(57)【要約】【課題】流体や粉体を撹拌混合でき且つケーシングの内部空間の密閉性を向上できる撹拌混合装置を提供すること。【解決手段】撹拌混合装置１０は、内部に流路２１を有するケーシング２０と、このケーシング２０内部に配置された軸部３１及びこの軸部３１の周囲に設けられた撹拌羽根３２を有する撹拌体３０と、を備える。撹拌体３０には円板状の板磁石３３が固着されており、撹拌混合装置１０は、板磁石３３に磁場の印加をするステータ４０と、このステータ４０の段部４１ａ〜４１ｃに電流を供給する電源５１と、を更に備える。軸部３１は、全体がケーシング２０内部に格納され、電源からの電流が段部４１ａ〜４１ｃに順次供給されると、磁場の変化に伴って撹拌体３０がケーシング２０内部を運動する。【選択図】図１
2008229454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に流路を有するケーシングと、このケーシング内部に配置され軸方向に往復運動可能な軸部及びこの軸部の周囲に設けられた撹拌羽根を有する撹拌体と、を備える撹拌混合装置であって、
前記撹拌体には、永久磁石で形成された有磁部が固着されており、
前記撹拌混合装置は、前記有磁部に対して磁場の印加をするとともに、この磁場の変化をさせる磁場誘導手段を更に備え、
前記軸部は、全体が前記ケーシング内部に格納され、
前記磁場誘導手段による磁場の変化に伴って前記撹拌体が前記ケーシング内部を運動する撹拌混合装置。
【請求項２】
請求項１記載の撹拌混合装置において、
前記磁場誘導手段による磁場の変化は、前記有磁部を前記撹拌体の軸方向に振動させるものである撹拌混合装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の撹拌混合装置において、
前記ケーシングは、磁場を透過させる無磁性部材で形成され、
前記磁場誘導手段は、前記ケーシングの外部に配置された撹拌混合装置。
【請求項４】
請求項１から３いずれか記載の撹拌混合装置において、
前記撹拌体の運動を所定領域に限定する運動限定手段を更に備える撹拌混合装置。
【請求項５】
請求項４記載の撹拌混合装置において、
前記運動限定手段は、前記有磁部の前記永久磁石と同極同士が対向するように配置された永久磁石で形成された磁気的限定手段を備える撹拌混合装置。
【請求項６】
請求項５記載の撹拌混合装置において、
前記磁気的限定手段は、前記有磁部を前記撹拌体の軸方向に共振させるものである撹拌混合装置。
【請求項７】
請求項１から６いずれか記載の撹拌混合装置において、
前記撹拌体が所定領域を運動するように、前記磁場誘導手段を制御する領域調整手段を更に備える撹拌混合装置。
【請求項８】
請求項７記載の撹拌混合装置において、
前記磁場誘導手段は、前記ケーシングを介して前記有磁部と対向配置されたステータを有し、このステータは、前記有磁部に向かって突出し且つ前記撹拌体の軸方向に沿って配置された複数の段部を有し、これら段部の各々には、電源に電気的に接続及び遮断可能に連通された電線が巻回され、
前記段部同士の間隔は、前記有磁部同士の間隔と異なり、
前記領域調整手段は、互いに隣り合う複数個の前記段部を往復単位とし、前記電源に電気的に接続される前記電線を順次切り換え、この電線が巻回され電磁石化される段部を、各往復単位の中で往復させる印加往復手段を備える撹拌混合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体又は粉体を撹拌し混合する撹拌混合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ケーシング外部に配置された振動モータに連結された撹拌体を、ケーシング内部で上下振動させることで、流体や粉体の撹拌混合を行う装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１５は、このような従来例に係る撹拌混合装置９０の概略構成を示した図である。
撹拌混合装置９０は、内部に流路を有するケーシング９１を有し、このケーシング９１の内部には撹拌体９５が配置されている。この撹拌体９５の振動軸９３の周囲には螺旋状の撹拌羽根９４が設けられている。
【０００４】
また、ケーシング９１の上壁には振動軸９３が嵌合可能な嵌合孔９６が形成されており、この嵌合孔９６を介して、振動軸９３がケーシング９１外部へと延出している。そして、振動軸９３は、ケーシング９１外部に配置された振動モータ９２に連結されている。
【０００５】
このような撹拌混合装置９０によれば、振動軸９３を振動モータ９２に連結したので、振動モータ９２を駆動すると、振動軸９３の振動に伴って、撹拌体９５がケーシング９１内で上下動し、流体や粉体を撹拌混合できる。
【特許文献１】特開平１０−３２８５４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述した撹拌混合装置によれば、ケーシングに嵌合孔を形成したので、この嵌合孔を完全には閉塞しきれずに、ケーシングの内部空間の密閉性が不充分となる場合があった。
【０００７】
これにより、撹拌混合された流体や粉体がケーシング外部へと漏出したり、外部環境からの汚染物質が侵入したりといった問題が発生するおそれがある。
【０００８】
本発明は、以上のような問題に鑑みてなされたものであり、流体や粉体を撹拌混合でき且つケーシングの内部空間の密閉性を向上できる撹拌混合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】
本発明者らは、撹拌体に有磁部を設け、この有磁部を磁場の変化で移動させることで、振動軸をケーシング外部の振動源へと連結することなく、撹拌体をケーシング内部で運動させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
（１）  内部に流路を有するケーシングと、このケーシング内部に配置され軸方向に往復運動可能な軸部及びこの軸部の周囲に設けられた撹拌羽根を有する撹拌体と、を備える撹拌混合装置であって、前記撹拌体には、有磁性部材で形成された有磁部が固着されており、前記撹拌混合装置は、前記有磁部に対して磁場の印加をするとともに、この磁場の変化をさせる磁場誘導手段を更に備え、前記軸部は、全体が前記ケーシング内部に格納され、前記磁場誘導手段による磁場の変化に伴って前記撹拌体が前記ケーシング内部を運動する撹拌混合装置。
【００１１】
（１）の発明によれば、撹拌体が磁場誘導手段による磁場の変化に伴ってケーシング内部を運動するので、これにつれて、撹拌体の撹拌羽根もケーシング内部を運動する。このため、ケーシング内部で流体や粉体の渦流が発生され、流体や粉体を撹拌混合できる。
【００１２】
しかも、磁場誘導手段により撹拌体を運動させるので、軸部をケーシング外部へと延出させて、ケーシング外部に配置された振動源に連結する必要がなく、軸部の全体をケーシング内部に格納できる。これにより、ケーシングの壁に嵌合孔を形成する必要がないので、ケーシングの内部空間の密閉性を向上できる。
【００１３】
「磁場の変化」の形式は、撹拌体を移動可能である限りにおいて、特に限定されないが、例えば、磁場の位置、強度、方向等を変化させてよい。
【００１４】
（２）  （１）記載の撹拌混合装置において、前記磁場誘導手段による磁場の変化は、前記有磁部を前記撹拌体の軸方向に振動させるものである撹拌混合装置。
【００１５】
（２）の発明によれば、有磁部が撹拌体の軸方向に振動されるので、有磁部が固着された撹拌体の撹拌羽根も軸方向にケーシング内部を運動する。このため、ケーシング内部で流体や粉体の強力な渦流が発生されるから、流体や粉体を均一且つ迅速に撹拌混合できる。
【００１６】
（３）  （１）又は（２）記載の撹拌混合装置において、前記ケーシングは、磁場を透過させる無磁性部材で形成され、前記磁場誘導手段は、前記ケーシングの外部に配置された撹拌混合装置。
【００１７】
ケーシング内部では、撹拌体の運動により流体や粉体の渦流が発生するため、ケーシング内部に配置された構成要素の消耗が懸念される。そこで、（３）の発明によれば、磁場誘導手段をケーシング外部に配置したので、磁場誘導手段の消耗を抑制できる。
【００１８】
しかも、ケーシングを無磁性部材で形成したので、ケーシング外部の磁場誘導手段により生成された磁場が、ケーシングを透過し、内部の有磁部に印加される。よって、この磁場を磁場誘導手段により変化させることで、有磁部を運動させることができ、更に、運動の方向をケーシングの軸方向に設定することで、流体や粉体を撹拌混合できる。
【００１９】
（４）  （１）から（３）いずれか記載の撹拌混合装置において、前記撹拌体の運動を所定領域に限定する運動限定手段を更に備える撹拌混合装置。
【００２０】
（４）の発明によれば、運動限定手段を設けたので、撹拌体の運動が所定領域に限定される。このため、移動する撹拌体がケーシング内壁に接近するのが妨害されるため、衝突を予防でき、消耗や不具合の発生を抑制できる。
【００２１】
（５）  （４）記載の撹拌混合装置において、前記運動限定手段は、前記有磁部の前記永久磁石と同極同士が対向するように配置された永久磁石で形成された磁気的限定手段を備える撹拌混合装置。
【００２２】
（５）の発明によれば、磁気的限定手段を設けたので、有磁部が接近すると、同極同士が反発して、接近を阻害する。これにより、移動する撹拌体がケーシング内壁に接近するのが妨害されるため、衝突を予防でき、消耗や不具合の発生を抑制できる。
【００２３】
なお、運動限定手段は、接近を阻害するように付勢する部材である限りにおいて限定されず、磁気的限定手段の他、バネ部材であってもよい。しかし、磁気的限定手段は、永久磁石で形成されているので、運動を限定する作用の消耗を抑制できる点でより好ましい。
【００２４】
（６）  （５）記載の撹拌混合装置において、前記磁気的限定手段は、前記有磁部を前記撹拌体の軸方向に共振させるものである撹拌混合装置。
【００２５】
（６）の発明によれば、撹拌体が軸方向に共振するので、撹拌体の運動速度が上昇し、流体や粉体の混合撹拌効率をより向上できる。
【００２６】
（７）  （１）から（６）いずれか記載の撹拌混合装置において、前記撹拌体が所定領域を運動するように、前記磁場誘導手段を制御する領域調整手段を更に備える撹拌混合装置。
【００２７】
（７）の発明によれば、領域調整手段を設けたので、磁場誘導手段が制御されて撹拌体が所定領域を運動し、これにつれて、撹拌体の撹拌羽根も所定領域を運動する。このため、所定領域を適宜設定することで、流体や粉体が撹拌混合される程度を調節できる。
【００２８】
ここで、「所定領域」は、流体や粉体を所望の程度に撹拌混合できるよう、撹拌体が運動する必要がある領域を指す。即ち、要求される撹拌混合の程度に応じ、流体や粉体の組成、量及び粘度、並びに、撹拌体及びケーシングの形状等を考慮して、適宜設定されてよい。なお、「所定領域」を狭く設定しすぎると、一般に撹拌混合の程度が不充分となる一方、広く設定しすぎると、移動する撹拌体がケーシング内壁に衝突することで、消耗や不具合が生じる場合がある点を考慮することが好ましい。
【００２９】
（８）  （７）記載の撹拌混合装置において、前記磁場誘導手段は、前記ケーシングを介して前記有磁部と対向配置されたステータを有し、このステータは、前記有磁部に向かって突出し且つ前記撹拌体の軸方向に沿って配置された複数の段部を有し、これら段部の各々には、電源に電気的に接続及び遮断可能に連通された電線が巻回され、前記段部同士の間隔は、前記有磁部同士の間隔と異なり、前記領域調整手段は、互いに隣り合う複数個の前記段部を往復単位とし、前記電源に電気的に接続される前記電線を順次切り換え、この電線が巻回され電磁石化される段部を、各往復単位の中で往復させる印加往復手段を備える撹拌混合装置。
【００３０】
（８）の発明によれば、電磁石化した段部が有磁部を引き寄せ又は遠ざけ、これに伴って、有磁部が運動する。ここで、印加往復手段が電磁石化する段部を往復単位の中で往復させるので、往復単位の幅を適宜設定することで、有磁部及びこの有磁部が固着された撹拌体が運動する範囲が所定領域に調節される。
このように、電源に電気的に接続される電線を順次切り換えるだけで、撹拌体が運動する範囲を調節できるため、構造を簡素化できる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、撹拌体が磁場誘導手段による磁場の変化に伴ってケーシング内部を運動するので、これにつれて、撹拌体の撹拌羽根もケーシング内部を運動する。このため、ケーシング内部で流体や粉体の渦流が発生されるから、流体や粉体を撹拌混合できる。
【００３２】
しかも、磁場誘導手段により撹拌体を運動させるので、軸部をケーシング外部へと延出させて、ケーシング外部に配置された振動源に連結する必要がなく、軸部の全体をケーシング内部に格納できる。これにより、ケーシングの壁に嵌合孔を形成する必要がないので、ケーシングの内部空間の密閉性を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、第１実施形態以外の各実施形態の説明において、第１実施形態と共通するものについては、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００３４】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る撹拌混合装置１０の概略構成図である。図２は、撹拌体３０を構成する撹拌羽根３２の形状を示す要部拡大図である。図３は、軸部３１及び軸受２５の拡大分解斜視図である。図４は、撹拌混合装置１０のブロック図である。
【００３５】
図１に示されるように、本実施形態に係る撹拌混合装置１０は、内部に流路２１を有するケーシング２０と、このケーシング２０の内部に配置された撹拌体３０と、ケーシング２０の外部に配置されたステータ４０と、このステータ４０に接続された磁場変化部５０と、を備える。これらステータ４０及び磁場変化部５０は、磁場誘導手段を構成する。
【００３６】
［ケーシング］
ケーシング２０は、無磁性部材（例えば、オーステナイト系ステンレス  ＳＵＳ３０４等）で形成された筒状体であり、内部空間が仕切り板２２により仕切られることで、複数の撹拌室２３ａ〜２３ｄ及び振動室２４が形成されている。また、仕切り板２２の中央には挿通孔２２１が形成されるとともに、ケーシング２０の上下壁の中央には軸受２５ａ、２５ｂがそれぞれ設けられている。
【００３７】
また、撹拌室２３ａには導入口２６が形成され、この導入口２６を介して、導入口２６に連通する供給路２６１から供給された流体が導入される。一方、撹拌室２３ｄにはフィルタ２３１が設けられており、このフィルタ２３１で流体はろ過され、未溶解物又は未溶融物が除去される。また、撹拌室２３ｄには、フィルタ２３１によって被覆された排出口２３２も設けられており、フィルタ２３１でろ過された流体は排出口２３２から排出される。
【００３８】
ここで、導入される流体は、液体、気体、超臨界液体等あらゆるものであってよい。なお、本実施形態では、流体が導入される構成としたが、これに限られず、粉体であってもよい。
【００３９】
図４に示されるように、ケーシング２０には、撹拌体３０の位置を検出する位置検出部６２と、撹拌体３０の移動時間を計測する計時部６３が設けられている。これら位置検出部６２及び計時部６３は、後述する制御部６１に接続されている。
【００４０】
［撹拌体］
撹拌体３０は、棒状の軸部３１を有し、この軸部３１の周囲には、螺旋状の撹拌羽根３２（螺旋羽根）と、有磁部を形成する円板状の板磁石３３が設けられている。これら板磁石３３は、撹拌体３０に固着された永久磁石である。図４に示されるように、本実施形態では、板磁石３３は９個設けられ、互いに間隔ｈ２を空けて配置されている。なお、説明の便宜上、図４の上側から順に、板磁石３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、３３ａとする。
【００４１】
また、軸部３１は、挿通孔２２１に挿通されるとともに、上下端が軸受２５ａ、２５ｂに摺動可能に支持されている。これにより、撹拌羽根３２は撹拌室２３ａ〜２３ｃの各々に配置され、板磁石３３は振動室２４に配置され、軸部３１はケーシングの軸方向に往復運動可能となっている。
【００４２】
図２に示されるように、撹拌羽根３２には、流体が流通可能な流通孔３２１が複数形成されており、これら流通孔３２１は、互いに重ならない位置に形成されている。
【００４３】
軸部３１の周囲には、板状の板磁石３３が設けられている。この板磁石３３は、振動室２４に配置され、本実施形態ではＳ極がステータ４０側に位置している。
【００４４】
一方、撹拌体３０を構成する軸部３１及び撹拌羽根３２は、磁性を有しない無磁性部材で形成されている。これにより、磁場変化部５０による撹拌体３０の移動は、板磁石３３の移動に依存することになる。
【００４５】
図３に示されるように、軸部３１は、略円柱状の軸本体部３１１の外周の四方から、凸部３１２が突出した構成を備える。一方、軸受２５ａ及び２５ｂには、軸部３１の断面と略同じ形状の嵌合穴２５３が形成されている。具体的には、軸受２５ａ及び２５ｂの各々は、筒状の軸受本体部２５１の内壁の四方に設けられ、凸部３１２に対応する凹部２５２を有する。これにより、軸部３１は、軸受２５ａ及び２５ｂに対して、摺動可能且つ回転不能に支持されている。このため、軸部３１の周囲に設けられた板磁石３３は、Ｓ極が、常にステータ４０側に位置するように、配置されることとなる。即ち、凸部３１２及び凹部２５２は、軸部３１の回転を抑制する回転抑制手段を構成する。
【００４６】
［ステータ］
振動室２４の外部にはステータ４０が配置され、このステータ４０は、ケーシング２０を介して板磁石３３に対向している。また、ステータ４０は、有磁部に向かって突出する７個の段部４１を有し、これら段部４１は、撹拌体３０の軸方向に沿って配置されている。段部４１の各々には電線４２が巻回され、これら電線４２は、電源５１に電気的に接続及び遮断可能に連通されている。
【００４７】
図４に示されるように、段部４１は７個で構成され、互いに間隔ｈ１を空けて配置されている。段部４１は、互いに隣り合う３個を往復単位とし、各往復単位には、図４の上側から順に段部４１ａ、４１ｂ、４１ｃが属する。
【００４８】
なお、本実施形態では、各往復単位を３個の段部４１ａ、４１ｂ、４１ｃで構成したが、これに限られず、撹拌体３０が往復運動することを意図する幅にあわせて、適宜の個数で構成すればよい。換言すれば、撹拌体３０の往復運動の幅を種々変更できる点で、ステータ４０は段部４１を少なくとも３個備えていることが好ましいことになる。
【００４９】
間隔ｈ１と間隔ｈ２とは互いに異なっており、例えば間隔ｈ１が２０ｍｍ、間隔ｈ２が１５ｍｍである。これにより、板磁石３３のいずれかが段部４１と正対したときに、他の板磁石３３は段部４１のいずれとも正対しないことになる。
【００５０】
［磁場変化部］
磁場変化部５０は、電源５１と、変圧部５２と、切換部５３と、を備える。電源５１から供給される電流は、変圧部５２で変圧される。そして、電線４２ａ〜４２ｃのうち、切換部５３で電気的に接続された電線へと流通される。
【００５１】
なお、変圧部５２としては、例えば、公知のインバータ等が使用できる。また、本実施形態では、電源５１から変圧部５２を経て切換部５３へと電流が流れる構成としたが、電源５１から切換部５３を経て変圧部５２へと電流が流れる構成としてもよい。
【００５２】
変圧部５２によって、電流の電圧（例えば、実効電圧）が増加されると、ステータ４０から板磁石３３に印加される磁場が強くなるため、板磁石３３の移動速度が上昇する一方、低下されると、ステータ４０から板磁石３３に印加される磁場が弱くなるため、板磁石３３の移動速度が下降する。
【００５３】
切換部５３は、電線４２ａ〜４２ｃの中から１つを選択し、電源５１と電気的に接続する。ここで、例えば、電線４２ａを選択した場合、３個の電線４２ａのすべてが電源５１へと接続される。
【００５４】
このような撹拌混合装置１０の動作を、図５を参照しながら説明する。
【００５５】
まず、供給路２６１から供給された流体が導入口２６を介して撹拌室２３ａに導入される。
【００５６】
ここで、切換部５３が、電源５１から電線４２ａへと電流を供給する。すると、電線４２ａが巻かれている向きに依存して、段部４１ａの一端側がＮ極、他端側がＳ極となる。本実施形態では、図５に示されるように、段部４１ａの先端側がＮ極となり、基端側がＳ極となっている。これにより、板磁石３３ａの各々は段部４１ａと正対するとともに、板磁石３３ｂ〜３３ｄの各々は段部４１のいずれとも正対していない。
【００５７】
続いて、図６に示されるように、切換部５３が、電線４２ａへの電流の供給を停止するとともに、電線４２ａへの電流の供給を開始する。すると、段部４１ｂの先端側がＮ極となり、基端側がＳ極となる。これにより、板磁石３３ｂの各々が段部４１ｂへと引き寄せられて正対し、その過程で、撹拌体３０がその軸方向（図６における下方向）へと運動させられる。このとき、板磁石３３ａ、３３ｃ、３３ｄの各々は段部４１のいずれとも正対していない。
【００５８】
次に、図７に示されるように、切換部５３が、電線４２ｂへの電流の供給を停止するとともに、電線４２ｃへの電流の供給を開始する。すると、段部４１ｃの先端側がＮ極となり、基端側がＳ極となる。これにより、板磁石３３ｃの各々が段部４１ｃへと引き寄せられて正対し、その過程で、撹拌体３０がその軸方向（図７における下方向）へと運動させられる。このとき、板磁石３３ａ、３３ｂ、３３ｄの各々は段部４１のいずれとも正対していない。
【００５９】
この動作を逆の順序で行う、即ち、電線４２ｃ、４２ｂ、４２ａへと電流を順次供給することで、撹拌体３０が反対方向（図４〜図７における上方向）へと運動させられる。
【００６０】
以上の動作を反復することで、板磁石３３が、段部４１ａ〜４１ｃの幅（即ち、ｈ１の２倍）で振動室２４内を往復運動する。これにつれて撹拌体３０の撹拌羽根３２がケーシング２０内を往復運動することで、流体に渦流が発生して、流体が撹拌混合される。
【００６１】
このようにして、流体は、流通孔３２１を通過しながら、撹拌混合され、撹拌室２３ｂ、２３ｃへと順次移動した後、撹拌室２３ｄへと流れる。撹拌室２３ｄへ流れた流体は、フィルタ２３１でろ過され、未溶解物又は未溶融物が除去された後、供給路２６１を介して排出される。
【００６２】
［制御装置］
本実施形態に係る撹拌混合装置１０は、任意の構成要素として、制御装置６０を更に備える。
【００６３】
図８は、制御装置６０のブロック図である。図８に示されるように、制御装置６０は、制御部６１と、位置検出部６２と、計時部６３と、を備える。
【００６４】
位置検出部６２は、撹拌体３０の位置を検出し、制御部６１へ送信する。ここで、位置検出部６２は、例えば、撹拌体３０の定点の初期位置と、ある時点における撹拌体３０の定点の位置と、の間の距離を連続的に検出することで、撹拌体３０の位置を検出する。一方、計時部６３は、撹拌体３０の移動時間を計測し、制御部６１へ送信する。
【００６５】
制御部６１は、移動領域特定手段としての移動領域特定部６１１と、移動速度算出手段としての移動速度算出部６１２と、領域調整手段としての領域調整部６１３と、速度調整手段としての速度調整部６１４と、を有する。
【００６６】
移動領域特定部６１１は、位置検出部６２で検出された撹拌体３０の位置に基づいて、撹拌体３０の移動領域を特定する。例えば、撹拌体３０の定点の初期位置と、ある時点における撹拌体３０の定点の位置と、の間の最大距離決定し、この最大距離以下の距離だけ初期位置から離れた位置の集合を、撹拌体３０の移動領域として特定する。
【００６７】
領域調整部６１３は、移動領域特定部６１１で特定された移動領域に基づいて、撹拌体３０が所定領域を往復運動するように、ステータ４０及び磁場変化部５０を制御する。具体的には、予め設定された設定領域（所定領域の一例）に比べて、撹拌体３０の移動領域が広い又は狭い場合には、変圧部５２に電圧を変化させる且つ／又は切換部５３に切換速度を変化させて、板磁石３３の移動領域を調整することを通じて、撹拌体３０の移動領域を設定領域に適合させる。
【００６８】
移動速度算出部６１２は、位置検出部６２で検出された撹拌体３０の位置及び計時部６３で検出された移動時間に基づいて、板磁石３３の移動速度を算出する。具体的には、連続的に検出される撹拌体３０の位置に基づいて、撹拌体３０の移動距離を算出し、この移動距離を移動時間で除すことで、撹拌体３０の移動速度を算出する。
【００６９】
速度調整部６１４は、移動速度算出部６１２で算出された移動速度に基づいて、板磁石３３が所定速度で往復運動するように、磁場変化部５０を制御する。具体的には、予め設定された設定速度（所定速度の一例）に比べて、移動速度が高い又は低い場合には、変圧部５２に電圧を変化させて、板磁石３３の移動速度を調整することを通じて、撹拌体３０の移動速度を設定速度に適合させる。
【００７０】
ここで、「所定速度」は、流体や粉体を所望の程度に撹拌混合できるよう、撹拌体が移動する必要がある速度を指す。即ち、要求される撹拌混合の程度に応じ、流体や粉体の組成、量及び粘度、並びに、撹拌体及びケーシングの形状等を考慮して、適宜設定されてよい。なお、「所定速度」を低く設定しすぎると、一般に撹拌混合の程度が不充分となる一方、高く設定しすぎると、装置の稼動コストが嵩むとともに、流体や粉体が変質するおそれがある点を考慮することが好ましい。
【００７１】
図９は、制御装置６０のメインフローチャートである。この図９に基づいて、以上の制御装置６０の動作を説明する。
【００７２】
まず、位置検出部６２が撹拌体３０の位置を検出し（ＳＴ１）、検出された撹拌体３０の位置に基づいて、移動領域特定部６１１が撹拌体３０の移動領域を特定する（ＳＴ２）。続いて、領域調整部６１３は、撹拌体３０の移動領域の調整を行う（ＳＴ３）。ＳＴ３の具体的手順について、図１０を参照しながら説明する。
【００７３】
まず、領域調整部６１３は、撹拌体３０の移動領域が設定領域より狭いか否かを判別する（ＳＴ３１）。この判別が“ＹＥＳ”であった場合、領域調整部６１３は、変圧部５２に電流の切換速度を低減させる且つ／又は切換部５３に電流の電圧を増加させる制御を行った（ＳＴ３２）後、ＳＴ３１へと戻る。
【００７４】
一方、ＳＴ３１での判別が“ＮＯ”であった場合、領域調整部６１３は、撹拌体３０の移動領域が設定領域より広いか否かを判別する（ＳＴ３３）。この判別が“ＹＥＳ”であった場合、領域調整部６１３は、変圧部５２に電流の切換速度を増加させる且つ／又は切換部５３に電流の電圧を低減させる制御を行った（ＳＴ３４）後、ＳＴ３３へと戻る。一方、ＳＴ３３での判別が“ＮＯ”であった場合、ＳＴ４の処理へと移る。
【００７５】
ＳＴ４では、移動速度算出部６１２が、位置検出部６２で検出された撹拌体３０の位置及び計時部６３で検出された移動時間に基づいて、撹拌体３０の移動速度を算出する。続いて、速度調整部６１４は、撹拌体３０の移動速度の調整を行う（ＳＴ５）。ＳＴ５の具体的手順について、図１１を参照しながら説明する。
【００７６】
まず、速度調整部６１４は、撹拌体３０の移動速度が設定速度の下限値より低いか否かを判別する（ＳＴ５１）。この判別が“ＹＥＳ”であった場合、速度調整部６１４は、切換部５３に電圧を増加させた（ＳＴ５２）後、ＳＴ５１へと戻る。
【００７７】
一方、ＳＴ５１での判別が“ＮＯ”であった場合、速度調整部６１４は、撹拌体３０の移動速度が設定速度の上限値より高いか否かを判別する（ＳＴ５３）。この判別が“ＹＥＳ”であった場合、速度調整部６１４は、変圧部５２に電圧を低減させた（ＳＴ５４）後、ＳＴ５３へと戻る。一方、ＳＴ５３での判別が“ＮＯ”であった場合には、再びＳＴ１へと戻って、ＳＴ１〜ＳＴ５を繰り返す。
【００７８】
［作用効果］
本実施形態によれば、以下のような作用効果が得られる。
【００７９】
磁場変化部５０による磁場の変化に伴って、板磁石３３がケーシング２０内部を撹拌体３０の軸方向に往復運動するので、板磁石３３が固着された撹拌体３０の撹拌羽根３２もケーシング２０内部を往復運動する。このため、ケーシング２０内部で流体の渦流が強力に発生され、流体を均一且つ迅速に撹拌混合できる。
【００８０】
ステータ４０及び磁場変化部５０により撹拌体３０を運動させるので、軸部３１をケーシング２０外部に配置された振動源に連結する必要がなく、軸部３１の全体をケーシング２０内部に格納できる。これにより、ケーシング２０の壁に嵌合孔を形成する必要がないので、ケーシング２０の内部空間の密閉性を向上できる。これにより、撹拌混合装置１０は、高度の密閉性が要求される、超臨界液体や生物学的材料を含む種々の物質の撹拌混合に適用できることになる。
【００８１】
ステータ４０及び磁場変化部５０をケーシング２０の外部に配置したので、ステータ４０及び磁場変化部５０の消耗を抑制できる。しかも、ケーシング２０を無磁性部材で形成したので、ケーシング２０外部のステータ４０により生成された磁場が、ケーシング２０内部の板磁石３３に印加される。よって、この磁場を磁場変化部５０により変化させることで、板磁石３３を運動させることができ、更に、運動の方向をケーシング２０の軸方向に設定することで、流体や粉体を撹拌混合できる。
【００８２】
領域調整部６１３を設けたので、撹拌体３０が設定領域を往復運動することを通じて、撹拌羽根３２が設定領域を往復運動する。よって、流体が撹拌混合される程度を調節できる。
【００８３】
速度調整部６１４を設けたので、撹拌体３０が設定速度で往復運動することを通じて、撹拌羽根も所定速度で往復運動する。よって、流体が撹拌混合される程度を調節できる。
【００８４】
ケーシング２０の内部空間を仕切って撹拌室２３ａ〜２３ｄを形成したので、流体が狭小な各撹拌室２３ａ〜２３ｄにおいて混合撹拌される。このため、流体が迅速且つ充分に撹拌混合されるから、均一に溶解又は溶融された撹拌混合物を迅速に得ることができる。
【００８５】
撹拌羽根３２の互いに重ならない位置に流通孔３２１を形成したので、撹拌混合されながら流通する流体の流れが複雑化される。このため、流体が充分に撹拌混合されるから、均一に溶解又は溶融された撹拌混合物を得ることができる。
【００８６】
凸部３１２及び凹部２５２を設けたので、軸部３１の回転が抑制されて、板磁石３３のＮ極／Ｓ極配置の変化が抑制される。このため、板磁石３３のＳ極がステータ４０側に位置する状態が保持されるから、ステータ４０に供給される電流を調節することで、板磁石３３を意図通りに移動できる。
【００８７】
＜第２実施形態＞
図１２は、本発明の第２実施形態に係る撹拌混合装置１０Ａの概略構成図である。本実施形態では、撹拌体３０Ａの構成が第１実施形態と異なる。
【００８８】
即ち、撹拌体３０Ａは、永久磁石で形成された内接近妨害部２７’ａ、２７’ｂを更に備え、これら内接近妨害部２７’ａ、２７’ｂの各々は、軸部３１の両端近傍に固着されている。一方、ケーシング２０の外部には、同じく永久磁石で形成された外接近妨害部２７ａ、２７ｂが配置されており、これら外接近妨害部２７ａ、２７ｂの各々は、ケーシング２０を挟んで内接近妨害部２７’ａ、２７’ｂに対向している。
【００８９】
内接近妨害部２７’ａ、２７’ｂと、外接近妨害部２７ａ、２７ｂとは、同極が対向するように配置されており、本実施形態では、互いのＮ極が対向している。これにより、撹拌体３０の運動に伴って内接近妨害部２７’ａ、２７’ｂが、外接近妨害部２７ａ、２７ｂに接近すると、Ｎ極同士が反発し、内接近妨害部２７’ａ、２７’ｂが反接近方向へと付勢される。このように、外接近妨害部２７ａ、２７ｂは、その磁気的な反発力から、仮想的なバネのように、撹拌体３０の運動に共振を付与できる。
【００９０】
内接近妨害部２７’ａ、２７’ｂは、板磁石３３とともに有磁部を構成し、外接近妨害部２７ａ、２７ｂは磁気的制限手段を構成する。
【００９１】
［作用効果］
本実施形態によれば、前述した第１実施形態による作用効果に加えて、以下のような作用効果が得られる。
【００９２】
外接近妨害部２７ａ、２７ｂを設けたので、内接近妨害部２７’ａ、２７’ｂが接近すると、そのＮ極同士が反発して、接近を阻害する。これにより、移動する撹拌体３０Ａがケーシング２０内壁に接近するのが妨害されるため、衝突を予防でき、消耗や不具合の発生を抑制できる。
【００９３】
外接近妨害部２７ａ、２７ｂを永久磁石で形成したので、撹拌体３０Ａの運動範囲を限定する作用の消耗を抑制できる。
【００９４】
撹拌体３０Ａがその軸方向に共振するので、撹拌体３０Ａの運動速度が上昇し、流体の混合撹拌効率をより向上できる。
【００９５】
＜第３実施形態＞
図１３は、本発明の第３実施形態に係る撹拌混合装置１０Ｂの概略構成図である。本実施形態では、ケーシング２０Ｂの構成において、第２実施形態と異なる。
【００９６】
即ち、気的限定手段としての接近妨害部２７Ｂａ及び２７Ｂｂは、ケーシング２０Ｂの内部に設けられ、仕切り板２２への接近を妨害している。本実施形態においては、接近妨害部２７Ｂａ及び２７Ｂｂは、板磁石３３の上下において仕切り板２２に設けられている。
【００９７】
より具体的には、接近妨害部２７Ｂａは、板磁石３３ａのＳ極の上下に設けられ、板磁石３３ａに対してＳ極を向けているのに対して、接近妨害部２７Ｂｂは、板磁石３３ａのＮ極の上下に設けられ、板磁石３３に対してＮ極を向けている。これにより、接近妨害部２７Ｂａ及び２７Ｂｂは、板磁石３３ａの接近を妨害する。
【００９８】
［作用効果］
本実施形態によれば、前述した第２実施形態と同様の作用効果が得られる。
【００９９】
＜第４実施形態＞
図１４は、本発明の第４実施形態に係る撹拌混合装置１０Ｃの概略構成図である。本実施形態では、ケーシング２０Ｃ及び撹拌体３０Ｃの構造、並びにステータ４０Ｃの構成において、第１実施形態と異なる。
【０１００】
即ち、撹拌体３０Ｃの板磁石３３Ｃは、２個の板磁石３３Ｃａ、３３Ｃｂで構成され、これら板磁石３３Ｃａ、３３Ｃｂは、軸部３１の両端近傍に固着されている。これに伴い、ケーシング２０Ｃの内部は、複数の撹拌室２３ａ〜２３ｄが隣接して配置されている。なお、本実施形態では仕切り板２２で仕切られた振動室２４を設けてはいないが、ケーシング２０Ｃの上下端部分に仕切り板で密閉された振動室を設けてもよい。
【０１０１】
また、ケーシング２０Ｃの外部には、同じく永久磁石で形成されたステータ４０Ｃａ、４０Ｃｂが配置され、これらステータ４０Ｃａ、４０Ｃｂはそれぞれ振動モータ５５ａ、５５ｂに連結されている。これら振動モータ５５ａ、５５ｂは、互いに同調して駆動するように制御されている。これにより、振動モータ５５ａ、５５ｂを駆動すると、ステータ４０Ｃａ、４０Ｃｂが撹拌体３０Ｃの軸方向に往復運動することになる。
【０１０２】
ここで、ステータ４０Ｃａ、４０Ｃｂの各々は、ケーシング２０Ｃを挟んで板磁石３３Ｃａ、３３Ｃｂに対向し、それぞれの同極、本実施形態では、互いのＮ極が対向している。このため、振動モータ５５ａ、５５ｂでステータ４０Ｃａ、４０Ｃｂが移動すると、磁気的な反発力により、板磁石３３Ｃａ、３３Ｃｂが運動することになる。
【０１０３】
なお、本実施形態では、振動モータをステータ４０Ｃａ、４０Ｃｂの双方に連結する構成としたが、これに限られず、ステータ４０Ｃａ、４０Ｃｂのいずれか一方にのみ連結する構成であってもよい。
【０１０４】
［作用効果］
本実施形態によれば、前述した第１実施形態と同様の作用効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る撹拌混合装置の概略構成図である。
【図２】前記実施形態に係る撹拌混合装置を構成する撹拌体の部分拡大図である。
【図３】前記実施形態に係る撹拌混合装置を構成する軸部の形状を示す分解斜視図である。
【図４】前記実施形態に係る撹拌混合装置のブロック図である。
【図５】前記実施形態に係る撹拌混合装置の動作における第１段階を示す図である。
【図６】前記実施形態に係る撹拌混合装置の動作における第２段階を示す図である。
【図７】前記実施形態に係る撹拌混合装置の動作における第３段階を示す図である。
【図８】前記実施形態に係る撹拌混合装置を構成する制御手段のブロック図である。
【図９】前記実施形態に係る撹拌混合装置を構成する制御手段のメインフローチャートである。
【図１０】前記実施形態に係る撹拌混合装置を構成する制御手段のサブフローチャートである。
【図１１】前記実施形態に係る撹拌混合装置を構成する制御手段のサブフローチャートである。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る撹拌混合装置の概略構成図である。
【図１３】本発明の第３実施形態に係る撹拌混合装置の概略構成図である。
【図１４】本発明の第４実施形態に係る撹拌混合装置の概略構成図である。
【図１５】従来例に係る撹拌混合装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【０１０６】
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ  撹拌混合装置
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ  ケーシング
２４、２４Ｂ、２４Ｃ  振動室
２７、２７Ｂ  接近妨害部（運動限定手段、磁気的限定手段）
２７’  内接近妨害部（有磁部）
３０、３０Ａ、３０Ｃ  撹拌体
３２  撹拌羽根（螺旋羽根）
３３、３３Ｃ  板磁石（有磁部）
４０、４０Ｃ  ステータ（磁場誘導手段）
４１  段部
４２  電線
５０、５０Ｃ  磁場変化部（磁場誘導手段）
５１  電源
５５  振動モータ（磁場誘導手段）
６１３  領域調整部（領域調整手段）
【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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