JP3569216B2

JP3569216B2 - 攪拌装置付きタンク

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Publication number: JP3569216B2
Application number: JP2000306268A
Authority: JP
Inventors: 敬之中瀬; 泰介舩本; 隆伸福谷
Original assignee: Izumi Food Machinery Co Ltd
Current assignee: Izumi Food Machinery Co Ltd
Priority date: 2000-10-05
Filing date: 2000-10-05
Publication date: 2004-09-22
Anticipated expiration: 2020-10-05
Also published as: JP2002113342A

Description

【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Ｖ２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２ａ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、１１ｂ、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１２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１０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３０°〜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１０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１１ａ、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、１８ｄが設けられて構成されている。４枚のプロペラ羽１８ａ、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、１８ｃ、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１２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、１７ｂ、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２５．４ｍｍ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１４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２ａ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、２ｂ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。

Claims

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。
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。
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。
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。