撹拌混合装置、及び撹拌混合物の製造方法
【課題】混合効率を向上でき且つ省スペース化できる撹拌混合装置、及び撹拌混合物の製造方法を提供すること。
【解決手段】撹拌混合装置１０Ａは、内部に流路２１を有するケーシング２０と、このケーシング２０内部に配置され振動モータ４０に接続された振動軸３１及びこの振動軸３１の周囲に設けられた撹拌羽根３３ａ〜３３ｄを有する撹拌体３０Ａと、流路２１の一部を閉塞する仕切り板５０ａ、５０ｂを備える。撹拌羽根３３ａ〜３３ｄは、互いに隣接し且つ角度をなす傾斜羽根３３１ａ〜３３１ｄ，３３３ａ〜３３３ｄのセットを有し、傾斜羽根傾斜羽根３３１ａ〜３３１ｄ，３３３ａ〜３３３ｄには流体を流通する複数の小流通孔３３２ａ〜３３２ｄ，３３４ａ〜３３４ｄが形成されている。
【解決手段】撹拌混合装置１０Ａは、内部に流路２１を有するケーシング２０と、このケーシング２０内部に配置され振動モータ４０に接続された振動軸３１及びこの振動軸３１の周囲に設けられた撹拌羽根３３ａ〜３３ｄを有する撹拌体３０Ａと、流路２１の一部を閉塞する仕切り板５０ａ、５０ｂを備える。撹拌羽根３３ａ〜３３ｄは、互いに隣接し且つ角度をなす傾斜羽根３３１ａ〜３３１ｄ，３３３ａ〜３３３ｄのセットを有し、傾斜羽根傾斜羽根３３１ａ〜３３１ｄ，３３３ａ〜３３３ｄには流体を流通する複数の小流通孔３３２ａ〜３３２ｄ，３３４ａ〜３３４ｄが形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撹拌混合装置、及び撹拌混合物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体を撹拌し混合するために、種々の撹拌混合装置が使用されている。従来の撹拌混合装置は一般に、内部に流路を有するケーシングを備え、このケーシング内部に撹拌体が配置されている（例えば、特許文献１）。この撹拌体は、振動源に接続された振動軸を有し、この振動軸の周囲には撹拌羽根が設けられている。これにより、撹拌体がケーシング内で往復し、撹拌羽根によって流体が撹拌されるため、流体を混合できる。
【特許文献１】特開平１０−３２８５４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、前述した撹拌混合装置は、その混合効率が不充分であるため、不均質な混合物が生成されるおそれがある。かかる効率を向上するためには、撹拌を多段階で行う必要がある。すると、混合撹拌装置の大型化を免れ得ず、省スペース化の要請に反することになる。
【０００４】
本発明は、以上の実情に鑑みてなされたものであり、混合効率を向上でき且つ省スペース化できる撹拌混合装置、及び撹拌混合物の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、流体が小流通孔を通過することで生じる激しい流れを閉塞板でせき止めることにより、流れが複雑化し、流体の撹拌及び混合の効率が向上することを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。
【０００６】
（１） 内部に流路を有するケーシングと、このケーシングの内部に配置され振動源に接続された振動軸及びこの振動軸の周囲に設けられた撹拌羽根を有する撹拌体と、を備える撹拌混合装置であって、 前記撹拌羽根は、互いに隣接し且つ角度をなす傾斜羽根のセットを有し、 前記セットを構成する傾斜羽根の少なくとも一つに、流体を流通する複数の小流通孔が形成されている撹拌混合装置。
【０００７】
（１）の発明によれば、傾斜羽根の一方に形成された小流通孔を流体が流通することで生じる激しい流れが、角度をなす他方の傾斜羽根と激しく衝突し、流体の流れが複雑化する。しかも、振動軸の振動に伴って傾斜羽根が往復すると、流体の流れが更に不規則になる。これらの相乗作用によって、流体が極めて高度に撹拌されるため、流体の混合効率を向上できる。また、傾斜羽根のセットを設けるだけの簡素な構成のため、省スペース化を達成できる。
【０００８】
（２） 前記ケーシングに固定されて内部空間を仕切る仕切り板を更に備え、 前記仕切り板で仕切られた撹拌室に前記傾斜羽根のセットが配置されている（１）記載の撹拌混合装置。
【０００９】
（２）の発明によれば、傾斜羽根の往復に伴って流体が小流通孔を通過させられ、流体の流れが激化する。ここで、仕切り板はケーシングに固定されているため、振動軸の振動に伴って傾斜羽根及び仕切り板が接近離隔する。これにより、流体の激しい流れが仕切り板に繰り返し衝突し、流れが高度に複雑化するため、流体の混合効率を格段に向上できる。
【００１０】
（３） 前記傾斜羽根のセットは、前記振動軸の周回りの一部に設けられた第１部分羽根と、他部に設けられて前記第１部分羽根に交差する第２部分羽根と、を有する（１）又は（２）記載の撹拌混合装置。
【００１１】
（３）の発明によれば、第１部分羽根及び第２部分羽根を交差するように設けるだけの簡素な構成のため、撹拌体を容易に作製でき、製造コストを削減できる。また、流体が第１部分羽根及び第２部分羽根の間を通過する際に、流体のスムーズな流れが阻害され、流れがより複雑化する。このため、流体の混合効率をより向上できる。
【００１２】
（４） 前記第１部分羽根及び前記第２部分羽根の間に介在する介在板を更に備え、 前記介在板には、流体を流通する複数の介在流通孔が形成されている（３）記載の撹拌混合装置。
【００１３】
（４）の発明によれば、第１部分羽根及び第２部分羽根の間に到達した流体が介在流通孔を通過するため、流体の流れがより激化する。これにより、流れの複雑化及び激化が同時に生じるため、流体の混合効率を格段に向上できる。
【００１４】
（５） 前記傾斜羽根のセットは、螺旋状に設けられた螺旋羽根を有する（１）又は（２）記載の撹拌混合装置。
【００１５】
（５）の発明によれば、螺旋羽根によって流体が螺旋状に回転し、渦流が発生する。これにより流体が回転させられるため、流体の混合効率をより向上できる。
【００１６】
（６） 前記螺旋羽根には、前記振動軸の軸方向に略直交する平羽根が隣接する（５）記載の撹拌混合装置。
【００１７】
（６）の発明によれば、振動軸の振動に伴って平羽根が往復する際、かかる平羽根は振動軸の軸方向つまり振動方向に略直交するため、流体の流れが高度に阻害される。更に、螺旋羽根によって流体が螺旋状に回転し、渦流が発生する。これらの事態が組み合わさることで、渦流が複雑化し、流体の混合効率を格段に向上できる。
【００１８】
（７） 前記小流通孔は、前記平羽根に形成されている（６）記載の撹拌混合装置。
【００１９】
（７）の発明によれば、流体の流れを高度に阻害する平羽根に小流通孔を形成したので、小流通孔を通過する流体が高度に高速化され、極めて激しい流れを生じる。かかる激しい流れが螺旋羽根によって回転するため、激しい渦流が発生し、流体の混合効率を格段に向上できる。
【００２０】
（８） 前記螺旋羽根には、前記振動軸の周回りの一部に設けられた第１部分羽根と、他部に設けられて前記第１部分羽根に交差する第２部分羽根と、が隣接する（５）記載の撹拌混合装置。
【００２１】
（８）の発明によれば、流体が第１部分羽根及び第２部分羽根の間を通過する際に、流体のスムーズな流れが阻害され、流れがより複雑化する。かかる複雑化した流れが螺旋羽根によって回転するため、複雑な渦流が発生し、流体の混合効率を格段に向上できる。
【００２２】
（９） 前記小流通孔は、前記第１部分羽根及び前記第２部分羽根に形成されている（８）記載の撹拌混合装置。
【００２３】
（９）の発明によれば、流体の流れを阻害する第１部分羽根及び第２部分羽根に小流通孔を形成したので、小流通孔を通過する流体が効果的に高速化され、激しい流れを生じる。かかる激しい流れは、第１部分羽根及び第２部分羽根の間を通過した流れと合流して、複雑化する。かかる激しく且つ複雑な流れが螺旋羽根によって回転するため、激しく且つ複雑な渦流が発生し、流体の混合効率を格段に向上できる。
【００２４】
（１０） 前記螺旋羽根は、前記ケーシングに設けられて前記流路を絞る絞り構造に包囲されている（１）から（９）いずれか記載の撹拌混合装置。
【００２５】
（１０）の発明によれば、螺旋羽根に隣接する撹拌羽根によって生じた流れが絞り構造に衝突して複雑化しつつ、絞り構造及び螺旋羽根の間に殺到する。これにより、複雑な流れが高度に激化されるため、流体の混合効率を格段に向上できる。
【００２６】
（１１） 内部に流路を有するケーシングと、このケーシングの内部に配置され振動源に接続された振動軸及びこの振動軸の周囲に設けられた撹拌羽根を有する撹拌体と、を備える撹拌混合装置であって、 前記ケーシングには、前記流路を制限する制限板が固定され、 前記撹拌羽根には、流体を流通する複数の小流通孔が形成され、 前記制限板及び前記撹拌羽根は、互いに隣接し且つ角度をなす撹拌混合装置。
【００２７】
（１１）の発明によれば、撹拌羽根に形成された小流通孔を流体が流通することで生じる激しい流れが、角度をなす制限板に衝突して複雑化する。これにより、流体が高度に撹拌されるため、流体の混合効率を向上できる。また、撹拌羽根及び制限板を設けるだけの簡素な構成のため、省スペース化を達成できる。
【００２８】
（１２） （１）から（１１）いずれか記載の撹拌混合装置を用いる撹拌混合物の製造方法。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、傾斜羽根の一方に形成された小流通孔を流体が流通することで生じる激しい流れが、角度をなす他方の傾斜羽根と激しく衝突し、流体の流れが複雑化する。しかも、振動軸の振動に伴って傾斜羽根が往復すると、流体の流れが更に不規則になる。これらの相乗作用によって、流体が極めて高度に撹拌されるため、流体の混合効率を向上できる。また、傾斜羽根のセットを設けるだけの簡素な構成のため、省スペース化を達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、第１実施形態以外の各実施形態の説明において、第１実施形態と共通するものについては、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００３１】
＜第１実施形態＞
図１は本発明の第１実施形態に係る撹拌混合装置１０の要部を示す断面図である。図２は図１の撹拌体３０を示す拡大斜視図である。撹拌混合装置１０は、ケーシング２０及び撹拌体３０を備える。各構成要素を以下詳細に説明する。
【００３２】
〔ケーシング〕
ケーシング２０は内部に流路２１を有する。本実施形態では、ケーシング２０に仕切り板５０ａ〜５０ｅが固定され、これら仕切り板５０ａ〜５０ｅによって内部空間が仕切られて撹拌室２８ａ〜２８ｄが形成されている。仕切り板５０ａ〜５０ｅはその中央に後述の振動軸３１よりも僅かに大きい開口を有するため、この開口に挿通された振動軸３１及び仕切り板５０ａ、５０ｂの間に隙間５１ａ〜５１ｅが形成される。本実施形態では、下方に位置する隙間５１ａを通って流体が撹拌室２８ａに導入される（図２中の矢印Ｅ）。
【００３３】
本実施形態における仕切り板５０ａ〜５０ｅは、振動軸３１の軸方向に直交して設けられ、これにより、後述の撹拌羽根３３ａ〜３３ｄが生じる複雑な流れの流体との衝突が激化し、流体の混合効率を向上できる。
【００３４】
〔撹拌体〕
撹拌体３０はケーシング２０の内部に配置されている。かかる撹拌体３０の振動軸３１は、振動源としての振動モータ４０に接続されるとともに、振動軸３１の周囲には撹拌羽根３３ａ〜３３ｄが設けられている。これにより、撹拌体３０はケーシング２０内を軸方向に往復して、流体を撹拌混合できる。
【００３５】
撹拌羽根３３ａ〜３３ｄの各々は、互いに隣接し且つ角度をなす傾斜羽根３３１ａ〜３３１ｄ、３３３ａ〜３３３ｄのセットを有する。各セットは、上述の仕切り板５０ａ〜５０ｄで形成された撹拌室２８ａ〜２８ｄの各々に配置されている。ここで「角度をなす」とは、撹拌羽根の一方を延長してゆくと他方に交差することを指す。図２を参照して、撹拌羽根の構成を、撹拌羽根３３ａを例にとって説明する。
【００３６】
撹拌羽根３３ａは、振動軸３１の周回りの一部に設けられた第１部分羽根３３１ａと、他部に設けられて第１部分羽根３３１ａに交差する第２部分羽根３３３ａとを有する。ここで「交差」とは、振動軸３１の側方から第１部分羽根３３１ａを投影した際に、第２部分羽根３３３ａと交差することを指す。これにより、第１部分羽根３３１ａ及び第２部分羽根３３３ａの間の隙間を流体が流通させられる（図２中の矢印Ｓ）ため、スムーズな流れが阻害されて複雑化する。なお、第１部分羽根３３１ａ及び第２部分羽根３３３ａの交差角度は、撹拌すべき流体の種類に応じて適切な大きさの隙間が形成されるよう適宜設定されてよい。
【００３７】
本実施形態では、第１部分羽根３３１ａ及び第２部分羽根３３３ａの各々に、小流通孔３３２ａ、３３４ａが形成されている。これにより、第１部分羽根３３１ａ及び第２部分羽根３３３ａの往復に伴って流体が小流通孔３３２ａ、３３４ａを通過させられ（図２中の矢印Ｐ）、流体の流れが激化する。
【００３８】
このようにして激化された流れの流体は、上述の仕切り板５０ａの被衝突面５３ａ及び仕切り板５０ｂの被衝突面５３ｂに衝突し（図２中の矢印Ｃ）、流れが高度に複雑化する。撹拌されて生成された混合物は、隙間５１ｂを通じて撹拌室２８ａから撹拌室２８ｂへと移動され、やがて外部へと導出される。
【００３９】
本実施形態では、作製容易化の観点から小流通孔３３２ａ、３３４ａを第１部分羽根３３１ａ及び第２部分羽根３３３ａの上下面に対して直交するように形成したが、これに限られず任意の方向に形成してよい。
【００４０】
本実施形態における第１部分羽根３３１ａ及び第２部分羽根３３３ａは、設置された姿勢においてケーシング２０の内壁と略接触するように、歪んだ円柱状に設計されている。これにより、傾斜角度に応じた第１部分羽根３３１ａ及び第２部分羽根３３３ａの設計が必要となるものの、流体の迂回による撹拌混合効率の低下を抑制することができる。ただし、これに限られず、作製を容易化するべく部分正円柱状であってもよく、この場合、第１部分羽根３３１ａ及び第２部分羽根３３３ａを傾斜して設置された姿勢において、第１部分羽根３３１ａ及び第２部分羽根３３３ａとケーシング２０の内壁との間に隙間が生じる。
【００４１】
図３は図２の撹拌体の平面図である。この図３に示されるように、本実施形態の第１部分羽根３３１ａ及び第２部分羽根３３３ａは、振動軸３１の軸方向の投影図において隙間がないように設けられている。これにより、流体のスムーズな流れが阻害されて複雑化する。なお、流体の流れをより複雑化するためには、第１部分羽根３３１ａ及び第２部分羽根３３３を、振動軸３１の軸方向の投影図において互いに重畳するように設けることが好ましい。
【００４２】
なお、本実施形態では、混合効率を向上するべく、撹拌羽根３３ａ〜３３ｄの各々を挟むように仕切り板５０ａ〜５０ｅを設けたが、これに限られず、撹拌羽根３３ａ〜３３ｄの複数を挟むように仕切り板を設けてもよい。同様に、本実施形態では撹拌羽根３３ａ〜３３ｄを複数設けたが、単数のみ設けてもよい。また本実施形態では、仕切り板５０ａ〜５０ｄに小流通孔を実質的に形成しなかったが、これに限られず、仕切り板５０ａ〜５０ｄに小流通孔を実質的に形成してもよい。
【００４３】
［作用効果］
本実施形態によれば、以下のような作用効果が得られる。
【００４４】
撹拌羽根３３ａ〜３３ｄを構成する傾斜羽根３３１ａ〜３３１ｄ、３３３ａ〜３３３ｄの一方に形成された小流通孔３３２ａ〜３３２ｄ、３３４ａ〜３３４ｄを流体が流通することで生じる激しい流れが、角度をなす他方の傾斜羽根と激しく衝突し、流体の流れが複雑化する。しかも、振動軸３１の振動に伴って傾斜羽根３３１ａ〜３３１ｄ、３３３ａ〜３３３ｄが往復すると、流体の流れが更に不規則になる。これらの相乗作用によって、流体が極めて高度に撹拌されるため、流体の混合効率を向上できる。また、傾斜羽根３３１ａ〜３３１ｄ、３３３ａ〜３３３ｄのセット３３ａ〜３３ｄを設けるだけの簡素な構成のため、省スペース化を達成できる。
【００４５】
傾斜羽根３３１ａ〜３３１ｄ、３３３ａ〜３３３ｄの往復に伴って流体が小流通孔３３２ａ〜３３２ｄ、３３４ａ〜３３４ｄを通過させられ、流体の流れが激化する。ここで、仕切り板５０ａ〜５０ｅはケーシング２０に固定されているため、振動軸３１の振動に伴って傾斜羽根３３１ａ〜３３１ｄ、３３３ａ〜３３３ｄ及び仕切り板５０ａ〜５０ｅが接近離隔する。これにより、流体の激しい流れが仕切り板５０ａ〜５０ｅに繰り返し衝突し、流れが高度に複雑化するため、流体の混合効率を格段に向上できる。
【００４６】
第１部分羽根３３１ａ〜３３１ｄ及び第２部分羽根３３３ａ〜３３３ｄを交差するように設けるだけの簡素な構成のため、撹拌体３０を容易に作製でき、製造コストを削減できる。また、流体が第１部分羽根３３１ａ〜３３１ｄ及び第２部分羽根３３３ａ〜３３３ｄの間を通過する際に、流体のスムーズな流れが阻害され、流れがより複雑化する。このため、流体の混合効率をより向上できる。
【００４７】
＜第２実施形態＞
図４は、本発明の第２実施形態に係る撹拌混合装置１０Ａの要部を示す断面図である。図５は図４の撹拌体３０Ａを示す拡大斜視図である。本実施形態では、撹拌体３０Ａの構成が第１実施形態と異なる。
【００４８】
即ち、撹拌体３０Ａは、第１部分羽根３３１ａ〜３３１ｄ及び第２部分羽根３３３ａ〜３３３ｄの各々の間に介在する遮断板３５ａ〜３５ｄを備える。これにより、第１部分羽根３３１ａ〜３３１ｄ及び第２部分羽根３３３ａ〜３３３ｄの隙間の一部又は全部が遮断板３５ａ〜３５ｄによって閉塞されるため、流体の流れが遮断される。
【００４９】
ここで、介在板としての遮断板３５ａ、３５ｄには、流体を流通する複数の介在流通孔としての迂回流通孔３６ａ、３６ｄがそれぞれ形成されている。これにより、遮断板３５ａ、３５ｄによって遮断された流体の流れが迂回流通孔３６ａ、３６ｄに集中するため、流体の流れが一気に激化する（図５中の矢印Ｅ）。なお、本実施形態では、介在板に該当しない遮断板３５ｂ、３５ｃにも迂回流通孔３６ｂ、３６ｃを形成して混合効率を向上したが、これに限られず、作製容易化の観点から迂回流通孔３６ｂ、３６ｃを形成しなくてもよい。
【００５０】
遮断板３５ａ〜３５ｄは、本実施形態では第１部分羽根３３１ａ〜３３１ｄ及び第２部分羽根３３３ａ〜３３３ｄの隙間の略全部を閉塞する形状としたが、これに限られず、一部のみを閉塞する形状としてもよい。迂回流通孔３６ａ〜３６ｄの大きさ及び個数は、迂回流通孔３６ａ〜３６ｄ経由、及び小流通孔３３２ａ〜３３２ｄ、３３４ａ〜３３４ｄ経由の流体の流れが拮抗して、流体の流れ全体が最大に複雑化するよう適宜設定されることが好ましい。
【００５１】
なお、迂回流通孔は、流体が流通可能な限りにおいて特に限定されず、例えば、複数の遮断板を組み合わせて、遮断板同士の隙間として迂回流通孔を形成してもよい。
【００５２】
［作用効果］
本実施形態によれば、前述した第１実施形態による作用効果に加えて、以下のような作用効果が得られる。
【００５３】
第１部分羽根３３１ａ〜３３１ｄ及び第２部分羽根３３３ａ〜３３３ｄの間に到達した流体が迂回流通孔３６ａ〜３６ｄを通過するため、流体の流れがより激化する。これにより、流れの複雑化及び激化が同時に生じるため、流体の混合効率を格段に向上できる。
【００５４】
＜第３実施形態＞
図６は、本発明の第３実施形態に係る撹拌混合装置１０Ｂの要部を示す断面図である。本実施形態では、撹拌体３０Ｂの構成が第１実施形態と異なる。
【００５５】
即ち、撹拌体３０Ｂの振動軸３１には、その軸方向に略直交する平羽根３９ａ〜３９ｄと、螺旋状に設けられた螺旋羽根３３Ｂａ、３３Ｂｂと、が設けられている。本実施形態では、平羽根３９ａ〜３９ｄの各々に複数の小流通孔３８ａ〜３８ｄが形成されている。振動軸３１の振動に伴って平羽根３９ａ〜３９ｄが往復すると、流体が小流通孔３８ａ〜３８ｄを強制的に流通させられ、流体の流れが高度に激化する。
【００５６】
平羽根３９ａ〜３９ｄは、螺旋羽根３３Ｂａ、３３Ｂｂの各々を囲むように配置されている。平羽根３９ａ〜３９ｄは、螺旋羽根３３Ｂａ、３３Ｂｂと角度をなしているため、平羽根３９ａ、螺旋羽根３３Ｂａ、及び平羽根３９ｂが撹拌羽根の一セットを構成するとともに、平羽根３９ｃ、螺旋羽根３３Ｂｂ、及び平羽根３９ｄが撹拌羽根の別のセットを構成する。
【００５７】
螺旋羽根３３Ｂａ、３３Ｂｂには小流通孔は実質的に形成されていない。このため、小流通孔３８ａ〜３８ｄを通って流れが激化した流体は、螺旋羽根３３Ｂａ、３３Ｂｂの往復に伴って螺旋状に回転させられ複雑化する。
【００５８】
本実施形態では、上述のように、平羽根３９ａ〜３９ｄが螺旋羽根３３Ｂａ、３３Ｂｂと交互に配置されているので、流れの激化及び螺旋状の回転が交互に行われ、流体の流れが極めて高度に複雑化する。
【００５９】
なお、螺旋羽根３３Ｂａ、３３Ｂｂに限られず、例えば図７に示すように、振動軸３１の周回りの一部に設けられた第１部分羽根３３１ａと、他部に設けられて第１部分羽根３３１ａに交差する第２部分羽根３３３ａとを備える構成も本発明に包含される。また、螺旋羽根と、図７のような交差羽根とを併用してもよい。
【００６０】
［作用効果］
本実施形態によれば、前述した第１実施形態による作用効果に加えて、以下のような作用効果が得られる。
【００６１】
振動軸３１の振動に伴って平羽根３９ａ〜３９ｄが往復する際、かかる平羽根３９ａ〜３９ｄは振動軸３１の振動方向に略直交するため、流体の流れが高度に阻害される。更に、螺旋羽根３３Ｂａ、３３Ｂｂによって流体が螺旋状に回転し、渦流が発生する。これらの事態が組み合わさることで、渦流が複雑化し、流体の混合効率を格段に向上できる。
【００６２】
流体の流れを高度に阻害する平羽根３９ａ〜３９ｄに小流通孔３８ａ〜３８ｄを形成したので、小流通孔３８ａ〜３８ｄを通過する流体が高度に高速化され、極めて激しい流れを生じる。かかる激しい流れが螺旋羽根３３Ｂａ、３３Ｂｂによって回転するため、激しい渦流が発生し、流体の混合効率を格段に向上できる。
【００６３】
＜第４実施形態＞
図８は、本発明の第４実施形態に係る撹拌混合装置１０Ｄの要部を示す断面図である。本実施形態は、絞り構造５４ａ，５４ｂを備える点で第３実施形態と異なる。
【００６４】
即ち、ケーシング２０には流路２１を絞る絞り構造５３ａ，５３ｂが設けられており、これら絞り構造５４ａ，５４ｂは螺旋羽根３３Ｄａ，３３Ｄｂを包囲する。これにより、平羽根３９ａ〜３９ｄの上下動に伴って小流通孔３８ａ，３８ｃを通過させられた流体が絞り構造５４ａ，５４ｂに衝突し、流れが複雑化する。
【００６５】
本実施形態では、螺旋羽根３３Ｄａ，３３Ｄｂの径が前記実施形態よりも小さく、例えば流路２１の径の３分の１程度である。そして、螺旋羽根３３Ｄａ，３３Ｄｂは僅かな隙間をあけて絞り構造５４ａ，５４ｂに包囲されており、この僅かな隙間に、流れが複雑化した流体が殺到する。かかる流体は、螺旋羽根３３Ｄａ，３３Ｄｂの上下動に応じて激しく回転させられた後、平羽根３９ｂ，３９ｄの小流通孔３８ｂ，３８ｄを通過させられ、流れが更に激化する。
【００６６】
本明細書で「包囲」とは、ある位置の螺旋羽根３３Ｄａ，３３Ｄｂの周囲の少なくとも一部に絞り構造５４ａ，５４ｂが配置されることを指す。つまり、上下動の全時点において螺旋羽根３３Ｄａ，３３Ｄｂの周囲に絞り構造５４ａ，５４ｂが存在しなくてもよいし、軸方向に関して螺旋羽根３３Ｄａ，３３Ｄｂの全範囲が包囲されていなくてもよい。また、本実施形態では絞り構造５４ａ，５４ｂに包囲されるのを螺旋羽根３３Ｄａ，３３Ｄｂとしたが、これに限られず、図８（ｂ）に示すように、振動軸３１の周回りの一部に設けられた第１部分羽根３３１ａと、他部に設けられて第１部分羽根３３１Ｄ’ａに交差する第２部分羽根３３３Ｄ’ａとであってもよい。
【００６７】
［作用効果］
本実施形態によれば、前述した第３実施形態による作用効果に加えて、以下のような作用効果が得られる。
【００６８】
３９ａ〜３９ｄによって生じた流れが絞り構造５４ａ，５４ｂに衝突して複雑化しつつ、絞り構造５４ａ，５４ｂ及び螺旋羽根３３Ｄａ，３３Ｄｂの間に殺到する。これにより、複雑な流れが高度に激化されるため、流体の混合効率を格段に向上できる。
【００６９】
＜第５実施形態＞
図９は、本発明の第５実施形態に係る撹拌混合装置１０Ｅの要部を示す断面図である。本実施形態では、撹拌体３０Ｅの構成が第３実施形態と異なる。
【００７０】
即ち、撹拌体３０Ｅでは、螺旋羽根３３Ｅａ，３３Ｅｂに、第１部分羽根３３１ａ〜３３１ｄ及び第２部分羽根３３３ａ〜３３３ｄが隣接する。また、第１実施形態と同様に、第１部分羽根３３１ａ〜３３１ｄ及び第２部分羽根３３３ａ〜３３３ｄに、小流通孔３３２ａ〜３３２ｄ、３３４ａ〜３３４ｄが形成されている。
【００７１】
［作用効果］
本実施形態によれば、前述した第３実施形態による作用効果に加えて、以下のような作用効果が得られる。
【００７２】
流体が第１部分羽根３３１ａ〜３３１ｄ及び第２部分羽根３３３ａ〜３３３ｄの間を通過する際に、流体のスムーズな流れが阻害され、流れがより複雑化する。かかる複雑化した流れが螺旋羽根３３Ｅａ，３３Ｅｂによって回転するため、複雑な渦流が発生し、流体の混合効率を格段に向上できる。
【００７３】
流体の流れを阻害する第１部分羽根３３１ａ〜３３１ｄ及び第２部分羽根３３３ａ〜３３３ｄに小流通孔３３２ａ〜３３２ｄ、３３４ａ〜３３４ｄを形成したので、小流通孔３３２ａ〜３３２ｄ、３３４ａ〜３３４ｄを通過する流体が効果的に高速化され、激しい流れを生じる。かかる激しい流れは、第１部分羽根３３１ａ〜３３１ｄ及び第２部分羽根３３３ａ〜３３３ｄの間を通過した流れと合流して、複雑化する。かかる激しく且つ複雑な流れが螺旋羽根３３Ｅａ，３３Ｅｂによって回転するため、激しく且つ複雑な渦流が発生し、流体の混合効率を格段に向上できる。
【００７４】
＜第６実施形態＞
図１０は、本発明の第６実施形態に係る撹拌混合装置１０Ｆの要部を示す断面図である。本実施形態は、制限板５５ａ，５５ｂが設けられている点で第３実施形態と異なる。
【００７５】
即ち、ケーシング２０には制限板５５ａ，５５Ｂｂが固定され、流路２１が制限されている。かかる制限板５５ａ，５５ｂは、中央に形成された孔に振動軸３１が挿通され、隣接する平羽根３９ａ〜３９ｄに対して角度をなす。これにより、平羽根３９ａ〜３９ｄに形成された小流通孔３８ａ〜３８ｄを流体が流通することで生じる激しい流れが、角度をなす制限板５５ａ，５５ｂに衝突して複雑化する。なお、本実施形態では、振動軸３１及び制限板５５ａ，５５ｂの間にはわずかな隙間が存在しているが、特に限定されるものではない。
【００７６】
本実施形態の制限板５５ａ，５５ｂは、３１の軸方向に沿って螺旋状に設けられている。これにより、小流通孔３８ａ〜３８ｄを通過した激しい流れが、制限板５５ａ，５５ｂで回転させられ、渦流になる。ただし、制限板の構造はこれに限られず、振動軸の周回りの一部を包囲する第１部分板と、他部を包囲して第１部分板に交差する第２部分板とからなってもよい。
【００７７】
［作用効果］
本実施形態によれば、以下のような作用効果が得られる。
【００７８】
小流通孔３８ａ〜３８ｄを流体が流通することで生じる激しい流れが、制限板５５ａ，５５ｂに衝突して複雑化する。これにより、流体が高度に撹拌されるため、流体の混合効率を向上できる。また、平羽根３９ａ〜３９ｄ及び制限板５５ａ，５５ｂを設けるだけの簡素な構成のため、省スペース化を達成できる。
【００７９】
小流通孔３８ａ〜３８ｄを通過した流体の激しい流れが、螺旋状の制限板５５ａ，５５ｂで回転させられる。これにより、激しい渦流が発生するため、流体の混合効率を格段に向上できる。
【００８０】
本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る撹拌混合装置の要部を示す断面図である。
【図２】図１の撹拌体を示す拡大斜視図である。
【図３】図２の撹拌体の平面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る撹拌混合装置の要部を示す断面図である。
【図５】図４の撹拌体を示す拡大斜視図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る撹拌混合装置の要部を示す断面図である。
【図７】前記実施形態の変形例に係る撹拌混合装置の要部を示す断面図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る撹拌混合装置の要部を示す断面図である。
【図９】本発明の第５実施形態に係る撹拌混合装置の要部を示す断面図である。
【図１０】本発明の第６実施形態に係る撹拌混合装置の要部を示す断面図である。
【符号の説明】
【００８２】
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ 撹拌混合装置
２０ ケーシング
２１ 流路
２８ 撹拌室
３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ、３０Ｅ、３０Ｆ 撹拌体
３１ 振動軸
３３、３３Ｂ、３３Ｃ、３３Ｄ、３３Ｅ 撹拌羽根（傾斜羽根のセット、螺旋羽根）
３３１ 第１部分羽根
３３２ 小流通孔
３３３ 第２部分羽根
３３４ 小流通孔
３５ 遮断板（介在板）
３６ 迂回流通孔（介在流通孔）
３８ 小流通孔
３９ 平羽根
４０ 振動モータ（振動源）
５０ 仕切り板
５１ 隙間
５４ 絞り構造
５５ 制限板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撹拌混合装置、及び撹拌混合物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体を撹拌し混合するために、種々の撹拌混合装置が使用されている。従来の撹拌混合装置は一般に、内部に流路を有するケーシングを備え、このケーシング内部に撹拌体が配置されている（例えば、特許文献１）。この撹拌体は、振動源に接続された振動軸を有し、この振動軸の周囲には撹拌羽根が設けられている。これにより、撹拌体がケーシング内で往復し、撹拌羽根によって流体が撹拌されるため、流体を混合できる。
【特許文献１】特開平１０−３２８５４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、前述した撹拌混合装置は、その混合効率が不充分であるため、不均質な混合物が生成されるおそれがある。かかる効率を向上するためには、撹拌を多段階で行う必要がある。すると、混合撹拌装置の大型化を免れ得ず、省スペース化の要請に反することになる。
【０００４】
本発明は、以上の実情に鑑みてなされたものであり、混合効率を向上でき且つ省スペース化できる撹拌混合装置、及び撹拌混合物の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、流体が小流通孔を通過することで生じる激しい流れを閉塞板でせき止めることにより、流れが複雑化し、流体の撹拌及び混合の効率が向上することを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。
【０００６】
（１） 内部に流路を有するケーシングと、このケーシングの内部に配置され振動源に接続された振動軸及びこの振動軸の周囲に設けられた撹拌羽根を有する撹拌体と、を備える撹拌混合装置であって、 前記撹拌羽根は、互いに隣接し且つ角度をなす傾斜羽根のセットを有し、 前記セットを構成する傾斜羽根の少なくとも一つに、流体を流通する複数の小流通孔が形成されている撹拌混合装置。
【０００７】
（１）の発明によれば、傾斜羽根の一方に形成された小流通孔を流体が流通することで生じる激しい流れが、角度をなす他方の傾斜羽根と激しく衝突し、流体の流れが複雑化する。しかも、振動軸の振動に伴って傾斜羽根が往復すると、流体の流れが更に不規則になる。これらの相乗作用によって、流体が極めて高度に撹拌されるため、流体の混合効率を向上できる。また、傾斜羽根のセットを設けるだけの簡素な構成のため、省スペース化を達成できる。
【０００８】
（２） 前記ケーシングに固定されて内部空間を仕切る仕切り板を更に備え、 前記仕切り板で仕切られた撹拌室に前記傾斜羽根のセットが配置されている（１）記載の撹拌混合装置。
【０００９】
（２）の発明によれば、傾斜羽根の往復に伴って流体が小流通孔を通過させられ、流体の流れが激化する。ここで、仕切り板はケーシングに固定されているため、振動軸の振動に伴って傾斜羽根及び仕切り板が接近離隔する。これにより、流体の激しい流れが仕切り板に繰り返し衝突し、流れが高度に複雑化するため、流体の混合効率を格段に向上できる。
【００１０】
（３） 前記傾斜羽根のセットは、前記振動軸の周回りの一部に設けられた第１部分羽根と、他部に設けられて前記第１部分羽根に交差する第２部分羽根と、を有する（１）又は（２）記載の撹拌混合装置。
【００１１】
（３）の発明によれば、第１部分羽根及び第２部分羽根を交差するように設けるだけの簡素な構成のため、撹拌体を容易に作製でき、製造コストを削減できる。また、流体が第１部分羽根及び第２部分羽根の間を通過する際に、流体のスムーズな流れが阻害され、流れがより複雑化する。このため、流体の混合効率をより向上できる。
【００１２】
（４） 前記第１部分羽根及び前記第２部分羽根の間に介在する介在板を更に備え、 前記介在板には、流体を流通する複数の介在流通孔が形成されている（３）記載の撹拌混合装置。
【００１３】
（４）の発明によれば、第１部分羽根及び第２部分羽根の間に到達した流体が介在流通孔を通過するため、流体の流れがより激化する。これにより、流れの複雑化及び激化が同時に生じるため、流体の混合効率を格段に向上できる。
【００１４】
（５） 前記傾斜羽根のセットは、螺旋状に設けられた螺旋羽根を有する（１）又は（２）記載の撹拌混合装置。
【００１５】
（５）の発明によれば、螺旋羽根によって流体が螺旋状に回転し、渦流が発生する。これにより流体が回転させられるため、流体の混合効率をより向上できる。
【００１６】
（６） 前記螺旋羽根には、前記振動軸の軸方向に略直交する平羽根が隣接する（５）記載の撹拌混合装置。
【００１７】
（６）の発明によれば、振動軸の振動に伴って平羽根が往復する際、かかる平羽根は振動軸の軸方向つまり振動方向に略直交するため、流体の流れが高度に阻害される。更に、螺旋羽根によって流体が螺旋状に回転し、渦流が発生する。これらの事態が組み合わさることで、渦流が複雑化し、流体の混合効率を格段に向上できる。
【００１８】
（７） 前記小流通孔は、前記平羽根に形成されている（６）記載の撹拌混合装置。
【００１９】
（７）の発明によれば、流体の流れを高度に阻害する平羽根に小流通孔を形成したので、小流通孔を通過する流体が高度に高速化され、極めて激しい流れを生じる。かかる激しい流れが螺旋羽根によって回転するため、激しい渦流が発生し、流体の混合効率を格段に向上できる。
【００２０】
（８） 前記螺旋羽根には、前記振動軸の周回りの一部に設けられた第１部分羽根と、他部に設けられて前記第１部分羽根に交差する第２部分羽根と、が隣接する（５）記載の撹拌混合装置。
【００２１】
（８）の発明によれば、流体が第１部分羽根及び第２部分羽根の間を通過する際に、流体のスムーズな流れが阻害され、流れがより複雑化する。かかる複雑化した流れが螺旋羽根によって回転するため、複雑な渦流が発生し、流体の混合効率を格段に向上できる。
【００２２】
（９） 前記小流通孔は、前記第１部分羽根及び前記第２部分羽根に形成されている（８）記載の撹拌混合装置。
【００２３】
（９）の発明によれば、流体の流れを阻害する第１部分羽根及び第２部分羽根に小流通孔を形成したので、小流通孔を通過する流体が効果的に高速化され、激しい流れを生じる。かかる激しい流れは、第１部分羽根及び第２部分羽根の間を通過した流れと合流して、複雑化する。かかる激しく且つ複雑な流れが螺旋羽根によって回転するため、激しく且つ複雑な渦流が発生し、流体の混合効率を格段に向上できる。
【００２４】
（１０） 前記螺旋羽根は、前記ケーシングに設けられて前記流路を絞る絞り構造に包囲されている（１）から（９）いずれか記載の撹拌混合装置。
【００２５】
（１０）の発明によれば、螺旋羽根に隣接する撹拌羽根によって生じた流れが絞り構造に衝突して複雑化しつつ、絞り構造及び螺旋羽根の間に殺到する。これにより、複雑な流れが高度に激化されるため、流体の混合効率を格段に向上できる。
【００２６】
（１１） 内部に流路を有するケーシングと、このケーシングの内部に配置され振動源に接続された振動軸及びこの振動軸の周囲に設けられた撹拌羽根を有する撹拌体と、を備える撹拌混合装置であって、 前記ケーシングには、前記流路を制限する制限板が固定され、 前記撹拌羽根には、流体を流通する複数の小流通孔が形成され、 前記制限板及び前記撹拌羽根は、互いに隣接し且つ角度をなす撹拌混合装置。
【００２７】
（１１）の発明によれば、撹拌羽根に形成された小流通孔を流体が流通することで生じる激しい流れが、角度をなす制限板に衝突して複雑化する。これにより、流体が高度に撹拌されるため、流体の混合効率を向上できる。また、撹拌羽根及び制限板を設けるだけの簡素な構成のため、省スペース化を達成できる。
【００２８】
（１２） （１）から（１１）いずれか記載の撹拌混合装置を用いる撹拌混合物の製造方法。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、傾斜羽根の一方に形成された小流通孔を流体が流通することで生じる激しい流れが、角度をなす他方の傾斜羽根と激しく衝突し、流体の流れが複雑化する。しかも、振動軸の振動に伴って傾斜羽根が往復すると、流体の流れが更に不規則になる。これらの相乗作用によって、流体が極めて高度に撹拌されるため、流体の混合効率を向上できる。また、傾斜羽根のセットを設けるだけの簡素な構成のため、省スペース化を達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、第１実施形態以外の各実施形態の説明において、第１実施形態と共通するものについては、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００３１】
＜第１実施形態＞
図１は本発明の第１実施形態に係る撹拌混合装置１０の要部を示す断面図である。図２は図１の撹拌体３０を示す拡大斜視図である。撹拌混合装置１０は、ケーシング２０及び撹拌体３０を備える。各構成要素を以下詳細に説明する。
【００３２】
〔ケーシング〕
ケーシング２０は内部に流路２１を有する。本実施形態では、ケーシング２０に仕切り板５０ａ〜５０ｅが固定され、これら仕切り板５０ａ〜５０ｅによって内部空間が仕切られて撹拌室２８ａ〜２８ｄが形成されている。仕切り板５０ａ〜５０ｅはその中央に後述の振動軸３１よりも僅かに大きい開口を有するため、この開口に挿通された振動軸３１及び仕切り板５０ａ、５０ｂの間に隙間５１ａ〜５１ｅが形成される。本実施形態では、下方に位置する隙間５１ａを通って流体が撹拌室２８ａに導入される（図２中の矢印Ｅ）。
【００３３】
本実施形態における仕切り板５０ａ〜５０ｅは、振動軸３１の軸方向に直交して設けられ、これにより、後述の撹拌羽根３３ａ〜３３ｄが生じる複雑な流れの流体との衝突が激化し、流体の混合効率を向上できる。
【００３４】
〔撹拌体〕
撹拌体３０はケーシング２０の内部に配置されている。かかる撹拌体３０の振動軸３１は、振動源としての振動モータ４０に接続されるとともに、振動軸３１の周囲には撹拌羽根３３ａ〜３３ｄが設けられている。これにより、撹拌体３０はケーシング２０内を軸方向に往復して、流体を撹拌混合できる。
【００３５】
撹拌羽根３３ａ〜３３ｄの各々は、互いに隣接し且つ角度をなす傾斜羽根３３１ａ〜３３１ｄ、３３３ａ〜３３３ｄのセットを有する。各セットは、上述の仕切り板５０ａ〜５０ｄで形成された撹拌室２８ａ〜２８ｄの各々に配置されている。ここで「角度をなす」とは、撹拌羽根の一方を延長してゆくと他方に交差することを指す。図２を参照して、撹拌羽根の構成を、撹拌羽根３３ａを例にとって説明する。
【００３６】
撹拌羽根３３ａは、振動軸３１の周回りの一部に設けられた第１部分羽根３３１ａと、他部に設けられて第１部分羽根３３１ａに交差する第２部分羽根３３３ａとを有する。ここで「交差」とは、振動軸３１の側方から第１部分羽根３３１ａを投影した際に、第２部分羽根３３３ａと交差することを指す。これにより、第１部分羽根３３１ａ及び第２部分羽根３３３ａの間の隙間を流体が流通させられる（図２中の矢印Ｓ）ため、スムーズな流れが阻害されて複雑化する。なお、第１部分羽根３３１ａ及び第２部分羽根３３３ａの交差角度は、撹拌すべき流体の種類に応じて適切な大きさの隙間が形成されるよう適宜設定されてよい。
【００３７】
本実施形態では、第１部分羽根３３１ａ及び第２部分羽根３３３ａの各々に、小流通孔３３２ａ、３３４ａが形成されている。これにより、第１部分羽根３３１ａ及び第２部分羽根３３３ａの往復に伴って流体が小流通孔３３２ａ、３３４ａを通過させられ（図２中の矢印Ｐ）、流体の流れが激化する。
【００３８】
このようにして激化された流れの流体は、上述の仕切り板５０ａの被衝突面５３ａ及び仕切り板５０ｂの被衝突面５３ｂに衝突し（図２中の矢印Ｃ）、流れが高度に複雑化する。撹拌されて生成された混合物は、隙間５１ｂを通じて撹拌室２８ａから撹拌室２８ｂへと移動され、やがて外部へと導出される。
【００３９】
本実施形態では、作製容易化の観点から小流通孔３３２ａ、３３４ａを第１部分羽根３３１ａ及び第２部分羽根３３３ａの上下面に対して直交するように形成したが、これに限られず任意の方向に形成してよい。
【００４０】
本実施形態における第１部分羽根３３１ａ及び第２部分羽根３３３ａは、設置された姿勢においてケーシング２０の内壁と略接触するように、歪んだ円柱状に設計されている。これにより、傾斜角度に応じた第１部分羽根３３１ａ及び第２部分羽根３３３ａの設計が必要となるものの、流体の迂回による撹拌混合効率の低下を抑制することができる。ただし、これに限られず、作製を容易化するべく部分正円柱状であってもよく、この場合、第１部分羽根３３１ａ及び第２部分羽根３３３ａを傾斜して設置された姿勢において、第１部分羽根３３１ａ及び第２部分羽根３３３ａとケーシング２０の内壁との間に隙間が生じる。
【００４１】
図３は図２の撹拌体の平面図である。この図３に示されるように、本実施形態の第１部分羽根３３１ａ及び第２部分羽根３３３ａは、振動軸３１の軸方向の投影図において隙間がないように設けられている。これにより、流体のスムーズな流れが阻害されて複雑化する。なお、流体の流れをより複雑化するためには、第１部分羽根３３１ａ及び第２部分羽根３３３を、振動軸３１の軸方向の投影図において互いに重畳するように設けることが好ましい。
【００４２】
なお、本実施形態では、混合効率を向上するべく、撹拌羽根３３ａ〜３３ｄの各々を挟むように仕切り板５０ａ〜５０ｅを設けたが、これに限られず、撹拌羽根３３ａ〜３３ｄの複数を挟むように仕切り板を設けてもよい。同様に、本実施形態では撹拌羽根３３ａ〜３３ｄを複数設けたが、単数のみ設けてもよい。また本実施形態では、仕切り板５０ａ〜５０ｄに小流通孔を実質的に形成しなかったが、これに限られず、仕切り板５０ａ〜５０ｄに小流通孔を実質的に形成してもよい。
【００４３】
［作用効果］
本実施形態によれば、以下のような作用効果が得られる。
【００４４】
撹拌羽根３３ａ〜３３ｄを構成する傾斜羽根３３１ａ〜３３１ｄ、３３３ａ〜３３３ｄの一方に形成された小流通孔３３２ａ〜３３２ｄ、３３４ａ〜３３４ｄを流体が流通することで生じる激しい流れが、角度をなす他方の傾斜羽根と激しく衝突し、流体の流れが複雑化する。しかも、振動軸３１の振動に伴って傾斜羽根３３１ａ〜３３１ｄ、３３３ａ〜３３３ｄが往復すると、流体の流れが更に不規則になる。これらの相乗作用によって、流体が極めて高度に撹拌されるため、流体の混合効率を向上できる。また、傾斜羽根３３１ａ〜３３１ｄ、３３３ａ〜３３３ｄのセット３３ａ〜３３ｄを設けるだけの簡素な構成のため、省スペース化を達成できる。
【００４５】
傾斜羽根３３１ａ〜３３１ｄ、３３３ａ〜３３３ｄの往復に伴って流体が小流通孔３３２ａ〜３３２ｄ、３３４ａ〜３３４ｄを通過させられ、流体の流れが激化する。ここで、仕切り板５０ａ〜５０ｅはケーシング２０に固定されているため、振動軸３１の振動に伴って傾斜羽根３３１ａ〜３３１ｄ、３３３ａ〜３３３ｄ及び仕切り板５０ａ〜５０ｅが接近離隔する。これにより、流体の激しい流れが仕切り板５０ａ〜５０ｅに繰り返し衝突し、流れが高度に複雑化するため、流体の混合効率を格段に向上できる。
【００４６】
第１部分羽根３３１ａ〜３３１ｄ及び第２部分羽根３３３ａ〜３３３ｄを交差するように設けるだけの簡素な構成のため、撹拌体３０を容易に作製でき、製造コストを削減できる。また、流体が第１部分羽根３３１ａ〜３３１ｄ及び第２部分羽根３３３ａ〜３３３ｄの間を通過する際に、流体のスムーズな流れが阻害され、流れがより複雑化する。このため、流体の混合効率をより向上できる。
【００４７】
＜第２実施形態＞
図４は、本発明の第２実施形態に係る撹拌混合装置１０Ａの要部を示す断面図である。図５は図４の撹拌体３０Ａを示す拡大斜視図である。本実施形態では、撹拌体３０Ａの構成が第１実施形態と異なる。
【００４８】
即ち、撹拌体３０Ａは、第１部分羽根３３１ａ〜３３１ｄ及び第２部分羽根３３３ａ〜３３３ｄの各々の間に介在する遮断板３５ａ〜３５ｄを備える。これにより、第１部分羽根３３１ａ〜３３１ｄ及び第２部分羽根３３３ａ〜３３３ｄの隙間の一部又は全部が遮断板３５ａ〜３５ｄによって閉塞されるため、流体の流れが遮断される。
【００４９】
ここで、介在板としての遮断板３５ａ、３５ｄには、流体を流通する複数の介在流通孔としての迂回流通孔３６ａ、３６ｄがそれぞれ形成されている。これにより、遮断板３５ａ、３５ｄによって遮断された流体の流れが迂回流通孔３６ａ、３６ｄに集中するため、流体の流れが一気に激化する（図５中の矢印Ｅ）。なお、本実施形態では、介在板に該当しない遮断板３５ｂ、３５ｃにも迂回流通孔３６ｂ、３６ｃを形成して混合効率を向上したが、これに限られず、作製容易化の観点から迂回流通孔３６ｂ、３６ｃを形成しなくてもよい。
【００５０】
遮断板３５ａ〜３５ｄは、本実施形態では第１部分羽根３３１ａ〜３３１ｄ及び第２部分羽根３３３ａ〜３３３ｄの隙間の略全部を閉塞する形状としたが、これに限られず、一部のみを閉塞する形状としてもよい。迂回流通孔３６ａ〜３６ｄの大きさ及び個数は、迂回流通孔３６ａ〜３６ｄ経由、及び小流通孔３３２ａ〜３３２ｄ、３３４ａ〜３３４ｄ経由の流体の流れが拮抗して、流体の流れ全体が最大に複雑化するよう適宜設定されることが好ましい。
【００５１】
なお、迂回流通孔は、流体が流通可能な限りにおいて特に限定されず、例えば、複数の遮断板を組み合わせて、遮断板同士の隙間として迂回流通孔を形成してもよい。
【００５２】
［作用効果］
本実施形態によれば、前述した第１実施形態による作用効果に加えて、以下のような作用効果が得られる。
【００５３】
第１部分羽根３３１ａ〜３３１ｄ及び第２部分羽根３３３ａ〜３３３ｄの間に到達した流体が迂回流通孔３６ａ〜３６ｄを通過するため、流体の流れがより激化する。これにより、流れの複雑化及び激化が同時に生じるため、流体の混合効率を格段に向上できる。
【００５４】
＜第３実施形態＞
図６は、本発明の第３実施形態に係る撹拌混合装置１０Ｂの要部を示す断面図である。本実施形態では、撹拌体３０Ｂの構成が第１実施形態と異なる。
【００５５】
即ち、撹拌体３０Ｂの振動軸３１には、その軸方向に略直交する平羽根３９ａ〜３９ｄと、螺旋状に設けられた螺旋羽根３３Ｂａ、３３Ｂｂと、が設けられている。本実施形態では、平羽根３９ａ〜３９ｄの各々に複数の小流通孔３８ａ〜３８ｄが形成されている。振動軸３１の振動に伴って平羽根３９ａ〜３９ｄが往復すると、流体が小流通孔３８ａ〜３８ｄを強制的に流通させられ、流体の流れが高度に激化する。
【００５６】
平羽根３９ａ〜３９ｄは、螺旋羽根３３Ｂａ、３３Ｂｂの各々を囲むように配置されている。平羽根３９ａ〜３９ｄは、螺旋羽根３３Ｂａ、３３Ｂｂと角度をなしているため、平羽根３９ａ、螺旋羽根３３Ｂａ、及び平羽根３９ｂが撹拌羽根の一セットを構成するとともに、平羽根３９ｃ、螺旋羽根３３Ｂｂ、及び平羽根３９ｄが撹拌羽根の別のセットを構成する。
【００５７】
螺旋羽根３３Ｂａ、３３Ｂｂには小流通孔は実質的に形成されていない。このため、小流通孔３８ａ〜３８ｄを通って流れが激化した流体は、螺旋羽根３３Ｂａ、３３Ｂｂの往復に伴って螺旋状に回転させられ複雑化する。
【００５８】
本実施形態では、上述のように、平羽根３９ａ〜３９ｄが螺旋羽根３３Ｂａ、３３Ｂｂと交互に配置されているので、流れの激化及び螺旋状の回転が交互に行われ、流体の流れが極めて高度に複雑化する。
【００５９】
なお、螺旋羽根３３Ｂａ、３３Ｂｂに限られず、例えば図７に示すように、振動軸３１の周回りの一部に設けられた第１部分羽根３３１ａと、他部に設けられて第１部分羽根３３１ａに交差する第２部分羽根３３３ａとを備える構成も本発明に包含される。また、螺旋羽根と、図７のような交差羽根とを併用してもよい。
【００６０】
［作用効果］
本実施形態によれば、前述した第１実施形態による作用効果に加えて、以下のような作用効果が得られる。
【００６１】
振動軸３１の振動に伴って平羽根３９ａ〜３９ｄが往復する際、かかる平羽根３９ａ〜３９ｄは振動軸３１の振動方向に略直交するため、流体の流れが高度に阻害される。更に、螺旋羽根３３Ｂａ、３３Ｂｂによって流体が螺旋状に回転し、渦流が発生する。これらの事態が組み合わさることで、渦流が複雑化し、流体の混合効率を格段に向上できる。
【００６２】
流体の流れを高度に阻害する平羽根３９ａ〜３９ｄに小流通孔３８ａ〜３８ｄを形成したので、小流通孔３８ａ〜３８ｄを通過する流体が高度に高速化され、極めて激しい流れを生じる。かかる激しい流れが螺旋羽根３３Ｂａ、３３Ｂｂによって回転するため、激しい渦流が発生し、流体の混合効率を格段に向上できる。
【００６３】
＜第４実施形態＞
図８は、本発明の第４実施形態に係る撹拌混合装置１０Ｄの要部を示す断面図である。本実施形態は、絞り構造５４ａ，５４ｂを備える点で第３実施形態と異なる。
【００６４】
即ち、ケーシング２０には流路２１を絞る絞り構造５３ａ，５３ｂが設けられており、これら絞り構造５４ａ，５４ｂは螺旋羽根３３Ｄａ，３３Ｄｂを包囲する。これにより、平羽根３９ａ〜３９ｄの上下動に伴って小流通孔３８ａ，３８ｃを通過させられた流体が絞り構造５４ａ，５４ｂに衝突し、流れが複雑化する。
【００６５】
本実施形態では、螺旋羽根３３Ｄａ，３３Ｄｂの径が前記実施形態よりも小さく、例えば流路２１の径の３分の１程度である。そして、螺旋羽根３３Ｄａ，３３Ｄｂは僅かな隙間をあけて絞り構造５４ａ，５４ｂに包囲されており、この僅かな隙間に、流れが複雑化した流体が殺到する。かかる流体は、螺旋羽根３３Ｄａ，３３Ｄｂの上下動に応じて激しく回転させられた後、平羽根３９ｂ，３９ｄの小流通孔３８ｂ，３８ｄを通過させられ、流れが更に激化する。
【００６６】
本明細書で「包囲」とは、ある位置の螺旋羽根３３Ｄａ，３３Ｄｂの周囲の少なくとも一部に絞り構造５４ａ，５４ｂが配置されることを指す。つまり、上下動の全時点において螺旋羽根３３Ｄａ，３３Ｄｂの周囲に絞り構造５４ａ，５４ｂが存在しなくてもよいし、軸方向に関して螺旋羽根３３Ｄａ，３３Ｄｂの全範囲が包囲されていなくてもよい。また、本実施形態では絞り構造５４ａ，５４ｂに包囲されるのを螺旋羽根３３Ｄａ，３３Ｄｂとしたが、これに限られず、図８（ｂ）に示すように、振動軸３１の周回りの一部に設けられた第１部分羽根３３１ａと、他部に設けられて第１部分羽根３３１Ｄ’ａに交差する第２部分羽根３３３Ｄ’ａとであってもよい。
【００６７】
［作用効果］
本実施形態によれば、前述した第３実施形態による作用効果に加えて、以下のような作用効果が得られる。
【００６８】
３９ａ〜３９ｄによって生じた流れが絞り構造５４ａ，５４ｂに衝突して複雑化しつつ、絞り構造５４ａ，５４ｂ及び螺旋羽根３３Ｄａ，３３Ｄｂの間に殺到する。これにより、複雑な流れが高度に激化されるため、流体の混合効率を格段に向上できる。
【００６９】
＜第５実施形態＞
図９は、本発明の第５実施形態に係る撹拌混合装置１０Ｅの要部を示す断面図である。本実施形態では、撹拌体３０Ｅの構成が第３実施形態と異なる。
【００７０】
即ち、撹拌体３０Ｅでは、螺旋羽根３３Ｅａ，３３Ｅｂに、第１部分羽根３３１ａ〜３３１ｄ及び第２部分羽根３３３ａ〜３３３ｄが隣接する。また、第１実施形態と同様に、第１部分羽根３３１ａ〜３３１ｄ及び第２部分羽根３３３ａ〜３３３ｄに、小流通孔３３２ａ〜３３２ｄ、３３４ａ〜３３４ｄが形成されている。
【００７１】
［作用効果］
本実施形態によれば、前述した第３実施形態による作用効果に加えて、以下のような作用効果が得られる。
【００７２】
流体が第１部分羽根３３１ａ〜３３１ｄ及び第２部分羽根３３３ａ〜３３３ｄの間を通過する際に、流体のスムーズな流れが阻害され、流れがより複雑化する。かかる複雑化した流れが螺旋羽根３３Ｅａ，３３Ｅｂによって回転するため、複雑な渦流が発生し、流体の混合効率を格段に向上できる。
【００７３】
流体の流れを阻害する第１部分羽根３３１ａ〜３３１ｄ及び第２部分羽根３３３ａ〜３３３ｄに小流通孔３３２ａ〜３３２ｄ、３３４ａ〜３３４ｄを形成したので、小流通孔３３２ａ〜３３２ｄ、３３４ａ〜３３４ｄを通過する流体が効果的に高速化され、激しい流れを生じる。かかる激しい流れは、第１部分羽根３３１ａ〜３３１ｄ及び第２部分羽根３３３ａ〜３３３ｄの間を通過した流れと合流して、複雑化する。かかる激しく且つ複雑な流れが螺旋羽根３３Ｅａ，３３Ｅｂによって回転するため、激しく且つ複雑な渦流が発生し、流体の混合効率を格段に向上できる。
【００７４】
＜第６実施形態＞
図１０は、本発明の第６実施形態に係る撹拌混合装置１０Ｆの要部を示す断面図である。本実施形態は、制限板５５ａ，５５ｂが設けられている点で第３実施形態と異なる。
【００７５】
即ち、ケーシング２０には制限板５５ａ，５５Ｂｂが固定され、流路２１が制限されている。かかる制限板５５ａ，５５ｂは、中央に形成された孔に振動軸３１が挿通され、隣接する平羽根３９ａ〜３９ｄに対して角度をなす。これにより、平羽根３９ａ〜３９ｄに形成された小流通孔３８ａ〜３８ｄを流体が流通することで生じる激しい流れが、角度をなす制限板５５ａ，５５ｂに衝突して複雑化する。なお、本実施形態では、振動軸３１及び制限板５５ａ，５５ｂの間にはわずかな隙間が存在しているが、特に限定されるものではない。
【００７６】
本実施形態の制限板５５ａ，５５ｂは、３１の軸方向に沿って螺旋状に設けられている。これにより、小流通孔３８ａ〜３８ｄを通過した激しい流れが、制限板５５ａ，５５ｂで回転させられ、渦流になる。ただし、制限板の構造はこれに限られず、振動軸の周回りの一部を包囲する第１部分板と、他部を包囲して第１部分板に交差する第２部分板とからなってもよい。
【００７７】
［作用効果］
本実施形態によれば、以下のような作用効果が得られる。
【００７８】
小流通孔３８ａ〜３８ｄを流体が流通することで生じる激しい流れが、制限板５５ａ，５５ｂに衝突して複雑化する。これにより、流体が高度に撹拌されるため、流体の混合効率を向上できる。また、平羽根３９ａ〜３９ｄ及び制限板５５ａ，５５ｂを設けるだけの簡素な構成のため、省スペース化を達成できる。
【００７９】
小流通孔３８ａ〜３８ｄを通過した流体の激しい流れが、螺旋状の制限板５５ａ，５５ｂで回転させられる。これにより、激しい渦流が発生するため、流体の混合効率を格段に向上できる。
【００８０】
本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る撹拌混合装置の要部を示す断面図である。
【図２】図１の撹拌体を示す拡大斜視図である。
【図３】図２の撹拌体の平面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る撹拌混合装置の要部を示す断面図である。
【図５】図４の撹拌体を示す拡大斜視図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る撹拌混合装置の要部を示す断面図である。
【図７】前記実施形態の変形例に係る撹拌混合装置の要部を示す断面図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る撹拌混合装置の要部を示す断面図である。
【図９】本発明の第５実施形態に係る撹拌混合装置の要部を示す断面図である。
【図１０】本発明の第６実施形態に係る撹拌混合装置の要部を示す断面図である。
【符号の説明】
【００８２】
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ 撹拌混合装置
２０ ケーシング
２１ 流路
２８ 撹拌室
３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ、３０Ｅ、３０Ｆ 撹拌体
３１ 振動軸
３３、３３Ｂ、３３Ｃ、３３Ｄ、３３Ｅ 撹拌羽根（傾斜羽根のセット、螺旋羽根）
３３１ 第１部分羽根
３３２ 小流通孔
３３３ 第２部分羽根
３３４ 小流通孔
３５ 遮断板（介在板）
３６ 迂回流通孔（介在流通孔）
３８ 小流通孔
３９ 平羽根
４０ 振動モータ（振動源）
５０ 仕切り板
５１ 隙間
５４ 絞り構造
５５ 制限板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に流路を有するケーシングと、このケーシングの内部に配置され振動源に接続された振動軸及びこの振動軸の周囲に設けられた撹拌羽根を有する撹拌体と、を備える撹拌混合装置であって、
前記撹拌羽根は、互いに隣接し且つ角度をなす傾斜羽根のセットを有し、
前記セットを構成する傾斜羽根の少なくとも一つに、流体を流通する複数の小流通孔が形成されている撹拌混合装置。
【請求項２】
前記ケーシングに固定されて内部空間を仕切る仕切り板を更に備え、
前記仕切り板で仕切られた撹拌室に前記傾斜羽根のセットが配置されている請求項１記載の撹拌混合装置。
【請求項３】
前記傾斜羽根のセットは、前記振動軸の周回りの一部に設けられた第１部分羽根と、他部に設けられて前記第１部分羽根に交差する第２部分羽根と、を有する請求項１又は２記載の撹拌混合装置。
【請求項４】
前記第１部分羽根及び前記第２部分羽根の間に介在する介在板を更に備え、
前記介在板には、流体を流通する複数の介在流通孔が形成されている請求項３記載の撹拌混合装置。
【請求項５】
前記傾斜羽根のセットは、螺旋状に設けられた螺旋羽根を有する請求項１又は２記載の撹拌混合装置。
【請求項６】
前記螺旋羽根には、前記振動軸の軸方向に略直交する平羽根が隣接する請求項５記載の撹拌混合装置。
【請求項７】
前記小流通孔は、前記平羽根に形成されている請求項６記載の撹拌混合装置。
【請求項８】
前記螺旋羽根には、前記振動軸の周回りの一部に設けられた第１部分羽根と、他部に設けられて前記第１部分羽根に交差する第２部分羽根と、が隣接する請求項５記載の撹拌混合装置。
【請求項９】
前記小流通孔は、前記第１部分羽根及び前記第２部分羽根に形成されている請求項８記載の撹拌混合装置。
【請求項１０】
前記螺旋羽根は、前記ケーシングに設けられて前記流路を絞る絞り構造に包囲されている請求項１から９いずれか記載の撹拌混合装置。
【請求項１１】
内部に流路を有するケーシングと、このケーシングの内部に配置され振動源に接続された振動軸及びこの振動軸の周囲に設けられた撹拌羽根を有する撹拌体と、を備える撹拌混合装置であって、
前記ケーシングには、前記流路を制限する制限板が固定され、
前記撹拌羽根には、流体を流通する複数の小流通孔が形成され、
前記制限板及び前記撹拌羽根は、互いに隣接し且つ角度をなす撹拌混合装置。
【請求項１２】
請求項１から１１いずれか記載の撹拌混合装置を用いる撹拌混合物の製造方法。
【請求項１】
内部に流路を有するケーシングと、このケーシングの内部に配置され振動源に接続された振動軸及びこの振動軸の周囲に設けられた撹拌羽根を有する撹拌体と、を備える撹拌混合装置であって、
前記撹拌羽根は、互いに隣接し且つ角度をなす傾斜羽根のセットを有し、
前記セットを構成する傾斜羽根の少なくとも一つに、流体を流通する複数の小流通孔が形成されている撹拌混合装置。
【請求項２】
前記ケーシングに固定されて内部空間を仕切る仕切り板を更に備え、
前記仕切り板で仕切られた撹拌室に前記傾斜羽根のセットが配置されている請求項１記載の撹拌混合装置。
【請求項３】
前記傾斜羽根のセットは、前記振動軸の周回りの一部に設けられた第１部分羽根と、他部に設けられて前記第１部分羽根に交差する第２部分羽根と、を有する請求項１又は２記載の撹拌混合装置。
【請求項４】
前記第１部分羽根及び前記第２部分羽根の間に介在する介在板を更に備え、
前記介在板には、流体を流通する複数の介在流通孔が形成されている請求項３記載の撹拌混合装置。
【請求項５】
前記傾斜羽根のセットは、螺旋状に設けられた螺旋羽根を有する請求項１又は２記載の撹拌混合装置。
【請求項６】
前記螺旋羽根には、前記振動軸の軸方向に略直交する平羽根が隣接する請求項５記載の撹拌混合装置。
【請求項７】
前記小流通孔は、前記平羽根に形成されている請求項６記載の撹拌混合装置。
【請求項８】
前記螺旋羽根には、前記振動軸の周回りの一部に設けられた第１部分羽根と、他部に設けられて前記第１部分羽根に交差する第２部分羽根と、が隣接する請求項５記載の撹拌混合装置。
【請求項９】
前記小流通孔は、前記第１部分羽根及び前記第２部分羽根に形成されている請求項８記載の撹拌混合装置。
【請求項１０】
前記螺旋羽根は、前記ケーシングに設けられて前記流路を絞る絞り構造に包囲されている請求項１から９いずれか記載の撹拌混合装置。
【請求項１１】
内部に流路を有するケーシングと、このケーシングの内部に配置され振動源に接続された振動軸及びこの振動軸の周囲に設けられた撹拌羽根を有する撹拌体と、を備える撹拌混合装置であって、
前記ケーシングには、前記流路を制限する制限板が固定され、
前記撹拌羽根には、流体を流通する複数の小流通孔が形成され、
前記制限板及び前記撹拌羽根は、互いに隣接し且つ角度をなす撹拌混合装置。
【請求項１２】
請求項１から１１いずれか記載の撹拌混合装置を用いる撹拌混合物の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−２６２０１３（Ｐ２００９−２６２０１３Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１１１７９８（Ｐ２００８−１１１７９８）
【出願日】平成２０年４月２２日（２００８．４．２２）
【出願人】（０００２５１２１１）冷化工業株式会社 (20)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月２２日（２００８．４．２２）
【出願人】（０００２５１２１１）冷化工業株式会社 (20)
【Ｆターム（参考）】
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