JP6817675B2

JP6817675B2 - 撹拌装置

Info

Publication number: JP6817675B2
Application number: JP2019079905A
Authority: JP
Inventors: 好一加藤
Original assignee: Satake Chemical Equipment Mfg Ltd
Current assignee: Satake Chemical Equipment Mfg Ltd
Priority date: 2019-04-19
Filing date: 2019-04-19
Publication date: 2021-01-20
Anticipated expiration: 2033-11-15
Also published as: JP2019111535A

Description

本発明は、固液系や気液系や気固液系の混相系撹拌に好適な撹拌装置に関する。

一般的な従来の撹拌装置の例１として、例えば、図９に示す如く、撹拌槽ａ内の中心部に垂下した回転軸ｂの下端に軸流式の撹拌翼ｃを設けると共に、該撹拌槽ａの内周面に上下方向に延びるバッフルｄを設けたものがある（非特許文献１参照）。

また、固体やスラリーの濃度が高い場合や、低速でゆっくりと固体の分散を行う場合の従来の撹拌装置の例２として、図１０に示す如く、撹拌槽ｅ内の中心部に垂下した回転軸ｆに大型広幅翼ｇを設けると共に、該撹拌槽ｅの内周面に上下方向に延びるバッフルｈを設けたものがある。

また、気液系を混合する従来の撹拌装置の例３としては、例えば、図１１に示す如く、撹拌槽ｉ内の中心部に垂下した回転軸ｊの下端に輻流式の撹拌翼ｋを設けると共に、該撹拌槽ｉ内の回転軸ｊの下端真下に気体吐出口を配置した通気管ｌを設け、さらに、前記撹拌槽ｉの内周面に上下方向に延びるバッフルｍを設けたものがある。

財団法人日本機械学会著「機械工学便覧Ｃ．エンジニアリング編」（Ｃ１−４３頁図２−４７）丸善株式会社出版１９８９年

前記従来の撹拌装置の例１は、軸流の撹拌翼を設置し、撹拌槽ａ内で上下対流を発生させて、撹拌や混合作用を促進させるが、スラリーなどの固液系の撹拌の場合、前記撹拌槽ａの底部の中央部Ａの流動性が悪くデッドゾーンとなり、固体部分が停滞してしまい、好適な撹拌をすることができないという欠点があった。

また、気液系の撹拌の場合、気泡の分散作用が不十分であるという問題があった。

また、前記従来の撹拌装置の例２は、ガス吸収が要求される場合、その吸収効率が悪く、結果として多大な動力が必要で経済性が悪かった。

また、前記従来の撹拌装置の例３は、通気流量が多くなると気泡の分散能力が低下し、また、流動作用が低下するという問題があった。

また、砂やスラリーなどの固体を流動させることが難しく、固液系や気固液系の撹拌には適していなかった。

本発明はこれらの問題点を解消し、固液系や気液系や固気液系の混相系を好適に撹拌できるようにしたものである。

前記の目的を達成すべく、本発明は、撹拌槽内に垂下した回転軸の下端に固定した、下側辺が前記撹拌槽の内底面に近接したボトムインペラと、前記撹拌槽の内底面に固定した、該ボトムインペラの外側辺の回転軌跡の外方の近傍位置に内側辺を有する底部静翼とよりなり、前記撹拌槽内に、前記底部静翼付近に気体吐出口を有する、前記底部静翼を貫通した環状管を設けた。

本発明によれば、固液系や気液系や気固液系における固体、気体の分散作用を飛躍的に向上できるようになる。

本発明の実施例１の撹拌装置の縦断面図である。図１のII−II線截断面図である。実施例１の撹拌装置の変形例の縦断面図である。本発明の実施例２の撹拌装置の縦断面図である。実施例２の撹拌装置の変形例１の縦断面図である。実施例２の撹拌装置の変形例２の縦断面図である。図６のVII−VII線截断面図である。実施例２の撹拌装置の変形例３の縦断面図である。従来の撹拌装置の例１の縦断面図である。従来の撹拌装置の例１の縦断面図である。従来の撹拌装置の例１の縦断面図である。

本発明を実施するための形態の実施例を以下に示す。

本発明の実施例１を図１及び図２によって説明する。

図１は本発明の実施例１の撹拌装置の縦断面説明図であり、図２は、図１のII−II線截断面図である。

１は、本実施例１の撹拌装置、２は該撹拌装置１の撹拌槽を示し、該撹拌槽２は、円筒状でその内底面２ａが下方に向かって湾曲状に形成されている。そして、該撹拌槽２内の中央部に回転軸３が該撹拌槽２の内底部まで垂下して設けられ、該回転軸３の下端部に、例えば４枚のボトムインペラ４が固定されている。

該ボトムインペラ４は、前記回転軸３に近接する根部側の内側辺４ａの上下方向の幅が大で外方先端側の外側辺４ｂに向うに従って該幅が徐々に小となり、該外側辺４ｂが上下方向に延びると共に、前記撹拌槽２の内底面２ａに近接する下側辺４ｃが、該内底面２ａにそって湾曲状に形成される略台形の板状体より形成される。

５は、底部静翼を示し、該底部静翼５は、前記ボトムインペラ４の外側辺４ｂの回転軌跡の外方の近傍位置の前記撹拌槽２の内底面２ａに放射状に固定した、例えば４枚の略直角三角形状の板状の邪魔板からなり、前記ボトムインペラ４の外側辺４ｂが、該底部静翼５の上下方向に延びる内側辺５ａに近接して通過するようにした。

次に本実施例の撹拌装置１の作用と効果を説明する。

撹拌すべきスラリーなどの固液を前記撹拌槽２内に所定のレベルまで満たした後、前記回転軸３により前記ボトムインペラ４を回転する。

該ボトムインペラ４の回転に伴って、該スラリーは、該撹拌槽２内の下方部で旋回流を生ずる。そして、該スラリーは、前記底部静翼５に至ると、該底部静翼５の内側辺５ａに近接して通過するボトムインペラ４の外周辺４ｂにより、前記底部静翼５により前記旋回流が半径方向への吐出流へと変換され、撹拌槽２の内周面に沿った上方流となり、上方部に至ると該撹拌槽２の中心部に向かう流れとなる。そして、液体は該撹拌槽２の中心部において下方への流れとなって循環流を形成する。

本実施例の撹拌装置によれば、前述の如く、撹拌槽２内に循環流を形成すると共に、底部において、前記底部静翼５の内側辺５ａと前記ボトムインペラ４の外側辺４ｂとの間で生ずる強力な半径方向への吐出作用により、スラリーを撹拌できるという効果を有し、固液系における分散均一性の向上や、同時に生じる強力なせん断力により、気液系における分散作用を飛躍的に向上できるようになった。

なお、図３の実施例１の変形例に示すように、撹拌槽２が深底のタイプや大型の場合や、気相部からのガス吸収を目的としたり、軽い紛体や固形物を溶解したり分解したりする場合には、前記撹拌装置１に、更に、前記撹拌槽２内の内周面２ｂに上下に延びる内周面バッフル６と、前記回転軸３の上部に下方流を形成させる軸流式の補助撹拌翼７を設ける。

この実施例においては、撹拌槽２が深底のタイプや大型の場合や、気相部からのガス吸収を目的としたり、軽い紛体や固形物を溶解したり分解したりする場合であっても、前記補助撹拌翼７と前記内周面バッフル６とにより、槽２内の上部において、軽い紛体や固形物を下方に送る下方流を作り出すことができるので、槽内全体に循環流を形成することができ、また、底部において、前記底部静翼５の内側辺５ａと前記ボトムインペラ４の外側辺４ｂとの間で生ずる強力なせん断力により撹拌でき、低動力を達成することができるようになる。

本発明の実施例２を図４によって説明する。

図４は本発明の実施例２の撹拌装置８の縦断面図である。

本実施例２の撹拌装置８においては、前記実施例１の撹拌装置１の前記撹拌槽２の内底面２ａの中心部に気体吐出口９を設けると共に、該気体吐出口９に通気管１０を連通する。

この実施例２の撹拌装置８の作用と効果を説明する。

気液系の撹拌の場合においては、液体を前記撹拌槽２内に所定のレベルまで満たした後、前記通気管１０から気体を撹拌槽２内に吐出すると共に、前記回転軸３により前記ボトムインペラ４を回転する。

該ボトムインペラ４の回転に伴って、液体は、前記実施例１の撹拌装置１で説明したように、前記撹拌槽２内において循環流を形成し、そして、前記気体排出口９から撹拌槽２内に吐出された気体は、前記底部静翼５の内側辺５ａと前記ボトムインペラ４の外側辺４ｂとの間に引き込まれ、これら底部静翼５の内側辺５ａと前記ボトムインペラ４の外側辺４ｂとの間で生ずる強力なせん断力により、拡散され、効率良くガス分散が行われ、高いガス吸収性能を発揮するようになる。

また、気固液系の撹拌の場合においては、撹拌すべきスラリーなどの固液を前記撹拌槽２内に所定のレベルまで満たした後、前記通気管１０から気体を撹拌槽２内に吐出すると共に、前記回転軸３により前記ボトムインペラ４を回転する。

該ボトムインペラ４の回転に伴って、スラリーは、前記実施例１の撹拌装置１で説明したように、前記撹拌槽２内において循環流を形成すると共に、底部において、前記底部静翼５の内側辺５ａと前記ボトムインペラ４の外側辺４ｂとの間で生ずる強力な吐出流により、スラリーを撹拌し、更に、前記気体排出口９から撹拌槽２内に吐出された気体は、前記底部静翼５の内側辺５ａと前記ボトムインペラ４の外側辺４ｂとの間に引き込まれ、これら底部静翼５の内側辺５ａとボトムインペラ４の外側辺４ｂとの間で生ずる強力なせん断力により、拡散され、効率良くガス分散が行われ、高いガス吸収性能を発揮するようになる。

このように、本実施例２の撹拌装置８によれば、気液系や気固液系における分散作用を飛躍的に向上できるようになる。

特に、気固液系の撹拌において、比重の高い固体（スラリー）が混在する撹拌条件においても、優れた固体の流動作用と、ガス吸収作用の両効果を得ることができるようになる。

なお、図５の実施例２の変形例１に示すように、撹拌槽２が深底のタイプや大型の場合には、前記ボトムインペラ４の上端に幅広の板状の翼１１を連設して、これらボトムインペラ４と翼１１とにより形成された大型広幅翼１２により混相系を撹拌するようにしてもよい。

この実施例２の変形例１においても、固液系や気液系や気固液系における固体、気体の分散作用を飛躍的に向上できるようになる。

なお、図６及び図７の実施例２の変形例２に示すように、前記撹拌槽２の内底面２ａの中央部に気体吐出口９を設け、この吐出口９に通気管１０を連通する代わりに、前記底部静翼５の内側辺５ａ付近に気体吐出口を設けるために、例えば、撹拌槽２内に、前記各底部静翼５の内方部を貫通して環状管１３を設けると共に、該環状管１３の前記各底部静翼５付近にそれぞれ吐出口１３ａを設け、これら吐出口１３ａから気体を撹拌槽２内に通気するようにしてもよい。

なお、該環状管１３には通気管（図示せず）が連通している。

この実施例２の変形例２においても、固液系や気液系や気固液系における固体、気体の分散作用を飛躍的に向上できるようになる。

なお、前記環状管１３を設ける代わりに、各底部静翼５の内側辺５ａ付近に気体吐出口を有する通気管をそれぞれ設けてもよい（図示せず）。

なお、通気する気体の種類によっては、気体吐出口を底部静翼５の内側辺５ａ付近にした場合、瞬間反応系により、前記ボトムインペラ４や底部静翼５に気泡が絡み付きスラリーが固着する場合がある。

そこで、図８の実施例２の変形例３に示すように、各底部静翼５の外方端５ｂ付近に気体吐出口１４ａを有する通気管を撹拌槽２内に設けるようにしてもよい。

この実施例２の変形例３においても、固液系や気液系や気固液系における固体、気体の分散作用を飛躍的に向上できるようになると共に、特に気固液系の撹拌において、ボトムインペラ４や底部静翼５に固体が固着しないようになる。

本発明の撹拌装置は、医療品関係、食品関係等における固液撹拌や気固液撹拌に利用される。

１撹拌装置
２撹拌槽
２ａ内底面
２ｂ内周面
３回転軸
４ボトムインペラ
４ａ内側辺
４ｂ外側辺
４ｃ下側辺
５底部静翼
５ａ内側辺
５ｂ外方端
６内周面バッフル
７補助撹拌翼
８撹拌装置
９気体吐出口
１０通気管
１１翼
１２大型広幅翼
１３環状管
１３ａ吐出口
１４通気チューブ
１４ａ吐出口

Claims

撹拌槽内に垂下した回転軸の下端に固定した、下側辺が前記撹拌槽の内底面に近接したボトムインペラと、
前記撹拌槽の内底面に固定した、該ボトムインペラの外側辺の回転軌跡の外方の近傍位置に内側辺を有する底部静翼とよりなり、
前記撹拌槽内に、前記底部静翼付近に気体吐出口を有する、前記底部静翼を貫通した環状管を設けた撹拌装置。
前記回転軸の上部に軸流式の回転翼を設けると共に、前記撹拌槽の内周面に上下方向に延びる内周面バッフルを設けた請求項１に記載の撹拌装置。
前記ボトムインペラの上端に大型広幅翼を連設した請求項１又は２に記載の撹拌装置。