(57)【要約】【課題】流体を効率よく微細化でき、微細化した流体を効率よく分散し攪拌でき、分散攪拌の処理能力を向上できる分散攪拌機を提供する。【解決手段】固定ケーシング13と回転体14との間に、気体と液体との混合物が流れる流路64を設ける。流路64には、流路64内を混合物が流れる方向に流路64の間隔が拡大するように流路拡大部71を設ける。流路拡大部71がベンチュリ管と同様の効果を呈し、気体を微細化する。固定ケーシング13と回転体14の回転面との間で、混合物にテイラー渦が生じる効果を呈し、気体を微細化する。回転体14には流路64から混合物が吐出する側に攪拌翼67を設ける。攪拌翼67により流路64で効率よく微細化した流体を効率よく分散し攪拌する。【選択図】図１
2010253438.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体と、
この回転体と対向する固定部材と、
前記回転体と前記固定部材との間に回転軸方向に設けられ、前記回転体の回転によって回転軸方向のいずれか一方へ流体が流れる流路と、
この流路内を流体が流れる方向に前記流路の間隔が拡大するように設けられた流路拡大部と、
前記回転体に設けられ、前記流路から流体が吐出する側に配置される攪拌翼と
を具備していることを特徴とする分散攪拌機。
【請求項２】
前記回転体の外側に前記固定部材が対向して配置され、
前記回転体には、前記流路に流体を取り入れる側に配置される遠心翼が設けられ、
前記固定部材には、前記遠心翼に対向する壁部が設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の分散攪拌機。
【請求項３】
前記回転体と前記固定部材とが対向する面の少なくともいずれか一方に、複数の溝部が回転軸方向に沿って形成されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の分散攪拌機。
【請求項４】
気体供給源から供給される気体を貯留する気体貯留部、およびこの気体貯留部内の気体が吐出する複数のオリフィスを有し、この気体貯留部の複数のオリフィスから吐出する気体を前記流路へ導く気体供給路を具備している
ことを特徴とする請求項１ないし３いずれかに記載の分散攪拌機。
【請求項５】
前記回転体を回転駆動するキャンドモータを具備している
ことを特徴とする請求項１ないし４いずれかに記載の分散攪拌機。
【請求項６】
流体を貯留するタンクと、
このタンクに設けられた請求項５記載の分散攪拌機と
を具備していることを特徴とする分散槽。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の分散攪拌に用いられる分散攪拌機、およびこの分散攪拌機を用いた分散槽に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば、液体に気体を分散し攪拌する分野において、工程の多様化に伴い、また、反応の効率化や迅速化などのため、気体を微細化することを要求されることが多くなってきた。
【０００３】
従来、分散攪拌機では、液体容器の底部に、鉛直方向の軸を中心に回転可能に支承された星型の羽根車が設置され、この羽根車を取り囲むようにステータが設置されているものがある。羽根車の下端面に気体供給導管が接続され、羽根車の外径部に気体流出口が設けられ、さらに羽根車の端面に液体を供給するための液体供給部が設けられている。そして、羽根車の回転により羽根車内に吸い込まれた気体が気体流出口からステータの流路内に放出され、このステータの流路に接続された管から容器内の液体中に気体が吐出される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
しかしながら、このような構成の分散攪拌機では、液体中に吐出される気泡の径が大きかったため、気体の微細化の要求に対応できない。
【０００５】
また、気体を微細化する方法としては、管路にベンチュリ管を設ける方法が知られている。これは、気体を含んだ液体がベンチュリ管を流れるとき、絞り部と流路拡大部の圧力変化により、気体が微細化される現象を利用したものである（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
しかしながら、ベンチュリ管を用いる場合は、ベンチュリ管に送液するポンプ設備などを別途必要とするとともに、ベンチュリ管から反応槽内へ吐出される微細気泡を含んだ流体を反応槽内に均一に分散させるための攪拌機などが別途必要であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−１８２３７９号公報（第５頁、図１−２）
【特許文献２】特開２００７−８４３号公報（第３−４頁、図１−２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のように、従来の分散攪拌機では、液体中に吐出される気泡の径が大きかったため、気体の微細化の要求に対応できず、また、ベンチュリ管を用いる場合は、ベンチュリ管に送液するポンプ設備などを別途必要とするとともに、ベンチュリ管から反応槽内へ吐出される微細気泡を含んだ流体を反応槽内に均一に分散させるための攪拌機などが別途必要になってしまう。
【０００９】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、流体を効率よく微細化でき、微細化した流体を効率よく分散し攪拌でき、分散攪拌の処理能力を向上できる分散攪拌機、およびこの分散攪拌機を用いた分散槽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】
【００１０】
請求項１に記載の分散攪拌機は、回転体と、この回転体と対向する固定部材と、前記回転体と前記固定部材との間に回転軸方向に設けられ、前記回転体の回転によって回転軸方向のいずれか一方へ流体が流れる流路と、この流路内を流体が流れる方向に前記流路の間隔が拡大するように設けられた流路拡大部と、前記回転体に設けられ、前記流路から流体が吐出する側に配置される攪拌翼とを具備しているものである。
【００１１】
請求項２に記載の分散攪拌機は、請求項１に記載の分散攪拌機において、前記回転体の外側に前記固定部材が対向して配置され、前記回転体には、前記流路に流体を取り入れる側に配置される遠心翼が設けられ、前記固定部材には、前記遠心翼に対向する壁部が設けられているものである。
【００１２】
請求項３に記載の分散攪拌機は、請求項１または２に記載の分散攪拌機において、前記回転体と前記固定部材とが対向する面の少なくともいずれか一方に、複数の溝部が回転軸方向に沿って形成されているものである。
【００１３】
請求項４に記載の分散攪拌機は、請求項１ないし３いずれかに記載の分散攪拌機において、気体供給源から供給される気体を貯留する気体貯留部、およびこの気体貯留部内の気体が吐出する複数のオリフィスを有し、この気体貯留部の複数のオリフィスから吐出する気体を前記流路へ導く気体供給路を具備しているものである。
【００１４】
請求項５に記載の分散攪拌機は、請求項１ないし４いずれかに記載の分散攪拌機において、前記回転体を回転駆動するキャンドモータを具備しているものである。
【００１５】
請求項６に記載の分散槽は、流体を貯留するタンクと、このタンクに設けられた請求項５記載の分散攪拌機とを具備しているものである。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に記載の分散攪拌機によれば、回転体と固定部材との間の回転軸方向の流路に設けられた流路拡大部がベンチュリ管と同様の効果を呈するとともに、回転体の回転面と固定部材との間で流体にテイラー渦が生じる効果を呈するため、これらの効果によって流路を通過する流体を効率よく微細化でき、さらに、回転体には流路から流体が吐出する側に攪拌翼を配置できるため、流路で効率よく微細化した流体を効率よく分散し攪拌でき、従って、分散拡散の処理能力を向上できる。
【００１７】
請求項２に記載の分散攪拌機によれば、請求項１に記載の分散攪拌機の効果に加えて、回転体の外側に固定部材を対向して配置し、回転体には流路に流体を取り入れる側に配置される遠心翼を設け、固定部材には遠心翼に対向する壁部を設けているため、回転体自体が遠心ポンプ羽根車と同様の作用効果を呈し、別途ポンプを要することなく流路に対して流体をより確実に流すことができる。
【００１８】
請求項３に記載の分散攪拌機によれば、請求項１または２に記載の分散攪拌機の効果に加えて、回転体と固定部材とが対向する面の少なくともいずれか一方に、複数の溝部を回転軸方向に沿って形成することにより、溝部分において溝部の面に沿って発生する回転渦とテイラー渦との相乗効果により、流路を通過する流体をより効率よく微細化できる。
【００１９】
請求項４に記載の分散攪拌機によれば、請求項１ないし３いずれかに記載の分散攪拌機の効果に加えて、気体供給源から供給される気体を気体貯留部に貯留して気体の圧力を安定させるとともに、気体貯留部内の気体を複数のオリフィスから吐出させてスパージャー効果を呈するため、安定した微細気泡を発生させることができる。
【００２０】
請求項５に記載の分散攪拌機によれば、請求項１ないし４いずれかに記載の分散攪拌機の効果に加えて、分散攪拌機は、キャンドモータの特性により、液漏れのおそれがなく、どのような設置場所にも設置でき、さらに、高温、高圧、高真空の系にも使用できる。
【００２１】
請求項６に記載の分散槽によれば、タンクに設けられた分散攪拌機により、タンク内の流体を分散し攪拌できる。しかも、ベンチュリ管を用いて流体を微細化する場合のように別途必要なポンプおよび攪拌機を必要としないため、安価な分散槽を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す分散攪拌機および分散槽の断面図である。
【図２】同上分散攪拌機の平面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示す分散攪拌機および分散槽の断面図である。
【図４】同上分散攪拌機の平面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態を示す分散攪拌機および分散槽の断面図である。
【図６】同上分散攪拌機の平面図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態を示す分散攪拌機および分散槽の断面図である。
【図８】同上分散攪拌機の平面図である。
【図９】図８のＡ部を拡大した平面図である。
【図１０】本発明の第５の実施の形態を示す分散攪拌機および分散槽の断面図である。
【図１１】同上分散攪拌機の平面図である。
【図１２】本発明の第６の実施の形態を示す分散攪拌機および分散槽の断面図である。
【図１３】同上分散攪拌機の平面図である。
【図１４】本発明の第７の実施の形態を示す分散攪拌機および分散槽の断面図である。
【図１５】本発明の第８の実施の形態を示す分散攪拌機および分散槽の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、説明の都合上、モータの回転軸に沿って分散槽側を上側、その逆である回転子側を下側とする。また、回転軸方向を上下方向とする。
【００２４】
図１および図２に第１の実施の形態を示す。図１は分散攪拌機および分散槽の断面図、図２は分散攪拌機の平面図である。
【００２５】
図１において、11は分散攪拌機であり、この分散攪拌機11は、キャンドモータ12、このキャンドモータ12に取り付けられた固定部材としての固定ケーシング13、およびこの固定ケーシング13の内側に配置されキャンドモータ12の駆動によって回転する羽根車である回転体14とを備えている。
【００２６】
キャンドモータ12は、回転子18に回転軸19が圧入固着され、この回転軸19の前後部にそれぞれスペーサ20，21が装着され、このスペーサ20，21を介して回転軸19が前後部の軸受22，23に回転自在に支持されている。これら軸受22，23は、各々前部軸受箱24、後部軸受箱25に挿入されて固定されている。
【００２７】
前部軸受箱24は、固定子26を挿入固着した固定子枠27の前部フランジ28にボルト29にて締結固定され、後部軸受箱25はガスケット30を介して固定子枠27の後部端面31にボルト32にて液密に締結固定されている。
【００２８】
回転子18は非磁性で薄肉円筒状の回転子キャン33と側板34とが液密に溶着されて密封されており、固定子26は固定子枠27の端部と非磁性で薄肉円筒状の固定子キャン35とが液密に溶着されており、回転子18と固定子26とはキャン隙間36を介して対向配設されている。
【００２９】
後部軸受箱25には、潤滑液注入口37が一体に設けられている。固定子枠27の前部フランジ28には、前部軸受箱24に連通する潤滑液流路38が穿設され、この潤滑液流路38と連通するように潤滑液排出口39が設けられている。
【００３０】
回転軸19には回転軸19と共に回転するメカニカルシールの回転環40が固着され、この回転環40と回転摺動するメカニカルシールの固定環41によって軸封部42が形成されている。なお、ここではメカニカルシールを用いているが、条件によってはメカニカルシールをなくすことも可能であり、また、例えばグランドパッキン、Ｏリング、オイルシール、ＶＦシールなどの他のシール構造を用いてもよい。
【００３１】
メカニカルシールの固定環41は固定環支え43を介して軸封部支持体44に装着固定され、この軸封部支持体44は固定子枠27の前部フランジ28にボルト45にて液密に締結されている。
【００３２】
軸封部支持体44および固定子枠27の前部フランジ28には気体供給路としての流体供給路46の一部を構成する供給孔47が穿設され、固定子枠27の前部フランジ28には供給孔47に連通する流体注入口48が形成されている。
【００３３】
また、固定ケーシング13は、キャンドモータ12の軸封部支持体44にボルト51にて締結されている。この固定ケーシング13には、軸封部支持体44に対向する円板状の取付部52、回転軸19に対向する円筒状の筒部53、回転体14の下面に対向する円板状の壁部としての下面側壁部54、および回転体14の外周面に対向する円筒状の外径側壁部55を備えている。
【００３４】
固定ケーシング13の取付部52と軸封部支持体44との間、筒部53と回転軸19との間に、流体供給路46の一部を構成する隙間がそれぞれ形成されている。下面側壁部54と回転体14との間に臨む付近が流体供給路46の流体流出口56として形成されている。筒部53には、流体取入口としての複数の液体取入口57が形成されている。
【００３５】
また、回転体14は、円盤61を備え、この円盤61の中心部に設けられたボス62がキャンドモータ12の回転軸19の先端に嵌合されているとともにボルト63により締結されている。
【００３６】
回転体14の全周にわたって、回転体14と固定ケーシング13との間に流路64が形成されている。この流路64は、回転体14の下面と固定ケーシング13の下面側壁部54との間に径方向に形成される径方向流路64a、および回転体14の外周面と固定ケーシング13の外径側壁部55との間に上下方向に形成される環状隙間流路としての上下方向流路64bを備えている。径方向流路64aの中心側には、流体供給路46の流体流出口56および液体取入口57が連通されている。
【００３７】
回転体14の下面には、固定ケーシング13の下面側壁部54との間の径方向流路64aに位置し、回転体14の中心部を中心として放射状に配列される複数の遠心翼65が突設されている。これら回転体14の下面、遠心翼65、および固定ケーシング13の下面側壁部54により、径方向流路64aの中心側から外径側へ向けて流体を送る遠心ポンプ部66が形成されている。
【００３８】
回転体14の上面には、上下方向流路64bから上方へ吐出する流体の流れ上に配置されるように位置し、回転体14の中心部を中心として放射状に配列される複数の攪拌翼67が突設されている。
【００３９】
回転体14の外周面には、外径方向に突出する中間部より下側および上側に、固定ケーシング13の外径側壁部55に対して下方および上方へ向かって拡開するテーパー部68，69がそれぞれ形成されている。
【００４０】
従って、上下方向流路64bには、下部側から上部側へ向かうに従って上下方向流路64bの間隙が縮小していく流路縮小部70が形成されているとともに、この流路縮小部70より上部側に、下部側から上部側に向かうに従って上下方向流路64bの間隙が拡大していく流路拡大部71が形成されている。これら流路縮小部70と流路拡大部71との間に上下方向流路64bの間隙が最も小さくなる間隙最小部72が形成されている。
【００４１】
そして、これらキャンドモータ12、固定ケーシング13、および回転体14などにより、分散攪拌機11が構成されている。
【００４２】
また、図１において、75は分散槽で、この分散槽75は、タンク76内に貯留する液体などの第１の流体に、気体、タンク76内の液体と溶け合わない液体、および気泡を含む液体などの少なくともいずれか１つを含む他の流体である第２の流体を分散し攪拌させるものである。そして、分散槽75は、タンク76の底部にキャンドモータ12の固定子枠27の前部フランジ28が図示しないボルトによりガスケット77を介して液密に締結されており、タンク76内に固定ケーシング13および回転体14が配置された状態でタンク76に分散攪拌機11が取り付けられている。
【００４３】
次に、図１および図２において、分散攪拌機11の動作を説明する。
【００４４】
なお、以下、タンク76内に貯留する流体を液体とし、このタンク76内の液体に分散攪拌機11で分散し攪拌する流体を気体として説明する。
【００４５】
キャンドモータ12に対して供給される潤滑液は、潤滑液注入口37より注入され、後部の軸受23を潤滑冷却し、キャン隙間36を通って回転子18と固定子26とを冷却し、前部の軸受22を潤滑冷却し、潤滑液排出口39より排出される。
【００４６】
潤滑液の極めて一部は、メカニカルシールの回転環40と固定環41の回転摺動を滑らかにし、軸封部42より流体供給路46へ流出する。この潤滑液としてタンク76内の液体が用いられた場合には、潤滑液の一部が流体供給路46つまりタンク76内へ流出しても問題ない。
【００４７】
また、気体供給源から気体を流体注入口48より注入すると、気体は流体供給路46より回転体14の下面中心側に供給される。
【００４８】
そして、キャンドモータ12の回転軸19が回転すると、回転体14も一体に回転し、遠心翼65を主体とするポンプ作用により、流体供給路46から供給される気体と固定ケーシング13の液体取入口57から取り入れるタンク76内の液体との混合物を、径方向流路64aを通じて上下方向流路64bの下部に送り込む。
【００４９】
上下方向流路64bの下部に送り込まれる気体と液体との混合物は、流路縮小部70、間隙最小部72、流路拡大部71の順に通過して回転体14の上面側に吐出され、つまりタンク76内に吐出される。
【００５０】
気体と液体との混合物が流路縮小部70を経て流路拡大部71を通るとき、流路間隙の変化により気体と液体との混合物は流速が変化して圧力が変化し、気体が微細化される。この気体の微細化は、主として、気体の流速、気体の量、間隙最小部72および流路拡大部71の間隙寸法などによって決定される。例えば、気体の流速がある閾値以上であると、気泡の径が十分に小さくならず十分な微細化がなされない。この場合、微細化される気泡の径は、主として、間隙最小部72および流路拡大部71の間隙寸法によって調整することができる。一方、気体の流速が閾値以下になると、気泡の径は十分に小さくなって微細化される。
【００５１】
さらに、固定ケーシング13と回転体14の回転面との間では、気体と液体との混合物にテイラー渦が生じ、気体が微細化される。このテイラー渦は、主に、流路縮小部70を構成する回転体14の回転面すなわちテーパー部68の付近で生じ、流路縮小部70の流路間隙が狭くなるに従って渦速度が速くなり、気体が微細化されやすくなる。
【００５２】
そのため、テイラー渦が生じることで微細化された気体を含む液体との混合物が、流路縮小部70を経て流路拡大部71を通ることで気体が再び微細化され、従って、気体が段階的に効率よく微細化される。
【００５３】
さらに、上下方向流路64bから気体と液体との混合物が吐出する側である回転体14の上面に攪拌翼67を配置でき、すなわち上下方向流路64bから上方へ吐出する気体と液体との混合物の流れ上に攪拌翼67を配置できるため、別途攪拌機を要することなく、上下方向流路64bを通じて効率よく微細化した気体を攪拌翼67によって効率よく分散し攪拌できる。
【００５４】
このように、分散攪拌機11では、固定ケーシング13と回転体14との間の上下方向流路64bに設けられた流路拡大部71がベンチュリ管と同様の効果を呈するとともに、回転体14の回転面と固定ケーシング13との間で気体と液体との混合物にテイラー渦が生じる効果を呈するため、これらの相乗効果によって上下方向流路64bを通過する気体と液体との混合物を効率よく微細化でき、さらに、回転体14には上下方向流路64bから気体と液体との混合物が吐出する側に攪拌翼67を配置できるため、上下方向流路64bで効率よく微細化した気体を効率よく分散し攪拌でき、従って、分散拡散の処理能力を向上できる。
【００５５】
また、回転体14の下面および外周面に対向して固定ケーシング13を配置し、回転体14の下面に遠心翼65を設けているため、回転体14自体が遠心ポンプ羽根車と同様の作用効果を呈し、別途ポンプを要することなく流路64に対して液体をより確実に流すことができる。
【００５６】
また、分散攪拌機11は、キャンドモータ12の特性により、液漏れのおそれがなく、どのような設置場所にも設置でき、さらに、高温、高圧、高真空の系にも使用できる。
【００５７】
また、分散槽75は、タンク76に設けられた分散攪拌機11により、タンク76内の流体を分散し攪拌できる。しかも、ベンチュリ管を用いて流体を微細化する場合のように別途必要なポンプおよび攪拌機を必要としないため、安価な分散槽75を提供することができる。
【００５８】
次に、図３および図４に第２の実施の形態を示す。図３は分散攪拌機および分散槽の断面図、図４は分散攪拌機の平面図である。
【００５９】
この第２の実施の形態は、図１および図２に示した第１の実施の形態に対して、固定ケーシング13の外径側壁部55の内面の形状、および回転体14の外周面の形状を変更したものである。
【００６０】
固定ケーシング13の外径側壁部55の内面には、内径方向に突出する環状の突出部91が設けられ、この突出部91の中間部より下側および上側に、外径側壁部55に対して下方および上方へ向かって拡開するテーパー部92，93がそれぞれ形成されている。
【００６１】
回転体14の外周面は上下方向に平行な円筒面に形成されている。
【００６２】
固定ケーシング13の外径側壁部55と回転体14の外周面との間の上下方向流路64bには、下部側から上部側へ向かうに従って上下方向流路64bの間隙が縮小していく流路縮小部70が形成されているとともに、この流路縮小部70より上部側に、下部側から上部側に向かうに従って上下方向流路64bの間隙が拡大していく流路拡大部71が形成されている。これら流路縮小部70と流路拡大部71との間に上下方向流路64bの間隙が最も小さくなる間隙最小部72が形成されている。
【００６３】
従って、上下方向流路64bには流路縮小部70、流路拡大部71および間隙最小部72が形成されているため、第１の実施の形態と同様に、気体と液体との混合物が流路縮小部70を経て流路拡大部71を通るとき、流路間隙の変化により気体と液体との混合物は流速が変化して圧力が変化し、気体が微細化される。さらに、固定ケーシング13と回転体14の回転面との間では、気体と液体との混合物にテイラー渦が生じ、気体が微細化される。なお、これら気体の微細化に関しては第１の実施の形態と同様である。
【００６４】
次に、図５および図６に第３の実施の形態を示す。図５は分散攪拌機および分散槽の断面図、図６は分散攪拌機の平面図である。
【００６５】
この第３の実施の形態は、図１および図２に示した第１の実施の形態に対して、流路64を気体と液体との混合物が流れる方向が逆であって、流路64の上部側から下部側に流れる場合である。
【００６６】
固定ケーシング13は、軸封部支持体44に対向する円板状の取付部52、回転体14の外周面に対向する外径側壁部55、回転体14の上面に対向する壁部としての上面側壁部81を備えている。取付部52の中心には回転軸19が貫通する孔があり、この取付部52の孔に回転軸19との間を閉塞するシール82が配置されている。上面側壁部81の中央には液体取入口57が形成され、外径側壁部55には回転体14よりも下側位置に流体吐出口83が形成されている。
【００６７】
回転軸19には、軸封部支持体44と固定ケーシング13との間つまり流体供給路46に連通するとともに回転軸19の上端に連通する連通孔84が形成されている。回転軸19の上端に回転体14を取り付けるボルト63には、ボルト63のねじ軸の先端からボルト63の頭部の側面にわたって連通する連通孔85が形成されており、この連通孔85が回転軸19の連通孔84に連通され、ボルト63の頭部の側面に連通する連通孔85の開口部分が流体流出口56として形成されている。これら連通孔84，85が流体供給路46の一部として構成されている。
【００６８】
回転体14の全周にわたって回転体14と固定ケーシング13との間に形成される流路64は、回転体14の上面と固定ケーシング13の上面側壁部81との間に径方向に形成される径方向流路64a、および回転体14の外周面と固定ケーシング13の外径側壁部55との間に上下方向に形成される上下方向流路64bを備えている。径方向流路64aの中心側には、流体供給路46の流体流出口56および液体取入口57が連通されている。
【００６９】
回転体14の上面には、固定ケーシング13の上面側壁部81との間の径方向流路64aに位置し、回転体14の中心部を中心として放射状に配列される複数の遠心翼65が突設されている。これら回転体14の上面、遠心翼65、および固定ケーシング13の上面側壁部81により、径方向流路64aの中心側から外径側へ向けて流体を送る遠心ポンプ部66が形成されている。
【００７０】
回転体14の下面には、上下方向流路64bから下方へ吐出する流体の流れ上に配置されるように位置し、回転体14の中心部を中心として放射状に配列される複数の攪拌翼67が突設されている。
【００７１】
回転体14の外周面には、外径方向に突出する中間部より上側および下側に、固定ケーシング13の外径側壁部55に対して上方および下方へ向かって拡開するテーパー部68，69がそれぞれ形成されている。
【００７２】
従って、上下方向流路64bには、上部側から下部側へ向かうに従って上下方向流路64bの間隙が縮小していく流路縮小部70が形成されているとともに、この流路縮小部70より下部側に、上部側から下部側に向かうに従って上下方向流路64bの間隙が拡大していく流路拡大部71が形成されている。これら流路縮小部70と流路拡大部71との間に上下方向流路64bの間隙が最も小さくなる間隙最小部72が形成されている。
【００７３】
そして、気体を流体注入口48より注入すると、気体は流体供給路46を通じてボルト63の流体流出口56から回転体14の上面中心側に供給される。
【００７４】
キャンドモータ12の回転軸19が回転すると、回転体14も一体に回転し、遠心翼65を主体とするポンプ作用により、流体供給路46から供給される気体と固定ケーシング13の上面の液体取入口57から取り入れるタンク76内の液体との混合物を、径方向流路64aを通じて上下方向流路64bの上部に送り込む。
【００７５】
上下方向流路64bの上部に送り込まれる気体と液体との混合物は、流路縮小部70、間隙最小部72、流路拡大部71の順に通過して回転体14の下面側に吐出され、固定ケーシング13の流体吐出口83からタンク76内に吐出する。
【００７６】
気体と液体との混合物が流路縮小部70を経て流路拡大部71を通るとき、流路間隙の変化により気体と液体との混合物は流速が変化して圧力が変化し、気体が微細化される。さらに、固定ケーシング13との回転体14の回転面との間では、気体と液体との混合物にテイラー渦が生じ、気体が微細化される。なお、これら気体の微細化に関しては第１の実施の形態と同様である。
【００７７】
そのため、テイラー渦が生じることで微細化された気体を含む液体との混合物が、流路縮小部70を経て流路拡大部71を通ることで気体が再び微細化され、従って、気体が段階的に効率よく微細化される。
【００７８】
さらに、上下方向流路64bから気体と液体との混合物が吐出する側である回転体14の下面に攪拌翼67を配置でき、すなわち上下方向流路64bから下方へ吐出する気体と液体との混合物の流れ上に攪拌翼67を配置できるため、別途攪拌機を要することなく、上下方向流路64bを通じて効率よく微細化した気体を攪拌翼67によって効率よく分散し攪拌できる。
【００７９】
このように、分散攪拌機11では、固定ケーシング13と回転体14との間の上下方向流路64bに設けられた流路拡大部71がベンチュリ管と同様の効果を呈するとともに、固定ケーシング13との間で回転体14の回転面に沿って気体と液体との混合物にテイラー渦が生じる効果を呈するため、これらの相乗効果によって上下方向流路64bを通過する気体と液体との混合物を効率よく微細化でき、さらに、回転体14には上下方向流路64bから気体と液体との混合物が吐出する側に攪拌翼67を配置できるため、上下方向流路64bで効率よく微細化した気体を効率よく分散し攪拌でき、従って、分散拡散の処理能力を向上できる。
【００８０】
また、回転体14の上面および外周面に対向して固定ケーシング13を配置し、回転体14の上面に遠心翼65を設けているため、回転体14自体が遠心ポンプ羽根車と同様の作用効果を呈し、別途ポンプを要することなく流路64に対して液体をより確実に流すことができる。
【００８１】
次に、図７ないし図９に第４の実施の形態を示す。図７は分散攪拌機および分散槽の断面図、図８は分散攪拌機の平面図、図９は図８のＡ部を拡大した平面図である。
【００８２】
この第４の実施の形態は、図１および図２に示した第１の実施の形態に対して、固定ケーシング13の外径側壁部55の内面の形状を変更したものである。
【００８３】
固定ケーシング13の外径側壁部55の内面には、上下方向に沿った複数の溝部88が周方向に間隔をあけて所定のピッチで形成されている。溝部88は、断面半円状の窪み形状に形成されている。
【００８４】
そして、回転体14の回転時に、固定ケーシング13と回転体14の回転面との間のテーパー状の流路縮小部70において、溝部88の溝の深さより流路間隔がはるかに大きい部分では、気体と液体との混合物にテイラー渦が生じ、気体が微細化される。加えて、固定ケーシング13の外径側壁部55の内面に形成された複数の溝部88と回転体14の外周面との間では、回転体14の回転方向ａに対応して、複数の溝部88の個々の面に沿って気体と液体との混合物に回転渦89が発生する。その結果、テイラー渦と回転渦89との相乗効果により、より一層効率よく微細化できる。
【００８５】
従って、固定ケーシング13の外径側壁部55の内面に複数の溝部88を形成することにより、複数の溝部88の個々の面に沿って気体と液体との混合物に回転渦89が生じ、テイラー渦と複数の回転渦89との相乗効果により、上下方向流路64bを通過する気体をより一層効率よく微細化できる。
【００８６】
次に、図１０および図１１に第５の実施の形態を示す。図１０は分散攪拌機および分散槽の断面図、図１１は分散攪拌機の平面図である。
【００８７】
この第５の実施の形態は、図３および図４に示した第２の実施の形態に対して、回転体14の外周面の形状を変更したものである。
【００８８】
回転体14の外周面に、上下方向に沿った複数の溝部94が周方向に間隔をあけて所定のピッチで形成されている。溝部94は、断面半円状の窪み形状に形成されている。
【００８９】
そして、回転体14の回転時に、固定ケーシング13と回転体14の回転面との間のテーパー状の流路縮小部70において、溝の深さが小さければ、気体と液体との混合物にテイラー渦が生じ、気体が微細化される。加えて、回転体14の外周面に形成された複数の溝部94と固定ケーシング13の外径側壁部55との間では、複数の溝部94の個々の面に沿って気体と液体との混合物に回転渦（図９に示す回転渦89と同様）が発生する。その結果、テイラー渦と複数の回転渦との相乗効果により、より一層効率よく微細化できる。
【００９０】
このように、回転体14の外周面に複数の溝部94を形成することにより、複数の溝部94の面に沿って気体と液体との混合物に複数の回転渦が生じ、テイラー渦と複数の回転渦との相乗効果により、上下方向流路64bを通過する気体をより一層効率よく微細化できる。
【００９１】
次に、図１２および図１３に第６の実施の形態を示す。図１２は分散攪拌機および分散槽の断面図、図１３は分散攪拌機の平面図である。
【００９２】
この第６の実施の形態は、図１および図２に示した第１の実施の形態に対して、流体供給路46および液体取入口57を変更したものである。
【００９３】
固定ケーシング13の下面に環状の気体貯留部97を形成する気体貯留部枠98が設けられ、気体貯留部枠98と軸封部支持体44との間に気体貯留部97と供給孔47とを接続する円筒状の接続管99が設けられている。
【００９４】
気体貯留部97の上面すなわち固定ケーシング13の下面側壁部54には気体貯留部97内の気体を流路64内に吐出する複数のオリフィス100が周方向に所定のピッチで形成されている。
【００９５】
また、回転体14には、この回転体14の中心寄り位置で上下面に貫通開口する複数の流体取入口57が周方向に所定のピッチで形成されている。
【００９６】
そして、気体を流体注入口48より注入すると、気体は、流体供給路46の供給孔47および接続管99を通じて気体貯留部97に一旦貯留され、この気体貯留部97から複数のオリフィス100を通じて微細化されて径方向流路64aに吐出される。
【００９７】
キャンドモータ12の回転軸19が回転すると、回転体14も一体に回転し、遠心翼65を主体とするポンプ作用により、回転体14の液体取入口57からタンク76内の液体を径方向流路64aに取り入れ、複数のオリフィス100から吐出する微細化された気体と液体取入口57から取り入れるタンク76内の液体との混合物を、径方向流路64aから上下方向流路64bの下部に送り込む。
【００９８】
上下方向流路64bの下部に送り込まれる気体と液体との混合物は、流路縮小部70、間隙最小部72、流路拡大部71の順に通過して回転体14の上面側に吐出され、つまりタンク76内に吐出される。上下方向流路64bを通じての気体の微細化および分散攪拌に関しては、第１の実施の形態と同様である。
【００９９】
このように、気体供給源から供給される気体を気体貯留部97に貯留することにより、気体の圧力を安定させることができるとともに、気体貯留部97内の気体を複数のオリフィス100から吐出させてスパージャー効果を呈するため、安定した微細気泡を発生させることができる。
【０１００】
次に、図１４に第７の実施の形態を示す。図１４は分散攪拌機および分散槽の断面図である。
【０１０１】
この第７の実施の形態は、図１２および図１３に示した第６の実施の形態に対して、液体取入口57を変更したものである。
【０１０２】
液体取入口57が、回転体14ではなく、固定ケーシング13に形成されたものであって、取付部52と気体貯留部枠部98との間からタンク76内に臨む筒部53の部分に形成されている。
【０１０３】
そして、回転体14の回転時において、遠心翼65を主体とするポンプ作用により、筒部53の液体取入口57からタンク76内の液体を流路64の径方向流路64aに取り入れることができる。なお、これ以外の動作は第６の実施の形態と同様である。
【０１０４】
次に、図１５に第８の実施の形態を示す。図１５は分散攪拌機および分散槽の断面図である。
【０１０５】
この第８の実施の形態は、図１２および図１３に示した第６の実施の形態に対して、液体取入口57を変更したものである。
【０１０６】
液体取入口57が、ボルト63の軸中心に貫通して形成された貫通孔103と、この貫通孔103に連通し回転軸19および回転体14のボス62に径方向に貫通して形成された貫通孔104とで構成されている。この貫通孔104が流路64の径方向流路64aに連通されている。
【０１０７】
そして、回転体14の回転時において、遠心翼65を主体とするポンプ作用により、液体取入口57である貫通孔103，104からタンク76内の液体を流路64の径方向流路64aに取り入れることができる。なお、これ以外の動作は第６の実施の形態と同様である。
【０１０８】
なお、本発明に係る分散攪拌機11の流路64の形状は上記各実施の形態で説明した形状にとらわれるものでなく、流路拡大部71が設けられるものならどのような形状でもよい。例えば、流路64には、流路縮小部70を設けなくてもよい。また、流路64に沿って、複数段の流路拡大部71を連続して設けてもよく、これにより流路64を通過する流体をより微細化できる。
【０１０９】
また、分散攪拌機11は１本の回転軸19に回転体14を複数段設けた構成としてもよく、そうした場合には液体に分散し攪拌できる気体量を増大させることができる。
【０１１０】
また、分散攪拌機11の回転体14に流体を供給する部分の構成は、前記各実施の形態で説明した構成にとらわれるものでなく、問題なく流体が供給されるならどのような構成でもよい。
【０１１１】
また、分散攪拌機11の固定部材として、前記実施の形態では固定ケーシング13を用いたが、この固定ケーシング13と同様の機能をタンク76の壁面の一部で構成し、あるいは、タンク76内に液体の流れを整えて効率よく液体を攪拌できるようにする管状のドラフトチューブを設置する場合には、固定ケーシング13と同様の機能をドラフトチューブの管壁の一部で構成し、固定ケーシング13を省略するようにしてもよい。
【０１１２】
また、前記実施の形態では固定部材である固定ケーシング13の内側に回転体14を配置したが、固定部材を円盤状や円筒状とし、この固定部材の周囲に環状の回転体を配置し、これら固定部材と回転体との間に流路を形成するようにしてもよい。
【０１１３】
また、このように構成される分散攪拌機11および分散槽75は、タンク76内に貯留する液体などの第１の流体に、気体、タンク76内の液体と溶け合わない液体、および気泡を含む液体などの少なくともいずれか１つを含む他の流体である第２の流体を分散し攪拌させるものに限らず、懸濁液の２次粒子（１次粒子が凝集したもの）の１次粒子への分散、分散液中の液滴の微細化にも適用できる。
【符号の説明】
【０１１４】
11    分散攪拌機
12    キャンドモータ
13    固定部材としての固定ケーシング
14    回転体
46    気体供給路としての流体供給路
54    壁部としての下面側壁部
64    流路
65    遠心翼
67    攪拌翼
71    流路拡大部
75    分散槽
76    タンク
81    壁部としての上面側壁部
88，94    溝部
97    気体貯留部
100   オリフィス
【図１】
2010253438.tif 000003
【図２】
2010253438.tif 000004
【図３】
2010253438.tif 000005
【図４】
2010253438.tif 000006
【図５】
2010253438.tif 000007
【図６】
2010253438.tif 000008
【図７】
2010253438.tif 000009
【図８】
2010253438.tif 000010
【図９】
2010253438.tif 000011
【図１０】
2010253438.tif 000012
【図１１】
2010253438.tif 000013
【図１２】
2010253438.tif 000014
【図１３】
2010253438.tif 000015
【図１４】
2010253438.tif 000016
【図１５】
2010253438.tif 000017