特許 6640503 攪拌装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6640503

(24)【登録日】2020年1月7日

(45)【発行日】2020年2月5日

(54)【発明の名称】攪拌装置

(51)【国際特許分類】

   B01F 7/16 20060101AFI20200127BHJP

   B01F 7/32 20060101ALI20200127BHJP

【ＦＩ】

   B01F7/16 L

   B01F7/32 A

【請求項の数】10

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2015-179279(P2015-179279)

(22)【出願日】2015年9月11日

(65)【公開番号】特開2017-51924(P2017-51924A)

(43)【公開日】2017年3月16日

【審査請求日】2018年8月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】512095211

【氏名又は名称】ヤマテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112689

【弁理士】

【氏名又は名称】佐原 雅史

(74)【代理人】

【識別番号】100128934

【弁理士】

【氏名又は名称】横田 一樹

(72)【発明者】

【氏名】村田 和久

【審査官】 中村 泰三

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第０５０１８８７１（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１９８４４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０５８９１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２４７９２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１３９６３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１２−５０６３１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｆ ７／１６−３２

Ｂ２９Ｂ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被攪拌物を攪拌する攪拌領域と、
前記攪拌領域内で回転する攪拌用回転体と、
前記攪拌領域内に少なくとも一部が配置されるバッフル体と、を備え、
前記攪拌用回転体は、
回転軸を中心に回転する本体と、
前記本体の表面に設けられる吸入口と、
前記本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、
前記吸入口と前記吐出口を繋ぐ流通路と、を備え、
前記バッフル体は、下方に向けられたバッフル面を備え、
前記バッフル面は、前記吐出口よりも前記回転軸から遠心方向外側において少なくとも前記攪拌用回転体の回転中に前記被攪拌物と接触する位置に設けられ、
前記攪拌領域は、外周部に角部を有する形状に構成され、
前記バッフル体は、前記角部に設けられることを特徴とする、
攪拌装置。

【請求項2】

被攪拌物を攪拌する攪拌領域と、
前記攪拌領域内で回転する攪拌用回転体と、
前記攪拌領域内に少なくとも一部が配置されるバッフル体と、を備え、
前記攪拌用回転体は、
回転軸を中心に回転する本体と、
前記本体の表面に設けられる吸入口と、
前記本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、
前記吸入口と前記吐出口を繋ぐ流通路と、を備え、
前記バッフル体は、下方に向けられたバッフル面を備え、
前記バッフル面は、前記吐出口よりも前記回転軸から遠心方向外側において少なくとも前記攪拌用回転体の回転中に前記被攪拌物と接触する位置に設けられ、
前記バッフル体は、前記攪拌領域内において前記攪拌領域の周方向に占める範囲が前記攪拌領域の全周の一部であり、
複数の前記バッフル体が、前記攪拌領域の周方向に沿って、各々の前記バッフル体が前記周方向に占める範囲よりも大きい隙間を空けて配置されることを特徴とする、
攪拌装置。

【請求項3】

被攪拌物を攪拌する攪拌領域と、
前記攪拌領域内で回転する攪拌用回転体と、
前記攪拌領域内に少なくとも一部が配置されるバッフル体と、を備え、
前記攪拌用回転体は、
回転軸を中心に回転する本体と、
前記本体の表面に設けられる吸入口と、
前記本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、
前記吸入口と前記吐出口を繋ぐ流通路と、を備え、
前記バッフル体は、下方に向けられたバッフル面を備え、
前記バッフル面は、前記吐出口よりも前記回転軸から遠心方向外側において少なくとも前記攪拌用回転体の回転中に前記被攪拌物と接触する位置に設けられ、
前記バッフル体は、前記攪拌領域内において前記攪拌領域の周方向に占める範囲が前記攪拌領域の全周の一部であり、
更に、前記バッフル体は、前記被攪拌物を貯留する容器の上縁に係合するフックが設けられており、該フックを前記上縁に引っ掛けることで、前記バッフル体が固定されることを特徴とする、
攪拌装置。

【請求項4】

前記攪拌領域の全周の角度範囲を３６０度と定義する際に、前記バッフル体の前記周方向に占める角度範囲が３６度以下であることを特徴とする、
請求項１ないし３のいずれかに記載の攪拌装置。

【請求項5】

被攪拌物を攪拌する攪拌領域と、
前記攪拌領域内で回転する攪拌用回転体と、
前記攪拌領域内に少なくとも一部が配置される一つのバッフル体と、を備え、
前記攪拌用回転体は、
回転軸を中心に回転する本体と、
前記本体の表面に設けられる吸入口と、
前記本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、
前記吸入口と前記吐出口を繋ぐ流通路と、を備え、
前記バッフル体は、下方に向けられたバッフル面を備え、
前記バッフル面は、前記吐出口よりも前記回転軸から遠心方向外側において少なくとも前記攪拌用回転体の回転中に前記被攪拌物と接触する位置に設けられ、
前記バッフル体は、前記攪拌領域内において前記攪拌領域の周方向に占める範囲が前記攪拌領域の全周の一部であり、
前記攪拌領域の全周の角度範囲を３６０度と定義する際に、前記バッフル体の前記周方向に占める角度範囲が３６度以下であることを特徴とする、
攪拌装置。

【請求項6】

被攪拌物を攪拌する攪拌領域と、
前記攪拌領域内で回転する攪拌用回転体と、
前記攪拌領域内に少なくとも一部が配置されるバッフル体と、を備え、
前記攪拌用回転体は、
回転軸を中心に回転する本体と、
前記本体の表面に設けられる吸入口と、
前記本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、
前記吸入口と前記吐出口を繋ぐ流通路と、を備え、
前記バッフル体は、下方に向けられたバッフル面を備え、
前記バッフル面は、前記吐出口よりも前記回転軸から遠心方向外側において少なくとも前記攪拌用回転体の回転中に前記被攪拌物と接触する位置に設けられ、
複数の前記バッフル体が、前記攪拌領域の上下方向に沿って、互いに間隔を空けて配列されることを特徴とする、
攪拌装置。

【請求項7】

前記バッフル面は、前記吐出口の中心軸よりも上方の位置、または前記中心軸と接するもしくは交差する位置に設けられることを特徴とする、
請求項１ないし６のいずれかに記載の攪拌装置。

【請求項8】

前記バッフル面は、前記攪拌領域内の前記被攪拌物に生じたうねりの盛り上がり部とのみ接触する位置に設けられることを特徴とする、
請求項１乃至７のいずれかに記載の攪拌装置。

【請求項9】

前記バッフル面は、水平面に対して傾斜した部分を有することを特徴とする、
請求項１乃至８のいずれかに記載の攪拌装置。

【請求項10】

前記バッフル面は、前記攪拌領域の周方向に沿って漸次高さが変化するように水平面に対して傾斜した部分を有することを特徴とする、
請求項１乃至９のいずれかに記載の攪拌装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液体その他の各種流体を攪拌して混合、分散等を行うための攪拌装置に関し、特に、攪拌領域内の流れを制御することで、領域内における共振や造波を軽減する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、例えば２種類以上の流体を混合したり、流体中に添加した各種粉末等を均一に分散させたりする場合、流体中で羽根車を回転させる攪拌装置が使用されている。この羽根車には例えばプロペラ翼やタービン翼が設けられており、回転することで流体である被攪拌物を流動させて攪拌を行う。但し、一般にこのような羽根車は、軸方向または遠心方向の比較的画一的な流動を発生させることから、それ程攪拌効率の高いものではなく、さらに薄手の羽根を有することにより、安全性や耐破損性の面で問題の生じる場合があった。

【0003】

これに対し、本願発明者は、羽根車を使用しないことで安全性および耐破損性を高めるだけでなく、被攪拌物中に複雑な流動を発生させることで攪拌効率を高めた攪拌用回転体を発明している（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第４４８１０１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記特許文献１に記載の攪拌用回転体では、被攪拌物を吐出する吐出口の位置が回転に伴って周期的に変化することから、攪拌用回転体の周囲に発生した流動に脈動が含まれることとなる。この脈動は、被攪拌物中に生じる流動をより複雑なものとし、攪拌力の向上に貢献するものであるが、被攪拌物および容器等の固有振動数によっては、共振により被攪拌物の上面（主に液面）に大きなうねり（波）が発生する場合があるという問題があった。

【0006】

この共振は、特に大容積の低粘度流体（例えば、水等）に対して攪拌を行う場合に発生しやすく、このようなうねりが発生すると、被攪拌物が容器から漏洩したり、周囲に飛散したりするだけでなく、攪拌用回転体を駆動する駆動軸や容器等に不要な外力が加わることとなる。従って、比較的規模の大きい攪拌装置において、容器の密閉や遮蔽物の設置といった漏洩、飛散対策に加え、各部の強度向上を図る必要が生じ、特にメッキ液や表面処理液のような危険性の高い液体を攪拌する場合には厳重な対策が必要となるため、設備コストが大幅に上昇することとなる。

【0007】

また、共振を避けるべく攪拌用回転体の仕様や回転数を変更するようにした場合には、攪拌力の低下や所要電力の上昇といった問題が生じることとなるため、効率的な攪拌が行えなくなる可能性があった。

【0008】

本発明は、斯かる実情に鑑み、各種条件によらず効率的な攪拌を行うことが可能な攪拌装置を提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

（１）本発明は、被攪拌物を攪拌する攪拌領域と、前記攪拌領域内で回転する攪拌用回転体と、前記攪拌領域内に少なくとも一部が配置されるバッフル体と、を備え、前記攪拌用回転体は、回転軸を中心に回転する本体と、前記本体の表面に設けられる吸入口と、前記本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、前記吸入口と前記吐出口を繋ぐ流通路と、を備え、前記バッフル体は、下方に向けられたバッフル面を備え、前記バッフル面は、前記吐出口よりも前記回転軸から遠心方向外側において少なくとも前記攪拌用回転体の回転中に前記被攪拌物と接触する位置に設けられることを特徴とする、攪拌装置である。

【0010】

（２）本発明はまた、前記バッフル面は、前記吐出口の中心軸よりも上方の位置、または前記中心軸と接するもしくは交差する位置に設けられることを特徴とする、上記（１）に記載の攪拌装置である。

【0011】

（３）本発明はまた、前記バッフル体は、前記攪拌領域内において前記攪拌領域の上下方向に占める範囲が前記攪拌領域の周方向に占める範囲以下に構成されることを特徴とする、上記（１）または（２）に記載の攪拌装置である。

【0012】

（４）本発明はまた、前記バッフル体は、前記攪拌領域内において前記攪拌領域の周方向に占める範囲が前記攪拌領域の全周の一部であることを特徴とする、上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の攪拌装置である。

【0013】

（５）本発明はまた、前記バッフル面は、前記攪拌領域内の前記被攪拌物に生じたうねりの盛り上がり部とのみ接触する位置に設けら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攪拌装置である。

【0014】

（６）本発明はまた、前記バッフル面は、水平面に対して傾斜した部分を有することを特徴とする、上記（１）乃至（５）のいずれかに記載の攪拌装置である。

【0015】

（７）本発明はまた、前記バッフル面は、前記攪拌領域の周方向に沿って漸次高さが変化するように水平面に対して傾斜した部分を有することを特徴とする、上記（１）乃至（５）のいずれかに記載の攪拌装置である。

【0016】

（８）本発明はまた、前記攪拌領域は、外周部に角部を有する形状に構成され、前記バッフル体は、前記角部に設けられることを特徴とする、上記（１）乃至（７）のいずれかに記載の攪拌装置である。

【0017】

（９）本発明はまた、前記攪拌領域の周方向に配列された複数の前記バッフル体を備えることを特徴とする、上記（１）乃至（８）のいずれかに記載の攪拌装置である。

【0018】

（１０）本発明はまた、前記攪拌領域の上下方向に配列された複数の前記バッフル体を備えることを特徴とする、上記（１）乃至（９）のいずれかに記載の攪拌装置である。

【発明の効果】

【0019】

本発明に係る攪拌装置によれば、各種条件によらず効率的な攪拌を行うことが可能という優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】攪拌装置の一例を示した図である。

【図2】（ａ）攪拌用回転体の平面図である。（ｂ）攪拌用回転体の正面図（側面図も同一）である。

【図3】（ａ）容器およびバッフル体の平面図である。（ｂ）図３（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。

【図4】攪拌装置の作用の一例を示した図である。

【図5】（ａ）および（ｂ）攪拌装置の作用の一例を示した図である。

【図6】（ａ）〜（ｃ）バッフル体のその他の配置例を示した図である。

【図7】（ａ）〜（ｃ）バッフル体のその他の配置例を示した図である。

【図8】（ａ）〜（ｄ）バッフル体のその他の配置例を示した図である。

【図9】（ａ）〜（ｃ）バッフル体の攪拌用回転体に対する上下方向の位置の例を示した図である。

【図10】（ａ）〜（ｄ）バッフル面のその他の形態の例を示した図である。

【図11】（ａ）〜（ｃ）バッフル体の固定方法のその他の例を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

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。なお、以下の各図においては、理解を容易にするために図示を省略または簡略化した部分がある。また、以下の各図における各部の形状や寸法比は、必ずしも正確なものではない。

【0022】

まず、本実施形態に係る攪拌装置１の構造について説明する。図１は、攪拌装置１の一例を示した図である。同図に示されるように、攪拌装置１は、被攪拌物１００を攪拌する領域である攪拌領域１０と、攪拌領域１０内に配置された攪拌用回転体２０と、攪拌領域１０内に少なくとも一部が配置されたバッフル体３０と、を備えている。

【0023】

攪拌領域１０は、各種流体である被攪拌物１００を、少なくとも攪拌を行っている間、収容する領域である。本実施形態では、攪拌領域１０は、有底円筒状の容器１２によって形成されており、略鉛直方向の中心軸Ｃ１を中心軸とする円柱状に構成されている。また、本実施形態の攪拌領域１０は、容器１２の側壁１２ａおよび底壁１２ｂによって側部および底部が仕切られ、上部が開放された状態となっている。

【0024】

なお、攪拌領域１０の形状は、円柱形に限定されるものではなく、例えば多角柱状や球状等、他の任意の形状を採用することができる。また、攪拌領域１０は、閉塞または密閉された領域であってもよい。また、攪拌領域１０は、攪拌を行っている期間以外においても被攪拌物１００を貯留するものであってよい。また、攪拌領域１０を形成する容器１２は、例えば各種槽やタンクとして恒常的に設置されるものであってもよいし、例えばドラム缶やバケツ、ビーカー等の仮設的なものであってもよい。

【0025】

攪拌用回転体２０は、攪拌領域１０内に収容された被攪拌物１００中で中心軸Ｃ２周りに回転することで攪拌力を発生させるものである。攪拌用回転体２０には、駆動軸４０を介してモータ等の駆動装置５０が接続されている。駆動装置５０は、容器１２の上縁１２ｃ上に橋渡すようにして配置された支持部材５２によって支持されている。そして、攪拌用回転体２０は、この駆動装置５０から下方に向けて延びる駆動軸４０の先端部に接続されることで、攪拌領域１０内の所定の高さの位置に配置されている。また、本実施形態では、攪拌用回転体２０および駆動装置５０は、攪拌用回転体２０の中心軸Ｃ２が攪拌領域１０の中心軸Ｃ１と略一致するように配置されている。

【0026】

図２（ａ）は、攪拌用回転体２０の平面図であり、同図（ｂ）は、攪拌用回転体２０の正面図（側面図も同一）である。攪拌用回転体２０の本体２１は、略砲弾形状、詳細には円柱の上面２１ａを平面状に、底面２１ｂを球面状に構成した形状に構成されている。換言すれば、本体２１は、円柱と半球を組み合わせた形状に構成されている。本体２１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。

【0027】

本体２１の表面には、複数の吸入口２２および複数の吐出口２４が設けられ、本体２１の内部には、吸入口２２と吐出口２４を繋ぐように形成された流通路２６が設けられている。また、本体２１の上面２１ａの中心には、駆動軸４０が接続される接続部２８が設けられている。なお、図示は省略するが、この接続部２８は、例えば螺合や係合、クランプ等、既知の適宜の接続機構によって駆動軸４０を接続可能に構成されている。

【0028】

吸入口２２は、接続部２８の反対側、すなわち攪拌用回転体２０の先端側となる球面状の底面２１ｂに設けられている。本実施形態では、４つの略円形状の吸入口２２を、中心軸Ｃ２を中心とする円周上に等間隔に並べて配置している。吐出口２４は、吸入口２２に対して本体２１の半径方向（遠心方向）外側となる位置（中心軸Ｃ２から中心軸Ｃ２に垂直な方向に離れた位置）に設けられている。本実施形態では、各吸入口２２に対応させた４つの略円形状の吐出口２４を、側面２１ｃにそれぞれ配置している。

【0029】

流通路２６は、１つの吸入口２２と１つの吐出口２４を繋ぐトンネル状の通路として形成されている。従って、本体２１の内部には、４つの流通路２６が形成されている。本実施形態では、各流通路２６は、吸入口２２から中心軸Ｃ２方向に沿って直進した後に直角に曲がり、本体２１の遠心方向に向けて直進した後に吐出口２４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２６は、中心軸Ｃ２方向に形成された軸方向部分２６ａ、および遠心方向に形成された遠心方向部分２６ｂを備えている。また、本実施形態では、流通路２６をこのように形成することで、吸入口２２の向きが中心軸Ｃ２方向となり、吐出口２４の向きが遠心方向（中心軸Ｃ２に垂直な方向）となるようにしている。

【0030】

流体中に攪拌用回転体２０を浸漬して回転させると、流通路２６内に進入した流体も攪拌用回転体２０と共に回転することとなる。すると、流通路２６内の流体に遠心力が作用し、図２（ａ）および（ｂ）に示されるように、流通路２６内の流体は攪拌用回転体２０の半径方向外側に向けて流動する。

【0031】

吐出口２４は、吸入口２２よりも攪拌用回転体２０の半径方向外側に設けられているため、吐出口２４では吸入口２２よりも強い遠心力が働くこととなる。従って、流通路２６内の流体は、攪拌用回転体２０の回転に伴って吸入口２２から吐出口２４に向けて流動し、流通路２６内の流体が吐出口２４から噴出すると共に、外部の流体が吸入口２２から流通路２６内に吸引される。これにより、攪拌用回転体２０の周囲の流体には、吐出口２４のある側面２１ｃから放射状に広がる流動と、吸入口２２のある攪拌用回転体の先端部に向かう流動が発生することとなる。

【0032】

このうち、側面２１ｃから放射状に広がる流動は、吐出口２４の位置が攪拌用回転体２０の回転に伴って周期的に変化することにより、脈動を含んだものとなる。すなわち、攪拌用回転体２０の外周側の流体には、周方向の位置ごとに周期的に吐出口２４から動圧が付加されることとなるため、放射状に広がる脈動流が生成されることとなる。また、吸入口２２に向かう流動は、吸入口２２の回転に追随して旋回流となる。

【0033】

また、攪拌用回転体２０の表面（すなわち、本体２１の表面である上面２１ａ、底面２１ｂおよび側面２１ｃ）近傍では、粘性の影響により流体が攪拌用回転体２０と共に回転することとなるため、この遠心力によっても攪拌用回転体２０の周囲の流体は、中心軸Ｃから放射状に広がるように流動することとなる。従って、攪拌用回転体２０は、吸入口２２への流体の流入および吐出口２４からの流体の流出に加え、粘性による表面近傍の流体の連れ回りにより、周囲の流体に複雑な流動（乱流）を発生させ、従来にない攪拌力を得ることが可能となっている。

【0034】

なお、本実施形態では、攪拌用回転体２０の本体２１を略砲弾形状に構成しているが、本体２１の形状はこれに限定されるものではなく、例えば球状や半球状、円柱状や多角柱状等、その他の任意の形状を採用することができる。また、吸入口２２および吐出口２４の形状（断面形状）は略円形状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２６の断面形状は、特に限定されるものではなく、吸入口２２および吐出口２４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。

【0035】

また、本実施形態では、加工のしやすさから流通路２６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２６を構成するようにしてもよいし、吸入口２２と吐出口２４を直線的に繋ぐようにしてもよい。また、本実施形態では、本体２１の流通路２６以外の部分を中実に構成することで、本体２１の強度を高めるようにしているが、本体２１の流通路２６以外の部分を中空状に構成するようにしてもよい。

【0036】

図１に戻って、バッフル体３０は、攪拌用回転体２０の生成する脈動流に起因して被攪拌物１００の上面１０２に発生するうねり（波）を低減するためのものである。図３（ａ）は、容器１２およびバッフル体３０の平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。これらの図に示されるように、バッフル体３０は、平面視が扇形状の平板であり、攪拌用回転体２０の吐出口２４よりも遠心方向外側において、水平面と略平行に配置されている。また、バッフル体３０は、下面３０ａが吐出口２４の中心軸Ｃ３よりも上方となる位置に配置されており、この下方に向けられた下面３０ａが、被攪拌物１００中において上方に向かう流動の力（圧力）を受け止めるバッフル面３２として機能するようになっている。

【0037】

なお、吐出口２４の中心軸Ｃ３とは、吐出口２４の中心を通過し、吐出口２４の向きと平行な直線、より具体的には、吐出口２４に繋がる流通路２６における直近の直線部分（本実施形態では、遠心方向部分２６ｂ）の方向と平行な直線のことを意味している。

【0038】

本実施形態では、バッフル体３０を容器１２に固定し、容器１２の上縁１２ｃのやや下側の側壁１２ａから内側に向けて突出させるように配置している。また、本実施形態では、静止状態（すなわち、攪拌用回転体２０が停止しており、攪拌を行っていない状態）の被攪拌物１００の上面１０２に対して、下面３０ａがやや上方に位置するようにバッフル体３０を配置している。すなわち、バッフル体３０は、攪拌用回転体２０の回転に伴って被攪拌物１００の上面１０２にうねりが発生した場合にのみ、バッフル面３２が被攪拌物１００と接触するようになっている。

【0039】

また、本実施形態では、攪拌領域１０内においてバッフル体３０が攪拌領域１０の周方向に占める範囲が約１０％となるようにしている。具体的には、攪拌領域１０の中心軸Ｃ１周りの角度θが約３６°となるようにバッフル体３０の周方向寸法を設定している。さらに、本実施形態では、バッフル体３０の厚み、すなわち上下方向寸法Ｔを、攪拌領域１０の高さ（上下方向寸法）Ｈの約２％に設定し、バッフル体３０の側壁１２ａからの突出量Ｐを、攪拌領域１０の直径Ｄの約１０％に設定している。

【0040】

次に、攪拌装置１の作用について説明する。図４ならびに図５（ａ）および（ｂ）は、攪拌装置１の作用の一例を示した図である。被攪拌物１００中で攪拌用回転体２０を回転させると、被攪拌物１００内に複雑な循環流が発生することとなる。具体的には、図４に示されるように、吐出口２４からの噴出等によって攪拌用回転体２０から遠心方向に放射状に広がる流動は、ある程度広がった後容器１２の側壁１２ａ近傍で上下に分かれ、一方が上方から上面２１ａに向かう比較的弱い旋回流となり、他方が吸入口２２の吸引力等によって下方から底面２１ｂに向かう比較的強い旋回流となる。

【0041】

この循環流により、攪拌領域１０の略全域に攪拌力が及ぼされるため、被攪拌物１００を効率的に攪拌することができる。また、上述のように、攪拌用回転体２０から遠心方向に放射状に広がる流動は脈動流となるため、この脈動により循環流が適度に乱され、攪拌効率はさらに向上することとなる。

【0042】

但し、攪拌用回転体２０の回転数ならびに被攪拌物１００および容器１２等の固有振動数によっては、この脈動流に起因して共振が発生することとなる。図５（ａ）および（ｂ）は、共振が発生した場合を示しており、図５（ａ）はバッフル体３０を設けていない場合、図５（ｂ）はバッフル体３０を設けた場合の例を示している。

【0043】

共振が発生した場合、図５（ａ）に示されるように、主に容器１２の側壁１２ａ近傍において上方に向かう流動が強くなり、被攪拌物１００の上面１０２に大きなうねり（波）が発生する。このうねりは、側壁１２ａの近傍に複数の盛り上がり部１０４を生成し、被攪拌物１００が容器１２外に漏洩する可能性が高まることとなる。また、被攪拌物１００の上面１０２の変動が激しい場合には、被攪拌物１００が容器１２の周囲に飛散することとなる。

【0044】

本願発明者の研究によれば、バッフル体３０を設けることで、このような大きなうねりの発生を防止することが可能となる。すなわち、側壁１２ａの近傍において上方に向かう流動の圧力をバッフル面３２で受け止め、流動を下方に向けて押し返すことで、大きな盛り上がり部１０４の発生を防止することができる。さらに、このバッフル面３２による押し返し効果は、被攪拌物１００の上部側に生じた旋回流と共に被攪拌物１００の上部側の略全域に伝播するため、攪拌領域１０内の少なくとも１箇所に、適宜の面積のバッフル面３２を設けることで、被攪拌物１００の上面１０２のうねりを全体的に低減することが可能となっている。

【0045】

このように、本実施形態の攪拌装置１では、吸入口２２、吐出口２４および流通路２６を備える攪拌用回転体２０に特有の脈動流に起因するうねりを、効果的に低減することが可能となっている。このため、容器の密閉や遮蔽物の設置といった漏洩、飛散対策が不要となるだけでなく、攪拌する被攪拌物１００の量に対して攪拌領域１０の容積を小さめに設定することが可能となるため、攪拌装置１の設備コストを削減することができる。また、駆動軸４０や容器１２等に作用する外力を低減することが可能となるため、攪拌装置１の設備コストを削減すると共に、設計を容易にすることができる。

【0046】

さらに、既存の各種容器や槽等を容易に攪拌装置１に転用することができるため、既存の各種設備やプラント等への攪拌装置１の設置が容易となっている。また、被攪拌物１００の性状および量、攪拌用回転体２０の仕様および回転数ならびに攪拌領域１０の形状および大きさといった各種条件が共振によって制限されないため、各種条件の変更に伴う攪拌力の低下や所要電力の上昇といった問題が生じにくく、効率的な攪拌を低コストで安定的に行うことが可能となっている。

【0047】

なお、攪拌領域１０内においてバッフル体３０が周方向に占める範囲（角度θ）、ならびにバッフル体３０の上下方向寸法Ｔおよび突出量Ｐの大きさは、特に限定されるものではなく、被攪拌物１００中の流動状態やうねりの発生状況等に応じて適宜に設定すればよい。また、バッフル体３０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。

【0048】

但し、攪拌用回転体２０による高い攪拌効率を維持しつつ効果的にうねりを低減するためには、バッフル体３０の形状は、少なくとも攪拌領域１０内において攪拌領域１０の上下方向に占める範囲が、攪拌領域１０の周方向に占める範囲以下となる形状であることが好ましい。

【0049】

すなわち、バッフル体３０は、うねりの低減に必要なバッフル面３２の面積を確保しながらも、被攪拌物１００中に生じる旋回流を阻害しにくい形状であることが好ましい。このようにすることで、被攪拌物１００中の流動状態を適切に維持して攪拌効率の低下を防止するだけでなく、バッフル面３２の効果を周方向に適切に伝播させることができるため、１つのバッフル体３０のみで効果的にうねりを低減することが可能となる。

【0050】

従って、本実施形態では、バッフル体３０を平板状に構成し、上下方向寸法Ｔを小さくすることで、被攪拌物１００中に生じている旋回流が阻害されにくいようにしている。また、本実施形態ではさらに、静止状態の被攪拌物１００の上面１０２の上方にバッフル体３０を配置することで、攪拌中に生じた盛り上がり部１０４とのみバッフル面３２が接触するようにし、バッフル体３０の旋回流に及ぼす影響が最小限となるようにしている。

【0051】

本実施形態ではまた、角度θおよび突出量Ｐを上述のように比較的小さく設定することで、攪拌領域１０内への被攪拌物１００の投入や容器１２の清掃といった作業を容易にすると共に、被攪拌物１００の攪拌状態の目視による確認が容易となるようにしている。換言すれば、本実施形態の攪拌装置１では、作業性や視認性等を悪化させることなく、共振により発生するうねりを低減することが可能となっている。

【0052】

次に、攪拌装置１のその他の形態について説明する。図６（ａ）〜（ｃ）、図７（ａ）〜（ｃ）および図８（ａ）〜（ｄ）は、バッフル体３０のその他の配置例を示した図である。なお、図６（ａ）〜（ｃ）および図７（ａ）〜（ｃ）は容器１２の平面図、図８（ａ）〜（ｃ）は容器１２の断面図である。

【0053】

図６（ａ）に示されるように、バッフル体３０は、複数が攪拌領域１０の周方向に配列されるものであってもよい。また、図６（ｂ）に示されるように、バッフル体３０は、攪拌領域１０の全周にわたって配置されるものであってもよい。また、図６（ｃ）に示されるように、バッフル体３０は、攪拌領域１０を横断するように設けられるものであってもよい。

【0054】

被攪拌物１００の性状や被攪拌物１００中の流動状態等に応じて、適宜にバッフル体３０を配置することで、より効果的にうねりを低減することが可能となる。なお、配置するバッフル体３０の個数が限定されないことはいうまでもない。また、図６（ｃ）に示す例では、バッフル体３０に駆動軸４０を挿通する貫通孔３４を設けるようにしているが、バッフル体３０を駆動軸４０からずらした位置で横断させるようにしてもよい。

【0055】

また、攪拌領域１０を、例えば多角柱状等、外周部１０ａに平面部１０ａ１および角部１０ａ２を有する形状に構成した場合には、バッフル体３０は、図７（ａ）に示されるように、攪拌領域１０の平面部１０ａ１に設けられるものであってもよいし、図７（ｂ）に示されるように、角部１０ａ２に設けられるものであってもよいし、図７（ｃ）に示されるように、平面部１０ａ１および角部１０ａ２の両方に設けられるものであってもよい。

【0056】

攪拌領域１０を外周部１０ａに角部１０ａ２を有する形状に構成した場合、バッフル体３０を角部１０ａ２に設けることで、より邪魔にならない位置にバッフル体３０を配置することが可能となる。さらに、バッフル体３０を角部１０ａ２に設ける場合、図７（ｂ）に示されるように、バッフル体３０の平面視の形状を三角形またはこれに類似する形状に構成することで、バッフル体３０をより邪魔にならないようにすることができる。

【0057】

なお、図示は省略するが、角部１０ａ２は、丸みが付けられたものであってもよいことはいうまでもない。また、攪拌領域１０は、外周部に角部１０ａ２と共に曲面部を有する形状であってもよく、この場合、バッフル体３０を曲面部に配置するようにしてもよい。

【0058】

また、図８（ａ）に示されるように、バッフル体３０は、静止状態の被攪拌物１００の上面１０２よりも下方となる位置、すなわち静止状態の被攪拌物１００中に配置されるものであってもよい。被攪拌物１００の性状や被攪拌物１００中の流動状態等に応じてバッフル体３０の上下方向の位置を調整することで、被攪拌物１００中の流動に対するバッフル体３０の抵抗の度合いを適宜に調整することができるため、より効果的にうねりを低減することが可能となる。

【0059】

また、図８（ｂ）〜（ｄ）に示されるように、バッフル体３０は、複数が上下方向に配列されるものであってもよい。この場合、図８（ｂ）に示されるように、上下方向に略一列に複数のバッフル体３０を配置するようにしてもよいし、図８（ｃ）および（ｄ）に示されるように、周方向の位置をずらした複数のバッフル体３０を配置するようにしてもよい。

【0060】

上下方向の位置の異なる複数のバッフル体３０を設けることで、被攪拌物１００中の流動に対するバッフル体３０の抵抗の度合いを増大させることが可能となるため、共振の程度が大きいような場合にも効果的にうねりを低減することが可能となる。また、例えば被攪拌物１００の量の変動によって上面１０２の位置が変化するような場合にも、上面１０２の位置の変化に合わせて予め複数のバッフル体３０を配置しておくことで、適切にうねりを低減することが可能となる。

【0061】

図９（ａ）〜（ｃ）は、バッフル体３０の攪拌用回転体２０に対する上下方向の位置の例を示した図であり、容器１２の断面図である。バッフル体３０の攪拌用回転体２０に対する上下方向の位置は、特に限定されるものではなく、被攪拌物１００の性状や被攪拌物１００中の流動状態等に応じて、適宜の位置に配置すればよい。但し、より効果的にうねりを低減するためには、バッフル体３０は、吐出口２４の中心軸Ｃ３よりも上方にバッフル面３２が配置される位置に設けられることが好ましく、より詳細には、図９（ａ）に示されるように、少なくとも吐出口２４の中心軸Ｃ３とバッフル面３２が接する位置よりも上方に設けられることが好ましい。この点は、図９（ｂ）および（ｃ）に示されるように、吐出口２４が上斜め方向または下斜め方向に向けられている場合においても同様であるが、吐出口２４が上斜め方向に向けられている場合には、吐出口２４の中心軸Ｃ３とバッフル面３２が交差する位置にバッフル体３０を設けることも好ましい。

【0062】

上述のようにバッフル体３０は、バッフル面３２で被攪拌物１００中において吐出口２４から流出した後に上方に向かう流動の力を受け止めることで、被攪拌物１００の上面１０２のうねりを低減するものであることから、このようにバッフル体３０を配置することで、より効果的にうねりを低減することが可能となる。なお、図示は省略するが、吐出口２４の中心軸Ｃ３の上方および下方の両方にバッフル体３０を配置するようにしてもよいことはいうまでもない。

【0063】

図１０（ａ）〜（ｄ）は、バッフル面３２のその他の形態の例を示した図であり、容器１２の断面図である。バッフル面３２は、上述の例のように水平面と略平行な平面に限定されるものではなく、その他の面から構成されるものであってもよい。

【0064】

例えば、図１０（ａ）に示されるように、バッフル面３２は、攪拌領域１０の周方向に沿って漸次高さが変化するように水平面に対して傾斜した面であってもよい。バッフル面３２をこのように傾斜させることで、被攪拌物１００中において上方に向かう流動を周方向のいずれか一方に誘導することができるため、被攪拌物１００中の旋回流を促進または抑制することによって、より効果的にうねりを低減することが可能となる。

【0065】

なお、この場合の水平面に対するバッフル面３２の傾斜角度αは、特に限定されるものではないが、５〜３０°であることが好ましい。また、図示は省略するが、上方に向かう流動を周方向以外の方向に誘導するようにバッフル面３２を傾斜させるようにしてもよい。

【0066】

また、バッフル面３２は、図１０（ｂ）に示されるように曲面から構成されるものであってもよいし、図１０（ｃ）に示されるように曲折した面から構成されるものであってもよい。また、図示は省略するが、バッフル面３２に適宜の凹凸形状を設けるようにしてもよい。また、図１０（ｄ）に示されるように、例えばバッフル体３０を複数の丸棒から構成することで、バッフル面３２を断続的に構成するようにしてもよい。

【0067】

このようにバッフル面３２の構造を適宜に設定することで、被攪拌物１００中の流動に対するバッフル面３２の抵抗の度合いを調整したり、流動を適宜の方向に誘導したりすることができるため、より効果的にうねりを低減することが可能となる。

【0068】

なお、傾斜面、曲面、曲折面および凹凸形状等は、バッフル面３２の全体に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。また、バッフル体３０をメッシュ状の部材から構成したり、バッフル体３０に貫通孔を設けたりすることで、バッフル面３２を断続的に構成するようにしてもよい。

【0069】

図１１（ａ）〜（ｃ）は、バッフル体３０の固定方法のその他の例を示した図であり、容器１２の断面図である。上述の例では、バッフル体３０を容器１２の側壁１２ａに固定する場合を示したが、バッフル体３０の固定方法はこれに限定されるものではなく、その他の固定方法を採用してもよい。例えば、図１１（ａ）に示されるように、バッフル体３０は、駆動装置５０を支持する支持部材５２に固定されるものであってもよい。また、図１１（ｂ）に示されるように、バッフル体３０に適宜のフック部３６を設け、このフック部３６を容器１２の上縁１２ｃに引っ掛けることによってバッフル体３０を固定するようにしてもよい。また、図１１（ｃ）に示されるように、複数のバッフル体３０を適宜の連結部材３８によって連結し、この連結部材３８を適宜のフック部３６等によって容器１２に固定するようにしてもよい。

【0070】

このような固定方法を採用することで、既存の容器１２を活用して容易に攪拌装置１を実現することが可能となる。また、バッフル体３０の位置や個数の調整が容易となるため、より効果的にうねりを低減することが可能となる。なお、図示は省略するが、駆動装置５０用の支持部材５２とは別に、バッフル体３０専用の支持部材を設けるようにしてもよい。

【0071】

その他、図示は省略するが、バッフル体３０は、一部が攪拌領域１０外に露出した状態で設けられるものであってもよい。すなわち、バッフル体３０は、少なくとも一部が攪拌領域１０内に配置されるものであればよい。また、バッフル体３０は、図１１（ａ）および（ｃ）に示されるように、攪拌領域１０の外周部１０ａから離隔して配置されるものであってもよい。また、バッフル体３０をフロート状に構成し、被攪拌物１００の上面１０２に浮かせるようにしてもよい。また、容器１２に設けられた補強用のリブ等をバッフル体３０として兼用するようにしてもよい。

【0072】

また、上述の例では、攪拌領域１０の中心軸Ｃ１と攪拌用回転体２０の中心軸Ｃ２を略一致させた場合を示したが、攪拌領域１０の中心軸Ｃ１に対して攪拌用回転体２０の中心をずらすようにしてもよい。また、攪拌領域１０内における攪拌用回転体２０の上下方向の位置は、特に限定されるものではなく、適宜の高さに配置すればよい。

【0073】

また、攪拌用回転体２０は、駆動軸４０側に吸入口２２が設けられたものであってもよいし、先端側と駆動軸４０側の両方に吸入口２２が設けられたものであってもよい。また、攪拌用回転体２０は、外部の気体を攪拌領域１０内に導入するように構成されたものであってもよい。また、攪拌領域１０内に複数の攪拌用回転体２０を配置するようにしてもよい。

【0074】

以上説明したように、本実施形態に係る攪拌装置１は、被攪拌物１００を攪拌する攪拌領域１０と、攪拌領域１０内で回転する攪拌用回転体２０と、攪拌領域１０内に少なくとも一部が配置されるバッフル体３０と、を備え、攪拌用回転体２０は、回転軸（中心軸Ｃ２）を中心に回転する本体２１と、本体２１の表面に設けられる吸入口２２と、本体２１の表面において吸入口２２よりも回転軸（中心軸Ｃ２）から遠心方向外側の位置に設けられる吐出口２４と、吸入口２２と吐出口２４を繋ぐ流通路２６と、を備え、バッフル体３０は、下方に向けられたバッフル面３２を備え、バッフル面３２は、吐出口２４よりも回転軸（中心軸Ｃ２）から遠心方向外側において少なくとも攪拌用回転体２０の回転中に被攪拌物１００と接触する位置に設けられている。

【0075】

このような構成とすることで、攪拌用回転体２０に特有の共振により、被攪拌物１００の上面１０２に発生するうねりを効果的に低減することが可能となるため、被攪拌物１００の性状および量、攪拌用回転体２０の仕様および回転数ならびに攪拌領域１０の形状および大きさといった各種条件が制限されることなく、効率的な攪拌を行うことができる。

【0076】

また、バッフル面３２は、吐出口２４の中心軸Ｃ３よりも上方の位置、または中心軸Ｃ３と接するもしくは交差する位置に設けられている。このようにすることで、被攪拌物１００中において吐出口２４から流出した後に上方に向かう流動の力を確実に受け止めることが可能となるため、より効果的にうねりを低減することができる。

【0077】

また、バッフル体３０は、攪拌領域１０内において攪拌領域１０の上下方向に占める範囲が攪拌領域１０の周方向に占める範囲以下に構成されている。このようにすることで、被攪拌物１００中に生じる旋回流がバッフル体３０によって阻害されにくいようにすることが可能となるため、攪拌用回転体２０による高い攪拌効率を維持しながらも、効果的にうねりを低減することができる。

【0078】

また、バッフル体３０は、攪拌領域１０内において攪拌領域１０の周方向に占める範囲が攪拌領域１０の全周の一部となっている。このようにすることで、バッフル体３０が各種作業等の邪魔にならないようにすることが可能となるため、攪拌時の作業性や視認性等を悪化させることなく、うねりを低減することができる。

【0079】

また、バッフル面３２は、攪拌領域１０内の被攪拌物１００に生じたうねりの盛り上がり部１０４とのみ接触する位置に設けられている。このようにすることで、被攪拌物１００中に生じる流動がバッフル体３０によって阻害されにくいようにすることが可能となるため、攪拌用回転体２０による高い攪拌効率を維持しながらも、効果的にうねりを低減することができる。

【0080】

また、バッフル面３２は、水平面に対して傾斜した部分を有するものであってもよい。このようにすることで、被攪拌物１００中において上方に向かう流動を適宜の方向に誘導することが可能となるため、より効果的にうねりを低減することができる。

【0081】

また、バッフル面３２は、攪拌領域１０の周方向に沿って漸次高さが変化するように水平面に対して傾斜した部分を有するものであってもよい。このようにすることで、被攪拌物１００中の旋回流を促進または抑制することが可能となるため、より効果的にうねりを低減することができる。

【0082】

また、攪拌領域１０が外周部１０ａに角部１０ａ２を有する形状に構成される場合、バッフル体３０は、角部１０ａ２に設けられるものであってもよい。このようにすることで、効果的にうねりを低減しながらも、バッフル体３０を邪魔にならない位置に配置することができる。

【0083】

また、攪拌装置１は、攪拌領域１０の周方向に配列された複数のバッフル体３０を備えるものであってもよい。また、攪拌装置１は、攪拌領域１０の上下方向に配列された複数のバッフル体３０を備えるものであってもよい。このようにすることで、被攪拌物１００中の流動に対するバッフル体３０の抵抗の度合いを適宜に調整することが可能となるため、より効果的にうねりを低減することができる。

【0084】

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の攪拌装置は、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。

【産業上の利用可能性】

【0085】

本発明の攪拌装置は、各種流体の攪拌や混合、分散等の分野で利用することができる。

【符号の説明】

【0086】

１ 攪拌装置
１０ 攪拌領域
１０ａ 外周部
１０ａ２ 角部
２０ 攪拌用回転体
２１ 本体
２２ 吸入口
２４ 吐出口
２６ 流通路
３０ バッフル体
３２ バッフル面
１００ 被攪拌物
１０４ 盛り上がり部
Ｃ２ 攪拌用回転体の中心軸
Ｃ３ 吐出口の中心軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】