JP2852878B2

JP2852878B2 - 撹拌装置

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Publication number: JP2852878B2
Application number: JP33718394A
Authority: JP
Inventors: 龍晋大政
Original assignee: NIPPON TEKUNO KK
Current assignee: NIPPON TEKUNO KK
Priority date: 1994-12-26
Filing date: 1994-12-26
Publication date: 1999-02-03
Anticipated expiration: 2014-02-03
Also published as: JPH08173785A; TW293784B

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液体、粉末又はこれら
の混合物である流体を容器内において混合、分散、反
応、乳化、脱泡するための撹拌装置、物品の脱脂、洗浄
のための撹拌装置あるいは物品への浸透をはかるための
撹拌装置に関するものである。即ち本発明は容器例えば
タンク、生産ラインに含まれる混合槽等の中の液体、粉
末又はこれらの混合物等の流体を、容器内において混
合、分散、洗浄、脱泡などを行うための流体の撹拌装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】化粧品、食品、薬剤、染料、塗料、イン
ク、接着剤等の多くの化学製品の製造や脱脂、めっきな
どの表面処理、醗酵反応等の際の撹拌混合には従来主と
して回転式羽根付撹拌機が長期にわたり使用されている
が、種々の欠点もあり、撹拌後さらに分散手段としてロ
ールミル、サンドグラインダー、コロイドミル等多くの
分散機を追加使用して分散を行っている。

【０００３】撹拌混合機については従来下記の形式のも
のがある。（１）撹拌羽根を回転させるもの、例えば容
器の中心軸と撹拌軸とを一致させたもの、撹拌軸を傾斜
させたもの、又は撹拌軸を側壁に設けたもの、（２）容
器自体を動かすもの、例えば円筒状容器を回転する等の
手段をとるもの、（３）液を流動させるもの、例えば、
ポンプ、ノズル、オリフィスを利用するもの、（４）空
気を吹き込むもの、例えば槽の底部からノズルで空気を
噴出するもの、（５）液自体を振動させるもの、例え
ば、超音波を利用するものなどがある。これらのうち
で、撹拌羽根を回転させるものが工業的に非常に多く使
用され、ついでポンプによる撹拌が使用されている。

【０００４】従来の回転式羽根付撹拌機には以下の欠点
がある。液体と、溶解しない微粒子粉末とを均一に混合
したい場合、撹拌を止めると短時間で粉末と液体とが分
離する欠陥がある。容器の底部で撹拌がされにくいと、
完全に分散せずに沈殿が生ずることがある。液体全体に
回転流動させるためには、初期に大きな負荷抵抗がかか
り、始動期に余分の電力を必要とする。液を徐々に入れ
ることにより均一の電力で撹拌できるが、中心部に渦巻
き流が発生し空気をまき込みやすく、撹拌する液体に化
学的な影響を与えやすい。粉末どうしの混合の場合は、
粉末を徐々に入れて行くやり方では均一な混合はでき
ず、また浸漬部分が少ないときは空転等が発生すること
があり、液量等のチェックをいつも必要とする。さら
に、回転式羽根は撹拌機やポンプでは流れが層流になる
ため、撹拌に使用される動力の相当部分が相互の摩擦の
みに使われ、系を充分乱流にすることができなかった。
回転数について述べれば、一般に高速回転がしにくく、
ゆっくり撹拌する場合が多い。主として３００回転／分
位であるため撹拌混合に長時間を要する。液体に不溶性
の粉末を分散させる場合には、混合のための所要時間が
更に長くなる。比較的大きい槽の内容物を均一に撹拌す
る場合には、回転式羽根付撹拌機を数台並べて設ける必
要がある。円形容器を使用する場合、壁面に邪魔板等の
特別の回転阻止板を付けて混合効率を上げるなどの努力
が重ねられている。

【０００５】そこで本発明者は、振動発生装置本体から
撹拌槽内に突出させた振動棒に振動軸の軸方向の振動に
より付勢される振動羽根板を一段又は多段に回転不能に
固定した流体の撹拌装置を、特公平６−７１５４４号、
特願平５−２４５９５０号などとして提案した。

【０００６】しかし、振動が１０〜６０Ｈｚ程度の場合
でも、振動発生装置と振動棒との接触部近辺に振動応力
が集中し、振動棒が時々折れるという事故が発生し振動
棒に装着した振動羽根板が固定部材との接点近傍の辺で
破損することがしばしば発生し振動羽根板の取換を要す
ることが多かった。このため、実用上５０Ｈｚ以上の振
動周波数を高くして長時間又は激しく撹拌することは不
可能であった。もちろん高粘度の液体を充分撹拌するこ
ともできなかった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、混
合、分散、洗浄、脱泡、脱脂、浸漬、乳化、反応などの
ための撹拌装置において、振動発生装置と振動棒の接続
部近辺に発生する振動応力を分散させ、かつ振動羽根板
の負担を軽減し、振動周波数を上げても、振動棒や振動
羽根板が破損せず、長期間の使用に耐える撹拌装置を提
供する点にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、振動モーター
を含む振動発生装置と、それに連係して撹拌槽内で振動
する振動棒に一段または多段に回転不能に固定した振動
羽根部よりなる振動撹拌手段を含む流体の撹拌装置にお
いて、振動モーターはインバータにより１０〜５００Ｈ
ｚの間の任意の振動を発生できるものであり、かつ振動
発生装置と前記振動棒との接続部に、振動応力分散手段
を設けたことを特徴とする流体の撹拌装置に関する。

【０００９】本発明の流体は、液体、粉体、粒体などの
いずれであってもよく、またこれらの混合物であっても
よい。

【００１０】本発明における振動応力分散手段として
は、例えばつぎのような手段を挙げることができる。

【００１１】一つの振動応力分散手段は、振動発生装置
と振動棒の接続部において、振動発生装置の下部の振動
棒の周りに設けられるゴム質リングは、その長さが振動
棒の直径より長く、通常、振動棒の直径の３〜８倍であ
り、かつその太さが振動棒の直径より１．３〜３．０倍
とくに約１．５〜２．５倍大きいものが好ましい。別の
見地から述べれば、振動棒の径が１０〜１６ｍｍの丸棒
であるときは、ゴム質リングの肉厚は１０〜１５ｍｍが
好ましく、振動棒（丸棒）の直径が２０〜２５ｍｍのと
きは、ゴム質リングの肉厚は２０〜３０ｍｍが好まし
い。例えば、図４に示すように、振動伝達部材３に振動
棒８を連結するに当り、振動伝達部材３の所定の穴に振
動棒８を通し、振動棒８の端部をナット１２、１３、ワ
ッシャーリング１６により固定し、一方、振動伝達部材
３の反対側は、振動棒８に前記のゴム質リング１８を挿
入し、ナット１４、１５により固定する。ゴム質リング
１８を使用しないケースにおいては、振動応力が振動伝
達部材と振動棒との接合部分近辺に集中し、振動棒が折
れ易いという問題点があったが、ここにゴム質リングを
挿着することにより、完全に解消することができた。と
くに、ゴム質リングを使用しないで振動数を１００Ｈｚ
以上に高くした場合には振動棒の折れがしばしば発生し
ていたが、これにより、そのような心配がなく振動数を
高くすることができる。

【００１２】前記ゴム質リングは、硬い天然ゴム、硬い
合成ゴム、合成樹脂等のショアーＡ硬度８０〜１２０、
好ましくは９０〜１００の硬質弾性体により構成するこ
とができる。とくに、ショアーＡ硬度９０〜１００の硬
質ウレタンゴムが耐久性、耐薬品性の点で好ましい。

【００１３】もう一つの振動応力分散手段は、振動発生
装置と振動棒の接続部において、振動発生装置と振動棒
の間に金属線束を挿入することである。例えば、図５に
示すように、振動伝達部材３（あるいは振動基本部材）
に振動棒８を連結するに当り、補助振動棒８′と金属線
束２３を介在させるものである。なお、場合により、補
助振動棒８′は使用しないで、金属線束２３を直接振動
伝達部材３に連結することもできる。具体的には、補助
振動棒８′の一端をナット１２、１２′、１３、１
３′、ワッシャーリング１６、１６′により振動伝達部
材３に固定し、この他端にナット１９と接続リング２０
を介して金属線束２３の一端を連結し、ついで金属線束
２３の他端に接続リング２１とナット２２を用いて振動
棒８を連結した。これにより、ゴム質リングを用いた場
合と同様の効果を奏することができる。

【００１４】金属線束は、その構造が吊り橋のケーブル
としてよく利用されているタイプのものであって、たく
さんの金属単線あるいは金属撚線を端部で外側より結束
したものであり、通常結束には金属被覆部を用いる。こ
の金属線束と他物との連結には、前記金属被覆部にネジ
を切ることにより達成できる。

【００１５】金属線束の大きさは、直径が振動棒と同じ
位であり、長さは振動により上下の金属線束の被覆部や
該被覆部に取付けられた接続リング同志が接触しない程
度の長さがあればよい。

【００１６】振動は、１０〜５００ヘルツ（Ｈｚ）、好
ましくは２０〜４００ヘルツ（Ｈｚ）、とくに好ましく
は５０〜３００ヘルツ（Ｈｚ）の振動を発生する振動モ
ーターなどにより行う。振動モーターの出力と撹拌容量
の関係は、通常の水溶液の場合おおよそ下記のとおりで
ある。

【表１】振動モーターの出力撹拌容量７５Ｗ（２００Ｖ、３相）〜２００リットル１５０Ｗ（２００Ｖ、３相）２００〜３５０リットル２５０Ｗ（２００Ｖ、３相）３５０〜８００リットル４００Ｗ（２００Ｖ、３相）８００〜１５００リットル７５０Ｗ（２００Ｖ、３相）１５００〜２５００リットルなお、モーター出力を３ＫＷにすれば１００ｍ³の容量
のものを充分撹拌できる。

【００１７】通常、振動モーターは、撹拌槽上、撹拌槽
側壁にあるいは固い床上に架台をおきその上にセットす
る。槽の厚みが薄く（ステンレス槽５ｍｍ以下）液の振
動によりタンク側壁や床面に振動が伝えられる場合は槽
の外側に架台を設置することが好ましい。槽の厚みが５
ｍｍ以下の場合には、槽の側壁にバンドを締めるような
要領で補強部材を付設し、そこに振動装置を設置すると
よい。振動モーターの発生する振動は、基本振動部材を
介して振動棒に伝えられる。この場合、振動モーターは
通常基本振動部材の下側に吊り下げる形でセットするこ
とが好ましい（図１参照）。このようにすることにより
重心を下げることができ、横ぶれの発生を少なくするこ
とができる。

【００１８】本発明における振動発生装置は、通常、振
動モーター（電機モーター、エアーモーター等も含む）
により基本振動部材や振動伝達部材などを振動させるシ
ステムを採用している。また、引火性の有機溶剤を含む
系を撹拌する場合には防曝型の振動モーターを使用す
る。また、振動モーターに代えて電磁マグネットあるい
はエアーガンなどの振動発生手段も使用することもでき
る。

【００１９】例えば、図１に示すように撹拌槽７上に弾
性体１１を介して架台６を載置し、その上にスプリング
５付支持枠上に基本振動部材２を設け、これに振動モー
ター１を取付ける。取付けは基本振動部材の上方であっ
てもよいが、下方に取付けた方が振動発生源の重心が下
がり、不要の横ぶれを防止することができる。図１では
振動モーター１は基本振動部材２の下で、振動伝達部材
３の上の位置になっているが、振動伝達部材３の邪魔に
ならない個所であれば、振動伝達部材３の下位に吊り下
げることもできる。また、図２に示すように、振動モー
ターを基本振動部材２の下部に取付け、振動棒８を振動
モーターの両側に２本取付けることもできる。このケー
スにおいては振動伝達部材３は不要であり、小型化が可
能である。振動モーター１は必ずしも撹拌槽７上に設け
る必要はなく、基本振動部材あるいは振動伝達部材を撹
拌槽の外側まで延長し、その延長された基本振動部材の
上側または下側に振動モーターを取付け、その振動を振
動棒に伝えることもできる。

【００２０】回転しない振動羽根部は、振動羽根板と振
動羽根板用固定部材よりなるか、振動羽根板を複数枚重
ねたもの、あるいは振動羽根板と振動羽根板用固定部材
を一体成形したものを使用することができる。

【００２１】前記振動羽根板は、材質として、好ましく
は薄い金属、弾力のある合成樹脂、ゴム等が使用できる
が、振動モーターの上下の振動により、少なくとも羽根
板の先端部分がフラッター現象（波を打つような状態）
を呈する厚みであり、これにより系に振動に加えて流動
を与えることのできるものが好ましい。金属の振動羽根
板の材質としてチタン、アルミニウム、銅、鉄鋼、ステ
ンレス鋼、これらの合金が使用できる。合成樹脂として
は、ポリカーボネート、塩化ビニル系樹脂、ポリプロピ
レンなどが使用できる。振動エネルギーを伝えて振動の
効果を上げるため厚みは特に限定されないが一般に金属
の場合は０．２〜２ｍｍ、プラスチックの場合は０．５
〜１０ｍｍが好ましい。過度に厚くなると振動撹拌の効
果が減少する。

【００２２】振動羽根板の材質として弾性のある合成樹
脂、ゴム等を使用する場合には、厚みは特に限定されな
いが一般に１〜５ｍｍが好ましいが、金属たとえばステ
ンレスの場合は０．２〜１ｍｍたとえば０．５ｍｍのも
のが好ましい。また、振動板の振幅は、２〜３０ｍｍ、
好ましくは５〜１０ｍｍである。

【００２３】振動軸に対し振動羽根部は一段又は多段に
取り付けることができる。振動羽根部を多段にする場
合、振動モーターの大きさにより５〜７枚が好ましい。
多段の段数を増加する場合、振動モーターの負荷を大き
くすると振動巾が減少し、振動モーターが発熱する場合
がある。振動羽根板は一体でもよい。振動軸に対し振動
羽根部の角度は水平でもよいが、傾斜角度α（図１１の
Ａ参照）が５〜３０度とくに１０〜２０度に傾斜させて
振動に方向性をもたせることが好ましい（図１参照）。

【００２４】振動羽根板は振動羽根板用固定部材により
上下両面から挾みつけて振動棒に固定することにより振
動羽根部を形成することができる。また、図１１に示す
ように振動羽根板用固定部材１０と振動羽根板９が振動
軸の側面からみて一体的に傾斜および／またはわん曲し
ていることが好ましい。わん曲している場合でも、全体
として前述のように５〜３０度とくに１０〜２０度の傾
斜をもたせることが好ましい。振動羽根板と振動羽根板
用固定部材が同一の傾斜および／またはわん曲面をもつ
方が振動応力を分散するのに有効であり、とくに振動周
波数が高くなったときは、これにより振動羽根板の破損
を回避することができる。

【００２５】また、振動羽根板と振動羽根板用固定部材
は例えばプラスチックスを用いて一体成形することによ
り製造することもできる（図１１のＣ参照）。この場合
は振動羽根板と、振動羽根板用固定部材を別々に使用す
る場合に較べて、その接合部分に被処理物が浸入、固着
し、洗浄に手間がかかるという欠点を回避することがで
きる。また、図１１に示すように羽根板と固定部材を一
体化したことにより、厚みの段差が発生せず、応力集中
を避けることができるので、羽根板の破損を避けること
ができる。

【００２６】一方では振動羽根板と振動羽根板用固定部
材を別々に作っておけば、振動羽根板のみをとりかえる
ことができるが、一体成形のものでも交換は可能であ
る。この場合の振動羽根板、振動羽根板用固定部材、一
体成形品はプラスチックスに限らず、前述の種々の材料
が使用できる。振動羽根用固定部材１０を使用するとき
は、上下から振動羽根板をはさみつけて使用するが、図
１２のａに示すようにこの固定部材は上下で、その大き
さを異ったものとすることもでき、これにより振動応力
を分散させることができる。

【００２７】また、このもう１つの変形としては、図１
２のｂに示すように固定部材１０の先端部分の上下いず
れか一方または両方に遊び３２を設けることができ、こ
れにより（ａ）と同様に応力を分散させることができ
る。また必要に応じてこの遊び３２の部分にゴム質部材
を補充して振動を吸収したり、羽根板や固定部材の寿命
を長くすることもできる。さらに、うすい羽根を用いて
図１３に示すようにそれぞれの寸法が異る振動羽根板を
積層（相互に接着はしない）して固定部材兼振動羽根板
とすることもできる。この場合、振動板の大きさを図１
３の（ａ）に示すように下段になる程小さくすることに
より、うすい羽根全体を一体として振動させ固定部材を
ナットにより代用することができる。これらの手段は、
いずれも振動羽根板にかかる応力を分散させることに寄
与するものである。図１３の（ｂ）はその変形である。
この場合も振動応力の分散に有効である。また、振動羽
根板の形状は図６〜９などいろいろの形状に構成して振
動させ流動を発生させることができる。

【００２８】振動羽根板または振動羽根板用固定部材な
どよりなる振動羽根部は、ナットを用いて振動棒に固着
することができる。振動羽根板および／または振動羽根
板用固定部材を多数振動棒に取付ける場合には、図１に
示すようにナット２９で固定した後、振動棒に丁度嵌合
する円筒状の一定の長さのスペーサ３０を１個または複
数個挿入することにより、振動羽根板および／または振
動羽根板用固定部材の間隔を簡単に一定化することがで
きる。

【００２９】振動羽根板（または振動羽根部）の形状
は、いろいろな形状を採用することができる。その１例
を図７〜１０に示す。これらの場合、切欠部２７を設け
ることが好ましいが、切欠部２７が固定部材９まで延び
ていると、固定部材９の破損を誘発する傾向があるの
で、図のような連結部２８を残しておくことが好まし
く、切欠部の形状もＶ字形が好ましい。なお、振動羽根
板は振動棒を中心に対称形である必要はなく、一方側の
みに振動羽根板を設けてもよい。

【００３０】振動羽根部に傾斜および／またはわん曲を
与えた場合には、多数の振動羽根部のうち、下位の１〜
２枚を下向きの傾斜および／またはわん曲とし、それ以
外のものを上向きの傾斜および／またはわん曲とするこ
ともできる（図１参照）。このようにすると、撹拌槽底
部の撹拌を充分行うことができ、下部に溜りが発生する
のを防止することができる。

【００３１】また、撹拌槽の底部のみは撹拌したくない
場合には、前記下向きわん曲の振動羽根板を取りはずす
ことにより対処できる。撹拌により反応が進行するケー
スにおいて、反応が終了した部分を下部に溜めて、これ
を拡散させることなく、下部より取り出す場合には好都
合である。

【００３２】以上は、振動棒が１本の場合について説明
してきたが、振動棒は複数本であってもよいことは勿論
であり、多軸にすることにより大型の撹拌槽の撹拌に有
効である。

【００３３】振動撹拌により系に積極的に対流を発生さ
せ、撹拌槽下部に溜りが発生するのを防止したい場合に
は、図１４に示すように一方の振動棒にはすべて上向き
の傾斜またはわん曲をもつ振動羽根板（固定部材を用い
る場合も含むのは勿論であるが、図１２〜１５では固定
部材やナットはすべて図面上は省略して表示した。）
を、他方の振動棒にはすべて下向きの傾斜わん曲をもつ
振動羽根板を設けることにより達成することができる。

【００３４】振動棒毎に振動羽根板が多数独立して設け
られるタイプののほかに、二本ないし複数本の振動棒を
横切って多数の振動羽根板を連結したタイプ（以下連結
型振動羽根部ということがある）でもよい。例えば、図
１５は、二本の振動棒８、８間に多数の振動羽根板９、
９・・・を設けた場合である。

【００３５】この場合の振動羽根板も、水平であっても
よいし、傾斜をもつものであってもよく、また振動羽根
板は平面であってもよいし、わん曲していてもよいこと
は前述のとおりである（図１７のＡ、Ｂ参照）。

【００３６】また、傾斜および／またはわん曲のさせ方
を下位の振動羽根板と、それ以外の振動羽根板とをそれ
ぞれ下向きと上向きにすることができるのも、単独振動
羽根板の場合と何ら異るものではない（図１７のＢ参
照）。

【００３７】また、図１５のような連結型振動羽根部を
撹拌槽の左右両側に２対設けることもできるし、右側の
振動羽根板の傾斜またはわん曲を上向きに、左側の振動
羽根板をすべて下向きにすることにより、撹拌槽の対流
を促進することもできる。

【００３８】図１６は、単独型振動羽根部（単独型振動
羽根板）と連結型振動羽根板とを組合せて設けたケース
である。

【００３９】振動羽根部の振動に伴って発生する振動羽
根板の“しなり現象”の程度は、振動を与える周波数、
振動羽根板の長さと厚み、被撹拌物の粘度、比重などに
よって変化するので、与えられた周波数においてもっと
もよく“しなる”長さと厚みを選択することが好まし
い。周波数と振動羽根板の厚みを一定にして、振動羽根
板の長さを変化させてゆくと、振動羽根板のしなりの程
度は図１９に示すように長さ（固定部材より先の部分の
長さ）が大きくなるに従ってある段階までは大きくなる
が、それをすぎるとしなりは小さくなり、ある長さはと
きにはほとんどしなりがなくなり、さらに振動羽根板を
長くするとまたしなりが大きくなるという関係をくりか
えすことが判ってきた。その様子のモデルを図１９に示
す。

【００４０】したがって、振動羽根板の長さ（固定部材
より先の部分の長さ）は、好ましくは、第１回目のピー
クを示す長さか、第２回目のピークを示す長さを選択す
ることが好ましい。第１回目のピークを示す長さにする
か、第２回目のピークを示す長さにするかは、系の振動
を強くするか、流動を強くするかによって適宜選択でき
る。第３回目のピークを示す長さを選択した場合は、振
動巾が小さくなり、用途が限られる。

【００４１】周波数３７〜６０Ｈｚ、７５ＫＷでＳＵＳ
３０４製の振動板のいろいろの厚みのものについて、ほ
ゞ第１回目のピークを示す長さ、第二回目のピークを示
す長さを求めたところ、つぎのような結果が得られた。

【表２】なお、この実験における長さは、振動羽根板用固定部材
の先端から振動羽根板の先端までの長さ（図１１のＡに
おけるｍの長さ）で示したものであり、振動棒中心から
前記固定部材先端部までの長さ（図１１のＡにおけるｎ
の長さ）は２７ｍｍ、振動羽根板の傾斜角αは上向き１
５゜の場合である。

【００４２】振動羽根板の厚みは、被処理物の粘度、振
動条件により好ましい範囲は異なるが、振動羽根板が折
れることなく、羽根のように充分しなうことのできる程
度の厚みとするのが、もっとも振動撹拌の効率を高める
ことができる。

【００４３】この点から振動羽根板は、系の流動に大き
く寄与し、振動羽根板用固定部材は系の振動に寄与して
いるものと推定される。

【００４４】振動棒に固定するためにはナット（図中ナ
ットは省略している場合が多い）を用いて基本振動部材
または振動伝達部材などの振動羽根部を固着することが
できるが、ナットの代りにストッパーリングを用いるこ
とができる。ストッパーリング４１の例を図１７に示
す。振動羽根板や振動羽根板用固定部材などの振動羽根
部と接触する部分は弾性体４５を用いると固着が安定す
るので好ましい。図中、４２はストッパーリング本体、
４３はネジである。ストッパーリングを用いることによ
り振動棒を上下させて液中の振動棒の長さを変化させる
ことができるので、振動槽の大きさに応じて振動棒の長
さを任意に調整することができる。また、振動棒を金属
製よりプラスチック製などに容易に取り替えることがで
きる。このように振動槽内の液の性質により容易に振動
棒や振動羽根などの撹拌手段を変更できることは、従来
の回転式撹拌機では全く行なえないことである。

【００４５】また、本発明においては、振動発生装置と
撹拌槽とは、図１ａ、図２ａ振動発生装置から下方に垂
直に伸びた三本以上、好ましくは四本の支持棒、それに
対応して撹拌槽側から上方に垂直に伸びた支持棒および
上下支持棒を取り巻くスプリングにより係合されている
ことが好ましい。とくに上と下の支持棒は前記スプリン
グにより非接触状態に保たれていることが好ましい。こ
れにより、振動発生装置に横ゆれが発生しても前述の係
合部分でうまく横ゆれを吸収することができ、装置全体
に好ましくない横ゆれの発生、それに伴う騒音の発生を
防止することができる。

【００４６】この横ゆれ防止機構を備えた振動撹拌装置
は、図１、図２、図２１、図２２に示し、これらの図に
おける横ゆれ防止機構の拡大図は、図２４に示す。図中
５はスプリング、４６は撹拌槽またはそれに設けられた
架台あるいは補強部材、４７は基本振動部材または振動
伝達部材より下方に垂直に伸びた支持棒、４８は前記４
６より上方に垂直に伸びた支持棒である。

【００４７】本発明の実施態様を以下に列挙する。１振動モーターを含む振動発生装置と、それに連係し
て撹拌槽内で振動する振動棒に一段または多段に回転不
能に固定した振動羽根部よりなる振動撹拌手段を含む流
体の撹拌装置において、振動モーターはインバータによ
り２０〜５００Ｈｚの間の任意の振動を発生できるもの
であり、かつ振動発生装置と前記振動棒との接続部に、
振動応力分散手段を設けたことを特徴とする流体の撹拌
装置。２前記振動応力分散手段が振動発生装置と振動棒との
接続部において、振動発生装置の下部の振動棒の周りに
ゴム質リングが挿着されたものである前項１記載の流体
の撹拌装置。３前記振動羽根部の振動羽根板は撹拌槽中において羽
根のようにしなうことのできる長さと厚みを選定したも
のである前項１または２記載の流体の撹拌装置。４前記ゴム質リングは肉厚が振動棒の径と同程度かま
たはそれ以上であり、長さはゴム質リングの径と同じか
またはそれ以上である前項２または３記載の流体の撹拌
装置。５前記ゴム質リングのゴム質はショアーＡ硬度が８０
〜１００のものである前項４記載の流体の撹拌装置。６前記振動応力分散手段が、振動発生装置と振動棒の
接続部において、振動棒を分割し、その間に金属線束が
挿入されたものである前項１記載の流体の撹拌装置。７振動羽根部が振動棒の直角方向を０゜としたとき、
（＋）か（−）の方向に５〜３０゜傾斜している前項
１、２、３、４、５または６記載の流体の撹拌装置。８前記振動撹拌手段が、撹拌槽内に多数の振動羽根部
をもつ一本または複数の振動棒を突出させたものである
前項１、２、３、４、５、６または７記載の流体の撹拌
装置。９前記振動羽根部がわん曲したものである前項８記載
の流体の撹拌装置。１０前記振動棒が二本であり、一方の振動棒の振動羽
根部は上向きに傾斜しており、他方の振動羽根部は下向
きに傾斜している前項８または９記載の流体の撹拌装
置。１１前記振動羽根部のうち下位の１ないし３枚は下向
きの傾斜またはわん曲をもつものである前項８または９
記載の流体の撹拌装置。１２前記振動撹拌手段が、多数の振動棒に平行して多
数の振動羽根部が固定された連結型振動羽根部１以上よ
りなるものである前項１、２、３、４、５、６または７
記載の流体の撹拌装置。１３前記連結型振動羽根部が撹拌槽内に２組設けられ
ており、一方の組の振動羽根板は上向きに傾斜してお
り、他方の組の振動羽根部は下向きに傾斜している前項
１２記載の流体の撹拌装置。１４前記連結型振動羽根部において、振動羽根部のう
ち下位の１ないし３組は下向きの傾斜またはわん曲をも
つものである前項１２記載の流体の撹拌装置。１５前記連結型振動羽根部において、下位の１〜３組
は連結型でなく、それぞれの振動棒に個々に固定された
単独型振動羽根部である前項１１、１２、１３または１
４記載の流体の撹拌装置。１６振動発生装置により振動棒を振動させるに当り、
振動モーターが基本振動部材の下側に取付けられたもの
である前項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１
０、１１、１２、１３、１４または１５記載の流体の撹
拌装置。１７振動発生装置と撹拌槽とは、振動発生装置から下
方に垂直に伸びた三本以上の支持棒、それに対応して撹
拌槽側から上方に垂直に伸びた支持棒および上下支持棒
を取り巻くスプリングにより係合されている前項１、
２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、
１３、１４、１５または１６記載の流体の撹拌装置。１８上と下の支持棒は前記スプリングにより非接触状
態に保たれている前項１７記載の流体の撹拌装置。１９前記振動羽根部が振動応力分散タイプのものであ
る前項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１
１、１２、１３、１４、１５、１６、１７または１８記
載の流体の撹拌装置。２０前記振動応力分散タイプの振動羽根部が、（ａ）振動羽根板と固定部材とが同一の傾斜またはわん
曲を有するタイプのもの（ｂ）振動羽根板と固定部材とを別々にすることなく一
体的に成形されたものであり、振動棒近傍より先端にゆ
くにしたがって連続的に薄くなったタイプ（ｃ）振動羽根板を複数枚重ね合せ、これを固定部材と
ナットによりあるいはナットにより振動棒に固定するタ
イプのものよりなる群から選らばれたものである前項１、２、３、
４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１
４、１５、１６、１７、１８または１９記載の流体の撹
拌装置。

【００４８】

【実施例】

実施例１（１）振動撹拌装置図２０〜２２に示す振動撹拌装置を用いた。図２０は上
面図であり、図２１は図２０のＸ−Ｘ線断面図、図２２
は図２０のＹ−Ｙ線断面図である。接続部の詳細は図３
のとおりである。振動モーター１は２５０Ｗ／２００Ｖ
のものを用い、撹拌槽７としては５００リットルのステ
ンレス槽を用いた。振動棒８は直径１９ｍｍのものを用
いた。振動羽根部の寸法は図２３に示すとおりである。
図２３のａは平面図、ｂは断面図である。７枚の撹拌羽
根板（厚さ０．５ｍｍ）と撹拌羽根板用固定部材（厚さ
２ｍｍ）はいずれもステンレスを用いた。振動羽根板が
固定部材から突出している部分の長さは７０ｍｍであ
り、固定部材も羽根板も１５゜の傾斜をつけた。上より
６枚は上向きの傾斜とし、一番下の一枚のみは下向きの
傾斜とした。接続部４におけるゴム質リング１８として
は、硬質ポリウレタンゴムの円筒状のものを用いた。そ
の大きさは、高さ７５ｍｍ、外径５０ｍｍ、中央孔径２
０ｍｍのものである。このゴム質リング１８は下部より
ダブルナット１４、１５で留め、上部は基本振動部材に
ダブルナットで固定した。振動羽根板用固定部材１０、
１０の間は、振動棒８にスペーサー（本例ではステンレ
ス製）２個づつを入れることにより維持、調節されてい
る。（２）被処理品大きな歯車７００ｍｍφ×４０ｍｍの歯車で粘度の高い
アルミニウム金属石鹸を主とするアメ状のグリースが大
量に表面や内部に付着している。（３）脱脂剤強アルカリ性水系脱脂剤テクノクリーン＃３０００〔日
本テクノ（株）製（アルカリビルダーと界面活性剤を主
成分とするもの）〕１０％。（４）試験方法（ｐＨ１４、脱脂浴温度７０℃）

【表３】（５）撹拌装置の評価このようにして１ヶ月間、つづけて本装置を使用したが
振動棒に異常はなかった。ちなみに、ゴム質リング１８
を用いないで本装置を運転すると、５０Ｈｚの場合でも
１〜２日で振動棒が破損した。また、固定部材には角度
をつけず、振動羽根板のみに角度（１５゜）をつけた場
合には０．５ｍｍのステンレス板が１ヶ月以内に亀裂が
発生したが、固定部材毎角度をつけたものには亀裂の発
生は皆無であった。これらの差異は、振動周波数を高く
すればするほど大きいものとなった。

【００４９】

【効果】

（１）請求項１〜３の発明は、振動応力分散手段を採用
したことにより、振動棒が折れることなく、高周波数で
も長期間使用することができる。また、周波数が４０Ｈ
ｚ程度以下の場合には、振動応力分散手段をつけなくて
も、かなり長期間使用できるが、周波数が５０Ｈｚより
高くなり１００Ｈｚを超えるような高いものになると、
短期間で振動棒が接続部近辺で折れてしまうが、本発明
の振動応力分散手段を付設することにより、長期間折れ
ることなく使用できるようになる。周波数が低い場合に
は、高粘度のものを処理することは困難であるが、周波
数５０Ｈｚ以上を用いると、被処理物の粘度が６００ｃ
Ｐｓ以上となっても、１００００ｃＰｓ程度までのもの
は充分混合、分散処理が可能である。（２）請求項４の発明は、振動発生源であり、もっとも
重量の大きい振動モーターの位置を低くすることによ
り、振動発生装置の重心が下るので、装置全体の横ゆれ
が少なくなり、振動棒の寿命を一層長くすることができ
る。（３）請求項５の発明は、振動羽根板の寿命を延長し、
振動撹拌に方向性を与える働きをするため、槽内に対流
現象を発生しやすくすることができる。（４）請求項６の発明は、振動モーターの横ぶれを少な
くし、また振動モーターの騒音を小さくすることができ
る。（５）低粘度の液体だけでなく１００００ｃＰｓ程度ま
での高粘度液体の撹拌も可能である。（６）請求項７〜８の発明は、振動発生装置と撹拌槽と
の間に横ゆれ防止装置を設けているので、横ぶれにより
発生する騒音を大幅に抑制することができ、装置の破傷
も最小限に抑えることができる。（７）請求項９〜１０の発明は、振動羽根部の構造も振
動応力分散型としたことにより、振動羽根部の破損を少
なくし、長期間の連続運転を可能とした。（８）本発明は前述の効果のほか、振動撹拌に伴う下記
の効果を奏する。従来からのプロペラ式撹拌は、せん断力によるもの
であるため、せん断力のおよぶ範囲しか撹拌ができない
が、振動撹拌によれば系全体を振動と流動を同時に発生
させることにより、系を均一に撹拌することができる。撹拌に必要なエネルギーがプロペラ式撹拌方式の場
合に較べて極めて少なくてすむ。（本発明によれば１ｔ
の水溶液を４００Ｗの振動モーターで、２００リットル
の水溶液を７５Ｗの振動モーターで、撹拌できるが、回
転羽根式の撹拌機ではＫＷ単位のモーターが必要であ
る。）従来式撹拌方式だと撹拌に伴い系中に空気を巻き込
むという欠点があったが、振動撹拌によればこのような
現象は全く発生しない。従来技術によれば、どうしても泡が発生する液体に対
しても、本発明の振動撹拌では泡立ちがおきず、良好な
撹拌ができる。たとえばアルカリ液、脱脂用洗剤などは
従来のプロペラ式撹拌やエアレーションでは多量の泡が
発生してしまうため、充分な撹拌ができなかったり、界
面活性剤を含む系には使用できなかったが、本発明によ
れば、このような問題はない。微細な孔や複雑な凹凸をもつ物品の凹部にも充分液
を流入流出させることができるので、コネクター、び
ん、注射針などの洗浄にその効力を発揮できる。化学反応、電気分解、めっき、あるいは電界脱脂等
において発生するガスをいち早く系外に放出することが
できる。また、同一のめっき膜厚を約半分の時間で形成
できる。従来からのプロペラ式撹拌、ポンプ流動撹拌あるい
はガス撹拌では、微粉末を液中に分散あるいは溶解させ
ようとする場合に、多量のままこや沈降固化などが発生
したが、本発明によれば、微粉末の液中への溶解、分散
は極めてスムースに実施できる。液体中に微粉末を効率良く分散できる。異種の微粉末や微粒子を極めて効率よく均一にブレ
ンドできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の撹拌装置の１具体例を示す。ａは断面
図、ｂは上面図である。

【図２】本発明の撹拌装置の他の具体例を示す。ａは断
面図、ｂは上面図である。

【図３】本発明の撹拌装置における振動応力分散手段と
してゴム質リングを用いた場合の拡大断面図である。

【図４】本発明の撹拌装置における振動応力分散手段と
してゴム質リングを用いた場合のもう１つの変形例を示
す拡大断面図である。

【図５】本発明の撹拌装置における振動応力分散手段と
して金属線束を用いた場合の拡大断面図を示す。

【図６】金属線束端部の断面図を示す。

【図７】振動羽根板の形状の１例を示す平面図である。

【図８】振動羽根板の形状の１例を示す平面図である。

【図９】振動羽根板の形状の１例を示す平面図である。

【図１０】振動羽根板の形状の１例を示す平面図であ
る。

【図１１】ＡとＢは振動羽根板と振動羽根板用固定部材
よりなる振動撹拌部材を示し、Ａは断面図、Ｂは平面図
であり、Ｃは、Ａ、Ｂのものを一体化して成形した場合
の断面図である。

【図１２】振動羽根板用固定部材の変形例を示すもので
あり、ａはその１例を示す断面図、ｂは他の１例を示す
断面図である。

【図１３】振動羽根板を複数枚組合せて、振動羽根板兼
固定部材とした場合の断面図であり、（ａ）は３枚の振
動羽根板を下側ほど短くしたものであり、（ｂ）は中央
部が一番長くそのつぎの上下の羽根板がやゝ短く、さら
にその上下の羽根板がさらに短くなっているケースであ
る。

【図１４】二本の振動棒のうち、一方の振動棒には振動
羽根板をすべて上向きに、他方の振動棒には振動羽根板
をすべて下向きにした場合をモデル的に示した断面図で
ある。

【図１５】二本の振動棒に平行して多数の振動羽根板を
連結固定して連結型振動羽根板セット１組を用いた場合
の１例をモデル的に示す断面図である。

【図１６】二本の振動棒に平行して多数の振動羽根板を
連結固定して連結型振動羽根板セット１組を用いた場合
の他の１例をモデル的に示す断面図である。

【図１７】主として振動棒の一方側にのみ、振動羽根板
をとりつけた場合の断面図であり、Ａは振動羽根板をす
べて同一方向の上側に傾斜させた場合、Ｂは下の２枚の
みを下側に傾斜させた場合をそれぞれモデル的に示す断
面図である。

【図１８】本発明で用いるストッパーリングの１例を示
す。ａは上面図、ｂとｃは側面図である。

【図１９】振動羽根板の長さとしなりの程度の関係をモ
デル的に示すグラフである。

【図２０】実施例１の振動撹拌装置の上面図である。

【図２１】実施例１の振動撹拌装置のＸ−Ｘ線断面図で
ある。

【図２２】実施例１の振動撹拌装置のＹ−Ｙ線断面図で
ある。

【図２３】実施例１の振動撹拌装置の振動撹拌部の寸法
を示す図である。

【図２４】本発明の横ゆれ防止機構の拡大断面図であ
る。

【符号の説明】

１振動モーター２基本振動部材３振動伝達部材４接続部５スプリング６架台７撹拌槽８振動棒８′ 補助振動棒９振動羽根板１０振動羽根板固定部材１１弾性体１２ナット１２′ ナット１３ナット１３′ ナット１４ナット１５ナット１６ワッシャーリング１６′ ワッシャーリング１７振動棒のネジ溝１７′ 補助振動棒のネジ溝１８ゴム質リング１９ナット２０接続リング２１接続リング２２ナット２３金属線束２４金属線２５金属線束の被覆部２６金属線束の被覆部に設けたネジ溝２７切欠部２８連結部２９ナット３０スペーサー３１球面状キャップ３２遊び４１ストッパーリング４２ストッパーリング本体４３ネジ４５弾性体４６撹拌槽またはそれに設けられた架台あるいは補強
部材４７基本振動部材またはそれに設けられた架台あるい
は補助部材より下方に垂直に伸びた支持棒４８前記４６より上方に垂直に伸びた支持棒

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】振動モーターを含む振動発生装置と、そ
れに連係して撹拌槽内で振動する振動棒に一段または多
段に回転不能に固定した振動羽根部よりなる振動撹拌手
段を含む流体の撹拌装置において、振動モーターはイン
バータにより１０〜５００Ｈｚの間の任意の振動を発生
できるものであり、かつ振動発生装置と前記振動棒との
接続部に、振動応力分散手段を設けたことを特徴とする
流体の撹拌装置。
【請求項２】前記振動応力分散手段が振動発生装置と
振動棒との接続部において、振動発生装置の下部の振動
棒の周りにゴム質リングが挿着されたものである請求項
１記載の流体の撹拌装置。
【請求項３】前記振動応力分散手段が、振動発生装置
と振動棒の接続部において、前記振動棒を分割し、その
間に金属線束が挿入されたものである請求項１記載の流
体の撹拌装置。
【請求項４】振動羽根部が振動棒の直角方向を０゜と
したとき、（＋）か（−）の方向に５〜３０゜傾斜して
いる請求項１、２または３記載の流体の撹拌装置。
【請求項５】前記振動羽根部が傾斜および／またはわ
ん曲した振動羽根板と同様に傾斜および／またはわん曲
した振動羽根用固定部材とからなるものである請求項
１、２、３または４記載の流体の撹拌装置。
【請求項６】振動発生装置により振動棒を振動させる
にあたり、振動モーターが基本振動部材の下側に取付け
られたものである請求項１、２、３、４または５記載の
流体の撹拌装置。
【請求項７】振動発生装置と撹拌槽とは、振動発生装
置から下方に垂直に伸びた三本以上の支持棒、それに対
応して撹拌槽側から上方に垂直に伸びた支持棒および上
下支持棒を取り巻くスプリングにより係合されている請
求項１、２、３、４、５または６記載の流体の撹拌装
置。
【請求項８】上と下の支持棒は前記スプリングにより
非接触状態に保たれている請求項７記載の流体の撹拌装
置。
【請求項９】前記振動羽根部が振動応力分散タイプの
ものである請求項１、２、３、４、５、６、７または８
記載の流体の撹拌装置。
【請求項１０】前記振動応力分散タイプの振動羽根部
が、（ａ）振動羽根板と固定部材とが同一の傾斜またはわん
曲を有するタイプのもの（ｂ）振動羽根板と固定部材とを別々にすることなく一
体的に成形されたものであり、振動棒近傍より先端にゆ
くにしたがって連続的に薄くなったタイプ（ｃ）振動羽根板を複数枚重ね合せ、これを固定部材と
ナットによりあるいはナットにより振動棒に固定するタ
イプのものよりなる群から選らばれたものである請求項１、２、
３、４、５、６、７、８または９記載の流体の撹拌装
置。