JPH0490839A - 撹拌装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は攪拌装置に関し、特には、中低粘度液の混合、
溶解、晶析、反応、スラリー懸濁等の攪拌処理を効率良
く行うための攪拌装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、中低粘度液の攪拌装置においては、攪拌翼として
、パドル翼やタービン翼およびこれら翼を傾斜ないしは
後退させた形式のものを一段または多段もしくは組合せ
た形て用いることか多い。

また、液体に対する固体の溶解等には、槽内全域で比較
的均一な訂断混合を行うために、門型ないしは格子状と
した大型一体翼も用いられている。

一方、これら攪拌装置の攪拌槽には、通常、攪拌翼の回
転による液の随伴回転を防ぐために、その内周壁に複数
の邪魔板か設けられる。なお、この邪魔板は、液の粘度
が高くなると槽壁面と液の粘性抵抗が邪魔板効果を持つ
ことと、邪魔板部分で液の滞留が生じ易くなることを考
慮して、対象液の特性に応じて、その形状、配設数およ
び取付位置が調整される。

そして、第５図に示すようにパドル翼やタービン翼等を
多段に設けた従来の攪拌装置では、多翼（５２）の外端
から半径方向に吐出される液りの放射流量を大きくする
ことで、図中の矢印で示すように、槽（５１）の壁面に
衝突して翼（５２）の上方および下方に回り再び翼（５
２）の中心部方向に戻る循環流を形成させ、槽（５１）
内の液りの混合を行い、また、翼（５２）の回転による
液りの随伴旋回は、槽（５１）内周壁土に軸方向に沿っ
て設けられた複数のバッフル（５３）によって抑止する
構成とされている。

〔発明か解決しようとする課題〕 しかし、翼（５２）を多段に設けた第５図に示す従来の
攪拌装置では、図中に細波線で示す各段の翼（５２）間
に、互いの吐出流同士の干渉による境界か形成され、こ
の境界で液りの上下混合か遅れるので、槽（５１）内全
体の混合か悪くなり、結果とじて攪拌効率を高め難いと
いう欠点があった。

また、これを解消しようとして、翼を一段に設ける場合
、液粘度の上昇に伴い翼より離れた部分が流動し難くな
るので槽内金体の循環流が形成されず、むろん装置の大
型化および攪拌能力向上には対応できなくなる。

一方、前述した門梨または格子状の大型一体部を用いる
場合、邪魔板の液流案内作用により、槽内壁面に沿って
上昇し中心部で下降する循環流を形成して槽内全域を比
較的均一に混合させることができるものの、外郭形状を
平面板状とする大型一体部形ては、その翼端の邪魔板と
の近接・離反に伴い、翼の上部から下部までの同一平面
上で吐出または背面側で生成される渦の断続的変化によ
り翼面と平行な方向に振動か生じ易くなるため、翼全体
の回転バランスが悪くなり、大型の装置になればなる程
、回転軸に大きな曲げや振動か生して円滑な運転か継続
できなくなるという問題か派生し、一方、円周方向に翼
を三枚ないし四枚等の多翼に設けて回転バランスを得よ
うとすると、その構造が複雑になり、消費動力の増大を
招くのみで、槽内の循環流は改善されないため、攪拌効
率は高め難くなる。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、撹拌翼全体の
回転バランスを失することなく、槽内金体に円滑な液の
循環流を形成し得て、槽内全域の液を均一かつ効率良く
混合・攪拌でき、しかも、翼を多段に設けてもこれらの
間に液の境界を形成させることがなく、装置の大型化お
よび攪拌能力向上にも容易に対応し得る攪拌装置の提供
を目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は以下の構成とされ
ている。すなわち、本発明に係る攪拌装置は、内周面上
に軸方向に沿う複数の邪魔板を設けた竪型円筒状の攪拌
槽と、該攪拌槽の中心部に配設された回転軸と、該回転
軸の下部に装着され、前記攪拌槽の底面に近接して配さ
れた放射流型の槽底部と、該槽底部の上方の回転軸に装
着され、回転軸に平行にかつ対称に支持腕を介して両側
に配された帯板状の縦部を有する門型翼とを備えてなり
、前記槽底部と門型翼とが、互いに回転方向に位相をず
らし、かつ上下方向の翼端部を互いに上下方向にオーバ
ーラツプさせて配設されたことを特徴とする。

また、上記門型翼が、回転軸に上下方向に複数個装着さ
れると共に、各門型翼が、互いに回転方向に位相をずら
し、かつ上下方向の翼端部を互いに上下方向にオーバー
ラツプさせて配設されても良い。

また、上記門型翼の帯板状の縦部が、後退翼に形成され
ても良い。

〔作用〕

上記本発明の装置では、放射流型の槽底部を、回転軸の
下部に装着し、攪拌槽の底面に近接させて配しているの
で、その回転によって、攪拌槽内に投入された液を、槽
底部において半径方向に流され、攪拌槽の内壁面に沿っ
て上昇し、中心部で下降する槽内金体にわたる循環流に
形成させることができる。

また、この槽底翼の上方の回転軸に、該回転軸に平行に
かつ対称に支持腕を介して両側に配された帯板状の縦部
を有する門型翼を配設しているので、該門型翼の下端か
ら上端にかけての−様な半径方向吐出流により、槽底翼
の上方において、中心部に戻ろうとする局所的循環流が
阻止され、また槽底翼に吸引されて槽中心部を降下する
循環流を阻害することなく、その一部を半径方向に流し
ながら槽内金体にわたる循環流を促進させることができ
る。

一方、攪拌槽内の液は、槽底翼と門型翼との回転に随伴
して旋回流を形成せんとするが、該攪拌槽の内周面上に
はその軸方向に沿う複数の邪魔板が設けられているので
、槽底翼と門型翼とにより半径方向に流された液は、該
邪魔板によって随伴旋回を阻害されて槽内壁面に沿う上
昇流に変換され、槽内金体にわたる循環流に形成されて
均等に混合させられる。

更にまた、槽底翼と門型翼とは、互いに回転方向に位相
をずらし、かつ上下方向の翼端部を互いに上下方向にオ
ーバーラツプさせて配設されているので、その回転によ
る液の攪拌に際し、両者の闇において、その上端側また
は下端側に回り再び自己の中心部に向けて戻り液の境界
を形成せんとする局所的循環流を、続いて回転してくる
他者の翼端で剪断させて、両者の間に液の境界が生しる
ことを防止できるに加え、両者で構成する翼全体として
の回転バランスが容易に取れ、トルク変動も少なくなる
のて、回転軸に無理な曲げや振動を負荷させる懸念がな
い。

そしてまた、上記門型翼を、回転軸に上下方向に複数個
装着すると共に、各門型翼を、互いに回転方向に位相を
ずらし、かつ上下方向の翼端部を互いに上下方向にオー
バーラツプさせて配設する場合、上述した場合と同様に
、互いの翼端により局所的循環流が打ち消されるため、
これら各門型翼の間に液の境界か生じる懸念かなく、装
置の大型化および攪拌能力向上にも容易に対応できる。

また、上記の門型翼の帯板状の縦部を、後退翼に形成す
る場合、液の半径方向への吐出量を増加させてその混合
をより促進することができると共に、該帯板状の縦翼の
背面に過大な渦が形成されることを抑制し、攪拌に必要
な動力を低減することができる。

〔実施例〕

以下に、本発明の実施例を図面を参照して説明する。第
１図は本実施例の攪拌装置を示す正断面図であり、第２
図は第１図のＩｆ−ＩＩ断面図、第３図は第１図の■−
■断面図である。

第１図乃至第２図において、（１）は攪拌槽であって、
該攪拌槽（１）は、外周に熱交換用のジャケット（ｌａ
）を装着した竪型円筒容器に形成されている。

また、該攪拌槽（１）の内周面上には、その軸方向に沿
う上下方向に配された４枚の邪魔板（２）が円周方向に
等ピッチに取着されている。

（３）は回転軸であって、該回転軸（３）は、その上端
を攪拌槽（１）の上方中央部に装着された駆動装置（４
）の出力軸端に連結されて、攪拌槽ｆｉ＋の中心部に垂
設されている。（５）は槽底翼であって、該槽底翼（５
）は、攪拌槽（１）底の曲面に沿う形状の下縁部を有す
るパドル型部であり、回転軸（３）の下端に装着されて
攪拌槽（１）の底面に近接して配設されている。

（６）は門型翼であって、該門型翼（６）は、その両側
に上下方向に平行に配された帯板状の縦部（６ａ）と、
これら縦部（６ａ）間に半径方向に平行に配された上下
の支持腕（６ｂ）とを備えてなり、上下の支持腕（６ｂ
）を介して槽底翼（５）の上方の回転軸（３）に装着さ
れている。また、該門型翼（６）の両側の縦部（６ａ）
は、回転軸に対して平行かつ対称に配されると共に、第
３図中の矢印へに示す回転方向に対して後退翼に形成さ
れている。

そして、槽底翼（５）の外径と門型翼（６）の外径とは
略同径に形成されてあり、かつ、これらは互いに回転方
向に９０度位相をずらして配設されている。

また、門型翼（６）の両側の縦部（６ａ）の下端部は、
槽底翼（５）の上縁より所定寸法Δｈだけ低く位置して
配されてあり、すなわち、門型翼（６）の下端部と槽底
翼（５）の上縁部とは、寸法Δｈでもって、互いに上下
方向にオーバーラツプさせである。

上記構成を具備する本実施例の攪拌装置による液りの混
合・攪拌を説明すると、まず、液りは門型翼（６）の上
縁より高い水位をもって攪拌槽（１）内に投入される。

次いで、駆動装置（４）に入力し、回転軸（３）を介し
て槽底翼（５）と門型翼（６）とを回転させて運転を開
始する。

ここで、攪拌槽（１）の底部の液りは、パドル型翼とさ
れた槽底翼（５）によって放射流として半径方向に吐出
され、攪拌槽（１）の内壁面に沿う上方に流される。こ
のとき、攪拌槽＋１ｊ内の液りは、槽底翼（５）と門型
翼（６）の回転に随伴して旋回流を形成せんとするが、
この攪拌槽（１ンの内周面上に設けられた邪魔板（２）
によって随伴旋回を阻害されるので、底部から槽底翼（
５）によって上方に流された液りは、攪拌槽（１）内壁
面に沿う上昇流に変換されて液面近くに達し、攪拌槽（
１）の中心部で下降し再び底部に戻る循環流、すなわち
、第１図中の破線矢印で示す攪拌槽ｆｌ）内金体にわた
る循環流に形成される。

一方、攪拌槽（１）の中心部を下降する液りは、槽底翼
（５）の上方の回転軸（３）に装着された門型翼（６）
の両側の縦部（６ａ）によって、その一部を第１）Ｎ中
の実線矢印に示すように半径方向に流されると共に、こ
の両側の帯板状の縦部（６ａ）により剪断混合させられ
る。また、門型翼（６）の外方に吐出された液りは、攪
拌槽（１）内壁面に沿う上昇流に合流、すなわち上述し
た循環流に合流させられる。

ここで、門型翼（６）の中央部には両側の縦部（６ａ）
を支持する上下の支持腕（６ｂ）　Ｌか配されていない
ので、槽底翼（５）に吸引されて槽中心部を降下する液
りは、その流れを阻害されることかなく、槽内全域にわ
たる円滑な循環流を形成する。

ところで、槽底翼（５）の外周部上方および門型翼（６
）の外周部上方には、それぞれの中央部に向けて還流す
る局所的な循環流か形成され、これらか互いに干渉して
両者の間に液りの境界を形成しようとするが、本実施例
では、門型翼（６）の両側下端部と槽底翼（５）の上縁
とを、寸法Δｈてもって互いに上下方向にオーバーラツ
プさせているのて、一方の外周部に形成された局所的循
環流は、９０度位相をずらして回転してくる他方の翼端
で剪断され、この他方の翼端部に形成される局所的循環
流と干渉することなく消滅させられ、これら門’９　Ｋ
　（６１と槽底翼（５）との間には上下の混合を阻害す
る液りの境界が形成される懸念は一切生じない。

なお、門型翼（６）の縦部（６ａ）の下端部を槽底翼（
５）とオーバーラツプさせることで、この縦部（６ａ）
の低圧となる背面部を下降する液流を槽底翼（５）の下
縁部まで導き、該槽底翼（５）底部のデッドスペースを
解消させることもできる。

また、本実施例では、門型翼（６）と槽底翼（５）とを
、互いに回転方向に９０度位相をずらして配するので、
両者で構成する翼全体としての回転バランスか良く、液
りの攪拌に際して、回転軸（３）に無理な曲げや振動を
負荷させる懸念かない。また、門型翼（６）の縦部（６
ａ）を後退翼に形成しているので、半径方向への吐出性
能を確塔し、混合を行わせるに十分な循環流を形成しつ
つ、該縦部（６ａ）背面に過大な渦か形成されることを
抑制して、攪拌に必要な動力を低減させることかできる
。

なお、第１図乃至第３図に示した例の攪拌装置では、槽
底翼としてパドル型部を用いると共に、この槽底翼の上
方に門型翼を一段に配したが、これは−例であって、例
えば、その一部を切り欠いた斜視図である第４図に示す
ように、槽底翼としてタービン型部等の他の形態の放射
流型翼を用いると共に、この槽底翼の上方に同構成の門
型翼を複数段に設けられても良い。

第４図において、第１図乃至第３図と同符号を付したも
のは等価のものであり、ここでは説明を省略する。同図
において、（７）は槽底翼であって、該槽底翼（７）は
、半径方向の吐出量の大きいタービン覆部とされている
。この例では、槽底翼（７）の上方の回転軸（３）に、
第１図乃至第３図と同構成の門型翼（６）が上下二段に
装着されている。そして、槽底翼（ア）と上下二段の門
型翼（６）とは、互いに回転方向に９０度位相ずらすと
共に、それぞれの上下方向の翼端部を互いに上下方向に
オーバーラツプさせて配設されている。この例のような
構成によれば、装置の大型化および攪拌能力向上にも容
易に対応てきる。

次に、本発明構成の効果を確認するために行つた具体的
な実験例について述べる。

内径りを０．４ｍ、円筒部高さＨを１．２Ｄ、鏡板部高
さを０．２５Ｄとし、内周面に邪魔板を二枚設けた透明
な攪拌槽を準備すると共に、この攪拌槽内に、少量の澱
粉と沃素を溶解着色した所定粘度の液にチオ硫酸ナトリ
ュウム（ハイポ）を添加した試液を投入し、これを種々
の構成の攪拌翼を用いて攪拌して、その脱色時間を攪拌
時間として比較評価した。

まず、翼外径ｄを０．５５Ｄとし、翼高を０．５ｄとし
たバドル翼Ｐおよび翼高をｄとした門型翼Ｇを準備した
。そして、これら翼を、比較例として、■バドル翼Ｐを
槽底部に配し、その上方に門型翼Ｇを、同位相にオーバ
ーラツプなしに配し、これらかあたかも一体の大型部を
形成するようにした構成とする一方、本発明例として、
■パドル翼Ｐを槽底部に配し、その上方に門型翼Ｇを、
９０度位相をずらすと共に、０．Ｉｄの高さ値△ｈをも
ってオーバーラツプさせた構成、■更に、■の構成に加
え、門型翼Ｇの両側の縦部を後退翼に形成した構成とし
て、それぞれ上記攪拌槽内に配置し、同回転数にて試液
を攪拌した。

また、翼外径ｄを０．５５Ｄとし、翼高を０．５ｄとし
たタービン翼Ｔも準備し、比較例として、■タービン翼
Ｔを槽底部に配し、その上方に上記門型翼Ｇを二段に配
し、かつ、これら翼を同位相にオーバーラツプなしに配
し、これらかあたかも一体の大覆部を形成するようにし
た構成とする一方、本発明例として、■タービン翼Ｔを
槽底部に配し、その上方に門型翼Ｇを二段に配し、かつ
、これら翼を互いに９０度位相をずらすと共に、０．１
ｄの高さ値Δｈをもってオーバーラツプさせた構成、■
更に、■の構成に加え、門型翼Ｇの両側の縦部を後退翼
に形成した構成として、それぞれ上記攪拌槽内に配置し
、試液を略同消費動力になるように回転させて試液を攪
拌した。

そして、上記攪拌槽内の試液か脱色する時間をもって完
全混合時間とし、その消費動力、回転軸に負荷される平
均トルクに対するトルク変動（％）等を比較検討した。

その結果を第１表に示す。

なお、上記の例以外に、従来の攪拌翼を一段に設けた構
成の攪拌装置の攪拌効率と比較するために、パドル翼Ｐ
のみを上記攪拌槽の底部に配した構成でも同様に試液の
攪拌を試みた。

第１表に明らかなように、複数の翼をあたかも一体の大
型部を形成するように配置した■および■の比較例では
、翼全体の回転バランスか悪く、トルク変動か大きくな
り、また、パドル翼Ｐと門型翼Ｇとの間に僅少の間隔を
置いた■の比較例では、両者の間に試液の境界が形成さ
れる傾向を示し、その間の混合か少し遅くなった。

これに比較して、■■および■■の本発明例のものでは
、翼全体の回転バランスか良く、トルク変動か小さくな
り安定した運転かでき、しかも、その混合時間を短縮す
ることかできた。また、門型翼Ｇの両側の縦部を後退翼
に形成した■および■の例では、消費動力を減少してな
お混合時間の短縮かできた。

なお、パドル翼Ｐのみを攪拌槽の底部に配し、門型翼Ｇ
を設けない例のものでは、３００秒以上経過しても完全
混合が達成できず、これとの比較において、本発明に係
る攪拌装置では、その攪拌効率を格段に向上できること
が確認できた。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、本発明に係る攪拌装置によれば、
攪拌翼全体の回転バランスを失することなく槽内金体に
円滑な液の循環流を形成し得て、槽内全域の液を均一か
つ効率良く混合・攪拌できて、攪拌効率の向上を図るこ
とかでき、しかも、翼を多段に設けてもこれらの間に液
の境界を形成させることなく効率良く混合・攪拌できて
、装置の大型化および攪拌能力向上を容易に達成するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の攪拌装置を示す正断面図、 第２図は第１図の］Ｉ−ＩＩ断面図、 第３図は第１図の■−■断面図、 第４図は本発明の別の実施例の攪拌装置を示す一部を切
り欠いた斜視図、 第５図は従来の攪拌装置の概要説明図である。 （１）−攪拌槽、 Ｃ２）−邪魔板、 （３）−回転軸、 （４）−駆動装置、 （５）−槽底翼、 （６）−門型翼、 （６ａ）−一縦部、 （６ｂ）−一支持腕。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）内周面上に軸方向に沿う複数の邪魔板を設けた竪
   型円筒状の攪拌槽と、該攪拌槽の中心部に配設された回
   転軸と、該回転軸の下部に装着され、前記攪拌槽の底面
   に近接して配された放射流型の槽底翼と、該槽底翼の上
   方の回転軸に装着され、回転軸に平行にかつ対称に支持
   腕を介して両側に配された帯板状の縦翼を有する門型翼
   とを備えてなり、前記槽底翼と門型翼とが、互いに回転
   方向に位相をずらし、かつ上下方向の翼端部を互いに上
   下方向にオーバーラップさせて配設されたことを特徴と
   する攪拌装置。
2. （２）門型翼が、回転軸に上下方向に複数個装着される
   と共に、各門型翼が、互いに回転方向に位相をずらし、
   かつ上下方向の翼端部を互いに上下方向にオーバーラッ
   プさせて配設されたことを特徴とする第１請求項記載の
   攪拌装置。
3. （３）門型翼の帯板状の縦翼が、後退翼に形成されたこ
   とを特徴とする第１請求項ないしは第２請求項記載の攪
   拌装置。