JPH11114396A

JPH11114396A - 攪拌装置

Info

Publication number: JPH11114396A
Application number: JP9303692A
Authority: JP
Inventors: Tomio Niimi; 富男新美
Original assignee: Kankyo Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Kankyo Kagaku Kogyo KK
Priority date: 1997-10-17
Filing date: 1997-10-17
Publication date: 1999-04-27
Anticipated expiration: 2017-10-17
Also published as: JP3930123B2

Abstract

(57)【要約】【課題】攪拌槽内の循環作用に加え、同時に混合回転
体内で高い剪断作用を液に与え、従来とは全く違った混
合・分散能力を備えさせる。【解決手段】回転駆動源に連結した回転軸に取り付け
られた混合回転体３、3aを攪拌槽２内の液中に配設し、
混合回転体３、3aは、上下２枚の円板６、７を一組みと
して重ね合わせ、下方の円板７の中央に流入口を形成す
ると共に、互いに対向する前面に、前方開口する筒状の
小室９、9a…を多数配列させて形成し、互いの小室９、
9a…が対向する他の小室９、9a…に連通する様に位置を
違えて配列させている。そして、混合回転体３、3aを回
転させることで、該混合回転体３、3a内の液が遠心力で
混合回転体３、3a外周部より吐出すると共に、液が流入
口８より混合回転体３、3a内に吸込まれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、攪拌槽中の液体を
機械的手段で攪拌混合させる様にした攪拌装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、かかる攪拌装置の代表的なものと
しては、液のフローパターンから輻流型と軸流型に大別
され、そして、前者の輻流型についてはパドル型やター
ビン型の攪拌翼で代表されるように翼回転の遠心作用で
流れを翼の半径方向に発生させるもの、又後者の軸流型
については、プロペラ型の攪拌翼で代表されるように回
転軸方向の推力により軸方向に流れを発生させるもので
ある。ところが、前記いずれの攪拌装置にあっても攪拌
槽内の液の循環能力によって主に攪拌混合しているもの
であって、これに比べ攪拌翼の近傍で発生する剪断能力
は、前記循環能力に相反してきわめて低いのが現状であ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、攪拌槽内の
循環作用に加え、同時に混合回転体内で高い剪断作用を
液に与え、従来とは全く違った混合・分散能力を備えさ
せる様にした攪拌装置を提供する。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記従来技術
に基づく、剪断能力が循環能力に相反して極めて低い課
題に鑑み、回転軸に取り付ける混合回転体内に複雑な流
路を形成し、かかる流路内を液が通過する際に、衝突、
分散、合流、蛇行、渦流等が組合わさった複雑な状態で
流動させ、攪拌槽内の循環作用に加え、同時に高い剪断
作用も与えて混合効率を向上させることを要旨とする攪
拌装置を提供して上記課題を解決する。本発明は、攪拌
槽内の液中に、回転駆動源に連結した回転軸に取り付け
られる混合回転体を配設する攪拌装置である。混合回転
体は、上下２枚の円板を一組みとして重ね合わせて構成
し、下方の円板の中央に流入口を形成すると共に、互い
に対向する前面に、前方開口する筒状の小室を多数配列
させて形成し、上方の円板の小室と、下方の円板の小室
とは互いの小室が対向する他の小室に連通すると共に、
一方の小室の中心に他方の小室を形成する側壁の交差接
続部位が位置する様に位置を違えて配列させ、又小室内
に突起を形成している。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づいて説明すると、１は本発明に係る攪拌装置であ
り、かかる攪拌装置１は攪拌槽２内の液中に配設した混
合回転体３をモーター等の回転駆動源４に連結した回転
軸５に取り付けている。

【０００６】混合回転体３は、図１、２、３に示す様
に、上下２枚の円板６、７を一組みとし、これを重ね合
わせて構成するものであり、下方の円板７の中央に流入
口８を形成すると共に、互いに対向する前面、即ち上方
の円板６にあっては、その下面に下方側である前方へ開
口する平面視形状を多角状と成す筒状の小室９、9a…を
多数配列させて形成し、又下方の円板７の上面における
流入口８の周囲に、前記と同様に上方側である前方へ開
口する平面視形状を多角状と成す筒状の小室９、9a…を
多数配列させている。そして、円板６、７の小室９、9a
…を形成する側壁10の端面11相互を密着させて上下に重
ね合わせた際には、図３、６に示す様に、上方の円板６
の小室９、9a…と下方の円板７の小室９、9a…を、互い
の小室９、9a…が対向する他の小室９、9a…に連通する
と共に、一方の小室９、9a…の中心に他方の小室９、9a
…を形成する側壁10の交差接続部位が位置する様に位置
を違えて配列させている。又、上記実施の形態では小室
９、9a…の平面視形状を六角形と成してハニカム状に多
数配列したものを示したが、かかる形状に何ら限定され
ず、図７〜９に示す様に小室９、9a…の平面視形状を三
角形、四角形、八角形等の他の多角形と成したり、或い
は円形（図示せず）と成しても良い。

【０００７】又、上下２枚の円板６、７の他の実施の形
態としては、図１０、１１に示す様に任意の小室９、9a
…の底面中央に、この小室９、9a…を形成する側壁10の
端面11までの高さより低くした突起12を設けることによ
り、流体の流れに乱れを積極的に生じさせることを可能
にし、又突起12を円板６、７の中心部に近づくに従って
順次小さくすることにより、円周方向に配列される小室
９、9a…の直径方向における外側と内側との内容積を均
一化し、脈動を防止してスムーズな流れを確保する様に
している。

【０００８】又、上下２枚の円板６、７を重ね合わせた
状態で固定する手段としては、円板６、７における小室
９、9a…が形成されていない外周側の円周方向における
適宜位置に、ボルトおよびナット等のネジ結合手段13を
用いて固定している。尚、混合回転体３による攪拌時
に、上方の円板６上に発生する円錐空間20の液中への巻
込みを防止するために、上下２枚の円板６、７のネジ結
合手段13は外周側に位置させるのが望ましく、更に上方
の円板６の上面は平面状であることが円錐空間20の液中
への巻込み防止のために望ましい。又、混合回転体３を
回転軸５に取り付ける手段としては、回転軸５を上方の
円板６の中心に直接的に、回転軸５下方のネジ部及びナ
ット部材等のネジ結合手段14によって取り付けられてい
る。例えば、回転駆動源４における回転軸５の下方に混
合回転体３を着脱自在に取り付ける場合、上方の円板６
の上面中央に回転軸５の取付部15を突設すると共に、該
取付部15の上面中央に回転軸５の挿入孔15a を形成し、
該挿入孔15a 内に回転軸５の下端部を挿入すると共に、
取付部15側方より螺入した固定ネジ16の先端を回転軸５
に当接させて、流入口８が混合回転体３の下方側に位置
する様に回転軸５に混合回転体３を装着している。尚、
前記ネジ結合手段13、14を上記構成に何ら限定せず、要
するに２体の円板６、７を重ね合わせて固定的に連結出
来たり、又回転軸５を混合回転体３に固定的に連結出来
る構造であれば良い。

【０００９】又、攪拌装置１の他の実施例にあっては、
図１２に示す様に、２体の混合回転体３、3aを重合して
回転軸５に取り付けても良く、下方の混合回転体３に対
し上方の混合回転体3aを１８０度反転させて上方の混合
回転体3aにおける流入口８を上方側に、下方の混合回転
体３における流入口８を下方側に夫々位置させる様にし
ている。即ち、上下２枚の円板６、７を一組みとして重
ね合わせると共に、互いに対向する前面に、前方開口す
る筒状の小室９、9a…を多数配列させて形成し、一方の
円板６の小室９、9a…と、他方の円板の小室９、9a…と
は互いの小室９、9a…が対向する他の小室９、9a…に連
通すると共に、一方の小室９、9a…の中心に他方の小室
９、9a…を形成する側壁10の交差接続部位が位置する様
に位置を違えて配列させた２体の混合回転体３、3aを上
下配置すると共に、上方の混合回転体3aの上部中央及び
下方の混合回転体３の下部中央の夫々に流入口８を形成
している。又、図１３に示す様に、攪拌槽２内面に、内
方へ突出させた邪魔板17、17a …を所定間隔毎に配設し
ても良く、かかる邪魔板17、17a …を攪拌槽２に対し着
脱自在にすることにより攪拌条件を変更可能にしてい
る。又、回転軸５に混合回転体３、3a及び攪拌翼18の両
方を装着した場合、液の深さを３等分し、上方より攪拌
翼18、一体化した混合回転体３、3aの順で回転軸５に装
着するのが望ましい。この場合、液面から攪拌翼18まで
のが深くなり、液面中央に発生する渦が攪拌翼18に到達
する危険性が少なくなる。又、図１３に示す様に、回転
軸５の中間部に、回転軸５の軸方向下方への流れを発生
させる攪拌翼18を設けても良い。

【００１０】次に本発明に係る攪拌装置の作用について
説明すると、攪拌槽２内の液中の適宜位置に配設した混
合回転体３を回転駆動源４によって回転させることによ
り、混合回転体３を構成する２体の円板６、７における
小室９、9a…の集合体の最外側壁面に液が当たって、輻
流によって混合回転体３の回転方向に旋回させる。更
に、混合回転体３の内部の液が遠心力によって混合回転
体３内部を流動して外周側から吐出されることから、混
合回転体３の流入口８から混合回転体３内に液が吸い込
まれ、これによって攪拌槽２内に、図１中の矢印にて示
すような液の循環流が発生すると共に、混合回転体３の
内部を流動する液に各種混合作用を与えている。

【００１１】ここで、混合回転体３による液に対する各
種混合作用に関し、混合回転体３内部における液の流れ
は、例えば図３に示す矢印のように混合回転体３におけ
る流入口８から吸引された液は、上方の円板６により直
進進路が妨げられて方向を変え、互いに連通する小室
９、9a…を経て中央部から外側に向かって放射状に衝
突、分散、合流、蛇行、渦流等の状態が組合わさって複
雑に流動し、最終的に混合回転体３の外周側から吐出し
た液が、円板６、７における小室９、9a…の集合体の最
外側壁面で押されて、概ね混合回転体３の接線方向にし
て回転方向へ吐出される。又、流体は上記の様に、各小
室９、9a…の底面および側壁10への衝突、各小室９、9a
…から他の複数の小室９、9a…への分散、複数の小室
９、9a…から他の一つの小室９、9a…への合流、蛇行、
さらに複数の小室９、9a…から各小室９、9a…への流入
による渦流による流体力学的な剪断、各小室９、9a…か
ら他の小室９、9a…への連通路であるオリフイスを通過
する際の流体力学的な剪断、衝撃的破壊による粉砕、側
壁10の端面11を通過する際の剪断、機械的なキャビテー
ション等によって分散混合が行われる。又、ここで混合
回転体３の分散総数については、中心より順次放射状に
配列した上下２枚の円板６、７における小室９、9a…の
室数によって決定されるのであり、例えば図６に示す平
面視六角形状のものであれば、室数が６室、12室、18室
（計36室) の３列状の円板６と、室数が３室、９室、15
室（計27室) の３列状の円板７を重合させた混合回転体
３の合計した１流体の場合の分散総数は数千にも達し、
２流体以上であれば当然その乗数積となる。尚、上記分
散総数とは、円板６と円板７において、互いに連通する
小室９、9a…によって混合回転体３を通過する間に生じ
るべき流体が分散される数のことである。

【００１２】又、混合回転体３を回転させると液面中央
に渦が発生し、この渦の中心が混合回転体３の回転中心
側へ巻き込まれて円錐空間20が形成されるが、円錐空間
20の下方径が円板６、７の外径より小径な場合、円板
６、７により渦の液中への巻込みを防止して、液中への
気泡の混合を阻止する。又、攪拌槽２内面に邪魔板17、
17a …を設けることで、液の旋回流域を減少させると共
に、上下循環流を増大させて、液の乱流化を促進させ
る。

【００１３】又、図１２に示す攪拌装置１にあっては、
２体の混合回転体３、3aで該混合回転体３、3aの上下側
に循環流を発生させ、更に図１３に示す攪拌装置１にあ
っては、攪拌翼18により該攪拌翼18上方側の液を下方側
へ吐出させることで、混合回転体３、3a上方側の循環流
を促進する。更に、２体の混合回転体３、3aを装備した
ことで、該混合回転体３、3a内に吸引された液の分散総
数が乗数的に倍増し、液の混合効率が更に向上する。

【００１４】

【発明の効果】要するに本発明は、攪拌槽２内の液中
に、回転駆動源４に連結した回転軸５に取り付けられる
混合回転体３を配設する攪拌装置であって、混合回転体
３は、上下２枚の円板６、７を一組みとして重ね合わせ
ており、下方の円板７の中央に流入口８を形成すると共
に、互いに対向する前面に、前方開口する筒状の小室
９、9a…を多数配列させて形成し、上方の円板６の小室
９、9a…と、下方の円板７の小室９、9a…とは互いの小
室９、9a…が対向する他の小室９、9a…に連通すると共
に、一方の小室９、9a…の中心に他方の小室９、9a…を
形成する側壁10の交差接続部位が位置する様に位置を違
えて配列させたので、第１に混合回転体３の回転による
液の吸引及び吐出によって攪拌槽２内に液の循環流を発
生させることが出来、第２に循環流を発生させる液は、
混合回転体３内を通過する際に、各小室９、9a…によっ
て形成される複雑な流路によって、衝突、分散、合流、
蛇行、渦流等が組合わさった複雑な流動状態にすること
が出来るため、攪拌槽２内の循環作用に加え、同時に混
合回転体３内で高い剪断作用が液に与えられ、よって従
来とは全く違った混合・分散能力を攪拌装置１に具備さ
せることが出来、各種混合操作に利用出来る。又、上記
複雑な流路も２体の円板６、７を単に重ね合わせれば形
成でき、構造も簡単である。又、上方の円板６の液面に
形成された渦への液の巻込み防止機能により液中への気
泡の混入を防止出来るため、攪拌効率の向上を図ること
が出来る。更に、下方の円板７中央に流入口８を形成し
たので、液面に形成された渦による円錐空間20内に流入
口８が露出せず、流入口８からの空気の吸込みを防止出
来る。

【００１５】又、攪拌槽２内の液中に、回転駆動源４に
連結した回転軸５に取り付けられる２体の混合回転体
３、3aを配設する攪拌装置であって、２体の混合回転体
３、3aを上下配置すると共に、混合回転体３、3aは、上
下２枚の円板６、７を一組みとして重ね合わせると共
に、互いに対向する前面に、前方開口する筒状の小室
９、9a…を多数配列させて形成し、上方の円板６の小室
９、9a…と、下方の円板７の小室９、9a…とは互いの小
室９、9a…が対向する他の小室９、9a…に連通すると共
に、一方の小室９、9a…の中心に他方の小室９、9a…を
形成する側壁10の交差接続部位が位置する様に位置を違
えて配列させ、上方の混合回転体3aの上部中央及び下方
の混合回転体３の下部中央に流入口８を形成したので、
上方の混合回転体3aでその上方側に、下方の混合回転体
３でその下方側の液に夫々循環流を発生させることが出
来るため、攪拌槽２内の循環作用を更に促進することが
出来る。又、２体の混合回転体３、3aを回転軸５に装着
したことで、液の分散総数が乗数的に倍増し、液の混合
効率を更に向上させることが出来る。

【００１６】又、小室９、9a…の集合体の最外側壁面を
凹凸状にしたので、かかる凹凸部を形成する外壁面に液
が当たり、その液が混合回転体３、3aの円周方向に押し
出されるため、混合回転体３、3aによる回転方向への液
体の旋回を促進させることが出来る。更に、混合回転体
３、3aの外周側から吐出した液が、凹凸部を形成する外
壁面で押されて、概ね混合回転体３の接線方向にして回
転方向へ吐出されることから、液を更に複雑な流動状態
にすることが出来るため、液の混合効率を更に向上させ
ることが出来る。

【００１７】又、小室９、9a…内に突起12を形成したの
で、流体の流れに乱れを積極的に生じさせることが可能
となり、混合回転体３、3a内の混合能力が更に向上す
る。又、攪拌槽２の内面に邪魔板17、17a …を設けたの
で、円錐空間20の形成を防止することが出来ると共に、
液の回転軸５を中心とした旋回流を抑止することが出来
ることから、混合回転体３、3aによる上下循環流を増大
させることが出来、よって液の乱流化を促進することが
出来るため、攪拌効率の向上を更に向上させることが出
来る。

【００１８】又、回転軸５の中間部に、回転軸５の軸方
向に流れを発生させる攪拌翼18を設けたので、混合回転
体３、3a上方側の循環流を更に促進させることがで出
来、攪拌効率の向上を更に向上させることが出来る等そ
の実用的効果甚だ大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る攪拌装置の縦断面の概略図であ
る。

【図２】同上攪拌装置における混合回転体の分解斜視図
である。

【図３】同上混合回転体の断面図である。

【図４】同上混合回転体における上方の円板の底面図で
ある。

【図５】同上混合回転体における下方の円板の平面図で
ある。

【図６】同上混合回転体の上方および下方の円板を重ね
合わせた場合における各小室の連通配列状態を示す図で
ある。

【図７】同上円板における小室の形状を三角と成した連
通配列状態を示す図である。

【図８】同上円板における小室の形状を四角と成した連
通配列状態を示す図である。

【図９】同上円板における小室の形状を八角と成した連
通配列状態を示す図である。

【図１０】小室に突起を設けた円板の連通配列状態を示
す図である。

【図１１】小室に突起を設けた円板から構成する混合回
転体の断面図である。

【図１２】２個の混合回転体を設けた攪拌装置の縦断面
の概略図である。

【図１３】攪拌翼を設けた攪拌装置の縦断面の概略図で
ある。

【図１４】図１２及び図１３の混合回転体の断面図であ
る。

【符号の説明】

２攪拌槽４回転駆動源５回転軸３、3a 混合回転体６円板７円板８流入口９、9a… 小室 10 側壁 12 突起 17、17a … 邪魔板 18 攪拌翼

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】攪拌槽内の液中に、回転駆動源に連結し
た回転軸に取り付けられる混合回転体を配設する攪拌装
置であって、混合回転体は、上下２枚の円板を一組みと
して重ね合わせ、下方の円板の中央に流入口を形成する
と共に、互いに対向する前面に、前方開口する筒状の小
室を多数配列させて形成し、上方の円板の小室と、下方
の円板の小室とは互いの小室が対向する他の小室に連通
すると共に、一方の小室の中心に他方の小室を形成する
側壁の交差接続部位が位置する様に位置を違えて配列さ
せたことを特徴とする攪拌装置。
【請求項２】攪拌槽内の液中に、回転駆動源に連結し
た回転軸に取り付けられる２体の混合回転体を配設する
攪拌装置であって、２体の混合回転体を上下配置すると
共に、混合回転体は、上下２枚の円板を一組みとして重
ね合わせると共に、互いに対向する前面に、前方開口す
る筒状の小室を多数配列させて形成し、上方の円板の小
室と、下方の円板の小室とは互いの小室が対向する他の
小室に連通すると共に、一方の小室の中心に他方の小室
を形成する側壁の交差接続部位が位置する様に位置を違
えて配列させ、上方の混合回転体の上部中央及び下方の
混合回転体の下部中央に流入口を形成したことを特徴と
する攪拌装置。
【請求項３】小室の集合体の外壁面を凹凸状にしたこ
とを特徴とする請求項１又は２記載の攪拌装置。
【請求項４】小室内に突起を形成したことを特徴とす
る請求項１、２又は３記載の攪拌装置。
【請求項５】攪拌槽の内面に邪魔板を設けたことを特
徴とする請求項１、２、３又は４記載の攪拌装置。
【請求項６】回転軸の中間部に、回転軸の軸方向に流
れを発生させる攪拌翼を設けたことを特徴とする請求項
１、２、３、４又は５記載の攪拌装置。