JP7408049B1 - 撹拌翼、撹拌方法、撹拌翼の組立方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高粘性流体であっても良好に混合撹拌し、高効率で混合することができる撹拌翼、撹拌装置を提供する。【解決手段】撹拌翼１は、複数の羽根体１４と、当該羽根体１４を挟んで対向配置される２つの位置決め板１３と、前記位置決め板１３の一方に密着して配設される支持板１１と、他方の位置決め板１３に密着して配設される環状板１２を備え、前記位置決め板１３及び環状板１２の中央には、流体Ｆを流出入させる流体流入孔１３ａ及び１２ａが形成されている。支持板１１に配設した回転軸１７を回転させることにより、撹拌翼１内部に形成される中空部１８から流体Ｆが吐出され、これに伴い環状板１３及び位置決め板１２の流体流入孔１３ａ及び１２ａから流体Ｆが中空部２８に流入することにより撹拌槽Ｖ内部で循環流れが発生し、流体Ｆは混合される。【選択図】図１

Description

本発明は、流体を混合又は撹拌する技術であり、撹拌翼、撹拌方法、及び撹拌翼の組立方法に関するものである。

撹拌槽等の容器内で流体を撹拌するために撹拌翼が広く使用されている。撹拌翼としてはディスクタービン翼等の羽根タイプの翼が広く使用されており、例えば塗料等を使用直前に現場で撹拌混合するためのハンディタイプのものとしても使用されている。しかし、ディスクタービン翼等の羽根タイプの翼は平板状の羽根の角部が露出しているため作業者が負傷する場合があり、必ずしも使用に際して安全が確保されているとはいえない。そのため、特許文献１に示す撹拌用回転体が使用される場合がある。このものは回転軸方向に垂直な断面が円形状に構成されていて、角部がなく使用に際して安全である。また、流体中に固形分が含まれていても吸入口が回転軸に近い位置に配置されているため、固形分を吸入して吐出孔から吐出することができ、吸入孔と吐出孔を繋ぐ流通路に滞留物が蓄積し難い。

しかし、特許文献１に記載の撹拌用回転体では、流体の吸入孔及び吐出孔以外の流体中に露出する部分が滑らかな曲面又は平面であるため、高粘性の塗料を混合する場合には流体内で撹拌用回転体が滑ってしまい、良好に混合されないという問題があった。

特許４４１８０１９号公報

本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、高粘性の流体であっても撹拌翼が流体中を滑ることなく、高効率で混合することができる技術に関するものである。

本発明に係る撹拌翼は、
容器内の流体を撹拌するための撹拌翼であって、
前記撹拌翼は、略平板状の複数の羽根体と、前記複数の羽根体を挟んで対向配置される２つの位置決め板と、前記位置決め板の一方に密接して配置される支持板と、前記位置決め板の他方に密接して配置される環状板とを備え、
前記位置決め板は、前記羽根体の水平方向断面と略同形状で、且つ、僅かに大きい位置決め貫通溝を有し、
前記支持板は、中央に回転軸を固定するための回転軸締結用貫通孔を有し、
前記環状板は、中央に流体を流入させる流入孔を有し、
前記複数の羽根体の長手方向端部は、前記位置決め板の位置決め貫通溝に嵌合し、
前記位置決め板と、支持板及び環状板は、各々が相対する複数の締結用貫通孔を備え、
前記複数の締結用貫通孔の各々には、締結手段としてのボルト及びナットが配設され、前記位置決め板と中間支持板は、前記ボルトの外周部に配設されたスペーサーにより所定間隔を保持して配置され、
前記複数の羽根体と、位置決め板と、支持板及び環状板とが、前記複数の締結用貫通孔の各々に配設された前記ボルト及びナットにより一体的に固定され、
前記支持板には回転軸が配設されていることを特徴とする撹拌翼である。

本発明に係る撹拌方法は、
前記撹拌翼による流体の撹拌方法であって、
前記撹拌翼が、自己の回転動作により、前記環状板の流入孔を介して前記撹拌翼内部に流入した流体を、前記撹拌翼の外周部から流出させる工程を含む撹拌方法である。

本発明に係る撹拌翼の組立方法は、
前記撹拌翼の組立方法であって、
前記ボルトにスペーサーを外挿する手段と、
前記位置決め板の位置決め貫通溝に、前記羽根体の長手方向端部を嵌合させる手段と、
前記ボルト及びナットにより、前記撹拌翼を一体的に固定する手段を備える撹拌翼の組立方法である。

以上のように、本発明に係る撹拌翼及び撹拌方法によれば、環状板の流入孔から流入した流体が、撹拌翼内に円周状に配列された羽根体間に形成された空隙から流出するので、流体が高粘性であっても高効率で混合することができる。また、本発明に係る撹拌翼の組立方法によれば、撹拌翼を効率よく組み立てることができる。

実施形態１の撹拌翼を示す分解斜視図である。 実施形態１の撹拌翼を構成する支持板を示す斜視図である。 実施形態１の撹拌翼を構成する環状板を示す斜視図である。 実施形態１の撹拌翼を構成する位置決め板を示す斜視図である。 実施形態１の撹拌翼における、スペーサー部分を示す断面模式図（図５（ａ））、及び羽根体部分を示す断面模式図（図５（ｂ））である。 実施形態１の撹拌翼が撹拌槽内で回転して撹拌される流体の流れる様子を示した断面模式図である。 実施形態１の撹拌翼の変形例であって、両おねじスペーサーを使用した場合のボルト部分の断面模式図（図７（ａ））であり、両めねじスペーサーを使用した場合のボルト部分の断面模式図（図７（ｂ））である。 実施形態２の撹拌翼を示す分解斜視図である。 実施形態２の撹拌翼を構成する中間支持板を示す斜視図である。 実施形態２の撹拌翼におけるスペーサー部分を示す断面模式図（図１０（ａ））、及び羽根体部分を示す断面模式図（図１０（ｂ））である。スペーサー部分を示す断面模式図である。 実施形態２の撹拌翼が撹拌槽内で回転して撹拌される流体の流れる様子を示した断面模式図である。

（撹拌翼の実施形態１）
撹拌翼１は、図１に示すように、略円板状の支持板１１に密着して配される位置決め板１３、及び略円環状の環状板１２に密着して配される位置決め板１３の間に、複数（ここでは６つ）の略平板状の羽根体１４、及び円管状のスペーサー１５が配されている。スペーサー１５内部にはボルト１６１が挿通され、ナット１６２と共に締結手段として撹拌翼１を一体的に固定する。支持板１１には回転軸１７が接続されている。スペーサー１５の数量はボルト１６１の数量と対応しており、ここではいずれも３つである。

図２に示す支持板１１には、中央に回転軸１７の締結用の回転軸用貫通孔１１ａ、及び３つの締結用貫通孔１１ｂが配されている。図３に示す環状板１２には中央に流体が流入する流体流入孔１２ａ、及び３つの締結用貫通孔１２ｂが配されている。図４に示す位置決め板１３には、中央に流体流入孔１３ａと、３つの締結用貫通孔１３ｂと、及び羽根体１４と同数の位置決め貫通溝１３ｃ（ここでは６つ）が円周状に配されている。支持板１１の締結用貫通孔１１ｂ、環状板１２の締結用貫通孔１２ｂ、及び位置決め板１３の締結用貫通孔１３ｂの各々の３つの孔の内径は略同一であり、互いに相対する位置に配されている。

撹拌翼１を組み立てた状態におけるスペーサー１５を含む断面模式図を図５（ａ）に、羽根体１４を含む断面模式図を図５（ｂ）に示した。位置決め板１３の位置決め貫通溝１３ｃは、羽根体１４の水平方向断面の外周形状よりも僅かに大きく形成されているので、上下の位置決め板１３の位置決め貫通溝１３ｃには羽根体１４の長手方向の両方端部が嵌まり込んで、一方は支持板１１上に、他方は環状板１２上に羽根体１４が位置決めされる。複数の羽根体１４は、位置決め板１３の位置決め貫通溝１３ｃの配列に従い、撹拌翼１の平面視で円周状に略同一ピッチで配されている。

対向する２枚の位置決め板１３の間に配されているスペーサー１５の長さは、羽根体１４の長さより２枚の位置決め板１３の厚さ分だけ短い。また、スペーサー１５の外径は位置決め板１３の締結用貫通孔１３ｂの内径より大きく、且つ、内径はボルト１６１の外径より大きく形成されている。以上の構成により、２枚の位置決め板１３は、スペーサー１５によりその間隔が保持され、羽根体１４の両端部は２枚の位置決め板１３の位置決め貫通溝１３ｃに確実に嵌合する。

撹拌翼１は以上のように構成されているので、スペーサー１５を挿通するボルト１６１とナット１６２を締め込むことにより、支持板１１及び環状板１２が羽根体１４を、２枚の位置決め板１３がスペーサー１５を挟み込むことにより、撹拌翼１は強固に固定される。回転軸１７は先端部にネジ部１７ａを有し、ネジ部１７ａが支持板１１の回転軸用貫通孔１１ａを貫通してナット１７１と締結されることにより、回転軸１７を支持板１１に固定する。なお、撹拌翼１の中央には、環状板１２の流体流入孔１２ａ及び位置決め板１３の流体流入孔１３ａに繋がる中空部１８が形成される。

以上の撹拌翼１を、内部に流体Ｆを収容した撹拌槽Ｖ内で回転させた場合の撹拌翼１周辺の流体Ｆの流れを図６に示した。モータＭにより撹拌翼１を回転させると、撹拌翼１の中空部１８に保持された流体Ｆは、遠心力の作用により半径方向外方に向けて付勢され、撹拌翼１の外周部から吐出させられる。これに伴い、撹拌槽Ｖ内部の流体Ｆは、撹拌翼１下部の環状板１２の流体流入孔１２ａ及び位置決め板１３の流体流入孔１３ａから撹拌翼１内部の中空部１８に流入するので、撹拌槽Ｖ内部で循環流れが発生して流体Ｆが混合される。

撹拌翼１の外周部において、６つの羽根体１４以外の部分は開放されているため撹拌翼１からの流体Ｆの吐出流量が多く、また、撹拌翼１の側面の面積、すなわち羽根体１４の厚さと高さによる部分の面積が小さいため、流体Ｆが高粘性流体であっても撹拌翼１は滑り難いので、流体Ｆを確実に撹拌することが可能である。さらに、流体Ｆが粒子等の固形分を含む場合であっても粒子が各羽根体１４間に閉塞することはないので、撹拌翼１は流体Ｆが粒子等を含んでいても使用することができ、使用後の洗浄も容易である。また、羽根体１４の角部が露出していないので、使用に際しても安全である。

（撹拌翼の実施形態１の変形例）
なお、撹拌翼１において、図７（ａ）に示すようにボルト１６１に代えて両端にオスネジを備える両おねじスペーサー１６３を使用して、ナット１６２と締結しても良い。あるいは、図７（ｂ）に示すように両端にメスネジを備える両めねじスペーサー１６４を使用して、ボルト１６１と締結しても良い。両おねじスペーサー１６３や両めねじスペーサー１６４を使用することにより、スペーサー１５が不要になる。

（撹拌翼の実施形態２）
撹拌翼の実施形態２に係る撹拌翼１Ａは、図８に示すように、対向する２つの位置決め板１３の間に中間支持板１９が配され、２つの位置決め板１３と中間支持板１９はスペーサー１５１及びスペーサー１５２により隔てられており、中間支持板１９の羽根体用貫通溝１９ｃを羽根体１４が貫通している。各々の位置決め板１３の中間支持板１９と対向する反対側の面には、環状板１２が密接して配されている。スペーサー１５１及びスペーサー１５２の内部にはボルト１６１が挿通され、ナット１６２と共に締結手段として撹拌翼１Ａを一体的に固定する。中間支持板１９には回転軸１７が接続されている。

図９に示した中間支持板１９には、中央に回転軸１７の締結用の回転軸用貫通孔１９ａが配され、３つの締結用貫通孔１９ｂ及び羽根体用貫通溝１９ｃが円周状に配されている。中間支持板１９の各々の締結用貫通孔１９ｂ及び羽根体用貫通溝１９ｃは、対向する位置決め板１３の各々の締結用貫通孔１３ｂ及び位置決め貫通溝１３ｃと互いに相対する位置に配されている。また、撹拌翼１と同様に撹拌翼１Ａにおいても、各々の環状板１２には中央に流体が流入する流体流入孔１２ａ及び３つの締結用貫通孔１２ｂが配されており、３つの締結用貫通孔１２ｂは、密接する位置決め板１３の締結用貫通孔１３ｂと略同一の内径であり、互いに相対する位置に配されている。

以上のように、環状板１２の締結用貫通孔１２ｂ、位置決め板１３の締結用貫通孔１３ｂ、及び中間支持板１９の締結用貫通孔１９ｂは、互いに相対する位置に配置されている。また、位置決め板１３の位置決め貫通溝１３ｃ、及び中間支持板１９の羽根体用貫通溝１９ｃは、互いに相対する位置に配されている。

撹拌翼１Ａを組み立てた状態におけるスペーサー１５１，１５２を含む断面模式図を図１０（ａ）に、羽根体１４を含む断面模式図を図１０（ｂ）に示した。位置決め板１３の位置決め貫通溝１３ｃ及び中間支持板１９の羽根体用貫通溝１９ｃは、羽根体１４の水平方向断面の外周形状よりも僅かに大きく形成されているので、羽根体１４は中間支持板１９の羽根体用貫通溝１９ｃを貫通し、また、上下の位置決め板１３の位置決め貫通溝１３ｃには羽根体１４の長さ方向の両方端部が嵌まり込んで、各々の環状板１２上に羽根体１４が位置決めされる。複数の羽根体１４は、位置決め板１３の位置決め貫通溝１３ｃ及び中間支持板１９の羽根体用貫通溝１９ｃの配列に従い、撹拌翼１Ａの平面視で円周状に略同一ピッチで配されている。

対向する位置決め板１３と中間支持板１９の間に配されているスペーサー１５１，１５２の合計の長さは、羽根体１４の長さより２枚の位置決め板１３の厚さ及び中間支持板１９の厚さ分だけ短い。また、スペーサー１５１，１５２の外径は、位置決め板１３の締結用貫通孔１３ｂ及び中間支持板１９の締結用貫通孔１９ｂの内径より大きく、且つ、内径はボルト１６１の外径より大きく形成されている。以上の構成により、羽根体１４の両端部は２枚の位置決め板１３の位置決め貫通溝１３ｃに確実に嵌合する。

以上のように構成されている撹拌翼１Ａを、スペーサー１５１，１５２を挿通するボルト１６１とナット１６２を締め込むことにより、２枚の環状板１２が羽根体１４を、２枚の位置決め板１３と中間支持板１９がスペーサー１５１，１５２を挟み込むことにより、撹拌翼１Ａは強固に固定される。撹拌翼１Ａの中央には、中間支持板１９により隔てられた環状板１２の流体流入孔１２ａ及び位置決め板１３の流体流入孔１３ａに繋がる中空部１８１，１８２が形成されている。なお、回転軸１７は先端部にネジ部１７ａを有し、ネジ部１７ａが中間支持板１９の回転軸用貫通孔１９ａを貫通してナット１７１と締結されることにより、回転軸１７を中間支持板１９に固定している。

以上の撹拌翼１Ａを、内部に流体Ｆを収容した撹拌槽Ｖ内で回転させた場合の撹拌翼１Ａ周辺の流体Ｆの流れを図１１に示した。モータＭにより撹拌翼１Ａを回転させると、撹拌翼１Ａの中空部１８１，１８２に保持された流体Ｆは、遠心力の作用により半径方向外方に向けて付勢され、撹拌翼１Ａの外周部から吐出させられる。これに伴い、撹拌槽Ｖ内部の流体Ｆは、撹拌翼１Ａの上部及び下部の環状板１２の流体流入孔１２ａ及び位置決め板１３の流体流入孔１３ａから撹拌翼１Ａ内部の中空部１８１，１８２に流入するので、撹拌槽Ｖ内部で循環流れが発生して流体Ｆは確実に混合される。

（その他）
本発明に係る撹拌翼は種々の用途に使用することができる。既に述べたように粒子等の固形分を含む液体であっても混合することが可能であり、閉塞を抑制して混合することが可能である。

以上に開示された実施の形態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慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態ではなく、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及び範囲内でのすべての修正や変形を含むものである。

１，１Ａ 撹拌翼
１１ 支持板
１２ 環状板
１３ 位置決め板
１４ 羽根体
１５，１５１，１５２ スペーサー
１７ 回転軸
１８，１８１，１８２ （撹拌翼の）中空部
１９ 中間支持板
Ｆ 流体
Ｍ モータ
Ｖ 撹拌槽

Claims (5)

1. 容器内の流体を撹拌するための撹拌翼であって、
   前記撹拌翼は、略平板状の複数の羽根体と、前記複数の羽根体を挟んで対向配置される２つの位置決め板と、前記位置決め板の一方に密接して配置される支持板と、前記位置決め板の他方に密接して配置される環状板とを備え、
   前記位置決め板は、前記羽根体の水平方向断面と略同形状で、且つ、僅かに大きい位置決め貫通溝を有し、
   前記支持板は、中央に回転軸を固定するための回転軸締結用貫通孔を有し、
   前記環状板は、中央に流体を流入させる流入孔を有し、
   前記複数の羽根体の長手方向端部は、前記位置決め板の位置決め貫通溝に嵌合し、
   前記位置決め板と、支持板及び環状板は、各々が相対する複数の締結用貫通孔を備え、
   前記複数の締結用貫通孔の各々には、締結手段としてのボルト及びナットが配設され、前記２つの位置決め板は、前記ボルトの外周部に配設されたスペーサーにより所定間隔を保持して配置され、
   前記複数の羽根体と、位置決め板と、支持板及び環状板とが、前記複数の締結用貫通孔の各々に配設された前記ボルト及びナットにより一体的に固定され、
   前記支持板には回転軸が配設されていることを特徴とする撹拌翼。
2. 容器内の流体を撹拌するための撹拌翼であって、
   前記撹拌翼は、略平板状の複数の羽根体と、前記複数の羽根体を挟んで対向配置される２つの位置決め板と、前記位置決め板の一方に密接して配置される支持板と、前記位置決め板の他方に密接して配置される環状板とを備え、
   前記位置決め板は、前記羽根体の水平方向断面と略同形状で、且つ、僅かに大きい位置決め貫通溝を有し、
   前記支持板は、中央に回転軸を固定するための回転軸締結用貫通孔を有し、
   前記環状板は、中央に流体を流入させる流入孔を有し、
   前記複数の羽根体の長手方向端部は、前記位置決め板の位置決め貫通溝に嵌合し、
   前記位置決め板と、支持板及び環状板は、各々が相対する複数の締結用貫通孔を備え、
   前記複数の締結用貫通孔の各々には、締結手段としての両おねじスペーサー及びナット、又は、両めねじスペーサー及びボルトが配設され、前記２つの位置決め板は、前記両おねじスペーサー又は両めねじスペーサーにより所定間隔を保持して配置され、
   前記複数の羽根体と、位置決め板と、支持板及び環状板とが、前記複数の締結用貫通孔の各々に配設された前記両おねじスペーサー及びナット、又は、両めねじスペーサー及びボルトにより一体的に固定され、
   前記支持板には回転軸が配設されていることを特徴とする撹拌翼。
3. 容器内の流体を撹拌するための撹拌翼であって、
   前記撹拌翼は、略平板状の複数の羽根体と、前記複数の羽根体を挟んで対向配置される２つの位置決め板と、前記２つの位置決め板の間に配置される中間支持板と、前記位置決め板の各々に密接して配置される環状板とを備え、
   前記位置決め板は、前記羽根体の水平方向断面と略同形状であって、僅かに大きい位置決め貫通溝を有し、
   前記中間支持板は、中央に回転軸を固定するための回転軸締結用貫通孔と、前記羽根体の水平方向断面と略同形状であって、僅かに大きい羽根体用貫通溝を有し、
   前記環状板は、中央に流体を流入させる流入孔を有し、
   前記複数の羽根体は前記中間支持板の羽根体用貫通溝を貫通し、且つ、前記複数の羽根体の長手方向端部は前記位置決め板の位置決め貫通溝に嵌合し、
   前記位置決め板と、中間支持板及び環状板は、各々が相対する複数の締結用貫通孔を備え、
   前記複数の締結用貫通孔の各々には、締結手段としてのボルト及びナットが配設され、前記位置決め板と中間支持板は、前記ボルトの外周部に配設されたスペーサーにより所定間隔を保持して配置され、
   前記複数の羽根体と、位置決め板と、中間支持板及び環状板とが、前記複数の締結用貫通孔の各々に配設された前記ボルト及びナットにより一体的に固定され、
   前記中間支持板には回転軸が配設されていることを特徴とする撹拌翼。
4. 請求項１～３に記載の撹拌翼による流体の撹拌方法であって、
   前記撹拌翼が、自己の回転動作により、前記環状板の流入孔を介して前記撹拌翼内部に流入した流体を、前記撹拌翼の外周部から流出させる工程を含む撹拌方法。
5. 請求項１又は３に記載の撹拌翼の組立方法であって、
   前記ボルトにスペーサーを外挿する手段と、
   前記位置決め板の位置決め貫通溝に、前記羽根体の長手方向端部を嵌合させる手段と、
   前記ボルト及びナットにより、前記撹拌翼を一体的に固定する手段を備える撹拌翼の組立方法。
   

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