特許 7534105 撹拌装置

(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】

(24)【登録日】2024-08-05

(45)【発行日】2024-08-14

(54)【発明の名称】撹拌装置

(51)【国際特許分類】

   B01F 27/808 20220101AFI20240806BHJP

   B01F 35/42 20220101ALI20240806BHJP

【ＦＩ】

B01F27/808

B01F35/42

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020042862

(22)【出願日】2020-03-12

(65)【公開番号】P2021142478

(43)【公開日】2021-09-24

【審査請求日】2023-01-18

(73)【特許権者】

【識別番号】502369746

【氏名又は名称】住友重機械プロセス機器株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(74)【代理人】

【識別番号】100116274

【弁理士】

【氏名又は名称】富所 輝観夫

(72)【発明者】

【氏名】曽我部 寛

(72)【発明者】

【氏名】金森 頼之

【審査官】佐々木 典子

(56)【参考文献】

【文献】実開昭５４－１２２２４９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭５２－０４４９５５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開平０２－０６６２３０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭６０－１６８５３６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開昭４９－０８５６５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５１－１１７２６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／００２９０５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－１１５８０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０５－０８０５２８（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｆ ２５／００－３５／９５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

撹拌室を定める撹拌槽と、
前記撹拌室内に配置される流動翼と、
前記撹拌槽の下側から前記撹拌室内まで延び、せん断翼を回転駆動させる駆動軸と、
前記駆動軸の径方向外側に配置され前記撹拌槽と前記駆動軸との間をシールするメカニカルシール構造とを備え、
前記メカニカルシール構造のシール面は、前記撹拌室の最下部と同じ高さ又は最下部よ
りも上に形成され、
前記駆動軸は、前記せん断翼が固定される第１部分と、前記第１部分よりも径が大きく前記第１部分よりも下方に設けられる第２部分と、を備え、
前記メカニカルシール構造は、
前記撹拌槽の最下部に取り付けられ、前記第１部分の外側周面と前記駆動軸の径方向について隙間を有して配置される内側周面を含む固定環と、
前記駆動軸の第２部分に取り付けられ、前記固定環の下側に配置され、前記固定環の底面と対向する回転環と、
前記回転環の頂面と前記固定環の底面との間に前記シール面を形成するように前記固定環の底面に向けて前記回転環を付勢するスプリングと、
を有する撹拌装置。

【請求項2】

前記シール面を形成するための前記固定環と前記回転環との間の隙間は、前記撹拌室内の液体を径方向外向きに流すよう前記撹拌室と連通する、請求項１に記載の撹拌装置。

【請求項3】

前記シール面から径方向外側に排出された液体成分を排液部へ排出する排液路を備える、請求項２に記載の撹拌装置。

【請求項4】

前記駆動軸は、前記第１部分から前記第２部分に向けて径が大きくなる移行部分を備え、
前記シール面は、上下方向において前記移行部分の間、又は前記移行部分よりも下側に位置する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撹拌装置。

【請求項5】

前記固定環の内側周面と前記第１部分との間に配置され、前記内側周面と前記第１部分との間の前記隙間の大部分を埋めるスペーサを備え、
前記スペーサは、前記駆動軸に対して着脱自在である、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撹拌装置。

【請求項6】

前記回転環は前記固定環の底面と対向する凸部を有し、当該凸部よりも径方向内側には、液体成分を溜める液溜めが形成される、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撹拌装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は撹拌装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、流動性を有する撹拌対象物を撹拌する撹拌装置が知られている。撹拌装置内には、回転駆動する撹拌翼が配置される（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０１７／００２９５０号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

撹拌翼を回転させる駆動軸は、撹拌装置内に貫入される。駆動軸を撹拌装置の下部から駆動軸を貫入する場合、撹拌装置の本体と駆動軸との間のシール性を確保する必要がある。

【0005】

撹拌対象物にせん断力を与えるせん断翼は比較的高速で回転されるため、シールの摩耗量が増加してシールの寿命が短くなる可能性がある。

【0006】

本発明は、シールの寿命を長くすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述した課題を解決するために、本発明のある態様は、撹拌室を定める撹拌槽と、撹拌室内に配置された複数の撹拌翼と、撹拌槽の下側から撹拌室内まで延び、複数の撹拌翼のうちの少なくとも１つの撹拌翼を回転駆動させる駆動軸と、駆動軸の径方向外側に配置され撹拌槽と駆動軸との間をシールするメカニカルシール構造とを備え、メカニカルシール構造のシール面は、撹拌室の最下部と同じ高さに形成される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】撹拌装置の縦断面図である。

【図2】図１のＡＡ断面の断面図である。

【図3】絞り部の拡大断面図である。

【図4】撹拌槽の下部を拡大した断面図である。

【図5】変形例による撹拌槽の下部を拡大した断面図である。

【図6】撹拌槽の下部を拡大した断面図である。

【図7】第２実施形態による、撹拌装置の下部を拡大した断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の一実施形態に係る撹拌装置について説明する。本実施形態の撹拌装置は、例えば乳化のために用いられる。乳化を行う場合の撹拌対象物としては、例えば化粧品や食品用の種々の素材を用いることができるが、これらに限られるものではない。撹拌対象物は流動性を有するものであればどのようなものでもよく、流体（液体、気体）、及び、粒子状や粉末状の固体、並びにこれらの混合物を含む。

【0010】

なお、以下で用いられる上方向、及び下方向とは、撹拌装置を使用する状態にセットしたときの上方向及び下方向を意味する。径方向とは、撹拌装置の撹拌翼の回転軸の径方向をいい、周方向とは回転軸の周方向（回転軸の回転方向又は回転方向とは逆方向）をいう。

【0011】

図１は、撹拌装置の縦断面図である。図２は、図１のＡＡ断面の断面図である。撹拌装置１００は、撹拌対象物を収容し、撹拌室ＳＲを定める撹拌槽１０２を備える。撹拌室ＳＲ内には、複数の撹拌翼が配置される。より具体的には撹拌室ＳＲ内には、流動翼１０４、せん断翼１０６、及びゲート翼１０８が配置される。流動翼１０４、せん断翼１０６、及びゲート翼１０８は、同軸周りに互いに独立して回転する。流動翼１０４、せん断翼１０６、及びゲート翼１０８の回転数は、撹拌対象物の性状に応じて制御される。

【0012】

撹拌槽１０２は、内周壁１１０が円筒形状の容器である。撹拌槽１０２は円筒状の上側胴部１１２と、円錐台状の下側胴部１１４とを備える。上側胴部１１２と下側胴部１１４とは、一体に形成されている。上側胴部１１２の内径は、上下方向で一定である。下側胴部１１４は、内径は下方に向かうにつれ径が小さくなる。上側胴部１１２の上端は図示しない蓋により密閉されており、撹拌槽１０２は圧力容器として機能する。撹拌槽１０２の外部には、撹拌槽１０２内の撹拌対象物を加熱又は冷却するジャケット部１１６が配置される。

【0013】

流動翼１０４は、軸方向流れを発生させるリボン翼である。流動翼１０４は撹拌槽１０２の内周壁１１０に沿って設けられ、縦軸まわりに回転することで撹拌槽１０２内に存在する撹拌対象物に誘導流Ｆを形成する。この誘導流Ｆは、撹拌槽１０２内の全体を大きく流動する流れの一部となる。撹拌装置１００を乳化に用いる場合、この誘導流Ｆにより撹拌対象物はせん断翼１０６に案内される。

【0014】

本実施形態の流動翼１０４は、撹拌槽１０２の内周壁１１０に沿って配置され、所定幅を有する流動翼本体１１８と、流動翼本体１１８を支持する複数の支持棒１２０、及び流動翼本体１１８を下方で連結支持する支持リング１２２とを備える。流動翼本体１１８を複数枚設けてもよい。流動翼本体１１８は湾曲帯形状を有する。流動翼本体１１８は、上部翼１２４と下部翼１２６とを備える。上部翼１２４は、上側胴部１１２内に配置され上側胴部１１２の内周よりも僅かに小さい径を有する。下部翼１２６は、下側胴部１１４内に配置され下方に向かって径が小さくなる。

【0015】

上部翼１２４は、周方向に一定の角度で傾斜しつつ上方から下方に延びている。上側胴部１１２において上部翼１２４が回転すると、上部翼１２４が撹拌対象物を掻き下げて、旋回しつつ下方に向かう誘導流Ｆを形成する。下部翼１２６は、撹拌槽１０２における下側胴部１１４の内周壁の面形状に略沿って位置している。下部翼１２６は、平面視したときに回転方向Ｒとは逆方向に膨出するよう湾曲した形状とされている。

【0016】

上部翼１２４と下部翼１２６とは、接合部１２８にて、翼の面が屈曲する（又は捻られる）ように接続されている。具体的には上部翼１２４と下部翼１２６は、図２に示すように、上部翼１２４を構成する帯状体の径内側端縁に、下部翼１２６を構成する帯状体の表面が当接した状態で接合部１２８において溶接等によって接続される。接合部１２８の上下方向における位置は、上側胴部１１２と下側胴部１１４との境界に対応する。これにより、上部翼１２４と下部翼１２６とが一体となっている。

【0017】

図３は、絞り部の拡大断面図である。下側胴部１１４において下部翼１２６が回転方向Ｒに回転すると、上部翼１２４により形成された誘導流Ｆが径方向内側に向かう。これにより、誘導流Ｆはせん断翼１０６へと導かれる。各流動翼本体１１８の下方を向いた面は、撹拌対象物を下方に押す。均一な誘導流Ｆを形成するために、各流動翼本体１１８の下方を向いた面は、段差を有さない湾曲面とすることが好ましい。

【0018】

流動翼１０４における流動翼本体１１８は、周方向において所定間隔で支持棒１２０と溶接され一体化されている。支持棒１２０の上端は、流動翼用駆動軸１３０に接合される。流動翼用駆動軸１３０は、流動翼用駆動部（図示しない）に接続される。流動翼用駆動部を駆動させると、流動翼用駆動軸１３０が回転し、これにより支持棒１２０が流動翼用駆動軸１３０周りを旋回する。支持棒１２０を旋回させることにより、流動翼本体１１８が縦軸まわりに旋回する。支持リング１２２は、各流動翼本体１１８の下端に固定される。支持リング１２２の内部には、上下方向に延びるせん断翼用駆動軸１３２が通る。撹拌対象物の誘導流Ｆは、下側胴部１１４の底部からせん断翼用駆動軸１３２の外周に沿って上昇し、せん断翼用駆動軸１３２と支持リング１２２との隙間を通ってせん断翼１０６に導かれる。流動翼１０４の回転数はせん断翼１０６の回転数よりも低く設定される。

【0019】

せん断翼１０６は、回転により撹拌対象物にせん断力を与える。撹拌装置１００を乳化に用いる場合、せん断翼１０６によって液滴が分断されて細分化される。

【0020】

せん断翼１０６としては、例えばディスパー翼が用いることができる。ディスパー翼は、径方向外向への撹拌対象物の吐出流を形成する複数のせん断歯１３６を備える。複数のせん断歯１３６は、例えば回転可能な円板部１３４の外周縁に、円板部１３４の面方向に交わる方向に延びるように配置される。せん断歯１３６は、円板部１３４の外周縁の接線方向に対して傾斜している。傾斜したせん断歯１３６により、円板部１３４を回転させたときに撹拌対象物を径方向外側への吐出流を形成する。

【0021】

せん断翼１０６は、流動翼１０４よりも高速で回転する。せん断翼１０６を回転させると、せん断歯１３６が撹拌対象物に衝突する。これにより、せん断歯１３６が撹拌対象物にせん断力を加える。

【0022】

せん断翼１０６には、下方に延びるせん断翼用駆動軸１３２が接続される。撹拌槽１０２とせん断翼用駆動軸１３２との間には、撹拌対象物が漏れないようにシール構造が形成されている。シール構造については後述する。せん断翼用駆動軸１３２は、撹拌槽１０２の下方に設けられるせん断翼用駆動部（図示しない）に接続される。

【0023】

流動翼１０４の径方向内側にゲート翼１０８を備えてもよい。ゲート翼１０８は、格子状のゲート翼本体１３８を備える。ゲート翼本体１３８は、例えば回転中心（縦軸）に対して対称形状を有する。ゲート翼１０８は、流動翼１０４とは逆方向に回転する。ゲート翼１０８を流動翼１０４と同方向に、異なる回転数で回転させてもよい。ゲート翼１０８を回転させるためのゲート翼用駆動部（図示しない）は撹拌槽１０２の上方に配置される。ゲート翼用駆動部の動力をゲート翼１０８に伝達するゲート翼用駆動軸１４０は、ゲート翼本体１３８の上方に位置し、流動翼用駆動軸１３０と同心に設けられる。

【0024】

流動翼１０４とゲート翼１０８とを組み合わせると、撹拌槽１０２内で異なる流れ（異なる向きの流れ、又は異なる速度の流れ）を作り出せる。これにより、撹拌対象物が流動翼１０４と同じ速度で動いて流動しなくなるのを抑制できる。

【0025】

図４は、撹拌槽の下部を拡大した断面図である。撹拌槽１０２とせん断翼用駆動軸１３２との間には、両者の間をシールするメカニカルシール構造が設けられている。なお、撹拌槽１０２とせん断翼用駆動軸１３２との間をシールするとは、撹拌装置１００の作動時にせん断翼用駆動軸１３２等の回転する部材と、撹拌槽１０２等の静止している部材との間をシールすることを意味する。よって、せん断翼用駆動軸１３２又は撹拌槽１０２の間に他の部材を介在させてシール構造を形成しても、撹拌槽１０２とせん断翼用駆動軸１３２との間にシール構造が形成されているものとみなされる。

【0026】

撹拌槽１０２は、上述した構成に加えてせん断翼用駆動軸１３２を径方向外側から支持する駆動軸支持部１５０を備える。駆動軸支持部１５０は、撹拌槽１０２の最下部に設けられる。せん断翼用駆動軸１３２は、駆動軸支持部１５０を貫通して撹拌槽１０２の下側から撹拌室ＳＲ内まで延びる。駆動軸支持部１５０は、せん断翼用駆動軸１３２を径方向外側から回転可能に支持する複数のボール軸受け１５２を備える。駆動軸支持部１５０内には、メカニカルシール構造から排出された液体を排液部１５４まで導く排液路１５６が形成されている。

【0027】

撹拌槽１０２は、撹拌室ＳＲの最下部付近に設けられた固定環１５８を備える。固定環１５８は、下側胴部１１４の下端に隙間無く固定されている。固定環１５８の内側周面１６０は、撹拌室ＳＲに露出し、せん断翼用駆動軸１３２の外側周面から所定距離離れて配置される。両者の間を離して内側周面１６０を露出させることで、固定環１５８の内側周面１６０と、せん断翼用駆動軸１３２との間で撹拌対象物を撹拌するのに十分な隙間を形成できる。すなわち、固定環１５８の内側周面１６０と、せん断翼用駆動軸１３２との間の隙間の流路抵抗は十分に小さく、非接触シールとして機能しない。例えば、固定環１５８の内側周面１６０と、せん断翼用駆動軸１３２との間は少なくとも５ｍｍ以上離れているのが好ましい。よって、固定環１５８の内側周面１６０と、せん断翼用駆動軸１３２との間も撹拌室ＳＲの一部をなす。

【0028】

せん断翼用駆動軸１３２は、せん断翼１０６が固定される第１部分１６２と、第１部分１６２よりも径が大きく第１部分１６２よりも下側に設けられた第２部分１６４とを備える。第１部分１６２はせん断翼用駆動軸１３２の上端から、固定環１５８の下端付近まで延び、第２部分１６４は撹拌室ＳＲの固定環１５８の下端よりも下に延びる。せん断翼用駆動軸１３２は、第１部分１６２と第２部分１６４との間に移行部分１６６を備えてもよい。第２部分１６４及び移行部分１６６の直径は、固定環１５８の内径よりも小さく、上面視したときに両者の間に隙間が形成される。そのため、移行部分１６６の上端の直径は、第１部分の直径よりも小さい。移行部分１６６の上側は第１部分１６２に接続され、移行部分１６６の下側は第２部分１６４に接続される。移行部分１６６は、第２部分１６４との境界において第２部分１６４と同一の径を有する。移行部分１６６の径は上に向かうにしたがって漸減する。即ち、移行部分１６６は円錐台形状を有し、外周は上側に向いた傾斜面１６８をなしている。傾斜面１６８の下端は、固定環１５８よりも僅かに径方向内側に位置する。傾斜面１６８と固定環１５８との間には撹拌対象物を撹拌するのに十分な隙間が形成される。固定環１５８の内側周面１６０と、傾斜面１６８との間も撹拌室ＳＲの一部をなす。

【0029】

第２部分１６４の上端付近には、回転環１７０が取り付けられる。回転環１７０は、第２部分１６４に対して、周方向には拘束され軸方向には移動可能である。回転環１７０は、せん断翼用駆動軸１３２と一体で回転する。回転環１７０よりも下側には、第２部分１６４に固定された台座１７２が設けられる。回転環１７０は、台座１７２との間に配置されたスプリング１７４により上方向に付勢される。回転環１７０の上部には、環状の凸部１７６が形成されている。凸部１７６は、回転環１７０の上面から上向きに延び、凸部１７６の頂面が固定環１５８の底面と対向する。撹拌装置１００の駆動時には、凸部１７６の頂面と固定環１５８の底面との間にシール面ＳＳが形成される。したがって撹拌装置１００では、固定環１５８と回転環１７０とがメカニカルシール構造を形成する。

【0030】

シール面ＳＳは、撹拌装置１００の駆動時に撹拌対象物の液体成分が凸部１７６の頂面と固定環１５８の底面との間に入り込むことで形成される。シール面ＳＳは、水平方向に延び径方向内側の端が撹拌室ＳＲの最下部と隣接する。シール面ＳＳは、撹拌室ＳＲの最下部と同じ高さ、又は最下部よりも上方に形成される。第１部分１６２と第２部分１６４との間に移行部分１６６が設けられている場合、撹拌装置１００における撹拌室ＳＲの最下部とは第２部分１６４の最上部をいう。撹拌室ＳＲの最下部は、移行部分１６６の下端ということもできる。したがってシール面ＳＳは、第２部分１６４の最上部と同じ高さ、又は第２部分１６４の最上部よりも上方に形成される。またシール面ＳＳは、第１部分１６２の最下部よりも下側に設けられるのがよい。したがってシール面ＳＳは、上下方向において移行部分１６６が設けられている範囲内に配置される。図示の例では、シール面ＳＳは傾斜面１６８の下端よりも僅かに高い位置にあり、傾斜面１６８の下端と固定環１５８との間に隙間が形成される。傾斜面１６８の下端と固定環１５８との隙間は、シール面ＳＳ側に液体成分を流すための流路となる。回転環１７０の凸部１７６よりも径方向内側には、液体成分を溜める液溜め１７８が形成されてもよい。

【0031】

撹拌装置１００の駆動時には、撹拌室ＳＲ内の液体成分が流路を通って液溜め１７８に流れる。液溜め１７８内の液体成分には、遠心力及び撹拌室ＳＲ内の撹拌対象物の圧力により径方向外向きの圧力が作用する。これにより液溜め１７８内の液体成分が、凸部１７６と固定環１５８との間に入り込みシール面ＳＳの摩擦力を減らす。シール面ＳＳから径方向外側に排出された液体成分は、排液路１５６を通って排液部１５４へ排出される。

【0032】

撹拌装置１００によれば、大量の液体成分をシール面ＳＳの近く（シール面ＳＳの径方向内側近傍）に流せる。撹拌装置１００の駆動時には回転環１７０付近では撹拌対象物に径方向外側に向かう遠心力が作用する。遠心力を用いることにより、例えば上下方向に延びるシール面を採用した場合と比較して、液体成分をシール面ＳＳに向けて流し易くなる。これにより、回転環１７０が高速回転しても十分な量の液体成分をシール面ＳＳに供給でき、シール面の潤滑性を確保できる。固定環１５８と凸部１７６との間に液体成分を侵入させてシール面ＳＳを形成することで、固定環１５８及び凸部１７６の摩耗を抑制し、製品寿命を長くできる。シール面ＳＳを撹拌室ＳＲの最下部よりも上方に配置し、さらに径方向でも近接させることでシール面ＳＳに十分な液圧を作用させられる。この場合、傾斜面１６８を設けることでシール面ＳＳに液体成分を流すための通路を形成でき、シール面ＳＳの液圧をさらに高められる。また液体成分がシール面ＳＳに到達し易い構造を採用することで、シール面ＳＳに順次新しい液体成分を供給できる。これにより、シール面ＳＳの温度上昇を抑制できる。

【0033】

また、撹拌装置１００では、シール面ＳＳが水平方向に延び、径方向内側の端が撹拌室ＳＲの最下部と隣接する。このような配置により液体成分には径方向外向きの遠心力が作用し、撹拌室ＳＲから凸部１７６の頂面と固定環１５８の底面との間に入り込みやすい。シール面ＳＳに入り込む液体成分が増加すると、固定環１５８と回転環１７０の間の摩擦抵抗は低下する。したがって、シール面ＳＳの摩耗量が低減し、メカニカルシールの寿命を延ばすことができる。

【0034】

図５は、変形例による撹拌槽の下部を拡大した断面図であり、撹拌装置の変形例を示す。図５に示す例では、第１部分１６２と第２部分１６４との間に移行部分１６６が設けられていない。移行部分１６６が設けられていない場合、撹拌室ＳＲの最下部は、第１部分１６２の最下部又は第２部分１６４の最上部である。この場合も、シール面ＳＳは、撹拌室ＳＲの最下部と同じ高さ、又は最下部よりも上方に形成される。

【0035】

図６は、変形例による撹拌装置の縦断面図である。図６に示すように、固定環１５８の内側周面１６０と、せん断翼用駆動軸１３２の外側周面との間を埋めるスペーサ１８０を設けてもよい。スペーサ１８０は、せん断翼用駆動軸１３２に対して着脱自在に構成される。スペーサ１８０は、移行部分１６６の上部からせん断翼１０６の間の高さとほぼ同一の高さを有する。スペーサ１８０内部には、せん断翼用駆動軸１３２の外径とほぼ同一の内径を有する貫通孔が形成されている。スペーサ１８０をせん断翼用駆動軸１３２に取り付けると、スペーサ１８０の下部が、せん断翼用駆動軸１３２の外周と固定環１５８の内側周面１６０との間の大部分を埋める。スペーサ１８０の外径は、固定環１５８の内側周面１６０の内径よりも僅かに小さい。スペーサ１８０は、内側周面１６０に接触することなく、せん断翼用駆動軸１３２と共に回転する。スペーサ１８０を取り付ける場合、せん断翼１０６をせん断翼用駆動軸１３２から取り外し、スペーサ１８０によりせん断翼用駆動軸１３２を囲むようにスペーサ１８０をせん断翼用駆動軸１３２に取り付ける。その後、せん断翼１０６をせん断翼用駆動軸１３２に取り付ける。これにより、スペーサ１８０をせん断翼用駆動軸１３２に固定できる。この例では、せん断翼１０６がスペーサ１８０をせん断翼用駆動軸１３２に固定するための固定部として機能する。固定部は、周方向及び軸方向にスペーサ１８０を拘束できればどのような構造であってもよい。

【0036】

スペーサ１８０を設けることにより、液体成分がシール面ＳＳに近付くのを抑制できる。例えば、固定環１５８の内側周面１６０の間で撹拌対象物滞留による攪拌の不均一性を抑制したい場合にはスペーサ１８０を利用することができる。このように、１つの装置で異なる要求の撹拌対象物を処理できる。

【0037】

図７は、第２実施形態による撹拌装置の縦断面図である。撹拌装置２００は、撹拌装置１００と同一の構成を有する箇所があり、同一の構成を有する箇所については詳細な説明を省略する。

【0038】

撹拌装置２００の撹拌槽の下側胴部２０２には、せん断翼用駆動軸２０４を径方向外側から支持する駆動軸支持部２０６を備える。駆動軸支持部２０６は、下側胴部２０２の下部に接続される。せん断翼用駆動軸２０４は、駆動軸支持部２０６を貫通して撹拌槽の下側から撹拌室ＳＲ内まで延びる。駆動軸支持部２０６は、せん断翼用駆動軸２０４を径方向外側から回転可能に支持する複数のボール軸受け１５２を備える。駆動軸支持部２０６内には、排液部１５４及び排液路１５６が形成されている。

【0039】

撹拌槽は、撹拌室ＳＲの最下部付近に設けられた固定環２０８を備える。固定環２０８は、駆動軸支持部２０６の内面に隙間無く固定されている。固定環２０８は、駆動軸支持部２０６に対して、周方向には拘束され軸方向には移動可能である。固定環２０８よりも下側には、駆動軸支持部２０６の台座２１０が設けられる。固定環２０８は、台座２１０との間に配置されたスプリング２１２により上方向に付勢される。固定環２０８の内側周面２１４は、せん断翼用駆動軸２０４の外側周面から所定距離離れて配置される。両者の間を離すことで、後述するメカニカルシール構造の排液を排液路１５６に向けて流せる。

【0040】

せん断翼用駆動軸２０４は、せん断翼１０６が固定される第１部分２１６と、第１部分２１６よりも径が大きく第１部分２１６よりも下側に設けられた第２部分２１８とを備える。第１部分２１６はせん断翼用駆動軸２０４の上端から、後述する回転環の上端まで延び、第２部分２１８は回転環から下向きに延びる。

【0041】

第２部分２１８の上端付近には、回転環２２０が取り付けられる。回転環２２０は、せん断翼用駆動軸２０４の外周に固定され、せん断翼用駆動軸２０４と一体に回転する。回転環２２０の外側周面と、下側胴部２０２の内側周面との間の隙間の流路抵抗は十分に小さく、非接触シールとして機能しない。例えば、回転環２２０の外側周面と、下側胴部２０２の内側周面との間の隙間は、少なくとも５ｍｍ以上離れているのがよい。回転環２２０の下部には、環状の凸部２２２が形成されている。凸部２２２は、回転環２２０の下面から下向きに延び、凸部２２２の低面が固定環２０８の頂面と対向する。撹拌装置２００の駆動時には、凸部２２２の低面と固定環２０８の頂面との間にシール面ＳＳが形成される。したがって撹拌装置２００では、固定環２０８と回転環２２０とがメカニカルシール構造を形成する。

【0042】

シール面ＳＳは、撹拌装置２００の駆動時に撹拌対象物の液体成分が凸部２２２の低面と固定環１５８の頂面との間に入り込むことで形成される。シール面ＳＳは、水平方向に延び径方向外側の端が撹拌室ＳＲの最下部と隣接する。したがって、シール面ＳＳと撹拌室ＳＲとの間には、ラビリンス等の流量調整部が設けられていない。シール面ＳＳは、撹拌室ＳＲの最下部と同じ高さに形成される。撹拌装置２００における撹拌室ＳＲの最下部とは、固定環２０８の頂面をいう。固定環２０８の頂面のうち凸部２２２と接触する部分を上向きに盛り上げ、シール面ＳＳの位置を撹拌室ＳＲの最下部よりも上方としてもよい。

【0043】

撹拌装置２００の駆動時には、撹拌室ＳＲ内の液体成分が固定環２０８の上面に流れる。液体成分には、撹拌室ＳＲ内の撹拌対象物の圧力により径方向内向きの圧力が作用する。これにより液体成分が、凸部２２２と固定環２０８との間に入り込みシール面ＳＳの摩擦力を低減する。シール面ＳＳから径方向内側に排出された液体成分は、固定環２０８とせん断翼用駆動軸２０４との間を通って排液部１５４へ排出される。

【0044】

撹拌装置２００によれば、メカニカルシール構造を用いてせん断翼用駆動軸２０４と撹拌槽との間をシールできる。これによりせん断翼用駆動軸２０４を高速回転させても、シール性を確保しながら、摩耗を抑制し製品寿命を延ばせる。撹拌室ＳＲの最下部とシール面ＳＳとを同じ高さにして径方向及び上下方向で近接させることで、シール面ＳＳに十分な液圧を作用させられる。

【0045】

本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、実施形態の各構成は本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

【0046】

上述の実施形態では、流動翼１０４が撹拌対象物を下方に押し出してせん断翼１０６に案内する形態について説明したが、これに限られない。流動翼１０４により撹拌槽１０２の壁の近傍で撹拌対象物を上方に押し、撹拌対象物を径方向外側から中心に向けて流し、撹拌槽１０２の中心部でせん断翼１０６に向かう下降流を生じさせてもよい。

【0047】

また、シール面ＳＳを水平面に対していくらか傾斜させてもよい。この場合、シール面ＳＳの撹拌室ＳＲ側の端部が撹拌室ＳＲの最下部と同じ高さ、又はそれよりも上方にあればよい。

【符号の説明】

【0048】

１００ 撹拌装置、 １０２ 撹拌槽、 １０４ 流動翼、 １０６ せん断翼、 １０８ ゲート翼、 １１０ 内周壁、 １３２ せん断翼用駆動軸、 １５０ 駆動軸支持部、 １５８ 固定環、 １６２ 第１部分、 １６４ 第２部分、 １６６ 移行部分、 １７０ 回転環、 ２００ 撹拌装置、 ２０４ せん断翼用駆動軸、 ２０６ 駆動軸支持部、 ２０８ 固定環、 ２１６ 第１部分、 ２１８ 第２部分、 ２２０ 回転環

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】