JP7442758B1 - 攪拌装置 - Google Patents
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Abstract
Description
0≦P2/P1<0.5、かつP1>0
の関係を満たすことを特徴とする。
0<Wp<0.5H
の関係を満たすと、回転部材によって付加される遠心力によって、回転部材の筒状部の内側からクリアランス部に供給される攪拌対象が、回転部材の筒状部の側面の内外方向に貫通する複数の孔の内、筒状部の高さ方向の中央を含む部分に配置される第一領域に形成される孔から集中的に供給されることになる。これにより、クリアランス部においては、回転部材の筒状部の第一領域と対向する部分に存在する攪拌対象の圧力が、第二領域と対向する部分に存在する攪拌対象の圧力に比べて高くなるため、攪拌対象が旋回しながら、筒状部の高さ方向の中央から筒状部の上端及び下端方向に向けて移動する流れが生じる。これにより、回転部材の筒状部の内側とクリアランス部との間で行われる攪拌対象の循環が促進され、攪拌対象に対する処理効率が向上する。また、クリアランス部においては、回転部材の外側と容器の内面側との間で旋回の速度差が生じることによって、攪拌対象と容器の内面及び回転部材との間で大きな摩擦が生じ、高温の熱が発生するが、上述のように回転部材の筒状部の内側とクリアランス部との間で行われる攪拌対象の循環が促進されると、クリアランス部での攪拌対象の滞留時間が減少し、攪拌対象の温度上昇が抑制される。
0≦P2/P1<0.5、かつP1>0
の関係を満たすように、複数の孔の開口率の小さい第二領域を配置していると、第二領域に対向するクリアランス部に存在する攪拌対象に対して大きなせん断力を付加して、十分な攪拌処理を行うことができる。一方、第二領域においては、複数の孔の開口率が小さく、回転部材の筒状部の内側からクリアランス部への攪拌対象の供給速度が小さくなるが、この点については、上述の通り、クリアランス部においては、回転部材の筒状部の第一領域と対向する部分に存在する攪拌対象の圧力が、第二領域と対向する部分に存在する攪拌対象の圧力に比べて高くなるため、攪拌対象が旋回しながら筒状部の高さ方向の中央から筒状部の上端及び下端方向に向けて移動する流れが生じることによりカバーされる。すなわち、回転部材の筒状部の高さ方向の中央を含む部分に配置される第一領域に形成される孔から集中的にクリアランス部に供給された攪拌対象が、筒状部の上端及び下端方向に向けて移動する攪拌対象の流れによって、第二領域と対向するクリアランス部に供給されることによってカバーされる。
(1)個々の孔の貫通経路が筒状部内で分岐しており、個々の孔の内方向の開口が上部空間及び下部空間にそれぞれ配置されている、又は、
(2)内方向の開口が上部空間に配置された孔と、内方向の開口が下部空間に配置された孔とが、筒状部の周方向に対して交互に並ぶように配列している、
という構成にすれば、上部空間及び下部空間にそれぞれ存在する攪拌対象が、第一領域に形成される孔からクリアランス部に集中的に供給される際に、相互に混合されるようになる。これにより、回転部材の筒状部の内側とクリアランス部との間で行われる攪拌対象の循環が、上部空間側と下部空間側で分断された形で行われることを回避でき、上部空間側と下部空間で循環する攪拌対象が適度に入れ替わるような形で、回転部材の筒状部の内側とクリアランス部との間で行われる攪拌対象の循環を行うことができるようになる。これにより、上述した攪拌対象に対する処理効率が向上する効果、攪拌対象の温度上昇が抑制される効果及び攪拌対象に対して大きなせん断力を付加して、十分な攪拌処理を行うことができる効果をより確実に発現させることができるようになる。
図3は実施例1の回転部材800を示している。図3(a)は回転部材800の断面図であり、図3(b)のA-Aにおける断面を示している。図3(b)は回転部材800の上面図である。図3(c)は回転部材800の側面図である。回転部材800は、図3に示すように、筒状部801を有し、筒状部801の側面には、図3(c)中の一点鎖線で示すように、筒状部の周方向に帯状に区画され、筒状部801の内外方向に貫通する複数の孔802が形成された第一領域803が設けられている。また、第一領域803は、筒状部801の高さ方向の中央を含むようにして設けられている。第一領域803の上端は、筒状部801の側面上に配列した複数の孔802の開口縁の上側の接線(図3(c)中の上側の一点鎖線)で規定される一方、第一領域803の下端は、筒状部801の側面上に配列した複数の孔802の開口縁の下側の接線(図3(c)中の下側の一点鎖線)で規定される。第一領域803の幅Wpは、上記複数の孔802の開口縁の上側の接線と下側の接線の間隔で規定される。第一領域803内では、隣接する複数の孔802同士の間隔及び、複数の孔802が配列する列の間隔は一様となっている。また、本実施例では、第一領域803内で、複数の孔802が1列に配列した例を示したが、必要に応じて2列以上とすることも許容される。この場合、第一領域803の上端は、複数の孔802の最上列の開口縁の上側の接線で規定される一方、第一領域803の下端は、複数の孔802の最下列の開口縁の下側の接線で規定される。
P=S1/S2
S1:対象領域(第一領域又は第二領域)の複数の孔の開口面積の総和
S2:対象領域(第一領域又は第二領域)の面積の総和
によって規定される。また、本実施例では、上方側及び下方側の第二領域804の開口率Pは同一に設定されているが、必要に応じて異ならせることも許容される。
H=Wp+Wn
の関係を満たす。
0<Wp<0.5H
の関係を満たす。なお、本実施例では、上方側及び下方側の第二領域804の幅Wn1,Wn2は同一に設定されているが、必要に応じて異ならせることも許容される。
好ましくは、0<Wp<0.3H
より好ましくは、0<Wp<0.2H
さらに好ましくは、0<Wp<0.1H
の関係を満たすと、上述の攪拌対象に対す処理効率が向上する効果及び攪拌対象の温度上昇が抑制される効果がより高められる。一方、第一領域の幅Wpが過剰に小さくなると、第一領域803に形成される孔802からクリアランス部への攪拌対象の供給が阻害されるので、第一領域の幅Wpは、
好ましくは、Wp>0.01H
より好ましくは、Wp>0.02H
さらに好ましくは、Wp>0.03H
の関係を満たすことが望ましい。
0≦P2/P1<0.5、かつP1>0
の関係を満たすように設定している。このように、複数の孔802の開口率の小さい第二領域804を配置していると、第二領域804に対向するクリアランス部に存在する攪拌対象に対して大きなせん断力を付加して、十分な攪拌処理を行うことができる。
好ましくは、0≦P2/P1<0.25、かつP1>0
より好ましくは、0≦P2/P1<0.1、かつP1>0
さらに好ましくは、0≦P2/P1<0.05、かつP1>0
の関係を満たすように設定することが望ましい。
図5は実施例2の回転部材810を示している。図5(a)は回転部材810の断面図であり、図5(b)のA-Aにおける断面を示している。図5(b)は回転部材810の上面図である。図5(c)は回転部材810の側面図である。また、図6は回転部材810の断面図であり、図5(b)のB-Bにおける断面を示している。
図7は実施例3の回転部材820を示している。図7(a)は回転部材820の断面図であり、図7(b)のA-Aにおける断面を示している。図7(b)は回転部材820の上面図である。図7(c)は回転部材820の側面図である。また、図8は回転部材820の断面図であり、図7(b)のB-Bにおける断面を示している。
図9は実施例4の回転部材830を示している。図9(a)は回転部材830の断面図であり、図9(b)のA-Aにおける断面を示している。図9(b)は回転部材830の上面図である。図9(c)は回転部材830の側面図である。実施例4は、容器と、この容器の内壁面のわずかに内側で高速回転する回転部材とを備え、回転部材による遠心力によって回転部材と内壁面との間に膜状に存在させた攪拌対象を攪拌する攪拌装置であって、回転部材は、容器の内壁面に対してわずかな隙間を介して位置する筒状部を有するとともに、筒状部の内側に回転部材の回転軸と直交する水平部を有しており、筒状部の内空間は、水平部によって上部空間と下部空間に区画されており、筒状部の上部空間に対向する側面及び下部空間に対向する側面は、それぞれ、筒状部の周方向に帯状に区画され、内外方向に貫通する複数の孔が形成された第一領域と、筒状部の周方向に帯状に区画され、内外方向に貫通する複数の孔が第一領域の開口率より小さくなるように形成され、又は無孔とされた第二領域で構成され、第一領域は、筒状部の上部空間の側面及び下部空間の側面の水平部側にそれぞれ配置され、第二領域は、筒状部の上部空間の側面の前記第一領域の上端から筒状部の上端及び筒状部の下部空間の側面の前記第一領域の下端から筒状部の下端までそれぞれ配置され、第一領域に形成され複数の孔は、筒状部の周方向の3列以下の列上に配列していることを特徴とする攪拌装置である。
P=S1/S2
S1:対象領域(第一領域又は第二領域)の複数の孔の開口面積の総和
S2:対象領域(第一領域又は第二領域)の面積の総和
によって規定される。また、本実施例では、筒状部801の上部空間807の側面及び下部空間808の側面の第一領域803及び第二領域804の開口率Pは同一に設定されているが、必要に応じて異ならせることも許容される。
図11は比較例の回転部材8を示している。図11(a)は回転部材8の断面図であり、図11(b)のA-Aにおける断面を示している。図11(b)は回転部材8の上面図である。図11(c)は回転部材8の側面図である。回転部材8は、回転部材8の筒状部24の側面が、第一領域と第2孔形成領域に区画されておらず、筒状部24の高さ方向の中央を含む部分を除き、筒状部24の側面のほぼ全体に亘って内外方向に貫通する複数の孔30が形成されている。また、回転部材8は、水平部26に貫通孔32形成されており、上部空間81と下部空間82が連通している。なお、この比較例は、本発明に対する先行技術ではないことに留意されたい。
2 容器
4 外層
6 水冷配管
8、800、810、820 回転部材
10 シャフト
12 堰板
13 排出管
14 上部容器
16 蓋
17、18 供給管
19、20 弁
22 容器内面
24、801 筒状部
26、806 水平部
28 ボス
30 小孔
32 貫通孔
81、807 上部空間
82、808 下部空間
803 第一領域
804 第二領域
805 貫通経路
811 傾斜部
Claims (8)
- 容器と、この容器の内壁面のわずかに内側で高速回転する回転部材とを備え、前記回転部材による遠心力によって前記回転部材と前記内壁面との間に膜状に存在させた攪拌対象を攪拌する攪拌装置であって、
前記回転部材は、
前記容器の内壁面に対してわずかな隙間を介して位置する筒状部を有し、
前記筒状部の側面は、
前記筒状部の周方向に帯状に区画され、内外方向に貫通する複数の孔が形成された第一領域と、
前記筒状部の周方向に帯状に区画され、内外方向に貫通する複数の孔が前記第一領域の開口率より小さくなるように形成され、又は無孔とされた第二領域で構成され、
前記第一領域は、前記筒状部の高さ方向の中央を含む部分に配置され、
前記第二領域は、前記第一領域の上端から前記筒状部の上端及び前記第一領域の下端から前記筒状部の下端まで配置され、
前記第一領域の上端から下端までの幅をWpとし、前記筒状部の全高をHとするとき、
0<Wp<0.5H
の関係を満たすことを特徴とする攪拌装置。 - 前記第一領域の開口率をP1とし、前記第二領域の開口率をP2とするとき、
0≦P2/P1<0.5、かつP1>0
の関係を満たすことを特徴とする請求項1に記載の攪拌装置。 - 前記第一領域の内外方向に貫通する複数の孔は、個々の孔の内方向の開口面積が、外方向の開口面積より大きいことを特徴とする請求項1に記載の攪拌装置。
- 前記第一領域の内外方向に貫通する複数の孔は、個々の孔の内方向の開口数が、外方向の開口数より多いことを特徴とする請求項1に記載の攪拌装置。
- 前記第一領域の内外方向に貫通する複数の孔は、個々の孔の貫通経路が前記筒状部内で分岐していることを特徴とする請求項4に記載の攪拌装置。
- 前記回転部材は、前記筒状部の内側に当該回転部材の回転軸と直交する水平部を有し、前記筒状部の内空間は、当該水平部によって上部空間と下部空間に区画されていることを特徴とする請求項1に記載の攪拌装置。
- 前記第一領域の内外方向に貫通する複数の孔は、個々の孔の貫通経路が前記筒状部内で分岐しており、
個々の孔の内方向の開口が前記上部空間及び前記下部空間にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項6に記載の攪拌装置。 - 前記第一領域の内外方向に貫通する複数の孔は、内方向の開口が前記上部空間に配置された孔と、内方向の開口が前記下部空間に配置された孔とが、前記筒状部の周方向に対して交互に並ぶように配列していることを特徴とする請求項6に記載の攪拌装置。
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