JP3799157B2

JP3799157B2 - 外部循環式撹拌装置

Info

Publication number: JP3799157B2
Application number: JP10333198A
Authority: JP
Inventors: 隆一彌富
Original assignee: 住重機器システム株式会社
Priority date: 1998-03-31
Filing date: 1998-03-31
Publication date: 2006-07-19
Anticipated expiration: 2018-03-31
Also published as: JPH11276869A

Description

【０００１】
【発明の属する技術の分野】
本発明は各種の流状物、半流状物等の液体を槽内で撹拌するとともに槽外へ導出して種々の液処理を加え、槽内へ戻して循環させる構造の外部循環式撹拌装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にこの種の撹拌装置は、撹拌翼をもつ回転軸を竪型の槽内の中心に配置し、その軸端を槽外へ突出するように槽頂部あるいは槽底部で軸支し、該軸端を介して外部から翼を回転駆動し、その時の翼の回転とその回転により発生する液体の流動の相互作用により液体の撹拌および均一混合を行うものである。従来、液の撹拌を効果的に行うため、また場合によっては撹拌槽を反応槽としても機能させるために、撹拌動作中に被撹拌液を加熱したり、各種の化学処理を加えることが行われている。この場合、例えば撹拌槽内にヒータを設置して槽内で加熱処理を行うこともあるが、槽内の被撹拌液を槽外へ導出して加熱し、再び槽内へ戻し、これを繰り返すようにした、いわゆる外部循環式の撹拌装置も知られている。
【０００３】
図８は従来の外部循環式撹拌装置の概略的な全体図である。撹拌翼２を備えた撹拌槽１の底部と頂部を槽外から循環パイプ３で連結し、この循環パイプ３の途中に循環ポンプ４および熱交換器５を連結し、ポンプ４を駆動して被撹拌液を槽内と熱交換器５との間でパイプ３を介して循環させる。熱交換器５には熱媒６が供給されており、槽内から導出された温度Ｔの被撹拌液を熱交換器５内で熱媒６と熱交換し、温度Ｔ′に調整して被撹拌液を撹拌槽１へ戻すようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように撹拌槽内の被撹拌液の一部を抜き出して外部に循環させるシステムには従来、循環ポンプによる機械的な強制循環方式が採用されているが、このような方式ではポンプの運転、制御のためにシステムが煩雑になり、ポンプ故障時やポンプ寿命による部品の交換、補修が必要となる。またポンプ設置の費用やポンプ運転のための動力費がかかる。またポンプに漏れが発生するなどの問題がある。特に、化学プラントでは時として腐食性の強い液体が用いられるため、ポンプの液漏れが深刻な事態となるケースが頻繁に起きている。
【０００５】
本発明は、撹拌翼の回転による槽内の液圧力分布差を利用し、従来のように循環ポンプを用いずに被撹拌液を槽内と槽外で循環させ得るようにした外部循環式撹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】
本発明によれば、竪型円筒形の撹拌槽の中心回転軸に、該回転軸の回転で槽内の上下方向に液圧差を生じさせるため、下部にボトムパドル部が形成されると共に、上部に格子翼部が形成される撹拌翼を設け、前記撹拌槽の外側に、前記格子翼部の上下方向の中心よりも上方における前記撹拌槽の部分と該撹拌槽の下部に連通する配管を設置し、前記配管の中途部に撹拌液処置装置を設け、前記液圧差によって槽内の被撹拌液が液圧の高い方から低い方へと前記配管を通って循環するようにした外部循環式撹拌装置が提供される。
あるいは、竪型円筒形の撹拌槽の中心回転軸に、該回転軸の回転で槽内の上下方向に液圧差を生じさせるため、上下二段のパドル翼から構成されると共に、前記下段のパドル翼は、前記上段のパドル翼よりも大きくなるように形成される撹拌翼を設け、前記撹拌槽の外側に、前記上段のパドル翼よりも上方における前記撹拌槽の部分と該撹拌槽の下部に連通する配管を設置し、前記配管の中途部に撹拌液処置装置を設け、前記液圧差によって槽内の被撹拌液が液圧の高い方から低い方へと前記配管を通って循環するようにしたことを特徴とする外部循環式撹拌装置が提供される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に本発明を好適な実施形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の１実施形態に係る外部循環式撹拌装置の概略的な側面図であり、図２は撹拌槽内での被撹拌液の流れを示す部分的な拡大図である。竪型の撹拌槽１０の中心回転軸１２に、平板状のボトムパドル部１３と格子翼部１４を組み合せた投影面積の比較的大きな撹拌翼１５が固着され、前記回転軸１２の上端が槽頂部を貫通して突出し、この突出軸端部１２ａに図示しない回転駆動源が連結されて前記撹拌翼１５とともに回転駆動される。なお、図示実施形態ではボトムパドル部１３と格子翼部１４の外径はともに等しくなっている。
【０００８】
撹拌槽１０内に収容された被撹拌液１６の液面より下方でかつ該槽１０の上側部１０ａと槽底１０ｂの中心部とを結ぶように循環パイプ１８が槽本体の外側に設けられている。循環パイプ１８の中途部には液処置装置１９が設けられており、槽内から流出した循環パイプ１８内の液はこの液処置装置１９を通って撹拌槽１０内に戻される。図２を参照すれば、撹拌翼１５が回転することにより、槽内の液１６は該槽１０の下部から側部に沿って吐出流２０となって上昇する。このため、撹拌翼１５の下部中央付近、即ち前記ボトムパドル部１３の下側の槽底中央部２１に負圧が発生し、また槽上部の液面下方部分の液圧が高くなる。その結果槽上部の圧力の高い液は循環パイプ１８を通って液処置装置１９へ導かれ、圧力の低い槽底部から槽内に戻り、再び撹拌槽１０の上部へ流れ、このようにして循環ポンプを用いることなく被撹拌液は外部の循環パイプ１８を介して槽内と液処置装置１９間を一方向に循環する。
【０００９】
ここで前記液処置装置として熱交換器を用いることにより、撹拌液の温度調節、温度制御を行うことができ、また液処置装置を光反応装置とすることにより、被撹拌液の撹拌動作中に被撹拌液に対する光反応による成分調整、製品の品質向上、製品収率の向上を達成できる。図３は被撹拌液に対して槽外で光反応処理を施す場合の実施形態を示した概略図である。撹拌槽１０の上部と下部を結ぶ循環パイプ１８の中途部を分断して、この部分にガラスチューブ２２を連結し、このガラスチューブ２２を通して該チューブ内を通過する液を側部の光照射装置２３で照射し、光反応を行わせる。撹拌槽１０内に直接光照射する場合は、槽構造が複雑になり、充分な光反応が得られないが、本発明のように液をパイプ１８を通して外部に導き出し、循環途中で光照射を行うことにより、撹拌槽１０を特別な構造とすることなく、有効な光反応がもたらされ、製品収率が著しく向上する。パイプ１８内を液循環させるためのポンプ等の動力装置も不要であることは図１の場合と同様である。
【００１０】
撹拌槽内に圧力分布差を生じさせる撹拌翼は図１のような投影面積の大きなパドルと格子翼の結合撹拌翼に限定されるものではなく、複数のパドルを傾斜、屈折、オーバラップサセルなどして組み合せた投影面積の大きな撹拌翼、あるいは投影面積の比較的小さな撹拌翼も採用可能である。具体的には、パドル，傾斜パドル等の単体翼、タービン，傾斜タービン等のタービン翼、３枚後退翼、マリンその他公知の種々の撹拌翼が用いられ得る。この場合、撹拌翼の上下部で翼径を変えて上下の吐出力に差を付けたり、下側の翼部分を槽底部に摺接させるなどして槽底部中央に負圧を発生させるようにするのがよい。図４は本発明の他の実施形態に係る外部循環式撹拌装置の概略図であり、回転軸１２に２段のパドル翼を取り付けた例である。下側のパドル２５は槽底１０ｂに沿うように下縁を湾曲した形状に形成してある。槽下部の循環パイプ１８の取付位置は撹拌翼の回転軸１２と同芯位置が好ましいが、下側のパドル２５の下方であれば任意の位置でよい。また、槽上部のパイプ取付位置は液面の下方であればよく、場合によっては槽１０の中間位置ぐらいでもよい。
【００１１】
図５〜図７はいずれも撹拌槽内の上下部に圧力分布差を生じさせるのに有効な撹拌翼を用いた本発明の各種の実施形態を示す図である。図５の例では、撹拌翼は下側のパドル部２６の上部に縦材２７と横材２８から成る格子翼部２９を結合したパドル・格子結合翼で構成されている。撹拌槽１０の中心に回転軸１２が上方へ突出するように設けられ、パドル・格子結合翼はその下部が槽底１０ｂに近接するようにして回転軸１２に固着されている。また、前記結合翼の回転に伴なう被撹拌液の上下循環流を良好にするために槽内側壁に複数本のバッフル３０が設けられている。槽の上側部１０ａと槽底１０ｂを連通するように循環パイプ１８が槽１０の外側に設けられ、この循環パイプ１８の途中に液処置装置１９が設置されている。パドル・格子結合翼の回転半径Ｒ₃はパドル部２６と格子翼部２９とも等しくされているが、槽１０の内径にできるだけ近くなるように回転半径Ｒ₃が比較的大きく形成されている。この結合翼の回転に伴ってパドル部２６で発生した被撹拌液の吐出流は格子翼部２９の側部に沿って上昇流となり、槽底部分で負圧となり、槽の上部で液圧が高く、これによって槽上部近くの液は循環パイプ１８側へ流出し、液処置装置１９へ導かれて液処理がなされた後、下側の循環パイプ１８から槽底部に流入し、このようにして槽内部と外部の液処置装置間を循環する。
【００１２】
図６および図７の実施形態とも撹拌槽１０の中心に回転軸１２が装着され、槽の上側部１０ａと槽底１０ｂが槽外側の循環パイプ１８で連結され、この循環パイプ１８の中途部に液処置装置１９が介在されることは図５の場合と同様であるが、図６の例では回転軸１２に装着される撹拌翼が平板状のボトムパドル部２６と、その上側の外側縦材３２が回転軸１２に向って傾斜した格子翼部２９とで構成された傾斜結合撹拌翼となっている。具体的には、格子翼部２９は外側および内側それぞれ２本づつの縦材３２と、これらの縦材３２をその上端部および中間部で連結する２本の横材３３で構成され、外側縦材３２の下端は回転半径Ｒ_1aのボトムパドル部２６の上縁に固着されている。外側縦材３２の下端はボトムパドル部２６の外側部位置と一致しており、そこから上端に向けて回転半径が漸減するように回転軸１２側へ傾斜している（上端の回転半径Ｒ_1b）。撹拌槽１０の底部では、大形パドルであるボトムパドル部２６によって形成される強力な旋回吐出流が生じ、槽内壁側に旋回上昇流、回転軸近くに下降流が生じ、槽底付近が負圧で槽上部の側部分が液圧大の圧力分布差が発生し、槽内の被撹拌液は循環パイプ１８を流れて槽内と液処置装置間を循環する。
【００１３】
図７の実施形態は、撹拌翼を傾斜した枠状撹拌翼とした例である。両側の縦材３５を上下横材３６，３７で連結して枠形状とし、この枠状撹拌翼の上下横材３６，３７を、回転軸１２に固着した構成となっている。両側の縦材３５は下端から上端にかけて回転半径が連続的に小さくなるように傾斜され、槽内壁には両側縦材３５の傾斜外側部と略平行になるように内側部が傾斜した複数本のバッフル３９が取り付けられている。この例においても回転半径大の翼下部で槽内に大きな負圧が生じ、槽側部に沿った上昇流で槽上部の圧力が高くなり、槽内部と液処置装置１９との間を循環パイプ１８を介して被撹拌液が循環する。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、撹拌翼の回転で撹拌槽内に圧力分布が生じ、圧力の高い部分と低い部分を槽本体の外部で連通し、その途中に液処置装置を設けることにより、ポンプ等の付帯設備を用いることなく被撹拌液を槽内と前記液処置装置間で循環させることができ、これによってシステムが簡略化され、ポンプ等の部品点数減少による信頼性の向上が図られ、また付帯設備費用の削減、運転コストの削減等の効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態に係る外部循環式撹拌装置の概略的な側面断面図である。
【図２】撹拌槽内での被撹拌液の流れを示す部分的な拡大図である。
【図３】被撹拌液に対して槽外で光反応処理を施す場合の本発明の実施形態を示した概略的な側面断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る外部循環式撹拌装置の概略的な側面断面図である。
【図５】撹拌翼としてパドル・格子結合翼を用いた本発明の他の実施形態に係る外部循環式撹拌装置の概略的な側面断面図である。
【図６】撹拌翼として傾斜結合撹拌翼を用いた本発明のさらに他の実施形態に係る外部循環式撹拌装置の概略的な側面断面図である。
【図７】撹拌翼として枠状撹拌翼を用いた本発明のさらに他の実施形態に係る外部循環式撹拌装置の概略的な側面断面図である。
【図８】従来の外部循環式撹拌装置の概略的な全体図である。
【符号の説明】
１０撹拌槽
１２回転軸
１５撹拌翼
１８循環パイプ
１９液処置装置

Claims

竪型円筒形の撹拌槽の中心回転軸に、該回転軸の回転で槽内の上下方向に液圧差を生じさせるため、下部にボトムパドル部が形成されると共に、上部に格子翼部が形成される撹拌翼を設け、前記撹拌槽の外側に、前記格子翼部の上下方向中心よりも上方における前記撹拌槽の部分と該撹拌槽の下部に連通する配管を設置し、前記配管の中途部に撹拌液処置装置を設け、前記液圧差によって槽内の被撹拌液が液圧の高い方から低い方へと前記配管を通って循環するようにしたことを特徴とする外部循環式撹拌装置。
竪型円筒形の撹拌槽の中心回転軸に、該回転軸の回転で槽内の上下方向に液圧差を生じさせるため、上下二段のパドル翼から構成されると共に、前記下段のパドル翼が前記上段のパドル翼よりも大きくなるように形成される撹拌翼を設け、前記撹拌槽の外側に、前記上段のパドル翼よりも上方における前記撹拌槽の部分と該撹拌槽の下部に連通する配管を設置し、前記配管の中途部に撹拌液処置装置を設け、前記液圧差によって槽内の被撹拌液が液圧の高い方から低い方へと前記配管を通って循環するようにしたことを特徴とする外部循環式撹拌装置。