JP6621276B2 - 攪拌用回転体および攪拌装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体その他の各種流体を攪拌し、混合、分散等を行うための攪拌用回転体および攪拌装置に関し、特に攪拌領域内の流れを制御可能なものに関する。

従来、例えば２種類以上の流体を混合したり、流体中に添加した各種粉末等を均一に分散させたりする場合、流体中で羽根車を回転させる攪拌装置が使用されている。この羽根車には例えばプロペラ翼やタービン翼が設けられており、回転することで流体である被攪拌物を流動させて攪拌を行う。但し、一般にこのような羽根車は、軸方向または遠心方向の比較的画一的な流動を発生させることから、それ程攪拌効率の高いものではなく、さらに薄手の羽根を有することにより、安全性や耐破損性の面で問題の生じる場合があった。

これに対し、本願発明者は、羽根車を使用しないことで安全性および耐破損性を高めるだけでなく、被攪拌物中に複雑な流動を発生させることで攪拌効率を高めた攪拌用回転体を発明している（例えば、特許文献１参照）。

特許第４４８１０１９号公報

上記特許文献１に記載の攪拌用回転体によれば、従来の羽根車等と比較して効率的な攪拌を行うことが可能となるため、近年では様々な分野において当該攪拌用回転体が普及している。しかしながら、その一方、例えば比較的大型の攪拌槽への適用や、メッキ槽または表面処理槽といった各種処理槽への適用等、攪拌用回転体の適用範囲の拡大に伴い、例えば槽内壁の局所的な摩耗等、当該攪拌用回転体に特有の流動状態に起因する新たな問題が発見される場合もある。このため、槽内の流動状態を適用先に応じて適宜に制御し、新たな問題等の発生を防止すると共に、より効率的な攪拌を行うことが可能な攪拌用回転体が求められている。

本発明は、斯かる実情に鑑み、被攪拌物の状態によらず効率的な攪拌を行うことが可能な攪拌用回転体および攪拌装置を提供しようとするものである。

（１）本発明は、回転軸を中心に回転する本体と、前記本体の表面に設けられる吸入口と、前記本体の表面において前記吸入口よりも前記回転軸から遠心方向外側の位置に設けられる吐出口と、前記吸入口と前記吐出口を繋ぐ流通路と、前記吐出口に対する前記回転軸方向の一側または他側において前記本体から突出するように設けられる仕切部材と、を備えることを特徴とする、攪拌用回転体である。

（２）本発明はまた、前記仕切部材は、前記吐出口の方向から見た場合に前記吐出口と重ならない形状に構成されることを特徴とする、上記（１）に記載の攪拌用回転体である。

（３）本発明はまた、前記仕切部材は、前記吐出口と前記吸入口の間に設けられることを特徴とする、上記（１）または（２）に記載の攪拌用回転体である。

（４）本発明はまた、前記仕切部材は、前記吐出口に対して前記吸入口の反対側に設けられることを特徴とする、上記（１）または（２）に記載の攪拌用回転体である。

（５）本発明はまた、前記仕切部材は、前記吐出口に対して前記回転軸方向の両側に設けられることを特徴とする、上記（１）乃至（４）のいずれかに記載の攪拌用回転体である。

（６）本発明はまた、前記仕切部材は、前記本体の周方向に連続して設けられることを特徴とする、上記（１）乃至（５）のいずれかに記載の攪拌用回転体である。

（７）本発明はまた、前記仕切部材は、前記回転軸と平行な断面の形状および位置が前記本体の周方向に沿って略一定となる形状に構成されることを特徴とする、上記（１）乃至（６）のいずれかに記載の攪拌用回転体である。

（８）本発明はまた、前記仕切部材から前記吐出口側に向けて突出する調整部材を備え、前記調整部材は、前記本体の周方向に断続して設けられることを特徴とする、上記（１）乃至（７）のいずれかに記載の攪拌用回転体である。

（９）本発明はまた、前記仕切部材から前記吐出口側に向けて突出するメッシュ状の調整部材を備えることを特徴とする、上記（１）乃至（７）のいずれかに記載の攪拌用回転体である。

（１０）本発明はまた、上記（１）乃至（９）のいずれかに記載の攪拌用回転体を、前記回転軸方向に複数配置して構成されることを特徴とする、攪拌装置である。

本発明に係る攪拌用回転体および攪拌装置によれば、被攪拌物の状態によらず効率的な攪拌を行うことが可能という優れた効果を奏し得る。

（ａ）本発明の第１の実施形態に係る攪拌用回転体の平面図である。（ｂ）同攪拌用回転体の正面図（側面図も同一）である。（ｃ）同攪拌用回転体の底面図である。 （ａ）同攪拌用回転体の作用を示した平面図である。（ｂ）同攪拌用回転体の作用を示した正面図である。 （ａ）同攪拌用回転体の使用状態の一例を示した図である。（ｂ）仕切部材を有しない攪拌用回転体の使用状態の一例を示した図である。 （ａ）〜（ｃ）仕切部材のその他の形態の例を示した図である。 （ａ）〜（ｄ）仕切部材のその他の形態の例を示した図である。 （ａ）〜（ｄ）仕切部材のその他の形態の例を示した図である。 （ａ）〜（ｄ）本体のその他の形態の例を示した図である。 （ａ）本発明の第２の実施形態に係る攪拌用回転体の平面図である。（ｂ）同攪拌用回転体の正面図（側面図も同一）である。（ｃ）同攪拌用回転体の底面図である。 同攪拌用回転体の使用状態の一例を示した図である。 （ａ）本発明の第３の実施形態に係る攪拌用回転体の平面図である。（ｂ）同攪拌用回転体の正面図（側面図も同一）である。（ｃ）同攪拌用回転体の底面図である。 同攪拌用回転体の使用状態の一例を示した図である。 （ａ）本発明の第４の実施形態に係る攪拌用回転体の平面図である。（ｂ）同攪拌用回転体の正面図（側面図も同一）である。（ｃ）同攪拌用回転体の底面図である。 （ａ）〜（ｃ）同攪拌用回転体のその他の形態の例を示した図である。 （ａ）〜（ｃ）同攪拌用回転体のその他の形態の例を示した図である。 （ａ）〜（ｃ）同攪拌用回転体のその他の形態の例を示した図である。 本発明の第５の実施形態に係る攪拌装置の正面図（側面図）である。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、理解を容易にするために図示を省略または簡略化した部分がある。また、以下の各図における各部の形状や寸法比は、必ずしも正確なものではない。

＜第１の実施形態＞
まず、本発明の第１の実施形態に係る攪拌用回転体１の構造について説明する。図１（ａ）は、攪拌用回転体１の平面図であり、図１（ｂ）は、攪拌用回転体１の正面図（側面図も同一）であり、図１（ｃ）は、攪拌用回転体１の底面図である。これらの図に示されるように、攪拌用回転体１は、円柱状の本体１０と、本体１０の表面に設けられた複数の吸入口１２と、本体１０の表面に設けられた複数の吐出口１４と、吸入口１２と吐出口１４を繋ぐように本体１０の内部に形成された流通路１６と、吸入口１２と吐出口１４の間において本体１０から突出するように設けられた仕切部材１８と、から構成されている。

本体１０は、本実施形態では略円柱状に構成されており、本体１０の表面は、略円形状の上面１０ａおよび底面１０ｂ、ならびに外周面である側面１０ｃから構成されている。本体１０の上面１０ａの中心には、モータ等の駆動装置に繋がる駆動軸２０が接続される接続部１０ｄが設けられている。従って、攪拌用回転体１は、本体１０の中心軸Ｃを回転軸として回転するように構成されている。なお、図示は省略するが、接続部１０ｄは、例えば螺合や係合、クランプ等、既知の適宜の接続機構によって駆動軸２０を接続可能に構成されている。

吸入口１２は、接続部１０ｄの反対側、すなわち攪拌用回転体１の先端側となる底面１０ｂに設けられている。本実施形態では、４つの略円形状の吸入口１２を、中心軸Ｃを中心とする円周上に等間隔に並べて配置している。吐出口１４は、吸入口１２に対して本体１０の半径方向（遠心方向）外側となる位置（中心軸Ｃから中心軸Ｃに垂直な方向に離れた位置）に設けられている。本実施形態では、各吸入口１２に対応させた４つの略円形状の吐出口１４を、側面１０ｃにそれぞれ配置している。

流通路１６は、１つの吸入口１２と１つの吐出口１４を繋ぐトンネル状の通路として形成されている。従って、本体１０の内部には、４つの流通路１６が形成されている。本実施形態では、各流通路１６は、吸入口１２から中心軸Ｃ方向に沿って直進した後に直角に曲がり、本体１０の遠心方向に向けて直進した後に吐出口１４に到達するように形成されている。すなわち、本実施形態の流通路１６は、中心軸Ｃ方向に形成された軸方向部分１６ａ、および遠心方向に形成された遠心方向部分１６ｂを備えている。また、本実施形態では、流通路１６をこのように形成することで、吸入口１２の方向が中心軸Ｃ方向となり、吐出口１４の方向が遠心方向（中心軸Ｃに垂直な方向）となるようにしている。

仕切部材１８は、側面１０ｃの底面１０ｂ側端部から遠心方向に突出するように設けられた略鍔状（フランジ状）の部材である。仕切部材１８は、本実施形態では略平板状に構成されると共に、側面１０ｃの全周にわたって（本体１０の周方向に連続して）設けられている。そして、仕切部材１８の駆動軸２０側の面である第１の仕切面１８ａは、遠心方向と略平行に構成されている。また、仕切部材１８の先端側の面である第２の仕切面１８ｂは、第１の仕切面１８ａと同様に遠心方向と略平行に構成されると共に、本体１０の底面１０ｂと連続するように構成されている。

次に、攪拌用回転体１の作用について説明する。図２（ａ）は攪拌用回転体１の作用を示した平面図であり、図２（ｂ）は攪拌用回転体１の作用を示した正面図である。攪拌用回転体１は、流体である被攪拌物内において、駆動軸２０に駆動されて中心軸Ｃを中心に回転することにより、被攪拌物を攪拌するものである。流体中に攪拌用回転体１を浸漬して回転させると、流通路１６内に進入した流体も攪拌用回転体１と共に回転することとなる。すると、流通路１６内の流体に遠心力が作用し、図２（ａ）および（ｂ）に示されるように、流通路１６内の流体は攪拌用回転体１の半径方向外側に向けて流動する。

吐出口１４は、吸入口１２よりも攪拌用回転体１の半径方向外側に設けられているため、吐出口１４では吸入口１２よりも強い遠心力が働くこととなる。従って、流体は、攪拌用回転体１が回転している限り吸入口１２から吐出口１４に向けて流動する。すなわち、流通路１６内の流体が吐出口１４から噴出すると共に、外部の流体が吸入口１２から流通路１６内に吸引される。これにより、攪拌用回転体１の周囲の流体には、吐出口１４のある側面１０ｃから放射状に広がる流動と、吸入口１２のある底面１０ｂに向かう流動が発生することとなる。

また、攪拌用回転体１の表面（すなわち、上面１０ａ、底面１０ｂおよび側面１０ｃ）近傍では、粘性の影響により流体が攪拌用回転体１と共に回転することとなるため、この遠心力によっても攪拌用回転体１の周囲の流体は、中心軸Ｃから放射状に広がるように流動することとなる。このとき、上面１０ａ近傍の流体は、図２（ｂ）に示されるように、側面１０ｃの上面１０ａ側近傍の流体と共に吐出口１４からの噴流に引き寄せられて随伴流となるため、遠心方向に比較的スムーズに流動することとなる。そして、この結果、上方（駆動軸２０側）から上面１０ａに向かう流動が発生することとなる。

一方、底面１０ｂ近傍の流体は、仕切部材１８を設けたことによって、吐出口１４からの噴流に引き寄せられにくくなっている。具体的には、側面１０ｃの底面１０ｂ側近傍の流体が吐出口１４からの噴流に引き寄せられることで負圧が生じ、これにより図２（ｂ）に示されるように、吐出口１４からの噴流と仕切部材１８の第１の仕切面１８ａとの間に渦が発生することとなる。そして、この渦により、底面１０ｂ近傍における遠心方向の流動が吐出口１４からの噴流に合流するのが妨げられることとなる。また、この渦は、底面１０ｂ近傍における遠心方向の流動を弱めるように作用することとなる。

この結果、下方（駆動軸２０の反対側）から底面１０ｂに向かう流動は、仕切部材１８を設けたことによって弱められることとなる。すなわち、攪拌用回転体１の下方の流体は、吸入口１２による吸引力だけでなく、吐出口１４からの噴流による吸引力によっても攪拌用回転体１に引き寄せられるが、仕切部材１８を設けたことによって吐出口１４からの噴流による吸引力が低下した分だけ、流動が弱められることとなる。

図３（ａ）は、攪拌用回転体１の使用状態の一例を示した図であり、図３（ｂ）は、仕切部材１８を有しない攪拌用回転体１ａの使用状態の一例を示した図である。これらの図では、容器３０内に収容した被攪拌物１００中に攪拌用回転体１、１ａを配置し、上方の駆動装置４０によって回転させる場合の例を示している。

これらの図に示されるように、被攪拌物１００中で攪拌用回転体１、１ａを回転させることにより、被攪拌物１００内には複雑な循環流が発生することとなる。すなわち、吐出口１４からの噴出等によって攪拌用回転体１、１ａから遠心方向に放射状に広がる流動は、ある程度広がった後に上下に分かれ、一方が上方から攪拌用回転体１ａに向かう流動となり、他方が下方から攪拌用回転体１ａに向かう流動となる。

仕切部材１８を有しない攪拌用回転体１ａでは、上方から攪拌用回転体１ａに向かう流動は、吐出口１４からの噴流による吸引力によって引き寄せられ、下方から攪拌用回転体１ａに向かう流動は、吸入口１２による吸引力および吐出口１４からの噴流による吸引力によって引き寄せられることとなる。従って、上方からの流動よりも下方からの流動の方が、吸入口１２による吸引力の分だけ強いものとなる。また、上方および下方から攪拌用回転体１ａに向かう流動は、攪拌用回転体１ａの回転に伴って旋回流となる。

このような循環流を発生させることによって、容器３０内の被攪拌物１００の略全体に攪拌力を及ぼすことができるため、被攪拌物１００を効率的に攪拌することが可能となる。また、下方から攪拌用回転体１ａに向かう比較的強い旋回流によって容器３０の底部３２に沈降した沈降物を適宜に巻き上げ、吐出口１４からの噴流によって被攪拌物１００中に分散させるといったことが可能となる。

一方、本実施形態の攪拌用回転体１では、上述のように仕切部材１８によって吐出口１４からの噴流による吸引力が下方からの流動に作用しにくくしているため、下方から攪拌用回転体１に向かう旋回流を、攪拌用回転体１ａと比較して弱めることが可能となっている。すなわち、攪拌用回転体１では、攪拌用回転体１の上下に発生する旋回流のバランスを取り、被攪拌物１００中の流動状態を適切に制御することが可能となっている。

これにより、攪拌用回転体１の下方（先端側）に発生する旋回流が強くなりすぎないようにすることができるため、例えば容器３０の底部３２に小石や砂等が存在するような場合にも、これらが旋回流と共に回転し、容器３０の底部３２を摩耗させるといった不具合を防止することが可能となる。また、攪拌用回転体１の回転数を落とす必要がないため、必要な強さの循環流を適宜に維持したまま、下方の旋回流のみを弱めることができる。すなわち、吸入口１２への流動および吐出口１４からの流動の強さを確保することができるため、全体的な攪拌力を落とすことなく、下方の旋回流を弱めることが可能となっている。

特に、本実施形態では、仕切部材１８を略鍔状に構成することで、吐出口１４からの噴流を仕切部材１８が阻害しないようにしているため、仕切部材１８を設けたことによって本体１０の有する攪拌力が低下しないようになっている。また、仕切部材１８を略鍔状に構成することにより、被攪拌物１００中における回転抵抗を小さくすることができるため、攪拌に要する電力費等の上昇を抑制することが可能となっている。

この結果、被攪拌物１００を収容している容器３０等の内部の状況や、被攪拌物１００の性状、被攪拌物１００中の含有物等の状態等に制限されることなく、適切な循環流を発生させることが可能となる。すなわち、被攪拌物１００の状態に影響されることなく、効率的な攪拌を行うことができる。

なお、被攪拌物１００中における攪拌用回転体１の姿勢は、図３（ａ）に示した吸入口１２を下方に向ける姿勢に限定されるものではなく、例えば吸入口１２を上方に向ける姿勢や側方に向ける姿勢等、その他の姿勢であってもよいことはいうまでもない。また、図１（ｂ）に示した仕切部材１８の厚みＴ、遠心方向の突出量Ｐ、および中心軸Ｃ方向における吐出口１４と仕切部材１８（第１の仕切面１８ａ）の間の距離Ｄ１は、特に限定されるものではなく、所望の流動状態に応じて適宜に設定すればよい。すなわち、仕切部材１８の寸法および位置を調整することで、旋回流を弱める程度を調整することができる。

次に、攪拌用回転体１のその他の形態について説明する。図４（ａ）〜（ｃ）、図５（ａ）〜（ｄ）および図６（ａ）〜（ｄ）は、仕切部材１８のその他の形態の例を示した図である。なお、図４（ａ）〜（ｃ）は、平面図であり、図５（ａ）〜（ｄ）および図６（ａ）〜（ｄ）は、正面図（側面図）である。また、図５（ａ）および（ｂ）では、攪拌用回転体１の一部を断面で示している。

仕切部材１８の形状は、特に限定されるものではなく、種々の形状を採用することができる。例えば図４（ａ）に示されるように、仕切部材１８は、遠心方向の突出量Ｐが本体１０の周方向に沿って変化する形状に構成されるものであってもよい。また、仕切部材１８は、本体１０の周方向の全周にわたって設けられるものに限定されず、例えば図４（ｂ）に示されるように、本体１０の周方向において部分的に設けられるものであってもよい。換言すれば、複数の仕切部材１８を本体１０の周方向に配列するようにしてもよい。

また、例えば図４（ｃ）に示されるように、仕切部材１８に複数の貫通孔１８ｃを設けるようにしてもよい。さらに、図示は省略するが、メッシュ状の部材から仕切部材１８を構成するようにしてもよい。このように、仕切部材１８の寸法および位置の設定に加え、仕切部材１８の形状を適宜に設定することにより、攪拌用回転体１の周囲の流動状態をより細やかに制御することが可能となる。

また、仕切部材１８は、図５（ａ）および（ｂ）に示されるように、第１の仕切面１８ａまたは第２の仕切面１８ｂに凸部１８ｄを有するものであってもよい。第１の仕切面１８ａに適宜の構成の凸部１８ｄを設けることで、吐出口１４からの噴流と第１の仕切面１８ａの間における渦の発生状況を適宜に制御することが可能となる。また、第２の仕切面１８ｂに適宜の構成の凸部１８ｄを設けることで、本体１０の底面１０ｂ近傍および第２の仕切面１８ｂ近傍の流動の状態を適宜に制御することが可能となる。

なお、凸部１８ｄは、図５（ａ）および（ｂ）に示されるように第１の仕切面１８ａまたは第２の仕切面１８ｂの全周にわたり連続して設けられるものであってもよいし、断続して設けられるものであってもよい。また、凸部１８ｄの形状、位置および個数が特に限定されないことはいうまでもない。また、凸部１８ｄに代えて、凹部（窪み）を第１の仕切面１８ａまたは第２の仕切面１８ｂに設けるようにしてもよい。

また、仕切部材１８は、図５（ｃ）に示されるように、曲折した部材から構成されるものであってもよい。また、図５（ｄ）に示されるように、本体１０の周方向に複数の仕切部材１８を配列するようにした場合、各仕切部材１８の中心軸Ｃ方向における位置をずらすようにしてもよい。このように、第１の仕切面１８ａおよび第２の仕切面１８ｂに凹凸形状や段差、傾き等を適宜に設けることにより、攪拌用回転体１の周囲の流動状態をより細やかに制御することが可能となる。

また、仕切部材１８は、第２の仕切面１８ｂが本体１０の底面１０ｂと連続するものに限定されず、第２の仕切面１８ｂが底面１０ｂと連続しないものであってもよい。この場合、例えば図６（ａ）に示されるように、本体１０の側面１０ｃの中間部から仕切部材１８を突出させるようにしてもよいし、図６（ｂ）に示されるように、中心軸Ｃ方向に突出した後に遠心方向に突出する形状に仕切部材１８を構成するようにしてもよい。このように、中心軸Ｃ方向における吐出口１４と第１の仕切面１８ａの間の距離Ｄ１に加え、中心軸Ｃ方向における吸入口１２と第２の仕切面１８ｂの間の距離Ｄ２を適宜に設定することにより、攪拌用回転体１の周囲の流動状態をより細やかに制御することが可能となる。

また、仕切部材１８は、図６（ｃ）に示されるように、例えば棒状の接続部１８ｅを介して本体１０に接続され、本体１０との間に隙間Ｇが形成された状態で設けられるものであってもよい。このように、本体１０と仕切部材１８の間に隙間Ｇを設けることにより、吐出口１４からの噴流と第１の仕切面１８ａの間における渦の発生状況を制御することが可能となる。

なお、この場合の仕切部材１８は、図６（ｃ）に示されるように、本体１０に対して中心軸Ｃ方向に離隔して設けられるものであってもよいし、遠心方向に離隔して設けられるものであってもよい。また、隙間Ｇの大きさおよび形状、ならびに接続部１８ｅの形状および個数が特に限定されないことは、いうまでもない。

また、仕切部材１８は、遠心方向に略平行な方向に突出するものに限定されず、図６（ｄ）に示されるように、遠心方向に対して角度を有する方向（斜め方向）に本体１０から突出するように設けられるものであってもよい。このように、仕切部材１８の突出方向を調整することにより、攪拌用回転体１の周囲の流動状態をより細やかに制御することが可能となる。

なお、この場合の仕切部材１８は、本体１０から斜め方向に突出した後に遠心方向または中心軸Ｃ方向に突出するものであってもよいし、本体１０から遠心方向または中心軸Ｃ方向に突出した後に斜め方向に突出するものであってもよい。また、図６（ｄ）では、仕切部材１８を吐出口１４の反対側に向けて斜めに突出させた場合の例を示しているが、仕切部材１８を吐出口１４側に向けて斜めに突出させるようにしてもよいことはいうまでもない。

このように、仕切部材１８の形状、寸法および位置を適宜に設定することで、攪拌用回転体１の周囲の流動状態を制御して被攪拌物１００内に適切な循環流を発生させ、効率的な攪拌を行うことが可能となる。なお、仕切部材１８は、被攪拌物１００に対する全体的な攪拌力を維持するという観点からは、上述のように吐出口１４からの噴流を阻害しない形状のものであることが好ましい。具体的には、仕切部材１８は、吐出口１４の方向から見た場合に、吐出口１４と重ならない形状のものであることが好ましい。さらに、被攪拌物１００の性状（例えば、粘性）によっては、仕切部材１８は、吐出口１４に繋がる流通路１６（遠心方向部分１６ｂ）の内壁と連続する面を有しないことが好ましい。また、攪拌に要する動力費を削減するという観点からは、仕切部材１８は、被攪拌物１００中における回転抵抗を増大させない形状であることが好ましい。具体的には、仕切部材１８は、中心軸Ｃと平行な断面の形状および位置が本体１０の周方向に沿って略一定となる形状であることが好ましい。

図７（ａ）〜（ｄ）は、本体１０のその他の形態の例を示した図である。なお、図７（ａ）〜（ｃ）は、正面図であり、図７（ｄ）は、断面図である。本体１０の形状は特に限定されるものではなく、種々の形状を採用することができる。例えば図７（ａ）に示されるように、本体１０は、略半球と略円柱を組み合わせた略砲弾形状に構成されるものであってもよい。本体１０をこのように構成することで、上方（駆動軸２０側）からの流動をよりスムーズに吐出口１４からの噴流に合流させることが可能となる。

また、本体１０は、図７（ｂ）に示されるように、吸入口１２の一部（この例では、４つの吸入口１２のうちの２つ）が上面１０ａ（駆動軸２０側）に設けられるものであってもよい。また、図７（ｃ）に示されるように、本体１０は、吸入口１２が底面１０ｂおよび上面１０ａにそれぞれ設けられ、吐出口１４が上面１０ａの吸入口１２および底面１０ｂの吸入口１２と繋がるように構成されるであってもよい。このように、底面１０ｂだけでなく上面１０ａにも吸入口１２を設けることで、被攪拌物１００中の流動状態をより適切に制御することが可能となる。

また、本体１０は、図７（ｄ）に示されるように、駆動軸２０に設けられた軸部流通路２２と流通路１６が繋がるように構成されるものであってもよい。この場合、軸部流通路２２を介して被攪拌物１００の外部の各種気体や液体、固体等を流通路１６内に吸引し、吐出口１４から被攪拌物１００と共に噴出させることで、各種気体等を被攪拌物１００中に混合、分散または溶解させることが可能となる。本実施形態では特に、仕切部材１８によって吐出口１４の近傍に渦を発生させるようにしているため、各種気体等の混合、分散または溶解を促進することが可能となっている。また、被攪拌物１００に混入させた気泡を効率的にマイクロバブル化することが可能となっている。

その他、図示は省略するが、本体１０の形状は、例えば球状や半球状、多角柱状等、その他の任意の形状を採用することができる。また、吸入口１２および吐出口１４の形状（断面形状）、ならびに流通路１６の断面形状は、円形状に限定されるものではなく、例えば楕円形状や多角形状等、その他の形状であってもよい。また、吸入口１２および吐出口１４の方向は、中心軸Ｃ方向または遠心方向に対して角度を有する方向（斜め方向）であってもよい。また、流通路１６は、滑らかに湾曲した曲線状の通路として構成されるものであってもよいし、吸入口１２と吐出口１４を直線的に繋ぐように構成されるものであってもよい。

また、本実施形態では、本体１０の流通路１６以外の部分を中実に構成しているが、本体１０の流通路１６以外の部分を中空状に構成するようにしてもよい。また、本体１０を構成する材質は、特に限定されるものではなく、例えば金属やセラミックス、樹脂、ゴム、木材等、使用条件に応じた適宜の材質を採用することができる。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態に係る攪拌用回転体２について説明する。図８（ａ）は、攪拌用回転体２の平面図であり、図８（ｂ）は、攪拌用回転体２の正面図（側面図も同一）であり、図８（ｃ）は、攪拌用回転体２の底面図である。本実施形態の攪拌用回転体２は、仕切部材１８を吐出口１４に対して吸入口１２の反対側に設けるようにしたものであり、その他の構成は第１の実施形態の攪拌用回転体１と同一である。従って、以下の説明では、第１の実施形態と同一の部分については同一の部号を付すと共にその説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。

図８（ａ）〜（ｃ）に示されるように、本実施形態の仕切部材１８は、側面１０ｃの上面１０ａ側端部から遠心方向に突出するように設けられた略鍔状の部材である。仕切部材１８の駆動軸２０側の面である第１の仕切面１８ａは、遠心方向と略平行に構成されると共に、本体１０の上面１０ａと連続するように構成されている。また、仕切部材１８の先端側の面である第２の仕切面１８ｂは、本実施形態では吐出口１４側の面となり、遠心方向と略平行に構成されている。

図９は、攪拌用回転体２の使用状態の一例を示した図である。図９に示されるように、本実施形態では、吐出口１４よりも上方に位置する仕切部材１８と吐出口１４からの噴流との間に渦が発生することとなり、これにより、吐出口１４からの噴流による吸引力が上方からの流動に作用しにくくなっている。従って、上方から攪拌用回転体２に向かう旋回流は、上面１０ａに吸入口１２を設けていないことから、きわめて弱いものとなり、この結果、攪拌用回転体２よりも上方には弱い流動の循環流が発生することとなる。

一方、攪拌用回転体２よりも下方では、上方の循環流が弱くなったことに伴って、循環流の流動が促進されることとなる。この結果、下方から攪拌用回転体２に向かう旋回流はより強いものとなり、攪拌用回転体２から放射状に広がる流動は、この強い旋回流によって比較的早い段階で下方へと引き寄せられることとなる。すなわち、本実施形態では、攪拌用回転体２の下方、すなわち先端側に強い循環流を積極的に発生させると共に、この強い循環流の発生する範囲が遠心方向において狭められるようになっている。

従って、本実施形態の攪拌用回転体２によれば、攪拌用回転体２の下方の特定の領域に対し、より強い攪拌力を略集中的に及ぼすことが可能となっている。これにより、例えば被攪拌物１００の乳化や、容器３０の底部３２に堆積した沈降物の分散等を迅速且つ効率的に行うことが可能となる。また、仕切部材１８の寸法、形状および位置を調整することで、より強い攪拌力が及ぼされる領域の範囲、およびこの領域における攪拌力の強さを調整することができるため、被攪拌物１００の性状等に応じた流動状態を被攪拌物１００中に生成し、効率的な攪拌を行うことが可能となっている。

なお、第１の実施形態において説明した仕切部材１８および本体１０のその他の形態を、本実施形態においても適用可能であることはいうまでもない。また、第１の実施形態と同様に、被攪拌物１００中における攪拌用回転体２の姿勢は、特に限定されるものではない。

＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態に係る攪拌用回転体３について説明する。図１０（ａ）は、攪拌用回転体３の平面図であり、図１０（ｂ）は、攪拌用回転体３の正面図（側面図も同一）であり、図１０（ｃ）は、攪拌用回転体３の底面図である。本実施形態の攪拌用回転体３は、仕切部材１８を吐出口１４に対して吸入口１２側およびその反対側の両方に設けるようにしたものであり、その他の構成は第１または第２の実施形態の攪拌用回転体１または２と同一である。従って、以下の説明では、第１または第２の実施形態と同一の部分については同一の部号を付すと共にその説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。

図１０（ａ）〜（ｃ）に示されるように、本実施形態では、仕切部材１８は、側面１０ｃの底面１０ｂ側端部および上面１０ａ側端部の両方に設けられている。また、本実施形態では、２つの仕切部材１８は略同一形状に構成されており、底面１０ｂ側の仕切部材１８は、第２の仕切面１８ｂが底面１０ｂと連続するように構成され、上面１０ａ側の仕切部材１８は、第１の仕切面１８ａが上面１０ａと連続するように構成されている。

図１１は、攪拌用回転体３の使用状態の一例を示した図である。図１１に示されるように、本実施形態では、吐出口１４からの噴流と上下の仕切部材１８との間にそれぞれ渦が発生することとなり、これにより、吐出口１４からの噴流による吸引力は、上方からの流動および下方からの流動のいずれにも作用しにくくなっている。

従って、下方から攪拌用回転体３に向かう旋回流および上方から攪拌用回転体３に向かう旋回流は、いずれも弱いものとなり、この結果、攪拌用回転体２から放射状に広がる流動がより遠方まで到達することが可能となる。すなわち、本実施形態では、攪拌用回転体３の上下の旋回流による影響を受けにくくすることで、攪拌用回転体２から放射状に広がる流動の直進性を高め、より遠方まで到達させることを可能としている。

従って、本実施形態の攪拌用回転体３によれば、遠心方向により広い範囲にわたって攪拌力を及ぼすことが可能となっている。これにより、例えば容器３０の幅方向寸法が大きいような場合にも、被攪拌物１００の略全体に攪拌力を及ぼすことができるため、効率的な攪拌を行うことが可能となっている。また、被攪拌物１００の略全体に攪拌力を及ぼしながらも、攪拌用回転体３の上下の旋回流が強くなりすぎないようにすることができるため、例えば容器３０の底部３２の摩耗といった強い旋回流に起因する不具合を防止することが可能となっている。

また、２つの仕切部材１８の寸法、形状および位置を調整することで、放射状に広がる流動の到達範囲および上下の旋回流の強さを調整することができるため、容器３０の形状等に応じた流動状態を被攪拌物１００中に生成し、効率的な攪拌を行うことが可能となっている。さらに、２つの仕切部材１８の寸法、形状および位置を適宜に異ならせることで、上下の旋回流のバランスを調整することができる。

なお、第１の実施形態において説明した仕切部材１８および本体１０のその他の形態を、本実施形態においても適用可能であることはいうまでもない。また、第１の実施形態と同様に、被攪拌物１００中における攪拌用回転体３の姿勢は、特に限定されるものではない。

＜第４の実施形態＞
次に、本発明の第４の実施形態に係る攪拌用回転体４について説明する。図１２（ａ）は、攪拌用回転体４の平面図であり、図１２（ｂ）は、攪拌用回転体４の正面図（側面図も同一）であり、図１２（ｃ）は、攪拌用回転体４の底面図である。本実施形態の攪拌用回転体４は、第１〜第３の実施形態の攪拌用回転体１〜３に調整部材１９を追加したものであり、その他の構成は第１〜第３の実施形態の攪拌用回転体１〜３と同一である。従って、以下の説明では、第１〜第３の実施形態と同一の部分については同一の符号を付すと共にその説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。

図１２（ａ）〜（ｃ）に示す例では、仕切部材１８は、第１の実施形態の攪拌用回転体１と同様に、側面１０ｃの底面１０ｂ側端部に設けられ、第２の仕切面１８ｂが底面１０ｂと連続するように構成されている。そして、調整部材１９は、仕切部材１８の吐出口１４側の面である第１の仕切面１８ａの外周端部から吐出口１４側に向けて突出する略四角柱状の部材であり、本体１０の周方向に沿って複数が配列されている。換言すれば、調整部材１９は、本体１０の周方向に断続して設けられている。

このように、調整部材１９を断続して設けることで、攪拌用回転体４の周辺の流動を適宜にかき乱すことができるため、吐出口１４の周辺における流動や渦の発生状況をより適切な状態とすることが可能となる。また、調整部材１９の仕切部材１８からの突出量Ｐａや調整部材１９の間隔Ｓを調整することで、攪拌用回転体４の周辺の流動状態をより細やかに調整し、所望の流動状態を生成することができる。

また、図１２（ｂ）に示されるように、吐出口１４の方向から見た場合に調整部材１９が部分的に吐出口１４と重なるようにすることで、吐出口１４からの噴流を、流動方向を変更することなく適宜に攪乱することができる。これにより、全体的な攪拌力を維持したまま、例えば駆動軸２０の軸部流通路２２（図７（ｄ）参照）を介して被攪拌物１００中に混入した各種気体、液体または固体等の混合、分散または溶解をさらに効率化したり、マイクロバブルの生成能力をさらに高めたりすることが可能となる。

図１３（ａ）〜（ｃ）、図１４（ａ）〜（ｃ）および図１５（ａ）〜（ｃ）は、攪拌用回転体４のその他の形態の例を示した図である。なお、図１３（ａ）および（ｂ）、図１４（ａ）および（ｂ）ならびに図１５（ａ）〜（ｃ）は、正面図（側面図）であり、図１３（ｃ）および図１４（ｃ）は、平面図である。

調整部材１９の形状は特に限定されるものではなく、種々の形状を採用することができる。調整部材１９は、例えば図１３（ａ）に示されるように、略三角形の平板状に構成されるものであってもよいし、図示は省略するが、例えば円柱状や円錐状等のその他の形状に構成されるものであってもよい。また、調整部材１９は、中心軸Ｃ方向と平行な方向に突出するものに限定されず、中心軸Ｃに対して角度を有する方向（斜め方向）に突出するものであってもよい。

また、例えば図１３（ｂ）に示されるように、調整部材１９の大きさ、形状または間隔を本体１０の周方向の位置に応じて変更するようにしてもよい。この場合、図示は省略するが、吐出口１４の方向から見た場合に調整部材１９と吐出口１４が完全に重ならないようにしてもよい。すなわち、調整部材１９は、吐出口１４の方向から見た場合に吐出口１４と部分的に重なるものであってもよいし、完全に重ならないものであってもよい。また、本体１０および仕切部材１８に対する調整部材１９の位置は、特に限定されるものではなく、任意の位置に設けることができる。さらに、例えば図１３（ｃ）に示されるように、調整部材１９を複数列に配置するようにしてもよい。

また、調整部材１９は、例えば図１４（ａ）または（ｂ）に示されるように、メッシュ状に構成されるものであってもよい。この場合にも、メッシュ状でない調整部材１９を本体１０の周方向に断続して設けた場合と同等の効果を奏することができる。なお、この場合、図１４（ａ）または（ｂ）に示されるように、メッシュ状の調整部材１９を本体１０の周方向に連続して設けるようにしてもよいし、図示は省略するが、メッシュ状の調整部材１９を本体１０の周方向に断続して設けるようにしてもよい。また、メッシュ状の調整部材１９を複数列または複数層に重ねて配置するようにしてもよいし、メッシュ状の調整部材１９とメッシュ状でない調整部材１９とを組み合わせるようにしてもよい。

また、調整部材１９を設ける場合においても、仕切部材１８の構成は特に限定されるものではなく、第１の実施形態において説明したような各種構成を採用することができる。例えば、図１４（ｃ）に示されるように、本体１０の周方向に沿って複数の仕切部材１８を配列し、仕切部材１８ごとに調整部材１９を設けるようにしてもよい。

また、仕切部材１８は、例えば図１５（ａ）に示されるように、吐出口１４に対して吸入口１２の反対側に設けられるものであってもよいし、例えば図１５（ｂ）および（ｃ）に示されるように、吐出口１４に対して吸入口１２側およびその反対側の両方に設けられるものであってもよい。すなわち、第２の実施形態の攪拌用回転体２または第３の実施形態の攪拌用回転体３に調整部材１９を設けるようにしてもよい。

なお、攪拌用回転体３に調整部材１９を設ける場合、調整部材１９は、例えば図１５（ｂ）に示されるように、吐出口１４の両側の仕切部材１８を繋ぐように設けられるものであってもよいし、例えば図１５（ｃ）に示されるように、吐出口１４の両側の仕切部材１８ごとに独立して設けられるものであってもよい。

＜第５の実施形態＞
次に、本発明の第５の実施形態に係る攪拌装置５について説明する。本実施形態の攪拌装置５は、第１〜４の実施形態の攪拌用回転体１〜４を中心軸Ｃ方向に複数連結したものである。図１６は、攪拌装置５の正面図（側面図）であり、駆動軸２０を介して３つの攪拌用回転体１〜３を連結した例を示している。

このように、複数の攪拌用回転体１〜４を回転軸方向に連結することで、攪拌効率をさらに向上させることが可能であり、特に、被攪拌物１００を収容する容器３０の深さが深いような場合に効果的である。なお、攪拌装置５は、攪拌用回転体１〜４のうち、同一の構成のものを複数連結したものであってもよいし、異なる構成のものを複数連結したものであってもよい。すなわち、例えば容器３０の深さ等、中心軸Ｃ方向の位置に応じて適切な構成の攪拌用回転体１〜４を選択し、配置することで、さらに攪拌効率を向上させることが可能となる。また、連結する攪拌用回転体１〜４の個数が限定されないことは、いうまでもない。

以上説明したように、上記第１〜第４の実施形態に係る攪拌用回転体１〜４は、回転軸（中心軸Ｃ）を中心に回転する本体１０と、本体１０の表面に設けられる吸入口１２と、本体１０の表面において吸入口１２よりも回転軸から遠心方向外側の位置に設けられる吐出口１４と、吸入口１２と吐出口１４を繋ぐ流通路１６と、吐出口１４に対する回転軸方向の一側または他側において本体１０から突出するように設けられる仕切部材１８と、を備えている。

このような構成とすることで、吸入口１２側（先端側）またはその反対側（駆動軸２０側）から攪拌用回転体１〜４に向かう流動と、吐出口１４からの噴流により攪拌用回転体１〜４から放射状に広がる流動とを適宜に隔絶することが可能となるため、被攪拌物１００中の流動状態を所望の流動状態に制御することができる。これにより、被攪拌物１００の状態によらず効率的な攪拌を行うことが可能となる。

また、仕切部材１８は、吐出口１４の方向から見た場合に吐出口１４と重ならない形状に構成されることが好ましい。このようにすることで、吐出口１４からの噴流を阻害しないようにすることが可能となるため、被攪拌物１００に対する全体的な攪拌力を維持したまま、被攪拌物１００中に適切な流動状態を発生されることができる。

また、攪拌用回転体１では、仕切部材１８は、吐出口１４と吸入口１２の間に設けられている。このようにすることで、吸入口１２側（先端側）から攪拌用回転体１に向かう流動を適宜に弱め、被攪拌物１００中の流動状態を所望の流動状態に制御することができる。

また、攪拌用回転体２では、仕切部材１８は、吐出口１４に対して吸入口１２の反対側に設けられている。このようにすることで、吸入口１２の反対側（駆動軸２０側）から攪拌用回転体２に向かう流動を適宜に弱め、被攪拌物１００中の流動状態を所望の流動状態に制御することができる。

また、攪拌用回転体３では、仕切部材１８は、吐出口１４に対して回転軸（中心軸Ｃ）方向の両側に設けられている。このようにすることで、吸入口１２側（先端側）およびその反対側（駆動軸２０側）から攪拌用回転体１〜４に向かう流動を適宜に弱め、被攪拌物１００中の流動状態を所望の流動状態に制御することができる。

また、仕切部材１８は、本体１０の周方向に連続して設けられるものであってもよい。このようにすることで、吸入口１２側（先端側）またはその反対側（駆動軸２０側）から攪拌用回転体１〜４に向かう流動と、吐出口１４からの噴流により攪拌用回転体１〜４から放射状に広がる流動とをより効果的に隔絶することができる。

また、仕切部材１８は、回転軸（中心軸Ｃ）と平行な断面の形状および位置が本体１０の周方向に沿って略一定となる形状に構成されるものであってもよい。このようにすることで、攪拌用回転体１〜４の回転抵抗を増大させることなく、被攪拌物１００中の流動状態を所望の流動状態に制御することができる。

また、攪拌用回転体４は、仕切部材１８から吐出口１４側に向けて突出する調整部材１９を備え、調整部材１９は、本体１０の周方向に断続して設けられている、または仕切部材１８から吐出口１４側に向けて突出するメッシュ状に構成されている。このようにすることで、攪拌用回転体４の周辺の流動を適宜にかき乱すことが可能となるため、攪拌用回転体４の周辺の流動状態をより細やかに調整し、所望の流動状態を生成することができる。また、被攪拌物１００中に混入した各種気体、液体または固体等の混合、分散および溶解、ならびにマイクロバブルの生成をより効率的に行うことができる。

また、上記第５の実施形態に係る攪拌装置５は、攪拌用回転体１〜４を、回転軸（中心軸Ｃ）方向に複数配置して構成されている。このような構成とすることで、攪拌用回転体１〜４を適宜に組み合わせて配置し、より効率的な攪拌を行うことができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の攪拌用回転体および攪拌装置は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。また、上記実施形態において示した作用および効果は、本発明から生じる最も好適な作用および効果を列挙したものに過ぎず、本発明による作用および効果は、これらに限定されるものではない。

本発明の攪拌用回転体および攪拌装置は、各種流体の攪拌や混合、分散等の分野で利用することができる。

１、２、３、４ 攪拌用回転体
５ 攪拌装置
１０ 本体
１２ 吸入口
１４ 吐出口
１６ 流通路
１８ 仕切部材
１９ 調整部材
Ｃ 中心軸

Claims (8)

1. 回転軸を中心に回転する本体と、
   前記本体の表面に設けられる吸入口と、
   前記本体の表面において前記吸入口よりも前記回転軸から遠心方向外側の位置に設けられる吐出口と、
   前記吸入口と前記吐出口を繋ぐ流通路と、
   前記吐出口に対する前記回転軸方向の一側または他側において前記本体から突出するように設けられる仕切部材と、を備え、
   前記仕切部材は、前記吐出口と前記吸入口の間に設けられることを特徴とする、
   攪拌用回転体。
2. 回転軸を中心に回転する本体と、
   前記本体の表面に設けられる吸入口と、
   前記本体の表面において前記吸入口よりも前記回転軸から遠心方向外側の位置に設けられる吐出口と、
   前記吸入口と前記吐出口を繋ぐ流通路と、
   前記吐出口に対する前記回転軸方向の一側または他側において前記本体から突出するように設けられる仕切部材と、を備え、
   前記仕切部材は、前記吐出口に対して前記回転軸方向の両側に設けられることを特徴とする、
   攪拌用回転体。
3. 前記仕切部材は、前記吐出口の方向から見た場合に前記吐出口と重ならない形状に構成されることを特徴とする、
   請求項１または２に記載の攪拌用回転体。
4. 前記仕切部材は、前記本体の周方向に連続して設けられることを特徴とする、
   請求項１乃至３のいずれかに記載の攪拌用回転体。
5. 前記仕切部材は、前記回転軸と平行な断面の形状および位置が前記本体の周方向に沿って略一定となる形状に構成されることを特徴とする、
   請求項１乃至４のいずれかに記載の攪拌用回転体。
6. ）
   前記仕切部材から前記吐出口側に向けて突出する調整部材を備え、
   前記調整部材は、前記本体の周方向に断続して設けられることを特徴とする、
   請求項１乃至５のいずれかに記載の攪拌用回転体。
7. 前記仕切部材から前記吐出口側に向けて突出するメッシュ状の調整部材を備えることを特徴とする、
   請求項１乃至６のいずれかに記載の攪拌用回転体。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載の攪拌用回転体を、前記回転軸方向に複数配置して構成されることを特徴とする、
   攪拌装置。

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