JP7249118B2 - 撹拌翼および撹拌装置 - Google Patents
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Description
図1において、撹拌装置1は、タンク2内に収容された流動物中に被混合物を取り込み、当該被混合物を撹拌して流動物に混合するものである。
また、被混合物とは、流動物であっても固形物であってもよく、例えば、中・高粘性の流動物や低粘性流体、レオロジー流体やスラリー、粉末、小固形物、ゾル状もしくはゲル状物、ファイバー状物、気泡、乳化物、あるいは、これらの混合物であってもよいし、特に、せん断応力により損傷しやすい小固形物であってもよい。
駆動源41は、タンク2の上方に設けられ、回転軸42の上端部に直接的に、または図示しないギヤ等の駆動力伝達手段を介して間接的に接続されている。
回転軸42は、タンク2の軸方向に沿って配置されている。
撹拌翼5は、回転軸42に支持された平板状の主翼51と、主翼51および回転軸42から離間した位置に設けられた補助翼52とを備えている。
翼部512は、回転軸42を含む平面に沿って設けられている。本実施形態の場合、翼部512は、回転軸42を挟んだ両側に対をなして設けられ、この対を全体としてみたときに、回転軸42の一端側である上方側が上端縁513を上底とする上に凸の略台形を構成し、回転軸42の他端側である下方側が下端縁514を上底とする下に凸の略台形を構成する。また、翼部512は、撹拌翼5の洗浄性を向上させるため、回転軸42との間に若干の隙間が設けられている。
翼部512は、上端縁513、下端縁514、第1傾斜縁515、側端縁516、および第2傾斜縁517を備えている。
第1傾斜縁515は、上端縁513の幅方向外側の端部と側端縁516の上端部とを接続する直線で構成され、上端縁513から下方側に向かって回転軸42から離間する方向に傾斜している。
側端縁516は、第1傾斜縁515の下端部と第2傾斜縁517の上端部とを接続し、回転軸42に平行に延びている。
第2傾斜縁517は、側端縁516の下端部と下端縁514の幅方向外側の端部とを接続する直線で構成され、側端縁516から下方側に向かって回転軸42に接近する方向、すなわち下端縁514から上方側に向かって回転軸42から離間する方向に傾斜している。本実施形態の場合、第2傾斜縁517は、タンク2の底部22内に配置されている。また、翼部512の第2傾斜縁517側の領域の軸方向長さは、第1傾斜縁515側の領域の軸方向長さよりも短くなっている。
先ず、タンク2内に流動物を収容した状態で、駆動源41によって回転軸42を回転駆動し、撹拌翼5を回転させる。この際、流動物が主翼51によって回転軸42に直交する径方向(以下、単に径方向という)に押し出されるため、この流動物の体積を補うように、上下両方向から流動物の流れが発生する。すなわち、図4に示すように、回転軸42の近傍において、液面付近からタンク2の底部22側に向かう軸下降流DFと、タンク2の底部22から液面側に向かう軸上昇流UFとが生じる。
加えて、補助翼52をその回転方向の接線TL(図3参照)に対して傾斜して配置することで、流動物が補助翼52の回転方向に効率よく移動して旋回流がより促進されることになる。補助翼52の接線TLに対する傾斜角度θ4は、10度以上80度以下であることが好ましく、15度以上45度以下であることがより好ましい。
また、第1傾斜縁515がなす軌跡よりも上方側に補助翼52を延設することで、図4に示すように、第1傾斜縁515がなす軌跡よりも上方側の液面近傍の領域において、当該液面近傍の領域内を循環する循環流を発生させることができる。
これらの結果、被混合物をタンク2のほぼ全域で均一に撹拌して流動物に混合することができる。
したがって、例えば、中粘度または高粘度の流動物を比較的低せん断の撹拌条件(例えば、回転速度が約30~300RPM程度で、撹拌翼5の先端速度が約1~5m/s程度)で撹拌した場合でも、被混合物を迅速に、かつ均一に撹拌して流動物に混合することができる。
また、被混合物が、例えば、流動物に浮きやすいものや、タンク2の内壁や撹拌翼5に付着しやすいものや、膨潤により凝集しやすいものである場合でも、被混合物をタンク2の底部22側に引き込むことができるので、被混合物が液面に浮遊したり、タンク2の内壁や撹拌翼5に付着したり、流動物中に取り込まれない被混合物が浮いたまま固化したり、被混合物が流動物中で十分に分散せず局所的に塊状物を形成したりすることを防止できる。
例えば、タンク2は、底部22の形状が下に凸のものに限られず、図5や図6に示すように、底部22Aが平坦なものであってもよい。この場合、撹拌翼5は、図5に示すように、主翼51Aに第2傾斜縁517が設けられていなくてもよいし、図6に示すように、第2傾斜縁517が設けられていてもよい。
撹拌翼5は、装着部511に回転軸42を挿抜可能に設けられ、回転軸42に着脱自在に構成されてもよい。
翼部512は、回転軸42との間に隙間が設けられなくてもよい。
翼部512は、第1傾斜縁515が上方に延長され、上端縁513が鋭角をなす形状であってもよいし、第2傾斜縁517が上方に延長され、下端縁514が鋭角をなす形状であってもよい。
翼部512は、側端縁516を設けずに、第1傾斜縁515と第2傾斜縁517とを直接接続した形状でもよい。
翼部512の第2傾斜縁517側の領域の軸方向長さは、第1傾斜縁515側の領域の軸方向長さより長くてもよい。この場合でも、軸下降流DFと軸上昇流UFとの強さのバランスが釣り合わなくなるので、噴出し点BPの高さ位置において、軸下降流DFと軸上昇流UFとの境界面を上下に通過するような流れを形成することができる。
側端縁516は、回転軸42に対して傾斜していてもよい。また、側端縁516は、直線のものに限られず、例えば、曲線や波形で構成されてもよい。
第1傾斜縁515や第2傾斜縁517は、回転軸42から離間する方向に傾斜していれば、曲線で構成されてもよいし、直線と曲線とで構成されてもよい。
補助翼52は、翼部512にアーム521を介して支持されてもよい。この場合であっても、補助翼52は、当該補助翼52の位置でその回転方向の接線TLに対して傾斜して配置されることが好ましい。
補助翼52は、翼部512と同じ数でなくてもよく、1つでもよいし、3つ以上設けられてもよい。複数の補助翼52が設けられる場合、補助翼52が等間隔で設けられてもよいし、異なる間隔で設けられてもよい。
補助翼52は、主翼51の側端縁516の高さ位置に達しないように延設されてもよいし、第2傾斜縁517の高さ位置まで延設されてもよい。
Claims (5)
- 回転軸に支持された平板状の主翼と、
前記回転軸を含む面内で前記主翼および前記回転軸から離間した位置に設けられ、前記主翼と対向する補助翼とを備え、
前記主翼は、前記回転軸の軸方向の一端側の当該主翼の端縁から前記回転軸の前記軸方向の他端側に向かって前記回転軸から離間する方向に傾斜した第1傾斜縁を備え、
前記補助翼は、前記回転軸を回転させたときに前記第1傾斜縁がなす軌跡と交わるように、当該軌跡よりも前記軸方向の他端側から、当該軌跡よりも前記軸方向の一端側に延設され、当該軌跡よりも前記軸方向の一端側の長さが他端側の長さよりも長いことを特徴とする撹拌翼。 - 前記補助翼は、前記回転軸の軸方向からみて当該補助翼の位置でその回転方向の接線に対して傾斜して配置されていることを特徴とする請求項1に記載の撹拌翼。
- 前記主翼は、前記回転軸の前記他端側の当該主翼の端縁から前記回転軸の前記一端側に向かって前記回転軸から離間する方向に傾斜した第2傾斜縁を備えていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の撹拌翼。
- 流動物を収容可能に設けられたタンクと、
前記タンクに収容される請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の撹拌翼と、
前記撹拌翼を回転駆動する駆動部と、
前記タンクに被混合物を供給する供給部とを備えていることを特徴とする撹拌装置。 - 前記供給部は、前記被混合物として固形物を供給することを特徴とする請求項4に記載の撹拌装置。
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