JP6601862B1 - 攪拌機 - Google Patents

Abstract

断続ジェット流の作用により被処理流動体に加えられるせん断をより効率的になし、処理能力の向上を図ることができる攪拌機の提供を図る。複数の板状の羽根１２を備えると共に回転するローター２と、ローター２の周囲に敷設されたスクリーン９とを同芯で備える攪拌機である。スクリーン９は、その周方向に複数のスリット１８と、隣り合うスリット１８同士の間に位置するスクリーン部材１９とを備える。ローター２が回転することによって、被処理流動体がスリット１８を通じて断続ジェット流としてスクリーン９の内側から外側に吐出する。羽根１２の先端部２１における先端作用面３０の回転方向の幅（ｂ）は羽根１２の基端部３２の回転方向の幅（Ｂ）に比して小さい。

Description

本発明は攪拌機、特に、被処理流動体の乳化、分散或いは混合の処理に用いる攪拌機の改良に関するものである。

攪拌機は、流体の乳化、分散或いは混合の処理を行う装置として、種々のものが提案されているが、今日においては、ナノ粒子等の粒子径の小さな物質を含む被処理流動体を良好に処理することが求められている。
例えば、広く知られた攪拌機、乳化、分散機の一種としてビーズミルやホモジナイザーが知られている。

ところが、ビーズミルでは、粒子の表面の結晶状態が破壊され、傷つけられることによる機能低下が問題となっている。また、異物発生の問題も大きいし、頻繁に入れ替えたり補給するビーズのコストも大きい。
高圧ホモジナイザーでは、機械の安定稼働の問題や大きな必要動力の問題等が解決されていない。
また、回転式ホモジナイザーは、従来プレミキサーとして用いられていたが、ナノ分散やナノ乳化を行うには、さらにナノ化の仕上げのために仕上げ機を必要とする。

（特許文献に関して）
これに対して、特許文献１乃至４の攪拌機を本発明者は提案した。この攪拌機は、複数の羽根を備えたローターと、ローターの周囲に敷設されると共に複数のスリットを有するスクリーンとを備えるものである。ローターとスクリーンとは、相対的に回転することによって、スリットを含むスクリーンの内壁と羽根との間の微小な間隙において被処理流動体のせん断が行われると共に、スリットを通じて断続ジェット流としてスクリーンの内側から外側に被処理流動体が吐出されるものである。

特許文献１乃至３の攪拌機は、特許文献２の「＜従来の技術＞」に示されていたように、羽根車（即ちローター）の回転数を調整することによって、攪拌条件を変化させていた。そして、特許文献２に係る発明では、ローターの羽根先と、スクリーンの内壁との間のクリアランスを任意の幅に選択することを可能とした攪拌機を提案するものであり、これによって、流体に応じた能力の向上最適化を図るものであった。また、特許文献３にあっては、断続ジェット流の周波数Ｚ（ｋＨｚ）を特定の値よりも大きくすることによって、急激に微粒子化の効果が大きくなるとの知見を得て、これに基づき、従来の攪拌機では不可能であった領域の微粒子化を可能とする攪拌機を提案するものであった。

特許文献１乃至３では、いずれもローターの羽根先の周方向の幅と、スクリーンに設けられるスリットの周方向の幅とは、一定の条件下（具体的には、両者の幅が略等しいか、ローターの羽根先の幅の方が少し大きい程度で固定した条件下）で、スクリーンの内壁との間のクリアランスを変更したり、断続ジェット流の周波数Ｚ（ｋＨｚ）を変更したりすることで、その発明がなされたものであった。

これまでの本願出願人の開発により、断続ジェット流により、速度界面で液−液間のせん断力が発生することによって、乳化、分散或は混合の処理が行われることが知られており、この液−液間のせん断力が、被処理流動体の微細化、特に、ナノ分散やナノ乳化等の極めて微細な分散や乳化を実現する点で有効に作用することは推測されているが、未だその作用は十分に解明されていないのが現状である。

（本発明の経緯）
本発明の発明者は、特許文献１〜３に示された装置によって、被処理流動体の微細化を促進し、より微細の分散や乳化を実現することを試みたところ、まず、スリットを含むスクリーンの内壁と羽根との間の微小な間隙において被処理流動体のせん断が行われる点からすると、せん断の効率化を図るためには、単位時間当たりのせん断回数を増やすことが有効であると考えられるため、単位時間当たりのせん断回数を増やす視点から検討を行った。

そのための手段としては、これらの特許文献に示されるようにローターの回転数（羽根の先端部の回転周速度）を変化させることが知られているが、ローターの回転数（羽根の先端部の回転周速度）を一定とする条件下では、スリットの幅を小さくしてスリットの数を増やすか、或いは、ローターの羽根の枚数を増やすこともしくはその両方が有効であると考えられる。

ところが、断続ジェット流を発生させる場合には、スリットの幅を大きくし過ぎるとスリットを通過する被処理流動体の圧力が低下して断続ジェット流の流速が遅くなり、他方、スリットの幅を小さくすると断続ジェット流の流速は速くなるがスリットの幅を小さくし過ぎると圧力損失が大きくなりスリットを通過する被処理流動体の流量が低下してしまうため、断続ジェット流が良好に発生しないおそれがある。その結果、スリットの幅を小さくしてスリットの数を増やすことには限度があった。

また、スリット幅を小さくしてスリットの数を増やすとキャビテーションが大きく発生し空洞化現象が誘発される。キャビテーションは気泡の初生、成長、圧力上昇に伴う気泡の崩壊という過程をとる。その気泡の崩壊時には数千気圧というエネルギーでエロ―ジョンが起こる。このエロ―ジョンは機械が損傷する大きな原因になり、キャビテーションの抑制は非常に重要な要素になる。

また、現在の流れ解析シミュレーションの技術では、残念ながら正確なキャビテーションの解析は無理である。

他方、ローターの羽根の枚数を増やすことを検討した場合、羽根の幅を同一に保った状態でローターの羽根の枚数を増やすと、羽根同士の間の空間容積が低くなり、羽根による被処理流動体の吐出量が低下してしまうため、羽根の幅を小さくして羽根の枚数を増やすことになる。このように、羽根の幅を小さくして羽根の枚数を増やして試験を行ったところ、予測に反して、被処理流動体の微細化を促進することができなかった。

また、ローターの回転数をより上げることで攪拌機の処理能力の向上が図られる。ローターの回転数を上げる事により、スリットを通じてスクリーンの内側から外側に吐出される被処理流動体の吐出流量が増加し断続ジェット流の速度を上げるものである。この場合以下の点が問題となる。
音速は、常温の空気中では約３４０ｍ／ｓｅｃ、水中では約１５００ｍ／ｓｅｃであるが、キャビテーションにより気泡が混入した場合、水中の音速は著しく低下する。気泡を含む、ボイド率０．２の水の音速は３０ｍ／ｓｅｃ以下となり、ボイド率０．４の水の音速は約２０ｍ／ｓｅｃになる。特許文献１乃至３において、スクリーンを通過する断続ジェット流の速度は上記の気泡を含む水中の音速に近いと考えられ、音速を超えると衝撃波が発生し機械の損傷が起こる。その為、キャビテーションによる気泡の発生を出来るだけ抑制して衝撃波の問題も解決しなくてはならない。

そこで、単位時間当たりのせん断回数を増やすことだけではなく、断続ジェット流による液−液間のせん断力に着目し、このせん断力を高めることで、被処理流動体の微細化を促進することとキャビテーションの発生を抑制する検討をした。

この断続ジェット流による液−液間のせん断力の発生メカニズムを、図８（Ａ）を参照して説明する。ローターの回転により羽根１２が回転移動すると、羽根１２の回転方向の前面側では、被処理流動体の圧力が上昇する。これによって、羽根１２の前面側に位置するスリット１８から被処理流動体が断続ジェット流となって吐出される。その結果、スクリーン９の外側の被処理流動体と、断続ジェット流となって吐出される被処理流動体との間に液−液間のせん断力が発生する。また、断続的なジェット流のため同伴流が発生しづらくより効果が高い。従って、吐出する断続ジェット流の流速を高めることにより、液−液間のせん断力を高めることはできるが、ローターの回転数を早めるのにも機械的な限度がある。

さらに、羽根１２の回転方向の後面側では、被処理流動体の圧力が低下することにより、羽根１２の後面側に位置するスリット１８から被処理流動体が吸い込まれる現象が生じている。その結果、スクリーン９の外側では、単に静止している被処理流動体に対して、スリット１８からの被処理流動体の断続ジェット流が吐出するのではなく、正逆の流れ（吐出と吸込）が発生しており、両流れの界面における相対的な速度差によって、非定常な被処理流動体同士の間に液−液間のせん断力が生じるものであると考えられ、この様に、正逆の流れ（吐出と吸込）が定常な流れではなく非定常な流れであることにより水撃作用が発生する。この水撃作用の効果で衝突圧力が定常の流れに比べて桁違いに大きくなり、より大きなせん断力が生じ処理能力が上がる。

特許文献４では、断続ジェット流による液−液間のせん断力に着目し、ローターの羽根の先端部の幅とスクリーンのスリット幅との関係を規定して断続ジェット流の効率化が図られている。

特許第２８１３６７３号公報 特許第３１２３５５６号公報 特許第５１４７０９１号公報 国際公開第２０１６／１５２８９５号パンフレット

本発明は、断続ジェット流の作用によって被処理流動体に加えられるせん断をより効率的になし、処理能力の向上を図ることができる攪拌機の提供を目的とする。
また、このせん断が効率的になされる結果、ナノ分散やナノ乳化等の極めて微細な分散や乳化を実現することができる攪拌機の提供を目的とする。

本発明は、断続ジェット流によって生じる被処理流動体の正逆の流れ（スリットからの吐出と吸込）の界面における相対的な速度差を高めるという新たな視点から、攪拌機の改良を試みた結果生まれた発明である。具体的には、ローターの羽根の形状を見直すことで、被処理流動体の正逆の流れの相対的速度差を高めることができる攪拌機の提供を実現することができたものである。

しかして、本発明は、複数の板状の羽根を備えると共に回転するローターと、前記ローターの周囲に敷設されたスクリーンと、を同芯で備え、前記スクリーンは、その周方向に複数のスリットと、隣り合う前記スリット同士の間に位置するスクリーン部材とを備え、前記ローターと前記スクリーンとのうち少なくともローターが回転することによって、被処理流動体が前記スリットを通じて断続ジェット流として前記スクリーンの内側から外側に吐出する攪拌機を改良するものである。

本発明に係る攪拌機においては、複数の板状の羽根を備えると共に回転するローターと、前記ローターの吐出圧力保持目的での隔壁と、前記ローターの周囲に敷設されたスクリーンと、を同芯で備え、前記羽根の先端部における先端作用面の回転方向の幅（ｂ）は前記羽根の基端部の回転方向の幅（Ｂ）に比して小さいことを特徴とするものである。

また、本発明は、前記スクリーンは断面円形の筒状をなし、前記スクリーンの内壁面に設けられた複数の前記スリットの開口を流入開口とし、前記羽根の先端部における先端作用面の回転方向の幅（ｂ）は前記流入開口の周方向の幅（Ｓｉ）に比して大きいものとして実施することができる。
また、本発明は、前記羽根は、前記先端作用面と、前記先端作用面よりも前記羽根の回転方向の前方に位置する前面と、前記先端作用面よりも前記羽根の回転方向の後方に位置する後面とを備え、前記前面と前記後面とは、前記羽根の先端側から半分以上においては、両者間の幅が先端に向かうにつれて徐々に小さくなる斜面状の先細り面であるものとして実施することができる。
また、本発明は、前記羽根の先端部は、前記先端作用面と逃げ面とによって規定され、前記先端作用面は、前記スクリーンの前記内壁面との間隔が微小間隔を保つように前記羽根の最先端に設けられた面であり、前記逃げ面は、前記先端作用面よりも前記羽根の回転方向の後方に位置する面であり、且つ、前記スクリーンの前記内壁面との間隔が前記微小間隔よりも大きくなるように設けられた面であるものとして実施することができる。

また、本発明に係る攪拌機においては、前記ローターの回転により複数の板状の羽根が回転移動し、前記羽根の回転方向の前面側では、被処理流動体の圧力が上昇することにより、前記羽根の前面側に位置するスリットから被処理流動体が断続ジェット流となって吐出され、前記羽根の回転方向の後面側では、被処理流動体の圧力が低下することにより、前記羽根の後面側に位置するスリットから被処理流動体が吸い込まれるものであり、前記羽根の先端部は、前記先端作用面と逃げ面とによって規定され、前記先端作用面は、前記スクリーンの前記内壁面との間隔が微小間隔を保つように前記羽根の最先端に設けられた面であり、前記逃げ面は、前記先端作用面よりも前記羽根の回転方向の後方に位置する面であり、且つ、前記スクリーンの前記内壁面との間隔が前記微小間隔よりも大きくなるように設けられた面であり、前記羽根は、前記先端部に前記逃げ面が設けられたことにより、前記先端部に前記逃げ面が設けられていない場合に比べて、被処理流動体の吸込速度が速くなるように構成されたことを特徴するものである。

本発明の作用は必ずしも全てが解明されたものではないが、図６、図８を参照して、本発明者が考える本発明の作用をより詳しく説明する。
前述したように、ローター２の回転により羽根１２が回転移動すると、羽根１２の回転方向の前面側では、被処理流動体の圧力が上昇する。これによって、羽根１２の前面側に位置するスリット１８から被処理流動体が断続ジェット流となって吐出される。他方、羽根１２の回転方向の後面側では、被処理流動体の圧力が低下することにより、羽根１２の後面側に位置するスリット１８から被処理流動体が吸い込まれる。
このとき、図８（Ａ）の２点鎖線に示す従来例及び図８（Ｂ）に示す従来例にあっては、羽根１２の先端部２１（先端作用面３０）の回転方向の幅（ｂ）が羽根１２の基端側の回転方向の幅（Ｂ）とほぼ同じであり、比較的大きい（広い）。この幅の大きな（広い）先端部２１（先端作用面３０）によって抵抗（吸入抵抗）が発生してしまい、これを受けて、被処理流動体の吸入速度が遅くなる。
また、羽根１２の後面側に位置するスリット１８から吸い込まれる被処理流動体が羽根１２の先端部２１（先端作用面３０）にぶつかることで（もしくは羽根１２の先端部２１（先端作用面３０）による抵抗（吸入抵抗）を受けることで）被処理流動体の圧力が極端に低下しキャビテーションが発生する。
これに加えて、断続ジェット流の形成について考察すると、羽根１２の回転方向の前面側では、スリット１８に近い羽根先端部位付近の被処理流動体の圧力が高い方が有利である。ところが図８（Ｂ）に示すように、高速回転時には被処理流動体の圧力は、羽根中央の部位付近の圧力が最も高くなってしまい、断続ジェット流の形成に無駄が多かったと言える（図中Ｈは、羽根中央の部位付近の圧力が最も高くなっている部分を示す）。同様に、羽根１２の回転方向の後面側では、被処理流動体の圧力が低下することにより、羽根１２の後面側に位置するスリット１８から被処理流動体が吸い込まれるが、従来例の場合には、図８（Ｂ）に示すように、被処理流動体の圧力は、羽根中央の部位付近の圧力が最も低くなってしまっていた（図中Ｌは、羽根中央の部位付近の圧力が最も低くなっている部分を示す）。
これに対して、図６（Ａ）（Ｂ）に示す本発明の攪拌機にあっては、羽根１２の先端部２１は、先端作用面３０と逃げ面３１とによって規定されている。先端作用面３０は、スクリーン９の内壁面との間隔が微小間隔を保つように羽根１２の最先端に設けられた面であり、逃げ面３１は、先端作用面３０よりも羽根１２の回転方向の後方に位置する面であり、且つ、スクリーン９の内壁面との間隔が前記微小間隔よりも大きくなるように設けられた面である。
そして先端作用面３０の回転方向の幅（ｂ）は羽根１２の基端部３２の回転方向の幅（Ｂ）に比して小さく、羽根１２の先端部２１における先端作用面３０の回転方向の幅（ｂ）はスリット１８の流入開口２８の周方向の幅（Ｓｉ）に比して大きくなるように設けられている（Ｂ＞ｂ＞Ｓｉ）。

このような構成とすることによって、羽根１２の先端部２１による抵抗（吸入抵抗）を減らすことができ、非定常の水撃作用の効果を増加させることができる。具体的には、図６（Ａ）（Ｂ）に示す本発明の攪拌機にあっては、先端部２１に逃げ面３１が設けられたことで、先端部２１に逃げ面３１が設けられていない場合に比べて、スクリーン内部に空間が生まれ、吸入抵抗を減らすことができたことから、従来に比べて羽根１２の後面側に位置するスリット１８から吸いこまれる被処理流動体の流れが速くなる。即ち、先端部２１に逃げ面３１が設けられたことにより、先端部２１に逃げ面３１が設けられていない場合に比べて、羽根１２の後面側に位置するスリット１８から吸い込まれる被処理流動体の吸込速度（以下、吸入速度とも言う）を速くすることができる。
スリット１８から吸いこまれる被処理流動体の流れが速くなることにより、断続ジェット流の吐出の速度が一定であっても、被処理流動体の正逆の流れ（吐出と吸込）の界面における相対的な速度差が大きくなる。これによって、被処理流動体同士の間に発生するせん断力を大きくすることができたものである。従って、断続ジェット流の吐出の速度が一定であっても、羽根１２の後面側に位置するスリット１８から吸いこまれる被処理流動体の流れが速くなると、断続ジェット流の効果が増加する。また、図６（Ａ）（Ｂ）に示す本発明の攪拌機にあっては、スリット１８から吸い込まれる被処理流動体は、羽根１２の先端部２１にぶつかることがあっても逃げ面３１に誘導されながら吸い込まれることから、極端な圧力低下が抑制されることでキャビテーションの発生を抑制し、気泡の発生も抑制されることから、キャビテーションによるエロ―ジョンの危険性も低減される。
この被処理流動体の流れの速度を直接測定することは困難であるが、後述の実施例で示すように、本発明の実施に係る攪拌機にあっては、従来の攪拌機に比して、被処理流動体の微粒子化を顕著に促進することができたことが確認された。

また図８（Ａ）の実線で示すと共に図８（Ｃ）に示す本発明の他の実施の形態に係る攪拌機にあっては、羽根１２の前面３３と後面３４とは、前記羽根の先端側から半分以上においては、両者間の幅が先端に向かうにつれて徐々に小さくなる斜面状の先細り面ｓとなっている。
これに基づく断続ジェット流の形成について考察すると、前記羽根の先端側から半分以上において斜面状の先細り面ｓとなっているため、羽根中央の部位付近にあった被処理流動体の圧力が最も高くなっている部分Ｈが、羽根先端寄りへと移動し、断続ジェット流の形成時の無駄を抑制することができる。また、先細りとなっており、羽根の占有体積が減少するため、一回転あたりの吐出量が増加し、断続ジェット流の吐出速度が増加する。
羽根１２の後面３４側の陰圧による吸引作用については、後面３４も斜面状の先細り面ｓとなっているため、羽根中央の部位付近にあった被処理流動体の圧力が最も低くなっている部分Ｌが、羽根先端寄りへと移動し、吸い込み力が増加する。
以上の結果、正逆の流れの差の絶対値が大幅に増加し、水撃作用の効果が著しく増加する。
このように断続ジェット流れが吐出しやすく吸い込みやすいので、その結果キャビテーションの発生も低減することができることになる。

さらに図９に示す本発明のさらに他の実施の形態に係る攪拌機にあっては、羽根１２の前面３３と後面３４とは、前記羽根の先端側から半分以上においては、両者間の幅が先端に向かうにつれて徐々に小さくなる斜面状の先細り面ｓとなっており、かつ、羽根１２の先端部２１が先端作用面３０と逃げ面３１とによって規定されたことから、図６（Ａ）（Ｂ）に示す本発明の実施の形態に係る攪拌機と図８（Ａ）の実線で示すと共に図８（Ｃ）に示す本発明の他の実施の形態に係る攪拌機との双方の作用効果を奏すると考えられる。

複数の板状の羽根は、３枚未満とすると単位時間当たりのせん断回数が低くなりすぎ、１２枚を超えて羽根の枚数を増やすと、羽根同士の間の空間容積が低くなり、羽根による被処理流動体の吐出量が低下してしまう恐れがあるため、３枚以上１２枚以下であることが適当であるが、装置の大きさや予定する回転数など他の条件の変更に応じて変更して実施することができる。

スクリーンは、その内部に被処理流動体を導入する導入口から、軸方向に遠ざかるに従って、羽根及びスクリーンの径が小さくなるものとして実施することが好ましいが、羽根及びスクリーンの径が変化しないものや、逆に羽根及びスクリーンの径が大きくなるものであっても構わない。

軸方向におけるスリットと導入口との関係を考慮すると、導入口に近いところではスリットからの吐出量が多く、逆に、導入口から遠いところはスリットからの吐出量が減る傾向にある。そのため、導入口から、軸方向に遠ざかるに従って、羽根及びスクリーンの径が小さくなるように構成することで、スクリーンの軸方向での吐出量を、均一化できる。これによって、キャビテーションの発生を抑制し、機械故障を低減することができる。

複数の板状の羽根は、その先端作用面において回転方向に同一の幅であり、且つ、回転方向に等間隔に形成されたものとすることにより、回転方向において、より均一な条件で被処理流動体の処理をなすことができる。但し、その先端作用面において幅の異なる板状の羽根を複数用いることを妨げるものではなく、複数の板状の羽根間の間隔が不均一なものとして実施することを妨げるものではない。

複数のスリットは、周方向に同一の幅であり、且つ、周方向に等間隔に形成されたものとすることにより、周方向において、より均一な条件で被処理流動体の処理をなすことができる。但し、幅の異なるスリットを複数用いることを妨げるものではなく、複数のスリット間の間隔が不均一なものとして実施することを妨げるものではない。

スクリーンは回転しないものとすることによって、個々の制御において、ローターの回転数のみを考慮しておけばよいが、逆に、スクリーンはローターと逆方向に回転させることにより、ナノ分散やナノ乳化等の極めて微細な分散や乳化に適したものとすることができる。

本発明は、断続ジェット流に関してさらに研究を進め、断続ジェット流の作用によって被処理流動体に加えられるせん断をより効率的になし、処理能力の向上を図ることができる攪拌機を提供することができたものである。
また、前記せん断が効率的になされる結果、ナノ分散やナノ乳化等の極めて微細な分散や乳化を実現することができる攪拌機を提供することができたものである。
更に、粒子径の分布が狭く、粒子径の揃った粒子を得ることができる攪拌機を提供することができたものである。

本発明の実施の形態に係る攪拌機の使用状態を示す正面図である。 同攪拌機の要部拡大縦断面図である。 本発明の他の実施の形態に係る攪拌機の使用状態を示す正面図である。 本発明のさらに他の実施の形態に係る攪拌機の使用状態の正面図である。 本発明のさらにまた他の実施の形態に係る攪拌機の使用状態の正面図である。 （Ａ）本発明を適用した実施の形態に係る攪拌機の要部拡大図、（Ｂ）同作用を示す要部拡大図である。 本発明を適用した実施の形態に係る攪拌機の要部斜視図である。 （Ａ）本発明を適用した他の実施の形態に係る攪拌機の要部拡大図（実線で記載）と従来例の攪拌機の要部拡大図（二点鎖線で記載）、（Ｂ）従来例の攪拌機の要部拡大図、（Ｃ）本発明を適用した他の実施の形態に係る攪拌機の要部拡大図である。 本発明を適用したさらに他の実施の形態に係る攪拌機の要部拡大図である。 （Ａ）〜（Ｈ）は、本発明を適用した実施の形態に係る攪拌機の要部拡大図である。 本発明の実施例及び比較例の試験装置の説明図である。 （Ａ）〜（Ｅ）は、本発明の実施例及び比較例で用いた攪拌機の要部拡大図である。

以下、図面に基づき、本発明の実施の形態を説明する。図６〜図９、図１２において、Ｒは回転方向を示している。
まず、図１、図２を参照して、本発明を適用することができる攪拌機の一例の基本的な構造を説明する。
この攪拌機は、乳化、分散或は混合等の処理を予定する被処理流動体内へ配される処理部１と、処理部１内に配置されたローター２とを備えるものである。

処理部１は、中空のハウジングであり、支持管３に支持されることによって、被処理流動体を収納する収容容器４或は被処理流動体の流路に配設される。この例では、処理部１は支持管３の先端に設けられ、収容容器４の上部から内部下方へ挿入されたものを示しているが、この例に限定するものではなく、例えば、図３に示すように、処理部１が支持管３によって収容容器４の底面から上方に突出するように支持されるものであっても実施可能である。

処理部１は、被処理流動体を外部から内部へ吸入する吸入口５を有する吸入室６と、吸入室６に導通する攪拌室７とを備える。攪拌室７は、複数のスリット１８を有するスクリーン９によって、その外周が規定されている。

なお、本明細書においては、スクリーン９は、空間であるスリット１８と、スリット１８同士の間に位置する実際の部材であるスクリーン部材１９とから構成されているものとして説明する。従って、スクリーン９とは、複数のスクリーン部材１９に形成されたスリット１８を含む全体を意味し、スクリーン部材１９とは、隣り合うスリット１８同士の間に位置する１本１本の実在する部材を意味する。同様に、スクリーン９の内壁面又は外壁面とは、複数のスクリーン部材１９に形成されたスリット１８を含む全体の内壁面又は外壁面を意味する。
また、スクリーン９の内壁面に設けられた複数のスリット１８の開口を流入開口２８とし、スクリーン９の外壁面に設けられた複数のスリット１８の開口を流出開口２９とする。

この吸入室６と攪拌室７とは、隔壁１０によって区画されると共に、隔壁１０に設けられた導入用の開口（導入口）１１を介して導通している。但し、この吸入室６は、必須のものではなく、例えば、吸入室６を設けずに攪拌室７の上端全体が導入用の開口となって、収容容器４内の被処理流動体が攪拌室７内に直接導入されるものであってもよい。隔壁１０は、被処理流動体が断続ジェット流としてスリット１８を通じてスクリーン９の内側から外側へ向けて吐出される際の圧力を保持する目的で設けられている。

ローター２は、周方向に複数枚の板状の羽根１２を備えた回転体であり、ローター２とスクリーン９（隔壁１０を有する場合には、ローター２とスクリーン９と隔壁１０）とは同芯で配置され、羽根１２とスクリーン９との間に微小なクリアランスを保ちつつ、回転する。ローター２を回転させる構造には種々の回転駆動構造が採用できるが、この例では、回転軸１３の先端にローター２が設けられ、攪拌室７内に回転可能に収容されている。より詳しくは、回転軸１３は、支持管３に挿通され、さらに、吸入室６、隔壁１０の開口１１を通って攪拌室７に達するように配設されており、その先端（図では下端）にローター２が取り付けられている。回転軸１３の後端は、モータ１４等の回転駆動装置に接続されている。モータ１４は数値制御等の制御系統を有するもの或はコンピュータの制御下に置かれるものを用いることが好適である。

この攪拌機は、ローター２が回転することによって、回転する羽根１２がスクリーン部材１９の内壁面を通過する際、両者間に存在する被処理流動体に加えられるせん断力によって、乳化、分散或は混合がなされる。これと共に、ローター２の回転によって、被処理流動体に運動エネルギーが与えられ、この被処理流動体がスリット１８を通過することで、さらに加速されて、断続ジェット流を形成しながら攪拌室７の外部に流出する。この断続ジェット流により、速度界面で液−液間のせん断力が発生することでも乳化、分散或は混合の処理が行われる。

スクリーン９は、断面円形の筒状をなす。このスクリーン９は、例えば、円錐形の表面形状のように、導入用の開口１１から軸方向へ遠ざかるに従って（図２の例では下方に向かうに従って）、漸次その径が小さくなるようにすることが望ましい。軸方向に一定径としても構わないが、その場合には、導入用の開口１１に近いところ（図２では上方）ではスリット１８からの吐出量が多く、逆に、遠いところは吐出量が減る（図２では下方）。その結果、コントロールできないキャビテーションが発生する場合があり、機械故障に繋がる恐れがあるので、図１、２に示すように、スクリーン９は円錐台形状の表面形状が好ましい。

スリット１８は、羽根１２の回転方向に間隔を隔てて配置された手前側端面２２と奥側端面２５とによって規定される。
スリット１８は、回転軸１３の軸方向に（図の例では上下方向）に直線状に伸びるものを示したが、スパイラル状等、湾曲して伸びるものであってもよい。また、周方向において、スリット１８は等間隔に複数個が形成されているが、間隔をずらして形成することもでき、複数種類の形状や大きさのスリット１８を設けることを妨げるものでもない。
スリット１８は、そのリード角を適宜変更して実施することができる。図示したように、回転軸１３と直交する平面と、スリット１８の伸びる方向とのなすリード角が、９０度である上下方向に直線状に伸びるものの他、所定のリード角を備えたスパイラル状のもの等、上下方向に湾曲して伸びるものであってもよい。

ローター２の羽根１２は、横断面（回転軸１３の軸方向に直交する断面）において、ローター２の中心から放射状に一定の幅で直線状に伸びるものであってもよく、外側に向かうに従って漸次幅が大きくなったり、逆に小さくなったりするものであってもよいが、羽根１２の先端部２１の形態や、幅の条件などについては、請求項に記載した条件に従うものとする。
羽根１２の基端部３２は、羽根１２が回転軸１３と接続されている部分をいう。
また、これらの羽根１２は、その先端部２１のリード角は適宜変更することができる。例えば、回転軸１３と直交する平面と、先端部２１の伸びる方向とのなすリード角が、９０度である上下方向に直線状に伸びるものの他、所定のリード角を備えたスパイラル状のもの等、上下方向に湾曲して伸びるものであってもよい。

これらの個々の構成部材の形状は、羽根１２の先端部２１とスリット１８とは、それらの少なくとも一部が、スリット１８の長さ方向（図の例では上下方向）において互いに重なり合う同一位置にある。そして、ローター２の回転によって、この重なり合う同一位置における羽根１２とスクリーン部材１９との間で被処理流動体のせん断が可能なものであり、且つ、羽根１２の回転に伴いスリット１８を通過する被処理流動体に、断続ジェット流が生ずるように運動エネルギーを与えることができるものである。本発明において、羽根１２とスリット１８との関係を規定する場合、特に説明のない限り、同一位置における関係を意味する。

スクリーン９と羽根１２とのクリアランス（後述する、羽根１２の先端部２１における先端作用面３０とスクリーン９の内壁面との間隔）は、前記のせん断と断続ジェット流が生ずる範囲で適宜変更できるが、通常約０．２〜２．０ｍｍの微小間隔であることが望ましい。また、このクリアランスは、図２に示すような全体がテーパ状のスクリーン９を用いた場合には、攪拌室７と羽根１２との少なくとも何れか一方を軸方向に移動可能としておくことで、容易に調整することができる。
また、攪拌機の他の構造としては、図４及び図５に示すものも採用することができる。

まず図４の例では、収容容器４内の被処理流動体の全体の攪拌均一化を行なうために、収容容器４内に別個の攪拌装置を配置したものである。具体的には、収容容器４内全体の攪拌のための攪拌翼１５を、攪拌室７と同体に回転するように、設けることもできる。この場合、攪拌翼１５と、スクリーン９を含む攪拌室７とは、共に回転させられる。その際、攪拌翼１５及び攪拌室７の回転方向は、ローター２の回転方向とは、同一であってもよく、逆方向であってもよい。即ち、スクリーン９を含む攪拌室７の回転は、ローター２の回転に比して、低速の回転（具体的には、スクリーンの回転の周速度が０．０２〜０．５ｍ／ｓ程度）となるため、前記のせん断や断続ジェット流の発生には実質的に影響がない。
また、図５の例は、攪拌室７を支持管３に対して回動可能とし、攪拌室７の先端に、第２モータ２０の回転軸を接続したものであり、スクリーン９を高速回転可能とするものである。このスクリーン９の回転方向は、攪拌室７の内部に配置されたローター２の回転方向とは逆方向に回転させる。これによって、スクリーン９とローター２との相対的回転速度が増加する。

前述の攪拌機において、本発明は次のように適用される。
本発明に係る攪拌機については、断続ジェット流により、速度界面で液−液間のせん断力が発生することによって、乳化、分散或は混合の処理が行われる。その際、本発明の実施の形態に係る攪拌機にあっては、例えば、図６（Ａ）（Ｂ）、図７、図８（Ａ）（Ｃ）、図９及び図１０に示す羽根１２とスクリーン９とを用いることができる。

本発明に係る攪拌機については、ローター２の羽根１２の先端部２１に先端作用面３０を備え、ローター２の羽根１２の先端部２１における先端作用面３０の回転方向の幅（ｂ）が羽根１２の基端部３２の回転方向の幅（Ｂ）に比して小さくなるように設けられている。先端作用面３０は、スクリーン９の内壁面との間隔が約０．２〜２．０ｍｍの微小間隔を保つように羽根１２の最先端に設けられた面である。また、羽根１２の先端部２１における先端作用面３０の回転方向の幅（ｂ）はスリット１８の流入開口２８の周方向の幅（Ｓｉ）に比して大きくなるように設けられることが好ましい。例えば、ローター２の羽根１２として、図６〜図９に示すものが挙げられる。先端作用面３０は、スクリーン９の内壁面との間隔が約０．２〜２．０ｍｍの微小間隔を保つものであれば、スクリーン９の内壁面に沿うように円弧状であってもよく、フラットであってもよい。

図６（Ａ）（Ｂ）に示す本発明の実施の形態にあっては、ローター２の羽根１２の先端部２１は、先端作用面３０と逃げ面３１とによって規定される。先端作用面３０は、前述の通り、スクリーン９の内壁面との間隔が約０．２〜２．０ｍｍの微小間隔を保つように羽根１２の最先端に設けられた面であり、逃げ面３１は、先端作用面３０よりも羽根１２の回転方向の後方に位置する面であり、且つ、スクリーン９の内壁面との間隔が約０．２〜２．０ｍｍの微小間隔よりも大きくなるように設けられた面である。そして、羽根１２の先端部２１における先端作用面３０の回転方向の幅（ｂ）は羽根１２の基端部３２の回転方向の幅（Ｂ）に比して小さく、羽根１２の先端部２１における先端作用面３０の回転方向の幅（ｂ）はスリット１８の流入開口２８の周方向の幅（Ｓｉ）に比して大きくなるように設けられている（Ｂ＞ｂ＞Ｓｉ）。
具体的に、図６（Ａ）（Ｂ）に示すものにあっては、ローター２の羽根１２が、基端部３２から外側に伸びるものであって、羽根１２の回転方向の幅が一定の幅（基端部３２、先端部２１ともに羽根１２の回転方向の幅：Ｂ）であるものについて、先端部２１に逃げ面３１を設けたものであり、逃げ面３１は外側に向かうに従って羽根の回転方向の前方へ進むように傾斜している。図６（Ａ）（Ｂ）において二点鎖線で記載した箇所は、先端部２１に逃げ面３１を設けない場合を示している。図７に図６（Ａ）に示した羽根１２の斜視図を示す。
逃げ面３１としては、図６（Ａ）（Ｂ）や後述する図９に示すように、外側に向かうに従って羽根１２の回転方向の前方へ進むように傾斜しているものの他、図示しないが、先端作用面３０と逃げ面３１とが軸心からの距離が段階的に変化する段差であってもよい。
なお、ローター２の羽根１２の先端部２１が、先端作用面３０と逃げ面３１とによって規定される構成となっていることについて、羽根１２の先端部２１とスリット１８とがスリット１８の長さ方向（図の例では上下方向）において互いに重なり合う同一位置において全体的に上記のような構成となっていることが好ましいが、上記同一位置において上記の構成となっているのが部分的であっても構わない。

また、図８（Ａ）の実線で示すと共に図８（Ｃ）に示す本発明の他の実施の形態にあっては、羽根１２の前面３３と後面３４とは、羽根１２の先端側から半分以上においては、両者間の幅が先端に向かうにつれて徐々に小さくなる斜面状の先細り面ｓとなっており、羽根１２の先端部２１における先端作用面３０の回転方向の幅（ｂ）は羽根１２の基端部３２の回転方向の幅（Ｂ）に比して小さくなるように設けられている。
具体的に、図８（Ａ）の実線で示すと共に図８（Ｃ）に示すものにあっては、ローター２の羽根１２が、基端部３２から外側に伸びるものであって、外側に向かうに従って羽根１２の回転方向の幅が漸次狭くなるもの（基端部３２の回転方向の幅：Ｂ、先端部２１の回転方向の幅：ｂ）である。
羽根１２の前面３３と後面３４とは、羽根１２の先端側から半分以上においては、両者間の幅が先端に向かうにつれて徐々に小さくなる斜面状の先細り面ｓであることが好ましく、羽根１２の先端側から２／３以上において斜面上の先細り面ｓとなることが好ましい。

また、図９に示す本発明のさらに他の実施の形態にあっては、羽根１２の前面３３と後面３４とは、羽根１２の先端側から半分以上においては、両者間の幅が先端に向かうにつれて徐々に小さくなる斜面状の先細り面ｓとなっており、かつ、羽根１２の先端部２１が先端作用面３０と逃げ面３１とによって規定されたものである。
具体的には、ローター２の羽根１２が、基端部３２から外側に伸びるものであって、外側に向かうに従って羽根１２の回転方向の幅が漸次狭くなるもの（基端部３２の回転方向の幅：Ｂ、先端部２１の回転方向の幅：Ｂａ）について、先端部２１に逃げ面３１を設けたものであり、逃げ面３１は外側に向かうに従って羽根の回転方向の前方へ進むように傾斜している。図９において二点鎖線で記載した箇所は、先端部２１に逃げ面３１を設けない場合を示している。なお、図８（Ａ）の実線で示すと共に図８（Ｃ）に示すものにあっては、前面３３と後面３４とがほぼ対称となっているのに対して、図９に示すものあっては、前面３３の方がより大きな角度で傾斜しているものになっている。その他、図１２（Ｄ）に示すように、板状の羽根にねじり角度を設けたものであってもよい。

ローター２の羽根１２の形状を前述の構成とすることで、この攪拌機にあっては、速度界面で液−液間のせん断力を大きくすることができ、ナノ分散やナノ乳化等の非常に微細な分散や乳化を実現する点で、極めて有効であることが知見され発明が完成されたものである。

この断続ジェット流の作用について、図８（Ａ）の２点鎖線に示す従来例及び図８（Ｂ）に示す従来例と対比しつつ説明する。
まず、前述したように、断続ジェット流は、羽根１２の回転によって発生するものであるが、これをより詳しく説明すると、羽根１２の回転方向の前面側では、被処理流動体の圧力が上昇する。これによって、羽根１２の前面側に位置するスリット１８から被処理流動体が断続ジェット流となって吐出される。他方、羽根１２の回転方向の後面側では、被処理流動体の圧力が低下することにより、後面側に位置するスリット１８から被処理流動体が吸い込まれる。その結果、スクリーン９の外側では、被処理流動体に正逆の流れ（吐出と吸込）が生じ、両流れの界面における相対的な速度差によって、被処理流動体同士に液−液間のせん断力が生じるものである。

このとき、図８（Ａ）の２点鎖線に示す従来例及び図８（Ｂ）に示す従来例にあっては、羽根１２の先端部２１（先端作用面３０）の回転方向の幅（ｂ）が羽根１２の基端側の回転方向の幅（Ｂ）とほぼ同じであり、比較的大きい（広い）。この幅の大きな（広い）先端部２１（先端作用面３０）によって抵抗（吸入抵抗）が発生してしまい、これを受けて、被処理流動体の吸入速度が遅くなる。
また、羽根１２の後面側に位置するスリット１８から吸い込まれる被処理流動体が羽根１２の先端部２１（先端作用面３０）にぶつかることで（もしくは羽根１２の先端部２１（先端作用面３０）による抵抗（吸入抵抗）を受けることで）被処理流動体の圧力が極端に低下しキャビテーションが少なからず発生する。
これに加えて、断続ジェット流の形成について考察すると、羽根１２の回転方向の前面側では、スリット１８に近い羽根先端部位付近の被処理流動体の圧力が高い方が有利である。ところが図８（Ｂ）に示すように、高速回転時には被処理流動体の圧力は、羽根中央の部位付近の圧力が最も高くなってしまい、断続ジェット流の形成に無駄が多かったと言える（図中Ｈは、羽根中央の部位付近の圧力が最も高くなっている部分を示す）。同様に、羽根１２の回転方向の後面側では、被処理流動体の圧力が低下することにより、羽根１２の後面側に位置するスリット１８から被処理流動体が吸い込まれるが、従来例の場合には、図８（Ｂ）に示すように、被処理流動体の圧力は、羽根中央の部位付近の圧力が最も低くなってしまっていた（図中Ｌは、羽根中央の部位付近の圧力が最も低くなっている部分を示す）。

これに対し、図６（Ａ）（Ｂ）に示す本発明の実施の形態に係る攪拌機にあっては、羽根１２の先端部２１は、先端作用面３０と逃げ面３１とによって規定され、先端作用面３０は、スクリーン９の内壁面との間隔が微小間隔を保つように羽根１２の最先端に設けられた面であり、逃げ面３１は、先端作用面３０よりも羽根１２の回転方向の後方に位置する面であり、且つ、スクリーン９の内壁面との間隔が前記微小間隔よりも大きくなるように設けられた面とされ、羽根１２の先端部２１における先端作用面３０の回転方向の幅（ｂ）は羽根１２の基端部３２の回転方向の幅（Ｂ）に比して小さく、羽根１２の先端部２１における先端作用面３０の回転方向の幅（ｂ）はスリット１８の流入開口２８の周方向の幅（Ｓｉ）に比して大きくなるように設けられている（Ｂ＞ｂ＞Ｓｉ）。このような構成とすることによって、羽根１２の先端部２１による抵抗（吸入抵抗）を減らすことができ、非定常の水撃作用の効果を増加させることができる。具体的には、図６（Ａ）（Ｂ）に示す本発明の実施の形態に係る攪拌機にあっては、先端部２１に逃げ面３１が設けられたことで、先端部２１に逃げ面３１が設けられていない場合に比べて、スクリーン内部に空間が生まれ、吸入抵抗を減らすことができたことから、従来に比べて羽根１２の後面側に位置するスリット１８から吸いこまれる被処理流動体の流れが速くなる。即ち、先端部２１に逃げ面３１が設けられたことにより、先端部２１に逃げ面３１が設けられていない場合に比べて、スリット１８から吸い込まれる被処理流動体の吸込速度（以下、吸入速度とも言う）を速くすることができる。スリット１８から吸いこまれる被処理流動体の流れが速くなることにより、断続ジェット流の吐出の速度が一定であっても、被処理流動体の正逆の流れ（吐出と吸込）の界面における相対的な速度差が大きくなることから、被処理流動体同士の間に発生するせん断力を大きくすることができたものである。従って、断続ジェット流の吐出の速度が一定であっても、羽根１２の後面側に位置するスリット１８から吸いこまれる被処理流動体の流れが速くなると、断続ジェット流の効果が増加する。また、図６（Ａ）（Ｂ）に示す本発明の実施の形態に係る攪拌機にあっては、スリット１８から吸い込まれる被処理流動体は、羽根１２の先端部２１にぶつかることがあっても逃げ面３１に誘導されながら吸い込まれることから、極端な圧力低下が抑制されることでキャビテーションの発生を抑制し、気泡の発生も抑制されることから、キャビテーションによるエロ―ジョンの危険性も低減される。

また図８（Ａ）の実線で示すと共に図８（Ｃ）に示す本発明の他の実施の形態に係る攪拌機にあっては、羽根１２の前面３３と後面３４とは、前記羽根の先端側から半分以上においては、両者間の幅が先端に向かうにつれて徐々に小さくなる斜面状の先細り面ｓとなっている。
これに基づく断続ジェット流の形成について考察すると、前記羽根の先端側から半分以上において斜面状の先細り面ｓとなっているため、羽根中央の部位付近にあった被処理流動体の圧力が最も高くなっている部分Ｈが、羽根先端寄りへと移動し、断続ジェット流の形成時の無駄を抑制することができる。また、先細りとなっており、羽根の占有体積が減少するため、一回転あたりの吐出量が増加し、断続ジェット流の吐出速度が増加する。
羽根１２の後面３４側の陰圧による吸引作用については、後面３４も斜面状の先細り面ｓとなっているため、羽根中央の部位付近にあった被処理流動体の圧力が最も低くなっている部分Ｌが、羽根先端寄りへと移動し、吸い込み力が増加する。
以上の結果、正逆の流れの差の絶対値が大幅に増加し、水撃作用の効果が著しく増加する。
このように断続ジェット流れが吐出しやすく吸い込みやすいので、その結果キャビテーションの発生も低減することができることになる。

さらに図９に示す本発明のさらに他の実施の形態に係る攪拌機にあっては、羽根１２の前面３３と後面３４とは、前記羽根の先端側から半分以上においては、両者間の幅が先端に向かうにつれて徐々に小さくなる斜面状の先細り面ｓとなっており、かつ、羽根１２の先端部２１が先端作用面３０と逃げ面３１とによって規定されたことから、図６（Ａ）（Ｂ）に示す本発明の実施の形態に係る攪拌機と図８（Ａ）の実線で示すと共に図８（Ｃ）に示す本発明の他の実施の形態に係る攪拌機との双方の作用効果を奏すると考えられる。

（スクリーンについて）
スクリーン９は、前述の通り、テーパ形等の径が変化するものとしても、実施することができる。本発明において、内径が変化する場合、特に説明のない限り、最大内径とは、羽根１２の先端部２１とスリット１８とがスリット１８の長さ方向において互いに重なり合う同一位置におけるスクリーン９の最大内径（ｃ）を意味する。

（スリット及びスクリーン部材について）
スリット１８は、ローター２の回転軸の軸方向と平行に伸びるものであってもよく、スパイラル状に伸びるもの等、軸方向に対して角度を有するものであってもよい。何れの場合にあっても、本発明において、特に説明がない限り、スリット１８の周方向の幅とは、前述したように羽根１２の先端部２１とスリット１８とがスリット１８の長さ方向において互いに重なり合う同一位置におけるスクリーン９の周方向（言い換えればローター２の回転軸の軸方向に対して直交する方向）の長さを言う。ローター２の回転軸の軸方向位置にあっては、上記同一位置であればどの位置であってもかまわないが、少なくとも回転軸１３の軸方向位置がスクリーン９の最大内径（ｃ）となる位置であることが好ましい。スリット１８の周方向の幅の一例としては、流入開口２８の周方向の幅（Ｓｉ）と流出開口２９の周方向の幅（Ｓｏ）とが挙げられる。
スリット１８の周方向の幅については、例えば、図８（Ａ）や図１０（Ｈ）に示すように、流出開口２９の周方向の幅（Ｓｏ）と流入開口２８の周方向の幅（Ｓｉ）とは同じであってもよく、図６（Ａ）（Ｂ）や図９、図１０（Ａ）〜（Ｇ）に示すように、流出開口２９の周方向の幅（Ｓｏ）を流入開口２８の周方向の幅（Ｓｉ）よりも小さくなるように設けてもよい。流出開口２９の周方向の幅（Ｓｏ）を流入開口２８の周方向の幅（Ｓｉ）よりも小さくなるように設けると、ノズル効果によりスクリーン９を通過する断続ジェット流の流速が加速されることから好ましい。また、図６（Ａ）（Ｂ）、図９、図１０（Ｇ）には、流出開口２９の周方向の幅（Ｓｏ）を流入開口２８の周方向の幅（Ｓｉ）よりも小さくなるように設けることに加えて、スリット１８を規定する手前側端面２２全体を羽根１２の回転方向の前方へ傾斜させるとともに、同じくスリット１８を規定する奥側端面２５全体を羽根１２の回転方向の後方へ傾斜させたスリット１８を示したが、図１０（Ａ）（Ｄ）（Ｅ）に示すように、流出開口２９の周方向の幅（Ｓｏ）を流入開口２８の周方向の幅（Ｓｉ）よりも小さくなるように設けることに加えて、手前側端面２２の少なくともスリット１８内への流入側の領域２３が羽根１２の回転方向の前方へ傾斜しているものである場合、スクリーンのスクリーン部材１９と手前側端面２２とで構成される流入開口２８のエッジ２４は鈍角（β）のエッジになり、図８（Ａ）や図１０（Ｈ）に示すスリットにおける流入開口２８のエッジであるほぼ直角（α）のエッジに比べて、流入開口のエッジ２４での極端な圧力低下が低減され、被処理流動体が有効にジェット流に変換される。また当然ではあるが、被処理流動体の圧力損失が低減され、キャビテーションの発生が抑制され、気泡の発生も抑制される。その結果、従来よりもスリット１８を通じてスクリーン９の内側から外側に吐出される断続ジェット流の速度が速くなり、被処理流動体の正逆の流れ（吐出と吸込）の界面における相対的な速度差が大きくなることから、被処理流動体同士の間に発生するせん断力を大きくすることができるので好ましい。図１０（Ｂ）（Ｃ）に示すように、スリット１８において、流入開口２８のエッジ２４、２７に丸みを持たせた形態にあっても、手前側端面２２の少なくともスリット１８内への流入側の領域２３が、複数の羽根１２の回転方向の前方へ傾斜しているものに含まれる。
この点を踏まえ、ローター２の羽根１２の形状とスリット１８の断面形状とを組み合わせることで、従来と比べて断続ジェット流の吐出速度を速くすることができるとともに被処理流動体の吸入速度を速くすることができることから、被処理流動体の正逆の流れ（吐出と吸込）の界面における相対的な速度差がさらに大きくなり、被処理流動体同士の間に発生するせん断力を大きくすることができる。
この流出開口２９の周方向の幅（Ｓｏ）は、０．２〜４．０ｍｍが好ましく、０．５〜３．０ｍｍであることがより好ましいが、断続ジェット流が発生することを条件に適宜変更して実施することができる。

スクリーン部材１９の周方向の幅（言い換えると、隣り合うスリット１８同士の間の周方向の距離）は、適宜変更して実施することができる。スクリーン部材１９の周方向の幅の一例としては、スクリーン部材１９の内壁面の周方向の幅（ｔｉ）とスクリーン部材１９の外壁面の周方向の幅（ｔｏ）とが挙げられ、スクリーン部材１９の内壁面の周方向の幅（ｔｉ）とスクリーン部材１９の外壁面の周方向の幅（ｔｏ）とは同じであってもよく、両者が異なっていてもよい。スクリーン部材１９の内壁面の周方向の幅（ｔｉ）とスクリーン部材１９の外壁面の周方向の幅（ｔｏ）とが異なっている場合、スクリーン部材１９の外壁面の周方向の幅（ｔｏ）は、流出開口２９の周方向の幅（Ｓｏ）の１〜１５倍が好ましく、より好ましくは２〜１０倍程度とする。スクリーン部材１９の外壁面の周方向の幅（ｔｏ）を大きくしすぎると、せん断回数が少なくなり処理量の低下につながり、小さすぎるとスリット１８が連続してしまうのと実質的に同じことになったり、機械的強度が著しく低下したりする場合がある。

（ローターについて）
ローター２は、前述のとおり、複数枚の板状の羽根１２を有する回転体である。
前述の通り、羽根１２の先端部２１における先端作用面３０の回転方向の幅（ｂ）は羽根１２の基端部３２の回転方向の幅（Ｂ）に比して小さくなるように設けられていればよく、羽根１２の先端部２１の回転方向の幅（ｂ）は流入開口の周方向の幅（Ｓｉ）に比して大きくなるように設けられることが好ましい。ローター２の羽根１２の先端部２１における先端作用面３０の回転方向の幅ｂが、スリット１８の周方向の幅（Ｓｉ、Ｓｏ）、特に流入開口２８の周方向の幅（Ｓｉ）よりも狭い場合は、断続ジェット流の発生の観点から好ましくない。

（好ましい適用条件）
本発明を適用できると共に、現在の技術力で量産に適すると考えられるスクリーン９、スリット１８、ローター２の数値条件は、下記の通りである。
スクリーン９の最大内径（ｃ）：３０〜５００ｍｍ（但し、羽根１２の先端部２１とスリット１８とがスリット１８の長さ方向において互いに重なり合う同一位置における最大径）
スクリーン９の回転数：１５〜３９０回／ｓ
スリット１８の本数：１２〜５００本
ローター２の最大外径：３０〜５００ｍｍ
ローター２の回転数：１５〜３９０回／ｓ
もちろん、これらの数値条件は一例を示すものであり、例えば、回転制御等の将来における技術進歩に伴い、前記の条件以外の条件を採用することを、本発明は除外するものではない。

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。しかし、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。

実施例で用いたローター２の羽根１２の形状を図１２（Ａ）〜（Ｄ）に示し、比較例で用いたローター２の羽根１２の形状を図１２（Ｅ）に示す。実施例及び比較例で用いたスクリーン９のスリット１８の横断面の形状は、流出開口２９の周方向の幅（Ｓｏ）が流入開口２８の周方向の幅（Ｓｉ）よりも小さくなるように設けられ、Ｓｏは０．８ｍｍ、Ｓｉは２．０ｍｍであり、図１２の（Ａ）にのみ記載したものである。
より詳しくは、実施例で用いたローター２の羽根１２は、図１２（Ａ）にあっては、羽根の先端部２１に逃げ面３１を設けたものであり、図１２（Ｂ）（Ｃ）は、羽根１２の先端部２１における先端作用面３０の回転方向の幅（ｂ）が羽根１２の基端部３２の回転方向の幅（Ｂ）に比して小さいものであって、図１２（Ｂ）にあっては４枚羽根であり、図１２（Ｃ）にあっては6枚羽根である。
また、図１２（Ｄ）に記載のローター２は板状羽根にねじり角度を設けたものであり、先端作用面３０の回転方向の幅（ｂ）が基端部３２の回転方向の幅（Ｂ）に比して小さい4枚羽根である。図１２（Ａ）〜（Ｄ）の先端作用面３０の回転方向の幅（ｂ）は２．４ｍｍ、基端部３２の回転方向の幅（Ｂ）は３．８ｍｍである。
比較例で用いたローター２の羽根１２は、羽根１２の先端部２１における先端作用面３０の回転方向の幅（ｂ）と羽根１２の基端部３２の回転方向の幅（Ｂ）とが同じ（ｂ＝Ｂ）ものであって、図１２（Ｅ）に記載の羽根１２の先端部２１における先端作用面３０の回転方向の幅（ｂ）と羽根１２の基端部３２の回転方向の幅（Ｂ）はともに３．８ｍｍである。以下の各表において、実施例又は比較例で用いたローター２の羽根１２の形状として、図１２（Ａ）に示すものを用いた場合は「Ａ」、図１２（Ｂ）に示すものを用いた場合は「Ｂ」、図１２（Ｃ）に示すものを用いた場合は「Ｃ」、図１２（Ｄ）に示すものを用いた場合は「Ｄ」、図１２（Ｅ）に示すものを用いた場合は「Ｅ」と記載した。
また、スクリーン９に設けられたスリット１８の本数は２４本である。
なお、羽根１２の先端部２１における先端作用面３０の回転方向の幅（ｂ）や羽根１２の基端部３２の回転方向の幅（Ｂ）、スリット１８の流入開口２８の周方向の幅（Ｓｉ）、スリット１８の流出開口２９の周方向の幅（Ｓｏ）の各値は、羽根１２の先端部２１とスリット１８とがスリット１８の長さ方向において互いに重なり合う同一位置におけるローターの最大外径又はスクリーン９の最大内径における値である。

（粒度分布測定）
実施例７以外の実施例における粒度分布測定には、MT−3300（日機装(株)製）を用いた。測定溶媒は、純水、粒子屈折率は1.81、溶媒屈折率は1.33である。また結果には、体積分布の結果を用いた。

実施例１として、本発明における第１の実施の形態（図１、図２）に係る撹拌機を用いて、流動パラフィンと純水の乳化実験を、図１１（Ａ）に示す試験装置にて行った。乳化実験に用いた処方は、流動パラフィンを29.4wt％、純水を68.6wt％、乳化剤として、Tween（登録商標）80を1.33wt％、Span（登録商標）80を0.67wt％を混合したものである。上記のとおり処方された被処理流動体を予備混合品とし、図１１（Ａ）に示す試験装置中のポンプにて外部容器内の予備混合品を本発明における撹拌機を敷設した処理容器４に導入して、処理容器４内を液封とし、さらに同ポンプにて処理容器４内に被処理流動体を導入することによって、吐出口より、被処理流動体を吐出させ、処理容器４と外部容器との間を、2500g/minにて循環させながら、本発明における撹拌機のローター２を、356.7（回/s）で回転させることにより被処理流動体をスクリーンから吐出させて乳化処理を行った。羽根１２の形状を変更し、乳化処理の開始から２０分後に得られた乳化粒子の粒度分布測定結果における平均粒子径（Ｄ５０）及び粒子径の変動係数（Ｃ．Ｖ.）の値を表１に示す。

粒子径の変動係数とは、得られる粒子の均一さの度合いを表す指標となるものであり、粒子の粒子径分布における平均粒子径（Ｄ５０）と標準偏差とから、変動係数（Ｃ．Ｖ．）（％）＝標準偏差÷平均粒子径（Ｄ５０）×１００の式にて求められる。この変動係数の値が小さいほど得られる粒子の粒子径の分布は狭く、粒子としての均一性が高い。
なお、ローター２の回転の周速度Ｖは、羽根１２の先端部２１とスリット１８とがスリット１８の長さ方向において互いに重なり合う同一位置におけるローターの最大外径をＤ（ｍ）、ローターの回転数をＮ（回／ｓ）としたとき、Ｖ＝Ｄ×π×Ｎであり、表１〜表５、表９に記載のローター径Ｄは、当該同一位置におけるローター２の最大外径である。

表１に見られるように、ローター２の回転数を356.7（回/s）、ローター2の周速度が33.6[m/s]において、ローター２の羽根１２の先端部２１におけるの先端作用面３０の回転方向の幅（ｂ）が羽根１２の基端部３２の回転方向の幅（B）に比して小さい事によって、Ｄ５０並びにＣ．Ｖ.の値が小さくなることが分かり、微小な粒子径並びに粒度分布の狭い乳化粒子を作製できることがわかった。

実施例２として、ローター２の回転数を333.3（回/s）、ローター２の回転の周速度をV＝31.4（m/s）とした以外は、実施例１と同様に実施した結果を表２に示す。

実施例３として、ローター２の回転数を300（回/s）、ローター２の回転の周速度をV＝28.3（m/s）とした以外は、実施例１と同様に実施した結果を表３に示す

実施例４として、ローター２の回転数を250（回/s）、ローター２の回転の周速度をV＝23.6（m/s）とした以外は、実施例１と同様にした結果を表４に示す。

比較例１として、ローター２の形状が図１２（Ｅ）に示す従来型のもの（B＝ｂ）であること以外は、実施例１と同様に乳化処理をした。結果を表５に示す。

比較例２として、ローター２の形状が図１２（Ｅ）に示す従来型のもの（B＝ｂ）であること以外は、実施例２と同様に乳化処理をした。結果を表６に示す。

比較例３として、ローター２の形状が図１２（Ｅ）に示す従来型のもの（B＝ｂ）であること以外は、実施例３と同様に乳化処理をした。結果を表６に示す。

比較例４として、ローター２の形状が図１２（Ｅ）に示す従来型のもの（B＝ｂ）であること以外は、実施例４と同様に乳化処理をした。結果を表６に示す。

実施例１と比較例１において、攪拌機を連続して４８時間運転した後のスリット１８の内部（以下、スリット内部）の状態を目視にて確認して、エロ―ジョンの状態を判断した。明らかにエロ―ジョンが発生した状態を「×」、鏡面状態が曇った状態を「△」、４８時間運転の前後でスリット内部が変化しておらずエロ―ジョンが発生していない状態を「〇」で判断して表１及び表５に示す。

以上の結果より、ローター２の羽根１２の先端部２１における先端作用面３０の回転方向の幅（ｂ）がローター２の羽根１２の基端部３２の回転方向の幅（B）に比して小さくなるよう設けられたことによって、ローター形状が従来型のもの（B＝ｂ）に比べて明らかに平均粒子径（Ｄ５０）が小さくなり、さらに粒子径のばらつきの指標であるＣ．Ｖ．の値も小さくなることが分かった。また、キャビテーションによるエロ―ジョンの発生も防止できることが見いだされた。

実施例５、６は、実施例１〜４及び比較例１〜４とは異なり、ローター２だけでなく、スクリーン９もローター２の回転する方向とは逆方向に回転させた実施例を記載する。即ち、本発明における第２の実施の形態（図５参照）に係る実施例を示すものである。図１１（Ｂ）に示す試験装置を用いた。
処方、循環流量及び循環方法は実施例１〜４と同じである。スクリーン９に設けられたスリット１８の横断面の形状として、図１２（A）に示すもの（Ｓｉ＞Ｓｏ）を用い、ローター形状は図１２（C）を用いた。

実施例５として、ローター２とスクリーン９との相対回転数をN＝633（回/s）、相対周速度V＝69.6m/sとした時の結果を表7に示す。
実施例６として、ローター２とスクリーン９との相対回転数をN＝500（回/s）、相対周速度V＝55.0m/sとした時の結果を表8に示す。
なお、ローター２のスクリーン９に対する相対的回転の周速度Ｖ（ｍ／ｓ）は、前述の同一位置におけるローターの最大外径をＤ（ｍ）、ローターの回転数をＮ１、スクリーンの回転数をＮ２としたときの、ローター及びスクリーンの相対的回転数をＮ（回／ｓ）としたとき、Ｖ＝Ｄ×π×Ｎ（ただし、Ｎ＝Ｎ１＋Ｎ２）であり、表7〜表８に記載のローター径Ｄは前述の同一位置における最大外径である。

比較例５として、ローターの形状が図１２（Ｅ）に示す従来型のもの（B＝ｂ）であること以外は、実施例５と同様に乳化処理をした。結果を表7に示す。

比較例6として、ローターの形状が図１２（Ｅ）に示す従来型のもの（B＝ｂ）であること以外は、実施例６と同様に乳化処理をした。結果を表8に示す。

また、実施例５と比較例５において、攪拌機を連続して36時間運転した後のスリット内部の状況を目視にて確認して、エロ―ジョンの状態を判断した。明らかにエロ―ジョンが発生した状態を「×」、鏡面状態が曇った状態を「△」、２４時間運転の前後でスリット内部が変化しておらずエロ―ジョンが発生していない状態を「〇」で判断して表7に示す。

以上の結果より、ローター２の羽根１２の先端部２１における先端作用面３０の回転方向の幅（ｂ）がローター２の羽根１２の基端部３２の回転方向の幅（B）に比して小さくなるよう設けられたことによって、ローター形状が従来型のもの（B＝ｂ）に比べて明らかに平均粒子径（Ｄ５０）が小さくなり、さらに粒子径のばらつきの指標であるＣ．Ｖ．の値も小さくなることが分かった。また、キャビテーションによるエロ―ジョンの発生も防止できることが見いだされた。

（顔料分散処理）
実施例７として、本発明における第１の実施の形態（図１、図２）に係る撹拌機を用いて、顔料の分散処理を、図１１（Ａ）に示す試験装置にて行った。
被処理物の処方は、一次粒子径が１０〜３５nmの赤色顔料（C.I.PigmentRed254）を5wt%、分散剤として、BYK（登録商標）-2000（ビックケミ―製）を5wt%、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（PGMEA）とプロピレングリコールモノメチルエーテル（PGME）の混合溶液（PGMEA/PGME＝4/1：体積比）90wt%である。前述のとおり処方された被処理流動体である上記被処理物を予備混合品とし、図１１（Ａ）に示す試験装置中のポンプにて外部容器内の予備混合品を本発明における撹拌機を保有した処理容器４に導入して、処理容器４内を液封とし、さらに同ポンプにて処理容器４内に被処理流動体を導入することによって、吐出口より、被処理流動体を吐出させ、処理容器４と外部容器との間を、2300g/minにて循環させながら、本発明における撹拌機のローター２を、333.33（回/s）で回転させることにより被処理流動体をスクリーンから吐出させて分散処理を行った。ローター２の形状として図１２（C）に示すものを用いた。分散処理の開始から４５分後に得られた顔料微粒子の粒度分布測定結果における平均粒子径（Ｄ５０）及び粒子径の変動係数（Ｃ．Ｖ.）の値を、表９に示す。

比較例７として、ローター２の形状が図１２（Ｅ）に示す従来型のもの（B=ｂ）であること以外は、実施例７と同様に分散処理をした。

（粒度分布測定）
また以下の実施例における粒度分布測定には、UPA（登録商標）-150UT（日機装(株)製）を用いた。測定溶媒は、純水、粒子屈折率は1.81、溶媒屈折率は1.33である。また結果には、体積分布の結果を用いた。

以上の結果より、ローター２の先端部における先端作用面の回転方向の幅（ｂ）がローター２の基端部の回転方向の幅（B）に比して小さくなるよう設けられたことによって、ローター形状が従来型のもの（B＝ｂ）に比べて明らかに平均粒子径（Ｄ５０）が小さくなり、さらに粒子径のばらつきの指標であるＣ．Ｖ．の値も小さくなることが分かった。

１ 処理部
２ ローター
３ 支持管
４ 収容容器
５ 吸入口
６ 吸入室
７ 攪拌室
９ スクリーン
１０ 隔壁
１１ 開口
１２ 羽根
１３ 回転軸
１４ モータ
１５ 攪拌翼
１８ スリット
１９ スクリーン部材
２０ 第２モータ
２１ 先端部
２２ 手前側端面
２３ 手前側端面の流入側の領域
２５ 奥側端面
２８ 流入開口
２９ 流出開口
３０ 先端作用面
３１ 逃げ面
３２ 基端部
Ｓｉ 流入開口の周方向の幅
Ｓｏ 流出開口の周方向の幅

Claims (10)

1. 複数の板状の羽根を備えると共に回転するローターと、前記ローターの吐出圧力保持目的での隔壁と、前記ローターの周囲に敷設されたスクリーンと、を同芯で備え、
   前記スクリーンは、その周方向に複数のスリットと、隣り合う前記スリット同士の間に位置するスクリーン部材とを備え、
   前記スクリーンは断面円形の筒状をなし、
   前記ローターと前記スクリーンとのうち少なくともローターが回転することによって、被処理流動体が前記スリットを通じて断続ジェット流として前記スクリーンの内側から外側に吐出する攪拌機において、
   前記羽根の先端部にあって、前記スクリーンの内壁面との間隔が微小間隔を保つように前記羽根の最先端に設けられた面である先端作用面の回転方向の幅（ｂ）は前記羽根の基端部の回転方向の幅（Ｂ）に比して小さいことを特徴する攪拌機。
2. 前記スクリーンの前記内壁面に設けられた複数の前記スリットの開口を流入開口とし、
   前記先端作用面の回転方向の幅（ｂ）は前記流入開口の周方向の幅（Ｓｉ）に比して大きい事を特徴とする請求項１に記載の攪拌機。
3. 前記羽根は、前記先端作用面と、前記先端作用面よりも前記羽根の回転方向の前方に位置する前面と、前記先端作用面よりも前記羽根の回転方向の後方に位置する後面とを備え、
   前記前面と前記後面とは、前記羽根の先端側から半分以上においては、両者間の幅が先端に向かうにつれて徐々に小さくなる斜面状の先細り面である事を特徴とする請求項１に記載の攪拌機。
4. 複数の板状の羽根を備えると共に回転するローターと、前記ローターの吐出圧力保持目的での隔壁と、前記ローターの周囲に敷設されたスクリーンと、を同芯で備え、
   前記スクリーンは、その周方向に複数のスリットと、隣り合う前記スリット同士の間に位置するスクリーン部材とを備え、
   前記ローターと前記スクリーンとのうち少なくともローターが回転することによって、被処理流動体が前記スリットを通じて断続ジェット流として前記スクリーンの内側から外側に吐出する攪拌機において、
   前記スクリーンは断面円形の筒状をなし、
   前記スクリーンの内壁面に設けられた複数の前記スリットの開口を流入開口とし、
   前記羽根の先端部は、前記先端作用面と逃げ面とによって規定され、
   前記先端作用面は、前記スクリーンの前記内壁面との間隔が微小間隔を保つように前記羽根の最先端に設けられた面であり、
   前記先端作用面の回転方向の幅（ｂ）は前記羽根の基端部の回転方向の幅（Ｂ）に比して小さいものであり、
   前記先端作用面の回転方向の幅（ｂ）は前記流入開口の周方向の幅（Ｓｉ）に比して大きいものであり、
   前記逃げ面は、前記先端作用面よりも前記羽根の回転方向の後方に位置する面であり、且つ、前記スクリーンの前記内壁面との間隔が前記微小間隔よりも大きくなるように設けられた面であることを特徴とする攪拌機。
5. 前記複数の板状の羽根は、３枚以上１２枚以下であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の攪拌機。
6. 前記スクリーンの内部に前記被処理流動体を導入する導入口から、軸方向に遠ざかるに従って、前記羽根及び前記スクリーンの径が小さくなることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の攪拌機。
7. 前記複数の板状の羽根は、その先端作用面において前記回転方向に同一の幅であり、且つ、前記回転方向に等間隔に形成されたものであることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の攪拌機。
8. 前記複数のスリットは、前記周方向に同一の幅であり、且つ、前記周方向に等間隔に形成されたものであり、
   前記スクリーンは回転しないものであることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の攪拌機。
9. 前記複数のスリットは、前記周方向に同一の幅であり、且つ、前記周方向に等間隔に形成されたものであり、
   前記スクリーンは前記ローターと逆方向に回転するものであることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の攪拌機。
10. 複数の板状の羽根を備えると共に回転するローターと、前記ローターの周囲に敷設されたスクリーンと、を同芯で備え、
    前記スクリーンは、その周方向に複数のスリットと、隣り合う前記スリット同士の間に位置するスクリーン部材とを備え、
    前記ローターと前記スクリーンとのうち少なくともローターが回転することによって、被処理流動体が前記スリットを通じて断続ジェット流として前記スクリーンの内側から外側に吐出する攪拌機において、
    前記ローターの回転により前記複数の板状の羽根が回転移動し、
    前記羽根の回転方向の前面側では、被処理流動体の圧力が上昇することにより、前記羽根の前面側に位置するスリットから被処理流動体が断続ジェット流となって吐出され、
    前記羽根の回転方向の後面側では、被処理流動体の圧力が低下することにより、前記羽根の後面側に位置するスリットから被処理流動体が吸い込まれるものであり、
    前記羽根の先端部は、前記先端作用面と逃げ面とによって規定され、
    前記先端作用面は、前記スクリーンの前記内壁面との間隔が微小間隔を保つように前記羽根の最先端に設けられた面であり、
    前記逃げ面は、前記先端作用面よりも前記羽根の回転方向の後方に位置する面であり、且つ、前記スクリーンの前記内壁面との間隔が前記微小間隔よりも大きくなるように設けられた面であり、
    前記羽根は、前記先端部に前記逃げ面が設けられたことにより、前記先端部に前記逃げ面が設けられていない場合に比べて、被処理流動体の吸込速度が速くなるように構成されたことを特徴する攪拌機。