JP7287726B2 - 撹拌構造体 - Google Patents

Description

特許法第３０条第２項適用 令和４年１月２０日に西華産業株式会社名古屋支店に、令和４年８月２５日に寿環境機材株式会社に、及び、令和４年９月１６日に九喜ポンプ工業株式会社大阪支社に、阪和化工機株式会社が町井秀一郎の発明した撹拌構造体に係る製品を販売したことにより公開

この発明は撹拌構造体に関し、特に撹拌槽内部に設置される、撹拌軸と軸流翼とを備える撹拌構造体に関するものである。

図１１は、従来の傾斜パドル翼を用いた撹拌槽の内部構造を模式的に示す正面図であり、図１２は、図１１で示したパドル板の拡大平面図及び端面図である。

まず図１１を参照して、水平断面円形の筒状容器である撹拌槽８１は、その内部に撹拌装置７１が上方から投入されて設置された状態で、図示しない上方で蓋が閉じられている。撹拌装置７１は、撹拌の回転軸となる上下方向に延びる撹拌軸７２と、撹拌軸７２の下端に接続される傾斜パドル翼７３と、撹拌軸７２の上端に接続される図示しない外部モーターとから主に構成されている。

次に、図１１及び図１２を参照して、傾斜パドル翼７３は、撹拌軸７２の下端が挿入される円筒形状の羽根ボス７４と、羽根ボス７４の周方向において等間隔に配置され、羽根ボス７４の側壁に接続する、矩形平板形状の３枚のパドル板７５ａ、７５ｂ及び７５ｃとを備える。パドル板７５ａは矩形平板形状であって、正面視において撹拌軸７２の軸方向に対して４５°の傾斜角をつけて羽根ボス７４に接続している。パドル板７５ｂ及び７５ｃも同様である。

撹拌槽８１内部には、撹拌の対象となる流体８０が所定量投入されている。

使用に際しては、図示しない外部モーターの駆動によって撹拌軸７２が回転され、これに伴い傾斜パドル翼７３が回転し、パドル板７５ａ、７５ｂ及び７５ｃが進入方向に移動すると共にパドル板７５ａ、７５ｂ及び７５ｃの斜め下方に流体８０が吐出される。吐出された流体８０は撹拌槽８１内部で内壁７６及び内壁７６において９０°毎に設置されている４枚の邪魔板７７付近に沿った上昇流及び撹拌軸７２付近に沿った下降流からなる循環流を発生させ、流体８０の混合が促進される。

他の撹拌装置としては、例えば特許文献１に示すようなものがある。

特許文献１に示す撹拌装置は、撹拌対象物が投入される容器としての円筒状のタンクの略中央に回転軸が配置され、回転軸には、軸方向に間隔を隔てて２つの撹拌具が取着されているものである。撹拌具の各々は３つのプロペラタイプの撹拌翼を有する。タンクの側面胴壁部の内面側にはタンクの円周方向に間隔を隔てて、邪魔板を有するバッフル部が複数配置されている。

特開２００４－３２９９９９号公報

上述のような従来の傾斜パドル翼７３は、撹拌軸７２に対して４５°傾斜して取り付けられているため、流体８０の撹拌において、傾斜パドル翼７３のパドル板７５ａ、７５ｂ及び７５ｃは傾斜した状態で流体８０に進入することになる。そのため、進入時におけるパドル板７５ａ、７５ｂ及び７５ｃにかかる抵抗が大きく、吐出効率が良いものとは言えなかった。

又、特許文献１に記載の撹拌装置で開示されている撹拌翼はプロペラタイプのものであり、回転軸に対して上下２段に取り付けられている。又、撹拌翼以外にバッフル部も回転自在に駆動させることで、吐出効率を向上させている。しかしながら、撹拌装置自体が大掛かりなものとなっており、より簡易な構造で吐出効率のよい、撹拌装置が望まれていた。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、吐出効率が向上する撹拌構造体を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１記載の発明は、撹拌構造体であって、撹拌槽内部に設置され、撹拌時の回転軸となる上下方向に垂直に延びる撹拌軸と、撹拌軸に対して水平方向に且つ放射状に取り付けられる複数枚の羽根板を備える軸流翼とを備え、羽根板の各々は均一板厚の板材で形成され、回転に伴って流体よりなる被撹拌物に進入する進入方向側の第１のストレート部と、第１のストレート部の後縁に接続されるカーブ部と、カーブ部の後縁に接続される第２のストレート部とから構成され、第１のストレート部は、撹拌軸から撹拌槽の内壁側に向かって延びると共に、延びる方向に対して横断する断面が水平となる平板よりなり、カーブ部は、その前縁が第１のストレート部の後縁に接続され、撹拌軸から撹拌槽の内壁側に向かって延びると共に、延びる方向に対して横断する断面が一定曲率の上方向わん曲形状よりなる曲げ板よりなり、第２のストレート部は、進入方向に対して斜め後方且つ下方に延びるようにその前縁がカーブ部の後縁に接続される平板よりなり、第１のストレート部の後縁の上面における接線の傾きに、カーブ部の前縁の上面における接線の傾きが一致すると共に、カーブ部の後縁の上面における接線の傾きに、第２のストレート部の上面の傾きが一致するものである。

このように構成すると、羽根板の第１のストレート部の進入方向の長さ分だけ進入角度がゼロとなる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成において、第１のストレート部の進入方向断面における進入方向長さは、第２のストレート部の進行方向断面における進入方向長さを基準として決定され、カーブ部の範囲は、一定曲率の曲率中心を基準とし、第１のストレート部の後縁とカーブ部の前縁とからなる第１のストレート部とカーブ部との境界から所定角度までの範囲であり、第１のストレート部とカーブ部との境界は、進入方向断面の貫通方向において羽根板の全域にわたり、カーブ部の後縁と第２のストレート部の前縁とからなるカーブ部と第２のストレート部との境界は、進入方向断面の貫通方向において羽根板の全域にわたるものである。

このように構成すると、被撹拌物への羽根板の進入動作が安定する。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明の構成において、第１のストレート部の前縁は進入方向に対して平面視凸状の曲線状の曲線状縁を有し、羽根板の進入方向断面の内、進入方向長さが最大となる断面の中立線において第１のストレート部の長さは、第２のストレート部の長さの４分の１から４分の３となるように設定され、カーブ部は、所定角度が４５°となるように形成され、第２のストレート部は、撹拌軸に対する傾斜角度が４５°となるものである。

このように構成すると、被撹拌物への羽根板の進入動作が安定すると共に、羽根板に侵入した被撹拌物が後方且つ下方に向かって羽根板の下面に沿って流れやすくなる。

請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明の構成において、第２のストレート部は、外周側に向かって先細る形状を有するものである。

このように構成すると、外周側で捉える流体量が減少する。

以上説明したように、請求項１記載の発明は、羽根板の第１のストレート部の進入方向の長さ分だけ進入角度がゼロと小さくなるので、羽根板の第１のストレート部の形状により進入時の抵抗が減少し、吐出効率が向上する。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の効果に加えて、被撹拌物への羽根板の進入動作が安定するので、吐出効率が安定する。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明の効果に加えて、被撹拌物への羽根板の進入動作が安定すると共に、羽根板に侵入した被撹拌物が後方且つ下方に向かって羽根板の下面に沿って流れやすくなるので、吐出効率が更に安定する。

請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明の効果に加えて、外周側で捉える流体量が減少するので、羽根板全体への抵抗が更に減少し、吐出効率が更に向上する。

この発明の第１の実施の形態による撹拌構造体の撹拌槽の内部構造を模式的に示す正面図である。 図１で示した軸流翼のＩＩ－ＩＩラインの拡大平面図である。 図２で示した“Ｘ”部分の拡大図である。 図３で示したＩＶ（１）－ＩＶ（１）ライン及びＩＶ（２）－ＩＶ（２）ラインの端面図である。 図３で示した取付羽根板の平面幅寸法を示す模式図である。 図５で示した取付羽根板の展開寸法及び後退後寸法を示す模式図である。 図６で示した取付羽根板の取付状態を示す模式図である。 試験１－１の結果を示す図である。 試験１－２の結果を示す図である。 試験２の結果を示す図である。 従来の傾斜パドル翼を用いた撹拌槽の内部構造を模式的に示す正面図である。 図１１で示したパドル板の拡大平面図及び端面図である。 この発明の第２の実施の形態による撹拌構造体の撹拌槽の内部構造を模式的に示す正面図である。 図１３で示した軸流翼のＸＩＶ－ＸＩＶラインの拡大平面図である。 図１４で示した“ＸＶ”部分の拡大図である。 図１５で示したＸＶＩ（１）－ＸＶＩ（１）ライン及びＸＶＩ（２）－ＸＶＩ（２）ラインの端面図である。 図１５で示した取付羽根板の平面幅寸法を示す模式図である。 図１７で示した取付羽根板の展開寸法及び後退後寸法を示す模式図である。 図１８で示した取付羽根板の取付状態を示す模式図である。

図１は、この発明の第１の実施の形態による撹拌構造体の撹拌槽の内部構造を模式的に示す正面図であり、図２は、図１で示した軸流翼のＩＩ－ＩＩラインの拡大平面図である。

尚、この第１の実施の形態は、本出願の出願当初の特許請求の範囲における請求項５から請求項８の記載に対応したものである。

まず、図１を参照して、この実施の形態における撹拌構造体１０の水平断面円形の筒状容器である撹拌槽５１は、基本的に上述した従来の撹拌槽８１と同様の構成であって、内壁５６に４枚の邪魔板５７を９０°毎に設置したものであって、使用時にその内部に被撹拌物として流体５０（本発明にあっては、流動性を有する連続体を言い、低粘度～高粘度の液体、気体、粉粒体、ペースト体や、気体と液体、異種の液体、又は、固体と液体の混合物等を含む。）が投入されるものである。

撹拌槽５１は、水平断面円形の筒状容器であって、その内部に撹拌装置１が上方から投入されて設置された状態で、図示しない上方で蓋が閉じられている。撹拌装置１は、撹拌の回転軸となる上下方向に垂直に延びる撹拌軸２と、撹拌軸２の下端に接続される軸流翼３と、撹拌軸２の上端に接続される図示しない外部モーターとから主に構成されている。尚、軸流翼３は、撹拌槽５１のボトムセンターから２５０ｍｍ上方の位置にて接続されている。

撹拌槽５１内部には、撹拌の対象となる流体５０が所定量投入され、使用に際しては、図示しない外部モーターの駆動によって撹拌軸２が回転され、これに伴い軸流翼３が撹拌槽５１内部にて回転する。

次に、図１及び図２を参照して、軸流翼３は、撹拌軸２の下端が挿入される円筒形状の羽根ボス３４と、羽根ボス３４の側壁に撹拌軸２に対して水平方向且つ放射状に取り付けられる３枚の羽根板３５ａ、３５ｂ及び３５ｃとを備える。羽根板３５ａ、３５ｂ及び３５ｃの構成については後述する。

図３は、図２で示した“Ｘ”部分の拡大図であり、図４は、図３で示したＩＶ（１）－ＩＶ（１）ライン及びＩＶ（２）－ＩＶ（２）ラインの端面図である。

図１から図４の各々を参照して、羽根板３５ａは、羽根ボス３４の側壁に溶接にて接続される矩形平板形状のボス側羽根板３６と、ボス側羽根板３６の下面に配置され、ボルト及びナットにてボス側羽根板３６と一体的に連結する取付羽根板３７とを備える。尚、ボス側羽根板３６は、正面視において撹拌軸２の軸方向に対して４５°の傾斜角をつけて羽根ボス３４に接続しており、取付羽根板３７もボス側羽根板３６に準じて傾斜している。又、流体５０に対する羽根板３５ａの進入方向は、図３の矢印にて示した方向である。

取付羽根板３７は、均一の板厚の金属板を切断及び折り曲げ形成したものよりなる。

取付羽根板３７は、軸流翼３の回転に伴って流体５０に進入する羽根板３５ａの進入方向側のカーブ部４５と、カーブ部４５の後縁４７に接続されるストレート部４６とに分かれる。

取付羽根板３７は、羽根径ｄ１が、羽根径ｄ１／撹拌槽径が０．３～０．６の比率、且つ、羽根幅ｗ１が、羽根幅ｗ１／羽根径ｄ１が０．１～０．３の比率になるようにそれぞれ設定されており、その輪郭は平面視にて、直線状に延びる羽根ボス側縁３８と、羽根ボス側縁３８と鈍角を形成して羽根ボス側縁３８の一方端部から連続して外周側に直線状に延びる第１直線状縁３９と、第１直線状縁３９と鈍角を形成して第１直線状縁３９から連続して進入方向側に直線状に延びる第２直線状縁４０と、第２直線状縁４０から連続してカーブを描きながら羽根ボス側縁３８の側に延びる曲線状縁４１と、曲線状縁４１から連続して羽根ボス側縁３８の他方端部まで直線状に延びる第３直線状縁４２とを備える。取付羽根板３７の輪郭の内、曲線状縁４１及び第３直線状縁４２を合わせた部分をカーブ部４５の前縁４３とし、第１直線状縁３９及び第２直線状縁４０を合わせた部分をストレート部４６の後縁４４とする。

取付羽根板３７のカーブ部４５は、撹拌軸２から撹拌槽５１の内壁５６側に向かって延びる曲げ板よりなり、延びる方向に対して横断する断面が一定曲率の上方向わん曲形状となっている。カーブ部４５の前縁４３は、上述した曲線状縁４１によって、羽根板３５ａの進入方向に対して平面視凸状の曲線状となっている。又、カーブ部４５の後縁４７は直線状となっている。カーブ部４５の範囲は、一定曲率の曲率中心Ｏとカーブ部４５の前縁４３とを結ぶ直線を基準とした角度θ_１までの範囲であり、この実施の形態における角度θ_１は４５°である。

取付羽根板３７のストレート部４６は、羽根板３５ａの進入方向に対して斜め後方且つ下方に延びる平板よりなり、その前縁４８がカーブ部４５の後縁４７に接続されている。このカーブ部４５の後縁４７とストレート部４６の前縁４８とからなるカーブ部４５とストレート部４６との境界、すなわち曲げ位置２０は、進入方向断面の貫通方向において取付羽根板３７の全域（図３に示す一点鎖線の位置）にわたっている。尚、曲げ位置２０は第１直線状縁３９と並行する。又、カーブ部４５とストレート部４６とは連続して下方に延びるように接続されており、カーブ部４５の後縁４７の上面における接線２７の傾きに、ストレート部４６の上面の傾きが一致する。更に、ストレート部４６は撹拌軸２に対する傾斜角度が４５°となっている。更に、ストレート部４６は、第１直線状縁３９及び第２直線状縁４０の形状により、外周側に向かって先細る形状を有する。ボス側羽根板３６との連結箇所はストレート部４６の羽根ボス側縁３８近辺に設定される。

再度図３及び図４を参照して、図３のＩＶ（１）－ＩＶ（１）のラインの断面は、カーブ部４５の後縁４７に直交する平面において規定されるカーブ部４５の断面の中で最大の弧長を含む断面である。この断面においては、図４の（１）で示すように、カーブ部４５の前縁４３上にある先端位置２５ａの上面での接線２６ａの傾きが水平となっている。

一方で、図３のＩＶ（２）－ＩＶ（２）のラインの断面は、カーブ部４５の後縁４７に直交する平面において規定されるカーブ部４５の断面の中で最大の弧長を含まない断面である。この断面においては、図４の（２）で示すように、カーブ部４５の前縁４３上にある先端位置２５ｂの上面での接線２６ｂの傾きは水平とはならない。

撹拌構造体１０をこのように構成した効果については後述する。

尚、図２に記載の羽根板３５ｂ及び３５ｃの構成は、羽根板３５ａと同様であるため、ここでの説明は省略する。

使用に際し、撹拌軸２の回転に伴って軸流翼３が回転すると、羽根板３５ａ、３５ｂ及び３５ｃの各々の取付羽根板が進入方向に移動する。尚、各取付羽根板は共通の動きを生ずるため、ここでは羽根板３５ａの取付羽根板３７についてのみ説明する。

まず、取付羽根板３７のカーブ部４５の前縁４３の内、先端位置２５ａが最先で流体５０に進入する。上述したように、この先端位置２５ａでの上面での接線２６ａの傾きは水平であるため、流体５０に対する取付羽根板３７の先端での進入角度がゼロとなる。その結果、カーブ部４５の前縁４３における抵抗が減少し、撹拌構造体１０の吐出効率が向上する。

次に、取付羽根板３７に流入した流体５０は、カーブ部４５を経由し、ストレート部４６に流れ込む。すると、カーブ部４５及びストレート部４６の構成は上述の通りであるから、取付羽根板３７に流入した流体５０はその勢いを妨げられることなくストレート部４６に沿って取付羽根板３７の後方且つ下方に逃げるように流れる。その結果、取付羽根板３７全体への抵抗が減少し、撹拌構造体１０の吐出効率がより向上する。

又、カーブ部４５の範囲やカーブ部４５とストレート部４６との境界２０の構成は上述の通りであるから、取付羽根板３７は必ずカーブ部４５の前縁４３から流体５０に進入することになる。これにより、流体５０への取付羽根板３７の進入動作が安定するので、撹拌構造体１０の吐出効率が安定する。

更に、上述した通り、一定曲率の曲率中心Ｏとカーブ部４５の前縁４３とを結ぶ直線を基準として４５°の範囲をカーブ部４５の範囲とし、ストレート部４６の撹拌軸２に対する傾斜角度を４５°とすることによって、カーブ部４５とストレート部４６とは後方且つ下方に向かってなめらかに連続することになる。これにより、取付羽根板３７に進入した流体５０が後方且つ下方に向かって流れやすくなるので、撹拌構造体１０の吐出効率が更に安定する。

加えて、上述した通りストレート部４６は先細り形状であり、第２直線状縁４０の周辺から流体５０が逃げやすくなっている。すなわち、取付羽根板３７の外周側で捉える流体５０の量は、内周側で捉える流体５０の量よりも減少する。その結果、取付羽根板３７全体への抵抗が更に減少し、撹拌構造体１０の吐出効率が更に向上する。

図５は、図３で示した取付羽根板の平面幅寸法を示す模式図であり、図６は、図５で示した取付羽根板の展開寸法及び後退後寸法を示す模式図であり、図７は、図６で示した取付羽根板の取付状態を示す模式図である。

図５の（１）及び図２の各々を参照して、取付羽根板３７の製造にあたってはまず、取付羽根板３７の平面幅ｂ_１を決定する。ここで、取付羽根板３７は、板厚ｔ_１の中立線での半径をＲ_１とした円弧として設定される。

次に、図５の（２）を参照して、取付羽根板３７の曲げ加工後の寸法を決定する。カーブ部４５を形成するための取付羽根板３７の曲げ加工は、曲率中心Ｏとカーブ部４５の前縁４３とを結ぶ直線を基準とした任意の角度までの範囲にて行うところ、板厚ｔ_１の中立線でのカーブ部４５の弧長はＬ_１と、板厚ｔ_１の中立線におけるカーブ部４５の平面幅はＬ_２となり、ストレート部４６の平面幅Ｌ_３は、ｂ_１－Ｌ_２に設定され、曲げ加工後の取付羽根板３７の平面幅Ｌ_４は、Ｌ_２＋Ｌ_３となる。尚、ここではＬ_２＝Ｌ_３且つ、Ｌ₁＞Ｌ_３に設定されている。更に、取付羽根板３７の内側の曲げ径Ｒ_２は、Ｒ_１－０．５ｔ_１となる。

次に、図５及び図６の（１）の各々を参照して、取付羽根板３７の羽根ボス３４に対する展開寸法を決定する。まず、取付羽根板３７の羽根幅展開寸法Ｗは、Ｌ_１＋Ｌ_３となる。曲線状縁４１は、図の破線で示す２種類の半楕円を組み合わせた形状にカットされて形成される。カーブ部４５の内周側は一部がカットされ、第３直線状縁４２が形成されている。又、ストレート部４６の外周側も一部がカットされ、第２直線状縁４０が形成されている。

次に、図６の（１）及び（２）の各々を参照して、図６の（１）で作成した取付羽根板３７の輪郭のうち羽根ボス側縁３８以外を、基準点Ｐ_１を基準として反時計回りに回転させる。すると、羽根ボス側縁３８と第１直線状縁３９及び第３直線状縁４２との各々の連続位置がずれるので、回転後の位置においてもこれらが連続するように、羽根ボス側縁３８の第１直線状縁３９側は延長、第３直線状縁４２側は切断し、第１直線状縁３９の羽根ボス側縁３８側を切断し、第３直線状縁４２の羽根ボス側縁３８側を延長して、取付羽根板３７の形状を整える。このようにして、取付羽根板３７の展開を終了する。

最後に、図６の（２）、図５の（２）及び図７の各々を参照して、図６の（２）で作成した取付羽根板３７を、図５の（２）で示したようにカーブ部４５の弧長Ｌ_１の範囲のみ曲げ径Ｒ_２で曲げて、図７に示すように基準点Ｐ_１を基準に後退させて羽根ボス３４に取り付ける。このようにして、取付羽根板３７の各々の製造及び取付が行われ、図２に示した軸流翼３が製造される。

尚、上記の第１の実施の形態では、取付羽根板はカーブ部とストレート部とを備えるものであったが、ストレート部を無くして全域にわたって上方向わん曲形状を有するものであってもよい。

又、上記の第１の実施の形態では、カーブ部の範囲は特定角度までの範囲であったが、他の角度までの範囲としてもよい。

更に、上記の第１の実施の形態では、カーブ部は一定の曲率にてわん曲するものであったが、曲率が一定でなくてもよい。

更に、上記の第１の実施の形態では、ストレート部は外周側に向かって先細る形状を有するものであったが、内周側から外周側にかけて等幅であってもよい。

更に、上記の第１の実施の形態では、取付羽根板は特定形状の輪郭を有するものであったが、輪郭が他の形状であってもよい。例えば、曲線状縁のようなカーブ形状が無くてもよく、第３直線状縁による内周側への先細り形状が無くてもよい。

更に、上記の第１の実施の形態では、ボス側羽根板は特定角度にて取り付けられていたが、他の角度で取り付けられてもよい。又、取付位置を後退させて羽根板を後退翼としてもよい。更に、取付方法は溶接でなくてもよい。

更に、上記の第１の実施の形態では、羽根板はボス側羽根板と取付羽根板とに分かれるものであったが、これらを一体化形成したものであってもよい。

更に、上記の第１の実施の形態では、羽根板は３枚であったが、２枚や４枚等、他の枚数であってもよい。

更に、上記の第１の実施の形態では、軸流翼は１段構成であったが、２段等、多段構成であってもよい。

更に、上記の第１の実施の形態では、軸流翼は特定位置にて撹拌軸に接続していたが、他の位置にて接続していてもよい。尚、接続位置が上方になると撹拌軸を短く、又、細くすることができるため、コストダウンが望める。

更に、上記の第１の実施の形態では、軸流翼は特定寸法の範囲内及び特定形状にて形成されていたが、特定寸法の範囲外の他の寸法、及び、他の形状にて形成されてもよい。

更に、上記の第１の実施の形態では、撹拌装置は外部モーターを含むものであったが、無くてもよい。

更に、上記の第１の実施の形態では、ストレート部の平面幅Ｌ_３はｂ－Ｌ_２とされ、Ｌ_２＝Ｌ_３且つ、Ｌ₁＞Ｌ_３に設定されていたが、Ｌ_２とＬ_３とが異なるように、又、Ｌ₁≦Ｌ_３に設定されてもよい。

更に、上記の第１の実施の形態では、カーブ部及びストレート部について前縁及び後縁をという語を用いたが、これは部位を特定するために便宜上用いたものであり、カーブ部及びストレート部の各々は別体によるものではなく、一体で連続して形成されているものである。

更に、上記の第１の実施の形態では、取付羽根板は均一板厚の板材を切断及び折り曲げ形成したものよりなるが、同一厚さはもとより異なる板厚の板材からなるカーブ部とストレート部とを溶接等することによって形成してもよい。その際、カーブ部の上面及び下面と、ストレート部の上面及び下面との各々の位置関係については様々な状態のものが形成され得るが、カーブ部の下面とストレート部の下面とが面一になっているものが流体の流れの観点から最も好ましい。
［実施例－１］

以下、本発明について具体的な実施例を挙げて説明する。尚、この実施例－１は第１の実施の形態に対応するものである。又、本発明は以下に示す実施例－１に限定されるものではない。
＜試験１－１＞（混合実験）
１．試験条件
以下の器具を使用して、着脱色試験を行った。流体の均一混合の達成は、流体の混合により脱色が進み、脱色が完了した時点とした。
・撹拌槽…内径Ｄ４００ｍｍ、高さＨ８００ｍｍ、液深５００ｍｍ、投入動力０．１ｋＷ／ｍ^３
・試験流体…水（粘性係数０．００１Ｐａ・ｓ）
・薬品…１規定ヨウ素溶液による着色法、１規定チオ硫酸ナトリウム水溶液による脱色法
・撹拌装置…実施例として、上述した第１の実施の形態によるもの、すなわち、カーブ部とストレート部とを備える羽根板を３枚備える軸流翼を用いた。羽根板の取付羽根板は、ＳＵＳ３０４よりなる板厚４ｍｍの金属板を切断及び折り曲げ形成したものよりなり、羽根径が０．２ｍ、羽根幅が６０ｍｍに設定されている。取付羽根板は、板厚の中立線での半径を０．３×羽根径／√２とした１／４円弧をベースにカーブ部とストレート部とを形成したものよりなり、カーブ部の範囲は曲率中心と進入方向端部とを結ぶ直線を基準として、０°から４５°の範囲に設定され、カーブ部の弧長はストレート部の平面幅よりも長く設定されている。曲線状縁は、（０．５×羽根径）×（０．５×羽根幅）の半楕円と、（１．５×羽根径）×（０．５×羽根幅）の半楕円とを組み合わせた形状に形成されている。第３直線状縁は、羽根ボス側縁の延長線との角度が３０°となるように、第２直線状縁は、外周側における、羽根径／４の箇所と、第１直線状縁側における、羽根幅／４の箇所とを辺とする三角形の残りの一辺となるように、それぞれ形成されている。取付羽根板は１０°後退して羽根ボスに取り付けられている。尚、実施例の軸流翼は１液深ＢＣ＋２５０ｍｍの位置に配置した。

比較例としては、２段の傾斜パドル翼を用いた。傾斜パドル翼の各々は、羽根ボスの周方向において等間隔に配置され、撹拌軸の軸方向に対して４５°の傾斜角を付けて羽根ボスの側壁に接続する、矩形平板形状のパドル板を３枚ずつ備える。パドル板の各々は、羽根径は実施例１と同様に、羽根幅は２５ｍｍにそれぞれ設定されているものである。下段のパドル板は液深ＴＬの位置に配置され、上段のパドル板は液深２９０ｍｍの位置に配置されている。
２．試験結果
図８は試験１－１の結果を示す図である。

図を参照して、混合開始から８秒後に、実施例及び比較例のいずれもで均一混合が達成されることが確認された。すなわち、１段構成の実施例が２段構成の比較例と同等の混合性能を示したと言える。これは、実施例は比較例よりも回転に要する動力が少なく、同一の投入動力下における時間あたりの回転数は実施例が比較例よりも多数となること、及び、実施例は動力に対する吐出流量が大きい（吐出効率が良い）ことに起因する。
＜試験１－２＞混合実験
１．試験条件
以下のものを除き、使用器具及び試験条件は試験１－１と同様である。
・撹拌槽…投入動力０．３ｋＷ／ｍ^３
２．試験結果
図９は試験１－２の結果を示す図である。

図を参照して、混合開始から６秒後に、実施例及び比較例のいずれも均一混合が達成されることが確認され、実施例が比較例と同等の混合性能を示した。これも、試験１－１にて記載した実施例と比較例との差異に起因する。
＜試験２＞（分散性能）
１．試験条件
以下の器具を使用して、イオン交換樹脂による分散実験を行った。分散状態の確認は、回転数毎に液面を掬って拡散物質の濃度を調べることにより行った。

尚、以下のものを除き、使用器具及び試験条件は試験１－１と同様である。
・試験流体…水（粘性係数０．００１Ｐａ・ｓ)
・拡散物質…樹脂の粒の径０．５～１．０ｍｍ、比重１．３、容積は試験流体と同値
２．試験結果
図１０は試験２の結果を示す図である。

これらの図を参照して、回転数が２７０ｒｍｐに達した時点で、実施例及び比較例のいずれもで均一分散が達成されることが確認された。すなわち、１段構成の実施例が２段構成の比較例と同等の分散性能を示したと言える。これも、試験１－１にて記載した実施例と比較例との差異に起因する。
＜シミュレーション結果＞
実施例と比較例との吐出効率を、シミュレーションにて比較する。

尚、シミュレーションにおいて、吐出効率は動力あたりの吐出量と定義する。又、回転数をｎ、羽根径をｄ、流体密度をｐ、動力をＰ、吐出流量をＱとして、吐出流量係数ＮｑはＱ／ｎｄ^３と、動力数ＮｐはＰ／ｐｎ^３ｄ^５と、吐出効率はＮｑ／Ｎｐ^１／３として定義する。

シミュレーション結果を下記の表に表す。

上述するように同じ回転数で要する動力数は、実施例は比較例の５０％程度に減少している。一方で吐出流量は、実施例は比較例の９０％程度を達成しており、動力数の減少に比して吐出流量が減少していない。すなわち、動力あたりの吐出量が増加していると言える。そして吐出効率は、実施例が０．８であるのに対し比較例が０．７４であり、実施例が比較例を上回るものとなっている。

よって、実施例の構成が比較例の構成と比較してより有利な効果が認められることが分かる。

図１３は、この発明の第２の実施の形態による撹拌構造体の撹拌槽の内部構造を模式的に示す正面図であり、図１４は、図１３で示した軸流翼のＸＩＶ－ＸＩＶラインの拡大平面図であり、図１５は、図２で示した“ＸＶ”部分の拡大図である。

尚、この第２の実施の形態は、本出願の出願当初の特許請求の範囲における請求項１から請求項４の記載に対応したものである。

又、この実施の形態による撹拌構造体１１０の構成は、基本的には第１の実施の形態と共通部分が多くあるため、ここではその相違点を中心に説明する。

まず、図１３及び図１４を参照して、この実施の形態における撹拌構造体１１０の撹拌槽１５１、撹拌装置１０１の撹拌軸１０２、邪魔板１５７の各々は、第１の実施の形態のものと同様の構成である。又、撹拌構造体１１０の撹拌装置１０１の軸流翼１０３は、第１の実施の形態と同様に撹拌軸１０２の下端に羽根ボス１３４を介して撹拌軸１０２に対して水平方向且つ放射状に取り付けられる３枚の羽根板１３５ａ、１３５ｂ及び１３５ｃとを備える。羽根板１３５ａ、１３５ｂ及び１３５ｃの構成については後述する。更に、撹拌槽１５１内部には、被撹拌物である流体１５０が所定量投入され、使用に際しては、撹拌軸１０２の上部に接続される図示しない外部モーターの駆動によって撹拌軸１０２が回転され、これに伴い軸流翼１０３が撹拌槽１５１内部にて回転する。

図１５は、図２で示した“ＸＶ”部分の拡大図であり、図１６は、図１５で示したＩＶＩ（１）－ＩＶＩ（１）ライン及びＩＶＩ（２）－ＩＶＩ（２）ラインの端面図である。

図１３から図１６の各々を参照して、羽根板１３５ａは、ボス側羽根板１３６と取付羽根板１３７とからなる。ボス側羽根板１３６の形状とボス側羽根板１３６と取付羽根板１３７の取付状態については、第１の実施の形態のものと同様であるのでここでの説明は繰り返さない。

流体１５０に対する羽根板１３５ａの進入方向は、図１６の矢印にて示した方向である。

取付羽根板１３７は、均一の板厚の金属板を切断及び折り曲げ形成したものよりなる。

取付羽根板１３７は、軸流翼１０３の回転に伴って流体１５０に進入する羽根板１３５ａの進入方向側の第１のストレート部１４４と、第１のストレート部１４４の後縁１６２に接続されるカーブ部１４５と、カーブ部１４５の後縁１６４に接続される第２のストレート部１４６とに分かれる。

取付羽根板１３７は、羽根径ｄ２が、羽根径ｄ２／撹拌槽径が０．３～０．６の比率、且つ、羽根幅ｗ２が、羽根幅ｗ２／羽根径ｄ２が０．１～０．３の比率になるようにそれぞれ設定されており、その輪郭は平面視にて、直線状に延びる羽根ボス側縁１３８と、羽根ボス側縁１３８と鈍角を形成して羽根ボス側縁１３８の一方端部から連続して外周側に直線状に延びる第１直線状縁１３９と、第１直線状縁１３９と鈍角を形成して第１直線状縁１３９から連続して進入方向側に直線状に延びる第２直線状縁１４０と、第２直線状縁１４０から連続してカーブを描きながら羽根ボス側縁１３８の側に延びる曲線状縁１４１と、曲線状縁１４１から連続して羽根ボス側縁１３８の他方端部まで直線状に延びる第３直線状縁１４２とを備える。取付羽根板１３７の輪郭の内、曲線状縁１４１及び第３直線状縁１４２を合わせた部分を第１のストレート部１４４の前縁１６１とし、第１直線状縁１３９及び第２直線状縁１４０を合わせた部分を第２のストレート部１４６の後縁１６６とする。

取付羽根板１３７の第１のストレート部１４４は、撹拌軸１０２から撹拌槽１５１の内壁１５６側に向かって延びる平板よりなり、延びる方向に対して横断する断面が水平となっている。第１のストレート部１４４の前縁１６１は曲線状縁１４１によって、羽根板１３５ａの進入方向に対して平面視凸状の曲線状となっている。又、第１のストレート部１４４の後縁１６２は直線状となっている。

図１７は、図１５で示した取付羽根板の平面幅寸法を示す模式図である。

図１３から図１６に加えて、図１７の（２）を更に参照して、更に、第１のストレート部１４４の進入方向断面における進入方向長さＬ_９は、後述する第２のストレート部１４６の進入方向断面における進入方向長さＬ_７を基準として決定される。この実施の形態では、進入方向長さが最大となる断面の中立線において、第１のストレート部１４４の長さは第２のストレート部１４６の半分の長さとなっている（Ｌ_９＝Ｌ_７／２）。

再度、図１３から図１６の各々を参照して、取付羽根板１３７のカーブ部１４５は、撹拌軸１０２から撹拌槽１５１の内壁１５６側に向かって延びる曲げ板よりなり、延びる方向に対して横断する断面が一定曲率の上方向わん曲形状となっており、その前縁１６３が第１のストレート部１４４の後縁１６２に接続されている。この第１のストレート部１４４の後縁１６２とカーブ部１４５の前縁１６３とからなる第１のストレート部１４４とカーブ部１４５との境界、すなわち第１の曲げ位置１２０は、進入方向断面の貫通方向において取付羽根板１３７の全域（図１５に示す左側一点鎖線の位置）にわたっている。尚、第１の曲げ位置１２０は第１直線状縁１３９と並行する。又、第１のストレート部１４４とカーブ部１４５とは連続して下方に延びるように接続されており、第１のストレート部１４４の後縁１６２の上面の傾きにカーブ部１４５の前縁１６３の上面における接線１２７の傾きが一致する。更に、カーブ部１４５の後縁１６４は、直線状になっている。更に、カーブ部１４５の範囲は、一定曲率の曲率中心Ｏ´とカーブ部１４５の前縁１６３とを結ぶ直線を基準とした角度θ_２までの範囲であり、この実施の形態における角度θ_２は４５°である。

取付羽根板１３７の第２のストレート部１４６は、羽根板１３５ａの進入方向に対して斜め後方且つ下方に延びる平板よりなり、その前縁１６５がカーブ部１４５の後縁１６４に接続されている。このカーブ部１４５の後縁１６４と第２のストレート部１４６の前縁１６５とからなるカーブ部１４５と第２のストレート部１４６との境界、すなわち第２の曲げ位置１２１は、進入方向断面の貫通方向において取付羽根板１３７の全域（図１５に示す右側一点鎖線の位置）にわたっている。尚、第２の曲げ位置１２１は第１直線状縁１３９と並行する。又、カーブ部１４５と第２のストレート部１４６とは連続して下方に延びるように接続されており、カーブ部１４５の前縁１６３の上面における接線１２８の傾きに第２のストレート部１４６の上面の傾きが一致する。更に、第２のストレート部１４６は撹拌軸１０２に対する傾斜角度が４５°となっている。更に、第２のストレート部１４６は、第１直線状縁１３９及び第２直線状縁１４０の形状により、外周側に向かって先細る形状を有する。ボス側羽根板１３６との連結箇所は第２のストレート部１４６の羽根ボス側縁１３８近辺に設定される。

再度図１５及び図１６を参照して、図１５のＸＶＩ（１）－ＸＶＩ（１）ラインは、第１の実施の形態における図３のＩＶ（１）－ＩＶ（１）ラインに相当するものであり、取付羽根板１３７の進入方向の長さが最も長くなる位置である。又、図１５のＸＶＩ（２）－ＸＶＩ（２）ラインは、第１の実施の形態における図３のＩＶ（２）－ＩＶ（２）ラインに相当するものであり、第１のストレート部１４４とカーブ部１４５との境界近くの位置である。図１６で示すように、第１のストレート部１４４の進入方向断面における長さは（１）より（２）の方が短いものとなるが、第１のストレート部１４４の前縁１６１上にある先端位置１２５ａ、１２５ｂの上面での接線１２６ａ、１２６ｂの傾きはいずれも水平となっている。つまり、第１のストレート部１４４は水平方向に延びる平板であるから、第１のストレート部１４４の進入方向断面における長さ分だけ、接線１２６ａ、１２６ｂは水平となる。

撹拌構造体１１０をこのように構成した効果については後述する。

尚、図１４に記載の羽根板１３５ｂ及び１３５ｃの構成は、羽根板１３５ａと同様であるため、ここでの説明は省略する。

使用に際し、撹拌軸１０２の回転に伴って軸流翼１０３が回転すると、羽根板１３５ａ、１３５ｂ及び１３５ｃの各々の取付羽根板が進入方向に移動する。尚、各取付羽根板は共通の動きを生ずるため、ここでは羽根板１３５ａの取付羽根板１３７についてのみ説明する。

まず、取付羽根板１３７の第１のストレート部１４４の前縁１６１の内、先端位置１２５ａが最先で流体１５０に進入する。上述したように、この先端位置１２５ａでの上面の接線１２６ａの傾きは水平である。次に、第１のストレート部１４４の流体１５０への進入を継続すると、流体１５０が第１のストレート部１４４に沿って流れる。この実施の形態では第１のストレート部１４４の構成は上述した通りであり、第１のストレート部１４４の傾きは撹拌軸１０２に対して水平であるから、流体１５０に対する取付羽根板１３７の第１ストレート部１４４の進入方向の長さ分だけ進入角度がゼロとなる。その結果、取付羽根板１３７の第１のストレート部１４４の形状により進入時の抵抗が減少し、撹拌構造体１１０の吐出効率が向上する。

次に、取付羽根板１３７に流入した流体１５０は、カーブ部１４５を経由し、第２のストレート部１４６に流れ込む。すると、カーブ部１４５及び第２のストレート部１４６の構成は上述の通りであるから、取付羽根板１３７に流入した流体１５０はその勢いを妨げられることなく第２のストレート部１４６に沿って取付羽根板１３７の後方且つ下方に逃げるように流れる。その結果、取付羽根板１３７全体への抵抗が減少し、撹拌構造体１１０の吐出効率がより向上する。

又、第１のストレート部１４４とカーブ部１４５との境界（第１の曲げ位置１２０）及びカーブ部１４５と第２のストレート部１４６との境界（第２の曲げ位置１２１）の構成は上述の通りであるから、取付羽根板１３７は必ず第１のストレート部１４４の前縁１６１から流体１５０に進入することになる。これにより、流体１５０への取付羽根板１３７の進入動作が安定するので、撹拌構造体１１０の吐出効率が安定する。

更に、上述した通り、一定曲率の曲率中心Ｏ´とカーブ部１４５の前縁１６３とを結ぶ直線を基準として４５°の範囲をカーブ部１４５の範囲とし、第２のストレート部１４６の撹拌軸１０２に対する傾斜角度が４５°とすることによって、カーブ部１４５と第２のストレート部１４６とは後方且つ下方に向かってなめらかに連続することになる。又、取付羽根板１３７の進入方向断面の内、第１のストレート部１４４の進入方向長さと第２のストレート部１４６の進入方向長さの関係は上述の通りである。これにより、流体１５０への取付羽根板１３７の進入動作が安定すると共に、取付羽根板１３７に進入した流体１５０が後方且つ下方に向かって取付羽根板１３７の下面に沿って流れやすくなるので、撹拌構造体１１０の吐出効率が更に安定する。

加えて、上述した通り第２のストレート部１４６は先細り形状であり、第２直線状縁１４０の周辺から流体１５０が逃げやすくなっている。すなわち、取付羽根板１３７の外周側で捉える流体１５０の量は、内周側で捉える流体１５０の量よりも減少する。その結果、取付羽根板１３７全体への抵抗が更に減少し、撹拌構造体１１０の吐出効率が更に向上する。

図１８は、図１５で示した取付羽根板の展開寸法及び後退後寸法を示す模式図であり、図１９は、図１８で示した取付羽根板の取付状態を示す模式図である。

図１７（１）の（２）及び図１５の各々を参照して、取付羽根板１３７の製造にあたり、まず取付羽根板１３７の取付羽根板１３７のカーブ部１４５及び第２のストレート部１４６の平面幅ｂ_２を決定する。ここで、取付羽根板１３７のカーブ部１４５と第２のストレート部１４６は、板厚ｔ_２の中立線での半径をＲ_３とした円弧として設定される。

次に、取付羽根板１３７の曲げ加工後の寸法を決定する。カーブ部１４５を形成するための取付羽根板１３７の曲げ加工は、曲率中心Ｏ´とカーブ部１４５の前縁１６３とを結ぶ直線を基準とした任意の角度までの範囲にて行うところ、板厚ｔ_２の中立線でのカーブ部１４５の弧長はＬ_５と、板厚ｔ_２の中立線におけるカーブ部１４５の平面幅はＬ_６となり、第２のストレート部１４６の平面幅Ｌ_７は、ｂ_２－Ｌ_５に設定され、曲げ加工後の取付羽根板１３７の平面幅Ｌ_８は、Ｌ_６＋Ｌ_７となる。尚、ここではＬ_６＝Ｌ_７且つ、Ｌ_５＞Ｌ_７に設定されている。更に、取付羽根板１３７の内側の曲げ径Ｒ_４は、Ｒ_３－０．５ｔ_２となる。更に、第１のストレート部１４４の平面幅Ｌ_９はＬ_７／２に設定されている。

次に、図１７及び図１８の（１）の各々を参照して、取付羽根板１３７の羽根ボス１３４に対する展開寸法を決定する。まず、取付羽根板１３７の羽根幅展開寸法ｗ２は、Ｌ_９＋Ｌ_５＋Ｌ_７となる。曲線状縁１４１は、図の破線で示す２種類の半楕円を組み合わせた形状にカットされて形成される。第１のストレート部１４４及びカーブ部１４５の内周側は一部がカットされ、第３直線状縁１４２が形成されている。又、第２のストレート部１４６の外周側も一部がカットされ、第２直線状縁１４０が形成されている。

次に、図１８の（１）及び（２）の各々を参照して、図１８の（１）で作成した取付羽根板１３７の輪郭のうち羽根ボス側縁１３８以外を、第１の実施の形態と同様に、基準点Ｐ_２を基準として反時計回りに回転させた後、回転後の位置においても、羽根ボス側縁１３８と第１直線状縁１３９及び第３直線状縁１４２との各々の連続位置が連続するように、羽根ボス側縁１３８の第１直線状縁１３９側は延長、第３直線状縁１４２側は切断し、第１直線状縁１３９の羽根ボス側縁１３８側を切断し、第３直線状縁１４２の羽根ボス側縁１３８側を延長して、取付羽根板１３７の形状を整える。このようにして、取付羽根板１３７の展開を終了する。

最後に、図１８の（２）、図１７の（２）及び図１９の各々を参照して、図１８の（２）で作成した取付羽根板１３７を、図１７の（２）で示したようにカーブ部１４５の弧長Ｌ_５の範囲のみ曲げ径Ｒ_４で曲げて、図１９に示すように基準点Ｐ_２を基準に後退させて羽根ボス１３４に取り付ける。このようにして、取付羽根板１３７の各々の製造及び取付が行われ、図２に示した軸流翼１０３が製造される。

尚、上記の第２の実施の形態では、羽根板の進入方向断面の内、進入方向長さが最大となる断面の中立線において、第１のストレート部の長さは第２のストレート部の長さの半分に設定されるものであったが（Ｌ_９＝Ｌ_７／２）、他の長さであってもよい。特に、第２のストレート部の長さの４分の１から４分の３の長さまでの範囲が好ましい。

又、上記の第２の実施の形態では、第１のストレート部の進入方向長さは第２のストレート部の進入方向長さを基準に決定されていたが、別の方法で決定されるものであってもよい。

更に、上記の第２の実施の形態では、取付羽根板はカーブ部と第２のストレート部とを備えるものであったが、第２のストレート部を無くして全域にわたって上方向わん曲形状を有するものであってもよい。

更に、上記の第２の実施の形態では、カーブ部の範囲は特定角度までの範囲であったが、他の角度までの範囲としてもよい。

更に、上記の第２の実施の形態では、カーブ部は一定の曲率にてわん曲するものであったが、曲率が一定でなくてもよい。

更に、上記の第２の実施の形態では、ストレート部は外周側に向かって先細る形状を有するものであったが、内周側から外周側にかけて等幅であってもよい。

更に、上記の第２の実施の形態では、取付羽根板は特定形状の輪郭を有するものであったが、輪郭が他の形状であってもよい。例えば、曲線状縁のようなカーブ形状が無くてもよく、第３直線状縁による内周側への先細り形状が無くてもよい。

更に、上記の第２の実施の形態では、ボス側羽根板は特定角度にて取り付けられていたが、他の角度で取り付けられてもよい。又、取付位置を後退させて羽根板を後退翼としてもよい。更に、取付方法は溶接でなくてもよい。

更に、上記の第２の実施の形態では、羽根板はボス側羽根板と取付羽根板とに分かれるものであったが、これらを一体化形成したものであってもよい。

更に、上記の第２の実施の形態では、羽根板は３枚であったが、２枚や４枚等、他の枚数であってもよい。

更に、上記の第２の実施の形態では、軸流翼は１段構成であったが、２段等、多段構成であってもよい。

更に、上記の第２の実施の形態では、軸流翼は特定位置にて撹拌軸に接続していたが、他の位置にて接続していてもよい。尚、接続位置が上方になると撹拌軸を短く、又、細くすることができるため、コストダウンが望める。

更に、上記の第２の実施の形態では、軸流翼は特定寸法の範囲内及び特定形状にて形成されていたが、特定寸法の範囲外の他の寸法、及び、他の形状にて形成されてもよい。

更に、上記の第２の実施の形態では、撹拌装置は外部モーターを含むものであったが、無くてもよい。

更に、上記の第２の実施の形態では、第２のストレート部の平面幅Ｌ_７はｂ_２－Ｌ_６とされ、Ｌ_６＝Ｌ_７且つ、Ｌ_５＞Ｌ_７に設定されていたが、Ｌ_６とＬ_７とが異なるように、又、Ｌ_５≦Ｌ_７に設定されてもよい。

更に、上記の第２の実施の形態では、第１のストレート部、カーブ部及び第２のストレート部について前縁及び後縁をという語を用いたが、これは部位を特定するために便宜上用いたものであり、第１のストレート部、カーブ及び第２のストレート部の各々は別体によるものではなく、一体で連続して形成されているものである。

更に、上記の第２の実施の形態では、取付羽根板は均一板厚の板材を切断及び折り曲げ形成したものよりなるが、同一厚さはもとより異なる板厚の板材からなる第１のストレート部、カーブ部及び第２のストレート部とを溶接等することによって形成してもよい。その際、第１のストレート部の上面及び下面と、カーブ部の上面及び下面と、第２のストレート部の上面及び下面との各々の位置関係については様々な状態のものが形成され得るが、第１のストレート部の下面、カーブ部の下面及び第２のストレート部の下面の各々が面一になっているものが流体の流れの観点から最も好ましい。
［実施例－２］

以下、本発明について具体的な実施例を挙げて説明する。尚、この実施例－２は第２の実施の形態に対応するものである。又、本発明は以下に示す実施例－２に限定されるものではない。
＜試験３－１＞（混合実験）
１．試験条件
以下の器具を使用して、着脱色試験を行った。流体の均一混合の達成は、流体の混合により脱色が進み、脱色が完了した時点とした。
・撹拌槽…内径Ｄ４００ｍｍ、高さＨ８００ｍｍ、液深５００ｍｍ、投入動力０．１ｋＷ／ｍ^３
・試験流体…水（粘性係数０．００１Ｐａ・ｓ）
・薬品…１規定ヨウ素溶液による着色法、１規定チオ硫酸ナトリウム水溶液による脱色法
・撹拌装置…実施例２として、上述した第２の実施の形態によるもの、すなわち、第１のストレート部とカーブ部と第２のストレート部とを備える羽根板を３枚備える軸流翼を用いた。羽根板の取付羽根板は、ＳＵＳ３０４よりなる板厚４ｍｍの金属板を切断及び折り曲げ形成したものよりなり、羽根径が０．２ｍ、羽根幅が６０ｍｍに設定されている。取付羽根板は、板厚の中立線での半径を０．３×羽根径／√２とした１／４円弧をベースにカーブ部と第２のストレート部とを形成したものよりなり、カーブ部の範囲は曲率中心と進入方向端部とを結ぶ直線を基準として、０°から４５°の範囲に設定され、カーブ部の弧長は第２のストレート部の平面幅よりも長く設定されている。第１のストレート部の平面幅は第２のストレート部の平面幅の半分に設定されている。第１のストレート部の曲線状縁は、（０．５×羽根径）×（０．５×羽根幅）の半楕円と、（０．５羽根径）×（１．５×羽根幅）の半楕円とを組み合わせた形状に形成されている。第３直線状縁は、羽根ボス側縁の延長線との角度が２５°となるように、第２直線状縁は、外周側における、羽根径／４の箇所と、第１直線状縁側における、羽根幅／４の箇所とを辺とする三角形の残りの一辺となるように、それぞれ形成されている。取付羽根板は１０°後退して羽根ボスに取り付けられている。尚、実施例の軸流翼は１液深ＢＣ＋２５０ｍｍの位置に配置した。

又、上記と同様の条件で、第１のストレート部の平面幅が第２ストレート部の平面幅の４分の１となるもの及び４分の３となるものをそれぞれ実施例３及び実施例４とする。

比較例としては、２段の傾斜パドル翼を用いた。傾斜パドル翼の各々は、羽根ボスの周方向において等間隔に配置され、撹拌軸の軸方向に対して４５°の傾斜角を付けて羽根ボスの側壁に接続する、矩形平板形状のパドル板を３枚ずつ備える。パドル板の各々は、羽根径は実施例１と同様に、羽根幅は２５ｍｍにそれぞれ設定されているものである。下段のパドル板は液深ＴＬの位置に配置され、上段のパドル板は液深２９０ｍｍの位置に配置されている。
２．試験結果
試験３－１の結果を示す図は、目視上は図８と変わらないためここでは省略し、以下の説明は図８を参照するものとする。

図８を参照して、混合開始から８秒後に、実施例２から４の各々及び比較例のいずれもで均一混合が達成されることが確認された。すなわち、１段構成の各実施例が２段構成の比較例と同等の混合性能を示したと言える。これは、各実施例は比較例よりも回転に要する動力が少なく、同一の投入動力下における時間あたりの回転数は各実施例が比較例よりも多数となること、及び、各実施例は動力に対する吐出流量が大きい（吐出効率が良い）ことに起因する。
＜試験３－２＞混合実験
１．試験条件
以下のものを除き、使用器具及び試験条件は試験３－１と同様である。
・撹拌槽…投入動力０．３ｋＷ／ｍ^３
２．試験結果
試験３－２の結果を示す図は、目視上は図９と変わらないためここでは省略し、以下の説明は図９を参照するものとする。

図９を参照して、混合開始から６秒後に、実施例２から４の各々及び比較例のいずれもで均一混合が達成されることが確認され、各実施例が比較例と同等の混合性能を示した。これも、試験３－１にて記載した各実施例と比較例との差異に起因する。
＜試験４＞（分散性能）
１．試験条件
以下の器具を使用して、イオン交換樹脂による分散実験を行った。分散状態の確認は、回転数毎に液面を掬って拡散物質の濃度を調べることにより行った。

尚、以下のものを除き、使用器具及び試験条件は試験１－１と同様である。
・試験流体…水（粘性係数０．００１Ｐａ・ｓ)
・拡散物質…樹脂の粒の径０．５～１．０ｍｍ、比重１．３、容積は試験流体と同値
２．試験結果
試験４の結果を示す図は、目視上は図１０と変わらないためここでは省略し、以下の説明は図１０を参照するものとする。

図１０を参照して、回転数が２７０ｒｍｐに達した時点で、実施例２から４の各々及び比較例のいずれもで均一分散が達成されることが確認された。すなわち、１段構成の、各実施例が２段構成の比較例と同等の分散性能を示したと言える。これも、試験３－１にて記載した各実施例と比較例との差異に起因する。
＜シミュレーション結果＞
実施例２から４の各々と比較例との吐出効率を、シミュレーションにて比較する。

尚、シミュレーションにおいて、吐出効率は動力あたりの吐出量と定義する。又、回転数をｎ、羽根径をｄ、流体密度をｐ、動力をＰ、吐出流量をＱとして、吐出流量係数ＮｑはＱ／ｎｄ^３と、動力数ＮｐはＰ／ｐｎ^３ｄ^５と、吐出効率はＮｑ／Ｎｐ^１／３として定義する。

シミュレーション結果を下記の表に表す。

上述するように同じ回転数で要する動力数は、実施例２は比較例の５１％程度、実施例３は比較例の４９％、実施例４は比較例の５１％に減少している。一方で吐出流量は、実施例２は比較例の９０％程度、実施例３は比較例の９０％程度、実施例４は比較例の９１％程度を達成しており、動力数の減少に比して吐出流量が減少していない。すなわち、動力あたりの吐出量が増加していると言える。そして吐出効率は、実施例２、実施例３及び実施例４の全てにおいて０．８４であるのに対し比較例が０．７４であり、全ての実施例が比較例を上回るものとなっている。

よって、実施例２から実施例４の各々の構成が比較例の構成と比較してより有利な効果が認められることが分かる。

１、１０１…撹拌装置
２、１０２…撹拌軸
３、１０３…軸流翼
１０、１１０…撹拌構造体
２０…曲げ位置（カーブ部とストレート部との境界）
２５ａ、２５ｂ…先端位置
２６ａ、２６ｂ…接線
２７…接線
３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃ…羽根板
３７、１３７…取付羽根板
３９、１３９…第１直線状縁
４０、１４０…第２直線状縁
４１、１４１…曲線状縁
４２、１４２…第３直線状縁
４３…カーブ部の前縁
４４…ストレート部の後縁
４５…カーブ部
４６…ストレート部
４７…カーブ部の後縁
４８…ストレート部の前縁
５０、１５０…流体（被撹拌物）
５１、１５１…撹拌槽
５６、１５６…撹拌槽の内壁
１２０…第１の曲げ位置（第１のストレート部とカーブ部との境界）
１２１…第２の曲げ位置（カーブ部と第２のストレート部との境界）
１２５ａ、１２５ｂ…先端位置
１２６ａ、１２６ｂ…接線
１２７…接線
１２８…接線
１４４…第１のストレート部
１４５…カーブ部
１４６…第２のストレート部
１６１…第１のストレート部の前縁
１６２…第１のストレート部の後縁
１６３…カーブ部の前縁
１６４…カーブ部の後縁
１６５…第２のストレート部の前縁
１６６…第２のストレート部の後縁
尚、各図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (4)

1. 撹拌構造体であって、
   撹拌槽内部に設置され、撹拌時の回転軸となる上下方向に垂直に延びる撹拌軸と、
   前記撹拌軸に対して水平方向に且つ放射状に取り付けられる複数枚の羽根板を備える軸流翼とを備え、
   前記羽根板の各々は均一板厚の板材で形成され、回転に伴って流体よりなる被撹拌物に進入する進入方向側の第１のストレート部と、前記第１のストレート部の後縁に接続されるカーブ部と、前記カーブ部の後縁に接続される第２のストレート部とから構成され、
   前記第１のストレート部は、前記撹拌軸から前記撹拌槽の内壁側に向かって延びると共に、延びる方向に対して横断する断面が水平となる平板よりなり、
   前記カーブ部は、その前縁が前記第１のストレート部の後縁に接続され、前記撹拌軸から前記撹拌槽の内壁側に向かって延びると共に、延びる方向に対して横断する断面が一定曲率の上方向わん曲形状よりなる曲げ板よりなり、
   前記第２のストレート部は、前記進入方向に対して斜め後方且つ下方に延びるようにその前縁が前記カーブ部の後縁に接続される平板よりなり、
   前記第１のストレート部の後縁の上面における接線の傾きに、前記カーブ部の前縁の上面における接線の傾きが一致すると共に、前記カーブ部の後縁の上面における接線の傾きに、前記第２のストレート部の上面の傾きが一致する、撹拌構造体。
2. 前記第１のストレート部の進入方向断面における進入方向長さは、前記第２のストレート部の進行方向断面における進入方向長さを基準として決定され、
   前記カーブ部の範囲は、前記一定曲率の曲率中心を基準とし、前記第１のストレート部の後縁と前記カーブ部の前縁とからなる前記第１のストレート部と前記カーブ部との境界から所定角度までの範囲であり、
   前記第１のストレート部と前記カーブ部との境界は、前記進入方向断面の貫通方向において前記羽根板の全域にわたり、
   前記カーブ部の後縁と前記第２のストレート部の前縁とからなる前記カーブ部と前記第２のストレート部との境界は、前記進入方向断面の貫通方向において前記羽根板の全域にわたる、請求項１記載の撹拌構造体。
3. 前記第１のストレート部の前縁は進入方向に対して平面視凸状の曲線状の曲線状縁を有し、前記羽根板の進入方向断面の内、進入方向長さが最大となる断面の中立線において前記第１のストレート部の長さは、前記第２のストレート部の長さの４分の１から４分の３となるように設定され、前記カーブ部は、前記所定角度が４５°となるように形成され、前記第２のストレート部は、前記撹拌軸に対する傾斜角度が４５°となる、請求項２記載の撹拌構造体。
4. 前記第２のストレート部は、外周側に向かって先細る形状を有する、請求項１記載の撹拌構造体。

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