JP2001162152A - 混合容器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 大量の粉体を貯蔵できる円筒型の容器で、且
つ全体の粉体を一度に混合できる混合容器を提案する。 【構成】 鉛直に置いた筒状の容器1内の中心線上に芯
棒体2が回転自在に設けてあり、該芯棒体2の上部付近か
ら容器1の内周部に向かって延ばした１個以上の腕3の先
端下面付近と前記芯棒体2の下部付近の１個以上の任意
点とを該容器1の内壁に接触しないようにリボン状羽根5
をその周囲に付帯させ回転自在にした可撓性回転軸4で
連接し、該可撓性回転軸4が自転しながらその自転回転
数よりも遅い回転数で該容器1の内周を周回する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】粉体の混合容器に関する。 尚、
粉体には本容器に収納して使用できる全てを含むもので
ある。

【０００２】

【従来技術】混合容器には粉体を均質に混合すること以
外に貯蔵の機能、即ち、外気と遮断すること、供給排出
し易いこと、量的機能、及び品質保存できることなども
重要な要素である。量的に小型であればこれらは比較的
自由に許容できるが、大量になればなるほど、且つ大型
になればなるほど、構造上の問題のほか、混合が難し
い、偏析が発生する、不均質になる、排出が困難など混
合機能の課題も多く、結局、他の技術分野と同様あまり
の大型化は経済的に成り立たず、結局、現在の状況に至
っている。例えば、機械装入式として混合性能が高く評
価され数多く使用されている逆円錐型の混合機がある
が、形状からわかるように正味の容積率は低く、また重
心が高いため大型にした場合は強度上の限界があり容量
やサイズは無制限というわけにはいかない。現状、機械
装入式では大型としては３０〜５０立法ｍ程度が最大容
量と云われている。一方、容器回転式では５〜１０立法
ｍ程度、気流式では８０〜１００立法ｍ程度と見られ、
特に気流式では軽いものに限られ何にでも使用できるわ
けではない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】大量の粉体を貯蔵でき
る筒型の容器で、且つ全体の粉体を一度に混合できる混
合容器を提供することを目的とする。

【０００４】

【問題を解決するための手段】鉛直に置いた筒状の容器
1内の中心線上に芯棒体2が回転自在に設けてあり、該芯
棒体2の上部付近から容器1の内周部に向かって延ばした
１個以上の腕3の先端下面付近と前記芯棒体2の下部付近
の１個以上の任意点とを該容器1の内壁に接触しないよ
うにリボン状羽根5をその周囲に付帯させ回転自在にし
た可撓性回転軸4で連接し、該可撓性回転軸4が自転しな
がらその自転回転数よりも遅い回転数で該容器1の内周
を周回(公転回転数と称す)するようにしている。筒状の
容器1として上部には供給口9があり底部に排出口10があ
る。断面形状は円の他、６角形や多角形であっても良
い。断面が円でない場合は腕3の回転に合わせて可撓性
回転軸4の取付位置と容器1内壁との同一半径における距
離を一定にするように腕3の半径長さを伸縮自在にして
公転運動させる。

【０００５】容器1には保温並びに調温装置を取付け、
内部の状態を検知して制御する。更に必要に応じて温湿
度計や粉面計、更にガス検知器などを容器1内の適当個
所に設置する。容器1の底及び周囲に環状の空間を設け、
その内壁から空気またはガスを噴出させる。可撓性回転
軸4に付帯するリボン状羽根5は一般にスクリュ形やコイ
ル形、あるいはパドル形などのほか、種々の形状のもの
が可能である。又、可撓性回転軸4において、1個以上の
関節を持つ多関節継手で形成されても良い。また、芯棒
体2のほか可撓性回転軸4において、その内部に可撓性の
空気管56、水管55および薬品注入管57を備え必要箇所に
それぞれ噴出口を設ける。また、多数のこま形軸継手を
連結した多関節継手からなる可撓性回転軸4において、こ
ま61の中心線上でこま61の両側に振れ棒62を適当な長さ
設けて触れ棒62の触れ角度を一定範囲内に抑えることに
よりそれぞれの軸の交差角の制限をする。 更に、このこ
ま61の振れ角を継手ごとに段階的に変えて可撓性回転軸
全体を捩れにくくする。また、可撓性回転軸4の下側取付
位置において、芯棒体2の下部から容器1の内周方向に延
ばした延伸部材の任意個所に可撓性回転軸4を回転自在
に連接する。更に、可撓性の程度が可撓性回転軸4の中
央付近から軸端部にかけて軟から硬に連続的もしくは段
階的に変化させる。更に、芯棒体2の下部から腕3の先端
にかけてリボン状羽根5の外径を小から大に連続的もし
くは段階的に変化させる。

【０００６】また、可撓性回転軸4の両端のうち一端を駆
動側とし他端を被動側として被動側の回転変化の程度を
検知して可撓性回転軸4の運転上あるいは保守管理上の
情報を得る。更に、 リボン状羽根5の一部に可撓性回転
軸4の回転によって容器1の内周底付近に届く突起棒を付
帯する。また、複数の容器1が器壁を重ね合うように連合
して、それぞれの容器1の腕3及び可撓性回転軸4が公転回
転する際に互いに接触しないように同期させ連合した器
内を１つの器とする。更に、容器1の上部蓋にフィルター
装置や脱臭装置を直結し供給口9、排出口10にそれぞれ
仕切り弁18を備える。更に芯棒体2の周囲に突起物15を
付帯させたり芯棒体2自身をテーパー状にする。更にま
た、容器1の外側において排出口10から供給口9に至る循
環経路を設け、途中外部への排出切替えが可能な搬送機
を備える。

【０００７】

【作用】次に本発明による作用について記す。容器1上
部の供給口9から粉体を投入する。容器1内では中心線上
の芯棒体2の上部から周囲に伸ばした腕3の先端下面付近
から芯棒体2下部にリボン状羽根5を付帯した可撓性回転
軸4が自転しながら公転している。リボン状羽根5は種々
の形状のものが可能で、可撓性回転軸4と一体型あるい
は分節型を問わず軸に固定しながら軸の屈曲性に追随で
きるように構成しているため回転トルクはリボン状羽根
5を介して粉体に伝えられる。

【０００８】例えば一例であるが、パトル形羽根の場合
においては、一般に周囲の粉体がパドル形羽根の自転に
よってほぐされながらパドルの傾いている方向並びにそ
の本数によって進む向きと強弱が決定される。更にスク
リュ形では周囲の粉体がほぐされながらスクリュの進み
角の分力に相当する力によって捻れの方向に移送され
る。コイル形においても同様であるが芯が無い特徴があ
る。これらは粉体にいかに低動力で有効に作用して粉体
を攪拌および移動させるか対象とする粉体の種類、見か
け密度、そして付着性などを総合的に勘案して前記リボ
ン状羽根の複合型も含めて検討し設定できるものであ
る。可撓性回転軸4としてはフレキシブル性の他、回転
軸自体の捩れによる損傷が起きないこと、長寿命である
ことなどが必要で、そのため、可撓性材料のほか軸継手
などを使用した多関節軸類、あるいはフレキシブルシャ
フト類等が使用できる。関節が1個の時はその関節部は
例えば傘歯車による歯車室によって回転力の伝達を行
う。但し、この時は歯車室は粉体に対して抵抗となるの
で非常に軽い粉体か特殊用途に限られる。

【０００９】多数のこま形軸継手を連結した関節継手に
おいて、こま61の中心線上の両側に振れ棒62を適当な長
さ設けて一定角度以下の交差角度に抑えることも有効で
ある。こま61の中心に貫通穴66をあければ注入空気や水
の通り道とすることもできる。更に可撓性回転軸4の一
端を駆動側に他端を被動側として回転変化の程度を検知
すれば可撓性回転軸4の取替えを含めメンテナンス時期
を知ることが出来る。また、芯棒体2下部に容器1の内周
方向に伸ばした延伸部材に可撓性回転軸4の取付角度を
水平ではなく角度を持たせ可撓性回転軸4全体の交差角
を直角よりもゆるい角度とすることもできる。また、可
撓性回転軸4の可撓性を中央付近から両サイドの軸端部
にかけて軟から硬に連続的もしくは段階的に変化させた
りすることも両端駆動の場合は有効な対策である。芯棒
体2の下部から腕3にかけて羽根の外径を小から大に連続
的もしくは段階的に変化させることは粉体が底付近から
の移動量に加えて途中からの移動量も加わるため混合促
進効果がより期待できる。更に、可撓性回転軸4を複数
にして１本当たりの負荷を低減しつつ攪拌・混合力を増
すこともできるし力学的バランスを取ることも出来る。

【００１０】可撓性回転軸4の回転方向と腕3の回転方向
はリボン状羽根5の向きと共に最適な方向を考慮して決
められる。可撓性回転軸4の自転回転数と腕3の容器1壁
面に沿って周回する公転回転数との関係は自転回転数＞
公転回転数であるが、その具体的な数値は対象とする粉
体の種類、装置の大きさ、用途、運転条件など必要な事
項を考慮して決められる。小型であれば公転回転数１に
対し自転回転数は3０〜１００の範囲が一応の目安にな
るが、大型では用途によっては公転回転数１に対し自転
回転数５００〜１０００以上もあり得るものである。当
然、通常運転時、排出時等の運転状態によって変えれる
ことは云うまでもない。この公転運動によって容器1全
域に攪拌移動作用が働く。即ち、一般的な作用としては
リボン状羽根5によって底にある粉体は水平移動した
後、壁面に沿って上昇移動していく。そして、移動した
後にできる空間は中央あるいは途中からも補充される。
これが水平運動であり上昇運動である。芯棒体2下端は
粉体の中を回転するため、回転軸の露出部分や摺動部分
の間隙部分には粉体が侵入しないよう適切な措置が取ら
れる。この時、前記する可撓性回転軸4の空気管から圧
力空気を得て侵入粉体の防止やクリーニングをすること
もできる。

【００１１】容器1底から芯棒体2の下端までの距離はモ
ータの取り付け位置とも関わり可撓性回転軸4の水平に
対する傾斜角の他、リボン状羽根5の半径と軸径及び可
撓性回転軸4の撓み状況などから決定される。以上のよ
うに移送してきた粉体は粉体表面まで運ばれ、それまで
積み上げられた粉体の表面の上に更に堆積する。一方、
粉体には安息角なる固有の表面安定角度があり、これを
超える粉体塊は重力により粉体表面を転げ落ちてゆく。
これが重力落下運動である。すなわち、これら水平運
動、上昇運動、そして重力落下運動の３つの基本運動及
びこれらの相互作用の繰り返しによって容器全体の粉体
が攪拌混合される。複数の可撓性回転軸4を持つ形式で
は中には半径方向で中間的な位置に可撓性回転軸4を取
り付けて中間部分も積極的に攪拌することも出来る。ま
た、この混合作用を時々働かすによって、長期保存時の
底に押し固められがちの粉体を常に初期の状態に保つな
ど粉体圧の緩和や調節もできる。

【００１２】容器1は地下に埋設してもよいし、地上あ
るいは半地下としてもよい。又、容器1断面の形状も円の
他、多角形なども可能で正６角形では蜂の巣のように容
積率の非常に高い超大量処理の混合容器とすることが出
来る。これらの場合、後記する腕3の伸縮自在型も合わ
せて装置することが出来る。非常に特殊な用途である
が、地下に掘った竪穴を壁面の補強と漏水の防止を施し
た上で容器として利用するようなことも可能になる。加
えて、容器1には保温・断熱材で外装し、必要に応じて
調温装置などを取付け、容器1内部の温度などを測定し
て制御することが出来る。更に、容器1底及び周囲に環状
空間を設け、その内壁から空気又はガスを噴出させなが
ら混合することができる。当然のことながら空気、ガス
には低温、高温ガスも含まれる。又、芯棒体2や可撓性
回転軸4の中に可撓性の空気管56、水管55及び薬品注入
管57を備え、必要な箇所にそれぞれの噴出口を設けるこ
とにより粉体に任意の位置、あるいは任意の時にそれぞ
れ注入することができ、これらは内容物の発酵、熟成、
培養そして反応あるいは乾燥に有効な制御手段を与え
る。

【００１３】更に複数の容器1が重ね合うように連合し
てそれぞれの容器1の腕3や可撓性回転軸4が公転回転す
る際に互いに接触しないように同期させ連合した器内を
１つの器とすることによって大量の混合処理ができる。
更に、容器1の外側に排出口10から供給口9に至る循環経
路を設け途中排出切替えが可能な搬送機を付加すること
は混合精度の向上と共に排出口10付近や容器隅部などテ゛
ット゛スヘ゜ースの排除対策に有効である。更に容器1に連なっ
てフィルター装置や脱臭装置を直結し供給口9や排出口1
0に仕切り弁18を付け空気輸送や集配システムの受け容
器1としても使用できる。仕切り弁18には連続供給排出
装置などが使用できる。

【００１４】

【実施例】 図1は本発明の一実施例の縦断面説明図
で、図２は本発明のその他の実施例の縦断面説明図、そ
して図３は図２のIII部分を示す要部平面断面図を示し
ている。

【００１５】先ず、図１から説明する。後記する図も含
め説明のため詳細部分は省略している。鉛直においた円
筒容器1は高さよりも直径が幾分大きい安定した形状と
し容器1の蓋には供給口9、底には排出口10がある。蓋の
中央に自転軸の周りに公転する公転部材を持つ２モータ
駆動の駆動装置が設けられ適切に支持される。公転軸に
は芯棒体2を取り付け芯棒体2の上部には内周方向に向け
て1本の腕3を伸ばし容器1内の天井下方を旋回し粉体が
上から落ちて来ても差し支えないように囲ってある。ま
た、反対の方向にも腕を同様に伸ばしバランスウェート
とする。自転軸はシャフト8に連結し芯棒体2の先端まで
延長して傘歯車列12で下部回転軸に連結し、又、上部で
はスプロケット13、チェーン14によって上部回転軸に連
結している。この上部と下部の回転軸の間を可撓性回転
軸4がリボン状羽根5を内壁に沿わせるように連接してい
る。この方式では自転、公転が別モータにより駆動して
いるので回転数の調節は任意にできる。回転部の摺動部
分には軸受とシールが適切になされるのは言うまでもな
い。また、容器1の内周底には多孔材16で環状空間を設け
粉体の流れを調整するとともに空気やガスを送入したり
芯棒体2には突起物15を取付け混合作用を助けることが
出来る。

【００１６】図2、図３は本発明のその他の実施例で主に
下部駆動1モータで複動回転軸の実施例を示している。
芯棒体2の上部には容器1の直角方向に腕3を伸ばし両端
と芯棒体2の下部とを可撓性回転軸4で連接している。図
３に示すように可撓性回転軸4の上部、すなわち腕3への
取付け位置と下部、すなわち芯棒体2下部への取付け位
置の平面上の位置関係は同方向だけではなく実際の動作
に合わせて一定角度ずらして取付けている。自転モータ
6からはシャフト8を通して上部はスプロケット13、チェ
ーン14そして歯車列11を介し、下部は傘歯車列12を介し
て可撓性回転軸4に伝達される。回転方向を合わせるた
め中間軸21を取っている。また、可撓性回転軸4のスプロ
ケット13はチェーン14や減速軸22のスプロケット13を介
して固定スプロケット20に連結されて腕3と芯棒体2が公
転回転する。

【００１７】図4は本発明の可撓性回転軸4の一実施例で
多関節型の一例を示している。各関節管５１の端部をベ
ローズ５２と噴射部５３とを重ね合わせて繋ぎ、各関節
管の中に可撓性の配管、例えば水管５５、空気管５６、
薬品注入管５７を装入している。ベローズ５２のくびれ
部の外側には粉体の侵入を防ぐために軟質可塑材54で覆
うこともできる。一例として例示するが、噴射部５３で
は空気管５６から分枝して逆止弁５８、ノズル５９を介
し容器1内へ放出できるようにしている。各関節管５１
にはリボン状羽根5が互いに干渉しないように端部を考
慮して取りつけてある。

【００１８】図5は本発明の可撓性回転軸4のその他の実
施例でやはり多関節型のその他の例を示している。多数
のこま型軸継手を連結する形式であるが、各継手管60の
中にこま61の両サイドの軸心に振れ棒62を設けてそれぞ
れこま61をつかむ爪63、摺動してシールするシール材6
4、各部材を固定する止材65にて組み付けられている。
振れ棒62と止材65との振れ角度は止材65の切り欠きによ
り制限され可撓性回転軸4の捩れによる損傷を抑制でき
る。こま61には貫通穴66をあけておくと圧空などの送入
が出来る。潤滑口67を設けたり表面を軟質可塑材54で覆
うことができることは論をまたない。

【００１９】図６は本発明の一実施例である混合容器の
前後のフローを示している。混合容器31の供給口9と排
出口10には仕切り弁18を設け排出口から供給口へ至る循
環経路上に搬送機32を備えて必要な時に出口33から排出
する。図７は本発明による混合容器の連合案の平面説明
図であるが、例えば、３個の容器1を１個の器として連合
し各腕3が同期しながら各芯棒体2の周りを公転する状態
を示している。また、図８は本発明による混合容器のそ
の他の連合案の平面説明図で、容器1の断面を正６角形
とし可撓性回転軸4を支持する腕3の半径距離が伸縮でき
るようヒンジ形式にする。又、隣接する正６角形の容器2
5を一部点線で示しているが、供給口や排出口の連合など
も同時に施工すれば面としての巨大な混合容器ができ
る。

【００２０】

【発明の効果】 本発明の装置は形状が筒状の容器の
為、重心の低い安定した形状で大容量の混合容器が可能
となった。即ち、サイズ的には可撓性回転軸の製作上の
限界まで大型化ができメンテナンスの容易性なども考慮
してサイズを決めることになる。また、円筒容器や正６
角形筒の連合体にすれば殆ど無限大の混合容器ができ
る。可撓性回転軸4のリボン状羽根5の作用によって粉体
に水平運動、上昇運動、そして重力落下運動の３つの基
本運動及びこれらの相互作用を繰り返し与えることによ
り容器内全体にわたって攪拌混合できる。構造がシンプ
ルなため混合容器の他、貯蔵も兼ねた各種の用途に使用
できる。例えば、容器1の外周を保温して温度制御し、
さらに芯棒体2や可撓性回転軸4や容器底部周辺を通して
空気、水、そして薬品を適宜注入し発酵、熟成、反応や
乾燥などが貯蔵しながら出来るため、時間と工程及び場
所の節約になるなど本発明の混合容器の効果は非常に大
きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の縦断面説明図

【図２】本発明のその他の実施例の縦断面説明図

【図３】図２の III 部分を示す要部平面断面図

【図４】本発明の可撓性回転軸の一実施例の要部縦断面
図

【図５】本発明の可撓性回転軸のその他の実施例の要部
縦断面図

【図６】本発明の一実施例のプロセスフロー説明図

【図７】本発明の一実施例の平面説明図

【図８】本発明のその他の実施例の平面説明図

【符号の説明】

１ 容器 ２ 芯棒体 ３ 腕 ４ 可撓性回転軸 ５ リボン状羽根 ６ 自転モータ ７ 公転モータ ８ シャフト ９ 供給口 １０ 排出口

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉛直においた筒状の容器1内の中心線上に
   芯棒体2が回転自在に設けてあり、該芯棒体2の上部付近
   から容器1の内周部に向かって延ばした１個以上の腕3の
   先端下面付近と前記芯棒体2の下部付近の１個以上の任
   意点とを該容器1の内壁に接触しないようにリボン状羽
   根5をその周囲に付帯させ回転自在にした可撓性回転軸4
   で連接し、該可撓性回転軸4が自転しながらその自転回
   転数よりも遅い回転数で該容器1の内周を周回するよう
   にしたことを特徴とする混合容器。
2. 【請求項２】 容器1において器壁に保温並びに調温器を
   取付け、必要に応じて内部の状態を検知して制御したこ
   とを特徴とする請求項1に記載の混合容器。
3. 【請求項３】 容器1の底及び周囲に環状の空間を設けそ
   の内壁から空気又はガスを噴出させたことを特徴とする
   請求項1ないし2に記載の混合容器。
4. 【請求項４】 容器1の外側において排出口10から供給
   口9に至る循環経路を設け途中外部への排出切替えが可
   能な搬送機を備えたことを特徴とする請求項1ないし3に
   記載の混合容器。
5. 【請求項５】 容器1において正6角形の断面を持つ筒状
   容器1としたことを特徴とする請求項1ないし4に記載の
   混合容器。
6. 【請求項６】 可撓性回転軸4において、少なくとも1個
   以上の多関節継手からなることを特徴とする請求項1な
   いし5に記載の混合容器。
7. 【請求項７】 多数のこま形軸継手を連結した多関節継
   手からなる可撓性回転軸4において、こま61の中心線上に
   こま61の両側に振れ棒62を適当な長さ設け触れ棒62の触
   れ角度を一定範囲内に抑えることによりそれぞれの軸の
   交差角の制限をしたことを特徴とする請求項6に記載の
   混合容器。
8. 【請求項８】 可撓性回転軸4及び芯棒体2において、そ
   の内部に可撓性の空気管56、水管55および薬品注入管57
   を備え必要個所にそれぞれの噴き出し口を設けたことを
   特徴とする請求項1ないし7に記載の混合容器。
9. 【請求項９】 可撓性回転軸4の下側取付位置におい
   て、芯棒体2の下部から容器1の内周方向に延ばした延伸
   部材の任意個所に連接したことを特徴とする請求項1な
   いし8に記載の混合容器。
10. 【請求項１０】 可撓性回転軸4において、可撓性の程
    度が可撓性回転軸4の中央付近から軸端部にかけて軟か
    ら硬に連続的もしくは段階的に変化させたことを特徴と
    する請求項1ないし9に記載の混合容器。
11. 【請求項１１】 可撓性回転軸4において、芯棒体2の下
    部から腕3先端にかけてリボン状羽根5の外径を小から大
    に連続的もしくは段階的に変化させたことを特徴とする
    請求項1ないし10に記載の混合容器。
12. 【請求項１２】 可撓性回転軸4において、両端のうち一
    端を駆動側とし他端を被動側として被動側の回転変化の
    程度を検知して可撓性回転軸4の運転上あるいは保守管
    理上の情報を得ることを特徴とする請求項1ないし11に
    記載の混合容器。
13. 【請求項１３】 複数の容器1が器壁を重ね合うように
    連合して、それぞれの容器1の腕3及び可撓性回転軸4が公
    転回転する際に互いに接触しないように同期させ連合し
    た器内を１つの器としたことを特徴とする請求項1ない
    し12に記載の混合容器。
14. 【請求項１４】 容器1に連なりフィルター装置や脱臭
    装置を直結し供給口9、排出口10にそれぞれ仕切り弁18
    を備えたことを特徴とする請求項1ないし13に記載の混
    合容器。
15. 【請求項１５】 腕3の回転に合わせて可撓性回転軸4の
    取付位置と容器1内壁との同一半径における距離を一定
    にするように腕3の半径を伸縮自在にして公転運動させ
    ることを特徴とする請求項1ないし14に記載の混合容
    器。