(57)【要約】【課題】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を提供することを目的とする。【解決手段】撹拌槽２内に垂下した回転軸３の下端に固定した、下側辺４ｃが前記撹拌槽２の内底面２ａに近接したボトムインペラ４と、前記撹拌槽２内に固定した、該ボトムインペラ４の外側辺４ｂの回転軌跡の外方の近傍位置に内側辺５ａを有する底部静翼５とよりなる。【選択図】図１
2018027544.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
前記撹拌槽内に固定した、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る撹拌装置。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
前記撹拌槽の底面に気体吐出口を設けた請求項１、２又は３に記載の撹拌装置。
【請求項５】
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通気管を設けた請求項１乃至４のいずれか１に記載の撹拌装置。
【請求項６】
前記気体吐出口を前記底部静翼の外方端に設けた請求項５に記載の撹拌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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、前記撹拌槽内に固定した、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る。
【発明の効果】
【００１３】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施例１の撹拌装置の縦断面図である。
【図２】図１のII−II線截断面図である。
【図３】実施例１の撹拌装置の変形例の縦断面図である。
【図４】本発明の実施例２の撹拌装置の縦断面図である。
【図５】実施例２の撹拌装置の変形例１の縦断面図である。
【図６】実施例２の撹拌装置の変形例２の縦断面図である。
【図７】図６のVII−VII線截断面図である。
【図８】実施例２の撹拌装置の変形例３の縦断面図である。
【図９】従来の撹拌装置の例１の縦断面図である。
【図１０】従来の撹拌装置の例１の縦断面図である。
【図１１】従来の撹拌装置の例１の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明を実施するための形態の実施例を以下に示す。
【実施例１】
【００１６】
本発明の実施例１を図１及び図２によって説明する。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
次に本実施例の撹拌装置１の作用と効果を説明する。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【実施例２】
【００２７】
本発明の実施例２を図４によって説明する。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
この実施例２の撹拌装置８の作用と効果を説明する。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
なお、該環状管１３には通気管（図示せず）が連通している。
【００４１】
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。
【００４２】
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）。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
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。
【符号の説明】
【００４７】
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
【図１】
2018027544.tif 000003
【図２】
2018027544.tif 000004
【図３】
2018027544.tif 000005
【図４】
2018027544.tif 000006
【図５】
2018027544.tif 000007
【図６】
2018027544.tif 000008
【図７】
2018027544.tif 000009
【図８】
2018027544.tif 000010
【図９】
2018027544.tif 000011
【図１０】
2018027544.tif 000012
【図１１】
2018027544.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成29年12月18日(2017.12.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
前記撹拌槽内に固定した、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、
前記ボトムインペラは、前記回転軸に近接する根部側の内側辺の上下方向の幅が大で、外方先端側の外側辺に向かうに従って該幅が徐々に小となり、該外側辺が上下方向に延びる板状体より形成される撹拌装置。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
前記撹拌槽の底面に気体吐出口を設けた請求項１、２又は３に記載の撹拌装置。
【請求項５】
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通気管を設けた請求項１乃至４のいずれか１に記載の撹拌装置。
【請求項６】
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、
前記撹拌槽内に固定した、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、前記底部静翼の内方部を貫通した環状管を設けた撹拌装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
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、前記撹拌槽内に固定した、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、前記ボトムインペラは、前記回転軸に近接する根部側の内側辺の上下方向の幅が大で、外方先端側の外側辺に向かうに従って該幅が徐々に小となり、該外側辺が上下方向に延びる板状体より形成される。