面模式図、(b)側面模式図。Schematic diagram of the auxiliary stirrer according to this embodiment, (a) schematic top view, and (b) schematic side view. 補助攪拌具の候補一覧の提示画面の一例を示す図。The figure which shows an example of the presentation screen of the candidate list of an auxiliary agitator. 循環流境界の算出方法について説明するための気液混合装置1の縦断面模式図。The vertical sectional schematic view of the gas-liquid mixing apparatus 1 for demonstrating the calculation method of a circulation flow boundary. 本実施形態の変形例の処理の流れの一例を示す図。The figure which shows an example of the processing flow of the modification of this embodiment. 本実施形態のハードウェア構成例を示すブロック図。The block diagram which shows the hardware configuration example of this embodiment.

以下、本発明の具体的な実施形態(以下、「本実施形態」という)について詳細に説明する。ただし、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。なお、各図面において同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention (hereinafter referred to as “the present embodiment”) will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made without changing the gist of the present invention. In each drawing, the same components may be designated by the same reference numerals and duplicate explanations may be omitted.

本実施形態において、固体、液体、気体(ガス)、とは、物質の三態そのものをいう。液状物は、(純粋な)液体、ガス(ガス供給管から導入されたガスも含む)を含む液体、溶液及びスラリーを含む場合がある。 In the present embodiment, the solid, the liquid, and the gas (gas) refer to the three states of the substance itself. Liquids may include (pure) liquids, liquids including gases (including gases introduced from gas supply pipes), solutions and slurries.

≪支援システム及び支援方法≫
〔気液混合装置の概要〕
まず、本実施形態に係る支援システム及び支援方法の設計対象である気液混合装置の概要について説明する。この気液混合装置は、攪拌槽と、攪拌機と、バッフル板と、ガス供給管とを備える。攪拌槽に液体または液状物を収容し、ガスを供給して気液混合を行うものである。ここで、攪拌槽内の液状物の下部に発生する攪拌流が、攪拌槽内の液状物の上部に発生する循環流と相互に逆向きの回転方向を持って流れる場合がある。それらの境界(以下、「循環流境界」ということもある。)において生じる攪拌槽の内壁から攪拌軸(攪拌槽中心)に向けた流れ(以下、「循環流境界流れ」ということもある。)は攪拌槽の上部の循環流に属する液状物と下部の攪拌流に属する液状物との間で混合を阻害する。そこで、循環流境界における流れによる混合の阻害を抑制するために、攪拌軸から攪拌槽の内壁に向けて延在する延在部を含む補助攪拌具を設ける。
≪Support system and support method≫
[Overview of gas-liquid mixer]
First, an outline of the gas-liquid mixing device, which is the design target of the support system and the support method according to the present embodiment, will be described. This gas-liquid mixing device includes a stirring tank, a stirring machine, a baffle plate, and a gas supply pipe. A liquid or a liquid material is stored in a stirring tank, and gas is supplied to perform gas-liquid mixing. Here, the stirring flow generated in the lower part of the liquid material in the stirring tank may flow in a rotation direction opposite to that of the circulating flow generated in the upper part of the liquid material in the stirring tank. The flow from the inner wall of the stirring tank to the stirring shaft (center of the stirring tank) generated at those boundaries (hereinafter, also referred to as “circulating flow boundary”) (hereinafter, also referred to as “circulating flow boundary flow”). Inhibits mixing between the liquid material belonging to the circulating flow at the top of the stirring tank and the liquid material belonging to the stirring flow at the bottom. Therefore, in order to suppress the inhibition of mixing due to the flow at the boundary of the circulating flow, an auxiliary stirrer including an extending portion extending from the stirring shaft toward the inner wall of the stirring tank is provided.

一方で、既存の気液混合装置に追加で補助攪拌具を付けることは、支柱や治具等を含め既に設置されているものを避けて設ける必要がある。したがって、必ずしも最適な場所に設置できるとは限らない。本実施形態に係る支援システム及び支援方法では、気液混合の混合率を参考に、ユーザが所望の位置に選択することが可能なように、補助攪拌具の設置位置の決定を支援することができる。 On the other hand, it is necessary to add an auxiliary stirrer to the existing gas-liquid mixing device while avoiding the ones that have already been installed, including the columns and jigs. Therefore, it is not always possible to install it in the optimum location. In the support system and the support method according to the present embodiment, it is possible to support the determination of the installation position of the auxiliary stirrer so that the user can select the desired position with reference to the mixing ratio of the gas-liquid mixture. can.

図1は、本実施形態に係る支援システムの設計対象である、気液混合装置の縦断面模式図である。図1に示すとおり、気液混合装置1は、攪拌槽11と、攪拌機12と、バッフル板13(13a、13b)と、ガス供給管14と、補助攪拌具15を備えるものである。攪拌槽11には液状物Lが収容されている。攪拌機12は、攪拌軸121と、攪拌軸121に設けられる攪拌翼122とを有する。補助攪拌具15は、攪拌軸121上に設置され且つ攪拌軸121から攪拌槽11の内壁に向けて延在する延在部151を含む。 FIG. 1 is a schematic vertical sectional view of a gas-liquid mixing device, which is a design target of the support system according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the gas-liquid mixing device 1 includes a stirring tank 11, a stirring machine 12, baffle plates 13 (13a, 13b), a gas supply pipe 14, and an auxiliary stirring tool 15. The liquid substance L is contained in the stirring tank 11. The stirrer 12 has a stirrer shaft 121 and a stirrer blade 122 provided on the stirrer shaft 121. The auxiliary stirrer 15 includes an extending portion 151 installed on the stirring shaft 121 and extending from the stirring shaft 121 toward the inner wall of the stirring tank 11.

このような気液混合装置1は液状物Lにガスを供給して、ガス中の成分を溶質、液状物L中の成分を溶媒とする溶液を得るために用いることができる。また、化学反応に用いる薬液を含む液状物Lにガスを供給して薬液とガス中の成分との間で生じる反応生成物を得るために用いることもできる。このように、気液混合装置1は、ガスと液状物Lを混合することを目的とする用途であれば、あらゆる用途に用いることができる。なお、気液混合装置1は、必要に応じて、攪拌槽11内に薬剤や溶媒等を供給するための供給機構を設けてもよい。 Such a gas-liquid mixing device 1 can be used to supply a gas to the liquid substance L to obtain a solution in which the components in the gas are solutes and the components in the liquid substance L are used as a solvent. It can also be used to supply a gas to the liquid L containing the chemical solution used for the chemical reaction to obtain a reaction product generated between the chemical solution and the components in the gas. As described above, the gas-liquid mixing device 1 can be used for any application as long as it is intended to mix the gas and the liquid substance L. The gas-liquid mixing device 1 may be provided with a supply mechanism for supplying a drug, a solvent, or the like into the stirring tank 11, if necessary.

〔支援システムの構成及び支援システムを用いた支援方法〕
次に、本実施形態に係る支援システムの構成及び支援システムを用いた支援方法について説明する。図2は、本実施形態に係る支援システム20の一例を示す構成図である。図2に示すように、支援システム20は、必要に応じてユーザから補助攪拌具15の設置位置の変更指示を受け付けるための受付部22と、出力結果をユーザが選択可能なように提示する提示部23と、制御部21とからなる。制御部21には、攪拌槽11の形状に関する第1情報、攪拌機12の種類と形状に関する第2情報、攪拌槽11に供給される液体の種類及び供給量、気体の種類と供給量並びに攪拌機12に供給する動力を少なくとも含む参照情報を取得する取得部24と、第1情報、第2情報及び参照情報から補助攪拌具の設置位置を算出し、補助攪拌具の設置位置候補を設定する設定部25、設置位置候補における気体と液体との混合率を流体解析に基づいて算出し、補助攪拌具の設置位置における混合率を設置位置と共に出力する出力部26を備える。なお、攪拌槽11及び攪拌機12についての「形状」とは、形及びサイズ(寸法)を少なくとも含む。
[Configuration of support system and support method using support system]
Next, the configuration of the support system and the support method using the support system according to the present embodiment will be described. FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of the support system 20 according to the present embodiment. As shown in FIG. 2, the support system 20 has a reception unit 22 for receiving an instruction to change the installation position of the auxiliary stirrer 15 from the user as needed, and a presentation for presenting the output result so that the user can select it. It includes a unit 23 and a control unit 21. The control unit 21 has first information regarding the shape of the stirring tank 11, second information regarding the type and shape of the stirring tank 12, the type and supply amount of the liquid supplied to the stirring tank 11, the type and supply amount of gas, and the stirring machine 12. The acquisition unit 24 that acquires reference information including at least the power supplied to the device, and the setting unit that calculates the installation position of the auxiliary stirrer from the first information, the second information, and the reference information, and sets the installation position candidate of the auxiliary stirrer. 25. It is provided with an output unit 26 that calculates the mixing ratio of gas and liquid in the installation position candidate based on fluid analysis and outputs the mixing ratio at the installation position of the auxiliary stirrer together with the installation position. The "shape" of the stirring tank 11 and the stirring machine 12 includes at least the shape and size (dimensions).

図3は本実施形態に係る支援システム20で行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。 FIG. 3 is a flowchart showing an example of the flow of processing performed by the support system 20 according to the present embodiment.

まず、取得部24は、攪拌槽11の形状に関する第1情報、攪拌機12の種類、形状に関する第2情報、攪拌槽11に供給される液体の種類と供給量、気体の種類と供給量及び攪拌機12に供給する動力を少なくとも含む参照情報を取得する(ステップ1001)。攪拌槽11及び攪拌機12の形状、材質等は予め用意されている記憶部等から取得する。同様に攪拌混合する液体と気体についてもその種類や物性値等を別途用意された記憶部から取得する。攪拌槽11へ供給する液体の供給量及び気体の量、攪拌機12の攪拌動力については、予め所定値を設定していてもよいし、受付部22からユーザの所望の値の入力を受け付けてもよい。 First, the acquisition unit 24 has first information about the shape of the stirring tank 11, the type of the stirrer 12, the second information about the shape, the type and supply amount of the liquid supplied to the stirring tank 11, the type and supply amount of gas, and the stirrer. Acquire reference information including at least the power supplied to 12 (step 1001). The shape, material, etc. of the stirring tank 11 and the stirring machine 12 are acquired from a storage unit or the like prepared in advance. Similarly, for the liquid and gas to be stirred and mixed, the type, physical property value, etc. are acquired from a separately prepared storage unit. Predetermined values may be set in advance for the amount of liquid supplied to the stirring tank 11, the amount of gas, and the stirring power of the stirrer 12, or the input of the user's desired value may be received from the reception unit 22. good.

次に、設定部25は、第1情報、第2情報及び参照情報から補助攪拌具15の設置位置を算出し、補助攪拌具15の設置位置候補を設定する(ステップ1002)。攪拌槽11における好ましい補助攪拌具15の設置位置の算出方法については後述するが、補助攪拌具15の設置位置は、攪拌槽11内の液状物(液体と気体との混合)の体積、攪拌槽11の径、攪拌翼122の径から算出することが可能である。 Next, the setting unit 25 calculates the installation position of the auxiliary stirrer 15 from the first information, the second information, and the reference information, and sets the installation position candidate of the auxiliary stirrer 15 (step 1002). The method of calculating the preferred installation position of the auxiliary stirrer 15 in the stirring tank 11 will be described later, but the installation position of the auxiliary stirrer 15 is the volume of the liquid material (mixing of liquid and gas) in the stirring tank 11 and the stirring tank. It can be calculated from the diameter of 11 and the diameter of the stirring blade 122.

また、補助攪拌具15を設置して気体と液体の混合率の向上に効果のあると考えられる補助攪拌具15の設置位置の範囲は、攪拌機12の回転数と攪拌翼122の形状(長さ)で算出することができる。したがって、取得部24では攪拌翼122の形状に関する第3情報を更に取得した上で、設定部25では第3情報と参照情報とを用いて設置位置の範囲を算出することが好ましい。 Further, the range of the installation position of the auxiliary stirrer 15 which is considered to be effective in improving the mixing ratio of gas and liquid by installing the auxiliary stirrer 15 is the rotation speed of the stirrer 12 and the shape (length) of the stirrer blade 122. ) Can be calculated. Therefore, it is preferable that the acquisition unit 24 further acquires the third information regarding the shape of the stirring blade 122, and then the setting unit 25 calculates the range of the installation position by using the third information and the reference information.

次に、出力部26は、補助攪拌具15を設置する位置における、気体と液体との混合率に関して、流体解析を用いて算出する(ステップ1003)。流体解析とは、対象となる気体と液体との運動をナビエ・ストークスの式等を用いて、数値解析する方法をいう。具体的には、対象となる攪拌槽11の内部形状を離散化したモデルデータを作成する。例えば、攪拌槽11の内部を格子状に分割し、分割した小領域ごとに共通の関数で流体の入出力を算出する。この計算を繰り返し行うことによって対象となるモデル内での流体の動きを近似させる。結果として、各格子における液体と気体との割合、即ち混合率が算出できる。出力部26はこのように混合率を算出し、補助攪拌具15の設置位置と共に出力する(ステップ1005)。 Next, the output unit 26 calculates the mixing ratio of the gas and the liquid at the position where the auxiliary stirrer 15 is installed by using the fluid analysis (step 1003). Fluid analysis refers to a method of numerically analyzing the motion between a target gas and a liquid using the Navier-Stokes equation or the like. Specifically, model data in which the internal shape of the target stirring tank 11 is discretized is created. For example, the inside of the stirring tank 11 is divided in a grid pattern, and the input / output of the fluid is calculated by a common function for each divided small area. By repeating this calculation, the movement of the fluid in the target model is approximated. As a result, the ratio of liquid to gas in each lattice, that is, the mixing ratio can be calculated. The output unit 26 calculates the mixing ratio in this way and outputs it together with the installation position of the auxiliary stirrer 15 (step 1005).

なお、上述したようにして攪拌翼122の形状に関する第3情報を用いる場合には、出力部26は、設定位置の範囲に対応する混合率を、設定位置の範囲と共に出力してもよい。補助攪拌具15を設置して効果があると考えられる範囲、即ち、適正な設置位置の範囲が、追加したい補助攪拌具15の攪拌翼122の設置幅よりも大きい場合、補助攪拌具15の設置位置候補は複数存在し得る。例えば、図4に示したように、補助攪拌具15の設置位置(S;(I))と適正な設置範囲の端部2か所((II)、(III))の位置を設置位置候補として設定する。出力部26は設定された設置位置候補が複数ある場合(ステップ1004)、設置位置候補毎に流体解析を行い、設置位置と混合率とを出力する。 When the third information regarding the shape of the stirring blade 122 is used as described above, the output unit 26 may output the mixing ratio corresponding to the range of the set position together with the range of the set position. If the range in which the auxiliary stirrer 15 is installed and considered to be effective, that is, the range of the appropriate installation position is larger than the installation width of the stirrer blade 122 of the auxiliary stirrer 15 to be added, the auxiliary stirrer 15 is installed. There can be multiple position candidates. For example, as shown in FIG. 4, the installation position of the auxiliary stirrer 15 (S s ; (I)) and the position of the two ends ((II), (III)) of the appropriate installation range are the installation positions. Set as a candidate. When there are a plurality of set installation position candidates (step 1004), the output unit 26 performs fluid analysis for each installation position candidate and outputs the installation position and the mixing ratio.

補助攪拌具15の設置位置は、例えば、ユーザから使用したい補助攪拌具15の形状とサイズについての情報を受け付けておき、複数の設置位置候補からユーザが選択可能なようにしてもよい。例えば図5のように、補助攪拌具15の最適な設置位置と、選択可能な設置候補を提示部23が提示する。また、例えば図6のように提示した設置位置をユーザが選択することによって、設置位置で気体と液体との混合率を算出し、設置位置と共に出力してもよい。 As the installation position of the auxiliary stirrer 15, for example, information about the shape and size of the auxiliary stirrer 15 to be used may be received from the user so that the user can select from a plurality of installation position candidates. For example, as shown in FIG. 5, the presentation unit 23 presents the optimum installation position of the auxiliary stirrer 15 and selectable installation candidates. Further, for example, by selecting the installation position presented as shown in FIG. 6, the mixing ratio of the gas and the liquid may be calculated at the installation position and output together with the installation position.

適切な補助攪拌具15をユーザが決めていない初期の段階など、支援システム20の初期設定として、例えば断面5cm角の棒状の治具を予め設定しておいて利用してもよい。初期設定の場合を例示することによって、ユーザは補助攪拌具15の形状の変更がしやすくなる。支援システム20はそのような形状の変更指示を受け付けて、再計算してもよい。 As an initial setting of the support system 20, such as an initial stage in which an appropriate auxiliary stirrer 15 is not determined by the user, for example, a rod-shaped jig having a cross section of 5 cm square may be set in advance and used. By exemplifying the case of the initial setting, the user can easily change the shape of the auxiliary stirrer 15. The support system 20 may accept such a shape change instruction and recalculate.

〔補助攪拌具の設置の意義〕
以下では、図7を用いて、循環流境界Bの形成メカニズムと補助攪拌具15の意義を説明する。図7は、攪拌槽に液状物(液体と固体の混合物)を収容し、これを攪拌した際に生じる液状物の流れを示す模式図である。
[Significance of installing an auxiliary stirrer]
In the following, the mechanism of forming the circulation flow boundary B and the significance of the auxiliary agitator 15 will be described with reference to FIG. 7. FIG. 7 is a schematic view showing a flow of a liquid substance (a mixture of a liquid and a solid) generated when a liquid substance (a mixture of a liquid and a solid) is contained in a stirring tank and the mixture is stirred.

攪拌槽11の内部には、攪拌槽11内の液状物Lの攪拌と、液状物Lへのガスの供給と、攪拌槽11内に設けられたバッフル板13とによって、液状物Lの上部に循環流Cが、下部に攪拌流Sが発生する。そして、これらの流れによって、境界に内壁側から攪拌軸121への流れ(循環流境界流れ)が生じる。そして、この循環流境界流れによって、液状物の上部の循環流Cと下部の攪拌流Sとの間の混合が抑制され液体と液体の混合率が高いものとなりにくい。そこで、補助攪拌具15を設けて、液状物Lの上部の循環流Cと下部の攪拌流Sとの間の混合を促進する。 Inside the stirring tank 11, the liquid material L in the stirring tank 11 is stirred, the gas is supplied to the liquid material L, and the baffle plate 13 provided in the stirring tank 11 is placed on the upper part of the liquid material L. A circulating flow C is generated, and a stirring flow S is generated at the lower part. Then, due to these flows, a flow from the inner wall side to the stirring shaft 121 (circulating flow boundary flow) is generated at the boundary. The boundary flow of the circulating flow suppresses the mixing between the circulating flow C in the upper part of the liquid material and the stirring flow S in the lower part, and the mixing ratio of the liquid and the liquid is unlikely to be high. Therefore, an auxiliary stirrer 15 is provided to promote mixing between the upper circulation flow C and the lower stirrer flow S of the liquid material L.

まず、循環流境界Bが生成するメカニズムについて説明する。攪拌翼122が回転すると、攪拌槽11の下部に向かって液状物が吐出され、攪拌による流れが発生する。その攪拌による流れのうち攪拌軸121に平行な成分は、攪拌翼122から攪拌槽11の底面に向かう流れになる。また、攪拌軸121に垂直な成分は攪拌翼122から攪拌槽11の内壁に向かうが、この成分は攪拌翼122の回転方向の成分を持つ旋回流れである。 First, the mechanism by which the circulating flow boundary B is generated will be described. When the stirring blade 122 rotates, a liquid substance is discharged toward the lower part of the stirring tank 11, and a flow due to stirring is generated. Of the flow due to the stirring, the component parallel to the stirring shaft 121 becomes a flow from the stirring blade 122 toward the bottom surface of the stirring tank 11. Further, the component perpendicular to the stirring shaft 121 is directed from the stirring blade 122 toward the inner wall of the stirring tank 11, and this component is a swirling flow having a component in the rotation direction of the stirring blade 122.

攪拌による流れのうち攪拌槽11の底面に向かう主要な成分は、攪拌槽11の底面に衝突し、そのまま底面に沿って攪拌槽11の内壁に向かう流れとなる。そして、この流れが内壁に衝突すると、その後、内壁に沿って上方に向かう流れとなる。 Of the flow due to stirring, the main component toward the bottom surface of the stirring tank 11 collides with the bottom surface of the stirring tank 11 and becomes a flow that directly follows the bottom surface toward the inner wall of the stirring tank 11. Then, when this flow collides with the inner wall, it becomes a flow upward along the inner wall.

攪拌による流れのうち攪拌軸121に垂直な成分は、攪拌槽11の内壁に衝突した後、内壁に沿って攪拌羽根の回転方向に旋回する流れとなる。しかしながら、バッフル板13が設置されていることにより、バッフル板13と衝突して流れの方向が変わり、攪拌軸121に垂直な成分と合流し、上方に向かう上昇流となる。 Of the flow due to stirring, the component perpendicular to the stirring shaft 121 collides with the inner wall of the stirring tank 11 and then swirls along the inner wall in the rotation direction of the stirring blade. However, since the baffle plate 13 is installed, it collides with the baffle plate 13 and changes the direction of the flow, merges with the component perpendicular to the stirring shaft 121, and becomes an upward flow.

また、攪拌槽11内の液状物Lは、攪拌機12による攪拌によって攪拌槽11内を循環している。攪拌による流れのうち攪拌槽11の内壁に沿って上昇流となり、循環流境界Bに沿う流れとなり最終的に攪拌翼122の上部に到達する。この流れはそこから再度、攪拌槽11内を攪拌軸121方向に向かう流れとなって攪拌槽11の下部に向かって吐出される。攪拌槽11内の液状物Lが絶えず以上のことを繰り返して、循環する攪拌流Sを形成する。 Further, the liquid material L in the stirring tank 11 circulates in the stirring tank 11 by stirring with the stirring machine 12. Of the flow due to stirring, the flow becomes an ascending flow along the inner wall of the stirring tank 11, becomes a flow along the circulation flow boundary B, and finally reaches the upper part of the stirring blade 122. From there, this flow becomes a flow toward the stirring shaft 121 again in the stirring tank 11 and is discharged toward the lower part of the stirring tank 11. The liquid L in the stirring tank 11 constantly repeats the above to form a circulating stirring flow S.

一方、ガス供給管14から供給されたガスは、攪拌槽11内の液状物L中で気泡となる。気泡には、周囲の液状物Lとの密度差によって浮力が生じる。ここで、攪拌による流れは、攪拌翼122からガス供給管14、ガス供給管14から攪拌槽11の底面、内壁、循環流境界B、循環流境界Bの攪拌軸121の近傍と進むにつれて流速が遅くなり、流れ中の気泡を分裂させる力(いわゆる剪断応力)も小さくなる。このようにして遅くなった攪拌による流れの中では、気泡同士が合一し、次第に気泡径が大きくなってゆく。気泡に生ずる浮力は、気泡の径の3乗に比例する。また、気泡と流れとの間に生ずる抗力は、気泡の径の2乗に比例する。したがって、気泡がある程度大きくなると、浮力が、攪拌槽11内の下降流の間に作用する抗力よりも強くなり、下降流を離れて気泡が浮上するようになる。下降流を離れて浮上する気泡が発生することによって、気泡に働く液の抗力の反作用が生じ、その気泡の周囲の流れは上昇流となる。したがって、攪拌軸121付近において、攪拌槽11の特定の高さを境界として、それよりも上部は上昇流、それよりも下部は下降流となる。このようにして、攪拌流Sの上部に攪拌軸121の近傍に生じる上昇流を含む攪拌流Sとは逆回転の循環流Cが形成される。この逆回転の循環流Cは、攪拌槽11の内壁近傍を経て、攪拌軸121へ流れる流れが攪拌流Sの上部の流れと接した状態となる。この浮力による循環流Cと攪拌流Sの接した部分に循環流境界Bが形成され、攪拌槽11から攪拌軸121に向けた循環流境界流れが生じる。そして、このような循環流境界流れは、攪拌槽11内の上部の循環流Cに属する液状物と、下部の攪拌流Sに属する液状物との間で混合を阻害する場合がある。 On the other hand, the gas supplied from the gas supply pipe 14 becomes bubbles in the liquid material L in the stirring tank 11. Buoyancy is generated in the bubbles due to the difference in density from the surrounding liquid L. Here, the flow rate due to stirring increases as it progresses from the stirring blade 122 to the gas supply pipe 14, and from the gas supply pipe 14 to the bottom surface of the stirring tank 11, the inner wall, the circulation flow boundary B, and the vicinity of the stirring shaft 121 of the circulation flow boundary B. It becomes slower and the force to split the bubbles in the flow (so-called shear stress) becomes smaller. In the flow of stirring slowed down in this way, the bubbles coalesce and the bubble diameter gradually increases. The buoyancy generated in a bubble is proportional to the cube of the diameter of the bubble. Also, the drag generated between the bubble and the flow is proportional to the square of the diameter of the bubble. Therefore, when the bubble becomes large to some extent, the buoyancy becomes stronger than the drag force acting during the descending flow in the stirring tank 11, and the bubble floats away from the descending flow. The generation of bubbles that float away from the descending flow causes a reaction of the drag of the liquid acting on the bubbles, and the flow around the bubbles becomes an ascending flow. Therefore, in the vicinity of the stirring shaft 121, the upper part of the stirring tank 11 becomes an ascending flow and the lower part of the stirring tank 11 becomes a descending flow. In this way, a circulating flow C that rotates in the opposite direction to the stirring flow S, including the rising flow generated in the vicinity of the stirring shaft 121, is formed above the stirring flow S. In this reverse rotation circulation flow C, the flow flowing to the stirring shaft 121 via the vicinity of the inner wall of the stirring tank 11 is in contact with the flow above the stirring flow S. A circulation flow boundary B is formed at a portion where the circulation flow C and the stirring flow S are in contact with each other due to this buoyancy, and a circulation flow boundary flow from the stirring tank 11 toward the stirring shaft 121 is generated. Then, such a circulating flow boundary flow may hinder mixing between the liquid material belonging to the upper circulating flow C and the liquid material belonging to the lower stirring flow S in the stirring tank 11.

そこで、攪拌軸121から攪拌槽11の内壁に向けて延在する延在部151を含む補助攪拌具15を設けて、攪拌軸121の回転にしたがい、攪拌翼122とともに回転させることにより、循環流境界流れを、この補助攪拌具15及びこの補助攪拌具15が生成する流れに衝突させて循環流境界流れとは異なる流れを作る。これにより、攪拌槽11内の液状物Lの上部と下部との間の混合を促進することができる。 Therefore, an auxiliary stirrer 15 including an extending portion 151 extending from the stirring shaft 121 toward the inner wall of the stirring tank 11 is provided, and the circulation flow is rotated together with the stirring blade 122 according to the rotation of the stirring shaft 121. The boundary flow is made to collide with the auxiliary agitator 15 and the flow generated by the auxiliary agitator 15 to create a flow different from the circulating flow boundary flow. This makes it possible to promote mixing between the upper part and the lower part of the liquid material L in the stirring tank 11.

〔気液混合装置の具体的構成の一例〕
次に、気液混合装置1について、より詳細に説明する(図1参照)。
[Example of specific configuration of gas-liquid mixer]
Next, the gas-liquid mixing device 1 will be described in more detail (see FIG. 1).

(攪拌槽)
攪拌槽11は、筒状の槽(容器)である。攪拌槽11は、少なくとも一方の端部(底面)が閉じており、その内部に液状物Lを収容可能である。一方で、他方の端部(上面)は、開いていても、閉じていてもよい。
(Stirring tank)
The stirring tank 11 is a cylindrical tank (container). At least one end (bottom surface) of the stirring tank 11 is closed, and the liquid substance L can be contained therein. On the one hand, the other end (upper surface) may be open or closed.

攪拌槽11の形状としては、上述したとおり特に限定されないが、流れによる滞留を防止する観点から、その底面形状は円形又は全ての角が90°以上である多角形のものを用いることが好ましい。 The shape of the stirring tank 11 is not particularly limited as described above, but from the viewpoint of preventing retention due to the flow, it is preferable to use a circular shape or a polygonal shape having all angles of 90 ° or more.

上面(閉じている場合)及び底面としては、それぞれが平面となるものに限定されず、垂直方向に切断した縦断面図において上面や底面に曲率を有する部分を含むものや、上面や底面と内壁との間に曲率を有する部分を含むものを用いることができる。 The upper surface (when closed) and the lower surface are not limited to those having a plane, respectively, and include a portion having a curvature on the upper surface or the bottom surface in a vertical cross-sectional view cut in the vertical direction, or the upper surface, the bottom surface, and the inner wall. Those including a portion having a curvature between and can be used.

上述したとおり、液状物Lとしては、特に限定されず、溶液状の液を用いることも、溶媒に固形分が分散されたスラリー状の液を用いることもできる。薬液等としては、化学反応に寄与するもの、更には薬液の成分調整剤や化学反応に寄与しない微量の分散剤や界面活性剤なども含むこともできる。また、薬液等を含む液には溶剤や希釈液等の液も含むことができる。この内部で化学反応が生じる場合、その種類についても特に限定されない。 As described above, the liquid L is not particularly limited, and a solution-like liquid or a slurry-like liquid in which a solid content is dispersed in a solvent can be used. The chemical solution and the like may include those that contribute to a chemical reaction, as well as a component adjusting agent for the chemical solution, a trace amount of a dispersant and a surfactant that do not contribute to the chemical reaction, and the like. Further, the liquid containing a chemical liquid or the like can also include a liquid such as a solvent or a diluted liquid. When a chemical reaction occurs inside this, the type is not particularly limited.

(攪拌機)
攪拌機12は、攪拌槽11の上部より垂下した攪拌軸121と、その攪拌軸121に対して垂直に設けられた攪拌翼122と、攪拌軸121から攪拌槽11の内壁に向けて延在する延在部151を含む補助攪拌具15とを有するものである。攪拌機12は、例えばモーターを有し、このモーターの回転が攪拌軸121に伝達されて攪拌する、攪拌軸121が回転軸として回転することで、攪拌槽11に収容された液状物Lを攪拌して攪拌流を生じさせ、この攪拌流によってガス供給管14から供給されるガスと混合するものである。
(Stirrer)
The stirrer 12 includes a stirring shaft 121 hanging from the upper part of the stirring tank 11, a stirring blade 122 provided perpendicular to the stirring shaft 121, and an extension extending from the stirring shaft 121 toward the inner wall of the stirring tank 11. It has an auxiliary stirrer 15 including an existing portion 151. The stirrer 12 has, for example, a motor, and the rotation of the motor is transmitted to the stirring shaft 121 to stir. The stirring shaft 121 rotates as a rotating shaft to stir the liquid material L contained in the stirring tank 11. A stirring flow is generated, and the stirring flow mixes with the gas supplied from the gas supply pipe 14.

攪拌翼122としては、軸流を発生させ得るものであれば特に限定されず、具体的に、プロペラ翼や、パドル翼を用いることができる。また、攪拌翼122としては、軸ブレを防止するために、2枚以上の攪拌羽根から構成されるものを用いることが好ましい。例えば攪拌翼122としてプロペラ翼を用いる場合、羽根の数は3枚以上であってよい。また、攪拌翼122としてパドル翼を用いる場合、羽根の数は2枚以上であってよい。いずれの場合も、羽根の数は、例えば16枚以下であることが好ましいが、17枚以上であってもよい。 The stirring blade 122 is not particularly limited as long as it can generate an axial flow, and specifically, a propeller blade or a paddle blade can be used. Further, as the stirring blade 122, it is preferable to use one composed of two or more stirring blades in order to prevent shaft shake. For example, when a propeller blade is used as the stirring blade 122, the number of blades may be three or more. When a paddle blade is used as the stirring blade 122, the number of blades may be two or more. In any case, the number of blades is preferably 16 or less, but may be 17 or more.

また、攪拌軸121は、攪拌槽11の横断面図において、その中心が攪拌槽11の断面の中心と一致するように配置することが好ましい。 Further, it is preferable that the stirring shaft 121 is arranged so that the center thereof coincides with the center of the cross section of the stirring tank 11 in the cross-sectional view of the stirring tank 11.

(バッフル板)
バッフル板13(13a、13b)は、攪拌槽11内に配置されるものである。バッフル板13は、例えば攪拌槽11を上面視した場合に、その幅方向を、攪拌槽11の内壁側から攪拌槽11の中心に向けて、起立して配置されるものである。攪拌機12によって発生した液状物Lの流れは、主として水平方向に旋回する流れであるが、バッフル板13を用いることにより、垂直(上下)方向の流れをより強いものとすることができる。しかしながら、この垂直(上下)方向の流れが弱い場合、攪拌槽11の下部に発生する攪拌流が上部まで到達せずに、攪拌槽11の上部に発生する循環流と相互に逆向きの回転方向を持って流れる。この下部の攪拌流Sと、上部の循環流Cの境界(循環流境界)では、双方の流れはいずれも攪拌槽11から攪拌軸121へ向けて流れて強め合う。このようにして、循環流境界に発生した攪拌槽11から攪拌軸121への方向の強い流れ(循環流境界流れ)が、攪拌槽11の上部と下部の間の混合を阻害する。
(Baffle board)
The baffle plate 13 (13a, 13b) is arranged in the stirring tank 11. For example, when the stirring tank 11 is viewed from above, the baffle plate 13 is arranged so as to stand upright from the inner wall side of the stirring tank 11 toward the center of the stirring tank 11. The flow of the liquid material L generated by the stirrer 12 is mainly a flow that swirls in the horizontal direction, but by using the baffle plate 13, the flow in the vertical (vertical) direction can be made stronger. However, when this vertical (vertical) flow is weak, the stirring flow generated in the lower part of the stirring tank 11 does not reach the upper part, and the rotation direction is opposite to that of the circulating flow generated in the upper part of the stirring tank 11. Flow with. At the boundary between the lower stirring flow S and the upper circulating flow C (circulating flow boundary), both flows flow from the stirring tank 11 toward the stirring shaft 121 and strengthen each other. In this way, the strong flow in the direction from the stirring tank 11 to the stirring shaft 121 (circulating flow boundary flow) generated at the boundary of the circulating flow hinders mixing between the upper part and the lower part of the stirring tank 11.

ここでバッフル板13の高さとは、攪拌槽11の長手方向における距離をいう。また、バッフル板13の幅とは、攪拌槽の内槽から中心軸へ向かう方向におけるバッフル(邪魔板)の幅をいい、攪拌槽11を上面視した場合のバッフル板13の面の水平方向の長さである。 Here, the height of the baffle plate 13 means the distance in the longitudinal direction of the stirring tank 11. The width of the baffle plate 13 means the width of the baffle (obstruction plate) in the direction from the inner tank of the stirring tank toward the central axis, and is the horizontal direction of the surface of the baffle plate 13 when the stirring tank 11 is viewed from above. The length.

バッフル板13の高さとしては、特に限定されないが、攪拌槽11の底面から液面までの距離である、液状物Lの液高さより高いものを用いることが好ましい。なお、バッフル板13は底面に接して配置しなくてもよい。 The height of the baffle plate 13 is not particularly limited, but it is preferable to use one that is higher than the liquid height of the liquid material L, which is the distance from the bottom surface of the stirring tank 11 to the liquid surface. The baffle plate 13 does not have to be arranged in contact with the bottom surface.

バッフル板13としては、1つ又は複数を用いることができる。攪拌槽11内の攪拌効率をさらに高める観点から、バッフル板13を複数用いることが好ましい。バッフル板13を複数用いる場合、攪拌槽11内の攪拌効率をより一層高める観点から、攪拌槽11を上面視した場合において、均等間隔に配置することが好ましい。 As the baffle plate 13, one or a plurality of baffle plates 13 can be used. From the viewpoint of further increasing the stirring efficiency in the stirring tank 11, it is preferable to use a plurality of baffle plates 13. When a plurality of baffle plates 13 are used, it is preferable to arrange them at equal intervals when the stirring tank 11 is viewed from above, from the viewpoint of further improving the stirring efficiency in the stirring tank 11.

なお、バッフル板13は、攪拌槽11の内壁や底部に必ずしも接触している必要はなく、攪拌槽11の内壁や底部から離間していてもよい。 The baffle plate 13 does not necessarily have to be in contact with the inner wall or bottom of the stirring tank 11, and may be separated from the inner wall or bottom of the stirring tank 11.

(補助攪拌具)
補助攪拌具15は、攪拌軸121上に配置され且つ攪拌軸121から攪拌槽11の内壁に向けて延在する延在部151を含むものである。補助攪拌具15は、少なくとも攪拌軸121の攪拌翼122よりも上方の部分に延在部151が配置される。
(Auxiliary stirrer)
The auxiliary stirrer 15 includes an extending portion 151 arranged on the stirring shaft 121 and extending from the stirring shaft 121 toward the inner wall of the stirring tank 11. In the auxiliary stirrer 15, the extending portion 151 is arranged at least in a portion of the stirring shaft 121 above the stirring blade 122.

ガス供給管14のガス供給口より供給された気泡は、攪拌により攪拌槽11内の液状物Lの流れに乗って、最終的に、攪拌軸121近傍で気泡の合一が進む。成長した気泡が持つ浮力が、攪拌槽11内で下降する流れ(近傍範囲に生じる有効流れ)によって生じる抗力よりも大きい場合に、攪拌槽11内には内壁側から攪拌槽11の中心軸側への流れが安定的に発生する。この循環流境界流れは、せん断力をほぼ有しないため、この流れを境界として、液状物Lの上部と下部との間では混合がほぼ行われない(図7参照)。 The bubbles supplied from the gas supply port of the gas supply pipe 14 ride on the flow of the liquid substance L in the stirring tank 11 by stirring, and finally the bubbles are united in the vicinity of the stirring shaft 121. When the buoyancy of the grown bubbles is larger than the drag generated by the downward flow (effective flow generated in the vicinity) in the stirring tank 11, the inside of the stirring tank 11 is moved from the inner wall side to the central axis side of the stirring tank 11. Flow is generated stably. Since this circulating flow boundary flow has almost no shearing force, mixing is hardly performed between the upper part and the lower part of the liquid material L with this flow as a boundary (see FIG. 7).

そこで、補助攪拌具15を設けて、攪拌軸121の回転にしたがって攪拌翼122とともに回転させる。これにより、循環流境界流れを、この補助攪拌具15及び補助攪拌具15の延在部151が回転することによって生ずる流れに衝突させ、その部分で混合しつつ、かつ循環流境界流れとは異なる上下方向の流れとする。上方向の流れは槽上部の循環流Cと混合し、下方向の流れは槽下部の攪拌流Sと混合する。したがって、攪拌槽11内の液状物Lの上部と下部との間の混合を促進することができる。 Therefore, an auxiliary stirrer 15 is provided and rotated together with the stirring blade 122 according to the rotation of the stirring shaft 121. As a result, the circulating flow boundary flow is made to collide with the flow generated by the rotation of the auxiliary stirrer 15 and the extending portion 151 of the auxiliary stirring tool 15, and the flow is mixed at that portion and is different from the circulating flow boundary flow. The flow is in the vertical direction. The upward flow mixes with the circulating flow C at the top of the tank, and the downward flow mixes with the stirring flow S at the bottom of the tank. Therefore, it is possible to promote mixing between the upper part and the lower part of the liquid material L in the stirring tank 11.

補助攪拌具15としては、攪拌槽11、攪拌軸121、攪拌翼122等の形状や大きさ、補助攪拌具15を設置するときの回転動力の増加等を考慮して適宜設計することができる。 The auxiliary stirring tool 15 can be appropriately designed in consideration of the shape and size of the stirring tank 11, the stirring shaft 121, the stirring blade 122, etc., the increase in rotational power when the auxiliary stirring tool 15 is installed, and the like.

補助攪拌具15の質量としては、特に限定されないが、初期の攪拌動力を上げずに攪拌効率を高める観点から、攪拌軸121と攪拌翼122の合計質量の1/2以下であることが好ましい。ただし、攪拌軸121が回り始めれば大きな攪拌動力を要しないので、補助攪拌具15の質量は、攪拌軸121と攪拌翼122の合計質量の1/2超であってよい。 The mass of the auxiliary stirrer 15 is not particularly limited, but is preferably 1/2 or less of the total mass of the stirring shaft 121 and the stirring blade 122 from the viewpoint of increasing the stirring efficiency without increasing the initial stirring power. However, since a large stirring power is not required once the stirring shaft 121 starts to rotate, the mass of the auxiliary stirring tool 15 may be more than 1/2 of the total mass of the stirring shaft 121 and the stirring blade 122.

図8は、補助攪拌具の取り付け器具の模式図である。図8に示すように、補助攪拌具15としては、例えば攪拌軸121の周囲の少なくとも一部を覆う取り付け器具152において、外方側の面から延在するように延在部151を形成することができる。攪拌軸と延在部が一体をなして形成してもよい。 FIG. 8 is a schematic view of an auxiliary stirrer attachment device. As shown in FIG. 8, as the auxiliary stirrer 15, for example, in the mounting device 152 that covers at least a part around the stirring shaft 121, the extending portion 151 is formed so as to extend from the outer surface. Can be done. The stirring shaft and the extending portion may be integrally formed.

補助攪拌具15の形状としては、攪拌軸121を中心とする円盤状以外のもので、特に限定されず、棒状、板状等や、棒状の部位を組み合わせたもの等のあらゆる形状のものであってよい。攪拌槽11内の液状物Lの上部の循環流Cと下部の攪拌流Sとをより効率的に混合する観点から、補助攪拌具15の攪拌軸121を回転軸として形成される回転体の体積を小さくすることが好ましい。例えば、矩形板状の補助攪拌具15の幅方向を、攪拌槽11の上下方向に一致させて配置するよりも、矩形枠状(例えば「ロ」の字型)の補助攪拌具15の幅方向を、攪拌槽11の上下方向に一致させて配置する方が、回転体の体積が少なくなり好ましい。これにより、補助器具に必要な動力が少なくなる。ただし、棒状の補助攪拌具15を攪拌軸121に対して垂直に交差した状態で用いた場合、混合の効果が得られる範囲は攪拌槽11の上下方向に狭いものとなる。 The shape of the auxiliary stirrer 15 is not particularly limited to a disk shape centered on the stirring shaft 121, and may be any shape such as a rod shape, a plate shape, or a combination of rod-shaped parts. It's okay. The volume of the rotating body formed with the stirring shaft 121 of the auxiliary stirring tool 15 as the rotating shaft from the viewpoint of more efficiently mixing the upper circulating flow C and the lower stirring flow S of the liquid material L in the stirring tank 11. It is preferable to make it smaller. For example, rather than arranging the rectangular plate-shaped auxiliary stirrer 15 in the width direction so as to coincide with the vertical direction of the stirring tank 11, the width direction of the rectangular frame-shaped (for example, "R" -shaped) auxiliary stirrer 15 It is preferable to arrange the stirring tanks 11 so as to coincide with each other in the vertical direction because the volume of the rotating body is reduced. This reduces the power required for the assistive device. However, when the rod-shaped auxiliary stirrer 15 is used in a state where it intersects the stirring shaft 121 perpendicularly, the range in which the mixing effect can be obtained is narrow in the vertical direction of the stirring tank 11.

補助攪拌具15の数としては、1以上であれば特に限定されない。また、補助攪拌具15の大きさとしては特に限定されない。 The number of the auxiliary stirrers 15 is not particularly limited as long as it is 1 or more. Further, the size of the auxiliary stirrer 15 is not particularly limited.

図9は、本実施形態に係る補助攪拌具の一例の模式図であり、(a)は上面模式図、(b)側面模式図である。なお、補助攪拌具15の「上面」、「側面」は、補助攪拌具15の設置状態において、攪拌槽11の「上面」、「側面」と一致する。 9A and 9B are schematic views of an example of the auxiliary stirrer according to the present embodiment, where FIG. 9A is a schematic top view and FIG. 9B is a schematic side view. The "upper surface" and "side surface" of the auxiliary stirrer 15 coincide with the "upper surface" and "side surface" of the stirring tank 11 in the installed state of the auxiliary stirrer 15.

図9に示す補助攪拌具15aは、取り付け器具152aから延在して一直線上に配置された2つの延在部151aを有するものであり、側面図(図9(b))に示すとおり、2つの延在部151aは一の水平面に配置されている。 The auxiliary stirrer 15a shown in FIG. 9 has two extending portions 151a extending in a straight line extending from the attachment device 152a, and as shown in the side view (FIG. 9B), 2 The two extending portions 151a are arranged on one horizontal plane.

ここで、図10に、補助攪拌具15の候補一覧の提示画面の例を示す。例えば、予め補助攪拌具15の候補をデータベース(DB)に格納しておき、ユーザの要求に応じて、図10に示すような候補の一覧を画面(候補一覧提示画面50)に提示し、ユーザの選択によって補助攪拌具15を設定してもよい。また、補助攪拌具15の形状だけを参照し、攪拌槽11等のサイズに合わせて、補助攪拌具15の大きさや長さを入力するように促してもよい。なお、図10は、上述のように補助攪拌具15の候補一覧の提示画面を示すものであるが、補助攪拌具15の他の形状例も示しており、説明の便宜上、図9に示す補助攪拌具15aと同様に、他の形状の補助攪拌具15の符号を「15b」~「15g」とし、それぞれの、延在部151の符号を「151b」~「151g」とし、取り付け器具152の符号を「152b」~「152g」として示している。 Here, FIG. 10 shows an example of a screen for presenting a list of candidates for the auxiliary stirrer 15. For example, the candidates of the auxiliary stirrer 15 are stored in the database (DB) in advance, and a list of candidates as shown in FIG. 10 is presented on the screen (candidate list presentation screen 50) in response to the user's request, and the user. The auxiliary stirrer 15 may be set by selecting. Further, the size and length of the auxiliary stirrer 15 may be prompted to be input according to the size of the stirrer tank 11 or the like by referring only to the shape of the auxiliary stirrer 15. Although FIG. 10 shows a screen for presenting a list of candidates for the auxiliary stirrer 15 as described above, other shape examples of the auxiliary stirrer 15 are also shown, and the auxiliary stirrer 15 is shown in FIG. 9 for convenience of explanation. Similar to the stirrer 15a, the reference numerals of the auxiliary stirrers 15 having other shapes are set to "15b" to "15g", and the codes of the extending portions 151 are set to "151b" to "151g", respectively. The reference numerals are shown as "152b" to "152g".

(ガス供給管)
ガス供給管14は、攪拌翼122より下方に配置され、ガス供給口からガスを供給するものである。ガス供給管14は、少なくとも攪拌槽11の内部にガス供給口を有するものである。
(Gas supply pipe)
The gas supply pipe 14 is arranged below the stirring blade 122 and supplies gas from the gas supply port. The gas supply pipe 14 has at least a gas supply port inside the stirring tank 11.

ガス供給管14のガス供給口より供給されたガスは、液中で気泡となり、それにより浮力が生ずる。循環流境界流れを安定した位置に定常的に存在させるためには、ガス供給管14近傍では気泡に生ずる浮力を小さい状態に保つこと、及び攪拌機12による攪拌による循環流れに乗せることが好ましい。気泡径が小さいほど浮力は小さくなるが、そのためには気泡をガス供給管14近傍で攪拌流に乗せることが好ましい。そのため、ガス供給管14の位置としては、攪拌翼122の下方に配置することが好ましい。 The gas supplied from the gas supply port of the gas supply pipe 14 becomes bubbles in the liquid, which causes buoyancy. In order for the circulating flow boundary flow to be constantly present at a stable position, it is preferable to keep the buoyancy generated in the bubbles in a small state in the vicinity of the gas supply pipe 14 and to put it on the circulating flow by stirring by the stirrer 12. The smaller the bubble diameter, the smaller the buoyancy, but for that purpose, it is preferable to place the bubbles in a stirring flow near the gas supply pipe 14. Therefore, the position of the gas supply pipe 14 is preferably arranged below the stirring blade 122.

また、ガス供給管14は、単数又は複数の配管等のガス供給口を備えてよい。液状物Lに供給されたガスを気泡として効率良く分散させ、循環流境界流れを高さ方向に偏りが少ないように発生させるために、ガス供給管14としては、リング型スパージャーを用いることが好ましい。なお、ガス供給管14は、攪拌軸121を中心にガスを供給できればその形状は問わない。 Further, the gas supply pipe 14 may be provided with a gas supply port such as a single pipe or a plurality of pipes. A ring-type spudger may be used as the gas supply pipe 14 in order to efficiently disperse the gas supplied to the liquid L as bubbles and generate a circulating flow boundary flow so as to have little bias in the height direction. preferable. The shape of the gas supply pipe 14 does not matter as long as the gas can be supplied around the stirring shaft 121.

ガス供給量としては、特に限定されないが体積基準で、液状物Lの量に対して、毎秒1/100000以上1/100以下であることが好ましく、1/50000以上1/200以下であることがより好ましく、1/20000以上1/500以下であることがさらに好ましい。 The gas supply amount is not particularly limited, but is preferably 1/10000 or more and 1/100 or less per second, and is 1/50000 or more and 1/200 or less with respect to the amount of the liquid material L on a volume basis. It is more preferably 1/20000 or more and 1/500 or less.

ガスの種類としては、特に限定されず、例えば空気、窒素、酸素等のガスを、液状物L中で所望する化学反応に応じて用いることができる。なお、液状物L中で薬液等を含む液とガスとの間でのみ反応する、直接的な薬剤として機能するガスの他に、液状物L中での化学反応に影響を与える形で反応に寄与する、反応助剤として機能するガスを含むこともできる。例えば、液状物L中での化学反応において、液状物L中の溶存酸素がこの化学反応に影響する場合、ガス供給管14より窒素を供給して溶存酸素量を低下させることで、その影響を低減させる場合における窒素がこれに相当する。 The type of gas is not particularly limited, and for example, a gas such as air, nitrogen, or oxygen can be used in the liquid L according to a desired chemical reaction. In addition to the gas that functions as a direct drug that reacts only between the gas and the liquid containing the chemical solution in the liquid L, the reaction affects the chemical reaction in the liquid L. It can also contain a gas that acts as a reaction aid that contributes. For example, in a chemical reaction in a liquid material L, when the dissolved oxygen in the liquid material L affects this chemical reaction, nitrogen is supplied from the gas supply pipe 14 to reduce the amount of the dissolved oxygen. Nitrogen in the case of reduction corresponds to this.

(薬液等添加部)
気液混合装置1は、その用途に応じて、薬液等添加部を備えてもよい。薬液等添加部は薬液等を、攪拌槽11の液状物L中に添加するものである。
(Additional part for chemicals, etc.)
The gas-liquid mixing device 1 may be provided with an addition unit such as a chemical solution, depending on its use. The chemical solution addition section adds the chemical solution or the like to the liquid material L of the stirring tank 11.

薬液は、液状の溶液やスラリー等、又は固形物を含んだ液など、所望する化学反応に応じたものを含有させたものを使用することができる。また、薬液の成分調整剤や化学反応に寄与しない微量の分散剤や界面活性剤なども含むこともできる。 As the chemical solution, a solution containing a liquid solution, a slurry, or a solution containing a solid substance according to a desired chemical reaction can be used. It can also contain a component adjusting agent for a chemical solution, a trace amount of a dispersant and a surfactant that do not contribute to a chemical reaction, and the like.

〔補助攪拌具の最適位置及び適正設置範囲の算出〕
ここで、補助攪拌具を攪拌機に追加で設置する場合に適正な位置(最適位置)及び適正設置範囲は例えば以下の方法によって算出できる。最適位置及び適正設置範囲は、攪拌槽11内に供給する液状物Lの種類及び供給量、ガス供給管14より攪拌槽内に供給するガスの種類及び供給量、並びに攪拌動力から算出される。設置位置は、補助攪拌具15の鉛直方向(攪拌槽11の高さ方向)の位置である。最適位置としては、例えば循環流境界が挙げられる。循環流境界の位置(攪拌槽11の底部からの高さ)の算出方法について、以下、図11を用いて詳細に説明する。図11は、循環流境界の算出方法について説明するための気液混合装置の縦断面模式図である。なお、「最適」及び「適正」は、計算上の「最適」及び「適正」を意味する。
[Calculation of optimum position and proper installation range of auxiliary stirrer]
Here, when the auxiliary stirrer is additionally installed in the stirrer, the appropriate position (optimum position) and the appropriate installation range can be calculated by, for example, the following method. The optimum position and the appropriate installation range are calculated from the type and supply amount of the liquid material L supplied into the stirring tank 11, the type and supply amount of gas supplied into the stirring tank from the gas supply pipe 14, and the stirring power. The installation position is the position in the vertical direction of the auxiliary stirrer 15 (the height direction of the stirrer tank 11). The optimum position is, for example, a circulating flow boundary. The method of calculating the position of the circulation flow boundary (height from the bottom of the stirring tank 11) will be described in detail below with reference to FIG. FIG. 11 is a schematic vertical sectional view of a gas-liquid mixing device for explaining a method of calculating a circulating flow boundary. In addition, "optimal" and "appropriate" mean "optimal" and "appropriate" in calculation.

まず、攪拌槽11の内壁側の循環流境界高さをSとし、攪拌軸121側の循環流境界の高さをSとする。なお、循環流境界の高さは、攪拌槽11の底部からの距離とする。攪拌槽11の内壁側の循環流境界の高さS及び攪拌軸121側の循環流境界の高さSの差をyとすると、攪拌軸121側の循環流境界の高さSは、

Figure 2022080043000002
と表すことができる。 First, the height of the circulation flow boundary on the inner wall side of the stirring tank 11 is S s , and the height of the circulation flow boundary on the stirring shaft 121 side is Se . The height of the circulation flow boundary is the distance from the bottom of the stirring tank 11. Assuming that the difference between the height S s of the circulating flow boundary on the inner wall side of the stirring tank 11 and the height S e of the circulating flow boundary on the stirring shaft 121 side is y, the height S e of the circulating flow boundary on the stirring shaft 121 side is ,
Figure 2022080043000002
It can be expressed as.

ここで、発明者の実験により、攪拌軸からの距離rにおける流速vを

Figure 2022080043000003
で表すと仮定し、反応槽内の代表流速をVとした場合に、
Figure 2022080043000004
と表すことができることが分かった。式(3)を用いた場合、高さSは攪拌槽11の代表長Lの10%以内の誤差で推定可能である。 Here, according to the inventor's experiment , the flow velocity v at the distance r3 from the stirring shaft was determined.
Figure 2022080043000003
Assuming that it is represented by, when the representative flow velocity in the reaction vessel is V2,
Figure 2022080043000004
It turned out that it can be expressed as. When the formula (3) is used, the height Se can be estimated with an error within 10% of the representative length L of the stirring tank 11.

なお、Vは攪拌翼122からの吐出流量Vと液状物の体積から算出ができ、吐出流量Vは、d(攪拌槽11の径)とr(攪拌翼122の直径)に比例するため、

Figure 2022080043000005
で表すことができる。 Note that V 2 can be calculated from the discharge flow rate V s from the stirring blade 122 and the volume of the liquid material, and the discharge flow rate V s is proportional to d (diameter of the stirring tank 11) and r 2 (diameter of the stirring blade 122). To do
Figure 2022080043000005
Can be represented by.

また、循環流境界流れは、攪拌槽11の底部から内壁に沿って生じた上昇する流れと、攪拌槽11の上部(液面)から内壁に沿って生じた下降する流れが合流する流れと捉えることも可能である。 Further, the circulating flow boundary flow is regarded as a flow in which an ascending flow generated from the bottom of the stirring tank 11 along the inner wall and a descending flow generated along the inner wall from the upper part (liquid level) of the stirring tank 11 merge. It is also possible.

仮に、攪拌槽11の底面近傍での液状物の代表速度Vbtmと液面での液状物の代表速度Vtopとを流速計で測定できる場合、攪拌槽11内の液状物Lの高さ(液面の高さ)hと、攪拌槽11の底面から攪拌翼122の最上部までの高さimptopとして、Sを以下のように求めてもよい。

Figure 2022080043000006
If the representative velocity V btm of the liquid substance near the bottom surface of the stirring tank 11 and the representative velocity V top of the liquid substance on the liquid surface can be measured by a flow velocity meter, the height of the liquid substance L in the stirring tank 11 ( As the height of the liquid level) h and the height imp top from the bottom surface of the stirring tank 11 to the top of the stirring blade 122, S s may be obtained as follows.
Figure 2022080043000006

また、攪拌翼122の回転半径をr、攪拌翼122の回転数をωとすると、攪拌翼122から吐出される液状物Lの平均速度vは、攪拌翼122から吐出される吐出流量Vsを吐出面積πr で除した値(V/πr )である。一方、吐出流量Vsは、攪拌翼122の直径を2rとしたとき、V∝ω×(2rと表される。攪拌翼122が有する攪拌羽根の幅Hと枚数nを考慮し、吐出方向を下方のみとすると、

Figure 2022080043000007
として、式(4)又は(5)に代入し、Vを算出する。 Further, assuming that the rotation radius of the stirring blade 122 is r2 and the rotation speed of the stirring blade 122 is ω, the average velocity v1 of the liquid material L discharged from the stirring blade 122 is the discharge flow rate Vs discharged from the stirring blade 122. Is divided by the discharge area πr 2 2 (V s / πr 2 2 ). On the other hand, the discharge flow rate Vs is expressed as V s ∝ω × (2r 2 ) 3 when the diameter of the stirring blade 122 is 2r 2 . Considering the width H of the stirring blades and the number n of the stirring blades 122, assuming that the discharge direction is only downward,
Figure 2022080043000007
, Substituting into equation ( 4 ) or (5) to calculate V2.

また、適正設置範囲は、最適位置を含む範囲であり、補助攪拌具15を設置することにより攪拌槽11の上部と下部との間で混合する効果が得られる範囲をいう。適正設置範囲としては、例えば、攪拌翼122において、攪拌軸121から最端部までの水平方向の長さをr(cm)、回転速度ω(rpm)とした場合、補助攪拌具15の攪拌軸121の方向における設置高さの範囲は、循環流境界から上下それぞれ、

Figure 2022080043000008
以内の距離に配置することが好ましい。 Further, the proper installation range is a range including the optimum position, and refers to a range in which the effect of mixing between the upper part and the lower part of the stirring tank 11 can be obtained by installing the auxiliary stirring tool 15. As an appropriate installation range, for example, in the stirring blade 122, when the horizontal length from the stirring shaft 121 to the end end is rj (cm) and the rotation speed ω (rpm), the auxiliary stirring tool 15 is stirred. The range of the installation height in the direction of the axis 121 is from the circulation flow boundary to the top and bottom, respectively.
Figure 2022080043000008
It is preferable to place them within a distance.

また、気泡を分裂させ、気泡の径を小さくする(小径にする)効果を十分得るには、補助攪拌具15端部の移動速度が、循環流境界の流れの流速よりも大きいことが好ましい。 Further, in order to sufficiently obtain the effect of splitting the bubbles and reducing the diameter of the bubbles (reducing the diameter), it is preferable that the moving speed of the end of the auxiliary stirrer 15 is higher than the flow velocity of the flow at the boundary of the circulating flow.

なお、一操業中(例えば、逐次反応の運転開始から停止までの間や、一つのバッチ反応中)に、攪拌羽根の回転数を変動させる、ガスの供給量を変動させる等、操業条件を変更する場合において、その条件変更による影響で、最適位置及び/又は適正設置範囲の高さが変化する場合を考慮してもよい。 During one operation (for example, from the start to the stop of the sequential reaction or during one batch reaction), the operation conditions are changed, such as changing the rotation speed of the stirring blade and changing the gas supply amount. In this case, it may be considered that the optimum position and / or the height of the appropriate installation range changes due to the influence of the change of the conditions.

また、循環流境界の変動が起こりやすく、その変動がある程度の幅をもって変化するような条件で操業する場合であっても、補助攪拌具15を複数設けて一部の近傍範囲に配置することにより生ずる有効流れのみが循環流境界に接触するように配置(適正設置範囲)しても十分な混合効果が得られる。 Further, even when the operation is performed under the condition that the fluctuation of the circulation flow boundary is likely to occur and the fluctuation changes with a certain width, by providing a plurality of auxiliary stirrers 15 and arranging them in a part of the vicinity range. A sufficient mixing effect can be obtained even if only the generated effective flow is arranged so as to contact the circulation flow boundary (appropriate installation range).

〔混合率の算出〕
以上のようにして決定した設置位置候補が複数存在する場合、それぞれの設置位置候補における気液混合率を、液状物Lの種類及び供給量、ガスの種類及び供給量、並びに攪拌翼122の動力から算出する。
[Calculation of mixing ratio]
When there are a plurality of installation position candidates determined as described above, the gas-liquid mixing ratio in each installation position candidate is determined by the type and supply amount of the liquid L, the type and supply amount of gas, and the power of the stirring blade 122. Calculated from.

混合率は、液状物Lの種類及び供給量、ガスの種類及び供給量、並びに攪拌翼122の動力から算出するものであれば特に限定されない。混合率の算出には、攪拌槽11中は乱流状態であるため、これを正確に計算するDNS方式(ナビエ・ストークス方程式による直接数値計算)や、乱流方程式を用いることができる。乱流方程式としては、通常、攪拌槽の流れの計算に用いられる2方程式モデルから7方程式モデルのいずれのモデルも好適に用いることができる。 The mixing ratio is not particularly limited as long as it is calculated from the type and supply amount of the liquid material L, the type and supply amount of gas, and the power of the stirring blade 122. Since the stirring tank 11 is in a turbulent state, the DNS method (direct numerical calculation by the Navier-Stokes equation) or the turbulent equation can be used to calculate the mixing ratio. As the turbulent equation, any model from the two-equation model to the seven-equation model, which is usually used for calculating the flow of the stirring tank, can be preferably used.

≪変形例≫
設置位置の決定を支援する支援システムは、ユーザの指示に基づいて、指定された補助攪拌具の設置位置において、更に攪拌機12に用いる攪拌動力の変更をした場合に(ステップ2003)、混合率の算出を行って出力してもよい(ステップ2004)。
≪Variation example≫
The support system that assists in determining the installation position determines the mixing ratio when the stirring power used for the stirrer 12 is further changed at the designated auxiliary stirrer installation position based on the user's instruction (step 2003). It may be calculated and output (step 2004).

図12は本実施形態の変形例に係る支援システム20で行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。 FIG. 12 is a flowchart showing an example of the flow of processing performed by the support system 20 according to the modified example of the present embodiment.

まず、取得部24及び設定部25の処理の流れ(ステップ2001及びステップ2002)は上述した実施形態の支援システムの処理の流れ(ステップ1001及びステップ1002)と同じである。ここでは、ユーザの指示による設置位置の変更の他に、変更する場合を例示する。例えば、設置位置を変更し、更に攪拌動力を変更するなどといった場合である。 First, the processing flow of the acquisition unit 24 and the setting unit 25 (step 2001 and step 2002) is the same as the processing flow of the support system of the above-described embodiment (step 1001 and step 1002). Here, in addition to changing the installation position according to the user's instruction, a case of changing is illustrated. For example, the installation position is changed, and the stirring power is further changed.

例えば、システムが提示する最適位置に補助攪拌具15を設置することができずに、やむを得ず最適位置と異なる位置に設置する場合に、現状の条件で変更可能なものとして攪拌動力を変更することを想定する。 For example, if the auxiliary stirrer 15 cannot be installed at the optimum position presented by the system and it is unavoidably installed at a position different from the optimum position, the stirring power may be changed so that it can be changed under the current conditions. Suppose.

出力部26は、ユーザの指示(ステップ2005)に基づいて、攪拌動力を上げた場合の気体と液体との混合率に関して、流体解析を用いて算出する(ステップ2006)。出力部26は混合率を算出し、補助攪拌具15の設置位置と共にユーザに提示する。 Based on the user's instruction (step 2005), the output unit 26 calculates the mixing ratio of the gas and the liquid when the stirring power is increased by using fluid analysis (step 2006). The output unit 26 calculates the mixing ratio and presents it to the user together with the installation position of the auxiliary stirrer 15.

最適位置及び適正設置範囲の算出及び結果の表示については、上述した実施形態における支援システムと同様であるため、ここでの説明は省略する。 Since the calculation of the optimum position and the appropriate installation range and the display of the result are the same as those of the support system in the above-described embodiment, the description thereof is omitted here.

≪支援システムのハードウェア構成≫
次に、本実施形態の支援システム20のハードウェア構成について説明する。図13は、本実施形態の支援システム20のハードウェア構成例を示すブロック図である。
≪Hardware configuration of support system≫
Next, the hardware configuration of the support system 20 of the present embodiment will be described. FIG. 13 is a block diagram showing a hardware configuration example of the support system 20 of the present embodiment.

本実施形態の支援システム20は、提示部80、通信I/F部81、CPU(Central Processing Unit)82、ROM(Read Only Memory)83、RAM(Random Access Memory)84及びHDD85等がバス86により相互に接続されており、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成となっている。CPU82は、支援システム20の全体の処理を制御する演算装置である。RAM84は、CPU82による各種処理に必要なデータを記憶する。ROM83は、CPU82による各種処理を実現するプログラム等を記憶する。HDD85は、上述した各記憶部に格納されるデータを記憶する。通信I/F部81は、外部装置や外部端末に通信回線等を介して接続し、接続した外部装置や外部端末との間でデータを送受信するためのインタフェースである。提示部80は、上述した提示部23に相当する。例えば、表示装置と位置入力装置が組み合わさったタッチパネル式でもよいし、出力情報を表示部に提示させ、受付部22で別途ユーザの所望の選択位置を受け付けるようにしてもよい。 In the support system 20 of the present embodiment, the presentation unit 80, the communication I / F unit 81, the CPU (Central Processing Unit) 82, the ROM (Read Only Memory) 83, the RAM (Random Access Memory) 84, the HDD 85, and the like are connected by the bus 86. They are interconnected and have a hardware configuration that uses a normal computer. The CPU 82 is an arithmetic unit that controls the entire processing of the support system 20. The RAM 84 stores data necessary for various processes by the CPU 82. The ROM 83 stores a program or the like that realizes various processes by the CPU 82. The HDD 85 stores the data stored in each of the above-mentioned storage units. The communication I / F unit 81 is an interface for connecting to an external device or an external terminal via a communication line or the like and transmitting / receiving data to / from the connected external device or the external terminal. The presentation unit 80 corresponds to the presentation unit 23 described above. For example, a touch panel type in which a display device and a position input device are combined may be used, or output information may be presented to the display unit, and the reception unit 22 may separately receive a user's desired selected position.

本実施形態の支援システム20で実行される上記各種処理を実行するためのプログラムを、ROM83等に予め組み込んで提供されてもよい。 A program for executing the above-mentioned various processes executed by the support system 20 of the present embodiment may be provided in the ROM 83 or the like in advance.

本実施形態の支援システム20で実行される上記各種処理を実行するためのプログラムは、制御部21を介して、上述した各部(取得部24、設定部25、出力部26)を含むモジュール構成となっている。実際のハードウェアとしてはCPU(プロセッサ)が上記ROM83等の記憶媒体から各プログラムを読み出して実行することにより上記各部が主記憶装置上にロードされ、取得部24、設定部25、出力部26が主記憶装置上に生成されるようになっている。 The program for executing the various processes executed by the support system 20 of the present embodiment has a module configuration including each of the above-mentioned units (acquisition unit 24, setting unit 25, output unit 26) via the control unit 21. It has become. As actual hardware, the CPU (processor) reads and executes each program from a storage medium such as the ROM 83, so that each part is loaded on the main storage device, and the acquisition unit 24, the setting unit 25, and the output unit 26 are loaded. It is designed to be generated on the main memory.

なお、HDD85に格納されている各種情報、すなわち記憶部に格納されている各種情報は、外部装置(例えばサーバ)に格納してもよい。この場合には、その外部装置とCPU82とを、ネットワーク等を介して接続した構成とすればよい。 The various information stored in the HDD 85, that is, the various information stored in the storage unit may be stored in an external device (for example, a server). In this case, the external device and the CPU 82 may be connected to each other via a network or the like.

なお、上記には、本開示のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although some embodiments of the present disclosure have been described above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.

1 気液混合装置
11 攪拌槽
12 攪拌機
121 攪拌軸
122 攪拌翼
13、13a、13b バッフル板
14 ガス供給管
15、15a、15b 補助攪拌具
151、151a、151b 延在部
151a、151b 取り付け器具
20 支援システム
21 制御部 22 受付部
23、80 提示部
24 取得部
25 設定部
26 出力部
50 補助攪拌具の候補一覧提示画面
81 通信I/F部
82 CPU
83 ROM
84 RAM
85 HDD
86 バス
L 液状物
S 攪拌流
C 循環流
B 循環流境界
1 Gas-liquid mixer 11 Stirrer tank 12 Stirrer 121 Stirrer shaft 122 Stirrer blade 13, 13a, 13b Baffle plate 14 Gas supply pipe 15, 15a, 15b Auxiliary stirrer 151, 151a, 151b Extension part 151a, 151b Mounting device 20 Support System 21 Control unit 22 Reception unit 23, 80 Presentation unit 24 Acquisition unit 25 Setting unit 26 Output unit 50 Auxiliary stirrer candidate list presentation screen 81 Communication I / F unit 82 CPU
83 ROM
84 RAM
85 HDD
86 Bath L Liquid S Stirring flow C Circulating flow B Circulating flow boundary

Claims (5)

攪拌槽と、気体及び液体を攪拌するための攪拌機と、該攪拌槽の内部に設けられたバッフル板と、該攪拌機より下方に配置されるガス供給管とを有する気液混合装置における、該攪拌機に追加する補助攪拌具の設置位置決定を支援する支援システムであって、
前記攪拌槽の形状に関する第1情報と、前記攪拌機の種類と形状に関する第2情報と、該攪拌槽内に供給する前記液体の種類及び供給量、該攪拌槽内に供給する前記気体の種類及び供給量、並びに該攪拌機に供給する動力を少なくとも含む参照情報とを取得する取得部と、
前記第1情報、前記第2情報及び前記参照情報から前記補助攪拌具の前記設置位置を算出し、該補助攪拌具の設置位置候補を設定する設定部と、
前記設置位置候補における前記気体と前記液体との混合率を該気体の種類及び該液体の種類から流体解析を行うことによって算出し、前記補助攪拌具の前記設置位置における該混合率を該設置位置と共に出力する出力部とを備える
支援システム。
The stirrer in a gas-liquid mixer having a stirrer, a stirrer for stirring gas and liquid, a baffle plate provided inside the stirrer, and a gas supply pipe arranged below the stirrer. It is a support system that assists in determining the installation position of the auxiliary stirrer to be added to.
The first information regarding the shape of the stirring tank, the second information regarding the type and shape of the stirring machine, the type and amount of the liquid supplied into the stirring tank, the type of the gas supplied into the stirring tank, and the like. An acquisition unit that acquires the supply amount and reference information including at least the power supplied to the stirrer, and
A setting unit that calculates the installation position of the auxiliary stirrer from the first information, the second information, and the reference information, and sets a candidate for the installation position of the auxiliary stirrer.
The mixing ratio of the gas and the liquid in the installation position candidate is calculated by performing fluid analysis from the type of the gas and the type of the liquid, and the mixing ratio of the auxiliary stirrer at the installation position is the installation position. A support system equipped with an output unit that outputs together.
前記攪拌機は、攪拌軸と攪拌翼とを備え、
前記第2情報は前記攪拌翼の形状に関する第3情報を含み、
前記設定部は前記第3情報と前記参照情報とを用いて前記設置位置の範囲を算出し、
前記出力部は前記範囲と混合率とを共に出力する
請求項1に記載の支援システム。
The stirrer includes a stirrer shaft and a stirrer blade.
The second information includes a third information regarding the shape of the stirring blade.
The setting unit calculates the range of the installation position using the third information and the reference information.
The support system according to claim 1, wherein the output unit outputs both the range and the mixing ratio.
前記補助攪拌具の前記設置位置の変更指示をユーザから受けつける受付部を更に備え、
前記設定部は前記変更指示に基づいた混合率を算出する
請求項2に記載の支援システム。
Further provided with a reception unit for receiving an instruction to change the installation position of the auxiliary stirrer from the user.
The support system according to claim 2, wherein the setting unit calculates a mixing ratio based on the change instruction.
前記混合率を、該混合率に対応する複数の設置位置候補の情報と共にユーザが選択可能なように提示する提示部をさらに備える
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の支援システム。
The support system according to any one of claims 1 to 3, further comprising a presentation unit that presents the mixing ratio together with information on a plurality of installation position candidates corresponding to the mixing ratio so that the user can select the mixing ratio.
攪拌槽と、気体及び液体を攪拌するための攪拌機と、該攪拌槽の内部に設けられたバッフル板と、該攪拌機より下方に配置されるガス供給管とを有する気液混合装置における、該攪拌機に追加する補助攪拌具の設置位置決定を支援する支援方法であって、
前記攪拌槽の形状に関する第1情報と、前記攪拌機の種類と形状に関する第2情報と、該攪拌槽内に供給する前記液体の種類及び供給量、該攪拌槽内に供給する前記気体の種類及び供給量、並びに該攪拌機に供給する動力を少なくとも含む参照情報とを取得し、
前記第1情報、前記第2情報、及び前記参照情報から前記補助攪拌具の前記設置位置を算出し、該補助攪拌具の設置位置候補を設定し、
前記設置位置候補における前記気体と前記液体との混合率を該気体の種類及び該液体の種類から流体解析を行うことによって算出し、前記補助攪拌具の前記設置位置における該混合率を該設置位置と共に出力する
支援方法。
The stirrer in a gas-liquid mixer having a stirrer, a stirrer for stirring gas and liquid, a baffle plate provided inside the stirrer, and a gas supply pipe arranged below the stirrer. It is a support method that assists in determining the installation position of the auxiliary stirrer to be added to.
The first information regarding the shape of the stirring tank, the second information regarding the type and shape of the stirring machine, the type and amount of the liquid supplied into the stirring tank, the type of the gas supplied into the stirring tank, and the like. Obtain the supply amount and reference information including at least the power supplied to the stirrer.
The installation position of the auxiliary stirrer is calculated from the first information, the second information, and the reference information, and the installation position candidate of the auxiliary stirrer is set.
The mixing ratio of the gas and the liquid in the installation position candidate is calculated by performing fluid analysis from the type of the gas and the type of the liquid, and the mixing ratio of the auxiliary stirrer at the installation position is the installation position. Support method to output with.
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