JPH0975699A - 撹拌装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低粘度から高粘度までの広い粘度域の流体を
均一にかつ効率良く撹拌混合できる撹拌装置を提供す
る。 【構成】 この発明による撹拌装置は、撹拌槽１と、撹
拌槽１内に回転可能に支持された回転軸２と、撹拌槽１
内で回転可能に回転軸２に固定された撹拌翼１０とを備
え、撹拌翼１０は回転軸２に対して傾斜して径方向かつ
上方に延びる第１の上部翼７と、第１の上部翼７の下方
に配置されかつ回転軸２に対して傾斜して径方向かつ下
方に延びる第２の上部翼８と、第２の上部翼８に接近し
て配置されかつ撹拌槽１の底面付近まで回転軸２から下
方かつ径方向に延びる下部翼９とを有し、第１及び第２
の上部翼７、８は下部翼９と略同一の半径で延出する部
分を有しかつ回転軸方向に所定の間隔Ｃで接近して配置
され、第１の上部翼７の下辺部７a及び第２の上部翼８
の上辺部８aは互いに軸方向に重複する部分を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は撹拌装置、特に低
粘度から高粘度までの広い粘度域の流体を速やかにかつ
均一に撹拌混合できる撹拌装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】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
た撹拌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いる。

【０００３】例えば、特開平５−４９８９０号公報に
は、竪型円筒状の撹拌槽内中心部に回転軸を垂設し、こ
の回転軸に複数のパドル翼を上下多段に装着すると共
に、最下段のパドル翼を撹拌槽の底面に近接させて配置
し、かつ上段に位置する各パドル翼を上下で近接する下
段のパドル翼に対して９０度未満の交差角度で回転方向
に先行させて配置した撹拌装置が開示されている。この
撹拌装置では、上下段のパドル翼を９０度未満の交差角
度で配置することにより、撹拌槽全体に及ぶ１つの大き
な循環流が形成されるので、遷移流から層流域に至る撹
拌操作条件下における流体の撹拌効率を大幅に向上する
ことができる利点を有する。また、特公平１−３７１７
３号公報には、撹拌槽内中心部に槽外から回転可能な撹
拌軸を配設し、撹拌槽の底壁面に下端部を摺接させて槽
底部に配置されるボトムパドルを撹拌軸に装着し、アー
ム部分及びアーム部分と直角方向に延びるストリップか
ら構成される格子翼を撹拌軸のボトムパドルより上位部
分に装着すると共に、撹拌槽の側壁面に下部から上部ま
で軸方向に沿う複数本の邪魔板を間隔をおき配設した撹
拌機が開示されている。この撹拌機では、ボトムパドル
により槽底部の液体が半径方向に吐出されて槽側壁面に
衝突し、邪魔板により槽内の液体が円運動を抑制されて
槽上部へ上昇させられ、格子翼のアーム部分とストリッ
プにより槽内を下降中の液体が剪断細分化されると共に
この細分化された液体がアーム部分とストリップの後側
に発生する微細渦に巻込まれて混合される。したがっ
て、細分化された液体をそれぞれ混合することにより撹
拌槽内全体の液体を混合できるので、撹拌所要動力が小
さくて済むと共に低速回転撹拌時（低所要動力時）の混
合性能を向上させることができる利点を有する。また、
特開平６−１９８１５５号公報には、上下方向に配置さ
れた回転する撹拌軸を撹拌槽内に設置し、撹拌軸の軸心
に対して平行に配置された垂直平板翼及び垂直平板翼と
反対方位に配置され下降流を発生するように撹拌軸の軸
心に対して傾斜角を持つ複数の傾斜平板翼よりなる翼群
の複数個を上下方向に配置して撹拌軸に取付け、隣接す
る前記翼群の垂直平板翼と傾斜平板翼との方位を互いに
ずらせた撹拌装置が開示されている。この撹拌装置で
は、垂直平板翼により撹拌槽内壁面付近の被処理物に上
昇流を生じさせ、傾斜平板翼により撹拌槽内中心部付近
の被処理物に下降流を生じさせることによって、撹拌槽
内全域に亘る流動が形成されるので、２種類以上の異な
る粘度の液体を迅速でかつ効率良く混合させることがで
きる利点を有する。

【０００４】また、撹拌槽１と、撹拌槽１内に回転可能
に支持された回転軸２と、撹拌槽１内で回転可能に回転
軸２に固定されかつ回転軸２に対して傾斜して径方向か
つ上下方向に延びる一対の半楕円形状の上部翼３と上部
翼３に接近して配置されかつ撹拌槽１の底面付近まで回
転軸２から下方かつ径方向に延びる下部翼４とを有する
撹拌翼５と、撹拌槽１の内壁と撹拌翼５との間に設けら
れた邪魔板６とを備えた撹拌装置を図１４及び図１５に
示す。図１４及び図１５の撹拌装置では、大きな上下方
向の循環流を半楕円形状の上部翼３により発生させるこ
とができるので、撹拌槽１内の液体を速やかにかつ効率
良く撹拌混合できる利点を有する。低粘度領域の液体の
撹拌混合に使用される撹拌装置の撹拌翼には、例えば図
１６に示すように４枚パドル翼１６aを上下２組設けて
成る４枚ピッチドパドル翼１６が使用され、高粘度領域
の液体の撹拌混合に使用される撹拌装置の撹拌翼には、
例えば図１７に示すように螺旋状のリボン羽根部材１７
aを一対に設けて成るヘリカルリボン翼１７が使用され
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の撹拌
装置では撹拌槽内の液体が中粘度以上になると上下方向
の循環流が弱くなるため、撹拌槽内の液体の流動が悪化
して撹拌流が上下方向に分割され、撹拌槽内全体の液体
を均一に撹拌混合できない欠点があった。また、図１４
に示す撹拌装置では撹拌槽内の液体の粘度が高くなるに
つれて、図１８に示すように半楕円形状の上部翼３の下
端３aにて径方向外側への液体の流れが生じ、撹拌槽１
内の液体を下部翼４に引き込む流れが弱くなる。図１４
に示す撹拌装置において、撹拌槽１内を粘度７４Ｐの水
飴水溶液で満たしかつその水溶液中に粒子径４.４ｍｍ
のトレーサ粒子（ＰＭＭＡ粒子）を混入させ、撹拌翼３
の回転数を９０ｒｐｍとして運転した場合の撹拌槽１内
のトレーサ粒子の流動軌跡及び到達深度を図１９(Ａ)及
び(Ｂ)にそれぞれ示す。即ち、図１９(Ａ)の太線はトレ
ーサ粒子が最も高頻度に流れる軌跡を示し、図１９(Ｂ)
は液面から槽底部までを深さ方向に１０分割したときの
各々の分割箇所におけるトレーサ粒子の存在する頻度を
百分率で示したものである。図１９(Ａ)及び(Ｂ)から撹
拌槽１内のトレーサ粒子が槽底部まで到達する頻度が低
いことがわかる。このため、撹拌槽１内に発生する循環
流が槽底部まで到達せず、撹拌槽１の底面付近の液体を
十分に撹拌できない欠点があった。

【０００６】撹拌装置の混合性能は、例えばヨード−ハ
イポ水溶液等の脱色反応を利用して脱色までに要する時
間で評価することができる。図７の対数グラフのＢ線及
びＣ線は、それぞれ図１６に示す４枚ピッチドパドル翼
１６を備えた撹拌装置及び図１７に示すヘリカルリボン
翼１７を備えた撹拌装置においてヨード−ハイポ水溶液
の撹拌混合による脱色反応を行なった場合のレイノルズ
数Ｒeと無次元混合時間数Ｎ_TMとの関係を示したもので
ある。ここで、レイノルズ数Ｒeはその数が大きいほど
撹拌槽１内の液体の粘度が低いことを示し、無次元混合
時間数Ｎ_TMは撹拌翼の回転数にヨード−ハイポ水溶液の
脱色に要する時間、即ち脱色時間を乗じた値を示す。図
７のＢ線に示すように、図１６に示す４枚ピッチドパド
ル翼１６の場合は、レイノルズ数Ｒeが１００以上の比
較的粘度が低い領域では無次元混合時間数Ｎ_TMが小さく
脱色時間が短いので混合が早いが、Ｒeが１００以下で
は急激に無次元混合時間数Ｎ_TMが増加し混合性能が低下
する。また、図７のＣ線に示すように、図１７に示すヘ
リカルリボン翼１７の場合は、レイノルズ数Ｒeが１０
０以下の比較的粘度が高い領域では無次元混合時間数Ｎ
_TMの変化が比較的小さく混合性能が優れるが、Ｒeが１
００以上の低粘度領域では図１６の４枚ピッチドパドル
翼１６に比較して混合性能が低下する。このため、液体
の粘度に応じて図１６の４枚ピッチドパドル翼１６の類
の低粘度翼と図１７に示すヘリカルリボン翼１７の類の
高粘度翼とを使い分けなければならない。したがって、
従来の撹拌装置では、重縮合反応等の液体の粘度が広い
範囲で変化する場合において１種類の撹拌翼で速やかに
かつ効率よく撹拌混合できない欠点があった。

【０００７】そこで、この発明では低粘度から高粘度ま
での広い粘度域の流体を速やかにかつ均一に撹拌混合で
きる撹拌装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明による撹拌装置
は、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撹拌翼と
を備え、撹拌翼は回転軸に対して傾斜して径方向かつ上
方に延びる第１の上部翼と、第１の上部翼の下方に配置
されかつ回転軸に対して傾斜して径方向かつ下方に延び
る第２の上部翼と、第２の上部翼に接近して配置されか
つ撹拌槽の底面付近まで回転軸から下方かつ径方向に延
びる下部翼とを有し、第１の上部翼及び第２の上部翼は
下部翼と略同一の半径で延出する部分を有しかつ回転軸
方向に所定の間隔で接近して配置され、第１の上部翼の
下辺部及び第２の上部翼の上辺部は互いに軸方向に重複
する部分を有する。図示の実施例では、第１の上部翼は
撹拌槽内の液体を下方に移動させ、第２の上部翼は第１
の上部翼との重複部分に発生する吸引力により撹拌槽内
の液体を槽底部に移動させ、下部翼は撹拌槽内の槽底部
の液体を径方向外側に移動させるので、液体は撹拌槽の
内壁に沿って上方に移動される。第１の上部翼及び第２
の上部翼はそれぞれ回転軸に対して対称に配置された一
対の四半楕円形状の平板から構成され、第１及び第２の
上部翼一対で半楕円形上部翼を形成する。第１の上部翼
の上端及び第２の上部翼の下端間の水平面距離ｄと第１
及び第２の上部翼の回転軸方向の間隔Ｃとの比の範囲は
０.０５≦Ｃ／ｄ≦０.６が望ましく、水平面に対する第
１及び第２の上部翼の傾斜角度θの範囲は３０°≦θ≦
６０°が望ましい。また、撹拌槽の内壁と撹拌翼との間
に邪魔板が設けられている。邪魔板は撹拌翼の径方向端
部に近接して設けられている。更に、第２の上部翼の底
辺部に下部翼の上辺部と軸方向に重複する部分を設けて
もよい。

【０００９】第１及び第２の上部翼と下部翼とからなる
撹拌翼を回転させると、第１の上部翼により撹拌槽内の
液体が下方に移動され、下方に移動された液体が更に第
２の上部翼により槽底部に移動される。このとき、第１
の上部翼と第２の上部翼の下面側に正圧が発生し上面側
に負圧が発生するので、第１の上部翼の下辺部と第２の
上部翼の上辺部との重複部分に吸引力が発生し、第１の
上部翼により下方に移動された撹拌槽内の液体が前記重
複部分を通じて第２の上部翼により槽底部に確実に引き
込まれる。第２の上部翼により槽底部に引き込まれた液
体は下部翼により径方向外側に移動され、更にこの液体
は撹拌槽の内壁に沿って上方に移動される。これによっ
て、撹拌槽内の液体に比較的強力でかつ槽底部まで到達
する大きな循環流が発生するので、低粘度から高粘度ま
での広い粘度域の液体を速やかにかつ効率良く撹拌混合
できる。また、第１の上部翼と第２の上部翼との重複部
分に発生する吸引力により撹拌槽内の液体を槽底部まで
確実に引き込むことができるので、撹拌槽内全体の液体
を速やかにかつ均一に撹拌混合できる。また、第１及び
第２の上部翼をそれぞれ一対の四半楕円形状の平板から
構成して第１及び第２の上部翼一対で一対の半楕円形上
部翼を形成した場合は、翼を径方向一杯まで広く伸ばす
ことができるので、撹拌槽内の液体を隅々まで撹拌でき
る。更に、撹拌槽の内壁と撹拌翼との間に邪魔板を設け
た場合は、撹拌翼の回転方向に沿う液体の流れを阻止し
て上昇流に変え、槽内の循環流を促進することができ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、この発明による撹拌装置の
最良の実施の形態を図１〜図１１に基づいて説明する。
但し、これらの図面では図１４〜図１９と実質的に同一
の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。こ
の発明による撹拌装置は、図１に示すように、図１４に
示す撹拌装置における撹拌翼５の代わりに、回転軸２に
対して傾斜して径方向かつ上方に延びる第１の上部翼７
と、第１の上部翼７の下方に配置されかつ回転軸２に対
して傾斜して径方向かつ下方に延びる第２の上部翼８
と、第２の上部翼８に接近して配置されかつ撹拌槽１の
底面付近まで回転軸２から下方かつ径方向に延びる下部
翼９とを有する撹拌翼１０を設けたものである。第１の
上部翼７及び第２の上部翼８は、下部翼９と略同一の半
径で延出する部分を有し、上下方向に間隔Ｃで接近して
配置される。したがって、第１の上部翼７の下辺部７a
及び第２の上部翼８の上辺部８aは互いに軸方向に重複
する部分を有する。第１の上部翼７の上端７b及び第２
の上部翼８の下端８b間の水平面距離ｄと第１及び第２
の上部翼７、８の上下方向の間隔Ｃとの比の範囲は０.
０５≦Ｃ／ｄ≦０.６が望ましく、また水平面に対する
第１及び第２の上部翼７、８の傾斜角度θの範囲は３０
°≦θ≦６０°が望ましい。図１に示す例においては、
Ｃ／ｄ＝０.１３、θ＝４５°である。

【００１１】図２に示すように、第１の上部翼７及び第
２の上部翼８はそれぞれ回転軸２に対して対称に配置さ
れた一対の四半楕円形状の平板１１から構成され、図３
に示すように第１及び第２の上部翼７、８一対で半楕円
形上部翼を形成する。また、図４に示すように、下部翼
９は回転軸２に対して平行に下方へ延出しかつ対称に配
置された一対の平板１２から構成され、下部翼９の一対
の平板１２の両端辺にはそれぞれ回転方向に対する後退
角が４５°の折曲部１２aが形成されている。更に、下
部翼９の一対の平板１２の底辺には撹拌槽１の底皿部と
の接触を避けるための傾斜部１２bが形成されている。
図５に示すように、邪魔板６は撹拌槽１の円周方向に三
箇所設けられ、撹拌翼１０の径方向端部１０aに近接し
ている。その他の構成は図１４に示す撹拌装置と同一で
ある。

【００１２】回転軸２を矢印方向に回転させることによ
って第１及び第２の上部翼７、８と下部翼９とが回転
し、第１の上部翼７は撹拌槽１内の液体を下方に移動さ
せ、第２の上部翼８は第１の上部翼７により下方に移動
された液体を更に撹拌槽１の底部に移動させる。このと
き、第１の上部翼７の表面７cにかかる圧力と第２の上
部翼８の背面８cの負圧とにより、第１の上部翼７の下
辺部７aと第２の上部翼８の上辺部８aとの重複部分に吸
引力が発生する。このため、図６に示すように第１の上
部翼７により下方に移動された撹拌槽１内の液体が重複
部分に引き込まれて更に下方へ押し出され、第２の上部
翼８により撹拌槽１の底部に確実に引き込まれる。撹拌
槽１の底部に引き込まれた液体は下部翼９により径方向
外側に移動され、邪魔板６により撹拌翼１０の回転方向
に沿う液体の流れが阻止される。これにより、撹拌槽１
内の液体は撹拌槽１の内壁に沿って上方に移動される。
このとき、第１及び第２の上部翼７、８により液体を下
方へ移動させる量と下部翼９により液体を径方向外側に
移動させる量とが平衡して液体の流れが連続し、また撹
拌翼１０の面積が比較的大きくかつ撹拌翼１０の径方向
端部１０aと邪魔板６との間の間隙が極めて狭いので、
撹拌槽１内の液体に比較的強力でかつ槽底部まで到達す
る大きな循環流が発生する。図１の撹拌装置においてヨ
ード−ハイポ水溶液の撹拌混合による脱色反応を行なっ
た場合のレイノルズ数Ｒeと無次元混合時間数Ｎ_TMとの
関係を図７の対数グラフのＡ線に示す。図７によれば、
図１の撹拌装置の場合（Ａ線）は、図１６に示す４枚ピ
ッチドパドル翼を備えた撹拌装置の場合（Ｂ線）及び図
１７に示すヘリカルリボン翼を備えた撹拌装置の場合
（Ｃ線）に比較して幅広い粘度域に亘り無次元混合時間
数Ｎ_TMが小さいので、脱色時間が短いことがわかる。こ
のため、低粘度から高粘度までの広い粘度域に亘って撹
拌槽１内の液体を速やかにかつ効率良く撹拌混合でき
る。また、第１の上部翼７と第２の上部翼８との重複部
分に発生する吸引力により撹拌槽１内の液体を底部まで
確実に引き込むことができるので、撹拌槽１内全体の液
体を速やかにかつ均一に撹拌混合できる。更に、この例
では第１及び第２の上部翼７、８一対で一対の半楕円形
上部翼を形成するので、翼を径方向一杯まで広く伸ばす
ことができ、邪魔板６とのクリアランスを小さくして槽
内の液体を隅々まで撹拌できる。また、下部翼９の一対
の平板１２の両端辺にそれぞれ折曲部１２aが形成され
ているので、撹拌槽１の底部の液体を径方向外側へ速や
かに移動させることができる。また、下部翼９の一対の
平板１２の底辺に傾斜部１２bが形成されているので、
翼を下方に広く伸ばすことができ、撹拌槽１の底皿部と
のクリアランスを小さくして槽内の液体を隅々まで撹拌
できる。

【００１３】

【実施例】図１に示す撹拌装置において、前述の図１４
に示す撹拌装置と同様に撹拌槽１内を粘度７４Ｐの水飴
水溶液で満たしかつその水溶液中に粒子径４.４ｍｍの
トレーサ粒子（ＰＭＭＡ粒子）を混入させ、撹拌翼３の
回転数を９０ｒｐｍとして運転した場合の撹拌槽１内の
トレーサ粒子の流動軌跡及び到達深度を図８(Ａ)及び
(Ｂ)にそれぞれ示す。ここで、図１９(Ａ)及び(Ｂ)と図
８(Ａ)及び(Ｂ)とを比較すると、図１に示す撹拌装置に
おける水溶液中のトレーサ粒子が槽底部まで到達する頻
度が高いので、撹拌槽１内の液体に発生する循環流が槽
底部まで到達し、撹拌槽１内全体の液体を速やかにかつ
均一に撹拌混合できることがわかる。なお、図１に示す
撹拌装置の各部寸法は図９に示すような関係となるよう
に設定されている。

【００１４】［比較例１］図１の撹拌装置において、第
１及び第２の上部翼７、８の傾斜角度θを４５°一定と
しかつＣ／ｄの値を０.０５、０.１３、０.６として撹
拌混合によりヨード−ハイポ水溶液の脱色反応を行なっ
た場合のレイノルズ数Ｒeが９のときの脱色時間を表１
に示す。但し、この比較例では撹拌槽１の容量を１０リ
ットル、撹拌翼１０の回転数を８４ｒｐｍとして比較を
行なった。また、ヨード−ハイポ水溶液は粘度５０Ｐの
水飴水溶液中にヨードが１に対してハイポが１.２の割
合で含有して成る。

【表１】 表１に示すように、第１の上部翼７の上端７b及び第２
の上部翼８の下端８b間の水平面距離ｄと第１及び第２
の上部翼７、８の上下方向の間隔Ｃとの比Ｃ／ｄの値が
０.１３の場合が最も脱色時間、即ち脱色に要する時間
が短いので、Ｃ／ｄの値が０.１３に近いほど混合の効
率が良いことがわかる。この場合、第１及び第２の上部
翼７、８により水溶液を下方向へ移動させる量と下部翼
９により水溶液を径方向外側に移動させる量とが平衡し
て水溶液の流れが連続し、槽内全体を流れる循環流が形
成されるためと考えられる。Ｃ／ｄの値が０.０５の場
合は、第１及び第２の上部翼７、８の重複部分に吸い込
まれる水溶液の量が減少するので、第２の上部翼８の下
端８b付近にて径方向外側への水溶液の流れが生じる。
このため、槽底部まで水溶液が移動し難くなり、混合の
効率が低下する。したがって、Ｃ／ｄ＝０.１３の場合
に比較してヨード−ハイポ水溶液の脱色時間が長くな
る。また、Ｃ／ｄの値が０.６の場合は、第１及び第２
の上部翼７、８の上下方向の間隔が広くなるので、第１
及び第２の上部翼７、８の重複部分に発生する吸引力が
弱くなり、第１及び第２の上部翼７、８により水溶液を
槽底部に押し下げる力が低下する。このため、槽内に発
生する循環流の流速が遅くなるので、水溶液が槽内を循
環する平均循環時間が長くなり、混合の効率が低下す
る。したがって、この場合においてもＣ／ｄ＝０.１３
の場合に比較してヨード−ハイポ水溶液の脱色時間が長
くなる。よって、上記の比較例１から第１の上部翼７の
上端７b及び第２の上部翼８の下端８b間の水平面距離ｄ
と第１及び第２の上部翼７、８の上下方向の間隔Ｃとの
比Ｃ／ｄの値は、０.０５≦Ｃ／ｄ≦０.６の範囲に設定
するのが望ましく、またＣ／ｄの値は０.１３に設定す
るのが最良であることがわかる。

【００１５】［比較例２］次に、図１の撹拌装置におい
て、Ｃ／ｄの値を０.１３一定としかつ第１及び第２の
上部翼７、８の傾斜角度θを３０°、４５°、６０°と
して撹拌混合によりヨード−ハイポ水溶液の脱色反応を
行なった場合のレイノルズ数Ｒeが９のときの脱色時間
を表２に示す。但し、この比較例では撹拌槽１の容量を
１０リットル、撹拌翼１０の回転数を８４ｒｐｍとして
比較を行なった。また、ヨード−ハイポ水溶液は粘度５
０Ｐの水飴水溶液中にヨードが１に対してハイポが１.
２の割合で含有して成る。

【表２】 表２に示すように、第１及び第２の上部翼７、８の傾斜
角度θが４５°の場合が最も脱色時間が短いので、傾斜
角度θが４５°に近いほど良好な槽内循環が得られるこ
とがわかる。第１及び第２の上部翼７、８の傾斜角度θ
が３０°の場合は、槽底面から液面までの高さに対して
撹拌翼の高さを充分に高くできないので、液面付近の水
溶液の撹拌が充分に行なわれず、停滞気味になる。ま
た、第１及び第２の上部翼７、８と下部翼９との液体吐
出量のバランスにおいて、第１及び第２の上部翼７、８
の下方向への液体吐出量が下部翼９の上方向への液体吐
出量より少ないため、撹拌槽１内の循環流が上下に分割
され円滑な槽内循環が得られない。したがって、θ＝４
５°の場合に比較してヨード−ハイポ水溶液の脱色時間
が長くなる。また、第１及び第２の上部翼７、８の傾斜
角度θが６０°の場合は、第１及び第２の上部翼７、８
の下方向への液体吐出量に比較して径方向外側への液体
吐出量が増加し、水溶液を槽底部へ押しやる量が減少す
るので、撹拌槽１内の循環流が上下に分割され円滑な槽
内循環が得られない。したがって、この場合においても
θ＝４５°の場合に比較してヨード−ハイポ水溶液の脱
色時間が長くなる。よって、上記の比較例２から水平面
に対する第１及び第２の上部翼７、８の傾斜角度θは３
０°≦θ≦６０°の範囲に設定するのが望ましく、また
θは４５°に設定するのが最良であることがわかる。

【００１６】［比較例３］更に、槽底部近傍に錨型のア
ンカー翼を備えた従来の撹拌装置と図１に示す撹拌装置
とにおいて、ヨードを含む粘度５０Ｐの水飴水溶液にハ
イポを添加して各々撹拌混合により脱色反応を行なった
場合の水溶液の脱色経過を図１０及び図１１にそれぞれ
示す。但し、従来の撹拌装置におけるアンカー翼の回転
数は６６ｒｐｍ、レイノルズ数Ｒeは１１.４であり、図
１の撹拌装置における撹拌翼１０の回転数は９３ｒｐ
ｍ、レイノルズ数Ｒeは８.９である。また、双方の単位
容積当たりの消費動力は共に１.０ｋｗ／ｍ³、水飴水溶
液中のヨードとハイポの含有比は１：１.２である。図
１０及び図１１によれば、３００秒後において従来の撹
拌装置に比較して図１の撹拌装置の方が邪魔板６、第１
及び第２の撹拌翼７、８及び下部翼９等が明確に現われ
ているので、略槽内全体に亘り脱色が完了していること
がわかる。ちなみに図１０には示していないが、従来の
撹拌装置において槽内全体に亘り脱色が完了する時間は
４００秒後である。したがって、図１の撹拌装置では従
来の撹拌装置に比較して撹拌槽１内全体の水溶液を速や
かにかつ均一に撹拌混合できることがわかる。

【００１７】この発明の実施態様は前記の実施の形態に
限定されず、変更が可能である。例えば、上記の実施の
形態では一対の四半楕円形状の平板１１で構成された第
１及び第２の上部翼７、８一対で半楕円形上部翼を形成
した例を示したが、第１及び第２の上部翼７、８の形状
は半楕円形に限定されず、種々の形状にすることができ
る。例えば、図１２及び図１３に示すように一辺に傾斜
部１３aを有する一対の台形状の平板１３で第１及び第
２の上部翼１４、１５を構成し、各上部翼１４、１５一
対で半六角形上部翼を形成してもよい。また、第２の上
部翼８の下端部は下部翼９の上辺部と軸方向に重複する
部分を含んでもよい。

【００１８】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば低粘度
から高粘度までの広い粘度域の流体を速やかにかつ均一
に撹拌混合できるので、重縮合反応等の流体の粘度が広
い範囲で変化する場合でも撹拌翼を交換することなく使
用できると共に撹拌効率を向上して高品質の重合体を得
ることが可能となる。また、撹拌槽の内壁と撹拌翼との
間に邪魔板を設けた場合は、撹拌翼の回転方向に沿う液
体の流れを阻止して上昇流に変え、槽内の循環流を促進
する効果が得られる。また、高発熱重合に対して撹拌槽
内に冷却コイルを垂直バッフル状又はヘリカルコイル状
に設置した場合においても、冷却コイルによって邪魔板
を設けた場合と同様の効果が得られ、槽内の循環流が促
進される利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明による撹拌装置の最良の実施の形態
を示す側断面図

【図２】 図１の撹拌装置で使用する第１およぴ第２の
上部翼の形状を示す斜視図

【図３】 図１の撹拌装置の正面断面図

【図４】 図１の撹拌装置で使用する下部翼の形状を示
す斜視図

【図５】 図１の撹拌装置の平面断面図

【図６】 図１の撹拌装置の第１及び第２の上部翼にお
ける液体の流れを示す側断面図

【図７】 各種撹拌装置の脱色反応時におけるレイノル
ズ数Ｒeと無次元混合時間数Ｎ_TMとの関係を示すグラフ

【図８】 図１の撹拌装置の液体中のトレーサ粒子の流
動軌跡を示す一部正面断面図及び撹拌槽の各分割箇所に
おけるトレーサ粒子の存在頻度を示すグラフ

【図９】 図１の撹拌装置の各部寸法の関係を示す三断
面図

【図１０】 アンカー翼を備えた撹拌装置におけるヨー
ド−ハイポ混合液の脱色経過を示す図

【図１１】 図１の撹拌装置におけるヨード−ハイポ混
合液の脱色経過を示す図

【図１２】 この発明の他の実施の形態における第１及
び第２の上部翼の形状を示す斜視図

【図１３】 図１２の第１及び第２の上部翼の正面図及
び平面図

【図１４】 撹拌装置の従来例を示す側断面図

【図１５】 図１４の撹拌装置で使用する上部翼の形状
を示す斜視図及び平面図

【図１６】 ４枚ピッチドパドル翼の形状を示す斜視図

【図１７】 ヘリカルリボン翼の形状を示す斜視図

【図１８】 図１４の撹拌装置の上部翼における液体の
流れを示す側断面図

【図１９】 図１４の撹拌装置の液体中のトレーサ粒子
の流動軌跡を示す一部正面断面図及び撹拌槽の各分割箇
所におけるトレーサ粒子の存在頻度を示すグラフ

【符号の説明】

１．．．撹拌槽、２．．．回転軸、３．．．上部翼、３
a．．．下端、４．．．下部翼、５．．．撹拌翼、
６．．．邪魔板、７．．．第１の上部翼、７a．．．下
辺部、７b．．．上端、７c．．．表面、８．．．第２の
上部翼、８a．．．上辺部、８b．．．下端、８c．．．
背面、９．．．下部翼、１０．．．撹拌翼、１０
a．．．径方向端部、１１，１２．．．一対の平板、１
２a．．．折曲部、１２b．．．傾斜部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 城野 三千男 東京都豊島区高田３−29−５ 綜研化学株 式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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
   た撹拌翼とを備えた撹拌装置において、 撹拌翼は、回転軸に対して傾斜して径方向かつ上方に延
   びる第１の上部翼と、第１の上部翼の下方に配置されか
   つ回転軸に対して傾斜して径方向かつ下方に延びる第２
   の上部翼と、第２の上部翼に接近して配置されかつ撹拌
   槽の底面付近まで回転軸から下方かつ径方向に延びる下
   部翼とを有し、第１の上部翼及び第２の上部翼は下部翼
   と略同一の半径で延出する部分を有しかつ回転軸方向に
   所定の間隔で接近して配置され、第１の上部翼の下辺部
   及び第２の上部翼の上辺部は互いに軸方向に重複する部
   分を有することを特徴とする撹拌装置。
2. 【請求項２】 第１の上部翼は撹拌槽内の液体を下方に
   移動させ、第２の上部翼は第１の上部翼との重複部分に
   発生する吸引力により撹拌槽内の液体を槽底部に移動さ
   せ、下部翼は撹拌槽内の槽底部の液体を径方向外側に移
   動させ、液体は撹拌槽の内壁に沿って上方に移動される
   「請求項１」に記載の撹拌装置。
3. 【請求項３】 第１の上部翼及び第２の上部翼はそれぞ
   れ回転軸に対して対称に配置された一対の四半楕円形状
   の平板から構成され、第１及び第２の上部翼一対で半楕
   円形上部翼を形成する「請求項１」又は「請求項２」に
   記載の撹拌装置。
4. 【請求項４】 第１の上部翼の上端及び第２の上部翼の
   下端間の水平面距離ｄと第１及び第２の上部翼の回転軸
   方向の間隔Ｃとの比の範囲が ０.０５≦Ｃ／ｄ≦０.６ である「請求項１」〜「請求項３」のいずれかに記載の
   撹拌装置。
5. 【請求項５】 水平面に対する第１及び第２の上部翼の
   傾斜角度θの範囲が ３０°≦θ≦６０° である「請求項１」〜「請求項４」のいずれかに記載の
   撹拌装置。
6. 【請求項６】 撹拌槽の内壁と撹拌翼との間に邪魔板が
   設けられた「請求項１」〜「請求項５」のいずれかに記
   載の撹拌装置。
7. 【請求項７】 邪魔板が撹拌翼の径方向端部に近接して
   設けられた「請求項６」に記載の撹拌装置。
8. 【請求項８】 第２の上部翼の底辺部は下部翼の上辺部
   と軸方向に重複する部分を有する「請求項１」〜「請求
   項７」のいずれかに記載の撹拌装置。