JP3253212B2 - 攪拌翼および攪拌方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、攪拌翼およびこの攪拌
翼を使用する攪拌方法に関わり、さらに詳細には発泡性
液の消泡、攪拌槽の内周面の洗浄、伝熱面積の有効利用
または比重が互いに異なる液同士の混合もしくは固体の
含有率が互いに相違する液同士の混合などに好適に使用
される攪拌翼およびこの攪拌翼を使用する攪拌方法に係
わる。

【０００２】

【従来の技術、発明が解決しようとする課題】醗酵およ
び培養などにおいて、醗酵液および培養液は発泡性が大
きく、作業中の攪拌によって著しく発泡し作業性を低下
させることが多い。この様な発泡を防止したり、一旦生
成された泡を消すために、シリコンなどの消泡剤が添加
されている。しかしながら、この消泡剤の添加には多額
の費用を要するのみならず、消泡剤自体は異物であるの
で、醗酵および培養などに悪影響を及ぼす危険性が有
り、かつ、製品中に不純物として混入して製品の品質を
低下させ、製品から除去する手間がかかり、また、廃液
中に混入して廃液処理作業を妨害するので、消泡剤添加
は好ましくない手段であり、極力避けなけらばならない
手段とされている。また、液表面の泡層中で円盤を回転
させ、および、その大きい径の下部開口を液表面の泡層
に臨ませて円錐台状の中空筒体を回転させるなどのよう
な機械的手段によって、剪断力で泡を潰して消泡する試
みがなされている。しかしながら、このような手段で
は、多大な動力が必要であるのみならず、泡は細分化さ
れるだけであって、結局は消泡されないことが多いとの
欠点がある。

【０００３】攪拌槽の周壁の内周面が、この内周面に微
生物菌体ならびにそれぞれ固体の原料および生成物など
が付着して汚染され、反応収率を低下せしめたり、攪拌
槽周壁の伝熱係数を低下させることが多い。このような
場合には、このような付着物を攪拌槽の内周面から落と
すために、攪拌槽内での操作を中止することなしに攪拌
槽の周壁の内周面を洗浄することは実質的に不可能であ
る。

【０００４】また、攪拌槽内の液の加熱・冷却装置とし
て、たとえば、ジャケットならびに蛇管およびカランド
リアが、それぞれ攪拌槽の周壁の外周面および攪拌槽内
に設けられている場合には、攪拌槽内の液体が、たとえ
ば、蒸発などによって減少し時間の経過に伴って攪拌槽
内の液面が低下し、これらの加熱・冷却装置の伝熱面積
を有効に使用できないことが多い。この減少した伝熱面
積を増加、回復させるためには、新しい液を供給すると
の手段しかないが、このような新しい液の供給は、これ
により、液の組成の急激な変化をもたらし、操作条件の
変更が必要であり、また、製品の品質が変化するなどに
よって、現実には採用し得ない手段であり、従って、こ
の伝熱面積を有効に使用できないとの欠点を解消する実
用されるべき手段は未だ見出されていない。

【０００５】さらにまた、比重が互いに異なり、混和し
にくい液同士の混合および攪拌中に液中の固体が沈降し
て槽内の液の上部と下部とで固体の含有率に相違が生ず
る懸濁液の混合においても、各種の攪拌羽根を使用した
機械式の回転攪拌が行われるが、この場合には、多大な
動力を必要とし、しかも、その大きい動力の割には混合
率は期待される程大きくならない欠点が有る。

【０００６】本発明者らは、従来の攪拌による消泡、攪
拌槽の周壁の内周面および加熱・冷却装置の表面の汚染
および伝熱面積の減少ならびに比重が異なる液同士およ
び懸濁液などの混合における低い混合率などのような欠
点を、機械的な攪拌のみによって克服して、効率よく、
かつ、確実に消泡し、攪拌槽の周壁の内周面および加熱
・冷却装置の表面を洗浄し、攪拌槽の周壁の内周面およ
び加熱・冷却装置の伝熱面積の減少を防止し、かつ、比
重が異なる液同士および懸濁液を効率よく混合し得るべ
く攪拌翼および攪拌方法について、鋭意、研鑚を重ねた
結果、本発明に到達した。

【０００７】

【課題を解決するための手段、作用】すなわち、第１の
発明は、攪拌軸に装着せしめられる取付具に、管体、樋
状体もしくは板体の１乃至複数がまたは撹拌軸と同心の
円錐台状の無底の中空筒体が送液体として配設され、送
液体は上部開口、上端または小径開口および下部開口、
下端または大径開口を有し、該送液体を該回転軸を中心
として回転せしめることにより、撹拌槽内の液体を該送
液体の上部開口、上端、または、小径開口および大径開
口の何れか一方の開口（イ）ならびに下部開口、下端、
または、小径開口および大径開口のうちの前記以外の開
口（ロ）の何れか一方の開口または端から該送液体に供
給せしめ、該送液体を経由せしめて他の開口または端か
ら排出せしめることを特徴とする攪拌翼である。但し、
攪拌槽内の液体中に沈められ、撹拌槽内の液体が上部開
口および下部開口のいずれか一方の開口から供給され他
方の開口から排出せしめられる管体を送液体とする撹拌
翼を除く。

【０００８】また、第２の発明は、発泡性液および非発
泡性液のそれぞれの攪拌方法において、攪拌軸に装着せ
しめられた取付具に１乃至複数の第１の発明の送液体が
配設され、該送液体の上部開口、上端または大径開口を
攪拌槽内の液面の上方の空間に臨ませ、また、下部開
口、下端または小径開口を攪拌槽内の液体内に臨ませ
て、攪拌軸を中心として該攪拌翼の送液体を回転せしめ
て、攪拌槽内の液体を攪拌翼の送液体で攪拌すると共
に、攪拌槽内の液体内に臨ませた該送液体の開口または
端から該送液体内に供給せしめ、該送液体を経由させ
て、攪拌槽内の液面の上方の空間に臨ませた該送液体の
開口または端から攪拌槽内の液面の上方の空間に排出さ
せることを特徴とする攪拌方法である。

【０００９】さらに、第３の発明は、被混合液の攪拌混
合方法において、攪拌軸に装着せしめられた取付具に１
乃至複数の管体以外の第１の発明の送液体が配設され、
該送液体の上端または大径開口および小径開口の何れか
一方の開口を攪拌槽内の液体の上部内に臨ませ、また、
下端または大径開口および小径開口のうちの前記以外の
開口を攪拌槽内の液体の下部内に臨ませ、該撹拌翼の送
液体によって、攪拌槽内の液体の上部と下部とを互いに
連絡せしめて、該攪拌翼の送液体を撹拌軸を中心として
回転せしめ、撹拌槽内の液体を該撹拌翼の送液体で撹拌
すると共に、撹拌槽内の一方の液体を該送液体の一方の
開口または端から該送液体内に供給せしめ、該送液体を
経由せしめて該送液体の他方の開口または端から他方の
液体中に排出させて、該撹拌槽内の液体の上部と下部と
を混合して、被混合液を混合することを特徴とする攪拌
方法である。本発明において特に断らない限りは、
「上」および「下」は、それぞれ「液底から遠い位置」
および「液底に近い位置」と定義される。

【００１０】取付具は、本発明の攪拌翼を攪拌軸に取付
け、さらに、１乃至複数の送液体を取付けるためのもの
である。取付具は、棒状体、角材、型鋼および多数の孔
が穿設された板状体（以下 多孔板状体 と記すことも
ある）、または、穿孔されていない板状体などである。
これらの穿孔されていない板状体および多孔板は、液中
で回転させるときに流体抵抗が極力小さくなるように攪
拌軸に取付けられることが好ましい。なお、穿孔されて
いない板状体は、その表面が液中で縦（攪拌翼の回転平
面に対して垂直）に使用される場合には、幅が狭いもの
が好ましい。

【００１１】これらの棒状体、角材、型鋼、多孔板およ
び穿孔されていない板状体は、回転平面のほぼ直径上に
位置せしめられている。また、これらの棒状体、角材、
型鋼、多孔板および穿孔されていない板状体などは、１
個でもよいが、複数とすることもでき、複数の場合に
は、同一な回転平面上に配設してもよく、また、互いに
異なる回転平面上に配設してもよい。これらの取付具
は、攪拌軸にほぼ直交せしめて配設される。送液体が複
数の場合には、送液体同士の間隔は、液の粘度、送液体
の太さ、攪拌槽の槽本体の径および回転軸と送液体との
なす角などにより、適宜、選択される。

【００１２】送液体は、管体、樋状体、板体および円錐
台状の無底の中空筒体のいずれでもよい。管体は、全体
として直管とすることもできるが、上部が直管部とさ
れ、下部が曲折部とされ、または、側面での全体形状を
略Ｓ字状とすることもできる。この曲折部は回転軸に対
してほぼ鉛直乃至は僅かに下向きとされることが、実用
上、好ましい。さらに、前記の直管部の上部を、所望に
より、斜め上方または斜め下方に、さらに、攪拌槽の周
壁に向け、または、回転軸に向けるなどの任意の方向に
曲げることができ、しかも、好ましい。

【００１３】管体の下部の曲折部は管体を折曲げて形成
させることもできるが、別の管を管体の直管部の先端
に、たとえば、溶着および螺着などによって接続して形
成させることもできる。管体の曲折部は、直管部との接
合点において、その接合点に相当する回転平面上で、回
転平面の半径方向に対して実質的に０〜９０°、すなわ
ち、回転平面の半径上、乃至、回転軸から該接合点まで
の距離を半径とする円周に沿って、または、該円周の接
線方向に沿って形成されるか、または、管体全体を、攪
拌軸から該管体の取付位置までの間隔と略等しい半径の
円の円弧の沿って弯曲させることができる。また、送液
体である管体全体を回転平面の上方または下方からみて
全体として直管状とし、これを前記のように回転平面の
半径方向に対して実質的に０〜９０°となるように取付
具に配設することもできる。また、送液体が樋状体およ
び板体である場合も、前記の管体におけると同様であ
る。

【００１４】管体の上端および下端は、それぞれ、上部
開口および下部開口として攪拌槽内に開口せしめられ
る。複数の管体が配設される場合には、上部開口同士お
よび下部開口同士は、それぞれ、実質的に同一な回転平
面および異なる回転平面のいずれに開口していてもよ
い。

【００１５】管体の上部開口の形状には特に制限はない
が、通常は、たとえば、円、長円および楕円などの円状
ならびに三角形、正方形、長方形、菱形、六角形および
八角形などの多角形などとされる。上部開口を多孔板で
塞ぎ、かつ、所望により、さらに、この上部開口部を漏
斗状として、シャワースプレー型の管体とすることもで
きる。上端部を塞いで盲管とし、上端部に上部開口とし
て多数の孔を穿設してスプレー型の管体とすることもで
きる。管体の下部開口および管体の横断面の形状のそれ
ぞれにも特に制限はないが、通常は、たとえば、円、長
円および楕円などの円状ならびに三角形、正方形、長方
形、菱形、六角形および八角形などの多角形などとされ
る。

【００１６】送液体としての樋状体は、前記の管体の上
面が欠除されたものに相当し、その横断面の形状ならび
に上部開口および下部開口のそれぞれの形状は、たとえ
ば、半円、半長円、半楕円、Ｕ字形、Ｖ字形ならびに正
方形および長方形などの多角形の一辺を欠く形状などと
される。また、送液体としての板体は、側面の全体形状
は、たとえば、直線状および縦長のＳ字状とされ、平面
の全体形状は、たとえば、縦長の台形および長方形また
はこれらを小さい曲率で弯曲せしめた形状とされる。ま
た、この板体の両端のうち、攪拌時に先行せしめられる
先端が、その先端の外周側（攪拌機の使用時）が取付具
に向くように上方または下方に捻られていてもよい。な
お、送液体である樋状体および板体のそれぞれにおい
て、上端および下端は、それぞれ、管体における上部開
口および下部開口に相当する（樋状体および板体のそれ
ぞれの上端および下端のそれぞれを以下 上部開口およ
び下部開口 と記すこともある）。

【００１７】管体、樋状体および板体などの送液体（以
下 細長い送液体 と記すこともある）において、上部
開口および下部開口のそれぞれの形状は互いに同じであ
ってもよく、また、相違していてもよい。細長い送液体
の両開口のうち、攪拌時に先行せしめられる一方の開口
の先端の肉を薄く鋭利にして、液体抵抗を減少させるこ
ともできる。

【００１８】細長い送液体において、上部開口および下
部開口のそれぞれの開口面積は、互いに実質的に等しく
てもよく、また、相違していてもよいが、実用上、後者
が好ましい。後者の場合には、両開口の比は、液の種
類、攪拌の目的および操作条件などによって任意に選択
される。また、後者の場合には、使用時に、いずれの開
口を液を取込む開口（以下 吸入開口 と記すこともあ
る）または液を排出する開口（以下 排出開口 と記す
こともある）とすることができるが、実用上、通常は、
大きい方の開口が吸入開口とされる。ここで、管体の送
液体において多孔板で覆われた開口および多数の孔が開
口とされた場合には、開口の面積は孔の総面積である。
また、樋状体および板状体の送液体において、先端が直
線および曲線の場合には、この直線の長さおよび曲線の
長さがそれぞれ開口の面積に相当する。

【００１９】この攪拌翼を消泡に使用する場合には、送
液体である管体の上部開口は取付具と実質的に平行な、
すなわち、回転平面に対して実質的に平行な扁平な形状
−たとえば、いずれも横長な長方形、菱形または楕円形
乃至長円形など−とし、多孔板などで塞がれてなく、開
口全面が開放されていることが好ましい。

【００２０】細長い送液体は取付具に鉛直に、または、
斜めに配設される。使用時には、回転軸に対して、前者
の場合にはほぼ平行となるが、後者の場合には斜めとな
る。実用上、斜めに配設されていることが好ましい。細
長い送液体は、通常は、攪拌機の回転時に吸入開口が先
行せしめられるように配設される。また、複数本の細長
い送液体が斜めに配設される場合には、その角度は互い
に同一であってもよくまた、互いに異なっていてもよ
い。斜めとされる場合には、細長い送液体の傾斜角（回
転軸と細長い送液体とのなす角）は、液の粘度および細
長い送液体の太さなどによって異なり、一概に特定し得
ないが、実用上、たとえば、15〜75°程度とすることが
好ましい。取付具に配設される複数の細長い送液体は、
大きさ、形状および形式などは、通常は、互いに同一と
されるが、また、異ならせることもできる。また、細長
い送液体は、回転軸に対する角度および回転平面の半径
方向に対する角度のそれぞれを任意に調節するために、
取付具に回動自在に取付けることもできる。

【００２１】送液体が円錐台状の無底の中空筒体（以下
円錐台中空筒体 と記すこともある）である場合に
は、この円錐台中空筒体は、その長軸線を攪拌軸の長軸
線と実質的に一致せしめて、取付具を介して攪拌軸に装
着される。しかして、この円錐台中空筒体は、１個で送
液体とすることもできるし、また、径が互いに相違する
複数の円錐台中空筒体を互いに同心的に配設して送液体
とすることもできる。なお、円錐台中空筒体の周壁の内
周面にこの周壁の内周面の傾斜に沿って、または、斜め
方向に邪魔板を設けることができる。

【００２２】円錐台中空筒体の送液体において、円錐台
の上底および下底のそれぞれに相当する小径開口（径が
小さい方の開口 以下同様）および大径開口（径が大き
い方の開口 以下同様）がそれぞれ送液体の開口とされ
る。この円錐台中空筒体は、使用目的などに応じて、小
径開口を上または下にして円錐台状または逆円錐台状の
状態で使用される。しかして、通常は、送液体である円
錐台中空筒体において、撹拌槽内の液体は、撹拌翼の回
転方向とは無関係に、小径開口から円錐台中空筒体内に
供給され、大径開口から円錐台中空筒体外へ排出せしめ
られる。すなわち、円錐台中空筒体において小径開口お
よび大径開口がそれぞれ吸入開口および排出開口とされ
る。また、円錐台中空筒体の周壁の内周面（以下 円錐
台中空筒体の内周面 と記すこともある）および複数の
円錐台中空筒体の周壁同士で形成される間隙が、この円
錐台中空筒体を回転させたときの液体の流路とされる。

【００２３】本発明において、送液体を回転させること
により、攪拌槽中の液体はベルヌーイ（Bernoulli）の
定理に従って、および／または遠心力によって送液体中
を移動せしめられる。

【００２４】本発明の攪拌翼は、取付具によって攪拌軸
に固着し、または、摺動可能に装着して使用される。こ
の固着の手段には特に制限はなく、たとえば、嵌着、螺
着、溶着および接着などのいずれでもよい。また、摺動
可能に装着するには、たとえば、攪拌軸の表面に、その
長軸線に沿って条溝または突起もしくは突条を設け、取
付具には、この攪拌軸の表面の条溝または突起もしくは
突条と嵌合・摺動せしめられる突起もしくは突条または
条溝を設けることによって可能である。

【００２５】さらに、攪拌軸に摺動可能に装着された取
付具は、自動的に、または、手動によって移動させるこ
とが可能である。たとえば、取付具に浮子を配設して液
面上に浮上させて、攪拌槽内の液面の上下動に対応して
自動的に移動させることができるし、また、攪拌槽外か
らの遠隔操作によって上下動させ、かつ、所定の位置に
停止させることもできる。また、この取付具を攪拌槽の
外部に連絡するワイヤで吊り下げて、攪拌槽外のワイヤ
ーを緊張、弛緩させることにより手動で上下動させるこ
ともできる。

【００２６】前記の浮子は、取付具として兼用させるこ
ともできる。また、浮子は、攪拌時において、流体抵抗
を極力小さくするような形状および構造とされることが
好ましい。この攪拌翼は、細長い送液体が使用されてい
る場合には、通常は、使用時において、吸入開口を先行
せしめるように回転せしめられる。本発明の攪拌方法に
おいて、攪拌翼の回転速度は液の種類、発泡性の程度お
よび発泡の程度によって、適宜、選択され得るが、実用
上、たとえば、その先端の速度として2.5m／秒程度以上
とすることが好ましい。

【００２７】本発明の攪拌方法において、攪拌槽内の液
体を攪拌翼の細長い送液体の上部開口から液面の上方の
空間に排出させるには、この細長い送液体が回転平面の
半径方向に対して、たとえば、実質的に９０°となるよ
うに装着されている場合には、この攪拌翼の上部開口お
よび下部開口を、攪拌槽内の液面の上方の空間および液
内にそれぞれ臨ませて、下部開口を先行せしめて該攪拌
翼の送液体を撹拌軸の周囲を回転せしめ、攪拌槽内の液
を該送液体の下部開口から該送液体に取込ませ、該送液
体を経由せしめて、該液は該送液体の上部開口から排出
せしめられる。

【００２８】また、この細長い送液体が回転平面の半径
方向に対して、たとえば、実質的に０°となるように装
着されている場合には、通常は、回転平面の円周側の開
口を液面より上方の空間に露出させ、または攪拌槽内の
液体の上部に臨ませてこの開口を上部開口とし、この細
長い送液体を、回転軸に対して時計方向および反時計方
向のいずれかに回転せしめることにより、攪拌槽内の液
を、回転平面の中心側の下部開口から送液体中に吸入さ
せ、細長い送液体を経由して、その上部開口から液面上
方の空間にまたは攪拌槽内の上部の液体中に排出させる
ことができる。なお、送液体が円錐台中空筒体である場
合には、逆円錐台状として径の大きい方の開口を上部開
口として液面から露出させればよい。これらの上部開口
から撹拌槽内の液面の上方の空間に排出せしめられた液
体を発泡層の表面に散布することにより消泡される。

【００２９】また、この上部開口から排出せしめられた
液を攪拌槽の周壁の内周面および加熱・冷却装置の表面
のそれぞれに散布しこれらの面を伝って降下させること
により、攪拌槽の周壁の内周面および加熱・冷却装置の
表面は洗浄され、かつ、伝熱面積は有効に使用される。
この方法は、通常は、非発泡性液に適用されるが、発泡
性液に適用することを妨げない。また、複数の細長い送
液体のうち、一部の細長い送液体の上部開口から排出さ
れた液体を消泡に使用し、残部の送液体の上部開口から
排出された液体を攪拌槽の周壁の内周面または加熱・冷
却装置の表面の洗浄および伝熱面積の増加に当てること
もできる。

【００３０】本発明の攪拌翼を、被混合液の攪拌混合に
使用する場合には、攪拌翼の回転平面の半径方向に対し
て９０°となるように装着された細長い送液体の上部開
口および下部開口を攪拌槽内の液体の上部および下部に
それぞれ臨ませて、送液体によって、攪拌槽内の液体の
上部と下部とを連絡せしめて、上部開口を先行せしめて
攪拌翼を回転させれば上部の液体は送液体を経由して下
降せしめられ下部開口から下部の液体中へ排出せしめら
れ、他方、下部開口を先行せしめて攪拌翼を回転させれ
ば下部の液体は送液体を上昇せしめられて上部開口から
上部の液体中へ排出せしめられ、その結果、両液体は混
合される。なお、細長い送液体が回転平面の半径方向に
対して、たとえば、０°となるように装着されている場
合には、通常は、回転方向とは無関係に、回転平面の円
周側の開口および回転平面の中心に近い開口が、それぞ
れ、排出開口および吸入開口とされる。送液体である円
錐台中空筒体では、回転方向とは関係なく、小さい径の
開口が吸入開口とされ、大きい径の開口が排出開口とさ
れる。従って、円錐台中空筒体を、攪拌槽内で円錐台状
とすれば液は円錐台中空筒体である送液体中を下降せし
められ、また、逆円錐台状にすれば液は円錐台中空筒体
である送液体中を上昇せしめられる。

【００３１】被混合液としては、たとえば、比重が互い
に異なり、混和しにくい液からなる液および懸濁液であ
る。攪拌槽内の液の上部および下部は、前者において
は、それぞれ、比重が小さい液および比重が大きい液で
あり、後者においては、それぞれ、固体含有率が小さい
液および固体含有率の大きい液である。しかして、後者
は、攪拌中に固体の沈降によって生じたものである。

【００３２】本発明の攪拌翼は、従来の、たとえば、タ
ービン翼、プロペラ、角度付平羽根、ピッチ付平羽根、
平羽根ディスクタービン、平羽根、弯曲羽根、ファウド
ラー型羽根およびブルマージン型羽根などの攪拌翼、ジ
ェット噴流による攪拌および／または通気攪拌などの攪
拌手段と併用することができ、しかも、好ましい。ま
た、取付具自体も攪拌翼として作用させることもでき
る。

【００３３】

【実施例】本発明を、図面で示された実施例によって、
さらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に
限定されるものではない。図１および図２は、それぞ
れ、攪拌軸に固着して装着せしめられた本発明の攪拌翼
の平面図および側面図である。図３は、図１および図２
で示された攪拌翼を使用した攪拌槽の縦断面図である。
図４は、本発明の攪拌翼の各種の取付具の平面図であ
る。図５乃至図１０は、送液体の種々の実施態様を示
す。図１１は、攪拌軸に摺動可能に装着せしめられた本
発明の攪拌翼の平面図およびそのＡ−Ａ切断部断面図で
ある。

【００３４】攪拌翼 1は、取付具11および送液体である
管体12から成っている。しかして、取付具11として、穿
孔されていない幅の狭い板が使用されている。送液体で
ある管体12は取付具11の片側に３本宛、計６本配設され
ている。これらの管体12,12,…,12は取付具11に対して
斜めに配設されており、使用時には、攪拌軸 2（回転
軸）に対して斜めとされ、その角度は30°程度とされて
いる。

【００３５】管体12は、その上部が直管部121とされ、
下部が曲折部122とされている。なお、この管体12は、
直管部121の下端の接合点123で曲折部122を螺着させて
形成されている。曲折部122は、それぞれの接合点123の
回転平面における半径方向に対して９０°、すなわち、
この回転平面において攪拌軸の中心（回転平面の中心）
から該接合点までの距離を半径とする円周の接線方向に
沿って形成されている。また、曲折部122は回転軸（攪
拌軸 2）に対してほぼ鉛直（回転平面とほぼ平行）とさ
れている。

【００３６】直管部121および曲折部122の先端は攪拌槽
内に開口せしめられ、それぞれ、上部開口124および下
部開口125とされている。上部開口124,124,…,124同士
および下部開口125,125,…,125同士は、それぞれ実質的
に同一な回転平面上に開口せしめられている。また、上
部開口124,124,…,124の形状は、いずれも、取付具11と
実質的に平行な、すなわち、回転平面と実質的に平行で
扁平な長方形とされており、他方、その下部開口125,12
5,…,125の開口の形状はほぼ円とされている。なお、上
部開口124および下部開口125のそれぞれの開口方向は、
斜め上方および水平方向である。また、上部開口124の
面積は下部開口125の面積よりも小さくされている。攪
拌翼 1は、取付具11が、そのほぼ中心で攪拌軸 2にほぼ
直交せしめて取付けられることによって、攪拌槽 3中に
配置される。

【００３７】攪拌槽 3は、円筒状の槽本体31の上部底板
の中心を攪拌軸 2が貫通せしめられており、この貫通部
は軸封32により密封されている。攪拌軸 2の下端は、槽
本体31の底部で軸受33で受支されている。槽本体31の下
底板および上底板には、ガス入口34および液出口35なら
びにガス出口36がそれぞれ設けられている。ガス入口34
から槽本体31の底部の内部に管が延在せしめられてお
り、その先端は多数の孔が穿設された環状のガス分散器
37が取付けられており、また、この管の途中に前記の軸
受33が取付けられている。攪拌軸 2はその上端でモータ
4と接続されている。攪拌軸 2の攪拌翼 1の下方には、
３組のタービン翼 5,5,5が配設されている。

【００３８】この攪拌翼 1の管体12の上部開口124から
液を液面の上方の空間へ排出させて、たとえば、この攪
拌槽 3内の液面での発泡を消泡するためには、攪拌翼 1
の管体12の上部開口124および下部開口125を、それぞれ
液面上の発泡層 6の上方の空間および発泡層より下の発
泡していない液 7中に臨ませ、攪拌翼 1をその管体12の
下部開口125を先行させて−図１において時計方向に−
回転させて、液を下部開口125から取込ませ、この液を
該送液体12内を上昇させてこの上部開口124から排出さ
せ、この発泡層 6の表面に散布して泡を叩き潰して消泡
せしめる。なお、このように上部開口124から排出せし
められた液を槽本体31の周壁の内周面に散布しこの内周
面を伝わせて降下させることにより、槽本体31の周壁の
内周面は洗浄され、かつ、伝熱面積は有効に使用され
る。

【００３９】取付具11の前記以外の実施態様として、図
４ａに示されているように、その形状が平面図として、
穿孔された幅の狭い板状体などの２本を同一な回転平面
上に互いに直交させることができ、また、図４ｂに示さ
れているように多孔円板とすることもできる。ここで示
された取付具は、その平面を攪拌翼の回転平面と実質的
に平行になるように、攪拌軸に装着される。

【００４０】図５乃至図７は、送液体であるスプレーシ
ャワー型管体を示している。図８は、送液体であるスプ
レー型管体を示している。図５乃至図８において、ａは
この管体の側面図である。図５においてｂは平面図であ
る。図６乃至図８においてｂは底面図である。

【００４１】図５で示された管体12の管部126は、側方
から見て上方に弯曲せしめられ、上方から見ても小さく
弯曲せしめられている。また、管部126の上端部は漏斗
状の漏斗部127とされている。上部開口124は長方形で、
多孔板で覆われており、また、下部開口125の形状は円
である。さらに、上部開口124および下部開口125の開口
方向は、それぞれ、斜め上方および水平方向である。

【００４２】図６で示された管体12の管部126は、側方
から見て縦長のＳ字状でその上端部は斜め下方に曲げら
れており、下方から見て小さい曲率で弯曲せしめられて
いる。また、管部126の上端部は漏斗状とされて漏斗部1
27とされている。上部開口124は楕円で、多孔板で覆わ
れており、また、下部開口125の形状は円である。さら
に上部開口124および下部開口125の開口方向は、それぞ
れ、斜め下方および水平方向である。

【００４３】図７で示された管体12の管部126は、側方
から見て縦長のＳ字状とされ、下方から見て下部で攪拌
軸に向けて僅かに弯曲せしめられている。また、管部12
6の上端部は漏斗状の漏斗部127とされている。上部開口
124は円で、多孔板で覆われており、下部開口125の形状
は円である。さらに、上部開口124および下部開口125の
開口方向は、それぞれ、攪拌軸から遠ざかるような側方
および水平方向である。

【００４４】図８で示された管体12の管部126は、側方
から見て扁平なＳ字状とされ、下方から見て下端部が小
さい曲率で弯曲せしめられている。この弯曲の方向は、
取付具に取付けられた場合の下部開口125が回転軸に接
近するような方向である。また、管部126の上端部は塞
がれて盲管とされている。この管部126の上端部の下面
には多数の孔が穿設され上部開口124とされている。下
部開口125の形状は円である。さらに、下部開口125の開
口方向は水平方向である。図５乃至図８に示された送液
体において、管体は下部が上部よりも太くされ、開口面
積も下部開口が上部開口よりも大きくされている。

【００４５】図９は、送液体である樋状体 8を示してい
る。図９において、ａ、ｂおよびＣは、それぞれこの樋
状体8の斜視図、側面図および正面図である。図９で示
された樋状体 8は、ほぼ、縦長の無底の半裁中空円錐台
状であり、上部開口81および下部開口82のそれぞれの形
状は、いずれも、半円形であり、また、その平面形状は
縦長の台形であり、下部が僅かに弯曲せしめられてい
る。この弯曲の方向は、取付具に取付けられた場合の下
部開口82が回転軸に接近するような方向である。図９で
示された送液体において、開口面積は下部開口が上部開
口よりも大きくされている。しかして、これれらの送液
体の開口面積とは上部および下部のそれぞれの先端の開
口における半円形の円弧の長さである。

【００４６】図１０は送液体である板体 9を示してい
る。図１０において、ａ、ｂおよびｃは、それぞれ送液
体である板体の斜視図、側面図および正面図である。ま
た、ｄおよびｅは図１０ａ乃至ｃで示された送液体であ
る板体の変形を示し、それぞれ、斜視図および正面図で
ある。図１０ａ乃至ｃで示された送液体としての板体 9
は、側面の全体形状が縦長のＳ字状とされ、平面の全体
形状は、縦長の台形である。図１０ｄは、板体の下端外
周側（図１０ｄで右方−回転時に後行せしめられる）91
1が、上方に捻られた板体91を示している。図１０ｅ
は、その正面の全体形状が小さい曲率で弯曲せしめられ
た細長い台形とされた送液体である板体92を示してい
る。図１０に示された送液体において、開口面積は下部
開口が上部開口よりも大きくされている。しかして、こ
れれらの送液体において、開口面積とは上部先端の開口
の直線の長さであり、また、下部先端の開口の直線また
は曲線の長さとして定義される。

【００４７】図１１は、取付具と兼用の浮子10が配設さ
れ攪拌軸に摺動可能に装着せしめられた攪拌翼を示して
いる。図１１において、ａおよびｂはこの攪拌翼の平面
図およびそのＡ−Ａ切断部断面図である。浮子10,10
は、環状であって断面形状がほぼ正方形であり、同一回
転平面で互いに同心的に位置せしめられる大径の浮子お
よび小径の浮子である。浮子10,10の内側周面には複数
の管体12,12,…,12が（図面では、各浮子には４本の管
体12,12,12,12が２本づつ回転軸を対称軸として同一直
径上に取付けられており、他の攪拌翼は省略されてい
る）固定具101,101,…,101によって取付けられている。
浮子10,10は、これらの中心部の中心環102と支持棒103,
103によって接続されている。しかして、これらの支持
棒103,103は、互いに実質的に直交せしめられている。
中心環102の内周面には突起104が設けられている。他
方、攪拌軸 2には、その外周面にその長軸線に沿って条
溝21が穿設されている。しかして、攪拌軸 2を中心環10
2に挿通せしめ、攪拌軸 2の条溝21に中心環102の突起10
4を嵌合せしめることにより、攪拌翼 1は攪拌軸 2に摺
動可能に装着される。

【００４８】図１２は送液体である管体が回転平面の半
径方向に対して０°に取付具を介して攪拌軸に装着され
た本発明の攪拌翼を示している。しかして図１２におい
て、ａはこの攪拌翼の平面図であり、ｂはａで示された
攪拌翼のＢ−Ｂ切断部断面図である。 この攪拌翼にお
いて、取付具11の先端に管体12が回転軸 2に対して約４
５°で斜めに配設されている。しかして、管体12はその
回転平面の半径方向に対して実質的に０°、すなわち、
この回転平面の半径上に装着されている。しかして、そ
れぞれに管体12が配設された４本の取付具11,11,11,11
は、中心環102の外周に中心角９０°で配設されてい
る。管体12はほぼ真っ直ぐな円筒であり、その上端はほ
ぼ水平に曲げられており、その先端は水平方向に扁平に
潰されている。また、下部開口の形状は円である。中心
環102には攪拌軸 2が挿通せしめられている。この攪拌
翼において、管体12の上部開口124および下部開口125
は、攪拌翼の回転方向とは関係なく、それぞれ、排出開
口および吸入開口とされる。

【００４９】図１３および図１４は、いずれも、送液体
が円錐台中空筒体である本発明の攪拌翼を示している。
図１３おいて、ａはこの攪拌翼の平面図であり、ｂはａ
で示された攪拌翼のＣ−Ｃ切断部断面図である。また、
図１４おいて、ａはこの攪拌翼の平面図であり、ｂはａ
で示された攪拌翼のＤ−Ｄ切断部断面図である。図１３
に示された攪拌翼において、攪拌軸 2の長軸線と、その
長軸線とがほぼ一致せしめられられて攪拌軸 2に装着さ
れる円錐台中空筒体201が送液体とされている。この円
錐台中空筒体の内周面には、この内周面の傾斜に沿わせ
て、等間隔に４枚の邪魔板203,203,203,203が設けられ
ている。

【００５０】しかして、この円錐台中空筒体201は大径
開口が上部開口とされるように逆円錐台状で、取付具11
を介して中心環102に配設されている。この中心環102に
は攪拌軸 2が挿通されている。円錐台中空筒体201にお
いて、小径開口である下部開口204および大径開口であ
る上部開口205が、その回転方向とは関係なく、それぞ
れ吸入開口および排出開口とされる。この攪拌翼は、回
転させることによって、攪拌槽中の液体は吸入開口とさ
れた下部開口204から吸入され、この円錐台中空筒体201
の内周面に沿って伴廻りせしめられつつ該円錐台中空筒
体201の内周面を上昇せしめられ、排出開口とされた上
部開口205から排出せしめられる。

【００５１】図１４で示された攪拌翼は、円錐台中空筒
体２０１の内部に、この円錐台中空筒体２０１よりも小
さい径で、周壁の勾配が等しい円錐台中空筒体２０２が
同心的に配設され、円錐台中空筒体２０１および２０２
の内周面には邪魔板がなく、攪拌槽内の液は円錐台中空
筒体２０１と円錐台中空筒体２０２との間隙２０６およ
び円錐台中空筒体２０２の内周面を上昇せしめられる以
外は、図１３で示された攪拌翼と本質的に異なる処はな
い。

【００５２】使用例図３で示された攪拌槽を醗酵装置と
して使用した。この醗酵装置において、本発明の攪拌翼
の代りに通常使用されているタービン翼を使用した場合
には、これらの攪拌翼を使用した攪拌機だけでは消泡す
ることはできず、さらに、消泡剤を使用した場合には、
発泡を完全に消失させるために消泡剤として使用された
シリコンの費用は１日当り約７万円であった。本発明の
攪拌翼を使用したことにより、消泡剤を全く使用しない
で、確実に消泡することができ、また攪拌動力も、本発
明の攪拌翼を使用しない場合に比して殆ど差はなかっ
た。

【００５３】

【発明の効果】本発明の攪拌翼およびこの攪拌翼を使用
した攪拌方法によって、発泡性液の攪拌において、消泡
剤を使用することなく、消泡が可能となり、以て、醗酵
および培養に悪影響を及ぼすことが全くなく、これらの
消泡剤が製品中に不純物として混入されることはないの
で、製品の品質もよく、製品からこのような消泡剤を除
去する手間が全く不要であり、廃液処理も順調に行われ
る。また、攪拌槽内での操作を中止することなく、攪拌
槽の周壁の内周面および加熱・冷却装置の表面を洗浄す
ることができ、かつ、伝熱面積を有効に使用することが
できる。さらにまた、比重が互いに異なる液および固体
の含有率が互いに相違する液をそれぞれ効率よく混合す
ることも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の攪拌翼の平面図である。

【図２】本発明の攪拌翼の側面図である。

【図３】図１および図２で示された攪拌翼を使用した攪
拌槽の縦断面図である。

【図４】本発明の攪拌翼の取付具の平面図である。

【図５】本発明の攪拌翼の送液体であるスプレーシャワ
ー型管体を示し、ａおよびｂは、それぞれ、側面図およ
び平面図である。

【図６】本発明の攪拌翼の送液体であるスプレーシャワ
ー型管体を示し、ａおよびｂは、それぞれ、側面図およ
び底面図である。

【図７】本発明の攪拌翼の送液体であるスプレーシャワ
ー型管体を示し、ａおよびｂは、それぞれ、側面図およ
び底面図である。

【図８】本発明の攪拌翼の送液体であるスプレー型管体
を示し、ａおよびｂは、それぞれ、側面図および底面図
である。

【図９】本発明の攪拌翼の送液体である樋状体を示し、
ａ、ｂおよびｃは、それぞれ、斜視図、側面図および正
面図である。

【図１０】本発明の攪拌翼の送液体である板体を示し、
ａ、ｂおよびｃは、それぞれ、斜視図、側面図および正
面図であり、ｄおよびｅは、それぞれ、変形された板体
の斜視図および正面図である。

【図１１】攪拌軸に摺動可能に装着せしめられた本発明
の攪拌翼を示し、ａはその平面図であり、ｂはａにおけ
るＡ−Ａ切断部断面図である。

【図１２】送液体である管体が回転平面の半径方向に対
して０°に取付具を介して攪拌軸に装着された本発明の
攪拌翼を示しており、ａはこの攪拌翼の平面図であり、
ｂはａで示された攪拌翼のＢ−Ｂ切断部断面図である。

【図１３】送液体が円錐台中空筒体である本発明の攪拌
翼を示しており、ａはこの攪拌翼の平面図であり、ｂは
ａで示された攪拌翼のＣ−Ｃ切断部断面図である。

【図１４】送液体が２個の円錐台中空筒体である本発明
の攪拌翼を示しており、ａはこの攪拌翼の平面図であ
り、ｂはａで示された攪拌翼のＤ−Ｄ切断部断面図であ
る。

【符号の説明】

1 攪拌翼 11 取付具 12 管体 121 直管部 122 曲折部 123 接合点 124 上部開口 125 下部開口 126 管部 127 漏斗部 2 攪拌軸 21 条溝 3 攪拌槽 31 槽本体 32 軸封 33 軸受 34 ガス入口 35 液出口 36 ガス出口 37 ガス分散器 4 モータ 5 タービン翼 6 発泡層 7 液 8 樋状体 81 上部開口 82 下部開口 9 板状体 91 板状体 911 下端外周部 92 板状体 10 浮子 101 固定具 102 中心環 103 支持棒 104 突起 201 円錐台中空筒体 202 円錐台中空筒体 203 邪魔板 204 下部開口 205 上部開口 206 間隙

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上端および下端のそれぞれに上部開口お
   よび下部開口を有し、該上部開口および該下部開口のそ
   れぞれの大きさが互いに相違せしめられまたは等しくさ
   れた１乃至複数の中空の管体が、撹拌軸に装着せしめら
   れた取付具に鉛直乃至撹拌軸に対して斜めに、かつ、該
   上部開口を撹拌槽内の液面の上方の空間に臨ませて送液
   体として配設され、該管体が該撹拌軸を中心として該撹
   拌軸の周囲を回転せしめられることにより、撹拌槽内の
   液体が該管体の下部開口から管体内に供給され、該管体
   内を経由して、上部開口から前記空間に排出せしめられ
   ることを特徴とする撹拌翼。
2. 【請求項２】 上端および下端のそれぞれの大きさが互
   いに相違せしめられまたは等しくされた１乃至複数の樋
   状体が、撹拌軸に装着せしめられた取付具に鉛直乃至撹
   拌軸に対して斜めに送液体として配設され、該樋状体が
   該撹拌軸の周囲を該撹拌軸を中心として回転せしめられ
   ることにより、撹拌槽内の液体が該樋状体の上端および
   下端の何れか一方の端から樋状体に供給され、該樋状体
   内を経由して、他方の端から排出せしめられることを特
   徴とする攪拌翼。
3. 【請求項３】 上端および下端のそれぞれの大きさが互
   いに相違せしめられまたは等しくされた１乃至複数の板
   体が、撹拌軸に装着せしめられた取付具に鉛直乃至撹拌
   軸に対して斜めに送液体として配設され、該板体が該撹
   拌軸の周囲を該撹拌軸を中心として回転せしめられるこ
   とにより、撹拌槽内の液体が該板体の上端および下端の
   何れか一方の端から板体に供給され、該板体表面を経由
   して、他方の端から排出せしめられることを特徴とする
   攪拌翼。
4. 【請求項４】 上底および下底のそれぞれに小径開口お
   よび大径開口を有する円錐台状の無底の中空筒体が撹拌
   軸に該撹拌軸と同心に送液体として装着され、該円錐台
   状の無底の中空筒体が該撹拌軸の周囲を該撹拌軸を中心
   として同心的に回転せしめられることにより、撹拌槽内
   の液体が該円錐台状の無底の中空筒体の小径開口から該
   円錐台状の無底の中空筒体内に供給され、該円錐台状の
   無底の中空筒体の内周面を経由して、大径開口から排出
   せしめられることを特徴とする攪拌翼。
5. 【請求項５】 取付具が撹拌軸に固着して装着せしめら
   れる請求項１乃至４のいずれか１項記載の攪拌翼。
6. 【請求項６】 取付具が攪拌軸に摺動可能に装着せしめ
   られる請求項１乃至４のいずれか１項記載の攪拌翼。
7. 【請求項７】 撹拌槽内における発泡性液および非発泡
   性液のそれぞれの攪拌方法において、請求項１乃至６の
   いずれか１項記載の攪拌翼の送液体の上部開口、上端ま
   たは大径開口を攪拌槽内の液面の上方の空間に臨ませ、
   また、下部開口、下端または小径開口を攪拌槽内の液体
   内に臨ませて、該攪拌翼の送液体を撹拌軸を中心として
   回転せしめて、攪拌槽内の液体を該攪拌翼の送液体で攪
   拌すると共に、攪拌槽内の液体内に臨ませた該送液体の
   開口または端から該送液体に供給せしめ、該送液体を経
   由させて、攪拌槽内の液面の上方の空間に臨ませた該送
   液体の開口または端から攪拌槽内の液面の上方の空間に
   排出させることを特徴とする攪拌方法。
8. 【請求項８】 撹拌槽内における被混合液の攪拌混合方
   法において、請求項２乃至４のいずれか１項記載の撹拌
   翼の送液体を撹拌槽内の液体内に沈め、該撹拌翼の送液
   体の上端または大径開口および小径開口の何れか一方の
   開口を攪拌槽内の液体の上部内に臨ませ、また、下端ま
   たは大径開口および小径開口のうちの前記以外の開口を
   攪拌槽内の液体の下部内に臨ませて、該攪拌翼の送液体
   によって、攪拌槽内の液体の上部と下部とを互いに連絡
   せしめて、該攪拌翼の送液体を撹拌軸を中心として回転
   せしめ、攪拌槽内の液体を該攪拌翼の送液体で攪拌する
   と共に、撹拌槽内の一方の液体を該送液体の一方の開口
   または端から該送液体に供給せしめ、該送液体を経由せ
   しめて該送液体の他方の開口または端から他方の液体中
   に排出させて、攪拌槽内の液体の上部と下部とを混合し
   て、被混合液を混合することを特徴とする攪拌方法。
9. 【請求項９】 被混合液が、互いに比重が異なる液から
   なる液であり、攪拌槽内の液体の上部および下部がそれ
   ぞれ比重が小さい液および比重が大きい液である請求項
   ８記載の攪拌方法。
10. 【請求項１０】 被混合液が、懸濁液であり、攪拌槽内
    の液体の上部および下部がそれぞれ固体含有率が小さい
    液および固体含有率が大きい液である請求項８記載の攪
    拌方法。