JP6384984B2 - ドーナツ状撹拌用回転体 - Google Patents

Description

本発明は、回転軸に取付けて液体又は気体中で回動することにより、流体の対流を発生させて効率よく撹拌することができるドーナツ状撹拌用回転体に関するものである。

従来より、ハンディータイプの電動ドリル等のモータの回転軸に取付け可能であり、バケツ等の容器内で容器内の液体の撹拌を行う撹拌用回転体が種々用いられている。例えば、糊料・接着剤・塗料等の高粘度の溶液を撹拌し、溶解させる際に、効率よく高粘度の溶液を攪拌混合させることのできる高粘度溶液用攪拌羽根が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、回転時に容器等にぶつけた場合に破片や削りカスが生じることが少ない攪拌用回転体も提案されている（例えば、特許文献２参照）。この回転体は、回転軸に近い箇所に設けられた吸入口と、回転体の最外周部に設けられた吐出口とを繋ぐ流通路が、吸入口から回転軸方向に沿って直進した後に直角に曲がり、回転体本体の半径方向外側に向けて直進して吐出口に到達するように形成されているものである。

このため、液体中に攪拌用回転体を浸漬して回転させると、流通路内に進入した液体も回転体と共に回転する。これにより、流通路内の流体に遠心力が作用し、流通路内の流体が回転体の半径方向外側に向けて流動することにより、回転体の周囲に液流を生じさせることにより、溶液を撹拌するものである。

実公平７−２８９１３号公報 特許第４４１８０１９号公報

しかしながら、前述の回転体は、中実の回転体に流通路を穿設しているため、回転体の半径方向に伸びた流通路内の液体の遠心力によって液体の流れを生じさせるものであるため、発生する流れは流通路の容積に応じた大きさとなることは否めず、大容量の撹拌には不向きであった。特に、直径が１ｍを超える大形の回転体は重量が大きくなり、駆動に不向きであった。また、中実の回転体に吸入口及び吐出口を穿設する作業を含む工程によって製造されるものであるため、大量製造に不向きであった。

本発明は、大量製造が容易で、尚且つ、大形で大容量の液体又は気体による流体を効率よく撹拌することのできる撹拌用回転体及び撹拌装置を得ることを目的とする。

請求項１に記載された発明に係るドーナツ状撹拌用回転体は、回転軸を中心に予め定められた回転方向に回転する回転体であって、
回転軸に対して垂直で中心部分がくりぬかれたドーナツ状の上平面板と、前記上平面板と同じく回転軸に対して垂直で中心部分がくりぬかれたドーナツ状の下平面板と、前記上平面板と前記下平面板との内側縁部同士を予め定められた高さで連絡する内側壁板と、前記上平面板と前記下平面板との外側縁部同士を同じ高さで連絡する外側壁板とを備え、
内部に前記回転軸を取り巻く環状中空部を備えたドーナツ状本体部と、
前記ドーナツ状本体部の最外周表面に設けられた前記回転軸に対して対称に配置された２つ以上の吐出口と、
前記吐出口よりも回転軸に近い箇所に設けられ、前記回転方向に向かって開口された吸入口とを備え、
前記吸入口から前記環状中空部を介して前記吐出口まで連通されていることを特徴とするものである。

請求項２に記載された発明に係るドーナツ状撹拌用回転体は、請求項１に記載の吸入口が、前記内側壁板に形成されていることを特徴とするものである。

請求項３に記載された発明に係るドーナツ状撹拌用回転体は、請求項１に記載の吸入口が、前記上平面板と前記下平面板との何れかの面に形成されていることを特徴とするものである。

請求項４に記載された発明に係るドーナツ状撹拌用回転体は、請求項１に記載の吸入口が、前記内側壁板から前記上平面板と前記下平面板との何れかの面に亘って形成されていることを特徴とするものである。

請求項５に記載された発明に係るドーナツ状撹拌用回転体は、請求項１〜４の何れか１項に記載の環状中空部内に前記吸入口から前記吐出口までの１周半の螺線流路を形成したことを特徴とするものである。

本発明は、大量製造が容易で、尚且つ、大形で大容量の液体又は気体による流体を効率よく撹拌することができるという効果がある。

本発明のドーナツ状撹拌用回転体の一実施例の構成を示す説明図であり、ａ図は側面図、ｂ図は平面図、ｃ図は正面図である。 図１のドーナツ状撹拌用回転体に軸を付けた状態を示す説明図である。 本発明のドーナツ状撹拌用回転体の別の実施例の構成を示す説明図であり、ａ図は側面図、ｂ図は平面図、ｃ図は正面図である。 図３のドーナツ状撹拌用回転体に軸を付けた状態を示す説明図である。 本発明のドーナツ状撹拌用回転体の更に別の実施例の構成を示す説明図であり、ａ図は側面図、ｂ図は平面図、ｃ図は正面図である。 図５のドーナツ状撹拌用回転体に軸を付けた状態を示す説明図である。

本発明においては、予め定められた平面に対して垂直な回転軸を中心に予め定められた回転方向に回転する回転体であって、内部に前記回転軸を取り巻く環状中空部を備えたドーナツ状本体部と、回転軸に近接する前記ドーナツ状本体部に設けられ本体部の回転方向に向かって開口した吸入口と、ドーナツ状本体部の最外周表面に設けられる１つ以上の吐出口とを備え、吸入口から前記環状中空部を介して前記吐出口まで連通されているものである。これにより、大量製造が容易で、尚且つ、大形で大容量の液体又は気体による流体を効率よく撹拌することができる。

即ち、本発明のドーナツ状本体部自体は、被撹拌流体中に浸漬されて回転軸を中心に回転する。本体部の回転によって、本体部の回転方向に向かって開口した吸入口から被撹拌流体が本体部内に導入される。吸入口は環状中空部に連通されているため、被撹拌流体は環状中空部に移行する。ドーナツ状本体部は浸漬されているため、環状中空部自体は既に被撹拌流体で満たされているため、回転によって吸入口から移行された被撹拌流体は環状中空部の被撹拌流体を外方向に押しやる。一方、ドーナツ状本体部の最外周表面に設けられた吐出口付近では吸入口よりも大きな遠心力が流体に係るため、この遠心力を加えた力で被撹拌流体を本体部外へ噴射させることになり、飛び出た被撹拌流体に応じた流体量に応じた量の流体が吸入口から流入することにもなる。これにより、大量製造が容易で、尚且つ、大形で大容量の液体又は気体による流体を効率よく撹拌することができる。

本発明のドーナツ状本体部は、吸入口から吐出口へ被撹拌流体を移送するためにこれらを連通する中空部を備えればよい。特に、回転軸を取り巻く環状中空部であれば、吸入口から導入された同量の流体を吐出口から噴射させることができ、苛烈ではなく穏やかな噴射流を噴射させることができる。尚、環状中空部内に螺線状仕切り板を立設させて吸入口から吐出口に至る螺線状の流路を形成させても良い。この螺線流路によりドーナツ状本体部の回転力を効率よく被撹拌流路に伝達することが可能となる。この場合、螺線流路はドーナツ状本体部内を一周する必要はない。

本発明の吸入口としては、回転軸に近接するドーナツ状本体部に設けられ本体部の回転方向に向かって開口するものであれば良い。好ましい態様としては、吸入口がドーナツ状本体部の回転軸を取り巻く内側壁に形成されているもの、吸入口がドーナツ状本体部の平面に平行な面に形成されているもの、吸入口がドーナツ状本体部の回転軸を取り巻く内側壁から前記平面に平行な面に亘って形成されているものが挙げられる。

本発明の吐出口としては、回転軸からの吸入口の位置と吐出口の位置との差が回転による遠心力の大きさとなり、撹拌力の大きさとなるため、ドーナツ状本体部の最外周表面に設けられるものであれば良く、少なくとも１つ以上であれば良い。本体部の回転による良好なバランスを得るのであれば、好ましくは、２つ以上を回転軸に対して対称に配置される。

本発明の撹拌される対象としては、液体だけでなく気体も旋回流が発生して、遠心力によって吐出口から吐出され、撹拌される。液体としては、溶液だけでなく、固体粒子が液体中に分散した懸濁液であっても旋回流が発生して、遠心力によって吐出口から吐出され、撹拌される。この懸濁液については、固体粒子の分量が液体と比較して大きいスラリー液や、小さい剪断応力には液体のように振る舞うのに大きい剪断応力には固体のように振る舞うダイラタンシー現象を生じるダイラタント流体であっても小さい回転力で行うことができる特性を有している。

図１は本発明のドーナツ状撹拌用回転体の一実施例の構成を示す説明図であり、ａ図は側面図、ｂ図は平面図、ｃ図は正面図である。図２は図１のドーナツ状撹拌用回転体に軸を付けた状態を示す説明図である。図に示す通り、本実施例のドーナツ状撹拌用回転体１０は、回転体１０の中心軸に沿って取付け部材２０の回転軸２１をモータの駆動軸に取付けて撹拌装置を構成する。例えば、ハンディータイプの電動ドリルの駆動軸に取付ければ、ハンディタイプの撹拌装置となる。また、大形の据え置きタイプの原動機の駆動軸に取付ければ、据え置きタイプの撹拌装置となる。

撹拌の際には、容器又は貯留槽に保持された被撹拌液中に回転体１０が浸漬される。図１のｂ図から見た状態で反時計回りに回転される回転体１０は、中心部分をくり抜いたドーナツ状の上下平面板１１，１２と、上下平面板１１，１２の内側縁部同士を予め定められた高さで連絡する内側壁板１３と、上下平面板１１，１２の外側縁部同士を同じ高さで連絡する外側壁板１４とで構成されたドーナツ状本体部１５を備える。ドーナツ状本体部１５の内部は環状中空部１８が形成されている。

このドーナツ状本体部１５には、内側壁板１３の対向する２カ所の各々に回転方向に向かって開口した吸入口１６と、外側壁板１４の対向する２カ所の各々に反回転方向に向かって開口した吐出口１７とを備え、吸入口１６から環状中空部１８を介して吐出口１７に至る流路が形成されている。

前述の通り、図２のように回転軸２１を備えた取付け部材２０は、回転体１０の内側壁板１３を覆うように上平面板１１の内側周縁部と図示しない連結手段で回転体１０と連結されている。取付け部材２０が連結された回転体１０は図１のｂ図から見た状態で反時計回りに回転される。回転軸２１を中心に回転されたドーナツ状本体部１５は、本体部１５の回転方向に向かって開口した吸入口１６から被撹拌流体が本体部１５内に導入される。吸入口１６は環状中空部１８に連通されているため、被撹拌流体は環状中空部１８に移行する。

ドーナツ状本体部１５は浸漬されているため、環状中空部１８自体は既に被撹拌流体で満たされているため、回転によって吸入口１６から移行された被撹拌流体は環状中空部１８の被撹拌流体を外方向に押しやる。一方、ドーナツ状本体部１５の最外周表面に設けられた吐出口１７付近では吸入口１６よりも大きな遠心力が流体に係るため、この遠心力を加えた力で被撹拌流体を本体部１５外へ噴射させることになる。

吐出口１７から噴射された被撹拌流体に応じた流体量に応じた量の流体が吸入口１６から流入することにもなるため、回転体１０が浸漬された容器又は貯留槽内の被撹拌液については、回転体１０の吐出口１７からその外方へ至る流れが、そして、容器又は貯留槽の内壁に沿って下方に回り込んで上昇して回転体１０の吸入口１６に至る流れが生じることになる。

本実施例の撹拌用回転体１０には、回転軸に沿った螺旋状の流れを作る羽根がないため、キャビテーションの発生を起こさず効率よく撹拌することができる。これにより、大量製造が容易で、尚且つ、大形で大容量の液体又は気体による流体を効率よく撹拌することができる。尚、撹拌される流体は気体であっても同様の流れが生じる。

尚、図１のｂ図の一点鎖線で示した通り、環状中空部１８内に螺線状の仕切り板１９を立設させて、吸入口１６から吐出口１７に至る螺線状の流路を形成させてもよい。この螺線流路によりドーナツ状本体部の回転力を効率よく被撹拌流路に伝達することが可能となる。

図３は本発明のドーナツ状撹拌用回転体の別の実施例の構成を示す説明図であり、ａ図は側面図、ｂ図は平面図、ｃ図は正面図である。図４は図３のドーナツ状撹拌用回転体に軸を付けた状態を示す説明図である。図に示す通り、本実施例のドーナツ状撹拌用回転体３０は、回転体３０の中心軸に沿って取付け部材４０の回転軸４１をモータの駆動軸に取付けて撹拌装置を構成する。例えば、ハンディータイプの電動ドリルの駆動軸に取付ければ、ハンディタイプの撹拌装置となる。また、大形の据え置きタイプの原動機の駆動軸に取付ければ、据え置きタイプの撹拌装置となる。

撹拌の際には、容器又は貯留槽に保持された被撹拌液中に回転体３０が浸漬される。図３のｂ図から見た状態で反時計回りに回転される回転体３０は、中心部分をくり抜いたドーナツ状の上下平面板３１，３２と、上下平面板３１，３２の内側縁部同士を予め定められた高さで連絡する内側壁板３３と、上下平面板３１，３２の外側縁部同士を同じ高さで連絡する外側壁板３４とで構成されたドーナツ状本体部３５を備える。ドーナツ状本体部３５の内部は環状中空部３８が形成されている。

このドーナツ状本体部３５には、下平面板３２の対向する２カ所の内側縁部から各々に立ち下がるように回転方向に向かって開口した吸入口３６と、外側壁板３４の対向する２カ所の各々に反回転方向に向かって開口した吐出口３７とを備え、吸入口３６から環状中空部３８を介して吐出口３７に至る流路が形成されている。

前述の通り、図４のように回転軸４１を備えた取付け部材４０は、回転体３０の内側壁板３３を覆うように上平面板３１の内側周縁部と図示しない連結手段で回転体３０と連結されている。取付け部材４０が連結された回転体３０は図３のｂ図から見た状態で反時計回りに回転される。回転軸４１を中心に回転されたドーナツ状本体部３５は、本体部３５の回転方向に向かって開口した吸入口３６から被撹拌流体が本体部３５内に導入される。吸入口３６は環状中空部３８に連通されているため、被撹拌流体は環状中空部３８に移行する。

ドーナツ状本体部３５は浸漬されているため、環状中空部３８自体は既に被撹拌流体で満たされているため、回転によって吸入口１６から移行された被撹拌流体は環状中空部３８の被撹拌流体を外方向に押しやる。一方、ドーナツ状本体部３５の最外周表面に設けられた吐出口３７付近では吸入口３６よりも大きな遠心力が流体に係るため、この遠心力を加えた力で被撹拌流体を本体部３５外へ噴射させることになる。

吐出口３７から噴射された被撹拌流体に応じた流体量に応じた量の流体が吸入口３６から流入することにもなるため、回転体３０が浸漬された容器又は貯留槽内の被撹拌液については、回転体３０の吐出口３７からその外方へ至る流れが、そして、容器又は貯留槽の内壁に沿って下方に回り込んで上昇して回転体３０の吸入口３６に至る流れが生じることになる。

本実施例の撹拌用回転体３０には、回転軸に沿った螺線状の流れを作る羽根がないため、キャビテーションの発生を起こさず効率よく撹拌することができる。これにより、大量製造が容易で、尚且つ、大形で大容量の液体又は気体による流体を効率よく撹拌することができる。尚、撹拌される流体は気体であっても同様の流れが生じる。

図５は本発明のドーナツ状撹拌用回転体の更に別の実施例の構成を示す説明図であり、ａ図は側面図、ｂ図は平面図、ｃ図は正面図である。図６は図５のドーナツ状撹拌用回転体に軸を付けた状態を示す説明図である。図に示す通り、本実施例のドーナツ状撹拌用回転体５０は、回転体５０の中心軸に沿って取付け部材６０の回転軸６１をモータの駆動軸に取付けて撹拌装置を構成する。例えば、ハンディータイプの電動ドリルの駆動軸に取付ければ、ハンディタイプの撹拌装置となる。また、大形の据え置きタイプの原動機の駆動軸に取付ければ、据え置きタイプの撹拌装置となる。

撹拌の際には、容器又は貯留槽に保持された被撹拌液中に回転体５０が浸漬される。図５のｂ図から見た状態で反時計回りに回転される回転体５０は、中心部分をくり抜いたドーナツ状の上下平面板５１，５２と、上下平面板５１，５２の内側縁部同士を予め定められた高さで連絡する内側壁板５３と、上下平面板５１，５２の外側縁部年を同じ高さで連絡する外側壁板５４とで構成されたドーナツ状本体部５５を備える。ドーナツ状本体部５５の内部は環状中空部５８が形成されている。

このドーナツ状本体部５５には、内側壁板５３から下平面板５２にかけて対向する２カ所の各々に回転方向に向かって開口した吸入口５６と、外側壁板５４の対向する２カ所の各々に反回転方向に向かって開口した吐出口５７とを備え、吸入口５６から環状中空部５８を介して吐出口５７に至る流路が形成されている。

前述の通り、図６のように回転軸６１を備えた取付け部材６０は、回転体５０の内側壁板５３を覆うように上平面板５１の内側周縁部と図示しない連結手段で回転体５０と連結されている。取付け部材６０が連結された回転体５０は図３のｂ図から見た状態で反時計回りに回転される。回転軸６１を中心に回転されたドーナツ状本体部５５は、本体部５５の回転方向に向かって開口した吸入口５６から被撹拌流体が本体部５５内に導入される。吸入口５６は環状中空部５８に連通されているため、被撹拌流体は環状中空部５８に移行する。

ドーナツ状本体部５５は浸漬されているため、環状中空部５８自体は既に被撹拌流体で満たされているため、回転によって吸入口５６から移行された被撹拌流体は環状中空部５８の被撹拌流体を外方向に押しやる。一方、ドーナツ状本体部５５の最外周表面に設けられた吐出口５７付近では吸入口５６よりも大きな遠心力が流体に係るため、この遠心力を加えた力で被撹拌流体を本体部５５外へ噴射させることになる。

吐出口５７から噴射された被撹拌流体に応じた流体量に応じた量の流体が吸入口５６から流入することにもなるため、回転体５０が浸漬された容器又は貯留槽内の被撹拌液については、回転体５０の吐出口５７からその外方へ至る流れが、そして、容器又は貯留槽の内壁に沿って下方に回り込んで上昇する回転体５０の吸入口５６に至る流れが生じることになる。

本実施例の撹拌用回転体５０には、回転軸に沿った螺線状の流れを作る羽根がないため、キャビテーションの発生を起こさず効率よく撹拌することができる。これにより、大量製造が容易で、尚且つ、大形で大容量の液体又は気体による流体を効率よく撹拌することができる。尚、撹拌される流体は気体であっても同様の流れが生じる。

１０、３０、５０…ドーナツ状撹拌用回転体、
１１、３１、５１…上平面板、
１２、３２、５２…下平面板、
１３、３３、５３…内側壁板（内側壁）、
１４、３４、５４…外側壁板（最外周表面）、
１５、３５、５５…ドーナツ状本体部、
１６、３６、５６…吸入口、
１７、３７、５７…吐出口、
１８、３８、５８…環状中空部、
１９ …螺線状仕切り板、
２０、４０、６０…取付け部材、
２１、４１、６１…回転軸、

Claims (5)

1. 回転軸を中心に予め定められた回転方向に回転する回転体であって、
   回転軸に対して垂直で中心部分がくりぬかれたドーナツ状の上平面板と、前記上平面板と同じく回転軸に対して垂直で中心部分がくりぬかれたドーナツ状の下平面板と、前記上平面板と前記下平面板との内側縁部同士を予め定められた高さで連絡する内側壁板と、前記上平面板と前記下平面板との外側縁部同士を同じ高さで連絡する外側壁板とを備え、
   内部に前記回転軸を取り巻く環状中空部を備えたドーナツ状本体部と、
   前記ドーナツ状本体部の最外周表面に設けられた前記回転軸に対して対称に配置された２つ以上の吐出口と、
   前記吐出口よりも回転軸に近い箇所に設けられ、前記回転方向に向かって開口された吸入口とを備え、
   前記吸入口から前記環状中空部を介して前記吐出口まで連通されていることを特徴とするドーナツ状攪拌用回転体。
2. 前記吸入口が、前記内側壁板に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のドーナツ状攪拌用回転体。
3. 前記吸入口が、前記上平面板と前記下平面板との何れかの面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のドーナツ状撹拌用回転体。
4. 前記吸入口が、前記内側壁板から前記上平面板と前記下平面板との何れかの面に亘って形成されていることを特徴とする請求項１に記載のドーナツ状攪拌用回転体。
5. 前記環状中空部内に前記吸入口から前記吐出口までの１周半の螺線流路を形成したことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のドーナツ状攪拌用回転体。

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