JP2013223828A - 撹拌混合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】気体と液体との混合物を十分に撹拌混合して所望の気泡径の気泡を含有する液体を調製することが可能な撹拌混合装置を提供する。
【解決手段】外筒体の内周面に、外筒体周方向に所定の間隔を空けて形成された複数の外筒体突起よりなる外筒体突起列が形成され、軸体の外周面に、軸体周方向に所定の間隔を空けて形成された複数の軸体突起よりなる軸体突起列が形成され、外筒体の内周面に形成された外筒体凸部と、軸体の外周面に形成された軸体凸部との少なくとも一方を有し、外筒体凸部は、外筒体の軸線方向視にて、外筒体の内周面の全周に亘って位置し、且つ、外筒体径方向の寸法が、軸体突起と、軸体突起に対向する外筒体の内周面との間の隙間以上であり、軸体凸部は、軸体の軸線方向視にて、軸体の外周面の全周に亘って位置し、且つ、軸体径方向の寸法が、外筒体突起と、外筒体突起に対向する軸体の外周面との間の隙間以上である撹拌混合装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体と気体とを含む原料の撹拌混合に適した撹拌混合装置に関し、特には、液体と気体とを機械的に撹拌混合して気泡を含有する液体を調製する際に好適に用いることができる撹拌混合装置に関するものである。

従来、ポリウレタンフォームなどの発泡体の製造において用いられる発泡体原料を調製する方法として、メカニカルフロス法（機械的撹拌法）が知られている（例えば、特許文献１参照）。

ここで、メカニカルフロス法とは、原料液に対して不活性なガス（例えば、空気）中で原料液を高速撹拌し、原料液中に不活性ガスを気泡として分散させることにより、発泡体原料を調製する方法である。なお、メカニカルフロス法を用いた発泡体原料の調製においては、気泡を分散させた原料液に対して機械的撹拌を更に加えることにより、原料液中の気泡を所望の気泡径まで微細化する場合もある。

そして、メカニカルフロス法により原料液中に不活性ガスを気泡として分散させ、或いは、原料液中に分散させた気泡を更に微細化する際には、撹拌混合装置（ミキシングヘッド）が用いられている。具体的には、メカニカルフロス法においては、図８に軸線方向に沿う断面を示すような、内周面に所定のピッチで歯（突起）８１を配設した円筒状の外筒体（ステータ）８０と、外周面に所定のピッチで歯（突起）９１を配設した円柱状のロータ９０とを備える中空円柱状の撹拌混合装置２００が用いられている（例えば、特許文献２参照）。

ここで、図８に断面を示す従来の撹拌混合装置２００は、外筒体８０に、原料液が供給される原料液供給口２１０と、不活性ガスが供給されるガス供給口２２０とが形成されている。また、撹拌混合装置２００の外筒体８０には、撹拌混合により発熱した撹拌混合装置２００内の原料液を冷却するための冷媒用の流路８２，８３，８４が形成されている。
そして、図８に撹拌混合装置２００の軸線方向に沿う断面を示し、図９（ａ）に外筒体８０を軸線方向に見た図を示すように、外筒体８０の内周面には、周方向に所定の間隔を空けて形成された複数の歯８１よりなる歯列が、軸線方向に所定の間隔を空けて複数列形成されている。また、図８に撹拌混合装置２００の軸線方向に沿う断面を示し、図９（ｂ）にロータ９０を軸線方向に見た図を示すように、ロータ９０の外周面には、周方向に所定の間隔を空けて形成された複数の歯９１よりなる歯列が、軸線方向に所定の間隔を空けて複数列形成されている。
なお、図９（ａ），（ｂ）に示すように、外筒体８０の内周面に設けられた複数の歯８１およびロータ９０の外周面に設けられた複数の歯９１は、それぞれ軸線方向に整列している。従って、外筒体８０の内周面およびロータ９０の外周面には、それぞれ、軸線方向に見て歯８１，９１が一つも形成されていない部分が軸線方向に沿って延在している。また、撹拌混合装置２００では、ロータ９０は外筒体８０内で回転するので、図８に示すように、ロータ９０の歯９１と、歯９１に対向する外筒体８０の内周面との間には隙間Ｓが存在し、同様に、外筒体８０の歯８１と、歯８１に対向するロータ９０の外周面との間にも隙間Ｓが存在する。

特開２０１１−１７８１３６号公報 特開２００６−１１７７５０号公報

ところで、近年、メカニカルフロス法を使用して調製した発泡体原料を用いて発泡体を連続的に製造する場合において、製造される発泡体の品質を一定に保つ観点から、発泡体製造中の発泡体原料の性状（特に、発泡体原料中の気泡の性状）を一定に保つ試みがなされている。具体的には、撹拌混合装置を設けた循環流路内で発泡体原料を循環流動させ、撹拌混合装置で発泡体原料を常時撹拌混合することにより、発泡体原料の性状を一定に維持したまま発泡体を連続的に製造する取り組みがなされている。

しかし、図８，９に示すような従来の撹拌混合装置２００では、外筒体８０の内周面およびロータ９０の外周面に、軸線方向に見て歯８１，９０が一つも形成されていない部分が延在している。また、ロータ９０の歯９１と、歯９１に対向する外筒体８０の内周面との間、および、外筒体８０の歯８１と、歯８１に対向するロータ９０の外周面との間には、隙間Ｓが存在している。

従って、上記従来の撹拌混合装置を上述したような循環流路内に配設した場合には、歯が一つも形成されていない部分（例えば、図９（ａ）に示す部分Ｐ）において、発泡体原料が上記隙間を撹拌混合装置の軸線方向に沿って流れてしまい、発泡体原料が十分に撹拌混合されずに所望の気泡径の気泡を含有する発泡体原料が得られないという問題が生じる。即ち、上記従来の撹拌混合装置には、発泡体原料が、撹拌混合装置内の流れ易い隙間部分を流れてしまい、発泡体原料に対してロータの歯および外筒体の歯で十分にせん断力を与えることができないという問題があった。

そこで、本発明は、発泡体原料のような、気体と液体との混合物を十分に撹拌混合して所望の気泡径の気泡を含有する液体を調製することが可能な撹拌混合装置を提供することを目的とする。

この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の撹拌混合装置は、内周面に複数の外筒体突起を形成した筒状の外筒体と、外周面に複数の軸体突起を形成した柱状の軸体とを備え、前記外筒体内に前記軸体を保持した状態で外筒体および軸体の少なくとも一方を回転させ、前記外筒体の内周面と前記軸体の外周面との間に形成された混合室内で原料を撹拌混合する撹拌混合装置であって、前記外筒体の内周面には、外筒体周方向に所定の間隔を空けて形成された複数の外筒体突起よりなる外筒体突起列が形成されており、前記軸体の外周面には、軸体周方向に所定の間隔を空けて形成された複数の軸体突起よりなる軸体突起列が形成されており、前記外筒体内に前記軸体を保持した状態で、前記外筒体突起列と前記軸体突起列とは撹拌混合装置内で互いに異なる軸線方向位置にあり、前記外筒体の内周面に形成された外筒体凸部と、前記軸体の外周面に形成された軸体凸部との少なくとも一方を有し、前記外筒体凸部は、前記外筒体の軸線方向視にて、外筒体の内周面の全周に亘って位置し、且つ、外筒体径方向の寸法が、前記軸体突起と、当該軸体突起に対向する外筒体の内周面との間の隙間の外筒体径方向の寸法以上であり、前記軸体凸部は、前記軸体の軸線方向視にて、軸体の外周面の全周に亘って位置し、且つ、軸体径方向の寸法が、前記外筒体突起と、当該外筒体突起に対向する軸体の外周面との間の隙間の軸体径方向の寸法以上であることを特徴とする。このように、外筒体凸部および軸体凸部の少なくとも一方を設ければ、撹拌混合装置で原料を撹拌混合する際に、外筒体と軸体との間の隙間を原料が撹拌混合装置の軸線方向に沿って流れてしまうのを抑制することができる。従って、撹拌混合装置内に原料を供給した際に、原料に対して外筒体突起および軸体突起で十分にせん断力を与え、原料を十分に撹拌混合することができる。そのため、この撹拌混合装置によれば、気体と液体とを含む原料を十分に撹拌混合して、所望の気泡径の気泡を含有する液体を調製することができる。

ここで、本発明の撹拌混合装置は、前記外筒体凸部および前記軸体凸部の双方を有することが好ましい。外筒体凸部と軸体凸部との双方を設ければ、外筒体と軸体との間の隙間を原料が撹拌混合装置の軸線方向に沿って流れるのを防止し、原料を更に効果的に撹拌混合することができるからである。

また、本発明の撹拌混合装置は、前記外筒体突起が、前記外筒体の軸線方向視にて外筒体の内周面の全周に亘って配置され、前記外筒体突起の外筒体径方向の寸法が、前記軸体突起と、当該軸体突起に対向する外筒体の内周面との間の隙間の外筒体径方向の寸法以上であることが好ましい。外筒体の軸線方向視にて外筒体突起を外筒体の内周面の全周に亘って配置すれば、外筒体突起を用いて外筒体凸部を容易に形成することができるからである。

更に、本発明の撹拌混合装置は、前記外筒体の内周面は、外筒体周方向に隣接する外筒体突起間に形成された外筒体隆起部を有し、前記外筒体隆起部の外筒体径方向の寸法が、前記軸体突起と、当該軸体突起に対向する外筒体の内周面との間の隙間の外筒体径方向の寸法以上であることが好ましい。外筒体隆起部を形成すれば、外筒体突起と外筒体隆起部とを用いて外筒体凸部を容易に形成することができるからである。

また、本発明の撹拌混合装置は、前記外筒体凸部は、外筒体軸線方向の少なくとも一方の側壁が、前記外筒体の内周面側から延在する曲面部を有することが好ましい。曲面部を設ければ、撹拌混合装置内に供給した原料が、外筒体凸部の側壁近傍で滞留するのを抑制することができるからである。

更に、本発明の撹拌混合装置は、前記軸体突起が、前記軸体の軸線方向視にて軸体の外周面の全周に亘って配置され、前記軸体突起の軸体径方向の寸法が、前記外筒体突起と、当該外筒体突起に対向する軸体の外周面との間の隙間の軸体径方向の寸法以上であることが好ましい。軸体の軸線方向視にて軸体突起を軸体の外周面の全周に亘って配置すれば、軸体突起を用いて軸体凸部を容易に形成することができるからである。

また、本発明の撹拌混合装置は、前記軸体の外周面は、軸体周方向に隣接する軸体突起間に形成された軸体隆起部を有し、前記軸体隆起部の軸体径方向の寸法が、前記外筒体突起と、当該外筒体突起に対向する軸体の外周面との間の隙間の軸体径方向の寸法以上であることが好ましい。軸体隆起部を形成すれば、軸体突起と軸体隆起部とを用いて軸体凸部を容易に形成することができるからである。

更に、本発明の撹拌混合装置は、前記軸体凸部は、軸体軸線方向の少なくとも一方の側壁が、前記軸体の外周面側から延在する曲面部を有することが好ましい。曲面部を設ければ、撹拌混合装置内に供給した原料が、軸体凸部の側壁近傍で滞留するのを抑制することができるからである。

そして、本発明の撹拌混合装置は、前記外筒体が、外筒体径方向に分割可能に構成されていることが好ましい。外筒体を外筒体径方向に分割可能に構成すれば、軸体を外筒体内に容易に配置することができるからである。

本発明の撹拌混合装置によれば、発泡体原料のような、気体と液体との混合物を十分に撹拌混合して所望の気泡径の気泡を含有する液体を調製することができる。

本発明に従う代表的な撹拌混合装置の軸線方向に沿う断面図である。 図１に示す撹拌混合装置の外筒体を示す図であり、（ａ）は外筒体軸線方向に沿う断面図であり、（ｂ）は平面図である。 図１に示す撹拌混合装置の軸体を示す図であり、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は平面図である。 図２に示す外筒体の変形例を示す図であり、（ａ）は外筒体軸線方向に沿う断面図であり、（ｂ）は平面図である。 図２に示す外筒体のその他の変形例を示す図であり、（ａ）は外筒体軸線方向に沿う断面図であり、（ｂ）は平面図である。 図３に示す軸体の変形例を示す図であり、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は平面図である。 図３に示す軸体のその他の変形例を示す図であり、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は平面図である。 従来の撹拌混合装置の軸線方向に沿う断面図である。 （ａ）は、図８に示す従来の撹拌混合装置の外筒体の平面図であり、（ｂ）は、図８に示す従来の撹拌混合装置のロータの平面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。ここに、本発明の撹拌混合装置は、特に限定されることなく、発泡体原料のような、気体と液体とを含む原料を十分に撹拌混合して所望の気泡径の気泡を含有する液体を調製する際に用いることができる。そして、本発明の撹拌混合装置は、気体と液体とを含む原料を、装置内に所定の圧力（例えば、圧力０．０１ｋＰａ以上）および流速（例えば、線速度１．５ｍ／ｍｉｎ以上）で流通させつつ撹拌混合する際に特に好適に用いることができる。

ここで、図１に、本発明に従う撹拌混合装置の一例の軸線方向に沿う断面を示す。図１に示す撹拌混合装置１００は、円筒状の外筒体１０と、外筒体１０内に保持された円柱状の軸体２０とを備えている。そして、外筒体１０と軸体２０とは、同軸に配置されている。即ち、外筒体１０の軸線方向と、軸体２０の軸線方向とは一致する。

また、撹拌混合装置１００は、外筒体１０の外周面側に位置して外筒体１０が嵌装される円筒状の外側ケース３０と、外側ケース３０の外周面側に位置して外側ケース３０および外筒体１０が嵌装される冷却ジャケット４０とを備えている。更に、撹拌混合装置１００は、外筒体１０内に原料液を供給するための原料液供給口１１０と、外筒体１０内に気体を供給するための気体供給口１２０とを備えている。なお、冷却ジャケット４０は、冷媒が流入する冷媒流入口４１と、冷媒が流出する冷媒流出口４２と、冷媒が流れる冷媒流路４３とを有している。

更に、撹拌混合装置１００では、外筒体１０の軸線方向一方（図１では下側）の端面に、供給側カバー５０が取り付けられている。また、外筒体１０の軸線方向他方（図１では上側）の端面に、流出口１３０を有する流出側カバー６０が取り付けられている。なお、供給側カバー５０は、ボルト等の締結具を用いて外筒体１０に液密に取り付けられており、供給側カバー５０には、軸体２０が液密に挿通されている。また、流出側カバー６０は、ボルト等の締結具を用いて外筒体１０に液密に取り付けられている。
因みに、外筒体１０、軸体２０、外側ケース３０、冷却ジャケット４０、供給側カバー５０および流出側カバー６０は、特に限定されることなく、ＳＵＳ等の金属で作製することができる。

そして、撹拌混合装置１００では、外筒体１０を固定した状態で、軸体２０を、図１では下側に配置した回転駆動機構（図示せず）を用いて中心軸線を回転中心として回転させることにより、原料液供給口１１０から供給された原料液と、気体供給口１２０から供給された気体とが、外筒体１０の内周面と軸体２０の外周面との間に形成された混合室内で撹拌混合される。そして、撹拌混合装置１００内を図１では上方に向かって流れ、混合室内で撹拌混合された原料液と気体との混合物は、気体が気泡として原料液中に分散した状態で流出口１３０から押し出される。
なお、この一例の撹拌混合装置１００では、原料として原料液と気体とを別々に供給し、撹拌混合装置１００内で原料液と気体とを撹拌混合したが、本発明の撹拌混合装置では、原料として原料液中に気体を分散させてなる気泡含有原料液を用いても良い。具体的には、本発明の撹拌混合装置では、撹拌混合装置へと原料液を送る配管中に気体を供給することにより、気泡を含有させた原料液（気泡含有原料液）を原料として撹拌混合装置に供給しても良い。そして、原料として気泡含有原料液を用いる場合には、撹拌混合装置には、気体供給口を設ける必要はない。因みに、本発明の撹拌混合装置は、気泡を含有しない原料の撹拌混合にも用いることができる。更に、本発明の撹拌混合装置では、軸体を固定し、外筒体を軸体の周りで回転させても良い。

ここで、撹拌混合装置１００では、特に限定されることなく、原料液として、樹脂やゴムを水などの分散媒中に分散させてなるエマルション塗料を用いることができる。また、気体として、原料液に対して不活性なガス（例えば、空気）を用いることができる。
なお、上述したエマルション塗料と空気とを撹拌混合し、エマルション塗料中に空気を気泡として分散させてなる気泡含有塗料は、特に限定されることなく、プリンタ等の画像形成装置において帯電ローラやトナー搬送ローラ等として用いられる画像形成装置用弾性ローラの製造に使用することができる。具体的には、上記気泡含有塗料は、ディップ法を用いて芯体の外周面に気泡含有塗料の塗膜を形成し、該塗膜を硬化させて、芯体の外周面に発泡構造の弾性層を有する画像形成装置用弾性ローラを製造する際に用いることができる。そして、撹拌混合装置１００を用いて調製した気泡含有塗料を画像形成装置用弾性ローラの製造に使用する際には、撹拌混合装置１００は、特に限定されることなく、槽内に気泡含有塗料を貯留し、芯体が浸漬される浸漬槽と、浸漬槽内の気泡含有塗料を循環させる循環流路とを備える塗膜形成システムの、循環流路内に配置することができる。

外筒体１０は、内周面に、外筒体径方向内方に向かって突出する外筒体突起１１を複数有している。具体的には、外筒体１０の軸線方向に沿う断面を図２（ａ）に示し、外筒体１０を軸線方向に見た平面図を図２（ｂ）に示すように、外筒体１０は、内周面に、外筒体周方向に所定の間隔を空けて形成された複数の外筒体突起１１よりなる外筒体突起列１５を複数列（例えば、４〜２０列）有している。そして、各外筒体突起列１５は、外筒体軸線方向に所定の間隔を空けて複数列形成されている。また、外筒体１０の内周面は、外筒体突起列１５内の、外筒体周方向に互いに隣接する外筒体突起１１間に、外筒体径方向内方に向かって隆起した外筒体隆起部１２を有している。

ここで、外筒体突起１１は、外筒体径方向の寸法（突出高さ）がＨ１である。そして、図２（ｂ）に示すように、外筒体突起１１は、外筒体の軸線方向視にて外筒体の内周面の全周に亘って配置されている。即ち、外筒体１０の内周面に配設された全ての外筒体突起１１を外筒体１０の中心軸線に直交する平面に投影した際に得られる投影図は、幅Ｈ１の円環状となる。
より具体的には、図２（ａ）に示すように、外筒体突起１１は、外筒体１０の内周面に例えば千鳥状に配置されている。そして、外筒体突起１１の外筒体周方向の寸法は、外筒体周方向に隣接する外筒体突起１１間の距離以上である。
なお、図２（ａ）に示すように、外筒体突起１１の外筒体軸線方向両側に位置する側壁は、外筒体内周面側（外筒体径方向外側）の基部に、外筒体径方向に対して傾斜する傾斜面１１ａ（図２（ａ）では曲面よりなる曲面部）を有する。そして、外筒体突起１１の外筒体軸線方向の寸法は、傾斜面１１ａが形成されている部分において、外筒体径方向内側から外側に向かって漸増している。因みに、傾斜面１１ａは、外筒体軸線方向に沿う断面の形状が、図２（ａ）に示すように曲線であってもよいし、外筒体径方向に対して一定の角度で傾斜する直線であってもよい。また、本発明の撹拌混合装置では、傾斜面は、外筒体突起の外筒体軸線方向一方にのみ設けられていてもよい。更に、本発明の撹拌混合装置では、傾斜面は、外筒体突起の側壁の外筒体径方向全体に亘って設けられていても良い。

また、外筒体隆起部１２は、外筒体径方向の寸法（隆起高さ）がＨ２であり、外筒体隆起部１２の外筒体径方向の寸法Ｈ２は、外筒体突起１１の外筒体径方向の寸法Ｈ１よりも小さい。そして、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、外筒体隆起部１２は、外筒体周方向に隣接する外筒体突起１１間に亘って延在している。
なお、図２（ａ）に示すように、外筒体隆起部１２の外筒体軸線方向両側に位置する側壁は、外筒体内周面側（外筒体径方向外側）の基部に、外筒体径方向に対して傾斜する傾斜面１２ａ（図２（ａ）では曲面よりなる曲面部）を有する。そして、外筒体隆起部１２の外筒体軸線方向の寸法は、傾斜面１２ａが形成されている部分において、外筒体径方向内側から外側に向かって漸増している。因みに、傾斜面１２ａは、外筒体軸線方向に沿う断面の形状が、図２（ａ）に示すように曲線であってもよいし、外筒体径方向に対して一定の角度で傾斜する直線であってもよい。また、本発明の撹拌混合装置では、傾斜面は、外筒体隆起部の外筒体軸線方向一方にのみ設けられていてもよい。更に、本発明の撹拌混合装置では、傾斜面は、外筒体隆起部の側壁の外筒体径方向全体に亘って設けられていても良い。

ここで、上述した構成を有する外筒体１０は、外筒体径方向および外筒体軸線方向の双方に分割可能に形成されている。具体的には、外筒体１０は、図２（ｂ）に示すように、分割面Ｃを境に外筒体径方向に分割可能に形成されている。また、外筒体１０は、図２（ａ）に示すように、外筒体突起列１５が位置する部分と、外筒体突起列１５間に位置する部分との間で分割可能に形成されている。即ち、外筒体１０は、半円環状の２つの部材を結合してなる円環状の部材を外筒体軸線方向に積層および結合して構成されている。なお、部材同士の結合は、ボルト等の既知の締結具を用いて行うことができる。また、部材同士の結合は、供給側カバー５０と流出側カバー６０とで部材を挟み込んで固定することにより行っても良い。そして、供給側カバー５０と流出側カバー６０とで部材を挟み込んで固定する場合には、位置決めピン等の位置決め機構を用いることにより、挟み込まれる部材が外筒体径方向へ移動するのを防止することが好ましい。なお、外筒体の分割方法は、上述した分割方法に限定されることはない。

軸体２０は、外周面に、軸体径方向外方に向かって突出する軸体突起２１を複数有している。具体的には、軸体２０の正面図を図３（ａ）に示し、軸体２０を軸線方向に見た平面図を図３（ｂ）に示すように、軸体２０は、外周面に、軸体周方向に所定の間隔を空けて形成された複数の軸体突起２１よりなる軸体突起列２５を複数列（例えば、４〜２０列）有している。そして、各軸体突起列２５は、軸体軸線方向に所定の間隔を空けて複数列形成されている。また、軸体２０の外周面は、軸体突起列２５内の、軸体周方向に互いに隣接する軸体突起２１間に、軸体径方向外方に向かって隆起した軸体隆起部２２を有している。更に、軸体２０の、図１では上側（流出側カバー６０側）の端部には、縮径部２３が設けられている。そして、図１に示すように、軸体２０の縮径部２３は、流出側カバー６０内に設けられたブレ止め機構６１に軸支されている。なお、ブレ止め機構６１は、例えば、摩擦係数の低い内周面を有し、且つ、縮径部２３が嵌装される筒状体を、固定部材で流出側カバー６０の内周面に固定して形成することができる。因みに、摩擦係数の低い内周面としては、テフロンコーティングされた内周面などを挙げることができる。なお、金属同士の摺動を避ける観点からは、軸体２０の縮径部２３とブレ止め機構６１との間に樹脂製のブッシュを嵌挿しても良い。

ここで、軸体突起２１は、軸体径方向の寸法（突出高さ）がｈ１である。そして、図３（ｂ）に示すように、軸体突起２１は、軸体の軸線方向視にて軸体の外周面の全周に亘って配置されている。即ち、軸体２０の外周面に配設された全ての軸体突起２１を軸体２０の中心軸線に直交する平面に投影した際に得られる投影図は、幅ｈ１の円環状となる。
より具体的には、図３（ａ）に示すように、軸体突起２１は、軸体２０の外周面に例えば千鳥状に配置されている。そして、軸体突起２１の軸体周方向の寸法は、軸体周方向に隣接する軸体突起２１間の距離以上である。
なお、図３（ａ）に示すように、軸体突起２１の軸体軸線方向両側に位置する側壁は、軸体外周面側（軸体径方向内側）の基部に、軸体径方向に対して傾斜する傾斜面２１ａ（図３（ａ）では曲面よりなる曲面部）を有する。そして、軸体突起２１の軸体軸線方向の寸法は、傾斜面２１ａが形成されている部分において、軸体径方向外側から内側に向かって漸増している。因みに、傾斜面２１ａは、軸体軸線方向に沿う断面の形状が、図３（ａ）に示すように曲線であってもよいし、軸体径方向に対して一定の角度で傾斜する直線であってもよい。また、本発明の撹拌混合装置では、傾斜面は、軸体突起の軸体軸線方向一方にのみ設けられていてもよい。更に、本発明の撹拌混合装置では、傾斜面は、軸体突起の側壁の軸体径方向全体に亘って設けられていても良い。

また、軸体隆起部２２は、軸体径方向の寸法（隆起高さ）がｈ２であり、軸体隆起部２２の軸体径方向の寸法ｈ２は、軸体突起２１の軸体径方向の寸法ｈ１よりも小さい。そして、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、軸体隆起部２２は、軸体周方向に隣接する軸体突起２１間に亘って延在している。
なお、図３（ａ）に示すように、軸体隆起部２２の軸体軸線方向両側に位置する側壁は、軸体外周面側（軸体径方向内側）の基部に、軸体径方向に対して傾斜する傾斜面２２ａ（図３（ａ）では曲面よりなる曲面部）を有する。そして、軸体隆起部２２の軸体軸線方向の寸法は、傾斜面２２ａが形成されている部分において、軸体径方向外側から内側に向かって漸増している。因みに、傾斜面２２ａは、軸体軸線方向に沿う断面の形状が、図３（ａ）に示すように曲線であってもよいし、軸体径方向に対して一定の角度で傾斜する直線であってもよい。また、本発明の撹拌混合装置では、傾斜面は、軸体隆起部の軸体軸線方向一方にのみ設けられていてもよい。更に、本発明の撹拌混合装置では、傾斜面は、軸体隆起部の側壁の軸体径方向全体に亘って設けられていても良い。

ここで、図１に示すように、外筒体１０内に軸体２０を保持した状態において、外筒体１０の内周面に設けられた外筒体突起列１５と、軸体２０の外周面に設けられた軸体突起列２５とは、互いに異なる軸線方向位置にある。より具体的には、各軸体突起列２５は、外筒体突起列１５間に位置しており、その結果、外筒体突起列１５と軸体突起列２５とは、中空円柱状の撹拌混合装置１００の軸線方向に互い違いに配置されている。

また、外筒体１０の外筒体突起１１と、外筒体突起１１に対向する（即ち、外筒体突起１１の外筒体径方向内方に位置する）軸体２０の外周面との間には隙間Ｓが存在している。更に、軸体２０の軸体突起２１と、軸体突起２１に対向する（即ち、軸体突起２１の軸体径方向外方に位置する）外筒体１０の内周面との間にも隙間Ｓが存在している。

そして、撹拌混合装置１００では、外筒体突起１１の外筒体径方向の寸法Ｈ１および外筒体隆起部１２の外筒体径方向の寸法Ｈ２は、軸体突起２１と、軸体突起２１に対向する外筒体１０の内周面との間の隙間Ｓの外筒体径方向の寸法以上とされている。また、軸体突起２１の軸体径方向の寸法ｈ１および軸体隆起部２２の軸体径方向の寸法ｈ２は、外筒体突起１１と、外筒体突起１１に対向する軸体２０の外周面との間の隙間Ｓの軸体径方向の寸法以上とされている。

即ち、撹拌混合装置１００では、外筒体突起１１および外筒体隆起部１２が、外筒体１０の軸線方向視にて外筒体１０の内周面の全周に亘って位置し、且つ、外筒体径方向の寸法が、軸体突起２１と、軸体突起２１に対向する外筒体１０の内周面との間の隙間Ｓの外筒体径方向の寸法以上である外筒体凸部となる。また、軸体突起２１および軸体隆起部２２が、軸体２０の軸線方向視にて軸体２０の外周面の全周に亘って位置し、且つ、軸体径方向の寸法が、外筒体突起１１と、外筒体突起１１に対向する軸体２０の外周面との間の隙間Ｓの軸体径方向の寸法以上である軸体凸部となる。

従って、外筒体１０の内周面は、外筒体凸部を備えているので、軸体突起２１と、軸体突起２１に対向する外筒体１０の内周面との間の隙間Ｓの外筒体径方向の寸法以上の凸部を、外筒体軸線方向に少なくとも一つ有することとなる。また、軸体２０の外周面は、軸体凸部を備えているので、外筒体突起１１と、外筒体突起１１に対向する軸体２０の外周面との間の隙間Ｓの軸体径方向の寸法以上の凸部を、軸体軸線方向に少なくとも一つ有することとなる。
なお、上記一例の撹拌混合装置１００は、外筒体凸部と軸体凸部との双方を有しているが、本発明の撹拌混合装置は、外筒体凸部と軸体凸部との何れか一方のみを有していてもよい。

そして、上述した構成を有する撹拌混合装置１００によれば、外筒体突起１１および外筒体隆起部１２よりなる外筒体凸部と、軸体突起２１および軸体隆起部２２よりなる軸体凸部とを有しているので、撹拌混合装置１００で原料を撹拌混合する際に、外筒体１０と軸体２０との間の隙間Ｓを原料が撹拌混合装置１００の軸線方向に沿って流れてしまうのを抑制することができる。
即ち、撹拌混合装置１００では、外筒体１０の内周面が、軸体突起２１と、軸体突起２１に対向する外筒体１０の内周面との間の隙間Ｓの外筒体径方向の寸法以上の凸部を、外筒体軸線方向に少なくとも一つ有している。また、軸体２０の外周面が、外筒体突起１１と、外筒体突起１１に対向する軸体２０の外周面との間の隙間Ｓの軸体径方向の寸法以上の凸部を、軸体軸線方向に少なくとも一つ有している。従って、撹拌混合装置１００には、図８，９に示す従来の撹拌混合装置２００とは異なり、軸線方向に沿って原料が何らの抵抗およびせん断を受けることなく流れる部分Ｐが存在しない。
よって、撹拌混合装置１００によれば、撹拌混合装置内に原料を供給した際に、原料に対して外筒体突起１１および軸体突起２１で十分にせん断力を与え、原料を十分に撹拌混合することができる。そして、その結果、気体を微細な気泡として原料液中に分散させることができる。

また、撹拌混合装置１００では、外筒体隆起部１２の外筒体軸線方向両側の側壁が傾斜面１２ａ（曲面部）を有しているので、外筒体隆起部１２の側壁が外筒体１０の内周面に対して垂直に（外筒体径方向に沿って）延在している場合と比較し、側壁近傍（特に、側壁の外筒体内周面側の基部）で原料が滞留するのを抑制することができる。更に、撹拌混合装置１００では、外筒体突起１１の外筒体軸線方向両側の側壁が傾斜面１１ａ（曲面部）を有しているので、外筒体突起１１の側壁が外筒体１０の内周面に対して垂直に（外筒体径方向に沿って）延在している場合と比較し、側壁近傍（特に、側壁の外筒体内周面側の基部）で原料が滞留するのを抑制することができる。
更に、撹拌混合装置１００では、軸体隆起部２２の軸体軸線方向両側の側壁が傾斜面２２ａ（曲面部）を有しているので、軸体隆起部２２の側壁が軸体２０の外周面に対して垂直に（軸体径方向に沿って）延在している場合と比較し、側壁近傍（特に、側壁の軸体外周面側の基部）で原料が滞留するのを抑制することができる。更に、撹拌混合装置１００では、軸体突起２１の軸体軸線方向両側の側壁が傾斜面２１ａ（曲面部）を有しているので、軸体突起２１の側壁が軸体２０の外周面に対して垂直に（軸体径方向に沿って）延在している場合と比較し、側壁近傍（特に、側壁の軸体外周面側の基部）で原料が滞留するのを抑制することができる。
従って、撹拌混合装置１００では、外筒体突起１１および外筒体隆起部１２よりなる外筒体凸部の側壁近傍、並びに、軸体突起２１および軸体隆起部２２よりなる軸体凸部の側壁近傍で原料が滞留するのを抑制して、原料を均一に撹拌混合することができる。よって、撹拌混合装置１００によれば、原料液中に分散した気泡の気泡径の均一性を高めることができる。

更に、撹拌混合装置１００では、外筒体１０を外筒体径方向に分割可能に構成している。従って、外筒体隆起部１２や軸体隆起部２２を設けた場合であっても、軸体２０を外筒体１０内に設置することができる。即ち、外筒体隆起部１２や軸体隆起部２２を設けた場合、外筒体隆起部１２と軸体突起２１とが干渉し、或いは、外筒体突起１１と軸体隆起部２２とが干渉して、軸体２０を外筒体１０内に挿通することはできないが、外筒体１０を外筒体径方向に分割可能に構成すれば、軸体２０を外筒体１０内に設置することができる。

また、撹拌混合装置１００では、外筒体１０を外筒体軸線方向に分割可能に構成している。従って、円筒体の内周面を切削加工するなどして外筒体突起１１や外筒体隆起部１２を形成する場合と比較し、外筒体突起１１や外筒体隆起部１２を容易に形成することができる。また、外筒体１０の外筒体軸線方向の長さを容易に調節することができる。

更に、撹拌混合装置１００では、外筒体１０を外側ケース３０に嵌装して冷却ジャケット４０内に配置しているので、外筒体１０自体に冷媒の流路を設けることなく、冷媒を用いて外筒体１０内の原料を冷却することができる。従って、外筒体１０を分割可能に構成した場合であっても、簡便な構成で原料を冷却することができる。

そして、撹拌混合装置１００では、軸体２０に縮径部２３を設け、縮径部２３をブレ止め機構６１に軸支しているので、原料を流通させつつ、軸体２０を高速（例えば、１００００ｒｐｍ以上）で回転させても、軸体２０と外筒体１０とが接触するのを抑制することができる。従って、原料液および気体よりなる原料に対して十分に強いせん断力を与えて、微細な気泡（例えば、気泡径０．１〜１００μｍ）を含む液体を調製することができる。

以上、図面を参照して本発明の撹拌混合装置について説明したが、本発明の撹拌混合装置は、上記一例に限定されることはなく、本発明の撹拌混合装置には、適宜変更を加えることができる。

具体的には、本発明の撹拌混合装置の外筒体は、図４（ａ），（ｂ）または図５（ａ），（ｂ）に示すような構成とすることができる。また、本発明の撹拌混合装置の軸体は、図６（ａ），（ｂ）または図７（ａ），（ｂ）に示すような構成とすることができる。

ここで、図４（ａ）に外筒体軸線方向に沿う断面図を示し、図４（ｂ）に平面図を示す外筒体１０Ａは、外筒体の内周面に外筒体隆起部が形成されておらず、外筒体突起１１Ａのみが千鳥状に配置されている点以外は、先の一例の外筒体１０と同様の構成を有している。そして、外筒体１０Ａでは、千鳥状に配置された複数の外筒体突起１１Ａが、外筒体凸部を形成する。

また、図５（ａ）に外筒体軸線方向に沿う断面図を示し、図５（ｂ）に平面図を示す外筒体１０Ｂは、外筒体の内周面に外筒体突起が千鳥状に配置されておらず、外筒体突起１１Ｂが外筒体軸線方向に整列している点以外は、先の一例の外筒体１０と同様の構成を有している。なお、図５に示す外筒体１０Ｂでは、外筒体周方向に隣接する外筒体突起１１Ｂ間に外筒体隆起部１２Ｂが形成されている。そして、外筒体１０Ｂでは、外筒体突起１１Ｂおよび外筒体隆起部１２Ｂが、外筒体凸部を形成する。

更に、図６（ａ）に正面図を示し、図６（ｂ）に平面図を示す軸体２０Ａは、軸体の外周面に軸体隆起部が形成されておらず、軸体突起２１Ａのみが千鳥状に配置されている点以外は、先の一例の軸体２０と同様の構成を有している。そして、軸体２０Ａでは、千鳥状に配置された複数の軸体突起２１Ａが、軸体凸部を形成する。

また、図７（ａ）に正面図を示し、図７（ｂ）に平面図を示す軸体２０Ｂは、軸体の外周面に軸体突起が千鳥状に配置されておらず、軸体突起２１Ｂが軸体軸線方向に整列している点以外は、先の一例の軸体２０と同様の構成を有している。なお、図７に示す軸体２０Ｂでは、軸体周方向に隣接する軸体突起２１Ｂ間に軸体隆起部２２Ｂが形成されている。そして、軸体２０Ｂでは、軸体突起２１Ｂおよび軸体隆起部２２Ｂが、軸体凸部を形成する。

そして、上述した構成の外筒体１０Ａ，１０Ｂ、軸体２０Ａ，２０Ｂの何れを使用しても、先の一例の外筒体１０、軸体２０を使用した場合と同様の効果を得ることができる。

なお、上述した外筒体１０，１０Ａ，１０Ｂや、軸体２０，２０Ａ，２０Ｂは、任意の組み合わせで用いることができる。しかし、原料を十分に撹拌混合する観点からは、外筒体１０と軸体２０とを組み合わせて用いることが好ましい。

本発明の撹拌混合装置によれば、発泡体原料のような、気体と液体との混合物を十分に撹拌混合して所望の気泡径の気泡を含有する液体を調製することができる。

１０，１０Ａ，１０Ｂ 外筒体
１１，１１Ａ，１１Ｂ 外筒体突起
１２，１２Ｂ 外筒体隆起部
１１ａ 傾斜面
１２ａ 傾斜面
１５ 外筒体突起列
２０，２０Ａ，２０Ｂ 軸体
２１，２１Ａ，２１Ｂ 軸体突起
２２，２２Ｂ 軸体隆起部
２１ａ 傾斜面
２２ａ 傾斜面
２３ 縮径部
２５ 軸体突起列
３０ 外側ケース
４０ 冷却ジャケット
４１ 冷媒流入口
４２ 冷媒流出口
４３ 冷媒流路
５０ 供給側カバー
６０ 流出側カバー
６１ ブレ止め機構
１００ 撹拌混合装置
１１０ 原料液供給口
１２０ 気体供給口
１３０ 流出口
８０ 外筒体
８１ 歯（突起）
８２，８３，８４ 流路
９０ ロータ
９１ 歯（突起）
２００ 撹拌混合装置
２１０ 原料液供給口
２２０ ガス供給口

Claims (9)

1. 内周面に複数の外筒体突起を形成した筒状の外筒体と、外周面に複数の軸体突起を形成した柱状の軸体とを備え、前記外筒体内に前記軸体を保持した状態で外筒体および軸体の少なくとも一方を回転させ、前記外筒体の内周面と前記軸体の外周面との間に形成された混合室内で原料を撹拌混合する撹拌混合装置であって、
   前記外筒体の内周面には、外筒体周方向に所定の間隔を空けて形成された複数の外筒体突起よりなる外筒体突起列が形成されており、
   前記軸体の外周面には、軸体周方向に所定の間隔を空けて形成された複数の軸体突起よりなる軸体突起列が形成されており、
   前記外筒体内に前記軸体を保持した状態で、前記外筒体突起列と前記軸体突起列とは撹拌混合装置内で互いに異なる軸線方向位置にあり、
   前記外筒体の内周面に形成された外筒体凸部と、前記軸体の外周面に形成された軸体凸部との少なくとも一方を有し、
   前記外筒体凸部は、前記外筒体の軸線方向視にて、外筒体の内周面の全周に亘って位置し、且つ、外筒体径方向の寸法が、前記軸体突起と、当該軸体突起に対向する外筒体の内周面との間の隙間の外筒体径方向の寸法以上であり、
   前記軸体凸部は、前記軸体の軸線方向視にて、軸体の外周面の全周に亘って位置し、且つ、軸体径方向の寸法が、前記外筒体突起と、当該外筒体突起に対向する軸体の外周面との間の隙間の軸体径方向の寸法以上である、
   ことを特徴とする、撹拌混合装置。
2. 前記外筒体凸部および前記軸体凸部の双方を有することを特徴とする、請求項１に記載の撹拌混合装置。
3. 前記外筒体突起が、前記外筒体の軸線方向視にて外筒体の内周面の全周に亘って配置され、
   前記外筒体突起の外筒体径方向の寸法が、前記軸体突起と、当該軸体突起に対向する外筒体の内周面との間の隙間の外筒体径方向の寸法以上であることを特徴とする、請求項１または２に記載の撹拌混合装置。
4. 前記外筒体の内周面は、外筒体周方向に隣接する外筒体突起間に形成された外筒体隆起部を有し、
   前記外筒体隆起部の外筒体径方向の寸法が、前記軸体突起と、当該軸体突起に対向する外筒体の内周面との間の隙間の外筒体径方向の寸法以上であることを特徴とする、請求項１〜３の何れかに記載の撹拌混合装置。
5. 前記外筒体凸部は、外筒体軸線方向の少なくとも一方の側壁が、前記外筒体の内周面側から延在する曲面部を有することを特徴とする、請求項１〜４の何れかに記載の撹拌混合装置。
6. 前記軸体突起が、前記軸体の軸線方向視にて軸体の外周面の全周に亘って配置され、
   前記軸体突起の軸体径方向の寸法が、前記外筒体突起と、当該外筒体突起に対向する軸体の外周面との間の隙間の軸体径方向の寸法以上であることを特徴とする、請求項１〜５の何れかに記載の撹拌混合装置。
7. 前記軸体の外周面は、軸体周方向に隣接する軸体突起間に形成された軸体隆起部を有し、
   前記軸体隆起部の軸体径方向の寸法が、前記外筒体突起と、当該外筒体突起に対向する軸体の外周面との間の隙間の軸体径方向の寸法以上であることを特徴とする、請求項１〜６の何れかに記載の撹拌混合装置。
8. 前記軸体凸部は、軸体軸線方向の少なくとも一方の側壁が、前記軸体の外周面側から延在する曲面部を有することを特徴とする、請求項１〜７の何れかに記載の撹拌混合装置。
9. 前記外筒体が、外筒体径方向に分割可能に構成されていることを特徴とする、請求項１〜８の何れかに記載の撹拌混合装置。

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