攪拌混合装置
【課題】攪拌効率や混合効率をより向上できる撹拌混合装置を提供する。
【解決手段】内部に流体が流通する流路６が設けられたケーシング２と、ケーシング２内に配置されて軸部７と軸部７の周囲に取り付けられた羽根８とを有した撹拌体３と、軸部７に接続して攪拌体３を軸方向に振動させる駆動源９とを備えた撹拌混合装置１において、軸方向に所定周期で配される溝部２１をケーシング２の内壁面に設けた。
【解決手段】内部に流体が流通する流路６が設けられたケーシング２と、ケーシング２内に配置されて軸部７と軸部７の周囲に取り付けられた羽根８とを有した撹拌体３と、軸部７に接続して攪拌体３を軸方向に振動させる駆動源９とを備えた撹拌混合装置１において、軸方向に所定周期で配される溝部２１をケーシング２の内壁面に設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体を流通しながら撹拌混合する撹拌混合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体を攪拌混合する従来の攪拌混合装置は特許文献１、２に開示される。この攪拌混合装置は筒状のケーシング内に振動源に接続された螺旋状の羽根が設けられる。ケーシング内には複数の流体が供給され、軸方向に振動する羽根によって流体が攪拌混合される。これにより、エマルションの製造、ｐＨ調整や酸化還元反応等の化学反応を行う装置の攪拌機、抽出装置の攪拌機等に上記攪拌混合装置を利用することができる。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−５１５５７号公報（第３頁−第４頁、第２図）
【特許文献２】特開平１１−５７４４１号公報（第３頁−第４頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、バイオテクノロジーの発展に伴って生物化学的分野において撹拌混合処理が行われるようになり、撹拌混合処理の必要性もその応用範囲も拡大する傾向にある。このため、産業界の要請に応えて撹拌効率や混合効率をより向上した撹拌混合装置が必要になっている。
【０００５】
本発明は、攪拌効率や混合効率をより向上できる撹拌混合装置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】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明は、内部に流体が流通する流路が設けられたケーシングと、前記ケーシング内に配置されて軸部と該軸部の周囲に取り付けられた羽根とを有した撹拌体と、前記軸部に接続して前記攪拌体を軸方向に振動させる駆動源とを備えた撹拌混合装置において、軸方向に所定周期で配される溝部を前記ケーシングの内壁面に設けたことを特徴としている。
【０００７】
この構成によると、一または複数の流体や固体粒子を含む流体がケーシング内に供給されると駆動源によって攪拌体が軸方向に振動する。ケーシングの内壁面には螺旋状や環状に形成された溝部が軸方向に所定周期で配される。ケーシングに沿って流通する流体の一部は溝部内に流入し、溝部内に渦が形成される。攪拌体が軸方向に振動することにより回転方向が逆方向の渦が溝部内に形成されるため、直前の渦が破壊されて流体に大きなせん断力が働く。これにより、一または複数の流体や固体粒子を含む流体が攪拌混合され、エマルションが作成される。溝部の軸方向の周期は一定であっても一定でなくてもよい。
【０００８】
また本発明は、上記構成の攪拌混合装置において、前記溝部の側壁を軸方向に対して垂直に形成したことを特徴としている。
【０００９】
また本発明は、上記構成の攪拌混合装置において、前記羽根及び前記溝部を捩れ方向が同じ螺旋状に形成したことを特徴としている。
【００１０】
また本発明は、上記構成の攪拌混合装置において、前記撹拌体は捩れ方向が異なる複数の螺旋状の前記羽根を有し、前記溝部は対向する前記羽根と同じ方向に捩れた螺旋状に形成されることを特徴としている。この構成によると、回転面が異なる複数の渦が生成される。
【００１１】
また本発明は、上記構成の攪拌混合装置において、前記羽根の表面に凹部及び凸部を設けたことを特徴としている。この構成によると、羽根に設けた凹部及び凸部が駆動源の振動によって流体に衝突し、更に流体にせん断力が加わる。
【００１２】
また本発明は、上記構成の攪拌混合装置において、前記羽根は両面に前記凹部及び前記凸部を有して流体に接するとともに、一方の面に形成される前記凹部と裏面の前記凹部とが共通の側壁を有し、前記凹部を所定の角度間隔で放射状に配置したことを特徴としている。
【００１３】
この構成によると、羽根は薄い金属や樹脂等を屈曲して形成され、一方の面に形成される凹部の裏側に凸部が配されるとともに一方の面に形成される凸部の裏側に凹部が形成される。凹部及び凸部は放射状に形成され、駆動源による振動によって凹部内に渦が生成される。また、螺旋状の羽根の場合は羽根の傾斜に沿った流体の流れによって凹部内に強い渦が生成される。
【００１４】
また本発明は、上記構成の攪拌混合装置において、前記撹拌体が前記駆動源の駆動によって前記軸部を中心に回転することを特徴としている。この構成によると、攪拌体の回転によって羽根の表面に沿って流通する流体の一部は放射状の凹部内に流入し、凹部内に渦が形成される。
【００１５】
また本発明は、上記構成の攪拌混合装置において、前記撹拌体が正回転と逆回転を周期的に繰り返すことを特徴としている。この構成によると、攪拌体の正回転によって凹部内渦が生成され、攪拌体の逆回転により回転方向が逆方向の渦が凹部内に形成される。これにより、凹部内の直前の渦が破壊されて流体に大きなせん断力が働く。
【００１６】
また本発明は、上記構成の攪拌混合装置において、前記溝部の幅と深さとを略同じにしたことを特徴としている。
【００１７】
また本発明は、上記構成の攪拌混合装置において、前記溝部の側壁は開放側の端部の曲率半径が１ｍｍ以下に形成されることを特徴としている。
【００１８】
また本発明は、上記構成の攪拌混合装置において、前記駆動源による前記攪拌体の振動の振幅が前記溝部の幅よりも大きいことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によると、ケーシングの軸方向に所定周期で配される溝部を設けたので、攪拌体を軸方向に振動させることによって回転方向が逆方向の渦が溝部内に形成され、直前の渦が破壊されて流体に大きなせん断力が働く。従って、攪拌効率や混合効率を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
＜第１実施形態＞
以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は第１実施形態の撹拌混合装置を示す正面断面図である。撹拌混合装置１は流体が流通する流路６を有した略円筒形のケーシング２を備えている。ケーシング２は断面多角形の筒状に形成してもよい。ケーシング２の流路６の一端には流体が流入する流入口４が設けられ、他端には流体が流出する流出口５が設けられる。
【００２１】
ケーシング２の流路６内には軸部７の周囲に螺旋状の羽根８が取り付けられた攪拌体３が配される。羽根８には撹拌体３の軸方向に被混合流体１０（図５参照）が流通可能な貫通孔（不図示）が必要に応じて複数設けられる。貫通孔は羽根８の周縁をＵ字状に切り欠いたものや羽根８の面に穿孔した丸穴状のもの等、いずれの形状でもよい。軸部７は駆動源９に接続され、駆動源９の駆動によって攪拌体６に対して軸方向の振動や回転が加えられる。
【００２２】
図２はケーシング２の内面の一部を示す斜視図である。図３（ａ）はケーシング２の一部の展開図を示しており、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ断面図を示している。ケーシング２の内壁面には複数の環状の溝部２１が所定の周期Ｔで軸方向に並設されている。周期Ｔは一定であってもよく、一定でなくてもよい。溝部２１の側壁は軸方向に対して垂直に形成される。尚、図３（ａ）において、溝部２１の凹となる部分を斜線で表している。
【００２３】
撹拌混合装置１が稼動すると流入口４からケーシング２内の流路６に被混合流体１０（図４参照）が流入し、駆動源９が駆動される。図４は駆動源９を駆動した状態を示している。駆動源９によって攪拌体３は矢印Ｂ１、Ｂ２に示すように軸方向に振動する。流路６内に満たされた被混合流体１０は攪拌体３の羽根８と衝突し、せん断力が与えられる。これにより、被混合流体１０の攪拌や混合が行われる。
【００２４】
図５、図６は図４のＣ部詳細図であり、攪拌体３がそれぞれ矢印Ｂ１、Ｂ２の方向に移動した場合を示している。攪拌体３が矢印Ｂ１の方向に移動すると、図５に示すようにケーシング２に沿って流通する被混合流体１０の一部は溝部２１内に流入する。これにより、溝部２１内には図中、時計回りに回転する渦２１ａが形成される。
【００２５】
その直後に攪拌体３が矢印Ｂ２の方向に移動すると、図６に示すように、溝部２１内には図中、反時計回りの渦２１ｂが形成される。即ち、溝部２１に流入する被混合流体１０は直前に形成された渦２１ａを打ち消すように作用してこれを破壊して消滅させ、溝部２１内に逆方向に回転する渦２１ｂが発達する。
【００２６】
その直後に攪拌体３が矢印Ｂ１の方向に移動すると、上記と同様に溝部２１内に渦２１ａが形成される。即ち、溝部２１に流入する被混合流体１０は直前に形成された渦２１ｂを打ち消すように作用してこれを破壊して消滅させ、溝部２１内に逆方向に回転する渦２１ａが発達する。以降、これらの動作が繰り返される。
【００２７】
渦２１ａ、２１ｂが破壊されて消滅する際には被混合流体１０に大きなせん断が発生する。溝部２１は複数段にわたって設けられるため、被混合流体１０は各溝部２１で大きなせん断が加わって攪拌される。被混合流体１０に対して与えるせん断が大きくなるに従って攪拌混合の能力が高められる。また、渦２１ａ、２１ｂは撹拌体３の振動に伴う流体の随伴により生ずるため、ほとんど動力を必要とせずに生成することができる。従って、攪拌混合の効率も高められる。
【００２８】
ここで、被混合流体１０は少なくとも１種類の流体が含まれる。即ち、１種類の流体の場合、複数種類の流体が混合されている場合、複数種類の流体が複数層に分離した場合のいずれであってもよい。また、被混合流体１０が気液、固液、固気による多相の流体でもよい。即ち、気液が混合した流体の場合、気体に粒体や粉体の固体粒子が混入する場合、液体に粒体や粉体の固体粒子が混入する場合等であってもよい。
【００２９】
また、駆動源９は軸方向に小刻みに進退を繰り返す微振動モードと、軸方向に所定のストローク及び周期で進退を繰り返す往復モードとを有している。往復モードでは溝部２１の幅Ｗよりも大きい振幅を有している。これにより、確実に溝部２１内に強い渦２１ａ、２１ｂを発生させることができる。特に、被混合流体１０の粘性が比較的大きい場合には往復モードを用いると望ましい。被混合流体１０の粘性が比較的小さい場合には渦２１ａ、２１ｂが発生し易くなるため、微振動モードであってもよい。
【００３０】
本実施形態によると、ケーシング２の軸方向に所定周期で配される溝部２１を設けたので、攪拌体３を軸方向に振動させることによって回転方向が逆方向の渦２１ａ、２１ｂが溝部２１内に形成され、直前の渦が破壊されて被混合流体１０に大きなせん断力が働く。従って、攪拌効率や混合効率を向上することができる。
【００３１】
また、溝部２１の側壁を軸方向に対して垂直に形成したので、撹拌体３の振動の際の往復運動に随伴する被混合流体１０の流れと溝部２１の側壁とが垂直になる。このため、往復運動に随伴する被混合流体１０の流れが溝部２１の側壁で効率よく剥離し、溝部２１に被混合流体１０が効率よく回り込む。これにより、溝部２１内に強い渦２１ａ、２１ｂを生成することができる。生成される渦２１ａ、２１ｂの強度が強いほど被混合流体１０に対して与えるせん断が大きくなるため、攪拌混合の能力及び攪拌効率をより高めることができる。
【００３２】
尚、攪拌体３は他の形状であってもよい。例えば図７に示すように、攪拌体３の羽根８を軸部７に垂直な円板状に形成し、所定周期で複数並設してもよい。しかしながら、羽根８を螺旋状に形成すると被混合流体１０が撹拌体３の移動方向だけでなく羽根８に沿った方向にも移動する。このため、螺旋状の羽根８によってより強いせん断が被混合流体１０に与えられ、さらに効率よく攪拌混合を行うことができる。
【００３３】
また、図８に示すように、捩れ方向が異なる複数の螺旋状の羽根８ｂ、８ｃを互い違いに設けてもよい。これにより、被混合流体１０がより多くの方向に移動し、さらに強いせん断が被混合流体１０に与えられてより効率よく攪拌混合を行うことができる。加えて、図９に示すように、ピッチの異なる複数の螺旋状の羽根８ｃ、８ｄを互い違いに設けてもよい。更に、これらの羽根８を組み合わせて攪拌体３を形成してもよい。
【００３４】
また、駆動源９によって攪拌体３に対して軸方向の振動だけでなく回転を与えてもよい。この時、軸部７を回転軸にして一方向に回転する回転モードを設けてもよく、軸部７を回転軸にして正回転と逆回転を周期的に繰り返す正逆回転モードを設けてもよい。軸方向の振動に加えて回転を加えることにより、より攪拌混合の効率を高めることができる。
【００３５】
また、溝部２１の幅Ｗに対して深さＤが著しく小さい場合や大きい場合は溝部２１内に渦２１ａ、２１ｂが生じにくくなる。このため、被混合流体１０に働くせん断力が大幅に低下して充分分散させることができない。従って、溝部２１の幅Ｗと深さＤとを略同じにするとより望ましい。
【００３６】
また、溝部２１の側壁は開放側の端部の曲率半径が大きいと被混合流体１０の流れが円滑に溝部２１内に流入し、強い渦が生成されない。このため、溝部２１の側壁は開放側の端部の曲率半径が１ｍｍ以下に形成される。これにより、被混合流体１０の流れがより効率よく剥離して強い渦を発生させることができ、攪拌混合の効率をより向上することができる。
【００３７】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態の撹拌混合装置１について説明する。本実施形態はケーシング２の内壁面に設けられる溝部２１が第１実施形態と異なっている。その他の部分は第１実施形態と同様である。図１０、図１１はケーシング２の内面の一部を示す斜視図及び展開図である。説明の便宜上、前述の図１〜図９に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。尚、図１１において、溝部２１の凹となる部分を斜線で表している。
【００３８】
第１実施形態と同様に羽根８（図１参照）は螺旋状に形成され、溝部２１は羽根８と同じ捩れ方向の螺旋状に形成されている。これにより、溝部２１は軸方向に所定周期で形成される。
【００３９】
駆動源９の駆動によって攪拌体３が軸方向に振動すると、被混合流体１０は軸方向に往復運動する。この時、被混合流体１０は螺旋状の羽根８の表面に沿う移動も行われるため、羽根８の表面に略垂直な方向に往復運動する。このため、往復運動に随伴する流体の流れと溝部２１の側壁とがより垂直に近づく。これにより、第１実施形態よりも更に被混合流体１０に対して大きなせん断を与えることができ、攪拌混合の能力および効率が高められる。
【００４０】
尚、羽根８のピッチと溝部２１のピッチとを同じにするとより望ましい。また、前述の図９に示すようにピッチの異なる複数の螺旋状の羽根８ｃ、８ｄを互い違いに設けてもよい。この時、各羽根８ｃ、８ｄに対向する溝部２１をそれぞれ羽根８ｃ、８ｄと同じピッチにするとよい。
【００４１】
また、第１実施形態と同様に、溝部２１の幅Ｗと深さＤとを略同じにするとよい。加えて、溝部２１の側壁が開放側の端部の曲率半径を１ｍｍ以下に形成されると、攪拌混合の効率をより向上することができる。
【００４２】
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態の撹拌混合装置１について説明する。本実施形態はケーシング２の内壁面に設けられる溝部２１及び羽根８が第１実施形態と異なっている。その他の部分は第１実施形態と同様である。図１２はケーシング２の内面の一部を示す展開図である。説明の便宜上、前述の図１〜図９に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。尚、溝部２１の凹の部分を斜線で表している。
【００４３】
撹拌体３は前述の図８に示す捩れ方向が異なる複数の螺旋状の羽根８ａ、８ｂを有し、溝部２１は対向する羽根８ａ、８ｂと同じ方向に捩れた螺旋状に形成される。これにより、溝部２１は軸方向に所定周期で形成される。
【００４４】
駆動源９の駆動によって攪拌体３が軸方向に振動すると、被混合流体１０は軸方向に往復運動する。この時、被混合流体１０は螺旋状の羽根８の表面に沿う移動も行われるため、羽根８の表面に略垂直な方向に往復運動する。このため、往復運動に随伴する流体の流れと溝部２１の側壁とがより垂直に近づく。
【００４５】
従って、羽根８ａ、８ｂによって被混合流体１０がより多くの方向に移動して強いせん断が被混合流体１０に与えられるとともに、流体の流れと溝部２１の側壁とを垂直に近づけてより強いせん断を与えることができる。これにより、第１実施形態よりも更に攪拌混合の能力及び効率が高められる。尚、羽根８ａ、８ｂのピッチと溝部２１のピッチとを同じにするとより望ましい。
【００４６】
また、第１実施形態と同様に、溝部２１の幅Ｗと深さＤとを略同じにするとよい。加えて、溝部２１の側壁が開放側の端部の曲率半径を１ｍｍ以下に形成されると、攪拌混合の効率をより向上することができる。
【００４７】
＜第４実施形態＞
次に、図１３は第４実施形態の攪拌混合装置１の攪拌体３の斜視図を示している。説明の便宜上、前述の図１〜図９に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態は螺旋状の羽根８に凹凸部２２を設けている。その他の部分は第１実施形態と同様である。
【００４８】
凹凸部２２は凹部２３、２５及び凸部２４、２６が放射状に所定の角度間隔で連続して形成される。羽根８は薄板状の金属や樹脂等の部材を屈曲して形成され、一方の面に形成される凹部２３と裏面の凹部２５とは共通の側壁を有している。これにより、一方の面に形成される凹部２３の裏側に凸部２６が形成され、他方の面に形成される凹部２５の裏側に凸部２４が形成される。
【００４９】
また、駆動源９は軸部７に軸方向の振動を加えるとともに、軸部７に正逆の回転を加える。即ち、微振動モードまたは往復モードと、正逆回転モードとが組み合わせて行われる。
【００５０】
撹拌混合装置１が稼動すると流入口４からケーシング２内の流路６に被混合流体１０が流入し、駆動源９が駆動される。図１４、図１５は駆動源９を駆動した状態を示している。駆動源９によって攪拌体３は矢印Ｂ１、Ｂ２示すように軸方向に振動するとともに、矢印Ｂ３、Ｂ４に示すように往復回転する。この時、攪拌体３の上昇時（Ｂ２）に羽根８の捩れが上昇する方向に攪拌体３が回転し（Ｂ３）、攪拌体３の下降時（Ｂ１）に羽根８の捩れが下降する方向に攪拌体３が回転する（Ｂ４）。
【００５１】
流路６内に満たされた被混合流体１０は攪拌体３の羽根８と衝突し、せん断力が与えられる。また、攪拌体３の矢印Ｂ１、Ｂ２方向の振動によって上記と同様に、ケーシング２の溝部２１内に渦２１ａ、２１ｂが形成されて被混合流体１０により大きなせん断力が加わる。
【００５２】
図１６、図１７はそれぞれ図１４のＥ部詳細図及び図１５のＦ部詳細図になっている。攪拌体３の振動及び回転に伴い、被混合流体１０は矢印Ｄ１、Ｄ２に示すように羽根８に沿って移動する。図１６に示すように矢印Ｄ１の方向に移動する被混合流体１０は凹部２３、２５内に流入する。これにより、凹部２３内には図中、反時計回りに回転する渦２３ａが形成され、凹部２５内には図中、時計回りに回転する渦２５ａが形成される。
【００５３】
その直後に攪拌体３が反転すると図１７に示すように被混合流体１０は矢印Ｄ２の方向に移動して凹部２３、２５内に流入する。これにより、凹部２３内には図中、時計回りに回転する渦２３ｂが形成され、凹部２５内には図中、反時計回りに回転する渦２５ｂが形成される。即ち、凹部２３、２５に流入する被混合流体１０は直前に形成された渦２３ａ、２５ａを打ち消すように作用してこれを破壊して消滅させ、凹部２３、２５内に逆方向に回転する渦２３ｂ、２５ｂが発達する。
【００５４】
その直後に攪拌体３が反転すると、上記と同様に凹部２３、２５内に渦２３ａ、２５ａが形成される。即ち、凹部２３、２５に流入する被混合流体１０は直前に形成された渦２３ｂ、２５ｂを打ち消すように作用してこれを破壊して消滅させ、凹部２３、２５内に逆方向に回転する渦２３ａ、２５ａが発達する。以降、これらの動作が繰り返される。
【００５５】
渦２３ａ、２３ｂ、２５ａ、２５ｂが破壊されて消滅する際には被混合流体１０に大きなせん断力が発生する。溝部２３、２５は所定の角度周期で複数設けられるため、被混合流体１０は各溝部２３、２５でさらに大きなせん断力が加わって攪拌される。被混合流体１０に対して与えるせん断が大きくなるに従って攪拌混合の能力が高められる。また、渦２３ａ、２３ｂ、２５ａ、２５ｂは撹拌体３の振動及び回転に伴う流体の随伴により生ずるため、ほとんど動力を必要とせずに生成することができる。従って、攪拌混合の効率も高められる。
【００５６】
本実施形態によると、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。加えて、羽根８の表面に凹凸部２２を設けたので、被混合流体１０の流れを更に乱して強いせん断を与えることができる。従って、より効率よく攪拌混合を行うことができる。
【００５７】
また、第１実施形態と同様に、溝部２１の幅Ｗと深さＤとを略同じにするとよい。加えて、溝部２１の側壁が開放側の端部の曲率半径を１ｍｍ以下に形成されると、攪拌混合の効率をより向上することができる。同様に、凹部２３、２５の幅と深さを略等しくするとより望ましく、凹部２３、２５の側壁が開放側の端部の曲率半径を１ｍｍ以下に形成されると更に望ましい。
【００５８】
本実施形態において、前述の図７〜図９に示す攪拌体３の羽根８の表面に同様の凹凸部２２を設けてもよい。
【００５９】
また、攪拌体３に対して軸方向の振動及び軸部７を中心とする回転を与えているが、軸部７を中心として回転のみを与えてもよい。これにより、従来よりも攪拌混合を効率よく行うことができる。また、攪拌体３が振動しないため、攪拌混合装置１の振動や騒音を大幅に低減することができる。この時、ケーシング２の溝部２１を省いてもよい。
【００６０】
また、ケーシング２に設けられた溝部２１と羽根８との捩れ方向を逆にして、羽根８と溝部２１とがＸ字状に交差するように配置してもよい。この時、軸部７を正逆に交互に高速回転させると、より高い効果を得ることができる。即ち、羽根８に導かれて上下に移動する流体と溝部２１とが交差するので、溝部２１に強い渦が発生する。これにより、羽根８の表面の凹凸部２２及びケーシング２の溝部２１の両方に強い渦が発生するため、より高い効果を得ることができる。尚、羽根８の斜面と溝部２１の斜面とが交差する角度を直角にすると最も高い効果を得ることができる。
【００６１】
以上により、本発明に係る攪拌混合装置１を第１〜第４実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定される訳ではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜の変更を加えて実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明によると、エマルションの製造装置、ｐＨ調整や酸化還元反応等の化学反応を行う装置の攪拌機、抽出装置の攪拌機、生物化学的分野における攪拌機等の、流体を流通しながら撹拌混合する撹拌混合装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第１実施形態の攪拌混合装置を示す正面断面図
【図２】本発明の第１実施形態の攪拌混合装置のケーシングの一部の内面側を示す斜視図
【図３】本発明の第１実施形態の攪拌混合装置のケーシングの一部を示す展開図及び断面図
【図４】本発明の第１実施形態の攪拌混合装置の駆動源を駆動した状態を示す正面断面図
【図５】攪拌体が下降した際の図４のＣ部詳細図
【図６】攪拌体が上昇した際の図４のＣ部詳細図
【図７】本発明の第１実施形態の攪拌混合装置の他の攪拌体を示す正面図
【図８】本発明の第１実施形態の攪拌混合装置の他の攪拌体を示す正面図
【図９】本発明の第１実施形態の攪拌混合装置の他の攪拌体を示す正面図
【図１０】本発明の第２実施形態の攪拌混合装置のケーシングの一部の内面側を示す斜視図
【図１１】本発明の第２実施形態の攪拌混合装置のケーシングの一部を示す展開図
【図１２】本発明の第３実施形態の攪拌混合装置のケーシングの一部を示す展開図
【図１３】本発明の第４実施形態の攪拌混合装置の攪拌体の一部を示す斜視図
【図１４】本発明の第４実施形態の攪拌混合装置の駆動源を駆動した状態を示す正面断面図
【図１５】本発明の第４実施形態の攪拌混合装置の駆動源を駆動した状態を示す正面断面図
【図１６】図１４のＥ部詳細図
【図１７】図１５のＦ部詳細図
【符号の説明】
【００６４】
１ 攪拌混合装置
２ ケーシング
３ 攪拌体
４ 流入口
５ 流出口
６ 流路
７ 軸部
８、８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ 羽根
１０ 被混合流体
２１ 溝部
２２ 凹凸部
２３、２５ 凹部
２４、２６ 凸部
２１ａ、２１ｂ、２３ａ、２３ｂ、２５ａ、２５ｂ 渦
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体を流通しながら撹拌混合する撹拌混合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体を攪拌混合する従来の攪拌混合装置は特許文献１、２に開示される。この攪拌混合装置は筒状のケーシング内に振動源に接続された螺旋状の羽根が設けられる。ケーシング内には複数の流体が供給され、軸方向に振動する羽根によって流体が攪拌混合される。これにより、エマルションの製造、ｐＨ調整や酸化還元反応等の化学反応を行う装置の攪拌機、抽出装置の攪拌機等に上記攪拌混合装置を利用することができる。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−５１５５７号公報（第３頁−第４頁、第２図）
【特許文献２】特開平１１−５７４４１号公報（第３頁−第４頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、バイオテクノロジーの発展に伴って生物化学的分野において撹拌混合処理が行われるようになり、撹拌混合処理の必要性もその応用範囲も拡大する傾向にある。このため、産業界の要請に応えて撹拌効率や混合効率をより向上した撹拌混合装置が必要になっている。
【０００５】
本発明は、攪拌効率や混合効率をより向上できる撹拌混合装置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】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明は、内部に流体が流通する流路が設けられたケーシングと、前記ケーシング内に配置されて軸部と該軸部の周囲に取り付けられた羽根とを有した撹拌体と、前記軸部に接続して前記攪拌体を軸方向に振動させる駆動源とを備えた撹拌混合装置において、軸方向に所定周期で配される溝部を前記ケーシングの内壁面に設けたことを特徴としている。
【０００７】
この構成によると、一または複数の流体や固体粒子を含む流体がケーシング内に供給されると駆動源によって攪拌体が軸方向に振動する。ケーシングの内壁面には螺旋状や環状に形成された溝部が軸方向に所定周期で配される。ケーシングに沿って流通する流体の一部は溝部内に流入し、溝部内に渦が形成される。攪拌体が軸方向に振動することにより回転方向が逆方向の渦が溝部内に形成されるため、直前の渦が破壊されて流体に大きなせん断力が働く。これにより、一または複数の流体や固体粒子を含む流体が攪拌混合され、エマルションが作成される。溝部の軸方向の周期は一定であっても一定でなくてもよい。
【０００８】
また本発明は、上記構成の攪拌混合装置において、前記溝部の側壁を軸方向に対して垂直に形成したことを特徴としている。
【０００９】
また本発明は、上記構成の攪拌混合装置において、前記羽根及び前記溝部を捩れ方向が同じ螺旋状に形成したことを特徴としている。
【００１０】
また本発明は、上記構成の攪拌混合装置において、前記撹拌体は捩れ方向が異なる複数の螺旋状の前記羽根を有し、前記溝部は対向する前記羽根と同じ方向に捩れた螺旋状に形成されることを特徴としている。この構成によると、回転面が異なる複数の渦が生成される。
【００１１】
また本発明は、上記構成の攪拌混合装置において、前記羽根の表面に凹部及び凸部を設けたことを特徴としている。この構成によると、羽根に設けた凹部及び凸部が駆動源の振動によって流体に衝突し、更に流体にせん断力が加わる。
【００１２】
また本発明は、上記構成の攪拌混合装置において、前記羽根は両面に前記凹部及び前記凸部を有して流体に接するとともに、一方の面に形成される前記凹部と裏面の前記凹部とが共通の側壁を有し、前記凹部を所定の角度間隔で放射状に配置したことを特徴としている。
【００１３】
この構成によると、羽根は薄い金属や樹脂等を屈曲して形成され、一方の面に形成される凹部の裏側に凸部が配されるとともに一方の面に形成される凸部の裏側に凹部が形成される。凹部及び凸部は放射状に形成され、駆動源による振動によって凹部内に渦が生成される。また、螺旋状の羽根の場合は羽根の傾斜に沿った流体の流れによって凹部内に強い渦が生成される。
【００１４】
また本発明は、上記構成の攪拌混合装置において、前記撹拌体が前記駆動源の駆動によって前記軸部を中心に回転することを特徴としている。この構成によると、攪拌体の回転によって羽根の表面に沿って流通する流体の一部は放射状の凹部内に流入し、凹部内に渦が形成される。
【００１５】
また本発明は、上記構成の攪拌混合装置において、前記撹拌体が正回転と逆回転を周期的に繰り返すことを特徴としている。この構成によると、攪拌体の正回転によって凹部内渦が生成され、攪拌体の逆回転により回転方向が逆方向の渦が凹部内に形成される。これにより、凹部内の直前の渦が破壊されて流体に大きなせん断力が働く。
【００１６】
また本発明は、上記構成の攪拌混合装置において、前記溝部の幅と深さとを略同じにしたことを特徴としている。
【００１７】
また本発明は、上記構成の攪拌混合装置において、前記溝部の側壁は開放側の端部の曲率半径が１ｍｍ以下に形成されることを特徴としている。
【００１８】
また本発明は、上記構成の攪拌混合装置において、前記駆動源による前記攪拌体の振動の振幅が前記溝部の幅よりも大きいことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によると、ケーシングの軸方向に所定周期で配される溝部を設けたので、攪拌体を軸方向に振動させることによって回転方向が逆方向の渦が溝部内に形成され、直前の渦が破壊されて流体に大きなせん断力が働く。従って、攪拌効率や混合効率を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
＜第１実施形態＞
以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は第１実施形態の撹拌混合装置を示す正面断面図である。撹拌混合装置１は流体が流通する流路６を有した略円筒形のケーシング２を備えている。ケーシング２は断面多角形の筒状に形成してもよい。ケーシング２の流路６の一端には流体が流入する流入口４が設けられ、他端には流体が流出する流出口５が設けられる。
【００２１】
ケーシング２の流路６内には軸部７の周囲に螺旋状の羽根８が取り付けられた攪拌体３が配される。羽根８には撹拌体３の軸方向に被混合流体１０（図５参照）が流通可能な貫通孔（不図示）が必要に応じて複数設けられる。貫通孔は羽根８の周縁をＵ字状に切り欠いたものや羽根８の面に穿孔した丸穴状のもの等、いずれの形状でもよい。軸部７は駆動源９に接続され、駆動源９の駆動によって攪拌体６に対して軸方向の振動や回転が加えられる。
【００２２】
図２はケーシング２の内面の一部を示す斜視図である。図３（ａ）はケーシング２の一部の展開図を示しており、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ断面図を示している。ケーシング２の内壁面には複数の環状の溝部２１が所定の周期Ｔで軸方向に並設されている。周期Ｔは一定であってもよく、一定でなくてもよい。溝部２１の側壁は軸方向に対して垂直に形成される。尚、図３（ａ）において、溝部２１の凹となる部分を斜線で表している。
【００２３】
撹拌混合装置１が稼動すると流入口４からケーシング２内の流路６に被混合流体１０（図４参照）が流入し、駆動源９が駆動される。図４は駆動源９を駆動した状態を示している。駆動源９によって攪拌体３は矢印Ｂ１、Ｂ２に示すように軸方向に振動する。流路６内に満たされた被混合流体１０は攪拌体３の羽根８と衝突し、せん断力が与えられる。これにより、被混合流体１０の攪拌や混合が行われる。
【００２４】
図５、図６は図４のＣ部詳細図であり、攪拌体３がそれぞれ矢印Ｂ１、Ｂ２の方向に移動した場合を示している。攪拌体３が矢印Ｂ１の方向に移動すると、図５に示すようにケーシング２に沿って流通する被混合流体１０の一部は溝部２１内に流入する。これにより、溝部２１内には図中、時計回りに回転する渦２１ａが形成される。
【００２５】
その直後に攪拌体３が矢印Ｂ２の方向に移動すると、図６に示すように、溝部２１内には図中、反時計回りの渦２１ｂが形成される。即ち、溝部２１に流入する被混合流体１０は直前に形成された渦２１ａを打ち消すように作用してこれを破壊して消滅させ、溝部２１内に逆方向に回転する渦２１ｂが発達する。
【００２６】
その直後に攪拌体３が矢印Ｂ１の方向に移動すると、上記と同様に溝部２１内に渦２１ａが形成される。即ち、溝部２１に流入する被混合流体１０は直前に形成された渦２１ｂを打ち消すように作用してこれを破壊して消滅させ、溝部２１内に逆方向に回転する渦２１ａが発達する。以降、これらの動作が繰り返される。
【００２７】
渦２１ａ、２１ｂが破壊されて消滅する際には被混合流体１０に大きなせん断が発生する。溝部２１は複数段にわたって設けられるため、被混合流体１０は各溝部２１で大きなせん断が加わって攪拌される。被混合流体１０に対して与えるせん断が大きくなるに従って攪拌混合の能力が高められる。また、渦２１ａ、２１ｂは撹拌体３の振動に伴う流体の随伴により生ずるため、ほとんど動力を必要とせずに生成することができる。従って、攪拌混合の効率も高められる。
【００２８】
ここで、被混合流体１０は少なくとも１種類の流体が含まれる。即ち、１種類の流体の場合、複数種類の流体が混合されている場合、複数種類の流体が複数層に分離した場合のいずれであってもよい。また、被混合流体１０が気液、固液、固気による多相の流体でもよい。即ち、気液が混合した流体の場合、気体に粒体や粉体の固体粒子が混入する場合、液体に粒体や粉体の固体粒子が混入する場合等であってもよい。
【００２９】
また、駆動源９は軸方向に小刻みに進退を繰り返す微振動モードと、軸方向に所定のストローク及び周期で進退を繰り返す往復モードとを有している。往復モードでは溝部２１の幅Ｗよりも大きい振幅を有している。これにより、確実に溝部２１内に強い渦２１ａ、２１ｂを発生させることができる。特に、被混合流体１０の粘性が比較的大きい場合には往復モードを用いると望ましい。被混合流体１０の粘性が比較的小さい場合には渦２１ａ、２１ｂが発生し易くなるため、微振動モードであってもよい。
【００３０】
本実施形態によると、ケーシング２の軸方向に所定周期で配される溝部２１を設けたので、攪拌体３を軸方向に振動させることによって回転方向が逆方向の渦２１ａ、２１ｂが溝部２１内に形成され、直前の渦が破壊されて被混合流体１０に大きなせん断力が働く。従って、攪拌効率や混合効率を向上することができる。
【００３１】
また、溝部２１の側壁を軸方向に対して垂直に形成したので、撹拌体３の振動の際の往復運動に随伴する被混合流体１０の流れと溝部２１の側壁とが垂直になる。このため、往復運動に随伴する被混合流体１０の流れが溝部２１の側壁で効率よく剥離し、溝部２１に被混合流体１０が効率よく回り込む。これにより、溝部２１内に強い渦２１ａ、２１ｂを生成することができる。生成される渦２１ａ、２１ｂの強度が強いほど被混合流体１０に対して与えるせん断が大きくなるため、攪拌混合の能力及び攪拌効率をより高めることができる。
【００３２】
尚、攪拌体３は他の形状であってもよい。例えば図７に示すように、攪拌体３の羽根８を軸部７に垂直な円板状に形成し、所定周期で複数並設してもよい。しかしながら、羽根８を螺旋状に形成すると被混合流体１０が撹拌体３の移動方向だけでなく羽根８に沿った方向にも移動する。このため、螺旋状の羽根８によってより強いせん断が被混合流体１０に与えられ、さらに効率よく攪拌混合を行うことができる。
【００３３】
また、図８に示すように、捩れ方向が異なる複数の螺旋状の羽根８ｂ、８ｃを互い違いに設けてもよい。これにより、被混合流体１０がより多くの方向に移動し、さらに強いせん断が被混合流体１０に与えられてより効率よく攪拌混合を行うことができる。加えて、図９に示すように、ピッチの異なる複数の螺旋状の羽根８ｃ、８ｄを互い違いに設けてもよい。更に、これらの羽根８を組み合わせて攪拌体３を形成してもよい。
【００３４】
また、駆動源９によって攪拌体３に対して軸方向の振動だけでなく回転を与えてもよい。この時、軸部７を回転軸にして一方向に回転する回転モードを設けてもよく、軸部７を回転軸にして正回転と逆回転を周期的に繰り返す正逆回転モードを設けてもよい。軸方向の振動に加えて回転を加えることにより、より攪拌混合の効率を高めることができる。
【００３５】
また、溝部２１の幅Ｗに対して深さＤが著しく小さい場合や大きい場合は溝部２１内に渦２１ａ、２１ｂが生じにくくなる。このため、被混合流体１０に働くせん断力が大幅に低下して充分分散させることができない。従って、溝部２１の幅Ｗと深さＤとを略同じにするとより望ましい。
【００３６】
また、溝部２１の側壁は開放側の端部の曲率半径が大きいと被混合流体１０の流れが円滑に溝部２１内に流入し、強い渦が生成されない。このため、溝部２１の側壁は開放側の端部の曲率半径が１ｍｍ以下に形成される。これにより、被混合流体１０の流れがより効率よく剥離して強い渦を発生させることができ、攪拌混合の効率をより向上することができる。
【００３７】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態の撹拌混合装置１について説明する。本実施形態はケーシング２の内壁面に設けられる溝部２１が第１実施形態と異なっている。その他の部分は第１実施形態と同様である。図１０、図１１はケーシング２の内面の一部を示す斜視図及び展開図である。説明の便宜上、前述の図１〜図９に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。尚、図１１において、溝部２１の凹となる部分を斜線で表している。
【００３８】
第１実施形態と同様に羽根８（図１参照）は螺旋状に形成され、溝部２１は羽根８と同じ捩れ方向の螺旋状に形成されている。これにより、溝部２１は軸方向に所定周期で形成される。
【００３９】
駆動源９の駆動によって攪拌体３が軸方向に振動すると、被混合流体１０は軸方向に往復運動する。この時、被混合流体１０は螺旋状の羽根８の表面に沿う移動も行われるため、羽根８の表面に略垂直な方向に往復運動する。このため、往復運動に随伴する流体の流れと溝部２１の側壁とがより垂直に近づく。これにより、第１実施形態よりも更に被混合流体１０に対して大きなせん断を与えることができ、攪拌混合の能力および効率が高められる。
【００４０】
尚、羽根８のピッチと溝部２１のピッチとを同じにするとより望ましい。また、前述の図９に示すようにピッチの異なる複数の螺旋状の羽根８ｃ、８ｄを互い違いに設けてもよい。この時、各羽根８ｃ、８ｄに対向する溝部２１をそれぞれ羽根８ｃ、８ｄと同じピッチにするとよい。
【００４１】
また、第１実施形態と同様に、溝部２１の幅Ｗと深さＤとを略同じにするとよい。加えて、溝部２１の側壁が開放側の端部の曲率半径を１ｍｍ以下に形成されると、攪拌混合の効率をより向上することができる。
【００４２】
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態の撹拌混合装置１について説明する。本実施形態はケーシング２の内壁面に設けられる溝部２１及び羽根８が第１実施形態と異なっている。その他の部分は第１実施形態と同様である。図１２はケーシング２の内面の一部を示す展開図である。説明の便宜上、前述の図１〜図９に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。尚、溝部２１の凹の部分を斜線で表している。
【００４３】
撹拌体３は前述の図８に示す捩れ方向が異なる複数の螺旋状の羽根８ａ、８ｂを有し、溝部２１は対向する羽根８ａ、８ｂと同じ方向に捩れた螺旋状に形成される。これにより、溝部２１は軸方向に所定周期で形成される。
【００４４】
駆動源９の駆動によって攪拌体３が軸方向に振動すると、被混合流体１０は軸方向に往復運動する。この時、被混合流体１０は螺旋状の羽根８の表面に沿う移動も行われるため、羽根８の表面に略垂直な方向に往復運動する。このため、往復運動に随伴する流体の流れと溝部２１の側壁とがより垂直に近づく。
【００４５】
従って、羽根８ａ、８ｂによって被混合流体１０がより多くの方向に移動して強いせん断が被混合流体１０に与えられるとともに、流体の流れと溝部２１の側壁とを垂直に近づけてより強いせん断を与えることができる。これにより、第１実施形態よりも更に攪拌混合の能力及び効率が高められる。尚、羽根８ａ、８ｂのピッチと溝部２１のピッチとを同じにするとより望ましい。
【００４６】
また、第１実施形態と同様に、溝部２１の幅Ｗと深さＤとを略同じにするとよい。加えて、溝部２１の側壁が開放側の端部の曲率半径を１ｍｍ以下に形成されると、攪拌混合の効率をより向上することができる。
【００４７】
＜第４実施形態＞
次に、図１３は第４実施形態の攪拌混合装置１の攪拌体３の斜視図を示している。説明の便宜上、前述の図１〜図９に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態は螺旋状の羽根８に凹凸部２２を設けている。その他の部分は第１実施形態と同様である。
【００４８】
凹凸部２２は凹部２３、２５及び凸部２４、２６が放射状に所定の角度間隔で連続して形成される。羽根８は薄板状の金属や樹脂等の部材を屈曲して形成され、一方の面に形成される凹部２３と裏面の凹部２５とは共通の側壁を有している。これにより、一方の面に形成される凹部２３の裏側に凸部２６が形成され、他方の面に形成される凹部２５の裏側に凸部２４が形成される。
【００４９】
また、駆動源９は軸部７に軸方向の振動を加えるとともに、軸部７に正逆の回転を加える。即ち、微振動モードまたは往復モードと、正逆回転モードとが組み合わせて行われる。
【００５０】
撹拌混合装置１が稼動すると流入口４からケーシング２内の流路６に被混合流体１０が流入し、駆動源９が駆動される。図１４、図１５は駆動源９を駆動した状態を示している。駆動源９によって攪拌体３は矢印Ｂ１、Ｂ２示すように軸方向に振動するとともに、矢印Ｂ３、Ｂ４に示すように往復回転する。この時、攪拌体３の上昇時（Ｂ２）に羽根８の捩れが上昇する方向に攪拌体３が回転し（Ｂ３）、攪拌体３の下降時（Ｂ１）に羽根８の捩れが下降する方向に攪拌体３が回転する（Ｂ４）。
【００５１】
流路６内に満たされた被混合流体１０は攪拌体３の羽根８と衝突し、せん断力が与えられる。また、攪拌体３の矢印Ｂ１、Ｂ２方向の振動によって上記と同様に、ケーシング２の溝部２１内に渦２１ａ、２１ｂが形成されて被混合流体１０により大きなせん断力が加わる。
【００５２】
図１６、図１７はそれぞれ図１４のＥ部詳細図及び図１５のＦ部詳細図になっている。攪拌体３の振動及び回転に伴い、被混合流体１０は矢印Ｄ１、Ｄ２に示すように羽根８に沿って移動する。図１６に示すように矢印Ｄ１の方向に移動する被混合流体１０は凹部２３、２５内に流入する。これにより、凹部２３内には図中、反時計回りに回転する渦２３ａが形成され、凹部２５内には図中、時計回りに回転する渦２５ａが形成される。
【００５３】
その直後に攪拌体３が反転すると図１７に示すように被混合流体１０は矢印Ｄ２の方向に移動して凹部２３、２５内に流入する。これにより、凹部２３内には図中、時計回りに回転する渦２３ｂが形成され、凹部２５内には図中、反時計回りに回転する渦２５ｂが形成される。即ち、凹部２３、２５に流入する被混合流体１０は直前に形成された渦２３ａ、２５ａを打ち消すように作用してこれを破壊して消滅させ、凹部２３、２５内に逆方向に回転する渦２３ｂ、２５ｂが発達する。
【００５４】
その直後に攪拌体３が反転すると、上記と同様に凹部２３、２５内に渦２３ａ、２５ａが形成される。即ち、凹部２３、２５に流入する被混合流体１０は直前に形成された渦２３ｂ、２５ｂを打ち消すように作用してこれを破壊して消滅させ、凹部２３、２５内に逆方向に回転する渦２３ａ、２５ａが発達する。以降、これらの動作が繰り返される。
【００５５】
渦２３ａ、２３ｂ、２５ａ、２５ｂが破壊されて消滅する際には被混合流体１０に大きなせん断力が発生する。溝部２３、２５は所定の角度周期で複数設けられるため、被混合流体１０は各溝部２３、２５でさらに大きなせん断力が加わって攪拌される。被混合流体１０に対して与えるせん断が大きくなるに従って攪拌混合の能力が高められる。また、渦２３ａ、２３ｂ、２５ａ、２５ｂは撹拌体３の振動及び回転に伴う流体の随伴により生ずるため、ほとんど動力を必要とせずに生成することができる。従って、攪拌混合の効率も高められる。
【００５６】
本実施形態によると、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。加えて、羽根８の表面に凹凸部２２を設けたので、被混合流体１０の流れを更に乱して強いせん断を与えることができる。従って、より効率よく攪拌混合を行うことができる。
【００５７】
また、第１実施形態と同様に、溝部２１の幅Ｗと深さＤとを略同じにするとよい。加えて、溝部２１の側壁が開放側の端部の曲率半径を１ｍｍ以下に形成されると、攪拌混合の効率をより向上することができる。同様に、凹部２３、２５の幅と深さを略等しくするとより望ましく、凹部２３、２５の側壁が開放側の端部の曲率半径を１ｍｍ以下に形成されると更に望ましい。
【００５８】
本実施形態において、前述の図７〜図９に示す攪拌体３の羽根８の表面に同様の凹凸部２２を設けてもよい。
【００５９】
また、攪拌体３に対して軸方向の振動及び軸部７を中心とする回転を与えているが、軸部７を中心として回転のみを与えてもよい。これにより、従来よりも攪拌混合を効率よく行うことができる。また、攪拌体３が振動しないため、攪拌混合装置１の振動や騒音を大幅に低減することができる。この時、ケーシング２の溝部２１を省いてもよい。
【００６０】
また、ケーシング２に設けられた溝部２１と羽根８との捩れ方向を逆にして、羽根８と溝部２１とがＸ字状に交差するように配置してもよい。この時、軸部７を正逆に交互に高速回転させると、より高い効果を得ることができる。即ち、羽根８に導かれて上下に移動する流体と溝部２１とが交差するので、溝部２１に強い渦が発生する。これにより、羽根８の表面の凹凸部２２及びケーシング２の溝部２１の両方に強い渦が発生するため、より高い効果を得ることができる。尚、羽根８の斜面と溝部２１の斜面とが交差する角度を直角にすると最も高い効果を得ることができる。
【００６１】
以上により、本発明に係る攪拌混合装置１を第１〜第４実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定される訳ではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜の変更を加えて実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明によると、エマルションの製造装置、ｐＨ調整や酸化還元反応等の化学反応を行う装置の攪拌機、抽出装置の攪拌機、生物化学的分野における攪拌機等の、流体を流通しながら撹拌混合する撹拌混合装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第１実施形態の攪拌混合装置を示す正面断面図
【図２】本発明の第１実施形態の攪拌混合装置のケーシングの一部の内面側を示す斜視図
【図３】本発明の第１実施形態の攪拌混合装置のケーシングの一部を示す展開図及び断面図
【図４】本発明の第１実施形態の攪拌混合装置の駆動源を駆動した状態を示す正面断面図
【図５】攪拌体が下降した際の図４のＣ部詳細図
【図６】攪拌体が上昇した際の図４のＣ部詳細図
【図７】本発明の第１実施形態の攪拌混合装置の他の攪拌体を示す正面図
【図８】本発明の第１実施形態の攪拌混合装置の他の攪拌体を示す正面図
【図９】本発明の第１実施形態の攪拌混合装置の他の攪拌体を示す正面図
【図１０】本発明の第２実施形態の攪拌混合装置のケーシングの一部の内面側を示す斜視図
【図１１】本発明の第２実施形態の攪拌混合装置のケーシングの一部を示す展開図
【図１２】本発明の第３実施形態の攪拌混合装置のケーシングの一部を示す展開図
【図１３】本発明の第４実施形態の攪拌混合装置の攪拌体の一部を示す斜視図
【図１４】本発明の第４実施形態の攪拌混合装置の駆動源を駆動した状態を示す正面断面図
【図１５】本発明の第４実施形態の攪拌混合装置の駆動源を駆動した状態を示す正面断面図
【図１６】図１４のＥ部詳細図
【図１７】図１５のＦ部詳細図
【符号の説明】
【００６４】
１ 攪拌混合装置
２ ケーシング
３ 攪拌体
４ 流入口
５ 流出口
６ 流路
７ 軸部
８、８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ 羽根
１０ 被混合流体
２１ 溝部
２２ 凹凸部
２３、２５ 凹部
２４、２６ 凸部
２１ａ、２１ｂ、２３ａ、２３ｂ、２５ａ、２５ｂ 渦
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に流体が流通する流路が設けられたケーシングと、前記ケーシング内に配置されて軸部と該軸部の周囲に取り付けられた羽根とを有した撹拌体と、前記軸部に接続して前記攪拌体を軸方向に振動させる駆動源とを備えた撹拌混合装置において、軸方向に所定周期で配される溝部を前記ケーシングの内壁面に設けたことを特徴とする撹拌混合装置。
【請求項２】
前記溝部の側壁を軸方向に対して垂直に形成したことを特徴とする請求項１に記載の撹拌混合装置。
【請求項３】
前記羽根及び前記溝部を捩れ方向が同じ螺旋状に形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撹拌混合装置。
【請求項４】
前記撹拌体は捩れ方向が異なる複数の螺旋状の前記羽根を有し、前記溝部は対向する前記羽根と同じ方向に捩れた螺旋状に形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撹拌混合装置。
【請求項５】
前記羽根の表面に凹部及び凸部を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の撹拌混合装置。
【請求項６】
前記羽根は両面に前記凹部及び前記凸部を有して流体に接するとともに、一方の面に形成される前記凹部と裏面の前記凹部とが共通の側壁を有し、前記凹部を所定の角度間隔で放射状に配置したことを特徴とする請求項５に記載の撹拌混合装置。
【請求項７】
前記撹拌体が前記駆動源の駆動によって前記軸部を中心に回転することを特徴とする請求項６に記載の撹拌混合装置。
【請求項８】
前記撹拌体が正回転と逆回転を周期的に繰り返すことを特徴とする請求項７に記載の撹拌混合装置。
【請求項９】
前記溝部の幅と深さとを略同じにしたことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の撹拌混合装置。
【請求項１０】
前記溝部の側壁は開放側の端部の曲率半径が１ｍｍ以下に形成されることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の攪拌混合装置。
【請求項１１】
前記駆動源による前記攪拌体の振動の振幅が前記溝部の幅よりも大きいことを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の攪拌混合装置。
【請求項１】
内部に流体が流通する流路が設けられたケーシングと、前記ケーシング内に配置されて軸部と該軸部の周囲に取り付けられた羽根とを有した撹拌体と、前記軸部に接続して前記攪拌体を軸方向に振動させる駆動源とを備えた撹拌混合装置において、軸方向に所定周期で配される溝部を前記ケーシングの内壁面に設けたことを特徴とする撹拌混合装置。
【請求項２】
前記溝部の側壁を軸方向に対して垂直に形成したことを特徴とする請求項１に記載の撹拌混合装置。
【請求項３】
前記羽根及び前記溝部を捩れ方向が同じ螺旋状に形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撹拌混合装置。
【請求項４】
前記撹拌体は捩れ方向が異なる複数の螺旋状の前記羽根を有し、前記溝部は対向する前記羽根と同じ方向に捩れた螺旋状に形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撹拌混合装置。
【請求項５】
前記羽根の表面に凹部及び凸部を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の撹拌混合装置。
【請求項６】
前記羽根は両面に前記凹部及び前記凸部を有して流体に接するとともに、一方の面に形成される前記凹部と裏面の前記凹部とが共通の側壁を有し、前記凹部を所定の角度間隔で放射状に配置したことを特徴とする請求項５に記載の撹拌混合装置。
【請求項７】
前記撹拌体が前記駆動源の駆動によって前記軸部を中心に回転することを特徴とする請求項６に記載の撹拌混合装置。
【請求項８】
前記撹拌体が正回転と逆回転を周期的に繰り返すことを特徴とする請求項７に記載の撹拌混合装置。
【請求項９】
前記溝部の幅と深さとを略同じにしたことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の撹拌混合装置。
【請求項１０】
前記溝部の側壁は開放側の端部の曲率半径が１ｍｍ以下に形成されることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の攪拌混合装置。
【請求項１１】
前記駆動源による前記攪拌体の振動の振幅が前記溝部の幅よりも大きいことを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の攪拌混合装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
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【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００９−２４７９９０（Ｐ２００９−２４７９９０Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−９９１３６（Ｐ２００８−９９１３６）
【出願日】平成２０年４月７日（２００８．４．７）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月７日（２００８．４．７）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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