(57)【要約】【課題】下方延設部を備えることによって、攪拌槽内の流体の量が多い場合はもちろん、少ない場合にあっても良好な攪拌を行なうことができる攪拌翼並びに攪拌装置の提供を図る。【解決手段】攪拌軸１２と複数の羽根本体１３を備える。羽根本体１３は、その内端側から外端側に向かうに従って、攪拌翼１１の回転方向に対して湾曲して後退する。羽根本体１３は、下方に伸びる下方延設部２１を備える。下方延設部２１は、その内端においては後方へ傾斜しており、この傾斜角度は、その内端側から外端側へ向かうに従って小さくなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
攪拌軸と、前記攪拌軸の軸方向と交わる方向に伸びる複数の羽根本体を備え、
前記羽根本体は、その内端側から外端側に向かうに従って、前記攪拌軸の回転方向に対して後退するように形成された攪拌用の後退翼において、
前記羽根本体から下方に伸びる下方延設部を備え、
前記下方延設部は、その内端において、その上端側から下端側に向かうに従って前記攪拌軸の回転方向に対して後退するように後方へ傾斜しており、その内端側から外端側へ向かうに従って、前記後方への傾斜の角度が小さくなることを特徴とする攪拌用の後退翼。
【請求項２】
前記下方延設部は、その外端において、前記攪拌軸の軸方向に対して平行であるか、或いは、その上端側から下端側に向かうに従って前記攪拌軸の回転方向に対して前進するように前方へ傾斜していることを特徴とする請求項１記載の攪拌用の後退翼。
【請求項３】
前記下方延設部は、前記傾斜の角度が徐々に変化して、その外端から内端に至ることを特徴とする請求項１又は２に記載の攪拌用の後退翼。
【請求項４】
前記下方延設部は、その内端における前記後方への傾斜の角度が、５〜１５度であると共に、その外端における前記後方への傾斜の角度が、０〜−１５度であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の攪拌用の後退翼。
【請求項５】
前記羽根本体を３本備えた３枚後退翼であり、
前記羽根本体は、前記攪拌軸の軸方向に沿う断面において、横方向の幅よりも上下方向の高さが大きな管状体又は棒状体から構成されたものであり、
前記羽根本体と前記下方延設部の表面全体にグラスライニングが施されたことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の攪拌用の後退翼。
【請求項６】
攪拌槽と、前記攪拌槽の内部に配置された請求項１〜５の何れかに記載の攪拌用の後退翼とを備え、前記下方延設部が前記攪拌槽の底面に沿うように配置されたものであることを特徴とする攪拌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３枚後退翼に代表される攪拌用の後退翼、及び、この後退翼を備えた攪拌装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１や２に示されるように、攪拌軸と、前記攪拌軸に取り付けられた複数の羽根本体からなる羽根部とを備えた攪拌翼であって、攪拌翼を内部に設ける攪拌槽の底面形状に沿うように、前記各羽根本体に下方延設部が形成された攪拌翼が知られている。
【０００３】
これらの特許文献に記載の攪拌翼は、乱流域から層流域に至る攪拌操作条件下における液の混合、溶解、晶析、反応、スラリー懸濁、気液接触等の流体の攪拌処理について、少量から多量の液量、全ての液量において、効率のよい攪拌処理を行なうことができるようにすることを課題とする。特に、攪拌槽の底部付近の流体を効率よく攪拌することを課題とする。
【０００４】
これらの攪拌翼にあっては、通常の羽根本体に加えて、下方延設部を設けることによって底部付近の流体を攪拌せんとするものである。ところが、これらの攪拌翼における下方延設部は、攪拌軸と平行に延設されたものである。より詳しくは、特許文献１の図２や、特許文献２の図１に示されたように、羽根本体の基端側から先端側にかけて、下方延設部が設けられているが、その基端側から先端側のいずれの箇所においても、下方延設部は攪拌軸と平行な状態で下方に伸びているに過ぎないものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−０３３６３５号公報
【特許文献２】実開昭６２−２０６３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、新たな設計思想による下方延設部を備えることによって、攪拌槽内の流体の量が多い場合はもちろん、少ない場合にあっても良好な攪拌を行なうことができる攪拌翼並びに攪拌装置の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、攪拌軸と、前記攪拌軸の軸方向と交わる方向に伸びる複数の羽根本体を備え、前記羽根本体は、その内端側から外端側に向かうに従って、前記攪拌軸の回転方向に対して後退するように形成された攪拌用の後退翼において、下記の手段を備えたものを提供することによって上記の課題を解決する。
【０００８】
本発明の攪拌翼においては、前記羽根本体から下方に伸びる下方延設部を備え、前記下方延設部は、その内端において、その上端側から下端側に向かうに従って前記攪拌軸の回転方向に対して後退するように後方へ傾斜しており、その内端側から外端側へ向かうに従って、前記後方への傾斜の角度が小さくなる。これによって、後退翼の内端寄りにおいて、攪拌層の底部中央付近の流体を攪拌するものである。その際、下方延設部は、内端が後方へ傾斜しているため、内端寄りにて衝突する流体を、主として下方に押し下げるように作用させることができる。これによって、攪拌槽の中心側においては、下方に向かう流体の流れが生じ、これが攪拌槽の底部と衝突して、横方向へと流れ、攪拌槽の底部における内端側（言い換えれば攪拌翼全体の中央寄り）の流体を外端側へ導くことができる。
【０００９】
より望ましくは、前記下方延設部は、その外端において、前記攪拌軸の軸方向に対して平行であるか、さらに望ましくは、その上端側から下端側に向かうに従って前記攪拌軸の回転方向に対して前進するように前方へ傾斜しているようにする。これによって、外端寄りにおいて、外側への流れを生じさせ、さらに望ましくは上方への流体の流れを強くすることができ、攪拌槽の底部における内端側（言い換えれば攪拌翼全体の中央寄り）の流体を外端側へ導いて、上方へ送ることができる。
【００１０】
前記下方延設部は、その内端における前記後方への傾斜の角度は、５〜３０度であることが好ましく、５〜１５度であることがより好ましい。また、外端２３では０〜−３０度が好ましく、０〜−１５度であることが、上記の流体の動きを実現する点でより好ましい。
さらに、前記下方延設部は、前記傾斜の傾きが徐々に変化して、その内端から外端に至るものとすることによって、無理なく流体を攪拌することができる。
【００１１】
より好ましくは、前記羽根本体を３本備えた３枚後退翼であり、前記羽根本体は、前記攪拌軸の軸方向に沿う断面において、横方向の幅よりも上下方向の高さが大きな管状体又は棒状体から構成されたものとする。さらに好ましくは、少なくとも前記羽根本体並びに前記下方延設部の表面をグラスライニングによって平滑に表面仕上げがなされたものとする。
本発明の攪拌翼は、攪拌槽の内部に配置されて用いられる。その際、前記下方延設部が前記攪拌槽の底面に沿うように配置することが最も効果的である。
【００１２】
なお、本発明において、上下は、各部の相対的位置関係を示すに止まり、絶対的な位置を特定するものではない。従って、攪拌軸を斜めに傾斜させて用いたり、上下を逆さまにして用いることを排除するものではない。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、攪拌槽全体に良好な流体の流れを生じさせる下方延設部を備えることによって、攪拌槽内の流体の量が多い場合はもちろん、少ない場合にあっても良好な攪拌を行なうことができる攪拌翼並びに攪拌装置を提供することができたものである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係る攪拌装置及びその攪拌翼の全体図である。
【図２】同攪拌翼の底面側からみた下方延設部の取り付け位置の説明図である。
【図３】（Ａ）図２のＡ−Ａ線の位置における羽根本体と下方延設部の断面図、（Ｂ）は図２のＢ−Ｂ線の位置における羽根本体と下方延設部の断面図、（Ｃ）は図２のＣ−Ｃ線の位置における羽根本体と下方延設部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
【００１６】
（全体構成）
まず図１を参照して本発明の実施の形態に係る攪拌装置の全体について説明する。
この攪拌装置は、処理対象物となる流体を収納する攪拌槽３１と、攪拌槽３１内の流体を攪拌処理する後退翼１１とを備える。後退翼１１は、攪拌軸１２と、その下端に設けられた複数（この実施例では３枚）の羽根本体１３とを備え、各羽根本体１３には下方延設部２１が設けられている。後退翼１１の材質は特に限定されず、金属や合成樹脂やセラミック等を採用できる。その表面はグラスライニング等によって平滑な表面仕上げとしておくことが望ましい。
【００１７】
処理対象物の流体も、特に限定はされないが、後退翼１１の表面全体にグラスライニングが施されているものにあっては、耐食性と製品の高純度が要求される電子材料、医農薬品、食料品、ポリマー、ファインケミカル等の種々の流体の攪拌を行うために用いるのに有利である。流体の攪拌処理は、流体の混合、乳化、分散、溶解、晶析、反応、スラリー懸濁、気液接触等の処理として実施し得る。流体は液体のみに限らず、液体中に固体粒子等の種々の固体や半流動体を配合したものであってもよく、これらを分散処理する際にも用いることができる。攪拌槽３１内に収納される流体の量は、攪拌槽３１の収容可能量の限界程度の多量から、ごく少量（羽根本体１３の一部が流体の液面から露出する程度の量）であってもよい。特に、近年では、少量多品種の処理が必要とされる場合が増えているため、少量の流体を攪拌することも多い。
【００１８】
攪拌槽３１は、有底筒状の容器を用いることができ、底部３２付近に羽根本体１３が配置される。この容器は、温度調整用のジャケットを備えたものとして実施することもできる。攪拌槽３１の上部を構成する天部３３には、攪拌軸１２の回転駆動源３４が設けられており、これによって攪拌軸１２、羽根本体１３及び下方延設部２１がｘ方向に回転する。攪拌槽３１内には後退翼１１が配置される他、バッフル部３５を配置して実施することもできる。また図示は省略するが、流体の供給口や排出口を常法に従って設けることができるものであり、攪拌装置の用途に応じて種々変更して実施することができる。
【００１９】
（羽根本体１３）
図２に示すように、この後退翼１１は、前述のとおり３枚の羽根本体１３を備えた３枚後退翼として実施されており、各羽根本体１３は、攪拌軸１２の軸方向ｙと交わる方向に略横方向に伸びている。この例では、図３に示すように、羽根本体１３自体の上下の長さ（上端１６と下端１７との間の長さ）は、この実施の形態では内端１４から外端１５にかけて均一としている。但し、図１に示すように、羽根本体１３全体が、正面視において、羽根本体１３の攪拌軸１２に対する付け根である内端１４から、外端１５に向かうに従って、徐々に上方に向かうように傾斜しているため、上端１６と下端１７の位置も、外端１５に向かうに従って、徐々に上昇している。なお、羽根本体１３は、水平に伸びるものであってもよく、下方に向かうように傾斜するものであってもよい。
【００２０】
また、図２に示すように、平面視において、この羽根本体１３は、内端１４から外端１５に向かうに従って、後退翼１１の回転方向ｘに対して後退するように、湾曲して形成されている。羽根本体１３は、中空の筒状として実施されているが、中実の棒状体として実施することもできる。この羽根本体１３は、横方向の幅よりも上下方向の高さが大きく設定されており、図３に示すように、攪拌軸１２の軸方向ｙに対する傾斜角度ａを変化させながら、内端１４から外端１５に向けて伸びるものである。
【００２１】
（下方延設部２１）
次に、上記の各羽根本体１３の下方に設けられた下方延設部２１について説明する。この例では、下方延設部２１は、羽根本体１３と別体に形成されて、下方延設部２１の上端２７を羽根本体１３の下端１７に対して溶接することによって一体化されているが、予め一体成型してもよい。この下方延設部２１は、羽根本体１３よりも縦長の中空の筒状として実施されているが、中実の棒状体や板状体で形成することもできる。
【００２２】
この下方延設部２１は、図２に示すように、羽根本体１３よりも細幅で、羽根本体１３の下端１７の中心線上に略沿った位置に設けられたものであり、羽根本体１３と同様に、底面視において、内端２２から外端２３に向かうに従って、後退翼１１の回転方向ｘに対して後退するように、湾曲して形成されている。但し、羽根本体１３の前面（後退翼１１の回転方向ｘに対して前方側の側面）から下方に延設させたり、羽根本体１３の後面（後退翼１１の回転方向ｘに対して後方側の側面）から下方に延設させるようにしてもよく、前後方向の位置は特に限定されないが、この実施の形態に示すように、羽根本体１３の前面及び後面に対して曲面で連続させておくことが流体の円滑な流れを作る点で有利である。
【００２３】
また、下方延設部２１の内端２２と外端２３との間の長さは、羽根本体１３の内端１４と外端１５との間の長さよりも短く設定されている。下方延設部２１の内端２２を、羽根本体１３の内端１４と略同じ位置まで伸ばすことも可能であり、さらに、後退翼１１の中央（即ち攪拌軸１２の直下）にまで伸ばして、それぞれの下方延設部２１の内端２２同士を連続させてもよい。また、下方延設部２１の外端２３を、羽根本体１３の外端１５と略同じ位置まで伸ばすことも可能である。但し、攪拌槽３１の底部３２が丸底など湾曲している場合には、外端２３における下端２８等が底部３２と接触するおそれがあり、下方延設部２１を底部３２に近づけて配置できない場合があるため、後退翼１１の汎用性を損なうおそれがある。
【００２４】
下方延設部２１自体の上下の長さ（上端２７と下端２８との間の長さ）は、この実施の形態では内端２２から外端２３にかけて均一としている。この例では、前述のとおり、羽根本体１３の高さが変化しているため、これに従って、上端２７と下端２８の位置も、外端２３に向かうに従って、徐々に上昇している。但し、下方延設部２１自体の上下の長さが変化するように実施することもできる。
【００２５】
（下方延設部２１の角度）
下方延設部２１は、その内端２２においては、上端２７側から下端２８側に向かうに従って攪拌軸１２の回転方向ｘに対して後退するように後方へ傾斜している（図３（Ａ））。詳しくは、下方延設部２１の外端２３から内端２２へ向かうに従って、後方への傾斜角度ａが徐々に大きくなり、下方延設部２１の内端２２においては、後方への傾斜角度ａが最も大きな値を示すように構成することが望ましい。
この傾斜角度ａは、攪拌軸１２の軸方向ｘに対して、下方延設部２１が後方へ傾斜している角度を正の数値で表し、下方延設部２１が前方に傾斜している場合には、その角度を負の数値で表すものとする。
【００２６】
これによって、下方延設部２１の内端寄り領域２４では、下方延設部２１に衝突した流体が下方へ流れる動向を示す。そして、下方に進んだ流体は、攪拌槽３１の底部３２の中央付近に衝突し、中央から外周方向に流れ、攪拌槽３１の上方へ送られる。
【００２７】
この下方延設部２１は、その内端２２から外端２３へ向かうに従って、後方への傾斜角度ａが徐々に小さくなり、下方延設部２１の外端２３においては、攪拌軸１２の軸方向と平行であるか（図３（Ｂ））、さらには、図３（Ｃ）に示すように、上端２７から下端２８に向かうに従って、後退翼１１の回転方向ｘに対して前進するように前方へ傾斜している。なお、この傾斜角度ａは徐々に変化させることが好ましく、下方延設部２１の外端２３が図３（Ｃ）に示すように前方へ傾斜している場合には、下方延設部２１の内端寄り領域２４と外端寄り領域２５との間の中間領域２６にあっては、傾斜角度ａが０度（攪拌軸１２の軸方向ｘと平行）となる箇所がある（図３（Ｂ））。
【００２８】
これによって、下方延設部２１の外端寄り領域２５では、下方延設部２１に衝突した流体が上方へ流れる動向を示す。その結果、外側（攪拌槽３１の周壁面付近）では、上方への流体の流れが生じて、攪拌槽３１の全体の攪拌が進む。これと共に、上記の下方延設部２１の外端２３寄りの上昇流に引き込まれて、攪拌槽３１の底部３２付近の流体が、攪拌槽３１の中央から外方向に流れる動きを示す。
【００２９】
下方延設部２１の後方への傾斜角度ａは、上記の流体の流れを作り出す点で、図３（Ａ）に示す内端２２では、５〜３０度であることが好ましく、５〜１５度であることがより好ましく、図３（Ｃ）に示す外端２３では０〜−３０度が好ましく、０〜−１５度であることより好ましい。
【００３０】
なお、前述の羽根本体１３についても、下方延設部２１と同様に、その外端１５と内端１４とで、傾斜角度ａが変化するものを用いることが好ましいが、羽根本体１３については傾斜角度ａを一定に保つ（例えば傾斜角度ａを０度で固定する）一方、下方延設部２１のみを傾斜角度ａについて変化させるようにしてもよい。
【実施例】
【００３１】
以下、本発明の理解を高めるために、実施例を比較例と共に説明するが、本発明はかかる実施例に限定して理解されるべきではない。
【００３２】
実施例の後退翼
金属製の本体の表面全体にグラスライニングを施した図１〜図３に示す後退翼１１を作成した。上下方向（攪拌軸１２の軸方向ｘ）の長さについては、羽根本体１３の長さと下方延設部２１の長さとを略等しいものとした。また、羽根本体１３の上昇角度（内端１４から外端１５に向かって上昇する角度）は15度とし、下方延設部２１の内端２２における後方への傾斜角度ａは15度、外端２３における傾斜角度ａは0度とした。
【００３３】
比較例の後退翼
実施例と同じ寸法材質の攪拌軸１２及び羽根本体１３を備えるが、下方延設部２１が設けられていないものを比較例とした。
【００３４】
攪拌試験
実施例及び比較例の後退翼１１を丸底透明攪拌槽３１の内部に配置した。攪拌槽３１の直径と、羽根本体１３のスパン（羽根本体１３の外端１５が描く円の直径）との比率は、１０対６とした。また、攪拌槽３１の底部３２と、後退翼１１との間隔は、最接近箇所で15mmとした。
【００３５】
（試験１）
流体：静止状態の清水に対して、底部付近にのみ、僅かな着色水性インキを配置して、静止状態とした。
水位：満水
回転数：50r.p.m.
実施例の結果：攪拌開始後約45秒で一気にインキが全体に拡散した。
比較例の結果：攪拌を2分間継続するもインキの拡散は認められなかった。
【００３６】
（試験２）
流体：静止状態の清水に対して、底部付近にのみ、比重約1.5の固形物（長さ約3〜5mmの小粒）を配置して、静止状態とした。
水位：満水
回転数：185r.p.m.
実施例の結果：攪拌開始直後に固形物が全体に拡散した。
比較例の結果：攪拌を2分間継続するも固形物の拡散は認められなかった。
【００３７】
（試験３）
流体：静止状態の清水に対して、底部付近にのみ、比重約1.5の固形物（長さ約3〜5mmの小粒）を配置して、静止状態とした。
水位：羽根本体１３の下半分が浸かった状態
回転数：185r.p.m.
実施例の結果：攪拌開始直後に固形物が全体に拡散した。
比較例の結果：攪拌を2分間継続するも固形物の拡散は認められなかった。
【００３８】
（試験４）
流体：静止状態の清水に対して、底部付近にのみ、比重約0.98の固形物（１辺4〜6mmの略立方体）を配置して、静止状態とした。
水位：羽根本体１３の下半分が浸かった状態
回転数：120r.p.m.
実施例の結果：攪拌開始直後に固形物が全体に拡散した。
比較例の結果：攪拌を2分間継続するも、固形物の一部が拡散したに止まり、攪拌軸１２直下の固形物には拡散が認められなかった。
【００３９】
以上、実施例は比較例に比して、水位の如何に関わらず、乱流を発生させる能力が高く、攪拌性能が高くなったものと考えられる。特に、攪拌軸の直下の底部付近においては、比較例では攪拌不能若しくは攪拌困難な低水位にあっても、実施例では攪拌できることが確認された。
【符号の説明】
【００４０】
１１  後退翼
１２  攪拌軸
１３  羽根本体
２１  下方延設部
２４  内端寄り領域
２５  外端寄り領域
２６  中間領域
３１  攪拌槽
ｘ  攪拌軸の回転方向
ｙ  攪拌軸の軸方向
ａ  傾斜角度
【図１】
2014180624.tif 000003
【図２】
2014180624.tif 000004
【図３】
2014180624.tif 000005