ホーム > 特許ランキング > 岩井機械工業株式会社
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022063988
(43)【公開日】2022-04-25
(54)【発明の名称】攪拌装置
(51)【国際特許分類】
B01F 27/80 20220101AFI20220418BHJP
B01F 27/90 20220101ALI20220418BHJP
【ＦＩ】
B01F7/16 H
B01F7/18 A
【審査請求】有
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020172445
(22)【出願日】2020-10-13
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2021-05-12
(71)【出願人】
【識別番号】000157946
【氏名又は名称】岩井機械工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100101236
【弁理士】
【氏名又は名称】栗原 浩之
(74)【代理人】
【識別番号】100166914
【弁理士】
【氏名又は名称】山▲崎▼ 雄一郎
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 努
(72)【発明者】
【氏名】松原 秀幸
【テーマコード（参考）】
4G078
【Ｆターム（参考）】
4G078AA04
4G078AA26
4G078AB09
4G078BA05
4G078DA01
4G078DA28
4G078DA30
(57)【要約】
【課題】攪拌槽内の循環流をより促進でき、攪拌時間のさらなる短縮を図ることができる攪拌装置を提供する。
【解決手段】攪拌槽１００に回転可能に垂設された攪拌軸１０と、攪拌軸１０の下端部に取り付けられた下段攪拌翼２０と、攪拌軸１０とは離間して攪拌軸に沿って配置される羽根板３１を有し、攪拌軸１０の下段攪拌翼２０よりも上方に取り付けられる上段攪拌翼３０と、を備え、上段攪拌翼３０の羽根板３１は、その下端側が上端側に対して攪拌軸１０の回転方向とは逆方向に回転するように捩じられた捩じり部３４を有する構成とする。
【選択図】図１
【解決手段】攪拌槽１００に回転可能に垂設された攪拌軸１０と、攪拌軸１０の下端部に取り付けられた下段攪拌翼２０と、攪拌軸１０とは離間して攪拌軸に沿って配置される羽根板３１を有し、攪拌軸１０の下段攪拌翼２０よりも上方に取り付けられる上段攪拌翼３０と、を備え、上段攪拌翼３０の羽根板３１は、その下端側が上端側に対して攪拌軸１０の回転方向とは逆方向に回転するように捩じられた捩じり部３４を有する構成とする。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
攪拌槽に回転可能に垂設された攪拌軸と、
該攪拌軸の下端部に取り付けられた下段攪拌翼と、
前記攪拌軸とは離間して当該攪拌軸に沿って配置される羽根板を有し、前記攪拌軸の前記下段攪拌翼よりも上方に取り付けられる上段攪拌翼と、を備え、
前記上段攪拌翼の羽根板は、その下端側が上端側に対して前記攪拌軸の回転方向とは逆方向に回転するように捩じられた捩じり部を有する
ことを特徴とする攪拌装置。
該攪拌軸の下端部に取り付けられた下段攪拌翼と、
前記攪拌軸とは離間して当該攪拌軸に沿って配置される羽根板を有し、前記攪拌軸の前記下段攪拌翼よりも上方に取り付けられる上段攪拌翼と、を備え、
前記上段攪拌翼の羽根板は、その下端側が上端側に対して前記攪拌軸の回転方向とは逆方向に回転するように捩じられた捩じり部を有する
ことを特徴とする攪拌装置。
【請求項2】
請求項１に記載の攪拌装置であって、
前記上段攪拌翼の羽根板は、その上端側が前記攪拌軸に近づくように傾斜して配置されている
ことを特徴とする攪拌装置。
前記上段攪拌翼の羽根板は、その上端側が前記攪拌軸に近づくように傾斜して配置されている
ことを特徴とする攪拌装置。
【請求項3】
請求項２に記載の攪拌装置であって、
前記上段攪拌翼の羽根板は、前記攪拌軸に対して１０～１５°の範囲で傾斜している
ことを特徴とする攪拌装置。
前記上段攪拌翼の羽根板は、前記攪拌軸に対して１０～１５°の範囲で傾斜している
ことを特徴とする攪拌装置。
【請求項4】
請求項１～３の何れか一項に記載の攪拌装置であって、
前記上段攪拌翼の各羽根板は、前記下段攪拌翼の直上に配置されている
ことを特徴とする攪拌装置。
前記上段攪拌翼の各羽根板は、前記下段攪拌翼の直上に配置されている
ことを特徴とする攪拌装置。
【請求項5】
請求項１～４の何れか一項に記載の攪拌装置であって、
前記上段攪拌翼の羽根板は、前記捩じり部の上端における面方向が前記攪拌軸の回転方向とは直交するように配置されている
ことを特徴とする攪拌装置。
前記上段攪拌翼の羽根板は、前記捩じり部の上端における面方向が前記攪拌軸の回転方向とは直交するように配置されている
ことを特徴とする攪拌装置。
【請求項6】
請求項１～５の何れか一項に記載の攪拌装置であって、
前記捩じり部は、その上端に対する下端の角度が９０°となるように捩じられている
ことを特徴とする攪拌装置。
前記捩じり部は、その上端に対する下端の角度が９０°となるように捩じられている
ことを特徴とする攪拌装置。
【請求項7】
請求項１～６の何れか一項に記載の攪拌装置であって、
前記上段攪拌翼は、前記攪拌軸の径方向に延在して前記羽根板を前記攪拌軸に固定する柱状の固定部材を備え、
前記羽根板は、前記捩じり部の上側及び下側のそれぞれに設けられて、前記固定部材の一端が接続される平板状の接続部を有する
ことを特徴とする攪拌装置。
前記上段攪拌翼は、前記攪拌軸の径方向に延在して前記羽根板を前記攪拌軸に固定する柱状の固定部材を備え、
前記羽根板は、前記捩じり部の上側及び下側のそれぞれに設けられて、前記固定部材の一端が接続される平板状の接続部を有する
ことを特徴とする攪拌装置。
【請求項8】
請求項１～７の何れか一項に記載の攪拌装置であって、
前記上段攪拌翼は、前記攪拌軸の径方向に延在して前記羽根板を前記攪拌軸に固定する柱状の固定部材を備え、
前記固定部材は、前記攪拌軸の回転方向における前面が下方を向くように傾斜している
ことを特徴とする攪拌装置。
前記上段攪拌翼は、前記攪拌軸の径方向に延在して前記羽根板を前記攪拌軸に固定する柱状の固定部材を備え、
前記固定部材は、前記攪拌軸の回転方向における前面が下方を向くように傾斜している
ことを特徴とする攪拌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、攪拌槽内で流体を攪拌する攪拌装置に関し、特に、粘度が比較的高い粘性流体の攪拌に用いて好適な攪拌装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、流体の攪拌、例えば、粘性飲料や粘性食品等の粘性流体の分散混合や溶解混合、に用いられる攪拌装置としては、攪拌槽内に立設された攪拌軸と、攪拌軸の取り付けられた攪拌翼と、を備え、攪拌翼を攪拌軸と共に回転させて攪拌槽内の流体に循環流を生じさせることで流体の攪拌を行うようにしたものが一般的に知られている。
【0003】
ここで、攪拌翼としては、攪拌する流体の特性等に応じた様々な形状のものが提案されており、例えば、アンカーパドル、ゲートパドル、ボトムパドルと呼ばれるものがある。これらの攪拌翼は、何れも攪拌軸から径方向に延在する複数枚の羽根板を備え、攪拌軸の回転時に、この羽根板によって流体に循環流を生じさせるものである。
【0004】
また攪拌装置としては、攪拌翼が攪拌軸に対して上下方向で多段に取り付けられているものがある。例えば、攪拌槽内の中心部に垂設された攪拌軸に下段攪拌翼及び上段攪拌翼が装着されているものがある（特許文献１，２等参照）。
【0005】
特許文献１，２等に記載された攪拌装置によれば、攪拌槽内に形成される循環流を促進でき攪拌槽内の流体の攪拌効率が高まるため、以前よりも攪拌時間の短縮を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開平７－１２４４５６号公報
【特許文献2】特許第５０１３４２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、特許文献１，２等に記載のような攪拌軸に装着された下段攪拌翼と上段攪拌翼とを備えた攪拌装置であっても、攪拌する流体の特性によっては、循環流を十分に促進できない場合もある。例えば、攪拌する流体が、比較的高い粘度であり流動しにくい粘性流体である場合、上記のような構成であっても、循環流の促進を図ることが難しく、攪拌時間を十分に短縮できないこともある。
【0008】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、攪拌槽内の循環流をより促進でき、攪拌時間のさらなる短縮を図ることができる攪拌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】
【0009】
上記課題を解決する本発明の一つの態様は、攪拌槽に回転可能に垂設された攪拌軸と、
該攪拌軸の下端部に取り付けられた下段攪拌翼と、前記攪拌軸とは離間して当該攪拌軸に沿って配置される羽根板を有し、前記攪拌軸の前記下段攪拌翼よりも上方に取り付けられる上段攪拌翼と、を備え、前記上段攪拌翼の羽根板は、その下端側が上端側に対して前記攪拌軸の回転方向とは逆方向に回転するように捩じられた捩じり部を有することを特徴とする攪拌装置にある。
該攪拌軸の下端部に取り付けられた下段攪拌翼と、前記攪拌軸とは離間して当該攪拌軸に沿って配置される羽根板を有し、前記攪拌軸の前記下段攪拌翼よりも上方に取り付けられる上段攪拌翼と、を備え、前記上段攪拌翼の羽根板は、その下端側が上端側に対して前記攪拌軸の回転方向とは逆方向に回転するように捩じられた捩じり部を有することを特徴とする攪拌装置にある。
【0010】
ここで、前記上段攪拌翼の羽根板は、その上端側が前記攪拌軸に近づくように傾斜して配置されていることが好ましい。
【0011】
さらに、前記上段攪拌翼の羽根板は、前記攪拌軸に対して１０～１５°の範囲で傾斜していることが好ましい。
【0012】
また前記上段攪拌翼の各羽根板は、前記下段攪拌翼の直上に配置されていることが好ましい。
【0013】
また、前記上段攪拌翼の羽根板は、前記捩じり部の上端における面方向が前記攪拌軸の回転方向とは直交するように配置されていることが好ましい。
【0014】
また前記捩じり部は、その上端に対する下端の角度が９０°となるように捩じられていることが好ましい。
【0015】
また前記上段攪拌翼は、前記攪拌軸の径方向に延在して前記羽根板を前記攪拌軸に固定する柱状の固定部材を備え、前記羽根板は、前記捩じり部の上側及び下側のそれぞれに設けられて、前記固定部材の一端が接続される平板状の接続部を有することが好ましい。
【0016】
また前記上段攪拌翼は、前記攪拌軸の径方向に延在して前記羽根板を前記攪拌軸に固定する柱状の固定部材を備え、前記固定部材は、前記攪拌軸の回転方向における前面が下方を向くように傾斜していることが好ましい。
【発明の効果】
【0017】
かかる本発明に係る攪拌装置によれば、上段攪拌翼の長さ方向の各部分において、流体に適切な向きの流れを生じさせることができる。これにより、攪拌槽内の流体に生じる循環流を促進することができ、ひいては流体の攪拌時間の短縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本発明の一実施形態に係る攪拌装置の概略構成を示す図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る上段攪拌翼を示す正面図である。
【図3】本発明の一実施形態に係る上段攪拌翼を示す上面図である。
【図4】本発明の一実施形態に係る攪拌装置による流体の流れを説明する図である。
【図5】本発明の一実施形態に係る攪拌装置による流体の流れを説明する図である。
【図6】本発明の一実施形態に係る上段攪拌翼の変形例を示す正面図である。
【図7】本発明の一実施形態に係る固定部材の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
本発明に係る攪拌装置は、各種流体（液体等）の調合（攪拌）に用いられるものであり、特に、粘度が比較的高い粘性流体、例えば、粘度が数千（ｍＰａ・ｓ）程度であるアイスミックス等の粘性製品の分散混合や溶解混合に用いられて好適なものである。以下、本発明の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【0020】
図１は、本発明の一実施形態に係る攪拌装置の概略構成を示す図であり、図２は、上段攪拌翼を示す正面図であり、図３は、上段攪拌翼を示す上面図である。また図４は、下段攪拌翼による攪拌槽内の流体の流れを説明する図であり、図５は、上段攪拌翼による攪拌槽内の流体の流れを説明する図である。また図６は、上段攪拌翼の変形例を示す正面図である。図７は、固定部材の変形例を示す図であり、図６のＡ－Ａ′線断面図である。
【0021】
図１～図３に示すように、攪拌装置１は、攪拌槽１００内の中央部に回転可能に垂設された攪拌軸１０と、攪拌軸１０の下端部に取り付けられた下段攪拌翼２０と、攪拌軸１０の下段攪拌翼２０よりも上方に取り付けられる上段攪拌翼３０と、を備えている。
【0022】
攪拌槽１００は、様々な原料（流体、粉粒体等）が収容される容器であり、攪拌装置１は、攪拌槽１００に供給された原料をこの攪拌槽１００内で攪拌（混合等）する。
【0023】
攪拌槽１００は、略円筒形状を有し、その底面１０１は曲面状に形成されている。攪拌槽１００の上面１０２には、密閉可能な供給口１０３が設けられており、各種原料はこの供給口１０３から攪拌槽１００内に供給される。なお攪拌槽１００の構造は、特に限定されるものではなく、既存の様々な構造を採用することができる。
【0024】
攪拌装置１を構成する攪拌軸１０は、攪拌槽１００の中央部に配置され、その一端部（下端部）は、攪拌槽１００の底面１０１付近に位置している。攪拌軸１０の他端側は攪拌槽１００の上面１０２の外側まで延設され、例えば、モータ等の駆動手段５０に接続されている。攪拌軸１０は、この駆動手段５０によって駆動され、所定の回転数で回転するように構成されている。
【0025】
下段攪拌翼２０は、この攪拌軸１０の下端部付近に取り付けられている。下段攪拌翼２０は、いわゆる平パドル翼と呼ばれるものであり、平板状の複数枚（本実施形態では、２枚）の羽根板（ブレード）２１を備えている。これらの羽根板２１は、攪拌軸１０の周囲に等間隔（本実施形態では、１８０°の間隔）で配置されて攪拌軸１０に固定されている。
【0026】
羽根板２１の形状は、特に限定されないが、各羽根板２１の下縁部は、曲面状である攪拌槽１００の底面１０１の形状に沿って形成されている。すなわち各羽根板２１は、その下縁部が攪拌槽１００の底面に沿って曲線状に形成されており、攪拌槽１００の底面１０１に接触しない程度に近接して配置されている。
【0027】
なお下段攪拌翼２０が備える羽根板２１は、上記構成に限定されるものではない。羽根板２１は、攪拌軸１０の周囲に２枚設けられているが、攪拌軸１０の周囲に９０°間隔で４枚設けられていてもよい。また羽根板２１は、攪拌軸１０の軸方向に沿って鉛直方向に配置されているが、攪拌軸１０の軸方向に対して若干傾斜して配置されていてもよい。
【0028】
また下段攪拌翼２０の大きさは、特に限定されないが、例えば、２枚の羽根板２１を含む下段攪拌翼２０の直径Ｄ１は、攪拌槽１００の直径（内径Ｄ２）の１／２程度であることが好ましい。
【0029】
上段攪拌翼３０は、上下方向に延在する長板状の羽根板（ブレード）３１を複数枚（本実施形態では２枚）備えると共に、各羽根板３１を攪拌軸１０に固定するための固定部材である上方固定部材３２及び下方固定部材３３を備えている。
【0030】
羽根板３１は、攪拌軸１０の周囲に等間隔（本実施形態では、１８０°の間隔）で配置されて攪拌軸１０に固定されている。また攪拌軸１０の周方向における羽根板３１の配置は、特に限定されないが、各羽根板３１は、下段攪拌翼２０の羽根板２１の直上（鉛直方向の上方）に配置されている。すなわち、上段攪拌翼３０は、下段攪拌翼２０と同じ向きで、攪拌軸１０から攪拌槽１００の外側に向かって延在している。
【0031】
各羽根板３１は、攪拌軸１０とは所定長さだけ離間して配置され、その上端部が上方固定部材３２を介して攪拌軸１０に固定され、下端部が下方固定部材３３を介して攪拌軸１０に固定されている。すなわち羽根板３１は、攪拌軸１０との間に所定の大きさの空間を確保した状態で、攪拌軸１０に固定されている。
【0032】
また羽根板３１は、その上端側が攪拌軸１０に近づくように傾斜して配置されている。より具体的には、羽根板３１は、攪拌軸１０に対する傾斜角度θ１が所定角度となるように配置されている。この羽根板３１の傾斜角度θ１は、適宜決定されればよいが、例えば、１０～１５°の範囲であることが好ましい。
【0033】
そして、これらの羽根板３１は、その長さ方向において捩じられた状態で攪拌軸１０に固定されている。より詳しくは、各羽根板３１は、その下端側が上端側に対して攪拌軸１０の回転方向とは逆方向に回転するように捩じられた状態、言い換えれば、その上端側が下端側に対して攪拌軸１０の回転方向に回転するように捩じられた状態で攪拌軸１０に固定されている。
【0034】
本実施形態では、各羽根板３１は、捩じり部３４と、捩じり部３４の上側及び下側のそれぞれに設けられる平板状の接続部３５，３６とを有しており、捩じり部３４においてその下端側が上端側に対して攪拌軸１０の回転方向とは逆方向に回転するように捩じられている。
【0035】
接続部３５は、捩じり部３４の上側に平板状に延設され、この接続部３５に上方固定部材３２が接続されている。接続部３６は、捩じり部３４の下側に平板状に延設され、この接続部３６に下方固定部材３３が接続されている。
【0036】
なお上方固定部材３２は、攪拌軸１０の径方向に延びる柱状部３７を備えており、柱状部３７の先端部が羽根板３１の接続部３５に接続されている。下方固定部材３３は、攪拌軸１０の径方向に延びる柱状部３８を備えており、柱状部３８の先端部近傍が羽根板３１の接続部３６に接続されている。柱状部３７，３８の形状は、特に限定されず、例えば、円柱形状であってもよいし、角柱形状であってもよい。
【0037】
そして、このように攪拌軸１０に固定された羽根板３１は、上述のように捩じり部３４において下端側が上端側に対して攪拌軸１０の回転方向とは逆方向に回転するように捩じられている。
【0038】
例えば、図３に示すように、攪拌軸１０の回転方向が図中右回りである場合、捩じり部３４は、その下端側が上端側に対して図中左回りとなるように捩じられた状態で固定される。捩じり部３４の捩じり量（回転量）は、適宜設定されればよいが、本実施形態では、その上端に対する下端の角度θ２が９０°程度となるようにしている。
【0039】
また各羽根板３１は、捩じり部３４の上端の向き（面方向）が攪拌軸１０の径方向（図３中Ｘ方向）に対して直交するように配置されている。すなわち、羽根板３１は、その前面（回転時に前方側となる面）３１ａが捩じり部３４の上端において攪拌軸１０側を向くように配置されている。なお捩じり部３４の上端の向き（面方向）は、必ずしも攪拌軸１０の径方向に対して直交していなくてもよい。例えば、羽根板３１は、捩じり部３４の上端の向きが攪拌軸１０の径方向に対して交差するように配置されていてもよい。
【0040】
本実施形態では、捩じり部３４は、上端と下端とのなす角θ２が９０°であるため、捩じり部３４の下端の向きは、攪拌軸１０の径方向と実質的に一致することになる。言い換えれば、羽根板３１の前面３１ａは、捩じり部３４の下端においては攪拌軸１０の径方向とは直交する方向、すなわち攪拌軸１０の回転方向を向いている。
【0041】
このような羽根板３１を備える上段攪拌翼３０を攪拌軸１０と共に回転させると、羽根板３１の上部では、攪拌軸１０の周囲における流体に攪拌槽１００の中央部側（攪拌軸１０側）へ向かう流れが生じ、羽根板３１の下部では、攪拌軸１０の周囲における流体には、攪拌槽１００の外側へ向かう流れが生じる。
【0042】
すなわち、捩じり部３４は、攪拌軸１０の周囲の流体に攪拌軸１０側に向かう流れを生じさせるように傾斜する第１傾斜部と、第１傾斜部よりも下側に設けられて流体に生じる流れの向きが第１傾斜部で生じる流体の流れの向きよりも攪拌槽１００の外側となるように傾斜する第２傾斜部と、を含んで構成されている。
【0043】
これにより、攪拌軸１０の周囲の流体に、下降流（下向きの流れ）を発生させ、あるいは既に生じている下降流を強めることができる。また攪拌槽１００の外周部の流体に上昇流（上向きの流れ）を発生させ、あるいは既に生じている上昇流を強めることができる。その結果、攪拌槽１００内に生じる上下方向の循環流を促進することができる。
【0044】
また本実施形態では、羽根板３１が攪拌軸１０に対して所定角度で傾斜しているため、羽根板３１の上部側では、攪拌軸１０の周囲の流体に生じる流れの向きが若干下向きになり、羽根板３１の下部側では、攪拌軸１０の周囲の流れに生じる流れの向きが若干上向きになる。これにより、攪拌軸１０の周囲における下降流及び攪拌槽１００の外周部における上昇流がより発生し易く、あるいは強められ易くなる。したがって、攪拌槽１００内の循環流をさらに促進することができる。
【0045】
以下、本実施形態に係る攪拌装置１によって高粘性流体を攪拌した際に攪拌槽１００内に生じる流体の流れについて、より詳細に説明する。
【0046】
本実施形態に係る攪拌装置１では、攪拌軸１０と共に回転する下段攪拌翼２０及び上段攪拌翼３０のそれぞれによって攪拌槽１００内の流体に流れが生じ、これらの流れが合わさって攪拌槽１００内の全体に上下方向の循環流が形成される。
【0047】
まずは下段攪拌翼２０によって生じる流体の流れについて説明する。図４に示すように、平パドル翼である下段攪拌翼２０が攪拌軸１０と共に回転することで、攪拌槽１００の底部には攪拌槽１００の中央部側から外周部側へ向かう流体の流れ（吐出流）ｆ１が生じる。この吐出流ｆ１は攪拌槽１００の外周部において攪拌槽１００の壁面に沿って上昇する上昇流ｆ２となる。この上昇流ｆ２は、流体の液面付近まで到達すると、攪拌槽１００の内側（攪拌軸１０側）へ向かう流れとなり、その後、攪拌軸１０付近にて攪拌槽１００の底面１０１側に向かう下降流ｆ３となる。
【0048】
ここで、攪拌する流体の量などにもよるが、流体の粘度が比較的低い場合には、下段攪拌翼２０によって吐出流ｆ１、上昇流ｆ２及び下降流ｆ３が生じ、攪拌槽１００内には上下方向の循環流が良好に形成される。
【0049】
ただし、攪拌する流体が粘性流体である場合、下段攪拌翼２０によって生じる攪拌槽１００の壁面に沿った上昇流ｆ２が液面付近まで到達することが難しく、それに伴い攪拌軸１０の周囲の流体にも下降流ｆ３が十分に発生しなくなる。このため、攪拌槽１００内に上下方向の循環流が良好に形成されず、流体を十分に攪拌できなかったり、攪拌に長時間を要してしまったりする虞がある。
【0050】
しかしながら、本発明に係る攪拌装置１は、下段攪拌翼２０と共に上段攪拌翼３０を備えていることで、高粘度の粘性流体であっても比較的短時間で良好に攪拌することができる。
【0051】
図５に示すように、上段攪拌翼３０が攪拌軸１０と共に回転することで、攪拌槽１００の上部における攪拌軸１０の周囲、つまり攪拌軸１０と羽根板３１との間の空間では、攪拌軸１０の周囲を螺旋状に旋回しながら攪拌槽１００の底面側へ向かう下降流ｆ４が生じる。なお下降流ｆ４が攪拌軸１０の周囲を旋回する回数は、流体の粘度が高いほど多くなる傾向にある。
【0052】
上段攪拌翼３０は、上述のように捩じり部３４を含む羽根板３１を有し、羽根板３１の前面３１ａの向きは、羽根板３１の下方側ほど、攪拌軸１０の周囲を旋回する流体の流れに対向するように徐々に変化している。
【0053】
このため羽根板３１の上部（特に、捩じり部３４の上部）においては、上段攪拌翼３０の羽根板３１の前面３１ａに流体が衝突することで、流体には内向きの（攪拌軸１０側に向かう）流れｆ５が生じることになる。これにより、攪拌軸１０の周囲の流体には螺旋状の下降流ｆ４が発生し易くなる。
【0054】
一方、羽根板３１の下部（特に、捩じり部３４の下部）においては、上段攪拌翼３０の羽根板３１の前面３１ａに流体が衝突することで、流体には、攪拌槽１００の外側に向かう流れｆ６が生じることになる。このことによっても、攪拌軸１０の周囲の流体には螺旋状の下降流ｆ４が発生し易くなる。
【0055】
また攪拌軸１０の周囲における流体の流れは、羽根板３１の上部側で密となり、羽根板３１の下部側では疎になると言える。すなわち攪拌軸１０と羽根板３１との間で羽根板３１の上部側である第１領域Ｓ１では、羽根板３１により流体が攪拌軸１０側に送り込まれるため、流れが密となり易い。一方、第１領域Ｓ１よりも下側の第２領域Ｓ２では、羽根板３１によって流体が攪拌槽１００の外周部側へ送出されるため、攪拌軸１０の周囲での流れが疎になり易い。
【0056】
このように第１領域Ｓ１では流体の流れが密になり且つ第２領域Ｓ２では流体の流れが疎になることで、攪拌軸１０の周囲において、第１領域Ｓ１から第２領域Ｓ２に流体が流れ込み易くなる。さらに、第２領域Ｓ２にて流体が羽根板３１によって攪拌槽１００の外側に送出されることに伴い、第１領域Ｓ１の流体が第２領域Ｓ２に引き込まれるという効果もある。結果として、攪拌軸１０の周囲の流体に螺旋状の下降流ｆ４が発生し易くなり、あるいは螺旋状の下降流ｆ４が強められ易くなる。
【0057】
また羽根板３１の下部で生じた攪拌槽１００の外周部に向かう流体の流れｆ６は、攪拌槽１００の外周部において攪拌槽１００の壁面に沿って上昇する上昇流ｆ７となる。
【0058】
そして、このように下段攪拌翼２０によって生じる流体の流れと、上段攪拌翼３０によって生じる流体の流れとが合わさることで、攪拌槽１００内の全体に上下方向の循環流が良好に形成される。
【0059】
例えば、攪拌槽１００の外周部では、下段攪拌翼２０によって発生する上昇流ｆ２と上段攪拌翼３０によって発生する上昇流ｆ７とが合わさることで、攪拌槽１００の外周部における上昇流が強められる。このため、粘性流体を攪拌する場合でも、攪拌槽１００の外周部における上昇流は液面付近まで到達するようになり、攪拌槽１００内の流体に上下方向の循環流を良好に形成することができる。
【0060】
さらに本実施形態では、羽根板３１が、攪拌軸１０に対して所定角度θ１で傾斜しているため（図２参照）、捩じり部３４の上部における流体の流れｆ５は、攪拌槽１００の中央部側（攪拌軸１０側）で且つ若干下側に向かう流れとなる。一方、捩じり部３４の下部における流体の流れｆ６は、攪拌槽１００の外側で且つ若干上側に向かう流れとなる。これにより、攪拌軸１０の周囲の流体に生じる螺旋状の下降流及び攪拌槽１００の外周部に生じる上昇流がより強められる。
【0061】
また、攪拌軸１０の周囲の流体は、上述のように羽根板３１の下部において攪拌槽１００の外側に向かって送出される一方、螺旋状の下降流によって下段攪拌翼２０に対応する位置にも流れ込む。これにより、下段攪拌翼２０の回転によって発生する吐出流が強められるという効果もある。
【0062】
以上のように本実施形態に係る攪拌装置１によれば、攪拌槽１００内の流体に適切な流れを生じさせることができる。したがって、粘性流体を攪拌する場合でも、攪拌槽１００内に上下方向の循環流を良好に促進することができ、流体の攪拌（混合）時間の短縮を図ることができる。
【0063】
特に、羽根板３１が捩じり部３４を有することで、つまり羽根板３１が捩じられた状態となっていることで、攪拌軸１０の周囲における流体の流れは、羽根板３１の上下方向において極端に変化することなく、羽根板３１の下側に向かうにつれて徐々に（段階的に）変化する。したがって、攪拌軸１０の周囲における流体の流れがスムーズになり、攪拌槽１００内における上下方向の循環流をより適切に促進することができる。その結果、流体の攪拌（混合）時間をさらに短縮することが可能となる。
【0064】
なお、上述のように下段攪拌翼及上段攪拌翼を備え、上段攪拌翼の羽根板が捩じり部を有する実施例の攪拌装置と、背景技術で挙げた特許文献１のように逆Ｖ字型の上段攪拌翼と平パドルである下段攪拌翼とを備える比較例の攪拌装置とについて、粘性流体である溶液に混合物が混合されるまで混合時間（攪拌時間）を測定したところ、実施例の攪拌装置では、比較例の攪拌装置に比べて１／２以下まで混合時間（攪拌時間）が大幅に短縮されるという結果が得られている。
【0065】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の構成は、上述の実施形態に限定されるものではない。
【0066】
例えば、上述の実施形態では、上段攪拌翼３０の羽根板３１は、その上端側が攪拌軸１０に近づくように傾斜して配置されているたが、羽根板３１は必ずしも傾斜していなくてもよい。各羽根板３１は、例えば、図６に示すように、攪拌軸１０とは所定長さだけ離間して攪拌軸１０に平行して略鉛直方向に配置されていてもよい。
【0067】
このような構成としても、攪拌時の各種条件によっては、粘性流体を攪拌する場合でも、従来よりも循環流を良好に促進することができ、流体の攪拌（混合）時間の短縮を図ることができる。
【0068】
また上述の実施形態では、上段攪拌翼３０は、下段攪拌翼２０と同方向に延在しているが、下段攪拌翼２０とは交差する方向、例えば、下段攪拌翼２０とは直交する方向に延在していてもよい。
【0069】
また、上述の実施形態では、上段攪拌翼３０の羽根板３１は、その上方固定部材３２及び下方固定部材３３にて攪拌軸１０に固定されているが、強度等を確保することができれば、この構成に限定されない。例えば、羽根板３１の長さ方向（上下方向）の中央部を一つの固定部材によって攪拌軸１０に固定されていてもよい。
【0070】
また上述の実施形態では、上段攪拌翼３０の羽根板３１は、捩じり部３４と、その上下に設けられる接続部３５，３６とを備えているが、上方固定部材３２及び下方固定部材３３と適切に接続することができれば、平板状の接続部３５，３６は設けられていなくてもよい。すなわち羽根板３１は、その長さ方向に亘って捩じられた状態で攪拌軸１０に固定されていてもよい。これらの構成により、攪拌軸１０の周囲における流体の流れがさらにスムーズになり易い。
【0071】
また上段攪拌翼３０の羽根板３１が固定される上方固定部材３２及び下方固定部材３３の形状、例えば、柱状部３７，３８の形状は、上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、図７に示すように、上方固定部材３２の柱状部３７は、攪拌軸１０の回転方向における前面３７ａが下方を向くように傾斜するように形成されていてもよい。この例では、柱状部３７の前面３７ａは、曲面に形成されているが、平面に形成されていてもよい。
【0072】
これにより攪拌軸１０を回転させた際、柱状部３７の前面３７ａによっても攪拌軸１０の周囲の流体に下降流が生じる。したがって、攪拌軸１０の周囲の流体に生じる下降流がさらに強められ、攪拌槽１００内における上下方向の循環流がさらに良好に形成される。勿論、上方固定部材３２の柱状部３７だけでなく、下方固定部材３３の柱状部３８を同様の形状としてもよい。
【0073】
また、上述の実施形態では、攪拌装置が、攪拌槽とは別体として構成されているものとして本発明を説明したが、勿論、攪拌装置は、攪拌槽を含む構成であってもよい。
【符号の説明】
【0074】
１…攪拌装置、１０…攪拌軸、２０…下段攪拌翼、２１…羽根板（ブレード）、３０…上段攪拌翼、３１…羽根板（ブレード）、３１ａ…前面、３２…上方固定部材、３３…下方固定部材、３４…捩じり部、３５，３６…接続部、３７，３８…柱状部、５０…駆動手段、１００…攪拌槽、１０１…底面、１０２…上面、１０３…供給口
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【手続補正書】
【提出日】2021-01-20
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
攪拌槽に回転可能に垂設された攪拌軸と、
該攪拌軸の下端部に取り付けられた下段攪拌翼と、
前記攪拌軸とは離間して当該攪拌軸に沿って配置される羽根板を有し、前記攪拌軸の前記下段攪拌翼よりも上方に取り付けられる上段攪拌翼と、を備え、
前記上段攪拌翼の羽根板は、前記羽根板の上部では前記攪拌軸の周囲における流体に前記攪拌槽の中央部側へ向かう流れが生じ、前記羽根板の下部では前記攪拌軸の周囲における流体に前記攪拌槽の外側へ向かう流れが生じるように、その下端側が上端側に対して前記攪拌軸の回転方向とは逆方向に回転するように捩じられた捩じり部を有する
ことを特徴とする攪拌装置。
該攪拌軸の下端部に取り付けられた下段攪拌翼と、
前記攪拌軸とは離間して当該攪拌軸に沿って配置される羽根板を有し、前記攪拌軸の前記下段攪拌翼よりも上方に取り付けられる上段攪拌翼と、を備え、
前記上段攪拌翼の羽根板は、前記羽根板の上部では前記攪拌軸の周囲における流体に前記攪拌槽の中央部側へ向かう流れが生じ、前記羽根板の下部では前記攪拌軸の周囲における流体に前記攪拌槽の外側へ向かう流れが生じるように、その下端側が上端側に対して前記攪拌軸の回転方向とは逆方向に回転するように捩じられた捩じり部を有する
ことを特徴とする攪拌装置。
【請求項2】
請求項１に記載の攪拌装置であって、
前記上段攪拌翼の羽根板は、その上端側が前記攪拌軸に近づくように傾斜して配置されている
ことを特徴とする攪拌装置。
前記上段攪拌翼の羽根板は、その上端側が前記攪拌軸に近づくように傾斜して配置されている
ことを特徴とする攪拌装置。
【請求項3】
請求項２に記載の攪拌装置であって、
前記上段攪拌翼の羽根板は、前記攪拌軸に対して１０～１５°の範囲で傾斜している
ことを特徴とする攪拌装置。
前記上段攪拌翼の羽根板は、前記攪拌軸に対して１０～１５°の範囲で傾斜している
ことを特徴とする攪拌装置。
【請求項4】
請求項１～３の何れか一項に記載の攪拌装置であって、
前記上段攪拌翼の各羽根板は、前記下段攪拌翼の直上に配置されている
ことを特徴とする攪拌装置。
前記上段攪拌翼の各羽根板は、前記下段攪拌翼の直上に配置されている
ことを特徴とする攪拌装置。
【請求項5】
請求項１～４の何れか一項に記載の攪拌装置であって、
前記上段攪拌翼の羽根板は、前記攪拌軸の回転時に前方側となる面が前記捩じり部の上端においては前記攪拌軸側を向くように配置されている
ことを特徴とする攪拌装置。
前記上段攪拌翼の羽根板は、前記攪拌軸の回転時に前方側となる面が前記捩じり部の上端においては前記攪拌軸側を向くように配置されている
ことを特徴とする攪拌装置。
【請求項6】
請求項１～５の何れか一項に記載の攪拌装置であって、
前記捩じり部は、その上端に対する下端の角度が９０°となるように捩じられている
ことを特徴とする攪拌装置。
前記捩じり部は、その上端に対する下端の角度が９０°となるように捩じられている
ことを特徴とする攪拌装置。
【請求項7】
請求項１～６の何れか一項に記載の攪拌装置であって、
前記上段攪拌翼は、前記攪拌軸の径方向に延在して前記羽根板を前記攪拌軸に固定する柱状の固定部材を備え、
前記羽根板は、前記捩じり部の上側及び下側のそれぞれに設けられて、前記固定部材の一端が接続される平板状の接続部を有する
ことを特徴とする攪拌装置。
前記上段攪拌翼は、前記攪拌軸の径方向に延在して前記羽根板を前記攪拌軸に固定する柱状の固定部材を備え、
前記羽根板は、前記捩じり部の上側及び下側のそれぞれに設けられて、前記固定部材の一端が接続される平板状の接続部を有する
ことを特徴とする攪拌装置。
【請求項8】
請求項１～７の何れか一項に記載の攪拌装置であって、
前記上段攪拌翼は、前記攪拌軸の径方向に延在して前記羽根板を前記攪拌軸に固定する柱状の固定部材を備え、
前記固定部材は、前記攪拌軸の回転時に前方側となる面が下方を向いて傾斜するように形成されている
ことを特徴とする攪拌装置。
前記上段攪拌翼は、前記攪拌軸の径方向に延在して前記羽根板を前記攪拌軸に固定する柱状の固定部材を備え、
前記固定部材は、前記攪拌軸の回転時に前方側となる面が下方を向いて傾斜するように形成されている
ことを特徴とする攪拌装置。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0009】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、攪拌槽に回転可能に垂設された攪拌軸と、該攪拌軸の下端部に取り付けられた下段攪拌翼と、前記攪拌軸とは離間して当該攪拌軸に沿って配置される羽根板を有し、前記攪拌軸の前記下段攪拌翼よりも上方に取り付けられる上段攪拌翼と、を備え、前記上段攪拌翼の羽根板は、前記羽根板の上部では前記攪拌軸の周囲における流体に前記攪拌槽の中央部側へ向かう流れが生じ、前記羽根板の下部では前記攪拌軸の周囲における流体に前記攪拌槽の外側へ向かう流れが生じるように、その下端側が上端側に対して前記攪拌軸の回転方向とは逆方向に回転するように捩じられた捩じり部を有することを特徴とする攪拌装置にある。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0013】
また、前記上段攪拌翼の羽根板は、前記攪拌軸の回転時に前方側となる面が前記捩じり部の上端においては前記攪拌軸側を向くように配置されていることが好ましい。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0016】
また前記上段攪拌翼は、前記攪拌軸の径方向に延在して前記羽根板を前記攪拌軸に固定する柱状の固定部材を備え、前記固定部材は、前記攪拌軸の回転時に前方側となる面が下方を向いて傾斜するように形成されていることが好ましい。