JP3769419B2 - 攪拌装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、攪拌装置に関する。さらに詳しくは、攪拌槽の内部に槽内液を加熱あるいは冷却する伝熱コイルを設けた攪拌装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の攪拌装置のうち、槽内液を加熱あるいは冷却する必要があるものにおいては、図５に示すように、攪拌槽５１内に伝熱コイル５２を配置し、その伝熱コイル５２の内部に、パドル５３を多段に設けた攪拌翼５４を配置したものが多い。この従来例では、伝熱コイル５２がドラフトチューブの役割を果たすので、槽内液の流れが大矢印で示すように、伝熱コイル５２内で下降流、伝熱コイル５２外で上昇流となる良好なフローパターンが得られ、槽内液が均一に混合するまでの時間が速くなる。
【０００３】
しかし、化学反応等を伴う現実の運転条件では、槽内液が沸騰状態になったり、発生したガスが液中を上昇する場合が多く、槽底からガスを吹き込む場合もある。このような条件下では、図６に示すように、液中を上昇する気泡ｇにより、伝熱コイル５２内の下降流が妨害され、その結果、上下の混合状況が悪化すると言う問題があった。この現象は、上下流の発生源が伝熱コイル５２内にあるパドル翼５３からの吐出流にあることが原因と言える。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に鑑み、攪拌槽内に伝熱コイルが設置された攪拌装置において、沸騰状態および、ガス導通状態においても、安定した上下均一混合状態を保持できる攪拌装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の攪拌装置は、攪拌槽と、その内部中心に設けられた攪拌翼と、該攪拌翼の外側であって前記攪拌槽の側壁の内側に設けられた、槽内液を加熱あるいは冷却する伝熱コイルとを備えた攪拌装置において、前記攪拌翼は、その下部に半径方向外側への吐出流を形成するボトムパドル部が設けられると共に、その上部に縦格子状の格子翼部が設けられ、前記攪拌翼のボトルパドル部の全部または一部が、前記伝熱コイルの下端より下方に突出していることを特徴とする。
【０００６】
請求項１の発明によれば、吐出流を形成するボトムパドル部を伝熱コイル下端から下方へ飛出させることにより、ボトムパドル部からの吐出流が伝熱コイルで阻害されることはない。つまり、ボトムパドル部から吐き出された吐出流は、コイルに衝突することなく槽下部の内壁に沿って移動し、さらにコイルと槽内壁の間を上昇流として移動する。
槽内液が沸騰状態である場合や槽底部からガスを導通した状態の場合でも、上昇流を形成する部分がボトムパドル部であるため、液中を上昇するガスの影響を受けにくく、そのため、フローパターンがほとんど変化せず、良好な上下混合性能が保持できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る攪拌装置の断面図、図２は本発明の攪拌装置における吐出流の説明図、図３は本発明の攪拌装置におけるガス導通状態でのフローパターンの説明図、図４は本発明の実施例１と比較例の混合時間の比較表である。
【０００８】
図１に示す攪拌装置は、攪拌槽１を備えている。この攪拌槽１は円筒状の側壁１ａと底壁１ｂとからなり、底壁１ｂは中心部から外縁部にかけて徐々に湾曲し、滑らかに側壁１ａに接続されている。この攪拌槽１の内部中心に通した回転軸２には攪拌翼３が取付けられている。この攪拌翼３は、その下部に半径方向外側への吐出流を形成するボトムパドル部４を有し、その上部に縦格子状の格子翼５を有している。
【０００９】
前記攪拌翼３の外側であって、攪拌槽１の側壁１ａの内側には伝熱コイル６が配置されている。この伝熱コイル６はコイルを螺旋状に巻いた形状であり、槽内液を加熱したり冷却するのに用いられる。なお、伝熱コイル６は、一重のもののほか、二重、三重、四重のものなどであってもよい。
【００１０】
本発明では、前記伝熱コイル６の下端よりも、前記攪拌翼３のボトムパドル部４が下方に突出している。この突出量ｄは、ボトムパドル部４の全部でもよく、一部でもよいが、多く突出しているほど、強い吐出流を形成しやすくなる。
【００１１】
図２は無通気の場合の吐出流を矢印Ａで示している。攪拌翼３のボトムパドル部４で半径方向外側に押し出された槽内液は、底壁１ｂに沿って半径方向外側への流れが徐々に上向き、さらに側壁１ａに沿って上昇し、液上部で反転し、槽中心部を降下する。そして、このような循環流が格子翼５で攪拌されるので、効率よく混合されることになる。
【００１２】
図３はガス通気の場合の吐出流Ａと気泡ｇの流れを小矢印で示している。本図に示すようにガス通気があっても、伝熱コイル６より下方に突出しているボトムパドル部４は槽内液を半径方向外側へ押し出すので、図２の場合と同様な循環流が形成され、気泡ｇも循環流に乗って流れていく。そして気泡ｇの混じった下降流は格子翼５で攪拌される。このように、上昇流も下降流も気泡ｇによって阻害されないので、本発明では良好な混合性能を発揮することができる。
【００１３】
つぎに、本発明の攪拌装置の攪拌実験を説明する。
実施例１
図１に示す構成の攪拌翼３と一重の伝熱コイル６を備えた攪拌装置を用い、容量２０リットルの攪拌槽１に、混合すべき液として水アメとチオ硫酸ナトリウムを入れた。水あめの粘度は870 C.P.で、単位体積当りの攪拌動力ＰＶを1.0kw/m³とした。
運転条件として、
▲１▼ガスの通気有り
▲２▼ガスの通気無し
▲３▼伝熱コイルを設けず４枚の平板バッフルを設けたもの。
を設定し、それぞれの混合時間を調べた。
比較例１
図５の構成で、４枚傾斜パドル３段の攪拌翼５４を用いた外は、前記実例１の場合と同一条件で実験した。
【００１４】
結果を図４に基づき説明する。比較例１では、伝熱コイルがある場合、ガスが液中に存在しない▲２▼のケースでは、均一混合となるまでの時間が短く（混合時間９秒）、良好な混合性能を示すものの、液中にガスが存在する▲１▼のケースでは極端に混合性能が低下してしまう（混合時間２２秒）。なお、４枚の平板バッフルを設けた▲３▼のケースでも混合性能は悪い結果が出ている。
これに対し本発明の実施例１では、▲１▼、▲２▼、▲３▼のどのケースでも混合時間が短く、また条件の変化に対する変動も極めて小さい結果が出ている。このように、本発明では、沸騰量の変化や、ガス導通量の変化に左右されず、安定した上下混合性能を保持することが可能になると言える。
【００１５】
つぎに、本発明の他の実施形態を説明する。
本発明では攪拌翼の下部に吐出流を形成するパドルが設けられているものであれば、そのパドルの形状や、上部の翼の形状を問わず、適用できる。したがって、下部の翼や上部の翼、そして全体の翼形状を問わず、上記した効果を発揮できさえすれば、全て本発明の攪拌翼に含まれる。
【００１６】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、槽内液が沸騰状態である場合や槽底部からガスを導通した状態の場合でも、上昇流を形成する部分がボトムパドル部であるため、液中を上昇するガスの影響を受けにくく、そのため、フローパターンがほとんど変化せず、良好な上下混合性能が保持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係る攪拌装置の断面図である。
【図２】 本発明の攪拌装置における吐出流の説明図である。
【図３】 本発明の攪拌装置におけるガス導通状態でのフローパターンの説明図である。
【図４】 本発明の実施例１と比較例の混合時間の比較表である。
【図５】 従来の多段パドル型攪拌装置の断面図である。
【図６】 前記従来例の問題点の説明図である。
【符号の説明】
１ 攪拌槽
２ 回転軸
３ 攪拌翼
４ ボトムパドル部
５ 格子翼
６ 伝熱コイル

Claims (1)

1. 攪拌槽と、その内部中心に設けられた攪拌翼と、該攪拌翼の外側であって前記攪拌槽の側壁の内側に設けられた、槽内液を加熱あるいは冷却する伝熱コイルとを備えた攪拌装置において、
   前記攪拌翼は、その下部に半径方向外側への吐出流を形成するボトムパドル部が設けられると共に、その上部に縦格子状の格子翼部が設けられ、
   前記攪拌翼のボトルパドル部の全部または一部が、前記伝熱コイルの下端より下方に突出している
   ことを特徴とする攪拌装置。

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