WO2023171409A1 - 撹拌装置 - Google Patents

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WO2023171409A1
WO2023171409A1 PCT/JP2023/006689 JP2023006689W WO2023171409A1 WO 2023171409 A1 WO2023171409 A1 WO 2023171409A1 JP 2023006689 W JP2023006689 W JP 2023006689W WO 2023171409 A1 WO2023171409 A1 WO 2023171409A1
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WO
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container
stirring
stirring device
rotating shaft
heat exchange
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/006689
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English (en)
French (fr)
Inventor
毅 深川
宏 高橋
慎也 永田
勤 神山
要介 中野
Original Assignee
日本コークス工業株式会社
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    • B01F27/00Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/05Stirrers
    • B01F27/11Stirrers characterised by the configuration of the stirrers
    • B01F27/19Stirrers with two or more mixing elements mounted in sequence on the same axis
    • B01F27/192Stirrers with two or more mixing elements mounted in sequence on the same axis with dissimilar elements
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    • B01F27/00Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/80Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
    • B01F27/808Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis with stirrers driven from the bottom of the receptacle
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    • B01F27/86Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis co-operating with deflectors or baffles fixed to the receptacle
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    • B01F27/90Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis with paddles or arms 
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01F35/00Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/90Heating or cooling systems
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    • B01F35/00Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/90Heating or cooling systems
    • B01F35/93Heating or cooling systems arranged inside the receptacle

Definitions

  • the present invention relates to a stirring device.
  • stirring devices have been known that can heat or cool the processed material in the container by circulating a heat medium through a jacket surrounding the side of the container when stirring the processed material using stirring blades installed inside the container.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 For example, see Patent Document 1 and Patent Document 2.
  • a jacket is formed on the side of the container, so depending on the size of the container, that is, the area of the side surface of the container, the contact area between the processed material in the container and the heat medium flowing through the jacket is affected. stipulated. For this reason, in conventional stirring devices, the heat transfer area of the jacket is limited, making it difficult to increase the amount of thermal energy transferred (fuel amount) per unit time. In addition, with conventional stirring devices, it is difficult to scrape up the processed material accumulated at the bottom of the container, and it is difficult to contact the heat medium flowing through the jacket, so that sufficient heat exchange cannot be performed. For these reasons, conventional stirring devices have a problem in that it is difficult to improve heat transfer efficiency.
  • the present invention was made with attention to the above problem, and an object of the present invention is to provide a stirring device that can improve the heat transfer efficiency of a processed material being stirred in a container.
  • the stirring device of the present invention includes a container into which the material to be treated is placed, a temperature control member that is provided in the container and adjusts the temperature of the material to be treated by the flow of a heat medium, and a temperature control member for adjusting the temperature of the material to be treated by circulating a heat medium. and a stirring member for stirring the inside of the container.
  • the temperature control member has a heat exchange portion that penetrates a side surface of the container, projects into the interior of the container, and into which the heat medium flows.
  • the stirring member includes a rotating shaft that extends along the vertical direction and is rotatable inside the container, and a flat plate member that is attached to the rotating shaft and extends from the rotating shaft in the horizontal direction. 1 stirring blade.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing the configuration of the stirring device of Example 1, with main parts cut away.
  • 1 is a perspective view showing a stirring device of Example 1.
  • FIG. 2 is a plan view showing the stirring device of Example 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the temperature control member of Example 1.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing the movement of the processed material within the container of the stirring device of Example 1.
  • the stirring device 1 of Example 1 is a device that indirectly heats and dries a slurry-like treated material in which a solvent such as water or a solvent is mixed with the treated material while stirring (mixing).
  • the stirring device 1 includes a container 10, a temperature control member 20, and a stirring member 30, as shown in FIGS. 1 to 3.
  • the container 10 is a cylindrical vertical container with an open top, and the processed material is introduced through the opening 11 at the top. Further, a discharge port (not shown) is formed in the side surface 12 of the container 10. The processed material in the container 10 is discharged to the outside of the container 10 from the discharge port. The opening 11 and the discharge port are each closed by a lid so that they can be opened and closed. Note that the side surface 12 of the container 10 has a double structure in which a space 12c is provided between an inner wall 12a and an outer wall 12b to provide heat insulation properties.
  • the temperature control member 20 is provided on the side surface 12 of the container 10 and transfers the heat of saturated steam, which is a heat medium, to the object to be processed in the container 10, thereby indirectly heating the object to be processed.
  • the temperature control member 20 has a double tube structure in which an inner tube 22 is disposed inside an outer tube 21 (see FIG. 4).
  • the outer tube 21 is a hollow metal member that penetrates the side surface 12 of the container 10.
  • the material of the outer tube 21 can be arbitrarily selected as long as it has high thermal conductivity, and is made of, for example, stainless steel.
  • a through hole 13 through which the outer tube 21 passes is formed in the side surface 12 of the container 10, and a tubular support member 14 for supporting the outer tube 21 is attached between the through hole 13 and the outer tube 21. ing.
  • the support member 14 can be divided into three parts. In the support member 14, first, the intermediate member 14a is attached to the through hole 13. Then, the outer tube 21 is inserted through the intermediate member 14a attached to the through hole 13, and then the inner member 14b and the outer member 14c are attached to the intermediate member 14a to support the outer tube 21.
  • the outer tube 21 has a linear pipe portion 23 supported by the support member 14 and a heat exchange portion 24 formed at one end 23a of the pipe portion 23 that projects inside the container 10. Further, the other end of the pipe portion 23 protruding to the outside of the container 10 is open and closed by a cylindrical cap member 25. Note that the cap member 25 is fixed to the other end of the pipe portion 23 and substantially constitutes the other end of the outer tube 21 that protrudes to the outside of the container 10.
  • a first flow port 26a through which a heat medium can flow is formed in the circumferential surface 25a of the cap member 25. Furthermore, a through hole 25c through which the inner tube 22 passes is formed in the end surface 25b of the cap member 25.
  • the heat exchange section 24 is formed in a chamber shape into which the heat medium flows, and protrudes into the interior of the container 10.
  • the heat exchange part 24 of Example 1 is a flat plate when the temperature control member 20 is viewed along the direction in which the pipe portion 23 of the outer tube 21 penetrates the container 10 (the direction in which the temperature control member 20 penetrates the container 10).
  • the heat exchanger 24 forms a space in the shape of a rectangular parallelepiped.
  • the pipe section 23 is connected to the heat exchange section 24 at a substantially central position. Note that the size (volume) of the heat exchange section 24 and the connection position of the pipe section 23 are set depending on the size of the container 10 and the required amount of thermal energy transfer (heat flow rate) per unit time.
  • the heat exchange section 24 is separated from the side surface 12 of the container 10 by the distance that the pipe section 23 protrudes, a gap is created between the heat exchange section 24 and the side surface 12 of the container 10.
  • the heat exchanger 24 is located upstream of the stirring member 30 in the rotational direction CW of the rotating shaft 31 (described later), as shown in FIG.
  • the side edge 24a is inclined so as to be closer to the side surface 12 of the container 10 than the downstream edge 24b in the rotation direction CW of the rotating shaft 31. That is, the distance from the side surface 12 of the container 10 to the heat exchange section 24 gradually increases from the upstream side to the downstream side in the rotation direction CW of the rotating shaft 31.
  • upstream side in the rotational direction CW means the side away from the reference point in the rotational direction opposite to the rotational direction CW.
  • downstream side in the rotational direction CW means a side away from a reference point in the rotational direction CW.
  • the inner tube 22 disposed inside the outer tube 21 is a pipe member with both ends open.
  • the inner tube 22 is thinner than the pipe portion 23, and a gap is formed between the inner tube 22 and the outer tube 21, which communicates with the first flow port 26a.
  • the inner tube 22 has one end 22 a open inside the outer tube 21 and the other end 22 b passing through a through hole 25 c formed in the cap member 25 . Therefore, the other end 22b of the inner tube 22 protrudes to the outside of the outer tube 21 on the outside of the container 10.
  • the other end of the inner tube 22 is open and serves as a second flow port 26b through which the heat medium can flow.
  • the stirring member 30 is disposed at the bottom of the container 10 and stirs the processed material within the container 10.
  • the stirring member 30 has a rotating shaft 31, a pair of first stirring blades 32 attached to the rotating shaft 31, and a pair of second stirring blades 33 attached to the rotating shaft 31.
  • the rotating shaft 31 extends along the vertical direction and is rotatably held inside the container 10. Note that here, the rotating shaft 31 rotates in a clockwise direction (hereinafter referred to as "rotation direction CW") when the container 10 is viewed from above along the vertical direction.
  • rotation direction CW a clockwise direction
  • the rotating shaft 31 passes through the through hole 16 formed in the bottom surface 15 of the container 10 and protrudes from the bottom surface 15 into the container 10 .
  • the rotating shaft 31 is supported by a shaft seal (not shown), which prevents the processed material from entering the gap between the rotating shaft 31 and the container 10, and also prevents foreign matter from entering from the outside.
  • a gas seal for example, can be used as the shaft seal.
  • the rotational force of a motor (rotary drive source), not shown, is appropriately transmitted to the rotation shaft 31.
  • the pair of first stirring blades 32 are formed by flat plate members extending in opposite directions from the rotating shaft 31 along the horizontal direction. Each first stirring blade 32 is inclined so that the downstream side in the rotation direction CW of the rotating shaft 31 is downward. Further, each first stirring blade 32 is attached to the rotating shaft 31 at a position lower than the lower end (bottom surface 24c) of the heat exchange section 24, and a slight gap is created between it and the bottom surface 15 of the container 10. There is. Further, the extension length of each first stirring blade 32 from the rotating shaft 31 is set to such a length that the tip portion 32b is disposed below the gap created between the container 10 and the heat exchange section 24. .
  • An extended portion 34 is formed at the tip 32b of each first stirring blade 32.
  • the expanded portion 34 is formed by expanding the upper edge 32a of the first stirring blade 32 upward. Since the tip portion 32b of the first stirring blade 32 is disposed below the gap created between the container 10 and the heat exchange section 24, the expansion section 34 enters below the heat exchange section 24. (See Figure 1).
  • the pair of second stirring blades 33 are formed by flat plate members extending in opposite directions from the rotating shaft 31 along the horizontal direction. Further, each second stirring blade 33 extends in a direction perpendicular to the first stirring blade 32, as shown in FIG. Similarly to the first stirring blades 32, each of the second stirring blades 33 is inclined so that the downstream side in the rotational direction CW of the rotating shaft 31 is downward.
  • each of the second stirring blades 33 is located above the position where the first stirring blade 32 is attached to the rotating shaft 31 and above the lower end (bottom surface 24c) of the heat exchanger 24 on the rotating shaft. It is attached to 31. That is, each second stirring blade 33 is attached to the rotating shaft 31 at a position where the tip portion 33b faces the heat exchange section 24. Further, the extension length of each second stirring blade 33 from the rotating shaft 31 is set to be shorter than the extension length of the first stirring blade 32 and to a length that does not interfere with the heat exchange section 24.
  • the user of the stirring device 1 first puts a certain amount of the processed material into the container 10 through the opening 11, closes the lid (not shown), and then closes the lid (not shown). Close the opening 11. Note that the outlet formed in the container 10 is closed in advance.
  • the user drives a motor (not shown) to rotate the rotating shaft 31 of the stirring member 30.
  • a motor not shown
  • the first stirring blade 32 and the second stirring blade 33 attached to the rotating shaft 31 rotate, and the processed material in the container 10 is stirred.
  • the user rotates the rotating shaft 31 and at the same time supplies saturated steam, which is a heat medium, into the outer tube 21 from the first communication port 26 a formed in the outer tube 21 of the temperature control member 20 .
  • saturated steam supplied to the outer tube 21 flows between the outer tube 21 and the inner tube 22, flows into the heat exchange section 24 from the pipe section 23, is filled with.
  • the processed material in the container 10 is stirred by the stirring member 30 and moves along the side surface 12 of the container 10 .
  • the processed material comes into contact with the heat exchange section 24, and heat exchange is performed between the processed material and the saturated steam (heat medium) filled in the heat exchange section 24.
  • the processed material is indirectly heated and dried.
  • the saturated steam which is the heat medium filled in the heat exchange section 24 flows into the inner tube 22 from one end 22a of the inner tube 22, which is open inside the heat exchange section 24.
  • the heat medium that has flowed into the inner tube 22 is discharged and recovered from the second flow port 26b formed at the other end 22b of the inner tube 22.
  • the saturated steam which is a heat medium in the heat exchange section 24, condenses as heat is taken away by the processed material and becomes drain.
  • the drained heat medium may be discharged to the outside of the heat exchange section 24 through the inner tube 22 or may be discharged through a discharge hole (not shown) formed in the heat exchange section 24. .
  • the user After stirring and indirectly heating the processed material for a certain period of time, the user opens the outlet, takes out the processed material in the container 10, and finishes the drying process of the processed material.
  • the temperature control member 20 has a heat exchange part 24 that penetrates the side surface 12 of the container 10, projects into the interior of the container 10, and into which the heat medium flows.
  • the stirring device 1 of Example 1 can increase the heat transfer area of the temperature control member 20 compared to, for example, a case where a jacket is formed on the side surface 12 of the container 10 through which the heat medium flows, and the heat transfer area of the temperature control member 20 can be increased. Drying ability can be improved.
  • the heat exchange portion 24 protruding into the interior of the container 10 serves as a baffle, which prevents the material to be processed from rotating around the same time and generates a vertical flow. Thereby, the stirring device 1 of Example 1 can improve the stirring performance of the processed material.
  • the temperature control member 20 is separate from the container 10 and is appropriately installed on the side surface 12 of the container 10. Therefore, a plurality of temperature control members 20 can be installed on the side surface 12 of the container 10, as shown in FIG. Thereby, in the stirring device 1 of Example 1, the heating capacity of the processed material can be controlled by installing a plurality of temperature control members 20 or adjusting the size of the heat exchange section 24.
  • the stirring member 30 is attached to the rotating shaft 31 that extends along the vertical direction and is rotatable inside the container 10, and is attached to the rotating shaft 31 and extends along the horizontal direction.
  • a first stirring blade 32 formed by a flat plate member extending from 31 is provided.
  • the processed material accumulated in the lower part of the container 10 is scraped upward, and the processed material comes into contact with the heat exchange part 24 protruding into the interior of the container 10. Therefore, the processed material in the container 10 can exchange heat with the saturated steam that has flowed into the heat exchange section 24.
  • the stirring device 1 of Example 1 can improve the heat transfer efficiency of the processed material being stirred within the container 10.
  • the stirring device 1 can improve the amount of thermal energy transferred per unit time (heat flow rate) while using a container with the same capacity as the conventional stirring device.
  • the drying ability of each area can be improved. Therefore, it is possible to downsize the device including the container 10, and it is possible to reduce the cost required when installing equipment.
  • the first stirring blade 32 is inclined so that the downstream side in the rotation direction CW of the rotating shaft 31 faces downward. Further, an expanded portion 34 is formed at the tip portion 32b of the first stirring blade 32, and the upper edge 32a is expanded upward. That is, since the expanded portion 34 is formed at the tip portion 32b of the first stirring blade 32, the area of the tip portion 32b of the first stirring blade 32 in contact with the material to be processed is larger than the area near the rotating shaft 31. There is.
  • the processed material accumulated in the lower part of the container 10 is stirred by the first stirring blade 32 and moves from the center side of the container 10 to the side surface 12 side.
  • the expanded portion 34 is formed at the tip 32b of the first stirring blade 32, and at the tip 32b, the contact area between the first stirring blade 32 and the material to be processed is It's getting bigger.
  • the stirring device 1 of the first embodiment can move from the center side of the container 10 to the side surface 12 side, and can actively scrape up the processed material that has accumulated on the side surface 12 side, and can move from the side surface 12 side.
  • the processed material can be efficiently brought into contact with the protruding heat exchange section 24. Therefore, the processed material in the container 10 can sufficiently exchange heat with the saturated steam that has flowed into the heat exchange section 24. Therefore, the stirring device 1 of Example 1 can further improve the heat transfer efficiency of the processed material being stirred within the container 10.
  • the stirring member 30 has the second stirring blade 33 formed of a flat plate member.
  • the second stirring blade 33 extends from the rotating shaft 31 along the horizontal direction. Further, the second stirring blade 33 is inclined so that the downstream side in the rotation direction CW of the rotating shaft 31 is downward.
  • the first stirring blade 32 is attached to the rotating shaft 31 at a position below the lower end (bottom surface 24c) of the heat exchanger 24, and the extension length from the rotating shaft 31 is The length is set such that the portion 34 enters the lower side of the heat exchange portion 24.
  • the second stirring blade 33 is attached to the rotating shaft 31 at a position where the tip portion 33b faces the heat exchange section 24. Further, the extension length of the second stirring blade 33 from the rotating shaft 31 is set to a length that does not interfere with the heat exchange section 24 .
  • the stirring device 1 of the first embodiment can stir the material to be treated that has been scraped up by the expansion part 34 and gathered at the center of the container 10 using the second stirring blade 33, thereby increasing the stirring efficiency of the material to be treated. can be improved.
  • the length of the first stirring blade 32 is such that the extension part 34 enters the lower side of the heat exchange part 24, so as shown in FIG. , can be inserted between the heat exchange part 24 and the side surface 12 of the container 10. Therefore, it is possible to increase the amount of processed material that comes into contact with the heat exchanger 24, and further improve the overall thermal energy transfer amount (heat flow rate) per unit time in the stirring device 1.
  • the temperature control member 20 has a double tube structure in which an inner tube 22 is disposed inside an outer tube 21.
  • the outer tube 21 includes a pipe portion 23 penetrating the side surface 12 of the container 10, and a heat exchange portion 24 formed at one end portion 23a of the pipe portion 23 protruding into the interior of the container 10 into which saturated steam (heat medium) flows. It has . Further, in the outer tube 21, a first flow port 26a through which saturated steam (heat medium) can flow is formed in a cap member 25 constituting the other end of the outer tube 21 that protrudes to the outside of the container 10.
  • the inner tube 22 has one end 22a open inside the outer tube 21, and the other end 22b protrudes outside the outer tube 21 outside the container 10. Further, the inner tube 22 has a second flow port 26b formed at the other end 22b protruding to the outside of the outer tube 21, through which saturated steam (heat medium) can flow.
  • the stirring device 1 of Example 1 can increase the circulation efficiency of saturated steam, which is a heat medium, and improve the amount of thermal energy transferred (heat flow rate) per unit time.
  • the heat exchange portion 24 of the temperature control member 20 has a flat plate shape when viewed along the direction in which the temperature control member 20 penetrates the container 10. Thereby, the heat exchange section 24 can increase the amount of processed material that comes into contact with the heat exchange section 24, thereby improving the overall thermal energy transfer amount (heat flow rate) per unit time in the stirring device 1.
  • a plurality of temperature control members 20 are arranged along the circumferential direction of the container 10.
  • the edge 24a on the upstream side in the rotational direction CW of the rotational shaft 31 is located on the downstream side in the rotational direction CW of the rotational shaft 31. is inclined so as to be closer to the side surface 12 of the container 10 than the edge 24b of the container 10.
  • the processed material rotated along the side surface 12 of the container 10 is moved toward the center of the container 10 by moving while contacting the heat exchange part 24. That is, the stirring device 1 of Example 1 can move the processed material toward the center of the container 10 while stirring it. Therefore, the stirring device 1 of Example 1 can suppress the co-circulation of the processed material and improve the stirring performance. As a result, the amount of processed material that comes into contact with the heat exchange section 24 can be increased, and the overall thermal energy transfer amount (heat flow rate) per unit time in the stirring device 1 can be improved.
  • stirring device 1 of the present invention has been described above based on Example 1, the specific configuration is not limited to Example 1, and as long as it does not depart from the gist of the invention according to each claim. Changes and additions to the design are permitted.
  • Example 1 an example was shown in which saturated steam was used as the heat medium, but the heat medium is not limited to this, and oil or hot water may also be used.
  • the stirring device 1 is not limited to one that indirectly heats and dries the object to be processed using a heat medium that is higher in temperature than the object to be processed, but also uses a heat medium that is lower temperature than the object to cool the object to be processed. It may be something.
  • saturated steam as a heat medium is supplied from the first flow port 26a formed in the outer tube 21, and is caused to flow between the outer tube 21 and the inner tube 22 to fill the heat exchange section 24.
  • the heat medium in the heat exchange section 24 is recovered by being discharged from the second flow port 26b via the inner tube 22.
  • the direction of flow of the heat medium is not limited to this.
  • the heat medium is supplied from the second flow port 26b formed in the inner tube 22, and the heat after heat exchange is supplied from the first flow port 26a formed in the outer tube 21.
  • the medium may be ejected.
  • the temperature control member 20 has a double tube structure having the outer tube 21 and the inner tube 22, but the present invention is not limited to this.
  • the temperature control member 20 only needs to be able to circulate the heat medium to the heat exchange portion 24 protruding into the interior of the container 10 . Therefore, for example, a first pipe that penetrates the side surface 12 of the container 10 and is formed with the first communication port 26a, and a second pipe that penetrates the side surface of the container 10 and has the second communication port 26b formed therein.
  • a temperature control member may be provided in which the first and second pipes are connected to the heat exchange section 24. In this case, for example, the heat medium is supplied from the first flow port 26a formed in the first pipe to fill the heat exchange section 24, and the heat medium that has been subjected to heat exchange is passed through the second pipe to the second flow port. 26b.
  • the heat exchange section 24 is formed in a shape that exhibits a flat plate shape when viewed along the direction in which the temperature control member 20 penetrates the container 10.
  • the shape of the heat exchange section 24 is not limited to the shape shown in Example 1, but may be set to any shape based on the overall amount of thermal energy transferred per unit time (heat flow rate) in the stirring device 1. be able to.
  • Example 1 an example was shown in which four temperature control members 20 were provided along the circumferential direction of the container 10.
  • the number of temperature control members 20 can be arbitrarily set based on the overall thermal energy transfer amount (heat flow rate) per unit time in the stirring device 1. Note that it is not necessarily necessary to provide a plurality of temperature control members 20, and one temperature control member 20 may be provided.
  • the numbers of the first stirring blades 32 and the second stirring blades 33 are not limited to those shown in Example 1, but may be increased depending on the size of the container 10, the type of material to be treated, etc.
  • the heat medium was saturated steam.
  • oil, hot water, etc. may also be used as the heat medium.
  • the rotating shaft 31 of the stirring member 30 passes through the through hole 16 formed in the bottom surface 15 of the container 10 and protrudes from the bottom surface 15 into the container 10. Ta.
  • the rotating shaft 31 may be supported above the container 10 and inserted into the container 10.

Abstract

容器内で撹拌される処理物の伝熱効率の向上を図ることができる撹拌装置を提供するため、処理物が投入される容器(10)に設けられて熱媒体の流通によって処理物の温度を調整する温調部材(20)と、処理物を撹拌する撹拌部材(30)と、を備えた撹拌装置(1)は、温調部材(20)が、容器(10)の側面(12)を貫通して容器(10)の内部に突出した熱交換部(24)を有し、撹拌部材(30)が、鉛直方向に伸びる回転軸(31)と、回転軸(31)に取り付けられた第1撹拌羽根(32)とを有している。そして、第1撹拌羽根(32)が、回転軸(31)から水平方向に沿って延びる平板部材によって形成されている。

Description

撹拌装置
 本発明は、撹拌装置に関するものである。
 従来から、容器内に設置された撹拌羽根によって処理物を撹拌する際、容器の側面を取り巻くジャケットに熱媒体を流通させ、容器内の処理物を加熱或いは冷却することが可能な撹拌装置が知られている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。
特開2004-148195号公報 特開2019-171310号公報
 ところで、従来の撹拌装置では、容器の側面にジャケットが形成されているため、容器の大きさ、つまり容器の側面の面積によって、容器内の処理物とジャケットを流通する熱媒体との接触面積が規定される。このため、従来の撹拌装置では、ジャケットの伝熱面積が制限されてしまい、単位時間あたりの熱エネルギー伝達量(燃流量)を高めることが難しかった。また、従来の撹拌装置では、容器の下部に溜まった処理物を上方に掻き上げることが難しく、ジャケットを流通する熱媒体に接触しにくいため、熱交換を十分に行うことができない。これらのことから、従来の撹拌装置では、伝熱効率の向上を図ることが難しいという課題がある。
 本発明は、上記問題に着目してなされたもので、容器内で撹拌される処理物の伝熱効率の向上を図ることができる撹拌装置を提供することを目的としている。
 上記目的を達成するため、本発明の撹拌装置は、処理物が投入される容器と、前記容器に設けられて熱媒体の流通によって前記処理物の温度を調整する温調部材と、前記処理物を前記容器内で撹拌する撹拌部材と、を備えている。ここで、前記温調部材は、前記容器の側面を貫通し、前記容器の内部に突出して前記熱媒体が流れ込む熱交換部を有している。また、前記撹拌部材は、鉛直方向に沿って伸びると共に前記容器の内部で回転可能な回転軸と、前記回転軸に取り付けられ、前記回転軸から水平方向に沿って延びる平板部材によって形成された第1撹拌羽根と、を有している。
 これにより、本発明の撹拌装置では、容器内で撹拌される処理物の伝熱効率の向上を図ることができる。
実施例1の撹拌装置の構成を示す要部を破断した説明図である。 実施例1の撹拌装置を示す斜視図である。 実施例1の撹拌装置を示す平面図である。 実施例1の温調部材を示す断面図である。 実施例1の撹拌装置の容器内での処理物の動きを示す説明図である。
 以下、本発明の撹拌装置を実施するための形態を、図面に示す実施例1に基づいて説明する。
 実施例1の撹拌装置1は、水や溶剤等の溶媒と処理物とが混合したスラリー状の処理物を、撹拌(混合)しながら間接的に加熱して乾燥させる装置である。撹拌装置1は、図1~図3に示すように、容器10と、温調部材20と、撹拌部材30と、を備えている。
 容器10は、上部が開放した円筒状の縦型容器であり、上部の開口11から処理物が投入される。また、容器10の側面12には、図示しない排出口が形成されている。容器10内の処理物は、排出口から容器10の外に排出される。開口11及び排出口は、それぞれ蓋によって開閉可能に閉鎖される。なお、容器10の側面12は、断熱性を持たせるため、内壁12aと外壁12bの間に空間12cが設けられた二重構造とされている。
 温調部材20は、容器10の側面12に設けられ、容器10内の処理物に熱媒体である飽和蒸気の熱を伝達し、間接的に処理物を加熱する。実施例1の撹拌装置1では、容器10の周方向に沿って、四つ(複数)の温調部材20が設けられている(図3参照)。また、温調部材20は、外管21の内部に内管22が配置された二重管構造を有している(図4参照)。
 外管21は、容器10の側面12を貫通する中空の金属部材である。なお、外管21の材質は熱伝導率の高いものであれば任意に選択することができ、例えばステンレス等によって形成される。また、容器10の側面12には、外管21が貫通する貫通孔13が形成され、貫通孔13と外管21との間には、外管21を支持する管状の支持部材14が取り付けられている。なお、図1及び図4に示された例では、支持部材14は三分割可能である。支持部材14は、まず、貫通孔13に中間部材14aが取り付けられる。そして、貫通孔13に取り付けられた中間部材14aに外管21が挿通され、その後、内側部材14bと外側部材14cがそれぞれ中間部材14aに取り付けられて、外管21を支持する。
 外管21は、支持部材14に支持される直線状のパイプ部23と、容器10の内部に突出したパイプ部23の一端部23aに形成された熱交換部24と、を有している。また、容器10の外側に突出したパイプ部23の他端は開放し、円筒状のキャップ部材25によって閉鎖されている。なお、キャップ部材25は、パイプ部23の他端に固定されており、実質的に容器10の外側に突出した外管21の他端部を構成する。そして、キャップ部材25の周面25aには、熱媒体が流通可能な第1の流通口26aが形成されている。また、キャップ部材25の端面25bには、内管22が貫通する貫通孔25cが形成されている。
 熱交換部24は、熱媒体が流れ込むチャンバー状に形成され、容器10の内部に突出している。実施例1の熱交換部24は、温調部材20を外管21のパイプ部23が容器10を貫通する方向(温調部材20が容器10を貫通する方向)に沿って見たとき、平板状を呈しており、熱交換部24によって、直方体形状の空間が形成されている。また、実施例1では、パイプ部23は、熱交換部24のほぼ中心位置に連結されている。なお、熱交換部24の大きさ(容積)やパイプ部23の連結位置は、容器10の大きさや必要となる単位時間あたりの熱エネルギー伝達量(熱流量)に応じて設定される。
 さらに、熱交換部24は、容器10の側面12から、パイプ部23が突出した距離だけ離れているため、熱交換部24と容器10の側面12との間には隙間が生じている。そして、熱交換部24は、温調部材20を鉛直方向に沿って見たとき(平面視したとき)、図3に示すように、撹拌部材30の後述する回転軸31の回転方向CWの上流側の縁部24aの方が、回転軸31の回転方向CWの下流側の縁部24bよりも、容器10の側面12に近くなるように傾斜している。つまり、容器10の側面12から熱交換部24までの距離は、回転軸31の回転方向CWの上流側から下流側に向かうにつれて、次第に長くなっている。
 なお、「回転方向CWの上流側」とは、基準となる地点から回転方向CWと逆回転方向に離れた側を意味する。また、「回転方向CWの下流側」とは、基準となる地点から回転方向CWに離れた側を意味する。
 外管21の内部に配置された内管22は、両端が開放したパイプ部材である。内管22は、パイプ部23よりも細く、外管21との間には第1の流通口26aに連通した隙間が生じている。内管22は、一端部22aが外管21の内部で開放し、他端部22bがキャップ部材25に形成された貫通孔25cを貫通している。このため、内管22の他端部22bは、容器10の外側で外管21の外部に突出している。そして、内管22の他端は開放しており、熱媒体が流通可能な第2の流通口26bとなっている。
 撹拌部材30は、容器10の底部に配置され、容器10内の処理物を撹拌する。撹拌部材30は、回転軸31と、回転軸31に取り付けられた一対の第1撹拌羽根32と、回転軸31に取り付けけられた一対の第2撹拌羽根33と、を有している。
 回転軸31は、鉛直方向に沿って伸びると共に、容器10の内部で回転可能に保持されている。なお、ここでは、回転軸31は鉛直方向に沿って容器10を上方から見たとき、時計回り方向(以下「回転方向CW」という)に回転する。そして、実施例1の撹拌装置1では、回転軸31は、容器10の底面15に形成された貫通孔16を貫通し、容器10内に底面15から突出している。回転軸31は、軸封部(不図示)によって支持され、回転軸31と容器10との隙間に処理物が入り込むことを防ぐと共に、外部から異物が侵入することを防いでいる。なお、軸封部は、例えばガスシールを用いることができる。さらに、回転軸31には、図示しないモータ(回転駆動源)の回転力が適宜伝達される。
 一対の第1撹拌羽根32は、水平方向に沿って回転軸31から互いに反対方向に延びる平板部材によって形成されている。各第1撹拌羽根32は、回転軸31の回転方向CWの下流側が下方になるように傾いている。また、各第1撹拌羽根32は、熱交換部24の下端部(底面24c)よりも下側の位置で回転軸31に取り付けられ、容器10の底面15との間に僅かな隙間が生じている。また、各第1撹拌羽根32の回転軸31からの延長長さは、先端部32bが容器10と熱交換部24との間に生じた隙間の下方に配置される長さに設定されている。
 そして、各第1撹拌羽根32の先端部32bには、拡張部34が形成されている。拡張部34は、第1撹拌羽根32の上縁32aを上方に拡張することで形成される。第1撹拌羽根32の先端部32bが、容器10と熱交換部24との間に生じた隙間の下方に配置されたことで、拡張部34は、熱交換部24の下方に入り込むことになる(図1参照)。
 一対の第2撹拌羽根33は、水平方向に沿って回転軸31から互いに反対方向に延びる平板部材によって形成されている。また、各第2撹拌羽根33は、図3に示すように、第1撹拌羽根32と直交する方向に延びている。そして、各第2撹拌羽根33は、第1撹拌羽根32と同様に、回転軸31の回転方向CWの下流側が下方になるように傾いている。
 さらに、各第2撹拌羽根33は、第1撹拌羽根32が回転軸31に取り付けられた位置よりも上側であって、熱交換部24の下端部(底面24c)よりも上側の位置で回転軸31に取り付けられている。すなわち、各第2撹拌羽根33は、先端部33bが熱交換部24に対向する位置で回転軸31に取り付けられている。また、各第2撹拌羽根33の回転軸31からの延長長さは、第1撹拌羽根32の延長長さよりも短く、且つ、熱交換部24に干渉しない長さに設定されている。
 以下、実施例1の撹拌装置1の作用を説明する。
 実施例1の撹拌装置1によってスラリー状の処理物を乾燥させるには、撹拌装置1の使用者は、まず、開口11から一定量の処理物を容器10に投入し、図示しない蓋を閉じて開口11を閉鎖する。なお、容器10に形成された排出口は、予め閉鎖しておく。
 次に、使用者は、図示しないモータを駆動し、撹拌部材30の回転軸31を回転させる。これにより、回転軸31に取り付けられた第1撹拌羽根32及び第2撹拌羽根33が回転し、容器10内の処理物が撹拌される。
 使用者は、回転軸31を回転させると同時に、温調部材20の外管21に形成された第1の流通口26aから熱媒体である飽和蒸気を外管21内に供給する。ここで、外管21に供給された飽和蒸気は、図5に示すように、外管21と内管22との間を流れ、パイプ部23から熱交換部24へと流れ込み、熱交換部24に充填される。
 一方、容器10内の処理物は、撹拌部材30によって撹拌されることで容器10の側面12に沿って移動する。これにより、処理物が熱交換部24に接触し、処理物と熱交換部24に充填された飽和蒸気(熱媒体)との間で熱交換が行われる。このため、処理物は間接的に加熱されて乾燥させられる。
 そして、熱交換部24に充填された熱媒体である飽和蒸気は、熱交換部24の内部で開放した内管22の一端部22aから内管22内に流れ込む。そして、内管22に流れ込んだ熱媒体は、内管22の他端部22bに形成された第2の流通口26bから排出されて回収される。なお、熱交換部24内の熱媒体である飽和蒸気は、処理物に熱が奪われることで凝縮し、ドレンになる。ドレンになった熱媒体は、内管22を介して熱交換部24の外部へ排出してもよいし、熱交換部24に形成された排出孔(不図示)を介して排出してもよい。
 そして、このような処理物の撹拌及び間接加熱を一定時間行ったら、使用者は排出口を開放し、容器10内の処理物を取り出して、処理物の乾燥処理を終了する。
 ここで、実施例1の撹拌装置1では、温調部材20が、容器10の側面12を貫通し、容器10の内部に突出して熱媒体が流れ込む熱交換部24を有している。
 これにより、実施例1の撹拌装置1は、例えば容器10の側面12に熱媒体が流通するジャケットを形成する場合と比べて、温調部材20の伝熱面積を増やすことができ、処理物の乾燥能力を向上させることができる。また、実施例1の撹拌装置1では、容器10の内部に突出した熱交換部24がバッフルとなり、処理物の供回りを防止して、上下方向の流れを発生させることができる。これにより、実施例1の撹拌装置1は、処理物の撹拌性能を向上させることができる。
 また、実施例1の撹拌装置1では、温調部材20は、容器10とは別体であり、容器10の側面12に適宜設置される。このため、温調部材20は、図3に示すように、容器10の側面12に複数設置することが可能である。これにより、実施例1の撹拌装置1では、複数の温調部材20を設置したり、熱交換部24の大きさを調整したりすることで、処理物の加熱能力を制御することができる。
 さらに、実施例1の撹拌装置1では、撹拌部材30が、鉛直方向に沿って伸びると共に容器10の内部で回転可能な回転軸31と、回転軸31に取り付けられ、水平方向に沿って回転軸31から延びる平板部材によって形成された第1撹拌羽根32と、を有している。
 これにより、実施例1の撹拌装置1では、容器10の下部に溜まった処理物が上方に掻き上げられ、容器10の内部に突出した熱交換部24に処理物が接触する。このため、容器10内の処理物は、熱交換部24に流れ込んだ飽和蒸気と熱交換を行うことができる。
 この結果、実施例1の撹拌装置1は、容器10内で撹拌される処理物の伝熱効率の向上を図ることができる。そして、撹拌装置1は、伝熱効率が向上することで、従来の撹拌装置と同容量の容器を用いたまま単位時間あたりの熱エネルギー伝達量(熱流量)を向上させることができるため、単位容量あたりの乾燥能力を向上させることができる。そのため、容器10を含めた装置の小型化を図ることが可能となり、設備導入の際に必要となるコストの削減が可能となる。
 また、実施例1の撹拌装置1では、第1撹拌羽根32は、回転軸31の回転方向CWの下流側が下方に向くように傾いている。また、第1撹拌羽根32の先端部32bには、上縁32aが上方に向かって拡張された拡張部34が形成されている。すなわち、第1撹拌羽根32の先端部32bに拡張部34が形成されたことで、第1撹拌羽根32の先端部32bは、処理物に接する面積が回転軸31の近傍部分よりも大きくなっている。
 ここで、容器10の下部に溜まった処理物は、第1撹拌羽根32によって撹拌されることで、容器10の中心側から側面12側へと移動していく。これに対し、実施例1の撹拌装置1は、第1撹拌羽根32の先端部32bに拡張部34が形成されており、先端部32bでは、第1撹拌羽根32と処理物との接触面積が大きくなっている。
 これにより、実施例1の撹拌装置1は、容器10の中心側から側面12側へと移動し、側面12側に溜まっていく処理物を積極的に上方に掻き上げることができ、側面12から突出した熱交換部24に処理物を効率的に接触させることができる。このため、容器10内の処理物は、熱交換部24に流れ込んだ飽和蒸気と十分に熱交換を行うことができる。よって、実施例1の撹拌装置1は、容器10内で撹拌される処理物の伝熱効率の向上をさらに図ることができる。
 また、実施例1の撹拌装置1では、撹拌部材30が、平板部材によって形成された第2撹拌羽根33を有している。ここで、第2撹拌羽根33は、水平方向に沿って回転軸31から延びている。また、第2撹拌羽根33は、回転軸31の回転方向CWの下流側が下方になるように傾いている。
 そして、実施例1では、第1撹拌羽根32は、熱交換部24の下端部(底面24c)よりも下側の位置で回転軸31に取り付けられ、回転軸31からの延長長さが、拡張部34が熱交換部24の下側に入り込む長さに設定されている。また、第2撹拌羽根33は、先端部33bが熱交換部24に対向する位置で回転軸31に取り付けられている。さらに、第2撹拌羽根33は、回転軸31からの延長長さが、熱交換部24に干渉しない長さに設定されている。
 これにより、実施例1の撹拌装置1は、拡張部34によって掻き上げられて容器10の中心部側に集まった処理物を第2撹拌羽根33によって撹拌することができ、処理物の撹拌効率を向上させることができる。しかも、実施例1の撹拌装置1は、第1撹拌羽根32が、拡張部34が熱交換部24の下側に入り込む長さであるため、図5に示すように、掻き上げた処理物を、熱交換部24と容器10の側面12との間に入り込ませることができる。このため、熱交換部24に接触する処理物を増加させ、撹拌装置1における総括的な単位時間あたりの熱エネルギー伝達量(熱流量)をさらに向上させることができる。
 また、実施例1の撹拌装置1は、温調部材20が外管21の内部に内管22が配置された二重管構造を有している。
 すなわち、外管21は、容器10の側面12を貫通するパイプ部23と、容器10の内部に突出したパイプ部23の一端部23aに形成されて飽和蒸気(熱媒体)が流れ込む熱交換部24と、を有している。さらに、外管21は、容器10の外側に突出した外管21の他端部を構成するキャップ部材25に飽和蒸気(熱媒体)が流通可能な第1の流通口26aが形成されている。
 また、内管22は、一端部22aが外管21の内部で開放し、他端部22bが容器10の外側で外管21の外部に突出している。さらに、内管22は、外管21の外部に突出した他端部22bに飽和蒸気(熱媒体)が流通可能な第2の流通口26bが形成されている。
 これにより、実施例1の撹拌装置1は、熱媒体である飽和蒸気の循環効率を高め、単位時間あたりの熱エネルギー伝達量(熱流量)を向上させることができる。
 さらに、実施例1の撹拌装置1では、温調部材20の熱交換部24が、温調部材20が容器10を貫通する方向に沿って見たとき、平板状を呈している。これにより、熱交換部24は、熱交換部24に接触する処理物を増加させて、撹拌装置1における総括的な単位時間あたりの熱エネルギー伝達量(熱流量)を向上させることができる。
 そして、実施例1の撹拌装置1では、温調部材20が容器10の周方向に沿って複数配置されている。そして、熱交換部24は、温調部材20を鉛直方向に沿って見たとき、回転軸31の回転方向CWの上流側の縁部24aの方が、回転軸31の回転方向CWの下流側の縁部24bよりも、容器10の側面12に近くなるように傾斜している。
 これにより、容器10の側面12に沿って回転させられる処理物は、熱交換部24に接触しながら移動することで、容器10の中心側へ寄せられる。つまり、実施例1の撹拌装置1は、処理物を撹拌しながら容器10の中心に向かって移動させることができる。このため、実施例1の撹拌装置1は、処理物の供回りを抑制し、撹拌性を向上させることができる。この結果、熱交換部24に接触する処理物を増加させて、撹拌装置1における総括的な単位時間あたりの熱エネルギー伝達量(熱流量)を向上させることができる。
 以上、本発明の撹拌装置1を実施例1に基づいて説明してきたが、具体的な構成については、実施例1に限られるものではなく、各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
 実施例1では、熱媒体として飽和蒸気を使用した例が示されたが、熱媒体はこれに限らず、オイルや湯を用いることが可能である。また、撹拌装置1は、処理物よりも高温の熱媒体を用いることで処理物を間接加熱して乾燥させるものに限らず、処理物よりも低温の熱媒体を用いて、処理物を冷却するものであってもよい。
 また、実施例1では、熱媒体である飽和蒸気を外管21に形成された第1の流通口26aから供給し、外管21と内管22の間を流通させて熱交換部24に充填させる。そして、熱交換部24内の熱媒体を、内管22を介して第2の流通口26bから排出させることで回収する例が示された。しかしながら、熱媒体の流通方向はこれに限らない。熱媒体の種類や温度等に応じて、内管22に形成された第2の流通口26bから熱媒体を供給し、外管21に形成された第1の流通口26aから熱交換後の熱媒体を排出してもよい。
 さらに、実施例1の撹拌装置1では、温調部材20が外管21及び内管22を有する二重管構造である例が示されたが、これに限らない。温調部材20は、容器10の内部に突出した熱交換部24に熱媒体を流通させることができればよい。そのため、例えば、容器10の側面12を貫通すると共に第1の流通口26aが形成された第1配管と、容器10の側面を貫通すると共に第2の流通口26bが形成された第2配管とを設け、第1、第2配管を熱交換部24に連結した温調部材であってもよい。この場合、例えば第1配管に形成された第1の流通口26aから熱媒体を供給して熱交換部24に充填し、熱交換を行った熱媒体を第2の配管を通して第2の流通口26bから排出する。
 また、実施例1の撹拌装置1では、熱交換部24が、温調部材20が容器10を貫通する方向に沿って見たときに平板状を呈する形状に形成されている。しかしながら、熱交換部24の形状は、実施例1に示された形状に限らず、撹拌装置1における総括的な単位時間あたりの熱エネルギー伝達量(熱流量)に基づいて任意の形状に設定することができる。
 また、実施例1の撹拌装置1では、容器10の周方向に沿って四つの温調部材20が設けられた例が示された。しかしながら、温調部材20の数は、撹拌装置1における総括的な単位時間あたりの熱エネルギー伝達量(熱流量)に基づいて任意に設定することができる。なお、温調部材20は、必ずしも複数設ける必要はなく、一つであってもよい。
 さらに、第1撹拌羽根32及び第2撹拌羽根33の数についても、実施例1に示されたものに限らず、容器10の大きさや処理物の種類等に応じて増加させてもよい。
 また、実施例1の撹拌装置1では、熱媒体が飽和蒸気である例が示された。しかしながら、熱媒体としてオイルや湯等を用いてもよい。
 また、実施例1の撹拌装置1では、撹拌部材30の回転軸31が、容器10の底面15に形成された貫通孔16を貫通し、容器10内に底面15から突出している例が示された。しかしながら、回転軸31は容器10の上方で支持されて、容器10内に差し込まれていてもよい。
関連出願の相互参照
 本出願は、2022年3月10日に日本国特許庁に出願された特願2022-037533に基づいて優先権を主張し、その全ての開示は完全に本明細書で参照により組み込まれる。

Claims (6)

  1.  処理物が投入される容器と、前記容器に設けられて熱媒体の流通によって前記処理物の温度を調整する温調部材と、前記処理物を前記容器内で撹拌する撹拌部材と、を備えた撹拌装置において、
     前記温調部材は、前記容器の側面を貫通し、前記容器の内部に突出して前記熱媒体が流れ込む熱交換部を有し、
     前記撹拌部材は、鉛直方向に沿って伸びると共に前記容器の内部で回転可能な回転軸と、前記回転軸に取り付けられ、前記回転軸から水平方向に沿って延びる平板部材によって形成された第1撹拌羽根と、を有する
     ことを特徴とする撹拌装置。
  2.  請求項1に記載された撹拌装置において、
     前記第1撹拌羽根は、前記回転軸の回転方向の下流側が下方になるように傾くと共に、先端部には、上縁を上方に向かって拡張した拡張部が形成されている
     ことを特徴とする撹拌装置。
  3.  請求項2に記載された撹拌装置において、
     前記撹拌部材は、前記回転軸に取り付けられ、前記回転軸から前記水平方向に沿って延びると共に、前記回転軸の回転方向の下流側が下方になるように傾いた平板部材によって形成された第2撹拌羽根を有し、
     前記第1撹拌羽根は、前記熱交換部の下端部よりも下側の位置で前記回転軸に取り付けられ、前記回転軸からの延長長さが、前記拡張部が前記熱交換部の下側に入り込む長さに設定され、
     前記第2撹拌羽根は、先端部が前記熱交換部に対向する位置で前記回転軸に取り付けられ、前記回転軸からの延長長さが、前記熱交換部に干渉しない長さに設定されている
     ことを特徴とする撹拌装置。
  4.  請求項1から請求項3のいずれか一項に記載された撹拌装置において、
     前記温調部材は、外管の内部に内管が配置された二重管構造を有し、
     前記外管は、前記容器の側面を貫通し、前記容器の内部に突出した一端部に前記熱交換部が形成され、前記容器の外側に突出した他端部に前記熱媒体が流通可能な第1の流通口が形成され、
     前記内管は、一端部が前記外管の内部で開放し、他端部が前記容器の外側で前記外管の外部に突出し、前記外管の外部に突出した前記内管の他端部に前記熱媒体が流通可能な第2の流通口が形成された
     ことを特徴とする撹拌装置。
  5.  請求項1から請求項4のいずれか一項に記載された撹拌装置において、
     前記熱交換部は、前記温調部材が前記容器を貫通する方向に沿って見たとき、平板状を呈する
     ことを特徴とする撹拌装置。
  6.  請求項5に記載された撹拌装置において、
     前記温調部材は、前記容器の周方向に沿って複数配置され、
     前記熱交換部は、前記鉛直方向に沿って見たとき、前記回転軸の回転方向の上流側の縁部の方が、前記回転軸の回転方向の下流側の縁部よりも、前記容器の側面に近くなるように傾斜している
     ことを特徴とする撹拌装置。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62244429A (ja) * 1986-04-16 1987-10-24 Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd 撹拌装置
JPH04335001A (ja) * 1991-05-13 1992-11-24 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 多段攪拌式重合反応装置
JPH06315618A (ja) * 1993-04-30 1994-11-15 Tsukishima Kikai Co Ltd 混練機
JPH0938962A (ja) * 1995-07-25 1997-02-10 Matsushita Electric Works Ltd 混合機

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