JP2002113342A - 攪拌装置付きタンク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 混合すべき複数種類の液体を、混合効率良く
攪拌すること。 【解決手段】 液体を貯留する周壁が略円筒形状のタン
ク３と、貯留された液体を攪拌することができる攪拌装
置とを有する攪拌装置付きタンクであって、前記攪拌装
置は、前記タンク３の中央底部近傍に設けられ、タンク
３上方に向けて前記タンク３内に液体を噴出可能な第一
液導管２ａと、前記タンク３内に設けられ、前記第一液
導管２ａから噴出される液体が衝突することにより前記
タンク３内にスワール流を発生させるスワール流発生部
１０と、前記タンク３底部に開口端を有し、タンク３か
ら液体を排出させる第二液導管２ｂと、前記第二液導管
２ｂから液体を再度前記第一液導管２ａに導入させると
ともに、前記第一液導管内２ａにジェット流を形成させ
る循環用ポンプ１とを有する、攪拌装置付きタンク。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、攪拌装置付きタン
クに関し、詳しくは、液体を貯留する周壁が略円筒形状
のタンクと、貯留された液体を攪拌することができる攪
拌装置とを有する攪拌装置付きタンクに関する。

【０００２】

【従来の技術】液体を貯留する周壁が略円筒形状のタン
クと、貯留された液体を攪拌することができる攪拌装置
とを有する攪拌装置付きタンクは、種々の技術分野で使
用されており、食品加工技術分野においても使用されて
いる。食品加工技術分野にて使用される場合の一例とし
ては、タンク内にコーヒーとミルクとを混入させて、貯
留されたそれらを攪拌装置にてよく攪拌混合することに
よりミルク入りコーヒーを製造するのである。他の例と
しては、タンク内に茶抽出成分と水とを混入させて、貯
留されたそれらを攪拌装置にて攪拌混合することによ
り、所定濃度の茶飲料物が得られるのである。

【０００３】従来、攪拌装置付きタンクの具体的構成と
しては図８に示すものが例示される。この攪拌装置付き
タンクは、略円筒形状のタンク３と、タンク３内に設け
られた攪拌用プロペラ２１と、攪拌用プロペラ２１の回
転軸２２と、回転軸２２を回転させるモーター２０と、
を有する。さらに、タンク３内から液体を排出するポン
プ２３とが設けられ、配管Ｐ１の開閉を行なうバルブＶ
２が設けられている。この攪拌装置付きタンクは、タン
ク３内に混合すべき複数の液体を混入させた後、モータ
ー２０で回転軸２２を回転させることにより攪拌用プロ
ペラ２１を回転させ、タンク３内の混合液体を攪拌させ
るのである。攪拌は、回転軸２２を中心に渦流が発生す
ることにより行なわれる。

【０００４】しかしながら、混合すべき液体の粘度が比
較的高い場合や、使用するモーター２０の性能状態によ
っては、混合攪拌工程中に回転軸２２が軸振動する場合
があった。回転軸２２が軸振動した場合にあっては、騒
音が発生するとともに、攪拌効率が低下する問題が生じ
る。また、この攪拌装置付きタンクによる攪拌は、図８
に記号Ｄが示すように、渦流の中心部分は液面が低くな
る一方で渦流の外側部分は液面が高くなり、液面におい
て中心部分と外側部分との間に液面の高低差が生じる。
すなわち、モーターのエネルギーが、攪拌を行なうこと
に使用されるのみならず、液面の高低差を生じさせるこ
とにも使用されており、エネルギー効率においても問題
があった。さらに、タンク３内の混合物が飲料物である
場合、飲料物には極力異物機械類は接触させたくないに
もかかわらず、タンク３内に回転軸２２と攪拌用プロペ
ラ２１とが接液しているという問題がある。

【０００５】そこで、このような問題を解決すべく、図
９に例示されるような攪拌装置付きタンクが提示されて
いる。この攪拌装置付きタンクは、混合を行なう複数種
類の液体を混入可能な略円筒形状のタンク３と、液体を
タンク３内に噴出可能な噴出部２４と、噴出部２４に液
体を送る配管Ｐ３と、タンク３の中央下部に開口端を有
し混合液を排出可能とする配管Ｐ４と、配管Ｐ４から導
かれた混合液を再度配管Ｐ３に戻すとともに配管Ｐ３内
にジェット流を発生させる循環用ポンプ１とを有して構
成される。この攪拌装置付きタンクによる攪拌は、図９
において記号Ｆが示す黒矢印で記載されているように、
噴出部２４から上方へ吹き上げた混合液は液面上方中央
部にまで達して液面上を伝わり、そしてタンク３の内壁
を伝わって、その後タンク３の下部底面を伝わり、最終
的にタンク３の中央下部に有する配管Ｐ４の開口端に達
する流れにて行なわれる。このように、この攪拌装置付
きタンクを使用して行なわれる攪拌は、鉛直方向の流れ
すなわち縦方向の流れにて行われるのである。この攪拌
装置付きタンクを使用する場合にあっては、混合液内に
接液される回転軸やプロペラが使用されていないため、
上述したような問題が生じることはなくなった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この攪
拌装置付きタンクを使用して攪拌を行なう場合、図９に
おいて記号Ｅで示されるように液面上部が隆起すること
になり、液面中央部と液面外側部とで液面に高低差が生
じる。液面に高低差が生じた場合にあっては、その分攪
拌に使用されるエネルギーが消費されていることにな
り、エネルギー効率が低下する問題が生じることにな
る。さらには、この攪拌装置付きタンクを使用しての攪
拌の流れは、上述したように縦方向の流れが主流である
から、攪拌混合効率として十分でないことは否定できな
い。

【０００７】本発明は、上述の問題を解決するものであ
り、混合する複数種類の液体を無駄にエネルギーを消費
することなく効率良く攪拌混合することができ、しか
も、混合する複数種類の液体が飲料物である場合は衛生
性よくそれらを攪拌混合することができてサニタリー性
十分である攪拌装置付きタンクを提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る攪拌装置付
きタンクは、請求項１に記載のように、液体を貯留する
周壁が略円筒形状のタンクと、貯留された液体を攪拌す
ることができる攪拌装置とを有する攪拌装置付きタンク
であって、前記攪拌装置は、前記タンクの中央底部近傍
に設けられ、タンク上方に向けて前記タンク内に液体を
噴出可能な第一液導管と、前記第一液導管から噴出され
る液体が衝突することにより液面上部まで略すり鉢形状
に上昇する上昇スワール流を発生させるとともに、液面
上部からタンクの壁面に沿って下降する下降スワール流
を発生させ、かつ、前記下降スワール流を形成する液体
の一部を前記第一液導管から噴射される液体に同伴させ
る、前記タンク内に設けられたスワール流発生部と、前
記タンク底部に開口端を有し、前記下降スワール流を形
成する液体の他部を排出させる第二液導管と、前記第二
液導管から液体を再度前記第一液導管に導入させるとと
もに、前記第一液導管内にジェット流を形成させる循環
用ポンプとを有する、攪拌装置付きタンクである。

【０００９】また、本発明に係る攪拌装置付きタンク
は、請求項２に記載のように、請求項１記載の発明にお
いて、前スワール流発生部の上下方向の位置を制御する
位置制御部を有する攪拌装置付きタンクである。

【００１０】また、本発明に係る攪拌装置付きタンク
は、請求項３に記載のように、請求項１または２記載の
発明において、前記スワール流発生部は、略円筒形状の
外筒と、前記外筒内に配置された複数の扇型形状の羽根
部材とを有し、前記羽根部材は、前記扇型形状の円弧部
分を前記外筒の内周面に接した状態で、斜め上方に傾け
て、それぞれ点対称に配置され間隔をおいて並べたもの
である、攪拌装置付きタンクである。

【００１１】また、本発明に係る攪拌装置つきタンク
は、請求項４に記載のように、請求項１〜３のいずれか
に記載の発明において、前記第一液導管と前記第二液導
管との境を三方弁で接続するとともに、前記三方弁に第
三液導管を接続し、前記第一液導管と前記第二液導管と
を使用して液体を循環させる循環形態と、前記第二液導
管と前記第三液導管とを使用して液体を排出させる排出
形態と、に前記三方弁を切り換えることができる三方弁
制御部を有する攪拌装置付きタンクである。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明に係る攪拌装置付きタンク
は、図１に示すように、液体を貯留する周壁が略円筒形
状のタンク３と、貯留された液体を攪拌することができ
る攪拌装置とを有する攪拌装置付きタンクである。そし
て、この攪拌装置は、第一液導管２ａと、スワール流発
生部１０と、第二液導管２ｂと、循環用ポンプ１と、を
有して構成される。第一液導管２ａは、タンク３の中央
底部近傍に設けられており、タンク３の上方に向けてタ
ンク３内に液体を噴出することができる。スワール流発
生部１０は、タンク３内に設けられており、第一液導管
２ａから噴出される液体が衝突することにより、液面上
部まで略すり鉢形状に上昇する上昇スワール流を発生さ
せるとともに、液面上部からタンクの壁面に沿って下降
する下降スワール流を発生させ、かつ、前記下降スワー
ル流を形成する液体の一部を前記第一液導管から噴射さ
れる液体に同伴させる流れを形成する。ここで、スワー
ル流発生部１０から液面上部まで略すり鉢形状に上昇す
る上昇スワール流は図１において黒矢印Ｂにて示されて
いる。この上昇スワール流は、略円筒形状のタンク３内
を、回転しながら上方に上昇する流れである。液面上部
からタンクの壁面に沿って下降する下降スワール流は図
１において点線にて示されている。この下降スワール流
は、タンク３の壁面に沿って回転しながら下降する流れ
である。

【００１３】循環用ポンプ１により吐出された液体は第
一液導管２ａへジェット流を形成しつつ流れる。下降ス
ワール流を形成する液体の一部は、第一液導管２ａから
噴射される液体に同伴される。すなわち、第一液導管２
ａより噴出された液体が、下降スワール流を形成する液
体の一部を巻きこみながら流量を大きくしてスワール流
発生部１０に衝突することを、タンク３内の周囲の液体
を同伴しながらスワール流発生部１０に向かうという。
なお図１において、タンク３内の周囲の液体を同伴する
液体の流れを黒矢印Ａにて示す。第一液導管２ａより噴
出された液体がタンク３内の周囲の液体を同伴するか
ら、スワール流発生外筒の外側周辺部の流れが促進され
る。

【００１４】第二液導管２ｂは、タンク３の底部に開口
端としての排出口６を有し、下降スワール流を形成する
液体の他部を排出させることができる。循環用ポンプ１
は、第二液導管２ｂからタンク３内の液体を再度第一液
導管２ａに導入させるとともに、第一液導管内２ａにジ
ェット流を形成させる。

【００１５】第一液導管２ａから噴出される液体がスワ
ール流発生部１０に衝突することにより、タンク３内に
スワール流を発生させることができる。そして発生した
スワール流がタンク３内に存在する液体を均一に攪拌す
ることで、混合するべき複数種類の液体がタンク３内に
存在する場合はそれらの均一な混合物が形成されるので
ある。スワール流発生部１０から発生するスワール流
は、図１において黒矢印Ｂが示すように、斜め上方を向
きながらタンク３内を旋回する略すり鉢形状の流れであ
る。タンク３内の液面の上方近傍に到達したスワール流
は、タンク３の周壁に沿って旋回流にてタンク３内を下
降する。タンク３内を下降した液体の一部は、第一液導
管２ａより噴出された液体に同伴することにより、スワ
ール流発生部１０に向かう。一方、タンク３内を下降し
た液体の他部は、排出口６から第二液導管２ｂ内部に流
入する。

【００１６】図１において記号Ｃが示すように、本発明
に係る攪拌装置付きタンクを使用することで、タンク３
内にスワール流を発生させた場合にあっては、液面の高
さにほとんど変化は生じず、液面はほぼ水平状態とな
る。一方、図８に示すように、タンク３内に回転する液
体の流れを生じさせた場合にあっては、タンク３内の液
面は、回転する液体の中心部が下降する液面となり、結
果として液面差が発生することになる。さらに、図９に
示すように、タンク３内に縦方向に回転する液体の流れ
を生じさせた場合にあっては、タンク３内の液面は、回
転する液体の中心部が上昇する液面となり、やはり結果
として液面差が発生することになる。このように液面差
が発生した場合にあっては、その液面差を生じさせるの
にエネルギを使用しているため、その分だけ攪拌に使用
されるエネルギが少なくなり結果として非効率的とな
る。このように、液体の流れが上方に向くだけでは液面
の中心部は上昇し、タンク３内を回転する液体の流れだ
けでは液面の中心部は下降する。しかしながら、本発明
に係る攪拌装置付きタンクを使用することで、タンク３
内にスワール流を発生させた場合、上昇スワール流は、
斜め上方を向きながらタンク３内を回転する液体の流れ
となる。したがって、液面の中心部は上昇も下降もせず
に液面差をほとんど生じさせない。液面差がほとんど生
じないことで、従来のように余分なエネルギーを使用さ
れることなく効率的に攪拌を行なうことができるのであ
る。

【００１７】排出口６から第二液導管２ｂへ流れた液体
は、循環用ポンプ１を通過して、再度、第一液導管２ａ
内にジェット流を発生させる。そして、上述したよう
に、第一液導管２ａから噴出される液体がスワール流発
生部１０に衝突することでタンク３内にスワール流を発
生させるのである。本発明に係る攪拌装置付きタンクを
使用して、タンク３内にスワール流を発生させることで
タンク３内の液体を攪拌する場合、従来使用されていた
攪拌用プロペラや攪拌用プロペラを回転させる回転軸な
どを使用することはない。したがって、タンク３内の液
体が飲料物などの場合は極めて衛生性良く攪拌を行なう
ことができる。

【００１８】また、このことは、タンク３内で攪拌を行
ない混合物を調製した後、タンク３内の洗浄を行なう際
においても利益となる。すなわち、タンク３内の洗浄
は、放射状に洗浄液を放出することができる球形状のス
プレーボールをタンク３内に位置させることにより行な
うのであるが、タンク３内にはスワール流発生部１０
と、第一液導管２ａの一部しか存在しないので、スプレ
ーボールから放出させた洗浄液を的確にタンク３内の周
壁に到達させることができるのである。タンク３内には
攪拌用プロペラや回転軸などが設けられていないから、
洗浄液がそれらの部品につくことなしにタンク３の周壁
にこびりついた混合物を洗浄することが容易になるので
ある。なお、図８に示したような攪拌装置つきタンクの
場合、タンク内には攪拌用プロペラ２１や回転軸２２が
存在するため、スプレーボールから放出された洗浄液が
それらに付着することにより、タンクの壁面を的確に洗
浄することが困難となる。

【００１９】図２は、スワール流発生部１０の詳細な説
明図である。スワール流発生部１０は、略円筒形状の外
筒１２と、外筒１２内に配置された複数の扇型形状の羽
根部材１１とを有する。図２においては、扇型形状の羽
根部材１１は４枚設けられており、羽根部材１１ａ、１
１ｂ、１１ｃ、１１ｄから構成されている。図２に示す
ように、羽根部材１１は、扇型形状の円弧部分を外筒１
２の内周面に接した状態で、斜め上方に傾けて、それぞ
れ点対称に配置され間隔をおいて並べたものである。外
筒１２内には第一液導管２ａの管端部が位置しており、
その第一液導管２ａの管端部は、３本のボルト１３とナ
ット１４とで外筒１２内に固定されている。３本のボル
トはそれぞれ１２０°離れた状態で均等な力により第一
液導管２ａを固定するようになっている。なお、図２に
おいては図が煩雑になるのを防止するために第一液導管
２ａの裏側に位置するボルト１３およびナット１４は省
略されている。

【００２０】図３は、図２に示したスワール流発生部１
０の断面図である。図３に示すように、外筒１２内に配
置された４枚の扇型形状の羽根部材１１は、外筒１２の
周壁に接する垂直上方向きのベクトルｗに対して一定の
羽角度ｘにて斜め上方に傾けられている。図３において
は、４枚の羽根部材１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの
うちの一つである羽根部材１１ａが、外筒１２の周壁に
対して羽角度ｘにて斜め上方に傾けられている状態が図
示されている。羽角度ｘは任意の角度に設定することが
可能であるが、３０°〜６０°に設定することにより、
タンク３内に発生するスワール流の流れを好ましい状態
とすることができる。すなわち、６０°よりも羽角度ｘ
が大きい場合には、旋回方向の流れのベクトルが強くな
りすぎて、上方へ向かう流れのベクトルが弱くなり、結
果として、タンク３内の周壁近傍における攪拌状態は良
くなるものの、タンク３内の中心部付近での攪拌は促進
されにくいからである。一方、３０°よりも羽角度ｘが
小さい場合には、旋回方向の流れのベクトルが弱くな
り、上方へ向かう流れのベクトルが強くなり、結果とし
て、タンク３内の中心部付近での攪拌は促進される傾向
にあるものの、タンク３内の周壁近傍における攪拌状態
は比較的促進されないからである。なお、羽角度ｘは上
述したように任意の角度に設定することが可能であり３
０°〜６０°の範囲以外の数値を採ることを否定するも
のではない。

【００２１】図４は、図２に示したスワール流発生部１
０を通過する液体の流れを白抜き矢印で示した図であ
る。図４の下方からスワール流発生部１０内に突入する
比較的大きめの白抜き矢印は、第一液導管２ａから噴出
される液体を図示するものである。一方、スワール流発
生部１０を通過して図面上方に抜けていく比較的小さ目
の白抜き矢印は、スワール流となった液体の流れを図示
するものである。

【００２２】外筒１２内に配置された４枚の扇型形状の
羽根部材１１は、外筒１２の周壁に接する垂直上方向き
のベクトルｗに対して一定の羽角度ｘにて斜め上方に傾
けられている。また、扇型形状において中心角は角度ｙ
であり、この角度ｙは任意の値とすることができる。羽
根部材１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、扇型形状の
円弧部分を外筒１２の内周面に接した状態で、ベクトル
ｗに対して斜め上方に羽角度ｘにて傾いている。羽根部
材１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄはそれぞれ点対称に
配置され間隔をおいて並べたものであり、隣り合う羽根
部材において、図面上方の辺と図面上方の辺との間の角
度ｚは９０°とすることができる。なお、隣り合う羽根
部材において、図面上方の辺と図面上方の辺との間の角
度ｚは任意の値とすることができるものの、羽根部材１
１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄはそれぞれ点対称に等間
隔に配置することが、タンク３内に均等なスワール流の
流れを発生させる観点からは好適であるから、羽根部材
１１がたとえば４枚である場合、角度ｚは９０°に設定
することが好適である。

【００２３】第一液導管２ａから図面上方に噴出された
液体のうち一部は、羽根部材１１ａに衝突する。羽根部
材１１ａに衝突した液体は、羽根部材１１ａの傾きに沿
って斜め上方を向いて流れることになる。次に、羽根部
材１１ａの傾きに沿って斜め上方を向いて流れた液体
は、羽根部材１１ｂにより軌道修正される。すなわち、
羽根部材１１ｂに沿って斜め上方に軌道を曲げられるの
である。このように、第一液導管２ａから図面上方に噴
出された液体のうち一部は、最初は羽根部材１１ａに衝
突し、次に羽根部材１１ｂに衝突することにより、結果
としてタンク３内にスワール流を発生させることが可能
となるのである。

【００２４】本発明に係る攪拌装置付きタンクにおいて
は、スワール流発生部１０の上下方向の位置を制御する
位置制御部を設けることが可能である。上昇スワール流
は、スワール流発生部１０から斜め上方に向けて回転す
る液体の流れであり、スワール流発生部１０の上方から
発生する。もちろん、スワール流発生部１０の下方にあ
る液体は、上述したように、第一液導管２ａから噴出さ
れる液体に同伴されることで再度スワール流発生部１０
に向かう。したがって、スワール流発生部１０の下方に
おいてもタンク３内の液体の滞留やよどみは発生してい
ない。しかしながら、第一液導管２ａから噴出される液
体に同伴する液体の流れよりも、スワール流による液体
の流れのほうが、タンク３内の液体を攪拌する観点から
は優れている。そのため、スワール流発生部１０はタン
ク３内の下方に位置することが好適である。その一方で
あまりにもスワール流発生部１０がタンク３内の下方に
位置した場合にあっては、第一液導管２ａから噴出され
る液体が周辺の液体を同伴することが困難になる。した
がって、スワール流発生部１０は、タンク３内にある液
体の液面の高さに依存して、タンク３内の適度な下方位
置に存在することが好ましくなる。ここで、スワール流
発生部１０の上下方向の位置を制御する位置制御部が設
けてある場合にあっては、タンク３内の液面の高さに対
応させて好適な位置にスワール流発生部１０を位置させ
ることができるのである。なお、図１において位置制御
部は図示されていないが、任意の場所に設定することが
可能である。また、スワール流発生部１０の上下方向の
移動手段としては既存の昇降手段を用いることが可能で
あり、位置制御部から昇降手段まで既存の信号伝達手段
にて、スワール流発生部１０の上下方向の位置を制御す
る信号を伝達させることが可能である。

【００２５】図５は、スワール流発生部１０の別形態で
ある。このスワール流発生部１０は、略円筒形の外筒１
２内に第一液導管２ａの開口端が位置する。外筒１２内
において第一液導管２ａは３本のボルト１３とナット１
４とにて固定されている。３本のボルトはそれぞれ１２
０°離れた状態で均等な力により第一液導管２ａを固定
するようになっている。なお、図５においては図が煩雑
になるのを防止するために第一液導管２ａの裏側に位置
するボルト１３およびナット１４は省略されている。外
筒１２内には、第一液導管２ａの開口端が位置する側の
反対側にプロペラ１５が設けられている。そのため、第
一液導管２ａから噴出された液体はプロペラ１５に衝突
することになる。プロペラ１５は、プロペラ回転軸１９
の中心に４枚のプロペラ羽１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１
８ｄが設けられて構成されている。４枚のプロペラ羽１
８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄは、それぞれ、プロペラ
回転軸１９を中心に点対称に設けられており、所定角度
で斜め上方を向いて設けられている。そのため、第一液
導管２ａから噴出された液体がプロペラ１５に衝突する
ことにより、４枚のプロペラ羽１８ａ、１８ｂ、１８
ｃ、１８ｄがプロペラ回転軸１９を中心に回転すること
により、スワール流をタンク３内に発生させることがで
きるのである。なお、プロペラ１５をモーターにて回転
させることも可能であり、モーターにてプロペラ１５を
回転させる場合にあっては、第一液導管２ａから噴出さ
れる液体の流速が遅くても、タンク３内に発生するスワ
ール流の流速を大きくすることができる。

【００２６】図６は、スワール流発生部１０の別形態で
ある。このスワール流発生部１０は、略円筒形の外筒１
２内に第一液導管２ａの開口端が位置する。外筒１２内
において第一液導管２ａは３本のボルト１３とナット１
４とにて固定されている。３本のボルトはそれぞれ１２
０°離れた状態で均等な力により第一液導管２ａを固定
するようになっている。なお、図６においては図が煩雑
になるのを防止するために第一液導管２ａの裏側に位置
するボルト１３およびナット１４は省略されている。外
筒１２内には、第一液導管２ａの開口端が位置する側の
反対側にらせん板１６が設けられている。そのため、第
一液導管２ａから噴出された液体はらせん板１６に衝突
することになる。らせん板１６は、薄板をらせん状に巻
いて構成されたものであり、薄板の外側の端部は外筒１
２の周壁に接着されている。そのため、第一液導管２ａ
から噴出された液体がらせん板１６を構成する薄板に衝
突することにより、スワール流をタンク３内に発生させ
ることができるのである。らせん板１６において、らせ
んの巻回数は任意の数とすることが可能であるが、らせ
んの巻回数があまりに少ないとタンク３内に発生させる
スワール流を十分に形成することが困難となる。また、
あまりにらせんの巻回数が多いと、外筒１２内を通過す
る際にらせん板１６と外筒１２とに接触する面積が多く
なることで、液体の流速が落ちることにより、スワール
流を十分に形成することが困難となる。また、図６に示
すように、らせんが一周する際に、隣り合うらせん同士
の距離であるピッチＰは任意の距離とすることが可能で
あるが、ピッチＰがあまりに大きくなると、図面上方向
への液体の推進力が強調されすぎるため、液面の中央部
が上昇することにより液面差が発生する可能性がある。
一方、ピッチＰが小さくなりすぎると、回転の流れが強
調されすぎるため、液面の中央部が下降することにより
液面差が発生する可能性がある。また、図６に示すよう
に、らせん板１６の幅は任意の値とすることが可能であ
るが、らせん板１６の幅があまりに大きくなると、回転
の流れが強調されすぎるため、液面の中央部が下降する
ことにより液面差が発生する可能性がある。一方、らせ
ん板１６の幅があまりに小さくなると、図面上方向への
液体の推進力が強調されすぎるため、液面の中央部が上
昇することにより液面差が発生する可能性がある。

【００２７】図７は、スワール流発生部１０の別形態で
ある。そのうち（ａ）は上方から説明する図であり、
（ｂ）は斜め方向から説明する図である。図７（ｂ）に
示されるように、このスワール流発生部１０は、略円筒
形の外筒１２内に第一液導管２ａの開口端が位置する。
外筒１２内において第一液導管２ａは３本のボルト１３
とナット１４とにて固定されている。３本のボルトはそ
れぞれ１２０°離れた状態で均等な力により第一液導管
２ａを固定するようになっている。なお、図７おいては
図が煩雑になるのを防止するために第一液導管２ａの裏
側に位置するボルト１３およびナット１４は省略されて
いる。外筒１２の端部には、第一液導管２ａの開口端が
位置する側の反対側に断面略円形の蓋部材２５が設けら
れており、蓋部材２５には、所定角度に斜め上方に向い
て点対称に設けられている中空の筒部材１７ａ、１７
ｂ、１７ｃ、１７ｄが設けられている。図７（ａ）が示
すように、筒部材１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄは、
それぞれ９０°ずつずれながら蓋部材２５の中心に対し
て点対称に位置している。そのため、第一液導管２ａか
ら噴出された液体はまず蓋部材２５に衝突することとな
り、その後、筒部材１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄの
それぞれを通過して液体は流れ、スワール流をタンク３
内に発生させることができるのである。また、図７
（ｂ）に示すように、蓋部材２５に対して筒部材１７が
図面上方へ向いている角度θは、任意の角度とすること
が可能であるが、角度θがあまりに大きくなると、図面
上方向への液体の推進力が強調されすぎるため、液面の
中央部が上昇することにより液面差が発生する可能性が
ある。一方、角度θが小さくなりすぎると、回転の流れ
が強調されすぎるため、液面の中央部が下降することに
より液面差が発生する可能性がある。

【００２８】本発明に係る攪拌装置つきタンクでは、第
一液導管２ａと第二液導管２ｂとの境を三方弁２６で接
続するとともに、三方弁２６に第三液導管２ｃを接続
し、第一液導管２ａと第二液導管２ｂとを使用して液体
を循環させる循環形態と、第二液導管２ｂと第三液導管
２ｃとを使用して液体を排出させる排出形態と、に三方
弁２６を切り換えることができる三方弁制御部を設ける
ことが可能である。タンク３内にて複数種類の液体を攪
拌混合する場合、図示されていない三方弁制御部にて循
環形態を選択する。三方弁制御部が循環形態を採る場
合、三方弁２６が切り換えられることにより、タンク底
部にある開口端から排出された液体は第二液導管２ｂを
通り循環用ポンプ１を経由し、つぎに三方弁２６を経由
して第一液導管２ａを通過してタンク３内に液体が噴出
される。一方、複数種類の液体の攪拌混合が終了した場
合には、図示されていない三方弁制御部にて排出形態を
選択する。三方弁制御部が排出形態を採る場合、三方弁
２６が切り換えられることにより、タンク底部にある開
口端から排出された液体は第二液導管２ｂを通り循環用
ポンプ１を経由し、つぎに三方弁２６を経由して第三液
導管２ｃを通過してタンク３外に液体が排出されるので
ある。

【００２９】また、図８に記載された攪拌装置付きタン
クでは、ポンプ２３にてタンク３内から液体を移送させ
るとともに、ポンプ２３とは異なる別の動力源にて攪拌
用プロペラ２１を回転させる必要がある。しかしなが
ら、本発明に係る攪拌装置付きタンクでは、循環形態に
おいて、循環用ポンプ１のみが、液体をタンク３内から
払い出す役割を行なうとともに、第二液導管２ｂと第一
液導管２ａとタンク３内を循環させる役割を行なう。し
たがって、本発明に係る攪拌装置付きタンクでは、単一
の動力源が、タンク内からの液体の移送を行なうととも
に、液体の攪拌および循環を行なうことができ、装置の
簡略化およびエネルギー効率向上を図ることができる。

【００３０】

【実施例】液体を貯留するタンク３としては、断面が直
径３００ｍｍの円となる、図１に示すような略円筒形状
のタンク３を用いた。タンク３の高さは５００ｍｍとし
た。ここでタンク３の高さとはタンク３の底部から頂部
までの長さをいう。第一液導管２ａの外径は２５．４ｍ
ｍとした。また、第一液導管２ａの管厚は２ｍｍであっ
た。スワール流発生部１０を構成する外筒１２の高さは
１００ｍｍとした。外筒１２の下端から第一液導管２ａ
の開口端までの距離は５０ｍｍとした。また、外筒１２
の下端からボルト１３までの距離は３０ｍｍとした。ボ
ルト１３としては六角孔付きボルトを使用し、ナット１
４としては六角ナットを使用した。

【００３１】スワール流発生部１０としては、図２に示
すような、略円筒形状の外筒１２と、外筒１２内に配置
された複数の扇型形状の羽根部材１１とを有するスワー
ル流発生部１０を用いた。図３に示すように、外筒１２
内に配置された羽根部材１１が、外筒１２の周壁に接す
る垂直上方向きのベクトルｗに対して傾いている角度で
ある羽角度ｘは３０°に設定した。循環用ポンプ１とし
てはマグネットポンプを使用し、循環用ポンプ１からの
液体の流速は３ｍ／ｓとなるようにした。第一液導管２
ａおよび第二液導管２ｂとしては鋼管を用いた。

【００３２】混入させる第一の液体としてコーヒー飲料
物を用い、第二の液体としてミルク飲料物を用いた。上
述したタンク３内にコーヒー飲料物２３リットルと、ミ
ルク飲料物７リットルとを混入させた。第二液導管２ｂ
の途中に設けられているバルブＶ１を開き、三方弁制御
部で循環形態に切り換え、循環用ポンプ１を駆動させる
ことにより、コーヒー飲料物とミルク飲料物との攪拌混
合を開始した。攪拌工程中において液面を観察するとほ
ぼ水平状態であり、液面差は観察されなかった。攪拌時
間は３０秒であった。攪拌後、タンク３内から混合物を
取り出して訓練された試験員により試験した結果、コー
ヒー飲料物とミルク飲料物とは十分に攪拌混合され均一
でまろやかな飲料物が得られたことが確認できた。

【００３３】なお、今回開示された実施の形態および実
施例はすべての点で例示であって制限的なものではない
と考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明
ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の
範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含ま
れることが意図される。

【００３４】

【発明の効果】本発明に係る攪拌装置付きタンクは、ス
ワール流発生部からスワール流を発生させることによ
り、タンク内の液体を攪拌混合することができる。その
ため、攪拌の際、タンク内の液体の液面には液面差は発
生せず、攪拌効率を従来と比較して著しく高めることが
できた。そのため、混合すべき複数種類の液体を混合す
る場合にあっては、極めてエネルギー効率良くそれらの
攪拌混合を行なうことができた。また、本発明に係る攪
拌装置付きタンクは、タンク内に攪拌用プロペラや回転
軸などを設けていないから、それらにタンク内の液体が
付着することはない。したがって、混合すべき複数種類
の液体が飲料物の場合は、極めて衛生性良くすなわちサ
ニタリー性を担保しながらそれらの攪拌を行なうことが
できるのである。また、本発明に係る攪拌装置付きタン
クでは、単一の動力源が、タンク内からの液体の移送を
行なうとともに、液体の攪拌および循環を行なうことが
でき、装置の簡略化およびエネルギー効率向上を図るこ
とができる。本発明に係る攪拌装置付きタンクは、混合
すべき複数種類の液体が飲料物である場合に限定され
ず、他の種類の液体であっても使用できるため、本発明
による利益は計り知れないものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る攪拌装置付きタンクを説明する
図である。

【図２】 スワール流発生部を説明する図である。

【図３】 スワール流発生部を説明する図である。

【図４】 スワール流発生部を説明する図である。

【図５】 スワール流発生部を説明する図である。

【図６】 スワール流発生部を説明する図である。

【図７】 スワール流発生部を説明する図であり、その
うち（ａ）は上方から説明する図であり、（ｂ）は斜め
方向から説明する図である。

【図８】 従来に係る攪拌装置付きタンクを説明する図
である。

【図９】 従来に係る攪拌装置付きタンクを説明する図
である。

【符号の説明】

１ 循環用ポンプ、２ 液導管、２ａ 第一液導管、２
ｂ 第二液導管、３タンク、６ 排出口、１０ スワー
ル流発生部、１１ 羽根部材、１２ 外筒、１３ ボル
ト、１４ ナット、１５ プロペラ、１６ らせん板、
１７ ノズル、２１ 攪拌用プロペラ、２２ 回転軸、
２３ ポンプ、２４ 噴出部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G035 AB37 AB38 AC05 AC10 AC12 AC16 AE02 AE13 4G037 AA12 AA18 EA01 EA04

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体を貯留する周壁が略円筒形状のタン
   クと、貯留された液体を攪拌することができる攪拌装置
   とを有する攪拌装置付きタンクであって、 前記攪拌装置は、 前記タンクの中央底部近傍に設けられ、タンク上方に向
   けて前記タンク内に液体を噴出可能な第一液導管と、 前記第一液導管から噴出される液体が衝突することによ
   り液面上部まで略すり鉢形状に上昇する上昇スワール流
   を発生させるとともに、液面上部からタンクの壁面に沿
   って下降する下降スワール流を発生させ、かつ、前記下
   降スワール流を形成する液体の一部を前記第一液導管か
   ら噴射される液体に同伴させる、前記タンク内に設けら
   れたスワール流発生部と、 前記タンク底部に開口端を有し、前記下降スワール流を
   形成する液体の他部を排出させる第二液導管と、 前記第二液導管から液体を再度前記第一液導管に導入さ
   せるとともに、前記第一液導管内にジェット流を形成さ
   せる循環用ポンプとを有する、 攪拌装置付きタンク。
2. 【請求項２】 前スワール流発生部の上下方向の位置を
   制御する位置制御部を有する請求項１記載の攪拌装置付
   きタンク。
3. 【請求項３】 前記スワール流発生部は、略円筒形状の
   外筒と、前記外筒内に配置された複数の扇型形状の羽根
   部材とを有し、 前記羽根部材は、前記扇型形状の円弧部分を前記外筒の
   内周面に接した状態で、斜め上方に傾けて、それぞれ点
   対称に配置され間隔をおいて並べたものである、請求項
   １または２記載の攪拌装置付きタンク。
4. 【請求項４】 前記第一液導管と前記第二液導管との境
   を三方弁で接続するとともに、前記三方弁に第三液導管
   を接続し、 前記第一液導管と前記第二液導管とを使用して液体を循
   環させる循環形態と、前記第二液導管と前記第三液導管
   とを使用して液体を排出させる排出形態と、に前記三方
   弁を切り換えることができる三方弁制御部を有する請求
   項１〜３のいずれかに記載の攪拌装置付きタンク。