JP5597211B2 - 撹拌装置 - Google Patents

Description

本発明は、撹拌装置、特に液に増粘剤を分散させる際に使用される撹拌装置に関する。

従来から、化粧品や医薬品、化学品、食品等、製品の使用感、質感等を向上させるために、増粘剤を原料とする製品が数多く製造されている。このような増粘剤を原料とする製品は、粘度を上昇させるために、増粘剤を水に分散させ膨潤させる。この分散膨潤工程においては、増粘剤は塊状となっているため、水と接触すると瞬間的にダマ（増粘剤が塊のまま水と接触することにより、増粘剤の表面のみに水が付着してできる構造物）を形成する。したがって、生成したダマをできるだけ微細化させ、ダマ内部の増粘剤を順次水に分散させ膨潤させることにより、効率的に水との構造物を形成することが望ましい。

従来、この分散膨潤工程においては、増粘剤を撹拌するために、いわゆるディスパーミキサーと呼ばれる、回転軸と、回転軸の周りで回転する、円盤状の部材の外周に複数の歯がのこぎり状に形成されてなるディスパー羽根とを有する撹拌装置が用いられている。このディスパーミキサーは、強力な剪断力により、生成したダマを微細化するものである。

一方、増粘剤を液体に分散して液（増粘剤と液体との混合物）を増粘させるためには、増粘剤を膨潤させ、この膨潤により形成される液体と増粘剤の構造物の形成を維持する必要がある。このように、液を増粘剤により増粘させる場合、増粘剤の膨潤を主目的としているため、撹拌による強力な剪断力を必要としない。

上述のディスパーミキサーを用いて増粘剤を液体に分散する場合、ディスパー羽根の先端部分で強い剪断力が局部的に発生するため、増粘剤の膨潤により形成された増粘剤と液体との構造物を破壊してしまう場合が多い。また、一つの渦による規則的な対流が引き起こされるため、特定の増粘剤のみが水と接触しやすい。そのため、液全体で粘度が不均一になり、製品粘度の上昇という目的を達成するのが困難であり、製品の質の均質化が難しくなるという問題がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、生成したダマをできるだけ微細化して液体に分散させることにより、効率的に液体と増粘剤との構造物を形成して、液の粘度上昇を従来よりも促進させることでき、かつ製品の質の均質化を図ることが可能な撹拌装置を提供することを目的とする。

本発明の撹拌装置は、撹拌槽と、該撹拌槽内に、上下動可能かつ垂直方向に配設されたロッドと、該ロッドを上下に駆動する駆動部と、該ロッドに固定され、前記ロッドの軸心に対して垂直な面上に形成されるディスパー羽根とを備える撹拌装置であって、前記ディスパー羽根が、前記ディスパー羽根の外周に沿って、前記ディスパー羽根の上方および／または下方に向かって突出し、前記ロッドの上下動により、羽根真上領域および羽根中央真下領域において前記ロッド周りに旋回流を発生させる傾斜部を有したエッジ部を有し、前記ディスパー羽根に、上下方向に貫通し、前記ロッドの上下動により、前記ロッドの移動方向に生じる、前記旋回流に衝突する渦を発生させる複数の貫通孔が形成され、前記ロッドの上下動のみにより、前記旋回流と渦とを衝突させることが可能であることを特徴とする。

さらに、本願発明の撹拌装置は、前記エッジ部が、上下交互に形成されているのが好ましい。

さらに、本願発明の撹拌装置は、複数の貫通孔の開口面積の合計が、前記ディスパー羽根の面積に対して、２．２〜８．６％であるのが好ましい。

さらに、本願発明の撹拌装置は、ディスパー羽根に複数の貫通孔を備える場合、前記複数の貫通孔は、前記ディスパー羽根の中心から等しい距離にある仮想円上に等間隔に配置されているのが好ましい。また、この場合、前記ディスパー羽根の中心からの距離が異なる複数の仮想円上に配置するとさらに好ましい。

さらに、本願発明の撹拌装置は、ディスパー羽根のエッジ部が、前記ディスパー羽根の外周に沿った仮想円の接線に対して、１５〜３０°傾斜して配設されているのが好ましい。

以上のように、本発明の撹拌装置によれば、撹拌槽内の増粘剤と液体を撹拌する際、撹拌槽の内部で、エッジ部による旋回流により増粘剤を含む液を流動させて、液の粘度上昇を促進させることができると共に、製品の質を均質化することができる。さらに、ディスパー羽根に、上下方向に貫通する複数の貫通孔を形成するため、液（増粘剤と液体の混合物）が複数の貫通孔を通過することによる渦が生じ、エッジ部による旋回流と貫通孔の渦との衝突、あるいは貫通孔の渦同士の衝突により、撹拌槽内に複雑な流れが引き起こされる。この結果、増粘剤を含む液が不規則に流動して増粘剤の液体への分散が促進され、液の粘度上昇をさらに促進させることができるとともに、製品の質をさらに均質化することができる。

さらに、エッジ部は、上下交互に形成すると、前記ディスパー羽根の上下で均等に旋回流を発生させることができるので、増粘剤の液体への分散を効率よく促進させることができる。

さらに、複数の貫通孔の開口面積の合計を、前記ディスパー羽根の面積に対して、２．２〜８．６％にすることで、ディスパー羽根の強度を確保したまま、増粘剤の液体への分散を確実に促進することが可能な渦を発生させることができる。

さらに、前記ディスパー羽根に貫通孔を備える場合、複数の貫通孔を、前記ディスパー羽根の中心から等しい距離にある仮想円上に等間隔に配置するようにすると、撹拌層内に貫通孔による渦を満遍なく発生させることができるので、増粘剤の液体への分散の促進に貢献できる。また、この場合、複数の貫通孔は、前記ディスパー羽根の中心からの距離が異なる複数の仮想円上に配置するようにすると、乱流発生箇所が撹拌槽内で偏るのを確実に回避することができるため、増粘剤の液体への分散性の促進に大きく貢献できる。

さらに、ディスパー羽根のエッジ部を、前記ディスパー羽根の外周に沿った仮想円の接線に対して、１５〜３０°傾斜させると、ディスパー羽根の上部あるいは下部に旋回流を効率良く発生させることができるため、増粘剤の液体への分散性を向上させて、製品の質の均質化を確実に行なうことができる。

本発明の撹拌装置を示す正面図である。 図１のディスパー羽根の拡大図である。 図１に示すディスパー羽根のエッジ部を説明するための平面図である。 図１に示す撹拌装置で撹拌槽内の液を撹拌した際（ロッドを上から下に下ろした時）の撹拌槽内の液の流れを示した概念図である。 図１に示す撹拌装置で撹拌槽内の液を撹拌した際（ロッドを下から上に上げた時）の撹拌槽内の液の流れを示した概念図である。 図１に示す撹拌装置で撹拌槽内の液の撹拌を続けて液を増粘させた際の撹拌槽内の液の流れを示した概念図である。 本発明の他の実施形態であり、ディスパー羽根を示す概念図である。 図１に示すディスパー羽根のエッジ部の高さを説明する斜視図である。

以下に本発明の実施の形態について、図１〜図７を参照して説明する。

図１に本発明の撹拌装置を示す。この撹拌装置１は、撹拌槽２と、撹拌槽２内に、上下動可能かつ垂直方向に配設されたロッド３と、このロッド３を上下に駆動する駆動部４と、ロッド３に固定され、このロッド３の軸心に対して垂直な面上に形成されるディスパー羽根５（以下、単に羽根５という）とで主要部が構成されている。

駆動部４は、ロッド３を介して羽根５を上下動させることができるものであれば、公知の駆動機構を採用することができ、特に限定されることはないが、たとえば、図１においては、公知のクランク機構によりロッド３を上下動させている。具体的には、駆動部４は、支持台６の上面部６Ａに載置されており、側面部４Ａに、軸状の回転バー７と、この回転バー７の軸方向に沿って形成された溝７Ａに嵌合してねじ止めされている動力伝達軸８とを備える。動力伝達軸８はロッド３に連結されているため、駆動部４を作動させて回転バー７を回転させると、この回転力が動力伝達軸８を介して垂直方向の動力に変換されて、ロッド３が上下動する。また、撹拌槽２は、支持台６の図示しない底面部に載置されている。なお、図１では、説明をわかりやすくするために撹拌装置１の撹拌部分（撹拌槽２や羽根５）を斜視図で示した。

ロッド３の上下方向の振幅回数（上下方向の往復回数）は、撹拌する液の性質によって適宜変更が可能であり、ロッド３の上下方向のストロークは、撹拌槽の大きさにより適宜変更することが可能である。また、ロッド３の上下移動は、液面内で上下移動を繰り返すようにしてもよいし、液面の高さを超えて上下移動させるようにすることもできる。

ロッド３の駆動部４側の部位は、半円筒状の支持部材９で覆われている。この支持部材９が支持台６の鉛直方向フレーム６Ｂにネジ止めされることにより、ロッド３が支持台６に固定されている。

図２ａに図１に示した羽根５の拡大図を示す。羽根５は、図２ａにおいては、外周に上下に交互に突出する複数のエッジ部１０が連続して形成されている。エッジ部１０は、図２ｂに示すように、ロッド３が取り付けられる中心孔５Ａから等しい距離にあり、かつ、羽根５の外周に沿った仮想円Ｐ１（図中一点鎖線で示す）に対して、やや傾斜した角度で羽根５から立ち上がっている。エッジ部１０を羽根５の外周に沿って傾斜させることにより、ロッド３を上下動させ、羽根５を上下動させるだけで、撹拌槽２内部の液に旋回流を生じさせることができる。なお、エッジ部１０は、羽根５を上下動させることにより、撹拌槽２内で旋回流を生じさせることができるものであれば、図２ａに示す態様に限られるものではなく、上下の一方側にエッジ部１０を形成することもできるし、上方および下方の両方に連続したエッジ部１０を形成してもよいし、また必ずしも上下交互にエッジ部１０を設けなくともよいが、上下交互にエッジ部１０を設けることにより、旋回流を効率よく発生させることができる。このエッジ部１０の傾斜角度θは、特に限定されるものではないが、当該仮想円Ｐ１の接線に対して、１５〜３０°であることが好ましい。傾斜角度が１５°より小さいと、液が撹拌槽の内壁面へ流れにくいという理由でエッジ部１０による旋回流が生じにくく、傾斜角度度が３０°よりも大きいと、液が撹拌層の内壁面へ激しく衝突するという理由により、エッジ部１０による旋回流が生じにくい。

また、羽根５は、図２ａに示すように、ロッド３が取り付けられる中心孔５Ａから等しい距離にある仮想円Ｐ２（図中一点鎖線で示す）上に、複数（６個）の貫通孔１１が等間隔に形成されている。貫通孔１１の形状は、図２ａにおいては円形であり、後述する渦流を発生させるうえでは円形であることが好ましいが、特にその形状は限定されるものではなく、ロッドを上下させることにより渦を発生させるできるものであれば、楕円、多角形状であってもよい。また、貫通孔１１の大きさ（円形の場合は径）は、特に限定されるものではなく、撹拌槽２や羽根５の大きさによって適宜変更可能であるが、ダマが貫通孔１１を通過できる大きさとすることが好ましい。

次に、本実施形態の撹拌装置１を用いて水に増粘剤を分散させる際の撹拌槽２内部の様子について、図３および図４を参照して説明する。なお、図３および図４において、羽根５の形状は、図面を見やすくするために簡略化して示している。

（ロッド３を上から下に下ろした時）
図３に示すように、ロッド３を矢印αで示すように上から下に下ろした時、羽根５の中央真下領域（Ａ領域）では、撹拌槽２内の液（増粘剤と水との混合液）は、羽根５と撹拌槽２の底面部とで挟まれて強い圧力が加えられるため、液の大半は、矢印ａ１で示すように貫通孔１１を通過して渦を発生させるが、液の一部は、矢印ａ２で示すように羽根円周側真下領域（Ｂ領域）へ移動する。Ｂ領域に移動した液は、羽根５の下方側のエッジ部１０に衝突し、衝突した液の流れは、エッジ部１０の傾斜部により、旋回流を発生させる。発生した旋回流は、矢印ｂで示すように羽根５と撹拌槽２との間の隙間１２から流れる。エッジ部１０に衝突しない液であっても、既に生じている旋回流と一体となって、矢印ｂで示すように羽根５と撹拌槽２との間の隙間１２から流れるが、大半は、矢印ａ１で示すように貫通孔１１を通過して、渦を発生させる。このように、貫通孔１１で多数の渦を発生させることができるため、増粘剤の水への分散性を向上させることができる。また、貫通孔１１による多数の渦に加え、エッジ部１０で旋回流を発生させることができるため、増粘剤と水とが接触する回数が増加して、水中における増粘剤の偏りが解消されることから、増粘剤の水への分散性の向上に貢献することができる。

羽根円周側真下領域（Ｂ領域）では、液は、羽根５と撹拌槽２の底面部とで挟まれて強い圧力が加えられるため、矢印ａ１で示すように貫通孔１１を通過する。しかし、貫通孔１１の開口径よりも、羽根５と撹拌槽２との間の隙間１２の開口径の方が大きいことから、貫通孔１１よりも隙間１２からの方が矢印ｂに示すように液が通過しやすい。

羽根真上領域（Ｃ領域）では、上側に突出するエッジ部１０により、矢印ｃで示す１つの大きな旋回流が発生しているため、増粘剤は水に分散されやすい。また、ロッド３の下降動作により、貫通孔１１で発生した渦とＣ領域で既に生じている旋回流ｃとが衝突するので、増粘剤の水への分散性をより向上させることができる。

（ロッド３を下から上に上げたとき）
図４に示すように、ロッド３を矢印βで示すように下から上に上げた時、羽根中央上部領域（Ｄ領域）では、液は、羽根５の上部が解放されていることから圧力がほとんど加えられないため、一部は矢印ｄ１で示すように貫通孔１１を通過して渦を発生させるが、大半は矢印ｄ２で示すように羽根円周側真上領域（Ｅ領域）へ移動する。Ｅ領域に移動した液は、羽根５の上方側のエッジ部１０に衝突し、衝突した液の流れは、エッジ部１０の傾斜により旋回流を発生させる。発生した旋回流は、矢印ｅで示すように、羽根５と撹拌槽２との間の隙間１２から流れる。エッジ部１０に衝突しない液であっても、既に生じている旋回流と一体となって、矢印ｅで示すように、羽根５と撹拌槽２との間の隙間１２を通過する。

羽根円周側真上領域（Ｅ領域）では、液は、羽根５の上部が解放されて圧力がほとんど生じないため、矢印ｅで示すように、羽根５と撹拌槽２との間の隙間１２を通過しやすい。

羽根中央真下領域（Ｆ領域）では、羽根５の下側に突出するエッジ部１０の作用により、矢印ｆで示すように１つの大きな旋回流ｆが発生するため、水中における増粘剤の偏りが解消されることから、増粘剤の水への分散性の向上に貢献することができる。

（ロッド３の上下動の繰り返しにより液が増粘したとき）
図５に示すように、図３および図４に示すようなロッド３の上下動を繰り返して液の撹拌を進めると、液は増粘して、貫通孔１１を通過し難くなる。そのため、羽根真上領域（Ｇ領域）および羽根真下領域（Ｉ領域）の液の大部分は、矢印ｇ、ｉで示すように撹拌槽２の内壁面側へ移動して、矢印ｈで示すように、撹拌槽２と羽根５との間の隙間領域（Ｈ領域）を通過する。ここで、羽根５と撹拌槽２の内壁は、液内物（ダマ）の微細化可能に、隙間１２を介して近接させているので、増粘した液は、領域Ｈにおいて、羽根５と撹拌槽２の内壁面との間で、ダマのすり潰しや引き伸ばしがなされてダマが微細化される。この結果、増粘剤の水への分散が効率よく行われる。なお、図５では、Ｈ領域をわかりやすくするために、撹拌槽２内の構造を図３、４よりも拡大して示している。

以上のように、本実施形態の撹拌装置１によれば、エッジ部１０が上下方向に形成された羽根５を上下動させることにより、液が羽根５に形成された貫通孔１１を通過して生じる複数の渦、エッジ部１０により生じる旋回流ｃ，ｆ、および、貫通孔１１で生じる渦と旋回流ｃ，ｆとの衝突により、撹拌槽２内に液の複雑な流れを形成することができるため、増粘剤の水への分散性を向上させることができる。

貫通孔１１の直径や個数や面積については適宜変更することが可能である。例えば、本実施形態では、図１、図２ａ、および図２ｂに示すように、６個の貫通孔１１を図示しているが、これに限られるものではない。しかし、増粘剤の水への分散性は、貫通孔１１の条件に大きく左右され、例えば、貫通孔１１が小さすぎると、貫通孔１１を液が通過しにくくなったり、最適な勢いの渦が発生しにくくなったりして、貫通孔１１で渦が生じにくくなり、増粘剤の水への分散性を促進させるのが困難になる。また、貫通孔１１の数が少なすぎると、貫通孔１１により生じる渦の数が少なすぎて増粘剤の水への分散性を向上させるのが困難になる。

本発明の撹拌装置１において、貫通孔１１により、ロッド３を上下させたときに、渦を効率よく発生させるために、複数の貫通孔１１の面積の合計は、羽根５の面積に対して２．２〜８．６％とするのが好ましい。貫通孔１１の面積が羽根５の面積の合計が２．２％よりも小さいと、貫通孔１１が小さすぎて液が通過しにくくなって、渦が生じにくくなったり、十分な勢いの渦が生じにくくなる。その結果、増粘剤の水への分散性を十分に向上させることが困難になる。一方、貫通孔１１の面積が羽根５の面積の８．６％よりも大きいと、羽根５に対する貫通孔１１の面積比が大きくなって、十分な勢いの渦が生じにくくなり、羽根５の強度を十分に確保することが困難になる。

また、撹拌槽２内での渦の発生箇所を撹拌槽２内で均等にするために、貫通孔１１は、羽根５の全体に均等に形成して、特定箇所に偏らないようにすることが好ましく、貫通孔１１の大きさ（貫通孔１１が円形の場合は直径）や互いの貫通孔１１の間隔を等しくすることが好ましい。

本実施形態では、上述のように羽根５に貫通孔１１を均等に形成するための一手段として、貫通孔１１は、羽根５の中心から等距離にある仮想円Ｐ２上に等間隔に配置している。そのため、撹拌層内に貫通孔による渦を満遍なく発生させることができるので、増粘剤の液体への分散性の促進に貢献できる。

一方で、貫通孔１１の配置方法は、本実施形態に限られるものではない。例えば、貫通孔１１を本実施形態のように６個とする場合、図６に示す他の実施形態のように、６個の貫通孔１１のうち４つを羽根５の中心Ｏから等しい距離にある内側仮想円Ｑ（一点鎖線で示す）上に等間隔で配置し、残りの２個の貫通孔１１を、羽根５の中心Ｏから等しい距離にあり、かつ、中心Ｏからの距離が、中心Ｏから仮想円Ｑまでの距離よりも長い外側仮想円Ｒ（一点鎖線で示す）上に等間隔で配置することもできる。この場合、貫通孔１１による渦が撹拌槽２内で偏って発生するのを確実に防止することができるため、増粘剤の液体への分散性の促進に大きく貢献できる。特に、図６に示すように、貫通孔１１を外側仮想円Ｒよりも、内側仮想円Ｑ側に集中させる、たとえば、内側仮想円Ｑ上の貫通孔１１の個数を、外側仮想円Ｒ上の貫通孔１１の個数に対して１．５倍〜４倍とすることにより、さらに分散性を促進させることができる。なお、貫通孔１１は、貫通孔１１に発生する渦が互いに干渉して各渦の勢いが低下しないように配置するのが好ましい。また、複数の仮想円上に貫通孔１１を形成する場合、特定の仮想円上に貫通孔１１が偏らないように考慮するとともに、羽根５の回転時の条件等を考慮して、各仮想円上に配置する貫通孔１１の個数を決定するのが望ましい。また、貫通孔１１を形成する仮想円は、内側仮想円Ｑと外側仮想円Ｒの２つの場合に限らず、３つ以上であってもよい。

本実施形態では、エッジ部１０は、上下交互に形成しているため、羽根５の上下で均等に旋回流を発生させることができるので、増粘剤の液体への分散を効率よく促進させることができる。

また、エッジ部１０の突出長さは、特に限定されるものではないが、羽根５の直径の５〜１２．５％にすると、増粘剤の水への分散性を向上させて、液の粘度をさらに高めることができる。ここで、エッジ部１０の突出長さとは、上方に突出するエッジ部１０の場合、図７に矢印ｌで示した長さを意味し、下方に突出するエッジ部１０の場合、図７に矢印ｍで示した長さを意味する。

また、エッジ部１０は、羽根５の外周に沿った仮想円Ｐ１（図２ｂ）の接線ｎ１，ｎ２に対して１５〜３０°傾斜させるのが好ましい。傾斜角度が１５°よりも小さいと、液が撹拌槽２の内壁面へ流れにくいことによりエッジ部１０で十分な旋回流を発生させることができず、傾斜角度が３０°よりも大きい場合にも、液が撹拌槽２の内壁面へ激しく衝突することによりエッジ部１０で十分な旋回流を発生させることが困難になる。

また、撹拌槽２の底に皿形鏡板等を採用して、撹拌槽２の底を平らにしないようにすると、ロッド３を上から下に下ろした時、増粘剤が撹拌槽２の内壁面方向へ流れやすくなって、羽根５の裏面に増粘剤が付着しにくくなるため、好ましい。

以下、実施例により本発明の撹拌装置をより詳細に説明するが、本発明の撹拌装置は、これらになんら限定されるものではない。

まず、ディスパー羽根５（以下、単に羽根５とする）の条件が異なる本発明の実施例１〜１３と、実施例の効果を比較検討するための次の比較例１〜３を準備した。

実施例１〜４は、撹拌槽２の内径が２７０ｍｍ、撹拌槽２内に配設されるディスパー羽根５の径が２００ｍｍ、孔数を６個として均等に配置し（同一の円弧上に等間隔で配置）、エッジ部１０の傾斜角度を１５．０°、エッジ部１０の高さを上下とも１０ｍｍとして孔面積、孔径のみを変えた。実施例１〜４のそれぞれの羽根面積に対する貫通孔の面積の比率は、２．２、４．３、８．６、１３．０であった。

実施例５〜７は、羽根の中心から等距離にある２つの仮想円（羽根の中心からの距離が近い方の内側仮想円と遠い方の外側仮想円）のそれぞれの仮想円上に配置する貫通孔の個数を実施例２から表１に示すように変更（内側仮想円および外側仮想円に３個、内側仮想円：４個、外側仮想円：２個、内側仮想円：２個、外側仮想円：４個）したほかは実施例２と同様とした。

実施例８〜１０は、羽根のエッジ部１０の突出長さを表１に示すように変更（エッジ部１０の突出長さが羽根径に対して上下の一方が５％（１０ｍｍ）、他方が１２．５％（２５ｍｍ）の場合、上下共に１２．５％（２５ｍｍ）の場合）したほかは実施例６と同様とした。

実施例１１、１２は、羽根５のエッジ部１０の傾斜角度を変更（３０°、４５°）したほかは実施例８と同様とした。

実施例１３は、撹拌槽２の内径が１１６ｍｍ、撹拌槽２内に配設されるディスパー羽根５の径が１００ｍｍ、孔数を６個として内側仮想円：４個、外側仮想円：２個に配置し、羽根面積に対する貫通孔の面積の比率を４．３とし、エッジ部１０の傾斜角度を１５．０°、エッジ部１０の高さを上下とも１２．５ｍｍとした。つまり、ディスパー羽根５の径、貫通孔の径、およびエッジ部１０の上下の高さを実施例８の半分とし、他の条件を実施例８と同じにした。

つぎに、比較例について説明する。比較例１は、羽根直径が２００ｍｍ、エッジ部がなく、貫通孔を設けなかった。比較例２は、羽根直径が２００ｍｍ、エッジ部がなく、貫通孔を、孔面積合計／羽根面積が実施例８と同じ条件で設けた（孔数：６個、羽根面積に対する孔面積の比率：４．３、貫通孔１１の配置方法：内側仮想円：４個、外側仮想円：２個）。比較例３は、羽根５にエッジ部１０のみを設け、貫通孔１１を設けなかった。羽根５の他の条件は実施例１と同様である。

つぎに、実施例および比較例の撹拌装置の撹拌条件および評価方法を説明する。

実施例１〜１２および比較例１〜３は、液の全量は５０００ｍＬとし、増粘剤として、和光純薬工業（株）製のハイビスワコー１０４（登録商標）を使用し、増粘剤の条件は、１．０重量％、２．０重量％、３．０重量％の３パターンとした。また、ストローク条件を、振幅幅１１５ｍｍ、振幅回数１１０回／ｍｉｎとし、撹拌時間を、１０分、２０分、３０分の３パターン（但し、増粘剤が１．０重量％の場合は、実施例２、３については１０分の場合のみ、他の実施例については１０分および２０分の場合のみ）で撹拌し、攪拌中における液が流動する様子、撹拌後の増粘剤のダマの状態を、目視により観察した。また、実施例１３は、液の全量は６００ｍＬとし、上述した条件で撹拌および評価を行った。

また、評価基準は、強い旋回流と十分な勢いの渦が発生することで増粘剤が水に均一分散されるために、液中のダマが最も微細かつ微量であったものを◎とし、◎には及ばないが、液中のダマが微細かつ微量であったものを○とし、旋回流や渦の勢いが弱いために液中のダマが大きく、分散されない増粘剤による羽根および容器への付着量が多いものを△とし、一部の増粘剤が滞留したままであり、さらに羽根および容器への付着量が多いために効率的な増粘剤の分散が期待できなかったものを×とした。この結果を表１に示す。

上記の実験の結果では、実施例１〜１３はいずれも比較例１〜３より増粘剤の水への分散性に優れていた。

特に、貫通孔１１だけを設けた比較例２、エッジ部１０だけを設けた比較例３は、いずれも液の流動性が低く、増粘剤の水へ分散性が悪かったが、実施例１〜１３の実験結果では、エッジ部１０と貫通孔１１とを両方設けることにより、増粘剤の水への分散性が向上することがわかった。また、実施例１〜４から、羽根面積に対する貫通孔の面積の比率が、２．２〜８．６％の範囲にある場合、特に、４．３％の場合（実施例２）に、増粘剤の水への分散性がさらに良いことが判明した。

また、実施例５〜７の実験結果より、実施例６が特に液の流動性が良く、増粘剤の水への分散性が向上し、貫通孔１１は、複数の異なる仮想円上に分散させて配置するのが好ましく、特に貫通孔１１を撹拌羽根５の中央側の内側仮想円上の貫通孔１１を外側仮想円上の貫通孔１１よりも多く設けたもの（実施例６）は、増粘剤の水への分散性が向上することがわかった。

また、実施例８〜１０の実験結果により、実施例８がエッジ部１０の突出長さの効果が特によく現れ、液の流動性が良かったことから、エッジ部１０の突出長さは上方および下方の両方の長さが同じであり、かつ長さが長い（羽根５の直径の１２．５％）方が分散性が良いことがわかった。

また、実施例８、１１、１２の実験結果より、エッジ部１０の傾斜角度が１５〜３０°の場合、特にエッジ部１０の傾斜角度が１５°の場合（実施例８）に、液の流動性および増粘剤の水への分散性に優れていることが判明した。

また、実施例８、１３の実験結果より、撹拌槽の大きさが変わっても、羽根径、貫通孔の孔径、エッジ部の高さ等の比率が同じであれば、同等の効果が得られることがわかった。

１ 撹拌装置
２ 撹拌槽
３ ロッド
４ 駆動部
４Ａ 側面部
５ 羽根
５Ａ 中心孔
６ 支持台
６Ａ 上面部
６Ｂ 鉛直方向フレーム
７ 回転バー
８ 動力伝達軸
９ 支持部材
１０ エッジ
１１ 貫通孔
１２ 隙間

Claims (6)

1. 撹拌槽と、
   該撹拌槽内に、上下動可能かつ垂直方向に配設されたロッドと、
   該ロッドを上下に駆動する駆動部と、
   該ロッドに固定され、前記ロッドの軸心に対して垂直な面上に形成されるディスパー羽根と
   を備える撹拌装置であって、
   前記ディスパー羽根が、
   前記ディスパー羽根の外周に沿って、前記ディスパー羽根の上方および／または下方に向かって突出し、前記ロッドの上下動により、羽根真上領域および羽根中央真下領域において前記ロッド周りに旋回流を発生させる傾斜部を有したエッジ部を有し、
   前記ディスパー羽根に、上下方向に貫通し、前記ロッドの上下動により、前記ロッドの移動方向に生じる、前記旋回流に衝突する渦を発生させる複数の貫通孔が形成され、前記ロッドの上下動のみにより、前記旋回流と渦とを衝突させることが可能であることを特徴とする
   撹拌装置。
2. 前記エッジ部は、上下交互に形成されている請求項１記載の撹拌装置。
3. 前記複数の貫通孔の開口面積の合計が、前記ディスパー羽根の面積に対して、２．２〜８．６％である請求項１または２記載の撹拌装置。
4. 前記複数の貫通孔は、前記ディスパー羽根の中心から等しい距離にある仮想円上に等間隔に配置されている請求項１〜３のいずれかに記載の撹拌装置。
5. 前記複数の貫通孔は、前記ディスパー羽根の中心からの距離が異なる複数の仮想円上に配置されている請求項４記載の撹拌装置。
6. 前記ディスパー羽根のエッジ部が、前記ディスパー羽根の外周に沿った仮想円の接線に対して、１５〜３０°傾斜して配設されてなる請求項１〜５のいずれかに記載の撹拌装置。

Images