JP6748384B2 - 温度調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体その他の各種流体を加熱または冷却して温度を調整する温度調整装置に関する。

従来、例えば恒温槽等において液体や気体等の槽内の流体を加熱または冷却する場合、槽内に熱交換器やヒータ等を配置する手法や、槽外に設けた加熱装置または冷却装置に配管を通じて流体を送出し、流体を加熱または冷却した後に再び槽内に戻すといった手法が、一般に採用されている（例えば、特許文献１参照）。また、槽（容器）の外壁をジャケット構造とし、ジャケット内に温水や冷水等の熱媒体を供給することで、槽内の流体を加熱または冷却する手法等も存在している（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１１−２５８８６５号公報 特開２００９−２７４０１７号公報

しかしながら、従来の加熱手法または冷却手法では、加熱または冷却された流体が槽内の特定の部位に滞留しやすいことから、槽内に温度むらが生じ易いという問題があった。このため、一般にこのような装置では、攪拌翼等によって槽内に適宜の流動を発生させることで温度むらを低減するようにしているが、構造が複雑となる割に温度むらを十分に解消することは難しく、槽内全体を効率的に加熱または冷却することは困難であった。

本発明は、斯かる実情に鑑み、効率的な加熱または冷却を簡便に行うことが可能な温度調整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回転体と、前記回転体における所定の対向面に対向して配置される対向体と、前記回転体の表面に設けられる吸入口と、前記回転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、前記回転体に設けられ、前記吸入口と前記吐出口を繋ぐ流通路と、前記対向体に設けられ、周囲を加熱または冷却する加熱冷却装置と、を備えることを特徴とする、温度調整装置である。

（２）本発明はまた、前記流通路の途中には、前記対向面において開口する開口部が形成されることを特徴とする、上記（１）に記載の温度調整装置である。

（３）本発明はまた、前記流通路は、前記回転軸の遠心方向外側に向かうように形成された遠心方向部分を有し、前記開口部は、前記遠心方向部分に設けられることを特徴とする、上記（２）に記載の温度調整装置である。

（４）本発明はまた、前記吐出口および前記吸入口の少なくとも一方は、前記対向面に設けられることを特徴とする、上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の温度調整装置である。

（５）本発明はまた、前記対向体は、前記回転軸を中心に回転しないように固定配置さ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温度調整装置である。

（６）本発明はまた、前記対向体は、温度調整の対象物を収容する容器の一部から構成さ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温度調整装置である。

（７）本発明はまた、前記対向体において前記対向面に対向する面および前記対向面の少なくとも一方には、凹凸形状が形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温度調整装置である。

本発明に係る温度調整装置によれば、効率的な加熱または冷却を簡便に行うことが可能という優れた効果を奏し得る。

（ａ）温度調整装置の一例を示した正面図である。（ｂ）同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 （ａ）回転体を示した平面図である。（ｂ）回転体を示した正面図（側面図も同一）である。（ｃ）回転体を示した底面図である。 （ａ）対向体を示した平面図である。（ｂ）対向体を示した正面図である。（ｃ）対向体の配置を示した正面図である。 （ａ）回転体および対向体の作動を示した平面図である。（ｂ）回転体および対向体の作動を示した正面図である。（ｃ）同図（ａ）のＢ−Ｂ線断面を拡大して示した断面図である。 （ａ）および（ｂ）温度調整装置の使用例を示した概略図である。 （ａ）開口部を部分的に設けた場合の一例を示した断面図である。（ｂ）および（ｃ）第１の対向面および第２の対向面をそれぞれ略円錐状に構成した場合の例を示した断面図である。 （ａ）および（ｂ）第１の対向面および第２の対向面の間の隙間の大きさが変化するように構成した場合の例を示した図である。（ｃ）対象流体の外部の各種物体を流通路に導入する導入路を設けた場合の一例を示した断面図である。 （ａ）〜（ｄ）第１の対向面または第２の対向面に凹凸形状を形成した場合の例を示した図である。 （ａ）〜（ｃ）凹部および凸部の遠心方向における配置の例を示した図である。（ｄ）第１の対向面および第２の対向面の外周部に外周壁を設けた場合の一例を示した図である。（ｅ）第１の対向面と第２の対向面の間と外部を繋ぐ貫通孔を対向体に形成するようにした場合の一例を示した図である。 （ａ）〜（ｃ）開口部の進行方向逆側縁部および進行方向側縁部を第２の対向面側に向けて間隔が漸次拡大するように形成した場合の例を示した図である。（ｄ）開口部の進行方向逆側縁部および進行方向側縁部に突出部を設けた場合の一例を示した図である。 （ａ）〜（ｃ）回転体および対向体のその他の配置構成の例を示した正面図である。 （ａ）対向体の両側に吸入口を兼用する回転体を配置するようにした場合の一例を示した正面図である。（ｂ）同例の断面図である。 （ａ）および（ｂ）対象流体を収容した容器の一部を対向体とした場合の例を示した概略図である。 （ａ）加熱冷却装置を回転体にも設けるようにした場合の一例を示した正面図である。（ｂ）加熱冷却装置を設けた２つの回転体の一方を対向体とした場合の一例を示した正面図である。 （ａ）対向体に加熱冷却能力を調整する調整部材を設けるようにした場合の一例を示した正面図である。（ｂ）同図（ａ）のＥ−Ｅ線断面図である。 （ａ）吐出口が設けられた回転体の側面を第１の対向面とした場合の一例を示した正面図である。（ｂ）同例の底面図である。（ｃ）同図（ｂ）のＦ−Ｆ線断面図である。 （ａ）対向体を吸入口が設けられた底面に対向するように配置した場合の一例を示した正面図である。（ｂ）、対向体を吸入口と吐出口の間の面に対向するように配置した場合の一例を示した正面図である。（ｃ）対向体を回転体の上面、底面および側面の全てに対向するように配置した場合の一例を示した正面図である。

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。

まず、本実施形態に係る温度調整装置１の構造について説明する。図１（ａ）は、温度調整装置１の一例を示した正面図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。これらの図に示されるように、温度調整装置１は、回転する回転体１０と、回転体１０に対向して配置される対向体２０と、対向体２０に設けられた加熱冷却装置３０と、回転体１０を回転駆動する駆動装置４０と、回転体１０と駆動装置４０を接続する駆動軸５０と、を備えている。

温度調整装置１では、回転体１０は駆動軸５０の先端部に接続されており、この回転体１０の先に対向体２０が配置されている。対向体２０は、回転体１０の外側において駆動軸５０と略平行に配置された２つの棒状の固定部材６０の先端部に接続されており、これら２つの固定部材６０の基端部は、駆動装置４０のケーシングに固定されたブラケット６２に固定されている。すなわち、本実施形態では、回転体１０は駆動装置４０に駆動されて回転するが、対向体２０は回転しないように固定されている。

図２（ａ）は、回転体１０を示した平面図であり、同図（ｂ）は、回転体１０を示した正面図（側面図も同一）であり、同図（ｃ）は、回転体１０を示した底面図である。これらの図に示されるように、回転体１０は、略砲弾形状、詳細には円柱の上面１０ａを球面状に構成した形状、換言すれば円柱と半球を組み合わせた形状に構成されている。回転体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。

回転体１０の球面状の上面１０ａの中心には、駆動軸５０が接続される接続部１１が設けられている。従って、回転体１０は、駆動装置４０に駆動されて中心軸Ｃを回転軸として回転するように構成されている。なお、駆動軸５０と接続部１１の接続方法は、例えばネジや係合等、既知のいずれの方法であってもよい。

また、回転体１０は、表面に設けられた複数の吸入口１２と、吸入口１２と同様に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を繋ぐように回転体１０の内部に形成された流通路１６と、を備えている。回転体１０の底面１０ｂは、中心軸Ｃと略直交する略円形の平面状に形成されており、対向体２０に対向する第１の対向面１８を構成している。そして、流通路１６の途中には、この第１の対向面１８において開口する開口部１９が形成されている。

吸入口１２は、上面１０ａにおける接続部１１の周囲（すなわち、回転体１０の駆動軸５０側）に設けられている。本実施形態では、４つの円形状の吸入口１２を、中心軸Ｃを中心とする円周上に等間隔で並べて配置すると共に、中心軸Ｃと同一方向に吸入口１２を形成している。吐出口１４は、略砲弾形状に構成されており、回転体１０の側面１０ｃにおいて第１の対向面１８の周縁に接するように設けられている。本実施形態では、４つの吐出口１４を、各吸入口１２に対して回転体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）にそれぞれ配置している。また、中心軸Ｃに対して直交する方向に吐出口１４を形成している。

流通路１６は、１つの吸入口１２と１つの吐出口１４を繋ぐ通路として形成されている。従って、回転体１０の内部には、４つの流通路１６が形成されている。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、回転体１０の遠心方向に向けて第１の対向面１８と平行に直進して吐出口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から構成されている。

開口部１９は、流通路１６の遠心方向部分１６ｂに設けられている。本実施形態では、流通路１６の遠心方向部分１６ｂの略全範囲にわたって開口部１９を設けている。従って、流通路１６の遠心方向部分１６ｂは、第１の対向面１８において開口した略砲弾形状断面の溝状に構成されている。すなわち、本実施形態の流通路１６は、吸入口１２から第１の対向面１８にかけて回転体１０の内部に形成されたトンネル状の軸方向部分１６ａと、軸方向部分１６ａから吐出口１４にかけて第１の対向面１８に形成された溝状の遠心方向部分１６ｂと、から構成されており、溝状の遠心方向部分１６ｂの開放された部分が開口部１９となっている。また、この結果、吐出口１４も第１の対向面１８側が開放された断面形状となっている。

なお、吸入口１２および吐出口１４の形状は、特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、流通路１６の断面形状は、特に限定されるものではなく、吸入口１２および吐出口１４の形状や位置、または加工方法等に応じて適宜の形状に構成することができる。また、本実施形態では、加工のしやすさから流通路１６を略直角に曲折するＬ字状に構成しているが、滑らかに湾曲した曲線状の通路として流通路１６を構成してもよい。また、本実施形態では、回転体１０の流通路１６以外の部分を中実に構成することで、回転体１０の強度を高めるようにしているが、回転体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。

図３（ａ）は、対向体２０を示した平面図であり、同図（ｂ）は、対向体２０を示した正面図であり、同図（ｃ）は、対向体２０の配置を示した正面図である。同図（ａ）および（ｂ）に示されるように、対向体２０は、中心軸Ｃを中心とする略円盤状に構成されており、一方の面が回転体１０の第１の対向面１８に対向する第２の対向面２２となっている。この第２の対向面２２は、中心軸Ｃと略直交する平面であり、回転体１０の第１の対向面１８よりも大きい円形状に構成されている。第２の対向面２２の回転体１０の外側となる周縁近傍の２箇所には、２つの固定部材６０が接続される接続部２４が形成されている。

対向体２０の内部には、加熱冷却装置３０が配置されている。加熱冷却装置３０は、主に第２の対向面２２を介して対向体２０の周囲に熱を供給（すなわち、加熱）する、または対向体２０の周囲の熱を吸収（すなわち、冷却）するものである。本実施形態の加熱冷却装置３０は、図３（ａ）〜（ｃ）において二点鎖線で示されるように、第２の対向面２２に沿って蛇行配置された熱媒体流通路３２を備えて構成され、この熱媒体流通路３２は、固定部材６０内部の給排通路３４を介して外部の熱媒体循環装置（図示省略）と接続されている。すなわち、加熱冷却装置３０は、熱媒体流通路３２に例えば温水を流通させることで、対向体２０の周囲を加熱し、熱媒体流通路３２に例えば冷水を流通させることで、対向体２０の周囲を冷却するように構成されている。

なお、加熱冷却装置３０は、加熱のみまたは冷却のみを行うように構成されるものであってもよい。また、加熱冷却装置３０の構成は、特に限定されるものではなく、例えばペルチェ素子や電熱線を備えるもの等、既知の各種構成を採用することができる。また、加熱冷却装置３０は、第２の対向面２２のみを介して加熱または冷却を行うように構成されるものであってもよいし、第２の対向面２２と共に、第２の対向面２２以外の面（例えば、第２の対向面２２の反対側の非対向面２６等）を介して加熱または冷却を行うように構成されるものであってもよい。また、加熱冷却装置３０は、対向体２０の外部に露出して設けられるものであってもよい。

図３（ｃ）に示されるように、対向体２０は、回転体１０の第１の対向面１８と自身の第２の対向面２２の間に所定の隙間Ｇを設けた状態で、回転体１０と同軸的に配置される。また、第１の対向面１８と第２の対向面２２は、互いに略平行となるように配置され、回転体１０が回転している場合にも、所定の隙間Ｇが維持され、回転体１０と対向体２０は接触しないようになっている。

詳細は後述するが、この第１の対向面１８と第２の対向面２２の間の隙間Ｇ内には温度調整の対象物である流体（対象流体）が進入し、この隙間Ｇ内の流体と加熱冷却装置３０との間で第２の対向面２２を介した熱交換が行われるようになっている。隙間Ｇの大きさは特に限定されるものではなく、流体の粘性等の性状や混合物の有無等の各種条件に基づいて適宜に設定される。図示は省略するが、本実施形態では、固定部材６０の長さを調節して対向体２０の位置を調整する既知の構造の調整機構を固定部材６０に設けるようにしており、隙間Ｇの設定を容易に変更することが可能となっている。

なお、対向体２０を構成する材質は、特に限定されるものではなく、回転体１０と同様に適宜の材質を採用することができるが、周囲との伝熱を効率的に行うためには、熱伝導率の高い材質であることが好ましい。また、回転体１０と対向体２０を同じ材質から構成するようにしてもよいし、異なる材質から構成するようにしてもよい。

また、本実施形態では、対向体２０を駆動装置４０に固定するようにしているが、例えば、流体を収容する容器や駆動装置４０が設置される架台等のその他の部材に対向体２０を固定するようにしてもよい。また、対向体２０を固定する固定部材６０の個数が２つに限定されないことは言うまでもなく、給排通路３４は固定部材６０とは別に設けられるものであってもよい。

図１（ａ）および（ｂ）に戻って、駆動装置４０は、本実施形態ではモータから構成されており、駆動軸５０を介して回転体１０を回転駆動し、中心軸Ｃを中心に回転させる。なお、本実施形態では、駆動装置４０が駆動軸５０を直接駆動するように構成しているが、駆動装置４０が歯車やチェーンおよびスプロケット等の伝達機構を介して駆動軸５０を回転駆動するように構成してもよい。また、駆動装置４０は、例えば電動モータやエアモータ等、既存のいずれの形式のものであってもよい。

次に、温度調整装置１における回転体１０および対向体２０の作動について説明する。図４（ａ）は、回転体１０および対向体２０の作動を示した平面図であり、同図（ｂ）は、回転体１０および対向体２０の作動を示した正面図であり、同図（ｃ）は、同図（ａ）のＢ−Ｂ線断面を拡大して示した断面図である。

回転体１０は、流体内において、駆動装置４０に駆動されて中心軸Ｃを中心に回転することにより、流体を攪拌する。流体中に回転体１０を浸漬して回転させると、流通路１６内に進入した流体も回転体１０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４（ａ）および（ｂ）に示されるように、流通路１６内の流体は回転体１０の半径方向外側に向けて流動する。吐出口１４は、吸入口１２よりも回転体１０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、回転体１０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、回転体１０の周囲の流体には、吐出口１４のある回転体１０の側面１０ｃから放射状に広がる流動と、吸入口１２に向かう流動が発生することとなる。なお、吸入口１２に向かう流動は、吸入口１２の回転により旋回流となる。

また、流体中に回転体１０を浸漬して回転させると、回転体１０の表面（上面１０ａおよび側面１０ｃ）近傍の流体が粘性の影響により回転体１０と共に回転することとなる。従って、回転体１０の表面近傍の流体にも遠心力が働き、図４（ａ）および（ｂ）に示されるように、上面１０ａ近傍の流体は表面に沿って側面１０ｃまで流動し、吐出口１４からの噴流の随伴流となる。

本実施形態では、上面１０ａを球面状に構成することにより、回転体１０の形状を中心軸Ｃ方向の厚みが半径方向外側に向けて漸次減少する形状としているため、上面１０ａ近傍の流動を、側面１０ｃから放射状に広がる流動にスムーズに合流させることを可能としている。また、上面１０ａをこのような形状にすることで、吸入口１２に向かう流動の一部を、上面１０ａに沿って側面１０ｃまでスムーズに流動させて、側面１０ｃから放射状に広がる流動に合流させることを可能としている。この結果、回転体１０は、周囲の流体に強力な流動を発生させ、効率的な攪拌を行うことが可能となっている。

一方、第１の対向面１８と第２の対向面２２の間に進入した流体は、回転する第１の対向面１８および静止した第２の対向面２２によって剪断力ＳＦを受けるため、図４（ｃ）に示されるように、複雑な渦等を発生させながら第１の対向面１８と共に回転し、この遠心力によって、同図（ａ）に示されるように、徐々に遠心方向に（半径方向外側に向けて）移動することとなる。さらに、第１の対向面１８と第２の対向面２２の間では、回転体１０の回転に伴い、同図（ｃ）に示されるように、開口部１９の進行方向逆側縁部１９ａにおける流通路１６からの流体の流入、および開口部１９の進行方向側縁部１９ｂにおける流通路１６への流体の流出が発生する。

従って、第１の対向面１８と第２の対向面２２の間では、第１の対向面１８の回転による剪断力ＳＦ、ならびに開口部１９の進行方向逆側縁部１９ａおよび進行方向側縁部１９ｂにおける流出入に伴う圧力変動（楔効果等）の発生により、流体はきわめて複雑に流動しながら第２の対向面２２と接触することとなる。これにより、第２の対向面２２と流体の間の熱伝達率が高められるため、第２の対向面２２を介した加熱冷却装置３０と流体の間の熱の移動が促進されることとなる。すなわち、温度調整装置１によれば、少ないエネルギーコストで流体を効率的に加熱または冷却することが可能となっている。

さらに、このようにして第１の対向面１８と第２の対向面２２の間で加熱または冷却された流体は、遠心力の作用によって最終的に回転体１０から放射状に広がる流動に合流し、回転体１０および対向体２０から十分に離れた遠方へと運ばれることとなる。すなわち、温度調整装置１によれば、加熱または冷却した流体を、回転体１０の攪拌作用によって広い範囲で略均一に行き渡らせることが可能であり、比較的大きな容器内に収容された流体についても、流体全体を効率的に加熱または冷却すると共に、流体内の温度分布をより均一化することが可能となっている。また、上述のように、第２の対向面２２と流体の間の熱伝達率が高いことから、対象流体８０と加熱冷却装置３０（熱媒体）の温度差を小さく設定することが可能であり、これによっても流体内の温度分布が均一化されるようになっている。

また、本実施形態では、流通路１６に遠心方向部分１６ｂを設け、この遠心方向部分１６ｂに開口部１９を設けることで、遠心方向部分１６ｂにおける流通路１６の内壁面の一部が第２の対向面２２から構成されるようにしている。これにより、第１の対向面１８と第２の対向面２２の間に流入することなく遠心方向部分１６ｂを通過する流体に対しても、第２の対向面２２を介した加熱または冷却を行うことが可能となる。なお、第２の対向面２２は吸入口１２の反対側の内壁面を構成することから、吸入口１２から流通路１６内に進入した流体は、その流動方向から第２の対向面２２と衝突または接触しやすくなっている。すなわち、本実施形態では、流通路１６を通過する流体と第２の対向面２２の間においても熱伝達率が高められるようになっている。

さらに、本実施形態では、遠心方向部分１６ｂの略全範囲にわたって開口部１９を設けることで、流通路１６を通過する流体に対する伝熱面積を大きくすると共に、軸方向部分１６ａを通過した流体が第２の対向面２２に衝突することによって流動方向を変化させるようにしている。これにより、本実施形態では、流通路１６を通過するのみの流体に対しても、きわめて効率的に加熱または冷却が行われるようになっている。

図５（ａ）および（ｂ）は、温度調整装置１の使用例を示した概略図である。これらの図に示されるように、温度調整装置１は、回転体１０および対向体２０を、容器７０内に収容された温度調整の対象である対象流体８０内に浸漬された状態で使用される。なお、温度調整装置１は、容器７０や図示を省略した架台等に固定されるものであってもよいし、適宜のハンドル等を備え、使用者が保持して操作するものであってもよい。

駆動装置４０によって回転体１０を回転させることにより、上述のように回転体１０から放射状に広がる流動、および回転体１０の吸入口１２に向かう旋回流（渦）が発生する。これにより、図５（ａ）および（ｂ）に示されるように、対象流体８０内に複雑な循環流が発生する。そして、第１の対向面１８と第２の対向面２２の間または流通路１６内で加熱または冷却された対象流体８０は、この循環流によって容器７０内の隅々にまで運ばれ、略均一な状態に拡散される。また、対向体２０の非対向面２６等を介して加熱または冷却された対象流体８０も、この循環流によって容器７０内に拡散される。このようにして、対象流体８０は、短時間且つ低コスト、すなわちきわめて効率的に所望の温度に調整されることとなる。

次に、温度調整装置１のその他の形態について説明する。

図６（ａ）は、開口部１９を部分的に設けた場合の一例を示した断面図である。同図に示されるように、開口部１９は、流通路１６の遠心方向部分１６ｂの全範囲にわたって設けられるものではなく、部分的に設けられるものであってもよい。また、図示は省略するが、１つの流通路１６に対して複数の開口部１９を設けるようにしてもよいし、流通路１６を途中で分岐させて吐出口１４と開口部１９に向かうように構成してもよい。

また、開口部１９の形状は、特に限定されるものではなく、矩形状、円形状または楕円形状等、種々の形状に構成することができる。また、流通路１６の遠心方向部分１６ｂを第１の対向面１８に沿って曲折または蛇行するように構成すると共に、これに合わせて開口部１９を曲折または蛇行した形状に構成するようにしてもよい。さらに、開口部１９にメッシュ状の板を配置するようにしてもよい。

このように、開口部１９の大きさ、配置、個数および形状等を適宜に設定することで、第１の対向面１８と第２の対向面２２の間における流動状態を対象流体８０の性状等に応じて調整することが可能となる。また、流通路１６を通過する対象流体８０と第２の対向面２２の接触状態を調整することが可能となる。これにより、加熱冷却能力を適宜に調整することができる。

図６（ｂ）および（ｃ）は、第１の対向面１８および第２の対向面２２をそれぞれ略円錐状に構成した場合の例を示した断面図である。第１の対向面１８および第２の対向面２２は、それぞれ平面状に構成されるものに限定されず、このように、例えば円錐状に構成されるものであってもよい。また、円錐状以外にも、例えば円錐台状や階段状に構成されるものであってもよく、さらに部分球面状や放物面状等、適宜の曲面を含んで構成されるものであってもよい。また、この場合、同図（ｂ）および（ｃ）に示されるように、第１の対向面１８および第２の対向面２２のいずれを凸状に構成してもよい。このように、第１の対向面１８および第２の対向面２２の形状を適宜に設定することで、第１の対向面１８と第２の対向面２２の間および開口部１９の近傍における流動状態を調整し、加熱冷却能力を適宜に調整することができる。

図７（ａ）および（ｂ）は、第１の対向面１８および第２の対向面２２の間の隙間Ｇの大きさが変化するように構成した場合の例を示した図である。ここで、同図（ａ）は、第１の対向面１８を略円錐状に窪ませることにより、隙間Ｇの大きさが中心軸Ｃの遠心方向において変化するように構成した例を示した断面図であり、同図（ｂ）は、第１の対向面１８を開口部１９の間で山形に膨出させることにより、中心軸Ｃに対する周方向および遠心方向において変化するように構成した例を示した正面図である。

このように、隙間Ｇの大きさを変化させることで、例えば図７（ａ）に示す例では、第１の対向面１８と第２の対向面２２の間の流体が遠心方向に流動する際に楔効果を発生させることが可能となり、同図（ｂ）に示す例では、回転体１０の回転によっても楔効果を発生させることが可能となる。これにより、第１の対向面１８と第２の対向面２２の間および開口部１９の近傍における流動状態を調整し、加熱冷却能力を適宜に調整することができる。

なお、図７（ａ）および（ｂ）では、いずれも中心軸Ｃから遠心方向に離れるに従って隙間Ｇの大きさが漸次縮小するようにした例を示しているが、中心軸Ｃから遠心方向に離れるに従って隙間Ｇの大きさが漸次拡大するようにしてもよいし、縮小させた後に拡大させたり、拡大させた後に縮小させたりするようにしてもよい。さらに、縮小率または拡大率を変化させるようにしてもよい。

また、図７（ａ）および（ｂ）に示す例では、第１の対向面１８の形状を平面以外の形状とすることで隙間Ｇの大きさを変化させているが、第２の対向面２２を平面以外の形状として隙間Ｇの大きさを変化させるようにしてもよいし、第１の対向面１８および第２の対向面２２の両方の形状を平面以外の形状として隙間Ｇの大きさを変化させるようにしてもよい。

また、本実施形態では、第１の対向面１８の面積よりも第２の対向面２２の面積を広く構成した例を示しているが、第１の対向面１８よりも第２の対向面２２を狭く構成してもよいし、第１の対向面１８および第２の対向面２２を同一の広さに構成してもよい。また、第１の対向面１８は、第２の対向面２２の一部と対向するものであってもよい。同様に、第２の対向面２２は、第１の対向面１８の一部と対向するものであってもよい。

図７（ｃ）は、対象流体８０の外部の各種物体を流通路１６に導入する導入路１７を設けた場合の一例を示した断面図である。このように、対象流体８０の外部と流通路１６を繋ぐ導入路１７を設けることで、各種気体や液体、固体等を対象流体８０中に効率的に導入すると共に、第１の対向面１８と第２の対向面２２の間および開口部１９の近傍で熱交換を行いながら混合、攪拌することが可能となる。これにより、導入した各種物体の対象流体８０への溶解や、導入した各種物体と対象流体８０の反応を促進することが可能となる。また、溶解や反応に伴う発熱や吸熱による温度変化を加熱冷却装置３０によって打ち消すことが可能となるため、各種物体を投入しながらも対象流体８０全体の温度を略一定に維持するといったことが可能となる。

なお、図７（ｃ）に示す例では、導入路１７を駆動軸５０および回転体１０に形成した例を示したが、回転体１０を対象流体８０から一部が露出するような形状に構成すると共に、この回転体１０の露出部分に導入口を設け、この導入口と流通路１６を繋ぐように導入路１７を形成するようにしてもよい。また、流通路１６を介さずに、導入路１７を直接第１の対向面１８と第２の対向面２２の間に繋ぐように形成してもよい。また、各種物体の導入では、流通路１６内または第１の対向面１８と第２の対向面２２の間に生じる負圧を利用して各種物体を吸引するようにしてもよいし、ポンプ等によって各種物体を圧送するようにしてもよい。

図８（ａ）〜（ｄ）は、第１の対向面１８または第２の対向面２２に凹凸形状１８ａ、２２ａを形成した場合の例を示した図であり、図４（ａ）のＢ−Ｂ線断面を拡大して示した断面図である。ここで、図８（ａ）は、第１の対向面１８に凹部１８ａ１および凸部１８ａ２からなる凹凸形状１８ａを形成した場合の一例を示しており、同図（ｂ）は、第２の対向面２２に凹部２２ａ１および凸部２２ａ２からなる凹凸形状２２ａを形成した場合の一例を示しており、同図（ｃ）は、第１の対向面１８に凹部１８ａ１および凸部１８ａ２からなる凹凸形状１８ａを形成すると共に、第２の対向面２２にも凹部２２ａ１および凸部２２ａ２からなる凹凸形状２２ａを形成した場合の一例を示している。

このように、第１の対向面１８または第２の対向面２２に凹凸形状１８ａ、２２ａを設けることにより、第１の対向面１８と第２の対向面２２の間および開口部１９の近傍において、より複雑な流動や渦を広範囲に発生させることが可能となるため、加熱冷却能力を適宜に調整することができる。さらに、第２の対向面２２に凹凸形状２２ａを設けることで、伝熱面積を拡大することができるため、加熱または冷却をより効率的に行うことができる。

なお、凹部１８ａ１、２２ａ１および凸部１８ａ２、２２ａ２の形状は、特に限定されるものではなく、対象流体８０の性状や使用条件等に応じて適宜の形状を採用することができる。例えば、図８（ｄ）に示す例では、凹部１８ａ１、２２ａ１を、それぞれ半円形状の断面形状となるように構成しているが、これ以外にも例えば三角形状等、任意の断面形状に凹部１８ａ１、２２ａ１を構成することができる。また、凸部１８ａ２、２２ａ２についても、任意の断面形状に構成可能であることは言うまでもない。

また、凹凸形状１８ａ、２２ａに加えて（または、凹凸形状１８ａ、２２ａに代えて）、第１の対向面１８および第２の対向面２２の表面粗さを調節することで、加熱冷却能力を調整するようにしてもよい。

図９（ａ）〜（ｃ）は、凹部１８ａ１、２２ａ１および凸部１８ａ２、２２ａ２の遠心方向における配置の例を示した図であり、図４（ａ）のＤ−Ｄ線断面を拡大して示した断面図である。ここで、図９（ａ）は、第１の対向面１８の凹部１８ａ１と第２の対向面２２の凹部２２ａ１の中心軸Ｃに対する遠心方向の位置を略等しくして互いに対向するように形成すると共に、第１の対向面１８の凸部１８ａ２と第２の対向面２２の凸部２２ａ２の中心軸Ｃに対する遠心方向の位置を略等しくして互いに対向するように形成した例を示している。また、同図（ｂ）は、第１の対向面１８の凹部１８ａ１と第２の対向面２２の凹部２２ａ１の中心軸Ｃに対する遠心方向の位置をずらすと共に、第１の対向面１８の凸部１８ａ２と第２の対向面２２の凸部２２ａ２の中心軸Ｃに対する遠心方向の位置をずらすようにした例を示している。

このように、凹部１８ａ１、２２ａ１および凸部１８ａ２、２２ａ２の遠心方向における配置を適宜に設定することにより、第１の対向面１８と第２の対向面２２の間で対象流体８０が遠心方向に流動する際の径路を調節することが可能となるため、加熱冷却能力を適宜に調整することができる。

また、図９（ｃ）に示されるように、第１の対向面１８の凹部１８ａ１と第２の対向面２２の凸部２２ａ２を互いに対向するように配置すると共に、凸部２２ａ２の一部が凹部１８ａ１の内部に収容されるようにする、または第１の対向面１８の凸部１８ａ２と第２の対向面２２の凹部２２ａ１を互いに対向するように配置すると共に、凸部１８ａ２の一部が凹部２２ａ１の内部に収容されるようにすることで、対象流体８０が遠心方向に流動する際の径路をラビリンス状にすることが可能となる。

このようにした場合、より一層複雑な流動や渦を広範囲に発生させると共に、流動抵抗を高めて対象流体８０が遠心方向に流動し難くすることが可能となる。これにより、第１の対向面１８と第２の対向面２２の間に対象流体８０が滞留する時間、すなわち第１の対向面１８と第２の対向面２２の間における加熱時間または冷却時間を調整することができるため、加熱冷却能力をよりきめ細かく調整することが可能となる。

なお、温度調整装置１では、流通路１６内の流動により、開口部１９を通じて第１の対向面１８と第２の対向面２２の間から適宜に対象流体８０を排出することができるため、第１の対向面１８と第２の対向面２２の間における遠心方向の流動抵抗を高めた場合においても、温度調整能力が低下しないようになっている。

図９（ｄ）は、第１の対向面１８および第２の対向面２２の外周部に外周壁２２ｂを設けた場合の一例を示した図であり、図４（ａ）のＤ−Ｄ線断面を拡大して示した断面図である。このように、外周壁２２ｂを設けることによっても、第１の対向面１８と第２の対向面２２の間における遠心方向の流動を調節することができる。

なお、外周壁２２ｂは、図９（ｄ）に示されるように第２の対向面２２の外周部から突設されるものであってもよいし、第１の対向面１８の外周部から突設されるものであってもよい。また、同図（ｄ）に示す例では、凹凸形状１８ａ、２２ａを設けない場合の例を示したが、凹凸形状１８ａ、２２ａを設けるようにしてもよい。また、外周壁２２ｂは、第１の対向面１８および第２の対向面２２の外周部の全周にわたって設けるようにしてもよいし、部分的に設けるようにしてもよい。さらに、外周壁２２ｂの高さおよび形状は、対象流体８０の性状等に応じて任意の高さおよび任意の形状を採用可能であることは言うまでもない。

図９（ｅ）は、第１の対向面１８と第２の対向面２２の間と外部を繋ぐ貫通孔２８を対向体２０に形成するようにした場合の一例を示した図であり、図４（ａ）のＤ−Ｄ線断面を拡大して示した断面図である。このように、貫通孔２８を対向体２０に形成することで、貫通孔２８を形成する位置により、貫通孔を通じて第１の対向面１８と第２の対向面２２の間に対象流体８０を流入させたり、第１の対向面１８と第２の対向面２２の間から対象流体８０を流出させたりすることが可能となる。なお、貫通孔２８の形状、貫通孔２８を形成する位置、貫通孔２８の向きおよび貫通孔２８の個数等は特に限定されるものではなく、適宜に設定することができる。

図１０（ａ）〜（ｃ）は、開口部１９の進行方向逆側縁部１９ａおよび進行方向側縁部１９ｂを第２の対向面２２側に向けて間隔が漸次拡大するように形成した場合の例を示した図であり、図４（ａ）のＢ−Ｂ線断面を拡大して示した断面図である。ここで、図１０（ａ）は、進行方向逆側縁部１９ａおよび進行方向側縁部１９ｂに丸みを付けた場合の一例を示しており、同図（ｂ）は、進行方向逆側縁部１９ａおよび進行方向側縁部１９ｂを平面状に面取りした場合の一例を示しており、同図（ｃ）は、進行方向逆側縁部１９ａおよび進行方向側縁部１９ｂを窪ませた場合の一例を示している。

このように、開口部１９の進行方向逆側縁部１９ａと進行方向側縁部１９ｂの間隔を第２の対向面２２側に向けて漸次拡大することにより、進行方向逆側縁部１９ａにおける流通路１６から第１の対向面１８と第２の対向面２２の間への流入、および進行方向側縁部１９ｂにおける第１の対向面１８と第２の対向面２２の間から流通路１６への流入を促進することができる。また、進行方向逆側縁部１９ａおよび進行方向側縁部１９ｂの形状を適宜に工夫することで、流動状態を調整することができる。

なお、進行方向逆側縁部１９ａおよび進行方向側縁部１９ｂの形状は、図１０（ａ）〜（ｃ）に示す例に限定されるものではなく、任意の形状を採用することができる。また、進行方向逆側縁部１９ａおよび進行方向側縁部１９ｂの両方を拡大させるのではなく、いずれか一方のみを拡大させるようにしてもよい。また、開口部１９の縁部全体のうち進行方向逆側縁部１９ａおよび進行方向側縁部１９ｂ以外の部分を拡大させるようにしてもよい。

また、図示は省略するが、開口部１９の進行方向逆側縁部１９ａおよび進行方向側縁部１９ｂを第２の対向面２２側に向けて間隔が漸次縮小するように形成してもよい。この場合においても、進行方向逆側縁部１９ａおよび進行方向側縁部１９ｂの両方を縮小させるようにしてもよいし、いずれか一方のみを縮小させるようにしてもよく、一方を縮小させ、他方を拡大させるようにしてもよい。また、開口部１９の縁部全体のうち進行方向逆側縁部１９ａおよび進行方向側縁部１９ｂ以外の部分を縮小させるようにしてもよい。また、第１の対向面１８または開口部１９の縁部に着脱可能な部材を設けることで、進行方向逆側縁部１９ａおよび進行方向側縁部１９ｂを含む開口部１９の縁部の形状を変更するようにしてもよい。

図１０（ｄ）は、開口部１９の進行方向逆側縁部１９ａおよび進行方向側縁部１９ｂに突出部１９ｃを設けた場合の一例を示した図であり、図４（ａ）のＢ−Ｂ線断面を拡大して示した断面図である。このように、開口部１９の内側に向けて突出する突出部１９ｃを設けることにより、進行方向逆側縁部１９ａおよび進行方向側縁部１９ｂ近傍における流動状態をさらに細かく調整することが可能となる。

なお、突出部１９ｃの形状は、特に限定されるものではなく、任意の形状を採用することができる。また、突出部１９ｃの先端部は、図１０（ｄ）に示す例のように、尖らせてもよいし、丸めてもよい。また、進行方向逆側縁部１９ａおよび進行方向側縁部１９ｂの両方に突出部１９ｃを設けるようにしてもよいし、いずれか一方のみに突出部１９ｃを設けるようにしてもよく、さらに、進行方向逆側縁部１９ａおよび進行方向側縁部１９ｂにおいて突出部１９ｃの形状を異ならせるようにしてもよい。また、開口部１９の縁部の進行方向逆側縁部１９ａおよび進行方向側縁部１９ｂ以外の部分に突出部１９ｃを設けるようにしてもよい。また、突出部１９ｃをネジや係合等によって着脱可能に回転体１０に固定するようにし、８０の性状等に応じて突出部１９ｃを交換するようにしてもよい。

図１１（ａ）〜（ｃ）は、回転体１０および対向体２０のその他の配置構成の例を示した正面図である。まず、同図（ａ）は、回転体１０に対して対向体２０を駆動装置４０側に配置するようにした例を示している。この場合、対向体２０には貫通孔２８が形成され、駆動軸５０はこの貫通孔２８に挿通される。回転体１０および対向体２０をこのように配置した場合、容器７０の下部の対象流体８０を吸入口１２によって吸い上げて加熱または冷却することが可能となる。

図１１（ｂ）は、対向体２０の両側に回転体１０を配置するようにした例を示している。この場合、２つの回転体１０が１つの対向体２０を兼用することとなり、対向体２０の２つの面を第２の対向面２２として効率的な加熱または冷却を行うことができる。また、２つの回転体１０によって対象流体８０を攪拌することができるため、温度調整能力を高めることが可能となる。

なお、図１１（ｂ）示す例では、対向体２０に貫通孔２８を形成し、この貫通孔２８を介して２つの回転体１０を接続することにより、１つの駆動装置４０で２つの回転体１０を回転駆動するようにしているが、２つの回転体１０をそれぞれ専用の駆動装置４０で駆動するようにしてもよい。また、２つの回転体１０を同一方向に回転させるようにしてもよいし、互いに逆方向に回転させるようにしてもよい。また、２つの回転体１０のいずれか一方にのみ開口部１９を設けるようにしてもよい。

図１１（ｃ）は、回転体１０だけではなく、対向体２０も回転させるようにした例を示している。この例では、駆動軸５０および回転体１０を中空構造に構成し、その内部に対向体２０を駆動するための対向体駆動軸５２を挿通して対向体２０に接続するようにしている。そして、駆動装置４０は、回転体１０に接続された駆動軸５０、および対向体２０に接続された対向体駆動軸５２をそれぞれ回転駆動可能に構成されている。

この場合、回転体１０を回転させると共に、対向体２０を回転体１０の回転方向とは逆方向に回転させる、すなわち回転体１０と対向体２０を二重反転させることによって、第１の対向面１８と第２の対向面２２の間および開口部１９の近傍により複雑な流動を発生させることができるため、加熱または冷却をより効率化することが可能となる。なお、回転体１０および対向体２０の回転速度（回転数）は、同一であってもよいし、異ならせてもよい。回転体１０および対向体２０の回転速度を適宜に調節することで、加熱冷却能力を調整することができる。

また、図１１（ｃ）に示す例において、回転体１０および対向体２０を同一方向に回転させるようにしてもよい。この場合においても、回転体１０の回転速度と対向体２０の回転速度を異ならせれば、第１の対向面１８と第２の対向面２２の間に複雑な流動を発生させることができる。また、対向体駆動軸５２を駆動軸５０および回転体１０の内部に挿通するのではなく、回転体１０の反対側から対向体２０に接続するようにし、回転体１０とは別の駆動装置４０によって対向体２０を回転駆動するようにしてもよい。

また、対向体２０は、図１１（ａ）および（ｂ）に示す例のように固定配置されるもの、および同図（ｃ）に示す例のように回転駆動されるもの以外に、中心軸Ｃを中心に回転自在に支持された状態で配置されるものであってもよい。すなわち、対向体２０は、第１の対向面１８と第２の対向面２２の間の流体の粘性により、回転する回転体１０と共に連れ回りするように配置されるものであってもよい。この場合においても、第１の対向面１８と第２の対向面２２の間および開口部１９の近傍に複雑な流動を発生させることができる。なお、対向体２０を回転駆動する、または回転自在に支持する場合、加熱冷却装置３０への熱媒体や電力等の供給は、適宜のロータリージョイント等を介して行えばよい。

図１２（ａ）は、対向体２０の両側に吸入口１２を兼用する回転体１０を配置するようにした場合の一例を示した正面図であり、同図（ｂ）は、同例の断面図である。この例では、対向体２０に設けた貫通孔２８を介して２つの回転体１０を連結部１３で接続している。そして、駆動軸５０側（図の上側）の回転体１０に設けた吐出口１４と、反対側（図の下側）の回転体１０に設けた吸入口１２を繋ぐように流通路１６を形成している。具体的には、駆動軸５０側の回転体１０に設けた流通路１６の遠心方向部分１６ｂを、連結部１３に形成した接続部分１６ｃを介して反対側の回転体１０の流通路１６に繋げている。また、開口部１９は、駆動軸５０側の流通路１６の遠心方向部分１６ｂ、および反対側の流通路１６の遠心方向部分１６ｂの両方に設けている。

この場合にも、図１１（ｂ）に示した例と同様に、対向体２０の２つの面を第２の対向面２２として効率的な加熱または冷却を行うことができる。また、２つの回転体１０による攪拌で、温度調整能力を高めることが可能となるが、駆動軸１０の反対側にのみ吸入口１２を設けることで、駆動軸側１０から回転体１０に向かう流動が強くなりすぎないようにすることができる。対象流体８０の状態によっては、このようにすることで温度調整能力をより高めることが可能となる。

なお、駆動軸５０側の回転体１０にのみ吸入口１２を設けるようにしてもよいことはいうまでもない。また、２つの回転体１０のいずれか一方にのみ開口部１９を設けるようにしてもよい。また、２つの回転体１０の両方に吸入口１２を設け、いずれか一方にのみ吐出口１４を設けるようにしてもよい。

図１３（ａ）および（ｂ）は、対象流体８０を収容した容器７０の一部を対向体２０とした場合の例を示した概略図である。同図（ａ）に示す例では、回転体１０を容器７０の底壁部７２に近接させて配置し、第１の対向面１８が所定の隙間Ｇを空けて底壁部７２の内壁面７２ａと対向するようにしている。このようにすることで、容器７０の底壁部７２を対向体２０とし、底壁部７２の内壁面７２ａを第２の対向面２２とすることができる。

図１３（ｂ）に示す例では、回転体１０を容器７０の底壁部７２に近接させて配置し、第１の対向面１８が所定の隙間Ｇを空けて底壁部７２の内壁面７２ａと対向するようにして、容器７０の底壁部７２を対向体２０とし、底壁部７２の内壁面７２ａを第２の対向面２２とすると共に、磁気継手９０によって回転体１０を底壁部７２の外側から回転駆動するようにしている。この例では、回転体１０に磁石９２を取り付けることにより、底壁部７２を挟んだ容器７０の外側から磁気継手９０で回転体１０を回転駆動することを可能としている。なお、磁気継手９０の代りに、円筒状リニアモータを使用するようにしてもよい。

このように、容器７０の一部を対向体２０とすることにより、温度調整装置１を簡素に構成すると共に、清掃や詰りの除去等のメンテナンスを容易にすることができる。特に、加熱冷却装置３０を容器７０の外側に設けることが可能となるため、加熱冷却装置３０および熱媒体や電力等の供給系統の構成の自由度が増し、効率的な温度調整を低コストで実現することができる。また、加熱冷却装置３０を備える既存の容器７０を活用して温度調整装置１を実現することが可能となる。

なお、この場合、温度調整中に回転体１０を底壁部７２の内壁面７２ａに沿って移動させるようにしてもよい。また、例えば側壁部７４等、容器７０の底壁部７２以外の部分を対向体２０とするようにしてもよい。また、加熱冷却装置３０を設ける範囲は、特に限定されるものではなく、例えば側壁部７４等、容器７０において対向体２０とならない部分にも加熱冷却装置３０を設けるようにしてもよい。

図１４（ａ）は、加熱冷却装置３０を回転体１０にも設けるようにした場合の一例を示した正面図である。同図に示す例では、回転体１０に設けた加熱冷却装置３０は、４つの流通路１６の間における第１の対向面１８の近傍に配置され、主に第１の対向面１８を介して周囲に熱を供給（すなわち、加熱）する、または周囲の熱を吸収（すなわち、冷却）するように構成されている。このように、回転体１０にも加熱冷却装置３０を設けることで、第１の対向面１８と第２の対向面２２の間において対象流体８０を両側から加熱または冷却することができるため、加熱または冷却をより効率的に行うことが可能となる。

なお、回転体１０に設けられる加熱冷却装置３０は、第１の対向面１８のみを介して加熱または冷却を行うものであってもよいし、第１の対向面１８と共に、第１の対向面１８以外の面（例えば、上面１０ａ、側面１０ｃおよび流通路１６の内壁面等）を介して加熱または冷却を行うように構成されるものであってもよいし、第１の対向面１８以外の面を介してのみ加熱または冷却を行うように構成されるものであってもよい。対向体２０と共に回転体１０にも加熱冷却装置３０を設け、回転体１０の周囲や流通路１６内の適宜の部位を加熱または冷却することで、温度調整をより効率化することが可能となる。

また、対向体２０に設けられる加熱冷却装置３０を省略し、回転体１０にのみ加熱冷却装置３０を設けるようにしてもよい。この場合においても、回転体１０に設けられる加熱冷却装置３０が少なくとも第１の対向面１８を介して対象流体８０を加熱または冷却するものであれば、対向体２０にのみ加熱冷却装置３０を設けた場合と同様の効果を奏することが可能である。なお、回転体１０に設けた加熱冷却装置３０への熱媒体や電力等の供給は、適宜のロータリージョイント等を介して行えばよいことは言うまでもない。

図１４（ｂ）は、加熱冷却装置３０を設けた２つの回転体１０の一方を対向体２０とした場合の一例を示した正面図である。この例では、加熱冷却装置３０を備える２つの回転体１０を第１の対向面１８同士が対向するように配置し、駆動軸５０を介してそれぞれ専用の駆動装置４０で回転駆動するようにしている。この場合、例えば図の下側の回転体１０は対向体２０として機能し、下側の回転体１０の第１の対向面１８が第２の対向面２２として機能することとなる。また、対向体２０に吸入口１２、吐出口１４、流通路１６および開口部１９を設けたこととなる。

この場合にも、図１４（ａ）に示した例と同様に、２つの第１の対向面１８の間において対象流体８０を両側から加熱または冷却することができるため、加熱または冷却をより効率的に行うことが可能となる。また、図１１（ｂ）に示した例と同様に、２つの回転体１０によって対象流体８０を攪拌することができるため、温度調整能力を高めることが可能となる。

なお、図１４（ｂ）に示す例では、２つの回転体１０を互いに逆方向に回転させるようにしてもよいし、異なる回転速度で同一方向に回転させるようにしてもよい。また、２つの回転体１０は、互いに同一形状に構成されるものであってもよいし、互いに異なる形状に構成されるものであってもよい。また、対向体２０とする回転体１０においては、開口部１９を設けないようにしてもよい。また、一方の駆動軸５０および回転体１０を中空構造に構成し、２つの回転体１０を同一側から駆動するようにしてもよい。また、いずれか一方の回転体１０にのみ、加熱冷却装置３０を設けるようにしてもよいことは言うまでもない。

図１５（ａ）は、対向体２０に加熱冷却能力を調整する調整部材２１を設けるようにした場合の一例を示した正面図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）のＥ−Ｅ線断面図である。この例では、調整部材２１は、対向体２０の対向面２２から回転体１０側に向けて突設された複数の略棒状の部材であり、回転体１０を遠心方向外側から囲むようにして配置されている。そして、複数の調整部材２１の内部には、それぞれ加熱冷却装置３０が配置されている。

このように、対向体２０に加熱冷却装置３０を備える調整部材２１を設けることで、吐出口１４から吐出される対象流体８０や、粘性によるつれ回り等によって回転体１０の周囲を流動する対象流体８０に対しても加熱または冷却を行うことができるため、加熱冷却能力を高めることが可能となる。また、複数の調整部材２１を、適宜に間隔を空けた櫛歯状に配置することで、回転体１０の生成する流動を阻害することなく加熱冷却能力を高めることができる。また、調整部材２１によって回転体１０の周囲の流動を適宜に乱すことで、熱伝達率を高めると共に攪拌能力を高めることができるため、温度調整能力を高めることが可能となる。

なお、調整部材２１の形状、突出方向および配置構成は特に限定されるものではなく、任意の形状、突出方向および配置構成を採用することができる。例えば、調整部材２１は、メッシュ状や格子状等に構成されるものであってもよい。また、調整部材２１を非対向面２６から回転体１０の反対側に向けて突設するようにしてもよい。回転体１０および対向体２０の周囲を流動する対象流体８０に対して加熱または冷却を行うように適宜に調整部材２１を設けることで、より効率的に加熱または冷却を行うことが可能となる。さらに調整部材２１は、例えば吐出口１４からの流動等、回転体１０の周囲の流動を所定の方向に誘導するように構成されるものであってもよい。

図１６（ａ）は、吐出口１４が設けられた回転体１０の側面１０ｃを第１の対向面１８とした場合の一例を示した正面図であり、同図（ｂ）は、同例の底面図であり、同図（ｃ）は、同図（ｂ）のＦ−Ｆ線断面図である。この例では、回転体１０は、上面１０ａが略平面状に構成され、底面１０ｂが球面状に構成されている。また、吸入口１２は、球面状の底面１０ｂに設けられ、駆動軸５０は、上面１０ａ側に接続されている。そして、流通路１６の途中に開口部１９は形成されておらず、略棒状の複数の対向体２０が回転体１０の側面１０ｃと対向するように配置されている。

複数の対向体２０の内部には、それぞれ加熱冷却装置３０が配置されている。また、複数の対向体２０は、固定部材６０の先端部に接続された略リング状の保持部材２３に保持されており、加熱冷却装置３０への熱媒体や電力等の供給は固定部材６０および保持部材２３を介して行われる。

このように、吐出口１４が設けられた側面１０ｃを第１の対向面１８とし、これに対向するように対向体２０を配置した場合にも、吐出口１４から吐出される対象流体８０や粘性によるつれ回り等によって回転体１０の周囲を流動する対象流体８０に対して加熱または冷却を行うことが可能であり、また、加熱または冷却された対象流体８０は、回転体１０の生成する循環流によって遠方まで運ばれるため、図１等に示した例と同様に高い温度調整能力を得ることができる。

なお、この場合における対向体２０の形状は、例えば棒状や格子状、メッシュ状等、対象流体８０を適宜に通過させて、回転体１０の周囲の流動を阻害しない形状であることが好ましいが、特に限定されるものではない。また、対向体２０は、回転体１０の周囲の流動を所定の方向に誘導するように構成されるものであってもよい。また、保持部材２３によってまとめて保持するのではなく、複数の対向体２０を個別に保持するようにしてもよい。また、対向体２０は、側面１０ｃと共に底面１０ｂの一部に対向するように配置されてもよい。

図１７（ａ）は、対向体２０を吸入口１２が設けられた底面１０ｂに対向するように配置した場合の一例を示した正面図であり、同図（ｂ）は、対向体２０を吸入口１２と吐出口１４の間の面（底面１０ｂの一部および側面１０ｃの一部）に対向するように配置した場合の一例を示した正面図である。また、同図（ｃ）は、対向体２０を回転体１０の上面１０ａ、底面１０ｂおよび側面１０ｃの全てに対向するように配置した場合の一例を示した正面図である。なお、同図（ｂ）では、対向体２０の一部を断面で示している。

対向体２０をこのように配置した場合にも回転体１０の周囲を流動する対象流体８０を加熱または冷却し、循環流によって遠方まで運ぶことが可能であるため、高い温度調整能力を得ることができる。特に、吸入口１２または吐出口１４が設けられた面、または吸入口１２と吐出口１４の間の面に対向体２０を対向させるようにすることで、対象流体８０をより積極的に対向体２０に衝突させ、熱伝達率を高めることができる。すなわち、対向体２０は、回転体１０の表面におけるいずれの面を第１の対向面１８として配置されるものであってもよく、また、第１の対向面１８と第２の対向面２２の間における流動状態によっては、開口部１９を省略するようにしてもよい。

なお、図１７（ａ）では、複数の貫通孔２８を有するメッシュ状の部材から対向体２０を構成した場合の一例を、同図（ｂ）では、回転体１０外周側から覆う略部分球殻状の部材から対向体２０を構成した場合の一例を、同図（ｃ）では、リング状の保持部材２３に保持される略籠状の部材から対向体２０を構成した場合の一例を示しているが、対向体２０の形状がこれらに限定されないことはいうまでもない。また、対向体２０は、回転体１０の周囲の流動を所定の方向に誘導するように構成されるものであってもよく、対象流体８０を収容した容器７０の一部から構成されるものであってもよいことはいうまでもない。

また、図１７（ｂ）に示す例において、第１の対向面１８に開口部１９を設けるようにしてもよい。また、開口部１９が設けられた第１の対向面１８に対向する対向体２０と、開口部１９が設けられていない第１の対向面１８に対向する対向体２０を組み合わせるようにしてもよい。すなわち、図１５（ａ）および（ｂ）に示した例の調整部材２１は、回転体１０の側面１０ｃに対向する対向体２０ということができる。

以上説明したように、本実施形態に係る温度調整装置１は、回転軸（中心軸Ｃ）を中心に回転する回転体１０と、回転体１０における所定の対向面（第１の対向面１８）に対向して配置される対向体２０と、回転体１０の表面に設けられる吸入口１２と、回転体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、回転体１０に設けられ、吸入口１２と吐出口１４を繋ぐ流通路１６と、対向体２０に設けられ、周囲を加熱または冷却する加熱冷却装置３０と、を備えている。

このような構成とすることで、簡素な構成でありながらも、加熱冷却装置３０と対象流体８０の間の熱伝達率を高め、少ないエネルギーコストで対象流体８０を効率的に加熱または冷却することができる。具体的には、対向体２０は、回転体１０と比較して構成の自由度が大きいため、加熱冷却装置３０を対向体２０に設けるようにすることで、加熱冷却装置３０の配置および構成の自由度が増し、効率的な加熱または冷却を、より簡素且つ安価な構成で実現することができる。また、回転体１０の攪拌作用により、十分に加熱または冷却した対象流体８０を広い範囲で略均一に行き渡らせることができる。

また、流通路１６の途中には、対向面（第１の対向面１８）において開口する開口部１９が形成されてもよい。このようにすることで、第１の対向面１８とこれに対向する対向体２０の第２の対向面２２の間で複雑な流動を発生させ、対象流体８０を効率的に加熱または冷却することができる。

また、流通路１６は、回転軸（中心軸Ｃ）の遠心方向外側に向かうように形成された遠心方向部分１６ｂを有し、開口部１９は、遠心方向部分１６ｂに設けられてもよい。このようにすることで、流通路１６内壁面において対象流体８０と接触しやすい部分を第２の対向面２２から構成し、流通路１６を通過するのみの対象流体８０に対しても第２の対向面２２を介した加熱または冷却を行うことが可能となるため、加熱または冷却をより効率的に行うことができる。

また、対向体２０は、回転軸（中心軸Ｃ）を中心に回転しないように固定配置されるものであってもよい。このようにすることで、加熱冷却装置３０への熱媒体や電力等の供給が容易となるため、効率的な加熱または冷却を、より簡素且つ安価な構成で実現することができる。

また、対向体２０は、温度調整の対象物（対象流体８０）を収容する容器７０の一部から構成されるものであってもよい。このようにすることで、加熱冷却装置３０を容器７０の外側に設けることが可能となるため、効率的な加熱または冷却を、より簡素且つ安価な構成で実現することができる。

また、対向体２０において対向面（第１の対向面１８）に対向する面（第２の対向面２２）および対向面（第１の対向面１８）の少なくとも一方には、凹凸形状１８ａ、２２ａが形成されるようにしてもよい。このようにすることで、第１の対向面１８および第２の対向面２２の間の流動状態を適宜に調整し、加熱または冷却をより効率的に行うことができる。

なお、本実施形態では、回転体１０を略砲弾形状に構成した例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、回転体１０の形状は、例えば円柱状、多角柱状、円錐状、多角錐状、円錐台状、多角錐台状および部分球状等、任意の形状を採用することができる。同様に、対向体２０の形状についても、任意の形状を採用することができる。また、回転体１０および対向体２０の第１の対向面１８および第２の対向面２２以外の部分に、凹凸形状を設けるようにしてもよい。

また、本実施形態では、主に一組の回転体１０および対向体２０を備える例を示したが、温度調整装置１は、複数組の回転体１０および対向体２０を備えるものであってもよい。さらに、複数組の回転体１０および対向体２０を備えるようにした場合、図１１（ｂ）に示したように、一部の回転体１０または対向体２０が兼用されるようにしてもよい。

また、本実施形態では、主に流通路１６を１つの吸入口１２と１つの吐出口１４を繋ぐように構成した例を示したが、流通路１６は、１つの吸入口１２と複数の吐出口１４を繋ぐように構成されるものであってもよいし、複数の吸入口１２と１つの吐出口１４を繋ぐように構成されるものであってもよいし、複数の吸入口１２と複数の吐出口１４を繋ぐように構成されるものであってもよい。

また、流通路１６の内部、または吸入口１２もしくは吐出口１４の内部に対象流体８０に衝突させる衝突部材を設けるようにしてもよい。この場合、衝突部材は、対象流体８０を所定の方向に誘導するような形状に構成されるものであってもよい。また、流通路１６の内部にゴミ等の異物を捕獲するフィルタを設けるようにしてもよい。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の温度調整装置は、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。

本発明の温度調整装置は、各種流体の加熱または冷却の分野で利用することができる。

１ 温度調整装置
１０ 回転体
１２ 吸入口
１４ 吐出口
１６ 流通路
１８ 第１の対向面
１８ａ 第１の対向面の凹凸形状
１９ 開口部
２０ 対向体
２２ 第２の対向面
２２ａ 第２の対向面の凹凸形状
３０ 加熱冷却装置
７０ 容器
８０ 対象流体
Ｃ 中心軸
Ｇ 隙間

Claims (6)

1. 回転軸を中心に回転し、該回転軸に対して周方向に延びる第一の対向面を有する回転体と、
   前記回転体における、前記第一の対向面に対向する第二の対向面を有するようにして配置され、該第二の対向面が前記第一の対向面と相対回転する対向体と、
   前記回転体の表面に設けられる吸入口と、
   前記回転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複数の吐出口と、
   前記回転体において互いに周方向に間隔を有して設けられ、前記吸入口と前記吐出口を繋ぐ複数の流通路と、
   前記対向体に設けられ、前記第二の対向面を加熱または冷却する加熱冷却装置と、を備え、
   複数の前記流通路は、ぞれぞれ、前記回転軸の遠心方向外側に向かうように形成される遠心方向部分を有しており、
   複数の前記遠心方向部分には、それぞれ、前記第一の対向面において開口して前記第二の対向面に臨む開口部が形成され、
   複数の前記遠心方向部分を遠心方向外側に通過する、温度調整の対象物となる流体が、前記開口部を介して、前記第二の対向面に対して周方向に相対移動することで、前記第二の対向面と熱交換を行うことを特徴とする、
   温度調整装置。
2. 前記対向体は、前記回転軸を中心に回転しないように固定配置されることを特徴とする、
   請求項１に記載の温度調整装置。
3. 前記対向体は、温度調整の対象物を収容する容器の一部から構成されることを特徴とする、
   請求項１乃至２のいずれかに記載の温度調整装置。
4. 前記第一の対向面および前記第二の対向面の少なくとも一方には、凹凸形状が形成さ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温度調整装置。
5. 前記第二の対向面に、前記凹凸形状が形成されることを特徴とする、
   請求項４に記載の温度調整装置。
6. 前記加熱冷却装置は、前記第二の対向面を加熱す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温度調整装置。

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