JP4385558B2

JP4385558B2 - 撹拌方法

Info

Publication number: JP4385558B2
Application number: JP2001359332A
Authority: JP
Inventors: 久道有賀; 幸雄佐橋; 隆之水成
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2001-11-26
Filing date: 2001-11-26
Publication date: 2009-12-16
Anticipated expiration: 2021-11-26
Also published as: JP2003154246A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、濃厚なエマルジョンや懸濁液、固液混合流体等の高粘度流体、特に流動させると軟化して粘度を低下するが、流動を止めると一部又は全部が固化するシキソトロピーの性質を有する材料や溶媒に溶けにくい材料を混合、撹拌するのに適した撹拌装置及び撹拌方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の撹拌装置を図６の（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す。図６の（ａ），（ｂ）に示す撹拌装置の場合、撹拌処理槽５０ａ（５０ｂ）は、Ｕ形断面で、底部は半円筒形であり、回転駆動軸５１ａ（５１ｂ）は、撹拌処理槽５０ａ（５０ｂ）の半円筒形の底部と同軸に、拌処理槽５０ａ（５０ｂ）の前後方向に架設されている。
また、図６の（ｃ）に示す撹拌装置の場合、撹拌処理槽５０ｃは、円形断面で、全体に円筒形であり、回転駆動軸５１ｃは、円筒形の撹拌処理槽５０ｃと同軸に、撹拌処理槽５０ｃの前後方向に架設されている。
図６の（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す撹拌装置は、いずれも複数の撹拌用の板羽根５２ａ（５２ｂ，５２ｃ）を取付けた回転駆動軸５１ａ（５１ｂ，５１ｃ）の回転で槽内の材料を撹拌しながら前から後に向かって進めるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし図６の（ａ）に示す従来の第１例の撹拌装置のように、撹拌処理槽に比べて撹拌用の板羽根の形状が小さい撹拌装置では、シキソトロピーの性質を有する高粘度流体の場合、撹拌流が弱い場所ができ、この場所で流動しなくなり、固化してしまうことがあり、また、溶けにくい材料の場合、均一な流体とするのに時間を要し、溶けきらなかった材料が撹拌処理槽の底部もしくは側壁に残留し、清掃に手間が掛かる等の問題がある。また、溶媒より比重の軽い固体（材料が溶媒に浮いてしまう固体）の混合の際、板羽根が短い（板羽根が水没している）と、混合溶解させるのに時間が掛かる。
【０００４】
図６の（ｂ），（ｃ）に示す従来の第２例、第３例の撹拌装置のように、撹拌処理槽の壁と撹拌用の板羽根の先端との距離を狭めれば、上記の問題は解決されるが、図７に示す撹拌装置の流路説明図のように、スムーズな対流が起こらないため、回転駆動軸５１の駆動源であるモータ等の動力への負荷が大きい。また、スムーズな対流が起こらないため、液面が暴れ、洗浄の難しい撹拌処理槽５０の上壁へ流体が付着する。また、溶媒より比重の軽い固体（材料が溶媒に浮いてしまう固体）の混合の際、羽根５２が充分長い（液面から板羽根が突出している）と、混合溶解は早いが、羽根が長すぎるため液面が暴れ、洗浄の難しい撹拌処理槽の上壁へ流体が付着する。
【０００５】
また、特開２００１−２９３３４６号公報に記載された発明のように回転駆動軸の回転により撹拌処理槽内の材料を一方向に向かって進める複数の板羽根と、上記板羽根とは反対の方向に進めるリボンスクリュー羽根とを組合せて、強制的に対流を起こすことも可能だが、リボンスクリュー羽根は固液の混合の際に、材料が撹拌処理槽の壁とリボンスクリュー羽根の間に挟まり、最悪の場合には撹拌がとまってしまうことがある。
【０００６】
本発明は上述した問題点を解消するために開発されたもので、撹拌処理槽内での撹拌流の流れが滑らかで高粘度流体を高能率に撹拌し、混合することができる撹拌装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、複数の撹拌羽根が取付けられた回転駆動軸が撹拌処理槽の前後方向に架設され、前記撹拌羽根は板羽根であって、複数の板羽根の各１本が前から後に向かって９０゜の位相となるように一定の軸方向の間隔を保って前記回転駆動軸に取付けられており、撹拌処理槽は、その側壁と板羽根の先端までの間隔が、撹拌処理槽の底部と板羽根の先端までの間隔より大きく、撹拌処理槽内に流体材料を満たした時の短手方向の最大液幅が回転駆動軸に取付けられた板羽根の先端までの撹拌軌道径の１．１〜２．５倍である撹拌装置を用いた撹拌方法であって、前記流体材料は、流動させると軟化して粘度を低下するが、流動を止めると一部又は全部が固化するシキソトロピーの性質を有する流体材料であり、前記回転駆動軸を回転させて、輻流を伴う軸流を作り出すとともに、撹拌処理槽の側壁と板羽根の先端までの間に軸流の外側に対流が発生するように、撹拌処理槽に投入された前記流体材料を撹拌することを特徴とする撹拌方法である。
また、請求項２記載の発明は、請求項２において、液面から突出する前記板羽根の先端部の長さを撹拌軌道径の０．１倍以内とすることを特徴とする撹拌方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態を示す図面に基づいて本発明を詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る撹拌装置の斜視図、図２の（ａ）は図１を軸方向から見た概略説明図、図２の（ｂ）は本発明の第２の実施の形態に係る撹拌装置の概略説明図、図３は本発明の第３の実施の形態に係る撹拌装置の概略説明図、図４は本発明の第４の実施の形態に係る撹拌装置の概略説明図、図５は本発明の第１乃至第４の実施の形態に係る撹拌装置の流路説明図である。
【０００９】
図１において、撹拌処理槽１はＵ形断面で、半円形の底を有する。回転駆動軸２は撹拌処理槽１の前後の端壁にベアリングで貫通支持されて撹拌処理槽１の内部に水平に架設されている。回転駆動軸２は図示しないが槽外の一端にモータ、減速機からの動力を受けて回転駆動される。回転駆動軸２には、前から後に向かって一定の軸方向の間隔を保って、複数の板羽根Ｆ（Ｆ１〜Ｆ８）が放射状に取付けてある。そして、回転駆動軸２の回転により撹拌処理槽１内で図５の流路説明図に示すような対流が起こり、材料を混合、撹拌する。
【００１０】
具体的には前端の第１板羽根Ｆ１の取付け位置よりも後に該第１板羽根に対して時計回りに９０゜の位相の第２板羽根Ｆ２、及び１８０゜の位相の第３板羽根Ｆ３を同じ位置に取付け、上記第２、第３板羽根の取付け位置よりも後に上記第３板羽根に対して時計回りに９０゜の位相の第４板羽根Ｆ４、及び１８０゜の位相の第５板羽根Ｆ５を同じ位置に取付け、同様に上記第４、第５板羽根の取付け位置よりも後に上記第５板羽根に対して時計回りに９０゜の位相の第６板羽根Ｆ６、及び１８０゜の位相の第７板羽根Ｆ７を同じ位置に取付け、更に第６、第７板取付け位置よりも後に上記第７板羽根に対して時計回りに９０゜の位相の後尾の第８板羽根Ｆ８が、夫々回転駆動軸の回りに放射状に取付けてある。
【００１１】
図２の（ａ）に示すように、撹拌処理槽１の底部１ｂと板羽根先端との間隔ｂはできるだけ小さくし、板羽根先端と撹拌処理槽１の底部１ｂの間に残留物が溜まらないようにしている。また、撹拌処理槽１内に流体を満たした時の最大液幅Ｗは、撹拌用板羽根の先端の軌道径ｄ（以下これを撹拌軌道径ｄと称する）の１．１倍以上取っている。
【００１２】
撹拌処理槽１の底部１ｂと板羽根先端との間隔ｂをできるだけ小さくしているので、溶媒比重に比べて重く、溶けにくい材料が、撹拌処理槽１の底部１ｂに残留しなくなる。また、撹拌処理槽１内に流体を満たした時の最大液幅Ｗは、撹拌軌道径ｄの１．１倍以上取っているので、図５の流路説明図に示すような対流を起こせば、材料を効率良く混合、撹拌することができる。
【００１３】
この実施の形態では撹拌処理槽１内の全体を対流させるため、最大液幅Ｗを撹拌軌道径ｄの２．５倍以下の間隔に制限している。即ち、撹拌処理槽１の側壁１ａと板羽根Ｆの先端までの間隔ｃは、撹拌処理槽の底部１ｂと板羽根の先端までの間隔ｂより大きく、撹拌処理槽１の側壁１ａと板羽根Ｆの先端までの間に軸流の外側に対流が発生できるような間隔であるが、最大液幅Ｗは撹拌軌道径ｄの２．５倍以下の間隔に制限される。
【００１４】
また、撹拌処理槽１内に流体を満たした時に、液面から突出する回転駆動軸２の板羽根Ｆの先端部の長さａは、撹拌軌道径ｄの０〜０．１倍の範囲で突出するようにしている。このように液面から回転駆動軸２の板羽根Ｆの先端が突出することで、液面に浮いている材料を含め、効率良く混合、撹拌して溶解時間を短縮できる。但し、撹拌処理槽１内の上壁への液跳ねを防止するため、特に撹拌用板羽根Ｆの回転数を上げた場合には、あまり板羽根Ｆの先端が液面から突出しすぎるのは好ましくない。液面から突出する回転駆動軸２の板羽根Ｆの先端部の長さａは、撹拌軌道径ｄの０．１倍以内が望ましい。
【００１５】
図２の（ｂ）は本発明の第２の実施の形態に係る撹拌装置を示す。撹拌処理槽１１は長方体形状の上部とこれに連続する中央部側壁が下部方向にテーパ状に狭まって半円筒形の底部の側壁に連続して形成されている。回転駆動軸１２は撹拌処理槽１１の前後の端壁にベアリングで貫通支持されて撹拌処理槽１１の内部に水平に架設されている。回転駆動軸１２は図示しないが槽外の一端にモータ、減速機からの動力を受けて回転駆動される。回転駆動軸１２には、前から後に向かって一定の軸方向の間隔を保って、図２の（ａ）と同じ複数の板羽根Ｆ（Ｆ１〜Ｆ８）が放射状に取付けてある。そして、回転駆動軸１２の回転により撹拌処理槽１１内で図５の流路説明図に示すような対流が起こり、材料を混合、撹拌する。
【００１６】
図３は本発明の第３の実施の形態に係る撹拌装置を示す。撹拌処理槽３１は楕円筒形状に形成されている。回転駆動軸３２は撹拌処理槽３１の前後の端壁にベアリングで貫通支持されて撹拌処理槽３１の内部に水平に架設されている。回転駆動軸３２は図示しないが槽外の一端にモータ、減速機からの動力を受けて回転駆動される。回転駆動軸３２には、前から後に向かって一定の軸方向の間隔を保って、図２の（ａ）と同じ複数の板羽根Ｆ（Ｆ１〜Ｆ８）が放射状に取付けてある。そして、回転駆動軸３２の回転により撹拌処理槽１１内で図５の流路説明図に示すような対流が起こり、材料を混合、撹拌する。
【００１７】
図４は本発明の第４の実施の形態に係る撹拌装置を示す。撹拌処理槽４１はホームベース形断面で、長方体形状の上部とこれに連続する断面Ｖ字形の底部で形成されている。回転駆動軸４２は撹拌処理槽４１の前後の端壁にベアリングで貫通支持されて撹拌処理槽４１の内部に水平に架設されている。回転駆動軸４２は図示しないが槽外の一端にモータ、減速機からの動力を受けて回転駆動される。回転駆動軸４２には、前から後に向かって一定の軸方向の間隔を保って、図２の（ａ）と同じ複数の板羽根Ｆ（Ｆ１〜Ｆ８）が放射状に取付けてある。そして、回転駆動軸４２の回転により撹拌処理槽１１内で図５の流路説明図に示すような対流が起こり、材料を混合、撹拌する。
【００１８】
上記の実施の形態では撹拌羽根として板羽根を採用したものを例にとって説明したが、他の撹拌羽根としては、軸流を作り出すものであれば、プロペラ型、パドル型、タービン型、リボンスクリュー型、などが選定可能であり、角度をつけることで輻流を伴う軸流を作り出せる。なお、構造が簡易で製作が容易、せん断作用が大きい等の理由により、パドル型が最も適しているが、パドル型羽根の取り付け角度は１０〜７０°が好ましい。
【００１９】
本発明の撹拌装置は、撹拌処理槽の側壁と撹拌羽根の先端までの間に距離を設けているため、材料が撹拌処理槽の側壁と撹拌羽根の先端の間に挟まる可能性は低いが、パドル型を適用した場合には、リボンスクリュー型に比べて材料が撹拌処理槽の側壁と羽根の先端の間に挟まる可能性は低くなる。
【００２０】
本発明の撹拌装置は、廃棄物埋め立て地や、最終処分場でゴミの上を覆うために被せる土の代わりとして使用するシキソトロピーの性質を有する覆土代替材、法面緑化吹き付け剤、飛砂、粉塵飛散防止剤として吹き付けるシキソトロピーの性質を有する薬剤等の高粘性スラリーの移送に適用できる。
【００２１】
【発明の効果】
以上で明らかなように、本発明によれば、複数の撹拌羽根が取付けられた回転駆動軸が撹拌処理槽の前後方向に架設され、前記回転駆動軸が回転して撹拌処理槽に投入された流体材料を撹拌して輻流を伴う軸流を作り出すものにおいて、撹拌羽根は板羽根であって、複数の板羽根の各１本が前から後に向かって９０゜の位相となるように一定の軸方向の間隔を保って前記回転駆動軸に取付けられており、撹拌処理槽は、その側壁と撹拌羽根の先端までの間隔が、撹拌処理槽の底部と撹拌羽根の先端までの間隔より大きく、撹拌処理槽内に流体材料を満たした時の短手方向の最大液幅が回転駆動軸に取付けられた板羽根の先端までの撹拌軌道径の１．１〜２．５倍であり、前記回転駆動軸を回転することにより撹拌処理槽の側壁と撹拌羽根の先端までの間に軸流の外側に対流を発生させて撹拌できるから、シキソトロピーの性質を有する高粘度流体を扱う場合にも、撹拌処理槽内での撹拌流の流れは滑らかに流れて、シキソトロピーの性質を有する高粘度流体は高能率に撹拌し、混合することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る撹拌装置の斜視図である。
【図２】（ａ）は図１を軸方向から見た概略説明図である。
（ｂ）は本発明の第２の実施の形態に係る撹拌装置の概略説明図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る撹拌装置の概略説明図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係る撹拌装置の概略説明図である。
【図５】本発明の第１乃至第４の実施の形態に係る撹拌装置の流路説明図である。
【図６】（ａ）は従来の第１例の撹拌装置を示す概略説明図である。
（ｂ）は従来の第２例の撹拌装置を示す概略説明図である。
（ｃ）は従来の第３例の撹拌装置を示す概略説明図である。
【図７】従来の撹拌装置の流路説明図である。
【符号の説明】
１，１１，３１，４１撹拌処理槽
２，１２，３２，４２回転駆動軸
Ｆ，Ｆ１〜Ｆ８板羽根
５０，５０ａ，５０ｂ，５０ｃ撹拌処理槽
５１，５１ａ，５１ｂ，５１ｃ回転駆動軸
５２，５２ａ，５２ｂ，５２ｃ板羽根

Claims

複数の撹拌羽根が取付けられた回転駆動軸が撹拌処理槽の前後方向に架設され、前記撹拌羽根は板羽根であって、複数の板羽根の各１本が前から後に向かって９０゜の位相となるように一定の軸方向の間隔を保って前記回転駆動軸に取付けられており、撹拌処理槽は、その側壁と板羽根の先端までの間隔が、撹拌処理槽の底部と板羽根の先端までの間隔より大きく、撹拌処理槽内に流体材料を満たした時の短手方向の最大液幅が回転駆動軸に取付けられた板羽根の先端までの撹拌軌道径の１．１〜２．５倍である撹拌装置を用いた撹拌方法であって、
前記流体材料は、流動させると軟化して粘度を低下するが、流動を止めると一部又は全部が固化するシキソトロピーの性質を有する流体材料であり、前記回転駆動軸を回転させて、輻流を伴う軸流を作り出すとともに、撹拌処理槽の側壁と板羽根の先端までの間に軸流の外側に対流が発生するように、撹拌処理槽に投入された前記流体材料を撹拌することを特徴とする撹拌方法。
請求項１において、液面から突出する前記板羽根の先端部の長さを撹拌軌道径の０．１倍以内とすることを特徴とする撹拌方法。