(57)【要約】【課題】容易に均一混合を行なうことが可能となるとともに、排出時には、混合によって得られた流体を槽内へ極力滞留させず、速やかに排出させることが可能となる撹拌装置を提供する。【解決手段】槽１０と、撹拌翼５と、底部排出口３とからなる、流体を撹拌する撹拌装置１００であって、２５℃における粘度の最大値は、２０〜６０ｍＰａ・ｓｅｃである。撹拌翼５は、槽１０の中心に槽外から垂下した回転軸４に配置され、回転軸４の延長線と槽１０の下部傾斜面２の延長線とのなす角θは、１０°から５５°、好ましくは１５〜５０°である。撹拌翼５は、好ましくはアンカー翼を少なくとも含む。アンカー翼５と、槽１０内部の壁面１とのクリアランスａは、好ましくは１から５０ｍｍであり、アンカー翼５と、槽１０内部の底面とのクリアランスは、好ましくは１から５０ｍｍである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
槽と、撹拌翼と、底部排出口とからなる撹拌装置であって、
２５℃における粘度の最大値が２０ミリパスカル秒から６０ミリパスカル秒である流体を撹拌する撹拌装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撹拌装置において、
前記撹拌翼は、前記槽の中心に槽外から垂下した回転軸に配置され、
前記回転軸の延長線と前記槽の下部傾斜面の延長線とのなす角が、１０°から５５°である、撹拌装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の撹拌装置において、
前記撹拌翼は、槽内部の壁面近傍の流体および底面近傍の流体を掻きとるアンカー翼を少なくとも含む、撹拌装置。
【請求項４】
請求項３に記載の撹拌装置において、
前記アンカー翼と、前記槽内部の壁面とのクリアランスは、１から５０ｍｍであり、
前記アンカー翼と、前記槽内部の底面とのクリアランスは、１から５０ｍｍである、撹拌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の撹拌装置に関し、特に、２５℃における粘度の最大値が約２０〜約６０ミリパスカル秒の粘凋な流体を混合撹拌する撹拌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学工業において、各種流体の撹拌は、一般に円筒形の壁面を有する直胴部と、その下端に連接し、縦断面が半楕円形の底面を有する下部からなる槽を備え、槽の中心に槽外から回転可能に配置した回転軸に撹拌翼が設けられた撹拌装置で行われる。
【０００３】
撹拌翼は混合する流体の状態、物性に応じて適するさまざまな種類のものが好適に用いられている。
【０００４】
ところで、流体は一般に、その粘度挙動に着目すると、ニュートンの粘性法則が成立するニュートン流体と、ニュートンの粘性法則が成立しない非ニュートン流体とに大別することができる。非ニュートン流体はさらに、いくつかの流体に分類することができ、例えば、擬塑性流体（構造粘性）、ダイラタント（ダイラタンシー）、ビンガム、非ビンガムのように細分することができる。これらの非ニュートン流体は、撹拌スピードの違いによって生じるずり応力の相違によりその挙動が異なるため、使用する撹拌翼については、その形状や槽に対する大きさおよび位置の選択が重要となる。特に、流体に特有の降伏値を有する、ビンガム、非ビンガムにおいては、降伏値以上のずり応力が与えられてはじめて、流動するものであるため、槽の排出性能を向上させるためには、撹拌翼の形状のほか、槽の形状についても重要となる。
【０００５】
各種流体の中でも、特に、付着性が強く、流動性の劣る流体を、槽内壁に付着させることなく均一に撹拌させることが、従来からの課題であり、これを解決する手段として、例えば、特許文献１が挙げられる。
【０００６】
特許文献１においては、粘度が高く、付着性が強い液体を撹拌するという観点で従来の撹拌翼を考察している。
【０００７】
パドル翼は吐出性能が良くないほか、粘度の高い液体に使用すると翼のまわりだけ撹拌され、槽の内壁にある液体は動かないという難点がある。また、アンカー翼は槽底部や内壁の液体を良く撹拌する反面、上下の混合が悪く、特に粘度の高い液体では翼と液体とが共まわりしてしまい、撹拌作用が低下するおそれがある。一方、タービン翼のうち平羽根は剪断性に優れるが、吐出性能が良くないのに対し、傾斜翼はその逆の傾向、つまり、吐出性能に優れるが、剪断性が良くない。リボン翼は比較的高粘度液に向くけれども、構造が複雑で製作費が嵩み割高となる欠点がある。
【０００８】
したがって、高粘度な液体を、槽内壁に付着させずに、水平方向とともに上下方向の混合を行って均一な撹拌を実施できる撹拌槽の出現が望まれており、アンカー翼・邪魔板・パドル翼を組み合わせることで、アンカー翼・邪魔板による平面的な全体混合と、パドル翼による上下混合との組み合わせで、均一撹拌を獲得していた。
【０００９】
【特許文献１】特開平５−２１２２６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来技術においては、均一撹拌は達成するものの、次工程に液体を供給する際に、邪魔板裏の付着が多く、撹拌槽内から全量排出できずに、生産性の低下を招くといった懸念があった。特に連続生産を行う場合には、さらに槽内へ長時間残液が滞留し、品質を損なうといった懸念もあった。また、次工程へ定量供給が必要な場合において、供給する液体の量が少なくなってきた時に、撹拌翼先端から撹拌槽底部とのクリアランスがあると、重力方向への流れが弱くなり、定量的な供給ができずに品質を損なうといった問題があった。
【００１１】
本発明は、流体を均一に撹拌混合させるとともに、撹拌混合によって得られた流体を槽内へ極力滞留させず、速やかに排出させることの可能な撹拌装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明は、槽と、撹拌翼と、底部排出口とからなる撹拌装置であって、２５℃における粘度の最大値が２０ミリパスカル秒から６０ミリパスカル秒である流体を撹拌することを特徴とする。
【００１３】
上記撹拌装置において、撹拌翼は、前記槽の中心に槽外から垂下した回転軸に配置され、回転軸の延長線と槽の下部傾斜面の延長線とのなす角が、１０°から５５°であることが好ましい。
【００１４】
上記撹拌装置において、撹拌翼は、槽内部の底面近傍の流体および壁面近傍の流体を掻きとるアンカー翼を少なくとも含むことが好ましい。
【００１５】
上記撹拌装置において、アンカー翼と、槽内部の壁面とのクリアランスは、１から５０ｍｍであり、アンカー翼と、槽内部の底面とのクリアランスは、１から５０ｍｍであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、撹拌時には、邪魔板等の、流体の排出に妨げとなる部材を極力用いることなく容易に均一混合を行なうことが可能となるとともに、排出時には、混合によって得られた流体を槽内へ極力滞留させず、速やかに排出させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態における流体の撹拌装置１００の構成の概略を示す縦断面図である。撹拌装置１００は、槽１０と、底部排出口３と、撹拌翼５と、からなる。槽１０は、円筒形の壁面１と、その下端から連接する円錐状の下部傾斜面２を有している。底部排出口３は、下部傾斜面２の円錐状頂点部分に備えられている。撹拌翼５は、槽１０の中心に槽外から配置した回転軸４を含み、回転可能に設けられている。
【００１９】
本発明の実施の形態において、回転軸４の延長線ｘと下部傾斜面２の延長線ｍとのなす角θは、好ましくは１０〜５５°であり、より好ましくは１５〜５０°である。θを１０°未満とした場合には、槽１０の容量が低下する為、容量を確保しようとすると縦方向に長い撹拌槽となってしまう。特に、壁面１の大きさを一定とした場合には、下部傾斜面２の長さが長くなるため、やはり全体として縦方向に長い撹拌槽となってしまう。いずれにしても、θを１０°未満とすることは、現実的ではない。一方、θが５５°を越えると、円錐状の下部傾斜面２の、水平面に対する角度が緩やかになるため、重力方向の流動性が低下し、流体が底部排出口３まで到達せずに下部傾斜面２上に滞留してしまい、全量排出が容易でない。
【００２０】
撹拌翼５は、その先端部が、流体と接する槽１０内部において、壁面１、下部傾斜面２および底部排出口３全てに近接していればいかなる形状のものでも良い。つまり、槽１０内部の壁面１近傍の流体および下部傾斜面２、底部排出口３で規定される底面近傍の流体を掻きとり、槽１０内部を均一に混合撹拌することができるものであれば、いかなるものでもよいが、構造が複雑になると撹拌翼への付着が多くなる為、簡単なものが好ましい。例えば、壁面１、下部傾斜面２および底部排出口３に近接し、一続きに沿った錨型の垂直平板からなる翼で構成された、図１に示すようなアンカー翼などが適している。必要に応じて、槽１０の深さ方向の撹拌を補助するパドル翼などを併用しても良い。
【００２１】
また、撹拌翼５の先端部と槽内壁とのクリアランスは、好ましくは１〜５０ｍｍである。より好ましくは、撹拌翼５と壁面１とのクリアランスａは１〜１０ｍｍ、撹拌翼５と下部傾斜面２とのクリアランスｂは１〜１０ｍｍ、撹拌翼５と底部排出口３とのクリアランスｃは１〜１０ｍｍである。撹拌翼５の先端部と槽内壁とのクリアランスが１ｍｍ未満の時には、撹拌時の振動により槽内壁と撹拌翼とが接触してしまい、槽や撹拌翼を傷つけてしまうおそれがある。また、撹拌翼５の先端部と槽内壁とのクリアランスが５０ｍｍ以上の時には、槽内壁近傍の撹拌作用が弱くなる為、槽内壁への流体付着が多くなってしまうおそれがあるばかりか、高粘度溶液については均一混合が行なえないおそれもある。
【００２２】
底部排出口３は、槽１０内部の流体を排出可能な開口を有していればいかなるものでも良いが、例えば、フラッシュバルブやシャットノズルなどを設けて、槽１０からの流体の排出を制御可能としてもよい。
【００２３】
内容物の流体が発熱を伴う場合、槽１０の周囲に図示しないジャケットを設け、冷却水を通水させて冷却できるように構成してもよい。このとき、内容物の流体を加熱する必要があれば、温水、蒸気、熱媒体をジャケットへ導入することもできる。
【００２４】
本実施の形態における撹拌槽装置１００の材質、特に流体と直接接触する部分の材質は、耐食性を有する、例えばＳＵＳ３０４などのステンレス鋼が好ましい。
【００２５】
また、本実施の形態において、図１に示すように、槽１０の壁面１の内径をＢ、底部排出口３の内径をＡとすると、０．１Ｂ＜Ａ＜０．５Ｂであることが好ましい。Ａが０．１Ｂ以下の時には、底部排出口３の内径が狭くなり、流体の排出時に抵抗が増し、スムーズな排出が阻害されるおそれがある。一方、Ａが０．５Ｂ以上の時には、円錐状の下部傾斜面２の長さが短くなってしまうため、重力方向の流動性が低下する。
【００２６】
図２は、本発明の他の実施の形態における流体の撹拌装置２００の構成の概略を示す縦断面図である。撹拌装置２００は、傾斜した平板４枚傾斜パドルからなる撹拌翼６を備えたことを除いて、あとは図１に示した撹拌装置１００の構成と略同一である。
【００２７】
本実施の形態において、底部排出口３にはフラッシュバルブが設けられている。また、槽１０の中心に垂下した垂線を回転軸４として、槽外から可変速電動機によって回転駆動される、撹拌翼５が設けられている。本実施の形態において使用した可変速電動機は、回転数を０〜３０ｒｐｍの範囲で調整可能である。回転軸４にはまた、回転軸４と垂直方向の回転軸を有する撹拌翼６が設けられており、撹拌翼５と伴って回転する。
【００２８】
撹拌翼５は、壁面１、下部傾斜面２、底部排出口３それぞれの槽１０の内部近傍を掻きとり可能に一続きに沿った錨型の垂直平板からなるアンカー翼で構成されており、攪拌翼５の幅ｄは、好ましくは８０ｍｍ〜１００ｍｍである。撹拌翼６は、撹拌翼５より上部の位置に、鉛直方向より６０°傾斜した平板４枚傾斜パドルで構成されており、攪拌翼６の幅ｅは、好ましくは８０ｍｍ〜１００ｍｍである。
【００２９】
回転軸４の延長線ｘと下部傾斜面２の延長線ｍとのなす角をθとし、撹拌翼５と壁面１内部とのクリアランスをａ、撹拌翼５と下部傾斜面２とのクリアランスをｂ、撹拌翼５と底部排出口３とのクリアランスをｃとした。また、底部排出口３の内径をＡ、壁面１の内径をＢとした。
【実施例】
【００３０】
図２に示す撹拌装置２００において、Ａ、Ｂ、θ、ａ、ｂおよびｃの値をそれぞれ変化させたものを用いて、本発明の実施の形態における撹拌装置の実施例と、これとは異なる参考例および比較例について、以下に説明する。なお、ｄ、ｅについては、いずれも０．１Ｂになるよう一定になるようにし、例えば８５ｍｍで一定とした。
【００３１】
［実施例１］
Ａ＝２１０ｍｍ、Ｂ＝８８０ｍｍ、θ＝３０°、容積約０．７ｍ３の、ＳＵＳ３０４製の槽を備えた撹拌装置を使用した。シリカ（ＳｉＯ２）２０％水溶液（スノーテックスＸＳ（商品名）、体積平均粒径４ｎｍ、日産化学工業株式会社製）７５重量％、ポリ塩化アルミニウム水溶液（ＰＡＣ１００Ｗ（商品名）、浅田化学工業株式会社製）２．５重量％および０．０２ｍｏｌ／リットルＨＮＯ３水溶液２２．５重量％を、総仕込み量が５２０ｋｇ（槽容積の約７０％）となるように用意し、これを試料とした。
【００３２】
槽の内部とのクリアランスをそれぞれａ＝１０ｍｍ、ｂ＝１０ｍｍ、ｃ＝１０ｍｍとなるように設けた、ＳＵＳ３０４製の撹拌翼５を回転数２５ｒｐｍで２０分間回転させて上記試料の混合撹拌を行い、シリカ凝集溶液を調製した。
【００３３】
このシリカ凝集溶液は、撹拌を続けると粘度が一旦上昇し、その後下降するという性質を有しており、通常の測定での数値ではばらつきが生じる場合も多い。このため、本明細書でいう「粘度」とは、被験試料をＢ型粘度計（トキメック社製、VISCONIC-ED型）によって、せん断速度５〜４００s−１の条件下で測定を行なったときの最大値をいう。
【００３４】
得られたシリカ凝集溶液は、ｐＨ３．０、比重１．１４、粘度４０ｍＰａ・ｓｅｃ（いずれも２５℃で測定）を示す流体であった。また、この溶液は、容器を傾けてもしばらく流動しないが、水平から４０°を超える程度まで液面を傾けるとはじめて、流動性を示す。つまり、得られたシリカ凝集溶液は、ある特定の降伏値を有する流体であると考えられる。
【００３５】
得られたシリカ凝集溶液を、撹拌翼５を２５ｒｐｍで回転させながら底部排出口３より排出した。排出率（排出量/仕込み量）が９７％以上となった時点でほぼ排出がなされたものとみなし、排出開始からの時間を計測すると、３８秒であった。また、底部排出口３より排出されたシリカ凝集溶液の全量を計量し、最終排出率を算出した結果、９８％であり、槽内の付着がなく、ほぼ全量排出することができた。なお、最終排出率の評価は、９８％以上を◎、９７％〜９８％未満を○、９０％〜９７％未満を△、９０％未満を×とし、これらの結果を表１、表３に示した。
【００３６】
［実施例２］
θ＝１５°、槽の容積約０．７ｍ３である槽を有することを除いて、実施例１と同様の撹拌装置を使用した。総仕込み量が５２０ｋｇ（槽容積の約７０％）となるように実施例１と同様の試料を用意して撹拌混合を行い、シリカ凝集溶液を調製した。得られたシリカ凝集溶液は、ｐＨ３．０、比重１．１４、粘度４０ｍＰａ・ｓｅｃ（いずれも２５℃で測定）を示し、実施例１で得られた溶液と同様の流体であった。
【００３７】
得られたシリカ凝集溶液を、撹拌翼５を２５ｒｐｍで回転させながら底部排出口３より排出した。排出開始から、排出率が９７％以上となった時点までの時間を計測すると、３２秒であった。また、最終排出率は、９８．５％であった。結果を表１に示した。
【００３８】
［実施例３］
θ＝５０°、槽の容積約０．７ｍ３である槽を有することを除いて、あとは実施例１と同様の撹拌装置を使用した。総仕込み量が５２０ｋｇ（槽容積の約７０％）となるように実施例１と同様の試料を用意し、撹拌混合を行い、シリカ凝集溶液を調製した。得られたシリカ凝集溶液は、ｐＨ３．０、比重１．１４、粘度４０ｍＰａ・ｓｅｃ（いずれも２５℃で測定）を示し、実施例１で得られた溶液と同様の流体であった。
【００３９】
得られたシリカ凝集溶液を、撹拌翼５を２５ｒｐｍで回転させながら底部排出口３より排出した。排出開始から、排出率が９７％以上となった時点までの時間を計測すると、４３秒であった。また、最終排出率は、９７．５％であった。結果を表１に示した。
【００４０】
［実施例４］
シリカ２０％水溶液７０重量％、ポリ塩化アルミニウム水溶液３．０重量％および０．０２ｍｏｌ／リットルＨＮＯ３水溶液２７．０重量％を、総仕込み量が５２０ｋｇとなるように用意した。撹拌装置は、実施例１と同様のものを使用し、撹拌翼５を回転数２５ｒｐｍで２０分間回転させて上記試料の混合撹拌を行い、シリカ凝集溶液を調製した。得られたシリカ凝集溶液は、ｐＨ２．５、比重１．１６、粘度５５ｍＰａ・ｓｅｃ（いずれも２５℃で測定）を示し、降伏値を有する流体であった。
【００４１】
得られたシリカ凝集溶液を、撹拌翼５を２５ｒｐｍで回転させながら底部排出口３より排出した。排出開始から、排出率が９７％以上となった時点までの時間を計測すると、５０秒であった。また、最終排出率は、９８．３％であった。結果を表１、表３に示した。
【００４２】
［参考例１］
θ＝６０°、槽の容積約０．７ｍ３である槽を有することを除いて、あとは実施例１と同様の撹拌装置を使用した。総仕込み量が５２０ｋｇ（槽容積の約７０％）となるように実施例１と同様の試料を用意し、撹拌混合を行い、シリカ凝集溶液を調製した。得られたシリカ凝集溶液は、ｐＨ３．０、比重１．１４、粘度４０ｍＰａ・ｓｅｃ（いずれも２５℃で測定）を示し、実施例１で得られた溶液と同様の流体であった。
【００４３】
得られたシリカ凝集溶液を、撹拌翼５を２５ｒｐｍで回転させながら底部排出口３より排出した。最終排出率は、９２．６％であり、下部傾斜面２に若干滞留しているスラリーが見られた。結果を表１に示した。
【００４４】
［比較例１］
槽内部と撹拌翼５とのクリアランスをそれぞれａ＝８０ｍｍ、ｂ＝８０ｍｍ、ｃ＝８０ｍｍとすることを除いて、あとは参考例１と同様の撹拌装置を使用した。総仕込み量が５２０ｋｇ（槽容積の約７０％）となるように実施例１と同様の試料を用意し、撹拌混合を行い、シリカ凝集溶液を調製した。得られたシリカ凝集溶液は、ｐＨ３．０、比重１．１４、粘度４０ｍＰａ・ｓｅｃ（いずれも２５℃で測定）を示し、実施例１で得られた溶液と同様の流体であった。
【００４５】
得られたシリカ凝集溶液を、撹拌翼５を２５ｒｐｍで回転させながら底部排出口３より排出した。最終排出率は、８０．０％であり、実施例と比較しても、明らかに壁面への付着および下部傾斜面に堆積したシリカ凝集溶液が増えた。結果を表１に示した。
【表１】
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【００４６】
表１に示すように、本発明の撹拌装置は、回転軸４の延長線ｘと下部傾斜面２の延長線ｍとのなす角θは６０°未満である槽を有することが好ましく、θの値が小さくなるにつれて排出時間が短縮されることがわかる。特に、θが１０°から５５°に範囲においては、粘度６０ｍＰａ・ｓｅｃ程度以下の流体、特に、２５℃における粘度の最大値が２０〜６０ｍＰａ・ｓｅｃの流体をほぼ全量排出させることが可能である。また、θの値だけでなく、槽と撹拌翼とのクリアランスの幅についても、排出性能に影響を及ぼすことがわかる。
【００４７】
［実施例５］
Ａ＝１０５ｍｍ、Ｂ＝４４０ｍｍ、θ＝３０°、容積約０．１ｍ３である槽を有することを除いて、あとは実施例１と同様の撹拌装置を使用した。また、総仕込み量が８０ｋｇ（槽容積の約７０％）となるように、実施例１と同様の試料を用意した。
【００４８】
槽内部とのクリアランスをそれぞれａ＝１ｍｍ、ｂ＝１ｍｍ、ｃ＝１ｍｍとした撹拌翼５を回転数２０ｒｐｍで２０分間回転させて上記試料の混合撹拌を行い、シリカ凝集溶液を調製した。得られたシリカ凝集溶液は、ｐＨ３．０、比重１．１４、粘度４０ｍＰａ・ｓｅｃ（いずれも２５℃で測定）を示し、実施例１で得られた溶液と同様の流体であった。
【００４９】
得られたシリカ凝集溶液を、撹拌翼５を２０ｒｐｍで回転させながら底部排出口３より排出した。排出開始から、排出率が９７％以上となった時点までの時間を計測すると、２２秒であった。また、最終排出率は、９８．５％であった。結果を表２に示した。
【００５０】
［実施例６］
槽内部と撹拌翼５とのクリアランスをそれぞれａ＝１０ｍｍ、ｂ＝１０ｍｍ、ｃ＝１０ｍｍとすることを除いて、あとは実施例５と同様の撹拌装置を使用した。総仕込み量が８０ｋｇ（槽容積の約７０％）となるように実施例５と同様の試料を用意し、回転数２０ｒｐｍで２０分間撹拌翼５を回転させて上記試料の撹拌混合を行い、シリカ凝集溶液を調製した。得られたシリカ凝集溶液は、ｐＨ３．０、比重１．１４、粘度４０ｍＰａ・ｓｅｃ（いずれも２５℃で測定）を示し、実施例１で得られた溶液と同様の流体であった。
【００５１】
得られたシリカ凝集溶液を、撹拌翼５を２０ｒｐｍで回転させながら底部排出口３より排出した。排出開始から、排出率が９７％以上となった時点までの時間を計測すると、２３秒であった。また、最終排出率は、９８．０％であった。結果を表２に示した。
【００５２】
［実施例７］
Ａ＝１５７．５ｍｍ、Ｂ＝６６０ｍｍ、θ＝３０°、容積約０．３ｍ３の槽を有することを除いて、あとは実施例５と同様の撹拌装置を使用した。また、総仕込み量が２４０ｋｇ（槽容積の約７０％）となるように実施例５と同様の試料を用意した。
【００５３】
槽内部とのクリアランスをそれぞれａ＝３ｍｍ、ｂ＝３ｍｍ、ｃ＝３ｍｍとした撹拌翼５を回転数２３ｒｐｍで２０分間回転させて上記試料の混合撹拌を行い、シリカ凝集溶液を調製した。得られたシリカ凝集溶液は、ｐＨ３．０、比重１．１４、粘度４０ｍＰａ・ｓｅｃ（いずれも２５℃で測定）を示し、実施例１で得られた溶液と同様の流体であった。
【００５４】
得られたシリカ凝集溶液を、撹拌翼５を２３ｒｐｍで回転させながら底部排出口３より排出した。排出開始から、排出率が９７％以上となった時点までの時間を計測すると、２９秒であった。また、最終排出率は、９８．３％であった。結果を表２に示した。
【００５５】
［実施例８］
槽内部と撹拌翼５とのクリアランスをそれぞれａ＝２０ｍｍ、ｂ＝２０ｍｍ、ｃ＝２０ｍｍとすることを除いて、あとは実施例７と同様の撹拌装置を使用した。総仕込み量が２４０ｋｇ（槽容積の約７０％）となるように実施例７と同様の試料を用意し、回転数２３ｒｐｍで２０分間撹拌翼５を回転させて上記試料の撹拌混合を行い、シリカ凝集溶液を調製した。得られたシリカ凝集溶液は、ｐＨ３．０、比重１．１４、粘度４０ｍＰａ・ｓｅｃ（いずれも２５℃で測定）を示し、実施例１で得られた溶液と同様の流体であった。
【００５６】
得られたシリカ凝集溶液を、撹拌翼５を２３ｒｐｍで回転させながら底部排出口３より排出した。排出開始から、排出率が９７％以上となった時点までの時間を計測すると、３３秒であった。また、最終排出率は、９７．６％であった。結果を表２に示した。
【表２】
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【００５７】
表２に示すように、内径Ｂが４４０〜６６０ｍｍ程度の比較的槽の容量の小さい撹拌装置においては、クリアランスａ、ｂ、ｃがそれぞれ１〜２０ｍｍ程度の条件下で、好適に均一撹拌および好適な排出を図ることができる。
【００５８】
［実施例９］
槽内部と撹拌翼５とのクリアランスをそれぞれａ＝３ｍｍ、ｂ＝３ｍｍ、ｃ＝３ｍｍとすることを除いて、あとは実施例１と同様の撹拌装置を使用した。総仕込み量が５２０ｋｇ（槽容積の約７０％）となるように実施例１と同様の試料を用意し、回転数２５ｒｐｍで２０分間撹拌翼５を回転させて上記試料の撹拌混合を行い、シリカ凝集溶液を調製した。得られたシリカ凝集溶液は、ｐＨ３．０、比重１．１４、粘度４０ｍＰａ・ｓｅｃ（いずれも２５℃で測定）を示し、実施例１で得られた溶液と同様の流体であった。
【００５９】
得られたシリカ凝集溶液を、撹拌翼５を２５ｒｐｍで回転させながら底部排出口３より排出した。排出開始から、排出率が９７％以上となった時点までの時間を計測すると、３６秒であった。また、最終排出率は、９８．９％であった。結果を表３に示した。
【００６０】
［実施例１０］
槽内部と撹拌翼５とのクリアランスをそれぞれａ＝３０ｍｍ、ｂ＝３０ｍｍ、ｃ＝３０ｍｍとすることを除いて、あとは実施例９と同様の撹拌装置を使用した。総仕込み量が５２０ｋｇ（槽容積の約７０％）となるように実施例９と同様の試料を用意し、回転数２５ｒｐｍで２０分間撹拌翼５を回転させて上記試料の撹拌混合を行い、シリカ凝集溶液を調製した。得られたシリカ凝集溶液は、ｐＨ３．０、比重１．１４、粘度４０ｍＰａ・ｓｅｃ（いずれも２５℃で測定）を示し、実施例１で得られた溶液と同様の流体であった。
【００６１】
得られたシリカ凝集溶液を、撹拌翼５を２５ｒｐｍで回転させながら底部排出口３より排出した。排出開始から、排出率が９７％以上となった時点までの時間を計測すると、４０秒であった。また、最終排出率は、９８．０％であった。結果を表３に示した。
【００６２】
［実施例１１］
Ａ＝２２５ｍｍ、Ｂ＝９５０ｍｍ、θ＝３０°、容積約０．９５ｍ３の槽を有することを除いて、あとは実施例９と同様の撹拌装置を使用した。また、総仕込み量が７６０ｋｇ（槽容積の約７０％）となるように、実施例９と同様の試料を用意した。
【００６３】
槽内部とのクリアランスをそれぞれａ＝５ｍｍ、ｂ＝５ｍｍ、ｃ＝５ｍｍとした撹拌翼５を回転数２７ｒｐｍで２０分間回転させて上記試料の混合撹拌を行い、シリカ凝集溶液を調製した。得られたシリカ凝集溶液は、ｐＨ３．０、比重１．１４、粘度４０ｍＰａ・ｓｅｃ（いずれも２５℃で測定）を示し、実施例１で得られた溶液と同様の流体であった。
【００６４】
得られたシリカ凝集溶液を、撹拌翼５を２７ｒｐｍで回転させながら底部排出口３より排出した。排出開始から、排出率が９７％以上となった時点までの時間を計測すると、３２秒であった。また、最終排出率は、９８．２％であった。結果を表３に示した。
【００６５】
［実施例１２］
槽内部と撹拌翼５とのクリアランスをそれぞれａ＝３５ｍｍ、ｂ＝３５ｍｍ、ｃ＝３５ｍｍとすることを除いて、あとは実施例１１と同様の撹拌装置を使用した。総仕込み量が７６０ｋｇ（槽容積の約７０％）となるように実施例１１と同様の試料を用意し、回転数２７ｒｐｍで２５分間撹拌翼５を回転させて上記試料の撹拌混合を行い、シリカ凝集溶液を調製した。得られたシリカ凝集溶液は、ｐＨ３．０、比重１．１４、粘度４０ｍＰａ・ｓｅｃ（いずれも２５℃で測定）を示し、実施例１で得られた溶液と同様の流体であった。
【００６６】
得られたシリカ凝集溶液を、撹拌翼５を２７ｒｐｍで回転させながら底部排出口３より排出した。排出開始から、排出率が９７％以上となった時点までの時間を計測すると、３４秒であった。また、最終排出率は、９７．７％であった。結果を表３に示した。
【表３】
2007083157.tif 000005
【００６７】
表３に示すように、内径Ｂが８８０〜９５０ｍｍ程度の槽を有する撹拌装置においては、クリアランスａ、ｂ、ｃが、それぞれ例えば３３〜３５ｍｍ程度の条件下で、好適に均一撹拌および好適な排出を図ることができる。
【００６８】
［実施例１３］
Ａ＝２４０ｍｍ、Ｂ＝１０００ｍｍ、θ＝３０°、容積約１．１ｍ３の槽を有することを除いて、あとは実施例１と同様の撹拌装置を使用した。また、総仕込み量が８８０ｋｇ（槽容積の約７０％）となるように、実施例１と同様の試料を用意した。
【００６９】
槽内部とのクリアランスをそれぞれａ＝４ｍｍ、ｂ＝４ｍｍ、ｃ＝４ｍｍとした撹拌翼５を回転数２７ｒｐｍで２０分間回転させて上記試料の混合撹拌を行い、シリカ凝集溶液を調製した。得られたシリカ凝集溶液は、ｐＨ３．０、比重１．１４、粘度４０ｍＰａ・ｓｅｃ（いずれも２５℃で測定）を示し、実施例１で得られた溶液と同様の流体であった。
【００７０】
得られたシリカ凝集溶液を、撹拌翼５を２７ｒｐｍで回転させながら底部排出口３より排出した。排出開始から、排出率が９７％以上となった時点までの時間を計測すると、４６秒であった。また、最終排出率は、９８．０％であった。結果を表４に示した。
【００７１】
［実施例１４］
槽内部と撹拌翼５とのクリアランスをそれぞれａ＝４５ｍｍ、ｂ＝４５ｍｍ、ｃ＝４５ｍｍとすることを除いて、あとは実施例１３と同様の撹拌装置を使用した。総仕込み量が８８０ｋｇ（槽容積の約７０％）となるように実施例１３と同様の試料を用意し、回転数２７ｒｐｍで２０分間撹拌翼５を回転させて上記試料の撹拌混合を行い、シリカ凝集溶液を調製した。得られたシリカ凝集溶液は、ｐＨ３．０、比重１．１４、粘度４０ｍＰａ・ｓｅｃ（いずれも２５℃で測定）を示し、実施例１で得られた溶液と同様の流体であった。
【００７２】
得られたシリカ凝集溶液を、撹拌翼５を２７ｒｐｍで回転させながら底部排出口３より排出した。排出開始から、排出率が９７％以上となった時点までの時間を計測すると、４９秒であった。また、最終排出率は、９８．０％であった。結果を表４に示した。
【００７３】
［実施例１５］
Ａ＝２６０ｍｍ、Ｂ＝１１００ｍｍ、θ＝３０°、容積約１．４ｍ３の槽を有することを除いて、あとは実施例１と同様の撹拌装置を使用した。また、総仕込み量が１１２０ｋｇ（槽容積の約７０％）となるように、実施例１と同様の試料を用意した。
【００７４】
槽内部とのクリアランスをそれぞれａ＝５ｍｍ、ｂ＝５ｍｍ、ｃ＝５ｍｍとした撹拌翼５を回転数３０ｒｐｍで２０分間回転させて上記試料の混合撹拌を行い、シリカ凝集溶液を調製した。得られたシリカ凝集溶液は、ｐＨ３．０、比重１．１４、粘度４０ｍＰａ・ｓｅｃ（いずれも２５℃で測定）を示し、実施例１で得られた溶液と同様の流体であった。
【００７５】
得られたシリカ凝集溶液を、撹拌翼５を３０ｒｐｍで回転させながら底部排出口３より排出した。排出開始から、排出率が９７％以上となった時点までの時間を計測すると、５０秒であった。また、最終排出率は、９８．２％であった。結果を表４に示した。
【００７６】
［実施例１６］
槽内部と撹拌翼５とのクリアランスをそれぞれａ＝５０ｍｍ、ｂ＝５０ｍｍ、ｃ＝５０ｍｍとすることを除いて、あとは実施例１５と同様の撹拌装置を使用した。総仕込み量が１１２０ｋｇ（槽容積の約７０％）となるように実施例１５と同様の試料を用意し、回転数３０ｒｐｍで２０分間撹拌翼５を回転させて上記試料の撹拌混合を行い、シリカ凝集溶液を調製した。得られたシリカ凝集溶液は、ｐＨ３．０、比重１．１４、粘度４０ｍＰａ・ｓｅｃ（いずれも２５℃で測定）を示し、実施例１で得られた溶液と同様の流体であった。
【００７７】
得られたシリカ凝集溶液を、撹拌翼５を３０ｒｐｍで回転させながら底部排出口３より排出した。排出開始から、排出率が９７％以上となった時点までの時間を計測すると、５４秒であった。また、最終排出率は、９７．１％であった。結果を表４に示した。
【００７８】
［参考例２］
槽内部と撹拌翼５とのクリアランスをそれぞれａ＝６０ｍｍ、ｂ＝６０ｍｍ、ｃ＝６０ｍｍとすることを除いて、あとは実施例１５と同様の撹拌装置を使用した。総仕込み量が１１２０ｋｇ（槽容積の約７０％）となるように実施例１５と同様の試料を用意し、回転数３０ｒｐｍで２０分間撹拌翼５を回転させて上記試料の撹拌混合を行い、シリカ凝集溶液を調製した。得られたシリカ凝集溶液は、ｐＨ３．０、比重１．１４、粘度４０ｍＰａ・ｓｅｃ（いずれも２５℃で測定）を示し、実施例１と同様の流体が得られた。
【００７９】
得られたシリカ凝集溶液を、撹拌翼５を３０ｒｐｍで回転させながら底部排出口３より排出した。最終排出率は、９３．５％であり、下部傾斜面２に若干滞留しているスラリーが見られた。結果を表４に示した。
【００８０】
［比較例２］
槽内部と撹拌翼５とのクリアランスをそれぞれａ＝７０ｍｍ、ｂ＝７０ｍｍ、ｃ＝７０ｍｍとすることを除いて、あとは実施例１５と同様の撹拌装置を使用した。総仕込み量が１１２０ｋｇ（槽容積の約７０％）となるように実施例１５と同様の試料を用意し、回転数３０ｒｐｍで撹拌翼５を回転させて上記試料の撹拌混合を行ったが、槽の壁面近傍および下部傾斜面近傍が十分に撹拌されず、均一なシリカ凝集溶液を調製することができなかった。結果を表４に示した。
【００８１】
［比較例３］
槽内部と撹拌翼５とのクリアランスをそれぞれａ＝０．５ｍｍ、ｂ＝０．５ｍｍ、ｃ＝０．５ｍｍとすることを除いて、あとは実施例１５と同様の撹拌装置を使用した。総仕込み量が１１２０ｋｇ（槽容積の約７０％）となるように実施例１５と同様の試料を用意し、回転数３０ｒｐｍで２０分間撹拌翼５を回転させて上記試料の撹拌混合を行い、シリカ凝集溶液を調製した。得られたシリカ凝集溶液には、金属片らしき異物が混入しており、槽内部または撹拌翼の一部が削られたものであると認められた。結果を表４に示した。
【表４】
2007083157.tif 000006
【００８２】
表４に示すように、内径Ｂが１０００〜１１００ｍｍ程度の撹拌装置においては、クリアランスａ、ｂ、ｃが、それぞれ例えば４〜５０ｍｍ程度の条件下で、好適に均一撹拌および好適な排出を図ることができる。一方、クリアランスａ、ｂ、ｃが、６０ｍｍ程度になると、槽内部の流体は９７％以上の排出率を達成することができず、７０ｍｍを超えてしまうと、もはや均一混合さえ困難となってしまう。
【００８３】
このように、本発明によれば、回転軸４の延長線ｘと下部傾斜面２の延長線ｍとのなす角θが１０〜５５°であり、好ましくは１５〜５０°である槽を有する撹拌装置において、槽内部と撹拌翼とのクリアランスを１〜５０ｍｍとすることにより、槽内部の壁面や底面、および撹拌翼などに付着しやすい流体を容易に排出することが可能となる。
【００８４】
なお、本発明の他の実施の形態における撹拌装置は、バッチ処理に限らず、排出および混合を同時に行なう連続処理においても好適に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明は、得られる流体が降伏値を有し、特に粘度の最大値が、２０〜６０ｍＰａ・ｓｅｃである流体の均一混合および排出に好適に利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の実施の形態における流体の撹拌装置１００の構成の概略を示す縦断面図である。
【図２】本発明の実施の形態における流体の撹拌装置２００の構成の概略を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００８７】
１  壁面、２  下部傾斜面、３  底部排出口、４  回転軸、５，６  撹拌翼、１０，２０  槽、１００，２００  撹拌装置。
【図１】
2007083157.tif 000007
【図２】
2007083157.tif 000008