JP2012240010A - 攪拌装置 - Google Patents

Abstract

【課題】強力な分散・混合力を備えながらも処理能力が高く、効率的な攪拌を行うことが可能な攪拌装置を提供する。
【解決手段】攪拌装置１は、回転軸Ｃを中心に回転する回転体１０と、回転軸方向の一側から回転体１０に対向して配置される対向体２０と、回転体１０の表面に設けられる吸入口１２と、回転体１０の表面において吸入口１２よりも回転軸から遠心方向外側の位置に設けられる吐出口１４と、吸入口１２と吐出口１４を繋ぐ流通路と、を備え、回転体１０は、対向体２０に対向する第１の対向面１８を有し、対向体２０は、所定の隙間Ｇを空けて第１の対向面１８に対向する第２の対向面２２を有し、流通路１６の途中には、第１の対向面１８において開口する開口部１９が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体その他の各種流体を攪拌し、混合、分散等を行うための攪拌装置に関する。

従来、例えば２種類以上の流体を混合したり、流体中に添加した各種粉末等を均一に分散させたりする場合には、流体中で羽根車を回転させる攪拌機が使用されている。この羽根車には一般的にプロペラ翼やタービン翼が設けられており、回転することで流体を流動させて攪拌を行う。

また、流体中に粉末等をより均一に分散させたい場合や、互いに混じり合わない２種類の流体を乳化させてエマルションを生成したい場合には、回転するロータと、回転しないステータの間に剪断隙間を形成し、この剪断隙間にステータ側から流体を導入して流体に剪断力を加えることで、より強力な分散・混合力が得られるようにした攪拌装置等も使用されている（例えば、特許文献１または２参照）。

特開昭６３−４９２３９号公報 特表２００４−５２１７２７号公報

しかしながら、従来の剪断隙間を形成する攪拌装置は、被攪拌物である流体に非常に狭く且つ入り組んだ剪断隙間を通過させる必要があることから、流量および流速が小さくなり、処理能力が低いという問題があった。このため、攪拌に多大な時間を要すると共に、流体の粘度等によっては淀みや詰りが生じる場合があった。

また、大きな容器内で攪拌を行うような場合には、剪断隙間を形成する攪拌装置のみでは、広い範囲に流動を発生させて容器全体に攪拌作用を及ぼすことが困難であるため、羽根車等を備える攪拌装置を別途設置する必要がある等、効率的な攪拌が行えるものではなかった。

本発明は、斯かる実情に鑑みてなされたものであって、強力な分散・混合力を備えながらも処理能力が高く、効率的な攪拌を行うことが可能な攪拌装置を提供しようとするものである。

（１）本発明は、回転軸を中心に回転する回転体と、前記回転軸方向の一側から前記回転体に対向して配置される対向体と、前記回転体の表面に設けられる吸入口と、前記回転体の表面において前記吸入口よりも前記回転軸から遠心方向外側の位置に設けられる吐出口と、前記吸入口と前記吐出口を繋ぐ流通路と、を備え、前記回転体は、前記対向体に対向する第１の対向面を有し、前記対向体は、所定の隙間を空けて前記第１の対向面に対向する第２の対向面を有し、前記流通路の途中には、前記第１の対向面において開口する開口部が形成されることを特徴とする、攪拌装置である。

（２）本発明はまた、前記流通路は、前記回転軸の遠心方向外側に向かうように形成された遠心方向部分を有し、前記開口部は、前記遠心方向部分の前記第１の対向面側に設けられることを特徴とする、上記（１）に記載の攪拌装置である。

（３）本発明はまた、前記第１の対向面および前記第２の対向面の少なくとも一方には、凹凸形状が形成されることを特徴とする、上記（１）または（２）に記載の攪拌装置である。

（４）本発明はまた、前記第１の対向面および前記第２の対向面の一方には、凹部が形成され、前記第１の対向面および前記第２の対向面の他方には、前記凹部内に少なくとも一部が収容される凸部が形成されることを特徴とする、上記（３）に記載の攪拌装置である。

（５）本発明はまた、前記第１の対向面には、前記回転体の回転方向に頂点を向けた楔状断面の第１の凸部が形成され、前記第２の対向面には、前記回転体の回転方向の逆方向に頂点を向けた楔状断面の第２の凸部が形成され、前記第１の凸部は、前記第２の凸部に対して前記回転軸の遠心方向においてずれた位置に配置されることを特徴とする、上記（３）または（４）に記載の攪拌装置である。

（６）本発明はまた、前記第１の対向面には、溝状の第１の凹部が形成され、前記第２の対向面には、溝状の第２の凹部が形成され、前記第１の凹部および前記第２の凹部は、互いに交差する方向に形成されることを特徴とする、上記（３）に記載の攪拌装置である。

（７）本発明はまた、前記開口部の縁部は、前記第２の対向面側に向けて漸次拡大するように形成されることを特徴とする、上記（１）乃至（６）のいずれかに記載の攪拌装置である。

（８）本発明はまた、前記開口部の縁部には、前記開口部の内側に向けて突出する突出部が形成されることを特徴とする、上記（１）乃至（７）のいずれかに記載の攪拌装置である。

（９）本発明はまた、前記対向体は、前記回転軸を中心に回転しないように固定配置されることを特徴とする、上記（１）乃至（８）のいずれかに記載の攪拌装置である。

（１０）本発明はまた、前記対向体は、被攪拌物を収容する容器の一部であり、前記第２の対向面は、前記容器の内壁面の一部であることを特徴とする、上記（９）に記載の攪拌装置である。

（１１）本発明はまた、前記対向体は、前記回転軸を中心に回転することを特徴とする、上記（１）乃至（８）に記載の攪拌装置である。

（１２）本発明はまた、前記対向体の表面に設けられる対向体吸入口と、前記対向体の表面において前記対向体吸入口よりも前記回転軸から遠心方向外側の位置に設けられる対向体吐出口と、前記対向体吸入口と前記対向体吐出口を繋ぐ対向体流通路と、をさらに備えることを特徴とする、上記（１１）に記載の攪拌装置である。

（１３）本発明はまた、前記対向体流通路の途中には、前記第２の対向面において開口する対向体開口部が形成されることを特徴とする、上記（１２）に記載の攪拌装置である。

（１４）本発明はまた、前記第１の対向面は、前記回転体に対して着脱可能に構成されることを特徴とする、上記（１）乃至（１３）のいずれかに記載の攪拌装置である。

本発明によれば、強力な分散・混合力を備えながらも処理能力が高く、効率的な攪拌を行うことが可能という優れた効果を奏し得る。

（ａ）本発明の実施の形態に係る攪拌装置の一例を示した正面図である。（ｂ）同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 （ａ）回転体を示した平面図である。（ｂ）回転体を示した正面図（側面図も同一）である。（ｃ）回転体を示した底面図である。 （ａ）対向体を示した平面図である。（ｂ）対向体を示した正面図（側面図も同一）である。（ｃ）対向体の配置を示した正面図である。 （ａ）回転体および対向体の作動を示した平面図である。（ｂ）回転体および対向体の作動を示した正面図である。（ｃ）同図（ａ）のＢ−Ｂ線断面を拡大して示した断面図である。 （ａ）および（ｂ）攪拌装置の使用例を示した概略図である。 （ａ）開口部を部分的に設けた場合の一例を示した断面図である。（ｂ）および（ｃ）第１の対向面および第２の対向面をそれぞれ略円錐状に構成した場合の例を示した断面図である。 （ａ）および（ｂ）第１の対向面および第２の対向面の間の隙間の大きさが変化するように構成した場合の例を示した図である。 （ａ）〜（ｄ）第１の対向面または第２の対向面に凹凸形状を形成した場合の例を示した図である。 （ａ）〜（ｃ）凹部および凸部の遠心方向における配置の例を示した図である。（ｄ）第１の対向面および第２の対向面の外周部に外周壁を設けた場合の一例を示した図である。 （ａ）〜（ｃ）凹凸形状の例を示した図である。 （ａ）〜（ｃ）凹凸形状の例を示した図である。 （ａ）〜（ｄ）凹凸形状を設けた場合に、凸部の形状を頂点を有する楔形状（または、三角形状）に構成した場合の一例を示した図である。 （ａ）凹凸形状を設けた場合に、第１の対向面の凹部および第２の対向面の凹部を互いに交差する溝状に構成した場合の一例を示した図である。（ｂ）および（ｃ）回転体の第１の対向面を含む一部分を着脱可能な着脱部材とすることで、第１の対向面を回転体に対して着脱可能に構成した場合の一例を示した図である。 （ａ）〜（ｃ）開口部の進行方向逆側縁部および進行方向側縁部を第２の対向面側に向けて漸次拡大するように形成した場合の例を示した図である。（ｄ）開口部の進行方向逆側縁部および進行方向側縁部に突出部を設けた場合の一例を示した図である。 （ａ）〜（ｄ）回転体および対向体のその他の配置構成の例を示した図である。 （ａ）および（ｂ）被攪拌物を収容した容器の一部を対向体とした場合の例を示した図である。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。

まず、本実施形態に係る攪拌装置１の構造について説明する。図１（ａ）は、攪拌装置１の一例を示した正面図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。これらの図に示されるように、攪拌装置１は、回転する回転体１０と、回転体１０に対向して配置される対向体２０と、回転体１０を回転駆動する駆動装置３０と、回転体１０と駆動装置３０を接続する駆動軸４０と、を備えている。

攪拌装置１では、回転体１０は駆動軸４０の先端部に接続されており、この回転体１０の先に対向体２０が配置されている。対向体２０は、回転体１０の外側において駆動軸４０と略平行に配置された２つの棒状の固定部材５０の先端部に接続されており、これら２つの固定部材５０の基端部は、駆動装置３０のケーシングに固定されたブラケット６０に固定されている。すなわち、本実施形態では、回転体１０は駆動装置３０に駆動されて回転するが、対向体２０は回転しないように固定されている。

図２（ａ）は、回転体１０を示した平面図であり、同図（ｂ）は、回転体１０を示した正面図（側面図も同一）であり、同図（ｃ）は、回転体１０を示した底面図である。これらの図に示されるように、回転体１０は、略砲弾形状、詳細には円柱の一方の底面１０ａを球面状に構成した形状、換言すれば円柱と半球を組み合わせた形状に構成されている。回転体１０を構成する材質は、特に限定されるものではなく、例えば金属やセラミックス、樹脂、ゴム、木材等、使用条件に応じた適宜の材質を採用することができる。

回転体１０の球面状の底面１０ａの中心には、駆動軸４０が接続される接続部１１が設けられている。従って、回転体１０は、駆動装置３０に駆動されて中心軸Ｃを回転軸として回転するように構成されている。なお、駆動軸４０と接続部１１の接続方法は、例えばネジや係合等、既知のいずれの方法であってもよい。

また、回転体１０は、表面に設けられた複数の吸入口１２と、吸入口１２と同様に表面に設けられた複数の吐出口１４と、吸入口１２と吐出口１４を繋ぐように回転体１０の内部に形成された流通路１６と、を備えている。回転体１０の他方の底面１０ｂは、中心軸Ｃと直交する略円形の平面状に形成されており、対向体２０に対向する第１の対向面１８を構成している。そして、流通路１６の途中には、この対向面１８において開口する開口部１９が形成されている。

吸入口１２は、底面１０ａにおける接続部１１の周囲（すなわち、回転体１０の駆動軸側）に設けられている。本実施形態では、４つの円形状の吸入口１２を、中心軸Ｃを中心とする円周上に等間隔で並べて配置すると共に、中心軸Ｃと同一方向に形成している。吐出口１４は、略砲弾形状に構成されており、本体１０の側面１０ｃにおいて対向面１８の周縁に接するように設けられている。本実施形態では、４つの吐出口１４を、各吸入口１２に対して回転体１０の半径方向（遠心方向）外側となる位置（中心軸Ｃから中心軸Ｃに垂直な方向に離れた位置）にそれぞれ配置している。また、中心軸Ｃに対して直交する方向に吐出口１４を形成している。

流通路１６は、１つの吸入口１２と１つの吐出口１４を繋ぐ通路として形成されている。従って、回転体１０の内部には、４つの流通路１６が形成されている。各流通路１６は、吸入口１２から中心軸Ｃ方向に沿って直進した後に直角に曲がり、本体１０の遠心方向に向けて対向面１８と平行に直進して吐出口１４に到達するように形成されている。すなわち、本実施形態の流通路１６は、中心軸Ｃ方向の軸方向部分１６ａおよび遠心方向の遠心方向部分１６ｂから構成されている。

開口部１９は、流通路１６の遠心方向部分１６ｂに設けられている。本実施形態では、流通路１６の遠心方向部分１６ｂの略全範囲にわたって開口部１９を設けている。従って、流通路１６の遠心方向部分１６ｂは、対向面１８において開口した略砲弾形状断面の溝状に構成されている。すなわち、本実施形態の流通路１６は、吸入口１２から対向面１８にかけて回転体１２の内部に形成されたトンネル状の軸方向部分１６ａと、軸方向部分１６ａから吐出口１４にかけて対向面１８に形成された溝状の遠心方向部分１６ｂと、から構成されており、溝状の遠心方向部分１６ｂの開放された部分が開口部１９となっている。また、この結果、吐出口１４も対向面１８側が開放された断面形状となっている。

なお、吸入口１２および吐出口１４の形状は、特に限定されるものではなく、例えば楕円形状や多角形状等、その他の形状であってもよい。また、流通路１６の断面形状は、特に限定されるものではなく、吸入口１２および吐出口１４の形状や位置、または加工方法等に応じて適宜の形状に構成することができる。また、本実施形態では、加工のしやすさから流通路１６を略直角に曲折するＬ字状に構成しているが、滑らかに湾曲した曲線状の通路として流通路１６を構成してもよい。また、本実施形態では、回転体１０を流通路１６以外の部分を中実に構成することで、強度を高めるようにしているが、回転体１０の流通路１６以外の部分を中空状に構成するようにしてもよい。

図３（ａ）は、対向体２０を示した平面図であり、同図（ｂ）は、対向体２０を示した正面図（側面図も同一）であり、同図（ｃ）は、対向体２０の配置を示した正面図である。同図（ａ）および（ｂ）に示されるように、対向体２０は、中心軸Ｃを中心とする略円盤状に構成されており、一方の面が回転体１０の第１の対向面１８に対向する第２の対向面２２となっている。この第２の対向面２２は、中心軸Ｃに直交する平面であり、回転体１０の第１の対向面１８よりも大きい円形状に構成されている。第２の対向面２２の回転体１０の外側となる周縁近傍の２箇所には、２つの固定部材５０が接続される接続部２４が形成されている。

対向体２０を構成する材質は、特に限定されるものではなく、回転体１０と同様に、例えば金属やセラミックス、樹脂、ゴム、木材等、使用条件に応じた適宜の材質を採用することができる。また、回転体１０と対向体２０を同じ材質から構成するようにしてもよいし、異なる材質から構成するようにしてもよい。また、材質や熱処理等の違いにより、例えば回転体１０（特に、第１の対向面１８）の硬度を比較的高く設定し、対向体２０（特に第２の対向面２２）の硬度を比較的低く設定する等、両者（特に、第１の対向面１８および第２の対向面２２）の硬度を異ならせるようにしてもよいし、逆に両者の硬度を略等しくするようにしてもよい。

同図（ｃ）に示されるように、対向体２０は、回転体１０の第１の対向面１８と自身の第２の対向面２２の間に所定の隙間Ｇを設けた状態で、回転体１０と同軸的に配置される。また、第１の対向面１８と第２の対向面２２は、互いに略平行となるように配置され、回転体１０が回転している場合にも、所定の隙間Ｇが維持され、回転体１０と対向体２０は接触しないようになっている。

この第１の対向面１８と第２の対向面２２の間の隙間Ｇは、流体である被攪拌物に剪断力を付与し、強力な分散・混合作用を発生させる部分である。隙間Ｇの大きさは特に限定されるものではなく、被攪拌物の粘性等の性状や、混合する粉末の粒径等の各種条件に基づいて適宜に設定される。図示は省略するが、本実施形態では、固定部材２０の長さを調節して対向体２０の位置を調整する既知の構造の調整機構を固定部材５０に設けるようにしており、隙間Ｇの設定を容易に変更することが可能となっている。

なお、本実施形態では、対向体２０を駆動装置３０に固定するようにしているが、例えば、被攪拌物を収容する容器や駆動装置３０が設置される架台等のその他の部材に対向体２０を固定するようにしてもよい。また、対向体２０を固定する固定部材５０の個数が２つに限定されないことは言うまでもない。

図１（ａ）および（ｂ）に戻って、駆動装置３０は、本実施形態ではモータから構成されており、駆動軸４０を介して回転体１０を回転駆動し、中心軸Ｃを中心に回転させる。なお、本実施形態では、駆動装置３０が駆動軸４０を直接駆動するように構成しているが、駆動装置３０が歯車やチェーンおよびスプロケット等の伝達機構を介して駆動軸４０を回転駆動するように構成してもよい。また、駆動装置３０は、例えば電動モータやエアモータ等、既存のいずれの形式のものであってもよい。

次に、攪拌装置１における回転体１０および対向体２０の作動について説明する。図４（ａ）は、回転体１０および対向体２０の作動を示した平面図であり、同図（ｂ）は、回転体１０および対向体２０の作動を示した正面図であり、同図（ｃ）は、同図（ａ）のＢ−Ｂ線断面を拡大して示した断面図である。

回転体１０は、流体である被攪拌物内において、駆動装置３０に駆動されて中心軸Ｃを中心に回転することにより、被攪拌物を攪拌する。流体中に回転体１０を浸漬して回転させると、流通路１６内に進入した流体も回転体１０と共に回転することとなる。すると、流通路１６内の流体に遠心力が作用し、同図（ａ）および（ｂ）に示されるように、流通路１６内の流体は回転体１０の半径方向外側に向けて流動する。吐出口１４は、吸入口１２よりも本体１０の半径方向外側に設けられているため、吐出口１４では吸入口１２よりも強い遠心力が働くこととなる。従って、流体は、回転体１０が回転している限り吸入口１２から吐出口１４に向けて流動する。すなわち、流通路１６内の流体が吐出口１４から噴出すると共に、外部の流体が吸入口１２から流通路１６内に吸引される。これにより、回転体１０の周囲の流体には、吐出口１４のある回転体１０の側面１０ｃから放射状に広がる流動と、吸入口１２に向かう流動が発生することとなる。なお、吸入口１２に向かう流動は、吸入口１２の回転により旋回流となる。

また、流体中に回転体１０を浸漬して回転させると、回転体１０の表面（球面状の底面１０ａおよび側面１０ｃ）近傍の流体が粘性の影響により回転体１０と共に回転することとなる。従って、回転体１０の表面近傍の流体にも遠心力が働き、同図（ａ）および（ｂ）に示されるように、球面状の底面１０ａ近傍の流体は表面に沿って側面１０ｃまで流動し、吐出口１４からの噴流の随伴流となる。

本実施形態では、一方の底面１０ａを球面状に構成することにより、回転体１０の形状を中心軸Ｃ方向の厚みが半径方向外側に向けて漸次減少する形状としているため、底面１０ａ近傍の流動を、側面１０ｃから放射状に広がる流動にスムーズに合流させることを可能としている。また、底面１０ａをこのような形状にすることで、吸入口１２に向かう流動の一部を、底面１０ａに沿って側面１０ｃまでスムーズに流動させて、側面１０ｃから放射状に広がる流動に合流させることを可能としている。この結果、回転体１０は、周囲の流体に強力な流動を発生させ、効率的な攪拌を行うことが可能となっている。

一方、第１の対向面１８と第２の対向面２２の間に進入した流体は、回転する第１の対向面１８および静止した第２の対向面２２によって剪断力Ｆを受けるため、同図（ｃ）に示されるように、複雑な渦等を発生させながら第１の対向面１８と共に回転し、この遠心力によって、同図（ａ）に示されるように、徐々に遠心方向に（半径方向外側に向けて）移動することとなる。さらに、第１の対向面１８と第２の対向面２２の間では、回転体１０の回転に伴い、同図（ｃ）に示されるように、開口部１９の進行方向逆側縁部１９ａにおける流通路１６からの流体の流入、および開口部１９の進行方向側縁部１９ｂにおける流通路１６への流体の流出が発生する。

このように、攪拌装置１では、第１の対向面１８と第２の対向面２２の間において第１の対向面１８の回転による剪断力Ｆ、ならびに開口部１９の縁部１９ａ、１９ｂにおける流入および流出に伴う圧力変動（楔効果等）の発生により、流体をきわめて複雑に流動させると共に、流体中に混入された粉末等の塊や互いに混じり合わない混合物等を破砕して微細化することが可能であるため、非常に強力な分散・混合作用を発生させることが可能となっている。

さらに、このようにして第１の対向面１８と第２の対向面２２の間で十分に分散・混合された流体は、遠心力の作用によって、最終的に回転体１０から放射状に広がる流動に合流することとなるため、回転体１０から十分に離れた遠方へと運ばれることとなる。すなわち、攪拌装置１によれば、十分に分散・混合した流体を広い範囲で略均一に行き渡らせることが可能であり、比較的大きな容器内に収容された流体についても効率的な攪拌を行うことが可能となっている。

図５（ａ）および（ｂ）は、攪拌装置１の使用例を示した概略図である。これらの図に示されるように、攪拌装置１は、回転体１０および対向体２０を、容器７０内に収容された流体である被攪拌物８０内に浸漬された状態で使用される。なお、攪拌装置１は、容器７０や図示を省略した架台等に固定されるものであってもよいし、適宜のハンドル等を備え、使用者が保持して操作するものであってもよい。

駆動装置３０によって回転体１０を回転させることにより、上述のように回転体１０から放射状に広がる流動、および回転体１０の吸入口１２に向かう旋回流（渦）が発生する。これにより、同図（ａ）および（ｂ）に示されるように、被攪拌物８０内に複雑な循環流が発生する。さらに、第１の対向面１８と第２の対向面２２の間においては、剪断力Ｆおよび圧力変動の発生により、強力な分散・混合作用が発生し、これにより十分に分散・混合された被攪拌物８０は、回転体１０および対向体２０の周囲に発生した循環流によって容器７０内の隅々にまで運ばれ、略均一な状態に拡散される。このようにして、被攪拌物８０は、短時間できわめて効率的に攪拌されることとなる。

また、攪拌装置１では、容器７０内の被攪拌物８０を吸入口１２から吸引し、流通路１６および開口部１９を通じて第１の対向面１８と第２の対向面２２の間に導くようになっているため、例えば水と油からエマルションを生成したいような場合においても、容器７０内に水と油を直接投入するだけで、吸入口１２へと向かう旋回流によって水と油を適度に混合した後に流通路１６内の乱流によってさらに細かく分散・混合し、最終的に第１の対向面１８と第２の対向面２２の間でよりきめ細かく分散・混合することが可能となっている。すなわち、攪拌装置１によれば、短時間できわめて容易にエマルションを生成することが可能となっている。

次に、攪拌用回転体１のその他の形態について説明する。

図６（ａ）は、開口部１９を部分的に設けた場合の一例を示した断面図である。同図に示されるように、開口部１９は、流通路１６の遠心方向部分１６ｂの全範囲にわたって設けられるものではなく、部分的に設けられるものであってもよい。また、図示は省略するが、１つの流通路１６に対して複数の開口部１９を設けるようにしてもよいし、流通路１６を途中で分岐させて吐出口１４と開口部１９に向かうように構成してもよい。

また、開口部１９の形状は、特に限定されるものではなく、矩形状、円形状または楕円形状等、種々の形状に構成することができる。また、流通路１６の遠心方向部分１６ｂを第１の対向面１８に沿って曲折または蛇行するように構成すると共に、これに合わせて開口部１９を曲折または蛇行した形状に構成するようにしてもよい。さらに、開口部１９にメッシュ状の板を配置するようにしてもよい。このように、開口部１９の大きさ、配置、個数および形状等を調節することで、分散・混合力を適宜に調整することができる。

図６（ｂ）および（ｃ）は、第１の対向面１８および第２の対向面２２をそれぞれ略円錐状に構成した場合の例を示した断面図である。第１の対向面１８および第２の対向面２２は、それぞれ平面状に構成されるものに限定されず、このように、例えば円錐状に構成されるものであってもよい。また、円錐状以外にも、例えば円錐台状や階段状に構成されるものであってもよく、さらに部分球面状や放物面状等、適宜の曲面を含んで構成されるものであってもよい。また、この場合、同図（ｂ）および（ｃ）に示されるように、第１の対向面１８および第２の対向面２２のいずれを凸状に構成してもよい。このように、第１の対向面１８および第２の対向面２２の形状を適宜に設定することで、被攪拌物８０の性状等に応じた所望の分散・混合力を得ることができる。

図７（ａ）および（ｂ）は、第１の対向面１８および第２の対向面２２の間の隙間Ｇの大きさが変化するように構成した場合の例を示した図である。ここで、同図（ａ）は、第１の対向面１８を略円錐状に窪ませることにより、隙間Ｇの大きさが中心軸Ｃの遠心方向において変化するように構成した例を示した断面図であり、同図（ｂ）は、第１の対向面１８を開口部１９の間で山形に膨出させることにより、中心軸Ｃに対する周方向および遠心方向において変化するように構成した例を示した正面図である。

このように、隙間Ｇの大きさを変化させることで、例えば同図（ａ）に示す例では、第１の対向面１８と第２の対向面２２の間の流体が遠心方向に流動する際に楔効果を発生させることが可能となり、同図（ｂ）に示す例では、回転体１０の回転によっても楔効果を発生させることが可能となる。これにより、第１の対向面１８と第２の対向面２２の間における分散・混合力を高めることができる。

なお、同図（ａ）および（ｂ）では、いずれも中心軸Ｃから遠心方向に離れるに従って隙間Ｇの大きさが漸次縮小するようにした例を示しているが、中心軸Ｃから遠心方向に離れるに従って隙間Ｇの大きさが漸次拡大するようにしてもよいし、縮小させた後に拡大させたり、拡大させた後に縮小させたりするようにしてもよい。さらに、縮小率または拡大率を変化させるようにしてもよい。

また、同図（ａ）および（ｂ）に示す例では、第１の対向面１８の形状を平面以外の形状とすることで隙間Ｇの大きさを変化させているが、第２の対向面２２を平面以外の形状として隙間Ｇの大きさを変化させるようにしてもよいし、第１の対向面１８および第２の対向面２２の両方の形状を平面以外の形状として隙間Ｇの大きさを変化させるようにしてもよい。

図７（ｃ）は、被攪拌物８０の外部の気体を流通路１６に導入する通気路１７を設けた場合の一例を示した断面図である。このように、被攪拌物８０の外部と流通路１６を繋ぐ通気路１７を設けることで、各種気体を被攪拌物８０中に効率的に導入すると共に、第１の対向面１８と第２の対向面２２の間において、気体を被攪拌物８０中に十分に溶け込ませたり、きわめて微細な気泡（マイクロバブル）を発生させたりすることができる。

なお、同図（ｃ）に示す例では、通気路１７を駆動軸４０および回転体１０に形成した例を示したが、回転体１０を被攪拌物８０から一部が露出するような形状（例えばひょうたん形）に構成すると共に、この回転体１０の露出部分に吸気口を設け、この吸気口と流通路１６を繋ぐように通気路１７を形成するようにしてもよい。また、流通路１６を介さずに、通気路１７を直接第１の対向面１８と第２の対向面２２の間に繋ぐように形成してもよい。さらに、ロータリージョイント等を介して通気路１７にポンプを接続し、気体を圧送するようにしてもよい。

図８（ａ）〜（ｄ）は、第１の対向面１８または第２の対向面２２に凹凸形状１８ａ、２２ａを形成した場合の例を示した図であり、図４（ａ）のＢ−Ｂ線断面を拡大して示した断面図である。ここで、図８（ａ）は、第１の対向面１８に凹部１８ａ１および凸部１８ａ２からなる凹凸形状１８ａを形成した場合の一例を示しており、同図（ｂ）は、第２の対向面２２に凹部２２ａ１および凸部２２ａ２からなる凹凸形状２２ａを形成した場合の一例を示しており、同図（ｃ）は、第１の対向面１８に凹部１８ａ１および凸部１８ａ２からなる凹凸形状１８ａを形成すると共に、第２の対向面２２にも凹部２２ａ１および凸部２２ａ２からなる凹凸形状２２ａを形成した場合の一例を示している。

このように、第１の対向面１８または第２の対向面２２に凹凸形状１８ａ、２２ａを設けることにより、第１の対向面１８と第２の対向面２２の間において、より複雑な流動や渦と共に楔効果やキャビテーション等を広範囲に発生させることが可能となるため、分散・混合力をより高めることができる。さらに、凸部１８ａ２、２２ａ２を粉末の塊等に衝突させることにより、粉末の塊等の破砕効果も向上させることができる。

なお、凹部１８ａ１、２２ａ１および凸部１８ａ２、２２ａ２の形状は、特に限定されるものではなく、被攪拌物８０の性状や使用条件等に応じて適宜の形状を採用することができる。例えば、図８（ｄ）に示す例では、凹部１８ａ１、２２ａ１を、それぞれ半円形状の断面形状となるように構成しており、これ以外にも例えば三角形状等、任意の断面形状に凹部１８ａ１、２２ａ１を構成することができる。また、凸部１８ａ２、２２ａ２についても、任意の断面形状に構成可能であることは言うまでもない。

また、凹凸形状１８ａ、２２ａに加えて（または、凹凸形状１８ａ、２２ａの代りに）、第１の対向面１８および第２の対向面２２の表面粗さを調節することで、分散・混合力を調整するようにしてもよい。

図９（ａ）〜（ｃ）は、凹部１８ａ１、２２ａ１および凸部２２ａ１、２２ａ２の遠心方向における配置の例を示した図であり、図４（ａ）のＤ−Ｄ線断面を拡大して示した断面図である。ここで、図９（ａ）は、第１の対向面１８の凹部１８ａ１と第２の対向面２２の凹部２２ａ１の中心軸Ｃに対する遠心方向の位置を略等しくして互いに対向するように形成すると共に、第１の対向面１８の凸部１８ａ２と第２の対向面２２の凸部２２ａ２の中心軸Ｃに対する遠心方向の位置を略等しくして互いに対向するように形成した例を示している。また、同図（ｂ）は、第１の対向面１８の凹部１８ａ１と第２の対向面２２の凹部２２ａ１の中心軸Ｃに対する遠心方向の位置をずらすと共に、第１の対向面１８の凸部１８ａ２と第２の対向面２２の凸部２２ａ２の中心軸Ｃに対する遠心方向の位置をずらすようにした例を示している。

このように、凹部１８ａ１、２２ａ１および凸部２２ａ１、２２ａ２の遠心方向における配置を適宜に設定することにより、第１の対向面１８と第２の対向面２２の間で被攪拌物８０が遠心方向に流動する際の径路を調節することが可能となるため、分散・混合力を適宜に調整することができる。

また、同図（ｃ）に示されるように、第１の対向面１８の凹部１８ａ１と第２の対向面２２の凸部２２ａ２が互いに対向するように配置すると共に、凸部２２ａ２の一部が凹部１８ａ１の内部に収容されるようにする、または第１の対向面１８の凸部１８ａ２と第２の対向面２２の凹部２２ａ１が互いに対向するように配置すると共に、凸部１８ａ２の一部が凹部２２ａ１の内部に収容されるようにすることで、被攪拌物８０が遠心方向に流動する際の径路をラビリンス状にすることが可能となる。

このようにした場合、より一層複雑な流動や渦を広範囲に発生させることが可能となるため、分散・混合力をさらに高めることができる。また、流動抵抗を高めて被攪拌物８０が遠心方向に流動し難くすることが可能となるため、第１の対向面１８と第２の対向面２２の間に被攪拌物８０をなるべく滞留させて、分散・混合をよりきめ細かく行うようにすることができる。

なお、攪拌装置１では、流通路１６内の流動により、開口部１９を通じて第１の対向面１８と第２の対向面２２の間から適宜に被攪拌物８０を排出することができるため、第１の対向面１８と第２の対向面２２の間における遠心方向の流動を減少させた場合においても処理能力が低下しないようになっている。

図９（ｄ）は、第１の対向面１８および第２の対向面２２の外周部に外周壁２２ｂを設けた場合の一例を示した図である。このように、外周壁２２ｂを設けることによっても、第１の対向面１８と第２の対向面２２の間における遠心方向の流動を調節することができる。

なお、外周壁２２ｂは、同図（ｄ）に示されるように第２の対向面２２の外周部から突設されるものであってもよいし、第１の対向面１８の外周部から突設されるものであってもよい。また、同図（ｄ）に示す例では、凹凸形状１８ａ、２２ａを設けない場合の例を示したが、凹凸形状１８ａ、２２ａを設けるようにしてもよい。また、外周壁２２ｂは、第１の対向面１８および第２の対向面２２の外周部の全周にわたって設けるようにしてもよいし、部分的に設けるようにしてもよい。さらに、外周壁２２ｂの高さおよび形状は、被攪拌物８０の性状等に応じて任意の高さおよび任意の形状を採用可能であることは言うまでもない。

図１０（ａ）〜（ｃ）および図１１（ａ）〜（ｃ）は、凹凸形状１８ａ、２２ａの例を示した図であり、回転体１０の底面図および対向体２０の平面図を並べて示している。ここで、図１０（ａ）は、遠心方向に連続する凹部１８ａ１、２２ａ１および凸部１８ａ２、２２ａ２を放射状に形成した例を示しており、同図（ｂ）は、遠心方向に連続する凹部１８ａ１、２２ａ１および凸部１８ａ２、２２ａ２を湾曲した放射状に形成した例を示しており、同図（ｃ）は、複数の略半球状の凸部１８ａ２、２２ａ２を放射状に配列して形成した例を示している。

このように、第１の対向面１８の凹凸形状１８ａおよび第２の対向面２２の凹凸形状２２ａは、遠心方向に連続する凹部１８ａ１、２２ａ１および凸部１８ａ２、２２ａ２から構成されるものであってもよいし、複数の凹部１８ａ１、２２ａ１または凸部１８ａ２、２２ａ２を遠心方向に配列して構成されるものであってもよい。

図１１（ａ）は、周方向に連続する円環状の凹部１８ａ１、２２ａ１および凸部１８ａ２、２２ａ２を同心円状に複数形成した例を示しており、同図（ｂ）は、複数の円弧状の凸部１８ａ２、２２ａ２を周方向に配列したものを同心円状に複数形成した例を示しており、同図（ｃ）は、複数の略矩形状の凸部１８ａ２、２２ａ２を周方向に沿う千鳥状に配列して形成した例を示している。

このように、第１の対向面１８の凹凸形状１８ａおよび第２の対向面２２の凹凸形状２２ａは、周方向に連続する凹部１８ａ１、２２ａ１および凸部１８ａ２、２２ａ２から構成されるものであってもよいし、複数の凹部１８ａ１、２２ａ１または凸部１８ａ２、２２ａ２を周方向に配列して構成されるものであってもよい。

なお、第１の対向面１８の凹凸形状１８ａおよび第２の対向面２２の凹凸形状２２ａは、これら以外にも、例えば渦巻状、波状、格子状またはマトリクス状等、被攪拌物８０の性状等に応じて任意の形状を採用することができる。また、第１の対向面１８の凹凸形状１８ａと第２の対向面２２の凹凸形状２２ａは、互いに同一の形状や相補的な形状に構成されるものであってもよいし、互いに異なる形状に構成されるものであってもよい。

図１２（ａ）〜（ｄ）は、凹凸形状１８ａ、２２ａを設けた場合に、凸部１８ａ２、２２ａ２の形状を頂点１８ａ３、２２ａ３を有する楔形状（または、三角形状）に構成した場合の一例を示した図である。より詳細には、この例では、同図（ａ）に示されるように、第１の対向面１８の凹凸形状１８ａの凸部１８ａ２は、第１の対向面１８に平行な断面形状が頂点１８ａ３を有する楔形状となるように構成されると共に、頂点１８ａ３が回転体１０の回転方向に向くようにして複数が同心円状に配列されている。また、第２の対向面２２の凹凸形状２２ａの凸部２２ａ２は、第２の対向面２２に平行な断面形状が頂点２２ａ３を有する楔形状となるように構成されると共に、頂点２２ａ３が回転体１０の回転方向の逆方向に向くようにして複数が同心円状に配列されている。そして、凸部１８ａ２、２２ａ２は、互いに遠心方向の位置をずらして配置されており、同図（ｂ）〜（ｄ）に示されるように、第１の対向面１８と第２の対向面２２の間において、互いに隣り合うようになっている。

このようにすることで、回転体１０の回転に伴って、凸部１８ａ２、２２ａ２の頂点１８ａ３、２２ａ３を被攪拌物８０に混入された粉末の塊等に衝突させることができるため、粉末の塊等の破砕能力を高めることが可能となる。また、凸部１８ａ２、２２ａ２をこのような形状に構成することで、同図（ｂ）〜（ｄ）に示されるように、回転体１０の回転に伴って第１の対向面１８の凸部１８ａ２と第２の対向面２２の凸部２２ａ２が相対的にすれ違う場合に、両者の間の距離Ｓが漸次縮小することとなるため、被攪拌物８０に混入された粉末の塊等を凸部１８ａ２と凸部２２ａ２の間で圧砕することも可能となる。

なお、この場合における凸部１８ａ２、２２ａ２の第１の対向面１８および第２の対向面２２に平行な断面形状は、周方向に沿って幅が漸次拡大または縮小する形状であれば、どのような形状であってもよい。また、頂点１８ａ３、２２ａ３は、必ずしも鋭利である必要はない。

図１３（ａ）は、凹凸形状１８ａ、２２ａを設けた場合に、第１の対向面１８の凹部１８ａ１および第２の対向面２２の凹部２２ａ１を互いに交差する溝状に構成した場合の一例を示した図である。この例では、同図（ａ）に示されるように、石臼の摺動面に形成される溝と同様の形状に凹部１８ａ１、２２ａ１を構成し、回転体１０の回転に伴って凹部１８ａ１と凹部２２ａ１の交差する部分が遠心方向に移動するようにしている。凹部１８ａ１、２２ａ１をこのような溝状に構成することで、石臼と同様に、第１の対向面１８と第２の対向面２２の間の被攪拌物８０を剪断しつつ遠心方向に搬送することが可能となる。これにより、第１の対向面１８と第２の対向面２２の間で強力な分散・混合力を発生させながら、被攪拌物８０を遠心力と共に積極的に遠心方向に流動させることができる。

なお、この場合において、凹部１８ａ１、２２ａ１は、同図（ａ）に示されるように直線的に構成されるものであってもよいし、曲線的に構成されるものであってもよいし、凹部１８ａ１、２２ａ１の一方を曲線的に（例えば、渦巻状に）構成し、他方を直線的に構成するようにしてもよい。また、石臼とは逆に、回転体１０の回転に伴って凹部１８ａ１と凹部２２ａ１の交差する部分が求心方向に（中心軸Ｃに向けて）移動するようにし、第１の対向面１８と第２の対向面２２の間における被攪拌物８０の遠心力による流動を阻害するようにしてもよい。

図１３（ｂ）および（ｃ）は、回転体１０の第１の対向面１８を含む一部分を着脱可能な着脱部材１０ｄとすることで、第１の対向面１８を回転体１０に対して着脱可能に構成した場合の一例を示した図である。なお、同図（ｂ）は、回転体１０の正面図（側面図）であり、同図（ｃ）は、着脱部材１０ｄの底面図である。

この場合、着脱部材１０ｄは、同図（ｃ）に示されるように、例えば円盤に４つの開口部１９を切り欠いた形状に構成され、ネジや係合等の既知の手法によって回転体１０に固定される。また、図示は省略するが、着脱部材１０ｄの第１の対向面１８となる部分には、必要に応じて適宜の凹凸形状１８ａが形成される。

このようにすることで、例えば第１の対向面１８が摩耗したような場合にも、回転体１０全体を交換するのではなく、着脱部材１９ｄのみを交換すればよいため、攪拌装置１のランニングコストを低減することが可能となる。また、着脱部材１０ｄを耐摩耗性材料から構成し、回転体１０を樹脂等の比較的安価且つ加工の容易な材料から構成するといったことも可能となるため、攪拌装置１の製造コストを低減することも可能となる。

また、異なる凹凸形状１８ａや異なる大きさまたは形状の開口部１９が形成された複数種類の着脱部材１０ｄを、異なる凹凸形状２２ａが形成された複数種類の対向体２０と共に用意しておき、これらを適宜組み合わせて交換するようにすれば、分散・混合力を容易に調整することが可能となるため、攪拌装置１の汎用性を高めることができる。

なお、着脱部材１０ｄは、同図（ｂ）および（ｃ）に示されるように、第１の対向面１８を全体的に交換するものであってもよいし、複数に分割されて第１の対向面１８を部分的に交換可能なものであってもよい。また、着脱部材１０ｄの形状は特に限定されるものではなく、さらに、着脱部材１０ｄは、回転体１０よりも遠心方向寸法が大きい（例えば、大径の）ものであってもよいし、遠心方向の寸法が小さい（例えば、小径の）ものであってもよい。また、対向体２０において、第２の対向面２２を着脱可能に構成するようにしてもよい。

図１４（ａ）〜（ｃ）は、開口部１９の進行方向逆側縁部１９ａおよび進行方向側縁部１９ｂを第２の対向面２２側に向けて漸次拡大するように形成した場合の例を示した図であり、図４（ａ）のＢ−Ｂ線断面を拡大して示した断面図である。ここで、図１４（ａ）は、進行方向逆側縁部１９ａおよび進行方向側縁部１９ｂを丸みを付けて拡大した例を示しており、同図（ｂ）は、進行方向逆側縁部１９ａおよび進行方向側縁部１９ｂを直線的に拡大した例を示しており、同図（ｃ）は、進行方向逆側縁部１９ａおよび進行方向側縁部１９ｂを窪ませて拡大した例を示している。

このように、開口部１９の進行方向逆側縁部１９ａおよび進行方向側縁部１９ｂを第２の対向面２２側に向けて漸次拡大することにより、進行方向逆側縁部１９ａにおける流通路１６から第１の対向面１８と第２の対向面２２の間への流入、および進行方向側縁部１９ｂにおける第１の対向面１８と第２の対向面２２の間から流通路１６への流入を促進することができるため、分散・混合力を高めることが可能となる。また、進行方向逆側縁部１９ａおよび進行方向側縁部１９ｂの形状を適宜に工夫することにより、分散・混合力を調整することができる。

なお、進行方向逆側縁部１９ａおよび進行方向側縁部１９ｂの形状は、同図（ａ）〜（ｃ）に示す例に限定されるものではなく、任意の形状を採用することができる。また、進行方向逆側縁部１９ａおよび進行方向側縁部１９ｂの両方を拡大させるのではなく、いずれか一方のみを拡大させるようにしてもよい。また、開口部１９の縁部の進行方向逆側縁部１９ａおよび進行方向側縁部１９ｂ以外の部分を拡大させるようにしてもよい。

また、図示は省略するが、開口部１９の進行方向逆側縁部１９ａおよび進行方向側縁部１９ｂを第２の対向面２２側に向けて漸次縮小するように形成してもよい。この場合においても、進行方向逆側縁部１９ａおよび進行方向側縁部１９ｂの両方を縮小させるようにしてもよいし、いずれか一方のみを縮小させるようにしてもよく、一方を縮小させ、他方を拡大させるようにしてもよい。また、開口部１９の縁部の進行方向逆側縁部１９ａおよび進行方向側縁部１９ｂ以外の部分を縮小させるようにしてもよい。また、図１３（ｂ）および（ｃ）に示した着脱部材１０ｄを交換することにより、進行方向逆側縁部１９ａおよび進行方向側縁部１９ｂを含む開口部１９の縁部の形状を変更するようにしてもよい。

図１４（ｄ）は、開口部１９の進行方向逆側縁部１９ａおよび進行方向側縁部１９ｂに突出部１９ｃを設けた場合の一例を示した図である。このように、開口部１９の内側に向けて突出する突出部１９ｃを設けることにより、混入された粉末等の塊や互いに混じり合わない混合物等を突出部１９ｃに衝突させることができるため、分散・混合力を高めることが可能となる。

なお、突出部１９ｃの形状は、特に限定されるものではなく、任意の形状を採用することができる。また、突出部１９ｃの先端部は、同図（ｄ）に示す例のように、尖らせてもよいし、丸めてもよい。また、進行方向逆側縁部１９ａおよび進行方向側縁部１９ｂの両方に突出部１９ｃを設けるようにしてもよいし、いずれか一方のみに突出部１９ｃを設けるようにしてもよく、さらに、進行方向逆側縁部１９ａおよび進行方向側縁部１９ｂにおいて突出部１９ｃの形状を異ならせるようにしてもよい。また、開口部１９の縁部の進行方向逆側縁部１９ａおよび進行方向側縁部１９ｂ以外の部分に突出部１９ｃを設けるようにしてもよい。また、突出部１９Ｃをネジや係合等によって着脱可能に回転体１０に固定するようにし、被攪拌物８０の性状等に応じて突出部１９ｃを交換するようにしてもよく、この場合、図１３（ｂ）および（ｃ）に示した着脱部材１０ｄに突出部１９ｃを設けることで、突出部１９ｃを第１の対向面１８と共に交換可能としてもよい。

図１５（ａ）〜（ｄ）は、回転体１０および対向体２０のその他の配置構成の例を示した図である。まず、同図（ａ）は、回転体１０に対して対向体２０を駆動装置３０側に配置するようにした例を示している。この場合、対向体２０には貫通孔２６が形成され、駆動軸４０はこの貫通孔２６に挿通される。回転体１０および対向体２０をこのように配置した場合、容器７０の下部の被攪拌物８０を吸入口１２によって吸い上げることが可能となる。

同図（ｂ）は、対向体２０の両側に回転体１０を配置するようにした例を示している。この場合、２つの回転体１０が１つの対向体２０を兼用することとなり、２つの回転体１０によって攪拌を行うと共に、対向体２０の両面を第２の対向面２２として、対向体２０の両面で分散・混合を行うことができるため、処理能力を高めることが可能となる。

なお、同図（ｂ）示す例では、対向体２０に貫通孔２６を形成し、この貫通孔２６を介して２つの回転体１０を接続することにより、１つの駆動装置３０で２つの回転体１０を回転駆動するようにしているが、２つの回転体１０をそれぞれ専用の駆動装置３０で駆動するようにしてもよい。また、２つの回転体１０を同一方向に回転させるようにしてもよいし、互いに逆方向に回転させるようにしてもよい。

同図（ｃ）は、回転体１０だけではなく、対向体２０も回転させるようにした例を示している。この例では、駆動軸４０および回転体１０を中空構造に構成し、その内部に対向体２０を駆動するための対向体駆動軸４２を挿通して対向体２０に接続するようにしている。そして、駆動装置３０は、回転体１０に接続された駆動軸４０、および対向体２０に接続された対向体駆動軸４２をそれぞれ回転駆動可能に構成されている。

この場合、回転体１０を回転させると共に、対向体２０を回転体１０の回転方向とは逆方向に回転させる、すなわち回転体１０と対向体２０を二重反転させることにより、第１の対向面１８と第２の対向面２２の間における剪断力Ｆを強力にすることができるため、分散・混合力をより高めることが可能となる。なお、回転体１０および対向体２０の回転速度（回転数）は、同一であってもよいし、異ならせてもよい。回転体１０および対向体２０の回転速度を適宜に調節することで、分散・混合力を調整することができる。

また、同図（ｃ）に示す例において、回転体１０および対向体２０を同一方向に回転させるようにしてもよい。この場合においても、回転体１０の回転速度と対向体２０の回転速度を異ならせれば、第１の対向面１８と第２の対向面２２の間において剪断力Ｆを発生させることができる。また、対向体駆動軸４２を駆動軸４０および回転体１０の内部に挿通するのではなく、回転体１０の反対側から対向体２０に接続するようにし、回転体１０とは別の駆動装置３０によって対向体２０を回転駆動するようにしてもよい。

なお、対向体２０は、同図（ａ）および（ｂ）に示す例のように固定配置されるもの、および同図（ｃ）に示す例のように回転駆動されるもの以外に、中心軸Ｃを中心に回転自在に支持された状態で配置されるものであってもよい。すなわち、対向体２０は、第１の対向面１８と第２の対向面２２の間の流体の粘性により、回転する回転体１０と共に連れ回りするように配置されるものであってもよい。この場合においても、回転体１０の回転と対向体２０の回転に速度差が生じていれば、第１の対向面１８と第２の対向面２２の間において剪断力Ｆを発生させることができる。

同図（ｄ）は、２つの回転体１０の一方を対向体２０とした場合の一例を示している。この例では、２つの回転体１０を第１の対向面１８同士が対向するように配置し、一方の回転体１０を駆動軸４０によって回転駆動し、他方の回転体１０を駆動軸４０および一方の回転体１０の内部に挿通した対向体駆動軸４２によって回転駆動するようにしている。この場合、例えば下側の回転体１０は対向体２０として機能し、下側の回転体１０の第１の対向面１８は、第２の対向面２２として機能することとなる。また、対向体２０に吸入口１２、吐出口１４、流通路１６および開口部１９を設けたこととなる。

なお、同図（ｄ）に示す例では、２つの回転体１０を互いに逆方向に回転させるようにしてもよいし、異なる回転速度で同一方向に回転させるようにしてもよい。また、２つの回転体１０をそれぞれ別の駆動装置３０によって駆動するようにしてもよい。また、２つの回転体１０は、互いに同一形状に構成されるものであってもよいし、互いに異なる形状に構成されるものであってもよい。また、対向体２０とする回転体１０においては、開口部１９を設けないようにしてもよい。

図１６（ａ）および（ｂ）は、被攪拌物８０を収容した容器７０の一部を対向体２０とした場合の例を示した図である。同図（ａ）に示す例では、回転体１０を容器７０の底壁部７２に近接させて配置し、第１の対向面１８が所定の隙間Ｇを空けて底壁部７２の内壁面７２ａと対向するようにしている。このようにすることで、容器７０の底壁部７２を対向体２０とし、底壁部７０の内壁面７２ａを第２の対向面２２とすることができる。

同図（ｂ）に示す例では、回転体１０を容器７０の底壁部７２に近接させて配置し、第１の対向面１８が所定の隙間Ｇを空けて底壁部７２の内壁面７２ａと対向するようにして、容器７０の底壁部７２を対向体２０とし、底壁部７２の内壁面７２ａを第２の対向面２２とすると共に、磁気継手９０によって回転体１０を底壁部７２の外側から回転駆動するようにしている。この例では、回転体１０に磁石９２を取り付けることにより、底壁部７２を挟んだ容器７０の外側から磁気継手９０で回転体１０を回転駆動することを可能としている。なお、磁気継手９０の代りに、円筒状リニアモータを使用するようにしてもよい。

このように、容器７０の一部を対向体２０とすることにより、攪拌装置１を簡素に構成すると共に、清掃や詰りの除去等のメンテナンスを容易にすることができる。また、容器７０の底壁部７２を対向体２０とすることにより、容器７０の底部に溜まった滞留物を攪拌することができるため、効率的な攪拌を行うことができる。なお、攪拌中に回転体１０を底壁部７２の内壁面７２ａに沿って移動させるようにしてもよい。また、例えば側壁部等、容器７０の底壁部７２以外の部分を対向体２０とするようにしてもよい。

以上説明したように、本実施形態に係る攪拌装置１は、回転軸（中心軸Ｃ）を中心に回転する回転体１０と、回転軸方向の一側から回転体１０に対向して配置される対向体２０と、回転体１０の表面に設けられる吸入口１２と、回転体１０の表面において吸入口１２よりも回転軸から遠心方向外側の位置に設けられる吐出口１４と、吸入口１２と吐出口１４を繋ぐ流通路１６と、を備え、回転体１０は、対向体２０に対向する第１の対向面１８を有し、対向体２０は、所定の隙間Ｇを空けて第１の対向面１８に対向する第２の対向面２２を有し、流通路１６の途中には、第１の対向面１８において開口する開口部１９が形成されている。

このような構成とすることで、吸入口１２からの吸入および吐出口１４からの吐出による優れた攪拌力と、第１の対向面１８と第２の対向面２２の間の剪断力Ｆによる強力な分散・混合力とを、１つの攪拌装置１で両立させることができる。すなわち、強力な分散・混合力を備えながらも処理能力が高いため、被攪拌物８０の性状や量によらず効率的な攪拌を行うことができる。

また、流通路１６は、回転軸（中心軸Ｃ）の遠心方向外側に向かうように形成された遠心方向部分１６ｂを有し、開口部１９は、遠心方向部分１６ｂの第１の対向面１８側に設けられている。このようにすることで、開口部１９を効果的な位置に効率的に形成することができるため、第１の対向面１８と第２の対向面２２の間に被攪拌物８０を適切に導入し、分散・混合作用を適宜に発生させることができる。

また、第１の対向面１８および第２の対向面２２の少なくとも一方には、凹凸形状１８ａ、２２ａが形成されるようにしてもよい。このようにすることで、第１の対向面１８と第２の対向面２２の間においてより複雑な流動や渦を発生させると共に、楔効果やキャビテーション等を適宜に発生させることが可能となるため、分散・混合力を高めることができる。

また、第１の対向面１８および第２の対向面２２の一方には、凹部１８ａ１、２２ａ１が形成され、第１の対向面１８および第２の対向面２２の他方には、凹部１８ａ１、２２ａ１内に少なくとも一部が収容される凸部１８ａ２、２２ａ２が形成されるようにしてもよい。このようにすることで、第１の対向面１８と第２の対向面２２の間における流動経路をラビリンス状にすることが可能となり、より複雑な流動や渦を発生させたり、流動抵抗を高めて流動し難くしたりすることができる。

また、第１の対向面１８には、回転体１０の回転方向に頂点１８ａ３を向けた楔状断面の第１の凸部（凸部１８ａ２）が形成され、第２の対向面２２には、回転体１０の回転方向の逆方向に頂点２２ａ３を向けた楔状断面の第２の凸部（凸部２２ａ２）が形成され、第１の凸部は、第２の凸部に対して回転軸（中心軸Ｃ）の遠心方向においてずれた位置に配置されるようにしてもよい。このようにすることで、頂点１８ａ３、２２ａ３を被攪拌物８０に混入された粉末等の塊や互いに混じり合わない混合物等に衝突させて破砕し、効率的に微細化することができる。また、第１の凸部（凸部１８ａ２）と第２の凸部（凸部２２ａ２）がすれ違う際に、漸次狭くなっていく両者の間で、粉末の塊等を圧砕することができる。

また、第１の対向面１８には、溝状の第１の凹部（凹部１８ａ１）が形成され、第２の対向面２２には、溝状の第２の凹部（凹部２２ａ１）が形成され、第１の凹部および第２の凹部は、互いに交差する方向に形成されるようにしてもよい。このようにすることで、第１の対向面１８と第２の対向面２２の間において石臼と同様の効果を発揮することが可能となり、例えば剪断力を加えつつ被攪拌物８０を遠心方向に搬送したり、逆に遠心力による遠心方向への流動を阻害したりすることができる。

また、開口部１９の縁部（例えば、進行方向逆側縁部１９ａおよび進行方向側縁部１９ｂ）は、第２の対向面２２側に向けて漸次拡大するように形成されるものであってもよい。このようにすることで、流通路１６から第１の対向面１８と第２の対向面２２の間への被攪拌物８０の流入、および第１の対向面１８と第２の対向面２２の間から流通路１６への被攪拌物８０の流入を促進すること可能となるため、分散・混合力を高めることができる。また、縁部の形状を工夫することで、分散・混合力を調整することができる。

また、開口部１９の縁部には、開口部１９の内側に向けて突出する突出部１９ｃが形成されるようにしてもよい。このようにすることで、混入された粉末等の塊や互いに混じり合わない混合物等を突出部１９ｃに衝突させ、分散・混合力を高めることができる。

また、対向体２０は、回転軸（中心軸Ｃ）を中心に回転しないように固定配置されている。このようにすることで、第１の対向面１８と第２の対向面２２の間で、確実に剪断力Ｆを発生させることができる。

また、対向体２０は、被攪拌物８０を収容する容器７０の一部（例えば、底壁部７２）であり、第２の対向面２２は、容器７０の内壁面の一部（例えば、底壁部７２の内壁面７２ａ）であるようにしてもよい。このようにすることで、攪拌装置１を簡素に構成すると共に、メンテナンスを容易にすることができる。

また、対向体２０は、回転軸（中心軸Ｃ）を中心に回転するものであってもよい。この場合、対向体２０を回転体１０とは逆方向に回転（反転）させることにより、剪断力Ｆを増大させて分散・混合力を高めることができる。また、対向体２０を回転体１０と同じ方向に回転させることにより、分散・混合力を弱めることができる。さらに、回転体１０と対向体２０の回転速度の差を調節することにより、分散・混合力を適宜に調整することができる。

また、攪拌装置１は、対向体２０の表面に設けられる対向体吸入口と、対向体２０の表面において対向体吸入口よりも回転軸から遠心方向外側の位置に設けられる対向体吐出口と、対向体吸入口と対向体吐出口を繋ぐ対向体流通路と、をさらに備えるものであってもよい。また、対向体流通路の途中には、第２の対向面２２において開口する対向体開口部が形成されるようにしてもよい。このようにすることで、対向体２０にも対向体吸入口からの吸入および対向体吐出口からの吐出による攪拌力を持たせることができるため、より一層効率的な攪拌を行うことが可能となる。

また、第１の対向面１８は、回転体１０に対して着脱可能に構成されるものであってもよい。このようにすることで、第１の対向面１８が摩耗や破損等した場合においても速やかに交換することができる。また、第１の対向面１８の凹凸形状１８ａや、開口部１９の大きさおよび形状を容易に変更することが可能となる。

なお、本実施形態では、回転体１０を略砲弾形状に構成した例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、回転体１０の形状は、例えば円柱状、多角柱状、円錐状、多角錐状、円錐台状、多角錐台状および部分球状等、任意の形状を採用することができる。同様に、対向体２０の形状についても、任意の形状を採用することができる。また、回転体１０および対向体２０の第１の対向面１８および第２の対向面２２以外の部分に、凹凸形状を設けるようにしてもよい。

また、本実施形態では、第１の対向面１８の面積よりも第２の対向面２２の面積を広く構成した例を示したが、第１の対向面１８よりも第２の対向面２２を狭く構成してもよいし、第１の対向面１８および第２の対向面２２を同一の広さに構成してもよい。また、第１の対向面１８は、第２の対向面２２の一部と対向するものであってもよいし、同様に、第２の対向面２２は、第２の対向面１８の一部と対向するものであってもよい。

また、本実施形態では、主に一組の回転体１０および対向体２０を備える例を示したが、攪拌装置１は、複数組の回転体１０および対向体２０を備えるものであってもよい。さらに、複数組の回転体１０および対向体２０を備えるようにした場合、図１５（ｂ）に示したように、一部の回転体１０または対向体２０が兼用されるようにしてもよい。

また、本実施形態では、流通路１６を１つの吸入口１２と１つの吐出口１４を繋ぐように構成した例を示したが、流通路１６は、１つの吸入口１２と複数の吐出口１４を繋ぐように構成されるものであってもよいし、複数の吸入口１２と１つの吐出口１４を繋ぐように構成されるものであってもよいし、複数の吸入口１２と複数の吐出口１４を繋ぐように構成されるものであってもよい。

また、流通路１６の内部、または吸入口１２もしくは吐出口１４の内部に被攪拌物８０に衝突させる衝突部材を設けるようにしてもよい。この場合、衝突部材は、被攪拌物８０を所定の方向に誘導するような形状に構成されるものであってもよい。また、流通路１６の内部にゴミ等の異物を捕獲するフィルタを設けるようにしてもよい。

また、第１の対向面１８と第２の対向面２２の間と外部を繋ぐ貫通孔を対向体２０に形成するようにしてもよい。この場合、貫通孔を形成する位置により、貫通孔を通じて第１の対向面１８と第２の対向面２２の間に被攪拌物８０を流入させたり、第１の対向面１８と第２の対向面２２の間から被攪拌物８０を流出させたりすることが可能となる。この場合、貫通孔の形状、貫通孔を形成する位置、貫通孔の向きおよび貫通孔の個数は特に限定されるものではなく、適宜に設定することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の攪拌装置は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明の攪拌装置は、各種流体の攪拌、分散・混合または気泡混入等の分野で利用することができる。

１ 攪拌装置
１０ 回転体
１２ 吸入口
１４ 吐出口
１６ 流通路
１６ｂ 流通路の遠心方向部分
１８ 第１の対向面
１８ａ 第１の対向面の凹凸形状
１８ａ１ 第１の対向面の凹部
１８ａ２ 第１の対向面の凸部
１８ａ３ 楔状断面の凸部の頂点
１９ 開口部
１９ａ 開口部の進行方向逆側縁部
１９ｂ 開口部の進行方向側縁部
１９ｃ 突出部
２０ 対向体
２２ 第２の対向面
２２ａ 第２の対向面の凹凸形状
２２ａ１ 第２の対向面の凹部
２２ａ２ 第２の対向面の凸部
２２ａ３ 楔状断面の凸部の頂点
７０ 容器
８０ 被攪拌物
Ｃ 中心軸
Ｇ 隙間

Claims (14)

1. 回転軸を中心に回転する回転体と、
   前記回転軸方向の一側から前記回転体に対向して配置される対向体と、
   前記回転体の表面に設けられる吸入口と、
   前記回転体の表面において前記吸入口よりも前記回転軸から遠心方向外側の位置に設けられる吐出口と、
   前記吸入口と前記吐出口を繋ぐ流通路と、を備え、
   前記回転体は、前記対向体に対向する第１の対向面を有し、
   前記対向体は、所定の隙間を空けて前記第１の対向面に対向する第２の対向面を有し、
   前記流通路の途中には、前記第１の対向面において開口する開口部が形成されることを特徴とする、
   攪拌装置。
2. 前記流通路は、前記回転軸の遠心方向外側に向かうように形成された遠心方向部分を有し、
   前記開口部は、前記遠心方向部分の前記第１の対向面側に設けられることを特徴とする、
   請求項１に記載の攪拌装置。
3. 前記第１の対向面および前記第２の対向面の少なくとも一方には、凹凸形状が形成されることを特徴とする、
   請求項１または２に記載の攪拌装置。
4. 前記第１の対向面および前記第２の対向面の一方には、凹部が形成され、
   前記第１の対向面および前記第２の対向面の他方には、前記凹部内に少なくとも一部が収容される凸部が形成されることを特徴とする、
   請求項３に記載の攪拌装置。
5. 前記第１の対向面には、前記回転体の回転方向に頂点を向けた楔状断面の第１の凸部が形成され、
   前記第２の対向面には、前記回転体の回転方向の逆方向に頂点を向けた楔状断面の第２の凸部が形成され、
   前記第１の凸部は、前記第２の凸部に対して前記回転軸の遠心方向においてずれた位置に配置されることを特徴とする、
   請求項３または４に記載の攪拌装置。
6. 前記第１の対向面には、溝状の第１の凹部が形成され、
   前記第２の対向面には、溝状の第２の凹部が形成され、
   前記第１の凹部および前記第２の凹部は、互いに交差する方向に形成されることを特徴とする、
   請求項３に記載の攪拌装置。
7. 前記開口部の縁部は、前記第２の対向面側に向けて漸次拡大するように形成されることを特徴とする、
   請求項１乃至６のいずれかに記載の攪拌装置。
8. 前記開口部の縁部には、前記開口部の内側に向けて突出する突出部が形成されることを特徴とする、
   請求項１乃至７のいずれかに記載の攪拌装置。
9. 前記対向体は、前記回転軸を中心に回転しないように固定配置されることを特徴とする、
   請求項１乃至８のいずれかに記載の攪拌装置。
10. 前記対向体は、被攪拌物を収容する容器の一部であり、
    前記第２の対向面は、前記容器の内壁面の一部であることを特徴とする、
    請求項９に記載の攪拌装置。
11. 前記対向体は、前記回転軸を中心に回転することを特徴とする、
    請求項１乃至８に記載の攪拌装置。
12. 前記対向体の表面に設けられる対向体吸入口と、
    前記対向体の表面において前記対向体吸入口よりも前記回転軸から遠心方向外側の位置に設けられる対向体吐出口と、
    前記対向体吸入口と前記対向体吐出口を繋ぐ対向体流通路と、をさらに備えることを特徴とする、
    請求項１１に記載の攪拌装置。
13. 前記対向体流通路の途中には、前記第２の対向面において開口する対向体開口部が形成されることを特徴とする、
    請求項１２に記載の攪拌装置。
14. 前記第１の対向面は、前記回転体に対して着脱可能に構成されることを特徴とする、
    請求項１乃至１３のいずれかに記載の攪拌装置。

Images