JP6644564B2 - 撹拌装置 - Google Patents

Description

本発明は撹拌装置に関する。混合、溶解、反応、蒸留、減圧脱水等の処理に撹拌装置が使用されている。撹拌装置は一般に、撹拌槽と該撹拌槽内に撹拌羽根が挿入された撹拌機とを備え、該撹拌機はモータと該モータで回転する回転軸と該回転軸に取付けられた撹拌羽根とを備えている。撹拌槽は、開放系のものや密閉系のもの、また加熱や冷却するもの、更には加圧や減圧するもの等、各種が使用されており、撹拌機は、回転軸に撹拌羽根が１段のみで取付けられたもの、２段以上の複数段で取付けられたもの、またかかる撹拌羽根の羽根部がパドル型のもの、タービン型のもの、リボン型のもの、スクリュー型のもの、マックスブレンド型のもの、フルゾーン型のもの等、これもまた各種が使用されている。本発明はかかる撹拌装置の改良に関する。

従来、撹拌槽と該撹拌槽内に撹拌羽根が挿入された撹拌機とを備え、該撹拌機がモータと該モータで回転する回転軸と該回転軸に１段又は２段以上で取付けられた撹拌羽根とを備える前記のような撹拌装置として各種が知られている（例えば、特許文献１〜８参照）。しかし、これら従来の撹拌装置のうちで、撹拌槽内のほぼ全域に亘り撹拌羽根の羽根部が配備されることとなる撹拌機を備えるもの、例えば撹拌羽根の羽根部がマックスブレンド型のものやフルゾーン型の撹拌機を備えるものは、相応に高い撹拌効果が得られるものの、負荷が大きいため、重量に富む大型のモータが必要になり、取扱い作業が厄介であるだけでなく、装置費用や運転費用が嵩み、非経済的という問題がある。

これに対して、撹拌槽内の一部に撹拌羽根の羽根部が配備されることとなる撹拌機を備えるもの、例えば撹拌羽根の羽根部がパドル型やタービン型の撹拌機を備えるものは、相応に軽量で小型のモータでよいため、取扱い作業が簡単で、装置費用や運転費用が安く、経済的という利点がある反面、撹拌羽根が回転軸に固定的に取付けられるため、処理中に撹拌槽内における溶液の液面が変動すると、かかる液面近くに撹拌羽根の羽根部が存在しなくなることがしばしば発生するという問題がある。撹拌槽内において、溶液の液面近くに撹拌羽根の羽根部が存在しないと、処理によっては液面に発生することがある気泡を消泡することができず、例えば溶液の減圧脱水処理では液面に発生した気泡が層状になり、かかる気泡に妨げられて処理効率が悪くなる。また撹拌槽内において、溶液の液面近くに撹拌羽根の羽根部が存在しないと、撹拌槽内の上部空間の反応性ガスを溶液中に取り込んで双方を充分に接触させることができず、例えばオートクレーブを用いたアルキレンオキサイド付加物の製造では上部空間に留まるアルキレンオキサイドガスを溶液中に取り込んで双方を充分に接触させることができないため、反応効率が悪く、反応の完了までに時間がかかる。

特開昭５８−４９７１０号公報 特開平５−４９８９０号公報 特開平５−７６７４５号公報 特開平６−３１２１２２号公報 特開平９−１３１５０２号公報 特開平１１−２６７４８４号公報 特開２００７−２６０６４６号公報 特開２０１３−４９０４５号公報

本発明が解決しようとする課題は、取扱い作業が簡単で、経済的であり、且つ撹拌槽内における溶液の液面が変動しても、処理目的に応じて優れた消泡性や反応性を示す撹拌装置を提供するところにある。

前記の課題を解決する本発明は、撹拌槽と該撹拌槽内に撹拌羽根が挿入された撹拌機とを備え、該撹拌機はモータと、該モータで回転する回転軸と、該回転軸に１段又は２段以上で取付けられた撹拌羽根とを備える撹拌装置において、少なくとも最上段の撹拌羽根が回転軸に昇降可能に取付けられており、該撹拌羽根には浮きが装備されていて、該浮きの浮力により該撹拌羽根が撹拌槽内の溶液の液面と共に昇降するようにして成り、前記最上段の撹拌羽根の羽根部が浮きを兼ねる中空構造に形成されたものであることを特徴とする撹拌装置に係る。

本発明に係る撹拌装置（以下、本発明の装置という）は、撹拌槽と該撹拌槽内に撹拌羽根が挿入された撹拌機とを備え、該撹拌機がモータと該モータで回転する回転軸と該回転軸に１段又は２段以上で取付けられた撹拌羽根とを備える撹拌装置である。撹拌槽は、開放系のものや密閉系のもの、また加熱や冷却するもの、更には加圧や減圧するもの等、各種が適用され、また撹拌機は、回転軸に撹拌羽根が１段のみで取付けられたもの、２段以上の複数段で取付けられたもの、更にはかかる撹拌羽根の羽根部がパドル型のもの、タービン型のもの、リボン型のもの、スクリュー型のもの等、これもまた各種が適用される。

本発明の装置において、撹拌機の回転軸に１段又は２段以上で取付けられた撹拌羽根のうちで、少なくとも最上段の撹拌羽根は回転軸に昇降可能に取付けられており、該撹拌羽根には浮きが装備されていて、該浮きの浮力により該撹拌羽根が撹拌槽内の溶液の液面と共に昇降するようになっている。

少なくとも最上段の撹拌羽根は、前記したように、それが回転軸に昇降可能に取付けられており、該撹拌羽根には浮きが装備されていて、該浮きの浮力により該撹拌羽根が撹拌槽内の溶液の液面と共に昇降するようになっており、前記最上段の撹拌羽根の羽根部が浮きを兼ねる中空構造に形成されたものである。さらに最上段の撹拌羽根としては、回転軸に昇降可能に取付けられたリング状のボスと、該ボスに放射状に取付けられた羽根部と、該ボス及び／又は該羽根部に取付けられた浮きとを備えてもよい。さらに回転軸に昇降可能に取付けられたリング状のボスと、該ボスに放射状に取付けられた羽根部とを備え、該ボスが浮きを兼ねる中空構造に形成されてもよい。ボス及び／又は羽根部に浮きを取付ける場合、かかる浮きはボスや羽根部の下部に取付けることもできるし、ボスや羽根部の上部に取付けることもできる。ボス及び羽根部を浮きを兼ねる中空構造に形成する場合も含めて、これらの浮きは通常、いずれも中空の、金属製のもの、ガラスコートした金属製のもの、セラミックコートした金属製のものとし、金属としてはステンレス鋼を用いるのが好ましい。

最上段の撹拌羽根において、ボスに放射状に取付けられた羽根部は、ボスに対して平衡がとれている限り、その枚数、形状、大きさ、位置、角度及び構造は任意であるが、枚数は２〜６枚が好ましく、また形状はパドル型のもの又はタービン型のものが好ましく、パドル型のものがより好ましい。

また最上段の撹拌羽根を回転軸に昇降可能に取付ける手段は、これも特に制限されないが、１）回転軸の外周面を径方向断面で円形ではない異形、例えば楕円形又は多角形に形成すると共にボスの外周面をかかる回転軸の外周面と摺嵌する形状に形成する手段、２）回転軸の外周面にその軸線に沿いガイドレールを突設すると共にボスにはその内周面に該ガイドレールと摺嵌する条溝を形成する手段、３）回転軸の外周面にその軸線に沿い条溝を形成すると共にボスにはその内周面に該条溝と摺嵌するガイドレールを突設する手段が好ましい。前記１）の場合、ボスと共に羽根部は異形に形成された回転軸の外周面に案内されて昇降し、また前記２）の場合、ボスと共に羽根部は条溝を介しガイドレールに案内されて昇降し、更に前記３）の場合、ボスと共に羽根部はガイドレールを介し条溝に案内されて昇降する。

本発明の装置において、撹拌羽根は回転軸に１段又は２段以上で取付けられている。回転軸に撹拌羽根が１段のみで取付けられている場合、かかる１段の撹拌羽根が前記した最上段の撹拌羽根となる。回転軸に撹拌羽根が２段以上の複数段で取付けられている場合、これら複数段の撹拌羽根の全てを前記した最上段の撹拌羽根と同様の構成にすることができる。このような場合も含めて、本発明の装置としては、安全を期するため、回転軸に適宜ストッパを取付け、撹拌羽根の上昇位置と下降位置を制限することが好ましく、また少なくとも最上段の撹拌羽根部はパドル型のもの又はタービン型のものが好ましく、パドル型のものがより好ましい。

以上説明した本発明の装置は、取扱い作業が簡単で、経済的であり、且つ撹拌槽内における溶液の液面が変動しても、処理目的に応じて優れた消泡性や反応性を示すという効果がある。

参考例の装置を示す一部縦断面図。 図１の参考例の装置を示す部分拡大縦断面図。 他の参考例の装置を示す部分拡大縦断面図。 他の参考例の装置を示す部分拡大縦断面図。 本発明の装置を示す部分拡大縦断面図。 図１の装置を示す部分拡大横断面図。 他の装置を示す部分拡大横断面図。 他の装置を示す部分拡大横断面図。

図１において、有底円筒状の槽本体１１に蓋体としての上鏡１２が開閉可能に被着されている。槽本体１１の側周面にはジャケット１３が設けられており、ジャケット１３には加熱用の水蒸気と冷却用の水が通されるようになっている。図１ではジャケット１３は槽本体１１の側周面の内側に設けられているが、かかるジャケットは槽本体の側周面の外側に設けることもできるし、またかかるジャケットに代えて蛇管を周設することもできるし、またかかるジャケットにはヒータを内蔵させることもできる。上鏡１２には供給口１５，１６，１７が設けられており、供給口１７からは先端がリング部１８に形成された供給管１９が槽本体１１内へと挿入されており、リング部１８には図示しない複数の開口部が設けられている。

上鏡１２の上部の中央部にはモータ２１が支持されており、モータ２１の回転軸３１は槽本体１１内へと挿入されている。槽本体１１と上鏡１２との間及び上鏡１２と回転軸３１との間はシールされており、したがって槽本体１１と上鏡１２とは密閉系を形成している。

槽本体１１内に挿入された回転軸３１には合計３段で撹拌羽根４１，４２，４３が取付けられている。１段目の撹拌羽根４１及び２段目の撹拌羽根４２は回転軸３１に固定的に取付けられており、３段目の撹拌羽根すなわち最上段の撹拌羽根４３は回転軸３１に昇降可能に取付けられている。回転軸３１にはストッパ４３ａ，４３ｂが取付けられており、ストッパ４３ａ，４３ｂによって最上段の撹拌羽根４３の上昇位置と下降位置が制限されている。

図２において、撹拌羽根４３は、リング状のボス５１と、ボス５１の上部に左右対称で取付けられた合計２枚の羽根部６１，６２と、ボス５１の下部に取付けられた中空構造でリング状の浮き７１を備えている。ボス５１及び浮き７１の内周面は回転軸３１の外周面と摺嵌しており、羽根部６１，６２はパドル型となっている。図２では浮き７１はボス５１の下部に取付けられているが、かかる浮きはボスの上部に取付けることもでき、この場合に羽根部は浮きの上部に取付ける。

図３において、撹拌羽根４４は、中空構造でリング状のボス５２と、ボス５２の上部に左右対称で取付けられた合計２枚の羽根部６３，６４を備えている。中空構造でリング状のボス５２は浮きを兼ねており、その内周面は回転軸３２の外周面と摺嵌していて、羽根部６３，６４はパドル型となっている。図４において、撹拌羽根４５は、リング状のボス５３と、ボス５３の上部に左右対称で取付けられた合計２枚の羽根部６５，６６と、羽根部６５，６６の下部に取付けられた中空構造の浮き７２，７３を備えている。ボス５３の内周面は回転軸３３の外周面と摺嵌しており、羽根部６５，６６はパドル型となっている。図４では浮き７２，７３は羽根部６５，６６の下部に取付けられているが、かかる浮きは羽根部の上部に取付けることもできる。
本発明の装置は、図５に示されるように、撹拌羽根の構成について、撹拌羽根４６が、リング状のボス５４と、ボス５４の上部に左右対称で取付けられた合計２枚の中空構造の羽根部６７，６８を備えている。ボス５４の内周面は回転軸３４の外周面と摺嵌しており、中空構造の羽根部６７，６８は浮きを兼ねていて、パドル型となっている。

図１、図２及び図６において、回転軸３１の外周面にその軸線に沿いガイドレール８１，８２が前後（図６では上下）対称に突設されており、ボス５１及び浮き７１の内周面にはガイドレール８１，８２と摺嵌する条溝９１，９２が前後（図６では上下）対称に形成されている。ボス５１及び浮き７１と共に羽根部６１，６２が、浮き７１の浮力により、条溝９１，９２を介しガイドレール８１，８２に案内されて、回転軸３１の軸線に沿い、槽本体１１内の図示しない溶液の液面と共に昇降するようになっている。

図７において、回転軸３５の外周面にその軸線に沿い条溝９３，９４が前後（図７では上下）対称に突設されており、ボス５５の内周面には条溝９３，９４と摺嵌するガイドレール８３，８４が前後（図７では上下）対称に形成されている。説明を省略する他の構成は図１、図２及び図６について前記したことと同様になっているが、ボス５５と共に図示しない羽根部が、浮きの浮力により、ガイドレール８３，８４を介し条溝９３，９４に案内されて、回転軸３５の軸線に沿い、図示しない槽本体内の図示しない溶液の液面と共に昇降するようになっている。

図８において、回転軸３６の外周面が部分的に横断面方形に形成されており、ボス５６の内周面がかかる回転軸３６の外周面と摺嵌する横断面方形に形成されている。説明を省略する他の構成は図１、図２及び図６について前記したことと同様になっているが、ボス５６と共に図示しない羽根部が、図示しない浮きの浮力により、横断面方形に形成された回転軸３６に案内されて、回転軸３６の軸線に沿い、図示しない槽本体内の図示しない溶液の液面と共に昇降するようになっている。

以上説明した本発明によると、槽本体内における溶液の液面が変動しても、かかる液面近くに存在する撹拌羽根の羽根部が、液面に発生することがある気泡の消泡が求められる場合にはかかる気泡を効率的に消泡することができ、また槽本体内の上部空間に留まることがある反応性ガスと溶液との反応を促進することが求められる場合にはかかる反応性ガスを溶液中に取込んで双方を充分に接触させることにより双方の反応を促進することもできる。

１１ 槽本体
１２ 上鏡
２１ モータ
３１〜３６ 回転軸
４１〜４６ 撹拌羽根
５１〜５４ ボス
６１〜６８ 羽根部
７１〜７３ 浮き
８１〜８４ ガイドレール
９１〜９４ 条溝

Claims (7)

1. 撹拌槽と該撹拌槽内に撹拌羽根が挿入された撹拌機とを備え、該撹拌機はモータと、該モータで回転する回転軸と、該回転軸に１段又は２段以上で取付けられた撹拌羽根とを備える撹拌装置において、少なくとも最上段の撹拌羽根が回転軸に昇降可能に取付けられており、該撹拌羽根には浮きが装備されていて、該浮きの浮力により該撹拌羽根が撹拌槽内の溶液の液面と共に昇降するようにして成り、
   前記最上段の撹拌羽根の羽根部が浮きを兼ねる中空構造に形成されたものであることを特徴とする撹拌装置。
2. さらに前記最上段の撹拌羽根が回転軸に昇降可能に取付けられたリング状のボスと、該ボスに放射状に取付けられた前記羽根部と、該ボス及び／又は該羽根部に取付けられた浮きとを備えるものである請求項１記載の撹拌装置。
3. さらに前記最上段の撹拌羽根が回転軸に昇降可能に取付けられたリング状のボスと、該ボスに放射状に取付けられた前記羽根部とを備え、該ボスが浮きを兼ねる中空構造に形成されたものである請求項１記載の撹拌装置。
4. 回転軸の外周面が径方向断面で円形ではない異形に形成されており、ボスの外周面がかかる回転軸の外周面と摺嵌する形状に形成されている請求項２又は３記載の撹拌装置。
5. 回転軸の外周面にその軸線に沿いガイドレールが突設されており、ボスにはその内周面に該ガイドレールと摺嵌する条溝が形成されていて、該ボスと共に羽根部が条溝を介しガイドレールに案内されて昇降するようにした請求項２又は３記載の撹拌装置。
6. 回転軸の外周面にその軸線に沿い条溝が形成されており、ボスにはその内周面に該条溝と摺嵌するガイドレールが突設されていて、該ボスと共に羽根部がガイドレールを介し条溝に案内されて昇降するようにした請求項２又は３記載の撹拌装置。
7. 撹拌槽が槽本体と該槽本体に開閉可能に被着された蓋体とを備える密閉系のものであり、撹拌機の回転軸が蓋体の上部から槽本体内へと挿入され、該回転軸の挿入部分に撹拌羽根が取付けられた請求項１〜６のいずれか一つの項記載の撹拌装置。

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