特開 2024-28687 撹拌装置

(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】P2024028687

(43)【公開日】2024-03-05

(54)【発明の名称】撹拌装置

(51)【国際特許分類】

   B01F 27/86 20220101AFI20240227BHJP

   B01F 27/111 20220101ALI20240227BHJP

   B01F 27/1151 20220101ALI20240227BHJP

   B01F 27/2322 20220101ALI20240227BHJP

   B01F 27/27 20220101ALI20240227BHJP

   B01F 27/41 20220101ALI20240227BHJP

   B01F 27/81 20220101ALI20240227BHJP

   B01F 27/808 20220101ALI20240227BHJP

   B01F 27/93 20220101ALI20240227BHJP

   B01F 35/53 20220101ALI20240227BHJP

   B01F 23/43 20220101ALI20240227BHJP

   B01F 101/06 20220101ALN20240227BHJP

【ＦＩ】

B01F27/86

B01F27/111

B01F27/1151

B01F27/2322

B01F27/27

B01F27/41

B01F27/81

B01F27/808

B01F27/93

B01F35/53

B01F23/43

B01F101:06

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】書面

(21)【出願番号】P 2022141754

(22)【出願日】2022-08-21

(71)【出願人】

【識別番号】592035154

【氏名又は名称】株式会社田定工作所

(72)【発明者】

【氏名】田 益久

(72)【発明者】

【氏名】富岡 康充

【テーマコード（参考）】

4G035

4G037

4G078

【Ｆターム（参考）】

4G035AB38

4G035AE13

4G037EA04

4G078AA01

4G078AA07

4G078AA10

4G078AB09

4G078AB20

4G078BA05

4G078BA07

4G078CA08

4G078DA16

4G078DB01

4G078DC01

4G078EA10

(57)【要約】      （修正有）

【課題】撹拌体を高速で回転させなくとも、十分な撹拌力を得ることのできる撹拌装置を提供することを目的とする。
【解決手段】撹拌装置は、撹拌対象となる流体ＬＱが流入される吸込口及び撹拌後の流体が流出される吐出口を備えた撹拌体本体と、この撹拌装置本体の所定の軸線ＣＡに沿って延出する駆動軸２２と、この駆動軸２２を前記所定の軸線ＣＡ周りに回転駆動する駆動手段１６と、撹拌装置１０内に配設され、駆動軸２２にこれと一体回転するように取り付られた撹拌用回転体１４とを具備する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

撹拌対象となる流体が流入される流入口及び撹拌後の流体が流出される流出口を備えた撹拌装置本体と、
この撹拌装置本体の所定の軸線に沿って延出する駆動軸と、
この駆動軸を前記所定の軸線周りに回転駆動する駆動手段と、
前記撹拌装置本体内に配設され、前記駆動軸にこれと一体回転するように取り付けられた撹拌用回転体とを具備し、
前記撹拌用回転体は、
前記所定の軸線に沿って所定距離離間した状態で、該所定の軸線に交差する第１及び第２の一対の端面、及び、該所定の軸線と同心に形成され、第１及び第２の端面の外周縁を互いに連結する外周面を有し、前記流体中に浸漬され、前記所定の軸線回りに回転駆動される本体と、
前記第１の端面に形成され、前記所定の軸線から第１の距離だけ離間した第１の開口と、
前記第２の端面に形成され、前記所定の軸線から前記第１の距離より長く設定された第２の距離だけ離間した第２の開口と、
前記第１及び第２の開口を互いに連通する流路とを備え、
前記本体の第２の端面に対向して配設され、該第２の端面の吐出口から旋回流として吐出された流体を受けて直進流に整流して吐出する整流手段を更に具備することを特徴とする撹拌装置。

【請求項2】

前記整流手段は、前記撹拌用回転体に対して固定的に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の撹拌装置。

【請求項3】

前記整流手段は、
円板状の整流器本体と、
この整流器本体に形成され前記駆動軸が回動自在に挿通される挿通孔と、
この挿通孔の周囲に、前記所定の軸線に同芯状に、且つ、等角度的に配設され、厚さ方向に貫通した複数の整流路とを備え、
各整流路は、前記撹拌用回転体の回転方向に向かって所定の鋭角で傾斜する延出軸線を備え、
前記駆動軸の回転方向に沿って旋回してきた流体は、前記整流路内に入り込み、前記傾斜した延出軸に沿って流れるように矯正され、前記駆動軸の回転方向とは逆方向の速度成分を与えられて、直進流に整流して吐出されることを特徴とする請求項２に記載の撹拌装置。

【請求項4】

前記整流路は、前記整流器本体の前記撹拌用回転体に対向する一方の端面に形成された一方の開口と、これと反対側の他方の端面に形成された他方の開口とを備え、
前記他方の開口は、前記一方の開口に対して、前記駆動軸の中心軸線を中心とした円周方向に関して、前記駆動軸の回転方向とは逆の方向にオフセットした状態で配設されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の撹拌装置。

【請求項5】

前記整流手段は、前記撹拌用回転体に対して相対回転するように配設されていることを特徴とする請求項１に記載の撹拌装置。

【請求項6】

前記整流手段は、
前記撹拌装置本体の所定の第２の軸線に沿って延出する第２の駆動軸と、
この第２の駆動軸を前記所定の第２の軸線周りに回転駆動する第２の駆動手段と、
前記撹拌装置本体内に配設され、前記第２の駆動軸にこれと一体回転するように取り付けられた整流用回転体とを具備し、
前記整流用回転体は、
前記所定の第２の軸線に沿って所定距離離間した状態で、該所定の第２の軸線に交差する第３及び第４の一対の端面、及び、該所定の第２の軸線と同心に形成され、第３及び第４の端面の外周縁を互いに連結する第２の外周面を有し、前記流体中に浸漬され、前記所定の第２の軸線回りに回転駆動される本体と、
前記第３の端面に形成され、前記所定の第２の軸線から第３の距離だけ離間した第３の開口と、
前記第４の端面に形成され、前記所定の第２の軸線から前記第３の距離より長く設定された第４の距離だけ離間した第４の開口と、
前記第３及び第４の開口を互いに連通する整流路とを備え、
前記第２の駆動手段は、前記撹拌用回転体を回転駆動する駆動手段による回転方向とは逆の回転方向に沿って整流用回転体を回転駆動する第２の駆動モータを備え、
前記撹拌用回転体の第２の開口から吐出してきた旋回流が、該整流用回転体の前記第３の開口から前記整流路内に流入し、
前記撹拌用回転体の回転方向とは逆の回転方向に第２の駆動モータにより整流用回転体が回転することにより、整流用回転体の第４の開口からは流体が直進流として整流された状態で吐出することを特徴とする請求項５に記載の撹拌装置。

【請求項7】

前記所定の軸線と、前記所定の第２の軸線とは、互いに同軸に整合していることを特徴とする請求項６に記載の撹拌装置。

【請求項8】

前記撹拌用回転体と前記整流用回転体とは、実質的に同一形状に形成されていることを特徴とする請求項６又は７に記載の撹拌装置。

【発明の詳細な説明】

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、流体を撹拌して混合するための撹拌装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、２種類以上の流体を混合する場合や、粉体等を水や有機溶剤等の液体に分散させる場合等に、所定の角度の翼を複数有する回転翼を設けた撹拌装置が用いられていた。

【0003】

しかし、回転翼を用いた撹拌装置では、キャビテーションに起因して流体中に気泡が混入しやすい、という問題があった。特に、粘度が高い流体（例えば液体塗料）の撹拌にこれを用いた場合には、混入した気泡が流体中から消泡するのに時間がかかる、という問題がある。また、回転翼を用いた撹拌装置では、回転翼に対して放射方向の噴流が拡散することから、粘度が高い流体を用いた場合には撹拌効率が悪い、という問題がある。

【0004】

このような問題を解決する技術として、例えば特許文献１に示すように、翼を有さずに、上端が閉塞する六角筒状に形成され、側面に複数の孔を有する撹拌体を用いた撹拌装置が知られている。この撹拌装置は、下端の開口から流体を吸い込み、側面の複数の孔から吐出することで水流を発生させ、流体を撹拌する。このため、特許文献１に記載された撹拌装置は、撹拌動作中に流体中に気泡が生じるのを防止する効果を達成することが出来る。

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載の撹拌装置では、以下の問題があった。即ち、特許文献１に記載された撹拌羽根を用いた撹拌装置では、高粘度の液体であっても撹拌可能であるが、下端の開口から吸い込んで側面の孔から吐出する構成であることから、流体は、撹拌羽根から下方においてより循環する。このため、上述した撹拌羽根を用いた撹拌装置では、撹拌のばらつきが生じる虞があった。

【0006】

この問題点を解決する技術として、特許文献２に示すように、回転軸方向に垂直な断面が矩形状の円形状に構成される本体と、この本体の一方の表面に設けられる吸入口と、本体の他方の表面に設けられる吐出口と、吸入口と吐出口を繋ぐ流通路とを備え、吸入口は、吐出口よりも回転軸に近い位置に配置され、吐出口は、吸入口よりも回転軸から半径方向外側の位置に配置されることを特徴とする撹拌用回転体が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開平５－１５４３６８号公報

【特許文献2】特開２０２０－６３６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

上述した特許文献２に記載の撹拌用回転体によれば、確かに、安定した状態での撹拌が可能とはなる。即ち、回転体の回転により発生した遠心力で、流路部内の流体は他方の表面に形成された吐出口から半径方向に沿って外方に向けて吐出する一方で、この吐出に基づき流路部内は負圧となり、この負圧により、撹拌用回転体が漬け込まれた容器内の流体は、一方の表面に形成された吸込口から流路部内に吸込まれる構造となっている。

【0009】

ここで、撹拌用回転体は、回転軸周りに回転駆動されているものであるため、上述した吐出口から吐出される流体は、上述した遠心力による吐出力と共に、回転駆動による回転力を受け、吐出後においてはこれらが合力されて、所謂旋回流が生成されることになる。このように吐出流が旋回流となる状態において、撹拌力は、回転軸に直交する半径方向成分に消費されて、弱体化されることとなり、この結果、十分な撹拌力を得るためには、回転体を高速で回転させることが必須となり、エネルギーロスの観点や、高回転を支える軸受け構造等に必要以上の精度が要求され、改善が強く要望されていた。

【課題を解決するための手段】

【0010】

この発明は、上述した課題に鑑みなされたもので、この発明の主たる目的は、撹拌体を高速で回転させなくとも、十分な撹拌力を得ることのできる撹拌装置を提供することである。

【0011】

また、この発明の他の目的は、エネルギーロスを抑制した状態で、十分な撹拌力を得ることのできる撹拌装置を提供することである。

【0012】

上述した目的を達成するため、この発明に係わる撹拌装置は、請求項１の記載によれば、撹拌対象となる流体が流入される流入口及び撹拌後の流体が流出される流出口を備えた撹拌装置本体と、この撹拌装置本体の所定の軸線に沿って延出する駆動軸と、この駆動軸を前記所定の軸線周りに回転駆動する駆動手段と、前記撹拌装置本体内に配設され、前記駆動軸にこれと一体回転するように取り付けられた撹拌用回転体とを具備し、前記撹拌用回転体は、前記所定の軸線に沿って所定距離離間した状態で、該所定の軸線に交差する第１及び第２の一対の端面、及び、該所定の軸線と同心に形成され、第１及び第２の端面の外周縁を互いに連結する外周面を有し、前記流体中に浸漬され、前記所定の軸線回りに回転駆動される本体と、前記第１の端面に形成され、前記所定の軸線から第１の距離だけ離間した第１の開口と、前記第２の端面に形成され、前記所定の軸線から前記第１の距離より長く設定された第２の距離だけ離間した第２の開口と、前記第１及び第２の開口を互いに連通する流路とを備え、前記本体の第２の端面に対向して配設され、該第２の端面の吐出口から旋回流として吐出された流体を受けて直進流に整流して吐出する整流手段を更に具備することを特徴としている。

【0013】

このように、請求項１に記載の撹拌装置を構成することにより、従来のような高回転で撹拌体を回転駆動しなくても、十分な撹拌力を得ることが出来、また、これにより、エネルギーロスを抑制した経済的に優位性のある撹拌装置を提供することが出来ることになる。

【0014】

また、この発明に係わる撹拌装置は、請求項２の記載によれば、前記整流手段は、前記撹拌用回転体に対して固定的に配設されていることを特徴としている。

【0015】

このように、請求項２に記載の撹拌装置を構成することにより、回転駆動部をするなく設定することにより、エネルギーロスをより確実に達成することが出来ることになる。

【0016】

また、この発明に係る撹拌装置は、請求項３の記載によれば、前記整流手段は、円板状の整流器本体と、この整流器本体に形成され前記駆動軸が回動自在に挿通される挿通孔と、この挿通孔の周囲に、前記所定の軸線に同芯状に、且つ、等角度的に配設され、厚さ方向に貫通した複数の整流路とを備え、各整流路は、前記撹拌用回転体の回転方向に向かって所定の鋭角で傾斜する延出軸線を備え、前記駆動軸の回転方向に沿って旋回してきた流体は、前記整流路内に入り込み、前記傾斜した延出軸に沿って流れるように矯正され、前記駆動軸の回転方向とは逆方向の速度成分を与えられて、直進流に整流して吐出されることを特徴としている。

【0017】

このように、請求項３に記載の撹拌装置を構成することにより、撹拌用回転体から吐出された旋回流は、整流手段により直進流として整流され、十分な撹拌エネルギーをもって流体の撹拌を行うことが出来るので、撹拌用回転体の回転を高回転に上げる必要が無くなる効果を達成することが出来ることになる。

【0018】

また、この発明に係る撹拌装置は、請求項４の記載によれば、前記整流路は、前記整流器本体の前記撹拌用回転体に対向する一方の端面に形成された一方の開口と、これと反対側の他方の端面に形成された他方の開口とを備え、前記他方の開口は、前記一方の開口に対して、前記駆動軸の中心軸線を中心とした円周方向に関して、前記駆動軸の回転方向とは逆の方向にオフセットした状態で配設されていることを特徴としている。

【0019】

このように、請求項４に記載の撹拌装置を構成することにより、撹拌用回転体から吐出された旋回流は、整流手段により直進流として整流され、十分な撹拌エネルギーをもって流体の撹拌を行うことが出来るので、撹拌用回転体の回転を低回転に抑える効果を達成することが出来ることになる。

【0020】

また、この発明に係る撹拌装置は、請求項５の記載によれば、前記整流手段は、前記撹拌用回転体に対して相対回転するように配設されていることを特徴としている。

【0021】

このように、請求項５に記載の撹拌装置を構成することにより、簡単な構成で、エネルギーロスをより確実に達成することが出来ることになる。

【0022】

また、この発明に係る撹拌装置は、請求項６の記載によれば、前記整流手段は、前記撹拌装置本体の所定の第２の軸線に沿って延出する第２の駆動軸と、この第２の駆動軸を前記所定の第２の軸線周りに回転駆動する第２の駆動手段と、前記撹拌装置本体内に配設され、前記第２の駆動軸にこれと一体回転するように取り付けられた整流用回転体とを具備し、前記整流用回転体は、前記所定の第２の軸線に沿って所定距離離間した状態で、該所定の第２の軸線に交差する第３及び第４の一対の端面、及び、該所定の第２の軸線と同心に形成され、第３及び第４の端面の外周縁を互いに連結する第２の外周面を有し、前記流体中に浸漬され、前記所定の第２の軸線回りに回転駆動される本体と、前記第３の端面に形成され、前記所定の第２の軸線から第３の距離だけ離間した第３の開口と、前記第４の端面に形成され、前記所定の第２の軸線から前記第３の距離より長く設定された第４の距離だけ離間した第４の開口と、前記第３及び第４の開口を互いに連通する整流路とを備え、前記第２の駆動手段は、前記撹拌用回転体を回転駆動する駆動手段による回転方向とは逆の回転方向に沿って整流用回転体を回転駆動する第２の駆動モータを備え、前記撹拌用回転体の第２の開口から吐出してきた旋回流が、該整流用回転体の前記第３の開口から前記整流路内に流入し、前記撹拌用回転体の回転方向とは逆の回転方向に前記第２の駆動モータにより前記整流用回転体が回転することにより、整流用回転体の第４の開口からは流体が直進流として整流された状態で吐出することを特徴としている。

【0023】

このように、請求項６に記載の撹拌装置を構成することにより、撹拌用回転体から吐出された旋回流を、直進流として整流することが可能となる。

【0024】

また、この発明に係る撹拌装置は、請求項６の記載によれば、前記所定の軸線と、前記所定の第２の軸線とは、互いに同軸に整合していることを特徴としている。

【0025】

このように、請求項７に記載の撹拌装置を構成することにより、構造を複雑化することなく、整流効果を確実に達成することができることになる。

【0026】

また、この発明に係る撹拌装置は、請求項８の記載によれば、前記撹拌用回転体と前記整流用回転体とは、実質的に同一形状に形成されていることを特徴としている。

【0027】

このように、請求項８に記載の撹拌装置を構成することにより、全体コストの低廉化を達成することが出来ることになる。

【発明の効果】

【0028】

この発明によれば、撹拌体を高速で回転させなくとも、十分な撹拌力を得ることのできる撹拌装置が提供されることになる。

【0029】

また、この発明によれば、エネルギーロスを抑制した状態で、十分な撹拌力を得ることのできる撹拌装置が提供されることになる。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】 この発明の第１の実施形態に係る撹拌装置が適用される豆腐類の連続製造装置の構成を模式的に示す図である。

【図2】 図１に示す撹拌装置の構成を取り出して示す正面図である。

【図3】 図２に示す撹拌装置に備えられ撹拌部と整流部との一体構造を示す正面断面図である。

【図4】 図２に示す撹拌装置に用いられる撹拌用回転体の構造を取りだして示す縦断面図である。

【図5】 図２に示す撹拌装置に用いられる撹拌用回転体の構造を取り出して示す平面図である。

【図6】 図２に示す撹拌装置に用いられる整流板の構造を取り出して示す底面図である。

【図7】 図６に示す整流板の整流用流路の形成状態を、図６のＶＩＩ―ＶＩＩ線に沿って切断して示す断面図である。

【図8】 この発明の他の実施形態にかかわる撹拌装置の構成を示す正面図である。

【図9】 図８に示す他の実施形態の撹拌装置に設けられた整流部を構成する整流用回転体を取り出して示す縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0031】

以下、本発明の第１の実施形態に係る撹拌装置１０を、豆腐類の連続製造装置に適用した場合につき、図１乃至図９を参照して詳細に説明する。尚、豆腐類の連続製造装置においては、豆乳に乳化にがりを加えるステップと、乳化にがりを加えた豆乳が流通する供給ライン内に設けられた撹拌体により豆乳と乳化にがりを撹拌分散するステップを含み、より詳細には、特定の豆腐用凝固剤を、低せん断でありながら高分散能力に優れた遠心回転式撹拌機を使って供給ライン内で豆乳に分散するインライン方式で豆腐の連続生産を行うものである。

【0032】

すなわち、この実施形態で使用される塩化マグネシウム主体の凝固剤を水相とする油中水型の乳化にがりは、低せん断の撹拌で乳化が壊れずに豆乳に細かく均一に油中水型に分散し、次いで高濃度の凝固剤を内包している油性被膜の乳化粒子が豆乳との浸透圧の差で自然に乳化破壊が起こり、凝固剤が豆乳に溶出する。

【0033】

このように溶出した凝固剤は、豆乳の大豆タンパクと反応してタンパク架橋し、薄い網目状のタンパク膜を形成し、大豆本来のうまみと香りを閉じ込めて凝固して豆腐となる。従ってこの実施形態に使う乳化にがりは、豆乳に低せん断で分散されるときは安定であるが、分散後は浸透圧差で破壊するような弱い油性被膜に調整した乳化にがりが好ましい。

【0034】

図１は、本発明の第１の実施形態かかる撹拌装置１０を、豆腐の製造装置に適用した構成について、模式的に表したものである。ここで、豆腐の製造方法には、豆乳を連続的に搬送コンベヤの成型ベルトもしくは型箱に送り込みながら凝固剤との撹拌分散を行う所謂「連続式」と、型箱内で一定量ずつ撹拌分散を行う所謂「バッチ式」が挙げられるが、この第１の実施形態に係る撹拌装置が適用される豆腐の製造方法においては、豆腐の大量生産に好適な「連続式」を採用している。

【0035】

図１に示すように、連続式の豆腐製造装置１００は、豆乳を貯蔵する豆乳タンク１０２と、この豆乳タンク１０２からこの第１の実施形態に係る撹拌装置１０へと豆乳を供給するための第１の供給ライン１０４と、この第１の供給ライン１０４の途中に設けられた第１の供給ポンプ１０６と、乳化にがりを貯蔵するための凝固剤タンク１０８と、この凝固剤タンク１０８から凝固剤を第１の供給ライン１０４へと供給するための第２の供給ライン１１０と、この第２の供給ライン１１０の途中に設けられた第２の供給ポンプ１１２と、さらに、撹拌装置１０から排出される乳化にがりが撹拌分散された豆乳を成型ベルト１１４に供給するための第３の供給ライン１１６とを備えている。なお、この第１の実施形態では、撹拌装置１０により凝固剤が撹拌分散された豆乳は成型ベルト１１４に吐出されるが、これを成型用の型箱に吐出しても良いことは言うまでもない。

【0036】

尚、この実施形態では、撹拌装置１０の手前の第１の供給ライン１０４に乳化にがりの第２の供給ライン１１０を接続し、乳化にがりを直接添加しているが、これを前もって羽根撹拌等でキャビテーションが発生しない程度に軽く予備分散してから第１の供給ライン１０４内の豆乳に添加してもよい。また、撹拌装置１０を駆動させると水流が発生するので乳化にがりが分散・混合された豆乳は自動的に第３の供給ライン１１６内を流れるが、乳化にがり及び豆乳は第１及び第２の供給ポンプ１０６、１１２を夫々使って流量を調整するのが好ましい。

【0037】

この実施形態の撹拌装置１０は、撹拌羽根を用いて撹拌する従前の撹拌装置とは異なり、豆乳と乳化にがりの混合物が、撹拌体に形成されている流路内を通過して吐出口から吐出される際に、遠心力により連続的に混合分散されるというものである。このように、撹拌装置１０は遠心力を利用するため、機械的なせん断を行うローターステーター等に比べて、混合分散力のあるインライン低せん断が可能となり、キャビテーションを起こさない特徴がある。

【0038】

この実施形態の撹拌装置１０について、図２乃至図５を参照して、詳細に説明する。

【0039】

撹拌装置１０は、図２に示すように、詳細は図示していない豆腐製造装置１００の取り付けステイの下部に取り付けられる上取付部１２を備えている。この上取付部１２は、上部に位置する平板状の取付板１２Ａと、この取付板１２Ａの下部に連接された状態で垂下する取付スリーブ１２Ｂとから一体に形成されている。取付板１２Ａの上面には、後述する撹拌用回転体１４を回転駆動する駆動装置１６を構成する駆動モータ１８が固定されている。この駆動モータ１８には、上述した取付板１２Ａを下方に向けて貫通した状態で、モータ軸１８Ａが取り付けられている。

【0040】

このモータ軸１８Ａには、カップリング２０を介して駆動シャフト２２が同軸に連接され、この駆動シャフト２２の下端は、上述した撹拌用回転体１４に同軸に連接され、一体回転するように設定されている。尚、カップリング２０は、上述した取付スリーブ１２Ｂ内に収納された状態で配設されている。そして、この取付スリーブ１２Ｂの下部には、駆動シャフト２２の中間部を回動自在に保持するメカニカルシール２４が収納された下取付部２６が取り付けられている。

【0041】

また、この下取付部２６の下部には、撹拌ブロック２８が一体的に連接されている。この撹拌ブロック２８は、撹拌後（即ち、分散・混合後）の豆乳を一旦受ける受け空間３０Ａが内部に形成された受け部３０と、この受け部３０の下部に一体的に取り付けられた撹拌部３２とを備えて構成されている。この撹拌部３２は、図３に取り出して示すように円筒状に形成され、換言すれば、内部に断面円状の中空部３２Ａが形成されており、この中空部３２Ａに、上述した撹拌用回転体１４が回転可能に収納されることになる。尚、再び図２に示すように、受け部３０の側面には、上述した第３の供給ライン１１６に連結されるための開口３０Ｂが形成されており、この開口３０Ｂには、第３の供給ライン１１６に接続するための出口側フェルール３４が取り付けられている。

【0042】

上述したように、撹拌部３２の中空部３２Ａには、上述した撹拌用回転体１４が回転自在に収納されており、駆動シャフト２２がこの撹拌用回転体１４に同軸に連接されていて、駆動シャフト２２の回転に伴い、中空部３２Ａ内で回転駆動されることになる。ここで、上述したように、駆動シャフト２２は、その上端をカップリング２０を介して駆動モータ１８のモータ軸１８Ａに一体回転するように連結されており、中間部をメカニカルシール２４を介して回転可能に支持される状態で、受け部３０を貫通して撹拌用回転体１４に同軸に連結されるものである。

【0043】

一方、撹拌部３２の底部には、中央部を除く周縁部に、厚さ方向に複数の貫通孔３６Ａが形成された軸受け部３６が取り付けられており、駆動シャフト２２はこの軸受け部３６の中央部に設けた軸受け３６Ｂにより回転自在に軸支されている。また、この軸受け部３６を下方から覆うようにして、連結部３８が取り付けられており、この連結部３８には、上述した第２の供給ライン１１０に連結される入り口側フェルール４０が取り付けられている。

【0044】

この実施形態の撹拌装置１０においては、撹拌ブロック３０の撹拌部３２における細長い中空部３２Ａ内に貯留された流体としての液体ＬＱ中に、撹拌用回転体１４を浸漬した状態で配置されており、駆動装置１６により撹拌用回転体１４を回転させることで、液体ＬＱを撹拌するように構成されている。尚、この中空部３２Ａは、上端面が開放され、中心軸線に沿って細長く延出する状態で形成されており、第１の半径ｒ１の内周面３２Ｂを備えている。尚、この実施対応においては、液体ＬＱとして、豆乳と乳化にがりの混合体が採用されているが、この発明は、液体ＬＱとしてこのような構成に限定されること無く、２液以上の塗料液の混合体でもよいし、また、１液の塗料に光輝材等の粉体が混合されたものでもよく、要は、混合して均質化を目指す流体であれば、何でも良いことは言うまでもない。

【0045】

ここで、撹拌用回転体１４は、図４及び図５に取り出して示すように、円板状の回転体本体４２を備え、この回転体本体４２は、中心軸線ＣＡに直交する面に沿うと共に、互いに所定間隔だけ離間して設けられた上下一対の端面４２Ａ、４２Ｂ（図中下側の端面を第１の端面として符号４２Ａで示し、図中上側の端面を第２の端面として符号４２Ｂで示す。）と、第１及び第２の端面４２Ａ，４２Ｂの外周縁を互いに連結し、中心軸線ＣＡから第２の半径ｒ２の外周面４２Ｃとを備えて構成されている。この本体４２は、ステインレス鋼等のＳＵＳ材やアルミニウム等の金属材料から形成されているものであるが、これに限定されること無く、ＰＰ、ＰＴＦＥ若しくはＭＣナイロン等の合成樹脂材料により形成されることが出来ることは、言うまでも無い。

【0046】

ここで、この実施形態においては、撹拌用回転体１４の回転体本体４２の外周面４２Ｃの第２の半径ｒ２は、上述した中空部３２Ａの内周面３２Ｂの第１の半径ｒ１よりも、僅かに小さな値に設定されている。換言すれば、この実施形態において、撹拌用回転体１４の回転体本体４２の外周面４２Ｃは、中空部３２Ａの内周面３２Ｂに近接する状態で、撹拌部３２内に入れられているものである。

【0047】

即ち、回転体本体４２の外周面２０Ｃと中空部３２Ａの内周面３２Ｂとの間には、間隙ｇ（＝ｒ１－ｒ２）が存在しているが、この間隙ｇは、この実施例においては、回転体本体４２の回転に伴い、これの外周面４２Ｃに触れる液体ＬＱに発生する境界層の厚さよりも僅かに大きな値となるように設定されている。尚、この境界層の厚さは、撹拌用回転体１４の回転速度及び液体ＬＱの粘度等により定まるものであり、換言すれば、撹拌用回転体１４の回転体本体４２のサイズは、これの回転速度及び撹拌対象としての液体ＬＱの粘度等により予め計算される間隙ｇを考慮して、設計されるものである。

【0048】

特に、この間隙ｇの設定においては、これが回転体本体４２の外周面４２Ｃ上に規定される境界層の厚さよりも小さく設定されると、この間隙ｇを液体ＬＱが通る（通過する）ことが阻害され、一種の液体シールが規定されてしまうことになる。この結果、中空部３２Ａ内に貯留された流体ＬＱが、この撹拌用回転体１４により上下に分断されて、詳細は後述するが、撹拌用回転体１２回転に伴い、撹拌用回転体１２の下側に位置する液体ＬＱが撹拌用回転体１４の上側に吐出される状態で、間隙ｇを通っての下側に戻る流れが阻止されることになる

【0049】

一方、この間隙ｇの設定において、上記流体シールの発生阻止の観点から、この間隙ｇの値を大きく設定してしまうと、必然的に、撹拌用回転体１４の回転体本体４２の第２の半径ｒ２が相対的に小さな値とせざるを得ない状況となる。この第２の半径ｒ２が小さくなると、これも後述する点であるが、回転体本体４２の第２の端面４２Ｂに形成される開口４６の半径方向に沿う長さが制限されて、この結果、撹拌用回転体１４の回転に伴い後述する第１の流路５０に作用する遠心力が、第２の半径ｒ２を最大限に設定する場合と比較して相対的に弱くなってしまい、従って、撹拌力が弱まることとなり、好ましくないことは言うまでも無い。このように、間隙ｇの値の設定には、この実施例においては、上述した境界層の厚さより僅かに大きな値とすることが好適するものである。

【0050】

ここで、図５に示すように、上述した撹拌用回転体１４の回転体本体４２の、第１の端面としての下側端面４２Ａには、複数の第１の開口４４、この実施例態様では、６個の下側開口４４が形成され、第２の端面としての上側端面４２Ｂにも、下側開口４４と同数の６個の上側開口４６が第２の開口として形成されている。

【0051】

また、回転体本体４２の中心部には、中心軸線ＣＡに沿って上下方向に貫通した状態で、上述した駆動シャフト２２が緊密に嵌入される挿通穴４８が形成されている。尚、駆動シャフト２２が挿通穴４８に嵌入された状態で、図示しない結合機構を介して、駆動シャフト２２と回転体本体４２とは一体的に結合され、駆動シャフト２２の回転に応じて撹拌用回転体１４は一体回転するように設定されている。尚、結合機構はこの発明の要旨とは無関係であるので、これ以上の説明を省略する。

【0052】

下側開口４４の各々は、中心軸線ＣＡから第１の距離ｄ１に中心位置があって、下側端面４２Ａの内周部において等角度的に配置されている。換言すれば、図４及び図５に示すように、６つの下側開口４４の中心位置は、半径ｄ１の円周線上に等角度的に位置しているものである。また、上側開口４６の各々は、中心軸線ＣＡから上記した第１の距離ｄ１とは異なるとともに、この実施形態では第１の距離ｄ１よりも長い第２の距離ｄ２に中心位置があって、上側端面４２Ｂの外周部において等角度的に配置されている。換言すれば、６つの上側開口４６の中心位置は、半径ｄ２の円周線上に等角度的に位置しているものである。

【0053】

上下一対の開口４４，４６は、図４に示すように、軸方向に沿う高さ位置は異なるものの、図５に示すように、平面視においては、回転体本体４２の同一直径上に位置するように配置されている。このように各対の開口４４，４６は、図４に再び示すように、第１の流路５０により互いに連結されている。このような構成において、撹拌用回転体１４が中心軸線ＣＡ周りに回転駆動されると、第１の流路５０内に充填されている液体ＬＱに遠心力が作用する。ここで、中心軸線ＣＡより遠い位置にある上側開口４６に作用する遠心力は、中心軸線ＣＡより近い位置にある下側開口２２に作用する遠心力よりも強いものとなる。

【0054】

この結果、第１の流路５０内の液体ＬＱは、この遠心力を受けて、上側開口４６から外方に吐出されて、撹拌用回転体１４の上方に吐出されることになる。この観点から、上側開口４６は吐出口として機能するものである。

【0055】

ここで、この液体ＬＱの第１の流路５０から上側開口（吐出口）４６を介しての吐出時の水流は、第１の流路５０の延出方向に沿う力と共に、撹拌用回転体１４の回転に伴う円周方向に沿う力の合力を受けることとなり、要は、結果として撹拌用回転体１４の回転方向に沿う旋回水流となるものである。本願発明者は、従前の撹拌装置における撹拌力の向上を企図する中で、撹拌用回転体１４から吐出する水流が、旋回水流となっていることに新規に着目し、種々実験を繰り返し、所謂直進水流が最も撹拌力が発揮されることを見出した。このため、本願発明においては、撹拌用回転体１４の第２の端面４２Ｂに形成された吐出口４６から旋回流として吐出された流体ＬＱを受けて直進流に整流して吐出する整流手段を備えることを最大の特徴とするものであるが、この整流手段については、後に詳細に説明する。

【0056】

一方、中空部３２Ａ内において回転体本体４２よりも下側に位置する液体ＬＱは、第１の流路５０内から液体ＬＱが上側開口（吐出口）４６から吐出されることにより、第１の流路５０内が負圧となり、この負圧に基づき、第１の流路５０内に引き込まれることになる。この観点から、下側開口４４は吸込口として機能するものである。

【0057】

そして、第１の流路５０は、図４に示すように、上側開口（吐出口）４６とこれに対応する下側開口（流入口）４４とを直線状に連続する空間により構成されているものであり、その断面形状は、円形状となるように設定されている。このように第１の流路５０の形状を設定することにより、第１の流路５０内を通る液体ＬＱへの流路抵抗は効果的に低いものとなる。尚、第１の流路５０が連通する上側開口（吐出口）４６及び下側開口（吸込口）４４は、図５において楕円形状として示されているが、これは、上述したように第１の流路５０の断面形状が円形に設定されている結果として楕円形状を呈しているまでで、必須要件は、第１の流路５０の断面形状が円形であることであり、開口部における楕円形状と見える状況は、その結果でしかない。

【0058】

また、上述したように第１の流路５０は、直線状に延出するように構成されているので、回転体本体４２にエンドミル等の機械的加工によって簡単に形成され、回転体本体４２の中心軸線ＣＡ方向に対して傾斜すると共に、平面視において、この中心軸線ＣＡからの放射状に延出するものである。

【0059】

次に、図３及び図６並びに図７を参照して、この実施形態の特徴をなす整流手段としての整流部５２について説明する。

【0060】

この実施形態において、図２に示すように、整流部５２は、回転体本体４２の上側の第２の端面４２Ｂに対向して固定的に配設され、第２の端面４２Ｂの吐出口４６から旋回流として吐出された流体を受けて直進流に整流して吐出するように構成されている。具体的には、この整流部５２は、図３に取り出して示すように、上述した撹拌ブロック２８の撹拌部３２の上面に、これを全面的に覆う状態で配設された整流器本体としての整流板５４を備えている。この整流板５４は、図６にその平面形状を示すように、略円板状に形成され、その中心部には、駆動シャフト２２が回動自在に挿通される挿通穴５６が形成されている。そして、この整流板５４には、挿通穴５６を中心として合計８本の整流用流路５８が厚さ方向に貫通した状態で、挿通穴５６を中心とした円周上を、円周方向に沿って等角度的に配設されている。

【0061】

ここで、各整流用流路５８は、図７にも取り出して示すように、撹拌用回転体１４の回転方向に対向する所定の鋭角で傾斜する延出軸線ＡＸを備えるように形成され、駆動シャフト２２の回転方向に沿って旋回してきた流体ＬＱは、各整流用流路５８内に入り込み、上述した傾斜した延出軸ＡＸに沿って流れるように矯正され、これにより駆動シャフト２２の回転方向とは逆方向の速度成分を与えられて、直進流に整流されて吐出されることになる。

【0062】

また、上述した整流用流路５８は、整流板５４の撹拌用回転体１４に対向する一方の端面５４Ａに形成された一方の開口６０と、これと反対側の他方の端面５４Ｂに形成された他方の開口６２とを備え、この他方の開口６２は、一方の開口６０に対して、駆動シャフト２２の中心軸線を中心とした円周方向に関して、駆動シャフト２２の回転方向とは逆の方向にオフセットした状態で配設されていることになる。

【0063】

このように、撹拌用回転体１４から吐出された旋回流は、整流部５２により直進流として整流され、十分な撹拌エネルギーをもって流体の撹拌を行うことが出来るので、撹拌用回転体１４の回転を高回転に上げる必要が無くなる効果を達成することが出来ることになる。尚、この明細書で用いる用語「直進流」は、厳密な意味で直進性を有する水流だけを意味するものでなく、旋回流と比較して概ね直進性を有する水流として定義されているものである。具体的効果としては、上述した特許文献２に記載の撹拌装置を豆腐製造装置に適用した場合と比較して、撹拌用観点体の回転数を約半分に減じる効果が確認され、これにより、省エネを図ることが可能となる。

【0064】

以上のように、この第１の実施形態の撹拌装置１０は構成されているので、駆動装置１６が起動して駆動シャフト２２を中心軸線ＣＡ回りに回転駆動することにより、この駆動シャフト２２と一体回転するように取り付けられた撹拌用回転体１４も、容器１８内で液体ＬＱ中に浸漬された状態で、中心軸線ＣＡ回りに回転駆動されることになる。この結果、第１の流路５０内に充填されている液体ＬＱに、上側開口４６（吐出口）から吐出する方向に作用する遠心力が作用し、このようにして、第１の流路５０内の液体ＬＱは、この遠心力を受けて、上側開口４６から外方に吐出されて旋回流となる。

【0065】

このように、液体ＬＱは撹拌用回転体１２の回転に伴い中空部３２Ａ内で撹拌され、この液体ＬＱが２液（又は２相）以上の場合において、撹拌によりよく混ざり合い、一液化（単相化）されることになるし、この液体ＬＱが一液に粉体が混入している場合であって、この粉体が難溶性の場合でも、粉体の混入濃度の均質化が図られることになるし、この粉体が可溶性の場合には、粉体の液体ＬＱへの溶け込みの促進化と、粉体が溶け終わったあとの液体ＬＱの濃度の均質化とが合わせて達成されることになる。

【0066】

また、上記撹拌動作時には、第１の流路５０の流入口を構成する下側開口４４（吸込口）が、撹拌用回転体１４の回転体本体４２の上側端面２０Ｂに対して直交する状態で配設されている構成と比較すれば、この実施例では第１の流路５０が斜めに開口し、この結果、開口部に鋭利なエッジを備える構成となっている。この結果、この第１の流路５０に流入する液体ＬＱは、下側開口４４（吸込口）の鋭利なエッジにより剪断を受けることになり、液体ＬＱの撹拌効率が向上することになる効果を合わせて達成すること出来るものである。

【0067】

この発明は、上述した実施形態の構成及び数値等に何ら限定されること無く、この発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形可能であることは言うまでも無い。

【0068】

例えば、上述した実施形態においては、整流手段としての整流部５２は、撹拌部３２に一体的に形成された整流板５２から構成されるように、換言すれば、撹拌用回転体１４に対して固定配置されるように説明したが、この発明は、このような整流部の固定配置に限定されることなく、図８に他の実施形態として示すように、撹拌用回転体１４に対して相対回転するように配設することが出来るものである。

【0069】

以下に、図８を参照して、この他の実施形態に係る撹拌装置１０Ｘを説明する。尚、以下の説明において、上述した一実施形態で用いた部材・部品には、同一符号を付してその説明を省略する。また、整流用回転体６４を回転駆動する構成には、これに類似する撹拌用回転体１４を回転駆動する構成を示す符号に、サフィックスＸを付して表すこととし、その詳細な説明を省略する。

【0070】

即ち、この他の実施形態に係る撹拌装置１０Ａにおいては、整流手段としての整流部５２は、固定された整流板ではなく、上述した撹拌用回転体１４と同一構成の整流用回転体６４を備えている。この整流用回転体６４は、撹拌装置本体１４の駆動シャフト２２における中心軸線ＣＡと同軸に整合された第２の軸線ＣＡＸに沿って延出する第２の駆動シャフト２２Ｘと、この第２の駆動シャフト２２Ｘを上述した所定の第２の軸線ＣＡＸ周りに回転駆動する第２の駆動装置１６Ｘと、撹拌部３２の中空部３２Ａと同様に設けられた受け空間３０Ａに収容され、第２の駆動シャフト２２Ｘにこれと一体回転するように取り付けられた整流用回転体６４とを備えて構成されている。

【0071】

この整流用回転体６４は、図９に取り出して示すように、所定の第２の軸線ＣＡＸに沿って所定距離離間した状態で、所定の第２の軸線ＣＡＸに交差する第３及び第４の一対の端面６４Ａ，６４Ｂ、及び、所定の第２の軸線ＣＡＸと同心に形成され、第３及び第４の端面６４Ａ，６４Ｂの外周縁を互いに連結する第２の外周面６４Ｃを有し、受け空間３０Ａの流体中に浸漬され、所定の第２の軸線ＣＡＸ回りに回転駆動される本体と、下側の第３の端面６４Ａに形成され、所定の第２の軸線ＣＡＸから第３の距離だけ離間した第３の開口６６と、第４の端面６４Ｂに形成され、第２の軸線ＣＡＸから前記第３の距離より長く設定された第４の距離だけ離間した第４の開口６８と、これら第３及び第４の開口６６，６８を互いに連通する整流路（整流用流路）７０とを備えている。

【0072】

そして、第２の駆動部１６Ｘは、撹拌用回転体１４を回転駆動する駆動部１８による回転方向（この実施形態においては時計方向）とは逆の回転方向（この実施形態においては反時計方向）に沿って整流用回転体６４を回転駆動する第２の駆動モータ１８Ｘを備え、撹拌用回転体１４の上側開口４６から吐出してきた旋回流が、整流用回転体６４の第３の開口６６か整流路７０内に流入し、撹拌用回転体１４の時計方向の回転方向とは逆の反時計方向の回転方向に整流用回転体６４が回転することにより、整流用回転体５４において整流用流路５８を流れる際に旋回成分が相殺され、整流用流路５８の第４の開口６８からは流体が直進流として整流された状態で吐出することになる。

【0073】

換言すれば、撹拌用回転体１４は、駆動モータ１８により回転駆動されているが、整流用回転体６４は、駆動モータ１８とは独立して別個に配設された第２の駆動モータ１８Ｘにより回転駆動されるものであるが、ここで注意しなければならない点は、この第２の駆動モータ１８Ｘによる整流用回転体６４の回転方向は、撹拌用回転体１４の回転方向とは逆方向になるように設定されている点である。

【0074】

このようにして、この他の実施形態に係る撹拌装置１０Ｘを構成することにより、上述した実施形態と同様に、撹拌用回転体１４から吐出されてきた旋回流は、整流用回転体６４の撹拌用回転体１４の回転方向とは逆方向の回転により、整流用回転体６４の第４の開口（吐出口）６８から吐出される水流は、旋回成分が相殺されて、所謂直進流として生成されることとなり、旋回成分が無くなった分、撹拌流の撹拌力が格段と向上し、従来の整流部を備えない撹拌装置と比較して、これより低い回転数でも十分な撹拌効果を奏することが出来ることとなる。

【産業上の利用可能性】

【0075】

以上詳述したように、この発明は、流体が収容された容器中に、撹拌用回転体を浸漬した状態で、撹拌用回転体を回転させることにより、該容器内の流体を撹拌させることができると共に、撹拌用回転体から吐出された吐出水流が旋回流を示すものであるが、整流部を通過することにより、旋回流は直進流に整流された状態で整流部から吐出されることになる。このように、撹拌水流が直進流に整流されることにより、旋回流のままである場合と比較して、水流の旋回成分が相殺（除去）されて主として直進成分のみとなるため、撹拌力が格段と向上し、この結果として従来と比して低い回転数でも十分な撹拌力をはっきすることができることとなり、塗料の撹拌、めっき液の撹拌、液状食品の撹拌、化学薬品の撹拌等で、その撹拌の結果としての均一性及び経済性が達成され、その産業上の利用可能性は極めて高いものである。

【符号の説明】

【0076】

１０；１０Ｘ…撹拌装置
１００…連続式の豆腐製造装置
１０２…豆乳タンク
１０４…第１の供給ライン
１０６…第１の供給ポンプ
１０８…凝固剤タンク
１１０…第２の供給ライン
１１２…第２の供給ポンプ
１１４…成型ベルト
１１６…第３の供給ライン
１２…上取付部
１２Ａ…取付板
１２Ｂ…取付スリーブ
１４…撹拌用回転体
１６（１６Ｘ）…駆動装置
１８（１８Ｘ）…駆動モータ
１８Ａ（１８ＡＸ）…モータ軸
２０（２０Ｘ）…カップリング
２２（２２Ｘ）…駆動シャフト
２４（２４Ｘ）…メカニカルシール
２６（２６Ｘ）…下取付部
２８（２８Ｘ）…撹拌ブロック
３０…受け部
３０Ａ…受け空間
３０Ｂ…開口
３２…撹拌部
３２Ａ…中空部
３２Ｂ…内周面
３４…出口側フェルール
３６…軸受け部
３６Ａ…貫通孔
３６Ｂ…軸受け
３８…連結部
４０…入り口側フェルール
４２…回転体本体
４２Ａ：４２Ｂ…端面
４２Ｃ…外周面
４４…下側開口（吸込口）
４６…上側開口（吐出口）
４８…挿通穴
５０…第１の流路
５２（５２Ｘ）…整流部（整流手段）
５４…整流板
５４Ａ…一方の端面
５４Ｂ…他方の端面
５６…挿通穴
５８…整流用流路
６０…一方の開口
６２…他方の開口
６４…整流用回転体
６４Ａ；６４Ｂ…端面
６４Ｃ…外周面
６６…第３の開口（吸込口）
６８…第４の開口（吐出口）
７０…整流路
ＣＡ（ＣＡＸ）… 中心軸線
ｄ１…吸込口の中心軸線ＣＡからの第１の距離
ｄ２…吐出口の中心軸線ＣＡからの第２の距離
ｇ… 撹拌用回転体が収容される空間の内周面と回転体本体の外周面との隙間
ＬＱ…液体
ｒ１…容器１８の内周面１８Ａの半径
ｒ２…回転体本体４２の外周面２０Ｃの半径

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】