(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の容器に挿入するためのバッフルであって、
前記容器が頂部端壁と、側壁と、攪拌機であって攪拌機シャフトが前記側壁にほぼ平行であり且つ攪拌機に設けられた攪拌機タービンが外方に延びるブレードを有する攪拌機と、を備えたバッフルにおいて、
一定の角度を成す連続的な線分によってそれぞれの端で互いに連結される２つのほぼ平行な線分によって構成される凹表面と、
前記バッフルを、前記平行な線分が前記容器の側壁と略平行かつ前記容器の側壁から離れ、さらに前記凹表面が前記攪拌機の回転方向と反対方向を向くように、前記頂部端壁だけに取付けることができるアッタッチメントと、を備えている、
ことを特徴とするバッフル。
【請求項２】
前記凹表面が、曲面凹状表面であり、
前記一定の角度を成す連続的な線分が円弧形態である、
請求項１に記載のバッフル。
【請求項３】
前記各円弧の端を結ぶ弦が、前記容器の直径の１／４より短い、
請求項２記載のバッフル。
【請求項４】
前記バッフルが、前記第１の端部壁の開口を通り抜けられる大きさであって、
前記開口は、前記容器の直径の１／４未満である、
請求項２または３記載のバッフル。
【請求項５】
吊り下げ用の前記アタッチメントは、前記容器の頂部である前記第１端部壁から鉛直に吊り下げるアタッチメントである、
請求項２に記載のバッフル。
【請求項６】
前記バッフルは、耐腐食性材料でコーティングされている、
請求項１または２に記載のバッフル。
【請求項７】
前記バッフルは、前記開口の周囲の周りにボルトで取り付けられ前記開口を閉鎖するフランジへのアタッチメントによって、前記開口の周囲に取り付けられている、
請求項４記載のバッフル。
【請求項８】
前記バッフルは、前記平行な線分の位置に取付けられた二重曲面を備えている、
請求項２に記載のバッフル。
【請求項９】
前記バッフルは、互いに反対向きで外方を向いた複数の凸状湾曲面を有する金属チューブから形成され、
前記凸状湾曲面の一方が、凸状湾曲を凹状湾曲に反転させるために押さており、この凹状湾曲は、対向する残りの凸状湾曲に沿うように構成されている、
請求項８に記載のバッフル。
【請求項１０】
前記バッフルは、ガラスでコーティングされている、
請求項１ないし８の何れか１項に記載のバッフル。
【請求項１１】
前記バッフルは、丸みを持った角部や端部を有する、
請求項１０に記載のバッフル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数の流体を混合するのに使用される容器で使用されるバッフルに関するもので、特に、少なくとも一つの流体が液体である場合に使用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】
容器、特に円筒のタンクの中で、何らかのバッフル（邪魔板、そらせ板）を用いずに回転ミキサを使用すると、その容器内に液体の渦流動が生ずる。そのような渦流動は、一般に、層流的な性質を持ち、低粘性流体の混合に必要な乱流的性質を持たない。渦流動はまた、効率的な混合に必要な鉛直方向の動きをほとんど持たない。
【０００３】
容器内に、渦流動を邪魔するようなバッフルを置くことで、混合効率の大幅な改善をもたらす乱れが生成されるということが知られている。そのようなバッフルは、通常、長く延びた平板であって、その長さ方向の軸がタンクの壁に平行になるように、そして、板の幅方向がタンクの直径上に来るように配置される。バッフルとタンクの壁の間に物質が堆積するのを防ぐために、バッフルは通常、タンクの壁から少し離して置かれる。
【０００４】
【発明が解決すべき課題】
従来、４枚の長方形の側壁取付けのバッフルが、最も効率的なバッフルシステムであると一般に信じられていた。しかし、そのようなバッフルは、耐腐食性材料（たとえば、ガラス、プラスチックまたは化学耐性の合金など）を内張りした容器に使用するには不適当である。その耐腐食性内張りを壊さずに、タンクの側壁にバッフルを取り付けるのは容易でないからである。さらに、そのような長方形のバッフルの構造は、四辺形の板との関係で生ずる鋭い(severe)角度ゆえに、一般に耐腐食層を持つ内張りに適していない。
【０００５】
耐腐食性の（たとえばガラスを貼り付けた）バッフルをタンクの上面または底面から吊るすことが知られている。フィンタイプのバッフルおよび長方形のバッフルを含めて、公知のバッフルは、この目的のためには充分に効率的ではない。
さらに、長方形のバッフルは、吊り下げるのには適していない。バッフルの幅が、アクセス穴の大きさに制限されるからである。さらに、四つの側壁の近くに吊り下げるためには、４個のアクセス穴が必要になる。
【０００６】
【発明の概要】
この発明によれば、見かけ上表面が接触する場合の従来のバッフルよりも効率が良く、特に、容器の端部のアクセス開口を通して挿入できる従来のバッフルよりも効率が良い、新しいバッフルのデザインを提供する。さらに、この新しいバッフルは、製造が容易であり、耐腐食性材料、特にガラスでコーティングするのに適した構造に作ることが容易にできる。
【０００７】
より具体的には、この発明は、容器に挿入するバッフルを有する。このバッフルは、それぞれの端部においてある角度をなす線分(line segments)によって互いに接続された二つのほぼ平行な線分によって定義される凹表面を有する。バッフルはさらに、前記線分が、容器の側壁にほぼ平行でしかもその側壁から離れているように、バッフルを容器に取り付ける手段を有する。
【０００８】
好ましくは、前記取り付け手段は、容器側壁に取り付けることなしに、前記容器の第１の端部壁から吊り下げる手段である。前記凹表面は、好ましくは、曲面であって、前記角度をなす連続する線分は、円弧状である。
【０００９】
好ましい実施例では、各円弧の端部を結ぶ弦は、容器の直径の１／４より短く、さらに好ましくは、容器の直径の約９〜１３％である。
【００１０】
バッフルは、望ましくは、容器の第１の端部壁の開口を通り抜ける大きさであり、またその開口は、容器の直径の１／４未満である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
ここでいう「バッフル」とは、回転する撹乱手段によって与えられる容器内の液体流れを妨げるのに使用される表面を意味する。そのようなバッフルは、その表面を形成する長さ（側面）と幅（端部）とを有し、通常、その長さの方向が容器の長さ方向と同じになるように向けられる。
【００１２】
「容器」は、液体と回転する撹乱手段とを保持できるいかなる容器であってもよい。容器は、側壁が円形を成して円筒となる場合のように、一つの側壁だけで形成されてもよいし、複数の側壁で形成されていて、断面が多角形になるものでもよい。容器は通常、一つの曲面側壁を有する断面円形のものか、隣接する四つの側壁を有する断面長方形のものが多い。そのような容器は通常、円形断面を持つタンクである。そのタンクの主要同部は通常、円筒形である。
【００１３】
「凹表面」とは、中央の窪んだ部分を有する表面を意味する。一般に凹表面は、二つのほぼ平行な線分がそれぞれの端部で、ある角度をなす連続した線分(contiguous line segments)によって相互に接続されて形成される。平行な線と線分が、バッフルの表面を定義する。
平行な線は、バッフルの長さに沿った方向にある。前記平行な線分を接続する曲線は、連続する無数の線分と考えることができる。そのような凹表面は、種々の形態を取りうる。たとえば、ある角度をなす互いに交差する二つの面からなる表面の形態もあり、あるいは、半楕円面、放物曲面または双曲面形状の一つの面からなる表面の形態もある。バッフルの「見かけの表面積」は、バッフルの長さと平行な線分の端部を結ぶ弦の長さとの積で定義される。弦は、「投影幅」と呼ぶこともできる。
【００１４】
この発明による取り付け手段は、バッフルの長さに沿ってバッフルに取り付けられ、容器の側壁に取り付けられた支持体でもよいが、この発明による通常の場合は、容器の側壁に取り付けられることなく容器の端部壁に取り付けられて、バッフルを容器の端部壁から吊るす、支持体である。そのような端部支持体は、たとえば、容器の上面壁のアクセス穴の周りを囲むフランジに取り付けられたカバーにボルトまたは溶接で取り付けられたアタッチメントである。そのような場合、アクセス穴は通常、容器の直径の１／４未満であり、バッフルは、その穴を通り抜けられるような大きさとする。
【００１５】
好ましくは、この発明のバッフルは、耐腐食性材料でコーティングされている。そのような材料は、たとえば、プラスチック、セラミックス、ガラスや耐食合金である。好ましい耐腐食性コーティングはガラスである。ここでいう「ガラス」は、非水溶性無機材料の融合によって形成される連続的無機表面ならば何でもよい。そのようなガラスは通常、非晶性であって、ガラスフリット(frit)の融合によって形成される。そのようなガラスの例としては、種々の珪酸塩ガラスがある。「ガラス処理」を施せるように、この発明のバッフルは、通常、角部や端部が丸みを持っている。曲面端部を有するそのようなバッフルは、対向する凸曲面の側面を有するパイプまたはチューブを、そのパイプまたはチューブの一方の側（半分）がそのパイプまたはチューブのもう一方の半分の曲面とほぼ対応して凹表面を形成するように、型の中で押圧することによって、簡単に形成できる。その場合、バッフルは、平行な線分の位置に取り付けられた二重曲面の形になる。
【００１６】
この発明の凹形バッフルは、ガラスで内張りした混合容器で使用するのに適した挿入可能なバッフルの一つの特殊な形態であるといえる。そのような挿入可能なバッフルは、好ましい形態では、容器全体の半径（Ｒ）の７２〜８２％の半径（ｒ）位置にあり、投影幅（ｂ）が容器直径（Ｔ）の９〜１３％であり、全体の長さは、図１に示すように、容器の直線方向の長さ２８にわたって延びるものでよい。このような挿入バッフルを２個以上使用してもよい。
【００１７】
図１に示すように、この発明によるバッフル１０は、平行な線分３０、３２と、ある角度（図３〜６）をなす連続的な線分３４とから形成され、たとえば、混合容器１６の上端部１４または下端部１８のどちらかに設けられたノズル開口１２から支持されている。図１は、上端部から支持する例を示している。バッフルを容器の側壁の開口部から取り付けることも可能であるが、そのような構造は一般的ではない。バッフルは、バッフル１０の凹面部２０が、回転羽根２４（たとえば、混合容器内で普通に使用されているもの）によって作られた流れ２２の方向と向き合うように方向決めされている。この向きにおいて、この発明の凹面バッフル１０は、非効率的な渦流れを完全に妨げ、その渦流れを効率的な３次元乱流に変換する。
【００１８】
図１に示すこの発明の好ましい実施例では、容器１６の上端部１４のノズル１２から支持されたバッフル１０は、図３に示すように半円状の断面を有する。この断面は、好ましくは半円であって、全体の弧の角度は約１８０度である。この断面形状は、約２．３という大きな抗力係数を有するので望ましい。これは、挿入バッフルとして使用される公知の断面形状の抗力係数よりも著しく大きく、同じ数の挿入バッフルとしての平板バッフルと比べてもより大きい。バッフル１０の上端部２６は、支持を容易にするために、たとえば円形の断面を有してもよい。バッフルは、たとえば図４、５、６に示すように、他の凹形断面を有してもよい。この発明による他の凹形断面もまた大きな抗力係数を有する。
【００１９】
この発明の凹面バッフルは、他の挿入バッフルの設計に比べてバッフル効率が格段に改善される。それは、羽根によって引き起こされる渦流れを、同じバッフル要素数で同じ投影幅の他のバッフルよりも、激しく乱すことができるからである。
【００２０】
バッフル効率は、与えられたバッフルシステムに関連して使用される羽根システムの特性出力数によって示される。スパンがＤで運転速度がＮで容器全体にわたるある与えられた羽根のタイプについて、その羽根の出力数は、レイノルズ数（すなわち流れ領域）とバッフルのタイプとの関数である。四辺側壁バッフルが使用されるときに、容器は、最大の出力数であって完全に邪魔されると仮定する。挿入されるバッフルの数が４未満のとき（通常の場合）は、与えられたレイノルズ数における出力数は低下する。バッフルの効率が高いほど、出力数の低下が小さい。バッフル効率の比較を図７に示す。この図で、この発明の一つおよび二つの凹表面バッフルを、全バッフリング（４枚の標準バッフル）、１個および２個の標準（すなわち壁面取り付けの）バッフルおよび１個および２個のフィンバッフルと比較している。フィンバッフルは、この発明以前には最も効率的な挿入タイプのバッフルと考えられていたものである。図７で、「ＣＢＴ」とは、曲面羽根タービン(Curved blade Turbine)（ガラスで内張りした混合容器において一般的に使用されている羽根）を意味する。Ｒｅ＞100,000とあるのは、示したデータのレイノルズ数（Ｒｅ）の範囲を規定し、これは、流れが完全に乱流であることを示している。また、Ｎｐは、「正規化した出力数」を意味し、すべての値は、完全にバッフルされた場合（４個の標準バッフルの場合）を基準にしたときの出力数である。
【００２１】
図７は、この発明の凹表面バッフルが、同じ数の標準的な壁取り付けタイプすなわち伝統的なフィンタイプのバッフルよりも効率が高く、凹表面バッフルを２個使っただけで、４枚の標準的平板バッフルとほぼ同じ効率を得られるということを、明瞭に示している。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のバッフルの好ましい実施例を収容したタンクの模式的断面図である。
【図２】図１のバッフルの上部支持部の２−２線に沿う断面図である。
【図３】図１のバッフルの３−３線に沿う断面図であって、パイプを二重曲線表面を持つ凹断面になるように押圧して形成したバッフルを示す。
【図４】この発明のバッフルの断面図の他の実施例であって、角度「α」で取り付けられた２枚の板によって形成される凹断面を示す。
【図５】この発明のバッフルの断面図の他の実施例であって、中空のパイプに角度αで取り付けられた２枚の板によって形成されるものを示す。
【図６】この発明のバッフルの断面図の他の実施例であって、１枚の平板を押圧して湾曲断面に形成したものを示す。
【図７】種々の構造のバッフルの効果を正規化した出力数（パワー数）として表す棒グラフである。
【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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