JP5324306B2 - Dispersing stirrer and dispersing tank - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、流体の分散攪拌に用いられる分散攪拌機、およびこの分散攪拌機を用いた分散槽に関する。 The present invention relates to a dispersion stirrer used for dispersion stirring of a fluid, and a dispersion tank using the dispersion stirrer.
近年、例えば、液体に気体を分散し攪拌する分野において、工程の多様化に伴い、また、反応の効率化や迅速化などのため、気体を微細化することを要求されることが多くなってきた。 In recent years, for example, in the field of dispersing and stirring a gas in a liquid, with the diversification of processes, there has been an increasing demand for miniaturizing the gas in order to increase the efficiency and speed of the reaction. It was.
従来、分散攪拌機では、液体容器の底部に、鉛直方向の軸を中心に回転可能に支承された星型の羽根車が設置され、この羽根車を取り囲むようにステータが設置されているものがある。羽根車の下端面に気体供給導管が接続され、羽根車の外径部に気体流出口が設けられ、さらに羽根車の端面に液体を供給するための液体供給部が設けられている。そして、羽根車の回転により羽根車内に吸い込まれた気体が気体流出口からステータの流路内に放出され、このステータの流路に接続された管から容器内の液体中に気体が吐出される（例えば、特許文献１参照。）。 Conventionally, in some dispersion agitators, a star-shaped impeller supported rotatably around a vertical axis is installed at the bottom of a liquid container, and a stator is installed so as to surround the impeller. . A gas supply conduit is connected to the lower end surface of the impeller, a gas outlet is provided at the outer diameter portion of the impeller, and a liquid supply unit for supplying liquid to the end surface of the impeller is further provided. The gas sucked into the impeller by the rotation of the impeller is discharged from the gas outlet into the stator flow path, and the gas is discharged from the pipe connected to the stator flow path into the liquid in the container. (For example, refer to Patent Document 1).
しかしながら、このような構成の分散攪拌機では、液体中に吐出される気泡の径が大きかったため、気体の微細化の要求に対応できない。 However, the dispersion stirrer having such a configuration cannot meet the demand for gas miniaturization because the diameter of the bubbles discharged into the liquid is large.
また、気体を微細化する方法としては、管路にベンチュリ管を設ける方法が知られている。これは、気体を含んだ液体がベンチュリ管を流れるとき、絞り部と流路拡大部の圧力変化により、気体が微細化される現象を利用したものである（例えば、特許文献２参照。）。 Further, as a method for miniaturizing a gas, a method of providing a venturi pipe in a pipe line is known. This utilizes a phenomenon in which when a liquid containing a gas flows through a venturi tube, the gas is refined by a change in pressure in the throttle portion and the flow path expanding portion (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、ベンチュリ管を用いる場合は、ベンチュリ管に送液するポンプ設備などを別途必要とするとともに、ベンチュリ管から反応槽内へ吐出される微細気泡を含んだ流体を反応槽内に均一に分散させるための攪拌機などが別途必要であった。 However, when a venturi tube is used, a pump facility for feeding the venturi tube is required, and the fluid containing fine bubbles discharged from the venturi tube into the reaction vessel is uniformly dispersed in the reaction vessel. A separate stirrer or the like was necessary.
上述のように、従来の分散攪拌機では、液体中に吐出される気泡の径が大きかったため、気体の微細化の要求に対応できず、また、ベンチュリ管を用いる場合は、ベンチュリ管に送液するポンプ設備などを別途必要とするとともに、ベンチュリ管から反応槽内へ吐出される微細気泡を含んだ流体を反応槽内に均一に分散させるための攪拌機などが別途必要になってしまう。 As described above, in the conventional dispersion stirrer, since the diameter of the bubbles discharged into the liquid is large, it is not possible to meet the demand for gas miniaturization, and when using a venturi tube, the liquid is fed to the venturi tube. A separate pump facility is required, and a stirrer for uniformly dispersing the fluid containing fine bubbles discharged from the venturi tube into the reaction tank is required.
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、流体を効率よく微細化でき、微細化した流体を効率よく分散し攪拌でき、分散攪拌の処理能力を向上できる分散攪拌機、およびこの分散攪拌機を用いた分散槽を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, a dispersion stirrer that can efficiently refine a fluid, can efficiently disperse and stir the refined fluid, and can improve the processing capacity of dispersion stirring, and the dispersion stirrer It aims at providing the dispersion tank using this.
請求項１に記載の分散攪拌機は、回転軸を中心に回転する円盤、この円盤の一面に設けられた遠心翼、および前記円盤の他面に設けられた攪拌翼を有する回転体と、前記回転体の一面および前記遠心翼に対向する壁部、および前記回転体の外周面に対向する円筒状の外径側壁部を有する固定部材と、前記回転体の一面と前記固定部材の前記壁部との間で径方向に形成される径方向流路、および前記回転体の外周面と前記固定部材の前記外径側壁部との間に回転軸方向に設けられる環状隙間流路を有し、前記回転体の回転によって前記径方向流路に取り入れた流体が前記環状隙間流路へ流れて前記環状隙間流路から前記攪拌翼側に吐出する流路と、前記回転体の外周面と前記固定部材の前記外径側壁部との間で前記流路の前記環状隙間流路内を流体が流れる方向に前記環状隙間流路の間隔が拡大するように設けられた流路拡大部とを具備しているものである。 The dispersion stirrer according to claim 1 is a rotating body having a disk rotating around a rotating shaft, a centrifugal blade provided on one surface of the disk, a stirring blade provided on the other surface of the disk, and the rotation A fixing member having one surface of the body and a wall portion facing the centrifugal blade, and a cylindrical outer diameter side wall portion facing the outer peripheral surface of the rotating body, one surface of the rotating body, and the wall portion of the fixing member radial flow paths formed radially between, and an annular clearance passage that is provided in the rotational axis direction between said outer diameter side wall portion of the outer peripheral surface of the rotating body and the fixed member, wherein said rotating body said annular gap flow stream that discharges into the stirring blade side from passage path fluid taken into the radial flow passage to flow into the annular clearance passage by rotation of the outer peripheral surface of the rotating body fixed said annular gap flow channel of the flow path between the outer diameter side wall portion of the member In which body interval of the annular gap flow channel in the direction of flow is provided with a flow channel expanding portions provided to expand.
請求項２に記載の分散攪拌機は、請求項１に記載の分散攪拌機において、前記回転体と前記固定部材とが対向する面の少なくともいずれか一方に、複数の溝部が回転軸方向に沿って形成されているものである。 請 Motomeko 2 dispersing agitator according to, in the dispersing agitator according to claim 1, wherein the rotating body and at least one of said fixed member facing surface, a plurality of grooves along the rotational axis Is formed.
請求項３に記載の分散攪拌機は、請求項１または２に記載の分散攪拌機において、気体供給源から供給される気体を貯留する気体貯留部、およびこの気体貯留部内の気体が吐出する複数のオリフィスを有し、この気体貯留部の複数のオリフィスから吐出する気体を前記流路へ導く気体供給路を具備しているものである。
The dispersion stirrer according to
請求項４に記載の分散攪拌機は、請求項１ないし３いずれかに記載の分散攪拌機において、前記回転体を回転駆動するキャンドモータを具備しているものである。 A dispersion stirrer according to a fourth aspect of the present invention is the dispersion stirrer according to any one of the first to third aspects, further comprising a canned motor that rotationally drives the rotating body.
請求項５に記載の分散槽は、流体を貯留するタンクと、このタンクに設けられた請求項４記載の分散攪拌機とを具備しているものである。 A dispersion tank according to a fifth aspect includes a tank for storing a fluid and the dispersion agitator according to the fourth aspect provided in the tank.
請求項１に記載の分散攪拌機によれば、回転体と固定部材との間の回転軸方向の流路に設けられた流路拡大部がベンチュリ管と同様の効果を呈するとともに、回転体の回転面と固定部材との間で流体にテイラー渦が生じる効果を呈するため、これらの効果によって流路を通過する流体を効率よく微細化でき、さらに、回転体には流路から流体が吐出する側に攪拌翼を配置できるため、流路で効率よく微細化した流体を効率よく分散し攪拌でき、従って、分散拡散の処理能力を向上できる。さらに、回転体の外側に固定部材を対向して配置し、回転体には流路に流体を取り入れる側に配置される遠心翼を設け、固定部材には遠心翼に対向する壁部を設けているため、回転体自体が遠心ポンプ羽根車と同様の作用効果を呈し、別途ポンプを要することなく流路に対して流体をより確実に流すことができる。 According to the dispersion stirrer according to claim 1, the flow path expanding portion provided in the flow path in the rotation axis direction between the rotating body and the fixed member exhibits the same effect as the Venturi tube, and the rotation of the rotating body. Since the effect of producing Taylor vortices in the fluid between the surface and the fixing member is exhibited, the fluid passing through the flow path can be efficiently miniaturized by these effects, and the fluid is discharged from the flow path to the rotating body. Since the agitating blades can be disposed in the flow path, the finely divided fluid can be efficiently dispersed and stirred in the flow path, and thus the dispersion and diffusion treatment capacity can be improved. Further , a fixed member is arranged on the outer side of the rotating body, the rotating body is provided with a centrifugal blade disposed on the side of taking in the fluid into the flow path, and the fixed member is provided with a wall portion facing the centrifugal blade. Therefore, the rotating body itself exhibits the same effect as the centrifugal pump impeller, and the fluid can flow more reliably through the flow path without requiring a separate pump.
請求項２に記載の分散攪拌機によれば、請求項１に記載の分散攪拌機の効果に加えて、回転体と固定部材とが対向する面の少なくともいずれか一方に、複数の溝部を回転軸方向に沿って形成することにより、溝部分において溝部の面に沿って発生する回転渦とテイラー渦との相乗効果により、流路を通過する流体をより効率よく微細化できる。
According to the dispersion stirrer according to
請求項３に記載の分散攪拌機によれば、請求項１または２に記載の分散攪拌機の効果に加えて、気体供給源から供給される気体を気体貯留部に貯留して気体の圧力を安定させるとともに、気体貯留部内の気体を複数のオリフィスから吐出させてスパージャー効果を呈するため、安定した微細気泡を発生させることができる。
According to the dispersion stirrer of
請求項４に記載の分散攪拌機によれば、請求項１ないし３いずれかに記載の分散攪拌機の効果に加えて、分散攪拌機は、キャンドモータの特性により、液漏れのおそれがなく、どのような設置場所にも設置でき、さらに、高温、高圧、高真空の系にも使用できる。
According to the dispersion stirrer of
請求項５に記載の分散槽によれば、タンクに設けられた分散攪拌機により、タンク内の流体を分散し攪拌できる。しかも、ベンチュリ管を用いて流体を微細化する場合のように別途必要なポンプおよび攪拌機を必要としないため、安価な分散槽を提供することができる。 According to the dispersion tank of the fifth aspect , the fluid in the tank can be dispersed and stirred by the dispersion stirrer provided in the tank. In addition, since a separately required pump and stirrer are not required as in the case where the fluid is refined using a venturi tube, an inexpensive dispersion tank can be provided.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、説明の都合上、モータの回転軸に沿って分散槽側を上側、その逆である回転子側を下側とする。また、回転軸方向を上下方向とする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. For convenience of explanation, the dispersion tank side is defined as the upper side along the rotation axis of the motor, and the opposite of the rotor side is defined as the lower side. The rotation axis direction is the vertical direction.
図１および図２に第１の実施の形態を示す。図１は分散攪拌機および分散槽の断面図、図２は分散攪拌機の平面図である。 1 and 2 show a first embodiment. FIG. 1 is a sectional view of a dispersion stirrer and a dispersion tank, and FIG. 2 is a plan view of the dispersion stirrer.
図１において、11は分散攪拌機であり、この分散攪拌機11は、キャンドモータ12、このキャンドモータ12に取り付けられた固定部材としての固定ケーシング13、およびこの固定ケーシング13の内側に配置されキャンドモータ12の駆動によって回転する羽根車である回転体14とを備えている。
In FIG. 1, reference numeral 11 denotes a dispersion stirrer. The dispersion stirrer 11 includes a canned
キャンドモータ12は、回転子18に回転軸19が圧入固着され、この回転軸19の前後部にそれぞれスペーサ20，21が装着され、このスペーサ20，21を介して回転軸19が前後部の軸受22，23に回転自在に支持されている。これら軸受22，23は、各々前部軸受箱24、後部軸受箱25に挿入されて固定されている。
In the canned
前部軸受箱24は、固定子26を挿入固着した固定子枠27の前部フランジ28にボルト29にて締結固定され、後部軸受箱25はガスケット30を介して固定子枠27の後部端面31にボルト32にて液密に締結固定されている。
The front bearing
回転子18は非磁性で薄肉円筒状の回転子キャン33と側板34とが液密に溶着されて密封されており、固定子26は固定子枠27の端部と非磁性で薄肉円筒状の固定子キャン35とが液密に溶着されており、回転子18と固定子26とはキャン隙間36を介して対向配設されている。
The
後部軸受箱25には、潤滑液注入口37が一体に設けられている。固定子枠27の前部フランジ28には、前部軸受箱24に連通する潤滑液流路38が穿設され、この潤滑液流路38と連通するように潤滑液排出口39が設けられている。
The
回転軸19には回転軸19と共に回転するメカニカルシールの回転環40が固着され、この回転環40と回転摺動するメカニカルシールの固定環41によって軸封部42が形成されている。なお、ここではメカニカルシールを用いているが、条件によってはメカニカルシールをなくすことも可能であり、また、例えばグランドパッキン、Ｏリング、オイルシール、ＶＦシールなどの他のシール構造を用いてもよい。
A
メカニカルシールの固定環41は固定環支え43を介して軸封部支持体44に装着固定され、この軸封部支持体44は固定子枠27の前部フランジ28にボルト45にて液密に締結されている。
The fixed
軸封部支持体44および固定子枠27の前部フランジ28には気体供給路としての流体供給路46の一部を構成する供給孔47が穿設され、固定子枠27の前部フランジ28には供給孔47に連通する流体注入口48が形成されている。
The shaft sealing
また、固定ケーシング13は、キャンドモータ12の軸封部支持体44にボルト51にて締結されている。この固定ケーシング13には、軸封部支持体44に対向する円板状の取付部52、回転軸19に対向する円筒状の筒部53、回転体14の下面に対向する円板状の壁部としての下面側壁部54、および回転体14の外周面に対向する円筒状の外径側壁部55を備えている。
The fixed
固定ケーシング13の取付部52と軸封部支持体44との間、筒部53と回転軸19との間に、流体供給路46の一部を構成する隙間がそれぞれ形成されている。下面側壁部54と回転体14との間に臨む付近が流体供給路46の流体流出口56として形成されている。筒部53には、流体取入口としての複数の液体取入口57が形成されている。
Clearances forming a part of the
また、回転体14は、円盤61を備え、この円盤61の中心部に設けられたボス62がキャンドモータ12の回転軸19の先端に嵌合されているとともにボルト63により締結されている。
The rotating
回転体14の全周にわたって、回転体14と固定ケーシング13との間に流路64が形成されている。この流路64は、回転体14の下面と固定ケーシング13の下面側壁部54との間に径方向に形成される径方向流路64a、および回転体14の外周面と固定ケーシング13の外径側壁部55との間に上下方向に形成される環状隙間流路としての上下方向流路64bを備えている。径方向流路64aの中心側には、流体供給路46の流体流出口56および液体取入口57が連通されている。
A
回転体14の下面には、固定ケーシング13の下面側壁部54との間の径方向流路64aに位置し、回転体14の中心部を中心として放射状に配列される複数の遠心翼65が突設されている。これら回転体14の下面、遠心翼65、および固定ケーシング13の下面側壁部54により、径方向流路64aの中心側から外径側へ向けて流体を送る遠心ポンプ部66が形成されている。
On the lower surface of the
回転体14の上面には、上下方向流路64bから上方へ吐出する流体の流れ上に配置されるように位置し、回転体14の中心部を中心として放射状に配列される複数の攪拌翼67が突設されている。
A plurality of stirring
回転体14の外周面には、外径方向に突出する中間部より下側および上側に、固定ケーシング13の外径側壁部55に対して下方および上方へ向かって拡開するテーパー部68，69がそれぞれ形成されている。
On the outer peripheral surface of the
従って、上下方向流路64bには、下部側から上部側へ向かうに従って上下方向流路64bの間隙が縮小していく流路縮小部70が形成されているとともに、この流路縮小部70より上部側に、下部側から上部側に向かうに従って上下方向流路64bの間隙が拡大していく流路拡大部71が形成されている。これら流路縮小部70と流路拡大部71との間に上下方向流路64bの間隙が最も小さくなる間隙最小部72が形成されている。
Therefore, the
そして、これらキャンドモータ12、固定ケーシング13、および回転体14などにより、分散攪拌機11が構成されている。
The canned
また、図１において、75は分散槽で、この分散槽75は、タンク76内に貯留する液体などの第１の流体に、気体、タンク76内の液体と溶け合わない液体、および気泡を含む液体などの少なくともいずれか１つを含む他の流体である第２の流体を分散し攪拌させるものである。そして、分散槽75は、タンク76の底部にキャンドモータ12の固定子枠27の前部フランジ28が図示しないボルトによりガスケット77を介して液密に締結されており、タンク76内に固定ケーシング13および回転体14が配置された状態でタンク76に分散攪拌機11が取り付けられている。
In FIG. 1,
次に、図１および図２において、分散攪拌機11の動作を説明する。 Next, the operation of the dispersion stirrer 11 will be described with reference to FIGS.
なお、以下、タンク76内に貯留する流体を液体とし、このタンク76内の液体に分散攪拌機11で分散し攪拌する流体を気体として説明する。
In the following description, the fluid stored in the
キャンドモータ12に対して供給される潤滑液は、潤滑液注入口37より注入され、後部の軸受23を潤滑冷却し、キャン隙間36を通って回転子18と固定子26とを冷却し、前部の軸受22を潤滑冷却し、潤滑液排出口39より排出される。
The lubricating liquid supplied to the canned
潤滑液の極めて一部は、メカニカルシールの回転環40と固定環41の回転摺動を滑らかにし、軸封部42より流体供給路46へ流出する。この潤滑液としてタンク76内の液体が用いられた場合には、潤滑液の一部が流体供給路46つまりタンク76内へ流出しても問題ない。
A very part of the lubricating liquid smoothly rotates and slides between the
また、気体供給源から気体を流体注入口48より注入すると、気体は流体供給路46より回転体14の下面中心側に供給される。
Further, when gas is injected from the
そして、キャンドモータ12の回転軸19が回転すると、回転体14も一体に回転し、遠心翼65を主体とするポンプ作用により、流体供給路46から供給される気体と固定ケーシング13の液体取入口57から取り入れるタンク76内の液体との混合物を、径方向流路64aを通じて上下方向流路64bの下部に送り込む。
When the
上下方向流路64bの下部に送り込まれる気体と液体との混合物は、流路縮小部70、間隙最小部72、流路拡大部71の順に通過して回転体14の上面側に吐出され、つまりタンク76内に吐出される。
The mixture of the gas and the liquid sent to the lower part of the
気体と液体との混合物が流路縮小部70を経て流路拡大部71を通るとき、流路間隙の変化により気体と液体との混合物は流速が変化して圧力が変化し、気体が微細化される。この気体の微細化は、主として、気体の流速、気体の量、間隙最小部72および流路拡大部71の間隙寸法などによって決定される。例えば、気体の流速がある閾値以上であると、気泡の径が十分に小さくならず十分な微細化がなされない。この場合、微細化される気泡の径は、主として、間隙最小部72および流路拡大部71の間隙寸法によって調整することができる。一方、気体の流速が閾値以下になると、気泡の径は十分に小さくなって微細化される。
When the mixture of gas and liquid passes through the flow
さらに、固定ケーシング13と回転体14の回転面との間では、気体と液体との混合物にテイラー渦が生じ、気体が微細化される。このテイラー渦は、主に、流路縮小部70を構成する回転体14の回転面すなわちテーパー部68の付近で生じ、流路縮小部70の流路間隙が狭くなるに従って渦速度が速くなり、気体が微細化されやすくなる。
Furthermore, between the fixed
そのため、テイラー渦が生じることで微細化された気体を含む液体との混合物が、流路縮小部70を経て流路拡大部71を通ることで気体が再び微細化され、従って、気体が段階的に効率よく微細化される。
Therefore, the mixture with the liquid containing the gas refined by the Taylor vortex is passed through the flow
さらに、上下方向流路64bから気体と液体との混合物が吐出する側である回転体14の上面に攪拌翼67を配置でき、すなわち上下方向流路64bから上方へ吐出する気体と液体との混合物の流れ上に攪拌翼67を配置できるため、別途攪拌機を要することなく、上下方向流路64bを通じて効率よく微細化した気体を攪拌翼67によって効率よく分散し攪拌できる。
Further, the stirring
このように、分散攪拌機11では、固定ケーシング13と回転体14との間の上下方向流路64bに設けられた流路拡大部71がベンチュリ管と同様の効果を呈するとともに、回転体14の回転面と固定ケーシング13との間で気体と液体との混合物にテイラー渦が生じる効果を呈するため、これらの相乗効果によって上下方向流路64bを通過する気体と液体との混合物を効率よく微細化でき、さらに、回転体14には上下方向流路64bから気体と液体との混合物が吐出する側に攪拌翼67を配置できるため、上下方向流路64bで効率よく微細化した気体を効率よく分散し攪拌でき、従って、分散拡散の処理能力を向上できる。
As described above, in the dispersion stirrer 11, the flow channel enlarged
また、回転体14の下面および外周面に対向して固定ケーシング13を配置し、回転体14の下面に遠心翼65を設けているため、回転体14自体が遠心ポンプ羽根車と同様の作用効果を呈し、別途ポンプを要することなく流路64に対して液体をより確実に流すことができる。
Further, the fixed
また、分散攪拌機11は、キャンドモータ12の特性により、液漏れのおそれがなく、どのような設置場所にも設置でき、さらに、高温、高圧、高真空の系にも使用できる。
In addition, the dispersion stirrer 11 can be installed at any installation location without any risk of liquid leakage due to the characteristics of the canned
また、分散槽75は、タンク76に設けられた分散攪拌機11により、タンク76内の流体を分散し攪拌できる。しかも、ベンチュリ管を用いて流体を微細化する場合のように別途必要なポンプおよび攪拌機を必要としないため、安価な分散槽75を提供することができる。
Further, the
次に、図３および図４に第２の実施の形態を示す。図３は分散攪拌機および分散槽の断面図、図４は分散攪拌機の平面図である。 Next, FIGS. 3 and 4 show a second embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view of the dispersion stirrer and the dispersion tank, and FIG. 4 is a plan view of the dispersion stirrer.
この第２の実施の形態は、図１および図２に示した第１の実施の形態に対して、固定ケーシング13の外径側壁部55の内面の形状、および回転体14の外周面の形状を変更したものである。
This second embodiment is different from the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 in the shape of the inner surface of the outer diameter
固定ケーシング13の外径側壁部55の内面には、内径方向に突出する環状の突出部91が設けられ、この突出部91の中間部より下側および上側に、外径側壁部55に対して下方および上方へ向かって拡開するテーパー部92，93がそれぞれ形成されている。
An
回転体14の外周面は上下方向に平行な円筒面に形成されている。
The outer peripheral surface of the
固定ケーシング13の外径側壁部55と回転体14の外周面との間の上下方向流路64bには、下部側から上部側へ向かうに従って上下方向流路64bの間隙が縮小していく流路縮小部70が形成されているとともに、この流路縮小部70より上部側に、下部側から上部側に向かうに従って上下方向流路64bの間隙が拡大していく流路拡大部71が形成されている。これら流路縮小部70と流路拡大部71との間に上下方向流路64bの間隙が最も小さくなる間隙最小部72が形成されている。
In the
従って、上下方向流路64bには流路縮小部70、流路拡大部71および間隙最小部72が形成されているため、第１の実施の形態と同様に、気体と液体との混合物が流路縮小部70を経て流路拡大部71を通るとき、流路間隙の変化により気体と液体との混合物は流速が変化して圧力が変化し、気体が微細化される。さらに、固定ケーシング13と回転体14の回転面との間では、気体と液体との混合物にテイラー渦が生じ、気体が微細化される。なお、これら気体の微細化に関しては第１の実施の形態と同様である。
Accordingly, since the
次に、図５および図６に第３の実施の形態を示す。図５は分散攪拌機および分散槽の断面図、図６は分散攪拌機の平面図である。 Next, FIGS. 5 and 6 show a third embodiment. FIG. 5 is a sectional view of the dispersion stirrer and the dispersion tank, and FIG. 6 is a plan view of the dispersion stirrer.
この第３の実施の形態は、図１および図２に示した第１の実施の形態に対して、流路64を気体と液体との混合物が流れる方向が逆であって、流路64の上部側から下部側に流れる場合である。
The third embodiment is opposite to the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 in that the flow direction of the mixture of gas and liquid is reversed in the
固定ケーシング13は、軸封部支持体44に対向する円板状の取付部52、回転体14の外周面に対向する外径側壁部55、回転体14の上面に対向する壁部としての上面側壁部81を備えている。取付部52の中心には回転軸19が貫通する孔があり、この取付部52の孔に回転軸19との間を閉塞するシール82が配置されている。上面側壁部81の中央には液体取入口57が形成され、外径側壁部55には回転体14よりも下側位置に流体吐出口83が形成されている。
The fixed
回転軸19には、軸封部支持体44と固定ケーシング13との間つまり流体供給路46に連通するとともに回転軸19の上端に連通する連通孔84が形成されている。回転軸19の上端に回転体14を取り付けるボルト63には、ボルト63のねじ軸の先端からボルト63の頭部の側面にわたって連通する連通孔85が形成されており、この連通孔85が回転軸19の連通孔84に連通され、ボルト63の頭部の側面に連通する連通孔85の開口部分が流体流出口56として形成されている。これら連通孔84，85が流体供給路46の一部として構成されている。
The
回転体14の全周にわたって回転体14と固定ケーシング13との間に形成される流路64は、回転体14の上面と固定ケーシング13の上面側壁部81との間に径方向に形成される径方向流路64a、および回転体14の外周面と固定ケーシング13の外径側壁部55との間に上下方向に形成される上下方向流路64bを備えている。径方向流路64aの中心側には、流体供給路46の流体流出口56および液体取入口57が連通されている。
A
回転体14の上面には、固定ケーシング13の上面側壁部81との間の径方向流路64aに位置し、回転体14の中心部を中心として放射状に配列される複数の遠心翼65が突設されている。これら回転体14の上面、遠心翼65、および固定ケーシング13の上面側壁部81により、径方向流路64aの中心側から外径側へ向けて流体を送る遠心ポンプ部66が形成されている。
On the upper surface of the
回転体14の下面には、上下方向流路64bから下方へ吐出する流体の流れ上に配置されるように位置し、回転体14の中心部を中心として放射状に配列される複数の攪拌翼67が突設されている。
A plurality of stirring
回転体14の外周面には、外径方向に突出する中間部より上側および下側に、固定ケーシング13の外径側壁部55に対して上方および下方へ向かって拡開するテーパー部68，69がそれぞれ形成されている。
On the outer peripheral surface of the
従って、上下方向流路64bには、上部側から下部側へ向かうに従って上下方向流路64bの間隙が縮小していく流路縮小部70が形成されているとともに、この流路縮小部70より下部側に、上部側から下部側に向かうに従って上下方向流路64bの間隙が拡大していく流路拡大部71が形成されている。これら流路縮小部70と流路拡大部71との間に上下方向流路64bの間隙が最も小さくなる間隙最小部72が形成されている。
Therefore, the
そして、気体を流体注入口48より注入すると、気体は流体供給路46を通じてボルト63の流体流出口56から回転体14の上面中心側に供給される。
When gas is injected from the
キャンドモータ12の回転軸19が回転すると、回転体14も一体に回転し、遠心翼65を主体とするポンプ作用により、流体供給路46から供給される気体と固定ケーシング13の上面の液体取入口57から取り入れるタンク76内の液体との混合物を、径方向流路64aを通じて上下方向流路64bの上部に送り込む。
When the
上下方向流路64bの上部に送り込まれる気体と液体との混合物は、流路縮小部70、間隙最小部72、流路拡大部71の順に通過して回転体14の下面側に吐出され、固定ケーシング13の流体吐出口83からタンク76内に吐出する。
The mixture of gas and liquid sent to the upper part of the
気体と液体との混合物が流路縮小部70を経て流路拡大部71を通るとき、流路間隙の変化により気体と液体との混合物は流速が変化して圧力が変化し、気体が微細化される。さらに、固定ケーシング13との回転体14の回転面との間では、気体と液体との混合物にテイラー渦が生じ、気体が微細化される。なお、これら気体の微細化に関しては第１の実施の形態と同様である。
When the mixture of gas and liquid passes through the flow
そのため、テイラー渦が生じることで微細化された気体を含む液体との混合物が、流路縮小部70を経て流路拡大部71を通ることで気体が再び微細化され、従って、気体が段階的に効率よく微細化される。
Therefore, the mixture with the liquid containing the gas refined by the Taylor vortex is passed through the flow
さらに、上下方向流路64bから気体と液体との混合物が吐出する側である回転体14の下面に攪拌翼67を配置でき、すなわち上下方向流路64bから下方へ吐出する気体と液体との混合物の流れ上に攪拌翼67を配置できるため、別途攪拌機を要することなく、上下方向流路64bを通じて効率よく微細化した気体を攪拌翼67によって効率よく分散し攪拌できる。
Further, the stirring
このように、分散攪拌機11では、固定ケーシング13と回転体14との間の上下方向流路64bに設けられた流路拡大部71がベンチュリ管と同様の効果を呈するとともに、固定ケーシング13との間で回転体14の回転面に沿って気体と液体との混合物にテイラー渦が生じる効果を呈するため、これらの相乗効果によって上下方向流路64bを通過する気体と液体との混合物を効率よく微細化でき、さらに、回転体14には上下方向流路64bから気体と液体との混合物が吐出する側に攪拌翼67を配置できるため、上下方向流路64bで効率よく微細化した気体を効率よく分散し攪拌でき、従って、分散拡散の処理能力を向上できる。
As described above, in the dispersion stirrer 11, the flow channel enlarged
また、回転体14の上面および外周面に対向して固定ケーシング13を配置し、回転体14の上面に遠心翼65を設けているため、回転体14自体が遠心ポンプ羽根車と同様の作用効果を呈し、別途ポンプを要することなく流路64に対して液体をより確実に流すことができる。
Further, the fixed
次に、図７ないし図９に第４の実施の形態を示す。図７は分散攪拌機および分散槽の断面図、図８は分散攪拌機の平面図、図９は図８のＡ部を拡大した平面図である。 Next, FIGS. 7 to 9 show a fourth embodiment. 7 is a cross-sectional view of the dispersion stirrer and the dispersion tank, FIG. 8 is a plan view of the dispersion stirrer, and FIG. 9 is an enlarged plan view of a portion A in FIG.
この第４の実施の形態は、図１および図２に示した第１の実施の形態に対して、固定ケーシング13の外径側壁部55の内面の形状を変更したものである。
In the fourth embodiment, the shape of the inner surface of the outer diameter
固定ケーシング13の外径側壁部55の内面には、上下方向に沿った複数の溝部88が周方向に間隔をあけて所定のピッチで形成されている。溝部88は、断面半円状の窪み形状に形成されている。
On the inner surface of the outer diameter
そして、回転体14の回転時に、固定ケーシング13と回転体14の回転面との間のテーパー状の流路縮小部70において、溝部88の溝の深さより流路間隔がはるかに大きい部分では、気体と液体との混合物にテイラー渦が生じ、気体が微細化される。加えて、固定ケーシング13の外径側壁部55の内面に形成された複数の溝部88と回転体14の外周面との間では、回転体14の回転方向ａに対応して、複数の溝部88の個々の面に沿って気体と液体との混合物に回転渦89が発生する。その結果、テイラー渦と回転渦89との相乗効果により、より一層効率よく微細化できる。
And, at the time of rotation of the
従って、固定ケーシング13の外径側壁部55の内面に複数の溝部88を形成することにより、複数の溝部88の個々の面に沿って気体と液体との混合物に回転渦89が生じ、テイラー渦と複数の回転渦89との相乗効果により、上下方向流路64bを通過する気体をより一層効率よく微細化できる。
Therefore, by forming the plurality of
次に、図１０および図１１に第５の実施の形態を示す。図１０は分散攪拌機および分散槽の断面図、図１１は分散攪拌機の平面図である。 Next, FIGS. 10 and 11 show a fifth embodiment. FIG. 10 is a sectional view of the dispersion stirrer and the dispersion tank, and FIG. 11 is a plan view of the dispersion stirrer.
この第５の実施の形態は、図３および図４に示した第２の実施の形態に対して、回転体14の外周面の形状を変更したものである。
In the fifth embodiment, the shape of the outer peripheral surface of the
回転体14の外周面に、上下方向に沿った複数の溝部94が周方向に間隔をあけて所定のピッチで形成されている。溝部94は、断面半円状の窪み形状に形成されている。
A plurality of
そして、回転体14の回転時に、固定ケーシング13と回転体14の回転面との間のテーパー状の流路縮小部70において、溝の深さが小さければ、気体と液体との混合物にテイラー渦が生じ、気体が微細化される。加えて、回転体14の外周面に形成された複数の溝部94と固定ケーシング13の外径側壁部55との間では、複数の溝部94の個々の面に沿って気体と液体との混合物に回転渦（図９に示す回転渦89と同様）が発生する。その結果、テイラー渦と複数の回転渦との相乗効果により、より一層効率よく微細化できる。
When the
このように、回転体14の外周面に複数の溝部94を形成することにより、複数の溝部94の面に沿って気体と液体との混合物に複数の回転渦が生じ、テイラー渦と複数の回転渦との相乗効果により、上下方向流路64bを通過する気体をより一層効率よく微細化できる。
As described above, by forming the plurality of
次に、図１２および図１３に第６の実施の形態を示す。図１２は分散攪拌機および分散槽の断面図、図１３は分散攪拌機の平面図である。 Next, FIGS. 12 and 13 show a sixth embodiment. FIG. 12 is a cross-sectional view of the dispersion stirrer and the dispersion tank, and FIG. 13 is a plan view of the dispersion stirrer.
この第６の実施の形態は、図１および図２に示した第１の実施の形態に対して、流体供給路46および液体取入口57を変更したものである。
In the sixth embodiment, the
固定ケーシング13の下面に環状の気体貯留部97を形成する気体貯留部枠98が設けられ、気体貯留部枠98と軸封部支持体44との間に気体貯留部97と供給孔47とを接続する円筒状の接続管99が設けられている。
A gas
気体貯留部97の上面すなわち固定ケーシング13の下面側壁部54には気体貯留部97内の気体を流路64内に吐出する複数のオリフィス100が周方向に所定のピッチで形成されている。
A plurality of
また、回転体14には、この回転体14の中心寄り位置で上下面に貫通開口する複数の流体取入口57が周方向に所定のピッチで形成されている。
In addition, a plurality of
そして、気体を流体注入口48より注入すると、気体は、流体供給路46の供給孔47および接続管99を通じて気体貯留部97に一旦貯留され、この気体貯留部97から複数のオリフィス100を通じて微細化されて径方向流路64aに吐出される。
When gas is injected from the
キャンドモータ12の回転軸19が回転すると、回転体14も一体に回転し、遠心翼65を主体とするポンプ作用により、回転体14の液体取入口57からタンク76内の液体を径方向流路64aに取り入れ、複数のオリフィス100から吐出する微細化された気体と液体取入口57から取り入れるタンク76内の液体との混合物を、径方向流路64aから上下方向流路64bの下部に送り込む。
When the
上下方向流路64bの下部に送り込まれる気体と液体との混合物は、流路縮小部70、間隙最小部72、流路拡大部71の順に通過して回転体14の上面側に吐出され、つまりタンク76内に吐出される。上下方向流路64bを通じての気体の微細化および分散攪拌に関しては、第１の実施の形態と同様である。
The mixture of the gas and the liquid sent to the lower part of the
このように、気体供給源から供給される気体を気体貯留部97に貯留することにより、気体の圧力を安定させることができるとともに、気体貯留部97内の気体を複数のオリフィス100から吐出させてスパージャー効果を呈するため、安定した微細気泡を発生させることができる。
In this way, by storing the gas supplied from the gas supply source in the
次に、図１４に第７の実施の形態を示す。図１４は分散攪拌機および分散槽の断面図である。 Next, FIG. 14 shows a seventh embodiment. FIG. 14 is a cross-sectional view of a dispersion stirrer and a dispersion tank.
この第７の実施の形態は、図１２および図１３に示した第６の実施の形態に対して、液体取入口57を変更したものである。
In the seventh embodiment, the
液体取入口57が、回転体14ではなく、固定ケーシング13に形成されたものであって、取付部52と気体貯留部枠部98との間からタンク76内に臨む筒部53の部分に形成されている。
The
そして、回転体14の回転時において、遠心翼65を主体とするポンプ作用により、筒部53の液体取入口57からタンク76内の液体を流路64の径方向流路64aに取り入れることができる。なお、これ以外の動作は第６の実施の形態と同様である。
Then, during the rotation of the
次に、図１５に第８の実施の形態を示す。図１５は分散攪拌機および分散槽の断面図である。 Next, FIG. 15 shows an eighth embodiment. FIG. 15 is a cross-sectional view of a dispersion stirrer and a dispersion tank.
この第８の実施の形態は、図１２および図１３に示した第６の実施の形態に対して、液体取入口57を変更したものである。
In the eighth embodiment, the
液体取入口57が、ボルト63の軸中心に貫通して形成された貫通孔103と、この貫通孔103に連通し回転軸19および回転体14のボス62に径方向に貫通して形成された貫通孔104とで構成されている。この貫通孔104が流路64の径方向流路64aに連通されている。
A
そして、回転体14の回転時において、遠心翼65を主体とするポンプ作用により、液体取入口57である貫通孔103，104からタンク76内の液体を流路64の径方向流路64aに取り入れることができる。なお、これ以外の動作は第６の実施の形態と同様である。
Then, during the rotation of the
なお、本発明に係る分散攪拌機11の流路64の形状は上記各実施の形態で説明した形状にとらわれるものでなく、流路拡大部71が設けられるものならどのような形状でもよい。例えば、流路64には、流路縮小部70を設けなくてもよい。また、流路64に沿って、複数段の流路拡大部71を連続して設けてもよく、これにより流路64を通過する流体をより微細化できる。
The shape of the
また、分散攪拌機11は１本の回転軸19に回転体14を複数段設けた構成としてもよく、そうした場合には液体に分散し攪拌できる気体量を増大させることができる。
Further, the dispersion stirrer 11 may have a configuration in which a plurality of
また、分散攪拌機11の回転体14に流体を供給する部分の構成は、前記各実施の形態で説明した構成にとらわれるものでなく、問題なく流体が供給されるならどのような構成でもよい。
Further, the configuration of the portion for supplying the fluid to the
また、分散攪拌機11の固定部材として、前記実施の形態では固定ケーシング13を用いたが、この固定ケーシング13と同様の機能をタンク76の壁面の一部で構成し、あるいは、タンク76内に液体の流れを整えて効率よく液体を攪拌できるようにする管状のドラフトチューブを設置する場合には、固定ケーシング13と同様の機能をドラフトチューブの管壁の一部で構成し、固定ケーシング13を省略するようにしてもよい。
Further, although the fixed
また、前記実施の形態では固定部材である固定ケーシング13の内側に回転体14を配置したが、固定部材を円盤状や円筒状とし、この固定部材の周囲に環状の回転体を配置し、これら固定部材と回転体との間に流路を形成するようにしてもよい。
Further, in the above embodiment, the rotating
また、このように構成される分散攪拌機11および分散槽75は、タンク76内に貯留する液体などの第１の流体に、気体、タンク76内の液体と溶け合わない液体、および気泡を含む液体などの少なくともいずれか１つを含む他の流体である第２の流体を分散し攪拌させるものに限らず、懸濁液の２次粒子（１次粒子が凝集したもの）の１次粒子への分散、分散液中の液滴の微細化にも適用できる。
In addition, the dispersion stirrer 11 and the
11 分散攪拌機
12 キャンドモータ
13 固定部材としての固定ケーシング
14 回転体
19 回転軸
46 気体供給路としての流体供給路
54 壁部としての下面側壁部
55 外径側壁部
61 円盤
64 流路
64a 径方向流路
64b 環状隙間流路としての上下方向流路
65 遠心翼
67 攪拌翼
71 流路拡大部
75 分散槽
76 タンク
81 壁部としての上面側壁部
88，94 溝部
97 気体貯留部
100 オリフィス
11 Dispersing stirrer
12 Canned motor
13 Fixed casing as fixed member
14 Rotating body
19 rotation axis
46 Fluid supply path as gas supply path
54 Bottom side wall as wall
55 Outer diameter side wall
61 yen
64 channels
64a radial flow path
Up- down direction flow path as 64b annular clearance
65 Centrifugal blade
67 Stirring blade
71 Channel expansion section
75 Dispersion tank
76 tanks
81 Top side wall as wall
88, 94 groove
97 Gas reservoir
100 orifice
Claims (5)
前記回転体の一面および前記遠心翼に対向する壁部、および前記回転体の外周面に対向する円筒状の外径側壁部を有する固定部材と、
前記回転体の一面と前記固定部材の前記壁部との間で径方向に形成される径方向流路、および前記回転体の外周面と前記固定部材の前記外径側壁部との間に回転軸方向に設けられる環状隙間流路を有し、前記回転体の回転によって前記径方向流路に取り入れた流体が前記環状隙間流路へ流れて前記環状隙間流路から前記攪拌翼側に吐出する流路と、
前記回転体の外周面と前記固定部材の前記外径側壁部との間で前記流路の前記環状隙間流路内を流体が流れる方向に前記環状隙間流路の間隔が拡大するように設けられた流路拡大部と
を具備していることを特徴とする分散攪拌機。 A rotating body having a disk rotating around a rotating shaft, a centrifugal blade provided on one surface of the disk, and a stirring blade provided on the other surface of the disk ;
A fixing member having one surface of the rotating body and a wall portion facing the centrifugal blade, and a cylindrical outer diameter side wall portion facing the outer peripheral surface of the rotating body ;
A radial flow path formed in a radial direction between one surface of the rotating body and the wall portion of the fixing member, and rotation between an outer peripheral surface of the rotating body and the outer diameter side wall portion of the fixing member. an annular clearance passage that is provided in the axial direction, discharged from the rotary member the annular clearance passage in fluid taken into the radial flow passage to flow into the annular clearance passage by rotation of the stirring blade side And a flow path
Between the outer peripheral surface of the rotating body and the outer diameter side wall portion of the fixing member, the interval of the annular gap channel is increased in the direction in which the fluid flows in the annular gap channel of the channel. dispersing agitator, characterized in that it comprises the other flow path enlarged portion.
ことを特徴とする請求項１に記載の分散攪拌機。 Wherein the rotating body and at least one of said fixed member facing surface, dispersing stirrer of claim 1 in which a plurality of grooves is characterized in that it is formed along the rotation axis direction.
ことを特徴とする請求項１または２に記載の分散攪拌機。 A gas storage section that stores gas supplied from a gas supply source, and a plurality of orifices that discharge gas in the gas storage section, and guides gas discharged from the plurality of orifices of the gas storage section to the flow path. The dispersion stirrer according to claim 1 or 2 , further comprising a gas supply path.
ことを特徴とする請求項１ないし３いずれかに記載の分散攪拌機。 The dispersion stirrer according to any one of claims 1 to 3 , further comprising a canned motor that rotationally drives the rotating body.
このタンクに設けられた請求項４記載の分散攪拌機と
を具備していることを特徴とする分散槽。 A tank for storing fluid;
A dispersion tank comprising the dispersion stirrer according to claim 4 provided in the tank.
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