(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を収容するための攪拌槽と、該攪拌槽内に鉛直かつ回転自在に設けられた回転軸と、該回転軸に取り付けられ前記攪拌槽内に収容された流体を攪拌するための攪拌翼と、前記攪拌槽の外方において、その側面と底面との間を連通させる外部配管を備えた外部循環式攪拌装置において、前記外部配管内を流れる流体の流量を制御する制御方法であって、
前記攪拌槽内において、該攪拌槽内における流体の水平面内の旋回方向と交差するようにバッフルが設けられており、
該バッフルの長さを変えることにより、前記外部配管内を流れる流体の流量を増減させることを特徴とする外部循環式攪拌装置の外部循環量の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は外部循環式攪拌装置の外部循環量の制御方法に関する。さらに詳しくは、各種の流状物、半流状物等の液体を槽内で撹拌するとともに槽外へ導出して種々の液処理を加え、槽内へ戻して循環させる構造の外部循環式攪拌装置の外部循環量を制御する制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は従来の外部循環式攪拌装置100 である。同図に示すように、従来の外部循環式攪拌装置100 は、流体を収容する攪拌槽110 内に、攪拌翼112 を有する回転軸111 が設けられており、回転軸111 を回転させることで、攪拌翼112 よって攪拌槽110 内の流体の攪拌および均一混合を行うものである。
この外部循環式攪拌装置100 では、攪拌槽110 の側面と下端との間を連通させる外部配管113 が設けられており、この外部配管113 の途中に設けられたポンプＰによって、攪拌槽110 内の流体を外部配管113 を通して循環させている。この外部配管113 には、攪拌動作中に、流体を加熱したり、各種の化学処理を行うための処理措置114 が設けられている。
このため、攪拌翼112 よって攪拌槽110 内の流体を攪拌しながら、ポンプＰによって攪拌槽110 内の流体を外部配管113 内に導入すれば、外部配管113 内を流れる流体を加熱したり、各種の化学処理をしたりすることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、従来の外部循環式攪拌装置100 では、機械的に流体を外部循環させているので、攪拌槽110 内の流動状況、つまり攪拌翼112 の回転数に関係なく外部配管113 を通過させる流体の流量をコントロールすることができるが、ポンプＰの運転の制御のためのシステムが複雑になるし、ポンプＰのメンテナンスやランニングコストがかかるという問題がある。
上記の問題を解決するために、外部配管113 に流体を供給する動力源としてポンプＰを使用せずに、流体攪拌槽110 内の圧力分布を利用して流体を外部循環させる攪拌装置も考えられているが、この場合、外部配管113 を通過させる流体の流量と、攪拌槽110 内の流動を同時にコントロールすることができないという問題がある。
【０００４】
本発明はかかる事情に鑑み、ポンプなどの機械的な動力源を使用することなく、攪拌槽内の流体を外部循環させることができ、しかも、外部循環量と攪拌槽内の流動状態を同時に調整することができる外部循環式攪拌装置の外部循環量の制御方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の外部循環式攪拌装置の外部循環量の制御方法は、流体を収容するための攪拌槽と、該攪拌槽内に鉛直かつ回転自在に設けられた回転軸と、該回転軸に取り付けられ前記攪拌槽内に収容された流体を攪拌するための攪拌翼と、前記攪拌槽の外方において、その側面と底面との間を連通させる外部配管を備えた外部循環式攪拌装置において、前記外部配管内を流れる流体の流量を制御する制御方法であって、前記攪拌槽内において、該攪拌槽内における流体の水平面内の旋回方向と交差するようにバッフルが設けられており、該バッフルの長さを伸縮させることにより、前記外部配管内を流れる流体の流量を増減させることを特徴とする。
【０００６】
請求項１の発明によれば、回転軸の回転数を変化させれば、外部配管内を流れる流体の流量を変化させることができる。また、バッフルの長さを長くすれば、回転軸を中心とする流体の旋回に対する抵抗が大きくなるので、攪拌槽内における流体の縦方向の循環を強くすることができ、外部配管内を流れる流体の流量を減少させることができる。逆に、バッフルの長さを短くすれば、回転軸を中心とする流体の旋回に対する抵抗が小さくなるので、攪拌槽内における縦方向の循環が弱くすることができ、外部配管内を流れる流体の流量を増加させることができる。したがって、回転軸の回転数とバッフルの長さを調整すれば、外部配管を流れる流体の流量と、攪拌槽内の流体の流動状態を同時に調整することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１は本実施形態の外部循環式攪拌装置１の概略縦断面図である。同図に示すように、本実施形態の外部循環式攪拌装置１は、攪拌槽１０、回転軸１１、攪拌翼１２および外部配管１３から基本構成されており、攪拌槽１０内にバッフル２０を設け、回転軸１１の回転数とバッフル２０によって外部配管１３内を流れる流体Ｌの流量と攪拌槽１０内の流動状況を調整できるようにしたことが特徴である。
【０００８】
攪拌槽１０は、中空な円筒状の容器であり、その内部に液状物や、例えば液状スラリーや高分子水スラリー等の半液状物などの流体Ｌを収容するためのものである。
この攪拌槽１０の内部には、鉛直かつ攪拌槽１０の中心軸と同心の回転軸１１が設けられている。この回転軸１１は、攪拌槽１０に回転自在に取り付けられている。この回転軸１１の下端には、攪拌翼１２が取り付けられている。
このため、回転軸１１を回転させれば、攪拌翼１２が回転するので、攪拌槽１０内には回転軸１１を中心とする旋回流が発生し、攪拌槽１０内に収容された流体Ｌが攪拌される。なお、図中Ａ線は、攪拌回転中における流体Ｌの液面を示している。
【０００９】
なお、図１には、攪拌翼１２の一例としてマックスブレンド翼（マックスブレンドは住友重機械工業株式会社の登録商標である）を示したが、攪拌槽１０内全体に旋回流を発生させることができるものであれば、パドル翼や傾斜パドル翼、タービン翼、アンカー翼等、どのような形状をしたものでもよい。
【００１０】
図１に示すように、攪拌槽１０の外部には、攪拌槽１０の側面と底面との間を連通させる外部配管１３が設けられている。この外部配管１３において、攪拌槽１０の側面に取り付けられた一端は攪拌槽１０に収容された液体の液面より下方に取り付けられており、攪拌槽１０の底面に取り付けられた一端は攪拌槽１０の底面の中心に取り付けられている。
また、この外部配管１３には、外部処理装置１４が介装されている。この外部処理装置１４は、例えば熱交換機や外部光照射装置であり、流体Ｌを加熱したり光を当てたりして流体Ｌの攪拌槽１０内での反応を促進させることができる。
なお、外部処理装置１４は上記のものに限られず、流体Ｌの特性を連続計測するための計測装置や、流体Ｌに微量成分を投入するための投入装置、流体Ｌに含まれる固体を分離する他の外部フィルタ等、どのような装置であってもよい。
【００１１】
このため、回転軸１１を回転させれば、攪拌翼１２によって攪拌槽１０内の流体Ｌが攪拌されるので、攪拌槽１０内には回転軸１１を中心とする旋回流が形成され、攪拌槽１０の中心の圧力に対して、攪拌槽１０の側面近傍の圧力が高くなる。すると、外部配管１３において、攪拌槽１０の底面に取り付けられた一端における圧力に対して、攪拌槽１０の側面に取り付けられた一端における圧力が高くなり、外部配管１３には攪拌槽１０の側面から攪拌槽１０の底面に向かう流れが形成される。つまり、ポンプ等の機械的装置を外部配管１３に取り付けなくても、外部配管１３に攪拌槽１０内の流体Ｌを流して、外部循環させることができるのである。
しかも、回転軸１１の回転数を高くすれば、攪拌槽１０の中心の圧力と攪拌槽１０の側面近傍の圧力との差を大きくできるので、外部配管１３内を流れる流体Ｌの流量を増加させることができる。逆に、回転軸１１の回転数を低くすれば、攪拌槽１０の中心の圧力と攪拌槽１０の側面近傍の圧力との差を小さくできるので、外部配管１３内を流れる流体Ｌの流量を減少させることができる。
【００１２】
つぎに、バッフル２０について説明する。
図１に示すように、攪拌槽１０の内部には、攪拌槽１０の内面に沿って複数のバッフル２０が設けられている。このバッフル２０は、回転軸１１を回転させたときに攪拌槽１０内に発生する流体Ｌの旋回方向、つまり回転軸１１を中心とする旋回流の流れと交差するように設けられている。
このため、回転軸１１を中心として旋回する流体Ｌがバッフル２０に衝突すれば、バッフル２０に沿って流体Ｌが上向きに流れる。この上向きの流れは、液面まで到達すると、圧力の低い回転軸１１を中心とする旋回流の中心に向かって流れる。つまり、回転軸１１を中心として旋回する流体Ｌがバッフル２０に衝突すれば、回転軸１１を中心とする旋回流と交差する循環流が攪拌槽１０内に形成されるのである。
【００１３】
また、バッフル２０は、回転軸１１を中心とする旋回流の流動抵抗となるので、回転軸１１を中心とする旋回流の速度を調整する効果があり、バッフル２０によって、攪拌槽１０内の中心と攪拌槽１０の側面近傍との間の圧力差を変化させることができる。このため、バッフル２０によって、外部配管１３内を流れる流体Ｌの流量を増減させることができる。
【００１４】
したがって、回転軸１１の回転数が一定の場合、バッフル２０の長さを長くすれば、回転軸１１を中心とする旋回流の流動抵抗が増加するので、攪拌槽１０内の循環流が強くなる。しかも、回転軸１１を中心とする旋回流の速度が遅くなるので、攪拌槽１０内の中心と攪拌槽１０の側面近傍との間の圧力差を小さくすることができ、外部配管１３内を流れる流体Ｌの流量を減少させることができる。
逆に、バッフル２０の長さを短くすれば、回転軸１１を中心とする旋回流の流動抵抗が減少するので、攪拌槽１０内の循環流が弱くなる。しかも、回転軸１１を中心とする旋回流の速度が速くなるので、攪拌槽１０内の中心と攪拌槽１０の側面近傍との間の圧力差が大きくなり、外部配管１３内を流れる流体Ｌの流量を増加させることができる。
【００１５】
なお、バッフル２０の長さを伸縮させるかわりに、バッフル２０の断面形状を変化させてもよい。
例えば、図２に示すように、バッフル２０の断面を円形、つまりバッフル２０をパイプとした場合、バッフル２０の外周面が流線形に近づくので、回転軸１１を中心とする流体Ｌの旋回に対する抵抗を小さくすることができる。このため、バッフル２０を攪拌槽１０の底面近傍まで延設しても、攪拌槽１０内における縦方向の循環流が強くなりすぎることがなく、かつ攪拌槽１０内全体で流体Ｌを確実に混合することができる。
つまり、バッフル２０の長さを一定に保ったままで、バッフル２０の形状として、回転軸１１を中心とする流体Ｌの旋回方向と対向する面を流線型に近づければ、回転軸１１を中心とする旋回流の流動抵抗を小さくすることができる。また、バッフル２０の形状として、回転軸１１を中心とする流体Ｌの旋回方向と対向する面を平面に近づければ、回転軸１１を中心とする旋回流の流動抵抗を大きくすることができる。
しかも、バッフル２０の長さを一定にできるので、攪拌槽１０内において、流体Ｌを攪拌する領域は一定に保ったままで、攪拌槽１０内における循環流の強さを変えることができる。
【００１６】
なお、バッフル２０の断面形状は、旋回流に対する抵抗を小さくする場合には、円形だけでなく、楕円形や、流体Ｌの旋回方向と対向する部分に頂点を有する三角形などでもよく、旋回流の流動抵抗を小さくすることできる形状であれば特に限定はない。
さらになお、バッフル２０の断面形状は、旋回流に対する抵抗を大きくする場合には、四角形や、流体Ｌの旋回方向と対向する面が底面となった三角形などでもよく、旋回流の流動抵抗を大きくすることできる形状であれば特に限定はない。
【００１７】
つぎに、本実施形態の外部循環式攪拌装置１の作用と効果を説明する。
回転軸１１を回転させれば、攪拌槽１０内には回転軸１１を中心とする旋回流が発生し、攪拌槽１０内の流体Ｌが外部配管１３を流れ、外部循環が行われる。
【００１８】
外部配管１３を流れる流体Ｌの流量を少なくして、攪拌槽１０内における循環流も弱くするときには、回転軸１１の回転数を低くして、バッフル２０を短くする。すると、攪拌槽１０の中心と攪拌槽１０の側面近傍との間の圧力差が小さくなるので、外部配管１３を流れる流体Ｌの流量を少なくすることができる。しかも、バッフル２０が短いので、攪拌槽１０内における回転軸１１を中心とする旋回流に対する抵抗が小さく、攪拌槽１０内における循環流も弱くすることができる。
【００１９】
また、外部配管１３を流れる流体Ｌの流量を多くして、攪拌槽１０内における循環流も強くするときには、回転軸１１の回転数を高くして、バッフル２０を長くすればよい。この場合、回転軸１１の回転数を高くすると、攪拌槽１０の中心における圧力と攪拌槽１０の側面近傍における圧力との差が大きくなるため、外部配管１３を流れる流体Ｌの流量が増加するし、回転軸１１を中心とする旋回流の流れに対する抵抗も大きくなるので、攪拌槽１０内における循環流も強くすることができる。
【００２０】
もし、攪拌槽１０内における循環流を弱くして、外部配管１３を流れる流体Ｌの流量が増加させるときには、回転軸１１の回転数を一定に保ったまま、バッフル２０を短くすればよい。この場合、回転軸１１を中心とする旋回流の流れに対するバッフル２０の抵抗が小さくなり、攪拌槽１０内における循環流は弱くなる。そして、バッフル２０の抵抗が小さくなるので、回転軸１１を中心とする旋回流の速度が速くなり、攪拌槽１０内の中心と攪拌槽１０の側面近傍との間の圧力差が大きくなる。よって、外部配管１３を流れる流体Ｌの流量を増加させることができる。
【００２１】
逆に、外部配管１３を流れる流体Ｌの流量を少なくして、攪拌槽１０内における循環流を強くするときには、回転軸１１の回転数を一定に保ったまま、バッフル２０を長くすればよい。この場合、回転軸１１を中心とする旋回流の流れに対するバッフル２０の抵抗が大きくなり、攪拌槽１０内における循環流が強くなる。そして、バッフル２０の抵抗によって、回転軸１１を中心とする旋回流の速度は遅くなるので、攪拌槽１０内の中心と攪拌槽１０の側面近傍との間の圧力差が小さくなり、外部配管１３を流れる流体Ｌの流量を少なくすることができる。
【００２２】
なお、バッフル２０の断面形状を変えて、外部配管１３内を流れる流体の流量と攪拌槽１０内の流動を制御する場合は以下のようにすればよい。
外部配管１３を流れる流体Ｌの流量を少なくして、攪拌槽１０内における循環流も弱くするときには、回転軸１１の回転数を低くして、バッフル２０において回転軸１１を中心とする流体Ｌの旋回方向と対向する面を流線型に近づける。
また、外部配管１３を流れる流体Ｌの流量を多くして、攪拌槽１０内における循環流も強くするときには、回転軸１１の回転数を高くして、バッフル２０において回転軸１１を中心とする流体Ｌの旋回方向と対向する面を平面に近づける。
さらに、攪拌槽１０内における循環流を弱くして、外部配管１３を流れる流体Ｌの流量を増加させるときには、回転軸１１の回転数を一定に保ったまま、バッフル２０において回転軸１１を中心とする流体Ｌの旋回方向と対向する面を流線型に近づければよい。
逆に、外部配管１３を流れる流体Ｌの流量を少なくして、攪拌槽１０内における循環流を強くするときには、回転軸１１の回転数を一定に保ったまま、バッフル２０において回転軸１１を中心とする流体Ｌの旋回方向と対向する面を平面に近づければよい。
【００２３】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、回転軸の回転数とバッフルの長さを調整すれば、外部配管を流れる流体の流量と、攪拌槽内の流体の流動状態を同時に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の外部循環式攪拌装置１の概略縦断面図である。
【図２】他の実施形態の外部循環式攪拌装置１Ｂの概略断面図であって、(A) は縦断面図であり、(B) は横断面図である。
【図３】従来の外部循環式攪拌装置100 である。
【符号の説明】
１            外部循環式攪拌装置
１０          攪拌槽
１１          回転軸
１２          攪拌翼
１３          外部配管
２０          バッフル
Ｌ            流体
【図１】
0004580585.tif 000002
【図２】
0004580585.tif 000003
【図３】
0004580585.tif 000004