JP6985902B2 - 攪拌羽根および攪拌装置 - Google Patents

Description

本発明は、攪拌羽根および攪拌装置に関する。

液体または粉体と液体の混合体などの攪拌対象を分散および混合などの攪拌をするための装置として、攪拌羽根を有する攪拌装置が用いられている。特許文献１には、従来の攪拌羽根および攪拌装置の一例が開示されている。本文献に開示された構成においては、回転駆動される回転軸の先端に回転羽根が取り付けられている。回転羽根は、攪拌対象を収容した容器内において回転されることにより、攪拌対象の分散および混合などの攪拌を行う。

ここで、攪拌は、分散および混合を含む概念である。攪拌対象を分散するとは、化学的に１つの相となっている物質（たとえば液体）中において、他の物質（例えば液体または粉体）をミクロな状態で散在させる動作である。また、攪拌対象を混合するとは、容器に収容された攪拌対象がより均一な性状となるように容器内においてかき混ぜる動作である。攪拌装置における分散をより高度化するには、攪拌羽根による力をごく一部の攪拌対象に集中させることが重要であり、攪拌羽根のごく近傍に存在する領域において作用する場合が多い。一方、攪拌装置における混合をより高度化するには、攪拌羽根による力を容器内に収容された攪拌対象全体に作用させ、流動させることが重要である。このように、１つの攪拌羽根によって、分散と混合とを高度化することは、相反する挙動を両立させることが求められる。特に、攪拌対象の粘度が高くなるほど、分散と混合とを高度化することは困難である。

特許文献１に開示された攪拌羽根は、単一の金属材料からなる板材を、適宜切断加工および折り曲げ加工することによって、基部と、基部に繋がる複数の羽根部とを有するものとして形成されている。より高度な攪拌を実現するには、羽根部の形状、大きさ、角度等を様々に設定する必要がある。しかし、単一の金属材料からなる板材を切断加工および折り曲げ加工することによって得られる羽根部は、形状、大きさ、角度等が自ずと制限されてしまう。また、羽根部をより大きくしたり、より起立したものとすると、基部による羽根部の支持が不足することが懸念される。

特開平１０−１８００７３号公報

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、分散および混合の高度化を図ることが可能な攪拌羽根および攪拌装置を提供することをその課題とする。

本発明の第１の側面によって提供される攪拌羽根は、攪拌装置に取り付けられ、軸方向周りに回転させられ、回転方向に配列された複数の羽根部からなる羽根群を備える攪拌羽根であって、単一の金属板材料からなり、径方向中心に位置する基部および前記基部に対して径方向外方に繋がる複数の羽根要素を各々が有し、前記軸方向に積層された複数の板材を備え前記羽根部は、前記軸方向に隣接する前記複数の板材の前記羽根要素同士が、互いに接触または近接して構成された攪拌対象を流動させる羽根面を有し、前記軸方向に隣接する複数の板材の基部は、前記軸方向に離間し、かつ連結しており、
前記羽根面は、前記軸方向に隣接する複数の板材の羽根要素にそれぞれ含まれる面部によって構成される包括的な面であることを特徴としている。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記複数の板材は、互いに分離可能に構成されている。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記複数の板材の前記羽根要素同士が互いに接触又は近接して、前記羽根面を形成するための位置決め機構を有する。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記羽根部は、前記径方向における内方端に繋がり且つ前記軸方向視において前記回転方向前方に凸である前方湾曲部を有する。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記羽根部は、前記前方湾曲部に対して前記径方向外方に繋がり且つ前記軸方向視において前記回転方向後方に凸である後方湾曲部を有する。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記軸方向両側に位置する一対の前記羽根群を備える。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記軸方向の一方側に位置する前記羽根群と、他方側に位置する前記羽根群とは、各々の前記羽根部の前記回転方向位置が互いに異なる。

本発明の第２の側面によって提供される攪拌装置は、攪拌対象物を収容する容器と、前記容器内に挿入される回転軸と、前記回転軸に取り付けられた本発明の第１の側面によって提供される前記攪拌羽根と、を備えることを特徴としている。

本発明によれば、分散および混合の高度化を図ることができる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

本発明の第１実施形態に係る攪拌羽根を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る攪拌羽根を示す正面図である。 本発明の第１実施形態に係る攪拌羽根を示す平面図である。 本発明の第１実施形態に係る攪拌羽根を用いた攪拌装置を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る攪拌羽根を示す斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る攪拌羽根を示す正面図である。 本発明の第２実施形態に係る攪拌羽根を示す平面図である。 本発明の第３実施形態に係る攪拌羽根を示す斜視図である。 本発明の第３実施形態に係る攪拌羽根を示す正面図である。 本発明の第３実施形態に係る攪拌羽根を用いた攪拌装置を示す断面図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

以降の説明において、攪拌とは、分散および混合を含む概念である。攪拌対象を分散するとは、化学的に１つの相となっている物質（たとえば液体）中において、他の物質（例えば液体または粉体）をミクロな状態で散在させる動作をいう。また、攪拌対象を混合するとは、容器に収容された攪拌対象がより均一な性状となるように容器内においてかき混ぜる動作をいう。

〔第１実施形態〕
図１〜図３は、本発明の第１実施形態に基づく攪拌羽根を示している。本実施形態の攪拌羽根Ａ１は、取付部１１および軸部１２と羽根群２とを備えており、羽根群２を構成する部材として、複数の板材３，４を具備している。

図１は、攪拌羽根Ａ１を示す斜視図である。図２は、攪拌羽根Ａ１を示す正面図である。図３は、図１および図２におけるｚ方向上側から見た攪拌羽根Ａ１を示す平面図である。回転方向θは、攪拌羽根Ａ１が回転する方向であり、軸方向ｚおよび径方向ｒに対して、一般的に周方向と称される方向である。また、これらの図における矢印は、攪拌羽根Ａ１が回転する向きを示している。

攪拌羽根Ａ１は、たとえば図４に示す攪拌装置Ｂ１に取り付けられるものである。攪拌装置Ｂ１は、容器８１、回転軸８２および駆動部８３を備えている。容器８１は、分散および混合の対象である攪拌対象Ｔを収容する。回転軸８２は、その下端に攪拌羽根Ａ１が取り付けられ、容器８１の攪拌対象Ｔ内に挿入されている。駆動部８３は、回転軸８２を軸方向ｚ周りに回転させるものであり、たとえばモータを具備する。攪拌装置Ｂ１の他の構成要素としては、たとえば容器８１および駆動部８３を支持する筐体や、駆動部８３の駆動を制御する制御部等を適宜採用してもよい。

攪拌羽根Ａ１を攪拌装置Ｂ１の回転軸８２に取り付ける構造としては、種々の係合機構や締結機構などの取り付け機構が採用されてもよいし、回転軸８２と攪拌羽根Ａ１の少なくとも一部とが一体的に形成された構造であってもよい。攪拌羽根Ａ１の大きさは特に限定されず、本実施形態においては、攪拌羽根Ａ１の直径が、５０ｍｍ程度である。

取付部１１は、攪拌羽根Ａ１を攪拌装置Ｂ１の回転軸８２に取り付けるための部位である。取付部１１は、たとえば係合やねじによる締結等の手法によって攪拌羽根Ａ１を回転軸８２に固定する。

軸部１２は、取付部１１に繋がっており、軸方向ｚに沿った円柱形状または円筒形状である。

取付部１１および軸部１２の材質は、特に限定されず、金属や樹脂などが適宜選択される。取付部１１および軸部１２を構成する好ましい金属としては、たとえばステンレスが挙げられる。

羽根群２は、軸部１２に支持されており、且つ各々が回転方向θに配列された複数の羽根部２０からなる。図２に示すように、羽根群２を構成する複数の羽根部２０は、軸方向ｚにおける所定範囲に配置されている。

羽根群２を構成する複数の羽根部２０の個数は特に限定されない。本実施形態においては、羽根群２を構成する複数の羽根部２０の個数は４つである。また、４つの羽根部２０は、等ピッチで配列されており、図示された例においては、当該ピッチは９０度である。

板材３は、単一の金属板材料からなり、基部３１および複数の羽根要素３２を有する。板材３を構成する金属材料は特に限定されず、好ましい例としてステンレスが挙げられる。板材３の厚さは特に限定されず、たとえば１〜１０ｍｍである。

基部３１は、径方向ｒ中心に位置しており、図示された例においては取付部１１と軸部１２との境界部分に設けられている。基部３１と取付部１１および軸部１２との固定手法は特に限定されない。たとえば、ねじを用いた締結手法によれば、取付部１１および軸部１２と板材３とを分離させることが可能であり、使用後の洗浄を行うのに適している。また、攪拌羽根Ａ１は、複数の板材３の羽根要素３２同士が互いに接触又は近接して、後述の羽根面を形成するための位置決め機構を有する構成であってもよい。例えば、分離させた取付部１１および軸部１２と板材３とを再度組立てる場合、この位置決め機構により、複数の板材３の羽根要素３２同士が互いに接触又は近接して、羽根面を形成する状態に、攪拌羽根Ａ１を容易に組み立てることができる。本実施の形態においては、攪拌羽根Ａ１を回転軸８２に固定するための係合やねじによる締結等の手法が、上述の位置決め機構として機能する。このため、攪拌羽根Ａ１を回転軸８２に固定すると、取付部１１および軸部１２と板材３とが同時に位置決めされる。これは、位置決め機構の一例であり、位置決め機構は、これに限定されるものではなく、例えば、取付部１１および軸部１２と板材３の間にキー溝を設ける手法を用いることもできる。また、溶接を施した締結手法によれば、取付部１１および軸部１２と板材３とは、溶接によって接合されることにより、一体化される。このような構成においては、取付部１１、軸部１２と板材３との隙間をなくすことが可能であり、使用後の洗浄を行うのに適している。

複数の羽根要素３２は、基部３１に繋がっている。複数の羽根要素３２は、各々が羽根部２０に含まれるものである。複数の羽根要素３２の個数は、複数の羽根部２０の個数に対応して、４つである。

図示された例においては、羽根要素３２は、第１面部３２１および第２面部３２２を有する。第１面部３２１および第２面部３２２は、各々が平板状の部位である。なお、羽根要素３２は、複数の平板状の部位からなるものに限定されず、曲板状の部位を有していてもよい。

第１面部３２１は、基部３１に繋がる部位である。第１面部３２１は、折り曲げ部分を介して基部３１に繋がっている。図示された例においては、第１面部３２１は、基部３１に対して軸方向ｚ上方に起立している。第１面部３２１の形状は特に限定されず、図示された例においては略三角形状とされている。第１面部３２１は、軸方向ｚ上方に位置するほど回転方向θ前方に位置するように傾いている。

第２面部３２２は、第１面部３２１に繋がる部位である。第２面部３２２は、折り曲げ部分を介して第１面部３２１に繋がっている。図示された例においては、第２面部３２２は、第１面部３２１に対して径方向ｒ外方に繋がっている。第２面部３２２の形状は特に限定されず、図示された例においては略三角形状とされている。第２面部３２２は、軸方向ｚ上方に位置するほど回転方向θ前方に位置するように傾いている。また、図３に示すように、第２面部３２２は、第１面部３２１と比較して軸方向ｚ視において径方向ｒ外方に位置するほど回転方向θ後方に位置するように傾いている。

板材４は、単一の金属板材料からなり、基部４１および複数の羽根要素４２を有する。板材４を構成する金属材料は特に限定されず、好ましい例としてステンレスが挙げられる。板材４の厚さは特に限定されず、たとえば１〜１０ｍｍである。

基部４１は、径方向ｒ中心に位置しており、基部３１に対して軸方向ｚに離間して設けられている。図示された例においては、基部４１は、軸部１２の下端に設けられている。基部４１と軸部１２との固定手法は特に限定されない。たとえば、ねじを用いた締結手法によれば、軸部１２と板材４とを分離させることが可能であり、使用後の洗浄を行うのに適している。また、溶接を施した締結手法によれば、軸部１２と板材４とは、溶接によって接合されることにより、一体化される。このような構成においては、軸部１２と板材３との隙間をなくすことが可能であり、使用後の洗浄を行うのに適している。

複数の羽根要素４２は、基部４１に繋がっている。複数の羽根要素４２は、各々が羽根部２０に含まれるものである。複数の羽根要素４２の個数は、複数の羽根部２０の個数に対応して、４つである。

図示された例においては、羽根要素４２は、第１面部４２１、第２面部４２２および第３面部４２３を有する。第１面部４２１、第２面部４２２および第３面部４２３は、各々が平板状の部位である。なお、羽根要素４２は、複数の平板状の部位からなるものに限定されず、曲板状の部位を有していてもよい。

第１面部４２１は、基部４１に繋がる部位である。第１面部４２１は、折り曲げ部分を介して基部４１に繋がっている。図示された例においては、第１面部４２１は、基部４１に対して軸方向ｚ上方に起立している。第１面部４２１の形状は特に限定されず、図示された例においては略三角形状とされている。第１面部３２１は、軸方向ｚ上方に位置するほど回転方向θ前方に位置するように傾いている。

本実施形態においては、羽根要素３２の第２面部３２２と羽根要素４２の第１面部４２１とが、互いに近接している。第２面部３２２は、近接端縁３２０を有し、第１面部４２１は、近接端縁４２０を有する。近接端縁３２０と近接端縁４２０とは、互いに近接する端縁である。図示された例においては、近接端縁３２０と近接端縁４２０とは、互いに平行である。また、図示された例においては、近接端縁３２０と近接端縁４２０とは、隙間を隔てている。この隙間の大きさは特に限定されず、好ましくは、板材３および板材４の厚さの０．２５〜１．０倍である。なお、図示された例とは異なり、近接端縁３２０と近接端縁４２０との少なくとも一部同士が、互いに接触する構成であってもよい。さらに、近接端縁３２０と近接端縁４２０とを溶接により接合することにより、近接端縁３２０と近接端縁４２０とを連結し、これらの間に隙間を設けない構成であってもよい。

第２面部４２２は、第１面部４２１に繋がる部位である。第２面部４２２は、折り曲げ部分を介して第１面部４２１に繋がっている。図示された例においては、第２面部４２２は、第１面部４２１に対して径方向ｒ外方に繋がっている。第２面部４２２の形状は特に限定されず、図示された例においては略三角形状とされている。第２面部４２２は、軸方向ｚ上方に位置するほど回転方向θ前方に位置するように傾いている。また、図３に示すように、第２面部４２２は、第１面部４２１と比較して軸方向ｚ視において径方向ｒ外方に位置するほど回転方向θ後方に位置するように傾いている。

第３面部４２３は、第２面部４２２に繋がる部位である。第３面部４２３は、折り曲げ部分を介して第２面部４２２に繋がっている。図示された例においては、第３面部４２３は、第２面部４２２に対して径方向ｒ外方に繋がっている。第３面部４２３の形状は特に限定されず、図示された例においては略三角形状とされている。第３面部４２３は、軸方向ｚ上方に位置するほど回転方向θ前方に位置するように傾いている。また、図３に示すように、第３面部４２３は、第２面部４２２と比較して軸方向ｚ視において径方向ｒ外方に位置するほど回転方向θ前方に位置するように傾いている。また、図２に示すように、第３面部４２３の軸方向ｚ下端は、基部４１よりも下方に位置している。

羽根部２０は、羽根要素３２および羽根要素４２を含んで構成されている。羽根部２０は、互いに別体である羽根要素３２および羽根要素４２によって構成されるものの、撹拌において１つの羽根部として撹拌対象である攪拌対象Ｔを流動させる機能を果たす。羽根部２０は、軸方向ｚに隣接する板材３，４の羽根要素３２，４２同士が互いに接触または近接して構成された羽根面を有する。この羽根面は、本実施形態においては、第１面部３２１、第２面部３２２、第１面部４２１、第２面部４２２および第３面部４２３によって構成される包括的な面である。この羽根面は、攪拌対象Ｔを流動させる。

羽根部２０は、内方端２１、前方湾曲部２７および後方湾曲部２８を有する。内方端２１は、羽根部２０のうち径方向ｒにおいて最も内方に位置する端部である。図示された例においては、図１および図２に示すように、内方端２１は、羽根要素３２の第１面部３２１の端縁によって構成されている。本実施形態においては、複数の羽根部２０の内方端２１どうしは、回転方向θにおいて互いに離間している。

前方湾曲部２７は、内方端２１に繋がり且つ軸方向ｚ視において回転方向θ前方に凸である部位である。より具体的には、前方湾曲部２７は、前方湾曲部２７の径方向ｒ両端を結ぶ仮想直線よりも回転方向θ前方に凸である形状である。本実施形態においては、前方湾曲部２７は、羽根要素３２の第１面部３２１および第２面部３２２と羽根要素４２の第１面部４２１とによって構成されている。

後方湾曲部２８は、前方湾曲部２７に対して径方向ｒ外方に繋がり且つ軸方向ｚ視において回転方向θ後方に凸である部位である。より具体的には、後方湾曲部２８は、後方湾曲部２８の径方向ｒ両端を結ぶ仮想直線よりも回転方向θ後方に凸である形状である。本実施形態においては、後方湾曲部２８は、羽根要素４２の第２面部４２２および第３面部４２３によって構成されている。

図１〜図３においては、前方湾曲部２７および後方湾曲部２８について、理解の便宜上一点鎖線の矢印によってそれぞれの範囲を示している。本実施形態においては、羽根部２０は、前方湾曲部２７および後方湾曲部２８を有することにより、略Ｓ字形状とされている。なお、前方湾曲部２７および後方湾曲部２８が設けられる範囲や、それぞれの湾曲度合い等は特に限定されない。

また、本実施形態においては、前方湾曲部２７が軸方向ｚにおいて回転方向θ前方に位置するように傾いており、後方湾曲部２８が軸方向ｚにおいて上方に位置するほど回転方向θ前方に位置するように傾いている。

次に、攪拌羽根Ａ１および攪拌装置Ｂ１の作用について説明する。

本実施形態によれば、羽根部２０は、互いに近接する板材３の羽根要素３２と板材４の羽根要素４２とを含んで構成されている。羽根要素３２と羽根要素４２とは、軸方向ｚに互いに離間して設けられた基部３１と基部４１とにそれぞれ繋がっている。このため、羽根部２０は、羽根要素３２単体または羽根要素４２単体と比べて面積がより大きいものや、軸方向ｚにおいてより起立寸法が大きいものや、形状がより複雑なものとすることが可能である。また、羽根要素３２および羽根要素４２は、基部３１および基部４１それぞれ支持されているため、単一の金属板材料によって羽根部２０と同じ形状、同じ大きさおよび同じ角度の羽根部を形成した場合と比べて、支持強度を高めることができる。また、羽根部２０は、軸方向ｚに隣接する板材３，４の羽根要素３２，４２同士が互いに接触または近接して構成された羽根面を有する。この羽根面により、たとえば羽根要素３２，４２が互いに離間した状態で攪拌対象Ｔを流動させる場合と比べて、より大きく効率的に攪拌対象Ｔを流動させることが可能である。したがって、攪拌対象Ｔをより効果的に流動させることが可能であり、分散および混合の高度化を図ることができる。

近接端縁３２０と近接端縁４２０とが隙間を隔てていることにより、攪拌羽根Ａ１の使用後に、近接端縁３２０と近接端縁４２０との間に付着した攪拌対象Ｔを確実に洗浄することができる。また、近接端縁３２０と近接端縁４２０とが互いに平行であることにより、近接端縁３２０と近接端縁４２０との間に、過大な隙間が生じることを回避することができる。近接端縁３２０と近接端縁４２０との隙間が、板材３および板材４の厚さの０．２５〜１．０倍であることは、当該隙間によって羽根部２０による流動が阻害されることを抑制しつつ、洗浄を適切に行うのに好ましい。あるいは、図示された例とは異なり、取付部１１、軸部１２および近接端縁３２０と近接端縁４２０に溶接を施し一体として隙間を無くすことにより、攪拌羽根Ａ１の使用後に、付着した攪拌対象Ｔを確実に洗浄することができる。

また、攪拌羽根Ａ１による混合状態は、攪拌羽根Ｘによる混合状態と比べて容器８１のより広い範囲においてより大きな流速が得られており、攪拌対象Ｔの全体がより高度に混合されている。

攪拌羽根Ａ１，Ａ２による混合の高度化の要因として、まず、羽根部２０の前方湾曲部２７の寄与が挙げられる。発明者らの研究によれば、図３および図６に示すように、前方湾曲部２７を回転方向θ前方に凸とすることにより、内方端２１において攪拌対象Ｔをより強力に吸引しつつ、吸引した攪拌対象Ｔを径方向ｒ外方へとよりスムーズに移動させることが可能であるという知見が得られた。特に、図示された例においては、内方端２１における羽根部２０と回転方向θとがなす角度が相対的に小となっていることが、攪拌対象Ｔをより強力に吸引するのに有利であることが判明した。また、図示された前方湾曲部２７においては、径方向ｒ外方に向かうほど羽根部２０と回転方向θとがなす角度が徐々に大きくなっていることが、吸引した攪拌対象Ｔを径方向ｒ外方へとよりスムーズに移動させるのに有利であることが判明した。この強力な吸引とスムーズな移動は、攪拌対象Ｔ全体の混合を生じさせる一因と考えられる。

発明者らの研究によれば、前方湾曲部２７を回転方向θ前方に凸とすることにより、内方端２１において攪拌対象Ｔをより強力に吸引しつつ、吸引した攪拌対象Ｔを径方向ｒ外方へとよりスムーズに移動させることが可能であるという知見が得られた。また、発明者らの研究によれば、回転方向θ後方に凸である後方湾曲部２８を設けることにより、後方湾曲部２８においては、径方向ｒ外方に向かうほど羽根部２０と回転方向θとがなす角度が徐々に大となり、吸引した攪拌対象Ｔを攪拌羽根Ａ１から径方向ｒ外方へとより力強く吐出する効果が得られることが判明した。前方湾曲部２７による吸引の強化と後方湾曲部２８による吐出の強化とが相乗的に作用することにより、攪拌対象Ｔ全体の混合を促進されることができる。

また、羽根部２０を回転方向θ前方に傾けることにより、羽根部２０の回転方向θ後方に、攪拌対象Ｔ内に混入した気泡が滞留することを回避することが可能である。気泡の滞留は、攪拌羽根Ａ１による攪拌対象Ｔの混合を阻害する要因となりうる。攪拌羽根Ａ１によれば、気泡の残留を抑制可能であり、攪拌対象Ｔの混合の高度化に好ましい。

図５〜図１０は、本発明の他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。

〔第２実施形態〕
図５〜図７は、本発明の第２実施形態に係る攪拌羽根を示している。本実施形態の攪拌羽根Ａ２は、羽根部２０の構成が、上述した攪拌羽根Ａ１と異なっている。図５は、攪拌羽根Ａ２を示す斜視図である。図６は、攪拌羽根Ａ２を示す正面図である。図７は、図５の軸方向ｚ上方から見た攪拌羽根Ａ２を示す平面図である。攪拌羽根Ａ２は、攪拌羽根Ａ１と同様に、攪拌装置Ｂ１に取り付けて用いられる。

本実施形態においては、羽根部２０は、前方湾曲部２７のみを有しており、攪拌羽根Ａ１で述べた後方湾曲部２８を有していない。すなわち、図７に示すように、軸方向ｚ視において、羽根部２０の全体が前方湾曲部２７によって構成されている。また、本実施形態においては、複数の羽根部２０の個数は、３つである。これに対応して、板材３の複数の羽根要素３２の個数および板材４の複数の羽根要素４２の個数は、いずれも３つである。

また、本実施形態においては、基部３１および基部４１が軸部１２の軸方向ｚ両側に固定されている。攪拌羽根Ａ１で述べた取付部１１は、攪拌羽根Ａ２には設けられていない。攪拌羽根Ａ２は、軸部１２、基部３１および基部４１等を利用して、係合やねじを用いた手法によって回転軸８２に取り付けられてもよい。あるいは、攪拌羽根Ａ２は、取付部１１と同様の部位を有していてもよい。

羽根要素３２は、第１面部３２１および第２面部３２２を有する。図示された例においては、第１面部３２１は、略四角形状である。第２面部３２２は、略三角形状である。図７に示すように、第２面部３２２は、第１面部３２１と比較して軸方向ｚ視において径方向ｒ外方に位置するほど回転方向θ後方に位置するように傾いている。

羽根要素４２は、第１面部４２１、第２面部４２２および第３面部４２３を有する。図示された例においては、第１面部４２１、第２面部４２２および第３面部４２３は、略三角形状である。また、図６に示すように、基部４１側から第１面部４２１、第２面部４２２および第３面部４２３の順に、軸方向ｚ下方から上方へと配置されている。図７に示すように、第２面部４２２は、第１面部４２１と比較して軸方向ｚ視において径方向ｒ外方に位置するほど回転方向θ後方に位置するように傾いている。また、第３面部４２３は、第２面部４２２と比較して軸方向ｚ視において径方向ｒ外方に位置するほど回転方向θ後方に位置するように傾いている。

本実施形態においては、羽根要素３２の第２面部３２２と羽根要素４２の第３面部４２３とが、互いに近接している。第２面部３２２の近接端縁３２０と第３面部４２３の近接端縁４２０とは、隙間を隔てて互いに平行である。この隙間の大きさは、攪拌羽根Ａ１と同様である。本実施形態においては、径方向ｒ内方から第１面部３２１、第２面部３２２、第３面部４２３、第２面部４２２、第１面部４２１の順で並んでおり、これらによって、前方湾曲部２７のみを有する羽根部２０が構成されている。また、図６に示すように、羽根部２０は、軸方向ｚにおいて基部４１と同じ位置および基部４１よりも上方の位置に設けられている。

このような実施形態によっても、分散および混合の高度化を図ることができる。また、本実施形態においても、攪拌羽根Ａ１と同様に、羽根部２０の前方湾曲部２７が混合の高度化に貢献すると考えられる。前方湾曲部２７による強力な吸引とスムーズな移動は、攪拌対象Ｔ全体の混合を生じさせる一因と考えられる。特に攪拌羽根Ａ１において、後方湾曲部２８が回転方向θ後方に凸であることは、吸引した攪拌対象Ｔを攪拌羽根Ａ１から径方向ｒ外方へとより強く吐出する効果が得られる。これに加えて、後方湾曲部２８は、回転方向θ前方に攪拌対象Ｔを強く吐出する効果を発揮する場合がある。この吐出が過大であると、遠心力による空気引き込み渦を攪拌対象Ｔに生じてしまう。攪拌羽根Ａ２では、過大な吐出を抑制することにより、回転方向θ前方流れによる空気引き込み渦を生じにくいようにする効果が期待できる。

〔第３実施形態〕
図８および図９は、本発明の第３実施形態に係る攪拌羽根を示している。本実施形態の攪拌羽根Ａ３は、一対の羽根群２を備えている。

図８は、攪拌羽根Ａ３を示す斜視図である。図９は、攪拌羽根Ａ３を示す正面図である。

一対の羽根群２は、軸方向ｚにおける一方側と他方側とに位置し、且つ各々が回転方向θに配列された複数の羽根部２０からなる。図９に示すように、１つの羽根群２を構成する複数の羽根部２０は、軸方向ｚにおける所定範囲に配置されている。また、一対の羽根群２を構成する複数の羽根部２０どうしは、軸方向ｚにおいて互いに重なっていない。羽根部２０の構成は、上述した攪拌羽根Ａ１の羽根部２０と同様である。また、羽根群２を構成する板材３および板材４は、攪拌羽根Ａ１の板材３および板材４と同様の構成である。

本実施形態においては、２つの羽根群２を構成する複数の羽根部２０の個数はともに４つである。また、４つの羽根部２０は、等ピッチで配列されており、図示された例においては当該ピッチは９０度である。

図８および図９に示すように、一対の羽根群２は、各々の羽根部２０の回転方向θ位置が互いに異なる。より具体的には、本実施形態においては、各羽根群２を構成する４つの羽根部２０が回転方向θにおいて９０度ピッチで配列されている。そして、一対の羽根群２を構成する羽根部２０同士は、回転方向θにおいて４５度ずれた位置に配置されている。すなわち、一対の羽根群２は、羽根部２０の配列ピッチの半分に相当する方位だけ互いにずれた関係となっている。

図１０は、攪拌羽根Ａ３を用いた攪拌装置の一例を示している。本例の攪拌装置Ｂ３は、２つの回転軸８２と、攪拌羽根Ａ３以外の攪拌羽根８４を備えている。

２つの回転軸８２は、駆動部８３によってそれぞれ回転駆動される。２つの回転軸８２の長さや回転速度は、適宜設定可能である。攪拌羽根８４は、攪拌羽根Ａ３よりも相対的に大きな攪拌羽根であり、容器８１の底部付近において径方向ｒ中央に配置される。攪拌羽根８４は、たとえば、容器８１内の攪拌対象Ｔ全体の混合を促進することを目的として設けられている。

本例においては、攪拌羽根Ａ３は、径方向ｒにおける容器８１の側壁寄りに配置されており、軸方向ｚにおいて攪拌羽根８４よりも上方に位置している。

本実施形態によっても、分散および混合の高度化を図ることができる。また、本実施形態においても、攪拌羽根Ａ１と同様に、前方湾曲部２７による吸引の強化と後方湾曲部２８による吐出の強化とが相乗的に作用することにより、攪拌対象Ｔ全体の混合が促進されると考えられる。

また、攪拌羽根Ａ３においては、一対の羽根群２が回転方向θにおいて互いに半ピッチずれて設けられている。このため、攪拌羽根Ａ３による攪拌においては、一対の羽根群２から吐出された攪拌対象Ｔの軸方向ｚ方向成分が、互いに干渉し合うことを抑制することが可能である。これにより、軸方向ｚにおいて一方の羽根群２から他方の羽根群２が存在する側へと流入する流動が促進される。これは、混合の高度化に有利である。

本発明に係る攪拌羽根および攪拌装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る攪拌羽根および攪拌装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

羽根部２０は、羽根要素３２および羽根要素４２のみを含む構成に限定されない。板材３および板材４に加えて、別の板材を備えることにより、羽根部２０が、羽根要素３２および羽根要素４２に加えて、別の羽根要素を含む構成であってもよい。

Ａ１，Ａ２，Ａ３：攪拌羽根
Ｂ１，Ｂ３：攪拌装置
１ ：基部
２ ：羽根群
３ ：板材
４ ：板材
１１ ：取付部
１２ ：軸部
２０ ：羽根部
２１ ：内方端
２７ ：前方湾曲部
２８ ：後方湾曲部
３１ ：基部
３２ ：羽根要素
４１ ：基部
４２ ：羽根要素
８１ ：容器
８２ ：回転軸
８３ ：駆動部
８４ ：攪拌羽根
３２０ ：近接端縁
３２１ ：第１面部
３２２ ：第２面部
４２０ ：近接端縁
４２１ ：第１面部
４２２ ：第２面部
４２３ ：第３面部
Ｔ ：攪拌対象
Ｘ ：攪拌羽根
ｒ ：径方向
ｚ ：軸方向
θ ：回転方向

Claims (8)

1. 攪拌装置に取り付けられ、軸方向周りに回転させられ、回転方向に配列された複数の羽根部からなる羽根群を備える攪拌羽根であって、
   単一の金属板材料からなり、径方向中心に位置する基部および前記基部に繋がる複数の羽根要素を各々が有し、前記軸方向に積層された複数の板材を備え、
   前記羽根部は、前記軸方向に隣接する前記複数の板材の前記羽根要素同士が互いに接触または近接して構成された攪拌対象を流動させる羽根面を有し、
   前記軸方向に隣接する複数の板材の基部は、前記軸方向に離間し、かつ連結しており、
   前記羽根面は、前記軸方向に隣接する複数の板材の羽根要素にそれぞれ含まれる面部によって構成される包括的な面である
   ことを特徴とする、攪拌羽根。
2. 前記複数の板材は、互いに分離可能に構成されている、請求項１に記載の攪拌羽根。
3. 前記複数の板材の前記羽根要素同士が互いに接触又は近接して、前記羽根面を形成するための位置決め機構を有する、請求項１または請求項２に記載の攪拌羽根。
4. 前記羽根部は、前記径方向における内方端に繋がり且つ前記軸方向視において前記回転方向前方に凸である前方湾曲部を有する、請求項１ないし３のいずれかに記載の攪拌羽根。
5. 前記羽根部は、前記前方湾曲部に対して前記径方向外方に繋がり且つ前記軸方向視において前記回転方向後方に凸である後方湾曲部を有する、請求項４に記載の攪拌羽根。
6. 前記軸方向両側に位置する一対の前記羽根群を備える、請求項１ないし５のいずれかに記載の攪拌羽根。
7. 前記軸方向の一方側に位置する前記羽根群と、他方側に位置する前記羽根群とは、各々の前記羽根部の前記回転方向位置が互いに異なる、請求項６に記載の攪拌羽根。
8. 攪拌対象物を収容する容器と、
   前記容器内に挿入される回転軸と、
   前記回転軸に取り付けられた請求項１ないし７のいずれかに記載の前記攪拌羽根と、を備えることを特徴とする、攪拌装置。
   
   

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