グラスライニング製新型撹挿翼『ツインスター』(特許,商標登希出願中)
New

Modelof GlassJined(patent andTWINSTIR[mpellerTrademark

App一icationsPending)(化)技術部GLグループ
村隆
中Takabiko

徳

岡Hiroyuki

彦

Nakamura

洋由Tokuoka

近年,医薬品･ファインケミカル分野では,多品種少量生産での撹拝性能の向上,洗浄性の向上などが望まれている｡これらの要求に応えるべく従来のオーバル三枚後退翼に代わる新型撹拝翼
『ツインスター』を開発した｡形状は後退した二枚板翼を採用している｡混合性能はオーバル三枚後退翼の1.4‑2倍であり,Moreagitationforreactors

multi‑grade

blade

impeller

retreatblades.

TWINSTIR

the contentinproducts"TWINSTIR

retreatc皿agitate

improved

performanceand

impellerglasslined

3%の少液量においても撹拝可能である｡

has

made
has
at

1.4‑2

small

developedpipes.

volumeTWINSTIR

highertimes

suchas

グラスライニング製撹拝翼
少洗量

toreplace血eis mademixing

torequiredfhe‑chemical

pharmaceuticalandbeen

of roundarecently

cleanabilityare

performance

multi‑purpose

markets.

conventional
offlatplateandthanA

newmodel,chemicalmodel

ofi･e･也e血eeformedconventional

into

two

impellerand3 %.

Glasslined皿ixing

液 撹

拝

Small

音争

性

Cleanability

ま えがきvolumelmpelleragitationは次のように多様かつ高度化してきており,従来のグラスライニング(以下GLと呼ぶ)製反応機のオーバル三枚後退翼ではこれらニーズを満足するこ撹拝翼としては,オーバル三枚後退翼,タービン翼,フルゾーン翼などがある｡このうちフルゾーン琴はその優れた撹拝性能から,中高粘度液の高負荷撹拝,水素添加,酸化反応などの表面ガス吸収撹拝,また,とが困難となってきた｡･多品種少量生産への移行により一つの反応機で少液量から通常液量(呼称容量)まですべての液量において効率良い撹群が可能

晶析などの用途でプロセス改善ならびに効率化に貢･高サニタリー性,コンタミレ不を保つため撹拝献している｡

異形状はシンプルで洗浄が容易

一方,低中粘度液撹拝では従来からオーバル三枚後退翼が使用されており,GL施行の容易さ,低コ･コンタミ発生の原因となる分割書βが少ない密閉可能ストなどを理由にGL製撹拝翼全体の約60%以上を占めている｡

当社はこのたび,上記ユーザニーズを満足する

近年この低中粘度液撹拝においてもユーザニ.‑ズ
Vol.

45

No.

1型(クローズドタイプ)の撹拝槽に取り付けが(2001/8)

GL製新型撹拝翼『ツインスター』を開発し,販売

神鋼パンテツク技報

ββ

を開始した｡

することが知られているが,GL施行の容易さよ平
従来からオーバル翼が採用されてきた｡しかし,良

本稿ではこの『ツインスター』の特長を紹介する｡
1.

年のGL施行技術の向上により板へのGL施行のラツインスターの形状
ツインスタ⊥を装備した撹拝槽を第1図に示す｡

定化が図られたため新型撹拝翼には板翼を採用した

ツインスターは二枚板翼であり,翼先端を一部折りまたオーバル翼の場合その構成がパイプであるプ

曲げ後退させた非常にシンプルな形状である｡また
撹拝翼下面を撹拝槽底面(鏡部内面)に沿うような形状としており,撹拝翼位置(高さ)が従来のオー面に撹拝翼を近接させる事ができず撹拝槽底面と老バル三枚後退翼よりも低い位置となっている｡

は少液量の場合において内容液に撹拝翼が接触すj

め撹拝軸への取り付け位置に制限を受け,撹拝槽Ji拝翼との間隔が大きくならざるを得なかった｡こ才
面積が少なくなり十分な混合性能を得ることが難t

この形状は撹拝混合実験によっで性能確認を行い最適化した結果として得られた｡

くなることを意味する｡しかし,板翼を採用したこ

1.1基本形状とにより撹拝槽底面に沿うような形状に容易に加二撹拝翼について次の目標を設定し,その基本形状できるため少液量への対応性が向上すると考えた｡

を検討した｡

洗浄性および製作性についても考慮し,パドル雲･撹拝混合性能の向上
オーバル三枚後退翼以上の混合性能を基本形状に選び,撹拝翼枚数は二枚とした｡まプ･少液量での混合性能の向上ため後退翼を採用した｡

吐出力の強化,粘度対応性と動力効率の向上を図j
さらに,･洗浄性が良好

CMHから挿入可能な範囲で撹拝翼スノンと翼高さを変え,混合上最適な形状寸法を決定t･密閉型の撹拝槽に取り付けが可能

本体胴フランジがなくセンターマンホール(以た｡

下CMIlと呼ぶ)からの挿入が可能

1.2

検討手法

混合性能を評価するために混合実験を行った｡与･製作が容易

験はヨード澱粉の呈色をチオ硫酸ナトリウムで還ラ

一般に撹拝翼はオーバル翼であるよりも板翼であるほうが吐出循環流が増加し,撹拝混合性能が向上

脱色する脱色法を利用し,撹拝動力を同一にしてfj合時間を測定し比較した｡ヨード溶液およびチオ萄

酸ナトリウム溶液は内容液と同じ粘度に調整した弓Reducerのを用い,混合時間は脱色過程の連続写真から決哀した｡本実験は￠400mmのアクリル製可視円筒槽一本のビーバーテイルバッフルを使用し,内容液津虎はO.5Pa･s, 0.001Pa･s,液深はH/D‑1.25の条1Zにて行った｡さらに少液量時の混合性能を評価す々

Seal Unit

ためHの‑0.32,Manhole0.2の条件にても行った｡なお,ここで採用したH/D‑0.32はH/D‑1.25の20日n)‑0.2は10
1. 30/o液量,0/o液量に相当する｡

形状寸法の最適化の検討

cMHから撹拝翼を挿入する際,cMH径より奉拝翼スパンが小さい場合は撹拝翼高さに制約を受い1‑

Beavertail Ba庁Ie

ることなく撹拝槽内への挿入が可能である｡しかし
cMH径よりも撹拝翼スパンが大きい場合は片方o翼をある程度挿入した後,微調整しながらもう‑プの翼を挿入することになり,撹拝翼高さは制約を弓けることに､なる｡すなわちcMH7う､らの挿入可能宅範囲内では,撹拝翼挿入方法より撹拝翼スパンをij
Glasslined New

第1図
Fig.

84

ツインスターを装備した撹拝槽
1TWINSTIR

set

intoavessellm

̀̀eller TWINSTIR''

能な限り大きくすれば撹拝翼高さは必然的に低くJtざるを得ず,逆に撹拝翼高さを高くすれば撹拝翼,;パンは小さくせざるを得ない｡

神鋼パンテツク授報

Vol.

45

No.

1

(2001/8

第1表a)翼スパンおよび翼高さの混合時間に及ぼすここでは上記制約を考慮し撹拝翼スパ.ンと翼高さ影響､が混合性能に及ぼす影響を評価した｡

Table

1'第1表に実験に使用した代表的な3種の撹拝翼でa)‑0.5Pa･s
the d/Dand

Effectb/dofonmixingtime

払‑ 0.5Pa･s)の混合実験結果を示す｡撹拝翼スパンと翼高さのバImpellerdn)‑0.32
b/d‑1.40

ランスが不適切な場合,各液粘度および各液量で安定した混合性能が得られないことが判断できる｡特のバランスが悪くなり混合不良部(デッドスペース)が発生し,完全混合には至らない｡第1表以外の寸1.25
H/D0.32

混合性能が安定している撹拝翼スパンはCMH径のd/D‑0.55
b/d‑0.14

貼 岨 一岨に少液量となった場合においては形成された循環流法の撹拝翼においても混合実験を行った結果,最もd/D‑0.50
b/d‑0.25

0.2080sec

50sec

30sec

80sec

50sec
80sec

40sec

over300sec

over300sec

1.5倍程度であり,撹拝巽高さは最少でもb/d‑0.25
第1表b)翼スパンおよび翼高さの混合時間に及ぼすであることが好ましい｡

2.ツインスターの撹拝特性TableIb)

影響､〟Effectof‑0.001Pa･s
thed/Dan°b/dmixing

ontime山‑ 0.001Pa･s)

2.1混合特性

Impeller

ツインスターの混合性能を従来の汎用型撹拝翼であるオーバル三枚後退翼と比較した結果を写真1

d/D‑0.32
b/d‑1.40‑8に示す｡実験では0.001‑0.5Pa･sの範囲で液粘度を変化させH/Dが1.25,0.32,退異に比べ混合速度が1.4‑

3ィetreatblade

2倍程度大きい｡特にH/D

3‑re廿eatblade
lmpeller

TWINSTIR

lmpeller

:

岨

1.25

10sec

8sec

12sec

0.32

8sec

4sec

12sec

0.20

7sec

5sec

7sec

3ィetreatblade

TWINSTIR

Start

Start

2sec

4sec

10sec

4sec

8sec

20sec

6sec

12sec

30sec

16sec

60sec

留TWINSTIRlmpeller

Start ■

8sec

d/D‑0.55
b/d‑0.14

払二岨

0.2の条件にて脱色の速さを比較した｡ツインスターでは全粘度域において混合不良部の発生がなく,しかもオーバル三枚後

d/D‑0.50
b/d‑0.25∴/:準;Lヰ㌢

90sec

20sec

12sec
叫:､‑

､
写真1

卓.､斉p･.
混合経過の比較〝fln)‑
1

vol.

45

2

1

混合経過の比較〃‑fI/D‑in mi血g.

(2001/8)

P血oto

2

写真

3

0.032Pa･s

Pv‑0.1kW/m3
1.25

Comparison
No.

写真0.001Pa･s=pv‑0.1
Photo

襲こ:;;1J,箸葵野警!

kW/m3

pv‑0.1

1.25

Comparison

混合経過の比較〃 ‑0.12Pa･sHn)‑in mixlng.

神鋼パンテツク技報Photo

3kW/m3
1.25

ComparisoninmiⅩ1ng.

85

3･retreatblade
lmpeller

3‑retreatblade

TWINSTIR

3･retreatblade
lmpeller

TWINSTIR

lmPeller

StartStart

Start

10sec

2sec

2 0sec20 sec

4 see

40sec

3 O告ec6sec

8 0sec

60sec

8sec

180sec90sec

写真360sec4

混合経過の比較‑〟写真

50.5Pa･sPv‑0.5
4kW/m3Comparison

3‑retreatblade

混合経過の比較‑〟

Hの‑1.25
Pboto

TWINSTIR

in

mlXlng･

Pboto

5Pv‑

0.1 kW/m3

H/D‑

0.32

混合経過の比較〝 ‑0.5Pa･s
Pv
0.25 kW/m3‑inmixing.

Photo

6Comparisoninmijdng.

TWINSTIR

lmPeller

Start6En)‑0.32

Comparison

3･retreatblade

TWINSTIR

lmPeller

写真0.001Pa･sStart;

+妄害

2sec

零1min

4sec

2min

6sec

3min

8sec

4min

10sec

6min

写真

7

混合経過の比較

写真

80.001Pa･skw/m3
Pv‑0.1〃‑Hn)‑
Photo

ββ

70.20

Comparison

混合経過の比較〟 ‑0.5Pa･spv‑
0.4 kW/m3

H/D‑
in mixing.

Photo

0.20

Comparison

L8

iq mixlng.

神鋼パンテツク技報

Vol.

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No.

1(2001/8)

液深が低い少液量でバッフルが液に浸からない状態,態を観察比較した｡撹拝槽鏡部終端(T.

すなわちバッフル効果が得られない状態においてはL.)近傍

での自灯油濃度を動力に対してプロットした結果をオーバル三枚後退翼では混合不良部が発生し,6分

第4図･に示す｡撹拝槽鏡終端近傍での自灯油濃度がの時点でも混合が完了していないが,ツインスター仕込み濃度に近づけば均一な分散状態と見なせる｡の場合, H/D‑1.25の場合の混合時間から大きく逸脱することなく完全混合に達している｡従来のオーツインスターではオーバル三枚後退翼の約80%の動力で均一分散が可能であり,液液分･散においてもバル三枚後退翼では対応することが困難であった少撹拝性能の向上が図れる｡

量液,具体的には撹拝槽容量の約3‑20%程度の液量であってもツインスターは対応可能であり,港3.

深変化に対して安定した混合性能を有する｡

し,オーバル三枚後退翼の撹拝軸サイズよりも大き上記撹拝翼の混合時間をn･βm‑Re線図で整理し,.横荷

重二枚翼および板異にすることにより横荷重が増加くなることを懸念していたが,￠1600mmの撹拝テ各種撹拝翼の線図1)と比較して第2図に示す｡ツイスト槽を用いて撹拝軸に作用する横荷重を測定2)しンスターはフルゾーンのような大型パドル翼とオーたところ,液深変化した場合においても突出した横バル三枚後退翼のほぼ中間位置となっている｡.中低荷重が発生することがなく問題視すべき点がないこ

粘度域(Re‑300‑105以上)ではオーバル三枚後退とを確認した｡

翼よりも小さなn･∂mであり,撹拝混合性能の向ル三枚後退翼と同等の横荷重であり,軸サイズを大上が図られている｡

きくする必要はなくオーバル三枚後退翼と互換性が2. 2ある｡

異相系撹拝樟性

pv億が同一の条件であればオーバ

2.2.1固液系撹拝
固液系撹拝の特性評価のためイオン交換樹脂の懸濁実験を行った｡粒子濃度をかさ体積で23%とし,ツインスターとオーバル三枚後退異について撹拝速度を数段階に変化させて粒子の浮遊状態を観琴比較冒した｡液表面近傍での粒子濃度を動力に対してプロットした結果を第3図に示す｡液面近傍での粒子濃度が仕込み濃度に近づけば均一な懸濁状態と見なせる｡
ツイ･ンスターではオーバル三枚後退翼の約50%の動力で粒子の均一浮遊が可能であり,固液撹拝にお⊂)>･
【]
⊂)'!

0O
【]
O
J⊃(D‑････‑･TWINSTIR

裏いても撹拝性能の向上が図れる｡
2. 2. 20.20

液液系撹拝.

似の実験を行った｡

20vol%の白灯油(密度790kg/

第3図
Fig.

impeller

0.30

Pv

液液系撹拝の特性評価のためにも固液系撹拝と類･3‑retreat blade‑【kW/m3】

粒子均一浮遊にいたる動力の比較
3

Comparison
for

twoof

impellersin power

requiredsuspension

uniformsolidsm3)と水を撹拝槽に満たし,上記2種の撹拝異について撹拝速度を数段階に変化させて液滴の分散状

冒O>･

100[⊂】⊂)▲J∃＼aIaq>
O【]⊂)U＼･､･‑‑I‑･､E3q>‑:=1C)

らlo
TWrNSTIR‑‑･I･‑I.‑1‑1‑■‑■･FULLZONE･3‑retreat blade

0.10

il℃peller

0.I5
■

10

1 000

100Re[‑]

第2図

第4園
Fig.

n･βm‑Re曲線の比較

Fig･Z

Comparison

Vol.

45

No.

1

ofn･Om‑Re(2001/8)

curvesfor several

TWINSTIR
13‑retreat blade

irnpeller0.20

pv値[kW/m3]

液滴均一分散にいたる動力の比較
4impellers

神鋼パンテツク技報

impellersComparison

offor

dispersion of liquid

uniform

twoin

power

required

droplets87び4.ツインスターの形状,培長.および適用
分野

む

【形状】

いて,その開発過程および実験で確認した撹拝性能す

本稿ではGL製新型撹拝翼『ツインスター』につ･先端部を後退させた二枚板翼をいくつか紹介した｡ここに紹介したツインスター･撹拝槽底設置で翼下面が槽底面に沿うの性能がユーザ各位の撹拝における問題改善の検討材料になれば幸いである｡また,付属品であるマン【特長】

ホール,排出弁,各種センサー類についても開発･･密閉型の撹拝槽‑の取り付けが可能(cMHからの挿入か可能)であり,サニタリー性が良い｡

改良を行っており,機会を改めて報告する｡

また二枚翼であることからクライオロック化も今後も高度なユーザニーズを的確にとらえ,GL製反応横の開発･改良を行い,ユーザ各位の製品品可能である｡･オーバル三枚後退巽の1.4‑有する｡

2倍の混合性能を質の向上,生産性の向上に役立ちたいと考えている｡〔記号説明〕[mm][mm]

特に少液量撹拝の場合において,オーバル三枚H:液深後退翼以上の混合性能を有する｡

D:撹拝槽径d:撹拝翼スパンb:撹拝翼高さ･オーバル三枚後退翼の50‑80の均一浮遊および液滴の分散が可能である｡

n:撹拝翼回転数

βm:混合時間･シンプルな形状であり,洗劉生が良好である｡

Re:撹拝レイノルズ数‑pnd2/p･製作が容易で低コストである｡

pv:単位容積当たりの撹拝動力･オーバル三枚後退翼と軸サイズの互換性があり,撹拝翼の改造にも対応可能である｡

p:撹拝液密度〟:撹拝液粘度･撹拝槽呼称容量の3である｡%程度の液量から混合可能%の動力で粒子

[mm]
[mm]
[1/s]
[s]
[‑]
[kW/m3][kg/m3][pa･s]【適用分野】･液量変化を伴うプロセスや,多品種少量生産の撹拝槽･コンタミレス,洗敵性が重要視される医薬･電.子材料などのファインケミカル分野[参考文献]

1)菊池雅彦ほか:神鋼パンテツク技報vol.35,(1991), p.62)戸崎康隆ほか:神鋼ファウドラーニュース
No.4 (1966), p.1

No.1
Vol.10,

連絡先
中村隆

化工機事業部技術部

彦

GLグループTEL

0794‑32‑2513

FAX
0794 ‑32 ‑2578
E‑mail th.nakamura@pantec.co.jp

ββ

神鋼パンテツク技報

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No.

1

(2001/8)