JP4562312B2

JP4562312B2 - 外部循環式攪拌装置

Info

Publication number: JP4562312B2
Application number: JP2001137091A
Authority: JP
Inventors: 欽文宇野; 圭司吉本
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Process Equipment Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Process Equipment Co Ltd
Priority date: 2001-05-08
Filing date: 2001-05-08
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2021-05-08
Also published as: JP2002326023A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は外部循環式攪拌装置に関する。さらに詳しくは、触媒等の固体粒子が混合した流体を、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外部循環式攪拌装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は従来の外部循環式攪拌装置100 である。同図に示すように、従来の外部循環式攪拌装置100 は、流体を収容する攪拌槽110 内に、攪拌翼112 を有する回転軸111 が設けられており、回転軸111 を回転させることで、攪拌翼112 よって攪拌槽110 内の流体の攪拌および均一混合を行うものである。
この外部循環式攪拌装置100 では、攪拌槽110 の側面と下端との間を連通させる外部配管113 が設けられており、この外部配管113 の途中に設けられたポンプＰによって、攪拌槽110 内の流体を外部配管113 を通して循環させている。この外部配管113 には、攪拌動作中に、流体を加熱したり、各種の化学処理を行うための処理措置114 が設けられている。
このため、攪拌翼112 よって攪拌槽110 内の流体の攪拌しながら、ポンプＰによって攪拌槽110 内の流体を外部配管113 内に導入すれば、処理措置114 によって外部配管113 内を流れる流体を加熱したり、各種の化学処理をしたりすることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、従来の外部循環式攪拌装置100 において、流体を化学反応させるため、触媒等の固体粒子が混合された流体を外部循環させる場合、流体がポンプＰを通過する際に、固体粒子が粉砕されてしまい、化学反応を維持できなくなるという問題がある。したがって、従来の外部循環式攪拌装置100 では、触媒等の固体粒子が混合された流体を、外部循環させながら攪拌することができなかった。
上記の欠点を解消するために、外部配管113 に流体を供給する動力源としてポンプＰを使用せずに、流体攪拌槽110 内の圧力分布を利用して流体を外部循環させる攪拌装置も考えられているが、この場合、外部配管113 から攪拌槽110 内に流体を戻す部分は、外部配管113 内を上向きに流体が流れるため、外部配管113 内の流体の流量が小さい場合には、固体粒子を攪拌槽110 内に戻すことができず、外部配管113 内に固体粒子が堆積してしまい、外部配管113 が詰まってしまう可能性がある。
【０００４】
本発明はかかる事情に鑑み、固体粒子が混合された流体を外部循環させても、固体粒子が破損することを防ぐことができ、しかも、外部配管が詰まることを防ぐことができる外部循環式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の外部循環式攪拌装置は、流体を収容するための攪拌槽と、該攪拌槽内に鉛直かつ回転自在に設けられた回転軸と、該回転軸に取り付けられ前記攪拌槽内に収容された流体を攪拌するための攪拌翼とを備えた攪拌装置であって、前記攪拌槽の底面において、下方に凹んだ副室が設けられており、前記攪拌槽の外方において、該攪拌槽の側面と、前記副室の側面との間を連通させる外部配管を備えており、前記副室の断面積が、前記外部配管の断面積よりも大きいことを特徴とする。
請求項２の外部循環式攪拌装置は、請求項１記載の発明において、前記外部配管が、前記副室の側面との接合部分において、その上流側から下流側に向けて下傾していることを特徴とする。
【０００６】
請求項１の発明によれば、回転軸を回転させれば、流体が旋回し、攪拌槽内の流体を外部配管内を通して外部循環させることができる。しかも、ポンプなどを使用しないので、流体中に固体粒子が混合されていても、固体粒子が粉砕されることがない。また、外部配管内を流れた固体粒子は、攪拌槽の底面に設けられた副室に流入するが、流体の旋回によって攪拌槽の中心部の圧力が低くなっているため、副室内に流入した固体粒子を、攪拌槽内に吸い上げることができる。よって、外部配管内を流れた固体粒子を確実に攪拌槽内に戻すことができる。さらに、副室の断面積が、外部配管の断面積よりも大きいので、副室に流入した固体粒子が副室内で詰まることを防ぐことができる。
請求項２の発明によれば、副室の側面との接合部分において、外部配管が上流側から下流側に向けて下傾しているので、たとえ外部配管内の流体の流れが弱くても、外部配管内の固体粒子は重力によって副室に向けて移動する。しかも、外部配管の内部に比べ、副室内は圧力が低くなっているので、固体粒子は副室内に吸引される。このため、配管内を流れる流体の流量が少なくても固体粒子を副室まで確実に流すことができ、配管内に固体粒子が詰まることを防ぐことができる。
【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は本実施形態の外部循環式攪拌装置１の概略断面図である。同図に示すように、本実施形態の外部循環式攪拌装置１は、攪拌槽１０、回転軸１１、攪拌翼１２、外部配管１３および副室３０から基本構成されており、攪拌槽１０の底面に副室３０を設けたことが特徴である。
【０００８】
図１に示すように、攪拌槽１０は、中空な円筒状の容器であり、その内部に流体Ｌを収容するためのものである。この攪拌槽１０の底面の中央部には、副室３０が設けられいるが、詳細は後述する。
この攪拌槽１０の内部には、鉛直かつ攪拌槽１０の中心軸と同心の回転軸１１が設けられている。この回転軸１１は、攪拌槽１０に回転自在に取り付けられている。この回転軸１１の下端部には、攪拌翼１２が取り付けられている。
このため、回転軸１１を回転させれば、攪拌翼１２が回転するので、攪拌槽１０内には回転軸１１を中心とする旋回流が発生し、攪拌槽１０内に収容された流体Ｌが攪拌される。
【０００９】
なお、図１には、攪拌翼１２の一例としてマックスブレンド翼（マックスブレンドは住友重機械工業株式会社の登録商標である）を示したが、攪拌槽１０内全体に旋回流を発生させることができるものであれば、パドル翼や傾斜パドル翼、タービン翼、アンカー翼等、どのような形状をしたものでもよい。
【００１０】
さて、本発明の特徴である副室３０について詳細に説明する。
図１に示すように、前記攪拌槽１０の底面の中央部には、副室３０が設けられている。この副室３０は、攪拌槽１０の底面から下方に凹んで形成されている。この副室３０は、攪拌槽１０の中心軸と同心の円筒状をしている。この副室３０は、その断面積が後述する外部配管１３の断面積よりも大きいものである。この副室３０の直径は攪拌槽１０の直径の１０〜３０％が好適であり、その軸方向長さは副室３０の直径の100 〜300 ％が好適である。
【００１１】
なお、副室３０は、攪拌槽３０の底面に貫通孔を形成し、その貫通孔を覆うように円筒状の部材を取り付けて形成してもよい。
さらになお、副室３０の形状は円筒状に限られず、その横断面の中心が、攪拌翼１２の回転中心軸上に設けられていればよい。
さらになお、攪拌槽１０の底面において、副室３０を設ける位置は攪拌槽１０の底面の中央部に限られず、その横断面の中心が攪拌翼１２の回転中心軸上に設けられていればよく、攪拌槽１０の底面の中央部に対して偏心していてもよい。
【００１２】
つぎに、外部配管１３を説明する。
図１に示すように、攪拌槽１０の外部には、攪拌槽１０の側面と副室３０の側面との間を連通させる外部配管１３が設けられている。この外部配管１３において、攪拌槽１０の側面に取り付けられた一端は攪拌槽１０に収容された液体の液面より下方に取り付けられている。
この外部配管１３は、副室３０の側面との接合部分において、その上流側から下流側に向けて下傾している。
【００１３】
また、この外部配管１３には、外部処理装置１４が介装されている。この外部処理装置１４は、例えば熱交換機や外部光照射装置であり、流体Ｌを加熱したり光を当てたりして流体Ｌの攪拌槽１０内での反応を促進させることができる。
なお、外部処理装置１４は上記のものに限られず、流体Ｌの特性を連続計測するための計測装置や、流体Ｌに微量成分を投入するための投入装置等、どのような装置であってもよい。
【００１４】
上記のごとき構成であるので、本実施形態の外部循環式攪拌装置１によれば、回転軸１１を回転させれば、攪拌翼１２によって攪拌槽１０内の流体Ｌが攪拌されるので、攪拌槽１０内には回転軸１１を中心とする旋回流が形成され、攪拌槽１０の中心の圧力に対して、攪拌槽１０の側面近傍の圧力が高くなる。すると、外部配管１３において、副室３０の側面に取り付けられた一端における圧力に対して、攪拌槽１０の側面に取り付けられた一端における圧力が高くなり、外部配管１３には攪拌槽１０の側面から副室３０の側面に向かう流れが形成される。つまり、ポンプ等の機械的装置を外部配管１３に取り付けなくても、外部配管１３に攪拌槽１０内の流体Ｌを流して、流体Ｌを外部循環させることができる。
【００１５】
また、ポンプ等の機械的装置を使用しないので、流体Ｌ中に触媒などの固体粒子が混合されていても、固体粒子が粉砕されることがない。
【００１６】
さらに、外部配管１３内を流れた固体粒子は、攪拌槽１０の底面の中央部に設けられた副室３０に流入するが、流体の旋回によって攪拌槽１０の中心部の圧力が低くなっているため、副室３０内に流入した固体粒子を、攪拌槽１０内に吸い上げることができる。しかも、副室３０の断面積が、外部配管１３の断面積よりも大きいので、副室３０に流入した固体粒子が副室３０内で詰まることを防ぐことができる。
【００１７】
さらに、副室３０の側面との接合部分において、外部配管１３が上流側から下流側に向けて下傾している。このため、たとえ外部配管１３内の流体Ｌ流れが弱くても、外部配管１３内の固体粒子は重力によって副室３０に向けて移動するので、外部配管１３内に固体粒子が詰まることを防ぐことができる。
【００１８】
つぎに、本実施形態の外部循環式攪拌装置１の作用と効果を説明する。
外部循環式攪拌装置１において、化学反応させる場合、触媒等の固体粒子を混合した流体Ｌを攪拌槽内に入れて、回転軸１１を回転させる。
すると、攪拌槽１０内には回転軸１１を中心とする旋回流が発生し、攪拌槽１０内の流体Ｌは、攪拌槽１０内で攪拌されるとともに、攪拌槽１０の中心の圧力と攪拌槽１０の側面近傍の圧力との差圧によって外部配管１３に供給される。
【００１９】
外部配管１３内に供給された流体Ｌは、外部配管１３に介装された外部処理装置１４によって、処理された後、攪拌槽１０の底面に設けられた副室３０に流入する。
このとき、副室３０の側面との接合部分において、外部配管１３は、その上流側から下流側に向けて下傾しているので、たとえ外部配管１３内の流体Ｌ流れが弱くても、外部配管１３内の固体粒子は重力によって副室３０に確実に流入する。
【００２０】
副室３０内に流入した流体Ｌは、流体の旋回によって攪拌槽１０の中心部の圧力が低くなっているため、攪拌槽１０内に吸い上げられる。このため、流体Ｌに混合した固体粒子も確実に攪拌槽１０内に戻すことができる。
【００２１】
また、副室３０内の流体Ｌは、攪拌槽１０に吸い上げられるため、副室３０内の圧力は、外部配管１３内の圧力よりも低くなっているので、外部配管１３内の固体粒子は副室３０内に吸引される。したがって、外部配管１３内を流れる流体Ｌの流量が少なくても固体粒子を副室３０まで確実に流すことができ、外部配管１３内に固体粒子が詰まることを防ぐことができる。
【００２２】
上記のごとく、本実施形態の外部循環式攪拌装置１によれば、固体粒子が混合された流体Ｌを外部循環させても、固体粒子が破損することを防ぐことができ、しかも、外部配管１３が詰まることを防ぐことができるという効果を奏する。
【００２３】
また、図２に示すように、副室３０内において、その底面に、例えば円錐状突起や截頭円錐状突起等、錐状の突起３１を設けてもよい。この場合、攪拌翼１２の回転速度が遅くて、副室３０から攪拌槽１０に流体を吸い上げる力が弱い場合でも、固体粒子が副室３０内に滞留することを防ぐことができ、好適である。
【００２４】
さらに、図３に示すように、副室３０に対する外部配管１３の配置は、２本の外部配管１３同士が互いに対向するように設けてもよいし（図３(A) ）、２本の外部配管１３同士がわずかに偏心するように配置してもよいし（図３(B) ）、外部配管１３から副室３０に流体Ｌが流入する方向が副室３０の接線方向となるように外部配管１３を配置してもよい（図３(C) ）。上記のごとく外部配管１３の配置すれば、副室３０内における流体の螺旋運動によって固体粒子が副室３０内に滞留することを防ぐことができ、好適である。
とくに、図３(B) および図３(C) のように外部配管１３の配置すれば、副室３０内に強い旋回流を発生させることができるので、固体粒子が副室３０内に滞留することを防ぐ効果をさらに高めることができる。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、固体粒子が混合された流体を外部循環させても、固体粒子が粉砕されることがなく、外部配管内を流れた固体粒子を確実に攪拌槽内に戻すことができ、固体粒子が副室内で詰まることを防ぐことができる。
請求項２の発明によれば、配管内を流れる流体の流量が少なくても固体粒子を副室まで確実に流すことができ、配管内に固体粒子が詰まることを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の外部循環式攪拌装置１の概略断面図である。
【図２】副室３０の他の実施形態の概略断面図である。
【図３】副室３０と外部配管１３の接続部分の概略説明図である。
【図４】従来の外部循環式攪拌装置100 である。
【符号の説明】
１外部循環式攪拌装置
１０攪拌槽
１１回転軸
１２攪拌翼
１３外部配管
３０副室
Ｌ流体

Claims

流体を収容するための攪拌槽と、該攪拌槽内に鉛直かつ回転自在に設けられた回転軸と、該回転軸に取り付けられ前記攪拌槽内に収容された流体を攪拌するための攪拌翼とを備えた攪拌装置であって、
前記攪拌槽の底面において、下方に凹んだ副室が設けられており、
前記攪拌槽の外方において、該攪拌槽の側面と、前記副室の側面との間を連通させる外部配管を備えており、
前記副室の断面積が、前記外部配管の断面積よりも大きい
ことを特徴とする外部循環式攪拌装置。
前記外部配管が、前記副室の側面との接合部分において、その上流側から下流側に向けて下傾している
ことを特徴とする請求項１記載の外部循環式攪拌装置。