JP7753441B1 - stirring device - Google Patents
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Abstract
【課題】 CNT等の線状カーボンが、均一に混合、分散されたスラリーを作製できる攪拌装置を提供する。
【解決手段】
薄膜旋回型の攪拌装置であって、筒状部の側面は、筒状部の周方向に帯状に区画され、内外方向に貫通する複数の孔が形成された第一領域と、筒状部の周方向に帯状に区画され、内外方向に貫通する複数の孔が前記第一領域の開口率より小さくなるように形成され、又は無孔とされた第二領域で構成されている。第一領域は、筒状部の高さ方向の中央を含む部分に配置され、第二領域は、第一領域の上端から筒状部の上端及び第一領域の下端から筒状部の下端まで配置されている。第一領域の幅をWpとし、回転部材の全高をHとするとき、0<Wp<0.5Hの関係を満たし、容器の上面の中心には排出口が設けられ、排出口の周縁には、回転部材へ向けて延伸する筒状の突出部が形成されている
【選択図】 図1
The present invention provides a stirring device capable of producing a slurry in which linear carbon such as CNT is uniformly mixed and dispersed.
[Solution]
A thin film swirl type agitator, in which the side of a cylindrical portion is divided into a first region in a band-like shape around the cylindrical portion and formed with a plurality of holes penetrating inward and outward, and a second region in a band-like shape around the cylindrical portion and formed with a plurality of holes penetrating inward and outward such that the aperture ratio of the first region is smaller than that of the first region, or the second region is non-perforated. The first region is located in a portion including the center in the height direction of the cylindrical portion, and the second region is located from the upper end of the first region to the upper end of the cylindrical portion and from the lower end of the first region to the lower end of the cylindrical portion. When the width of the first region is Wp and the total height of the rotating member is H, the relationship 0<Wp<0.5H is satisfied, and a discharge port is provided in the center of the top surface of the container, and a cylindrical protrusion extending toward the rotating member is formed around the periphery of the discharge port [selected drawing] Figure 1
Description
本発明は、乳化及び分散処理を行うための攪拌装置であって、例えば、導電材を含むスラリーの製造等に用いられる装置に関する。 The present invention relates to an agitation device for emulsification and dispersion processes, and is used, for example, to produce slurries containing conductive materials.
ポータブル電子機器用電源のほか、電気自動車用電源、風力・太陽光発電設備によって発電された電力の蓄積等、リチウムイオン二次電池や燃料電池に代表される電池需要は、今後増大することが予測される。また、電池自体の小型化、軽量化、安全性といった特性の一層の向上だけでなく、これら特性を備えた電池を効率的かつ低コストで生産することが要請されている。 Demand for batteries, such as lithium-ion secondary batteries and fuel cells, is expected to increase in the future, not only for power sources for portable electronic devices, but also for electric vehicles and for storing electricity generated by wind and solar power generation facilities. Furthermore, there is a demand not only for further improvements in the characteristics of the batteries themselves, such as miniaturization, weight reduction, and safety, but also for efficient and low-cost production of batteries with these characteristics.
この課題を解決する有効な手段として、特許文献1に開示された高速攪拌機が提案されている。この高速攪拌機は、円筒状の攪拌槽内に回転軸を同心に設け、攪拌槽よりわずかに小径の回転羽根を該回転軸に取付け、回転羽根の高速回転により被処理液を攪拌槽の内面に薄膜円筒状に拡げながら攪拌する高速攪拌機であって、当該回転羽根は、円筒体に半径方向の小孔を多数貫通して設けた多孔円筒部を外周側に備えるというものである。この高速攪拌機によると、円筒体に多数の小孔を穿設した簡単な構造で、すぐれた攪拌作用を奏させることができる効果がある。また被処理液に対して衝突する面がないので、固体成分を含有する液を処理しても摩耗が少なく、回転羽根の金属成分が被処理液中に混入するおそれが少ない利点がある。 The high-speed mixer disclosed in Patent Document 1 has been proposed as an effective means of solving this problem. This high-speed mixer has a rotating shaft concentrically installed within a cylindrical mixing vessel, and rotating blades with a diameter slightly smaller than that of the mixing vessel are attached to the rotating shaft. The high-speed rotation of the rotating blades mixes the liquid being treated while spreading it into a thin cylindrical film on the inner surface of the mixing vessel. The rotating blades have a porous cylindrical portion on the outer periphery, with many small holes drilled radially through the cylindrical body. This high-speed mixer has the advantage of being able to provide excellent mixing performance despite its simple structure of a cylindrical body with many small holes drilled in it. Furthermore, because there is no surface that collides with the liquid being treated, there is little wear even when treating liquids containing solid components, and there is little risk of metal components from the rotating blades being mixed into the liquid being treated.
また、特許文献2に開示された攪拌装置システムは、特許文献1の高速攪拌機を使用するものであり、この攪拌装置システムを用いて電池電極用塗料を製造すると、電池の安全性を高度に維持しつつ、電池の高性能化に適した電極用塗料を効率的に製造することができるという利点がある。
特に、近年、カーボンナノチューブ(CNT)等の線状カーボンを電池や樹脂等への添加剤等として適用することが試みられている。一般に、CNT等の線状カーボンは、従来のカーボン材料に比べて比表面積が大きい等、優れた特性を有するため、リチウムイオン二次電池の導電性材料の一部をCNT等に置換えて使用すると、その性能を向上させることが期待できる。しかし、CNT等の線状カーボンは、比表面積が大きいこと等に起因して凝集力が強く、均一に混合、分散されたスラリーを作製することが困難である。この問題を解決するために本発明の発明者らが鋭意検討したところ、回転羽根(回転部材)の多孔円筒部(筒状部)の半径方向に多数貫通して設けた小孔の配置等を見直すことにより、上記課題を解決できることを見出している(特許文献3)。
具体的には、本発明の発明者らは、「薄膜旋回型の攪拌装置であって、筒状部の側面は、筒状部の周方向に帯状に区画され、内外方向に貫通する複数の孔が形成された第一領域と、筒状部の周方向に帯状に区画され、内外方向に貫通する複数の孔が前記第一領域の開口率より小さくなるように形成され、又は無孔とされた第二領域で構成されている。第一領域は、筒状部の高さ方向の中央を含む部分に配置され、第二領域は、第一領域の上端から筒状部の上端及び第一領域の下端から筒状部の下端まで配置されている。第一領域の幅をWpとし、回転部材の全高をHとするとき、0<Wp<0.5Hの関係を満たす。」等といった構成を攪拌装置において採用することで、上記課題を解決できることを見出している。
Furthermore, the agitator system disclosed in Patent Document 2 uses the high-speed agitator of Patent Document 1, and using this agitator system to produce paint for battery electrodes has the advantage of efficiently producing paint for electrodes that is suitable for improving the performance of batteries while maintaining a high level of battery safety.
In particular, in recent years, attempts have been made to use linear carbon such as carbon nanotubes (CNTs) as additives to batteries, resins, and the like. Generally, linear carbon such as CNTs has superior properties, such as a larger specific surface area than conventional carbon materials. Therefore, replacing part of the conductive material in a lithium-ion secondary battery with CNTs or the like is expected to improve its performance. However, linear carbon such as CNTs has strong cohesion due to its large specific surface area, making it difficult to prepare a uniformly mixed and dispersed slurry. The inventors of the present invention conducted extensive research to solve this problem and discovered that the above problem can be solved by revising the arrangement of the multiple small holes that penetrate the porous cylindrical portion (tubular portion) of the rotating blade (rotating member) in the radial direction (Patent Document 3).
Specifically, the inventors of the present invention have discovered that the above problems can be solved by employing a configuration such as the following in a stirring device: "A thin film swirl type stirring device, wherein the side surface of the cylindrical portion is composed of a first region that is partitioned into bands in the circumferential direction of the cylindrical portion and has a plurality of holes that penetrate inward and outward, and a second region that is partitioned into bands in the circumferential direction of the cylindrical portion and has a plurality of holes that penetrate inward and outward such that the aperture ratio of the first region is smaller than that of the first region, or the second region is non-perforated. The first region is located in a portion that includes the center in the height direction of the cylindrical portion, and the second region is located from the upper end of the first region to the upper end of the cylindrical portion and from the lower end of the first region to the lower end of the cylindrical portion. When the width of the first region is Wp and the total height of the rotating member is H, the relationship 0 < Wp < 0.5H is satisfied."
しかしながら、本発明の発明者らが見出した特許文献3の攪拌装置においては、攪拌対象を連続処理する際に、攪拌対象の性状等によっては、回転羽根の高速回転により攪拌槽の内面に薄膜円筒状に拡げられて攪拌される被処理液の制御精度が低下するという問題が確認されていた。 However, with the agitation device of Patent Document 3 discovered by the inventors of the present invention, it was confirmed that when continuously processing the object to be agitated, depending on the properties of the object to be agitated, the high-speed rotation of the rotating blades could reduce the control accuracy of the agitated liquid being spread into a thin cylindrical film on the inner surface of the agitation tank.
そこで、上記課題を解決できる手段を鋭意検討したところ、以下の構成を採用することで解決できることを見出した。
具体的には、本発明の攪拌装置は、容器と、この容器の内壁面のわずかに内側で高速回転する回転部材とを備え、前記回転部材による遠心力によって前記回転部材と前記内壁面との間に膜状に存在させた攪拌対象を攪拌する攪拌装置であって、前記回転部材は、前記容器の内壁面に対してわずかな隙間を介して位置する筒状部有し、前記筒状部の側面は、前記筒状部の周方向に帯状に区画され、内外方向に貫通する複数の孔が形成された第一領域と、前記筒状部の周方向に帯状に区画され、内外方向に貫通する複数の孔が前記第一領域の開口率より小さくなるように形成された第二領域で構成され、前記第一領域は、前記筒状部の高さ方向の中央を含む部分に配置され、前記第二領域は、前記第一領域の上端から前記筒状部の上端及び前記第一領域の下端から前記筒状部の下端まで配置され、前記第一領域の幅をWpとし、前記回転部材の全高をHとするとき、0<Wp<0.5Hの関係を満たし、前記容器の上面の中心には、前記攪拌対象を当該容器外へ排出する排出口が設けられており、前記排出口の周縁には、当該排出口から前記回転部材へ向けて延伸する筒状の突出部が形成されていることを特徴とする。
好ましくは、前記筒状部の中心軸に直交する断面の形状が円形であることを特徴とする。
Therefore, the present inventors have conducted extensive research into ways to solve the above problems and have found that the following configuration can be adopted to solve the problems.
Specifically, the stirring device of the present invention is a stirring device that includes a container and a rotating member that rotates at high speed slightly inside the inner wall surface of the container, and stirs a stirring object that is present in a film-like form between the rotating member and the inner wall surface by centrifugal force from the rotating member, and the rotating member has a cylindrical portion that is positioned with a small gap from the inner wall surface of the container, and the side surface of the cylindrical portion is divided into a first region that is partitioned in a band-like shape in the circumferential direction of the cylindrical portion and has a plurality of holes that penetrate in an inward and outward direction, and a second region that is partitioned in a band-like shape in the circumferential direction of the cylindrical portion and has a plurality of holes that penetrate in an inward and outward direction with an opening ratio smaller than that of the first region. the first region is arranged in a portion including the center in the height direction of the cylindrical portion, the second region is arranged from the upper end of the first region to the upper end of the cylindrical portion and from the lower end of the first region to the lower end of the cylindrical portion, and when the width of the first region is Wp and the total height of the rotating member is H, the relationship of 0 < Wp < 0.5H is satisfied, and an outlet is provided at the center of the upper surface of the container to discharge the object to be stirred outside the container, and a cylindrical protrusion is formed on the periphery of the outlet, extending from the outlet toward the rotating member.
Preferably, the cylindrical portion has a cross section perpendicular to the central axis that is circular.
好ましくは、前記攪拌装置は、前記第一領域の内外方向に貫通する複数の孔の開口率をP1とし、前記第二領域の内外方向に貫通する複数の孔の開口率をP2とするとき、
0≦P2/P1<0.5、かつP1>0
の関係を満たすことを特徴とする。
Preferably, when an aperture ratio of the plurality of holes penetrating in an inward and outward direction of the first region is P1 and an aperture ratio of the plurality of holes penetrating in an inward and outward direction of the second region is P2, the stirring device has the following properties:
0≦P2/P1<0.5 and P1>0
The above relationship is satisfied.
また、前記攪拌装置においては、前記第一領域の内外方向に貫通する複数の孔は、個々の孔の内方向の開口面積が、外方向の開口面積より大きいことが好ましく、前記第一領域の内外方向に貫通する複数の孔は、個々の孔の内方向の開口数が、外方向の開口数より多いことが好ましく、前記第一領域の内外方向に貫通する複数の孔は、個々の孔の貫通経路が前記筒状部内で分岐していることが好ましい。 Furthermore, in the stirring device, it is preferable that the opening area of each of the multiple holes penetrating inward and outward directions of the first region is larger than the opening area of each of the multiple holes penetrating inward and outward directions of the first region, it is preferable that the number of openings of each of the multiple holes penetrating inward and outward directions of the first region is larger than the number of openings of each of the multiple holes penetrating inward and outward directions of the first region, and it is preferable that the penetration paths of each of the multiple holes penetrating inward and outward directions of the first region branch off within the tubular portion.
さらに、前記回転部材は、前記筒状部の内側に、当該回転部材の回転軸と直交する水平部を有し、前記筒状部の内空間は、当該水平部によって上部空間と下部空間に区画されていることが好ましい。 Furthermore, it is preferable that the rotating member has a horizontal portion inside the cylindrical portion that is perpendicular to the rotation axis of the rotating member, and that the internal space of the cylindrical portion is divided into an upper space and a lower space by the horizontal portion.
前記第一領域の内外方向に貫通する複数の孔は、個々の孔の貫通経路が前記筒状部内で分岐しており、個々の孔の内方向の開口が前記上部空間及び前記下部空間にそれぞれ配置されていることが好ましく、前記第一領域の内外方向に貫通する複数の孔は、内方向の開口が前記上部空間に配置された孔と、内方向の開口が前記下部空間に配置された孔とが、前記筒状部の周方向に対して交互に並ぶように配列していることが好ましい。 It is preferable that the multiple holes penetrating inward and outward through the first region have their penetration paths branched within the tubular portion, with the inward openings of each hole being located in the upper space and the lower space, respectively, and that the multiple holes penetrating inward and outward through the first region are arranged so that holes with their inward openings located in the upper space and holes with their inward openings located in the lower space are alternately aligned in the circumferential direction of the tubular portion.
一般に、容器と、この容器の内壁面のわずかに内側で高速回転する回転部材とを備え、回転部材による遠心力によって回転部材と内壁面との間に膜状に存在させた攪拌対象を攪拌する攪拌装置(薄膜旋回型攪拌装置)においては、容器の底部に設けられた供給口から容器内に供給された攪拌対象が、高速で回転する回転部材の筒状部の内周面及び外周面に連れられて容器内を高速で旋回する。このとき、回転部材の筒状部の内側に存在する攪拌対象は、回転部材の回転によって付加される遠心力の作用によって、回転部材の筒状部に形成された内外方向に貫通する複数の孔から容器と回転部材との間(クリアランス部)に供給される。さらに、クリアランス部に供給された攪拌対象は、容器の内面に密着し、薄膜状となって旋回する。これにより、容器と回転部材との間に供給されて薄膜状となった攪拌対象は、回転部材の表面側と容器の内面側との間で旋回の速度差が生じ、これに起因するせん断力を受けて攪拌される。 Generally, in a mixer (thin film swirling mixer) equipped with a container and a rotating member rotating at high speed just inside the container's inner wall, the centrifugal force of the rotating member stirs the material to be mixed, which is present in a film-like state between the rotating member and the inner wall. The material to be mixed is supplied into the container through a supply port located at the bottom of the container, and swirls around the container at high speed along the inner and outer circumferential surfaces of the rotating member's cylindrical portion, which rotates at high speed. The centrifugal force exerted by the rotation of the rotating member causes the material to be mixed inside the cylindrical portion of the rotating member through multiple holes that penetrate the cylindrical portion of the rotating member in both directions, and into the clearance between the container and the rotating member. Furthermore, the material to be mixed supplied into the clearance adheres to the inner surface of the container and swirls in the form of a thin film. As a result, the material to be mixed, which has been supplied between the container and the rotating member and has been formed into a thin film, experiences a difference in swirl speed between the surface of the rotating member and the inner surface of the container, resulting in a shear force that causes it to be mixed.
ここで、上述のように、回転部材の筒状部の側面が、筒状部の周方向に帯状に区画され、内外方向に貫通する複数の孔が形成された第一領域と、筒状部の周方向に帯状に区画され、内外方向に貫通する複数の孔が第一領域の開口率より小さくなるように形成された第二領域で構成され、第一領域が前記筒状部の高さ方向の中央を含む部分に配置され、第二領域が、第一領域の上端から筒状部の上端及び第一領域の下端から筒状部の下端まで配置され、第一領域の幅をWpとし、回転部材の全高をHとするとき、
0<Wp<0.5H
の関係を満たすと、回転部材によって付加される遠心力によって、回転部材の筒状部の内側からクリアランス部に供給される攪拌対象が、回転部材の筒状部の側面の内外方向に貫通する複数の孔の内、筒状部の高さ方向の中央を含む部分に配置される第一領域に形成される孔から集中的に供給されることになる。これにより、クリアランス部においては、回転部材の筒状部の第一領域と対向する部分に存在する攪拌対象の圧力が、第二領域と対向する部分に存在する攪拌対象の圧力に比べて高くなるため、攪拌対象が旋回しながら、筒状部の高さ方向の中央から筒状部の上端及び下端方向に向けて移動する流れが生じる。これにより、回転部材の筒状部の内側とクリアランス部との間で行われる攪拌対象の循環が促進され、攪拌対象に対する処理効率が向上する。また、クリアランス部においては、回転部材の外側と容器の内面側との間で旋回の速度差が生じることによって、攪拌対象と容器の内面及び回転部材との間で大きな摩擦が生じ、高温の熱が発生するが、上述のように回転部材の筒状部の内側とクリアランス部との間で行われる攪拌対象の循環が促進されると、クリアランス部での攪拌対象の滞留時間が減少し、攪拌対象の温度上昇が抑制される。
ここで、容器の内壁面の表面には、容器の中心軸方向に対して延伸して形成され、かつ、容器の内壁面の基底部から容器の中心方向に突出する凸部が、容器の周方向に対して複数配列して形成されていると、回転部材との相乗効果によって、上述の効果が高められる。
さらに、容器の中心軸に直交する断面における容器の内壁面の表面の外縁形状が、凸部と隣接する凸部同士を結ぶ円弧状の凹部を含んで形成されていると、回転部材との相乗効果が特に高められ、上述の効果がより一層高められる。
Here, as described above, when the side surface of the cylindrical portion of the rotating member is composed of a first region that is partitioned in a band shape around the circumferential direction of the cylindrical portion and has a plurality of holes that penetrate inward and outward, and a second region that is partitioned in a band shape around the circumferential direction of the cylindrical portion and has a plurality of holes that penetrate inward and outward such that the aperture ratio of the first region is smaller than that of the first region, the first region is disposed in a portion that includes the center in the height direction of the cylindrical portion, and the second region is disposed from the upper end of the first region to the upper end of the cylindrical portion and from the lower end of the first region to the lower end of the cylindrical portion, and the width of the first region is Wp and the overall height of the rotating member is H,
0<Wp<0.5H
When the above relationship is satisfied, the centrifugal force applied by the rotating member causes the material to be stirred, supplied from inside the cylindrical portion of the rotating member to the clearance, to be concentrated through the holes formed in the first region, which is located in a portion including the center of the cylindrical portion in the height direction, among the multiple holes penetrating the side surface of the cylindrical portion of the rotating member in the inward and outward directions. As a result, in the clearance, the pressure of the material to be stirred present in the portion of the cylindrical portion of the rotating member facing the first region is higher than the pressure of the material to be stirred present in the portion of the cylindrical portion of the rotating member facing the second region, creating a flow in which the material to be stirred rotates and moves from the center of the height direction of the cylindrical portion toward the upper and lower ends of the cylindrical portion. This promotes circulation of the material to be stirred between the inside of the cylindrical portion of the rotating member and the clearance, improving processing efficiency for the material to be stirred. Furthermore, in the clearance section, a difference in rotation speed occurs between the outside of the rotating member and the inner surface of the container, resulting in large friction between the object to be stirred and the inner surface of the container and the rotating member, generating high temperatures. However, as described above, if the circulation of the object to be stirred between the inside of the cylindrical part of the rotating member and the clearance section is promoted, the residence time of the object to be stirred in the clearance section is reduced, and the temperature rise of the object to be stirred is suppressed.
Here, if the surface of the inner wall of the container is formed with multiple protrusions extending in the central axis direction of the container and protruding from the base of the inner wall toward the center of the container in an array around the circumferential direction of the container, the above-mentioned effect is enhanced by a synergistic effect with the rotating member.
Furthermore, if the outer edge shape of the surface of the inner wall of the container in a cross section perpendicular to the central axis of the container is formed to include arc-shaped recesses connecting convex portions and adjacent convex portions, the synergistic effect with the rotating member is particularly enhanced, and the above-mentioned effects are further enhanced.
また、一般に、薄膜旋回型攪拌装置においては、回転部材の筒状部に形成された内外方向に貫通する複数の孔の開口率は、攪拌対象に対して付加されるせん断力及び回転部材の筒状部の内側からクリアランス部への攪拌対象の供給速度に影響する。具体的には、筒状部に形成された内外方向に貫通する複数の孔の開口率が小さくなると、筒状部と攪拌対象と接触面積が大きくなる分、攪拌対象に対して付加されるせん断力も大きくなるのに対し、孔の開口率が大きくなると、筒状部と攪拌対象と接触面積が小さくなる分、攪拌対象に対して付加されるせん断力も小さくなる。一方、筒状部に形成された内外方向に貫通する複数の孔の開口率が小さくなると、回転部材の筒状部の内側からクリアランス部への攪拌対象の供給速度が小さくなるのに対し、孔の開口率が大きくなると、攪拌対象の供給速度が大きくなる。以上のように、攪拌対象に対して付加されるせん断力と回転部材の筒状部の内側からクリアランス部への攪拌対象の供給速度は、トレードオフの関係にある。 In addition, in general, in a thin-film swirl-type mixing device, the aperture ratio of the multiple holes penetrating inward and outward through the cylindrical portion of the rotating member affects the shear force applied to the stirring object and the supply rate of the stirring object from the inside of the cylindrical portion of the rotating member to the clearance. Specifically, as the aperture ratio of the multiple holes penetrating inward and outward through the cylindrical portion decreases, the contact area between the cylindrical portion and the stirring object increases, thereby increasing the shear force applied to the stirring object. On the other hand, as the aperture ratio of the multiple holes penetrating inward and outward through the cylindrical portion decreases, the supply rate of the stirring object from the inside of the cylindrical portion of the rotating member to the clearance decreases, whereas as the aperture ratio of the holes increases, the supply rate of the stirring object from the inside of the cylindrical portion of the rotating member to the clearance increases. As described above, there is a trade-off between the shear force applied to the stirring object and the supply rate of the stirring object from the inside of the cylindrical portion of the rotating member to the clearance.
ここで、上述のように、前記第一領域の複数の孔の開口率をP1とし、前記第二領域の複数の孔の開口率をP2とするとき、
0≦P2/P1<0.5、かつP1>0
の関係を満たすように、複数の孔の開口率の小さい第二領域を配置していると、第二領域に対向するクリアランス部に存在する攪拌対象に対して大きなせん断力を付加して、十分な攪拌処理を行うことができる。一方、第二領域においては、複数の孔の開口率が小さく、回転部材の筒状部の内側からクリアランス部への攪拌対象の供給速度が小さくなるが、この点については、上述の通り、クリアランス部においては、回転部材の筒状部の第一領域と対向する部分に存在する攪拌対象の圧力が、第二領域と対向する部分に存在する攪拌対象の圧力に比べて高くなるため、攪拌対象が旋回しながら筒状部の高さ方向の中央から筒状部の上端及び下端方向に向けて移動する流れが生じることによりカバーされる。すなわち、回転部材の筒状部の高さ方向の中央を含む部分に配置される第一領域に形成される孔から集中的にクリアランス部に供給された攪拌対象が、筒状部の上端及び下端方向に向けて移動する攪拌対象の流れによって、第二領域と対向するクリアランス部に供給されることによってカバーされる。
As described above, when the aperture ratio of the plurality of holes in the first region is P1 and the aperture ratio of the plurality of holes in the second region is P2,
0≦P2/P1<0.5 and P1>0
When the second region, which has a small aperture ratio of the multiple holes, is arranged so as to satisfy the relationship, a large shear force can be applied to the stirring target present in the clearance portion opposite the second region, thereby achieving sufficient stirring. Meanwhile, in the second region, the aperture ratio of the multiple holes is small, resulting in a slower supply rate of the stirring target from the inside of the cylindrical portion of the rotating member to the clearance portion. However, as described above, in the clearance portion, the pressure of the stirring target present in the portion of the cylindrical portion of the rotating member facing the first region is higher than the pressure of the stirring target present in the portion of the cylindrical portion facing the second region. This is compensated for by the generation of a flow of stirring target moving from the center of the height of the cylindrical portion toward the upper and lower ends of the cylindrical portion while swirling. In other words, the stirring target supplied to the clearance portion intensively through the holes formed in the first region, which is located in a portion including the center of the height of the cylindrical portion of the rotating member, is supplied to the clearance portion opposite the second region by a flow of stirring target moving toward the upper and lower ends of the cylindrical portion.
また、本発明の攪拌装置においては、回転部材の筒状部の第一領域の内外方向に貫通する複数の孔は、個々の孔の内方向の開口面積が、外方向の開口面積より大きくなっているので、回転部材の筒状部の内側からクリアランス部への攪拌対象の供給を促進し、クリアランス部における回転部材の筒状部の第一領域と対向する部分に存在する攪拌対象の圧力をより高めることができ、これにより攪拌対象が旋回しながら筒状部の高さ方向の中央から筒状部の上端及び下端方向に向けて移動する流れを促進する。この結果、回転部材の筒状部の内側とクリアランス部との間で行われる攪拌対象の循環がより促進され、上述した、攪拌対象に対する処理効率が向上する効果、攪拌対象の温度上昇が抑制される効果及び攪拌対象に対して大きなせん断力を付加して、十分な攪拌処理を行うことができる効果をより高めることができる。
しかしながら、上記のように回転部材の筒状部の内側とクリアランス部との間で行われる攪拌対象の循環がより促進されることに伴って、攪拌対象の性状等によっては、回転羽根の高速回転により攪拌槽の内面に薄膜円筒状に拡げられて攪拌される被処理液の制御精度が低下するという問題が生じるようになる。
このため、容器の上面の中心には、攪拌対象を容器外へ排出する排出口を設け、さらに排出口の周縁に排出口から回転部材へ向けて延伸する筒状の突出部が形成されているようにすることで、上記問題の発生を抑制するようにしている。
ここで、上記突出部の中心軸に直交する断面の形状が円形であるようにしておくと、上記問題の発生を抑制する効果が高められるので好ましい。
In addition, in the agitation device of the present invention, the multiple holes penetrating the first region of the cylindrical portion of the rotating member in an inward and outward direction have an opening area inward larger than an opening area outward, which promotes the supply of the agitation material from inside the cylindrical portion of the rotating member to the clearance and further increases the pressure of the agitation material in the portion of the clearance facing the first region of the cylindrical portion of the rotating member, thereby promoting a flow of the agitation material moving from the center of the height of the cylindrical portion toward the upper and lower ends of the cylindrical portion while swirling. As a result, the circulation of the agitation material between the inside of the cylindrical portion of the rotating member and the clearance is further promoted, further enhancing the effects of improving the processing efficiency of the agitation material, suppressing the temperature rise of the agitation material, and applying a large shear force to the agitation material to perform a sufficient agitation process.
However, as the circulation of the object to be stirred between the inside of the cylindrical part of the rotating member and the clearance part is further promoted as described above, depending on the properties of the object to be stirred, the problem arises that the control accuracy of the treated liquid being spread into a thin cylindrical film on the inner surface of the stirring tank by the high-speed rotation of the rotating blades is reduced.
For this reason, an outlet is provided in the center of the top surface of the container to discharge the material to be stirred outside the container, and a cylindrical protrusion is formed around the periphery of the outlet, extending from the outlet toward the rotating member, thereby preventing the occurrence of the above problems.
Here, it is preferable that the cross section of the protrusion perpendicular to the central axis has a circular shape, since this enhances the effect of suppressing the occurrence of the above problems.
回転部材の筒状部の第一領域の内外方向に貫通する複数の孔について、個々の孔の内方向の開口面積を外方向の開口面積より大きくする方法としては、個々の孔の内方向の開口数を外方向の開口数より多くすることが好ましく、より具体的には、個々の孔の貫通経路を回転部材の筒状部内で分岐させることが好ましい。 For the multiple holes that penetrate inward and outward through the first region of the cylindrical portion of the rotating member, a method for making the inward opening area of each hole larger than the outward opening area is to make the number of inward openings of each hole larger than the number of outward openings. More specifically, it is preferable to branch the through-paths of each hole within the cylindrical portion of the rotating member.
また、本発明の攪拌装置においては、回転部材は、筒状部の内側に回転部材の回転軸と直交する水平部を有し、筒状部の内空間は、水平部によって上部空間と下部空間に区画されていることが好ましい。このように、筒状部の内空間が、水平部によって上部空間と下部空間に区画されていると、回転部材の内側とクリアランス部との間で行われる攪拌対象の循環が、より確実に行われるようになり、上述した攪拌対象に対する処理効率が向上する効果、攪拌対象の温度上昇が抑制される効果及び攪拌対象に対して大きなせん断力を付加して、十分な攪拌処理を行うことができる効果を、より確実に発現させることができるようになる。 Furthermore, in the agitation device of the present invention, it is preferable that the rotating member has a horizontal section inside the cylindrical section that is perpendicular to the rotation axis of the rotating member, and that the internal space of the cylindrical section is divided into an upper space and a lower space by the horizontal section. In this way, when the internal space of the cylindrical section is divided into an upper space and a lower space by the horizontal section, the circulation of the agitation target between the inside of the rotating member and the clearance section is more reliably achieved, and the above-mentioned effects of improving the processing efficiency of the agitation target, suppressing temperature increases in the agitation target, and applying a large shear force to the agitation target to enable sufficient agitation processing can be more reliably achieved.
このとき、第一領域の内外方向に貫通する複数の孔は、
(1)個々の孔の貫通経路が筒状部内で分岐しており、個々の孔の内方向の開口が上部空間及び下部空間にそれぞれ配置されている、又は、
(2)内方向の開口が上部空間に配置された孔と、内方向の開口が下部空間に配置された孔とが、筒状部の周方向に対して交互に並ぶように配列している、
という構成にすれば、上部空間及び下部空間にそれぞれ存在する攪拌対象が、第一領域に形成される孔からクリアランス部に集中的に供給される際に、相互に混合されるようになる。これにより、回転部材の筒状部の内側とクリアランス部との間で行われる攪拌対象の循環が、上部空間側と下部空間側で分断された形で行われることを回避でき、上部空間側と下部空間で循環する攪拌対象が適度に入れ替わるような形で、回転部材の筒状部の内側とクリアランス部との間で行われる攪拌対象の循環を行うことができるようになる。これにより、上述した攪拌対象に対する処理効率が向上する効果、攪拌対象の温度上昇が抑制される効果及び攪拌対象に対して大きなせん断力を付加して、十分な攪拌処理を行うことができる効果をより確実に発現させることができるようになる。
At this time, the plurality of holes penetrating the first region in the inward and outward direction are
(1) The through-paths of the individual holes are branched within the cylindrical portion, and the inward openings of the individual holes are disposed in the upper space and the lower space, respectively; or
(2) The holes whose inward openings are arranged in the upper space and the holes whose inward openings are arranged in the lower space are arranged alternately in the circumferential direction of the cylindrical portion.
With this configuration, the materials to be stirred present in the upper space and the lower space are mixed together when they are supplied intensively to the clearance through the holes formed in the first region. This prevents the circulation of the materials to be stirred between the inside of the cylindrical portion of the rotating member and the clearance from being separated into the upper space and the lower space, and allows the materials to be circulated between the inside of the cylindrical portion of the rotating member and the clearance in a manner that appropriately switches between the materials to be stirred circulating in the upper space and the lower space. This more reliably achieves the effects of improving the processing efficiency of the materials to be stirred, suppressing temperature increases in the materials to be stirred, and applying a large shear force to the materials to be stirred, thereby enabling sufficient stirring.
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。 Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings.
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。図1及び図2に示すように、攪拌装置1は、円筒状の容器2と、この容器2の底面を含む外周面に冷却水を供給かつ排出する水冷配管6が接続された外層4と、容器2の内面22とわずかの間隙sを有して容器2と同心にて高速回転可能な回転部材800(810、820、830)と、この回転部材800を端部に支持して正逆高速回転駆動可能なシャフト10と、堰板12を介して容器2の上部に設けられ製品を排出する排出管13を有する上部容器14と、この上部容器14を密閉する蓋16とを備え、容器2の底部に原料の供給をする供給管17、18が弁19、20を介して設けられている。
堰板12は、容器2の上面を構成し、その中心にシャフト10を挿通するとともに、被処理液を容器2から上部容器14へと排出すための排出口11(開口部)が設けられている。
排出口11の周縁には、排出口11から回転部材800へ向けて延伸する筒状の突出部12Aが形成されている。
突出部12Aは、シャフト10と平行となるように一定の間隔を置いて、いわゆるスリーブ状に延伸しており、これにより、突出部12Aとシャフト10との間に被処理液が流通可能となる隙間が構成されている。
本実施例では、突出部12Aとシャフト10との間隔が一定となる態様を示しているが、必要に応じて当該間隔を突出部12Aの延伸方向に対して変化させることもでき、例えば、テーパ状に変化させたり、階段状に変化させたりすることもできる。
また、本実施例では、突出部12Aの先端が回転部材800の上端まで到達していない態様を示しているが、図15に示すように、突出部12Aの先端が回転部材800の上端より下方にまで到達し、回転部材800の筒状部(後述)の内側に挿入されるようにすることもできる(変形例1)。この場合、攪拌対象の性状等によっては、回転羽根の高速回転により攪拌槽の内面に薄膜円筒状に拡げられて攪拌される被処理液の制御精度が低下するという問題がより緩和されるので好ましい。
さらに、本実施例では、突出部12Aの中心軸に直交する断面の形状が円形となる、すなわち突出部12Aが円筒状となる態様を示しているが、これに限られるものではなく、突出部12Aの中心軸に直交する断面の形状が多角形となるようにすることもできる。
またさらに、本実施例では、突出部12Aが全周にわたって切れ目なく筒状となっている態様を示しているが、これに限られるものではなく、一部を切欠いたものであっても、ほぼ全周にわたって切れ目のない筒状とすることもできる。
なお、突出部12Aの外周面は、堰板12に対して垂直となっていることが、上記問題がより緩和されるので好ましい。
なお、図1又は図2では、回転部材800の筒状部の内外方向に貫通する複数の孔、蓋、弁などを便宜上、省略している。図2に示すように、容器2の内径をDとし、筒状部の外径をφとすると、上記隙間s=(D-φ)/2の関係がある。
1 and 2, a mixing apparatus 1 includes a cylindrical container 2, an outer layer 4 to which a water-cooled pipe 6 for supplying and discharging cooling water is connected on the outer peripheral surface including the bottom surface of the container 2, a rotating member 800 (810, 820, 830) that is concentric with the container 2 and can rotate at high speed with a small gap s between it and the inner surface 22 of the container 2, a shaft 10 that supports the rotating member 800 at its end and can rotate forward and reverse at high speed, an upper container 14 that is provided above the container 2 via a dam plate 12 and has a discharge pipe 13 for discharging the product, and a lid 16 that seals the upper container 14. Supply pipes 17 and 18 for supplying raw materials are provided at the bottom of the container 2 via valves 19 and 20.
The dam plate 12 forms the upper surface of the vessel 2, has the shaft 10 inserted through its center, and is provided with a discharge port 11 (opening) for discharging the liquid to be treated from the vessel 2 to the upper vessel 14.
A cylindrical protrusion 12A extending from the discharge port 11 toward the rotating member 800 is formed on the periphery of the discharge port 11 .
The protrusion 12A extends in a so-called sleeve shape at a fixed interval so as to be parallel to the shaft 10, thereby forming a gap between the protrusion 12A and the shaft 10 through which the treated liquid can flow.
In this embodiment, the distance between the protrusion 12A and the shaft 10 is constant, but if necessary, the distance can be changed in the extension direction of the protrusion 12A, for example, in a tapered or stepped manner.
In addition, although this embodiment shows a mode in which the tip of the protrusion 12A does not reach the upper end of the rotating member 800, as shown in Fig. 15, the tip of the protrusion 12A can also reach below the upper end of the rotating member 800 and be inserted into the inside of a cylindrical portion (described later) of the rotating member 800 (Modification 1). In this case, depending on the properties of the object to be stirred, the problem of reduced control accuracy of the liquid to be treated being spread into a thin cylindrical film on the inner surface of the stirring tank by the high-speed rotation of the rotating blades is more mitigated, which is preferable.
Furthermore, in this embodiment, the cross-sectional shape perpendicular to the central axis of the protrusion 12A is circular, i.e., the protrusion 12A is cylindrical, but this is not limited to this, and the cross-sectional shape perpendicular to the central axis of the protrusion 12A can also be polygonal.
Furthermore, in this embodiment, the protrusion 12A is shown to be cylindrical and continuous around the entire circumference, but this is not limited to this, and it can also be cylindrical and continuous around almost the entire circumference, even if a portion is cut out.
It is preferable that the outer peripheral surface of the protrusion 12A be perpendicular to the dam board 12, as this further mitigates the above problem.
1 and 2, for convenience, the multiple holes, lids, valves, etc. that penetrate inward and outward through the cylindrical portion of the rotating member 800 are omitted. As shown in Fig. 2, when the inner diameter of the container 2 is D and the outer diameter of the cylindrical portion is φ, the relationship of the gap s = (D - φ)/2 is satisfied.
上部容器14は、図2に示すように、その周面に冷却水が供給される冷却水室15を備えている。 As shown in Figure 2, the upper container 14 has a cooling water chamber 15 around its periphery, to which cooling water is supplied.
また、回転部材800は、周速10~50m/secの高速度で駆動されるようになっている。さらに、攪拌装置1は、容器2、上部容器14、蓋16及びシャフト10をガスケットで気密シールし、バルブを介して真空排気装置を設ければ真空排気可能にすることもできる。 The rotating member 800 is designed to be driven at a high peripheral speed of 10 to 50 m/sec. Furthermore, the agitator 1 can be made vacuum-evacuumable by sealing the container 2, upper container 14, lid 16, and shaft 10 airtight with gaskets and providing a vacuum exhaust device via a valve.
次に本実施形態に係る高速攪拌装置の動作について説明する。図2を参照して、先ず、被処理液の条件設定のために、容器2を密閉する堰板12を設置する。次に、容器2内に所定量の被処理液Lを供給管17、18から導入する。次いで、図示しないモーターに接続されたシャフト10が高速回転駆動して回転部材800が高速回転する。 Next, the operation of the high-speed agitator according to this embodiment will be described. Referring to Figure 2, first, a barrier plate 12 is installed to seal the container 2 in order to set the conditions for the liquid to be treated. Next, a predetermined amount of the liquid to be treated L is introduced into the container 2 through the supply pipes 17 and 18. Next, the shaft 10 connected to a motor (not shown) is driven to rotate at high speed, causing the rotating member 800 to rotate at high speed.
このとき、被処理液Lは、回転部材800の高速回転によって円周方向に付勢されて回転する。この回転によって生じる遠心力によって、被処理液Lは容器2の内面に厚さtの薄膜円筒状となって旋回する。さらに、攪拌後の被処理液Lは、堰板12の排出口11を経由して連続的に上部容器14に流入し、流出管13から容器2の外に排出される。 At this time, the liquid to be treated L is forced to rotate in the circumferential direction by the high-speed rotation of the rotating member 800. The centrifugal force generated by this rotation causes the liquid to swirl around the inner surface of the container 2 in the form of a thin cylindrical film with a thickness of t. Furthermore, after stirring, the liquid to be treated L continuously flows into the upper container 14 via the outlet 11 of the weir plate 12 and is discharged out of the container 2 through the outlet pipe 13.
次に、本発明の攪拌装置及び比較例の攪拌装置に使用する回転部材の詳細について説明する。 Next, we will explain in detail the rotating members used in the agitator of the present invention and the agitator of the comparative example.
(実施例1)
図3は実施例1の回転部材800を示している。図3(a)は回転部材800の断面図であり、図3(b)のA-Aにおける断面を示している。図3(b)は回転部材800の上面図である。図3(c)は回転部材800の側面図である。回転部材800は、図3に示すように、筒状部801を有し、筒状部801の側面には、図3(c)中の一点鎖線で示すように、筒状部の周方向に帯状に区画され、筒状部801の内外方向に貫通する複数の孔802が形成された第一領域803が設けられている。また、第一領域803は、筒状部801の高さ方向の中央を含むようにして設けられている。第一領域803の上端は、筒状部801の側面上に配列した複数の孔802の開口縁の上側の接線(図3(c)中の上側の一点鎖線)で規定される一方、第一領域803の下端は、筒状部801の側面上に配列した複数の孔802の開口縁の下側の接線(図3(c)中の下側の一点鎖線)で規定される。第一領域803の幅Wpは、上記複数の孔802の開口縁の上側の接線と下側の接線の間隔で規定される。第一領域803内では、隣接する複数の孔802同士の間隔及び、複数の孔802が配列する列の間隔は一様となっている。また、本実施例では、第一領域803内で、複数の孔802が1列に配列した例を示したが、必要に応じて2列以上とすることも許容される。この場合、第一領域803の上端は、複数の孔802の最上列の開口縁の上側の接線で規定される一方、第一領域803の下端は、複数の孔802の最下列の開口縁の下側の接線で規定される。
Example 1
FIG. 3 shows a rotating member 800 according to a first embodiment. FIG. 3( a) is a cross-sectional view of the rotating member 800, taken along line A-A in FIG. 3( b). FIG. 3( b) is a top view of the rotating member 800. FIG. 3( c) is a side view of the rotating member 800. As shown in FIG. 3, the rotating member 800 has a cylindrical portion 801. A first region 803 is provided on the side surface of the cylindrical portion 801, as shown by the dashed-dotted line in FIG. 3( c). The first region 803 is defined in a band shape in the circumferential direction of the cylindrical portion 801, and has a plurality of holes 802 penetrating the cylindrical portion 801 in the inward and outward directions. The first region 803 is also provided so as to include the center of the cylindrical portion 801 in the height direction. The upper end of the first region 803 is defined by an upper tangent to the opening edges of the plurality of holes 802 arranged on the side surface of the cylindrical portion 801 (the upper dashed line in FIG. 3( c)), while the lower end of the first region 803 is defined by a lower tangent to the opening edges of the plurality of holes 802 arranged on the side surface of the cylindrical portion 801 (the lower dashed line in FIG. 3( c)). The width Wp of the first region 803 is defined by the distance between the upper tangent and the lower tangent to the opening edges of the plurality of holes 802. Within the first region 803, the distance between adjacent holes 802 and the distance between rows in which the plurality of holes 802 are arranged are uniform. Furthermore, although this embodiment shows an example in which the plurality of holes 802 are arranged in a single row within the first region 803, two or more rows are also acceptable as necessary. In this case, the upper end of the first region 803 is defined by the upper tangent to the opening edge of the top row of the multiple holes 802, while the lower end of the first region 803 is defined by the lower tangent to the opening edge of the bottom row of the multiple holes 802.
図3(c)に示すように、筒状部801の側面には、第一領域803の上端(上側の接線)から筒状部801の側面の上端までと、第一領域803の下端(下側の接線)から筒状部801の側面の下端まで、第二領域804が配置されている。第二領域804では、内外方向に貫通する複数の孔802の開口率が、第一領域803の開口率より小さくなるように複数の孔802が形成され、図3に示した例では、無開口(開口率=0)としているが、これに限られるものではない。なお、開口率Pは、
P=S1/S2
S1:対象領域(第一領域又は第二領域)の複数の孔の開口面積の総和
S2:対象領域(第一領域又は第二領域)の面積の総和
によって規定される。また、本実施例では、上方側及び下方側の第二領域804の開口率Pは同一に設定されているが、必要に応じて異ならせることも許容される。
As shown in Fig. 3(c), a second region 804 is arranged on the side surface of the cylindrical portion 801, from the upper end (upper tangent) of the first region 803 to the upper end of the side surface of the cylindrical portion 801, and from the lower end (lower tangent) of the first region 803 to the lower end of the side surface of the cylindrical portion 801. In the second region 804, a plurality of holes 802 penetrating inward and outward directions are formed so that the aperture ratio of the plurality of holes 802 is smaller than the aperture ratio of the first region 803, and in the example shown in Fig. 3, there are no apertures (aperture ratio = 0), but this is not limiting. The aperture ratio P is
P = S1/S2
S1: the sum of the opening areas of the plurality of holes in the target region (first region or second region) S2: the sum of the areas of the target region (first region or second region) In this embodiment, the opening ratios P of the upper and lower second regions 804 are set to be the same, but they may be different as necessary.
第二領域804の幅Wnは、第一領域803の上端(複数の孔802の開口縁の上側の接線)と筒状部801の側面の上端までの幅Wn1と、第一領域803の下端(複数の孔802の開口縁の下側の接線)と筒状部801の側面の下端までの幅Wn2との和(Wn=Wn1+Wn2)によって規定される。また、回転部材の全高Hは、筒状部801の側面の高さで規定され、
H=Wp+Wn
の関係を満たす。
The width Wn of the second region 804 is determined by the sum (Wn=Wn1+Wn2) of the width Wn1 from the upper end of the first region 803 (the tangent to the upper side of the opening edges of the plurality of holes 802) to the upper end of the side surface of the cylindrical portion 801, and the width Wn2 from the lower end of the first region 803 (the tangent to the lower side of the opening edges of the plurality of holes 802) to the lower end of the side surface of the cylindrical portion 801. The overall height H of the rotating member is determined by the height of the side surface of the cylindrical portion 801,
H = Wp + Wn
Satisfy the relationship.
ここで、第一領域の幅Wpは、
0<Wp<0.5H
の関係を満たす。なお、本実施例では、上方側及び下方側の第二領域804の幅Wn1,Wn2は同一に設定されているが、必要に応じて異ならせることも許容される。
Here, the width Wp of the first region is
0<Wp<0.5H
In this embodiment, the widths Wn1 and Wn2 of the upper and lower second regions 804 are set to be the same, but they may be different as necessary.
以上の回転部材800の構成であると、回転部材800によって付加される遠心力によって、回転部材800の筒状部801の内側からクリアランス部(段落0012参照)に供給される攪拌対象が、回転部材800の筒状部801の複数の孔802の内、筒状部801の高さ方向の中央を含む部分に配置される第一領域803に形成される孔802から集中的に供給されることになる。これにより、クリアランス部においては、筒状部801の第一領域803と対向する部分に存在する攪拌対象の圧力が、第二領域804と対向する部分に存在する攪拌対象の圧力に比べて高くなるため、攪拌対象が旋回しながら、図4に示すように、筒状部801の高さ方向の中央から筒状部801の上端及び下端方向に向けて移動する流れが生じる。これにより、図4に示す回転部材800の内側とクリアランス部との間で行われる攪拌対象の循環が促進され、攪拌対象に対する処理効率が向上する。 With the above-described configuration of the rotating member 800, the centrifugal force applied by the rotating member 800 causes the material to be stirred, supplied from the inside of the cylindrical portion 801 of the rotating member 800 to the clearance portion (see paragraph 0012), to be concentrated through the holes 802 formed in the first region 803, which is located in a portion including the center of the cylindrical portion 801 in the height direction, among the multiple holes 802 in the cylindrical portion 801 of the rotating member 800. As a result, in the clearance portion, the pressure of the material to be stirred present in the portion facing the first region 803 of the cylindrical portion 801 is higher than the pressure of the material to be stirred present in the portion facing the second region 804. As a result, the material to be stirred rotates and generates a flow moving from the center of the cylindrical portion 801 in the height direction toward the upper and lower ends of the cylindrical portion 801, as shown in FIG. 4. This promotes circulation of the material to be stirred between the inside of the rotating member 800 and the clearance portion shown in FIG. 4, improving processing efficiency for the material to be stirred.
一般に、クリアランス部においては、回転部材800側と容器2の内面側との間で攪拌対象の旋回速度に差が生じることによって、攪拌対象と回転部材800及び容器2の内面との間で大きな摩擦が生じ、高温の熱が発生する。このため、上述のように回転部材800の筒状部801の内側とクリアランス部との間で行われる攪拌対象の循環が促進されると、クリアランス部での攪拌対象の滞留時間が減少するとともに、図4に示すように、相対的に温度の高い攪拌対象Fhと相対的に温度の低い攪拌対象Flが入れ替わるような形の流れが生じるため、攪拌対象の温度上昇が抑制される。 Generally, in the clearance section, a difference in the rotational speed of the object to be stirred occurs between the rotating member 800 side and the inner surface of the container 2, resulting in significant friction between the object to be stirred and the rotating member 800 and the inner surface of the container 2, generating high temperatures. Therefore, when the circulation of the object to be stirred between the inside of the cylindrical portion 801 of the rotating member 800 and the clearance section is promoted as described above, the residence time of the object to be stirred in the clearance section is reduced, and a flow is created in which the relatively high-temperature object to be stirred Fh and the relatively low-temperature object to be stirred Fl alternate, as shown in Figure 4, thereby suppressing the temperature rise of the object to be stirred.
第一領域の幅Wpは、
好ましくは、0<Wp<0.3H
より好ましくは、0<Wp<0.2H
さらに好ましくは、0<Wp<0.1H
の関係を満たすと、上述の攪拌対象に対す処理効率が向上する効果及び攪拌対象の温度上昇が抑制される効果がより高められる。一方、第一領域の幅Wpが過剰に小さくなると、第一領域803に形成される孔802からクリアランス部への攪拌対象の供給が阻害されるので、第一領域の幅Wpは、
好ましくは、Wp>0.01H
より好ましくは、Wp>0.02H
さらに好ましくは、Wp>0.03H
の関係を満たすことが望ましい。
The width Wp of the first region is
Preferably, 0<Wp<0.3H
More preferably, 0<Wp<0.2H
More preferably, 0<Wp<0.1H
When the relationship between the width Wp and the clearance portion is satisfied, the effect of improving the processing efficiency of the object to be stirred and the effect of suppressing the temperature rise of the object to be stirred are further enhanced. On the other hand, if the width Wp of the first region is excessively small, the supply of the object to be stirred from the holes 802 formed in the first region 803 to the clearance portion is hindered. Therefore, the width Wp of the first region is set to:
Preferably, Wp>0.01H
More preferably, Wp>0.02H
More preferably, Wp>0.03H
It is desirable to satisfy the following relationship.
また一般に、薄膜旋回型攪拌装置においては、筒状部801に形成された複数の孔802の開口率Pは、攪拌対象に対して付加されるせん断力及び回転部材の内側からクリアランス部への攪拌対象の供給速度に影響する。具体的には、筒状部801に形成された複数の孔802の開口率Pが小さくなると、筒状部802と攪拌対象と接触面積が大きくなる分、攪拌対象に対して付加されるせん断力も大きくなるのに対し、孔の開口率Pが大きくなると、筒状部801と攪拌対象と接触面積が小さくなる分、攪拌対象に対して付加されるせん断力も小さくなる。一方、筒状部801に形成された複数の孔802の開口率Pが小さくなると、回転部材800の筒状部801の内側からクリアランス部への攪拌対象の供給速度が小さくなるのに対し、孔の開口率が大きくなると、攪拌対象の供給速度が大きくなる。以上のように、攪拌対象に対して付加されるせん断力と回転部材800の筒状部801の内側からクリアランス部への攪拌対象の供給速度は、トレードオフの関係にある。このため、本実施例では、第一領域803の複数の孔802の開口率をP1とし、第二領域804の複数の孔802の開口率をP2とするとき、
0≦P2/P1<0.5、かつP1>0
の関係を満たすように設定している。このように、複数の孔802の開口率の小さい第二領域804を配置していると、第二領域804に対向するクリアランス部に存在する攪拌対象に対して大きなせん断力を付加して、十分な攪拌処理を行うことができる。
In general, in a thin film swirl-type stirring device, the aperture ratio P of the plurality of holes 802 formed in the cylindrical portion 801 affects the shear force applied to the stirring object and the supply rate of the stirring object from the inside of the rotating member to the clearance portion. Specifically, as the aperture ratio P of the plurality of holes 802 formed in the cylindrical portion 801 decreases, the contact area between the cylindrical portion 802 and the stirring object increases, thereby increasing the shear force applied to the stirring object. On the other hand, as the aperture ratio P of the plurality of holes 802 formed in the cylindrical portion 801 decreases, the supply rate of the stirring object from the inside of the cylindrical portion 801 of the rotating member 800 to the clearance portion decreases, whereas as the aperture ratio P of the holes increases, the supply rate of the stirring object decreases. As described above, there is a trade-off between the shear force applied to the object to be stirred and the speed at which the object to be stirred is supplied from the inside of the cylindrical portion 801 of the rotating member 800 to the clearance portion. For this reason, in this embodiment, when the aperture ratio of the plurality of holes 802 in the first region 803 is P1 and the aperture ratio of the plurality of holes 802 in the second region 804 is P2,
0≦P2/P1<0.5 and P1>0
In this way, by arranging the second region 804 having a small opening ratio of the plurality of holes 802, a large shear force can be applied to the stirring object present in the clearance portion facing the second region 804, thereby enabling sufficient stirring processing.
一方、第二領域804においては、複数の孔802の開口率が小さく、回転部材800の筒状部801の内側からクリアランス部への攪拌対象の供給速度が小さくなるが、この点については、上述の通り、クリアランス部においては、回転部材800の筒状部801の第一領域803と対向する部分に存在する攪拌対象の圧力が、第二領域804と対向する部分に存在する攪拌対象の圧力に比べて高くなるため、攪拌対象が旋回しながら、図4に示すように、筒状部801の高さ方向の中央から筒状部801の上端及び下端方向に向けてそれぞれ移動する流れが生じることによりカバーされる。すなわち、回転部材800の筒状部801の高さ方向の中央を含む部分に配置される第一領域803に形成される孔802から集中的にクリアランス部に供給された攪拌対象が、筒状部801の上端及び下端方向に向けてそれぞれ移動する流れによって、第二領域804と対向するクリアランス分に供給されることによってカバーされる。 On the other hand, in the second region 804, the aperture ratio of the multiple holes 802 is small, resulting in a slower supply rate of the agitation material from the inside of the cylindrical portion 801 of the rotating member 800 to the clearance. However, as described above, in the clearance, the pressure of the agitation material present in the portion of the cylindrical portion 801 of the rotating member 800 facing the first region 803 is higher than the pressure of the agitation material present in the portion facing the second region 804. As the agitation material rotates, flows are generated that move from the center of the height of the cylindrical portion 801 toward the upper and lower ends of the cylindrical portion 801, as shown in FIG. 4. In other words, the agitation material that is supplied intensively to the clearance from the holes 802 formed in the first region 803, which is located in a portion including the center of the height of the cylindrical portion 801 of the rotating member 800, are supplied to the clearance portion facing the second region 804 by flows that move toward the upper and lower ends of the cylindrical portion 801. This compensates for this.
また、本実施例においては、回転部材800の筒状部801の第一領域803の内外方向に貫通する複数の孔802は、個々の孔の内方向の開口面積が、外方向の開口面積より大きくなっているので(図3(a)参照)、回転部材800の筒状部801内側からクリアランス部への攪拌対象の供給を促進し、クリアランス部における回転部材800の筒状部801の第一領域803と対向する部分に存在する攪拌対象の圧力をより高めることができるようになる。これにより、攪拌対象が旋回しながら筒状部801の高さ方向の中央から筒状部の上端及び下端方向に向けて移動する流れが促進される。この結果、回転部材800の筒状部801の内側とクリアランス部との間で行われる攪拌対象の循環がより促進され、上述した、攪拌対象に対する処理効率が向上する効果、攪拌対象の温度上昇が抑制される効果及び攪拌対象に対して大きなせん断力を付加して十分な攪拌処理を行うことができる効果をより高めることができる。なお、上記本発明の効果より高めるために、第一領域803と第二領域804の複数の孔802の開口率を、
好ましくは、0≦P2/P1<0.25、かつP1>0
より好ましくは、0≦P2/P1<0.1、かつP1>0
さらに好ましくは、0≦P2/P1<0.05、かつP1>0
の関係を満たすように設定することが望ましい。
Furthermore, in this embodiment, the multiple holes 802 penetrating the first region 803 of the cylindrical portion 801 of the rotating member 800 inward and outward directions have an opening area inward that is larger than the opening area outward (see FIG. 3( a) ). This promotes the supply of the stirring target from the inside of the cylindrical portion 801 of the rotating member 800 to the clearance portion, thereby further increasing the pressure of the stirring target present in the portion of the clearance portion facing the first region 803 of the cylindrical portion 801 of the rotating member 800. This promotes the flow of the stirring target as it swirls from the center of the cylindrical portion 801 in the height direction toward the upper and lower ends of the cylindrical portion. As a result, the circulation of the stirring target between the inside of the cylindrical portion 801 of the rotating member 800 and the clearance portion is further promoted, thereby further enhancing the effects of improving the processing efficiency of the stirring target, suppressing the temperature rise of the stirring target, and applying a large shear force to the stirring target to perform sufficient stirring processing. In order to further enhance the effects of the present invention, the aperture ratio of the plurality of holes 802 in the first region 803 and the second region 804 is set to:
Preferably, 0≦P2/P1<0.25 and P1>0
More preferably, 0≦P2/P1<0.1 and P1>0
More preferably, 0≦P2/P1<0.05 and P1>0
It is desirable to set it so that the following relationship is satisfied.
回転部材800の第一領域803の内外方向に貫通する複数の孔802について、個々の孔の内方向の開口面積が、外方向の開口面積より大きくする方法として、本実施例では、個々の孔の内方向の開口数が、外方向の開口数より多くなるようにしている。具体的には、当該個々の孔は、貫通経路805が筒状部801の内部で分岐しており、内方向の開口数が2である一方、外方向の開口数が1となっている。 For the multiple holes 802 that penetrate inward and outward through the first region 803 of the rotating member 800, the inward opening area of each hole is made larger than the outward opening area. In this embodiment, the number of inward openings of each hole is made larger than the number of outward openings. Specifically, the through-paths 805 of each hole branch off inside the cylindrical portion 801, so that the number of inward openings is two and the number of outward openings is one.
また、本実施例においては、回転部材800は、筒状部801の内側に、回転部材800の回転軸と直交する水平部806を有し、筒状部801の内空間は、水平部806によって上部空間807と下部空間808に区画されている。上述のように、筒状部801の内空間が、水平部806によって上部空間と下部空間に区画されていると、回転部材800の筒状部801の内側とクリアランス部との間で行われる攪拌対象の循環がより確実に行われるようになり、上述した攪拌対象にする処理効率が向上する効果、攪拌対象の温度上昇が抑制される効果及び攪拌対象に対して大きなせん断力を付加して十分な攪拌処理を行うことができる効果をより確実に発現させることができるようになる。なお、水平部806による上部空間807と下部空間808の区画は、上部空間807と下部空間808が隔絶されて、水平部806を経由した撹拌対象の流通が遮断されていることが好ましい。なお、図示の例では、水平部806は、シャフト10と当接するボス28を含んでいる。 In this embodiment, the rotating member 800 has a horizontal portion 806 inside the cylindrical portion 801 that is perpendicular to the rotation axis of the rotating member 800, and the internal space of the cylindrical portion 801 is divided into an upper space 807 and a lower space 808 by the horizontal portion 806. As described above, when the internal space of the cylindrical portion 801 is divided into an upper space and a lower space by the horizontal portion 806, the circulation of the agitation target between the inside of the cylindrical portion 801 of the rotating member 800 and the clearance portion is more reliably achieved, thereby more reliably achieving the effects of improving the processing efficiency of the agitation target, suppressing temperature increases in the agitation target, and applying a large shear force to the agitation target to perform sufficient agitation processing. It is preferable that the division of the upper space 807 and the lower space 808 by the horizontal portion 806 isolates the upper space 807 from the lower space 808, blocking the flow of the agitation target via the horizontal portion 806. In the illustrated example, the horizontal portion 806 includes a boss 28 that abuts against the shaft 10.
また、本実施例においては、第一領域803の内外方向に貫通する複数の孔802の内方向の開口が、上部空間807及び下部空間808にそれぞれ配置されていて、これら2つの内方向の開口と外方向の1つの開口を繋ぐ開口貫通経路805が筒状部801の内部で結合している。このため、上部空間及び下部空間にそれぞれ存在する攪拌対象が、第一領域に形成される孔からクリアランス部に供給される際に、相互に混合されるようにすることができる。これにより、回転部材800の筒状部801の内側とクリアランス部との間で行われる攪拌対象の循環が、上部空間807側と下部空間808側で分断された形で行われることを回避することができるとともに、上部空間側807と下部空間808で循環する攪拌対象が適度に入れ替わるような形で、回転部材の内側とクリアランス部との間で行われる攪拌対象の循環を行うことができるようになる。この結果、上述した、攪拌対象に対する処理効率が向上する効果、攪拌対象の温度上昇が抑制される効果及び攪拌対象に対して大きなせん断力を付加して十分な攪拌処理を行うことができる効果をより確実に発現させることができるようになる。
ここで、上記のように回転部材800の筒状部801の内側とクリアランス部との間で行われる攪拌対象の循環がより促進されることに伴って、攪拌対象の性状等によっては、回転羽根の高速回転により攪拌槽の内面に薄膜円筒状に拡げられて攪拌される被処理液の制御精度が低下するという問題が生じるようになるが、本実施例では、容器2の上面の中心に、攪拌対象を容器2外へ排出する排出口11を設け、さらに排出口11の周縁に排出口11から回転部材800へ向けて延伸する筒状の突出部12Aが形成されているようにすることで、上記問題の発生を抑制している。
さらに、図13は実施例1の容器2の内壁面の表面の構造を示しており、同図(a)は、容器2の内壁面を表面を正面から見た時の状態を拡大した模式図であり、同図(b)は、容器2の中心軸(同図中のT方向)に直交する断面を拡大した模式図である。
図13(a)に示すように、凸部900は、容器の中心軸方向に対して延伸して形成されている。
また、図13(b)に示すように、凸部900は、容器2の内壁面の基底部901から容器2の中心方向(同図中のC方向)に突出するように形成されている。
また、図13(b)に示すように、隣接する凸部900間には、円弧状の凹部902が形成されている。凹部902は、容器2の中心方向から基底部901に向けて内周面が後退するように形成されている。これにより、容器2の内壁面の表面の外縁形状が、凸部900と隣接する凸部900同士を結ぶ円弧状の凹部902を含んで形成されている。
また、図13(C)に示すように、凸部900の先端は平坦となっていてもよく、図示しないが、凸部900の先端は、Rを有する(丸みを帯びた)形状であってもよい。ただし、本発明の効果をより確実に発現させるという観点においては、凸部900の先端は、尖鋭状であることが好ましい。
図13(a)、(b)及び(c)に示すように、凸部900と凹部902は、容器2の周方向に対して複数配列するようにしてして形成されている。
なお、本実施例では、凸部900が、容器2の中心軸方向(同図中のT方向)に対して、容器2の内壁面のほぼ全高に亘って延伸して形成されている例を示したが、図14(a)に示すように、内壁面の上部と下部において、凸部900が配列する位相を異ならせたり、また同図(b)に示すように、内壁面の上部または下部のいずれかにおいて、凸部900を形成しないようすることもできる。
また、本実施例では、凸部900が、容器2の中心軸方向(同図中のT方向)に対して平行となるように延伸して形成されている例を示したが、これに限られるものでなく、図14(c)(d)に示すように、容器2の中心軸方向に対して傾斜するように延伸して形成されるようにしてもよい。
なお、容器2の内壁面の表面の構造は、本発明の効果の発現にとって必須となるものではなく、あくまでも本発明の効果をより向上させるものである。
また、突出部12Aの効果および回転部材800と凸部900との相乗効果は、以下の実施例および変形例においても妥当する。
In this embodiment, the inward openings of the multiple holes 802 penetrating the first region 803 inward and outward directions are respectively arranged in the upper space 807 and the lower space 808, and an opening through-path 805 connecting these two inward openings and one outward opening is connected inside the cylindrical portion 801. Therefore, the stirring objects present in the upper space and the lower space can be mixed together when supplied to the clearance portion from the holes formed in the first region. This prevents the stirring object from circulating between the inside of the cylindrical portion 801 of the rotating member 800 and the clearance portion in a manner that is separated between the upper space 807 side and the lower space 808 side. Furthermore, the stirring object can be circulated between the inside of the rotating member and the clearance portion in a manner that appropriately switches between the stirring object circulating between the upper space 807 and the lower space 808. As a result, the above-mentioned effects of improving the processing efficiency of the object to be stirred, suppressing the temperature rise of the object to be stirred, and applying a large shear force to the object to be stirred to perform sufficient stirring processing can be more reliably achieved.
Here, as the circulation of the object to be stirred that takes place between the inside of the cylindrical portion 801 of the rotating member 800 and the clearance portion is further promoted as described above, depending on the properties of the object to be stirred, a problem may arise in that the control accuracy of the treated liquid being stirred and spread into a thin cylindrical film on the inner surface of the stirring tank by the high-speed rotation of the rotating blades is reduced.However, in this embodiment, the occurrence of the above problem is suppressed by providing an outlet 11 at the center of the top surface of the container 2 for discharging the object to be stirred outside the container 2, and further by forming a cylindrical protrusion 12A around the periphery of the outlet 11 that extends from the outlet 11 toward the rotating member 800.
Furthermore, Figure 13 shows the surface structure of the inner wall surface of the container 2 in Example 1, where Figure 13(a) is an enlarged schematic diagram of the inner wall surface of the container 2 when viewed from the front, and Figure 13(b) is an enlarged schematic diagram of a cross section perpendicular to the central axis of the container 2 (direction T in the figure).
As shown in FIG. 13( a ), the protrusion 900 is formed to extend in the central axis direction of the container.
As shown in FIG. 13B, the convex portion 900 is formed so as to protrude from a base portion 901 on the inner wall surface of the container 2 toward the center of the container 2 (direction C in the figure).
13(b), arc-shaped recesses 902 are formed between adjacent protrusions 900. The recesses 902 are formed such that the inner circumferential surfaces thereof recede from the center of the container 2 toward the base 901. As a result, the outer edge shape of the surface of the inner wall surface of the container 2 is formed to include the arc-shaped recesses 902 that connect the protrusions 900 and adjacent protrusions 900.
13C, the tip of the convex portion 900 may be flat, or although not shown, the tip of the convex portion 900 may have a rounded (R) shape. However, from the viewpoint of more reliably achieving the effects of the present invention, it is preferable that the tip of the convex portion 900 be sharp.
As shown in FIGS. 13( a ), ( b ), and ( c ), a plurality of convex portions 900 and concave portions 902 are formed in an array in the circumferential direction of the container 2 .
In this embodiment, an example is shown in which the convex portions 900 are formed extending over almost the entire height of the inner wall surface of the container 2 in the direction of the central axis of the container 2 (direction T in the figure). However, as shown in Figure 14(a), the phase in which the convex portions 900 are arranged may be different between the upper and lower parts of the inner wall surface, or as shown in Figure 14(b), it is also possible to not form the convex portions 900 on either the upper or lower part of the inner wall surface.
Furthermore, in this embodiment, an example is shown in which the convex portion 900 is formed by extending parallel to the central axis direction of the container 2 (direction T in the same figure), but this is not limited to this, and the convex portion 900 may be formed by extending so as to be inclined with respect to the central axis direction of the container 2, as shown in Figures 14(c) and (d).
The surface structure of the inner wall of the container 2 is not essential for realizing the effects of the present invention, but merely serves to further improve the effects of the present invention.
The effect of the protrusion 12A and the synergistic effect of the rotation member 800 and the convex portion 900 also apply to the following examples and modified examples.
(実施例2)
図5は実施例2の回転部材810を示している。図5(a)は回転部材810の断面図であり、図5(b)のA-Aにおける断面を示している。図5(b)は回転部材810の上面図である。図5(c)は回転部材810の側面図である。また、図6は回転部材810の断面図であり、図5(b)のB-Bにおける断面を示している。
Example 2
FIG. 5 shows a rotating member 810 of Example 2. FIG. 5(a) is a cross-sectional view of the rotating member 810, showing the cross section taken along line A-A in FIG. 5(b). FIG. 5(b) is a top view of the rotating member 810. FIG. 5(c) is a side view of the rotating member 810. FIG. 6 is a cross-sectional view of the rotating member 810, showing the cross section taken along line B-B in FIG. 5(b).
回転部材810は、第一領域803の内外方向に貫通する複数の孔802の構造及び配列が実施例1の回転部材800と異なる以外、実施例1の回転部材800と同じである。具体的には、回転部材810は、複数の孔802の内方向の開口が上部空間807及び下部空間808にそれぞれ配置されているが、貫通経路805が筒状部801の内部で結合しておらず、内方向の開口と外方向の開口が一対一に繋がっている。また、複数の孔802の内方向の開口は、筒状部801の傾斜部811上で斜めに開口するように設けられており、これにより個々の孔802の内方向の開口面積が、外方向の開口面積より大きくなっている。さらに、図5(c)に示すように、内外方向に貫通する複数の孔802が、内方向の開口が上部空間807に配置された孔と、内方向の開口が下部空間808に配置された孔とが、筒状部801の周方向に対して交互に並ぶように配列している。以上の構成により、上述した、攪拌対象に対する処理効率が向上する効果、攪拌対象の温度上昇が抑制される効果及び攪拌対象に対して大きなせん断力を付加して十分な攪拌処理を行うことができる効果を発現させることができるようになる。 The rotating member 810 is the same as the rotating member 800 of Example 1, except that the structure and arrangement of the multiple holes 802 that penetrate the first region 803 in the inward and outward directions differ from those of the rotating member 800 of Example 1. Specifically, in the rotating member 810, the inward openings of the multiple holes 802 are arranged in the upper space 807 and the lower space 808, respectively, but the through-paths 805 are not connected inside the tubular portion 801, and the inward openings and outward openings are connected one-to-one. Furthermore, the inward openings of the multiple holes 802 are arranged so as to open obliquely on the inclined portion 811 of the tubular portion 801, which makes the inward opening area of each hole 802 larger than the outward opening area. Furthermore, as shown in Figure 5(c), the multiple holes 802 penetrating inward and outward directions are arranged so that holes with inward openings located in the upper space 807 and holes with inward openings located in the lower space 808 are alternately aligned in the circumferential direction of the cylindrical portion 801. This configuration achieves the aforementioned effects of improving the processing efficiency of the stirring object, suppressing temperature increases in the stirring object, and applying a large shear force to the stirring object to perform sufficient stirring processing.
(実施例3)
図7は実施例3の回転部材820を示している。図7(a)は回転部材820の断面図であり、図7(b)のA-Aにおける断面を示している。図7(b)は回転部材820の上面図である。図7(c)は回転部材820の側面図である。また、図8は回転部材820の断面図であり、図7(b)のB-Bにおける断面を示している。
Example 3
FIG. 7 shows a rotating member 820 of Example 3. FIG. 7(a) is a cross-sectional view of the rotating member 820, showing the cross section taken along line A-A in FIG. 7(b). FIG. 7(b) is a top view of the rotating member 820. FIG. 7(c) is a side view of the rotating member 820. FIG. 8 is a cross-sectional view of the rotating member 820, showing the cross section taken along line B-B in FIG. 7(b).
回転部材820は、第一領域803の内外方向に貫通する複数の孔802の構造及び配列が実施例2の回転部材810と異なる以外、実施例2の回転部材810と同じである。具体的には、複数の孔802の内方向の開口と外方向の開口を繋ぐ貫通経路805が、筒状部801内を斜めに貫通していて、図7(c)に示すように、内外方向に貫通する複数の孔802が、内方向の開口が上部空間807に配置された孔と、内方向の開口が下部空間808に配置された孔とが、筒状部801の周方向に対して同一線上で交互に並ぶように配置されている。以上の構成により、上述した、攪拌対象に対する処理効率が向上する効果、攪拌対象の温度上昇が抑制される効果及び攪拌対象に対して大きなせん断力を付加して十分な攪拌処理を行うことができる効果を発現させることができるようになる。 The rotating member 820 is the same as the rotating member 810 of Example 2, except that the structure and arrangement of the multiple holes 802 penetrating inward and outward through the first region 803 differ from those of the rotating member 810 of Example 2. Specifically, through-paths 805 connecting the inward openings and outward openings of the multiple holes 802 penetrate obliquely through the tubular portion 801. As shown in FIG. 7(c), the multiple holes 802 penetrating inward and outward are arranged such that holes with inward openings located in the upper space 807 and holes with inward openings located in the lower space 808 are alternately aligned on the same line in the circumferential direction of the tubular portion 801. This configuration achieves the aforementioned effects of improving the processing efficiency of the stirring object, suppressing temperature increases in the stirring object, and applying a large shear force to the stirring object to perform sufficient stirring processing.
(実施例4)
図9は実施例4の回転部材830を示している。図9(a)は回転部材830の断面図であり、図9(b)のA-Aにおける断面を示している。図9(b)は回転部材830の上面図である。図9(c)は回転部材830の側面図である。実施例4は、容器と、この容器の内壁面のわずかに内側で高速回転する回転部材とを備え、回転部材による遠心力によって回転部材と内壁面との間に膜状に存在させた攪拌対象を攪拌する攪拌装置であって、回転部材は、容器の内壁面に対してわずかな隙間を介して位置する筒状部を有するとともに、筒状部の内側に回転部材の回転軸と直交する水平部を有しており、筒状部の内空間は、水平部によって上部空間と下部空間に区画されており、筒状部の上部空間に対向する側面及び下部空間に対向する側面は、それぞれ、筒状部の周方向に帯状に区画され、内外方向に貫通する複数の孔が形成された第一領域と、筒状部の周方向に帯状に区画され、内外方向に貫通する複数の孔が第一領域の開口率より小さくなるように形成され、又は無孔とされた第二領域で構成され、第一領域は、筒状部の上部空間の側面及び下部空間の側面の水平部側にそれぞれ配置され、第二領域は、筒状部の上部空間の側面の前記第一領域の上端から筒状部の上端及び筒状部の下部空間の側面の前記第一領域の下端から筒状部の下端までそれぞれ配置され、第一領域に形成され複数の孔は、筒状部の周方向の3列以下の列上に配列していることを特徴とする攪拌装置である。
Example 4
FIG. 9 shows a rotating member 830 of Example 4. FIG. 9(a) is a cross-sectional view of the rotating member 830, showing the cross section taken along line A-A in FIG. 9(b). FIG. 9(b) is a top view of the rotating member 830. FIG. 9(c) is a side view of the rotating member 830. Example 4 is an agitation device that includes a container and a rotating member that rotates at high speed slightly inside the inner wall surface of the container, and uses the centrifugal force of the rotating member to agitate an object to be agitated that is present in a film-like form between the rotating member and the inner wall surface. The rotating member has a cylindrical portion that is positioned with a small gap between it and the inner wall surface of the container, and has a horizontal portion inside the cylindrical portion that is perpendicular to the rotation axis of the rotating member. The internal space of the cylindrical portion is divided into an upper space and a lower space by the horizontal portion. The side surface of the cylindrical portion facing the upper space and the side surface facing the lower space are each divided into bands in the circumferential direction of the cylindrical portion, and have a through hole penetrating inward and outward. and a second region that is partitioned in a band shape around the circumference of the cylindrical portion and has a plurality of holes that penetrate inward and outward directions and are formed so that the opening rate of the first region is smaller than that of the first region, or is non-porous; the first region is arranged on the horizontal side of the side of the upper space and the side of the lower space of the cylindrical portion, respectively; the second region is arranged from the upper end of the first region on the side of the upper space of the cylindrical portion to the upper end of the cylindrical portion and from the lower end of the first region on the side of the lower space of the cylindrical portion to the lower end of the cylindrical portion, respectively; and the plurality of holes formed in the first region are arranged in three or fewer rows around the circumference of the cylindrical portion.
図10は回転部材830の断面図であり、図9(b)のB-Bにおける断面を示している。回転部材830は、図9に示すように、筒状部801を有し、筒状部801の内側に、回転部材830の回転軸と直交する水平部806を有し、筒状部801の内空間は、水平部806によって上部空間807と下部空間808に区画されている。回転部材830の筒状部801の側面には、図9(c)中の一点鎖線で示すように、筒状部の周方向に帯状に区画され、筒状部801の内外方向に貫通する複数の孔802が形成された第一領域803が設けられている。第一領域803は、筒状部801の上部空間807の側面及び下部空間808の側面の水平部側(筒状部801の高さ方向の中央側)にそれぞれ配置されている。 Figure 10 is a cross-sectional view of the rotating member 830, showing the cross section taken along line B-B in Figure 9(b). As shown in Figure 9, the rotating member 830 has a cylindrical portion 801, and inside the cylindrical portion 801 is a horizontal portion 806 that is perpendicular to the rotation axis of the rotating member 830. The internal space of the cylindrical portion 801 is divided into an upper space 807 and a lower space 808 by the horizontal portion 806. The side surface of the cylindrical portion 801 of the rotating member 830 is provided with a first region 803, as shown by the dashed-dotted line in Figure 9(c), which is divided into a band-like shape in the circumferential direction of the cylindrical portion and has multiple holes 802 that penetrate the cylindrical portion 801 in both the inward and outward directions. The first region 803 is located on the horizontal portion side of the side surface of the upper space 807 and the side surface of the lower space 808 of the cylindrical portion 801 (towards the center in the height direction of the cylindrical portion 801).
筒状部801の上部空間807の側面における第一領域803の上端は、筒状部801の側面上に配列した複数の孔802の開口縁の上側の接線(図9(c)中の上側の一点鎖線)で規定される一方、第一領域803の下端は、水平部806の上部空間807側の面を基準とする高さ位置(図9(c)中の下側の一点鎖線)で規定される。筒状部801の上部空間807の側面における第一領域803の幅Wp1は、上記複数の孔802の開口縁の上側の接線と水平部806の上部空間807側の面を基準とする高さ位置の間隔で規定される。第一領域803内では、隣接する複数の孔802同士の間隔及び、複数の孔802が配列する列の間隔は一様となっている。 The upper end of the first region 803 on the side surface of the upper space 807 of the cylindrical portion 801 is defined by the upper tangent to the opening edges of the multiple holes 802 arranged on the side surface of the cylindrical portion 801 (upper dashed dotted line in Figure 9(c)), while the lower end of the first region 803 is defined by a height position (lower dashed dotted line in Figure 9(c)) based on the surface of the horizontal portion 806 facing the upper space 807. The width Wp1 of the first region 803 on the side surface of the upper space 807 of the cylindrical portion 801 is defined by the distance between the upper tangent to the opening edges of the multiple holes 802 and a height position based on the surface of the horizontal portion 806 facing the upper space 807. Within the first region 803, the distance between adjacent multiple holes 802 and the distance between rows of the multiple holes 802 are uniform.
筒状部801の下部空間808の側面における第一領域803の下端は、筒状部801の側面上に配列した複数の孔802の開口縁の下側の接線(図9(c)中の下側の一点鎖線)で規定される一方、第一領域803の上端は、水平部806の下部空間808側の面を基準とする高さ位置(図9(c)中上側の一点鎖線)で規定される。筒状部801の下部空間808の側面における第一領域803の幅Wp2は、上記複数の孔802の開口縁の上側の接線と水平部806の部空間807側の面を基準とする高さ位置の間隔で規定される。第一領域803内では、隣接する複数の孔802同士の間隔及び、複数の孔802が配列する列の間隔は一様となっている。なお、本実施例では、筒状部801の上部空間807の側面及び下部空間808の側面の第一領域803の幅Wp1,Wp2は同一に設定されているが、必要に応じて異ならせることも許容される。また、本実施例では、第一領域803内で、複数の孔802が1列に配列した例を示したが、必要に応じて2列以上とすることも許容される。この場合、第一領域803の上端は、複数の孔802の最上列の開口縁の上側の接線で規定される一方、第一領域803の下端は、複数の孔802の最下列の開口縁の下側の接線で規定される。 The lower end of the first region 803 on the side surface of the lower space 808 of the cylindrical portion 801 is defined by a line tangent to the lower opening edges of the multiple holes 802 arranged on the side surface of the cylindrical portion 801 (the lower dashed line in Figure 9(c)), while the upper end of the first region 803 is defined by a height position (the upper dashed line in Figure 9(c)) based on the surface of the horizontal portion 806 facing the lower space 808. The width Wp2 of the first region 803 on the side surface of the lower space 808 of the cylindrical portion 801 is defined by the distance between the upper tangent to the opening edges of the multiple holes 802 and a height position based on the surface of the horizontal portion 806 facing the lower space 807. Within the first region 803, the distance between adjacent multiple holes 802 and the distance between rows of multiple holes 802 are uniform. In this embodiment, the widths Wp1 and Wp2 of the first region 803 on the side surface of the upper space 807 and the side surface of the lower space 808 of the cylindrical portion 801 are set to be the same, but they can be made different as necessary. Also, in this embodiment, an example is shown in which the holes 802 are arranged in a single row within the first region 803, but two or more rows can be arranged as necessary. In this case, the upper end of the first region 803 is defined by the upper tangent to the opening edge of the top row of the holes 802, while the lower end of the first region 803 is defined by the lower tangent to the opening edge of the bottom row of the holes 802.
図9(c)に示すように、筒状部801の側面には、上部空間807の側面における第一領域803の上端から筒状部801の側面の上端までと、下部空間808の側面における第一領域803の下端から筒状部801の側面の下端まで、それぞれ第二領域804が配置されている。第二領域804では、内外方向に貫通する複数の孔802の開口率が、第一孔形成形成領域803の開口率より小さくなるように複数の孔802が形成され、図3に示した例では、無開口(開口率=0)としているが、これに限られるものではない。なお、開口率Pは、
P=S1/S2
S1:対象領域(第一領域又は第二領域)の複数の孔の開口面積の総和
S2:対象領域(第一領域又は第二領域)の面積の総和
によって規定される。また、本実施例では、筒状部801の上部空間807の側面及び下部空間808の側面の第一領域803及び第二領域804の開口率Pは同一に設定されているが、必要に応じて異ならせることも許容される。
As shown in Fig. 9(c), second regions 804 are arranged on the side surface of the cylindrical portion 801, from the upper end of the first region 803 on the side surface of the upper space 807 to the upper end of the side surface of the cylindrical portion 801, and from the lower end of the first region 803 on the side surface of the lower space 808 to the lower end of the side surface of the cylindrical portion 801. In the second region 804, a plurality of holes 802 are formed so that the aperture ratio of the plurality of holes 802 penetrating inward and outward directions is smaller than the aperture ratio of the first hole formation region 803, and in the example shown in Fig. 3, there are no apertures (aperture ratio = 0), but this is not limited to this. The aperture ratio P is expressed as
P = S1/S2
S1: Sum of the opening areas of the multiple holes in the target region (first region or second region) S2: Sum of the area of the target region (first region or second region) In this embodiment, the opening ratios P of the first region 803 and the second region 804 on the side surface of the upper space 807 and the side surface of the lower space 808 of the cylindrical portion 801 are set to be the same, but they may be different as necessary.
第二領域804の幅は、上部空間807の側面における第一領域803の上端(複数の孔802の最上列の開口縁の上側の接線)と筒状部801の側面の上端までの幅Wn1、又は下部空間808の側面における第一領域803の下端(複数の孔802の最下列の開口縁の下側の接線)と筒状部801の側面の下端までの幅Wn2によって、それぞれ規定される。なお、本実施例では、筒状部801の上部空間807の側面及び下部空間808の側面の第二領域804の幅Wn1,Wn2は同一に設定されているが、必要に応じて異ならせることも許容される。また、本実施例では、各第一領域803内で、複数の孔802が1列に配列した例を示したが、必要に応じて2列以上とすることも許容され、3列以下の列上に配列していれば良い。好ましくは、第一領域803に形成され複数の孔が、筒状部801の周方向の2列以下の列上に配列していることが好ましく、より好ましくは1列上に配列していることが好ましい。 The width of the second region 804 is determined by the width Wn1 from the upper end of the first region 803 (the upper tangent to the opening edge of the top row of holes 802) on the side surface of the upper space 807 to the upper end of the side surface of the tubular portion 801, or the width Wn2 from the lower end of the first region 803 (the lower tangent to the opening edge of the bottom row of holes 802) on the side surface of the lower space 808 to the lower end of the side surface of the tubular portion 801. Note that in this embodiment, the widths Wn1 and Wn2 of the second region 804 on the side surface of the upper space 807 and the side surface of the lower space 808 of the tubular portion 801 are set to the same, but they may be different as needed. Also, in this embodiment, an example is shown in which the multiple holes 802 are arranged in a single row within each first region 803. However, two or more rows may be arranged as needed, and an arrangement in three or fewer rows is sufficient. Preferably, the multiple holes formed in the first region 803 are arranged in two or fewer rows in the circumferential direction of the cylindrical portion 801, and more preferably in one row.
(実施例5)
実施例1~4の攪拌装置1を使用して種々の種撹拌対象を処理したところ、金属酸化物(酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化ニッケル、酸化イットリウム、酸化イリジウム、酸化銀、酸化ジルコニウム、酸化ランタン、酸化鉛、酸化セシウム、酸化セリウム、酸化クロム、酸化コバルト、酸化銅、酸化カルシウム、酸化錫、酸化ビスマス)、粘度状化合物、白金担持カーボン、白金合金担持カーボン、カーボンナノチューブ、金属粉(金、銀、銅、ニッケル、錫、亜鉛、アルミニウム、ビスマス、アンチモン)、マイカ、セルロースナノファイバー、カーボンブラック、グラフェン、黒鉛、のいずれかを含む攪拌対象に対して、本発明の撹拌装置1が好適であることが確認された。
また、上記物質以外にも、LiB活物質を含む攪拌対象に対しても、本発明の撹拌装置1が好適であることが確認されており、例えば、
オリビン型構造を有する組成式LiFe1-XMxPO4:[式中、MはNi、Co、Mn、Ti、Zr、及びMoからなる群から選択される少なくとも1種であり、xは0≦x<1である]で表される正極活物質であって、前記正極活物質の表面が炭素で被覆されている正極活物質や、
主に遷移金属酸化物のリチウム塩が用いられ、例えば、層状岩塩型及びスピネル型のリチウム含有金属酸化物を正極活物質として使用することができる。
層状岩塩型の正極活物質の具体的な化合物としては、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、並びに、三元系と呼ばれるNCM{Li(Ni x ,Co y ,Mn z )、x+y+z=1}及びNCA{Li(Ni 1-a-b Co a Al b )}等が挙げられる。また、スピネル型の正極活物質としてはマンガン酸リチウム等が挙げられる
また、
NASICON 型 酸化物固体電解質である、リチウムチタンリン酸アルミニウムLi1+xAlxTi2-x(PO4)3(LATP)電解質、を含む攪拌対象に対しても、本発明の撹拌装置1が好適であることが確認されている。
また、上記物質以外にも、
チタン酸リチウム、×-Li3PS4(LPS)電解質、Si(シリコン)、ナノシリコン、SiO(一酸化ケイ素)、SiO2(シリカ(二酸化ケイ素))、ヨウ化銀、2ホウ化アルミニウム、水酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、モリブデン酸バリウム、窒化バリウム、硫酸バリュウム、チタン酸バリウム、炭化ベリリウム、窒化ベリリウム、アルミン酸カルシウム、酸化カルシウム、3硫化2鉄、酢酸鉛、炭酸鉛、リポソーム、アルミン酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、フッ化セシウム、フッ化セリウム、硫化銅、臭化銀、臭化カリウム、炭酸カリウム、リン酸三リチウム、硫黄、のいずれかを含む攪拌対象に対しても、本発明の撹拌装置1が好適であることが確認されている。
なお、上記物質のいずれかを単独で含む攪拌対象のみならず、2以上の上記物質を混合して含む攪拌対象に対しても、本発明の撹拌装置1が好適であることが確認されている。
Example 5
When various types of stirring objects were treated using the stirring apparatus 1 of Examples 1 to 4, it was confirmed that the stirring apparatus 1 of the present invention is suitable for stirring objects including any of metal oxides (titanium oxide, aluminum oxide, zinc oxide, iron oxide, nickel oxide, yttrium oxide, iridium oxide, silver oxide, zirconium oxide, lanthanum oxide, lead oxide, cesium oxide, cerium oxide, chromium oxide, cobalt oxide, copper oxide, calcium oxide, tin oxide, and bismuth oxide), viscous compounds, platinum-supported carbon, platinum alloy-supported carbon, carbon nanotubes, metal powders (gold, silver, copper, nickel, tin, zinc, aluminum, bismuth, and antimony), mica, cellulose nanofibers, carbon black, graphene, and graphite.
In addition to the above-mentioned materials, it has been confirmed that the stirring device 1 of the present invention is also suitable for stirring objects including LiB active materials. For example,
a positive electrode active material having an olivine structure and represented by the composition formula LiFe1 -xMxPO4 : (wherein M is at least one element selected from the group consisting of Ni, Co, Mn, Ti, Zr, and Mo, and x satisfies 0≦x<1), the surface of which is coated with carbon;
Primarily, lithium salts of transition metal oxides are used, and for example, layered rock salt type and spinel type lithium-containing metal oxides can be used as the positive electrode active material.
Specific examples of layered rock salt type positive electrode active materials include lithium cobaltate, lithium nickelate, and ternary compounds called NCM {Li(Ni x , Co y , Mn z ), x + y + z = 1} and NCA {Li(Ni 1-ab Co a Al b )}. Spinel type positive electrode active materials include lithium manganate.
Also,
It has been confirmed that the stirring device 1 of the present invention is also suitable for stirring objects containing a NASICON-type oxide solid electrolyte, lithium titanium aluminum phosphate Li 1+x Al x Ti 2-x (PO 4 ) 3 (LATP) electrolyte.
In addition to the above substances,
It has been confirmed that the stirring device 1 of the present invention is also suitable for stirring objects containing any of the following: lithium titanate, x-Li3PS4 (LPS) electrolyte, Si (silicon), nanosilicon, SiO (silicon monoxide), SiO2 (silica (silicon dioxide)), silver iodide, aluminum diboride, aluminum hydroxide, aluminum nitride, barium molybdate, barium nitride, barium sulfate, barium titanate, beryllium carbide, beryllium nitride, calcium aluminate, calcium oxide, ferric trisulfide, lead acetate, lead carbonate, liposomes, magnesium aluminate, magnesium hydroxide, cesium fluoride, cerium fluoride, copper sulfide, silver bromide, potassium bromide, potassium carbonate, trilithium phosphate, and sulfur.
It has been confirmed that the stirring device 1 of the present invention is suitable not only for stirring objects containing any one of the above substances alone, but also for stirring objects containing a mixture of two or more of the above substances.
(変形例2)
実施例1~4の撹拌装置1に使用する回転部材800、810、820及び820の外径を、いずれかの高さ方向に対して連続的または段階的に変化させて、容器2の内壁面と回転部材800、810、820及び820との間(クリアランス部)を連続的または段階的に変化させることもできる。
また、実施例1~4の撹拌装置1に使用する容器2の内壁面の内径を、いずれかの高さ方向に対して連続的または段階的に変化させて、容器2の内壁面と回転部材800、810、820及び820との間(クリアランス部)を連続的または段階的に変化させることもできる。
さらに、実施例1~4の撹拌装置1に使用する回転部材800、810、820及び820の外径、および実施例1~4の撹拌装置1に使用する容器2の内壁面の内径を、ともにいずれかの高さ方向に対して連続的または段階的に変化させることもできる。この場合、容器2の内壁面と回転部材800、810、820及び820との間(クリアランス部)を連続的または段階的に変化させる構成のみならず、クリアランス部の間隔を変化させずに一定とすることもできる。
(Variation 2)
The outer diameter of the rotating members 800, 810, 820, and 820 used in the stirring device 1 of Examples 1 to 4 can be changed continuously or stepwise in either height direction, so that the distance (clearance portion) between the inner wall surface of the container 2 and the rotating members 800, 810, 820, and 820 can be changed continuously or stepwise.
In addition, the inner diameter of the inner wall surface of the container 2 used in the stirring device 1 of Examples 1 to 4 can be changed continuously or stepwise in either height direction, so that the distance (clearance portion) between the inner wall surface of the container 2 and the rotating members 800, 810, 820 and 820 can be changed continuously or stepwise.
Furthermore, the outer diameters of the rotating members 800, 810, 820, and 820 used in the agitation devices 1 of Examples 1 to 4, and the inner diameter of the inner wall surface of the container 2 used in the agitation devices 1 of Examples 1 to 4, can both be changed continuously or stepwise in either height direction. In this case, not only can the distance (clearance portion) between the inner wall surface of the container 2 and the rotating members 800, 810, 820, and 820 be configured to change continuously or stepwise, but the distance of the clearance portion can also be kept constant.
(比較例1)
図11は比較例1の回転部材8を示している。図11(a)は回転部材8の断面図であり、図11(b)のA-Aにおける断面を示している。図11(b)は回転部材8の上面図である。図11(c)は回転部材8の側面図である。回転部材8は、回転部材8の筒状部24の側面が、第一領域と第2孔形成領域に区画されておらず、筒状部24の高さ方向の中央を含む部分を除き、筒状部24の側面のほぼ全体に亘って内外方向に貫通する複数の孔30が形成されている。また、回転部材8は、水平部26に貫通孔32形成されており、上部空間81と下部空間82が連通している。なお、この比較例1は、本発明に対する先行技術ではないことに留意されたい。
(Comparative Example 1)
FIG. 11 shows a rotating member 8 of Comparative Example 1. FIG. 11(a) is a cross-sectional view of the rotating member 8, showing the cross-section A-A in FIG. 11(b). FIG. 11(b) is a top view of the rotating member 8. FIG. 11(c) is a side view of the rotating member 8. In the rotating member 8, the side surface of the cylindrical portion 24 of the rotating member 8 is not divided into a first region and a second hole-forming region, and a plurality of holes 30 are formed penetrating inward and outward along almost the entire side surface of the cylindrical portion 24, except for a portion including the center in the height direction of the cylindrical portion 24. Furthermore, the rotating member 8 has a through-hole 32 formed in the horizontal portion 26, and the upper space 81 and the lower space 82 are connected to each other. It should be noted that Comparative Example 1 is not prior art relative to the present invention.
回転部材8によると、回転部材8の筒状部24の内側からクリアランス部に供給される攪拌対象が、筒状部24の側面のほぼ全体に亘って内外方向に貫通する複数の孔30から比較的均等に供給される。このため、本比較例では、実施例のように攪拌対象が旋回しながら筒状部の高さ方向の中央から筒状部の上端及び下端方向に向けて移動する流れが促進されず、図12に示すように、クリアランス部において乱流が生じる。これにより、本比較例では、攪拌対象にする処理効率が向上する効果、攪拌対象の温度上昇が抑制される効果及び攪拌対象に対して大きなせん断力を付加して十分な攪拌処理を行うことができる効果を十分に発現させることができない。 When using the rotating member 8, the material to be stirred is supplied to the clearance from inside the cylindrical portion 24 of the rotating member 8 relatively evenly through multiple holes 30 that penetrate inward and outward along almost the entire side surface of the cylindrical portion 24. For this reason, in this comparative example, the flow of the material to be stirred, which moves from the center of the cylindrical portion's height toward the upper and lower ends while swirling as in the example, is not promoted, and turbulence occurs in the clearance as shown in Figure 12. As a result, this comparative example is unable to fully achieve the effects of improving the processing efficiency of the material to be stirred, suppressing temperature increases in the material to be stirred, and applying a large shear force to the material to achieve sufficient stirring.
(比較例2)
図16及び図17に示すように、比較例2の攪拌装置1Xの態様は、排出口11の周縁に、排出口11から回転部材800(810、820、830)へ向けて延伸する筒状の突出部12Aが形成されていない点を除いて、本発明の攪拌装置1の態様と同じである。
攪拌装置1Xにおいては、本発明の回転部材800(810、820、830)を使用すると、回転部材の筒状部の内側とクリアランス部との間で行われる攪拌対象の循環がより促進されることに伴って、攪拌対象の性状等によっては、回転羽根の高速回転により攪拌槽の内面に薄膜円筒状に拡げられて攪拌される被処理液の制御精度が低下するという問題が生じるようになる。
(Comparative Example 2)
As shown in Figures 16 and 17, the configuration of the agitator 1X of Comparative Example 2 is the same as the configuration of the agitator 1 of the present invention, except that a cylindrical protrusion 12A extending from the outlet 11 toward the rotating member 800 (810, 820, 830) is not formed around the periphery of the outlet 11.
In the stirring device 1X, when the rotating member 800 (810, 820, 830) of the present invention is used, the circulation of the object to be stirred between the inside of the cylindrical portion of the rotating member and the clearance portion is further promoted, and as a result, depending on the properties of the object to be stirred, the problem arises that the control accuracy of the treated liquid being stirred and spread into a thin cylindrical film on the inner surface of the stirring tank by the high-speed rotation of the rotating blades is reduced.
本発明に係る攪拌装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る攪拌装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
The stirring device according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the specific configuration of each part of the stirring device according to the present invention can be freely designed and modified in various ways.
1 攪拌装置
2 容器
4 外層
6 水冷配管
8、800、810、820 回転部材
10 シャフト
12 堰板
12A 突出部
13 排出管
14 上部容器
16 蓋
17、18 供給管
19、20 弁
22 容器内面
24、801 筒状部
26、806 水平部
28 ボス
30 小孔
32 貫通孔
81、807 上部空間
82、808 下部空間
803 第一領域
804 第二領域
805 貫通経路
811 傾斜部
1 Stirring device 2 Container 4 Outer layer 6 Water-cooled piping 8, 800, 810, 820 Rotating member 10 Shaft 12 Diaphragm 12A Protrusion 13 Discharge pipe 14 Upper container 16 Lid 17, 18 Supply pipe 19, 20 Valve 22 Container inner surface 24, 801 Cylindrical portion 26, 806 Horizontal portion 28 Boss 30 Small hole 32 Through hole 81, 807 Upper space 82, 808 Lower space 803 First region 804 Second region 805 Through path 811 Inclined portion
Claims (9)
前記回転部材は、
前記容器の内壁面に対してわずかな隙間を介して位置する筒状部有し、
前記筒状部の側面は、
前記筒状部の周方向に帯状に区画され、内外方向に貫通する複数の孔が形成された第一領域と、
前記筒状部の周方向に帯状に区画され、内外方向に貫通する複数の孔が前記第一領域の開口率より小さくなるように形成され、又は無孔とされた第二領域で構成され、
前記第一領域は、前記筒状部の高さ方向の中央を含む部分に配置され、
前記第二領域は、前記第一領域の上端から前記筒状部の上端及び前記第一領域の下端から前記筒状部の下端まで配置され、
前記第一領域の上端から下端までの幅をWpとし、前記筒状部の全高をHとするとき、
0<Wp<0.5H
の関係を満たし、
前記容器の上面の中心には、前記攪拌対象を当該容器外へ排出する排出口が設けられており、
前記排出口の周縁には、当該排出口から前記回転部材へ向けて延伸する筒状の突出部が形成されている
ことを特徴とする攪拌装置。 A stirring device comprising a container and a rotating member that rotates at high speed slightly inside the inner wall surface of the container, and stirs a stirring object that exists in a film-like state between the rotating member and the inner wall surface by centrifugal force of the rotating member,
The rotating member is
a cylindrical portion positioned with a small gap between it and the inner wall surface of the container;
The side surface of the cylindrical portion is
a first region that is partitioned in a band shape in the circumferential direction of the cylindrical portion and has a plurality of holes that penetrate inward and outward;
a second region that is partitioned in a band shape in the circumferential direction of the cylindrical portion, and has a plurality of holes that penetrate inward and outward directions and have an opening ratio smaller than that of the first region, or is non-hole-containing,
the first region is disposed in a portion including the center in the height direction of the cylindrical portion,
the second region is disposed from an upper end of the first region to an upper end of the cylindrical portion and from a lower end of the first region to a lower end of the cylindrical portion,
When the width from the upper end to the lower end of the first region is Wp and the total height of the cylindrical portion is H,
0<Wp<0.5H
Fulfilling the relationship,
a discharge port for discharging the object to be stirred outside the container is provided at the center of the top surface of the container,
The agitator is characterized in that a cylindrical protrusion extending from the outlet toward the rotating member is formed on the periphery of the outlet.
0≦P2/P1<0.5、かつP1>0
の関係を満たすことを特徴とする請求項1に記載の攪拌装置。 When the aperture ratio of the first region is P1 and the aperture ratio of the second region is P2,
0≦P2/P1<0.5 and P1>0
2. The stirring device according to claim 1, wherein the following relationship is satisfied:
個々の孔の内方向の開口が前記上部空間及び前記下部空間にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項7に記載の攪拌装置。 The plurality of holes penetrating in the inward and outward direction of the first region have through-paths of the individual holes branched within the cylindrical portion,
8. The stirring device according to claim 7, wherein the inward openings of the individual holes are arranged in the upper space and the lower space, respectively.
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