(57)【要約】  Ｒｅ数の低い層流域においても、撹拌特性の良いボトムパドルを備える撹拌装置及び撹拌方法を提供することを課題とする。  本発明に係る撹拌装置及び撹拌方法は、竪型円筒形の撹拌槽の中心に槽外から回転可能に回転軸が配設され、平板状で、且つ下端縁が槽底壁面と所定の間隙を有するよう、槽底壁面に沿った形状に形成されると共に、前記下端縁から所定量上方へ変位した位置に前面側と後面側とを連通する連通部が設けられるボトムパドルで構成される撹拌翼が前記回転軸に該回転軸から槽側壁面に向かって伸び、且つ下端縁が槽底壁面と近接するように取り付けられる撹拌装置を用いて撹拌槽内の被撹拌物が撹拌される。
2008041335.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
竪型円筒形の撹拌槽と、
該撹拌槽の中心に槽外から回転可能に配設される回転軸と、
槽底壁面に近接すると共に、槽側壁面に向かって伸びるように回転軸に取り付けられる平板状のボトムパドルで構成される撹拌翼とを備える撹拌装置において、
前記ボトムパドルは、下端縁が槽底壁面と所定の間隙を有するよう、槽底壁面に沿った形状に形成され、該下端縁から所定量上方へ変位した位置に、ボトムパドルの前面側と後面側とを連通する連通部が設けられることを特徴とする撹拌装置。
【請求項２】
前記連通部は、撹拌槽の径方向に沿って形成される請求項１に記載の撹拌装置。
【請求項３】
前記連通部は、孔又は開口の少なくとも一方が複数形成される請求項１又は２に記載の撹拌装置。
【請求項４】
前記連通部は、前記回転軸を中心として左右にそれぞれ形成される請求項１乃至３の何れか一項に記載の撹拌装置。
【請求項５】
前記連通部は、前記回転軸を中心として左右対称に形成される請求項４記載の撹拌装置。
【請求項６】
前記撹拌翼は、ボトムパドル上方に格子翼を備える請求項１乃至５の何れか一項に記載の撹拌装置。
【請求項７】
前記格子翼は、上方に行くに従い、径方向の幅が狭くなる請求項６に記載の撹拌装置。
【請求項８】
竪型円筒形の撹拌槽の中心に槽外から回転可能に回転軸が配設され、
平板状で、且つ下端縁が槽底壁面と所定の間隙を有するよう、槽底壁面に沿った形状に形成されると共に、前記下端縁から所定量上方へ変位した位置に前面側と後面側とを連通する連通部が設けられるボトムパドルで構成される撹拌翼が前記回転軸に該回転軸から槽側壁面に向かって伸び、且つ下端縁が槽底壁面と近接するように取り付けられる撹拌装置を用いて撹拌槽内の被撹拌物が撹拌されることを特徴とする撹拌方法。
【請求項９】
前記被撹拌物は、層流域において撹拌される請求項８に記載の撹拌方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、混合、溶解、晶析、反応等を目的とした撹拌処理を行うための撹拌装置及び撹拌方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、層流域及び遷移流域（レイノルズ（Ｒｅ）数が数十から千程度）においては、被撹拌物の撹拌処理は、パドル翼、タービン翼、プロペラ翼等の小型翼を複数段備えた撹拌装置で行われていた。【０００３】
このような上下に不連続（複数段）の撹拌翼では、図８に示すように、被撹拌物は、それぞれの撹拌翼２０，２０，…から撹拌槽（以下、単に「槽」と言うことがある。）２１の径方向に吐出される。吐出された被撹拌物は、槽２１の側壁面２２に衝突して上下方向に分かれる。上下方向に分かれた被撹拌物は、槽２１の側壁面２２に沿って上昇又は下降する。上昇又は下降する被撹拌物は、上下方向に隣り合う各撹拌翼２０，２０，…から吐出され、前記同様に槽２１の側壁面２２に沿って上昇又は下降する被撹拌物と干渉（衝突）する。そして、干渉した被撹拌物は、槽２２の中心（撹拌軸２３の方向）に向かい、再び吐出された各撹拌翼２０，２０，…へ戻る。即ち、被撹拌物は、上下に分離した複数の循環流を形成して撹拌される。【０００４】
このように、上下に不連続の撹拌翼２０，２０，…で撹拌される被撹拌物は、撹拌槽２１内において、槽底部から液面までの撹拌槽内全体を上下方向に循環する単一の循環流とはならない。また、被撹拌物の上下間に複数の仕切ゾーンＺ，Ｚ，…ができ、さらに仕切ゾーン内の循環流の中心付近にはドーナツリング状の停滞領域の形成が顕著となる。その結果、複数の仕切ゾーン間の隔壁により相互に液交換が行われず、また停滞部が存在することにより撹拌特性は良くない。しかも、複数の翼２０，２０，…が形成されるため、翼形状は複雑化する傾向がある。そのため、このような撹拌翼２０，２０，…は、製作コストが高くなると共に洗浄もし難くなる。【０００５】
そこで、図９に示すような、撹拌翼３１を備えた撹拌装置３０が提供された。該撹拌翼３１は、上下方向に幅広な平板状に形成されたボトムパドル（撹拌翼）３１で構成され、その下端縁が槽底壁面３２に近接するように配置されている。【０００６】
被撹拌物Ｍがこのようなボトムパドル３１を備える撹拌装置３０で撹拌処理された場合、先ず、槽底部に存する被撹拌物Ｍは、ボトムパドル３１が回転することによって撹拌槽３３の径方向に吐出される。この吐出された被撹拌物Ｍは、槽の側壁面３４に衝突する。衝突した被撹拌物Ｍは、槽３３の側壁面３４に沿って上昇する。上昇した被撹拌物Ｍは、液面近くで回転軸３５の方向（槽中心部）へ向かって移動（流動）する。回転軸３５近傍まで移動した被撹拌物Ｍは、該回転軸３５に沿って槽底部まで下降する。槽底部まで下降した被撹拌物Ｍは、再び、吐出されたボトムパドル３１に戻る。そして、このボトムパドルに戻った被撹拌物Ｍは、再び、撹拌槽３３の径方向に吐出される。【０００７】
このようにして、被撹拌物Ｍは、槽底部から液面までの全体を循環する単一の上下循環流を形成する。即ち、被撹拌物Ｍは、仕切ゾーンを作ることなく槽全体を循環し、撹拌されることとなる。その結果、撹拌特性は、良くなる（向上する）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、前記ボトムパドル３１を備える撹拌装置３０は、粘度の高い被撹拌物、即ち、Ｒｅ数の低い（数十以下の）層流域における撹拌特性が良くない。【０００９】
これは、Ｒｅ数の低い（数十以下の）層流域においては、図１０に示すように、撹拌槽３３内の被撹拌物ｍが高粘度の場合、被撹拌物ｍは、槽３３の略全体を循環する大きな上下循環流と槽底部だけで循環する小さな循環流とを形成し、二つの領域に分離するためである。そして、この二つの領域は、各領域内を循環している被撹拌物ｍを互いに交換しない。そのため、小さな循環流内を流動する被撹拌物ｍは、槽底部の小さな領域内を循環し続け、槽底部に留まる。【００１０】
即ち、被撹拌物ｍは、前記ボトムパドル３１から撹拌槽３３の径方向に吐出された後、槽の側壁面３４に衝突する。その際、槽の側壁面３４に衝突した被撹拌物ｍは、その全てが槽の側壁面３４に沿って上昇しない。槽の側壁面３４に衝突した被撹拌物ｍの一部は、槽の側壁面３４に沿って槽の底部方向に向かって下降する。下降した被撹拌物ｍは、槽３３の側壁面３４から底壁面３２に沿って槽の中心部（回転軸３５）方向に向かって移動する。槽３３の中心部方向に移動した被撹拌物ｍは、回転軸３５に沿って上昇する。そして、被撹拌物ｍは、ボトムパドル３１に戻り、再び槽３３の径方向に吐出される。このようにして、小さな循環流は形成される。【００１１】
この小さな循環流は、粘度の低い被撹拌物を撹拌する場合、回転するボトムパドル前面（回転方向側の面）側に発生する正圧によって直ぐに崩される。従って、小さな循環流は、直ぐになくなり、単一の上下循環流のみが残ることになる。【００１２】
しかし、粘度の高い被撹拌物を撹拌する場合、小さな循環流は、ボトムパドルと共に槽内を回転軸を中心にして回転（共廻り）して崩れることなく循環し続ける。【００１３】
より詳細に説明すると、被撹拌物をボトムパドルで撹拌する場合、回転するボトムパドルの前面側（回転方向側の面）は、ボトムパドル前面側に位置する被撹拌物がボトムパドル前面に押し退けられることで、正圧が発生する。一方、ボトムパドルの後面（回転方向と反対側の面）側は、ボトムパドルが回転方向に移動することによって、ボトムパドル後面の周囲から被撹拌物が回り込もうとするため、負圧が発生する。このボトムパドル前面側と後面側とに発生する正圧と負圧とは、粘度が高い（Ｒｅ数が低い）被撹拌物を撹拌する場合、上記作用が顕著に現れるため大きくなる。【００１４】
そのため、粘度の高い被撹拌物をボトムパドルで撹拌すると、前記小さな循環流は、回転するボトムパドルの後面側に発生する負圧によって引き寄せられ、ボトムパドルと共廻りする。このボトムパドルと共廻りする小さな循環流は、回転するボトムパドル前面に発生する正圧によって崩されることなく、循環し続ける。その結果、小さな循環流を形成する被撹拌物は、他の領域の被撹拌物と混合されない。【００１５】
従って、ボトムパドルを備える撹拌装置は、層流域における撹拌特性が良くないという問題が生じていた。【００１６】
そこで、本発明は、Ｒｅ数の低い層流域においても、撹拌特性の良いボトムパドルを備える撹拌装置及び撹拌方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
そこで、上記課題を解消すべく、本発明に係る撹拌装置は、竪型円筒形の撹拌槽と、該撹拌槽の中心に槽外から回転可能に配設される回転軸と、槽底壁面に近接すると共に、槽側壁面に向かって伸びるように回転軸に取り付けられる平板状のボトムパドルで構成される撹拌翼とを備える撹拌装置において、前記ボトムパドルは、下端縁が槽底壁面と所定の間隙を有するよう、槽底壁面に沿った形状に形成され、該下端縁から所定量上方へ変位した位置に、ボトムパドルの前面側と後面側とを連通する連通部が設けられることを特徴とする。【００１８】
かかる構成によれば、前記ボトムパドルは、ボトムパドルの前面側と後面側とを連通する連通部が、ボトムパドル下端縁から所定量上方へ変位した位置に設けられている。該ボトムパドルは、槽内で被撹拌物を撹拌する際、回転軸を中心にして槽内を回転する。ボトムパドルが回転する際、ボトムパドル前面側の被撹拌物が、前記連通部を通って後面側に移動する。【００１９】
ところで、ボトムパドルが被撹拌物が入っている槽内で回転する際、ボトムパドル前面側は、ボトムパドル前面がボトムパドル前面側に位置する被撹拌物を押し退けようとすることで正圧が発生する。また、ボトムパドルが回転移動することで、パドル後面側は、ボトムパドル後面側に被撹拌物が回り込もうとすることで負圧が発生する。特に、Ｒｅ数の低い、即ち、粘度の高い被撹拌物を撹拌する際に、ボトムパドル前面側と後面側とに発生する前記正圧と負圧とが大きくなる。【００２０】
また、ボトムパドルが回転することで、ボトムパドル前面側に位置する被撹拌物は、ボトムパドル前面に押し退けられると共に遠心力によって、槽の側壁面方向へ吐出される。この吐出された被撹拌物は、槽の側壁面に衝突する。この衝突した被撹拌物は、槽の側壁面に沿って上下方向に分かれて移動（流動）する。この上下に分かれて移動する被撹拌物は、液面又は槽の底壁面に沿って回転軸方向に移動する。そして、回転軸近傍まで移動した被撹拌物は、回転軸に沿ってボトムパドルに戻る。ボトムパドルに戻った被撹拌物は、再び径方向に吐出される。【００２１】
即ち、槽内には、槽底壁面に近接するように配設されたボトムパドル中央部から液面にかけて形成される大きな上下循環流と、該ボトムパドル中央部から槽の底壁面にかけて形成される小さな循環流とが形成される。【００２２】
ボトムパドルに連通部が設けられていない場合、この二つの循環流のうち、小さな循環流は、回転するボトムパドル後面側に発生する負圧によって引き寄せられ、ボトムパドルと共廻りする。このようにパドルと共廻りすると、この小さな循環流は、回転するボトムパドルによって崩されることなく循環し続ける。その結果、小さな循環流、特にその中心部の被撹拌物は、小さな循環流以外の被撹拌物と混合（撹拌）されない。【００２３】
しかし、上記構成にかかるパドルは、上述の如く、被撹拌物が連通部を通ってパドル前面側から後面側に移動する。そうすると、ボトムパドル後面側に発生する前記負圧が小さくなる。そのため、小さな循環流は、ボトムパドル後面側の負圧よって引き寄せられず、共廻りしなくなる。その結果、小さな循環流は、回転してくるボトムパドル前面によって押し退けられると共に、その一部が導通部を通ってボトムパドル後面側に移動することで崩される（撹拌される）。【００２４】
尚、本発明において、ボトムパドルの前面とは、槽内で回転する方向の面を言う。また、ボトムパドルの後面とは、槽内で回転する方向と反対側の面を言う。【００２５】
また、前記連通部は、撹拌槽の径方向に沿って形成されても良い。【００２６】
かかる構成によれば、連通部は、槽の底壁面に近接するように配設されるボトムパドルの下部へ径方向に沿って形成される。そのため、ボトムパドルは、前記小さな循環流をより崩し易くなる。その結果、Ｒｅ数が低い層流域においても、撹拌特性は良くなる。【００２７】
即ち、小さな循環流は、ボトムパドル中央部から槽の底壁面にかけて形成されるため、槽の径方向に扁平している。また、ボトムパドルに形成される連通部は、この扁平している小さな循環流を横断する位置に形成されている。従って、ボトムパドルが回転して前記小さな循環流が形成されている位置（部位）を通過する際、小さな循環流は、連通部に対応する部分が連通部を通ってボトムパドル後面側に移動し、他の部分がボトムパドル前面に押し退けられて径方向に移動する（吐出される）。【００２８】
このようにして、ボトムパドルは、連通部で小さな循環流をその長径（扁平した循環流の長い方の径）方向に横断するように分断すると共に、ボトムパドル前面で分断された部分を径方向に押し出して（吐出して）小さな循環流を崩す。その結果、槽内の被撹拌物は、前記小さな循環流が崩れて他の部分（上下循環流）と撹拌され易くなり、撹拌特性が向上する。【００２９】
また、前記連通部は、孔又は開口の少なくとも一方が複数形成される構成でも良い。【００３０】
かかる構成によれば、ボトムパドルが回転して前記小さな循環流が形成されている位置（部位）を通過する際、小さな循環流は、連通部に対応する部分がパドルに形成される複数の孔又は開口の少なくとも一方で形成される連通部を通ってボトムパドル後面側に移動する。【００３１】
そのため、小さな循環流を構成する被撹拌物は、複数箇所でパドル後面側に移動する。その結果、小さな循環流は、より細かく分断されて崩れ易くなり、撹拌特性が良くなる。【００３２】
尚、本発明において、ボトムパドルに設けられる孔とは、孔の縁部が環状に閉じ、孔の内部と外部とが隔たった状態のものを言う。また、開口とは、開口の縁部の一部が開放された、即ち、環状の周縁部の一部が開いて、開口の内部と外部とが繋がった状態のものを言う。【００３３】
また、前記連通部は、前記回転軸を中心として左右にそれぞれ形成される構成でも良い。【００３４】
かかる構成によれば、パドルは、回転軸を中心に、その左右で同時に小さな循環流と衝突する。従って、パドルは、回転軸を中心に、その左右で同時に小さな循環流を崩すことができる。その結果、より撹拌特性が向上する。尚、前記連通部は、前記回転軸を中心として左右対称に形成されても良い。このようにすることで、撹拌翼の製造コストが削減できる。【００３５】
また、前記撹拌翼は、ボトムパドル上方に格子翼を備える構成でも良い。【００３６】
かかる構成によれば、ボトムパドル中央部から液面にかけて形成される上下循環流は、格子翼によって撹拌される。そのため、槽内の撹拌特性は、より向上する。【００３７】
また、前記格子翼は、上方に行くに従い、径方向の幅が狭くなる構成でも良い。【００３８】
かかる構成によれば、格子翼は、下方ほど径方向の幅が広くなるため、下方ほど端部の回転軸からの距離が大きくなり、被撹拌物の吐出力が大きくなる。従って、格子翼から吐出される被撹拌物の径方向の吐出流は、下方ほど強くなる。そのため、被撹拌物の壁面に沿った上昇流が形成され易くなる。その結果、上下方向の循環流がより形成され易くなり、撹拌特性はより向上する。【００３９】
また、本発明は、竪型円筒形の撹拌槽の中心に槽外から回転可能に回転軸が配設され、平板状で、且つ下端縁が槽底壁面と所定の間隙を有するよう、槽底壁面に沿った形状に形成されると共に、前記下端縁から所定量上方へ変位した位置に前面側と後面側とを連通する連通部が設けられるボトムパドルで構成される撹拌翼が前記回転軸に該回転軸から槽側壁面に向かって伸び、且つ下端縁が槽底壁面と近接するように取り付けられる撹拌装置を用いて撹拌槽内の被撹拌物が撹拌されることを特徴とする撹拌方法を提供する。【００４０】
かかる方法によれば、被撹拌物は、下端縁から所定量上方へ変位した位置に連通部が設けられるパドルによって撹拌される。そのため、上述の如く、小さな循環流は、パドルによって分断され、崩される。その結果、前記パドルを備える撹拌方装置を用いた撹拌の撹拌特性は向上する。【００４１】
また、前記被撹拌物は、層流域において撹拌される構成でも良い。【００４２】
被撹拌物がボトムパドルによって層流域において撹拌される場合に、小さな循環流は、パドルと共廻りし易い。従って、上記方法によれば、遷移流域で撹拌される場合よりも、より撹拌特性の向上が実現される。
【発明の効果】
【００４３】
以上より、本発明によれば、Ｒｅ数の低い層流域においても、撹拌特性の良いボトムパドル翼を備える撹拌装置及び撹拌方法を提供することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本実施形態に係る撹拌装置の概略正面図である。
【図２】同実施形態に係る撹拌装置における被撹拌物の詳細な流れを示す正面図である。
【図３】同実施形態に係る撹拌装置における被撹拌物の概略の流れを示す正面図である。
【図４】他実施形態に係る撹拌装置におけるボトムパドルのみで構成される撹拌翼の正面図である。
【図５】他実施形態に係る撹拌装置における（ｉ）は、左右の一方のみに連通部が設けられた撹拌翼の正面図であり、（ｉｉ）は、左右非対称の連通部が設けられた撹拌翼の正面図である。
【図６】他実施形態に係る撹拌装置における（ｉｉｉ）乃至（ｖｉｉｉ）は、連通部の他の実施例を示す撹拌翼の一部拡大図である。
【図７】本実施形態に係る撹拌翼の一実施例と、連通部が設けられていない撹拌翼との撹拌状態をシミュレーションした結果を示す図である。
【図８】従来の小型翼を備えた撹拌装置における被撹拌物の概略の流れを示す正面図である。
【図９】従来のボトムパドルを備えた撹拌装置における被撹拌物の概略の流れを示す正面図である。
【図１０】Ｒｅ数の低い（数十以下の）層流域における、従来のボトムパドルを備えた撹拌装置における被撹拌物の概略の流れを示す正面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１…撹拌装置、２…撹拌槽、３…回転軸、４…ボトムパドル（ボトムパドル部）、５…格子翼（格子翼部）、６…撹拌翼、７…側壁面、８…底壁面、９…切欠き、１０…切欠き、１１…連通部、１２…アーム、１３…ストリップ、２０…撹拌翼（小型翼）、２１…撹拌槽、２２…側壁面、２３…回転軸、３０…撹拌装置、３１…ボトムパドル（撹拌翼）、３２…底壁面、３３…撹拌槽、３４…側壁面、３５…回転軸、Ｃ…上下循環流、ｃ…小さな循環流、Ｍ…低粘度の（Ｒｅ数の高い）被撹拌物、ｍ…高粘度の（Ｒｅ数の低い）被撹拌物ｚ…仕切ゾーン
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、本発明の一実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。【００４７】
図１に示すように、本実施例に係る撹拌装置１は、円筒形の撹拌槽２と、該槽２の中心に配設される回転軸３と、該回転軸３に取り付けられる平板状のボトムパドル（又はボトムパドル部：以下、単に「パドル」と言う。）４及びその上方に連接された縦横の帯状板で形成される格子翼（又は格子翼部）５で構成される撹拌翼６とを備える。【００４８】
槽２は、側壁面７が円筒形状の竪型円筒形の容器である。槽２の底部は、底壁面８が断面略円弧状（半楕円状）となるように形成されている。【００４９】
回転軸３は、上端部が槽２の頂上部から槽外へ突出し、下端部が底壁面８近傍まで垂下するように配設されている。この突出している上端部は、槽外の駆動装置（図示しない）にカップリング（図示しない）を介して接続されている。尚、回転軸３は、槽２の底壁面８の中央部に軸受け（図示しない）を設け、下端部を該軸受けで支持するように配設されても良い。また、回転軸３を駆動する駆動装置は、槽２の頂部側でなく、槽２の底部側に設けても良い。【００５０】
パドル４は、略矩形の平板状に形成されている。パドル４は、その下端縁が底壁面８に沿うような形状に形成されている。即ち、下端縁は、略円弧状に形成されている。該下端縁は、中央部に台形状の切欠き９が形成されている。パドル４の中央部には、回転軸３に沿って矩形状の切欠き１０，１０が左右対称に形成されている。また、パドル４の下部には、連通部１１が形成され（設けられ）ている。【００５１】
連通部１１は、径方向に沿って複数設けられている。本実施形態において、連通部１１，１１，…は、径方向に伸びる長孔を穿設することで形成されている。該長孔は、上下方向の幅が一定となるように形成されている。また、連通部１１，１１，…は、回転軸３を中心として、左右にそれぞれ２個づつ形成されている。また、連通部１１，１１，…は、回転軸３を中心として左右対称となるように形成されている。また、パドル４（撹拌翼６）を槽２内に配設した際、連通部１１，１１，…は、側壁面７と底壁面８との境界部同士を結ぶ線に沿うような位置に設けられている。【００５２】
格子翼５は、パドル４の上方に連接され、アーム１２とストリップ１３とで形成されている。アーム１２は、横方向（径方向）に伸びる帯状板で形成されている。ストリップ１３は、縦方向に伸びる帯状板で形成されている。本実施形態において、格子翼５は、１本のアーム１２と４本のストリップ１３，１３，１３，１３とで形成されている。４本のストリップ１３，１３，１３，１３のうち、径方向外側に配設される２本は、上方に行くに従って互いに接近するように配設されている。即ち、外側の２本のストリップ１３，１３は、上方に行くに従って、回転軸３方向に接近するように傾斜している。【００５３】
以上のようなパドル４と格子翼５とで構成される撹拌翼６は、パドル４の下端縁が槽２の底壁面８に近接し、且つ一定の間隙を有するように回転軸３に取り付けられている。即ち、撹拌翼６は、回転時（撹拌時）に、その下端縁が槽２の底壁面８と摺接しない程度の間隙を有するように、回転軸３に取り付けられている。【００５４】
本実施形態においては、撹拌翼６は、パドル４と格子翼５とが一体的に形成されている。即ち、撹拌翼６は、パドル部４と格子翼部５とから構成される。しかし、これに限定される必要はない。即ち、パドル４と格子翼５とがそれぞれ別部材で形成され、連接されていても良い。また、パドル４と格子翼５とは、近接するように配設されても良い。即ち、パドル４と格子翼５とは、その間に僅かな間隙を有するように分離して配設されていても良い。【００５５】
本実施形態に係る撹拌装置１は、以上の構成からなり、次に、本実施形態に係る撹拌機の使用状態について図２及び図３を参照しつつ説明する。【００５６】
槽２内に投入された被撹拌物は、撹拌翼６が回転することで撹拌される。即ち、駆動装置によって、回転軸３が回転する。それに伴って、撹拌翼６は、槽２内で回転する。この撹拌翼６の回転によって、被撹拌物は撹拌される。【００５７】
より詳細には、被撹拌物は、先ず、パドル４によって、槽２の中心部（回転軸３近傍）から径方向外側に向かって吐出される。それと同時に、底壁面８付近の被撹拌物は、パドル（部）４の下端部で掻き取られる。そのため、パドル４は、底壁面８に被撹拌物が付着するのを防止することができる。そして、この掻き取られた被撹拌物は、前記同様に、径方向に吐出される。【００５８】
この径方向に吐出された被撹拌物は、側壁面７と衝突する。この衝突した被撹拌物は、上下方向に分かれて、側壁面７に沿って上昇又は下降する。【００５９】
上昇する被撹拌物は、液面付近まで側壁面７に沿って上昇する。このとき、上昇する被撹拌物は、後述するストリップ１３からの吐出流によって、側壁面７側に押しつけられる。そのため、上昇する被撹拌物は、より側壁面７に沿って上昇し易くなる。【００６０】
液面付近まで上昇した被撹拌物は、槽２の中心（回転軸３）方向に向かって移動する。その後、被撹拌物は、回転軸３及び格子翼５の最上段のアーム１２の近傍から下降し始める。そして、被撹拌物は、パドル４へ戻る。このようにして、大きな上下循環流Ｃが形成される。【００６１】
この上下循環流Ｃの中で、被撹拌物の下降流は、ストリップ１３，１３，…によって、剪断細分化される。この剪断細分化された下降流は、アーム１２及びストリップ１３の後面側に発生する微細渦に巻き込まれ、混合される。このようにして上下循環流Ｃでは、被撹拌物の撹拌が進む。【００６２】
同時に、アーム１２及びストリップ１３は、被撹拌物を径方向にも吐出している。この吐出された被撹拌物は、側壁面７に沿って上昇する被撹拌物の上昇流を側壁面７側に押しつける働きをする。また、外側のストリップ１３，１３は、下に行くほど回転軸１３からの距離が大きくなるため、吐出される被撹拌物の流速が下部に行くほど大きくなる。【００６３】
下降した被撹拌物は、側壁面７から底壁面８に沿って槽２の中心方向に向かって移動する。この時、底壁面８に沿って移動する被撹拌物の一部は、パドル４の下端部で掻き取られ、再び径方向に吐出される。槽２の中心部まで移動した被撹拌物は、回転軸３に沿って上昇し始める。そして、被撹拌物は、パドル４へ戻る。このようにして、小さな循環流ｃが形成される。この小さな循環流ｃは、径方向に扁平した循環流である。【００６４】
そして、この小さな循環流ｃが形成されている部分を回転しているパドル４が通過すると、小さな循環流ｃの連通部１１，１１，…に対応する部分は、連通部１１，１１，…を通ってパドル４の前面側から後面側へと移動する。小さな循環流ｃの連通部１１，１１，…に対応しない部分は、パドル４の前面に押されると共に遠心力によって径方向に吐出される。【００６５】
即ち、小さな循環流ｃは、その長径（扁平な循環流の長い方の径）方向を横断するように連通部１１，１１，…に対応する帯状部分がパドル４の前面側から後面側に移動して、分断される。【００６６】
また、小さな循環流ｃの一部の被撹拌物は、連通部１１，１１，…を通ってパドル４の前面側から後面側に抜けるため、パドル４の後面側に発生する負圧が小さくなる。そのため、小さな循環流ｃがパドル４の後面側の負圧によって引き寄せられて共廻りすることがなくなる。その結果、小さな循環流ｃは、槽２の周方向に沿ってパドル４と共廻りしなくなり、回転してくるパドル４の前面と衝突する。そして、小さな循環流は、パドル４の回転によって次々にパドル４の前面と衝突して崩される。【００６７】
その際、崩された小さな循環流ｃを形成していた被撹拌物の一部は、パドル４の上方側に移動し、前記上下循環流Ｃと合流して撹拌される。このように、槽２内の被撹拌物は、小さな循環流ｃと上下循環流Ｃとが互いに被撹拌物を交換することで、好適に撹拌されるようになる。【００６８】
以上より、本実施形態に係る撹拌装置１によれば、パドル４の槽内に形成される小さな循環流ｃの長径部に対応する位置に連通部１１，１１，…を設けることで、小さな循環流ｃは、共廻りしなくなる。そのため、小さな循環流ｃは、回転してくるパドル４の前面と衝突することで次々に崩される。それと共に、小さな循環流ｃは、連通部１１，１１，…と対応する部分がパドル４の後面側へ移動し、他の部分が径方向に押し出される（突出する）ことによっても崩される。【００６９】
その結果、Ｒｅ数の低い槽流域における撹拌であっても、上下循環流Ｃと小さな循環流ｃとを構成する被撹拌物は、互いに交換され、撹拌される。そのため、撹拌装置１は、槽内全体での好適な撹拌を素速く行うことができる。【００７０】
尚、本発明の撹拌装置及び撹拌方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。【００７１】
例えば、本実施形態においては、撹拌翼は、ボトムパドル部と格子翼部とで構成されている。しかし、これに限定される必要はない。図４に示すように、撹拌翼は、ボトムパドル４’のみで構成されていても良い。このようなボトムパドル４’のみで構成される撹拌翼６’であっても、連通部１１を有する撹拌翼６’は、上記同様、小さな循環流を崩すことができる。そのため、ボトムパドル４’のみで構成される撹拌翼６’を備える撹拌装置は、Ｒｅ数の低い被撹拌物を素速く撹拌することができる。その結果、Ｒｅの低い被撹拌物の撹拌においても、撹拌特性は、良くなる。【００７２】
また、図５（ｉ）に示すように、ボトムパドル（ボトムパドル部）に設けられる連通部１１ａは、撹拌軸３を中心に左右にそれぞれ設けられる必要もない。即ち、連通部１１ａは、左右どちらか一方だけに設けられても良い。また、図５（ｉｉ）に示すように、連通部１１ｂは、撹拌軸３を中心に左右対称に設けられる必要もない。即ち、連通部１１ｂは、左右非対称に設けられても良い。【００７３】
連通部１１ａ又は１１ｂは、上記のように設けられても、撹拌時に小さな循環流の一部をボトムパドルの後面側に移動させて、小さな循環流を崩す。それと共に、連通部１１ａ又は１１ｂは、ボトムパドル後面側に発生する負圧を小さくする。従って、連通部１１ａ又は１１ｂが設けられたボトムパドル（ボトムパドル部）を備える撹拌装置は、層流域における撹拌特性が良くなる。【００７４】
また、連通部１１は、上下方向に幅が一定の長孔でなくても良い。また、連通部１１は、径方向に沿って一列に設けられる必要もない。さらに、連通部１１は、左右に２個ずつ設けられる必要もない。
例えば、図６（ｉｉｉ）又は（ｉｖ）に示すように、連通部は、連通部１１ｃのように、楕円形等であっても良く、また、連通部１１ｄのように、非対称な貫通孔であっても良い。また、図６（ｖ）乃至（ｖｉｉｉ）に示すように、連通部は、連通部１１ｅのように、複数列であっても良く、また、連通部１１ｆのように、３個以上であっても良い。また、連通部は、連通部１１ｇ又は１１ｈのように、一部が開放された開口であっても良い。【００７５】
連通部は、連通部１１ｃ乃至１１ｈのような形状であっても、上記同様、小さな循環流を崩すと共にボトムパドル（ボトムパドル部）後面側に発生する負圧を小さくすることができる。
【実施例】
【００７６】
以下に、本発明者は、本発明に係る撹拌翼に連通部が設けられた撹拌装置（実施例１）と撹拌翼に連通部が設けられていない撹拌装置（比較例１）とを用いて撹拌する場合のシミュレーション結果について示す。【００７７】
＜実験条件＞
・レイノルズ数（Ｒｅ数）：４０
・撹拌翼の形状（実施例１）：連通部が設けられたボトムパドル部の上方に格子翼部
を備えた形状（図７の実施例１参照）
（比較例１）：実施例１の撹拌翼の連通部が設けられていない形状（図
７の比較例１参照）
・翼径ｄ：４５ｃｍ（最大幅）
・翼高Ｂ：６０ｃｍ（最大高さ）
・槽内径Ｄ：６０ｃｍ（内径）
・液深Ｌ：７２ｃｍ
・槽底部形状：略円弧状（半楕円）【００７８】
＜実験方法＞
本発明者は、上記条件によって、Ｒｈｅｏｓｏｆｔ社のＰＯＬＹ３Ｄを用い、撹拌状態のシミュレーションを行った。即ち、本発明者は、上記条件の撹拌槽内に５０００個の質量０のトレーサーを撹拌翼の一方側に投入し、撹拌を行った場合の５秒毎のトレーサーの位置をシミュレーションして得られた結果を図７に示す。尚、比較例１の結果を上段に示し、実施例１の結果を下段に示す。【００７９】
図７から、底部に投入された５０００個のトレーサーは、実施例１においては、２０秒後には（第１段階では）槽の底部で分散され、２５秒後には（第２段階では）上下循環流に移動して槽全体に撹拌されていることが分かる。これに対し、比較例１では、槽底部でトレーサーが撹拌翼と共廻りし、撹拌開始から３０秒後においても、槽底部のトレーサーは、撹拌されていない。この結果は、図１乃至図３から導き出される上記事実と符合するものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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