(57)【要約】【課題】  高粘度の被撹拌物であっても効率よく撹拌することが可能で、回転軸部にかかる回転軸心方向の力が小さな撹拌羽根が求められている。【解決手段】  撹拌羽根１は、回転軸部２の外周に軸部径方向（矢印Ｅ方向）外向きに延設された翼３Ａ，３Ｂに、軸部回転方向上流側に向かって上向きの上向き傾斜面１６Ａと、軸部回転方向上流側に向かって下向きの下向き傾斜面１４Ａとを軸部径方向に交互に形成した構成にしてある。また、翼３Ａ，３Ｂの上向き傾斜面１６Ａにより上方へ送られる被撹拌物の送り量と、翼３Ａ，３Ｂの下向き傾斜面１４Ａにより下方へ送られる被撹拌物の送り量とが略同量となるように、上向き傾斜面１６Ａの面積および軸部回転方向に対する傾斜角度と、下向き傾斜面１４Ａの面積および軸部回転方向に対する傾斜角度とが設定されている。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸部の外周に軸部径方向外向きに延設された翼に、軸部回転方向上流側に向かって上向きの上向き傾斜面と、軸部回転方向上流側に向かって下向きの下向き傾斜面とを軸部径方向に交互に形成したことを特徴とする撹拌羽根。
【請求項２】
翼の上向き傾斜面により上方へ送られる被撹拌物の送り量と、翼の下向き傾斜面により下方へ送られる被撹拌物の送り量とが略同量となるように、上向き傾斜面の面積および軸部回転方向に対する傾斜角度と、下向き傾斜面の面積および軸部回転方向に対する傾斜角度とが設定されている請求項１に記載の撹拌羽根。
【請求項３】
翼の上向き傾斜面の面積および軸部回転方向に対する傾斜角度と、翼の下向き傾斜面の面積および軸部回転方向に対する傾斜角度とが、被撹拌物の粘度に応じて設定されている請求項１に記載の撹拌羽根。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば飲料水、練り食品原料、染料溶液、塗料、各種反応液といった被撹拌物の撹拌に使用される撹拌羽根に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の撹拌羽根が、例えば下記の特許文献１に開示されている。下記文献開示の撹拌羽根はモータ駆動軸と連結される回転軸部を備え、この回転軸部の外周に３枚の翼が放射状に延設され、回転方向に対して傾斜した傾斜面が各翼に形成されたものである。各翼の傾斜面は全て同じ向きに傾斜している。かかる撹拌羽根は例えば手持ち式の撹拌機に取り付けて使用されることがある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２８４９３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の撹拌羽根は各翼の傾斜面が全て同じ向きに傾斜しているので、各翼による被撹拌物の送り方向は下向きまたは上向きのいずれか一方向であった。そのため、手持ち式撹拌機による送り力の反力が人力よりも大きい場合は、手で抑えきれずに翼が被撹拌物中で浮き上がったり、逆に沈み込むことがある。そのため、浮き上がった翼により被撹拌物が撹拌容器から飛び散って周囲を汚したり、沈み込んだ翼が撹拌容器の底部と接触して破損したりすることがあった。
他方、従来の撹拌羽根は一方向の送りであるために撹拌効率が悪く、特に高粘度の被撹拌物を撹拌する場合は未混合の塊状部分や継粉（ママコ）部分が撹拌容器内で舞い上がるだけで十分に混ざらないことがあった。また、撹拌羽根を高速回転させたとしても、よりいっそうの撹拌の高速化や高度化ができなかった。
【０００５】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであって、高粘度の被撹拌物であっても効率よく撹拌することが可能で、回転軸部にかかる回転軸心方向の力が小さな撹拌羽根の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る撹拌羽根は、回転軸部の外周に軸部径方向外向きに延設された翼に、軸部回転方向上流側に向かって上向きの上向き傾斜面と、軸部回転方向上流側に向かって下向きの下向き傾斜面とを軸部径方向に交互に形成した構成にしてある。
【０００７】
また、前記した構成において、翼の上向き傾斜面により上方へ送られる被撹拌物の送り量と、翼の下向き傾斜面により下方へ送られる被撹拌物の送り量とが略同量となるように、上向き傾斜面の面積および軸部回転方向に対する傾斜角度と、下向き傾斜面の面積および軸部回転方向に対する傾斜角度とが設定されたものである。
【０００８】
そして、前記した構成において、翼の上向き傾斜面の面積および軸部回転方向に対する傾斜角度と、翼の下向き傾斜面の面積および軸部回転方向に対する傾斜角度とが、被撹拌物の粘度に応じて設定されたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る撹拌羽根によれば、回転軸部の回転により被撹拌物を上向き傾斜面で上方へ送り下向き傾斜面で下方へ送るので、上下２方向の送りにより被撹拌物を効率よく撹拌することができる。加えて、下向き傾斜面に生じる上向きの反力と上向き傾斜面に生じる下向きの反力は互いに相殺されるので、回転軸部にかかる回転軸心方向の力を小さくすることができ、手持ち式撹拌機などに好適に用いることができる。従って、撹拌の効率化を実現することができる。
そして、本発明の撹拌羽根による撹拌方式は単に重力を利用した自然反転撹拌でない。すなわち、本発明の撹拌羽根は、上向き傾斜面または下向き傾斜面の傾斜角度と被撹拌物の粘度とを適宜選定して、撹拌羽根回転方向に対する上下方向または左右方向への被撹拌物の送り量を決定することにより、撹拌容器の内側壁および被撹拌物中の摩擦力を強制的に増大化させることができる。これにより、強力な撹拌が実現できる。
【００１０】
また、上向き傾斜面による被撹拌物の送り量と下向き傾斜面による被撹拌物の送り量とが略同量となるように、上向き傾斜面および下向き傾斜面が形成されている場合は、この撹拌羽根を用いた撹拌容器内で被撹拌物を平定に保ちながら十分に撹拌することができる。また、回転軸部にかかる回転軸心方向の力をよりいっそう小さくすることができる。
【００１１】
そして、撹拌処理対象となる被撹拌物の粘度に応じて、上向き傾斜面と下向き傾斜面のそれぞれの面積および傾斜角度が設定されている場合は、被撹拌物の粘度を考慮して上向き傾斜面による送り量と下向き傾斜面による送り量を使用者の所望量に調整した撹拌羽根を用いることができる。例えば、混合しにくい高粘度の被撹拌物を撹拌する場合、下向き傾斜面による下方への送り量を上向き傾斜面による上方への送り量よりも数倍多くして容器底面へ押し付けるように上向き傾斜面と下向き傾斜面を設計することと同様に、撹拌羽根の回転方向、傾斜面の数、および傾斜面の傾斜角度を適宜選定することにより、高粘度の被撹拌物であっても確実に撹拌することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の最良の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下に述べる実施形態は本発明を具体化した一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものでない。ここに、図１は本発明の一実施形態に係る撹拌羽根の外観図、図２は前記撹拌羽根の正面図、図３は前記撹拌羽根を示す図であって、（ａ）は図２におけるＡ−Ａ線矢視断面図、（ｂ）は図２におけるＢ−Ｂ線矢視断面図である。
各図において、この実施形態に係る撹拌羽根１は、回転軸部２の外周に２つの翼３Ａ，３Ｂを回転軸部２の径方向（矢印Ｅで示す軸部径方向）外向きに延設したものである。
【００１３】
回転軸部２は、薄肉の軸基部４と厚肉部５とが一体で平面視正方形状に形成されている。軸基部４と厚肉部５の境界部分は段部８となっている。そして、段部８を含む回転軸部２の平面中央部に、後述するモータの駆動軸１１を連結するための軸穴６が上下貫通して形成されている。この場合、軸穴６の穴心が回転軸部２の回転軸心Ｃとなっている。軸基部４と厚肉部５の隅部には、それぞれ雌ネジ穴７，７が設けられている。一方、駆動軸１１の下端部近傍に設けられた係合部９の下面には段部１０が形成されている。駆動軸１１はその先端が回転軸部２の軸穴６を通されて段部１０が回転軸部２の段部８と係合することにより、回転軸部２に対し位置決めされる。そして、駆動軸１１の係合部９の上下貫通穴２４，２４を通されたボルト１２，１２が回転軸部２の雌ネジ穴７，７に螺止されることにより、撹拌羽根１が駆動軸１１に一体に固定される。
【００１４】
翼３Ａには、回転軸部２側から軸部径方向外向きに順に、水平板部１３、傾斜板部１４、境界板部１５、および傾斜板部１６が設けられている。傾斜板部１４は水平板部１３からヒネリ部１７を経て形成され、その下面が回転軸部２の回転方向（矢印Ｓで示す軸部回転方向）の上流側（矢印Ｓとは反対方向）に向かって下向きの下向き傾斜面１４Ａとなっている。傾斜板部１６は傾斜板部１４の外方に垂直板状の境界板部１５を介して平板状に延設され、その上面が回転方向上流側に向かって上向きの上向き傾斜面１６Ａとなっている。翼３Ｂにも、翼３Ａと同様に、前記の傾斜板部１４と前記の傾斜板部１６が回転軸部２の径方向に交互に形成されている。
【００１５】
翼３Ａにおける下向き傾斜面１４Ａは回転軸部２の外周から径方向距離ｒで示す位置までの間（径方向寸法＝ｒ−回転軸部２の半径）に形成され、上向き傾斜面１６Ａは径方向距離ｒ（例えば１６５ｍｍ）で示す位置から径方向距離Ｒ（例えば２１０ｍｍ）で示す翼先端までの間（径方向寸法＝Ｒ−ｒ、例えば４５ｍｍ）に形成されている。また、翼３Ｂにおける下向き傾斜面１４Ａも回転軸部２の外周から径方向距離ｒで示す位置までの間に形成され、上向き傾斜面１６Ａも径方向距離ｒで示す位置から径方向距離Ｒで示す翼先端までの間（径方向寸法＝Ｒ−ｒ）に形成されている。すなわち、各翼３Ａ，３Ｂの各上向き傾斜面１６Ａ，１６Ａはそれぞれ回転軸心Ｃから回転軸部２の径方向同じ距離の位置に配置されており、各下向き傾斜面１４Ａ，１４Ａもそれぞれ回転軸心Ｃから回転軸部２の径方向同じ距離の位置に配置されている。
【００１６】
上記のように構成された撹拌羽根１は、図４および図５に示すように、例えば染料水溶液（被撹拌物Ｆ）を撹拌する撹拌装置２０に用いられる。撹拌装置２０は有底円筒状の撹拌容器２１内に撹拌羽根１を配備したものであり、撹拌羽根１は垂直向きに配置されたモータ２２の駆動軸１１の先端に固設されている。
そこで、モータ２２が駆動すると、撹拌羽根１が約１００ＲＰＭで回転（矢印Ｓ方向）する。すると、被撹拌物Ｆは翼３Ａ，３Ｂの下向き傾斜面１４Ａ，１４Ａにより下方に送られ、上向き傾斜面１６Ａ，１６Ａにより上方に送られる。これにより、下向き傾斜面１４から送り出された被撹拌物Ｆは矢印Ｈのように撹拌容器２１の底面近くで反転して傾斜板部１６ヘ向かう。一方、傾斜板部１６から送り出された被撹拌物Ｆは矢印Ｊのように水面近くで反転して傾斜板部１４へ戻る。
【００１７】
従って、この撹拌羽根１によれば、翼３Ａ，３Ｂによる上下還流作用および周方向回転作用によって被撹拌物Ｆを撹拌容器２１内で広く移動させて十分に撹拌することができる。このことは、傾斜板部１４と傾斜板部１６の境目である境界板部１５の回転軌跡（１点鎖線Ｌ）上方の液面に、多数の小渦Ｇ，Ｇ，Ｇ，・・・を生じた現象からも明らかである。このように、被撹拌物Ｆの送り方向が上下２方向であるので撹拌効率が良く、被撹拌物Ｆが高粘度であっても十分に混合することができる。
【００１８】
尚、この撹拌羽根１の場合、境界板部１５の回転軌跡を表わす１点鎖線Ｌで囲まれた平面円形状の領域内で下降する被撹拌物Ｆの量が、前記の１点鎖線Ｌと、翼３Ａ，３Ｂの先端の回転軌跡を表わす１点鎖線Ｎとに囲まれたリング帯状の領域内で上昇する被撹拌物の量とほぼ同量となるように、各翼３Ａ，３Ｂの上向き傾斜面１６Ａ，１６Ａの面積および回転方向に対する傾斜角度θ（例えば３５度）と、各翼３Ａ，３Ｂの下向き傾斜面１４Ａ，１４Ａの面積および回転方向に対する傾斜角度θ（例えば３５度）が設定されている。
すなわち、下向き傾斜面１４Ａの面積は回転軸部２の外周から境界板部１５までの径方向距離と下向き傾斜面１４Ａの幅Ｐ（例えば５０ｍｍ）とに基づいて求められ、上向き傾斜面１６Ａの面積は傾斜板部１６の径方向寸法（Ｒ−ｒ）と上向き傾斜面１６Ａの幅Ｑ（例えば５０ｍｍ）とに基づいて求められる。そして、下向き傾斜面１４Ａによる被撹拌物Ｆの送り量は、前記で求めた下向き傾斜面１４Ａの面積および傾斜角度θの正弦値を変数とする積分関数から求められる。また、上向き傾斜面１６Ａによる被撹拌物Ｆの送り量も、上向き傾斜面１６Ａの面積および傾斜角度θの正弦値を変数とする積分関数から求められる。
【００１９】
従って、この撹拌羽根１では、下向き傾斜面１４Ａにより下降する被撹拌物Ｆの送り量と上向き傾斜面１６により上昇する被撹拌物Ｆの送り量がほぼ等しいので、被撹拌物Ｆが十分に撹拌されているにも拘わらず、被撹拌物Ｆの液面は小渦Ｇの部分以外で比較的平定になっている。そして、下向き傾斜面１４Ａに生じる上向きの反力と上向き傾斜面１６Ａに生じる下向きの反力は互いに相殺されるので、回転軸部２にかかる回転軸心Ｃ方向の力は極めて小さくなり、駆動軸１１およびモータ２２への力はほとんど生じない。これにより、撹拌羽根１を例えば手持ち式撹拌機に用いた場合でも上下動することなく安定するため、手で抑えきれずに翼３Ａ，３Ｂが浮き上がったり、あるいは逆に沈み込んだりすることがない。従って、被撹拌物Ｆが撹拌容器２１から飛び出して周囲を汚したりせず、翼３Ａ，３Ｂが撹拌容器２１の底部と接触して破損したりしない。
【００２０】
尚、上記の実施形態では、全ての翼の上向き傾斜面により上方へ送られる被撹拌物の送り量と、全ての翼の下向き傾斜面により下方へ送られる被撹拌物の送り量とが略同量となるように、上向き傾斜面の面積および回転方向に対する傾斜角度と、各翼の下向き傾斜面の面積および回転方向に対する傾斜角度θを設定したが、本発明の撹拌羽根はそれに限定されるものでない。
例えば、図６に示すように、下向き傾斜面１４Ａの面積が撹拌羽根１よりも広い傾斜板部１４を有する撹拌羽根１ａを適用することができる。すなわち、傾斜板部１４は下向き傾斜面１４Ａの回転方向の幅Ｐが同じで、回転軸心Ｃから境界板部１５までの径方向距離ｒ１が撹拌羽根１における径方向距離ｒよりも長く設定されている。これに伴って、境界板部１５から翼先端までの傾斜板部１６ａの径方向寸法（Ｒ−ｒ１）が短くなっている。すなわち、傾斜板部１６ａの上向き傾斜面１６Ａの面積は撹拌羽根１における傾斜板部１６のものよりも狭くなっている。
【００２１】
かかる撹拌羽根１ａは、撹拌装置２０ａの撹拌容器２１内の奥底部に配置して高粘性の被撹拌物Ｆの撹拌混合に用いると好都合である。すなわち、下向き傾斜面１４Ａの面積を広くし上向き傾斜面１６Ａの面積を狭くしたことにより、下向きの送り量が上向きの送り量よりも多くなるので、高粘性の被撹拌物Ｆを撹拌容器２１の底面に強制的に押し付けて効率よく混練することができ、被撹拌物Ｆ中に塊状部分や継粉部分があったとしても、これらを迅速に無くことができる。このように、処理対象となる被撹拌物の粘度に応じて、上向き傾斜面１４Ａの面積および回転方向に対する傾斜角度θと、下向き傾斜面１６Ａの面積および回転方向に対する傾斜角度θとを適宜に選定することにより、より確実に撹拌効率の向上化を図ることができる。
【００２２】
また、上記では境界板部１５を介して傾斜板部１４と傾斜板部１６，１６ａを配置したが、図７に示す撹拌羽根１ｂのように、ヒネリ部１７とは逆向きに捻ったヒネリ部２３を介して傾斜板部１４と傾斜板部１６ａを設けても構わない。あるいは、図８（ａ），（ｂ）に示す撹拌羽根１ｃのように、ヒネリ部１７のない平板状の傾斜板部１４ａを回転軸部２に直に固設したものであってもよい。
【００２３】
そして、各翼３Ａ，３Ｂに傾斜板部１４，１４ａと傾斜板部１６，１６ａをそれぞれひとつずつ設けたものを例示したが、本発明はそれに限るものでなく、図９に示す撹拌羽根１ｄのように、各翼３Ａ，３Ｂに傾斜板部１４ａと傾斜板部１６を交互に配置しこれらを２組設けたもの、あるいは３組以上設けたものであってよい。かかる構成の場合、或る下向き傾斜面１４Ａにより下向きに送られた被撹拌物、または、或る上向き傾斜面１６Ａにより上向きに送られた被撹拌物は、隣の上向き傾斜面１６Ａまたは下向き傾斜面１４Ａで上向きまたは下向きに送られる。従って、撹拌羽根１〜１ｃのように各翼３Ａ，３Ｂの先端近傍から回転軸部２近傍の間で被撹拌物が上下に大きく周回混合される場合と比べて、被撹拌物が各翼３Ａ，３Ｂの長手方向に細かく周回して混合されるので、撹拌効率が高くなる。尚、前記の構成で、平板状の傾斜板部１４ａに替えてヒネリ部１７を有する傾斜板部１４を用いることが可能であるのは言うまでもない。
【００２４】
これまでに述べた撹拌羽根は上向き傾斜面および下向き傾斜面を有する翼を２枚備えたものを例示したが、図１０に示すように、上向き傾斜面および下向き傾斜面を有する３枚の翼３Ａ，３Ｂ，３Ｃを回転軸部２の外周に回転軸心Ｃを中心として放射状（例えば放射角１２０度）に延設した撹拌羽根１ｅであってもよい。あるいは、前記の翼４枚以上を回転軸部の外周に延設した撹拌羽根も本発明に含まれる。更には、前記の翼１枚を回転軸部の外周に延設したものでもよい。
【００２５】
また、上記では撹拌羽根１〜１ｅを平面に見て時計回り（矢印Ｓ方向）に回転させるように構成したが、上向き傾斜面と下向き傾斜面をそれぞれ撹拌羽根１〜１ｅのものとは回転方向に対し逆向きに傾斜させ、かつ、回転軸部を平面視反時計回りに回転させるようにした撹拌羽根も本発明に含まれる。
そして、撹拌羽根の翼先端を鋭利な刃状に形成しておくと、高粘度の被撹拌物を低速回転でせん断性よく撹拌することができる。
【００２６】
上述した各撹拌羽根１〜１ｅを高速で回転することにより、被撹拌物やその溶媒中に空洞（キャビテーション）を発生させるとともに、高速流となっている被撹拌物中に空洞を分散させることができる。かかる空洞の発生と消滅に伴って生じる衝撃波は被撹拌物全体に及び、その結果、被撹拌物の微細化、乳化、洗浄、研磨、あるいは微細化による新しい機能を被撹拌物に発現させるほか、新しい物理化学的反応を発生させて撹拌の高度化が得られる。加えて、被撹拌物中の撹拌対象粒子や溶媒に対し、温度、圧力、および電磁波などのように制御可能な条件を付加することにより、撹拌のよりいっそうの高度化を実現することができる。尚、衝撃波の被撹拌物中における衝撃波の発生分布を制御するために、撹拌羽根の回転速度や傾斜面の数を適宜に選定するとよい。
【００２７】
尚、本発明の撹拌羽根は、モータ駆動軸および回転軸部の軸心を水平方向に向けた横向きの姿勢で撹拌容器内に配備してもよい。その場合、本発明の撹拌羽根に形成された上向き傾斜面の向きを示す「上向き」は、水平方向の一方向（例えば、左方向）を指し、下向き傾斜面の向きを示す「下向き」は、水平方向の他の方向（例えば、右方向）を意味する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態に係る撹拌羽根の外観図である。
【図２】前記撹拌羽根の正面図である。
【図３】前記撹拌羽根を示す図であって、（ａ）は図２におけるＡ−Ａ線矢視断面図、（ｂ）は図２におけるＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【図４】前記撹拌羽根を使用した撹拌装置の側面構成図である。
【図５】前記撹拌装置の平面図である。
【図６】本発明の別の実施形態に係る撹拌羽根を使用した撹拌装置の側面構成図である。
【図７】本発明の更に別の実施形態に係る撹拌羽根の平面図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係る撹拌羽根を示したものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＤ−Ｄ線矢視断面図である。
【図９】本発明の更に他の実施形態に係る撹拌羽根の正面図である。
【図１０】本発明のなおさら他の実施形態に係る撹拌羽根の平面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ  撹拌羽根
２    回転軸部
３Ａ，３Ｂ，３Ｃ  翼
１１  駆動軸
１４，１４ａ  傾斜板部
１４Ａ  下向き傾斜面
１６，１６ａ  傾斜板部
１６Ａ  上向き傾斜面
Ｃ  回転軸心
Ｅ，Ｈ，Ｊ，Ｓ  矢印
Ｆ  被撹拌物
Ｐ，Ｑ  幅
Ｒ，ｒ，ｒ１  距離
θ  傾斜角度
【図１】
2005288246.tif 000003
【図２】
2005288246.tif 000004
【図３】
2005288246.tif 000005
【図４】
2005288246.tif 000006
【図５】
2005288246.tif 000007
【図６】
2005288246.tif 000008
【図７】
2005288246.tif 000009
【図８】
2005288246.tif 000010
【図９】
2005288246.tif 000011
【図１０】
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