(57)【要約】      （修正有）【課題】液液撹拌や固液撹拌において撹拌槽底部への被撹拌物の固着を抑制することができる撹拌装置の提供。【解決手段】円筒形の撹拌槽５と、撹拌槽の内部に撹拌槽の中心軸と同芯状に回転可能に設けられた撹拌軸２と、撹拌軸に設けられた撹拌翼３と、撹拌翼の下方で撹拌軸の中心から撹拌槽の半径方向外側に向かう１枚または複数枚の補助翼４ａとを備え、補助翼が下記（イ）〜（ニ）のいずれかによる。（イ）１枚の補助翼（ロ）偶数枚の補助翼。これら補助翼のうちの少なくとも１枚が、中心角が等角度となる位置とは異なる位置に配置。（ハ）奇数枚の補助翼。これら補助翼の全てが中心角が等角度となる位置に配置され、少なくとも１枚の形状が他の補助翼の形状と異なる（ニ）偶数枚の補助翼。これら補助翼の全てが中心角が等角度となる位置に配置され、撹拌軸に対して対称の位置に存在する補助翼の組のうち少なくとも１組が形状の異なる補助翼同士の組み合わせ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形の撹拌槽と、
前記撹拌槽の内部に撹拌槽の中心軸と同芯状に回転可能に設けられた撹拌軸と、
前記撹拌軸に設けられた撹拌翼と、
前記撹拌翼の下方で前記撹拌軸に設けられ、撹拌軸の中心から前記撹拌槽の半径方向外側に向かう１枚または複数枚の補助翼と、を備え、
前記補助翼が下記（イ）〜（ニ）のいずれかにより前記撹拌軸に設けられた、撹拌装置。
（イ）１枚の前記補助翼が設けられている。
（ロ）偶数枚の前記補助翼が設けられており、これら補助翼のうちの少なくとも１枚が、中心角が等角度となる位置とは異なる位置に配置されている。
（ハ）奇数枚の前記補助翼が設けられており、これら補助翼の全てが中心角が等角度となる位置に配置されており、これら補助翼のうちの少なくとも１枚の形状が他の補助翼の形状と異なっている。
（ニ）偶数枚の前記補助翼が設けられており、これら補助翼の全てが中心角が等角度となる位置に配置されており、前記撹拌軸に対して対称の位置に存在する補助翼の組のうち少なくとも１組が形状の異なる補助翼同士の組み合わせである。
【請求項２】
前記補助翼が前記撹拌軸に着脱自在に配設された、請求項１の撹拌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液液撹拌や固液撹拌に好適な撹拌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
撹拌槽と、撹拌槽内に回転可能に支持された回転軸と、撹拌槽内で回転可能に回転軸に固定された回転翼とを備えた撹拌装置は、従来から化学工業の分野において広く使用されており、目的に応じた様々な撹拌装置や撹拌翼が提案されている。
【０００３】
撹拌翼の一例として、撹拌軸と、撹拌軸に取り付けられた複数の羽根構成部から成る羽根部とを備えた撹拌翼であって、各羽根構成部が板状部材を用いて形成され、各羽根構成部の外端部が撹拌翼の回転方向に対して後退するように形成され、撹拌翼を内部に設ける撹拌槽の底面上に沿うように各羽根構成部の下端部が形成され、各羽根構成部の全ての角部がＲ取りされており、撹拌軸および羽根部には、グラスライニング加工が施されていることを特徴とする撹拌翼が提案されている（特許文献１）。
【０００４】
また、スラリーサスペンションを目的として、少なくとも２枚の傾斜羽根を垂直な回転軸中心に対して等角度に配置して形成した上段側撹拌翼と、少なくとも２枚の傾斜羽根を垂直な回転軸中心に対して等角度に配置して形成した下段側撹拌翼とを、上下に近接して重ねて形成撹拌したスラリー用撹拌翼が提案されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３３６３５号公報
【特許文献２】特開２００７−９０１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来技術のものは撹拌槽全体の撹拌効率は向上するものの、撹拌翼中心部の下方に低速領域が形成されることから、撹拌翼下に混合不良領域が発生する。このような領域が生じることによって槽底部へ被撹拌物が固着し、定期的なメンテナンスが必要となる。
【０００７】
本発明は、液液撹拌および固液撹拌において、撹拌翼下に生じる混合不良領域を抑制し、被撹拌物の固着を防止することができる撹拌装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する本発明の撹拌装置は、円筒形の撹拌槽と、前記撹拌槽の内部に撹拌槽の中心軸と同芯状に回転可能に設けられた撹拌軸と、前記撹拌軸に設けられた撹拌翼と、
前記撹拌翼の下方で前記撹拌軸に設けられ、撹拌軸の中心から前記撹拌槽の半径方向外側に向かう１枚または複数枚の補助翼とを備え、前記補助翼が下記（イ）〜（ニ）のいずれかにより前記撹拌軸に設けられている。
（イ）１枚の前記補助翼が設けられている。
（ロ）偶数枚の前記補助翼が設けられており、これら補助翼のうちの少なくとも１枚が、中心角が等角度となる位置とは異なる位置に配置されている。
（ハ）奇数枚の前記補助翼が設けられており、これら補助翼の全てが中心角が等角度となる位置に配置されており、これら補助翼のうちの少なくとも１枚の形状が他の補助翼の形状と異なっている。
（ニ）偶数枚の前記補助翼が設けられており、これら補助翼の全てが中心角が等角度となる位置に配置されており、前記撹拌軸に対して対称の位置に存在する補助翼の組のうち少なくとも１組が形状の異なる補助翼同士の組み合わせである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の撹拌装置によれば、撹拌槽底部の混合不良が解消され被撹拌物の固着を抑制することができ、十分な撹拌効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の撹拌装置の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の補助翼の一例を撹拌軸方向から示す図である。
【図３】本発明の補助翼の一例を用いた撹拌装置における流体のフローパターンを示す図である。
【図４】従来の補助翼の一例を撹拌軸下側から観察した図である。
【図５】従来の補助翼を用いた撹拌装置における流体のフローパターンを示す図である。
【図６】本発明における「中心角が等角度の位置」を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１を参照する。図１は本発明の撹拌装置１の一例の断面図を示す。円筒形の撹拌槽５の内部に、撹拌槽５の中心軸に同心状に撹拌軸２が回転可能に設けられている。撹拌軸２には撹拌翼３が設けられており、さらに撹拌翼３の下方には１枚の補助翼４ａが設けられている。補助翼４ａは撹拌軸２の中心から半径方向外側に向けて設けられている。撹拌軸２が回転することで、撹拌翼３と補助翼４ａが回転し、撹拌槽１内部の流体を撹拌する。この図１の形態では撹拌軸２に補助翼４ａが１枚だけ設けられているが、後述するように複数枚の補助翼が設けられていてもよい。
【００１２】
本発明における「中心角が等角度の位置」の意味を説明する。図６を参照する。本発明における「中心角」とは、各補助翼４を撹拌軸２の中心まで延長したと仮想して、各補助翼４を撹拌軸２の下側の方向から観察したときに、補助翼４と隣接する補助翼４とがなす角度７（以後、中心角７とする）のことである。そして「中心角が等角度の位置」とは、全ての隣接する補助翼同士で中心角７が同じ大きさとなるような補助翼４の取り付け位置のことである。つまり、撹拌軸２に補助翼４がＮ枚設けられている形態では、補助翼４と隣接する補助翼４とがなす中心角７が全て（３６０／Ｎ）度の大きさとなる補助翼４の取り付け位置である。図６（イ）の形態では、４枚の補助翼４が中心角７が９０度の等角度の位置に取り付けられている。一方、図６（ロ）の形態では、図面向かって一番下の補助翼４を除く３枚の補助翼４が中心角７が９０度の等角度の位置に取り付けられており、図面向かって一番下の補助翼４は中心角７が等角度の位置とは異なる位置に取り付けられている。
【００１３】
本発明の撹拌装置の詳細を説明する前に、先ず従来の撹拌装置において撹拌翼下に混合不良領域が生じる理由を説明する。図４を参照する。図４の（イ）〜（ハ）は従来の撹拌装置における補助翼の一例を撹拌軸の下側から観察した図を示す。図４に示すように、従来の撹拌装置は、全ての補助翼４ａが中心角７が等角度となる位置に配置されており、なおかつ全ての補助翼４ａの形状が同じである。同じ形状の補助翼４ａがこのように配置されていると、撹拌軸２を回転させたときに各補助翼４ａから吐出される流体を撹拌軸の下側の方向から観察したときに、ある補助翼４ａから吐出される流体の方向と隣接する補助翼４ａから吐出される流体の方向とのなす角度が、全ての隣接する補助翼４ａ同士で同じになる。
【００１４】
図５を参照する。図５は従来の補助翼を用いた撹拌装置における流体のフローパターンを示す。従来の補助翼４ａから吐出される流体のフローパターンは、補助翼４ａの先端から半径方向外側へ吐出される流れと、補助翼４ａの先端から撹拌槽上層方向へ吐出される流れと、補助翼４ａの先端から撹拌槽５の下層方向へ吐出される流れとなる。補助翼４ａの先端から撹拌槽５の下層方向へ吐出される流体に着目すると、補助翼４ａの下を撹拌軸２の方向に向かって流れる。その後、他の補助翼４ａから吐出された流体と合流するが、各補助翼４ａから吐出される流体の量が同じであり、隣接する補助翼４ａから吐出される流体同士のなす角度が全て同じであるから、補助翼４ａの下を撹拌軸２の方向に向かって流れる流体は丁度撹拌軸２の下で合流し上昇する。このため、撹拌軸２の直下の撹拌槽５の底部では低速領域６が形成される。撹拌軸２が回転をし続けたとしても上記の状態は継続するので、補助翼４ａの下を撹拌軸２の方向に向かって流れる流体は撹拌軸２の直下で合流し続け、低速領域６が同じ領域に滞留する。このため、被撹拌物が撹拌槽５の底部に固着する。したがって、低速領域６が撹拌軸２の下に滞留することを抑制することが、撹拌槽５の底部への被撹拌物の固着を解消する上で極めて重要な技術となる。  
【００１５】
本発明の撹拌装置を説明する。本発明の撹拌装置は、補助翼が下記（イ）〜（ニ）のいずれかにより撹拌軸に設けられている。
（イ）１枚の補助翼が設けられている。
（ロ）偶数枚の補助翼が設けられており、これら補助翼のうちの少なくとも１枚が、中心角が等角度となる位置とは異なる位置に配置されている。
（ハ）奇数枚の補助翼が設けられており、これら補助翼の全てが中心角が等角度となる位置に配置されており、これら補助翼のうちの少なくとも１枚の形状が他の補助翼の形状と異なっている。
（ニ）偶数枚の補助翼が設けられており、これら補助翼の全てが中心角が等角度となる位置に配置されており、撹拌軸に対して対称の位置に存在する補助翼の組のうち少なくとも１組が形状の異なる補助翼同士の組み合わせである。
【００１６】
図２を参照する。上述の条件（イ）〜（ニ）に対応する形態を図２を用いて説明する。図２の（イ）から（ニ）の形態は、それぞれ上記条件（イ）〜（ニ）に対応している。図２は、撹拌軸２に１枚または複数枚の補助翼４ａまたは補助翼４ｂを設けた形態の様々な例を、撹拌軸２の下側の方向から見た図である。
【００１７】
図２の（イ）は、図１に図示した１枚の補助翼４を設けた形態である。
【００１８】
図２の（ロ）の形態は、撹拌軸２の中心から半径方向外側に向かって４枚の同じ形状の補助翼４ａが設けられ、４枚の補助翼４ａのうちの１枚が、中心角が等角度の位置からずらして配置されている。この形態以外にも、６枚の同じ形状の補助翼４ａを撹拌軸２に設けて、このうちの１枚の補助翼４ａを中心角を等角度の位置からずらして配置した形態なども例示できる。
【００１９】
図２の（ハ）の形態は、撹拌軸２の中心から半径方向外側に向かって２枚の同じ形状の補助翼４ａと、これら補助翼４ａとは形状の異なる１枚の補助翼４ｂとが設けられ、これら３枚の補助翼４ａと４ｂの全てが中心角が等角度の位置に配置されている。この形態以外にも、４枚の同じ形状の補助翼４ａと、補助翼４ａとは形状の異なる１枚の補助翼４ｂとを中心角が等角度の位置に配置した形態、あるいは、３枚の同じ形状の補助翼４ａと、補助翼４ａとは異なる形状の２枚の同じ形状の補助翼４ｂとを中心角が等角度の位置に配置した形態も例示できる。
【００２０】
図２の（ニ）の形態は、撹拌軸２の中心から半径方向外側に向かって３枚の同じ形状の補助翼４ａと、これら補助翼４ａとは形状の異なる１枚の補助翼４ｂ設けられ、これら４枚の補助翼４ａと４ｂの全てが中心角が等角度の位置に配置されている。この形態では、補助翼４ｂと、撹拌軸２に対して補助翼４ｂに対称の位置にある補助翼４ａとが形状の異なる補助翼同士の組合わせとなる。この形態以外にも、５枚の同じ形状の補助翼４ａと、補助翼４ａとは異なる形状の１枚の補助翼４ｂとを中心角が等角度の位置に配置した形態も例示できる。このように、形状の異なる補助翼を使用して撹拌軸２に偶数枚の補助翼を中心角が等角度の位置に配置することで、撹拌軸２に対して対称の位置に存在する補助翼の組のうち形状の異なる補助翼同士の組み合わせを１組以上つくることができる。
【００２１】
図２の（イ）〜（ニ）の形態、言い換えると前述の条件（イ）〜（ニ）のいずれかを満たすように補助翼を配置することで、槽底部の低速領域が留まることを抑制できる原理を流体の流れ形態に沿って説明する。図３を参照する。図３は、図２の（イ）の形態における流体のフローパターンを示す。補助翼４ａから吐出される流体は、前述した従来の補助翼の場合と同様の方向へ吐出される。ここで、補助翼４ａの先端から槽下層５の下層方向へ吐出される流体に着目すると、補助翼４ａの下を撹拌軸方向に向かって流れた後、撹拌翼によって流動する流体と合流し上昇するため、合流した領域の槽底部では低速領域６が発生する。従来の補助翼では、前述したように撹拌軸２の直下で低速領域６が発生するが、図２（イ）に示すように補助翼４ａを配置とすることで、撹拌軸２の直下から半径方向へずれた位置に低速領域６が発生する。さらに、撹拌翼および補助翼４ａは撹拌軸２を中心として回転するため、発生した低速領域６は撹拌軸２を中心として周方向へ旋回する。そのため、同じ領域に低速領域６が留まらないため、撹拌槽５の底部への被撹拌物の固着を抑制することができる。
【００２２】
図２の（イ）の形態だけではなく、それ以外の図２の（ロ）〜（ニ）の形態でも同様に低速領域６は同じ領域には留まらない。つまり、図２の（ロ）〜（ニ）の形態では、いずれかの補助翼から吐出される流体は、その吐出量または隣接する補助翼から吐出される流体となす角度が、他の補助翼から吐出される流体と異なっているので、各補助翼から吐出された流体は、補助翼の下を撹拌軸方向に向かって流れた後、撹拌軸の直下から半径方向へずれた位置で合流する。その後は図３での説明と同じ状況となり、同じ領域に低速領域６が留まらず、撹拌槽５の底部への被撹拌物の固着を抑制することができる。
【００２３】
本発明の撹拌装置において、補助翼４は、保守、点検など容易にできるように、撹拌軸２に着脱容易に取り付けられることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明の撹拌装置は、化学分野における液液撹拌や固液撹拌に利用することができる。
【符号の説明】
【００２５】
１  撹拌装置
２  撹拌軸
３  撹拌翼
４、４ａ、４ｂ  補助翼
５  撹拌槽
６  低速領域
７  中心角
【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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