混合撹拌装置
【課題】より効率良く混合・撹拌して混合体となすことができる混合撹拌装置を提供すること。
【解決手段】混合撹拌室を形成する混合撹拌ケースに、混合・撹拌すべき複数種類の流体を送入する送入路を接続するとともに、混合・撹拌された混合体を送出する送出路を接続し、混合撹拌ケース内には回転駆動源に連動連結した回転軸を横架して、回転軸に回転側混合撹拌体を取り付ける一方、混合撹拌ケースに固定側混合撹拌体を回転側混合撹拌体と対面状態に固定して、両混合撹拌体間には中央部から周縁部に向けて放射線方向に蛇行しながら伸延する混合撹拌流路を形成し、混合撹拌流路には固定側混合撹拌体の中央部に開口させて形成した導入口を連通するとともに、両混合撹拌体の周縁部間に形成した導出口を連通させた。
【解決手段】混合撹拌室を形成する混合撹拌ケースに、混合・撹拌すべき複数種類の流体を送入する送入路を接続するとともに、混合・撹拌された混合体を送出する送出路を接続し、混合撹拌ケース内には回転駆動源に連動連結した回転軸を横架して、回転軸に回転側混合撹拌体を取り付ける一方、混合撹拌ケースに固定側混合撹拌体を回転側混合撹拌体と対面状態に固定して、両混合撹拌体間には中央部から周縁部に向けて放射線方向に蛇行しながら伸延する混合撹拌流路を形成し、混合撹拌流路には固定側混合撹拌体の中央部に開口させて形成した導入口を連通するとともに、両混合撹拌体の周縁部間に形成した導出口を連通させた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、混合撹拌装置に関するものであり、詳しくは、複数種類の流体（例えば、気体と液体、液体と液体、ないしは、固体としての粒体や粉体等と液体）を混合・撹拌して混合体となすことができる混合撹拌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、混合撹拌装置の一形態として、特許文献１に開示されたものがある。すなわち、特許文献１には、撹拌槽内の液中に、回転駆動源に連結した回転軸に取り付けられる混合回転体を配設する混合撹拌装置が開示されている。そして、混合回転体は、上下２枚の円板を一組みとして重ね合わせ、下方の円板の中央に流入口を形成するとともに、互いに対向する前面に、前方開口する筒状の小室を多数配列させて形成し、上方の円板の小室と、下方の円板の小室とは互いの小室が対向する他の小室に連通するとともに、一方の小室の中心に他方の小室を形成する側壁の交差接続部位が位置する様に位置を違えて配列させている。
【０００３】
このように構成して、回転駆動させる回転軸を介して撹拌槽内にて混合回転体を回転させることで、撹拌槽内に収容した複数種類の液体を下方の円板の中央に形成した流入口から流入させるとともに、上下２枚の円板に対向させて形成した小室間を遠心力により蛇行させながら混合回転体の放射線方向に流動させて、混合撹拌することができるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３９３０１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、複数種類の流体（例えば、気体と液体、液体と液体、ないしは、固体としての粒体や粉体等と液体）をより効率良く混合・撹拌して混合体となすことができる混合撹拌装置の開発が望まれていた。
【０００６】
そこで、本発明は、より効率良く混合・撹拌して混合体となすことができる混合撹拌装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明に係る混合撹拌装置は、混合撹拌室を形成する混合撹拌ケースに、混合・撹拌すべき複数種類の流体を送入する送入路を接続するとともに、混合・撹拌された混合体を送出する送出路を接続し、混合撹拌ケース内には回転駆動源に連動連結した回転軸を横架して、回転軸に回転側混合撹拌体を取り付ける一方、混合撹拌ケースに固定側混合撹拌体を回転側混合撹拌体と対面状態に固定して、両混合撹拌体間には中央部から周縁部に向けて放射線方向に蛇行しながら伸延する混合撹拌流路を形成し、混合撹拌流路には固定側混合撹拌体の中央部に開口させて形成した導入口を連通するとともに、両混合撹拌体の周縁部間に形成した導出口を連通させたことを特徴とする。
【０００８】
かかる混合撹拌装置では、まず、混合撹拌ケースの混合撹拌室内に、送入路を通して混合・撹拌すべき複数種類の流体を送入する。その後、回転軸を介して回転側混合撹拌体を回転させることで発生する遠心力により、固定側混合撹拌体の中央部に開口させて形成した導入口から流体を導入する。そして、導入口から導入された流体は、両混合撹拌体間に中央部から周縁部に向けて放射線方向に蛇行しながら伸延する混合撹拌流路中を流動しながら混合・撹拌されて混合体となる。続いて、混合体は両混合撹拌体の周縁部間に形成した導出口から導出される。さらに、混合体は混合撹拌ケースから送出路を通して適宜送出される。
【０００９】
複数種類の流体は、混合撹拌流路中を放射線方向に蛇行しながら流動する際にせん断作用を受けるとともに、回転側混合撹拌体の回転方向にのせん断作用を受ける。その結果、複数種類の流体は、放射線方向のせん断作用と回転方向のせん断作用との合力である立体的なせん断作用を受けながら流動して堅実に混合・撹拌される。
【００１０】
請求項２記載の発明に係る混合撹拌装置は、混合撹拌室を形成する混合撹拌ケースに、混合・撹拌すべき流体を送入する送入路を接続するとともに、混合・撹拌された混合体を送出する送出路を接続し、混合撹拌ケース内には回転駆動源に連動連結した回転軸を横架して、回転軸に軸線方向に多数の貫通孔を有する回転側混合撹拌体を取り付けるとともに、混合撹拌ケースに回転側混合撹拌体を間に介在させて一対の固定側混合撹拌体を対面状態に固定して、これら混合撹拌体間には中央部から周縁部に向けて放射線方向に蛇行しながら伸延する混合撹拌流路を形成し、混合撹拌流路には一方の固定側混合撹拌体の中央部に開口させて形成した導入口を連通するとともに、他方の固定側混合撹拌体と回転側混合撹拌体の周縁部間に形成した導出口を連通させたことを特徴とする。
【００１１】
かかる混合撹拌装置では、まず、混合撹拌ケースの混合撹拌室内に、送入路を通して混合・撹拌すべき複数種類の流体を送入する。その後、回転軸を介して回転側混合撹拌体を回転させることで発生する遠心力により、一方の固定側混合撹拌体の中央部に開口させて形成した導入口から流体を導入する。そして、導入口から導入された流体は、対向配置した固定側混合撹拌体と、その間に介在して回転する回転側混合撹拌体との間に中央部から周縁部に向けて放射線方向に蛇行しながら伸延する混合撹拌流路中を流動しながら混合・撹拌されて混合体となる。続いて、混合体は他方の固定側混合撹拌体と回転側混合撹拌体の周縁部間に形成した導出口から導出される。さらに、混合体は混合撹拌ケースから送出路を通して適宜送出される。
【００１２】
ここで、混合撹拌流路は、一方の固定側混合撹拌体と軸線方向に多数の貫通孔を有する回転側混合撹拌体との間に形成されるとともに、回転側混合撹拌体と他方の固定側混合撹拌体との間に形成されている。つまり、混合撹拌流路は、放射線方向に並列して一対が伸延するとともに、回転側混合撹拌体が有する多数の貫通孔を介して一対の混合撹拌流路が相互に連通している。
【００１３】
そのため、複数種類の流体は、多数の貫通孔を介して連通している一対の混合撹拌流路中を放射線方向に蛇行しながら流動する際にせん断作用を受けるとともに、回転側混合撹拌体の回転方向に一対の混合撹拌流路中において二段階にせん断作用を受ける。その結果、複数種類の流体は、放射線方向のせん断作用と回転方向の二段階のせん断作用との合力である立体的なせん断作用を受けながら流動して堅実に混合・撹拌される。
【００１４】
請求項３記載の発明に係る混合撹拌装置は、請求項１又は２記載の混合撹拌装置であって、対面状態に配設した前記回転側混合撹拌体と前記固定側混合撹拌体を一つの混合撹拌ユニットとして、混合撹拌ケース内に回転軸に沿わせて複数の混合撹拌ユニットを配設して、混合撹拌ユニット同士を直列的に流体接続したことを特徴とする。
【００１５】
かかる混合撹拌装置では、複数種類の流体を直列的に流体接続された複数の混合撹拌ユニットにワンパスで流動させることで、堅実にかつ効率良く混合・撹拌することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、次のような効果を奏する。すなわち、本発明では、より効率良く混合・撹拌して混合体となすことができる混合撹拌装置を提供することができる。そして、混合撹拌装置として幅広い用途に適用可能とすることができる。ここで、本発明に係る混合撹拌装置を適用可能な用途としては、例えば、窒素置換による処理水中の脱酸素処理（溶存酸素量の低減化処理）、農業用水等中の溶存酸素量の増大化処理、水溶性肥料等の溶解処理、汚水や廃液の浄化処理、有機不純物の腐敗防止処理、水生動物の飼育、水耕栽培がある。また、例えば、気体と液体を混合・撹拌する場合には、気体を殆どマイクロレベルないしはサブマイクロレベルに超微細化かつ均一化した気泡となして、適用可能な用途範囲の広い超微細気泡発生装置としても使用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態としての混合撹拌装置の一部断面正面説明図。
【図２】第１実施形態としての混合撹拌装置の左側面説明図。
【図３】第１実施形態としての混合撹拌装置の右側面説明図。
【図４】回転側混合撹拌体の左側面説明図。
【図５】固定側混合撹拌体の右側面説明図。
【図６】両混合撹拌体の基本形態を示す側面説明図。
【図７】第１実施形態の混合撹拌流路の説明図。
【図８】第２実施形態としての混合撹拌装置の一部断面正面説明図。
【図９】他方の固定側混合撹拌体の右側面説明図。
【図１０】第２実施形態の混合撹拌流路の説明図。
【図１１】第３実施形態としての混合撹拌装置の一部断面正面説明図。
【図１２】第３実施形態の混合撹拌流路の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明を実施するための形態は、以下の通りである。
【００１９】
〔第１実施形態〕
図１〜図３に示すＡは第１本実施形態としての混合撹拌装置である。混合撹拌装置Ａは、図１〜図３に示すように、複数種類の流体を混合撹拌する装置本体１０と、装置本体１０に駆動力を供給する駆動源としての電動機部であるモータ１００と、モータ１００からの駆動力を装置本体１０に伝動する伝動機構２００を備えている。
【００２０】
装置本体１０は、混合撹拌ケース２０内に混合撹拌機能部３０を設けて構成しており、混合撹拌ケース２０には混合撹拌すべき複数種類の流体を加圧状態で送入（圧送）する送入路を内部に形成する送入管４０を接続するとともに、混合撹拌された混合体を送出する送出路を内部に形成する送出管５０を接続している。複数種類の流体の組み合わせとしては、例えば、気体と液体、液体と液体、ないしは、固体としての粒体や粉体等と液体があり、これらを送入管４０を通して混合撹拌ケース２０内に送入して混合撹拌機能部３０により混合・撹拌することで混合体となすことができる。
【００２１】
混合撹拌ケース２０は、左右方向に軸線を向けた円筒状のケース本体２１の左側端面部に、取付ボルト２４を介して略四角形板状の左側閉塞壁体２２を閉塞状態に取り付ける一方、円筒状のケース本体２１の右側端面部に、取付ボルト２５を介して略四角形板状の右側閉塞壁体２３を閉塞状態に取り付けて、内部に混合撹拌室２６を形成している。左側閉塞壁体２２の中央部には左側軸受け体２７を設ける一方、右側閉塞壁体２３の中央部には右側軸受け体２８を設けて、両軸受け体２７,２８間に回転軸２９を着脱自在に横架している。左側閉塞壁体２２には送入管４０の一端を接続して、送入管４０を混合撹拌室２６と連通させている。右側閉塞壁体２３には送出管５０の一端を接続して、送出管５０を混合撹拌室２６と連通させている。１４,１５はケース本体２１の左右側下部に設けた支持脚部、１６は左側閉塞壁体２２の中央部に形成した左回転軸挿通孔、１７は右側閉塞壁体２３の中央部に形成した右回転軸挿通孔、１８,１９は混合撹拌室２６内において左・右側軸受け体２７,２８と回転軸２９との間に介設したメカニカルシール部である。
【００２２】
混合撹拌機能部３０は、混合撹拌ケース２０内に横架した回転軸２９に回転側混合撹拌体６０を一体的に回転自在に取り付ける一方、混合撹拌ケース２０に固定側混合撹拌体７０を回転側混合撹拌体６０と対面状態に固定して、一つの混合撹拌ユニット８０を形成している。
【００２３】
回転側混合撹拌体６０は、図４に示すように、ケース本体２１の内径よりも小径で一定肉厚の円板状に形成した回転側本体６１の一側面において、中央部６２と一定幅の外周部６３を除いて、半径方向及び円周方向に側面視六角形の流路形成用凹部６４を整然と密に形成してハニカム形状となしている。
【００２４】
ここで、図１に示すように、回転側本体６１の中央部６２には回転軸挿通孔６５を形成しており、回転軸挿通孔６５の周面には回転軸２９の周面に形成したスプライン凸条部２９ａと係合するスプライン凹条部６５ａ（図４参照）を形成している。そして、回転軸２９のスプライン凸条部２９ａに回転側混合撹拌体６０のスプライン凹条部６５ａを係合させて取り付けることで、回転側混合撹拌体６０を回転軸２９に対してその軸線方向に摺動自在（着脱自在）かつ軸線廻りに一体的に回転自在となしている。
【００２５】
固定側混合撹拌体７０は、図５に示すように、上記したケース本体２１の内径と略同形で、回転側混合撹拌体６０の回転側本体６１と略同一肉厚に形成した固定側本体７１の中央部７２に導入口７６を上下方向に貫通させて開口し、固定側本体７１の一側面において、一定幅の外周部７３を除いて、半径方向及び円周方向に側面視六角形の流路形成用凹部７４を整然と密に形成してハニカム形状となしている。なお、流路形成用凹部６４,７４の形状は側面視六角形に限られるものではなく、例えば、半円球凹状に形成することもできる。
【００２６】
そして、回転側混合撹拌体６０の外周部６３と、固定側混合撹拌体７０の外周部７３との間に、外周縁の全周にわたって開口する導出口６６を形成している。
【００２７】
両混合撹拌体６０,７０に形成した流路形成用凹部６４,７４同士は、図６に示すように、基本形態として、位置ずれさせた状態で対面させている。すなわち、隣接する三つの流路形成用凹部６４の中心部６７を、対面する一つの流路形成用凹部７４の中心部に位置させると共に、隣接する三つの流路形成用凹部７４の中心部７７を、対面する一つの流路形成用凹部６４の中心部に位置させて、両流路形成用凹部６４,７４間にて、被撹拌物である複数種類の流体が、一つの流路形成用凹部６４（７４）から対面する二つの流路形成用凹部７４（６４）に分流（分散）し、また、二つの流路形成用凹部６４（７４）から対面する一つの流路形成用凹部７４（６４）に合流（集合）するように、蛇行しながら放射線方向に流動する混合撹拌流路７９（図７参照）を形成している。
【００２８】
かかる基本形態を有する両混合撹拌体６０,７０において、図７に示すように、回転側混合撹拌体６０は固定側混合撹拌体７０との間に一定間隙ｔを保った状態で回転軸２９と一体に回転方向Ｘ（図４の側面視で反時計廻り）に回転される。
【００２９】
そのため、被撹拌物である複数種類の流体は、遠心力により中心側の導入口７６から外周縁側の導出口６６に向けて混合撹拌流路７９中を上下方向に蛇行しながら分流（分散）と合流（集合）を繰り返すことで放射線方向に流動されて、周縁部に形成した導出口６６から流出される。
【００３０】
ここで、蛇行方向に流動される複数種類の流体は、蛇行方向にせん断作用を受けると共に、回転側混合撹拌体６０の回転方向Ｘにもせん断作用を受ける。その結果、流体は、蛇行方向と回転方向Ｘの合力方向に立体的なせん断作用を受けながら流動されることで混合・撹拌されて混合体となる。流体として液体と気体を混合・撹拌した場合には、液体中における気体の超微細化と均一化が堅実に実現される。
【００３１】
また、回転側混合撹拌体６０と固定側混合撹拌体７０とが軸芯廻りに相対変位するため、流路形成用凹部６４と流路形成用凹部７４とが対向して連通する面積が周期的に変化する。つまり、一つの流路形成用凹部６４（７４）から対面する二つの流路形成用凹部７４（６４）に分流（分散）し、また、二つの流路形成用凹部６４（７４）から対面する一つの流路形成用凹部７４（６４）に合流（集合）する際の連通面積が周期的に変化する。そのため、被撹拌物である複数種類の流体が脈流を繰り返し形成することになる。脈流は、流路断面積が周期的に変化する流れである。そして、脈流が繰り返し形成されると、流体中に、局所的高圧部分や局所的低圧部分が生じる。このような流体中では、局所的に低圧部分（例えば真空部分などの負圧部分）が生じるときに、いわゆる発泡現象が生じて液体中に気体が生じたり、微小な気泡が膨張（破裂）したり、生じた気体（気泡）が崩壊（消滅）したりするといったいわゆるキャビテーションと称される現象が生ずる。このようなキャビテーション現象が生起されるときに生ずる力によって、気体の微細化が行われ、流体混合が促進される。
【００３２】
また混合撹拌装置Ａでは、第１の混合撹拌ユニット８０の導入口７６に第２の混合撹拌ユニット８０の導出口６６が連通し、第２の混合撹拌ユニット８０の導入口７６に第３の混合撹拌ユニット８０の導出口６６が連通し、第３の混合撹拌ユニット８０の導入口７６に送入管４０が連通している。そのため、複数種類の流体を直列的に流体接続された３つの混合撹拌ユニット８０にワンパスで流動させることができて、堅実にかつ効率良く混合・撹拌することができる。
【００３３】
次に、混合撹拌ユニット８０の構成を具体的に説明する。すなわち、混合撹拌ユニット８０は、図１及び図７に示すように、混合撹拌ケース２０に複数（本実施形態では右側から左側へ第１混合撹拌ユニット８０〜第３混合撹拌ユニット８０の３つ）を回転軸２９にその軸線方向に一定の間隔を開けて配設して、混合撹拌ユニット８０同士を直列的に流体接続している。そして、各混合撹拌ユニット８０は、回転軸側スペーサ群８１とケース側スペーサ群８２とを介して回転側混合撹拌体６０と固定側混合撹拌体７０を混合撹拌ケース２０内に位置決めして配置することで構成している。
【００３４】
すなわち、回転軸側スペーサ群８１は、回転軸側第１〜第４スペーサ８１ａ〜８１ｄから成り、各スペーサ８１ａ〜８１ｄは内径がそれぞれ回転軸２９の外径よりもやや大径の円筒状に形成して、各スペーサ８１ａ〜８１ｄの筒長により各混合撹拌ユニット８０の回転側混合撹拌体６０の間隔を設定している。
【００３５】
具体的には、右側のメカニカルシール部１９と第１混合撹拌ユニット８０の回転側混合撹拌体６０との間に回転軸側第１スペーサ８１ａを配置している。第１混合撹拌ユニット８０の回転側混合撹拌体６０と第２混合撹拌ユニット８０の回転側混合撹拌体６０との間に、回転軸側第２スペーサ８１ｂを第１混合撹拌ユニット８０の固定側混合撹拌体７０の導入口７６に挿通して配置している。第２混合撹拌ユニット８０の回転側混合撹拌体６０と第３混合撹拌ユニット８０の回転側混合撹拌体６０との間に、回転軸側第３スペーサ８２ｃを第２混合撹拌ユニット８０の固定側混合撹拌体７０の導入口７６に挿通して配置している。第３混合撹拌ユニット８０の回転側混合撹拌体６０と左側のメカニカルシール部１８との間に、回転軸側第４スペーサ８１ｄを第３混合撹拌ユニット８０の固定側混合撹拌体７０の導入口７６に挿通して配置している。
【００３６】
このように構成して、第１〜第３混合撹拌ユニット８０の各回転側混合撹拌体６０が、回転軸側第１〜第４スペーサ８１ａ〜８１ｄを介して押圧状態に挟持されることで固定されて位置決めされるようにしている。
【００３７】
また、ケース側スペーサ群８２は、ケース側第１〜第４スペーサ８２ａ〜８２ｄから成り、各スペーサ８２ａ〜８２ｄはそれぞれ混合撹拌ケース２０の内径と外径が略同径の円筒状に形成して、各スペーサ８２ａ〜８２ｄの筒長により各混合撹拌ユニット８０の固定側混合撹拌体７０の間隔を設定している。
【００３８】
具体的には、右側閉塞壁体２３と第１混合撹拌ユニット８０の固定側混合撹拌体７０との間にケース側第１スペーサ８２ａを配置している。第１混合撹拌ユニット８０の固定側混合撹拌体７０と第２混合撹拌ユニット８０の固定側混合撹拌体７０との間にケース側第２スペーサ８２ｂを配置している。第２混合撹拌ユニット８０の固定側混合撹拌体７０と第３混合撹拌ユニット８０の固定側混合撹拌体７０との間にケース側第３スペーサ８２ｃを配置している。第３混合撹拌ユニット８０の固定側混合撹拌体７０と左側閉塞壁体２２との間にケース側第４スペーサ８２ｄを配置している。
【００３９】
このように構成して、第１〜第３混合撹拌ユニット８０の各固定側混合撹拌体７０が、ケース側第１〜第４スペーサ８２ａ〜８２ｄを介して押圧状態に挟持されることで固定されて位置決めされるようにしている。
【００４０】
したがって、回転軸側スペーサ群８１とケース側スペーサ群８２とを介して回転側混合撹拌体６０と固定側混合撹拌体７０との間に一定間隙ｔを確保することができる。つまり、回転軸側スペーサ群８１及び／又はケース側スペーサ群８２の各筒長を変更することで、適宜一定間隙ｔを簡単に調整することができる。
【００４１】
上記のように構成した３つの混合撹拌ユニット８０を組み付ける際には、ケース本体２１の右側端面部に取付ボルト２５を介して右側閉塞壁体２３を取り付けて、右側閉塞壁体２３に右側軸受け体２８を介して回転軸２９の右側端部を軸架する。同状態にて、順次、回転軸側第１スペーサ８１ａ→第１混合撹拌ユニット８０の回転側混合撹拌体６０→ケース側第１スペーサ８２ａ→第１混合撹拌ユニット８０の固定側混合撹拌体７０を配置する。次に、回転軸側第２スペーサ８１ｂ→第２混合撹拌ユニット８０の回転側混合撹拌体６０→ケース側第２スペーサ８２ｂ→第２混合撹拌ユニット８０の固定側混合撹拌体７０を配置する。次に、回転軸側第３スペーサ８１ｃ→第３混合撹拌ユニット８０の回転側混合撹拌体６０→ケース側第３スペーサ８２ｃ→第３混合撹拌ユニット８０の固定側混合撹拌体７０を配置する。最後に、回転軸側第４スペーサ８１ｄ→ケース側第４スペーサ８２ｄ→左側のメカニカルシール部１８→左側閉塞壁体２２を配置して、ケース本体２１の左側端面部に取付ボルト２４を介して左側閉塞壁体２２を取り付けるとともに、左側軸受け体２７を介して回転軸２９の左側端部を軸架する。
また、上記のように構成した３つの混合撹拌ユニット８０を分解する際には、上記手順を反対にたどることができる。
【００４２】
このようにして、第１本実施形態としての混合撹拌装置Ａは、組立分解作業を簡単にかつ迅速に行うことができるため、メンテナンス作業や一定間隙ｔの調整等を能率良く行うことができる。
【００４３】
モータ１００は、図１〜図３に示すように、混合撹拌ケース２０上に載置台１０１を介して載設している。伝動機構２００は、図１及び図３に示すように、モータ１００から突出させた駆動軸１０２と、回転軸２９との間に出力プーリ２０１と入力プーリ２０２を介して伝動ベルト２０３を巻回して形成している。
【００４４】
上記のように構成した混合撹拌装置Ａでは、まず、混合撹拌ケース２０の混合撹拌室２６内に、送入管４０を通して混合・撹拌すべき複数種類の流体を送入する。その後、回転軸２９を介して回転側混合撹拌体６０を回転させることで発生する遠心力により、固定側混合撹拌体７０の中央部に開口させて形成した導入口７６から流体を導入する。そして、導入口７６から導入された流体は、両混合撹拌体６０,７０間に中央部から周縁部に向けて放射線方向に蛇行しながら伸延する混合撹拌流路７９中を流動しながら混合・撹拌されて混合体となる。続いて、混合体は両混合撹拌体６０,７０の周縁部間に形成した導出口６６から導出される。さらに、混合体は混合撹拌ケース２０から送出管５０を通して適宜送出される。
【００４５】
複数種類の流体は、混合撹拌流路７９中を放射線方向に蛇行しながら流動する際にせん断作用を受けるとともに、回転側混合撹拌体６０の回転方向Ｘにもせん断作用を受ける。その結果、複数種類の流体は、放射線方向のせん断作用と回転方向のせん断作用との合力を受けながら流動して堅実に混合・撹拌される。
【００４６】
〔第２実施形態〕
図８は、第２実施形態としての混合撹拌装置Ａの断面正面図であり、第２実施形態としての混合撹拌装置Ａは、第１実施形態としての混合撹拌装置Ａと基本的な構造が共通するが、混合撹拌ユニット８０の構造に差違を有する。
【００４７】
すなわち、第２実施形態としての混合撹拌装置Ａの混合撹拌ユニット８０は、回転軸２９に軸線方向に多数の貫通孔９８を有する回転側混合撹拌体９０を取り付けている。そして、混合撹拌ケース２０に回転側混合撹拌体９０を間に介在させて一対の固定側混合撹拌体９１,９２を対面状態に固定している。これら混合撹拌体９１,９２間には中央部から周縁部に向けて放射線方向に蛇行しながら伸延する混合撹拌流路９３（図１０参照）を形成している。混合撹拌流路９３には一方の固定側混合撹拌体９１の中央部に開口させて形成した導入口９４を連通するとともに、回転側混合撹拌体９０の周縁部間に形成した第１導出口９５と、他方の固定側混合撹拌体９２の周縁部間に形成した第２導出口９６とを連通させている。
【００４８】
回転側混合撹拌体９０は、基本的形状を回転側混合撹拌体６０と同様に形成するとともに、流路形成用凹部６４に代えて貫通孔９８を形成している。そして、貫通孔９８の側面形状は流路形成用凹部６４と同形状となしている。ここで、第１導出口９５は、回転側混合撹拌体９０の外周端面とケース本体２１の内周面との間に形成される。
【００４９】
一方の固定側混合撹拌体９１は、固定側混合撹拌体７０と同様に形成することができる。他方の固定側混合撹拌体９２は、図９及び図１０にも示すように、基本的形状を回転側混合撹拌体６０と同様に形成するとともに、周縁部に複数（本実施形態では４つ）の固定用突片９７を周方向に一定の間隔を開けて突出状に形成している。そして、各固定用突片９７の先端縁部はケース本体２１の内面に沿わせて円弧状に形成するとともに、ケース本体２１の内面に当接させている。ここで、第２導出口９６は、隣接する固定用突片９７,９７とケース本体２１とに囲まれて４つ形成されており、各第２導出口９６は、第１導出口９５と連通するとともに、下流側に隣接する混合撹拌ユニット８０の導入口９４と連通している。つまり、複数種類の流体を直列的に流体接続された３つの混合撹拌ユニット８０にワンパスで流動させることができるようにしている。また、他方の固定側混合撹拌体９２は、固定用突片９７がケース側スペーサ群８２に押圧状に挟持されて固定される。９９は他方の固定側混合撹拌体９２の中央部に形成した回転軸挿通孔である。
【００５０】
第２実施形態としての混合撹拌装置Ａでは、図８に示すように、第１実施形態としての混合撹拌装置Ａのケース側スペーサ群８２に、ケース側第５〜第７スペーサ８２ｅ〜８２ｇを付加している。ここで、各ケース側第５〜第７スペーサ８２ｅ〜８２ｇは、一対の固定側混合撹拌体９１,９２の間隔を保持している。このように構成して、回転軸側スペーサ群８１とケース側スペーサ群８２とを介して回転側混合撹拌体６０と固定側混合撹拌体７０との間に一定間隙ｔを確保している。そして、回転軸側スペーサ群８１及び／又はケース側スペーサ群８２の各筒長を変更することで、適宜一定間隙ｔを簡単に調整可能としている。
【００５１】
また、第２実施形態としての混合撹拌装置Ａも、第１実施形態としての混合撹拌装置Ａと同様に混合撹拌ユニット８０を組立分解することができて、メンテナンス作業等を能率良く行うことができる。
【００５２】
上記のように構成した混合撹拌装置Ａでは、まず、混合撹拌ケースの混合撹拌室２６内に、送入管４０を通して混合・撹拌すべき複数種類の流体を送入する。その後、回転軸２９を介して回転側混合撹拌体９０を回転させることで発生する遠心力により、一方の固定側混合撹拌体９１の中央部に開口させて形成した導入口９４から流体を導入する。そして、導入口９４から導入された流体は、対向配置した他方の固定側混合撹拌体９２と、その間に介在して回転する回転側混合撹拌体９０との間に中央部から周縁部に向けて放射線方向に蛇行しながら伸延する混合撹拌流路９３中を流動しながら混合・撹拌されて混合体となる。続いて、混合体は他方の固定側混合撹拌体９２と回転側混合撹拌体９０の周縁部間に形成した第１導出口９５から導出される。さらに、混合体は混合撹拌ケース２０から送出管５０を通して適宜送出される。
【００５３】
ここで、混合撹拌流路９３は、一方の固定側混合撹拌体９１と軸線方向に多数の貫通孔９８を有する回転側混合撹拌体９０との間に形成されるとともに、回転側混合撹拌体９０と他方の固定側混合撹拌体９２との間に形成されている。つまり、混合撹拌流路９３は、放射線方向に並列して一対が伸延するとともに、回転側混合撹拌体９０が有する多数の貫通孔９８を介して一対の混合撹拌流路９３,９３が相互に連通している。
【００５４】
そのため、複数種類の流体は、多数の貫通孔９８を介して連通している一対の混合撹拌流路９３,９３中を放射線方向に蛇行しながら流動する際にせん断作用を受けるとともに、回転側混合撹拌体９０の回転方向に一対の混合撹拌流路９３,９３中において二段階にせん断作用を受ける。その結果、複数種類の流体は、放射線方向のせん断作用と回転方向の二段階のせん断作用との合力である立体的なせん断作用を受けながら流動して堅実に混合・撹拌される。
【００５５】
〔第３実施形態〕
図１１は、第３実施形態としての混合撹拌装置Ａの断面正面図であり、第３実施形態としての混合撹拌装置Ａは、第１実施形態としての混合撹拌装置Ａと基本的な構造が共通するが、混合撹拌ユニット８０の構造に差違を有する。
【００５６】
すなわち、第２実施形態としての混合撹拌装置Ａの混合撹拌ユニット８０は、第１実施形態の混合撹拌ユニット８０を線対称（回転軸２９と直交する面に面対称）に対面させて配置することで形成している。つまり、第１実施形態の一方の混合撹拌ユニット８０に対して、第１実施形態の他方の混合撹拌ユニット８０を１８０度反転させて背中合わせに隣接させて一対として配置することで、第２実施形態としての混合撹拌装置Ａの混合撹拌ユニット８０を形成しており、かかる混合撹拌ユニット８０は混合撹拌ケース２０内に３つ配置している。
【００５７】
具体的には、図１２に示すように、混合撹拌ユニット８０は、一定間隙ｔを開けて第１の固定側混合撹拌体７０と回転側混合撹拌体６０を対面状態に配置することで、両者間に第１の混合撹拌流路７９を形成するとともに、一定間隙ｔを開けて第２の回転側混合撹拌体６０と固定側混合撹拌体７０を対面状態に配置することで、両者間に第２の混合撹拌流路７９を形成している。
【００５８】
そして、第１の混合撹拌流路７９の基端部は第１の固定側混合撹拌体７０の中央部に形成した導入口７６に連通させるとともに、第１の混合撹拌流路７９の先端部は第１の回転側混合撹拌体６０の外周部６３と固定側混合撹拌体７０の外周部７３との間に外周縁の全周にわたって形成した導出口６６に連通させている。また、第２の混合撹拌流路７９の基端部は第２の回転側混合撹拌体６０の外周部６３と固定側混合撹拌体７０の外周部７３との間に外周縁の全周にわたって形成した第２導入口６８に連通させるとともに、第２の混合撹拌流路７９の先端部は第２の固定側混合撹拌体７０の中央部に形成した第２導出口７８に連通させている。
【００５９】
導出口６６と第２導入口６８とは折り返し用連通路１１０を介して連通している。折り返し用連通路１１０は、第１・第２の固定側混合撹拌体７０,７０の周縁部面と、その間隔を保持すべく介在させたケース側スペーサ群８２の一部であるケース側第５〜第７スペーサ８２ｅ〜８２ｇの内のいずれか１つの内周面と、第１・第２の回転側混合撹拌体６０,６０の周端面とで形成されている。第１・第２の回転側混合撹拌体６０,６０は回転軸側第１〜第４スペーサ８１ａ〜８１ｄにより固定状態に位置決めされて配置されている。なお、第１・第２の回転側混合撹拌体６０,６０は一体成形することもできる。
【００６０】
その結果、圧送された流体は、各混合撹拌ユニット８０において、導入口７６→第１の混合撹拌流路７９→導出口６６→折り返し用連通路１１０→第２導入口６８→第２の混合撹拌流路７９→第２導出口７８を流動する。この際、流体は第１・第２の混合撹拌流路７９,７９において前記した立体的なせん断作用を受けながら堅実に混合・撹拌される。
【００６１】
また、第３本実施形態としての混合撹拌装置Ａも、回転軸側スペーサ群８１とケース側スペーサ群８２とを介して回転側混合撹拌体６０と固定側混合撹拌体７０との間に一定間隙ｔを確保することができる。つまり、回転軸側スペーサ群８１及び／又はケース側スペーサ群８２の各筒長を変更することで、適宜一定間隙ｔを簡単に調整することができる。その結果、第１・第２実施形態としての混合撹拌装置Ａと同様に、混合撹拌ユニット８０の一定間隙ｔの調整作業や組立分解作業を簡単にかつ迅速に行うことができて、メンテナンス作業等を能率良く行うことができる。
【符号の説明】
【００６２】
Ａ 混合撹拌装置
ｔ 一定間隙
Ｘ 回転方向
１０ 装置本体
２０ 混合撹拌ケース
２９ 回転軸
３０ 混合撹拌機能部
６０ 回転側混合撹拌体
７０ 固定側混合撹拌体
７９ 混合撹拌流路
８０ 混合撹拌ユニット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、混合撹拌装置に関するものであり、詳しくは、複数種類の流体（例えば、気体と液体、液体と液体、ないしは、固体としての粒体や粉体等と液体）を混合・撹拌して混合体となすことができる混合撹拌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、混合撹拌装置の一形態として、特許文献１に開示されたものがある。すなわち、特許文献１には、撹拌槽内の液中に、回転駆動源に連結した回転軸に取り付けられる混合回転体を配設する混合撹拌装置が開示されている。そして、混合回転体は、上下２枚の円板を一組みとして重ね合わせ、下方の円板の中央に流入口を形成するとともに、互いに対向する前面に、前方開口する筒状の小室を多数配列させて形成し、上方の円板の小室と、下方の円板の小室とは互いの小室が対向する他の小室に連通するとともに、一方の小室の中心に他方の小室を形成する側壁の交差接続部位が位置する様に位置を違えて配列させている。
【０００３】
このように構成して、回転駆動させる回転軸を介して撹拌槽内にて混合回転体を回転させることで、撹拌槽内に収容した複数種類の液体を下方の円板の中央に形成した流入口から流入させるとともに、上下２枚の円板に対向させて形成した小室間を遠心力により蛇行させながら混合回転体の放射線方向に流動させて、混合撹拌することができるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３９３０１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、複数種類の流体（例えば、気体と液体、液体と液体、ないしは、固体としての粒体や粉体等と液体）をより効率良く混合・撹拌して混合体となすことができる混合撹拌装置の開発が望まれていた。
【０００６】
そこで、本発明は、より効率良く混合・撹拌して混合体となすことができる混合撹拌装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明に係る混合撹拌装置は、混合撹拌室を形成する混合撹拌ケースに、混合・撹拌すべき複数種類の流体を送入する送入路を接続するとともに、混合・撹拌された混合体を送出する送出路を接続し、混合撹拌ケース内には回転駆動源に連動連結した回転軸を横架して、回転軸に回転側混合撹拌体を取り付ける一方、混合撹拌ケースに固定側混合撹拌体を回転側混合撹拌体と対面状態に固定して、両混合撹拌体間には中央部から周縁部に向けて放射線方向に蛇行しながら伸延する混合撹拌流路を形成し、混合撹拌流路には固定側混合撹拌体の中央部に開口させて形成した導入口を連通するとともに、両混合撹拌体の周縁部間に形成した導出口を連通させたことを特徴とする。
【０００８】
かかる混合撹拌装置では、まず、混合撹拌ケースの混合撹拌室内に、送入路を通して混合・撹拌すべき複数種類の流体を送入する。その後、回転軸を介して回転側混合撹拌体を回転させることで発生する遠心力により、固定側混合撹拌体の中央部に開口させて形成した導入口から流体を導入する。そして、導入口から導入された流体は、両混合撹拌体間に中央部から周縁部に向けて放射線方向に蛇行しながら伸延する混合撹拌流路中を流動しながら混合・撹拌されて混合体となる。続いて、混合体は両混合撹拌体の周縁部間に形成した導出口から導出される。さらに、混合体は混合撹拌ケースから送出路を通して適宜送出される。
【０００９】
複数種類の流体は、混合撹拌流路中を放射線方向に蛇行しながら流動する際にせん断作用を受けるとともに、回転側混合撹拌体の回転方向にのせん断作用を受ける。その結果、複数種類の流体は、放射線方向のせん断作用と回転方向のせん断作用との合力である立体的なせん断作用を受けながら流動して堅実に混合・撹拌される。
【００１０】
請求項２記載の発明に係る混合撹拌装置は、混合撹拌室を形成する混合撹拌ケースに、混合・撹拌すべき流体を送入する送入路を接続するとともに、混合・撹拌された混合体を送出する送出路を接続し、混合撹拌ケース内には回転駆動源に連動連結した回転軸を横架して、回転軸に軸線方向に多数の貫通孔を有する回転側混合撹拌体を取り付けるとともに、混合撹拌ケースに回転側混合撹拌体を間に介在させて一対の固定側混合撹拌体を対面状態に固定して、これら混合撹拌体間には中央部から周縁部に向けて放射線方向に蛇行しながら伸延する混合撹拌流路を形成し、混合撹拌流路には一方の固定側混合撹拌体の中央部に開口させて形成した導入口を連通するとともに、他方の固定側混合撹拌体と回転側混合撹拌体の周縁部間に形成した導出口を連通させたことを特徴とする。
【００１１】
かかる混合撹拌装置では、まず、混合撹拌ケースの混合撹拌室内に、送入路を通して混合・撹拌すべき複数種類の流体を送入する。その後、回転軸を介して回転側混合撹拌体を回転させることで発生する遠心力により、一方の固定側混合撹拌体の中央部に開口させて形成した導入口から流体を導入する。そして、導入口から導入された流体は、対向配置した固定側混合撹拌体と、その間に介在して回転する回転側混合撹拌体との間に中央部から周縁部に向けて放射線方向に蛇行しながら伸延する混合撹拌流路中を流動しながら混合・撹拌されて混合体となる。続いて、混合体は他方の固定側混合撹拌体と回転側混合撹拌体の周縁部間に形成した導出口から導出される。さらに、混合体は混合撹拌ケースから送出路を通して適宜送出される。
【００１２】
ここで、混合撹拌流路は、一方の固定側混合撹拌体と軸線方向に多数の貫通孔を有する回転側混合撹拌体との間に形成されるとともに、回転側混合撹拌体と他方の固定側混合撹拌体との間に形成されている。つまり、混合撹拌流路は、放射線方向に並列して一対が伸延するとともに、回転側混合撹拌体が有する多数の貫通孔を介して一対の混合撹拌流路が相互に連通している。
【００１３】
そのため、複数種類の流体は、多数の貫通孔を介して連通している一対の混合撹拌流路中を放射線方向に蛇行しながら流動する際にせん断作用を受けるとともに、回転側混合撹拌体の回転方向に一対の混合撹拌流路中において二段階にせん断作用を受ける。その結果、複数種類の流体は、放射線方向のせん断作用と回転方向の二段階のせん断作用との合力である立体的なせん断作用を受けながら流動して堅実に混合・撹拌される。
【００１４】
請求項３記載の発明に係る混合撹拌装置は、請求項１又は２記載の混合撹拌装置であって、対面状態に配設した前記回転側混合撹拌体と前記固定側混合撹拌体を一つの混合撹拌ユニットとして、混合撹拌ケース内に回転軸に沿わせて複数の混合撹拌ユニットを配設して、混合撹拌ユニット同士を直列的に流体接続したことを特徴とする。
【００１５】
かかる混合撹拌装置では、複数種類の流体を直列的に流体接続された複数の混合撹拌ユニットにワンパスで流動させることで、堅実にかつ効率良く混合・撹拌することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、次のような効果を奏する。すなわち、本発明では、より効率良く混合・撹拌して混合体となすことができる混合撹拌装置を提供することができる。そして、混合撹拌装置として幅広い用途に適用可能とすることができる。ここで、本発明に係る混合撹拌装置を適用可能な用途としては、例えば、窒素置換による処理水中の脱酸素処理（溶存酸素量の低減化処理）、農業用水等中の溶存酸素量の増大化処理、水溶性肥料等の溶解処理、汚水や廃液の浄化処理、有機不純物の腐敗防止処理、水生動物の飼育、水耕栽培がある。また、例えば、気体と液体を混合・撹拌する場合には、気体を殆どマイクロレベルないしはサブマイクロレベルに超微細化かつ均一化した気泡となして、適用可能な用途範囲の広い超微細気泡発生装置としても使用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態としての混合撹拌装置の一部断面正面説明図。
【図２】第１実施形態としての混合撹拌装置の左側面説明図。
【図３】第１実施形態としての混合撹拌装置の右側面説明図。
【図４】回転側混合撹拌体の左側面説明図。
【図５】固定側混合撹拌体の右側面説明図。
【図６】両混合撹拌体の基本形態を示す側面説明図。
【図７】第１実施形態の混合撹拌流路の説明図。
【図８】第２実施形態としての混合撹拌装置の一部断面正面説明図。
【図９】他方の固定側混合撹拌体の右側面説明図。
【図１０】第２実施形態の混合撹拌流路の説明図。
【図１１】第３実施形態としての混合撹拌装置の一部断面正面説明図。
【図１２】第３実施形態の混合撹拌流路の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明を実施するための形態は、以下の通りである。
【００１９】
〔第１実施形態〕
図１〜図３に示すＡは第１本実施形態としての混合撹拌装置である。混合撹拌装置Ａは、図１〜図３に示すように、複数種類の流体を混合撹拌する装置本体１０と、装置本体１０に駆動力を供給する駆動源としての電動機部であるモータ１００と、モータ１００からの駆動力を装置本体１０に伝動する伝動機構２００を備えている。
【００２０】
装置本体１０は、混合撹拌ケース２０内に混合撹拌機能部３０を設けて構成しており、混合撹拌ケース２０には混合撹拌すべき複数種類の流体を加圧状態で送入（圧送）する送入路を内部に形成する送入管４０を接続するとともに、混合撹拌された混合体を送出する送出路を内部に形成する送出管５０を接続している。複数種類の流体の組み合わせとしては、例えば、気体と液体、液体と液体、ないしは、固体としての粒体や粉体等と液体があり、これらを送入管４０を通して混合撹拌ケース２０内に送入して混合撹拌機能部３０により混合・撹拌することで混合体となすことができる。
【００２１】
混合撹拌ケース２０は、左右方向に軸線を向けた円筒状のケース本体２１の左側端面部に、取付ボルト２４を介して略四角形板状の左側閉塞壁体２２を閉塞状態に取り付ける一方、円筒状のケース本体２１の右側端面部に、取付ボルト２５を介して略四角形板状の右側閉塞壁体２３を閉塞状態に取り付けて、内部に混合撹拌室２６を形成している。左側閉塞壁体２２の中央部には左側軸受け体２７を設ける一方、右側閉塞壁体２３の中央部には右側軸受け体２８を設けて、両軸受け体２７,２８間に回転軸２９を着脱自在に横架している。左側閉塞壁体２２には送入管４０の一端を接続して、送入管４０を混合撹拌室２６と連通させている。右側閉塞壁体２３には送出管５０の一端を接続して、送出管５０を混合撹拌室２６と連通させている。１４,１５はケース本体２１の左右側下部に設けた支持脚部、１６は左側閉塞壁体２２の中央部に形成した左回転軸挿通孔、１７は右側閉塞壁体２３の中央部に形成した右回転軸挿通孔、１８,１９は混合撹拌室２６内において左・右側軸受け体２７,２８と回転軸２９との間に介設したメカニカルシール部である。
【００２２】
混合撹拌機能部３０は、混合撹拌ケース２０内に横架した回転軸２９に回転側混合撹拌体６０を一体的に回転自在に取り付ける一方、混合撹拌ケース２０に固定側混合撹拌体７０を回転側混合撹拌体６０と対面状態に固定して、一つの混合撹拌ユニット８０を形成している。
【００２３】
回転側混合撹拌体６０は、図４に示すように、ケース本体２１の内径よりも小径で一定肉厚の円板状に形成した回転側本体６１の一側面において、中央部６２と一定幅の外周部６３を除いて、半径方向及び円周方向に側面視六角形の流路形成用凹部６４を整然と密に形成してハニカム形状となしている。
【００２４】
ここで、図１に示すように、回転側本体６１の中央部６２には回転軸挿通孔６５を形成しており、回転軸挿通孔６５の周面には回転軸２９の周面に形成したスプライン凸条部２９ａと係合するスプライン凹条部６５ａ（図４参照）を形成している。そして、回転軸２９のスプライン凸条部２９ａに回転側混合撹拌体６０のスプライン凹条部６５ａを係合させて取り付けることで、回転側混合撹拌体６０を回転軸２９に対してその軸線方向に摺動自在（着脱自在）かつ軸線廻りに一体的に回転自在となしている。
【００２５】
固定側混合撹拌体７０は、図５に示すように、上記したケース本体２１の内径と略同形で、回転側混合撹拌体６０の回転側本体６１と略同一肉厚に形成した固定側本体７１の中央部７２に導入口７６を上下方向に貫通させて開口し、固定側本体７１の一側面において、一定幅の外周部７３を除いて、半径方向及び円周方向に側面視六角形の流路形成用凹部７４を整然と密に形成してハニカム形状となしている。なお、流路形成用凹部６４,７４の形状は側面視六角形に限られるものではなく、例えば、半円球凹状に形成することもできる。
【００２６】
そして、回転側混合撹拌体６０の外周部６３と、固定側混合撹拌体７０の外周部７３との間に、外周縁の全周にわたって開口する導出口６６を形成している。
【００２７】
両混合撹拌体６０,７０に形成した流路形成用凹部６４,７４同士は、図６に示すように、基本形態として、位置ずれさせた状態で対面させている。すなわち、隣接する三つの流路形成用凹部６４の中心部６７を、対面する一つの流路形成用凹部７４の中心部に位置させると共に、隣接する三つの流路形成用凹部７４の中心部７７を、対面する一つの流路形成用凹部６４の中心部に位置させて、両流路形成用凹部６４,７４間にて、被撹拌物である複数種類の流体が、一つの流路形成用凹部６４（７４）から対面する二つの流路形成用凹部７４（６４）に分流（分散）し、また、二つの流路形成用凹部６４（７４）から対面する一つの流路形成用凹部７４（６４）に合流（集合）するように、蛇行しながら放射線方向に流動する混合撹拌流路７９（図７参照）を形成している。
【００２８】
かかる基本形態を有する両混合撹拌体６０,７０において、図７に示すように、回転側混合撹拌体６０は固定側混合撹拌体７０との間に一定間隙ｔを保った状態で回転軸２９と一体に回転方向Ｘ（図４の側面視で反時計廻り）に回転される。
【００２９】
そのため、被撹拌物である複数種類の流体は、遠心力により中心側の導入口７６から外周縁側の導出口６６に向けて混合撹拌流路７９中を上下方向に蛇行しながら分流（分散）と合流（集合）を繰り返すことで放射線方向に流動されて、周縁部に形成した導出口６６から流出される。
【００３０】
ここで、蛇行方向に流動される複数種類の流体は、蛇行方向にせん断作用を受けると共に、回転側混合撹拌体６０の回転方向Ｘにもせん断作用を受ける。その結果、流体は、蛇行方向と回転方向Ｘの合力方向に立体的なせん断作用を受けながら流動されることで混合・撹拌されて混合体となる。流体として液体と気体を混合・撹拌した場合には、液体中における気体の超微細化と均一化が堅実に実現される。
【００３１】
また、回転側混合撹拌体６０と固定側混合撹拌体７０とが軸芯廻りに相対変位するため、流路形成用凹部６４と流路形成用凹部７４とが対向して連通する面積が周期的に変化する。つまり、一つの流路形成用凹部６４（７４）から対面する二つの流路形成用凹部７４（６４）に分流（分散）し、また、二つの流路形成用凹部６４（７４）から対面する一つの流路形成用凹部７４（６４）に合流（集合）する際の連通面積が周期的に変化する。そのため、被撹拌物である複数種類の流体が脈流を繰り返し形成することになる。脈流は、流路断面積が周期的に変化する流れである。そして、脈流が繰り返し形成されると、流体中に、局所的高圧部分や局所的低圧部分が生じる。このような流体中では、局所的に低圧部分（例えば真空部分などの負圧部分）が生じるときに、いわゆる発泡現象が生じて液体中に気体が生じたり、微小な気泡が膨張（破裂）したり、生じた気体（気泡）が崩壊（消滅）したりするといったいわゆるキャビテーションと称される現象が生ずる。このようなキャビテーション現象が生起されるときに生ずる力によって、気体の微細化が行われ、流体混合が促進される。
【００３２】
また混合撹拌装置Ａでは、第１の混合撹拌ユニット８０の導入口７６に第２の混合撹拌ユニット８０の導出口６６が連通し、第２の混合撹拌ユニット８０の導入口７６に第３の混合撹拌ユニット８０の導出口６６が連通し、第３の混合撹拌ユニット８０の導入口７６に送入管４０が連通している。そのため、複数種類の流体を直列的に流体接続された３つの混合撹拌ユニット８０にワンパスで流動させることができて、堅実にかつ効率良く混合・撹拌することができる。
【００３３】
次に、混合撹拌ユニット８０の構成を具体的に説明する。すなわち、混合撹拌ユニット８０は、図１及び図７に示すように、混合撹拌ケース２０に複数（本実施形態では右側から左側へ第１混合撹拌ユニット８０〜第３混合撹拌ユニット８０の３つ）を回転軸２９にその軸線方向に一定の間隔を開けて配設して、混合撹拌ユニット８０同士を直列的に流体接続している。そして、各混合撹拌ユニット８０は、回転軸側スペーサ群８１とケース側スペーサ群８２とを介して回転側混合撹拌体６０と固定側混合撹拌体７０を混合撹拌ケース２０内に位置決めして配置することで構成している。
【００３４】
すなわち、回転軸側スペーサ群８１は、回転軸側第１〜第４スペーサ８１ａ〜８１ｄから成り、各スペーサ８１ａ〜８１ｄは内径がそれぞれ回転軸２９の外径よりもやや大径の円筒状に形成して、各スペーサ８１ａ〜８１ｄの筒長により各混合撹拌ユニット８０の回転側混合撹拌体６０の間隔を設定している。
【００３５】
具体的には、右側のメカニカルシール部１９と第１混合撹拌ユニット８０の回転側混合撹拌体６０との間に回転軸側第１スペーサ８１ａを配置している。第１混合撹拌ユニット８０の回転側混合撹拌体６０と第２混合撹拌ユニット８０の回転側混合撹拌体６０との間に、回転軸側第２スペーサ８１ｂを第１混合撹拌ユニット８０の固定側混合撹拌体７０の導入口７６に挿通して配置している。第２混合撹拌ユニット８０の回転側混合撹拌体６０と第３混合撹拌ユニット８０の回転側混合撹拌体６０との間に、回転軸側第３スペーサ８２ｃを第２混合撹拌ユニット８０の固定側混合撹拌体７０の導入口７６に挿通して配置している。第３混合撹拌ユニット８０の回転側混合撹拌体６０と左側のメカニカルシール部１８との間に、回転軸側第４スペーサ８１ｄを第３混合撹拌ユニット８０の固定側混合撹拌体７０の導入口７６に挿通して配置している。
【００３６】
このように構成して、第１〜第３混合撹拌ユニット８０の各回転側混合撹拌体６０が、回転軸側第１〜第４スペーサ８１ａ〜８１ｄを介して押圧状態に挟持されることで固定されて位置決めされるようにしている。
【００３７】
また、ケース側スペーサ群８２は、ケース側第１〜第４スペーサ８２ａ〜８２ｄから成り、各スペーサ８２ａ〜８２ｄはそれぞれ混合撹拌ケース２０の内径と外径が略同径の円筒状に形成して、各スペーサ８２ａ〜８２ｄの筒長により各混合撹拌ユニット８０の固定側混合撹拌体７０の間隔を設定している。
【００３８】
具体的には、右側閉塞壁体２３と第１混合撹拌ユニット８０の固定側混合撹拌体７０との間にケース側第１スペーサ８２ａを配置している。第１混合撹拌ユニット８０の固定側混合撹拌体７０と第２混合撹拌ユニット８０の固定側混合撹拌体７０との間にケース側第２スペーサ８２ｂを配置している。第２混合撹拌ユニット８０の固定側混合撹拌体７０と第３混合撹拌ユニット８０の固定側混合撹拌体７０との間にケース側第３スペーサ８２ｃを配置している。第３混合撹拌ユニット８０の固定側混合撹拌体７０と左側閉塞壁体２２との間にケース側第４スペーサ８２ｄを配置している。
【００３９】
このように構成して、第１〜第３混合撹拌ユニット８０の各固定側混合撹拌体７０が、ケース側第１〜第４スペーサ８２ａ〜８２ｄを介して押圧状態に挟持されることで固定されて位置決めされるようにしている。
【００４０】
したがって、回転軸側スペーサ群８１とケース側スペーサ群８２とを介して回転側混合撹拌体６０と固定側混合撹拌体７０との間に一定間隙ｔを確保することができる。つまり、回転軸側スペーサ群８１及び／又はケース側スペーサ群８２の各筒長を変更することで、適宜一定間隙ｔを簡単に調整することができる。
【００４１】
上記のように構成した３つの混合撹拌ユニット８０を組み付ける際には、ケース本体２１の右側端面部に取付ボルト２５を介して右側閉塞壁体２３を取り付けて、右側閉塞壁体２３に右側軸受け体２８を介して回転軸２９の右側端部を軸架する。同状態にて、順次、回転軸側第１スペーサ８１ａ→第１混合撹拌ユニット８０の回転側混合撹拌体６０→ケース側第１スペーサ８２ａ→第１混合撹拌ユニット８０の固定側混合撹拌体７０を配置する。次に、回転軸側第２スペーサ８１ｂ→第２混合撹拌ユニット８０の回転側混合撹拌体６０→ケース側第２スペーサ８２ｂ→第２混合撹拌ユニット８０の固定側混合撹拌体７０を配置する。次に、回転軸側第３スペーサ８１ｃ→第３混合撹拌ユニット８０の回転側混合撹拌体６０→ケース側第３スペーサ８２ｃ→第３混合撹拌ユニット８０の固定側混合撹拌体７０を配置する。最後に、回転軸側第４スペーサ８１ｄ→ケース側第４スペーサ８２ｄ→左側のメカニカルシール部１８→左側閉塞壁体２２を配置して、ケース本体２１の左側端面部に取付ボルト２４を介して左側閉塞壁体２２を取り付けるとともに、左側軸受け体２７を介して回転軸２９の左側端部を軸架する。
また、上記のように構成した３つの混合撹拌ユニット８０を分解する際には、上記手順を反対にたどることができる。
【００４２】
このようにして、第１本実施形態としての混合撹拌装置Ａは、組立分解作業を簡単にかつ迅速に行うことができるため、メンテナンス作業や一定間隙ｔの調整等を能率良く行うことができる。
【００４３】
モータ１００は、図１〜図３に示すように、混合撹拌ケース２０上に載置台１０１を介して載設している。伝動機構２００は、図１及び図３に示すように、モータ１００から突出させた駆動軸１０２と、回転軸２９との間に出力プーリ２０１と入力プーリ２０２を介して伝動ベルト２０３を巻回して形成している。
【００４４】
上記のように構成した混合撹拌装置Ａでは、まず、混合撹拌ケース２０の混合撹拌室２６内に、送入管４０を通して混合・撹拌すべき複数種類の流体を送入する。その後、回転軸２９を介して回転側混合撹拌体６０を回転させることで発生する遠心力により、固定側混合撹拌体７０の中央部に開口させて形成した導入口７６から流体を導入する。そして、導入口７６から導入された流体は、両混合撹拌体６０,７０間に中央部から周縁部に向けて放射線方向に蛇行しながら伸延する混合撹拌流路７９中を流動しながら混合・撹拌されて混合体となる。続いて、混合体は両混合撹拌体６０,７０の周縁部間に形成した導出口６６から導出される。さらに、混合体は混合撹拌ケース２０から送出管５０を通して適宜送出される。
【００４５】
複数種類の流体は、混合撹拌流路７９中を放射線方向に蛇行しながら流動する際にせん断作用を受けるとともに、回転側混合撹拌体６０の回転方向Ｘにもせん断作用を受ける。その結果、複数種類の流体は、放射線方向のせん断作用と回転方向のせん断作用との合力を受けながら流動して堅実に混合・撹拌される。
【００４６】
〔第２実施形態〕
図８は、第２実施形態としての混合撹拌装置Ａの断面正面図であり、第２実施形態としての混合撹拌装置Ａは、第１実施形態としての混合撹拌装置Ａと基本的な構造が共通するが、混合撹拌ユニット８０の構造に差違を有する。
【００４７】
すなわち、第２実施形態としての混合撹拌装置Ａの混合撹拌ユニット８０は、回転軸２９に軸線方向に多数の貫通孔９８を有する回転側混合撹拌体９０を取り付けている。そして、混合撹拌ケース２０に回転側混合撹拌体９０を間に介在させて一対の固定側混合撹拌体９１,９２を対面状態に固定している。これら混合撹拌体９１,９２間には中央部から周縁部に向けて放射線方向に蛇行しながら伸延する混合撹拌流路９３（図１０参照）を形成している。混合撹拌流路９３には一方の固定側混合撹拌体９１の中央部に開口させて形成した導入口９４を連通するとともに、回転側混合撹拌体９０の周縁部間に形成した第１導出口９５と、他方の固定側混合撹拌体９２の周縁部間に形成した第２導出口９６とを連通させている。
【００４８】
回転側混合撹拌体９０は、基本的形状を回転側混合撹拌体６０と同様に形成するとともに、流路形成用凹部６４に代えて貫通孔９８を形成している。そして、貫通孔９８の側面形状は流路形成用凹部６４と同形状となしている。ここで、第１導出口９５は、回転側混合撹拌体９０の外周端面とケース本体２１の内周面との間に形成される。
【００４９】
一方の固定側混合撹拌体９１は、固定側混合撹拌体７０と同様に形成することができる。他方の固定側混合撹拌体９２は、図９及び図１０にも示すように、基本的形状を回転側混合撹拌体６０と同様に形成するとともに、周縁部に複数（本実施形態では４つ）の固定用突片９７を周方向に一定の間隔を開けて突出状に形成している。そして、各固定用突片９７の先端縁部はケース本体２１の内面に沿わせて円弧状に形成するとともに、ケース本体２１の内面に当接させている。ここで、第２導出口９６は、隣接する固定用突片９７,９７とケース本体２１とに囲まれて４つ形成されており、各第２導出口９６は、第１導出口９５と連通するとともに、下流側に隣接する混合撹拌ユニット８０の導入口９４と連通している。つまり、複数種類の流体を直列的に流体接続された３つの混合撹拌ユニット８０にワンパスで流動させることができるようにしている。また、他方の固定側混合撹拌体９２は、固定用突片９７がケース側スペーサ群８２に押圧状に挟持されて固定される。９９は他方の固定側混合撹拌体９２の中央部に形成した回転軸挿通孔である。
【００５０】
第２実施形態としての混合撹拌装置Ａでは、図８に示すように、第１実施形態としての混合撹拌装置Ａのケース側スペーサ群８２に、ケース側第５〜第７スペーサ８２ｅ〜８２ｇを付加している。ここで、各ケース側第５〜第７スペーサ８２ｅ〜８２ｇは、一対の固定側混合撹拌体９１,９２の間隔を保持している。このように構成して、回転軸側スペーサ群８１とケース側スペーサ群８２とを介して回転側混合撹拌体６０と固定側混合撹拌体７０との間に一定間隙ｔを確保している。そして、回転軸側スペーサ群８１及び／又はケース側スペーサ群８２の各筒長を変更することで、適宜一定間隙ｔを簡単に調整可能としている。
【００５１】
また、第２実施形態としての混合撹拌装置Ａも、第１実施形態としての混合撹拌装置Ａと同様に混合撹拌ユニット８０を組立分解することができて、メンテナンス作業等を能率良く行うことができる。
【００５２】
上記のように構成した混合撹拌装置Ａでは、まず、混合撹拌ケースの混合撹拌室２６内に、送入管４０を通して混合・撹拌すべき複数種類の流体を送入する。その後、回転軸２９を介して回転側混合撹拌体９０を回転させることで発生する遠心力により、一方の固定側混合撹拌体９１の中央部に開口させて形成した導入口９４から流体を導入する。そして、導入口９４から導入された流体は、対向配置した他方の固定側混合撹拌体９２と、その間に介在して回転する回転側混合撹拌体９０との間に中央部から周縁部に向けて放射線方向に蛇行しながら伸延する混合撹拌流路９３中を流動しながら混合・撹拌されて混合体となる。続いて、混合体は他方の固定側混合撹拌体９２と回転側混合撹拌体９０の周縁部間に形成した第１導出口９５から導出される。さらに、混合体は混合撹拌ケース２０から送出管５０を通して適宜送出される。
【００５３】
ここで、混合撹拌流路９３は、一方の固定側混合撹拌体９１と軸線方向に多数の貫通孔９８を有する回転側混合撹拌体９０との間に形成されるとともに、回転側混合撹拌体９０と他方の固定側混合撹拌体９２との間に形成されている。つまり、混合撹拌流路９３は、放射線方向に並列して一対が伸延するとともに、回転側混合撹拌体９０が有する多数の貫通孔９８を介して一対の混合撹拌流路９３,９３が相互に連通している。
【００５４】
そのため、複数種類の流体は、多数の貫通孔９８を介して連通している一対の混合撹拌流路９３,９３中を放射線方向に蛇行しながら流動する際にせん断作用を受けるとともに、回転側混合撹拌体９０の回転方向に一対の混合撹拌流路９３,９３中において二段階にせん断作用を受ける。その結果、複数種類の流体は、放射線方向のせん断作用と回転方向の二段階のせん断作用との合力である立体的なせん断作用を受けながら流動して堅実に混合・撹拌される。
【００５５】
〔第３実施形態〕
図１１は、第３実施形態としての混合撹拌装置Ａの断面正面図であり、第３実施形態としての混合撹拌装置Ａは、第１実施形態としての混合撹拌装置Ａと基本的な構造が共通するが、混合撹拌ユニット８０の構造に差違を有する。
【００５６】
すなわち、第２実施形態としての混合撹拌装置Ａの混合撹拌ユニット８０は、第１実施形態の混合撹拌ユニット８０を線対称（回転軸２９と直交する面に面対称）に対面させて配置することで形成している。つまり、第１実施形態の一方の混合撹拌ユニット８０に対して、第１実施形態の他方の混合撹拌ユニット８０を１８０度反転させて背中合わせに隣接させて一対として配置することで、第２実施形態としての混合撹拌装置Ａの混合撹拌ユニット８０を形成しており、かかる混合撹拌ユニット８０は混合撹拌ケース２０内に３つ配置している。
【００５７】
具体的には、図１２に示すように、混合撹拌ユニット８０は、一定間隙ｔを開けて第１の固定側混合撹拌体７０と回転側混合撹拌体６０を対面状態に配置することで、両者間に第１の混合撹拌流路７９を形成するとともに、一定間隙ｔを開けて第２の回転側混合撹拌体６０と固定側混合撹拌体７０を対面状態に配置することで、両者間に第２の混合撹拌流路７９を形成している。
【００５８】
そして、第１の混合撹拌流路７９の基端部は第１の固定側混合撹拌体７０の中央部に形成した導入口７６に連通させるとともに、第１の混合撹拌流路７９の先端部は第１の回転側混合撹拌体６０の外周部６３と固定側混合撹拌体７０の外周部７３との間に外周縁の全周にわたって形成した導出口６６に連通させている。また、第２の混合撹拌流路７９の基端部は第２の回転側混合撹拌体６０の外周部６３と固定側混合撹拌体７０の外周部７３との間に外周縁の全周にわたって形成した第２導入口６８に連通させるとともに、第２の混合撹拌流路７９の先端部は第２の固定側混合撹拌体７０の中央部に形成した第２導出口７８に連通させている。
【００５９】
導出口６６と第２導入口６８とは折り返し用連通路１１０を介して連通している。折り返し用連通路１１０は、第１・第２の固定側混合撹拌体７０,７０の周縁部面と、その間隔を保持すべく介在させたケース側スペーサ群８２の一部であるケース側第５〜第７スペーサ８２ｅ〜８２ｇの内のいずれか１つの内周面と、第１・第２の回転側混合撹拌体６０,６０の周端面とで形成されている。第１・第２の回転側混合撹拌体６０,６０は回転軸側第１〜第４スペーサ８１ａ〜８１ｄにより固定状態に位置決めされて配置されている。なお、第１・第２の回転側混合撹拌体６０,６０は一体成形することもできる。
【００６０】
その結果、圧送された流体は、各混合撹拌ユニット８０において、導入口７６→第１の混合撹拌流路７９→導出口６６→折り返し用連通路１１０→第２導入口６８→第２の混合撹拌流路７９→第２導出口７８を流動する。この際、流体は第１・第２の混合撹拌流路７９,７９において前記した立体的なせん断作用を受けながら堅実に混合・撹拌される。
【００６１】
また、第３本実施形態としての混合撹拌装置Ａも、回転軸側スペーサ群８１とケース側スペーサ群８２とを介して回転側混合撹拌体６０と固定側混合撹拌体７０との間に一定間隙ｔを確保することができる。つまり、回転軸側スペーサ群８１及び／又はケース側スペーサ群８２の各筒長を変更することで、適宜一定間隙ｔを簡単に調整することができる。その結果、第１・第２実施形態としての混合撹拌装置Ａと同様に、混合撹拌ユニット８０の一定間隙ｔの調整作業や組立分解作業を簡単にかつ迅速に行うことができて、メンテナンス作業等を能率良く行うことができる。
【符号の説明】
【００６２】
Ａ 混合撹拌装置
ｔ 一定間隙
Ｘ 回転方向
１０ 装置本体
２０ 混合撹拌ケース
２９ 回転軸
３０ 混合撹拌機能部
６０ 回転側混合撹拌体
７０ 固定側混合撹拌体
７９ 混合撹拌流路
８０ 混合撹拌ユニット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
混合撹拌室を形成する混合撹拌ケースに、混合・撹拌すべき複数の流体を送入する送入路を接続するとともに、混合・撹拌された混合体を送出する送出路を接続し、混合撹拌ケース内には回転駆動源に連動連結した回転軸を横架して、
回転軸に回転側混合撹拌体を取り付ける一方、混合撹拌ケースに固定側混合撹拌体を回転側混合撹拌体と対面状態に固定して、両混合撹拌体間には中央部から周縁部に向けて放射線方向に蛇行しながら伸延する混合撹拌流路を形成し、混合撹拌流路には固定側混合撹拌体の中央部に開口させて形成した導入口を連通するとともに、両混合撹拌体の周縁部間に形成した導出口を連通させたことを特徴とする混合撹拌装置。
【請求項２】
混合撹拌室を形成する混合撹拌ケースに、混合・撹拌すべき複数の流体を送入する送入路を接続するとともに、混合・撹拌された混合体を送出する送出路を接続し、混合撹拌ケース内には回転駆動源に連動連結した回転軸を横架して、
回転軸に軸線方向に多数の貫通孔を有する回転側混合撹拌体を取り付けるとともに、混合撹拌ケースに回転側混合撹拌体を間に介在させて一対の固定側混合撹拌体を対面状態に固定して、これら混合撹拌体間には中央部から周縁部に向けて放射線方向に蛇行しながら伸延する混合撹拌流路を形成し、混合撹拌流路には一方の固定側混合撹拌体の中央部に開口させて形成した導入口を連通するとともに、他方の固定側混合撹拌体と回転側混合撹拌体の周縁部間に形成した導出口を連通させたことを特徴とする混合撹拌装置。
【請求項３】
対面状態に配設した前記回転側混合撹拌体と前記固定側混合撹拌体を一つの混合撹拌ユニットとして、混合撹拌ケース内に回転軸に沿わせて複数の混合撹拌ユニットを配設して、混合撹拌ユニット同士を直列的に流体接続したことを特徴とする請求項１又は２記載の混合撹拌装置。
【請求項１】
混合撹拌室を形成する混合撹拌ケースに、混合・撹拌すべき複数の流体を送入する送入路を接続するとともに、混合・撹拌された混合体を送出する送出路を接続し、混合撹拌ケース内には回転駆動源に連動連結した回転軸を横架して、
回転軸に回転側混合撹拌体を取り付ける一方、混合撹拌ケースに固定側混合撹拌体を回転側混合撹拌体と対面状態に固定して、両混合撹拌体間には中央部から周縁部に向けて放射線方向に蛇行しながら伸延する混合撹拌流路を形成し、混合撹拌流路には固定側混合撹拌体の中央部に開口させて形成した導入口を連通するとともに、両混合撹拌体の周縁部間に形成した導出口を連通させたことを特徴とする混合撹拌装置。
【請求項２】
混合撹拌室を形成する混合撹拌ケースに、混合・撹拌すべき複数の流体を送入する送入路を接続するとともに、混合・撹拌された混合体を送出する送出路を接続し、混合撹拌ケース内には回転駆動源に連動連結した回転軸を横架して、
回転軸に軸線方向に多数の貫通孔を有する回転側混合撹拌体を取り付けるとともに、混合撹拌ケースに回転側混合撹拌体を間に介在させて一対の固定側混合撹拌体を対面状態に固定して、これら混合撹拌体間には中央部から周縁部に向けて放射線方向に蛇行しながら伸延する混合撹拌流路を形成し、混合撹拌流路には一方の固定側混合撹拌体の中央部に開口させて形成した導入口を連通するとともに、他方の固定側混合撹拌体と回転側混合撹拌体の周縁部間に形成した導出口を連通させたことを特徴とする混合撹拌装置。
【請求項３】
対面状態に配設した前記回転側混合撹拌体と前記固定側混合撹拌体を一つの混合撹拌ユニットとして、混合撹拌ケース内に回転軸に沿わせて複数の混合撹拌ユニットを配設して、混合撹拌ユニット同士を直列的に流体接続したことを特徴とする請求項１又は２記載の混合撹拌装置。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−２００７１５（Ｐ２０１２−２００７１５Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７０４７３（Ｐ２０１１−７０４７３）
【出願日】平成２３年３月２８日（２０１１．３．２８）
【出願人】（５０４２４４１７３）株式会社ＭＧグローアップ (15)
【出願人】（３９２０２４５１８）丸福水産株式会社 (16)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２８日（２０１１．３．２８）
【出願人】（５０４２４４１７３）株式会社ＭＧグローアップ (15)
【出願人】（３９２０２４５１８）丸福水産株式会社 (16)
【Ｆターム（参考）】
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