(57)【要約】【課題】流体を高度に撹拌することができる撹拌翼、撹拌装置、撹拌方法を提供する。【解決手段】撹拌翼２は、回転軸５１と接続され、流体Ａの吸入口２０α1，２０α2及び吐出口２０βを備える翼本体２０を有する。前記翼本体２０の内部には、前記吸入口２０α1，２０α2と前記吐出口２０βを繋ぐ流路が設けられている。前記吸入口２０α1，２０α2は、前記回転軸５１の回転軸線上の位置又は回転軸線に近い位置に配置され、前記吐出口２０βは、前記吸入口２０α1，２０α2よりも外側の位置に配置される。前記吸入口２０α2（２０α1）には、流体Ａを吸入するためのノズル（６，８）が配設されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と接続され、流体の吸入口及び吐出口を備える翼本体を有し、
前記翼本体の内部には、前記吸入口と前記吐出口を繋ぐ流路が設けられ、
前記吸入口は、前記回転軸の回転軸線上の位置又は回転軸線に近い位置に配置され、
前記吐出口は、前記吸入口よりも外側の位置に配置され、
前記吸入口には、流体を吸入するためのノズルが配設されている撹拌翼。
【請求項２】
請求項１に記載の撹拌翼において、
前記翼本体内部の流路は、流体を翼本体内部で複数方向に分割するように形成されている撹拌翼。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の撹拌翼において、
前記ノズルは、流体を吸入する先端部が拡径されている撹拌翼。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の撹拌翼において、
前記翼本体は、複数の混合エレメントを前記回転軸線方向に積層した積層物により構成され、
前記混合エレメントは、複数の第１の貫通孔を有し、
前記翼本体において前記混合エレメントは、前記第１の貫通孔の一部又は全部が、隣接する混合エレメントの第１の貫通孔と重なり合うように配置され、且つ隣接する混合エレメントの第１の貫通孔との間で流体を流通可能に連通し、流体を混合エレメントの延在方向に分割するように配置されている撹拌翼。
【請求項５】
請求項４に記載の撹拌翼において、
前記混合エレメントは、前記第１の貫通孔より大きい第２の貫通孔を有し、
前記翼本体には、前記第２の貫通孔が積層方向に連通し、前記吸入口が形成されるとともに流体を翼本体内部に流入させるための中空部が形成されている撹拌翼。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の撹拌翼において、
前記翼本体は、固定手段により複数の混合エレメントが分解可能に積層状態に固定されている撹拌翼。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の撹拌翼において、
前記翼本体は、前記吸入口が上部と下部に設けられ、
前記翼本体の一方の吸入口には、他方の吸入口よりも流体の流入を制限する制限板が配設されている撹拌翼。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の撹拌翼が、撹拌槽内の流体中に配設されている撹拌装置。
【請求項９】
請求項８に記載の撹拌装置にいて、
前記回転軸を回転駆動する駆動部を備えた撹拌装置。
【請求項１０】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の撹拌翼、又は請求項８もしくは請求項９に記載の撹拌装置により流体を撹拌する撹拌方法であって、
前記撹拌翼の回転動作により、翼本体内部の流体を吐出口から翼本体外部に流出させることにより吸入口に吸引力を発生させ、翼本体外部の流体を吸入口から吸い込んで翼本体内部に流入させる撹拌方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の撹拌方法において、
液体中に粒子を含む流体の撹拌方法であり、
前記翼本体の下部の吸入口には、前記ノズルが吸引管となって配設され、
前記吸引管を通して翼本体下部の吸入口から前記粒子を巻き込みながら流体を吸い込む撹拌方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載の撹拌方法において、
液体中に気体を分散させる撹拌方法であり、
前記翼本体の上部の吸入口には、前記ノズルが気体導入管となって配設され、
前記気体導入管を通して翼本体上部の吸入口から前記気体を吸い込む撹拌方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の撹拌方法において、
前記気体導入管の側壁面には、空気孔が設けられ、
前記気体導入管の先端開口部と前記空気孔の両方から気体を吸い込む撹拌方法。
【請求項１４】
請求項１２又は１３に記載の撹拌方法において、
前記翼本体の上部の吸入口に接続された前記気体導入管は、該気体導入管内に挿通する前記回転軸の外周部に配設されたサポート部材により支持されている撹拌方法。
【請求項１５】
回転軸線を中心に回転する撹拌翼により液体中に粒子を含む流体の撹拌方法であって、
前記撹拌翼は、複数の混合エレメントを前記回転軸線方向に積層した積層物により構成され、且つ前記撹拌翼の上部に接続する回転軸により支持され、
前記混合エレメントは、複数の第１の貫通孔と、前記第１の貫通孔より大きい第２の貫通孔とを有し、
前記撹拌翼において前記混合エレメントは、前記第１の貫通孔の一部又は全部が、隣接する混合エレメントの第１の貫通孔と重なり合うように配置され、且つ隣接する混合エレメントの第１の貫通孔との間で流体を流通可能に連通し、流体を混合エレメントの延在方向に分割するように配置され、前記撹拌翼の外周部に開口する前記複数の第１の貫通孔により流体の吐出口が形成され、また、前記第２の貫通孔が積層方向に連通して撹拌翼の上面と下面に流体の吸入口が形成されるとともに翼本体内部に流体を流入させるための中空部が形成され、且つ前記撹拌翼の下面には下部の吸入口よりも小径の開口部を有する保持板が配設され、
前記撹拌翼の回転動作により、翼本体内部の流体を吐出口から翼本体外部に流出させることにより前記各吸入口に吸引力を発生させ、前記中空部内に下面の吸入口から前記粒子を巻き込みながら流体を吸い込み、前記中空部から粒子を含む流体を前記撹拌翼内部に流入させる撹拌方法。
【請求項１６】
回転軸線を中心に回転する撹拌翼により液体中に気体を分散させる撹拌方法であって、
前記撹拌翼は、複数の混合エレメントを前記回転軸線方向に積層した積層物により構成され、且つ前記撹拌翼の下部に接続する回転軸により支持され、
前記混合エレメントは、複数の第１の貫通孔と、前記第１の貫通孔より大きい第２の貫通孔とを有し、
前記撹拌翼において前記混合エレメントは、前記第１の貫通孔の一部又は全部が、隣接する混合エレメントの第１の貫通孔と重なり合うように配置され、且つ隣接する混合エレメントの第１の貫通孔との間で流体を流通可能に連通し、流体を混合エレメントの延在方向に分割するように配置され、前記撹拌翼の外周部に開口する前記複数の第１の貫通孔により流体の吐出口が形成され、また、前記第２の貫通孔が積層方向に連通して撹拌翼の上面と下面に流体の吸入口が形成されるとともに翼本体内部に流体を流入させるための中空部が形成され、
前記撹拌翼の回転動作により、翼本体内部の流体を吐出口から翼本体外部に流出させることにより前記各吸入口に吸引力を発生させ、前記中空部内に上面の吸入口から気体を吸い込み、前記中空部から液体と気体とを含む流体を前記撹拌翼内部に流入させる撹拌方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体を高度に撹拌することができる撹拌翼、撹拌装置、及び撹拌方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の撹拌装置として、例えば、特許文献１には、撹拌軸に、プロペラ状の撹拌翼と、この撹拌翼の下方に板状の補助翼とを設けた撹拌装置が開示されている。この撹拌装置では、補助翼は、１枚だけ設けるか、あるいは複数枚設ける場合は、少なくとも１枚の補助翼が、中心角を等角度の位置からずらして配置するか、他の補助翼よりも短く形成する等とすることにより、撹拌槽の底部に形成される低速領域が同じ領域に留まらず、撹拌槽の底部への被撹拌物の固着を抑制するというものである。
【０００３】
また、特許文献２には、軸部の下端に一体に設けた翼部を備え、翼部は、円盤状の支持部と、支持部の上面に十字状に形成した凸状の本体部とを有し、軸部から翼部にわたってガスを通す通気路が形成され、軸部には通気路にガスを供給するガス供給手段が接続され、凸状の本体部の上面にはガスを液体中に吹き出す複数の吹出口が形成された撹拌装置が開示されている。この撹拌装置では、凸状の本体部は、回転方向前方の面が、下方から上方にかけて回転方向後方に傾斜した傾斜面とすることにより、翼部を回転させた際の液体の流れを平滑とし、翼部に発生するせん断応力を低くすることができ、低せん断応力で気泡の均一分散を可能とするというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１４４７７１号公報
【特許文献２】特開２０１３−６３３６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１、２に記載する撹拌装置では、流体を撹拌する翼は流体を単にかき混ぜるだけであり、流体を高度に撹拌できるものではなかった。
【０００６】
また、特許文献１に記載された撹拌装置では、補助翼によって撹拌槽底部の低速領域の位置を中心部からずらすことができるものの、低速領域には粒子が集積し易く、また、板状の補助翼やプロペラ状の撹拌翼では低速領域に集積する粒子を液体中に巻き上げて高度に撹拌することが困難であった。
【０００７】
特許文献２に記載された撹拌装置では、液体中に本体部の吹出口からガスを吹き出すだけであり、液体中にガスを高度に撹拌することが困難であった。また、小径の複数の吹出口からガスを吹き出させるためのガス供給手段が必要であり、翼部を回転させる以外にガス供給手段におけるエネルギーが必要であり、装置のコストも高く付いてしまう。
【０００８】
本発明は、以上の事情に鑑みてなされたものであり、流体を高度に撹拌することができること、例えば、液体中への粒子の巻き上げや、液体中への気体の分散を促進することができる撹拌翼、撹拌装置、撹拌方法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】
本発明は、
回転軸と接続され、流体の吸入口及び吐出口を備える翼本体を有し、
前記翼本体の内部には、前記吸入口と前記吐出口を繋ぐ流路が設けられ、
前記吸入口は、前記回転軸の回転軸線上の位置又は回転軸線に近い位置に配置され、
前記吐出口は、前記吸入口よりも外側の位置に配置され、
前記吸入口には、流体を吸入するためのノズルが配設されている撹拌翼である。
【００１０】
上記構成より、撹拌翼を回転させると、回転の遠心力によって翼本体内部の流体が吐出口から外部へ勢いよく流出することにより、翼本体内部の流路から吸入口に吸引力を発生させる。そうすると、翼本体外部の流体は、翼本体の吸入口から翼本体内に強力に吸い込まれる。この場合、吸入口へのノズルの配設によって翼本体への流体の吸い込みを促進することができる。例えば、撹拌槽の底部に沈降した粒子をノズルによって巻き上げて吸入口から翼本体内に十分に吸い込むことができ、また、液面上の気体をノズルによって吸引して吸入口から翼本体内に十分に吸い込むことができる。また、撹拌翼の外周部の流体は、吐出口から勢いよく流出する流体と衝突することによって流れが乱され、吐出口から流出する流体とともに顕著に撹拌される。このようにして、所望の流体を吸入口から翼本体内に十分に吸い込ませ、翼本体内部の流路に流通させて吐出口から勢いよく流出させることにより、流体全体を激しく流動させることができる。従って、流体全体を高度に撹拌することができ、撹拌槽内等の流体全体を比較的短時間に撹拌することができる。
【００１１】
また、本発明は、前記撹拌翼が、撹拌槽内の流体中に配設されている撹拌装置とすることができる。
【００１２】
また、本発明は、前記撹拌翼、又は前記撹拌装置により流体を撹拌する撹拌方法であって、
前記撹拌翼の回転動作により、翼本体内部の流体を吐出口から翼本体外部に流出させることにより吸入口に吸引力を発生させ、外部の流体を吸入口から吸い込んで翼本体内部に流入させる撹拌方法とすることができる。
【００１３】
また、本発明は、回転軸線を中心に回転する撹拌翼により液体中に粒子を含む流体の撹拌方法として、
前記撹拌翼は、複数の混合エレメントを前記回転軸線方向に積層した積層物により構成され、且つ前記撹拌翼の上部に接続する回転軸により支持され、
前記混合エレメントは、複数の第１の貫通孔と、前記第１の貫通孔より大きい第２の貫通孔とを有し、
前記撹拌翼において前記混合エレメントは、前記第１の貫通孔の一部又は全部が、隣接する混合エレメントの第１の貫通孔と重なり合うように配置され、且つ隣接する混合エレメントの第１の貫通孔との間で流体を流通可能に連通し、流体を混合エレメントの延在方向に分割するように配置され、前記撹拌翼の外周部に開口する前記複数の第１の貫通孔により流体の吐出口が形成され、また、前記第２の貫通孔が積層方向に連通して撹拌翼の上面と下面に流体の吸入口が形成されるとともに翼本体内部に流体を流入させるための中空部が形成され、且つ前記撹拌翼の下面には下部の吸入口よりも小径の開口部を有する保持板が配設され、
前記撹拌翼の回転動作により、翼本体内部の流体を吐出口から翼本体外部に流出させることにより前記各吸入口に吸引力を発生させ、前記中空部内に下面の吸入口から前記粒子を巻き込みながら流体を吸い込み、前記中空部から粒子を含む流体を前記撹拌翼内部に流入させる撹拌方法とすることができる。
【００１４】
また、本発明は、回転軸線を中心に回転する撹拌翼により液体中に気体を分散させる撹拌方法として、
前記撹拌翼は、複数の混合エレメントを前記回転軸線方向に積層した積層物により構成され、且つ前記撹拌翼の下部に接続する回転軸により支持され、
前記混合エレメントは、複数の第１の貫通孔と、前記第１の貫通孔より大きい第２の貫通孔とを有し、
前記撹拌翼において前記混合エレメントは、前記第１の貫通孔の一部又は全部が、隣接する混合エレメントの第１の貫通孔と重なり合うように配置され、且つ隣接する混合エレメントの第１の貫通孔との間で流体を流通可能に連通し、流体を混合エレメントの延在方向に分割するように配置され、前記撹拌翼の外周部に開口する前記複数の第１の貫通孔により流体の吐出口が形成され、また、前記第２の貫通孔が積層方向に連通して撹拌翼の上面と下面に流体の吸入口が形成されるとともに翼本体内部に流体を流入させるための中空部が形成され、
前記撹拌翼の回転動作により、翼本体内部の流体を吐出口から翼本体外部に流出させることにより前記各吸入口に吸引力を発生させ、前記中空部内に上面の吸入口から気体を吸い込み、前記中空部から液体と気体とを含む流体を前記撹拌翼内部に流入させる撹拌方法とすることもできる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、所望の流体を吸入口から十分に吸い込み、翼本体内の流路に流通させて吐出口から流出させることにより、流体全体を高度に撹拌することができ、流体全体を比較的短時間に撹拌することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態１の撹拌翼を備える撹拌装置を示す断面模式図である。
【図２】実施形態１における翼本体内部の流体の流動状態を示す断面図（図２（ａ））及び平面図（図２（ｂ））である。
【図３】翼本体に取り付けられる軸ホルダー板（図３（ａ））及びノズル保持板（図３（ｂ））を示す平面図である。
【図４】翼本体を構成する混合エレメントを示す平面図である。
【図５】実施形態１の変形例１として、軸ホルダー板を示す平面図である。
【図６】実施形態１の変形例２として、吸引管を示す断面模式図である。
【図７】実施形態１の変形例３として、混合エレメントを構成する円環組材を示す斜視図である。
【図８】円環組材を構成する２つの円環材を示す平面図である。
【図９】実施形態１の変形例４として、一部材で構成した翼本体を備える撹拌翼を示す縦断面図（同図（ａ））及び横断面図（同図（ｂ））である。
【図１０】実施形態１の変形例５として、吸引管を有しない撹拌翼を示す断面模式図である。
【図１１】実施形態２の撹拌翼を備える撹拌装置を示す断面模式図である。
【図１２】実施形態２の変形例１として、気体導入管を示す断面図である。
【図１３】実施形態２の変形例２として、気体導入管を示す斜視図である。
【図１４】実施形態２の変形例３として、羽根部材を示す断面模式図である。
【図１５】実施形態２の変形例４として、気体導入管を有しない撹拌翼を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
なお、本明細書において、「積層方向」とは撹拌翼２の回転軸方向や上下方向等と同義であり、「延在方向」とは積層方向と交差する方向、混合エレメント２１の半径方向や周方向等と同義である。
【００１８】
（１）実施形態１
図１に示す撹拌装置１Ａは、流体Ａを収容する撹拌槽５と、この撹拌槽５内の流体Ａ中に配置される本実施形態１の撹拌翼２Ａとを備えている。撹拌装置１Ａは、例えば、液体中に粒子Ｂを含む流体Ａを撹拌するために使用することができる。
【００１９】
実施形態１の撹拌翼２Ａは、図２をも参照して、流体Ａの吸入口２０α1，２０α2及び吐出口２０βを有する翼本体２０により構成されている。翼本体２０は、略円筒形状を有し、上面と下面のそれぞれの中央部に吸入口２０α1，２０α2が設けられ、外周面に多数の吐出口２０βが設けられている。翼本体２０の内部には、吸入口２０αと吐出口２０βとを繋ぐ流体Ａの流路（２２）が設けられている。翼本体２０の下面の吸入口２０α2には、流体Ａを吸入するためのノズルとして筒状の吸引管６が接続されている。また、翼本体２０の上面の中心位置には、回転軸５１の下端が接続されている。回転軸５１の上端には、回転数を任意に制御可能な電動モータＭが接続されており、翼本体２０は、この回転軸５１の回転軸線回りを中心に回転することにより流体Ａを撹拌する。翼本体２０を回転させる動力源としては、上記電動モータ（駆動部）Ｍに限らず、回転運動を発揮するものから任意に選択することができる。
【００２０】
翼本体２０は、図２に示すように、略円板形状の混合エレメント２１（２１ａ，２１ｂ）を複数枚積層した積層物により構成されている。この積層物の上面には軸ホルダー板３が配設され、下面にはノズル保持板４が配設されている。図３に示すように、軸ホルダー板３及びノズル保持板４は、混合エレメント２１と略同一の外径を有する円板により形成されている。軸ホルダー板３は、中央部に回転軸５１の取付部３２を有し、この取付部３２の周囲には翼本体２０上部の吸入口２０α1を部分的に露出させるための扇形の小開口部３１が複数設けられている。ノズル保持板４は、中央部には翼本体２０下部の吸入口２０α2を全体的に露出させるための円形の開口部４１が設けられている。このノズル保持板４の開口部４１には、吸引管６が翼本体２０の下方に延びるように配設されている。
【００２１】
複数の混合エレメント２１、軸ホルダー板３、ノズル保持板４は、外周部の１８０度位置の２ヶ所にボルト孔２５を有し、ボルト孔２５を通してボルトｂ及びナットｎの固定手段により積層方向に密接するように固定されている（図２（ａ）参照）。これにより、複数の混合エレメント２１に分解可能に一体化された翼本体２０を容易に形成することができる。また、翼本体２０は、複数の混合エレメント２１を個々の混合エレメント２１に分解可能に構成することにより、各混合エレメント２１に残存した残留物や異物を除去する洗浄作業を容易に行うことができる。なお、複数の混合エレメント２１を一体化する構成としては、ボルトｂ及びナットｎに限らず、凹凸の嵌め合い構造等のような分解可能な取付構造としてもよい。
【００２２】
翼本体２０は、図４に示す２種類の混合エレメント２１ａ，２１ｂを交互に積層して構成されており、これら２種類の混合エレメント２１ａ，２１ｂは、それぞれ、厚さ方向に貫通する第１の貫通孔２２を複数有している。複数の第１の貫通孔２２は、略円板形状の混合エレメント２１の延在方向に延びる延在面に沿って設けられている。混合エレメント２１の中央部には、第１の貫通孔２２よりも開口面積が大きい第２の貫通孔２３を有している。第２の貫通孔２３は、略円形状に形成されており、混合エレメント２１が積層されることにより、翼本体２０には、各第２の貫通孔２３が連通した円筒状の中空部２４（図２参照）が形成される。この中空部２４の上端と下端の各開口が流体Ａの吸入口２０α1，２０α2を形成する。中空部２４の中心軸線は、撹拌翼２Ａの回転軸線と一致する。従って、吸入口２０α1，２０α2は、回転軸線上の位置に配置されている。なお、吸入口２０α1，２０α2は、軸ホルダー板３、ノズル保持板４の任意の位置に開口部を設け、この開口部により回転軸線と隣接する等の回転軸線に近い位置に配置させてもよい。また、吸入口２０αは、翼本体２０の上部と下部とに１つずつ設けることだけでなく、それぞれ複数設けるようにしてもよい。
【００２３】
また、第１の貫通孔２２は、平面視略矩形状に形成されており、第２の貫通孔２３の中心点を中心に同心円状に配設されている。第１の貫通孔２２の大きさは、混合エレメント２１の同一円周方向では略同じ大きさに形成され、混合エレメント２１の半径方向外側に向かうに従い大きくなるように形成されている。第１の貫通孔２２は、千鳥状に配置され、２種類の混合エレメント２１ａ，２１ｂでは、第１の貫通孔２２の配列パターン自体を異ならせている。一方の混合エレメント２１ａは、第１の貫通孔２２が第２の貫通孔２３の内周面では閉じられ、外周面では開放されているが、他方の混合エレメント２１ｂは、第１の貫通孔２２が第２の貫通孔２３の内周面では開放され、外周面では閉じられている。混合エレメント２１ａの外周面に開放された第１の貫通孔２２の各々が流体Ａの吐出口２０βを形成する（図２（ａ）参照）。従って、吐出口２０βは、中空部２４の上下の各吸入口２０α1，２０α2よりも回転軸線より外側の位置（例えば、回転軸線に直交する半径方向外側の位置）に配置されている。
【００２４】
翼本体２０において隣接する混合エレメント２１の各々の第１の貫通孔２２は、半径方向及び円周方向に部分的にずれて重なり合うように配置され、混合エレメント２１の積層方向及び延在方向に連通されている。換言すれば、混合エレメント２１の半径方向と円周方向とのそれぞれに延びる第１の貫通孔２２間の仕切壁が、隣接する混合エレメント２１相互間において位置を違えて配置されている。従って、翼本体２０内部は、流体Ａを隣接する混合エレメント２１の第１の貫通孔２２間に順次通り抜けさせて、混合エレメント２１の積層方向及び延在方向のそれぞれにおいて分割するように構成されている。このように、翼本体２０内部の複数の第１の貫通孔２２は、上下の吸入口２０α1，２０α2と外周面の複数の吐出口２０βとの間を繋ぐ複数の「流路」を形成する。
【００２５】
混合エレメント２１、軸ホルダー板３、ノズル保持板４は、金属で作製されたものであるが、ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ素系樹脂等の樹脂、セラミックで作製されたものでもよい。混合エレメント２１を樹脂製とすれば、樹脂成形により混合エレメント２１を容易に且つ安価に製造することができる。また、混合エレメント２１、軸ホルダー板３、ノズル保持板４がフッ素系樹脂以外の樹脂で作製されている場合は、コーティング等により表面層をフッ素系樹脂により形成してもよい。この場合、耐薬品性が向上し、化学薬品等の混合を行う分野にも好ましく使用することができる。
【００２６】
以上の構成より、電動モータＭにより撹拌翼２Ａを回転させると、回転の遠心力によって翼本体２０内部の流体Ａが吐出口２０βから外部へ勢いよく流出することにより、翼本体２０内部の流路から上下の吸入口２０α1，２０α2に大きな吸引力を発生させる。そうすると、翼本体２０外部の流体Ａは、翼本体２０の上下の各吸入口２０α1，２０α2から翼本体２０内に強力に吸い込まれる。この場合、翼本体２０下部の吸入口２０α2では、吸引管６によって撹拌槽５底部の流体Ａの吸い込みが促進される。従って、撹拌槽５の底部に沈降した粒子Ｂを吸引管６によって巻き上げて下部の吸入口２０α2から翼本体２０内に十分に吸い込むことができる（図１参照）。なお、翼本体２０の下部の吸入口２０α2の口径に対してノズル保持板４の開口部４１及び吸入管６を小径としてもよい。この場合、吸入管６による流体Ａの吸い込みの流速を上げることができる。
【００２７】
そして、翼本体２０の上下の各吸入口２０α1，２０α2から吸い込まれた流体Ａは、中空部２４内に流入し、翼本体２０の回転で発生する遠心力により、翼本体２０の各混合エレメント２１の第１の貫通孔２２から翼本体２０内部に流入する。翼本体２０内部に流入した流体Ａは、複数の流路となった複数の第１の貫通孔２２を通り抜けて内周部から外周部に向かって略放射状に流通し、この際、流体Ａは、混合エレメント２１の延在方向に分割され、また合流される（図２（ｂ）参照）。翼本体２０は、積層した複数の混合エレメント２１において積層方向に連通する各第１の貫通孔２２により積層方向にも流通させる複数の流路が形成されている。従って、翼本体２０内部の流体Ａは、各第１の貫通孔２２を通り抜ける際、混合エレメント２１の積層方向にも流通し、この際、流体Ａは、混合エレメント２１の積層方向にも分割され、また合流される（図２（ａ）参照）。このように、翼本体２０内部における流体Ａの流動は、混合エレメント２１の延在方向への平面的、すなわち二次元的な分割と合流が繰り返されるだけでなく、混合エレメント２１の積層方向にも広がりをもった三次元的に分割と合流が繰り返し行われる。この三次元的な流動により、流体Ａは、分割、合流等を繰り返して高度に混合される。
【００２８】
また、実施形態１の撹拌翼２Ａでは、翼本体２０中央部に上下の各吸入口２０α1，２０α2と連通する中空部２４を有し、この中空部２４の中心線は撹拌翼２Ａの回転軸線と一致している。それゆえ、中空部２４へ流体Ａが流入する際の流動抵抗は、非常に小さいので、撹拌翼２Ａの回転によって中空部２４の上下に開口する各吸入口２０α1，２０α2には強力な吸引力が発生する。最下位置の混合エレメント２１の各第１の貫通孔２２は、ノズル保持板４によって塞がれているので、翼本体２０下面の吸入口２０α2及び吸引管６には一層強力な吸引力が発生する。従って、撹拌槽５の底部に集積する粒子Ｂは、吸引管６によって巻き上げられて下部の吸入口２０α2から翼本体２０内に十分に吸い込まれる（図１参照）。翼本体２０内部に流入した粒子Ｂは、上述のように、翼本体２０の内周部から外周部に向かって複数の第１の貫通孔２２による各流路を流通することにより分割され液体中に高度に撹拌される。
【００２９】
このようにして、吸引管６を通して撹拌槽５底部に集積する粒子Ｂを巻き上げて液体とともに下部の吸入口２０α2から翼本体２０内に十分に吸い込ませ、また同時に、上部の吸入口２０α1からは撹拌翼２Ａ上部の流体Ａ（主に液体）を翼本体２０内に十分に吸い込ませ、そして、翼本体２０内に吸い込まれた流体Ａは、翼本体２０内部の流路に流通させて高度に混合して、翼本体２０外周部の複数の吐出口２０βから勢いよく流出させることにより、撹拌槽５内の流体Ａ全体を激しく流動させる。従って、撹拌槽５内の流体Ａ全体を高度に撹拌することができ、流体Ａ全体を比較的短時間に撹拌することができる。
【００３０】
（変形例１）
実施形態１では、軸ホルダー板３（図３（ａ）参照）は、上部の吸入口２０α1を部分的に開口させる小開口部３１を設けるが、変形例１では、図５に示すように、軸ホルダー板３Ａは、小開口部３１を設けない板材により構成し、上部の吸入口２０α1全体を塞いで上部の吸入口２０α1からの流体Ａの流入をゼロに制限している。これにより、翼本体２０内に吸い込まれる流体Ａは、すべて翼本体２０下部の吸入口２０α2から行われるようになるので、吸引管６からの流体Ａの吸込み流量が大幅に増加し、撹拌槽５底部の粒子Ｂの巻き上げ量を更に増加することができる。
なお、図３（ａ）に示す軸ホルダー板３に対して、所定の孔を設けた板材又は孔を設けない板材を流体Ａの流入を制限する制限板として重ね合わせて使用することができる。ここで、本発明において、制限板における流体Ａの流入を制限するという概念には、流体Ａの流入量をゼロに制限するだけでなく、所定の孔を設けて流体Ａの流入量を少なくするように制限する場合も含むものである。
【００３１】
（変形例２）
実施形態１では、吸引管６（図１参照）は、全長にわたって同一外径に形成されているが、変形例２では、図６に示すように、吸引管６Ａは、下端部（流体Ａを吸入する先端部分）がラッパ状に拡径された形状とするものである。これにより、撹拌槽５底部の粒子Ｂの吸い込み面積を広くすることができる。従って、撹拌槽５底部に沈降する粒子Ｂは、吸引管６Ａによって巻き上げられて翼本体２０内に吸い込ませ易くすることができる。
【００３２】
（変形例３）
実施形態１では、混合エレメント２１（図４参照）は、一部材の円板材により形成するが、変形例３では、図７、図８に示すように、外径の異なる２つの円環材７（７ａ，７ｂ）を重ね合わせた一組の円環組材７０により一単位の混合エレメント２１を形成するものである。  具体的に、円環材７は、図８を参照して、１つの環状仕切壁部７１と、複数の直線状仕切壁部７２とにより構成され、直線状仕切壁部７２が環状仕切壁部７１の内外に突出して半径方向に延びるように環状仕切壁部７１の周方向に沿って等間隔に配設されたものである。一単位の混合エレメント２１は、環状仕切壁部７１の外径の異なる２つの円環材７を重ね合わせて一組の円環組材７０とすることにより形成される。一組の円環組材７０により形成された混合エレメント２１は、周方向に並ぶ複数の第１の貫通孔２２と、小径の円環材７により形成される中央部の第２の貫通孔２３とを備えたものとなる（図８中の下図を参照）。そして、翼本体２０は、一組の円環組材７０を一単位の混合エレメント２１として複数個積層させ、１８０度位置の２箇所に設けるボルト孔２５にボルトｂを通してナットｎを締め付けて固定することにより形成される。
【００３３】
この翼本体２０によれば、第１の貫通孔２２が半径方向には１つしか存在しないので（図８中の下図を参照）、半径方向（混合エレメント２１の延在方向）に流動する流体Ａの流動抵抗を小さくすることができる。さらに、積層された直線状仕切壁部７２が羽根を形成するため、外周部に向かう激しい吐出流を発生させる。従って、翼本体２０の吐出口２０βからの流体Ａの流出流量が増加し、これに伴い、翼本体２０の吸入口２０α1，２０α2における吸引力が大きくなり、吸入口２０α1，２０α2からの流体Ａの流入流量を増加することができる。よって、吸引管６を通して、撹拌槽５底部の粒子Ｂの吸い込み量を増加させることができる。また、撹拌翼２による流体Ａ全体の流動量も増大する。よって、粒子Ｂと液体を含む流体Ａ全体を更に高度に撹拌することができる。また、円環材７は、環状仕切壁部７１と直線状仕切壁部７２とより構成された単純な形状であるから、製造が容易であり、翼本体２０を容易に且つ低コストに形成することができる。なお、混合エレメント２１として、第１の貫通孔２２が半径方向に１つしか存在しないものは、上記の円環組材７０で形成することだけでなく、一部材の板材で形成するようにしてもよい。
【００３４】
（変形例４）
実施形態１では、翼本体２０は、混合エレメント２１の積層物により構成するが、図９（ａ）（ｂ）に示すように、変形例４の翼本体２０ａは、回転軸線方向に貫通する筒状の中空部２４と中空部２４から周方向に放射状に広がる横貫通孔２２とにより流体の流路を形成した一部材とするものである。この一部材の翼本体２０ａは、３Ｄプリンターにより製造したり、塊の材料に穴加工して中空部２４及び横貫通孔２２を形成して製造したりすることができる。
【００３５】
（変形例５）
実施形態１の撹拌翼２Ａでは、翼本体２０の下部の吸入口２０α2に吸引管６を配設するが、変形例５の撹拌装置１Ａ−１における撹拌翼２Ａ−１では、図１０に示すように、下部の吸入口２０α2よりも保持板４Ａの開口部４１を小径とし、吸引管６を設けない構成とするものである。この場合、中空部２４の広い空間へ通じる開口部４１での流体Ａの流速を増加することができ、下部の吸入口２０α2から撹拌槽５の底部の粒子Ｂを巻き込んだ流体Ａの吸い込みを促進することができる。なお、本変形例５において、小径とした開口部４１と同径の吸引管６を保持板４Ａに設置しても良い。
【００３６】
（２）実施形態２
図１１に示す撹拌装置１Ｂは、流体Ａを収容する撹拌槽５と、この撹拌槽５内の流体Ａ中に配置される本実施形態２の撹拌翼２Ｂとを備えている。撹拌装置１Ｂは、例えば、液体中に気体（空気Ｃ）を分散させるために使用することができる。なお、気体として、空気Ｃ以外の気体であってもよい。
【００３７】
実施形態２の撹拌翼２Ｂでは、流体Ａを吸入するための筒状のノズルが気体導入管８となって翼本体２０の上面の吸入口２０α1に接続されている。すなわち、複数の混合エレメント２１の積層物の上面にノズル保持板４が配設され、このノズル保持板４の開口部４１に対して気体導入管８が翼本体２０の上方に延びるように配設されている。
【００３８】
また、回転軸５１は、気体導入管８内を挿通させて翼本体２０の下面の中心位置に回転軸５１の下端が接続されている。すなわち、複数の混合エレメント２１の積層物の下面に軸ホルダー板３が配設され、この軸ホルダー板３に対して気体導入管８内に挿通させた回転軸５１の下端が軸ホルダー板３の上面側から中央部の取付部３２に接続されている。実施形態２の撹拌翼２Ｂのその他の構成は、実施形態１の撹拌翼２Ａと同様の構成を備えている。
【００３９】
この実施形態２の撹拌翼２Ｂによれば、実施形態１と同様に、電動モータＭにより撹拌翼２Ｂを回転すると、回転の遠心力によって翼本体２０内部の流体Ａが吐出口２０βから外部へ勢いよく流出することにより、翼本体２０内部の流路から上下の吸入口２０α1，２０α2に大きな吸引力が発生する。この場合、翼本体２０上部の吸入口２０α1では、気体導入管８から液面上の空気Ｃを強力に吸い込んで翼本体２０内に十分に導入させることができる。従って、外部雰囲気よりも圧力の高い液体中に対して空気Ｃを十分に導入することができる。一方、翼本体２０下部の吸入口２０α2からは、撹拌槽５内の液体を強力に吸い込んで翼本体２０内に十分に流入させることができる。
【００４０】
そして、翼本体２０内部に流入した空気Ｃを含む気液の流体Ａは、実施形態１の場合と同様に、流路となった複数の第１の貫通孔２２を通り抜けて内周部から外周部に向かって流動する間に、混合エレメント２１の延在方向に分割、合流され、また同時に、混合エレメント２１の積層方向にも分割、合流され、高度に混合される。すなわち、翼本体２０内部に流入した空気Ｃは、分割により細分化（マイクロバブル等）され液体中に高度に分散される。
【００４１】
このようにして、気体導入管８を通して液面上の空気Ｃを上部の吸入口２０α1から翼本体２０内に十分に吸い込ませ、また同時に、下部の吸入口２０α2からは撹拌翼２Ｂ下部の液体を翼本体２０内に十分に吸い込ませ、そして、翼本体２０内に吸い込まれた気液の流体Ａは、翼本体２０内部の流路に流通させて高度に混合して、翼本体２０外周部の複数の吐出口２０βから勢いよく流出させることにより、撹拌槽５内の液体全体とともに空気Ｃを激しく流動させることができる。従って、撹拌槽５内の液体中に空気Ｃを高度に分散させることができる。さらに、空気Ｃの導入は、撹拌翼２Ｂの回転によって気体導入管８に吸引力を発生させることによるから、特許文献２のような空気Ｃを導入するためのガス供給手段を別に設ける必要がなく、このガス供給手段の空気圧送によるエネルギー消費もなく、撹拌に要するコストを低減することができる。
【００４２】
（変形例１）
実施形態２では、気体導入管８（図１１参照）は、下端部で翼本体２０の上部に接続するだけであるが、変形例１では、図１２（ａ）（ｂ）に示すように、気体導入管８Ａは、管８Ａ内の上部で回転軸５１の外周部に配設された十字状のサポート部材８１により支持するものである。これにより、撹拌翼２Ｂの回転時に、気体導入管８Ａは、上端部が円を描くように振動することが防止され、回転軸線上に真っ直ぐな姿勢を保持することができる。従って、気体導入管８Ａが振動して回転軸５１と接触して気体導入管８Ａや回転軸５１が破損することも防止される。なお、サポート部材８１を配設する高さ位置としては、撹拌翼２Ｂの回転停止時に撹拌槽５内の液体に浸かって異物を液中に混入させないためには液体の液面より上に配設することが好ましい。
【００４３】
（変形例２）
実施形態２では、気体導入管８（図１１参照）は、管の上端開口部からのみ空気Ｃを導入させるが、変形例２では、図１３に示すように、気体導入管８Ｂは、液面から露出する上部の側壁面に空気取り込み用の空気孔８３を設けるようにするものである。これにより、気体導入管８Ｂの上端開口部８ａと空気孔８３との両方から空気Ｃを取り込むことができ、翼本体２０内により多くの空気Ｃを導入し易くすることができる。また、気体導入管８Ｂの管径が小さいものや、図１２に示したように気体導入管８Ａ内にサポート部材８１を配設する場合でも、十分に空気Ｃを翼本体２０内に導入することができる。なお、気体導入管８Ｂ内にサポート部材８１（図１２参照）を配設する場合、気体導入管８Ｂに設ける空気孔８３の位置は、サポート部材８１より上側か下側の一方又は両方に設けてもよいが、サポート部材８１より下側に設ける方が好ましい。サポート部材８１より下側に空気孔８３を設けることによりサポート部材８１による空気抵抗を受けないようにして空気孔８３から空気Ｃを気体導入管８Ｂ内に導入することができる。
【００４４】
（変形例３）
変形例３の撹拌装置１Ｃでは、図１４に示すように、撹拌翼２Ｃは、更に、板状の羽根部材２６を設けるものである。羽根部材２６は、翼本体２０の外周部において周方向に等間隔に複数枚（例えば、６枚）設ける。各羽根部材２６は、板面が撹拌翼２Ｃの回転方向を向くように配設される。この場合、各羽根部材２６は、板面の延在する方向が回転軸５１の回転軸線に対して一致するように垂直に配置されるが、回転軸線に対して所定の傾斜角度を有して配置するようにしてもよい。このような羽根部材２６を設けることにより、撹拌翼２Ｃの外周部の流体Ａを激しくかき乱すことができ、流体Ａ全体を更に高度に撹拌することができる。
【００４５】
なお、変形例３において、撹拌翼２Ｃは、板状の羽根部材２６を翼本体２０の内周部に設けても良い。羽根部材２６を内周部に設けることにより、羽根部材２６の裏面に発生する強い吸い込み流れにより、撹拌翼２Ｃへの流体Ａの吸い込み流量を増加させることができる。さらに、羽根部材２６を、撹拌翼２Ｃの外周部及び内周部の両方に設けても良い。
【００４６】
（変形例４）
実施形態２の撹拌翼２Ｂ（図１１参照）では、翼本体２０の上面の吸入口２０α1に気体導入管８を配設するが、変形例４の撹拌装置１Ｄでは、図１５に示すように、撹拌翼２Ｄは、気体導入管８を設けない構成とするものである。この状態で、撹拌翼２Ｄの回転動作により、翼本体２０内部の流体Ａを吐出口２０βから翼本体２０外部に流出させることにより上下の各吸入口２０α1，２０α2に吸引力が発生し、中空部２４内に下面の吸入口２０α2から液体を吸入させるとともに上面の吸入口２０α1から空気Ｃを吸い込ませ、中空部２４から液体と空気Ｃとを含む流体Ａを撹拌翼２Ｄ内部に流入させる。なお、図１５のように撹拌翼２Ｄの回転時に流体Ａの液面が逆三角形状となり、上面の吸入口２０α1内で液面が下がって凹んだ状態となる場合、この上面の吸入口２０α1からは空気Ｃだけでなく翼本体２０上部の液体も吸い込まれる。これにより、実施形態２と同様の作用を発揮し、撹拌槽５内の液体中に空気Ｃを多く分散させることができる。
【００４７】
なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内で任意に変更を施すことが可能である。
例えば、実施形態１における撹拌翼２Ａにおいては、実施形態２の変形例３で説明したように、翼本体２０の外周部及び／又は内周部に板状の羽根部材２６を設けるようにしてもよい。
また、実施形態１において、粒子Ｂの比重が液体の比重よりも小さく流体Ａの上層で浮遊し易いような場合は、浮遊する粒子Ｂを吸い込みやすくするために、吸引管６を翼本体２０の上面側の吸入口２０α1に接続して翼本体２０の上方へ延ばすようにしてもよい。この場合、上部に接続する吸引管６は、流体Ａ中に配設させ、吸引管６の先端部を流体Ａの上層に配設させる。
また、実施形態２における翼本体２０においては、実施形態１の変形例３で説明したように、一組の円環組材７０により一単位の混合エレメント２１を形成するものを用いてもよい。
また、実施形態２における翼本体２０においても、実施形態１の変形例４に説明した翼本体２０ａのように、回転軸線方向に貫通する筒状の中空部２４と中空部２４から周方向に放射状に広がる横貫通孔２２とにより流体の流路を形成した一部材で構成してもよい。
また、各実施形態や変形例において、撹拌槽５の内周面には、上下方向（鉛直方向）に延びる邪魔板が複数枚配設されていてもよく、例えば、４枚の邪魔板が９０度位置に配設されるようにしても良い。
【符号の説明】
【００４８】
１  撹拌装置
２  撹拌翼
３  軸ホルダー板
４  ノズル保持板
５  撹拌槽
６  吸引管（ノズル）
７  円環材
８  気体導入管（ノズル）
２０α1（２０α）  上部の吸入口
２０α2（２０α）  下部の吸入口
２０β  吐出口
２０  翼本体
２１  混合エレメント
２２  第１の貫通孔
２３  第２の貫通孔
２４  中空部
２５  ボルト孔
２６  羽根部材
３１  小開口部
３２  取付部
４１  開口部
５１  回転軸
７０  円環組材
７１  環状仕切壁部
７２  直線状仕切壁部
８１  サポート部材
８３  空気孔
ｂ  ボルト
ｎ  ナット
Ａ  流体
Ｂ  粒子
Ｃ  空気
Ｍ  電動モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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