オープニング：撹拌翼の世界へようこそ
こんにちはかねまるです。プラントライフは、化学プラントの技術者が、化学を軸に、皆さんの視野を広げていく番組です。
まず、今回の放送はビデオポッドキャストとなっております。 映像、音声、好きな方でお楽しみください。
そんなビデオポッドキャストに合わせた今回のタイトルは、素晴らしき機能美）撹拌翼の世界です。
撹拌翼って多分聞いたことないですよね。 撹拌って簡単に言うと、混ぜるっていう意味なんですけど、
化学プラントでは液体に粉を混ぜて溶かしたり, 熱を均等に行き渡らせて反応させたり,
液体同士を混ぜたり, 気体を溶かし込んだり,
いろんな反応操作があるんですけど、その時に撹拌という混ぜる操作が行われます。
撹拌装置は先端にモーターがついててぐるぐる回ります。 そのモーターにはシャフトと呼ばれる軸,
つまりは長い棒状のものが接続されています。 さらにシャフトの先端には今回のタイトルになっている撹拌翼と呼ばれる
プロペラに当たる部分がついています。 モーターとシャフトと撹拌翼,それが繋がったものを撹拌容器の中に差し込んで回すと混ざります。
これが撹拌の操作です。 でも混ぜるのってただ回したらいいんじゃないのって言いたくなるんですけど,
全然そうじゃなくてですね。 撹拌という学問が一つあるほど非常に奥深い操作になっています。
その中で撹拌翼と呼ばれる先端のプロペラ部分の形状っていうのは様々な種類が報告されておりまして、
特に企業が出しているものっていうのは形が特殊で機能日にあふれるようなものが多いです。
今回はその撹拌翼に焦点を当てて、その機能日について一緒に見ていこうと思います。
ビデオポッドキャストならではの見た目の話をします。
ただ音声でもわかるように話しますので、ビデオでも音声でも好きな方を選んでください。
それでは行きます。
撹拌装置の基本構造と液体の流れ
まず来前提として撹拌装置の構造を理解しておかないといけませんね。
モーター、シャフト、撹拌翼という構成はオープニングで話しました。
この3つをまとめて撹拌器と呼んでいます。
撹拌器を撹拌槽と呼ばれる液体の入った容器の中に差し込みます。
撹拌槽の形は少し寸胴なカプセルみたいな形をしています。
上と下が半球の局面になっています。
その他にもいろんな形はあるんですけど、まずは基本の形、カプセルみたいなものをイメージしておいてください。
そのカプセルの局面になっているところが上と下を向くようになっています。
撹拌器は上から差し込んで使います。
モーターを回すと撹拌翼がぐるぐる回って液体が混ざります。
余談ですが、工場で使う動力っていうのはモーターが基本になります。
モーターだと軸をぐるぐる回すことしかできません。
だから私たちが普段行っている、例えばコーヒーの中に砂糖とかミルクを入れてスプーンで円を描くように混ぜて溶かすっていう動きはできません。
厳密にはできないこともないんですけど、いっぱい部品を組み合わせて機械的に複雑な形にしないといけないので、
故障のリスクも増えますし、金額も跳ね上がります。
だからモーターと軸と撹拌翼だけで真ん中から容器の中に挿してぐるぐる回して撹拌するのが一番良かったんです。
中心で撹拌翼を回すという機構になっているおかげで、
選ぶ撹拌翼によって2種類の液体の流れ方が起きます。
一つが竜巻みたいな軸方向の流れ。
もう一つが遠心力で外側に押し出すような放射方向と呼ばれる流れの2つです。
低・中粘度液向け撹拌翼の種類
それではここから代表的な撹拌翼を紹介していきます。
まず一番わかりやすいのがプロペラ型ですね。
文字通りプロペラの形をした撹拌翼です。
船舶のプロペラの形と同じようなもので、
回転させると軸方向にしっかり渦を描きながら撹拌ができます。
それに対して外側に押し出すように撹拌する代表的な撹拌翼が
パドル翼と呼ばれるものです。
こちらは名前の通りカヌーみたいな小さい船を漕ぐときに使う棒状のもの、
あれがパドルと言いますので、そこから取っているものと思います。
パドル翼は長方形の薄い板を大体2枚から4枚ぐらい組み合わせて作っています。
板の薄い方を縦にして均等に軸とくっつけています。
細長い板が花びらみたいに広がっているイメージですかね。
板状のパドル翼を回転させると、
容器の側面に向かって勢いよく液体を送り出します。
容器の側面に当たった液体は、上と下方向に流れの向きを変えて、
ぐるっと一周するようにまた撹拌翼のところに戻ってきます。
こうして循環する流れができます。
ただ、外側に送り出す流れも、
プロペラみたいに軸方向に流す流れも両方欲しいなっていう時が多いです。
特に混ぜたい量が増えてくると、その傾向にあります。
そんな時、パドル翼をちょっと改造したピッチドパドルというものがあります。
先ほどのパドル翼、長方形の板の撹拌翼というのは、
薄い板を縦に並べて取り付けていました。
この板を縦に90度ではなくて、45度ぐらいに斜めにして配置します。
そうすると、横向きの力と縦向きの力が両方働きますので、
ちょうどいい液体の流れ方になるというわけなんです。
液体同士を混ぜたりとか粉を溶かしたりする時っていうのは、
このピッチドパドル翼というのがよく使われるイメージですね。
形も簡単で作りやすいです。
じゃあ、だいたいこのピッチドパドルなのかって言われると、
そういうわけでもなくて、
液体に気体を分散させたいとか粉を分散させたい、
そういう時にはタービン翼というものが使われます。
今度は円盤です。
もうイメージは塞がり器みたいな感じになってるんですけど、
円盤の先端に先ほどの長方形の板のパドルみたいなものを取り付けてあります。
円盤型のタービン翼の特徴は早く回せるということです。
そうすると、千段という切る力が強く働きまして、
ダマになった粉の塊を切ったり、
機体の大きな泡を切って小さい泡に変えたりする役割があります。
このタービン翼の派生形でディスパーというものがあります。
もっと切りたい時に使います。
ディスパーの円盤の先端っていうのは、
上下方向に垂直に折り曲げたような形になっています。
広めのノコギリの刃みたいな形をしていて、
まさに高速回転させて思いっきり切るような役割を果たします。
だいたい1分間に3000回転ぐらいしますかね。
それぐらい思い切った速さで回します。
高粘度液向け撹拌翼の種類
パドルにプロペラにタービン。
いろんな形の角半翼を紹介したんですけど、
これらじゃ対処できないような条件があります。
イメージつきますか。
それが粘り気が強いもの。
粘度が高いという言い方をするんですけど、
トロトロドロドロしたものはまた話が違ってきます。
今まで紹介したパドルやプロペラみたいな角半翼っていうのは、
一度力をかけて、
あとは力の方向に沿って液体が自分から流れていくようなものでした。
ただ、ドロドロの液体っていうのは、
真ん中で回転させて、
力をかけて、あとは混ざってくださいねっていうわけにもいかないんです。
液体はその場に留まっちゃうんですよね。
だからこそ粘り気のある液体っていうのは、
大きな角半翼を使います。
勢いに任せるんじゃなくて、
ずっと押し続けるようなイメージに変えていきます。
使われる角半翼は、
アンカー翼と呼ばれるものです。
文字通り、アンカー、
怒りの形をしていまして、
角半する容器の底の方まで軸を伸ばして、
そこから2本の長い板が壁に沿って、
ずっと上の方に持ち上がっていくような形になっています。
容器の壁すれすれにU字型の角半翼が付いているということです。
今までよりもだいぶ大きいサイズになりますけど、
その大きな2本の腕で思いっきりぐるぐる混ぜ続けます。
液体は円を描くような流れをしまして、
カップの中のコーヒーをぐるぐる混ぜるような流れに近いですかね。
ただイメージしてみてください。
コーヒーを混ぜる時も、ずっと円周状に回すんじゃなくて、
時々クロスさせたりとか、流れをちょっと変えたりする方が、
よく混ざる気はしないでしょうか。
それもあって、アンカー浴は若干混ざりが悪いなっていうところがあります。
形はすごくシンプルでわかりやすいんですけどね。
そんな時にリボン浴というものが使われます。
DNAの二重螺旋みたいな形をしてまして、
帯状の板を螺旋状に巻いたような形をしています。
だいたいその帯を2本螺旋状に巻くので、まさにDNAみたいな形になっています。
このリボン浴の特徴は、螺旋状に巻いた長い帯のおかげで、
スロープみたいな形になっているっていうことです。
液体が円周状にぐるぐる回るだけじゃなくて、下から上に、
もしくは上から下に液体が流れるように作られています。
とても形が複雑で、金属を加工するのはすごく大変で作りにくいんですけど、
ドロドロの液体をしっかり混ぜるにはもってこいの形をしています。
企業が開発した特殊な撹拌翼
ここまでは一般的な攪拌浴の話をしてきました。
でもこれだけじゃ足りないってことで、企業さんはいろんなものを出しています。
もっと早く均一に混ぜたい。
電気の使用量を減らしたい。
サラサラの液体がだんだんとトロトロの液体になるときでも、
同じ攪拌浴で混ぜれるようにしたい。
いろんな要望があります。
そんな企業さんの特殊な攪拌浴をいくつか紹介していきます。
まずはスミトモ重機械プロセス機器株式会社のマックスブレンドというものです。
業界ではすごく有名な攪拌浴です。
攪拌の容器を8割ぐらい覆うような大きな縦型の板なんです。
もはや大きなドアです。
上側3分の2のところはスリットになっておりまして、
大きな縦型の穴が4つ開いているような感じです。
下3分の1っていうのは穴は開いてなくて単純に板になっています。
下側の板で思いっきり押し出して、
上の方に液体を流して、
軸のところを上から下に液体が流れるときにスリットで切りながら分散させていきます。
このマックスブレンドは幅広い粘度、粘り気に対応していまして、
なおかつ早く混ざるっていう特徴があります。
もう一つ紹介したい角半翼が株式会社振興環境ソリューションのログボーンです。
強そうな名前ですよね。
個人的に好きな角半翼の名前ランキング1位に入るやつなんですけど、
これはリボン翼、二重螺旋のDNAみたいな形をした角半翼の進化バージョンになっておりまして、
メインの骨格は太い丸棒です。
その丸棒が鳥居みたいな門構えの形になっています。
その門構えの形の丸い棒にリボンが巻きつくようにできています。
液体の流れ自体はリボン翼に近いんですけど、ものすごくゴツくなっておりまして、
それのおかげでリボン翼やアンカー翼でも混ぜられなかったドロッドロの液体も混ぜられるようになります。
実は門構えのフレームは強いだけじゃなくて、外側に液体を混ぜるような力も働いていて、
今までの角半翼よりすごく混ぜる速さが速くなっています。
最後にどうしても紹介したい企業が、
佐竹マルチミクス株式会社です。
ここは代表的な角半翼がこれっていう話ではなくて、
最初の方に紹介したパドルとかプロペラとかタービン、アンカーなど、
一般的な角半翼を進化させたような形がたくさん取り揃えられています。
名前の付け方もスーパーミックスっていうブランドなんですけど、
HR-100とかHR-700、HV-200とか、
たくさん作ることを前提に名前を付けているようなイメージです。
どれも見覚えのあるものがレベルアップしているような感じですごく面白いんですよね。
見た目でいうと、やっぱり佐竹マルチミクスのものが一番好きです。
今回は角半翼について見た目と機能に合わせて話をしてみました。
もし興味を持っていただけたら、概要欄のリンクからいろんな角半翼見てみてください。
この形が好きだっていうものがあれば、ぜひXにハッシュタグプラントライフをつけてポストしてみてください。
エンディングとイベントのお知らせ
今回はここまでです。
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例えば、工業高校農業部の牛肉や野菜を使ったポッドキャストミキサーカレー、
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未就学時の方は無料となっております。
場所は兵庫県神戸市カフェパイドルチェという場所です。
スタートが11時半、終わりが16時です。
ぜひ当日お会いできるのを楽しみにしています。
それでは今回はここまでです。
お聞きいただきありがとうございました。