JP2014147883A - 攪拌用回転体 - Google Patents

Abstract

【課題】高粘度の液体であっても、効率よく攪拌が可能な攪拌用回転体を提供すること。
【解決手段】回転軸２２及び回転軸２２を駆動する駆動源２１を備える攪拌装置１の攪拌用回転体１２は、回転軸２２に固定される円板状に形成された基部３１、並びに、基部３１の一対の主面にそれぞれ設けられた楕円形状の吸込口３５ａ,３６ａ及び基部３１の外周面に設けられた吐出口３５ｂ,３６ｂを有する複数の流路部３２を具備する構成とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、流体を攪拌する攪拌用回転体に関する。

従来、２種類以上の液体を混合する場合や、粉体等を水や有機溶剤等の液体に分散させる場合等に、所定の角度の翼を複数有する回転翼を設けた攪拌装置が用いられていた。

しかし、回転翼を用いた攪拌装置では、流体中に気泡が混入しやすい、という問題があった。特に、粘度が高い流体を用いた場合には、混入した気泡が流体中から消泡するのに時間がかかる、という問題がある。また、回転翼を用いた攪拌装置では、回転翼に対して放射方向の噴流が拡散することから、粘度が高い流体を用いた場合には攪拌効率が悪い、という問題がある。

このような問題を解決する技術として、翼を有さずに、上端が閉塞する六角筒状に形成され、側面に複数の孔を有する攪拌羽根を用いた攪拌装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この攪拌装置は、下端の開口から流体を吸い込み、側面の複数の孔から吐出することで水流を発生させ、流体を攪拌する。このため、特許文献１に記載された攪拌装置は、流体中に気泡が生じるのを防止することができる。

特開平５−１５４３６８号公報

上述した攪拌装置では、以下の問題があった。即ち、特許文献１に記載された攪拌羽根を用いた攪拌装置では、高粘度の液体であっても攪拌可能であるが、下端の開口から吸い込んで側面の孔から吐出する構成であることから、流体は、攪拌羽根から下方においてより循環する。このため、上述した攪拌羽根を用いた攪拌装置では、攪拌のばらつきが生じる虞があった。

そこで本発明は、高粘度の液体であっても、効率よく攪拌が可能な攪拌用回転体を提供することを目的とする。

前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の攪拌用回転体は、次のように構成されている。

本発明の一態様として、攪拌用回転体は、円板状に形成された基部と、前記基部の一対の主面にそれぞれ設けられた楕円形状の吸込口、及び、前記基部の外周面に設けられた吐出口を有する複数の流路部と、を備える。

本発明によれば、高粘度の液体であっても、効率よく攪拌が可能な攪拌用回転体を提供することが可能となる。

一実施形態に係る攪拌装置の構成を模式的に示す説明図。 同攪拌装置の要部構成を示す断面図。 同攪拌装置に用いられる攪拌用回転体の構成を示す斜視図。 同攪拌用回転体の構成を示す平面図。 同攪拌用回転体の構成を示す側面図。

以下、本発明の一実施形態に係る攪拌装置１を、図１乃至図５を用いて説明する。
図１は一実施形態に係る攪拌装置１の構成を模式的に示す説明図、図２は攪拌装置１の要部構成、具体的には回転軸２２及び攪拌用回転体１２の構成を示す断面図、図３は攪拌用回転体１２の構成を示す斜視図、図４は攪拌用回転体１２の構成を示す平面図、図５は攪拌用回転体１２の構成を示す側面図である。なお、図１及び図３中、Ｆは、液体６０の流れを示す。

図１及び図２に示すように、攪拌装置１は、駆動装置１１と、攪拌用回転体１２と、駆動装置１１及び攪拌用回転体１２を接続する接続部材１３と、を備えている。攪拌装置１は、容器５０内に貯留された液体６０中に攪拌用回転体１２を配置し、駆動装置１１により攪拌用回転体１２を回転させることで、液体６０を攪拌可能に形成される。攪拌装置１は、容器５０に固定されるか、又は、使用者によって支持可能に形成される。

駆動装置１１は、駆動源２１と、回転軸２２と、を備えている。駆動源２１は、モータ等であって、回転軸２２を所定の方向に回転可能に形成されている。回転軸２２は、接続部材１３を介して攪拌用回転体１２に接続される。

攪拌用回転体１２は、円板状の基部３１と、基部３１に設けられ、液体６０の流路を形成する流路部３２と、を備えている。

基部３１は、その主面が平坦状又は一部が窪む円形の平板状に形成される。基部３１は、ＳＵＳ材料等の金属材料、又は、ＰＰ、ＰＴＦＥ若しくはＭＣナイロン等の樹脂材料により形成されている。

基部３１は、その主面及び外周面の稜部が面取りして形成される。また、基部３１は、その中心部に、接続部材１３を介して駆動装置１１が着脱自在に接続される接続部３３が形成されている。

図３乃至図５に示すように、流路部３２は、基部３１の両方の主面から、それぞれ基部３１の外周面まで連続する複数の開口により構成される。流路部３２は、基部３１の両方の主面にそれぞれ吸込口３５ａ，３６ａが、基部３１の外周面に吐出口３５ｂ，３６ｂが設けられる。流路部３２は、図５中において破線で一部示すように、吸込口３５ａ，３６ａ及び吐出口３５ｂ，３６ｂを直線状に連続する流路により構成される。

流路部３２は、基部３１にエンドミル等の機械的加工によって形成され、基部３１の軸心方向に対して傾斜するとともに、基部３１の軸心からの放射方向に対して交差する方向に延設される。

例えば、流路部３２は、図５に示すように基部３１の軸心方向に対して１５度以上８０度以下に傾斜して形成される。また、例えば、流路部３２は、図４に示すように、基部３１の上面視で、基部３１の軸心からの放射方向に対して直交する方向、換言すると、基部３１の外周面の接線と略同一方向に延設される。

図３乃至図５に示すように、具体的には、流路部３２は、基部３１の一方の主面から外周面まで連続する複数の第１流路部３５と、基部３１の他方の主面から外周面まで連続する複数の第２流路部３６と、を備えている。流路部３２は、第１流路部３５及び第２流路部３６が同数、且つ、同一径に形成されている。

また、図４に示すように、流路部３２は、第１流路部３５及び第２流路部３６が、周方向に均等に離間して配置される。換言すると、第１流路部３５が第２流路部３６に対して、回転軸２２を中心に４５度の位相差を有して配置される。

なお、本実施の形態においては、流路部３２は、第１流路部３５が基部３１の駆動源２１側の主面（上面）から外周面まで連続し、且つ、第２流路部３６が基部３１の下面から外周面まで連続する構成を用いて説明する。

第１流路部３５は、例えば、基部３１に４つ形成され、等間隔に配置される。第１流路部３５は、基部３１の上面から外周面まで連続する孔部である。第１流路部３５は、基部３１の上面に液体６０を吸込む第１吸込口３５ａが、基部３１の外周面に液体６０を吐出する第１吐出口３５ｂが形成される。

第１流路部３５は、その延設方向（軸心方向）に対して直交する流路形状が円状に形成される。第１吸込口３５ａは、その開口形状が楕円形状に形成される。第１吸込口３５ａは、その開口面積が、第１流路部３５の流路断面積及び第１吐出口３５ｂの開口面積よりも大に形成される。第１吐出口３５ｂは、その開口形状が楕円形状に形成される。

第２流路部３６は、例えば、基部３１に４つ形成され、等間隔に配置される。第２流路部３６は、基部３１の下面から外周面まで連続する孔部である。第２流路部３６は、基部３１の下面に液体６０を吸込む第２吸込口３６ａが、基部３１の外周面に液体６０を吐出する第２吐出口３６ｂが形成される。

第２流路部３６は、その延設方向（軸心方向）に対して直交する流路形状が円状に形成される。第２吸込口３６ａは、その開口形状が楕円形状に形成される。第２吸込口３６ａは、その開口面積が、第２流路部３６の流路断面積及び第２吐出口３６ｂの開口面積よりも大に形成される。第２吐出口３６ｂは、その開口形状が楕円形状に形成される。

接続部３３は、回転軸２２と、接続部材１３を介して接続される。例えば、接続部３３は、基部３１の中心側であって、基部３１の一対の主面にそれぞれ設けられた凹部４１と、基部３１の軸心上に設けられ、固定手段４６を挿入する挿入孔４２と、を備えている。

凹部４１は、接続部材１３の一部、具体的には、後述する接続部材１３の支持部材４５を配置可能に形成されている。凹部４１は、支持部材４５の形状と略同一形状又は支持部材４５の形状よりも大きい形状に窪むことで形成される。凹部４１は、例えば、円錐台形状に基部３１の両主面の一部が窪むことで形成される。挿入孔４２は、一対の凹部４１間を連続する基部３１に設けられた孔部である。

接続部材１３は、回転軸２２及び攪拌用回転体１２を固定可能に形成されている。接続部材１３は、基部３１の凹部４１に設けられる一対の支持部材４５と、支持部材を基部３１に固定する固定手段４６と、を備えている。

支持部材４５は、凹部４１内に配置される。支持部材４５は、凹部４１の形状と同一、又は、凹部４１の形状よりも小さく形成される。支持部材４５は、基部３１の凹部４１にそれぞれ配置される。一対の支持部材４５は、その一方が回転軸２２に固定されるとともに、その内部に雌ねじ部が設けられている。また、一対の支持部材４５は、その他方に、固定手段４６を挿入し、且つ、内部に配置する挿入孔４７が形成されている。

固定手段４６は、例えば、ボルトにより構成される。ボルト４６は、他方の支持部材４５の挿入孔４７及び基部３１の挿入孔４２に挿入されるとともに、一方の支持部材４５の雌ねじ部と螺合可能に形成されている。

このような接続部材１３は、基部３１の凹部４１に、一対の支持部材４５を配置させ、他方の支持部材４５の挿入孔４７に挿入したボルト４６を一方の支持部材４５の雌ねじ部と締結する。これにより、接続部材１３は、一対の支持部材４５及びボルト４６により基部３１を挟持し、回転軸２２及び基部３１を固定する。

次に、このように構成された攪拌装置１を用いた液体６０の攪拌、及び、液体６０の流れＦについて、図１を用いて説明する。
攪拌装置１は、攪拌用回転体１２が、液体６０中に配置される。このとき、攪拌用回転体１２は、好ましくは、容器５０の底面から液体６０の液面までの高さの中間位置に配置する。

この状態で、駆動源２１を駆動させて、回転軸２２を所定の方向に回転させる。なお、所定の方向とは、図１及び図３に矢印で示す液体６０の流れ方向Ｆに示すように、回転軸２２に接続された攪拌用回転体１２が液体６０を流路部３２の第１吸込口３５ａ及び第２吸込口３６ａから吸込み、且つ、第１吐出口３５ｂ及び第２吐出口３６ｂから吐出可能な回転方向である。所定の方向とは、例えば、図４に示す攪拌用回転体１２の構成においては、時計回りとなる。

回転軸２２を所定の方向に回転させることで、攪拌用回転体１２は、流路部３２に位置する液体６０に遠心力が作用し、第１吐出口３５ｂ及び第２吐出口３６ｂから液体６０を吐出する。また、攪拌用回転体１２は、第１吸込口３５ａ及び第２吸込口３６ａから、流路部３２内に液体６０を吸い込む。

この繰り返しにより、攪拌用回転体１２は、基部３１の上下面側から容器５０内の液体６０を吸込み、基部３１の外周面側から容器５０内の内面に向って液体６０を吐出する。

攪拌用回転体１２から吐出された液体６０は、図１において液体６０の流れＦに示すように、容器５０の内面側から上方及び下方に分流し、容器５０の底面及び液体６０の液面に向って移動する。

容器５０の底面及び液体６０の液面に向って移動した液体６０は、容器５０の中心側、換言すると、回転軸２２側に向って移動する。容器５０の内面側から中心側に向って移動した液体６０は、攪拌用回転体１２に向って移動し、第１吸込口３５ａ及び第２吸込口３６ａから吸い込まれる。

このように、液体６０は、容器５０内を流動し、図１に示す液体６０の流れＦに示すように対流が発生することで、容器５０内の液体６０が攪拌される。

また、流路部３２は、基部３１の上下の主面に第１吸込口３５ａ及び第２吸込口３６ａが設けられるとともに、基部３１の外周面に第１吐出口３６ｂ及び第２吐出口３６ｂが設けられる。このため、液体６０は、容器５０内の上方と下方で流動後、攪拌用回転体１２の外周面から吐出されるときに、容器５０の上方及び下方に位置した液体６０が混合され、当該混合後に容器５０の上下方向に分流し、容器５０内の上方及び下方で流動する。

（評価試験）
次に、このように構成された攪拌装置１の評価方法の一である、評価試験について、以下説明する。

本評価試験として、実施例１乃至実施例４に記載する各条件により、容器５０内の液体６０を、攪拌用回転体１２にて所定の時間及び所定の回転数で攪拌する。攪拌後、液体６０の攪拌状態を目視にて確認し、液体６０が良好に攪拌できているか否かの判断を行った。

（実施例１）
一実施形態に係る実施例１として、容器５０にダイテナー１６ＬＳ（ＤＩＣプラスチック株式会社製）を用い、液体６０にｊＥＲ１００１（三菱化学株式会社製）をジプロピレングリコールモノメチルエーテルで希釈して粘度を２００ｐｓとしたサンプルを１６Ｌにビーズ（ニッカトー株式会社製ＹＴＺボール０．１ｍｍ）を１００ｇ程度混合して用いた。また、基部３１が直径φ４１ｍｍ、厚さｔ＝１１ｍｍに形成され、流路部３２が第１流路部３５の数４個、第２流路部３６の数４個、第１流路部３５の傾斜角度４５°、及び、第２流路部３６の傾斜角度４５°に形成された攪拌用回転体１２を用いた。

攪拌用回転体１２を液体５０の液面から容器６０の底体までの距離の略中間位置に配置し、１５分間、１００ｒｐｍから１０００ｒｐｍまで漸次回転数を増加させて回転させ、容器５０内の液体６０を攪拌した。

（実施例２）
一実施形態に係る実施例２として、容器５０にＢＨＮ−２５（近畿容器株式会社製）を用い、液体６０に粘度が１３００ｐｓのサンプル（主剤）を１５０ｍｌ用いた。また、基部３１が直径φ４１ｍｍ、厚さｔ＝１１ｍｍに形成され、流路部３２が第１流路部３５の数４個、第２流路部３６の数４個、第１流路部３５の傾斜角度４５°、及び、第２流路部３６の傾斜角度４５°に形成された攪拌用回転体１２を用いた。

攪拌用回転体１２を液体５０の液面から容器６０の底体までの距離の略中間位置に配置し、５分間、３００ｒｐｍで回転させて、容器５０内の液体６０を攪拌した。

（実施例３）
一実施形態に係る実施例３として、容器５０に２０Ｌストレートペール缶（新邦工業株式会社製）を用い、液体６０に粘度が１ｐｓのサンプル（双日株式会社製 ＥＴＡＳＯＬＶ主体の混合液）を約１８Ｌ用いた。また、基部３１が直径φ１３０ｍｍ、厚さｔ＝３０ｍｍに形成され、流路部３２が第１流路部３５の数４個、第２流路部３６の数４個、第１流路部３５の傾斜角度２０°、及び、第２流路部３６の傾斜角度２０°に形成された攪拌用回転体１２を用いた。

攪拌用回転体１２を液体５０の液面から容器６０の底体までの距離の略中間位置に配置し、１５分間、０ｒｐｍから４００ｒｐｍまで漸次回転数を増加させて回転させ、容器５０内の液体６０を攪拌した。

（実施例４）
一実施形態に係る実施例３として、容器５０に８００Ｌの桶（浅田鉄工株式会社製 直径１２５０ｍｍ深さ７３５ｍｍ）を用い、液体６０に粘度が９ｐｓのサンプル（硬化剤）を６００Ｌ用いた。また、基部３１が直径φ１３０ｍｍ、厚さｔ＝３０ｍｍに形成され、流路部３２が第１流路部３５の数４個、第２流路部３６の数４個、第１流路部３５の傾斜角度２０°、及び、第２流路部３６の傾斜角度２０°に形成された攪拌用回転体１２を用いた。

攪拌用回転体１２を液体５０の液面から容器６０の底体までの距離の略中間位置に配置し、５分間、０ｒｐｍから４００ｒｐｍまで漸次回転数を増加させて回転させ、容器５０内の液体６０を攪拌した。

（評価試験の結果）
実施例１の条件で、容器５０内の液体６０を攪拌用回転体１２により攪拌したところ、液体６０を良好に攪拌することができた。

実施例２の条件で、容器５０内の液体６０を攪拌用回転体１２により攪拌したところ、液体６０を良好に攪拌することができた。

なお、実施例２においては、液体６０に流動性が生じ、攪拌後の粘度が８００ｐｓに減少した。

実施例３の条件で、容器５０内の液体６０を攪拌用回転体１２により攪拌したところ、液体６０を良好に攪拌することができた。

実施例４の条件で、容器５０内の液体６０を攪拌用回転体１２により攪拌したところ、液体６０を良好に攪拌することができた。

上述にあるように、本実施形態に係る攪拌用回転体１２を用いて容器５０内に貯留された液体６０を攪拌したところ、低粘度から高粘度、本実施例においては１ｐｓから１３００ｐｓまでの液体６０を良好に攪拌することが可能となった。なお、各実施例において用いた攪拌用回転体１２、容器５０及び液体６０は、一例であり、これら各構成は適宜設定可能である。

このように構成された攪拌装置１によれば、攪拌用回転体１２は、基部３１の主面に吸込口３５ａ，３６ｂを設け、基部３１の外周面に吐出口３５ｂ、３６ｂを設ける構成とすることで、回転による遠心力によって、液体６０を径方向に吐出することが可能となる。

攪拌用回転体１２は、液体６０を径方向に吐出することで、液体６０を容器５０内で流動させることが可能となり、容器５０内の液体６０を攪拌することが可能となる。また、攪拌用回転体１２は、流路部３２の吸込口３５ａ，３６ａを、基部３１の両方（上下）の主面に設ける構成とすることで、容器５０内の攪拌用回転体１２の上下で液体６０を流動させることが可能となる。

また、攪拌用回転体１２は、吐出口３５ｂ，３６ｂを基部３１の外周面に設けることで、容器５０内の攪拌用回転体１２の上下の液体６０を混合することが可能となる。このように、攪拌用回転体１２は、容器５０内の攪拌用回転体１２の上下で液体６０を対流させるとともに、吐出時に、吐出した液体６０を混合可能となり、効率よく液体６０を攪拌することが可能となる。

また、攪拌用回転体１２は、粘度の高い液体６０であっても、吸込口３５ａ，３６ａの開口形状を楕円形状とし、且つ、開口面積を、流路部３２の流路断面積よりも大とすることで、吸込口３５ａ，３６ａから液体６０を流路部３２内に移動させることが可能となる。具体的に説明すると、例えば、流路部の吸込口が、流路部の流路断面積と略同一の開口面積である場合には、液体６０が高粘度であると、液体６０が流路部に進入する量が減少する虞がある。

しかし、本実施形態の流路部３２は、その吸込口３５ａ，３６ａを楕円形状とし、且つ、開口面積を流路部３２の流路断面積よりも大とすることで、高粘度の液体６０であっても、流路部３２内に液体６０を進入させることが可能となる。また、流路部３２は、基部３１の外周面の接線と略同一方向に延設することで、流路部３２内への液体６０の進入を案内することが可能となる。これにより、攪拌用回転体１２は、高粘度の液体６０であっても、効率よく攪拌させることが可能となる。

また、攪拌用回転体１２は、平板状の基部３１に、窪み及び切欠である、流路部３２、凹部４１及び挿入孔４２を有する構成であって、突起を有さない構成とすることで、極力凹凸を有さない構成とすることが可能となる。換言すると、当該構成とすることで、攪拌用回転体１２は、液体６０が残存する虞のある角部を極力低減することが可能となる。これにより、攪拌用回転体１２は、その使用後の洗浄時に液体６０が付着して残存することを極力防止し、洗浄性を向上させることが可能となる。

また、接続部材１３は、支持部材４５の形状を凹部４１の形状と同一又は凹部４１の形状よりも小さい構成とすることで、攪拌用回転体１２の外面から支持部材４５が突出することを防止可能となり、攪拌用回転体１２の回転抵抗が増加することを防止可能となる。

上述したように本発明の一実施形態に係る攪拌装置１によれば、基部３１を平板状とし、且つ、流路部３２を、基部３１の両方の主面に形成され流路部３２の流路断面積よりも開口面積が大の楕円形状の吸込口３５ａ，３６ａ及び基部３１の外周面に形成された吐出口３５ｂ，３６ｂを備える構成とする。この構成により、攪拌装置１は、高粘度の液体６０であっても、液体６０を容器５０内の上方及び下方でそれぞれ循環させることが可能となり、結果、効率よく液体６０を攪拌することが可能となる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態の攪拌用回転体１２は、第１流路部３５及び第２流路部３６が同数、且つ、同一径に形成されている構成を説明したがこれに限定されない。攪拌を行う対象物である液体６０が、例えば、一つの液体と、当該液体よりも重い粉体又は液体により構成される場合には、第１流路部３５及び第２流路部３６の形状及び数量を異なる構成としてもよい。第２流路部３６で吐出する液体６０の量を第１流路部３５で吐出する液体６０の量よりも多くすることで、当該粉体又は液体が容器５０の下方に溜まることを防止することが可能となる。但し、攪拌用回転体１２は、液体６０中を回転する構成であることから、回転時に騒音及び振動等の発生を防止可能な配置とすることが好ましく、このため、第１流路部３５及び第２流路部３６が同数、且つ、同一径に形成されている構成が好ましい。

また、上述した例では、攪拌用回転体１２は、一対の支持部材４５を有する接続部材１３を介して攪拌用回転体１２に回転軸２２を接続する構成を説明したがこれに限定されない。即ち、攪拌用回転体１２を回転軸２２に固定可能であれば、接続部材１３は他の構成であってもよい。

また、上述した例では、流路部３２は、基部３１にエンドミル等の機械加工によって、直線状に延設される構成を説明したがこれに限定されない。流路部３２は、例えば、基部３１の主面及び外周面の双方から異なる傾斜角度で機械加工することで、２方向に延設され、中途部が交差する流路であってもよい。

さらに、上述した例では、流路部３２は、第１流路部３５及び第２流路部３６をこの他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。

１…攪拌装置、１１…駆動装置、１２…攪拌用回転体、１３…接続部材、２１…駆動源、２２…回転軸、３１…基部、３２…流路部、３３…接続部、３５…第１流路部、３５ａ…第１吸込口、３５ｂ…第１吐出口、３６…第２流路部、３６ａ…第２吸込口、３６ｂ…第２吐出口、４１…凹部、４２…挿入孔、４５…支持部材、４６…固定手段（ボルト）、４７…挿入孔、５０…容器、６０…液体、Ｆ…液体の流れ。

Claims (1)

1. 円板状に形成された基部と、
   前記基部の一対の主面にそれぞれ設けられた楕円形状の吸込口、及び、前記基部の外周面に設けられた吐出口を有する複数の流路部と、
   を備えることを特徴とする攪拌用回転体。

Images