(57)【要約】【課題】スケールアップ又はスケールダウンをした撹拌装置の撹拌状態が、その基礎となった撹拌装置の撹拌状態と略同一の混合状態となるような撹拌条件の設定方法を提供する。【解決手段】撹拌条件の設定方法は、第２撹拌翼２３０の回転数を変化させ、内容物が所望の混合状態となる第２撹拌翼２３０の回転数を求める第２撹拌翼回転数模索工程と、求められた第２撹拌翼２３０の回転数と第２撹拌翼２３０の直径と第１撹拌翼１３０の直径とに基づいて、内容物が所望の混合状態となる第１撹拌翼１３０の回転数を算出する第１撹拌翼回転数算出工程と、算出された第１撹拌翼１３０の回転数と求められた第２撹拌翼２３０の回転数とから第１撹拌翼内容積を算出する第１撹拌翼内容積算出工程とを含む。【選択図】図３
2016016378.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内容物が投入され円筒部分を有する第１混合槽と前記第１混合槽内に回転自在に配置された第１撹拌翼とを備え、前記第１撹拌翼は第１円盤部と前記第１円盤部の円周部分に形成された複数の第１翼であって前記第１撹拌翼の回転軸方向である上下方向に延びる複数の第１翼とを有し、前記複数の第１翼は互いに間をおいて並ぶ２つの第１翼の間に形成された複数の隙間である第１吐出隙間を形成し、また、前記第１円盤部と前記複数の第１翼とによって囲まれた領域であって内容物の一部が入り込む第１撹拌翼内容積の領域が形成される、第１撹拌装置の撹拌条件の設定方法であって、
前記第１混合槽と略相似形の円筒部分を有する第２混合槽と前記第２混合槽内に回転自在に配置された第２撹拌翼とを備え、前記第２撹拌翼は第２円盤部と前記第２円盤部の円周部分に形成された第２翼であって前記第２撹拌翼の回転軸方向である上下方向に延びる複数の第２翼とを有し、前記複数の第２翼は互いに間をおいて並ぶ２つの第２翼の間に形成された複数の隙間である第２吐出隙間を形成し、また、前記第２円盤部と前記複数の第２翼とによって囲まれた領域であって内容物の一部が入り込む第２撹拌翼内容積の領域が形成され、前記第２撹拌翼の直径及び前記第２吐出隙間の面積はそれぞれ前記第１撹拌翼の直径及び前記第１吐出隙間の面積とは異なる、第２撹拌装置を用いて、
前記第２撹拌翼の回転数を変化させ、前記内容物が所望の混合状態となる前記第２撹拌翼の回転数を求める第２撹拌翼回転数模索工程と、
求められた前記第２撹拌翼の回転数と、前記第２撹拌翼の直径と前記第１撹拌翼の直径とに基づいて、前記内容物が所望の混合状態となる前記第１撹拌翼の回転数を算出する第１撹拌翼回転数算出工程と、を含み、
さらに、以下の（ａ）〜（ｃ）のいずれかの手段により、前記第１撹拌翼内容積を算出する第１撹拌翼内容積算出工程と、を含む撹拌条件の設定方法。
（ａ）前記第２撹拌翼内容積と、算出された前記第１撹拌翼の回転数と求められた前記第２撹拌翼の回転数とから第１撹拌翼内容積を算出する手段
（ｂ）前記第２撹拌翼内容積と、前記第１撹拌翼の直径と前記第２撹拌翼の直径とから第１撹拌翼内容積を算出する手段
（ｃ）前記第２撹拌翼内容積と、前記第１混合槽の円筒部分の内径と前記第２混合槽の円筒部分の内径とから第１撹拌翼内容積を算出する手段
【請求項２】
前記第１撹拌翼内容積算出工程は、前記第１撹拌翼内容積と前記第２撹拌翼内容積との比が、以下の（Ａ）〜（Ｃ）のいずれかになるように、前記第１撹拌翼内容積を算出する、請求項１に記載の撹拌条件の設定方法。
（Ａ）前記算出された前記第１撹拌翼の回転数の３乗と前記求められた前記第２撹拌翼の回転数の３乗との比となる
（Ｂ）前記第１撹拌翼の直径の３乗と前記第２撹拌翼の直径の３乗との比となる
（Ｃ）前記第１混合槽の円筒部分の内径の３乗と前記第２混合槽の円筒部分の内径の３乗との比となる
【請求項３】
前記第１撹拌翼及び前記第２撹拌翼のうちその直径が小さい撹拌翼の中心から前記小さい撹拌翼に対応する前記上下方向の第１翼又は前記上下方向の第２翼の先端までの高さは、前記小さい撹拌翼の直径の１／８以上である、請求項１又は２に記載の撹拌条件の設定方法。
【請求項４】
前記上下方向において、前記第１円盤部の厚さは、前記第１撹拌翼の厚さと略同一ある、請求項１から３のいずれかに記載の撹拌条件の設定方法。
【請求項５】
前記第１撹拌翼内容積が変化するように、前記上下方向における前記第１円盤部の厚さを変更させる、請求項１から４のいずれかに記載の撹拌条件の設定方法。
【請求項６】
前記第１円盤部は、円周部分から前記上下方向に前記複数の第１翼が延伸する円盤本体部と、前記円盤本体部に取り外し可能に前記上下方向に重ねられる厚さ調整用円盤部材とを有する、請求項５に記載の撹拌条件の設定方法。
【請求項７】
前記第１円盤部は、円周部分から前記上下方向に前記複数の第１翼が延伸する円盤本体部と、前記円盤本体部に取り外し不可能に一体的に形成された厚さ変更機構とを有する、請求項５に記載の撹拌条件の設定方法。
【請求項８】
前記第２撹拌翼内容積が変化するように、前記上下方向における前記第２円盤部の厚さを変更させる、請求項１から７のいずれかに記載の撹拌条件の設定方法。
【請求項９】
前記第２円盤部は、円周部分から前記上下方向に前記複数の第２翼が延伸する円盤本体部と、前記円盤本体部に取り外し可能に前記上下方向に重ねられる厚さ調整用円盤部材とを有する、請求項８に記載の撹拌条件の設定方法。
【請求項１０】
前記第２円盤部は、円周部分から前記上下方向に前記複数の第２翼が延伸する円盤本体部と、前記円盤本体部に取り外し不可能に一体的に形成された厚さ変更機構とを有する、請求項８に記載の撹拌条件の設定方法。
【請求項１１】
撹拌条件の設定方法に用いられる撹拌翼であって、
円盤部と、
前記円盤部の円周部分に形成された複数の翼であって前記撹拌翼の回転軸方向である上下方向に延びた複数の翼と、を備え、
前記複数の翼は、互いに間をおいて並ぶ２つの翼の間に形成された複数の隙間である吐出隙間を形成し、
前記円盤部は、円周部分から前記上下方向に前記複数の翼が延びる円盤本体部と、記円盤部と前記複数の翼とによって囲まれた領域であって内容物の一部が入り込む領域の撹拌翼内容積が変化するように、前記円盤本体部に取り外し可能に前記上下方向に重ねられる厚さ調整用円盤部材とを有する、撹拌翼。
【請求項１２】
撹拌条件の設定方法に用いられる撹拌翼であって、
円盤部と、
前記円盤部の円周部分に形成された複数の翼であって前記撹拌翼の回転軸方向である上下方向に延びた複数の翼と、を備え、
前記複数の翼は、互いに間をおいて並ぶ２つの翼の間に形成された複数の隙間である吐出隙間を形成し、
前記円盤部は、円周部分から前記上下方向に前記複数の翼が延びる円盤本体部と、記円盤部と前記複数の翼とによって囲まれた領域であって内容物の一部が入り込む領域の撹拌翼内容積が変化するように、円周部分から前記上下方向に前記複数の翼が延伸する円盤本体部と、前記円盤本体部に取り外し不可能に一体的に形成された厚さ変更機構とを有する、撹拌翼。
【請求項１３】
前記円盤部は、前記回転軸から前記円周部分のうち各隙間がある部分に向けて漸次薄くなるテーパー部を有する、請求項１１又は１２に記載の撹拌翼。
【請求項１４】
前記複数の翼は、前記円盤部の円周部分から一体的に延伸している、請求項１１から１３のいずれかに記載の撹拌翼。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撹拌条件の設定方法及びそれに用いられる撹拌翼に関する。
【背景技術】
【０００２】
撹拌装置は、一般に、内容物が投入され円筒部分を有する混合槽と混合槽内に回転自在に配置された撹拌翼とを備え、撹拌翼は円盤部と円盤部の円周部分から上下方向に延伸する複数の翼とを備える。
近年、実験用の小さな撹拌装置を用いて、内容物が所望の混合状態となる撹拌条件を求め、その求めた撹拌条件に基づいて工場生産に用いられる大きな撹拌装置の撹拌条件を定める、いわゆる、スケールアップ又はスケールダウンをすることが要求されるようになってきた（特許文献１参照）。
そして、従来、両者の撹拌装置の間のスケールアップ又はスケールダウンは、両者の混合槽の内径と撹拌翼の外径との比率と両者の混合槽体積と内容物体積の体積比を同一としつつ、所望の撹拌状態となる、撹拌翼の周速度、又は、単位体積当たりの撹拌動力（Ｐｖ）が一定になる撹拌条件を模索する方法が採られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２５３４１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、例えば、スケールダウンにおいて、先ず、大きな撹拌装置において所望の混合状態となる撹拌条件を求め、次に、撹拌翼の周速度を一定範囲内に保つように、小さな撹拌装置の撹拌翼の回転数を求め、そして、求めた撹拌条件で小さな撹拌装置で撹拌すると、大きな撹拌装置の混合状態よりも、撹拌力が大きく、内容物が混合槽から飛び散る現象が生じ、小さな撹拌装置において、大きな撹拌装置の混合状態の再現性がほとんどない。
また、先ず、大きな撹拌装置において所望の混合状態となる撹拌条件を求め、次に、撹拌翼の撹拌動力が一定範囲内に保つように、小さな撹拌装置の撹拌翼の撹拌動力を求め、そして、求めた撹拌条件で小さな撹拌装置で撹拌すると、大きな撹拌装置の混合状態よりも、撹拌力が小さく、内容物が十分に混合されない現象が生じた。
【０００５】
同様に、例えば、スケールアップにおいて、先ず、小さな撹拌装置において所望の混合状態となる撹拌条件を求め、次に、撹拌翼の周速度を一定範囲内に保つように、大きな撹拌装置の撹拌翼の回転数を求め、そして、求めた撹拌条件で大きな撹拌装置で撹拌すると、小さな撹拌装置の混合状態よりも、撹拌力が小さく、内容物が十分に混合されない現象が生じ、大きな撹拌装置において、小さい撹拌装置の混合状態の再現性がほとんどない。
また、先ず、小さな撹拌装置において所望の混合状態となる撹拌条件を求め、次に、撹拌翼の撹拌動力が一定範囲内に保つように、大きな撹拌装置の撹拌翼の撹拌動力を求め、そして、求めた撹拌条件で大きな撹拌装置で撹拌すると、小さな撹拌装置の混合状態よりも、撹拌力が大きく、内容物が混合槽から飛び散る現象又は過度の撹拌状態が生じた。
【０００６】
本発明の課題は、スケールアップ又はスケールダウンをした撹拌装置の撹拌状態が、その基礎となった撹拌装置の撹拌状態と略同一の混合状態となるような撹拌条件の設定方法及びそれに用いられる撹拌翼を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、特願２０１２−２８８７３８において、スケールアップ又はスケールダウンをした撹拌装置の撹拌状態が、その基礎となった撹拌装置の撹拌状態と略同一の混合状態となるような撹拌条件の設定方法を精鋭研究した結果、複数の翼の間の隙間の総面積である吐出面積が撹拌条件に大きく影響することを見出したが、今回さらに、円盤部と撹拌翼によって囲まれている容積が撹拌条件に大きく影響することを見出した。
【０００８】
本発明に係る撹拌条件の設定方法は、内容物が投入され円筒部分を有する第１混合槽と前記第１混合槽内に回転自在に配置された第１撹拌翼とを備え、前記第１撹拌翼は第１円盤部と前記第１円盤部の円周部分に形成された複数の第１翼であって前記第１撹拌翼の回転軸方向である上下方向に延びる複数の第１翼とを有し、前記複数の第１翼は互いに間をおいて並ぶ２つの第１翼の間に形成された複数の隙間である第１吐出隙間を形成し、また、前記第１円盤部と前記複数の第１翼とによって囲まれた領域であって内容物の一部が入り込む第１撹拌翼内容積の領域が形成される、第１撹拌装置の撹拌条件の設定方法である。
撹拌条件の設定方法は、前記第１混合槽と略相似形の円筒部分を有する第２混合槽と前記第２混合槽内に回転自在に配置された第２撹拌翼とを備え、前記第２撹拌翼は第２円盤部と前記第２円盤部の円周部分に形成された第２翼であって前記第２撹拌翼の回転軸方向である上下方向に延びる複数の第２翼とを有し、前記複数の第２翼は互いに間をおいて並ぶ２つの第２翼の間に形成された複数の隙間である第２吐出隙間を形成し、また、前記第２円盤部と前記複数の第２翼とによって囲まれた領域であって内容物の一部が入り込む第２撹拌翼内容積の領域が形成され、前記第２撹拌翼の直径及び前記第２吐出隙間の面積はそれぞれ前記第１撹拌翼の直径及び前記第１吐出隙間の面積とは異なる、第２撹拌装置を用いる。
撹拌条件の設定方法は、前記第２撹拌翼の回転数を変化させ、前記内容物が所望の混合状態となる前記第２撹拌翼の回転数を求める第２撹拌翼回転数模索工程と、求められた前記第２撹拌翼の回転数と、前記第２撹拌翼の直径と前記第１撹拌翼の直径とに基づいて、前記内容物が所望の混合状態となる前記第１撹拌翼の回転数を算出する第１撹拌翼回転数算出工程と、を含む。
撹拌条件の設定方法は、さらに以下の（ａ）〜（ｃ）のいずれかの手段により、前記第１撹拌翼内容積を算出する第１撹拌翼内容積算出工程と、を含む。
（ａ）前記第２撹拌翼内容積と、算出された前記第１撹拌翼の回転数と求められた前記第２撹拌翼の回転数とから第１撹拌翼内容積を算出する手段
（ｂ）前記第２撹拌翼内容積と、前記第１撹拌翼の直径と前記第２撹拌翼の直径とから第１撹拌翼内容積を算出する手段
（ｃ）前記第２撹拌翼内容積と、前記第１混合槽の円筒部分の内径と前記第２混合槽の円筒部分の内径とから、前記第１撹拌翼内容積を算出する手段
【０００９】
前記第１撹拌翼内容積算出工程は、前記第１撹拌翼内容積と前記第２撹拌翼内容積との比が、以下の（Ａ）〜（Ｃ）のいずれかとなる様に前記第１撹拌翼内容積を算出することが好ましい。
（Ａ）前記算出された前記第１撹拌翼の回転数の３乗と前記求められた前記第２撹拌翼の回転数の３乗との比となる
（Ｂ）前記第１撹拌翼の直径の３乗と前記第２撹拌翼の直径の３乗との比となる
（Ｃ）前記第１混合槽の円筒部分の内径の３乗と前記第２混合槽の円筒部分の内径の３乗との比となる
【００１０】
前記第１撹拌翼及び前記第２撹拌翼のうちその直径が小さい撹拌翼の中心から前記小さい撹拌翼に対応する前記上下方向の第１翼又は前記上下方向の第２翼の先端までの高さは、前記小さい撹拌翼の直径の１／８以上であることが好ましい。
【００１１】
前記上下方向において、前記第１円盤部の厚さは、前記第１撹拌翼の厚さと略同一であることが好ましい。
【００１２】
前記第１撹拌翼内容積が変化するように、前記上下方向における前記第１円盤部の厚さを変更させることが好ましい。
【００１３】
前記第１円盤部は、円周部分から前記上下方向に前記複数の第１翼が延伸する円盤本体部と、前記円盤本体部に取り外し可能に前記上下方向に重ねられる厚さ調整用円盤部材とを有することが好ましい。
【００１４】
前記第１円盤部は、円周部分から前記上下方向に前記複数の第１翼が延伸する円盤本体部と、前記円盤本体部に取り外し不可能に一体的に形成された厚さ変更機構とを有することが好ましい。
【００１５】
前記第２撹拌翼内容積が変化するように、前記上下方向における前記第２円盤部の厚さを変更させることが好ましい。
【００１６】
前記第２円盤部は、円周部分から前記上下方向に前記複数の第２翼が延伸する円盤本体部と、前記円盤本体部に取り外し可能に前記上下方向に重ねられる厚さ調整用円盤部材とを有することが好ましい。
【００１７】
前記第２円盤部は、円周部分から前記上下方向に前記複数の第２翼が延伸する円盤本体部と、前記円盤本体部に取り外し不可能に一体的に形成された厚さ変更機構とを有することが好ましい。
【００１８】
本発明に係る撹拌翼は、撹拌条件の設定方法に用いられる。本発明に係る撹拌翼は、円盤部と、前記円盤部の円周部分に形成された複数の翼であって前記撹拌翼の回転軸方向である上下方向に延びた複数の翼と、を備える。前記複数の翼は、互いに間をおいて並ぶ２つの翼の間に形成された複数の隙間である吐出隙間を形成する。前記円盤部は、円周部分から前記上下方向に前記複数の翼が延びる円盤本体部と、記円盤部と前記複数の翼とによって囲まれた領域であって内容物の一部が入り込む領域の撹拌翼内容積が変化するように、前記円盤本体部に取り外し可能に前記上下方向に重ねられる厚さ調整用円盤部材とを有する。
【００１９】
本発明に係る撹拌翼は、撹拌条件の設定方法に用いられる。本発明に係る撹拌翼は、円盤部と、前記円盤部の円周部分に形成された複数の翼であって前記撹拌翼の回転軸方向である上下方向に延びた複数の翼と、を備える。前記複数の翼は、互いに間をおいて並ぶ２つの翼の間に形成された複数の隙間である吐出隙間を形成する。前記円盤部は、円周部分から前記上下方向に前記複数の翼が延びる円盤本体部と、記円盤部と前記複数の翼とによって囲まれた領域であって内容物の一部が入り込む領域の撹拌翼内容積が変化するように、円周部分から前記上下方向に前記複数の翼が延伸する円盤本体部と、前記円盤本体部に取り外し不可能に一体的に形成された厚さ変更機構とを有する。
【００２０】
前記円盤部は、前記回転軸から前記円周部分のうち各隙間がある部分に向けて漸次薄くなるテーパー部を有することが好ましい。
【００２１】
前記複数の翼は、前記円盤部の円周部分から一体的に延伸していることが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、撹拌装置においてスケールアップ又はスケールダウンを大きくした場合であっても、基礎となった装置と略同一の混合状態となるような撹拌条件の設定方法及びそれに用いられる撹拌翼を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の撹拌条件の設定方法を適用できる代表的な撹拌装置の垂直断面図である。
【図２】図１に示した撹拌装置の撹拌翼の平面図である。
【図３】図２に示した撹拌翼の正面図である。
【図４】図１に示した撹拌装置の撹拌翼の分解斜視図である。
【図５】図４に示した撹拌装置の撹拌翼の垂直断面図である。
【図６】図１に示した撹拌装置が作動した際の撹拌翼近傍の状態を説明する模式図である。
【図７】本発明の撹拌条件の設定方法に適用できる別の撹拌翼の垂直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１から図６を参照して、本発明に係る撹拌条件の設定方法を説明する。
図１は、本発明の撹拌条件の設定方法を適用できる代表的な撹拌装置の垂直断面図である。本発明に係る設定方法が適用される第１撹拌装置１００と第２撹拌装置２００とは、互いに略相似形を有するので、以下の説明では、主に、第１撹拌装置１００について説明し、第２撹拌装置２００についての説明は、図面中に、第１撹拌装置１００に対応する部分にカッコ内に符号を付してその説明を省略することがある。
ここで、略相似形とは、いわゆる数学的に使われる相似の形状を含むと共に、さらに、第１混合槽１１０と第２混合槽２１０、第１撹拌翼１３０と第２撹拌翼２３０、第１円盤部１３２と第２円盤部２３２との大きさの関係が同じ（第１混合槽１１０＞第２混合槽２１０であれば、第１撹拌翼１３０＞第２撹拌翼２３０、第１円盤部１３２＞第２円盤部２３２との関係を有し、ある部分の大小関係が他の部分の大小関係の反対となっていない）であることをいい、互いに異なる形状も包含する。
【００２５】
第１撹拌装置１００、第２撹拌装置２００で撹拌する内容物Ａとしては、撹拌時に液状のものであれば特に限定されるものではないが、例えば、クリーム、乳液、美容液、化粧水等の化粧料、口紅、アイシャドウ、アイライナー、油性ファンデーション等の油性メイクアップ化粧料である。
【００２６】
図１に示すように、第１撹拌装置１００は、第１混合槽１１０と、回転軸１５０と、第１撹拌翼１３０と、を備える。
第１混合槽１１０は、内径Ｄ１の円筒部分１１５と円筒部分１１５の一端部に形成された半球部分１１７とを有し、円筒部分１１５の他端部は、内容物Ａを投入することができる程度に開口している。
【００２７】
図４に示すように、回転軸１５０は、端部にネジ部１２４及び平行な面を有する回転防止面１２２が形成された回転軸本体１２０と、ネジ部１２４に螺合するナットのような留め具１５１とを有する。
図１に示すように、回転軸１５０は、回転軸本体１２０の端部が第１混合槽１１０の内側に位置するように、第１混合槽１１０に対して相対的に回転可能に、第１撹拌装置１００のフレーム（図示せず）に支持されている。
【００２８】
図１に示すように、第１撹拌翼１３０は、第１撹拌翼１３０が第１混合槽１１０の中に回転自在に配置するように、回転軸１５０の端部に相対的に回転不能に組み付けられている。
図２に示すように、第１撹拌翼１３０は、直径ｄ１の第１円盤部１３２と、第１円盤部１３２の円周部分から上下方向に延伸する複数の第１翼１３４とを有する。
【００２９】
図２に示すように、第１円盤部１３２は、所定の厚さの円盤形状を有し、その中心に回転軸本体１２０の端部が挿通可能な長孔１３５が形成されている。長孔１３５は、回転軸本体１２０の回転防止面１２２に面接触するような対向する一対の平行面を有する（図４参照）。
図３及び図４に示すように、第１円盤部１３２は、第１円盤本体部１３３と、２つの第１厚さ調整用円盤部材１４１とを有する。
図４に示すように、各第１厚さ調整用円盤部材１４１は、上下方向から見た場合、第１円盤本体部１３３と略同一の大きさの形状を有し、その中央には、長孔１３５と略同一の大きさの長孔１４２が形成されている。２つの第１厚さ調整用円盤部材１４１は、第１円盤本体部１３３を挟むように、それぞれ、第１円盤本体部１３３の上下方向の両方の面に重ねられている。各厚さ調整用円盤部材１４１は、例えば、ステンレスや樹脂等の材料で形成される。
【００３０】
図３に示すように、複数の第１翼１３４は、互いに略同一の形状を有し、概ね、幅ｂ１、高さｈ１の矩形状とされている。複数の第１翼１３４は、第１円盤部１３２の円周部から交互に上方向及び下方向に延在している。複数の第１翼１３４は第１円盤部１３２の円周部から延在しているとして説明したが、複数の第１翼１３４は、第１円盤部１３２から延在せずに、第１円盤部１３２に配置された部材から上下方向に延びるように構成してもよい。
【００３１】
同じ側に延在する複数の第１翼１３４のうち、互いに間をおいて並ぶ２つの第１翼１３４の間には、幅ｗ１の隙間である第１隙間部（第１吐出隙間）１３６が形成されている。したがって、各第１隙間部１３６は、概ね、幅ｗ１、高さｈ１の矩形状の隙間である。
第１撹拌翼１３０は、第１円盤部１３２及び複数の第１翼１３４により、高さｈ１、直径ｄ１の仮想的な２つの円柱Ｍ１を形成する。各円柱Ｍ１において、各円柱Ｍ１の側面には、幅ｗ１、高さｈ１の複数の第１隙間部１３６が形成されていると捉えることができ、換言すると、複数の第１隙間部１３６の面積の総和である第１吐出隙間の面積の穴が形成されていると捉えることもできる。また、仮想的な円柱Ｍ１は、第１円盤部１３２と複数の第１翼１３４とによって囲まれた領域でもあり、内容物Ａの一部が入り込む第１撹拌翼内容積の領域である。
【００３２】
本実施形態では、第１円盤部１３２の形状は、上下方向から見ると、１２角形となっているが、これに限定されず、他の多角形、円形であってもよい。同様に、第１翼１３４の角数は１２枚であり、そのうち、６枚の第１翼１３４は、互いに間をおいて第１円盤部１３２の上方向に延伸し、他の６枚の第１翼１３４は、互いの間に、上方向に延伸する第１翼１３４をおいて、第１円盤部１３２の下方向に延伸している。第１円盤部１３２の形状は、１２角形として説明したが、これに限定されず、偶数の角形であればよく、例えば、４、６、８、１０、１４、１６、１８、２０角形であってもよい。
また、第１撹拌翼１３０及び第２撹拌翼２３０のうちその直径が小さい撹拌翼の中心から、小さい撹拌翼に対応する上下方向の第１翼１３４又は上下方向の第２翼２３４の先端までの高さは、小さい撹拌翼の直径の１／８以上であることが好ましい。
【００３３】
図４及び図５に示すように、第１撹拌翼１３０が回転軸１５０に組み付けられている。
先ず、回転防止面１２２が第１厚さ調整用円盤部材１４１の長孔１４２の平行面に接触するように、回転軸本体１２０の端部に第１厚さ調整用円盤部材１４１が差し込まれる。
次に、回転防止面１２２が長孔１３５の平行面に接触するように、回転軸本体１２０の端部に第１円盤本体部１３３が差し込まれる。これにより、第１円盤本体部１３３の表面に第１厚さ調整用円盤部材１４１が重ねられるので、第１翼１３４の先端から第１厚さ調整用円盤部材１４１の表面までの距離が、第１翼１３４の先端から第１円盤本体部１３３の表面までの距離よりも、第１厚さ調整用円盤部材１４１の厚さ分、短くなる。
次に、回転防止面１２２が第１厚さ調整用円盤部材１４１の長孔１４２の平行面に接触するように、回転軸本体１２０の端部に第１厚さ調整用円盤部材１４１が差し込まれる。これにより、第１円盤本体部１３３の反対の表面に第１厚さ調整用円盤部材１４１が重ねられるので、第１翼１３４の先端から第１厚さ調整用円盤部材１４１の表面までの距離が、第１翼１３４の先端から第１円盤本体部１３３の表面までの距離よりも、第１厚さ調整用円盤部材１４１の厚さ分、短くなる。
そして、留め具１５１をネジ部１２４に螺合させて、第１撹拌翼１３０を回転軸１５０に取り付ける。
【００３４】
第１撹拌装置１００を作動させると、第１撹拌装置１００は、回転軸１５０を回転させることにより、第１撹拌翼１３０を内容物Ａ内において回転させて、内容物Ａの撹拌を行う。
【００３５】
図６を参照して、このときの撹拌状態の説明をする。
第１撹拌翼１３０の複数の第１翼１３４及び複数の第１隙間部１３６は、回転軸１５０の周りを回る。そうすると、先ず、仮想的な円柱Ｍ１が回転することにより、仮想的な円柱Ｍ１の高さ方向にある内容物Ａは、回転軸１５０の伸びる方向（仮想的な円柱Ｍ１の高さ方向）において仮想的な円柱Ｍ１に近づくよう移動し（矢印Ｆ１）、仮想的な円柱Ｍ１の内部領域に入る。
次に、仮想的な円柱Ｍ１の内部領域に入った内容物Ａは、第１撹拌翼１３０の回転による遠心力を受け、第１円盤部１３２の中心から円周方向に移動し、複数の第１隙間部１３６から吐出する。
このとき、内容物Ａの状態としては、第１撹拌翼１３０の回転により、仮想的な円柱Ｍ１内にある内容物Ａがすべて複数の第１隙間部１３６から吐出すると捉えられる。そのため、各第１隙間部１３６から吐出する内容物Ａの吐出速度は、第１撹拌翼１３０の周速度と複数の第１隙間部１３６の面積に強く依存し、また、第１撹拌翼１３０の周速度は、第１撹拌翼１３０の回転数と第１撹拌翼１３０の直径ｄ１に依存することになる。
このため、撹拌状態は、各第１隙間部１３６から吐出する内容物Ａの吐出速度に強く依存するので、第１撹拌翼１３０の回転数、第１撹拌翼１３０の直径ｄ１、第１隙間部１３６の面積に依存するといえる。
【００３６】
本発明に係る設定方法は、例えば、実験用の小さな第２撹拌装置２００を用いて、内容物が所望の混合状態となる撹拌条件を求め、その求めた撹拌条件に基づいて工場生産に用いられる大きな第１撹拌装置１００の撹拌条件を求めることにより行う。このとき、第２撹拌装置２００の第２混合槽２１０の内径Ｄ２と第２撹拌翼２３０の直径ｄ２との比は、第１撹拌装置１００の第１混合槽１１０の内径Ｄ１と第１撹拌翼１３０の直径ｄ１との比と略同一に設定される。また、第１撹拌装置１００と第２撹拌装置２００との間においては、第１円盤部１３２の周速度と第２円盤部２３２の周速度とが略同一になるように設定するか、又は、第１撹拌装置１００の単位体積当たりの撹拌動力（Ｐｖ）と、第２撹拌装置２００の単位体積当たりの撹拌動力（Ｐｖ）と略同一になるように、設定する。本実施形態では、第１撹拌装置１００と第２撹拌装置２００との間においては、第１円盤部１３２の周速度と第２円盤部２３２の周速度とが略同一になるように設定したものとして説明する。
【００３７】
まず、実験用の小さな第２撹拌装置２００を用いて、内容物Ａの撹拌条件を模索する。具体的には、第２撹拌翼２３０の回転数を変化させ、内容物Ａが所望の混合状態となる第２撹拌翼２３０の回転数を求める（第２撹拌翼回転数模索工程）。内容物Ａが所望の混合状態となっているか否かの判断は、目視で行うことが好ましい。
【００３８】
次に、求められた第２撹拌翼２３０の回転数と第２撹拌翼２３０の直径ｄ２と第１撹拌翼１３０の直径ｄ１とに基づいて、内容物Ａが所望の混合状態となる大きな第１撹拌装置１００の第１撹拌翼１３０の回転数を算出する（第１撹拌翼回転数算出工程）。第２撹拌装置２００の第２混合槽２１０の内径Ｄ２と第２撹拌翼２３０の直径ｄ２との比が第１撹拌装置１００の第１混合槽１１０の内径Ｄ１と第１撹拌翼１３０の直径ｄ１との比と略同じに設定されているので、第１撹拌翼１３０の直径ｄ１は、両者の比に基づいて算出する。また、第１円盤部１３２の周速度は、第２円盤部２３２の周速度と同一に設定することから、第１撹拌翼１３０の回転数を算出することができる。
【００３９】
そして、算出された第１撹拌翼１３０の回転数と求められた第２撹拌翼２３０の回転数とから、第１円盤部１３２と複数の第１翼１３４とによって囲まれた領域でもあり、内容物Ａの一部が入り込む第１撹拌翼内容積の領域である仮想的な円柱Ｍ１を算出する（第１撹拌翼内容積算出工程）。第１隙間部１３６から吐出する内容物Ａの吐出速度が第２隙間部２３６から吐出する内容物Ａの吐出速度と同じになるように、第１隙間部１３６の面積や仮想的な円柱Ｍ１の容積を算出する。第１隙間部１３６の面積や仮想的な円柱Ｍ１の容積は、幅ｗ１、高さｈ１によって定まるので、第１隙間部１３６の面積や仮想的な円柱Ｍ１の容積は、幅ｗ１を一定にして、高さｈ１を変化させて算出したり、高さｈ１を一定にして幅ｗ１を変化させて算出したり、両者を組み合わせて算出したりする。
これら算出の方法としては、例えば、第２撹拌翼内容積と、算出された第１撹拌翼１３０の回転数と求められた前記第２撹拌翼２３０の回転数とから第１撹拌翼内容積を算出したり、第２撹拌翼内容積と、第１撹拌翼１３０の直径ｄと第２撹拌翼２３０の直径ｄ２とから第１撹拌翼内容積を算出したり、第２撹拌翼内容積と、第１混合槽１１０の円筒部分の内径Ｄ１と第２混合槽２１０の円筒部分の内径Ｄ２とから、第１撹拌翼内容積を算出したりする。
【００４０】
第１混合槽１１０内にある内容物Ａは、第１撹拌翼１３０の回転により、矢印Ｆ１の方向に流れ、第１円盤部１３２及び複数の第１翼１３４により形成された仮想的な円柱Ｍ１の内部に入る。そして、第１撹拌翼１３０の回転により、第１円盤部１３２及び複数の第１翼１３４により形成された仮想的な円柱Ｍ１の内部にある内容物Ａのすべてが遠心力により第１隙間部１３６から矢印Ｆ２の方向に吐出すると考えられるので、吐出速度は、第１円盤部１３２の周速度と第１隙間部１３６の面積や第１撹拌翼内容積の領域である仮想的な円柱Ｍ１に依存するといえる。また、第１円盤部１３２の周速度は、第１撹拌翼１３０の回転数と第１撹拌翼１３０の直径ｄ１とに依存する。そこで、第１撹拌翼１３０の回転数と第１撹拌翼１３０の直径ｄ１と吐出速度とから第１隙間部１３６の面積や第１撹拌翼内容積の領域である仮想的な円柱Ｍ１を算出する。
【００４１】
なお、第１撹拌翼１３０の大きさには特に制限がないので、例えば、直径ｄ１、第１翼１３４の幅ｂ１が互いに同じで、高さｈ１が互いに異なる２つ以上の第１撹拌翼を選択的に回転軸１５０に組み付けることができる。したがって、様々な大きさの第１撹拌翼を用いて撹拌条件を算出することができる。
【００４２】
このように、スケールアップをした第１撹拌装置１００の撹拌状態が、その基礎となった第２撹拌装置２００の撹拌状態と同じ混合状態となるような撹拌条件を算出し、設定することができる。
【００４３】
なお、図７に示すように、よりよい撹拌条件を算出するためには、第１撹拌翼内容積と第２撹拌翼内容積の比率を合わせながらできるだけ円周部分の第１円盤部１３２の厚さを薄くすることが好ましい。このため、第１厚さ調整用円盤部材１４１の外周部分にテーパー部分１４３を形成することが好ましい。特に、第１撹拌翼１３０の吐出隙間部分において、第１円盤部１３２の厚さが第１翼１３４の厚さと同一又は略同一であることが好ましい。ここで、第１撹拌翼１３０の吐出隙間部分において、第１円盤部１３２の厚さが第１翼１３４の厚さと略同一とは、以下の式の値が、好ましくは３０％以下であり、さらに好ましくは２０％以下であり、さらにより好ましくは１０％以下であり、さらに最も好ましくは、５％以下である状態をいう。
｜（第１円盤部１３２の厚さ−第１翼１３４の厚さ）｜／（第１翼１３４の厚さ）×１００％
【００４４】
また、別の撹拌条件の算出方法としては、第１撹拌翼内容積と第２撹拌翼内容積との比が、算出された第１撹拌翼の回転数の３乗と求められた第２撹拌翼の回転数の３乗との比となるように第１撹拌翼内容積を算出したり、第１撹拌翼の直径の３乗と第２撹拌翼の直径の３乗との比となるように第１撹拌翼内容積を算出したり、第１混合槽の円筒部分の内径の３乗と第２混合槽の円筒部分の内径の３乗との比となるように第１撹拌翼内容積を算出してもよい。ここで、第１撹拌翼内容積と第２撹拌翼内容積との比が、Ｘの３乗とＹの３乗との比となるように、とは、以下の式の値が、好ましくは３０％以下であり、さらに好ましくは２０％以下であり、さらにより好ましくは１０％以下であり、さらに最も好ましくは、５％以下である状態をいう。
｜（第１撹拌翼内容積／第２撹拌翼内容積）−（Ｘの３乗／Ｙの３乗）｜／（Ｘの３乗／Ｙの３乗）×１００％
【００４５】
また、上述の第１撹拌装置１００を小さな撹拌装置とし、第２撹拌装置２００を大きな撹拌装置としたスケールダウンの場合も、同様に、撹拌条件を算出し、設定することができる。
【００４６】
また、上記の説明では、第１円盤部１３２を構成する第１厚さ調整用円盤部材１４１と第１円盤本体部１３３とは、互いに別々の部材として説明したが、これに限定されず、第１厚さ調整用円盤部材１４１と第１円盤本体部１３３とが一体となっていてもよい。この場合、第１撹拌翼１３０の第１円盤部１３２は、回転軸１５０と共に一体的に製作することができる。
【００４７】
上述した実施形態に関し、本発明はさらに以下の態様を開示する。
【００４８】
本発明は下記＜１＞〜＜１０＞に記載の撹拌条件の設定方法である。
【００４９】
＜１＞  内容物が投入され円筒部分を有する第１混合槽と前記第１混合槽内に回転自在に配置された第１撹拌翼とを備え、前記第１撹拌翼は第１円盤部と前記第１円盤部の円周部分に形成された複数の第１翼であって前記第１撹拌翼の回転軸方向である上下方向に延びる複数の第１翼とを有し、前記複数の第１翼は互いに間をおいて並ぶ２つの第１翼の間に形成された複数の隙間である第１吐出隙間を形成し、また、前記第１円盤部と前記複数の第１翼とによって囲まれた領域であって内容物の一部が入り込む第１撹拌翼内容積の領域が形成される、第１撹拌装置の撹拌条件の設定方法であって、
前記第１混合槽と略相似形の円筒部分を有する第２混合槽と前記第２混合槽内に回転自在に配置された第２撹拌翼とを備え、前記第２撹拌翼は第２円盤部と前記第２円盤部の円周部分に形成された第２翼であって前記第２撹拌翼の回転軸方向である上下方向に延びる複数の第２翼とを有し、前記複数の第２翼は互いに間をおいて並ぶ２つの第２翼の間に形成された複数の隙間である第２吐出隙間を形成し、また、前記第２円盤部と前記複数の第２翼とによって囲まれた領域であって内容物の一部が入り込む第２撹拌翼内容積の領域が形成され、前記第２撹拌翼の直径及び前記第２吐出隙間の面積はそれぞれ前記第１撹拌翼の直径及び前記第１吐出隙間の面積とは異なる、第２撹拌装置を用いて、
前記第２撹拌翼の回転数を変化させ、前記内容物が所望の混合状態となる前記第２撹拌翼の回転数を求める第２撹拌翼回転数模索工程と、
求められた前記第２撹拌翼の回転数と、前記第２撹拌翼の直径と前記第１撹拌翼の直径とに基づいて、前記内容物が所望の混合状態となる前記第１撹拌翼の回転数を算出する第１撹拌翼回転数算出工程と、を含み、
さらに、以下の（ａ）〜（ｃ）のいずれかの手段により、前記第１撹拌翼内容積を算出する第１撹拌翼内容積算出工程と、を含む撹拌条件の設定方法。
（ａ）前記第２撹拌翼内容積と、算出された前記第１撹拌翼の回転数と求められた前記第２撹拌翼の回転数とから第１撹拌翼内容積を算出する手段
（ｂ）前記第２撹拌翼内容積と、前記第１撹拌翼の直径と前記第２撹拌翼の直径とから第１撹拌翼内容積を算出する手段
（ｃ）前記第２撹拌翼内容積と、前記第１混合槽の円筒部分の内径と前記第２混合槽の円筒部分の内径とから第１撹拌翼内容積を算出する手段
【００５０】
＜２＞  前記第１撹拌翼内容積算出工程は、前記第１撹拌翼内容積と前記第２撹拌翼内容積との比が、以下の（Ａ）〜（Ｃ）のいずれかとなるように前記第１撹拌翼内容積を算出する、＜１＞に記載の撹拌条件の設定方法。
（Ａ）前記算出された前記第１撹拌翼の回転数の３乗と前記求められた前記第２撹拌翼の回転数の３乗との比となる
（Ｂ）前記第１撹拌翼の直径の３乗と前記第２撹拌翼の直径の３乗との比となる
（Ｃ）前記第１混合槽の円筒部分の内径の３乗と前記第２混合槽の円筒部分の内径の３乗との比となる
【００５１】
＜３＞  前記第１撹拌翼及び前記第２撹拌翼のうちその直径が小さい撹拌翼の中心から前記小さい撹拌翼に対応する前記上下方向の第１翼又は前記上下方向の第２翼の先端までの高さは、前記小さい撹拌翼の直径の１／８以上である、＜１＞又は＜２＞に記載の撹拌条件の設定方法。
【００５２】
＜４＞  前記上下方向において、前記第１円盤部の厚さは、前記第１撹拌翼の厚さと略同一である、＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の撹拌条件の設定方法。
【００５３】
＜５＞  前記第１撹拌翼内容積が変化するように、前記上下方向における前記第１円盤部の厚さを変更させる、＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の撹拌条件の設定方法。
【００５４】
＜６＞  前記第１円盤部は、円周部分から前記上下方向に前記複数の第１翼が延伸する円盤本体部と、前記円盤本体部に取り外し可能に前記上下方向に重ねられる厚さ調整用円盤部材とを有する、＜５＞に記載の撹拌条件の設定方法。
【００５５】
＜７＞  前記第１円盤部は、円周部分から前記上下方向に前記複数の第１翼が延伸する円盤本体部と、前記円盤本体部に取り外し不可能に一体的に形成された厚さ変更機構とを有する、＜５＞に記載の撹拌条件の設定方法。
【００５６】
＜８＞  前記第２撹拌翼内容積が変化するように、前記上下方向における前記第２円盤部の厚さを変更させる、＜１＞から＜７＞のいずれかに記載の撹拌条件の設定方法。
【００５７】
＜９＞  前記第２円盤部は、円周部分から前記上下方向に前記複数の第２翼が延伸する円盤本体部と、前記円盤本体部に取り外し可能に前記上下方向に重ねられる厚さ調整用円盤部材とを有する、＜８＞に記載の撹拌条件の設定方法。
【００５８】
＜１０＞  前記第２円盤部は、円周部分から前記上下方向に前記複数の第２翼が延伸する円盤本体部と、前記円盤本体部に取り外し不可能に一体的に形成された厚さ変更機構とを有する、＜８＞に記載の撹拌条件の設定方法。
【００５９】
本発明は下記＜１１＞〜＜１４＞に記載の撹拌翼である。
＜１１＞  撹拌条件の設定方法に用いられる撹拌翼であって、
円盤部と、
前記円盤部の円周部分に形成された複数の翼であって前記撹拌翼の回転軸方向である上下方向に延びた複数の翼と、を備え、
前記複数の翼は、互いに間をおいて並ぶ２つの翼の間に形成された複数の隙間である吐出隙間を形成し、
前記円盤部は、円周部分から前記上下方向に前記複数の翼が延びる円盤本体部と、記円盤部と前記複数の翼とによって囲まれた領域であって内容物の一部が入り込む領域の撹拌翼内容積が変化するように、前記円盤本体部に取り外し可能に前記上下方向に重ねられる厚さ調整用円盤部材とを有する、撹拌翼。
【００６０】
＜１２＞  撹拌条件の設定方法に用いられる撹拌翼であって、
円盤部と、
前記円盤部の円周部分に形成された複数の翼であって前記撹拌翼の回転軸方向である上下方向に延びた複数の翼と、を備え、
前記複数の翼は、互いに間をおいて並ぶ２つの翼の間に形成された複数の隙間である吐出隙間を形成し、
前記円盤部は、円周部分から前記上下方向に前記複数の翼が延びる円盤本体部と、記円盤部と前記複数の翼とによって囲まれた領域であって内容物の一部が入り込む領域の撹拌翼内容積が変化するように、円周部分から前記上下方向に前記複数の翼が延伸する円盤本体部と、前記円盤本体部に取り外し不可能に一体的に形成された厚さ変更機構とを有する、撹拌翼。
【００６１】
＜１３＞  前記円盤部は、前記回転軸から前記円周部分のうち各隙間がある部分に向けて漸次薄くなるテーパー部を有する、＜１１＞又は＜１２＞に記載の撹拌翼。
【００６２】
＜１４＞  前記複数の翼は、前記円盤部の円周部分から一体的に延伸している、＜１１＞から＜１３＞のいずれかに記載の撹拌翼。
【００６３】
＜１５＞  前記円盤部は、所定の厚さの円盤形状を有し、前記円盤部の中心に回転軸本体の端部が挿通可能な長孔が形成され、前記円盤部の長孔は、前記回転軸本体の回転防止面に面接触するような対向する一対の平行面を有する、＜１１＞から＜１４＞のいずれかに記載の撹拌翼。
【００６４】
＜１６＞  各厚さ調整用円盤部材は、上下方向から見た場合、前記円盤本体部と略同一の大きさの形状を有し、各厚さ調整用円盤部材の中央には、前記円盤部の長孔と略同一の大きさの長孔が形成されている、＜１５＞に記載の撹拌翼。
【００６５】
＜１７＞  前記円盤部は、さらに、前記円盤本体部に取り外し可能に、前記円盤本体部の前記厚さ調整用円盤部材とは反対側の前記上下方向に重ねられる別の厚さ調整用円盤部材を有し、前記厚さ調整用円盤部材と前記別の厚さ調整用円盤部材とを２つの別の厚さ調整用円盤部材としたときにおいて、前記２つの第１厚さ調整用円盤部材は、前記円盤本体部を挟むように、それぞれ、前記円盤本体部１３３の上下方向の両方の面に重ねられている、＜１１＞から＜１６＞のいずれかに記載の撹拌翼。
【００６６】
＜１８＞  前記円盤部の形状は、上下方向から見ると、多角形、又は、円形である、＜１１＞から＜１７＞のいずれかに記載の撹拌翼。
＜１９＞  前記翼の枚数は、偶数であり、好ましくは、４、６、８、１０、１４、１６、１８、２０枚であり、より好ましくは１２枚である、＜１１＞から＜１８＞のいずれかに記載の撹拌翼。
【００６７】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る撹拌条件の設定方法によれば、スケールアップ又はスケールダウンをした撹拌装置の撹拌状態が、その基礎となった撹拌装置の撹拌状態と略同一の混合状態となるような撹拌条件を設定することができる。なお、本発明は上記実施の形態に限定されないことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６８】
１００  第１撹拌装置
１１０  第１混合槽
１１５  円筒部分
１１７  半球部分
１３０  第１撹拌翼
１３２  第１円盤部
１３４  第１翼
１３６  第１隙間部（第１吐出隙間）
１５０  回転軸
２００  第２撹拌装置
２１０  第２混合槽
２１５  円筒部分
２１７  半球部分
２３０  第２撹拌翼
２３２  第２円盤部
２３４  第２翼
２３６  第２隙間部（第２吐出隙間）
２５０  回転軸
【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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