JP3206683B2 - 攪拌装置 - Google Patents

攪拌装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、低粘度から高粘度まで
の広い範囲で粘度変化が起こる反応に於いて、効率よく
混合、伝熱、反応を行うことができる装置に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来、低粘度から高粘度までの広い範囲
で粘度変化が起こる反応には、どちらかと言うと高粘度
領域にポイントを於いた攪拌系が採用されてきた。伝熱
特性を高粘度下でも維持するために、攪拌槽内壁部と攪
拌翼との間の部分的剪断断混合が主体の、アンカー型
翼、螺旋状リボン翼がその代表例とされる。但し、これ
らの翼では槽内液全体が供回りし易い傾向にあり、特に
低粘度液での効率が低いという不都合があるために、一
つの方策としてスクレーパ付き多段パドル翼として用い
ることが知られている。
【0003】この様な攪拌装置としては、例えば特開平
2−167314号公報には、攪拌槽中にスクレーパ付
き多段傾斜パドル翼が位相のずれを持ちながら設けられ
ており、かつ、その中心軸を同じくする最下段にはアン
カー型翼が設けられた攪拌装置が記載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平2−167314号公報に記載されたスクレーパ付
き多段翼では、スクレーパの傾斜とパドルの傾斜とが同
じであり、そのため各段の翼間での流れの相殺が起こ
り、効率的な全体混合性が得られないと言う難点がある
他、最下段攪拌翼がアンカー型であるため槽内液全体が
供回りを起こし、槽内での上下方向への対流が生じ難い
結、反応に長時間を要すとか、反応生成物の均質性が不
十分と言った課題があった。
【0005】本発明が解決しようとする課題は、剪断混
合および全体循環混合が共に効率よく起こり、低粘度か
ら高粘度まで広い範囲に於いて高効率で混合、伝熱、反
応を行うことができる攪拌装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、攪拌翼各
部の役割および流れに付いて詳細に検討した結果、攪拌
槽内に特定の構造を有する多段攪拌翼を設けることによ
り、上記課題を解決できることを見いだし本発明を解決
するに至った。
【0007】攪拌槽内に主攪拌翼と補助攪拌翼とが取り
付けられた回転軸を有する攪拌装置において、主攪拌翼
が、攪拌時に上昇液流を生ぜしめる様にその末端と攪拌
槽内壁側面との間が離れ、かつ、中心軸の最下段に位置
するものであって、一方、補助攪拌翼が、垂直或いはそ
の回転に伴って掻き上げる方向に傾斜したスクレ−パを
攪拌槽内壁側に有し、かつ、該スクレーパに連結して垂
直或いは回転に伴って押し下げる方向に傾斜したパドル
を有するものであり、更に、上下に隣接する攪拌翼にお
いて下段の攪拌翼の上端が上段の攪拌翼の下端に対して
回転軸の回転方向と反対方向に向かって10度から70
度の位相のずれを生じるように設置されていることを特
徴とする攪拌装置。
【0008】本発明は、剪断混合性と全体循環混合性の
両者を同時に向上させるための創意が根幹をなす。即
ち、本発明の攪拌装置における攪拌は、攪拌槽内の液体
が主攪拌翼によって発生させられる槽底からの吐出流と
なって槽壁面を沿って上昇し、次いで中心軸付近で下降
するフロ−パタンを形成すると同時に、該循環を相殺す
ることなく補助攪拌翼の有するスクレーパによって剪断
混合を行なうものである。
【0009】先ず、本発明で用いる主攪拌翼は、攪拌時
に上昇液流を生ぜしめる様にその末端と攪拌槽内壁側面
との間が離れているものであって、全体循環流発生の起
点となる強力な吐出力を生ぜしめるものである。
【0010】ここで主攪拌翼末端と攪拌槽内壁側面との
間隔は、攪拌時において上昇液流を生ぜしめる程度に離
れていればよいが、なかでも強力な槽内の循環流が得ら
れる点から、攪拌槽内径と攪拌翼の中心軸を経由する長
さとの比が0.5〜0.9であることが好ましい。
【0011】また、その形状は特に限定されるものでは
ないが、やはり吐出力に優れる点から広幅パドルである
であることが好ましい。また、設置場所は中心軸の最下
段であるが、槽低壁面に沿うように設けられていること
が、上昇液流発生への貢献が大きい点から好ましい。
【0012】本発明において補助攪拌翼は、主攪拌翼に
よって生じた上昇液流を相殺することなく、むしろ槽内
の全体循環混合性へ寄与するのと同時に、翼の外端と槽
との間隔を小さくして、掻き取り、剪断混合を行って、
槽壁への付着防止等を行なうものであり、垂直或いはそ
の回転に伴って掻き上げる方向に傾斜したスクレ−パを
攪拌槽内壁側に有し、かつ、該スクレーパに連結して垂
直或いは回転に伴って押し下げる方向に傾斜したパドル
を有するものである。
【0013】また、該補助攪拌翼は1段であってもよい
が、剪断混合性および循環混合性に優れる点から複数で
あることが好ましく、例えばその数は2〜5段であるこ
とが好ましい。
【0014】補助攪拌翼の形状に関しては、外端のスク
レ−パ部およびこれを内側にて支持するパドル部ともに
垂直でもよいが、その回転に伴ってスクレ−パ部が掻き
上げる方向に、そしてパドル部は回転に伴って掻き下げ
る方向に傾斜している方がより好ましい。特に液粘度が
低く、慣性流れが支配的な領域では傾斜している形状の
方がより優れた混合性を示す。
【0015】また、本発明は、主攪拌翼および補助攪拌
翼からなる複数の攪拌翼において、上下に隣接する攪拌
翼が、下段の攪拌翼の上端が上段の攪拌翼の下端に対し
て回転軸の回転方向と反対方向に向かって位相のずれを
生じるように設置されているので、攪拌槽内の全体循環
混合性が著しく優れたものとなる。とりわけ、液粘度が
高く、慣性力の伝播が困難な領域に於いて全体循環混合
性に極めて大きな寄与を示す。
【0016】即ち、例えば攪拌翼間の位相差を0度とし
た場合には、槽内の液全体が一つの固体的回転をしてし
まい混合性が著しく低下してしまう現象が起こり易くな
る。本発明に於ける攪拌翼間の位相差によってもたらさ
れる循環混合性の作用を詳述すると、即ち回転している
攪拌翼は、常にその前面には正圧が、そして後面には負
圧が生じている。この際、隣接する下段の攪拌翼の上端
が回転方向と逆方向に位相をずらして、即ち後追いにな
るように存在していれば、下段の攪拌翼の前面と上段の
攪拌翼の後面との間に圧力勾配が生じ、攪拌槽壁面近辺
ではより効率的に液を上部に運ぶことができるのであ
る。勿論、中心軸付近において下降する流れに対しては
この位相差は相殺する作用を持つことが予想されるが、
中心軸付近のパドル〜パドル間の間隔は、スクレ−パ同
士のそれに比べてはるかに広く、問題とはならない。
【0017】ここで特筆すべきことは、高粘度液体の攪
拌を行なう場合には、高液粘度下で慣性力の伝播は困難
でも圧力の伝播は容易に起こり得ることである。その結
果、本発明においては、低粘度領域から高粘度領域にか
けて優れた全体循環混合性を有することができる。
【0018】また、位相差に関しては隣接する上下の
攪拌翼が上段攪拌翼下端先行・下段攪拌翼後上端行の関
係を有する位置にあること、具体的には10度から70
である。より好ましくは、30度から60度の範囲で
あることが好ましい。
【0019】特にスクレ−パ部で上段翼と下段翼は近接
していることが、全体循環混合性の効果は大きいことか
ら好ましい。
【0020】また、本発明は攪拌槽内壁に、スクレーパ
に近接して邪魔板が設けられていることが好ましい。こ
の邪魔板は、低粘度領域では円周方向の流れを軸方向の
流れに転じさせる為、又、高粘度領域ではスクレ−パと
の間での部分的剪断混合とか、槽内液の供廻り防止の目
的上重要な役割を果たすものである。この効果を高める
ためには円筒状の内壁の円周方向に沿った複数箇所にこ
の邪魔板が設けられていることが好ましい。
【0021】また、その形状は、特に限定されるもので
はないが、主攪拌翼および補助攪拌翼に接触しないよう
に設計されている必要があり、例えば第1図に示すよう
なT型板状のものが挙げられる。特に、この邪魔板がT
型板状である場合、該邪魔板は更に回転液流を押し上げ
る方向に傾斜しているものが好ましい。
【0022】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。 実施例1 図1は本発明を実施するための一例を示す円筒形攪拌装
置である。該槽中心部には中心軸1が設置されており、
該軸の下端部には2枚広幅パドル2が槽底壁面に沿うよ
うに装着されている。3はその先端にスクレ−パ4を有
したパドルで、パドル、スクレ−パともに垂直で、且
つ、上段スクレ−パの下端と下段スクレ−パの上端の位
相差が45度で、しかも回転方向に対して上段先行に装
着された例を示してある。5は邪魔板で、各多段翼間、
円周方向に沿った複数箇所に設置される。
【0023】実施例2〜 槽容量25リットル、槽径310mm、主攪拌翼:長さ2
00mm 幅70mmの広幅パドル、補助攪拌翼:3段、T
型邪魔板の攪拌装置を用い、補助攪拌翼のスクレーパお
よびパドルの傾斜、各攪拌翼間の位相差および邪魔板の
傾斜は第1表に従って、液粘度100c.p.の場合の
相対混合時間(1)および液粘度10、000c.p.
の場合の相対混合時間(2)”で示した。
【0024】ここで相対混合時間(1)および(2)と
は、各実施例および比較例の完全混合時間(秒)を測定
し、比較例2の完全混合時間(秒)を基準にした場合の
相対比率で示したものである。
【0025】尚、実施例3に於けるT型邪魔板の傾斜角
度は、スクレイパーと反対側に傾斜させ、鉛直方向を0
した時の値を示す。 比較例1〜3 比較例としては、パドル、スクレ−パ、邪魔板各部の傾
斜の組み合わせや、位相差を第1表に従って変え、さら
には最下段翼をアンカ−に変えた場合の結果を示した。
【0026】
【0027】第1表より明らかなように、槽壁付近のス
クレ−パで掻き上げ、軸付近のパドルで掻き下げる組み
合わせで、かつ、位相差が30度のものが最も優れてい
る。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、低粘度から高粘度まで
広い範囲で粘度変化が起こる反応に於いても効率よく混
合、伝熱、反応ができる。従って本発明の攪拌装置は、
工業的な製造装置として有効な利用が期待されるもので
ある。
【0029】
【図面の簡単な説明】
図1は本発明の1例を示す攪拌装置の断面図である。
【図1】 1:中心軸、 2:広幅パドル、 3:パドル、 4:
スクレ−パ、5:T型板状邪魔板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01F 7/00 - 7/32

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 攪拌槽内に主攪拌翼と補助攪拌翼とが取
    り付けられた回転軸を有する攪拌装置において、主攪拌
    翼が、攪拌時に上昇液流を生ぜしめる様にその末端と攪
    拌槽内壁側面との間が離れ、かつ、中心軸の最下段に位
    置するものであって、一方、補助攪拌翼が、垂直或いは
    その回転に伴って掻き上げる方向に傾斜したスクレ−パ
    を攪拌槽内壁側に有し、かつ、該スクレーパに連結して
    垂直或いは回転に伴って押し下げる方向に傾斜したパド
    ルを有するものであり、更に、上下に隣接する攪拌翼に
    おいて下段の攪拌翼の上端が上段の攪拌翼の下端に対し
    て回転軸の回転方向と反対方向に向かって10度から7
    0度の位相のずれを生じるように設置されていることを
    特徴とする攪拌装置。
  2. 【請求項2】 攪拌槽内壁に、スクレーパに近接して邪
    魔板が設けられている請求項1記載の装置。
  3. 【請求項3】 攪拌槽が円筒状を有しており、かつ、そ
    の内壁の円周方向に沿った複数箇所に邪魔板が設けられ
    ている請求項2記載の装置。
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