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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rührwerk.
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Stand der Technik
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Im Stand der Technik ist ein Rührwerk bekannt, das ein zu verarbeitendes Fluid rührt. Das Rührwerk weist verschiedene Funktionen in Abhängigkeit von Eigenschaften des zu verarbeitenden Fluids, wie beispielsweise Viskosität, auf. Beispielsweise ist eine in Haarpflegeprodukten oder Hautpflegeprodukten zu verwendende Emulsion so, dass eine Ölphase (beispielsweise Silikonöl) mikronisiert und in einer wässrigen Phase dispergiert wird, und um eine solche Emulsion zu bilden, gibt es ein Emulgierverfahren zum Mikronisieren der Ölphase durch Aufbringen einer Scherkraft auf die Ölphase. Eine solche Emulsion erfordert einen stabilen Zustand, in dem dispergierte Teilchen über einen langen Zeitraum nicht getrennt werden. Darüber hinaus müssen in einer Emulsion mit niedriger Viskosität dispergierte Teilchen eine Teilchengröße eines Submikrons oder weniger aufweisen. Ein Rührwerk für eine solche Anwendung ist beispielsweise in Patentdokument 1 beschrieben.
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Zitatliste
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Patentliteratur
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[PTL 1] Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr.
2014-226648 -
Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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In den letzten Jahren war es bei einem solchen Rührwerk erwünscht, die Teilchen in dem zu verarbeitenden Fluid weiter zu mikronisieren. Um die Teilchen in dem zu verarbeitenden Fluid zu mikronisieren, kann Erhöhen der Drehzahl eines Scherblatts in Betracht gezogen werden. Wenn jedoch die Drehzahl des Scherblatts erhöht wird, wird der Energieverbrauch des Rührwerks erhöht, und die Lebensdauer von Verbrauchsmaterialien, wie beispielsweise einer Dichtungsstruktur, wird verkürzt, was ein neues Problem darstellt.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Rührwerk bereitzustellen, das in der Lage ist, Teilchen in einem zu verarbeitenden Fluid zu mikronisieren und gleichzeitig einen Anstieg von Energieverbrauch zu unterdrücken und Verkürzen der Lebensdauer von Verbrauchsmaterialien zu verhindern.
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Lösung für das Problem
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Rührwerk bereitgestellt, das umfasst: einen Rührbehälter, der ein zu verarbeitendes Fluid aufnimmt, das Teilchen enthält; ein Strömungsblatt, das das zu verarbeitende Fluid rührt, das in dem Rührbehälter aufgenommen ist; und ein Scherblatt, das innerhalb des Strömungsblatts an einem unteren Teil des Rührbehälters angeordnet ist, um die Teilchen zu dispergieren. Das Scherblatt enthält einen Basisabschnitt, der sich um eine vorbestimmte Achse dreht, und mehrere Blätter, die an einer Kante des Basisabschnitts vorgesehen sind. Ein Winkel, der auf einer Stromabwärtsseite in einer Drehrichtung des Basisabschnitts zwischen dem Blatt und einer Tangentenlinie zu einem Außenumfang des Basisabschnitts an einer Position, an der jedes der mehreren Blätter an dem Basisabschnitt befestigt ist, gebildet wird, ist größer als 0 Grad und 60 Grad oder weniger.
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Darüber hinaus wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Rührwerk bereitgestellt, das umfasst: einen Rührbehälter, der ein zu verarbeitendes Fluid aufnimmt, das Teilchen enthält; und ein Scherblatt, das die in dem zu verarbeitenden Fluid, das in dem Rührbehälter aufgenommen ist, enthaltenen Teilchen dispergiert. Das Scherblatt enthält einen Basisabschnitt, der sich um eine vorbestimmte Achse dreht, und mehrere Blätter, die an einer Kante des Basisabschnitts vorgesehen sind. Ein Winkel, der auf einer Stromabwärtsseite in einer Drehrichtung des Basisabschnitts zwischen dem Blatt und einer Tangentenlinie zu einem Außenumfang des Basisabschnitts an einer Position, an der jedes der mehreren Blätter an dem Basisabschnitt befestigt ist, gebildet wird, ist größer als 0 Grad und 60 Grad oder weniger.
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Vorteilhafte Effekte der Erfindung
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Mit dieser Konfiguration ist es möglich, die Teilchen in dem zu verarbeitenden Fluid zu mikronisieren und gleichzeitig einen Anstieg von Energieverbrauch zu unterdrücken und Verkürzen der Lebensdauer von Verbrauchsmaterialien zu verhindern.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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- 1 ist eine vertikale Querschnittsansicht eines Rührwerks gemäß einer Ausführungsform.
- 2 ist eine Querschnittsansicht entlang eines Querschnitts A-A von 1.
- 3 ist eine vertikale Querschnittsansicht des Rührwerks.
- 4 ist eine Draufsicht eines Scherblatts.
- 5 ist eine Seitenansicht des Scherblatts.
- 6 ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs A in 4.
- 7 ist eine Draufsicht eines Scherblatts gemäß einem Modifikationsbeispiel.
- 8 ist ein Graph, der ein experimentelles Ergebnis gemäß einem ersten Beispiel darstellt.
- 9 ist ein Graph, der experimentelle Ergebnisse gemäß einem zweiten Beispiel darstellt.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Nachstehend wird ein Rührwerk gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Bei der Ausführungsform wird ein Rührwerk, das zum Emulgieren verschiedener Materialien, wie beispielsweise Kosmetika und Nahrungsmittel, verwendet wird, als ein Beispiel detailliert beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das Rührwerk beschränkt, das eine Emulsion rührt, und ist auch auf ein Rührwerk anwendbar, das Cellulose-Nanofasern dispergiert. Darüber hinaus wird bei der folgenden Ausführungsform ein Rührwerk, das mehrere Blätter enthält, die unabhängig angetrieben werden, als ein Beispiel bereitgestellt; die vorliegende Erfindung ist jedoch auch auf ein Rührwerk anwendbar, das nur ein Scherblatt enthält.
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1 ist eine vertikale Querschnittsansicht des Rührwerks gemäß der Ausführungsform, und 2 ist eine Querschnittsansicht entlang eines Querschnitts A-A von 1. Wie in 1 und 2 dargestellt, enthält ein Rührwerk 10 einen Rührbehälter 12, der ein zu verarbeitendes Fluid aufnimmt, ein Strömungsblatt 14, ein Scherblatt 16 und ein Torblatt 18.
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Das Strömungsblatt 14, das Scherblatt 16 und das Torblatt 18 sind jeweils in dem Rührbehälter 12 aufgenommen und werden jeweils um eine Antriebswelle, die sich in einer vertikalen Richtung erstreckt, drehend angetrieben. Das Strömungsblatt 14, das Scherblatt 16 und das Torblatt 18 werden einzeln durch Antriebseinheiten, wie beispielsweise Motoren, die außerhalb des Rührbehälters 12 vorgesehen sind, angetrieben. Daher sind das Strömungsblatt 14, das Scherblatt 16 und das Torblatt 18 unabhängig voneinander mit unterschiedlichen Drehzahlen in unterschiedliche Richtungen drehbar. Eine Drehrichtung R3 und Drehzahl des Strömungsblatts 14, des Scherblatts 16 und des Torblatts 18 werden gemäß den Eigenschaften des zu verarbeitenden Fluids und/oder der Kapazität des Rührbehälters 12 geeignet bestimmt.
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Der Rührbehälter 12 ist ein Behälter, von dem eine Innenumfangswand 12a eine kreisförmige seitliche Querschnittsform aufweist. Der Rührbehälter 12 enthält einen geraden Körperabschnitt 20, der eine zylindrische Form an einem oberen Abschnitt aufweist, und einen Drosselabschnitt 22, der eine Kegelstumpfform an einem unteren Abschnitt aufweist. Der gerade Körperabschnitt 20 und der Drosselabschnitt 22 sind integral gebildet. Ein Innendurchmesser des geraden Körperabschnitts 20 ist in einer Auf-Ab-Richtung konstant. Ein Innendurchmesser des Drosselabschnitts 22 nimmt zu einem unteren Teil hin ab. In 1 ist ein oberer Endabschnitt des Rührbehälters 12 offen, aber der obere Endabschnitt kann geschlossen sein. Ein Mantelabschnitt 24 als ein Heiz- und Kühlabschnitt ist an einem äußeren Abschnitt des Rührbehälters 12 gebildet. Ein Wärmemedium oder ein Kältemittel strömt durch den Mantelabschnitt 24, und dementsprechend kann das zu verarbeitende Fluid in dem Rührbehälter 12 erwärmt oder entwärmt (gekühlt) werden.
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Das Strömungsblatt 14 ist entlang der Innenumfangswand 12a des Rührbehälters 12 vorgesehen und dreht sich um die Antriebswelle. Das Strömungsblatt 14 weist eine Bandblattform auf, und wenn sich das Strömungsblatt 14 dreht, wird entlang der Innenumfangswand 12a des Rührbehälters 12 eine induzierte Strömung zu dem unteren Teil hin gebildet. Wenn die induzierte Strömung in dem Rührbehälter 12 gebildet wird, wird das zu verarbeitende Fluid durch das an dem unteren Teil vorgesehene Scherblatt 16 gemischt und mikronisiert.
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Wie in 1 und 2 dargestellt, ist das Strömungsblatt 14 entlang der Innenumfangswand 12a des Rührbehälters 12 angeordnet und enthält mehrere Strömungsblattkörper 26, die eine vorbestimmte Breite aufweisen; mehrere Stützstäbe 28, die die mehreren Strömungsblattkörper 26 an radial inneren Positionen stützen; und einen Stützring 30, der die Strömungsblattkörper 26 von unten verbindet und stützt. Bei dem dargestellten Beispiel sind zwei Strömungsblattkörper 26 vorgesehen. Die Strömungsblattkörper 26, die Stützstäbe 28 und der Stützring 30 sind durch Schweißen oder dergleichen integriert. Jeder der Stützstäbe 28 ist ein gerader Stab, der sich in der Auf-Ab-Richtung erstreckt, und ist an dem entsprechenden Strömungsblattkörper 26 an einer Oberseite und an einer Unterseite befestigt. Jeder der Stützstäbe 28 ist via eine Strömungsblattantriebswelle 34 mit einer Strömungsblattantriebseinheit (nicht dargestellt) verbunden, die über dem Rührbehälter 12 vorgesehen ist. Der Stützring 30 fixiert untere Enden der Strömungsblattkörper 26.
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Jeder der Strömungsblattkörper 26 ist in einer gekrümmten Bandform gebildet. Die Strömungsblattkörper 26 enthalten zwei obere Blätter 36, die innerhalb des geraden Körperabschnitts 20 angeordnet sind, und zwei untere Blätter 38, die innerhalb des Drosselabschnitts 22 angeordnet sind. Beispielsweise erstreckt sich jedes der zwei oberen Blätter 36 so, dass es in einer Draufsicht um 180 Grad um die Antriebswelle umläuft. Die zwei oberen Blätter 36 sind in einer Draufsicht in einem Abstand von 180 Grad angeordnet. Beispielsweise erstrecken sich die zwei unteren Blätter 38 so, dass sie in einer Draufsicht um 90 Grad um die Antriebswelle umlaufen. Die oberen Blätter 36 sind in einem bestimmten Abstand von der Innenumfangswand 12a des Rührbehälters 12 angeordnet und erstrecken sich von einem oberen Teil bis zu dem unteren Teil, während sie in einer Umfangsrichtung mit einer Neigung unter einem bestimmten Winkel umlaufen. Wenn sich die oberen Blätter 36 drehen, wird das zu verarbeitende Fluid innerhalb des geraden Körperabschnitts 20 gerührt und strömt zu dem unteren Teil hin.
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Ein Durchmesser der unteren Blätter 38 entspricht einer Innenform des Drosselabschnitts 22. Insbesondere ist der Durchmesser der unteren Blätter 38 etwas kleiner als die Innenumfangswand des geraden Körperabschnitts 20 an dem oberen Teil und ist im Wesentlichen der gleiche wie ein Außendurchmesser der Antriebswelle des Scherblatts 16 an dem unteren Teil. Die unteren Blätter 38 weisen eine Form auf, die so gekrümmt ist, dass sie sich in einer Richtung entgegen der Drehrichtung R3 in einer Draufsicht (siehe insbesondere 2) wölbt.
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Das obere Blatt 36 und das untere Blatt 38 sind an einer Verbindung 40 miteinander verbunden, und beide sind kontinuierlich miteinander. Insbesondere sind, wie in 2 dargestellt, das obere Blatt 36 und das untere Blatt 38 an der Verbindung 40 durch Schweißen oder dergleichen in einem Zustand miteinander verbunden, in dem eine Oberfläche eines bandförmigen Körpers, der das untere Blatt 38 bildet, mit einer radialen inneren Endkante eines bandförmigen Körpers, der das obere Blatt 36 bildet, in Kontakt ist. Dementsprechend sind das obere Blatt 36 und das untere Blatt 38 integriert.
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Die unteren Blätter 38 lenken das zu verarbeitende Fluid, das durch die oberen Blätter 36 gebildet wird und nach unten strömen soll, während es wirbelt, zu der Mitte des Rührbehälters 12. Dementsprechend wird das zu verarbeitende Fluid in eine Richtung des Scherblatts 16 geleitet.
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3 ist eine vertikale Querschnittsansicht des Rührwerks. Weiter insbesondere ist 3 eine vergrößerte vertikale Querschnittsansicht des Scherblatts und des Umfelds davon. Das Scherblatt 16 übt durch Drehung eine Scherkraft auf das zu verarbeitende Fluid aus. Ein Dispergierblatt wird als das Scherblatt 16 verwendet. Eine Konfiguration des Scherblatts 16 wird später beschrieben.
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Eine sich nach unten erstreckende Scherblattantriebswelle 46 ist mit dem Scherblatt 16 verbunden. Obwohl nicht dargestellt, ist zwischen dem Rührbehälter 12 und der Scherblattantriebswelle 46 eine Dichtung vorgesehen, um Austreten eines zu rührenden Gutes zu verhindern. Die Scherblattantriebswelle 46 ist mit einer Scherblattantriebseinheit (nicht dargestellt) verbunden, die unter dem Rührbehälter 12 vorgesehen ist. Dementsprechend ist das Scherblatt 16 um eine Vertikalachse drehbar, die sich in der Auf-Ab-Richtung erstreckt.
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Unter erneuter Bezugnahme auf 1 enthält das Torblatt 18 einen Torblattkörper 48, der in einer rechteckigen Rahmenform gebildet ist, die in Bezug auf das Drehzentrum (Vertikalachse) symmetrisch ist, wie dargestellt; und eine Torblattantriebswelle 52, die sich über dem Torblattkörper 48 befindet und mit einer Torblattantriebseinheit verbunden ist. Der Torblattkörper 48 wird durch integrales Kombinieren eines oberen horizontalen Elements 48U, eines linken Elements 48L, eines rechten Elements 48R und eines unteren horizontalen Elements 48D gebildet, von denen jedes in einer Stabform gebildet ist, und weist eine Rahmenstruktur auf, die aus länglichen stabförmigen Elementen gebildet ist. Das Torblatt 18 dreht sich in die entgegengesetzte Richtung in Bezug auf das Strömungsblatt 14 oder dreht sich in die gleiche Richtung wie die des Strömungsblatts 14 mit einer Drehzahl, die sich von der des Strömungsblatts 14 unterscheidet. Eine Torblattantriebseinheit (nicht dargestellt) zum Drehen des Torblatts 18 befindet sich über dem Rührbehälter 12. Die Torblattantriebswelle 52 ist konzentrisch mit der Strömungsblattantriebswelle 34 angeordnet. Die Torblattantriebseinheit kann auch als die Strömungsblattantriebseinheit dienen. In diesem Fall ist die Torblattantriebseinheit so konfiguriert, dass sie dem Strömungsblatt 14 und dem Torblatt 18 via einen Drehzahlminderer und dergleichen Antriebskräfte mit unterschiedlichen Drehzahlen (oder unterschiedlichen Drehrichtungen) zuführt. Die Drehzahlen des Strömungsblatts 14 und des Torblatts 18 sind ausreichend langsamer als die des Scherblatts 16 eingestellt. Während sich das Strömungsblatt 14 und das Scherblatt 16 drehen, kann darüber hinaus das Torblatt 18 einen stationären Zustand ohne jegliche Drehung beibehalten.
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Die Kombination des Strömungsblatts 14 und des Torblatts 18 bewirkt in dem Rührbehälter 12 einen Unterschied bei Geschwindigkeit zwischen der Bewegung des zu rührenden Gutes, das durch die Drehung des Torblatts 18 verursacht wird, und der Bewegung des zu rührenden Gutes, das durch die Drehung des Strömungsblatts 14 verursacht wird. Aus diesem Grund kann „Mitdrehung“, bei der sich das zu rührende Gut übereinstimmend mit dem Strömungsblatt 14 in dem Rührbehälter 12 bewegt, unterdrückt werden, und dem zu rührenden Gut wird ermöglicht, gleichmäßig durch den gesamten Rührbehälter 12 zu strömen.
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4 ist eine Draufsicht des Scherblatts, und 5 ist eine Seitenansicht des Scherblatts. Darüber hinaus ist 6 eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs A in 4. Wie in 4 bis 6 dargestellt, dreht sich das Scherblatt 16 in eine Richtung senkrecht zu der Strömung des zu verarbeitenden Fluids zu dem Scherblatt 16 hin entlang der Scherblattantriebswelle 46, um eine Scherkraft auf das zu verarbeitende Fluid auszuüben. Das Scherblatt 16 ist innerhalb des Strömungsblatts 14 an dem unteren Teil des Rührbehälters 12 angeordnet. In 4 wird angenommen, dass sich ein Basisabschnitt 60 in einer Draufsicht in eine Richtung gegen den Uhrzeigersinn (durch Pfeil R4 angegeben) dreht. Das Scherblatt 16 enthält den Basisabschnitt 60 und mehrere Blätter 62. Der Basisabschnitt 60 ist aus einer flachen scheibenförmigen Platte gebildet und ist an einer oberen Endfläche der Scherblattantriebswelle 46 befestigt. Der Basisabschnitt 60 ist an der Scherblattantriebswelle 46 so befestigt, dass die Mitte des Basisabschnitts 60 bei Betrachtung von oben eine Drehachse der Scherblattantriebswelle 46 überlappt. Daher ist der Basisabschnitt 60 koaxial mit der Scherblattantriebswelle 46 und wird zusammen mit der Scherblattantriebswelle 46 drehend angetrieben.
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Die mehreren Blätter 62 sind entlang einer Kante des Basisabschnitts 60 an dem Basisabschnitt 60 befestigt. Die mehreren Blätter 62 drehen sich zusammen mit der Drehung des Basisabschnitts 60 um die Vertikalachse und kollidieren dementsprechend mit dem zu verarbeitenden Fluid, um eine Scherkraft auf das zu verarbeitende Fluid auszuüben. Jedes der mehreren Blätter 62 ist aus einer rechteckigen flachen Platte gebildet. Sich in der Auf-Ab-Richtung erstreckende Seiten der Blätter 62 sind parallel zu der Scherblattantriebswelle 46. Sich in einer horizontalen Richtung erstreckende Seiten der Blätter 62 sind parallel zu Hauptflächen des Basisabschnitts 60. Die Blätter 62 sind an der Kante des Basisabschnitts 60 beispielsweise unter Verwendung von Schweißen befestigt. Die mehreren Blätter 62 sind in gleichen Winkelabständen in Bezug auf die Mitte des Basisabschnitts 60 angeordnet. Die Blätter 62 können an dem Basisabschnitt 60 in den Umgebungen der Mitten der Blätter 62 in der Auf-Ab-Richtung befestigt sein. In diesem Fall erstrecken sich in einer Seitenansicht die Blätter 62 von der Hauptfläche an einer Oberseite des Basisabschnitts 60 nach oben und erstrecken sich von der Hauptfläche an einer Unterseite des Basisabschnitts 60 nach unten. Bei Betrachtung von oben sind Spitzen (äußere Enden in einer Radialrichtung des Basisabschnitts 60) der Blätter 62 einer Stromabwärtsseite in der Drehrichtung des Basisabschnitts 60 zugewandt. Die mehreren Blätter 62 weisen einen vorbestimmten Winkel α in Bezug auf eine Tangentenlinie L zu einem Außenumfang des Basisabschnitts 60 auf. Die Tangentenlinie L ist eine Tangentenlinie an einer Position, an der jedes der Blätter 62 an dem Basisabschnitt 60 befestigt ist. Der Winkel α bezieht sich auf einen spitzen Winkel, der zwischen der Tangentenlinie zu dem Außenumfang des Basisabschnitts 60 und einer Hauptfläche 62a (Hauptfläche, die der Stromabwärtsseite in der Drehrichtung zugewandt ist und mit dem zu verarbeitenden Fluid kollidiert) des Blatts 62 bei Betrachtung von oben gebildet wird. Der Winkel α ist bevorzugt größer als 0 und 60 Grad oder weniger, weiter bevorzugt 15 Grad oder mehr und 45 Grad oder weniger und noch weiter bevorzugt 20 Grad oder mehr und 40 Grad oder weniger. Aus Experimenten der Erfinder und anderer wurde festgestellt, dass durch Einstellen des Winkels α innerhalb des vorgenannten Bereichs die auf das zu verarbeitende Fluid ausgeübte Scherkraft erhöht werden kann und in dem zu verarbeitenden Fluid enthaltene Teilchen weiter mikronisiert werden können.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform wird eine flache Platte, von der die Hauptfläche 62a flach ist, als das Blatt 62 verwendet. Es kann jedoch ein Blatt der Hauptfläche 62a, die gekrümmt ist, als das Blatt 62 verwendet werden. In diesem Fall bezieht sich der Winkel α auf einen Winkel zwischen einer Tangentenlinie zu der Hauptfläche 62a an dem Punkt, an dem der Basisabschnitt 60 und das Blatt 62 befestigt sind, und der Tangentenlinie zu dem Außenumfang des Basisabschnitts 60.
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Als Nächstes wird der Betrieb des Rührwerks 10 beschrieben. Unter Bezugnahme auf 1 bis 3 werden, wenn das zu verarbeitende Fluid in den Rührbehälter 12 gefüllt wird und die Torblattantriebseinheit, die Strömungsblattantriebseinheit und die Scherblattantriebseinheit eingeschaltet sind, das Strömungsblatt 14, das Scherblatt 16 und das Torblatt 18 jeweils in einer im Voraus bestimmten Richtung drehend angetrieben. Dementsprechend drücken die Strömungsblattkörper 26 das zu verarbeitende Fluid innerhalb des geraden Körperabschnitts 20 zu dem unteren Teil hin, und es wird eine induzierte Strömung F zu dem unteren Teil hin entlang der Innenumfangswand 12a in dem Rührbehälter 12 erzeugt. Das zu verarbeitende Fluid wird dem Scherblatt 16 durch die induzierte Strömung F kontinuierlich zugeführt.
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Die Strömung des zu verarbeitenden Fluids, das dem Scherblatt 16 zugeführt wird, strömt entlang der Scherblattantriebswelle 46 zu dem oberen Teil hin. In der Umgebung des Scherblatts 16 wirkt aufgrund der Drehung des Scherblatts 16 eine Scherkraft auf das zu verarbeitende Fluid, und die in dem zu verarbeitenden Fluid enthaltenen Teilchen werden in dem zu verarbeitenden Fluid mikronisiert. Danach strömt das zu verarbeitende Fluid zu dem geraden Körperabschnitt 20 hin nach oben. Das zu verarbeitende Fluid wiederholt eine Reihe von Zirkulationen, bei denen das zu verarbeitende Fluid innerhalb des geraden Körperabschnitts 20 durch die oberen Blätter 36 gerührt wird und dem Scherblatt 16 zugeführt wird.
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Ein Phänomen in der Umgebung des Scherblatts 16 wird detaillierter beschrieben. Unter Bezugnahme auf 4 bis 6 kommt das zu verarbeitende Fluid, wenn das zu verarbeitende Fluid die Umgebung des Scherblatts 16 erreicht, mit dem Scherblatt 16 in Kontakt. Wenn das zu verarbeitende Fluid mit den Hauptflächen 62a der Blätter 62 in Kontakt kommt, wirkt eine Scherkraft auf das zu verarbeitende Fluid, und die Teilchen in dem zu verarbeitenden Fluid werden mikronisiert. Durch Einstellen des Winkels α innerhalb des oben beschriebenen Bereichs kann darüber hinaus die Scherkraft erhöht werden, und die Teilchen in dem zu verarbeitenden Fluid können weiter mikronisiert werden. Dementsprechend ist es selbst dann, wenn die Drehzahl des Scherblatts 16 niedrig eingestellt ist, möglich zu erwarten, dass der Mikronisierungseffekt gleich oder höher als der in einem Fall ist, in dem das Scherblatt mit hoher Drehzahl in einem Rührwerk gedreht wird, in dem der Winkel der Blätter nicht angepasst ist. Indem die Drehzahl des Scherblatts 16 bei niedriger Drehzahl gehalten wird, kann die Lebensdauer von Verbrauchsmaterialien, einschließlich beispielsweise der Dichtung zwischen dem Rührbehälter 12 und der Scherblattantriebswelle 46, verlängert werden. Darüber hinaus kann eine durch die Drehung der Scherblattantriebswelle 46 verursachte Wärmeerzeugung unterdrückt werden, und die Behälterinnentemperatur kann zufriedenstellend gesteuert werden.
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Als Nächstes wird ein Modifikationsbeispiel der Ausführungsform beschrieben.
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7 ist eine Draufsicht eines Scherblatts eines Rührwerks gemäß einem Modifikationsbeispiel. Wie in 7 dargestellt, weist ein Basisabschnitt 160 eines Scherblatts 116 in einer Draufsicht eine Kreuzform auf. Der Basisabschnitt 160 enthält vier Vorsprungsabschnitte 164, die in der Radialrichtung nach außen vorstehen. Jedes der mehreren Blätter 162 ist an einer Spitze des Vorsprungsabschnitts 164 befestigt. Es kann gesagt werden, dass der Basisabschnitt 160 Ausschnitte enthält, bei denen eine Kante des Basisabschnitts 160 im Vergleich zu dem oben beschriebenen Basisabschnitt 60 zu einer Mittelseite hin ausgespart ist. Die Ausschnitte wirken als Strömungswege 166, durch die das zu verarbeitende Fluid von einer Unterseite des Basisabschnitts 60 zu der Oberseite hin strömt. Jeder der Strömungswege 166 wird zwischen den zueinander benachbarten Vorsprungsabschnitten 164 gebildet.
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Als Nächstes wird die Wirkung des Modifikationsbeispiels beschrieben. Wie oben beschrieben, wird, wenn das Rührwerk angetrieben wird, in der Umgebung des Scherblatts 116 eine Strömung von der Unterseite zu der Oberseite hin erzeugt. Indem die Strömungswege 166 bei dem Basisabschnitt 160 bereitgestellt werden, strömt das zu verarbeitende Fluid, wenn das Scherblatt 116 gedreht wird, von einer Unterseite des Scherblatts 116 durch die Strömungswege 166 zu der Oberseite hin. Wenn sich das Scherblatt 116 dreht, kommen Seitenflächen des Basisabschnitts 160, die die Strömungswege 166 definieren, mit dem zu verarbeitenden Fluid in den Strömungswegen 166 in Kontakt, so dass die auf das zu verarbeitende Fluid ausgeübte Scherkraft erhöht werden kann. Die Form oder Anzahl der Strömungswege 166 ist nicht auf die dargestellte beschränkt, und verschiedene Formen und Anzahlen können verwendet werden, solange das zu verarbeitende Fluid von der Unterseite des Basisabschnitts 160 zu der Oberseite hin strömen kann. Darüber hinaus können die Seitenflächen des Scherblatts 116, die die Strömungswege 166 definieren, geneigt sein.
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Ein in dem Basisabschnitt 160 gebildetes Durchgangsloch kann als der Strömungsweg verwendet werden. Die Positionen oder die Anzahl der Durchgangslöcher ist nicht besonders eingeschränkt.
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Nachstehend werden Beispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben. 8 ist ein Graph, der ein experimentelles Ergebnis gemäß einem ersten Beispiel darstellt. Bei dem Experiment wurde eine Änderung bei Teilchengrößenverhältnis, wenn das Scherblatt mit einer konstanten Drehzahl in dem Rührbehälter mit einer konstanten Kapazität gedreht wurde, um den Winkel α zu ändern, beobachtet. In dem Graph von 8 stellt die Horizontalachse den Winkel α dar, und die Vertikalachse stellt das Teilchengrößenverhältnis dar. Für das Teilchengrößenverhältnis ist eine Teilchengröße, wenn der Winkel α 0 Grad ist, als 100 % definiert. Wie aus 8 ersichtlich ist, beträgt, wenn der Winkel α größer als 0 Grad und 60 Grad oder weniger ist, das Teilchengrößenverhältnis 100 % oder weniger. Darüber hinaus ist ersichtlich, dass das Teilchengrößenverhältnis ungefähr 85 % oder weniger beträgt, wenn der Winkel α 15 Grad oder mehr und 45 Grad oder weniger ist. Darüber hinaus ist ersichtlich, dass das Teilchengrößenverhältnis ungefähr 78 % oder weniger beträgt, wenn der Winkel α 20 Grad oder mehr bis 40 Grad ist. Auf eine solche Weise kann das Teilchengrößenverhältnis durch Einstellen des Winkels α innerhalb eines vorbestimmten Bereichs reduziert werden.
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9 ist ein Graph, der experimentelle Ergebnisse gemäß einem zweiten Beispiel darstellt. Bei den Experimenten wurde das gleiche Experiment wie bei dem ersten Beispiel jeweils an dem Scherblatt, das die Strömungswege enthält (in 7 dargestelltes Scherblatt), und dem Scherblatt, das den Strömungsweg nicht enthält, durchgeführt, und Änderungen bei Teilchengrößenverhältnis wurden beobachtet. In dem Graph von 9 stellt die Horizontalachse den Winkel α dar, und die Vertikalachse stellt das Teilchengrößenverhältnis dar. Für das Teilchengrößenverhältnis ist eine Teilchengröße, wenn der Winkel α 0 Grad ist, als 100 % definiert. Eine gestrichelte Linie in 9 gibt eine Änderung bei Teilchengrößenverhältnis an, wenn das Scherblatt, das nicht den Strömungsweg enthält, verwendet wird, und eine durchgezogene Linie gibt eine Änderung bei Teilchengrößenverhältnis an, wenn das Scherblatt, das die Strömungswege enthält, verwendet wird. Es ist ersichtlich, dass, wenn die Winkel α die gleichen sind, das Teilchengrößenverhältnis kleiner ist, wenn das Scherblatt, das die Strömungswege enthält, verwendet wird.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, und die Konfiguration der Ausführungsform kann geeignet geändert werden, ohne von dem Konzept der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rührwerk.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Rührwerk
- 12
- Rührbehälter
- 14
- Strömungsblatt
- 16
- Scherblatt
- 18
- Torblatt
- 60
- Basisabschnitt
- 62
- Blatt
- 62a
- Hauptfläche
- 116
- Scherblatt
- 160
- Basisabschnitt
- 162
- Blatt
- 166
- Strömungsweg
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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