(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
攪拌槽内の液中に、回転駆動源に連結した回転軸に取り付けられる混合回転体を配設する攪拌装置であって、混合回転体は、上下２枚の円板を一組みとして重ね合わせ、下方の円板の中央に流入口を形成すると共に、互いに対向する前面に、前方開口する筒状の小室を多数配列させて形成し、上方の円板の小室と、下方の円板の小室とは互いの小室が対向する他の小室に連通すると共に、一方の小室の中心に他方の小室を形成する側壁の交差接続部位が位置する様に位置を違えて配列させたことを特徴とする攪拌装置。
【請求項２】
攪拌槽内の液中に、回転駆動源に連結した回転軸に取り付けられる２体の混合回転体を配設する攪拌装置であって、２体の混合回転体を上下配置すると共に、混合回転体は、上下２枚の円板を一組みとして重ね合わせると共に、互いに対向する前面に、前方開口する筒状の小室を多数配列させて形成し、上方の円板の小室と、下方の円板の小室とは互いの小室が対向する他の小室に連通すると共に、一方の小室の中心に他方の小室を形成する側壁の交差接続部位が位置する様に位置を違えて配列させ、上方の混合回転体の上部中央及び下方の混合回転体の下部中央に流入口を形成したことを特徴とする攪拌装置。
【請求項３】
小室の集合体の外壁面を凹凸状にしたことを特徴とする請求項１又は２記載の攪拌装置。
【請求項４】
小室内に突起を形成したことを特徴とする請求項１、２又は３記載の攪拌装置。
【請求項５】
攪拌槽の内面に邪魔板を設けたことを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の攪拌装置。
【請求項６】
回転軸の中間部に、回転軸の軸方向に流れを発生させる攪拌翼を設けたことを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の攪拌装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、攪拌槽中の液体を機械的手段で攪拌混合させる様にした攪拌装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、かかる攪拌装置の代表的なものとしては、液のフローパターンから輻流型と軸流型に大別され、そして、前者の輻流型についてはパドル型やタービン型の攪拌翼で代表されるように翼回転の遠心作用で流れを翼の半径方向に発生させるもの、又後者の軸流型については、プロペラ型の攪拌翼で代表されるように回転軸方向の推力により軸方向に流れを発生させるものである。
ところが、前記いずれの攪拌装置にあっても攪拌槽内の液の循環能力によって主に攪拌混合しているものであって、これに比べ攪拌翼の近傍で発生する剪断能力は、前記循環能力に相反してきわめて低いのが現状である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、攪拌槽内の循環作用に加え、同時に混合回転体内で高い剪断作用を液に与え、従来とは全く違った混合・分散能力を備えさせる様にした攪拌装置を提供する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記従来技術に基づく、剪断能力が循環能力に相反して極めて低い課題に鑑み、回転軸に取り付ける混合回転体内に複雑な流路を形成し、かかる流路内を液が通過する際に、衝突、分散、合流、蛇行、渦流等が組合わさった複雑な状態で流動させ、攪拌槽内の循環作用に加え、同時に高い剪断作用も与えて混合効率を向上させることを要旨とする攪拌装置を提供して上記課題を解決する。本発明は、攪拌槽内の液中に、回転駆動源に連結した回転軸に取り付けられる混合回転体を配設する攪拌装置である。
混合回転体は、上下２枚の円板を一組みとして重ね合わせて構成し、下方の円板の中央に流入口を形成すると共に、互いに対向する前面に、前方開口する筒状の小室を多数配列させて形成し、上方の円板の小室と、下方の円板の小室とは互いの小室が対向する他の小室に連通すると共に、一方の小室の中心に他方の小室を形成する側壁の交差接続部位が位置する様に位置を違えて配列させ、又小室内に突起を形成している。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明すると、
１は本発明に係る攪拌装置であり、かかる攪拌装置１は攪拌槽２内の液中に配設した混合回転体３をモーター等の回転駆動源４に連結した回転軸５に取り付けている。
【０００６】
混合回転体３は、図１、２、３に示す様に、上下２枚の円板６、７を一組みとし、これを重ね合わせて構成するものであり、下方の円板７の中央に流入口８を形成すると共に、互いに対向する前面、即ち上方の円板６にあっては、その下面に下方側である前方へ開口する平面視形状を多角状と成す筒状の小室９、9a…を多数配列させて形成し、又下方の円板７の上面における流入口８の周囲に、前記と同様に上方側である前方へ開口する平面視形状を多角状と成す筒状の小室９、9a…を多数配列させている。
そして、円板６、７の小室９、9a…を形成する側壁10の端面11相互を密着させて上下に重ね合わせた際には、図３、６に示す様に、上方の円板６の小室９、9a…と下方の円板７の小室９、9a…を、互いの小室９、9a…が対向する他の小室９、9a…に連通すると共に、一方の小室９、9a…の中心に他方の小室９、9a…を形成する側壁10の交差接続部位が位置する様に位置を違えて配列させている。
又、上記実施の形態では小室９、9a…の平面視形状を六角形と成してハニカム状に多数配列したものを示したが、かかる形状に何ら限定されず、図７〜９に示す様に小室９、9a…の平面視形状を三角形、四角形、八角形等の他の多角形と成したり、或いは円形（図示せず）と成しても良い。
【０００７】
又、上下２枚の円板６、７の他の実施の形態としては、図１０、１１に示す様に任意の小室９、9a…の底面中央に、この小室９、9a…を形成する側壁10の端面11までの高さより低くした突起12を設けることにより、流体の流れに乱れを積極的に生じさせることを可能にし、又突起12を円板６、７の中心部に近づくに従って順次小さくすることにより、円周方向に配列される小室９、9a…の直径方向における外側と内側との内容積を均一化し、脈動を防止してスムーズな流れを確保する様にしている。
【０００８】
又、上下２枚の円板６、７を重ね合わせた状態で固定する手段としては、円板６、７における小室９、9a…が形成されていない外周側の円周方向における適宜位置に、ボルトおよびナット等のネジ結合手段13を用いて固定している。
尚、混合回転体３による攪拌時に、上方の円板６上に発生する円錐空間20の液中への巻込みを防止するために、上下２枚の円板６、７のネジ結合手段13は外周側に位置させるのが望ましく、更に上方の円板６の上面は平面状であることが円錐空間20の液中への巻込み防止のために望ましい。
又、混合回転体３を回転軸５に取り付ける手段としては、回転軸５を上方の円板６の中心に直接的に、回転軸５下方のネジ部及びナット部材等のネジ結合手段14によって取り付けられている。
例えば、回転駆動源４における回転軸５の下方に混合回転体３を着脱自在に取り付ける場合、上方の円板６の上面中央に回転軸５の取付部15を突設すると共に、該取付部15の上面中央に回転軸５の挿入孔15a を形成し、該挿入孔15a 内に回転軸５の下端部を挿入すると共に、取付部15側方より螺入した固定ネジ16の先端を回転軸５に当接させて、流入口８が混合回転体３の下方側に位置する様に回転軸５に混合回転体３を装着している。
尚、前記ネジ結合手段13、14を上記構成に何ら限定せず、要するに２体の円板６、７を重ね合わせて固定的に連結出来たり、又回転軸５を混合回転体３に固定的に連結出来る構造であれば良い。
【０００９】
又、攪拌装置１の他の実施例にあっては、図１２に示す様に、２体の混合回転体３、3aを重合して回転軸５に取り付けても良く、下方の混合回転体３に対し上方の混合回転体3aを１８０度反転させて上方の混合回転体3aにおける流入口８を上方側に、下方の混合回転体３における流入口８を下方側に夫々位置させる様にしている。
即ち、上下２枚の円板６、７を一組みとして重ね合わせると共に、互いに対向する前面に、前方開口する筒状の小室９、9a…を多数配列させて形成し、一方の円板６の小室９、9a…と、他方の円板の小室９、9a…とは互いの小室９、9a…が対向する他の小室９、9a…に連通すると共に、一方の小室９、9a…の中心に他方の小室９、9a…を形成する側壁10の交差接続部位が位置する様に位置を違えて配列させた２体の混合回転体３、3aを上下配置すると共に、上方の混合回転体3aの上部中央及び下方の混合回転体３の下部中央の夫々に流入口８を形成している。又、図１３に示す様に、攪拌槽２内面に、内方へ突出させた邪魔板17、17a …を所定間隔毎に配設しても良く、かかる邪魔板17、17a …を攪拌槽２に対し着脱自在にすることにより攪拌条件を変更可能にしている。
又、回転軸５に混合回転体３、3a及び攪拌翼18の両方を装着した場合、液の深さを３等分し、上方より攪拌翼18、一体化した混合回転体３、3aの順で回転軸５に装着するのが望ましい。
この場合、液面から攪拌翼18までのが深くなり、液面中央に発生する渦が攪拌翼18に到達する危険性が少なくなる。
又、図１３に示す様に、回転軸５の中間部に、回転軸５の軸方向下方への流れを発生させる攪拌翼18を設けても良い。
【００１０】
次に本発明に係る攪拌装置の作用について説明すると、
攪拌槽２内の液中の適宜位置に配設した混合回転体３を回転駆動源４によって回転させることにより、混合回転体３を構成する２体の円板６、７における小室９、9a…の集合体の最外側壁面に液が当たって、輻流によって混合回転体３の回転方向に旋回させる。
更に、混合回転体３の内部の液が遠心力によって混合回転体３内部を流動して外周側から吐出されることから、混合回転体３の流入口８から混合回転体３内に液が吸い込まれ、これによって攪拌槽２内に、図１中の矢印にて示すような液の循環流が発生すると共に、混合回転体３の内部を流動する液に各種混合作用を与えている。
【００１１】
ここで、混合回転体３による液に対する各種混合作用に関し、混合回転体３内部における液の流れは、例えば図３に示す矢印のように混合回転体３における流入口８から吸引された液は、上方の円板６により直進進路が妨げられて方向を変え、互いに連通する小室９、9a…を経て中央部から外側に向かって放射状に衝突、分散、合流、蛇行、渦流等の状態が組合わさって複雑に流動し、最終的に混合回転体３の外周側から吐出した液が、円板６、７における小室９、9a…の集合体の最外側壁面で押されて、概ね混合回転体３の接線方向にして回転方向へ吐出される。
又、流体は上記の様に、各小室９、9a…の底面および側壁10への衝突、各小室９、9a…から他の複数の小室９、9a…への分散、複数の小室９、9a…から他の一つの小室９、9a…への合流、蛇行、さらに複数の小室９、9a…から各小室９、9a…への流入による渦流による流体力学的な剪断、各小室９、9a…から他の小室９、9a…への連通路であるオリフイスを通過する際の流体力学的な剪断、衝撃的破壊による粉砕、側壁10の端面11を通過する際の剪断、機械的なキャビテーション等によって分散混合が行われる。
又、ここで混合回転体３の分散総数については、中心より順次放射状に配列した上下２枚の円板６、７における小室９、9a…の室数によって決定されるのであり、例えば図６に示す平面視六角形状のものであれば、室数が６室、12室、18室（計36室) の３列状の円板６と、室数が３室、９室、15室（計27室) の３列状の円板７を重合させた混合回転体３の合計した１流体の場合の分散総数は数千にも達し、２流体以上であれば当然その乗数積となる。
尚、上記分散総数とは、円板６と円板７において、互いに連通する小室９、9a…によって混合回転体３を通過する間に生じるべき流体が分散される数のことである。
【００１２】
又、混合回転体３を回転させると液面中央に渦が発生し、この渦の中心が混合回転体３の回転中心側へ巻き込まれて円錐空間20が形成されるが、円錐空間20の下方径が円板６、７の外径より小径な場合、円板６、７により渦の液中への巻込みを防止して、液中への気泡の混合を阻止する。
又、攪拌槽２内面に邪魔板17、17a …を設けることで、液の旋回流域を減少させると共に、上下循環流を増大させて、液の乱流化を促進させる。
【００１３】
又、図１２に示す攪拌装置１にあっては、２体の混合回転体３、3aで該混合回転体３、3aの上下側に循環流を発生させ、更に図１３に示す攪拌装置１にあっては、攪拌翼18により該攪拌翼18上方側の液を下方側へ吐出させることで、混合回転体３、3a上方側の循環流を促進する。
更に、２体の混合回転体３、3aを装備したことで、該混合回転体３、3a内に吸引された液の分散総数が乗数的に倍増し、液の混合効率が更に向上する。
【００１４】
【発明の効果】
要するに本発明は、攪拌槽２内の液中に、回転駆動源４に連結した回転軸５に取り付けられる混合回転体３を配設する攪拌装置であって、混合回転体３は、上下２枚の円板６、７を一組みとして重ね合わせており、下方の円板７の中央に流入口８を形成すると共に、互いに対向する前面に、前方開口する筒状の小室９、9a…を多数配列させて形成し、上方の円板６の小室９、9a…と、下方の円板７の小室９、9a…とは互いの小室９、9a…が対向する他の小室９、9a…に連通すると共に、一方の小室９、9a…の中心に他方の小室９、9a…を形成する側壁10の交差接続部位が位置する様に位置を違えて配列させたので、第１に混合回転体３の回転による液の吸引及び吐出によって攪拌槽２内に液の循環流を発生させることが出来、第２に循環流を発生させる液は、混合回転体３内を通過する際に、各小室９、9a…によって形成される複雑な流路によって、衝突、分散、合流、蛇行、渦流等が組合わさった複雑な流動状態にすることが出来るため、攪拌槽２内の循環作用に加え、同時に混合回転体３内で高い剪断作用が液に与えられ、よって従来とは全く違った混合・分散能力を攪拌装置１に具備させることが出来、各種混合操作に利用出来る。
又、上記複雑な流路も２体の円板６、７を単に重ね合わせれば形成でき、構造も簡単である。
又、上方の円板６の液面に形成された渦への液の巻込み防止機能により液中への気泡の混入を防止出来るため、攪拌効率の向上を図ることが出来る。
更に、下方の円板７中央に流入口８を形成したので、液面に形成された渦による円錐空間20内に流入口８が露出せず、流入口８からの空気の吸込みを防止出来る。
【００１５】
又、攪拌槽２内の液中に、回転駆動源４に連結した回転軸５に取り付けられる２体の混合回転体３、3aを配設する攪拌装置であって、２体の混合回転体３、3aを上下配置すると共に、混合回転体３、3aは、上下２枚の円板６、７を一組みとして重ね合わせると共に、互いに対向する前面に、前方開口する筒状の小室９、9a…を多数配列させて形成し、上方の円板６の小室９、9a…と、下方の円板７の小室９、9a…とは互いの小室９、9a…が対向する他の小室９、9a…に連通すると共に、一方の小室９、9a…の中心に他方の小室９、9a…を形成する側壁10の交差接続部位が位置する様に位置を違えて配列させ、上方の混合回転体3aの上部中央及び下方の混合回転体３の下部中央に流入口８を形成したので、上方の混合回転体3aでその上方側に、下方の混合回転体３でその下方側の液に夫々循環流を発生させることが出来るため、攪拌槽２内の循環作用を更に促進することが出来る。又、２体の混合回転体３、3aを回転軸５に装着したことで、液の分散総数が乗数的に倍増し、液の混合効率を更に向上させることが出来る。
【００１６】
又、小室９、9a…の集合体の最外側壁面を凹凸状にしたので、かかる凹凸部を形成する外壁面に液が当たり、その液が混合回転体３、3aの円周方向に押し出されるため、混合回転体３、3aによる回転方向への液体の旋回を促進させることが出来る。
更に、混合回転体３、3aの外周側から吐出した液が、凹凸部を形成する外壁面で押されて、概ね混合回転体３の接線方向にして回転方向へ吐出されることから、液を更に複雑な流動状態にすることが出来るため、液の混合効率を更に向上させることが出来る。
【００１７】
又、小室９、9a…内に突起12を形成したので、流体の流れに乱れを積極的に生じさせることが可能となり、混合回転体３、3a内の混合能力が更に向上する。
又、攪拌槽２の内面に邪魔板17、17a …を設けたので、円錐空間20の形成を防止することが出来ると共に、液の回転軸５を中心とした旋回流を抑止することが出来ることから、混合回転体３、3aによる上下循環流を増大させることが出来、よって液の乱流化を促進することが出来るため、攪拌効率の向上を更に向上させることが出来る。
【００１８】
又、回転軸５の中間部に、回転軸５の軸方向に流れを発生させる攪拌翼18を設けたので、混合回転体３、3a上方側の循環流を更に促進させることがで出来、攪拌効率の向上を更に向上させることが出来る等その実用的効果甚だ大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る攪拌装置の縦断面の概略図である。
【図２】同上攪拌装置における混合回転体の分解斜視図である。
【図３】同上混合回転体の断面図である。
【図４】同上混合回転体における上方の円板の底面図である。
【図５】同上混合回転体における下方の円板の平面図である。
【図６】同上混合回転体の上方および下方の円板を重ね合わせた場合における各小室の連通配列状態を示す図である。
【図７】同上円板における小室の形状を三角と成した連通配列状態を示す図である。
【図８】同上円板における小室の形状を四角と成した連通配列状態を示す図である。
【図９】同上円板における小室の形状を八角と成した連通配列状態を示す図である。
【図１０】小室に突起を設けた円板の連通配列状態を示す図である。
【図１１】小室に突起を設けた円板から構成する混合回転体の断面図である。
【図１２】２個の混合回転体を設けた攪拌装置の縦断面の概略図である。
【図１３】攪拌翼を設けた攪拌装置の縦断面の概略図である。
【図１４】図１２及び図１３の混合回転体の断面図である。
【符号の説明】
２          攪拌槽
４          回転駆動源
５          回転軸
３、3a      混合回転体
６          円板
７          円板
８          流入口
９、9a…    小室
10          側壁
12          突起
17、17a …  邪魔板
18          攪拌翼
【図１】
0003930123.tif 000002
【図２】
0003930123.tif 000003
【図３】
0003930123.tif 000004
【図４】
0003930123.tif 000005
【図５】
0003930123.tif 000006
【図６】
0003930123.tif 000007
【図７】
0003930123.tif 000008
【図８】
0003930123.tif 000009
【図９】
0003930123.tif 000010
【図１０】
0003930123.tif 000011
【図１１】
0003930123.tif 000012
【図１２】
0003930123.tif 000013
【図１３】
0003930123.tif 000014
【図１４】
0003930123.tif 000015