JPH08252445A

JPH08252445A - 攪拌機

Info

Publication number: JPH08252445A
Application number: JP8093670A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Okashita; 清岡下; Mamoru Mishima; 守三島; Seiji Yoshiki; 誠治吉木; Masabumi Kuratsu; 正文倉津
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 1996-03-22
Filing date: 1996-03-22
Publication date: 1996-10-01

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、攪拌機の攪拌に要する動力を低減
すると共に、低速回転攪拌時の混合性能を向上させる。【解決手段】攪拌槽１内中心部に槽外から回転可能な
攪拌軸２に装着した略矩形の平板状攪拌翼の下部を平板
状のまま幅広平板状のボトム部７とし、かつ、その下端
部を攪拌槽の底壁面に摺接させ、かつ、該ボトム部７よ
り上位部分に、攪拌軸に沿う方向及び攪拌軸２と直角方
向に夫々複数の切り欠き窓９を形成した格子状部８とす
ると共に攪拌槽１の側壁面に攪拌軸の軸方向に延びる邪
魔板１０を配設したものである。

Description

【発明の詳細な説明】【０００１】【産業上の利用分野】本発明は、混合、溶解、晶析、反
応等を目的とした攪拌処理用の攪拌機に関するものであ
る。【０００２】【従来の技術】従来、攪拌機の攪拌翼として、（Ａ）パ
ドル翼（平羽根翼）、傾斜羽根翼、直角タ−ビン翼を一
段又は多段の形で使用することが多い。これらの攪拌翼
を使用する攪拌機では、翼回転数を高くして翼の外端か
ら半径方向に吐出される液の流量を多くすることによ
り、図１０に示す如く液が槽壁に衝突して上方及び下方
に回り再び翼のところに戻る循環流を発生させ、槽内の
混合を行う。（Ｂ）高粘度液には螺旋翼、螺旋状リボン
翼を多く使用している。また、（Ｃ）高粘度液や槽底部
に沈降し易い固体を含む液体には馬蹄型翼、アンカ−型
翼を使用している。【０００３】更に、（Ｄ）液体に対する固体の溶解には
糸巻翼を使用することが多い。上記（Ｂ），（Ｃ），
（Ｄ）の攪拌翼を使用する攪拌機では、翼の外端と槽と
の隙間を小さくして槽壁への付着防止、液体の移動、翼
による液体の剪断及び掻取りを行うことにより槽内の混
合、その他の目的を達成する。なお、これらの攪拌機
は、比較的低い翼回転数で使用されている。【０００４】【発明が解決しようとする課題】前記従来の（Ａ）の攪
拌翼のを図７に示す如く一段の形で使用した場合、仮に
潤環流の発生を促進するために槽壁面に下部から上部に
至る複数本の邪魔板を間隔をおき配設しても、大きい攪
拌所要動力を必要としながら混合時間がかなり長く、動
力特性及び混合特性が悪い。低速回転攪拌時の混合特性
はさらに悪い。【０００５】（Ａ）の攪拌翼を多段の形で使用しても、
各段間での液体の交換が少なく、混合特性を改善するこ
とができないという不都合があった。また、前記従来の
（Ｂ），（Ｃ）の攪拌機では、その構造から低粘度液に
は有効ではないという不都合があった。更に、前記従来
の（Ｄ）の攪拌翼では、翼外端からの液の吐出力が非常
に弱く、液の循環・移動という現象が発生しにくいた
め、短時間に完全混合状態にできないという不都合があ
った。【０００６】本発明は前記従来の課題を解決するために
なしたもので、攪拌の所要動力を低減すると共に、低速
回転での攪拌時（低所要動力時）の混合性能を向上させ
ることを目的とする。【０００７】【課題を解決するための手段】本発明の攪拌機は、攪拌
槽内中心部に槽外から回転可能な攪拌軸に装着した略矩
形の平板状攪拌翼の下部を平板状のまま幅広平板状のボ
トム部とし、かつ、その下端部を攪拌槽の底壁面に摺接
させ、かつ、該ボトム部より上位部分に、攪拌軸に沿う
方向及び攪拌軸と直角方向に夫々複数の切り欠き窓を形
成した格子状部とすると共に攪拌槽の側壁面に攪拌軸の
軸方向に延びる邪魔板を配設したことにある。【０００８】また、本発明の攪拌機は、前記切り欠き窓
を、攪拌軸の軸方向の長さが長い矩形状としたこと、更
に、前記切り欠き窓を、攪拌軸から離れるにしたがって
幅を狭くしたことを特徴とする。【０００９】【実施例】以下、その詳細を図１〜図６に示す実施例に
より説明する。図中１は円筒形攪拌槽で、該槽１内中心
部には攪拌軸２が配設されている。攪拌軸２は、一端を
槽底部に軸受３を介して支持され、かつ、他端を槽頂部
上の駆動装置４に攪拌槽内に、後述する攪拌翼６より上
部に設けたカップリング５を介て接続されている。【００１０】前記攪拌翼６は、略矩形の平板状に形成さ
れ、かつ、攪拌軸２に装着されている。そして、攪拌翼
６の下部は、平板状のままとした幅広平板状のボトム部
７とし、その下端部は攪拌槽１の底壁面に摺接させてい
る。このため、このボトム部７は、従来公知のパドル翼
と馬蹄型翼、アンカ−型翼の両特性（吐出、剪断掻取
り）、つまりパドル翼の液を半径方向に吐出する特性
と、馬蹄型翼、アンカ−型翼の壁面付着物を掻取り、飛
散、浮遊させる特性とを併せ備えている。【００１１】８は前記ボトム部７に連接して設けた格子
部で、攪拌軸２のボトム部７より上位部分に位置してい
る。この格子部８は、前記平板状の攪拌翼６の攪拌軸２
に沿う方向及び攪拌軸２と直角方向に夫々複数の切り欠
き窓９、即ち、格子状の窓枠を形成している。このた
め、格子部８は、回転時、各構成部材端で液を剪断し細
分化すると共に、各構成部材の後側で発生する微小の渦
により前記細分化された液を混合する特性を備えてい
る。なお、前記切り欠き窓９は攪拌軸２に沿う方向の長
さが、攪拌軸２と直角方向の長さより長い矩形状に形成
すると共に、攪拌軸２と直角方向に設けた切り欠き窓９
は攪拌軸２から離れるにしたがって幅が狭くなるように
に形成されている。【００１２】１０は平板型の邪魔板で、攪拌槽１の側壁
面に前記攪拌翼６のボトム部７の側部上端部から格子部
８の側部上端部まで延びる連続した１枚の平板で形成さ
れており、攪拌槽１の側壁面に一本、或は、円周方向に
略等間隔に複数本配設されている。即ち、この邪魔板１
０は、攪拌槽１の側壁面の攪拌翼６のボトム部７の側部
上端部から格子部８の側部上端部まで連続して攪拌軸２
の軸方向に連続しており、ボトム部７から吐出された液
を円運動から軸方向流に変えて攪拌槽１上部まで上昇さ
せる特性を備えている。尚、攪拌軸２を槽外から駆動す
るための駆動装置４を槽頂部側に設けた例につき説明し
たが、該駆動装置４を槽底部側に設けてもよい。【００１３】この攪拌機では、攪拌操作の中で注目操作
（混合、溶解、各種反応等）により、また所要容量によ
りその構成部材比が設定されるが、その主な作用は次に
述べる通りである。【００１４】攪拌翼６を回転させると、攪拌槽１内に満
たされて液は、ボトム部７により槽底壁面への付着を防
止されつつ半径方向に吐出されて槽側壁面に衝突する。
そして、槽側壁面に衝突した液は邪魔板１０により円運
動を直線運動（攪拌軸の軸方向流）に変えられて槽上部
へと上昇させられ、槽上部では側壁側から中心側へ移動
して攪拌軸２及び攪拌翼６の最上段の格子部８の近傍か
ら下方へ移動（流れ込み）し、ボトム部７のところに戻
る。かかる大きな循環流の中で、攪拌翼６のボトム部７
より上位に配置された格子部８により下降中の液が剪断
細分化される。この細分化された液は、格子部８の格子
の後側に発生する微細渦に巻込まれて混合される。上記
の作用を図解したのが図２，図３である。【００１５】図２に示される如く、ボトム部７が、従来
のパドル翼と異なり攪拌槽１の底部に摺接配置されるこ
とにより、従来のパドル翼と馬蹄型翼、アンカ−型翼と
しての両作用を併有する。また、図３に示される如く、
邪魔板１０が、ボトム部７により槽側壁側に吐出された
液が円運動しないで上昇流となるように、その発生を促
進する作用を有する。また、攪拌翼６の格子部８は、ボ
トム部７及び邪魔板１０の働きで槽内を循環する液をそ
の下降過程で細分化、混合する作用を有する。【００１６】一般に、攪拌槽での翼の特性と性能を表わ
す係数として、混合開始数、翼外端から吐出された液が
攪拌槽内を何回循環すれば混合を完成させられるかとい
う循環回数があるが、比較テスト結果は、パドル翼（邪
魔板なし）が４〜７回、螺旋状リボン翼が２回であるの
に対して、本発明のもの（邪魔板付き）はその構成部材
比により少し幅があるものの１〜1.3 回であった。【００１７】攪拌槽での翼の混合特性を表すものとして
図４に示すｎ．θ_M 〜Ｒ_e 曲線がある。同図中ｎ．θ_M
は完全混合時間θ_M (sec) と翼の回転数ｎ（１／sec)を
乗じた翼に特有な値で、混合時間といわれ、翼（槽条件
も含む。）による液の混合性能を表す指標である。Ｒ_e
は翼（槽条件を含む。）による液の乱れ状態を示す指標
で、レイノイズ数といわれ、ｎ・ｄ² ・ρ／μで表され
る。ここで、ｎ：翼回転数（１／sec)、ｄ：翼径
（ｍ）、ρ：液密度（kg／ｍ³ ）、μ：液粘度（kg／ｍ
・sec)。【００１８】また、攪拌槽での翼の動力性能を表すもの
として図５に示すＮ_P 〜Ｒ_e 曲線がある。同図中Ｎ_P は
翼（槽条件も含む。）による液の動力性能を表す指標
で、動力数といわれ、Ｐ・gc／ρ・ｎ³ ・ｄ⁵ で表され
る。ここでＰ：動力（kgｍ／sec 、gc：単位換算係数、
ρ：液密度（kg／ｍ³ ）、ｎ：翼回転数（１／sec)、
ｄ：翼径（ｍ）。【００１９】前記ｎ・θ_M 〜Ｒ_e 曲線とＮ_P 〜Ｒ_e 曲線
は、Ｄ（槽径）＝１ｍ、ｄ＝ 0.5ｍ、ρ＝1000kg／ｍ³
のときに得られたものである。これらの曲線を使用し
て、μ＝0.5 kg／ｍ・sec(＝500c.p.)、ｎ＝１r.p.s と
したＲ_e ＝500 の状態で比較すると、混合時間ｎ・θ_M
は、本発明（Ｈ／Ｄ＝1.0 のとき）ではＡ点の値ａ＝1
6、従来ではＣ点の値ｃ＝80であるから、本発明は従来
に比して１／５の混合時間で済み、ｎ＝１でも高い混合
能力があることが分かる。また、動力数Ｎ_P は、本発明
（Ｈ／Ｄ＝1.0 のとき）ではＥ点の値ｅ＝ 5、従来では
Ｇ点の値ｇ＝ 8であるから、そのＲ_e ＝500 の状態を作
り出すのに必要な動力値をＰ＝Ｎ_P ・（ρ・ｎ³ ・ｄ
⁵ ）／gcで求めると、本発明では15.94 、従来では25.5
1 となり、本発明は従来に比して１／1.6 の攪拌所要動
力で済むことが分かる。【００２０】また、混合前の液を同様のμ＝１／1000kg
／ｍ・sec(1c.p.)、混合液の液をμ＝0.5 kg／ｍ・sec
(500c.p.)とすると、混合時間ｎ・θ_M は、粘度が高く
なるに従って従来ではＣ₀ 点からＣ点へと変化し、その
値の変化量Ｃ−Ｃ₀ は大きくなって混合性能が悪くなる
のに対して、本発明（Ｈ／Ｄ＝1.3 のとき）ではＢ₀ 点
からＢ点へと変化し、その値の変化量ｂ−ｂ₀ は殆ど零
となるから、攪拌開始時（低粘度液）から混合終了時
（高粘度液）まで安定した混合特性があって、反応槽と
して効率良く製品の歩留まりも良いことが分かる。【００２１】さらには、図６に同じ安全混合時間θ_M (s
ec) に対応する所要動力について従来例と本発明の例と
の比較を示す。これによれば、2000c.p.の混合液、１c.
p.の混合液とも本発明のものは従来のものに比べ大幅に
小さいことが分かる。換言すれば、本発明は小さい動力
で従来と同等の性能を得ることができる。【００２２】【発明の効果】本発明は以上の構成よりなり、次の効果
を奏するものである。（１）翼回転数が低い値でも良い混合能力があるからレ
イノルズ数Ｒ_e に対して広範囲に亘り混合特性が良い。（２）循環回数が非常に小さいから、完全混合状態にな
るまでの時間（混合時間）が短い。（３）低速回転攪拌時の混合特性が高いから、マイルド
な攪拌ができる。（４）攪拌所要動力が小さくて済み、それでいて従来と
同等の性能が得られる。（５）低粘度液から高粘度液まで安定した混合特性を有
するから、反応槽として有効である。（６）攪拌翼の構造上液面変化に対して混合特性が安定
している。

【図面の簡単な説明】【図１】本発明の実施例を部分破断で示す斜視図。【図２】本発明の作用説明図。【図３】本発明の作用説明図。【図４】ｎ・θ_M 〜Ｒ_e 線図。【図５】Ｎ_P 〜Ｒ_e 線図。【図６】θ_M 〜Ｐ_V 線図。【図７】従来のパドル翼を使用した攪拌機の概要図。【符号の説明】１攪拌槽２攪拌軸３軸受４駆動装置５カップリング６攪拌翼７ボトム部８格子部９切り欠き窓１０邪魔板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者倉津正文愛媛県東予市今在家1501番地住友重機械工業株式会社東予製造所内

Claims

【特許請求の範囲】１）攪拌槽内中心部に槽外から回転可能な攪拌軸に装
着した略矩形の平板状攪拌翼の下部を平板状のまま幅広
平板状のボトム部とし、かつ、その下端部を攪拌槽の底
壁面に摺接させ、かつ、該ボトム部より上位部分に、攪
拌軸に沿う方向及び攪拌軸と直角方向に夫々複数の切り
欠き窓を形成した格子状部とすると共に攪拌槽の側壁面
に攪拌軸の軸方向に延びる邪魔板を配設したことを特徴
とする攪拌機。２）前記切り欠き窓は、攪拌軸の軸方向の長さが長い
矩形状としたことを特徴とする特許請求の範囲第１項に
記載の攪拌機。３）前記切り欠き窓は、攪拌軸から離れるにしたがっ
て幅を狭くしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
又は第２項に記載の攪拌機。