(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
攪拌槽に垂設した攪拌軸に、上部傾斜翼を、該上部傾斜翼の上方が攪拌軸側に傾斜するように逆Ｖ字状に配設するとともに、該上部傾斜翼を、循環流の上部を内斜め下方に巻き込むように回転方向の前面が攪拌軸を含む面に対して内側に傾斜させて設け、該上部傾斜翼の下に、平板状のボトム翼を配設したことを特徴とする攪拌機。
【請求項２】
上部傾斜翼とボトム翼の間に、下部傾斜翼を、該下部傾斜翼の下方が攪拌軸側に傾斜するようにＶ字状に配設するとともに、該下部傾斜翼を、前記上部傾斜翼で内斜め下方に巻き込んだ循環流を対向する下部傾斜翼から外斜め下方に吐出するように回転方向の前面が攪拌軸を含む面に対して外側に傾斜させて設けたことを特徴とする請求項１記載の攪拌機。
【請求項３】
上部傾斜翼又は下部傾斜翼の回転径をボトム翼の回転径以下にしたことを特徴とする請求項１又は２記載の攪拌機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液状体の攪拌機に関し、特に、フローパターンの分離を防止し、攪拌途中の粘性変化や広粘度範囲にも対応して攪拌槽全体で良好な混合を行うとともに、液深が低くなっても効率の変わらない攪拌をすることができる攪拌機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、液の混合や溶解等を目的とした攪拌処理用の攪拌機は、図１１に示すように、攪拌槽１の中心部に回転可能な攪拌軸２を配設し、該攪拌軸２に攪拌翼５を設けている。
攪拌翼５は、攪拌軸２から半径方向に突出する平板状のものからなり、攪拌軸２に上下に間隔をあけて２段に設けられている。
【０００３】
ところで、従来のこの攪拌機では、攪拌槽１の内部を広く攪拌するために、平板状の攪拌翼５が複数段に設けられているが、下の攪拌翼５が攪拌槽１の側壁１１で上昇流を形成する一方、上の攪拌翼５が攪拌槽１の側壁１１で上昇流と下降流を形成するため、下の攪拌翼５の上昇流と上の攪拌翼５の下降流のぶつかりによって上下に分かれた流れの層が発生する。
【０００４】
すなわち、下の攪拌翼では攪拌槽の下段のみが攪拌され、上の攪拌翼では攪拌槽の上段のみが攪拌されることから、上下に分かれる流れの層によってフローパターンが分離し、攪拌槽全体では良好な混合が行われにくいという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記従来の攪拌機が有する問題点に鑑み、フローパターンの分離を防止し、攪拌途中の粘性変化や広粘度範囲にも対応して攪拌槽全体で良好な混合を行うとともに、液深が低くなっても効率の変わらない攪拌をすることができる攪拌機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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の攪拌機は、攪拌槽に垂設した攪拌軸に、上部傾斜翼を、該上部傾斜翼の上方が攪拌軸側に傾斜するように逆Ｖ字状に配設するとともに、該上部傾斜翼を、循環流の上部を内斜め下方に巻き込むように回転方向の前面が攪拌軸を含む面に対して内側に傾斜させて設け、該上部傾斜翼の下に、平板状のボトム翼を配設したことを特徴とする。
【０００７】
この場合において、上部傾斜翼とボトム翼の間に、下部傾斜翼を、該下部傾斜翼の下方が攪拌軸側に傾斜するようにＶ字状に配設するとともに、該下部傾斜翼を、前記上部傾斜翼で内斜め下方に巻き込んだ循環流を対向する下部傾斜翼から外斜め下方に吐出するように回転方向の前面が攪拌軸を含む面に対して外側に傾斜させて設けることができる。
【０００８】
また、上部傾斜翼又は下部傾斜翼の回転径をボトム翼の回転径以下にすることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の攪拌機によれば、攪拌槽に垂設した攪拌軸に、上部傾斜翼を、該上部傾斜翼の上方が攪拌軸側に傾斜するように逆Ｖ字状に配設するとともに、該上部傾斜翼を、循環流の上部を内斜め下方に巻き込むように回転方向の前面が攪拌軸を含む面に対して内側に傾斜させて設け、該上部傾斜翼の下に、平板状のボトム翼を配設することにより、ボトム翼で攪拌槽の底部を攪拌し、攪拌槽の側壁に沿う上昇流と攪拌槽の中心付近で下降する下降流とからなる循環流を発生させるとともに、この循環流の上部を上部傾斜翼で内斜め下方に巻き込んで、ボトム翼から吐出することができ、これにより、従来のようなフローパターンの分離を防止し、攪拌途中の粘性変化や広粘度範囲にも対応して攪拌槽全体で良好な混合を行うとともに、ボトム翼による旋回流を上部傾斜翼で剪断することにより、液深が低くなっても効率の変わらない攪拌をすることができる。
【００１０】
また、上部傾斜翼とボトム翼の間に、下部傾斜翼を、該下部傾斜翼の下方が攪拌軸側に傾斜するようにＶ字状に配設するとともに、該下部傾斜翼を、前記上部傾斜翼で内斜め下方に巻き込んだ循環流を対向する下部傾斜翼から外斜め下方に吐出するように回転方向の前面が攪拌軸を含む面に対して外側に傾斜させて設けることにより、上部傾斜翼で内斜め下方に巻き込んだ循環流を、対向する下部傾斜翼から外斜め下方に吐出することができ、これにより、循環流の巻き込み及び吐出を強く行うとともに、上部傾斜翼と下部傾斜翼とで順次剪断をかけ、効率的な混合攪拌を行うことができる。
【００１１】
また、上部傾斜翼又は下部傾斜翼の回転径をボトム翼の回転径以下にすることにより、ボトム翼からの上昇流を阻害することなく循環流を剪断することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の攪拌機の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１〜図３に、本発明の攪拌機の第１実施例を示す。
この攪拌機は、攪拌槽１に垂設した攪拌軸２に、該攪拌軸２側が上に傾斜する逆Ｖ字状の上部傾斜翼４１を配設するとともに、該上部傾斜翼４１を循環流を内側に巻き込む角度に設け、該上部傾斜翼４１の下に、平板状のボトム翼３を配設している。
そして、上部傾斜翼４１とボトム翼３の間に、攪拌軸２側を下として傾斜するＶ字状の下部傾斜翼４２を配設するとともに、該下部傾斜翼４２を、巻き込んだ循環流を外側に吐出する角度に設けている。
【００１４】
攪拌槽１は有底円筒状をなし、図示省略するモータにより回転する攪拌軸２を中心部に配設している。
また、攪拌槽１は、保温又は冷却ジャケット（図示省略）を周囲に設けたり、側壁１１や底壁１２を透明にしたりすることができ、かつ数リットルから数万リットルの様々な容量に形成することができる。
【００１５】
攪拌軸２の下部には、攪拌槽１の底壁１２に近接するように、平板状のボトム翼３が溶接やボス接続により固定されている。
このボトム翼３は、その回転により攪拌槽１の側壁１１に向かう吐出流を生じ、この吐出流が転じた上昇流と、上昇流が液面で内向きに転じ、攪拌槽１の中心付近で下降する下降流とからなる循環流を発生させる。
ボトム翼３は、攪拌槽１の内径の約１／２の大きな回転径を有し、この大きなボトム翼３で強い吐出流を発生させることにより、水程度の低粘度の液体から１万ｃｐ以上の高粘度の液体までの幅広い粘度の液体に対応することができる。
【００１６】
また、攪拌軸２のボトム翼３の上には、攪拌軸２側が上に傾斜する逆Ｖ字状の上部傾斜翼４１と、該上部傾斜翼４１の下に設けられ、攪拌軸２側を下として傾斜するＶ字状の下部傾斜翼４２とが配設されている。
上部傾斜翼４１及び下部傾斜翼４２は、本実施例では細長い平板状のものからなり、上部傾斜翼４１は、循環流を内斜め下方に巻き込めるように、回転方向の前面が内側に約４５度傾斜するように固定されている。
また、下部傾斜翼４２は、上部傾斜翼４１で巻き込んだ循環流を外斜め下方に吐出できるように、回転方向の前面が外側に約４５度傾斜するように固定されている。
【００１７】
左右の上部傾斜翼４１及び左右の下部傾斜翼４２は、それぞれ平板状の上下の連結部材５１を介して攪拌軸２に固定されている。
この連結部材５１は、所要長さに設けられることにより、左右の傾斜翼に適切な間隔を与え、循環流の巻き込みを容易にしている。
なお、上部傾斜翼４１と下部傾斜翼４２は、ねじれ板状の左右の連結部材５２で連結されているが、上部傾斜翼４１と下部傾斜翼４２は一体に形成することもできる。
【００１８】
さらに、図４に示すように、上部傾斜翼４１と下部傾斜翼４２の左右の連結部同士を補強ロッド６１で連結することもできる。
また、図５に示すように、上部傾斜翼４１と下部傾斜翼４２の連結部に、略鉛直方向にスペーサロッド６２を介設することにより、上部傾斜翼４１と下部傾斜翼４２の間に間隔をあけるようにしたり、図６に示すように、スペーサロッド６２との連結部を補強ロッド６１で連結したりすることができる。
なお、上部傾斜翼４１や下部傾斜翼４２、スペーサロッド６２が区画する略菱形や略六角形の内部では、攪拌軸２を省略し、液の流動を促進させることもできる。
【００１９】
また、上部傾斜翼４１と下部傾斜翼４２は、回転径をボトム翼３の回転径以下に設定されており、これにより、循環流の上昇流を阻害しないようにしている。
さらに、上部傾斜翼４１と下部傾斜翼４２を斜めに配設することにより、循環流の巻き込みと吐出を容易にするとともに、限られた範囲内に長尺の傾斜翼４を収めて高い剪断力が得られるようにしている。
【００２０】
次に、本実施例の攪拌機の作用を説明する。
攪拌槽１に液を入れて攪拌軸２を回転させると、ボトム翼３からの吐出流が上昇流へと変わり液面まで到達するとともに、回転による引き込みが発生し下降流となる。
そして、上部傾斜翼４１が循環流の上部を内斜め下方に巻き込むとともに、対向する下部傾斜翼４２が、巻き込まれた循環流を外斜め下方に吐出する。
これにより、攪拌槽１の側壁１１に沿って盛り上がろうとする液面付近の流れを、上下部傾斜翼４１、４２による巻き込みにより解消するとともに、この流れを全体的な循環流として上下部傾斜翼４１、４２で順次剪断をかけ、効率的な混合攪拌が行われる。
【００２１】
本実施例の攪拌機と、図１１に示す従来の攪拌機とを用い、攪拌試験を行った。
攪拌試験は、水、粘性１００ｍＰａ・ｓの液体、粘性１０００ｍＰａ・ｓの液体のそれぞれについて実施したが、図９〜図１０に示すように、本実施例の攪拌機は、いずれについても短時間で適切に混合攪拌することができた。
【００２２】
かくして、本実施例の攪拌機は、攪拌槽１に垂設した攪拌軸２に、該攪拌軸２側が上に傾斜する逆Ｖ字状の上部傾斜翼４１を配設するとともに、該上部傾斜翼４１を循環流を内側に巻き込む角度に設け、該上部傾斜翼４１の下に、平板状のボトム翼３を配設することから、ボトム翼３で攪拌槽１の底部を攪拌し、攪拌槽１の側壁に沿う上昇流と攪拌槽１の中心付近で下降する下降流とからなる循環流を発生させるとともに、この循環流の上部を上部傾斜翼４１で内斜め下方に巻き込んで、ボトム翼３から吐出することができ、これにより、従来のようなフローパターンの分離を防止し、攪拌途中の粘性変化や広粘度範囲にも対応して攪拌槽全体で良好な混合を行うとともに、ボトム翼３による旋回流を上部傾斜翼４１で剪断することにより、液深が低くなっても効率の変わらない攪拌をすることができる。
さらに、上部傾斜翼４１とボトム翼３の間に、攪拌軸２側を下として傾斜するＶ字状の下部傾斜翼４２を配設するとともに、該下部傾斜翼４２を、巻き込んだ循環流を外側に吐出する角度に設けることから、上部傾斜翼４１で内斜め下方に巻き込んだ循環流を、対向する下部傾斜翼４２から外斜め下方に吐出することができ、これにより、循環流の巻き込み及び吐出を強く行うとともに、上部傾斜翼４１と下部傾斜翼４２とで順次剪断をかけ、効率的な混合攪拌を行うことができる。
【００２３】
この場合、上部傾斜翼４１及び下部傾斜翼４２の回転径をボトム翼３の回転径以下にすることにより、ボトム翼３からの上昇流を阻害することなく循環流を剪断することができる。
【実施例２】
【００２４】
図７〜図８に、本発明の攪拌機の第２実施例を示す。
この攪拌機は、攪拌槽１に垂設した攪拌軸２に、該攪拌軸２側が上に傾斜する逆Ｖ字状の上部傾斜翼４１を配設するとともに、該上部傾斜翼４１を循環流を内側に巻き込む角度に設け、該上部傾斜翼４１の下に、平板状のボトム翼３を配設している。
【００２５】
上部傾斜翼４１は、本実施例では細長い平板状のものからなり、循環流を内斜め下方に巻き込めるように、回転方向の前面が内側に約４５度傾斜するように固定されている。
左右の上部傾斜翼４１は、平板状の連結部材５１を介して攪拌軸２に固定されており、この連結部材５１を所要長さに設けることにより、左右の上部傾斜翼４１に適切な間隔を与え、循環流の巻き込みを容易にしている。
【００２６】
また、上部傾斜翼４１の下部は、図７に示すように、ボトム翼３に直接固定したり、図８に示すように、ボトム翼３の上方で補強ロッド６１を介して攪拌軸２に固定することができる。
この場合、上部傾斜翼４１とボトム翼３、あるいは上部傾斜翼４１と補強ロッド６１が区画する略三角形の内部では、攪拌軸２を省略し、液の流動を促進させることもできる。
【００２７】
また、上部傾斜翼４１は、その回転径をボトム翼３の回転径以下にしており、ボトム翼３からの上昇流を阻害することなく循環流を剪断するようにしている。
なお、その他の構成は、第１実施例と同様であるため、同一符号を記すことによりその説明を省略する。
【００２８】
かくして、本実施例の攪拌機は、攪拌槽１に垂設した攪拌軸２に、該攪拌軸２側が上に傾斜する逆Ｖ字状の上部傾斜翼４１を配設するとともに、該上部傾斜翼４１を循環流を内側に巻き込む角度に設け、該上部傾斜翼４１の下に、平板状のボトム翼３を配設することから、ボトム翼３で攪拌槽１の底部を攪拌し、攪拌槽１の側壁に沿う上昇流と攪拌槽１の中心付近で下降する下降流とからなる循環流を発生させるとともに、この循環流の上部を上部傾斜翼４１で内斜め下方に巻き込んで、ボトム翼３から吐出することができ、これにより、従来のようなフローパターンの分離を防止し、攪拌途中の粘性変化や広粘度範囲にも対応して攪拌槽全体で良好な混合を行うとともに、ボトム翼３による旋回流を上部傾斜翼４１で剪断することにより、液深が低くなっても効率の変わらない攪拌をすることができる。
【００２９】
以上、本発明の攪拌機について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができる。
例えば、上部傾斜翼や下部傾斜翼を上下に複数段連設することにより、液深の大きな攪拌槽にも対応することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明の攪拌機は、フローパターンの分離を防止し、攪拌途中の粘性変化や広粘度範囲にも対応して攪拌槽全体で良好な混合を行うとともに、液深が低くなっても効率の変わらない攪拌をするという特性を有していることから、例えば、食品等の攪拌に適した攪拌機として広く好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の攪拌機の第１実施例を示し、（ａ）はその断面正面図、（ｂ）は攪拌軸の平面図、（ｃ）は同側面図である。
【図２】同攪拌機を示し、（ａ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は同Ｂ−Ｂ線断面図である。
【図３】同攪拌機による液の流れを示す断面図である。
【図４】上部傾斜翼と下部傾斜翼の左右の連結部同士を補強ロッドで連結した実施例を示す断面正面図である。
【図５】上部傾斜翼と下部傾斜翼の間にスペーサロッドを配設した実施例を示す断面正面図である。
【図６】上部傾斜翼と下部傾斜翼の間にスペーサロッドを配設し、スペーサロッドの左右の連結部同士を補強ロッドで連結した実施例を示す断面正面図である。
【図７】本発明の攪拌機の第２実施例を示す断面正面図である。
【図８】下部傾斜翼の下部を補強ロッドを介して攪拌軸に固定した実施例を示す断面正面図である。
【図９】第１実施例の攪拌機と従来の攪拌機とによる攪拌試験の結果を示し、（ａ）は水を攪拌した際の混合時間と攪拌単位動力との関係を示すグラフ、（ｂ）は粘性１００ｍＰａ・ｓの液体を攪拌した際の混合時間と攪拌単位動力との関係を示すグラフである。
【図１０】同、粘性１００ｍＰａ・ｓの液体を攪拌した際の混合時間と攪拌単位動力との関係を示すグラフである。
【図１１】従来の攪拌機を示す断面正面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１    攪拌槽
１１  側壁
１２  底壁
２    攪拌軸
３    ボトム翼
４１  上部傾斜翼
４２  下部傾斜翼
５１  上下の連結部材
５２  左右の連結部材
６１  補強ロッド
６２  スペーサロッド
【図１】
0005013428.tif 000002
【図２】
0005013428.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0005013428.tif 000006
【図６】
0005013428.tif 000007
【図７】
0005013428.tif 000008
【図８】
0005013428.tif 000009
【図９】
0005013428.tif 000010
【図１０】
0005013428.tif 000011
【図１１】
0005013428.tif 000012